JPH10192271A - Ｘ線ｃｔ装置及び画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】スキャナ本体をチルト角θで傾けてヘリカルス
キャンやマルチスキャンを行ったときにも、直接的に３
次元表示を作成することができる。 【解決手段】求めるレイ又は所望の位置・角度の断層画
像面に対して座標変換(１ )を行って、画像再構成ユニ
ット３２により再構成された断層画像データのボクセル
を直交座標的に配列したものとして取り扱うもの。ま
た、チルト角θで傾いたボクセルから線形補間により直
交ボクセルを作成するもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線を対象物に
照射するＸ線源及び対象物を透過したＸ線を検出するＸ
線検出器を備え、Ｘ線源とＸ線検出器とを対象物を挟ん
で対向させると共に対象物の周囲を回転させ、対象物を
一方向に移動させながらＸ線源とＸ線検出器との回転を
複数回行い、このときのＸ線検出器による透過Ｘ線の検
出に基づいて対象物の断層画像を解析するＸ線ＣＴ装置
及び外部の撮像装置により撮像された複数枚分の断層画
像データを画像処理するＸ線ＣＴ装置及び画像処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１４は一般的なＸ線ＣＴ装置の要部構
成を示す図である。Ｘ線ＣＴ装置は、被検体をＸ線でス
キャンするスキャナ本体( 架台、ガントリ)１０１と、
被検体をスキャナ本体１０１へ案内する寝台１０２と、
高電圧を生成してスキャナ本体１０１へ供給する高電圧
装置１０３と、寝台１０２を制御する寝台制御ユニット
１０４と、スキャナ本体１０１を制御すると共にスキャ
ナ本体１０１から得られたデータを処理するコンソール
１０５とから構成されている。

【０００３】スキャナ本体１０１の略中央に円筒状の貫
通した空洞が形成されており、この空洞を被検体が挿入
又は通過するようになっている。スキャナ本体１０１
は、詳細は図示しないが、内部にその空洞の回りを回転
する回転部と、外観を形成し、回転部を回転自在に支持
している固定部とから構成されている。回転部には、Ｘ
線を被検体に照射するＸ線管及びこのＸ線管と空洞を挟
んで対向する位置に被検体を透過したＸ線を検出するＸ
線検出素子を複数個１列に並べて構成されたシングルＸ
線検出器が搭載されている。また、このシングルＸ線検
出器では、１回転のスキャンで１枚の断層画像しか撮影
できないが、同時に複数枚の断層画像を撮影できるよう
に、図１５に示すように、シングルＸ線検出器を複数列
並べた２次元Ｘ線検出器１０６も知られている。

【０００４】高電圧装置１０３からスキャナ本体１０１
に供給された高電圧は、まず、スキャナ本体１０１のＸ
線管へ供給される。Ｘ線検出器から出力される検出信号
は、コンソール１０５へ出力され、このコンソール１０
５で再構成処理により断層画像が再構成され、メモリに
保存されると共に表示装置等により表示する。スキャナ
本体１０１は、通常、水平に移動する寝台１０２に対し
て垂直な状態となっている。すなわち、Ｘ線管からＸ線
検出器１０６へ放射されるＸ線が作る面が寝台１０２の
移動軸に対して垂直な状態になっている。しかし、この
スキャナ本体１０１は、断層画像を必要とする臓器の形
状や人体内での位置や回りの臓器との関係から目的・用
途によって、例えば図１６に示すように( 図１６ではＸ
線検出器として２次元Ｘ線検出器を搭載した例を示す
)、寝台１０２の移動軸に対して傾きチルト角θを持た
せることができる。すなわち、Ｘ線管からＸ線検出器へ
放射されるＸ線が作る面が寝台１０２の移動軸に対して
垂直ではなく、その垂直面からチルト角θで傾くことに
なる。一般的なＸ線ＣＴ装置では、チルト角θを±３０
°程度まで設定することが可能となっている。

【０００５】図１７( ａ )は、ヘリカルスキャン等のマ
ルチスライスにおけるスキャナ本体１０１を傾けないと
き( チルト角θ＝０° )に再構成される断層画像の状態
を示す図である。このような場合には、複数枚の断層画
像を構成する各画素は、直交座標上に規則的に配列して
いるので、これらの画素に基づいて直接３次元表示(Ｍ
ＩＰ( maximum intensity projection )、ボリュームレ
ンダリング、サーフェイスレンダリング )を作成する
と、その得られた３次元表示には歪みはなく現実の撮影
した構造体の形状と一致する正確な画像となる。なお、
３次元表示は、図１８に示すように、撮影対象に対して
視点となる投影面を設定し、この投影面に垂直なレイ(
投影線 )を定義し、このレイ上の幾つかのポイント( 黒
○ )について、複数枚の断層画像の全ての画素から構成
されるボクセルの各画素値からそのポイントの画素値を
計算して、この各ポイントの画素値に基づいて投影面の
画素( 白○ )を作成するものである。通常、レイ上の幾
つかのポイントの間隔は単位ボクセルの一辺に相当する
長さとするのが一般的である。なお、図１８は、３次元
的な構成を２次元的に( 側面図的に )表現したもので、
紙面に垂直な方向にボクセル、投影面、レイが存在して
いる。

