JP4327801B2 - Ｘ線断層撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療用のＸ線断層撮影技術に係り、特に、被検体にＸ線を多重露光して得た複数フレームの投影データを加算処理するだけで、任意スライス面の断層像を得ることができるＸ線断層撮影装置に関する。

従来、断層像を得ることのできる医療用のモダリティとして、Ｘ線ＣＴスキャナ、Ｘ線断層撮影装置、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置、超音波診断装置など各種のものが使用されている。

この内、Ｘ線断層撮影装置は、比較的簡単に断層像を得ることができる装置として過去の一時期に利用されていたが、Ｘ線ＣＴスキャナや磁気共鳴イメージング装置の発達により、医療現場からは過去殆ど遠い存在になっていた。しかし、近年になって、画像処理の簡便さなどに拠り、再び脚光を浴び初めている。

このＸ線断層撮影装置はアナログ式のものと、デジタル式のものとが知られている。アナログ式のＸ線断層撮影装置では、Ｘ線検出器として主にＸ線フィルムが使用される。Ｘ線管（Ｘ線焦点）とＸ線フィルムとを被検体を挟んだ状態で対向配置し、Ｘ線管から曝射されたＸ線ビームは必ず被検体の任意の一断面を常に含むように両者を相対的に順次移動させる。Ｘ線管の移動軌跡としては、直線、８の字曲線など種々の軌跡が選択される。この結果、Ｘ線の多重露光を通してスライス面以外の画像情報をぼかし、スライス面だけの情報にピントとを合わせて画像化することができる。

このアナログ式Ｘ線断層撮影装置では、スライス面を設定する毎に、Ｘ線フィルムを入れ替え、Ｘ線管の軌道を変えてスキャンする必要があった。このため、フィルム入替えの手間が必要になる一方で、患者の被曝が大きくなる。また、患者にはスキャン毎に呼吸止めが要求されるので、スライス面を多く設定するほど呼吸止めの乱れが多くなり、位相ずれが発生し易くなり、その分、画像にアーチファクトを現れ易くなる。

そこで、この問題を解決すべく、例えば特開昭５７−２０３４３０号公報で知られているデジタル式Ｘ線断層撮影装置が提案されている。このＸ線断層撮影装置はアナログ式と同様に、Ｘ線管とデジタル形Ｘ線検出器とを相対的に反対方向に移動させるとともに、その両者の移動位置を検出し、Ｘ線検出器からの画像情報を移動位置毎に関連付けて記憶し、この画像情報から任意スライス面の画像を得るものである。これにより、１回のＸ線スキャンのデータで任意のスライス面の画像を得ることができる。

このデジタル式のＸ線断層撮影装置に使用されるデジタル形Ｘ線検出器には、イメージングプレート（ＩＰ）、Ｉ．Ｉ．−ＴＶ方式、Ｘ線／光変換層（例えば増感紙、セラミック・シンチレータなど）と光／電荷変換層（例えばＴＦＴなどの液晶、フォトダイオードなど）とを有する間接変換方式の平面検出器、Ｘ線／電荷変換を行う直接変換方式の平面検出器などが知られている。
特開昭５７−２０３４３０号公報

しかしながら、上述したアナログ形およびデジタル形のいずれのタイプのＸ線断層撮影装置にあっても、未だ以下のような未解決の問題がある。

第１に、Ｘ線管とＸ線検出器とを同期して移動させる制御が技術的に非常に難しいという状況にある。この同期制御の精度は断層像の画質に非常に敏感に効いてくる。高精度に同期制御しようとするほど、制御機構や制御回路が非常に複雑になり、装置の製造コストも非常に上昇してしまう。

第２に、Ｘ線管（焦点）の位置ずれに関する問題がある。従来の断層撮影装置はこの点に何等対策を講じていないので、かかるＸ線管の位置ずれに因ってアーチファクトが生じるなど、画質が低下するという問題がある。

第３に、Ｘ線管の移動軌道に関する問題がある。従来の断層撮影装置はこの点にも何等格別な対策を講じていないので、移動の軌道に伴うアーチファクトが画像上で目立ってしまうという問題がある。例えば、直線軌道の場合、画像には直線状の目立つアーチファクトが表れていた。

第４に、コントラスト分解能に関する問題がある。この種のＸ線断層撮影装置は基本的に、目的とするスライス面以外の構造物をぼかすことによってそのスライス面の画像を得る手法であるので、コントラスト分解能が低い。上記デジタル形の装置にあっても勿論、この点を何等考慮した構成になっていないので、同様の問題がある。

第５に、画像の拡大率に関する問題がある。従来の断層撮影装置ではスライス面毎の画像拡大率を考慮に入れた撮影を行っていない。このため、例えば、複数のスライス位置の異なるコロナル像などの断層像を動画表示すると、画像毎の拡大率の差が目立ってしまう。この結果、患部の視認性を低下させるなど、読影作業に影響を与えてしまうという問題がある。

第６に、収集したスライス面の画像データを十分に活用しきれていない。例えば上述したデジタル式Ｘ線断層撮影装置の場合、１回のスキャンによって、例えば複数のコロナル面の画像データを得ることが可能であるが、従来の装置の場合、そのコロナル像を表示する程度にしか画像データを活用していない。

さらに、第７に、上述した特開昭５７−２０３４３０号公報記載のデジタル形のＸ線断層撮影装置にあっては、Ｘ線管と検出器とを相対的に反対方向に移動させるというスキャン軌道上の制限があるとともに、検出器からの画像情報を移動位置毎に関連付けてメモリに記憶するというデータ処理上の制限があった。スキャン軌道上の制限やデータ処理上の制限は、システムを設計する上での機器配置に関わる自由度や画像処理手順の自由度を低下させるという問題があった。

さらに、第８に、このデジタル形のＸ線断層撮影装置にあっては、Ｘ線管や検出器を２次元または３次元的に移動させたときの断層像を得るプロセスについては、何等具体的な提案はなされていない。

本発明は、上述した従来の装置に係る問題を解決するもので、以下の目的を有する。

本発明の主な目的は、従来行っていたＸ線管とＸ線検出器との同期移動制御に伴う困難を軽減または排除し、スキャンに必要なＸ線ビームを移動制御する機構および電気系の構成を簡素化できるようにすることである。

本発明の他の目的は、Ｘ線管（焦点）の位置ずれに因るアーチファクトの発生を防止または抑制して、断層像の画質を向上させることである。

本発明のさらに他の目的は、Ｘ線管の移動軌道に因るアーチファクトが画像上で目立ってしまう状態を防止し、断層像の画質を向上させることである。

本発明の別の目的は、コントラスト分解能を向上させることである。

本発明のさらに別の目的は、複数のスライス位置の異なる断層像に対する拡大率の差の発生を防止し、表示能や読影能力を向上させることである。

本発明の他の目的は、従来のスキャン軌道上の制約や画像処理プロセス上の制約を緩和または排除し、システムデザインや画像処理プロセスの自由度を高めることである。

本発明の別の目的は、Ｘ線管や検出器のスキャン軌道を１次元に限定することなく、２次元または３次元に移動させた場合でも、任意スライス面の断層像の得るための画像データ処理が可能な高機能のシステムを提供することである。

上述した目的を達成するため、本発明のＸ線断層撮影装置によれば、被検体に向けて焦点からＸ線を曝射するＸ線管と、前記Ｘ線管を支持する第１支持手段と、前記焦点および前記天板の少なくとも一方の位置を移動させて前記焦点と被検体の相対的な位置関係を変える駆動手段と、前記焦点と前記被検体の相対的位置が異なるＸ線像を順次撮影するＸ線検出手段と、前記Ｘ線検出手段を支持する第２支持手段と、前記Ｘ線像撮影時の前記焦点と前記Ｘ線検出手段の相対的な位置関係を求める位置関係検出手段と、前記Ｘ線検出手段と位置関係検出手段の出力に基づいて前記被検体の断層像を求める画像処理手段と、前記画像処理手段により処理された画像を表示する表示手段とを有し、前記画像処理手段は、前記Ｘ線像間の減算結果に基づいて、前記Ｘ線像中の動き成分を除去し、除去する動き成分は、目的とする断層像に対応する位置以外の構造物の投影に基づく成分であり、この動き成分を除去したＸ線像に基づいて前記被検体の断層像を求めることを特徴とする。

この発明のＸ線断層撮影装置によれば、検出器は必ずしも移動させずに固定状態に設置し、管球のみを移動させれば足りる。あるいは、検出器および管球を移動させずに、被検体のみを移動させれば足りる。このため、従来のように無理して、同期をとる制御が難しい検出器と管球との同期移動を行う必要がない。したがって、同期制御に因る断層像の画質劣化を回避できる一方で、同期制御のための複雑な制御機構や制御回路が不要になり、装置の製造コストを低減させることができる。

また、この発明のＸ線断層撮影装置は、前述した特開昭５７−２０３４３０号公報記載のデジタル形のＸ線断層撮影装置とは異なり、管球と検出器とを相対的に反対方向に移動させるというスキャン軌道上の制限を排除した。また、検出器からの画像情報を移動位置毎に関連付けてメモリに記憶するというデータ処理上の制限も排除した。そして、管球（または、管球および検出器）を２次元または３次元的に任意に移動させても画像再結合できるようにした。このように、スキャン軌道上の制限やデータ処理上の制限を著しく撤廃したので、システムを設計する上での機器配置に関わる自由度や画像処理手順の自由度を大幅に上げるアップさせることができ、汎用性の高い、使い勝手の良い、また低コストのＸ線断層撮影装置を提供することができる。

まず、本発明及びその実施形態で使用される重要な用語の定義を説明する。

座標系座標系として、説明の便宜のために、図１に示すように、寝台１０の天板１０ａの長手方向をＺ軸（通常、患者の体軸方向）、これに直交する天板１０ａの横方向をＹ軸、およびＺ、Ｙ軸に直交する上下方向をＸ軸とする直交座標系を導入する。

スキャン断層像の生成に必要な複数フレームの投影データを得るために行われるＸ線曝射と撮影系（Ｘ線管１２、Ｘ線検出器１４、被検体Ｐ）の移動との一連の動作を言う。

投影データ１つのビューにおいてＸ線ビームが被検体Ｐを透過して形成された２次元の投影データで、スライス面の断層像を得るには同一スライス面について複数フレームの投影データが必要である。

スライス面
被検体Ｐの身体断面を言う。

ボリューム・データ
複数のスライス面の断層像データから成る３次元データを言う。

ボクセル
３次元データの１つの画素を言う。

画像再結合
スライス面の断層像を得るための処理で、具体的には、複数フレームの投影データの位置を合わせて加算する処理を言う。

（本発明に適用可能な特徴を網羅した実施形態）
最初に、本発明のＸ線断層撮影装置に適用可能な特徴（機能）をカテゴリ別にリストアップし、それらを網羅した実施形態を説明する。本発明に関わるＸ線断層撮影装置は、そのような特徴（機能）の中の任意の１つ、または、複数を組み合わせて実施（搭載）可能になっている。

まず、本実施形態のＸ線断層撮影装置の概略的な全体構成を図１に示す。

このＸ線断層撮影装置は、寝台１０、Ｘ線管１２、Ｘ線検出器１４、支持機構１６、および制御・処理装置１８を備える。制御・処理装置１８には入力装置１９および表示装置２０が接続されている。

寝台１０はその長手方向にスライド自在な天板１０ａを備える。天板１０ａには被検体Ｐが通常、仰向けに寝かされ、この状態で撮影を受ける。Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４は被検体を挟んで互いに対向するように支持機構１６によって支持される。この支持機構１６において、少なくともＸ線管１２は３次元的に移動可能に支持される。

Ｘ線管１２は被検体Ｐに向けてＸ線を曝射する。Ｘ線検出器１４はＸ線検出手段として機能するもので、被検体Ｐを透過してきたＸ線を検出する。制御・処理装置１８はメモリ（収集画像用メモリ１８ａ、３次元データ用メモリ１８ｂを含む）、ＣＰＵなどの必要な要素を有し、撮影装置全体の制御およびデータ処理を担うもので、被検体Ｐの任意スライス面の断層像をも得る。さらに、このＸ線断層撮影装置には、被検体にＸ線用造影剤を注入するための造影剤注入装置１４１および被検体の心電データを得る心電データ測定装置１４２が併設されている。

なお、本発明との対応では、制御・処理装置１８が本発明の駆動手段、Ｘ線検出手段の一部、位置関係検出手段、画像処理手段、記憶手段、位置合せ手段を機能的に構成している。また、これらの手段はそれぞれ、後述する種々の制御および演算のための手段を機能的に達成するものである。

本発明のＸ線断層撮影装置の撮影原理を図２とともに説明しておく。同図に示すように、被検体Ｐ内にスライス面ＳＰを想定し、そのスライス面ＳＰが多数のボクセルＶで形成されているとする。１つのボクセルＶに着目し、このボクセルＶをＸ線管１２の焦点Ｓから１本のＸ線パスＸｐが透過するものとする。実際には、焦点Ｓから曝射されるＸ線はコーンビームであり、コーンビーム内で無数のＸ線パスが存在する。１つのボクセルＶを透過するＸ線パスの角度θがビュー毎に変わるようにＸ線管１２、Ｘ線検出器１４および被検体Ｐ（具体的には、寝台１０の天板１０ａ）の間の位置関係（ジオメトリ）を制御し、Ｘ線検出器１４でビュー毎の投影データを得る。この複数フレームの投影データをその位置関係の変化量に応じた分だけ移動させて加算する。これにより、想定したスライス面のみにピントが合って各フレームの投影データが足し込まれ画像データができ、ほかのスライス面ＳＰの画像データがぼける。この画像のボケの相対的な差によってスライス面ＳＰの断層像が得られる。

このＸ線断層撮影装置に関する機械的および電気的な特徴、実施例のそれぞれをカテゴリ別に分類し、それぞれの特徴、実施例の構成および／または動作を以下に詳述する。なお、個々の特徴を説明するに際し、そのバリエーションも併せて説明する。これらの特徴、実施例およびそのバリエーションは、互いに適宜組み合わせて実施できるし、また適宜に単独で実施することもできる。

ン、２）機構、３）検出器と管球、４）スキャン軌道、５）データ収集、６）データ選択、７）画像再結合前のデータ処理、８）画像再結合、９）画像処理・画像切出し・補正、１０）マルチモダリティ、１１）システム全体動作、および、１２）その他の特徴、をピックアップし、この順に説明する。

１．システムデザイン
Ｘ線断層撮影装置全体のシステムデザインに関する特徴としては、以下のように１．１．〜１．４．まで各アイテムを挙げることができ、適宜に取捨選択して実施できる。なお、以下において必要に応じて、Ｘ線管１２は管球と、Ｘ線検出器１４は検出器と短縮形で呼ぶこともある。

１．１．管球と検出器の取付け角度・位置
Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４は、被検体Ｐ（すなわち天板１０ａ）に対して種々の取付け角度・位置で配置することができる。本発明に係るＸ線断層撮影装置では、原則として、Ｘ線検出器１４はＸ線管１２を移動させながらＸ線照射したときの透過Ｘ線を受けることができれば足り、Ｘ線検出器自体は移動させても、させなくてもよい。この配置の各種の例を以下に示す。

１．１．１．検出器横置きシステム
この例は「検出器横置きシステム」と呼ぶことにするシステムである。この検出器横置きシステムは、図３に示すように、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４を被検体Ｐを挟んで互いに対向するように、Ｙ軸方向の左右の横位置に（被検体Ｐが仰向けのときは被検体の左右に）それぞれ配置したものである。このため、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４は床に対しては横向きとなる。

この検出器横置きシステムを採用すると、手術中において、術者が患者の患部へ上方から容易にアクセスできるという利点がある。

なお、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４を被検体Ｐの左右の斜め横に置いてもよい。

１．１．２．検出器下置システム
別の例は「検出器下置システム」と呼ぶことにするシステムに関する。この検出器下置システムは、図４に示すように、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４を被検体Ｐを挟んで互いに対向させるとともに、Ｘ線管１２が被検体ＰのＸ軸方向下側で且つＸ線検出器１４が被検体ＰのＸ軸方向上側にそれぞれ配置するシステムである。

１．１．３．検出器上置システム
さらに別の例は「検出器上置システム」と呼ぶことにするシステムに関する。この検出器上置システムは、図５、６に示すように、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４を被検体Ｐを挟んで互いに対向させるとともに、Ｘ線管１２が被検体のＸ軸方向上側で且つＸ線検出器１４が被検体のＸ軸方向下側にそれぞれ配置するシステムである。この検出器上置システムには、以下のように２通りの実施例を提案できる。

１．１．３．１．Ｘ線管１２を移動させる機構を有するシステム
この検出器上置システムは図５に示すように、被検体Ｐの下側に位置させたＸ線管１２を被検体Ｐ下側の所定スペース内で移動可能な移動機構２２を備える。これにより、Ｘ線管１２をその所定スペース内で１次元的、２次元的、または３次元的に移動させることができる。

