JP3583554B2

JP3583554B2 - コーンビームｘ線断層撮影装置

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Publication number: JP3583554B2
Application number: JP19308696A
Authority: JP
Inventors: 理香馬場; 健植田; 広則植木
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 2004-11-04
Anticipated expiration: 2016-07-23
Also published as: JPH1033520A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コーンビームＸ線撮影装置に関し、特に、被検体内部を３次元的に画像化する際の画像の定量性を向上させる技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被検体内部の３次元分布を画像化する技術としては、被検体の周囲の３６０度からコーンビーム状のＸ線を照射しながら撮像したＸ線透過像を再構成し、被検体の内部を画像化するコーンビームＣＴ技術がある。
【０００３】
このときのコーンビームＣＴの画像データの取得から３次元画像再構成までのデータ補正処理方法は、たとえば、医用画像工学研究会ジャミットフロンティア９５（ＪＡＭＩＴＦｒｏｎｔｉｅｒ ’９５）講演論文集、２３−２８頁（１９９５年）に記載の方法がある。
【０００４】
この文献に記載の方法は、連続的に撮影を行うことが可能な２次元Ｘ線画像検出器としてＸ線イメージインテンシファイアを用いて、まず、多方向から被検体のＸ線透過像を撮影し、次に、Ｘ線透過像に含まれる検出器の歪みと感度の補正とを行い、さらに、被検体の検出器からのはみ出しの補正を行った後、コーンビームＣＴの３次元画像再構成アルゴリズムを用いて、３次元画像再構成を行うというものである。
【０００５】
前述するように、連続的に撮影を行うことが可能な２次元Ｘ線画像検出器として、最も広く利用されている検出器は、Ｘ線イメージインテンシファイアと結像光学系とテレビカメラから構成される検出器である。しかしながら、この他にも、蛍光板と結像光学系とテレビカメラから構成される検出器、蛍光板と２次元フォトダイオードアレイ及び２次元薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）配列から構成される検出器、さらには、セレン膜と２次元薄膜トランジスタ配列から構成される検出器等の２次元Ｘ線画像検出器がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者は、前記従来技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
【０００７】
従来のコーンビームＣＴ装置では、検出器の歪み、検出器の感度のばらつきおよび被検体の検出器からのはみ出しと共に、Ｘ線イメージインテンシファイアの出力蛍光面で発生する拡散光（ベーリンググレアとも呼ばれる）と、Ｘ線が被検体内部を透過する際に発生する散乱Ｘ線とが得られたＸ線透過像にぼけを加えるという現象となって、Ｘ線透過像の画質の低下の一因となり、この結果、再構成によって得られた３次元像もまた画質が低下するという現象を引き起こしている。
【０００８】
なお、前述する２次元Ｘ線画像検出器のうち、セレン膜以外の検出器においては、Ｘ線像を光学像に変換し、光学像をさらに電気信号に変換するという過程により画像が計測されるので、これらの検出器では、検出器内部における光の拡散により発生した拡散光が発生する。
【０００９】
特に、散乱Ｘ線は、どのような２次元Ｘ線画像検出器を用いても避けることのできない画質低下原因であり、被検体内部におけるＸ線散乱により発生した散乱Ｘ線が実測画像へ混入することによって、Ｘ線透過像にぼけが発生することになる。
【００１０】
一般的には、前述する散乱Ｘ線によるＸ線透過像の画質の低下を防止するために、２次元Ｘ線画像検出器のＸ線入射面の全面に散乱Ｘ線を遮蔽するためのＸ線グリッドが配置されている。このＸ線グリッドは、検出器に入射するＸ線の入射方向を限定することにより、散乱Ｘ線の多くの割合を遮蔽する効果があるが、散乱Ｘ線の２次元Ｘ線画像検出器への入射角は広く分布するので、散乱Ｘ線のＸ線透過像（実測画像）への混入を全て遮蔽することは不可能である。
【００１１】
しかしながら、コーンビームＣＴ装置においては、一般の透視や撮影の場合と異なり、被検体の内部のＸ線吸収係数を画像化するので、散乱Ｘ線の影響により、同一の画像濃度であるべき領域内で画像の値に偏りが発生することが問題となる。
【００１２】
したがって、Ｘ線透過像から混入した散乱Ｘ線による影響（ぼけ）を取り除くための補正処理が必要となるわけであるが、前述する拡散光と散乱Ｘ線の補正方法に関しては、文献、メディカルフィジックス誌（ＭｅｄｉｃａｌＰｈｙｓｉｃｓ）、２０巻５９−６９頁（１９９３年）に拡散光と散乱Ｘ線を一体として補正する方法が開示されている。
【００１３】
また、コーンビームＣＴ装置では、被検体の幅よりも検出器の幅が小さい場合には、投影のはみ出しの補正が別に必要となり、この補正ははみ出しにより計測されなかった被検体の形状を推定しなければならないから補正には誤差があり、定量性を劣化する。また、Ｘ線吸収率のデータが必要となるので吸収率がゼロの部分、即ち被検体の存在していない部分が計測画像に含まれることが望ましい。すなわち、コーンビームＣＴ装置においては、被検体の周囲に吸収体の存在しない領域が計測画像（Ｘ線透過像）に取り込まれることが望ましく、そのために２次元Ｘ線画像検出器は大型化されている。
【００１４】
したがって、被検体の厚さがゼロの領域を視野に含むことがコーンビームＣＴの特徴である。また、被検体の形状によっては、透視や撮影のときも吸収体の厚さがゼロの領域を含む場合がある。
【００１５】
しかしながら、前述する従来の散乱Ｘ線の補正方法では、被検体の厚さがゼロの部分を視野に含む場合は考慮されておらず、撮影で計測されたＸ線透過像の散乱Ｘ線による画質の低下を適切に補正する方法がなかった。
【００１６】
前述する２次元Ｘ線画像検出器のうち、特に、Ｘ線イメージインテンシファイアとテレビカメラとを用いた方式では、検出器の歪みと感度分布とが大きく、これらの補正が必要とされるので、拡散光と散乱Ｘ線の補正を含め、総合的な補正アルゴリズムが必要とされる。
【００１７】
しかしながら、前述するメディカルフィジックス誌には、拡散光と散乱Ｘ線を補正する一般的な方法は開示されているが、コーンビームＣＴの画像生成法における散乱Ｘ線の補正を行うアルゴリズムは開示されていない。
【００１８】
本発明の第１の目的は、被検体の厚さがゼロの部分を視野に含む場合にも、実測されたＸ線透過像において散乱Ｘ線による画質の低下を簡便に補正し、３次元再構成により得られた画像の画質とＣＴ値の定量性を向上できるコーンビームＣＴ装置を提供することである。
【００１９】
本発明の第２の目的は、実測されたＸ線透過像において計測系における拡散光による画質の低下を簡便に補正し、３次元再構成により得られた画像の画質とＣＴ値の定量性を向上できるコーンビームＣＴ装置を提供することである。
【００２０】
本発明の第３の目的は、実測されたＸ線透過像において計測系における画像の幾何学的歪みと感度分布がある場合にも、歪み、感度分布、拡散光、及び散乱Ｘ線をそれぞれ簡便に補正し、３次元再構成により得られた画像の画質とＣＴ値の定量性を向上できるコーンビームＣＴ装置を提供することである。
【００２１】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００２３】
（１）円錐状もしくは角錐状のＸ線を照射するＸ線源と、被検体の２次元Ｘ線像を撮像する２次元Ｘ線像撮像手段と、該２次元Ｘ線像撮像手段が撮像した２次元Ｘ線像から３次元Ｘ線ＣＴ像を再構成する再構成手段とを有するコーンビームＸ線断層撮影装置において、所定のＸ線吸収体の厚さと該厚さに対する散乱Ｘ線成分の割合との関係を予め計測する計測手段と、前記２次元Ｘ線像と撮像条件とから前記被検体のＸ線吸収量と前記Ｘ線吸収体のＸ線吸収量とが等しくなるときの前記Ｘ線吸収体の厚さを算出する吸収体厚さ算出手段と、該吸収体厚さ算出手段が算出した吸収体厚さと予め設定される吸収体厚さとを比較し、該比較の結果、前記被検体の吸収体厚さが前記予め設定される吸収体厚さよりも薄い場合には、前記予め設定される吸収体厚さに対応する散乱Ｘ線成分の割合を前記２次元Ｘ線像撮像手段が撮像した２次元Ｘ線像の散乱Ｘ線成分の割合とする比較置換手段と、前記散乱Ｘ線成分の割合に基づいて、前記２次元Ｘ線像の散乱Ｘ線を補正する散乱Ｘ線補正手段とを具備する。
【００２４】
