JP5846055B2

JP5846055B2 - 放射線ｃｔ装置

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Publication number: JP5846055B2
Application number: JP2012142037A
Authority: JP
Inventors: 泰行欅
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2016-01-20
Anticipated expiration: 2032-06-25
Also published as: JP2014006153A

Description

本発明は、Ｘ線をはじめとする放射線を用いて、各種工業製品等の内部構造や欠陥の有無等を非破壊のもとに調査するための放射線ＣＴ装置に関する。

産業用の放射線ＣＴ装置においては、一般に、互いに対向配置した放射線源と放射線検出器との間に、被検体を載置して放射線光軸方向（放射線源と放射線検出器とを結ぶ方向）に直交する回転中心軸の周りを回転する回転テーブルを配置した構成が多用される。

このような放射線ＣＴ装置においては、被検体に放射線を照射しつつ回転テーブルを回転させ、その微小回転角度ごとに放射線検出器の出力を取り込むことで被検体の放射線投影データを収集する、いわゆるＣＴスキャンを行い、そのデータを用いた再構成演算により、回転中心軸に直交するスライス面に沿った被検体の断層像を構築する。この再構成演算には、回転テーブルの回転中心軸の放射線検出器上への投影位置の座標情報が必須となる。

回転中心軸の放射線検出器上への投影座標を求める方法として、図６に例示するような回転中心軸投影位置較正用ファントムＪｃを用いた方法が一般に採用されている。この回転中心軸投影位置較正用ファントムＪｃは、例えばアクリル等の放射線を透過させやすい材料からなる支持部材Ｊｓの内部に、タングステンなどの放射線吸収率の高い材料からなるワイヤＪｗを配置した構造であり、この回転中心軸投影位置較正用ファントムＪｃを回転テーブル上に載せた状態で回転を与えながら放射線源を照射し、放射線検出器の出力を採取することにより、ワイヤＪｗの投影データを収集する。この投影データのうち、回転中心軸に直交する平面に沿った画素列の投影位置から得られるサイノグラムから、回転中心軸の放射線検出器上への投影座標を求めることができる（例えば特許文献１参照）。放射線源と放射線検出器および回転テーブルの位置関係を変更するごとに、上記の方法によって回転中心軸の投影座標を正しく求めることにより、ブレのない断層像を得ることができる。

また、以上の方法を簡略化した方法として、放射線源と放射線検出器および回転テーブルの相互の位置関係を複数に変化させた各状態において、あらかじめ上記の手法によって回転中心軸の放射線検出器上への投影座標を求めて記憶しておき、これら複数の位置関係と回転中心軸の投影座標との関係を用いて、撮影に際しての放射線源と放射線検出器および回転テーブルの位置関係に対応する回転中心軸の投影座標を補間計算や外挿計算によって求める手法も採用されている。

特開２００７−３３３５９６号公報

ところで、上記した回転中心軸投影位置較正用ファントムを用いた回転中心軸の投影座標を計算する前者の方法によると、特に高拡大での撮影に際して、タングステンワイヤＪｗの径の影響や、較正時における放射線源の焦点位置の移動等の影響により、正しい回転中心軸の投影座標を算出することができない場合がある。

また、あらかじめ複数の位置関係での回転中心軸の投影座標を補間ないしは外挿により求める後者の方法では、あらかじめ求めた各位置関係における回転中心軸の投影座標のうちの１つでも上記と同様の誤差が含まれていると、上記と同様に正しい回転中心軸の投影座標を求めることができない。この方法では、複数の位置関係における回転中心軸の投影座標を求めた時点からの経過時間も、装置の経時的なずれ等に起因して影響を与える場合もある。

以上のように、回転中心軸の投影座標を正しく求められない場合には、再構成演算により求められる断層像が、図７に例示するように、直交する２方向の断層像にブレが生じて不鮮明となる「中心軸ブレ」等と称される現象が生じる。ちなみに、回転中心軸の投影座標が正しく求められている場合には、図８に例示するような断層像が得られる。このような中心軸ブレが生じた場合、改めて回転中心軸較正用ファントムを用いた較正動作により回転中心軸の投影座標を求めた上で、再びＣＴスキャンを実行して再構成演算を行わねばならず、中心軸ブレが解消された断層像を得られるまで試行錯誤的にこのような動作を繰り返す必要がある。特に、コーンビームＣＴにおいては、多数枚の断層像からなる３次元の断層情報を得ることから多くの無駄が生じる。また、本来の回転中心軸投影座標と、計算によって求められた座標との間の誤差は、高拡大率でのＣＴスキャンを行うほど大きく影響するため、高拡大率のＣＴスキャンで得たデータを用いた再構成演算による断層像から中心軸ブレをなくすことは容易ではなかった。

本発明はこのような実情に鑑みてなされたもので、一度のＣＴスキャンと簡単な操作により、中心軸ブレのない断層像を確実に得ることのできる放射線ＣＴ装置の提供をその課題としている。

