JPH0265847A

JPH0265847A - Ｓ−ｒ方式のｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JPH0265847A
Application number: JP63215304A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Miyazaki; 靖宮崎; Isao Horiba; 堀場　勇夫
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1988-08-31
Publication date: 1990-03-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】Ｃ産業上の利用分野〕本発明は、ファンビームＸ線を利用し、Ｘ線検出器が全
周にわたり固定配列されてなるＳ−Ｒ方式のＸ線ｃ　Ｔ
　Ｗ置、特に平行ビーム投影データを作成した後にデー
タ再構成を行うＳ−Ｒ方式のＸ線ＣＴ装置に関する。

〔従来の技術〕

Ｘ線ＣＴ装置には、Ｒ−Ｒ方式のＣＴ装置、ＳＲ方式の
ＣＴ装置、及びその他のＣＴ装置がある。Ｒ−Ｒ方式の
ＣＴ装置とは、回転中心点を対象としてＸ線源とＸｖＡ
検出器とが互いに対向して回転する機構ＯＣＴ装置を云
う。ここで、Ｘ線源はファンビームＸ線を発生ずる例が
多い。このファンビームＸ線を発生するＸ線源に対応す
るＸ線検出器は、ファンビームＸ線を同時検出できるこ
とが必要であり、マルチ形Ｘ線検出器を使用する。

Ｓ−Ｒ方式のＣＴ装置は、Ｘ線検出器は、マルチ形では
あるが、予じめ円周上に配列固定させておき、回転はフ
ァンビームＸ線発生用のＸ、％１源のみとさせるａ構の
ＣＴ装置である。

Ｒ−Ｒ方式及びＳ−Ｒ方式のいずれのＣＴ装置であって
も、Ｘ線源からのＸ線の放射、そして被検体からの透過
Ｘ線のＸ線検出器での検出、この検出信号からの投影デ
ータの形成、そして各種の前処理、最後に分布データを
得るための画像再構成処理といった各種の処理が必要で
ある。

出願人は、既にＲ−Ｒ方式のＣＴ装置での平行ビーム投
影データを作成した後にデータ再構成を行う発明につい
て出願し、出願公開に到っている（特願昭６１−９８２
６４号、特開昭６２−６．３３７６号）。

かかる前願であり且つ公知の発明について述べる前に、
Ｓ−Ｒ方式のＣＴ　Ｗ置での従来の処理例を以下述べる
。

第９図は、Ｓ−Ｒ方式のＣＴ装置でのＸｙ′Ａ源ＳとＸ
ｖＡ検出器３との配置関係を示す図である。Ｘ線源Ｓは
１個であり、ファン状Ｘ線２を放射する。

Ｘ　ｖＡ２は開口部１内の被検体４に照射される。Ｘ線
ｔＡＳは回転中心点０を中心として矢印の如く回転する
。この回転ピッチ（サンプル間隔）は一定値（Ｐβ）で
ある。Ｘ線検出器３は、円周に沿って固定設置されてお
り、動くことはない。このＸ線検出器３の設置間隔は一
定であり、この間隔は第９図に示すようにＸ線検出器３
の相隣り合う素子から回転中心点０をみた場合の角度Ｐ
−で表現する。

さて、計測された投影データは、Ｘ線源の角度位置βと
ファンビームの中心から各Ｘ線ビームへの開き角αを用
いてＨ（α、β）と表現できる。

この関係を第１１図に示す。回転中心点Ｏを原点とする
直角座標軸ｘ−ｙを想定する。このＸ軸の原点ＯからＸ
＆１源Ｓをみた場合のＸ軸とのなす角度がβであり、原
点０とＸ線源Ｓとを結ぶ直線と、Ｘ線ａＳと注目検出器
素子と結ぶ直線と、の交点角度がαである。

かかる定義に従うならば、ＸｖＡ源Ｓの位置は、角度β
で表現でき、この角度βの位置でのファンビームｘｗｃ
を検出するＸ線検出器３の素子番号は角度αで表現でき
る。

各投影データＨ（α、β）は、計測されたファンビーム
Ｘ線中の１つのビームを第９図に示すようにｌ　（ｘ、
　　ｙ）とすると、該ビームに沿う被検体４のＸ線吸収
係数分布ｆ　（ｘ、　　ｙ）の積分値となり、次式とな
る。

