JP3866431B2 - 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、被検体の周囲を螺旋状にスキャンを行って形成されたＸ線像を複数の検出器列で検出するマルチスライス用のＸ線ＣＴ装置に関する。特に、寝台または架台を傾斜させて螺旋状にスキャンを行って収集したデータに基づくデータ補間および画像再構成を実現するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ヘリカルスキャン方式を用いるＸ線ＣＴ装置が提案されている。ヘリカルスキャン方式は、図１１（ｂ）に示すように、Ｘ線焦点と検出器を連続的に回転させながらこの回転と同期させて寝台を被検体の体軸方向（以下、Ｚ軸方向と称する）に移動させて被検体の断層像データを収集する。このヘリカルスキャンは、Ｘ線焦点と検出器の中心点を回転中心として回転させながら、寝台を被検体の体軸方向に移動させる。従って、図１１（ｂ）より被検体を基準とすると、Ｘ線焦点と検出器は螺旋軌道をとることが理解される。図１１（ａ）は、１回転毎に寝台を移動させてデータ収集するコンベンショナルスキャン方式を説明する図である。このヘリカルスキャン方式は、コンベンショナルスキャン方式と比較して、広範囲かつ高速なスキャンを実現する。
【０００３】
このヘリカルスキャンを用いたＸ線ＣＴ装置は、さらに検出器の構成によりシングルスライスＣＴ装置とマルチスライスＣＴ装置の２種類に大別される。
【０００４】
第１のシングルスライスＣＴ装置は、ファン状のＸ線ビーム（以下、ファンビームと称する）を曝射するＸ線ビーム発生源と、ファン状あるいは直線状にＭチャンネル（例えば１０００チャンネル）の検出素子を１列に並べた検出器を有する。このシングルスライスＣＴ装置は、Ｘ線ビーム発生源と検出器を被検体の周囲に回転させ、１回転でＭデータ（例えば１０００データ）を収集する。尚、１回のデータ収集を１ビューと称する。
【０００５】
第２のマルチスライスＣＴ装置は、円錐状のＸ線ビーム（以下、コーンビームと称する）を曝射するＸ線ビーム発生源と、Ｍチャンネルの検出器を円弧状に配列した検出器列をＺ軸（体軸）方向に複数列並べた（Ｍチャンネル×Ｎ列）２次元検出器を有する。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ検出器列が２列、４列、８列である検出器を示す。このマルチスライスＣＴ装置は、Ｘ線ビーム発生源と検出器を被検体の周囲に回転させ、１回転でＭ×Ｎデータを収集する。従って、第１のシングルスライスＣＴ装置と比較して、広範囲を高精細かつ高速にスキャンすることができる。
【０００６】
図１２（ｄ）に示すスキャンにおける座標系において、Ｚ軸方向（体軸方向）は、スライスが進行するスライス方向と一致する。
【０００７】
図１３（ａ）は、マルチスライスＣＴ装置のスキャンをＺ軸方向からみた図である。図中の円は有効視野直径ＦＯＶ（Field of View）を示す。ＦＣＤは、Ｘ線焦点と回転中心の距離（Focus Rotation Center Distance）を示す。図１３（ｂ）は、４列マルチスライスＣＴをＺ軸に垂直な方向からＺ軸を含めて見た図である。Ｘ線焦点から検出器素子へ入射するＸ線が回転中心を通過するときの（即ち、ＦＣＤの）Ｚ軸方向のビームの厚みを基本スライス厚Ｔとする。図１３（ｂ）の例では、２列目と３列目の検出器の間に中心スライスが存在する。１回転当たりの寝台送り量をヘリカルピッチと称する。マルチスライスＣＴにおけるヘリカルピッチＰは、検出器列数Ｎと基本スライス厚Ｔの積となる。
【０００８】
次に、ヘリカルスキャン方式における画像再構成処理の概要を説明する。尚、以下では図１４（ａ）に示すように、回転中心に矢印の信号だけが存在する被検体を想定する。
【０００９】
（１）投影データ収集処理
第１に、図１４（ｂ）に示すように、まず、ヘリカルスキャンの各ビューで検出器により収集された投影データを収集する。この投影データは、検出器の感度、Ｘ線強度など、種々の物理的要因を考慮して補正される。この補正後のデータを生データと称する。
【００１０】
（２）ヘリカル補間処理
第２に、ヘリカルスキャンの場合には、生データをＺ軸方向に補間処理して所望するスライス面上の補間データを生成する。これは、例えば図１６（ａ）に示すように、ヘリカルスキャンでは目的とするスライス面では１ビューのデータしか収集されないために行われる処理である。補間処理の詳細は後述する。
【００１１】
（３）コンボリューション処理
第３に、図１４（ｄ）に示すように、それぞれの角度の補間データと再構成関数（フィルタ関数）をコンボリューション演算する。図１５にフィルタの形状の例を示す。これらのフィルタ形状は得られるべき画像データの特徴に応じて選択される。演算後のコンボリューションデータは実際に存在した信号の周囲が窪んだ形状を示す。
【００１２】
（４）逆投影・ファンビーム再構成処理
第４に、コンボリューションデータをデータ収集時のＸ線の通過パス上の全画素（ピクセル）に加算する逆投影演算を行う。図１４（ｃ）は、ある角度における逆投影演算を示す。この逆投影演算をビーム形状に応じて必要な角度分繰り返し行うと、元の信号だけが残り、所望する画像データがファンビーム再構成される。
【００１３】
ここで、マルチスライスＣＴ装置でヘリカルスキャンを行った場合の補間手法を説明する。これらの補間手法には、例えば、目的とするスライス位置を挟む２つの実データを補間して補間データを得る隣接補間法がある。この隣接補間法は、特開平４−２２４７３６号公報に開示されている。図１７に４列のマルチスライスＣＴでヘリカルピッチが４の場合の隣接補間法の概念図を示す。この隣接補間法は、シングルスライスＣＴ装置の場合の３６０度補間法を拡張した手法である。図１６（ａ）に示すように、３６０度補間法は、目的とするスライス面を挟んでおり、かつ最も近い同位相の２ビューの実データを、スライス面とサンプリング位置の距離の逆比で線形補間する２点補間法である。この処理を必要な全ての位相分繰り返し行う。
【００１４】
またこの他、特開平９−２３４１９５号公報では、多点重み付け加算を行うフィルタ補間法が開示されている。図１８にフィルタ補間法の概念図を示す。このフィルタ補間法は、目的とするスライス位置で前述の隣接補間法を用いてＸ線ビームを補間するとともに、図このスライス位置を中心として前後にずらした少なくとも２つのスライス位置で隣接補間法を用いてＸ線ビームを補間し、これらのＸ線ビームを重み付け加算して目的とするスライスの補間データを得る。
【００１５】
さらに、これらの補間手法には、シングルスライスＣＴ装置でも用いられる対向ビーム補間法を用いることもできる。この対向ビーム補間法は、図１６（ｃ）の破線で示す対向ビームを各焦点位置から抜き出した仮想的データである対向データを形成する。この対向データと実データを、図１６（ｂ）に示すように線形補間する２点補間法である。特開平９−２３４１９５号公報では、この対向ビーム補間法を拡張した新対向ビーム補間法が開示されている。図１９に新対向ビーム補間法の概念図を示す。この新対向ビーム補間法は、対向データと実データを問わず、全ビームの中からスライス面を挟んで最も近い２つのビームを内挿補間して目的とするスライスの補間データを得る。図１７の斜線領域は、マルチスライスＣＴにおける実データを用いた隣接補間法のデータサンプリング範囲の一例を示す。図１９の斜線領域は、実データと対向データを用いた補間（新対向ビーム補間法）のデータサンプリング範囲の一例を示す。
【００１６】
マルチスライスＣＴ装置でヘリカルスキャンを行う場合には、上述の各種ヘリカル補間手法を用いて補間データが生成され、画像再構成が行われる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のマルチスライスＣＴ装置には、以下の問題点があった。
【００１８】
臨床においては、垂直なスライス面のスキャンだけではなく、架台を傾斜させて体軸方向（寝台移動方向）に垂直でない傾斜面のデータをスキャン収集して画像再構成することが通常行われる。以下、かかるスキャンをチルトスキャンと称する。このチルトスキャンの場合のスライス面をチルト面と称する。
【００１９】
図２０を用いて、チルトスキャンにおける座標系を定義する。架台の傾斜角度をチルト角αとすると、体軸（Ｚ軸）に対してチルト角αだけ傾斜してＺ’軸が定義される。図２０ではＺ’軸はスライスの進行方向であり、管球と検出器を含む架台回転面（即ち、チルト面）に対して垂直に定義される。Ｘ軸は、チルト前後の２つのスライス面が交差してできる直線である。さらに、この座標系は、Ｘ軸とＺ’軸にそれぞれ垂直なＹ’軸と、Ｘ軸とＺ軸にそれぞれ垂直なＹ軸とから構成される。図２０では、Ｚ軸方向に寝台が移動される。一方、架台は点線で示されるように隣接スライスをスキャンしてＺ’軸方向に進行する。この図２０の座標系は任意のチルト方向およびチルト角度に適用できる。図２０に示すチルトスキャンにおける座標系から理解されるように、Ｚ軸方向とＺ’軸方向（スライス方向）は一致せず、所定のチルト角度をなす。
【００２０】
しかしながら、上述した従来の各種のヘリカル補間手法は、寝台の移動する体軸方向とスライス面が垂直の角度をなす限りにおいて適用可能な手法であった。このため、マルチスライスＣＴで架台を傾斜させてヘリカルスキャンを行った場合には、前述の補間手法が適用できないという問題点があった。
【００２１】
以下に、その理由を説明する。即ち、マルチスライスＣＴ装置において、架台を角度αだけチルトさせてヘリカルスキャンを行う場合、架台の各検出器列の回転中心は、上下方向、即ちＹ’軸或いはＹ軸方向にずれてしまう。図２１を用いてこのずれを説明する。図２１の太線で示すファンビームは１列目の検出器に対するｎ回転目のＸ線焦点とＸ線パスである。他方、図２１の細線で示すファンビームは２列目の検出器に対するｎ回転目のＸ線焦点とＸ線パスである。図２１から容易に理解されるように、Ｚ軸方向から観察すると、同一のチャンネルに対する各検出器列ごとのＸ線パスがずれて（寝台の移動方向に動いていく）ことになる。従って、このような異なる焦点位置からのＸ線を収集したデータ同士は、ファン状に広がるＸ線パスがずれてしまうことになる。
【００２２】
尚、ここで中心スライス（図１３（ｂ）に示す）からのＹ’軸方向へのずれ（ShiftY'(n)）およびＹ軸方向へのずれ（ShiftY(n)）はそれぞれ下記の式１および式２で表される。
【００２３】
【数１】
ここでは、収集列数をＮ、各列のスライス厚をSlice、Ｘ線焦点とＺ’座標が等しい中心スライスＮｃ、中心スライスから各スライスまでのＺ’座標上の距離をＺｔ（ｎ）とおく。
【００２４】
上述したヘリカル補間においては、ぼけを排除した実用的な画質の再構成画像データを得るために、ある画素（ピクセル）から焦点までの距離が一定であるデータ同士を補間しなければならない。このため、補間すべき相手のデータ同士は、補間を行うＺ’軸方向から観察すると１つの焦点から出た同じパスのデータである必要がある。換言するとＸ−Ｙ’軸方向のずれはなく、Ｚ’軸方向にのみずれているデータを補間の基データとする必要がある。
【００２５】
しかしながら、上述した架台のチルトを行うと、補間データを生成するための２点あるいは多点の実データ群（または実データと対向データ）となる各列の収集データは、Ｘ線焦点およびＸ線パスがＸ−Ｙ’平面方向にずれてしまう。即ち、あるデータの補間の相手とすべき、同一のビュー角・レイ角（チャンネル角）のデータが、Ｘ−Ｙ’平面方向にずれていることになる。このため補間すべき相手のデータがいないことになる。
【００２６】
尚、上述のシングルスライスＣＴ装置の場合にも、架台のチルトにより管球と検出器を含む架台回転面と寝台移動方向が垂直でなくなる。しかし、シングルスライスＣＴ装置の検出器列は１列のみであるので、上記のＸ線パスのずれは発生しない。従って、シングルスライスＣＴの画像再構成では、チルト角α分の傾斜は無視して同一のビュー角とチャンネル角（即ちレイ角）のデータ同士をヘリカル補間して通常のファンビーム直接逆投影法などで画像再構成を行えば足りる。
【００２７】
このように、マルチスライスＣＴ装置でヘリカルスキャンを行った場合においては、図１７、図１８、図１９に示すようなマルチスライスＣＴ装置におけるヘリカル補間・画像再構成の手法（例えば、１回転分のデータを切り出してヘリカル補間を行い、ファンビーム直接逆投影法でフィルタ補正逆投影を行う等の上述の手法）を用いた画像再構成を行うことはできなかった。このため、マルチスライスＣＴ装置で架台をチルトさせてヘリカルスキャンを実施することはできなかった。
【００２８】
以上のように、本発明は、マルチスライスＣＴ装置で架台をチルト（傾斜）させてヘリカルスキャンを行う場合に、検出器の各列のＸ線パスのずれが生ずるために、ヘリカル補間が行えなかったという問題点を解決するためになされたものである。
【００２９】
