JP3518520B2

JP3518520B2 - 断層撮影装置

Info

Publication number: JP3518520B2
Application number: JP2001070718A
Authority: JP
Inventors: 四郎及川
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2001-03-13
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2004-04-12
Anticipated expiration: 2021-03-13
Also published as: JP2002263092A; US6463116B1; US20020131546A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、医療分野、工業
分野などに用いられる、被検体の断層撮影を行なう非Ｃ
Ｔタイプの断層撮影装置に係り、特に、画像再構成に係
る処理時間を短縮し、断層画像の偽像を低減する技術に
関する。

【０００２】

【従来技術】従来の断層撮影装置としては、例えばＸ線
断層撮影装置がある。このＸ線断層撮影装置は、被検体
を挟んでＸ線管とイメージインテンシファイア（以下、
「Ｉ．Ｉ管」と言う）とが対向配置され、Ｘ線管を第１
方向に直線移動させるのと同期して、Ｉ．Ｉ管を前記第
１方向とは反対方向である第２方向に平行直線移動させ
るように連動移動させるとともに、被検体の特定の断層
面上の任意の点がＩ．Ｉ管の検出面上で常に同じ位置に
なるように、Ｘ線管の被検体へのＸ線照射角度を変えな
がら断続的な撮影を行なっている。そして、各角度から
の撮影により得られた複数枚の投影像を重ね合わせるよ
うな検出信号の加算演算処理を行なうだけで、被検体の
特定の断層面の画像情報と、特定の断層面の前後にある
近傍断層面の画像情報とを算出している。

【０００３】このように、上述のＸ線断層撮影装置は、
近年進歩の著しいＸ線ＣＴ（Ｘ線コンピュータ・トモグ
ラフィ）タイプの断層撮影方式ではない非ＣＴタイプの
断層撮影方式のものである。すなわち、Ｘ線ＣＴタイプ
の断層撮影方式は、被検体を挟んで対向配置されたＸ線
管とＩ．Ｉ管とを被検体の体軸周りに１回転（少なくと
も半回転）させながら撮影することで、被検体の体軸周
り１回転分（少なくとも半回転分）の透過像を取得し、
これらの透過像に基づいて画像再構成を行ない、被検体
の体軸方向から見た断層画像が得れるものであるが、非
ＣＴタイプの断層撮影方式は、上述のＸ線断層撮影装置
のように、Ｘ線管とＩ．Ｉ管とを被検体の体軸周りに半
回転以上させることなく、被検体の体軸方向の断層画像
が得れるものである。

【０００４】また、近年では、非ＣＴタイプの断層撮影
方式にさらなる改良が望まれており、各角度からの撮影
により得られた複数枚の投影像を重ね合わせるような検
出信号の加算演算処理を行なって２次元断層画像データ
を取得する画像再構成をするのではなく、各角度からの
撮影により得られた複数枚の投影像を、撮影された被検
体の関心領域に仮想的に設定される３次元格子群の所定
の格子点に逆投影して、関心領域の３次元ボリュームデ
ータを生成する画像再構成を行う、いわゆる、逆投影法
の採用が検討されている。非ＣＴタイプの断層撮影方式
における逆投影法によれば、１回の撮影で被検体の関心
領域についての３次元ボリュームデータが得られるの
で、撮影後に任意の断層面の断層画像を選択して迅速に
表示できるなどの利点を有している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、非ＣＴタイプの断層撮影方式における
逆投影法は、撮影された被検体の関心領域に仮想的に設
定される３次元格子群の所定の格子点に、各角度からの
撮影により得られた複数枚の投影像を逆投影して、関心
領域の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成を
行うようにしているのであるが、３次元格子群の格子点
は、例えば、３軸の各辺に等数（１００〜１０００）
個、合計（１００〜１０００）の３乗個分あり、特定の
角度で撮影により得られた投影像、すなわち、Ｉ．Ｉ管
の検出面の各画素で検出した検出データを３次元格子群
の所定の格子点に逆投影することを、各角度からの撮影
により得られた複数枚の投影像について行なうことにな
るので、逆投影するデータ量が非常に膨大であり、関心
領域の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成を
行う処理時間が長くなるという問題がある。

【０００６】この発明は、このような事情に鑑みてなさ
れたものであって、画像再構成に係る処理時間を短縮し
た断層撮影装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、発明者が鋭意研究をした結果、次のような知見を得
た。すなわち、非ＣＴタイプの断層撮影方式は、Ｘ線管
などの照射源とＩ．Ｉ管などの面検出器とを被検体の体
軸周りに半回転以上させないという特有の方式としてい
るので、撮影された被検体の関心領域を３次元座標系で
説明すると、被検体の関心領域の中央のほぼ中心を通
り、かつ、断層面に直交する断層軸方向の情報量が少な
く、断層軸方向の分解能は他の残りの２軸方向（断層面
内方向）の分解能に比べて悪いものとなっている。した
がって、撮影された被検体の関心領域に仮想的に設定さ
れる３次元格子群の３軸のうちの断層軸方向の格子間隔
を他の２軸方向の格子間隔よりも長くして伸ばしたとし
ても、断層軸方向の画像情報を無駄にすることにはなら
ないし、却って、処理時間を短くできることを見出した
のである。

【０００８】このような知見に基づくこの発明は次のよ
うな構成を採る。すなわち、請求項１に記載の断層撮影
装置は、被検体の撮影すべき断層面を挟んで、被検体に
透過性を有する電磁波を照射する照射源と、被検体を透
過した電磁波を検出する面検出器とが同期させて走査さ
れ、走査各位置で検出された投影データを、撮影された
被検体の関心領域に仮想的に設定される３次元格子群の
所定の格子点に逆投影して、関心領域の３次元ボリュー
ムデータを生成する画像再構成を行う逆投影処理部を備
え、この３次元ボリュームデータから断層面の画像を取
得する断層撮影装置において、前記逆投影処理部は、３
次元格子群の直交３軸方向の各格子間隔のうち、関心領
域のほぼ中心を通り、かつ、断層面に直交する断層軸方
向の格子間隔を他の２方向の格子間隔よりも長くして３
次元ボリュームデータを生成することを特徴とするもの
である。

【０００９】また、請求項２に記載の断層撮影装置は、
請求項１に記載の断層撮影装置において、前記照射源と
前記面検出器のいずれか一方を第１方向に直線移動させ
るのと同期して、他方を前記第１方向とは反対方向であ
る第２方向に平行直線移動させることを特徴とするもの
である。

【００１０】また、請求項３に記載の断層撮影装置は、
請求項１に記載の断層撮影装置において、被検体を挟ん
で対向して平行配置される両平行面のいずれか一方の平
行面内で前記照射源を回転移動させるのと同期して、他
方の平行面内で前記照射源の回転方向とは反対方向に前
記面検出器を回転移動させることを特徴とするものであ
る。

【００１１】また、請求項４に記載の断層撮影装置は、
請求項１に記載の断層撮影装置において、被検体の周り
の円周軌道上に被検体を挟んで２つの円弧軌道を対向し
て設定し、両円弧軌道のいずれか一方の円弧軌道上に前
記照射源を移動させるのと同期して、他方の円弧軌道上
に前記面検出器を前記照射源との間隔が一定になるよう
に移動させることを特徴とするものである。

【００１２】また、請求項５に記載の断層撮影装置は、
請求項１から請求項４のいずれかに記載の断層撮影装置
において、断層軸方向の格子間隔の長さは、前記面検出
器の１画素分が断層軸に投影された長さである断層軸方
向検出画素長に基づいて設定されることを特徴とするも
のである。

【００１３】また、請求項６に記載の断層撮影装置は、
請求項１から請求項５のいずれかに記載の断層撮影装置
において、走査各位置で検出された投影データの断層軸
方向にローパスフィルタリングをかけるローパスフィル
タリング部を備えていることを特徴とするものである。

【００１４】また、請求項７に記載の断層撮影装置は、
請求項６に記載の断層撮影装置において、前記ローパス
フィルタリング部は、前記逆投影処理部で生成された３
次元ボリュームデータを３次元フーリエ変換する３次元
フーリエ変換部と、３次元フーリエ変換したフーリエ空
間データの断層軸方向にローパスフィルタリングをかけ
るフーリエ空間ローパスフィルタリング部と、ローパス
フィルタリングしたフーリエ空間データを３次元逆フー
リエ変換して３次元ボリュームデータに戻す３次元逆フ
ーリエ変換部とを備えていることを特徴とするものであ
る。

【００１５】また、請求項８に記載の断層撮影装置は、
請求項６または請求項７に記載の断層撮影装置におい
て、前記ローパスフィルタリング部は、断層軸方向検出
画素長の４倍以上にぼかすローパスフィルタリングをか
けることを特徴とするものである。

【００１６】また、請求項９に記載の断層撮影装置は、
請求項７または請求項８に記載の断層撮影装置におい
て、ローパスフィルタリングされたフーリエ空間データ
の断層軸方向の高周波成分をカットすることで、後続の
前記３次元逆フーリエ変換部で３次元逆フーリエ変換さ
れる３次元ボリュームデータの断層画像が間引かれて生
成されるようにすることを特徴とするものである。

【００１７】また、請求項１０に記載の断層撮影装置
は、請求項６に記載の断層撮影装置において、前記面検
出器はフラットパネル型検出器とし、前記フラットパネ
ル型検出器のゲート線の配列方向を断層軸方向に対応す
るように配置し、前記ローパスフィルタリング部は、断
層軸方向に対応する所定数画素行における各ゲートを同
時にオンすることでローパスフィルタリングを行なうこ
とを特徴とするものである。

【００１８】また、請求項１１に記載の断層撮影装置
は、請求項６に記載の断層撮影装置において、前記面検
出器での断層軸に対応する所定数画素ごとに、断層軸方
向検出画素長の所定倍に相当する断層軸方向ローパスフ
ィルタリングをかける実空間ローパスフィルタリング部
を備えたことを特徴とするものである。

【００１９】また、請求項１２に記載の断層撮影装置
は、請求項１１に記載の断層撮影装置において、前記逆
投影処理部は、３次元格子群の断層軸方向の格子間隔を
断層軸方向検出画素長から断層軸方向ぼかし長の間に設
定して、ローパスフィルタリング後の投影データを３次
元格子群に逆投影することを特徴とするものである。

【００２０】

【作用】この発明の作用は次の通りである。すなわち、
請求項１に記載の発明によれば、被検体の撮影すべき断
層面を挟んで、被検体に透過性を有する電磁波を照射す
る照射源と、被検体を透過した電磁波を検出する面検出
器とが、同期させて走査される。逆投影処理部は、撮影
された被検体の関心領域に仮想的に設定される３次元格
子群の直交３軸方向の各格子間隔のうち、関心領域のほ
ぼ中心を通り、かつ、断層面に直交する断層軸方向の格
子間隔を、他の２方向の格子間隔よりも長くし、走査各
位置で検出された投影データを、断層軸方向の格子間隔
を長くした３次元格子群の所定の格子点に逆投影して、
関心領域の３次元ボリュームデータを生成する画像再構
成を行う。したがって、各３軸方向の格子間隔が等間隔
に設定された従来の３次元格子群に逆投影する場合と比
べて、３次元格子群の断層軸方向の格子間隔を他の２方
向の格子間隔よりも長くしている分逆投影するデータ量
が低減され、画像再構成に係る処理時間が短縮される。

