JP3911415B2

JP3911415B2 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP3911415B2
Application number: JP2001394409A
Authority: JP
Inventors: 浩一志田; 直幸河内
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: CN1228026C; CN1429527A; US20030118146A1; US6829325B2; JP2003190143A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線照射によって被検体の断層像を得るＸ線ＣＴ（Computerized Tomography ）装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置は、被検体（患者）にＸ線を照射し、臓器、血液、灰白質等の人体組織のＸ線吸収率の差をＸ線検出器により検出し、これをコンピュータ処理することによって撮影対象部位の断層面（スライス位置における面、すなわちスライス面）の画像（Ｘ線断層像）を得る（再構成する）ものである。
【０００３】
Ｘ線ＣＴ装置には、Ｘ線断層像の再構成にあたり、通常のＸ線ＣＴ検査において使用される通常表示モードの他に、リアルタイム表示モード（ＳｍａｒｔＶｉｅｗ）機能を備えており、使用目的に応じて使い分けられている。
【０００４】
リアルタイム表示モードとは、例えば、アキシャルスキャン中に医師が被検体である患者に穿刺した際に、その穿刺の状態を観察するために用いるモードであり、穿刺した針を動かしたときでも、針の動きに追従してリアルタイムに表示を更新することが可能である。
【０００５】
Ｘ線ＣＴ装置は、当該リアルタイム表示モードに対応するデータ処理として、部分データ再構成処理（ＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎ）を備えている。部分データ再構成処理とは、Ｘ線管及び検出器を備えるガントリが、被検体の周りを（１８０＋α）度回転した際に得られた投影データに基づいてＸ線断層像の再構成を行う処理をいう。ここで、「＋α」度は、ファン角（Ｆａｎ−Ａｎｇｌｅ）と呼ばれるもので、Ｘ線断層像の再構成には最低限１８０度分の平行ビームデータを抽出するに足りる投影データの採取が必要であるが、かかる１８０度分の平行ビームデータを抽出するためには、＋α度分だけ余分に投影データを採取する必要があるわけである。
【０００６】
部分データ再構成処理（ＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎ）は、（１８０＋α）度分の投影データ採取を行うことでＸ線断層像の再構成をすることができるため、スキャン開始時の投影データ採取の時間を短縮でき（すなわち、１枚目の再構成に要する時間を短縮でき）、リアルタイム表示モードに適した処理方法であるといえる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、リアルタイム表示モードにおける処理方法である部分データ再構成処理（ＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎ）は、再構成するのに使用する投影データの量が少ないため、１フレーム目のＸ線断層像を再構成する時間は短いが、画質が悪いうえ、部分データ再構成処理（ＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎ）特有の“接線アーチファクト”や“Ｔｕｂｅ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒ角度に依存するアーチファクト”が発生するという問題がある。接線アーチファクトとは、再構成されたＸ線断層像の各部分（例えば、骨や各内臓など）の画像において、各部分の端部に線状に発生するノイズである。
【０００８】
また、Ｔｕｂｅ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒ角度に依存するアーチファクトとは、部分データ再構成処理（ＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎ）において投影データを採取するにあたり、スキャン開始時のＸ線管および検出器の被検体に対する回転角度に依存して発生する画像ノイズをいう。被検体の断面形状が真円であれば、Ｔｕｂｅ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒの角度に依存してアーチファクトが発生することはないが、例えば、被検体の断面が楕円形状を有していた場合、短軸方向からスキャンを開始するか、長軸方向からスキャンを開始するかによってアーチファクトの発生の程度が変わるもので、部分データ再構成処理（ＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎ）を使用した場合にのみ発生するものである。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、Ｘ線ＣＴ装置のリアルタイム表示モードにおいてスキャン開始時の１枚目のＸ線断層像再構成にかかる時間を維持しつつ、画質の向上およびアーチファクトの低減を図ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、例えば本発明のＸ線ＣＴ装置は以下の構成を備える。すなわち、
