JP6139821B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置は、Ｘ線を利用して被検体をスキャン（ＣＴ撮影）し、収集されたデータをコンピュータにより処理することで、被検体の内部を画像化する装置である。

具体的には、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体に対してＸ線を異なる方向から複数回曝射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器にて検出して複数の検出データを収集する。収集された検出データはデータ収集部によりＡ／Ｄ変換された後、コンソール装置に送信される。コンソール装置は、当該検出データに前処理等を施し投影データを作成する。そして、コンソール装置は、投影データに基づく再構成処理を行い、断層画像データ、或いは複数の断層画像データに基づくボリュームデータを作成する。ボリュームデータは、被検体の三次元領域に対応するＣＴ値の三次元分布を表すデータセットである。

再構成処理は、たとえば、投影データに対し、再構成関数を用いたコンボリューション及び逆投影（バックプロジェクション）を施すことにより実行される。再構成関数は、再構成により得られる画像（画像データ）のＳ／Ｎ、粒状性等に影響する。

また、再構成関数は、一回のＣＴ撮影において、予め設定された複数の再構成関数の中から撮影条件（撮影部位、方向、管電流値、ヘリカルピッチ、造影条件等）や術者の経験に基づき、一の再構成関数が選択され、適用される。

特開平８−２１５１８９号公報 特開２０００−１７５９０３号公報

ここで、被検体に対して広い範囲のＣＴ撮影を行う場合、撮影部位によりＸ線の吸収量が異なる。たとえば、肩から骨盤までのＣＴ撮影を行う場合、骨が多く存在する肩部分は、他の部分よりもＸ線の吸収量が大きくなる。つまり、一回のＣＴ撮影で得られた検出データであっても被検体の部位に応じてＸ線量にばらつきが生じる。従って、このＣＴ撮影により得られた投影データに対して一の再構成関数で再構成処理を行って得られる画像は、撮影部位毎にＳ／Ｎが異なった画像となる。

また、撮影条件が同一であっても被検体の体型により、Ｘ線検出器が検出するＸ線量が異なる。たとえば、体型が太い被検体は、体型が細い被検体よりもＸ線の吸収量が多くなる。よって、同じ量のＸ線を曝射したとしても、検出されるＸ線量は異なる。つまり、被検体の体型に応じてＸ線量にばらつきが生じる。従って、同じ撮影条件で得られた投影データに対して一の再構成関数で再構成処理を行って得られる画像は、被検体毎にＳ／Ｎが異なった画像となる。

更に、再構成処理を行う前に投影データに対してスムージングフィルタ処理を行い、ノイズの低減を図る場合がある。スムージングフィルタは、低周波のノイズ成分に比べて高周波のノイズ成分を多く除去することができる。よって、スムージングフィルタ処理を行った投影データに対して再構成処理を行って得られる画像は、粒状性が大きくなるという問題がある。

実施形態は、前述の問題点を解決するためになされたものであり、所望の画像を得るための再構成関数を設定することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

実施形態のＸ線ＣＴ装置は、被被検体を中心とする円軌道に沿って回転しながらＸ線を発生させるＸ線発生部と、複数の検出素子を有し、被検体を透過したＸ線を各検出素子で検出するＸ線検出部と、Ｘ線検出部により検出されたＸ線量に基づいて、検出素子を含む回路の雑音によるＸ線量のばらつきを表す値を導出し、当該ばらつきを表す値に基づいて重み係数を算出する係数算出部を有し、重み係数で、予め設定された撮影条件に応じた基準再構成関数に重み付けした再構成関数を設定する再構成関数設定部と、検出されたＸ線に基づく投影データを再構成関数に基づいて再構成処理し、画像データを作成する再構成処理部と、を有する。

第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置のブロック図である。 第１実施形態に係るＸ線検出部の斜視図である。 第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置により得られる投影データを示す図である。 第１実施形態に係る再構成関数設定部のブロック図である。 第１実施形態に係る再構成関数のプロファイルを示す図である。 第１実施形態に係る再構成関数のプロファイルを示す図である。 第１実施形態に係る重み係数のプロファイルを示す図である。 第１実施形態に係る重み係数のプロファイルを示す図である。 第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作の概要を示すフローチャートである。 第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作の概要を示すフローチャートである。

（第１実施形態）
図１から図７を参照して、第１実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成について説明する。なお、「画像」と「画像データ」とは一対一に対応するので、本実施形態においては、これらを同一視する場合がある。

＜装置構成＞
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを含んで構成されている。

［架台装置］
架台装置１０は、被検体Ｅに対してＸ線を曝射し、被検体Ｅを透過した当該Ｘ線の検出データを収集する装置である。架台装置１０は、Ｘ線発生部１１と、Ｘ線検出部１２と、回転体１３と、高電圧発生部１４と、架台駆動部１５と、Ｘ線絞り部１６と、絞り駆動部１７と、データ収集部１８とを有する。

Ｘ線発生部１１は、Ｘ線を発生させるＸ線管球（たとえば、円錐状や角錐状のビームを発生する真空管。図示なし）を含んで構成されている。発生したＸ線は被検体Ｅに対して曝射される。

