JPWO2006028085A1 - Ｘ線ｃｔ装置、画像処理プログラム、及び画像処理方法 - Google Patents

Abstract

被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源に対向して配置され、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出して前記被検体のＸ線画像データを出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を、所定の角度毎に回転移動させる回転手段と、前記所定の角度毎に、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の空間位置の変位量を算出し、前記Ｘ線画像データに対して前記変位量に基づいた位置修正をするための空間変位量補正情報を生成する空間変位量補正情報生成手段と、前記空間変位量補正情報に基づいて前記Ｘ線画像データを位置修正し、位置修正後の前記Ｘ線画像データに基づいて画像再構成演算を行い、前記被検体のＸ線ＣＴ像を生成する画像再構成手段と、を備えることを特徴とする。

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置に係り、特に、２次元Ｘ線検出器による回転撮影データから３次元的Ｘ線ＣＴ像を再構成するのに有効な技術に関するものである。本出願は、日本国特許法に基づく特許出願特願第２００４―２６２６７１号に基づくパリ優先権主張を伴う出願であり、特願第２００４―２６２６７１号の利益を享受するために参照による援用を受ける出願である。

従来のコーンビームＸ線ＣＴ装置は、Ｘ放射状のＸ線を被写体に照射するＸ線源と該Ｘ線源に対向配置され被写体を透過した透過Ｘ線強度画像を撮影する撮像手段とを備える撮影系と、該撮影系を被写体の周囲に回転させる回転手段と、透過Ｘ線強度画像から被写体の再構成像を再構成する再構成手段と、撮影系の回転中心軸を透過Ｘ線強度画像上に投影した位置である回転中心軸投影位置を変化させる回転中心軸投影位置設定手段とを具備し、回転中心軸投影位置設定手段が設定した回転中心軸投影位置を用いて再構成した再構成像のコントラストに基づいて、撮影系の回転中心軸投影位置を推定し、推定された回転中心軸投影位置で再構成された再構成像から前記被写体のＸ線断層像又は／及びＸ線３次元像を生成し、そのＸ線断層像又は／及びＸ線３次元像を表示する。（例えば、特許文献１）
上記特許文献1では、Ｘ線源−２次元Ｘ線検出器の空間位置が変位しない前提での撮影系の回転中心軸投影位置が推定されている。
特開２０００-２０１９１８号公報。

しかしながら、上記特許文献1では、回転撮影中にＸ線源−２次元Ｘ線検出器の空間位置が重力や遠心力の影響により変位するＸ線ＣＴ装置（例えば、Ｃ型アームのＸ線ＣＴ装置）に対して３次元的Ｘ線ＣＴ像を正確に結像させるための手法について配慮されていない。

本発明の目的は、Ｘ線源−２次元Ｘ線検出器の空間位置が回転によって変位するＸ線ＣＴ装置においても、３次元的Ｘ線ＣＴ像を結像することが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

本発明のＸ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源に対向して配置され、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出して前記被検体のＸ線画像データを出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を、所定の角度毎に回転移動させる回転手段と、前記所定の角度毎に、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の空間位置の変位量を算出し、前記Ｘ線画像データに対して前記変位量に基づいた位置修正をするための空間変位量補正情報を生成する空間変位量補正情報生成手段と、前記空間変位量補正情報に基づいて前記Ｘ線画像データを位置修正し、位置修正後の前記Ｘ線画像データに基づいて画像再構成演算を行い、前記被検体のＸ線ＣＴ像を生成する画像再構成手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る画像処理プログラムは、Ｘ線ＣＴ装置に備えられたＸ線源及び前記Ｘ線検出器を所定の角度毎に回転させたときに生じる前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の空間位置の変位量を算出して、前記Ｘ線ＣＴ装置から取得したＸ線画像データに対して前記変位量に基づいた位置修正をするための空間変位量補正情報を生成する空間変位量補正情報生成ステップと、前記Ｘ線ＣＴ装置が被検体を撮影して得たＸ線画像データを読み込む読込ステップと、前記空間変位量補正情報に基づいて前記Ｘ線画像データを位置修正し、そのＸ線画像データに基づいて画像再構成演算を行い、前記被検体のＸ線ＣＴ像を生成する画像再構成ステップと、前記Ｘ線ＣＴ像を表示する表示ステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、本発明に係る画像処理方法は、Ｘ線ＣＴ装置に備えられたＸ線源及び前記Ｘ線検出器を所定の角度毎に回転させたときに生じる前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の空間位置の変位量を算出して、前記Ｘ線ＣＴ装置から取得したＸ線画像データに対して前記変位量に基づいた位置修正をするための空間変位量補正情報を生成する空間変位量補正情報生成ステップと、前記Ｘ線ＣＴ装置が被検体を撮影して得たＸ線画像データを読み込む読込ステップと、前記空間変位量補正情報に基づいて前記Ｘ線画像データを位置修正し、そのＸ線画像データに基づいて画像再構成演算を行い、前記被検体のＸ線ＣＴ像を生成する画像再構成ステップと、前記Ｘ線ＣＴ像を表示する表示ステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、Ｘ線源−２次元Ｘ線検出器の空間位置が変位するＸ線ＣＴ装置においても３次元的Ｘ線ＣＴ像を結像することができる。

本発明を適用したＣ型アーム方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１の概略構成を示すブロック図である。 画像歪み補正テーブルの生成に使用されるホールチャート１８を示す概念図である。 ワイヤー状ファントム５０が、ファントム保持体５０ａを用いて寝台１７上に載置され、回転撮影される状態を説明するための概念図である。 図３のファントムを寝台に載置した状態を示す概念図である。 ２次元Ｘ線検出器１２で収集されたワイヤー状ファントム５０のファントム投影像３５を示す模式図である。 本発明の実施の形態における幾何学パラメータ計算手段３００が、幾何学パラメータ計算処理を行う手順を示すフローチャートである。 回転中心軸の投影が＋ｕ方向に誤差を持つ場合のワイヤー再構成断面像について示した図である。 回転中心軸の投影が−ｕ方向に誤差を持つ場合のワイヤー再構成断面像について示した図である。 回転中心軸投影位置決定手段３５０が、回転中心軸投影位置を決定する手順を示すフローチャートである。 Ｘ線源−２次元Ｘ線検出器の空間変位が残る場合のワイヤー再構成断面像を示す模式図である。 空間変位量補正情報生成手段３８０が、空間変位量補正情報を生成する手順を示すフローチャートである。 空間変位量補正情報を生成するための幾何学的計算を説明するための概念図である。 回転中心軸投影位置とＸ線源−２次元Ｘ線検出器の空間変位量の補正が完了し、ワイヤー再構成断面像が１点に結像した状態を示す模式図である。 本発明の第二の実施形態を説明するためのブロック図である。 本発明の第二の実施形態を説明するための概念図であって、寝台１７の裏面にコントラストの高いワイヤー線７０が固定されている状態を示す。 本発明の第二の実施形態における位置合わせ再構成手段４００が、位置合わせ再構成処理を行う手順を示すフローチャートである。 図１６に示された一処理であるワイヤー抽出処理の詳細な手順を示すフローチャートである。 本発明を適用したＣ型アーム方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｂであって、ＤＳＡに適用したコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｂの概略構成を示すブロック図である。 本発明の第三の実施形態における位置合わせＤＳＡ再構成手段５００が、位置合わせＤＳＡ再構成処理を行う手順を示す、第一のフローチャートである。 本発明の第三の実施形態における位置合わせＤＳＡ再構成手段５００が、位置合わせＤＳＡ再構成処理を行う手順を示す、第二のフローチャートである。 本発明を適用したＣ型アーム方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｃであって、ＦＰＤを用いた２次元Ｘ線検出器を備えたコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｃの概略構成を示すブロック図である。