１．１．３．２．可搬型Ｘ線検出器を有するシステム
この検出器上置システムを採用する場合、Ｘ線検出器１４は被検体Ｐの上方に位置することになる。そこで、別の実施例の検出器上置システムでは、Ｘ線検出器１４を例えば図６に示すようにキャスタ付きの可搬装置２４の先端に吊持するように取り付ける一方で、Ｘ線管１２は被検体Ｐの下方に可搬装置２４とは別体の支持機構により支持されている。つまり、Ｘ線管１２とＸ線検出器１４が互いに独立した支持機構により支持されている。Ｘ線検出器１４を支持する機構は必ずしも可搬装置１４に限定されず、他の別体の支持機構であってもよい。

これにより、Ｘ線検出器１４をセッティングするときの利便性が向上する。例えば、被検体Ｐが天板１０ａに仰向けになった後で、可搬装置２４を天板１０ａの横位置まで移動させ、Ｘ線検出器１４を被検体Ｐの上方所定高さにセッティングできる。この結果、被検体Ｐが寝台に乗り降りするときの邪魔にならない。

１．２．検出器固定システム
システムデザインの別の特徴として、「検出器固定システム」と呼ぶことにするシステムが提供される。このシステムはＸ線検出器１４を固定状態で保持するシステムである。

１．２．１．検出器を寝台に差し込むシステム
検出器固定システムの好適な１つの例として、図７に示す如く、Ｘ線検出器１４をカセッテとして形成し、このカセッテを寝台１０の本体に着脱自在に差し込むように構成する。カセッテを差し込むと、Ｘ線検出器１４は例えば被検体Ｐの下方の所定位置に固定状態で装着される。

この場合、通常のＸ線撮影のフィルム装填用のカセッテとＸ線検出器装着用の上記カセッテとを共用できるようにすれば、利便性に優れたものになる。

１．３．カバー付きシステムシステム
デザインの別の特徴は、「カバー付きシステム」と呼ぶことにするシステムにある。このシステムは、図８に示すように、例えばＸ線管１２およびＸ線検出器１４が移動する所定の空間領域を保護用のカバー２６ａ，２６ｂで各々囲ったものである。これにより、Ｘ線管やＸ線検出器が移動して他の物を巻き込むといった事態を防止できるし、また被検体Ｐに安心感を与えることもできる。

このカバー付きシステムは、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４の内の撮影時に移動させる方のみについて採用すればよい。また、このカバー付きシステムは、前述した検出器横置きシステムのみならず、検出器下側システム、検出器上側システムのいずれに用いてもよい。また、寝台本体そのものが上記カバーの機能を果たすように、寝台本体内にＸ線管１２またはＸ線検出器１４を移動可能に収納してもよい。

１．４．寝台の天板（被検体）を移動させるシステム
別の特徴は、寝台１０の天板１０ａを例えばＺ軸方向にスライドさせることである。このとき、Ｘ線管１２を天板１０ａのスライドに非同期で移動させてもよいし、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４を天板１０ａのスライドに非同期で一緒に移動させてもよい。また、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４を固定状態にしておいて、天板１０ａのみ、つまり被検体Ｐのみを例えばＺ軸方向にスライドさせながらスキャンしてもよい。これにより、被検体ＰがＸ線ビームに対して相対的に移動することになる。

１．５．管球・検出器の取外し可能または退避可能なシステム
システムデザインのさらに別の特徴を図９に基づき説明する。この特徴はＸ線管および／またはＸ線検出器の取外しまたは退避に関する。寝台１０の天板１０ａの下方には、レールおよびモータ機構などのＸ線管１２を移動可能な移動機構２８が設置される。このため、Ｘ線管１２は移動機構２８により例えばＺ軸方向に沿って直線的に移動される。Ｘ線管１２は高圧発生装置３０に接続される。Ｘ線管２８は撮影目的に応じて取外し・装着可能になっている。天板１０ａに載せられた被検体Ｐの上方位置には、例えば前述した可搬装置２４を採用してＸ線検出器１４を退避可能に位置させることができる。このシステムは複数の撮影モード間の切換えに対処可能である。

１．５．１．撮影モード切換（その１）
典型的な撮影モード切換の一つは、単純撮影モードと断層撮影モードとの間の切換である。まず、単純撮影を行うとする。この場合、Ｘ線管１２を移動機構２８に装着する（図９（ａ），（ａ′）参照）。次いで、可搬装置２４′に取り付けられたＸ線検出器１４′を寝台サイドに運んできて、Ｘ線検出器１４を被検体Ｐの上方の所定位置に設置する（図９（ｂ），（ｂ′）参照）。この単純撮影におけるＸ線検出器１４′は、通常、空間分解能が高いものが選択される。この設置状態で単純撮影（収集パラメータは例えば、空間分解能０．０５ｍｍ，収集サイズ１７”，静止画像である）が実施される。このとき、コンソール側のパラメータ（ダイナミックレンジなど）も単純撮影用に合わせられる。

この単純撮影が終わると、断層撮影モードの断層撮影に移行する。そのための準備として、それまでのＸ線検出器１４′を可搬装置２４′と共に退避させて（または、邪魔にならない場所（横）によけて）、断層撮影用のＸ線検出器１４”を可搬装置２４”と共に搬送してきて、設置する（図９（ｃ），（ｃ′）参照）。この断層撮影モードのＸ線検出器１４”としては、収集レートが大きい（速い）ものが適している。この状態で、断層撮影（収集パラメータは例えば、空間分解能０．２ｍｍ，収集サイズ１０”，収集レート３０フレーム／ｓｅｃである）が実施される。

また、断層撮影から単純撮影に戻る場合、上述したとは反対の手順によって作業を行う。

１．５．２．撮影モード切換（その２）
典型的な撮影モード切換の別の一つは、アンギオ撮影モードと断層撮影モードとの間の切換である。この場合、図９（ｂ），（ｂ′）の撮影ステップのところでアンギオ透視撮影が実施される。

このようにＸ線管および／またはＸ線検出器を容易に取外しまたは退避可能に構成しているので、断層撮影の前後に別の検査を簡単に同一の場所で行うことができ、非常に汎用性に優れたシステムを提供できる。

２．機構
Ｘ線断層撮影装置の「機構」のカテゴリに分類できる種々の特徴を図面を参照して説明する。

２．１．管球と検出器の同期移動
本発明では、例えば、Ｘ線管１２とＸ線検出器１４とを移動させながらスキャンを実行し、またはＸ線検出器１４を固定しかつＸ線管１２のみを移動させながらスキャンを実行する。Ｘ線管１２とＸ線検出器１４とを移動させる場合、両者を同期して移動させることが望ましい。つまり、Ｘ線透過データの後処理を簡単にするには、「どの位置」でＸ線照射した透過データを「どの位置」で検出したかを認識することが必要になる。この管球と検出器の同期移動には、以下のように２つの例が挙げられる。

２．１．１．電気的同期
この実施例は、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４の同期移動を電気的に行うものである。図１０に示すように、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４は、例えばＵ字状に形成されたＵアームと呼ばれる支持アーム３０の両端の移動サブアーム３０ａ，３０ｂに各々取り付けられている。移動サブアーム３０ａ，３０ｂは移動機構３２ａ，３２ｂにより支持アーム３０に対して移動可能になっている。移動機構３２ａ，３２ｂは例えばサーボ機構を備える。移動機構３２ａ，３２ｂには同期駆動回路３４から同一の駆動信号Ｐ１が与えられる。このため、移動機構３２ａ，３２ｂが共に駆動信号Ｐ１に応答して移動し、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４が同期して移動する。移動機構３２ａ，３２ｂにはエンコーダなどの位置センサ３４ａ，３４ｂが各々取り付けられている。位置センサ３６ａ，３６ｂによりＸ線管１２およびＸ線検出器１４が移動した実際位置が各々検出され、同期駆動回路３４に取り込まれる。このため、同期駆動回路３４ではＸ線管１２およびＸ線検出器１４の位置をリアルタイムに認識することができる。

２．１．２．機械的同期
別の例を図１１により説明する。この実施例は管球１２と検出器１４を機械的に同期させるものである。図１１に示すＸ線管１２およびＸ線検出器１４は、図１０における支持機構と同様に構成された支持アーム（Ｕアーム）３０により移動可能に支持されている。支持アーム３０の両端部の移動機構３２ａ，３２ｂには、同期駆動機構３８からの軸、アームなどの駆動伝達手段３８ａが機械的に結合している。同期駆動機構３８はモータ、歯車などの要素を備え、制御回路４０からの指令信号に応答して駆動する。このため、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４は同期駆動機構３８により機械的に駆動され、同期して移動する。

２．２．スリップリング
機構のカテゴリにおける別の特徴はスリップリングの使用にある。上述のように本発明では、少なくともＸ線管１２を移動させながらスキャンするため、電力供給線や信号線が絡まらないようにスリップリングを使用することが望まれる。とくに、Ｘ線管１２を２次元的にまたは３次元的に複雑な軌跡で移動させるときに好適である。

２．２．１．低圧スリップリング
このスリップリングの１つの実施例として低圧スリップリング４２が使用される。図１１に示すように、Ｘ線管１２に至る電力供給線の途中には低圧スリップリング４２が介挿されている。この低圧スリップリング４２を介して交流１００Ｖの電力が管球側に供給される。管球側には、支持アーム３０ａに取り付けられたジェネレータ４４を備える。このジェネレータ４４が低圧から高圧を発生させ、Ｘ線管１２に供給する。

２．２．２．高圧スリップリング
スリップリングの別の実施例は高圧スリップリング４６である。図１０に示すように、Ｘ線管１２に至る電力供給線の途中には高圧スリップリング４６が介挿されている。この高圧スリップリング４６を介して例えばＤＣ１２０ｋＶの高圧電源がＸ線管１２に供給される。

なお、スリップリング４２，４６はＵアームに使用する場合に限らず、後述するＣアームにも好適に実施できる。

２．３．ノン・スリップリング方式
また別の特徴として、上述したスリップリングを使用しない管球の移動機構も提供できる。かかる一例を図６０、６１に示す。

同図に示す移動機構は、Ｘ線管１２、すなわちそのリード線１２ａ，１２ｂに回転運動をさせず、往復の円弧状運動と往復の直線運動をさせるだけで済むように構成されている。具体的には、Ｘ線管１２が肩部を有するスライド部材１００に固定支持され、スライド部材１００が支持棒１０２に固定支持されている。支持棒１０２はアーム１０４の一端のリング１０４ａを回動自在に貫通している。アーム１０４の他端はモータ１０６の出力軸に連結されている。このため、モータ１０６が矢印ＡＲ１のように回転すると、アーム１０４が矢印ＡＲ２のように回転し、この回転に付勢されて支持棒１０２も矢印ＡＲ２方向に回転する。

スライド部材１００は、また、図示のように、短冊状の支持板１０８の長手方向に沿って形成した溝１０８ａにその肩部を介してスライド可能に係止している。支持板１０８の一端は図示のように固定軸１１０に回動自在に取り付けられている。このため、モータ１０６が矢印ＡＲ１の方向に回転すると、その回転と同一の方向にスライド部材１００も回転しようとする（矢印ＡＲ３参照）。このとき、アーム１０４は支持棒１０２、すなわちスライド部材１００に固定されていないし、支持板１０８は固定軸１１０を中心に自由に回転できる。したがって、スライド部材１００は、矢印ＡＲ３方向に移動（回転）するとともに、支持板１０８を矢印ＡＲ４方向に回転させて、溝１０８に沿った直線移動に変換される（直線矢印ＡＲ５参照）。つまり、スライド部材１００は溝１０８内では直線運動するだけである。

このため、モータ１０６を連続的に回転させたとき、スライド部材１００の位置および向き（すなわち、Ｘ線管１２の位置および向きに相当）は図６１に示すように変化することになる。Ｘ線管１２自体はモータ１０６の回転に伴って３６０度連続的に回転するが、Ｘ線管１２の向きは支持板１０８の円弧状の開き角分変わるだけである。したがって、この円弧状の移動分はリード線１２ａ，１２ｂ自体の撓み性などによって吸収できるので、リード線１２ａ，１２ｂの途中にスリップリングを設置する必要がない。

一方、Ｘ線管１２の下方には、Ｘ線コリメータ１１２が設置されており、このＸ線コリメータ１１２の支持棒１１４は、例えばＣ字状の図示しないアームなどを介してモータ１０６の出力軸に機械的に結合している。このため、Ｘ線管１２とＸ線コリメータ１１２とが同期した動きとなり、Ｘ線管１２から曝射されたＸ線ビームは常にＸ線コリメータ１１２で絞ることができる。

２．４．Ｕアーム
機構のカテゴリにおける別の特徴はＵアーム３０の使用にある。前記図１０、１１に示すように、Ｕアーム３０はそのアーム支柱部の長さを制御できるようになっている（図中矢印Ａ参照）。この長さ制御により、画像の拡大率を所定範囲で自在に制御できる。

２．５．Ｃアーム
機構のカテゴリに分類される、さらに別の特徴はＣアームの使用にある。

２．５．１．Ｃアームに直接取り付ける方式
Ｃアームの１つの実施例として図１２に示す構成が提供される。つまり、従来周知のＣアーム５０の両端部にＸ線管１２およびＸ線検出器１４をそれぞれ取り付けている。Ｃアーム５０は、そのアーム円周方向に沿ってスライド回転することができるとともに（矢印Ｂ１参照）、アーム支軸５０ａを中心に回転させることができる（矢印Ｂ２参照）。これにより、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４を移動させることができる。

２．５．２．Ｃアームから子アームを伸ばす方式
Ｃアームの別の例として図１３に示す構成が提供されている。この実施例の構成によると、Ｃアーム５０の両端部に移動・回転機構５２ａ，５２ｂをそれぞれ取り付け、この移動・回転機構５２ａ，５２ｂから例えば子アーム５４ａ，５４ｂをそれぞれ取り付ける。この子アーム５４ａ，５４ｂにはＸ線管１２およびＸ線検出器１４がそれぞれ取り付けられる。移動・回転機構５２ａ，５２ｂは図示しない制御回路から移動・回転の指令信号を受け、それぞれ独立してまたは同期して駆動する。

このため、例えばＣアーム５０そのものを固定した場合でも、移動・回転機構５２ａ，５２ｂに指令を与えて、子アーム５４ａ，５４ｂを移動・回転させることで、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４を移動させることができる（矢印Ｃ１，Ｃ２参照）。さらに、この子アーム５４ａ，５４ｂの移動に、前述したようにＣアーム５０自体のアーム円周方向の動きとアーム支軸回りの回転（矢印Ｂ１，Ｂ２参照）とを加え、断層撮影のためのＸ線管１２およびＸ線検出器１４を移動の自由度を上げるようにしてもよい。例えば、図１４に示すように、同一長さの子アーム５４ａを実線Ｄｉから仮想線Ｄｊの角度に変えた場合、Ｃアーム５０自体は同一の動きであっても、Ｘ線管１２の移動範囲が変わるので、撮影範囲を制御できる。

これに対し、動きの制御を簡単にするには、Ｘ線検出器１４の方は固定状態に保持し、Ｘ線管１２のみを移動させることで断層撮影を行うこともできる。

なお、図１３の支持構成において、Ｘ線検出器１４は移動・回転機構を設けないで、直接Ｃアーム５０に固設してもよい。

２．５．２．１．子アームの長さを調節する方式
この子アーム５４ａ，５４ｂを用いる実施例の変形として、子アーム５４ａ，５４ｂの長さを調節する機構を提供できる。例えば図１３で説明した移動・回転機構５２ａ，５２ｂの少なくとも管球側は、少なくとも子アーム５４ａの長さを調節できるように構成する（図１３、矢印Ｄ１，Ｄ２参照）。これにより、例えば子アーム５４ａを回転移動させる場合の回転半径を変えることができ、子アーム５４ａの長さを調節するだけで撮影範囲を容易に制御することができる（図１３、矢印Ｅ１，Ｅ２参照）。

このように、ＵアームおよびＣアームにあっては装置単独で管球１２および検出器の支持機構を有している。このため、従来のアナログ式Ｘ線断層撮影装置にみられたように、Ｘ線管を天井から吊持し、天井面に設けたレールなどに沿ってＸ線管を移動させるなどの複雑で、大掛かりな仕掛けが不要になる。

２．６．駆動機構
各種の支持機構の駆動機構の駆動源には、サーボモータが搭載されており、これにより電気的制御量が機械的移動量に好適に変換される。しかしながら、必ずしもサーボモータに限定されることなく、任意のものを使用できる。

３．検出器と管球
「検出器と管球」のカテゴリでは、本発明のＸ線断層撮影装置に適用可能なＸ線検出器１４およびＸ線管１２を例示する。

３．１．蛍光板と読出し手段
Ｘ線検出器の一例として、Ｘ線を光に変換する蛍光板と、その光を読み出す高感度カメラなどの読出し手段とで構成された検出器を使用できる。

３．２．Ｉ．Ｉ．
Ｘ線検出器の別の例として、Ｉ．Ｉ．（イメージ・インテシファイヤ）を使用できる。

３．３．平面検出器
Ｘ線検出器のさらに別の例として、平面検出器を使用できる。この平面検出器は、間接変換型および直接変換型のいずれであってもよい。

上述した各種の検出器は好適には、２次元の大きいＸ線入射面サイズを有する２次元検出器であることである。２次元検出器のサイズが大きければ、検出器固定の場合でも、管球を動かしたときの全ての焦点位置からのＸ線を入射させるこができる。

