JP5641748B2 - Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及びデータ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、データ処理装置、及びデータ処理方法に関する。

Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と呼ぶことにする）によるスキャン法として、例えば特許文献１に開示されているように、円軌道スキャン（コンベンショナルスキャン）と被検体が載置される天板の移動とを交互に繰り返すスキャン法が知られている。このスキャン法をコーンビーム型（マルチスライス型ともいう）ＣＴにより非常に広い領域をスキャンすることができる。なお円軌道スキャンは、被検体を静止した状態においてＸ線管が円軌道を周回するスキャン法である。

このスキャン法について、円軌道スキャンを３回する場合を例に挙げて説明する。まずＸ線ＣＴ装置は、被検体の第１のスキャン領域に円軌道スキャンを施し、第１スキャン領域に関する投影データセットを収集し、収集された投影データセットに基づいて第１スキャン領域に関するボリュームデータセットを再構成する。再構成法としては、例えば、Ｆｅｌｄｋａｍｐ（ＦＤＫ）再構成が用いられる。次にＸ線ＣＴ装置は、天板をＸ線管とＸ線検出器とに対して相対的に移動し、天板を第２スキャン位置に配置する。次にＸ線ＣＴ装置は、第２スキャン領域に円軌道スキャンを施し、第２スキャン領域に関する投影データセットを収集し、第２スキャン領域に関するボリュームデータセットを発生する。次にＸ線ＣＴ装置は、天板を移動して第３スキャン位置に配置する。そしてＸ線ＣＴ装置は、第３スキャン領域に円軌道スキャンを施し、第３スキャン領域に関する投影データセットを収集し、第３スキャン領域に関するボリュームデータセットを発生する。

しかしながら、上述の技術においては、次のような問題を有する。すなわち、散乱線の分布差、被検体内でのＸ線の線質硬化、コーン角方向に応じたＸ線のエネルギー差等の様々な理由から、同一のＸ線条件でスキャンした場合であっても、解剖学的な同一部位のＣＴ値がスキャン毎に異なる場合がある。この結果、隣り合うボリュームデータセット間の境界面におけるＣＴ値が不連続となる場合がある。このため、隣り合うボリュームデータセット間の境界面のＣＴ値に差が生じてしまう。

特開２００６−２３９３０３号公報

本発明の目的は、ボリュームデータセット間のＣＴ値の不連続を低減可能なＸ線ＣＴ装置、データ処理装置、及びデータ処理方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の局面に係るＸ線コンピュータ断層撮影装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管を回転軸回りに回転可能に支持する第１支持機構と、前記被検体を前記回転軸に沿って移動可能に支持する第２支持機構と、前記回転軸に沿って部分的にオーバラップする又は隣接する複数のスキャン領域に複数のスキャンを実行するために、前記第１支持機構と前記第２支持機構とを制御する制御部と、前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて、円軌道スキャンによる前記複数のスキャン領域にそれぞれ対応する複数のボリュームデータセットを発生する発生部と、前記複数のボリュームデータセットの境界部分のＣＴ値に基づいて前記複数のボリュームデータセットのＣＴ値を補正する境界補正部と、を具備し、前記境界部分は、前記複数のボリュームデータセットのオーバラップ部分又は隣接部分であり、前記境界補正部は、前記ボリュームデータセットのうちの前記オーバラップ部分又は前記隣接部分以外の残りの部分の補正量を、前記中間値と前記オーバラップ部分又は前記隣接部分から前記残りの部分までの距離とに基づいて計算し、前記計算された補正量に従って前記オーバラップ部分又は前記隣接部分のＣＴ値を補正する。

本発明の第３の局面に係るデータ処理方法は、 Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線管を回転軸回りに回転可能に支持する第１支持機構と、前記被検体を前記回転軸に沿って移動可能に支持する第２支持機構と、前記回転軸に沿う位置が異なる複数のスキャン領域をＸ線でスキャンするために、前記第１支持機構と前記第２支持機構とを制御する制御部と、を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置のデータ処理方法であって、前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて円軌道スキャンによる前記複数のスキャン領域に関する複数のボリュームデータセットを発生し、前記複数のボリュームデータセットのうちのオーバラップ又は隣接する２つの境界面間のＣＴ値差に基づいて前記複数のボリュームデータセットのＣＴ値を補正する、ことを具備し、前記補正することは、前記２つの境界面間のＣＴ値差分布を生成し、前記ＣＴ値差分布から高周波成分を除去し、前記高周波成分が除去されたＣＴ値ＣＴ値差分布に基づいて前記２つの境界面に関する２つの補正分布を計算し、前記２つの補正分布に基づいて前記２つの境界面のＣＴ値をそれぞれ補正する、ことを備える。

本発明によれば、ボリュームデータセット間のＣＴ値の不連続を低減可能なＸ線ＣＴ装置、データ処理装置、及びデータ処理方法を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示す図。 第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作の典型的な流れを示す図。 図２のステップＳＴ１において実行される３回の円軌道スキャンの位置関係を示す図。 図２のステップＳＴ１における第１の円軌道スキャンに関するスキャン領域、第２の円軌道スキャンに関するスキャン領域、及び第３の円軌道スキャンに関するスキャン領域の位置関係を示す図。 図２のステップＳＴ１における第１スキャン領域への円軌道スキャンの模式図。 図２のステップＳＴ１における第２スキャン領域への円軌道スキャンの模式図。 図２のステップＳＴ１における第３スキャン領域への円軌道スキャンの模式図。 図２のステップＳＴ１における第１スキャン領域、第２スキャン領域、及び第３スキャン領域の位置関係を示す他の図。 図２のステップＳＴ４において散乱線補正部により実行される散乱線補正処理を説明するための図。 図２のステップＳＴ５において発生された第１ボリュームデータセット、第２ボリュームデータセット、及び第３ボリュームデータセットの模式図。 図２のステップＳＴ６においてエネルギー補正部により実行されるエネルギー補正処理を説明するための図。 図２のステップＳＴ７において図１の境界補正部により実行される境界補正処理の典型的な流れを示す図。 図２のステップＳＴ７における境界補正処理前の第１ボリュームデータセットと第２ボリュームデータセットとに基づくＭＰＲ画像（コロナル断面画像）を示す図。 図２のステップＳＴ７における境界補正処理前の第１ボリュームデータセットに基づくアキシャル断面画像を示す図。 図２のステップＳＴ７における境界補正処理前の第２ボリュームデータセットに基づくアキシャル断面画像を示す図。 図１２のステップＳＴ１１において実行されるＣＴ値差分布の計算処理の説明図。 図１２のステップＳＴ１２において実行される、第１ボリュームデータセットと第２ボリュームデータセットとの境界面に関する高周波成分の除去又は低減処理を示す図。 図１２のステップＳＴ１２において実行される、第２ボリュームデータセットと第３ボリュームデータセットとの境界面に関する高周波成分の除去又は低減処理を示す図。 図１２のステップＳＴ１２における低域通過フィルタを説明するための図。 図１２のステップＳＴ１３において実行される補正量の計算処理を説明するための図。 図１２のステップＳＴ１３において計算される補正量のグラフを示す図。 図２のステップＳＴ７における境界補正処理後の第１ボリュームデータセット、第２ボリュームデータセット、及び第３ボリュームデータセットを模式的に示す図。 本発明の第２実施形態に係るスキャン領域を示す図。 第２実施形態に係る第１スキャン領域、第２スキャン領域、及び第３スキャン領域の位置関係を示す図。 第２実施形態に係る境界補正部により実行される高周波成分の除去又は低減処理の適用箇所を示す図。 第２実施形態に係る境界補正部により実行される境界補正処理を説明するための図。 本発明の第３実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作の典型的な流れを示す図。 本発明の第４実施形態に係る境界補正部により実行される重み付け処理の重みの１例を示す図。 本発明の第４実施形態に係る境界補正部により実行される重み付け処理の重みの他の例を示す図。 本発明の第４実施形態に係る境界補正部により実行される重み付け処理の重みの他の例を示す図。 本発明の変形例２に係る再構成処理部により実行される再構成処理を説明するための図。 本発明の変形例４に係る境界補正部により計算される補正量のグラフを示す図。 本発明の変形例５に係る境界補正部により実行される境界補正処理を説明するための図。 本発明の変形例６に係るコンソール制御部により実行される円軌道スキャンとヘリカルスキャンとの位置関係を示す図。 本発明の変形例６に係るコンソール制御部により実行される円軌道スキャンとヘリカルスキャンとの組み合わせスキャンの流れを示す図。 図３５に示される円軌道スキャンに関するボリュームデータセットの一例を示す図。 図３５に示されるヘリカルスキャンに関するボリュームデータセットの一例を示す図。 図３６に示されるボリュームデータセットと図３７に示されるボリュームデータセットとのオーバラップの一例を示す図。 図３６に示されるボリュームデータセットと図３７に示されるボリュームデータセットとのオーバラップの他の例を示す図。 本発明の変形例７に係る境界補正部により実行される境界補正処理を説明するための図。

