JP3554400B2 - オフセット補正方法およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、オフセット補正方法およびＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関する。さらに詳しくは、この発明は、ヘリカルスキャン（Ｈｅｌｉｃａｌ Ｓｃａｎ）やシネスキャン（Ｃｉｎｅ Ｓｃａｎ）などの連続スキャンを行いながら適切なオフセット補正を行うことが出来るオフセット補正方法およびそのオフセット補正方法を好適に実施するＸ線ＣＴ装置に関する。また、断層画像に生じた部分円環（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｉｎｇ）状のアーチファクト（Ａｒｔｉｆａｃｔ）を除去することができるオフセット補正方法およびそのオフセット補正方法を好適に実施するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来のＸ線ＣＴ装置の一例を示す構成図である。
このＸ線ＣＴ装置５００は、スキャナ架台１と，処理装置５２と，表示装置３とを具備して構成されている。
前記スキャナ架台１は、Ｘ線管１１と，コリメータ１２と，テーブル１３と，検出器１４と，ＤＡＳ１５とを有する。
前記処理装置５２は、メモリ２１と，ハードディスク装置２２と，画像再構成部５３とを有する。
前記画像再構成部５３は、プリプロセッサ２３１と，バックプロジェクション等演算部２３２とを具備する。
【０００３】
ヘリカルスキャンによる撮影を行う場合には、前記スキャナ架台１において、被検体Ｈを載せたテーブル１３を一つの軸（通常は被検体の体軸に略一致する軸）に沿って直線移動させつつ、Ｘ線管１１と検出器１４を回転運動させる（テーブル１３を直線移動させる代わりに、Ｘ線管１１と検出器１４を直線移動させてもよい）。この間、Ｘ線管１１から放射されたＸ線をコリメータ１２で絞って被検体Ｈに照射し、被検体Ｈを透過したＸ線を多チャネルの検出器１４で検出し、ＤＡＳ１５で前記軸上の複数の撮影位置ごとに対応するビュー（Ｖｉｅｗ）のカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を取得する。なお、ｎはヘリカルスキャン期間中の回転回数である。ｉはチャネル番号であり、例えばｉ＝１〜１２８である。ｊはビュー番号であり、例えば１〜１０８９である。そして、カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を前記処理装置５２に渡す。
【０００４】
次に、前記処理装置５２では、前記カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）をメモリ２１およびハードディスク装置２２に格納する。その後、プリプロセッサ２３１でプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）に変換し、バックプロジェクション等演算部２３２で画像再構成処理を施して画像データＩｍａｇｅを生成する。
前記表示装置３は、前記画像データＩｍａｇｅに基づいて、画面に断層画像を表示する。
【０００５】
なお、関連する従来技術（ヘリカルスキャンを行うＸ線ＣＴ装置）は、例えば特開平５−１０３７７８号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のＸ線ＣＴ装置５００において、スキャナ架台１のＤＡＳ１５から出力されるカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）は、ＤＡＳ１５に内蔵されたＡＤ変換器のドリフトを主因とするオフセット分を含んでいる。そのため、図１２に示すように、ヘリカルスキャンの開始時刻ｔ１におけるオフセット量Δｏｆｆｓｅｔ１を計測し、そのオフセット量Δｏｆｆｓｅｔ１に基づいてカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を補正することが考えられる。
しかし、ヘリカルスキャン中にオフセット量が変動するため、時間経過に伴って補正が不適切となり、図１３に示すように、断層画像Ｇ中に部分円環状のアーチファクト（Ａｒｔｉｆａｃｔ）ＡＴを生じる問題点がある。
【０００７】
一方、ヘリカルスキャンの終了時刻ｔ２におけるオフセット量Δｏｆｆｓｅｔ２を計測し、補間（経験的に一次補間でよいことが分っている）によりヘリカルスキャン中の各時刻でのオフセット量を推測することも考えられる。
しかし、この場合には、ヘリカルスキャンの終了まで画像再構成等の処理を開始できず、総合的な処理時間が長くなってしまう新たな問題点を生じる。
【０００８】
また、上記いずれの補正方法も、オフセットによるアーチファクトを生じた断層画像に対しては無力である問題点がある。
【０００９】
また、上記の問題点は、被検体の同一断面を時系列的に撮影するシネスキャンなどの他の連続スキャンでも同様である。
【００１０】
そこで、この発明の第１の目的は、連続スキャンの終了まで待つことなく、連続スキャンを行いながら適切なオフセット補正を行うことが出来るオフセット補正方法及びそのオフセット補正方法を好適に実施しうるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
また、この発明の第２の目的は、オフセットによるアーチファクトを生じた断層画像からアーチファクトを除去することが出来るオフセット補正方法及びそのオフセット補正方法を好適に実施しうるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、この発明は、連続スキャンによりデータを取得しつつ、それらデータからオフセット成分を除去するオフセット補正方法であって、連続スキャンの１回転ごとに、検出器のチャネルに対応して全ビューのデータの平均をビュー平均として算出し、位置が近接しているチャネルのビュー平均の差からエラー成分を抽出し、回転数に対応する前記エラー成分の変化に基づいてオフセット量を算出し、そのオフセット量に応じた補正量でデータを補正することを特徴とするオフセット補正方法を提供する。
【００１２】
第２の観点では、この発明は、連続スキャンにより取得した複数枚分の画像からオフセット成分を除去するオフセット補正方法であって、画像の円形領域について又は前記円形領域を複数の扇形領域に分割したときの各扇形領域ごとに、また、画像の１枚ごとに、更に、前記円形領域を複数の円周領域に分割したとき又は前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割したときの各円周領域または各円弧形領域に対応して、前記円周領域内または円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出し、位置が近接している円周領域または円弧状領域のピクセル平均の差からエラー成分を抽出し、画像枚数に対応する前記エラー成分の変化に基づいてオフセット量を算出し、そのオフセット量に応じた補正量で画像データを補正することを特徴とするオフセット補正方法を提供する。
【００１３】
第３の観点では、この発明は、連続スキャンにより多チャネルの検出器でデータを取得し、そのデータに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、連続スキャンの１回転ごとに、検出器のチャネルに対応して全ビューのデータの平均をビュー平均として算出するビュー平均算出手段と、位置が近接しているチャネルのビュー平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、回転数に対応する前記エラー成分の変化に基づいてオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、前記オフセット量に応じた補正量でデータを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１４】
第４の観点では、この発明は、連続スキャンにより多チャネルの検出器でデータを取得し、そのデータに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、画像の円形領域について又は前記円形領域を複数の扇形領域に分割したときの各扇形領域ごとに、また、画像の１枚ごとに、さらに、前記円形領域を複数の円周領域に分割したとき又は前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割したときの各円周領域または各円弧形領域に対応して、前記円周領域内または円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出するピクセル平均算出手段と、位置が近接している円周領域または円弧状領域のピクセル平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、画像枚数に対応する前記エラー成分の変化に基づいてオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、前記オフセット量に応じた補正量で画像データを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１５】
第５の観点では、この発明は、連続スキャンにより多チャネルの検出器でカウント値データを取得し、そのカウント値データをプロジェクションデータに変換し、そのプロジェクションデータに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、連続スキャンの１回転ごとに、検出器のチャネルに対応して、全ビューのデータの平均をビュー平均として算出するビュー平均算出手段と、位置が近接しているチャネルのビュー平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から連続スキャンの全回転数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ回転目に対応するエラー成分と（ｎ−１）回転目に対応するエラー成分の差をｎ回転目に対応するエラー変化として算出するエラー変化算出手段と、（ｎ−ａ）回転目に対応するエラー変化とｎ回転目に対応するエラー変化との差が所定の閾値より小さいときに１回転目に対応するエラー成分とｎ回転目に対応するエラー成分の差からオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、前記オフセット量に応じた補正量でデータを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記エラー変化算出手段が、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から連続スキャンの全回転数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ回転目までのエラー成分の平均をｎ回転目に対応する累積平均エラー成分として算出する累積平均エラー成分算出手段と、ｎ回転目に対応する累積平均エラー成分と（ｎ−１）回転目に対応する累積平均エラー成分の差をｎ回転目に対応する累積平均エラー変化として算出する累積平均エラー変化算出手段とからなり、前記オフセット量算出手段が、（ｎ−ａ）回転目に対応する累積平均エラー変化とｎ回転目に対応する累積平均エラー変化との差が所定の閾値より小さいときに１回転目に対応する累積平均エラー成分とｎ回転目に対応する累積平均エラー成分の差からオフセット量を算出するものであることが好ましい。
【００１６】
