JPH0966051A

JPH0966051A - Ｘ線断層撮影装置

Info

Publication number: JPH0966051A
Application number: JP8009979A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kawai; 浩之河合; Kensuke Sekihara; 謙介関原
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1995-01-26
Filing date: 1996-01-24
Publication date: 1997-03-11
Anticipated expiration: 2016-01-24
Also published as: JP3484288B2

Abstract

(57)【要約】【課題】投影データ上の視野境界位置を投影毎に検出
でき、被検体の輪郭形状や大きさや撮影時の２次元検出
器の視野の大きさに依存せずに、安定した処理ができる
Ｘ線断層撮影装置を提供すること。【解決手段】Ｘ線源と、Ｘ線で撮像する２次元Ｘ線撮
像手段と、前記Ｘ線源と前記２次元Ｘ線撮像手段とを回
転させる回転手段と、撮像データの歪みを補正する歪み
補正手段と、撮像データから画像再構成を行う画像再構
成手段とを具備するＸ線断層撮影装置であって、前記歪
み補正手段によって補正された撮像データから前記２次
元Ｘ線撮像手段の視野の境界に該当する視野境界部を検
出する境界位置検出手段と、前記視野境界部から所定の
幅で撮像データを生成する外挿演算手段とを具備し、歪
み補正後の撮像データに前記外挿手段によってデータが
追加された撮像データから画像再構成を行うことを特徴
とするＸ線断層撮影装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線断層撮影装置
に関し、特に、コーンビーム状のＸ線を照射するＸ線源
と、Ｘ線を２次元で検出する２次元検出器とを被検体の
周囲に回転させて、被検体のＸ線吸収係数の分布を再構
成する、いわゆる、コーンビームＸ線断層撮影装置に適
用して有効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のコーンビームＸ線断層撮影装置
は、図９に示すように、計測を行う計測部１と、計測さ
れたデータを処理するデータ処理部２と、画像歪の補正
を行なうためのデータを作成する画像歪み補正テーブル
作成部１８とからなる。

【０００３】計測部１の走査機構部３上には、Ｘ線源
４、および、Ｘ線イメージインテンシファイヤ（Ｉｍａ
ｇｅＩｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ、以下、「Ｉ．Ｉ．」と記
す）等の２次元検出器５が、被検体６を挟んで互いに対
向する位置に配置されている。

【０００４】Ｘ線源４はコーンビーム状にＸ線７を放射
し、２次元検出器５は被検体６を透過したＸ線の強度分
布、いわゆる、Ｘ線像を計測する。

【０００５】走査機構部３は、回転中心軸８を中心に、
Ｘ線源４と２次元検出器５とを被検体６の周りを回転さ
せる。

【０００６】このとき、２次元検出器５で被検体６を透
過したＸ線の強度の計測を全周分行なうことによって、
百から数百組の透過Ｘ線像の情報（計測データ、撮像デ
ータ）が収集される。

【０００７】なお、本明細書では、後の説明の便宜上、
前のＸ線の強度の計測から次のＸ線の強度の計測までの
走査機構部３の回転角を投影角と称することとする。

【０００８】この計測データはディジタル化された後、
データ処理部２に送られる。

【０００９】データ処理部２では、まず、前処理部９に
おいて、計測データに含まれる暗電流バイアス、感度む
ら等の影響が補正され、次に、対数変換によって投影デ
ータに変換される。

【００１０】この対数変換は、従来のファンビームＸ線
断層撮影において行われている変換と同じであり、コー
ンビームＸ線断層撮影においても、再構成演算に先立っ
て必要な前処理の一つとなっている。

【００１１】次に、画像歪み補正部１０は、後述する画
像歪み補正テーブルに基づいて、投影データの画像歪み
を補正する。

【００１２】画像歪みは、２次元検出器５の特性による
が、特にＩ．Ｉ．を用いた場合、Ｉ．Ｉ．の入力面が球
面であることに起因し、投影データが糸巻き状に歪む現
象が顕著に表われることが知られている。

【００１３】次に、前述する前処理を行った後の全投影
データから、２次元検出器５の視野領域内で被検体６の
３次元的なＸ線吸収係数分布が再構成演算部１１により
再構成され、３次元再構成データが得られる。

【００１４】この３次元再構成データは、画像化手段１
２において、ボリュームレンダリング処理、または、最
大値投影処理等の画像化処理を施され、画像表示手段に
表示される。

【００１５】なお、前述する画像歪み補正方法の例とし
ては、文献（１）の「R.Ning,et al. An image intensi
fier-based volume tomographic angiography imaging
system:geometric distortion correction,(SPIE Vol.2
163,Physics of Medical Imaging,pp.199-210,199
4)」、または、実開平５−２８３１６号公報を参照され
たい。

【００１６】また、画像歪み補正を上記暗電流バイアス
補正、感度むら補正および対数変換を行う前の計測デー
タに施す場合もある。

【００１７】前述する再構成演算の方法としては、文献
（２）の「L.A.Feldkamp et al. Practical cone beam
algorithm,J.Opt.Soc.Am.A,Vol.1,No.6,pp.612-619,198
4」に記載されるフェルドカンプの方法と呼ばれるコー
ンビーム再構成演算法等が知られている。

【００１８】図９に示すコーンビームＸ線断層撮影装置
において、前述した画像の歪み補正処理についてさらに
詳述する。

【００１９】２次元検出器５としてＩ．Ｉ．を用いた場
合の典型的な画像歪みである糸巻き状の歪みは、図５に
示すようになる。

【００２０】この画像は、図４に示すように、等間隔な
格子点上にピンホールを開けた金属板（ホールチャート
１９）を２次元検出器（Ｉ．Ｉ．）５の前面に固定し、
投影像を撮影して得た画像である（図の黒丸がピンホー
ル像を表す）。

【００２１】なお、本明細書では、後の説明の便宜上、
撮影された投影像をホールチャート投影像と称すること
とする。

【００２２】この画像歪みは複数の原因が複合して生じ
ることが知られており、主要な原因としては、計測系の
幾何学的な歪み、Ｉ．Ｉ．からなる２次元検出器５の入
力面形状が非平面であること、Ｉ．Ｉ．の電子カメラ系
おける地磁気等の外部磁場による電子ビームの偏向等が
あげられる。

【００２３】なお、この場合のホールチャート投影像
は、Ｘ線源４を任意の個所に固定した状態で得られるも
のであり、このようにして得られた１枚のホールチャー
ト投影像に基づいて画像歪み補正テーブル（歪み補正テ
ーブル）を作成するようになっている。

【００２４】すなわち、画像歪み補正テーブル発生手段
（歪み補正テーブル発生手段）２１は、このホールチャ
ート投影像に基づいて画像歪み補正テーブル（歪み補正
テーブル）を作成し、この画像歪み補正テーブルは画像
歪み補正テーブル保管手段２０に格納（記憶）されるよ
うになっている。

【００２５】画像歪みの補正方法としては、２次元検出
器５としてＩ．Ｉ．を用いた周知の実時間ＤＲ（Ｄｉｇ
ｉｔａｌＲａｄｉｏｇｒａｐｈ）技術で利用されている
方法を用いる。

【００２６】ここで、撮影された投影像（画像歪みを含
む）をＰｄ（Ｕ，Ｖ）と表し、画像歪みを除去した投影
像をＰ（ｕ，ｖ）と表した場合、これら両者の間にはＰ
（ｕ，ｖ）＝Ｐｄ（Ｕ（ｕ，ｖ），Ｖ（ｕ，ｖ））とい
う関係が成立する。

【００２７】なお、関数Ｕ（ｕ，ｖ）、Ｖ（ｕ，ｖ）は
画像歪みを表す関数である。

【００２８】そして、ｕ，ｖは離散的な値をとるので、
この関数Ｕ、Ｖを予めテーブル化しておき、これにより
得られた画像歪み補正テーブルの参照によって画像歪み
を補正することができる。

【００２９】（ｕ，ｖ）をピクセル座標として、ｕ＝
１、２、…、Ｎ_i、ｖ＝１、２、…、Ｎ_jとし、ｕ、ｖを
インデックスとするテーブルＵ（ｕ，ｖ）、および、Ｖ
（ｕ，ｖ）が用意されているので、Ｐ（ｕ，ｖ）をたと
えば４点ラグランジェ線形補間を用いた次式（４）によ
って求めることができる。但し、Ｕ、ＶはそれぞれＵ
（ｕ，ｖ）、Ｖ（ｕ，ｖ）を越えない最大の整数であ
る。