上記の課題を解決するため、本発明の放射線ＣＴ装置は、互いに対向配置された放射線源と放射線検出器との間に、被検体を載置して放射線光軸方向に直交する回転中心軸の周りを回転する回転テーブルが設けられ、その回転テーブル上の被検体に上記放射線源からの放射線を照射しつつ当該回転テーブルを回転させ、その微小回転角度ごとに上記放射線検出器の出力を取り込んで収集した被検体の放射線投影データを用いた演算により、上記回転中心軸に直交するスライス面に沿った被検体の断層像を構築する再構成演算手段を備えた放射線ＣＴ装置において、上記再構成演算手段は、上記被検体の放射線投影データを収集した後の最初の再構成演算は、当該再構成演算に用いる上記回転中心軸の上記放射線検出器上への投影座標に、あらかじめ設定された仮の座標と、その仮の座標を挟んでその両側に規定量ずつずれた２つの座標との３つの座標を用いて、それぞれ回転中心軸投影座標として再構成演算を行って規定のスライス面に沿う３つの断層像を構築するとともに、これら３つの断層像とそれぞれの演算に用いた３つの回転中心軸投影座標を含む回転中心軸投影座標変更用画面を表示する回転軸座標変更用画面表示手段と、その画面上での操作により、回転中心軸の投影座標を上記仮の座標に対して任意の向きに任意の量だけ移動させて上記再構成演算手段に再演算を指令する指令入力手段を備え、上記再構成演算手段は、その指令に従って回転中心軸投影座標を変化させて再度再構成演算を実行することによって特徴づけられる（請求項１）。

ここで、本発明は、上記放射線源はコーンビーム状の放射線を発生し、上記放射線検出器は２次元の検出器であって、上記再構成演算手段は、再構成演算により上記回転中心軸に直交する複数のスライス面に沿った複数の断層像を構築するとともに、上記仮の座標を用いた最初の再構成演算については、規定のスライス面に沿った１つの断層像についてのみ行い、他のスライス面に沿った断層像の再構成演算は、その旨の指令があった後に行う構成（請求項２）を好適に採用することができる。

そして、この請求項１に係る発明においては、仮の投影座標を挟んでその両側にずれた２つの座標は、上記仮の投影座標からのずれ量の設定変更を可能とすること（請求項３）が好ましい。

また、本発明においては、上記仮の座標を用いて再構成演算した断層像と、その仮の座標を挟んでその両側に規定量ずつずれた２つの座標を用いて再構成演算した断層像、および、上記指令入力手段による指令に従って再構成演算した断層像に関し、それぞれの画像の鮮明度に係る評価値を演算する画像評価演算手段を有し、上記回転軸座標変更用画面表示手段は、演算された評価値を各断層像とともに表示する構成（請求項４）を採用することができる。

更に、本発明においては、上記仮の座標を用いた再構成演算により構築された断層像と、その仮の座標を挟んで両側にずれた２つの投影座標をそれぞれ用いた再構成演算により構築された各断層像が、上記仮の座標を用いた再構成演算により構築された断層像を中央にして並んだ状態で表示器に表示され、上記指令入力手段は、その両側の断層像のいずれかをクリックすることによって指令を与えるように構成されているとともに、座標の移動の向きは、上記両側の断層像のうち左右いずれの断層像をクリックするかにより、かつ、座標の移動の量は、上記両側の断層像上でのクリック位置の中央からの距離に応じてそれぞれ設定するように構成すること（請求項５）ができる。

本発明において用いる上記仮の座標としては、（Ａ）回転中心軸投影位置較正用ファントムを上記回転テーブル上に載置して収集した投影データを用いて算出した座標、（Ｂ）上記放射線源、放射線検出器および回転テーブルの複数の位置関係においてそれぞれ回転中心軸投影位置較正用ファントムを上記回転テーブル上に載置して収集した投影データを用いて算出して記憶した複数の座標を用いて、被検体撮影時の上記位置関係での投影座標を補間もしくは外挿計算により算出した座標、（Ｃ）当初から設定されている設計上の座標、のいずれでもよい（請求項６）。

一方、請求項７から１０は、既に被検体の放射線投影データを収集して断層像を構築したデータについて、随意にその回転軸ブレをなくすことのできる発明である。

請求項７に係る発明は、互いに対向配置された放射線源と放射線検出器との間に、被検体を載置して放射線光軸方向に直交する回転中心軸の周りを回転する回転テーブルが設けられ、その回転テーブル上の被検体に上記放射線源からの放射線を照射しつつ当該回転テーブルを回転させ、その微小回転角度ごとに上記放射線検出器の出力を取り込んで収集した被検体の放射線投影データを用いた演算により、上記回転中心軸に直交するスライス面に沿った被検体の断層像を構築する再構成演算手段を備えた放射線ＣＴ装置において、既に再構成演算により断層像を構築した被検体の放射線投影データを指定することにより、該当の断層像およびその断層像の構築に用いた回転中心軸投影座標とを含む回転中心軸投影座標の変更用画面を表示する回転軸座標変更用画面表示手段を備えるとともに、上記再構成演算手段は、上記回転軸座標変更用画面表示手段に表示すべき被検体の放射線投影データの指定があったとき、該当の断層像の構築に用いた回転中心軸投影座標を挟んでその両側に規定量ずつずれた２つの座標を回転中心軸投影座標として用いた再構成演算によりそれぞれ断層像を構築し、上記回転軸座標変更用画面表示手段は、これらの断層像と上記該当の断層像とを、それぞれの演算に用いた回転中心軸投影座標とともに表示し、その画面上での操作により、回転中心軸投影座標を上記断層像の構築に用いた座標に対して任意の向きに任意の量だけ移動させて上記再構成演算手段に再演算を指令する指令入力手段を備え、上記再構成演算手段は、その指令に従って回転中心軸投影座標を変化させて再度再構成演算を実行することによって特徴づけられる。