（２）円錐状もしくは角錐状のＸ線を照射するＸ線源と、被検体の２次元Ｘ線像を２次元光学像に変換する光学像変換手段と、該２次元光学像を撮像する２次元光学像撮像手段と、該２次元光学像撮像手段が撮像した２次元光学像から３次元Ｘ線ＣＴ像を再構成する再構成手段とを有するコーンビームＸ線断層撮影装置において、予め計測した拡散光成分の割合と点像分布関数とに基づいて、前記２次元光学像の拡散光を補正する拡散光補正手段と、前記Ｘ線を照射せずに撮像した感度分布画像に基づいて、前記拡散光補正手段による補正後の２次元光学像の感度分布を補正する感度分布補正手段と、予め計測した歪み変換テーブルに基づいて、前記感度分布補正手段による補正後の２次元光学像の歪みを補正する歪み補正手段と、前記歪み補正手段による補正後の２次元Ｘ線像の散乱Ｘ線を補正する散乱Ｘ線補正手段と、該散乱Ｘ線補正手段による補正後の２次元光学像を対数変換する対数変換手段と、対数変換後の２次元光学像のはみ出し補正を行うはみ出し補正手段とを具備し、前記再構成手段は、はみ出し補正後の２次元光学像から３次元Ｘ線ＣＴ像を再構成する。
【００２５】
（３）前述する（２）に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置において、所定のＸ線吸収体の厚さと該厚さに対する散乱Ｘ線成分の割合との関係を予め計測する計測手段と、前記２次元Ｘ線像と撮像条件とから前記被検体のＸ線吸収量と前記Ｘ線吸収体のＸ線吸収量とが等しくなるときの前記Ｘ線吸収体の厚さを算出する吸収体厚さ算出手段と、該吸収体厚さ算出手段が算出した吸収体厚さと予め設定される吸収体厚さとを比較し、該比較の結果、前記被検体の吸収体厚さが前記予め設定される吸収体厚さよりも薄い場合には、前記予め設定される吸収体厚さに対応する散乱Ｘ線成分の割合を前記２次元Ｘ線像撮像手段が撮像した２次元Ｘ線像の散乱Ｘ線成分の割合とする比較置換手段とを具備し、前記散乱Ｘ線補正手段が前記散乱Ｘ線成分の割合に基づいて、前記２次元Ｘ線像の散乱Ｘ線を補正する。
【００２６】
（４）前述する（１）あるいは（３）に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置において、前記散乱Ｘ線補正手段は、前記割合計測値と点像分布関数との積を計算する手段と、該計算結果を前記２次元Ｘ線像に対して畳み込み演算し、散乱Ｘ線成分画像を生成する手段と、前記２次元Ｘ線像から前記散乱Ｘ線成分画像を減算する手段とを具備する。
【００２７】
（５）前述する（２）あるいは（３）に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置において、前記拡散光補正手段は、前記拡散光成分の割合と前記点像分布関数との積を計算する手段と、該計算結果を前記２次元Ｘ線像に対して畳み込み演算し、拡散光成分画像を生成する手段と、前記２次元Ｘ線像から前記拡散光成分画像を減算する手段とを具備する。
【００２８】
（６）前述する（２）あるいは（３）に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置において、前記拡散光補正手段は、前記拡散光成分の割合と点像分布関数の積との関数として、フーリエ空間における拡散光補正フィルタを生成する手段と、前記２次元Ｘ線像をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、該フーリエ変換後のＸ線像に対して前記拡散光補正フィルタを積演算する手段とを具備する。
【００２９】
（７）前述する（２）ないし（６）の内のいずれかに記載のコーンビームＸ線断層撮影装置において、Ｘ線遮蔽体のエッジ部分が２次元光学像撮像手段の２次元配列の行方向もしくは列方向に直交すると共に、視野中心付近となるようにＸ線遮蔽体を配置して撮像した２次元Ｘ線像の断面プロファイルを、前記２次元光学像撮像手段および光学像変換手段の空間分解能を表すガウス関数成分と拡散光成分を表す指数関数成分とで２成分フィッティングし、ガウス関数成分と指数関数成分とに分離する手段と、分離した前記ガウス関数成分と前記指数関数成分とから前記拡散光成分の割合と線像分布関数とを計算する手段と、前記線像分布関数から点像分布関数を近似する手段とを具備する。
【００３０】
（８）前述する（２）ないし（６）の内のいずれかに記載のコーンビームＸ線断層撮影装置において、Ｘ線遮蔽体のエッジ部分が２次元光学像撮像手段の２次元配列の行方向もしくは列方向に直交すると共に、視野中心付近となるようにＸ線遮蔽体を配置し、該Ｘ線遮蔽体に種々の厚さの被検体模擬被写体を重ねて散乱体としたものを撮像した２次元Ｘ線像の断面プロファイルを、前記２次元光学像撮像手段および光学像変換手段の空間分解能を表すガウス関数成分と散乱Ｘ線成分を表す指数関数成分とで２成分フィッティングし、ガウス関数成分と指数関数成分とに分離する手段と、分離した前記ガウス関数成分と前記指数関数成分とから前記散乱Ｘ線成分の割合と線像分布関数とを計算する手段と、前記線像分布関数から点像分布関数を近似する手段とを具備する。
【００３１】
（９）前述する（１）ないし（８）の内のいずれかに記載のコーンビームＸ線断層撮影装置において、前記拡散光補正手段は、任意の撮像条件で撮像した２次元Ｘ線像から拡散光成分の割合と点像分布関数とを計算する手段と、該点像分布関数を前記２次元光学像撮像手段の画素を単位とする関数に変換する手段とを具備し、撮像条件を変更した場合であっても、前記拡散光成分の強度比と前記点像分布関数に基づいて、拡散光を補正する。
【００３２】
（１０）前述する（２）ないし（９）の内のいずれかに記載のコーンビームＸ線断層撮影装置において、前記２次元Ｘ線像撮像手段のオフセットレベルの補正を行う手段を具備し、前記拡散光の補正に先立ち、前記２次元Ｘ線像撮像手段のオフセットレベルの補正を行う。
【００３３】
前述する（１）の手段によれば、たとえば、予め計測手段が所定のＸ線吸収体の厚さとこのＸ線吸収体の厚さに対する散乱Ｘ線成分の割合を計測しておく。
【００３４】
２次元Ｘ線像の撮影が行われたならば、まず、吸収体厚さ算出手段がこの散乱Ｘ線成分の割合と２次元Ｘ線像を撮影したときの撮影条件とに基づいて、被検体のＸ線吸収体厚さの代表値に対する散乱Ｘ線の割合を計算する。
【００３５】
次に、比較置換手段が所定のＸ線吸収体の厚さと被検体のＸ線吸収体厚さの代表値とを比較した結果に基づいて、大きい方の値に対応する散乱Ｘ線成分の割合を散乱Ｘ線補正手段に出力し、この散乱Ｘ線成分の割合に基づいて、散乱Ｘ線補正手段が散乱Ｘ線を補正するので、被検体の厚さの最小値がゼロである場合にも、被検体吸収体厚さがある程度大きいときの条件で散乱Ｘ線補正を行うことができる。
【００３６】
すなわち、画像内に被検体の薄い部分が入っている場合に被検体が厚い部位の散乱Ｘ線を補正する際に、補正精度が低下してしまうのを防止できる。
【００３７】
したがって、被検体の厚さの最小値がゼロである場合であっても、３次元再構成により得られた画像の画質とＣＴ値の定量性を向上できる。
【００３８】
前述する（２）の手段によれば、ぼけの要因を加わった順番と逆の順番で補正（除去）するので、後述する補正順番の検討に示す理由により、歪み、感度分布、拡散光、及び散乱Ｘ線をそれぞれ簡便にかつ正確に補正できる。
【００３９】
したがって、３次元再構成により得られた画像の画質とＣＴ値の定量性を向上できる。
【００４０】
前述する（３）の手段によれば、ぼけの要因を加わった順番と逆の順番で補正（除去）すると共に、散乱Ｘ線を補正する際に、散乱Ｘ線補正手段が散乱Ｘ線成分の割合に基づいて補正を行うので、歪み、感度分布、拡散光、及び散乱Ｘ線をそれぞれ簡便に補正できると共に、被検体の厚さの最小値がゼロである場合にも、被検体吸収体厚さがある程度大きいときの条件で散乱Ｘ線補正を行うことができる。
【００４１】
前述する（４）の手段によれば、散乱Ｘ線成分の割合と点像分布関数との積を計算する手段が計算した結果を、散乱Ｘ線成分画像を生成する手段が２次元Ｘ線像に対して畳み込み演算した後に、２次元Ｘ線像から散乱Ｘ線成分画像を減算する手段が減算を行うことにより、散乱Ｘ線の補正ができるので、前述する効果に加え、簡便に散乱Ｘ線の補正ができる。
【００４２】
前述する（５）の手段によれば、まず、拡散光分布を生成する手段が予め計測した拡散光成分の割合と点像分布関数との積を計算することによって拡散光分布を生成し、次に、畳み込み演算をする手段が拡散光補正前の２次元Ｘ線像に対して拡散光分布を畳み込み演算することにより、２次元Ｘ線像の拡散光を補正できるので、前述する効果に加え、簡便に拡散光の補正ができる。
【００４３】
前述する（６）の手段によれば、まず、拡散光補正フィルタを生成する手段が拡散光成分の割合と点像分布関数の積の関数として、フーリエ空間における拡散光補正フィルタを生成する。次に、フーリエ変換手段が拡散光補正前の２次元Ｘ線像をフーリエ変換した後、フーリエ変換後のＸ線像に対して、拡散光補正フィルタを積演算することにより、２次元Ｘ線像の拡散光を補正できるので、前述する効果に加え、前述する（６）の手段よりさらに簡便に拡散光の補正ができる。
【００４４】