符号の説明

１…コーンビームＸ線ＣＴ装置、１０…撮影部、１１…Ｘ線源、１１ｔ…Ｘ線管、１１ｃ…コリメータ、１２…２次元Ｘ線検出器、１２ｉ…Ｘ線イメージインテンシファイア、１２ｃ…テレビカメラ、１２ｆ…フラットパネルディテクター（ＦＰＤ）、１３…Ｃ型アーム、１４…Ｃ型アーム保持体、１５…天井支持体、１６…天井レール、１７…寝台、１８…ホールチャート、１８ｈ…ホール、２０…制御演算部、３０…回転軌道面（ミッドプレーン）、３１…回転中心軸、３２…回転中心、３３…回転中心軸のＸ線入射面への投影、３５…ファントム投影像、４０…被検体、５０…ワイヤー状ファントム、５０ａ…ファントム保持体、５１…幾何学的に正しいワイヤー投影位置、５２…シフトしたワイヤー投影位置、５３…ワイヤー再構成像、５４…回転中心軸の投影が＋ｕ方向に誤差を持つ場合のワイヤー再構成断面像、５５…回転中心軸の投影が−ｕ方向に誤差を持つ場合のワイヤー再構成断面像、５６…Ｘ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位が残る場合のワイヤー再構成断面像、５６ａ…基準ワイヤー再構成像、５７…ワイヤー再構成点を固定した後の再構成断面像、６５…変位量、７０…患者ベッドの裏側に配置した高コントラストのワイヤー線、８０…表示装置、９０…入力装置、１００…撮影部制御手段、１０１…撮影系回転制御手段、１０２…撮影系位置制御手段、１０３…Ｘ線照射制御手段、１０４…寝台制御手段、１０５…検出系制御手段、１１０…画像収集手段、２００…再構成手段、２０１…前処理手段、２０２…画像歪み補正手段、２０３…フィルタリング手段、２０４…逆投影手段、２１０…画像表示手段、３００…幾何学パラメータ計算手段、３２０…画像歪み補正テーブル生成手段、３３０…画像歪み補正テーブル格納手段、３５０…回転中心軸投影位置決定手段、３８０…空間変位量補正情報生成手段、３９０…空間変位量補正情報格納手段、４００…位置合わせ再構成手段、４１０…ワイヤー抽出手段、５００…位置合わせＤＳＡ再構成手段、５４０…差分手段

以下、添付図面に従って本発明に係るＸ線ＣＴ装置の好ましい実施の形態について詳説する。
＜第一実施形態＞
図１は、本発明を適用したＣ型アーム方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置１であって、Ｘ線イメージインテンシファイア１２ｉと、Ｘ線イメージインテンシファイア１２ｉによる可視光像を撮影するテレビカメラ１２ｃとからなるＸ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図である。図２は、画像歪み補正テーブルの生成に使用されるホールチャート１８を示す概念図である。

図１及び図１ａのコーンビームＸ線ＣＴ装置１は、被検体４０に対してＸ線を照射し、被検体４０のＸ線透過画像を撮影してＸ線画像データを得る撮影部１０と、撮影部１０の各構成要素を制御したり、Ｘ線画像データに基づいて被検体４０の３次元的Ｘ線ＣＴ像を再構成したりする制御演算部２０とを備える。また、画像を表示する表示装置８０と、表示装置８０に表示された画像の位置を移動するための指示を入力するためのトラックボールやマウスからなる入力装置９０とを備える。

（撮影部１０）
撮影部１０は、被検体４０を載せる寝台１７と、寝台１７に載せられた被検体４０にＸ線を照射するＸ線源１１と、Ｘ線源１１に対向する位置に設置され、被検体４０を透過したＸ線を検出することによりＸ線画像データを出力する２次元Ｘ線検出器１２と、Ｘ線源１１及び２次元Ｘ線検出器１２を機械的に接続するＣ型アーム１３とを備える。また撮影部１０は、Ｃ型アーム１３を保持するＣ型アーム保持体１４と、Ｃ型アーム保持体１４を天井に取り付ける天井支持体１５と、天井支持体１５を図１の状態で、前後左右の２次元方向に移動可能に支持する天井レール１６とを備える。

Ｘ線源１１は、Ｘ線を発生するＸ線管１１ｔと、Ｘ線管１１ｔからのＸ線照射の方向を円錐または四角錐状に制御するコリメータ１１ｃとを備える。

２次元Ｘ線検出器１２は、Ｘ線透過像を可視光像に変換するＸ線イメージインテンシファイア１２ｉと、Ｘ線イメージインテンシファイア１２ｉによる可視光像を撮影するテレビカメラ１２ｃとを備える。なお図１のＸ線ＣＴ装置、２次元Ｘ線検出器１２は、Ｘ線イメージインテンシファイア１２ｉ及びテレビカメラ１２ｃを備えるが、第四実施形態に記載したように、２次元Ｘ線検出器１２は、ＴＦＴ素子を用いるフラットパネルディテクター（ＦＰＤ）等に置き換えてもよい。

上記Ｃ型アーム１３は、被検体４０の撮影に際して、所定の投影角度毎に回転中心軸３１を中心として回転移動する。これにより、上記Ｘ線源１１及び２次元Ｘ線検出器１２は、ほぼ同一の円軌道上で回転移動しながら、Ｘ線撮影を行う。この回転移動については、画像再構成演算に使用される幾何学パラメータが存在する。すなわち、Ｃ型アーム１３が回転移動することにより、Ｘ線源１１と２次元Ｘ線検出器１２とが描く円軌道を含む面である回転軌道面（ミッドプレーン）３０と、回転中心軸３１、及び回転中心軸３１と回転軌道面３０との交点である回転中心３２である。

これらの幾何学パラメータは、原理的には、撮影部１０の設計データから定まるが、実際的には撮影部１０の制作誤差や部材の変形に起因して、個々のコーンビームＸ線ＣＴ装置１に固有の値となる。

（制御演算部２０）
制御演算部２０は、撮影部１０を制御する撮影部制御手段１００と、撮影部１０が出力したＸ線画像データを収集して格納する画像収集手段１１０と、収集されたＸ線画像データに基づいて３次元的Ｘ線ＣＴ像を再構成する再構成手段２００と、撮影部１０の機械的製作上の誤差を数値的に表わし、再構成手段２００における３次元再構成の際に補正データとして用いる幾何学パラメータを求めるための幾何学パラメータ計算手段３００とを備える。更に、再構成手段２００で生成した３次元的Ｘ線ＣＴ像を表示する画像表示手段２１０を備える。

撮影部制御手段１００は、Ｃ型アーム１３が、回転中心軸３１の回りを回転する（以下、「プロペラ回転」という。）回転移動を制御する撮影系回転制御手段１０１と、天井支持体１５の天井レール１６上での位置を制御してＣ型アーム１３の被検体４０に対する位置を２次元的に制御する撮影系位置制御手段１０２とを備える。更に撮影部制御手段１００は、Ｘ線管１１ｔに流す管電流のＯＮ、ＯＦＦ等を制御するＸ線照射制御手段１０３と、寝台１７の位置を制御して被検体４０の位置を調整するための寝台制御手段１０４と、２次元Ｘ線検出器１２によるＸ線透過像の撮影を制御する検出系制御手段１０５とを備える。

（再構成手段２００）
再構成手段２００は、前処理手段２０１と、画像歪み補正手段２０２と、フィルタリング手段２０３と、逆投影手段２０４とを備える。

前処理手段２０１は、画像収集手段１１０が収集したＸ線画像データをＸ線吸収係数の分布像に変換するための手段である。本実施の形態では、まず、被検体４０及び寝台１７を撮影視野内に配置しない状態で予め撮影された空気のＸ線透過像の各画素データに対して自然対数変換演算を施す。次に被検体４０を寝台１７に載せた状態で撮影したＸ線透過像の各画素データに対して自然対数変換演算を施す。上記２つのＸ線透過画像の差分を取ることにより、被検体４０及び寝台１７のＸ線吸収係数の分布像を得る。

画像歪み補正手段２０２は、前処理手段２０１が生成したＸ線吸収係数の分布像の画像歪みを補正する。この画像歪みは、Ｘ線イメージインテンシファイア１２ｉによってＸ線透過像を可視光像に変換する際に生ずる画像歪みであり、後述する画像歪み補正テーブル格納手段３３０により格納されている画像歪み補正テーブルを用いて、前処理手段２０１で得られたＸ線吸収係数の分布像の画像歪みを補正する。

フィルタリング手段２０３は、Ｘ線ＣＴ画像再構成におけるフィルタリング処理を行う。

逆投影手段２０４は、フィルタリング処理後のＸ線画像データに基づいて逆投影演算を行い、３次元的Ｘ線ＣＴ像を生成する。逆投影手段２０４は、フィルタリング処理後の各々のＸ線画像データ（各投影角度から撮影したＸ線画像データ）に対し、空間変位量補正情報に基づいてＸ線源とＸ線検出器との空間変位量を補正をする。次に、逆投影手段２０４は、各々のＸ線画像データに基づく投影像を生成する。そして、逆投影手段２０４は、この投影像を逆投影演算してＸ線ＣＴ像を生成する。