【０００６】ＭＩＰは、レイ上のポイントの画素値のう
ちの最大値の値をとって、投影面の画素値とするもので
ある。ボリュームレンダリングは、画素値等に応じて段
階的に透過度や色を定義し、目的とする部分を選択的に
抽出するものである。これにより、例えば内部が透けて
見えるような３次元像を作成することができる。レイ上
のポイントの各画素値に所定の係数をかけながら、順次
加算して、その加算結果を投影面の画素値とするもので
ある。その係数は、画素値に対する透過度、視線方向か
らの距離( 投影面からそのポイントまでの距離 )、陰影
条件等によって決定される。サーフェイスレンダリング
は、レイ上の各ポイントの画素値にしきい値( 境界)を
設定して、画素値を２値化して境界面を定義するもの
で、レイ上の投影面から最初の境界となるポイントを求
め、陰影等の効果を加えて投影面の画素値とする。

【０００７】図１７( ｂ )は、スキャナ本体１０１を傾
けたとき( チルト角θは０°でない)に再構成される断
層画像の状態を示す図である。すなわち、図１９に示す
ように、点線で示す被検体に対して傾いた断層画像が平
行移動的に再構成されることになる。このような場合に
は、複数枚の断層画像を構成する各画素は、直交座標上
に規則的には配列せず、チルト角θの傾きの軸( 例えば
ｙ軸 )のみ傾いた非直交座標上に配列することになる。
そのため、図２０( ａ )に示すように、実線で示す側面
から正方形に見える構造体が、チルト角θの傾きを考慮
せずに直接３次元表示を作成すると、図２０( ｂ )に示
すように、その画像はチルト角θの傾きとは逆の方向に
歪み、側面から菱形に見える構造体のようになり、現実
の撮影した構造体の形状と一致しない不正確な画像とな
ってしまう。上述した状況は、シングルスＸ線検出器の
場合であったが、２次元Ｘ線検出器１０６では、さら
に、図２１に示すように、断層画像が傾いているだけで
はなく、１回のスキャンで同時に得られる断層画像の中
心位置がずれているので、直接３次元表示を作成するこ
とができない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
のＸ線ＣＴ装置では、スキャナ本体をチルト角θで傾け
てヘリカルスキャン等のマルチスキャンを行ったとき
に、再構成された断層画像のデータに基づいて直接３次
元表示( ＭＩＰ、ボリュームレンダリング、サーフェイ
スレンダリング )を作成できないという問題があった。
そこでこの発明は、スキャナ本体をチルト角θで傾けて
ヘリカルスキャン等のマルチスキャンを行ったときに
も、直接的に３次元表示を作成することができるＸ線Ｃ
Ｔ装置及び画像処理装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
Ｘ線を対象物に照射するＸ線源及び対象物を透過したＸ
線を検出するＸ線検出器を備え、Ｘ線源とＸ線検出器と
を対象物を挟んで対向させると共に対象物の周囲を対象
物の位置を連続的又は非連続的に変えて複数回数回転さ
せ、Ｘ線検出器による透過Ｘ線の検出に基づいて対象物
の複数の近接した位置での複数枚の断層画像を解析する
Ｘ線ＣＴ装置において、相対的に対象物が移動する方向
に対してＸ線源及びＸ線検出器の回転軸が傾いていると
きに、回転軸が傾いた状態でＸ線検出器による透過Ｘ線
の検出に基づいて収集された各断層画像から画像を作成
するときに、回転軸が傾いていない状態と同じように画
像作成できるように補正する補正手段を設け、複数枚の
各断層画像を回転軸の傾きのない状態で収集されたもの
とみなして、この補正手段の補正により画像作成を行う
ものである。

【００１０】請求項２対応の発明は、Ｘ線を対象物に照
射するＸ線源及び対象物を透過したＸ線を検出するＸ線
検出器を備え、Ｘ線源とＸ線検出器とを対象物を挟んで
対向させると共に対象物の周囲を対象物の位置を連続的
又は非連続的に変えて複数回数回転させ、Ｘ線検出器に
よる透過Ｘ線の検出に基づいて対象物の複数の近接した
位置での複数枚の断層画像を解析するＸ線ＣＴ装置にお
いて、相対的に対象物が移動する方向に対してＸ線源及
びＸ線検出器の回転軸が傾いているときに、直交座標系
をＸ線検出器による透過Ｘ線の検出に基づいて得られた
対象物の複数枚の各断層画像の非直交座標系に変換する
座標変換を、画像作成のための解析要素に対して行う座
標変換手段を設け、Ｘ線検出器から得られた複数枚の各
断層画像の非直交座標系を直交座標系とみなして、座標
変換手段により座標変換された解析要素を解析して画像
作成を行うものである。

【００１１】請求項３対応の発明は、Ｘ線を対象物に照
射するＸ線源及び対象物を透過したＸ線を検出するＸ線
検出器を備え、Ｘ線源とＸ線検出器とを対象物を挟んで
対向させると共に対象物の周囲を対象物の位置を連続的
又は非連続的に変えて複数回数回転させ、Ｘ線検出器に
よる透過Ｘ線の検出に基づいて対象物の複数の近接した
位置での複数枚の断層画像を解析するＸ線ＣＴ装置にお
いて、相対的に対象物が移動する方向に対してＸ線源及
びＸ線検出器の回転軸が傾いているときに、直交座標系
をＸ線検出器による透過Ｘ線の検出に基づいて得られた
対象物の複数枚の各断層画像の非直交座標系に変換する
座標変換を、３次元表示画像の視点としての投影面に垂
直な投影路に対して行う投影路座標変換手段を設け、Ｘ
線検出器から得られた複数枚の各断層画像の非直交座標
系を直交座標系とみなして、投影路逆座標変換手段によ
り変換された投影路を解析して、投影面に投影される３
次元表示画像を作成するものである。

