JP3808604B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リフォメーション（Ｒeformation）画像の生成方法およびＸ線ＣＴ（Ｃomputed Ｔomography）装置に関し、さらに詳しくは、リコン（Ｒeconstruction）画像の平面と交わる平面の画像であるリフォメーション画像をリコン画像の生成と並行して生成することが出来るリフォメーション画像の生成方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、従来のＸ線ＣＴ装置の一例の構成図である。
このＸ線ＣＴ装置５００は、スキャナ装置１と，処理装置５２と，大容量記憶装置３と，表示モニタ４と，入力装置５とを具備して構成されている。
【０００３】
前記スキャナ装置１は、被検体に対してＸ線管および検出器を一つの軸（通常は被検体の体軸に合致する）に沿って相対移動し、当該軸上の断面位置で止め、前記軸の周りにＸ線管および検出器を回転させて画像データの生成に必要な全ビューのデータを収集する。なお、Ｘ線管のみ回転させ、検出器を回転させない場合もある。
【０００４】
前記処理装置５２は、データ取得部２ａと，リコン画像生成部２ｂ’と，ボリュームデータ生成部２ｈと，リフォメーション画像生成部２ｃ’と，画像表示部２ｄとを具備している。
【０００５】
図１６は、操作者による設定のフローチャートである。
ステップＯ１では、図１８に示すように、Ｚ軸（この軸に沿って、被検体に対してＸ線管および検出器を相対移動する）上の複数の断面位置Ｓ１〜Ｓ６を操作者が設定する。
ステップＯ２では、図２４に示すように、リフォメーション平面Ｒｆ＿Ｐを操作者が設定する。
【０００６】
図１７は、前記データ取得部２ａの処理のフローチャートである。なお、フローチャートはＰＡＤ（Program Analysis Diagram）で示している。
ステップＶ１では、被検体に対してＸ線管および検出器をＺ軸に沿って相対移動し、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６ごとにステップＶ２を繰り返す。なお、相対移動するとは、被検体を静止しＸ線管および検出器をＺ軸に沿って移動させる場合とＸ線管および検出器を静止し被検体をＺ軸に沿って移動させる場合の両方を含む意味である。
ステップＶ２では、Ｘ線管と検出器とをＺ軸の周り（被検体の周り）に回転させてビュー（view）を変え、各ビューごとにステップＶ３を繰り返す。
ステップＶ３では、検出器からデータを取得する。
以上により、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのリコン画像の生成に必要な全ビューのデータ（以下、データセットという）が得られる。
【０００７】
図１９は、前記リコン画像生成部２ｂ’の処理のフローチャートである。
ステップＪ１’では、各ビューのデータのコンボリューション演算を行い、コンボリューション・データを求める。
ステップＪ２では、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのデータセットごとにステップＪ３’〜Ｊ５を繰り返す。
ステップＪ３’では、データセットに対して画像再構成演算（逆投影演算）を行い、リコン画像を求める。そして、リコン画像を大容量記憶装置３に記憶する。
ステップＪ４では、リコン画像を表示するように操作者が指示したかを判定する。操作者が指示したなら、ステップＪ５に進む。操作者が指示してないなら、前記ステップＪ２に戻る。
ステップＪ５では、リコン画像を画像表示部２ｄに渡し、リコン画像を表示させる。そして、前記ステップＪ２に戻る。
以上により、図２０に示すように、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのリコン画像Ｇ１，…，Ｇ６が順に生成され、表示される。
【０００８】
図２１は、前記ボリュームデータ生成部２ｈの処理を示すフローチャートである。
ステップＬ１では、全ての断面位置Ｓ１〜Ｓ６でのリコン画像Ｇ１〜Ｇ６を大容量記憶装置３から読み出す。
ステップＬ２では、図２２に示すように、リコン画像Ｇ１〜Ｇ６により各断面位置Ｓ１〜Ｓ６の間を補間して、ボリュームデータＶＤを算出する。
【０００９】
図２３は、前記リフォメーション画像生成部２ｃ’の処理のフローチャートである。
ステップＦ１では、図２４に示すように、リフォメーション平面Ｒｆ＿Ｐ上のボリュームデータＶＤを取り出し、リフォメーション画像Ｒｆを生成する。そして、リフォメーション画像Ｒｆを大容量記憶装置３に記憶する。
ステップＦ２では、リフォメーション画像Ｒｆを画像表示部２ｄに渡し、表示モニタ４で表示させる。
【００１０】
図２５は、前記データ取得部２ａと前記リコン画像生成部２ｂ’と前記ボリュームデータ生成部２ｈと前記リフォメーション画像生成部２ｃ’の各処理のタイムチャートである。
時刻ｔ０は、スキャン開始時刻である。時刻ｔｊは、リフォメーション画像Ｒｆが得られる時刻である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のＸ線ＣＴ装置５００では、次の問題点がある。
(１)リコン画像を全て生成した後からボリュームデータを生成し、それからリフォメーション画像Ｒｆを生成するため、リフォメーション画像Ｒｆが得られるまでの時間が長くかかる。また、検査の現場において断層像の表示と並行して李フォーメーション画像を表示することのリアルタイム性が得られない。
(２)高画質のリフォメーション画像Ｒｆを得るためには、密な間隔でリコン画像を生成すればよいが、そうすると時間がかかり過ぎるため、実際上、ある程度リコン画像の間隔を疎にして画質では妥協せざるを得ない。
そこで、本発明の目的は、リコン画像の生成と並行してリフォメーション画像を高速に生成でき、画質も高水準に維持することが可能なリフォメーション画像の生成方法およびその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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、被検体の体軸上に任意に定められた複数の断面位置の各断面位置おいて前記被検体の体軸周りに少なくともＸ線管を回転させ、該被検体をはさんで該Ｘ線管と対向する検出器にてビューデータを取得し、前記複数の断面位置の各断面位置に定められるリコン画像平面上にリコン画像を生成するとともに、該リコン画像平面と交わる任意の平面をリフォメーション画像平面として定め、該リフォ一メーション画像平面上にリフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成方法であって、前記リコン画像の生成と並行して、ひとつのリコン画像平面とこれに隣り合う他方のリコン画像平面との間をこれらのリコン画像平面と平行な分割乎面にて分割したときの該分割平面と前記リフォメーション画像平面との交線上における前記リフォメーション画像の画像情報の算出を順次行い、リフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成方法を提供する。
ある断面位置を第１の断面位置とし、その一つ後の断面位置を第２の断面位置とする。そして、第１の断面位置で得られた第ｉビューのデータをData1(i)で表し、当該断面位置におけるリフォメーション画像部分（当該断面位置に含まれるリフォメーション画像Ｒｆの部分）をＲＩ▲１▼とし、その生成に必要なビュー数をｍとし、Conv{}をコンボリューション関数とするとき、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼は、次式で与えられる。この式は第１の断面位置におけるリコン画像平面とリフォメーション画像平面との交線における画像情報を与える。
ＲＩ▲１▼＝i=1 mΣ｛Conv{Data1(i)}｝ …(１)
次に、第１の断面位置と第２の断面位置の間をこれらのリコン画像平面と平行な平面でｍ分割したとき、これらの平面とリフォメーション画像平面の交線にあたる各中間位置におけるリフォメーション画像部分をそれぞれＲＩ▲１▼(1：m)〜ＲＩ▲１▼(m-1：m)とし、第２の断面位置で得られた第ｉビューのデータをData2(i)で表すとき、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)は、次式で与えられる。
ＲＩ▲１▼(1：m)＝ＲＩ▲１▼＋Conv{Data2(1)}−Conv{Data1(1)} …(２)