Ｘ線発生源と、当該Ｘ線発生源からのＸ線を検出するＸ線検出部とを一体的に被検体の周りを回転させる回転部とを有するＸ線ＣＴ装置であって、
前記被検体の周りを１回転する間に検出された各ビューごとの透過Ｘ線データに基づいて、断層像を再構成する全データ再構成手段と、
前記被検体の周りを１回転未満の所定の回転角度を回転する間に検出された各ビューごとの透過Ｘ線データに基づいて、断層像を再構成する部分データ再構成手段と、
スキャン開始後の再構成する断層像が何枚目であるかをカウントし、該カウント値に応じて、前記全データ再構成手段と、部分データ再構成手段とを切り換える切換手段とを備える。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明にかかる実施形態を詳細に説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
＜Ｘ線ＣＴ装置のシステム構成＞
図３は、本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置のシステム構成図である。
【００１３】
図３に図示の如く、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体（患者）へのＸ線照射と載置された被検体を透過したＸ線を検出するためのガントリ装置３２０と、ガントリ装置３２０に対して指示信号を送信し各種設定を行うとともに、ガントリ装置３２０から出力されてきた投影データに基づいてＸ線断層像を再構成し、表示する操作コンソール３００、および被検体を載置し、ガントリ装置内部へ搬送する搬送装置３４０とにより構成されている。
【００１４】
３２０に示すガントリ装置は、その全体の制御を司るメインコントローラ３２２を始め以下の構成を備える。
【００１５】
３２１は操作コンソール３００との通信を行うためのインターフェース、３３２はガントリ回転部であり、内部には、Ｘ線を発生するＸ線管３２４（Ｘ線管コントローラ３２３により駆動制御される）、Ｘ線の照射範囲を規定するコリメータ３２７、コリメータ３２７のＸ線照射範囲を規定するスリット幅の調整、及びコリメータ３２７のＺ軸（図面に垂直な方向）の位置を調整するコリメータモータ３２６が設けられている。かかるコリメータモータ３２６の駆動はコリメータコントローラ３２５により制御される。
【００１６】
また、３３２に示すガントリ回転部は、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部３３１、及びＸ線検出部３３１より得られた投影データを収集するデータ収集部３３０も備える。Ｘ線管３２４及びコリメータ３２７と、Ｘ線検出部３３１とは互いに空洞部分３３３をはさんで対向する位置に設けられ、その関係が維持された状態でガントリ回転部３３２が矢印３３５の向きに回転するようになっている。この回転は、回転モータコントローラ３２８からの駆動信号により所定の制御周期で回転速度制御される回転モータ３２９によって行われる。
【００１７】
また、搬送装置３４０は、被検体を実際に載置する天板３４２と天板３４２を保持するテーブル３４３とを有し、天板３４２は天板モータ３４１によってＺ軸方向に駆動され（すなわち、天板の搬送方向＝Ｚ軸方向）、天板モータ３４１の駆動は天板モータコントローラ３３４からの駆動信号に基づいて所定の制御周期で搬送速度制御される。
【００１８】
メインコントローラ３２２は、Ｉ／Ｆ３２１を介して受信した各種指示信号の解析を行い、それに基づいて上記のＸ線管コントローラ３２３、コリメータコントローラ３２５、回転モータコントローラ３２８、天板モータコントローラ３３４、そして、データ収集部３３０に対し、各種制御信号を出力することになる。また、メインコントローラ３２２は、データ収集部３３０で収集された投影データを、Ｉ／Ｆ３２１を介して操作コンソール３００に送出する処理も行う。
【００１９】
操作コンソール３００は、所謂ワークステーションであり、図示に示す如く、装置全体の制御を司るＣＰＵ３０５、ブートプログラム等を記憶しているＲＯＭ３０６、主記憶装置（メモリ）として機能するＲＡＭ３０７をはじめ、以下の構成を備える。
【００２０】
ＨＤＤ３０８は、ハードディスク装置であって、ここにＯＳ、ガントリ装置３２０に各種指示信号を与えたり、ガントリ装置３２０より受信した投影データに基づいてＸ線断層像を再構成するための診断プログラムが格納されている。また、ＶＲＡＭ３０１は表示しようとするイメージデータを展開するメモリであり、ここにイメージデータ等を展開することでＣＲＴ３０２に表示させることができる。３０３および３０４は各種設定を行うためのキーボードとマウスである。また、３０９はガントリ装置３２０と通信を行うためのインターフェースである。＜再構成処理の概要＞
