JP4607364B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴ（Ｘ−ｒａｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、特に、ハーフスキャン（ｈａｌｆ ｓｃａｎ）分のビュー・チャンネルデータ（ｖｉｅｗ−ｃｈａｎｎｅｌ ｄａｔａ）から断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線照射・検出装置によって撮影の対象について複数ビュー（ｖｉｅｗ）の透過Ｘ線信号を獲得し、この透過Ｘ線信号に基づき画像生成装置によって対象の断層像を生成する。
【０００３】
Ｘ線照射装置は、Ｘ線管の焦点から放射されるコーン（ｃｏｎｅ）状のＸ線ビームを、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）で扇状のＸ線ビームすなわちファンビームＸ線（ｆａｎ ｂｅａｍ Ｘ−ｒａｙ）に整形して撮影空間に照射する。
【０００４】
Ｘ線検出装置は、撮影空間を透過してきたＸ線を、ファンビームＸ線の扇状の広がりに沿って多数のＸ線検出素子をアレイ（ａｒｒａｙ）状に配置してなる多チャンネル（ｍｕｌｔｉ ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器で検出する。このようなＸ線照射・検出装置を対象の周りで回転（スキャン：ｓｃａｎ）させて複数ビューの透過Ｘ線信号を獲得する。
【０００５】
獲得した複数ビューの透過Ｘ線信号を表すデータはビュー・チャンネルデータとも呼ばれる。画像の生成すなわち画像再構成はこのビュー・チャンネルデータを用いて、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等によって行われる。
【０００６】
ビュー・チャンネルデータは、画像再構成に用いる前に、各チャンネルに入射するＸ線の経路が全て平行ないわゆるパラレルビームＸ線（ｐａｒａｌｌｅｌ ｂｅａｍ Ｘ−ｒａｙ）によって得られたデータに相当するビュー・チャンネルデータに変換され、このような変換後のデータを用いて画像再構成が行われる。
【０００７】
通常は、３６０°の角度範囲のビュー・チャンネルデータ、すなわち、いわゆるフルスキャン（ｆｕｌｌ ｓｃａｎ）分のデータを用いて画像再構成が行われるが、１８０°の角度範囲のビュー・チャンネルデータ、すなわち、いわゆるハーフスキャン分のデータを用いて画像再構成を行う場合もある。
【０００８】
前者をフルリコン（ｆｕｌｌ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）ともいい、後者をハーフリコン（ｈａｌｆ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）ともいう。ハーフリコンはフルリコンよりも画像の時間分解能が２倍向上するので、例えば心臓等のような運動する組織の断層像を撮影するのに利用される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ハーフリコンによる画像は、アーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）の発生等により、フルリコンによる画像よりも品質が劣る傾向がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、ハーフリコンにより品質の良い断層像を得るＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【００１１】
【課題を解決するための装置】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での本発明は、ファンビームＸ線による撮影対象の投影に関するビュー・チャンネルデータを多チャンネルＸ線検出器を通じて少なくとも１８０°に前記ファンビームＸ線のファン角度に相当する角度を加えた角度範囲の複数のビューで獲得し、前記獲得したビュー・チャンネルデータをパラレルビームＸ線に基づくビュー・チャンネルデータに相当するビュー・チャンネルデータに変換し、前記変換後のビュー・チャンネルデータに基づいて撮影対象の断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記ビュー・チャンネルデータについて１８０°を超え３６０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号を０°から１８０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号とは逆順の番号に変更するチャンネル番号変更手段と、同一チャンネル番号のビュー・チャンネルデータごとに、１８０°に前記ファンビームＸ線のファン角度に相当する角度を加えた角度範囲における複数ビューにわたり最大値が１で最小値が０の概ね台形状のプロファイルを持つ重み係数を乗じる重み係数乗算手段と、前記重み係数を乗じたビュー・チャンネルデータを用いて撮影対象の断層像を再構成する画像再構成手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１２】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、ファンビームＸ線による撮影対象の投影に関するビュー・チャンネルデータを多チャンネルＸ線検出器を通じて少なくとも３６０°の角度範囲の複数のビューで獲得し、前記獲得したビュー・チャンネルデータをパラレルビームＸ線に基づくビュー・チャンネルデータに相当するビュー・チャンネルデータに変換し、前記変換後のビュー・チャンネルデータに基づいて撮影対象の断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記ビュー・チャンネルデータについて１８０°を超え３６０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号を０°から１８０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号とは逆順の番号に変更するチャンネル番号変更手段と、同一チャンネル番号のビュー・チャンネルデータごとに、１８０°に前記ファンビームＸ線のファン角度に相当する角度を加えた角度範囲における複数ビューにわたり最大値が１で最小値が０の概ね台形状のプロファイルを持つ重み係数を乗じる重み係数乗算手段と、前記重み係数を乗じたビュー・チャンネルデータを用いて撮影対象の断層像を再構成する画像再構成手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１３】
（１）および（２）に記載の各観点での発明では、ビュー・チャンネルデータについて１８０°を超え３６０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号を０°から１８０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号とは逆順の番号に変更し、同一チャンネル番号のビュー・チャンネルデータごとに、１８０°にファンビームＸ線のファン角度に相当する角度を加えた角度範囲における複数ビューにわたり、最大値が１で最小値が０の概ね台形状のプロファイルを持つ重み係数を乗じ、重み係数を乗じたビュー・チャンネルデータを用いて撮影対象の断層像を再構成するので、ビュー方向が１８０°異なるデータ同士の重み付け加算効果により、再構成画像におけるアーチファクトが低減する。
