JP2018140023A - 放射線断層撮影装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】チルト機構を設けなくても高品質なチルト画像を生成する技術を提供する。【解決手段】被検体に、所定のチルト角を有するスライス面を設定する設定部７０と、チルト画像の画素を再構成するために必要な投影データを含む複数の投影データセットを特定するデータセット特定部７２と、前記複数の投影データセットの各々から、前記画素を再構成するために必要な投影データを選択する投影データ選択部７３と、投影データ選択部７３により選択された一連の投影データをスライス面に逆投影し、前記画素を生成する画素生成手段であって、前記一連の投影データをスライス面に逆投影する際に、前記一連の投影データの各々を重み付けする画素生成手段とを有するＣＴ装置である。【選択図】図２

Description

本発明は、チルト画像を取得する放射線断層撮影装置、および当該放射線断層撮影装置に適用されるプログラムに関する。

従来、Ｘ線ＣＴ装置による撮影法の一つとして、ガントリ（gantry）をそのチルト機構により傾けてスキャン（scan）を行い、スライス面（slice）面が所定のチルト角で傾いているチルト画像を得る方法が知られている（特許文献１，要約等参照）。

例えば、被検体の頭部を撮影する場合、診断に適したチルト画像が得られるようにガントリを傾けてスキャンを行う。

特開２００５−２９６４６９号公報

ところが、ガントリにチルト機構を設けると、ガントリがチルトできるように、チルトする方向に余分なスペース（space）を確保する必要があり、省スペース化を図ることができないという問題がある。また、ガントリのチルト機構は、構造が複雑な上に、重い筐体を安定に支持できるようにするため、剛性を上げる必要がある。

したがって、ガントリにチルト機構を設けずにチルト画像を再構成することが可能なＸ線ＣＴ装置の要望が高まっている。

チルト機構を設けずにチルト画像を生成する方法としては、例えば、図３７に示すように、撮影部位を横切る複数のアキシャル画像ＡＸ１〜ＡＸ５を生成し、複数のアキシャル画像をリフォーマットし、得られたリフォーマット画像に基づいてスライス面ＳＬのチルト画像を生成する方法が知られている。

しかし、この方法では、複数のアキシャル画像（例えば、隣接するアキシャル画像）や複数の画素（例えば、隣接する画素）を用いた補間処理を行い、チルト画像を作成しなければならないことがある。したがって、チルト画像の画素の分解能が低下したり、エイリアシングなどのアーチファクトが生じることがある。

したがって、チルト機構を設けずに高品質なチルト画像を生成する技術が望まれている。

本発明の第１の観点の発明は、
被検体のチルト画像を得るための放射線断層撮影装置であって、
前記被検体に放射線を照射する放射線源と、
放射線を検出し、検出された放射線に応じた投影データを生成するデータ生成手段と、
前記放射線源および前記データ生成手段を回転させる回転手段と、
前記回転手段の回転角ごとに、複数の投影データを含む投影データセットが収集されるように、前記放射線源、前記データ生成手段、および前記回転手段を制御する制御手段と、
前記被検体に、所定のチルト角を有するスライス面を設定する設定手段と、
前記チルト画像の画素を再構成するために必要な投影データを含む複数の投影データセットを特定するデータセット特定手段と、
前記複数の投影データセットの各々から、前記画素を再構成するために必要な投影データを選択する投影データ選択手段と、
前記投影データ選択手段により選択された一連の投影データを、前記スライス面に逆投影し、前記画素を生成する画素生成手段であって、前記一連の投影データを前記スライス面に逆投影する際に、前記一連の投影データの各々を重み付けする画素生成手段と、
を有する放射線断層撮影装置である。

本発明の第２の観点の発明は、
被検体のチルト画像を得るための放射線断層撮影装置であって、
前記被検体に、所定のチルト角を有するスライス面を設定する設定手段と、
前記スライス面内の点ごとに、前記点を横切るノンチルト画像を再構成する再構成手段と、
ノンチルト画像ごとに、前記ノンチルト画像に含まれる複数の画素の中から、前記点に対応する画素を特定する画素特定手段と、
前記スライス面のチルト画像が生成されるように、前記ノンチルト画像ごとに特定された画素を配列する配列手段と、
を有する、放射線断層撮影装置である。

本発明の第３の観点の発明は、
コンピュータを、第１の観点又は第２の観点に記載の放射線断層撮影装置における各手段として機能させるためのプログラムである。

放射線断層撮影装置にチルト機構を設けなくても高品質なチルト画像を得ることができる。

第１の形態に係るＸ線ＣＴ装置１のハードウェアの構成を概略的に示す図である。 第１の形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図である。 スカウト画像を示す図である。 画像の再構成範囲ＴＲを表す図である。 再構成される位置を示す図である。 １枚のスライス面ＳＬを示す図である。 スキャンの説明図である。 １ビューの説明図である。 １０００ビューの説明図である。 ２０００ビューの説明図である。 チルト画像の生成方法のフローを示す図である。 画素Ｑａを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットの特定方法の一例の説明図である。 投影データセットの中から選択された投影データを示す図である。 選択されたビューを示す図である。 重みの計算方法の一例の説明図である。 重み付けの説明図である。 画素Ｑｂを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットの特定方法の一例の説明図である。 投影データセットの中から選択された投影データを示す図である。 選択されたビューを示す図である。 重みの計算方法の説明図である。 重み付けの説明図である。 画素Ｑｃを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットの特定方法の一例の説明図である。 投影データセットの中から選択された投影データを示す図である。 選択されたビューを示す図である。 重みの計算方法の説明図である。 重み付けの説明図である。 チルト画像ＴＭを概略的に示す図である。 ヘッドファントムの画像の比較結果を示す図である。 別のヘッドファントムの画像の比較結果を示す図である。 第２の形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図である。 スライス面ＳＬの点ａに対応する画素Ｑａを示す図である。 スライス面ＳＬの点ｂに対応する画素Ｑｂを示す図である。 スライス面ＳＬの点ｃに対応する画素Ｑｃを示す図である。 スライス面ＳＬの点ｄに対応する画素Ｑｄを示す図である。 スライス面ＳＬの点ｅに対応する画素Ｑｅを示す図である。 アキシャル画像ごとに特定された画素を配列することにより得られたチルト画像ＴＭを概略的に示す図である。 撮影部位を横切る複数のアキシャル画像ＡＸ１〜ＡＸ５を概略的に示す図である。