そして、その目的とするところは、マルチスライスＣＴ装置において架台をチルトさせたヘリカルスキャンに基づく画像再構成を実現することを可能とするＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために第１の本発明は、寝台に載置された被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出素子を複数チャンネル分並べた検出器列をスライス方向に複数列有するＸ線検出手段とを架台に対向配置し、前記寝台或いは架台を被検体の体軸方向に相対的に移動制御すると共に、前記架台を回転させながらＸ線の曝射を行うことにより被検体の所望の部位の撮影を行うＸ線ＣＴ装置において、前記寝台或いは前記架台をチルトさせる傾斜制御手段と、前記検出手段により収集されたデータに基づいて画像再構成を行うデータ処理手段とを備え、前記データ処理手段は、前記検出手段により収集されたデータを、前記傾斜制御手段によるチルトに伴って生じる同一のチャンネルに対する各検出器列のＸ線パスの前記体軸方向から見たずれ量に基づいて補正したパラレルビームデータに変換するデータ変換手段を備えた。
【００３１】
前記の目的を達成するために第２の本発明は、寝台に載置された被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出素子を複数チャンネル分並べた検出器列をスライス方向に複数列有するＸ線検出手段とを架台に対向配置し、前記寝台或いは架台を被検体の体軸方向に相対的に移動制御すると共に、前記架台を回転させながらＸ線の曝射を行うことにより被検体の所望の部位の撮影を行うＸ線ＣＴ装置において、前記寝台或いは前記架台をチルトさせる傾斜制御手段と、前記検出手段により収集されたデータをパラレルビームデータに変換するデータ変換手段と、前記傾斜制御手段によるチルトに伴って生じる同一のチャンネルに対する各検出器列のＸ線パスの前記体軸方向から見たずれ量に基づいて前記パラレルビームデータを補正し、その補正したデータに基づいて画像再構成を行うデータ処理手段とを備えた。
【００３２】
前記の目的を達成するために第３の本発明は、寝台に載置された被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出素子を複数チャンネル分並べた検出器列をスライス方向に複数列有するＸ線検出手段とを架台に対向配置し、前記寝台或いは架台を被検体の体軸方向に相対的に移動制御すると共に、前記架台を回転させながらＸ線の曝射を行うことにより被検体の所望の部位の撮影を行うＸ線ＣＴ装置において、前記寝台或いは前記架台をチルトさせる傾斜制御手段と、前記傾斜制御手段によるチルトに伴って生じる同一のチャンネルに対する各検出器列のＸ線パスの前記体軸方向から見たずれ量に基づいて、前記検出手段により収集されたデータを補正する補正手段と、前記補正されたデータに基づいて画像再構成を行う再構成手段とを備えた。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００５５】
本実施形態は、マルチスライスＣＴ装置で架台をチルトさせてヘリカルスキャンした場合に、チルト角等を考慮して再構成画像上における各データのＸ線実効パスを計算して適切に補間すべきデータを選択し、画像再構成する機能を提供するものである。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、収集されたデータをファンパラ変換した後、チルト角等を考慮して、Ｚ’軸方向に補間し、フィルタ補正２次元パラレル逆投影などにより画像再構成する。ここで、Ｚ’軸方向とは、架台回転面、即ちチルト面に垂直な方向と定義される。
【００５６】
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、寝台に載置された被検体の体軸方向に沿って、またはこの体軸方向に対して所定の角度分傾斜しながら螺旋状にスキャンを行い、これにより形成されたＸ線像を複数の検出器列で検出するマルチスライス用のＸ線ＣＴ装置（即ち、マルチスライスＣＴ装置）である。
【００５７】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体が載置される寝台１と、架台２の内周に回転自在かつ相対向するように設けられたＸ線管３およびＸ線検出器４と、Ｘ線管３から曝射されるＸ線の線量等を制御するＸ線制御部５および高電圧発生部６と、寝台１をＸ線管３及びＸ線検出器４の回転軸方向またはこの回転軸方向から任意の角度分傾斜させて移動制御する架台・寝台制御部７と、寝台移動部８とを具備する。
【００５８】
また本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、さらに、Ｘ線検出器で検出された収集データの取り込み・保管を行うデータ収集部９と、データ収集部９で収集された収集データに対して所定の補間処理を施す補間処理部１０と、補間処理が施された収集データに基づいてＸ線像を再構成する画像再構成部１１と、画像再構成部１１により再構成されたＸ線像を表示する表示部１２と、当該マルチスライスＣＴ装置全体のシステム制御を行うシステム制御部１３と、架台の傾斜量を制御するチルト制御部１４とを具備する。
【００５９】
架台２は、Ｘ線管３と検出器４とを保持する。架台２は、図示しない架台回転機構により、Ｘ線管３と検出器４との中間点を通る回転軸を中心にして回転される。また、架台２は、架台・寝台制御部７からのチルト制御信号に応じて寝台１に対して任意のチルト角をなして回転される。
【００６０】
Ｘ線管３は、高電圧発生部６から供給された高電圧によってＸ線ビームを曝射する。
【００６１】
Ｘ線検出器４は、複数（例えば１０００チャンネル）のＸ線検出素子を前記回転軸方向に対して直交する方向（以下、スライス方向と称する）に沿って併設してなる検出器列を、前記回転軸方向に沿ってＮ列（例えば４列）分併設して構成されたマルチスライス用のＸ線検出器となっている。
【００６２】
Ｘ線制御部５は、システム制御部１３により出力されたＸ線ビーム制御信号に基づいて、高電圧発生部６による高電圧発生のタイミングを制御する。
【００６３】
高電圧発生部６は、Ｘ線管３からＸ線ビームを曝射させるための高電圧をＸ線制御部５からの制御信号に基づいてＸ線管３に供給する。
【００６４】
架台・寝台制御部７は、システム制御部１３により出力された架台・寝台制御信号に基づいて架台２を回転させるとともに、寝台移動信号を寝台移動部８に対して出力する。また、架台・寝台制御部７は、図示しない入力装置からのチルト要求に従ったチルト制御部１４からのチルト制御信号に基づいて架台２を寝台１に対してチルトさせて回転させる。
【００６５】
寝台移動部８は、架台・寝台制御部７により出力された寝台移動信号に基づいて、架台２の１回転当たりの寝台１の移動量を求め、この移動量で寝台１を移動させる。
【００６６】
データ収集部９は、検出器４により検出されたＸ線ビームを、システム制御部１３により出力されたデータ収集制御信号に対応させて収集する。
【００６７】
補間処理部１０は、データ収集部９によって収集されたＸ線ビームの投影データに基づいて、目的のスライス位置のＸ線ビームを補間する。この補間処理に先立って、前述したファンパラ変換が行われる。補間処理部１０の詳細な構成は後述する。
【００６８】
画像再構成部１１は、補間処理部１０により補間されたＸ線ビームに基づいて、画像を再構成する。
【００６９】
表示部１２は、画像再構成部１１により再構成された画像を図示しないモニター上に表示する。
【００７０】
システム制御部１３は、図示しない入力装置から入力されたヘリカルスキャン条件のうち、回転速度・スライス厚・ファン角等を架台・寝台制御信号として架台・寝台制御部７に対して出力する。また、架台２の傾斜量を制御するチルト制御信号をチルト制御部１４に対して出力する。また、Ｘ線ビーム発生制御信号をＸ線制御部５に対して出力する。また、Ｘ線ビームの検出のタイミングを示す検出制御信号およびデータ収集の各種パラメータを含むデータ収集制御信号をデータ収集部９に対して出力する。さらに、システム制御部１３は、補間に関する各種パラメータを含む補間制御信号を補間処理部１０に対して出力する。
【００７１】
次に、図２に基づいて、補間処理部１０の構成の詳細を説明する。
【００７２】
図２に示すように、補間処理部１０は、データ収集部９により収集されたデータを記憶する収集データ記憶手段１１０と、ファンビームのデータである収集データをパラレルビームのデータに変換するファンパラデータ変換手段１２０と、パラレルビームのデータに変換された収集データを目的とするスライス位置でＺ’軸方向に補間する補間データ生成手段１３０と、パラレルビームデータのチャンネル方向（Ｘ−Ｙ’軸方向）のずれ量を位置補正するためのシフト補正値計算手段１４０と、補間処理全体を制御し、システム制御部１３から入力されるチルトデータ１６０に基づいてシフト補正値計算手段１４０により計算されたシフト補正値をファンパラデータ変換手段１２０・補間データ生成手段１３０等に供給する補間制御手段１５０とを具備する。
【００７３】
次に、本実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を図３乃至図１０に基づき説明する。
【００７４】
まず、本実施形態の画像再構成処理の原理を説明する。
【００７５】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、図３に示すように、ヘリカルスキャンによる収集データ（図３（ａ））をまずパラレルビームのデータにファンパラ変換して焦点をなくす（図３（ｂ））。この変換後のパラレルビームのデータに対して、チルト角、ビュー角、スライス厚、収集検出器列の中心スライスからの相対距離を考慮して各列のＸ線パスのずれ量の位置補正を行う（図３（ｃ））。このＸ線パスのずれは、チャンネル方向に生じる。但し、本実施形態では収集データはパラレルビームデータに変換されるので、パラレルビームの投影軸（後述する図７のｓ軸）方向（横方向）にシフトさせればよいことが理解される。パラレルビームのデータは、Ｚ’軸方向に補間され、フィルタ補正２次元パラレル逆投影などにより画像再構成される。尚、Ｚ’軸方向とは、チルト面（架台回転面）に垂直な方向と定義される。
【００７６】
以下、本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の画像再構成の動作を順に説明する。
【００７７】
（１）ヘリカルスキャンによるデータ収集処理
第１に、入力ヘリカルスキャン条件に基づく被検体のヘリカルスキャンを行う。ヘリカルスキャン条件として、検出器列数、検出器チャンネル数、検出器各列のＺ軸方向の回転中心における厚み、ＦＣＤ（焦点−回転中心間距離）、ＦＤＤ（焦点−検出器間距離）、ＦＯＶ（有効視野直径）、有効視野角（ファン角）、チルト角等が入力される。
【００７８】
ヘリカルスキャン条件が入力されるとシステム制御部１３は、このヘリカルスキャン条件のうち、回転速度・スライス厚・ファン角等を架台・寝台制御信号として架台・寝台制御部７に対して出力する。同時に、チルト角度などのチルトデータをチルト制御部１４に対して出力する。架台・寝台制御部７は、この架台・寝台制御信号に基づいて寝台移動信号を寝台移動部８に対して出力する。また、同時にチルト制御部１４からのチルト制御信号に基づいて、架台２に対して寝台１に対する傾斜制御信号を出力する。
【００７９】
この状態で操作者により診断開始命令が前記入力装置から入力されると、システム制御部３は、架台・寝台制御部７に対して診断開始を指示するとともに、Ｘ線ビーム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線制御部５に対して出力する。このＸ線ビーム発生制御信号に対応して、Ｘ線制御部５は、高電圧発生部６から高電圧を発生させる。この高電圧発生により、Ｘ線管３からＸ線ビームが曝射されるとともに、寝台１が寝台移動部８により移動され、ヘリカルスキャンによる診断が開始される。
【００８０】
このヘリカルスキャンの際にシステム制御部１３は、データ収集制御信号をデータ収集部９に対して出力する。データ収集部９は、このデータ収集制御信号に対応して検出器４からＸ線ビームを収集し、この収集したＸ線ビーム（実際には検出された投影データ）を補間処理部１０に供給する。
【００８１】
（２）ファンパラ変換処理
補間処理部１０は、データ収集部９から供給されたＸ線ビームのデータを必要に応じて収集データ記憶手段１１０に記憶保持する。次に、このＸ線ビームのデータをファンパラ変換によりパラレルビームのデータに変換する。
【００８２】
ここで、ファンパラ変換の一般的手順を説明する。このファンパラ変換は、一般に知られる手法である。ファンビームをパラレルビームに変換することで補間・画像再構成処理の負荷の低減が得られるため、画像再構成処理上必要に応じて一般に使用される手法である。
【００８３】
ファンパラデータ変換手段１２０が行うファンパラ変換では、各ビュー角ごとに基準となるＸ線パスと平行となるＸ線パスが１つずつ選択される。或いは近似的に平行するパスを補間して平行なパスが生成される。
【００８４】
以下に、この平行なパスのデータ選択を行うファンパラ変換の式の一例を示す。以下において、チャンネル角（レイ角）をγ（ch）、ビュー角をβ（pview）、各チャンネルに相当するパラレルビームに垂直である軸をｓ軸とする。また、最大チャンネル角をγｍとする。また、パラレルビームはβ−ｓ座標上で表現される。