なぜなら、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)は、第１の断面位置でのデータと第２の断面位置でのデータを（ｍ−１）：１で含んでいるため、その比率で第１の断面位置と第２の断面位置の間を内分した位置に対応すると考えられるからである。
同様に、第１の断層位置から第２の断層位置の間のリフォメーション画像部分ＲＩは、次式で与えられる。
ＲＩ▲１▼(2：m)＝ＲＩ▲１▼(1：m)＋Conv{Data2(2)}−Conv{Data1(2)} …(３)
…
ＲＩ▲１▼(m-1：m)＝ＲＩ▲１▼(m-2：m)＋Conv{Data2(m-1)}−Conv{Data1(m-1)}
ここで、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼は、第１の断面位置におけるリコン画像Ｇ１の一部を取り出せばよいから、上記(１)式は実際には計算しなくてもよい。また、上記(２)式以降に使うコンボリューション・データConv{Data1(1)}〜Conv{Data2(m-1)}は、リコン画像Ｇを生成するために元々使用していたデータである。よって、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)〜ＲＩ▲１▼(m-1：m)を求めるために新たに必要になる処理は加減算だけであり、僅かな処理の増加だけで済む。
上記リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)〜ＲＩ▲１▼(m-1：m)を合成すれば、第１の断層位置と第２の断層位置の間のリフォメーション画像部分ＲI1-2が得られる。第２の断層位置と第３の断層位置の間およびそれ以後の断層位置の間でも同様の処理を繰り返し、得られたリフォメーション画像部分ＲI1-2，ＲI2-3，…を合成すれば、リフォメーション画像Ｒｆが得られる。
なお、上記リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)〜ＲＩ▲１▼(m-1：m)を全て求めれば高画質のリフォメーション画像Ｒｆを生成できるが、データ量を減らすため、画質の低下を許容できる範囲で適当に間引いて（上記(２)式以降の式を適当にまとめて）、リフォメーション画像部分を求めてもよい。
【００１３】
さて、上記第１の観点によるリフォメーション画像の生成方法では、ある断面位置と一つ後の断面位置の間の前記軸方向の所定位置のリフォメーション画像部分の生成に必要なビューのデータを前記一つ後の断面位置で取得する毎に、上記(２)式以降の式（または(２)式以降の式を適当にまとめた式）を用いて前記所定位置のリフォメーション画像部分を生成することを、前記軸方向に前記所定位置を移動させながら繰り返す。よって、リコン画像の生成と並行して高速にリフォメーション画像を生成でき、リコン画像の断層像の表示とリフォメーション画像の表示とが連動することによるリアルタイム性が得られる。また、画質も高水準に維持される。
【００１４】
第２の観点では、本発明は、Ｘ線管及び被検体をはさんで該Ｘ線管と対向する検出器に対して被検体を該被検体の体軸方向に相対移動しながら、前記被検体の体軸周りに少なくともＸ線管を回転させ、該検出器にてビューデータを取得し、被検体の体軸上に任意に定められた複数の断面位置の各断面位置に定められるリコン画像平面上にリコン画像を生成するとともに、該リコン画像の平面と交わる任意の平面をリフォメーション画像平面として定め、該リフォメーション画像平面上にリフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成方法であって、前記リコン画像の生成と並行して、リコン画像平面と平行であって所望の数のビユーに対応したピッチで想定された平面と前記リフォメーション画像平面との交線上における前記リフォメーション画像の画像情報の算出を順次行い、リフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成方法を提供する。
ヘリカルスキャンにより軸方向の各撮影位置で得られたデータを順にDatah(1)，Datah(2)，Datah(3)，…で表し、軸方向の第１の所定位置におけるリフォメーション画像部分をＲＩ▲１▼とし、その生成に必要なビュー数をｍとし、Conv{}をコンボリューション関数とするとき、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼は、次式で与えられる。但し、軸方向の第１の所定位置には１つのビューのデータしかないため、他のビューのデータは前後の撮影位置のデータから補間処理により求める。
ＲＩ▲１▼＝i=1 mΣ｛Conv{Datah(i)}｝ …(４)
次に、第１の所定位置から１ビュー分進んだ第２の所定位置におけるリフォメーション画像部分をＲI▲１▼(1)とするとき、リフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)は、次式で与えられる。
ＲI▲１▼(1)＝ＲＩ▲１▼＋Conv{Datah(m+1)}−Conv{Datah(1)} …(５)
なぜなら、リフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)は、第１の所定位置で用いたデータよりも１ビュー分だけ進んだ第２の所定位置でのデータを用いているため、１ビュー分だけ進んだ第２の所定位置に対応すると考えられるからである。
同様に、新たなビューのデータを取得した第２の所定位置以後の所定位置でのリフォメーション画像部分ＲＩは、次式で与えられる。
ＲI▲１▼(2)＝ＲI▲１▼(1)＋Conv{Datah(m+2)}−Conv{Datah(2)} …(６)
ＲI▲１▼(3)＝ＲI▲１▼(2)＋Conv{Datah(m+3)}−Conv{Datah(3)}
…
ここで、リコン画像Ｇ１を生成する断面位置を第１の所定位置とすれば、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼は、リコン画像Ｇ１の一部を取り出せばよいから、上記(４)式は実際には計算しなくてもよい。また、上記(５)式以降に使うコンボリューション・データConv{Datah(i)}は、リコン画像Ｇを生成するために元々使用していたデータである。よって、リフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)，ＲI▲１▼(2)，…を求めるために新たに必要になる処理は加減算だけであり、僅かな処理の増加だけで済む。
上記リフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)，ＲI▲１▼(2)，…を合成すれば、リフォメーション画像Ｒｆが得られる。
なお、上記リフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)，ＲI▲１▼(2)，…を全て求めれば高画質のリフォメーション画像Ｒｆを生成できるが、データ量を減らすため、画質の低下を許容できる範囲で適当に間引いて（上記(５)式以降の式を適当にまとめて）、リフォメーション画像部分を求めてもよい。
【００１５】
さて、上記第２の観点によるリフォメーション画像の生成方法では、所定位置のリフォメーション画像部分の生成に必要なビューのデータを取得する毎に、上記(５)式以降の式（または(５)式以降の式を適当にまとめた式）を用いて前記所定位置のリフォメーション画像部分を生成することを、前記軸方向に前記所定位置を移動させながら繰り返す。よって、リコン画像の生成と並行して高速にリフォメーション画像を生成でき、リコン画像の断層像の表示とリフォメーション画像の表示とが連動することによるリアルタイム性が得られる。また、画質も高水準に維持される。
【００１６】
第３の観点では、本発明は、被検体の体軸上に任意に定められた複数の断面位置の各断面位置において前記体軸周りに回転可能なＸ線管と、該被検体をはさんで該Ｘ線管と対向しうる位置に設けられ、ビューデータを取得する検出器と、前記複数の断面位置の各断面位置に定められるリコン画像平面上にリコン画像を生成するリコン画像生成手段と、該リコン画像の平面と交わる任意の平面をリフォメーション画像平面として定めたとき、該リフォメーション画像平面上にリフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段であって、前記リコン画像の生成と並行して、ひとつのリコン画像平面とこれに隣り合う他方のリコン面像平面との間をこれらのリコン画像平面と平行な分割平面にて分割したときの該分割平面と前記リフォメーション画像平面との交線上における前記リフォメーション画像の画像情報の算出を順次行い、リフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段とを具備したＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第１の観点によるリフォメーション画像の生成方法を好適に実施できる。
