JP4434698B2

JP4434698B2 - Ｘ線ｃｔ装置

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Publication number: JP4434698B2
Application number: JP2003384037A
Authority: JP
Inventors: 成幸中島
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2003-11-13
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-11-13
Also published as: CN100409811C; JP2005143735A; US20050105678A1; CN1615800A; US7349520B2

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に係り、特に任意の画像断面における画像データを効率よく生成することが可能なＸ線ＣＴ装置に関する。

近年のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線検出装置や演算処理装置の高速化、高性能化に伴い、Ｘ線投影データの収集と並行して行われる高速画像再構成によって、スライス面（被検体の体軸方向に対して垂直な断面）におけるＣＴ画像のリアルタイム表示が可能となった。

更に、スキャン方向（架台の回転方向）のみならず、スライス方向（被検体の体軸方向）に対しても複数のＸ線検出素子を配列した２次元のＸ線検出器を用いることによって、複数のスライス面におけるＸ線投影データ（以下、投影データと呼ぶ。）の収集と、このスライス面の画像データ（アキシャル画像データ）の生成が略同時に可能なマルチスライス方式のＣＴ装置が実用化されている。

一方、アキシャル画像以外の任意の断面における画像データを得る場合には、被検体の診断部位を体軸方向に移動させることによって収集された投影データを用いて複数枚のアキシャル画像データ、あるいは３次元のボリュームデータを生成し、次いで、これらの画像データの中から任意画像断面における画像データ（所謂、ＭＰＲ（multi planar reconstruction）画像データ）の生成を行なっている。（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００３−１１６８３８号公報（第１１−１２頁、第９−１０図）

複数枚のアキシャル画像データから被検体の診断領域における３次元的情報を把握することは容易ではない。このため、従来は上述のように、診断領域に対して最適な断面のＭＰＲ画像データを上記アキシャル画像データに基づいて生成する方法が行なわれてきた。この場合、まず、診断領域における複数のアキシャル画像データを合成することによって３次元画像データを生成する必要があり、この３次元画像データの生成に多大の時間を要していた。このため、ＭＰＲ画像データを短時間で生成することが困難となり、診断効率を低下させるのみならず操作者に大きな負担を与えていた。

一方、上述のアキシャル画像データの画素数やスライス間隔を荒くすることによって、３次元画像データの生成に要する時間を短縮することが可能となるが、このとき得られた３次元画像データから生成されるＭＰＲ画像データの画素も粗くなり、従って、解像度の劣化したＭＰＲ画像データが生成される。即ち、画像の解像度と画像データ生成時間はトレードオフの関係にあり、両者を同時に満たすことは困難であった。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされるものであり、その目的は、ＭＰＲ画像データの生成において、解像度に優れたＭＰＲ画像データを短時間で生成することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のＸ線ＣＴ装置は、被検体に対してＸ線を照射するＸ線管を有したＸ線発生手段と、前記被検体の体軸に略平行なスライス方向に複数の検出素子を有したＸ線検出器により前記被検体を透過したＸ線を検出して複数のスライス面におけるＸ線投影データを収集する投影データ収集手段と、前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器を前記被検体の体軸の周囲で回転させる回転手段と、前記スライス方向に対して収集された前記Ｘ線投影データに基づいて準備画像データを生成する準備画像データ生成手段と、前記準備画像データに対して任意画像断面を設定する画像断面設定手段と、設定された前記任意画像断面における再構成領域の位置情報を算出する再構成領域算出手段と、前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出手段を前記被検体の周囲で連続回転させて得られる複数のスライス面におけるＸ線投影データを前記任意画像断面の位置情報に基づいて再構成処理しＭＰＲ画像データを生成するＭＰＲ画像データ生成手段とを備えることを特徴としている。

本発明によれば、予め設定されたＭＰＲ画像断面の画素に対して直接再構成処理が行なわれるため、ＭＰＲ画像データの生成に要する時間が短縮され、診断効率が向上するとともに操作者の負担が軽減される。

（実施例１）
以下に述べる本発明の第1の実施例では、Ｘ線検出素子が２次元配列されているＸ線検出器を有したマルチスライス方式のＣＴ装置を用い、まず、架台回転部を回転させながら被検体の体軸方向に移動させ、第１のスライス間隔ΔＺ１で診断領域における投影データ（第１の投影データ）を収集する。そして、得られた投影データの中から第２のスライス間隔ΔＺ２（ΔＺ２＞ΔＺ１）で選択された投影データ（第２の投影データ）に対して再構成処理を行ない、複数枚の２次元準備画像データを生成する。次いで、この２次元準備画像データを画像処理して得られた３次元準備画像データを用いて任意画像断面の位置を設定し、設定された任意画像断面上の位置情報に基づき、前記第１のスライス間隔で収集された投影データを再構成処理することによって前記任意画像断面におけるＭＰＲ画像データの生成を行なう。