図４は、本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置のＨＤＤ３０８に格納された診断プログラムにおけるＸ線断層像の再構成処理の流れを示す図である。
はじめにスキャン処理を行い、投影データを得る（ステップＳ４０１）。ステップＳ４０２では、対数変換、Ｘ線検出部３３１の備える各検出素子の特性を補正するオフセット補正等の種々の前処理演算を行う。
【００２１】
次にステップＳ４０３では、Ｘ線断層像の再構成を行おうとするフレームが、１フレーム目のＸ線断層像であるのか（すなわち、フレーム数が２フレーム未満なのか）、２フレーム目以降のＸ線断層像であるのかを判断する。
【００２２】
フレーム数が２フレーム未満であった場合には、ステップＳ４０４−１に進み、部分データ再構成処理を実施し、フレーム数が２フレーム以上であった場合には、ステップＳ４０４−２に進み、全データ再構成処理を実施する。なお、部分データ再構成処理および全データ再構成処理の詳細については、図５乃至図８において詳細に説明する。
【００２３】
次にステップＳ４０５において、バックプロジェクション処理が実施された後、Window level値、Window width値に従ってＣＴ値を２５６階調程度の表示用のデータに変換して（ステップＳ４０６）、ＣＲＴ等のモニタにＸ線断層像を表示出力する（ステップＳ４０７）。
＜部分データ再構成処理の詳細＞
図１は、部分データ再構成処理（ＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎ）の機能を端的に表した概念図である。図１の（Ａ）において、１０１はＸ線管であり、１０４に示す軌跡に沿って被検体１０３の周囲を矢印１０２の方向に回転しながら、所定の照射角θで被検体１０３にＸ線を照射する。図１の（Ｂ）は、部分データ再構成処理において、スキャン開始時に１枚目（１フレーム目）のＸ線断層像を再構成するまでの、Ｘ線管の動きを表したものである。図中の０度の位置においてＸ線照射および検出器による検出を開始し、（１８０＋α）度の位置まで回転すると、１フレーム目のＸ線断層像が得られる。図１（Ｃ）は、Ｘ線管が１８０＋α度回転した場合に、被検体１０３を透過するＸ線の透過パス（図中の矢印）を示したものである。（１８０＋α）度回転することで、１８０度分の平行ビームが得られる。
【００２４】
図５は、上記ステップＳ４０４−１における部分データ再構成処理の詳細を示す図である。なお、図中に記載の、Ｖｉｅｗ（ビュー）とは、Ｘ線検出部３３１による任意の角度での投影データの採取をいい、総Ｖｉｅｗ数とは、スキャン開始からの投影データの採取回数（すなわちＶｉｅｗの数）をいう。また、ＶＷＮとは、ガントリ回転部３３２が被検体の周りを１回転する間に、採取するＶｉｅｗ数をいい、ＦＡＶＷＮとは、ガントリ回転部３３２がファン角α度回転する間に採取するＶｉｅｗ数をいう（したがって、ＦＡＶＷＮ＝ＶＷＮ×α／３６０）。なお、ＶＷＮ、ＦＡＶＷＮはＸ線ＣＴ装置ごとに予め決まった値である。
【００２５】
ステップＳ５０１では、スキャン開始からの総Ｖｉｅｗ数をカウントする。スキャン開始後の総Ｖｉｅｗ数が（ＶＷＮ／２＋ＦＡＶＷＮ）になれば、部分データ再構成処理により１フレーム目のＸ線断層像を再構成するのに必要な投影データを採取したことになる。１フレーム目のＸ線断層像を再構成するのに必要な投影データを採取したらステップＳ５０２に進む。
【００２６】
ステップＳ５０２では、ファンビーム（ＦＡＮＢｅａｍ）データから平行ビーム（ＰａｒａｌｌｅｌＢｅａｍ）データへの変換処理（Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換処理）を行う。ファンビームデータから平行ビームデータへの変換処理の概要は図６に示す通りである。
【００２７】
図６（Ａ）は、収集した投影データを、横軸にＸ線検出部３３１の各チャネルを、縦軸にＶｉｅｗ方向をとって配列したもの（以下、ｐｒｏｆｉｌｅ）であり、該ｐｒｏｆｉｌｅはメモリに保存されている。本図では、説明の便宜上、Ｘ線検出部３３１のチャネル数は１０００とし、ガントリ回転部３３２が被検体の周りを１度回転するごとに、１つのＶｉｅｗを採取することとする（ＶＷＮ＝３６０）。すなわち、例えば１行目のデータ１−０乃至データ１０００−０は、Ｘ線検出部３３１の各チャネルが、Ｖｉｅｗ方向０度において収集した投影データであり、２行目のデータ１−１乃至データ１０００−１は、Ｖｉｅｗ方向１度において収集した投影データであることを示す。また、ファン角（Ｆａｎ−Ａｎｇｌｅ）αは６０度とし、ファン角（Ｆａｎ−Ａｎｇｌｅ）に対応するＶｉｅｗ数は６０とする（ＦＡＶＷＮ＝６０）。図６（Ａ）は、１８０＋α＝２４０Ｖｉｅｗの投影データを採取したことを表している。