図２は、Ｘ線検出部１２の斜視図である。図２においては、Ｘ線発生部１１及びＸ線検出部１２のみを示している。Ｘ線検出部１２は、複数のＸ線検出素子Ｃ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を含んで構成されている。Ｘ線検出部１２は、被検体Ｅを透過したＸ線の強度分布を示すＸ線強度分布データ（以下、「検出データ」という場合がある）を各Ｘ線検出素子Ｃ_ｋで検出し、その検出データを電流信号として出力する。Ｘ線検出部１２は、たとえば、Ｘ線検出素子Ｃ_ｋが互いに直交する２方向（被検体Ｅの体軸方向とＸ線発生部１１の回転方向）にそれぞれ複数配置された２次元のＸ線検出器（面検出器）が用いられる。なお、本実施形態において、各Ｘ線検出素子Ｃ_ｋが「チャンネル」に該当する。

回転体１３は、Ｘ線発生部１１とＸ線検出部１２とを被検体Ｅを挟んで対向するよう支持する部材である。回転体１３は、体軸方向に貫通した開口部１３ａを有する。架台装置１０内において、回転体１３は、被検体Ｅを中心とした円軌道で回転するよう配置されている。すなわち、Ｘ線発生部１１及びＸ線検出部１２は、被検体Ｅを中心とする円軌道に沿って回転可能に設けられている。

高電圧発生部１４は、Ｘ線発生部１１に対して高電圧を印加する。Ｘ線発生部１１は、当該高電圧に基づいてＸ線を発生させる。架台駆動部１５は、回転体１３を回転駆動させる。Ｘ線絞り部１６は、所定幅のスリット（開口）を有し、スリットの幅を変えることで、Ｘ線発生部１１から曝射されたＸ線のファン角（回転方向の広がり角）とＸ線のコーン角（体軸方向の広がり角）とを調整する。絞り駆動部１７は、Ｘ線発生部１１で発生したＸ線が所定の形状となるようＸ線絞り部１６を駆動させる。

データ収集部１８（ＤＡＳ：Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）は、Ｘ線検出部１２（各Ｘ線検出素子）からの検出データを収集する。また、データ収集部１８は、収集した検出データ（電流信号）を電圧信号に変換し、この電圧信号を周期的に積分して増幅し、デジタル信号に変換する。そして、データ収集部１８は、デジタル信号に変換された検出データをコンソール装置４０（処理部４１（後述））に送信する。

［寝台装置］
寝台装置３０は、撮影対象の被検体Ｅを載置・移動させる装置である。寝台装置３０は、寝台３１と寝台駆動部３２とを備えている。寝台３１は、被検体Ｅを載置するための寝台天板３３と、寝台天板３３を支持する基台３４とを備えている。寝台天板３３は、寝台駆動部３２によって被検体Ｅの体軸方向及び体軸方向に直交する方向に移動することが可能となっている。すなわち、寝台駆動部３２は、被検体Ｅが載置された寝台天板３３を、回転体１３の開口部１３ａに対して挿抜させることができる。基台３４は、寝台駆動部３２によって寝台天板３３を上下方向（被検体Ｅの体軸方向と直交する方向）に移動させることが可能となっている。

［コンソール装置］
コンソール装置４０は、Ｘ線ＣＴ装置１に対する操作入力に用いられる。また、コンソール装置４０は、架台装置１０によって収集された検出データから被検体Ｅの内部形態を表すＣＴ画像データ（断層画像データやボリュームデータ）を再構成する機能等を有している。コンソール装置４０は、処理部４１と、再構成関数設定部４２と、表示制御部４３と、記憶部４４と、表示部４５と、入力部４６と、スキャン制御部４７と、制御部４８とを含んで構成されている。

処理部４１は、架台装置１０（データ収集部１８）から送信された検出データに対して各種処理を実行する。処理部４１は、前処理部４１ａと、再構成処理部４１ｂと、レンダリング処理部４１ｃとを含んで構成されている。

前処理部４１ａは、架台装置１０（Ｘ線検出部１２）で検出された検出データに対して対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の前処理を行い、投影データを作成する。

ここで、投影データは、たとえば、被検体Ｅの広範囲をＣＴ撮影することにより検出される検出データに基づいて作成される。図３は、１回のＣＴ撮影により得られた投影データＤを示す模式図である。投影データＤは、複数のビューＶ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）に対応するデータから構成されている。１ビューは、円軌道における任意の位置から被検体Ｅに対してＸ線を曝射した場合に当該Ｘ線が検出されるＸ線検出部１２の領域（すなわち、全チャンネル）に対応する範囲である。各ビューＶ_ｋは、Ｘ線検出部１２の各Ｘ線検出素子Ｃ_ｋ（チャンネル）に対応した領域Ｅ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を有している。すなわち、Ｘ線検出部１２のＸ線検出素子Ｃ_ｋとビューＶ_ｋにおける領域Ｅ_ｋとは、一対一に対応する。