（装置の構成）
以下、本発明の第１の実施例におけるＸ線ＣＴ装置の構成につき図１及び図２を用いて説明する。

図１は、本実施例におけるＸ線ＣＴ装置全体の構成を示すブロック図であり、このＸ線ＣＴ装置１００は、被検体３０を載置して後述の架台回転部２の開口部に挿入する寝台１と、被検体３０の周囲で回転動作する架台回転部２と、寝台１及び架台回転部２の移動や回転を実行させる寝台・架台機構部３を備え、更に、この寝台・架台機構部３を制御する機構制御部４と、被検体３０に対してＸ線を照射するＸ線発生部５と、被検体３０を透過したＸ線データを収集する投影データ収集部６を備えている。

又、このＸ線ＣＴ装置１００は、前記投影データ収集部６で収集された投影データを再構成して画像データを生成する画像データ生成部７と、生成された画像データを表示する表示部９と、撮影条件等を入力する入力部１０と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１１を備えている。

そして、寝台１は、寝台・架台機構部３の駆動により、その長手方向にスライド可能な天板を有し、通常、被検体３０は、その体軸方向がこの天板の長手方向にほぼ一致するように載置される。又、機構制御部４は、システム制御部１１からの制御信号により、寝台１の天板の長軸方向への移動や架台回転部２の回転速度などを制御する。

一方、Ｘ線発生部５は、被検体３０に対しＸ線を照射するＸ線管１３と、このＸ線管１３の陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生する高電圧発生器１２と、Ｘ線管１３から照射されるＸ線をコリメートするＸ線絞り器１４と、架台回転部２に据付けられるＸ線管１３に電力を供給するためのスリップリング１５を備えている。

Ｘ線管１３は、Ｘ線を発生する真空管であり、高電圧発生器１２から供給される高電圧により電子を加速させ、タングステンターゲットに衝突させてＸ線を発生させる。又、Ｘ線絞り器１４は、Ｘ線管１３と被検体３０の間に位置し、Ｘ線管１３から放射されるＸ線ビームを所定の受像サイズに絞り込む機能を有している。例えば、Ｘ線管１３から放射されるＸ線ビームを有効視野領域（ＦＯＶ）に基づいてコーンビーム（四角錐）状、又はファンビーム状のＸ線ビームに成形する。

一方、投影データ収集部６は、被検体３０を透過したＸ線を検出するＸ線検出器１６と、このＸ線検出器１６からの信号を所定のチャンネル数に束ねるスイッチ群１７と、スイッチ群１７からの出力信号をＡ／Ｄ変換するデータ収集回路（以下、ＤＡＳ(data acquisition system)と呼ぶ。）１８と、ＤＡＳ１８の出力を非接触で画像データ生成部７に供給するデータ伝送回路１９を備えている。

そして、Ｘ線管１３、Ｘ線絞り器１４、スリップリング１５と投影データ収集部６は、架台固定部に対して回転可能な架台回転部２に設けられ、機構制御部４の駆動制御信号により、被検体３０の体軸方向（Ｚ方向）に平行な回転中心軸の周りで１回転／秒乃至２回転／秒の高速回転が行なわれる。

次に、図２を用いて投影データ収集部６におけるX線検出器１６、スイッチ群１７、及びＤＡＳ１８の構成について述べる。図２（ａ）はX線検出素子５１が２次元配列されたＸ線検出器１６の展開図を示したものであり、X線検出素子５１の各々はシンチレータとフォトダイオードを有している。

マルチスライス方式のＸ線検出器１６では、被検体３０の体軸方向であるスライス方向（Ｚ方向）に対して、例えば８０素子、又、前記スライス方向に直交するチャンネル方向（Ｘ方向）に対して２４素子のＸ線検出素子５１が配置されている。但し、チャンネル方向に配列されたＸ線検出素子５１は、実際には、Ｘ線管１３の焦点を中心とした円弧に沿って架台回転部２に装着されている。そして、Ｘ線検出器１６のスライス方向においては、その中心部に、０．５ｍｍスライス厚のデータを得るためのＸ線検出素子５１が３２素子配置され、これら３２素子のＸ線検出素子５１の両端には、１．０ｍｍスライス厚のデータを得るためのＸ線検出素子５１が２４素子づつ夫々配置されている。

図１に戻って、投影データ収集部６のスイッチ群１７は、Ｘ線検出器１６にて検出される信号をＤＡＳ１８へ転送する際、スライス方向におけるＸ線検出素子５１からの受信信号を所定チャンネル数に「データ束ね」してＤＡＳ１８に供給する。

ＤＡＳ１８は、複数チャンネルの受信部を有し、この受信部は、Ｘ線検出器１６からの電流信号を電圧に変換し、更に、図示しないＡ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換して投影データを生成する。

データ伝送回路１９は、ＤＡＳ１８から出力された投影データを、例えば、光通信手段により後述する画像データ生成部７の投影データ記憶回路２０に送り、保存する。尚、このデータ伝送方法は、回転体と固定体の間の信号伝送が可能であれば他の方法に替えることが可能であり、例えば、既に述べたスリップリングを使用してもよい。但し、Ｘ線検出器１６では、１回転（約１秒）の間に膨大な２次元投影データの検出が行われており、このような膨大な投影データの伝送を実現するために、ＤＡＳ１８及びデータ伝送回路１９には高速処理機能が要求される。