第６の観点では、この発明は、Ｘ線発生源と多チャネルの検出器の間に支持された被検体を一軸上に沿って相対直線移動するか又は固定すると共に前記Ｘ線発生源と前記検出器を回転運動させつつ、前記一軸上の複数の撮影位置ごと又は１つの撮影位置に対応したビューのデータを前記検出器のチャネルに対応して取得し、前記データに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、画像の円形領域について又は前記円形領域を複数の扇形領域に分割したときの各扇形領域ごとに、また、画像の１枚ごとに、さらに、前記円形領域を複数の円周領域に分割したとき又は前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割したときの各円周領域または各円弧形領域に対応して、前記円周領域内または円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出するピクセル平均算出手段と、位置が近接している円周領域または円弧状領域のピクセル平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から画像の全枚数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ枚目に対応するエラー成分と（ｎ−１）枚目に対応するエラー成分の差をｎ枚目に対応するエラー変化として算出するエラー変化算出手段と、（ｎ−ａ）枚目に対応するエラー変化とｎ枚目に対応するエラー変化との差が所定の閾値より小さいときに１枚目に対応するエラー成分とｎ枚目に対応するエラー成分の差からオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、前記オフセット量に応じた補正量で画像データを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第６の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記エラー変化算出手段が、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から画像の全枚数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ枚目までのエラー成分の平均をｎ枚目に対応する累積平均エラー成分として算出する累積平均エラー成分算出手段と、ｎ枚目に対応する累積平均エラー成分と（ｎ−１）枚目に対応する累積平均エラー成分の差をｎ枚目に対応する累積平均エラー変化として算出する累積平均エラー変化算出手段とからなり、前記オフセット量算出手段が、（ｎ−ａ）枚目に対応する累積平均エラー変化とｎ枚目に対応する累積平均エラー変化との差が所定の閾値より小さいときに１枚目に対応する累積平均エラー成分とｎ枚目に対応する累積平均エラー成分の差からオフセット量を算出するものであることが好ましい。
【００１７】
【作用】
上記第１の観点によるオフセット補正方法および上記第３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、連続スキャンの１回転毎に、検出器のチャネルに対応して、全ビューのデータの平均をビュー平均として算出する。このビュー平均は、位置が近接しているチャネルでは、略等しいはずである。そこで、位置が近接しているチャネルのビュー平均の差があれば、それをエラー成分として抽出する。
したがって、回転数に対応する前記エラー成分の変化に基づいて、エラーの原因がドリフトである場合のオフセット量を好適に算出することが出来る。
そして、そのオフセット量に応じた補正量でデータを補正すれば、オフセット成分を含まないデータが得られることになる。
【００１８】
上記第２の観点によるオフセット補正方法および上記第４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、連続スキャンにより取得した複数の画像のそれぞれの円形領域について又は前記円形領域を複数の扇形領域に分割したときの各扇形領域ごとに、また、画像の１枚ごとに、さらに、前記円形領域を複数の円周領域に分割したとき又は前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割したときの各円周領域または各円弧形領域に対応して、円周領域内または円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出する。このピクセル平均は、位置が近接している円周領域または円弧状領域では、略等しいはずである。そこで、位置が近接している円周領域または円弧状領域のピクセル平均の差があれば、それをエラー成分として抽出する。
したがって、画像枚数に対応する前記エラー成分の変化に基づいて、エラーの原因がドリフトである場合のオフセット量を好適に算出することが出来る。
そして、そのオフセット量に応じた補正量で画像データを補正すれば、オフセットによるアーチファクトのない断層画像が得られることになる。
【００１９】
上記第５の観点によるＸ線ＣＴ装置では、連続スキャンの１回転毎に、検出器のチャネルに対応して、全ビューのプロジェクションデータの平均をビュー平均として算出する。このビュー平均は、位置が近接しているチャネルでは、略等しいはずである。そこで、位置が近接しているチャネルのビュー平均の差があれば、それをエラー成分として抽出する。
次に、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から連続スキャンの全回転数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ回転目に対応するエラー成分と（ｎ−１）回転目に対応するエラー成分の差をｎ回転目に対応するエラー変化として算出する。エラーの原因がドリフトであれば、エラー成分が１次の変化を示すから、前記エラー変化は、ｎにかかわらず略一定になるはずである。従って、（ｎ−ａ）回転目に対応するエラー変化とｎ回転目に対応するエラー変化との差は、エラーの原因がドリフトであれば、非常に小さな値になるはずである。そこで、（ｎ−ａ）回転目に対応するエラー変化とｎ回転目に対応するエラー変化との差が所定の閾値より小さいとき、１回転目に対応するエラー成分とｎ回転目に対応するエラー成分の差からオフセット量を算出することが出来る。
そして、そのオフセット量に応じた補正量でデータを補正すれば、オフセット成分を含まないデータが得られることになる。
【００２０】
上記第６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、連続スキャンにより取得したｎｏ枚分の画像のそれぞれの円形領域を複数の扇形領域に分割したときの各扇形領域ごとに、また、画像の１枚ごとに、さらに、前記円形領域を複数の円周領域に分割したとき又は前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割したときの各円周領域または各円弧形領域に対応して、円周領域内または円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出する。このピクセル平均は、位置が近接している円周領域または円弧状領域では、略等しいはずである。そこで、位置が近接している円周領域または円弧状領域のピクセル平均の差があれば、それをエラー成分として抽出する。
次に、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から全画像枚数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ枚目に対応するエラー成分と（ｎ−１）枚目に対応するエラー成分の差をｎ枚目に対応するエラー変化として算出する。エラーの原因がドリフトであれば、エラー成分が１次の変化を示すから、前記エラー変化は、ｎにかかわらず略一定になるはずである。従って、（ｎ−ａ）枚目に対応するエラー変化とｎ枚目に対応するエラー変化との差は、エラーの原因がドリフトであれば、非常に小さな値になるはずである。そこで、（ｎ−ａ）枚目に対応するエラー変化とｎ枚目に対応するエラー変化との差が所定の閾値より小さいとき、１枚目に対応するエラー成分とｎ枚目に対応するエラー成分の差からオフセット量を算出することが出来る。
そして、そのオフセット量に応じた補正量で画像データを補正すれば、オフセットによるアーチファクトのない断層画像が得られることになる。
【００２１】
なお、エラー成分やエラー変化の代りに、累積平均エラー成分や累積平均エラー変化を用いると、ノイズの影響を抑制することが出来る。
【００２２】
【実施例】
以下、図に示す実施例によりこの発明をさらに詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定されるものではない。
【００２３】
−第１実施例−
図１は、この発明の第１実施例のＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、スキャナ架台１と，処理装置２と，表示装置３とを具備して構成されている。
前記スキャナ架台１は、Ｘ線管１１と，コリメータ１２と，テーブル１３と，検出器１４と，ＤＡＳ１５とを有する。
前記処理装置２は、メモリ２１と，ハードディスク装置２２と，画像再構成部２３とを有する。
前記画像再構成部２３は、プリプロセッサ２３１と，オフセット補正処理部１０１と，バックプロジェクション等演算部２３２とを具備する。
【００２４】
ヘリカルスキャンによる撮影を行う場合には、前記スキャナ架台１において、被検体Ｈを載せたテーブル１３を一つの軸（通常は被検体の体軸に略一致する軸）に沿って直線移動させつつ、Ｘ線管１１と検出器１４を回転運動させる（テーブル１３を直線移動させる代わりに、Ｘ線管１１と検出器１４を直線移動させてもよい）。この間、Ｘ線管１１から放射されたＸ線をコリメータ１２で絞って被検体Ｈに照射し、被検体Ｈを透過したＸ線を多チャネルの検出器１４で検出し、ＤＡＳ１５で前記軸上の複数の撮影位置ごとに対応するビューのカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を取得する。なお、ｎはヘリカルスキャン期間中の回転回数である。ｉはチャネル番号であり、例えばｉ＝１〜１２８である。ｊはビュー番号であり、例えば１〜１０８９である。そして、カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を前記処理装置２に渡す。
【００２５】
前記処理装置２では、前記カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）をメモリ２１およびハードディスク装置２２に格納する。次に、プリプロセッサ２３１で前記各カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）をプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）に変換し、オフセット補正処理部１０１およびバックプロジェクション等演算部２３２に渡す。
オフセット補正処理部１０１は、前記プロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）からオフセット量を推定し、そのオフセット量により前記プロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）を補正し、オフセット補正したプロジェクションデータＰｎ’（ｉ，ｊ）をバックプロジェクション等演算部２３２に渡す。
前記バックプロジェクション等演算部２３２は、プロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）またはオフセット補正したプロジェクションデータＰｎ’（ｉ，ｊ）に対し画像再構成処理を施して、画像データＩｍａｇｅを生成する。
前記表示装置３は、前記画像データＩｍａｇｅに基づいて、画面に断層画像を表示する。
【００２６】
図２は、前記処理装置２の動作を示すフロー図である。
