WO2015045165A1

WO2015045165A1 - 放射線断層画像処理方法および放射線断層撮影装置

Info

Publication number: WO2015045165A1
Application number: PCT/JP2013/076576
Authority: WO
Inventors: 智則 ▲崎▼本; 和義西野
Original assignee: 株式会社島津製作所
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-02

Abstract

　ステップＳ１のフレーム数設定では、フィルタード・バックプロジェクション（ＦＢＰ法）のみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数を設定する。そのステップＳ１のフレーム数設定で設定されたフレーム数に基づいて、ステップＳ２の逐次近似処理（再構成）では逐次近似法を含む再構成を行って再構成画像を生成する。このように、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数でも逐次近似法ではアーティファクトが生じないので、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数を設定して逐次近似法を行うことで、ＦＢＰ法のときよりもフレーム数を減らすことができるとともに、アーティファクトを抑制することができる。

Description

放射線断層画像処理方法および放射線断層撮影装置

　この発明は、放射線源，放射線検出器の少なくともいずれか一方が被検体に対して相対的に移動して得られた複数の放射線画像に基づいて再構成画像を生成する放射線断層画像処理を行う放射線断層画像処理方法および放射線断層撮影装置に関する。

　従来の放射線断層撮影装置として、例えばＸ線断層撮影装置がある。Ｘ線断層撮影装置は、放射線源としてＸ線管を備えるとともに、放射線検出器としてＸ線検出器を備えている。近年では、Ｘ線検出器としてフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、「ＦＰＤ」と略記する）を採用して、Ｘ線画像をディジタル化することでＸ線断層画像処理により得られた再構成画像の診断が詳細になる。Ｘ線断層撮影装置としては、図７に示すように被検体Ｍの体軸ｚの軸心周りに１８０°以上にＸ線管１０１およびＦＰＤ１０２が回転しながらＸ線断層撮影を行うＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置や、図６に示すようにＸ線管１０１，ＦＰＤ１０２の少なくともいずれか一方が被検体Ｍの体軸ｚに沿って移動しながらＸ線断層撮影を行う装置がある。なお、図６では、Ｘ線管１０１およびＦＰＤ１０２が体軸ｚに沿って互いに逆方向にそれぞれ平行移動しながらＸ線断層撮影を行う場合を図示している。

　図６のような術式をディジタル画像で行うＸ線断層撮影装置は、「トモシンセシス（Tomosynthesis）」とも呼ばれており、Ｘ線断層画像処理において複数平面の断層画像を取得する術式である。トモシンセシスはＸ線ＣＴの完全収集軌道と異なり、図６に示すように不完全な角度（例えば４０°）の投影データから合成してスライス画像を生成する。したがって、観察対象としているスライスに対して、他のスライスに存在する構造の影響が重ね合わされ、アーティファクトが発生する。トモシンセシスには、「リプル（ripple）」と呼ばれるさざ波状のアーティファクト（以下、「リプルアーティファクト」と呼ぶ）が存在する。このアーティファクトは、当該スライスから離れたスライスにある高コントラストの構造に起因するものである（例えば、非特許文献１参照）。

　また、画像再構成に用いられる投影データ（投影画像）の枚数が少なくなればなるほど、このアーティファクトは大きくなる。したがって、従来では投影画像の枚数（フレーム数）を減らすことは困難である。また、従来ではトモシンセシスでは、画像再構成アルゴリズムとしてフィルタード・バックプロジェクション（FBP: Filtered Back Projection法）（「フィルタ補正逆投影法」とも呼ばれる）が広く用いられてきている。フィルタード・バックプロジェクション（ＦＢＰ）法では、投影データ（投影画像）の高コントラスト領域をフィルタにより強調するので、結果としてリプル（ripple）が強調される。