前述する（７）の手段によれば、Ｘ線遮蔽体のエッジ部分が２次元光学像撮像手段の２次元配列の行方向もしくは列方向に直交すると共に、視野中心付近となるようにＸ線遮蔽体を配置して撮像した２次元Ｘ線像の断面プロファイルを、分離する手段が２次元光学像撮像手段および光学像変換手段の空間分解能を表すガウス関数成分と拡散光成分を表す指数関数成分とで２成分フィッティングし、ガウス関数成分と指数関数成分とに分離した後、ガウス関数成分と指数関数成分とから拡散光成分の割合と線像分布関数とを計算し、近似する手段がこの線像分布関数から点像分布関数を近似することによって、２次元光学像撮像手段と光学像変換手段の空間分解能に依存しない拡散光成分の割合と点像分布関数とを、特殊な被写体を用いることなく求められる。
【００４５】
前述する（８）の手段によれば、Ｘ線遮蔽体のエッジ部分が２次元光学像撮像手段の２次元配列の行方向もしくは列方向に直交すると共に、視野中心付近となるようにＸ線遮蔽体を配置し、これに種々の厚さの被検体模擬被写体を重ねて散乱体としたものを撮像した２次元Ｘ線像の断面プロファイルを、２次元光学像撮像手段および光学像変換手段の空間分解能を表すガウス関数成分と散乱Ｘ線成分を表す指数関数成分とで２成分フィッティングし、分離する手段がガウス関数成分と指数関数成分とに分離した後、分離したガウス関数成分と指数関数成分とから散乱Ｘ線成分の割合と線像分布関数とを計算し、近似する手段が線像分布関数から点像分布関数を近似することによって、２次元光学像撮像手段あるいは光学像変換手段の空間分解能に依存しない散乱Ｘ線成分の割合と点像分布関数とを、特殊な被写体を用いることなく求められる。
【００４６】
前述する（９）の手段によれば、任意の撮像条件で撮像した２次元Ｘ線像から拡散光成分の割合と点像分布関数とを計算し、点像分布関数を２次元光学像撮像手段の画素を単位とする関数とし、撮像条件を変更した場合であっても、拡散光成分の割合と点像分布関数を変更することなく散乱光を補正することにより、拡散光補正のために予め求めておかなければならないパラメータの数を減少できるので、簡便に拡散光の補正ができる。
【００４７】
前述する（１０）の手段によれば、２次元Ｘ線像撮像手段のオフセットレベルの補正を行う手段が、拡散光の補正に先立ち、２次元Ｘ線像撮像手段のオフセットレベルの補正を行うことにより、たとえば、被検体の周囲３６０度から撮影した２次元Ｘ線像のオフセットレベルを揃えることができるので、３次元構成によって得られる画像の画質とＣＴ値の定量性をさらに向上できる。
【００４８】
以下、前述する補正順番について、詳述する。
【００４９】
Ｘ線透過像に順に加わったぼけの要因は、加わった順と逆の順に除去することにより、理論的に正確な補正が可能である。以下、補正の順番を変えた場合に起こる障害について説明する。なお、以下の説明において、ぼけの要因が加わった順と逆の順で補正を行うことを理論的に正しいという意味で正順補正、ぼけの要因が加わった順と同じ順で補正を行うすなわち正順補正と逆の順で補正を行うことを逆順補正とする。
【００５０】
（検討１）オフセット補正と拡散光補正の順について検討する。ただし、オフセット成分画像をＭ_１、オフセット成分が加わった画像をＭ_２、拡散光成分の強度をａｖ、分布関数をＰＳＦｖとする。
【００５１】
正順補正では、オフセット補正後に拡散光補正を行う。したがって、正順補正後の画像は下記の式１で表される。以下、記号＊＊は２次元コンボリューションを表す。
【００５２】
【数１】
Ｍ＝（Ｍ_２−Ｍ_１）−（Ｍ_２−Ｍ_１）＊＊ａｖ・ＰＳＦｖ・・・・・（式１）
逆順補正では、拡散光補正後にオフセット補正を行う。逆順補正後の画像Ｍ’は下記の式２で表される。
【００５３】
【数２】

以上の式１及び式２より、逆順補正では正順補正に対して、過補正となる。過補正分を補うためには、正順補正の演算に加えて、オフセット成分画像Ｍ_１に拡散光成分分布ａｖ・ＰＳＦｖを畳み込む演算と和演算とが必要となり、演算量が増大してしまう。
【００５４】
（検討２）拡散光補正と感度分布補正との順について検討する。拡散光成分画像をＭ_３、拡散光成分が加わった画像をＭ_４、感度分布画像をＭ_５とする。正順補正では、拡散光補正後に感度分布補正を行う。正順補正後の画像Ｍを求める演算は、下記の式３で表される。
【００５５】
【数３】
Ｍ＝ｌｎ（Ｍ_４−Ｍ_３）−ｌｎ（Ｍ_５）・・・・・（式３）
一方、逆順補正では、感度分布補正後に拡散光補正を行う。その場合、拡散光成分画像Ｍ_３と拡散光成分が加わった画像Ｍ_４の両方に感度分布補正を行った後に、拡散光補正を行う必要がある。さらには、感度分布補正は対数演算、拡散光補正は実数演算であるために、逆順補正後の画像Ｍ’を求める演算は下記の式４となる。
【００５６】
【数４】

式３及び式４より、逆順補正演算は正順補正演算に対して複雑であり、明らかに演算量が増大してしまう。
【００５７】
（検討３）感度分布補正と幾何学的歪み補正の順について検討する。正順補正では、感度分布補正後に幾何学的歪み補正を行う。この場合、幾何学的歪み補正演算は１回である。一方、逆順補正では、幾何学的歪み補正後に感度分布補正を行うことになる。この場合、感度分布は画像上の位置に依存するため、補正前の画像と感度分布画像との両方に対して幾何学的歪み補正を行った後に、感度分布補正を行う必要がある。したがって、逆順補正では、幾何学的歪み補正演算が２回必要となり、正順補正に対して、演算量が倍増してしまうことになる。
【００５８】
（検討４）幾何学的歪み補正と散乱Ｘ線補正について検討する。正順補正では、幾何学的歪み補正後に散乱Ｘ線補正を行う。逆順補正では、散乱Ｘ線補正後に幾何学的歪み補正を行うため、歪みが加わった状態で散乱Ｘ線補正を行うことになる。この場合、散乱Ｘ線補正は幾何学的歪みが発生する以前に発生したぼけであるから、散乱Ｘ線分布関数にも幾何学的歪みの影響を付加する必要が生じる。したがって、幾何学的歪みは位置に依存するので、画像上で局所的に分布関数の形状が異なることになる。一方、歪み量に合わせて関数の形状を変化させることは困難である。また、画像内で関数の形状が変化すると、フーリエ変換を用いた一括処理が不可能になる。したがって、正順補正に比べて逆順補正では補正演算が複雑になる。
【００５９】
以上に示す検討１〜４の結果から明らかなように、ぼけが加わった順番とは逆の順番で、オフセット補正、拡散光補正、感度分布補正、幾何学的歪み補正、散乱Ｘ線補正の順番で画像の補正を行うことにより、正確かつ簡潔にぼけを補正できる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、発明の実施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明する。
【００６１】
なお、発明の実施の形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【００６２】
図１は、本発明の一実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置の概略構成を示すブロック図であり、図１（ａ）はコーンビームＸ線断層撮影装置全体の概略構成を示すブロック図であり、図１（ｂ）は本実施の形態の２次元Ｘ線画像検出器の概略構成を示すブロック図である。
【００６３】
図１において、１は撮影制御装置、２はＸ線管、３はＸ線グリッド、４は２次元Ｘ線画像検出器（２次元Ｘ線撮像手段）、５は画像収集及び処理装置、６は表示装置、７は回転板、８は寝台天板、９は被検体、２１はＸ線イメージングインテンシファイア、２２は光学系、２３はテレビカメラ、２５は入力蛍光面、２６は出力蛍光面を示す。
【００６４】
図１（ａ）において、撮影制御手段１は、たとえば、周知の情報処理装置で実行されるプログラムによって実現される手段であり、本実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置の動作を制御する。
【００６５】
Ｘ線管２は円錐状もしくは角錐状のＸ線を照射する周知のＸ線管であり、グリッド３は被検体９の内部で散乱したＸ線を遮断するための周知のグリッドであり、本実施の形態のグリッド３は内側のセプタの向きが、全てＸ線管２の中心に向かうように構成されている。
【００６６】
画像収集及び処理装置５は、たとえば、周知の情報処理装置で実行される画像処理プログラムによって実現される画像処理手段と、この画像処理プログラムによって制御される周知の格納手段、切り替え手段及び信号変換手段等から構成される手段であり、２次元Ｘ線画像検出器４で撮像されたＸ線透過像（２次元Ｘ線像）に、補正処理を含む後述する処理を行った後、表示装置に画像信号を出力する。
【００６７】
特に、前述する切り替え手段は、Ｘ線透過像に対し、後述する補正を実行するか否かを決定するための手段であり、たとえば、周知のスイッチ、周知のボタン、あるいは、制御画面上でのアイコンの選択等による切り替え方法が考えられる。なお、本実施の形態においては、スイッチをＯＮにすれば補正処理が実行され、ＯＦＦにすれば補正処理は実行されない。したがって、本実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置の操作者は、この切り替え手段を制御することによって、補正処理の有無を制御できる。また、この切り替え手段により、補正処理の実施の有無を確認できることはいうまでもない。