次に、図２（ｂ）を用いて上述の投影データ収集部６における「データ束ね」について説明する。但し、この図２（ｂ）では、説明を簡単にするために、チャンネル方向の１つのチャンネルにおいて、そのスライス方向に１２個のＸ線検出素子５１−１乃至５１−１２を配列した場合について述べる。

即ち、図２（ｂ）のＸ線検出器１６では、例えば、スライス方向の中心部において８素子のＸ線検出素子５１−３乃至５１−１０が０．５ｍｍ間隔で配置され、その両端には、２素子のＸ線検出素子５１−１乃至５１−２、及び５１−１１乃至５１−１２が１ｍｍ間隔で夫々配置されている。一方、ＤＡＳ１８は、例えば８列の受信部５２−１乃至乃５２−８から構成され、スイッチ群１７は、Ｘ線検出素子５１において検出された１２列の受信信号を８列に「データ束ね」している。

この「データ束ね」によって、マルチスライスにおけるスライス厚を変えることが可能となる。例えば、Ｘ線検出素子５１−３乃至５１−１０を、スイッチ群１７を介してＤＡＳ１８の受信部５２−１乃至５２−８に夫々接続することにより０．５ｍｍのスライス幅のデータが８スライス分得られる。一方、スライス厚１ｍｍのデータが要求される場合には、Ｘ線検出素子５１−１を受信部５２−１、Ｘ線検出素子５１−２を受信部５２−２、Ｘ線検出素子５１−３及び５１−４を受信部５２−３、Ｘ線検出素子５１−５及び５１−６を受信部５２−４に夫々接続する。同様にして、Ｘ線検出素子５１−７及び５１−８を受信部５２−５、Ｘ線検出素子５１−９及び５１−１０を受信部５２−６、Ｘ線検出素子５１−１１を受信部５２−７、Ｘ線検出素子５１−１２を受信部５２−８に接続する。

同様の方法により、図２（ａ）に示したＸ線検出器１６の０．５ｍｍ間隔のＸ線検出素子５１から得られる検出信号に対して上述の「データ束ね」を行なうことによって、配列間隔１ｍｍのＸ線検出素子５１をスライス方向に６４素子配列した場合と等価の投影データが収集される。即ち、この場合のスライス方向における等価検出素子数は６４となる。このような「データ束ね」によって、狭い領域を高分解能で撮影する場合と、広い領域を高感度で撮影する場合の何れにおいても対応することが可能となる。

再び図１に戻って、画像データ生成部７は、投影データ記憶回路２０と、再構成演算回路２１と、画像データ記憶回路２２を備え、更に、再構成領域算出回路２３と、画像データ処理回路２４を備えている。

投影データ記憶回路２０は、Ｘ線検出器１６にて検出され、データ伝送回路１９を介して送られてくる投影データを保存する記憶回路であり、被検体３０の複数のスライス面に対して収集された投影データが保存される。又、再構成演算回路２１は、投影データ記憶回路２０に保存されている投影データ（第１の投影データ）の中から抽出された所定間隔の投影データ（第２の投影データ）に対して再構成処理を施して複数枚のアキシャル画像データ（以下、２次元準備画像データと呼ぶ。）を生成し、更に、この２次元準備画像断面に交叉する１枚、あるいは複数枚の任意画像断面の画像データ（以下では、便宜上ＭＰＲ画像データと呼ぶ。）を前記第１の投影データを用いて生成する。

又、画像データ処理回路２４は、再構成演算回路２１によって生成されたＮ２枚の２次元準備画像データに対し、必要に応じて画像面内及び画像間でのデータ補間を行なった後、ボリュームレンダリング処理等を行なって被検体３０の体表面や臓器表面の強調表示が可能な３次元準備画像データを生成する。

一方、再構成領域算出回路２３は、表示部９において表示される２次元準備画像あるいは３次元準備画像データに対して設定されたＭＰＲ画像断面におけるＭＰＲ画像データの再構成演算に必要な画素の位置を算出する。

そして、画像データ記憶回路２２は、再構成演算回路２１によって生成された複数枚の２次元準備画像データやＭＰＲ画像データ、更には、２次元準備画像データに基づいて画像データ処理回路２４が生成した３次元準備画像データの保存を行なう。

表示部９は、表示データ生成回路２６と、変換回路２７と、モニタ２８を備えている。表示データ生成回路２６は、３次元準備画像データ及びＭＰＲ画像データと、夫々の画像データに関する付帯情報を重畳して保存する。特に、３次元準備画像データには、入力部１０より設定されるＭＰＲ画像断面の輪郭などの図形情報が重畳される。そして、これらの表示データは、変換回路２７にてＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換がなされた後、モニタ２８に表示される。尚、表示部９のモニタ２８と入力部１０を用いることによって、操作者は装置との対話が可能になっている。

一方、入力部１０は、表示パネルやキーボード、各種スイッチ、選択ボタン、マウス等の入力デバイスを備えたインターラクティブなインターフェースであり、操作者は、投影データの収集に先立ち、この入力部１０を介して投影データ収集条件、再構成条件、画像表示条件などの種々の設定を行なう。