ステップＳ１では、回転数カウンタｎを“１”に初期化する。
ステップＳ２では、ｎ回転目のヘリカルスキャンによるカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を収集し、メモリ２１およびハードディスク装置２２に格納する。
ステップＳ３では、プリプロセッサ２３１は、次式によりプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）を算出する。
【００２７】
【数１】
【００２８】
ただし、ＡＩＲ（ｉ）は、Ｘ線が空気中を伝搬して検出器１４のチャネル［ｉ］に入射した場合のカウント値である。
【００２９】
ステップＳ４では、オフセット補正処理部１０１は、検出器１４のチャネル［ｉ］ごとに、プロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）のビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝を次式により算出する。
【００３０】
【数２】
【００３１】
ただし、１回転のヘリカルスキャンでの全ビュー数をｖｉｅｗとする。
【００３２】
図３に示すように、チャネル［ｉ］にビュー［ｊ］で入射するＸ線Ｘ（ｉ，ｊ）の通過部分は、全ビューで考えると、円Ｒと円ｒ［ｉ］の間の領域になる。円ｒ［ｉ］は、検出器１４の端のチャネルでは大きな直径になり，検出器１４の中央のチャネルでは“０”になる。従って、一般的に、ビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の値は、検出器１４の端のチャネルよりも中央のチャネルの方が大きくなる。また、近隣するチャネルでは、円ｒ［ｉ］の直径がほとんど等しいから、ビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の値は、ほとんど等しくなる。
従って、図４の（ａ）に示すように、一般的には、検出器１４の端のチャネルであるチャネル［１］およびチャネル［１２８］ではビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の値が小さくなり、中央のチャネル［６４］では値が大きくなり、滑らかに変化する分布となる。
換言すると、図４の（ｂ）に示すように、もし、ビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の値が近隣のチャネル間で滑らかに変化せず，急激に変化しているとすれば、検出器１４の各チャネルに固有のエラー成分を含んでいると考えられる。
【００３３】
図２に戻り、ステップＳ５では、次式により、エラー成分Ｅｎ（ｉ）を抽出する。
【００３４】
【数３】
【００３５】
ただし、ＨＰＦ｛｝は、チャネルｉ方向に対するビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の急激な変化を取り出すハイパスフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）の演算処理である。
【００３６】
例えば、図５の（ａ）に示すように、ビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の値がｉ＝ｉ１およびｉ＝ｉ２で大きく変化する場合には、図５の（ｂ）に示すように、エラー成分Ｅｎ（ｉ１）およびエラー成分Ｅｎ（ｉ２）が抽出される。
【００３７】
ステップＳ６では、ｎ回のヘリカルスキャンで得たエラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）の１回当たりの値を表す累積平均エラー成分ＥＴｎ（ｉ）を次式により算出する。累積平均エラー成分ＥＴｎ（ｉ）を算出するのは、ノイズの影響をできるだけ回避するためである。
【００３８】
【数４】
【００３９】
もし、エラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）の原因がドリフトであるなら、エラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）は一般に１次の変化になるから、図６に示すように、累積平均エラー成分ＥＴ１（ｉ）〜累積平均エラー成分ＥＴｎ（ｉ）も１次の変化になるはずである。
【００４０】
ステップＳ７では、回転数カウンタｎがｎ≧ａ＋１であるか否か判定する。ただし、ａは、操作者が予め設定しておく整数値であり、例えば“０”〜“５”の範囲のいずれかの整数である。ｎ≧ａ＋１ならばステップＳ８に進み、ｎ≧ａ＋１でないならばステップＳ１４に進む。ｎ＝１のときは必ずステップＳ１４に進む。
【００４１】
ステップＳ８では、次式により、累積平均エラー変化ＤＥｎ（ｉ）を算出する。
【００４２】
【数５】
【００４３】
上述のように、エラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）の原因がドリフトであるなら、累積平均エラーＥＴ１成分（ｉ）〜累積平均エラー成分ＥＴｎ（ｉ）は１次の変化を示すはずであるから、ｎにかかわらず前記累積平均エラー変化ＤＥｎ（ｉ）は略同じ値になるはずである。
【００４４】
ステップＳ９では、判定閾値として操作者が予め設定しておいた小さな値δに対して、
｜ＤＥｎ（ｉ）−ＤＥｎ−ａ（ｉ）｜／ＤＥｎ（ｉ）＜δ
か否かを判定する。上記不等式が成立すれば、累積平均エラー変化ＤＥｎ（ｉ）と累積平均エラー変化ＤＥｎ−ａ（ｉ）とが略同じ値になっており、エラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）の原因がドリフトであると見なせる。そこで、ステップＳ１０に進む。一方、上記不等式が成立しなければ、累積平均エラー変化ＤＥｎ（ｉ）と累積平均エラー変化ＤＥｎ−ａ（ｉ）とが大きく違っており、エラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）の原因がドリフトであると見なすことは出来ない。そこで、ステップＳ１１に進む。
【００４５】
ステップＳ１０では、チャネル［ｉ］のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｉ）を“１”とする。
ステップＳ１１では、チャネル［ｉ］のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｉ）を“０”とする。
【００４６】
ステップＳ１２では、次式により、プロジェクション換算のオフセット量ｄｄｎ（ｉ）を算出する。すなわち、チャネル［ｉ］のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｉ）が“１”なら、１回目の累積平均エラー成分ＥＴ１（ｉ）とｎ回目の累積平均エラー成分ＥＴｎ（ｉ）の差がプロジェクション換算のオフセット量ｄｄｎ（ｉ）である。チャネル［ｉ］のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｉ）が“０”なら、プロジェクション換算のオフセット量ｄｄｎ（ｉ）＝０である。この処理の物理的意味は、ｆｌａｇ（ｉ）＝０の場合は、エラー成分の変化の原因がドリフトであると見なすことが出来ない（上記ステップＳ９参照）ので、当該累積平均エラー成分の差をプロジェクション換算のオフセット量ｄｄｎ（ｉ）の算出に用いないことにある。
【００４７】
【数６】
【００４８】
ステップＳ１３では、次式によりオフセット補正を行う。
【００４９】
【数７】
【００５０】
ステップＳ１４では、プリプロセッサ２３１はプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）をバックプロジェクション等演算部２３２に渡す。また、オフセット補正処理部１０１はオフセット補正したプロジェクションデータＰｎ’（ｉ，ｊ）をバックプロジェクション等演算部２３２に渡す。次に、回転数カウンタｎを“１”だけインクリメントする。
ステップＳ１５では、回転数カウンタｎがヘリカルスキャン終了時の回転数ｎｏ以下であれば前記ステップＳ２に戻り、そうでないなら処理を終了する。
【００５１】
他方、ステップＱ１では、バックプロジェクション等演算部２３２は、前記オフセット補正処理部１０１から渡されたプロジェクションデータＰｎ’（ｉ，ｊ）を用いて、プロジェクションデータＰｎ’（ｉ，ｊ）が存在しないときは前記プリプロセッサ２３１から渡されたプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）を用いて、画像再構成のための処理を行い、画像データＩｍａｇｅを生成する。
ステップＱ２では、前記画像データＩｍａｇｅに基づいて、表示装置３の画面に断層画像を表示する。
【００５２】
ここで、上記ステップＳ１３における演算でオフセット補正を行える原理を説明する。
検出器１４のチャネル［ｉ］のオフセットを含まないカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）の全ビューについての平均をａｖｅ｛Ｄｎ（ｉ）｝とするとき、プロジェクション換算のオフセット量ｄｄｎ（ｉ）は、次式で示される。
【００５３】
【数８】
【００５４】
オフセットを含まない場合、ａｖｅ｛Ｄｎ（ｉ）｝とａｖｅ｛Ｄ１（ｉ）｝は略等しいから、次式が成立する。
【００５５】
【数９】
【００５６】
上式を変形すると、次式が成立する。
【００５７】
【数１０】
【００５８】
上式を考慮すれば、次式のようになる。
【００５９】
【数１１】
【００６０】
従って、上記ステップＳ１３における演算でオフセット補正を行うことが出来る。
【００６１】
上記第１実施例のＸ線ＣＴ装置１００によれば、ヘリカルスキャンの終了まで待つことなく、ヘリカルスキャンの１回転毎に適切なオフセット補正を行うことが出来る。
【００６２】
−第２実施例−
図７は、この発明の第２実施例のＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。
このＸ線ＣＴ装置２００は、スキャナ架台１と，処理装置５２と，断層画像補正部３０１とを具備して構成されている。
スキャナ架台１は、Ｘ線管１１と，コリメータ１２と，テーブル１３と，検出器１４と，ＤＡＳ１５とを有する。
前記処理装置５２は、メモリ２１と，ハードディスク装置２２と，画像再構成部５３とを有する。
前記画像再構成部５３は、プリプロセッサ２３１と，バックプロジェクション等演算部２３２とを具備する。
【００６３】
ヘリカルスキャンによる撮影を行う場合には、前記スキャナ架台１において、被検体Ｈを載せたテーブル１３を一つの軸（通常は被検体の体軸に略一致する軸）に沿って直線移動させつつ、Ｘ線管１１と検出器１４を回転運動させる（テーブル１３を直線移動させる代わりに、Ｘ線管１１と検出器１４を直線移動させてもよい）。この間、Ｘ線管１１から放射されたＸ線をコリメータ１２で絞って被検体Ｈに照射し、被検体Ｈを透過したＸ線を多チャネルの検出器１４で検出し、ＤＡＳ１５で前記軸上の複数の撮影位置ごとに対応するビューのカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を取得する。なお、ｎはヘリカルスキャン期間中の回転回数である。ｉはチャネル番号であり、例えばｉ＝１〜１２８である。ｊはビュー番号であり、例えば１〜１０８９である。そして、カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を前記処理装置５２に渡す。
【００６４】
前記処理装置５２では、前記カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）をメモリ２１およびハードディスク装置２２に格納する。次に、プリプロセッサ２３１でプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）に変換し、バックプロジェクション等演算部２３２で画像再構成のための処理を施して画像データＩｍａｇｅを生成して、断層画像補正部３０１に渡す。