また上述した各種の検出器には、Ａ／Ｄ変換器を内蔵または付加して、読み出したＸ線透過データを最終的にデジタル量で出力することが望ましい。

３．４．固定陽極Ｘ線管
Ｘ線管の一例として、固定陽極Ｘ線管を使用できる。固定陽極Ｘ線管は、スリップリングを用いる場合、低圧スリップリングでよく、また焦点サイズを小さくできるので、分解能が向上する。

３．５．回転陽極Ｘ線管
Ｘ線管の別の例として、回転陽極Ｘ線管を使用できる。回転陽極Ｘ線管は、スリップリングを用いる場合、高圧スリップリングとなる。

４．スキャン軌道
断層撮影を行うには、一般には、管球と検出器、または管球を移動させながらスキャンを実施する必要がある。このスキャンにおいて、管球と検出器、または管球を移動させる軌跡がスキャン軌道と呼ばれる。原則的には、管球のみを移動させることで撮影は可能であるが、撮影視野を稼ぐために検出器も合わせて移動させることが多い。

このスキャン軌道は通常、予め設定されている。撮影時には、設定してあるスキャン軌道に基づき管球と検出器、または管球の移動が制御される。スキャン軌道は撮影時間や撮影の質を決める重要なファクタの１つである。

４．１．スキャン軌道
管球と検出器、または管球のスキャン軌道は、図１５（ａ）〜（ｃ）に示す如く直線であってもし、図１６（ａ）〜（ｃ）に示す如く同一面状で２次元曲線であってもよいし、さらに、図１７に示す如く３次元曲線であってもよい。すなわち任意の軌道が可能である。

４．２．検出器のスキャン軌道
検出器を移動させる場合、座標系において平行（２次元または１次元）に移動させてもよいし、また、円弧など３次元状に移動させてもよい。回転による移動も可能である。すなわち、任意の軌道が可能である。

４．３．検出器の管球への正対
スキャン軌道に関わる例の一つに、検出器１４を常に管球１２に正対させる（Ｘ線の曝射中心方向に対して検出面が垂直になること）移動制御がある。図１８に示す如く、例えば、Ｘ線管１２が実線図示の状態Ｆ１から仮想線図示の状態Ｆ２に円弧状に移動したとする。これに呼応して、Ｘ線検出器１４を実線図示の状態Ｆ１（この状態でＸ線検出器のＸ線入射面はＸ線管に正対している）から仮想線図示の状態Ｆ２に円弧状に移動させ、Ｘ線検出器１４をＸ線管１２に再び正対させる。

これにより、Ｘ線管１２が例えば３次元曲線を軌道として移動する場合でも、Ｘ線検出器１４のＸ線入射面とＸ線管１２との正対関係を常に保持することができる。この結果、従来のアナログ式Ｘ線断層撮影装置とは異なり、Ｘ線検出器１４の視野を常に最大限に利用できる。

４．４．閉曲線のスキャン軌道
スキャン軌道の別の例として、閉曲線のスキャン軌道が挙げられる。例えば図１６（ｂ），（ｃ）に示すスキャン軌道は、始点と終点とが一致する閉曲線になっている。このスキャン軌道を採用すると、スキャン終了位置はスキャン開始位置になるので、連続的に間断無くスキャンを複数回実行できる。

また、この閉曲線のスキャン軌道を使って、間欠スキャンを実施してもよい。例えば１回スキャンを実行した後は、スキャンを所定時間休止し、休止後に再びスキャンを実行するものである。これは造影剤を血管に注入して、その広がりを撮影するダイナミック収集に好適となる。

４．５．非閉曲線のスキャン軌道
スキャン軌道のさらに別の例として、非閉曲線のスキャン軌道が挙げられる。例えば図１６（ａ）に示すスキャン軌道は、始点と終点とが一致しておらず、開く曲線になっている。しかしながら、１回スキャンが終了する度に、軌道終点から軌道始点までスキャン位置を戻すことで間欠スキャンが可能になる。この間欠スキャンはダイナミック収集に好適である。

４．６．周天円運動のスキャン軌道
スキャン軌道のさらに別の例として、周天円運動が挙げられる。このスキャン軌道は例えて説明すると、太陽の周りを回る衛星の軌道である。このスキャン軌道を達成するには、例えば図１９（ａ）に示す如く、Ｘ線管１２を回転可能な２軸で支持させる。支持アーム６０から回転支持機構６２を介して子アーム６４がＹＺ面で回転可能に支持され、この子アーム６４から別の回転支持機構６６を介して孫アーム６８が同じくＹＺ面で回転可能に支持されている。

これにより、子アーム６４を回転させながら、孫アーム６８を回転させることにより、図１９（ｂ）に示す如く、周天円運動のスキャン軌道となる。このスキャン軌道を実現するには、逆に、子アーム６４および孫アーム６８の回転速度などの情報を予め設定しておけばよい。この周天円運動のスキャン軌道により、管球自体の移動量は少なくても、また検出器のＸ線入射面が比較的小さくても、大きな撮影範囲を得ることができる。

４．７．撮影視野を移動させるスキャン軌道
スキャン軌道のさらに別の例として、撮影視野を移動させながら複数回スキャンするためのスキャン軌道がある。このスキャン軌道は、例えば図２０に示すように、管球および検出器がＹＺ面において同期して円状を描き、この円状軌道が完了すると、管球および検出器をＺ軸方向に移動させて再びＹＺ面において同期して円状を描かせ、以下、これを複数回繰り返すものである。このスキャン軌道を得るには、例えば前述した図１９において、孫アーム６８のみを回転させながら、支持アーム６０全体を間欠的に直線的に移動させればよい。

これにより、円状のスキャン軌道を例えばＺ軸方向に並べた軌道ができ、撮影視野を除去にＺ軸方向にずらすことができる。撮影視野をずらす方向はＺ軸方向以外であってもよいし、また各回のスキャンの軌道は円状以外の形状、例えば楕円状であってもよい。このスキャン軌道は焦点軌道および検出器サイズが比較的小さいときに有利で、複数回のスキャン全体で広い撮影範囲になる。

なお、図２０において、管球および検出器を回転させながら、かつ両者を連続的に直線移動させてもよい。これにより、円状軌跡が直線的に連なったスキャン軌跡が得られる。

４．８．管球と検出器の周期をずらすスキャン軌道
スキャン軌道のさらに別の例として、管球と検出器の周期をずらしながらスキャンするための軌道がある。このスキャン軌道を図２１に例示する。この例の場合、管球をｎ回（ｎ＞１、例えば１０回、各回の周期は例えば１ｓｅｃ）連続的に回転させてその焦点に円状のスキャン軌道を描かせている間に、検出器を図中の位置ａから位置ｂまで直線的に所定時間毎（例えば１秒毎）または連続的に移動させる。

これにより、同一の所望スライス面Ｓにおいて、管球と検出器の周期（時間）が位置により互いにずれる。このため、スライス面Ｓに沿って流れる血流ＢＤの観察に的しており、また、所望スライス面以外の画像を良好にぼかすことができる。

管球のスキャン軌道は円状ではなく、周天円運動を行うスキャン軌道であってもよい。検出器のスキャン軌道も直線状でなくてもよい。

４．９．管球の２軸運動と検出器の１軸運動によるスキャン軌道
また別の例として、管球を前述した１９（ａ）のように２軸６４、６８で動かし、かつ、検出器を１軸で動かすときのスキャン軌道がある。管球側および検出器側の双方の軸の動かし方により、例えば、管球の周天円運動によるスキャン軌道と、検出器の直線運動によるスキャン軌道とを組み合わせたスキャン軌道ができる。

４．１０．スキャン軌道、軌道半径の選択
スキャン軌道に関わるさらに別の例は、スキャン軌道および／または軌道半径の選択に関わる。従来のＸ線断層撮影装置ではスキャン軌道の形状や軌道半径は予め固定されており、決められたスキャン軌道、軌道半径しか使用できない。しかし、この実施形態では、前述したように装置自体で（天井から支持せずに）管球および検出器を多自由度で支持するＵアームやＣアームを用いることができる。そこで、このアームを駆動する制御装置に、予め複数のスキャン軌道や軌道半径を指令するデータを記憶させておき、オペレータがそのスキャン軌道や軌道半径を選択できるようにする。これにより、撮影視野や撮影部位に応じたスキャンを的確にかつ迅速に指令できるようになる。

４．１１．複数のスキャン軌道の機構の組み合わせ
さらに別の例は、複数のスキャン軌道を実現できる機構を任意に組み合わせることである。例えば、管球側に周天円運動、円運動、および直線運動のいずれかスキャン軌道を描く支持機構を採用し、検出器側に直線運動のスキャン軌道を描く支持機構を採用する組み合わせがある。

４．１２．数値的に任意のスキャン軌道
さらに別の例は、任意の数値を与え、その数値に沿ったスキャン軌道を描かせる手法に関する。スキャン軌道を得る上で、前述したように装置自体に固有の管球・検出器支持機構を備え、その支持機構が複数の支持軸を有しているので、その支持軸の運動を数値で制御し、例えば任意のサイン波状のスキャン軌道を得ることができる。

５．データ収集
次いで、本発明に係るＸ線断層撮影装置の「データ収集」に関するカテゴリに分類される特徴を説明する。

このＸ線断層撮影装置では、少なくとも管球を連続的に又は間欠的に移動させながら、管球焦点から曝射されかつ被検体を透過してきたＸ線を検出器で検出することで、各曝射時のＸ線投影データ（フレームデータ）が収集される。この曝射／検出を複数回繰り返して１回のスキャンが達成される。後述するように、少なくとも１回のスキャンを行って得た複数フレームの投影データに基づき、任意スライス面の画像再結合を行ってそのスライス面の断層像が得られる。スキャンは必要であれば複数回、実施される。

「データ収集」のカテゴリに関する特徴は、このスキャン時の種々の特徴を表すものである。この例を以下に項目別に詳述する。

５．１．イメージインテンシファイヤ（Ｉ．Ｉ．）の分解能可変
特徴の一つの例は、検出器にＩ．Ｉ．を使用した場合に関する。Ｉ．Ｉ．において電子拡大によって分解能を可変にする。これにより、簡単に分解能を制御できる。

５．２．スキャン軌道に合わせたデータ収集
別の例は、データ収集の例えばタイミングをスキャン軌道の、とくに形状に合わせることである。例えば図２２（ａ）に示すように、管球、検出器共に楕円状のスキャン軌道を採用していたとする。このような形状のスキャン軌道の場合、楕円の小さい曲率の円弧部分でその他の部分よりも軌道運動速度が下がることがある。このような場合、検出器の投影データ収集のタイミングが同図（ａ）のように時間的に均等であるとすると、小さい曲率の円弧部分での空間的な収集密度が等価的に他の部分よりも高くなる。この結果、同図（ｂ）に示すように再結合画像に、かかる小さい曲率の円弧部分の形状に似たアーチファクトＡＦが表れることがある。

これを防止するため、同図（ｃ）に示すように、小さい曲率の円弧部分の投影データ収集のタイミングをそのほかの部分よりも時間的に粗にする。つまり、スキャン軌道の形状に合わせてデータ収集タイミングに粗密を設ける。このタイミング制御は、制御装置が現在の管球、検出器の位置がスキャン軌道上のどの位置にあるかを認識し、その認識結果に応じて収集タイミングを制御すればよい。この結果、スキャン全体としては空間的に均等な周期のデータ、つまり、時間的に不均等に設定することにより、空間的に均等にする。

このデータ収集タイミングは、検出器によるデータ検出タイミングであるのみならず、管球がパルスＸ線を曝射するようになっている場合、管球の曝射タイミングでもある。

なお、データ収集タイミングを変える手法に代えて、スキャン軌道上の移動速度を例えば曲率が大きくなるほど遅く（曲率が小さくなるほど早く）するなど、相対的に、移動速度の方を制御してもよい。

５．３．パルスＸ線の利用
また別の例として、管球から曝射するＸ線をパルスＸ線に設定してもよい。この場合、検出器のデータ検出のタイミングもこれに準じる。

５．４．投影データに基づくダイナミックレンジの制御
さらに別の例は、検出器が検出した透過Ｘ線の投影データ（フレームデータ）を使って検出器のダイナミックレンジを制御する、ことである。この実施例には、以下の２通りの態様がある。

５．４．１．管球の出力調整によるダイナミックレンジの制御
例えば、投影データの画素値を判断して、この判断結果を管球にフィードバックさせる。例えば、画素値がダイナミックレンジのオーバフローを示している場合、管球出力を下げる調整を自動的に行わせ、オーバフローを防止する。

５．４．２．検出器のゲイン調整によるダイナミックレンジの制御
また別の例として、検出器のゲイン調整がある。Ｘ線検出器には前述したようにＡ／Ｄ変換器が搭載されているから、そのＡ／Ｄ変換器の積分器のゲイン（感度）を投影データの画素値の判断結果に応じて調整する。例えば、画素値がダイナミックレンジのオーバフローを示している場合、ゲインを下げる調整を自動的に行わせ、オーバフローを防止する。

５．５．連続Ｘ線の利用
別の特徴として、管球を連続Ｘ線のモードで稼働させることが挙げられる。

５．５．１．データ収集タイミング（位置）を点で定義
連続Ｘ線モードの場合、管球の焦点からは時間的に連続してＸ線が照射されている。このため、検出器は図２３に示すように、フレームデータの収集期間毎に、透過Ｘ線のエネルギ（電荷）を時間と共に蓄積（積分）させ、そのフレーム期間の適宜な点位置のタイミングで蓄積エネルギを検出するようにする。この点位置に設定には、以下の２つの態様がある。

５．５．１．１．収集時間の重心
この例の場合、あるフレームデータの収集期間が図２３に示す如く、ｔ１〜ｔ２（スキャン軌跡Ｌ上の位置はＬ１〜Ｌ２）であるとすると、この態様の場合、収集時間の重心、すなわち中心時刻の位置で決める。例えば、かかる１フレームに対する収集タイミング＝（ｔ１＋ｔ２）／２で決まる。

この態様での収集タイミングは、フレームデータの収集時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，…から予め計算しておいて、スキャン実行時には計算してある収集タイミングに沿って検出器に収集指令を与えるようにすればよい。

５．５．１．２．スキャン軌跡の重心
この例によれば、フレーム毎のスキャン軌跡の重心（距離）を予め計算しておいて、この点位置としての重心位置に到達した収集タイミングを検出器に指令する。図２３の場合、例えば、かかる１フレームに対する収集タイミング＝（Ｌ１＋Ｌ２）／２で決まる。

なお、直線のスキャン軌跡上を等速度で移動している場合のみ、収集時間の重心による収集タイミングとスキャン軌跡の重心による収集タイミングとが一致する。

５．６．複数回のスキャンによるＤＳＡ
さらに別の特徴として、被検体の同一部位を複数回スキャンしてＤＳＡ（デジタル・サブトラクション・アンギオグラフィ：Digital Subtraction Angiography）を行うことができる。これにより、血管に注入した造影剤の動き（変化）を検出したり、ある部位の手術の前後における変化を診る場合に好適となる。

５．６．１．投影データでの差分
この例としては、投影データ同士の差分がある。最初のスキャンにおいて各ビューで得た投影データをマスクデータとして保存する。次回以降のスキャンにおいて各ビュー毎に、マスクデータ（投影データ）と収集した投影データとの差分を演算する。そして、後述する画像の再結合においては、複数フレームの差分データを加算して断層像を得る。

５．６．２．断層像データまたはボクセルデータでの差分
別の例としては、再結合して得たあるスライス面の２次元の断層像データまたは複数のスライス面それぞれについて再結合して得た３次元のボリュームデータの状態で差分をとってもよい。この場合も、例えば最初のスキャンで得た断層像データまたはボリュームデータをマスク像として、それ以降のスキャンで得た断層像データまたはボリュームデータとの差分をピクセル毎に演算する。これにより、経時的な変化を診ることができる。

５．６．３．マスク像データの収集タイミング
上記マスク像を収集するタイミングは、必ずしも第１回目のスキャンに限定されず、観察したい変化量の性質、状態に応じて、複数回のスキャンの内の中間のスキャン、最終スキャンなど任意に時期に設定できる。

５．６．４．差分後に非線形処理
さらに、この差分演算後の処理例として、非線形処理を行うことができる。

５．６．４．１．非線形処理はしきい処理
具体的な非線形処理として、しきい値処理がある。差分演算によって得たデータを所定のしきい値でさらに弁別し、しきい値以下の差分データを強制的に零に設定する。これにより、背景のコントラストを圧縮し、全体のデータ量を減らすことができる。

５．７．補償機構の設置
さらに別の特徴として、ウオーターベットやＸ線ＣＴスキャナで実施されているウェッジフィルタのような補償機構を設けてもよい。これにより、ダイナミックレンジを拡大させることができる。

５．８．ストロボ撮影
さらに別の特徴として、パルス造影によるストロボ撮影が挙げられる。

５．９．心電同期スキャン
さらに別の特徴として、心電同期スキャンを実施してもよい。パルス造影の周期に代わるものとして、心拍周期を用いる。

６．データ選択
次いで、本発明に係るＸ線断層撮影装置の「データ選択」に関するカテゴリに分類される特徴、例を説明する。

このＸ線断層撮影装置における画像再結合は、各フレームの投影データから「データを選択」し、そのデータをスライス面のボクセルそれぞれに足し込む処理が行われる。このときの「データ選択」の処理は、管球および検出器を互いに平行に移動させたときに最も簡単な処理になる。