投影データ収集条件には、撮影部位、スキャン方式、スライス間隔、スライス数、管電圧／管電流、撮影領域サイズ、スキャン間隔、ビュー間隔、寝台１の移動速度などがある。尚、スキャン間隔は、所定のスライス位置で撮影される複数枚の画像データの撮影時間間隔であり、例えば、スキャン間隔が２秒の場合、Ｘ線管１３及びＸ線検出器１６の回転スピードが１回転／秒であれば、２回転毎に１回の撮影が行なわれる。又、ビュー間隔は、Ｘ線管１３及びＸ線検出器１６の回転方向におけるデータ収集間隔である。

一方、再構成条件には、再構成方式、再構成領域サイズ、再構成マトリクスサイズ、スライス方向における画像データ間隔や画像データ枚数などがあり、２次元準備画像データやＭＰＲ画像データの各々について上述の再構成条件が設定される。

次に、画像表示条件として、準備画像データの表示方法やＭＰＲ画像データの表示方法、これらの画像データの表示に必要な画像処理法がある。例えば、準備画像データの表示方法として表面強調表示を行なった３次元準備画像データの表示があり、この表示に対する画像処理法としてボリュームレンダリング法が好適である。

更に、表示部９に表示された３次元準備画像に対するＭＰＲ画像断面の設定や各種のコマンド信号の入力も、この入力部１０の入力デバイスを用いて行なわれる。

システム制御部１１は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備えており、入力部１０から送られてくる各種設定条件や、各種コマンド信号を内部の記憶回路に一旦保存する。そして、この入力部１０からの指示に従って、機構制御部４、Ｘ線発生部５、投影データ処理部６、画像データ生成部７及び表示部９などの各ユニットを統括的に制御する。

（ＭＰＲ画像データの生成手順）
次に、本発明の第１の実施例におけるＭＰＲ画像データの生成手順につき図１〜図８を用いて説明する。尚、図３は本実施例におけるＭＰＲ画像データの生成手順を示すフローチャートである。

装置の操作者は、投影データの収集に先立って、上述の投影データの収集や画像再構成、更には画像処理に必要な投影データ収集条件、再構成条件、画像表示条件等を入力部１０において設定し、システム制御部１１は、設定されたこれらの条件を図示しない記憶回路に保存する。

図４に、本実施例における投影データの収集位置を示す。この実施例では、既に図２（ａ）に示したように、Ｘ線検出素子５１がチャンネル方向に２４素子、スライス方向に８０素子、２次元配列されたＸ線検出器１６を用いる。そして、このＸ線検出器１６をスライス方向（体軸方向）に所定速度で移動させることによって広範囲の投影データを短時間で収集することができる。

例えば、スライス方向における３２０ｍｍの診断領域に対して第１のスライス間隔ΔＺ１が１ｍｍで設定された複数のスライス位置（Ｚ＝Ｚ０乃至Ｚ＝Ｚ３２０）の各々において投影データを収集する。この場合、初期位置においてＸ線検出器１６が被検体３０の周囲で回転して得られる投影データはＺ＝Ｚ１乃至Ｚ＝Ｚ６４における６４スライス分であり、従がって、被検体３０をスライス方向に６４ｍｍ間隔で５ステップ移動させることによって全診断領域における投影データを収集する。

上記諸条件の設定が終了したならば、寝台１の天板上に被検体３０を載せ、この被検体３０の前記スライス位置Ｚ＝Ｚ１乃至Ｚ６４に対して架台回転部２が所定の位置に配置されるように、被検体３０をスライス方向に移動する（ステップＳ１）。

次いで、操作者は、入力部１０において投影データの収集と準備画像データの生成及び表示を行なうためのコマンド信号を入力する。このコマンド信号を入力部１０から受信したシステム制御部１１は、機構制御部４を介して寝台・架台機構部３に制御信号を供給し、Ｘ線管１３とＸ線検出器１６が対向して取りつけられた架台回転部２を、被検体３０の周囲で１回転／秒〜２回転／秒の速度で回転させて投影データの収集を行なう。

被検体３０へのＸ線照射に際して、高電圧発生器１２は、システム制御部１１の図示しない記憶回路に保存されている管電圧、及び管電流の設定条件に従って、投影データの収集のためのＸ線照射に必要な電力（管電圧と管電流）をＸ線管１３に供給する。Ｘ線管１３は、この電力の供給を受け、被検体３０に向けてファンビームＸ線を照射する。

Ｘ線管１３から照射され被検体３０を透過したＸ線は、投影データ収集部６のＸ線検出器１６によって検出される。即ち、被検体３０を透過したＸ線は、「データ束ね」によるスライス方向の等価素子数が６４、チャンネル方向の素子数が２４のＸ線検出器１６において透過線量に比例した電荷（電流）に変換される。更に、この電流は、ＤＡＳ１８に供給されて電圧に変換された後Ａ／Ｄ変換され、６４スライス分の投影データが生成される。

この投影データは、架台回転部２に装着されたデータ伝送回路１９の送信部に送られて光信号に変換され、空中を介して架台固定部に取りつけられたデータ伝送回路１９の受信部にて受信される。そして、受信された投影データは、画像データ生成部７の投影データ記憶回路２０に保存される。