【００８５】
図４にＸ−Ｙ平面上のジオメトリにおける、チャンネル角（レイ角）γとビュー角βの関係を示す。また、図５に、ファンパラ変換におけるジオメトリを示す。
【００８６】
図６は、ファンパラ変換における各ビュー角のパラレルビームの選択の概念を説明する図である。
【００８７】
図６（ａ）に示すように、基準となる焦点からの回転中心を通過するパスを実線の矢印で示すと、焦点が１番目のチャンネルに対するＸ線ビームの焦点となった場合には、ファンビームのうちで破線の矢印のビーム（チャンネル角γ＝−γｍ、ビュー角β＝γｍのパス）が基準となるパス（γ＝０のパス）と平行なパスとして選択される。図６（ｂ）に一般化されるように、焦点がｎｃｈ番目のチャンネルに対するＸ線ビームの焦点となった場合には、ファンビームのうちで破線の矢印のビームが基準となるパス（γ＝０）と平行なパス（チャンネル角γ＝γｍ、ビュー角β＝−γｍのパス）として選択される。
【００８８】
図５に示すように、パラレルビームデータでの中心チャンネル（Ｃｐｃｈ）におけるｓ軸上の座標を基準値の０とすると、あるチャンネルのｓ軸上の座標Ｓ（ｃｈ）は、下記の式３で求められる。尚、ファンビームデータでの中心チャンネルをＣｃｈ、パラレルビームデータでの中心チャンネルをＣｐｃｈ、パラレルビームデータのサンプリングピッチをｄｐｃｈとする。また、FanAngleはファン角であり、２γｍとなる。ＦＯＶｒとは最大有効視野半径である。
【００８９】
また、あるチャンネルにおけるパラレルビームデータのチャンネルｐｃｈ（ｃｈ）は、下記の式４で求められる。
【００９０】
尚、パラレルビームデータのサンプリングピッチｄｐｃｈは、下記の式５で求められる。
【００９１】
【数２】
尚、上記および以下の各式における変数の定義を説明する。
【００９２】
ファンビームに関する変数は、以下のように定義される。ｎｃｈは検出器のチャンネル数、Ｃｃｈは中心チャンネル番号である。この中心チャンネル番号ＣｃｈはＱＱオフセット量により異なる。ＱＱとはＱＱ（Quarter-Quarter）オフセット要素を示し、本実施形態が実装されるシステムに依存して決定される。このＱＱオフセットとは、検出器を中心線に対してチャンネル方向に１／４チャンネル分ずらして取り付け空間分解能を向上させる手法である。検出器が正しくオフセットされていれば通常ＱＱ＝０．２５となる。また、このＱＱオフセットが正しくなされていれば、例えばチャンネル数が８９６の場合には中心チャンネル番号Ｃｃｈは４４８．２５となる。
【００９３】
ｎｖｉｅｗは１回転当たりの投影データ数であり、例えば９００、１２００などである。raw(view,ch)は、ｃｈ番目のチャンネルのｖｉｅｗ番目の投影データのファンビームにおける生データを示す。
【００９４】
一方、パラレルビームに関する変数は、以下のように定義される。ｎｐｃｈはパラレルビームデータのチャンネル数、Ｃｐｃｈはパラレルビームデータの中心チャンネル番号である。例えばチャンネル数が８９６の場合には中心チャンネル番号は４４８．５となる。ｎｐｖｉｅｗはパラレルビームデータにおける１回転当たりの投影データの数である。praw(pview,pch)はｐｃｈ番目のチャンネルのｐｖｉｅｗ番目の投影データのパラレルビームにおける生データを示す。
【００９５】
さらに、pconv(pview,pch)はｐｃｈ番目のチャンネルのｐｖｉｅｗ番目のコンボリューション法でフィルタ補正処理されたコンボリューションデータを示す。ｄｃはリサンプリング・センタリング点のピッチを、ｎｃｐはリサンプリング・センタリング点数である。pcent(pview,cp)はリサンプリング・センタリング処理されたデータを示す。
【００９６】
また、γは着目する検出器チャンネルのチャンネル角、γｍはファン角の１／２、β０は着目する投影データのビュー角、βは各チャンネルの相対ビュー角である。
【００９７】
また、各関数はそれぞれ、floor( )が切り捨てによる整数化関数、Pv(pch)がｐｃｈ番目のチャンネルの相対投影データ番号、Pch(pch)がｐｃｈ番目のチャンネルのチャンネル番号である。
【００９８】
次に、パラレルビームデータのチャンネル番号を求める。
【００９９】
まず上記式３を式４に代入すると下記の式６が得られ、これを変形すると、下記の式７が得られる。
【０１００】
【数３】
また、図５に示すように、下記の式８が成立する。
【０１０１】
【数４】
従って、ｐｃｈ番目のチャンネルでの相対投影データ番号Ｐｖは、上記の式９で求められる。
【０１０２】
以上により、必要なチャンネルに対するパラレルビームpraw(pview,ch）を選択する。この必要なチャンネルに対するパラレルビームpraw(pview,ch）は、以下の式により生成できる。
【０１０３】
尚、図７に、各ビュー角ごとに選択されたパラレルビーム（の各チャンネル）とこのパラレルビームが投影されるｓ軸との関係を示す。ｓ軸は、投影したいビューの角度に対して垂直な軸である。後述するチャンネル方向の位置補正の値は、このｓ軸を基準として算出される。
【０１０４】
【数５】
ＩＰch＝floor[Ｐch(pch)] （式１０）
ＩＰv＝floor[Ｐv(pch)] （式１１）
上記の式１０、式１１において、floor( )が切り捨てによる整数化関数である。
【０１０５】
ここで、
【数６】
ここで、重み付け関数を以下の式１５、式１６のように定義する。
【０１０６】
【数７】
Ｗv＝Ｐv[pch]−ＩＰv （式１５）
Ｗch＝Ｐch[pch]−ＩＰch （式１６）
即ち、必要なチャンネルに対するパラレルビームpraw(pview,ch）は、次の式１７で求められる。
【０１０７】
【数８】
本実施形態においては、次に、上記で説明したファンパラ変換の手法に従って、ファンパラデータ変換手段１２０は、収集されたファンビームからパラレルビームへの変換処理を行う。以下のファンパラ変換は、Ｘ−Ｙ’−Ｚ’座標系で行われる。
【０１０８】
ここで、シフト補正値計算手段１４０は、前述した、検出器の各列のＸ線パスのずれ量ShiftS(n)を、チルトデータ１６０に基づき算出する。いま、Ｙ’軸でβ＝０とすると、前記の式１で表されるＹ’軸方向へのずれ量ShiftY(n)が、ｓ軸に与えるずれ量として、ShiftS(n)は以下の式１８で求められる。
【０１０９】
【数９】
図８に中心スライスにおけるＦＯＶと検出器の第ｎ列におけるＦＯＶとの関係を示す。従って、図８に示すように、上記のShiftSだけずらして、上述のファンパラ変換を行って各列のパラレルビームを生成すればよいことが理解される。
【０１１０】
つまり、第ｎ列におけるあるビュー角のｓ軸上の座標は、式１８で求められるｓ軸上のずれ量ShiftSを考慮して、式３を変形して、以下の式３−２で求められる。
【０１１１】
尚、このずれ量ShiftSは、チルトデータとして与えられるビュー角β、チルト角α、検出器列の中心スライスからの相対距離およびスライス厚sliceの関数となる。
【０１１２】
【数１０】
ここで、前述のファンパラ変換式と同様、式３−２を式４−２に代入すると、以下の式６−２に示すようになる。また、これを変形すると、以下の式７−２に示す結果が得られる。
【０１１３】
【数１１】
ここで、式８と同じ以下の式８−２から、ビュー角β、検出器列ｎ、チルト角α、パラレルビームのチャンネルｐｃｈの場合の相対投影データ番号Ｐｖは、以下の式９−２で求められる。
【０１１４】
【数１２】
従って、必要なチャンネルに対するパラレルビームpraw(pview,pch,n,α）は、下記の式２０で得られる。
【０１１５】
【数１３】
ファンパラデータ変換手段１２０は、このようにファンパラ変換後のパラレルデータprawを得た際に、データを収集したＺ’座標に対応させる。
【０１１６】
いま、最初のビュー（第１ビュー）で中心スライスが存在したＺ’座標をＺ０、ヘリカルピッチをBedMoveZとすると、第pviewビューにおけるＺ’座標上の各検出器列のデータ収集座標Ｚ’（pview,n）は、それぞれ以下の式２１で求められる。尚、ヘリカルピッチとは架台１回転当たり寝台または架台が移動するＺ座標上の移動量と定義される。
【０１１７】
【数１４】
ファンパラデータ変換手段１２０は、上記のデータ収集座標Ｚ’（pview,n）を用いて各パラレルデータをＺ’座標に対応させる。この対応付けされたパラレルデータを、補間データ生成手段１３０に対して出力する。
【０１１８】
（３）ヘリカル補間処理
次に、補間データ生成手段１３０は、上記のファンパラデータ変換処理（２）で得られたパラレルビームのデータを、Ｚ’軸方向にヘリカル補間処理を行う。ここで、Ｚ’軸方向とはチルト面（架台回転面）に対して垂直な方向であり、またスライス方向と定義される。
【０１１９】
尚、ここでのヘリカル補間には、一般に知られるヘリカル補間手法が用いられてよい。例えば、前述した特開平９−２３４１９５に開示された隣接補間法などの２点補間法、フィルタ補間法・新対向ビーム補間法などの多点補間法などが任意に用いられてよい。
【０１２０】
補間データ生成手段１３０は、このようにＺ’軸方向に補間処理して得られたチルト面のパラレルビームデータの補間データを、画像再構成部１１に対して出力する。
【０１２１】
（４）画像再構成処理
画像再構成部１１は、補間処理部１０の補間データ生成手段１３０から出力された補間後のチルト面パラレルデータを用いて、通常のマルチスライスＣＴ装置のヘリカルスキャンの場合と同様、例えば前述したフィルタ補正逆投影法などをパラレルビームに対応して行って画像の再構成を行う。尚、ここでの逆投影・画像再構成の手法は、このフィルタ補正逆投影法に限定されることなく、パラレルビームに対応して逆投影を行う手法であれば、例えば、一般に知られる逐次近似法、フーリエ変換法など任意の演算アルゴリズムに基づき行われてよい。
【０１２２】
尚、ヘリカル補間に用いられるパラレルデータのサンプリングデータは、概念的に例えば図９に示すように配列される。図９は簡単のため、シングルスライスＣＴ装置の場合のサンプリングデータを図示するが、本実施形態におけるマルチスライスＣＴ装置の場合には、図９の各々の軌跡が複数に重層する点で相違する。
【０１２３】
本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
【０１２４】
即ち、マルチスライスＣＴ装置で架台をチルトさせてヘリカルスキャンした場合に、各検出器列で収集された収集データを、まずパラレルビームのデータに変換する。このファンパラ変換の際に、架台のチルトに伴うチルトデータ（すなわち、チルト角、ビュー角、スライス厚、中心スライスからの相対距離等）を考慮して再構成画像上における各データのＸ線実効パスを計算して適切に補間すべきデータを選択し、Ｚ’軸方向（スライス方向）に補間処理して画像再構成する。
【０１２５】
このため、マルチスライスＣＴ装置で架台をチルトさせてヘリカルスキャンを行った場合でも、高速に高精度の再構成画像を得ることが可能となる。
【０１２６】
次に、本実施形態の第１の変形例を説明する。
【０１２７】
上記では、ファンパラ変換処理を、Ｘ−Ｙ’−Ｚ’座標系で行う例を説明した。しかし、本実施形態のファンパラ変換処理はこれに限定されない。
【０１２８】
本実施形態の第１の変形例は、このファンパラ変換処理を、Ｚ軸（体軸）を基準としてＸ−Ｙ’−Ｚ座標系で行って、Ｚ軸方向に補間処理を行うものである。
【０１２９】
ファンパラ変換処理を、Ｘ−Ｙ’−Ｚ座標系で行う場合、検出器の各列ごとのＸ線パスをＺ’軸方向から観察すると、各列ごとのデータはＺ’軸方向に一致する。一方、それぞれのデータは、架台の回転が進行するごとに、（即ち、ｎ回転目とｎ＋１回転目で）前述したＸ線パスのずれが生じることとなる。すなわち、図８に示す座標系上、実線の円はｎ回転目のＦＯＶであるのに対して破線の円は同じ中心スライスのｎ＋１回転目のＦＯＶを示す。ShiftSで示されるｓ軸方向のずれ量は、上記の式１８と同一である。
【０１３０】
この場合、各パラレルデータが対応するＺ座標は、式２１を変形して、以下の式２１−２で求められる。
【０１３１】
【数１５】
補間データ生成手段１３０は、このＺ座標を用いてファンパラ変換後のデータを、Ｚ軸（体軸）方向にヘリカル補間処理する。その他の構成および動作は上述と同様であるため、説明は省略する。
【０１３２】
第１の変形例によれば、上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３３】
次に、本実施形態の第２の変形例を説明する。
【０１３４】
上記の実施形態では、ファンパラデータ変換手段１２０が行うファンパラ変換の際に、Ｘ線パスのずれ量ShiftSを考慮して変換処理を行った。
【０１３５】
これに対し、第２の変形例では、ファンパラ変換時には、ずれ量ShiftSは無視して各列のデータごとにパラレルビームのヘリカル軌跡データを生成する。
【０１３６】
このパラレルビームのデータに基づき、補間データ生成部１３０は、Ｘ線パスのずれ量ShiftSを考慮して補間すべきデータを選択する。具体的には、補間データ生成部１３０は、補間処理制御手段１５０を介してシフト補正値計算手段１４０により計算されたシフト補正値ShiftSを得る。
