JPH10248837A

JPH10248837A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JPH10248837A
Application number: JP9060985A
Authority: JP
Inventors: Katsuyuki Taguchi; 克行田口
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-03-14
Filing date: 1997-03-14
Publication date: 1998-09-22

Abstract

(57)【要約】【課題】高画質な画像を再構成できるＸ線ＣＴ装置を
提供する。【解決手段】画像再構成部３１は、補間処理部３３
と、所望のスライス位置のデータをフィルタ補正逆投影
法により画像再構成するフィルタ補正逆投影部３５と、
補間処理部３３およびフィルタ補正逆投影部３５に共通
に使用されるメモリ３７と、パラメータ等を記憶する情
報記憶部３９とを備えている。補間処理部３３は、収集
データ記憶装置２９に記憶されたデータのうち、スライ
ス方向のある範囲に含まれる各データに対する重み係数
を前記範囲の大きさ及びそのデータのサンプリング位置
に基づいて決定することにより、数学的に正しいフィル
タ処理を高速に実行する。

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ＣＴ装置に係
り、特に、ヘリカルスキャンにより得られたデータをス
ライス方向にフィルタ処理することにより、画像のノイ
ズを減少させることができるＸ線ＣＴ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】

（１）シングルスライスＣＴ近年、Ｘ線ＣＴ装置は、扇状のＸ線ビーム（ファンビー
ム）を発生するＸ線焦点と、ファン状あるいは直線状に
多数のチャンネル、例えば１０００チャンネルの検出素
子を１列に並べた検出器とを有するシングルスライスＣ
Ｔが主流である。

【０００３】このＸ線焦点と検出器とを被検体の周囲に
回転させ、被検体を通過したＸ線強度のデータ（投影デ
ータと称する）を収集する。１回転で例えば１０００回
投影データを収集し、このデータを基に後述の方法で画
像再構成する。尚、１回のデータ収集を１ビュー、１ビ
ューにおける１検出素子のデータを１ビーム、１ビュー
における全ビーム（全検出素子のデータ）をまとめて実
データと称する。

【０００４】（２）２つのスキャン方式Ｘ線ＣＴ装置の２つのスキャン方式について説明する。
第１のスキャン方式は、コンベンショナルスキャンであ
る。図６（ａ）に示すように目的とする断面、例えば断
面Ａの周囲を１回転させるスキャン方式である。複数の
断面、例えば断面Ａと断面Ｂの画像を得たい場合は、図
６（ａ）に示すように、まず断面Ａの周囲を１回転しな
がらデータを収集し、その後、被検体を載せた寝台、あ
るいはＸ線焦点１０１と検出器１０３を移動して断面Ｂ
と回転面を合わせる。その後、断面Ａと同様に被検体の
周囲を１回転しながらデータを収集する。従って、撮影
範囲が被検体の体軸方向（Ｚ軸方向）に広い場合、目的
とする断面が多い場合には撮影時間が長くなる。

【０００５】第２のスキャン方式は、ヘリカルスキャン
である。図６（ｂ）に示すように、Ｘ線焦点と検出器を
連続的に回転させながらその回転と同期させて寝台を被
検体の対軸方向に移動させてデータを収集するスキャン
方式である。Ｘ線焦点１０１の軌跡が被検体周囲をらせ
ん状にスキャンする。このスキャン方式によると広範囲
を高速にスキャンできる。

【０００６】尚、座標系は図７のように定義する。ＸＹ
面がコンベンショナルスキャンでスキャンする断面Ａ，
Ｂに相当し、Ｚ軸方向は被検体の対軸方向であり、シン
グルスライスＣＴではスライス方向と称される方向であ
る。

【０００７】（３）コンベンショナルスキャンの画像再
構成Ｘ線ＣＴ装置の画像再構成を簡単に説明する。コンベン
ショナルスキャンの場合は以下の３ステップから成る。

【０００８】[1] データ収集と補正コンベンショナルスキャンでデータ収集する。回転角
は、通常３６０°、１８０°＋ファン角等である。この
投影データを検出器１０３の感度、Ｘ線強度等、種々の
要因を考慮して補正し、生データを得る。

【０００９】[2] 再構成関数とのコンボリューション演
算それぞれの角度の生データと再構成関数をコンボリュー
ションする。

【００１０】[3] 逆投影演算コンボリューションデータをそのデータを収集したとき
のＸ線の通過パス上の全画素（ピクセル）に加算する。
この逆投影演算を必要な角度だけ繰り返すと、元の断面
の画像が再構成される。

【００１１】（４）ヘリカルスキャンの画像再構成図６に示した２つのスキャン方式、コンベンショナルス
キャンとヘリカルスキャンの状態を横から見たのが図８
である。横軸をスライス（Ｚ軸）方向、横軸を回転位相
（角度）とし、各データのサンプリング位置を矢印で結
んで表している。以下、このような図をスキャン図と称
する。

【００１２】図８（ａ）のコンベンショナルスキャンで
は、前述の[1] に相当する、目的とするスライス面で必
要な３６０°のデータが収集されており、前述のように
[1]〜[3] のステップによる画像再構成ができる。