また、逆投影手段２０４は、フィルタリング処理後の各々のＸ線画像データから投影像を生成する。次に、逆投影手段２０４は、この投影像に対して空間変位量補正情報に基づいてＸ線源とＸ線検出器との空間変位量を補正する。そして、逆投影手段２０４は、補正後の投影像を逆投影演算してＸ線ＣＴ像を生成してもよい。

（幾何学パラメータ計算手段３００）
幾何学パラメータ計算手段３００は、再構成手段２００で画像再構成を行う際に必要となる幾何学パラメータを算出する手段である。幾何学パラメータ計算手段３００が扱う幾何学パラメータは、回転軌道面３０と、回転中心軸３１と、Ｘ線イメージインテンシファイア１２ｉによる画像歪みである。これらの幾何学パラメータを算出するために、幾何学パラメータ計算手段３００は、画像歪み補正テーブル生成手段３２０と、画像歪み補正テーブル格納手段３３０と、回転中心軸投影位置決定手段３５０と、空間変位量補正情報生成手段３８０と、空間変位量補正情報格納手段３９０とを備える。上記した幾何学パラメータ計算手段３００の各構成要素については、後述する。

画像歪み補正テーブル生成手段３２０は、上述の画像歪み補正手段２０２で使用する画像歪み補正テーブルを、図２に示すホールチャート１８を用いて生成する。図２のホールチャート１８は、Ｘ線を吸収し易い材料で形成した板材に、格子状配列で多数の小さなホール１８ｈを穿設して形成される。画像歪み補正テーブルを生成するには、まず、Ｘ線イメージインテンシファイア１２ｉのＸ線入射面にホールチャート１８を固定し、このホールチャート１８のＸ線透過像（以下「ホールチャート歪み投影像」という。）を撮影する。次に、前処理手段２０１が、ホールチャート歪み投影像に前処理を行う。そして、ホールチャート歪み投影像における各ホール１８ｈの投影位置を検出する。次に、ホールチャート１８が歪みなくＸ線入射面に投影された場合を仮想した各ホール１８ｈの仮想投影位置を演算する。そして、検出した各ホール１８ｈの投影位置が、仮想投影位置に一致するように変換する計算をホール１８ｈ毎に行い、画像歪み補正テーブルを生成する。ＦＰＤの場合は、画像回転により検出器取付け角度を補正する。

画像歪み補正テーブル格納手段３３０は、画像歪み補正テーブル生成手段３２０が生成した画像歪み補正テーブルを、磁気ディスク等に格納する。そして、画像歪み補正手段２０２がＸ線透過像の歪みを補正する際に、格納した画像歪み補正テーブルを読み出す。ＦＰＤの場合は、検出器取付け補正角を保存する。そしてＦＰＤの場合は、Ｘ線透過像の回転を補正する際に、この補正角を読み出す。

コーンビームＸ線ＣＴ装置１は、図３及び図４に示すように、指標体、例えば、ワイヤー状ファントム５０のＸ線透過画像（以下「ファントム投影像」という）３５を撮影し、ファントムＸ線画像データを出力する。

回転中心軸投影位置決定手段３５０は、ファントムＸ線画像データに基づいて、ファントム投影像３５の３次元的Ｘ線ＣＴ像を結像するために基準となる回転中心軸投影パラメータを決定する。回転中心軸投影位置決定手段３５０が、回転中心軸投影パラメータを決定する方法については後述する。

空間変位量補正情報生成手段３８０は、投影角度毎に生ずるＸ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量を算出する。そして、回転中心軸投影位置決定手段３５０が決定した回転中心軸投影パラメータを用いてファントムＸ線画像データに対して画像再構成演算を行い、その結果得られるワイヤー状ファントム５０の再構成された断面像（以下「ワイヤー再構成断面像」という。）を１点に結像させるための、空間変位量補正情報を生成する。

空間変位量補正情報格納手段３９０は、空間変位量補正情報生成手段３８０が生成した空間変位量補正情報を磁気ディスク等に格納する。そして、逆投影手段２０４がＸ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量を調整してＸ線画像データを補正する際に、格納した空間変位量補正情報を読み出す。

上記のＣ型アーム方式コーンビームＸ線ＣＴ装置１の仕様例は次のとおりである。Ｘ線管１１ｔと回転中心軸３１との距離は８００ｍｍ、回転中心軸３１と２次元Ｘ線検出器１２のＸ線入射面、すなわちＸ線イメージインテンシファイア１２ｉのＸ線入射面との距離は４００ｍｍ、Ｘ線イメージインテンシファイア１２ｉのＸ線入射面の大きさは４００ｍｍの円形状であって、画像サイズは１０２４×１０２４（走査線数）である。そして２次元Ｘ線検出器１２のピッチは０．４ｍｍである。 撮影系回転制御手段１０１は、２次元Ｘ線検出器１２を、被検体４０の左手の方向（−１００°）から天井方向（０°）を通過し、被検体４０の右手方向（＋１００°）まで移動させる、すなわち、Ｘ線管１１ｔを被検体４０の右手方向（＋１００°）から天井方向（０°）を通過し、被検体４０の左手方向（−１００°）まで移動させることにより、２００度の投影角度にわたって被検体４０の２次元Ｘ線透過画像が撮影される。Ｃ型アーム１３の回転速度の代表例は１秒当たり４０度で、スキャン時間は５秒である。

次に、本実施形態のＣ型アーム方式コーンビームＸ線ＣＴ装置１による撮影における動作の概要について説明する。

先ず撮影系回転制御手段１０１はＣ型アーム１３のプロペラ回転を開始する。回転加速期間を経たのち、Ｘ線照射制御手段１０３は、Ｘ線管１１ｔにＸ線を照射させる。検出系制御手段１０５はテレビカメラ１２ｃによる可視光像の撮像を開始する。Ｘ線管１１ｔから照射されたＸ線は、被検体４０を透過した後、Ｘ線イメージインテンシファイア１２ｉへ入射する。Ｘ線透過像はＸ線イメージインテンシファイア１２ｉにより可視光像に変換され、テレビカメラ１２ｃに取り込まれる。テレビカメラ１２ｃは可視光像をビデオ信号に変換し、そのビデオ信号がＡ／Ｄ変換を経た後、デジタル信号からなる２次元のＸ線画像データとして画像収集手段１１０に記録される。テレビカメラ１２ｃの撮影における標準走査モードは毎秒３０フレーム、走査線数１０２４本である。回転角度ピッチは１．３３度で、５秒間に１５０枚のＸ線透過像を取得する。２００度の回転撮影が完了すると、Ｘ線照射制御手段１０３はＸ線管１１ｔのＸ線照射を終了し、撮影系回転制御手段１０１は回転を停止する。

再構成手段２００は、以上のような撮影に並行し、あるいは撮影終了後に画像収集手段１１０から２次元のＸ線画像データを読み出し、このＸ線画像データに基づいて画像再構成演算を行い、被検体４０の３次元的Ｘ線ＣＴ像の再構成演算を行う。画像表示手段２１０は、３次元的Ｘ線ＣＴ像を、ＣＲＴ装置や液晶ディスプレイ装置等からなる表示装置８０に表示する。なお画像表示手段２１０は、画像収集手段１１０に記録された２次元のＸ線画像データに基づき、２次元画像を表示してもよい。

次に、図３乃至６に基づいて、幾何学パラメータ計算手段３００における処理の内容を説明する。図３は、ワイヤー状ファントム５０が回転撮影される状態を説明するための概念図である。図４は、図３の状態を、寝台１７からＣ型アーム１３に向かって見た状態を示す概念図である。図５は、図３及び図４の回転撮影の結果得られたワイヤー状ファントム５０のファントム投影像３５を示す模式図である。図６は、幾何学パラメータ計算手段３００が、幾何学パラメータ計算処理を行う手順を示すフローチャートである。以下、図６のステップ順に説明をする。

（ステップＳ３１０）
ホールチャート１８をＸ線イメージインテンシファイア１２ｉのＸ線入射面に固定して回転撮影を行い、画像収集手段１１０により各投影角度におけるホールチャート歪み投影像の収集を行う（Ｓ３１０）。収集するホールチャート歪み投影像は、本実施形態の場合であれば上述のように１５０枚になる。

（ステップＳ３２０）
画像歪み補正テーブル生成手段３２０は、ステップＳ３１０で得られた１５０枚のホールチャート歪み投影像に基づいて、画像歪み補正テーブルを生成する。