　なお、画像再構成アルゴリズムでは上述したＦＢＰ法以外にも、投影画像をそれぞれ適量ずらしながら加算演算処理を行う「シフト加算法」と呼ばれる手法がある。シフト加算法では、投影データに対してフィルタリング処理を行わないので、リプルが強調されることはないが、元々の空間分解能が悪いという問題がある。また、画像再構成アルゴリズムでは、上述したＦＢＰ法やシフト加算法以外にも、実測で得られた投影データ（実測投影データ）を用いて再構成画像を更新する工程を繰り返し行う「逐次近似法」と呼ばれる手法がある。トモシンセシスで得られた投影データ（実測投影データ）を逐次近似法に適用して再構成画像を生成する手法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１１－１２５６９８号公報

Machida H, et al. "Optimizing Parameters for Flat-Panel Detector Digital Tomosynthesis", Radio Graphics vol30, No.2, pp.549-562, 2010

　しかしながら、上述した逐次近似法でもフレーム数を減らすとリプルアーティファクトが生じるという問題点がある。特にＦＢＰ法では上述したようにフレーム数を減らすとリプルアーティファクトが生じやすい。

　この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フレーム数を減らしつつ、アーティファクトを抑制することができる放射線断層画像処理方法および放射線断層撮影装置を提供することを目的とする。

　発明者らは、上記の問題を解決するために鋭意研究した結果、次のような知見を得た。

　すなわち、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数でも逐次近似法ではアーティファクトが生じないことが図８の実験結果から判明した。図８は、リプルアーティファクトの比較を示し、図８（ａ）は投影枚数（フレーム数）が７４枚のときＦＢＰ法で得られた再構成画像であり、図８（ｂ）は投影枚数（フレーム数）が３６枚のときＦＢＰ法で得られた再構成画像であり、図８（ｃ）は投影枚数（フレーム数）が３６枚のとき逐次近似法で得られた再構成画像である。図８の画像は、胸部ファントムにおける肺野のトモシンセシス再構成画像の一部を拡大したものである。これらの画像は、コントラストの高い領域として、肋骨部分からのリプルアーティファクトを受けている。なお、実際の背景領域では画素値（輝度）は低くなって黒っぽく映るが、図示の便宜上、図８では、白黒反転させた画像として表す。

　投影枚数（フレーム数）を７４枚撮影して再構成した場合には、図８（ａ）に示すようにリプルアーティファクトはほとんど見られない。しかし、投影枚数（フレーム数）を約半分の３６枚として撮影して再構成した場合には、ＦＢＰ法による再構成では図８（ｂ）に示すようにリプルアーティファクトが目立つ。逐次近似法を用いて再構成を行った場合、投影枚数（フレーム数）を減らして３６枚撮影しても、図８（ｃ）に示すようにリプルアーティファクトは抑制されている。なお、投影枚数（フレーム数）を半分とすることにより被曝線量を１／２とすることができる。このように、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数（図８では３６枚）でも逐次近似法ではアーティファクトが生じないことが判明し、逐次近似法による再構成を行うことでＦＢＰ法のときよりもフレーム数を減らすことができるとともに、アーティファクトを抑制することができるという知見を得た。

　このような知見に基づくこの発明は、次のような構成をとる。
　すなわち、この発明に係る放射線断層画像処理方法は、放射線源，放射線検出器の少なくともいずれか一方が被検体に対して相対的に移動して得られた複数の放射線画像に基づいて再構成画像を生成する放射線断層画像処理を行う放射線断層画像処理方法であって、フィルタード・バックプロジェクションのみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数を設定するフレーム数設定工程と、そのフレーム数設定工程で設定された前記フレーム数に基づいて逐次近似法を含む再構成を行って再構成画像を生成する再構成工程とを備えていることを特徴とするものである。

　［作用・効果］この発明に係る放射線断層画像処理方法によれば、フレーム数設定工程では、フィルタード・バックプロジェクション（ＦＢＰ法）のみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数を設定する。そのフレーム数設定工程で設定されたフレーム数に基づいて、再構成工程では逐次近似法を含む再構成を行って再構成画像を生成する。このように、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数でも逐次近似法ではアーティファクトが生じないので、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数を設定して逐次近似法を行うことで、ＦＢＰ法のときよりもフレーム数を減らすことができるとともに、アーティファクトを抑制することができる。その結果、フレーム数を減らしつつ、アーティファクトを抑制することができる。