Ｈ（α、β）＝ｆｒ　（ｘ、　ｙ）ｄ　（１−（１）こ
の投影データＨ（α７　β）をもとに断層像ｆ（ｘ、ｙ
）を再構成する方法として、フィルタードパツクプロジ
ェクション法がある（例えば、“Ｔｈｅ　Ｆｕｒｉｅｒ
　Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａ　１ｌｅａ
ｄ　５ｅｃｔｉｏｎ（１９７４年、　ＩＥＥＥ　Ｔｒａ
ｎｓ、　Ｎ５−２１．　Ｐ、２１〜４３）。このフィル
タードパツクプロジェクション法の処理方法を第１０図
に示す。投影データを収集（ステップＡ）した後、検出
器物理特性を補正する種々の前処理を施しくステップＢ
）、次に、逆投影による画像のぼけを修正するだめのフ
ィルタ処理を施しくステップＣ）、最後に逆投影（ハッ
クプロジェクション）処理を施す（ステップＤ）。かく
して、断層像が再構成できた。

第１０図の処理方法において、各方向から得られる各投
影データごとにフィルタ処理（ステップＣ）を行い、直
角座標系として構成された二次元メモリ空間上に、直接
ファン状に、逆投影演算（ステップＤ）を行うやり方も
ある。この方法は、ダイレクトバノクプロジェクション
法（以下ダイレクト法と称す）という。

このダイレクト法は、米国特許４１４９２４７号に示さ
れているように、計測されたファンビームによる投影デ
ータＨ（α、β）に対して、先ず（２）式のフィルタ処
理を行う。

Ｇ（α、β）＝ｆＪ（α′）Ｗ（α′目■（α−α′、
β）ｄα′　・・・（２）ここでＪ　（α′）はファン
ビームを用いた計測による不等間隔サンプルの補正項で
あり近似的にはＪ（α’）＝ｃｏｓ（α′）　　　　　
　　・・・（３）で与えられる。またＷはぼけ回復のた
めのフィルタ関数である。そして、その後、逆投影する
ものである。さらにくわしく説明すると、第１１図にお
いて、Ｘ線ａＳの位置と再構成演算する座標Ｅ（ｘ、ｙ
）とを与え、その点Ｅを通過したＸ線ビームの角度位置
αを第（４）式および第（５）式によって算出する（ビ
ーム位置算出）。

α−−β十γ　　　　　　　　　　　・・・（４）また
、同様にＬを第（６）式により算出する（重み算出）。

Ｌ”＝（ｘ−Ｄｃｏｓβ）２＋（ｙ　Ｄｓｉｎβ）２・
（６）ここで、ＤとはＸ線源の回転半径、Ｌとは再構成
演算する座標Ｅ　（ｘ、　　ｙ）とＸ線源Ｓとを結ぶ距
離である。

このα　ＬＸを用いて全ての座標点について計測開始角
度β。から３６０度の角度範囲で第（７）式に従う累積
加算を行う事により断層像ｆが再構成される。

ただし、ｌ／Ｌ２は計測に用いたＸ線ビームがＸｖＡ源
Ｓから検出器３に向かっての広がりの効果（ｐａｒｔｉ
ａｌ　ｆａｎ−ｂｅａｍ　ｅｆｆｅｃｔ）を補正するた
めの重みである。

また、計測データＨ（α、β）はサンプル間隔Ｐ、でβ
方向に量子化されているため、βをｊおよびｍを用いて β−β。＋Ｐβ×ｊ−β（ｊ）（但し、ｊ＝　０．１．２．　　・・・ｌｍｍ＝２π／
Ｐβ とおく。ここでβ。は計測開始位置、ビーム投影番号であり第（７）式はこのの離散処理とし
て１）・・・　（８）・・・　（９）ｊはファンｊについてとなる。またα方向についてはＸ線源Ｓと回転中心Ｏを
結ぶ線と、回、転中心０とビームの計測点Ａを結ぶ線分
Ｓτと、のなす角φ　（第１１図）に依存する角度間隔
で量子化される。αとφは第（ＩＯＡ）式で表わされる
。

ここで、ｒとは回転中心点０から検出器素子までの距離
を意味する（第１１図）。

然るに、第（４）、　（５Ｌ　（１０＾）弐によって座
標点（ｘ、ｙ）から求めたαに計測点が必ずしも一敗し
ないので、第（１０）式の代わりに実際には近傍４点の
線形補間を用いて第（１１）式によって計算する。

ここでｇ、、（δ）は補間関数でありｉ、δはそれぞれｉ＝　〔（φ＋φｃ　）　　／　Ｐ　−）　　　　　　
　・・・（１２）δ−（φ＋φＣ）　　　ＰＩＸｉ　　
　　　　・・・（１３）である。尚、φ、はファンビー
ムの中心チャンネルでφ。＝β＋π、〔〕はガウス記号
である。

