JP2007044207A - 放射線ｃｔ撮影方法およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

放射線ｃｔ撮影方法およびｘ線ｃｔ装置 Download PDF

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Abstract

【課題】多列Ｘ線検出器またはフラットパネルに代表されるＸ線エリア検出器によるＸ線ＣＴ装置における断層像の画質改善を実現する。
【解決手段】ｚ軸方向の第１のスキャン位置ｚ１と第２のスキャン位置ｚ２とでコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行い、第１のスキャン位置ｚ１で得た投影データＤr-z1および第２のスキャン位置ｚ２で得た投影データＤr-z2を利用して断層像を画像再構成する。
【効果】ｚ軸方向に異なる位置のスキャンを行った場合のＸ線ビームの境界部分または重なり合った部分の断層像の画質を向上でき、再構成平面のｚ軸方向座標位置によらず、ｚ軸方向に均一な画質を得ることが出来る。
【選択図】図１８

Description

本発明は、放射線ＣＴ（Computed Tomography）撮影方法およびＸ線ＣＴ装置に関し、特に、多列Ｘ線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造のＸ線エリア検出器を持つＸ線ＣＴ装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを被検体の体軸方向（ｚ軸方向）の異なるスキャン位置で連続して行って断層像の画質を改善する放射線ＣＴ撮影方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
放射線ＣＴ装置の一例として、放射線にＸ線を用いるＸ線ＣＴ装置が知られている。このＸ線ＣＴ装置として、多列Ｘ線検出器やフラットパネルなどに代表されるマトリクス構造に２次元配列したＸ線エリア検出器を持つＸ線ＣＴ装置が知られている。複数列のＸ線検出器を持つ多列Ｘ線検出器は、このＸ線エリア検出器の１つであり、被検体に対する体軸方向であるｚ軸に沿った方向に列方向の幅を持ち、ｘｙ平面にチャネル方向を持つように配置されるマトリクス構造になっている。
一般的に、多列Ｘ線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造のＸ線エリア検出器を用いたＸ線ＣＴ装置では、画像再構成手法として、フェルドカンプ（Feldkamp）法などに代表されるコーンビームバックプロジェクション（Cone Beam Back Projection）法または３次元画像再構成法と呼ばれる画像再構成方法が知られている。（例えば、特許文献１参照。）
特開２００２-３３６２３９号公報
Ｘ線エリア検出器を用いたＸ線ＣＴ装置において、３次元画像再構成法を用いる場合には、ｚ軸に直交するｘｙ平面の画像再構成面上でＸ線発生装置がコーン状のＸ線を放射し、被検体を通過したＸ線をＸ線エリア検出器により検出しながら、Ｘ線エリア検出器とともにｚ軸まわりに１回転し、被検体の被検部位をスキャンする。１回のスキャン終了後、Ｘ線発生装置とＸ線エリア検出器からなるデータ収集装置と、クレードルの上に乗せた被検体とを相対的に撮影テーブルのｚ軸方向に所定間隔ずらして次のスキャンを行う。このようなスキャン手法は、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）と呼ばれる。Ｘ線エリア検出器では、ｚ軸方向に複数列のＸ線検出器が存在するため、１回のスキャンによって被検体の断層像を複数枚得ることが出来る。
また、同一ｚ軸位置でコンベンショナルスキャンを複数回転行うスキャン手法はシネスキャンと呼ばれ、同一ｚ軸位置の断層像を時系列で収集でき、時間的変化を見ることが出来る。
従来の２次元画像再構成方法のコンベンショナルスキャンまたはシネスキャンでは、あるｚ軸座標の断層像を画像再構成する場合は、そのｚ軸座標に対応するＸ線検出器の１列の投影データのみで画像再構成をしていた。
しかし、３次元画像再構成方法においては、あるｚ軸座標の断層像を画像再構成する場合に、そのｚ軸座標に対応するＸ線エリア検出器の１列の投影データだけでなく、被検体の断層像の各画素を通過したＸ線ビームに対応する投影データを用いる。つまり、多列Ｘ線検出器の他の列によって検出されたＸ線の投影データも利用する。このように画像再構成において、各画素を正しく通過する投影データを用いて画像再構成することによって、アーチファクトを低減し画質を向上させた断層像を得ることが出来る。特にコンベンショナルスキャンまたはシネスキャンにおいては、ｚ軸方向の両端の列周辺の断層像におけるアーチファクトを低減させるのに３次元画像再構成は有効である。
しかしながら、コンベンショナルスキャンまたはシネスキャンの場合には、ｚ軸方向の端部の検出器列の周辺のｚ軸位置に相当する断層像において、１つのｚ座標位置のみのデータ収集だけでは断層像の各画素を正しく通るＸ線ビームの投影データが存在する断層像上の画素が少ない。この場合、各画素を正しく通るＸ線ビームの投影データの代わりに補外した投影データや近傍画素を通るＸ線ビームによる投影データを用いたりする。しかし、この手法でも常に正しくＸ線ビームを補正して作り出せるわけではないため、特に端部の検出器列の周辺のｚ軸位置に相当する断層像では、中心部の検出器列のｚ軸位置に相当する断層像に比べるとアーチファクトが多くなる場合があり、画質の向上が望まれていた。
従来の３次元画像再構成方法では、コンベンショナルスキャンまたはシネスキャンの場合に、１回のスキャンによって得られた投影データのみを用いて断層像を画像再構成する。例えば、第１のｚ軸方向の端部の位置におけるスキャンによって得られた断層像と、回転中心軸であるｚ軸上のＸ線ビーム幅Ｄの距離だけｚ軸上で離れた第２の位置における他のコンベンショナルスキャンまたはシネスキャンによって得られた隣合うスキャン同士の境界にあたる端部の断層像との間では各々のスキャンの投影データを関連を持たせて再構成することはなかった。このため、２つのスキャンの間では断層像の連続性が悪く、ｚ軸方向に連続した複数の断層像を用いた断面変換により得られる断面変換像ＭＰＲ（Multi Plainar Reformation）に、第１のスキャンと第２のスキャンの境界位置に線状やバンド状のアーチファクトが生じて画質に不連続性の悪影響が出て、ｚ軸方向に充分滑らかでなく、画質上の問題点が発生していた。
したがって、本発明の目的は、多列Ｘ線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造のＸ線エリア検出器を持つＸ線ＣＴ装置のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを被検体の体軸方向（ｚ軸方向）の異なるスキャン位置で連続して行って断層像の画質を改善する放射線ＣＴ撮影方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
第１の観点では、本発明は、放射線発生装置と、前記放射線発生装置に相対した多列放射線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造の放射線エリア検出器とを、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながら、それらの間にある被検体の放射線投影データを収集するスキャンステップと、前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき、前記各放射線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集ステップと、前記収集された放射線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成ステップと、前記断層像を表示する断層像表示ステップとを有する放射線ＣＴ撮影方法であって、ｚ軸方向の第１スキャン位置で第１のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第１の放射線投影データを収集する第１スキャンステップ、前記第１スキャン位置での放射線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なる放射線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第２スキャン位置で第２のコンベンショナルスキャンまたはシネスキャンを行って第２の放射線投影データを収集する第２スキャンステップ、および、前記第１の放射線投影データと第２の放射線投影データのｚ座標位置範囲内に入る位置の断層像を、前記第１の放射線投影データと第２の放射線投影データの両方を利用して画像再構成する断層像画像再構成ステップを有することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第１の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、第１のスキャン位置での第１のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンによりデータ収集を行い、またｚ軸方向に隣合った又は一部重なりながら隣合う位置での第２のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンによりデータ収集を行い、第１のスキャンと第２のスキャンの投影データの両方を利用して断層像を画像再構成するため、第１スキャン位置と第２スキャン位置の放射線ビームの境界近辺または重なった近辺の断層像では、アーチファクトの少ない画質の良い断層像を得ることが出来る。
第２の観点では、本発明は、上記第１の観点による放射線ＣＴ撮影方法において、前記断層像画像再構成ステップは、前記断層像内の各画素を通る放射線ビームに対応する放射線投影データを、前記第１の放射線投影データおよび第２の放射線投影データから選び出し、前記第１の放射線投影データおよび第２の放射線投影データの両方から選び出した放射線投影データを基に放射線投影データを加重加算し、前記加重加算された放射線投影データを基に前記断層像を３次元画像再構成するステップであることを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第２の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、第１のスキャンおよび第２のスキャンの投影データを加重加算して１つの投影データにし、その投影データを基に３次元画像再構成するため、第１スキャン位置と第２スキャン位置の放射線ビームの境界近辺または重なった部分の近辺の断層像では、アーチファクトの少ない画質の良い断層像を得ることが出来る。
第３の観点では、本発明は、放射線発生装置と、前記放射線発生装置に相対した多列放射線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造の放射線エリア検出器とを、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながら、それらの間にある被検体の放射線投影データを収集するスキャンステップと、前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき、前記各放射線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集ステップと、前記収集された放射線放射線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成ステップと、前記断層像を表示する断層像表示ステップとを有する放射線ＣＴ撮影方法であって、ｚ軸方向の第１スキャン位置で第１のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第１の放射線投影データを収集する第１スキャンステップ、前記第１スキャン位置での放射線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なる放射線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第２スキャン位置で第２のコンベンショナルスキャンまたはシネスキャンを行って第２の放射線投影データを収集する第２スキャンステップ、および、前記断層像内の各画素を通る放射線ビームに対応する放射線投影データを、前記第１の放射線投影データおよび第２の放射線投影データから選び出し、前記第１の放射線投影データおよび第２の放射線投影データの両方から選び出した放射線投影データを基に放射線投影データを加重加算し、前記第１の放射線投影データから選び出した放射線投影データおよび前記第２の放射線投影データから選び出した放射線投影データおよび前記加重加算された放射線投影データの少なくとも一つを基に前記断層像を３次元画像再構成する断層像画像再構成ステップを有することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第３の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、第１のスキャン位置での第１のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンによりデータ収集を行い、またｚ軸方向に隣合った又は一部重なりながら隣合う位置での第２のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンによりデータ収集を行い、第１のスキャンと第２のスキャンの投影データの一方または両方を加重加算した投影データを利用して断層像を３次元画像再構成するため、投影データの欠落した画像再構成領域が少なくなり、アーチファクトの少ない画質の良い断層像を得ることが出来る。
