WO2005011502A1

WO2005011502A1 - 放射線断層撮影装置

Info

Publication number: WO2005011502A1
Application number: PCT/JP2004/008379
Authority: WO
Inventors: Hironori Ueki; Yasutaka Konno
Original assignee: Hitachi Medical Corporation
Priority date: 2003-07-30
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2005-02-10
Also published as: JPWO2005011502A1; US20070116183A1

Description

明細書

放射線断層撮影装置技術分野

本発明は、放射線断層撮影装置に係り、特に、被写体中における放射線の線質変化や放射線検出器の入出力特性の非線形性に起因して発生する、放射線断層像中のアーチファクトを軽減するための技術に関する。背景技術

放射線断層撮影装置においては、再構成された被写体の断層画像 (以下、再構成画像とする）中にアーチファタトが発生する場合がある。このようなアーチファクトの主なものとして、再構成画像中に環状の模様となって現れるリングアーチファタトゃ、高放射線吸収物質同士の間に黒い帯状の模様として現れるダークバンドアーチファクト等がある。リングアーチファタト発生の主要因としては、放射線検出器の感度が画素毎にばらつく点や、放射線検出器の入出力特性が理想的でなく非線形性を有する点が挙げられる。また、ダークバンドア一チファクト発生の主要因としては、被写体中において放射線の線質が変化する（ビームハードユング効果）点が挙げられる。これらァーチファタトの低減のために、これまで様々な方法が提案されている。最も一般的なアーチファクト低減法としては、エアキヤリブレーション法がある。エアキヤリブレーション法では、予め被写体を配置せずに撮影したエア画像が準備される。エア画像の信号強度分布は、検出器に入射する放射線の強度分布と検出器感度分布の積に相当する。従って、検出器の各画素において撮影画像の信号をエア画像の信号で除算することで、上記放射線強度分布および検出器感度のばらつきが補正できる。

アーチファタト低減法の別の例として、水補正法が提案されている

(例えば、特開平 7— 1 7 1 1 4 5号公報参照）。水補正法は、エアキヤリブレーション法を拡張した方法であり、円筒または楕円筒状の形状を有する水筒ファントムを撮影して得た水画像を、エア画像の代わりに使用する。上記水筒ファントムと被写体の放射線吸収量が近い場合、エアキヤリブレーションによる上記補正効果に加えて、検出器の非線形入出力特性に起因するリングアーチファクトゃ、ビームハードユングに起因するダークバンドアーチファタトを除去できる。アーチファクト低減法のさらに別の例として、ファントムキヤリブレーション法が提案されている（例えば、特公昭 6 1— 5 4 4 1 2号公報参照）。ファントムキャリブレーション法は、予め作成した変換関数に基づいて被写体の撮影データを補正する方法である。上記変換関数は、撮影画像の実測値をその理論値に変換するための多項式であり、実測値と理論値との関係は予め較正用ファントムを用いて導出される。様々な直径を有する較正ファントムに対して上記実測値と理論値との関係を求めることで、検出器ダイナミックレンジの広い範囲にわたって撮影画像の信号強度が較正できる。発明の開示

エアキヤリブレーション法は、放射線検出器に入射する放射線の強度分布や放射線検出器の感度ばらつきを補正できるため、リングァーチプアクトが大幅に低減される。しかし、放射線検出器の非線形入出力特性を補正できないため、リングアーチファクトを完全に除去できないという課題を有する。また、ビームハードユングに起因するダークバンドアーチファタトを除去できない問題がある。

水補正法は、上記エアキヤリブレーション法における捕正効果に加えて、検出器の非線形入出力特性に起因するリングアーチファタトゃダークバンドアーチファタトを除去できるメリットがある。しかし、水筒ファントムと被写体の放射線吸収量を完全に一致できないため、上記除去精度が低いという課題を有する。

ファントムキヤリブレーション法は、検出器ダイナミックレンジの広い範囲にわたって撮影画像の信号強度を較正できる。このため水捕正法に比べて、検出器の非線形入出力特性に起因するリングアーチファクトやダークパンドアーチファクトを精度よく除去できるメリツトがある。ただし、上記多項式の近似精度を向上するためには実測値のサンプル数を増加する必要があるが、実際にはサンプル数の増加は困難であり、高々 4、 5点のサンプルしか使用されていないのが現状である。このため多項式近似の精度が低く、ファントムキヤリブレーション後も再構成画像にアーチファク.トが残存するという課題を有していた。

サンプル数の増加が困難である理由は、実測データの取得に手間がかかる点にある。例えば、上記従来例（特許文献 2 ) に示される頭部用較正ファントム（断層面方向に円形の形状を有する）の撮影においては、 1つのサイズの較正用ファントムに対して得られる実測データは 1サンプルにすぎない。また、同従来例に示される胸部用較正ファントム（断層面方向に非円形の形状を有する）の撮影においては、 1 つのサイズの較正用ファントムに対して得られる実測データは 2サンプルにすぎない（胸部用較正ファントムの長軸方向および短軸方向から撮影）。従って、多数のサンプルを取得するためには、サイズの異なる多数の較正用ファントムに対して実測データを取得する必要があり、手間がかかるという課題を有していた。

また、上記実測データの取得においては、較正用ファントムの中心位置を撮影系の回転中心位置に精度よく合わせる必要があり、較正用ファントムの配置に手間がかかるという課題を有していた。さらに、従来のファントムキヤリブレーション法では、検出器の画素位置が周辺部に近づくにつれて、上記サンプル点数が減少するという課題を有していた。

本発明の目的は、放射線断層撮影装置において、再構成画像中に発生するアーチファクトを高い精度で低減し、再構成画像の画質を向上できる放射線断層撮影技術を提供することにある。

本発明の目的および新規な特徴の詳細は、本明細書の記述おょぴ添付図面によって明らかになるであろう。

上記目的を達成するために、本発明の放射線断層撮影装置は、次に示すような特徴を有する。以下、本発明の代表的な構成例を述べる。

( 1 ) 被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が前記回転軸に直交する 2方向でそれぞれ異なるサイズを有する少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した 3枚以上の透過像の実測画像を格納する第 1の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第 2の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を捕正する補正手段とを有することを特徴とする。

( 2 ) 前記（1 ) の放射線断層撮影装置において、前記少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略楕円形であることを特徴とする。