　なお、「フレーム数設定工程で設定された前記フレーム数に基づいて逐次近似法を含む再構成を行って再構成画像を生成する」とは、フレーム数設定工程で設定されたフレーム数と同数のフレーム数で逐次近似法を行うことを示すのみならず、フレーム数設定工程で設定されたフレーム数に基づいて、設定されたフレーム数よりも部位に応じて多くして／少なくして逐次近似法を行うことも含むことに留意されたい。例えば、被検体が薄く、比較的高コントラストな物体を含まない部位（例えば手）では設定されたフレーム数よりも減らして逐次近似法を行うことが可能である。また、ＦＢＰ法のみによる再構成でアーティファクトが生じない程度のフレーム数よりも少なければ、高コントラスト部位（例えば肺野や、カテーテルを挿入した部位）では設定されたフレーム数よりも多くして逐次近似法を行うことも可能である。また、「逐次近似法を含む再構成を行って再構成画像を生成する」とは、逐次近似法のみによる再構成を示すのみならず、逐次近似法とそれ以外の画像再構成アルゴリズム（例えばＦＢＰ法）との組み合わせによる再構成も含むことに留意されたい。

　上述したこの発明に係る放射線断層画像処理方法の一例は、逐次近似法では、実測で得られた放射線画像の投影データである実測投影データと、更新された再構成画像を順投影して得られた投影データとを比較して、その比較によって得られた比較データを再構成画像の更新に用いて再構成画像を更新する工程を繰り返し行うことである。リプルアーティファクトが再構成画像に存在する場合、再構成画像を順投影して得られた投影データにもリプルアーティファクトの影響が伝搬する。これに対して実測投影データにはリプルアーティファクトが当然含まれていない。リプルアーティファクトが伝搬した再構成画像から得られた投影データと実測投影データとの比較において、リプルアーティファクトが両投影データ間の比較データとして抽出され、その比較データを再構成画像の更新に用いて再構成画像を更新する。この再構成画像の更新を、設定されたフレーム数に基づいて繰り返し行うことで、リプルアーティファクトを含むアーティファクトが抑制される。

　また、この発明に係る放射線断層撮影装置は、放射線源，放射線検出器の少なくともいずれか一方が被検体に対して相対的に移動して得られた複数の放射線画像に基づいて再構成画像を生成する放射線断層画像処理を行うことで、放射線断層撮影を行う放射線断層撮影装置であって、フィルタード・バックプロジェクションのみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数を設定するフレーム数設定手段と、そのフレーム数設定手段で設定された前記フレーム数に基づいて逐次近似法を含む再構成を行って再構成画像を生成する再構成手段とを備えていることを特徴とするものである。

　［作用・効果］この発明に係る放射線断層撮影装置によれば、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数でも逐次近似法ではアーティファクトが生じないので、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数を設定して逐次近似法を行うことで、フレーム数を減らしつつ、アーティファクトを抑制することができる。

　この発明に係る放射線断層画像処理方法および放射線断層撮影装置によれば、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数でも逐次近似法ではアーティファクトが生じないので、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数を設定して逐次近似法を行うことで、フレーム数を減らしつつ、アーティファクトを抑制することができる。

Ｘ線断層撮影装置のブロック図である。画像処理部による一連のＸ線断層画像処理の流れを示したフローチャートである。一連のＸ線断層画像処理における逐次近似処理の流れを示したフローチャートである。逐次近似処理における各画像や各データの流れを示した概略図である。変形例に係るＸ線断層撮影装置の概略構成を示した側面図である。従来のＸ線断層撮影装置の概略構成を示した側面図である。従来のＸ線断層撮影装置の概略構成を示した側面図である。（ａ）は投影枚数（フレーム数）が７４枚のときＦＢＰ法で得られた再構成画像、（ｂ）は投影枚数（フレーム数）が３６枚のときＦＢＰ法で得られた再構成画像、（ｃ）は投影枚数（フレーム数）が３６枚のとき逐次近似法で得られた再構成画像である。

　以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。図１は、Ｘ線断層撮影装置のブロック図である。本実施例では放射線としてＸ線を例に採って説明するとともに、被検体として人体を例に採って説明する。