【００２１】また、請求項２に記載の発明によれば、照
射源と面検出器のいずれか一方を第１方向に直線移動さ
せるのと同期して、他方を前記第１方向とは反対方向で
ある第２方向に平行直線移動させる。したがって、照射
源と面検出器とを被検体を挟んで平行直線走査して、被
検体の関心領域の３次元ボリュームデータを生成する画
像再構成を行うための断層撮影が行える。

【００２２】また、請求項３に記載の発明によれば、被
検体を挟んで対向して平行配置される両平行面のいずれ
か一方の平行面内で照射源を回転移動させるのと同期し
て、他方の平行面内で照射源の回転方向とは反対方向に
面検出器を回転移動させる。したがって、照射源と面検
出器とを個別に被検体を挟む両平行面の各平行面内で回
転走査して、被検体の関心領域の３次元ボリュームデー
タを生成する画像再構成を行うための断層撮影が行え
る。

【００２３】また、請求項４に記載の発明によれば、弦
が被検体の方に位置するように被検体を挟んで対向配置
される両円弧軌道のいずれか一方の円弧軌道上に照射源
を移動させるのと同期して、他方の円弧軌道上に面検出
器を照射源との間隔が一定になるように移動させる。し
たがって、被検体を挟んで照射源と面検出器とを個別に
円弧走査して、被検体の関心領域の３次元ボリュームデ
ータを生成する画像再構成を行うための断層撮影が行え
る。

【００２４】また、請求項５に記載の発明によれば、断
層軸方向の格子間隔の長さは、面検出器の１画素分が断
層軸に投影された長さである断層軸方向検出画素長に基
づいて設定される。したがって、照射源と面検出器の検
出面中心とを結ぶ直線と断層軸とのなす角度、所謂、ラ
ミノ角に応じて断層軸方向の格子間隔の長さが設定され
る。

【００２５】また、請求項６に記載の発明によれば、ロ
ーパスフィルタリング部は、走査各位置で検出された投
影データの断層軸方向にローパスフィルタリングをかけ
るので、欠損円錐の影響による偽像を低減した断層画像
が得られる。

【００２６】また、請求項７に記載の発明によれば、３
次元フーリエ変換部は、逆投影処理部で生成された３次
元ボリュームデータを３次元フーリエ変換する。フーリ
エ空間ローパスフィルタリング部は、３次元フーリエ変
換したフーリエ空間データの断層軸方向にローパスフィ
ルタリングをかける。３次元逆フーリエ変換部は、ロー
パスフィルタリングしたフーリエ空間データを３次元逆
フーリエ変換して３次元ボリュームデータに戻す。した
がって、欠損円錐の影響による偽像を低減した断層画像
が得られる。

【００２７】また、請求項８に記載の発明によれば、ロ
ーパスフィルタリング部は、断層軸方向検出画素長の４
倍以上にぼかすローパスフィルタリングをかけるので、
偽像低減効果が十分に得られる。

【００２８】また、請求項９に記載の発明によれば、ロ
ーパスフィルタリングされたフーリエ空間データの断層
軸方向の高周波成分をカットすることで、後続の前記３
次元逆フーリエ変換部で３次元逆フーリエ変換される３
次元ボリュームデータの断層画像が間引かれて生成され
るようにしている。したがって、断層軸方向の画像情報
を間引いて、断層軸方向にぼかした３次元ボリュームデ
ータを生成するように３次元逆フーリエ変換されるの
で、３次元逆フーリエ変換する処理時間が低減され、断
層軸方向の断層画像の枚数を少なくでき、断層軸方向を
細かく再現する必要がない場合に有効である。

【００２９】また、請求項１０に記載の発明によれば、
面検出器としてのフラットパネル型検出器は、そのゲー
ト線の配列方向を断層軸方向に対応するように配置さ
れ、ローパスフィルタリング部は、断層軸方向に対応す
る所定数画素行における各ゲートを同時にオンすること
でローパスフィルタリングを行なう。したがって、この
ようなゲート同時オンによるローパスフィルタリングに
よっても、欠損円錐の影響による偽像を低減した断層画
像が得られる。

【００３０】また、請求項１１に記載の発明によれば、
実空間ローパスフィルタリング部は、面検出器での断層
軸に対応する所定数画素ごとに、断層軸方向検出画素長
の所定倍に相当する断層軸方向ローパスフィルタリング
をかける。したがって、欠損円錐の影響による偽像を低
減した断層画像が得られる。

【００３１】また、請求項１２に記載の発明によれば、
逆投影処理部は、３次元格子群の断層軸方向の格子間隔
を断層軸方向検出画素長から断層軸方向ぼかし長の間に
設定して、ローパスフィルタリング後の投影データを３
次元格子群に逆投影する。したがって、断層軸方向の画
像情報を間引いて、断層軸方向にぼかした３次元ボリュ
ームデータを生成するように３次元逆フーリエ変換され
るので、３次元逆フーリエ変換する処理時間が低減さ
れ、断層軸方向の断層画像の枚数を少なくでき、断層軸
方向を細かく再現する必要がない場合に有効である。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
断層撮影装置に係る一実施例としてのＸ線断層撮影装置
について、図面を参照しながら説明する。

【００３３】＜第１実施例＞図１は、この発明のＸ線断
層撮影装置の第１実施例に係るブロック図である。この
第１実施例のＸ線断層撮影装置は、種々の情報および命
令を入力する操作部１０と、これら入力された情報およ
び命令に基づいてＸ線撮影を制御する撮影制御部２０
と、この撮影制御部２０により制御されながら撮像部４
０を動作させる駆動部３０と、被検体Ｍの関心領域を撮
影する撮像部４０と、この撮像部４０から検出された画
像情報に基づいて被検体Ｍの関心領域の３次元ボリュー
ムデータを生成する画像再構成を行ない、その生成した
３次元ボリュームデータを記憶するデータ処理部５０
と、このデータ処理部５０に記憶された画像情報を出力
表示するモニタ６０とを備えている。

【００３４】以下、各部の構成および機能について詳細
に説明する。図２に示すように、被検体Ｍを挟んで対向
して平行配置される両平行面のいずれか一方の平行面内
でＸ線管Ｒを回転移動させるのと同期して、他方の平行
面内でＸ線管Ｒの回転方向とは反対方向にフラットパネ
ル型Ｘ線検出器Ｄを回転移動させるように走査して、被
検体Ｍの関心領域を撮影する。操作部１０からは、被検
体Ｍの関心領域を撮影する前に、図２に示すＸ線管Ｒか
らフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄまでの距離や、Ｘ線管
Ｒおよびフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄを円形に回転移
動させるその円形の半径距離（例えば、５０〜１００ｃ
ｍ）や、Ｘ線管Ｒおよびフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄ
を円形に回転移動させる間にどの程度のピッチで撮影を
行なうかというビュー数（例えば１００〜５００）など
が予め設定入力される。なお、この操作部１０として
は、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力装置
が用いられる。上述したＸ線管Ｒはこの発明における照
射源に相当する。

【００３５】撮影制御部２０には、操作部１０と、駆動
部３０およびデータ処理部５０とが接続されている。撮
影制御部２０は、操作部１０より設定入力された各情報
に基づいて、駆動部３０とデータ処理部５０とをそれぞ
れ制御している。制御内容については、各部にて後述す
る。

【００３６】駆動部３０は、図２に示すように、被検体
Ｍを挟んで対向して平行配置される両平行面のいずれか
一方の平行面内でＸ線管Ｒを回転移動させるのと同期し
て、他方の平行面内でＸ線管Ｒの回転方向とは反対方向
にフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄを回転移動させて走査
させるものである。また、このとき、被検体Ｍに向けて
Ｘ線管Ｒから照射されるコーンビーム状のＸ線の中心点
が、常に、被検体Ｍの特定断層面の中心点Ｏを透過して
フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄの検出面の中心点に垂直
に入射されるように、Ｘ線管Ｒとフラットパネル型Ｘ線
検出器Ｄとを対向させている。このように、Ｘ線管Ｒと
被検体Ｍの特定断層面の中心点Ｏとを結ぶ直線と、被検
体Ｍの特定断層面上の垂線とのなす角度（傾斜角）θを
持たせて、Ｘ線管Ｒおよびフラットパネル型Ｘ線検出器
Ｄを円形に回転移動させている。

【００３７】撮像部４０は、被検体Ｍを載置する天板Ｔ
と、被検体Ｍに向けてコーンビーム状のＸ線を照射する
Ｘ線管Ｒと、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラッ
トパネル型Ｘ線検出器Ｄとを備えている。

【００３８】フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄは、Ｘ線管
ＲによるＸ線照射によって生じる被検体ＭのＸ線透視像
を検出してＸ線検出信号としての電気信号に変換して出
力するという構成のＸ線検出器であって、図３に示すよ
うに、多数の検出素子Ｄｕが縦横に配列されている所謂
２次元状マトリックス状のＸ線検出器である。実施例の
フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄにおける検出素子Ｄｕの
配列は、例えば横（Ｘ）方向１０２４，縦（Ｙ）方向１
０２４の正方形マトリックスであるが、説明の便宜上、
横（Ｘ）方向１０００，縦（Ｙ）方向１０００の正方形
マトリックスであるものとし、図３には、縦３×横３マ
トリックス構成で合計９個分のマトリックス構成のみを
示している。矩形の平面形状を有するフラットパネル型
Ｘ線検出器Ｄは、検出面が円形に限られるイメージイン
テンシファイアと違って、胸部や腹部など大きな部位を
撮影するのに適した方形の検出面が可能な点でも、有用
なＸ線検出器である。

【００３９】フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄは、図４に
示すように、入射Ｘ線を電荷あるいは光に変換するＸ線
変換層１２と、このＸ線変換層１２で生じた電荷あるい
は光を検出する素子が縦横にマトリックス状に配置形成
されている検出アレイ層１３との積層構造となってい
る。このフラットパネル型Ｘ線検出器ＤのＸ線変換層１
２の平面寸法としては、例えば縦横約３０ｃｍが挙げら
れる。