【００１２】請求項４対応の発明は、Ｘ線を対象物に照
射するＸ線源及び対象物を透過したＸ線を検出するＸ線
検出器を備え、Ｘ線源とＸ線検出器とを対象物を挟んで
対向させると共に対象物の周囲を対象物の位置を連続的
又は非連続的に変えて複数回数回転させ、Ｘ線検出器に
よる透過Ｘ線の検出に基づいて対象物の複数の近接した
位置での複数枚の断層画像を解析するＸ線ＣＴ装置にお
いて、相対的に対象物が移動する方向に対してＸ線源及
びＸ線検出器の回転軸が傾いているときに、Ｘ線検出器
から得られた複数枚の断層画像から直交したボクセルを
作成する直交ボクセル作成手段を設け、この直交ボクセ
ル作成手段により作成された直交ボクセルに基づいて画
像作成を行うものである。請求項５対応の発明は、請求
項４対応の発明において、直交ボクセル作成手段により
作成された直交ボクセルに基づいて３次元表示画像を作
成するものである。

【００１３】請求項６対応の発明は、請求項４対応の発
明において、直交ボクセル作成手段により作成された直
交ボクセルに基づいて、指定された位置・角度を持つ指
定断層画像の各画素の値を求めて指定断層画像を作成す
るものである。

【００１４】請求項７対応の発明は、外部の撮像装置に
より撮像された複数枚分の断層画像データを画像処理す
る画像処理装置において、断層画像データからなる各断
層画像が直交座標空間において傾いているときに、直交
座標系を各断層画像の非直交座標系に変換する座標変換
を、３次元表示画像の視点としての投影面に垂直な投影
路に対して行う投影路座標変換手段を設け、各断層画像
の非直交座標系を直交座標系とみなして、投影路座標変
換手段により座標変換された投影路を解析して、投影面
に投影される３次元表示画像を作成するものである。

【００１５】請求項８対応の発明は、外部の撮像装置に
より撮像された複数枚分の断層画像データを画像処理す
る画像処理装置において、断層画像データからなる各断
層画像が直交座標空間において傾いているときに、複数
枚分の断層画像データから直交したボクセルを作成する
直交ボクセル作成手段を設け、この直交ボクセル作成手
段により作成された直交ボクセルに基づいて画像作成を
行うものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の第１の実施の形
態を図１乃至図５を参照して説明する。図１は、この発
明を適用した画像処理装置を組込んだＸ線ＣＴ(compute
d tomography )装置の概略の構成を示すブロック図であ
る。このＸ線ＣＴ装置は、架台１と、画像処理装置とし
てのコンソール２と、寝台３と、電源装置４とから構成
されている。基本的には従来の技術で図１２で説明した
構成とほぼ同じである。なお、従来の技術で図１２を参
照して説明した、スキャナ本体が架台１に対応し、寝台
及び寝台制御ユニットが寝台３に対応し、コンソールは
コンソール２に対応している。前記架台１は、回転部１
１とそれ以外の固定部とから構成され、前記回転部１１
には、Ｘ線発生部１２、高電圧発生器１３、( シングル
)Ｘ線検出器１４、ＤＡＳ( データ収集装置 )１５、デ
ータ圧縮部１６、回転側データ伝送部１７等が搭載され
ており、固定部には、固定側データ伝送部１８、データ
復元部１９及び架台コントローラ２０等が設けられ、前
記回転部１１と固定部との間にはスリップリング２１が
設けられている。

【００１７】前記電源装置４から供給された電力は、前
記架台１の固定部に入力され、この固定部から前記スリ
ップリング２１を通して前記回転部１１の前記高電圧発
生器１３に入力される。この高電圧発生器１３は、供給
された電力をＸ線発生に適した高電圧に昇圧して前記Ｘ
線発生部１２に供給する。このＸ線発生部１２と前記Ｘ
線検出器１４とは、従来の技術で説明したように、この
架台１の略中央に形成された空洞を挟んで対向して配置
されており、互いの位置関係を保ちながら相対的に回転
するようになっている。

【００１８】前記Ｘ線発生部１２は、Ｘ線管やコリメー
タ等から構成され、供給された高電圧によりＸ線を発生
させ、このＸ線を制御して空洞に進入した又は空洞を通
過する被検体に照射する。前記Ｘ線検出器１４は、複数
個のＸ線検出素子を１列に並べたシングルＸ線検出器で
あり、被検体を透過したＸ線を検出し、電気信号( 例え
ば蓄積電荷 )として取出すことができるようになってい
る。

【００１９】前記ＤＡＳ１５は、前記Ｘ線検出器１４か
ら電気信号を検出データ( デジタルデータ )として取出
し( 収集し )、この検出データを前記データ圧縮部１６
へ出力する。検出データは、前記Ｘ線発生部１２と前記
Ｘ線検出器１４との回転角度( 位相 )によるビュー毎に
Ｘ線検出器１４のＸ線検出素子毎に得られる。前記デー
タ圧縮部１６は、前記Ｘ線検出器１４のＸ線検出素子毎
に得られるデータから差分データ等を計算してデータ圧
縮する。例えば、１つのＸ線検出素子( １つのチャンネ
ル )のデータについて、収集データ( 検出データ )が２
０ビットバイナリデータであったのを、精度( 分解能 )
を低下させずに１０ビットバイナリデータに圧縮する。

【００２０】このデータ圧縮部１６で得られた圧縮デー
タは、前記回転側データ伝送部１７へ出力され、この回
転側データ伝送部１７は、例えばＬＥＤ(light emittin
g diode)等から構成され、その圧縮データを光信号に変
換して送信する。