再構成処理部４１ｂは、前処理部４１ａで作成された投影データ（Ｘ線検出部１２で検出された検出データに対応するデータ）を再構成関数に基づいて再構成処理し、ＣＴ画像データ（断層画像データや三次元のボリュームデータ）を作成する。断層画像データの再構成には、たとえば、コンボリューション・バックプロジェクション法が用いられる。コンボリューション・バックプロジェクション法は、１回のＣＴ撮影で得られた投影データに対して再構成関数をコンボリューションし、その投影データを逆投影することによりＣＴ画像データを作成する方法である。ボリュームデータは、再構成された複数の断層画像データを補間処理することにより作成される。ボリュームデータの再構成には、たとえば、コーンビーム再構成法、マルチスライス再構成法、拡大再構成法等、任意の方法を採用することができる。

レンダリング処理部４１ｃは、再構成処理部４１ｂで作成された三次元のボリュームデータに対してレンダリング処理を行い、疑似三次元画像やＭＰＲ画像を作成する。「疑似三次元画像」とは、被検体Ｅの三次元的な構造を二次元的に表示させるための画像である。「ＭＰＲ画像」とは、被検体Ｅの所望の断面を示す画像である。ＭＰＲ画像としては、直交三断面であるアキシャル像、サジタル像、コロナル像や、任意断面であるオブリーク像等がある。

再構成関数設定部４２は、Ｘ線検出部１２で検出されたＸ線のＸ線量に基づく分散値に基づいて、予め設定された基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）を重み付けすることにより再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定する。基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）は、撮影条件等に基づいて予め設定された関数である。基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）は、たとえば、撮影条件等に応じた複数の関数が記憶部４４に記憶されている。再構成関数設定部４２は、入力部４６からの指示入力に基づいて、対応する基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）を記憶部４４から読み出す。

図４に示すように、再構成関数設定部４２は、分散値算出部４２ａと、代表分散値算出部４２ｂと、係数算出部４２ｃとを有する。

分散値算出部４２ａは、投影データに対し、Ｘ線検出部１２の１チャンネル毎に検出されたＸ線量に基づく分散値σを算出する。分散値σは、以下の式（１）で表される値である。

［数１］

カウントＩは、１チャンネルに入射したＸ線量である。分散値Ｖｅは、Ｘ線ＣＴ装置１の回路ノイズによる分散値である。分散値Ｖｅは、装置毎に予め測定された値を用いる。分散値σは、各Ｘ線検出素子Ｃ_ｋ（チャンネル）におけるカウントＩ（Ｘ線量）に応じて変化する値である。たとえば、ある撮影条件で、体型が太い被検体Ｅに対してＸ線の曝射を行った場合、体型が細い被検体Ｅに対して同じ撮影条件下でＸ線の曝射を行った場合に比べ、Ｘ線検出部１２で検出されるＸ線量が少なくなる（カウントＩが少なくなる）。従って、１チャンネル毎の分散値σは大きい値となる。このように、分散値σは、被検体Ｅの体型や部位等を反映した値である。

また、上述の通り、Ｘ線検出素子Ｃ_ｋ（チャンネル）と領域Ｅ_ｋとは一対一に対応する。本実施形態において、分散値算出部４２ａは、ビューＶ_ｋの領域Ｅ_ｋ毎の分散値σ_ｋ（ｋ＝１〜ｎ）を算出する。

代表分散値算出部４２ｂは、分散値算出部４２ａで算出された複数の分散値σに基づいて代表分散値σ_Ｔを算出する。代表分散値σ_Ｔは、重み係数（後述）を求める際に用いられる分散値である。代表分散値算出部４２ｂは、たとえば、複数の分散値を加算平均することにより代表分散値σ_Ｔを算出する。或いは、代表分散値算出部４２ｂは、複数の分散値の中央値や最大値、最小値等を代表分散値σ_Ｔとして算出することも可能である。

また、本実施形態において、代表分散値算出部４２ｂは、分散値算出部４２ａで算出されたビューＶ_ｋの領域Ｅ_ｋ毎の分散値σ_ｋ全て（つまり、投影データＤにおける分散値全て）に基づいて一の代表分散値σ_Ｔを算出する。たとえば、体型が太い被検体Ｅに対してＸ線の曝射を行った場合、体型が細い被検体Ｅに対してＸ線の曝射を行った場合に比べ、分散値算出部４２ａで算出される１チャンネル毎の分散値σは大きい値となる。従って、それらの分散値を加算平均した代表分散値σ_Ｔも大きい値となる。

係数算出部４２ｃは、代表分散値σ_Ｔに基づいて重み係数ｗ（ω）を算出する。重み係数ｗ（ω）は、投影データＤに対して最適化された再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定するために用いられる係数であり、投影データに基づくＣＴ画像のＳ／Ｎや粒状性を調整するための係数である。再構成関数設定部４２は、重み付け係数ｗ（ω）で基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）に重み付けをすることにより再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定する。再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）は、ＣＴ画像の空間分解能や画像ノイズを最終的に決定するパラメータである。

重み係数ｗ（ω）の算出及び再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）の設定の具体的な方法について説明する。

重み係数ｗ（ω）を算出する第１の方法としては、ＣＴ撮影の都度、任意の設定パラメータを設定する方法がある。この場合、係数算出部４２ｃは、たとえば、以下の式（２）を用いて重み係数ｗ（ω）を算出する。