【００６５】
断層画像補正部３０１のアーチファクト除去用演算部３０３は、前記画像データＩｍａｇｅからオフセット量を推定し、そのオフセット量により前記画像データＩｍａｇｅを補正し、オフセット補正した画像データＩｍａｇｅ’を画像メモリ３０２に書き込む。
前記表示装置３は、前記オフセット補正した画像データＩｍａｇｅ’に基づいて、画面に断層画像を表示する。
【００６６】
図８は、前記アーチファクト除去用演算部３０３の動作を示すフロー図である。
ステップＷ１では、図９に示すように、ヘリカルスキャンで得た各画像Ｇ（ｎ）の円形領域を複数の扇形領域Ｃｎ（ｍ）に分割する。ただし、ｎは“１”〜“ｎｏ”であり、スキャン時間順である。また、ｍは“１”〜“Ｍ”であり、Ｍは４以上の一定の整数とする（図９では、Ｍ＝８）。
ステップＷ２〜Ｗ５では、扇形領域Ｃｎ（１）〜扇形領域Ｃｎ（Ｍ）について、順にオフセット補正処理（図１０）を実行する。
【００６７】
図１０は、図８のステップＷ３におけるオフセット補正処理の詳細なフロー図である。
ステップＴ１では、画像枚数カウンタｎ＝１に初期化する。
ステップＴ２では、ｎ枚目の画像Ｇ（ｎ）の扇形領域Ｃｎ（ｍ）に含まれる画像データＩｍａｇｅ＿ｎｍ（ｒ，θ）を取得する。
ステップＴ４では、図９に示すように、扇形領域Ｃｎ（ｍ）の半径ｒの円弧形領域内の全ピクセルの画像データのピクセル平均ａｖｅ｛Ｉｍａｇｅ＿ｎｍ（ｒ）｝を次式により算出する。
【００６８】
【数１２】
【００６９】
ステップＴ５では、次式により、エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）を抽出する。
【００７０】
【数１３】
【００７１】
ただし、ＨＰＦ｛｝は、半径ｒ方向に対するピクセル平均ａｖｅ｛Ｉｍａｇｅ＿ｎｍ（ｒ）｝の急激な変化を取り出すハイパスフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）の演算処理である。
【００７２】
ステップＴ６では、ｎ枚の画像から得たエラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）の１枚当たりの値を表す累積平均エラー成分ＥＴｎｍ（ｒ）を次式により算出する。累積平均エラー成分ＥＴｎｍ（ｒ）を算出するのは、ノイズの影響をできるだけ回避するためである。
【００７３】
【数１４】
【００７４】
もし、エラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）の原因がドリフトであるなら、エラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）は一般に１次の変化になるから、累積平均エラー成分ＥＴ１ｍ（ｒ）〜累積平均エラー成分ＥＴｎｍ（ｒ）も１次の変化になるはずである。
【００７５】
ステップＴ７では、画像枚数カウンタｎがｎ≧ａ＋１であるか否か判定する。ただし、ａは、操作者が予め設定しておく整数値であり、例えば“０”〜“５”の範囲のいずれかの整数である。ｎ≧ａ＋１ならばステップＴ８に進み、ｎ≧ａ＋１でないならばステップＴ１４に進む。ｎ＝１のときは必ずステップＴ１４に進む。
【００７６】
ステップＴ８では、次式により、累積平均エラー変化ＤＥｎｍ（ｒ）を算出する。
【００７７】
【数１５】
【００７８】
上述のように、エラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）の原因がドリフトであるなら、累積平均エラーＥＴ１ｍ成分（ｒ）〜累積平均エラー成分ＥＴｎｍ（ｒ）は１次の変化を示すはずであるから、ｎにかかわらず前記累積平均エラー変化ＤＥｎｍ（ｒ）は略同じ値になるはずである。
【００７９】
ステップＴ９では、判定閾値として操作者が予め設定しておいた小さな値δに対して、
｜ＤＥｎｍ（ｒ）−ＤＥ（ｎ−ａ）ｍ（ｒ）｜／ＤＥｎｍ（ｒ）＜δ
か否かを判定する。上記不等式が成立すれば、累積平均エラー変化ＤＥｎｍ（ｒ）と累積平均エラー変化ＤＥ（ｎ−ａ）ｍ（ｒ）とが略同じ値になっており、エラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）の原因がドリフトであると見なせる。そこで、ステップＴ１０に進む。一方、上記不等式が成立しなければ、累積平均エラー変化ＤＥｎｍ（ｒ）と累積平均エラー変化ＤＥ（ｎ−ａ）ｍ（ｒ）とが大きく違っており、エラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）の原因がドリフトであると見なすことは出来ない。そこで、ステップＴ１１に進む。
【００８０】
ステップＴ１０では、半径ｒの円弧形領域のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｒ）を“１”とする。
ステップＴ１１では、半径ｒの円弧形領域のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｒ）を“０”とする。
【００８１】
ステップＴ１２では、次式により、画像データ換算のオフセット量ｄｄｎｍ（ｒ）を算出する。すなわち、半径ｒの円弧形領域のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｒ）が“１”なら、１枚目の累積平均エラー成分ＥＴ１ｍ（ｒ）とｎ枚目の累積平均エラー成分ＥＴｎｍ（ｒ）の差が画像データ換算のオフセット量ｄｄｎｍ（ｒ）である。半径ｒの円弧形領域のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｒ）が“０”なら、画像データ換算のオフセット量ｄｄｎｍ（ｒ）＝０である。この処理の物理的意味は、ｆｌａｇ（ｒ）＝０の場合は、エラー成分の変化の原因がドリフトであると見なすことが出来ない（上記ステップＴ９参照）ので、当該累積平均エラー成分の差を画像データ換算のオフセット量ｄｄｎｍ（ｒ）の算出に用いないことにある。
【００８２】
【数１６】
【００８３】
ステップＴ１３では、次式によりオフセット補正を行い、補正後の画像データＩｍａｇｅ’＿ｎｍ（ｒ，θ）を画像メモリ３０２へ出力する。
【００８４】
【数１７】
【００８５】
ステップＴ１４では、画像枚数カウンタｎをインクリメントする。
ステップＴ１５では、画像枚数カウンタｎが全画像枚数ｎｏ以下であれば前記ステップＴ２に戻り、そうでないなら処理を終了する。
【００８６】
上記ステップＴ１３における演算でオフセット補正を行える原理は、第１実施例で説明したのと同様であり、説明を省略する。
【００８７】
上記第２実施例のＸ線ＣＴ装置２００によれば、ヘリカルスキャンにより取得したｎｏ枚の画像に対して後からオフセット補正を行うことが出来る。
なお、アーチファクト除去用演算部３０３を、Ｘ線ＣＴ装置２００から独立した画像処理装置としてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
この発明のオフセット補正方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、連続スキャンを行いながら適切にオフセット補正を行える。このため、総合的な処理時間が長くなることなく、断層画像中に部分円環状のアーチファクトを生じることを防止できる。
また、この発明のオフセット補正方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、連続スキャンにより取得した複数の画像に対して後からオフセット補正を行うことが出来る。すなわち、部分円環状のアーチファクトを含む断層画像から当該アーチファクトを効果的に除去することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例のＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。
【図２】図１のＸ線ＣＴ装置の動作を示すフロー図である。
【図３】ビュー平均の説明図である。
【図４】検出器のチャネルに対するビュー平均の分布の概念的グラフである。
【図５】エラー成分の抽出の説明図である。
【図６】累積平均エラー成分の１次変化の説明図である。
【図７】この発明の第２実施例のＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。
【図８】第２実施例のＸ線ＣＴ装置におけるアーチファクト除去用演算部の動作を示す第１のフロー図である。
【図９】画像の円形領域と扇形領域と円弧形領域の説明図である。
【図１０】第２実施例のＸ線ＣＴ装置におけるアーチファクト除去用演算部の動作を示す第２のフロー図である。
【図１１】従来のＸ線ＣＴ装置の一例を示す構成図である。
【図１２】オフセット量の時間変化を示す説明図である。
【図１３】断層画像内に生じた部分円環状のアーチファクトの例示図である。
【符号の説明】
１００，２００ Ｘ線ＣＴ装置
１ スキャナ架台
２，５２ 処理装置
１１ Ｘ線管
１２ コリメータ
１３ テーブル
１４ 検出器
１５ ＤＡＳ
２１ メモリ
２２ ハードディスク装置
２３ 画像再構成部
１０１ オフセット補正処理部
２３１ プリプロセッサ
２３２ バックプロジェクション等演算部
３ 表示装置
３０１ 断層画像補正部
３０２ 画像メモリ
３０３ アーチファクト除去用演算部
Ｈ 被検体
【産業上の利用分野】
この発明は、オフセット補正方法およびＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関する。さらに詳しくは、この発明は、ヘリカルスキャン（Ｈｅｌｉｃａｌ Ｓｃａｎ）やシネスキャン（Ｃｉｎｅ Ｓｃａｎ）などの連続スキャンを行いながら適切なオフセット補正を行うことが出来るオフセット補正方法およびそのオフセット補正方法を好適に実施するＸ線ＣＴ装置に関する。また、断層画像に生じた部分円環（Ｐａｒｔｉａｌ Ｒｉｎｇ）状のアーチファクト（Ａｒｔｉｆａｃｔ）を除去することができるオフセット補正方法およびそのオフセット補正方法を好適に実施するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来のＸ線ＣＴ装置の一例を示す構成図である。
このＸ線ＣＴ装置５００は、スキャナ架台１と，処理装置５２と，表示装置３とを具備して構成されている。
前記スキャナ架台１は、Ｘ線管１１と，コリメータ１２と，テーブル１３と，検出器１４と，ＤＡＳ１５とを有する。
前記処理装置５２は、メモリ２１と，ハードディスク装置２２と，画像再構成部５３とを有する。
前記画像再構成部５３は、プリプロセッサ２３１と，バックプロジェクション等演算部２３２とを具備する。
【０００３】
ヘリカルスキャンによる撮影を行う場合には、前記スキャナ架台１において、被検体Ｈを載せたテーブル１３を一つの軸（通常は被検体の体軸に略一致する軸）に沿って直線移動させつつ、Ｘ線管１１と検出器１４を回転運動させる（テーブル１３を直線移動させる代わりに、Ｘ線管１１と検出器１４を直線移動させてもよい）。この間、Ｘ線管１１から放射されたＸ線をコリメータ１２で絞って被検体Ｈに照射し、被検体Ｈを透過したＸ線を多チャネルの検出器１４で検出し、ＤＡＳ１５で前記軸上の複数の撮影位置ごとに対応するビュー（Ｖｉｅｗ）のカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を取得する。なお、ｎはヘリカルスキャン期間中の回転回数である。ｉはチャネル番号であり、例えばｉ＝１〜１２８である。ｊはビュー番号であり、例えば１〜１０８９である。そして、カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を前記処理装置５２に渡す。
【０００４】
