JP4201686B2

JP4201686B2 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP4201686B2
Application number: JP2003373892A
Authority: JP
Inventors: 明萩原
Original assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Current assignee: GE Medical Systems Global Technology Co LLC
Priority date: 2003-11-04
Filing date: 2003-11-04
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2023-11-04
Also published as: JP2005137392A; EP1530164A3; KR20050042736A; CN1626035A; CN100384378C; US7379534B2; US20050094759A1; EP1530164A2

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置に関し、更に詳しくは、Ｘ線透過経路は異なるが同一再構成面上の同一画素を同一ビューまたは対向ビューで通るＸ線ビームによる複数の投影データを活用して画像再構成を行うＸ線ＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。

従来、Ｘ線管及びマルチ検出器を被検体の周りに回転させると共に被検体を乗せたテーブルを直線移動させながら投影データを収集し、再構成面上の画素を通るＸ線ビームによる投影データを抽出して再構成面のＣＴ画像を再構成するためのデータセットを作成し、そのデータセットを基にＣＴ画像を再構成するＸ線ＣＴ装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１５９２４４号公報

マルチ検出器を用いたヘリカルスキャン（helical scan）の場合、Ｘ線透過経路は異なるが、同一再構成面上の同一画素を同一ビューで通るＸ線ビームによる投影データが複数収集されている。
しかし、従来のＸ線ＣＴ装置では、これら複数の投影データを活用せず、あるビューの投影データとして１つの投影データだけを抽出し画像再構成に用いている。
そこで、本発明の目的は、Ｘ線透過経路は異なるが同一再構成面上の同一画素を同一ビューまたは対向ビューで通るＸ線ビームによる複数の投影データを活用して画像再構成を行うＸ線ＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、Ｘ線管及びマルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させると共に被検体に対して相対直線移動させながら投影データを収集し、再構成面上の同一画素を同一ビューまたは対向ビューで且つ異なるＸ線透過経路で通るＸ線ビームによる２以上の投影データを合成して前記ビューの再構成用投影データを作成し、前記再構成用投影データを基にＣＴ画像を再構成することを特徴とするＸ線ＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第１の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法では、マルチ検出器を用いたヘリカルスキャンにより収集した投影データ中より、再構成面上の画素を同一ビューまたは対向ビューで且つ異なるＸ線透過経路で通るＸ線ビームによる複数の投影データを抽出しそれら投影データを合成して再構成用投影データを作成し、ＣＴ画像を再構成するために必要な全ビューについての再構成用投影データのデータセットを基にＣＴ画像を再構成する。この結果、一つのビューに２以上のＸ線透過経路による情報が反映されるため、被検体の形状を正確に再現できる。また、形状再現における矛盾が少なくなるため、アーチファクトを低減できる。さらに、情報量が多くなるため、信号対雑音比を向上できる。

第２の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ画像生成方法において、前記２以上の投影データを加重加算して前記再構成用投影データを作成することを特徴とするＸ線ＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第２の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法では、２以上の投影データを加重加算により合成して、１つの再構成用投影データを作成する。加重加算の重みを変えることによりＣＴ画像の画質を調整することが出来る。

第３の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ画像生成方法において、前記２以上の投影データの各々に対応する検出器列と前記再構成面の距離が小さいほど重みを大きくして加重加算することを特徴とするＸ線ＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第３の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法では、投影データを得た検出器列が再構成面に近い場合はその投影データの重みを大きくし、遠い場合はその投影データの重みを小さくする。これにより、ＣＴ画像の画質を従来より大きく変えないで改善することが出来る。

第４の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ画像生成方法において、前記加重加算の重みを操作者が設定できることを特徴とするＸ線ＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第４の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法では、操作者が加重加算の重みを変えることにより、ＣＴ画像の画質を調整することが出来る。

