JP4388364B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置および撮像方法
に関し、更に詳しくは、コンベンショナルスキャン（Ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｓｃａｎ）あるいはヘリカルスキャン（Ｈｅｌｉｃａｌ Ｓｃａｎ）において、複数の検出素子が２次元に配列されたＸ線検出器を用いたＸ線ＣＴ装置および撮像方法に関する。

複数の検出素子が２次元に配列されて構成されているＸ線検出器を用いたＸ線ＣＴ装置
は、３次元的な画像診断や検査時間の短縮などの有用性から盛んに用いられている。
Ｘ線検出器は、たとえば、被検体の体軸方向およびそれと直交する方向に複数のＸ線検出素子が配列されて構成されている。ここで、体軸方向を検出器配列の列方向、体軸と直交する方向を検出器配列のチャンネル方向と称する。

また、Ｘ線検出器は、チャンネル方向における中心線、つまり、チャンネル方向の検出器列の中心線と走査ガントリの回転面とが平行に配置して構成されている。
複数の検出素子から構成される検出器モジュールを列方向に２つ以上接合した場合、多列Ｘ線検出器は、チャンネル方向における検出器列の中心が検出器モジュールの接合面と
一致して走査ガントリの回転面に平行に配置するように構成されている。

検出素子は、たとえば、一組のシンチレータおよびフォトダイオードなどから構成される。シンチレータは、被検体を透過したＸ線を吸収し、蛍光を発する。フォトダイオードは、シンチレータが放射した光を電気信号に光電変換する。
このとき、シンチレータから放射される光が隣り合う検出素子のフォトダイオードにおいて検出される、いわゆる、クロストーク現象が生じる。一方、上記のような検出器モジュールの接合面においては隣接する検出素子とのクロストーク信号量は異なってくる。

このため、それぞれの検出素子のクロストーク信号量を観察すると、上記のような接合面を介して隣り合う検出素子は他の検出素子よりクロストーク信号量が低い。言い換えれば、検出素子の信号量の一次微分に所定の閾値を設定すると、接合面を介して隣り合う検出素子の一次微分量は閾値よりも小さくなる。
また、ダイオード間の漏れ電流においても同様の信号のクロストークが起こり、接合面を介して隣り合う検出素子の信号量の一次微分が閾値よりも小さくなる。ここで、信号量の一次微分とは、検出される信号量が他と比べて大きく変化する所を示す。

上記のようなＸ線検出器を用いて、たとえば、コンベンショナルスキャンにより、被検体を走査して、走査ガントリ回転面に平行に断層像を再構成する。その結果、チャンネル方向の中心の２列に配列された検出素子において検出された投影データから再構成される断層像には、検出器モジュールの接合面などに起因するアーティファクトが生じやすい。

上記のようなＸ線ＣＴ装置としては、検出器アレイが並進軸に対して非対象形に設けられた装置がある（特許文献１参照）。上記の特許文献１のＸ線ＣＴ装置によれば、円錐ビームを照射して被検体を走査する際に、ビームの周辺部を検出する検出器において検出される投影データを用いた再構成の誤差を低減することができる。しかしながら、上記の特許文献１においては、検出器を構成する検出素子から検出される投影データの一次微分量に関する記載はされていない。
特表２００３−５２４４３０号公報

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、アーティファクトを低減し、画質を向上させた断層像を得ることができるＸ線ＣＴ装置および撮像方法を提供することにある。

第１の観点では、上記の本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線源と、所定の位置に位置づけられた被検体を介してＸ線源と対向するように配置され、複数の検出素子が２次元に配列されたＸ線検出器と、Ｘ線検出器によって検出された投影データに基づいて、予め設定された所定の面における被検体の断層像を再構成する画像再構成手段とを有し、Ｘ線検出器を構成する検出素子は、一方の配列方向において検出される投影データの一次微分が予め設定された閾値を越えて変化する検出素子の境界を断層像の平面と異なる面に含むように配列されている。
上記の第１の観点によるＸ線ＣＴ装置によれば、投影データの一次微分が閾値を越えて変化する検出素子の境界が特定の平面に集中しないように検出素子が配置されたＸ線検出器を有する。

第２の観点では、上記の本発明のＸ線ＣＴ装置は、検出素子間の境界は、前記Ｘ線検出器の一方の配列方向に沿って形成されている。
上記の第２の観点によるＸ線ＣＴ装置によれば、投影データの一次微分が閾値を越えて変化する検出素子の境界は、Ｘ線検出器の一方の配列方向に沿って形成されている。