以下、本発明の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置、データ処理装置、及びデータ処理方法を図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成を示す図である。図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、架台２、寝台３、及び操作コンソール（データ処理装置）４を備える。

架台２は、Ｘ線管５、Ｘ線検出器６、Ｘ線遮蔽板７ａ、絞り駆動部７ｂ、回転フレーム８、高電圧発生部９、回転駆動部１０、架台制御部１１、及びデータ収集部１２を有する。

Ｘ線管５とＸ線検出器６とは、回転フレーム８に取り付けられている。この回転フレーム８を回転駆動部１０で回転することにより、Ｘ線管５とＸ線検出器６とが、互いに対向した状態で被検体Ｐの周りを回転する。

なお、Ｚ軸は、回転フレーム８の回転軸に規定される。Ｘ軸は、Ｘ線管５のＸ線焦点と検出器６の中心とを結ぶＺ軸に直交する軸に規定される。Ｙ軸は、Ｘ軸及びＺ軸に直交する軸に規定される。このように、ＸＹＺ直交座標系は、Ｘ線管５の回転とともに回転する回転座標系を構成する。なお、＋Ｚ方向及び−Ｚ方向は、スライス方向と呼ばれている。

回転フレーム８を有する支持機構は、Ｘ線管５とＸ線検出器６とを被検体周りを回転可能に支持する。支持機構は回転駆動部１０からの駆動信号の供給を受けて、回転フレーム８を回転するための電動機を有する。

Ｘ線管５は、高電圧発生部９から管電圧の印加及び管電流の供給を受けてＸ線を発生する。

Ｘ線検出器６は、２次元アレイ型検出器（いわゆるマルチスライス型検出器）である。Ｘ線検出器６は、２次元状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。Ｘ線検出素子は、例えば１ｍｍ×１ｍｍの正方の検出面を有する。例えば１０００個のＸ線検出素子がＺ軸を中心とした円弧に沿って配列される。このＸ線検出素子の配列方向はチャンネル方向と呼ばれる。チャンネル方向に沿って配列された複数のＸ線検出素子はＸ線検出素子列と呼ばれる。例えば６４個のＸ線検出素子列は、Ｚ軸で示すスライス方向に沿って配列される。

Ｘ線絞り装置は、Ｘ線遮蔽板７ａと絞り駆動部７ｂとを有する。Ｘ線絞り装置は、被検体Ｐに照射されるＸ線の照射範囲を調整する機能を有する。例えば、絞り駆動部７ｂによりＸ線遮蔽板７ａを移動することにより、スライス方向に関するＸ線の照射範囲を調整できる。

データ収集部（ＤＡＳ）１２は、Ｘ線検出器６からチャンネルごとに電気信号を読み出し、読み出された電気信号を増幅し、増幅された電気信号をディジタル信号に変換する。ディジタル信号は、投影データと呼ばれている。投影データは、データ処理装置４に供給される。なお投影データセットとは、一のボリュームを再構成するのに要する、Ｘ線管５が３６０度回転する間に繰り返し収集される投影データのあつまりをいう。

寝台３は、天板３ａ、天板駆動部３ｂ、及び天板支持機構３ｃを有する。天板３ａ上には、被検体Ｐが載置される。天板支持機構３ｃは、天板３ａをＺ軸に沿って移動可能に支持する。典型的には、天板支持機構３ｃは、天板３ａの長軸がＺ軸に平行するように天板３ａを支持する。天板駆動部３ｂは、架台制御部１１からの制御信号に従って天板支持機構３ｃを駆動し、天板３ａをスライス方向に沿って移動する。回転フレーム８の中央部分には、開口（bore）が形成されている。この開口に、被検体Ｐが載置された天板３ａが挿入される。

操作コンソール４は、コンソール制御部１３、入力部１４、前処理部１５、散乱線補正部１６、再構成処理部１７、線質補正部１８、境界補正部１９、エネルギー補正部２０、合成部２１、画像記憶部２２、画像処理部２３、及び表示部２４を備えている。

コンソール制御部１３は、Ｘ線ＣＴ装置１の制御中枢として機能する。例えば、コンソール制御部１３は、複数のスキャン領域をＸ線でスキャンするために架台制御部１１を制御する。コンソール制御部１３による制御に従って架台制御部１１は、天板駆動部３ｂ、絞り駆動部７ｂ、高電圧発生部９、回転駆動部１０、及びデータ収集部１２を制御する。なお、コンソール制御部１３と架台制御部１１とは、スキャン制御部を構成する。

入力部１４は、操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。入力部１４としては、キーボードやマウス、スイッチ等が利用可能である。

前処理部１５は、データ収集部１２から出力される投影データセットに対して対数変換や感度補正等の前処理を施す。

散乱線補正部１６は、Ｘ線照射範囲内の投影データセットの投影値に基づいて投影データセットに含まれる散乱線成分を除去する。具体的には、散乱線補正部１６は、散乱線補正対象の投影データセット又はその隣接投影データセットの投影値に基づいて散乱線成分を計算し、計算された散乱線成分を散乱線補正対象の投影データセットから減じる。

再構成処理部１７は、ファンビーム再構成やコーンビーム再構成等の画像再構成法に基づいて投影データセットから被検体Ｐ内部の生体情報の画像データセット（ボリュームデータセット）を発生する。ファンビーム再構成は、スライス方向におけるＸ線パスが平行であると仮定した画像再構成法である。コーンビーム再構成は、スライス方向に関するＸ線照射角度（スライス方向に関するＸ線の広がり角度：コーン角）を考慮した画像再構成法である。画像再構成法としては、例えば、Ｆｅｌｄｋａｍｐ（ＦＤＫ）再構成法が用いられる。

なおボリュームデータセットは、Ｚ軸に沿って配列された複数のアキシャル断面画像のデータから構成されるものとする。アキシャル断面画像は、ＸＹ平面に平行な断面に対応する。アキシャル断面画像は、例えば、５１２×５１２のピクセルサイズを有する。また、ボリュームデータセットは、例えば、１２８枚のアキシャル断面画像から構成される。

上述のように第１実施形態においては、複数のスキャン領域がスキャンされる。従って再構成処理部１７は、複数のスキャン領域に関する複数の投影データセットに基づいて複数のスキャン領域に関する複数のボリュームデータセットを発生する。

線質補正部１８は、複数のボリュームデータセットに線質補正処理を施す。線質補正処理としては、例えば２ｎｄ＿ｐａｓｓ＿ＢＣＣ（２ｎｄＢＣＣ）等のビームハードニング補正が用いられる。線質補正部１８は、線質補正処理のための補正量を計算し、計算された補正量に従ってボリュームデータセットのＣＴ値を補正する。

境界補正部１９は、複数のボリュームデータセットの境界部分のＣＴ値に基づいて、複数のボリュームデータセットのＣＴ値を補正する。境界部分とは、２つのボリュームデータセットのオーバラップ部分又は２つのボリュームデータセットの隣接部分である。具体的には、境界補正部１９は、複数のボリュームデータセットの境界部分内の同一位置のピクセル間でのＣＴ値差に基づいて、複数のボリュームデータセットのＣＴ値を補正する。

エネルギー補正部２０は、ボリュームデータセットにエネルギー補正処理を施す。具体的には、エネルギー補正部２０は、エネルギー補正処理のための補正量を計算し、計算された補正量に従ってボリュームデータセットのＣＴ値を補正する。

合成部２１は、複数のスキャン領域全体に関する単一のボリュームデータセットを発生するために、複数のボリュームデータセットを合成する。以下、合成部２１により発生されるボリュームデータセットを合成ボリュームデータセットと呼ぶことにする。

画像記憶部２２は、投影データセット、ボリュームデータセット、及び合成ボリュームデータセットを記憶する。

画像処理部２３は、ボリュームデータセットや合成ボリュームデータセットに各種画像処理を施して表示画像のデータを発生する。表示画像を発生する際の各種設定条件、関心領域の設定等は、操作者による入力部１４への入力に基づいて行われる。

表示部２４は、表示画像を表示する。

なお、操作コンソール４は、専用ハードウェアで構成しても良いし、コンピュータを用いてソフトウェアで同様の機能を実現しても良い。

次に第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作例について説明する。図２は、コンソール制御部１３の制御のもとに行なわれるＸ線ＣＴ装置１の動作の典型的な流れを示す図である。

図２に示すように、まずステップＳＴ１においてコンソール制御部１３は、複数のスキャン領域をＸ線でスキャンするために、架台制御部１１を介して架台２内の各部を間接的に制御する。架台制御部１１は、コンソール制御部１３からの制御に従って、天板駆動部３ｂ、絞り駆動部７ｂ、高電圧発生部９、回転駆動部１０、及びデータ収集部１２等を制御する。これら制御によりコンソール制御部１３は、円軌道スキャンと被検体Ｐの移動とを繰り返し、複数のスキャン領域をＸ線でスキャンする。以下の説明においては、図３に示すように、３回の円軌道スキャンが被検体Ｐに対して実行される場合を例に挙げて説明する。