以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、以下の形態に限定されることはない。

（第１の形態）
図１は、第１の形態に係るＸ線ＣＴ装置１のハードウェアの構成を概略的に示す図である。
図１に示すように、ガントリ２は、Ｘ線管２１、アパーチャ（aperture）２２、コリメータ装置（collimator device）２３、Ｘ線検出器２４、データ収集部（data acquisition system）２５、回転部２６、高電圧電源２７、アパーチャ駆動装置２８、回転駆動装置２９、制御部３０を有している。

回転部２６は回転可能に支持されている。Ｘ線管２１、アパーチャ２２、コリメータ装置２３、Ｘ線検出器２４、およびデータ収集部２５は、回転部２６に搭載されている。

Ｘ線管２１及びＸ線検出器２４は、被検体５が載置される撮影空間、すなわちガントリ２の空洞部２Ｂを挟んで互いに対向して配置されている。

アパーチャ２２は、Ｘ線管２１と空洞部２Ｂとの間に配置されている。アパーチャ２２は、Ｘ線管２１のＸ線焦点からＸ線検出器２４に向けて放射されるＸ線をファンビーム（fan beam）やコーンビーム（cone beam）に成形する。

コリメータ装置２３は、空洞部２ＢとＸ線検出器２４との間に配置されている。コリメータ装置２３は、Ｘ線検出器２４に入射する散乱線を除去する。

Ｘ線検出器２４は、Ｘ線管２１から放射される扇状のＸ線ビームの広がり方向および厚み方向に、２次元的に配列された複数のＸ線検出素子を有している。各Ｘ線検出素子は、空洞部２Ｂに配された被検体５の透過Ｘ線をそれぞれ検出し、その強度に応じた電気信号を出力する。

データ収集部２５は、Ｘ線検出器２４の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号を受信し、投影データ（Ｘ線データ）に変換して収集する。尚、Ｘ線検出器２４およびデータ収集部２５を合わせたものは、本発明におけるデータ生成手段の一例である。

撮影テーブル４は、クレードル（cradle）４１および駆動装置４２を有している。被検体５は、クレードル４１の上に載置される。駆動装置４２は、クレードル４１がｙ方向に昇降するようにクレードル４１を駆動し、更に、クレードル４１がｚ方向に移動するように、クレードル４１を駆動する。

高電圧電源２７は、Ｘ線管２１に高電圧及び電流を供給する。
アパーチャ駆動装置２８はアパーチャ２２を駆動しその開口を変形させる。
回転駆動装置２９は回転部２６を回転駆動する。
ガントリ・テーブル制御部３０は、ガントリ２内の各装置・各部、および駆動装置４２等を制御する。尚、高電圧電源２７、アパーチャ駆動装置２８、回転駆動装置２９、駆動装置４２、およびガントリ・テーブル制御部３０を合わせたものは、本発明における制御手段の一例である。

操作コンソール６は、操作者９からの各種操作を受け付ける。操作コンソール６は、入力装置６１、表示装置６２、記憶装置６３、及び演算処理装置６４を有している。本例では、操作コンソール６は、コンピュータ（computer）により構成されている。

なお、ここでは、図１に示すように、被検体５の体軸方向、すなわち撮影テーブル４による被検体５の搬送方向をｚ方向とする。また、鉛直方向をｙ方向、ｙ方向およびｚ方向に直交する水平方向をｘ方向とする。

図２は、第１の形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図（block diagram）である。
第１の形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソール６は、上記機能を実現させるための機能ブロックとして、設定部７０、決定部７１、データセット特定部７２、投影データ選択部７３、ビュー選択部７４、計算部７５、および再構成部７６などを有している。

設定部７０は、入力装置６１から入力された信号に基づいて、再構成範囲を設定する。また、設定部７０は、チルト角αを有する（チルト角αだけ傾いた）スライス面を設定する。
決定部７１は、再構成される画素を決定する。
データセット特定部７２は、画素の再構成に必要な投影データを含む投影データセットを特定する。
投影データ選択部７３は、投影データセットから、決定部７１により決定された画素を再構成するために必要な投影データを選択する。
ビュー選択部７４は、投影データの重みｗを計算するための基準となるビューを選択する。
計算部７５は、投影データを重み付けするための重みｗを計算する。
再構成部７６は、重みｗを用いてスライス面の画像を再構成する。

尚、設定部７０は、本発明における設定手段の一例である。データセット特定部７２は、本発明におけるデータセット特定手段の一例である。投影データ選択部７３は、本発明における投影データ選択手段の一例である。ビュー選択部７４は、本発明におけるビュー選択手段の一例である。計算部７５は、本発明における計算手段の一例である。再構成部７６は、本発明における画素生成手段の一例である。

操作コンソール６は、演算処理装置６４が所定のプログラム（program）を実行することにより各機能ブロックとして機能する。所定のプログラムは、記憶装置６３に記憶されている。

尚、プログラムは、操作コンソール６に外部接続された記憶装置又は記憶媒体９０（図１参照）に記憶されていてもよく、記憶装置６３と記憶装置又は記憶媒体９０とに振り分けて記憶されていてもよい。操作コンソール６の各部の機能の詳細は、Ｘ線ＣＴ装置における処理の流れを説明する際に併せて説明する。