これらの処理を全座標点について行うことにより逆投影
演算が完了するが、全逆投影演算を終えるには第（４）
、　（５）、　（６）式および第（１１）弐を全画素数
×投影数（角度サンプル数）だけ計算する必要があり、
ダイレクト法では膨大な計算量が必要となる。この膨大
な計算量は高画質化の為にサンプル間隔を小さくし、断
層像の全画素数を増加した場合ますます増加し、像再構
成演算の高速化の妨げとなるものであった。

これに対して、ファンビームＸ線によって得られた投影
データ群から並べ変えによって−旦平行ビーム投影デー
タを作成し、この並べ変え後のデータを用いてフィルタ
処理（第１Ｏ図参照）および逆投影演算を行う方法（以
下「アレンジ法」と略す）がある（例えば、米国再発行
特許第３０９４７号）。

このアレンジ法について説明すると、第９図に示す回転
中心Ｏを中心とする円弧状に、等しい素子間隔Ｐ−で構
成された多素子Ｘ線検出器３で計測されたファンビーム
投影データＨ（α、β）に対して、第１１図におけるＸ
線源Ｓの回転中心Ｏから各Ｘ線ビームへの距離ｔと、Ｘ
軸とＸ線ビームとのなす角度θとの２つのパラメータを
座標軸とする二次元座標を設定すると（第１２図参照）
、各Ｘ線ビーム位置α、βと二次元座標（１，θ）との
間には、ｔ　＝　Ｄ　Ｘ５ｉｎ　ｔｘ　　　　　　　　　　　・
”（１４）θ−α＋β　　　　　　　　　　　　・・・
（１５）の関係がある。さらに、αはＸ線源Ｓと回転中
心０を通る直線と回転中心０からビームβが計測される
点Ａを通る直線とのなす角φによって第（１５Ａ）式の
様に表わされる。

したがって二次元座標の大輪方向の計測位置は角度ψに
従い、距離ｔの増加に従って、しだいに縮った位置とな
り、この二次元座標上に各投影データは第１２図のよう
にＸ線源Ｓの角度位置βに従ってＳ字形に並べられる。

即ち、第１２図でｔが小さい値にあっては、θとｔとの
直交座標軸上で互いにほぼリニアな関係で座標が設定さ
れるが、Ｌが太き（なる左右の両側位置にあっては、こ
のリニアな関係がくずれ、ｔの変化が少なくなり、結局
Ｓ字形の特性となる。

この二次元座標上の投影データＰ　（ｔ、　　θ）は、
平行ビームの投影データであり、この並べ変え演算はア
レンジメント演算とも呼ばれ、演算後の投影データＰ　
（ｔ、　　θ）を平行ビームの逆投影演算することによ
って断層像が再構成される。なお、上述の第１２図は、
検出素子の角度間隔Ｐφと計測の角度サンプル間隔Ｐβ
との比Ｋ　（＝Ｐｄ／Ｐβ）が１の場合を示すものであ
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記アレンジ法における並べ変え演算では、第
１２図に示すように、二次元座標上の投影データが曲線
で与えられること、および各検出素子の計測位置が不均
一であるために、この二次元の座標変換では二次元座標
上の格子点と計測位置を全てのデータについて一敗させ
ることは不可能であり、−船釣には、β方向について一
次元の補間を行いしかる後にα方向の均一性を補正する
一次元の補間を実施したり、あるいはこれらの二つの補
間を合成してα方向およびβ方向の二次元の補間を行う
必要がある。従って、上記アレンジ法ではこの２回の一
次元補間あるいは二次元の補間演算のために再構成され
た断層像の空間分解能が劣化し、断層像に含まれる雑音
の粒状性も粗くなり画質を低下させるものであった。

以上はＳ−Ｒ法での従来例及び課題であった。

出願人は、前記したように、Ｒ−Ｒ法のもとての平行ビ
ーム投影データ利用の特許出願を行い、出願公開に至っ
ている（特願昭６１−９８２６４号、特開昭６２−６３
３７６号）。かかる特許出願たる［Ｘ線断層撮影装置」
は、前記平行ビーム投影データの処理に関する問題の解
決をはかったものである。

本発明は、上記先願たるＲ−Ｒ法の処理の考え方を利用
してＳ−Ｒ法に適用して、断層像の画質を向上させ併せ
て像再構成演算の高速化をはかってなるＳ−Ｒ方式のＸ
線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

〔課題を達成するための手段〕

本発明は、前記り座標軸の代りにｔ／Ｄの逆正弦に比例
する実長とは異なる長さＵを用いた変形二次元座標を新
しく導入した。この導入のもとで、本発明での像再構成
手段を、変形二次元座標上で並べ換え演算を行って不均
一平行ビーム投影データを発生する第１の手段と、この
不均一平行ビーム投影データにフィルタ処理を行う第２
の手段と、該不均一平行ビーム投影データの不均一性を
補正すると共に分布画像を逆投影する第３の手段と、で
構成した。