第３の観点では、上記の本発明のＸ線ＣＴ装置は、検出素子の境界が断層像の平面と異なる面に含まれるように投影データを変換して、コーンビーム再構成により断層像を再構成する。
上記の第３の観点によるＸ線ＣＴ装置によれば、コーンビーム再構成により複数列の投影データより１枚の断層像を再構成するので、検出素子の境界が特定の平面に集中することはない。

第４の観点では、上記の本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器は、複数の検出素子からなる検出器モジュールが複数接合されて構成されている。
上記の第４の観点によるＸ線ＣＴ装置によれば、検出器モジュールの接合面は断層像が再構成される平面に含まれない。つまり、接合面にある検出素子の境界が１つの画像に集中することはない。

第５の観点では、上記の本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器は、複数の検出素子からなる検出器モジュールが複数接合されて構成され、検出素子の境界は検出器モジュールの接合面の一方の軸方向である。
上記の第５の観点によるＸ線ＣＴ装置によれば、投影データの一次微分が閾値を越えて変化する検出素子の境界が検出器モジュールの接合面であって、検出器モジュールの接合面は断層像が再構成される平面と平行ではない。

第６の観点では、上記の本発明のＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器は、Ｘ線多列検出器あるいは平面状Ｘ線検出器である。
上記の第６の観点によるＸ線ＣＴ装置によれば、Ｘ線多列検出器あるいは平面状Ｘ線検出器に適用できる。

第７の観点では、上記の本発明の撮像方法は、Ｘ線源と、被検体を介してＸ線源と対向するように配置されたＸ線検出器とを用いた撮像方法であって、Ｘ線源から被検体に向けて照射されたＸ線を複数の検出素子を２次元に配列して構成されたＸ線検出器により投影データを収集し、Ｘ線源を被検体の周りに回転移動させて被検体を走査するステップと、Ｘ線検出器における投影データに基づいて被検体の断層像を再構成するステップとを有し、走査ステップにおいて、検出素子の一方の配列方向における投影データの一次微分が予め設定された閾値を越えて変化する検出素子の境界を断層像の平面と異なる面に含むように検出素子を配列したＸ線検出器によって走査する。
上記の第７の観点による撮像方法によれば、投影データの一次微分が閾値を越えて変化する検出素子の境界を特定の断層像平面に集中させない。

第８の観点では、上記の本発明の撮像方法は、検出素子の境界が断層像の平面と異なる面に含まれるように投影データの座標変換を行って断層像を再構成する。
上記の第８の観点による撮像方法によれば、投影データの一次微分が閾値を越えて変化する検出素子の境界を特定の断層像平面に集中させない。

第９の観点では、上記の本発明の撮像方法は、座標変換された前記投影データをコーンビーム再構成により前記断層像を再構成する。
上記の第９の観点による撮像方法によれば、複数列の投影データより１枚の断層像を再構成するので、検出素子のすべての列の境界が特定の平面に集中することはない。

本発明のＸ線ＣＴ装置によれば、アーティファクトが低減され、画質が向上された断層像を得ることができる。

本発明の撮像方法によれば、アーティファクトを低減し、画質を向上させた断層像を得ることができる。

以下、図に示す実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発
明が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置の構成ブロック図である。

本発明のＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。

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（ｃｏｌｌ
ｉｍａｔｏｒ）２３と、多列検出器２４と、ＤＡＳ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）２５と、回転コントローラ２６と、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。

Ｘ線管２１はＸ線を放射する。Ｘ線管２１により放射されたＸ線は、コリメータ２３により、たとえば、コーン状のＸ線ビーム（以下、コーンビームとも称する）となるように成形され多列検出器２４に照射される。本発明のＸ線源の一実施態様がＸ線管２１に相当する。

多列検出器２４は、被検体を介してＸ線管２１と対向するように配置されている。また、多列検出器２４は、複数の検出素子をアレイ状に配列した、多チャンネル（ｃｈａｎｎｅｌ）の検出器となっている。多列検出器２４の具体的な構成については後述する。本発明のＸ線検出器の一実施態様が多列検出器２４に相当する。
多列検出器２４は、全体として、半円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。多列検出器２４は、たとえば、シンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）とフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ ｄｉｏｄｅ）の組み合わせによって構成される。なお、これに限られず、たとえば、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）、珪素（Ｓｉ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子またはＸｅガスを用いる電離箱型のＸ線検出素子であっても良い。多列検出器２４は、ＤＡＳ２５と接続されている。本発明の多列Ｘ線検出器の一実施態様が、多列検出器２４に相当する。なお、上記の多列検出器２４とＤＡＳ２５の代わりに、Ｘ線イメージインテンシファイヤやＸ線フラットパネルなどの平面状Ｘ線検出器を用いてもよい。