【００１４】
前記プロファイルは、１８０°から前記ファン角度を減じた角度範囲に相当する中央部の複数のビューにわたって重み係数が１であることが、ビュー方向が１８０°異なるデータ同士の重み付け加算を適切に行う点で好ましい。
【００１５】
その場合、前記プロファイルは、前記中央部の両側において重み係数が１から０まで直線的に減少するものであることが、加算されるデータの重みの和が１になる点で好ましい。
【００１６】
あるいは、前記プロファイルは、前記中央部の両側において重み係数が１から０まで３次曲線的に減少するものであることが、重み係数をなめらかに変化させる点で好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００１８】
図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。
走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ２２により例えば扇状のＸ線ビームすなわちファンビームＸ線となるように成形され、検出器アレイ２４に照射される。
【００１９】
検出器アレイ２４は、ファンビームＸ線の広がりの方向にアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。検出器アレイ２４は、本発明における多チャンネルＸ線検出器の実施の形態の一例である。検出器アレイ２４の構成については後にあらためて説明する。Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置については後にあらためて説明する。
【００２０】
検出器アレイ２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は検出器アレイ２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。
Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００２１】
以上の、Ｘ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。
【００２２】
撮影テーブル４は、図示しない撮影の対象を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。対象とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００２３】
操作コンソール６はデータ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。データ処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。
【００２４】
走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６が制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。
【００２５】
データ処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。
【００２６】
データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビューの透過Ｘ線信号すなわちビュー・チャンネルデータを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション法等が用いられる。
【００２７】
データ処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像および本装置の機能を実現するためのプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶する。
【００２８】
データ処理装置６０には、また、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。使用者は表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００２９】
図２に、検出器アレイ２４の一例の模式的構成を示す。同図に示すように、検出器アレイ２４は、複数のＸ線検出素子２４（ｉ）をアレイ状に配列した、多チャンネルのＸ線検出器となっている。
【００３０】
複数のＸ線検出素子２４（ｉ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、例えばシンチレータ（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、これに限るものではなく、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子またはＸｅガス（ｇａｓ）を用いる電離箱型のＸ線検出素子であって良い。
【００３１】
図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係を示す。なお、図３の（ａ）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２によりファンビームＸ線４００となるように成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになっている。
【００３２】
図３の（ａ）では、ファンビームＸ線４００の広がりを示す。ファンビームＸ線４００の広がりの角度すなわちいわゆるファン角度はαである。ファンビームＸ線４００の広がり方向は、検出器アレイ２４におけるチャンネルの配列方向に一致する。（ｂ）ではファンビームＸ線４００の厚みを示す。
【００３３】
このようなファンビームＸ線４００の扇面に体軸を交差させて、例えば図４に示すように、撮影テーブル４に載置された対象８がＸ線照射空間に搬入される。走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている。
【００３４】
Ｘ線照射空間は走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。ファンビームＸ線４００によってスライスされた対象８の像が検出器アレイ２４に投影される。検出器アレイ２４によって、対象８を透過したＸ線が検出される。対象８に照射するファンビームＸ線４００の厚みｔｈは、コリメータ２２のアパーチャの開度により調節される。
【００３５】
Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４からなるＸ線照射・検出装置は、それらの相互関係を保ったまま対象８の体軸の周りを回転（スキャン）する。
【００３６】
図５に、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）５０２で、撮影条件設定が行われる。撮影条件設定は使用者により操作装置７０を通じて行われる。設定する撮影条件は、管電圧、管電流、スライス位置、スライス厚、スキャンスピード（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）等である。
【００３７】
次に、ステップ５０４で、スキャンが行われる。スキャンの１回転当たり複数（例えば１０００程度）のビューの投影データが収集される。投影データの収集は、検出器アレイ２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系統によって行われる。収集されたデータは記憶装置６６に記憶される。このデータはビュー・チャンネルデータを構成する。