ＣＴ装置は、上記のように構成されている。第１の形態では、ＣＴ装置により収集された投影データに基づいて、高品質なチルト画像を取得することができる。以下、第１の形態のチルト画像の生成方法について説明する。

先ず、被検体５の頭部に対してスカウトスキャンを実行する。これにより、図３に示すような頭部５ａのスカウト画像９１が取得される。

スカウト画像９１を取得した後、ユーザは、入力装置６１を操作し、チルト画像のチルト角αの値を表す信号と、再構成範囲を表す信号を入力する。ここで、チルト角とは、チルト画像のスライス面とｘｙ平面とがなす角度である。また、画像再構成範囲とは、上記チルト角αによるチルト画像を再構成する範囲であり、チルト画像のスライス面軸方向における範囲で表す。設定部７０（図２参照）は、入力装置６１から入力された信号に基づいて、再構成範囲を設定する。

図４は、画像の再構成範囲ＴＲを表す図である。
再構成範囲ＴＲは、脳を含むように設定される。再構成範囲ＴＲの両端は、チルト角αだけ傾くように設定される。チルト角αは、例えば、α＝３０°である。

そして、再構成するチルト画像の枚数もしくはスライス厚が設定されると、チルト画像が再構成される各位置が図５で示す破線のように表示される。再構成範囲ＴＲは、典型的には、複数枚のスライス面を含むものである。しかし、以下では、説明の便宜上、図６に示すように、再構成範囲ＴＲは１枚のスライス面ＳＬのみを含むものとして説明を続ける。
スライス面ＳＬを設定した後、スライス面ＳＬのチルト画像を生成するためのスキャンが実行される。

図７は、スキャンの説明図である。
図７には、ｘｙ面内におけるスライス面ＳＬとＸ線管との位置関係が概略的に示されている。

スキャン中、撮影部位はｚ方向に移動する。したがって、撮影部位に設定されたスライス面ＳＬは、スキャン中に、Ｘ線管に対してｚ方向に移動する。尚、実際には、Ｘ線管のｚ方向における位置は固定されており、スライス面ＳＬがｚ方向に移動するが、図７では、説明の便宜上、スライス面ＳＬの位置を固定し、スライス面ＳＬに対するＸ線管のｚ方向における位置を変化させることにより、スライス面ＳＬとＸ線管との位置関係が示されている。

第１の形態では、説明の便宜上、１ビュー〜２０００ビューの間に、スライス面ＳＬのチルト画像を再構成するために必要なデータが収集されるものとする。図７では、１ビュー〜２０００ビューのうち、代表して、１ビュー、１００ビュー、２００ビュー、５００ビュー、７００ビュー、１０００ビュー、１２００ビュー、１５００ビュー、１７００ビュー、および２０００ビューが示されている。

図８は、１ビューの説明図である。１ビューでは、Ｘ線管のビュー角θは、θ＝θ_１である。例えば、θ_１＝１°である。

θ＝θ_１のデータを収集した後、ビュー角をθ＝θ_１からΔθだけ変更し、２ビューのデータを収集する。例えば、Δθ＝０．３６°である。

以下同様に、ビュー角をΔθだけ変更し、ビュー角をΔθだけ変更するたびに、対応するビューのデータを収集する。

図９は、１０００ビューの説明図である。１０００ビューでは、Ｘ線管のビュー角θは、θ＝θ_１０００である。例えば、θ_１０００＝３６０°である。

θ＝θ_１０００のデータを収集した後、以下同様に、ビュー角をθ＝θ_１０００からΔθだけ変更し、２０００ビューのデータが収集されるまで、ビュー角をΔθづつ変更し、ビュー角をΔθだけ変更するたびに、対応するビューのデータを収集する。

図１０は、２０００ビューの説明図である。２０００ビューでは、Ｘ線管のビュー角θは、θ＝θ_２０００である。例えば、θ_２０００＝７２０°（３６０°）である。２０００ビューの投影データが収集されたら、チルト画像の再構成に必要なデータの収集が完了する。

第１の形態では、１ビュー〜２０００ビューの投影データに基づいて、スライス面ＳＬのチルト画像を生成する。以下、スライス面ＳＬのチルト画像の生成方法について説明する。尚、以下では、説明の便宜上、スライス面ＳＬの３点ａ、ｂ、およびｃに着目し、チルト画像を生成する方法について説明する。

図１１は、チルト画像の生成方法のフローを示す図である。
ステップＳ１では、決定部７１（図２参照）が、チルト画像ＴＭが有する複数の画素のうち、再構成される画素を決定する。ここでは、決定部７１は、スライス面ＳＬの点ａに対応する画素Ｑａ（図２７参照）を、再構成される画素として決定する。再構成する画素Ｑａを決定した後、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、データセット特定部７２（図２参照）が、スキャンにより収集された複数の投影データセットの中から、画素Ｑａを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットを特定する（図１２参照）。

図１２は、画素Ｑａを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットの特定方法の一例の説明図である。

データセット特定部７２は、先ず、図１２に示すように、１ビュー〜２０００ビューの中から、画素Ｑａを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットが収集される複数のビューＶａを特定する。

複数のビューＶａは、スライス面ＳＬの点ａ（画素Ｑａに対応する点）の位置、クレードルの移動速度、およびガントリの回転部の回転速度などに基づいて特定することができる。第１の形態では、１ビュー〜１０００ビューの間に、点ａに対応する画素Ｑａを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットが収集されたとする。したがって、データセット特定部７２は、１ビュー〜１０００ビューを、画素Ｑａを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットが収集された複数のビューＶａとして特定する。図１２では、画像Ｑａの再構成に必要な複数のビューＶａが実線で示されており、画像Ｑａの再構成には無関係のビューは点線で示されている。