第５の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ画像生成方法において、前記２以上の投影データの数Ｎを操作者が設定できることを特徴とするＸ線ＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第５の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法では、操作者が２以上の投影データの数Ｎを変えることにより、ＣＴ画像の画質を調整することが出来る。

第６の観点では、本発明は、Ｘ線管及びマルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させると共に被検体に対して相対直線移動させながら投影データを収集し、再構成面のＣＴ画像を再構成するための２以上のデータセットを作成し、前記２以上のデータセットを基に２以上のＣＴ画像をそれぞれ再構成し、各ＣＴ画像を合成して合成ＣＴ画像を作成することを特徴とするＸ線ＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、マルチ検出器を用いたヘリカルスキャンにより収集した投影データ中より、再構成面上の画素を同一ビューまたは対向ビューで且つ異なるＸ線透過経路で通るＸ線ビームによる複数の投影データを抽出し、それらの投影データの各々を含むデータセットをそれぞれ作成する。そして、各データセットを基に各ＣＴ画像をそれぞれ再構成し、各ＣＴ画像を合成して合成ＣＴ画像を作成する。この結果、一つのビューに２以上のＸ線透過経路による情報が反映されるため、被検体の形状を正確に再現できる。また、形状再現における矛盾が少なくなるため、アーチファクトを低減できる。さらに、情報量が多くなるため、信号対雑音比を向上できる。

第７の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ画像生成方法において、前記２以上のＣＴ画像を加重加算して前記合成ＣＴ画像を作成することを特徴とするＸ線ＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第７の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法では、２以上のＣＴ画像を加重加算により合成して、新たなＣＴ画像を作成する。加重加算の重みを変えることにより新たなＣＴ画像の画質を調整することが出来る。

第８の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ画像生成方法において、前記データセットの各々に対応する検出器列と前記再構成面の距離が小さいほど重みを大きくして加重加算することを特徴とするＸ線ＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第８の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法では、データセットを得た検出器列（複数の検出器列に跨る場合は複数の検出器列の中央の検出器列）が再構成面に近い場合はその投影データの重みを大きくし、遠い場合はその投影データの重みを小さくする。これにより、ＣＴ画像の画質を従来より大きく変えないで改善することが出来る。

第９の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ画像生成方法において、前記加重加算の重みを操作者が設定できることを特徴とするＸ線ＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第９の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法では、操作者が加重加算の重みを変えることにより、ＣＴ画像の画質を調整することが出来る。

第１０の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ画像生成方法において、前記２以上のデータセットの数Ｎを操作者が設定できることを特徴とするＸ線ＣＴ画像生成方法を提供する。
上記第１０の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法では、操作者が２以上のデータセットの数Ｎを変えることにより、ＣＴ画像の画質を調整することが出来る。

第１１の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管及びマルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させると共に被検体に対して相対直線移動させながら投影データを収集するヘリカルスキャン手段と、再構成面上の同一画素を同一ビューまたは対向ビューで且つ異なるＸ線透過経路で通るＸ線ビームによる２以上の投影データを合成して前記ビューの再構成用投影データを作成する再構成用投影データ作成手段と、前記再構成用投影データを基にＣＴ画像を再構成する画像再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１２の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記再構成用投影データ作成手段は、前記２以上の投影データを加重加算して前記再構成用投影データを作成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１２の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第２の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１３の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記再構成用投影データ作成手段は、前記２以上の投影データの各々に対応する検出器列と前記再構成面の距離が小さいほど重みを大きくして加重加算することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第３の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１４の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記加重加算の重みを操作者が設定するための設定操作手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第４の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１５の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記２以上の投影データの数Ｎを操作者が設定するための設定操作手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１５の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第５の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１６の観点では、本発明は、Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管及びマルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させると共に被検体に対して相対直線移動させながら投影データを収集するヘリカルスキャン手段と、再構成面のＣＴ画像を再構成するための２以上のデータセットを作成するデータセット作成手段と、前記２以上のデータセットを基に２以上のＣＴ画像をそれぞれ再構成する画像再構成手段と、各ＣＴ画像を合成して合成ＣＴ画像を作成する画像合成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第６の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１７の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記画像合成手段は、前記２以上のＣＴ画像を加重加算して前記合成ＣＴ画像を作成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１７の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第７の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１８の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記画像合成手段は、前記データセットの各々に対応する検出器列と前記再構成面の距離が小さいほど重みを大きくして加重加算することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１８の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第８の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第１９の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記加重加算の重みを操作者が設定するための設定操作手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１９の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第９の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