【００２８】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示す投影データ（ファンビームデータ）を平行ビームデータに変換処理したことを示す図である。所定の角度における平行ビームデータを得るためには、複数のＶｉｅｗ方向におけるファンビームデータから、所定の投影チャネルのデータを抽出しなければならない。本例においては、Ｖｉｅｗ方向０度において得られたチャネル１のデータ（データ１−０）と、Ｖｉｅｗ方向１度において得られたチャネル２のデータ（データ２−１）とは、透過パスが異なる互いに平行なビームである。以下同様に、データ３−２乃至データ１０００−４０（図中の網掛けされたデータ）は互いに平行で、透過パスが異なるビームである。
【００２９】
したがって、これらのデータを図６（Ｂ）に示すように一行に配列しなおすことで、当該行は、所定の角度における平行ビームデータを得たこととなる。同様にデータ１−１、１−２・・・においても平行ビームデータを取り出すことが可能である（図６（Ｂ）は、２４０Ｖｉｅｗの投影データから１８０の平行ビームデータを取りだしたことを表す）。このようにしてＦａｎ−Ｐａｒａ変換されたｐｒｏｆｉｌｅ（すなわち、平行ビームデータ）は、バックプロジェクション処理部（不図示、上記診断プログラム上の一機能）へ送信され（ステップＳ５０３）、バックプロジェクション処理が実施される（ステップＳ４０５）。
＜全データ再構成処理の詳細＞
全データ再構成処理（ＦｕｌｌＲｅｃｏｎ）とは、Ｘ線管および検出器を備えるガントリが、被検体の周りを３６０度回転した際に得られた投影データに基づいてＸ線断層像の再構成を行う処理をいう。部分データ再構成処理に比べて１フレーム目のＸ線断層像を再構成するために採取された投影データの量が多いため、スキャン開始時の投影データ採取に時間がかかるが、部分データ再構成処理（ＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎ）と比べて、画質（ＩｍａｇｅＱｕａｌｉｔｙ）が優れているという利点がある。
【００３０】
図２は、全データ再構成処理（ＦｕｌｌＲｅｃｏｎ）の機能を端的に表した概念図である。図２（Ａ）は図１（Ａ）と同様であるため説明は省略する。図２（Ｂ）は、全データ再構成処理（ＦｕｌｌＲｅｃｏｎ）において、スキャン開始時に１フレーム目のＸ線断層像を再構成するまでの、Ｘ線管の動きを表したものである。図中の０度の位置においてＸ線照射および検出器による検出を開始し、３６０度の位置まで回転すると、１フレーム目のＸ線断層像が得られる。図２（Ｃ）は、Ｘ線管が３６０度回転した場合に、被検体１０３を透過するＸ線の透過パス（図中の実線矢印、点線矢印）を示したものである。３６０度回転することで、１８０度分の平行ビームが同一透過パスにおいて２本ずつ（図２（Ｃ）に示す実線の矢印群と、それに対応し、方向が反対の点線の矢印群）得られる。
【００３１】
図７は、上記ステップＳ４０４−２における全データ再構成処理の詳細を示す図である。
【００３２】
ステップＳ７０１では、Ｘ線断層像の再構成を行おうとするフレームが、２フレーム目のＸ線断層像であるのか、３フレーム目以降のＸ線断層像であるのかを判断する。２フレーム目のＸ線断層像であった場合には、ステップＳ７０２に進み、スキャン開始後の総Ｖｉｅｗ数がＶＷＮ以上になるまで待つ。総Ｖｉｅｗ数がＶＷＮ以上になったら、全データ再構成処理による１フレームのＸ線断層像を再構成するのに必要な投影データを採取したことになるため、ステップＳ７０３に進む。
【００３３】
ステップＳ７０３では、ＶＷＮ分のデータについてＦａｎ−Ｐａｒａ変換処理を行う（実際は、スキャン開始後の（ＶＷＮ／２＋ＦＡＶＷＮ）分のＦａｎ−Ｐａｒａ変換処理は、すでにステップＳ５０２において実施済であるので、ステップＳ７０３では、残りの（ＶＷＮ／２−ＦＡＶＷＮ）分のＦａｎ−Ｐａｒａ変換処理を行う）。
【００３４】
ステップＳ７０３でＦａｎ−Ｐａｒａ変換処理して得られた３６０度分の平行ビームデータは、バックプロジェクション処理部へ送信される（ステップＳ７０４）。
【００３５】
一方、ステップＳ７０１で、Ｘ線断層像の再構成を行うフレームが３フレーム目以降であると判断された場合には、ステップＳ７０５に進む。ステップＳ７０５では、Ｘ線断層像の再構成に使用されていない新たなＶｉｅｗ数がＶＷＮ／ＦＲ以上となったか否かを判断する。すなわち、３フレーム目以降のＸ線断層像は、ガントリ回転部が既定の回転角度（３６０／ＦＲ）回転し、新たにＶＷＮ／ＦＲのＶｉｅｗ数が追加されることで、全データ再構成処理によるＸ線断層像の再構成が可能となる。なお、１／ＦＲとは、フレームの更新レートをいう。
【００３６】
ステップＳ７０５において、新たなＸ線断層像を再構成するのに必要なＶｉｅｗ数を採取したら、ステップＳ７０６に進み、当該新たに採取した投影データについてＦａｎ−Ｐａｒａ変換処理を行う。その結果、新たなＸ線断層像を再構成するのに必要な平行ビームデータが得られる。
【００３７】
次にステップＳ７０７では、差分演算処理を行う。図８は差分演算処理の内容を端的に示した図である。８０１はＦａｎ−Ｐａｒａ変換処理した後の平行ビームデータを示す。８０２に示す領域はＮフレーム目（Ｎは２以上の任意の値）のＸ線断層像を再構成するために使用する平行ビームデータを表し、８０３はＮ＋１フレーム目のＸ線断層像を再構成するために使用する平行ビームデータを表す。Ｎ＋１フレーム目のＸ線断層像を再構成するにあたっては、Ｎフレーム目のＸ線断層像を再構成するのに使用した平行ビームデータ８０２のうち、８０５に示す領域の平行ビームデータを流用するとともに、８０４に示す領域の平行ビームデータ（Ｎ＋１フレーム目のＸ線断層像を再構成するのに不要な平行ビームデータ）を削除し、８０６に示す領域の平行ビームデータ（新たに採取した平行ビームデータ）を追加すればよい。すなわち、８０６に示す領域の平行ビームデータから、８０４に示す領域の平行ビームデータを減算した平行ビームデータをバックプロジェクション処理部へ送信すればよい。