図１２では、複数のビューＶａのうち、代表して、１ビュー、２００ビュー、５００ビュー、７００ビュー、および１０００ビューにおいて収集された投影データセットが概略的に示されている。１ビューでは、投影データセットＤ_１が収集され、２００ビューでは、投影データセットＤ_２００が収集される。同様に、５００ビュー、７００ビュー、および１０００ビューでは、それぞれ、投影データセットＤ_５００、Ｄ_７００、およびＤ_１０００が収集されている。

したがって、データセット特定部７２は、複数のビューＶａにより収集された投影データセットＤ_１〜Ｄ_１０００を、画素Ｑａを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットとして特定することができる。
投影データセットＤ_１〜Ｄ_１０００を特定した後、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、投影データ選択部７３（図２参照）が、ステップＳ２で特定された投影データセットＤ_１〜Ｄ_１０００（図１２参照）の各々から、スライス面の点ａに対応する画素Ｑａを再構成するために必要な投影データを選択する。

図１３は、投影データセットの中から選択された投影データを示す図である。
図１３を参照すると、１ビューでは、投影データセットＤ_１の中から、点ａに対応する画素Ｑａを再構成するために必要な投影データとして、投影データａ_１が選択されている。また、２００ビューでは、投影データセットＤ_２００の中から、点ａに対応する画素Ｑａを再構成するために必要な投影データとして、投影データａ_２００が選択されている。同様に、５００ビュー、７００ビュー、および１０００ビューでは、それぞれ、投影データａ_５００、投影データａ_７００、投影データａ_１０００が選択されている。このようにして、スライス面の点ａに対応する画素Ｑａを再構成するために必要な一連の投影データａ_１〜ａ_１０００が選択される。
一連の投影データａ_１〜ａ_１０００を選択した後、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ビュー選択部７４（図２参照）は、１ビュー〜１０００ビューの中から、後述する重みｗを計算するときの基準となるビューを選択する。ここでは、ｙｚ面内において、点ａが、Ｘ線管の焦点と検出器の中心点とを結ぶ線Ｌａに重なった時点のビュー（センタービュー）を、重みを計算するときの基準となるビューとして選択する。図１４に選択されたビューを示す。ここでは、点ａが線Ｌａに重なった場合、５００ビューの投影データが収集されていることがわかる。したがって、ビュー選択部７４は、１ビュー〜１０００ビューの中から、重みを計算するときの基準となるビューとして、５００ビューを選択する。５００ビューを選択した後、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、計算部７５（図２参照）は、５００ビューを基準にして、ステップＳ３で選択された投影データを重み付けするための重みを計算する。以下に、図１５を参照しながら、重みの計算方法の一例について説明する。

計算部７５は、点ａを通る経路上においてＸ線の照射方向が１８０度ずれている一対の投影データが収集されるビューを選択する。図１５では、一対の投影データが収集されるビューとして、２００ビューと７００ビューが選択された例が示されている。

計算部７５は、２００ビューの投影データの収集時における点ａの位置ｚ_２００と、７００ビューの投影データの収集時における点ａの位置ｚ_７００とを求める。

次に、計算部７５は、５００ビュー（センタービュー）の投影データの収集時における点ａの位置ｚ_５００と、２００ビューの投影データの収集時における点ａの位置ｚ_２００との間の距離ｒ＝ｒ_２００を求める。更に、計算部７５は、位置ｚ_５００と、７００ビューの投影データの収集時における点ａの位置ｚ_７００との間の距離ｒ＝ｒ_７００を求める。

次に、計算部７５は、距離ｒを用いたヘリカルウエイトによって、２００ビューにおける投影データａ_２００の重みｗと、７００ビューにおける投影データａ_７００の重みｗを計算する。ここでは、ｒ＝ｒ_２００およびｒ＝ｒ_７００であるので、計算部７５は、距離ｒ_２００およびｒ_７００に基づいて、投影データａ_２００の重みｗ＝ｗａ_２００と、投影データａ_７００の重みｗ＝ｗａ_７００を計算する。

重みｗａ_２００およびｗａ_７００を計算した後、１ビュー〜１０００ビューの中から、他の一対の投影データを選択し、一対の投影データごとに、同様の方法で、各ビューにおける投影データの重みｗを計算する。そして、１ビュー〜１０００ビューの中から選択された全ての一対の投影データに対して重みｗを計算した後、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、再構成部７６（図２参照）は、計算された重みｗを用いて、ステップＳ３で選択された投影データａ_１〜ａ_１０００を３Ｄ逆投影（3D Back Projection）する。再構成部７６は、例えば、投影データａ_２００およびａ_７００を重み付けする場合、図１６に示すように、投影データａ_２００およびａ_７００を、それぞれ重みｗａ_２００およびｗａ_７００で重み付けする。その他の投影データについても、３Ｄ逆投影する際に、ステップＳ５で求めた重みｗで重み付ける。これにより、図２７に示すように、チルト角αだけ傾いたチルト画像ＴＭの画素Ｑａ（スライス面ＳＬの点ａに対応する画素）を再構成することができる。

次に、スライス面ＳＬの点ｂに対応する画素Ｑｂを再構成する方法について説明する。
画素Ｑｂの再構成の説明に当たっては、画素Ｑａと同様に、図１１のフローを参照しながら説明する。

ステップＳ１では、決定部７１が、スライス面ＳＬの点ｂに対応する画素Ｑｂ（図２７参照）を、再構成される画素として決定する。再構成する画素Ｑｂを決定した後、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、データセット特定部７２が、スキャンにより収集された複数の投影データセットの中から、画素Ｑｂを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットを特定する。

図１７は、画素Ｑｂを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットの特定方法の一例の説明図である。

データセット特定部７２は、先ず、図１７に示すように、１ビュー〜２０００ビューの中から、画素Ｑｂを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットが収集される複数のビューＶｂを特定する。