第４の観点では、本発明は、放射線発生装置と、前記放射線発生装置に相対した多列放射線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造の放射線エリア検出器とを、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながら、それらの間にある被検体の放射線投影データを収集するスキャンステップと、前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき、前記各放射線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集ステップと、前記収集された放射線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成ステップと、前記断層像を表示する断層像表示ステップとを有する放射線ＣＴ撮影方法であって、隣接するスキャン位置での放射線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なる放射線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第ｎ（ｎ：１からＮまでの整数を提供する。Ｎは２以上の整数を提供する。）スキャン位置で第ｎのコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第ｎの放射線投影データを収集する第ｎスキャンステップ、および、前記第１の放射線投影データから第Ｎの放射線投影データのｚ座標位置範囲内に入る位置の断層像を、前記第１の放射線投影データから第Ｎの放射線投影データのいずれか一つ又は複数を利用して画像再構成する断層像画像再構成ステップを有することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第４の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、２つ以上のｚ軸方向の異なるスキャン位置でのコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンにより投影データを収集し、それら放射線投影データのいずれか一つ又は複数を利用して断層像を作成するので、複数のスキャン位置の放射線ビームの境界近辺または重なった部分の近辺の断層像では、アーチファクトの少ない画質の良い断層像を得ることが出来る。
第５の観点では、本発明は、上記第１から上記第４のいずれかの観点による放射線ＣＴ撮影方法において、隣接するスキャン位置の間隔は、実質的に回転中心軸上での放射線コーンビーム幅Ｄ以下であることを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第５の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、回転中心軸上での放射線コーンビーム幅Ｄ以下のスキャン位置の間隔とするため、投影データの欠落をなくすことが出来る。
なお、投影データの一部欠落を許すなら、スキャン間隔をＤより大きくしてもよい。
第６の観点では、本発明は、上記第１から上記第５のいずれかの観点による放射線ＣＴ撮影方法において、前記断層像画像再構成ステップでは、複数の放射線投影データを利用する場合、各放射線投影データに対応する放射線ビームの幾何学的な位置，方向により定めた係数を用いて複数の放射線投影データから加重加算された放射線投影データを求め、前記第ｎの放射線投影データから選び出した放射線投影データおよび前記加重加算された放射線投影データの少なくとも一つを基に前記断層像を３次元画像再構成することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第６の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、各投影データに対応するＸ線ビームの幾何学的な位置，方向により定めた係数を用いて複数の投影データを加重加算するが、複数の投影データに対し、アーチファクトが起きにくいように考慮した加重加算処理を行うので、アーチファクトの少ない画質の良い断層像を得ることが出来る。
第７の観点では、本発明は、上記第１から上記第６のいずれかの観点による放射線ＣＴ撮影方法において、前記スキャンステップでは、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度位置が同一になるように放射線投影データを収集することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第７の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、第１のスキャンでの各ビュー角度位置と第２のスキャンでの各ビュー角度位置とが同一であるため、同じビュー角度位置の投影データ同士で加重加算が行え、逆投影処理のビュー数増大や放射線投影データのボケもなく画像再構成が行える。
第８の観点では、本発明は、上記第１から上記第６のいずれかの観点による放射線ＣＴ撮影方法において、前記スキャンステップでは、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度位置が必ずしも同一にならないように放射線投影データを収集し、前記断層像画像再構成ステップでは、複数の放射線投影データを利用する場合に、異なるスキャン位置で同一のビュー角度位置の放射線投影データを抽出できなければ、各放射線投影データのビュー角度位置を考慮して放射線投影データを加重加算することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第８の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、第１のスキャンでの各ビュー角度位置と第２のスキャンでの各ビュー角度位置とが必ずしも同一でなくても、各投影データのビュー角度位置を考慮して、投影データを適正に加重加算するため、逆投影処理においても適正に画像再構成が行え、アーチファクトの少ない画質の良い断層像を得られる。
第９の観点では、本発明は、上記第１から上記第６のいずれかの観点による放射線ＣＴ撮影方法において、前記スキャンステップでは、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度位置が必ずしも同一にならないように放射線投影データを収集し、前記断層像画像再構成ステップでは、複数の放射線投影データを利用する場合に、異なるスキャン位置で同一のビュー角度位置の放射線投影データを抽出できなければ、一つのスキャン位置での複数のビュー角度位置の放射線投影データを加重加算して同一のビュー角度位置の放射線投影データを揃えることを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第９の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、第１のスキャンでの各ビュー角度位置と第２のスキャンでの各ビュー角度位置とが必ずしも同一でなくても、各投影データのビュー角度を揃えるように、投影データを適正に加重加算するため、逆投影処理にて正しく画像再構成が行える。このため、アーチファクトの少ない画質の良い断層像を得ることが出来る。
第１０の観点では、本発明は、上記第１の観点による放射線ＣＴ撮影方法において、前記断層像画像再構成ステップは、前記断層像内の各画素を通る放射線ビームに対応する放射線投影データを、前記各スキャン位置に対応する放射線投影データからそれぞれ選び出し、前記各スキャン位置に対応する放射線投影データからそれぞれ選び出した放射線投影データを基に前記各スキャン位置に対応する断層像を３次元画像再構成し、得られた各スキャン位置に対応する断層像を加重加算して前記断層像を画像再構成するステップであることを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第１０の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、第１のスキャンの投影データを基に３次元画像再構成して第１の断層像を画像再構成し、第２のスキャンの投影データを基に３次元画像再構成して第１の断層像と同じｚ軸方向スキャン位置の第２の断層像を画像再構成し、２つの断層像を加重加算して１つの断層像を画像再構成するため、第１スキャン位置と第２スキャン位置の放射線ビームの境界近辺または重なった部分の近辺の断層像では、アーチファクトの少ない画質の良い断層像を得ることが出来る。
第１１の観点では、本発明は、上記第１０の観点による放射線ＣＴ撮影方法において、前記各スキャン位置に対応する断層像に対応するスキャン位置，前記断層像のｚ軸方向位置およびスライス厚、前記断層像における各画素の位置，前記放射線発生装置の放射線焦点の位置および大きさ，前記放射線エリア検出器の位置および大きさの幾何学的条件により定めた係数を用いて前記各スキャン位置に対応する断層像を加重加算することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第１１の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、各断層像に対応するスキャン位置，各断層像のｚ軸方向位置およびスライス厚、各断層像における各画素の位置，放射線発生装置の放射線焦点の位置および大きさ，放射線エリア検出器の位置および大きさの幾何学的条件により定めた係数を用いて複数の断層像を加重加算するので、各断層像のアーチファクトを打ち消し合うような加重係数で加重加算を行い、アーチファクトの少ない画質の良い断層像を得ることが出来る。
第１２の観点では、本発明は、上記第４の観点による放射線ＣＴ撮影方法において、前記断層像画像再構成ステップは、複数の放射線投影データを利用する場合、前記断層像内の各画素を通る放射線ビームに対応する放射線投影データを、前記各スキャン位置に対応する放射線投影データからそれぞれ選び出し、前記各スキャン位置に対応する放射線投影データからそれぞれ選び出した放射線投影データを基に各スキャン位置に対応する断層像を３次元画像再構成し、得られた各スキャン位置に対応する断層像を加重加算して断層像を画像再構成するステップであることを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法を提供する。
上記第１２の観点による放射線ＣＴ撮影方法では、異なるスキャン位置での投影データを基に３次元画像再構成して複数の断層像を画像再構成し、それらの断層像を加重加算して１つの断層像を画像再構成するため、複数のスキャン位置の放射線ビームの境界近辺または重なった部分の近辺の断層像では、アーチファクトの少ない画質の良い断層像を得ることが出来る。