第２０の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記２以上のデータセットの数Ｎを操作者が設定するための設定操作手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２０の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１０の観点によるＸ線ＣＴ画像生成方法を好適に実施できる。

本発明のＸ線ＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、被検体の形状を正確に再現でき、アーチファクトを低減することが出来る。また、信号対雑音比を向上することが出来る。

以下、図に示す実施の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。

図１は、実施例１に係るＸ線ＣＴ装置を示す構成ブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、寝台装置１０と、走査ガントリ２０とを具備している。

操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、画像再構成処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得した投影データを収集するデータ収集バッファ５と、投影データを基に再構成したＣＴ画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＸ線ＣＴ画像を記憶する記憶装置７とを具備している。

寝台装置１０は、被検体を乗せて走査ガントリ２０のボア（空洞部）に入れ出しするテーブル１２を具備している。テーブル１２は、寝台装置１０に内蔵するモータで昇降および直線移動される。

走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、マルチ検出器２４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、Ｘ線コントローラ２２，コリメータ２３，ＤＡＳ２５の制御を行う回転側コントローラ２６と、制御信号などを前記操作コンソール１や寝台装置１０とやり取りする制御コントローラ２９と、スリップリング３０とを具備している。

図２および図３は、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４の説明図である。
Ｘ線管２１とマルチ検出器２４は、回転中心ＩＣの回りを回転する。テーブル１２の直線移動方向をｚ軸方向とし、テーブル１２の上面に垂直な方向をｙ軸方向とし、ｚ軸方向およびｙ軸方向に直交する方向をｘ軸方向とするとき、Ｘ線管２１およびマルチ検出器２４の回転平面は、ｘｙ面である。
Ｘ線管２１は、コーンビームと呼ばれるＸ線ビームＣＢを発生する。Ｘ線ビームＣＢの中心軸方向がｙ軸方向に平行なときを、ビュー角度view＝０゜とする。
マルチ検出器２４は、例えば２５６列の検出器列を有する。また、各検出器列は、例えば１０２４チャネルのチャネルを有する。

図４は、Ｘ線ＣＴ装置１００の動作を示すフロー図である。
ステップＳ１では、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４とを被検体の周りに回転させ且つテーブル１２を直線移動させながら、直線移動位置ｚとビュー角度viewと検出器列番号ｊとチャネル番号ｉとで表わされる投影データＤ０(z,view,j,i)を収集する。直線移動位置ｚは、エンコーダによりｚ軸方向位置パルスがカウントされ、制御コントローラ２９にてｚ軸座標に変換され、スリップリング３０を経由して、ＤＡＳ２５の投影データにｚ軸座標情報として付加される。
図５に、ｚ軸座標情報を付加した、あるビュー角度viewの投影データのフォーマットを示す。

ステップＳ２では、投影データＤ０(z,view,j,i)に対して、前処理（オフセット補正，対数補正，Ｘ線線量補正，感度補正）を行う。
ステップＳ３では、前処理した投影データＤ０(z,view,j,i)を基に画像生成処理を行い、ＣＴ画像を生成する。この画像生成処理については後で詳述する。
ステップＳ４では、生成したＣＴ画像に対し表示に適するように後処理を行う。

図６は、画像生成処理（ステップＳ３）を示すフロー図である。
ステップＷ１では、画像再構成に必要なビュー範囲（例えば「１８０°＋ファンビーム角度」）中の一つのビューに着目する。