具体的には、ステップＳＴ１において回転駆動部１０は、回転フレーム８を駆動し、Ｘ線管５とＸ線検出器６とをＺ軸回りに回転する。回転中、Ｘ線管５は、高電圧発生部９からの高電圧に応じてＸ線を発生する。また、Ｘ線遮蔽板７ａは、スキャン条件に応じた照射範囲にＸ線の立体角を限定する。

次に、ステップＳＴ２においてデータ収集部１２は、Ｘ線検出器６を介して投影データを収集する。より詳細には、データ収集部１２は、Ｘ線検出器６からチャンネルごとに出力される電気信号を増幅し、増幅された電気信号を投影データに変換する。この投影データは、操作コンソール４に供給する。

図４に示すように、３回の円軌道スキャンに関するイメージング領域ＦＯＶは、スライス方向に沿ってアレンジされる第１スキャン領域Ａ１、第２スキャン領域Ａ２、第３スキャン領域Ａ３により構成される。これら３つのスキャン領域Ａ１、Ａ２、Ａ３は部分的にオーバラップする、又は隣接するように設定される。スキャン領域Ａ１、Ａ２、Ａ３は、それぞれ１回（一周）の円軌道スキャン（スライス方向に沿う天板３ａの移動を行なわない状態でのスキャン、すなわち、非ヘリカルスキャン）によりスキャンされる。３回の非連続的な円軌道スキャンは、スキャン領域Ａ１、Ａ２、Ａ３にそれぞれ対応する３つの投影データセットを揃える。３つの投影データセットに基づいて３つのボリュームデータセットが再構成される。各ボリュームデータセットは、複数のアキシャル断面画像から構成されるものとして説明する。

より詳細には、まずステップＳＴ１において、コンソール制御部１３は、図５に示すように被検体Ｐの第１スキャン領域Ａ１について１回目の円軌道スキャンを実行する。１回目の円軌道スキャンが終了するとコンソール制御部１３は、被検体（人体）Ｐが載置された天板３ａをスライス方向に沿って移動し、天板３ａを第２スキャン領域Ａ１のスキャン位置に配置する。次にコンソール制御部１３は、図６に示すように、第２スキャン領域Ａ２について２回目の円軌道スキャンを実行する。２回目の円軌道スキャンが終了するとコンソール制御部１３は、スライス方向に沿って天板３ａを移動し、天板３ａを第３スキャン領域Ａ３のスキャン位置に配置する。そしてコンソール制御部１３は、図７に示すように、第３スキャン領域Ａ３について３回目の円軌道スキャンを実行する。

図８に示すように、イメージング領域ＦＯＶは、Ｚ軸を中心とした円柱形状を有する。上述のようにイメージング領域ＦＯＶは、第１スキャン領域Ａ１、第２スキャン領域Ａ２、及び第３スキャン領域Ａ３からなる。３つのスキャン領域Ａ１、Ａ２、Ａ３は、部分的にオーバラップする。各オーバラップ部分ＶＯ１、ＶＯ２には、少なくとも１枚のアキシャル断面画像が含まれる。

すなわち、１回目の円軌道スキャンにより得られるアキシャル断面画像と２回目の円軌道スキャンにより得られるアキシャル断面画像のうち、第１スキャン領域と第２スキャン領域との境界面Ｂ１において、同じ部分のアキシャル断面画像が２枚存在する。同様に２回目の円軌道スキャンにより得られるアキシャル断面画像と３回目の円軌道スキャンにより得られるアキシャル断面画像のうち、第２スキャン領域と第３スキャン領域との境界面Ｂ２において、同じ部分の断面画像が２枚存在するようになっている。

なお、スキャン領域Ａ１、Ａ２、Ａ３が正確に隣接するようにアレンジされる場合、３つのボリュームデータセットの隣接部分のアキシャル断面画像を用いて境界補正処理のための補正量が算出される。

ステップＳＴ３において前処理部１５は、データ収集部１２から出力される投影データセットに対して対数変換処理や感度補正等の前処理を施す。前処理が施された投影データセットは、散乱線補正部１６に供給される。

ステップＳＴ４において散乱線補正部１６は、投影データセットに含まれる散乱線成分を除去する。図９に示すように、散乱線は、例えばＸ線投影パス上の物質において発生する。このため、例えば、被検体Ｐの構造や部位に応じて散乱線の分布差が生じる。散乱線は、アーチファクトの原因となる。したがって、散乱線に由来するアーチファクト低減のため、散乱線補正部１６は、投影データセットに散乱線補正処理を施す。具体的には、散乱線補正部１６は、散乱線補正対象の投影データ又は隣接投影データの投影値に基づいて推定散乱線成分値を計算する。次に散乱線補正部１６は、散乱線補正対象の投影データに散乱線補正を施すために、計算された推定散乱線成分値を散乱線補正対象の投影データの投影値から減ずる。散乱線補正処理後の投影データセットは、再構成処理部１７に供給される。

ステップＳＴ５において再構成処理部１７は、例えば、Ｆｅｌｄｋａｍｐ（ＦＤＫ）再構成法等の再構成方法に基づいて、第１スキャン領域Ａ１に関する投影データセットから第１ボリュームデータセットＶ１を発生し、第２スキャン領域Ａ２に関する投影データセットから第２ボリュームデータセットＶ２を発生し、第３スキャン領域Ａ３に関する投影データセットから第３ボリュームデータセットＶ３を発生する。図１０に示すように、ボリュームデータセットＶ１、Ｖ２、Ｖ２は、それぞれ円柱形状に対応している。再構成されたボリュームデータセットＶ１、Ｖ２、Ｖ３は、線質補正部１８に供給される。

ステップＳＴ６において線質補正部１８は、被検体Ｐの構造に依存して生じるＸ線の線質硬化を補正するために、ボリュームデータセットに２ｎｄＢＣＣ等の線質補正処理を施す。以下に２ｎｄＢＣＣによる線質補正処理の動作例を説明する。まず線質補正部１８は、入力部１４を介して予め設定された画像表示エリア（ＦＯＶ）に関する投影データセットに基づいてオリジナル画像を再構成する。次に線質補正部１８は、再構成されたオリジナル画像における骨の部分のＸ線パス長と水等の無機質の部分のＸ線パス長とを計算する。次に線質補正部１８は、骨の部分のビームハードニング量と水等の無機質の部分のビームハードニング量とを計算する。線質補正部１８は、骨の部分のビームハードニング量と無機質の部分のビームハードニング量とに基づいて補正成分の投影データセットを計算する。次に線質補正部１８は、補正成分の投影データセットに基づいて補正画像を再構成する。次に線質補正部１８は、補正画像とオリジナル画像とに基づいてＢＨＣ補正された画像を発生する。具体的には、線質補正部１８は、ＢＨＣ補正された画像を発生するために、補正画像とオリジナル画像とを加算する。ＢＨＣ補正された画像のデータは、境界補正部１９とエネルギー補正部２０とに供給される。

ステップＳＴ７において、合成部２１は、イメージング領域ＦＯＶに関する単一の合成ボリュームデータセットＶ０を発生するために、ボリュームデータセットＶ１、ボリュームデータセットＶ２、及びボリュームデータセットＶ３を合成する。この合成処理には、境界補正部１９による境界補正処理が組み込まれている。ステップＳＴ７において境界補正部１９は、線質補正処理後のボリュームデータセットＶ１、ボリュームデータセットＶ２、及びボリュームデータセットＶ３に境界補正処理を施す。境界補正部１９により境界補正処理の説明は後述する。

また、合成部２１による合成処理には、エネルギー補正部２０によるＸ線のエネルギー補正処理が組み込まれている。以下にエネルギー補正部２０によるＸ線のエネルギー補正処理について説明する。Ｘ線は、エネルギーが低いほど吸収されやすく、エネルギーが高いほど透過しやすい。ところで、図１１に示すように、Ｘ線管５の陰極５ｂからの電子ビームは、陽極５ａに衝突する。陽極５ａ中の電子ビームのパス長に応じて、陽極５ａに吸収される低エネルギーＸ線量が異なる。従ってＸ線管５から発生されるＸ線のエネルギー分布が不均一になる。この影響によりＸ線検出器６のＸ線検出素子列の位置に応じてＣＴ値が変化する。ステップＳＴ７においてエネルギー補正部２０は、このマルチスライス型のＸ線検出器６のスライス方向両端の画像間でＣＴ値のずれを解消するように補正処理を施す。