【００３０】

【数４】

【００３１】さらに詳述すれば、撮影されたホールチャ
ート投影像上から、たとえば、周知の画像認識技術を用
いてピンホール位置を抽出する。

【００３２】図４に示すようにホールチャート投影像に
おいてｕ方向にｉ番目、ｖ方向にｊ番目にあるピンホー
ルをｈ_ijとし、その位置を（ｕ_ij，ｖ_ij）と表した場
合、撮影された画像歪みを含む投影像上において、ピン
ホールｈ_ijに対応するピンホールはＨ_ijであり、位置は
（Ｕ_ij，Ｖ_ij）となる。

【００３３】ここで前述する関数Ｕ（ｕ，ｖ）、Ｖ
（ｕ，ｖ）を用いれば、この格子点すなわちピンホール
位置における画像歪み補正テーブルは、Ｕ_ij＝Ｕ
（ｕ_ij，ｖ_ij）、Ｖ_ij＝Ｖ（ｕ_ij，ｖ_ij）となる。

【００３４】この格子点（ピンホール位置）以外の点に
ついては、次式（５）のように４点ラグランジェ補間を
用いて定め、ｕ＝１、２、…、Ｎ_i、ｖ＝１、２、…、
Ｎ_jとしたときの全ての（ｕ，ｖ）上の画像歪み補正テ
ーブルの値、Ｕ（ｕ，ｖ）を決定する。

【００３５】また、Ｖ（ｕ，ｖ）に関しても同様の計算
を行なう。但し、Ｕ、ＶはそれぞれＵ_ij、Ｖ_ijを越えな
い最大の整数である。

【００３６】

【数５】

【００３７】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。

【００３８】従来のコーンビームＸ線断層撮影装置で
は、２次元検出器５の視野は、被検体６全体を納められ
る程十分に大きくはなく、例えば、２次元検出器５とし
てＩ．Ｉ．を用いた場合、Ｉ．Ｉ．の入射面直径は十数
インチ（約３０ｃｍ）程度である。

【００３９】このとき、計測部１の幾何的な構成にもよ
るが、全方向の投影の視野に含まれる被検体の領域は、
直径２０ｃｍ程度の球状の領域でしかない。

【００４０】このように、２次元検出器５の視野の大き
さが制限されるために、視野からはみ出した部分が欠落
した投影データしか得られない。

【００４１】このような欠落のある投影データから、フ
ェルドカンプの方法によって、コーンビーム再構成演算
を行い、３次元再構成データを再構成すると、フェルド
カンプの方法の計算過程で使用される周知のシェップロ
ーガン関数もしくはそれに類似する補正フィルタによ
り、高周波成分が強調され、視野領域境界付近のＸ線吸
収係数値が実際の値より高く持ち上がり、視野領域中心
付近で落ち込む現象であるシェーディングアーチファク
トを生じるということが知られている。。

【００４２】このように、シェーディングアーチファク
トが生じた再構成データは、被検体６のＸ線吸収系数分
布を正しく再現していないため、これをもとに正確な診
断はできないという問題があった。

【００４３】この問題を回避するための方法として、２
次元検出器５の視野を被検体６全体を覆う大きさにする
ということが考えられているが、被検体６の全体を覆う
大きさの視野を持つ２次元検出器５の実現は困難であ
り、未だ実現されるに至ってはいない。

【００４４】さらには、実際の診断において、実質的に
必要となるいわゆる関心領域はそれほど大きくないの
で、大視野の２次元検出器５が実現できたとしても、い
たずらに装置規模、および、計算量を増大させるだけで
あるという指摘もなされている。

【００４５】したがって、シェーディングアーチファク
トの発生を回避する方法として、計測系の規模や構成を
変えることなく、欠落のある不完全な投影データから、
関心領域における正しいＸ線吸収係数分布を再構成する
という方法が考案され、試みられている。

【００４６】特に、従来のファンビームＸ線断層撮影技
術において、様々な研究がなされており、たとえば、文
献（３）の「R.M.Lewitt. Processing of incomplete m
easurement data in computed tomography、Medical Phy
sics,Vol.6、No.5,pp.412-417,1979)」に記載される、Ｌ
ｅｗｉｔｔによる視野はみ出し補正方法がある。

【００４７】この方法は、投影データの欠落部分を外挿
（補外）によって求めるというものであり、まず、被検
体の大まかな輪郭に関する情報を楕円等の比較的単純な
形状とみなして用いるか、センサ等を用いて測定し、次
に、この情報に基づいて、欠落部分を外挿演算によって
求める。

【００４８】しかしながら、コーンビームＸ線断層撮影
装置における投影データは、２次元検出器５によって得
られた計測データに対して、画像歪みを補正する処理が
施されているため、投影データと計測データとが１対１
で対応しておらず、この結果、視野境界の位置が投影
（角度）毎に変動しているという問題がある。

【００４９】また、撮影すべき関心領域は、頭部、胸
部、腹部、腰部等と様々な部位にわたると共に、被検体
６の個体差もあるので、その輪郭を推定することが困難
であるという問題がある。

【００５０】一方、画像歪み補正テーブルの作成におい
ては、ホールチャート投影像を得る際に、装置内の信号
処理系あるいは信号伝送系等において、発生したノイズ
の混入によって、信頼性のある画像歪み補正テーブルが
作成されない場合が往々にして生じる。

【００５１】ノイズの混入によって、信頼性のある画像
歪み補正テーブルが作成されない場合、この画像歪み補
正テーブルに基づいて補正がなされた投影データからは
十分な画像の再構成ができないので、正確な診断を行え
ないという問題があった。

【００５２】たとえば、ノイズの混入によって、本来ピ
ンホールが存在しない位置にピンホールが誤認識されて
しまうと、それがたとえ１点であっても、そこから作成
される画像歪み補正テーブルは大きく損なわれたものと
なってしまい、この画像歪み補正テーブルによって補正
された投影データからは、正確な画像再構成はできない
からである。

【００５３】本発明の目的は、投影データ上の視野境界
位置を投影毎に検出でき、被検体の輪郭形状や大きさや
撮影時の２次元検出器の視野の大きさに依存せずに、安
定した処理ができるＸ線断層撮影装置を提供することに
ある。

【００５４】本発明の他の目的は、ノイズによって影響
されることのない画像歪み補正テーブルを作成でき、こ
れにより信頼性のある画像再構成ができるＸ線断層撮影
装置を提供することにある。

【００５５】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。

【００５６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。

【００５７】（１）コーンビーム状にＸ線を照射するＸ
線源と、該Ｘ線源に対向して配置され、被検体をＸ線で
撮像する２次元Ｘ線撮像手段と、前記Ｘ線源と前記２次
元Ｘ線撮像手段とを被検体の周囲に回転させる回転手段
と、前記２次元Ｘ線撮像手段が撮影した撮像データの歪
みを補正する歪み補正手段と、該歪み補正手段によって
補正された撮像データから画像再構成を行う画像再構成
手段とを具備するＸ線断層撮影装置であって、前記歪み
補正手段によって補正された撮像データから前記２次元
Ｘ線撮像手段の視野の境界に該当する視野境界部を検出
する境界位置検出手段と、前記視野境界部から所定の幅
で撮像データを生成する外挿演算手段とを具備し、歪み
補正後の撮像データに前記外挿手段によってデータを追
加された撮像データから画像再構成を行う。

【００５８】（２）前述する（１）のＸ線断層撮影装置
において、前記歪み補正手段は前記２次元Ｘ線撮像手段
の視野外の撮像データから得られた補正後の撮像データ
部分には、予め定められた設定値を代入し、補正後の撮
像データとする。

【００５９】（３）前述する（２）のＸ線断層撮影装置
において、前記設定値はゼロ値である。

【００６０】（４）前述する（２）もしくは（３）のＸ
線断層撮影装置において、前記境界位置検出手段は、前
記２次元Ｘ線撮像手段の回転方向に平行となる方向に歪
み補正後の前記撮像データを順次走査していき、前記設
定値でない値が表われた点を視野境界部として検出す
る。

【００６１】（５）前述する（１）ないし（４）のいづ
れか１項のＸ線断層撮影装置において、前記外挿演算手
段は、前記視野境界部が検出された前記歪み補正後の撮
像データに対して、前記２次元Ｘ線撮像手段の回転方向
と平行となる方向に、前記視野境界部から視野外の領域
に向かって前記所定の幅だけ撮像データを生成する。