【００３８】
次に、ステップ５０６で、ファン／パラレル変換が行われる。ファン／パラレル変換とは、ファンビームＸ線によって得られたビュー・チャンネルデータを、各チャンネルに入射するＸ線の経路が全て平行な、いわゆるパラレルビームＸ線によって得られたデータに相当するビュー・チャンネルデータに変換する処理である。ファン／パラレル変換は、データ収集部２６によるデータ収集のタイミングを各チャンネルごとに調節することにより行うようにしても良い。
【００３９】
図６に、ファン／パラレル変換後のビュー・チャンネルデータが構成するデータ空間の概念図を示す。同図では、チャンネル番号ｉの昇順の方向を横軸とし、ビュー番号ｊの昇順の方向を縦軸とする。
【００４０】
チャンネル番号ｉは１，２，３，・・・，ｍであり、ビュー番号ｊは１，２，３，・・・，ｎである。ビュー番号１〜ｎはスライス面内でのビュー角度０°〜３６０°に対応する。ビュー番号ｎ／２はビュー角度１８０°に対応する。
【００４１】
このようなデータ空間では、元のデータがファンビームＸ線によって得られているのでデータの重複が生じる。すなわち、領域Ａ，Ａ’のデータ、領域Ｂ，Ｂ’のデータ、および、領域Ｃ，Ｃ’のデータがそれぞれ重複する。
【００４２】
領域Ａ，Ａ’および領域Ｃ，Ｃ’は、いずれも直角三角形をなす。直角三角形の底辺の長さはチャンネル数ｍである。直角三角形の高さはビュー数ｗである。このビュー数ｗを以下ビュー幅（ｖｉｅｗ ｗｉｄｔｈ）ｗともいう。ビュー幅ｗはファン角度αに対応する。
【００４３】
領域Ａは、チャンネル番号１に相当する部分がビュー番号１〜ｗの範囲にわたっている。その他のチャンネル番号に相当する部分のビュー方向の範囲は、チャンネル番号の昇順に直線的に減少して、チャンネル番号ｍに相当する部分で１となる。
【００４４】
領域Ａ’は、チャンネル番号ｍに相当する部分がビュー番号ｎ／２＋１〜ｎ／２＋ｗの範囲にわたる。その他のチャンネル番号に相当する部分の範囲は、チャンネル番号の降順に直線的に減少して、チャンネル番号１に相当する部分で１となる。
【００４５】
これらの領域Ａ，Ａ’において、ビュー角度が互いに１８０°異なり、チャンネル位置が中心チャンネルに関して互いに対称的なデータ同士は同一の値を持つ。ビュー角度の１８０°の相違はビュー数にしてｎ／２である。
【００４６】
領域Ｃは、チャンネル番号ｍに相当する部分がビュー番号ｎ／２−ｗ＋１〜ｎ／２の範囲にわたる。その他のチャンネル番号に相当する部分の範囲は、チャンネル番号の降順に直線的に減少して、チャンネル番号１に相当する部分で１となる。
【００４７】
領域Ｃ’は、チャンネル番号１に相当する部分がビュー番号ｎ−ｗ＋１〜ｎの範囲にわたる。その他のチャンネル番号に相当する部分の範囲は、チャンネル番号の昇順に直線的に減少して、チャンネル番号ｍに相当する部分で１となる。
【００４８】
これらの領域Ｃ，Ｃ’において、ビュー角度が互いに１８０°異なり、チャンネル位置が中心チャンネルに関して互いに対称的なデータ同士は同一の値を持つ。ビュー角度の１８０°の相違はビュー数にしてｎ／２である。
【００４９】
領域Ｂは、チャンネル番号１〜ｍ、ビュー番号１〜ｎ／２の範囲から領域ＡおよびＣを除いた部分であり、領域Ｂ’は、チャンネル番号１〜ｍ、ビュー番号ｎ／２＋１〜ｎの範囲から領域Ａ’およびＣ’を除いた部分である。領域Ｂ，Ｂ’はいずれも平行四辺形をなす。
【００５０】
これら領域Ｂ，Ｂ’においても、ビュー角度が互いに１８０°異なり、チャンネル位置が中心チャンネルに関して互いに対称的なデータ同士は同一の値を持つ。ビュー角度の１８０°の相違はビュー数にしてｎ／２である。
【００５１】
このようなビュー・チャンネルデータについて、ステップ５０８でチャンネル番号変更が行われる。チャンネル番号変更はビュー番号ｎ／２＋１〜ｎのビュー・チャンネルデータについて、チャンネル番号を逆順に付け直す処理である。すなわち、図における右端から左端に向かって順に１，２，３，・・・，ｍの番号を付す。
【００５２】
チャンネル番号の変更はデータ処理装置６０の機能によって行われる。ステップ５０８でチャンネル番号変更を行うデータ処理装置６０は、本発明におけるチャンネル番号変更手段の実施の形態の一例である。
【００５３】
図７に、チャンネル番号変更後のビュー・チャンネルデータ配列の概念図を示す。上記のようなチャンネル番号の付け直しにより、同図に示すように、ビュー番号ｎ／２＋１〜ｎのビュー・チャンネルデータの配列は、図６に示したものの左右を反転したものとなる。
【００５４】
これによって、領域Ａ，Ａ’において、ビュー角度が互いに１８０°異なりチャンネル番号が同一なデータ同士が同一の値を持つようになり、また、領域Ｃ，Ｃ’において、ビュー角度が互いに１８０°異なりチャンネル番号が同一なデータ同士が同一の値を持つようになる。領域Ｂ，Ｂ’のデータも同様である。
【００５５】
次に、ステップ５１０で、このようなビュー・チャンネルデータに対する重み付けが行われる。重み付けはビュー方向に沿って行われる。重み付けはデータ処理装置６０の機能によって行われる。ステップ５１０で重み付けを行うデータ処理装置６０は、本発明における重み係数乗算手段の実施の形態の一例である。
【００５６】
図８に、ビュー方向の重み係数のプロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）の一例を示す。同図の（１）はチャンネル番号がｉ＝１のビューデータに対する重み係数のプロファイルである。以下、重み係数を単に重みともいう。
【００５７】
同図に示すように、ビュー番号ｗ〜ｎ／２のデータには重み１が付与される。ビュー番号ｗ〜ｎ／２の範囲は１８０°−αの角度範囲に相当する。ビュー番号ｗ〜１のデータにはビュー番号の降順に１から０まで直線的に低減する重みが付与される。ビュー番号ｗ〜１の範囲はファン角度αに相当する。ビュー番号ｎ／２〜ｎ／２＋ｗ−１のデータにはビュー番号の昇順に１から０まで直線的に低減する重みが付与される。ビュー番号ｎ／２〜ｎ／２＋ｗ−１の範囲はファン角度αに相当する。ビュー番号ｎ／２＋ｗ−１〜ｎのデータには重み０が付与される。
【００５８】
この結果、重みプロファイルはビュー番号１〜ｎ／２＋ｗ−１の範囲、すなわち、ビュー角度にして範囲１８０°＋αの範囲において台形状の形状をなす。このような重みを付与することにより、ビュー番号が互いにｎ／２異なる（ビュー角度が１８０°異なる）２つのデータの重みの和は常に１となる。
【００５９】
図８の（２）はチャンネル番号が１＜ｉ＜ｍのビューデータに対する重みプロファイルである。同図に示すように、ビュー番号１＋ｗ（１−ｉ／ｍ）〜ｎ／２−（ｗ・ｉ／ｍ−１）のデータには重み１が付与される。
【００６０】
ビュー番号１＋ｗ（１−ｉ／ｍ）〜１のデータにはビュー番号の降順に１からｉ／ｍまで直線的に低減する重みが付与される。ビュー番号ｎ／２−（ｗ・ｉ／ｍ−１）〜ｎ／２＋ｗ（１−ｉ／ｍ）のデータにはビュー番号の昇順に１から０まで直線的に低減する重みが付与される。
【００６１】
ビュー番号ｎ／２＋ｗ（１−ｉ／ｍ）〜ｎ−（ｗ・ｉ／ｍ−１）のデータには重み０が付与される。ビュー番号ｎ−（ｗ・ｉ／ｍ−１）〜ｎのデータにはビュー番号の昇順に０からｉ／ｍまで直線的に増加する重みが付与される。
【００６２】
ビュー番号ｎ−（ｗ・ｉ／ｍ−１）〜ｎのデータは、ビュー番号−（ｗ・ｉ／ｍ−１）〜１のデータに相当するので、重みプロファイルは破線で示すようにビュー番号−（ｗ・ｉ／ｍ−１）まで延長したものと等価になる。
【００６３】