【００１３】これに対して図８（ｂ）のヘリカルスキャ
ンでは、らせん状スキャンであるために目的とするスラ
イス面においては１ビューしか収集されていない。そこ
で前述の[1] の代わりに、収集した投影データを補正し
た生データをＺ軸方向に補間して必要なデータを得た
後、前述の[2] 〜[3] を行う。シングルスライスＣＴに
おける代表的な補間方法は下記（ａ），（ｂ）の２種類
である。

【００１４】（ａ）３６０°補間法３６０°補間法とは、図９（ａ）のように、目的のスラ
イス位置を挟み、かつ最も近い同位相の２ビューの実デ
ータをスライス面とサンプリング位置との距離の逆比で
線形補間する方法である。

【００１５】例えば目的とするスライス位置（スライス
面のＺ座標）をＺ＝Ｚ0 とすると、このスライス位置で
収集されたデータは位相０°における１ビューだけであ
る。そこで、例えば位相θのデータを得る場合にはスラ
イス位置の上側の実データ１と、下側の実データ２を選
択し、それぞれのデータをサンプリングしたＺ座標と目
的のスライス位置Ｚ0 の距離（Ｚ座標）の逆比で線形補
間し、補間データを得る。これを必要な全位相分繰り返
す。

【００１６】（ｂ）対向ビーム補間法仮想的なデータである対向ビームを使う方法である。図
９（ｃ）のように焦点が黒丸の位置にあるときに収集し
た実データの各々の検出素子へのビームは実線矢印のよ
うになっている。このとき、左側のビーム１と、Ｘ線焦
点が白丸の位置にあるときの点線のビームは、同じパス
を通過するビームである。この白丸からのビームを対向
ビームと称する。同様にビーム２と薄灰色からの点線の
ビーム、ビーム３と濃灰色からの点線のビームは同じパ
スを通過するビーム、対向ビームである。このように、
黒丸における全てのビームは対向するビームをもってい
る。

【００１７】そこで各ビーム毎に対応する対向ビームを
白丸、薄灰色、濃灰色の焦点位置のデータから抜き出し
て仮想的なデータ（対向データと称する）を形成し、こ
の実データと対向データで線形補間する方法が対向ビー
ム補間法である。

【００１８】ヘリカルスキャンの場合には、対向データ
のサンプリング位置は図９（ｄ）のように、ビーム毎
（チャンネル毎）に異なるが、以下では中心チャンネル
のサンプリング位置で代表させ、図９（ｂ）のように点
線で表示する。尚、ヘリカルスキャンの補間方法には、
この他にも補間に非線形な関数を用いたもの等、幾つか
提案されている。

【００１９】図９に示すように、補間に使う２つのデー
タのサンプリング位置の距離を補間間隔と称するが、補
間間隔は、３６０°補間法ではヘリカルピッチ相当、対
向ビーム補間法ではヘリカルピッチの１／２になり、対
向ビーム補間法の方が狭くなっている。ヘリカルスキャ
ンにおける実効スライス厚は、補間間隔が狭いほど薄く
なるので、対向ビーム補間法の方が薄くなる。

【００２０】（６）マルチスライスＣＴ高精細に広範囲を高速に撮影したいという要求から、検
出器列を２列、４列、８列というように複数列備えるマ
ルチスライスＣＴが提案されている。図７（ａ）は、そ
れらをＺ軸方向から見たもので、図中の円が有効視野Ｆ
ＯＶ（Field ofView ）である。図７（ｂ）は４列マル
チスライスＣＴをＺ軸に垂直な方向からＺ軸を含めて観
察したもので、Ｘ線焦点から検出器素子へ入射するＸ線
が回転中心を通過するときの（Ｘ線焦点から距離ＦＣＤ
の）Ｚ軸方向のビームの厚みを基本スライス厚Ｔとす
る。

【００２１】（７）マルチスライスＣＴにおけるヘリカ
ルスキャンマルチスライスＣＴにおけるヘリカルスキャンについて
は、特開平4-224736号公報に記載されている。マルチス
ライスＣＴにおけるヘリカルピッチＨＰは、前述のシン
グルスライスＣＴにおける基本ピッチの概念を拡張し、
検出器列数Ｎと基本スライス厚Ｔとの積、ＨＰ＝Ｎ×
Ｔ、即ち、回転中心におけるトータルスライス厚と同じ
とされている。

【００２２】以下、ヘリカルピッチを基本スライス厚で
割った値でヘリカルピッチを表現する。４列マルチスラ
イスの場合は、ピッチ４のヘリカルスキャンとなる。

【００２３】さらに、１回転当たりの寝台送りの量を回
転中心におけるトータルスライス厚より小さくし、かつ
先立つスキャンにおける検出器の軌跡と、新たなスキャ
ンにおける検出器の軌跡とが互いに重ならないように、
高密度なスキャンを行うこともできる。このようなスキ
ャンは、オーバーサンプリングスキャンと呼ばれてい
る。

【００２４】次に、第３世代マルチスライスＸ線ＣＴ装
置における従来のフィルタ補間法について説明する。

【００２５】（８）ジオメトリ定義第３世代マルチスライスＸ線ＣＴ装置のジオメトリを図
７のように、ビュー角β、チャンネル角γ、ファン角度
２×γm 、基本スライス厚Ｔを定義する。なお、ヘリカ
ルピッチＨＰ、ピッチＰは、図６（ｂ）に示した定義を
使用する。