次に、ステップＳＴ７において境界補正部１９により行なわれる境界補正処理の典型的な流れを説明する。図１２は、境界補正処理の典型的な流れを示す図である。

図１３は、境界補正処理前の第１ボリュームデータセットＶ１と第２ボリュームデータセットＶ２とに基づくＭＰＲ画像（コロナル断面画像）を模式的に示す。なおコロナル断面は、ＹＺ平面に対応する。図１３に示すように、第１ボリュームデータセットＶ１と第２ボリュームデータセットＶ２との境界面Ｂ１にＣＴ値の段差が生じている。図１４は、第１ボリュームデータセットＶ１に含まれる境界面Ｂ１のアキシャル断面画像Ｉ１を示す。図１５は、第２ボリュームデータセットＶ２に含まれる境界面Ｂ１のアキシャル断面画像Ｉ２を示す。

まず、ステップＳＴ１１において境界補正部１９は、図１６に示すように、２つのボリュームデータセットＶ（Ｖ１、Ｖ２）との単一の境界面に関する２枚のアキシャル断面画像Ｉ（Ｉ１、Ｉ２）からＣＴ値差分布を発生する。２枚のアキシャル断面画像の一方は、第１ボリュームデータセットＶ１に含まれる。２枚のアキシャル断面画像の他方は、第２ボリュームデータセットＶ２に含まれる。すなわちアキシャル断面画像Ｉ１とアキシャル断面画像Ｉ２とは、オーバラップしている。境界補正部１９は、解剖学的な同一断面に関するアキシャル断面画像Ｉ１とアキシャル断面画像Ｉ２との間のＣＴ値差分布Ｇ１を発生する。アキシャル断面画像Ｉ１を構成する複数のピクセルに関する複数のＣＴ値から、アキシャル断面画像Ｉ２を構成する複数のピクセルに関する複数のＣＴ値をピクセル位置を揃えて差分することにより、複数のＣＴ値差が計算される。ＣＴ値差分布Ｇ１は、複数のＣＴ値差の空間的分布として定義される。

以上により境界補正部１９は、図１７に示すように、境界面Ｂ１に関するＣＴ値差分布Ｇ１を発生することが出来る。この処理の数式表現は、Ｇ１＝Ｉ１−Ｉ２である。

同様に、境界補正部１９は、全ての境界面に関するＣＴ値差分布を発生する。すなわち境界補正部１９は、ボリュームデータセットＶ２とボリュームデータセットＶ３との間の境界面Ｂ２に関するＣＴ値差分布Ｇ２を発生する。この処理の数式表現は、Ｇ２＝Ｉ２−Ｉ３である。

ステップＳＴ１２において境界補正部１９は、ＣＴ値差分布から高周波成分を低減又は除去する。基本的にＣＴ値差分布は、高周波成分を有していない。従って境界補正部１９は、図１７と図１８とに示すように、例えばＮ×Ｎマトリクスを有する低域通過フィルタをＣＴ値差分布Ｇ１、Ｇ２の全面にかける。境界補正部１９は、ＣＴ値差分布Ｇ１に低域通過フィルタをかけることにより、高周波成分が低減又は除去されたＣＴ値差分布Ｈ１を発生する。同様に巨海保西部１９は、ＣＴ値差分布Ｇ２に低域通過フィルタをかけることにより、高周波成分が低減又は除去されたＣＴ差分布Ｈ２を発生する。なお、低域通過フィルタは、図１９に示すように、ＣＴ値差分布Ｇ１、Ｇ２に含まれる低周波数成分の強度を変化させず、ＣＴ値差分布Ｇ１、Ｇ２に含まれる高周波数成分を低減又は除去する。

さらにステップＳＴ１３において境界補正部１９は、最終的なＣＴ値差分布Ｈ１，Ｈ２に基づいて、境界面におけるＣＴ値の補正量を計算する。例えば、境界補正部１９は、ＣＴ値差の中間値を補正量に決定する。補正量は、アキシャル断面画像Ｉ１やアキシャル断面画像Ｉ２を構成する複数のピクセル毎に設定される。図２０に示す１つのピクセルＰ１に注目して説明する。

図２１は、ピクセルＰ１における境界面Ｂ１のＣＴ値差Ｈ１と境界面Ｂ２のＣＴ値差Ｈ２とを示す。境界補正部１９は、ＣＴ値差Ｈ１の１／２の値を境界面Ｂ１のＣＴ値補正量に決定する。具体的には、境界補正部１９は、境界面Ｂ１における第１ボリュームデータセットＶ１の補正量Ｄ１を＋Ｈ１／２に決定する。また、境界補正部１９は、境界面Ｂ１における第２ボリュームデータセットＶ２の補正量Ｄ２を−Ｈ１／２に決定する。同様に境界補正部１９は、境界面Ｂ２における第２ボリュームデータセットＶ２の補正量Ｄ３を＋Ｈ２／２に決定する。また、境界補正部１９は、境界面Ｂ２における第３ボリュームデータセットＶ３の補正量Ｄ４を−Ｈ２／２に決定する。以上により境界面におけるボリュームデータセットＶ１、Ｖ２、及びＶ３の補正量が決定される。

なお上述の説明においてオーバラップ部分には、単一のアキシャル断面画像が含まれるとした。しかしながら、第１実施形態はこれに限定されない。例えば、オーバラップ部分には、スライス方向に沿って配列される複数のアキシャル断面画像を含んでも良い。この場合、境界補正部１９は、オーバラップ部分に含まれる各アキシャル断面画像について補正量を決定するために、各アキシャル断面画像にステップＳＴ１１、ＳＴ１２、及びＳＴ１３を施す。これにより、オーバラップ部分の補正量が決定される。

ステップＳＴ１４において境界補正部１９は、イメージング領域ＦＯＶ（合成ボリュームデータセットＶ０）の端面Ｂ０、端面Ｂ３の補正量をゼロに決定する。以上により、図２１に示すように、端面Ｂ０、端面Ｂ３、境界面Ｂ１、及び境界面Ｂ２の補正量が決定される。

ステップＳＴ１５において境界補正部１９は、各ボリュームデータセットＶ１、Ｖ２、Ｖ３における境界面（オーバラップ部分）及び端面以外の領域（以下、非オーバラップ部分と呼ぶことにする）のＣＴ値の補正量を計算する。例えば図２１に示すように境界補正部１９は、非オーバラップ部分を構成する複数のピクセルの各々について、線形補間に基づいて補正量を計算する。具体的には、境界補正部１９は、第１ボリュームデータセットＶ１の端面Ｂ０の補正量“０”と境界面Ｂ１の補正量“Ｄ１”とから線形補間に基づいて非オーバラップ部分の補正量を計算する。例えば、ピクセルＰ１の補正量の計算を例に挙げて説明する。第１ボリュームデータセットＶ１上のピクセルＰ１の非オーバラップ部分の補正量は、端面Ｂ０の補正量“０”と境界面Ｂ１の補正量“Ｄ１”とを結ぶ直線により規定される。同様に第２ボリュームデータセットＶ２上のピクセルＰ１の非オーバラップ部分の補正量は、境界面Ｂ１の補正量“Ｄ２”と、境界面Ｂ２の補正量“Ｄ３”とを結ぶ直線により規定される。同様に第３ボリュームデータセットＶ３上のピクセルＰ１の非オーバラップ部分の補正量は、境界面Ｂ２の補正量“Ｄ４”と端面Ｂ３の補正量“０”とを結ぶ直線により規定される。境界補正部１９は、Ｎ×Ｎの全てのピクセル（Ｐ１、Ｐ２、…Ｐ５１２×５１２）について補正量を計算するために、この処理をＮ×Ｎの全てのピクセルについて施す。

以上により第１ボリュームデーセットＶ１、第２ボリュームデータセットＶ２、及び第３ボリュームデータセットＶ３の補正量（すなわち合成ボリュームデータセットＶ０の補正量）が決定される。

なお補正方法は、上記に限られるものではない。例えば境界補正部１９は、２つのアキシャル断面画像の平均ＣＴ値を、各アキシャル断面画像のＣＴ値に置き換えても良い。

ステップＳＴ１６において境界補正部１９は、図２２に示すように、ステップＳ１３、ステップＳＴ１４、及びステップＳＴ１５において決定された補正量に基づいてボリュームデータセットＶ１、ボリュームデータセットＶ２、及びボリュームデータセットＶ３のＣＴ値を補正する。これにより、ボリュームデータセットＶ１、ボリュームデータセットＶ２、及びボリュームデータセットＶ３のＣＴ値が空間上で滑らかに連続される。

以上で境界補正部１９による境界補正処理が終了する。なお上記の説明においては、ボリュームデータセットのオーバラップ部分と非非オーバラップ部分との両方に境界補正処理を施すとした。しかしながら、境界補正処理は、これに限定されない。例えば、境界補正部１９は、ボリュームデータセットのオーバラップ部分のみに境界補正処理を施してもよい。

境界補正部１９による境界補正処理が終了すると、合成部２１は、境界補正処理が施された第１ボリュームデータセット、第２ボリュームデータセット、及び第３ボリュームデータセットに基づいて合成ボリュームデータセットを発生する。