このような被検体３０に対するＸ線の照射とＸ線透過データの検出は、Ｘ線管１３及びＸ線検出器１６を被検体３０の周囲で回転させながら行なわれ、例えば１０００回／回転の頻度で被検体３０にＸ線が照射される場合には、６４のスライスに対して６４０００／秒〜１２８０００／秒の投影データが収集される。そして、各スライス位置（Ｚ＝Ｚ１乃至Ｚ６４）において収集された投影データは投影データ記憶回路２０に保存される。

次に、機構制御部４は、システム制御部１１からの指示信号に従がって寝台・架台機構部３に制御信号を供給し、寝台１をスライス方向に所定の移動間隔ΔＺＭ＝６４ｍｍだけ移動させる。そして、上述と同様な手順によってＺ＝Ｚ６５乃至Ｚ１２８のスライス位置における投影データを収集し、投影データ記憶回路２０に保存する。更に、Ｚ＝Ｚ１２９乃至Ｚ１９２、Ｚ＝Ｚ１９３乃至Ｚ２５６、Ｚ＝Ｚ２５７乃至Ｚ３２０のスライス位置において収集した投影データを投影データ記憶回路２０に保存し、診断領域における投影データの収集と保存を終了する。（ステップＳ２）。

診断領域における投影データ（第１の投影データ）の収集と並行して、システム制御部１１は、準備画像データ生成のための最初のスライス位置（例えばＺ＝Ｚ１０）に関する位置情報を再構成演算回路２１に供給する。次いで、再構成演算回路２１は、投影データ記憶回路２０に保存されている投影データの中から前記スライス位置に対応した投影データを、例えば１８０度＋ファンビーム角度の範囲で読み出して再構成処理を行ない、２次元準備画像データを生成する。更に、スライス間隔ΔＺ２が１０ｍｍで設定された第２のスライス位置（Ｚ＝Ｚ２０）乃至第３２のスライス位置（Ｚ＝Ｚ３２０）に対応した投影データ（第２の投影データ）に対しても再構成処理を行なって２次元準備画像データを生成し、得られた３２枚の２次元準備画像データは画像データ記憶回路２２の所定領域に保存される。

次いで、画像データ処理回路２４は、画像データ記憶回路２２に保存されている３２枚の２次元準備画像データを読み出す。そして、システム制御部１１より供給される画像処理法の設定データに基づいて、これらの２次元準備画像データに対してスライス方向のデータ補間と合成を行ない、更に、ボリュームレンダリング処理によって体表面や臓器境界面を強調表示した３次元準備画像データを生成する。そして、生成された３次元準備画像データは、画像データ記憶回路２２に保存されると共に表示部９のモニタ２８に表示される（ステップＳ３）。

次に、操作者は、入力部１０の入力デバイスを用いて表示部９に表示された３次元準備画像に対して１つあるいは複数のＭＰＲ画像断面を設定する。図５は、被検体３０の３次元準備画像６１に対して設定されたアキシャル断面（被検体３０の体軸に垂直な横断面）６２、サジタル断面（被検体３０の側面から見た縦断面）６３、コロナル断面（被検体３０の正面から見た縦断面）６４、及びオブリーク断面（被検体３０に対する斜断面）６５を示している。但し、複数のオブリーク断面６５を設定することも可能であり、この場合の各オブリーク断面６５の位置や角度は３次元準備画像６１を参考に入力部１０のマウス等を用いて設定される（ステップＳ４）。

一方、画像データ生成部７の再構成領域算出回路２３は、３次元準備画像６１に設定されたＭＰＲ画像断面（例えば、オブリーク断面６５）を構成する全ての画素の位置を算出し、その位置情報を再構成演算回路２１に供給する（ステップＳ５）。

再構成演算回路２１は、再構成領域算出回路２３から供給されたオブリーク断面６５における夫々の画素に対して再構成処理を行なう。例えば、図６に示すオブリーク断面６５のＭＰＲ画像データを生成する際、画素Ｐｎ（Ｘｎ、Ｙｎ，Ｚｎ）における再構成処理をする場合には、Ｚ＝Ｚｎのスライス面（あるいはＺ＝Ｚｎに最も近いスライス面）において収集された第１の投影データを用い、このスライス面のＸ＝Ｘｎ，Ｙ＝Ｙｎへの逆投影によって再構成処理を行なう。又、画素Ｐｍ（Ｘｍ，Ｙｍ，Ｚｍ）の場合には、Ｚ＝Ｚｍのスライス面において収集された第１の投影データを用いて、このスライス面のＸ＝Ｘｍ，Ｙ＝Ｙｍに対して再構成処理を行なう。更に、他の画素に対しても同様な再構成処理を行なうことによって、このオブリーク断面６５におけるＭＰＲ画像データが生成される。

３次元準備画像に設定された他の断面６２乃至６４に対しても同様の手順で再構成処理を行ない、ＭＰＲ画像データを生成する。そして、得られた各断面のＭＰＲ画像データを画像データ記憶回路２２の所定の記憶領域に保存する（ステップＳ６）。

