JP2007319397A - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘリカルシャトルスキャンの実時間画像表示方法を実現する。
【解決手段】ヘリカルシャトルスキャンによって線投影データを収集する時間に対応するように、断層像をモニタ６が表示する。
【選択図】図１８

Description

本発明は、医療用Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置、または産業用Ｘ線ＣＴ装置であって、特に、ヘリカルシャトルスキャンにおいて実時間に対応するように画像を表示するＸ線ＣＴ装置に関する。

Ｘ線ＣＴ装置は、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２次元Ｘ線エリア検出器を有する（たとえば、特許文献１参照）。

このようなＸ線ＣＴ装置において、ヘリカルシャトルスキャンを実施する際には、撮影テーブルを、ｚ方向座標位置であるｚ０からｚ３までの間を往復させる。そして、その間においてｚ方向に連続した断層像を連続的に表示する。この撮影方法は、シネスキャンによって被検体を撮影した場合のように、動的な撮影方法の機能を持った表示方法ではない。このため、ヘリカルシャトルスキャンにおいては、ｚ方向に広い範囲の動的な現象を観察することが困難であった。

また、上記のようなＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線検出器の幅は、ｚ方向に広がっているが、まだ、肝臓や肺野や頭部を一度に撮影できるほどのｚ方向の幅はない。そして、ｚ方向に広い範囲の撮影方法、しかも、ｚ方向に広い範囲の３次元画像を動的に撮影して表示する方法は、将来的に望まれる方向である。

特開２００５−４０５８２号公報

しかし、ヘリカルシャトルスキャンにおいては、被検体が載置されるクレードルを加速させて移動させる場合と減速させて移動させる場合とのいずれにおいても、データを収集するために、そのデータを取得する時刻が、一定でない場合がある。つまり、ヘリカルシャトルスキャンの加速減速期間においては、一定の周期ごとに、必要なｚ方向の範囲のＸ線投影データ取得が実施されない場合がある。よって、断層像またはｚ方向に連続する断層像からなる３次元画像の時間変化を一定時間間隔で見たい場合に、ｚ方向に一定間隔に画像再構成を行なうことと、時間間隔一定に画像再構成を行なうことが異なるために、被検体において発生している現象を一定時間間隔で表示できない場合があった。

そこで、本発明の目的は、ヘリカルシャトルスキャンにおいて動的な３次元画像表示方法を実現するＸ線ＣＴ装置を提供することにある。また、ヘリカルシャトルスキャンにおいてｚ方向に連続して更新される断層像をリアルタイムに３次元ＭＩＰ表示することにより、より奥行き感覚の実感しやすい３次元画像表示方法を実現するＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、第１の観点のＸ線ＣＴ装置においては、Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に相対してＸ線を検出する２次元Ｘ線エリア検出器とを被検体の周囲に回転させながら、前記被検体へ前記Ｘ線発生装置にＸ線を照射させ、前記被検体を透過したＸ線を前記２次元Ｘ線エリア検出器に検出させることによって、Ｘ線投影データを収集するＸ線データ収集手段と、前記Ｘ線データ収集手段によって収集された前記Ｘ線投影データから断層像を画像再構成する画像再構成手段と、前記画像再構成手段によって画像再構成された断層像を表示する画像表示手段とを含むＸ線ＣＴ装置において、前記Ｘ線データ手段が前記Ｘ線投影データを収集する時間に対応するように前記断層像を前記画像表示手段が表示することを特徴とする。
上記第１の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンで得られるｚ方向に連続した断層像から、３次元画像を時間的に連続して得る。ｚ方向に連続した１つの３次元画像を得る時間周期をＴとすると、その時間周期Ｔおきに３次元画像を更新して、動的な３次元画像表示を実現できる。また、１枚の断層像が画像再構成されるたびに断層像を更新して、動的な３次元画像表示を実現することができる。または、ヘリカルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャンにおいても同様に、ｚ方向に連続した３次元画像を時間的に連続して得ることも可能である。

上記の課題を解決するために、第２の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、ヘリカルシャトルスキャンによって前記Ｘ線投影データを前記Ｘ線データ収集手段が収集することを特徴とする。
上記第２の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンにおいて加速中も減速中についてもデータ収集を行うため、あるｚ方向の範囲について繰り返しＸ線データを収集する際には折り返し時間が短い、または、ほとんど存在しない。このため、１つのｚ方向に連続した断層像からなる３次元画像を得る周期Ｔが短い。よって、より動的な３次元画像表示を実施できる。また、このヘリカルシャトルスキャンにおいては、特に、加速中、減速中の各ビューのＸ線投影データのｚ方向座標が必要であり、このｚ方向座標を考慮して画像再構成することにより、より良い画質でアーチファクトの発生が少ない画像を画像再構成できる。