以上でステップＳＴ７が終了する。

ステップＳＴ７が終了されると、図２に示すように、ステップＳＴ８において画像記憶部２２は、合成ボリュームデータセットを記憶する。

ステップＳＴ９において画像処理部２３は、画像記憶部２１に記憶されたボリュームデータセットに対して各種画像処理を施して２次元状の表示画像のデータセットを発生する。表示画像を発生する際の各種設定条件、関心領域の設定等は、操作者による入力部１４への入力に基づいて行われる。

ステップＳＴ１０において表示部２４は、画像処理部２３により発生された表示画像を表示する。

ステップＳＴ１０が行なわれるとＸ線ＣＴ装置１による動作が終了する。

なお各処理の順番は、図２に示す順番に限定されない。例えば合成処理の後に境界補正処理が行なわれても良いし、境界補正処理の後に合成処理が行なわれても良い。

第１実施形態によれば、Ｘ線ＣＴ装置１は、上述の境界補正処理により、スライス方向（コーン角方向）に応じたＸ線エネルギーの変化に起因するボリュームデータセット間のＣＴ値の不連続を低減することができる。Ｘ線ＣＴ装置１は、隣り合うボリュームデータセット間のＣＴ値の空間的な連続性を向上させることができる。Ｘ線ＣＴ装置１は、ボリューム領域の両端でのＣＴ値の差を低減することができる。またＸ線ＣＴ装置１は、隣り合うボリュームデータセットをオーバラップさせることにより、容易に境界補正処理における補正量を計算することができる。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態に係る動作例について説明する。なお、第２実施形態と第１実施形態とは、スキャン領域の形状（ボリュームデータセットの形状）と境界補正処理とが異なる。従って第２実施形態に係るスキャン領域の形状と境界補正処理以外についての説明は、省略する。

図２３に示すように、第２実施形態に係るスキャン領域の形状は、底辺周りに台形を回転することにより得られる形状に設定される。第２実施形態に係るスキャン領域は、円柱状の部分と円錐状の部分とを含む。なお、円錐部分は、照射されるＸ線のコーン角方向の広がりにより生じる。円錐部分の内側においては、再構成に必要十分な投影データセットが収集されるため、画像劣化が生じない。しかし、円錐部分の外側においては、再構成に必要十分な投影データセットが収集されないため、画質劣化が生じてしまう。なお、上記第１実施形態におけるスキャン領域の形状は、図８に示すように、円柱形状に設定されていた。

第２実施形態においては、図２４に示すように第１スキャン領域Ａ１と第２スキャン領域Ａ２とがオーバラップされる。具体的には、円柱部分内の境界面Ｂ１において少なくとも１枚のアキシャル断面がオーバラップし、且つ円錐部分全体がオーバラップするようにスキャン領域Ａ１と第２スキャン領域Ａ２とが位置決めされる。同様に、円柱部分内の境界面Ｂ２において少なくとも１枚のアキシャル断面がオーバラップし、且つ円錐部分全体がオーバラップするように第２スキャン領域Ａ２と第３スキャン領域Ａ３とが位置決めされる。すなわち、第１実施形態よりも多数のアキシャル断面がオーバラップする。

次に第２実施形態に係る境界補正部１９による境界補正処理について説明する。

なお、境界補正部１９は、境界補正処理のステップＳＴ１１に先立って、各ボリュームデータセットに含まれる高周波成分を低域通過フィルタ（ＬＰＦ）により除去又は低減する。図２５は、低域通過フィルタの適用箇所Ｒ１と非適用箇所Ｒ２とを模式的に示す図である。図２５に示すように、適用箇所Ｒ１は、オーバラップ部分ＶＯを含む全てのアキシャル断面画像である。換言すれば、適用箇所Ｒ１は、ボリュームデータセットのスライス方向に関する端部分である。低域通過フィルタの適用により、ＣＴ値差分布に含まれる高周波数成分が低減され、ひいては境界補正処理に関する補正精度が向上する。なお、低域通過フィルタの適用は、第１実施形態においても、ステップＳＴ１１に先立って行なわれても良い。

ステップＳＴ１１において境界補正部１９は、オーバラップしているアキシャル断面に関する２枚のアキシャル断面画像からＣＴ値差分布を発生する。境界補正部１９は、オーバラップ部分に含まれるアキシャル断面毎にＣＴ値差分布を発生する。

次にステップＳＴ１２において境界補正部１９は、ＣＴ値差分布から高周波成分を除去することにより最終的なＣＴ値差分布を発生する。

図２６に示すように、ピクセルＰ１に注目すると、オーバラップ部分ＶＯ１においてＣＴ値差分曲線Ｈ３が得られ、オーバラップ部分ＶＯ２においてＣＴ値差分曲線Ｈ４が得られる。なおＣＴ値差曲線は、スライス方向の位置に応じたＣＴ値差の変化を示す。ＣＴ値差曲線Ｈ３とＣＴ値差曲線Ｈ４とは、スライス方向に滑らかに増減する。

ステップＳＴ１３において境界補正部１９は、ＣＴ値差曲線Ｈ３の１／２の値に基づいてボリュームデータセットＶ１のオーバラップ部分ＶＯ１の補正量“Ｄ１”、ボリュームデータセットＶ２の補正量“Ｄ２”を計算する。同様に、境界補正部１９は、ＣＴ値曲線Ｈ４の１／２の値に基づいてボリュームデータセットＶ２のオーバラップ部分ＶＯ２の補正量“Ｄ３”、ボリュームデータセットＶ３のオーバラップ部分ＶＯ２の補正量“Ｄ４”を計算する。第１実施形態と同様に、Ｈ３＝Ｉ１−Ｉ２、Ｈ４＝Ｉ２−Ｉ３、Ｄ１＝＋Ｈ３／２、Ｄ２＝−Ｈ３／２、Ｄ３＝＋Ｈ４／２、Ｄ４＝−Ｈ４／２である。

ステップＳＴ１４において境界補正部１９は、合成ボリュームデータセットＶ０の端面Ｂ０における補正量と端面Ｂ３における補正量とをゼロに決定する。以上により、合成ボリュームデータセットＶ０の両端面における補正量とオーバラップ部分における補正量とが決定される。

ステップＳＴ１５において境界補正部１９は、ボリュームデータセットの非オーバラップ部分の補正量を計算する。例えば、図２６に示すように、境界補正部１９は、第１ボリュームデータセットＶ１の非オーバラップ部分ＶＮ１、第２ボリュームデータセットＶ２の非オーバラップ部分ＶＮ２、第３ボリュームデータセットＶ３の非オーバラップ部分ＶＮ３の補正量を非線形補間に基づいて計算する。具体的には、非オーバラップ部分ＶＮ１のピクセルＰ１の補正量は、第１ボリュームデータセットＶ１の端面の補正量“０”と他端の補正量“Ｄ１”とから非線形補間に基づいて計算される。非線形補間としては、例えば、サイン関数や、コサイン関数、スプライン関数等の多項式近似等に基づく。同様に境界補正部１９は、非オーバラップ部分ＶＮ２のピクセルＰ１の補正量を、第２ボリュームデータセットＶ２のＶ１側の境界面の補正量とＶ３側の境界面の補正量とから非線形補間に基づいて計算する。また、境界補正部１９は、非オーバラップ部分ＶＮ３のピクセルＰ１の補正量を、第３ボリュームデータセットＶ３のＶ２側の境界面の補正量と端面の補正量“０”とから非線形補間に基づいて計算する。

境界補正部１９は、ピクセルＰ１について説明した上記の補正量の計算処理を、Ｎ×Ｎの全てのピクセルについて同様に計算する。これにより合成ボリュームデータセットＶ０全体における補正量が決定される。

ステップＳＴ１６において境界補正部１９は、ステップＳＴ１３、ＳＴ１４、及びＳＴ１５において決定された補正量に基づいて、第１ボリュームデータセットＶ１、第２ボリュームデータセットＶ２、及び第３ボリュームデータセットＶ３のＣＴ値を補正する。以上により境界補正処理が完了する。この境界補正処理により、合成ボリュームデータセットＶ０内におけるＣＴ値の空間的な連続性が向上する。

上述のように、第２実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに第２実施形態におけるオーバラップ部分は、第１実施形態におけるオーバラップ部分よりも大きい。従って第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置よりも、ボリュームデータセット間のＣＴ値変化をより滑らかにすることができる。

［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について説明する。なお第３実施形態に係る境界補正部１９は、投影データセットに境界補正処理を施す。第３実施形態と第１実施形態とは、境界補正処理のみが異なる。従って第３実施形態に係る境界補正処理以外の処理についての説明は、省略する。

第３実施形態では、図２７に示すように、再構成処理部１７による再構成処理に境界補正部１９により境界補正処理が組み込まれている。例えば、境界補正部１９は、ステップＳＴ５における再構成処理の際に、複数の円軌道スキャンにより収集された投影データセットに重み付け処理を施す。そして再構成処理部１７は、重み付け処理が施された投影データセットに加算平均処理を施す。