【０１３７】
補間データ生成部１３０は、このシフト補正値ShiftSに基づき各パラレルビームをシフトさせて、補間すべきデータのペア（またはデータ群）を選択してヘリカル補間処理を行う。このシフト処理を行う際に、補間が必要となる場合があるが、これ以外の構成および動作は、上記の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１３８】
また、第２の変形例を第１の変形例と組み合わせて、ファンパラ変換処理をＸ−Ｙ’−Ｚ座標系で行い、Ｚ軸方向にヘリカル補間処理を行ってもよいことは言うまでもない。
【０１３９】
第２の変形例によれば、上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４０】
次に、本実施形態の第３の変形例を説明する。
【０１４１】
上記の実施形態では、ファンパラ変換処理時にＸ線パスのずれ量ShiftSを考慮して変換処理を行った。
【０１４２】
これに対し、第３の変形例では、逆投影処理時にShiftSを考慮した逆投影・画像再構成処理を行う。
【０１４３】
第３の変形例では、ファンパラデータ変換手段１２０が行うファンパラ変換時には、ずれ量ShiftSは無視して各列のデータごとにパラレルビームのヘリカル軌跡データを生成する。
【０１４４】
さらに、このパラレルデータに基づき、補間データ生成手段１３０は、ヘリカル補間処理を行う。
【０１４５】
図１０に、第３の変形例が行う画像再構成処理を示す。
【０１４６】
画像再構成部１１は、同一のシフト補正値ShiftSを有するデータ群である同一ビューのデータごとに、再構成フィルタ関数とのコンボリューション処理を行う。次に、このコンボリューションデータに重み付け処理が行われる。この重み付けは、各レイ（チャンネル）角ごとに、Ｚ’座標に対応した重み付け関数により行われてもよい。各データ群を逆投影する際に、ずれ量ShiftSを考慮してＸ線の実効パスに沿って逆投影を行う。
【０１４７】
以上の処理を画像再構成に必要なデータ分行って、最後に重ね合わせにより所望する画像データを得る。
【０１４８】
第３の変形例によれば、上記の実施形態と同様の効果が得られる。また、各ビュー角のデータごとに画像再構成を並行処理して最後に再構成画像データを得るため、画像再構成処理を高速に行うことも可能となる。
【０１４９】
次に、本実施形態の第４の変形例を説明する。
【０１５０】
第４の変形例は、上記の実施形態の処理に加えて、変換されたパラレルビームデータのスライス方向の位置のずれ量を補正する手段を備える。
【０１５１】
ファンパラデータ変換手段１２０が行うファンパラ変換処理は、計算量を軽減して高速に処理を行うために、パラレルビームのスライス方向の位置を考慮していない。第４の変形例は、変換後のパラレルビームのスライス方向の位置のずれ量を補正する。このずれ量は、ファンパラ変換処理時に得ることができるので、この補正は、ファンパラデータ変換手段１２０がファンパラ変換処理時に行って正しいスライス位置に補正したパラレルビームデータを出力してもよい。
【０１５２】
また、画像再構成部１１の行う逆投影処理時に、各チャンネルにより変化する重み付けデータにこのずれ量を反映して正しいスライス位置に補正してもよい。
【０１５３】
他の処理は上記の実施形態と同様であるため説明は省略する。
【０１５４】
第４の変形例によれば、上記の実施形態のもたらす効果に加え、さらに画像再構成される画像データのぼけを低減して高精度の画質の画像データを得ることが可能となる。
なお、上記の各例においては、次のような効果もある。
パラレルビームデータを体軸の傾斜に伴うＸ線実効パスのずれ量を示すシフトデータで補正していることにより、ヘリカルスキャンにより収集されたデータをパラレルビームデータに変換することでＸ線パスの焦点をなくし、検出器の各列の収集データをＸ−Ｙ’平面上で容易に位置補正してヘリカル補間を行うことが可能となる。
各ビュー角のファンビームデータごとに、基準となるパスと平行となるＸ線パスデータを１つずつ選択することによって前記パラレルビームデータへの変換を行うことにより、収集データから簡易かつ高速にパラレルビームデータを生成し、補間用のデータ選択を行うことが可能となる。
シフトデータを、架台回転面に垂直であるスライス方向及び体軸方向のなす傾斜角度に基づき求める。シフトデータを、さらに、少なくとも、ビュー角度、スライス厚、および中心スライスからの検出器列の相対距離のうちの１つ以上に基づき求める。上記の相対距離を、検出器の列数および列番号に基づき求める。これらにより、検出器の各列の収集データのＸ−Ｙ’平面上での位置補正量を容易に算出して高速に高画質の再構成画像データを得ることが可能となる。
ファンビームデータをパラレルビームデータに変換する際に、該パラレルビームデータをシフトデータで補正する。あるいはパラレルビームデータをヘリカル補間する。これにより、架台をチルトさせたヘリカルスキャンデータであることを意識することなく、適切にデータ選択して各種のヘリカル補間手法を適用することが可能となる。
これらヘリカル補間手法として、多点サンプリングデータを重み付け加算して補間データを得ることを特徴とする、いわゆるフィルタ補間法を用いることができる。そうすれば、補間に用いるビームの切り替えによる画質の劣化を低減し、実効スライス厚の薄い高画質の再構成画像データを得ることが可能となる。
パラレルビームデータをヘリカル補間する際に、該パラレルビームデータをシフトデータで補正する。これにより、検出器の各列のパラレルビームに変換された収集データをＸ−Ｙ’平面上で容易に位置補正しながらヘリカル補間を行い、高速に再構成画像データを得ることが可能となる。
ヘリカル補間された補間データを逆投影して画像データを再構成する際に、シフトデータで補正する。あるいは、同一のビュー角度のデータごとにコンボリューションおよび逆投影を行い、該逆投影されたデータを重ね合わせることにより画像再構成を行う。これらにより、ヘリカルスキャンにより収集されたデータをパラレルビームデータに変換することでＸ線パスの焦点をなくしてヘリカル補間を行い、各ビュー角ごとの補間データを逆投影処理時に位置補正して再構成画像データを生成することで画像再構成処理の並行処理度を向上させることができる。
さらに、パラレルビームデータのスライス位置のずれ量を補正する。これにより、各パラレルビームデータのスライス位置のずれ量も補正することで、より高画質の再構成画像を得ることが可能となる。
【０１５５】
尚、上述の実施形態は、本発明のうちの一例を示したに過ぎない。本発明は、上述の実施形態に限定されることはない。
【０１５６】
例えば、上記のヘリカル補間処理では、対向データを用いて補間してもよく、実データのみに基づき補間してもよい。また、回転中心に向けて全周に検出器を並列に固定配置し、被検体と検出器の間に配置されたＸ線管を被検体の周囲を回転させて投影データを得る第４世代スキャンシステムのＣＴ装置にも同様に適用することができる。
【０１５７】
また、ヘリカルスキャンを行う際に、固定された寝台１に対して架台２が移動する方式でもよい。架台２を傾斜させるのではなく、寝台１を傾斜させて水平でない方向に移動させてもよい。また、データ収集時刻が検出器の素子ごとにずれる点を考慮したＦＣＤを可変としたいわゆる仮想焦点方式によって元データを定義してもよい。また、上記の実施形態ではファンビーム逆投影方式による画像再構成を説明したが、この他コーンビームによる画像再構成方式にも類似の処理により本発明を適用することができる。このコーンビーム再構成の場合には、コーン方向のビームの広がりを考慮して、ボクセルごとに逆投影するデータと重みを選択する。またこの際、検出器の各列に対応して前記Ｘ線パスのずれを補正すればよい。
【０１５８】
要するに、マルチスライスＣＴ装置のチルトヘリカルスキャンにおいて、チルトの傾斜角を考慮して再構成画像上における各データのＸ線実効パスを算出してパラレルビームを生成し（即ち適切にデータ選択し）、このパラレルビームをヘリカル補間して画像再構成を行うという本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【０１５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マルチスライスＣＴ装置において架台をチルトさせてヘリカルスキャンを行って画像再構成を行う機能を提供することができる。これにより、ヘリカルスキャンでのチルトスキャンが実現され、ひいては高速・高精度なマルチスライスＣＴ装置でのヘリカルスキャンで臨床で所望される多様なデータの収集が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置を適用した実施形態のマルチスライスＣＴ装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態のＸ線ＣＴ装置の補間処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態におけるマルチスライスＣＴ装置のチルトスキャンを説明する図である。
【図４】ヘリカルスキャンのＸ−Ｙ軸上の幾何平面を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態におけるファンパラ変換における幾何空間を説明する図である。
【図６】ファンパラ変換における各ビュー角のパラレルビームの選択の手法を説明する図である。
【図７】生成されたパラレルビームと投影軸との関係を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置が行う検出器各列ごとのファンパラ変換及び各パラレルビームデータ間のシフト量を説明する図である。
【図９】シングルスライスＣＴにおけるファンパラ変換の一例を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態の第３の変形例の画像再構成手順を説明する図である。
【図１１】Ｘ線ＣＴ装置におけるスキャン方式を説明する図である。
【図１２】２列、４列、８列の検出器列を具備するマルチスライスＣＴ装置を説明する図である。
【図１３】マルチスライスＣＴのＸ線ビームをＺ軸（体軸）方向およびＺ軸に垂直方向から観察した図である。
【図１４】Ｘ線ＣＴ装置の画像再構成手順を説明する図である。
【図１５】画像再構成用のフィルタ関数の例を説明する図である。
【図１６】シングルスライスＣＴ装置における３６０度補間法および対向ビーム補間法を説明するスキャン図である。
【図１７】マルチスライスＣＴ装置でヘリカルピッチ＝４でヘリカルスキャンして得たデータを隣接補間法により補間する場合を説明するスキャン図である。
【図１８】マルチスライスＣＴ装置におけるフィルタ補間法を説明する図である。
【図１９】マルチスライスＣＴ装置における新対向ビーム補間法を説明する図である。
【図２０】マルチスライスＣＴ装置におけるチルトヘリカルスキャンの座標系を説明する図である。
【図２１】マルチスライスＣＴ装置におけるチルトヘリカルスキャンのＸ線実効パスのずれを説明する図である。
【符号の説明】
１ 寝台
２ 架台
３ Ｘ線管
４ 検出器
５ Ｘ線制御部
６ 高電圧発生部
７ 架台・寝台制御部
８ 寝台移動部
９ データ収集部
１０ 補間処理部
１１ 画像再構成部
１２ 表示部
１３ システム制御部
１４ チルト制御部
１１０ 収集データ記憶手段
１２０ ファンパラデータ変換手段
１３０ 補間データ生成手段
１４０ シフト補正値計算手段
１５０ 補間処理制御手段
１６０ チルトデータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体の周囲を螺旋状にスキャンを行って形成されたＸ線像を複数の検出器列で検出するマルチスライス用のＸ線ＣＴ装置に関する。特に、寝台または架台を傾斜させて螺旋状にスキャンを行って収集したデータに基づくデータ補間および画像再構成を実現するための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ヘリカルスキャン方式を用いるＸ線ＣＴ装置が提案されている。ヘリカルスキャン方式は、図１１（ｂ）に示すように、Ｘ線焦点と検出器を連続的に回転させながらこの回転と同期させて寝台を被検体の体軸方向（以下、Ｚ軸方向と称する）に移動させて被検体の断層像データを収集する。このヘリカルスキャンは、Ｘ線焦点と検出器の中心点を回転中心として回転させながら、寝台を被検体の体軸方向に移動させる。従って、図１１（ｂ）より被検体を基準とすると、Ｘ線焦点と検出器は螺旋軌道をとることが理解される。図１１（ａ）は、１回転毎に寝台を移動させてデータ収集するコンベンショナルスキャン方式を説明する図である。このヘリカルスキャン方式は、コンベンショナルスキャン方式と比較して、広範囲かつ高速なスキャンを実現する。
【０００３】
このヘリカルスキャンを用いたＸ線ＣＴ装置は、さらに検出器の構成によりシングルスライスＣＴ装置とマルチスライスＣＴ装置の２種類に大別される。
【０００４】