【００６２】（６）前述する（５）のＸ線断層撮影装置
において、前記外挿演算手段は、前記視野外の領域に生
成した撮像データが前記視野内の撮像データと連続し、
前記視野境界部から前記視野外に所定の幅だけ離れた点
で、ゼロをとる楕円の弧の一部分となるように撮像デー
タを生成する。

【００６３】（７）前述する（６）のＸ線断層撮影装置
において、前記外挿演算手段は、前記２次元Ｘ線撮像手
段の撮像面上において、その回転方向にｕ軸を、回転中
心軸に平行な方向にｖ軸をとる時、ｋ番目の撮影の位置
(ｕ，ｖ)における投影値をＰ(ｕ，ｖ，ｋ)、任意のｖに
対して検出された前記視野境界部の位置を(ａ(ｖ)，
ｖ)、および、(ｂ(ｖ)，ｖ)(但し、ａ(ｖ)＜ｂ(ｖ))と
し、前記回転中心軸の投影を直線ｕ＝ｃ、撮像データを
生成する所定の幅をＤとして、前記視野外の領域ｕ＜ａ
(ｖ)、ｂ(ｖ)＜ｕにおいて、次式（１）によって、前記
視野外の前記撮像データを生成する。

【００６４】

【数６】

【００６５】（８）コーンビーム状にＸ線を照射するＸ
線源と、該Ｘ線源に対向して配置され、被検体をＸ線で
撮像する２次元Ｘ線撮像手段と、前記Ｘ線源と前記２次
元Ｘ線撮像手段とを被検体の周囲に回転させる回転手段
と、前記２次元Ｘ線撮像手段が撮影した撮像データの画
像歪みを補正するための歪み補正テーブルを作成する歪
み補正テーブル作成手段と、該歪み補正テーブルに基づ
いて前記撮像データの画像歪みを補正する歪み補正手段
と、該歪み補正手段によって補正された撮像データから
画像再構成を行う画像再構成手段とを具備するＸ線断層
撮影装置であって、前記歪み補正テーブル作成手段は、
前記Ｘ線源の１回転における分割された微小角度毎に複
数の歪み補正テーブルを作成する手段と、該手段により
作成された一連の歪み補正テーブルの連続性を評価する
連続性評価手段と、連続性が阻害されている歪み補正テ
ーブルをその両隣の歪み補正テーブルに基づいて作成し
た新たな歪み補正テーブルに置き換える歪み補正テーブ
ル生成置換手段とを具備する。

【００６６】（９）前述する（８）のＸ線断層撮影装置
において、前記連続性評価手段は、前記２次元Ｘ線撮像
手段の撮影面上において、その回転方向にｕ軸を、回転
中心軸に平行な方向にｖ軸をとり、ｋ番目の前記歪み補
正テーブルをそれぞれＵ（ｕ，ｖ，ｋ）、および、Ｖ
（ｕ，ｖ，ｋ）（但し、ｋ＝１、２、…、Ｎ_k、ｕ＝
１、２、…、Ｎ_i、ｖ＝１、２、…、Ｎ_j）とした場合、
前記ｋ方向に隣接する前記歪み補正テーブル間の相関を
計算し、この計算結果に基づいて、隣接する前記歪み補
正テーブルの連続性を評価する。

【００６７】（１０）前述する（９）のＸ線断層撮影装
置において、前記連続性評価手段は、ｋを任意の自然数
とした次式（２）にしたがい、ｖａｌＵ（ｕ，ｖ，
ｋ）、および、ｖａｌＶ（ｕ，ｖ，ｋ）を評価関数と
し、しかも、その演算にあたってはＫ＋１がｋ＝１、
２、…、Ｎ_kの範囲をはみ出る場合に、１、２、…、Ｎ_k
が循環されたものとして適用させる。

【００６８】

【数７】

【００６９】（１１）前述する（９）もしくは（１０）
のＸ線断層撮影装置において、前記連続性評価手段は、
前記評価関数によって計算された値が特定の条件を満た
すか否かを判別する条件判別手段を具備する。

【００７０】（１２）前述する（１１）のＸ線断層撮影
装置において、前記連続性評価手段は、特定の条件とし
て、前記評価関数によって計算された値が所定の閾値よ
り大きいか否かを条件とする。

【００７１】（１３）前述する（９）もしくは（１０）
のＸ線断層撮影装置において、前記連続性評価手段は、
前記評価関数により計算された値が、連続したｋ＝
ｋ₀、ｋ₀＋１、…、ｋ₀＋ｎにおいて特定の閾値より大
きな値である場合、ｋ＝ｋ₀＋１、…、ｋ₀＋ｎ−１に対
応するに歪み補正テーブルは連続性が阻害されていもの
と判定する。

【００７２】（１４）前述する（８）ないし（１３）の
いずれか１項のＸ線断層撮影装置において、前記歪み補
正テーブル生成置換手段は、前記連続性評価手段により
連続性が阻害されていものと判定された歪み補正テーブ
ルの直前の歪み補正テーブルＵ（ｕ，ｖ，ｋ₁）、Ｖ
（ｕ，ｖ，ｋ₁）、および、直後の歪み補正テーブルＵ
（ｕ，ｖ，ｋ₂）、Ｖ（ｕ，ｖ，ｋ₂）から、新たな歪み
補正テーブルＵ（ｕ，ｖ，ｋ）、Ｖ（ｕ，ｖ，ｋ）（但
し、ｋ＝ｋ₀＋１、…、ｋ₀＋ｎ−１、ｋ₁＜ｋ₀＋１、ｋ
₀＋ｎ−１＜ｋ₂）を、次式（３）の演算によって生成す
る。

【００７３】

【数８】

【００７４】（１５）コーンビーム状にＸ線を照射する
Ｘ線源と、該Ｘ線源に対向して配置され、被検体をＸ線
で撮影する２次元Ｘ線撮像手段と、前記Ｘ線源と前記２
次元Ｘ線撮像手段とを被検体の周囲に回転させる回転手
段と、前記２次元Ｘ線撮像手段が撮像した撮像データの
画像歪みを補正するための歪み補正テーブルを作成する
歪み補正テーブル作成手段と、該歪み補正テーブルに基
づいて前記撮像データの画像歪みを補正する歪み補正手
段と、該歪み補正手段によって補正された撮像データか
ら画像再構成を行う画像再構成手段とを具備するＸ線断
層撮影装置であって、前記Ｘ線源の１回転における分割
された微小角度毎に複数の歪み補正テーブルを作成する
手段、該手段により作成された一連の歪み補正テーブル
の連続性を評価する連続性評価手段、および、連続性が
阻害されている歪み補正テーブルをその両隣の歪み補正
テーブルに基づいて作成した新たな歪み補正テーブルに
置き換える歪み補正テーブル生成置換手段からなる前記
歪み補正テーブル作成手段と、前記歪み補正手段によっ
て補正された撮像データから前記２次元Ｘ線撮像手段の
視野の境界に該当する視野境界部を検出する境界位置検
出手段と、前記視野境界部から所定の幅で撮像データを
生成する外挿演算手段とを具備し、歪み補正後の撮像デ
ータに前記外挿手段によってデータを追加された撮像デ
ータから画像再構成を行う。

【００７５】前述した（１）〜（７）の手段によれば、
まず、Ｘ線源の回転に伴って被検体の撮像データを得
る。この際に、その撮像データには２次元Ｘ線撮像手段
に起因する画像歪みが生じているため、撮影に先立って
作成した画像歪み補正テーブルに基づいて、その画像歪
みを補正する。

【００７６】このとき、補正前の撮像データに基づい
て、２次元Ｘ線撮像手段の撮影領域外となる補正後の撮
像データ部分にはゼロ値もしくは特定の値を代入するこ
とにより、撮像データ上の視野境界位置を投影毎に容易
に検出できる。

【００７７】その値に基づいて、撮影領域外となる補正
後の撮像データ部分に断層画像のデータと連続するデー
タを所定の幅で外挿した後、画像再構成を行うことによ
り、被検体の輪郭形状や大きさや撮影時の２次元検出器
の視野の大きさに依存せずに、安定した画像再構成処理
ができる。

【００７８】前述した（８）〜（１４）の手段によれ
ば、まず、Ｘ線源の回転に伴って複数のたとえばホール
チャート投影像を得る。この際に、その投影像にはＸ線
断層装置内で発生したノイズが混入する場合があるが、
このままで、それぞれのホールチャート投影像から画像
歪み補正テーブルを作成する。

【００７９】そして、このようにして得られた一連の画
像歪み補正テーブルの連続性を評価することによって、
その連続性が阻害されている画像歪み補正テーブルが検
出できる。