以下に、第１スキャン領域に関する投影データセット（以下、第１投影データセットと呼ぶことにする）と第２スキャン領域に関する投影データセット（以下、第２投影データセットと呼ぶことにする）とが境界補正の処理対象である場合を具体例に挙げて説明する。なお、第１スキャン領域と第２スキャン領域とは、解剖学的に同一なオーバラップ部分を有する。換言すれば、第１投影データセットは、オーバラップ部分のアキシャル断面に関する成分（以下、オーバラップ断面成分と呼ぶことにする）と非オーバラップ部分のアキシャル断面に関する成分（以下、非オーバラップ断面成分と呼ぶことにする）とを有する。同様に、第２投影データセットは、オーバラップ断面成分と非オーバラップ断面成分とを有する。第１投影データセットのオーバラップ断面成分と第２投影データセットのオーバラップ断面成分とは、解剖学的に同一なオーバラップ部分に由来する。

例えば、第１スキャン領域内のオーバラップ部分に関する複数のアキシャル断面と第２スキャン領域内のオーバラップ部分に関する複数のアキシャル断面とがそれぞれオーバラップする場合を例に挙げて説明する。ここで、オーバラップ部分に含まれるアキシャル断面のうちの、最も第１スキャン領域の中央部に近いアキシャル断面を第１アキシャル断面、オーバラップ部分の中央部のアキシャル断面を中央アキシャル断面、そして最も第２スキャン領域の中央部に近いアキシャル断面を第２アキシャル断面と呼ぶことにする。

例えば、境界補正部１９は、第１投影データセットの第１アキシャル断面に関するオーバラップ断面成分に重み“９０％”、第２投影データセットの第１アキシャル断面に関するオーバラップ断面成分に重み“１０％”を付す。境界補正部１０は、第１投影データセットの中央アキシャル断面に関するオーバラップ断面成分に重み“５０％”、第２投影データセットの中央アキシャル断面に関するオーバラップ断面成分に重み“５０％”を付す。また、境界補正部１９は、第１投影データセットの第２アキシャル断面に関するオーバラップ断面成分に重み“１０％”、第２投影データセットの第２アキシャル断面に関するオーバラップ断面成分に重み“９０％”を付す。

第３実施形態においても、第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果が得られる。また、第３実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、再構成処理の際に境界補正を行うことにより、第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１や第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１よりも、境界補正処理に関する処理量を低減したり、処理時間を短縮したりすることができる。

［第４実施形態］
第４実施形態に係る境界補正部１９は、重み付け処理に基づく境界補正処理をボリュームデータセットに施す。以下、第４実施形態に係る境界補正処理について説明する。なお第４実施形態と第１実施形態とは、境界補正処理のみ処理内容が異なる。従って第４実施形態に係る境界補正処理以外の処理についての説明は、省略する。

以下に、第１ボリュームデータセットと第２ボリュームデータセットと第３ボリュームデータセットとが境界補正処理の処理対象である場合を具体例に挙げて説明する。なお、第１ボリュームデータセットと第２ボリュームデータセットとは、オーバラップ部分を共有している。また、第２ボリュームデータセットと第３ボリュームデータセットともオーバラップ部分を共有している。第１ボリュームデータセットと第２ボリュームデータセットと第３ボリュームデータセットとは、それぞれオーバラップ部分と非オーバラップ部分とを有している。第１ボリュームデータセットのオーバラップ部分と第２ボリュームデータセットのオーバラップ部分とは、解剖学的に同一なオーバラップ部分に対応する。第２ボリュームデータセットのオーバラップ部分と第３ボリュームデータセットのオーバラップ部分とは、解剖学的に同一なオーバラップ部分に対応する。

図２８は、境界補正部１９による重み付け処理に利用される重みの１例を示す図である。図２８に示すように、境界補正部１９は、第１ボリュームデータセットＶ１の非オーバラップ部分ＶＮ１のＣＴ値と第２ボリュームデータセットＶ２の非オーバラップ部分ＶＮ２のＣＴ値と第３ボリュームデータセットＶ３の非オーバラップ部分ＶＮ３のＣＴ値とに重み“１”を乗じる。すなわち、境界補正部１９は、非オーバラップ部分ＶＮ１のＣＴ値と非オーバラップ部分ＶＮ２のＣＴ値と非オーバラップ部分ＶＮ３のＣＴ値とを変化させない。

また図２８に示すように、境界補正部１９は、Ｚ位置に応じて異なる値を有する重みをオーバラップ部分に乗じる。具体的には、境界補正部１９は、第１ボリュームデータセットＶ１と第２ボリュームデータセットＶ２とのオーバラップ部分ＶＯ１のＣＴ値に線形的な重みを乗じる。また、境界補正部１９は、第２ボリュームデータセットＶ２と第３ボリュームデータセットＶ３とのオーバラップ部分ＶＯ２のＣＴ値に線形的な重みを乗じる。以下に第２ボリュームデータセットＶ２のオーバラップ部分ＶＯ１とオーバラップ部分ＶＯ２とを例に挙げてオーバラップ部分の重み付け処理について具体的に説明する。第２ボリュームデータセットＶ２の第１オーバラップ部分ＶＯ１の重みは、例えば、非オーバラップ部分ＶＮ１側の端（以下、第１外端と呼ぶことにする）ＯＥ１において“０”を有し、他端（以下、第１内端と呼ぶことにする）ＩＥ１において“１”を有する。そして第１外端ＯＥ１と第１内端ＩＥ１との間の第２ボリュームデータセットＶ２の第１オーバラップ部分ＶＯ１の重みは、第１内端ＩＥ１の重み“０”と第１外端ＩＥ１の重み“１”とに基づく線形補間により決定される。同様に、第２ボリュームデータセットＶ２のオーバラップ部分ＶＯ２の重みは、非オーバラップ部分ＶＮ３側の端（以下、第２外端と呼ぶことにする）ＯＥ２において“０”を有し、他端（以下、第２内端と呼ぶことにする）ＩＥ２において“１”を有する。そして第２外端ＯＥ２と第２内端ＩＥ２との間の第２ボリュームデータセットＶ２の第２オーバラップ部分の重みは、第２内端ＩＥ２の重み“０”と第２外端ＩＥ２の重み“１”とに基づく線形補間により決定される。

同様にして第１ボリュームデータセットＶ１のオーバラップ部分ＶＯ１の重みと第３ボリュームデータセットＶ３のオーバラップ部分ＶＯ２の重みとが線形補間に基づいて決定される。なお同一のＺ位置における重みの合計が“０”になるように、各ボリュームデータセットＶ１、Ｖ２、Ｖ３の重みは決定される。

図２９は、境界補正部１９による重み付け処理の重みの他の例を示す図である。図２９に示すように、境界補正部１９は、第１ボリュームデータセットＶ１の非オーバラップ部分ＶＮ１のＣＴ値と第２ボリュームデータセットＶ２の非オーバラップ部分ＶＮ２のＣＴ値と第３ボリュームデータセットＶ３の非オーバラップ部分ＶＮ３のＣＴ値とに重み“１”乗じる。境界補正部１９は、第１ボリュームデータセットＶ１と第２ボリュームデータセットＶ２とのオーバラップ部分ＶＯ１のＣＴ値に非線形的な重みを乗じる。また、境界補正部１９は、第２ボリュームデータセットＶ２と第３ボリュームデータセットＶ３との非オーバラップ部分ＶＯ２のＣＴ値に非線形的な重みを乗じる。例えば、第２ボリュームデータセットＶ２の第１オーバラップ部分ＶＯ１の重みは、第１外端ＯＥ１において“０”を有し、第１内端ＩＥ１において“１”を有する。そして第１外端ＯＥ１と第１内端ＩＥ１との間の第２ボリュームデータセットＶ２の第１オーバラップ部分ＶＯ１の重みは、第１内端ＩＥ１の重み“０”と第１外端ＩＥ１の重み“１”とに基づく非線形補間により決定される。非線形補間は、例えば、サイン関数や、コサイン関数、スプライン関数等の多項式近似等に基づく。同様に、第２ボリュームデータセットＶ２のオーバラップ部分ＶＯ２の重みは、第２外端ＯＥ２において“０”を有し、第２内端ＩＥ２において“１”を有する。そして第２外端ＯＥ２と第２内端ＩＥ２との間の第２ボリュームデータセットＶ２の第２オーバラップ部分ＶＯ２の重みは、第２内端ＩＥ２の重み“０”と第２外端ＩＥ２の重み“１”とに基づく非線形補間により決定される。

同様にして第１ボリュームデータセットＶ２のオーバラップ部分ＶＯ１の重みと第３ボリュームデータセットＶ３のオーバラップ部分ＶＯ２の重みとが非線形補間に基づいて決定される。なお同一のＺ位置における重みの合計が“０”になるように、各ボリュームデータセットＶ１、Ｖ２、Ｖ３の重みは決定される。