尚、節単のため、第２図に本発明の全体構成を示す。ス
キャナ１０は、計７！］ｌＩ系であり、Ｓ−Ｒ方式のス
キャナである。像再構成手段１１が上記第１第２．第３
の手段を持つ。表示手段１２は、分布画像を被検体の組
織に合せて表示する。

〔作用〕

本発明に係る変形二次元座標系（ｕ、　　θ）を用いれ
ば、座標系は第３図の如くなり、Ｓ字形になることはな
い。従来の座標系（１，θ）にあってはＬが大きくなる
程小さくなるという欠点があったが、第３図かられかる
ように変形二次元座標系によれば、従来の（ｔ、θ）の
座標系が（ｕ、　　θ）の座標系となり、スケールの一
致した座標系となることがわかる。かくして、座標軸Ｕ
は計測位置αと完全に一致するために、空間分解能を規
定しているα方向の補間演算を不要にできる。

また、この変形二次元座標上に各投影データはＸ線源Ｓ
の角度位置βに従って直線形に並べられるために、β方
向の補間演算も極めて単純となる。

ここで、ファンビームＸ線を用いたＸ線ＣＴ装置では、
−船釣にその検出素子の角度間隔Ｐ−＜第９図参照）は
回転方向のサンプル間隔Ｐβよりも小さく設定すること
が多く、こうした場合の変形された二次元座標上の各投
影データはＵ軸に対する傾きが１より小さい直線上に並
べられ、この場合の平行ビーム投影データを得るための
並べ変え演算は単純なβ方向の一次元補間演算で実施可
能である。

尚、このような変形二次元座標系（ｕ、　　θ）上の平
行ビーム投影データＰ　（ｕ、　　θ）は座標系Ｕが実
長に対して異なるため、α方向の間隔ＰｕがＸ線源Ｓと
検出器３の回転中心から離れるに従って小さくなる。い
わゆるＵの不均一性である。この不均一性の補正を再構
成手段内で行わせる。このための手段が、前記第３の手
段である。

〔実施例〕

第１図は本発明で扱う座標系の説明図である。

第１１図とほとんど同じであるが、根本的な違いはＸ線
ａＳと回転中心点０とに直角方向で、且つ回転中心点０
からビームβ方向に法線を抽き、点０とビームβとを結
ぶ直線ＯＢを形成した点にある。

この直線の長さをＵとする。

この直線長Ｕの他の値は第１１図と重複するが以下まと
めて定義しておく。

β・・・Ｘ線＠Ｓの位置を角度で示した値。

Ｅ　（ｘ、ｙ）・・・ファンビームｌの１つの任意の画
素。

Ｌ・・・Ｘ線源Ｓと画素Ｅ　（ｘ、　　ｙ）との距離。

α・・・Ｘ線源Ｓから回転中心０を通る直線とビームｌ
とのなす角度。この角度αはファンビーム位置を規定す
る。

Ｄ・・・Ｘ線源Ｓと回転中心点とを結ぶ直線の長さ、即
ち回転半径。

ｒ・・・回転中心点Ｏと円周上に固定配列されてなるＸ
線検出器との距離であり、回転中心点０からみたＸ線検
出器の配列半径。

φ・・・ビームｌを検出するＸ線検出器素子の番号を示
す値であって、角度で示す。

θ・・・Ｘ軸とビームｌとのなす角度。Ｘ線ヒームの角
度でもある。

以上の諸パラメータを使用しての本発明を理論式に説明
する。

第１図における（ｕ、　　θ）と（α、β）との関係は
次式となる。

ｕ　＝ｓｉｎ−’　（ｔ　／　Ｄ）＝　（Ｘ　　　　　
　　−（１６）θ＝α十β　　　　　　　　　　　　　
・・・（１７）ここで、新しく導入した回転中心０から
各Ｘ＆％ビームまでの距離Ｕと、各Ｘ線ビーム角度θの
２つのパラメータを座標軸とする変形された二次元座標
上の各投影データの計測位置を図示すると、例えば、第
４図に示すようになる。

このようにして得られた変形された二次元座標上の平行
ビーム投影データＰ　（ｕ、　　θ）は、座標軸Ｕが実
長に対して異なるために第１２図に示す従来の二次元座
標上の平行ビーム投影データＰ　（ｔ。