【００２１】前記固定側データ伝送部１８は、例えばフ
ォトダイオード等から構成され、前記回転部１１の回転
側データ伝送部１７から送信された光信号を受信する。
この固定側データ伝送部２で受信した光信号は、電気信
号( 圧縮データ )に変換され、前記データ復元部１９へ
供給される。このデータ復元部１９では、圧縮データを
元の収集データに復元する処理が行われ、復元された収
集データは、前記コンソール２へ出力される。

【００２２】このコンソール２には、中央制御ユニット
３１、画像再構成ユニット３２、データ保存ユニット３
３及び画像表示ユニット３４、さらに図示しないがネッ
トワークインターフェイス等が設けられている。前記中
央制御ユニット３１は、ＣＰＵ(central processing un
it )、ＲＯＭ(read only memory )、ＲＡＭ(random acc
ess memory)、各種インターフェイス等から構成されて
おり、システムバス３５を介して前記画像構成ユニット
３２、前記データ保存ユニット３３、前記画像表示ユニ
ット３４とそれぞれ接続されている。前記架台１のデー
タ復元部１９から出力された復元された収集データは、
前記画像再構成ユニット３２に入力されると共に前記デ
ータ保存ユニット３３に保存される。前記画像再構成ユ
ニット３２では、再構成処理により断層画像データが作
成され、この断層画像データは、前記画像表示ユニット
３４により断層画像として表示される。

【００２３】さらに、前記中央制御ユニット３１は、前
記架台１の回転部１１の高電圧発生器１３を制御して、
前記Ｘ線発生部１２により被検体へのＸ線照射を制御す
るようになっている。また、前記中央制御ユニット３１
は、前記架台コントローラ２０を制御して、前記回転部
１１の回転制御及び前記架台１の傾き( チルト角 )の角
度制御を行うようになっている。前記寝台３は、被検体
を載置する後述する天板を移動させる天板移動部４１
と、この天板移動部４１等を制御する寝台コントローラ
４２と等から構成され、前記中央制御ユニット３１は、
前記寝台コントローラ４２を制御して、天板を移動さ
せ、被検体の撮影部位を架台１の空洞内へ位置決めする
制御を行うようになっている。

【００２４】図２は、前記コンソール２の画像表示ユニ
ット３４の要部構成を示すブロック図である。この画像
表示ユニット３４は、ディスプレイ５１と、ディスプレ
イ制御部５２と、ビデオＲＡＭ５３と、画像処理ユニッ
ト５４等から構成され、前記ディスプレイ制御部５２、
前記ビデオＲＡＭ５３、前記画像処理ユニット５４は、
前記システムバス３５を介して前記中央制御ユニット３
１と接続されている。なお、前記画像処理ユニット５４
は、この画像表示ユニット３４内に設けられている構成
となっているが、画像表示ユニット３４の外に独立して
設けられていても良いものである。

【００２５】前記ディスプレイ５１は、前記ディスプレ
イ制御部５２により、前記画像処理ユニット５４により
画像処理されたデータに基づいて前記ビデオＲＡＭ５３
に描画された画像を表示する。なお、前記画像処理ユニ
ット５４は、前記中央制御ユニット３１を介さずに画像
処理した画像を前記ビデオＲＡＭ５３に転送することが
でき、また前記ディスプレイ制御部５２は、前記中央制
御ユニット３１を介さずに前記ビデオＲＡＭ５３に描画
された画像を前記ディスプレイ５１に表示出力すること
ができるようになっている。

【００２６】前記画像処理ユニット５４は、ヘリカルス
キャンや、スキャン中に寝台の移動を伴わないでスキャ
ンを寝台の位置を変えながら複数回行って連続した一連
の画像を得るマルチスキャンを行ったときに、前記画像
再構成ユニット３２で再構成された複数枚の断層画像デ
ータに基づいて、任意の位置・角度の断層画像や３次元
表示( ＭＩＰ、ボリュームレンダリング、サーフェイス
レンダリング )の画像を作成するものである。前記画像
処理ユニット５４には、３次元表示の画像を作成するた
めに３次元表示部５４-1が設けられ、この３次元表示部
５４-1により、ＭＩＰ( maximum intensity projection
)、ボリュームレンダリング、サーフェイスレンダリン
グの画像を作成する。さらに、この３次元表示部５４-1
には、直接３次元表示を作成するために、投影面に対し
て垂直に定義されるレイ( 投影路 )の座標変換を行うレ
イ座標変換部５４-2が設けられている。このレイ座標変
換部５４-2は、図３に示すように、直交座標系( ｘ，
ｙ，ｚ )をｙ軸のみをチルト角θ傾いた非直交座標系(
ｘ´，ｙ´，ｚ´ )に変換する座標変換( １ )をレイに
対して行う。すなわち、 ｘ´＝ｘ、ｙ´＝( ｙ／ cosθ )、ｚ´＝ｚ−( ｙ・ tanθ ) …( １ ) この座標変換( １ )により座標変換されたレイに対し
て、前記画像再構成ユニット３２で再構成された複数枚
の断層画像データは、相対的に仮想的な直交座標系( ｘ
´，ｙ´，ｚ´ )のデータと見なすことができる。

【００２７】このような構成の第１の実施の形態におい
ては、寝台３の天板に載置された被検体に対して、架台
１はチルト角θで傾き、この架台１の空洞へ天板上の被
検体が進入する。この状態でＸ線発生部１２から被検体
を透過したＸ線がＸ線検出器１４により検出される。こ
のＸ線検出器１４の検出データは、ＤＡＳ１５により収
集され、この収集された収集データは、データ圧縮部１
６で圧縮されたのち、回転側データ伝送部１７及び固定
側データ伝送部１８により光通信で伝送され、データ復
元部１９により元の収集データに復元される。この復元
された収集データから、画像再構成ユニット３２は被検
体の断層面について断層画像データを再構成する。