［数２］

「ω」は、基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）の空間周波数（バーチャルな周波数）を示す値ある。「ω_ＴＨ」は、基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）における所定の空間周波数を示す値である。「ｓｃａｌｅ」は、ω_ＴＨを基準として基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）を使用する空間周波数の範囲を示す値である。「ｓｌｏｐｅ」は、ｓｃａｌｅの範囲における基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）の傾きを示す値である。ω_ＴＨ及びｓｌｏｐｅは、画像のＳ／Ｎ及び粒状性を調整する値である。ｓｃａｌｅは、画像の粒状性を調整する値である。ω_ＴＨ、ｓｃａｌｅ及びｓｌｏｐｅは、設定パラメータの一例であり、被検体Ｅの体型や撮影部位等に応じて任意に設定することができる値である。設定パラメータは、入力部４６からの指示入力等に基づいて設定される。

たとえば、体型が太い被検体Ｅに対してＸ線の曝射を行った場合、体型が細い被検体Ｅに対してＸ線の曝射を行った場合に比べ、Ｘ線検出部１２で検出されるＸ線量（検出データの信号量）は少なくなる。よって、体型が太い被検体Ｅに対してＸ線の曝射を行った場合に得られる投影データに基づくＣＴ画像のＳ／Ｎは悪くなる（検出データの信号量に対してノイズが大きくなる）。そこで、術者は、被検体Ｅの体型に応じた設定パラメータを設定する。係数算出部４２ｃは、当該設定パラメータ及び代表分散値σ_Ｔに基づいて、ノイズを低減させる重み係数ｗ（ω）を算出する。

再構成関数設定部４２は、重み係数ｗ（ω）を用いた以下の式（３）により、再構成関数Ｋ_ｆｎａｌ（ω）を設定する。

［数３］

図５Ａ及び図５Ｂは、基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）、及び設定された再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）のプロファイルを示す図である。図５Ａは、基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）のプロファイルＰ０、及び「ω_ＴＨ＝０．５４３、ｓｌｏｐｅ＝０．１２８、ｓｃａｌｅ＝−０．５」の設定パラメータにおいて、代表分散値σ_Ｔが１の場合に算出された重み係数ｗ（ω）に基づく再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）のプロファイルＰ１を示している。

図５Ａに示した通り、プロファイルＰ０に対して、プロファイルＰ１は下側に位置している。具体的には、プロファイルＰ１は、プロファイルＰ０に比べ、空間周波数が高い側の感度が低くなっている。これは、プロファイルＰ１に対応する再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を用いて再構成処理を行う場合、プロファイルＰ０に対応する基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）を用いる場合に比べ、空間周波数が高い側の重み付けが小さくなることを示している。つまり、投影データにおけるノイズが低減される。従って、再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を用いて再構成処理を行った場合には、投影データに基づくＣＴ画像のＳ／Ｎが改善される。たとえば、同じ量のＸ線を曝射したとしても、体型が太い被検体Ｅの場合には検出されるＸ線量が少なくなる。つまり、同じ撮影条件で得られた投影データに対して基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）で再構成処理を行って得られるＣＴ画像は、体型が細い被検体Ｅよりも体型が太い被検体ＥのほうがＳ／Ｎが悪い画像（検出データの信号量に対してノイズが大きい画像）となる。よって、再構成処理部４１ｂは、体型が太い被検体Ｅの投影データに対して再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を用いて再構成処理を行う。その結果、Ｓ／Ｎが改善された画像（被検体Ｅの体型によらず一定のＳ／Ｎとなる画像）を得ることが可能となる。

一方、再構成処理を行う前に投影データに対してスムージングフィルタ処理を行い、ノイズの低減を図る場合がある。当該投影データに基づくＣＴ画像は、スムージングフィルタ処理を行わないＣＴ画像に比べ、粒状性が悪くなる可能性がある。

この場合、係数算出部４２ｃは、上記設定パラメータにおいて、−０．５から＋０．５に変更されたｓｃａｌｅを用いて重み係数ｗ（ω）の算出を行う。この重み係数ｗ（ω）で基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）を重み付けして得られる再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）のプロファイルＰ１´は、図５Ｂに示すように基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）のプロファイルＰ０の上側に位置することとなる。具体的には、プロファイルＰ１´は、プロファイルＰ０に比べ、空間周波数が高い側の感度が高くなっている。これは、プロファイルＰ１´に対応する再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を用いて再構成処理を行う場合、プロファイルＰ０に対応する基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）を用いる場合に比べ、空間周波数が高い側の重み付けが大きくなることを示している。従って、投影データのノイズが強調されるため、ＣＴ画像の粒状性を改善することができる。なお、ここで強調されるノイズの周波数成分とスムージングフィルタ処理で低減されるノイズの周波数成分とは異なっている。