つまり、焦点（管球）および検出器の位置を検出して、画像再結合に必要な各フレームの投影データのシフト量を算出するとともに、そのシフト量を適宜に補正するようになっている。つまり、最初からシフト量を決めておくのではなく、焦点および検出器、または、焦点を適宜に移動させてスキャンを実施してからシフト量を算出することを可能にしている。このようにシフト量を後から自在に算出できるので、スキャン時の焦点、検出器の移動パターンの選択の幅が広がるなど、スキャン条件の設定の容易化が計られる。

６．１．位置検出手段の利用
１つの特徴は、位置検出手段によって、焦点および検出器、または焦点の位置を検出する手法である。この場合、各ビューの透過データ検出時の位置情報を記憶し、この位置情報に合致する画素の投影データを各フレーム毎に選択する。

６．１．１．内部に設けた位置検出手段
位置検出手段の例として、まず、移動機構１６内に設けたエンコーダ、ポテンショメータなどの位置検出手段が挙げられる。この位置検出手段は、例えば図１０、図１１で示した位置センサ３６ａ，３６ｂで構成される。

６．１．２．外部に設けた位置検出手段
位置検出手段の別の例は、装置の移動機構１６の外部に設けた手段である。この例として、例えば、焦点の熱から焦点位置を検出する赤外線検出器がある。この赤外線検出器を焦点の移動空間範囲に向けて固定設置しておけばよい。

６．２．マーカの利用
位置検出の別の特徴として、Ｘ線透過率が被検体とは異なるマーカを付する手法がある。これにより、各投影データにマーカも写り込む。複数フレームの投影データについて、このマーカの位置を算出することで、画像再結合のためのデータ選択に必要な投影データ内の位置情報を得ることができる。

具体的一例として、図２４に示すように、マーカＭ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｍ２（ｘ２，ｙ２，ｚ３）、Ｍ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）を焦点Ｓ（ｘ，ｙ，ｚ）と検出器１４との間に与える。投影データからマーカＭ１，Ｍ２，Ｍ３の座標について９個の連立法定式を解けば、焦点Ｓの位置が分かり、焦点の相対的な移動量が分かる。つまり、図２４の場合、マーカは３個在るので、検出器１４の６変数も解けて、検出器１４と焦点Ｓの位置が分かる。なお、検出器１４の位置がわかっている場合、３変数になるので、マーカは１つでもよい。

６．２．１．マーカを被検体に付与
マーカはその一例として、被検体に付してもよい。

６．２．２．マーカを寝台に付与
また、マーカは寝台（天板）に付してもよい。

６．３．マーカを利用した定常的位置ずれの補正
データ選択に係る別の特徴として、マーカを利用して定常的な位置ずれを補正することもできる。例えば図２５に示すように、カバー体７０内で移動するＸ線管１２の前面に板体６２を設け、この板体６２にマーカとしてのピンホールＭ１〜Ｍ３を形成しておく。スキャン前に、このピンホールＭ１〜Ｍ３を使って位置補正用データを収集しておき、スキャン時の投影データをその位置補正データで補正するようにすればよい。これにより、機械的がたつきなどの定常的な位置ずれを補正することができる。

このマーカＭ１〜Ｍ３は寝台側に付してもよい。

７．画像再結合前のデータ処理
次いで、本発明に係るＸ線断層撮影装置の「画像再結合前のデータ処理」に関するカテゴリに分類される実施例（特徴）を説明する。このカテゴリのデータ処理は原理的には必ずしも実施しなくてもよい。しかしながら、後に再結合する断層像の品質を向上させるためにも、以下に例示する特徴（処理）の１つまたは複数を適宜に組み合わせて実施することが望ましい。

７．１．散乱線補正
１つの特徴として、散乱線補正の実施が挙げられる。この散乱線補正は原理的には任意の手法や機構でよい。被検体や寝台で散乱したＸ線の除去、または補正により取り除くことが望ましい。

７．１．１．グリッドなどによる物理的除去
散乱線補正の具体例として、図２６に示す如く、グリッドなどの遮断体７６（以下、グリッド）をＸ線検出器１４のＸ線入射側前面に配置する手法がある。これにより、散乱線が検出器に入射しないように物理的に遮断する。

７．１．１．１．グリッドは常に固定
好適なグリッド配置の例として、グリッドを固定配置する。検出器により検出される投影データにはグリッドの跡は写るが、投影データからのデータ選択の位置は各ビュー毎に変わる。したがって、グリッドの跡は再結合された断層像からは自動的に消える。

７．１．１．２．グリッドの移動
グリッド配置の別の例として、スキャン中にグリッド７６全体を移動させてもよい（図２６参照）。このとき、好適には、グリッド自体が自分の跡を消すように移動させると、なお良い。

７．１．１．２．１．具体的軌道
配置したグリッド７６を移動させるときの具体的な軌道としては、例えば、円軌道、８の字軌道、往復軌道などである。

７．１．１．３．グリッドの形状の例
グリッドの別の例として、図２７に示すように、グリッド７６を形成している各羽根が焦点Ｓ（Ｘ線管）を向くようにコーン状を成していてもよい。これにより、透過Ｘ線を効率良く入射させ、散乱Ｘ線を効率良く遮断できる。

７．１．１．４．可動式グリッド
グリッドのさらに別の例として、図２８（ａ），（ｂ）に示すように、グリッド７６を形成している複数の羽根のそれぞれを可動式にした構造を挙げることができる。この複数の羽根がスキャン中に常に焦点Ｓの方向を向くように制御すればよい。

７．１．２．散乱線の数学的除去
散乱線補正に係る別の例は、散乱線を演算により数学的に除去するものである。この数学的除去は、上述したグリッドに拠る物理的除去と併用してもよいし、単独で実施してもよい。

この数学的除去の具体的手法としては、例えば、
・"A technique of scatter-glare correction using a digitalfiltration" Michitaka Honda et al., Med. Phys. 20(1), Jan/Feb 1993 pp.59-70
が知られている。このため、投影データを収集した段階で、画像再結合前に、これらの適宜な数学的除去の演算（ＰＳＦなど）を例えば、制御・処理装置１８内のコンピュータを使って実施すればよい。

７．１．３．散乱線量の算出
さらに別の例は、散乱線量を算出し、この算出値で収集データを補正する構成に関する。この散乱線量はスキャンパラメータなどの情報を基づいて算出する。スキャンパラメータとしては、ビームエネルギ、被検体厚、視野サイズ、被検体と検出器との間の距離などが加味される。この算出例としては、例えば下記の文献のものが知られている。

・"Method for estimating the intensity of scattered radiation usinga scatter generation model" Michitaka Honda et al., Med. Phys. 18(2),Mar/Apr 1991 pp. 219-226
７．２．非線形処理
また別の特徴として、収集した投影データの各画素データに非線形処理を施し、コントラスト改善を図ることが挙げられる。

７．２．１．ガンマ変換
具体的な非線形処理の一例は非線形なガンマ変換であり、例えばルックアップテーブルで処理できる。

７．２．２．フィルタ処理
また別の非線形処理の例として、しきい値処理やメジアンフィルタなどの適宜なフィルタ処理であってもよい。

７．３．対数処理
さらに別の特徴として、収集した投影データの各画素データに対数演算を施すことが挙げられる。これにより画素データのレンジを圧縮できるとともに、線吸収係数を直接反映させた再結合用の画像データが得られる。

７．４．ビーム広がり／検出器傾斜角を補正
さらに別の特徴として、「cos項」でＸ線ビームの広がりや検出器の傾斜角の補正がある。

７．４．１．
具体的な一例として、図２９に示すように、被検体のスライス面の厚さ方向のパスを補正する。あるボクセルに対するペンシルビームＸ線の角度（焦点Ｓを通る鉛直線からの振り角）をθとするとき、投影データの各画素データに「ｃｏｓ_３θ」を掛ける。

７．５．再結合前のフィルタ処理
さらに別の特徴として、再結合する前に、各種のフィルタ処理を施すようにしてもよい。このフィルタ処理は、例えば制御・処理装置１８によりソフト的に実施される。

７．５．１．等方的フィルタ処理
このフィルタ処理の一例としては、フィルタの処理方向が等方的なフィルタ処理がある。

７．５．２．非等方的フィルタ処理
また別の例として、フィルタの処理方向が非等方的なフィルタ処理がある。

７．５．２．１．この非等方的なフィルタ処理の処理方向として、焦点の移動方向に合わせる手法が好適である。これにより、焦点の移動方向に沿って生じる恐れがあるアーチファクトを除去できる。

７．６．動き成分（ほかのスライス成分）の除去
この特徴は、同一スライス面の複数フレームの投影データについて動き成分を除去することに関する。この除去演算は、例えば制御・処理装置１８のコンピュータによって実施する。

ここでの「動き」は、フォトンノイズに加え、目的とするスライス面以外のスライス面（ほかのスライス面）の構造物の投影位置が、焦点の移動方向および移動距離に対応した方向と距離に変わる状態を言う。例えば図３０に示すように、Ｘ＝Ｘ１のスライス面におけるＸ＝Ｘ２の構造物の動きＭは、
［数１］
Ｍ（Ｘ１，Ｘ２）＝Ｂ（Ｘ２，Ａ（ｎ））−Ｂ（Ｘ１，Ａ（ｎ））…… （１）
で表される。Ａ（ｎ）は焦点の動きを表す。Ａ（ｎ）が２次元の量のときは、当然に構造物の動きＭも２次元の量であるが、パルスＸ線で１フレーム毎に動き検出するときは直線になる。

例えば１００フレームの投影データを加算（再結合）する場合、目的とするスライス面のデータは同一画素位置に１００回加算されるが、ほかのスライス面の構造物のデータは同一画素位置には１回しか加算されない。これにより、ほかのスライス面の構造物の信号が目的スライス面の信号から相対的に低くなって、目的スライス面の画像が生成される（再結合）。これはまた本発明の撮像原理でもある。しかしながら、逆の見方をすれば、目的スライス面にはほかのスライス面の構造物の信号が必ず１００か所に加算されている。これは、本発明の画像原理上の宿命でもあるが、コントラスト分解能を低下させる。

そこで、この目的スライス面に加算されたほかのスライス面成分（ここでは、動き成分という）を除去する。

７．６．１．データ差分による動き検出
この動き成分の除去処理に関する一例として、フレーム間の差分を演算することで、動き成分を検出する。例えば図３１に示すように、２つのフレームの投影データＡ，Ｂがあるとき、双方の対応する画素毎に「Ａ−Ｂ」の差分を演算する。この差分データ（フレームデータ）が動き成分となる。

この動き成分「Ａ−Ｂ」が求まると、その絶対値｜Ａ−Ｂ｜を使って、例えば、最初のフレームの投影データＡについて「Ａ＋Ｂ−｜Ａ−Ｂ｜」の演算を行って動き成分を除去する。この動き成分除去の演算を例えば隣接フレーム間で繰り返していくことにより、動き成分が各フレームから良好に除去される。このため、ほかのスライス面の成分が殆ど無い高画質の投影データのみを使って、後述する再結合処理を行うことができる。

７．６．２．しきい値付き動き成分検出
別の動き検出の例としては、上記差分演算にしきい値弁別を加えた方式が在る。つまり、図３１に模式的に示すように「Ａ−Ｂ」の差分を演算した後、所定のしきい値処理を行う（図３２の差分データの変動の様子の例を参照）。このしきい値は例えばノイズ成分を除去できる値に設定しておけば、動き検出とノイズ成分の除去とを併せて実行できる。

７．６．３．隣接しないデータ間の動き成分検出
さらに別の例として、上述した動き成分の検出を隣接しないフレーム間、例えば第１フレームと第１１フレームとの間のように、１または数フレームを飛ばしたフレーム間で動き成分を検出してもよい。これにより、隣接フレーム間では検出できないような微細な動き成分も検出できる。

７．６．４．検出方向制限付き動き成分検出
ところで、この動き成分（他のスライス面の成分）は焦点の移動方向とは相対的に反対の方向に動き、それ以外の方向には動かない。そこで、動き成分検出の別の例として、動き成分の検出方向を特定の方向に制限して、検出の容易化を図ってもよい。

７．６．４．１．焦点移動方向に依存する方向
具体的には、検出方向は焦点の移動方向に沿った±の２方向のみに限定した動き成分検出が好適である。例えば、フレーム毎に焦点の移動方向を追跡する処理を行い、動き成分検出はその方向に沿った±の２方向についてのみ行う。

７．６．５．動き成分検出の処理の停止
この例は、動き成分検出の処理を強制的に停止する態様に関する。例えばＤＳＡを行うときのように、造影剤を被検体に注入して、造影剤をフレーム毎に追跡するような場合、造影剤の動きそのものが観察対象である。そのようなときには上述した動き成分の検出処理を強制的に停止させる。例えば制御・処理装置１８がオペレータからの情報に応答して、かかる停止を行えばよい。

７．６．６．複数フレーム加算後の動き成分検出
動き成分検出のさらに別の例は、検出時のフレーム数のバリエーションに関する。上述した検出例はフレーム１枚ずつ検出する場合を想定していたが、本例では複数フレームを合体して同様に行うことができる。例えば、第１〜第３の３フレームの投影データを相互に加算し、第４〜第６のフレームの投影データを相互に加算し、この加算した両グループの投影データ間で上述したと同様の差分演算、しきい値付き差分演算、検出方向制限付き差分演算などを実行する。

このように、複数フレームの加算をベースにすることで、Ｓ／Ｎ比を向上させることができる。

７．６．６．１．しきい値の可変
しきい値付き差分演算を行うときには、しきい値を加算数に合わせて変えることができる。

７．６．７．動き成分検出の別の方法
動き成分を検出する別の方法は、２のフレームの投影データＡ，Ｂがあるとき、画素毎に、Ａ＋Ｂ−ω｜Ａ−Ｂ｜（ω：重み付け係数）の式に基づく重み付け（しきい値も）を加味した差分によって求めることができる。

７．７．検出器内部の歪みを補正
本カテゴリに分類される特徴のさらに別の１つは、検出器内部の歪みの補正に関する。検出器内部とは、Ｉ．Ｉ．などの検出器のＸ線入射面から内部のＤ／Ａ変換器に至る経路全体を言う。この歪みが在ると、例えば直線を表すＸ線が入射しても、曲線を表す信号として出力される、などの現象が生じる。この結果、再結合される断層像に歪みが生じる。

そこで、検出器のＸ線入射面にＸ線透過率が異なるマーカを付し、補正データを収集して、この補正データに基づいて検出器内部の歪みを補正するものである。この補正演算は制御・処理装置１８で実施できる。図３３および図３４にマーカＭの例を示す。

７．７．１．スキャンと同時に補正
この歪み補正の一例として、例えば図３３に示すように、点状の複数のマーカＭが２次元的に分布するようにＸ線検出器１４の入射面に付すことができる。この点状のマーカの場合、実際の投影データに写り込んでも、そのデータ内容に殆ど影響を与えない。したがって、スキャンと同時に補正データを収集してダイナミックに補正演算を行うことができる。

７．７．２．スキャン前の補正データ収集
また別の例として、例えば図３４に示すように、格子状のマーカＭをＸ線検出器１４の入射面に付すことができる。この場合には、スキャンと同時の補正データ収集は難しいので、スキャン前に補正データを収集・演算しておいて記憶しておく。そして、スキャンのときには、記憶しておいた補正データを読み出し、この補正データにしたがって収集した投影データを補正演算する。

７．７．２．１．スキャン軌道との一致
スキャン前に補正データを収集しておく場合、その収集のためのスキャン軌道を投影データ収集のためのスキャン軌道に一致させることが望ましい。

７．８．他スライス面の構造物の除去
さらに別の特徴として、リプロダクションデータから他のスライス面の構造物のデータを計算し、除去することが挙げられる。

８．画像再結合
さらに、本発明に係るＸ線断層撮影装置の「画像再結合」のカテゴリに分類される特徴、実施例、バリエーションを説明する。この画像再結合は、複数のビューで収集した複数フレームの投影データを加算して任意スライス面の断層像を得る処理である。具体的には、ビュー毎の管球焦点、スライス面、検出器の幾何学的関係（ジオメトリ）にしたがって、複数フレームそれぞれの投影データからスライス面のボクセルそれぞれに該当するデータを選択し、加算する処理である。すなわち、画像再結合を行うには、所望のスライス面に対して、各フレームの投影データのどのデータを選択すべきかを示すデータ選択の情報が必要である。

このデータ選択の情報は、管球および検出器が例えば相対的に平行して直線で移動するときには、その直線方向のシフト量として表現できる。本発明では、管球／検出器がそのように１次元で移動する場合は勿論のこと、３次元の任意の移動までをカバーして画像再結合できるようにしたことが、基本的な特徴の一つである。

８．１．画像再結合処理の一般化表現
本発明では前述したように、スキャンとしては、少なくとも管球の焦点を被検体および／または検出器に対して相対的に移動させながら複数ビューの投影を行えば足りる。つまり、スキャンに伴うコンポーネントの移動の態様としては、管球（焦点）のみの移動、管球と検出器の移動、それらの移動と天板（被検体）の移動との組み合わせ、天板（被検体）のみの移動がある。管球および検出器の移動の軌道は任意の３次元まで可能である。