次に、前記処理装置５２では、前記カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）をメモリ２１およびハードディスク装置２２に格納する。その後、プリプロセッサ２３１でプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）に変換し、バックプロジェクション等演算部２３２で画像再構成処理を施して画像データＩｍａｇｅを生成する。
前記表示装置３は、前記画像データＩｍａｇｅに基づいて、画面に断層画像を表示する。
【０００５】
なお、関連する従来技術（ヘリカルスキャンを行うＸ線ＣＴ装置）は、例えば特開平５−１０３７７８号公報に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のＸ線ＣＴ装置５００において、スキャナ架台１のＤＡＳ１５から出力されるカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）は、ＤＡＳ１５に内蔵されたＡＤ変換器のドリフトを主因とするオフセット分を含んでいる。そのため、図１２に示すように、ヘリカルスキャンの開始時刻ｔ１におけるオフセット量Δｏｆｆｓｅｔ１を計測し、そのオフセット量Δｏｆｆｓｅｔ１に基づいてカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を補正することが考えられる。
しかし、ヘリカルスキャン中にオフセット量が変動するため、時間経過に伴って補正が不適切となり、図１３に示すように、断層画像Ｇ中に部分円環状のアーチファクト（Ａｒｔｉｆａｃｔ）ＡＴを生じる問題点がある。
【０００７】
一方、ヘリカルスキャンの終了時刻ｔ２におけるオフセット量Δｏｆｆｓｅｔ２を計測し、補間（経験的に一次補間でよいことが分っている）によりヘリカルスキャン中の各時刻でのオフセット量を推測することも考えられる。
しかし、この場合には、ヘリカルスキャンの終了まで画像再構成等の処理を開始できず、総合的な処理時間が長くなってしまう新たな問題点を生じる。
【０００８】
また、上記いずれの補正方法も、オフセットによるアーチファクトを生じた断層画像に対しては無力である問題点がある。
【０００９】
また、上記の問題点は、被検体の同一断面を時系列的に撮影するシネスキャンなどの他の連続スキャンでも同様である。
【００１０】
そこで、この発明の第１の目的は、連続スキャンの終了まで待つことなく、連続スキャンを行いながら適切なオフセット補正を行うことが出来るオフセット補正方法及びそのオフセット補正方法を好適に実施しうるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
また、この発明の第２の目的は、オフセットによるアーチファクトを生じた断層画像からアーチファクトを除去することが出来るオフセット補正方法及びそのオフセット補正方法を好適に実施しうるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、この発明は、連続スキャンによりデータを取得しつつ、それらデータからオフセット成分を除去するオフセット補正方法であって、連続スキャンの１回転ごとに、検出器のチャネルに対応して全ビューのデータの平均をビュー平均として算出し、位置が近接しているチャネルのビュー平均の差からエラー成分を抽出し、回転数に対応する前記エラー成分の変化に基づいてオフセット量を算出し、そのオフセット量に応じた補正量でデータを補正することを特徴とするオフセット補正方法を提供する。
【００１２】
第２の観点では、この発明は、連続スキャンにより取得した複数枚分の画像からオフセット成分を除去するオフセット補正方法であって、画像の円形領域について又は前記円形領域を複数の扇形領域に分割したときの各扇形領域ごとに、また、画像の１枚ごとに、更に、前記円形領域を複数の円周領域に分割したとき又は前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割したときの各円周領域または各円弧形領域に対応して、前記円周領域内または円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出し、位置が近接している円周領域または円弧状領域のピクセル平均の差からエラー成分を抽出し、画像枚数に対応する前記エラー成分の変化に基づいてオフセット量を算出し、そのオフセット量に応じた補正量で画像データを補正することを特徴とするオフセット補正方法を提供する。
【００１３】
第３の観点では、この発明は、連続スキャンにより多チャネルの検出器でデータを取得し、そのデータに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、連続スキャンの１回転ごとに、検出器のチャネルに対応して全ビューのデータの平均をビュー平均として算出するビュー平均算出手段と、位置が近接しているチャネルのビュー平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、回転数に対応する前記エラー成分の変化に基づいてオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、前記オフセット量に応じた補正量でデータを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１４】
第４の観点では、この発明は、連続スキャンにより多チャネルの検出器でデータを取得し、そのデータに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、画像の円形領域について又は前記円形領域を複数の扇形領域に分割したときの各扇形領域ごとに、また、画像の１枚ごとに、さらに、前記円形領域を複数の円周領域に分割したとき又は前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割したときの各円周領域または各円弧形領域に対応して、前記円周領域内または円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出するピクセル平均算出手段と、位置が近接している円周領域または円弧状領域のピクセル平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、画像枚数に対応する前記エラー成分の変化に基づいてオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、前記オフセット量に応じた補正量で画像データを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
【００１５】
第５の観点では、この発明は、連続スキャンにより多チャネルの検出器でカウント値データを取得し、そのカウント値データをプロジェクションデータに変換し、そのプロジェクションデータに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、連続スキャンの１回転ごとに、検出器のチャネルに対応して、全ビューのデータの平均をビュー平均として算出するビュー平均算出手段と、位置が近接しているチャネルのビュー平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から連続スキャンの全回転数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ回転目に対応するエラー成分と（ｎ−１）回転目に対応するエラー成分の差をｎ回転目に対応するエラー変化として算出するエラー変化算出手段と、（ｎ−ａ）回転目に対応するエラー変化とｎ回転目に対応するエラー変化との差が所定の閾値より小さいときに１回転目に対応するエラー成分とｎ回転目に対応するエラー成分の差からオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、前記オフセット量に応じた補正量でデータを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第５の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記エラー変化算出手段が、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から連続スキャンの全回転数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ回転目までのエラー成分の平均をｎ回転目に対応する累積平均エラー成分として算出する累積平均エラー成分算出手段と、ｎ回転目に対応する累積平均エラー成分と（ｎ−１）回転目に対応する累積平均エラー成分の差をｎ回転目に対応する累積平均エラー変化として算出する累積平均エラー変化算出手段とからなり、前記オフセット量算出手段が、（ｎ−ａ）回転目に対応する累積平均エラー変化とｎ回転目に対応する累積平均エラー変化との差が所定の閾値より小さいときに１回転目に対応する累積平均エラー成分とｎ回転目に対応する累積平均エラー成分の差からオフセット量を算出するものであることが好ましい。
【００１６】
第６の観点では、この発明は、Ｘ線発生源と多チャネルの検出器の間に支持された被検体を一軸上に沿って相対直線移動するか又は固定すると共に前記Ｘ線発生源と前記検出器を回転運動させつつ、前記一軸上の複数の撮影位置ごと又は１つの撮影位置に対応したビューのデータを前記検出器のチャネルに対応して取得し、前記データに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、画像の円形領域について又は前記円形領域を複数の扇形領域に分割したときの各扇形領域ごとに、また、画像の１枚ごとに、さらに、前記円形領域を複数の円周領域に分割したとき又は前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割したときの各円周領域または各円弧形領域に対応して、前記円周領域内または円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出するピクセル平均算出手段と、位置が近接している円周領域または円弧状領域のピクセル平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から画像の全枚数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ枚目に対応するエラー成分と（ｎ−１）枚目に対応するエラー成分の差をｎ枚目に対応するエラー変化として算出するエラー変化算出手段と、（ｎ−ａ）枚目に対応するエラー変化とｎ枚目に対応するエラー変化との差が所定の閾値より小さいときに１枚目に対応するエラー成分とｎ枚目に対応するエラー成分の差からオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、前記オフセット量に応じた補正量で画像データを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第６の観点のＸ線ＣＴ装置において、前記エラー変化算出手段が、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から画像の全枚数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ枚目までのエラー成分の平均をｎ枚目に対応する累積平均エラー成分として算出する累積平均エラー成分算出手段と、ｎ枚目に対応する累積平均エラー成分と（ｎ−１）枚目に対応する累積平均エラー成分の差をｎ枚目に対応する累積平均エラー変化として算出する累積平均エラー変化算出手段とからなり、前記オフセット量算出手段が、（ｎ−ａ）枚目に対応する累積平均エラー変化とｎ枚目に対応する累積平均エラー変化との差が所定の閾値より小さいときに１枚目に対応する累積平均エラー成分とｎ枚目に対応する累積平均エラー成分の差からオフセット量を算出するものであることが好ましい。