第１のシングルスライスＣＴ装置は、ファン状のＸ線ビーム（以下、ファンビームと称する）を曝射するＸ線ビーム発生源と、ファン状あるいは直線状にＭチャンネル（例えば１０００チャンネル）の検出素子を１列に並べた検出器を有する。このシングルスライスＣＴ装置は、Ｘ線ビーム発生源と検出器を被検体の周囲に回転させ、１回転でＭデータ（例えば１０００データ）を収集する。尚、１回のデータ収集を１ビューと称する。
【０００５】
第２のマルチスライスＣＴ装置は、円錐状のＸ線ビーム（以下、コーンビームと称する）を曝射するＸ線ビーム発生源と、Ｍチャンネルの検出器を円弧状に配列した検出器列をＺ軸（体軸）方向に複数列並べた（Ｍチャンネル×Ｎ列）２次元検出器を有する。図１２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ検出器列が２列、４列、８列である検出器を示す。このマルチスライスＣＴ装置は、Ｘ線ビーム発生源と検出器を被検体の周囲に回転させ、１回転でＭ×Ｎデータを収集する。従って、第１のシングルスライスＣＴ装置と比較して、広範囲を高精細かつ高速にスキャンすることができる。
【０００６】
図１２（ｄ）に示すスキャンにおける座標系において、Ｚ軸方向（体軸方向）は、スライスが進行するスライス方向と一致する。
【０００７】
図１３（ａ）は、マルチスライスＣＴ装置のスキャンをＺ軸方向からみた図である。図中の円は有効視野直径ＦＯＶ（Field of View）を示す。ＦＣＤは、Ｘ線焦点と回転中心の距離（Focus Rotation Center Distance）を示す。図１３（ｂ）は、４列マルチスライスＣＴをＺ軸に垂直な方向からＺ軸を含めて見た図である。Ｘ線焦点から検出器素子へ入射するＸ線が回転中心を通過するときの（即ち、ＦＣＤの）Ｚ軸方向のビームの厚みを基本スライス厚Ｔとする。図１３（ｂ）の例では、２列目と３列目の検出器の間に中心スライスが存在する。１回転当たりの寝台送り量をヘリカルピッチと称する。マルチスライスＣＴにおけるヘリカルピッチＰは、検出器列数Ｎと基本スライス厚Ｔの積となる。
【０００８】
次に、ヘリカルスキャン方式における画像再構成処理の概要を説明する。尚、以下では図１４（ａ）に示すように、回転中心に矢印の信号だけが存在する被検体を想定する。
【０００９】
（１）投影データ収集処理
第１に、図１４（ｂ）に示すように、まず、ヘリカルスキャンの各ビューで検出器により収集された投影データを収集する。この投影データは、検出器の感度、Ｘ線強度など、種々の物理的要因を考慮して補正される。この補正後のデータを生データと称する。
【００１０】
（２）ヘリカル補間処理
第２に、ヘリカルスキャンの場合には、生データをＺ軸方向に補間処理して所望するスライス面上の補間データを生成する。これは、例えば図１６（ａ）に示すように、ヘリカルスキャンでは目的とするスライス面では１ビューのデータしか収集されないために行われる処理である。補間処理の詳細は後述する。
【００１１】
（３）コンボリューション処理
第３に、図１４（ｄ）に示すように、それぞれの角度の補間データと再構成関数（フィルタ関数）をコンボリューション演算する。図１５にフィルタの形状の例を示す。これらのフィルタ形状は得られるべき画像データの特徴に応じて選択される。演算後のコンボリューションデータは実際に存在した信号の周囲が窪んだ形状を示す。
【００１２】
（４）逆投影・ファンビーム再構成処理
第４に、コンボリューションデータをデータ収集時のＸ線の通過パス上の全画素（ピクセル）に加算する逆投影演算を行う。図１４（ｃ）は、ある角度における逆投影演算を示す。この逆投影演算をビーム形状に応じて必要な角度分繰り返し行うと、元の信号だけが残り、所望する画像データがファンビーム再構成される。
【００１３】
ここで、マルチスライスＣＴ装置でヘリカルスキャンを行った場合の補間手法を説明する。これらの補間手法には、例えば、目的とするスライス位置を挟む２つの実データを補間して補間データを得る隣接補間法がある。この隣接補間法は、特開平４−２２４７３６号公報に開示されている。図１７に４列のマルチスライスＣＴでヘリカルピッチが４の場合の隣接補間法の概念図を示す。この隣接補間法は、シングルスライスＣＴ装置の場合の３６０度補間法を拡張した手法である。図１６（ａ）に示すように、３６０度補間法は、目的とするスライス面を挟んでおり、かつ最も近い同位相の２ビューの実データを、スライス面とサンプリング位置の距離の逆比で線形補間する２点補間法である。この処理を必要な全ての位相分繰り返し行う。
【００１４】
またこの他、特開平９−２３４１９５号公報では、多点重み付け加算を行うフィルタ補間法が開示されている。図１８にフィルタ補間法の概念図を示す。このフィルタ補間法は、目的とするスライス位置で前述の隣接補間法を用いてＸ線ビームを補間するとともに、図このスライス位置を中心として前後にずらした少なくとも２つのスライス位置で隣接補間法を用いてＸ線ビームを補間し、これらのＸ線ビームを重み付け加算して目的とするスライスの補間データを得る。
【００１５】
さらに、これらの補間手法には、シングルスライスＣＴ装置でも用いられる対向ビーム補間法を用いることもできる。この対向ビーム補間法は、図１６（ｃ）の破線で示す対向ビームを各焦点位置から抜き出した仮想的データである対向データを形成する。この対向データと実データを、図１６（ｂ）に示すように線形補間する２点補間法である。特開平９−２３４１９５号公報では、この対向ビーム補間法を拡張した新対向ビーム補間法が開示されている。図１９に新対向ビーム補間法の概念図を示す。この新対向ビーム補間法は、対向データと実データを問わず、全ビームの中からスライス面を挟んで最も近い２つのビームを内挿補間して目的とするスライスの補間データを得る。図１７の斜線領域は、マルチスライスＣＴにおける実データを用いた隣接補間法のデータサンプリング範囲の一例を示す。図１９の斜線領域は、実データと対向データを用いた補間（新対向ビーム補間法）のデータサンプリング範囲の一例を示す。
【００１６】
マルチスライスＣＴ装置でヘリカルスキャンを行う場合には、上述の各種ヘリカル補間手法を用いて補間データが生成され、画像再構成が行われる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のマルチスライスＣＴ装置には、以下の問題点があった。
【００１８】
臨床においては、垂直なスライス面のスキャンだけではなく、架台を傾斜させて体軸方向（寝台移動方向）に垂直でない傾斜面のデータをスキャン収集して画像再構成することが通常行われる。以下、かかるスキャンをチルトスキャンと称する。このチルトスキャンの場合のスライス面をチルト面と称する。
【００１９】
図２０を用いて、チルトスキャンにおける座標系を定義する。架台の傾斜角度をチルト角αとすると、体軸（Ｚ軸）に対してチルト角αだけ傾斜してＺ’軸が定義される。図２０ではＺ’軸はスライスの進行方向であり、管球と検出器を含む架台回転面（即ち、チルト面）に対して垂直に定義される。Ｘ軸は、チルト前後の２つのスライス面が交差してできる直線である。さらに、この座標系は、Ｘ軸とＺ’軸にそれぞれ垂直なＹ’軸と、Ｘ軸とＺ軸にそれぞれ垂直なＹ軸とから構成される。図２０では、Ｚ軸方向に寝台が移動される。一方、架台は点線で示されるように隣接スライスをスキャンしてＺ’軸方向に進行する。この図２０の座標系は任意のチルト方向およびチルト角度に適用できる。図２０に示すチルトスキャンにおける座標系から理解されるように、Ｚ軸方向とＺ’軸方向（スライス方向）は一致せず、所定のチルト角度をなす。
【００２０】
しかしながら、上述した従来の各種のヘリカル補間手法は、寝台の移動する体軸方向とスライス面が垂直の角度をなす限りにおいて適用可能な手法であった。このため、マルチスライスＣＴで架台を傾斜させてヘリカルスキャンを行った場合には、前述の補間手法が適用できないという問題点があった。
【００２１】
以下に、その理由を説明する。即ち、マルチスライスＣＴ装置において、架台を角度αだけチルトさせてヘリカルスキャンを行う場合、架台の各検出器列の回転中心は、上下方向、即ちＹ’軸或いはＹ軸方向にずれてしまう。図２１を用いてこのずれを説明する。図２１の太線で示すファンビームは１列目の検出器に対するｎ回転目のＸ線焦点とＸ線パスである。他方、図２１の細線で示すファンビームは２列目の検出器に対するｎ回転目のＸ線焦点とＸ線パスである。図２１から容易に理解されるように、Ｚ軸方向から観察すると、同一のチャンネルに対する各検出器列ごとのＸ線パスがずれて（寝台の移動方向に動いていく）ことになる。従って、このような異なる焦点位置からのＸ線を収集したデータ同士は、ファン状に広がるＸ線パスがずれてしまうことになる。
【００２２】
尚、ここで中心スライス（図１３（ｂ）に示す）からのＹ’軸方向へのずれ（ShiftY'(n)）およびＹ軸方向へのずれ（ShiftY(n)）はそれぞれ下記の式１および式２で表される。
【００２３】
【数１】
【００２４】
上述したヘリカル補間においては、ぼけを排除した実用的な画質の再構成画像データを得るために、ある画素（ピクセル）から焦点までの距離が一定であるデータ同士を補間しなければならない。このため、補間すべき相手のデータ同士は、補間を行うＺ’軸方向から観察すると１つの焦点から出た同じパスのデータである必要がある。換言するとＸ−Ｙ’軸方向のずれはなく、Ｚ’軸方向にのみずれているデータを補間の基データとする必要がある。
【００２５】
しかしながら、上述した架台のチルトを行うと、補間データを生成するための２点あるいは多点の実データ群（または実データと対向データ）となる各列の収集データは、Ｘ線焦点およびＸ線パスがＸ−Ｙ’平面方向にずれてしまう。即ち、あるデータの補間の相手とすべき、同一のビュー角・レイ角（チャンネル角）のデータが、Ｘ−Ｙ’平面方向にずれていることになる。このため補間すべき相手のデータがいないことになる。
【００２６】
尚、上述のシングルスライスＣＴ装置の場合にも、架台のチルトにより管球と検出器を含む架台回転面と寝台移動方向が垂直でなくなる。しかし、シングルスライスＣＴ装置の検出器列は１列のみであるので、上記のＸ線パスのずれは発生しない。従って、シングルスライスＣＴの画像再構成では、チルト角α分の傾斜は無視して同一のビュー角とチャンネル角（即ちレイ角）のデータ同士をヘリカル補間して通常のファンビーム直接逆投影法などで画像再構成を行えば足りる。
【００２７】
このように、マルチスライスＣＴ装置でヘリカルスキャンを行った場合においては、図１７、図１８、図１９に示すようなマルチスライスＣＴ装置におけるヘリカル補間・画像再構成の手法（例えば、１回転分のデータを切り出してヘリカル補間を行い、ファンビーム直接逆投影法でフィルタ補正逆投影を行う等の上述の手法）を用いた画像再構成を行うことはできなかった。このため、マルチスライスＣＴ装置で架台をチルトさせてヘリカルスキャンを実施することはできなかった。
【００２８】
以上のように、本発明は、マルチスライスＣＴ装置で架台をチルト（傾斜）させてヘリカルスキャンを行う場合に、検出器の各列のＸ線パスのずれが生ずるために、ヘリカル補間が行えなかったという問題点を解決するためになされたものである。
【００２９】
そして、その目的とするところは、マルチスライスＣＴ装置において架台をチルトさせたヘリカルスキャンに基づく画像再構成を実現することを可能とするＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために第１の本発明は、寝台に載置された被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出素子を複数チャンネル分並べた検出器列をスライス方向に複数列有するＸ線検出手段とを架台に対向配置し、前記寝台或いは架台を被検体の体軸方向に相対的に移動制御すると共に、前記架台を回転させながらＸ線の曝射を行うことにより被検体の所望の部位の撮影を行うＸ線ＣＴ装置において、前記寝台或いは前記架台をチルトさせる傾斜制御手段と、前記検出手段により収集されたデータに基づいて画像再構成を行うデータ処理手段とを備え、前記データ処理手段は、前記検出手段により収集されたデータを、前記傾斜制御手段によるチルトに伴って生じる同一のチャンネルに対する各検出器列のＸ線パスの前記体軸方向から見たずれ量に基づいて補正したパラレルビームデータに変換するデータ変換手段を備えた。
【００３１】
前記の目的を達成するために第２の本発明は、寝台に載置された被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出素子を複数チャンネル分並べた検出器列をスライス方向に複数列有するＸ線検出手段とを架台に対向配置し、前記寝台或いは架台を被検体の体軸方向に相対的に移動制御すると共に、前記架台を回転させながらＸ線の曝射を行うことにより被検体の所望の部位の撮影を行うＸ線ＣＴ装置において、前記寝台或いは前記架台をチルトさせる傾斜制御手段と、前記検出手段により収集されたデータをパラレルビームデータに変換するデータ変換手段と、前記傾斜制御手段によるチルトに伴って生じる同一のチャンネルに対する各検出器列のＸ線パスの前記体軸方向から見たずれ量に基づいて前記パラレルビームデータを補正し、その補正したデータに基づいて画像再構成を行うデータ処理手段とを備えた。
【００３２】