ビュー番号１＋ｗ（１−ｉ／ｍ）〜ｎ／２−（ｗ・ｉ／ｍ−１）の範囲は１８０°−αの角度範囲に相当する。ビュー番号１＋ｗ（１−ｉ／ｍ）〜−（ｗ・ｉ／ｍ−１）の範囲はファン角度αに相当する。ビュー番号ｎ／２−（ｗ・ｉ／ｍ−１）〜ｎ／２＋ｗ（１−ｉ／ｍ）の範囲はファン角度αに相当する。
【００６４】
これによって、この重みプロファイルも、ビュー角度にして１８０°＋αの範囲において台形状の形状をなす。このような重みを付与することにより、ビュー角度が１８０°異なる２つのデータの重みの和は常に１となる。
【００６５】
図８の（３）はチャンネル番号がｉ＝ｍのビューデータに対する重みプロファイルである。同図に示すように、ビュー番号１〜ｎ／２−ｗ＋１のデータには重み１が付与される。ビュー番号ｎ／２−ｗ＋１〜ｎ／２のデータにはビュー番号の昇順に１から０まで直線的に低減する重みが付与される。
【００６６】
ビュー番号ｎ／２〜ｎ−ｗ＋１のデータには重み０が付与される。ビュー番号ｎ−ｗ＋１〜ｎのデータにはビュー番号の昇順に０から１まで直線的に増加する重みが付与される。
【００６７】
ビュー番号ｎ−ｗ＋１〜ｎのデータは、ビュー番号−（ｗ−１）〜１のデータに相当するので、重みプロファイルは破線で示すようにビュー番号−（ｗ−１）まで延長したものと等価になる。
【００６８】
ビュー番号１〜ｎ／２−ｗ＋１の範囲は１８０°−αの角度範囲に相当する。ビュー番号−（ｗ−１）〜１の範囲はファン角度αに相当する。ビュー番号ｎ／２−ｗ＋１〜ｎ／２の範囲はファン角度αに相当する。
【００６９】
これによって、この重みプロファイルも、ビュー角度にして１８０°＋αの範囲において台形状の形状をなす。このような重みを付与することにより、ビュー角度が１８０°異なる２つのデータの重みの和は常に１となる。
【００７０】
台形状の重みプロファイルの両側の傾斜部分は、上記のような直線的な傾斜とする代わりに、例えば図９に示すように、３次曲線で表される傾斜としても良い。
【００７１】
このようにすることにより、重み１および０の部分から傾斜部分への移行をなめらかにすることができる。なお、この傾斜部分における重みは、ビュー角度が１８０°異なる２つのデータの重みの和が常に１となるようにすることはいうまでもない。本書では、このような曲線的な傾斜部分を持つ概ね台形状の形状も台形状の範疇に含めることとする。
【００７２】
以上のような重みを付与したビュー・チャンネルデータを用いて、ステップ５１２で画像再構成が行われる。画像再構成は、例えばフィルタード・バックプロジェクション法等により行われる。
【００７３】
画像再構成はデータ処理装置６０の機能によって行われる。ステップ５１０で画像再構成を行うデータ処理装置６０は、本発明における画像再構成手段の実施の形態の一例である。
【００７４】
画像再構成に用いられるデータがビュー角度にして１８０°＋αの範囲のデータなので、実質的にハーフリコンによる画像再構成が行われる。これによって、時間分解能が高い断層像を得ることができる。
【００７５】
ビュー・チャンネルデータには上記のような重み付けがなされているので、ハーフリコンには、ビュー角度が１８０°異なり重みの和が常に１となる２つのデータも利用される。これら２つのデータは、画像再構成の過程で結果的に重み付け加算されて利用されることになる。
【００７６】
このため、従来のようにビュー角度範囲が１８０°のビュー・チャンネルデータだけを用いるハーフリコンの場合よりもはるかにアーチファクトが少ない品質の良い画像を得ることができる。また、利用するデータ数が増えたので画像のノイズ（ｎｏｉｓｅ）も従来より低減する。
【００７７】
このような画像がステップ５１４で表示装置６８に表示され、また、記憶装置６６に記憶される。これによって、使用者は表示装置６８に表示された高品質の断層像を観察することができ、的確な画像診断等を行うことができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ハーフリコンにより品質の良い断層像を得るＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置における検出器アレイの模式図である。
【図３】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図４】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図５】図１に示した装置の動作のフロー図である。
【図６】ビュー・チャンネル空間の概念図である。
【図７】ビュー・チャンネル空間の概念図である。
【図８】重み係数のプロファイルの一例を示す図である。
【図９】重み係数のプロファイルの一例を示す図である。
【符号の説明】
２ 走査ガントリ
４ 撮影テーブル
６ 操作コンソール
８ 対象
２０ Ｘ線管
２２ コリメータ
２４ 検出器アレイ
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ
３０ コリメータコントローラ
３４ 回転部
３６ 回転コントローラ
６０ データ処理装置
６２ 制御インタフェース
６４ データ収集バッファ
６６ 記憶装置
６８ 表示装置
７０ 操作装置
４００ ファンビームＸ線
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線ＣＴ（Ｘ−ｒａｙ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置に関し、特に、ハーフスキャン（ｈａｌｆ ｓｃａｎ）分のビュー・チャンネルデータ（ｖｉｅｗ−ｃｈａｎｎｅｌ ｄａｔａ）から断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線照射・検出装置によって撮影の対象について複数ビュー（ｖｉｅｗ）の透過Ｘ線信号を獲得し、この透過Ｘ線信号に基づき画像生成装置によって対象の断層像を生成する。
【０００３】
Ｘ線照射装置は、Ｘ線管の焦点から放射されるコーン（ｃｏｎｅ）状のＸ線ビームを、コリメータ（ｃｏｌｌｉｍａｔｏｒ）で扇状のＸ線ビームすなわちファンビームＸ線（ｆａｎ ｂｅａｍ Ｘ−ｒａｙ）に整形して撮影空間に照射する。
【０００４】
Ｘ線検出装置は、撮影空間を透過してきたＸ線を、ファンビームＸ線の扇状の広がりに沿って多数のＸ線検出素子をアレイ（ａｒｒａｙ）状に配置してなる多チャンネル（ｍｕｌｔｉ ｃｈａｎｎｅｌ）のＸ線検出器で検出する。このようなＸ線照射・検出装置を対象の周りで回転（スキャン：ｓｃａｎ）させて複数ビューの透過Ｘ線信号を獲得する。
【０００５】
獲得した複数ビューの透過Ｘ線信号を表すデータはビュー・チャンネルデータとも呼ばれる。画像の生成すなわち画像再構成はこのビュー・チャンネルデータを用いて、例えばフィルタード・バックプロジェクション（ｆｉｌｔｅｒｅｄ ｂａｃｋ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）法等によって行われる。
【０００６】
ビュー・チャンネルデータは、画像再構成に用いる前に、各チャンネルに入射するＸ線の経路が全て平行ないわゆるパラレルビームＸ線（ｐａｒａｌｌｅｌ ｂｅａｍ Ｘ−ｒａｙ）によって得られたデータに相当するビュー・チャンネルデータに変換され、このような変換後のデータを用いて画像再構成が行われる。
【０００７】
通常は、３６０°の角度範囲のビュー・チャンネルデータ、すなわち、いわゆるフルスキャン（ｆｕｌｌ ｓｃａｎ）分のデータを用いて画像再構成が行われるが、１８０°の角度範囲のビュー・チャンネルデータ、すなわち、いわゆるハーフスキャン分のデータを用いて画像再構成を行う場合もある。
【０００８】