上記の課題を解決するために、第３の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１または第２の観点のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、ボリュームレンダリング３次元画像表示方法、ＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）画像表示方法、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｉｎ Ｒｅｆｏｒｍａｔ）画像表示方法、３次元再投影画像表示方法のうちの少なくとも１つによって前記画像表示手段が前記断層像を表示することを特徴とする。
上記第３の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンにおいて、１つのｚ方向に連続した断層像からなる３次元画像を、時間方向に連続して動的に３次元画像表示する際には、ボリュームレンダリング３次元画像表示方法、ＭＩＰ画像表示方法、ＭＰＲ画像表示方法、３次元再投影方法のうちいずれか１つを用いる。このことにより、効果的に３次元画像表示が行える。

上記の課題を解決するために、第４の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第３まのいずれかの観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、３次元画像再構成方法によって前記画像再構成手段が画像再構成を実施することを特徴とする。
上記第４の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンにおいて、加速中も減速中についてもデータ収集を行い、そのＸ線投影データを画像再構成する。画像再構成においては、３次元画像再構成を用いる。このことで、加速中または減速中においても、画質が良く、アーチファクトの発生が少ない断層像とが得られる。また、動的な３次元画像表示される３次元画像自身の画質も向上できる。

上記の課題を解決するために、第５の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第４までのいずれか観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記ヘリカルシャトルスキャンの実施時に前記画像表示手段がリアルタイムに前記断層像を表示することを特徴とする。
上記第５の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンで得られるｚ方向に連続した断層像からなる３次元画像を構成する断層像の各々撮影された相対的な時間関係を維持しながら実時間表示を行うことにより、動的な３次元画像表示を行ってヘリカルシャトルスキャンで撮影された被検体の時間的な変化を時間軸方向に、より正しく表示することができる。

上記の課題を解決するために、第６の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第５までのいずれかの観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記ヘリカルシャトルスキャンの実施後に、前記画像表示手段が前記断層像を再生して表示することを特徴とする。
上記第６の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンで得られたｚ方向に連続した断層像からなる３次元画像および各々の断層像の動的な再生表示、あるいは動的な３次元画像表示を行う場合には、各々撮影された相対的な時間関係を維持しながら実時間表示を行うことにより、動的な３次元画像表示を行ってヘリカルシャトルスキャンで撮影された被検体の時間的な変化を時間軸方向に、より正しく再生表示することができる。

上記の課題を解決するために、第７の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第５または第６のいずれかの観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、断層像を１枚ずつ、または、複数枚ずつ、更新するように、前記画像表示手段が前記断層像を表示することを特徴とする。
上記第７の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンで得られたｚ方向に連続した断層像からなる３次元画像および各々の断層像を動的に表示または動的に３次元画像表示を行う場合に、各断層像撮影の実時間性に重点を置いている場合は、断層像を１枚ずつまたは複数枚ずつ更新しながら、図１８のように動的に３次元表示を行うことで、断層像単位での実時間性を充分反映した動的な３次元画像表示が行える。

上記の課題を解決するために、第８の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第５または第６のいずれかの観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、ヘリカルシャトルスキャンの１方向のシャトルスキャン分の３次元画像を、更新しながら前記画像表示手段が表示する。
上記第８の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンで得られたｚ方向に連続した断層像からなる３次元画像を動的に３次元画像表示を行う場合に、１回の片道のヘリカルシャトルスキャンで得られる１シャトル分の３次元画像を１つのシネスキャンの３次元画像のように扱う場合は、１シャトル分の３次元画像単位で３次元画像表示の更新を行える。この場合は、図１９のように１シャトル分の３次元画像の実時間性を充分に反映した動的な３次元画像表示が行える。

上記の課題を解決するために、第９の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第８までのいずれかの観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記ヘリカルシャトルスキャンとして、前記Ｘ線データ収集手段が往復ヘリカルシャトルスキャンを行うことを特徴とする。
上記第９の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンで得られたｚ方向に連続した断層像からなる３次元画像を動的に３次元画像表示を行う場合に、図１６のように往復するヘリカルシャトルスキャンの各ｚ方向座標位置の断層像を１枚ずつ、または複数枚ずつ更新しながら図１８のように３次元表示を行う場合、または図１９のように１シャトル分の３次元画像の単位で３次元画像表示を更新を行う場合でも、往復するヘリカルシャトルスキャンのデータ収集であれば一定時間内により多くの断層像撮影、３次元画像撮影が行え効率のよい時間分解能のよい動的３次元画像表示が行える。