【００１７】
【作用】
上記第１の観点によるオフセット補正方法および上記第３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、連続スキャンの１回転毎に、検出器のチャネルに対応して、全ビューのデータの平均をビュー平均として算出する。このビュー平均は、位置が近接しているチャネルでは、略等しいはずである。そこで、位置が近接しているチャネルのビュー平均の差があれば、それをエラー成分として抽出する。
したがって、回転数に対応する前記エラー成分の変化に基づいて、エラーの原因がドリフトである場合のオフセット量を好適に算出することが出来る。
そして、そのオフセット量に応じた補正量でデータを補正すれば、オフセット成分を含まないデータが得られることになる。
【００１８】
上記第２の観点によるオフセット補正方法および上記第４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、連続スキャンにより取得した複数の画像のそれぞれの円形領域について又は前記円形領域を複数の扇形領域に分割したときの各扇形領域ごとに、また、画像の１枚ごとに、さらに、前記円形領域を複数の円周領域に分割したとき又は前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割したときの各円周領域または各円弧形領域に対応して、円周領域内または円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出する。このピクセル平均は、位置が近接している円周領域または円弧状領域では、略等しいはずである。そこで、位置が近接している円周領域または円弧状領域のピクセル平均の差があれば、それをエラー成分として抽出する。
したがって、画像枚数に対応する前記エラー成分の変化に基づいて、エラーの原因がドリフトである場合のオフセット量を好適に算出することが出来る。
そして、そのオフセット量に応じた補正量で画像データを補正すれば、オフセットによるアーチファクトのない断層画像が得られることになる。
【００１９】
上記第５の観点によるＸ線ＣＴ装置では、連続スキャンの１回転毎に、検出器のチャネルに対応して、全ビューのプロジェクションデータの平均をビュー平均として算出する。このビュー平均は、位置が近接しているチャネルでは、略等しいはずである。そこで、位置が近接しているチャネルのビュー平均の差があれば、それをエラー成分として抽出する。
次に、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から連続スキャンの全回転数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ回転目に対応するエラー成分と（ｎ−１）回転目に対応するエラー成分の差をｎ回転目に対応するエラー変化として算出する。エラーの原因がドリフトであれば、エラー成分が１次の変化を示すから、前記エラー変化は、ｎにかかわらず略一定になるはずである。従って、（ｎ−ａ）回転目に対応するエラー変化とｎ回転目に対応するエラー変化との差は、エラーの原因がドリフトであれば、非常に小さな値になるはずである。そこで、（ｎ−ａ）回転目に対応するエラー変化とｎ回転目に対応するエラー変化との差が所定の閾値より小さいとき、１回転目に対応するエラー成分とｎ回転目に対応するエラー成分の差からオフセット量を算出することが出来る。
そして、そのオフセット量に応じた補正量でデータを補正すれば、オフセット成分を含まないデータが得られることになる。
【００２０】
上記第６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、連続スキャンにより取得したｎｏ枚分の画像のそれぞれの円形領域を複数の扇形領域に分割したときの各扇形領域ごとに、また、画像の１枚ごとに、さらに、前記円形領域を複数の円周領域に分割したとき又は前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割したときの各円周領域または各円弧形領域に対応して、円周領域内または円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出する。このピクセル平均は、位置が近接している円周領域または円弧状領域では、略等しいはずである。そこで、位置が近接している円周領域または円弧状領域のピクセル平均の差があれば、それをエラー成分として抽出する。
次に、ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から全画像枚数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ枚目に対応するエラー成分と（ｎ−１）枚目に対応するエラー成分の差をｎ枚目に対応するエラー変化として算出する。エラーの原因がドリフトであれば、エラー成分が１次の変化を示すから、前記エラー変化は、ｎにかかわらず略一定になるはずである。従って、（ｎ−ａ）枚目に対応するエラー変化とｎ枚目に対応するエラー変化との差は、エラーの原因がドリフトであれば、非常に小さな値になるはずである。そこで、（ｎ−ａ）枚目に対応するエラー変化とｎ枚目に対応するエラー変化との差が所定の閾値より小さいとき、１枚目に対応するエラー成分とｎ枚目に対応するエラー成分の差からオフセット量を算出することが出来る。
そして、そのオフセット量に応じた補正量で画像データを補正すれば、オフセットによるアーチファクトのない断層画像が得られることになる。
【００２１】
なお、エラー成分やエラー変化の代りに、累積平均エラー成分や累積平均エラー変化を用いると、ノイズの影響を抑制することが出来る。
【００２２】
【実施例】
以下、図に示す実施例によりこの発明をさらに詳細に説明する。なお、これによりこの発明が限定されるものではない。
【００２３】
−第１実施例−
図１は、この発明の第１実施例のＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、スキャナ架台１と，処理装置２と，表示装置３とを具備して構成されている。
前記スキャナ架台１は、Ｘ線管１１と，コリメータ１２と，テーブル１３と，検出器１４と，ＤＡＳ１５とを有する。
前記処理装置２は、メモリ２１と，ハードディスク装置２２と，画像再構成部２３とを有する。
前記画像再構成部２３は、プリプロセッサ２３１と，オフセット補正処理部１０１と，バックプロジェクション等演算部２３２とを具備する。
【００２４】
ヘリカルスキャンによる撮影を行う場合には、前記スキャナ架台１において、被検体Ｈを載せたテーブル１３を一つの軸（通常は被検体の体軸に略一致する軸）に沿って直線移動させつつ、Ｘ線管１１と検出器１４を回転運動させる（テーブル１３を直線移動させる代わりに、Ｘ線管１１と検出器１４を直線移動させてもよい）。この間、Ｘ線管１１から放射されたＸ線をコリメータ１２で絞って被検体Ｈに照射し、被検体Ｈを透過したＸ線を多チャネルの検出器１４で検出し、ＤＡＳ１５で前記軸上の複数の撮影位置ごとに対応するビューのカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を取得する。なお、ｎはヘリカルスキャン期間中の回転回数である。ｉはチャネル番号であり、例えばｉ＝１〜１２８である。ｊはビュー番号であり、例えば１〜１０８９である。そして、カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を前記処理装置２に渡す。
【００２５】
前記処理装置２では、前記カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）をメモリ２１およびハードディスク装置２２に格納する。次に、プリプロセッサ２３１で前記各カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）をプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）に変換し、オフセット補正処理部１０１およびバックプロジェクション等演算部２３２に渡す。
オフセット補正処理部１０１は、前記プロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）からオフセット量を推定し、そのオフセット量により前記プロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）を補正し、オフセット補正したプロジェクションデータＰｎ’（ｉ，ｊ）をバックプロジェクション等演算部２３２に渡す。
前記バックプロジェクション等演算部２３２は、プロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）またはオフセット補正したプロジェクションデータＰｎ’（ｉ，ｊ）に対し画像再構成処理を施して、画像データＩｍａｇｅを生成する。
前記表示装置３は、前記画像データＩｍａｇｅに基づいて、画面に断層画像を表示する。
【００２６】
図２は、前記処理装置２の動作を示すフロー図である。
ステップＳ１では、回転数カウンタｎを“１”に初期化する。
ステップＳ２では、ｎ回転目のヘリカルスキャンによるカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を収集し、メモリ２１およびハードディスク装置２２に格納する。
ステップＳ３では、プリプロセッサ２３１は、次式によりプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）を算出する。
【００２７】
【数１】
ただし、ＡＩＲ（ｉ）は、Ｘ線が空気中を伝搬して検出器１４のチャネル［ｉ］に入射した場合のカウント値である。
【００２９】
ステップＳ４では、オフセット補正処理部１０１は、検出器１４のチャネル［ｉ］ごとに、プロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）のビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝を次式により算出する。
【００３０】
【数２】
ただし、１回転のヘリカルスキャンでの全ビュー数をｖｉｅｗとする。
【００３２】
図３に示すように、チャネル［ｉ］にビュー［ｊ］で入射するＸ線Ｘ（ｉ，ｊ）の通過部分は、全ビューで考えると、円Ｒと円ｒ［ｉ］の間の領域になる。円ｒ［ｉ］は、検出器１４の端のチャネルでは大きな直径になり，検出器１４の中央のチャネルでは“０”になる。従って、一般的に、ビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の値は、検出器１４の端のチャネルよりも中央のチャネルの方が大きくなる。また、近隣するチャネルでは、円ｒ［ｉ］の直径がほとんど等しいから、ビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の値は、ほとんど等しくなる。
従って、図４の（ａ）に示すように、一般的には、検出器１４の端のチャネルであるチャネル［１］およびチャネル［１２８］ではビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の値が小さくなり、中央のチャネル［６４］では値が大きくなり、滑らかに変化する分布となる。
換言すると、図４の（ｂ）に示すように、もし、ビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の値が近隣のチャネル間で滑らかに変化せず，急激に変化しているとすれば、検出器１４の各チャネルに固有のエラー成分を含んでいると考えられる。
【００３３】
図２に戻り、ステップＳ５では、次式により、エラー成分Ｅｎ（ｉ）を抽出する。
【００３４】
【数３】