【００１７】
第４の観点では、本発明は、Ｘ線管及び被検体をはさんで該Ｘ線管と対向する検出器に対して被検体を該被検体の体軸方向に相対移動しながら、前記被検体の体軸周りに少なくともＸ線管を回転させ、該検出器にてビューデータを取得し、被検体の体軸上に任意に定められた複数の断面位置の各断面位置に定められるリコン画像平面上にリコン画像を生成するＸ線ＣＴ装置において、該リコン画像の平面と交わる任意の平面をリフォメーション面像平面として定め、該リフォメーション画像平面上にリフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段であって、前記リコン面像の生成と並行して、リコン画像平面と平行であって所望の数のビューに対応したピッチで想定された平面と前記リフォメーション画像平面との交線上における前記リフォメーション画像の画像情報の算出を順次行い、リフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段を設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第２の観点によるリフォメーション画像の生成方法を好適に実施できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す本発明の実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１９】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、スキャナ装置１と，処理装置２と，大容量記憶装置３と，表示モニタ４と，入力装置５とを具備して構成されている。
【００２０】
前記スキャナ装置１は、被検体に対してＸ線管および検出器を一つの軸（通常は被検体の体軸に合致する）に沿って相対移動し、当該軸上の断面位置で止め、前記軸の周りにＸ線管および検出器を回転させてリコン画像の生成に必要な全ビューのデータを収集する。なお、Ｘ線管のみ回転させ、検出器を回転させない場合もある。
前記処理装置２は、データ取得部２ａと，リコン画像生成部２ｂと，リフォメーション画像逐次生成部２ｃと，画像表示部２ｄとを具備している。
【００２１】
図２は、操作者による設定のフローチャートである。
ステップＯ１では、図１８に示すように、Ｚ軸（この軸に沿って、被検体に対してＸ線管および検出器を相対移動する）上の複数の断面位置Ｓ１〜Ｓ６を操作者が設定する。
ステップＯ２では、図２４に示すように、リフォメーション平面Ｒｆ＿Ｐを操作者が設定する。
【００２２】
図３は、前記データ取得部２ａの処理のフローチャートである。なお、フローチャートはＰＡＤ（Program Analysis Diagram）で示している。
ステップＶ１では、被検体に対してＸ線管および検出器をＺ軸に沿って相対移動し、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６ごとにステップＶ２を繰り返す。なお、相対移動するとは、被検体を静止しＸ線管および検出器をＺ軸に沿って移動させる場合とＸ線管および検出器を静止し被検体をＺ軸に沿って移動させる場合の両方を含む意味である。
ステップＶ２では、Ｘ線管と検出器とをＺ軸の周り（被検体の周り）に回転させてビュー（view）を変え、各ビューごとにステップＶ３を繰り返す。
ステップＶ３では、検出器からデータを取得する。
以上により、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのリコン画像の生成に必要な全ビューのデータ（以下、データセットという）が得られる。
【００２３】
図４は、前記リコン画像生成部２ｂの処理のフローチャートである。
ステップＪ１では、各ビューのデータのコンボリューション演算を行い、コンボリューション・データを求めると共にリフォメーション画像生成部２ｃに渡す。
ステップＪ２では、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのデータセットごとにステップＪ３〜Ｊ５を繰り返す。
ステップＪ３では、データセットに対して画像再構成演算（逆投影演算）を行い、リコン画像を求める。そして、リコン画像を、大容量記憶装置３に記憶すると共にリフォメーション画像生成部２ｃに渡す。
ステップＪ４では、リコン画像を表示するように操作者が指示したかを判定する。操作者が指示したなら、ステップＪ５に進む。操作者が指示してないなら、前記ステップＪ２に戻る。
ステップＪ５では、リコン画像を画像表示部２ｄに渡し、リコン画像を表示させる。そして、前記ステップＪ２に戻る。
以上により、図２０に示すように、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのリコン画像Ｇ１，…，Ｇ６が順に生成され、表示される。
【００２４】
図５は、前記リフォメーション画像生成部２ｃの処理を示すフローチャートである。
ステップＡ１では、リコン画像生成部２ｂからリコン画像が渡される毎にステップＡ２を実行する。
ステップＡ２では、リコン画像生成部２ｂから渡されたリコン画像におけるリフォメーション画像部分（当該リコン画像に含まれるリフォメーション画像Ｒｆの部分）を取り出す。このようなリフォメーション画像部分は、図６に示すＲＩ▲１▼やＲＩ▲２▼の部分である。
ステップＡ３では、リコン画像とリコン画像の間の位置のリフォメーション画像部分を生成できるコンボリューション・データが得られる毎にステップＡ４を実行する。このようなリフォメーション画像部分は、図６に示すＲＩ▲１▼(1：m)やＲＩ▲１▼(2：m)やＲＩ▲１▼(3：m)の部分である。
ステップＡ４では、先述の(２)式以降の式を用いて、リコン画像とリコン画像の間の位置のリフォメーション画像部分を生成する。
ステップＡ５では、図６に示すように、それまでに生成したリフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)，ＲＩ▲１▼(2：m)，ＲＩ▲１▼(3：m)，…を合成し、徐々にリフォメーション画像Ｒｆを完成させる。
ステップＡ６では、徐々に完成して行くリフォメーション画像Ｒｆを画像表示部２ｄに渡し、表示させる。
【００２５】
図７は、前記データ取得部２ａと前記リコン画像生成部２ｂと前記リフォメーション画像生成部２ｃの各処理のタイムチャートである。
リコン画像の生成を行うのと並列にリフォメーション画像Ｒｆの生成を進めるため、リフォメーション画像Ｒｆを高速に生成でき、リアルタイム性が得られるようになる。また、高画質を得ることも可能になる。
【００２６】
−第２の実施形態−
図８は、本発明の第２の実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成図である。
このＸ線ＣＴ装置２００は、スキャナ装置１と，処理装置２０と，大容量記憶装置３と，表示モニタ４と，入力装置５とを具備して構成されている。
【００２７】
前記スキャナ装置１は、被検体に対してＸ線管および検出器を一つの軸に沿って相対移動しながら当該軸の周りにＸ線管および検出器を回転させてリコン画像の生成に必要な各ビューのデータを次々に収集するヘリカルスキャン（helical scan）を行うことが出来る。なお、Ｘ線管のみ回転させ、検出器を回転させない場合もある。
前記処理装置２０は、データ取得部２ｅと，リコン画像生成部２ｆと，リフォメーション画像生成部２ｇと，画像表示部２ｄとを具備している。
【００２８】
図９は、操作者による設定のフローチャートである。
ステップＯ１１では、Ｚ軸（この軸に沿って、被検体に対してＸ線管および検出器を相対移動する）上の撮影範囲とピッチ（Ｘ線管の１回転に対応するＺ軸上の移動距離）を操作者が設定する。
ステップＯ１２では、図１８に示すように、Ｚ軸上の複数の断面位置Ｓ１〜Ｓ６を操作者が設定する。
ステップＯ１３では、図２４に示すように、リフォメーション平面Ｒｆ＿Ｐを操作者が設定する。
【００２９】
図１０は、前記データ取得部２ｅの処理のフローチャートである。
ステップＨ１では、ヘリカルスキャンによりリコン画像の生成に必要な各ビューのデータを次々に取得する。
【００３０】