　Ｘ線断層撮影装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、その被検体Ｍに向けてＸ線を照射するＸ線管２と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）３とを備えている。Ｘ線管２は、この発明における放射線源に相当し、ＦＰＤ３は、この発明における放射線検出器に相当する。

　Ｘ線断層撮影装置は、他に、天板１の昇降および水平移動を制御する天板制御部４や、ＦＰＤ３の走査を制御するＦＰＤ制御部５や、Ｘ線管２の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部６を有するＸ線管制御部７や、ＦＰＤ３から電荷信号であるＸ線検出信号をディジタル化して取り出すＡ／Ｄ変換器８や、Ａ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号に基づいて種々の処理を行う画像処理部９や、これらの各構成部を統括するコントローラ１０や、処理された画像などを記憶するメモリ部１１や、オペレータが入力設定を行う入力部１２や、処理された画像などを表示するモニタ１３などを備えている。画像処理部９は、この発明における再構成手段に相当し、入力部１２は、この発明におけるフレーム数設定手段に相当する。

　天板制御部４は、天板１を水平移動させて被検体Ｍを撮像位置にまで収容したり、昇降、回転および水平移動させて被検体Ｍを所望の位置に設定したり、水平移動させながら撮像を行ったり、撮像終了後に水平移動させて撮像位置から退避させる制御などを行う。これらの制御は、モータやエンコーダ（図示省略）などからなる天板駆動機構（図示省略）を制御することで行う。

　ＦＰＤ制御部５は、ＦＰＤ３を被検体Ｍの長手方向である体軸ｚ方向に沿って平行移動させる制御を行う。この制御は、ラックやピニオンやモータやエンコーダ（図示省略）などからなるＦＰＤ駆動機構（図示省略）を制御することで行う。

　高電圧発生部６は、Ｘ線を照射させるための管電圧や管電流を発生してＸ線管２に与える。Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２をＦＰＤ３の平行移動とは逆方向に平行移動させる制御を行う。この制御は、支柱やネジ棒やモータやエンコーダ（図示省略）などからなるＸ線管駆動部（図示省略）を制御することで行う。

　また、Ｘ線管制御部７は、Ｘ線管２側のコリメータ（図示省略）の照視野の設定の制御を行う。本実施例では、体軸ｚ方向に広がりを有するファンビーム状のＸ線を照射するようにコリメータを制御して照視野を設定する。

　画像処理部９やコントローラ１０は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されており、メモリ部１１は、ＲＯＭ（Read-only Memory）やＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。また、入力部１２は、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。本実施例では、入力部１２は、後述するフレーム数設定手段の機能も有しているが、具体的な機能については後述する。

　なお、各種の画像処理を行うためのプログラム等をＲＯＭなどに代表される記憶媒体に書き込んで記憶し、その記憶媒体からプログラム等を読み出して画像処理部９のＣＰＵが実行することでそのプログラムに応じた画像処理を行う。特に、逐次近似法による再構成（逐次近似処理）に関するプログラムを実行することで、そのプログラムに応じた逐次近似処理を行う。

　メモリ部１１は、画像処理部９で処理された各々の画像を書き込んで記憶するように構成されている。ＦＰＤ制御部５やＸ線管制御部７も、画像処理部９やコントローラ１０と同様にＣＰＵなどで構成されている。

　画像処理部９によるＸ線断層画像処理の流れについて、図２～図４を参照して説明する。図２は、画像処理部による一連のＸ線断層画像処理の流れを示したフローチャートであり、図３は、一連のＸ線断層画像処理における逐次近似処理の流れを示したフローチャートであり、図４は、逐次近似処理における各画像や各データの流れを示した概略図である。図３に示すステップＳ２１～Ｓ２５の逐次近似処理（図２に示すステップＳ２）については、上述したように、画像処理部９のＣＰＵがプログラムを実行することにより行う。