このように、Ｘ線量に基づく分散値に対し、任意の設定パラメータを調整することにより、所望のＣＴ画像を得ることができる再構成関数を設定することが可能となる。

重み係数ｗ（ω）を算出する第２の方法としては、事前に数種類の代表分散値（たとえば、σ_Ｔ＝１〜３）に対応する数種類の重み係数（ｗ_１（ω）〜ｗ_３（ω））を設定しておき、記憶部４４等にテーブルとして記憶しておく。図６Ａは、重み係数ｗ_１（ω）〜ｗ_３（ω）のプロファイルＦ１〜Ｆ３を示す図である。たとえば、係数算出部４２ｃは、代表分散値算出部４２ｂで算出された代表分散値σ_Ｔ＝２を記憶された代表分散値σ_Ｔ＝１〜３と比較し、一致する代表分散値σ_Ｔ＝２に対応する重み係数ｗ_２（ω）を再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）の設定に用いる重み係数とする。なお、一致する代表分散値が無い場合、たとえば、代表分散値σ_Ｔが１．７と算出された場合、記憶された代表分散値σ_Ｔ＝１〜３のうち、算出された代表分散値に近い代表分散値σ_Ｔ＝１及び２における重み係数ｗ_１（ω）及びｗ_２（ω）のプロファイルＦ１及びＦ２を参照し、各ωの値において線形補間することにより、代表分散値が１．７の場合の重み係数ｗ（ω）（プロファイルＦ１．７）を算出する（図６Ｂ参照）。再構成関数設定部４２は、算出された重み係数ｗ（ω）で基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）に重み付けすることにより、所望のＣＴ画像を得ることができる再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定する。

表示制御部４３は、画像表示に関する各種制御を行う。たとえば、表示制御部４３は、再構成処理部４１ｂで作成された画像データに基づく画像を表示部４５に表示させる制御を行う。

記憶部４４は、ＲＡＭやＲＯＭ等の半導体記憶装置によって構成される。記憶部４４は、挿入経路の位置の他、検出データや投影データ、或いは再構成処理後のＣＴ画像データ等を記憶する。

表示部４５は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイ等の任意の表示デバイスによって構成される。たとえば、表示部４５には、ボリュームデータをレンダリング処理して得られるＭＰＲ画像が表示される。

入力部４６は、コンソール装置４０に対する各種操作を行う入力デバイスとして用いられる。入力部４６は、たとえばキーボード、マウス、トラックボール、ジョイスティック等により構成される。また、入力部４６として、表示部４５に表示されたＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を用いることも可能である。

スキャン制御部４７は、Ｘ線スキャンに関する各種動作を制御する。たとえば、スキャン制御部４７は、Ｘ線発生部１１に対して高電圧を印加させるよう高電圧発生部１４を制御する。スキャン制御部４７は、回転体１３を回転駆動させるよう架台駆動部１５を制御する。スキャン制御部４７は、Ｘ線絞り部１６を動作させるよう絞り駆動部１７を制御する。スキャン制御部４７は、寝台３１を移動させるよう寝台駆動部３２を制御する。

制御部４８は、架台装置１０、寝台装置３０およびコンソール装置４０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置１の全体制御を行う。たとえば、制御部４８は、スキャン制御部４７を制御することで、架台装置１０に対して予備スキャン及びメインスキャンを実行させ、検出データを収集させる。また、制御部４８は、処理部４１を制御することで、検出データに対する各種処理（前処理、再構成処理等）を行わせる。或いは、制御部４８は、表示制御部４３を制御することで、記憶部４４に記憶されたＣＴ画像データ等に基づく画像を表示部４５に表示させる。

＜動作＞
次に、図７を参照して、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作について説明する。

まず、Ｘ線発生部１１は、被検体Ｅに対してＸ線を曝射する。Ｘ線検出部１２は、被検体Ｅを透過したＸ線を検出し、その検出データを取得する（Ｓ１０）。Ｘ線検出部１２で検出された検出データは、データ収集部１８で収集され、処理部４１（前処理部４１ａ）に送られる。

前処理部４１ａは、Ｓ１０で取得された検出データに対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の前処理を行い、投影データを作成する（Ｓ１１）。作成された投影データは、制御部４８の制御に基づき、再構成処理部４１ｂ及び再構成関数設定部４２（分散値算出部４２ａ）に送られる。

分散値算出部４２ａは、Ｓ１１で作成された投影データに基づいて、対応する１チャンネル毎の分散値σを算出する（Ｓ１２）。算出された分散値σは、代表分散値算出部４２ｂに送られる。

代表分散値算出部４２ｂは、Ｓ１２で算出された全ての分散値を加算平均することにより、代表分散値σ_Ｔを算出する（Ｓ１３）。算出された代表分散値σ_Ｔは、係数算出部４２ｃに送られる。

係数算出部４２ｃは、Ｓ１３で算出された代表分散値σ_Ｔ及び任意の設定パラメータに基づいて重み係数ｗ（ω）を算出する（Ｓ１４）。

再構成関数設定部４２は、Ｓ１４で算出された重み係数ｗ（ω）及び予め設定された基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）を用いて再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定する（Ｓ１５）。設定された再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）は、再構成処理部４１ｂに送られる。