一方、表示部９の表示データ生成回路２６は、画像データ記憶回路２２に保存されたＭＰＲ画像データを読み出し、所定の表示フォーマットに従がって表示用の画像データを生成する。そして、この表示用の画像データは、変換回路２７にてＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換がなされた後、表示部９に表示される（ステップＳ７）。

図７は、このとき表示部９のモニタ２８において表示されるＭＰＲ画像の具体例を示したものであり、モニタ２８の４分割された表示画面には、例えばアキシャル断面のＭＰＲ画像（アキシャル画像）７２、サジタル断面のＭＰＲ画像（サジタル画像）７３、コロナル断面のＭＰＲ画像（コロナル画像）７４、更にはオブリーク断面のＭＰＲ画像（オブリーク画像）７５が表示される。

又、図８は、他の具体例を示したものであり、特に、上述の画像断面と被検体３０との位置関係の把握を容易にするために、ＭＰＲ画像断面が付加された３次元準備画像７６を並列表示する。尚、表示部９に表示されるＭＰＲ画像の数やその配置等は図７及び図８に限定されるものではない。

一方、本実施例を、例えば体内に注入された造影剤の観察などのように同一の診断領域を複数回撮影するような場合にも適用することが可能である。このような場合には、最初のＭＰＲ画像データの生成と表示が終了したならば、寝台１を初期位置に戻した後、上述と同様な手順によって被検体３０に対してＺ＝Ｚ１乃至Ｚ＝Ｚ６４、Ｚ＝Ｚ６５乃至Ｚ＝Ｚ１２８・・・の順に３２０のスライス面における投影データを収集する。次いで、既に設定されたＭＰＲ画像断面の各画素の位置情報に基づき前記投影データを用いて再構成処理を行なって新たなＭＰＲ画像データを生成し、表示部９の所定の領域に表示する。そして、このような動作を診断領域の観察が必要な期間繰り返して行なう。

以上述べた第1の実施例によれば、被検体に対して得られた第１の投影データの中から第２の投影データを抽出し、この第２の投影データから生成された準備画像データに基づいてＭＰＲ画像断面を設定する。そして、このＭＰＲ画像断面上の画素についてのみ前記第１の投影データを用いて再構成処理を行なう。このため、解像度に優れたＭＰＲ画像データの生成と表示を短時間で行なうことが可能となるため診断効率が改善される。

又、同一診断領域に対し継続してＭＰＲ画像データの生成を行なう場合には、予め設定したＭＰＲ画像断面の位置情報を繰り返し使用できるため、操作者の負担が軽減される。

尚、上記の実施例では、２次元のＸ線検出素子５１を有するＸ線検出器１６を回転させながら被検体の体軸方向にステップ状に移動させて投影データの収集を行ったが、上記Ｘ線検出器１６をヘリカル状に連続回転移動させて投影データの収集を行なってもよい。

又、上述の準備画像データはＭＰＲ画像断面を設定するためのものであり高解像度の画像は要求されない。従がって、準備画像データのピクセルサイズは、ＭＰＲ画像データのピクセルサイズより大きくてもよい。

（実施例２）
次に、本発明の第２の実施例について説明する。この実施例の特徴は、被検体３０の体軸方向（Ｚ方向）に対して、被検体３０と架台回転部２の相対的な位置を固定したままで複数のスライス面における投影データを連続して収集し、得られた投影データを用いて所望断面におけるＭＰＲ画像データの生成と表示を略リアルタイムに行なうことにある。

（ＭＰＲ画像データの生成手順）
本実施例におけるＣＴ装置１００の構成は、第１の実施例と同様であるため説明を省略し、ＭＰＲ画像データを生成する手順につき図９に示したフローチャートを用いて説明する。

装置の操作者は、まず投影データ収集条件、再構成条件、画像表示条件等を入力部１０において設定する。次いで、寝台１の天板上に被検体３０を載せ、この被検体３０がＸ線管１３及びＸ線検出器１６によって決定される所定のスライス面位置に配置されるように体軸方向に移動させる（ステップＳ１１）。

図１０に、本実施例における投影データの収集方法を示す。本実施例では、スライス方向の等価素子数が６４のＸ線検出器１６を用い、このＸ線検出器１６をスライス方向（体軸方向）に固定したままで６４スライス面における投影データを収集する。例えば、スライス方向の配列間隔が１ｍｍのＸ線検出素子５１を有したＸ線検出器１６を、被検体３０の周囲で回転させながらＸ線管１３が照射するＸ線を検出することによって、スライス間隔ΔＺ１が１ｍｍのスライス位置Ｚ１乃至Ｚ６４における投影データを収集する。

操作者は、入力部１０において投影データの収集と準備画像データの生成及び表示を行なうためのコマンド信号を入力する。このコマンド信号を入力部１０から受信したシステム制御部１１は、機構制御部４を介して寝台・架台機構部３に制御信号を供給し、架台回転部２を被検体３０の周囲で回転させて投影データの収集を行なう。

