JP3490494B2 - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線管が被検体の周囲
を螺旋軌道に沿って回転しながら、回転位相の異なる複
数の投影データを収集し断層像を再構成するいわゆるヘ
リカルスキャンタイプのＸ線コンピュータ断層撮影装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のＸ線コンピュータ断層撮
影装置（以下「Ｘ線ＣＴ」と略す）には、Ｘ線吸収率の
極端に異なる例えば骨と軟部組織がＸ線ビームの厚さ方
向に混在している状況で発生するパーシャルボリューム
効果に起因するアーチファクトを抑制するという課題が
あった。この課題は、Ｘ線ビーム厚を薄くすることによ
り抑制できる。しかし、Ｘ線ビーム厚を薄くすることに
伴うＸ線線量過少によって、ノイズ成分が強調（Ｓ／Ｎ
低下）されるという問題が新たに生じた。このＳ／Ｎ低
下を抑制するためのデータ処理として、スタック処理が
開発された。

【０００３】このスタック処理は以下のような手順で使
われる。 （１） ２回転分の投影データを１回転単位で回転位相
をそろえて重み付け補間（距離補間）することにより１
回転分の投影データを得る。 （２） （１）の処理で用いた２回転分の投影データか
ら回転位相が３６０°ずれた２回転分の投影データを１
回転単位で回転位相をそろえて重み付け補間することに
より１回転分の投影データを得る。 （３） （２）の処理で用いた２回転分の投影データか
らさらに回転位相が３６０°ずれた２回転分の投影デー
タを１回転単位で回転位相をそろえて重み付け補間する
ことにより１回転分の投影データを得る。 （４） （１）、（２）、（３）の各処理で得た３つの
１回転分の投影データを回転位相をそろえて加算平均
（スタック処理）することにより、１回転分の投影デー
タを得る。 （５） （４）のスタック処理済の１回転分の投影デー
タから断層像を再構成する。

【０００４】このように従来のＸ線ＣＴでは、スタック
処理前に、加算平均の対象データ数分（ここでは３）だ
け、重み付け補間処理を繰り返す必要があり、処理時間
が膨大になるという問題点を有していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、スタック処理を備えながら信号処理時間を短縮でき
るＸ線コンピュータ断層撮影装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ヘリカルスキ
ャンにより収集された投影データに基づいて断層像を再
構成するＸ線コンピュータ断層撮影装置において、連続
する複数回転分の投影データを組として、３６０°分が
重なり合う複数の投影データの組を回転位相をそろえて
加算平均することにより、１組の投影データを生成する
加算平均処理部と、前記加算平均処理部により生成され
た１組の投影データの同じ回転位相に相当するデータ同
士を再構成位置からの距離に応じて重み付け加算するこ
とにより前記再構成位置のデータを補間する補間処理部
と、この補間処理部により重み付け加算された投影デー
タから断層像を再構成する再構成処理部とを具備する。

【０００７】

【作用】本発明では、連続する複数回転分の投影データ
を組として、３６０°分が重なり合う複数の投影データ
の組を回転位相をそろえて加算平均することにより、１
組の投影データを生成し、その１組の投影データの同じ
回転位相に相当するデータ同士を再構成位置からの距離
に応じて重み付け加算することにより再構成位置のデー
タを補間し、この重み付け加算により得た投影データか
ら断層像を再構成する。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の好ましい
実施例を説明する。本実施例によるＸ線コンピュータ断
層撮影装置（以下「Ｘ線ＣＴ」と略す）は、Ｘ線管が被
検体の周囲を螺旋軌道に沿って回転しながら、回転位相
の異なる複数の投影データを収集し断層像を再構成する
いわゆるヘリカルスキャンタイプである。第３世代であ
れば、回転架台にＸ線管とＸ線検出器列とが撮影空間を
介して対向配置され、第４世代であれば、回転架台にＸ
線管のみ配置され、１周分のＸ線検出器列が固定されて
いる。ここでは、第３世代のＸ線ＣＴを例に説明する。

【０００９】図１は本実施例に係るＸ線ＣＴの全体構成
図である。架台駆動装置６により回転駆動される回転架
台１には、Ｘ線を扇状に放射するＸ線管２と、Ｘ線管２
からの扇状Ｘ線の拡がり方向に沿って複数のＸ線検出器
が配列されてなる多チャンネル型Ｘ線検出器列３とが撮
影空間内の被検体Ｐを介して対向して設置されている。
なお、Ｘ線管２とＸ線検出器列３の回転により規定され
る面を以下「スキャン回転面」といい、このスキャン回
転面に直交する軸を「スライス軸またはＺ軸」という。
多チャンネル型Ｘ線検出器列３の検出信号は、データ収
集装置１０で増幅およびディジタル変換等の前処理を受
けた後、ディジタル投影データとしてチャンネル毎にコ
ンソール１２に送られる。