上記の課題を解決するために、第１０の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第８までのいずれかの観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、ヘリカルシャトルスキャンとして、繰り返して同じ方向のヘリカルシャトルスキャンを実施する１方向ヘリカルシャトルスキャンを前記Ｘ線データ収集手段が行うことを特徴とする。
上記第１０の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンで得られたｚ方向に連続した断層像からなる３次元画像を、動的に３次元画像表示を行う場合に、図２０のように往復動作するヘリカルシャトルスキャンのうち、一方向のみにおいてデータ収集を行う１方向ヘリカルシャトルスキャンにより、各ｚ方向座標位置の断層像を１枚ずつ、または複数枚ずつ更新しながら、図１８のように３次元表示を行う場合、または図１９のように１シャトル分の３次元画像の単位で３次元画像表示を更新を行う場合でも、１方向ヘリカルシャトルスキャンのデータ収集を行えば、どのｚ方向位置においても時間間隔が一定の動的３次元画像表示が行える。

上記の課題を解決するために、第１１の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１から第１０までのいずれかの観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記断層像の各点のＸ線ＣＴ値を用いて、被検体各部のＣＴ値の時間変化情報の計測を行うことを特徴とする。
上記第１１の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、第１の観点から第１０の観点までのヘリカルシャトルスキャンによる各ｚ方向位置の断層像または３次元画像を得て、動的な３次元画像表示ができるとともに、動的な３次元画像が得られ、各画素のＣＴ値の時間変化を３次元的に見ることができる。これにより、つまり、各画素のＣＴ値に基いた動的な３次元計測が行える。

上記の課題を解決するために、第１２の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１１の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記ヘリカルシャトルスキャンの各シャトルスキャンの時系列の３次元画像を用いて、パフュージョン計測画像を前記画像再構成手段が求め、前記パフュージョン計測画像を前記画像表示手段が表示することを特徴とする。
上記第１２の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンによる各シャトルスキャンごとの時系列の３次元画像を用いて、時刻の異なる３次元画像の各々の画素のＣＴ値の変化を求めてパフュージョン計測画像を求めることができる。

上記の課題を解決するために、第１３の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１２の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、往復ヘリカルシャトルスキャンにより撮影された各ｚ方向座標位置の断層像の撮影時間を考慮して、前記画像再構成手段がパフュージョン計測画像を求めた後に、前記画像表示手段が表示することを特徴とする。
上記第１３の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、往復ヘリカルシャトルスキャンにより撮影された各ｚ方向座標位置の断層像の撮影時刻は、各ｚ方向座標位置により断層像の撮影時間間隔は各々異なる。この各ｚ方向座標位置において、断層像の撮影時刻および撮影時間間隔を考慮して各々の画素のＣＴ値の変化を求めてパフュージョン計測画像を求めることができる。

上記の課題を解決するために、第１４の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１２の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、１方向ヘリカルシャトルスキャンにより撮影された各ｚ方向座標位置の断層像の撮影時間間隔に対応するように、前記画像再構成手段がパフュージョン計測画像を求めた後に、前記画像表示手段が表示することを特徴とする。
上記第１４の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、１方向ヘリカルシャトルスキャンにより撮影された各ｚ方向座標位置の断層像の撮影時刻は、ｚ方向座標位置によらず断層像の撮影時間間隔は一定となる。これを考慮しながら各々の画素のＣＴ値の変化を求めて、パフュージョン計測画像を求めることができる。

上記の課題を解決するために、第１５の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１１の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、ヘリカルシャトルスキャンの各シャトルスキャンの造影された時系列の３次元画像と、造影されていない画像との差分画像を、前記画像表示手段が表示することを特徴とする。
上記第１５の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンの各シャトルスキャンの造影された時系列の３次元画像と造影されていない画像の差分画像を求めることにより、ＤＳＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）デジタルサブトラクション血管造影法による撮影が時系列に３次元画像として撮影できる。