　図１に示すようにＸ線管２およびＦＰＤ３が体軸ｚ方向に沿って互いに逆方向にそれぞれ平行移動することで、Ｘ線管２，ＦＰＤ３の少なくともいずれか一方（図１ではＸ線管２およびＦＰＤ３の両方）が被検体Ｍに対して相対的に移動する。Ｘ線管２およびＦＰＤ３を体軸ｚ方向に沿って互いに逆方向にそれぞれ平行移動させつつ、Ｘ線管２から体軸ｚ方向に広がりを有するファンビーム状のＸ線を被検体Ｍに向けて照射して、被検体Ｍを透過したＸ線をＦＰＤ３が検出する。

　ＦＰＤ３で検出してＡ／Ｄ変換器８から出力されたＸ線検出信号を画像処理部９は画素値（輝度）に変換して、ＦＰＤ３の検出素子（図示省略）毎に各々の画素値を並べることで、ＦＰＤ３の検出面に投影された投影データ（投影画像）を取得する。このように、Ｘ線管２，ＦＰＤ３の少なくともいずれか一方（図１ではＸ線管２およびＦＰＤ３の両方）が被検体Ｍに対して相対的に移動して得られた複数のＸ線画像（投影データ）に基づいて再構成画像を生成するＸ線断層画像処理を行うことで、Ｘ線断層撮影を行う。

　（ステップＳ１）フレーム数設定
　フィルタード・バックプロジェクション（ＦＢＰ法）のみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数をオペレータが入力部１２に入力設定することにより、当該フレーム数を設定する。Ｘ線断層撮影の前に、同じ関心部位を対象としたＸ線断層撮影、あるいは当該関心部位に関するファントムを対象としたＸ線断層撮影に関するシミュレーションを行い、ＦＢＰ法のみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数を予め求めるようにする。関心部位が胸部であり肺野のトモシンセシス再構成画像を取得する場合には、図８での知見でも述べたように、ＦＢＰ法のみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数は３６枚である。よって、関心部位が胸部であり肺野のトモシンセシス再構成画像を取得する場合には、３６枚のフレーム数を入力部１２に入力設定する。このステップＳ１は、この発明におけるフレーム数設定工程に相当する。

　（ステップＳ２）逐次近似処理
　ステップＳ１で設定されたフレーム数に基づいて、逐次近似処理を行って再構成画像を生成する。具体的なステップＳ２１～Ｓ２５については図３で後述する。なお、「課題を解決するための手段」の欄でも述べたように、ステップＳ１で設定されたフレーム数と同数のフレーム数で必ずしも逐次近似処理を行う必要はない。ステップＳ１で設定されたフレーム数よりも部位に応じて多くして／少なくして逐次近似処理を行ってもよい。

　例えば、被検体が薄く、比較的高コントラスト領域を含まない部位（例えば手）では、ステップＳ１で設定されたフレーム数よりも減らして逐次近似処理を行ってもよい。低コントラスト部位では、ステップＳ１で設定されたフレーム数よりも減らして逐次近似処理を行ってもアーティファクト（特にリプルアーティファクト）が生じ難い。また、ＦＢＰ法のみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数よりも多く、かつ逐次近似処理でアーティファクトが生じない程度のフレーム数でさえあれば、ステップＳ１で設定された部位でのコントラストよりも高い高コントラスト部位や被検体が厚い部位（例えば肺野や、カテーテルを挿入した部位）では、ステップＳ１で設定されたフレーム数よりも多くして逐次近似処理を行ってもよい。

　ここでは逐次近似法として、ＭＬ－ＥＭ法(Maximum Likelihood Expectation Maximization)を採用する。もちろん、逐次近似法としては、ＭＬ－ＥＭ法に限定されず、ＤＲＡＭＡ法(Dynamic Row-Action Maximum Likelihood Algorithm)でもよいし、スタティックな（つまり静的な）ＲＡＭＬＡ法(Row-Action Maximum Likelihood Algorithm)でもよいし、ＯＳＥＭ法(Ordered Subset ML-EM)でもよい。