【００８０】ここで、検出された画像歪み補正テーブル
はノイズが混入されたホールチャート投影像から作成さ
れたものと推定できることになる。

【００８１】このため、検出された画像歪み補正テーブ
ルを、その両隣の画像歪み補正テーブルに基づいた内挿
処理によって、新たに作成された画像歪み補正テーブル
に置き換えることによって、ノイズに全く影響されない
画像歪み補正テーブルのみとなる。

【００８２】したがって、信頼性のある画像再構成がで
きるようになる。

【００８３】前述した（１５）の手段によれば、まず、
Ｘ線源の回転に伴って複数のたとえばホールチャート投
影像を得る。この際に、その投影像にはＸ線断層装置内
で発生したノイズが混入する場合があるが、このまま
で、それぞれのホールチャート投影像から画像歪み補正
テーブルを作成する。

【００８４】そして、このようにして得られた一連の画
像歪み補正テーブルの連続性を評価することによって、
その連続性が阻害されている画像歪み補正テーブルが検
出できる。

【００８５】ここで、検出された画像歪み補正テーブル
はノイズが混入されたホールチャート投影像から作成さ
れたものと推定できることになる。

【００８６】このため、検出された画像歪み補正テーブ
ルを、その両隣の画像歪み補正テーブルに基づいた内挿
処理によって、新たに作成された画像歪み補正テーブル
に置き換えることによって、ノイズに全く影響されない
画像歪み補正テーブルを得ることができる。

【００８７】この画像歪み補正テーブルに基づいて、被
検体の撮像データの画像歪みを補正する。このとき、補
正前の撮像データに基づいて、２次元Ｘ線撮像手段の撮
影領域外となる補正後の撮像データ部分にはゼロ値もし
くは特定の値を代入することにより、撮像データ上の視
野境界位置を投影毎に容易に検出できる。

【００８８】その値に基づいて、撮影領域外となる補正
後の撮像データ部分に、その撮像データと連続するデー
タを所定の幅で外挿した後、画像再構成を行うことによ
り、被検体の輪郭形状や大きさや撮影時の２次元検出器
の視野の大きさに依存せずに、安定すると共に、信頼性
のある画像再構成処理ができる。

【００８９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について、発明の実
施の形態（実施例）とともに図面を参照して詳細に説明
する。

【００９０】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。

【００９１】図１は、本発明の一実施の形態に係るコー
ンビームＸ線断層撮影装置の概略構成を示すブロック図
であり、１は計測部、２はデータ処理部、３は走査機構
部（回転手段）、４はＸ線源、５は２次元検出器（２次
元Ｘ線撮像手段）、６は被検体、７はＸ線、８は回転中
心軸、９は前処理部、１０は画像歪み補正部（歪み補正
手段）、１１は再構成演算部（画像再構成手段）、１２
は画像化手段、１５は視野はみ出し補正部、１６は視野
境界検出手段、１７は外挿演算手段、１８は画像歪み補
正テーブル作成部（歪み補正テーブル作成手段）、２０
は画像歪み補正テーブル保管手段、２１は画像歪み補正
テーブル発生手段、２２は評価関数計算手段（連続性評
価手段）、２３は閾値比較手段（条件判別手段）、２４
は内装演算手段（歪み補正テーブル生成置換手段）を示
す。

【００９２】なお、前記各手段および装置は公知のもの
を用いる。

【００９３】図１において、計測部１はＸ線源４と、こ
のＸ線源４に対向する２次元検出器５と、Ｘ線源４およ
び２次元検出器５を被検体６の周りに回転中心軸８を回
転軸として回転させる走査機構部３とからなる。

【００９４】なお、Ｘ線源４と２次元検出器５とは、走
査機構部３に固定されている。

【００９５】データ処理部２は、前処理手段９、画像歪
み補正部１０、再構成演算部１１、画像化手段１２、視
野境界検出手段１６、および、外挿演算手段１７からな
り、２次元Ｘ線検出器５で撮影した被検体６の体軸方向
と垂直な方向から撮影したＸ線透視画像から、被検体６
のＸ線吸収係数の３次元的な分布データを反映する画像
を生成する。

【００９６】画像歪み補正テーブル作成部１８は、画像
歪み補正テーブル発生手段２１、画像歪み補正テーブル
保管手段２０、評価関数計算手段２２、閾値比較手段２
３、および、内装演算手段２４からなり、周知の手順で
撮影したホールチャート投影像を撮影した画像から図示
しない画像歪み補正テーブルを作成する。

【００９７】走査機構部３は、Ｘ線源４とこのＸ線源４
に対向する２次元Ｘ線検出器５とを回転中心軸８の周り
に、回転させる周知の走査機構である。

【００９８】Ｘ線源４は、円錐状のＸ線、いわゆる、コ
ーンビーム状のＸ線を照射する周知のＸ線源であり、図
示しないＸ線焦点をコーンビームの頂点とするＸ線を発
生して、照射する。

【００９９】２次元Ｘ線検出器５は、周知の２次元Ｘ線
画像検出器であり、たとえば、周知のＸ線Ｉ．Ｉ．と周
知のテレビカメラとからなり、被検者６を透過したＸ線
の強度データを電気信号に変換する。

【０１００】被検体６は、図示しない周知の寝台天板に
固定されている。

【０１０１】前処理部９は、図示しないＡ／Ｄ変換器に
よってデジタル信号に変換された２次元Ｘ線検出器５で
撮影したＸ線画像の暗電流バイアス、感度むら等の補正
を行った後、画像の再構成の前処理である、Ｘ線画像を
Ｘ線の減衰率の分布に変換するための周知の対数変換を
行うことにより、いわゆる投影データに生成する。

【０１０２】画像歪み補正部１０は、周知の画像歪み補
正部であり、画像歪み補正テーブル保管手段２０に格納
されている画像歪み補正テーブルに基づき、投影データ
の画像歪みを補正する。

【０１０３】再構成演算部１１は、周知の再構成演算を
行う手段であり、たとえば、文献（２）の（L.A.Feldka
mp et al. Practical cone beam algorithm, J.Opt.So
c.Am.A,Vol.1,No.6, pp612-619, 1984）に記載されるフ
ェルドカンプの方法により、外挿演算手段１７から出力
される投影データの再構成演算を行う。

【０１０４】画像化手段１２は、周知の画像化手段であ
り、再構成演算手段１３により得られたＸ線吸収係数の
分布データに対して、周知のボリュームレンダリング処
理あるいは最大値投影処理等の画像化処理を行うことに
より、Ｘ線吸収係数の分布データを人間の目で識別可能
な濃淡レベルの画像に変換し、図示しない表示手段に表
示する。

【０１０５】はみ出し補正部１５は、視野境界検出手段
１６と外挿演算手段１７とからなる。

【０１０６】視野境界検出手段１６は、画像歪み補正後
の投影データから、２次元検出器の５の撮影領域と撮影
領域外との境界部分である視野境界を検出するための手
段であり、詳細については後述する。

【０１０７】外挿演算手段１７は、視野境界外の部分の
投影データを外挿演算によって生成する手段であり、詳
細については後述する。

【０１０８】画像歪み補正テーブル保管手段２０は、画
像歪み補正テーブル発生手段２１で計算したホールチャ
ート歪補正関数（画像歪み補正テーブル値）を、図示し
ない記憶手段（メモリ）に格納すると共に、画像歪み補
正部１０が投影データの歪みを補正する場合に、図示し
ない記憶手段から変換関数を読み出す周知の手段であ
る。

【０１０９】また、画像歪み補正テーブル保管手段２０
に格納される画像歪み補正テーブル値は、被検体６に対
するＸ線断層撮影の前段階において入力されるようにな
っており、本実施の形態では、Ｘ線源４を少なくとも１
回転させる間の投影角毎に得られる２次元検出器５から
のデータに基づいた値となる。

【０１１０】なお、前述する記憶手段は半導体メモリ、
磁気ディスク装置、光磁気ディスク装置、磁気テープ装
置等の書き換え可能な記憶手段であれば良いことはいう
までもない。

【０１１１】画像歪み補正テーブル発生手段２１は、２
次元検出器５の前面にホールチャートを固定して撮影し
たホールチャート投影像を、ピンホールが格子点上に並
ぶように定めた補正後のホールチャート投影像へ変換す
るための画像歪み補正テーブル値を計算する手段であ
る。

【０１１２】評価関数計算手段２２は、入力された一連
の画像歪み補正テーブル値を含む情報から、後述する評
価関数を計算し、この評価関数に相当する情報を閾値比
較手段２３に出力する。