前者をフルリコン（ｆｕｌｌ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）ともいい、後者をハーフリコン（ｈａｌｆ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）ともいう。ハーフリコンはフルリコンよりも画像の時間分解能が２倍向上するので、例えば心臓等のような運動する組織の断層像を撮影するのに利用される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ハーフリコンによる画像は、アーチファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）の発生等により、フルリコンによる画像よりも品質が劣る傾向がある。
【００１０】
そこで、本発明の課題は、ハーフリコンにより品質の良い断層像を得るＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【００１１】
【課題を解決するための装置】
（１）上記の課題を解決するためのひとつの観点での本発明は、ファンビームＸ線による撮影対象の投影に関するビュー・チャンネルデータを多チャンネルＸ線検出器を通じて少なくとも１８０°に前記ファンビームＸ線のファン角度に相当する角度を加えた角度範囲の複数のビューで獲得し、前記獲得したビュー・チャンネルデータをパラレルビームＸ線に基づくビュー・チャンネルデータに相当するビュー・チャンネルデータに変換し、前記変換後のビュー・チャンネルデータに基づいて撮影対象の断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記ビュー・チャンネルデータについて１８０°を超え３６０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号を０°から１８０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号とは逆順の番号に変更するチャンネル番号変更手段と、同一チャンネル番号のビュー・チャンネルデータごとに、１８０°に前記ファンビームＸ線のファン角度に相当する角度を加えた角度範囲における複数ビューにわたり最大値が１で最小値が０の概ね台形状のプロファイルを持つ重み係数を乗じる重み係数乗算手段と、前記重み係数を乗じたビュー・チャンネルデータを用いて撮影対象の断層像を再構成する画像再構成手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１２】
（２）上記の課題を解決するための他の観点での本発明は、ファンビームＸ線による撮影対象の投影に関するビュー・チャンネルデータを多チャンネルＸ線検出器を通じて少なくとも３６０°の角度範囲の複数のビューで獲得し、前記獲得したビュー・チャンネルデータをパラレルビームＸ線に基づくビュー・チャンネルデータに相当するビュー・チャンネルデータに変換し、前記変換後のビュー・チャンネルデータに基づいて撮影対象の断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、前記ビュー・チャンネルデータについて１８０°を超え３６０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号を０°から１８０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号とは逆順の番号に変更するチャンネル番号変更手段と、同一チャンネル番号のビュー・チャンネルデータごとに、１８０°に前記ファンビームＸ線のファン角度に相当する角度を加えた角度範囲における複数ビューにわたり最大値が１で最小値が０の概ね台形状のプロファイルを持つ重み係数を乗じる重み係数乗算手段と、前記重み係数を乗じたビュー・チャンネルデータを用いて撮影対象の断層像を再構成する画像再構成手段と、を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置である。
【００１３】
（１）および（２）に記載の各観点での発明では、ビュー・チャンネルデータについて１８０°を超え３６０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号を０°から１８０°までの角度範囲におけるビューのビュー・チャンネルデータのチャンネル番号とは逆順の番号に変更し、同一チャンネル番号のビュー・チャンネルデータごとに、１８０°にファンビームＸ線のファン角度に相当する角度を加えた角度範囲における複数ビューにわたり、最大値が１で最小値が０の概ね台形状のプロファイルを持つ重み係数を乗じ、重み係数を乗じたビュー・チャンネルデータを用いて撮影対象の断層像を再構成するので、ビュー方向が１８０°異なるデータ同士の重み付け加算効果により、再構成画像におけるアーチファクトが低減する。
【００１４】
前記プロファイルは、１８０°から前記ファン角度を減じた角度範囲に相当する中央部の複数のビューにわたって重み係数が１であることが、ビュー方向が１８０°異なるデータ同士の重み付け加算を適切に行う点で好ましい。
【００１５】
その場合、前記プロファイルは、前記中央部の両側において重み係数が１から０まで直線的に減少するものであることが、加算されるデータの重みの和が１になる点で好ましい。
【００１６】
あるいは、前記プロファイルは、前記中央部の両側において重み係数が１から０まで３次曲線的に減少するものであることが、重み係数をなめらかに変化させる点で好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。図１にＸ線ＣＴ装置のブロック（ｂｌｏｃｋ）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。
【００１８】
図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２、撮影テーブル（ｔａｂｌｅ）４および操作コンソール（ｃｏｎｓｏｌｅ）６を備えている。
走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ２２により例えば扇状のＸ線ビームすなわちファンビームＸ線となるように成形され、検出器アレイ２４に照射される。
【００１９】
検出器アレイ２４は、ファンビームＸ線の広がりの方向にアレイ（ａｒｒａｙ）状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。検出器アレイ２４は、本発明における多チャンネルＸ線検出器の実施の形態の一例である。検出器アレイ２４の構成については後にあらためて説明する。Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置については後にあらためて説明する。
【００２０】
検出器アレイ２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は検出器アレイ２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。
Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略する。コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００２１】
以上の、Ｘ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。
【００２２】