ステップＷ２では、再構成面上の一つの画素に着目する。
ステップＷ３では、ヘリカルスキャンで収集した投影データ中より、着目画素を着目ビューまたは対向ビューで且つ異なるＸ線透過経路で通るＸ線ビームによるＮ（≧２）個の投影データを抽出し、抽出したＮ個の投影データを合成して、再構成用投影データを作成する。
例えば、図７の（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示すように、ヘリカルスキャンの１回転目，２回転目，３回転目，４回転目のビュー角度view＝０゜（＝３６０゜＝７２０゜＝１０８０゜）で且つ再構成面Ｐ上の画素Ｑを異なるＸ線透過経路で通るＸ線ビームＬ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４による投影データは、検出器列４Ａ，２Ａ，２Ｂ，４Ｂで得られる。そこで、これら検出器列４Ａ，２Ａ，２Ｂ，４Ｂで得られた４（＝Ｎ）個の投影データを、view＝０゜の投影データとして抽出する。次に、抽出した投影データに対応する検出器列４Ａ，２Ａ，２Ｂ，４Ｂと再構成面Ｐの距離ｄ１，ｄ２，ｄ３，ｄ４に応じた重みｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４を掛けて加算し、再構成用投影データとする。
例えば、重みｗ１，ｗ２，ｗ３，ｗ４は、
ｗｋ＝（１／ｄｋ）／（１／ｄ１＋１／ｄ２＋１／ｄ３＋１／ｄ４）
ｋ＝１，２，３，４
とする。
また、再構成用投影データのｚ座標位置は、複数の投影データに対応する各検出器列と再構成面Ｐの距離が最も近い投影データのｚ座標位置とする。
なお、操作者は、合成する投影データの数Ｎや，Ｎ個の投影データを加重加算する重みを、入力装置２を操作して設定変更可能になっている。

ステップＷ４では、再構成面上の全ての画素についてステップＷ２〜Ｗ３を繰り返す。

ステップＷ５では、画像再構成に必要な全てのビューについてステップＷ１〜Ｗ４を繰り返す。

ステップＷ６では、画像再構成に必要な全ビューの再構成用投影データが揃ったデータセットを基にＣＴ画像を再構成する。このときに用いる画像再構成方法は、２次元画像再構成方法でもよいし、フェルドカンプ（Feldkamp）法もしくは重み付きフェルドカンプ法などの３次元画像再構成方法でもよい。

実施例１のＸ線ＣＴ装置１００によれば、一つのビューに２以上のＸ線透過経路による情報が反映されるため、被検体の形状を正確に再現できる。また、形状再現における矛盾が少なくなるため、アーチファクトを低減できる。さらに、情報量が多くなるため、信号対雑音比を向上できる。

図４のステップＳ３として、図８に示す画像生成処理を用いてもよい。
図８に示す画像生成処理を、３次元逆投影処理と呼ぶ。

ステップＲ１では、画像再構成に必要なビュー範囲中の一つのビューに着目する。

ステップＲ２では、再構成面Ｐ上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインの一つに着目する。
図９に再構成面Ｐ上の複数の平行なラインＬ０〜Ｌ８を例示する。
ライン数は、ラインに直交する方向の再構成面Ｐの最大画素数の１／６４〜１／２とする。例えば、再構成面Ｐの画素数が５１２×５１２であるとき、ライン数は９本とする。
また、−４５゜≦view＜４５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および１３５゜≦view＜２２５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、ｘ方向をライン方向とする。また、４５゜≦view＜１３５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および２２５゜≦view＜３１５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、ｙ軸方向をライン方向とする。
なお、図９のＸ線管２１の位置は、図７の（ｄ）に示した位置を想定している。
また、回転中心ＩＣを通り、ラインＬ０〜Ｌ８に平行な投影面ｐｐを想定する。