【００６８】
表示装置６は、たとえば、周知のモニタであり、画像収集及び処理装置５から出力される映像信号を映像に変換する。
【００６９】
回転板７は、撮影制御手段１に制御される図示しない駆動手段によって、この回転板７に設置されるＸ線管２、グリッド３及び２次元Ｘ線画像検出器４を被検体９の周囲に回転させるものである。
【００７０】
寝台天板８は、被検体９を所定の位置に配置するための周知の寝台天板であり、被検体９の撮影体位は仰臥位とする。ただし、撮影体位、寝台天板８と回転板７との角度等は任意に変えることができることはいうまでもない。
【００７１】
次に、図１に基づいて本実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置の動作を説明すると、Ｘ線管２と２次元Ｘ線画像検出器４は回転板７上に固定され、被写体８の周囲を回転しながら透視あるいは撮影を行い、複数方向からのＸ線透過像を得る。
【００７２】
たとえば、透視モードでは、撮像したＸ線透過像（２次元Ｘ線像）は画像収集及び処理装置５で補正された後に、表示装置６に即時表示される。一方、撮影モードでは、撮像したＸ線透過像は画像収集及び処理装置５で補正された後に、図示しない格納手段に保存され、その後、表示装置に表示される。また、補正されたＸ線透過像は画像収集及び処理装置５で３次元再構成された後に、表示装置６に表示される。
【００７３】
このとき、画像収集及び処理装置５に設けられた図示しない切り替え手段によって、作業者は撮影したＸ線透過像の補正を実行するか否かを決定する切り替えることができる。
【００７４】
被写体９を透過したＸ線像は、Ｘ線イメージインテンシファイアで光学像に変換された後に、光学系で結像され、テレビカメラで読み出される。このテレビカメラの出力信号は、テレビカメラに設けられた図示しないＡＤ変換器でＡＤ変換され、画像収集及び処理装置５で処理された後に、表示装置６に表示される。
【００７５】
図１（ｂ）において、Ｘ線イメージインテンシファイア２１は、周知のＸ線イメージインテンシファイアであり、入力蛍光面２５から入力したＸ線像を出力蛍光面２６に光学像として出力する。
【００７６】
光学系２２は、たとえば、周知のレンズ群で構成されており、出力蛍光面２６から出力される光学像をテレビカメラ２３の撮像素子上に結像させる。
【００７７】
テレビカメラ２３は、周知のテレビカメラであり、図示しない撮像素子上に結像する光学像をアナログの電気信号に変換する。
【００７８】
Ａ／Ｄ変換器は、アナログの電気信号をデジタルの信号に変換する周知のＡ／Ｄ変換器である。
【００７９】
次に、図１に基づいて、本実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置におけるＸ線像の画質低下要因となる歪み、散乱Ｘ線及び拡散光等の発生原因及びその順番を説明する。
【００８０】
まず、Ｘ線管２から照射されたＸ線は、被写体９を通過する際に、被写体９の内部で散乱を起こし、散乱Ｘ線を生じるので、散乱Ｘ線を含んだＸ線像がＸ線イメージインテンシファイア２１の入力蛍光面２５（以下、入力面と略記する）で電子像に変換されることになる。
【００８１】
散乱Ｘ線を含む電子像は、Ｘ線イメージインテンシファイア２１の内部で増幅され、Ｘ線イメージインテンシファイア２１の出力蛍光面２６に結像される。
【００８２】
Ｘ線イメージインテンシファイア２１の入力蛍光面２５の形状は、球面状の形状をしており、一方、Ｘ線イメージインテンシファイア２１の出力蛍光面２６の形状は平面形状をしているので、入力蛍光面２５で得た像が平面の出力蛍光面２６に結像する際に、Ｘ線イメージインテンシファイア２１の内部でＸ線像に幾何学的な歪みが生じることになる。
【００８３】
このときの歪みの形状は、画像周辺部に向かうほど画像が引き延ばされるいわゆる糸巻き型である。
【００８４】
さらには、周辺部ほど画像が引き延ばされるので、画像周辺に向かうほど感度が低下したような現象が発生し、電子像には感度分布のむらが生じる。ただし、増幅時の電子軌道の歪みや入力蛍光面および出力蛍光面自体の感度分布むらのため、歪みや感度分布は局所的に異なる。
【００８５】
電子像は出力蛍光面２６において、光学像に変換されるが、その際に、光の拡散が生じることになるが、この光の拡散を防止することはほとんど不可能である。次に、光学像は光学系２２を経た後、テレビカメラ２３で読み出される（電気信号に変換される）が、その際、オフセットレベル分のレベルシフトが生じる。
【００８６】
このように、被写体を透過したＸ線透過像には、散乱Ｘ線、幾何学的歪み、感度分布むら、拡散光及びオフセットの画像低下要因がこの順番で加わることになり、これらの画像低下要因が計測画像すなわちＸ線投影像にぼけとして加わった状態で、Ｘ線投影像が得られることになる。
【００８７】
したがって、コーンビームＸ線断層撮影装置により得られたＸ線投影像の画質は、前述する散乱Ｘ線、感度分布むら、幾何学的歪み、拡散光により劣化するので、これらのＸ線投影像から再構成される３次元再構成画像は、画質の劣化が生じると共に、ＣＴ値の定量性の低下を生じることになる。
【００８８】
図２は本実施の形態の画像収集及び処理装置の画像処理手段の概略構成を示すブロック図であり、２０１は第１のオフセットレベル補正手段、２０２は第２のオフセットレベル補正手段、２０３は第１の拡散光補正手段、２０４は第２の拡散光補正手段、２０５は感度分布補正手段、２０６は歪み補正手段（幾何学的歪み補正手段）、２０７は散乱Ｘ線補正手段、２０８は対数変換手段、２０９ははみ出し補正手段、２１０はコーンビーム画像再構成演算手段を示す。
【００８９】
ただし、画像収集及び処理装置５の画像処理手段を構成する２０１から２１０の各手段は、図１の説明に記載したように、たとえば、周知の情報処理装置で実行されるプログラムによって実現される。
【００９０】
図２において、第１のオフセットレベル補正手段２０１は、実測画像すなわち被検体９を撮像したＸ線透過像のオフセットレベルを補正する手段であり、Ｘ線を照射しないで予め撮像したＸ線像とＸ線透過像とから、Ｘ線透過像のオフセットレベルを補正したオフセット補正画像を生成する。
【００９１】
第２のオフセットレベル補正手段２０２は、検出器感度分布画像のオフセットレベルを補正する手段であり、Ｘ線を照射しないで予め撮像したＸ線像と被検体９を配置せずに空気のみを撮像したＸ線像（空気投影像、エア像）とから、検出器感度分布画像のオフセットレベルを補正したオフセット補正画像を生成する。
【００９２】
第１の拡散光補正手段２０３は、オフセットレベルを補正した後のＸ線透過像のオフセット補正画像に含まれる拡散光による影響を補正する手段であり、第２の拡散光補正手段２０４は、オフセットレベルを補正した後の検出器感度分布画像のオフセット補正画像に含まれる拡散光による影響を補正する手段である。
【００９３】
感度分布補正手段２０５は、Ｘ線透過像のオフセット補正画像と検出器感度分布画像のオフセット補正画像とから、オフセット補正後のＸ線透過像に含まれる感度分布の差を補正した感度分布補正画像を生成する手段である。
【００９４】
歪み補正手段２０６は、予め計測したチャート投影像に基づいて作成した変換テーブルに基づいて、感度分布補正画像の幾何学的歪みを補正した幾何学的歪み補正画像を生成する手段である。
【００９５】
散乱Ｘ線補正手段２０９は、後述する手順により作成した散乱Ｘ線分布に基づいて、幾何学的歪み補正画像に含まれる散乱Ｘ線による影響を補正し、散乱Ｘ線補正画像を生成する手段である。
【００９６】
対数変換手段２０８は散乱Ｘ線補正画像を対数変換する手段であり、はみ出し補正手段２０９は周知の視野はみ出しの補正を行う手段であり、コーンビーム画像再構成演算手段２１０ははみ出し補正後のＸ線像（投影像）を逆投影することによって３次元再構成画像を生成する手段である。
【００９７】
次に、図３に本実施の形態の画像収集及び処理装置の画像処理手段の動作を説明するためのフローを示し、以下、図３に基づいて、画像処理手段の動作を説明する。
【００９８】
まず、ステップ０として、事前に、Ｘ線を照射しないで撮影を行い、オフセット成分画像Ａを得る。エッジ画像から拡散光成分の強度（割合）と点像分布関数とを求め、この両者の積をとり、拡散光分布Ｂを求める。
【００９９】
次に、被検体９を配置せずに、被検体９のＸ線透過像（投影像、Ｘ線像）Ｃを撮像する方向と同じ方向から、空気投影像Ｄを撮影する。
【０１００】
各画素における幾何学的歪みの量を計測するための周知のチャートを配置し、被検体９の投影像Ｃを撮影する方向と同じ方向から、前述するチャートのチャート投影像Ｅを撮影する。次に、このチャート投影像に基づいて、歪みの無い画像における各画素が、歪みを含む画像のどの画素に対応するかを示す変換テーブルＦを作成する。
【０１０１】
図示しない計測手段が数種類のＸ線吸収体厚さに対する散乱Ｘ線成分の割合を求め、Ｘ線吸収体の厚さと散乱Ｘ線成分の割合との関係Ｇとを求め、画像最大値をとるＸ線吸収体の厚さＨを推定する。また、数種類のＸ線吸収体厚さに対して、エッジ画像から散乱Ｘ線の点像分布関数Ｉを求める。