θ）とは異なり、α方向の間隔ＰｕがＸ線源Ｓと検出器
３の回転中心Ｏから離れるに従って次第に小さくなって
いる（以下Ｕの「不均一性」という）。

従って、このまま通常の平行ビームの逆投影演算によっ
て断層像を再構成すると、その断層像は回転中心０から
周辺部になるにつれて半径方向に次第に拡大された画像
となるばかりかＣＴ値（Ｘ線の吸収係数値）も正しく求
められない。この問題に対しては、以後に施されるフィ
ルタ処理、および逆投影（バンクプロジェクション）演
算で補正する。ＣＴ値の補正はフィルタ処理で行い、周
辺部の拡大効果は逆投影演算で補正する。

まずＣＴ値の補正について説明する。フィルタ処理では
以後に施される逆投影によるぼけを修正するためのフィ
ルタ関数としてほぼ空間周波数に比例した周波数を強調
する関数が用いられる。ここで、第（１６）式からｄ　ｔ　＝Ｄ　ｃｏｓ　（ｕ）　　−ｄ　ｕ　　　　　
　−（１８）となる。従って、この実長ｔとは不均一な
座標軸Ｕを用いた投影データのフィルタ処理後の値は、
不均一性の成分Ｕである余弦に比例する変調をうけ、周
辺部はど小さくなる。

また、ＵはＸ線Ｒ３と回転中心Ｏを通る直線と回転中心
Ｏとビームｌが計測される点Ａを結ぶ直線とのなす角φ
、すなわち、検出器の素子間隔Ｐ−に依存し、第（１８
Δ）式の関係がある。

よって、第（１６）弐に第（１８Ａ）弐を代入すれば第
（１８Ｂ）式が得られ、第（１８）式は第（１８Ｃ）弐
となる。

従ってこの補正には、近似的にＰ　（ｕ、　　θ）に対
してフィルタ関数Ｗを用いて、第（１９）式に示すフィ
ルタ処理を行う。

Ｇ（ｕ、θ）”Ｊ（ｕ）　ｆＷ（ｕ’）Ｐ（ｕ−ｕ’、
θ）ｄｕ’　　　（１９）ここでＪ　（ｕ）は座標軸Ｕ
の不均一性の補正項であり、で与えられ、第（１８ｃ）式より・・・　（２〇八）で与えられる。第（１９）、　（２ＯＡ）式に示すフィ
ルタ処理は、ここでは重畳積分の形で示したが、数学的
にはフーリエ変換によっても全く同等の演算が可能であ
る。

次に逆投影演算における周辺部の拡大効果の補正につい
て説明する。通常の等間隔平行ビーム投影データＰ　（
ｔ、　　θ）からの逆投影演算を第（２１）式および第
（２２）式に示す。

ｔ＝ｘｓｉｎθ−ｙ　ｃｏｓθ　　　　　　　−（２１
）前述の第（２ＯＡ）式で求めたＧ　（ｕ、　　θ）を
通常の等間隔平行ビーム投影データＰ　（ｔ、　　θ）
として、上記の第（２２）式を用いて逆投影演算された
再構成像ｆ　　（ｘ、ｙ）は、座標軸Ｕの不均一性のた
めにｔ／Ｄの逆正弦に比例する変調をうけ、周辺部はど
拡大される。そこで第（２１）式にこれに対する補正を
追加する。すなわち第（２３）式としてφ＝ｓｉｎ−’
（ｔ　／　Ｄ）　＋５ｉｎ−’（ｔ　／　ｒ　）＝ｓｉ
ｎ−’　（（ｘｓｉｎθ−ｙ　ｃｏｓθ）／Ｄ）＋５ｉ
ｎ−’　　（（ｘｓｉｎθ−ｙＣＯ３θ）／ｒ）　　、
（２３）を用いて再構成像の座標点（ｘ、　　ｙ）から
φを求め、第（２４）式によって再構成像ｆ　　（ｘ、
　　ｙ）を得る。

ただし、フィルタ処理された計測データＧ（ｕθ）はサ
ンプル間隔Ｐ、で量子化されているため、前記ダイレク
ト法と同様に、θについては整数ｊおよびｒｎを用いて θ＝θ、＋ｐ、ｘｊ＝θ（ｊ）（ｊ＝　０．１．２．・・・、ｍ−１）　　・・・（２
５）ｍ＝２π／　Ｐ　ｅ　　　　　　　　　　　−（２
６）とおく。ここでθ。は、計測開始位置β。、ファン
ビーム広がり角の１／２であるα。を用いて、θ。＝α
。＋β。　　　　　　　　　　・・・（２７）と表され
、第（２４）式はこのｊについての離散処理としてとなる。またＵについても第（２３）弐によって量子化
された座標点（ｘ、ｙ）から求められたφにＧ（ｕ、　
　ｊ）の算出点が必ずしも一致しないので、第（２８）
式の代わりに近傍４点の線形補間を用いて第（２９）式
によって計算する。