【０１１３】閾値比較手段２３は、入力された評価関数
の関数値と特定の閾値とを比較し、関数値が閾値以上の
場合には、画像歪み補正テーブルは正しく作成されてい
ない、すなわち、連続性がないと判定し、その旨の情報
を内挿演算手段２４に出力する。

【０１１４】内挿演算手段２４は、入力された情報に基
づいて、正しく作成されていないと判断された画像歪み
補正テーブルの前後に位置する各画像歪み補正テーブル
の情報を、画像歪み補正テーブル保管手段２０から読み
出し、これらの情報に基づく内挿演算（補間演算）によ
って、新たな画像歪み補正テーブルを作成する。

【０１１５】この画像歪み補正テーブルは、正しく作成
されていないと判定された画像歪み補正テーブルと置き
換えられ、画像歪み補正テーブル保管手段２０内に格納
される。

【０１１６】図２は計測部１の幾何学的な関係を示す図
であり、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）は被検体６に固定さ
れている直交座標系、２次元座標（ｕ，ｖ）は２次元検
出器５に固定されている直交座標系である。

【０１１７】図２において、３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）
は、ｚ軸が回転中心軸８であり、Ｘ線源４および２次元
検出器５の設置された走査機構部３は、ｚ軸を中心に回
転し、その回転角はｗである。

【０１１８】２次元座標（ｕ，ｖ）は、ｖ軸がｚ軸に平
行な軸、ｕ軸が回転接線方向に平行な軸である。

【０１１９】次に、図３に画像歪み補正テーブル作成部
１８の動作を説明するための図を記し、この図に基づい
て、従来のＸ線断層撮影装置と構成が異なる画像歪み補
正テーブル作成部１８の動作を説明する。

【０１２０】画像歪み補正テーブル保管手段２０に格納
されるデータとしては、図４に示すホールチャート１９
を２次元検出器５の前面に固定し、このホールチャート
１９の各孔のそれぞれの位置座標を検出できる、いわゆ
る、ホールチャート投影像である。

【０１２１】したがって、前処理部９を介して画像歪み
補正テーブル発生手段２１には、図５に示すように、各
辺の中央部が内側に入り込むような形に歪んだホールチ
ャート投影像が、その投影に対応した投影角と共に順次
入力される。

【０１２２】このとき、画像歪み補正テーブル発生手段
２１では、次に説明する処理がなされる。

【０１２３】まず、計測によって得られた投影像をＰｄ
（Ｕ，Ｖ，ｋ）と表すと、ｋは前述するように、投影の
際のＸ線源４および２次元検出器５すなわち走査機構部
３の位置（投影角）を表し、それらの各値を１、２、
…、Ｎ_kとする（ただし、Ｎ_kは全投影数である）。

【０１２４】Ｕ、Ｖは原画像上の座標であり、それぞれ
走査機構部３の回転方向と回転中心軸方向に平行であ
り、それらの各値は１、２、…、Ｎ_m、および、１、
２、…、Ｎ_n）である（Ｎ_m、Ｎ_nは２次元検出器５のマ
トリックス数である）。

【０１２５】一方、３次元再構成に用いるための画像歪
み補正済みの投影データをＰ（ｕ，ｖ，ｋ）と表す。

【０１２６】このとき、ｕ、ｖは投影データ上の座標で
あり、それぞれ走査機構部３の回転方向と回転中心軸方
向とに平行であり、このときの各値は、それぞれ１、
２、…、Ｎ_i、および、１、２、…、Ｎ_jとする（Ｎ_i、
Ｎ_jは投影データのマトリックス数であり、一般にＮ_m＝
Ｎ_i、Ｎ_n＝Ｎ_jとして問題ない）。

【０１２７】このようにした場合、計測によって得られ
た投影像と画像歪み補正後の投影データとには、Ｐ
（ｕ，ｖ，ｋ）＝Ｐｄ（Ｕ（ｕ，ｖ，ｋ），Ｖ（ｕ，
ｖ，ｋ），ｋ）という関係が成立することになる。

【０１２８】このとき、関数Ｕ（ｕ，ｖ，ｋ）、Ｖ
（ｕ，ｖ，ｋ）は画像歪みを表す関数であり、この関数
をｕ、ｖ、ｋをインデックスとしてテーブル化してお
き、画像歪み補正に用いる。

【０１２９】これがコーンビームＸ線断層撮影装置にお
ける画像歪み補正テーブルとなり、前述する処理を被検
体６の全周分行い、得られた画像歪み補正テーブルを画
像歪み補正テーブル保管手段２０に格納する。このとき
現実的に得られるｋ、ｕ、ｖ、Ｕ、Ｖは整数値である。

【０１３０】しかしながら、このようにして作成した画
像歪み補正テーブルの内には、前述するように、作成対
象となるホールチャート投影像を撮影する際のノイズの
混入等によって、信頼性のないものが含まれるという問
題がある。

【０１３１】よって、本実施の形態のＸ線断層撮影装置
では、特に、信頼性のない画像歪み補正テーブルを検出
し、この画像歪み補正テーブルを全くノイズの影響のな
いものに補正する処理が行われるようになっている。

【０１３２】図３に示すように、画像歪み補正テーブル
保管手段２０に格納されている各投影角毎の画像歪み補
正テーブルから評価関数計算手段２２が情報を順次取り
出し、この情報に基づいて、評価関数を計算し、この計
算結果である関数値を閾値比較手段２３に入力してい
る。

【０１３３】閾値比較手段２３では、入力された関数値
と予め設定されている特定の閾値とを比較し、関数値が
閾値以上であった場合には、画像歪み補正テーブルが正
しく作成されていない、すなわち、信頼性がないと判定
して、この判定結果を内挿演算手段２４に通知する。

【０１３４】閾値比較手段２４による関数値と特定の閾
値との比較においては、画像歪み補正テーブルが正しく
作成されている場合には、画像歪み補正テーブルＵ
（ｕ，ｖ，ｋ）、Ｖ（ｕ，ｖ，ｋ）は、ｕ，ｖ，ｋに対
して連続的に変化していると仮定できる。

【０１３５】これは、ある投影において、ノイズ等によ
り画像歪み補正テーブルが正しく作成されなかった場
合、Ｕ（ｕ，ｖ，ｋ）、Ｖ（ｕ，ｖ，ｋ）は特にｋ方向
に不連続に変化することになるのは明らかである。

【０１３６】したがって、画像歪み補正テーブルのｋ方
向の連続性を検査することで、画像歪み補正テーブルが
正しく作成されているか否かを判別できることになる。

【０１３７】この判別に際して、投影ｋに対して画像歪
み補正テーブルの正しさを評価する関数をｖａｌ（ｋ）
と表し、全投影分のｖａｌ（ｋ）を計算し、ｖａｌ
（ｋ）が特定の閾値を越えない投影に対する画像歪み補
正テーブルは正しく作成されているとみなす。

【０１３８】ここで、評価関数ｖａｌ（ｋ）の計算方法
の一例を次式（６）に示す。

【０１３９】

【数９】

【０１４０】この式は、注目する投影角ｋにおける各画
像歪み補正テーブル値について、投影角（ｋ−１）、お
よび、投影角（ｋ＋１）との３投影間で分散を求め、こ
れを投影角ｋの全ピクセルについて合計することを意味
する。

【０１４１】なお、この評価関数はＵ方向の画像歪み補
正テーブルとＶ方向の画像歪み補正テーブルとをそれぞ
れ別々に評価していることから、それぞれｖａｌＵ
（ｋ）、ｖａｌＶ（ｋ）と表している。

【０１４２】ここで、ｋ＝１あるいはｋ＝Ｎ_kの場合、
計算においてはそれぞれｋ＝０あるいはｋ＝Ｎ_k＋１に
相当する投影が必要になるが、これらに相当する投影は
存在しないので、それぞれｋ＝Ｎ_kあるいはｋ＝１に相
当する投影に置き換えて計算することになる。投影は１
回転してもとの位置に戻るので、このことは容易に行え
る。

【０１４３】画像歪み補正テーブルは投影間で連続的に
変化するので、非連続的な変化があるとｖａｌＵ
（ｋ）、および、ｖａｌＶ（ｋ）は大きな値を示すこと
になり、この分散を求める際には、連続する４投影、あ
るいはそれ以上の数の投影から求めても良いことはいう
までもない。