【０１０２】
次に、各被検体投影像Ｃ０に対し、ステップ１〜６の処理を行う。
【０１０３】
まず、ステップ１として、被検体投影像Ｃ０に対し、次のオフセットレベル補正と拡散光補正処理とを行う。
【０１０４】
第１のオフセットレベル補正手段２０１が、被検体投影像Ｃ０からオフセット成分画像Ａを減算し、オフセット成分補正画像Ｃ１を作成する（１０１）。
【０１０５】
第１の拡散光補正手段２０３が、オフセット成分補正画像Ｃ１に拡散光分布Ｂを畳み込み、拡散光成分画像Ｃ２を作成する（１０２）。
【０１０６】
第１の拡散光補正手段２０３が、オフセット成分補正画像Ｃ１から拡散光成分画像Ｃ２を減算し、拡散光補正画像Ｃ３を作成する（１０３）。
【０１０７】
次に、ステップ２として、被検体投影像Ｃ０と同じ方向から撮影した空気投影像Ｄ０に対し、被検体投影像Ｃ０と同様に、次のオフセットレベル補正と拡散光補正処理を行う。
【０１０８】
空気投影像Ｄ０からオフセット成分画像Ａを減算し、オフセット成分補正画像Ｄ１を作成する（１０４）。
【０１０９】
次に、オフセット成分補正画像Ｄ１に拡散光分布Ｂを畳み込み、拡散光成分画像Ｄ２を作成する（１０５）。
【０１１０】
オフセット成分補正画像Ｄ１から拡散光成分画像Ｄ２を減算し、拡散光補正画像Ｄ３を作成する（１０６）。
【０１１１】
次に、ステップ３として、感度分布補正手段２０５が、拡散光補正被検体画像Ｃ３を対数変換し、対数画像Ｃ４を作成する（１０７）。
【０１１２】
拡散光補正空気画像Ｄ３を対数変換し、対数画像Ｄ４を作成する（１０８）。
【０１１３】
感度分布補正手段２０５は、被検体の対数画像Ｃ４から、空気の対数画像Ｄ４を減算した後（１０９）、この減算した画像を逆対数変換して、被検体の感度分布補正画像Ｃ５を作成する（１１０）。
【０１１４】
ただし、３次元再構成を行う場合には、感度分布補正２０５の後で対数変換２０８を行う。したがって、感度分布補正の際に逆対数変換１１０を省略するならば、対数変換２０８を省略することもできる。
【０１１５】
ステップ４として、被検体の感度分布補正画像Ｃ５に対し、変換テーブルＦを用いて、次に示す幾何学的歪みの補正を行う。
【０１１６】
まず、幾何学的歪み補正手段２０６は、歪みの無い画像すなわち歪み補正後の画像Ｃ６における各画素が、歪みを含む感度分布補正画像Ｃ５のどの画素に対応するのかを、変換テーブルＦから索引する。
【０１１７】
次に、幾何学的歪み補正手段２０６は、索引された感度分布補正画像Ｃ５上の画素の値を、歪み補正画像Ｃ６上の画素に格納する（１１１）。
【０１１８】
ステップ５として、被検体９の歪み補正画像Ｃ６に対して、画像の計測条件と画像の値とから、被検体厚さの代表値Ｊを求める。
【０１１９】
ここで、被検体厚さの代表値Ｊが、前述するステップ０で予め指定したＸ線吸収体の厚さＨよりも小さい場合には、被検体厚さの代表値Ｊを予め指定した厚さＨに置き換える。
【０１２０】
前述するステップ０で求めたＸ線吸収体の厚さと散乱Ｘ線成分の割合との関係Ｇを用いて、被検体厚さの代表値Ｊから散乱Ｘ線成分の割合Ｋを求める。また、ステップ０で求めた、数種類のＸ線吸収体厚さに対する散乱Ｘ線の点像分布関数Ｉを用い、被検体厚さの代表値Ｊに対する散乱Ｘ線の平均的点像分布関数Ｌを補間して求める。
【０１２１】
散乱Ｘ線成分の割合Ｋと点像分布関数Ｌの積をとり、被検体厚さの代表値Ｉに対する散乱Ｘ線分布Ｍを求める。
【０１２２】
なお、このステップ５については、後に詳細にその動作を説明する。
【０１２３】
ステップ６として、被検体の歪み補正画像Ｃ６に対し、次の散乱Ｘ線補正処理を行う。
【０１２４】
まず、散乱Ｘ線補正手段２０７は、被検体の歪み補正画像Ｃ６に散乱Ｘ線分布Ｍを畳み込み、散乱Ｘ線成分画像Ｃ７を作成する（１１２）。
【０１２５】
次に、散乱Ｘ線補正手段２０７は、歪み補正画像Ｃ６から散乱Ｘ線成分画像Ｃ７を減算し、散乱Ｘ線補正画像Ｃ８を作成する（１１３）。
【０１２６】
ここで、透視モードの場合、前述するステップ０〜６の補正処理により求めた各補正画像Ｃ８を表示装置６に表示する。
【０１２７】
一方、撮影モードの場合、各補正画像Ｃ８を用いて、以下の手順に従って、３次元再構成を行う。
【０１２８】
まず、対数変換手段２０８が各補正画像Ｃ８を対数変換した後、はみ出し補正手段２０９が視野はみ出しの補正を行い、フィルタを畳み込んだ投影像Ｃ９を作成する。
【０１２９】
次に、コーンビーム画像再構成演算手段２１０が、各投影像Ｃ９を逆投影し、再構成画像Ｃ１０を求める。
【０１３０】
なお、前述する空気投影像Ｄは、被検体９を撮影する全ての方向において撮影する。また、空気投影像Ｄの格納領域を縮小し、空気投影像Ｄに対する補正処理を簡略化するため、撮影方向が近い場合には、代表的な空気投影像あるいは平均的な空気投影像を用いてもよいことはいうまでもない。
【０１３１】
さらには、全撮影方向に対しても、代表的な空気投影像あるいは平均的な空気投影像を用いてもよい。
【０１３２】
幾何学的歪みを計測する周知のチャートには、たとえば、格子の交点に穴を開けたＸ線遮蔽板を用いる。また、Ｘ線吸収体としては、たとえば、周知のアクリル板を用いる。
【０１３３】
本実施の形態では、拡散光成分画像Ｃ２、Ｄ２及び散乱Ｘ線成分画像Ｃ７を作成する際に畳み込みを行う構成としたが、畳み込みの代わりに、フーリエ変換を利用することも可能である。
【０１３４】
図４は拡散光分布を計測するためのエッジ画像の計測系を説明するための図であり、１２はＸ線遮蔽版を示す。なお、図４中に示す矢印及びＸ，Ｙ，Ｚは、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を示す。
【０１３５】
図４において、Ｘ線遮蔽版１２は、たとえば、金属板であり、このＸ線遮蔽版１２を、たとえば、Ｘ線グリッド３から２５ｃｍ程度離して配置する。このとき、Ｘ線遮蔽版１２のエッジ部分１４が２次元Ｘ線画像検出器４の視野の中央部になると共に、このエッジ部分１４がＹ軸と平行になるように配置し、Ｘ線像（以下、エッジ画像と記す）を撮影する。
【０１３６】
次に、Ｘ線遮蔽版１２のエッジ部分１４が２次元Ｘ線画像検出器４の視野の中央部になると共に、このエッジ部分１４がＸ軸と平行になるように配置し、エッジ画像を撮影する。
【０１３７】
次に、図５に拡散光分布の算出法を説明するためのフローを示し、以下、図５に基づいて、拡散光分布の算出手順を説明する。なお、本実施に形態では、２次元Ｘ線画像検出器のＸ−Ｙ軸と、撮影されたエッジ画像（投影像）のＸ−Ｙ軸は一致しているものとする。
【０１３８】
まず、ステップ１１として、被検体９とほぼ同じ位置に画像の左半分が隠れるようにＸ線遮蔽板１２を置き、ほぼ画像の中心でＹ軸に平行なエッジを作る。このとき、被検体９を置かずに、エッジ画像Ｐ０を撮影する。
【０１３９】
ステップ１２として、エッジ画像Ｐ０のほぼ中心を通り、Ｘ軸に平行なプロファイルデータＰ１をとる。プロファイルデータＰ１のうち、エッジ位置を中心とし、Ｘ線が遮蔽されていた側（本実施の形態の場合には、エッジ画像の左側）のプロファイルデータＰ２をとる。ただし、前述するエッジ位置は、例えば、プロファイルデータＰ１を微分し、ピークの位置とする。
【０１４０】
ステップ１３として、Ｘ線が遮蔽されていた側のプロファイルデータＰ２から、ほぼ２次元Ｘ線画像検出器４の分解能に当たる幅だけエッジに近いデータを削除した、プロファイルデータＰ３を作成する。次に、このプロファイルデータＰ３を関数でフィッティングし、近似式Ｐ４を求める。このときの関数としては、たとえば、指数関数を用いる。また、フィッティングの精度を向上させるために、フィッティングの際に、エッジ部分１４に近いデータほど重みを付ける。
【０１４１】
ステップ１４として、近似式Ｐ４に従い、エッジ位置までＸ線が遮蔽された側のプロファイルデータＰ５を作成する。このプロファイルデータＰ５をエッジとの交点で点対称に折り返したプロファイルデータＰ６を作成する。このプロファイルデータＰ６をプロファイルデータＰ１から減算した、プロファイルデータＰ７を作成する。
【０１４２】
ステップ１５として、プロファイルデータＰ７のうち、エッジ位置を中心とし、Ｘ線が遮蔽されていた側のプロファイルデータＰ８をとる。
【０１４３】
ステップ１６として、Ｘ線が遮蔽されていた側のプロファイルデータＰ８を関数でフィッティングし、近似式Ｐ９を求める。前述の関数としては、たとえば、誤差関数を用いる。次に、フィッティングの精度を向上させるために、たとえば、フィッティングの際に、エッジに近いデータほど重みを付ける。また、関数の最大値としては、プロファイルデータＰ７の最大値を用いる。
【０１４４】
ステップ１７として、近似式Ｐ４のエッジ位置での値を、近似式Ｐ９のエッジ位置での値で除し、この結果をＸ軸方向の拡散光成分の割合Ｐ１０とする。次に、近似式Ｐ４を微分し、その面積が１になるように規格化し、エッジ位置でエッジに線対称に折り返し、その結果をＸ軸方向の拡散光線像分布関数Ｐ１１とする。
【０１４５】