・・・（２９）ここでｇ、、（δ）は補間関数であり、ｉ５　δはそれ
ぞれｉ−［φ／Ｐφ］　　　　　　　　　　　　・・・（３
０）δ＝φ−Ｐ−Ｘｉ　　　　　　　　　　　　・・・
（３１）である。

以上で理論的説明を終る。

第５図は本発明のＣＴスキャナの実施例図を示す。この
ＣＴスキャナはＳ−Ｒ方式のスキャナであり、周辺の円
周方向に規則的に配列したＸ線検出器３を有し、且つＸ
線源１５が円周方向に沿って回転する構成となる。Ｘ線
検出器３は、一定間隔のＸ線検出素子３Ａ、３Ｂ、・・
・を有する。Ｘ線源１５はファン状Ｘ線１４を放射する
。開口部１３は、駆動系（図示せず）で支持されて回転
自在であり、且つ図の紙面の直角方向に移動可能である
。開口部１３内には被検体１９を挿入し、検査対象とす
る。

積分器２ＯＡ、２０Ｂ、・・・、２０Ｘは１回のファン
状ビームの幅方向の数に一致する積分器である。この積
分器２０Ａ等はビーム毎の投影値を検出する。

積分器２０Ａ〜２０Ｘは、Ｘ線源１５の回転位置対応の
Ｘ線検出器素子に対応しており、各回転位置毎にその対
応Ｘ線検出器素子の検出信号を検出するように、切替わ
る。

マルチプレクサ２１は積分器２０Ａ〜２０Ｘの検出信号
をスキャンによってｊＺ択取出す。ＡＤ変？ＡＲｇ２２
はこの検出信号をＡＤ変換する。このデータが投影デー
タとなる。

以上のＸ線スキャナの投影データを取込み再構成する再
構成手段の実施例を第６図に示す。

像再構成手段に入力された投影データは、対数変換器２
３で第（１）式に示したような計測されたファンビーム
Ｘ線の１　（ｘ、ｙ）に沿う被検査体１９のＸ線吸収係
数分布ｆ　　（ｘ、　　ｙ）の積分値Ｈ（αβ）に変換
される。この対数変換器２３は、第７図に示すように、
単純なランダムアクセスメモリ２４で構成することがで
き、このランダムアクセスメモリ２４の中にあらかしめ
対数表１ｏｇ（ｘ）を格納しておき、ランダムアクセス
メモリ２４のアドレスラインに計測値Ｘを入力すること
によって対数変換値を得る。このようにして対数変換さ
れた投影データＨ（α、β）は、−旦αとβで指定され
る第６図に示す二次元ランダムアクセスメモリ２５に格
納しておく。減算器２６はコントローラ２７によって指
定されるＵ及びθから第（１６）および第（１７）式の
関係を利用して、 α−Ｕ　　　　　　　　　　　　　　・・・（３２）β
＝θ−Ｕ　　　　　　　　　　　　・・・（３３）の演
算を実行し、αおよびβを算出する。このαおよびβを
、二次元ランダムアクセスメモリ２５のアドレスライン
に人力することによってファンビーム投影データＨ（α
、β）から平行ビーム投影データＰ　（ｕ、　　θ）が
得られる。ここで、上記二次元ランダムアクセスメモリ
２５と減算器２６とが、変形された二次元座標上で並べ
換え演算を行って不均一平行ビーム投影データを発生さ
せる手段４９となるものである。次に、フーリエ変換器
２８は、Ｕ軸を空間周波数ωに変換しフーリエ変換結果
Ｑ（ω、θ）を得る。−次元メモリ２９には、逆投影に
よるぼけを修正するためのフィルタ関ＲＷ　（φ）のフ
ーリエ変換結果甲（ω）を格納しておき、乗算器３０は
このＱ（ω、θ）とＶ（ω）の掛は算を行い、逆フーリ
エ変換器３１に入力してフィルタ結果Ｇ（φ、θ）を算
出する。ここで、上記フーリエ変換器２８と一次元メモ
リ２９と乗算器３ｏと逆フーリエ変換器３１とが、フィ
ルタ処理を行う手段５ｏとなるものである。次に、−次
元メモリ３２には、第（２０Ｂ）式に示すＪの値を格納
しておき、コントローラ２７によって指定されるＵをこ
の一次元メモリ３２のアドレスラインに入力することに
よってＪすなわち１／ｃｏｓ（ｕ）を得る。乗算器３３
は、このＪと上記Ｇ　（ｕ、θ）の掛は算を行い、この
結果は次の逆投影演算部３４に入力される。ここで、上
記−次元メモリ３２と乗算器３３とが、上記平行ビーム
投影データＰ　（ｕ、　　θ）の回転中心０がらの不均
−性を補正する手段のうちＣＴ値の補正手段５１となる
ものである。