( 3 ) 前記（ 1 ) 又は（2 ) の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略円形であり、かつ、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されていることを特徴とする。

( 4 ) 被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されている少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した 3枚以上の透過像の実測画像を格納する第 1の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第 2の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする。

( 5 ) 前記（4 ) の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも 3のファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略楕円形であることを特徴とする。 ( 6 ) 前記（4 ) の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と略同じ位置に配置されていることを特徴とする。

( 7 ) 前記（ 1 ) 又は（4 ) の放射線断層撮影装置において、前記実測画像より再構成された前記ファントムの断層像に基づいて、前記プアントムの断層面の中心位置と前記断層面に平行な方向での傾きを算出するファントム位置算出手段を有し、前記生成手段は、前記中心位置と前記傾きに基づいて、前記計算画像を作成する時の前記放射線の投影方向を決定することを特徴とする。

( 8 ) 前記（7 ) の放射線断層撮影装置において、前記ファントム位置算出手段は、前記ファントムの前記断層像の信号強度分布の重心位置に基づいて、前記プアントムの断層面の中心位置を算出することを特徴とする。

( 9 ) .前記（7 ) の放射線断層撮影装置において、前記ファントム位置算出手段は、前記ファントムの断層像の信号強度分布の 1次近似に基づいて、前記ファントムの断層面に平行な方向での傾きを算出することを特徴とする。

( 1 0 ) 被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が前記回転軸に直交する 2方向でそれぞれ異なるサイズを有する少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した 3枚以上の透過像の実測画像を格納する第 1の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第 2の格納手段と、前記実測画像の信号強度と前記計算画像の信号強度との関係を近似関数で近似して、前記近似関数のパラメータ値を導出するパラメータ値導出手段と、前記パラメータ値を格納する第 3の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする。

( 1 1 ) 被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されている少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した 3枚以上の透過像の実測画像を格納する第 1の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第 2の格納手段と、前記実測画像の信号強度と前記計算画像の信号強度との関係を近似関数で近似して、前記近似関数のパラメータ値を導出するパラメータ値導出手段と、前記パラメータ値を格納する第 3の格納手段と. 前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を捕正する補正手段とを有することを特徴どする。これにより、本発明は、以下のような利点を有する。

( a ) 従来のファントムキャリブレーション法において高々 4、 5 点であった実測データのサンプル数を、 6個以上〜数千個程度に増加できるため、ファントムキヤリプレーション法における捕正精度を高めて再構成画像の画質を向上できる。

( b ) ファントムによる放射線減衰量を撮影方向にダイナミックに変化できるため、広範囲のダイナミックレンジを有する実測データを取得できる。

( c ) 断層面方向に円形の形状を有する一般的なファントムに対してもファントムによる放射線減衰量を撮影方向にダイナミックに変化できるため、広範囲のダイナミックレンジを有する実測データを取得できる。

( d ) ファントムを撮影系に対して精度良く配置する必要がなくなるため、配置が容易となり、実測データ取得における作業効率を向上できる。

( e ) ファントムの断層面方向の中心位置を簡便に、精度よく抽出できるため、ファントムキヤリブレーション法による較正精度を向上できる。

( f ) ファントムが断層方向に非円形の断面を有する場合でも、フアントムの断層面に平行な方向での傾きを簡便に、精度よく抽出できるため、ファントムキヤリプレーション法による較正精度を向上できる。

( g )被写体の撮影時に得られる任意の透過像の信号強度に対して、ファントムキヤリプレーション法による信号強度の補正が可能となる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の正面模式図、図 2は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の前処理手段を '説明するための図、図 3は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の前処理手段におけるデータ配列の構造を説明するための図、図 4は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の補正テーブル作成手段を説明するための図、図 5は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の補正テーブル作成方法を説明するための図、図 6は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の信号強度捕正手段を説明するための図、図 7は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置のシミュレーション画像発生手段における演算方法を説明するための図、図 8は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の較正用ファントム位置検出手段を説明するための図、図 9は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の複数の楕円ファントムの配置方法を説明するための図、図 1 0は、本発明の実施例 2に係る放射線断層撮影装置のシミュレーション画像発生手段における演算方法を説明するための図、図 1 1は、本発明の実施例 2に係る放射線断層撮影装置の複数の円筒ファントムの配置方法を説明するための図、図 1 2は、本発明の実施例に係る放射線断層撮影装置の他の較正用ファントムの例を説明するための図、図 1 3は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置による画質改善効果の例を説明するための図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。

(実施例 1 ) 図 1は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の正面模式図である。本実施例 1に係る放射線断層撮影装置は、 X線管 1、 X線検出器 2、回転板 4、駆動モーター 5、駆動ベルト 6、ガントリー 7、撮影制御手段 1 0 0、前処理手段 1 1 1、実測画像用メモリ 1 0 1、補正テーブル作成手段 1 0 2、シミュレーション画像用メモリ 1 0 3、信号強度補正手段 1 0 4、捕正テーブル用メモリ 1 0 5、シミュレ一ション画像発生手段 1 0 6、画像再構成手段 1 0 7、較正用ファントム位置検出手段 1 0 8、画像表示手段 1 0 9、操作卓 1 1 0等から構成される。

以下では、 X線管 1および X線検出器 2を合わせて撮影系と呼ぶ。撮影系は回転板 4に固定されている。駆動モーター 5は駆動ベルト 6 を介して回転板 4および撮影系全体を回転する。撮影系は上記回転中に被写体 3に対して全周方向から X線を照射し、その X線透過像を撮影する。以下では、回転板 4の回転軸（図示してない）を Z軸とする。また、回転板 4の回転中心 Oを原点とする水平方向および垂直方向の座標軸をそれぞれ X軸、 Y軸と定める。 X軸、 Y軸おょぴ Z軸によつて規定される X Y Z座標系は直交座標系である。

図 1において、 X線管 1の X線発生点 Sと回転中心 Oとの距離の代表例は 6 9 0 m mである。また、回転中心 Oと X線検出器 2の X線入力面との距離の代表例は 3 8 0 m mである。回転板 4の 1回転の所要時間の代表例は 0 . 5秒である。