撮影テーブル４は、図示しない撮影の対象を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。対象とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００２３】
操作コンソール６はデータ処理装置６０を有する。データ処理装置６０は、例えばコンピュータ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等によって構成される。データ処理装置６０には、制御インタフェース（ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。データ処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮影テーブル４を制御する。
【００２４】
走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６が制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略する。
【００２５】
データ処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４を通じてデータ処理装置６０に入力される。
【００２６】
データ処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビューの透過Ｘ線信号すなわちビュー・チャンネルデータを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション法等が用いられる。
【００２７】
データ処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像および本装置の機能を実現するためのプログラム（ｐｒｏｇｒａｍ）等を記憶する。
【００２８】
データ処理装置６０には、また、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、データ処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、使用者によって操作され、各種の指示や情報等をデータ処理装置６０に入力する。使用者は表示装置６８および操作装置７０を使用してインタラクティブ（ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ）に本装置を操作する。
【００２９】
図２に、検出器アレイ２４の一例の模式的構成を示す。同図に示すように、検出器アレイ２４は、複数のＸ線検出素子２４（ｉ）をアレイ状に配列した、多チャンネルのＸ線検出器となっている。
【００３０】
複数のＸ線検出素子２４（ｉ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、例えばシンチレータ（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、これに限るものではなく、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子またはＸｅガス（ｇａｓ）を用いる電離箱型のＸ線検出素子であって良い。
【００３１】
図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係を示す。なお、図３の（ａ）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２によりファンビームＸ線４００となるように成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになっている。
【００３２】
図３の（ａ）では、ファンビームＸ線４００の広がりを示す。ファンビームＸ線４００の広がりの角度すなわちいわゆるファン角度はαである。ファンビームＸ線４００の広がり方向は、検出器アレイ２４におけるチャンネルの配列方向に一致する。（ｂ）ではファンビームＸ線４００の厚みを示す。
【００３３】
このようなファンビームＸ線４００の扇面に体軸を交差させて、例えば図４に示すように、撮影テーブル４に載置された対象８がＸ線照射空間に搬入される。走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている。
【００３４】
Ｘ線照射空間は走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。ファンビームＸ線４００によってスライスされた対象８の像が検出器アレイ２４に投影される。検出器アレイ２４によって、対象８を透過したＸ線が検出される。対象８に照射するファンビームＸ線４００の厚みｔｈは、コリメータ２２のアパーチャの開度により調節される。
【００３５】
Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４からなるＸ線照射・検出装置は、それらの相互関係を保ったまま対象８の体軸の周りを回転（スキャン）する。
【００３６】
図５に、本装置の動作のフロー（ｆｌｏｗ）図を示す。同図に示すように、ステップ（ｓｔｅｐ）５０２で、撮影条件設定が行われる。撮影条件設定は使用者により操作装置７０を通じて行われる。設定する撮影条件は、管電圧、管電流、スライス位置、スライス厚、スキャンスピード（ｓｃａｎ ｓｐｅｅｄ）等である。
【００３７】
次に、ステップ５０４で、スキャンが行われる。スキャンの１回転当たり複数（例えば１０００程度）のビューの投影データが収集される。投影データの収集は、検出器アレイ２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系統によって行われる。収集されたデータは記憶装置６６に記憶される。このデータはビュー・チャンネルデータを構成する。
【００３８】
次に、ステップ５０６で、ファン／パラレル変換が行われる。ファン／パラレル変換とは、ファンビームＸ線によって得られたビュー・チャンネルデータを、各チャンネルに入射するＸ線の経路が全て平行な、いわゆるパラレルビームＸ線によって得られたデータに相当するビュー・チャンネルデータに変換する処理である。ファン／パラレル変換は、データ収集部２６によるデータ収集のタイミングを各チャンネルごとに調節することにより行うようにしても良い。
【００３９】
図６に、ファン／パラレル変換後のビュー・チャンネルデータが構成するデータ空間の概念図を示す。同図では、チャンネル番号ｉの昇順の方向を横軸とし、ビュー番号ｊの昇順の方向を縦軸とする。
【００４０】
チャンネル番号ｉは１，２，３，・・・，ｍであり、ビュー番号ｊは１，２，３，・・・，ｎである。ビュー番号１〜ｎはスライス面内でのビュー角度０°〜３６０°に対応する。ビュー番号ｎ／２はビュー角度１８０°に対応する。
【００４１】
このようなデータ空間では、元のデータがファンビームＸ線によって得られているのでデータの重複が生じる。すなわち、領域Ａ，Ａ’のデータ、領域Ｂ，Ｂ’のデータ、および、領域Ｃ，Ｃ’のデータがそれぞれ重複する。
【００４２】
領域Ａ，Ａ’および領域Ｃ，Ｃ’は、いずれも直角三角形をなす。直角三角形の底辺の長さはチャンネル数ｍである。直角三角形の高さはビュー数ｗである。このビュー数ｗを以下ビュー幅（ｖｉｅｗ ｗｉｄｔｈ）ｗともいう。ビュー幅ｗはファン角度αに対応する。
【００４３】
領域Ａは、チャンネル番号１に相当する部分がビュー番号１〜ｗの範囲にわたっている。その他のチャンネル番号に相当する部分のビュー方向の範囲は、チャンネル番号の昇順に直線的に減少して、チャンネル番号ｍに相当する部分で１となる。