図１１は、前記リコン画像生成部２ｆの処理のフローチャートである。
ステップＲ１では、リコン画像の生成に必要なビューのデータを補間処理により求める。ここで、必要なビューのデータとは、リコン画像を画像再構成演算により生成するためのデータセットを補間演算により算出するのに必要なデータ（例えばリコン画像に対応するＺ軸上の位置の前後１８０゜回転分のデータや前後３６０゜回転分のデータ）を意味する。また、オーバーラップリコン（特開平９−５１８９２号）の場合は、先に生成したリコン画像に重み付け加減算して次のリコン画像を生成するのに必要なデータを意味する。
ステップＲ２では、各ビューのデータのコンボリューション演算を行い、コンボリューション・データを求めると共にリフォメーション画像生成部２ｇに渡す。
ステップＲ３では、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのデータセットごとにステップＲ４〜Ｒ６を繰り返す。
ステップＲ４では、データセットに対して画像再構成演算（逆投影演算）を行い、リコン画像を求める。そして、リコン画像を、大容量記憶装置３に記憶すると共にリフォメーション画像生成部２ｇに渡す。
ステップＲ５では、リコン画像を表示するように操作者が指示したかを判定する。操作者が指示したなら、ステップＲ６に進む。操作者が指示してないなら、前記ステップＲ３に戻る。
ステップＲ６では、リコン画像を画像表示部２ｄに渡し、リコン画像を表示させる。そして、前記ステップＲ３に戻る。
以上により、図２０に示すように、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのリコン画像Ｇ１，…，Ｇ６が順に生成され、表示される。
【００３１】
図１２は、前記リフォメーション画像生成部２ｇの処理のフローチャートである。
ステップＢ１では、リコン画像生成部２ｆからリコン画像が渡される毎にステップＢ２を実行する。
ステップＢ２では、リコン画像生成部２ｆから渡されたリコン画像におけるリフォメーション画像部分（当該リコン画像に含まれるリフォメーション画像Ｒｆの部分）を取り出す。このようなリフォメーション画像部分は、図１３に示すＲＩ▲１▼やＲＩ▲２▼の部分である。
ステップＢ３では、新たなリフォメーション画像部分を生成できるコンボリューション・データが得られる毎にステップＢ４を実行する。このようなリフォメーション画像部分は、図１３に示すＲI▲１▼(1)，ＲI▲１▼(2)，ＲI▲１▼(3)，…の部分である。
ステップＢ４では、先述の(５)式以降の式を用いて、新たなリフォメーション画像部分を生成する。
ステップＢ５では、図１３に示すように、それまでに生成したリフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)，ＲI▲１▼(2)，ＲI▲１▼(3)，…を合成し、徐々にリフォメーション画像Ｒｆを完成させる。
ステップＢ６では、徐々に完成して行くリフォメーション画像Ｒｆを画像表示部２ｄに渡し、表示させる。
【００３２】
図１４は、前記データ取得部２ｅと前記リコン画像生成部２ｆと前記リフォメーション画像生成部２ｇの各処理のタイムチャートである。
リコン画像の生成を行うのと並列にリフォメーション画像Ｒｆの生成を進めるため、リフォメーション画像Ｒｆを高速に生成でき、リアルタイム性が得られるようになる。また、高画質を得ることも可能になる。また、ヘリカルスキャンを行うため、スキャン時間を短縮できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のリフォメーション画像の生成方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、リコン画像の生成を行うのと並列にリフォメーション画像Ｒｆの生成を進めることが出来る。このため、リフォメーション画像Ｒｆを高速に生成でき、リコン画像の断層像の表示とリフォメーション画像の表示とが連動することによるリアルタイム性が得られる。また、画質も高水準に維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成図である。
【図２】図１のＸ線ＣＴ装置における操作者による設定のフローチャートである。
【図３】図１のＸ線ＣＴ装置におけるデータ取得処理のフローチャートである。
【図４】図１のＸ線ＣＴ装置におけるリコン画像生成処理のフローチャートである。
【図５】図１のＸ線ＣＴ装置におけるリフォメーション画像生成処理のフローチャートである。
【図６】リフォメーション画像部分の説明図である。
【図７】図１のＸ線ＣＴ装置の動作のタイムチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成図である。
【図９】図８のＸ線ＣＴ装置における操作者による設定のフローチャートである。
【図１０】図８のＸ線ＣＴ装置におけるデータ取得処理のフローチャートである。
【図１１】図８のＸ線ＣＴ装置におけるリコン画像生成処理のフローチャートである。
【図１２】図８のＸ線ＣＴ装置におけるリフォメーション画像生成処理のフローチャートである。
【図１３】リフォメーション画像部分の説明図である。
【図１４】図８のＸ線ＣＴ装置の動作のタイムチャートである。
【図１５】従来のＸ線ＣＴ装置の一例の構成図である。
【図１６】図８のＸ線ＣＴ装置における操作者による設定のフローチャートである。
【図１７】図１５のＸ線ＣＴ装置におけるデータ取得処理のフローチャートである。
【図１８】複数の断面位置の説明図である。
【図１９】図１５のＸ線ＣＴ装置によるリコン画像生成処理のフローチャートである。
【図２０】複数のリコン画像の説明図である。
【図２１】図１５のＸ線ＣＴ装置におけるボリュームデータ生成処理のフローチャートである。
【図２２】ボリュームデータの説明図である。
【図２３】図１５のＸ線ＣＴ装置におけるリフォメーション画像生成処理を示すフローチャートである。
【図２４】リフォメーション画像の説明図である。
【図２５】図１５のＸ線ＣＴ装置の動作のタイムチャートである。
【符号の説明】
１００，２００ Ｘ線ＣＴ装置
１ スキャナ装置
２，２０ 処理装置
２ａ，２ｅ データ取得部
２ｂ，２ｆ リコン画像生成部
２ｃ，２ｇ リフォメーション画像生成部
２ｄ 画像表示部
３ 大容量記憶装置
４ 表示モニタ
５ 入力装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、リフォメーション（Ｒeformation）画像の生成方法およびＸ線ＣＴ（Ｃomputed Ｔomography）装置に関し、さらに詳しくは、リコン（Ｒeconstruction）画像の平面と交わる平面の画像であるリフォメーション画像をリコン画像の生成と並行して生成することが出来るリフォメーション画像の生成方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、従来のＸ線ＣＴ装置の一例の構成図である。
このＸ線ＣＴ装置５００は、スキャナ装置１と，処理装置５２と，大容量記憶装置３と，表示モニタ４と，入力装置５とを具備して構成されている。
【０００３】
前記スキャナ装置１は、被検体に対してＸ線管および検出器を一つの軸（通常は被検体の体軸に合致する）に沿って相対移動し、当該軸上の断面位置で止め、前記軸の周りにＸ線管および検出器を回転させて画像データの生成に必要な全ビューのデータを収集する。なお、Ｘ線管のみ回転させ、検出器を回転させない場合もある。
【０００４】
前記処理装置５２は、データ取得部２ａと，リコン画像生成部２ｂ’と，ボリュームデータ生成部２ｈと，リフォメーション画像生成部２ｃ’と，画像表示部２ｄとを具備している。
【０００５】
図１６は、操作者による設定のフローチャートである。
ステップＯ１では、図１８に示すように、Ｚ軸（この軸に沿って、被検体に対してＸ線管および検出器を相対移動する）上の複数の断面位置Ｓ１〜Ｓ６を操作者が設定する。
ステップＯ２では、図２４に示すように、リフォメーション平面Ｒｆ＿Ｐを操作者が設定する。
【０００６】
図１７は、前記データ取得部２ａの処理のフローチャートである。なお、フローチャートはＰＡＤ（Program Analysis Diagram）で示している。
ステップＶ１では、被検体に対してＸ線管および検出器をＺ軸に沿って相対移動し、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６ごとにステップＶ２を繰り返す。なお、相対移動するとは、被検体を静止しＸ線管および検出器をＺ軸に沿って移動させる場合とＸ線管および検出器を静止し被検体をＺ軸に沿って移動させる場合の両方を含む意味である。