X線検出器 2にはセラミックシンチレータおよぴフォトダイォード等から構成される公知のマルチスライス型 X線検出器が使用される。 X線検出器 2は多数の検出素子（図示してない）から構成されており、その素子数の代表例は X Y平面方向（以下、チャネル方向とする) に 8 9 6個、 Z軸方向（以下、スライス方向とする）に 3 2個である。各検出素子は X線発生点 sから略等距離の円弧上に配置されており、その入力面サイズの代表例はチャネル方向おょぴスライス方向に共に 1 m mである。撮影系の 1回転における撮影回数の代表例は 9 0 0 回であり、回転板 4の Q . 4度の回転毎に 1回の撮影が行われる。次に、本実施例 1に係る放射線断層撮影装置の動作を説明する。本放射線断層撮影装置には、本撮影モードおよびキヤリブレーション撮影モードの 2種類の撮影モードが用意されている。本撮影モードおよぴキヤリブレーション撮影モードの選択は、検者が操作卓 1 1 0を通して指示する。なお、図 1において、破線の矢印は本撮影モードにおけるデータ処理の流れを示す。また実線の矢印はキヤリブレーション撮影モードにおけるデータ処理の流れを示す。

以下では、まず本撮影モードにおける本放射線断層撮影装置の動作について説明する。まず、検者が操作卓 1 1 0を通して撮影開始を指示すると、撮影制御手段 1 0 0は駆動モーター 5を介して回転板 4の回転を開始する。回転板 4の回転が定速状態に入った時点で、撮影制御手段 1 0 0は X線管 1 の X線照射タイミングおよび X線検出器 2 の撮影タイミングを指示し、被写体 3の全周方向からの撮影データを取得する。次に前処理手段 1 1 1は、上記撮影データに対して、後述する方法を用いてオフセット処理、エアキヤリブレーション処理、対数変換処理から成る前処理を行い、前処理後の撮影データ（以下、実測画像とする）を実測画像用メモリ 1 0 1に記録する。次に、信号強度補正手段 1 0 4は、実測画像用メモリ 1 0 1に記録された実測画像を読み出して、後述する方法を用いて上記実測画像の信号強度を補正する。なお、信号強度補正手段 1 0 4は、補正テーブル用メモリ 1 0 5に予め記録されている補正テーブルを参照し、上記捕正テーブルに基づいて所定の補正を行う。上記補正テーブルの詳細については後述する。次に画像再構成手段 1 0 7は、前記信号強度補正手段 1 0 4の出力値に基づき、公知の技術を用いて上記被写体 3の放射線断層像を再構成する。再構成された放射線断層像は最後に画像表示手段 1 0 9 によって表示される。

次に、キヤリブレーション撮影モードにおける本放射線断層撮影装置の動作について説明する。キヤリブレーション撮影モードにおいては、被写体 3として後述する較正用ファ.ントムが配置される。まず本撮影モードの場合と同様の手順で較正用ファントムの撮影および撮影データの前処理が行われ、前処理後の撮影データ（以下、較正用実測画像とする）が実測画像用メモリ 1 0 1に記録される。次に上記較正用実測画像は信号強度補正手段 1 0 4によって読み出される。ここで信号強度補正手段 1 0 4は、補正テーブルが既に捕正テーブル用メモリ 1 0 5に記録されているかどうかを判別し、存在する場合には上記補正テーブルを参照して上記較正用実測画像への信号強度補正を行う。また、補正テーブルが存在しない場合には上記較正用実測画像への信号強度補正を省略する。次に、画像再構成手段 1 0 7は、前記信号強度補正手段 1 0 4の出力値に基づき、公知の技術を用いて上記較正用ファントムの放射線断層像を再構成する。次に、較正用ファントム位置検出手段 1 0 8は、上記放射断層像に基づき、後述する方法を用いて上記較正用ファントムの X Y平面上における位置を算出する。次に、シミュレーション画像発生手段 1 0 6は、上記算出された較正用ファントムの位置に基づき、後述する方法を用いて上記較正用ファントムの撮影データの理論値（以下、シミュレーション画像もしくは計算画像とする）を計算し、計算結果をシミュレーション画像用メモリ 1 0 3に記録する。次に補正テーブル作成手段 1 0 2は、実測画像用メモリ 1 0 1に記録された上記較正用実測画像およびシミュレーション画像用メモリ 1 0 3に記録された上記シミュレーション画像に基づき、後述する方法を用いて実測画像の信号強度を理論値に変換するための捕正テーブルデータを作成し、作成結果を補正テーブル用メモリ 1 0 5に記録する。なお、既に古い補正テーブルデータが補正テーブル用メモリ 1 0 5に記録されている場合は、上記古い捕正テーブルデータを新しい捕正テーブルデータで上書きする。

図 2は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の前処理手段 1 1 1を説明するための図である。また、図 3は、本発明の実施例 1 に係る放射線断層撮影装置の前処理手段 1 1 1におけるデータ配列の構造を説明するための図である。以下、図 2およぴ図 3を用いて前処理手段 1 1 1における処理の手順について説明する。

X線検出器 2は、マルチスライス型検出器であり、上述のようにチャネル方向おょぴスライス方向にそれぞれ 8 9 6、 3 2個の検出素子を有する。以下では、上記チャネル方向おょぴスライス方向の検出素子数を、それぞれ一般的に N、 Mと表す。また上述のように、撮影においては撮影系の 1回転の回転中に 9 0 0回の撮影が行われる。以下では、上記撮影回数を一般的に Kと表す。 .さらに以下では、 k番目の撮影（k = l〜K ) において、 X線検出器 2の nチャネル、 mスライス目の検出素子（n = l〜N、 m = l〜M) で得られた検出信号を I_nm ( k )と表す。

前処理手段 1 1には、オフセット画像作成処理、エア画像作成処理、およびエアキヤリブレーション処理の 3種類の処理が用意されている。このうちオフセット画像作成処理およびエア画像作成処理は、被写体 3の撮影に先立って行われるオフセット画像撮影およびエア画像撮影時において選択される。またエアキャリブレーション処理は、被写体 3の撮影時において選択される。以下、上記 3種類の処理手順について順に説明する。