再構成処理部４１ｂは、Ｓ１５で設定された再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を投影データにコンボリューションし、その投影データを逆投影することにより、ＣＴ画像データを作成する（Ｓ１６）。表示制御部４３は、作成されたＣＴ画像データに基づくＣＴ画像を表示部４５に表示することができる。このＣＴ画像は、分散値及び基準再構成関数を用いて設定された最適な再構成関数を用いて再構成されたものである。従って、Ｓ／Ｎが良い画像や粒状性が良い画像等、所望のＣＴ画像として表示される。

なお、処理部４１、再構成関数設定部４２、表示制御部４３、スキャン制御部４７及び制御部４８は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、又はＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などの図示しない処理装置と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）や、又はＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ Ｄｒｉｖｅ）などの図示しない記憶装置とによって構成されていてもよい。記憶装置には、処理部４１の機能を実行するための処理プログラムが記憶されている。また、記憶装置には、再構成関数設定部４２の機能を実行するための再構成関数設定用プログラムが記憶されている。また、記憶装置には、表示制御部４３の機能を実行するための表示制御プログラムが記憶されている。また、記憶装置には、スキャン制御部４７の機能を実行するためのスキャン制御プログラムが記憶されている。また、記憶装置には、制御部４８の機能を実行するための制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵなどの処理装置が、記憶装置に記憶されている各プログラムを実行することで各部の機能を実行する。

＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置１は、Ｘ線発生部１１と、Ｘ線検出部１２と、再構成関数設定部４２と、再構成処理部４１ｂとを有する。Ｘ線発生部１１は、被検体Ｅを中心とする円軌道に沿って回転しながらＸ線を発生させる。Ｘ線検出部１２は、複数のチャンネルを有し、被検体Ｅを透過したＸ線を各チャンネルで検出する。再構成関数設定部４２は、検出されたＸ線のＸ線量に基づく分散値に基づいて、予め設定された基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）を重み付けすることにより、再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定する。再構成処理部４１ｂは、検出されたＸ線に基づく投影データを再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）に基づいて再構成処理し、画像データを作成する。

具体的には、本実施形態における再構成関数設定部４２は、分散値算出部４２ａと、代表分散値算出部４２ｂと、係数算出部４２ｃとを有する。分散値算出部４２ａは、投影データＤに対し、Ｘ線検出部１２の１チャンネル毎に検出されたＸ線量に基づく分散値σを算出する。代表分散値算出部４２ｂは、算出された複数の分散値σに基づいて代表分散値σ_Ｔを算出する（本実施形態では、分散値算出部４２ａで算出された分散値σ全てに基づいて、代表分散値σ_Ｔを算出する）。係数算出部４２ｃは、代表分散値σ_Ｔに基づいて重み係数ｗ（ω）を算出する。そして、再構成関数設定部４２は、重み係数ｗ（ω）で基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）に重み付けすることにより再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定する。

このように、係数算出部４２ｃは、投影データの分散値（代表分散値）に基づいて重み係数ｗ（ω）を算出する。そして、再構成関数設定部４２は、重み係数ｗ（ω）で基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）に重み付けをすることにより再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定する。たとえば、体型が太い被検体Ｅに対しては、検出されるＸ線量が少なくなる。従って、係数算出部４２ｃは、代表分散値σ_Ｔに基づいて基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）に対して空間周波数が高い側の重み付けが小さくなるような重み係数ｗ（ω）を算出する。再構成処理部４１ｂは、当該重み係数ｗ（ω）に基づいて設定された再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を用いて投影データを再構成する。よって、再構成により得られるＣＴ画像データはノイズが低減されたＳ／Ｎの良い画像となる。すなわち、本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１によれば、所望の画像を得るための再構成関数を設定することが可能となる。

（第２実施形態）
次に、第２実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の構成について説明する。本実施形態においては、再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を所定範囲毎に設定する例について述べる。なお、第１実施形態と同様の構成等については、詳細な説明を省略する場合がある。

本実施形態における分散値算出部４２ａは、投影データＤを所定範囲毎に分け、所定範囲毎の分散値（チャンネルの分散値σ_１〜σ_ｎ）を算出する。所定範囲は、たとえば、ビュー毎の範囲、或いは被検体Ｅの部位（頭部、胸部、腹部等）である。以下、所定範囲がビュー毎（ビューＶ_１〜Ｖ_ｎ）である場合について説明する。

本実施形態における代表分散値算出部４２ｂは、所定範囲毎の分散値に基づいて所定範囲毎に代表分散値を算出する。

具体的には、代表分散値算出部４２ｂは、ビューＶ_１の領域Ｅ_１（Ｘ線検出部１２のチャンネルに対応する領域）に対応するチャンネルの分散値σ_１〜σ_ｎを加算平均することにより、ビューＶ_１における代表分散値σ_Ｔ１を算出する。同様に、代表分散値算出部４２ｂは、ビューＶ_ｎの領域Ｅ_ｎに対応するチャンネルの分散値σ_１〜σ_ｎを加算平均することにより、ビューＶ_ｎにおける代表分散値σ_Ｔｎを算出する。