ステップＶ２では、Ｘ線管と検出器とをＺ軸の周り（被検体の周り）に回転させてビュー（view）を変え、各ビューごとにステップＶ３を繰り返す。
ステップＶ３では、検出器からデータを取得する。
以上により、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのリコン画像の生成に必要な全ビューのデータ（以下、データセットという）が得られる。
【０００７】
図１９は、前記リコン画像生成部２ｂ’の処理のフローチャートである。
ステップＪ１’では、各ビューのデータのコンボリューション演算を行い、コンボリューション・データを求める。
ステップＪ２では、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのデータセットごとにステップＪ３’〜Ｊ５を繰り返す。
ステップＪ３’では、データセットに対して画像再構成演算（逆投影演算）を行い、リコン画像を求める。そして、リコン画像を大容量記憶装置３に記憶する。
ステップＪ４では、リコン画像を表示するように操作者が指示したかを判定する。操作者が指示したなら、ステップＪ５に進む。操作者が指示してないなら、前記ステップＪ２に戻る。
ステップＪ５では、リコン画像を画像表示部２ｄに渡し、リコン画像を表示させる。そして、前記ステップＪ２に戻る。
以上により、図２０に示すように、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのリコン画像Ｇ１，…，Ｇ６が順に生成され、表示される。
【０００８】
図２１は、前記ボリュームデータ生成部２ｈの処理を示すフローチャートである。
ステップＬ１では、全ての断面位置Ｓ１〜Ｓ６でのリコン画像Ｇ１〜Ｇ６を大容量記憶装置３から読み出す。
ステップＬ２では、図２２に示すように、リコン画像Ｇ１〜Ｇ６により各断面位置Ｓ１〜Ｓ６の間を補間して、ボリュームデータＶＤを算出する。
【０００９】
図２３は、前記リフォメーション画像生成部２ｃ’の処理のフローチャートである。
ステップＦ１では、図２４に示すように、リフォメーション平面Ｒｆ＿Ｐ上のボリュームデータＶＤを取り出し、リフォメーション画像Ｒｆを生成する。そして、リフォメーション画像Ｒｆを大容量記憶装置３に記憶する。
ステップＦ２では、リフォメーション画像Ｒｆを画像表示部２ｄに渡し、表示モニタ４で表示させる。
【００１０】
図２５は、前記データ取得部２ａと前記リコン画像生成部２ｂ’と前記ボリュームデータ生成部２ｈと前記リフォメーション画像生成部２ｃ’の各処理のタイムチャートである。
時刻ｔ０は、スキャン開始時刻である。時刻ｔｊは、リフォメーション画像Ｒｆが得られる時刻である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のＸ線ＣＴ装置５００では、次の問題点がある。
(１)リコン画像を全て生成した後からボリュームデータを生成し、それからリフォメーション画像Ｒｆを生成するため、リフォメーション画像Ｒｆが得られるまでの時間が長くかかる。また、検査の現場において断層像の表示と並行して李フォーメーション画像を表示することのリアルタイム性が得られない。
(２)高画質のリフォメーション画像Ｒｆを得るためには、密な間隔でリコン画像を生成すればよいが、そうすると時間がかかり過ぎるため、実際上、ある程度リコン画像の間隔を疎にして画質では妥協せざるを得ない。
そこで、本発明の目的は、リコン画像の生成と並行してリフォメーション画像を高速に生成でき、画質も高水準に維持することが可能なリフォメーション画像の生成方法およびその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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、被検体の体軸上に任意に定められた複数の断面位置の各断面位置おいて前記被検体の体軸周りに少なくともＸ線管を回転させ、該被検体をはさんで該Ｘ線管と対向する検出器にてビューデータを取得し、前記複数の断面位置の各断面位置に定められるリコン画像平面上にリコン画像を生成するとともに、該リコン画像平面と交わる任意の平面をリフォメーション画像平面として定め、該リフォ一メーション画像平面上にリフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成方法であって、前記リコン画像の生成と並行して、ひとつのリコン画像平面とこれに隣り合う他方のリコン画像平面との間をこれらのリコン画像平面と平行な分割乎面にて分割したときの該分割平面と前記リフォメーション画像平面との交線上における前記リフォメーション画像の画像情報の算出を順次行い、リフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成方法を提供する。
ある断面位置を第１の断面位置とし、その一つ後の断面位置を第２の断面位置とする。そして、第１の断面位置で得られた第ｉビューのデータをData1(i)で表し、当該断面位置におけるリフォメーション画像部分（当該断面位置に含まれるリフォメーション画像Ｒｆの部分）をＲＩ▲１▼とし、その生成に必要なビュー数をｍとし、Conv{}をコンボリューション関数とするとき、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼は、次式で与えられる。この式は第１の断面位置におけるリコン画像平面とリフォメーション画像平面との交線における画像情報を与える。
ＲＩ▲１▼＝i=1 mΣ｛Conv{Data1(i)}｝ …(１)
次に、第１の断面位置と第２の断面位置の間をこれらのリコン画像平面と平行な平面でｍ分割したとき、これらの平面とリフォメーション画像平面の交線にあたる各中間位置におけるリフォメーション画像部分をそれぞれＲＩ▲１▼(1：m)〜ＲＩ▲１▼(m-1：m)とし、第２の断面位置で得られた第ｉビューのデータをData2(i)で表すとき、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)は、次式で与えられる。
ＲＩ▲１▼(1：m)＝ＲＩ▲１▼＋Conv{Data2(1)}−Conv{Data1(1)} …(２)
なぜなら、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)は、第１の断面位置でのデータと第２の断面位置でのデータを（ｍ−１）：１で含んでいるため、その比率で第１の断面位置と第２の断面位置の間を内分した位置に対応すると考えられるからである。
同様に、第１の断層位置から第２の断層位置の間のリフォメーション画像部分ＲＩは、次式で与えられる。
ＲＩ▲１▼(2：m)＝ＲＩ▲１▼(1：m)＋Conv{Data2(2)}−Conv{Data1(2)} …(３)
…
ＲＩ▲１▼(m-1：m)＝ＲＩ▲１▼(m-2：m)＋Conv{Data2(m-1)}−Conv{Data1(m-1)}
ここで、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼は、第１の断面位置におけるリコン画像Ｇ１の一部を取り出せばよいから、上記(１)式は実際には計算しなくてもよい。また、上記(２)式以降に使うコンボリューション・データConv{Data1(1)}〜Conv{Data2(m-1)}は、リコン画像Ｇを生成するために元々使用していたデータである。よって、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)〜ＲＩ▲１▼(m-1：m)を求めるために新たに必要になる処理は加減算だけであり、僅かな処理の増加だけで済む。
上記リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)〜ＲＩ▲１▼(m-1：m)を合成すれば、第１の断層位置と第２の断層位置の間のリフォメーション画像部分ＲI1-2が得られる。第２の断層位置と第３の断層位置の間およびそれ以後の断層位置の間でも同様の処理を繰り返し、得られたリフォメーション画像部分ＲI1-2，ＲI2-3，…を合成すれば、リフォメーション画像Ｒｆが得られる。
なお、上記リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)〜ＲＩ▲１▼(m-1：m)を全て求めれば高画質のリフォメーション画像Ｒｆを生成できるが、データ量を減らすため、画質の低下を許容できる範囲で適当に間引いて（上記(２)式以降の式を適当にまとめて）、リフォメーション画像部分を求めてもよい。
【００１３】