オフセット画像作成処理は、オフセット画像撮影（X線管 1による X線照射を行わずに撮影）によって得られた K枚のオフセット画像に対して、これらの加算平均画像を作成する処理である。上記オフセット画像は、撮影が行われる度にフレームメモリ 2 0 0に順次上書きされる。フレームメモリ 2 0 0ほ、図 3 (A) に示されるようなデータ構造を有し、 X線検出器 2の 1フレーム分に相当する N XM個の撮影データを保存する。フレームメモリ 2 0 0にオフセット画像が記録されると同時に、加算平均手段 2 0 1は上記オフセット画像を順次読出して（数 1 ) で表される加算平均演算を行う。 b_nm = ∑ ( ）（" =l〜N, =1〜M)

(数 1) 加算平均手段 2 0 1によって得られた平均オフセット画像は、オフセット画像用メモリ 2 0 4に記録される。オフセッド画像用メモリ 2

0 4は、図 3 (B) に示されるようなデータ構造を有し、 X線検出器 2の 1 フレーム分に相当する N XM個の平均オフセット画像データを保存する。

エア画像作成処理は、エア画像撮影（被写体 3を配置しない状態で X線管 1による X線照射行いながら撮影）、によって得られた K枚のエア画像に対して、これらの加算平均画像を作成する処理である。上記エア画像は、撮影が行われる度にフレームメモリ 2 0 0に順次上書きされる。フレームメモリ 2 0 0にエア画像が記録されると同時に、加算平均手段 2 0 1は上記エア画像を順次読み出して、（数 2 ) で表される加算平均演算を行う。

1 ^κ

η, = ZJ ( ） (" = ¹〜 ' ¹¹¹ = ¹〜^M)

(数 2) 加算平均手段 2 0 1によって平均エア画像が計算されると同時に、オフセット補正手段 2 0 2は上記平均エア画像を読み出して、（数 3 ) で表されるオフセット補正処理を行う。 . m = n, - m (" = l^N,m. = l〜ikf)

(数 3 ) なお、上記演算においては、オフセット画像用メモリ 2 0 4に記録されている平均オフセット画像が参照される。オフセット補正手段 2

0 2によって得られたオフセット捕正後の平均エア画像は、エア画像用メモリ 2 0 5に記録される。エア画像用メモリ 2 0 5は、図 3 ( C ) に示されるようなデータ構造を有し、 X線検出器 2の 1 フレーム分に相当する N X M個の平均エア画像データを保存する。

エアキヤリブレーション処理は、被写体 3の撮影画像に対してエアキヤリブレーションを行い、 X線管 1より放射される X線エネルギーの空間分布や、 X線検出器 2の検出感度のむらを補正する処理である。上記撮影画像は、撮影が行われる度にフレームメモリ 2 0 0に順次上書きされる。フレームメモリ 2 0 0に撮影画像が記録されると同時に、オフセット捕正手段 2 0 2は上記撮影画像をフレームメモリ 2 0 0 より順次読み出して、（数 4.)で表されるオフセット補正処理を行う。 ( ) = W-も腸（" = 1〜N =\-M,k =\~K)

(数 4 ) なお、オフセット捕正手段 2 0 2は、加算平均手段 2 0 1を介さずに直接フレームメモリ 2 0 0より撮影データを読み出す。また上記演算においては、オフセット画像用メモリ 2 0 4に記録されている平均オフセット画像が参照される。オフセット補正手段 2 0 2による撮影画像のオフセット補正が終了すると同時に、エアキャリブレーション手段 2 0 3は上記オフセット補正後の撮影画像を読み出して、（数 5 ) で表されるエアキャリブレーション処理を行う。

J_nm{k) = ln-^- (n = 1〜N, m = 1〜M, k = l〜iT)

(数 5) なお、上記演算においては、エア画像用メモリ 2 0 5に記録されている平均エア画像が参照される。エアキヤリブレーション手段 2 0 3 によって得られたエアキヤリブレーション後の撮影画像は、実測画像用メモリ 1 0 1に記録される。エアキヤリブレーション処理における上記一連の処理は、フレームメモリ 2· 0 0に撮影画像が記録される度に K回繰り返して行われる。実測画像用メモリ 1 0 1は、図 3 (D) に示されるようなデータ構造を有し、 X線検出器 2の Kフレーム分に相当する N XMXK個の撮影画像データを保存する。

図 4は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の補正テープル作成手段 1 0 2を説明するための図である。また、図 5は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の捕正テーブル作成方法を説明するための図である。以下、図 4および 5を用いて捕正テーブル作成手段 1 0 2における処理の手順について説明する。

既に説明したように、補正テーブル作成手段 1 0 2はキヤリブレーション撮影モードにおいて使用される。キヤリブレーション撮影モードにおいては、被写体 3として後述する較正用ファントムが配置され、上記較正用ファントムの撮影データが取得される。上記撮影データは前処理手段 1 1 1によってエアキヤリブレーション処理を行った後に、実測画像用メモリ 1 0 1に記録される。実測画像用メモリ 1 0 1 およぴシミュレーション画像用メモリ 1 0 3に記録されるデータは同一のデータ構造を有している。実測画像用メモリ 1 0 1にはェアキヤリブレーション後の全撮影データ（実測画像） J_nm(k) (n = 1〜N、 m= l〜M、 k= l〜K) が記録される。一方シミュレーション画像用メモリには、シミュレーション画像発生手段 1 0 6によって計算された上記撮影データの理論値（シミユレーション画像もしくは計算画像） J，_nn (k) ( n = l〜N、 m = l〜M、 k= l〜K ) が記録される。なお、上記シミュレーション画像 J' _nra (k)の計算方法については後述する。上記実測画像とシミユレーション画像の各データは理想的には一致するはずであるが、実際には一致しない。こ,れは X線検出器 2の入出力特性が非線形性を有していること、 X線管 1から放射される X線のエネルギーがスぺクトル分布を有しており、被写体中にて X線の線質が変化してしまうこと（ビームハードニング効果）等の原因による。このような実測画像データと理論値との非線形な関係は、再構成される放射線断層像中においてリングアーチファタトゃダークバンドア一チファクトの発生原因となり得るため、補正によって線形に戻す必要がある。このため、補正テーブル作成手段 1 0 2は上記非線形性を補正するための補正テーブルを作成する。

実測画像 J_nm (k)とシミュレーション画像 J' _nra (k)の関係は、多項式等の関数で近似できる。図 5には、上記多項式近似の例が示してある。多項式近似では、まず実測画像 J_nm (k)の値を横軸、シミュレーション画像 J' _nm (k)の値を縦軸とする