被検体３０へのＸ線照射に際して、高電圧発生器１２は、Ｘ線照射に必要な電力（管電圧と管電流）をＸ線管１３に供給し、被検体３０に向けてファンビームＸ線を照射する。次いで、被検体３０を透過したＸ線は、投影データ収集部６のＸ線検出器１６によって検出される。このような被検体３０に対するＸ線の照射とＸ線透過データの検出は、Ｘ線管１３及びＸ線検出器１６を被検体３０の周囲で回転させながら行なわれ、検出されたＸ線透過データは、スイッチ群１７、ＤＡＳ１８及びデータ伝送回路１９を介し投影データとして投影データ記憶回路２０に保存される（ステップＳ１２）。

投影データの収集が終了したならば、システム制御部１１は、例えばスライス間隔ΔＺ２＝８ｍｍで設定されたスライス位置Ｚ＝Ｚ８、Ｚ１６、・・・Ｚ６４の位置情報を再構成演算回路２１に供給する。次いで、再構成演算回路２１は、投影データ記憶回路２０に保存されているスライス間隔ΔＺ１の投影データの中から前記スライス位置Ｚ＝Ｚ８、Ｚ１６、・・・Ｚ６４に対応した投影データを、例えば１８０度＋ファンビーム角度の範囲で読み出して再構成処理を行なう。そして、生成された複数枚（８枚）の２次元準備画像データを画像データ記憶回路２２に保存する。

一方、画像データ処理回路２４は、２次元準備画像データを画像データ記憶回路２２から読み出し、これらの２次元準備画像データに対してスライス方向のデータ補間と合成を行ない、更に、ボリュームレンダリング処理によって体表面や臓器境界面を強調表示した３次元準備画像データを生成する。そして、生成した３次元準備画像データを、画像データ記憶回路２２に保存すると共に表示部９のモニタ２８に表示する。（ステップＳ１３）。

次に、操作者は、表示部９に表示された３次元準備画像に対してＭＰＲ画像断面を設定し（ステップＳ１４）、再構成領域算出回路２３は、３次元準備画像６１に設定されたＭＰＲ画像断面を構成する全ての画素の位置を算出し、その位置情報を内部の記憶回路に保存する（ステップＳ１５）。

以上述べた手順により、ＭＰＲ画像断面とその画素の位置が設定されたならば、操作者は、入力部１０においてＭＰＲ画像データの生成及び表示を行なうためのコマンド信号を入力する。このコマンド信号を入力部１０から受信したシステム制御部１１は、上述の方法と同様の方法によりＺ＝Ｚ１乃至Ｚ６４における投影データの収集を行ない、得られた投影データを投影データ記憶回路２０に保存する。（ステップＳ１６）。

一方、再構成演算回路２１は、再構成領域算出回路２３に保存されているＭＰＲ画像断面や画素の位置情報と、投影データ記憶回路２０に保存されている投影データを読み出す。次いで、この投影データを用いてＭＰＲ画像断面の夫々の画素に対する再構成処理を行なってＭＰＲ画像データを生成し、画像データ記憶回路２２に保存する。

一方、表示部９の表示データ生成回路２６は、画像データ記憶回路２２に保存されたＭＰＲ画像データを読み出し、所定の表示フォーマットに従がって表示用画像データを生成する。そして、この表示用画像データは、変換回路２７にてＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換がなされた後、モニタ２８に表示される（ステップＳ１７）。

一方、架台回転部２の回転と、この架台回転部２に搭載されたＸ線管１３及び投影データ収集部６による投影データの収集は連続して行なわれ、得られた投影データを用いて、既に設定されたＭＰＲ画像断面の位置情報に基づいてＭＰＲ画像データの生成と表示が継続的に行なわれる。

又、ＭＰＲ画像断面の位置の変更が必要になった場合には、操作者は、入力部１０よりＭＰＲ画像断面変更のコマンドを入力することによって、ステップＳ１４のＭＰＲ画像断面の設定に戻る。即ち、表示部９のモニタ２８には、ＭＰＲ画像断面が付加された３次元準備画像が再度表示され、操作者は、入力部１０の入力デバイスを用いてＭＰＲ画像断面を所望の位置に変更する。この場合、ＭＰＲ画像断面の設定とＭＰＲ画像データの生成及び表示は極めて短時間で行なうことが可能なため、操作者は、モニタ２８に表示されるＭＰＲ画像を観察しながら所望のＭＰＲ画像断面の位置設定を行なうことができる。このような場合には、既に図８に示したようなＭＰＲ画像とＭＰＲ画像断面が付加された３次元準備画像との並列表示方法が好適である。

以上述べた第２の実施例によれば、被検体の診断領域における複数のスライス面で投影データを収集し、この投影データに基づいて得られた準備画像に対してＭＰＲ画像断面の位置を設定する。そして、同一の診断領域に対して継続して得られる投影データをＭＰＲ画像断面の位置情報に基づいて再構成処理することにより、前記診断領域におけるＭＰＲ画像のリアルタイム表示が可能となる。

又、ＭＰＲ画像断面の変更もリアルタイム表示されるＭＰＲ画像を観測しながら行なうことができるため、診断領域に対して最適なＭＰＲ画像断面を短時間で正確に設定することができる。従って、診断効率が向上し、操作者の負担が大幅に軽減される。