また、請求項７に係る発明における上記該当の断層像の構築に用いた回転中心軸投影座標を挟んでその両側にずれた２つの座標のそれぞれのずれ量は、設定変更可能である構成（請求項８）を採用することが好ましい。

更に、以上の請求項７または８に係る発明においては、上記放射線投影データの指定により上記回転中心軸投影座標の変更用画面に表示された断層像と、その断層像の構築に用いた回転中心軸投影座標を挟んでその両側に規定量ずつずれた２つの座標を用いて再構成演算した断層像、および、上記指令入力手段による指令に従って再構成演算した断層像に関し、それぞれの画像の鮮明度に係る評価値を演算する画像評価演算手段を有し、上記回転軸座標変更用画面表示手段は、演算された評価値を各断層像とともに表示すること（請求項９）を好適に採用することができる。

更にまた、請求項７から９に記載の発明においては、上記回転軸座標変更用画面表示手段に表示すべく指定された放射線投影データを用いて既に構築されている断層像と、その断層像の構築に用いた回転中心軸投影座標を挟んで両側にずれた２つの投影座標をそれぞれ用いた再構成演算により構築された各断層像が、上記既に構築されている断層像を中央にして並んだ状態で表示器に表示され、上記指令入力手段は、その両側の断層像のいずれかをクリックすることによって指令を与えるように構成されているとともに、座標の移動の向きは、上記両側の断層像のうち左右いずれの断層像をクリックするかにより、かつ、座標の移動の量は、上記両側の断層像上でのクリック位置の中央からの距離に応じてそれぞれ設定するように構成すること（請求項１０）ができる。

請求項１から６に係る発明は、回転中心軸較正用ファントムを用いたり、あるいは他の方法で求めた回転中心軸投影座標を用いて、直ちに再構成演算を行うのではなく、その座標を仮の回転中心軸投影座標として、規定のスライス面のみの断層像を再構成演算によって構築し、これをオペレータに対する回転中心軸座標の変更のための情報として表示器に表示し、オペレータの判断により、表示された断層像を求めた仮の回転中心軸投影座標を任意の向きに、任意の量だけ移動させて再び再構成演算を可能とすることで、課題を解決しようとするものである。また、その際、ＧＵＩ（ＧｒａｐｈｉｃａｌＵｓｅｒＩｎｔｅｒｆａｃｅ）の機能を用いて画面上で座標の移動指令を与えるように構成することで、座標変更をオペレータが感覚的に素早く行えることを実現するものである。

すなわち、較正用ファントムを用いるなどして何らかの方法により回転中心軸の放射線検出器上への投影座標を求めて設定し、被検体の放射線投影データを収集した後、再構成演算手段はその収集した投影データの一部を用いて、また、上記のように設定された回転中心軸投影座標を用いて、規定のスライス面（例えばミッドプレーン部の投影データ）に沿った断層像を構築する。この断層像は、回転軸座標変更用画面に表示され、併せて、上記の回転中心軸投影座標が仮の座標として表示される。そして、この座標変換用画面上で、仮の座標を任意の向きに任意の量だけずらす指令を与えると、再構成演算手段は、ずらした後の座標を回転中心軸投影座標として用いた再構成演算により断層像を構築する。したがって、オペレータは、座標変換用画面に最初に表示された断層像を見て、その鮮明度から、回転中心軸投影座標を変更するか否か、あるいはその座標をどの向きにどれだけずらすかを判断し、その判断に基づいて指令を与えることで、変更後の座標を用いた断層像が表示されるので、当初の断層像に中心軸ブレがあっても、それを速やかに解消することができる。

特に、コーンビームＣＴの場合は、例えばミッドプレーン等の規定のスライス面に沿った断層像のみを仮の回転中心軸投影座標を用いて再構成演算し、その１枚の断層像を用いて回転中心軸投影座標を適宜に変更した後、中心軸ブレのない鮮明な断層像が得られた時点で、残りの多数枚の断層像を再構成演算するので、中心軸ブレをなくすのに要する時間が従来に比して大幅に短縮され、操作も極めて簡単となる。

また、請求項１に係る発明のように、回転軸座標変更用画面に、設定した仮の回転中心軸投影座標を用いて演算した断層像のほかに、その座標を挟んだ両側に規定量ずつずれた座標を用いて演算した２つの断層像を表示することにより、仮の座標に対して、どの向きにどれだけずらした座標を回転中心軸投影座標として用いれば、現在の仮の座標による断層像をより鮮明化できるかをオペレータが素早く判断することができる。

また、仮の座標を用いて演算した断層像や、その両側にずれた座標を用いて演算した２つの断層像、更には座標変更後に再構成演算されて表示器に表示された断層像に、例えば各画像の最大輝度など、鮮明度に係る評価値を装置が演算して表示すれば、オペレータの座標変更のための判断に要する負担や時間を軽減することができる。