【００３８】
このように、差分演算処理とは、新たな平行ビームデータ（ＶＷＮ／ＦＲ分の平行ビームデータ）と、１フレーム前のＸ線断層像を再構成するのに使用した平行ビームデータのうち、採取順の古い平行ビームデータＶＷＮ／ＦＲ分との差分を計算する処理をいう。当該差分演算処理は、バックプロジェクション処理における処理負荷を軽減することができる。
【００３９】
すなわち、バックプロジェクション処理では、８０２に示す領域の平行ビームデータを互いに重畳するため、Ｘ線断層像の更新にあたっては、８０６に示す新たな平行ビームデータを重畳し、８０４に示す採取順の古い平行ビームデータを削除する処理を行わなければならない（加算処理と減算処理の双方を実施しなければならない）。しかし、予め差分演算処理により、８０６に示す新たな平行ビームデータと、８０４に示す採取順の古い平行ビームデータとの差分を演算したうえで、バックプロジェクション処理部に送信すれば、バックプロジェクション処理では、加算処理を行うだけで済み、バックプロジェクション処理での処理負荷が軽減される。
【００４０】
図７に戻る。差分演算処理された平行ビームデータは、バックプロジェクション処理部に送信され（ステップＳ７０８）、バックプロジェクション処理が実施される（ステップＳ４０５）。
【００４１】
次に図９のタイムチャートを用いて、ＳｍａｒｔＶｉｅｗモードで、Ｘ線断層像を再構成した場合の流れについて説明する。
【００４２】
上述のように、ガントリ１回転分のＶｉｅｗ数をＶＷＮ、Ｆａｎ−ＡｎｇｌｅのＶｉｅｗ数をＦＡＶＷＮ、フレームの更新レートを１／ＦＲとすると、１フレーム目を作成するために必要なＶｉｅｗ数（Ｎ_profile）は、
Ｎ_profile＝ＶＷＮ／２＋ＦＡＶＷＮ
となる。したがって、１フレーム目のＸ線断層像は（ＶＷＮ／２＋ＦＡＶＷＮ）のＶｉｅｗ数が採取され再構成されることで表示される（図９の９０１）。
【００４３】
次に２フレーム目のＸ線断層像は、総Ｖｉｅｗ数がＶＷＮになることで、全データ再構成処理により再構成される（図９の９０２）。これ以降は、ガントリ１回転分のＶｉｅｗ数を用いて（すなわち、ＦｕｌｌＲｅｃｏｎ）でＸ線断層像の再構成が可能となる。この結果、２フレーム目からは、接線アーチファクトやＴｕｂｅ−Ｄｅｔｅｃｔｏｒ角度に依存するアーチファクトのない高い画質のＸ線断層像が得られる。一旦Ｖｉｅｗ数がＶＷＮに到達したら、それ以降は、フレームの更新レートが一定であれば、ＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎであっても、ＦｕｌｌＲｅｃｏｎであっても差分演算処理における処理負荷は同様（本例の場合には、ＶＷＮ／ＦＲのＶｉｅｗを追加して、同数のＶｉｅｗを削除する）であるため、リアルタイム性に差異はない。一方、上述のように、ＦｕｌｌＲｅｃｏｎを用いた場合、Ｘ線断層像の再構成に使用するＶｉｅｗ数が多いため、画質の良いＸ線断層像が得られるという効果がある。
【００４４】
以上のように、Ｘ線断層像のリアルタイム表示モードでの再構成処理を行うにあたり、フレーム数をカウントし、カウントしたフレーム数に応じて部分データ再構成処理を用いるか、全データ再構成処理を用いるかを切り換えることで、１フレーム目のＸ線断層像再構成までの時間を維持する一方、２フレーム目以降のＸ線断層像の画質の向上およびアーチファクトの低減を実現できる。
【００４５】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、本願発明にかかる処理方法を、Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行うＸ線ＣＴ装置に適用した場合について述べた。しかし、本願発明はＦａｎ−Ｐａｒａ変換処理を行わないＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。そこで、本実施形態においては、Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行わないＸ線ＣＴ装置に適用した場合について、以下にその詳細について述べる。
＜Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行わないＸ線ＣＴ装置＞
Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行わないＸ線ＣＴ装置とは、ファンビームデータを直接再構成する方式のＸ線ＣＴ装置をいい、Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行うＸ線ＣＴ装置に比べて、Ｘ線検出部の簡素化を図ることができるという利点がある。すなわち、Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行うＸ線ＣＴ装置の場合、１Ｖｉｅｗ分の投影データを採取するために、Ｘ線検出部を１６分割して、それぞれタイミングをずらして採取する必要がある。このため、Ｘ線検出部のコストがかかるという問題がある。