ＤＡＳ２５は、多列検出器２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集し、アナログ／デジタル変換する。
Ｘ線コントローラ２２は、Ｘ線管２１からのＸ線の照射を制御する。
回転コントローラ２６は、走査ガントリ２０の回転部のコリメータ２３、Ｘ線コントローラ２２およびＤＡＳ２５などを制御する。
制御コントローラ２９は、制御信号などを操作コンソール１、撮影テーブル１０および回転コントローラ２６などとやり取りする。また、制御コントローラ２９は、後述するクレードル１２のｚ軸座標を算出する。
スリップリング３０は、制御コントローラ２９と回転コントローラ２６との通信や、ＤＡＳ２５からデータ収集バッファ５へのデータ転送や回転している走査ガントリ２０への電源供給などを行う。

操作コンソール１は、入力装置２と、中央処理装置３と、データ収集バッファ５と、ＣＲＴ６と、記憶装置７とを具備している。

入力装置２は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等を中央処理装置３に入力する。
データ収集バッファ５は、被検体を透過したＸ線を多列検出器２４で検出して得られ、ＤＡＳ２５でアナログ／デジタル変換された投影データを収集する。データ収集バッファ５は、ＤＡＳ２５および中央処理装置３に接続されている。
記憶装置７は、中央処理装置３に出力するプログラム、投影データおよび再構成された断層像などを記憶する。
ＣＲＴ６は、中央処理装置３から出力される断層画像やその他の情報を表示する。

中央処理装置３は、記憶装置７に記憶されたソフトウエアにしたがって、走査ガントリ２０の動作を制御する。また、中央処理装置３は、データ収集バッファ５から得られた投影データを用いて画像再構成を行う。上記の中央処理装置３による画像再構成処理については後述する。中央処理装置３は、ＣＲＴ６と入力装置２とそれぞれ接続されている。
使用者は、ＣＲＴ６および入力装置２を使用して双方向に本装置を操作する。

撮影テーブル１０は、被検体を載置して走査ガントリ２０のボア（空洞部）に入れ出し
するクレードル１２を具備している。
クレードル１２は、撮影テーブル１０に内蔵するモータで昇降および直線移動される。また、被検体の体軸方向と平行なｚ軸方向の座標はエンコーダによりカウントされ、制御コントローラ２９においてｚ軸座標を算出し、スリップリング３０を経由してＤＡＳの投影データにｚ軸座標を含ませる。

図２および図３は、Ｘ線管２１と多列検出器２４の配置を示す概略図である。

Ｘ線管２１および多列検出器２４は、回転中心ＩＣの回りを相対的に回転する。鉛直方向をｙ軸方向、水平方向をｘ軸方向とし、これらに垂直な方向をｚ軸方向とするとき、Ｘ線管２１および多列検出器２４の回転平面は、ｘｙ面に相当する。また、クレードル１２の移動方向はｚ軸方向である。なお、ｚ軸方向は体軸方向に相当する。

図２は、多列検出器２４のチャンネル方向におけるＸ線管２１および多列検出器２４をを示す概略図である。
Ｘ線管２１は、コーンビームＣＢと呼ばれるＸ線ビームを発生する。コーンビームＣＢの中心軸Ｂｃがｙ軸方向に平行な状態を、ｖｉｅｗ＝０°とする。
多列検出器２４は、たとえば、チャンネル方向に第１〜第Ｉ（≧２）チャンネルを有する。
Ｘ線管２１および多列検出器２４は、回転中心ＩＣの周りに回転し、種々のビュー角度でデータを収集する。

図３は、多列検出器２４の列方向におけるＸ線管２１および多列検出器２４を示す概略図である。
多列検出器２４は列方向に第１検出器列〜第Ｊ（≧２）検出器列を有している。

次に、多列検出器２４の構成について記述する。

図４（ａ）は、多列検出器２４を構成する検出器モジュールを模式的に示す概略上面図であって、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す検出器モジュールを接合した状態を模式的に示す概略上面図である。

図４（ａ）に示すように、多列検出器２４の検出器モジュールは、複数の検出素子が、たとえば、チャンネル方向および列方向の２次元に複数配列されて構成されている。図４（ｂ）に示すように、多列検出器２４は、たとえば、列方向に検出器モジュールを複数接合して形成されている。また、図示は省略するが、チャンネル方向にも同様に接合されて形成されている。

図５（ａ）は、図４（ｂ）に示す接合された検出器モジュールのｂ−ｂ’断面を模式的に示す概略断面図であって、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す検出器モジュールにおいてフォトダイオードから出力される投影データ信号の一次微分を示すグラフである。