第１３の観点では、本発明は、Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に相対した多列Ｘ線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造のＸ線エリア検出器と、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながらそれらの間にある被検体のＸ線投影データを収集するスキャン手段と、前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき前記各Ｘ線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集手段と、前記収集されたＸ線Ｘ線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成手段と、前記断層像を表示する断層像表示手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、ｚ軸方向の第１スキャン位置で第１のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第１のＸ線投影データを収集する第１スキャン手段、前記第１スキャン位置でのＸ線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なるＸ線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第２スキャン位置で第２のコンベンショナルスキャンまたはシネスキャンを行って第２のＸ線投影データを収集する第２スキャン手段、および、前記第１のＸ線投影データと第２のＸ線投影データのｚ座標位置範囲内に入る位置の断層像を、前記第１のＸ線投影データと第２のＸ線投影データの両方を利用して画像再構成する断層像画像再構成手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
第１４の観点では、本発明は、上記第１３の観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記断層像画像再構成手段は、前記断層像内の各画素を通るＸ線ビームに対応するＸ線投影データを、前記第１のＸ線投影データおよび第２のＸ線投影データから選び出し、前記第１のＸ線投影データおよび第２のＸ線投影データの両方から選び出したＸ線投影データを基にＸ線投影データを加重加算し、前記加重加算したＸ線投影データを基に前記断層像を３次元画像再構成する手段であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第２の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
第１５の観点では、本発明は、Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に相対した多列Ｘ線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造のＸ線エリア検出器と、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながらそれらの間にある被検体のＸ線投影データを収集するスキャン手段と、前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき前記各Ｘ線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集手段と、前記収集されたＸ線Ｘ線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成手段と、前記断層像を表示する断層像表示手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、ｚ軸方向の第１スキャン位置で第１のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第１のＸ線投影データを収集する第１スキャン手段、前記第１スキャン位置でのＸ線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なるＸ線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第２スキャン位置で第２のコンベンショナルスキャンまたはシネスキャンを行って第２のＸ線投影データを収集する第２スキャン手段、および、前記断層像内の各画素を通るＸ線ビームに対応するＸ線投影データを、前記第１のＸ線投影データおよび第２のＸ線投影データから選び出し、前記第１のＸ線投影データおよび第２のＸ線投影データの両方から選び出したＸ線投影データを基に合成Ｘ線投影データを加重加算し、前記第１のＸ線投影データから選び出したＸ線投影データおよび前記第２のＸ線投影データから選び出したＸ線投影データおよび前記加重加算されたＸ線投影データの少なくとも一つを基に前記断層像を３次元画像再構成する断層像画像再構成手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１５の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第３の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
第１６の観点では、本発明は、Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に相対した多列Ｘ線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造のＸ線エリア検出器と、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながらそれらの間にある被検体のＸ線投影データを収集するスキャン手段と、前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき前記各Ｘ線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集手段と、前記収集されたＸ線Ｘ線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成手段と、前記断層像を表示する断層像表示手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、隣接するスキャン位置でのＸ線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なるＸ線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第ｎ（ｎ：１からＮまでの整数を提供する。Ｎは２以上の整数を提供する。）スキャン位置で第ｎのコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第ｎのＸ線投影データを収集する第ｎスキャン手段、および、前記第１のＸ線投影データから第ＮのＸ線投影データのｚ座標位置範囲内に入る位置の断層像を、前記第１のＸ線投影データから第ＮのＸ線投影データのいずれか一つ又は複数を利用して画像再構成する断層像画像再構成手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第４の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
第１７の観点では、本発明は、上記第１３から上記第１６のいずれかの観点によるＸ線ＣＴ装置において、隣接するスキャン位置の間隔は、実質的に回転中心軸上でのＸ線コーンビーム幅Ｄ以下であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１７の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第５の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
第１８の観点では、本発明は、上記第１３から上記第１７のいずれかの観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記断層像画像再構成手段では、複数のＸ線投影データを利用する場合、各Ｘ線投影データに対応するＸ線ビームの幾何学的な位置，方向により定めた係数を用いて複数のＸ線投影データから加重加算されたＸ線投影データを求め、前記第ｎのＸ線投影データから選び出したＸ線投影データおよび前記加重加算されたＸ線投影データの少なくとも一つを基に前記断層像を３次元画像再構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１８の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第６の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
第１９の観点では、本発明は、上記第１３から上記第１８のいずれかの観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン手段では、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度位置が同一になるようにＸ線投影データを収集することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１９の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第７の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
第２０の観点では、本発明は、上記第１３から上記第１８のいずれかの観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン手段では、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度位置が必ずしも同一にならないようにＸ線投影データを収集し、前記断層像画像再構成手段では、複数のＸ線投影データを利用する場合に、異なるスキャン位置で同一のビュー角度位置のＸ線投影データを抽出できなければ、各Ｘ線投影データのビュー角度位置を考慮して合成Ｘ線投影データを合成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２０の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第８の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
第２１の観点では、本発明は、上記第１３から上記第１８のいずれかの観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン手段では、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度位置が必ずしも同一にならないようにＸ線投影データを収集し、前記断層像画像再構成手段では、複数のＸ線投影データを利用する場合に、異なるスキャン位置で同一のビュー角度位置のＸ線投影データを抽出できなければ、一つのスキャン位置での複数のビュー角度位置のＸ線投影データを合成して同一のビュー角度位置のＸ線投影データを揃えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第９の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
第２２の観点では、本発明は、上記第１３の観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記断層像画像再構成手段は、前記断層像内の各画素を通るＸ線ビームに対応するＸ線投影データを、前記各スキャン位置に対応するＸ線投影データからそれぞれ選び出し、前記各スキャン位置に対応するＸ線投影データからそれぞれ選び出したＸ線投影データを基に前記各スキャン位置に対応する断層像を３次元画像再構成し、得られた各スキャン位置に対応する断層像を加重加算して前記断層像を画像再構成する手段であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２２の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１０の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