更に、請求項５に係る発明では、請求項４において仮の座標を用いた断層像と、その両側に規定量ずつずれた座標を用いた断層像の合計３つの断層像を、回転軸座標変更用画面に仮の座標を用いた断層像を中央に配置した状態で並べて表示し、両側の断層像のいずれかをクリックすることによって、座標の移動の向きを、中央からの距離に応じて移動の量を入力指令するように構成すれば、オペレータは中心軸ブレをなくすのに有効な座標の移動の指令を直感的に素早く与えることができ、利便性が向上する。

以上の各発明において用いる仮の座標は、請求項６に係る発明のように、従来の回転中心軸較正用ファントムを用いてその都度求めた回転中心軸投影座標や、放射線源、放射線検出器および回転テーブルの複数の位置関係のそれぞれであらかじめ求めている回転中心軸投影座標に基づいて、補間ないしは外挿計算で求めた回転中心軸投影座標のほか、上記の各発明ではその座標を随意に移動させて再構成演算を行うことから、装置の設計上の回転中心軸投影座標とすることもできる。

請求項７から９に係る各発明は、回転中心軸投影座標をオペレータの判断により移動させて再構成を実行することで、中心軸ブレをなくした断層像を得る上記した技術を、既に再構成演算して断層像を得ている投影データに対して適用するものである。

すなわち、既に再構成演算により断層像を構築した被写体の投影データを呼び出すことにより、該当の断層像と、その断層像を得るべく再構成演算を行ったときに用いた回転中心軸投影座標が、回転軸座標変更用画面に表示される。この画面上で、指令入力手段により回転中心軸投影座標を移動させることにより、移動後の座標を回転中心軸投影座標として用いて、被検体の投影データが改めて再構成して新たな断層像を構築して表示する。オペレータは、当初の断層像に中心軸ブレが認められたとき、回転中心軸投影座標の移動指令を与えることで、その回転軸ブレを解消させることができる。

請求項７に係る発明では、上記と同様に呼び出された投影データにより既に構築されている断層像と、その断層像の再構成に用いた回転中心軸投影座標に対してその両側に規定量ずつずれた座標を回転中心軸投影座標として用いて被写体の投影データを再構成演算し、２つの断層像を構築してそれぞれを再構成するときに用いた回転中心軸投影座標とともに表示する。これにより、請求項１に係る発明と同様に、既に構築されている断層像の再構成に用いた回転中心軸投影座標に対してどの向きにどれだけずらした座標を回転中心軸投影座標として用いれば、現在断層像をより鮮明化できるかをオペレータが素早く判断することができる。

そして、これらの請求項７および８に係る発明において、請求項９に係る発明の適用によって、請求項４に係る発明と同様に、各断層像に関しての鮮明度に係る評価値を表示することによって、オペレータが回転中心軸投影座標を変更する際の判断に有用であり、また、請求項１０に係る発明の適用によって、請求項５に係る発明と同様の作用効果を期待することができる。

請求項１から６に係る発明によれば、ＣＴスキャン（被検体の放射線投影データの収集）により得られた投影データを、あらかじめ設定されている仮の座標を回転中心軸投影座標として用いた再構成演算に供することにより、ミッドプレーン等の規定のスライス面に沿った断層像を構築し、そのときに用いた仮の座標とともに回転軸座標変更用画面に表示し、その画面上で回転中心軸投影座標の変更を指示することにより、変更後の新たな座標を回転中心軸投影座標とした再構成演算によって断層像を構築して表示するので、簡単な操作で回転軸ブレのない断層像を得ることができる。

特にコーンビームＣＴにおいては、例えばミッドプレーン等の規定のスライス面に沿う断層像のみを仮の座標を用いて構築し、他のスライス面の断層像については、仮の座標を用いた断層像をもとに回転中心軸投影座標を変更して中心軸ブレを除去した後に再構成を行うので、無駄なく素早い操作により中心軸ブレのない鮮明な３次元断層像情報を得ることができる。また、従来鮮明な断層像を得ることが困難であった高拡大のＣスキャンでも、簡単な操作で中心軸ブレのない鮮明な断層像を得ることができる。

請求項７から１０に係る発明によれば、既にＣＴスキャンして断層像を再構成した投影データを指定することにより、その再構成演算に用いた回転中心軸投影座標を任意に変更して、再び再構成演算を行って断層像を得ることができるので、先の再構成演算に用いた回転中心軸投影座標が正確な座標でなかった場合でも、後の簡単な操作によって回転軸ブレのない鮮明な断層像を得ることができる。

本発明の機械的構成を表す模式図と機能的構成を表すブロック図とを併記して示す構成図。本発明の実施形態においてＣＴスキャンを行う際の動作手順を示すフローチャート。本発明の実施形態における回転軸座標変更用画面を例示する図。本発明の実施形態における回転軸座標変更用画面の断層像を拡大表示した状態を示す図。本発明の実施形態において、既にＣＴスキャンした投影データを用いて回転中心軸座標を変更し、改めて再構成演算を行うときの動作手順を示すフローチャート。回転中心軸の放射線検出器上への投影座標を較正するためのファントムを例示する斜視図。中心軸ブレが生じている断層像の例を示す図。中心軸ブレの生じていない断層像の例を示す図。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の実施の形態の構成図で、機械的構成を表す模式図と機能的構成を表すブロック図とを併記して示している。