【００４６】
これに対して、Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行わない場合には、Ｘ線検出部において１Ｖｉｅｗを一括採取することが可能である。
【００４７】
一方で、Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行わないＸ線ＣＴ装置は、その代替として、ＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎを使用した場合、ＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇ（詳細は後述）と呼ばれる処理を実施する必要があり、Ｘ線ＣＴ装置の処理負荷が増加してしまう。このため、従来のように、リアルタイム表示モードにおいて部分データ再構成処理を行った場合、画質が悪いことに加え、当該処理負荷の増加に起因してフレーム数が進むにつれてリアルタイム性が低下してくるという問題が新たに発生する。
【００４８】
これに対して本願発明を用いれば、１フレーム目のＸ線断層像の再構成に要する時間を維持しつつ、フレーム数が増加しても、リアルタイム性を低下させることなく、しかも画質を従来よりも向上させることが可能となる。
＜再構成処理の詳細および部分データ再構成処理の詳細＞
図１０は、本発明の第２の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置に格納された診断プログラムにおけるＸ線断層像の再構成処理の流れを示す図であり、図４と同様であるため、説明は省略する。
【００４９】
図１１は、図１０に示した部分データ再構成処理（ステップＳ１００４−１）の処理の詳細を示したフローチャートである。
【００５０】
ステップＳ１１０１では、スキャン開始からの総Ｖｉｅｗ数をカウントする。スキャン開始後の総Ｖｉｅｗ数が（ＶＷＮ／２＋ＦＡＶＷＮ）になれば、部分データ再構成処理により１フレーム目のＸ線断層像を再構成するのに必要な投影データを採取したこととなる。１フレーム目のＸ線断層像を再構成するのに必要な投影データを採取したらステップＳ１１０２に進む。
【００５１】
ステップＳ１１０２では、採取した投影データに対してＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇ処理を行う。ここで、図１２を用いてＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇ処理について説明する。図１２の（Ａ）は、収集した投影データを、横軸にＸ線検出部の各チャネルを、縦軸にＶｉｅｗ方向をとって配列したｐｒｏｆｉｌｅであり、該ｐｒｏｆｉｌｅはメモリに保存されている。上記第１の実施形態においても述べたように、画像を再構成するにあたっては、例えば、データ１−０、データ２−１・・・のように図中の色塗りした部分のデータ（平行ビームを形成する投影データ）より下側に図示した投影データ（１８０＋α）度分（本実施形態でも、第１の実施形態同様、ＦＲ＝３６０、α＝６０、ＦＡＶＷＮ＝６０とすると、２４０度分）が必要であり、その他の投影データは当該フレームの画像の再構成にあたっては不要である。
【００５２】
そこで、かかる不要な投影データを削除すべく、図１２（Ｂ）に示すＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇテーブルを用いて、当該テーブルの係数を、採取した投影データに乗算する。すなわち、当該フレームの画像の再構成に用いる投影データ部分は係数１．０を、使用しない投影データ部分には係数０．０乗算する（なお、本例においては、係数１．０と係数０．０の２種類の係数からなるＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇテーブルの例を示したが、これに限らず、係数１．０と係数０．０の境界部分については、その中間値を用いてもよい）。
【００５３】
図１１に戻る。ＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇ処理されたｐｒｏｆｉｌｅは、バックプロジェクション処理部に送信され（ステップＳ１１０３）、バックプロジェクション処理される。
＜全データ再構成処理の詳細＞
図１３は、上記ステップＳ１００４−２における全データ再構成処理の詳細を示す図である。
【００５４】
ステップＳ１３０１では、Ｘ線断層像の再構成を行おうとするフレームが、２フレーム目のＸ線断層像であるのか、３フレーム目以降のＸ線断層像であるのかを判断する。２フレーム目のＸ線断層像であった場合には、ステップＳ１３０２に進み、スキャン開始後の総Ｖｉｅｗ数がＶＷＮ以上になるまで待つ。総スキャン数がＶＷＮ以上になれば、全データ再構成処理による１フレームのＸ線断層像を再構成するのに必要な投影データを採取したことになるため、ステップＳ１３０３に進む。。