図５（ａ）に示すように、検出素子３８は、シンチレータ４０およびフォトダイオード４２が積層するように配置され、列方向に配列されている。各検出素子３８は、シンチレータ４０で吸収され、発光された光をフォトダイオード４２において光電変換し、電気信号として出力する。このとき、たとえば、任意のフォトダイオード４２が、隣接する検出素子３８に相当するシンチレータ４０において発光された光の一部をクロストーク信号として検出する。このクロストーク信号は検出素子の接合面においては接合面に遮られて実際よりも小さく検出される。

その結果、図５（ｂ）に示すように、フォトダイオード４２からの出力信号の一次微分に閾値を設定すると、検出素子３８の配列方向に連続してほぼ一定の強度を示すフォトダイオード４２からの出力は、接合面を介して隣接する検出素子３８において閾値よりも低下する。つまり、検出素子のクロストーク信号が、接合面において不連続になる。
このように、検出素子３８の特性が閾値を越えて変化する境界面、つまり接合面を含む面において被検体の断層像を再構成する場合、特性の変化は再構成する断層像にアーティファクトを発生させる可能性がある。

図６および図７は、接合面における出力信号の一次微分の低下を示す他の例を示す概略断面図である。

図６および図７に示すように、上記のような接合面における出力特性の変化は、シンチレータの接合面やフォトダイオードの接合面においても生じることがある。また、シンチレータやフォトダイオードが一方の配列方向において不等間隔であった場合や、上記の素材の不均一や、コリメータの位置や幅の不均一によっても同様に、投影データが閾値を越えて変化する境界や領域などが生じる可能性がある。

そこで、本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、検出器の信号の一次微分が閾値を越えて変化する境界面を被検体の断層像を再構成する面と異なる面に形成した多列検出器を有する。なお、上記の境界面が、たとえば、検出器モジュールの接合面に相当する。

図８〜図１０に本発明に係るＸ線ＣＴ装置の多列検出器２４を示す。本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、たとえば、走査ガントリ２０の回転方向に平行な面における被検体の断層像を再構成する。図８〜図１０において図示する検出器中心は、Ｘ線管から照射されるＸ線の照射中心に相当する。つまり、検出器中心が断層像を再構成する面に相当する。なお、走査ガントリ２０の回転方向は、上記の検出器中心に平行な面に相当する。

図８は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置における多列検出器の検出器モジュールの配列の一例を示す概略図である。

図８に示す多列検出器２４ａは、列方向に接合された検出器モジュールが、チャンネル方向にさらに複数接合されて構成されている。このとき、被検体の体軸方向をｚ軸方向とすると、列方向はｚ軸方向、チャンネル方向はｘ軸方向となる。多列検出器２４ａは、検出器中心に検出器モジュールの接合面が連続して配置されないように、検出器モジュールのチャンネル方向における接合を隣接する検出器モジュールと所定の距離ｄｚずらして配置されている。

図９は、本発明に係る多列検出器の他の例を示す概略図である。

図９に示す多列検出器２４ｂは、各々の検出器モジュールの接合面を各々の検出器モジュールの中心に所定の角度θ傾けて複数配置されている。ここで、チャンネル方向に隣接する検出器モジュールは、たとえば、図９に示すようにずらして配置される。また、それぞれの検出器モジュールは、チャンネル方向に所定の角度θ傾いた検出器モジュールの幅Ｄｘ、１検出素子の幅ｄｘを有する。

図１０は、本発明に係る多列検出器の他の例を示す概略図である。

図１０に示す多列検出器２４ｃは、ｚ軸方向に接合された検出器モジュールの接合面が検出器中心に所定の角度θ傾いて配置されている。このとき、検出器モジュールの接合面は連続するように形成されているが、被検体の断層像の平面とは平行ではなくねじれの関係になる。このため、断層像の平面と連続した接合面とは平行にはならない。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００によれば、断層像平面と検出器モジュールの接合面とが平行にならないように、多列検出器が配置されている。その結果、多列検出器の信号の一次微分が閾値を越えて変化する境界線である接合面において断層像が形成されることがなく、検出器の不連続性が１つの画像に集中することがない。その結果、アーティファクトを低減して、断層像の画質が向上する。

次に、本発明に係るＸ線ＣＴ装置１００の動作を図を参照して説明する。以下のステップは、中央処理装置３の制御によって行われる。

図１１は、Ｘ線ＣＴ装置１００の動作の概略を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、Ｘ線管２１と多列検出器２４とは撮影対象の周りに回転する。また、クレードル１２が進行方向に直線移動する。多列検出器２４は、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。

具体的には、コンベンショナルスキャンではＸ線管２１と多列検出器２４とを被検体の周りに回転させるのみであるが、ヘリカルスキャンでは、加えて、移動開始位置までクレードル１２を低速で移動させる。次に、クレードル１２の直線移動をスタートさせる。