（ステップＳ３３０）
画像歪み補正テーブル格納手段３３０は、ステップＳ３２０で生成された画像歪み補正テーブルを格納する（Ｓ３３０）。

（ステップＳ３４０）
ワイヤー状ファントム５０の撮影を行う（Ｓ３４０）。図３に示すように、ファントム保持体５０ａを寝台１７上に載置する。そして、ファントム保持体５０ａは、図３及び図４に示すように、ワイヤー状ファントム５０を回転中心軸３１にできるだけ近い位置に、寝台１７から突出させて位置させる。そして、Ｘ線源１１及び２次元Ｘ線検出器１２は、ワイヤー状ファントム５０の回転撮影を行い、ワイヤー状ファントム５０のＸ線透過像を撮影し、ファントムＸ線画像データを出力する。このワイヤー状ファントム５０のＸ線透過像には、ワイヤー状ファントム５０の投影像であるファントム投影像３５が含まれる。画像収集手段１１０は、ファントムＸ線画像データを収集する（Ｓ３４０）。図５に示すように、ファントム投影像３５は、全ての投影角度において、回転中心軸３１のＸ線入射面への投影３３に近接した位置に表示される。ワイヤー状ファントム５０の撮影が終了すると、ワイヤー状ファントム５０及びワイヤー状ファントム保持体５０ａは、寝台１７上から取り除かれる。

（ステップＳ３５０）
回転中心軸投影位置決定手段３５０は、ステップＳ３４０で収集されたファントムＸ線画像データに含まれるファントム投影像３５を用い、３次元的Ｘ線ＣＴ像を結像するために基準となるような回転中心軸投影パラメータを決定する（Ｓ３５０）。計算の具体的な処理の詳細は、図７乃至９に基づいて後述する。なお、以下の処理では、回転軌道面（ミッドプレーン）３０に限定したファントムＸ線画像データを用いた処理を行えば十分であり、こうすることで演算量を少なくすることができる。

（ステップＳ３６０）
ステップＳ３５０で回転中心軸投影パラメータを求める際に出力されたワイヤー再構成像５３を用い、目標とするワイヤー再構成点を、最もコントラストの大きい１点（以下、「基準ワイヤー再構成像」という）に固定する。以下、基準ワイヤー再構成像５６ａに結像するように、投影角度ごとに生じるＸ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量を補正することに関する処理を行う。

（ステップＳ３７０）
ステップＳ３４０で収集されたファントムＸ線画像データに基づいて、各々のファントム投影像３５に対して、ワイヤー状ファントム５０の投影位置５２を推定し、左右方向の座標（ｕ）及び体軸方向の座標（ｖ）の値で表される直線、あるいは投影位置５２を表す直線と回転軌道面３０の交点のｕ座標を求める（Ｓ３７０）。ここで、ファントム投影像３５における投影位置５２を推定するための方法としては、ｕ軸方向に投影データのプロファイルをとり、その最小値、または不良データの混在による誤りを防ぐためｕ軸方向に隣接する数点の画像値の２階微分から求め、その極小値、をあてる方法などがある。さらに、ｕ軸方向に平行な複数ラインで同様の処理を行い、ファントム投影像３５における投影位置５２の推定精度を上げることができる。ここで求めたワイヤー投影位置５２は、次のステップＳ３８０において空間変位量補正情報を生成するために用いられる。

（ステップＳ３８０）
投影角度ごとに生ずるＸ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量を補正して、ステップＳ３５０で求めた回転中心軸投影パラメータを用いて再構成するワイヤー状ファントム５０の再構成断面像を１点に結像させるための、空間変位量補正情報を生成する（Ｓ３８０）。計算の具体的な処理の詳細は、図１１及び１２を用い後述する。

（ステップＳ３９０）
ステップＳ３８０で計算された空間変位量補正情報を空間変位量補正情報格納手段３９０に格納する（Ｓ３９０）。空間変位量補正情報格納手段３９０に格納された空間変位量補正情報は、逆投影手段２０４において、投影角度ごとに生ずるＸ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量を補正して、ワイヤー状ファントム５０の再構成断面像を１点に結像させるために用いられる。

次に、図７乃至１０に基づいて、本発明の特徴が含まれる回転中心軸投影位置決定手段３５０と、空間変位量補正情報生成手段３８０の詳細について説明する。図７及び図８は、回転中心軸投影パラメータの調整によりワイヤー再構成像５３が結像していく様子を示す概念図、図９は、回転中心軸投影位置決定手段３５０における回転中心軸投影位置決定処理（ステップＳ３５０）のフローチャート、図１０は、回転中心軸投影位置決定処理の結果得られるワイヤー再構成断面像を示す概念図である。

まず、図７及び図８に基づいて、回転中心軸３１の初期位置が異なっている場合に得られるワイヤー再構成像５３について説明する。図７及び図８は被検体４０の足方向からみたもので、簡単のためＸ線イメージインテンシファイア１２ｉ及びテレビカメラ１２ｃのみを示し、他は省略した。Ｘ線イメージインテンシファイア１２ｉ及びテレビカメラ１２ｃは、被検体４０の左手の方向から、天井の方向を通過し、被検体４０の右手の方向まで移動する。

図７は、２次元Ｘ線検出器１２上での回転中心軸３１の投影が実際のワイヤー投影位置５２（実線）を基準として＋ｕ方向に誤差を持つ場合に画像再構成処理をした結果を示す。この場合、ワイヤー状ファントム５０の再構成断面像５４は、一点に結像せず、図７に示すように右側に開いた半円状の弧を描き、その半径は投影位置の正しい位置（幾何学的に正しいワイヤー投影位置５１：点線）からのずれに等しくなる
一方、図８は、２次元Ｘ線検出器１２上での回転中心軸３１の投影が実際のワイヤー投影位置５２（実線）を基準として−ｕ方向に誤差を持つ場合に画像再構成処理をした結果を示す。この場合、再構成断面像５５は、一点に結像せず、左側に開いた半円状の弧を描き、その半径は投影位置の正しい位置（幾何学的に正しいワイヤー投影位置５１：点線）からのずれに等しくなる。

図７及び図８の再構成断面像５４、５５は、複数の半円から成るが、これは回転中心軸投影位置のずれの他に、各々のＸ線画像データにおいて、後述するＸ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量がある場合を想定して描かれているためである。

次に、図９に基づいて、回転中心軸投影位置決定手段３５０が、回転中心軸投影位置を決定する手順を詳細に説明する。

（ステップＳ３５１）
回転中心軸投影位置（以下、centerと称す）を初期位置（設計位置）に設定する（Ｓ３５１）。

（ステップＳ３５２）
前処理手段２０１は、ステップＳ３４０で収集されたファントムＸ線画像データの前処理を行う（Ｓ３５２）。

（ステップＳ３５３）
画像歪み補正手段２０２は、ステップＳ３５２で前処理を行ったファントムＸ線画像データに対して画像歪み補正処理を行う（Ｓ３５３）。

（ステップＳ３５４）
フィルタリング手段２０３は、ステップＳ３５３で画像歪み補正処理を行ったファントムＸ線画像データについて、フィルタリング処理を行う（Ｓ３５４）。

（ステップＳ３５５）
逆投影手段２０４は、ステップＳ３５４でフィルタリング処理を行ったファントムＸ線画像データについて、回転中心軸投影位置（center）の値で、逆投影処理を行い、ワイヤー再構成像５３を生成する（Ｓ３５５）。

（ステップＳ３５６）
ステップＳ３５５で生成したワイヤー再構成像５３から、ワイヤー領域を抽出し、そのうち最もコントラストの大きい弧の半径を算出する（Ｓ３５６）。ここで、ワイヤー領域の抽出には例えば閾値処理の方法が用いられ、弧の半径の算出には円曲線の方程式へのパラメータフィッテングの方法などを使用することができる。

（ステップＳ３５７）
ステップＳ３５６で算出した弧の半径がゼロと見なせるかを判定する（Ｓ３５７）。ゼロと見なせれば現在のcenterの値を出力して終了する。ゼロと見なせなければステップＳ３５８へ移行する。

（ステップＳ３５８）
ステップＳ３５７で弧の半径がゼロと見なせなかった場合、図７の場合か図８の場合であるかを判断し、それに応じてcenterの値が正しくなるように加減算して補正する。そして、ステップＳ３５５からの過程を再度行う。

図１０に、回転中心軸投影位置決定処理（ステップＳ３５０）後のワイヤー再構成像５３を示す。図１０は、これから補正するＸ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位が残っているため、ワイヤー再構成断面像５６は、３箇所の位置に結像している様子を示す。ワイヤー再構成断面像５６のように数点に局在した図は模式的なものであり、実際にはおおざっぱには結像するが、ワイヤー再構成像５３を拡大すると投影角度方向に直線が引かれるような図になる場合が多い。