上記の課題を解決するために、第１６の観点のＸ線ＣＴ装置においては、第１１の観点に記載のＸ線ＣＴ装置において、３次元ボリュームレンダリング画像表示、または、３次元ＭＩＰ画像表示、または、３次元再投影画像表示、または、ＭＰＲ画像表示のうち少なくとも１つによって、前記画像表示手段が前記断層像を、実時間で時系列順に表示することを特徴とする。
上記第１６の観点におけるＸ線ＣＴ装置では、ヘリカルシャトルスキャンの各シャトルスキャンの時系列の３次元画像を３次元ボリュームレンダリング画像表示または３次元ＭＩＰ画像表示または３次元再投影画像表示またはＭＰＲ画像表示のうち少なくとも１つを実時間で時系列表示することにより、あたかもシネスキャンであるかのようにｚ方向の広い範囲の実時間画像表示が行える。

本発明によれば、ヘリカルシャトルスキャンにおいて動的に３次元画像を表示することが実現できるＸ線ＣＴ装置を提供することができる。また、本発明の別の効果としては、ヘリカルシャトルスキャンにおいてｚ方向に連続して更新される断層像をリアルタイムに３次元ＭＩＰ表示することにより、より奥行き感覚の実感しやすい３次元画像表示方法を実現できる効果がある。

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。

＜実施形態１＞
［装置構成］
図１は、本発明の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置の構成ブロック図である。

図１に示すように、本実施形態の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、図１に示すように、操作者の入力を受ける入力装置２と、前処理、画像再構成処理、後処理などのデータ処理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求められた投影データから画像再構成した断層像を表示するモニタ６と、プログラムやＸ線検出器データや投影データやＸ線断層像を記憶する記憶装置７とを具備している。本実施形態において、撮影条件の入力は、入力装置２から入力され、記憶装置７に記憶される。図１４に、撮影条件入力画面の例を示す。

撮影テーブル１０は、図１に示すように、被検体を乗せて、走査ガントリ２０の開口部に出し入れするクレードル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。

走査ガントリ２０は、図１に示すように、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８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するように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。ここで、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８は、図２に示すように、撮影中心である回転中心に向かうＸ線の方向には、フィルタの厚さが最も薄く、周辺部に行くに従ってフィルタの厚さが増してＸ線をより吸収できるようになっているＸ線フィルタが配置されている。このため、本実施形態においては、円形または楕円形に近い断面形状の被検体の体表面の被曝を少なくできるようになっている。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方向の前方および後方に、±約３０度程度、傾斜できる。

Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４は、図２に示すように、回転中心ＩＣの回りを回転する。鉛直方向をｙ方向とし、水平方向をｘ方向とし、これらに垂直なテーブルおよびクレードル進行方向をｚ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平面である。また、クレードル１２の移動方向は、ｚ方向である。

図２および図３は、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４との幾何学的配置を、ｘｙ平面またはｙｚ平面から見た説明図である。

Ｘ線管２１は、図２に示すように、コーンビームＣＢと呼ばれるＸ線ビームを発生する。なお、コーンビームＣＢの中心軸方向がｙ方向に平行なときを、ビュー角度０度とする。
多列Ｘ線検出器２４は、ｚ方向に、例えば、２５６列のＸ線検出器列を有する。また、各Ｘ線検出器列はチャネル方向に、例えば、１０２４チャネルのＸ線検出器チャネルを有する。

図２に示すように、Ｘ線管２１のＸ線焦点から放射されたＸ線ビームは、ビーム形成Ｘ線フィルタ２８によって、再構成領域Ｐの中心では、より多くのＸ線が照射されるように、また、再構成領域Ｐの周辺部では、より少ないＸ線が照射されるように、Ｘ線線量を空間的に制御される。その後、再構成領域Ｐの内部に存在する被検体にＸ線が吸収され、その被検体を透過したＸ線が、多列Ｘ線検出器２４でＸ線検出器データとして収集される。

また、図３に示すように、Ｘ線管２１のＸ線焦点から放射されたＸ線ビームは、Ｘ線コリメータ２３により断層像のスライス厚方向に制御される。つまり、回転中心軸ＩＣにおいてＸ線ビーム幅がＤとなるように制御される。そして、回転中心軸ＩＣ近辺に存在する被検体にＸ線が吸収され、その被検体を透過したＸ線は、多列Ｘ線検出器２４でＸ線検出器データとして収集される。

このように、Ｘ線が照射されることによって収集された投影データは、多列Ｘ線検出器２４からＤＡＳ２５へ出力され、そのＤＡＳ２５でＡ／Ｄ変換される。そして、スリップリング３０を経由してデータ収集バッファ５に入力される。その後、そのデータ収集バッファ５に入力されたデータは、記憶装置７のプログラムにより中央処理装置３で処理され、断層像に画像再構成される。その後、その断層像がモニタ６の表示画面において表示される。