【００２６】（９）実データと対向データのサンプリン
グ位置の式表現シングルスライスＣＴにおいて、実データと対向データ
とは図９に示す関係となっているので、ｒ(β，γ)：ビュー角β，チャンネル角γにおける実デ
ータのビームｚｒ(β)：ビュー角β，チャンネル角γにおける実デー
タのスライス位置（ｚ座標）ｔ(β，γ)：ビュー角β，チャンネル角γのビームに対
向する対向ビームｚｔ(β，γ)：ビュー角β，チャンネル角γのビームに
対向する対向ビームのスライス位置（ｚ座標）ｚｓ(β)：ビュー角βにおけるＸ線焦点のＺ座標ＨＰ（＝Ｔ×Ｐ）：ヘリカルピッチとすると、サンプリング位置ｚｒ，ｚｔは下式で表され
る。

【００２７】ｚｒ(β)＝ｚｓ(β)＝ｚｓ(０)＋β／(２
π)×ＨＰ従って、実データのスライス位置は、チャンネル角に依
存しない。一方、対向データは、

【数１】ｔ(β，γ)＝ｒ(β＋π＋２γ，−γ) ∴ｚｔ(β，γ)＝ｚｒ(β＋π＋２γ)＝ｚｓ(β＋π＋２γ) ＝ｚｒ(β)＋(π＋２γ)／(２π)×ＨＰとなっており、対向データのサンプリング位置は、チャ
ンネル角γの関数になっている。

【００２８】図１０は、あるビュー角βのサンプリング
の様子を示す図であり、横軸にチャンネル角γ、縦軸に
スライス位置（Ｚ座標）を表したものである。あるスラ
イス位置Ｚ＝Ｚ０のデータを補間するには、スライス位
置Ｚ＝Ｚ０近傍の２つのデータを使って距離の逆比で内
挿補間する。例えば図１０の場合、実データと対向デー
タとの距離ｄｚ１は、

【数２】ｄｚ１(γ)＝ｚｔ(β，γ)−ｚｒ(β)＝(π＋２γ)／(２π)×ＨＰ＝ｄｚ１(−γｍ)＋(２γ＋γｍ)／(２π)×ＨＰとなって、チャンネル角の関数となる。

【００２９】一方実データとスライス位置Ｚ＝Ｚ０との
距離ｄｚ２は、

【数３】ｄｚ２(β)＝Ｚ０−ｚｒ(β) となって、チャンネル角に依存しない。補間の式は、

【数４】ｄａｔａ(Ｚ０，β，γ) ＝ｔ(β，γ)×ｗ(β，γ)＋ｒ(β，γ)×(１−ｗ(β，
γ)) ここで、ｗ(β，γ)＝ｄｚ２(β)／ｄｚ１(β，γ) となる。従って、対向データと実データとの２点補間で
は、チャンネルごとにｄｚ１を計算する必要がある。

【００３０】（１０）マルチスライスＣＴのヘリカルス
キャンにおけるオーバーサンプリングトータルスライス厚よりヘリカルピッチを小さくしたオ
ーバーサンプリング・スキャン法によるヘリカルスキャ
ンでは、スライス方向のデータサンプリング・ピッチが
不均等になっている。例えば４列マルチスライスＣＴで
ピッチ２．５のヘリカルスキャンを行ったときの、中心
チャンネルのサンプリングを示すスキャン図は図１１の
ようになっている。

【００３１】このとき図１０と同様に、あるビュー角β
のサンプリングの様子を表すと、図１２のように複数の
検出器列のデータが複雑に組み合わさった状態が繰り返
されていることが判る。そのため、データのサンプリン
グの状態はチャンネル角γのみならず目的のスライス位
置とビュー角βにも対応して変化することになる。

【００３２】（１１）フィルタ補間法の３つの実現方式次に、フィルタ補間法の概念を図１３を参照して説明す
る。図１３は４列マルチスライスＣＴでのPitch=2.5 の
ヘリカルスキャンのスキャン図である。これは、位相θ
における目的とするスライス位置Ｚ＝Ｚ0 近傍に想定し
たある範囲のデータｄ（１），ｄ（２），…を抜き出
し、サンプリング位置通りに示したものである。リサン
プリング点数ＮはここではＮ＝１０とする。

【００３３】まず、目的のスライス位置Ｚ0 近傍の一定
の範囲にＮ個のリサンプリング点を考え、各リサンプリ
ング点におけるリサンプリングデータＶ-date(i)を、対
向ビーム補間法を用いて各リサンプリング点を挟む２つ
のデータｄ（ｊ）とｄ（ｊ＋１）の線形内挿補間で得
る。

【００３４】次いで、リサンプリングデータＶ-date(i)
を、正規化された重みＷＵ（ｉ）で重み付け加算し、目
的のスライス位置Ｚ0 における位相θのデータdate
（θ）を決定する。

【００３５】この方法では、リサンプリングデータを求
めるための補間計算の回数が多くなる代わりに、目的と
するスライス位置とリサンプリングデータのサンプリン
グ位置の相対的位置が固定化されているので、予め重み
係数を正規化することが可能である。また、図１３下図
のような用いるフィルタ形状を変えることによりスライ
ス方向の空間分解能を自由に変えることができる。