そこで、上述したステップＳ３６０で、図１０に表示される複数のワイヤー再構成点のうち、最もコントラストの大きいワイヤー再構成点を基準ワイヤー再構成像５６ａに固定する。以下、図１１乃至１３に基づいて、この基準ワイヤー再構成像５６ａに、他のワイヤー再構成点を一致させて、図１３のワイヤー再構成像５６ａを得るための処理を説明する。図１１は、空間変位量補正情報生成手段３８０が、空間変位量補正情報を生成する手順を示すフローチャートである。図１２は、空間変位量補正情報を生成するための幾何学的計算を説明するための概念図である。以下、図１１のステップ順に説明する。

（ステップＳ３８１）
ステップＳ３７０で算出したワイヤー投影位置５２に対応する投影角度βを設定する（Ｓ３８１）
（ステップＳ３８２）
ステップＳ３６０で固定した基準ワイヤー再構成像５６ａの座標（ｘ,ｙ）を、ステップＳ３８１で設定した投影角度β方向の回転座標系（ｓ,ｔ）の座標に変換する（Ｓ３８２）。

（ステップＳ３８３）
ステップＳ３８２で計算した座標値（s）から、２次元Ｘ線検出器１２上の理論的な投影位置５１を計算する（Ｓ３８３）。

（ステップＳ３８４）
ステップＳ３７０で算出した実際のワイヤー投影位置５２と、ステップＳ３８３で計算した理論的な投影位置５１を比較し、その変位量６５を算出し、空間変位補正値を出力する（Ｓ３８４）。

（ステップＳ３８５）
すべての投影角度βについて処理したかどうかを判別し、そうでなければ次の投影角度βについてステップＳ３８１からの処理を繰り返す。

図１３に、ステップＳ３９０で格納された空間変位量補正情報を用い、ワイヤー状ファントム５０の投影像３５の３次元再構成を施した結果のワイヤー再構成断面像５７を示す。Ｃ型アーム１３の投影角度ごとに生ずるＸ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量に再現性がある場合（Ｃ型アームの機械的特性から、この場合が一般的である）に、ステップＳ３６０で固定したワイヤー再構成断面像に結像する。Ｃ型アーム１３の投影角度ごとに生ずるＸ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量に再現性がある場合、空間変位量補正情報をいったん生成しておけば、いかなる被検体４０の場合でもその３次元的Ｘ線ＣＴ像を結像することができる。

本実施の形態では、幾何学パラメータの調整にワイヤーを材料とするファントムを用いているが、ステップＳ３９０実施後に、メタルアーチフェクトが均等になることを目視で確認しながら、ステップＳ３５０で定めた回転中心軸投影位置を手動で更に微調整することが可能である。

＜第二実施形態＞
第二の実施形態は、上述した第一の実施の形態において、ワイヤー線と被検体４０を同時に撮影する形態である。
第二の実施の形態にかかるコーンビームＸ線ＣＴ装置１ａは、第一の実施の形態にかかるＸ線ＣＴ装置１に加えて、ワイヤー線７０の位置合わせを行う位置合わせ再構成手段４００と、ワイヤー抽出手段４１０を備える。

図１５は、寝台１７の裏面にコントラストの高いワイヤー線７０が固定されている状態を示す概念図である。

第二の実施の形態は、Ｃ型アーム１３が繰り返し回転移動をしながら被検体４０の回転撮影を行う際に、３次元的Ｘ線ＣＴ像の位置合わせをするための実施の形態を提供する。Ｃ型アーム１３並びに寝台１７の空間位置は、コーンビームＸ線ＣＴ装置１の表示値を参照することによりおおよそ合わせることができるが、３次元的Ｘ線ＣＴ像として重ね合わせるほどの精度はないのが通常である。そのような場合に、上述した第一の実施形態と同様の方法で、コントラストの高いワイヤー線７０を含んだ被検体４０のＸ線画像データから、ワイヤー線７０の位置を抽出し、そのワイヤー線７０の位置を目標とする再構成点に逆投影されるように、Ｘ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量補正情報を画像再構成演算時に生成しながら、３次元再構成を行う。

（ステップＳ４００）
次に、図１６のフローチャートに基づいて、第二の実施の形態にかかるＸ線ＣＴ装置１ａの処理の流れを説明する。図１７は、図１６に示された一処理であるワイヤー抽出処理の詳細な処理を示すフローチャートである。

（ステップＳ２０１）
まず、前処理Ｓ２０１が、繰り返し撮影して得られた複数の被検体４０のＸ線透過像に対し、被検体４０、寝台１７およびワイヤー線７０のＸ線吸収係数の分布像に前処理を行う。

（ステップＳ２０２）
次に、画像歪み補正処理Ｓ２０２が、被検体４０、寝台１７及びワイヤー線７０のＸ線吸収係数の分布像の画像歪みを補正する。

（ステップＳ４１０）
ワイヤー抽出処理Ｓ４１０は、被検体４０、寝台１７及びワイヤー線７０のＸ線吸収係数の分布像を、ワイヤー線７０と被検体４０との２領域に分けた後、ワイヤー投影データを抽出する。以下、図１７に基づいて、ワイヤー抽出処理Ｓ４１０の詳細について説明する。

（ステップＳ４１１）
図１５に示すようにワイヤー線７０は寝台１７に固定されているので、投影角度方向ごとに、ワイヤー線７０のＸ線透過像内の投影位置はおおよそ予測可能である。そこで、ワイヤー存在範囲切り出し処理Ｓ４１１は、画像歪み補正処理Ｓ２０２により画像歪みを補正されたワイヤー線７０のＸ線吸収係数分布像の中から、ワイヤー線７０のＸ線透過像の存在する範囲を切り出す。

（ステップＳ４１２）
ぼけ画像生成処理Ｓ４１２は、ワイヤー存在範囲切り出し処理Ｓ４１１で切り出されたワイヤー線７０のＸ線吸収係数の分布像に、平滑フィルタ処理を施し、そのぼけ画像を生成する。

（ステップＳ４１３）
差分処理Ｓ４１３は、ワイヤー線７０のＸ線吸収係数の分布像と、ぼけ画像生成処理Ｓ４１２で生成されたぼけ画像との引算処理を行い、ワイヤー線のような細い構造体の候補画像を抽出する。

（ステップＳ４１４）
２値化処理Ｓ４１４は、差分処理Ｓ４１３で抽出された細かい構造体の候補画像に対して所定の閾値処理を用い、２値化処理を行う。そして、所定の閾値以上のコントラストを備える細かい構造体の候補画像をワイヤー投影データとして抽出する。

（ステップＳ４１５）
ワイヤー領域格納処理Ｓ４１５は、２値化処理Ｓ４１４で抽出したワイヤー投影データを格納する。

（ステップＳ３００）
幾何学パラメータ計算処理Ｓ３００は、ワイヤー領域抽出処理Ｓ４１０により抽出したワイヤー投影データに基づいて、第一の実施形態と同様、Ｘ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量補正情報を生成する。
空間変位量補正情報を生成した後、ワイヤー領域格納処理Ｓ４１５で抽出したワイヤーデータを用いて、被検体４０のＸ線透過像に含まれているワイヤー投影領域を取り除いてもよい。

（ステップＳ２０３）
フィルタリング処理Ｓ２０３は、画像歪み補正処理Ｓ２０２により、Ｘ線吸収係数の分布像の画像歪みを補正した被検体４０のＸ線透過像に、フィルタリング処理を行う。

（ステップＳ２０４）
逆投影処理Ｓ２０４は、フィルタリング処理Ｓ２０３でフィルタリング処理を施されたＸ線透過像に、幾何学パラメータ計算処理Ｓ３００が生成した空間変位量補正情報に基づいた逆投影処理を施して、被検体４０の３次元的Ｘ線ＣＴ像を生成する。

第一の実施の形態は、Ｘ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量に再現性があることを前提としているが、第二の実施の形態では、被検体４０のＸ線透過像に位置合わせの基準となるワイヤー線７０が写っているため、仮に空間変位量に再現性がない場合でも３次元的Ｘ線ＣＴ像を結像させることが可能である。

また、第二の実施形態により、複数回の回転撮影によって生成される３次元的Ｘ線ＣＴ像を、ワイヤー線７０を基準として寸分の違いなく重ね合わせることが可能になり、術前・術後の比較、造影剤注入タイミングからの経時変化、造影血管を選択的に変えてみた場合には血管間の関係（連絡、短絡）等の診断、あるいは肺部診断に適用する場合には拡張期と収縮期との比較診断が可能になる。