［動作の概要］
以下より、上記のＸ線ＣＴ装置１００の動作の概要について示す。

図４は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置についての動作の概要を示すフロー図である。

まず、ステップＰ１では、図４に示すように、被検体をクレードル１２に乗せ、位置合わせを行う。

ここでは、クレードル１２の上に乗せられた被検体は各部位の基準点に走査ガントリ２０のスライスライト中心位置を合わせる。

つぎに、ステップＰ２では、図４に示すように、スカウト像収集を行う。

ここでは、スカウト像は、通常、０度，９０度のビュー角度において撮影される。なお、部位によっては、例えば、頭部のように、９０度スカウト像のみの場合であってもよい。このスカウト像撮影の詳細については、後述する。

つぎに、ステップＰ３では、図４に示すように、撮影条件設定を行う。

ここでは、通常、撮影条件の設定については、スカウト像上に撮影する断層像の位置、大きさを表示させて行う。この場合に、ヘリカルスキャン，可変ピッチヘリカルスキャン，ヘリカルシャトルスキャン，コンベンショナルスキャン（アキシャルスキャン），シネスキャンを１回実施する分の全体としてのＸ線線量情報の表示を行う。また、シネスキャンにおいては、Ｘ線データ収集系の回転数、または、撮影時間の設定値をモニタ６上のユーザーインターフェイスに入力すると、その被検体における入力された回転数分、または、その入力された時間分に対応して予測されるＸ線線量情報が表示される。

なお、本実施形態においては、いわゆる、自動露出機能を用いて、撮影条件を設定する。この自動露出機能による撮影条件の設定については、後述する。

つぎに、ステップＰ４では、図４に示すように、断層像撮影を行う。

この断層像撮影、および、画像再構成の詳細については、後述する。

つぎに、ステップＰ５では、図４に示すように、画像再構成された断層像を表示する。

つぎに、ステップＰ６では、図４に示すように、３次元画像表示を行う。

ここでは、ｚ方向に連続に撮影された断層像を、３次元画像とし、図１５に示すように３次元画像表示を行う。

この３次元画像表示方法には、ボリュームレンダリング３次元画像表示方法、ＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）画像表示方法、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｉｎ Ｒｅｆｏｒｍａｔ）画像表示方法、３次元再投影画像表示方法などがある。これらは、診断用途により、適宜使い分けて利用される。

［断層像撮影およびスカウト像撮影における動作の概略］
以下より、断層像撮影（図４のステップＰ４），スカウト像撮影（図４のステップＰ２）を実施する際の動作の概略について示す。

図５は、本発明にかかる実施形態において、Ｘ線ＣＴ装置１００を用いて断層像撮影およびスカウト像撮影を実施する際の動作の概略を示すフロー図である。

まず、ステップＳ１では、図５に示すように、データ収集を行う。

ここで、ヘリカルスキャンによってデータ収集を行う場合には、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを、被検体の回りに回転させ、かつ、撮影テーブル１０上のクレードル１２を直線移動させながら、Ｘ線検出器データのデータ収集動作を行なう。そして、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線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に、テーブル直線移動ｚ方向位置Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）を付加させる。このようにＸ線検出器データを収集するヘリカルスキャンにおいては、一定速度の範囲のデータ収集を行う。
また、可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルスキャンにおいては、一定速度の範囲のデータ収集に加えて、加速時、減速時においてもデータ収集を行うものとする。
このｚ方向座標位置はＸ線投影データに付加させてもよいし、また別ファイルとしてＸ線投影データと関連付けても良い。ヘリカルシャトルスキャン、可変ピッチヘリカルスキャン時にＸ線投影データを３次元画像再構成する場合に、このｚ方向座標位置の情報は用いられる。また、ヘリカルスキャンまたは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時に用いることにより、画像再構成された断層像の精度改善、画質改善を実現することができる。
このｚ方向座標位置は撮影テーブル１０のクレードル１２の位置制御データを用いても良いし、撮影条件設定時に設定された撮影動作から予測される各時刻におけるｚ方向座標位置を用いることもできる。

また、可変ピッチヘリカルスキャンまたはヘリカルシャトルスキャンによってデータ収集を行う場合には、一定速度の範囲のデータ収集に加えて、加速時、減速時においてもデータ収集を行う。

また、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ってデータ収集を行う場合には、撮影テーブル１０上のクレードル１２を、あるｚ方向位置に固定させたまま、データ収集系を１回転または複数回転させてＸ線検出器データのデータ収集を行う。そして、必要に応じて、次のｚ方向位置に移動した後に、再度データ収集系を１回転または複数回転させてＸ線検出器データのデータ収集を行う。