前記の目的を達成するために第３の本発明は、寝台に載置された被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出素子を複数チャンネル分並べた検出器列をスライス方向に複数列有するＸ線検出手段とを架台に対向配置し、前記寝台或いは架台を被検体の体軸方向に相対的に移動制御すると共に、前記架台を回転させながらＸ線の曝射を行うことにより被検体の所望の部位の撮影を行うＸ線ＣＴ装置において、前記寝台或いは前記架台をチルトさせる傾斜制御手段と、前記傾斜制御手段によるチルトに伴って生じる同一のチャンネルに対する各検出器列のＸ線パスの前記体軸方向から見たずれ量に基づいて、前記検出手段により収集されたデータを補正する補正手段と、前記補正されたデータに基づいて画像再構成を行う再構成手段とを備えた。
【００５４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００５５】
本実施形態は、マルチスライスＣＴ装置で架台をチルトさせてヘリカルスキャンした場合に、チルト角等を考慮して再構成画像上における各データのＸ線実効パスを計算して適切に補間すべきデータを選択し、画像再構成する機能を提供するものである。本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、収集されたデータをファンパラ変換した後、チルト角等を考慮して、Ｚ’軸方向に補間し、フィルタ補正２次元パラレル逆投影などにより画像再構成する。ここで、Ｚ’軸方向とは、架台回転面、即ちチルト面に垂直な方向と定義される。
【００５６】
本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、寝台に載置された被検体の体軸方向に沿って、またはこの体軸方向に対して所定の角度分傾斜しながら螺旋状にスキャンを行い、これにより形成されたＸ線像を複数の検出器列で検出するマルチスライス用のＸ線ＣＴ装置（即ち、マルチスライスＣＴ装置）である。
【００５７】
図１に示すように、本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、被検体が載置される寝台１と、架台２の内周に回転自在かつ相対向するように設けられたＸ線管３およびＸ線検出器４と、Ｘ線管３から曝射されるＸ線の線量等を制御するＸ線制御部５および高電圧発生部６と、寝台１をＸ線管３及びＸ線検出器４の回転軸方向またはこの回転軸方向から任意の角度分傾斜させて移動制御する架台・寝台制御部７と、寝台移動部８とを具備する。
【００５８】
また本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、さらに、Ｘ線検出器で検出された収集データの取り込み・保管を行うデータ収集部９と、データ収集部９で収集された収集データに対して所定の補間処理を施す補間処理部１０と、補間処理が施された収集データに基づいてＸ線像を再構成する画像再構成部１１と、画像再構成部１１により再構成されたＸ線像を表示する表示部１２と、当該マルチスライスＣＴ装置全体のシステム制御を行うシステム制御部１３と、架台の傾斜量を制御するチルト制御部１４とを具備する。
【００５９】
架台２は、Ｘ線管３と検出器４とを保持する。架台２は、図示しない架台回転機構により、Ｘ線管３と検出器４との中間点を通る回転軸を中心にして回転される。また、架台２は、架台・寝台制御部７からのチルト制御信号に応じて寝台１に対して任意のチルト角をなして回転される。
【００６０】
Ｘ線管３は、高電圧発生部６から供給された高電圧によってＸ線ビームを曝射する。
【００６１】
Ｘ線検出器４は、複数（例えば１０００チャンネル）のＸ線検出素子を前記回転軸方向に対して直交する方向（以下、スライス方向と称する）に沿って併設してなる検出器列を、前記回転軸方向に沿ってＮ列（例えば４列）分併設して構成されたマルチスライス用のＸ線検出器となっている。
【００６２】
Ｘ線制御部５は、システム制御部１３により出力されたＸ線ビーム制御信号に基づいて、高電圧発生部６による高電圧発生のタイミングを制御する。
【００６３】
高電圧発生部６は、Ｘ線管３からＸ線ビームを曝射させるための高電圧をＸ線制御部５からの制御信号に基づいてＸ線管３に供給する。
【００６４】
架台・寝台制御部７は、システム制御部１３により出力された架台・寝台制御信号に基づいて架台２を回転させるとともに、寝台移動信号を寝台移動部８に対して出力する。また、架台・寝台制御部７は、図示しない入力装置からのチルト要求に従ったチルト制御部１４からのチルト制御信号に基づいて架台２を寝台１に対してチルトさせて回転させる。
【００６５】
寝台移動部８は、架台・寝台制御部７により出力された寝台移動信号に基づいて、架台２の１回転当たりの寝台１の移動量を求め、この移動量で寝台１を移動させる。
【００６６】
データ収集部９は、検出器４により検出されたＸ線ビームを、システム制御部１３により出力されたデータ収集制御信号に対応させて収集する。
【００６７】
補間処理部１０は、データ収集部９によって収集されたＸ線ビームの投影データに基づいて、目的のスライス位置のＸ線ビームを補間する。この補間処理に先立って、前述したファンパラ変換が行われる。補間処理部１０の詳細な構成は後述する。
【００６８】
画像再構成部１１は、補間処理部１０により補間されたＸ線ビームに基づいて、画像を再構成する。
【００６９】
表示部１２は、画像再構成部１１により再構成された画像を図示しないモニター上に表示する。
【００７０】
システム制御部１３は、図示しない入力装置から入力されたヘリカルスキャン条件のうち、回転速度・スライス厚・ファン角等を架台・寝台制御信号として架台・寝台制御部７に対して出力する。また、架台２の傾斜量を制御するチルト制御信号をチルト制御部１４に対して出力する。また、Ｘ線ビーム発生制御信号をＸ線制御部５に対して出力する。また、Ｘ線ビームの検出のタイミングを示す検出制御信号およびデータ収集の各種パラメータを含むデータ収集制御信号をデータ収集部９に対して出力する。さらに、システム制御部１３は、補間に関する各種パラメータを含む補間制御信号を補間処理部１０に対して出力する。
【００７１】
次に、図２に基づいて、補間処理部１０の構成の詳細を説明する。
【００７２】
図２に示すように、補間処理部１０は、データ収集部９により収集されたデータを記憶する収集データ記憶手段１１０と、ファンビームのデータである収集データをパラレルビームのデータに変換するファンパラデータ変換手段１２０と、パラレルビームのデータに変換された収集データを目的とするスライス位置でＺ’軸方向に補間する補間データ生成手段１３０と、パラレルビームデータのチャンネル方向（Ｘ−Ｙ’軸方向）のずれ量を位置補正するためのシフト補正値計算手段１４０と、補間処理全体を制御し、システム制御部１３から入力されるチルトデータ１６０に基づいてシフト補正値計算手段１４０により計算されたシフト補正値をファンパラデータ変換手段１２０・補間データ生成手段１３０等に供給する補間制御手段１５０とを具備する。
【００７３】
次に、本実施形態のＸ線ＣＴ装置の動作を図３乃至図１０に基づき説明する。
【００７４】
まず、本実施形態の画像再構成処理の原理を説明する。
【００７５】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置は、図３に示すように、ヘリカルスキャンによる収集データ（図３（ａ））をまずパラレルビームのデータにファンパラ変換して焦点をなくす（図３（ｂ））。この変換後のパラレルビームのデータに対して、チルト角、ビュー角、スライス厚、収集検出器列の中心スライスからの相対距離を考慮して各列のＸ線パスのずれ量の位置補正を行う（図３（ｃ））。このＸ線パスのずれは、チャンネル方向に生じる。但し、本実施形態では収集データはパラレルビームデータに変換されるので、パラレルビームの投影軸（後述する図７のｓ軸）方向（横方向）にシフトさせればよいことが理解される。パラレルビームのデータは、Ｚ’軸方向に補間され、フィルタ補正２次元パラレル逆投影などにより画像再構成される。尚、Ｚ’軸方向とは、チルト面（架台回転面）に垂直な方向と定義される。
【００７６】
以下、本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の画像再構成の動作を順に説明する。
【００７７】
（１）ヘリカルスキャンによるデータ収集処理
第１に、入力ヘリカルスキャン条件に基づく被検体のヘリカルスキャンを行う。ヘリカルスキャン条件として、検出器列数、検出器チャンネル数、検出器各列のＺ軸方向の回転中心における厚み、ＦＣＤ（焦点−回転中心間距離）、ＦＤＤ（焦点−検出器間距離）、ＦＯＶ（有効視野直径）、有効視野角（ファン角）、チルト角等が入力される。
【００７８】
ヘリカルスキャン条件が入力されるとシステム制御部１３は、このヘリカルスキャン条件のうち、回転速度・スライス厚・ファン角等を架台・寝台制御信号として架台・寝台制御部７に対して出力する。同時に、チルト角度などのチルトデータをチルト制御部１４に対して出力する。架台・寝台制御部７は、この架台・寝台制御信号に基づいて寝台移動信号を寝台移動部８に対して出力する。また、同時にチルト制御部１４からのチルト制御信号に基づいて、架台２に対して寝台１に対する傾斜制御信号を出力する。
【００７９】
この状態で操作者により診断開始命令が前記入力装置から入力されると、システム制御部３は、架台・寝台制御部７に対して診断開始を指示するとともに、Ｘ線ビーム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線制御部５に対して出力する。このＸ線ビーム発生制御信号に対応して、Ｘ線制御部５は、高電圧発生部６から高電圧を発生させる。この高電圧発生により、Ｘ線管３からＸ線ビームが曝射されるとともに、寝台１が寝台移動部８により移動され、ヘリカルスキャンによる診断が開始される。
【００８０】
このヘリカルスキャンの際にシステム制御部１３は、データ収集制御信号をデータ収集部９に対して出力する。データ収集部９は、このデータ収集制御信号に対応して検出器４からＸ線ビームを収集し、この収集したＸ線ビーム（実際には検出された投影データ）を補間処理部１０に供給する。
【００８１】
（２）ファンパラ変換処理
補間処理部１０は、データ収集部９から供給されたＸ線ビームのデータを必要に応じて収集データ記憶手段１１０に記憶保持する。次に、このＸ線ビームのデータをファンパラ変換によりパラレルビームのデータに変換する。
【００８２】
ここで、ファンパラ変換の一般的手順を説明する。このファンパラ変換は、一般に知られる手法である。ファンビームをパラレルビームに変換することで補間・画像再構成処理の負荷の低減が得られるため、画像再構成処理上必要に応じて一般に使用される手法である。
【００８３】
ファンパラデータ変換手段１２０が行うファンパラ変換では、各ビュー角ごとに基準となるＸ線パスと平行となるＸ線パスが１つずつ選択される。或いは近似的に平行するパスを補間して平行なパスが生成される。
【００８４】
以下に、この平行なパスのデータ選択を行うファンパラ変換の式の一例を示す。以下において、チャンネル角（レイ角）をγ（ch）、ビュー角をβ（pview）、各チャンネルに相当するパラレルビームに垂直である軸をｓ軸とする。また、最大チャンネル角をγｍとする。また、パラレルビームはβ−ｓ座標上で表現される。
【００８５】
図４にＸ−Ｙ平面上のジオメトリにおける、チャンネル角（レイ角）γとビュー角βの関係を示す。また、図５に、ファンパラ変換におけるジオメトリを示す。
【００８６】
図６は、ファンパラ変換における各ビュー角のパラレルビームの選択の概念を説明する図である。
【００８７】
図６（ａ）に示すように、基準となる焦点からの回転中心を通過するパスを実線の矢印で示すと、焦点が１番目のチャンネルに対するＸ線ビームの焦点となった場合には、ファンビームのうちで破線の矢印のビーム（チャンネル角γ＝−γｍ、ビュー角β＝γｍのパス）が基準となるパス（γ＝０のパス）と平行なパスとして選択される。図６（ｂ）に一般化されるように、焦点がｎｃｈ番目のチャンネルに対するＸ線ビームの焦点となった場合には、ファンビームのうちで破線の矢印のビームが基準となるパス（γ＝０）と平行なパス（チャンネル角γ＝γｍ、ビュー角β＝−γｍのパス）として選択される。
【００８８】
図５に示すように、パラレルビームデータでの中心チャンネル（Ｃｐｃｈ）におけるｓ軸上の座標を基準値の０とすると、あるチャンネルのｓ軸上の座標Ｓ（ｃｈ）は、下記の式３で求められる。尚、ファンビームデータでの中心チャンネルをＣｃｈ、パラレルビームデータでの中心チャンネルをＣｐｃｈ、パラレルビームデータのサンプリングピッチをｄｐｃｈとする。また、FanAngleはファン角であり、２γｍとなる。ＦＯＶｒとは最大有効視野半径である。
【００８９】
また、あるチャンネルにおけるパラレルビームデータのチャンネルｐｃｈ（ｃｈ）は、下記の式４で求められる。
【００９０】
尚、パラレルビームデータのサンプリングピッチｄｐｃｈは、下記の式５で求められる。
【００９１】
【数２】
【００９２】