【００４０】このフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄには、
図５（ａ）に示す直接変換タイプのものと、図５（ｂ）
に示す間接変換タイプのものがある。前者の直接変換タ
イプの場合、Ｘ線変換層１２が入射Ｘ線を直に電荷に変
換するセレン層やＣｄＺｎＴｅ層などからなり、検出ア
レイ層１３の表面に電荷検出素子１４として表面電極１
５に対向形成された電荷収集電極群でもって電荷の検出
を行いコンデンサＣｓに蓄電する構成となっていて、各
電荷検出素子１４とその上のＸ線変換層１２の一部分と
で１個の検出素子Ｄｕが形成されることになる。後者の
間接変換タイプの場合、Ｘ線変換層１２が入射Ｘ線を光
に変換するシンチレータ層からなり、検出アレイ層１３
の表面に光検出素子１６として形成されたフォトダイオ
ード群でもって光の検出を行いコンデンサＣｓに蓄電す
る構成となっていて、各光検出素子１６とその上のＸ線
変換層１２の一部分とで１個の検出素子Ｄｕが形成され
ることになる。

【００４１】フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄは、図３に
示すように、Ｘ線変換層１２と検出アレイ層１３とが形
成されたＸ線検出基板４１と、Ｘ線検出基板４１のキャ
リア収集電極（電荷収集電極）を介して収集キャリア
（収集電荷）を溜めるコンデンサＣｓと、コンデンサＣ
ｓに蓄積された電荷を取り出すための通常時オフ（遮
断）の電荷の電荷取り出し用スイッチ素子４２である薄
膜トランジスタ（ＴＦＴ）と、Ｘ、Ｙ方向の読み出し回
路のマルチプレクサ４５と、ゲートドライバ４７とを備
えている。

【００４２】また、フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄは、
図３に示すように、検出素子Ｄｕのスイッチ素子４２用
の薄膜トランジスタのソースがＸ軸方向に配列した縦の
読み出し配線４３に接続され、ゲートがＹ軸方向に配列
した横の読み出し配線４６に接続されている。読み出し
配線４３は電荷−電圧変換器群（プリアンプ群）４４を
介してマルチプレクサ４５に接続されているとともに、
読み出し配線４６はゲートドライバ４７に接続されてい
る。なお、電荷−電圧変換器群４４では、１本の読み出
し配線４３に対して、図示しないが、電荷−電圧変換器
群４４が１個それぞれ接続されている。

【００４３】そして、フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄの
場合、マルチプレクサ４５およびゲートドライバ４７へ
信号取り出し用の走査信号が送り込まれることになる。
検出部１０の各検出素子Ｄｕの特定は、Ｘ方向・Ｙ方向
の配列に沿って各検出素子Ｄｕへ順番に割り付けられて
いるアドレス（検出素子Ｄｕが１０００個としているの
で０〜９９９、検出素子Ｄｕが１０２４個である場合は
０〜１０２３）に基づいて行なわれるので、取り出し用
の走査信号は、それぞれＸ方向アドレスまたはＹ方向ア
ドレスを指定する信号となる。

【００４４】Ｙ方向の走査信号に従ってゲートドライバ
４７からＹ方向の読み出し配線４６に対し取り出し用の
電圧が印加されるのに伴い、各検出素子Ｄｕが列単位で
選択される。そして、Ｘ方向の走査信号に従ってマルチ
プレクサ４５が切り替えられることにより、選択された
列の検出素子ＤｕのコンデンサＣｓに蓄積された電荷
が、電荷−電圧変化器群４４およびマルチプレクサ４５
の順に経て外部に送りだされることになる。このよう
に、フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄで検出された検出信
号は、逐次、データ処理部５０にリアルタイムに出力さ
れる。上述したフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄはこの発
明における面検出器に相当する。

【００４５】次に、データ処理部５０の構成および機能
について説明する。データ処理部５０は、撮像部４０に
おいて走査各位置で検出された投影データ（検出信号）
に基づいて、関心領域の３次元ボリュームデータを生成
する画像再構成を行う画像処理部５１と、この画像処理
部５１で画像再構成された関心領域の３次元ボリューム
データを記憶する画像情報記憶部５２とを備えている。
この画像処理部５１と画像情報記憶部５２の具体的な機
能について説明する。

【００４６】ここで、この画像処理部５１における関心
領域の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成の
一連の処理手順について、図６を参照しながら概説す
る。図６に示すように、まず、Ｘ線管Ｒおよびフラット
パネル型Ｘ線検出器Ｄを円形に回転走査することで、被
検体Ｍの関心領域についての撮影を行ない、走査各位置
で検出された、被検体Ｍの関心領域についての一群の投
影データを取得する。図６には、この一群の投影データ
を「投影像群」として示している。次に、この一群の投
影データを単純逆投影（単純バックプロジェクション：
単純ＢＰ）して単純ＢＰ中間像を生成する。次に、この
単純ＢＰ中間像を３次元フーリエ変換して、実空間デー
タからフーリエ空間データに変換した３次元フーリエ分
布像（図６には、３次元フーリエ空間座標で表示してい
るものに対応する）を生成する。次に、この３次元フー
リエ分布像に対して後述するフィルタリング処理を施す
（｜ω｜フィルタリング（絶対値オメガフィルタリン
グ）やローパスフィルタリング）。次に、フィルタリン
グ処理を施した３次元フーリエ分布像を３次元逆フーリ
エ変換して、フーリエ空間データから実空間データに戻
し、３次元ボリュームデータ（図６には、右端側に表示
され、周方向に幾本かの破線が図示されている円柱状の
ものに対応する）が生成される。このようにして、関心
領域の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成が
行なわれる。なお、オペレータは、この３次元ボリュー
ムデータから任意の断層面の画像を選択することで、選
択した断層画像が見られる（図６には、最右端に表示さ
れた厚みの薄い円柱状のものをＺ軸方向から見ているも
のに対応する）。上述したように、一旦、単純ＢＰ中間
像を生成し、この単純ＢＰ中間像をフーリエ空間で所定
のフィルタリング処理を施すという手法を、Ｆ（フーリ
エ）空間フィルタ法と呼ぶ。

【００４７】画像処理部５１は、図７に示すように、走
査各位置で検出された、被検体Ｍの関心領域についての
一群の投影データを、撮影された被検体Ｍの関心領域に
仮想的に設定される３次元格子群Ｋの所定の格子点に逆
投影して、関心領域の３次元ボリュームデータを生成す
る画像再構成を行う、すなわち、上述の単純ＢＰ中間像
を生成する逆投影処理部５３を備えている。この逆投影
処理部５３は、さらに、３次元格子群Ｋの直交３軸方向
の各格子間隔のうち、関心領域のほぼ中心を通り、か
つ、断層面に直交する断層軸方向の格子間隔を他の２方
向の格子間隔よりも長くして３次元ボリュームデータを
生成するように設定できる点がこの発明の１つの特徴点
でもある。

【００４８】図７に示すように、３次元格子群Ｋの各軸
方向における最小単位の格子間隔は、フラットパネル型
Ｘ線検出器Ｄの画素ピッチとの関係で決まる。すなわ
ち、フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄはその画素が１００
０×１０００の２次元マトリックス状に配置されている
ことから、３次元格子群Ｋの各３軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）方
向の格子点の最大設定数はそれぞれ１０００となる。こ
の第１実施例では、３次元格子群ＫのＸ，Ｙ軸方向の格
子点数をそれぞれ１０００とし、例えば３次元格子群Ｋ
のＺ軸方向の格子点数を５００としている。すなわち、
Ｚ軸方向の格子点数は、Ｘ，Ｙ軸方向の格子点数の１／
２となっており、Ｚ軸方向の格子間隔は、Ｘ，Ｙ軸方向
の格子間隔の２倍に伸ばされて長くなっていると言え
る。なお、３次元格子群ＫのＺ軸方向の格子間隔を、
Ｘ，Ｙ軸方向の格子間隔と比べてどの程度に長く設定す
るのかは、オペレータが操作部１０から入力設定するこ
とで、任意に変更設定可能である。

【００４９】なおここで、３次元格子群Ｋの各軸方向の
格子間隔とフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄの画素ピッチ
との関係についてもう少し詳細に説明する。図８に示す
ように、フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄの画素ピッチと
３次元格子群のＺ，Ｙ軸方向の格子間隔、すなわち、
Ｚ，Ｙ軸方向検出画素長ΔＶＺ，ΔＶＹとは、次に示す
式（１），（２）の関係にある。なお、このＺ，Ｙ軸方
向検出画素長は、図８に示すように、フラットパネル型
Ｘ線検出器ＤがＸ線軸ＲＤに直交している場合について
のものであり、ＲＯ＝ｄ１、ＲＤ＝ｄ２とし、フラット
パネル型Ｘ線検出器Ｄの１画素ピッチをΔ（＝ΔＵ、Δ
Ｖ）とする。Ｚ軸（断層軸）上に配置された仮想垂直面
検出器ＶＤのＺ軸方向における対応１画素ピッチΔＶＺ
（Ｚ軸方向検出画素長）は、式（１）により算出され、
仮想垂直面検出器ＶＤのＹ軸方向における対応１画素ピ
ッチΔＶＹ（Ｙ軸方向検出画素長）は、式（２）により
算出される。

【００５０】 ΔＶＺ＝Δ・ｄ１／ｄ２／sin θ …… （１） ΔＶＹ＝Δ・ｄ１／ｄ２ …… （２）

【００５１】例えば、Δ（＝ΔＸ、ΔＹ）は１６０μ
ｍ、ｄ１は７００ｍｍ、ｄ２は１２００ｍｍ、θは３０
°として断層撮影された場合は、ΔＶＺは１８６．６μ
ｍ、ΔＶＹは９３．３μｍとなる。Ｚ軸方向検出画素長
は、sin θに反比例し、Ｘ，Ｙ軸方向検出画素長よりも
長くなっている。撮影された被検体Ｍの関心領域に仮想
的に設定される３次元格子群ＫのＺ軸方向の格子間隔を
Ｘ，Ｙ軸方向の格子間隔と比べて例えば２倍長く設定す
る際にも、上述の式（１），（２）を基本として採用し
ている。

【００５２】次に、逆投影処理部５３により、特定の走
査位置でフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄで検出された投
影データを、上述のＺ軸方向の格子間隔を長くした３次
元格子群に逆投影する動作について説明する。図７に示
すように、例えば、３次元格子群Ｋの任意の格子点Ｐ
（ｌ，ｍ，ｎ）に逆投影すべき検出データは、Ｘ線管Ｒ
と格子点Ｐ（ｌ，ｍ，ｎ）とを結ぶ直線がフラットパネ
ル型Ｘ線検出器Ｄと交わる点Ｄp における画素値を、こ
の点Ｄp に最近接する例えば４点の画素ｄ１〜ｄ４に
ついての画素値を加重平均して求める。この加重平均し
て求めた画素値を３次元格子群の任意の格子点Ｐ（ｌ，
ｍ，ｎ）に逆投影する。３次元格子群の残りの所定の格
子点について、前記と同様にして逆投影を行ない、さら
に、走査各位置ごとにこれと同様の逆投影を行なうこと
で、単純ＢＰ中間像が生成される。