【０１４４】この場合、大きな値を示すｖａｌＵ
（ｋ₀）（あるいはｖａｌＶ（ｋ₀））は、正しく作成さ
れていない画像歪み補正テーブルに対するものであるの
みでなく、その前後のｖａｌＵ（ｋ₀−１）、ｖａｌＵ
（ｋ₀＋１）（ｖａｌＶ（ｋ₀−１）、および、ｖａｌＶ
（ｋ₀＋１））も大きな値を示す。

【０１４５】したがって、連続するｋ＝ｋ₀、ｋ₀＋１、
…、ｋ₀＋ｎに対して、ｖａｌＵ（ｋ）（ｖａｌＶ
（ｋ））が閾値を越えている場合は、その最初のｋ₀、
および、ｋ₀＋ｎを除いた投影角ｋ＝ｋ₀＋１、…、ｋ₀
＋ｎ−１における画像歪みテーブルが正しく作成されて
いないと判別され、正確な補正がなされることになる。

【０１４６】一方、正しく作成されていないと判別され
た投影の数は、全投影数に比べれば十分少ないことが予
想されるので、正しく作成されていないと判別された画
像歪み補正テーブルを個別に操作者が調べ、改めてその
正しさを判断してもよいことはいうまでもない。

【０１４７】図６は、正しく作成されなかった画像歪み
補正テーブルが含まれているときのｖａｌＵ（ｋ）をｋ
に対してプロットした図であり、この図からも明らかな
ように、正しく作成されなかった投影角ｋ０の画像歪み
補正テーブルに対するｖａｌＵ（ｋ）は、他の正しく作
成された画像歪み補正テーブルのｖａｌＵ（ｋ）の値と
連続する変化とはならず、他より非常に大きな値とな
る。

【０１４８】また、特定の閾値（ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ
ｖａｌｕｅ）との比較においても、その閾値を越えるこ
とが明らかである。

【０１４９】前述するようにして、正しくないと判別さ
れた画像歪み補正テーブルは、内挿演算手段２４に通知
され、内挿演算手段２４が前後の画像歪み補正テーブル
から新たな画像歪み補正テーブルを生成し、正しくない
と判別された画像歪み補正テーブルと置き換える。

【０１５０】たとえば、投影角ｋ₀における画像歪み補
正テーブルが正しくないと判別され、これに対しｋ方向
の順番で最も近くにある正しい画像歪み補正テーブルが
投影角ｋ₁およびｋ₂におけるものだとする（但しｋ₁＜
ｋ₀＜ｋ₂）。

【０１５１】このとき、投影角ｋ₀における画像歪み補
正テーブルＵ（ｕ，ｖ，ｋ₀）、Ｖ（ｕ，ｖ，ｋ₀）を内
挿方法の一例である次式（７）によって求める。

【０１５２】

【数１０】

【０１５３】なお、画像補正テーブルの内挿（補間）方
法としては、これ以外のより高次の補間演算を用いても
よいことはいうまでもない。

【０１５４】この後の手順は、被検体６を図示しない寝
台天板に固定した後、Ｘ線源４を回転させ、等分割され
た投影角毎に得られる画像情報を画像歪み補正部１０で
補正する。

【０１５５】すなわち、画像歪み補正部１０は画像歪み
補正テーブル保管手段２０から対応する投影角の画像歪
み補正テーブルを読み出し、対応するピクセル毎に、た
とえば、４点のラグランジェ線形補間を用いた次式
（８）に従って、全ての（ｕ、ｖ、ｋ）に対する画像歪
みの補正された投影データＰ（ｕ，ｖ，ｋ）を計算し、
視野境界検出手段１６に入力する。

【０１５６】このとき、画像歪み補正部１０は補正前の
投影データが２次元検出器５の視野外となる領域に対す
る画像歪み補正後の投影データＰ（ｕ，ｖ，ｋ）には、
ゼロを代入し、はみ出し補正部１５の視野境界検出手段
１６に入力する。

【０１５７】ただし、Ｕ、ＶはそれぞれＵ（ｕ，ｖ，
ｋ）、Ｖ（ｕ，ｖ，ｋ）を越えない最大の整数とする。
これは画像歪み補正方法を投影角を表すインデックスｋ
に関して拡張したものである。

【０１５８】

【数１１】

【０１５９】視野境界検出手段１６では、画像歪み補正
によって各投影データ毎に異なる形状に変形された２次
元検出器５の視野境界を検出するために、次に説明する
処理がなされるようになっている。

【０１６０】本実施の形態では、画像歪み補正部１０か
ら入力される画像歪み補正後の投影データ毎に、ｕ軸方
向に走査を行い、投影データがゼロとなる部分とそれ以
外の値となる部分を検出することにより、視野境界を特
定できる。

【０１６１】ここで、説明の便宜上、任意のｊ₀、ｋ₀に
対してｉ＝１、２、…、Ｎ_iとする一組の画像歪み補正
後の投影データＰ（ｉ，ｊ₀，ｋ₀）を、スキャンライン
と称することとする。

【０１６２】ただし、ｉはｕ軸方向の点、ｊ₀はｖ軸方
向の任意の点、ｋ₀は投影角、Ｎ_iは投影データのｕ軸方
向のデータ数であり、画像歪み補正後の投影データＰ
（ｕ，ｖ，ｋ）と画像歪み補正後の投影データＰ（ｉ，
ｊ，ｋ）とは同じである。

【０１６３】この場合の視野境界の検出は、画像歪み補
正済み投影データＰ（ｉ，ｊ，ｋ）を１スキャンライン
毎にｉ方向に走査して行う。なお、ｉが小さい側の視野
境界を左端、大きい側の視野境界を右端と記すことにす
る。

【０１６４】このとき、まず、視野の左端を特定するた
めに、ｉを１から順に大きくしていき、ゼロでない値に
ぶつかるまでスキャンライン上を調べていくと、ゼロで
ない値が現われるので、そのスキャンライン上の視野の
左端の位置が特定できる。

【０１６５】このとき、もし、ゼロでない値にぶつから
ずに、ｉ＝Ｎ_iまで達してしまった場合は、そのスキャ
ンライン全体が視野外にあることを意味する。

【０１６６】左端が見つかった場合には、次に、そのス
キャンライン上の視野の右端を検出するために、ｉをＮ
_iから順に小さくしていき、ゼロでない値にぶつかるま
でスキャンライン上を調べていけばよい。

【０１６７】前述する手順によって、スキャンライン全
体が視野外にあるのでなければ、視野の左端および右
端、すなわち、視野境界が検出できる。

【０１６８】ただし、本実施の形態に示すように、画像
歪み補正部１０において、視野外を示す値としてゼロを
用いると、視野と被検体６の関係によっては、視野内で
も投影データがゼロをとっている場合もあるので、この
ときには、正しい視野境界を検出できないことになる。

【０１６９】しかしながら、そのような場合において
も、検出された視野境界は被検体の輪郭部であるため、
ここを仮に視野境界位置として、後述するの外挿処理を
行っても実際には問題はない。

【０１７０】なお、本実施の形態においては、画像歪み
補正時に、視野外の部分にゼロを格納する例を説明した
が、視野内の投影値と区別できるような値、すなわち、
投影データ部には存在しない値であれば、ゼロ以外の値
でもよいことはいうまでもない。

【０１７１】この場合には、視野境界を検出するための
処理時に、この視野外を示す値でない値にぶつかるまで
スキャンライン上を走査していくことにより、視野境界
を検出できる。

【０１７２】視野境界検出手段１６によって検出された
視野境界と、画像補正後の投影データとは、外挿演算手
段１７に入力される。

【０１７３】このときの１スキャンライン分の投影デー
タの分布を示したのが図７であり、検出された視野境界
としては、左端がａ、右端がｂとなると共に、区間
［ａ，ｂ］内が２次元検出器５の視野範囲内であり、画
像歪み補正後の投影データを示す。

【０１７４】また、図７において、ｃは回転中心軸（ｘ
＝ｙ＝０）をｕｖ平面上に投影した直線とスキャンライ
ンとの交点を示している。

【０１７５】なお、簡単化のために、ｃ＝（ａ＋ｂ）／
２として計算した点と同じ点を用いてもよい。

【０１７６】外挿演算手段１７は、視野外の領域で、視
野端ａ，ｂにおいて視野内の投影データと連続すると共
に、視野端ａ，ｂから所定の幅離れた点でゼロをとるよ
うな連続的な投影データを外挿処理によって生成する。