第２３の観点では、本発明は、上記第２２の観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記各スキャン位置に対応する断層像に対応するスキャン位置，前記断層像のｚ軸方向位置およびスライス厚、前記断層像における各画素の位置，前記Ｘ線発生装置のＸ線焦点の位置および大きさ，前記Ｘ線エリア検出器の位置および大きさの幾何学的条件により定めた係数を用いて前記各スキャン位置に対応する断層像を加重加算することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１１の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
第２４の観点では、本発明は、上記第１６の観点によるＸ線ＣＴ装置において、前記断層像画像再構成手段は、複数のＸ線投影データを利用する場合、前記断層像内の各画素を通るＸ線ビームに対応するＸ線投影データを、前記各スキャン位置に対応するＸ線投影データからそれぞれ選び出し、前記各スキャン位置に対応するＸ線投影データからそれぞれ選び出したＸ線投影データを基に各スキャン位置に対応する断層像を３次元画像再構成し、得られた各スキャン位置に対応する断層像を加重加算して加重加算断層像を画像再構成する手段であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１２の観点による放射線ＣＴ撮影方法を好適に実施することが出来る。
本発明の放射線ＣＴ撮影方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、あるスキャン位置でのＸ線ビーム範囲の端に画像再構成面がある場合でも、その断層像の画質を向上することが出来る。ひいては、任意のスライス厚の断層像や任意のｚ軸方向位置の断層像や断面変換像や３次元表示画像の画質を向上することが出来る。
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
実施例１では、異なるスキャン位置で収集した投影データを加重加算したデータを用いて画像再構成することにより、画質の改善を行う。
図１は、実施例１にかかるＸ線ＣＴ装置の構成ブロック図である。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。
操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、前処理や画像再構成処理や後処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で収集したＸ線検出器データを収集するデータ収集バッファ５と、Ｘ線検出器データを前処理して得られたＸ線投影データから画像再構成した断層像を表示する表示装置６と、プログラムやＸ線検出器データやＸ線投影データや断層像などを記憶する記憶装置７とを具備している。
撮影テーブル１０は、被検体を乗せて走査ガントリ２０の開口部に入れ出しするクレードル１２を具備している。クレードル１２は、撮影テーブル１０に内蔵するモータで昇降およびテーブル直線移動される。クレードル１２のｚ座標位置は、撮影テーブル１０に内蔵するｚ座標位置読出しエンコーダ１３で正確に検出される。
走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、多列Ｘ線検出器２４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、被検体の体軸の回りに回転しているＸ線管２１などを制御する回転部コントローラ２６と、制御信号などを前記操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御コントローラ２９とを具備している。また、走査ガントリ傾斜コントローラ２７により、走査ガントリ２０はｚ軸方向の前方および後方に±約３０度ほど傾斜できる。
図２及び図３は、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４の幾何学的配置の説明図である。
Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４は、回転中心軸ＩＣの回りを回転する。鉛直方向をｙ軸方向とし、水平方向をｘ軸方向とし、これらに垂直なテーブル進行方向をｚ軸方向とするとき、Ｘ線管２１および多列Ｘ線検出器２４の回転平面はｘｙ面である。また、クレードル１２の移動方向はｚ軸方向である。
コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンでは、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを回転中心軸ＩＣの回りに回転させて、クレードル１２はｚ軸方向のスキャン位置に固定したまま、Ｘ線検出器データを収集する。
Ｘ線管２１は、コーンビームと呼ばれるＸ線ビームＣＢを発生する。Ｘ線ビームＣＢの中心軸ＢＣの方向がｙ軸方向に平行なときをビュー角度０゜とする。
多列Ｘ線検出器２４は、第１列〜第Ｊ列の検出器列を有し、例えばＪ＝２５６である。また、各検出器列は、第１チャネル〜第Ｉチャネルのチャネルを有し、例えばＩ＝１０２４である。
図３に示すように、回転中心軸ＩＣ上での多列Ｘ線検出器２４のｚ軸方向の幅（＝回転中心軸ＩＣ上でのＸ線ビームＣＢのｚ軸方向の幅）をＤとする。
図４は、Ｘ線ＣＴ装置１００の動作の概略を示すフロー図である。
ステップＳ１では、スキャン位置カウンタｎを「１」に初期化する。
ステップＳ２では、ｚ軸方向の第ｎのスキャン位置ｚｎに移動し、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを回転中心軸ＩＣの回りに回転させて、クレードル１２は固定したまま、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャン動作を行ない、Ｘ線検出器データにｚ軸方向位置情報を付加した第ｎのＸ線検出器データを収集する。最初は、図５に示すように、ｚ軸方向の第１のスキャン位置ｚ１に移動し、第１のＸ線検出器データを収集する。なお、図５で、実線はビュー角度が０゜方向の状態を示し、破線はビュー角度が１８０゜方向の状態を示し、Ｐは画像再構成面の一例を示す。
図６は、多列Ｘ線検出器２４を回転中心軸ＩＣに投影するように図５を変形したものであり、図５の画像再構成面Ｐは図６では画像再構成面Ie_4aに変形されている。画像再構成面Ie_4a上の画素ＰｅとＸ線管２１とを結ぶ線またはその線上にある多列Ｘ線検出器２４の３ａ列チャネルで、画素Ｐｅに対応するＸ線検出器データが得られる。一方、画像再構成面Ie_4a上の画素ＰｅとＸ線管２１とを結ぶ線またはその線上に多列Ｘ線検出器２４のＸ線検出器列がない場合は、画素Ｐｅに対応するＸ線検出器データが得られない。例えば図６では、画素Ｐｅに対応する０゜方向のＸ線検出器データは得られないが、１８０゜方向のＸ線検出器データは検出器３ａで得られる。
図４に戻り、ステップＳ３，Ｓ４では、ｎ＝Ｎ（≧２）になるまでステップＳ２を繰り返す。例えばｎ＝２では、図７に示すように、ｚ軸方向の第２のスキャン位置ｚ２までｚ軸方向距離Ｗだけ移動し、第２のＸ線検出器データを収集する。なお、０＜Ｗ≦Ｄとする。図７では、Ｗ≒Ｄとしている。
図８は、多列Ｘ線検出器２４を回転中心軸ＩＣに投影するように図７を変形したものである。例えば図８では、第１のスキャン位置ｚ１でも第２のスキャン位置ｚ２でも画素Ｐｅに対応する０゜方向のＸ線検出器データは得られないが、１８０゜方向のＸ線検出器データは、第１のスキャン位置ｚ１では検出器３ａで得られ、第２のスキャン位置ｚ２では検出器４ｂで得られる。
図４に戻り、ステップＳ５では、Ｘ線検出器データに対して、オフセット補正，対数変換，Ｘ線線量補正，感度補正を含む前処理を行い、ビュー角度viewと，検出器列番号ｊと，チャネル番号ｉとで表わされるＸ線投影データＤin(view,j,i)とする。
図９に、１ビュー分のＸ線投影データのフォーマットを例示する。
１ビュー分のＸ線投影データには、ｚ軸方向位置情報区が１つ付加される。
ステップＳ６では、Ｘ線投影データＤin(view,j,i)に対して、ビームハードニング処理を行う。ビームハードニング処理は、例えば次の多項式で表される。ここで、Ｂ0，Ｂ1，Ｂ2はビームハードニング係数である。
Ｄout(view,j,i)＝Ｄin(view,j,i)×（Ｂ0(j,i)＋Ｂ1(j,i)×Ｄin(view,j,i)＋Ｂ2(j,i)×Ｄin(view,j,i)2）
この時、多列Ｘ線検出器２４の各チャネルごとには、もちろん、更に各検出器列ごとに独立したビームハードニング補正を行なえるため、Ｘ線管２１の照射するＸ線の特性がｚ軸方向に異なっていたとしても各データ収集系の各検出器列ごとのビームハードニング特性の違いを補正できる。
ステップＳ７では、ビームハードニング補正したＸ線投影データＤout(view,j,i)に対してｚ方向（列方向）のフィルタをかけるＺフィルタ重畳処理を行なう。すなわち、投影データＤout(view,j,i)に、例えば図１０に示すような列方向フィルタ係数Ｗk(i)を列方向に掛け、投影データＤcor(view,j,i)を求める。
Ｚフィルタ重畳処理されたＸ線投影データＤout(view,j,i)は、次のようになる。
Figure 2007044207
また、列方向フィルタ係数を各チャネル毎に変化させると再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御することも出来る。
図１１に示すスライスＳＬのように、一般的に再構成中心に比べて周辺のスライス厚が厚くなる。そこで、図１２に示すように、中心部チャネルには幅を広く変化させた列方向フィルタ係数Ｗk(中心部チャネルのｉ)を用い、周辺部チャネルでは幅をせまく変化させた列方向フィルタ係数Ｗk(周辺部チャネルのｉ)を用いると、図１３に示すように再構成中心でも周辺でも一様に近いスライス厚のスライスＳＬとすることが出来る。
列方向フィルタ係数Ｗk(i)でスライス厚を弱干厚くすると、アーチファクト，ノイズともに改善される。これにより、アーチファクト改善具合，ノイズ改善具合も制御できる。つまり、３次元画像再構成された断層像の画質を制御できる。
図１４に示すように、列方向フィルタ係数Ｗk(i)を逆重畳（デコンボリューション）フィルタにすることにより、薄いスライス厚の断層像を実現することも出来る。
図４に戻り、ステップＳ８では、再構成関数重畳処理を行う。すなわち、フーリエ変換し、再構成関数を掛け、逆フーリエ変換する。再構成関数重畳処理後の投影データをＤｒ(view,j,i)とし、再構成関数をＫernel(j)とし、重畳演算を＊で表すと、再構成関数重畳処理は次のように表わされる。
Ｄｒ(view,j,i)＝Ｄcor(view,j,i)＊Ｋernel(j)
各検出器列ごとに独立した再構成関数Ｋernel(j)を用いて独立した再構成関数重畳処理を行なえるため、各検出器列ごとのノイズ特性，分解能特性の違いを補正できる。
ステップＳ９では、投影データＤｒ(view,j,i)に対して、３次元逆投影処理を行い、逆投影データＤ３(x,y,z)すなわち断層像を求める。この３次元逆投影処理については、図１５を参照して後述する。
ステップＳ１１では、逆投影データＤ３(x,y,z)すなわち断層像に対して、画像フィルタ重畳処理，ＣＴ値変換処理などの後処理を行い、表示可能な断層像を得る。
画像フィルタ重畳処理では、画像フィルタ重畳処理後のデータをＤ４(x,y,z)、画像フィルタをＦilter(z)とすると、
Ｄ４(x,y,z)＝Ｄ３(x,y,z)＊Ｆilter(z)
となる。そこで、断層像のｚ軸方向のスライス位置ごとに独立した画像フィルタ重畳処理を行なえるため、スライス位置ごとのノイズ特性，分解能特性の違いを補正できる。
得られた断層像は、表示装置６に表示される。
図１５は、３次元逆投影処理（図４のステップＳ９）の詳細を示すフロー図である。
ステップＳ９１では、断層像の再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０°分のビュー又は「１８０°分＋ファン角度分」のビュー）中の一つのビューに着目し、スキャン位置znが異なるＸ線投影データも含めた投影データの中から再構成平面Ｐの各画素に対応する着目ビューの投影データを複数抽出し、投影データＤ０(view,x,y)を得る。
図１６に示すように、ｘｙ平面に平行な５１２×５１２画素の正方形の再構成平面Ｐとし、ｙ＝０のｘ軸に平行な画素列Ｌ０，ｙ＝６３の画素列Ｌ６３，ｙ＝１２７の画素列Ｌ１２７，ｙ＝１９１の画素列Ｌ１９１，ｙ＝２５５の画素列Ｌ２５５，ｙ＝３１９の画素列Ｌ３１９，ｙ＝３８３の画素列Ｌ３８３，ｙ＝４４７の画素列Ｌ４４７，ｙ＝５１１の画素列Ｌ５１１を例にとると、これらの画素列Ｌ０〜Ｌ５１１を、あるスキャン位置でのＸ線ビームの透過方向に多列Ｘ線検出器２４の面に投影した図１７に示す如きラインＴ０〜Ｔ５１１上の投影データＤｒ(view,j,i)を抽出する。なお、図１７のラインＴ０のように、ラインの一部が多列Ｘ線検出器２４のチャネル方向の外に出た場合は、対応する投影データＤｒを「０」にする。また、ラインの一部が検出器列方向の外に出た場合は、補外して投影データＤｒを求める。これを異なるスキャン位置についても行って画素列Ｌ０〜Ｌ５１１の投影データＤ０(view,x,y)を得る。例えば、図１８および図１９に示すように、画素ｇを通るＸ線ビームに対応する複数の投影データＤ０_z1，Ｄ０_z2を得る。