【００５３】さらに、画像処理部５１は、逆投影処理部
５３で生成された３次元ボリュームデータを３次元フー
リエ変換する３次元フーリエ変換部５４と、３次元フー
リエ変換したフーリエ空間データ（３次元フーリエ分布
像）に対して所定のフィルタリング（例えば、｜ω｜フ
ィルタリングやローパスフィルタリング）を施すフィル
タリング部５５と、このフィルタリング部５５でフィル
タリングしたフーリエ空間データ（フィルタリング後の
３次元フーリエ分布像）を３次元逆フーリエ変換して３
次元ボリュームデータに戻す３次元逆フーリエ変換部５
６とを備えている。

【００５４】３次元フーリエ変換部５４は、次に示す式
（３）に基づいて、逆投影処理部５３で生成された３次
元ボリュームデータを３次元フーリエ変換する。なお、
単純ＢＰ中間像をｆ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）とし、Ｘ，Ｙ，Ｚは
実数であり、３次元フーリエ変換の数式は次に示す式
（３）で表される。Ｆ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）＝∫∫∫ｆ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）・exp ｛−ｊ（ωＸ・Ｘ＋ ωＹ・Ｙ＋ωＺ・Ｚ）｝ｄＸ・ｄＹ・ｄＺ … （３）さらに、３次元フーリエ変換部５４は、直流成分がフー
リエ空間中心に位置するように並べ替えを行ない、図６
に示すような３次元フーリエ空間座標表示の３次元フー
リエ分布像を得る。

【００５５】フィルタリング部５５は、その機能を大別
すると次に説明する３個のフィルタを備えていると言
え、図６に示すように、３次元フーリエ変換したフーリ
エ空間データ（３次元フーリエ分布像）の断層軸（ωＺ
軸）方向にローパスフィルタをかけるフーリエ空間ロー
パスフィルタリング部と、ωＲ方向（フーリエ空間のω
Ｘ，ωＹ軸の形成する面方向：図１０参照）に等方的に
高周波領域を低減して高周波ノイズ分を抑制するフィル
タとデータ収集走査形態に依存するフィルタとにより構
成される｜ω｜フィルタリング部とを備えている。な
お、上述のデータ収集走査形態に依存するフィルタは、
被検体Ｍを挟むように対向配置された両平面内でＺ軸周
りに円形に回転走査されることによって、３次元フーリ
エ分布像がωＺ軸に密集するのを補正するためにωＲ面
で｜ω｜に比例するフィルタリングを行なうことにな
る。すなわち、フィルタリング後の３次元フーリエ分布
像を３次元逆フーリエ変換する際に、直流成分が強調さ
れて３次元ボリュームデータが生成されるのを抑制して
おり、直流成分が強調されることに起因する偽像を低減
しているのである。

【００５６】ここで、３次元フーリエ空間でフィルタリ
ング処理を行なうことの意味合いについて説明する。３
次元フーリエ空間でフィルタリング処理を行なうこと
は、数学的には次に示す式（５）で示される。なお、Ｆ
Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）はフィルタリング処理された後
の３次元フーリエ分布像であり、Ｍ（ωＸ，ωＹ，ω
Ｚ）は上述したフィルタリング部５５のフィルタ特性を
示す関数である。ＦＭ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）＝Ｆ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）×Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ） … （５）

【００５７】図１１に示すように、上述のフィルタ関数
Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）の分布を３次元フーリエ空間の
３次元フーリエ分布像に重畳してイメージ的に図示す
る。３次元フーリエ空間でフィルタリング処理を行なう
ことは、複素数データである３次元フーリエ分布像に各
周波数値に依存した実数値のフィルタ関数Ｍを重み付け
することであり、その重み関数ＭがωＺ方向につぶれた
「パン型」の回転楕円体状を呈しているということであ
る。Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）は、前述の３個のフィルタ
特性を表す関数の積として次に示す式（６）のように表
される。

【００５８】Ｍ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）＝Ｍdepth （ωＺ）・Ｍｒ（ωｒ）・Ｍω（ωＲ） … （６）式（６）に示した各フィルタ関数系の典型例について、
以下に示す。

【００５９】Ｍdepth （ωＺ）は、図１２（ａ）に示す
ようなローパスフィルタ特性、すなわち、ガウス型特性
を有しており、次に示す式（７）で表される。Ｍdepth （ωＺ）＝exp ｛−０．６９３・（ωＺ／ＣＦＤ）²｝… （７）ただし、ＣＦＤはガウス型減衰が半分になる周波数であ
る（図１２（ａ）参照）。

【００６０】Ｍｒ（ωｒ）は、図１２（ｂ）に示すよう
なフィルタ特性を有しており、次に示す式（８）〜（1
0）で表される。Ｍｒ（ωｒ）＝１（ωｒ＜ＣＦＲ−ＷＦＲ／２である場合） … （８）Ｍｒ（ωｒ）＝｛１−sin（（ωｒ−ＣＦＲ）・π／ＷＦＲ）｝／２（ＣＦＲ−ＷＦＲ／２＜ωｒ＜ＣＦＲ＋ＷＦＲ／２である場合） … （９）Ｍｒ（ωｒ）＝０（ＣＦＲ＋ＷＦＲ／２＜ωｒである場合） … （10）ただし、ωｒ＝√（ωＸ²＋ωＹ²＋ωＺ²）であり、高
周波成分が図１２（ｂ）に示すように滑らかに減衰する
正弦波状関数型にした。ＣＦＲはカットオフ周波数であ
り、ＷＦＲはフィルタ強度の遷移全周波数幅である（図
１２（ｂ）参照）。このＭｒ（ωｒ）は、図１０に示し
た３次元フーリエ空間で原点から離れた成分（高周波成
分）を削除するものである。

【００６１】Ｍω（ωＲ）は、図１２（ｃ）に示すよう
なフィルタ特性を有しており、次に示す式（11）で表さ
れる。ただし、ωＲ＝√（ωＸ²＋ωＹ²）である。Ｍω（ωＲ）＝｜ωＲ｜ … （11）

【００６２】なお、図１２（ａ）〜（ｃ）には、横軸の
プラス方向の特性のみを図示しているが、横軸のマイナ
ス方向の特性は、縦軸を中心に横軸のプラス方向の特性
を線対称させたものと同じであるので、図示省略してい
る。

【００６３】ここで、フーリエ空間ローパスフィルタリ
ング部についてもう少し詳細に説明する。フーリエ空間
ローパスフィルタリング部は、図１２（ａ）に示すよう
に、上述のＭdepth （ωＺ）で表されるガウス型のロー
パスフィルタ特性を有するものであり、図９に示した３
次元フーリエ変換したフーリエ空間データ（３次元フー
リエ分布像）の断層軸（ωＺ軸）方向にローパスフィル
タをかけるものである。このローパスフィルタリングの
必要性について以下に説明する。図９に示すように、３
次元フーリエ変換したフーリエ空間データ（３次元フー
リエ分布像）には、ωＺ軸を軸心とし互いの中心角の先
端がフーリエ空間座標の原点で交わる２つの欠損円錐
（ミッシングコーン：Missing Cone）ＭＳが存在する。
この２つの欠損円錐ＭＳは、データが欠落して存在して
いないものである。この２つの欠損円錐ＭＳは、被検体
Ｍを挟むように対向配置された両平面内で断層軸（Ｚ
軸）周りに円形に回転走査されるなどの非ＣＴタイプの
断層撮影方式に起因して生じるものである。すなわち、
断層撮影においてＸ線管Ｒとフラットパネル型Ｘ線検出
器Ｄとを被検体Ｍの体軸周りに半回転以上させないの
で、断層軸（Ｚ軸）方向の分解能が悪いことに起因して
いるのである。このように、フーリエ空間ローパスフィ
ルタリング部は、図９に示した２つの欠損円錐ＭＳの影
響を低減させるように断層軸（ωＺ軸）方向にローパス
フィルタをかけることが特徴となっている。

【００６４】具体的には、図１３に示すように、２つの
欠損円錐ＭＳが存在するフーリエ空間データ（３次元フ
ーリエ分布像）の断層軸（ωＺ軸）方向に、逆投影処理
部５３でＸ，Ｙ軸と比べて４倍長くした断層軸方向検出
画素長に同等なローパスフィルタをかける。すなわち、
図１３（ｂ）に示すように、３次元フーリエ分布像のＺ
軸原点から高周波成分までを「４」とすると、ガウス型
関数のピークから半値幅ＦＷＨＭまでを「１」とするよ
うにしてローパスフィルタリングを行なう。このよう
に、ローパスフィルタリング処理前の図１３に破線で示
す３次元フーリエ分布像に対して、断層軸方向検出画素
長の４倍に相当するローパスフィルタ関数Ｍdepth （ω
Ｚ）をかけると、断層軸（ωＺ軸）方向における高周波
成分がカットされて、ローパスフィルタリング処理後の
図１３に実線で示す３次元フーリエ分布像（ローパスフ
ィルタ関数Ｍdepth （ωＺ）の半値幅ＦＷＨＭが対応す
る部分の３次元フーリエ分布像）が生成されることにな
る。図１３（ａ），（ｂ）に示すように、ローパスフィ
ルタリング処理後の３次元フーリエ分布像全体に対する
欠損円錐ＭＳの占める割合は、ローパスフィルタリング
処理前の３次元フーリエ分布像全体に対する欠損円錐Ｍ
Ｓの占める割合と比べて小さくなっているので、３次元
フーリエ分布像に対する欠損円錐ＭＳの影響を低減させ
ることができ、これにより、後述の３次元逆フーリエ変
換して生成された３次元ボリュームデータでの偽像が低
減できるのである。

【００６５】３次元逆フーリエ変換部５６は、フーリエ
空間ローパスフィルタリング部でローパスフィルタリン
グされたフーリエ空間データを、次に示す式（12）に基
づいて、３次元逆フーリエ変換して３次元ボリュームデ
ータに戻す。なお、３次元フーリエ変換の数式は次に示
す式（12）で表され、ＦＭ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）はフィ
ルタリング処理された後の３次元フーリエ分布像であ
り、ｆｍ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）は３次元逆フーリエ変換された
３次元ボリュームデータである。ｆｍ（Ｘ，Ｙ，Ｚ）＝１／８π³ ∫∫∫ＦＭ（ωＸ，ωＹ，ωＺ）・exp ｛ｊ（ωＸ・Ｘ＋ωＹ・Ｙ＋ωＺ・Ｚ）｝ｄωＸ・ｄωＹ・ｄωＺ … （12）

【００６６】画像情報記憶部５２は、３次元逆フーリエ
変換部５６で３次元逆フーリエ変換された３次元ボリュ
ームデータを記憶しており、操作部１０から任意の断層
面の画像情報が選択されると、その断層面の画像情報を
モニタ６０に出力する。