また、スカウト像撮影では、Ｘ線管２１と多列Ｘ線検出器２４とを固定させ、撮影テーブル１０上のクレードル１２を直線移動させながらＸ線検出器データのデータ収集動作を行う。

つぎに、ステップＳ２では、図５に示すように、前処理を行う。

ここでは、Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して前処理を行い、投影データに変換する。前処理は、図６に示すように、ステップＳ２１のオフセット補正，ステップＳ２２の対数変換，ステップＳ２３のＸ線線量補正，ステップＳ２４の感度補正からなる。

スカウト像撮影の場合においては、その前処理されたＸ線検出器データを、チャネル方向の画素サイズおよびクレードル直線移動方向であるｚ方向の画素サイズをモニタ６の表示画素サイズに合わせて表示すれば、スカウト像として完成である。

つぎに、ステップＳ３では、図５に示すように、ビームハードニング補正を行なう。

ここでは、前処理された投影データＤ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）に対して、ビームハードニング補正を行なう。このステップＳ３のビームハードニング補正では、前処理Ｓ２において感度補正Ｓ２４が行なわれた投影データをＤ１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）とし、ステップＳ３のビームハードニング補正の後のデータをＤ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）とすると、以下の（数式１）のように、例えば、多項式形式で表わされる。

この時、検出器の各ｊ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、撮影条件で各データ収集系の管電圧が異なっていれば、各列ごとの検出器のＸ線エネルギー特性の違いを補正できる。

つぎに、ステップＳ４では、図５に示すように、ｚフィルタ重畳処理を行なう。

ここでは、ビームハードニング補正された投影データＤ１１（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う。

すなわち、各ビュー角度、各データ収集系における前処理後、ビームハードニング補正された多列Ｘ線検出器Ｄ１１（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）（ｉ＝１〜ＣＨ，ｊ＝１〜ＲＯＷ）の投影データに対し、列方向に例えば下記の（数式２）に示すような、列方向フィルタサイズが５列のフィルタをかける。ただし、（数式３）を満足させる。

（ｗ１（ｉ），ｗ２（ｉ），ｗ３（ｉ），ｗ４（ｉ），ｗ５（ｉ））
・・・（数式２）

その補正された検出器データＤ１２（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）は、以下の（数式４）のようになる。

なお、チャネルの最大値をＣＨ，列の最大値をＲＯＷとすると、以下の（数式５），（数式６）のようになる。

また、列方向フィルタ係数を各チャネルごとに変化させると、画像再構成中心からの距離に応じてスライス厚を制御できる。一般的に、断層像では、再構成中心に比べ周辺部の方が、スライス厚が厚くなる。このため、列方向フィルタ係数を中心部と周辺部で変化させて、列方向フィルタ係数を中心部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅を広く変化させると共に、周辺部チャネル近辺では列方向フィルタ係数の幅をせまく変化させることにより、スライス厚を、周辺部と画像再構成中心部との両者において一様にすることができる。

このように、多列Ｘ線検出器２４の中心部チャネルと周辺部チャネルとのそれぞれにおいて列方向フィルタ係数を制御することにより、スライス厚を中心部と周辺部とのそれぞれにおいて調整できる。列方向フィルタでスライス厚を弱干厚くすると、アーチファクト、ノイズともに大幅に改善される。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つまり、ｘｙ平面内の画質が制御できる。また、その他に、列方向（ｚ方向）フィルタ係数を逆重畳（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できる。

つぎに、ステップＳ５では、図５に示すように、再構成関数重畳処理を行う。

すなわち、ｚフィルタ重畳処理されたＸ線投影データＤ１２（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）をフーリエ変換し、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Ｓ５では、ｚフィルタ重畳処理後のデータをＤ１２とし、再構成関数重畳処理後のデータをＤ１３、重畳する再構成関数をＫｅｒｎｅｌ（ｊ）とすると、再構成関数重畳処理は以下の（数式７）のように表わされる。

つまり、再構成関数ｋｅｒｎｅｌ（ｊ）は検出器の各ｊ列ごとに独立した再構成関数重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。

つぎに、ステップＳ６では、図５に示すように、３次元逆投影処理を行う。

ここでは、再構成関数重畳処理した投影データＤ１３（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）を求める。画像再構成される画像はｚ軸に垂直な面であるｘｙ平面に３次元画像再構成される。以下の再構成領域Ｐはｘｙ平面に平行なものとする。この３次元逆投影処理については、図７を参照して後述する。