【００１０】寝台４は被検体Ｐを載置する天板５をＺ軸
に沿って移動可能に支持する。寝台駆動装置９は、被検
体Ｐを撮影空間内に挿入または撮影空間から挿出するた
めに、寝台４を駆動する。

【００１１】Ｘ線管２には高電圧発生装置７が接続され
る。高電圧発生装置７は、Ｘ線管２からＸ線を曝射する
ために、高電圧制御装置８からトリガを受けたタイミン
グで高電圧の管電力をＸ線管２に供給する。

【００１２】コンソール１１には、架台回転、天板移動
およびＸ線曝射を所定のシーケンスにしたがって制御す
ることを含む装置全体の動作を制御する主制御装置１２
と、架台駆動装置６を制御する架台制御装置１３と、寝
台駆動装置９制御する寝台制御装置１４と、画像再構成
装置１５と、画像再構成装置１５で再構成された画像
（断層像）を記憶する画像データ記憶装置１６と、画像
再構成装置１５で再構成された画像を直接または画像デ
ータ記憶装置１６を経由して入力し表示する画像表示装
置１７とが設けられる。

【００１３】図２は図１の画像再構成装置１５の構成を
示すブロック図である。多チャンネル型Ｘ線検出器列３
で検出され、データ収集装置１０でディジタルに変換さ
れた投影データはチャンネル毎にヘリカル投影データ記
憶装置２０に送られ、各々検出されたときのＺ座標と回
転位相（架台１の回転角度）の組み合わせに応じたアド
レス位置に記憶される。

【００１４】投影データ切出し回路２１は、ヘリカル投
影データ記憶装置２０からＺ軸に沿って連続した複数回
転分の投影データを読み出して、投影データ加算平均回
路２２に転送する。投影データ加算平均回路２２は、複
数回転分の投影データを特定の角度範囲毎、例えば２回
転単位で回転位相をそろえて加算平均することにより加
算平均処理後の投影データ（２回転分の投影データ）を
生成する。この加算平均処理は一般にスタック処理と呼
ばれている。投影データ加算平均回路２２でスタック処
理後（加算平均処理後）の投影データ（２回転分の投影
データ）は、投影データ補間処理回路２３で、適当な距
離補間を受けて投影データ（１回転分の投影データ）に
変換される。画像再構成回路２４は、投影データ補間処
理回路２３で距離補間を受けた投影データ（１回転分の
投影データ）から画像（断層像）を再構成する。この画
像データは、画像データ記憶装置１６、画像表示装置１
７に送られる。

【００１５】次のこのように構成された本実施例による
Ｘ線ＣＴの動作を説明する。ヘリカルスキャンが実行さ
れ、Ｚ座標に沿って連続的で且つ回転位相が周期的に変
化する複数の投影データが収集される。具体的には、天
板５がＺ軸に沿って連続的に移動される。このとき、架
台１が連続的に回転され、Ｘ線管２から扇状Ｘ線が微小
時間周期で間欠的にまたは連続的に曝射されると共に多
チャンネル型Ｘ線検出器列３による検出動作が繰り返し
実行される。

【００１６】ヘリカルスキャンにより収集された複数の
投影データはチャンネル毎にヘリカル投影データ記憶装
置２０に送られ、各々検出されたときのＺ座標と回転位
相（架台１の回転角度）の組み合わせに応じたアドレス
位置に記憶される。図４（ａ）に、ヘリカルスキャンに
より収集された複数の投影データを各々の回転位相とＺ
座標とに対応させて概念的に示した図である。なお、Ｄ
１〜Ｄ６は各々１回転分の投影データ群を示し、ＳＰは
スキャンピッチ、つまり架台１が１回転する間に天板５
が移動する距離を示している。

【００１７】図３は画像再構成装置１５の動作手順を示
すフローチャートである。ステップＳ１で、投影データ
切出し回路２１により、ヘリカル投影データ記憶装置２
０からＺ軸に沿って連続した複数回転分（ここでは４回
転分）の投影データが投影データ加算平均回路２２に読
み出される。具体的には、図４（ｂ），（ｃ），（ｄ）
に示すように、２回転分の投影データを１単位（１組）
として、回転位相が３６０°ずつずれた３組のデータが
切り出される。

【００１８】説明の便宜上、図４（ａ）で示した複数の
投影データＤ１，Ｄ２…を図５（ａ）に簡易に示してい
る。図５（ｂ），（ｃ），（ｄ）はそれぞれ図４
（ｂ），（ｃ），（ｄ）に対応している。