図２８に示す線形的な重みや図２９に示す非線形的な重みが第１ボリュームデータセットＶ１のオーバラップ部分ＶＯ１のＣＴ値、第２ボリュームデータセットＶ２のオーバラップ部分ＶＯ１のＣＴ値、第２ボリュームデータセットＶ２のオーバラップ部分ＶＯ２のＣＴ値、第３ボリュームデータセットＶ３のオーバラップ部分ＶＯ２のＣＴ値に乗じられると、合成部２１は、重みが乗じられた第１ボリュームデータセットＶ１のＣＴ値と第２ボリュームデータセットＶ２のＣＴ値と第３ボリュームデータセットＶ３とを加算する。この加算処理により合成部２１は、合成ボリュームデータセットを発生する。

なお、オーバラップ部分の重みの決定方法は、上記の方法に限定されない。例えば、ボリュームデータセットが円柱形状と円錐形状とを組み合わせた形状を有している場合を考える。そして２つのボリュームデータセットが円錐部分と円柱部分の一部分とでオーバラップしているものとする。すなわち、オーバラップ部分は、２つの円錐部分と１つの円柱部分とを有することになる。

この場合、境界補正部１９は、オーバラップ部分のうちの円柱部分の重みを線形補間又は非線形補間に基づいて決定する。以下に図３０を参照しながら、オーバラップ部分ＶＯのうちの円柱部分ＶＯＡの重みの決定例を説明する。なお重みは、線形補間に基づいて決定されるものとして説明する。図３０に示すように、第１ボリュームデータセットと第２ボリュームデータセットとのオーバラップ部分は、円柱部分ＶＯＡ１と円錐部分ＶＯＢ１と円錐部分ＶＯＢ２とを有する。同様に、第２ボリュームデータセットと第２ボリュームデータセットとのオーバラップ部分は、円柱部分ＶＯＡ２と円錐部分ＶＯＢ３と円錐部分ＶＯＢ４とを有する。

図３０に示すように、境界補正部１９は、処理対象のボリュームデータセットの非オーバラップ部分ＶＮのＣＴ値に重み“１”を乗ずる。また、境界補正部１９は、処理対象のボリュームデータセットの円錐部分ＶＯＢであって、このボリュームデータセットの非オーバラップ部分ＶＮ側の円錐部分ＶＯＢのＣＴ値に重み“１”を乗ずる。具体的には、境界補正部１９は、第１ボリュームデータセットＶ１の非オーバラップ部分ＶＮ１と円錐部分ＶＯＢ１とに重み“１”を乗ずる。また、境界補正部１９は、第２ボリュームデータセットＶ２の非オーバラップ部分ＶＮ２と円錐部分ＶＯＢ２と円錐部分ＶＯＢ３とに重み“１”を乗ずる。また。境界補正部１９は、第３ボリュームデータセットＶ３の非オーバラップ部分ＶＮ３と円錐部分ＶＯＢ４とに重み“１”を乗ずる。

図３０に示すように、境界補正部１９は、処理対象のボリュームデータセットの円柱部分ＶＯＡのＣＴ値に線形補間に基づく重みを乗じる。例えば、第２ボリュームデータセットＶ２の円柱部分ＶＯＡ１の重みは、非オーバラップ部分ＶＮ１側の端（以下、第３外端と呼ぶことにする）ＯＥ３において“０”を有し、他端（以下、第３内端と呼ぶことにする）ＩＥ３において“１”を有する。そして第３外端ＯＥ３と第３内端ＩＥ３との間の第２ボリュームデータセットＶ２の円柱部分ＶＯＡ１の重みは、第３内端ＩＥ３の重み“０”と第３外端ＩＥ３の重み“１”とに基づく線形補間により決定される。同様に、第２ボリュームデータセットＶ２の円柱部分ＶＯＡ２の重みは、非オーバラップ部分ＶＮ３側の端（以下、第４外端と呼ぶことにする）ＯＥ４において“０”を有し、他端（以下、第４内端と呼ぶことにする）ＩＥ４において“１”を有する。そして第２外端ＯＥ２と第２内端ＩＥ２との間の第２ボリュームデータセットＶ２の第２オーバラップ部分ＶＯＡ２の重みは、第２内端ＩＥ２の重み“０”と第２外端ＩＥ２の重み“１”とに基づく線形補間により決定される。

同様にして第１ボリュームデータセットＶ１の円柱部分ＶＯＡ１の重みと第３ボリュームデータセットＶ３の円柱部分ＶＯＡ２の重みとが線形補間に基づいて決定される。なお同一のＺ位置における重みの合計が“０”になるように、各ボリュームデータセットの重みは決定される。

第４実施形態においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。さらに、重み付け処理に基づいて境界補正処理を施すことにより、処理量の低減及び処理時間の短縮が見込まれる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

（変形例１）
上記実施形態において境界補正部１９は、一例として、オーバラップする２つのボリュームデータセットに境界補正処理を施すとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えば、変形例１に係る境界補正部１９は、隣接する２つのボリュームデータセットに境界補正処理を施しても良い。なお隣接とは、２つのボリュームデータセットがスライスピッチ（各ボリュームデータセットのＺ方向の空間分解能）よりも狭い間隔でオーバラップすることを意味する。

すなわち境界補正部１９は、あるボリュームデータセット（例えば、第１ボリュームデータセット）の端のアキシャル断面画像と他のボリュームデータセット（例えば、第２ボリュームデータセット）の端のアキシャル断面画像との間のＣＴ値差に基づいて補正量を計算する。

（変形例２）
変形例２に係る再構成処理部１７は、オーバラップ部分の再構成において、このオーバラップ部分を通るＸ線パスに関する投影データだけでなく、オーバラップ部分に隣接する複数のＸ線パスに関する投影データを利用してもよい。例えば図３１に示すように、第１ボリュームデータセットＶ１と第２ボリュームデータセットＶ２とのオーバラップ部分ＶＯ１に関するアキシャル断面画像を再構成する場合について考える。変形例２に係る再構成処理部１７は、オーバラップ部分ＶＯ１を通過するＸ線パスに関する投影データとオーバラップ部分に隣接するＸ線パスに関する投影データとに基づいてオーバラップ部分ＶＯ１に関するアキシャル断面画像を再構成する。この際、再構成処理部１７は、オーバラップ部分ＶＯ１において投影データをバックプロジェクションし、Ｚ位置に応じて線形的又は非線形的に変化する重みを投影データに乗じても良い。

（変形例３）
上記実施形態においてＸ線ＣＴ装置１は、散乱線補正、Ｘ線エネルギー補正、及び線質補正の３種類の補正処理を施すとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。変形例３に係るＸ線ＣＴ装置１は、これら３種類の補正処理のうちの１つ以上を省略してもよい。

（変形例４）
変形例４に係る境界補正部１９は、図３２に示すように、非オーバラップ部分の補正量を計算する際、各ボリュームデータセットＶ１、Ｖ２、Ｖ３のＺ方向の中心位置Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の補正量をゼロに決定する。換言すれば、境界補正部１９は、陽極５ａ上のＸ線焦点の鉛直下に位置するピクセルの補正量をゼロに決定する。そして境界補正部１９は、境界面と中心位置との間の補正量を、境界面の補正量と中心位置の補正量とから線形補間に基づいて計算する。この際、線形補間の替わりに非線形補間が利用されてもよい。

（変形例５）
変形例５に係る境界補正部１９は、上述の線形補間と非線形補間とを組み合わせて補正量を計算しても良い。例えば、図３３に示すように、イメージング領域ＦＯＶのスライス方向に沿う端部が円錐形状を有する場合を例に挙げて説明する。境界補正部１９は、境界面の補正量に基づいて非オーバラップ部分の補正量を計算する際、計算対象の非オーバラップ部分の位置に応じて線形補間と非線形補間とを選択的に利用する。例えば境界補正部１９は、ＦＯＶのＸＹ面に関する外側部分の補正量は、線形補間に基づいて計算し、ＦＯＶのＸＹ面に関する内側部分の補正量は、非線形補間に基づいて計算する。非線形補間には、例えばトレンドカーブ（trend curve）が利用されるとよい。すなわち境界補正部１９は、外側のようにオーバラップ量が小さい部分においては線形補間を利用し、内側のようにオーバラップ量が大きい部分においては非線形補間を利用する。これによりＸ線ＣＴ装置１は、オーバラップ量に応じた適当な補正処理を施すことが可能となる。

（変形例６）
上記実施形態においてＸ線ＣＴ装置１は、円軌道スキャンを実行するとした。しかしながら、本実施形態は、これに限定されない。例えば、変形例６に係るＸ線ＣＴ装置１は、図３４に示すように、円軌道スキャンとヘリカルスキャンとの両方を被検体Ｐに対して実行する。以下にコンソール制御部１３の制御のもとに行なわれる円軌道スキャンとヘリカルスキャンとを組み合わせたスキャンの流れを説明する。