【０１７７】なお、前述するのコーンビーム再構成演算
におけるフィルタ処理は、ｉ方向にのみ行われるので、
外挿演算手段１７による外挿処理もｉ方向の連続性だけ
を考慮すればよく、以降、ｉ方向の外挿のみを考えるも
のとする。

【０１７８】ここで、外挿演算手段１７の外挿処理の一
実施例を示す。まず、ｉ＜ａにある側の外挿データの発
生法を示すと、図８に示すように、外挿によって得られ
る曲線は、（１）直線ｉ＝ｃ、および、ｉ軸を軸とする
楕円であり、（２）点（ａ，Ｐ（ａ，ｊ，ｋ））、及
び、（３）点（ａ’，０）を通るものとする。

【０１７９】このとき、ａ’は外挿幅をＤとすると、
ａ’＝ａ−Ｄとして決定される。

【０１８０】前述する条件（１）を満たす楕円は、その
長径および短径をそれぞれＡ、Ｂとすると、次式（９）
によって求められる。

【０１８１】

【数１２】

【０１８２】次に、この楕円が前述する条件（２）、
（３）を満たすためのＡ、Ｂは、次式（１０）により求
められる。

【０１８３】

【数１３】

【０１８４】次に、区間［ａ’，ａ）の外挿を次式（１
１）によって求める。

【０１８５】

【数１４】

【０１８６】一方、区間（ｂ，ｂ’］に関しては、前述
する処理において、ａ、ａ’を、それぞれｂ、ｂ’（但
し、ｂ’＝ｂ＋Ｄ）に置きかえることにより求めること
ができる。

【０１８７】以上に説明したように、外挿演算手段１７
では、２次元検出器５の投影面上において、スキャナの
回転方向にｕ軸を、スキャナの回転中心軸に平行な方向
にｖ軸をとる時、ｋ番目の投影の位置（ｕ，ｖ）におけ
る投影値をＰ（ｕ，ｖ，ｋ）、任意のｖに対する検出さ
れた視野の境界の位置を（ａ（ｖ），ｖ）、および、
（ｂ（ｖ），ｖ）（但し、ａ（ｖ）＜ｂ（ｖ））とし
て、回転中心軸８の投影を直線ｕ＝ｃ、外挿する一定幅
をＤとして、視野外の領域ｕ＜ａ（ｖ），ｂ（ｖ）＜ｕ
において、次式（１２）によって、視野外の投影データ
を外挿する。

【０１８８】

【数１５】

【０１８９】なお、前述した前処理、画像歪み補正処
理、外挿処理の各処理は、全投影データを得てから、一
括処理として行ってもよいことはいうまでもない。

【０１９０】しかしながら、フェルドカンプの方法によ
るコーンビーム再構成演算法によれば、１投影毎に再構
成演算を行うことができるので、撮影と並行して処理が
行えるという点で、１投影毎に前処理、画像歪み補正処
理、外挿処理を行う方式の方が優れていることはいうま
でもない。

【０１９１】さらには、前処理、画像歪み補正処理、外
挿処理および再構成演算は、１スキャンライン毎に処理
できるので、１スキャンライン毎に前処理−画像歪み補
正処理−外挿処理−再構成演算を行うことにより、外挿
処理済みの投影データを一時的に保管するために必要な
記憶手段の容量を、小規模にできるという効果がある。

【０１９２】また、１投影毎または１スキャンライン毎
に順番に処理を行うのではなく、各処理手段を多重化し
ておき、数投影分または数スキャンライン分を並行して
処理できることはいうまでもない。

【０１９３】また、本実施の形態では、ａ’、ｂ’およ
び外挿後の投影データの幅を撮影に先立って任意に決定
できるので、外挿後の投影データの幅をフィルタ処理時
に都合のよい値、すなわち、フィルタ処理に使用される
高速フーリエ変換に最も適した値に設定することによ
り、高速なフィルタ処理を行うことができる。

【０１９４】外挿演算に、より高次の関数を用いてもよ
いことはいうまでもない。

【０１９５】また、コーンビームＸ線断層撮影撮影装置
によっては、撮影時にいくつかの撮影モードを切替えて
２次元検出器５の視野を変化させることができるように
構成されている場合もあるが、本実施の形態の方法によ
れば、このような撮影条件の変更にかかわらず、全く同
じ処理を行うことができるという効果がある。

【０１９６】以上説明したように、本実施の形態のＸ線
断層撮影装置によれば、まず、画像歪み補正テーブルを
作成した後に、評価関数計算手段が計算した画像歪み補
正テーブルの連続性を示す関数値が、所定の値以上であ
るか否から、画像歪み補正テーブルの連続性を判定し、
連続性がないと判定された画像歪み補正テーブルに関し
ては、正常でない画像歪み補正テーブルであるとみな
し、内挿演算手段がその画像歪み補正テーブルの両隣の
正常と判定された画像歪み補正テーブルから新たな画像
歪み補正テーブルを生成した後、この画像歪み補正テー
ブルを正常でない画像歪み補正テーブルと置換し、画像
歪み補正テーブル保管手段２０に格納する。

【０１９７】したがって、ノイズに全く影響されない画
像歪み補正テーブルを作成できる。

【０１９８】次に、Ｘ線源４を被検体６の全周に回転さ
せて得られた投影データに、まず、前処理を行い、次
に、画像歪み補正テーブル保管手段２０に格納される画
像歪み補正テーブルに基づき、投影データの画像歪みの
補正を行う。

【０１９９】この時、２次元検出器５の撮像領域外とな
る部分には、特定の値としてゼロ値を代入しておく。

【０２００】次に、視野境界辺出手段１６で補正後の投
影データの視野境域を検出し、この結果に基づいて、外
挿演算手段１７が投影データと連続すると共に、所定の
幅のデータを外挿演算によって生成し、このデータを撮
像領域の投影データに付加したデータを投影データとし
て、再構成演算を行うことにより、信頼性の高い断層画
像を生成することができる。

【０２０１】また、投影データ毎に視野境界位置が容易
に特定できると共に、被検体の輪郭形状や大きさ、２次
元検出器５の視野の大きさに依存することなく、安定し
た処理ができる。

【０２０２】なお、本実施の形態では、コーンビームＸ
線断層撮影装置について説明したが、必ずしもこの装置
に限定されることはないことはいうまでもない。

【０２０３】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記発明の実施の形態に基づき具体的に説明したが、本
発明は、前記発明の実施の形態に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能で
あることは勿論である。

【０２０４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記の通りである。

【０２０５】（１）投影データ上の視野境界位置を投影
毎に検出でき、被検体の輪郭形状や大きさや撮影時の２
次元検出器の視野の大きさに依存せずに、安定した処理
ができる。

【０２０６】（２）ノイズによって影響されることのな
い画像歪み補正テーブルを作成できるので、信頼性のあ
る画像再構成ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のＸ線断層撮影装置の概
略構成を示すブロック図である。