尚、第２の実施例では、第１の実施例と同様にして同一の投影データに基づいて準備画像データの生成と最初のＭＰＲ画像データの生成を行なってもよい。一方、上述の第２の実施例のように、準備画像データの生成時に収集した投影データをＭＰＲ画像データの生成に用いない場合には、この投影データを、ＭＰＲ画像データ生成に用いる投影データより大きなスライス間隔（ΔＺ２）で収集してもよい。

以上、本発明の実施例について述べてきたが、上記の実施例に限定されるものでは無く、変形して実施してもよい。例えば、上述の実施例における再構成処理は、被検体３０の体軸方向に対して垂直なスライス面の走査によって収集された投影データを用い、当該スライス面内のＭＰＲ画像の画素に対する再構成処理を行なったが、３次元空間に投影されたデータを用いて再構成処理を行なってもよい。

又、ＭＰＲ画像断面を設定するための準備画像として、上述の実施例では２次元準備画像データにたいしてボリュームレンダリング処理して得られた３次元準備画像を用いたが、この方法に限定されるものではない。例えば、図１１に示すように、スライス間隔ΔＺ２で生成された２次元準備画像８１−１、８１−２、８１−３、・・・を表示部９のモニタ２８に３次元的に配列し、これらの２次元準備画像とオブリーク断面６５を合成表示することによってＭＰＲ画像断面の設定を行なってもよい。

一方、準備画像データの生成及びＭＰＲ画像データの生成に用いられる投影データは、スライス方向に等間隔で収集あるいは抽出される場合について述べたが不等間隔であっても構わない。又、上述のＭＰＲ画像におけるスライス方向の解像度と撮影領域の最適化は投影データ収集部６における「データ束ね」によって可能となる。

更に、上述の実施例では第３世代のＣＴ装置を用いて本発明の実施例について説明したが、第３世代のＣＴ装置に限定されるものではなく、第４世代など、その他の世代のＣＴ装置に適用してもよい。

本発明の第1の実施例に係るＸ線ＣＴ装置全体の構成を示すブロック図。同実施例におけるＸ線検出器及び投影データ収集部の構成を示す図。同実施例におけるＭＰＲ画像データの生成手順を示すフローチャート。同実施例における投影データの収集位置を示す図。同実施例におけるＭＰＲ画像断面の設定方法を示す図。同実施例におけるＭＰＲ画像の画素と、この画素に用いられる投影データの関係を示す図。同実施例の表示部に表示されるＭＰＲ画像の具体例を示す図。同実施例の表示部に表示されるＭＰＲ画像の他の具体例を示す図。本発明の第２の実施例におけるＭＰＲ画像データの生成手順を示すフローチャート。同実施例における投影データの収集方法を示す図。本発明の第１の実施例及び第２の実施例における準備画像の表示方法の変形例を示す図。

符号の説明

１…寝台
２…架台回転部
３…寝台・架台機構部
４…機構制御部
５…Ｘ線発生部
６…投影データ収集部
７…画像データ生成部
９…表示部
１０…入力部
１１…システム制御部
１２…高電圧発生器
１３…Ｘ線管
１４…Ｘ線絞り器
１５…スリップリング
１６…Ｘ線検出器
１７…スイッチ群
１８…ＤＡＳ
１９…データ伝送回路
２０…投影データ記憶回路
２１…再構成演算回路
２２…画像データ記憶回路
２３…再構成領域算出回路
２４…画像データ処理記憶回路
２５…ＣＴ値記憶回路
２６…表示データ生成回路
２７…変換回路
２８…モニタ

Claims

被検体に対してＸ線を照射するＸ線管を有したＸ線発生手段と、
前記被検体の体軸に略平行なスライス方向に複数の検出素子を有したＸ線検出器により前記被検体を透過したＸ線を検出して複数のスライス面におけるＸ線投影データを収集する投影データ収集手段と、
前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器を前記被検体の体軸の周囲で回転させる回転手段と、
前記スライス方向に対して収集された前記Ｘ線投影データに基づいて準備画像データを生成する準備画像データ生成手段と、
前記準備画像データに対して任意画像断面を設定する画像断面設定手段と、
設定された前記任意画像断面における再構成領域の位置情報を算出する再構成領域算出手段と、
前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出手段を前記被検体の周囲で連続回転させて得られる複数のスライス面におけるＸ線投影データを前記任意画像断面の位置情報に基づいて再構成処理しＭＰＲ画像データを生成するＭＰＲ画像データ生成手段とを
備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記準備画像データ及び前記ＭＰＲ画像データを表示する表示手段を備え、前記表示手段は、前記ＭＰＲ画像データ生成手段によって生成されたＭＰＲ画像データをリアルタイム表示することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
前記表示手段は、前記準備画像データ生成手段が生成した前記準備画像データと前記ＭＰＲ画像データ生成手段が生成した前記ＭＰＲ画像データを同一画面上に並列表示することを特徴とする請求項２記載のＸ線ＣＴ装置。
前記画像断面設定手段は、前記表示手段が表示した前記準備画像データに基づいて前記任意画像断面の設定あるいは更新を行なうことを特徴とする請求項３記載のＸ線ＣＴ装置。
前記準備画像データ生成手段は、前記Ｘ線投影データを用いて前記スライス方向に複数枚の２次元準備画像データを生成することを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。