なお、上記第二の実施の形態では、位置合わせの指標体としてコントラストの高いワイヤー線７０を用いているが、ワイヤー線７０を付加する代わりに、患者ベッドの裏に細い溝を掘り、その細い溝をファントムとして使用して位置合わせを行うことも可能である。また、ワイヤー線に代えて、微小球体からなるファントムを使用しても良い。

＜第三実施形態＞
第三の実施形態は、上述した第二の実施の形態を、デジタルサブトラクション（以下「ＤＳＡ」という。）撮影に適用したものである。ＤＳＡ撮影とは、造影剤注入前の回転撮影像（以下「マスク像」という。）と、造影剤注入時の回転撮影像（以下「ライブ像」という）とを撮影し、造影血管の３次元的Ｘ線ＣＴ像を演算する手法である。

本実施の形態に係るコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｂを図１８に基づいて説明する。図１８のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｂは、図１のコーンビームＸ線ＣＴ装置１の再構成手段２００において、マスク像とライブ像の撮影幾何学系を合わせてＤＳＡ再構成を行う位置合わせＤＳＡ再構成手段５００と、ワイヤー抽出手段４１０と、ライブデータからマスクデータを引算する差分手段５４０、とを備える。

次に、本実施形態に係るコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｂの処理の流れを説明する。

コーンビームＸ線ＣＴ装置１ｂは、造影剤を注入する前の被検体を撮影してＸ線画像データの組（１の再構成像を得るための複数の投影像）を得る。コーンビームＸ線ＣＴ装置１ｂは、そのＸ線画像データに対し第一実施形態と同様、前処理手段２０１、画像歪み補正手段２０２、フィルタリング手段２０３、逆投影手段２０４による各処理を行い、マスク像を生成する。逆投影手段２０４は、空間変位量補正情報格納手段３９０から空間変位量補正情報を取得し、Ｘ線源とＸ線検出器との空間変位量を補正してマスク像を生成する。同様に、コーンビームＸ線ＣＴ装置１ｂは、造影剤を注入した後の被検体を撮影してＸ線画像データの組を得て、そのＸ線画像データの組に基づいてライブ像を生成する。コーンビームＸ線ＣＴ装置１ｂは、このマスク像及びライブ像を各々の空間変位量補正情報に基づいて位置合わせした後、差分処理してＤＳＡ画像を生成する。

以下、図１９乃至図２０のフローチャートに基づいて、第三の実施の形態にかかるＸ線ＣＴ装置１ｂの処理の流れを説明する。第三実施形態は、寝台に被検体を載置した状態でマスク像とライブ像とを、それぞれワイヤー線７０とともに撮影する。上記ワイヤー線７０と被検体との相対的な位置関係は、被検体が動かない限り、マスク像及びライブ像において不変である。そのため、ワイヤー線７０が一点に結像するようにマスク像及びライブ像をそれぞれ生成することにより、結果的にマスク像に撮影された被検体とライブ像に撮影された被検体との位置合わせが可能となりＤＳＡ処理を行うことができる。以下、本実施の形態の第一実施例と第二実施例とを説明する。第一実施例は、ワイヤー線７０の投影データを用いて構成したマスク像（再構成画像）及びライブ像（再構成画像）をＤＳＡ処理するものである。第二実施例は、同じビューで撮影したマスク像の投影データとライブ像の投影データとでＤＳＡ処理を行い、その差分データに基づいて造影像（血管画像）を生成する処理である。

（ステップＳ５００）
まず、第三の実施の形態における第一実施例である、位置合わせＤＳＡ再構成処理Ｓ５００を図１９のフローチャートを用いて説明する。

（ステップＳ５０１）
まず、マスクＸ線画像データの前処理Ｓ５０１が、被検体４０のマスクＸ線透過像に対し、被検体４０、寝台１７およびワイヤー線７０のＸ線吸収係数の分布像に前処理を行う。

（ステップＳ５０２）
次に、マスクＸ線画像データの画像歪み補正処理Ｓ５０２が、被検体４０のマスクＸ線透過像、寝台１７及びワイヤー線７０のＸ線吸収係数の分布像の画像歪みを補正する。

（ステップＳ４１０ｍ）
マスクＸ線画像データのワイヤー抽出処理Ｓ４１０ｍは、被検体４０のマスクＸ線透過像、寝台１７及びワイヤー線７０のＸ線吸収係数の分布像を、ワイヤー線７０と被検体４０との２領域に分けた後、ワイヤー投影データを抽出する。

（ステップＳ３００ｍ）
マスクＸ線画像データの幾何学パラメータ計算処理Ｓ３００ｍは、ワイヤー領域抽出処理Ｓ４１０ｍにより抽出した、マスク撮影時のワイヤー投影データに基づいて、第一の実施形態と同様、Ｘ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量補正情報を生成する。

（ステップＳ５１１）
まず、ライブＸ線画像データの前処理Ｓ５１１が、被検体４０のライブＸ線透過像に対し、被検体４０、寝台１７およびワイヤー線７０のＸ線吸収係数の分布像に前処理を行う。

（ステップＳ５１２）
次に、ライブＸ線画像データの画像歪み補正処理Ｓ５１２が、被検体４０のライブＸ線透過像、寝台１７及びワイヤー線７０のＸ線吸収係数の分布像の画像歪みを補正する。

（ステップＳ４１０Ｌ）
ライブＸ線画像データのワイヤー抽出処理Ｓ４１０Ｌは、被検体４０のライブＸ線透過像、寝台１７及びワイヤー線７０のＸ線吸収係数の分布像を、ワイヤー線７０と被検体４０との２領域に分けた後、ワイヤー投影データを抽出する。

（ステップＳ３００Ｌ）
ライブＸ線画像データの幾何学パラメータ計算処理Ｓ３００Ｌは、ワイヤー領域抽出処理Ｓ４１０ｍにより抽出した、ライブ撮影時のワイヤー投影データに基づいて、第一の実施形態と同様、Ｘ線源１１−２次元Ｘ線検出器１２の空間変位量補正情報を生成する。

（ステップＳ５２１）
マスクＸ線画像データのフィルタリング処理Ｓ５２１は、画像歪み補正処理Ｓ５０２により、Ｘ線吸収係数の分布像の画像歪みを補正した被検体４０のマスクＸ線透過像に、フィルタリング処理を行う。

（ステップＳ５２２）
マスクＸ線画像データの逆投影処理Ｓ５２２は、フィルタリング処理Ｓ５２１でフィルタリング処理を施されたマスクＸ線透過像に、幾何学パラメータ計算処理Ｓ３００ｍが生成した空間変位量補正情報に基づいた逆投影処理を施して、被検体４０のマスク３次元的Ｘ線ＣＴ像を生成する。

（ステップＳ５３１）
ライブＸ線画像データのフィルタリング処理Ｓ５３１は、画像歪み補正処理Ｓ５１２により、Ｘ線吸収係数の分布像の画像歪みを補正した被検体４０のライブＸ線透過像に、フィルタリング処理を行う。

（ステップＳ５３２）
ライブＸ線画像データの逆投影処理Ｓ５３２は、フィルタリング処理Ｓ５３１でフィルタリング処理を施されたライブＸ線透過像に、幾何学パラメータ計算処理Ｓ３００Ｌが生成した空間変位量補正情報に基づいた逆投影処理を施して、被検体４０のライブ３次元的Ｘ線ＣＴ像を生成する。

（ステップＳ５３３）
ライブＣＴ像−マスクＣＴ像差分処理Ｓ５３３は、ライブＸ線画像データの逆投影処理Ｓ５３２により生成した被検体４０のライブ３次元的Ｘ線ＣＴ像から、マスクＸ線画像データの逆投影処理Ｓ５２２により生成した被検体４０のマスク３次元的Ｘ線ＣＴ像を引算して、被検体４０の３次元的ＤＳＡ再構成像（血管造影像）を生成する。

（ステップＳ５００ａ）
次に、第三の実施の形態における第二実施例である、位置合わせＤＳＡ再構成処理Ｓ５００ａを図２０のフローチャートを用いて説明する。なお、ステップＳ５０１至ステップＳ３００Ｌは、上述の第一実施例同一であるため、説明を省略する。

（ステップＳ５４１）
マスク−ライブ幾何学系比較処理Ｓ５４１は、マスクＸ線画像データの幾何学パラメータ計算処理Ｓ３００ｍにより計算したマスク撮影時の空間変位量補正情報を、ライブＸ線画像データの幾何学パラメータ計算処理Ｓ３００Ｌにより計算したライブ撮影時の空間変位量補正情報と比較して、マスクＸ線画像データを、投影データ上で、ライブＸ線画像データと位置合わせするための、相対的な空間変位量補正情報を生成する。