クレードル１２の直線移動速度を所定関数に基づいて加速する。所定関数は時間に対してリニアであってもよいし、ノンリニアであってもよい。
クレードル１２の直線移動速度が所定速度Ｖｃに達していない場合は加速して、所定速度Ｖｃに達したらクレードル１２の直線移動速度を所定速度Ｖｃに維持した状態で定速の投影データＤ０（ｚ，ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）を収集する。

クレードル１２の直線移動速度を所定関数に基づいて減速する。所定関数はリニアであ
ってもよいし、ノンリニアであってもよい。

中央処理装置３は、多列検出器２４において検出された投影データをＤＡＳ２５およびデータ収集バッファ５を介して入力する。

次に、ステップＳ２は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置１００の多列検出器２４ａ〜ｃにおいて検出された各チャンネルのデータＤｅｔ（ｉ，ｊ）を、再構成される断層像と平行な面に配列された理想的な多列検出器におけるデータＤ（ｉｐｒｏｊ，ｊｐｒｏｊ）にデータ変換を行なう。

データ変換は以下のようなアドレス変換を行なう。

（数１）
ｆＤｅｔ（ｉ，ｊ）＝Ｄ（ｉｐｒｏｊ，ｊｐｒｏｊ）

具体的に、図８から図１０に示すそれぞれの多列検出器におけるアドレス変換は、以下のように行なわれる。

図８に示す多列検出器２４ａにおいて、所定の検出器モジュールは隣接する検出器モジュールと比較してｚ軸方向にｄｚずれている。ここで、検出器の各列のピッチｐｚを用いて、下記のようなアドレス変換を行う。

また、図９に示す多列検出器２４ｂにおいて、多列検出器の各検出器モジュールのチャンネル方向の幅をＤｘ、各検出器素子の幅をｄｘ、複数の検出器モジュールがチャンネル方向に接合されて多列検出器２４ｂが形成されているとき、チャンネル方向における中央の検出器モジュールの番号を０、中央の検出器モジュールにチャンネル方向に隣接する検出器モジュール番号を−１、＋１とすると、ｎモジュール目は、

だけ列方向（ｒｏｗ方向）にずれる。ここで、ｎは

となる。ただし、ｃｈｃｅｎｔｅｒはセンターチャンネルのチャンネル番号であって、
Ｉｎｔ〔〕は正数の場合は整数に切り下げ、負の場合は絶対値の大きい方に整数化する関数とする。

上記の式を用いて、

のようなアドレス変換を行なえばよい。

さらに、図１０に示す多列検出器２４ｃにおいて、多列検出器全体は回転方向にθずれている。そこで、下記のようなアドレス変換を行う。

上記の各多列検出器２４ａ〜ｃにおけるアドレス変換は、用いた検出器に応じて適宜行われる。

さらに、上記のようなアドレス変換が行われた投影データＤ０（ｚ，ｖｉｅｗ，ｊｐｒｏｊ，ｉｐｒｏｊ）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，ｊｐｒｏｊ，ｉｐｒｏｊ）に対して、フィルタ処理を行う。すなわち、フーリエ変換し、フィルタ関数（再構成関数）を掛け、逆フーリエ変換する。

ステップＳ４では、フィルタ処理した投影データＤ０（ｚ，ｖｉｅｗ，ｊｐｒｏｊ，ｉｐｒｏｊ）に対して、３次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ）を求める。

以下に３次元逆投影処理を用いた再構成方法について図を参照して述べる。

画像の再構成は、基本的には、次のように行う。
（０）画像再構成面の全ての画素点ｇ（ｘ，ｙ）の画素値を“０”に初期化する。
（１）図２に示すように、ビュー角度βで画像再構成面Ｐ上の画素点ｇ（ｘ，ｙ）を透 過したＸ線を検出したチャンネルｉｐｒｏｊを求める。
（２）図３に示すように、画像再構成面Ｐ上の画素点ｇ（ｘ，ｙ）を透過したＸ線を検 出した第ｊｐｒｏｊ検出器列を求める。
（３）第ｊｐｒｏｊ検出器列のチャンネルｉｐｒｏｊのデータの重みＷを算出する。
（４）第ｊｐｒｏｊ検出器列のチャンネルｉｐｒｏｊのデータに重みＷを掛けてから画 素点ｇ（ｘ，ｙ）の画素値に加算する。
（５）必要な角度範囲（例えば３６０°）の各ビュー角度βについて（１）〜（４）を 繰り返し、画素点ｂ（ｘ，ｙ）の画素値とする。
（６）画像再構成面Ｐ上の全ての画素点ｇ（ｘ，ｙ）について（０）〜（５）を繰り返 す。
以下、上記の（１）〜（６）の工程を詳細に記述する。