本実施形態における係数算出部４２ｃは、所定範囲毎の代表分散値に基づいて、所定範囲毎の重み係数を算出する。

具体的には、係数算出部４２ｃは、代表分散値σ_Ｔ１及び任意の設定パラメータに基づいて、ビューＶ_１を再構成する時の重み係数ｗ_１（ω）を算出する。同様に、係数算出部４２ｃは、代表分散値σ_Ｔｎ及び任意の設定パラメータに基づいて、ビューＶ_ｎを再構成する時の重み係数ｗ_ｎ（ω）を算出する。任意の設定パラメータは、ビュー毎に設定することが可能である。たとえば、骨が多い部位に対してＣＴ撮影した場合、骨によるＸ線の吸収のため検出されるＸ線量は少なくなる。よって、当該部位に対応するビューの投影データを再構成する場合には、ノイズの影響を低減させる設定パラメータを設定する。

再構成関数設定部４２は、所定範囲毎の重み係数ｗ（ω）で基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）に重み付けを行うことにより、再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を所定範囲毎に設定することができる。

具体的には、再構成関数設定部４２は、ビューＶ_１の重み係数ｗ_１（ω）で基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）に重み付けを行うことにより、再構成関数Ｋ１_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定する。同様に、再構成関数設定部４２は、ビューＶ_ｎの重み係数ｗ_ｎ（ω）で基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）に重み付けを行うことにより、再構成関数Ｋｎ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定する。

再構成処理部４１ｂは、投影データの各ビューに対応するデータに対し、設定された再構成関数で再構成処理を行うことで各ビューに適したＣＴ画像データを作成することができる。

＜動作＞
図８を参照して、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の動作について説明する。

まず、Ｘ線発生部１１は、被検体Ｅに対してＸ線を曝射する。Ｘ線検出部１２は、被検体Ｅを透過したＸ線を検出し、その検出データを取得する（Ｓ２０）。Ｘ線検出部１２で検出された検出データは、データ収集部１８で収集され、処理部４１（前処理部４１ａ）に送られる。

前処理部４１ａは、Ｓ２０で取得された検出データに対して、対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の前処理を行い、投影データを作成する（Ｓ２１）。作成された投影データは、制御部４８の制御に基づき、再構成処理部４１ｂ及び再構成関数設定部４２（分散値算出部４２ａ）に送られる。

分散値算出部４２ａは、Ｓ２１で作成された投影データを所定範囲毎（ここでは、ビューＶ_１〜Ｖ_ｎ）に分け、所定範囲毎の分散値（チャンネルの分散値σ_１〜σ_ｎ）を算出する（Ｓ２２）。算出された分散値σは、代表分散値算出部４２ｂに送られる。

代表分散値算出部４２ｂは、Ｓ２２で算出された分散値をビューＶ_１〜Ｖ_ｎ毎に加算平均することにより、ビューＶ_１〜Ｖ_ｎ毎の代表分散値σ_Ｔ１〜σ_Ｔｎを算出する（Ｓ２３）。算出された代表分散値σ_Ｔ１〜σ_Ｔｎは、係数算出部４２ｃに送られる。

係数算出部４２ｃは、Ｓ２３で算出された代表分散値σ_Ｔ１〜σ_Ｔｎ及びビューＶ_１〜Ｖ_ｎ毎に設定された任意の設定パラメータに基づいて重み係数ｗ_１（ω）〜ｗ_ｎ（ω）を算出する（Ｓ２４）。

再構成関数設定部４２は、Ｓ２４で算出された重み係数ｗ_１（ω）〜ｗ_ｎ（ω）及び予め設定された基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）を用いてビューＶ_１〜Ｖ_ｎ毎の再構成関数Ｋ１_{ｆｉｎａｌ}（ω）〜Ｋｎ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定する（Ｓ２５）。設定された再構成関数Ｋ１_{ｆｉｎａｌ}（ω）〜Ｋｎ_{ｆｉｎａｌ}（ω）は、再構成処理部４１ｂに送られる。

再構成処理部４１ｂは、投影データのビューＶ_１〜Ｖ_ｎ毎に対応するＳ２５で設定された再構成関数Ｋ１_{ｆｉｎａｌ}（ω）〜Ｋｎ_{ｆｉｎａｌ}（ω）をコンボリューションし、その投影データを逆投影することにより、ＣＴ画像データを作成する（Ｓ２６）。表示制御部４３は、作成されたＣＴ画像データに基づくＣＴ画像を表示部４５に表示することができる。このＣＴ画像は、所定範囲（ビュー、被検体Ｅの部位等）毎に最適な再構成関数を用いて再構成されたものである。従って、Ｓ／Ｎが良い画像や粒状性が良い画像等、所望のＣＴ画像を所定範囲毎に得ることができる。

＜作用・効果＞
本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態における分散値算出部４２ａは、投影データを所定範囲毎（たとえば、ビューＶ_１〜Ｖ_ｎ）に分け、所定範囲毎の分散値（σ_１〜σ_ｎ）を算出する。代表分散値算出部４２ｂは、所定範囲毎（たとえば、ビューＶ_１〜Ｖ_ｎ）の分散値に基づいて、所定範囲毎の代表分散値σ_Ｔ１〜σ_Ｔｎを算出する。係数算出部４２ｃは、所定範囲毎の代表分散値に基づいて、所定範囲毎の重み係数ｗ_１（ω）〜ｗ_ｎ（ω）を算出する。再構成関数設定部４２は、所定範囲毎の重み係数で基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）に重み付けすることにより、再構成関数Ｋ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を所定範囲毎に設定する。