（ステップＳ５４２）
マスクＸ線画像データ平行移動処理Ｓ５４２は、マスク−ライブ幾何学系比較処理Ｓ５４１で生成した相対的な空間変位量補正情報に基づいて、マスクＸ線画像データが、投影データ上でライブＸ線画像データと重なるように、平行移動を行う。

（ステップＳ５４３）
ライブ画像−マスク画像差分処理Ｓ５４３は、ライブＸ線画像データから、マスクＸ線画像データ平行移動処理Ｓ５４２により、投影データ上で位置合わせしたマスクＸ線画像データを引算する。

（ステップＳ５５１）
差分画像データのフィルタリング処理Ｓ５５１は、ライブ画像−マスク画像差分処理Ｓ５４３により生成した差分投影データに、フィルタリング処理を行う。

（ステップＳ５５２）
差分画像データの逆投影処理Ｓ５５２は、フィルタリング処理Ｓ５５１でフィルタリング処理を施された差分投影データに、幾何学パラメータ計算処理Ｓ３００Ｌが生成した空間変位量補正情報に基づいた逆投影処理を施して、被検体４０のライブ３次元的ＤＳＡ再構成像（血管造影像）を生成する。
第二実施例Ｓ５００ａは、投影データ上でライブ画像−マスク像の引算を施してから逆投影処理を行って、被検体４０の３次元的ＤＳＡ再構成像を生成するため、第一実施例Ｓ５００と比べ、演算時間を大幅に短縮できるという利点がある。
一方、ステップＳ５４２によるマスクＸ線画像データ平行移動は、３次元的な空間変位を２次元の投影データ上に近似したものであるので、３次元的に完全な位置合わせにはなっていない。なお、上術のステップＳ５４２では、平行移動による位置合わせと限定したが、回転や、局所座標ごとに異なる平行移動による変形処理を加える事で、３次元的な拡大率補正を加味した位置合わせを行う事も可能である。
演算時間と、３次元的に完全な位置合わせは、トレードオフとなるので、種々の場合に応じ、第一実施例Ｓ５００、第二実施例Ｓ５００ａを選択できるようにするのも一つの方法である。

＜第四実施形態＞
第四実施形態は、本発明をＣ型アーム方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置であって、フラットパネルディテクター(ＦＰＤ)からなるＸ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置に適用した実施態様である。以下図１９に基づいて、本実施の形態について説明する。図１９は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図である。

図１９のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｃにおいて、図１のコーンビームＸ線ＣＴ装置１と同じ構成には同じ符号を付し、説明を省略する。

コーンビームＸ線ＣＴ装置１ｃは、ＦＰＤ１２Ｆを備えた２次元Ｘ線検出器１２を備える。ＦＰＤ１２Ｆの形状は円形、方形いかなる形状であってもよい。そして、２次元Ｘ線検出器１２はその検出器素子列が回転中心軸３１に平行（０°）あるいは９０°の角度をなして設置される。例えば、２次元Ｘ線検出器１２として長方形のフラットパネルディテクター（ＦＰＤ）を用いる場合、その長辺を回転中心軸と９０°の角度をなして設置すると胸部、腹部等、大視野の断面像の撮影に適合するし、長辺を回転中心軸と平行（０°）の角度をなして設置すると、頭頸部、四肢等の撮影に有用である。２次元Ｘ線検出器１２は、その検出器素子列が、回転中心軸３１に対し所定の基準角度だけ手動もしくは電動で回転できるようになっていてもよい。

ＦＰＤ１２Ｆを備えたコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｃでは、幾何学パラメータとして、図１のコーンビームＸ線ＣＴ装置１と同様に回転軌道面（ミッドプレーン）３０と、回転中心軸３１、及び回転中心３２があるが、これらに加えて検出器取付け角の基準角度（０°あるいは９０°）からのずれもある。２次元Ｘ線検出器１２として、フラットパネルディテクター（ＦＰＤ）を用いる場合は、画像歪みはないが、この場合２次元Ｘ線検出器１２が回転中心軸３１に寸分の誤差もなく平行に設置される事はなく、前述した検出器取付け角の基準角度（０°あるいは９０°）からのずれが存在する。ＦＰＤを用いる場合は、画像歪み補正として、この検出器取付け角度のずれを画像回転手段により補正する必要がある。

そこで、図１９のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｃは、図１の画像歪み補正手段２０２に代えて、ＦＰＤ１２Ｆの検出器取付け角の基準角度（０°あるいは９０°）からのずれを補正するための傾き角補正情報を格納するための傾き角補正情報格納手段３３０ａ及び傾き角補正情報格納手段３３０ａから傾き角補正情報を取得して、２次元Ｘ線検出器１２が出力したＸ線画像データを補正する傾き角補正手段２０２ａを備える。傾き角補正手段２０２ａは、Ｘ線画像データの回転を補正する際に、この補正角を読み出す。幾何学パラメータ計算手段３００は、回転軌道面３０と、回転中心軸３１と、検出器取付け角度とを算出する。

２次元Ｘ線検出器１２として、フラットパネルディテクター（ＦＰＤ）を用いる場合は、Ｘ線入射面の大きさは４００ｍｍ×３００ｍｍの長方形状であって、画像サイズは２０４８×１５３６、そして画素ピッチは０．２ｍｍである。

フラットパネルディテクター（ＦＰＤ）を用いる場合は、まずＸ線入射面でＣｓＩ等の発光体により光に変換され、光信号はフォトダイオードにより電荷に変換される。蓄積した電荷は一定のフレームレートごとにＴＦＴ素子によりデジタル信号に変換され、読み出される。回転撮影モードでは、毎秒３０フレーム、画像サイズ１０２４×７６８で２次元Ｘ線画像データを読み出す。この２次元Ｘ線画像データに基づいてＸ線ＣＴ像を再構成する。その他の構成は、図１のコーンビームＸ線ＣＴ装置１と同様である。よって、第二、三実施形態は、第一実施形態のコーンビームＸ線ＣＴ装置１に基づいて説明したが、第四実施形態に記載のコーンビームＸ線ＣＴ装置１ｃによっても同様に実施可能である。

以上説明した幾何学パラメータ計算手段３００により、３次元的Ｘ線ＣＴ像を生成し表示するコーンビームＸ線ＣＴ装置１において、Ｘ線源１１と２次元Ｘ線検出器１２との位置関係が変位する場合にも、逆投影手段２０４において鮮明な３次元的Ｘ線ＣＴ像を生成するための幾何学パラメータ、回転中心軸の投影位置、空間変位量を補正することができる。そして、幾何学パラメータ計算手段を搭載することにより、２次元Ｘ線像から３次元的Ｘ線ＣＴ像を生成するコーンビームＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線源と２次元Ｘ線検出器との位置関係が変位する場合にも、鮮明な３次元的Ｘ線ＣＴ像を生成し表示することができる。これにより、頭部、腹部等の造影撮影、並びに歯顎、腰椎、四肢等の整形分野の診断性能を向上させることができる。

なお本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することができる。例えば、上記実施の形態では、Ｃ型アーム方式のコーンビームＸ線ＣＴ装置を用いたが、Ｃ型アーム方式以外のコーンビームＸ線ＣＴ装置にも適用することができる。また、回転撮影の全角度が２００度以外の場合にも適用することができる。

本発明は、被検体を撮影して得たＸ線透過データに基づいて医用画像を生成する処理に限らず、Ｘ線源とＸ線検出器との空間位置が変位するＸ線ＣＴ装置の全てに適用することができる。

Claims (20)