図１５に戻り、ステップＳ９２では、投影データＤ０にコーンビーム再構成加重係数を乗算し、図２０に示すような逆投影データＤ２_z1，Ｄ２_z2を作成する。
ここで、コーンビーム再構成加重係数ω(x,y)は、次の通りである。
ファンビーム画像再構成の場合は、一般に、view＝βａでＸ線管２１の焦点と再構成平面Ｐ上（ｘｙ平面上）の画素ｇ(x,y)とを結ぶ直線がＸ線ビームの中心軸Ｂｃに対してなす角度をγとし、その対向ビューをview＝βｂとするとき、
βｂ＝βａ＋１８０゜−２γ
である。
再構成平面Ｐ上の画素ｇ(x,y)を通るＸ線ビームとその対向Ｘ線ビームが再構成平面Ｐとなす角度をαａ、αｂとすると、これらに依存したコーンビーム再構成加重係数ωａ、ωｂを掛けて加算し、逆投影データＤ２(0,x,y)を求める。
Ｄ２(0,x,y)＝ωａ・Ｄ０(0,x,y)_a＋ωｂ・Ｄ０(0,x,y)_ｂ
ここで、Ｄ０(0,x,y)_aはビューβaでの投影データ、Ｄ０(0,x,y)_bはビューβbでの投影データとする。
なお、Ｘ線ビームとその対向Ｘ線ビームのコーンビーム再構成加重係数ωａ、ωｂの和は、ωａ＋ωｂ＝１である。
上記のようにコーンビーム再構成加重係数ωa，ωbを掛けて加算することにより、コーン角アーチファクトを低減することが出来る。
例えば、コーンビーム再構成加重係数ωa，ωbは、次式により求めたものを用いることが出来る。
ｆ()を関数とし、ファンビーム角の１／２をγmaxとするとき、
ga＝f(γmax,αa,βa)
gb＝f(γmax,αb,βb)
xa＝2・gaq／(gaq＋gbq)
xb＝2・gbq／(gaq＋gbq)
ωa＝xa2・(3−2xa)
ωb＝xb2・(3−2xb)
（例えば、ｑ＝１とする）
例えば、ｆ()を値の大きい方を採る関数max[]とすると、
ga＝max[0,{(π/2＋γmax)−｜βa｜}]・｜tan(αa)｜
gb＝max[0,{(π/2＋γmax)−｜βb｜}]・｜tan(αb)｜
である。
また、ファンビーム画像再構成の場合は、更に距離係数を再構成平面Ｐ上の各画素の投影データＤ０に乗算する。距離係数は、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤ０に対応する多列Ｘ線検出器２４の検出器列ｊ，チャネルｉまでの距離をｒ０とし、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤ０に対応する再構成平面Ｐ上の画素までの距離をｒ１とするとき、（ｒ１／ｒ０）2である。
また、平行ビーム画像再構成の場合は、再構成平面Ｐ上の各画素の投影データＤ０にコーンビーム再構成加重係数のみを乗算すればよい。
なお、例えば図６に示す画像再構成面Ie_4a上の画素であって回転中心軸ＩＣ上にある中心点画素Ｃｔのようにその画素を通るＸ線ビームとその対向Ｘ線ビームとが１つのスキャン位置でのＸ線ビームＣＢ内に存在するときは、上記のように投影データＤ０(0,x,y)_aと投影データＤ０(0,x,y)_bとから逆投影データＤ２(0,x,y)を求めうる。
しかし、例えば図６に示す画素Ｐｅのように画素を通るＸ線ビームとその対向Ｘ線ビームとが１つのスキャン位置でのＸ線ビームＣＢ内に存在しないときは、足りない方の投影データを補外処理により作り出してから逆投影データＤ２(0,x,y)を求めるか、足りない方の投影データはコーンビーム再構成加重係数を０にするか又は使わないで逆投影データＤ２(0,x,y)を求める。この場合、画質の低下を招くことがある。そこで、本発明では、次のステップＳ８３で、ｚ軸方向に隣りのスキャン位置で得た投影データをも使用して、画質の低下を補う。
図１５に戻り、ステップＳ９３では、画素ｇ(x,y)を通るＸ線ビームに対応する複数の逆投影データＤ２を加重加算し、逆投影データＤ２’を求める。例えば、図２０に示す複数の逆投影データＤ２_z1，Ｄ２_z2を次のように加重加算して、図２１に示すような逆投影データＤ２’を得る。
Ｄ２’＝ｋ１・Ｄ２_z1＋ｋ２・Ｄ２_z2
ｋ１，ｋ２は、加重加算係数であり、簡略化のために一定値としてもよいが、加重加算する各逆投影データＤ２に対応する画素の位置，該画素を通る各Ｘ線ビームの幾何学的位置・方向・傾き（図１８のα１，α２）を基に決めるのが、さらなる画質の向上が期待できて好ましい。なお、加重係数はｋ１＋ｋ２＝１とする。
ここで、図２２に示すように、第１のスキャン位置ｚ１でのビュー角度位置ｖ１，…と第２のスキャン位置ｚ２でのビュー角度位置Ｖ１，…とが同じビュー角度位置にある場合、第１のスキャン位置ｚ１におけるｖビュー目の逆投影データＤ２(v,x,y)_z1に対して、第２のスキャン位置ｚ２におけるｖビュー目の逆投影データＤ２(v,x,y)_z2を加重加算すればよい。この場合は、ビュー角度方向に補間処理が入らないため、画像再構成された断層像ではボケの少ない画像が得られる。
しかし、図２３に示すように、第１のスキャン位置ｚ１でのビュー角度位置ｖ１，…に対して第２のスキャン位置ｚ２でのビュー角度位置Ｖ１，…が−φ（φ＜Δｖ）だけずれたビュー角度位置にある場合、第１のスキャン位置ｚ１におけるｖビュー目の逆投影データＤ２(v,x,y)_z1に対しては、第２のスキャン位置ｚ２におけるｖビュー目の逆投影データＤ２(v,x,y)_z2と「ｖ＋１」ビュー目の逆投影データＤ２(v+1,x,y)_z2とから逆投影データＤ２を加重加算する必要がある。
また、図２４に示すように、第１のスキャンと第２のスキャンでビュー数が異なる場合、第１のスキャン位置ｚ１でのビュー角度位置ｖ１に対して第２のスキャン位置ｚ２でのビュー角度位置Ｖ１が−φ（０≦φ＜Δｖ１）だけずれたビュー角度位置にあり且つ第１のスキャン位置ｚ１でのビュー間隔Δｖ１と第２のスキャン位置ｚ２でのビュー間隔Δｖ２（０＜Δｖ１＜Δｖ２）が異なる場合、第１のスキャン位置ｚ１におけるＶビュー目の逆投影データＤ２(V,x,y)_z1に対しては、第２のスキャン位置ｚ２におけるＶ’ビュー目の逆投影データＤ２(V',x,y)_z2と「Ｖ'＋１」ビュー目の逆投影データＤ２(V'+1,x,y)_z2とから逆投影データＤ２を加重加算する必要がある。ただし、Ｖ’は次式を満足する最大の整数である。
Δｖ１−φ＋（Ｖ’−１）×Δｖ２≦Ｖ×Δｖ１
または、int{}を、実数から整数に丸める関数とし、
Ｖ’＝int{(Ｖ×Δｖ１−Δｖ１＋φ)／Δｖ２}
なお、画像再構成面Ｐや画素ｇの位置によっては、異なるスキャン位置での逆投影データＤ２_z1またはＤ２_z2の一方がない場合がある。この場合は、足りない方の逆投影データを補外処理により作り出してから逆投影データＤ２’を求めるか、足りない方の逆投影データはコーンビーム再構成加重係数を０にするか又は使わないで逆投影データＤ２’を求める（つまり、ｋ１，ｋ２の一方を「０」にし、他方を「１」にする）。しかし、このような場合は、画素ｇを通るＸ線ビームとその対向Ｘ線ビームとが１つのスキャン位置でのＸ線ビームＣＢ内に存在することが多いので、画質が低下する心配はない。
図２５は、第１のスキャン位置ｚ１での逆投影データＤ２_z1は存在するが第２のスキャン位置ｚ２での逆投影データＤ２_z2が存在しない場合に相当する画像再構成面Ie_4a上の画素ｇの位置を例示した説明図である。
画像再構成面Ie_4aは、第１のスキャン位置ｚ１での多列Ｘ線検出器２４の検出器４ａの位置にあるとする。また、第１のスキャン位置ｚ１でのＸ線管２１の焦点を回転中心軸ＩＣに投影した点から検出器４ａまでの距離および検出器４ｂまでの距離をｄ１とする。また、第２のスキャン位置ｚ２でのＸ線管２１の焦点を回転中心軸ＩＣに投影した点ｐから画像再構成面Ie_4aまでの距離をｄ２とする。さらに、Ｘ線管２１の焦点から回転中心軸ＩＣまでの距離をＬとする。ｄ１，ｄ２，Ｌは、走査ガントリ２０の装置構成から予め幾何学的に求めて記憶装置７に記憶させておく。
辺ｍｎの長さは「ｄ２−ｄ１」である。三角形ｇｍｎと三角形ｎｑｐとは相似であるため、辺ｇｍの長さｒ０は、
ｒ０＝Ｌ(ｄ２−ｄ１）／ｄ１
により求められる。
上記の概略計算の結果から、画像再構成面Ie_4aにおいて回転中心軸ＩＣから画素までの距離をｒとするとき、ｒがｒ０より小さい範囲の画素では、第２のスキャン位置ｚ２での逆投影データＤ２_z2が存在しない可能性があることが判る。
なお、距離ｒがｒ０よりも大きい領域の画素については、距離ｒに応じてｋ１，ｋ２を変化させることが、画質向上の点から好ましい。
さらに、距離ｒ０が距離ｄ１，ｄ２の関数であることから、画像再構成面のｚ軸方向の位置に応じてｋ１，ｋ２を変化させることが、画質向上の点から好ましい。
図１５に戻り、ステップＳ９４では、図２６に示すように、予めクリアしておいた逆投影データＤ３(x,y,z)に、投影データＤ２’(view,x,y)を画素対応に加算する。
ステップＳ９５では、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０゜分のビュー又は「１８０゜分＋ファン角度分」のビュー）について、ステップＳ９１〜Ｓ９４を繰り返し、逆投影データＤ３(x,y,z)すなわち断層像を得る。
実施例１のＸ線ＣＴ装置１００によれば、次の効果が得られる。
（１）異なるｚ軸方向のスキャン位置で収集した投影データを利用して断層像を画像再構成するため、アーチファクトの少ない画質の良い断層像を画像再構成できる。
（２）異なるｚ軸方向のスキャン位置で収集した投影データを投影データの段階で加重加算するため、画像再構成演算が１回で済む。
なお、画像再構成方法は、従来公知のフェルドカンプ法による３次元画像再構成法でもよい。さらに、特開２００３−３３４１８８号公報、特開２００４−４１６７５号公報、特開２００４−４１６７４号号公報、特開２００４−７３３６０号公報、特開２００３−１５９２４４号公報、特開２００４−４１６７５号公報で提案されている３次元画像再構成法を用いてもよい。
また、図２７に示すように、再構成平面Ｐを円形の領域としてもよい。
また、図２８に示すように、同一スキャン位置および異なるスキャン位置で収集した投影データであって再構成平面Ｐの同一画素ｇまたは該画素ｇを中心とするｚ方向の近傍範囲ｔｈを通るＸ線ビームに対応する複数の投影データＤｒを加重加算して投影データＤ０を作成してもよい。
また、実施例１では各検出器列ごとに係数の異なったｚ方向（列方向）フィルタを重畳することによりＸ線コーン角の違いなどによる画質の違いを調整し各列において均一なスライス厚，アーチファクト，ノイズの画質を実現しているが、様々なｚ方向フィルタにおいても同様の効果を出すことが出来る。
また、実施例１では第１のスキャン位置と第２のスキャン位置の間隔ＷをＤにしているが、Ｄ以下であれば更に画質を改善することが出来る（但し、スキャン範囲は狭くなる）。
図２９および図３０に、Ｗ＝Ｄ／２の例を示す。
また、多列Ｘ線検出器２４の代わりにフラットパネルに代表されるＸ線エリア検出器を用いたＸ線ＣＴ装置にも、上記と同様に本発明を適用できる。
上記の実施例１ではｚフィルタ重畳処理（図４のステップＳ７）の後に異なるスキャン位置での投影データを加重加算している（図１５のステップＳ９３）が、実施例２ではｚフィルタ重畳処理の際に異なるスキャン位置での投影データを加重加算する。
すなわち、ｚフィルタ重畳処理（図４のステップＳ７）において、Ｘ線ビームとその対向Ｘ線ビームとを同一スキャン位置での投影データおよび異なるスキャン位置での投影データから選び出し、各投影データに対応するＸ線ビームのｚ軸方向位置を考慮しながら列方向フィルタをかける。
例えば図３１において、ある画素Ｐｘを画像再構成する際に、この画素Ｐｘを通過する第１のスキャン位置ｚ１でのＸ線ビームＡ１〜Ａ５および第２のスキャン位置ｚ２でのＸ線ビームＢ１，Ｂ２に対応する投影データを用いて列方向フィルタをかける。この時に第１のスキャン位置および第２のスキャン位置のｚ座標位置を測定して求めたり、精度よく予測して求めて、正確に画素Ｐｘを通るＸ線ビームを選択することがアーチファクト低減、画質向上に重要である。
実施例２でも、実施例１と同様の効果を得ることが出来る。
実施例３では、ｚ軸方向に異なるスキャン位置で収集した投影データからそれぞれ断層像を画像再構成し、それらの断層像を加重加算することにより画質の改善を行う。
図３２は、Ｘ線ＣＴ装置の動作の概略を示すフロー図である。