【００２８】ヘリカルスキャンやマルチスキャンの場合
には、複数枚の断層画像データが再構成されることにな
る。例えば図４中において点線で示すように、チルト角
θで傾いた断層画像データが重なるようにして並んでお
り、その全体のボクセル( ピクセル )データは、直交座
標的に配列されていない。なお、図４は３次元的な構成
を２次元的に( 側面図的に )表現したもので、紙面に垂
直な方向にボクセル、投影面、レイが存在している。こ
こで、３次元表示( ＭＩＰ、ボリュームレンダリング、
サーフェイスレンダリング )の操作すると、画像表示ユ
ニットの画像処理ユニット５４の３次元表示部５４-1に
より、例えば図４に示すように、投影面が設定され、こ
の投影面に対して垂直なレイが設定される。実際の形状
は( ｘ，ｙ，ｚ )座標系において、正しく表現されてい
るので、この投影面も( ｘ，ｙ，ｚ )座標上にて定義さ
れる。

【００２９】次に、レイ座標変換部５４-2により、投影
面及びレイに対して前述した座標変換( １ )が行われ
る。変換後のｘ´軸、ｙ´軸、ｚ´軸が直交している物
として示した図が図５である。投影面上のピクセルは通
常ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸上で直交した正方ピクセルである
が、図５に示す( ｘ´，ｙ´，ｚ´ )座標上において
は、各座標点( ポイント )は、座標変換( １ )により変
換されるので、必ずしも直交した正方ピクセルとはなら
ない。また図１６に示した通常のレンタリング処理にお
いては、ポイントは単位ボクセルの一辺に相当する長さ
とするが、変換後の( ｘ´，ｙ´，ｚ´ )座標上におい
ては、座標変換に応じてポイント間の間隔も変わる。こ
のように、画像再構成ユニット３２により再構成された
断層画像データのボクセルは、そのまま直交座標的に配
列したものとして取り扱うことができるかわりに、投影
面のピクセル位置、投影方向及びレイ上のポイントの間
隔が、チルト角θ＝０の架台１が傾いていない場合とは
座標変換( １ )の変換分だけ異なることになる。すなわ
ち、投影面のピクセル位置、投影方向及びレイ上のポイ
ントの間隔が異なるだけで、チルト角θ＝０の場合と同
じレンダリングのアルゴリズムが使用できることにな
る。

【００３０】ここで、３次元表示部５４-1により、３次
元表示の画像が作成されてビデオＲＡＭ５３に描画さ
れ、ディスプレイ制御部５２の制御により、ディスプレ
イ５１にその画像が表示される。

【００３１】なお、所望の位置・角度の断層画像を作成
する場合も、全く同様にして、その所望の位置・角度の
断層画像面( ピクセル )を指定して、レイ座標変換部５
４-2によりその指定した断層画像面( ピクセル )に対し
て座標変換( １ )を行えば、画像再構成ユニット３２に
より再構成された断層画像データのボクセルは、直交座
標的に配列したものとして取り扱うことができ、チルト
角θ＝０の架台１が傾いていない場合に得られた断層画
像データから指定された位置・角度の断層画像を作成す
るのと同じになる。

【００３２】すなわち、図６( ａ )に示すように、画像
再構成ユニット３２により再構成された断層画像データ
の実際のボクセル( チルト角θで傾いている )に対し
て、破線で示す断層画像Ｄの面を指定する。このとき、
断層画像Ｄは図６( ｂ )に示すようにピクセルピッチが
縦方向・横方向( この断層画像におけるＸ方向・Ｙ方
向)共に同じＰＳとなる正方ピクセルとなる。

【００３３】この指定された断層画像Ｄに対して、レイ
座標変換部５４-2により座標変換(１ )を行えば、その
座標変換( １ )された断層画像Ｄ´は、図７( ａ )に示
すように、ボクセルの仮想的な直交座標系( ボクセルは
立方体的に配列される )において、図６( ａ )のボクセ
ルと断層画像Ｄとの位置関係と相対的に同じ位置関係を
保つことになる。しかし、このとき、断層画像Ｄ´は図
７( ｂ )に示すようにピクセルピッチが縦方向と横方向
とで必ずしも同じＰＳとはならない。この理由は、座標
変換( １ )に示すように、仮想的な直交座標系において
ｘ´( ｘ )方向の変換は位置も長さも変化しなし、ｚ´
方向の変換は位置が変化するだけであるが、ｙ´方向の
変換は長さが変化してしまうため、このｙ´方向の影響
を受けるピクセルピッチ( ＰＳ( ｙ成分 ) )は次式のよ
うに変化する。 ＰＳ´( ｙ´成分 )＝ＰＳ( ｙ成分 )／ cosθ である。

【００３４】しかし、このようなピクセルピッチの変化
について、画像作成では考慮する必要はない。仮想的な
直交座標系において求められた断層画像Ｄ´の各ピクセ
ルの値は、ボクセルと断層画像との位置関係が保たれて
いるため、そのまま実際の直交座標系( ｘ，ｙ，ｚ )の
断層画像Ｄのピクセルの値として採用することができる
からである。仮想的な直交座標系における断層画像Ｄ´
の各ピクセルの値の求める方法としては、求めるピクセ
ルの近傍の４個又は８個のボクセルの値を補間して求め
る方法もあるが、求めるピクセルに最も近いボクセルの
値をそのままニアレストネイバーとして採用しても良
い。