この例において放射線源１はコーンビーム状の放射線を水平方向（ｘ軸方向）に発生するように配置され、この放射線源１に対向して２次元の放射線検出器２が配置されており、これらの間に回転テーブル３が設けられている。放射線源１は代表的にはＸ線管であり、放射線としてＸ線を発生するものである。また放射線検出器２は代表的にはフラットパネル型のＸ線検出器である。

回転テーブル３は、放射線源１と放射線検出器２を結ぶｘ軸方向に沿った放射線光軸方向に対して直交する鉛直方向（ｚ軸方向）に沿う回転中心軸Ｒの周りに回転が与えられる。この回転テーブル３はテーブル移動機構（図示略）の駆動により放射線光軸方向に移動させることができ、この移動によりＣＴスキャンの倍率を変更することができる。また、放射線検出器２についても、検出器移動機構（図示略）の駆動により同じく放射線光軸方向に移動させることができる。

ＣＴスキャンに際しては、被検体Ｗを回転テーブル３上に載置した状態で放射線源１からの放射線を照射しながら回転テーブル３を回転させ、所定の微小回転角度ごとに放射線検出器２の出力を画像データ取込回路１１に取り込む。この取り込んだデータは、被写体の放射線投影データとして投影データメモリ１２に記憶されていく。この投影データメモリ１２に記憶されたデータは、再構成演算部１３による再構成演算に供される。この再構成演算部１３は、あらかじめ回転中心軸較正用ファントムを用いること等によって求められた回転テーブル３の回転中心軸Ｒの放射線検出器２上への投影座標（ｙ軸座標）を用いた逆投影法等の公知のアルゴリズムにより、投影データメモリ１２に記憶されている投影データを再構成して、被検体Ｗの３次元断層情報、換言すれば、多数のスライス面に沿ったそれぞれの断層像を構築する。この再構成演算結果は断層像メモリ１４に記憶される。

回転軸座標変更用画面形成部１５は、後述する回転中心軸投影座標を変更するセンターアジャスト機能が能動化されているときに、ＣＴスキャンの終了後に表示する回転軸座標変更用画面を形成する。この回転軸座標変更用画面形成部１５により形成される画面は、後述する再構成演算部１３で仮の座標を用いた再構成演算により構築されたミッドプレーンの断層像等を含む３つの断層像を含み、この画面上で回転中心軸投影座標の変更を指示することができる。この回転軸座標変更用画面は、表示制御部１６を介して表示器１７に表示される。また、前記した断層像メモリ１４に格納されている断層像についても、指令の付与等により随意に表示制御部１６を介して表示器１７に表示することができる。

以上の画像データ取込回路１１、投影データメモリ１２、再構成演算部１３、断層像メモリ１４、回転軸座標変更用画面形成部１５、表示制御部１６および表示器１７は、制御部１８の制御下に置かれている。制御部１８には、キーボード、マウス、ジョイスティックなどからなり、装置に対して各種指令や設定を行うための操作部１９が接続されている。ここで、図１においてブロックで示した制御部１８等は、実際にはコンピュータとその周辺機器によって構成され、インストールされているプログラムに従った機能を実現するのであるが、図１では説明の便宜上、その主たる機能ごとのブロックで示している。

さて、この実施の形態の特徴は、回転中心軸投影座標を随意に変更して再構成演算を行うセンターアジャスト機能を有している点にあり、このセンターアジャスト機能は、ＣＴスキャンに先立って選択する場合と、既にＣＴスキャンを終了した放射線投影データから中心軸ブレのない断層像を得たい場合とのいずれでも能動化することができる。

まず、ＣＴスキャンを行う場合の手順について説明する。図２はＣＴスキャンを行う際の手順を示すフローチャートである。ＣＴスキャンを行う場合、従来と同様に、回転中心軸較正用ファントムを用いて採取した投影データをもとに回転中心軸投影座標を計算し、再構成演算部１３に設定する。また、被検体を回転テーブル上に載置してＣＴスキャンを開始するのに先立ち、センターアジャスト機能を使うか否かをチェックボックスのＯＮ／ＯＦＦ等によって選択する。

センターアジャスト機能を選択しない場合、従来と同様にＣＴスキャンを行って被検体の放射線投影データを収集し、それと並行して、これらのデータを用いた再構成演算により被検体の３次元の断層情報を得る。

センターアジャスト機能を選択した場合には、被検体の放射線投影データを収集するとともに、その際、並行して再構成演算は行わず、ミッドプレーンのサイノグラムを作成（抽出）する。ＣＴスキャンの完了後、先に求められて再構成演算部１３に設定されている回転中心軸投影座標を仮の座標として用いて、ミッドプレーンのサイノグラムを再構成演算して断層像を構築する。また、同じサイノグラムを、この仮の座標に対してｙ軸方向両側に規定量ずつずれた座標を回転中心軸投影座標としてそれぞれ用いた再構成演算により、それぞれの断層像を構築する。これらの３つの断層像は、それぞれの再構成に用いた回転中心軸投影座標とともにＧＵＩ技術に基づく回転軸座標変更用画面に表示される。オペレータは、この画面を見ながら、以下に示すように回転中心軸投影座標を随意に変更して中心軸ブレのない断層像を得た後、選択を完了する旨の指令を与えることにより、再構成演算部１３は変更後の回転中心軸投影座標を用いた再構成演算により、投影データ記憶部１２に記憶している全データを用いた再構成演算により、被検体の３次元断層情報を構築する。