ステップ１８として、被検体９とほぼ同じ位置に画像の下半分が隠れるようにＸ線遮蔽板１２を置き、ほぼ画像の中心でＸ軸に平行なエッジを作り、Ｙ軸を９０度回転したと考えて、前述するステップ１〜７を実行し、Ｙ軸方向の拡散光成分の割合Ｐ１２とＹ軸方向の拡散光線像分布関数Ｐ１３を求める。
【０１４６】
ステップ１９として、Ｘ軸方向の拡散光成分の割合Ｐ１０とＹ軸方向の拡散光成分の割合Ｐ１２とを合成し、その結果を拡散光成分の割合Ｐ１４とする。なお、合成方法としては、たとえば、両者の平均値をとる。
【０１４７】
次に、Ｘ軸方向の拡散光線像分布関数Ｐ１１とＹ軸方向の拡散光線像分布関数Ｐ１３とを合成し、その結果を拡散光点像分布関数Ｐ１５とする。なお、合成方法としては、たとえば、両者の積をとる。
【０１４８】
次に、拡散光成分の割合Ｐ１４と拡散光点像分布関数Ｐ１５との積をとり、その結果を拡散光分布Ｐ１６とする。
【０１４９】
また、拡散光点像分布関数Ｐ１５を画像検出器の画素を単位として求めることにより、Ｘ線イメージインテンシファイアのモード変更に関わらず、同じ拡散光点像分布関数Ｐ１５を用いることができ、この場合には、拡散光補正のために予め求めておくパラメータの数が少なくできる。さらには、補正演算に必要なパラメータの数が少ないので、簡便に補正演算を行うことができる。
【０１５０】
図６は散乱Ｘ線分布を計測するためのエッジ画像の計測系を説明するための図であり、１３はＸ線吸収体を示す。なお、図６中に示す矢印及びＸ，Ｙ，Ｚは、それぞれＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸を示す。
【０１５１】
図６において、Ｘ線吸収体１３は、たとえば、アクリル板であり、本計測系ではこのＸ線吸収体１３とともに、Ｘ線遮蔽板１２をＸ線グリッド３から２５ｃｍ程度離して配置する。このとき、Ｘ線遮蔽版１２のエッジ部分１４が２次元Ｘ線画像検出器４の視野の中央部になると共に、このエッジ部分１４がＹ軸と平行になるように配置し、エッジ画像を撮影する。
【０１５２】
次に、Ｘ線遮蔽版１２のエッジ部分１４が２次元Ｘ線画像検出器４の視野の中央部になると共に、このエッジ部分１４がＸ軸と平行になるように配置し、エッジ画像を撮影する。
【０１５３】
このとき、前述するエッジ画像には、Ｘ線管２から照射されるＸ線がＸ線吸収体１３を透過する際に発生した散乱Ｘ線によるぼけが加わっている。
【０１５４】
次に、図７に散乱Ｘ線分布の算出法を説明するためのフローを示し、以下、図７に基づいて、散乱Ｘ線分布の算出手順を説明する。なお、本実施に形態においても、２次元Ｘ線画像検出器のＸ−Ｙ軸と、撮影されたエッジ画像のＸ−Ｙ軸は一致しているものとする。
【０１５５】
まず、ステップ２１として、被検体９とほぼ同じ位置に画像の左半分が隠れるようにＸ線遮蔽板１２を置き、ほぼ画像の中心でＹ軸に平行なエッジを作る。Ｘ線源２から見てエッジ後方にＸ線吸収体１３を配置し、エッジ画像Ｑ０を撮影する。このとき、数種類の厚さのＸ線吸収体１３に対して、エッジ画像の撮影を行う。各Ｘ線吸収体厚におけるエッジ画像Ｑ０に対して、以下に示すステップ２２〜２８の処理を行う。
【０１５６】
ステップ２２として、エッジ画像Ｑ０に前述のステップ１９で求めた拡散光分布Ｐ１６を畳み込み、拡散光成分画像Ｑ１を作成する。エッジ画像Ｑ０から拡散光成分画像Ｑ１を減算し、拡散光補正画像Ｑ２を作成する。
【０１５７】
続いて、拡散光補正画像Ｑ２に対して、前述するステップ３，４と同様に、感度分布の補正と画像歪みの補正とを行い、歪み補正画像Ｑ２１を作成する。
【０１５８】
ステップ２３として、歪み補正画像Ｑ２１のほぼ画像の中心を通り、Ｘ軸に平行なプロファイルデータＱ３をとる。このプロファイルデータＱ３のうち、エッジ位置を中心とし、Ｘ線が遮蔽されていた側（本実施の形態の場合には、エッジ画像の左側）のプロファイルデータＱ４をとる。ただし、エッジ位置は、たとえば、プロファイルデータＱ３を微分し、このときのピークの位置とする。
【０１５９】
ステップ２４として、Ｘ線が遮蔽されていた側のプロファイルデータＱ４から、ほぼ２次元Ｘ線画像検出器４の分解能に当たる幅だけエッジに近いデータを削除し、プロファイルデータＱ５を作成する。このプロファイルデータＱ５を関数でフィッティングし、近似式Ｑ６を求める。このときの関数としては、たとえば、指数関数を用いる。また、フィッティングの精度を向上させるため、フィッティングに際し、エッジに近いデータほど重みを付ける。
【０１６０】
ステップ２５として、近似式Ｑ６に従って、エッジ位置までＸ線が遮蔽された側のプロファイルデータＱ７を作成する。このプロファイルデータＱ７をエッジとの交点で点対称に折り返したプロファイルデータＱ８を作成する。次に、プロファイルデータＱ８をプロファイルデータＱ３から減算したプロファイルデータＱ９を作成する。
【０１６１】
ステップ２６として、プロファイルデータＱ９のうち、エッジ位置を中心とし、Ｘ線が遮蔽されていた側のプロファイルデータＱ１０をとる。
【０１６２】
ステップ２７として、Ｘ線が遮蔽されていた側のプロファイルデータＱ１０を関数でフィッティングし、近似式Ｑ１１を求める。なお、関数としては、たとえば、誤差関数を用いる。また、フィッティングの精度を向上させるために、フィッティングの際に、エッジに近いデータほど重みを付ける。さらには、関数の最大値として、プロファイルデータＱ９の最大値を用いる。
【０１６３】
ステップ２８として、近似式Ｑ６のエッジ位置での値を、近似式Ｑ１１のエッジ位置での値で除し、その結果をＸ軸方向の散乱Ｘ線成分の割合Ｑ１２とする。
【０１６４】
次に、近似式Ｑ６を微分し、その面積が１になるように規格化し、エッジ位置でエッジに対して線対称に折り返し、その結果をＸ軸方向の散乱Ｘ線線像分布関数Ｑ１３とする。
【０１６５】
ステップ２９として、被検体９とほぼ同じ位置に画像の下半分が隠れるようにＸ線遮蔽板１２を置き、画像のほぼ中心でＸ軸に平行なエッジを作る。Ｘ線源から見てエッジ後方にＸ線吸収体１３を配置し、エッジ画像Ｑ１４を撮影する。このとき、数種類の厚さのＸ線吸収体板１３に対して、エッジ画像の撮影を行う。
【０１６６】
各エッジ画像Ｑ１４に対し、Ｙ軸を９０度回転したと考えて、前述するステップ２２〜２８の処理を行い、Ｙ軸方向の散乱Ｘ線成分の割合Ｑ１５とＹ軸方向の散乱Ｘ線線像分布関数Ｑ１６を求める。
【０１６７】
ステップ３０として、同じＸ線吸収体厚さに対して求めた、Ｘ軸方向の散乱Ｘ線成分の割合Ｑ１２とＹ軸方向の散乱Ｘ線成分の割合Ｑ１５とを合成し、その合成結果を散乱Ｘ線成分の割合Ｑ１７とする。ただし、合成方法としては、たとえば、両者の平均値をとる。次に、同じＸ線吸収体厚さに対するＸ軸方向の散乱Ｘ線線像分布関数Ｑ１３とＹ軸方向の散乱Ｘ線線像分布関数Ｑ１６とを合成し、その結果を散乱Ｘ線点像分布関数Ｑ１８とする。このときの合成方法としては、たとえば、両者の積をとる。
【０１６８】
前述するステップ２２の拡散光補正を簡便化し、プロファイルデータに対して行うこともできる。すなわち、エッジ画像Ｑ０において、画像のほぼ画像の中心を通り、Ｘ軸に平行なプロファイルデータＱ２０をとり、前述のステップ１９で求めたＸ軸方向の拡散光成分の割合Ｐ１０とＸ軸方向の拡散光線像分布関数Ｐ１１との積を畳み込み、拡散光成分プロファイルデータＱ２１を作成する。次に、プロファイルデータＱ２０から拡散光成分プロファイルデータＱ２１を減算し、拡散光補正プロファイルデータＱ２２を作成する。このデータを前述のステップ２３におけるＸ軸に平行なプロファイルデータＱ３として用いる。Ｙ軸に平行なプロファイルデータに対しても、同様に求めることができる。
【０１６９】
次に、図８に散乱Ｘ線分布を生成する方法を説明するための図を示し、以下、図８に基づいて、前述するステップ５に示す散乱Ｘ線分布の生成手順を詳細に説明する。
【０１７０】
まず、散乱Ｘ線補正前の画像とその画像の撮影条件とから被検体９の吸収体厚さの代表値ｒｂを求める（１１２）。この求め方は別に示す。次に、この被検体９の吸収体厚さの代表値ｒｂと予め定めた吸収体厚さの代表値最大限界値ｒａとの大小関係の比較を行う（１１３）。
【０１７１】
比較の結果、被検体９の吸収体厚さの代表値ｒｂが最大限界値ｒａより大きい場合には、このときの吸収体厚さの代表値ｒｂに対応する散乱Ｘ線強度比と散乱Ｘ線分布関数とを散乱Ｘ線補正処理１１４に適用し（１１４）、散乱Ｘ線補正画像を生成する。
【０１７２】
一方、比較の結果、被検体９の吸収体厚さの代表値ｒｂが予め定めた吸収体厚さの代表値最大限界値ｒａより小さい場合には、被検体９の吸収体厚さの代表値ｒｂに吸収体厚さの代表値最大限界値ｒａを代入し（１１６）、散乱Ｘ線補正処理を行う（１１４）。すなわち、吸収体厚さの代表値をｒａとして、このｒａに対応する散乱Ｘ線強度比と散乱Ｘ線分布関数とを散乱Ｘ線補正に適用し、散乱Ｘ線補正画像１１５を生成する。
【０１７３】
ただし、前述するステップ１１４の散乱Ｘ線補正処理は、補正前の画像１１０に対して、散乱Ｘ線強度比と散乱Ｘ線分布関数との積の畳み込み演算により散乱Ｘ線画像を生成し、この散乱Ｘ線画像を補正前の画像から減算する処理である。
【０１７４】