複数のビューＶｂは、スライス面ＳＬの点ｂ（画素Ｑｂに対応する点）の位置、クレードルの移動速度、および回転部の回転速度などに基づいて特定することができる。第１の形態では、５００ビュー〜１５００ビューの間に、点ｂに対応する画素Ｑｂを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットが収集されたとする。したがって、データセット特定部７２は、５００ビュー〜１５００ビューを、画素Ｑｂを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットが収集された複数のビューＶｂとして特定する。図１７では、画像Ｑｂの再構成に必要な複数のビューＶｂが実線で示されており、画像Ｑｂの再構成には無関係のビューは点線で示されている。

図１７は、複数のビューＶｂのうち、代表して、５００ビュー、７００ビュー、１０００ビュー、１２００ビュー、および１５００ビューにおいて収集された投影データセットが概略的に示されている。５００ビューでは、投影データセットＤ_５００が収集され、７００ビューでは、投影データセットＤ_７００が収集される。同様に、１０００ビュー、１２００ビュー、１５００ビューでは、それぞれ、投影データセットＤ_１０００、Ｄ_１２００、およびＤ_１５００が収集されている。

したがって、データセット特定部７２は、複数のビューＶｂにより収集された投影データセットＤ_５００〜Ｄ_１５００を、画素Ｑｂを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットとして特定することができる。

投影データセットＤ_５００〜Ｄ_１５００を特定した後、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、投影データ選択部７３が、ステップＳ２で特定された投影データセットＤ_５００〜Ｄ_１５００（図１７参照）の各々から、スライス面の点ｂに対応する画素Ｑｂを再構成するために必要な投影データを選択する。

図１８は、投影データセットの中から選択された投影データを示す図である。
図１８を参照すると、５００ビューでは、投影データセットＤ_５００の中から、点ｂに対応する画素を再構成するために必要な投影データとして、投影データｂ_５００が選択されている。同様に、７００ビュー、１０００ビュー、１２００ビュー、および１５００ビューでは、それぞれ、投影データｂ_７００、投影データｂ_１０００、投影データｂ_１２００、および投影データｂ_１５００が選択されている。このようにして、スライス面の点ｂに対応する画素Ｑｂを再構成するために必要な一連の投影データｂ_５００〜ｂ_１５００が選択される。
一連の投影データｂ_５００〜ｂ_１５００を選択した後、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ビュー選択部７４は、５００ビュー〜１５００ビューの中から、重みｗを計算するときの基準となるビューを選択する。ここでは、ｙｚ面内において、点ｂが、Ｘ線管の焦点と検出器の中心点とを結ぶ線Ｌｂに重なった時点のビュー（センタービュー）を、重みを計算するときの基準となるビューとして選択する。図１９に選択されたビューを示す。ここでは、点ｂが線Ｌｂに重なった場合、１０００ビューの投影データが収集されていることがわかる。したがって、ビュー選択部７４は、５００ビュー〜１５００ビューの中から、重みを計算するときの基準となるビューとして、１０００ビューを選択する。１０００ビューを選択した後、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、計算部７５は、１０００ビューを基準にして、ステップＳ３で選択された投影データを重み付けするための重みを計算する。以下に、図２０を参照しながら、重みの計算方法について説明する。

計算部７５は、点ｂを通る経路上においてＸ線の照射方向が１８０度ずれている一対の投影データが収集されるビューを選択する。図２０では、一対の投影データが収集されるビューとして、７００ビューと１２００ビューが選択された例が示されている。

計算部７５は、７００ビューの投影データの収集時における点ｂの位置ｚ_７００と、１２００ビューの投影データの収集時における点ｂの位置ｚ_１２００とを求める。

次に、計算部７５は、１０００ビュー（センタービュー）の投影データの収集時における点ｂの位置ｚ_１０００と、７００ビューの投影データの収集時の点ｂの位置ｚ_７００との間の距離ｒ＝ｒ_７００を求める。更に、計算部７５は、位置ｚ_１０００と、１２００ビューの投影データの収集時の点ｂの位置ｚ_１２００との間の距離ｒ＝ｒ_１２００を求める。

次に、計算部７５は、距離ｒ_７００およびｒ_１２００に基づいて、７００ビューにおける投影データｂ_７００の重みｗ＝ｗｂ_７００と、１２００ビューにおける投影データｂ_１２００の重みｗ＝ｗｂ_１２００を計算する。

重みｗｂ_７００およびｗｂ_１２００を計算した後、５００ビュー〜１５００ビューの中から、他の一対の投影データを選択し、一対の投影データごとに、同様の方法で、各ビューにおける投影データの重みを計算する。そして、５００ビュー〜１５００ビューの中から選択された全ての一対の投影データに対して重みを計算した後、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、再構成部７６は、計算した重みｗを用いて、ステップＳ３で選択された投影データｂ_５００〜ｂ_１２００を３Ｄ逆投影する。再構成部７６は、例えば、投影データｂ_７００およびｂ_１２００を重み付けする場合、図２１に示すように、投影データｂ_７００およびｂ_１２００を、それぞれ重みｗｂ_７００およびｗｂ_１２００で重み付けする。その他の投影データについても、３Ｄ逆投影する際に、ステップＳ５で求めた重みｗで重み付ける。これにより、図２７に示すように、チルト角αだけ傾いたチルト画像ＴＭの画素Ｑｂ（スライス面ＳＬの点ｂに対応する画素）を再構成することができる。

次に、スライス面ＳＬの点ｃに対応する画素Ｑｃを再構成する方法について説明する。
画素Ｑｃの再構成の説明に当たっては、画素Ｑｃと同様に、図１１のフローを参照しながら説明する。

ステップＳ１では、決定部７１が、スライス面ＳＬの点ｃに対応する画素Ｑｃ（図２７参照）を、再構成される画素として決定する。再構成する画素Ｑｃを決定した後、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、データセット特定部７２は、スキャンにより収集された複数の投影データセットの中から、画素Ｑｃを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットを特定する。