ファンビームに関する変数は、以下のように定義される。ｎｃｈは検出器のチャンネル数、Ｃｃｈは中心チャンネル番号である。この中心チャンネル番号ＣｃｈはＱＱオフセット量により異なる。ＱＱとはＱＱ（Quarter-Quarter）オフセット要素を示し、本実施形態が実装されるシステムに依存して決定される。このＱＱオフセットとは、検出器を中心線に対してチャンネル方向に１／４チャンネル分ずらして取り付け空間分解能を向上させる手法である。検出器が正しくオフセットされていれば通常ＱＱ＝０．２５となる。また、このＱＱオフセットが正しくなされていれば、例えばチャンネル数が８９６の場合には中心チャンネル番号Ｃｃｈは４４８．２５となる。
【００９３】
ｎｖｉｅｗは１回転当たりの投影データ数であり、例えば９００、１２００などである。raw(view,ch)は、ｃｈ番目のチャンネルのｖｉｅｗ番目の投影データのファンビームにおける生データを示す。
【００９４】
一方、パラレルビームに関する変数は、以下のように定義される。ｎｐｃｈはパラレルビームデータのチャンネル数、Ｃｐｃｈはパラレルビームデータの中心チャンネル番号である。例えばチャンネル数が８９６の場合には中心チャンネル番号は４４８．５となる。ｎｐｖｉｅｗはパラレルビームデータにおける１回転当たりの投影データの数である。praw(pview,pch)はｐｃｈ番目のチャンネルのｐｖｉｅｗ番目の投影データのパラレルビームにおける生データを示す。
【００９５】
さらに、pconv(pview,pch)はｐｃｈ番目のチャンネルのｐｖｉｅｗ番目のコンボリューション法でフィルタ補正処理されたコンボリューションデータを示す。ｄｃはリサンプリング・センタリング点のピッチを、ｎｃｐはリサンプリング・センタリング点数である。pcent(pview,cp)はリサンプリング・センタリング処理されたデータを示す。
【００９６】
また、γは着目する検出器チャンネルのチャンネル角、γｍはファン角の１／２、β０は着目する投影データのビュー角、βは各チャンネルの相対ビュー角である。
【００９７】
また、各関数はそれぞれ、floor( )が切り捨てによる整数化関数、Pv(pch)がｐｃｈ番目のチャンネルの相対投影データ番号、Pch(pch)がｐｃｈ番目のチャンネルのチャンネル番号である。
【００９８】
次に、パラレルビームデータのチャンネル番号を求める。
【００９９】
まず上記式３を式４に代入すると下記の式６が得られ、これを変形すると、下記の式７が得られる。
【０１００】
【数３】
【０１０１】
【数４】
【０１０２】
以上により、必要なチャンネルに対するパラレルビームpraw(pview,ch）を選択する。この必要なチャンネルに対するパラレルビームpraw(pview,ch）は、以下の式により生成できる。
【０１０３】
尚、図７に、各ビュー角ごとに選択されたパラレルビーム（の各チャンネル）とこのパラレルビームが投影されるｓ軸との関係を示す。ｓ軸は、投影したいビューの角度に対して垂直な軸である。後述するチャンネル方向の位置補正の値は、このｓ軸を基準として算出される。
【０１０４】
【数５】
ＩＰch＝floor[Ｐch(pch)] （式１０）
ＩＰv＝floor[Ｐv(pch)] （式１１）
上記の式１０、式１１において、floor( )が切り捨てによる整数化関数である。
【０１０５】
ここで、
【数６】
【０１０６】
【数７】
Ｗv＝Ｐv[pch]−ＩＰv （式１５）
Ｗch＝Ｐch[pch]−ＩＰch （式１６）
即ち、必要なチャンネルに対するパラレルビームpraw(pview,ch）は、次の式１７で求められる。
【０１０７】
【数８】
【０１０８】
ここで、シフト補正値計算手段１４０は、前述した、検出器の各列のＸ線パスのずれ量ShiftS(n)を、チルトデータ１６０に基づき算出する。いま、Ｙ’軸でβ＝０とすると、前記の式１で表されるＹ’軸方向へのずれ量ShiftY(n)が、ｓ軸に与えるずれ量として、ShiftS(n)は以下の式１８で求められる。
【０１０９】
【数９】
【０１１０】
つまり、第ｎ列におけるあるビュー角のｓ軸上の座標は、式１８で求められるｓ軸上のずれ量ShiftSを考慮して、式３を変形して、以下の式３−２で求められる。
【０１１１】
尚、このずれ量ShiftSは、チルトデータとして与えられるビュー角β、チルト角α、検出器列の中心スライスからの相対距離およびスライス厚sliceの関数となる。
【０１１２】
【数１０】
【０１１３】
【数１１】
【０１１４】
【数１２】
【０１１５】
【数１３】
【０１１６】
いま、最初のビュー（第１ビュー）で中心スライスが存在したＺ’座標をＺ０、ヘリカルピッチをBedMoveZとすると、第pviewビューにおけるＺ’座標上の各検出器列のデータ収集座標Ｚ’（pview,n）は、それぞれ以下の式２１で求められる。尚、ヘリカルピッチとは架台１回転当たり寝台または架台が移動するＺ座標上の移動量と定義される。
【０１１７】
【数１４】
【０１１８】
（３）ヘリカル補間処理
次に、補間データ生成手段１３０は、上記のファンパラデータ変換処理（２）で得られたパラレルビームのデータを、Ｚ’軸方向にヘリカル補間処理を行う。ここで、Ｚ’軸方向とはチルト面（架台回転面）に対して垂直な方向であり、またスライス方向と定義される。
【０１１９】
尚、ここでのヘリカル補間には、一般に知られるヘリカル補間手法が用いられてよい。例えば、前述した特開平９−２３４１９５に開示された隣接補間法などの２点補間法、フィルタ補間法・新対向ビーム補間法などの多点補間法などが任意に用いられてよい。
【０１２０】
補間データ生成手段１３０は、このようにＺ’軸方向に補間処理して得られたチルト面のパラレルビームデータの補間データを、画像再構成部１１に対して出力する。
【０１２１】
（４）画像再構成処理
画像再構成部１１は、補間処理部１０の補間データ生成手段１３０から出力された補間後のチルト面パラレルデータを用いて、通常のマルチスライスＣＴ装置のヘリカルスキャンの場合と同様、例えば前述したフィルタ補正逆投影法などをパラレルビームに対応して行って画像の再構成を行う。尚、ここでの逆投影・画像再構成の手法は、このフィルタ補正逆投影法に限定されることなく、パラレルビームに対応して逆投影を行う手法であれば、例えば、一般に知られる逐次近似法、フーリエ変換法など任意の演算アルゴリズムに基づき行われてよい。
【０１２２】
尚、ヘリカル補間に用いられるパラレルデータのサンプリングデータは、概念的に例えば図９に示すように配列される。図９は簡単のため、シングルスライスＣＴ装置の場合のサンプリングデータを図示するが、本実施形態におけるマルチスライスＣＴ装置の場合には、図９の各々の軌跡が複数に重層する点で相違する。
【０１２３】
本実施形態によれば、以下のような効果が得られる。
【０１２４】
即ち、マルチスライスＣＴ装置で架台をチルトさせてヘリカルスキャンした場合に、各検出器列で収集された収集データを、まずパラレルビームのデータに変換する。このファンパラ変換の際に、架台のチルトに伴うチルトデータ（すなわち、チルト角、ビュー角、スライス厚、中心スライスからの相対距離等）を考慮して再構成画像上における各データのＸ線実効パスを計算して適切に補間すべきデータを選択し、Ｚ’軸方向（スライス方向）に補間処理して画像再構成する。
【０１２５】
このため、マルチスライスＣＴ装置で架台をチルトさせてヘリカルスキャンを行った場合でも、高速に高精度の再構成画像を得ることが可能となる。
【０１２６】
次に、本実施形態の第１の変形例を説明する。
【０１２７】
上記では、ファンパラ変換処理を、Ｘ−Ｙ’−Ｚ’座標系で行う例を説明した。しかし、本実施形態のファンパラ変換処理はこれに限定されない。
【０１２８】
本実施形態の第１の変形例は、このファンパラ変換処理を、Ｚ軸（体軸）を基準としてＸ−Ｙ’−Ｚ座標系で行って、Ｚ軸方向に補間処理を行うものである。
【０１２９】
ファンパラ変換処理を、Ｘ−Ｙ’−Ｚ座標系で行う場合、検出器の各列ごとのＸ線パスをＺ’軸方向から観察すると、各列ごとのデータはＺ’軸方向に一致する。一方、それぞれのデータは、架台の回転が進行するごとに、（即ち、ｎ回転目とｎ＋１回転目で）前述したＸ線パスのずれが生じることとなる。すなわち、図８に示す座標系上、実線の円はｎ回転目のＦＯＶであるのに対して破線の円は同じ中心スライスのｎ＋１回転目のＦＯＶを示す。ShiftSで示されるｓ軸方向のずれ量は、上記の式１８と同一である。
【０１３０】
この場合、各パラレルデータが対応するＺ座標は、式２１を変形して、以下の式２１−２で求められる。
【０１３１】
【数１５】
【０１３２】
第１の変形例によれば、上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１３３】
次に、本実施形態の第２の変形例を説明する。
【０１３４】
上記の実施形態では、ファンパラデータ変換手段１２０が行うファンパラ変換の際に、Ｘ線パスのずれ量ShiftSを考慮して変換処理を行った。
【０１３５】
これに対し、第２の変形例では、ファンパラ変換時には、ずれ量ShiftSは無視して各列のデータごとにパラレルビームのヘリカル軌跡データを生成する。
【０１３６】
このパラレルビームのデータに基づき、補間データ生成部１３０は、Ｘ線パスのずれ量ShiftSを考慮して補間すべきデータを選択する。具体的には、補間データ生成部１３０は、補間処理制御手段１５０を介してシフト補正値計算手段１４０により計算されたシフト補正値ShiftSを得る。
【０１３７】
補間データ生成部１３０は、このシフト補正値ShiftSに基づき各パラレルビームをシフトさせて、補間すべきデータのペア（またはデータ群）を選択してヘリカル補間処理を行う。このシフト処理を行う際に、補間が必要となる場合があるが、これ以外の構成および動作は、上記の実施形態と同様であるため、説明は省略する。
【０１３８】
また、第２の変形例を第１の変形例と組み合わせて、ファンパラ変換処理をＸ−Ｙ’−Ｚ座標系で行い、Ｚ軸方向にヘリカル補間処理を行ってもよいことは言うまでもない。
【０１３９】
第２の変形例によれば、上記の実施形態と同様の効果が得られる。
【０１４０】
次に、本実施形態の第３の変形例を説明する。
【０１４１】
上記の実施形態では、ファンパラ変換処理時にＸ線パスのずれ量ShiftSを考慮して変換処理を行った。
【０１４２】
これに対し、第３の変形例では、逆投影処理時にShiftSを考慮した逆投影・画像再構成処理を行う。
【０１４３】
第３の変形例では、ファンパラデータ変換手段１２０が行うファンパラ変換時には、ずれ量ShiftSは無視して各列のデータごとにパラレルビームのヘリカル軌跡データを生成する。
【０１４４】
さらに、このパラレルデータに基づき、補間データ生成手段１３０は、ヘリカル補間処理を行う。
【０１４５】
図１０に、第３の変形例が行う画像再構成処理を示す。
【０１４６】
画像再構成部１１は、同一のシフト補正値ShiftSを有するデータ群である同一ビューのデータごとに、再構成フィルタ関数とのコンボリューション処理を行う。次に、このコンボリューションデータに重み付け処理が行われる。この重み付けは、各レイ（チャンネル）角ごとに、Ｚ’座標に対応した重み付け関数により行われてもよい。各データ群を逆投影する際に、ずれ量ShiftSを考慮してＸ線の実効パスに沿って逆投影を行う。
【０１４７】
以上の処理を画像再構成に必要なデータ分行って、最後に重ね合わせにより所望する画像データを得る。
【０１４８】
第３の変形例によれば、上記の実施形態と同様の効果が得られる。また、各ビュー角のデータごとに画像再構成を並行処理して最後に再構成画像データを得るため、画像再構成処理を高速に行うことも可能となる。
【０１４９】
次に、本実施形態の第４の変形例を説明する。
【０１５０】
第４の変形例は、上記の実施形態の処理に加えて、変換されたパラレルビームデータのスライス方向の位置のずれ量を補正する手段を備える。
【０１５１】
ファンパラデータ変換手段１２０が行うファンパラ変換処理は、計算量を軽減して高速に処理を行うために、パラレルビームのスライス方向の位置を考慮していない。第４の変形例は、変換後のパラレルビームのスライス方向の位置のずれ量を補正する。このずれ量は、ファンパラ変換処理時に得ることができるので、この補正は、ファンパラデータ変換手段１２０がファンパラ変換処理時に行って正しいスライス位置に補正したパラレルビームデータを出力してもよい。
【０１５２】
また、画像再構成部１１の行う逆投影処理時に、各チャンネルにより変化する重み付けデータにこのずれ量を反映して正しいスライス位置に補正してもよい。
【０１５３】
他の処理は上記の実施形態と同様であるため説明は省略する。
【０１５４】
第４の変形例によれば、上記の実施形態のもたらす効果に加え、さらに画像再構成される画像データのぼけを低減して高精度の画質の画像データを得ることが可能となる。
なお、上記の各例においては、次のような効果もある。
パラレルビームデータを体軸の傾斜に伴うＸ線実効パスのずれ量を示すシフトデータで補正していることにより、ヘリカルスキャンにより収集されたデータをパラレルビームデータに変換することでＸ線パスの焦点をなくし、検出器の各列の収集データをＸ−Ｙ’平面上で容易に位置補正してヘリカル補間を行うことが可能となる。