図１２は、ｘｙ平面におけるＸ線管２１と多列検出器２４を示す概略図である。なお、図示の多列検出器のチャンネルは、上記のアドレス変換された後の状態を示す。

上記（１）において、チャンネルｉｐｒｏｊは、図１２に示すように画素点ｇ（ｘ，ｙ）を透過したＸ線がＸ線ビームの中心軸Ｂｃとなす角度γを求めると、一意的に決定される。

ここで、Ｘ線管２１と回転中心ＩＣの距離Ｄ、再構成平面Ｐの画素点ｇからＸ線ビームの中心軸Ｂｃに下ろした垂線の足Ｋと回転中心ＩＣの距離ｓ、画素点ｇの垂線の足Ｋの走査ガントリ２０の回転面への射影の長さｔ’を用いると、角度γは次式で求められる。
なお、ｘ，ｙ，β，ｓ，ｔ’は、たとえば、図１２で示す矢印方向を正方向とする。

（数７）
ｓ＝ｘ・ｃｏｓβ−ｙ・ｓｉｎβ ・・・（７）
（数８）
ｔ’＝ｘ・ｓｉｎβ＋ｙ・ｓｉｎβ ・・・（８）
（数９）
γ＝ａｒｃｔａｎ｛ｔ’／（Ｄ＋ｓ）｝ ・・・（９）

図１３は、ｙｚ平面におけるＸ線管２１と多列検出器２４を示す概略図である。なお、図示の多列検出器列は、アドレス変換された後の状態を示す。

上記（２）において、第ｊｐｒｏｊ検出器列は、図１３に示すように、画素点ｇ（ｘ，ｙ）を透過したＸ線がＸ線ビームの中心軸Ｂｃとなす角度αを求めると、一意的に決定される。
角度αは、スキャン中心面と画像再構成面のｚ軸方向の距離△ｚを用いて、次式で求め
られる。なお、ｓ，△ｚは図１３で示す矢印方向を正方向とする。

（数１０）
α＝ａｒｃｔａｎ｛Δｚ／（Ｄ＋ｓ）｝ ・・・（１０）

ここで、Ｘ線管２１とマルチ検出器２５との距離ｆｄｄとし、一つの検出器列のｚ軸方
向の長さを△ｄとし、ｒｕｐ〔〕を切り上げ整数化関数とし、ｒｄｗｎ〔〕を切り捨て整数化関数とするとき、検出器列ｊｐｒｏｊは以下のように求めることができる。

（数１１）
Ｈ＝ｆｄｄ・ｔａｎα ・・・（１１）

（数１２）
ｊｐｒｏｊ＝ｒｕｐ｛Ｈ／Δｄ＋Ｊ／２｝ ・・・（１２）

または、

（数１３）
ｊｐｒｏｊ＝ｒｄｗｎ｛Ｈ／Δｄ＋Ｊ／２｝ ・・・（１３）

なお、上記の式（１２）は、Ｊが奇数の場合およびＪが偶数かつＨが正の場合に用い、式（１３）は、Ｊが偶数かつＨが負の場合に用いる。
ヘリカルスキャンの場合は、画像再構成面Ｐの位置は変わらないが、ビュー角度によってスキャン中心面の位置が移動するので、ビュー角度に応じて△ｚを変えればよい。

式（１２）から検出器第ｊｐｒｏｊ列を選択し、“Ｈ／△ｄ−ｒｄｗｎ〔Ｈ／△ｄ〕≦０．５”の場合、検出器第（ｊｐｒｏｊ−１）列を選択する。そして、検出器第ｊｐｒｏｊ列・チャンネルｉｐｒｏｊのデータをｄ（ｊｐｒｏｊ，ｉｐｒｏｊ）、検出器第ｊｐｒｏｊ−１列・チャンネルｉｐｒｏｊのデータをｄ（ｊｐｒｏｊ−１，ｉｐｒｏｊ）とするとき、

（数１４）
ａ＝０．５−Ｈ／Δｄ−ｒｄｗｎ｛Ｈ／Δｄ｝
ｂ＝１−ａ
ｄ＝ａ・ｄ（ｊｐｒｏｊ−１，ｉｐｒｏｊ）＋ｂ・ｄ（ｊｐｒｏｊ，ｉｐｒｏｊ） ・・・（１４）

なる線形補間演算により求めたデータｄに重みＷをかけて画素点ｇの画素値に加算する。

また、上記の式（１２）から検出器第ｊ列を選択し、“Ｈ／△ｄ−ｒｄｗｎ〔Ｈ／△ｄ〕＞０．５”の場合、検出器第（ｊｐｒｏｊ＋１）列を選択する。そして、検出器第ｊｐｒｏｊ列・チャンネルｉｐｒｏｊのデータをｄ（ｊｐｒｏｊ，ｉｐｒｏｊ）とし、検出器第（ｊｐｒｏｊ＋１）列・チャンネルｉｐｒｏｊのデータをｄ（ｊｐｒｏｊ＋１，ｉｐｒｏｊ）とするとき、