【００６７】モニタ６０は、画像情報記憶部５２に蓄積
された所定の画像情報を出力表示するものである。

【００６８】次に、上述した構成を備えた第１実施例装
置の動作について説明する。まず、オペレータは、被検
体Ｍの関心領域を撮影する前に、Ｘ線管Ｒからフラット
パネル型Ｘ線検出器Ｄまでの距離や、Ｘ線管Ｒおよびフ
ラットパネル型Ｘ線検出器Ｄを円形に回転移動させるそ
の円形の半径距離（例えば、５０〜１００ｃｍ）や、Ｘ
線管Ｒおよびフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄを円形に回
転移動させる間にどの程度のピッチで撮影を行なうかと
いうビュー数（１００〜５００）や、３次元格子群のＺ
軸方向の格子間隔を、Ｘ，Ｙ軸方向の格子間隔と比べて
例えば４倍長くする設定などを操作部１０から入力す
る。

【００６９】図６に示すように、Ｘ線管Ｒおよびフラッ
トパネル型Ｘ線検出器Ｄが円形に回転走査されて、被検
体Ｍの関心領域についての撮影が行なわれ、走査各位置
で検出された、被検体Ｍの関心領域についての一群の投
影データが取得される。

【００７０】逆投影処理部５３は、上述したように、こ
の一群の投影データを３次元格子群に単純逆投影（単純
ＢＰ）して単純ＢＰ中間像を生成する。

【００７１】次に、３次元フーリエ変換部５４は、逆投
影処理部５３で生成された単純ＢＰ中間像を３次元フー
リエ変換して、実空間データからフーリエ空間データに
変換する。

【００７２】次に、フィルタリング部５５は、上述した
ように、３次元フーリエ変換部５４で３次元フーリエ変
換されたフーリエ空間データにフィルタリング（｜ω｜
フィルタリングやローパスフィルタリング）処理を施
す。

【００７３】次に、３次元逆フーリエ変換部５６は、フ
ィルタリング部５５でフィルタリング処理が施されたフ
ーリエ空間データを３次元逆フーリエ変換して、フーリ
エ空間データから実空間データに戻し、３次元ボリュー
ムデータが生成される。このようにして、関心領域の３
次元ボリュームデータを生成する画像再構成が行なわれ
る。

【００７４】画像情報記憶部５２は、３次元逆フーリエ
変換部５６で３次元逆フーリエ変換された３次元ボリュ
ームデータを記憶する。画像情報記憶部５２に記憶され
た３次元ボリュームデータのうちの各断層面の画像情報
は、オペレータの操作によって、任意にモニタ６０に映
し出される。例えば、オペレータにより任意に選択され
た断層面の画像情報が３次元ボリュームデータから読み
出され、モニタ６０に映し出される。

【００７５】以上、上述した第１実施例では、逆投影処
理部５３は、撮影された被検体Ｍの関心領域に仮想的に
設定される３次元格子群Ｋの直交３軸方向の各格子間隔
のうちで、関心領域のほぼ中心を通り、かつ、断層面に
直交する断層軸（Ｚ軸）方向の格子間隔を、他の２方向
（Ｘ，Ｙ軸方向）の格子間隔よりも長くし、走査各位置
で検出された投影データを、断層軸方向の格子間隔を長
くした３次元格子群Ｋの所定の格子点に逆投影して、関
心領域の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成
を行なっているので、各３軸方向の格子間隔が等間隔に
設定された従来の３次元格子群に逆投影する場合と比べ
て、３次元格子群Ｋの断層軸方向の格子間隔を他の２方
向の格子間隔よりも長くしている分逆投影するデータ量
を低減することができ、画像再構成に係る処理時間を短
縮できるし、断層軸方向の画像情報を無駄にすることな
く逆投影できる。

【００７６】駆動部３０は、被検体Ｍを挟んで対向して
平行配置される両平行面のいずれか一方の平行面内でＸ
線管Ｒを回転移動させるのと同期して、他方の平行面内
でＸ線管Ｒの回転方向とは反対方向にフラットパネル型
Ｘ線検出器Ｄを回転移動させる。したがって、Ｘ線管Ｒ
とフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄとを個別に被検体Ｍを
挟む両平行面の各平行面内で回転走査して、被検体Ｍの
関心領域の３次元ボリュームデータを生成する画像再構
成を行うための断層撮影を行うことができる。

【００７７】フーリエ空間ローパスフィルタリング部
は、３次元フーリエ変換したフーリエ空間データの断層
軸方向にローパスフィルタリングをかけているので、そ
のローパスフィルタリング後のフーリエ空間データを３
次元逆フーリエ変換して生成された３次元ボリュームデ
ータにおける偽像を低減できる。

【００７８】ここで、フーリエ空間ローパスフィルタリ
ング部によるローパスフィルタリングのシミュレーショ
ン結果を用いて、ローパスフィルタリングの効果につい
て説明する。ローパスフィルタリングのシミュレーショ
ン条件は、以下のとおりである。図１４に示すように、
被検体を半径８ｍｍの球Ｅとし、Ｘ線管Ｒから球Ｅまで
の距離を２０００ｍｍとし、ラミノ角（これまで説明し
てきた角度θに相当する）を６０度とする円形に回転走
査を行なうものとし、仮想的に設定される３次元格子群
Ｋの各軸方向の格子点数をそれぞれ３３とし、３次元格
子群（再構成領域）Ｋの大きさを３３³ とする。図１４
に示すように上述の球Ｅを回転断層撮影し、走査各位置
で得られた投影データを単純逆投影して得られた単純Ｂ
Ｐ中間像について、球Ｅの中心を含むＺ軸直交面の断層
画像を図１５（ａ）に、球Ｅの中心を含むＸ軸直交面の
断層画像を図１５（ｂ）に、球Ｅの中心を含むＹ軸直交
面の断層画像を図１５（ｃ）に示す。また、単純ＢＰ中
間像をフーリエ空間でローパスフィルタリング処理して
実空間に戻した３次元ボリュームデータについて、球Ｅ
の中心を含むＺ軸直交面の断層画像を図１５（ｄ）に、
球Ｅの中心を含むＸ軸直交面の断層画像を図１５（ｅ）
に、球Ｅの中心を含むＹ軸直交面の断層画像を図１５
（ｆ）に示す。

【００７９】図１５（ａ）に示すＺ軸直交面の断層画像
からわかるように、球Ｅの輪郭がボケるという偽像（図
１５（ａ）には球Ｅの輪郭を太く図示することで、その
輪郭のボケを表している）が生じている。図１５
（ｂ），（ｃ）に示すＸ，Ｙ軸直交面の断層画像からわ
かるように、ラミノ角に相当する接線状偽像が生じてい
る。なお、図１５（ｂ），（ｃ）には、球Ｅの上下側に
傾斜した直線を図示することで、その接線状偽像を表し
ている。これと比べて、ローパスフィルタリング処理後
では、図１５（ｄ）に示すＺ軸直交面の断層画像からわ
かるように、球Ｅの輪郭のボケる偽像が低減されており
（図１５（ｄ）には球Ｅの輪郭を細く図示することで、
その輪郭がシャープになっていることを表している）、
鮮明な断層画像が得られている。図１５（ｅ），（ｆ）
に示すＸ，Ｙ軸直交面の断層画像からわかるように、Ｚ
軸方向にボケている（図１５（ｅ），（ｆ）は、球Ｅを
横太り状に図示することで、そのＺ軸方向におけるボケ
を表している）が、図１５（ｂ），（ｃ）に示すような
ラミノ角に相当する接線状偽像が消滅している。

【００８０】また、単純ＢＰ中間像を３次元フーリエ変
換したフーリエ空間データを図１６（ａ）〜（ｃ）に示
し、フーリエ空間データをローパスフィルタリング処理
したものを図１６（ｄ）〜（ｅ）に示す。なお、図１６
（ａ）はフーリエ座標原点を含むωＺ軸直交面の分布画
像を、図１６（ｂ）はフーリエ座標原点を含むωＸ軸直
交面の分布画像を、図１６（ｃ）はフーリエ座標原点を
含むωＹ軸直交面の分布画像を示す。図１６（ｄ）はフ
ーリエ座標原点を含むωＺ軸直交面の分布画像を、図１
６（ｅ）はフーリエ座標原点を含むωＸ軸直交面の分布
画像を、図１６（ｆ）はフーリエ座標原点を含むωＹ軸
直交面の分布画像を示す。ローパスフィルタリング処理
前には、図１６（ｂ），（ｃ）に示すような２つの欠損
円錐（ミッシングコーン）が存在しているが、ローパス
フィルタリング処理後には、図１６（ｅ），（ｆ）に示
すように、図１６（ｂ），（ｃ）に示した欠損円錐が細
くなった棒状になっており、欠損円錐の影響が小さくな
っていることが確認できる。

【００８１】また、フーリエ空間ローパスフィルタリン
グ部により、断層軸（Ｚ軸）方向検出画素長の４倍以上
にぼかすローパスフィルタリングをかけることは、前述
のローパスフィルタリングのシミュレーション結果等か
らわかるように、偽像低減効果が十分得られる最低限の
値として得られることが知見によりわかった。勿論、こ
れ以上のローパスフィルタリングをかければ、さらに偽
像は低減できるが、その分独立した断層像の枚数は減少
することになる。

【００８２】なお、上述した第１実施例では、フーリエ
空間データ（３次元フーリエ分布像）の断層軸（ωＺ
軸）方向にローパスフィルタ（例えば、逆投影処理部５
３で他のＸ，Ｙ軸方向検出画素長に比べて８倍長くした
断層軸方向検出画素長に相当するローパスフィルタ）を
かけて、３次元逆フーリエ変換を行なっているが、その
ローパスフィルタリング後のフーリエ空間データの断層
軸（ωＺ軸）方向の高周波成分をカットすること（図１
７参照）ことで、後続の３次元逆フーリエ変換部５６で
３次元逆フーリエ変換される３次元ボリュームデータの
断層画像が間引かれて生成されるようにしてもよい。す
なわち、３次元ボリュームデータの断層軸（Ｚ軸）方向
に隣接する断層画像（例えば、１枚目と２枚目の断層画
像）に大差が無い場合には、３次元ボリュームデータの
断層軸（Ｚ軸）方向の断層画像の枚数を減らしても問題
にはならないので、断層軸（Ｚ軸）方向の画像情報を間
引いて３次元逆フーリエ変換されて、断層軸方向にぼか
した３次元ボリュームデータを生成するようにしている
のである。なお、図１７に示すように、フーリエ空間デ
ータの断層軸（ωＺ軸）方向の大きさを「４」とする
と、フーリエ空間データの断層軸（ωＺ軸）方向のうち
の高周波成分を含む大きさ「２」を切り落とす部分Ｃut
とし、フーリエ空間データの断層軸（ωＺ軸）方向のう
ちで直流成分を含む大きさ「２」を残す部分とする。こ
のようにローパスフィルタリングして切り落として３次
元逆フーリエ変換することで、生成された３次元ボリュ
ームデータの断層軸（Ｚ軸）方向の断層画像枚数が半分
になる。したがって、３次元逆フーリエ変換する処理時
間を低減することができ、断層軸（Ｚ軸）方向の断層画
像の枚数を少なくでき、断層軸（Ｚ軸）方向を細かく再
現する必要がない場合に有効である。