点が、全ての k= 1〜Kについてグラフ上にプロットされる。次に、上記プロットが（数 6 ) に示される多項式関数によって近似される。

〜M)

. · · (数 6 ) なお、上記近似には最小 2乗法等の公知の技術が用いられる。上記多項式関数の最大次数 Lは予め設定された所定の値が用いられる。ただし、最大次数 Lが 1 の場合は上記多項式関数が線形関数となるため、実測画像データと理論値との非線形な関係を表すことができない。従つて、 Lは 2以上とする必要があるが、上記非線形成分を精度良く近似するためには、 Lは 3以上とするのが望ましい。 Lが 3の場合、数 6より上記多項式は³つの係数 a_nm (l)、 a_nn (2)、 a_nm (3)を有する。従つて、最小 2乗法で上記 3つの係数を求めるためには、撮影回数 Kを 3 以上にする必要がある。一般に、上記多項式関数の最大次数 Lに対して、撮影回数 Kは L以上とする必要がある。以上の処理により多項式の係数 a_nra (L)、 a_nra (L- 1)、 · · · a_nra (1)の値を導出して、捕正テーブルとする。

上記補正テーブルを作成するために、補正テーブル作成手段 1 0 2 はまず、実測画像用メモリ 1 0 1およびシミュレーション画像用メモリ 1 0 3からそれぞれ実測画像 J_nm (k)およびシミュレーション画像 J，_nn (k)を全ての k= 1〜Kに対して読み出して、バッファメモリ 4 0 0に書きこむ。次に最小 2乗近似手段 4 0 1がパッファメモリ 4 0 0 に記録されたデータを読み出して数 6による多項式近似を行い、得られた係数 a_nra (L)、 a_nra (L- 1)、 · · · a_nra (1)を補正テーブル用メモリ 1 0 5に記録する。上記一連の処理は、全ての各検出画素（n、 m ) ( n = 1〜N、 m = 1〜M) に対して繰り返し行われる。なお、最小 2乗近似手段 4 0 1は、専用演算器や汎用演算器を用いたソフトウエア処理等で実現される。

図 6は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の信号強度捕正手段 1 0 4を説明するための図である。本撮影モードにおいて取得された被写体 3の撮影画像は、前処理手段 1 1 1によって上述のエアキヤリプレーション処理が行われた後に実測画像用メモリ 1 0 1に記録される。上記エアキヤリブレーション処理は X線検出器 2から撮影画像が取得される度に行われ、 kフレーム目（k= l〜K ) の撮影画像に対して得られたエアキヤリプレーション処理後の撮影データ J_nm(k) (n= l〜N、 m= l〜M) が順次実測画像用メモリ 1 0 1に書き込まれる。上記書き込みが終了する度に、多項式演算手段 6 0 1 は捕正テーブル用メモリ 1 05から検出画素（n、 m) に対する多項式の係数 a_nm(L)、 a_nra(L-l)、 · · · a_nm(l)の値を読み出してバッファメモリ 6 0 2に記録する。また、多項式演算手段 6 0 1はエアキヤリブレーション処理後の撮影データ J_nm(k)、および多項式の係数 a_nraa)、 a_nn(L- 1)、 · · · a_nra(l)をそれぞれ実測画像用メモリ 1 0 1およびバッファメモリ 6 0 2から読み出して、数 6を用いて f_nra (J_nm(k)) を計算して信号強度の補正を行う。上記信号強度の補正は全ての各検出画素（n、 m) (n = l〜N、 m= l〜M) に対して繰り返し行われ、その結果は画像再構成手段 1 0 7に入力される。なお多項式演算手段 6 0 1は、専用演算器や汎用演算器を用いたソフトウエア処理等で実現される。

図 7は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置のシミユレ一ション画像発生手段 1 0 6における演算方法を説明するための図である。特に、図 7では較正用ファントムとして楕円ファントム 70 0 を使用した場合のシミュレーション画像発生方法について説明する。既に説明したように、図 7 (A) に示す直交座標系 XY Zは、ガントリー 7に固定された静止座標系である。 X線発生点 Sは、 XY平面上を回転移動し、その回転中心は XY Z座標系の原点 Oと一致する。 X Y平面は、 X線検出器 2と交線 70 2で交わる。楕円ファントム 70 0は、楕円柱型の形状を有し、その柱方向が Z軸と略一致するように配置される。楕円ファントム 700は、略均一な材質および密度で構成される。楕円ファントム 700の材質の代表例はポリエチレンであるが、アタリル等の他の物質でこれを代用してもよい。以下では、楕円ファントム 700の長軸方向、短軸方向、およぴ柱方向の外形サイズをそれぞれ 2 a、 2 b、 Hと表す。 2 a、 2 b、 Hの代表例は、それぞれ 3 5 0 mm、 2 0 0 mm, 3 0 0 mmである。楕円ファントム 7 0 0と XY平面の交線 7 0 1は、楕円形の形状を有する。

図 7 (B ) に示すように、 p q座標系は、楕円フアントム 7 0 0に固定された座標系であり、その原点を交線 7 0 1で表される楕円の中心〇，とする。また、 p軸および q軸を上記交線 7 0 1で表される略楕円形の長軸および短軸方向とする。楕円ファントム 7 0 0は、楕円中心点 O'が X Y Z座標形の原点 O付近に位置すると同時に、. p軸が X軸と略一致するように配置される。ただし、一般に上記配置を精度よく行うことは困難であるため、楕円中心点 o，の XY平面上における位置（0，x、 O' y) は完全に（0、 0 ) とはならない。また、 p軸と X軸のなす角 φも完全に 0とはならなレ、。楕円フアントム 7 0 0の位置を規定する上記パラメータ（0' x、 O' y) および ψの値は、較正用ファントム位置検出手段 1 0 8 よって、後述する方法で自動検出される。

シミュレーション画像発生手段 1 0 6は、 kフレーム目（k= 1〜K) の撮影画像に対して得られたエアキヤリブレーション処理後の撮影データ J_nn(k) ( n = l〜N、 m= l〜M) に対し、その理論値 J，_nra(k) を計算する。上記理論値 J' _nn(k)は、（数 7 ) で表される。 (k) = _pw_nm (k) n = l〜N, m = 1〜M)