ステップＧ１〜Ｇ８は、図４のステップＳ１〜Ｓ８と同じである。
ステップＧ９では、各スキャン位置ｚｎ毎の投影データＤｒ(view,j,i)に対して、３次元逆投影処理を行い、各スキャン位置ｚｎ毎の逆投影データＤ３(x,y,z)すなわち断層像を求める。
例えば、図３４に示すように、第１のスキャン位置ｚ１での投影データに基づいて第１の断層像I1_4aを画像再構成する。また、第２のスキャン位置ｚ２での投影データに基づいて第２の断層像I_5bを画像再構成する。なお、断層像I1_4a，I_5bは同一位置のｘｙ平面に平行な平面であり、ｚ軸方向に同一位置にある。またはｚ軸方向に若干ずらしても同様の効果を得られる。断層像I1_4a，I_5b上の各々の画素Pe_4a，Pe_5bは同じｘｙ位置の画素である。
この３次元逆投影処理については、図３３を参照して後述する。
ステップＧ１０では、各スキャン位置ｚｎ毎の逆投影データＤ３(x,y,z)すなわち断層像を加重加算し、新たな断層像を得る。
例えば、図３４に示す断層像I1_4aおよび断層像I_5bを加重加算することによって最終的な断層像Ie_4aを作成する。なお、断層像I1_4a，Ie_4a，I_5bは同一位置のｘｙ平面に平行な平面であり、ｚ軸方向に同一位置にある。またはI1_4aとI_5bはｚ軸方向に若干ずれており、Ie_4aはその中点に位置させても同様の効果を得られる。断層像I1_4a，Ie_4a，I_5b上の各々の画素Pe_4a，Pe，Pe_5bは同じｘｙ位置の画素である。
ステップＧ１１では、新たな断層像に対して、画像フィルタ重畳処理，ＣＴ値変換処理などの後処理を行い、表示可能な断層像を得る。
得られた断層像は、表示装置６に表示される。
図３３は、３次元逆投影処理（図３２のステップＧ９）を示すフロー図である。
ステップＧ９０では、スキャン位置カウンタｎを「１」に初期化する。
ステップＧ９１，９２は、図１５のステップＳ９１，Ｓ９２と同じである。
ステップＧ９４では、予めクリアしておいた逆投影データＤ３(x,y,z)に、投影データＤ２(view,x,y)を画素対応に加算する。
ステップＧ９５では、断層像の再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０゜分のビュー又は「１８０゜分＋ファン角度分」のビュー）について、ステップＳ９１〜Ｓ９４を繰り返し、逆投影データＤ３(x,y,z)すなわち断層像を得る。
ステップＧ９６，Ｇ９７では、ｎ＝ＮまでステップＧ９１〜Ｇ９６を繰り返す。これにより、各スキャン位置ｚｎに対応する逆投影データＤ３(x,y,z)すなわち断層像が得られる。
ここで、図３４において、第１のスキャン位置ｚ１でのＸ線投影データを用いた断層像I1_4aの画像再構成を考える。
あるビュー方向のＸ線投影データは存在するが、対向ビュー方向のＸ線投影データが存在しない場合、存在するＸ線投影データを用いて画像再構成する。例えば図３４中の画素Pe_4aは、１８０゜方向で検出器列３ａによって収集されたＸ線投影データを用いて画像再構成する。他方、あるビュー方向のＸ線投影データとその対向ビュー方向のＸ線投影データの両方が存在する場合、両方のＸ線投影データを用いて画像再構成する。例えば図３４中の中心点画素Ct_4aは、０゜方向で検出器列４ａによって収集されたＸ線投影データおよび１８０゜方向で検出器列４ａによって収集されたＸ線投影データを用いて画像再構成する。
次に、図３４において、第２のスキャン位置ｚ２でのＸ線投影データを用いた断層像I_5bの画像再構成を考える。
第２のスキャン位置ｚ２でのＸ線投影データが存在する場合は、例えばPe_5bの場合は第１のスキャン位置ｚ１でのＸ線投影データを用いた画像再構成と同様に画像再構成する。ところが、第２のスキャン位置ｚ２でのＸ線投影データが全く存在しない場合がある。例えば図３４中の中心点画素Ct_5bに対応するスキャン位置ｚ２でのＸ線投影データは全く存在しない。このような場合は、検出器４ｂの外側に仮想的な検出器５ｂが存在するものと考えて、この検出器列５ｂに対応するＸ線投影データを補外により求めて画像再構成する。または、スキャン位置ｚ２のＸ線投影データの加重係数を０にしてスキャン位置ｚ２のＸ線投影データを用いないようにしてもよい。
実施例３のＸ線ＣＴ装置によれば、次の効果が得られる。
（１）ｚ軸方向に異なるスキャン位置で収集した投影データを利用して最終的な断層像を画像再構成するため、アーチファクトの少ない画質の良い断層像が得られる。
（２）ｚ軸方向に異なるスキャン位置で収集した投影データからそれぞれ断層像を画像再構成するため、異なる断層像が得られる。
なお、図２９，３０に示すように第１のスキャン位置ｚ１と第２スキャン位置ｚ２の距離ＷがＤより短い場合でも同様である。
実施例４では、ｚ軸方向の異なるスキャン位置で収集した投影データを基にｚ軸方向の複数の画像再構成位置の断層像を画像再構成し、それらの断層像を加重加算することにより画質の改善を行う。
図３５は、Ｘ線ＣＴ装置の動作の概略を示すフロー図である。
なお、図３６に示す複数の画像再構成面Ｐ１〜Ｐ３の位置および第１のスキャン位置ｚ１〜第Ｎのスキャン位置ｚＮが予め設定されている。
ステップＨ１では、スキャン位置カウンタｎを「１」に初期化する。
ステップＨ２では、ｚ軸方向の第ｎのスキャン位置ｚｎに移動し、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを回転中心軸ＩＣの回りに回転させて、クレードル１２は固定したまま、コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャン動作を行ない、Ｘ線検出器データにｚ軸方向位置情報を付加した第ｎのＸ線検出器データを収集する。
なお、スキャン位置の間隔Ｗは、０＜Ｗ≦Ｄとする。
ステップＨ３，Ｈ４では、予め設定された複数の画像再構成面Ｐ１〜Ｐ３での画像再構成に必要なＸ線検出器データを収集できるまでステップＨ２を繰り返す。
例えば図３６の画像再構成面Ｐ１の中央部分の画素については第１のスキャン位置ｚ１での０゜方向および１８０゜方向の両方のＸ線検出器データが収集され、周辺部分の画素については０゜方向または１８０゜方向の一方のＸ線検出器データが収集されており、画像再構成に必要なＸ線検出器データを第１のスキャン位置ｚ１で収集できている。また、画像再構成面Ｐ２についてはどの画素でも第１のスキャン位置ｚ１での０゜方向または１８０゜方向の一方でのＸ線検出器データが収集されており、画像再構成に必要なＸ線検出器データを第１のスキャン位置ｚ１で収集できている。しかし、画像再構成面Ｐ３の周辺部分については第１のスキャン位置ｚ１で０゜方向または１８０゜方向の一方でのＸ線検出器データが収集されているが、中央部分については０゜方向および１８０゜方向のいずれのＸ線検出器データも収集されておらず、画像再構成に必要なＸ線検出器データを第１のスキャン位置ｚ１だけでは収集できていない。そこで、図３７に示すように、第２のスキャン位置ｚ２へ移動し、第２のＸ線検出器データを収集する。第２のＸ線検出器データでは、画像再構成面Ｐ３の中央部分の画素については第２のスキャン位置ｚ２での０゜方向および１８０゜方向の両方のＸ線検出器データが収集され、周辺部分の画素については０゜方向または１８０゜方向の一方のＸ線検出器データが収集されており、第１のスキャン位置ｚ２でのＸ線検出器データと合わせれば、画像再構成に必要なＸ線検出器データを収集できたことになる。
図３５に戻り、ステップＨ５〜Ｈ８は、図４のステップＳ１〜Ｓ８と同じである。
ステップＨ９では、画像再構成面毎の投影データに対して、３次元逆投影処理を行い、各画像再構成面の逆投影データすなわち断層像を求める。この３次元逆投影処理については、図３９を参照して後述する。
ステップＨ１０では、各画像再構成面の断層像を加重加算し、新たな断層像を得る。例えば、画像再構成面Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の断層像をＤ３(x,y,z)_1，Ｄ３(x,y,z)_2，Ｄ３(x,y,z)_3とし、新たな断層像をＤ３(x,y,z)_0とし、加重係数をｗ１，ｗ２，ｗ３とするとき、次式のようになる。
D3(x,y,z)_0＝ｗ１・D3(x,y,z)_1＋ｗ２・D3(x,y,z)_2＋ｗ３・D3(x,y,z)_3
加重係数ｗ１，ｗ２，ｗ３は、例えば図３８に示す係数を用いる。なお、図１２や図１４に示す列方向フィルタと同様の係数を用いてもよい。
ステップＨ１１では、新たな断層像に対して、画像フィルタ重畳処理，ＣＴ値変換処理などの後処理を行い、表示可能な断層像を得る。
得られた断層像は、表示装置６に表示される。
図３９は、３次元逆投影処理（図３５のステップＨ９）を示すフロー図である。
ステップＨ９０では、画像再構成面カウンタｍを「１」に初期化する。
ステップＨ９１では、断層像の画像再構成に必要な全ビュー中の一つのビューに着目し、スキャン位置znが異なるＸ線投影データも含めた投影データから再構成平面Ｐｍの各画素に対応する着目ビューのＸ線投影データを求める。
ステップＨ９２では、Ｘ線投影データにコーンビーム再構成加重係数を乗算し、逆投影データＤ２(view,x,y)を作成する。
ステップＨ９４では、予めクリアしておいた逆投影データＤ３(x,y,z)に、投影データＤ２(view,x,y)を画素対応に加算する。
ステップＨ９５では、断層像の画像再構成に必要な全ビューについて、ステップＨ９１〜Ｈ９４を繰り返し、再構成平面Ｐｍの各画素の逆投影データＤ３(x,y,z)すなわち断層像を得る。
ステップＨ９６，Ｈ９７では、ｍ＝Ｍ（図３７では、Ｍ＝３）までステップＨ９１〜Ｈ９５を繰り返す。これにより、各画像再構成面Ｐｍに対応する断層像が得られる。
実施例４によれば、次の効果が得られる。
（１）ｚ軸方向に複数の異なるスキャン位置で収集した投影データを利用して複数の断層像を画像再構成した後に、これらの断層像を加重加算し最終的な断層像を画像再構成するため、アーチファクトの少ない画質の良い断層像が得られる。
（２）ｚ軸方向に複数の異なる画像再構成面の断層像が得られ、断層像を画像再構成するのに必要なＸ線投影データの欠落がなくなるので、ｚ軸方向により均一な画質の断層像が得られ、画質を向上することが出来る。
上記の実施例においてはクレードル１２がｚ軸方向に移動してコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行う形態を示したが、走査ガントリ２０がｚ軸方向に移動してコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行ってもよい。要するに、回転部と被検体とがｚ軸方向に相対移動可能であればよい。
スキャンに用いる放射線は、Ｘ線に限らず、γ線等の他の放射線であってもよい。
本発明のＣＴ撮影方法およびＸ線ＣＴ装置は、被検体の断層像を撮影するのに利用できる。また、医用Ｘ線ＣＴ装置や産業用Ｘ線ＣＴ装置または他の装置と組み合わせたＸ線ＣＴ−ＰＥＴ装置やＸ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などで利用できる。
実施例１に係るＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。 Ｘ線管および多列Ｘ線検出器をｚ軸方向に見た幾何学的配置を示す説明図である。 Ｘ線管および多列Ｘ線検出器をｘ軸方向に見た幾何学的配置を示す説明図である。 実施例１に係るＸ線ＣＴ装置の概略動作を示すフロー図である。 第１のスキャン位置およびＸ線ビームを示す説明図である。 図５を変形した説明図である。 第２のスキャン位置およびＸ線ビームを示す説明図である。 図７を変形した説明図である。 投影データのフォーマットの例示図である。 列方向フィルタ係数を示す説明図である。 スライス厚が再構成領域中心より周辺で厚いスライスを示す説明図である。 チャネルによって異なる列方向フィルタ係数を示す説明図である。 スライス厚が再構成領域中心でも周辺でも均等なスライスを示す説明図である。 スライス厚を薄くするための列方向フィルタ係数を示す説明図である。 実施例１に係る３次元逆投影処理の詳細を示すフロー図である。 再構成平面Ｐ上の画素列をＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。 再構成平面Ｐ上の画素列を検出器面に投影したラインを示す概念図である。 ｚ軸方向にスキャン位置が異なるが同一再構成平面Ｐの同一画素ｇを通るＸ線ビームを示す概念図である。 ビュー角度view=０゜における再構成平面Ｐ上の投影データＤ０を示す概念図である。 ビュー角度view=０゜における再構成平面Ｐ上の逆投影画素データＤ２を示す概念図である。 ビュー角度view=０゜における再構成平面Ｐ上の合成した逆投影画素データＤ２’を示す概念図である。 第１のスキャン位置と第２のスキャン位置とでビュー角度が同一の場合を示す概念図である。 第１のスキャン位置と第２のスキャン位置とでビュー角度の位相が異なる場合を示す概念図である。 第１のスキャン位置と第２のスキャン位置とでビュー角度の位相とビュー間隔とが異なる場合を示す概念図である。 回転中心軸から画素までの距離とＸ線ビームの関係を示す説明図である。 逆投影画素データＤ２’を画素対応に全ビュー加算して逆投影データＤ３を得る状態を示す説明図である。 円形状の再構成平面Ｐを示す概念図である。 ｚ軸方向にスキャン位置が異なるが同一再構成平面Ｐの同一画素ｇおよび近傍範囲を通るＸ線ビームを示す概念図である。 第１のスキャン位置と第２のスキャン位置の間隔が小さい場合を示す概念図である。 図２９を変形した説明図である。 実施例２における同一画素を通る複数のＸ線ビームを示す説明図である。 実施例３に係るＸ線ＣＴ装置の概略動作を示すフロー図である。 実施例３に係る３次元逆投影処理の詳細を示すフロー図である。 各スキャン位置に対応する画像再構成面と最終的な画像再構成面の説明図である。 実施例４に係るＸ線ＣＴ装置の概略動作を示すフロー図である。 実施例４に係る複数の画像再構成面と第１のスキャン位置を示すフロー図である。 実施例４に係る複数の画像再構成面と第２のスキャン位置を示すフロー図である。 実施例４に係る加重係数を示す説明図である。 実施例４に係る３次元逆投影処理の詳細を示すフロー図である。