【００３５】このように第１の実施の形態によれば、求
めるレイ又は所望の位置・角度の断層画像面に対して座
標変換( １ )を行って、画像再構成ユニット３２により
再構成された断層画像データのボクセルを直交座標的に
配列したものとして取り扱うことにより、架台( スキャ
ナ本体 )をチルト角θで傾けてマルチスキャンを行った
時にも、直接的に３次元表示及び所望の位置・角度の断
層画像データを簡単に作成することができる。

【００３６】この発明の第２の実施の形態を図８乃至図
１３を参照して説明する。なお、この第２の実施の形態
のＸ線ＣＴ装置も基本的には、前述の第１の実施の形態
( 図１参照 )とほとんど同一の構成となっており、同一
部材には同一符号を付してその説明は省略する。さらに
この第２の実施の形態では、Ｘ線検出器１４として、シ
ングルＸ線検出器ではなく、Ｘ線検出素子を１列配列し
たシングルＸ線検出器を複数列配列した２次元Ｘ線検出
器( 図１５参照 )について説明するが、このシングルＸ
線検出器を使用した場合に適用しても良いものである。

【００３７】図８は、前記コンソール２の画像表示ユニ
ット３４の要部構成を示すブロック図である。この画像
表示ユニット３４は、前述の第１の実施の形態で説明し
たように、ディスプレイ５１と、ディスプレイ制御部５
２と、ビデオＲＡＭ５３と、画像処理ユニット５４等か
ら構成されている。前記画像処理ユニット５４には、前
記３次元表示部５４-1( 前記レイ座標変換部５４-2は設
けらていなくとも良い )及び直交ボクセル変換部５４-3
が設けられている。この直交ボクセル変換部５４-3は、
従来の技術の図２１に示すようなチルト角θで傾き、さ
らに断層画像の中心位置がずれたボクセルから、図９に
示す直交ボクセルを作成するものである。

【００３８】Ｘ軸( 図１０紙面に垂直な軸 )については
傾きをもたないので、Ｙ軸及びＺ軸からなる所定の平面
について考察する。図１０に示すように、前記画像再構
成ユニット３２により再構成されたスライス位置ｍの断
層画像中の２つの画素( ピクセル、ボクセル )ｆ(m,n)
、ｆ(m,n+1) と次のスライス位置ｍ＋１の断層画像中
の２つの画素ｆ(m+1,n) 、ｆ(m+1,n+1) とから線形補間
式数１により、直交ボクセルの１つのボクセルの値ｇ
(p,q) を計算して求めることができる。

【００３９】

【数１】

【００４０】このとき、前記画像再構成ユニット３２に
より再構成された断層画像の傾いたボクセルと同じサイ
ズの( 同じボクセル数、同じボクセル間距離を有する )
直交ボクセルを作成すると、この直交ボクセルの各ボク
セルが線形補間により算出されているので補間誤差が含
まれており、この直交ボクセルから作成される３次元表
示の画像及び任意の位置・角度の断層画像の分解能は、
前記画像再構成ユニット３２により再構成された断層画
像の分解能より低下している。

【００４１】そこでこの直交ボクセルから作成される画
像の分解能の低下を抑えるために、図１１に示すよう
に、直交ボクセルのサイズ( ボクセル間距離 )を小さく
( ボクセル密度を高く )する。従って、全体としてのボ
クセル数はサイズを小さくした程度に応じて大きくな
る。図１１では、両方向( ｙ方向及びｚ方向 )にボクセ
ルサイズを小さくしたが、片方のみ( ｙ方向のみ又はｚ
方向のみ )であっても構わない。

【００４２】この線形補間式数１は、Ｘ線検出器１４と
して、２次元Ｘ線検出器を使用した場合( 図１５及び図
２１参照 )に適用できると共に、シングルＸ線検出器を
使用した場合( 図１９参照 )にも適用できる汎用性の高
い補間式である。しかし、シングルＸ線検出器を使用し
た場合には、従来技術の図１９に示すようなチルト角θ
で傾いたボクセルを図９に示す直交ボクセルに変換す
る。図１２に示すように、前記画像再構成ユニットによ
り再構成されたスライス位置ｍの断層画像中の１つの画
素( ピクセル、ボクセル )ｆ(m,n) と次のスライス位置
ｍ＋１の断層画像中の１つの画素ｆ(m+1,n) とから線形
補間式数２により、直交ボクセルの１つのボクセルｇ
(p,n) を計算して求めることができる。

【００４３】

【数２】

【００４４】これは、前記画像再構成ユニット３２によ
り再構成された複数枚の断層画像が完全にＺ軸方向に平
行移動するように並んでいるため、画素の位置のずれが
なく、断層画像の傾きのみが問題となるからである。従
って、スライス位置ｍの断層画像中の１つの画素ｆ(m,
n) と次のスライス位置ｍ＋１の断層画像中の１つの画
素ｆ(m+1,n) とは同じスライド軸上に位置しており、こ
の２点により、同じスライド軸上の直交ボクセルの１つ
のボクセルｇ(p,n) を線形補間により計算して求めるこ
とができる。

【００４５】しかし、この場合にも、数１の場合と同様
に、直交ボクセルの分解能の低下を抑える必要があり、
そのために、図１３に示すように、直交ボクセルのスラ
イド方向のサイズ( ボクセル間距離 )を小さくする。従
って、全体としてのボクセル数はサイズを小さくした程
度に応じて大きくなる。