図３に回転軸座標変更用画面の例を示す。この図３において、Ｐｃで示す断層像がファントムを用いて得たデータをもとにして求めた回転中心軸投影座標、つまり仮の座標を用いた再構成演算により構築した断層像である。図中Ｐｍで示す断層像は、その仮の座標に対して規定量、例えば５ピクセル分だけｙ軸方向一方の向き（例えばマイナス側）にずれた座標を回転中心軸投影座標として用いた再構成演算により構築した断層像である。また、Ｐｐで示す断層像は、同じく仮の座標に対してｙ軸方向にＰｍとは逆向き（例えばプラス側）に規定量だけずれた座標を回転中心軸投影座標として用いた再構成演算により構築した断層像である。これらの各断層像Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｐの下方には、それぞれの再構成演算に用いた回転中心軸投影座標（ｙ軸座標，ピクセル表示）の表示部Ｅｃ，Ｅｍ，Ｅｐと、各断層像Ｐｃ，Ｐｍ，Ｐｐの最大輝度の表示部Ｉｃ，Ｉｍ，Ｉｐが設けられている。

そして、この回転軸座標変更用画面上で、以下に示すように回転中心軸投影座標を変更する指示を与えることができる。

３つの断層像のうち、左右の断層像をマウスを用いてクリックすることにより、該当する向きに回転中心軸投影座標が変化する。すなわち、左側の断層像Ｐｍをクリックすることにより回転中心軸投影座標Ｅｍ，Ｅｃ，Ｅｐは連動してマイナス側に、右側の断層像Ｐｐをクリックすることにより回転中心軸投影座標Ｅｍ，Ｅｃ，Ｅｐはプラス側に連動して変化する。この座標値の変化と同時に、再構成演算部１３は変化後の各座標値を回転中心軸投影座標としてミッドプレーンの再構成演算を実行し、各断層像Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｐも新たに再構成演算された像に変化する。また、これに伴い、各断層像Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｐの最大輝度表示部Ｉｍ，Ｉｃ，Ｉｐの表示値も変化する。

以上のような回転軸座標変更用画面上で、中央の断層像Ｐｃが鮮明となり、かつ、その両側の断層像Ｐｍ，Ｐｐがほぼ均等に回転軸ブレが生じている状態が得られた時点、あるいは、各断層像Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｐに対応して表示されている最大輝度値のうち、中央の断層像Ｐｃに対応する最大輝度値Ｉｃが最大となり、かつ、その両側の断層像Ｐｍ，Ｐｐの最大輝度値Ｉｍ，Ｉｐがほぼ等しくＩｃよりも低い値となっている状態が得られた時点で、中央の断層像Ｐｃの再構成に用いた座標Ｅｃが最も適した回転中心軸投影座標であると判断することができる。以上の判断をした後、画面上のＯＫボタンＢｏをクリックすることによって、その最適の回転中心軸投影座標を用いた再構成演算により、投影データメモリ１２に記憶されている全データを用いて被検体の３次元断層情報、つまり全スライス面の断層像が構築される。

以上の本発明での操作手順によると、再構成演算に用いる回転中心軸投影座標として、規定量ずつずれた３つの座標のそれぞれを用いて再構成演算された３つの断層像を見ながら、中心軸ブレのない断層像を直感的に選択できる。また、各断層像の最大輝度値が表示され、この最大輝度値は、断層像の中心軸ブレがある場合には低くなり、画像の鮮明度の評価値として有用であって、この最大輝度値を参考にして最適な回転中心軸投影座標を選択することも可能であり、この場合、熟練度を要することなく容易に最適な回転中心軸投影座標を設定することができる。

ここで、図３の画面において、当初の当該画面に表示される中央の断層像Ｐｃの再構成に用いた当初の回転中心軸投影座標Ｅｃの値は、座標初期値表示部Ｅｉに表示されるので、座標を種々に変更した後でも元の画面に戻すことができる。

また、中央の断層像Ｐｃの両側に表示される断層像Ｐｍ，Ｐｐを再構成するための回転中心軸投影座標Ｅｍ，Ｅｐの、Ｅｃに対するずれ量は、図３にＳで示す設定部により変更することができ、被検体の形状や種類等に応じて最適な回転中心軸投影座標を、探索しやすいずれ量に適宜随意に変更できる。

更に、図３の画面において、３つの断層像Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｐにマウスカーソルを合わせ、上方にスクロールすることによって各断層像がデジタルズームにより拡大表示されるとともに、その状態で中央の断層像Ｐｃにマウスカーソルを合わせてドラッグすることにより、その拡大表示の位置を変更することができる。この拡大表示された断層像の例を図４に示す。この機能を用いることにより、被検体の形状に起因して中心軸ブレの影響が出やすい輪郭部分等を拡大表示するなど、直感的な判断を容易なものとすることができる。