【図２】計測部の幾何的な関係を説明するための図であ
る。

【図３】画像歪み補正テーブル作成部の動作を説明する
ための図である。

【図４】ホールチャートのピンホール配置を示す図であ
る。

【図５】画像歪みを持つホールチャート投影像上のピン
ホール像の配置を示す図である。

【図６】評価関数ｖａｌＵ（ａ）の変化を示す図であ
る。

【図７】１スキャンライン分の投影データの分布を示し
た図である。

【図８】外挿された投影データの分布を示す図である。

【図９】従来のＸ線断層撮影装置の概略構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１…計測部、２…データ処理部、３…走査駆動部、４…
Ｘ線源、５…２次元検出器、６…被検体、７…コーンビ
ーム状X線、８…回転中心軸、９…前処理部、１０…画
像歪み補正部、１１…再構成演算部、１２…画像化手
段、１５…視野はみ出し補正部、１６…視野境界検出手
段、１７…外挿演算手段、１８…画像歪み補正テーブル
作成部、１９…ホールチャート、２０…画像歪み補正テ
ーブル保管手段、２１…画像歪み補正テーブル発生手
段、２２…評価関数計算手段、２３…閾値比較手段、２
４…内挿演算手段。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コーンビーム状にＸ線を照射するＸ線源
と、該Ｘ線源に対向して配置され、被検体をＸ線で撮像
する２次元Ｘ線撮像手段と、前記Ｘ線源と前記２次元Ｘ
線撮像手段とを被検体の周囲に回転させる回転手段と、
前記２次元Ｘ線撮像手段が撮影した撮像データの歪みを
補正する歪み補正手段と、該歪み補正手段によって補正
された撮像データから画像再構成を行う画像再構成手段
とを具備するＸ線断層撮影装置であって、前記歪み補正手段によって補正された撮像データから前
記２次元Ｘ線撮像手段の視野の境界に該当する視野境界
部を検出する境界位置検出手段と、前記視野境界部から
所定の幅で撮像データを生成する外挿演算手段とを具備
し、歪み補正後の撮像データに前記外挿手段によってデ
ータが追加された撮像データから画像再構成を行うこと
を特徴とするＸ線断層撮影装置。
【請求項２】前記歪み補正手段は、補正後の撮像デー
タの前記２次元Ｘ線撮像手段の視野外の撮像データから
得られた部分に、予め定められた設定値を代入し、補正
後の撮像データとすることを特徴とする請求項１に記載
のＸ線断層撮影装置。
【請求項３】前記設定値は、ゼロ値であることを特徴
とする請求項２に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項４】前記境界位置検出手段は、前記２次元Ｘ
線撮像手段の回転方向に平行となる方向に歪み補正後の
前記撮像データを順次走査していき、前記設定値でない
値が表われた点を視野境界部として検出することを特徴
とする請求項２もしくは３に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項５】前記外挿演算手段は、前記視野境界部が
検出された前記歪み補正後の撮像データに対して、前記
２次元Ｘ線撮像手段の回転方向と平行となる方向に、前
記視野境界部から視野外の領域に向かって前記所定の幅
だけ撮像データを生成することを特徴とする請求項１な
いし４のいずれか１項に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項６】前記外挿演算手段は、前記視野外の領域
に生成した撮像データが前記視野内の撮像データと連続
し、前記視野境界部から前記視野外に所定の幅だけ離れ
た点で、ゼロをとる楕円の弧の一部分となるように撮像
データを生成することを特徴とする請求項５に記載のＸ
線断層撮影装置。
【請求項７】前記外挿演算手段は、前記２次元Ｘ線撮
像手段の撮像面上において、その回転方向にｕ軸を、回
転中心軸に平行な方向にｖ軸をとる時、ｋ番目の撮像の
位置(ｕ，ｖ)における投影値をＰ(ｕ，ｖ，ｋ)、任意の
ｖに対して検出された前記視野境界部の位置を(ａ
(ｖ)，ｖ)、および、(ｂ(ｖ)，ｖ)(但し、ａ(ｖ)＜ｂ
(ｖ))とし、前記回転中心軸の投影を直線ｕ＝ｃ、撮像
データを生成する所定の幅をＤとして、前記視野外の領
域ｕ＜ａ(ｖ)、ｂ(ｖ)＜ｕにおいて、次式（１）によっ
て、前記視野外の前記撮像データを生成することを特徴
とする請求項６に記載のＸ線断層撮影装置。【数１】
【請求項８】コーンビーム状にＸ線を照射するＸ線源
と、該Ｘ線源に対向して配置され、被検体をＸ線で撮像
する２次元Ｘ線撮像手段と、前記Ｘ線源と前記２次元Ｘ
線撮像手段とを被検体の周囲に回転させる回転手段と、
前記２次元Ｘ線撮像手段が撮像した撮像データの画像歪
みを補正するための歪み補正テーブルを作成する歪み補
正テーブル作成手段と、該歪み補正テーブルに基づいて
前記撮像データの画像歪みを補正する歪み補正手段と、
該歪み補正手段によって補正された撮像データから画像
再構成を行う画像再構成手段とを具備するＸ線断層撮影
装置であって、前記歪み補正テーブル作成手段は、前記Ｘ線源の１回転
における分割された微小角度毎に複数の歪み補正テーブ
ルを作成する手段と、該手段により作成された一連の歪
み補正テーブルの連続性を評価する連続性評価手段と、
連続性が阻害されている歪み補正テーブルをその両隣の
歪み補正テーブルに基づいて作成した新たな歪み補正テ
ーブルに置き換える歪み補正テーブル生成置換手段とを
具備することを特徴とするＸ線断層撮影装置。
【請求項９】前記連続性評価手段は、前記２次元Ｘ線
撮像手段の撮像面上において、その回転方向にｕ軸を、
回転中心軸に平行な方向にｖ軸をとり、ｋ番目の前記歪
み補正テーブルをそれぞれＵ（ｕ，ｖ，ｋ）、および、
Ｖ（ｕ，ｖ，ｋ）（但し、ｋ＝１、２、…、Ｎ_k、ｕ＝
１、２、…、Ｎ_i、ｖ＝１、２、…、Ｎ_j）とした場合、
前記ｋ方向に隣接する前記歪み補正テーブル間の相関を
計算し、この計算結果に基づいて、隣接する前記歪み補
正テーブルの連続性を評価することを特徴とする請求項
８に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項１０】前記連続性評価手段は、ｋを任意の自
然数とした次式（２）にしたがい、ｖａｌＵ（ｕ，ｖ，
ｋ）、および、ｖａｌＶ（ｕ，ｖ，ｋ）を評価関数と
し、しかも、その演算にあたってはＫ＋１がｋ＝１、
２、…、Ｎ_kの範囲をはみ出る場合に、１、２、…、Ｎ_k
が循環されたものとして適用させることを特徴とする請
求項９に記載のＸ線断層撮影装置。【数２】
【請求項１１】前記連続性評価手段は、前記評価関数
によって計算された値が特定の条件を満たすか否かを判
別する条件判別手段を具備することを特徴とする請求項
９もしくは１０に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項１２】前記連続性評価手段は、特定の条件と
して、前記評価関数によって計算された値が所定の閾値
より大きいか否かを条件とすることを特徴とする請求項
１１に記載のＸ線断層撮影装置。
【請求項１３】前記連続性評価手段は、前記評価関数
により計算された値が、連続したｋ＝ｋ₀、ｋ₀＋１、
…、ｋ₀＋ｎにおいて特定の閾値より大きな値である場
合、ｋ＝ｋ₀＋１、…、ｋ₀＋ｎ−１に対応するに歪み補
正テーブルは連続性が阻害されていものと判定すること
を特徴とする請求項９もしくは１０に記載のＸ線断層撮
影装置。
【請求項１４】前記歪み補正テーブル生成置換手段
は、前記連続性評価手段により連続性が阻害されていも
のと判定された歪み補正テーブルの直前の歪み補正テー
ブルＵ（ｕ，ｖ，ｋ₁）、Ｖ（ｕ，ｖ，ｋ₁）、および、
直後の歪み補正テーブルＵ（ｕ，ｖ，ｋ₂）、Ｖ（ｕ，
ｖ，ｋ₂）から、新たな歪み補正テーブルＵ（ｕ，ｖ，
ｋ）、Ｖ（ｕ，ｖ，ｋ）（但し、ｋ＝ｋ₀＋１、…、ｋ₀
＋ｎ−１、ｋ₁＜ｋ₀＋１、ｋ₀＋ｎ−１＜ｋ₂）を、次式
（３）の演算によって生成することを特徴とする請求項
８ないし１３のいずれか１項に記載のＸ線断層撮影装
置。【数３】
【請求項１５】コーンビーム状にＸ線を照射するＸ線
源と、該Ｘ線源に対向して配置され、被検体をＸ線で撮
像する２次元Ｘ線撮像手段と、前記Ｘ線源と前記２次元
Ｘ線撮像手段とを被検体の周囲に回転させる回転手段
と、前記２次元Ｘ線撮像手段が撮像した撮像データの画
像歪みを補正するための歪み補正テーブルを作成する歪
み補正テーブル作成手段と、該歪み補正テーブルに基づ
いて前記撮像データの画像歪みを補正する歪み補正手段
と、該歪み補正手段によって補正された撮像データから
画像再構成を行う画像再構成手段とを具備するＸ線断層
撮影装置であって、前記Ｘ線源の１回転における分割された微小角度毎に複
数の歪み補正テーブルを作成する手段、該手段により作
成された一連の歪み補正テーブルの連続性を評価する連
続性評価手段、および、連続性が阻害されている歪み補
正テーブルをその両隣の歪み補正テーブルに基づいて作
成した新たな歪み補正テーブルに置き換える歪み補正テ
ーブル生成置換手段からなる前記歪み補正テーブル作成
手段と、前記歪み補正手段によって補正された撮像データから前
記２次元Ｘ線撮像手段の視野の境界に該当する視野境界
部を検出する境界位置検出手段と、前記視野境界部から
所定の幅で撮像データを生成する外挿演算手段とを具備
し、歪み補正後の撮像データに前記外挿手段によってデ
ータを追加された撮像データから画像再構成を行うこと
を特徴とするＸ線断層撮影装置。