符号の説明
１ 操作コンソール
２ 入力装置
３ 中央処理装置
５ データ収集バッファ
６ 表示装置
７ 記憶装置
１０ 撮影テーブル
１２ クレードル
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２２ Ｘ線コントローラ
２３ コリメータ
２４ 多列Ｘ線検出器
２５ ＤＡＳ（データ収集装置）
２６ 回転部コントローラ
２７ 走査ガントリ傾斜コントローラ
２９ 制御コントローラ
３０ スリップリング
Ｐ 再構成平面
ＩＣ 回転中心(ISO)

Claims (24)

  1. 放射線発生装置と、前記放射線発生装置に相対した多列放射線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造の放射線エリア検出器とを、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながら、それらの間にある被検体の放射線投影データを収集するスキャンステップと、
    前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき、前記各放射線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集ステップと、
    前記収集された放射線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成ステップと、
    前記断層像を表示する断層像表示ステップと
    を有する放射線ＣＴ撮影方法であって、
    ｚ軸方向の第１スキャン位置で第１のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第１の放射線投影データを収集する第１スキャンステップ、
    前記第１スキャン位置での放射線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なる放射線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第２スキャン位置で第２のコンベンショナルスキャンまたはシネスキャンを行って第２の放射線投影データを収集する第２スキャンステップ、および、
    前記第１の放射線投影データと第２の放射線投影データのｚ座標位置範囲内に入る位置の断層像を、前記第１の放射線投影データと第２の放射線投影データの両方を利用して画像再構成する断層像画像再構成ステップを有することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  2. 請求項１に記載の放射線ＣＴ撮影方法において、前記断層像画像再構成ステップは、前記断層像内の各画素を通る放射線ビームに対応する放射線投影データを、前記第１の放射線投影データおよび第２の放射線投影データから選び出し、前記第１の放射線投影データおよび第２の放射線投影データの両方から選び出した放射線投影データを基に放射線投影データを加重加算し、前記加重加算された放射線投影データを基に前記断層像を３次元画像再構成するステップであることを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  3. 放射線発生装置と、前記放射線発生装置に相対した多列放射線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造の放射線エリア検出器とを、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながら、それらの間にある被検体の放射線投影データを収集するスキャンステップと、
    前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき、前記各放射線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集ステップと、
    前記収集された放射線放射線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成ステップと、
    前記断層像を表示する断層像表示ステップと
    を有する放射線ＣＴ撮影方法であって、
    ｚ軸方向の第１スキャン位置で第１のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第１の放射線投影データを収集する第１スキャンステップ、
    前記第１スキャン位置での放射線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なる放射線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第２スキャン位置で第２のコンベンショナルスキャンまたはシネスキャンを行って第２の放射線投影データを収集する第２スキャンステップ、および、
    前記断層像内の各画素を通る放射線ビームに対応する放射線投影データを、前記第１の放射線投影データおよび第２の放射線投影データから選び出し、前記第１の放射線投影データおよび第２の放射線投影データの両方から選び出した放射線投影データを基に放射線投影データを加重加算し、前記第１の放射線投影データから選び出した放射線投影データおよび前記第２の放射線投影データから選び出した放射線投影データおよび前記加重加算された放射線投影データの少なくとも一つを基に前記断層像を３次元画像再構成する断層像画像再構成ステップを有することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  4. 放射線発生装置と、前記放射線発生装置に相対した多列放射線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造の放射線エリア検出器とを、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながら、それらの間にある被検体の放射線投影データを収集するスキャンステップと、
    前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき、前記各放射線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集ステップと、
    前記収集された放射線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成ステップと、
    前記断層像を表示する断層像表示ステップと
    を有する放射線ＣＴ撮影方法であって、
    隣接するスキャン位置での放射線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なる放射線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第ｎ（ｎ：１からＮまでの整数。Ｎは２以上の整数。）スキャン位置で第ｎのコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第ｎの放射線投影データを収集する第ｎスキャンステップ、および、
    前記第１の放射線投影データから第Ｎの放射線投影データのｚ座標位置範囲内に入る位置の断層像を、前記第１の放射線投影データから第Ｎの放射線投影データのいずれか一つ又は複数を利用して画像再構成する断層像画像再構成ステップを有することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の放射線ＣＴ撮影方法において、隣接するスキャン位置の間隔は、実質的に回転中心軸上での放射線コーンビーム幅Ｄ以下であることを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載の放射線ＣＴ撮影方法において、前記断層像画像再構成ステップでは、複数の放射線投影データを利用する場合、各放射線投影データに対応する放射線ビームの幾何学的な位置，方向により定めた係数を用いて複数の放射線投影データから加重加算された放射線投影データを求め、前記第ｎの放射線投影データから選び出した放射線投影データおよび前記加重加算された放射線投影データの少なくとも一つを基に前記断層像を３次元画像再構成することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の放射線ＣＴ撮影方法において、前記スキャンステップでは、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度位置が同一になるように放射線投影データを収集することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  8. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の放射線ＣＴ撮影方法において、前記スキャンステップでは、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度が必ずしも同一にならないように放射線投影データを収集し、前記断層像画像再構成ステップでは、複数の放射線投影データを利用する場合に、異なるスキャン位置で同一のビュー角度位置の放射線投影データを抽出できなければ、各放射線投影データのビュー角度位置を考慮して放射線投影データを加重加算することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  9. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の放射線ＣＴ撮影方法において、前記スキャンステップでは、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度位置が必ずしも同一にならないように放射線投影データを収集し、前記断層像画像再構成ステップでは、複数の放射線投影データを利用する場合に、異なるスキャン位置で同一のビュー角度位置の放射線投影データを抽出できなければ、一つのスキャン位置での複数のビュー角度位置の放射線投影データを加重加算して同一のビュー角度位置の放射線投影データを揃えることを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  10. 請求項１に記載の放射線ＣＴ撮影方法において、前記断層像画像再構成ステップは、前記断層像内の各画素を通る放射線ビームに対応する放射線投影データを、前記各スキャン位置に対応する放射線投影データからそれぞれ選び出し、前記各スキャン位置に対応する放射線投影データからそれぞれ選び出した放射線投影データを基に前記各スキャン位置に対応する断層像を３次元画像再構成し、得られた各スキャン位置に対応する断層像を加重加算して前記断層像を画像再構成するステップであることを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  11. 請求項１０に記載の放射線ＣＴ撮影方法において、前記各スキャン位置に対応する断層像に対応するスキャン位置，前記断層像のｚ軸方向位置およびスライス厚、前記断層像における各画素の位置，前記放射線発生装置の放射線焦点の位置および大きさ，前記放射線エリア検出器の位置および大きさの幾何学的条件により定めた係数を用いて前記各スキャン位置に対応する断層像を加重加算することを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  12. 請求項４に記載の放射線ＣＴ撮影方法において、前記断層像画像再構成ステップは、複数の放射線投影データを利用する場合、前記断層像内の各画素を通る放射線ビームに対応する放射線投影データを、前記各スキャン位置に対応する放射線投影データからそれぞれ選び出し、前記各スキャン位置に対応する放射線投影データからそれぞれ選び出した放射線投影データを基に各スキャン位置に対応する断層像を３次元画像再構成し、得られた各スキャン位置に対応する断層像を加重加算して加重加算断層像を画像再構成するステップであることを特徴とする放射線ＣＴ撮影方法。