(数⁷) ただし、 w_nra(k)は、 kフレーム目の撮影において X線発生点 Sから放射されて X線検出器 2の検出画素位置（n、 m)に入射する X線ビーム 7 0 3の、楕円ファントム 7 0 0中の通過距離とする。また、 μ _p は楕円ファントム 7 0 0の X線吸収係数とする。いま X線ビーム 7 0 3のチャネル方向の放射角度を γ、交線 7 0 2と検出画素位置（η、 m)との距離を h_nn、 X線発生点 Sと回転中心 Oとの間の距離を d、 X 線発生点 Sと X線検出器 2の入力面との間の距離を Dと表すと、通過距離 _Wnm(k)は、（数 8 ) で得られる。脚 (） (" = m = 1〜M)

(数 8) ただし、（数 8 ) において、 S_p、 S_qは p q座標系上における X線発生点 Sの位置であり、それぞれ (数 9 )および（数 1 0 )で表される。

S = d cos<9,，一◦ ) cos + id sm0_k -( ' )sm^

(数 9)

S„ = -{d cos&_k -

(数 1 0) また、（数 8 ) において、 t_p、 t_qは、 X線ビーム 7 0 3の単位方向ベタトルの; p軸、 q軸成分であり、それぞれ (数 1 1 ) および（数 1

2 ) で表される。

-D (¾! !) t_q = + y-&_k)

ハ," 、

(数 1 2)

なお、（数 9 ) 〜（数 1 2 ) において、 0 _kは kフレーム目の撮影時における X線発生点 Sの X軸に対する回転角度を表し、（数 1 3 ) で示される。

(数 1 3)

シミュレーション画像発生手段 1 0 6は、（数 7 ) 〜（数 1 3 ) を用いて、撮影画像の理論値 J， _nra(k)を全ての n= 1 〜N、 m= 1〜M、 k = 1〜Kについて計算し、計算結果をシミユレーション画像用メモリ 1 0 3に記録する。なお、シミュレーション画像発生手段 1 0 6は、専用演算器や汎用演算器を用いたソフトウエア処理等で実現される。図 8は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置の較正用ファントム位置検出手段 1 0 8を説明するための図である。既に説明したように、楕円ファントム 70 0は、その中心位置 Ο'が ΧΥ平面の中心 οにほぼ一致するように配置される。ただし、両者を高精度に一致させる必要はなく、両者のずれが、例えば数 c m以内に収まっていればよいものとする。このような荒い配置精度を許容することで、較正用ファントムの配置における作業工数を削減できる。較正用ファントム位置検出手段 1 0 8は、上記配置における楕円ファントム 70 0の位置ずれ量を自動検出する。上記位置ずれ量は、楕円ファントム 70 0の中心位置 0'、および楕円ファントム 700の長軸方向（p軸方向）の X軸に対する傾き角度 φによって規定される。検出された o'、 φの値は、シミユレーション画像発生手段 1 0 6によって参照される _c CT値 2値化手段 8 0 0は、まず楕円ファントム 700の CT再構成画像を画像再構成手段 1 0 7より読み込む。以下では上記 CT再構成画像の信号値を R (i、 j) と表す。ただし、 i、 j (i= l〜I、 j = 1〜 J )はそれぞれ再構成画像の X軸方向および Y軸方向のピクセル位置を表す。 CT値 2値化手段 8 00は、次に閾値用メモリ 8 0 3 に予め記録された閾値 R_tを参照し、 R_tと R (i、 j) の値を比較する。このとき、もし R_t R (i、 j) であれば R (i、 j) の信号値を 1に書き換える。また、 R (i、 j) <R_tであれば R (i、 j) の信号値を 0に書き換える。なお閾値 R_tの値は、楕円ファントム内部領域の C T値と外部領域の C T値との中間の値が予め設定される。このため、 CT値 2値化手段 8 00によって 2値化された C T再構成画像は、楕円ファントム内部領域および外部領域においてそれぞれ信号値 1および 0をとる。上記 2値化された CT再構成画像は、重心計算手段 8 0 1および傾き計算手段 8 0 2によってそれぞれ読み出される。重心計算手段 8 0 1は、楕円ファントム 7 0 0の重心位置を計算する手段である。上記重心位置は楕円ファントム 7 0 0の中心位置 O'と一致し、（数 1 4) によって計算される。 .

(数 14) ただし、 Xいを、それぞれピクセル (i、 j) の XY座標系における位置とする。傾き計算手段 8 0 2は楕円ファントム 7ひ 0の長軸方向の X軸に対する傾き角度 φを求める手段である。傾き計算手段 8

0 2は1 (i、 j) = 1を満たすピクセル位置（Xi、に対して、

(数 1 5) による 1次近時を行う。

Y=AX+B

(数 15) のとき、上記傾き角度 φは、（数 1 6) で計算できる φ = tan一¹ A

(数 16 ) なお、上記 1次近時には最小 2乗法等の公知の技術が使用される。また較正用ファントム位置検出手段 1 0 8は、専用演算器や汎用演算器を用いたソフトウエア処理等で実現される。

図 1 3は、本発明の実施例 1に係る放射線断層撮影装置による画質改善効果の例を説明するための図である。特に、図 1 3 (A) は評価用被写体 1 3 0 0の配置方法を示している。また、図 1 3 (B) および（C) は、それぞれキャリブレーション処理無しおょぴ有りの場合に取得された再構成画像の Y軸上のプロファイルを示している。評価用被写体 1 3 0 0は直径 3 5 0 mmの円柱状の水ファントムである。撮影時においては、 X線管 1の管電圧を 1 2 0 k V、管電流を 2 0 0 mAとし、その他の撮影条件は、本実施例 1で説明したものと同一とした。キヤリブレーション処理無しの場合、得られたプロファイル 1 3 0 1の均一性が低く、その CT値の差は最大 5 9 HUであった。これに対して、キヤリプレーション処理を行った場合、得られたプロフアイル 1 3 0 2の均一性が高く、その CT値の差は最大 4. 8 HUであった。従って、本発明により再構成画像の CT値の導出精度が向上し、画質が改善されることが確認された。