逆投影演算部３４では、上記フィルタ結果Ｇ（ｕθ）か
ら断層像を算出する。そして、この断層像は、二次元メ
モリ３６上に再構成される。この二次元メモリ３６は、
各々のθごとに求められたフィルタ結果Ｇ　（ｕ、　　
θ）を、Ｘ方向とＸ方向にラスタースキャン的にｉ、ｅ
での座標に対して第（２９）式に示す累積加算を実行し
、次のθに対しても同様の処理を繰り返して、総てのθ
すなわち３６０度の角度範囲に対して累積加算演算を実
行し終わると断層像が算出される。

ここで、一つのθに対する逆投影演算について示すと、
第８図のようになる。第８図で、二次元メモリ３６の左
上の座標点を累積前Ｘ演算の開始点とすると、この座標
位置（ｘｏ、ｙｏ）を通過する平行ビームの位置ｔ。（
θ）は、第（１６）式を用いて、ｔｏ（θ）＝ｘ、ｓｉ
ｎθ−ｙ。ＣＯ３θ　　　−（３４）また二次元メモリ
３６のラスタースキャンに伴うＸ方向とＸ方向のｔ軸上
の移動素ξ（θ）、η（θ）は、二次元メモリ３６のＸ
方向とＸ方向の座標間隔をそれぞれΔＸ、Δｙとすると
、 ξ　（θ）−Δｘ　ｓｉｎθ　　　　　　　・・・（３
５）η（θ）−−Δｙ　ｃｏｓθ　　　　　　・・・（
３６）である。従って、二次元メモリ３６のラスタース
キャンに伴うＸ方向の移動に対しては、平行ビームの位
置りをこのξだけ増加すれば求めることができ、Ｘ方向
の移動に対しては、ηだけ増加することによって求めら
れ、二次元メモリ上の総ての座標位置を通過する平行ビ
ームの位置りは、ラスタースキャンに際しては単純な加
算計算で求めることができる。このｔからφへの変換は
、第（２３）式を用いて数表を参照することによって簡
単に求められる。

第６図の一次元メモリ３７にはＬ（１、−次元メモリ３
８にはξ、−次元メモリ３９にはηを格納しておく。二
次元メモリ３６のアドレスラインはＸ方向のカウンタ４
０とＸ方向のカウンタ４１に接続され、つのラスターの
処理が終了するとＸ方向のカウンタ４０がオーハーフロ
ウし、Ｘ方向のカウンタ４１が＋１される。総てのラス
クーの処理が終了すると、Ｘ方向のカウンタ４１がオー
ハーフロウして、θのカウンタ４２が＋１され次のθを
指定する。このθのカウンタ４２の出力は、三つの一次
元メモリ３７３８、３９に接続され、それぞれｊｏ＋ξ
、ηを読み出す。これらの三つの一次元メモリ３７．３
８．３９の出力はマルチプレクサ４３を介して加算器４
４に接続され、零クリアされたレジスタ４５にＬｏを加
えることによって該レジスタ４５に初期値を設定し、上
記加算器４４とレジスタ、４５はラスクースキャンに際
して、順次Ｘ方向の移動に対してはξの加算を、Ｘ方向
の移動に対してはηの加算を実行し、座標点（ｘ、　　
ｙ）に対応する平行ビームの位置りを算出する。−次元
メモリ４６には式（２３）で表わされる数表を格納して
おき、この−次元メモリ４６のアドレスラインにレジス
タ４５の出力を人力することにより位置しは直ちにφへ
変換される。ここで、上記−次元メモリ４６は、前述の
平行ビーム投影デークＰ　（ｕ、θ）の回転中心０から
の不均一性を補正する手段のうち周辺部の拡大効果の補
正手段となるものである。次に、上記φは一次元ランダ
ムアクセスメモリ３５のアドレスラインに入力され、対
応するフィルタ結果Ｇ　（ｕ、　　θ）を読み出し、Ｘ
方向のカウンタ４０とＸ方向のカウンタ４１によって読
み出された二次元メモリ３６の値に加ＩＸ器４７とレジ
スタ４８によって加え込まれ、再度二次元メモリ３６に
格納される。

二次元メモリ３６の総ての座標点に対して以上のように
して累積加算演算を実行し一つのθに対する逆投影演算
を終了すると、次のθに対するフィルタ結果Ｇ　（ｕ、
　　θ）を算出し、同様の処理を繰り返す。このように
して総てのθすなわち３６０度の角度範囲に対して累積
加算演算を実行し終わると断層像が算出される。