【００３６】このようなスライス方向のフィルタ補間処
理方法について、３つの方式について説明する。あるビ
ュー角βのあるチャンネル角γのデータをフィルタ処理
する場合について説明する。以下の説明では簡単のため
実データと対向データとを区別せず、スライス方向にｄ
(１)，ｄ(２)，ｄ(３)，…，ｄ(ｋ)，…，ｄ(ｎ)という
ｎ個のサンプリングデータが，ｚ(１)，ｚ(２)，ｚ
(３)，…，ｚ(ｋ)，…，ｚ(ｎ)というスライス位置（Ｚ
座標）で得られている。これをオリジナルデータと称す
る。

【００３７】（ａ）リサンプリング法この方法は、オリジナルデータから２点補間法により複
数（例えば１０点程度）の等間隔のリサンプリングデー
タを得て、このリサンプリングデータに対して所定のフ
ィルタによる重み付け加算を行う方法である。

【００３８】まず、互いに隣り合う２つのオリジナルデ
ータｄ(ｋ)とｄ(ｋ＋１)と、そのスライス位置（Ｚ座
標）ｚ(ｋ)，ｚ(ｋ＋１)とから、これらのオリジナルデ
ータのＺ座標間にあるリサンプリング点ｚr2(ｊ)(ｚ
(ｋ)≦ｚr2(ｊ)≦ｚ(ｋ＋１))のリサンプリング点デー
タｄr2(ｊ)は、

【数５】ｄr2(ｊ)＝(ｚr2(j)-ｚ(k))／(ｚ(k+1)-ｚ(k))×ｄ(k+1) ＋(ｚ(k+1)-ｚr2(j))／(ｚ(k+1)-ｚ(k))×ｄ(k) ＝ｗ1(j)×ｄ(k+1)+(1-ｗ1(j))×ｄ(k) ここで、ｗ1(j)＝(ｚr2(j)-ｚ(k))／(ｚ(k+1)-ｚ(k)) という２点補間式で得られ、このリサンプリング点デー
タを下式によって重み付け加算することによって、目的
とするフィルタ処理の結果が得られる。

【００３９】

【数６】 data(ｚ０)＝(Σ(ｗａ(ｊ)×ｄr2(ｊ)))／Σ(ｗａ(ｊ)) 以上説明したリサンプリング法におけるオリジナルデー
タのＺ座標ｚ（ｋ）とリサンプリング点のＺ座標ｚr2
（ｊ）との関係を図１４に示す。

【００４０】（ｂ）直接フィルタ法この方法は、フィルタの範囲内のオリジナルデータを直
接フィルタの重み係数で重み付け加算する。計算は簡単
であるが、（ａ）のリサンプリング法と数学的に一致せ
ず、フィルタ効果がオリジナルデータのＺ座標：ｚ(ｋ)
に依存することとなる。

【００４１】

【数７】data(ｚ０)＝(Σ(ｗｂ(ｚ(ｋ)−ｚ０)×ＯＤ
(ｋ)))／Σ(ｗｂ(ｚ(ｋ)−ｚ０)) ：ｗｂはｚ(ｋ)とｚ
０のみの関数（ｃ）リサンプリング法に基づく直接フィルタ法オリジナルデータを直接重み係数ｗｃにより重み付け加
算するが、このｗｃは、計算結果が（ａ）のリサンプリ
ング法と数学的に等価となるように、ＯＤのＺ座標分布
に合わせてフィルタの形であるｗａに変形を施して得
る。

【００４２】すなわち、オリジナルデータｄ(ｋ)および
ｄ(ｋ−１)に基づく２点補間により得られるリサンプリ
ングデータを第ｍ１から第ｍ２のリサンプリングデータ
とし、また、オリジナルデータｄ(ｋ＋１)およびｄ(ｋ)
に基づく２点補間により得られるリサンプリングデータ
を第ｎ１から第ｎ２のリサンプリングデータとした場
合、それぞれのリサンプリングデータは以下に示すよう
になる。

【００４３】

【数８】ｄr2(m1) ＝w1(m1)×d(k)+(1-w1(m1))×d(k-1) ｄr2(m1+1)＝w1(m1+1)×d(k)+(1-w1(m1+1))×d(k-1) ・・・ｄr2(m2) ＝w1(m2)×d(k)+(1-w1(m2))×d(k-1) ｄr2(n1) ＝w1(n1)×d(k+1)+(1-w1(n1))×d(k) ｄr2(n1+1)＝w1(n1+1)×d(k+1)+(1-w1(n1+1))×d(k) ・・・ｄr2(n2) ＝w1(n2)×d(k+1)+(1-w1(n2))×d(k) 従って、もしデータｄ(ｋ)に直接重み付けして、（ａ）
のリサンプリング法と等価な結果を得るためには、

【数９】ｗc(k)＝w1(m1)×wa(m1)+w1(m1+1)×wa(m1+1)+・・・+w1(m2)×wa(m2) +(1-w1(n1))×wa(n1)+(1-w1(n1+1))×wa(n1+1)+・・+(1-w1(n2))×wa(n2) ＝Σ（w1(m1)×wa(m1)）＋Σ（(1-w1(n1))×wa(n1)）のようにしてｗc(k)を全てのオリジナルデータｄ(k)に
ついて求め、下式で直接重み付け加算すればよい。