図３５に示すように、まずコンソール制御部１３は、被検体Ｐの胸部に円軌道スキャンを実行する。再構成処理部１７は、円軌道スキャンにより収集された投影データセットに基づいてボリュームデータセットを発生する。図３６は、この円軌道スキャンにより発生されるボリュームデータセットの一例を示す図である。図３６に示すように、円軌道スキャンに関するボリュームデータセットは、円錐形状と円柱形上とが組み合わされた形状を有する。円軌道スキャンが終了するとコンソール制御部１３は、被検体Ｐの胸部から腹部にヘリカルスキャンを実行する。再構成処理部１７は、ヘリカルスキャンにより収集された投影データセットに基づいてボリュームデータセットを発生する。図３７は、このヘリカルスキャンにより発生されるボリュームデータセットの一例を示す図である。図３７に示すように、ヘリカルスキャンに関するボリュームデータセットは、円柱形状を有する。なお、円軌道スキャンのスキャン位置とヘリカルスキャンの開始時におけるスキャン位置とは、典型的には、同一である。

ヘリカルスキャンが終了すると境界補正部１９は、円軌道スキャンに関するボリュームデータセットとヘリカルスキャンに関するボリュームデータセットとに境界補正処理を施す。円軌道スキャンに関するボリュームデータセットＶＣとヘリカルスキャンに関するボリュームデータセットＶＨとのオーバラップ部分ＶＯは、図３８に示すように、円錐形状を有していても、図３９に示すように、円柱形状と円錐形状とが組み合わされた形状を有していてもよい。換言すれば、境界補正部１９は、円軌道スキャンに関するスキャン領域とヘリカルスキャンに関するスキャン領域とのオーバラップの仕方に関係なく、ボリュームデータセットＶＣとボリュームデータセットＶＨとに境界補正処理を施すことができる。

（変形例７）
上記各実施形態においてＸ線ＣＴ装置１は、３回の円軌道スキャンを実行するとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。例えばＸ線ＣＴ装置１は、図４０に示すように、Ｎ（Ｎ≧２）回の円軌道スキャンを実行してもよい。これによりＮ（Ｎ≧２）個のスキャン領域がスキャンされる。変形例７に係る境界補正部１９は、Ｎ回の円軌道スキャンに関するＮ（Ｎ≧２）個のボリュームデータセットに上記の境界補正処理を施すことができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

以上本発明によれば、ボリュームデータセット間のＣＴ値の不連続を低減可能なＸ線ＣＴ装置、データ処理装置、及びデータ処理方法の提供を実現することができる。

１…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）、２…架台、３…寝台、３ａ…天板、３ｂ…天板駆動部、３ｃ…天板支持機構、４…操作コンソール（データ処理装置）、５…Ｘ線管、６…Ｘ線検出器、７ａ…Ｘ線遮蔽板、７ｂ…絞り駆動部、８…回転フレーム、９…高電圧発生部、１０…回転駆動部、１１…架台制御部、１２…データ収集部、１３…コンソール制御部、１４…入力部、１５…前処理部、１６…散乱線補正部、１７…再構成処理部、１８…線質補正部、１９…境界補正部、２０…エネルギー補正部、２１…合成部、２２…画像記憶部、２３…画像処理部、２４…表示部

Claims (6)

1. Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線管を回転軸回りに回転可能に支持する第１支持機構と、
   前記被検体を前記回転軸に沿って移動可能に支持する第２支持機構と、
   前記回転軸に沿って部分的にオーバラップする又は隣接する複数のスキャン領域に複数のスキャンを実行するために、前記第１支持機構と前記第２支持機構とを制御する制御部と、
   前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて、円軌道スキャンによる前記複数のスキャン領域にそれぞれ対応する複数のボリュームデータセットを発生する発生部と、
   前記複数のボリュームデータセットの境界部分のＣＴ値に基づいて前記複数のボリュームデータセットのＣＴ値を補正する境界補正部と、
   を具備し、
   前記境界部分は、前記複数のボリュームデータセットのオーバラップ部分又は隣接部分であり、
   前記境界補正部は、前記ボリュームデータセットのうちの前記オーバラップ部分又は前記隣接部分以外の残りの部分の補正量を、前記中間値と前記オーバラップ部分又は前記隣接部分から前記残りの部分までの距離とに基づいて計算し、前記計算された補正量に従って前記オーバラップ部分又は前記隣接部分のＣＴ値を補正するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
2. 前記境界補正部は、前記残りの部分の補正量を、前記中間値と前記距離とから線形補間又は非線形補間に基づいて計算する、請求項１記載のＸ線コンピュータ断層撮影装置。
3. Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線管を回転軸回りに回転可能に支持する第１支持機構と、
   前記被検体を前記回転軸に沿って移動可能に支持する第２支持機構と、
   前記回転軸に沿って部分的にオーバラップする又は隣接する複数のスキャン領域に複数のスキャンを実行するために、前記第１支持機構と前記第２支持機構とを制御する制御部と、
   前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて、円軌道スキャンによる前記複数のスキャン領域にそれぞれ対応する複数のボリュームデータセットを発生する発生部と、
   前記複数のボリュームデータセットの境界部分のＣＴ値に基づいて前記複数のボリュームデータセットのＣＴ値を補正する境界補正部と、
   を具備し、
   前記境界部分は、前記複数のボリュームデータセットのオーバラップ部分又は隣接部分であり、
   前記境界補正部は、前記残りの部分の中心位置の補正量をゼロに設定し、前記残りの部分の前記中心位置以外の補正量を前記オーバラップ部分又は前記隣接部分の補正量と前記中心位置の補正量とに基づいて計算し、前記計算された補正量に従って前記オーバラップ部分又は前記隣接部分のＣＴ値を補正するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
4. Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線管を回転軸回りに回転可能に支持する第１支持機構と、
   前記被検体を前記回転軸に沿って移動可能に支持する第２支持機構と、
   前記回転軸に沿って部分的にオーバラップする又は隣接する複数のスキャン領域に複数のスキャンを実行するために、前記第１支持機構と前記第２支持機構とを制御する制御部と、
   前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて、円軌道スキャンによる前記複数のスキャン領域にそれぞれ対応する複数のボリュームデータセットを発生する発生部と、
   前記複数のボリュームデータセットの境界部分のＣＴ値に基づいて前記複数のボリュームデータセットのＣＴ値を補正する境界補正部と、
   を具備し、
   前記境界部分は、前記複数のボリュームデータセットのオーバラップ部分又は隣接部分であり、
   前記境界補正部は、前記残りの部分の補正量を前記オーバラップ部分又は前記隣接部分の補正量と前記中心位置の補正量とに基づいて計算し、前記計算された補正量に従って前記オーバラップ部分又は前記隣接部分のＣＴ値を補正するＸ線コンピュータ断層撮影装置。
5. Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線管を回転軸回りに回転可能に支持する第１支持機構と、
   前記被検体を前記回転軸に沿って移動可能に支持する第２支持機構と、
   前記回転軸に沿う位置が異なる複数のスキャン領域をＸ線でスキャンするために、前記第１支持機構と前記第２支持機構とを制御する制御部と、
   を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置のデータ処理方法であって、
   前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて円軌道スキャンによる前記複数のスキャン領域に関する複数のボリュームデータセットを発生し、
   前記複数のボリュームデータセットのうちのオーバラップ又は隣接する２つの境界面間のＣＴ値差に基づいて前記複数のボリュームデータセットのＣＴ値を補正する、
   ことを具備し、
   前記補正することは、
   前記２つの境界面間のＣＴ値差分布を生成し、
   前記ＣＴ値差分布から高周波成分を除去し、
   前記高周波成分が除去されたＣＴ値ＣＴ値差分布に基づいて前記２つの境界面に関する２つの補正分布を計算し、
   前記２つの補正分布に基づいて前記２つの境界面のＣＴ値をそれぞれ補正する、
   ことを備えるデータ処理方法。
6. Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生され被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線管を回転軸回りに回転可能に支持する第１支持機構と、
   前記被検体を前記回転軸に沿って移動可能に支持する第２支持機構と、
   前記回転軸に沿う位置が異なる複数のスキャン領域をＸ線でスキャンするために、前記第１支持機構と前記第２支持機構とを制御する制御部と、
   を具備するＸ線コンピュータ断層撮影装置のデータ処理方法であって、
   前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて円軌道スキャンによる前記複数のスキャン領域に関する複数のボリュームデータセットを発生し、
   前記複数のボリュームデータセットのうちのオーバラップ又は隣接する２つの境界面間のＣＴ値差に基づいて前記複数のボリュームデータセットのＣＴ値を補正する、
   ことを具備し、
   前記補正することは、
   前記２つの境界面間のＣＴ値差を計算し、
   前記ＣＴ値差の中間値に応じて前記２つの境界面に関する２つの補正量を設定し、
   前記境界面のＣＴ値の補正量から線形補間又は非線形補間に基づいて、前記ボリュームデータセットの前記境界面以外の部分の補正量を計算する、
   ことを備えるデータ処理方法。

Images