そこで、最初に本発明で実施される画像再結合処理を３次元まで拡張して、管球焦点や検出器の移動軌道に依存しないように一般化した画像再結合の表現を説明する。本発明はいずれの断層撮像の場合も、この画像再結合を実施することを必須とする。この画像再結合の処理は制御・処理装置１８で実施される。

いま、図３５に示すように、
管球焦点の座標：Ｓ（ｓｘ，ｓｙ，ｓｚ）
所望のスライス面のボクセルの座標：Ｖ（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）
検出器面または投影データの位置を表す平面の法線ベクトル：
（ｅ１，ｅ２，ｅ３）
検出器面または投影データの位置を表す平面に含まれるある点：
（ｐｌ１，ｐｌ２，ｐｌ３）
とすると、焦点とボクセルを結ぶ直線の方程式は、

が求まる。

上記直線の方程式（２）と検出器の交点に、ボクセルＶ（ｖｘ，ｖｙ，ｖｚ）の画像再結合に使うデータが存在することになる。したがって、一般的には、検出器面または投影データの位置を表す面（平面または曲面）と上記直線の交点を求めればよい。検出器面または投影データを表す面を平面とすると（かかる面が曲面であっても、一度リサンプリングを行えば平面に作り替えることができるので、かかる面を平面とする）、
［数３］
ｅｌ・（ｘ−ｐｌ１）＋ｅ２・（ｙ−ｐｌ２）＋ｅ３・（ｚ−ｐｌ３）
＝０ ……（３）
が得られる。式（３）を満たす座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、ベクトル（ｅ１，ｅ２，ｅ３）を法線とし、座標（ｐｌ１，ｐｌ２，ｐｌ３）を含む平面内に存在することになる。交点は式（２）と式（３）の連立方程式を解けばよい。すなわち、式（２）を式（３）に代入して、

が得られるので、この式（４）を式（２）に代入して交点の座標Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）が得られる。すなわち、この座標Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）が、画像再結合のために選択する投影データの絶対座標系での位置座標である。

画像再結合の処理では、フレーム毎に移動している複数フレームの投影データから、この絶対座標系の座標Ｐに相当する画素位置の投影データを選択してボクセルＶに加算すればよい。この投影データの選択には、管球焦点、被検体（寝台）、検出器のジオメトリの相対的移動の情報を使用する。この加算はスライス面の全ボクセルについて実行される。

ところで、上述した点Ｐの座標（ｘ，ｙ，ｚ）は絶対座標系であるから、図３６のように、検出器のある位置ｐｃ（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）を基準にした相対座標系ｐ（ｉ，ｊ）に変換した方が、検出器の素子の特定（データ選択）はより容易になる。このためには、
［数５］
ｐ（ｉ，ｊ）＝あるビューで検出器が検出したｉ行ｊ列の投影データ
ｉ＝Ｆ［Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）−ｐｃ（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）］
ｊ＝Ｇ［Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）−ｐｃ（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）］
Ｆ，Ｇ：変換関数
……（５）
に基づく算出を行う。

このように求めた交点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）の投影データｐ（ｉ，ｊ）を順次加算していけばよいので、一般化表現の最終式は、

で表される。この複数ビューを加算するときに、特定のビューには重み付け係数を大きく（または小さく）するなどの重み付け処理を併用してもよい。

なお、算出位置ｐ（ｉ，ｊ）に検出器の検出素子が無い場合、投影データは算出位置ｐに最も近い検出素子が検出した投影データを採用してもよいし、算出位置ｐの近傍の複数の検出素子が検出している投影データを補間して、その補間データを採用してもよい。

また、前述したように検出器の面は必ずしも平面でなくてもよい。例えば検出器の面は、図３７（ａ）のように円筒状の一部の形状であってもよいし、同図（ｂ）のように凸面状に膨脹した面など、任意形状であってよい。また、検出器面の面内の回転も自在に可能である。一方、スライス面についても、スライス面のボクセル単位で再結合の計算を行うので、平面に限定されず、任意の曲面であってよい。勿論、このスライス面は任意角度に傾斜した平面であってもよい（後述する９．１．項において、ＭＰＲ像を直接に作ることに相当する）。

８．１．１．画像再結合のための軌道例 （その１）
画像再結合のための管球（焦点）の移動軌道としては、床面（水平と考える）に平行なスライス面内の直線軌道である１次元軌道に限らず、回転を含む２次元軌道、または３次元軌道であってもよい。または予め定めた軌道が無い軌道であってもよい。

８．１．２．画像再結合のための軌道例 （その２）
画像再結合のための検出器の移動軌道としては、床面に平行な１次元または２次元の軌道であっても、また３次元軌道（円弧など）あるいは回転軌道であってもよい。

８．１．３．画像再結合の処理例
この実施例は、収集された複数フレームの投影データから断層画像を得る画像再結合の処理例に関する。図１に示すＸ線断層撮影装置においては、制御・処理装置１８が本発明の画像再結合用の画像処理手段を構成している。この制御・処理装置１８により上述した一般化表現に沿って実施される、図６７のソフトウエア処理に基づく画像再結合の処理例を以下に説明する。

８．１．３．１ 処理例（その１）
制御・処理装置１８は、例えば入力装置１９からの入力情報に基づいて、被検体の一部を少なくとも含むスライス面としての平面を表示面として設定する（ステップＳ３１）。この平面の被検体に対する傾きは変更可能であり、所望の傾きに設定できる。つまり、被検体の一部を少なくとも含む任意角度のスライス平面を設定できる。次いで、設定した平面に含まれる各座標を決定する（ステップＳ３２）。次いで、焦点と検出器の相対的位置関係に基づき各ビューの投影データから足し込む投影データを選択する（ステップＳ３３）。この投影データの選択は前述した原理（８．１．項）に沿って行われる。次いで、選択した投影データを、決定している座標に足し込む（ステップＳ３４）。この投影データの選択および足し込みは各ビュー及び平面の各座標について繰り返される（ステップＳ３５）。

図６７において、ステップＳ３１の処理が本発明の設定手段に相当し、ステップＳ３２の処理が本発明の座標決定手段に相当し、ステップＳ３３〜Ｓ３５の処理が本発明の断層データ作成手段に相当する。

８．１．３．２ 処理例（その２）
制御・処理装置１８は、例えば入力装置１９からの入力情報に基づき、被検体Ｐの一部を少なくとも含むスライス面としての曲面を表示領域として設定する（ステップＳ３１）。つまり、被検体の一部を少なくとも含む任意曲面のスライス面を設定できる。次いで、設定した曲面に含まれる各座標を決定する（ステップＳ３２）。次いで、焦点と検出器の相対的位置関係に基づき各ビューの投影データから足し込む投影データを選択する（ステップＳ３３）。この投影データの選択は前述した原理（８．１．項）に沿って行う。次いで、選択した投影データを、決定している座標に足し込む（ステップＳ３４）。この投影データの選択および足し込みは各ビューおよび平面の各座標について繰り返される（ステップＳ３５）。

８．１．３．３ 処理例（その３）
制御・処理装置１８は、例えば入力装置１９からの入力情報に基づき、被検体の一部を少なくとも含む任意の３次元形状のＲＯＩを設定する（ステップＳ３１）。次いで、設定したＲＯＩ内に含まれる各座標を決定する（ステップＳ３２）。次いで、焦点と検出器の相対的位置関係に基づき各ビューの投影データから足し込む投影データを選択する（ステップＳ３３）。この投影データの選択は前述した原理（８．１．項）に沿って行う。次いで、選択した投影データを、決定している座標に足し込む（ステップＳ３４）。この投影データの選択および足し込みは各ビューおよび平面の各座標について繰り返される（ステップＳ３５）。

このように上記８．１．３．１〜８．１．３．３．項のいずれかの処理を実施すれば、オペレータが指定した必要な断面、すなわちスライス面の内部の各座標、または、必要なボリュームの３次元ＲＯＩ内の各座標についてのみ画像再結合の演算を行えば済むので、画像再結合の演算が早くなるとともに、制御・処理装置１８に設けるメモリの容量も少なくて済むという利点がある。

８．１．４．複数スライス面の画像再結合
この実施例は、１回のスキャンで収集された複数フレームの投影データから複数枚の断層画像を得る画像再結合に関する。つまり、この再結合方法を使うと、スキャンを複数回繰り返す必要が無く、最初に１回だけスキャンを行っておいて、投影データを再結合処理する過程で複数枚のスライス面位置を指定して、それらの断層像を得ることができる。

具体的には、前述した式（２）〜（４）または（２）〜（６）の中で、
（ｉ）：ｖｘ＝指定値、ｖｙ，ｖｚ＝可変
にしてあるスライス面の画像再結合を行う。次いで、
（ii）：ｖｘ＝ｖｘ＋Δｘ（スライス面間の距離：図３８参照）、ｖｙ，ｖｚ
＝可変
にして別のスライス面の画像再結合を行う。以下、任意枚数のスライス面について、（ii）の処理を繰り返す。

これにより、１回のスキャンの投影データから任意位置の複数枚の断層像を得ることができる。

８．１．５．ビューの投影データからのデータ選択法
画像再結合の別の実施例は、ある（各）ビューの投影データからデータを選択する方法に関する。

この実施例は、図３９（ａ）に示すように、４つのボクセルＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４で指定される、ある平面状のスライス面内の領域を画像再結合するものである。具体的にはまず、上述した８．１．項で説明した再結合処理をボクセルＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のそれぞれについて合計４回繰り返して、検出器面または投影データの位置を表す面上の対応する位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を算出する。次に、スライス面内の任意のボクセルを４つのボクセルＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を用いて一義的に表わす。例えば、任意ボクセルの位置は、図３９（ｂ）に示すようにボクセルＶ１〜Ｖ４内の領域を内分する格子に対する点として表される。次に、その任意ボクセルのための投影データの位置を位置Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４を用いて表す。例えば図３９（ｃ）に示す如く、Ｐ１〜Ｐ４の領域を内分する格子に対する位置として容易に算出される。

このようにして前もって与えられる４つのボクセルＶ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４の位置を利用して投影データを指定することで、全ボクセルについて前記連立方程式を解くという膨大な量の計算を避け、高速な処理が可能になるといった利点がある。

なお、ここでは４点を直線で結んだ領域の例を示したが、中心位置、長径、短径を与えて楕円領域にするなど、領域の形状と与える座標位置の組み合わせは任意である。

８．１．６．リサンプリングを併用する画像再結合
画像再結合のさらに別の実施例はリサンプリングを併用する手法に関する。

平面状のスライス面を画像再構成する場合、検出器面または投影データを表す面が非平面であると、直線を投影しても直線にならない。直線の投影が非直線になるので、前述した交点Ｐの計算や加算する投影データの特定が非常に難しく、複雑な計算を大量に行う必要が生じ、実用化が困難になることも想定される。とくに、複数枚のスライス面を画像再結合する場合、かかる傾向が顕著になると考えられる。反対に、検出器面が平面でかつスライス面が非平面の場合も状況は反対であるが、同様の不具合がある。

そこで、直線はあたかも直線で投影されたかの如く画像再結合するとともに、複雑な計算を行わなくても済むように、複雑な計算を１回で計算して高速化することを目的とする。

この実施例では、例えば図４０のように検出器面が非平面で、かつスライス面が平面の場合、平面のリサンプリング用の面（リサンプリング面）を用意する。このリサンプリング面はメモリ上に仮想的に設定された面で、スキャン中の全てのビューにおいて管球焦点とリサンプリング面との間の距離は一定値に保持され、かつ、画像再結合するスライス面と平行に設定される。なお、スライス面のボクセル列とリサンプリング面のリサンプリング列を平行に設定することが、より望ましい。しかも、このリサンプリング面はスライス面の形状に合致させるもので、例えば図４０に示すようにスライス面が平面の場合、リサンプリング面も平面に設定される。図４１に示すように、スライス面が曲面パノラマ状のであれば、リサンプリング面もその形状に合わせる。

そして、図４０の場合、非平面の検出器で収集した投影データを、一度、平面状のリサンプリング面にリサンプリングする。次いで、このリサンプリング面にリサンプリングされた投影データを用いて画像再結合のためのデータ選択（サンプリング）し、投影データの加算計算を行う。このリサンプリング面での投影データのサンプリングにおいて、そのサンプリングピッチは、オリジナル（検出器面）のデータサンプリングピッチより小さく設定される。これにより、補間の誤差が抑制される。

このリサンプリング処理によって、検出器の形状および／または移動方向に依存せずに、複数枚のスライス面の断層像を常に高速で再結合できる。

なお、図４２にはスライス面および検出器面共に平面状であるが、その傾きが一致しない場合のリサンプリングの様子を示す。この場合のリサンプリング面も上述した原理に基づいて設定される。

８．１．７．検出器が平行移動、焦点が３次元的に移動するときのデータ選択および画像再結合
この画像再結合に関する実施例では、各コンポーネントの移動の態様の典型的な１つとして、検出器を床面（装置の座標系における水平面）に平行に移動させるとともに、管球焦点を３次元的に移動させるときの画像再結合を説明する。

図４３（ａ）に示すように、焦点ＳがＳ１からＳ３に向けて３次元的に移動したことを想定する。焦点Ｓの移動量を、平行方向移動成分と、垂直方向移動成分とに分解する。つまり、焦点ＳはＳ１から平行にＳ２に移動し、次いでＳ２からＳ３に垂直に移動したとものと考える。

ｉ）まず、平行方向移動成分について、スライス面の任意のボクセルＶに対し、下式（７）から移動した焦点位置Ｓ２からのシフト位置Ｐ２（ｐｘ２，ｐｙ２，ｐｚ０）を求める。

この式（７）の右辺第２項がシフト量（この場合、ベクトル量）である。

なお、この例では任意のボクセルＶについて説明したが、前述した図３９で説明したように、スライス面内のある領域を限定するためのいくつかの基準ボクセルＶ１〜Ｖｎ（図３９の例ではＶ１〜Ｖ４）それぞれに式（７）を適用してシフトした位置を求めてもよい。

ｉｉ）次いで、焦点のＳ２からＳ３への垂直方向移動成分に関するシフト位置を求める。焦点位置Ｓ２およびＳ３からスライス面と検出器面に下ろした垂線の交点ＲＶ（ｓｘ２，ｓｙ２，ｖｚ）とＲＤ（ｓｘ２，ｓｙ２，ｐｚ０）とから、下記式（８）にしたがってシフト位置（ｐｘ３，ｐｙ３，ｐｚ０）を求め、その位置のデータ選択を行う。

なお、この２回目のシフト位置計算のときにも、第１回目のそれと同様に、スライス面内のある領域を限定するためのいくつかの基準ボクセルＶ１〜Ｖｎ（図３９の例ではＶ１〜Ｖ４）それぞれに式（８）を適用して拡大縮小したシフトした位置を求め、残りのボクセルについては、基準ボクセルの位置を利用して計算するようにしてもよい。

８．１．８．管球および検出器を共に平行移動するときのデータ選択
（拡大縮小が必要な場合）
画像再結合を行うには、なんらかの形で各フレームの投影データの中からスライス面の対象ボリュームに加算するデータを選択（データ選択）する必要がある。このデータ選択の位置を最も簡単に算出できる移動の態様は、管球および検出器を共に床面（装置の座標系における水平面）に平行に移動させる場合である。

そこで、本実施例では、これについて説明する。管球および検出器を平行移動させてスキャンする場合、各ビューの投影データを所望のスライス面毎にその平行移動方向のシフト量を変えて加算し、画像再結合することになる。

しかし、投影データにおけるサンプリングピッチ数（例えば４００ピクセル×４００ピクセルのピッチ）が全部のスライス面を通して等しい。このため、このまま加算したのでは、図４４に示すように、複数のスライス面と管球焦点Ｓ、検出器面Ｄの幾何学的関係（ジオメトリ）に因ってスライス面それぞれの空間的なサンプリングピッチは異なる。したがって、加算によって画像再結合したスライス画像は、メモリ上でのサンプリングピッチは等しいものの、空間的なサンプリングピッチ（拡大率）は図４４に示す如く異なる。このサンプリングピッチの異なる複数枚のスライス画像を３次元処理したり、シネ表示したりすると、位置、形状などに歪みが生じるという問題があった。

そこで、本実施例では、画像再結合した複数枚のスライス画像をスライス面上で（空間的に）等間隔なピッチでリサンプリングし、例えば図４４（ａ）から同図（ｂ）に示す如く、サンプリングピッチを合わせる（すなわち、拡大縮小処理）。このとき、等間隔ピッチとして、複数枚のスライス画像の内の任意の１枚のピッチを採用する。このようにサンプリングピッチの調整によって、上述した不都合を回避できる。

なお、画像再構成の処理前に、各ビューの投影データをリサンプリング処理して、空間的なサンプリングピッチが等しくなるようにメモリ上でサンプリングピッチを調整し、その後で再結合を行うようにしてもよい。

８．１．９．管球および検出器を共に平行移動するときのデータ選択
（拡大縮小が不要な場合）
この実施例は、管球および検出器を共に平行移動してスキャンするときの別のデータ選択の手法に関する。