【００４４】

【数１０】data(z0)＝wc(k,dz)×d(k)／Σ(wc(k)) この計算式は、フィルタの形状（関数ｗａ）に従って複
雑な計算式になる。

【００４５】またフィルタの形状を単純な矩形として
も、有限のリサンプリング点を想定すると、そのリサン
プリング点の位置に依存して各々の重み係数ｗ１が変動
するので、依然として複雑な計算式には変わりがない。

【００４６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
従来のリサンプリング法では、計算量が多くなり、所望
のフィルタを施した画像を得るまでに長時間を要すると
いう問題点があった。

【００４７】このリサンプリング法では、２点補間の分
母である実データと対向データとの距離は、チャンネル
とビューとに依存して変化するので、重み係数ｗ１の計
算時にわり算を毎回実行する必要が生じることも計算時
間を長くする要因である。

【００４８】また、直接フィルタ法では、計算量が少な
く、高速に計算を行うことができるが、オリジナルデー
タの位置とフィルタ後の求めるデータの位置との相対的
な位置関係によってフィルタ効果が全く異なり、数学的
に正しくないフィルタリングとなるという問題点があっ
た。

【００４９】例えば、図１５に示すように、オリジナル
データが収集されたサンプリングピッチが不均等であ
り、領域Ａにおいてサンプリング数が多くなっているケ
ースでは、フィルタ結果に対する領域Ａのデータの比重
が大きくなってしまう。

【００５０】さらに、リサンプリング法に基づく直接フ
ィルタ法は、数学的に正しいフィルタリング結果が比較
的高速に得ることができるが、重み係数ｗ１の計算式が
非常に複雑となるという問題点があった。また、スライ
ス方向のサンプリング情報を失わないためにリサンプリ
ング点を増加させると、さらにその計算が複雑になって
しまう。

【００５１】以上の問題点に鑑み本発明の目的は、数学
的に正しいフィルタ補間を単純な計算式で実行でき、ス
ライス方向のサンプリング情報を失わないフィルタ処理
を、高速に実行することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供す
ることである。

【００５２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、被検体に向けてＸ線ビームを曝射するＸ線
ビーム発生源と、このＸ線ビーム発生源から曝射された
Ｘ線ビームを検出する検出器列を有するＸ線検出手段
と、前記被検体が載置される寝台をこの被検体の体軸方
向に移動させる寝台移動手段と、を備えて成り、前記Ｘ
線ビーム発生源を被検体の回りに回転させながらＸ線ビ
ームを曝射させるとともに、被検体を体軸方向に移動さ
せて、被検体を螺旋状にスキャンするＸ線ＣＴ装置にお
いて、前記螺旋状スキャンにより得られた複数のデータ
のうち、スライス方向のある範囲に含まれる第１のデー
タ群に対して所定のフィルタ形状に従って重み付け加算
を行う際に、前記第１のデータ群の各データに対する重
み係数を前記範囲の大きさ及びそのデータのサンプリン
グ位置に基づいて決定することを要旨とするＸ線ＣＴ装
置である。

【００５３】また、本発明においては、前記重み付け加
算は、前記第１のデータ群から第１の重み付け加算によ
り第２のデータ群を得るリサンプリング処理と、第２の
データ群に対して前記所定のフィルタ形状により第２の
重み付け加算を行うフィルタ処理とを想定し、前記第２
のデータ群をスライス方向に無限小ピッチで並ぶ無数の
データ群として前記重み付け加算の重み係数を計算する
ことができる。

【００５４】また、本発明においては、前記所定のフィ
ルタ形状は、矩形とすることができる。

【００５５】

【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明に係るＸ線
ＣＴ装置の概略構成を示すシステム構成図である。同図
において、第１実施形態のＸ線ＣＴ装置１０は、システ
ム制御部１１と、架台・寝台制御部１３と、寝台移動部
１５と、Ｘ線制御装置１７と、高電圧発生装置１９と、
Ｘ線ビーム発生源２１と、検出器２３と、回転架台２５
と、データ収集部２７と、収集データ記憶装置２９と、
画像再構成部３１と、表示部４１とを有している。

【００５６】システム制御部１１は、図示しいない入力
装置を用いて入力されたスライス厚、回転速度等のヘリ
カルスキャン条件の内、回転速度とスライス厚とファン
角等を架台・寝台制御信号として架台・寝台制御部１３
に対して出力する。また、システム制御部１１は、Ｘ線
ビーム発生を制御するＸ線ビーム発生制御信号をＸ線制
御装置１７に対して出力する。

【００５７】また、システム制御部１１は、Ｘ線ビーム
の検出のタイミングを示す検出制御信号をデータ収集部
２７に対して出力する。また、システム制御部１１は、
データ収集のためのデータ収集制御信号をデータ収集部
２７に対して出力する。さらに、システム制御部１１
は、補間方法やフィルタ形状等を示す制御信号を画像再
構成部３１に対して出力する。

【００５８】架台・寝台制御部１３は、システム制御部
１１により出力された架台、寝台制御信号を基に回転架
台２５を回転させると共に、寝台移動信号を寝台移動部
１５に対して出力する。寝台移動部１５は、架台・寝台
制御部１３により出力された寝台移動信号を基に、回転
架台２５の１回転当たりの寝台１５ａの移動量を求め、
この移動量で寝台１５ａを移動させる。