【００４４】
領域Ａ’は、チャンネル番号ｍに相当する部分がビュー番号ｎ／２＋１〜ｎ／２＋ｗの範囲にわたる。その他のチャンネル番号に相当する部分の範囲は、チャンネル番号の降順に直線的に減少して、チャンネル番号１に相当する部分で１となる。
【００４５】
これらの領域Ａ，Ａ’において、ビュー角度が互いに１８０°異なり、チャンネル位置が中心チャンネルに関して互いに対称的なデータ同士は同一の値を持つ。ビュー角度の１８０°の相違はビュー数にしてｎ／２である。
【００４６】
領域Ｃは、チャンネル番号ｍに相当する部分がビュー番号ｎ／２−ｗ＋１〜ｎ／２の範囲にわたる。その他のチャンネル番号に相当する部分の範囲は、チャンネル番号の降順に直線的に減少して、チャンネル番号１に相当する部分で１となる。
【００４７】
領域Ｃ’は、チャンネル番号１に相当する部分がビュー番号ｎ−ｗ＋１〜ｎの範囲にわたる。その他のチャンネル番号に相当する部分の範囲は、チャンネル番号の昇順に直線的に減少して、チャンネル番号ｍに相当する部分で１となる。
【００４８】
これらの領域Ｃ，Ｃ’において、ビュー角度が互いに１８０°異なり、チャンネル位置が中心チャンネルに関して互いに対称的なデータ同士は同一の値を持つ。ビュー角度の１８０°の相違はビュー数にしてｎ／２である。
【００４９】
領域Ｂは、チャンネル番号１〜ｍ、ビュー番号１〜ｎ／２の範囲から領域ＡおよびＣを除いた部分であり、領域Ｂ’は、チャンネル番号１〜ｍ、ビュー番号ｎ／２＋１〜ｎの範囲から領域Ａ’およびＣ’を除いた部分である。領域Ｂ，Ｂ’はいずれも平行四辺形をなす。
【００５０】
これら領域Ｂ，Ｂ’においても、ビュー角度が互いに１８０°異なり、チャンネル位置が中心チャンネルに関して互いに対称的なデータ同士は同一の値を持つ。ビュー角度の１８０°の相違はビュー数にしてｎ／２である。
【００５１】
このようなビュー・チャンネルデータについて、ステップ５０８でチャンネル番号変更が行われる。チャンネル番号変更はビュー番号ｎ／２＋１〜ｎのビュー・チャンネルデータについて、チャンネル番号を逆順に付け直す処理である。すなわち、図における右端から左端に向かって順に１，２，３，・・・，ｍの番号を付す。
【００５２】
チャンネル番号の変更はデータ処理装置６０の機能によって行われる。ステップ５０８でチャンネル番号変更を行うデータ処理装置６０は、本発明におけるチャンネル番号変更手段の実施の形態の一例である。
【００５３】
図７に、チャンネル番号変更後のビュー・チャンネルデータ配列の概念図を示す。上記のようなチャンネル番号の付け直しにより、同図に示すように、ビュー番号ｎ／２＋１〜ｎのビュー・チャンネルデータの配列は、図６に示したものの左右を反転したものとなる。
【００５４】
これによって、領域Ａ，Ａ’において、ビュー角度が互いに１８０°異なりチャンネル番号が同一なデータ同士が同一の値を持つようになり、また、領域Ｃ，Ｃ’において、ビュー角度が互いに１８０°異なりチャンネル番号が同一なデータ同士が同一の値を持つようになる。領域Ｂ，Ｂ’のデータも同様である。
【００５５】
次に、ステップ５１０で、このようなビュー・チャンネルデータに対する重み付けが行われる。重み付けはビュー方向に沿って行われる。重み付けはデータ処理装置６０の機能によって行われる。ステップ５１０で重み付けを行うデータ処理装置６０は、本発明における重み係数乗算手段の実施の形態の一例である。
【００５６】
図８に、ビュー方向の重み係数のプロファイル（ｐｒｏｆｉｌｅ）の一例を示す。同図の（１）はチャンネル番号がｉ＝１のビューデータに対する重み係数のプロファイルである。以下、重み係数を単に重みともいう。
【００５７】
同図に示すように、ビュー番号ｗ〜ｎ／２のデータには重み１が付与される。ビュー番号ｗ〜ｎ／２の範囲は１８０°−αの角度範囲に相当する。ビュー番号ｗ〜１のデータにはビュー番号の降順に１から０まで直線的に低減する重みが付与される。ビュー番号ｗ〜１の範囲はファン角度αに相当する。ビュー番号ｎ／２〜ｎ／２＋ｗ−１のデータにはビュー番号の昇順に１から０まで直線的に低減する重みが付与される。ビュー番号ｎ／２〜ｎ／２＋ｗ−１の範囲はファン角度αに相当する。ビュー番号ｎ／２＋ｗ−１〜ｎのデータには重み０が付与される。
【００５８】
この結果、重みプロファイルはビュー番号１〜ｎ／２＋ｗ−１の範囲、すなわち、ビュー角度にして範囲１８０°＋αの範囲において台形状の形状をなす。このような重みを付与することにより、ビュー番号が互いにｎ／２異なる（ビュー角度が１８０°異なる）２つのデータの重みの和は常に１となる。
【００５９】
図８の（２）はチャンネル番号が１＜ｉ＜ｍのビューデータに対する重みプロファイルである。同図に示すように、ビュー番号１＋ｗ（１−ｉ／ｍ）〜ｎ／２−（ｗ・ｉ／ｍ−１）のデータには重み１が付与される。
【００６０】
ビュー番号１＋ｗ（１−ｉ／ｍ）〜１のデータにはビュー番号の降順に１からｉ／ｍまで直線的に低減する重みが付与される。ビュー番号ｎ／２−（ｗ・ｉ／ｍ−１）〜ｎ／２＋ｗ（１−ｉ／ｍ）のデータにはビュー番号の昇順に１から０まで直線的に低減する重みが付与される。
【００６１】
ビュー番号ｎ／２＋ｗ（１−ｉ／ｍ）〜ｎ−（ｗ・ｉ／ｍ−１）のデータには重み０が付与される。ビュー番号ｎ−（ｗ・ｉ／ｍ−１）〜ｎのデータにはビュー番号の昇順に０からｉ／ｍまで直線的に増加する重みが付与される。
【００６２】
ビュー番号ｎ−（ｗ・ｉ／ｍ−１）〜ｎのデータは、ビュー番号−（ｗ・ｉ／ｍ−１）〜１のデータに相当するので、重みプロファイルは破線で示すようにビュー番号−（ｗ・ｉ／ｍ−１）まで延長したものと等価になる。
【００６３】
ビュー番号１＋ｗ（１−ｉ／ｍ）〜ｎ／２−（ｗ・ｉ／ｍ−１）の範囲は１８０°−αの角度範囲に相当する。ビュー番号１＋ｗ（１−ｉ／ｍ）〜−（ｗ・ｉ／ｍ−１）の範囲はファン角度αに相当する。ビュー番号ｎ／２−（ｗ・ｉ／ｍ−１）〜ｎ／２＋ｗ（１−ｉ／ｍ）の範囲はファン角度αに相当する。
【００６４】
これによって、この重みプロファイルも、ビュー角度にして１８０°＋αの範囲において台形状の形状をなす。このような重みを付与することにより、ビュー角度が１８０°異なる２つのデータの重みの和は常に１となる。
【００６５】
図８の（３）はチャンネル番号がｉ＝ｍのビューデータに対する重みプロファイルである。同図に示すように、ビュー番号１〜ｎ／２−ｗ＋１のデータには重み１が付与される。ビュー番号ｎ／２−ｗ＋１〜ｎ／２のデータにはビュー番号の昇順に１から０まで直線的に低減する重みが付与される。
【００６６】
ビュー番号ｎ／２〜ｎ−ｗ＋１のデータには重み０が付与される。ビュー番号ｎ−ｗ＋１〜ｎのデータにはビュー番号の昇順に０から１まで直線的に増加する重みが付与される。
【００６７】
ビュー番号ｎ−ｗ＋１〜ｎのデータは、ビュー番号−（ｗ−１）〜１のデータに相当するので、重みプロファイルは破線で示すようにビュー番号−（ｗ−１）まで延長したものと等価になる。
【００６８】
ビュー番号１〜ｎ／２−ｗ＋１の範囲は１８０°−αの角度範囲に相当する。ビュー番号−（ｗ−１）〜１の範囲はファン角度αに相当する。ビュー番号ｎ／２−ｗ＋１〜ｎ／２の範囲はファン角度αに相当する。
【００６９】
これによって、この重みプロファイルも、ビュー角度にして１８０°＋αの範囲において台形状の形状をなす。このような重みを付与することにより、ビュー角度が１８０°異なる２つのデータの重みの和は常に１となる。
【００７０】
台形状の重みプロファイルの両側の傾斜部分は、上記のような直線的な傾斜とする代わりに、例えば図９に示すように、３次曲線で表される傾斜としても良い。
【００７１】