つぎに、ステップＳ７では、図５に示すように、後処理を行なう。

ここでは、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ，ｚ）に対して画像フィルタ重畳、ＣＴ値変換などの後処理を行い、断層像Ｄ３１（ｘ，ｙ）を得る。

この後処理の画像フィルタ重畳処理では、３次元逆投影後の断層像をＤ３１（ｘ，ｙ，ｚ）とし、画像フィルタ重畳後のデータをＤ３２（ｘ，ｙ，ｚ）、断層像平面であるｘｙ平面において重畳される２次元の画像フィルタをＦｉｌｔｅｒ（ｚ）とすると、以下の（数式８）のようになる。

つまり、検出器の各ｊ列ごとに独立した画像フィルタ重畳処理を行なえるため、各列ごとのノイズ特性、分解能特性の違いを補正できる。

または、この２次元の画像フィルタ重畳処理の後に、下記に示す画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理を行ってもよい。また、この画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理は２次元画像フィルタ重畳処理の前に行ってもよい。さらには、３次元の画像フィルタ重畳処理を行って、この２次元の画像フィルタ重畳処理と、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理の両方を兼ねるような効果を出してもよい。

画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理では、画像空間ｚ方向フィルタ重畳処理された断層像をＤ３３（ｘ，ｙ，ｚ）、２次元の画像フィルタ重畳処理された断層像をＤ３２（ｘ，ｙ，ｚ）とすると、以下の（数式９）のようになる。ただし、ｖ（ｉ）はｚ方向の幅が２ｌ＋１の画像空間ｚ方向フィルタ係数で、以下の（数式１０）のような係数列となる。

ヘリカルスキャンにおいては、画像空間フィルタ係数ｖ（ｉ）は、ｚ方向位置に依存しない画像空間ｚ方向フィルタ係数であってよいが、特に、ｚ方向に検出器幅の広い２次元Ｘ線エリア検出器２４、多列Ｘ線検出器２４を用いた場合に、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実施する際においては、画像空間ｚ方向フィルタ係数ｖ（ｉ）は、ｚ方向のＸ線検出器の列の位置に依存した画像空間ｚ方向フィルタ係数であれば、各断層像の列位置に依存した詳細な調整ができるので更に効果的である。

そして、上記のようにして得られた断層像はモニタ６に表示される。

［３次元逆投影処理］
以下より、上記したＸ線ＣＴ装置１００の動作において、３次元逆投影処理を実施する際（図５のＳ６）の動作の概略について示す。

図７は、３次元逆投影処理（図５のステップＳ６）の詳細を示すフロー図である。

本実施形態では、画像再構成される画像はｚ軸に垂直な面、ｘｙ平面に３次元画像再構成される。つまり、再構成領域Ｐは、ｘｙ平面に平行なものとする。

まず、ステップＳ６１では、図７に示すように、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０度分のビュー又は「１８０度分＋ファン角度分」のビュー）中の一つのビューに着目し、再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データＤｒを抽出する。

ここでは、図８（ａ），図８（ｂ）に示すように、ｘｙ平面に平行な５１２×５１２画素の正方形の領域を再構成領域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を列にとると、これらの画素列Ｌ０〜Ｌ５１１をＸ線透過方向に多列Ｘ線検出器２４の面に投影した図９に示す如きラインＴ０〜Ｔ５１１上の投影データを抽出すれば、それらが画素列Ｌ０〜Ｌ５１１の投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）となる。ただし、ｘ，ｙは断層像の各画素（ｘ，ｙ）に対応する。

Ｘ線透過方向は、Ｘ線管２１のＸ線焦点と各画素と多列Ｘ線検出器２４との幾何学的位置によって決まるが、Ｘ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）のｚ座標ｚ（ｖｉｅｗ）がテーブル直線移動ｚ方向位置Ｚｔａｂｌｅ（ｖｉｅｗ）としてＸ線検出器データに添付されて判っているため、加速・減速中のＸ線検出器データＤ０（ｖｉｅｗ，ｊ，ｉ）でもＸ線焦点、多列Ｘ線検出器のデータ収集幾何学系の中において、Ｘ線透過方向を正確に求めることができる。

なお、例えば、画素列Ｌ０をＸ線透過方向に多列Ｘ線検出器２４の面に投影したライン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（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を「０」にする。また、ｚ方向の外に出た場合は投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を補外して求める。

このようにして、図１０に示すように、再構成領域Ｐの各画素に対応する投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を抽出できる。