【００５９】Ｘ線制御装置１７は、システム制御部１１
により出力されたＸ線ビーム発生制御信号を基に、高電
圧発生装置１９による高電圧発生のタイミングを制御す
る。高電圧発生装置１９は、Ｘ線ビームを曝射させるた
めの高電圧をＸ線制御部１７からの制御信号に従ってＸ
線ビーム発生源２１に供給する。

【００６０】Ｘ線ビーム発生源２１は、高電圧発生装置
１９から供給された高電圧によってＸ線ビームを曝射す
る。検出器２３は、Ｘ線ビーム発生源２１から曝射さ
れ、被検体を透過したＸ線ビームを検出する。

【００６１】回転架台２５は、Ｘ線ビーム発生源２１と
検出器２３とを保持する。また、回転架台２５は、図示
しない架台回転機構により、Ｘ線ビーム発生源２１と検
出器２３との中間点を通る回転軸を中心にして回転され
る。

【００６２】データ収集部２７は、検出器２３により検
出されたＸ線ビーム（実際には検出信号）を、システム
制御部１１により出力されたデータ収集制御信号に対応
させて収集する。

【００６３】収集データ記憶装置２９は、データ収集部
２７によって収集されたＸ線ビーム検出信号を記憶し、
必要に応じて画像再構成部３１へ供給する。

【００６４】画像再構成部３１は、収集データ記憶装置
２９に記憶されたデータに基づいて所望のスライス位置
のデータを補間により計算し、この補間結果を使用して
画像を再構成するものである。

【００６５】このため、画像再構成部３１は、対向ビー
ム補間などの補間処理および所望のスライス位置近傍の
データにフィルタ処理を施して所望のスライス位置のデ
ータを得る補間処理部３３と、所望のスライス位置のデ
ータをフィルタ補正逆投影法により画像再構成するフィ
ルタ補正逆投影部３５と、補間処理部３３およびフィル
タ補正逆投影部３５に共通に使用されるメモリ３７と、
パラメータ等を記憶する情報記憶部３９とを備えてい
る。

【００６６】表示部４１は、画像再構成部３１により再
構成された画像を図示しないモニタ上に表示する。

【００６７】次に、Ｘ線ＣＴ装置１０におけるフィルタ
補間処理動作の第１の実施形態を説明する。第１の実施
形態において、フィルタの形状は、フィルタ幅ＦＷに含
まれる区間の重み係数が一様でかつフィルタ幅ＦＷに含
まれない区間の重み係数が０である矩形フィルタとす
る。そして、オリジナルデータに対し無限小のサンプリ
ングピッチによる無数のリサンプリング点を想定し、重
み付け加算（Σ）を積分（∫）に変換して計算する。

【００６８】データ収集後、ヘリカル補間と画像再構成
は、次の（１）から（５）に記載する手順により行われ
る。

【００６９】（１）補間処理部３３は、システム制御部
１１から目的とするスライス位置Ｚｃ、フィルタ処理に
用いられるフィルタ形状（矩形）、フィルタ幅（ＦＷ）
などの情報を入力する。

【００７０】（２）補間処理部３３は、目的とするスラ
イス位置Ｚｃにおいて、フィルタ幅ＦＷのフィルタ処理
を行うために必要な複数のオリジナルデータ、ｄ１、ｄ
２、…、ｄ９のサンプリング位置（Ｚ座標）情報、ｚ
１、ｚ２、…、ｚ９を決定し、そのデータが収集データ
記憶装置２９に記憶されているデータアドレスａｄｒ
１，ａｄｒ２，…，ａｄｒ９を発生させる。このサンプ
リング位置情報は、テーブルのような情報記憶部３９か
ら入力してもよい。データ数は、９として説明したが、
これに限定されない。

【００７１】（３）補間処理部３３は、データアドレス
ａｄｒ１，ａｄｒ２，…，ａｄｒ９に従って、データを
読み込む。対向データの生成が必要な場合には、必要な
実データを読み込んで、所定の重み付け加算によって対
向データを生成する。

【００７２】（４）補間処理部３３は、後述する計算式
に従う補間処理により補間データdata（Ｚｃ）を得て、
フィルタ補正逆投影部３５に補間データを渡す。

【００７３】（５）フィルタ補正逆投影部３５は、フィ
ルタ補正逆投影法によって画像再構成を行い、表示部４
１に出力する。

【００７４】次に、（４）の補間処理の詳細を説明す
る。スライス方向に図２に示すようなサンプリングが得
られているものとする。データｄ１〜ｄ９を分類し、フ
ィルタ幅ＦＷの両端の外側のデータｄ１およびｄ９と、
フィルタ幅ＦＷの内側でかつ境界に最も近いデータｄ２
およびｄ８と、その内側のデータｄ３〜ｄ７と、それぞ
れの場合について説明する。

【００７５】（ａ）ｄ３〜ｄ７の場合例えば、第３番目のデータｄ３に対する重み係数ｗ３
は、仮想的なリサンプリング点がＺ２とＺ３との間にあ
るcase-Ａと、Ｚ３とＺ４との間にあるcase-Ｂの２つの
場合に分けられる。変数ｔとｓとによって、 case-Ａの
２点補間の重み係数はｔ／（Ｚ３−Ｚ２）、 case-Ｂの
ときは［１−ｓ／（Ｚ４−Ｚ３）］で表される。従っ
て、各々を該当する区間だけ積分し、この積分結果をフ
ィルタ幅ＦＷで割って正規化すればｗ３が求められる。
これを式（１）に示す。