図２２は、画素Ｑｃを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットの特定方法の一例の説明図である。

データセット特定部７２は、先ず、図２２に示すように、１ビュー〜２０００ビューの中から、画素Ｑｃを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットが収集される複数のビューＶｃを特定する。

複数のビューＶｃは、スライス面ＳＬの点ｃ（画素Ｑｃに対応する点）の位置、クレードルの移動速度、および回転部の回転速度などに基づいて特定することができる。第１の形態では、１０００ビュー〜２０００ビューの間に、点ｃに対応する画素Ｑｃを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットが収集されたとする。したがって、データセット特定部７２は、１０００ビュー〜２０００ビューを、画素Ｑｃを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットが収集された複数のビューＶｃとして特定する。図２２では、画像Ｑｂの再構成に必要な複数のビューＶｃが実線で示されており、画像Ｑｃの再構成には無関係のビューは点線で示されている。

図２２は、複数のビューＶｃのうち、代表して、１０００ビュー、１２００ビュー、１５００ビュー、１７００ビュー、および２０００ビューにおいて収集された投影データセットが概略的に示されている。１０００ビューでは、投影データセットＤ_１０００が収集され、１２００ビューでは、投影データセットＤ_１２００が収集される。同様に、１５００ビュー、１７００ビュー、２０００ビューでは、それぞれ、投影データセットＤ_１５００、Ｄ_１７００、およびＤ_２０００が収集されている。

したがって、データセット特定部７２は、複数のビューＶｃにより収集された投影データセットＤ_１０００〜Ｄ_２０００を、画素Ｑｃを再構成するために必要な投影データを含む投影データセットとして特定することができる。
投影データセットＤ_１０００〜Ｄ_２０００を特定した後、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、投影データ選択部７３が、ステップＳ２で特定された投影データセットＤ_１０００〜Ｄ_２０００（図２２参照）の各々から、スライス面の点ｃに対応する画素Ｑｃを再構成するために必要な投影データを選択する。

図２３は、投影データセットの中から選択された投影データを示す図である。
図２３を参照すると１０００ビューでは、投影データセットＤ_１０００の中から、点ｃに対応する画素を再構成するために必要な投影データとして、投影データｃ_１０００が選択されている。同様に、１２００ビュー、１５００ビュー、１７００ビュー、および２０００ビューでは、それぞれ、投影データｃ_１２００、投影データｃ_１５００、投影データｃ_１７００、および投影データｃ_２０００が選択されている。このようにして、スライス面の点ｃに対応する画素Ｑｃを再構成するために必要な一連の投影データｃ_１０００〜ｃ_２０００が選択される。
一連の投影データｃ_１０００〜ｃ_２０００を選択した後、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、ビュー選択部７４は、１０００ビュー〜２０００ビューの中から、重みを計算するときの基準となるビューを選択する。ここでは、ｙｚ面内において、点ｃが、Ｘ線管の焦点と検出器の中心点とを結ぶ線Ｌｃに重なった時点のビュー（センタービュー）を、重みを計算するときの基準となるビューとして選択する。図２４に選択されたビューを示す。ここでは、点ｃが線Ｌｃに重なった場合、１５００ビューの投影データが収集されていることがわかる。したがって、ビュー選択部７４は、１０００ビュー〜２０００ビューの中から、重みを計算するときの基準となるビューとして、１５００ビューを選択する。１５００ビューを選択した後、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、計算部７５は、１５００ビューを基準にして、ステップＳ３で選択された投影データを重み付けするための重みを計算する。以下に、図２５を参照しながら、重みの計算方法について説明する。

計算部７５は、点ｃを通る経路上においてＸ線の照射方向が１８０度ずれている一対の投影データが収集されるビューを選択する。図２５では、一対の投影データが収集されるビューとして、１２００ビューと１７００ビューが選択された例が示されている。

計算部７５は、１２００ビューの投影データの収集時における点ｃの位置ｚ_１２００と、１７００ビューの投影データの収集時における点ｃの位置ｚ_１７００とを求める。

次に、計算部７５は、１５００ビュー（センタービュー）の投影データの収集時における点ｂの位置ｚ_１５００と、１２００ビューの投影データの収集時の点ｂの位置ｚ_１２００との間の距離ｒ＝ｒ_１２００を求める。更に、計算部７５は、位置ｚ_１５００と、１７００ビューの投影データの収集時の点ｃの位置ｚ_１７００との間の距離ｒ＝ｒ_１７００を求める。

次に、計算部７５は、距離ｒ_１２００およびｒ_１７００に基づいて、１２００ビューにおける投影データｃ_１２００の重みｗ＝ｗｃ_１２００と、１７００ビューにおける投影データｃ_１７００の重みｗ＝ｗｃ_１７００を計算する。

重みｗｃ_１２００およびｗｃ_１７００を計算した後、１０００ビュー〜２０００ビューの中から、他の一対の投影データを選択し、一対の投影データごとに、同様の方法で、各ビューにおける投影データの重みを計算する。そして、１０００ビュー〜２０００ビューの中から選択された全ての一対の投影データに対して重みを計算した後、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、再構成部７６は、計算した重みｗを用いて、ステップＳ３で選択された投影データｃ_１０００〜ｃ_２０００を３Ｄ逆投影する。再構成部７６は、例えば、投影データｃ_１２００およびｃ_１７００を重み付けする場合、図２６に示すように、投影データｃ_１２００およびｃ_１７００を、それぞれ重みｗｃ_１２００およびｗｃ_１７００で重み付けする。その他の投影データについても、３Ｄ逆投影する際に、ステップＳ５で求めた重みｗで重み付ける。これにより、図２７に示すように、チルト角αだけ傾いたチルト画像ＴＭの画素Ｑｂ（スライス面ＳＬの点ｂに対応する画素）を再構成することができる。
このようにして、点ａ、点ｂ、および点ｃに対応する画素を再構成することができる。