各ビュー角のファンビームデータごとに、基準となるパスと平行となるＸ線パスデータを１つずつ選択することによって前記パラレルビームデータへの変換を行うことにより、収集データから簡易かつ高速にパラレルビームデータを生成し、補間用のデータ選択を行うことが可能となる。
シフトデータを、架台回転面に垂直であるスライス方向及び体軸方向のなす傾斜角度に基づき求める。シフトデータを、さらに、少なくとも、ビュー角度、スライス厚、および中心スライスからの検出器列の相対距離のうちの１つ以上に基づき求める。上記の相対距離を、検出器の列数および列番号に基づき求める。これらにより、検出器の各列の収集データのＸ−Ｙ’平面上での位置補正量を容易に算出して高速に高画質の再構成画像データを得ることが可能となる。
ファンビームデータをパラレルビームデータに変換する際に、該パラレルビームデータをシフトデータで補正する。あるいはパラレルビームデータをヘリカル補間する。これにより、架台をチルトさせたヘリカルスキャンデータであることを意識することなく、適切にデータ選択して各種のヘリカル補間手法を適用することが可能となる。
これらヘリカル補間手法として、多点サンプリングデータを重み付け加算して補間データを得ることを特徴とする、いわゆるフィルタ補間法を用いることができる。そうすれば、補間に用いるビームの切り替えによる画質の劣化を低減し、実効スライス厚の薄い高画質の再構成画像データを得ることが可能となる。
パラレルビームデータをヘリカル補間する際に、該パラレルビームデータをシフトデータで補正する。これにより、検出器の各列のパラレルビームに変換された収集データをＸ−Ｙ’平面上で容易に位置補正しながらヘリカル補間を行い、高速に再構成画像データを得ることが可能となる。
ヘリカル補間された補間データを逆投影して画像データを再構成する際に、シフトデータで補正する。あるいは、同一のビュー角度のデータごとにコンボリューションおよび逆投影を行い、該逆投影されたデータを重ね合わせることにより画像再構成を行う。これらにより、ヘリカルスキャンにより収集されたデータをパラレルビームデータに変換することでＸ線パスの焦点をなくしてヘリカル補間を行い、各ビュー角ごとの補間データを逆投影処理時に位置補正して再構成画像データを生成することで画像再構成処理の並行処理度を向上させることができる。
さらに、パラレルビームデータのスライス位置のずれ量を補正する。これにより、各パラレルビームデータのスライス位置のずれ量も補正することで、より高画質の再構成画像を得ることが可能となる。
【０１５５】
尚、上述の実施形態は、本発明のうちの一例を示したに過ぎない。本発明は、上述の実施形態に限定されることはない。
【０１５６】
例えば、上記のヘリカル補間処理では、対向データを用いて補間してもよく、実データのみに基づき補間してもよい。また、回転中心に向けて全周に検出器を並列に固定配置し、被検体と検出器の間に配置されたＸ線管を被検体の周囲を回転させて投影データを得る第４世代スキャンシステムのＣＴ装置にも同様に適用することができる。
【０１５７】
また、ヘリカルスキャンを行う際に、固定された寝台１に対して架台２が移動する方式でもよい。架台２を傾斜させるのではなく、寝台１を傾斜させて水平でない方向に移動させてもよい。また、データ収集時刻が検出器の素子ごとにずれる点を考慮したＦＣＤを可変としたいわゆる仮想焦点方式によって元データを定義してもよい。また、上記の実施形態ではファンビーム逆投影方式による画像再構成を説明したが、この他コーンビームによる画像再構成方式にも類似の処理により本発明を適用することができる。このコーンビーム再構成の場合には、コーン方向のビームの広がりを考慮して、ボクセルごとに逆投影するデータと重みを選択する。またこの際、検出器の各列に対応して前記Ｘ線パスのずれを補正すればよい。
【０１５８】
要するに、マルチスライスＣＴ装置のチルトヘリカルスキャンにおいて、チルトの傾斜角を考慮して再構成画像上における各データのＸ線実効パスを算出してパラレルビームを生成し（即ち適切にデータ選択し）、このパラレルビームをヘリカル補間して画像再構成を行うという本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはいうまでもない。
【０１５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、マルチスライスＣＴ装置において架台をチルトさせてヘリカルスキャンを行って画像再構成を行う機能を提供することができる。これにより、ヘリカルスキャンでのチルトスキャンが実現され、ひいては高速・高精度なマルチスライスＣＴ装置でのヘリカルスキャンで臨床で所望される多様なデータの収集が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置を適用した実施形態のマルチスライスＣＴ装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態のＸ線ＣＴ装置の補間処理部の機能構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態におけるマルチスライスＣＴ装置のチルトスキャンを説明する図である。
【図４】ヘリカルスキャンのＸ−Ｙ軸上の幾何平面を説明する図である。
【図５】本発明の実施形態におけるファンパラ変換における幾何空間を説明する図である。
【図６】ファンパラ変換における各ビュー角のパラレルビームの選択の手法を説明する図である。
【図７】生成されたパラレルビームと投影軸との関係を説明する図である。
【図８】本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置が行う検出器各列ごとのファンパラ変換及び各パラレルビームデータ間のシフト量を説明する図である。
【図９】シングルスライスＣＴにおけるファンパラ変換の一例を説明する図である。
【図１０】本発明の実施形態の第３の変形例の画像再構成手順を説明する図である。
【図１１】Ｘ線ＣＴ装置におけるスキャン方式を説明する図である。
【図１２】２列、４列、８列の検出器列を具備するマルチスライスＣＴ装置を説明する図である。
【図１３】マルチスライスＣＴのＸ線ビームをＺ軸（体軸）方向およびＺ軸に垂直方向から観察した図である。
【図１４】Ｘ線ＣＴ装置の画像再構成手順を説明する図である。
【図１５】画像再構成用のフィルタ関数の例を説明する図である。
【図１６】シングルスライスＣＴ装置における３６０度補間法および対向ビーム補間法を説明するスキャン図である。
【図１７】マルチスライスＣＴ装置でヘリカルピッチ＝４でヘリカルスキャンして得たデータを隣接補間法により補間する場合を説明するスキャン図である。
【図１８】マルチスライスＣＴ装置におけるフィルタ補間法を説明する図である。
【図１９】マルチスライスＣＴ装置における新対向ビーム補間法を説明する図である。
【図２０】マルチスライスＣＴ装置におけるチルトヘリカルスキャンの座標系を説明する図である。
【図２１】マルチスライスＣＴ装置におけるチルトヘリカルスキャンのＸ線実効パスのずれを説明する図である。
【符号の説明】
１ 寝台
２ 架台
３ Ｘ線管
４ 検出器
５ Ｘ線制御部
６ 高電圧発生部
７ 架台・寝台制御部
８ 寝台移動部
９ データ収集部
１０ 補間処理部
１１ 画像再構成部
１２ 表示部
１３ システム制御部
１４ チルト制御部
１１０ 収集データ記憶手段
１２０ ファンパラデータ変換手段
１３０ 補間データ生成手段
１４０ シフト補正値計算手段
１５０ 補間処理制御手段
１６０ チルトデータ
Claims (13)
- 寝台に載置された被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出素子を複数チャンネル分並べた検出器列をスライス方向に複数列有するＸ線検出手段とを架台に対向配置し、前記寝台或いは架台を被検体の体軸方向に相対的に移動制御すると共に、前記架台を回転させながらＸ線の曝射を行うことにより被検体の所望の部位の撮影を行うＸ線ＣＴ装置において、
前記寝台或いは前記架台をチルトさせる傾斜制御手段と、
前記検出手段により収集されたデータに基づいて画像再構成を行うデータ処理手段とを備え、
前記データ処理手段は、前記検出手段により収集されたデータを、前記傾斜制御手段によるチルトに伴って生じる同一のチャンネルに対する各検出器列のＸ線パスの前記体軸方向から見たずれ量に基づいて補正したパラレルビームデータに変換するデータ変換手段を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - 寝台に載置された被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出素子を複数チャンネル分並べた検出器列をスライス方向に複数列有するＸ線検出手段とを架台に対向配置し、前記寝台或いは架台を被検体の体軸方向に相対的に移動制御すると共に、前記架台を回転させながらＸ線の曝射を行うことにより被検体の所望の部位の撮影を行うＸ線ＣＴ装置において、
前記寝台或いは前記架台をチルトさせる傾斜制御手段と、
前記検出手段により収集されたデータをパラレルビームデータに変換するデータ変換手段と、
前記傾斜制御手段によるチルトに伴って生じる同一のチャンネルに対する各検出器列のＸ線パスの前記体軸方向から見たずれ量に基づいて前記パラレルビームデータを補正し、その補正したデータに基づいて画像再構成を行うデータ処理手段とを具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - 前記データ変換手段は、各ビュー角のファンビームデータごとに、基準となるパスと平行となるＸ線パスデータを１つずつ選択することにより前記パラレルビームデータへの変換を行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 前記ずれ量は、架台回転面に垂直であるスライス方向及び体軸方向のなす傾斜角度に基づき求められることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 前記ずれ量は、さらに、少なくとも、ビュー角度、スライス厚、および中心スライスからの検出器列の相対距離のうちの１つ以上に基づき求められることを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 前記相対距離は、検出器の列数および列番号に基づき求められることを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 前記データ処理手段は、前記パラレルビームデータをヘリカル補間することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 前記ヘリカル補間は、多点サンプリングデータを重み付け加算して補間データを得ることを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 前記データ処理手段は、前記パラレルビームデータをヘリカル補間するとともに、このヘリカル補間の際に、該パラレルビームデータを前記ずれ量で補正することを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 前記データ処理手段が、前記パラレルビームデータをヘリカル補間するとともに、このヘリカル補間された補間データを逆投影して画像データを再構成する際に、前記ずれ量で補正することを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 前記データ処理手段は、同一のビュー角度のデータごとにコンボリューションおよび逆投影を行い、該逆投影されたデータを重ね合わせることにより画像再構成を行うことを特徴とする請求項１０に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 前記データ処理手段は、さらに、前記パラレルビームデータのスライス位置のずれ量を補正することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 寝台に載置された被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出素子を複数チャンネル分並べた検出器列をスライス方向に複数列有するＸ線検出手段とを架台に対向配置し、前記寝台或いは架台を被検体の体軸方向に相対的に移動制御すると共に、前記架台を回転させながらＸ線の曝射を行うことにより被検体の所望の部位の撮影を行うＸ線ＣＴ装置において、
前記寝台或いは前記架台をチルトさせる傾斜制御手段と、
前記傾斜制御手段によるチルトに伴って生じる同一のチャンネルに対する各検出器列のＸ線パスの前記体軸方向から見たずれ量に基づいて、前記検出手段により収集されたデータを補正する補正手段と、
前記補正されたデータに基づいて画像再構成を行う再構成手段とを具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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