【００７６】

【数１１】同様に、ｄ４〜ｄ７までのデータに対する重み係数ｗ４
〜ｗ７は、変数ｔとｓの基準点（ゼロ点）をずらして考
えればよいので、式（２）となる。

【００７７】

【数１２】（ｂ）ｄ１とｄ９の場合上と同様に、データが関連する範囲だけ積分して、式
（３）が得られる。

【００７８】

【数１３】（ｃ）ｄ２とｄ８の場合上と同様に、データが関連する範囲だけ積分して、式
（４）が得られる。

【００７９】

【数１４】ここで得られた重み係数ｗ１，ｗ２，…，ｗ９は、既に
正規化してあるので、その総和は、次の式（５）に示す
ように１となる。

【００８０】

【数１５】式（１）〜式（４）で得られた重み係数を用いて、フィ
ルタ形状が矩形の場合のフィルタ処理で、スライス位置
Ｚ＝Ｚｃにおける補間データｄ（Ｚｃ）は、次の式
（６）によって得られる。

【００８１】

【数１６】これを必要なビュー角（例えば、３６０°あるいは、１
８０°＋２γｍ）の範囲について繰り返して補間データ
を得る。これらの補間データを使用してフィルタ補正逆
投影部３５は、フィルタ補正逆投影法によって画像再構
成を行い、表示部４１に出力する。

【００８２】以上の補間データの計算に際して、本発明
では、無限小のピッチで並ぶ無数のリサンプリング点を
想定し、積分式によって直接フィルタ処理の重み係数を
決定したので、数学的に正しくフィルタ形状を反映した
補間を高速に行うことができ、短時間で高画質な再構成
画像を得ることができる。

【００８３】上記第１の実施形態では、リサンプリング
法は２点補間法を想定したが、これに限定されず、非線
形補間でもよいし、３点以上の線形あるいは非線形の補
間でもよい。

【００８４】また、Ｘ線ビームを検出する検出器列数も
４列に限らず、１列でも何列でもよい。さらに、第４世
代のＸ線ＣＴ装置や第５世代のＸ線ＣＴ装置にも本発明
を適用できることは明らかである。

【００８５】次に、図３に示すようにフィルタ幅ＦＷに
含まれるデータ数が少ない場合の重み係数について説明
する。

【００８６】図３（ａ）は、フィルタ幅ＦＷに２つのデ
ータｄ２およびｄ３のＺ座標しか含まれない場合を示
す。このときには、ｄ１とｄ４を（ｂ）の場合として式
（３）に従って重み係数を計算し、ｄ２とｄ３を（ｃ）
の場合として式（４）に従って計算すればよい。

【００８７】図３（ｂ）は、フィルタ幅ＦＷに唯１つの
データｄ２のＺ座標しか含まれない場合を示す。このと
きには、ｄ１とｄ３を（ｂ）の場合として式（３）に従
い、ｄ２は次の式（７）による。

【００８８】（ｄ）ｄ２の場合

【数１７】図３（ｃ）は、フィルタ幅ＦＷに１つのデータのＺ座標
も含まれない場合を示す。言い換えれば、２つのデータ
ｄ１とｄ２との間にフィルタ幅ＦＷが入る場合である。
このときには、単なる２点補間と同じになり、式（８）
および（９）で示される。

【００８９】（ｅ）ｄ１とｄ２に対する重み係数

【数１８】次に、フィルタ形状を矩形以外の一般的な形状を対称と
した第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と異な
るのは、補間再構成の処理（４）だけであるので、重複
する説明は省略する。

【００９０】第２の実施形態において、一例としてフィ
ルタ形状が図４に示す二等辺三角形である場合、そのフ
ィルタ形状は、フィルタの中心Ｚ座標（Ｚｃ）に対する
変位をｄｚとしたとき、次の式（１０）により表現され
る。

【００９１】

【数１９】このフィルタを正規化して、その面積を１とすると、フ
ィルタ幅ＦＷとフィルタの高さＡとは次の式（１１）の
関係を満たす。

【００９２】

【数２０】ここでＡをフィルタ幅ＦＷで表現した値を代入すると、
式（１０）は式（１２）となる。

【００９３】

【数２１】図４のようにデータがサンプリングされている場合に
は、各データに対するそれぞれの重み係数は、（ａ）ｄ３、ｄ４、ｄ５の場合、次に示す式（１３）な
いし（１５）となる。

【数２２】詳しい式変形は省略するが、式（１４）に示したように
積分を計算した形で重み係数を記憶しておけば、高速な
フィルタ補間処理を行うことができる。ｄｊに対する重
み係数ｗｊを示す一般式（１５）も同様に、各データの
サンプリング位置の関数となる。

【００９４】また、フィルタ形状がＵflt(dz) で正規化
されて定義されている場合、一般的には、次に示す式
（１６）ないし（２０）によって重み係数を求めればよ
い。例えば、９個のオリジナルデータがフィルタ処理に
関係する場合、次に示すようになる。