（数１５）
ａ＝０．５−Ｈ／Δｄ−ｒｄｗｎ｛Ｈ／Δｄ｝−０．５
ｂ＝１−ａ
ｄ＝ａ・ｄ（ｊｐｒｏｊ＋１，ｉｐｒｏｊ）＋ｂ・ｄ（ｊｐｒｏｊ，ｉｐｒｏｊ） ・・・（１５）

なる線形補間演算により求めたデータｄに重みＷをかけて画素点ｇの画素値に加算する。

一方、式（１３）から検出器第ｊｐｒｏｊ列を選択し、“Ｈ／△ｄ−ｒｄｗｎ〔Ｈ／△
ｄ〕≦０．５”の場合、検出器第（ｊｐｒｏｊ−１）列を選択する。そして、検出器第ｊｐｒｏｊ列・チャンネルｉｐｒｏｊのデータをｄ（ｊｐｒｏｊ，ｉｐｒｏｊ）とし、検出器第（ｊｐｒｏｊ−１）列・チャンネルｉｐｒｏｊのデータをｄ（ｊｐｒｏｊ−１，ｉｐｒｏｊ）とするとき、上記の式（１４）と同様の線形補間演算により求めたデータｄに重みＷをかけて画素点ｇの画素値に加算する。

また、式（１３）から検出器第ｊｐｒｏｊ列を選択し、“Ｈ／△ｄ−ｒｄｗｎ〔Ｈ／△ｄ〕＞０．５”の場合、検出器第（ｊｐｒｏｊ＋１）列を選択する。そして、検出器第ｊｐｒｏｊ列・チャンネルｉｐｒｏｊのデータをｄ（ｊｐｒｏｊ，ｉｐｒｏｊ）とし、検出器第（ｊｐｒｏｊ＋１）列・チャンネルｉｐｒｏｊのデータをｄ（ｊｐｒｏｊ＋１，ｉｐｒｏｊ）とするとき、上記の式（１５）と同様の線形補間演算により求めたデータｄに重みＷをかけて画素点ｇの画素値に加算する。

なお、チャンネル方向についても、チャンネルｉｐｒｏｊのデータとチャンネル（ｉｐｒｏｊ−１）またはチャンネル（ｉｐｒｏｊ＋１）のデータとで線形補間を行うのが好ましい。

また、線形補間演算の代わりに、検出器の列の方向およびチャンネル方向の２次元でハニング（ｈａｎｎｉｎｇ）補間を行ってもよい。また、キュービック（ｃｕｂｉｃ）補間やラグランジェ補間などを行ってもよい。これらの補間は、線形補間演算に比べて、演算処理は複雑になるが、良い画質の画像が得られる。
さらに、上記の再構成法以外にも、既存の種々の再構成法を用いることができる。

ステップＳ５では、上記の逆投影処理により得られた逆投影データＤ３（ｘ，ｙ）に対
して後処理を行い、予め設定された面における断層像を得る。

なお、本発明は、コンベンショナルスキャンにおいても同様に実施することができる。
コンベンショナルスキャンにおいては、ステップＳＴ１においてＸ線管２１と多列検出器２４を撮影対象の周りに回転させ、投影データＤ０（ｚ，ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）を収集する。このとき、ｚ＝０に固定してデータ収集を行う。ステップＳＴ２以降のステップは、上記のヘリカルスキャンと同様に行う。

上記の実施形態のＸ線ＣＴ装置１００を用いた撮像方法によれば、画素点ｇを透過したＸ線が実際に入る第ｊ検出器列・チャンネルｉをアドレス変換して理想的な多列検出器における投影データを求める。その結果、回転方向に平行な理想的な多列検出器の第ｊｐｒｏｊ検出器列・チャンネルｉｐｒｏｊを用いて画素点ｇに相当する画素値を求めることができる。このため、多列検出器２４を用いた撮像によって、多列検出器２４の信号特性の一次微分が変化する境界線を含む平面において断層像が再構成されることがなく、特性の不連続性に起因するアーチファクトを低減することができる。

本発明の撮影装置は、上記の実施形態に限定されない。
たとえば、本発明のＸ線ＣＴ装置の多列検出器は、検出器モジュールの接合面が検出器中心を連続して一致しないように検出器モジュールが配列されていれば図示された配列方向に限定されない。また、本発明は、投影データが閾値を越えて変化する境界が接合面以外であっても適用できる。たとえば、検出素子の配列の不均一、検出素子を構成する素材の不均一およびコリメータの位置や幅の不均一などに起因する投影データの信号特性が変化する検出素子の境界に適用することができる。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