  13. Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に相対した多列Ｘ線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造のＸ線エリア検出器と、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながらそれらの間にある被検体のＸ線投影データを収集するスキャン手段と、前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき前記各Ｘ線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集手段と、前記収集されたＸ線Ｘ線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成手段と、前記断層像を表示する断層像表示手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
    ｚ軸方向の第１スキャン位置で第１のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第１のＸ線投影データを収集する第１スキャン手段、
    前記第１スキャン位置でのＸ線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なるＸ線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第２スキャン位置で第２のコンベンショナルスキャンまたはシネスキャンを行って第２のＸ線投影データを収集する第２スキャン手段、および、
    前記第１のＸ線投影データと第２のＸ線投影データのｚ座標位置範囲内に入る位置の断層像を、前記第１のＸ線投影データと第２のＸ線投影データの両方を利用して画像再構成する断層像画像再構成手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  14. 請求項１３に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記断層像画像再構成手段は、前記断層像内の各画素を通るＸ線ビームに対応するＸ線投影データを、前記第１のＸ線投影データおよび第２のＸ線投影データから選び出し、前記第１のＸ線投影データおよび第２のＸ線投影データの両方から選び出したＸ線投影データを基にＸ線投影データを加重加算し、前記加重加算したＸ線投影データを基に前記断層像を３次元画像再構成する手段であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  15. Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に相対した多列Ｘ線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造のＸ線エリア検出器と、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながらそれらの間にある被検体のＸ線投影データを収集するスキャン手段と、前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき前記各Ｘ線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集手段と、前記収集されたＸ線Ｘ線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成手段と、前記断層像を表示する断層像表示手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
    ｚ軸方向の第１スキャン位置で第１のコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第１のＸ線投影データを収集する第１スキャン手段、
    前記第１スキャン位置でのＸ線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なるＸ線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第２スキャン位置で第２のコンベンショナルスキャンまたはシネスキャンを行って第２のＸ線投影データを収集する第２スキャン手段、および、
    前記断層像内の各画素を通るＸ線ビームに対応するＸ線投影データを、前記第１のＸ線投影データおよび第２のＸ線投影データから選び出し、前記第１のＸ線投影データおよび第２のＸ線投影データの両方から選び出したＸ線投影データを基にＸ線投影データを加重加算し、前記第１のＸ線投影データから選び出したＸ線投影データおよび前記第２のＸ線投影データから選び出したＸ線投影データおよび前記加重加算されたＸ線投影データの少なくとも一つを基に前記断層像を３次元画像再構成する断層像画像再構成手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  16. Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に相対した多列Ｘ線検出器またはフラットパネルに代表されるマトリクス構造のＸ線エリア検出器と、それらの間にある回転中心軸を中心とした回転運動をさせながらそれらの間にある被検体のＸ線投影データを収集するスキャン手段と、前記回転中心軸方向をｚ軸方向とするとき前記各Ｘ線投影データのｚ座標位置情報を収集するｚ座標位置情報収集手段と、前記収集されたＸ線Ｘ線投影データを基にｚ座標位置情報を考慮しながら断層像を３次元画像再構成する３次元画像再構成手段と、前記断層像を表示する断層像表示手段とを備えたＸ線ＣＴ装置であって、
    隣接するスキャン位置でのＸ線ビームのｚ軸方向範囲に実質的に連続するか又は一部が重なるＸ線ビームのｚ軸方向範囲を持つようなｚ軸方向の第ｎ（ｎ：１からＮまでの整数。Ｎは２以上の整数。）スキャン位置で第ｎのコンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン）またはシネスキャンを行って第ｎのＸ線投影データを収集する第ｎスキャン手段、および、
    前記第１のＸ線投影データから第ＮのＸ線投影データのｚ座標位置範囲内に入る位置の断層像を、前記第１のＸ線投影データから第ＮのＸ線投影データのいずれか一つ又は複数を利用して画像再構成する断層像画像再構成手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  17. 請求項１３から請求項１６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、隣接するスキャン位置の間隔は、実質的に回転中心軸上でのＸ線コーンビーム幅Ｄ以下であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  18. 請求項１３から請求項１７のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、前記断層像画像再構成手段では、複数のＸ線投影データを利用する場合、各Ｘ線投影データに対応するＸ線ビームの幾何学的な位置，方向により定めた係数を用いて複数のＸ線投影データから加重加算されたＸ線投影データを求め、前記第ｎのＸ線投影データから選び出したＸ線投影データおよび前記加重加算されたＸ線投影データの少なくとも一つを基に前記断層像を３次元画像再構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  19. 請求項１３から請求項１８のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン手段では、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度位置が同一になるようにＸ線投影データを収集することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  20. 請求項１３から請求項１８のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン手段では、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度位置が必ずしも同一にならないようにＸ線投影データを収集し、前記断層像画像再構成手段では、複数のＸ線投影データを利用する場合に、異なるスキャン位置で同一のビュー角度位置のＸ線投影データを抽出できなければ、各Ｘ線投影データのビュー角度位置を考慮してＸ線投影データを加重加算することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  21. 請求項１３から請求項１８のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、前記スキャン手段では、隣接するスキャン位置での各ビューのビュー角度位置が必ずしも同一にならないようにＸ線投影データを収集し、前記断層像画像再構成手段では、複数のＸ線投影データを利用する場合に、異なるスキャン位置で同一のビュー角度位置のＸ線投影データを抽出できなければ、一つのスキャン位置での複数のビュー角度位置のＸ線投影データを合成して同一のビュー角度位置のＸ線投影データを揃えることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  22. 請求項１３に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記断層像画像再構成手段は、前記断層像内の各画素を通るＸ線ビームに対応するＸ線投影データを、前記各スキャン位置に対応するＸ線投影データからそれぞれ選び出し、前記各スキャン位置に対応するＸ線投影データからそれぞれ選び出したＸ線投影データを基に前記各スキャン位置に対応する断層像を３次元画像再構成し、得られた各スキャン位置に対応する断層像を加重加算して前記断層像を画像再構成する手段であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  23. 請求項２２に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記各スキャン位置に対応する断層像に対応するスキャン位置，前記断層像のｚ軸方向位置およびスライス厚、前記断層像における各画素の位置，前記Ｘ線発生装置のＸ線焦点の位置および大きさ，前記Ｘ線エリア検出器の位置および大きさの幾何学的条件により定めた係数を用いて前記各スキャン位置に対応する断層像を加重加算することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
  24. 請求項１６に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記断層像画像再構成手段は、複数のＸ線投影データを利用する場合、前記断層像内の各画素を通るＸ線ビームに対応するＸ線投影データを、前記各スキャン位置に対応するＸ線投影データからそれぞれ選び出し、前記各スキャン位置に対応するＸ線投影データからそれぞれ選び出したＸ線投影データを基に各スキャン位置に対応する断層像を３次元画像再構成し、得られた各スキャン位置に対応する断層像を加重加算して加重加算断層像を画像再構成する手段であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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