更にまた、左右の断層像をマウスを用いてクリックすることにより、回転中心軸投影座標は該当する向きに変化するが、その画像上でのクリックの位置に応じて、１回のクリックによる座標の移動量が変わるように構成されている。すなわち、左右の断層像Ｐｍ，Ｐｐ上で、中央の断層像Ｐｃに近い側の半分の場所をクリックすると、１．０ピクセルずつ移動し、中央の断層像Ｐｃから遠い側の半分の場所をクリックすると、５．０ピクセルずつ移動する。断層像の中心軸ブレの程度により、クリック位置を適宜に変化させることで、素早い座標変更と精細な設定が可能となる。

さて、以上はＣＴスキャンに先立ってセンターアジャスト機能を能動化する場合の作用と操作の例を示したが、この実施の形態は、既にＣＴスキャンを終えて再構成演算を終了したデータについても、センターアジャスト機能を能動化して、より中心軸ブレのない鮮明な断層像に変換することもできる。この場合の手順を図５にフローチャートで示す。

既スキャンデータのセンターアジャストを指示すると、図３と同様、３つの断層像を含む回転軸座標変更用画面が表示される。ただし、この既スキャンデータのセンターアジャスト時の回転軸座標変更用画面では、３つの断層像のうちの中央の断層像Ｐｃは、既に再構成演算により構築されているミッドプレーンの断層像で、その回転中心軸投影座標は、実際に再構成演算に用いた回転中心軸投影座標であり、その座標は上記と同様に断層像Ｐｃの下方に設けられた回転中心軸投影座標の表示部Ｅｃに表示される。そして、その両側に表示される断層像Ｐｍ，Ｐｐは、上記のＥｃに表示されている回転中心軸投影座標に対して規定量だけ互いに逆向きにずれた座標を用いて、ミッドプレーンの投影データを新たに再構成演算した断層像であり、それぞれに用いた回転中心軸投影座標が該当の表示部Ｅｍ，Ｅｐに表示される。また、各断層像Ｐｍ，Ｐｃ，Ｐｐの最大輝度が該当の表示部Ｉｍ，Ｉｃ，Ｉｐに表示される点も同じである。

このような回転軸座標変更用画面を用いて、上記と同様の手順により最適な回転中心軸投影座標を変更して画面上のＯＫボタンＢｏを押すことにより、変更後の回転中心軸投影座標を用いて、全投影データを再び再構成演算して被検体の３次元断層像情報を構築する。

以上の既スキャンデータに対するセンターアジャスト機能を用いることにより、既に得られた断層像から中心軸ブレを排除し、より鮮明な断層像に変更することが可能となる。

なお、以上の実施の形態においては、断層像の鮮明度を評価する評価値として、画像の最大輝度値を採用したが、この鮮明度の評価値としては、各種画像処理で用いられている鮮明度の評価値、例えば画像の各部の輝度の微分値を何らかの形で集計した値など、公知のものを用いることができる。

１放射線源
２放射線検出器
３回転テーブル
１１画像データ取込回路
１２投影データメモリ
１３再構成演算部
１４断層像メモリ
１５回転軸座標変更用画面形成部
１６表示制御部
１７表示器
１８制御部
１９操作部