　ＭＬ－ＥＭ法の更新式は、下記（１）式で定義される。

　上記（１）式において、λ_ｊ（図４も参照）は再構成画像の画素値であり、λ_ｊの上付き添え字のｋは逐次近似回数（反復回数）であり、Ｃ_ｉｊは検出確率であり、ｙ_ｉ（図４も参照）は実測投影データの画素値である。検出確率Ｃ_ｉｊはＦＰＤ３の性能に応じて既に求められており、既知である。また、ΣＣ_ｉｊ（ｉ＝１～ｎまでのＣ_ｉｊの総和）は画素値の規格化のためのパラメータであり、再構成画像の画素値λ_ｊからΣＣ_ｉｊを除算する。また、ΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’（ｊ’＝１～ｍまでのＣ_ｉｊ’λ_ｊ’の総和）は更新された再構成画像を順投影して得られた投影データであり、実測投影データの画素値ｙ_ｉからΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’を除算することで、後述する比較データ（ｙ_ｉ／ΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’）が得られる。

　（ステップＳ２１）初期再構成画像の設定
　先ず、初期再構成画像の画素値（ｋ＝０のときのλ_ｊ）を適宜に設定する。初期再構成画像については、例えば一様な画素値を有する画像であればよく、λ_ｊ≧０とする。設定された初期再構成画像の画素値λ_ｊを用いて、上記（１）式に繰り返し代入することで、ｋ＝１のときのλ_ｊ，ｋ＝２のときのλ_ｊ，…が逐次に求められ、λ_ｊのｋを順に繰り上げる。通常の場合には、逐次近似回数（反復回数）ｋについては特に限定されず、適宜に設定すればよいが、ここでは、この反復回数ｋがステップＳ２での逐次近似処理を行うフレーム数となる。よって、ステップＳ１で設定されたフレーム数に基づいて反復回数ｋを設定する。

　（ステップＳ２２）順投影
　後述するステップＳ２４で更新された再構成画像を順投影して投影データΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’を取得する。なお、ステップＳ２１で設定された初期再構成画像を順投影する場合には、ｋ＝０のときの初期再構成画像の画素値λ_ｊを用いて順投影して投影データΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’を取得する。

　（ステップＳ２３）比較
　ＦＰＤ３の実測で得られた投影データ（実測投影データ）とステップＳ２２で得られた投影データΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’とを比較する。その比較によって得られた比較データは、ＭＬ－ＥＬ法では比率データとなり、（ｙ_ｉ／ΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’）となる。ステップＳ２２で得られた投影データΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’においてリプルアーティファクトが伝搬している場合には、投影データΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’には関心部位の投影画像にリプルアーティファクトが重畳している。一方、実測投影データにはリプルアーティファクトが重畳していないので、実測投影データの画素値ｙ_ｉからΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’を除算して得られた比較データ（ｙ_ｉ／ΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’）には、関心部位の投影画像がキャンセルされて、リプルアーティファクトに関する成分のみが残っている。

　（ステップＳ２４）再構成画像の更新
　ステップＳ２３で得られた、リプルアーティファクトに関する成分のみが残った比較データ（ｙ_ｉ／ΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’）を再構成画像の更新に用いて再構成画像を更新する。上記（１）式に比較データ（ｙ_ｉ／ΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’）を代入することでｋの値を１つインクリメントして、ｋの値が１つインクリメントされた上記（１）式の左辺のλ_ｊを求める。上記（１）式の左辺のλ_ｊを求めることにより再構成画像を更新する。

　（ステップＳ２５）反復回数に達したか？
　設定された反復回数ｋに達したか否かを判断する。反復回数ｋに達していない場合にはステップＳ２２に戻って、ステップＳ２２～Ｓ２５を繰り返し行う。反復回数ｋに達した場合には、そのときのｋの再構成画像の画素値λ_ｊを最終的に求める。

　このように最終的に求められたλ_ｊをそれに対応する画素ｊごとに並べることで、画像再構成を行い、被検体Ｍの再構成画像を求める。このステップＳ２１～Ｓ２５を含んだステップＳ２は、この発明における再構成工程に相当する。