ステップＲ３では、着目した一つのラインに対応し且つ着目ビューにおいてＸ線透過経路が異なるＮライン分の投影データを抽出し、抽出したＮライン分の投影データを合成して、着目したラインに対応する１ライン分の再構成用投影データを作成する。
図１０は、図７の（ｄ）のＸ線管２１の位置において再構成面Ｐ上のラインＬ０をＸ線透過方向に検出器面ｄｐに投影したラインＴ０を示している。
Ｘ線透過方向は、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４とラインＬ０の幾何学的位置によって決まる。図７の（ｄ）の他に、図７の（ａ）（ｂ）（ｃ）のＸ線管２１の位置でも、それぞれに対応して検出器面ｄｐに投影したラインＴ０が決まり、各ラインＴ０に対応する検出器列およびチャネルからそれぞれ着目ビューの投影データを抽出できる。つまり、Ｎライン分の投影データを抽出できる。そして、Ｎライン分の投影データの同一チャネルの投影データを実施例１と同様に加重加算して、着目ビューの１ライン分の再構成用投影データを作成する。再構成用投影データの検出器面ｄｐ上のライン位置は、複数の投影データに対応するラインＴ０のうちで再構成面Ｐに最も近いライン位置を用いる。
なお、操作者は、合成する投影データの数Ｎや，Ｎ個の投影データを加重加算する重みを、入力装置２を操作して設定変更可能になっている。

図８に戻り、ステップＲ４では、全てのラインについてステップＲ２〜Ｒ３を繰り返す。
図１１は、ラインＬ０〜Ｌ８に対応して作成された再構成用投影データの検出器面ｄｐ上のラインＴ０〜Ｔ８を表している。

ステップＲ５では、図１２に示すように、再構成用投影データの検出器面ｄｐ上のラインＴ０〜Ｔ８をＸ線透過方向に投影面ｐｐ上に投影したラインＬ０’〜Ｌ８’に再構成用投影データを展開し、再構成用投影データＤｒとする。

ステップＲ６では、投影面ｐｐ上の各ラインＬ０’〜Ｌ８’の再構成用投影データＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算し、図１３に示す如き投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐを作成する。
ここで、コーンビーム再構成荷重は、Ｘ線管２１の焦点から再構成用投影データＤｒに対応するマルチ検出器２４の検出器列ｊ，チャネルｉまでの距離をｒ０とし、Ｘ線管２１の焦点から再構成用投影データＤｒに対応する再構成面Ｐ上の点までの距離をｒ１とするとき、（ｒ１／ｒ０）^２である。

ステップＲ７では、投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐに対して、フィルタ処理を行う。すなわち、投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐにＦＦＴを施し、フィルタ関数（再構成関数）を掛け、逆ＦＦＴを施して、図１４に示す如き投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆとする。

ステップＲ８では、投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆに対してライン方向に補間処理を施し、図１５に示す如き投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを作成する。
投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈのデータ密度は、ライン方向の再構成面Ｐの最大画素数の８倍〜３２倍とする。例えば、１６倍として再構成面Ｐの画素数が５１２×５１２であるとき、データ密度は８１９２点／ラインとする。

ステップＲ９では、投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈをサンプリングし且つ必要に応じて補間・補外処理して、図１６に示すように、再構成面Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ８上の画素の逆投影画素データＤ２を得る。

ステップＲ７では、投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈをサンプリングし且つ補間・補外処理して、図１７に示すように、ラインＬ０〜Ｌ８間の画素の逆投影画素データＤ２を得る。あるいは、再構成面Ｐ上で、ラインＬ０〜Ｌ８上の画素の逆投影画素データＤ２を基に補間・補外処理して、ラインＬ０〜Ｌ８間の画素の逆投影画素データＤ２を得る。