尚、これまでは、点ａ、点ｂ、および点ｃに対応する画素を再構成する方法について説明したが、点ａ、点ｂ、および点ｃ以外の点の画素についても、図１１のフローに従って再構成することができる。したがって、スライス面ＳＬのチルト画像ＴＭ（図２７参照）を生成することができる。

第１の形態では、各画素を再構成する場合、画像再構成に必要な一連の投影データを特定する（例えば、点ａに対応する画素Ｑａを再構成する場合は、一連の投影データａ_１〜ａ_１０００が特定される）。一連の投影データを特定した後、センタービューを基準にしてビューごとに重みｗを計算する。そして、一連の投影データをスライス面に逆投影するときに、投影データを重みｗで重み付けする。したがって、アキシャル画像を再構成し、隣接するアキシャル画像間で画素の補正処理をする必要が無いので、高品質なチルト画像ＴＭを生成することができる。

第１の形態では、チルト画像ＴＭの画素ごとに、重みを計算するためのビュー（センタービュー）を求め、センタービューを基準にして一対の投影データを特定し、投影データの重みｗを計算している。したがって、チルト画像ＴＭの画素ごとにセンタービューが特定されるので、投影データごとに最適な重み付けをすることができる。このため、複数の画像や複数の画素を用いた補間処理を行わなくても、高品質なチルト画像を取得することができる。

第１の形態では、距離ｒに基づいて重みを計算するヘリカルウエイトを用いて重みｗを計算している。しかし、ビューのコーン（Cone）角に基づいて重みを計算するアルファウエイトを用いて重みｗを計算してもよい。

第１の形態では、センタービューを基準にして重みｗを計算している。しかし、センタービューとは別のビューを基準にして重みｗを計算してもよい。

尚、第１の形態では、頭部のチルト画像を取得する例について説明されている。しかし、本発明は、頭部のチルト画像を取得する例に限定されることはなく、任意の撮影部のチルト画像を取得する場合に適用することができる。

上記のように、第１の形態では、高品質なチルト画像を得ることができる。このことを検証するため、第１の形態の方法を用いて得られたチルト画像と、リフォーマット画像を生成する方法を用いて得られたチルト画像とを比較した。以下に、比較結果について説明する。

図２８及び図２９は比較結果を示す図である。
図２８は、ヘッドファントムのチルト画像を示す図である。図２８（ａ）は第１の形態の方法を用いて得られたチルト画像であり、図２８（ｂ）は、アキシャル画像を生成した後にリフォーマットを行い、得られたリフォーマット画像に基づいて生成されたチルト画像である。

図２８（ａ）のチルト画像は、図２８（ｂ）のチルト画像よりも高い解像度を有している。例えば、領域Ｒを比較すると、図２８（ａ）のチルト画像が、図２８（ｂ）のチルト画像よりも解像度が高いことがわかる。

図２９は、図２８とは別のヘッドファントムのチルト画像を示す図である。図２９（ａ）は第１の形態の方法を用いて得られたチルト画像であり、図２９（ｂ）は、アキシャル画像を生成した後にリフォーマットを行い、得られたリフォーマット画像に基づいて生成されたチルト画像である。

図２９（ａ）のチルト画像は、図２９（ｂ）のチルト画像よりも高い解像度を有している。例えば、領域Ｒを比較すると、図２９（ａ）のチルト画像が、図２９（ｂ）のチルト画像よりも解像度が高いことがわかる。

（第２の形態）
第２の形態のＣＴ装置は、第１の形態のＣＴ装置と比較すると、操作コンソールの機能ブロックが異なるが、ハードウェア構成は同じである。したがって、第２の形態のＣＴ装置の説明に当たっては、ハードウェア構成の説明は省略し、操作コンソールの機能ブロックについて説明する。

図３０は、第２の形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソールの機能ブロック図である。
第２の形態に係るＸ線ＣＴ装置の操作コンソール６は、機能ブロックとして、設定部８０、再構成部８１、画素特定部８２、および配列部８３などを有している。

設定部８０は、第１の形態における設定部７０と同様に、再構成範囲や、チルト角αを有するスライス面を設定する。
再構成部８１は、スライス面ＳＬの画素に対応する点を横切るアキシャル画像を再構成する。
画素特定部８２は、アキシャル画像ごとに、アキシャル画像に含まれる複数の画素の中から、スライス面ＳＬの各点に対応するチルト画像ＴＭの画素を特定する。
配列部８３は、チルト画像が生成されるように、アキシャル画像ごとに特定された画素を配列する。

尚、設定部８０は、本発明における設定手段の一例である。再構成部８１は、本発明における再構成手段の一例である。画素特定部８２は、本発明における画素特定手段の一例である。配列部８３は、本発明における配列手段の一例である。

以下、第２の形態におけるチルト画像の生成方法について、図３１〜図３６を参照しながら説明する。

先ず、再構成部８１は、図３１に示すように、点ａを通りｘｙ面に平行なアキシャル画像ＡＸ１０を生成する。アキシャル画像ＡＸ１０を生成した後、画素特定部８２は、アキシャル画像ＡＸ１０に含まれる画素の中から、スライス面ＳＬの点ａに対応する画素Ｑａを特定する。

次に、再構成部８１は、図３２に示すように、点ｂを通りｘｙ面に平行なアキシャル画像ＡＸ２０を生成する。アキシャル画像ＡＸ２０を生成した後、画素特定部８２は、アキシャル画像ＡＸ２０に含まれる画素の中から、スライス面ＳＬの点ｂに対応する画素Ｑｂを特定する。

次に、再構成部８１は、図３３に示すように、点ｃを通りｘｙ面に平行なアキシャル画像ＡＸ３０を生成する。アキシャル画像ＡＸ３０を生成した後、画素特定部８２は、アキシャル画像ＡＸ３０に含まれる画素の中から、スライス面ＳＬの点ｃに対応する画素Ｑｃを特定する。