さて、上記第１の観点によるリフォメーション画像の生成方法では、ある断面位置と一つ後の断面位置の間の前記軸方向の所定位置のリフォメーション画像部分の生成に必要なビューのデータを前記一つ後の断面位置で取得する毎に、上記(２)式以降の式（または(２)式以降の式を適当にまとめた式）を用いて前記所定位置のリフォメーション画像部分を生成することを、前記軸方向に前記所定位置を移動させながら繰り返す。よって、リコン画像の生成と並行して高速にリフォメーション画像を生成でき、リコン画像の断層像の表示とリフォメーション画像の表示とが連動することによるリアルタイム性が得られる。また、画質も高水準に維持される。
【００１４】
第２の観点では、本発明は、Ｘ線管及び被検体をはさんで該Ｘ線管と対向する検出器に対して被検体を該被検体の体軸方向に相対移動しながら、前記被検体の体軸周りに少なくともＸ線管を回転させ、該検出器にてビューデータを取得し、被検体の体軸上に任意に定められた複数の断面位置の各断面位置に定められるリコン画像平面上にリコン画像を生成するとともに、該リコン画像の平面と交わる任意の平面をリフォメーション画像平面として定め、該リフォメーション画像平面上にリフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成方法であって、前記リコン画像の生成と並行して、リコン画像平面と平行であって所望の数のビユーに対応したピッチで想定された平面と前記リフォメーション画像平面との交線上における前記リフォメーション画像の画像情報の算出を順次行い、リフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成方法を提供する。
ヘリカルスキャンにより軸方向の各撮影位置で得られたデータを順にDatah(1)，Datah(2)，Datah(3)，…で表し、軸方向の第１の所定位置におけるリフォメーション画像部分をＲＩ▲１▼とし、その生成に必要なビュー数をｍとし、Conv{}をコンボリューション関数とするとき、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼は、次式で与えられる。但し、軸方向の第１の所定位置には１つのビューのデータしかないため、他のビューのデータは前後の撮影位置のデータから補間処理により求める。
ＲＩ▲１▼＝i=1 mΣ｛Conv{Datah(i)}｝ …(４)
次に、第１の所定位置から１ビュー分進んだ第２の所定位置におけるリフォメーション画像部分をＲI▲１▼(1)とするとき、リフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)は、次式で与えられる。
ＲI▲１▼(1)＝ＲＩ▲１▼＋Conv{Datah(m+1)}−Conv{Datah(1)} …(５)
なぜなら、リフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)は、第１の所定位置で用いたデータよりも１ビュー分だけ進んだ第２の所定位置でのデータを用いているため、１ビュー分だけ進んだ第２の所定位置に対応すると考えられるからである。
同様に、新たなビューのデータを取得した第２の所定位置以後の所定位置でのリフォメーション画像部分ＲＩは、次式で与えられる。
ＲI▲１▼(2)＝ＲI▲１▼(1)＋Conv{Datah(m+2)}−Conv{Datah(2)} …(６)
ＲI▲１▼(3)＝ＲI▲１▼(2)＋Conv{Datah(m+3)}−Conv{Datah(3)}
…
ここで、リコン画像Ｇ１を生成する断面位置を第１の所定位置とすれば、リフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼は、リコン画像Ｇ１の一部を取り出せばよいから、上記(４)式は実際には計算しなくてもよい。また、上記(５)式以降に使うコンボリューション・データConv{Datah(i)}は、リコン画像Ｇを生成するために元々使用していたデータである。よって、リフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)，ＲI▲１▼(2)，…を求めるために新たに必要になる処理は加減算だけであり、僅かな処理の増加だけで済む。
上記リフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)，ＲI▲１▼(2)，…を合成すれば、リフォメーション画像Ｒｆが得られる。
なお、上記リフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)，ＲI▲１▼(2)，…を全て求めれば高画質のリフォメーション画像Ｒｆを生成できるが、データ量を減らすため、画質の低下を許容できる範囲で適当に間引いて（上記(５)式以降の式を適当にまとめて）、リフォメーション画像部分を求めてもよい。
【００１５】
さて、上記第２の観点によるリフォメーション画像の生成方法では、所定位置のリフォメーション画像部分の生成に必要なビューのデータを取得する毎に、上記(５)式以降の式（または(５)式以降の式を適当にまとめた式）を用いて前記所定位置のリフォメーション画像部分を生成することを、前記軸方向に前記所定位置を移動させながら繰り返す。よって、リコン画像の生成と並行して高速にリフォメーション画像を生成でき、リコン画像の断層像の表示とリフォメーション画像の表示とが連動することによるリアルタイム性が得られる。また、画質も高水準に維持される。
【００１６】
第３の観点では、本発明は、被検体の体軸上に任意に定められた複数の断面位置の各断面位置において前記体軸周りに回転可能なＸ線管と、該被検体をはさんで該Ｘ線管と対向しうる位置に設けられ、ビューデータを取得する検出器と、前記複数の断面位置の各断面位置に定められるリコン画像平面上にリコン画像を生成するリコン画像生成手段と、該リコン画像の平面と交わる任意の平面をリフォメーション画像平面として定めたとき、該リフォメーション画像平面上にリフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段であって、前記リコン画像の生成と並行して、ひとつのリコン画像平面とこれに隣り合う他方のリコン面像平面との間をこれらのリコン画像平面と平行な分割平面にて分割したときの該分割平面と前記リフォメーション画像平面との交線上における前記リフォメーション画像の画像情報の算出を順次行い、リフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段とを具備したＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第１の観点によるリフォメーション画像の生成方法を好適に実施できる。
【００１７】
第４の観点では、本発明は、Ｘ線管及び被検体をはさんで該Ｘ線管と対向する検出器に対して被検体を該被検体の体軸方向に相対移動しながら、前記被検体の体軸周りに少なくともＸ線管を回転させ、該検出器にてビューデータを取得し、被検体の体軸上に任意に定められた複数の断面位置の各断面位置に定められるリコン画像平面上にリコン画像を生成するＸ線ＣＴ装置において、該リコン画像の平面と交わる任意の平面をリフォメーション面像平面として定め、該リフォメーション画像平面上にリフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段であって、前記リコン面像の生成と並行して、リコン画像平面と平行であって所望の数のビューに対応したピッチで想定された平面と前記リフォメーション画像平面との交線上における前記リフォメーション画像の画像情報の算出を順次行い、リフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段を設けたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、上記第２の観点によるリフォメーション画像の生成方法を好適に実施できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す本発明の実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１９】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、スキャナ装置１と，処理装置２と，大容量記憶装置３と，表示モニタ４と，入力装置５とを具備して構成されている。
【００２０】