このようにすることにより、重み１および０の部分から傾斜部分への移行をなめらかにすることができる。なお、この傾斜部分における重みは、ビュー角度が１８０°異なる２つのデータの重みの和が常に１となるようにすることはいうまでもない。本書では、このような曲線的な傾斜部分を持つ概ね台形状の形状も台形状の範疇に含めることとする。
【００７２】
以上のような重みを付与したビュー・チャンネルデータを用いて、ステップ５１２で画像再構成が行われる。画像再構成は、例えばフィルタード・バックプロジェクション法等により行われる。
【００７３】
画像再構成はデータ処理装置６０の機能によって行われる。ステップ５１０で画像再構成を行うデータ処理装置６０は、本発明における画像再構成手段の実施の形態の一例である。
【００７４】
画像再構成に用いられるデータがビュー角度にして１８０°＋αの範囲のデータなので、実質的にハーフリコンによる画像再構成が行われる。これによって、時間分解能が高い断層像を得ることができる。
【００７５】
ビュー・チャンネルデータには上記のような重み付けがなされているので、ハーフリコンには、ビュー角度が１８０°異なり重みの和が常に１となる２つのデータも利用される。これら２つのデータは、画像再構成の過程で結果的に重み付け加算されて利用されることになる。
【００７６】
このため、従来のようにビュー角度範囲が１８０°のビュー・チャンネルデータだけを用いるハーフリコンの場合よりもはるかにアーチファクトが少ない品質の良い画像を得ることができる。また、利用するデータ数が増えたので画像のノイズ（ｎｏｉｓｅ）も従来より低減する。
【００７７】
このような画像がステップ５１４で表示装置６８に表示され、また、記憶装置６６に記憶される。これによって、使用者は表示装置６８に表示された高品質の断層像を観察することができ、的確な画像診断等を行うことができる。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、ハーフリコンにより品質の良い断層像を得るＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置における検出器アレイの模式図である。
【図３】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図４】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図５】図１に示した装置の動作のフロー図である。
【図６】ビュー・チャンネル空間の概念図である。
【図７】ビュー・チャンネル空間の概念図である。
【図８】重み係数のプロファイルの一例を示す図である。
【図９】重み係数のプロファイルの一例を示す図である。
【符号の説明】
２ 走査ガントリ
４ 撮影テーブル
６ 操作コンソール
８ 対象
２０ Ｘ線管
２２ コリメータ
２４ 検出器アレイ
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ
３０ コリメータコントローラ
３４ 回転部
３６ 回転コントローラ
６０ データ処理装置
６２ 制御インタフェース
６４ データ収集バッファ
６６ 記憶装置
６８ 表示装置
７０ 操作装置
４００ ファンビームＸ線
Claims (5)
- ファンビームＸ線による撮影対象の投影に関するファンビームビュー・チャンネルデータを多チャンネルＸ線検出器を通じて少なくとも１８０°に前記ファンビームＸ線のファン角度に相当する角度を加えた角度範囲の複数のビューで獲得し、前記獲得したファンビームビュー・チャンネルデータをパラレルビームＸ線に基づくビュー・チャンネルデータに相当するパラレルビームビュー・チャンネルデータに変換し、前記変換後のパラレルビームビュー・チャンネルデータに基づいて撮影対象の断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
前記変換後のパラレルビームビュー・チャンネルデータについて１８０°を超え３６０°までの角度範囲におけるビューのパラレルビームビュー・チャンネルデータのチャンネル番号を０°から１８０°までの角度範囲におけるビューのパラレルビームビュー・チャンネルデータのチャンネル番号とは逆順の番号に変更するチャンネル番号変更手段と、
前記番号変換後同一チャンネル番号のパラレルビームビュー・チャンネルデータごとに、１８０°に前記ファンビームＸ線のファン角度に相当する角度を加えた角度範囲における複数ビューにわたり最大値が１で最小値が０の概ね台形状のプロファイルを持つ重み係数を乗じる重み係数乗算手段と、
前記重み係数を乗じたパラレルビームビュー・チャンネルデータを用いて撮影対象の断層像を再構成する画像再構成手段と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - ファンビームＸ線による撮影対象の投影に関するファンビームビュー・チャンネルデータを多チャンネルＸ線検出器を通じて少なくとも３６０°の角度範囲の複数のビューで獲得し、前記獲得したファンビームビュー・チャンネルデータをパラレルビームＸ線に基づくパラレルビュー・チャンネルデータに相当するパラレルビームビュー・チャンネルデータに変換し、前記変換後のパラレルビームビュー・チャンネルデータに基づいて撮影対象の断層像を再構成するＸ線ＣＴ装置であって、
前記変換後のパラレルビームビュー・チャンネルデータについて１８０°を超え３６０°までの角度範囲におけるビューのパラレルビームビュー・チャンネルデータのチャンネル番号を０°から１８０°までの角度範囲におけるビューのパラレルビームビュー・チャンネルデータのチャンネル番号とは逆順の番号に変更するチャンネル番号変更手段と、
番号変換後の同一チャンネル番号のパラレルビームビュー・チャンネルデータごとに、１８０°に前記ファンビームＸ線のファン角度に相当する角度を加えた角度範囲における複数ビューにわたり最大値が１で最小値が０の概ね台形状のプロファイルを持つ重み係数を乗じる重み係数乗算手段と、前記重み係数を乗じたパラレルビームビュー・チャンネルデータを用いて撮影対象の断層像を再構成する画像再構成手段と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。 - 前記プロファイルは、１８０°から前記ファン角度を減じた角度範囲に相当する中央部の複数のビューにわたって重み係数が１である、ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 前記プロファイルは、前記中央部の両側において重み係数が１から０まで直線的に減少するものである、ことを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
- 前記プロファイルは、前記中央部の両側において重み係数が１から０まで３次曲線的に減少するものである、ことを特徴とする請求項３に記載のＸ線ＣＴ装置。
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| JPH09510370A (ja) * | 1993-12-20 | 1997-10-21 | イメイトロン インコーポレイテッド | ファン・ビーム・コンピュータ断層写真撮影式スキャナ・システムにおける円錐ビーム誤りを再入及び修正する方法 |
-
2001
- 2001-04-04 JP JP2001105725A patent/JP4607364B2/ja not_active Expired - Lifetime
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