【００１９】ステップＳ１で切り出された３組のデータ
は、次のステップＳ２で、投影データ加算平均回路２２
によりスタック処理にかけられる。つまり、３組のデー
タは、図５（ｅ），（ｆ），（ｇ）に示すように、２回
転を１周期とした回転位相がそろえられて加算平均され
る。具体的には、２回転を１周期とした回転位相が同じ
３つの投影データが加算平均され当該回転位相の１つの
投影データが求められる。これにより図５（ｈ）に示す
パーシャルボリューム効果成分が抑制された２回転分の
投影データＤS1，ＤS2が生成される。

【００２０】投影データ加算平均回路２２でスタック処
理された２回転分の投影データＤS1，ＤS2は、ステップ
Ｓ３で、投影データ補間処理回路２３により距離補間を
受けて１回転分の投影データに変換される。この距離補
間は一般的な手法であり、簡単に説明すると、図５
（ｉ），（ｊ）に示すように、１回転を１周期とした回
転位相が同じ２つのデータ間（これら２つのデータは当
然Ｚ座標が相違する）で再構成位置からの距離に応じて
重み付け加算される。この重み付け加算が全ての回転位
相について繰り返され、１回転分の投影データが求めら
れる。

【００２１】本発明の特徴は、距離補間前に、スタック
処理を行う点にあり、この特徴によりスタック処理より
処理時間の長い距離補間処理が１回で済むようになる。
距離補間処理は重み付け加算を全ての回転位相について
繰り返すのであるが、重み付け係数が一定ではなく各デ
ータのＺ座標から個々に求める必要があるので、単純な
加算平均処理であるスタック処理よりも処理時間が非常
に長い。従来は、３組の２回転分の投影データで３回の
距離補間が必要であったが、本発明によると、１回の距
離補間で済むようになり、処理時間が大幅に短縮される
効果がある。

【００２２】次に、ステップＳ４で、画像再構成回路２
４により、投影データ補間処理回路２３で距離補間を受
けた１回転分の投影データから画像（断層像）が再構成
される。

【００２３】このように本実施例によると、スタック処
理より処理時間の長い距離補間処理が１回で済むので、
画像再構成に要する処理時間が大幅に短縮される効果が
ある。なお、本発明は上述した各実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形
して実施可能であるのは勿論である。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、連続する複数回転分の
投影データを組として、３６０°分が重なり合う複数の
投影データの組を回転位相をそろえて加算平均すること
により、１組の投影データを生成し、その１組の投影デ
ータの同じ回転位相に相当するデータ同士を再構成位置
からの距離に応じて重み付け加算することにより再構成
位置のデータを補間し、この重み付け加算により得た投
影データから断層像を再構成するので、複数の組に対し
て距離補間処理を繰り返した後に加算平均するよりも、
信号処理時間を短縮することができる。

【００２５】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＸ線ＣＴの全体構成
図。

【図２】図１の画像再構成装置の構成を示すブロック
図。

【図３】本発明の一実施例の動作を示すフローチャー
ト。

【図４】図２の投影データ切り出し回路で切り出される
投影データを示す図。

【図５】図１の画像再構成装置による画像再構成処理を
データの変化から見た図。

【符号の説明】

１…回転架台、 ２…Ｘ線管、３…多
チャンネル型Ｘ線検出器、 ４…寝台、５…天板、
６…架台駆動装置、７…高電圧発生
装置、 ８…高電圧制御装置、９…寝台駆動
装置、 １０…データ収集装置、１１…コ
ンソール、 １２…主制御部、１３…架台
制御装置、 １４…寝台制御装置、１５…画
像再構成装置、 １６…画像データ記憶装置、
１７…画像表示装置。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ヘリカルスキャンにより収集された投影
   データに基づいて断層像を再構成するＸ線コンピュータ
   断層撮影装置において、 連続する複数回転分の投影データを組として、３６０°
   分が重なり合う複数の投影データの組を回転位相をそろ
   えて加算平均することにより、１組の投影データを生成
   する加算平均処理部と、 前記加算平均処理部により生成された１組の投影データ
   の同じ回転位相に相当するデータ同士を再構成位置から
   の距離に応じて重み付け加算することにより前記再構成
   位置のデータを補間する補間処理部と、 この補間処理部により重み付け加算された投影データか
   ら断層像を再構成する再構成処理部とを具備することを
   特徴とするＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 【請求項２】 前記加算平均処理部は、回転位相が３６
   ０°ずつずれた複数組の投影データの回転位相をそろえ
   て加算平均することを特徴とする請求項１記載のＸ線コ
   ンピュータ断層撮影装置。