（ｉ）最初のビューの投影データを使い、複数のスライス面それぞれについて、前述した８．１．４．項の処理（図３８参照）を行う。これにより、画像再結合に使用される投影データがそれぞれのスライス面の各ボクセル毎に特定される。（なお、８．１．項の処理を行って、全ボクセルについて特定するようにしてもよい）。

（ｉｉ）次のビューおよびそれ以降のビューの投影データについては、各スライス面に対するシフト量を前記式（６）から求める。直前のビューで画像再結合に使ったデータから求めたシフト量だけずらした位置のデータを、今回のビューの各ボクセルの画像再結合に使用する。（または、あるスライス面に対するシフト量から、幾何学的関係を元に、目的のスライス面のシフト量を求めてもよい。）
このように、複数のスライス面全部でボクセルのピッチ（間隔）を等しく設定しておけば、拡大率の問題に関係なく、データ選択して再結合できる。

８．２．拡大縮小（拡大率）の処理
画像再結合の処理に関する別の特徴として、スライス画像の拡大・縮小して拡大率を合わせる処理を提供できる。スライス画像（ボクセルの画像）の拡大率は焦点側のスライス画像の方が検出器側のそれよりも大きい。つまり、スライス面の高さＸに依存してスライス画像の拡大率が異なるので、これを合わせる必要がある。この処理は例えば下記式に基づき実施される。

［数９］
Ｓ２（Ｘ，Ｙ０，Ｚ０）＝Ｓ１（Ｘ，ａＹ，ｂＺ）
係数ａ＝ａ（Ｘ）， 係数ｂ＝ｂ（Ｘ） ……（９）

なお、画像再結合を上述した８．１．項の一般化表現の式に基づき処理する場合、この拡大率を合わせる処理は不要である。

８．２．１．画像再結合と拡大率調整を１回の処理で実施
投影データを加算（再結合）するときに、加算するデータを指定（選択）するが、そのときに指定位置に一致した位置の画素が無い場合、例えば近傍４点補間を実施することになる。これにより、実質的に画素サイズが大きくなる。この補間データに上述したようにさらに拡大率の調整を行うとなると、データの空間分解能が低下（ぼけ）してしまうので、これを回避するため、下記式により、拡大率の揃った複数のスライス画像を一度に得る処理が望ましい。

［数１０］
Ｓ３（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
＝Σ（Ｐ｛ｎ，ａＹ，ｂ（Ｚ＋Ｂ［Ｘ，Ａ（ｎ）］）｝）／Ｎ ……（１０）

これにより、補間演算は１回で済み、空間分解能は劣化しない。

８．３．ボリュームデータからの任意角度のスライス画像の切出し
さらに別の特徴として、ボリュームデータから任意角度でスライス画像を切り出す処理を提供できる。この処理は、例えば制御・処理装置１８により、オペレータとの対話処理の中で実施される。スライス面の指定位置を変えて複数のスライス画像を作成することで、３次元のボリュームデータが得られる。このボリュームデータに対して任意角度を指定し、ＭＰＲ（断面変換）の処理を施すことで、その任意角度でのスライス画像が得られる。これにより、例えば、コロナル像のボリュームデータからオブリーク像、アキシャル像、サジタル像を任意に作成することができる。

なお、本発明において任意角度のスライス像を得るには、上述したように必ずしも断面変換の手法を用いた切出しを行う必要は無い。本発明では、３次元まで一般化した画像再結合の処理を行ってスライス面のボクセル単位で加算している。このため、画像再結合のときに任意角度のオブリーク面を指定すれば、そのオブリーク面を形成する、空間的に傾いたボクセルそれぞれに投影データが足し込まれる。この結果、投影データから直接、任意角度のスライス面のオブリーク画像を生成することもできる。

８．４．収集と同時の画像再結合
上述した種々の態様にあっては、投影データを収集した後で画像再結合を行うという前提であったが、本発明の画像再結合のタイミングは必ずしもこれに限定されない。つまり、画像再結合のタイミングに係る別の特徴として、投影データの収集と画像再結合（投影データの加算）とを同時に（並行して）実施できるようにしてもよい。この具体例を下記に示す。これは制御・処理装置１８の制御および処理によって実現できる。

８．４．１．同時再結合の具体例
この同時の再結合を行うには、スキャン軌道と投影データの収集タイミングとを予め決めておく。つまり、スライス画像を生成するには、各フレームの投影データのどの位置の画素値をスライス面のどの位置のボクセルに足し込めばよいかのデータ選択の情報が予め分かっている。これにより、図４５に模式的に示すように、あるビューの投影データを収集したら、その投影データを直ちにスライス面の各ボクセルデータに加算する。その加算の間に別のビューの投影データを収集する。以下、所定のビューにわたってこれを繰り返すことで、投影データの収集と同時に（並行して）画像再結合の処理を行うことができ、迅速にスライス面の断層像を得ることができる。

８．５．重み付け加算処理
さらに別の特徴として、投影データの収集位置（すなわち、スキャン軌道）に依存して重み付け加算をする手法を提供できる。この加算処理も制御・処理装置１８による画像再結合処理の中で選択的に実施される。

例えば前述した図２２（ａ）に示す如く、管球が２次元のＹＺ面上で楕円形のスキャン軌道を描くとする。この場合、曲率半径が小さい部位のビューで収集した投影データには、曲率半径が大きな部位のビューで収集したそれよりも、小さな重み付け係数を乗じて加算する。曲率半径の大小に応じて滑らかに重み付け係数を変えることで、軌道の局所的な偏りに因るアーチファクト発生を抑制または防止できる。さらに、前述した５．２．項で説明した軌道の形状に応じて収集タイミングや軌道上の移動速度を調整するといった複雑な制御を実施しなくても済む利点がある。

８．６．大視野撮影（１）
断層像を得る場合、その断層像の中には医学的に真に関心のある領域が含まれていることは勿論必要であるが、その一方で、関心領域の周辺の部位も極力広く画像化されていた方が都合がよい場合が多い。つまり、視野は広い方が便利である。

この理由から画像再結合の別の特徴として、検出器サイズ以上の大視野撮影が提供されている。この大視野撮影は画像再結合の段階で制御・処理装置１８によりデータ処理として実現できる。例えば図４６（ａ）に示すように、Ｘ線管１２およびＸ線検出器１４が共に円形のスキャン軌道を移動しながらデータ収集を行ったときに、Ｘ線パスが１回でも通過した端部の空間領域までをもスライス面領域として指定し、このスライス面全体に画像再結合を実施する。ただし、再結合処理としては加算平均を採用し、単なる加算による画像の濃淡の偏りを排除または抑制することが望ましい。

この結果、再結合した大視野スライス面の断層像は検出器サイズよりも広い視野を有する。この断層像において、中心部ほど加算回数が多く、画像としての精細度、分解能は高くなり、その周辺に加算回数の少ない精細度、分解能が劣る画像領域が並ぶことになる。真に関心の在る領域はスライス面の中心部に合わせておけばよい。これにより、関心領域を取り囲んだ極力、視野の広い断層像を提供できる。

８．７．大視野撮影（２）
大視野撮影に係る別の態様を説明する。この大視野撮影は、撮影視野を移動させながら複数回スキャンし、それぞれのスキャンの再結合画像を位置を合わせてオーバーラップさせるものである。この撮影法は、複数回スキャンさせてデータ収集し、再結合画像を生成した後は、制御・処理装置１８による後処理で達成できる。

例えば図４７（ａ）に示すように、管球および検出器を共に円形のスキャン軌道を描かせながら被検体Ｐの体軸方向に沿って複数回スキャンする。寝台の天板にはマーカＭ，…，Ｍを付しておく。各回のスキャンは隣のスキャンで写し込んだマーカを必ず含むようにスキャン軌道を決めておく。この結果、図４７（ｂ）のように各回のスキャンに対応して再結合画像ＩＧ１，ＩＧ２，…が得られるのでマーカの位置を合わせるように再結合画像ＩＧ１，ＩＧ２，…をオーバーラップ合成させる。この結果、図４７（ｃ）に示すように、体軸方向に長い大視野の断層像が合成される。これにより、例えば血流の走行状態を容易に把握できる。

なお、再結合画像をオーバーラップ合成する場合のマーカとしては、必ずしも天板に付したものに限らず、血管など、観察対象そのものをトレースし、これを使って位置決めしてもよい。

また、この大視野撮影において、各画像のオーバーラップした部分を重み付け加算し、その重み付け係数を図４７（ｄ）に示す如く滑かに変化させて、各つなぎ目の画像に与える影響を抑制するようにしてもよい。

８．８．加算平均の採用
さらに、画像再結合時の特徴として挙げられるのは、再結合処理として加算平均でもよい、ことである。単純な加算に代えて、この加算平均を使えば、加算回数の違いに伴う画素濃度のばらつきを抑えることができる。

８．９．範囲選択（限定）の画像再結合法
さらに別の特徴として、１つの撮影の中で、画像再結合の対象となる投影データの範囲を選択または限定する手法を提供できる。この特徴は、本発明の画像再結合を行うには、スライス面の各ボクセルを通るＸ線パスの角度が異なる複数フレーム分の投影データがあれば足りることに由来している。この特徴はダイナミック撮影にも有効である。この特徴は、制御・処理装置１８によってデータ収集後に、画像再結合の処理の過程で実施できる。

８．９．１．収集データの一部を使用
この範囲選択（限定）の画像再結合の例を図４８に示す。例えば、仮にＸ線管および検出器のスキャン軌道が図４８（ａ）に示す如く楕円状で、この同一スキャン軌道を複数回周回しながらスキャンを行って１回の撮影を行うものとする。１回の周回には例えば１秒掛かるものとする。

この場合、例えば図４８（ｂ）に示すように、各１周のスキャンの間に得られた複数フレームの投影データから１枚の画像を再結合する。つまり、１回目の周回スキャン（時間ｔ＝０〜１秒）、２回目の周回スキャン（時間ｔ＝１〜２秒）、３回目の周回スキャン（時間ｔ＝２〜３秒）、…で夫々断層像が得られる。

また図４８（ｃ）に示す如く、画像間の時間ピッチを変えて同様に画像再結合してもよい。つまり、１回目の周回スキャン（時間ｔ＝０〜１秒）で１枚の画像を再結合した後、ピッチを変えて時間ｔ＝０．１〜１、１秒の間の投影データから次の画像を再結合する。さらに、ピッチを変えて時間ｔ＝０．２〜１、２秒の間の投影データから次の画像を再結合する。このように、画像間の時間ピッチを変えることで、画像間で時間分解能を変えることができる。

さらに図４８（ｄ）に示す如く、画像内の時間ピッチを変えて同様に画像再結合してもよい。つまり、最初に例えば時間ｔ＝０〜０．３秒の間に収集された複数フレームの投影データから１枚の画像を再結合し、その後、ピッチを変えて時間ｔ＝０．４〜０、６秒の間の投影データから次の画像を再結合する。さらに、ピッチを変えて時間ｔ＝０．８〜０、９秒の間の投影データから次の画像を再結合する。このように、再結合に使用する時間ピッチを変えることで、画像の時間分解能を画像毎に変えることができる。この時間ピッチは任意に変えてもよい。

８．９．１．１．一部のビューの使用
前述した図４８（ｄ）の例は、スキャン中の一部のビューで収集される複数フレームの投影データを使用していることになる。この様子は、図４９にように模式的に表すことができる。

８．９．１．２．一部の投影データの使用
また別の態様として、例えば図５０に示すように、管球および検出器が所定のスキャン軌道を移動して撮影するときに、その視野内に障害物（例えば、管球や検出器の支持機構のアーム端部、骨などの構造物）が入る場合がある。この場合、検出器軌道の所定範囲内で検出される投影データの一部には、障害物の投影が部分的に写り込むが、障害物が写らない部分も存在する（図中、非斜線部ＮＨの部分）。そこで、この投影データの一部の部分ＮＨのみを使って再結合すれば、障害物に影響されないで断層像を得ることができる。

８．９．２．スライス位置に応じた変更
別の例として、上述した再結合に用いる範囲選択（限定）の幅は、スライス位置に応じて変更できるようにしてもよい。

８．９．３．ずらし再結合
さらに別の例として、再結合に用いる投影データを収集するときの時間帯の時間軸上の位置を少しずつ、ずらしながら同一のスライス面を再結合し、またはボリューム領域（複数のスライス面）を再結合してもよい（図４８（ｃ）参照）。
８．９．３．１．時間分解可変
このずらし再結合のときに、画像間または画像の時間分解能を可変にしてもよい（図４８（ｃ），（ｄ）参照）。

８．１０．反復収束法
画像再結合の処理のさらに別の特徴として、反復収束法を提供できる。この反復収束法は、差分値によるリプロジェクション（再投影）、再結合処理、各ボクセルの差分（つまりアーチファクト）に至る一連の処理を繰り返すか、または、差分値によるリプロジェクション（再投影）、各ボクセルの差分、再結合処理に至る一連の処理を繰り返し、各差分値が所定値以下に収束したときの再結合画像が真の画像とする手法である。

８．１１．移動補正付きサブトラクション
この特徴は、例えば手術の前後のスライス面の断層像を比較する場合に好適なサブトラクション法である。上述してきたスライス面は絶対座標系において指定されるものであったが、この特徴に係る移動補正付きサブトラクション法ではスライス面を被検体を中心に考えるものである。そのためには、被検体の体軸方向の移動量および／またはねじれ量を、位置検知するから、または被検体に付したマーカ、あるいは、骨などの特徴位置を目印にして、動きの分だけ指定スライス面を移動させて、そのスライス面に投影データを再結合する。このように再結合した２枚の画像の画素毎の差分を演算すれば、例えば手術の前後などの２枚の画像間の変化を容易に画像化できる。

９．画像処理、画像切出し、および後補正
さらに、Ｘ線断層撮影装置の「画像処理、画像切出し、および後補正」のカテゴリに分類される特徴及び例を説明する。この項目の特徴および例は、制御・処理装置１８により実行される。

９．１．ボクセルデータの任意角度の切出し
この特徴は断層像を２次的に任意角度の断面で切り出すものである。前述したように、例えばコロナル面としてのスライス面を複数枚指定して、それらのスライス面それぞれに画像再結合すれば、３次元のボリュームデータが作成される。このボリュームデータに任意角の断面を指定して断面変換（ＭＰＲ）処理を行うことで、オブリーク像などの任意断面の画像が得られる。断面角度の設定に仕方により、アキシャル像、サジタル像も得られる。

９．２．パノラマ展開
この特徴は、断面が平面ではなく、パノラマ状になった断面に関する。上記９．１．項で得たボリュームデータ内に任意断面を指定するとき、曲率、曲率中心、曲率中心での円弧角度などの情報を指定してパノラマ状の曲面を指定する。この曲面に断面変換処理を施すことで、パノラマ状の曲面の断層像が得られる（パノラマ展開）。これは、例えば歯科の歯茎などの診療において有益である。

なお、上述した９．１．項および９．２．項の特徴に係る画像処理は、後処理としてではなく、複数フレームの投影データを再結合するときに、かかる任意角度の断面やパノラマ状の曲面をスライス面として選択することで、投影データから直接作成することもできる。

９．３．対象物の追跡切出し
この特徴は、例えば肺の血管など、対象物を追跡した自由な面に沿って画像を切り出すものである。この場合も、複数のスライス面に再結合して形成されたボリュームデータに、そのような自由な面を設定して断面変換することで、その面に沿った断層像を２次的に作成することができる。

９．４．対話処理／プラン処理による画像切出しこの特徴は、ＭＰＲに基づく画像切出し処理を、オペレータとの対話で処理（on demand）、または、プランにより処理することに関する。例えば、ボリュームデータからＭＰＲにより切り出した画像を観察しながら、オペレータが「隣の面」という指令を出すと、予め決めた方向に微小平行移動した隣接スライス面の画像をＭＰＲにより生成したり、「何度回転」という指令を出すと、予め決めた方向に微小回転移動させたスライス面の画像をＭＰＲにより生成する、というものである。これを、プラン処理により、予め手順で一連の画像生成処理を行うようにしてもよい。

９．５．ＤＣボケ成分の除去
さらに別の特徴は、再結合画像に薄く、ぼんやりと平均的に重畳している、いわゆるＤＣボケ成分を除去する手法に関する。

本発明の断層像の生成処理は前述したように投影データの加算を基礎としていることから、目的とするスライス面に必ず他のスライス面の成分がＤＣボケ成分として入り込んでしまうことは避けられない。このＤＣボケ成分は目的画像のコントラストを低下させてしまうことから、本発明では、これを極力除去することを目的の一つとしている。

そこで、被検体前後（上下）の空気中のスライス面、寝台のスライス面など、成分が既知の参照用スライス面を指定して、その参照用スライス面の画像を再結合する。空気中のスライス面は、例えば図５１（ａ）に示すＮ１〜Ｎ５，Ｍ１〜Ｍ５のように、１枚または複数枚設定される。