　本実施例に係るＸ線断層画像処理方法によれば、ステップＳ１のフレーム数設定では、フィルタード・バックプロジェクション（ＦＢＰ法）のみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数を設定する。そのステップＳ１のフレーム数設定で設定されたフレーム数に基づいて、ステップＳ２の逐次近似処理（再構成）では逐次近似法を含む再構成を行って再構成画像を生成する。このように、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数でも逐次近似法ではアーティファクトが生じないので、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数を設定して逐次近似法を行うことで、ＦＢＰ法のときよりもフレーム数を減らすことができるとともに、アーティファクトを抑制することができる。その結果、フレーム数を減らしつつ、アーティファクトを抑制することができる。また、約半分のフレーム数に減らすことで、Ｘ線の被曝線量を１／２とすることができる効果をも奏する。

　本実施例では、逐次近似法（ここではＭＬ－ＥＭ法）では、実測で得られたＸ線画像の投影データである実測投影データと、更新された再構成画像を順投影して得られた投影データΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’とを比較して、その比較によって得られた比較データ（ｙ_ｉ／ΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’）を再構成画像の更新に用いて再構成画像を更新する工程（図３のステップＳ２２～Ｓ２５）を繰り返し行っている。リプルアーティファクトが再構成画像に存在する場合、再構成画像を順投影して得られた投影データΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’にもリプルアーティファクトの影響が伝搬する。これに対して実測投影データにはリプルアーティファクトが当然含まれていない。リプルアーティファクトが伝搬した再構成画像から得られた投影データΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’と実測投影データとの比較において、リプルアーティファクトが両投影データ間の比較データ（ｙ_ｉ／ΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’）として抽出され、その比較データ（ｙ_ｉ／ΣＣ_ｉｊ’λ_ｊ’）を再構成画像の更新に用いて再構成画像を更新する。この再構成画像の更新を、設定されたフレーム数に基づいて繰り返し行うことで、リプルアーティファクトを含むアーティファクトが抑制される。

　本実施例に係るＸ線断層撮影装置によれば、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数でも逐次近似法ではアーティファクトが生じないので、ＦＢＰ法でアーティファクトが生じるフレーム数を設定して逐次近似法を行うことで、フレーム数を減らしつつ、アーティファクトを抑制することができる。

　この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

　（１）上述した実施例では、放射線としてＸ線を例に採って説明したが、Ｘ線以外の放射線（例えばγ線など）に適用してもよい。

　（２）上述した実施例では、図１や図６のようにＸ線管およびＦＰＤが体軸ｚ方向に沿って互いに逆方向にそれぞれ平行移動するトモシンセシスについて説明したが、図５に示すように、Ｃアーム（図示省略）がＸ線管２およびＦＰＤ３を保持し、当該Ｃアームの回転（体軸ｚと水平面に直交する短手方向の軸心周り）に伴う円弧移動のトモシンセシスの再構成画像にも適用することができる。また、Ｘ線管２から照射されるＸ線が関心部位に常に照射されるように保持し、ＦＰＤ３が関心部位を通ったＸ線を常に検出するように保持することで、移動の度にＸ線管２やＦＰＤ３を傾斜させて制御する手間を省くことができる。

　（３）上述した実施例では、図１や図６のようにＸ線管およびＦＰＤの両方が移動するトモシンセシスについて説明したが、Ｘ線管，ＦＰＤの少なくともいずれか一方が移動するトモシンセシスであれば、特に限定されない。例えば、非特許文献１のようにＦＰＤを固定してＸ線管のみが移動するトモシンセシスの再構成画像にも適用することができるし、逆にＸ線管を固定しＦＰＤのみが移動するトモシンセシスの再構成画像にも適用することができる。この場合においてもＸ線管，ＦＰＤのいずれか一方が必ずしも平行移動する必要はなく、非特許文献１や図５に示すようにＸ線管，ＦＰＤのいずれか一方が円弧移動してもよい。