【００９５】（ａ）ｄ３〜ｄ７の場合

【数２３】（ｂ）ｄ１とｄ２の場合

【数２４】（ｃ）ｄ２とｄ８の場合

【数２５】以上の各式により重み係数を得た後の処理は、第１の実
施形態と同様である。すなわち、必要なビュー角（例え
ば、３６０°あるいは、１８０°＋２γｍ）の範囲につ
いて繰り返して補間データを得て、これらの補間データ
を使用してフィルタ補正逆投影部３５は、フィルタ補正
逆投影法によって画像再構成を行い、表示部４１に出力
する。

【００９６】図５は、従来のリサンプリング法と本発明
のＸ線ＣＴ装置によるフィルタ補間法とを概念的に対比
した図である。リサンプリング法で用いる固定した形状
Ｗｔを持つフィルタを、本発明では、原データの不均等
ピッチを反映したＷ（Ｎ）という変動フィルタに変換し
て、重み付け加算を行っている。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、実
データおよびまたは対向データからなるオリジナルデー
タについて、スライス方向に所定の形状のフィルタを作
用させるフィルタ補間処理を行う際に、スライス方向の
ある範囲に含まれる第１のデータ群の各データに対する
重み係数を前記範囲の大きさ及びそのデータのサンプリ
ング位置に基づいて決定することにより、数学的に正し
いフィルタ処理を高速に実行することができ、データ収
集から再構成画像を表示するまでの時間を大幅に短縮す
るという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すシステ
ム構成図である。

【図２】フィルタ幅ＦＷのフィルタと複数のデータｄ１
ｄ９のＺ軸上の位置関係を説明するとともに、パラメー
タａ，ｂ，ｓ，ｔ，ｕを説明する図である。

【図３】フィルタ幅ＦＷに含まれるデータ数が少ない場
合を説明する図である。

【図４】フィルタ形状が三角フィルタの場合の実施の形
態を説明する図である。

【図５】リサンプリング法と本発明のＸ線ＣＴ装置によ
るフィルタ補間法とを対比した図である。

【図６】コンベンショナルスキャン（ａ）およびヘリカ
ルスキャン（ｂ）のそれぞれのデータ収集法を説明する
図である。

【図７】第３世代マルチスライスＸ線ＣＴ装置のジオメ
トリを示す図である。

【図８】コンベンショナルスキャン（ａ）およびヘリカ
ルスキャン（ｂ）のそれぞれのデータ収集と再構成目的
のスライス位置との関係を説明する図である。

【図９】３６０°補間法と対向ビーム補間法を説明する
図である。

【図１０】あるビュー角βのサンプリングの様子を、横
軸にチャンネル角γ、縦軸にスライス位置Ｚをとったサ
イノグラム上に示した図である。

【図１１】４列マルチスライスＸ線ＣＴ装置によるピッ
チ２．５の高密度サンプリングの様子を示す図である。

【図１２】４列マルチスライスＸ線ＣＴ装置によるピッ
チ２．５の高密度サンプリングにおけるビュー角βのサ
ンプリングの様子を示す図である。

【図１３】データ・重み付け処理によるフィルタ補間法
の概念を説明する図である。

【図１４】ビュー角β、チャンネル角γにおけるスライ
ス方向（Ｚ軸方向）のデータサンプリングを説明する図
である。

【図１５】サンプリングピッチが不均等の場合の問題点
を説明する図である。

【符号の説明】

１０…Ｘ線ＣＴ装置、１１…システム制御部、１３…架
台・寝台制御部、１５…寝台移動部、１７…Ｘ線制御装
置、１９…高電圧発生装置、２１…Ｘ線ビーム発生源、
２３…検出器、２５…回転架台、２７…データ収集部２
７、２９…収集データ記憶装置、３１…画像再構成部、
３３…補間処理部、３５…フィルタ補正逆投影部、３７
…メモリ、３９…情報記憶部、４１…表示部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検体に向けてＸ線ビームを曝射するＸ
線ビーム発生源と、このＸ線ビーム発生源から曝射されたＸ線ビームを検出
する検出器列を有するＸ線検出手段と、前記被検体が載置される寝台をこの被検体の体軸方向に
移動させる寝台移動手段と、を備えて成り、前記Ｘ線ビーム発生源を被検体の回りに回転させながら
Ｘ線ビームを曝射させるとともに、被検体を体軸方向に
移動させて、被検体を螺旋状にスキャンするＸ線ＣＴ装
置において、前記螺旋状スキャンにより得られた複数のデータのう
ち、スライス方向のある範囲に含まれる第１のデータ群
に対して所定のフィルタ形状に従って重み付け加算を行
う際に、前記第１のデータ群の各データに対する重み係数を前記
範囲の大きさ及びそのデータのサンプリング位置に基づ
いて決定することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】前記重み付け加算は、前記第１のデータ
群から第１の重み付け加算により第２のデータ群を得る
リサンプリング処理と、第２のデータ群に対して前記所
定のフィルタ形状により第２の重み付け加算を行うフィ
ルタ処理とを想定し、前記第２のデータ群をスライス方
向に無限小ピッチで並ぶ無数のデータ群として前記重み
付け加算の重み係数を計算することを特徴とする請求項
１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】前記所定のフィルタ形状は、矩形である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線
ＣＴ装置。