【００８３】＜第２実施例＞続いて、この発明に係る第
２実施例のＸ線断層撮影装置について説明する。図１８
は、この発明のＸ線断層撮影装置の第２実施例に係るブ
ロック図である。第２実施例のＸ線断層撮影装置は、第
１実施例の画像処理部５１以外については、前述の第１
実施例と同様であるので、画像処理部の構成およびその
機能について詳細に説明するものとする。

【００８４】ここで、この画像処理部における関心領域
の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成の一連
の処理手順について、図１９を参照しながら概説する。
図１９に示すように、まず、Ｘ線管Ｒおよびフラットパ
ネル型Ｘ線検出器Ｄを円形に回転走査することで、被検
体Ｍの関心領域についての撮影を行ない、走査各位置で
検出された、被検体Ｍの関心領域についての一群の投影
データを取得する。図１９には、この一群の投影データ
を「投影像群」として示している。次に、これらの投影
データに後述する所定のフィルタリング処理を施す（｜
ω｜フィルタリング（絶対値オメガフィルタリング）や
ローパスフィルタリング）。なお、前述の第１実施例で
はフーリエ空間でフィルタリング処理を施していたが、
この第２実施例では実空間上のままでフィルタリング処
理を施している。第２実施例で行なわれる実空間でのフ
ィルタリング処理とは、いわゆる、コンボリューション
と呼ばれるものである。

【００８５】次に、実空間上でフィルタリング処理され
た一群の投影データを逆投影（フィルタードバックプロ
ジェクション：Filtered Back Projection）して３次元
ボリュームデータを生成する。このようにして、処理空
間を実空間のまま変更せずに、関心領域の３次元ボリュ
ームデータを生成する画像再構成が行なわれる。なお、
オペレータは、この３次元ボリュームデータから任意の
断層面の画像を選択することで、選択した断層画像が見
られる。上述したように、一群の投影データを実空間上
で所定のフィルタリング処理を施して逆投影するという
手法を、２Ｄ（２次元）フィルタリング法と呼ぶ。

【００８６】画像処理部は、円形に回転走査して得られ
た被検体Ｍの関心領域についての一群の投影データに、
実空間上で所定のフィルタリング処理を施す（｜ω｜フ
ィルタリングやローパスフィルタリング）２Ｄフィルタ
リング部５７を備えている。

【００８７】２Ｄフィルタリング部５７は、フラットパ
ネル型Ｘ線検出器Ｄの検出面の横方向（Ｕ方向）、すな
わち、走査各位置で得られた投影データの横方向（Ｕ方
向）に｜ω｜フィルタリングをかける実空間｜ω｜フィ
ルタリング部と、フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄの検出
面の縦方向（Ｖ方向）、すなわち、走査各位置で得られ
た投影データの縦方向（Ｖ方向）にローパスフィルタリ
ングをかける実空間ローパスフィルタリング部とを備え
ている。Ｖ方向は、断層軸（Ｚ軸）がフラットパネル型
Ｘ線検出器Ｄの検出面上に投影された投影線に対応す
る。

【００８８】実空間｜ω｜フィルタリング部における｜
ω｜フィルタリングの関数特性は、前述の第１実施例で
図１２（ｂ），（ｃ）および式（８）〜（11）で示した
Ｍｒ（ωｒ）・Ｍω（ωＲ）を逆フーリエ変換したもの
となる。

【００８９】実空間ローパスフィルタリング部における
ローパスフィルタリングの関数特性は、前述の第１実施
例で図１２（ａ）および式（７）で示したＭdepth （ω
Ｚ）を逆フーリエ変換したものとなる。

【００９０】実空間ローパスフィルタリング部は、図２
０に示すように、他の２方向（Ｘ，Ｙ方向）の格子間隔
よりも例えば８倍長く設定する３次元格子群の断層軸
（Ｚ軸）方向の格子間隔を、断層軸方向ぼかし長ＢＶと
し、走査各位置で検出された投影データにおける、断層
軸方向ぼかし長ＢＶに対応する所定数画素（「面検出器
上でのぼかし長ＢＤ」とも呼ぶ）に対して、ローパスフ
ィルタリングをかけてその所定数画素（面検出器上での
ぼかし長ＢＤ）における画素値を求めるものである。上
述の２方向（Ｘ，Ｙ方向）よりも８倍長くした断層軸
（Ｚ軸）方向の格子間隔の内訳は、前述の第１実施例で
示した２方向（Ｘ，Ｙ方向）よりも２倍（ΔＶＺ／ΔＶ
Ｙ＝２）長くした断層軸（Ｚ軸）方向の格子間隔を４倍
にぼかすことで８倍、すなわち、Ｘ，Ｙ方向検出画素長
の８倍としている。具体的には、この画素値は次のよう
にして求めている。例えば、フラットパネル型Ｘ線検出
器Ｄの検出面の縦方向（Ｖ方向）の画素値の分布が図２
１（ａ）に示すような元画像ｆ（Ｖ）となっており、例
えばある１つの断層軸方向ぼかし長ＢＶに対応する所定
数画素（面検出器上での４画素分に相当するぼかし長Ｂ
Ｄ）に図２１（ｂ）に示すガウス型のローパスフィルタ
関数ｍ（Ｖ）の半値幅ＦＷＨＭが位置するようにしてロ
ーパスフィルタをかける、つまり、コンボリューション
演算すると、加算処理されて図２１（ｃ）に示すような
画素値が得られる。そして、残りの断層軸方向ぼかし長
ＢＶに対応する所定数画素（面検出器上でのぼかし長Ｂ
Ｄ）についても、上記と同様にコンボリューション演算
することで、図２１（ｃ）に示すようなＶ方向にぼけた
なローパスフィルタリング後の画像ｆｍ（Ｖ）が得られ
る。

【００９１】なお、上述の実空間でのフィルタリング処
理は、次に示す式（13）のようにコンボリューション
（＊）として表される。ｆｍ（Ｖ）＝ｆ（Ｖ）＊ｍ（Ｖ） … （13）

【００９２】図２２に示すように、ローパスフィルタリ
ング方向（Ｚ方向）がフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄの
検出面の縦方向（ｄ−ｄ´方向）の画素配列と平行であ
る場合（平行ビーム近似である場合）は、３次元格子群
の断層軸（Ｚ軸）方向の断層軸方向ぼかし長ＢＶがフラ
ットパネル型Ｘ線検出器Ｄの縦方向（ｄ−ｄ´方向）の
画素配列に一致するように投影されるので、断層軸方向
ぼかし長ＢＶに対応するフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄ
の所定数画素（面検出器上でのぼかし長ＢＤ）にローパ
スフィルタリングすればよい。なお、図２２に示す面検
出器上でのぼかし長ＢＤ上の隣接する黒点および白抜き
円の間隔は、フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄの各画素に
対応し、ＦＷＨＭはガウス型のローパスフィルタの半値
幅である。

【００９３】しかし、図２３に示すように、ローパスフ
ィルタリング方向（Ｚ方向）がフラットパネル型Ｘ線検
出器Ｄの検出面の縦方向（ｄ−ｄ´方向）の画素配列と
平行でない場合は、３次元格子群の断層軸（Ｚ軸）方向
の断層軸方向ぼかし長ＢＶがフラットパネル型Ｘ線検出
器Ｄの縦方向（ｄ−ｄ´方向）の画素配列に一致せずに
傾斜して投影される、すなわち、ローパスフィルタリン
グ方向（Ｚ方向）がｄ−ｄ´方向に対して傾斜している
ので、断層軸方向ぼかし長ＢＶに対応するフラットパネ
ル型Ｘ線検出器Ｄの所定数画素（面検出器上でのぼかし
長ＢＤ）を、その面検出器上でのぼかし長ＢＤに近接す
る所定数のｄ−ｄ´方向の画素を厳密補間処理すること
で算出し、ｄ−ｄ´方向に対して傾斜しているローパス
フィルタリング方向（Ｚ方向）における各画素値を求め
てから、ローパスフィルタリングすればよい。

【００９４】なお、上述の平行ビーム近似の場合とそう
でない場合とについて補足説明する。平行ビーム近似
は、図２０で説明すると、ＲＯ間がＯＤ間に比して十分
に長くなり、フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄに入るＸ線
束がほぼ平行になることを意味しており、そうでない場
合とは、ＲＯ間がＯＤ間にほぼ等しくフラットパネル型
Ｘ線検出器Ｄに入るＸ線束がコーン状になった状況であ
ることを意味するものである。

【００９５】このように、実空間ローパスフィルタリン
グ部で走査各位置の投影データにローパスフィルタリン
グをかけることにより、３次元格子群のうちの他の２軸
の検出画素長よりも８倍長く設定される断層軸方向ぼか
し長ＢＶに対応する、フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄの
検出面上での所定数画素（面検出器上でのぼかし長Ｂ
Ｄ）についての画素値を求めておく。

【００９６】画像処理部は、実空間ローパスフィルタリ
ング部で求めた各画素値（面検出器上でのぼかし長Ｂ
Ｄ）を３次元格子点に逆投影して、関心領域の３次元ボ
リュームデータを生成する画像再構成を行う逆投影処理
部５３を備えている。

【００９７】次に、上述した構成を備えた第２実施例装
置の動作について説明する。まず、オペレータは、被検
体Ｍの関心領域を撮影する前に、Ｘ線管Ｒからフラット
パネル型Ｘ線検出器Ｄまでの距離や、Ｘ線管Ｒおよびフ
ラットパネル型Ｘ線検出器Ｄを円形に回転移動させるそ
の円形の半径距離（例えば、５０〜１００ｃｍ）や、Ｘ
線管Ｒおよびフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄを円形に回
転移動させる間にどの程度のピッチで撮影を行なうかと
いうビュー数（１００〜５００）や、３次元格子群のＺ
軸方向の格子間隔を、Ｘ，Ｙ軸方向の格子間隔と比べて
例えば２倍長くする設定などを操作部１０から入力す
る。

【００９８】図１９に示すように、Ｘ線管Ｒおよびフラ
ットパネル型Ｘ線検出器Ｄが円形に回転走査されて、被
検体Ｍの関心領域についての撮影が行なわれ、走査各位
置で検出された、被検体Ｍの関心領域についての一群の
投影データが取得される。

【００９９】次に、２Ｄフィルタリング部５７は、これ
らの投影データに上述のフィルタリング（｜ω｜フィル
タリングやローパスフィルタリング）処理を施す。

【０１００】逆投影処理部５３は、上述のフィルタリン
グ処理された一群の投影データを３次元格子群に逆投影
（バックプロジェクション）して、３次元ボリュームデ
ータを生成する。このようにして、関心領域の３次元ボ
リュームデータを生成する画像再構成が行なわれる。