この参照用スライス面の再結合画像の例えば所定位置（１つ、または複数の位置）におけるＸ線強度分布データから目的とするスライス面のＤＣボケ成分を推定し、補正値を作成する。例えば、空気中の複数枚の参照用スライス面から推定した、ある２次元位置（Ｙ，Ｚ）における１次元のＸ軸方向のＸ線強度分布が例えば図５１（ｂ）のようになったとすると、目的スライス面の位置Ｘ＝ｘ１に対応する強度Ｉ＝Ｉ１が目的スライス面のＤＣボケ成分に相当する。このようなＸ線強度分布は予め求めて記憶しておいてもよいし、ＤＣボケ成分の除去演算の度に求めてもよい。さらに、このようなＸ線強度分布を求めずに、参照用スライス面の再結合画像データから直接に補正演算してＤＣボケ成分を求めるようにしてもよい。

そして、この補正値を、目的スライス面の各画素から減算することで、ＤＣボケ成分の除去が行われる。この一連の処理の流れの概要を図５２に示す。この処理は、制御・処理装置１８において、投影データ収集および画像再結合の後の処理として実施できる。

なお、補正値は、目的スライス面の画素毎に形成して画素毎に除去演算を行う構成でもよいし、また、画像単位で１つの補正値を求めるようにしてもよい。

９．５．１．複数枚の参照用スライス面の利用
具体例としては上述したように、複数枚の参照用スライス面の再結合画像を利用してＤＣボケ成分の補正値を求めることが望ましい。これにより、ＤＣボケ成分補正の信頼性が向上する。

９．５．１．１．非線形補間の利用
複数枚の参照用スライス面の再結合画像を利用する場合、これらの画像データを非線形補間して補正値を求めてもよい。

９．５．２．前後２枚の参照用スライス面の利用また好適な一例として、被検体の前後、すなわち図５１（ａ）の例では図中の上下２枚の参照用スライス面Ｎ１，Ｍ１（またはＮ２，Ｍ２、Ｎ１，Ｍ２など）を利用することである。

９．５．２．１．線形補間
このように被検体前後の２枚のスライス面を利用した場合、それらの再結合データを線形補間して、Ｘ軸方向の前記Ｘ線強度分布（目的スライス面のＤＣボケ成分の補正値を含む）、または、目的スライス面のＤＣボケ成分の補正値を容易に推定することができる。

９．５．２．２．係数の乗算
上述のように線形補間で生成されたＸ軸方向の前記Ｘ線強度分布、または、目的スライス面のＤＣボケ成分の補正値に、目的スライス面の位置や撮影条件を考慮した係数を乗算して最終的な補正値を求めるようにしてもよい。

９．５．３．１枚の参照用スライス面の利用
さらに、補正演算を簡略化できる一例として、参照用スライス面を１枚だけ利用する手法がある。この場合、参照用スライス面は被検体の前後の１枚、例えば図５１（ａ）の場合には前側の１枚Ｎ１（Ｎ２，…）または後側の１枚Ｍ１（Ｍ２，…）である。

９．５．３．１．参照用スライス面のデータそのものを利用
この場合の具体的な態様の１つは、求めた参照用スライス面１枚の再結合画像データそのものを補正値として採用することである。このとき、補正値を画素毎に形成してもよいし、画像全体で１つの値に統合してもよい。

９．５．３．２．係数の乗算
この場合の具体的な態様の別のものは、求めた参照用スライス面１枚の再結合画像データに、目的スライス面の位置や撮影条件を考慮した係数を乗算して最終的な補正値を求めるようにしてもよい。このとき、補正値を画素毎に形成してもよいし、画像全体で１つの値に統合してもよい。

９．６．３次元画像フィルタ処理
上述した特徴はＤＣボケ成分の除去であったが、ボケ成分全般を３次元画像フィルタで除去することが本項の特徴である。

９．６．１．エンハンスフィルタ（ボケ回復フィルタ）
本撮影の原理から、スライス面の各ボクセルの成分はＸ線パスの方向に沿ってはみだすとも考えられ、これによりＸ線パスの方向にぼけてしまう。例えば、図５３に示すように、焦点および検出器が共に円形のスキャン軌道を描いている場合、スライス面のあるボクセルＶの成分は、ロート状の斜めの方向（図５３の斜め方向ＮＮ）に沿ってぼける。そこで、このボケを補正するフィルタを掛ける。そこで、エンハンスの３次元フィルタ（ボケ回復フィルタ）を掛ける。

９．６．２．フィルタは等方的
このエンハンスの３次元フィルタとしては、例えば等方的なフィルタが使用できる。

９．６．３．フィルタは非等方的
また、このエンハンスの３次元フィルタは、特定の方向にのみフィルタリングを掛ける非等方的なフィルタ特性を有していてもよい。

９．６．３．１．フィルタリングは一方向
その場合の特定方向として例えば図５３の上下方向ＶＴを全部のＸ線パスを代表する方向として選択し、この方向にフィルタリングを掛けてボケを除去することができる。

９．６．３．２．フィルタリングはＸ線パスの方向
また、かかる特定方向の例として、例えば図５３に示す斜めのＸ線パスＮＮの方向それぞれにフィルタリングを掛け、より確実にボケを除去するようにしてもよい。

９．７．３次元画像処理
さらに、本発明の画像処理にあっては、ボリューム・レンダリング、ＭＩＰ（最大強度投影）、サーフェース・レンダリング、再投影（リプロジェクション）の処理など、多種多様な３次元画像処理・表示を行うことができる。

１０．マルチモダリティ
さらに、「マルチモダリティ」のカテゴリに分類される特徴、例を説明する。ここで言及する「マルチモダリティ」は、本発明に係るＸ線断層撮影装置をＸ線ＣＴスキャナ、ＭＲＩ装置など、ほかのモダリティとのシステム的な結合を意味している。このマルチモダリティは、個々のモダリティの特徴を生かしかつ補完し合いながら、診療現場の様々なニーズに応えることを目的としている。

１０．１．他のモダリティとの座標系の位置合わせ
本発明に係るＸ線断層撮影装置は、位置合わせを非常に簡単に行えることを特徴の１つとする。そこで、被検体にＸ線透過率の異なるマーカを付けておいてスキャンを行う。これにより、再結合された画像にはマーカが写り込むから、この画像中のマーカ位置を使って、ほかのモダリティの座標系との位置合わせをすればよい。具体的には、画像中のマーカ位置によって被検体の座標が一義的に決まり、ほかのモダリティで撮影した画像中のマーカと合わせるように、再結合画像を回転、移動させることで、例えば、複数種類のモダリティで収集した画像同士を位置合わせできる。

１０．１．１．マーカ数
具体的な一例として、マーカの数を不明な変数の数に合わせる例が挙げられる。通常、３個のマーカが使用される。

１０．１．２．マーカ位置
また別の例として、被検体にマーカを付けるとき、再結合する画像の端にマーカが写り込み、中心部の重要な部分には写らないようにマーカの貼り付け位置を決め、より少ないビューで再結合する。

１０．１．３．位置合わせの利用
さらに、このような位置合わせを、手術計画、放射線治療計画、術中ナビゲータに利用する。

１０．１．４．座標入力装置の位置合わせ
とくに、術中ナビゲータの座標入力装置のポインタ（ペンなど）との位置合わせも可能である。被検体の手術部分を含む領域を本発明のＸ線断層撮影装置で事前に撮影し、再結合画像データまたはそのボリュームデータを得ておく。手術に際し、一度、かかるポインタで被検体のマーカ部分を指示し、マーカ位置（絶対位置）を記憶させておく。この状態で、術中に、被検体内の知りたい空間位置をポインタで指示する。これにより、指示位置と絶対位置との距離、方向が演算され、この演算値に基づき、事前に撮影してある再結合画像またはボリュームデータの画像に指示位置が重ね合わせられて表示される。これにより、例えばメスを使って頭部を掘る手術をしているときに、術者が表示像を観察すれば現在の手術位置（座標入力装置のポインタで指した位置）を目視で知ることができる。これにより、さらに掘り進んでよいか否かなどの、手術をアシストする情報を簡単に得ることができる。

１１．システム全体動作
さらに、本発明に係るＸ線断層撮影装置の「システム全体動作」のカテゴリに分類される特徴や例を説明する。

１１．１．パルス造影によるストロボ撮影
最初に説明する特徴は、造影剤をパルス状に注入（パルス造影（またはパルス注入））してストロボ撮影し、血流などがゆっくり走行しているように見せる手法である。

このストロボ撮影は例えば頭部などの血流速度が比較的早い部位の血流をイメージングする場合に好適なものである。図５４に示すように、造影剤と生理的食塩水とを交互に血管にパルス状に注入する。このパルス注入周期（位相）をＴｐとすると、この周期から微妙にずれた回転周期Ｔｓで連続的にスキャンする。この状況の一例を図５５に示す。この結果得られた投影データの中から、パルス注入周期が同じ位置のデータ、例えば図５５中のパルス注入周期φ＝φ１に対応するスキャン位相のデータを選択する。この選択したデータだけを再結合すると、パルス注入周期の各位相におけるボリュームデータが得られる。

１１．１．１．血流速度の計算
この特徴を利用した一例として、各時刻（各位相）の造影剤位置から血流速度を計算できる。

１１．１．２．パルス造影
パルス造影に好適な例としては、細いチューブに造影剤と生理的食塩水とを交互に詰めておいて（図５４参照）、これを前述したパルス注入周期で送出する構成がある。

１１．２．心電同期スキャン
また別の特徴は心電同期スキャンに関する。スキャン軌道が円状であるとすると、このスキャン軌道に、ＥＣＧによって得られる心電波形信号を模式的に図５６に示すように重畳して表すことができる。この心電波形信号の中から心拍周期の同じデータ（例えば拡張期のデータ）だけを選択して画像再結合する。つまり、上述したストロボ撮影におけるパルス注入周期を心拍周期に置き換え、心拍周期の同じデータだけで画像再結合する手法である。

１１．３．術中ナビゲータ／術中モニタ
さらに別の特徴は、定位脳手術などに好適な術中ナビゲータまたは術中モニタとしての使用である。術中ナビゲータや術中モニタにおいては、どのスライス面の画像を再結合して術者に見せるかが重要である。

そこで、本特徴を実施したＸ線断層撮影装置では、針を含む平面（図５７の平面Ｈ１）、および／または、針の先端を通りかつ針と垂直な平面（同図の平面Ｈ２）の断面画像を生成して表示する。この画像生成は、術中にスキャンを実施して得た投影データから直接、上記平面の画像を再結合する手法であってもよいし、術中にスキャンを実施して得た投影データを一度、複数のスライス面について再結合し、このボリュームデータから断面変換によって上記平面の画像を切り出してもよい。これにより、針の先端の少し先に何が在るかを容易に且つ迅速に判断することができる。つまり、この術中ナビゲータや術中モニタの手法によって、針を進める上で、針をさらに進めてよいか否かなどの正確な位置情報を術者にタイムリに且つ目視的に提供することができる。

１１．４．ボリュームＲＯＩによる定量化
システム全体動作に関わる別の特徴として、ボリュームＲＯＩを使用した病変状態の定量化の手法を提供できる。

この手法を実施する場合、１）被検体の病変部を含む領域を予めスキャンして得た投影データから複数のスライス面について画像再結合を実施し、ボリュームデータを得ておく。２）このボリュームデータ中に、図５８に示すように、ボリュームＲＯＩとして３次元の関心領域（ＲＯＩ）を設定する。次いで、３）被検体の病変部に造影合を注入しながら、ボリュームＲＯＩを含む３次元領域を複数回スキャンする。４）この複数回のスキャンそれぞれについて、収集した投影データを複数のスライス面に再結合してボリュームＲＯＩのデータを得る。この結果、ボリュームＲＯＩを形成する複数組の血流濃度（ボクセル値）データが経時的に得られる。５）このデータからボリュームＲＯＩのタイム・デンシティ・カーブ（time density curve）あるいは造影剤の平均通過時間などの情報を演算する。

このように、平面ではなく、立体としてのＲＯＩを設定することで、病変部全体の時間−濃度情報だけを容易に得ることができ、病変部の動態観察がより定量的な状態で可能になる。

１１．５．フィルタ処理
さらに別の特徴として、フィルタ処理がある。前述した投影データを２次元フィルタで処理する手法と、前述した画像再結合で得たボクセルデータを１次元フィルタで処理する手法とを組み合わせたものである。

１１．５．１．１次元フィルタのフィルタリング方向
上記１次元フィルタのフィルタリング方向は、例えば、管球−検出器の方向に設定することが好適である。

１１．６．しきい値処理
さらに別の特徴として、投影データをしきい値で弁別してから画像再結合する手法が挙げられる。この特徴は、前述した５．６．４．項の非線形処理を発展させたものとして捕らえることもできる。投影データに所定のしきい値を設定して濃度の薄い画素を切り捨てる処理を行い、画像圧縮を図るものである。

１２．その他
最後に、この実施形態に係るＸ線断層撮影装置の「その他」の特徴、例を説明する。

１２．１．Ｘ線診断装置の様々な技術の採用
このＸ線断層撮影装置には、Ｘ線診断装置で採用されている様々な技術（ガンマ補正、画像圧縮、自動輝度制御（ＡＢＣ）の技術など）は基本的に採用し、機能向上を図ることができる。

１２．２．Ｘ線照射範囲の確認
また別の特徴は、スキャンに伴うＸ線の照射範囲を事前に確認する技術に関する。

図５９に示すように、Ｘ線管１２から照射されたＸ線ビームがＸ線コリメータ８０を通って伝播する経路内に、Ｘ線は透過させるが、光を反射させるミラー８２を設置しておく。Ｘ線管１２の焦点Ｓと幾何学的に対象な位置に光源８４を設置し、この光源８４から出射された光が光コリメータ８６を通ってミラー８２に至る。光コリメータ８６の開口面積およびその位置はＸ線コリメータ８０のそれに常に一致させる。このため、光源８４から出た光はミラー８２で反射し、被検体上に投影される。この投影位置および面積はＸ線を照射させたときのそれと同一である。

これにより、スキャン前に、各ビューの位置で光源８４から光を出射させることで、光だけでスキャン時のＸ線照射範囲を確認でき、この確認結果に応じてビューの位置を修正できる。この結果、スキャン軌道に伴って管球や検出器を移動させたときのＸ線照射範囲の移動範囲の確認が可能になるとともに、Ｘ線を重要臓器に当てないなどの被爆を考慮したスキャン位置決めができる。

このＸ線照射範囲の確認のための光システムは、Ｘ線管およびＸ線コリメータからなるＸ線照射機構と一体に設定されていても、また別体に設定されていてもよい。

本発明のＸ線断層撮影装置に実施可能な特徴および実施例は以上のように構成され、機能する。

撮影および画像処理の手順の一例
いま上述のＸ線断層撮影装置について、撮影から画像処理に至る手順の一例を図６２に示す。ここで、本装置の「システムデザイン」、「機構」、「検出器と管球」、「スキャン軌道」、「データ収集」、「データ選択」、「マルチモダリティ」、「システム全体動作」、および「その他」に関する特徴および例は予め選択されているとする。

図６２のステップＳ１で、最初に、オペレータは入力装置１９を介して、スライス部位、スライス厚さ、スライス枚数、管電圧、管電流、スキャン軌道、データ収集法などのスキャン条件を制御・処理装置１８に与える。次いで、ステップＳ２に移行し、オペレータは入力装置１９を介して、制御・処理装置１８にＸ線の照射野を設定させる。この照射野の確認は、例えば前述した１２．２．項の手法に基づきなされる。

次いでステップＳ３にて、制御・処理装置１８は入力装置１９からのスキャン指令信号に応答してスキャンを開始させる。このスキャンは、少なくともＸ線管１２、または、少なくとも被検体Ｐ（すなわち天板１０ａ）をスキャン軌道に沿って移動させることで実施される。これにより、設定したスキャン軌道上の複数のビューで投影データがＸ線検出器１４から収集され、制御・処理装置１８のメモリに一次格納される。

このデータ収集が終わると、制御・処理装置１８はその処理をステップＳ４に移行させ、「画像再結合前のデータ処理」を実行する。この処理にあっては、前述した７．１．項〜７．８．項に記載の特徴（実施例）の１つ、または、幾つかを組み合わせたものを併せて実行してもよい。

次いで、制御・処理装置１８はステップＳ５で、入力装置１９を介してオペレータから与えられた情報から、１枚または複数枚のスライス面を設定する。

次いで、制御・処理装置１８はステップＳ６で、記憶している複数フレームの投影データの各フレームから、各設定スライス面の各ボクセルの画像再結合に供するべき投影データを選択し、加算（再結合）する。この加算処理は前述した８．１．項の好適な実施例に基づいて実施される。さらに、この「画像再結合」の処理にあっては、前述した８．２．項〜８．１１．項に記載の特徴（実施例）の１つ、または、幾つかを組み合わせて実行してもよい。

この後、制御・処理装置１８はステップＳ７に移行し、「画像処理、画像切出し、および後補正」を実行する。この処理にあっては、前述した９．１．項〜９．７．項に記載の特徴（実施例）の１つ、または、幾つかが組み合わせて実行される。

なお、上述したステップＳ４の「画像再結合前のデータ処理」、およびステップＳ７の「画像処理、画像切出し、および後補正」の処理は必要に応じて省略すすることもできる。

次いでステップＳ８に移行し、制御・処理装置１８は、ステップＳ６で再結合した断層像、またはステップＳ７で処理、切出しもしくは補正した断層像を表示装置２０に表示する。