Claims

互いに対向配置された放射線源と放射線検出器との間に、被検体を載置して放射線光軸方向に直交する回転中心軸の周りを回転する回転テーブルが設けられ、その回転テーブル上の被検体に上記放射線源からの放射線を照射しつつ当該回転テーブルを回転させ、その微小回転角度ごとに上記放射線検出器の出力を取り込んで収集した被検体の放射線投影データを用いた演算により、上記回転中心軸に直交するスライス面に沿った被検体の断層像を構築する再構成演算手段を備えた放射線ＣＴ装置において、
上記再構成演算手段は、上記被検体の放射線投影データを収集した後の最初の再構成演算は、当該再構成演算に用いる上記回転中心軸の上記放射線検出器上への投影座標に、あらかじめ設定された仮の座標と、その仮の座標を挟んでその両側に規定量ずつずれた２つの座標との３つの座標を用いて、それぞれ回転中心軸投影座標として再構成演算を行って規定のスライス面に沿う３つの断層像を構築するとともに、これら３つの断層像とそれぞれの演算に用いた３つの回転中心軸投影座標を含む回転中心軸投影座標変更用画面を表示する回転軸座標変更用画面表示手段と、その画面上での操作により、回転中心軸の投影座標を上記仮の座標に対して任意の向きに任意の量だけ移動させて上記再構成演算手段に再演算を指令する指令入力手段を備え、上記再構成演算手段は、その指令に従って回転中心軸投影座標を変化させて再度再構成演算を実行することを特徴とする放射線ＣＴ装置。
上記放射線源はコーンビーム状の放射線を発生し、上記放射線検出器は２次元の検出器であって、上記再構成演算手段は、再構成演算により上記回転中心軸に直交する複数のスライス面に沿った複数の断層像を構築するとともに、上記仮の座標を用いた最初の再構成演算については、規定のスライス面に沿った１つの断層像についてのみ行い、他のスライス面に沿った断層像の再構成演算は、その旨の指令があった後に行うことを特徴とする請求項１に記載の放射線ＣＴ装置。
請求項１における仮の座標を挟んでその両側にずれた２つの座標は、上記仮の投影座標からのずれ量の設定変更が可能であることを特徴とする放射線ＣＴ装置。
上記仮の座標を用いて再構成演算した断層像と、その仮の座標を挟んでその両側に規定量ずつずれた２つの座標を用いて再構成演算した断層像、および、上記指令入力手段による指令に従って再構成演算した断層像に関し、それぞれの画像の鮮明度に係る評価値を演算する画像評価演算手段を有し、上記回転軸座標変更用画面表示手段は、演算された評価値を各断層像とともに表示することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放射線ＣＴ装置。
上記仮の座標を用いた再構成演算により構築された断層像と、その仮の座標を挟んで両側にずれた２つの投影座標をそれぞれ用いた再構成演算により構築された各断層像が、上記仮の座標を用いた再構成演算により構築された断層像を中央にして並んだ状態で表示器に表示され、上記指令入力手段は、その両側の断層像のいずれかをクリックすることによって指令を与えるように構成されているとともに、座標の移動の向きは、上記両側の断層像のうち左右いずれの断層像をクリックするかにより、かつ、座標の移動の量は、上記両側の断層像上でのクリック位置の中央からの距離に応じてそれぞれ設定するように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の放射線ＣＴ装置。
上記仮の座標は、以下の（Ａ）〜（Ｃ）のいずれかの座標であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の放射線ＣＴ装置。
（Ａ）回転中心軸投影位置較正用ファントムを上記回転テーブル上に載置して収集した投影データを用いて算出した座標
（Ｂ）上記放射線源、放射線検出器および回転テーブルの複数の位置関係においてそれぞれ回転中心軸投影位置較正用ファントムを上記回転テーブル上に載置して収集した投影データを用いて算出して記憶した複数の座標を用いて、被検体撮影時の上記位置関係での投影座標を補間もしくは外挿計算により算出した座標
（Ｃ）当初から設定されている設計上の座標
互いに対向配置された放射線源と放射線検出器との間に、被検体を載置して放射線光軸方向に直交する回転中心軸の周りを回転する回転テーブルが設けられ、その回転テーブル上の被検体に上記放射線源からの放射線を照射しつつ当該回転テーブルを回転させ、その微小回転角度ごとに上記放射線検出器の出力を取り込んで収集した被検体の放射線投影データを用いた演算により、上記回転中心軸に直交するスライス面に沿った被検体の断層像を構築する再構成演算手段を備えた放射線ＣＴ装置において、
既に再構成演算により断層像を構築した被検体の放射線投影データを指定することにより、該当の断層像およびその断層像の構築に用いた回転中心軸投影座標とを含む回転中心軸投影座標の変更用画面を表示する回転軸座標変更用画面表示手段を備えるとともに、
上記再構成演算手段は、上記回転軸座標変更用画面表示手段に表示すべき被検体の放射線投影データの指定があったとき、該当の断層像の構築に用いた回転中心軸投影座標を挟んでその両側に規定量ずつずれた２つの座標を回転中心軸投影座標として用いた再構成演算によりそれぞれ断層像を構築し、上記回転軸座標変更用画面表示手段は、これらの断層像と上記該当の断層像とを、それぞれの演算に用いた回転中心軸投影座標とともに表示し、
その画面上での操作により、回転中心軸投影座標を上記断層像の構築に用いた座標に対して任意の向きに任意の量だけ移動させて上記再構成演算手段に再演算を指令する指令入力手段を備え、上記再構成演算手段は、その指令に従って回転中心軸投影座標を変化させて再度再構成演算を実行することを特徴とする放射線ＣＴ装置。
請求項７における上記該当の断層像の構築に用いた回転中心軸投影座標を挟んでその両側にずれた２つの座標のそれぞれのずれ量は、設定変更可能であることを特徴とする放射線ＣＴ装置。
上記放射線投影データの指定により上記回転中心軸投影座標の変更用画面に表示された断層像と、その断層像の構築に用いた回転中心軸投影座標を挟んでその両側に規定量ずつずれた２つの座標を用いて再構成演算した断層像、および、上記指令入力手段による指令に従って再構成演算した断層像に関し、それぞれの画像の鮮明度に係る評価値を演算する画像評価演算手段を有し、上記回転軸座標変更用画面表示手段は、演算された評価値を各断層像とともに表示することを特徴とする請求項７または８のいずれか１項に記載の放射線ＣＴ装置。
上記回転軸座標変更用画面表示手段に表示すべく指定された放射線投影データを用いて既に構築されている断層像と、その断層像の構築に用いた回転中心軸投影座標を挟んで両側にずれた２つの投影座標をそれぞれ用いた再構成演算により構築された各断層像が、上記既に構築されている断層像を中央にして並んだ状態で表示器に表示され、上記指令入力手段は、その両側の断層像のいずれかをクリックすることによって指令を与えるように構成されているとともに、座標の移動の向きは、上記両側の断層像のうち左右いずれの断層像をクリックするかにより、かつ、座標の移動の量は、上記両側の断層像上でのクリック位置の中央からの距離に応じてそれぞれ設定するように構成されていることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載放射線ＣＴ装置。