【０１０１】画像情報記憶部５２は、フィルタリング処
理された一群の投影データを逆投影処理部５３で逆投影
した３次元ボリュームデータを記憶する。画像情報記憶
部５２に記憶された３次元ボリュームデータのうちの各
断層面の画像情報は、オペレータの操作によって、任意
にモニタ６０に映し出される。例えば、オペレータによ
り任意に選択された断層面の画像情報が３次元ボリュー
ムデータから読み出され、モニタ６０に映し出される。

【０１０２】以上、上述の第２実施例では、実空間ロー
パスフィルタリング部によって、他の２方向の検出画素
長よりも長く設定された断層軸方向ぼかし長ＢＶに対応
する所定数画素（面検出器上でのぼかし長ＢＤ）に対し
て、ローパスフィルタリングをかけて、面検出器上での
ぼかし長ＢＤについての画素値を求めており、逆投影処
理部５３によって、実空間ローパスフィルタリング部で
求められた各画素値を３次元格子点に逆投影して、関心
領域の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成を
行っているので、前述の第１実施例と同様の効果を有す
る。すなわち、各３軸方向の格子間隔が等間隔に設定さ
れた従来の３次元格子群に逆投影する場合と比べて、３
次元格子群の断層軸方向の格子間隔を他の２方向の格子
間隔よりも長くしている分逆投影するデータ量を低減す
ることができ、画像再構成に係る処理時間を短縮できる
し、断層軸方向の画像情報を無駄にすることなく逆投影
できる。

【０１０３】上述の第２実施例では、走査各位置の投影
データにおける、断層軸方向ぼかし長ＢＶに対応する所
定数画素（面検出器上でのぼかし長ＢＤ）に対して、ロ
ーパスフィルタリングをかけて、面検出器上でのぼかし
長ＢＤについての画素値を求めているが、フラットパネ
ル型検出器Ｄのゲート線の配列方向を断層軸（Ｚ軸）方
向に対応するように配置し、断層軸方向ぼかし長ＢＶに
対応する所定数画素（面検出器上でのぼかし長ＢＤ）に
おける各ゲートを同時にオンすることにより、同時にこ
の所定数画素行についての複数画素分の信号が読み出さ
れ、結果的に加算された信号が得られる（加算処理され
る）ことで、面検出器上でのぼかし長ＢＤについての画
素値を求めてもよい。これは、上述のローパスフィルタ
リングをかけたことと等価なものである。したがって、
所定数画素（面検出器上でのぼかし長ＢＤ）にローパス
フィルタリングがかかったデータ収集を、面検出器側で
その所定数画素のデータを同時に読み出し制御するとい
うことでハードウエア的に実現できる。

【０１０４】この発明は、上記各実施例に限られるもの
ではなく、下記のように変形実施することができる。

【０１０５】（１）上述の各実施例では、ローパスフィ
ルタリングを４倍長くしているが、４倍以上としてもよ
い。

【０１０６】（２）上述の各実施例では、駆動部３０
は、Ｘ線管Ｒおよびフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄを円
形に回転走査させているが、以下に説明するような種々
の走査を採用してもよい。例えば、図２４（ａ）に示す
ように、Ｘ線管Ｒとフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄのい
ずれか一方を第１方向に移動させるのと同期して、他方
を第１方向とは反対方向である第２方向に移動させるよ
うにして、Ｘ線管Ｒとフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄと
を被検体Ｍを挟んで平行直線移動させた場合には、Ｘ線
管Ｒとフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄとを被検体Ｍを挟
んで平行直線走査して、被検体Ｍの関心領域の３次元ボ
リュームデータを生成する画像再構成を行うための断層
撮影を行うことができる。なお、この直線走査の場合に
は、前述の第１実施例のフィルタリング部５５における
フィルタ関数Ｍω（Ｒ）の傾きを、Ｘ線管Ｒから照射さ
れるコーン状ビームの中心とフラットパネル型Ｘ線検出
器Ｄの検出面の中心とを結ぶ直線と、断層軸Ｚとのなす
角度（後述する断層角θ）に応じて投影像毎に変更すれ
ばよい。

【０１０７】また、図２４（ｂ）に示すように、被検体
Ｍの周りの円周軌道上に被検体Ｍを挟んで２つの円弧軌
道を対向して設定し、両円弧軌道のいずれか一方の円弧
軌道上にＸ線管Ｒを移動させるのと同期して、他方の円
弧軌道上にフラットパネル型Ｘ線検出器ＤをＸ線管Ｒと
の間隔が一定になるように移動させる、所謂、円弧走査
を行うようにした場合は、被検体Ｍを挟んでＸ線管Ｒと
フラットパネル型Ｘ線検出器Ｄとを個別に円弧走査し
て、被検体Ｍの関心領域の３次元ボリュームデータを生
成する画像再構成を行うための断層撮影を行うことがで
きる。なお、この円弧走査の場合には、前述の第１実施
例のフィルタリング部５５におけるフィルタ関数Ｍω
（Ｒ）の傾きを、Ｘ線管Ｒから照射されるコーン状ビー
ムの中心とフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄの検出面の中
心とを結ぶ直線と、断層軸Ｚとのなす角度（後述する断
層角θ）に応じて投影像毎に変更すればよい。また、こ
の図２４に示すような走査中の角度θが変化する場合に
は、一例として２乗平均値：θが図８に示すθに適用さ
れることで、断層軸方向検出画素長を明確にできる。

【０１０８】また、図２，図２４に示すように、Ｘ線管
Ｒから照射されるコーンビーム状のＸ線の中心点が、常
に、被検体Ｍの特定断層面の中心点Ｏを透過してフラッ
トパネル型Ｘ線検出器Ｄの検出面の中心点に垂直に入射
されるように、Ｘ線管Ｒとフラットパネル型Ｘ線検出器
Ｄとを対向させているが、このフラットパネル型Ｘ線検
出器Ｄの検出面を被検体Ｍの断層面と平行になるように
しておいてもよい。

【０１０９】また、Ｘ線管Ｒおよびフラットパネル型Ｘ
線検出器Ｄを移動させるようにして走査しているが、例
えば、Ｘ線管Ｒを固定としフラットパネル型Ｘ線検出器
Ｄと被検体Ｍとを移動させて走査したり、フラットパネ
ル型Ｘ線検出器Ｄを固定としＸ線管Ｒと被検体Ｍとを移
動させて走査したりするなど、Ｘ線管Ｒとフラットパネ
ル型Ｘ線検出器Ｄと被検体Ｍとのうちのいずれか２つを
移動させるようにして走査してもよい。

【０１１０】（３）また、フェルドカンプ法（Feldkamp
法）におけるコンボリューションに先立って、上述の各
実施例のような３次元格子群の断層軸方向の格子間隔を
他の２軸方向の格子間隔と比べて長くすることもでき
る。

【０１１１】（４）上述の各実施例では、面検出器とし
てフラットパネル型Ｘ線検出器Ｄを採用しているが、
Ｉ．Ｉ管やイメージングプレートなど各種の２次元面検
出器を採用することもできる。

【０１１２】（５）上述の各実施例の断層撮影装置は、
被検体Ｍを人体などとして医療用に用いることもできる
し、被検体ＭをＢＧＡ（Ball Grid Array）基板やプリ
ント配線基板など各種の電子部品などとして非破壊検査
用に用いることもできる。

【０１１３】（６）上述の各実施例では、Ｘ線管Ｒによ
ってＸ線を被検体Ｍに照射しているが、Ｘ線に限らず、
被検体Ｍに対して透過性を有する例えば、ガンマ線、光
などの電磁波を用いた場合であっても、同様の効果を有
する。したがって、この発明の断層撮影装置は、Ｘ線断
層撮影装置に限定されるものではなく、Ｘ線以外で被検
体Ｍに対して透過性を有する電磁波を用いて断層撮影を
行う断層撮影装置にも適用可能である。

【０１１４】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、請求
項１に記載の断層撮影装置によれば、撮影された被検体
の関心領域に仮想的に設定される３次元格子群の直交３
軸方向の各格子間隔うちで、関心領域のほぼ中心を通
り、かつ、断層面に直交する断層軸方向の格子間隔を、
他の２方向の格子間隔よりも長くし、走査各位置で検出
された投影データを、断層軸方向の格子間隔を長くした
３次元格子群の所定の格子点に逆投影して、関心領域の
３次元ボリュームデータを生成する画像再構成を行って
いるので、各３軸方向の格子間隔が等間隔に設定された
従来の３次元格子群に逆投影する場合と比べて、３次元
格子群の断層軸方向の格子間隔を他の２方向の格子間隔
よりも長くしている分逆投影するデータ量を低減でき、
画像再構成に係る処理時間を短縮できる。

【０１１５】また、請求項２に記載の断層撮影装置によ
れば、照射源と面検出器のいずれか一方を第１方向に直
線移動させるのと同期して、他方を前記第１方向とは反
対方向である第２方向に平行直線移動させるので、照射
源と面検出器とを被検体を挟んで平行直線走査して、被
検体の関心領域の３次元ボリュームデータを生成する画
像再構成を行うための断層撮影を行なうことができる。

【０１１６】また、請求項３に記載の断層撮影装置によ
れば、被検体を挟んで対向して平行配置される両平行面
のいずれか一方の平行面内で照射源を回転移動させるの
と同期して、他方の平行面内で照射源の回転方向とは反
対方向に面検出器を回転移動させるので、照射源と面検
出器とを個別に被検体を挟む両平行面の各平行面内で回
転走査して、被検体の関心領域の３次元ボリュームデー
タを生成する画像再構成を行うための断層撮影を行なう
ことができる。

【０１１７】また、請求項４に記載の断層撮影装置によ
れば、被検体の周りの円周軌道上に被検体を挟んで２つ
の円弧軌道を対向して設定し、両円弧軌道のいずれか一
方の円弧軌道上に前記照射源を移動させるのと同期し
て、他方の円弧軌道上に前記面検出器を前記照射源との
間隔が一定になるように移動させる。したがって、被検
体を挟んで照射源と面検出器とを個別に円弧走査して、
被検体の関心領域の３次元ボリュームデータを生成する
画像再構成を行うための断層撮影を行うことができる。

【０１１８】また、請求項５に記載の断層撮影装置によ
れば、断層軸方向の格子間隔の長さは、面検出器の１画
素分が断層軸に投影された長さである断層軸方向検出画
素長に基づいて設定されるので、照射源と面検出器の検
出面中心とを結ぶ直線と断層軸とのなす角度、所謂、ラ
ミノ角に応じて断層軸方向の格子間隔の長さが設定でき
る。

【０１１９】また、請求項６に記載の断層撮影装置によ
れば、ローパスフィルタリング部は、走査各位置で検出
された投影データの断層軸方向にローパスフィルタリン
グをかけるので、欠損円錐の影響による偽像を低減した
断層画像が得られる。