このようにして求められた断層像は、次の表示手段１２
（第２図参照）へ表示される。すなわち、上記二次元メ
モリ３６上に再構成された断層像は、ラスクーキャン的
に順次ディジタル値として読み出され、ディジタルアナ
ログ変換器によってビデオ信号に変換され、このビデオ
信号がブラウン管に入力しＣＴ値に対応した７農淡画像
として表示される。

〔発明の効果〕

本発明は以上のように構成されたので、処理の過程で設
定された実長とは不均一な座標軸Ｕの影響が完全に補正
された、ゆがみのない正しい断層像となる。また、本発
明によれば、従来のアレンジ法で必要とされた二次元の
補間演算が無く、再構成された断層像の空間分解能劣化
の原因となるα方向の補間演算がダイレクト法と同じ各
投影に対して１回のみとなり、空間分解能の劣化も小さ
くかつ雑音の粒状性も改善される。さらに、ダイレクト
法の問題点である計′ｌｉ、ｆｆｉについても多くの計
算時間を必要とする第（５）式および第（６）式を省略
することができ、像再構成演算の大幅な高速化が可能と
なる。また、フィルタ処理および逆投影演算が平行ビー
ムを用いたＸ線断層撮影装置と極めて類似性が高いため
他のＸ線断層撮影装置との共用性が高く、かつ逆投影演
算が単純なためハードウェア構成が容易であるという長
所を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＸ線断層撮影装置における投影データ
の収集について直角座標における再構成演算座標系と計
測幾何学系との関係を示す説明図、第２図は本発明のＸ
線断層撮影装置の全体構成を示すブロック図、第３図は
本発明により導入した二次元座標上の各投影データの計
測位置を示すグラフ、第４図は従来例での座標系の計測
位置を示すグラフ、第５図はスキャナの構成を示すブロ
ック図、第６図は像再構成演算手段の詳細を示すブロッ
ク図、第７図は対数変換器の内容を示すブロック図、第
８図は一つのＸ　ｖＡビームに対する逆投影演算の状態
を示す説明図、第９図は従来のＸ線断層撮影装置におけ
るスキャナ構成と計測方法を示す説明図、第１０図は断
層像を再構成するフィルタードハソクプロジェクション
法の手順を示す説明図、第１１図は従来のアレンジ法に
おける第１Ｏ図と同様の説明図、第１２図は上記アレン
ジ法における二次元座標上の各投影データの計測位置を
示すグラフである。１０・・・スキャナ、１１・・・像再構成演算手段、１
２・・・表示手段、１３・・・被検査体領域、１４・・
・ファンビームＸ線、Ｉ５・・・Ｘ線管（Ｘ線源）、１
６・・・多素子Ｘ線検出器、１９・・・被検査体、４６
．５１・・・不均一性を補正する手段、４９・・・不均
一平行ビーム投影データを発生させる手段、５０・・・
フィルタ処理を行う手段第図特許出願人　　株式会社　日立メデイコ代理人　弁理士
　　秋　木　正　実（外１名）第図第図第図第図第図第図第図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）回転運動を行いファン状Ｘ線を放射するＸ線源と
、円周上に固定配列されて透過Ｘ線を検出するＸ線検出
器と、該検出器の検出信号から投影データを得る手段と
、を有するＣＴスキャナと、この投影データから計測断面における被検査体のＸ線吸
収係数に関する分布画像を計算によって再構成する像再
構成演算手段と、上記分布画像を表示する表示手段と、を有すると共に、
上記像再構成演算手段は、上記回転運動の軸に対してＣＴスキャナで等間隔に検出
した投影データから不均一平行ビーム投影データを発生
する第１の手段と、この不均一平行ビーム投影データにフィルタ処理を行う
第２の手段と、このフィルタ処理された投影データを用いて上記不均一
平行ビーム投影データの不均一性を補正すると共に分布
画像を逆投影する第３の手段と、より成るＳ−Ｒ方式のＸ線ＣＴ装置。
（２）上記第１の手段は、二次元座標上で並べ換え演算
を行うと共に、この二次元座標とは、円周上に配列され
たＸ線検出器で検出した投影データのＸ線ビーム角度を
第１の座標軸とし、ファンビーム内のスキャナ回転中心
からＸ線源までの距離で割った値の逆正弦に比例する不
均一な座標軸を第２の座標軸とする請求項１記載のＳ−
Ｒ方式のＸ線ＣＴ装置。
（３）上記スキャナは、上記Ｘ線検出器の一定間隔で並
んだ検出素子の角度間隔の整数倍の回転角度位置ごとに
Ｘ線源からＸ線を放射するものであることを特徴とする
請求項１項または２項記載のＳ−Ｒ方式のＸ線ＣＴ装置
。