ただし、ＨＰＦ｛｝は、チャネルｉ方向に対するビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の急激な変化を取り出すハイパスフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）の演算処理である。
【００３６】
例えば、図５の（ａ）に示すように、ビュー平均ａｖｅ｛Ｐｎ（ｉ）｝の値がｉ＝ｉ１およびｉ＝ｉ２で大きく変化する場合には、図５の（ｂ）に示すように、エラー成分Ｅｎ（ｉ１）およびエラー成分Ｅｎ（ｉ２）が抽出される。
【００３７】
ステップＳ６では、ｎ回のヘリカルスキャンで得たエラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）の１回当たりの値を表す累積平均エラー成分ＥＴｎ（ｉ）を次式により算出する。累積平均エラー成分ＥＴｎ（ｉ）を算出するのは、ノイズの影響をできるだけ回避するためである。
【００３８】
【数４】
もし、エラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）の原因がドリフトであるなら、エラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）は一般に１次の変化になるから、図６に示すように、累積平均エラー成分ＥＴ１（ｉ）〜累積平均エラー成分ＥＴｎ（ｉ）も１次の変化になるはずである。
【００４０】
ステップＳ７では、回転数カウンタｎがｎ≧ａ＋１であるか否か判定する。ただし、ａは、操作者が予め設定しておく整数値であり、例えば“０”〜“５”の範囲のいずれかの整数である。ｎ≧ａ＋１ならばステップＳ８に進み、ｎ≧ａ＋１でないならばステップＳ１４に進む。ｎ＝１のときは必ずステップＳ１４に進む。
【００４１】
ステップＳ８では、次式により、累積平均エラー変化ＤＥｎ（ｉ）を算出する。
【００４２】
【数５】
上述のように、エラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）の原因がドリフトであるなら、累積平均エラーＥＴ１成分（ｉ）〜累積平均エラー成分ＥＴｎ（ｉ）は１次の変化を示すはずであるから、ｎにかかわらず前記累積平均エラー変化ＤＥｎ（ｉ）は略同じ値になるはずである。
【００４４】
ステップＳ９では、判定閾値として操作者が予め設定しておいた小さな値δに対して、
｜ＤＥｎ（ｉ）−ＤＥｎ−ａ（ｉ）｜／ＤＥｎ（ｉ）＜δ
か否かを判定する。上記不等式が成立すれば、累積平均エラー変化ＤＥｎ（ｉ）と累積平均エラー変化ＤＥｎ−ａ（ｉ）とが略同じ値になっており、エラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）の原因がドリフトであると見なせる。そこで、ステップＳ１０に進む。一方、上記不等式が成立しなければ、累積平均エラー変化ＤＥｎ（ｉ）と累積平均エラー変化ＤＥｎ−ａ（ｉ）とが大きく違っており、エラー成分Ｅ１（ｉ）〜エラー成分Ｅｎ（ｉ）の原因がドリフトであると見なすことは出来ない。そこで、ステップＳ１１に進む。
【００４５】
ステップＳ１０では、チャネル［ｉ］のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｉ）を“１”とする。
ステップＳ１１では、チャネル［ｉ］のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｉ）を“０”とする。
【００４６】
ステップＳ１２では、次式により、プロジェクション換算のオフセット量ｄｄｎ（ｉ）を算出する。すなわち、チャネル［ｉ］のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｉ）が“１”なら、１回目の累積平均エラー成分ＥＴ１（ｉ）とｎ回目の累積平均エラー成分ＥＴｎ（ｉ）の差がプロジェクション換算のオフセット量ｄｄｎ（ｉ）である。チャネル［ｉ］のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｉ）が“０”なら、プロジェクション換算のオフセット量ｄｄｎ（ｉ）＝０である。この処理の物理的意味は、ｆｌａｇ（ｉ）＝０の場合は、エラー成分の変化の原因がドリフトであると見なすことが出来ない（上記ステップＳ９参照）ので、当該累積平均エラー成分の差をプロジェクション換算のオフセット量ｄｄｎ（ｉ）の算出に用いないことにある。
【００４７】
【数６】
ステップＳ１３では、次式によりオフセット補正を行う。
【００４９】
【数７】
ステップＳ１４では、プリプロセッサ２３１はプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）をバックプロジェクション等演算部２３２に渡す。また、オフセット補正処理部１０１はオフセット補正したプロジェクションデータＰｎ’（ｉ，ｊ）をバックプロジェクション等演算部２３２に渡す。次に、回転数カウンタｎを“１”だけインクリメントする。
ステップＳ１５では、回転数カウンタｎがヘリカルスキャン終了時の回転数ｎｏ以下であれば前記ステップＳ２に戻り、そうでないなら処理を終了する。
【００５１】
他方、ステップＱ１では、バックプロジェクション等演算部２３２は、前記オフセット補正処理部１０１から渡されたプロジェクションデータＰｎ’（ｉ，ｊ）を用いて、プロジェクションデータＰｎ’（ｉ，ｊ）が存在しないときは前記プリプロセッサ２３１から渡されたプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）を用いて、画像再構成のための処理を行い、画像データＩｍａｇｅを生成する。
ステップＱ２では、前記画像データＩｍａｇｅに基づいて、表示装置３の画面に断層画像を表示する。
【００５２】
ここで、上記ステップＳ１３における演算でオフセット補正を行える原理を説明する。
検出器１４のチャネル［ｉ］のオフセットを含まないカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）の全ビューについての平均をａｖｅ｛Ｄｎ（ｉ）｝とするとき、プロジェクション換算のオフセット量ｄｄｎ（ｉ）は、次式で示される。
【００５３】
【数８】
オフセットを含まない場合、ａｖｅ｛Ｄｎ（ｉ）｝とａｖｅ｛Ｄ１（ｉ）｝は略等しいから、次式が成立する。
【００５５】
【数９】
上式を変形すると、次式が成立する。
【００５７】
【数１０】
上式を考慮すれば、次式のようになる。
【００５９】
【数１１】
従って、上記ステップＳ１３における演算でオフセット補正を行うことが出来る。
【００６１】
上記第１実施例のＸ線ＣＴ装置１００によれば、ヘリカルスキャンの終了まで待つことなく、ヘリカルスキャンの１回転毎に適切なオフセット補正を行うことが出来る。
【００６２】
−第２実施例−
図７は、この発明の第２実施例のＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。
このＸ線ＣＴ装置２００は、スキャナ架台１と，処理装置５２と，断層画像補正部３０１とを具備して構成されている。
スキャナ架台１は、Ｘ線管１１と，コリメータ１２と，テーブル１３と，検出器１４と，ＤＡＳ１５とを有する。
前記処理装置５２は、メモリ２１と，ハードディスク装置２２と，画像再構成部５３とを有する。
前記画像再構成部５３は、プリプロセッサ２３１と，バックプロジェクション等演算部２３２とを具備する。
【００６３】
ヘリカルスキャンによる撮影を行う場合には、前記スキャナ架台１において、被検体Ｈを載せたテーブル１３を一つの軸（通常は被検体の体軸に略一致する軸）に沿って直線移動させつつ、Ｘ線管１１と検出器１４を回転運動させる（テーブル１３を直線移動させる代わりに、Ｘ線管１１と検出器１４を直線移動させてもよい）。この間、Ｘ線管１１から放射されたＸ線をコリメータ１２で絞って被検体Ｈに照射し、被検体Ｈを透過したＸ線を多チャネルの検出器１４で検出し、ＤＡＳ１５で前記軸上の複数の撮影位置ごとに対応するビューのカウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を取得する。なお、ｎはヘリカルスキャン期間中の回転回数である。ｉはチャネル番号であり、例えばｉ＝１〜１２８である。ｊはビュー番号であり、例えば１〜１０８９である。そして、カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）を前記処理装置５２に渡す。
【００６４】
前記処理装置５２では、前記カウント値Ｄｎ（ｉ，ｊ）をメモリ２１およびハードディスク装置２２に格納する。次に、プリプロセッサ２３１でプロジェクションデータＰｎ（ｉ，ｊ）に変換し、バックプロジェクション等演算部２３２で画像再構成のための処理を施して画像データＩｍａｇｅを生成して、断層画像補正部３０１に渡す。
【００６５】
断層画像補正部３０１のアーチファクト除去用演算部３０３は、前記画像データＩｍａｇｅからオフセット量を推定し、そのオフセット量により前記画像データＩｍａｇｅを補正し、オフセット補正した画像データＩｍａｇｅ’を画像メモリ３０２に書き込む。
前記表示装置３は、前記オフセット補正した画像データＩｍａｇｅ’に基づいて、画面に断層画像を表示する。
【００６６】
図８は、前記アーチファクト除去用演算部３０３の動作を示すフロー図である。
ステップＷ１では、図９に示すように、ヘリカルスキャンで得た各画像Ｇ（ｎ）の円形領域を複数の扇形領域Ｃｎ（ｍ）に分割する。ただし、ｎは“１”〜“ｎｏ”であり、スキャン時間順である。また、ｍは“１”〜“Ｍ”であり、Ｍは４以上の一定の整数とする（図９では、Ｍ＝８）。
ステップＷ２〜Ｗ５では、扇形領域Ｃｎ（１）〜扇形領域Ｃｎ（Ｍ）について、順にオフセット補正処理（図１０）を実行する。
【００６７】
図１０は、図８のステップＷ３におけるオフセット補正処理の詳細なフロー図である。
ステップＴ１では、画像枚数カウンタｎ＝１に初期化する。
ステップＴ２では、ｎ枚目の画像Ｇ（ｎ）の扇形領域Ｃｎ（ｍ）に含まれる画像データＩｍａｇｅ＿ｎｍ（ｒ，θ）を取得する。
ステップＴ４では、図９に示すように、扇形領域Ｃｎ（ｍ）の半径ｒの円弧形領域内の全ピクセルの画像データのピクセル平均ａｖｅ｛Ｉｍａｇｅ＿ｎｍ（ｒ）｝を次式により算出する。
【００６８】
【数１２】
ステップＴ５では、次式により、エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）を抽出する。
【００７０】
【数１３】
ただし、ＨＰＦ｛｝は、半径ｒ方向に対するピクセル平均ａｖｅ｛Ｉｍａｇｅ＿ｎｍ（ｒ）｝の急激な変化を取り出すハイパスフィルタ（Ｈｉｇｈ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）の演算処理である。
【００７２】
ステップＴ６では、ｎ枚の画像から得たエラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）の１枚当たりの値を表す累積平均エラー成分ＥＴｎｍ（ｒ）を次式により算出する。累積平均エラー成分ＥＴｎｍ（ｒ）を算出するのは、ノイズの影響をできるだけ回避するためである。
【００７３】
【数１４】
もし、エラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）の原因がドリフトであるなら、エラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）は一般に１次の変化になるから、累積平均エラー成分ＥＴ１ｍ（ｒ）〜累積平均エラー成分ＥＴｎｍ（ｒ）も１次の変化になるはずである。
【００７５】
ステップＴ７では、画像枚数カウンタｎがｎ≧ａ＋１であるか否か判定する。ただし、ａは、操作者が予め設定しておく整数値であり、例えば“０”〜“５”の範囲のいずれかの整数である。ｎ≧ａ＋１ならばステップＴ８に進み、ｎ≧ａ＋１でないならばステップＴ１４に進む。ｎ＝１のときは必ずステップＴ１４に進む。