このように、再構成関数設定部４２は、所定範囲毎の重み係数ｗ_１（ω）〜ｗ_ｎ（ω）で基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）に重み付けをすることにより、所定範囲毎に最適な再構成関数Ｋ１_{ｆｉｎａｌ}（ω）〜Ｋｎ_{ｆｉｎａｌ}（ω）を設定する。たとえば、ビューＶ_１は骨が多い部位の投影データであるとすると、ビューＶ_１の範囲で検出されるＸ線量は少なくなる。従って、係数算出部４２ｃは、代表分散値σ_Ｔ１に基づいて基準再構成関数Ｋ_ｂａｓｅ（ω）に対して空間周波数が高い側の重み付けが小さくなるような重み係数ｗ_１（ω）を算出する。再構成処理部４１ｂは、重み係数ｗ_１（ω）に基づいて設定された再構成関数Ｋ１_{ｆｉｎａｌ}（ω）を用いてビューＶ_１を再構成する。よって、再構成により得られるビューＶ_１の投影データに対応するＣＴ画像データは、ノイズが低減されたＳ／Ｎの良い画像となる。すなわち、本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１によれば、所望の画像を得るための再構成関数を所定範囲毎に設定することが可能となる。

＜実施形態に共通の効果＞
以上述べた少なくともひとつの実施形態のＸ線ＣＴ装置によれば、係数算出部は、投影データの分散値（代表分散値）に応じて重み係数を算出する。そして、再構成関数設定部は、算出された重み係数で基準再構成関数に重み付けをすることにより再構成関数を設定する。すなわち、本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１によれば、所望の画像を得るための再構成関数を設定することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ Ｘ線ＣＴ装置
１０ 架台装置
１１ Ｘ線発生部
１２ Ｘ線検出部
１３ 回転体
１３ａ 開口部
１４ 高電圧発生部
１５ 架台駆動部
１６ Ｘ線絞り部
１７ 絞り駆動部
１８ データ収集部
３０ 寝台装置
３２ 寝台駆動部
３３ 寝台天板
３４ 基台
４０ コンソール装置
４１ 処理部
４１ａ 前処理部
４１ｂ 再構成処理部
４１ｃ レンダリング処理部
４２ 再構成関数設定部
４３ 表示制御部
４４ 記憶部
４５ 表示部
４６ 入力部
４７ スキャン制御部
４８ 制御部

Claims (8)

1. 被検体を中心とする円軌道に沿って回転しながらＸ線を発生させるＸ線発生部と、
   複数の検出素子を有し、前記被検体を透過したＸ線を各検出素子で検出するＸ線検出部と、
   前記Ｘ線検出部により検出された前記Ｘ線量に基づいて、前記検出素子を含む回路の雑音による前記Ｘ線量のばらつきを表す値を導出し、当該ばらつきを表す値に基づいて重み係数を算出する係数算出部を有し、前記重み係数で、予め設定された撮影条件に応じた基準再構成関数に重み付けした再構成関数を設定する再構成関数設定部と、
   検出された前記Ｘ線に基づく投影データを前記再構成関数に基づいて再構成処理し、画像データを作成する再構成処理部と、
   を有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 予め撮影条件に応じた前記基準再構成関数を記憶する記憶部を有し、
   さらに前記再構成関数設定部は、
   前記Ｘ線検出部の１検出素子毎に検出された前記Ｘ線量に基づき前記ばらつきを表す値を算出する算出部と、
   算出された複数の前記ばらつきを表す値に基づいて代表値を算出する代表値算出部と、
   を有し、
   前記係数算出部は、前記代表値に基づいて重み係数を算出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記代表値算出部は、前記算出部で算出された前記ばらつきを表す値全てに基づいて、代表値を算出することを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記再構成関数設定部は、ビュー毎に、前記重み係数を求めて、その重み係数により前記再構成関数を変更することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記算出部は、前記投影データを所定範囲毎に分け、所定範囲毎のばらつきを表す値を算出し、
   前記代表値算出部は、前記所定範囲毎のばらつきを表す値に基づいて、所定範囲毎の代表値を算出し、
   前記係数算出部は、前記所定範囲毎の代表値に基づいて、所定範囲毎の重み係数を算出し、
   前記再構成関数設定部は、前記所定範囲毎の重み係数で前記基準再構成関数に重み付けすることにより、前記再構成関数を前記所定範囲毎に設定することを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記所定範囲は、前記円軌道における任意の位置から前記被検体に対してＸ線を曝射した場合に当該Ｘ線が検出される前記Ｘ線検出部の領域に対応する範囲であることを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記所定範囲は、前記被検体の部位であることを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記重み係数は、前記ばらつきを表す値に応じた大きさを有し、当該大きさが空間周波数の高周波数領域で変化することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。

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