図９は本実施の形態の散乱Ｘ線分布の生成手順による効果を説明するための図であり、図９（ａ）は被検体９を代表する吸収体厚さｒｂが最大限界値ｒａより大きいときの効果を説明するための図であり、図９（ｂ）は最大限界値ｒａが被検体９を代表する吸収体厚さｒｂより大きいときの効果を説明するための図である。
【０１７５】
図９において、曲線Ｓは直接Ｘ線画像の値の対数（横軸）と散乱Ｘ線画像の値の対数（縦軸）との関係を示したものである。この曲線Ｓは、グリッド３、Ｘ線管２に印加する管電圧及びイメージインテンシファイアのモードが同一の条件における吸収体の厚さとそのときの散乱Ｘ線強度比の実測値との関係をフィッティングにより求めたものである。
【０１７６】
図９の横軸すなわち画像レベル（画像の値）は、所定の撮影条件における吸収体の厚さと下記の式５とにより関係付けられる。したがって、横軸の下の吸収体厚さのスケールは、式５に基づく計算値を示している。
【０１７７】
なお、図９の縦軸及び横軸は、対数目盛である。
【０１７８】
【数５】
Ｌ＝（１／μ）ｌｎ｛（Ｉｏ×Ｔｐ）／Ｉｐ｝・・・・・（式５）
ただし、μは吸収体の吸収係数、Ｉｏは撮影条件におけるグリッドと吸収体とがない場合の画像の値の計算値、Ｔｐはグリッドの直接線透過率、Ｉｐは直接線画像の値である。
【０１７９】
図９において、直接Ｘ線画像の値と吸収体の厚さとは、画像の値の最大値が吸収体の厚さゼロに相当し、この時の散乱Ｘ線成分の画像の値はゼロになる。また、散乱Ｘ線成分の画像の値は、吸収体の厚さが約５ｃｍのときに最大値をとるので、本実施の形態においては、最大限界値ｒａは散乱Ｘ線画像の値が最大値付近になる５ｃｍの値に設定する。
【０１８０】
本実施の形態では、被検体９を代表する吸収体厚さｒｂとして、画像の最大値に相当する厚さを用いることにしてあり、図９（ａ）に示す例では、その値ｒｂが１２ｃｍの場合を表している。この場合、ｒｂに対応する曲線Ｓ上の点の値を通り、縦軸と横軸との画像の値が比例関係となる直線Ｔの関係を直接Ｘ線と散乱Ｘ線との強度の関係として適用する。
【０１８１】
この場合には、図９（ａ）に示すように、直線Ｔが曲線Ｓから離れるほど補正演算の相対誤差が増大する。この場合、直線Ｔは常に曲線Ｓの下にあるので散乱Ｘ線補正は不足補正となり、そのときの相対誤差は画像の値が小さい場合ほど増大することになるが、画像の値が小さい時の絶対誤差は小さく、画像の値がゼロに近づくにしたがい、絶対誤差もゼロに収束するので、比較的よい近似であるといえる。
【０１８２】
図９（ｂ）に示す例は、被検体を代表する吸収体厚さｒｂ、すなわち、画像の最大値に相当する吸収体の厚さｒｂが１ｃｍの場合を示している。この場合には、被検体を代表する吸収体の厚さｒｂは、吸収体厚さの限界指定値ｒａの値（５ｃｍ）より小さいので、横軸ｒａに対応する曲線Ｓ上の点を通り、縦軸と横軸との画像の値が比例関係となる直線Ｖの関係を直接Ｘ線と散乱Ｘ線との強度の関係として適用する。
【０１８３】
この場合の誤差は、吸収体の厚さがｒｂより大きくｒａより小さい場合は過補正、吸収体の厚さがｒａより大きい場合は不足補正となるが、全体としては近似的に補正される。
【０１８４】
一方、被検体を代表する厚さｒｂをそのまま用いた場合の直線Ｕは、図９（ｂ）から明らかなように、曲線Ｓから大きく離れているので、補正演算の相対誤差が増大する。
【０１８５】
この結果から明らかなように、本実施の形態の散乱Ｘ線分布の生成手順を用いる、すなわち、被検体を代表する吸収体厚さｒｂと吸収体厚さの代表値最大限界値ｒａとの大小関係を比較し、大きい方の値に基づいて、散乱Ｘ線分布を近似することにより、ｒａがｒｂより大きい場合、すなわち、Ｘ線透過像に被検体９の周囲であり吸収体が存在しない領域（被検体の厚さの最小値がゼロの領域）が撮影されている場合であっても、被検体吸収体厚さがある程度大であるときの条件により、相対誤差の小さな散乱Ｘ線補正演算を行うことができる。
【０１８６】
以上説明したように、本実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置によれば、Ｘ線透過像に順に加わったぼけの原因を、加わった順と逆の順に除去するので、前述する理由により、簡単な演算で補正ができる。また、その演算量も少ない演算量でよい。
【０１８７】
したがって、実測されたＸ線透過像において、計測系における画像の幾何学的歪みと感度分布がある場合にも、歪み、感度分布、拡散光、及び散乱Ｘ線をそれぞれ簡便に補正し、３次元再構成により得られた画像の画質とＣＴ値の定量性を向上できる。
【０１８８】
また、被検体を代表する吸収体厚さｒｂと吸収体厚さの代表値最大限界値ｒａとの大小関係を比較し、大きい方の値に基づいて、散乱Ｘ線分布を近似することにより、ｒａがｒｂより大きい場合、すなわち、Ｘ線透過像に被検体９の周囲であり吸収体が存在しない領域が撮影されている場合であっても、相対誤差の小さな補正演算が可能となる。
【０１８９】
したがって、被検体９の厚さがゼロの部分を視野に含む場合にも、実測されたＸ線透過像において散乱Ｘ線による画質の低下を簡便に補正できる。また、３次元再構成により得られた画像の画質とＣＴ値の定量性を向上できる。
【０１９０】
さらには、拡散光成分の強度と線像強度分布関数とを、検出器の２次元配列の行方向または列方向に直行する位置にＸ線吸収体のエッジを視野中心部付近に配置し、２次元投影像を計測し、その断面プロファイルを検出器の空間分解能成分によるガウス関数成分と、拡散光成分による指数関数成分との２成分フィッティングとにより求め、該線像分布関数から点像分布関数Ｐ１５を近似的に求めることにより、拡散光成分の強度と点像強度分布関数を特殊な被写体を必要とせず、しかも検出器の空間分解能に依存しないデータとして簡便に求めることが可能となる。
【０１９１】
したがって、実測されたＸ線透過像において計測系における拡散光による画質の低下を簡便に補正し、３次元再構成により得られた画像の画質とＣＴ値の定量性を向上できる。
【０１９２】
同様に、散乱Ｘ線成分の強度と点像分布関数を、２次元Ｘ線検出器の２次元配列の行方向または列方向に直行する位置にＸ線吸収体のエッジを視野中心部付近に配置し、これに種々の厚さの被検体模擬被写体を重ねて散乱体としたものの２次元投影像を撮影し、その投影像の断面プロファイルを検出器の空間分解能成分によるガウス関数成分と、散乱Ｘ線成分による指数関数成分との２成分フィッティングにより求めるので、散乱Ｘ線成分の強度と点像分布関数を特殊な被写体を必要とせず、しかも検出器の空間分解能に依存しないデータとして簡便に求めることができる。
【０１９３】
なお、本実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置では、拡散光分布及び散乱Ｘ線分布を求める際、ノイズを減少させるため、フィッティングに用いるプロファイルデータに対して、エッジに平行な方向に数ライン加算を行う、あるいはエッジに垂直な方向に数点ずつ加算を行う。
【０１９４】
本実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置では、ノイズの少ないＸ線が遮蔽された側のプロファイルデータを用いたが、Ｘ線が照射した側のプロファイルデータを用いてもよいことはいうまでもない。また、遮蔽に係わらず全プロファイルデータを用いて、フィッティングを行ってもよいことはいうまでもない。
【０１９５】
本実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置では、左右あるいは上下のエッジに対し、プロファイルの形状がほぼ等しいと仮定し、片側のプロファイルから求めた近似式を折り返して分布関数を求めた。しかしながら、エッジの向きによって分布が異なる場合には、各エッジの向きに対して分布関数を求めて、合成する必要がある。逆に、上下左右のエッジに対し、プロファイルの形状がほぼ等しいならば、どれか一つのプロファイルで代表させることもできる。
【０１９６】
本実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置では、テレビカメラのＸ−Ｙ軸と撮影された投影像のＸ−Ｙ軸は一致しているものとしたが、ずれている場合も考えられ、その場合には、回転角度を考慮して、分布関数の合成を行うことはいうまでもない。
【０１９７】
本実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置では、２次元Ｘ線画像検出器４としてイメージインテンシファイアとテレビカメラとを用いる場合について、その動作及び効果を説明したが、これに限定されることはなく、たとえば、アモルファスセレン膜とＴＦＴ配列とを用いる２次元Ｘ線検出器、蛍光板と２次元フォトダイオードアレイとを用いる２次元Ｘ線検出器、蛍光板とＴＦＴ配列を用いる２次元Ｘ線検出器、蛍光板と光学系とテレビカメラを用いる２次元Ｘ線検出器等の２次元Ｘ線画像検出器でもよいことはいうまでもない。
【０１９８】
また、前述する２次元Ｘ線検出器のうち、アモルファスセレン膜を用いる２次元Ｘ線検出器では拡散光の発生過程が存在しないので、補正処理において、拡散光に関する部分を削除することができる。
【０１９９】