以上、実施例 1に係る放射線断層撮影装置を示したが、本発明は、実施例 1のみ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しうることはいうまでもない。例えば、実施例 1においては楕円フアントム 7 0 0のサイズが 1種類に限定されていた力 S、図 9に示すような異なるサイズを有する複数の楕円ファントム 7 0 0 a〜（！を用いて捕正テーブルを作成してもよい。ただし、このとき各楕円ファントム 7 0 0a~ dは、'それらの中心位置が例えば撮影系の回転中心 O付近に配置されるものとする。また上記全ての楕円フアントム 7 0 0a〜 dは、 X線検出器 2の視野 9 0 0の内部に完全に包含されるように配置されるものとする。さらに、捕正テーブル作成手段 1 0 2は、上記全ての楕円ファントム 7 0 0a〜 dに対して得られた較正用実測画像およびシミュレーション画像に対して（数 6 ) に示される多項式関数近似を行い、得られた係数 a_nn(L)、 a_nra(L - 1)、 · · · a_nra(l)を捕正テーブル用メモリ 1 0 5に記録するものとする。

(実施例 2) 以下では、本発明の実施例 2に係る放射線断層撮影装置について説明する。本発明の実施例 2に係る放射線断層撮影装置は、較正用フアントムとして実施例 1で使用した楕円フアントム 7 0 0の代わりに円筒ファントム 1 000を使用する。本放射線断層撮影装置の上記以外の構成に関しては、実施例 1の図 1〜 6で説明したものと同一であるため、説明を省略する。

図 1 0は、本発明の実施例 2に係る放射線断層撮影装置のシミュレーション画像発生手段 1 0 6における演算方法を説明するための図である。特に、図 1 ◦では較正用ファントムとして円筒ファントム 1 0 0 0を使用した場合のシミュレーション画像.発生方法について説明する。既に説明したように、直交座標系 X Y Zはガントリー 7に固定された静止座標系である。 X線発生点 Sは XY平面上を回転移動し、その回転中心は XY Z座標系の原点 Oと一致する。 X Y平面は X線検出器 2と交線 1 0 0 2で交わる。円筒ファントム 1 000は円柱型の形状を有し、その柱方向が Z軸と略一致するように配置される。円筒ファントム 1 00 0は、略均一な材質および密度で構成される。円筒ファントム 1 000の材質の代表例はポリエチレンであるが、アタリル等の他の物質でこれを代用してもよい。以下では、円筒ファントム

1 0 0 0の円方向、および柱方向の外形サイズをそれぞれ 2 r、 Hと表す。 2 r、 Hの代表例はそれぞれ 2 50 mm、 3 00 mmである。

円筒ファントム 1 000と XY平面の交線 1 00 1は、略円形の形状を有し、その円の中心を 0，とする。円筒ファントム 1 0 0 0は、略円形の中心点 o，が、回転軸すなわち XY Z座標形の原点 oとは異なる位置（0'x、 O'y) に配置される。

円筒ファントム 1 000の位置を規定する上記パラメータ（0，x、

O'y) の値は、較正用ファントム位置検出手段 1 0 8によって自動検出される。較正用ファントム位置検出手段 1 0 8による上記中心点 O ，の自動検出は、図 8を用いて説明しこ方法と同一の方法で実現できる。ただし、円筒ファントム 1 0 0 0を対象とした場合、楕円ファントム 7 0 0の場合のように傾き角度 φを検出する必要がない。従って、傾き計算手段 8 0 2による演算は省略され、重心計算手段 8 0 1によつて検出された中心点 o，の位置のみがシミュレーション画像発生手段 1 0 6によって参照される。

シミュレーション画像発生手段 1 0 6は、 kフレーム目（k = l〜 K)の撮影画像に対して得られたエアキヤリブレーション処理後の撮影データ J_nffi(k) (n = l〜N、 m= l〜M) に対し、その理論値 J，_nm(k) を計算する。上記理論値 J'_nm(k)は、（数 1 7 ) で表される。 ) H ( ）（"=1〜N，" 1〜M)

■■· (数 1 7) ただし、 w_nm(k)は、 kフレーム目の撮影において X線発生点 Sから放射されて X線検出器 2の検出画素位置（n、 m) に入射する X線ビーム 1 0 0 3の、円筒ファントム 1 0 0 0中の通過距離とする。また、は円筒ファントム 1 0 0 0の X線吸収係数とする。いま X線ビーム 1 0 0 3のチャネル方向の放射角度を γ、交線 1 0 0 2と検出画素位置（n、 m) との距離を h_nm、 X線発生点 Sと回転中心 Oとの間の距離を d、 X線発生点 Sと X線検出器 2の入力面との間の距離を Dと表すと、通過距離 w_nn(k)は、（数 1 8 ) で得られる。

w

ただし、（数 1 8 ) において、 S，_x、 S，_yはそれぞれ（数 1 9 ) およぴ（数 2 0 ) で表される。 S_x' = cos0_k-O_x'

(数 19)

S^' dsine_k-0 (数 ₂₀₎ また、（数 1 8) において、 t_x、—t_yは X線ビーム 1 0 0 3の単位方向べクトルの X軸、 Y軸成分であり、それぞれ（数 2 1 ) および（数 2 2 ) で表される。 ""み（数 21) = ！ _{2 2} sin(; - + (数 22)

なお、（数 1 9 ) 〜（数 2 2 ) において、 e kフレーム目の撮影時における X線発生点 Sの X軸に対する回転角度を表し、（数 1 3) で示される。シミュレーション画像発生手段 1 0 6は（数 1 7) 〜（数 2 2)を用ぃて、撮影画像の理論値，₁₎ 1 を全ての11 = 1〜N、 m = 1〜M、 k = 1〜Kについて計算し、計算結果をシミュレーション画像用メモリ 1 03に記録する。なお、シミュレーション画像発生手段 1 0 6は、専用演算器や汎用演算器を用いたソフトウエア処理等で実現される。