　（４）上述した実施例では、トモシンセシスの再構成画像について説明したが、図７のように被検体Ｍの体軸ｚの軸心周りにＸ線管１０１およびＦＰＤ１０２が回転しながらＸ線断層撮影を行うＸ線ＣＴ装置の再構成画像にも適用することができる。また、放射線源（ここではＸ線管），放射線検出器（ここではＦＰＤ）の少なくともいずれか一方が被検体に対して相対的に移動するのであれば、放射線源（Ｘ線管），放射線検出器（ＦＰＤ）を固定にして被検体のみが体軸ｚの軸心周りに回転する非破壊検査装置の再構成画像にも適用することができる。よって、被検体についても必ずしも人体である必要はなく、高コントラスト部位を有した検査対象物（例えば金属バンプが接続された基板）であってもよい。

　（５）上述した実施例では、逐次近似法のみによる再構成について説明したが、逐次近似法を含む再構成を行って再構成画像を生成するのであれば、逐次近似法とそれ以外の画像再構成アルゴリズム（例えばＦＢＰ法）との組み合わせによる再構成を行って再構成画像を生成する場合に適用してもよい。ＦＢＰ法で得られた再構成画像は高周波部分が強調されているので、高コントラスト部位におけるエッジ（境界部分）を容易に診断することができるという長所をＦＢＰ法は有している。この長所を生かして、逐次近似法とＦＢＰ法との組み合わせによる再構成を行って再構成画像を生成する場合に適用することができる。これにより、フレーム数を減らしつつ、アーティファクトを抑制することができるという逐次近似法の長所と、高コントラスト部位におけるエッジを容易に診断することができるというＦＢＰ法の長所とをともに併せ持った再構成画像を取得することができる。例えば、実測投影データの画素値ｙ_ｉを用いて逐次近似法により得られた再構成画像と、当該実測投影データの画素値ｙ_ｉを用いてＦＢＰ法により得られた再構成画像との重み付け加算を行うことで、逐次近似法とＦＢＰ法との組み合わせによる再構成を行って再構成画像を生成する。

　（６）上述した実施例では、フィルタード・バックプロジェクション（ＦＢＰ法）のみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数をオペレータが入力部１２に入力設定することにより、当該フレーム数を手動で設定したが、これに限定されない。例えば、フィルタード・バックプロジェクション（ＦＢＰ法）のみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数をメモリ部１１のＲＡＭに書き込んで記憶し、逐次近似処理を行う際に、コントローラ１０が当該フレーム数をメモリ部１１のＲＡＭから読み出すことで、当該フレーム数を自動で設定してもよい。この場合には、コントローラ１０は、この発明におけるフレーム数設定手段に相当する。また、手動と自動とを組み合わせてもよいし、手動または自動のいずれかを選択するようにしてもよい。

　２　…　Ｘ線管
　３　…　フラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
　９　…　画像処理部
　１０　…　コントローラ
　１２　…　入力部
　Ｍ　…　被検体

Claims

　放射線源，放射線検出器の少なくともいずれか一方が被検体に対して相対的に移動して得られた複数の放射線画像に基づいて再構成画像を生成する放射線断層画像処理を行う放射線断層画像処理方法であって、
　フィルタード・バックプロジェクションのみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数を設定するフレーム数設定工程と、
　そのフレーム数設定工程で設定された前記フレーム数に基づいて逐次近似法を含む再構成を行って再構成画像を生成する再構成工程と
　を備えていることを特徴とする放射線断層画像処理方法。
　請求項１に記載の放射線断層画像処理方法において、
　前記逐次近似法では、実測で得られた前記放射線画像の投影データである実測投影データと、更新された再構成画像を順投影して得られた投影データとを比較して、その比較によって得られた比較データを再構成画像の更新に用いて再構成画像を更新する工程を繰り返し行うことを特徴とする放射線断層画像処理方法。
　放射線源，放射線検出器の少なくともいずれか一方が被検体に対して相対的に移動して得られた複数の放射線画像に基づいて再構成画像を生成する放射線断層画像処理を行うことで、放射線断層撮影を行う放射線断層撮影装置であって、
　フィルタード・バックプロジェクションのみによる再構成でアーティファクトが生じるフレーム数を設定するフレーム数設定手段と、
　そのフレーム数設定手段で設定された前記フレーム数に基づいて逐次近似法を含む再構成を行って再構成画像を生成する再構成手段と
　を備えていることを特徴とする放射線断層撮影装置。