【００４６】このような構成の第２の実施の形態におい
ては、画像再構成ユニット３２に再構成された複数枚の
断層画像の各画素からなるチルト角θで傾いたボクセル
から、直交ボクセル変換部５４-3の線形補間によりボク
セルのサイズ( ボクセル間距離 )が小さいボクセル密度
が高い直交ボクセルが作成される。この作成された直交
ボクセルから任意の位置・角度の断層画像を切出し、あ
るいは３次元表示部５４-1で、ＭＩＰ、ボリュームレン
ダリング、サーフェイスレンダリング等の３次元表示の
画像( 投影面画像 )を作成して、ビデオＲＡＭ５３及び
ディスプレイ制御部５２を通して、ディスプレイ５１に
表示させる。

【００４７】このように第２の実施の形態によれば、チ
ルト角θで傾いたボクセルから線形補間により直交ボク
セルを作成することにより、この直交ボクセルに基づい
て任意の位置・角度の断層画像及び３次元表示を作成す
ることができる。

【００４８】なお、この第２の実施の形態においては、
Ｘ軸は考慮せずに２次元的な線形補間( ４点補間、２点
補間 )で直交ボクセルを作成したが、この発明はこれに
限定されるものではなく、Ｘ軸を考慮して、３次元的な
線形補間( ８点補間、４点補間 )で直交ボクセルを作成
しても良いものである。また、線形補間にも限定される
ものではなく、画像表示にかかる時間における補間計算
にかかる時間が占める割合が許容範囲ならば他の非線形
補間でも良いものである。また、補間のみに限定される
ものではなく、直交ボクセルに最も近い元のボクセルの
値をそのままとる( ニアレストネイバー )ようにしても
良い。

【００４９】なお、この実施の形態ではＸ線ＣＴ装置に
適用したものについて説明したが、この発明はこれに限
定されるものではなく、例えばコンソール２の画像処理
に関係する部分のみを画像処理装置として独立させ、各
種断層診断装置( 例えば超音波診断装置 )から得られる
断層画像データを処理するものにも適用できるものであ
る。

【００５０】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
スキャナ本体をチルト角θで傾けてヘリカルスキャンや
マルチスキャンを行ったときにも、直接的に３次元表示
を作成することができるＸ線ＣＴ装置及び画像処理装置
を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態の画像処理装置を
組込んだＸ線ＣＴ装置の概略の構成を示すブロック図。

【図２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のコンソールの画
像表示ユニットの要部構成を示すブロック図。

【図３】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のコンソールのレ
イ座標変換部が行う座標変換を説明するための図。

【図４】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のコンソールのレ
イ座標変換部が座標変換を行う前のボクセルとレイとの
関係を示す図。

【図５】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のコンソールのレ
イ座標変換部が座標変換を行った後のボクセルとレイと
の関係を示す図。

【図６】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のコンソールのレ
イ座標変換部が座標変換を行う前のボクセルと断層画像
との関係及び断層画像のピクセルを示す図。

【図７】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のコンソールのレ
イ座標変換部が座標変換を行った後のボクセルと断層画
像との関係及び断層画像のピクセルを示す図。

【図８】この発明の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置の
コンソールの画像表示ユニットの要部構成を示すブロッ
ク図。

【図９】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の直交座標変換部
で作成された直交ボクセルを示す図。

【図１０】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の直交座標変換
部における直交ボクセルの作成方法( 補間法 )を説明す
るための図。

【図１１】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の直交座標変換
部で作成されたボクセル密度が高い直交ボクセルの例を
示す図。

【図１２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のシングルスラ
イスのヘリカルスキャン時に適用できる直交座標変換部
における直交ボクセルの作成方法( 補間法 )を説明する
ための図。

【図１３】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のシングルスラ
イスのヘリカルスキャン時に直交座標変換部で作成され
たボクセル密度が高い直交ボクセルの例を示す図。

【図１４】一般的なＸ線ＣＴ装置の要部構成を示す図。

【図１５】Ｘ線ＣＴ装置の２次元Ｘ線検出器の例を示す
図。

【図１６】Ｘ線ＣＴ装置のスキャナ本体をチルト角θで
傾けた状態を示す図。

【図１７】Ｘ線ＣＴ装置でチルト角θで傾けない場合及
び傾けた場合のヘリカルスキャンを行ったときに再構成
された複数枚の断層画像の状態を示す図。

【図１８】Ｘ線ＣＴ装置における３次元表示の投影面及
びレイとボクセルとの関係を示す図。

【図１９】Ｘ線ＣＴ装置でチルト角θで傾けた場合のヘ
リカルスキャンを行ったときに再構成された複数枚の断
層画像と被検体との関係を示す図。

【図２０】Ｘ線ＣＴ装置でチルト角θで傾けた場合のヘ
リカルスキャンを行ったときに再構成された複数枚の断
層画像における構造体の実際の形状及び直接３次元表示
を作成したときの構造体の形状を示す図。