このため、このＸ線断層撮影装置はアナログ形およびデジタル形の従来装置に対して以下の利点を有する。

第１に、検出器は必ずしも移動させずに固定状態に設置し、管球のみを移動させれば足りる。あるいは、検出器および管球を移動させずに、被検体のみを移動させれば足りる。このため、従来のように無理して、同期をとる制御が難しい検出器と管球との同期移動を行う必要がない。したがって、同期制御に因る断層像の画質劣化を回避できる一方で、同期制御のための複雑な制御機構や制御回路が不要になり、装置の製造コストを低減させることができる。

第２に、管球（焦点）の位置ずれを補正する機能を搭載しているので、この位置ずれに起因したアーチファクトの発生を防止または抑えることができ、画質を著しく向上させることができる。

第３に、管球のスキャン軌道のパターンに関連して生じるアーチファクト（例えば、直線軌道の場合、画像には直線状のアーチファクト）の発生を除去または補正する機能を搭載したので、画像の質を一段と向上させることができる。

第４に、撮影の原理上、犠牲になりがちなコントラスト分解能を向上させる機能（散乱性補正、動き成分除去、非線形処理、ＤＣボケ成分の除去など）を搭載したので、コントラスト分解能を従来よりも飛躍的に改善させ、視認性の高い、診断能に優れた断層像を提供できる。

第５に、画像の拡大率を考慮した、しかも３次元に一般化した画像再結合の処理を行うようになっている。このため、例えば、複数の異なるスライス面位置のコロナル像を動画表示した場合でも、違和感が生じないなど、患部の視認性の向上および読影作業の能率向上に寄与する画像を提供することができる。

第６に、従来のデジタル形Ｘ線断層撮影装置に比べても、収集したスライス面の画像データを存分に活用する機能を搭載している。例えば、任意角度の画像切出し、曲面スライス面での画像切出し、ストロボ撮影、心電同期スキャン、座標入力装置から入力された位置情報との重ね合わせ表示、術中ナビゲータ、術中モニタなどである。これにより、収集データを有効に活用し、治療現場で欲している様々なニーズに応える高機能のＸ線断層撮影装置を提供することができる。

第７に、前述した公報記載のデジタル形のＸ線断層撮影装置とは異なり、管球と検出器とを相対的に反対方向に移動させるというスキャン軌道上の制限を排除した。また、検出器からの画像情報を移動位置毎に関連付けてメモリに記憶するというデータ処理上の制限も排除した。そして、管球（または、管球および検出器）を２次元または３次元的に任意に移動させても画像再結合できるようにした。このように、スキャン軌道上の制限やデータ処理上の制限を著しく撤廃したので、システムを設計する上での機器配置に関わる自由度や画像処理手順の自由度を大幅に上げるアップさせることができ、汎用性の高い、使い勝手の良い、また低コストのＸ線断層撮影装置を提供することができる。

（別の実施形態）
続いて、本発明の別の実施形態を図６３〜図６６に基づき説明する。この実施形態は、管球および検出器の移動を簡素化し、画像再結合の処理を簡単に行えるようにしたＸ線断層撮影装置に関する。

図６３に示すＸ線断層撮影装置は、検出器および被検体を固定式にし、管球のみを移動させるように構成している。具体的には、Ｘ線検出器１４は直接変換型の大形デジタル検出器から成り、この検出器１４が天板１０ａの下側に設置されて、検出器下置システムを構成している。ここでの「大形」の用語は、Ｘ線管１２を移動させて複数のビューで透過Ｘ線を検出するとき、全部のビューの透過Ｘ線を検出器固定で検出できる２次元的な大きさを意味している。

Ｘ線検出器１４は、所定の間隔（例えば１００回／秒）で投影データを収集し、出力する。Ｘ線検出器１４の出力側はメモリ１２０を介して、制御・処理装置としてのＣＰＵ１２２に接続されている。このため、Ｘ線検出器１４で収集されたデジタルの投影データはメモリ１２０に記憶される。

Ｘ線管１２は被検体ＰのＸ軸方向上側に位置し、設定するスライス面に平行な面上を例えば直線的に移動するように移動機構１６により支持されている。Ｘ線管１２はパルスＸ線照射および連続Ｘ線照射のモード間で切換可能になっている。Ｘ線管１２は高圧発生器１２４、Ｘ線制御器１２６を介してＣＰＵ１２２に接続されている。ＣＰＵ１２２は装置全体の制御および処理の中枢を担うもので、内蔵メモリにその制御および処理の手順を記憶している。これにより、Ｘ線制御器１２２へのＸ線制御情報の伝達、寝台制御、画像再結合などを予め定めた手順で実行できる。ＣＰＵ１２２は、オペレータとの間の情報伝達のために、入力装置１２８および表示装置１３０に接続されている。

このＸ線断層撮影装置の動作を説明する。

Ｘ線管１２（焦点Ｓ）を所定のスキャン軌道（例えば図６４に示す如く直線のスキャン軌道）に沿って移動させながら連続的にＸ線を照射させる。この間に複数Ｎフレームの投影データＰ（Ｎ，Ｘ，Ｙ）をＸ線検出器１４で収集させる。この複数Ｎフレームの投影データはフレーム毎にメモリ１２０に格納される。

ＣＰＵ１２２は、メモリ１２０に記憶している複数Ｎフレームの投影データを読み出し、画像再結合のための投影データのシフト量をフレーム毎に演算する。第ｎフレームに対するシフト量Ｂは、図６５に示すように、焦点移動量Ａ（ｎ）、焦点移動面とスライス面の距離Ｘ（スライス位置）、焦点移動面と検出器の距離Ｌとすると、
［数１１］
Ｂ（Ｘ，Ａ（ｎ））＝−（Ｌ−Ｘ）／Ｘ・Ａ（ｎ） ……（１１）
の式にしたがって計算できる。焦点移動量Ａ（ｎ）はフレーム毎に異なる値で、例えば、座標系のある点（例えば第１投影データ収集時の焦点位置（例えば初期位置）、あるいは座標の任意の位置）や、被検体Ｐの体表に付したマーカの画像位置を基準位置とし、この基準位置からのずれとして演算で求める。また、この焦点移動量を求めるには、赤外線焦点検出器やエンコーダなどの検出器を装置に付加することもきる。

このシフト量演算の後、ＣＰＵ１２２は、複数フレームの投影データをシフト量Ｂに応じてシフトさせ、投影データを相互に加算する（図６６参照）か、または加算平均する。フレーム毎に変わるシフト量Ｂが画素サイズの整数倍でないときには、投影データを補間処理して新たな投影データを作成してもよい。この加算または加算平均の結果、スライス位置Ｘで再結合される断層像のデータＳ１は、
［数１２］
Ｓ１（Ｘ，Ｙ，Ｚ）
＝Σ（Ｐ｛ｎ，Ｙ，Ｚ＋Ｂ［Ｘ，Ａ（ｎ）］｝）／Ｎ ……（１２）
として求められる。これにより、スライス位置Ｘの断層像が得られる。

このように、Ｘ線検出器１４を固定式とし、Ｘ線管１２をスライス面に平行な面上で移動させる場合、簡単な再結合処理によりスライス画像を提供することができる。また、Ｘ線管１２を例えば直線状のスキャン軌道に沿って移動させるだけであるから、その移動制御の簡単で、管球と検出器とを同期して制御させるときの同期精度の困難さを回避できる。

なお、上述した別の実施形態は１回のスキャンで１枚のスライス画像を得るものであったが、１回のスキャンデータから複数枚のスライス画像を得る場合、上述したシフト量の演算を、前記（１１）式でＸ＝Ｘ＋ΔＸとして、複数のスライス位置毎かつフレーム毎に演算する。そして、上述と同様に、各スライス位置に対して、シフト量にしたがって投影データをフレーム毎にシフトさせ、加算する。このとき、焦点側のスライス画像の拡大率が大きく、検出器側のスライス画像のそれは小さい。すなわち、スライス位置に依存してスライス画像の拡大率が異なるので、前述した拡大率を合わせる処理を行うことが望ましい。このように生成された複数枚のある方向のスライス画像（例えばコロナル像）のデータ（ボリュームデータ）から、他の方向の画像、例えばアキシャル画像、サジタル画像、オブリークを断面変換（ＭＰＲ）の手法で切り出す。これにより、１回のスキャンによる投影データから複数枚のスライス画像を同時に得て、さらに断面変換したほかのスライス画像をも合わせて得ることができる。

またなお、上述した別の実施形態の構成において、さらなる処理の簡素化および画像再結合の迅速化が可能である。この手法は集団検診などにとくに有効である。具体的には、焦点のスキャン軌道、検出器のデータ収集タイミング、スライス位置などを予め決め、かつ、それらの値に基づき投影データのシフト量を予め決定しておく手法である。この状態でスキャンを実行しながら、各ビューで投影データを収集した後、直ぐにその投影データをシフト、必要ならば補間して加算するものである。これにより、収集と同時（並行）の画像再結合が可能になる。再結合の処理が簡単で、またスキャンから再結合完了までを高速に行える。

このＸ線断層撮影装置によれば、従来のアナログ形およびデジタル形の装置と比較して以下の利点を有する。

第１に、検出器は必ずしも移動させずに固定状態に設置し、管球のみを移動させれば足りる。あるいは、検出器および管球を移動させずに、被検体のみを移動させれば足りる。このため、従来のように無理して、同期をとる制御が難しい検出器と管球との同期移動を行う必要がない。したがって、同期制御に因る断層像の画質劣化を回避できる一方で、同期制御のための複雑な制御機構や制御回路が不要になり、装置の製造コストを低減させることができる。

第２に、管球（焦点）の位置ずれを補正する機能を搭載しているので、この位置ずれに起因したアーチファクトの発生を防止または抑えることができ、画質を著しく向上させることができる。

第３に、管球のスキャン軌道のパターンに関連して生じるアーチファクト（例えば、直線軌道の場合、画像には直線状のアーチファクト）の発生を除去または補正する機能を搭載したので、画像の質を一段と向上させることができる。

第４に、撮影の原理上、犠牲になりがちなコントラスト分解能を向上させる機能を搭載したので、コントラスト分解能を従来よりも飛躍的に改善させ、視認性の高い、診断能に優れた断層像を提供できる。

第５に、画像の拡大率を考慮した、しかも３次元に一般化した画像再結合の処理を行うようになっている。このため、例えば、複数の異なるスライス面位置のコロナル像を動画表示した場合でも、違和感が生じないなど、患部の視認性の向上および読影作業の能率向上に寄与する画像を提供することができる。

第６に、従来のデジタル形Ｘ線断層撮影装置に比べても、収集したスライス面の画像データを存分に活用する機能を搭載している。これにより、収集データを有効に活用し、治療現場で欲している様々なニーズに応える高機能のＸ線断層撮影装置を提供することができる。

第７に、前述した特開昭５７−２０３４３０号公報記載のデジタル形のＸ線断層撮影装置とは異なり、管球と検出器とを相対的に反対方向に移動させるというスキャン軌道上の制限を排除した。また、検出器からの画像情報を移動位置毎に関連付けてメモリに記憶するというデータ処理上の制限も排除した。そして、管球（または、管球および検出器）を２次元または３次元的に任意に移動させても画像再結合できるようにした。このように、スキャン軌道上の制限やデータ処理上の制限を著しく撤廃したので、システムを設計する上での機器配置に関わる自由度や画像処理手順の自由度を大幅に上げるアップさせることができ、汎用性の高い、使い勝手の良い、また低コストのＸ線断層撮影装置を提供することができる。

本発明の１つの実施形態に係るＸ線断層撮影装置の概略的な構成を示す図。 本発明の撮影原理を説明するための図。 検出器横置システムを説明する図。 検出器下置システムを説明する図。 検出器上置システムを説明する図。 検出器上置システムを説明する図。 検出器を寝台に差し込むシステムを説明する図。 カバー付きシステムを説明する図。 管球／検出器の取り外し可能または退避可能なシステムを説明する図。 管球と検出器との電気的同期をとるための機構を説明する図。 管球と検出器との機械的同期をとるための機構を説明する図。 管球と検出器のＣアームへの取り付けを示す図。 Ｃアームから伸びる子アームを使った管球と検出器の取り付けを示す図。 子アームの動きを説明する図。 各種の１次元のスキャン軌道を説明する図。 各種の２次元のスキャン軌道を説明する図。 ３次元のスキャン軌道を説明する図。 検出器の管球への正対の様子を示す図。 周天円運動のスキャン軌道を説明するための図。 撮影視野を移動させるスキャン軌道の説明図。 管球と検出器の周期をずらすスキャン軌道を例示する図。 スキャン軌道に合わせたデータ収集タイミングの制御を説明する図。 連続Ｘ線を用いたときのデータ収集タイミングの設定法を説明する図。 マーカの利用を説明する図。 マーカを利用した定常的位置ずれの補正を説明するための図。 グリッドの配置状況を示す図。 グリッドの羽根の向きを示す図。 可動式グリッドの羽根の向き制御を示す図。 ＣＯＳ項による投影データの補正を説明するための図。 動き成分を説明する図。 動き成分の検出の一例を説明する図。 しきい値付き動き成分の検出を説明する図。 検出器内部の歪み補正のために検出器前面に付すマーカの一例を示す図。 検出器内部の歪み補正のために検出器前面に付すマーカの別の例を示す図。 画像再結合の処理を一般化した表現で説明するための図。 画像再結合の一般化表現を絶対座標から相対座標に変換するための説明図。 検出器面のバリエーションを示す図。 複数のスライス面の画像再結合の処理を説明するための模式図。 各ビューの投影データからのデータ選択の一例を説明する図。 リサンプリングを伴う画像再結合の一例を説明する図。 リサンプリングを伴う画像再結合の別の例を説明する図。 リサンプリングを伴う画像再結合の別の例を説明する図。 データ選択および画像再結合のさらに別の例を説明する図。 データ選択および画像再結合のさらに別の例を説明する図。 投影データの収集と同時の画像再結合の処理の流れを説明する図。 大視野撮影の一例を説明する図。 大視野撮影の別の例を説明する図。 範囲選択（限定）の画像再結合法の一例を説明する図。 範囲選択（限定）の画像再結合法の別の例を説明する図。 範囲選択（限定）の画像再結合法のさらに別の例を説明する図。 ＤＣボケ成分の除去を説明する図。 ＤＣボケ成分の除去処理の流れの概要を示すフローチャート。 ボケ回復処理を行ためのフィルタリングの方向を説明する図。 ストロボ撮影における造影剤のパルス注入を模式的に説明する図。 ストロボ撮影における造影剤のパルス注入周期とスキャン周期との関係を説明するタイミングチャート。 心電同期スキャンにおけるデータ収集タイミングを説明する図。 術中ナビゲータまたは術中モニタを行うときの画像生成の面を説明する図。 ボリュームＲＯＩの設定の様子を例示する図。 光によるＸ線照射範囲の確認のための機構の概要を説明する図。 スリップリングを使用しないＸ線管の移動機構を説明する斜視図。 図６０に記載の移動機構の動きを説明する平面図。 実施形態のＸ線断層撮影装置の撮影およびデータ処理の手順を示す概略フローチャート。 本発明の別の実施形態に係るＸ線断層撮影装置の概略構成を示す図。 検出器を固定し、管球を移動させるスキャン方式を説明する図。 この別の実施形態におけるシフト量を説明する図。 この別の実施形態における投影データの加算を説明する図。 画像再結合の処理例を示す概略フローチャート。

符号の説明

１０ 寝台
１０ａ 天板
１２ Ｘ線管（焦点、管球）
１４ Ｘ線検出器（検出器）
１６，２４，３０，３０ａ，３０ｂ，３２ａ，３２ｂ，３８，３８ａ，３８ｂ，４０，５０，５２ａ，５２ｂ，５４ａ，５４ｂ，６０，６２，６４，６６，６８支持機構
１８ 制御・処理装置
１９ 入力装置
２０ 表示装置
１２０ メモリ
１２２ ＣＰＵ
１２４ 高圧発生器
１２６ Ｘ線制御器
１２８ 入力装置
１３０ 表示装置
１４１ 造影剤注入装置
１４２ 心電データ測定装置

Claims (1)

1. 被検体に向けて焦点からＸ線を曝射するＸ線管と、
   前記Ｘ線管を支持する第１支持手段と、
   前記焦点および前記天板の少なくとも一方の位置を移動させて前記焦点と被検体の相対的な位置関係を変える駆動手段と、
   前記焦点と前記被検体の相対的位置が異なるＸ線像を順次撮影するＸ線検出手段と、
   前記Ｘ線検出手段を支持する第２支持手段と、
   前記Ｘ線像撮影時の前記焦点と前記Ｘ線検出手段の相対的な位置関係を求める位置関係検出手段と、
   前記Ｘ線検出手段と位置関係検出手段の出力に基づいて前記被検体の断層像を求める画像処理手段と、
   前記画像処理手段により処理された画像を表示する表示手段とを有し、
   前記画像処理手段は、前記Ｘ線像間の減算結果に基づいて、前記Ｘ線像中の動き成分を除去し、除去する動き成分は、目的とする断層像に対応する位置以外の構造物の投影に基づく成分であり、この動き成分を除去したＸ線像に基づいて前記被検体の断層像を求めることを特徴とするＸ線断層撮影装置。

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