1. 被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
   前記Ｘ線源に対向して配置され、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出して前記被検体のＸ線画像データを出力するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を、所定の角度毎に回転移動させる回転手段と、
   前記所定の角度毎に、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の空間位置の変位量を算出し、前記Ｘ線画像データに対して前記変位量に基づいた位置修正をするための空間変位量補正情報を生成する空間変位量補正情報生成手段と、
   前記空間変位量補正情報に基づいて前記Ｘ線画像データを位置修正し、そのＸ線画像データに基づいて画像再構成演算を行い前記被検体のＸ線ＣＴ像を生成する画像再構成手段と、
   前記Ｘ線ＣＴ像を表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 前記画像再構成手段は、前記空間変位量補正情報に基づいて前記Ｘ線画像データを位置修正し、位置修正後の前記Ｘ線画像データに基づいて投影像を生成し、その投影像に基づいて画像再構成演算を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
3. 前記画像再構成手段は、前記Ｘ線画像データに基づいて投影像を生成し、その投影像を前記空間変位量補正情報に基づいて位置修正し、位置修正後の投影像に基づいて画像再構成演算を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記Ｘ線検出器が前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の間に配置された指標体を所定の角度毎に回転移動しながら撮影して生成した前記指標体の投影像を含む指標体Ｘ線画像データに基づいて画像再構成演算を行い、前記指標体の再構成像を生成する指標体再構成像生成手段を、備え、
   前記空間変位量補正情報生成手段は、前記再構成像と前記投影像との位置関係に基づいて、前記変位量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 複数のＸ線画像データの組の間で前記指標体に対応するＸ線画像データ部分を用いて位置合わせをする位置合わせ手段を更に備える、
   ことを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記位置合わせ手段は、各々のＸ線画像データから前記指標体に対応するＸ線画像データ部分を抽出し、前記指標体に対応するＸ線画像データ部分の差分が最も小さくなる位置を検出することにより位置合わせを行う、
   ことを特徴とする請求項５に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記被検体を載置した寝台を、更に備え、
   前記指標体は、前記寝台に載置される前記被検体の体軸方向に沿って伸長される、
   ことを特徴とする請求項４記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記画像再構成手段は、前記被検体の血管に造影剤が注入される前に前記被検体の血管及び前記指標体を撮影して得られたマスクＸ線画像データに基づいて前記指標体の断面を一点に結像させてマスク像を再構成するとともに、前記造影剤が注入された後に前記被検体の血管及び前記指標体を撮影して得られたライブＸ線画像データに基づいて前記ワイヤー線の断面を一点に結像させてライブ像を再構成し、
   前記マスク像と前記ライブ像とを、各々に含まれる前記指標体の断面を基準に位置合わせを行い差分処理して造影血管像を生成する差分手段と、を更に備える、
   ことを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. 前記Ｘ線検出器は、前記被検体の血管に造影剤が注入される前に前記被検体の血管及び前記指標体を撮影して得られたマスクＸ線画像データと、前記造影剤が注入された後に前記被検体の血管及び前記指標体を撮影して得られたライブＸ線画像データとを出力し、
   前記画像再構成手段は、同一のビューにおいて撮影されたマスクＸ線画像データに基づくマスク投影像とライブＸ線画像データに基づくライブ投影像とを前記指標体投影像に基づいて位置合わせを行った後差分処理してビューごとの差分投影像を生成し、全てのビューの差分投影像を再構成することにより造影血管像を再構成する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記空間変位量補正情報生成手段は、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とが回転移動したときの回転中心軸が一に定まるように前記空間変位量補正情報を生成する、
    ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. Ｘ線ＣＴ装置に備えられたＸ線源及び前記Ｘ線検出器を所定の角度毎に回転させたときに生じる前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の空間位置の変位量を算出して、前記Ｘ線ＣＴ装置から取得したＸ線画像データに対して前記変位量に基づいた位置修正をするための空間変位量補正情報を生成する空間変位量補正情報生成ステップと、
    前記Ｘ線ＣＴ装置が被検体を撮影して得たＸ線画像データを読み込む読込ステップと、
    前記空間変位量補正情報に基づいて前記Ｘ線画像データを位置修正し、そのＸ線画像データに基づいて画像再構成演算を行い、前記被検体のＸ線ＣＴ像を生成する画像再構成ステップと、
    前記Ｘ線ＣＴ像を表示する表示ステップと、
    をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。
12. 前記Ｘ線検出器が前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の間に配置された指標体を所定の角度毎に回転移動しながら撮影して生成した前記指標体の投影像を含む指標体Ｘ線画像データに基づいて画像再構成演算を行い、前記指標体の再構成像を生成する指標体再構成像生成ステップを更に含み、
    前記空間変位量補正情報生成ステップは、前記再構成像と前記投影像との位置関係に基づいて、前記変位量を算出する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載の画像処理プログラム。
13. 前記読込ステップにおいて、複数のＸ線画像データの組を読込み、
    前記複数のＸ線画像データの組の間で前記指標体に対応するＸ線画像データ部分を用いて位置合わせをする位置合わせステップを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の画像処理プログラム。
14. 前記読込ステップにおいて、前記被検体の血管に造影剤を注入される前に前記被検体の血管を撮影して得られた第一Ｘ線画像データと、前記造影剤を注入された後に前記被検体の血管を撮影して得られた第二Ｘ線画像データと、を読込み、
    前記画像再構成ステップにおいて、前記第一Ｘ線画像データに基づいてマスク像を再構成するとともに前記第二Ｘ線画像データに基づいてライブ像を再構成し、
    前記位置合わせステップにおいて、前記マスク像と前記ライブ像とを前記指標体の再構成像に基づいて位置合わせを行い、
    位置合わせされた前記マスク像と前記ライブ像とを差分処理して造影血管像を生成する差分ステップを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の画像処理プログラム。
15. 前記読込ステップにおいて、前記被検体の血管に造影剤を注入される前に前記被検体の血管を撮影して得られた第一Ｘ線画像データと、前記造影剤を注入された後に前記被検体の血管を撮影して得られた第二Ｘ線画像データと、を読込み、
    前記画像再構成ステップにおいて、同一のビューにおいて撮影された前記第一Ｘ線画像データに基づく第一投影像と前記第二Ｘ線画像データに基づく第二投影像とを前記指標体投影像に基づいて位置合わせを行った後差分処理してビュー毎の差分投影像を生成し、全てのビューの差分投影像を再構成することにより造影血管像を再構成する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載の画像処理プログラム。
16. Ｘ線ＣＴ装置に備えられたＸ線源及び前記Ｘ線検出器を所定の角度毎に回転させたときに生じる前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の空間位置の変位量を算出して、前記Ｘ線ＣＴ装置から取得したＸ線画像データに対して前記変位量に基づいた位置修正をするための空間変位量補正情報を生成する空間変位量補正情報生成ステップと、
    前記Ｘ線ＣＴ装置が被検体を撮影して得たＸ線画像データを読み込む読込ステップと、
    前記空間変位量補正情報に基づいて前記Ｘ線画像データを位置修正し、そのＸ線画像データに基づいて画像再構成演算を行い、前記被検体のＸ線ＣＴ像を生成する画像再構成ステップと、
    前記Ｘ線ＣＴ像を表示する表示ステップと、
    を含むことを特徴とする画像処理方法。
17. 前記Ｘ線検出器が前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の間に配置された指標体を所定の角度毎に回転移動しながら撮影して生成した前記指標体の投影像を含む指標体Ｘ線画像データに基づいて画像再構成演算を行い、前記指標体の再構成像を生成する指標体再構成像生成ステップを更に含み、
    前記空間変位量補正情報生成ステップは、前記再構成像と前記投影像との位置関係に基づいて、前記変位量を算出する、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の画像処理方法。
18. 前記読込ステップにおいて、複数のＸ線画像データの組を読込み、
    前記複数のＸ線画像データの組の間で前記指標体に対応するＸ線画像データ部分を用いて位置合わせをする位置合わせステップを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１７に記載の画像処理方法。
19. 前記読込ステップにおいて、前記被検体の血管に造影剤を注入される前に前記被検体の血管を撮影して得られた第一Ｘ線画像データと、前記造影剤を注入された後に前記被検体の血管を撮影して得られた第二Ｘ線画像データと、を読込み、
    前記画像再構成ステップにおいて、前記第一Ｘ線画像データに基づいてマスク像を再構成するとともに前記第二Ｘ線画像データに基づいてライブ像を再構成し、
    前記位置合わせステップにおいて、前記マスク像と前記ライブ像とを前記指標体の再構成像に基づいて位置合わせを行い、
    位置合わせされた前記マスク像と前記ライブ像とを差分処理して造影血管像を生成する差分ステップを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の画像処理方法。
20. 前記読込ステップにおいて、前記被検体の血管に造影剤を注入される前に前記被検体の血管を撮影して得られた第一Ｘ線画像データと、前記造影剤を注入された後に前記被検体の血管を撮影して得られた第二Ｘ線画像データと、を読込み、
    前記画像再構成ステップにおいて、同一のビューにおいて撮影された前記第一Ｘ線画像データに基づく第一投影像と前記第二Ｘ線画像データに基づく第二投影像とを前記指標体投影像に基づいて位置合わせを行った後差分処理してビュー毎の差分投影像を生成し、全てのビューの差分投影像を再構成することにより造影血管像を再構成する、
    ことを特徴とする請求項１８に記載の画像処理方法。

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