【００７６】
ステップＴ８では、次式により、累積平均エラー変化ＤＥｎｍ（ｒ）を算出する。
【００７７】
【数１５】
上述のように、エラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）の原因がドリフトであるなら、累積平均エラーＥＴ１ｍ成分（ｒ）〜累積平均エラー成分ＥＴｎｍ（ｒ）は１次の変化を示すはずであるから、ｎにかかわらず前記累積平均エラー変化ＤＥｎｍ（ｒ）は略同じ値になるはずである。
【００７９】
ステップＴ９では、判定閾値として操作者が予め設定しておいた小さな値δに対して、
｜ＤＥｎｍ（ｒ）−ＤＥ（ｎ−ａ）ｍ（ｒ）｜／ＤＥｎｍ（ｒ）＜δ
か否かを判定する。上記不等式が成立すれば、累積平均エラー変化ＤＥｎｍ（ｒ）と累積平均エラー変化ＤＥ（ｎ−ａ）ｍ（ｒ）とが略同じ値になっており、エラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）の原因がドリフトであると見なせる。そこで、ステップＴ１０に進む。一方、上記不等式が成立しなければ、累積平均エラー変化ＤＥｎｍ（ｒ）と累積平均エラー変化ＤＥ（ｎ−ａ）ｍ（ｒ）とが大きく違っており、エラー成分Ｅ１ｍ（ｒ）〜エラー成分Ｅｎｍ（ｒ）の原因がドリフトであると見なすことは出来ない。そこで、ステップＴ１１に進む。
【００８０】
ステップＴ１０では、半径ｒの円弧形領域のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｒ）を“１”とする。
ステップＴ１１では、半径ｒの円弧形領域のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｒ）を“０”とする。
【００８１】
ステップＴ１２では、次式により、画像データ換算のオフセット量ｄｄｎｍ（ｒ）を算出する。すなわち、半径ｒの円弧形領域のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｒ）が“１”なら、１枚目の累積平均エラー成分ＥＴ１ｍ（ｒ）とｎ枚目の累積平均エラー成分ＥＴｎｍ（ｒ）の差が画像データ換算のオフセット量ｄｄｎｍ（ｒ）である。半径ｒの円弧形領域のオフセット補正フラグｆｌａｇ（ｒ）が“０”なら、画像データ換算のオフセット量ｄｄｎｍ（ｒ）＝０である。この処理の物理的意味は、ｆｌａｇ（ｒ）＝０の場合は、エラー成分の変化の原因がドリフトであると見なすことが出来ない（上記ステップＴ９参照）ので、当該累積平均エラー成分の差を画像データ換算のオフセット量ｄｄｎｍ（ｒ）の算出に用いないことにある。
【００８２】
【数１６】
ステップＴ１３では、次式によりオフセット補正を行い、補正後の画像データＩｍａｇｅ’＿ｎｍ（ｒ，θ）を画像メモリ３０２へ出力する。
【００８４】
【数１７】
ステップＴ１４では、画像枚数カウンタｎをインクリメントする。
ステップＴ１５では、画像枚数カウンタｎが全画像枚数ｎｏ以下であれば前記ステップＴ２に戻り、そうでないなら処理を終了する。
【００８６】
上記ステップＴ１３における演算でオフセット補正を行える原理は、第１実施例で説明したのと同様であり、説明を省略する。
【００８７】
上記第２実施例のＸ線ＣＴ装置２００によれば、ヘリカルスキャンにより取得したｎｏ枚の画像に対して後からオフセット補正を行うことが出来る。
なお、アーチファクト除去用演算部３０３を、Ｘ線ＣＴ装置２００から独立した画像処理装置としてもよい。
【００８８】
【発明の効果】
この発明のオフセット補正方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、連続スキャンを行いながら適切にオフセット補正を行える。このため、総合的な処理時間が長くなることなく、断層画像中に部分円環状のアーチファクトを生じることを防止できる。
また、この発明のオフセット補正方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、連続スキャンにより取得した複数の画像に対して後からオフセット補正を行うことが出来る。すなわち、部分円環状のアーチファクトを含む断層画像から当該アーチファクトを効果的に除去することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例のＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。
【図２】図１のＸ線ＣＴ装置の動作を示すフロー図である。
【図３】ビュー平均の説明図である。
【図４】検出器のチャネルに対するビュー平均の分布の概念的グラフである。
【図５】エラー成分の抽出の説明図である。
【図６】累積平均エラー成分の１次変化の説明図である。
【図７】この発明の第２実施例のＸ線ＣＴ装置を示す構成図である。
【図８】第２実施例のＸ線ＣＴ装置におけるアーチファクト除去用演算部の動作を示す第１のフロー図である。
【図９】画像の円形領域と扇形領域と円弧形領域の説明図である。
【図１０】第２実施例のＸ線ＣＴ装置におけるアーチファクト除去用演算部の動作を示す第２のフロー図である。
【図１１】従来のＸ線ＣＴ装置の一例を示す構成図である。
【図１２】オフセット量の時間変化を示す説明図である。
【図１３】断層画像内に生じた部分円環状のアーチファクトの例示図である。
【符号の説明】
１００，２００ Ｘ線ＣＴ装置
１ スキャナ架台
２，５２ 処理装置
１１ Ｘ線管
１２ コリメータ
１３ テーブル
１４ 検出器
１５ ＤＡＳ
２１ メモリ
２２ ハードディスク装置
２３ 画像再構成部
１０１ オフセット補正処理部
２３１ プリプロセッサ
２３２ バックプロジェクション等演算部
３ 表示装置
３０１ 断層画像補正部
３０２ 画像メモリ
３０３ アーチファクト除去用演算部
Ｈ 被検体
Claims (5)
- 連続スキャンにより取得した複数枚分の画像からオフセット成分を除去するオフセット補正方法であって、
各々の前記画像における円形領域を複数の扇形領域に分割し、各々の前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割し、各々の前記円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出し、
位置が近接している円弧状領域のピクセル平均の差からエラー成分を抽出し、
画像枚数に対応する前記エラー成分の変化に基づいてオフセット量を算出し、
そのオフセット量に応じた補正量で画像データを補正することを特徴とするオフセット補正方法。 - 連続スキャンにより多チャネルの検出器でデータを取得し、そのデータに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、
連続スキャンの１回転ごとに、検出器のチャネルに対応して全ビューのデータの平均をビュー平均として算出するビュー平均算出手段と、
位置が近接しているチャネルのビュー平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、
回転数に対応する前記エラー成分の変化に基づいてオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、
前記オフセット量に応じた補正量でデータを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - 連続スキャンにより多チャネルの検出器でデータを取得し、そのデータに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、
連続スキャンにより取得した複数枚分の画像における各画像の円形領域を複数の扇形領域に分割し、各々の前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割し、各々の前記円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出するピクセル平均算出手段と、
位置が近接している円周領域または円弧状領域のピクセル平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、
画像枚数に対応する前記エラー成分の変化に基づいてオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、
前記オフセット量に応じた補正量で画像データを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - 連続スキャンにより多チャネルの検出器でカウント値データを取得し、そのカウント値データをプロジェクションデータに変換し、そのプロジェクションデータに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、
連続スキャンの１回転ごとに、検出器のチャネルに対応して全ビューのプロジェクションデータの平均をビュー平均として算出するビュー平均算出手段と、
位置が近接しているチャネルのビュー平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、
ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から連続スキャンの全回転数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ回転目までのエラー成分と（ｎ−１）回転目に対応するエラー成分の差をｎ回転目に対応するエラー変化として算出するエラー変化算出手段と、
（ｎ−ａ）回転目に対応するエラー変化とｎ回転目に対応するエラー成分との差が所定の閾値より小さいときに１回転目に対応する累積平均エラー成分とｎ回転目に対応するエラー成分の差からオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、
前記オフセット量に応じた補正量でカウント値データまたはプロジェクションデータを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - 連続スキャンにより多チャネルの検出器でデータを取得し、そのデータに基づき画像データを生成し、それら画像データに基づき断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置において、
連続スキャンにより取得した複数枚分の画像における各画像の円形領域を複数の扇形領域に分割し、各々の前記扇形領域を複数の円弧形領域に分割し、各々の前記円弧形領域内の全ピクセルの画像データの平均をピクセル平均として算出するピクセル平均算出手段と、
位置が近接している円弧状領域のピクセル平均の差からエラー成分を抽出するエラー成分抽出手段と、
ａを“１”または“１”より大きい一定の整数とし且つｎを（ａ＋１）から画像の全枚数ｎｏまでの範囲の各整数とするとき、ｎ枚目に対応するエラー成分と（ｎ−１）枚目に対応するエラー成分の差をｎ枚目に対応するエラー変化として算出するエラー変化算出手段と、
（ｎ−ａ）枚目に対応するエラー変化とｎ枚目に対応するエラー変化との差が所定の閾値より小さいときに１枚目に対応するエラー成分とｎ枚目に対応するエラー成分の差からオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、
前記オフセット量に応じた補正量で画像データを補正するデータ補正手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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| JP05070595A JP3554400B2 (ja) | 1995-03-10 | 1995-03-10 | オフセット補正方法およびｘ線ｃｔ装置 |
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