【０１２０】また、請求項７に記載の断層撮影装置によ
れば、逆投影処理部で生成された３次元ボリュームデー
タを３次元フーリエ変換部で３次元フーリエ変換し、フ
ーリエ空間ローパスフィルタリング部により、３次元フ
ーリエ変換したフーリエ空間データの断層軸方向にロー
パスフィルタリングをかけ、ローパスフィルタリングし
たフーリエ空間データを３次元逆フーリエ変換部で３次
元逆フーリエ変換して３次元ボリュームデータに戻すの
で、欠損円錐の影響による偽像を低減した断層画像を得
ることができる。

【０１２１】また、請求項８に記載の発明によれば、ロ
ーパスフィルタリング部は、断層軸方向検出画素長の４
倍以上にぼかすローパスフィルタリングをかけるので、
Ｆ空間フィルタ法や２Ｄフィルタリング法などにおいて
も、偽像低減効果が十分に得られる。

【０１２２】また、請求項９に記載の断層撮影装置によ
れば、ローパスフィルタリングされたフーリエ空間デー
タの断層軸方向の高周波成分をカットすることで、後続
の３次元逆フーリエ変換部で３次元逆フーリエ変換され
る３次元ボリュームデータの断層画像が間引かれて生成
されるようにしているので、断層軸方向の画像情報を間
引いて３次元逆フーリエ変換する分、３次元逆フーリエ
変換する処理時間を低減でき、断層軸方向の断層画像の
枚数を少なくでき、断層軸方向を細かく再現する必要が
ない場合に有効である。

【０１２３】また、請求項１０に記載の断層撮影装置に
よれば、面検出器としてのフラットパネル型検出器は、
そのゲート線の配列方向を断層軸方向に対応するように
配置され、ローパスフィルタリング部は、断層軸方向に
対応する所定数画素行における各ゲートを同時にオンす
ることでローパスフィルタリングを行なうので、このよ
うなゲート同時オンによるローパスフィルタリングによ
っても、欠損円錐の影響による偽像を低減した断層画像
が得られる。

【０１２４】また、請求項１１に記載の発明によれば、
面検出器での断層軸に対応する所定数画素ごとに、断層
軸方向検出画素長の所定倍に相当する断層軸方向ローパ
スフィルタリングをかけるので、欠損円錐の影響による
偽像を低減した断層画像が得られる。

【０１２５】また、請求項１２に記載の発明によれば、
逆投影処理部は、３次元格子群の断層軸方向の格子間隔
を断層軸方向検出画素長から断層軸方向ぼかし長の間に
設定して、ローパスフィルタリング後の投影データを３
次元格子群に逆投影するので、断層軸方向の画像情報を
間引いて、断層軸方向にぼかした３次元ボリュームデー
タを生成するように３次元逆フーリエ変換されるので、
３次元逆フーリエ変換する処理時間が低減され、断層軸
方向の断層画像の枚数を少なくでき、断層軸方向を細か
く再現する必要がない場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例に係るＸ線断層撮影装置
のブロック図である。

【図２】この発明のＸ線断層撮影装置に係る撮影の様式
図である。

【図３】フラットパネル型Ｘ線検出器の構成図である。

【図４】フラットパネル型Ｘ線検出器の概略構成を示す
斜視図である。

【図５】（ａ）、（ｂ）はフラットパネル型Ｘ線検出器
の層構造を示す断面図である。

【図６】第１実施例の画像処理部における一連の処理手
順を説明するための模式図である。

【図７】この発明の逆投影処理部における逆投影手法を
説明するための模式図である。

【図８】（ａ）、（ｂ）は３次元格子群の各軸の検出画
素長とフラットパネル型Ｘ線検出器の１画素ピッチとの
関係を説明するための模式図である。

【図９】ωＺ軸方向に欠損円錐が存在する３次元フーリ
エ分布像を示す模式図である。

【図１０】ωＸ−ωＹ平面の半径ωｒを示す模式図であ
る。

【図１１】第１実施例のフィルタリング部のフィルタ関
数を３次元フーリエ分布像に重畳して示した模式図であ
る。

【図１２】（ａ）〜（ｃ）は第１実施例のフィルタリン
グ部の各フィルタ関数を示す特性図である。

【図１３】（ａ）はωＺ軸方向に欠損円錐が存在する３
次元フーリエ分布像を模式的に示す斜視図であり、
（ｂ）は（ａ）の側面図である。

【図１４】ローパスフィルタリング効果についてのシミ
ュレーション状態を説明するための模式図である。

【図１５】（ａ）〜（ｃ）は、ローパスフィルタリング
前の各軸直交面の実空間断層画像を示す図であり、
（ｄ）〜（ｆ）は、ローパスフィルタリング後の各軸直
交面の実空間断層画像を示す図である。

【図１６】（ａ）〜（ｃ）はローパスフィルタリング前
の各軸直交面のフーリエ空間断層画像を示す図であり、
（ｄ）〜（ｆ）はローパスフィルタリング後の各軸直交
面のフーリエ空間断層画像を示す図である。

【図１７】ローパスフィルタリング処理された３次元フ
ーリエ分布像にさらにローパスフィルタリング処理を施
すことを説明するための様式図である。

【図１８】この発明の第２実施例に係るＸ線断層撮影装
置を示すブロック図である。

【図１９】第２実施例の画像処理部における一連の処理
手順を説明するための模式図である。

【図２０】フィルタリングのぼかし長とその方向を説明
するための模式図である。

【図２１】（ａ）〜（ｃ）は面検出器上でのぼかしを説
明するための模式図である。

【図２２】平行ビーム近似を説明するための説明図であ
る。

【図２３】厳密補間処理を説明するための説明図であ
る。

【図２４】（ａ）、（ｂ）はＸ線断層撮影装置における
その他の撮影の様式図である。

【符号の説明】

５０ … データ処理部５１ … 画像処理部５２ … 画像情報蓄積部５３ … 逆投影処理部５４ … ３次元フーリエ変換部５５ … フィルタリング部５６ … ３次元逆フーリエ変換部５７ … ２Ｄフィルタリング部Ｄ … フラットパネル型Ｘ線検出器Ｍ … 被検体Ｒ … Ｘ線管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 6/02 A61B 6/03

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体の撮影すべき断層面を挟んで、被
検体に透過性を有する電磁波を照射する照射源と、被検
体を透過した電磁波を検出する面検出器とが同期させて
走査され、走査各位置で検出された投影データを、撮影
された被検体の関心領域に仮想的に設定される３次元格
子群の所定の格子点に逆投影して、関心領域の３次元ボ
リュームデータを生成する画像再構成を行う逆投影処理
部を備え、この３次元ボリュームデータから断層面の画
像を取得する断層撮影装置において、前記逆投影処理部
は、３次元格子群の直交３軸方向の各格子間隔のうち、
関心領域のほぼ中心を通り、かつ、断層面に直交する断
層軸方向の格子間隔を他の２方向の格子間隔よりも長く
して３次元ボリュームデータを生成することを特徴とす
る断層撮影装置。
【請求項２】請求項１に記載の断層撮影装置におい
て、前記照射源と前記面検出器のいずれか一方を第１方
向に直線移動させるのと同期して、他方を前記第１方向
とは反対方向である第２方向に平行直線移動させること
を特徴とする断層撮影装置。
【請求項３】請求項１に記載の断層撮影装置におい
て、被検体を挟んで対向して平行配置される両平行面の
いずれか一方の平行面内で前記照射源を回転移動させる
のと同期して、他方の平行面内で前記照射源の回転方向
とは反対方向に前記面検出器を回転移動させることを特
徴とする断層撮影装置。
【請求項４】請求項１に記載の断層撮影装置におい
て、被検体の周りの円周軌道上に被検体を挟んで２つの
円弧軌道を対向して設定し、両円弧軌道のいずれか一方
の円弧軌道上に前記照射源を移動させるのと同期して、
他方の円弧軌道上に前記面検出器を前記照射源との間隔
が一定になるように移動させることを特徴とする断層撮
影装置。
【請求項５】請求項１から請求項４のいずれかに記載
の断層撮影装置において、断層軸方向の格子間隔の長さ
は、前記面検出器の１画素分が断層軸に投影された長さ
である断層軸方向検出画素長に基づいて設定されること
を特徴とする断層撮影装置。
【請求項６】請求項１から請求項５のいずれかに記載
の断層撮影装置において、走査各位置で検出された投影
データの断層軸方向にローパスフィルタリングをかける
ローパスフィルタリング部を備えていることを特徴とす
る断層撮影装置。
【請求項７】請求項６に記載の断層撮影装置におい
て、前記ローパスフィルタリング部は、前記逆投影処理
部で生成された３次元ボリュームデータを３次元フーリ
エ変換する３次元フーリエ変換部と、３次元フーリエ変
換したフーリエ空間データの断層軸方向にローパスフィ
ルタリングをかけるフーリエ空間ローパスフィルタリン
グ部と、ローパスフィルタリングしたフーリエ空間デー
タを３次元逆フーリエ変換して３次元ボリュームデータ
に戻す３次元逆フーリエ変換部とを備えていることを特
徴とする断層撮影装置。
【請求項８】請求項６または請求項７に記載の断層撮
影装置において、前記ローパスフィルタリング部は、断
層軸方向検出画素長の４倍以上にぼかすローパスフィル
タリングをかけることを特徴とする断層撮影装置。
【請求項９】請求項７または請求項８に記載の断層撮
影装置において、ローパスフィルタリングされたフーリ
エ空間データの断層軸方向の高周波成分をカットするこ
とで、後続の前記３次元逆フーリエ変換部で３次元逆フ
ーリエ変換される３次元ボリュームデータの断層画像が
間引かれて生成されるようにすることを特徴とする断層
撮影装置。
【請求項１０】請求項６に記載の断層撮影装置におい
て、前記面検出器はフラットパネル型検出器とし、前記
フラットパネル型検出器のゲート線の配列方向を断層軸
方向に対応するように配置し、前記ローパスフィルタリ
ング部は、断層軸方向に対応する所定数画素行における
各ゲートを同時にオンすることでローパスフィルタリン
グを行なうことを特徴とする断層撮影装置。
【請求項１１】請求項６に記載の断層撮影装置におい
て、前記面検出器での断層軸に対応する所定数画素ごと
に、断層軸方向検出画素長の所定倍に相当する断層軸方
向ローパスフィルタリングをかける実空間ローパスフィ
ルタリング部を備えたことを特徴とする断層撮影装置。
【請求項１２】請求項１１に記載の断層撮影装置にお
いて、前記逆投影処理部は、３次元格子群の断層軸方向
の格子間隔を断層軸方向検出画素長から断層軸方向ぼか
し長の間に設定して、ローパスフィルタリング後の投影
データを３次元格子群に逆投影することを特徴とする断
層撮影装置。