さらには、光学系及びイメージインテンシファイアを用いない２次元Ｘ線検出器では幾何学的歪みの発生過程が存在しないので、補正処理において幾何学的歪みに関する部分を削除することができる。
【０２００】
なお、本実施の形態ではイメージインテンシファイアとテレビカメラとを用いているので、感度分布むらが大きく補正を必要とするが、感度分布むらが小さい場合は補正を行わなくてもよい。
【０２０１】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【０２０２】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
【０２０３】
（１）被検体の厚さがゼロの部分を視野に含む場合にも、実測されたＸ線透過像において散乱Ｘ線による画質の低下を簡便に補正できると共に、３次元再構成により得られる画像の画質とＣＴ値の定量性とを向上できる。
【０２０４】
（２）実測されたＸ線透過像において計測系における拡散光による画質の低下を簡便に補正できると共に、３次元再構成により得られる画像の画質とＣＴ値の定量性とを向上できる。
【０２０５】
（３）実測されたＸ線透過像において計測系における画像の幾何学的歪みと感度分布がある場合にも、歪み、感度分布、拡散光、及び散乱Ｘ線をそれぞれ簡便に補正できると共に、３次元再構成により得られた画像の画質とＣＴ値の定量性とを向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のコーンビームＸ線断層撮影装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】本実施の形態の画像収集及び処理装置の画像処理手段の概略構成を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態の画像収集及び処理装置の画像処理手段の動作を説明するためのフローである。
【図４】拡散光分布を計測するためのエッジ画像の計測系を説明するための図である。
【図５】拡散光分布の算出法を説明するためのフローである。
【図６】散乱Ｘ線分布を計測するためのエッジ画像の計測系を説明するための図である。
【図７】散乱Ｘ線分布の算出法を説明するためのフローである。
【図８】散乱Ｘ線分布を生成する方法を説明するための図である。
【図９】本実施の形態の散乱Ｘ線分布の生成手順による効果を説明するための図である。
【符号の説明】
１…撮影制御装置、２…Ｘ線管、３…Ｘ線グリッド、４…２次元Ｘ線画像検出器（２次元Ｘ線撮像手段）、５…画像収集及び処理装置、６…表示装置、７…回転板、８…寝台天板、９…被検体、１３…Ｘ線吸収体、２０１…第１のオフセットレベル補正手段、２０２…第２のオフセットレベル補正手段、２０３…第１の拡散光補正手段、２０４…第２の拡散光補正手段、２０５…感度分布補正手段、２０６…歪み補正手段、２０７…散乱Ｘ線補正手段、２０８…対数変換手段、２０９…はみ出し補正手段、２１０…コーンビーム画像再構成演算手段。

Claims

被検体に照射する円錐状又は角錐状のＸ線を発生するＸ線源と、前記被検体の２次元Ｘ線像を撮像する撮像手段と、前記２次元Ｘ線像から３次元Ｘ線ＣＴ像を再構成する再構成手段とを有するコーンビームＸ線断層撮影装置に於いて、Ｘ線吸収体の厚さと該厚さに対する散乱Ｘ線成分の割合との間の予め計測された関係を用いて、前記２次元Ｘ線像の撮像条件と前記２次元Ｘ線像とから、前記被検体のＸ線吸収量と前記Ｘ線吸収体のＸ線吸収量とが等しくなる時の前記Ｘ線吸収体の厚さを算出する吸収体厚さ算出手段と、該吸収体厚さ算出手段が算出した吸収体の厚さと予め設定される所定の前記Ｘ線吸収体の厚さとを比較し、前記被検体の吸収体の厚さが予め設定される所定の前記Ｘ線吸収体の厚さよりも薄い場合に、前記所定の前記Ｘ線吸収体の厚さに対応する前記散乱Ｘ線成分の割合を前記２次元Ｘ線像の散乱Ｘ線成分の割合とする置換手段と、前記散乱Ｘ線成分の割合に基づいて前記２次元Ｘ線像の散乱Ｘ線による影響を補正する散乱Ｘ線補正手段とを具備することを特徴とするコーンビームＸ線断層撮影装置。
請求項１に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置に於いて、予め計測した拡散光成分の割合と拡散光点像分布関数とに基づいて前記２次元光学像の拡散光を補正する拡散光補正手段と、前記Ｘ線を照射せずに撮像した感度分布画像に基づいて前記拡散光の補正後の前記２次元光学像の感度分布を補正する感度分布補正手段と、予め計測した歪み変換テーブルに基づいて前記感度分布の補正後の前記２次元光学像の歪みを補正する歪み補正手段と、前記歪み補正後の前記２次元光学像の散乱Ｘ線成分を補正する散乱Ｘ線補正手段と、前記散乱Ｘ線成分の補正後の前記２次元光学像を対数変換する対数変換手段と、対数変換後の前記２次元光学像のはみ出しの補正を行うはみ出し補正手段とを具備し、前記再構成手段は、前記はみ出しの補正後の前記２次元光学像から３次元Ｘ線ＣＴ像を再構成することを特徴とするコーンビームＸ線断層撮影装置。
請求項１に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置に於いて、前記散乱Ｘ線補正手段は、前記散乱Ｘ線成分の割合の計測値と散乱Ｘ線点像分布関数との積を計算する手段と、前記積を拡散光の補正前の２次元Ｘ線像に対して畳み込み演算して前記散乱Ｘ線による影響が補正された散乱Ｘ線成分画像を生成する手段と、前記２次元Ｘ線像から前記散乱Ｘ線成分画像を減算する手段とを具備することを特徴とするコーンビームＸ線断層撮影装置。
請求項２に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置に於いて、前記拡散光補正手段は、前記拡散光成分の割合と前記拡散光点像分布関数との積を計算する手段と、前記積を拡散光の補正前の前記２次元光学像に対して畳み込み演算し拡散光による影響が補正された拡散光成分画像を生成する手段と、前記２次元光学像から前記拡散光成分画像を減算する手段とを具備することを特徴とするコーンビームＸ線断層撮影装置。
請求項２に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置に於いて、前記拡散光補正手段は、前記拡散光成分の割合と前記拡散光点像分布関数の積との関数としてフーリエ空間に於ける拡散光補正フィルタを生成する手段と、拡散光の補正前の前記２次元光学像をフーリエ変換するフーリエ変換手段と、該フーリエ変換後の前記２次元光学像に対して前記拡散光補正フィルタを積演算する手段とを具備することを特徴とするコーンビームＸ線断層撮影装置。
請求項２に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置に於いて、Ｘ線遮蔽体のエッジ部分が前記撮像手段の２次元Ｘ線検出器の２次元配列の行方向又は列方向に直交すると共に、前記Ｘ線遮蔽体を前記撮像手段の視野の中心付近となるように配置して撮像した前記２次元Ｘ線像の断面プロファイルを、前記撮像手段及び前記像変換手段の空間分解能を表すガウス関数と前記拡散光を表す指数関数とによりフィッティングし前記ガウス関数と前記指数関数とに分離する手段と、前記ガウス関数と前記指数関数とから前記拡散光成分の割合と拡散光線像分布関数とを計算する手段と、前記拡散光線像分布関数から前記拡散光点像分布関数を近似する手段とを具備することを特徴とするコーンビームＸ線断層撮影装置。
請求項２に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置に於いて、種々の厚さの被検体模擬被写体を重ねた散乱体をＸ線遮蔽体として用いて、前記Ｘ線遮蔽体のエッジ部分が前記撮像手段の２次元Ｘ線検出器の２次元配列の行方向又は列方向に直交すると共に、前記Ｘ線遮蔽体を前記撮像手段の視野の中心付近となるように配置して撮像した前記２次元Ｘ線像の断面プロファイルを、前記撮像手段及び前記像変換手段の空間分解能を表すガウス関数と散乱Ｘ線成分を表す指数関数とでフィッティングし前記ガウス関数と前記指数関数とに分離する手段と、前記ガウス関数と前記指数関数とから前記散乱Ｘ線成分の割合と散乱Ｘ線線像分布関数とを計算する手段と、前記散乱Ｘ線線分布関数から散乱Ｘ線点像分布関数を近似する手段とを具備することを特徴とするコーンビームＸ線断層撮影装置。
請求項２に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置に於いて、前記拡散光補正手段は、任意の撮像条件で撮像した前記２次元Ｘ線像から前記拡散光成分の割合と前記拡散光点像分布関数とを計算する手段と、前記拡散光点像分布関数を前記撮像手段の画素を単位とする関数に変換する手段とを具備し、前記撮像条件を変更した場合であっても、前記拡散光成分の割合と前記拡散光点像分布関数に基づいて、前記拡散光を補正することを特徴とするコーンビームＸ線断層撮影装置。
請求項２に記載のコーンビームＸ線断層撮影装置に於いて、前記撮像手段のオフセットレベルの補正を行う手段を具備し、前記拡散光の補正に先立ち、前記撮像手段のオフセットレベルの補正を行うことを特徴とするコーンビームＸ線断層撮影装置。