以下同様に、再構成部８１は、スライス面の各点を通りｘｙ面に平行なアキシャル画像を生成する。アキシャル画像が生成されたら、画素特定部８２は、アキシャル画像の中から、スライス面ＳＬの点に対応する画素を特定する。図３４は、アキシャル画像ＡＸ４０の画素Ｑｄが、スライス面ＳＬの点ｄに対応する画素として特定された様子を示す図であり、図３５は、アキシャル画像ＡＸ５０の画素Ｑｅが、スライス面ＳＬの点ｅに対応する画素として特定された様子を示す図である。

図３１〜図３５では、スライス面ＳＬの点ａ〜ｅに対応する画素を特定する例について説明されているが、その他の点に対応する画素についても、同様の方法で特定する。

したがって、各アキシャル画像の中から、スライス面ＳＬの各点に対応する画素を特定することができる。

画素を特定した後、配列部８３は、スライス面ＳＬのチルト画像が生成されるように、アキシャル画像ごとに特定した画素を配列する。図３６は、アキシャル画像ごとに特定された画素を配列することにより得られたチルト画像ＴＭを概略的に示す図である。図３６では、説明の便宜上、スライス面ＳＬの点ａ〜ｅに対応する画素Ｑａ、Ｑｂ、Ｑｃ，Ｑｃ、およびＱｅのみが示されている。

第２の形態では、スライス面の点ａ〜ｅの各々を基準にしてアキシャル画像ＡＸ１０〜ＡＸ５０を生成している。したがって、複数の画像や複数の画素を用いた補間処理を行わなくてもチルト画像の画素を生成することができるので、チルト画像の画質を向上させることができる。

尚、第２の形態では、アキシャル画像に基づいてチルト画像を生成している。しかし、アキシャル画像とは別のノンチルト画像（例えば、サジタル画像）に基づいて、チルト画像を生成してもよい。

第１および第２の形態では、撮影する部位は頭部である。しかし、本発明は、撮影部位は頭部に限定されることはなく、頭部以外の部位（例えば、胴部）の撮影にも適用することができる。

また、第１および第２の形態ではＸ線ＣＴ装置について説明されている。しかし、本発明は、Ｘ線以外の放射線、例えばガンマ線を用いる断層撮影装置にも適用可能である。

１ Ｘ線ＣＴ装置
２ ガントリ
２Ｂ 空洞部
４ 撮影テーブル
５ 被検体
６ 操作コンソール
２１ Ｘ線管
２２ アパーチャ
２３ コリメータ装置
２４ Ｘ線検出器
２５ データ収集部
２６ 回転部
２７ 高電圧電源
２８ アパーチャ駆動装置
２９ 回転駆動装置
３０ 制御部
４１ クレードル
４２ 駆動装置
６１ 入力装置
６２ 表示装置
６３ 記憶装置
６４ 演算処理装置
７０、８０ 設定部
７１ 決定部
７２ データセット特定部
７３ 投影データ選択部
７４ ビュー選択部
７５ 計算部
７６、８１ 再構成部
８２ 画素特定部
８３ 配列部
９０ 記憶媒体

Claims (7)

1. 被検体のチルト画像を得るための放射線断層撮影装置であって、
   前記被検体に放射線を照射する放射線源と、
   放射線を検出し、検出された放射線に応じた投影データを生成するデータ生成手段と、
   前記放射線源および前記データ生成手段を回転させる回転手段と、
   前記回転手段の回転角ごとに、複数の投影データを含む投影データセットが収集されるように、前記放射線源、前記データ生成手段、および前記回転手段を制御する制御手段と、
   前記被検体に、所定のチルト角を有するスライス面を設定する設定手段と、
   前記チルト画像の画素を再構成するために必要な投影データを含む複数の投影データセットを特定するデータセット特定手段と、
   前記複数の投影データセットの各々から、前記画素を再構成するために必要な投影データを選択する投影データ選択手段と、
   前記投影データ選択手段により選択された一連の投影データを、前記スライス面に逆投影し、前記画素を生成する画素生成手段であって、前記一連の投影データを前記スライス面に逆投影する際に、前記一連の投影データの各々を重み付けする画素生成手段と、
   を有する放射線断層撮影装置。
2. 前記複数の投影データセットを収集するための複数のビューの中から、投影データを重み付けするための重みを計算するための基準となる第１のビューを選択するビュー選択手段を有する、請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
3. 前記一連の投影データの各々を重み付けするための重みを計算する計算手段を有する、請求項２に記載の放射線断層撮影装置。
4. 前記スライス面は、前記画素に対応する点を含み、
   前記計算手段は、
   前記選択手段により選択された一連の投影データの中から、前記スライス面内の前記点を通る経路上において放射線の照射方向が１８０度ずれている一対の投影データを選択し、前記一対の投影データの各々の投影データの重みを計算する、請求項３に記載の放射線断層撮影装置。
5. 前記計算手段は、
   ビューのコーン角に基づいて前記一連の投影データの各々の重みを計算する、請求項３に記載の放射線断層撮影装置。
6. 被検体のチルト画像を得るための放射線断層撮影装置であって、
   前記被検体に、所定のチルト角を有するスライス面を設定する設定手段と、
   前記スライス面内の点ごとに、前記点を横切るノンチルト画像を再構成する再構成手段と、
   ノンチルト画像ごとに、前記ノンチルト画像に含まれる複数の画素の中から、前記点に対応する画素を特定する画素特定手段と、
   前記スライス面のチルト画像が生成されるように、前記ノンチルト画像ごとに特定された画素を配列する配列手段と、
   を有する、放射線断層撮影装置。
7. コンピュータを、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の放射線断層撮影装置における各手段として機能させるためのプログラム。