図１は、本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００を模式的に示すブロック図である。 図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００のＸ線管および多列検出器を示す概略図である。 図３は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００のＸ線管および多列検出器を示す概略図である。 図４（ａ）は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００の多列検出器２４の一部を拡大して示す概略上面図であって、図４（ｂ）は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００の多列検出器２４を構成する検出器モジュールを接合した状態を示す概略上面図である。 図５（ａ）は、図４（ｂ）に示すｂ−ｂ’断面の一例を模式的に示す概略断面図であって、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す検出素子における出力を示すグラフである。 図６（ａ）は、図４（ｂ）に示すｂ−ｂ’断面の他の例を模式的に示す概略断面図であって、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示す検出素子における出力を示すグラフである。 図７（ａ）は、図４（ｂ）に示すｂ−ｂ’断面の他の例を模式的に示す概略断面図であって、図７（ｂ）は、図６（ａ）に示す検出素子における出力を示すグラフである。 図８は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００の多列検出器２４の構成の一例を示す概略図である。 図９は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００の多列検出器２４の構成の他の例を示す概略図である。 図１０は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００の多列検出器２４の構成の他の例を示す概略図である。 図１１は、本発明に係る撮像方法のステップを示すフローチャートである。 図１２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００の画像処理ステップの一部を示す概略図である。 図１３は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１００の画像処理ステップの一部を示す概略図である。

符号の説明

１００…Ｘ線ＣＴ装置
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
６…ＣＲＴ
７…記憶装置
１０…撮影テーブル
１２…クレードル
２０…走査ガントリ
２１…Ｘ線管
２２…Ｘ線コントローラ
２３…コリメータ
２４…多列検出器
２５…ＤＡＳ
２６…回転コントローラ
２９…制御コントローラ
３０…スリップリング
３８…検出素子
４０…シンチレータ
４２…フォトダイオード

Claims (5)

1. Ｘ線源と、
   所定の位置に位置づけられた被検体を介して前記Ｘ線源と対向するように配置され、前記被検体の体軸方向に連続する投影データを検出する列方向に配列された複数の検出素子と前記体軸方向に直交する方向に連続する投影データを検出するチャンネル方向に配列された複数の検出素子とにより複数の検出素子が２次元に配列されたＸ線検出器であって、複数の検出器モジュールが前記列方向に接合されて構成されたＸ線検出器と、
   前記Ｘ線検出器によって検出された投影データに基づいて、予め設定された前記被検体の体軸方向に直交する所定の面における前記被検体の断層像を再構成する画像再構成手段と
   を有し、
   前記Ｘ線検出器は、前記検出器モジュールが前記列方向に接合されて形成された接合面を、前記断層像の平面と一致した状態から所定距離平行にずらして配置することにより、当該接合面を前記断層像の平面と異なる面に含むように配列された検出素子を含む
   Ｘ線ＣＴ装置。
2. Ｘ線源と、
   所定の位置に位置づけられた被検体を介して前記Ｘ線源と対向するように配置され、前記被検体の体軸方向に連続する投影データを検出する列方向に配列された複数の検出素子と前記体軸方向に直交する方向に連続する投影データを検出するチャンネル方向に配列された複数の検出素子とにより複数の検出素子が２次元に配列されたＸ線検出器であって、複数の検出器モジュールが前記列方向に接合されて構成されたＸ線検出器と、
   前記Ｘ線検出器によって検出された投影データに基づいて、予め設定された前記被検体の体軸方向に直交する所定の面における前記被検体の断層像を再構成する画像再構成手段と
   を有し、
   前記Ｘ線検出器は、前記検出器モジュールが前記列方向に接合されて形成された列方向の接合面を、前記断層像の平面と一致した状態から所定角度傾けて配置することにより、当該接合面を前記断層像の平面と異なる面に含むように配列された検出素子を含む
   Ｘ線ＣＴ装置。
3. 前記画像再構成手段は、前記Ｘ線検出器を用いて収集した投影データを、前記検出器モジュールが前記列方向に接合されて形成された列方向の接合面が前記断層像の平面と一致した状態で収集されたデータとなるようなデータ変換を行った後、コーンビーム再構成により前記断層像を再構成する
   請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記検出器モジュールが前記列方向に接合されて形成された列方向の接合面は、前記列方向における前記投影データの一次微分が予め設定された閾値を越えて変化するものである、請求項１から３のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記Ｘ線検出器は、前記検出器モジュールが、チャンネル方向にさらに複数接合されて構成されている
   請求項１から４のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。

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