【００５５】
ステップＳ１３０３では、ＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇ処理を実施する。図１４は、全データ再構成処理により、２フレーム目のＸ線断層像を再構成するために用いるＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇテーブルの一例である。全データ再構成処理の場合、部分データ再構成処理と異なり、すべてのＶｉｅｗを均等に使用するので、ＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇテーブルは１．０（すなわち、ＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇ処理を行う必要がないこと）となる。
【００５６】
ＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇ処理されたファンビームデータは、バックプロジェクション処理部に送信され（ステップＳ１３０４）、バックプロジェクション処理が実施される。
【００５７】
一方、ステップＳ１３０１で、Ｘ線断層像の再構成を行おうとするフレームが３フレーム目以降であると判断された場合には、ステップＳ１３０５に進む。ステップＳ１３０５では、Ｘ線断層像の再構成に使用されていない新たなＶｉｅｗ数がＶＷＮ／ＦＲ以上となったか否かを判断する。すなわち、３フレーム目以降のＸ線断層像は、ガントリ回転部が既定の回転角度（３６０／ＦＲ）回転し、新たにＶＷＮ／ＦＲのＶｉｅｗ数が追加されることで、全データ再構成処理によるＸ線断層像の再構成が可能となる。なお、１／ＦＲとは、フレームの更新レートをいう。
【００５８】
次に図１５のタイムチャートを用いて、ＳｍａｒｔＶｉｅｗモードで、Ｘ線断層像を再構成した場合の流れについて説明する。
【００５９】
上述のように、ガントリ１回転分のＶｉｅｗ数をＶＷＮ、ファン角に対応するＶｉｅｗ数をＦＡＶＷＮ、フレームの更新レートを１／ＦＲとすると、１フレーム目を作成するために必要なＶｉｅｗ数（Ｎ_profile）は、
Ｎ_profile＝ＶＷＮ／２＋ＦＡＶＷＮ
となる。したがって、１フレーム目のＸ線断層像は（ＶＷＮ／２＋ＦＡＶＷＮ）のＶｉｅｗ数が採取され再構成されることで表示される（図１５の１５０１）。
【００６０】
次に２フレーム目のＸ線断層像は、総Ｖｉｅｗ数がＶＷＮになることで、全データ再構成処理により再構成される（図１５の１５０２）。これ以降は、ガントリ１回転分のＶｉｅｗ数を用いて（すなわち、ＦｕｌｌＲｅｃｏｎ）でＸ線断層像の再構成が可能となる。この結果、２フレーム目からは、高い画質のＸ線断層像が得られる。なお、上述のように、ＦｕｌｌＲｅｃｏｎによるＸ線断層像の再構成にあたっては、ＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇ処理を省略でき、すべての投影データを再構成に使用する。このため、Ｘ線ＣＴ装置の処理負荷を低減でき、ＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎのように、フレーム数が進行した場合のリアルタイム性が低下することがない。一方、上述のように、ＦｕｌｌＲｅｃｏｎを用いた場合、Ｘ線断層像の再構成に使用するＶｉｅｗ数が多いため、画質の良いＸ線断層像が得られるという効果がある。
【００６１】
このように、本願発明にかかるデータ処理方法は、Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行うＸ線ＣＴ装置のみならず、Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行わないＸ線ＣＴ装置にも適用可能であることを示した。しかも、Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行わないＸ線ＣＴ装置を用いることで得られるＸ線検出部のコスト削減というメリットを享受しつつ、Ｆａｎ−Ｐａｒａ変換を行わないＸ線ＣＴ装置に内包していたＳｍａｒｔＲｅｃｏｎモードにおけるＳｅｇｍｅｎｔＲｅｃｏｎ使用時の問題点をも解決できるという付帯的な効果が得られる。
【００６２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、Ｘ線ＣＴ装置のリアルタイム表示モードにおいてスキャン開始時の１枚目のＸ線断層像再構成にかかる時間を維持しつつ、画質の向上およびアーチファクトの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的なＸ線ＣＴ装置における部分データ再構成モードの機能を端的に表した概念図である。