前記スキャナ装置１は、被検体に対してＸ線管および検出器を一つの軸（通常は被検体の体軸に合致する）に沿って相対移動し、当該軸上の断面位置で止め、前記軸の周りにＸ線管および検出器を回転させてリコン画像の生成に必要な全ビューのデータを収集する。なお、Ｘ線管のみ回転させ、検出器を回転させない場合もある。
前記処理装置２は、データ取得部２ａと，リコン画像生成部２ｂと，リフォメーション画像逐次生成部２ｃと，画像表示部２ｄとを具備している。
【００２１】
図２は、操作者による設定のフローチャートである。
ステップＯ１では、図１８に示すように、Ｚ軸（この軸に沿って、被検体に対してＸ線管および検出器を相対移動する）上の複数の断面位置Ｓ１〜Ｓ６を操作者が設定する。
ステップＯ２では、図２４に示すように、リフォメーション平面Ｒｆ＿Ｐを操作者が設定する。
【００２２】
図３は、前記データ取得部２ａの処理のフローチャートである。なお、フローチャートはＰＡＤ（Program Analysis Diagram）で示している。
ステップＶ１では、被検体に対してＸ線管および検出器をＺ軸に沿って相対移動し、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６ごとにステップＶ２を繰り返す。なお、相対移動するとは、被検体を静止しＸ線管および検出器をＺ軸に沿って移動させる場合とＸ線管および検出器を静止し被検体をＺ軸に沿って移動させる場合の両方を含む意味である。
ステップＶ２では、Ｘ線管と検出器とをＺ軸の周り（被検体の周り）に回転させてビュー（view）を変え、各ビューごとにステップＶ３を繰り返す。
ステップＶ３では、検出器からデータを取得する。
以上により、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのリコン画像の生成に必要な全ビューのデータ（以下、データセットという）が得られる。
【００２３】
図４は、前記リコン画像生成部２ｂの処理のフローチャートである。
ステップＪ１では、各ビューのデータのコンボリューション演算を行い、コンボリューション・データを求めると共にリフォメーション画像生成部２ｃに渡す。
ステップＪ２では、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのデータセットごとにステップＪ３〜Ｊ５を繰り返す。
ステップＪ３では、データセットに対して画像再構成演算（逆投影演算）を行い、リコン画像を求める。そして、リコン画像を、大容量記憶装置３に記憶すると共にリフォメーション画像生成部２ｃに渡す。
ステップＪ４では、リコン画像を表示するように操作者が指示したかを判定する。操作者が指示したなら、ステップＪ５に進む。操作者が指示してないなら、前記ステップＪ２に戻る。
ステップＪ５では、リコン画像を画像表示部２ｄに渡し、リコン画像を表示させる。そして、前記ステップＪ２に戻る。
以上により、図２０に示すように、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのリコン画像Ｇ１，…，Ｇ６が順に生成され、表示される。
【００２４】
図５は、前記リフォメーション画像生成部２ｃの処理を示すフローチャートである。
ステップＡ１では、リコン画像生成部２ｂからリコン画像が渡される毎にステップＡ２を実行する。
ステップＡ２では、リコン画像生成部２ｂから渡されたリコン画像におけるリフォメーション画像部分（当該リコン画像に含まれるリフォメーション画像Ｒｆの部分）を取り出す。このようなリフォメーション画像部分は、図６に示すＲＩ▲１▼やＲＩ▲２▼の部分である。
ステップＡ３では、リコン画像とリコン画像の間の位置のリフォメーション画像部分を生成できるコンボリューション・データが得られる毎にステップＡ４を実行する。このようなリフォメーション画像部分は、図６に示すＲＩ▲１▼(1：m)やＲＩ▲１▼(2：m)やＲＩ▲１▼(3：m)の部分である。
ステップＡ４では、先述の(２)式以降の式を用いて、リコン画像とリコン画像の間の位置のリフォメーション画像部分を生成する。
ステップＡ５では、図６に示すように、それまでに生成したリフォメーション画像部分ＲＩ▲１▼(1：m)，ＲＩ▲１▼(2：m)，ＲＩ▲１▼(3：m)，…を合成し、徐々にリフォメーション画像Ｒｆを完成させる。
ステップＡ６では、徐々に完成して行くリフォメーション画像Ｒｆを画像表示部２ｄに渡し、表示させる。
【００２５】
図７は、前記データ取得部２ａと前記リコン画像生成部２ｂと前記リフォメーション画像生成部２ｃの各処理のタイムチャートである。
リコン画像の生成を行うのと並列にリフォメーション画像Ｒｆの生成を進めるため、リフォメーション画像Ｒｆを高速に生成でき、リアルタイム性が得られるようになる。また、高画質を得ることも可能になる。
【００２６】
−第２の実施形態−
図８は、本発明の第２の実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成図である。
このＸ線ＣＴ装置２００は、スキャナ装置１と，処理装置２０と，大容量記憶装置３と，表示モニタ４と，入力装置５とを具備して構成されている。
【００２７】
前記スキャナ装置１は、被検体に対してＸ線管および検出器を一つの軸に沿って相対移動しながら当該軸の周りにＸ線管および検出器を回転させてリコン画像の生成に必要な各ビューのデータを次々に収集するヘリカルスキャン（helical scan）を行うことが出来る。なお、Ｘ線管のみ回転させ、検出器を回転させない場合もある。
前記処理装置２０は、データ取得部２ｅと，リコン画像生成部２ｆと，リフォメーション画像生成部２ｇと，画像表示部２ｄとを具備している。
【００２８】
図９は、操作者による設定のフローチャートである。
ステップＯ１１では、Ｚ軸（この軸に沿って、被検体に対してＸ線管および検出器を相対移動する）上の撮影範囲とピッチ（Ｘ線管の１回転に対応するＺ軸上の移動距離）を操作者が設定する。
ステップＯ１２では、図１８に示すように、Ｚ軸上の複数の断面位置Ｓ１〜Ｓ６を操作者が設定する。
ステップＯ１３では、図２４に示すように、リフォメーション平面Ｒｆ＿Ｐを操作者が設定する。
【００２９】
図１０は、前記データ取得部２ｅの処理のフローチャートである。
ステップＨ１では、ヘリカルスキャンによりリコン画像の生成に必要な各ビューのデータを次々に取得する。
【００３０】
図１１は、前記リコン画像生成部２ｆの処理のフローチャートである。
ステップＲ１では、リコン画像の生成に必要なビューのデータを補間処理により求める。ここで、必要なビューのデータとは、リコン画像を画像再構成演算により生成するためのデータセットを補間演算により算出するのに必要なデータ（例えばリコン画像に対応するＺ軸上の位置の前後１８０゜回転分のデータや前後３６０゜回転分のデータ）を意味する。また、オーバーラップリコン（特開平９−５１８９２号）の場合は、先に生成したリコン画像に重み付け加減算して次のリコン画像を生成するのに必要なデータを意味する。
ステップＲ２では、各ビューのデータのコンボリューション演算を行い、コンボリューション・データを求めると共にリフォメーション画像生成部２ｇに渡す。
ステップＲ３では、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのデータセットごとにステップＲ４〜Ｒ６を繰り返す。
ステップＲ４では、データセットに対して画像再構成演算（逆投影演算）を行い、リコン画像を求める。そして、リコン画像を、大容量記憶装置３に記憶すると共にリフォメーション画像生成部２ｇに渡す。
ステップＲ５では、リコン画像を表示するように操作者が指示したかを判定する。操作者が指示したなら、ステップＲ６に進む。操作者が指示してないなら、前記ステップＲ３に戻る。
ステップＲ６では、リコン画像を画像表示部２ｄに渡し、リコン画像を表示させる。そして、前記ステップＲ３に戻る。
以上により、図２０に示すように、各断面位置Ｓ１，…，Ｓ６でのリコン画像Ｇ１，…，Ｇ６が順に生成され、表示される。
【００３１】
図１２は、前記リフォメーション画像生成部２ｇの処理のフローチャートである。
ステップＢ１では、リコン画像生成部２ｆからリコン画像が渡される毎にステップＢ２を実行する。
ステップＢ２では、リコン画像生成部２ｆから渡されたリコン画像におけるリフォメーション画像部分（当該リコン画像に含まれるリフォメーション画像Ｒｆの部分）を取り出す。このようなリフォメーション画像部分は、図１３に示すＲＩ▲１▼やＲＩ▲２▼の部分である。
ステップＢ３では、新たなリフォメーション画像部分を生成できるコンボリューション・データが得られる毎にステップＢ４を実行する。このようなリフォメーション画像部分は、図１３に示すＲI▲１▼(1)，ＲI▲１▼(2)，ＲI▲１▼(3)，…の部分である。