なお、図１２〜図１７は、−４５゜≦view＜４５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および１３５゜≦view＜２２５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）を想定しているが、４５゜≦view＜１３５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および２２５゜≦view＜３１５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、図１８〜図２３に示すようにする。これにより、ラインとＸ線透過方向の成す角度が約４５゜より小さくならないため、精度の低下を抑制することが出来る（再構成面Ｐ上のラインをＸ線透過方向に投影する場合、ラインとＸ線透過方向の成す角度が９０゜に近いほど精度が高くなり、０゜に近いほど精度が低くなる。）

図８に戻り、ステップＲ１１では、図２４に示すように、図１７または図２３に示す逆投影画素データＤ２を画素対応に加算する。
ステップＲ１２では、画像再構成に必要な全ビューについて、ステップＲ１〜Ｒ１１を繰り返し、逆投影データＤ３(x,y)を得る。

実施例２のＸ線ＣＴ装置によれば、一つのビューに２以上のＸ線透過経路による情報が反映されるため、被検体の形状を正確に再現できる。また、形状再現における矛盾が少なくなるため、アーチファクトを低減できる。また、情報量が多くなるため、信号対雑音比を向上できる。さらに、再構成面Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ８について煩雑な演算を行えばよいため、演算量を大幅に減らすことが出来る。

実施例１，２では、同一ビューの投影データを合成して再構成用投影データを作成したが、対向ビューの投影データを合成して再構成用投影データを作成してもよい。

実施例１〜３では、投影データの段階で合成したが、ＣＴ画像の段階で合成してもよい。

図２５は、実施例４に係る画像生成処理を示すフロー図である。
ステップＶ１では、再構成面ＰのＣＴ画像を再構成するためのデータセットであって一部または全部のＸ線透過経路が異なるＮ組のデータセットを作成する。
例えば、図７の（ａ）のview＝０゜から図７の（ｂ）のview＝３６０゜までの投影データを基に第１のデータセットを作成し、図７の（ｂ）のview＝３６０゜から図７の（ｃ）のview＝７２０゜までの投影データを基に第２のデータセットを作成し、図７の（ｃ）のview＝７２０゜から図７の（ｄ）のview＝１０８０゜までの投影データを基に第３のデータセットを作成する。
なお、操作者は、データセットの数Ｎを、入力装置２を操作して設定変更可能になっている。

ステップＶ２では、あるデータセットに着目する。
ステップＶ３では、着目したデータセットを基にＣＴ画像を再構成する。
ステップＶ４では、全てのデータセットについてステップＶ２，Ｖ３を繰り返す。

ステップＶ５では、各データセットを基に再構成したＣＴ画像を加重加算して新たなＣＴ画像を生成する。
なお、操作者は、Ｎ個のＣＴ画像を加重加算する重みを、入力装置２を操作して設定変更可能になっている。

実施例４のＸ線ＣＴ装置によれば、一つのビューに２以上のＸ線透過経路による情報が反映されるため、被検体の形状を正確に再現できる。また、形状再現における矛盾が少なくなるため、アーチファクトを低減できる。また、情報量が多くなるため、信号対雑音比を向上できる。さらに、同じ再構成面Ｐの複数のＣＴ画像を同時に得ることも出来る。

画像再構成方法は、特願２００２−０６６４２０号、特願２００２−１４７０６１号、特願２００２−１４７２３１号、特願２００２−２３５５６１号、特願２００２−２３５６６２号、特願２００２−２６７８３３号、特願２００２−３２２７５６号および特願２００２−３３８９４７号で提案されている３次元画像再構成法を用いてもよい。