【図２】一般的なＸ線ＣＴ装置における全データ再構成モードの機能を端的に表した概念図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置のシステム構成図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置に格納された診断プログラムにおけるＸ線断層像の再構成処理の一例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置における部分データ再構成処理の詳細を示す図である。
【図６】本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置におけるＦａｎ−Ｐａｒａ変換処理の概要を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置における全データ再構成処理の詳細を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置における差分演算処理の概要を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置におけるＸ線断層像の再構成処理を示す図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置に格納された診断プログラムにおけるＸ線断層像の再構成処理の流れを示す図である。
【図１１】本発明の第２の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置における部分データ再構成処理の詳細を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置におけるＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇ処理の概要を示す図である。
【図１３】本発明の第２の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置における全データ再構成処理の詳細を示す図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置における全データ再構成処理により、２フレーム目のＸ線断層像を再構成するために用いるＳｅｇｍｅｎｔＷｅｉｇｈｔｉｎｇテーブルの一例を示す図である。
【図１５】本発明の第２の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置におけるＸ線断層像の再構成処理を示す図である。

Claims

Ｘ線発生源及び該Ｘ線発生源からのＸ線を検出するＸ線検出器を一体的に被検体の周りを回転させる回転部を有するＸ線ＣＴ装置であって、
前記被検体の周りを１回転する間に検出された各ビューごとの透過Ｘ線データに基づいて、断層像を再構成する全データ再構成手段と、
前記被検体の周りの１回転未満の所定の回転角度を回転する間に検出された各ビューごとの透過Ｘ線データに基づいて、断層像を再構成する部分データ再構成手段と、
スキャン開始後に再構成する断層像が何枚目であるかをカウントし、該カウント値が１枚目であるときは前記部分データ再構成手段を用いて再構成をし、該カウント値が２枚目であるときは前記部分データ再構成手段から前記全データ再構成手段に切り換えて、該カウント値が２枚目以上であるときは前記全データ再構成手段を用いて再構成する切換手段とを備え、
前記全データ再構成手段及び前記部分データ再構成手段は、検出された各ビューごとの透過Ｘ線データであるファンビームデータを平行ビームデータに変換する変換処理手段を更に備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記所定の回転角度は、前記検出された透過Ｘ線データに基づいて１８０度分の前記平行ビームデータを抽出するのに必要なビューの数である第１のビュー数を採取可能な角度であることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記部分データ再構成手段は、スキャン開始後に透過Ｘ線データを検出した各ビューの数をカウントし、前記第１のビュー数を超えたら１枚目の断層像を再構成することを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記全データ再構成手段は、スキャン開始後に透過Ｘ線データを検出した各ビューの数をカウントし、前記被検体の周りを１回転する間に検出されるビューの数である第２のビュー数を超えたら２枚目の断層像を再構成することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記全データ再構成手段は、３枚目以降の断層像を再構成するにあたり、既定の回転角度に応じたビュー数になったときに新たな断層像を再構成することを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
前記全データ再構成手段は、３枚目以降の断層像を再構成するにあたり、新たに検出された透過Ｘ線データに基づいて抽出された平行ビームデータと、直前の断層像の再構成に用いられた平行ビームデータのうち採取順の古い平行ビームデータとの差分を演算する差分演算処理手段を更に備えることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。