【図２１】２次元Ｘ線検出器を使用したＸ線ＣＴ装置で
チルト角θで傾けた場合のヘリカルスキャンを行ったと
きに再構成された複数枚の断層画像の状態を示す図。

【符号の説明】

１４…Ｘ線検出器、 ３２…画像再構成ユニット、 ３４…画像表示ユニット、 ５４…画像処理ユニット、 ５４-1…３次元表示部、 ５４-2…レイ座標変換部、 ５４-3…直交ボクセル変換部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線を対象物に照射するＸ線源及び前記
   対象物を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を備え、前
   記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを前記対象物を挟んで対向
   させると共に前記対象物の周囲を前記対象物の位置を連
   続的又は非連続的に変えて複数回数回転させ、前記Ｘ線
   検出器による透過Ｘ線の検出に基づいて前記対象物の複
   数の近接した位置での複数枚の断層画像を解析するＸ線
   ＣＴ装置において、 相対的に前記対象物が移動する方向に対して前記Ｘ線源
   及び前記Ｘ線検出器の回転軸が傾いているときに、 前記回転軸が傾いた状態で前記Ｘ線検出器による透過Ｘ
   線の検出に基づいて収集された前記各断層画像から画像
   を作成するときに、前記回転軸が傾いていない状態と同
   じように画像作成できるように補正する補正手段を設
   け、 前記複数枚の各断層画像を前記回転軸の傾きのない状態
   で収集されたものとみなして、この補正手段の補正によ
   り画像作成を行うことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 【請求項２】 Ｘ線を対象物に照射するＸ線源及び前記
   対象物を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を備え、前
   記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを前記対象物を挟んで対向
   させると共に前記対象物の周囲を前記対象物の位置を連
   続的又は非連続的に変えて複数回数回転させ、前記Ｘ線
   検出器による透過Ｘ線の検出に基づいて前記対象物の複
   数の近接した位置での複数枚の断層画像を解析するＸ線
   ＣＴ装置において、 相対的に前記対象物が移動する方向に対して前記Ｘ線源
   及び前記Ｘ線検出器の回転軸が傾いているときに、 直交座標系を前記Ｘ線検出器による透過Ｘ線の検出に基
   づいて得られた前記対象物の複数枚の各断層画像の非直
   交座標系に変換する座標変換を、画像作成のための解析
   要素に対して行う座標変換手段を設け、 前記Ｘ線検出器から得られた複数枚の各断層画像の非直
   交座標系を直交座標系とみなして、前記座標変換手段に
   より座標変換された解析要素を解析して画像作成を行う
   ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
3. 【請求項３】 Ｘ線を対象物に照射するＸ線源及び前記
   対象物を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を備え、前
   記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを前記対象物を挟んで対向
   させると共に前記対象物の周囲を前記対象物の位置を連
   続的又は非連続的に変えて複数回数回転させ、前記Ｘ線
   検出器による透過Ｘ線の検出に基づいて前記対象物の複
   数の近接した位置での複数枚の断層画像を解析するＸ線
   ＣＴ装置において、 相対的に前記対象物が移動する方向に対して前記Ｘ線源
   及び前記Ｘ線検出器の回転軸が傾いているときに、 直交座標系を前記Ｘ線検出器による透過Ｘ線の検出に基
   づいて得られた前記対象物の複数枚の各断層画像の非直
   交座標系に変換する座標変換を、３次元表示画像の視点
   としての投影面に垂直な投影路に対して行う投影路座標
   変換手段を設け、 前記Ｘ線検出器から得られた複数枚の各断層画像の非直
   交座標系を直交座標系とみなして、前記投影路逆座標変
   換手段により変換された投影路を解析して、前記投影面
   に投影される前記３次元表示画像を作成することを特徴
   とするＸ線ＣＴ装置。
4. 【請求項４】 Ｘ線を対象物に照射するＸ線源及び前記
   対象物を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を備え、前
   記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを前記対象物を挟んで対向
   させると共に前記対象物の周囲を前記対象物の位置を連
   続的又は非連続的に変えて複数回数回転させ、前記Ｘ線
   検出器による透過Ｘ線の検出に基づいて前記対象物の複
   数の近接した位置での複数枚の断層画像を解析するＸ線
   ＣＴ装置において、 相対的に前記対象物が移動する方向に対して前記Ｘ線源
   及び前記Ｘ線検出器の回転軸が傾いているときに、 前記Ｘ線検出器から得られた複数枚の断層画像から直交
   したボクセルを作成する直交ボクセル作成手段を設け、 この直交ボクセル作成手段により作成された直交ボクセ
   ルに基づいて画像作成を行うことを特徴とするＸ線ＣＴ
   装置。
5. 【請求項５】 前記直交ボクセル作成手段により作成さ
   れた直交ボクセルに基づいて３次元表示画像を作成する
   ことを特徴とする請求項４記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 【請求項６】 前記直交ボクセル作成手段により作成さ
   れた直交ボクセルに基づいて、指定された位置・角度を
   持つ指定断層画像の各画素の値を求めて前記指定断層画
   像を作成することを特徴とする請求項４記載のＸ線ＣＴ
   装置。
7. 【請求項７】 外部の撮像装置により撮像された複数枚
   分の断層画像データを画像処理する画像処理装置におい
   て、 前記断層画像データからなる各断層画像が直交座標空間
   において傾いているときに、 直交座標系を前記各断層画像の非直交座標系に変換する
   座標変換を、３次元表示画像の視点としての投影面に垂
   直な投影路に対して行う投影路座標変換手段を設け、 前記各断層画像の非直交座標系を直交座標系とみなし
   て、前記投影路座標変換手段により座標変換された投影
   路を解析して、前記投影面に投影される前記３次元表示
   画像を作成することを特徴とする画像処理装置。
8. 【請求項８】 外部の撮像装置により撮像された複数枚
   分の断層画像データを画像処理する画像処理装置におい
   て、 前記断層画像データからなる各断層画像が直交座標空間
   において傾いているときに、 複数枚分の前記断層画像データから直交したボクセルを
   作成する直交ボクセル作成手段を設け、 この直交ボクセル作成手段により作成された直交ボクセ
   ルに基づいて画像作成を行うことを特徴とする画像処理
   装置。