本発明のＸ線ＣＴ画像生成方法およびＸ線ＣＴ装置は、高画質のＸ線ＣＴ画像を得るのに利用できる。

実施例１にかかるＸ線ＣＴ装置を示す構成ブロック図である。Ｘ線管およびマルチ検出器の回転を示す説明図である。コーンビームを示す説明図である。実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の動作を示すフロー図である。データ構造を示す説明図である。実施例１に係る画像生成処理を示すフロー図である。再構成面上の一つの画素についてビュー角度view＝０°に対応する複数の投影データを得る状態の説明図である。実施例２に係る画像生成処理を示すフロー図である。再構成面Ｐ上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。再構成面Ｐ上の一つのラインを検出器面に投影したラインを示す概念図である。検出器面に作成した再構成用投影データのラインを示す概念図である。ビュー角view＝０゜における検出器面上の再構成用投影データを投影面上に投影した再構成用投影データＤｒを示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の再構成用投影データＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算した投影ライン・データＤｐを示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施した逆投影ライン・データＤｆを示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆに補間処理を施した高密度逆投影ライン・データＤｈを示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のラインに展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。ビュー角度view＝０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のライン間に展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。ビュー角view＝９０゜における検出器面上の各ラインの投影データＤｒを投影面上に投影した状態を示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の投影データＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算した投影ライン・データＤｐを示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施した逆投影ライン・データＤｆを示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の逆投影ライン・データＤｆに保管処理を施した高密度逆投影ライン・データＤｈを示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のラインに展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。ビュー角度view＝９０゜における投影面ｐｐ上の高密度逆投影ライン・データＤｈを再構成面上のライン間に展開した逆投影画素データＤ２を示す概念図である。逆投影画素データＤ２を画素対応に全ビュー加算して逆投影データＤ３を得る状態を示す説明図である。実施例４にかかる画像生成処理を示すフロー図である。

符号の説明

１操作コンソール
２入力装置
３中央処理装置
５データ収集バッファ
７記憶装置
１０寝台装置
１２テーブル
２０走査ガントリ
２１Ｘ線管
２２Ｘ線コントローラ
２４マルチ検出器
２５ＤＡＳ
２６回転側コントローラ
２９制御コントローラ
１００Ｘ線ＣＴ装置
Ｐ再構成面
Ｑ画素

Claims

Ｘ線管と、マルチ検出器と、前記Ｘ線管及びマルチ検出器の少なくとも一方を被検体の周りに相対回転させると共に被検体に対して相対直線移動させながら投影データを収集するヘリカルスキャン手段と、
再構成面上の同一の画素を通るＸ線ビームによる所定のビューとその対向ビューの投影データを含む２以上の投影データを合成して前記ビューの再構成用投影データを作成する再構成用投影データ作成手段と、
前記再構成用投影データを基にＣＴ画像を再構成する画像再構成手段と
を具備したＸ線ＣＴ装置であって、
前記再構成用投影データ作成手段は、再構成面の複数画素間隔をあけた複数のラインを想定し、前記複数のライン中の一つのラインに対応し、所定のビューとその対向ビューの投影データを含む２以上の投影データを抽出し、合成して、再構成用投影データを得る処理を前記複数のラインの全ラインに対して処理し、
前記画像再構成手段は、前記再構成用投影データを投影面上に展開し、コーンビーム再構成荷重を乗算し、フィルタ処理を施し、ライン方向に補間した後、そのデータを用いて再構成平面上にライン上及びライン間の逆投影データを得て、当該逆投影データを画素対応に加算する処理を、必要な全ビューに対して行うことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記再構成用投影データ作成手段は、前記２以上の投影データを加重加算して前記再構成用投影データを作成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１又は請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記再構成用投影データのｚ座標位置を、前記２以上の投影データに対応する前記マルチ検出器の各検出器列と再構成面の距離が最も近い投影データのｚ座標位置とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記再構成用投影データ作成手段は、前記２以上の投影データの各々に対応する検出器列と前記再構成面の距離が小さいほど重みを大きくして加重加算することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項２又は請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記加重加算の重みを操作者が設定するための設定操作手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１から請求項５のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、前記２以上の投影データの数Ｎを操作者が設定するための設定操作手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。