以上、実施例 2に係る放射線断層撮影装置を示したが、本発明は、実施例 2のみ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しうることはいうまでもない。例えば、実施例 2においては、円筒ファントム 1 00 0のサイズが 1種類に限定されていたが、図 1 1に示すような異なるサイズを有する複数の円筒ファントム 1 00 0 a〜（！を用いて捕正テーブルを作成してもよい。ただし、このとき各円筒ファントム 1 0 0 0 a〜dは、それらの外周位置が、例えば X線検出器 2の視野 90 0に略内接するように配置されるものとする。ただし上記全ての円筒ファントム 1 00 0 a〜（！は、 X線検出器 2の視野 9 00の内部に完全に包含されるように配置されるものとする。また、補正テーブル作成手段 1 0 2は、上記全ての円筒ファントム 1 0 0 0 a〜 dに対して得られた較正用実測画像およびシミュレーション画像に対して（数 6) に示される多項式関数近似を行い、得られた係数 a_nm(L)、 a_nra(L- 1)、 · · · a_nm (1)を捕正テーブル用メモリ 1 0 5に記録するものとする。

以上詳述した実施例 1および 2においては、それぞれ較正用ファントムとして楕円ファントム 7 0 0および円筒ファントム 1 0 0.0を使用したが、較正用ファントムの種類はこれだけに限定されるものではない。例えば、較正用ファントムとして、図 1 2 (A) に示されるような人体の腹部を模擬した.腹部用ファントム 1 2 0 0や、図 1 2 (B)に示されるような人体の胸部を模擬した胸部用ファントム 1 2 0 1を使用してもよい。ただし、胸部用ファントム 1 20 1には、人体中の肺野を模擬するためのホール 1 20 2および 1 2 0 3が設けてある。較正用ファントムの形状を撮影対象である被写体 3の形状に近づけることで、較正用ファントムの撮影において発生する散乱 X線量が被写体 3の撮影において発生する散乱 X線量に近づくため、信号強度捕正手段 1 04による補正精度を向上できる。

また、実施例 1および 2においては、それぞれ 1種類の形状のみを有する較正用ファントムを使用したが、それらのファントムの併用により取得した較正用実測画像およびシミュレーション画像を用いて補正テーブル 1 0 5を作成しても良い。

また、実施例 1および/または実施例 2における校正用ファントムと組み合わせて、その他の形状および Zまたはサイズの異なる種々の較正用ファントム（回転軸に垂直な断面が略円形で、回転軸と略同じ位置に配置されたファントムを含む）に対して取得した較正用実測画像おょぴシミュレーション画像を用いて補正テーブル 1 0 5を作成しても良い。

以上説明したように、本発明によれば、ファントムキヤリブレーション法において簡便な計測に基づいて較正用ファントムの実測データのサンプルを多数取得するための放射線断層撮影技術を実現するもので、これにより、ファントムキヤリブレーション法における多項式近似の精度を向上し、再構成画像の画質を向上できる。産業上の利用可能性

本発明によれば、放射線断層撮影装置において、再構成画像中に発生するアーチファクトを高い精度で低減し、再構成画像の画質を向上が実現できる。

Claims

請求の範囲

1 . 被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が前記回転軸に直交する 2方向でそれぞれ異なるサイズを有する少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した 3枚以上の透過像の実測兩像を格納する第 1の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第 2の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする放射線断層撮影装

2 . 請求項 1に記載の放射線断層撮影装置において、前記少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略楕円形であることを特徴とする放射線断層撮影装置。

3 . 請求項 1又は 2に記載の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略円形であり、かつ、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されていることを特徴とする放射線断層撮影装置。

4 . 被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されている少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した 3枚以上の透過像の実測画像を格納する第 1の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第 2の格納手段と- 前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する捕正手段とを有することを特徴とする放射線断

5 . 請求項 4に記載の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略楕円形であることを特徴とする放射線断層撮影装置。

6 . 請求項 4に記載の放射線断層撮影装置において、前記複数のファントムのうち、少なくとも一つのファントムは、前記回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と略同じ位置に配置されていることを特徴とする放射線断層撮影装置。

7 . 請求項 1又は 4に記載の放射線断層撮影装置において、前記実測画像より再構成された前記ファントムの断層像に基づいて、前記ファントムの断層面の中心位置と前記断層面に平行な方向での傾きを算出するファントム位置算出手段を有し、前記生成手段は、前記中心位置と前記傾きに基づいて、前記計算画像を作成する時の前記放射線の投影方向を決定することを特徴とする放射線断層撮影装置。

8 . 請求項 7に記載の放射線断層撮影装置において、前記ファントム位置算出手段は、前記ファントムの前記断層像の信号強度分布の重心位置に基づいて、前記ファントムの断層面の中心位置を算出することを特徴とする放射線断層撮影装置。

9 - 請求項 7に記載の放射線断層撮影装置において、前記ファントム位置算出手段は、前記ファントムの断層像の信号強度分布の 1次近似に基づいて、前記ファントムの断層面に平行な方向での傾きを算出することを特徴とする放射線断層撮影装置。

1 0 . 被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が前記回転軸に直交する 2方向でそれぞれ異なるサイズを有する少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した 3枚以上の透過像の実測画像を格納する第 1の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第 2の格納手段と、前記実測画像の信号強度と前記計算画像の信号強度との関係を近似関数で近似して、前記近似関数のパラメータ値を導出するパラメータ値導出手段と、前記パラメータ値を格納する第 3の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする放射線断層撮影装置。 1 1 . 被写体に照射する放射線を発生する発生手段と、前記発生手段に対向配置され前記被写体を透過した前記放射線を検出する検出手段とを含む撮影系と、前記撮影系を前記被写体の周囲に回転させる回転手段とを具備し、前記撮影系を前記被写体の周囲で回転させながら複数の回転角度位置で撮影した複数の前記透過像に基づいて、前記被写体の断層像を生成する放射線断層撮影装置であって、前記撮影系の回転軸に垂直な断面が略円形であり、前記円形の中心が前記回転軸と異なる位置に配置されている少なくとも一つのファントムを含む複数のファントムのそれぞれについて、その周囲に前記撮影系を回転しながら撮影した 3枚以上の透過像の実測画像を格納する第 1の格納手段と、前記透過像に対応する画像を計算により計算画像として生成する生成手段と、生成された前記計算画像を格納する第 2の格納手段と、前記実測画像の信号強度と前記計算画像の信号強度との関係を近似関数で近似して、前記近似関数のパラメータ値を導出するパラメ一タ値導出手段と、前記パラメータ値を格納する第 3の格納手段と、前記実測画像および前記計算画像に基づいて、前記被写体の前記透過像の強度を補正する補正手段とを有することを特徴とする放射線断層