ステップＢ４では、先述の(５)式以降の式を用いて、新たなリフォメーション画像部分を生成する。
ステップＢ５では、図１３に示すように、それまでに生成したリフォメーション画像部分ＲI▲１▼(1)，ＲI▲１▼(2)，ＲI▲１▼(3)，…を合成し、徐々にリフォメーション画像Ｒｆを完成させる。
ステップＢ６では、徐々に完成して行くリフォメーション画像Ｒｆを画像表示部２ｄに渡し、表示させる。
【００３２】
図１４は、前記データ取得部２ｅと前記リコン画像生成部２ｆと前記リフォメーション画像生成部２ｇの各処理のタイムチャートである。
リコン画像の生成を行うのと並列にリフォメーション画像Ｒｆの生成を進めるため、リフォメーション画像Ｒｆを高速に生成でき、リアルタイム性が得られるようになる。また、高画質を得ることも可能になる。また、ヘリカルスキャンを行うため、スキャン時間を短縮できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のリフォメーション画像の生成方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、リコン画像の生成を行うのと並列にリフォメーション画像Ｒｆの生成を進めることが出来る。このため、リフォメーション画像Ｒｆを高速に生成でき、リコン画像の断層像の表示とリフォメーション画像の表示とが連動することによるリアルタイム性が得られる。また、画質も高水準に維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成図である。
【図２】図１のＸ線ＣＴ装置における操作者による設定のフローチャートである。
【図３】図１のＸ線ＣＴ装置におけるデータ取得処理のフローチャートである。
【図４】図１のＸ線ＣＴ装置におけるリコン画像生成処理のフローチャートである。
【図５】図１のＸ線ＣＴ装置におけるリフォメーション画像生成処理のフローチャートである。
【図６】リフォメーション画像部分の説明図である。
【図７】図１のＸ線ＣＴ装置の動作のタイムチャートである。
【図８】本発明の第２の実施形態のＸ線ＣＴ装置の構成図である。
【図９】図８のＸ線ＣＴ装置における操作者による設定のフローチャートである。
【図１０】図８のＸ線ＣＴ装置におけるデータ取得処理のフローチャートである。
【図１１】図８のＸ線ＣＴ装置におけるリコン画像生成処理のフローチャートである。
【図１２】図８のＸ線ＣＴ装置におけるリフォメーション画像生成処理のフローチャートである。
【図１３】リフォメーション画像部分の説明図である。
【図１４】図８のＸ線ＣＴ装置の動作のタイムチャートである。
【図１５】従来のＸ線ＣＴ装置の一例の構成図である。
【図１６】図８のＸ線ＣＴ装置における操作者による設定のフローチャートである。
【図１７】図１５のＸ線ＣＴ装置におけるデータ取得処理のフローチャートである。
【図１８】複数の断面位置の説明図である。
【図１９】図１５のＸ線ＣＴ装置によるリコン画像生成処理のフローチャートである。
【図２０】複数のリコン画像の説明図である。
【図２１】図１５のＸ線ＣＴ装置におけるボリュームデータ生成処理のフローチャートである。
【図２２】ボリュームデータの説明図である。
【図２３】図１５のＸ線ＣＴ装置におけるリフォメーション画像生成処理を示すフローチャートである。
【図２４】リフォメーション画像の説明図である。
【図２５】図１５のＸ線ＣＴ装置の動作のタイムチャートである。
【符号の説明】
１００，２００ Ｘ線ＣＴ装置
１ スキャナ装置
２，２０ 処理装置
２ａ，２ｅ データ取得部
２ｂ，２ｆ リコン画像生成部
２ｃ，２ｇ リフォメーション画像生成部
２ｄ 画像表示部
３ 大容量記憶装置
４ 表示モニタ
５ 入力装置
Claims (4)
- 被検体の体軸上に任意に定められた複数の断面位置の各断面位置において前記体軸周りに回転可能なＸ線管と、
該被検体をはさんで該Ｘ線管と対向しうる位置に設けられ、ビューデータを取得する検出器と、
前記複数の断面位置の各断面位置に定められるリコン画像平面上にリコン画像を生成するリコン画像生成手段と、
該リコン画像の平面と交わる任意の平面をリフォメーション画像平面として定めたとき、該リフォメーション画像平面上にリフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段であって、ひとつのリコン画像平面とこれに隣り合う他方のリコン画像平面との間をこれらのリコン画像平面と平行な分割平面にてm分割し、前記ひとつのリコン画像平面で得られた第iビューのデータをData1(i)とし、そのリコン画像平面におけるリフォメーション画像部分をＲＩ１とし、コンボリューション関数をConv{}としたとき、ＲＩ１が
ＲＩ１＝i=1 mΣ{Conv{Data1(i)}}
で与えられることに基づいて、前記リコン画像の生成と並行して、前記分割平面と前記リフォメーション画像平面との交線上における前記リフォメーション画像の画像情報の算出を順次行い、リフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - 請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記リフォメーション画像生成手段は、前記m分割したとき、前記交線にあたる各中間位置におけるリフォメーション画像部分をそれぞれＲＩ１(1:m)〜ＲＩ１(m-1:m)とし、前記他方のリコン画像平面で得られた第iビューのデータをData2(i)としたとき、リフォメーション画像部分が、
ＲＩ１(1:m)＝ＲＩ１＋Conv{Data2(1)}− Conv{Data1(1)}
ＲＩ１(2:m)＝ＲＩ１(1:m)＋Conv{Data2(2)}− Conv{Data1(2)}
・・・
ＲＩ１(m-1:m)＝ＲＩ１(m-2:m)＋Conv{Data2(m-1)}− Conv{Data1(m-1)}
で与えられることに基づいて、リフォメーション画像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - Ｘ線管及び被検体をはさんで該Ｘ線管と対向する検出器に対して被検体を該被検体の体軸方向に相対移動しながら、前記被検体の体軸周りに少なくともＸ線管を回転させてヘリカルスキャンを行い、該検出器にてビューデータを取得し、被検体の体軸上に任意に定められた複数の断面位置の各断面位置に定められるリコン画像平面上にリコン画像を生成するＸ線ＣＴ装置において、
該リコン画像の平面と交わる任意の平面をリフォメーション画像平面として定め、該リフォメーション画像平面上にリフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段であって、前記ヘリカルスキャンにより体軸方向の各撮影位置で得られたデータを順にDatah(1), Datah(2), Datah(3), ・・・とし、体軸方向の第１の所定位置におけるリフォメーション画像部分をＲＩ１とし、その生成に必要なビュー数をmとし、コンボリューション関数をConv{}としたとき、ＲＩ１が
ＲＩ１＝i=1 mΣ{Conv{Datah(i)}}
で与えられることに基づいて、前記リコン画像の生成と並行して、リコン画像平面と平行であって所望の数のビューに対応したピッチで想定された平面と前記リフォメーション画像平面との交線上における前記リフォメーション画像の画像情報の算出を順次行い、リフォメーション画像を生成するリフォメーション画像生成手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - 請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記リフォメーション画像生成手段は、前記第１の所定位置から１ビュー分進んだ第２の所定位置におけるリフォメーション画像部分をＲＩ１(1)としたとき、ＲＩ１(1)が、
ＲＩ１(1)＝ＲＩ１＋Conv{Datah(m+1)}− Conv{Datah(1)}
で与えられ、同様に、前記第２の所定位置から１ビュー分進んだ第３の所定位置におけるリフォメーション画像部分をＲＩ１(2)としたとき、ＲＩ１(2)が、
ＲＩ１(2)＝ＲＩ１＋Conv{Datah(m+2)}− Conv{Datah(2)}
で与えられることを進めていって与えられたリフォメーション画像部分に基づいて、リフォメーション画像を生成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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