つぎに、ステップＳ６２では、図７に示すように、投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）にコーンビーム再構成加重係数を乗算し、図１１に示す如き投影データＤ２（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を作成する。

ここで、コーンビーム再構成加重係数ｗ（ｉ，ｊ）は、以下の通りである。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の焦点と再構成領域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、以下の（数式１１）のようになる。

βｂ＝βａ＋１８０°−２γ ・・・（数式１１）

再構成領域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、逆投影画素データＤ２（０，ｘ，ｙ）を求める。この場合、（数式１２）のようになる。

Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＝ωａ・Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ａ＋ωｂ・Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ｂ ・・・（数式１２）

ただし、Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ａはビューβａの逆投影データ、Ｄ２（０，ｘ，ｙ）＿ｂはビューβｂの逆投影データとする。

なお、コーンビーム再構成加重係数の対向ビーム同士の和は、（数式１３）のようになる。

ωａ＋ωｂ＝１ ・・・（数式１３）

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できる。

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できる。なお、ｇａは、ビューβａの加重係数、ｇｂは、ビューβｂの加重係数である。そして、ファンビーム角の１／２をγｍａｘとするとき、以下の（数式１４）から（数式１９）のようになる。

ここでは、例えば、ｑ＝１とする。

また、例えば、ｇａ，ｇｂの１例として、ｍａｘ［ ］を、最大値を求める関数とすると、以下の（数式２０），（数式２１）のようになる。

また、ファンビーム画像再構成の場合は、更に、距離係数を再構成領域Ｐ上の各画素に乗算する。距離係数は、Ｘ線管２１の焦点から投影データＤｒ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Ｄｒに対応する再構成領域Ｐ上の画素までの距離をｒ１とするとき、（ｒ１／ｒ０）^２で示される。

また、平行ビーム画像再構成の場合は、再構成領域Ｐ上の各画素に、コーンビーム再構成加重係数ｗ（ｉ，ｊ）のみを乗算すればよい。

つぎに、ステップＳ６３では、図７に示すように、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ）に、投影データＤ２（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を画素対応に加算する。

具体的には、図１２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）に、投影データＤ２（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を画素対応に加算する。

つぎに、ステップＳ６４では、図７に示すように、画像再構成に必要な全ビューの逆投影データＤ２を加算したか否かについて判断する。

ここでは、全てについて加算していない場合（ＮＯ）には、断層像の画像再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０度分のビュー又は「１８０度分＋ファン角度分」のビュー）について、ステップＳ６１〜Ｓ６３を繰り返し、図１２に示すように、逆投影データＤ３（ｘ，ｙ）を得る。一方で、全てについて加算した場合（Ｙｅｓ）には、図７に示すように、本処理を終了する。

なお、図１３（ａ），図１３（ｂ）に示すように、再構成領域Ｐを５１２×５１２画素の正方形の領域とせずに、直径５１２画素の円形の領域としてもよい。

そして、このようにして画像再構成された断層像について、図４に示すステップＰ６において、３次元画像表示を行う。例えば、造影された血管をＭＩＰ画像表示で３次元画像表示を行う。

［本実施形態におけるデータ収集動作と、画像表示動作］
本実施形態においては、図１６に示すように、ヘリカルシャトルスキャンにおいて、ｚ方向座標ｚ０からｚ３までの間でＸ線投影データを収集する。そして、図１７に示すように、ｚ方向に連続した断層像を、３次元画像として画像再構成する。ここでは、周期Ｔ（Ｔ＝ｔ３−ｔ０）の時間分解能である時間的に連続した３次元画像を得ることができる。

このヘリカルシャトルスキャンのデータ収集方法においては、図１６，図２１（ａ）に示す往復のヘリカルシャトルスキャンと、図２１（ｂ）に示す１方向ヘリカルシャトルスキャンとがある。

往復ヘリカルシャトルスキャンにおいては、図１６と図２１（ａ）とに示すように、時間の経過とともに、ｚ０→ｚ３→ｚ０→ｚ３…のように、ｚ方向におけるｚ０とｚ３との間を、クレードル１２を往復させ、その両方向でＸ線投影データ収集を行う。

また、１方向ヘリカルシャトルスキャンにおいては、図２１（ｂ）に示すように、時間経過とともに、ｚ０からｚ３へクレードル１２を移動させてＸ線投影データを収集した後に、Ｘ線投影データを収集せずにｚ３からｚ０へクレードル１２を戻す移動動作を繰り返す。

また、画像表示の方法においては、図１８に示す断層像連続表示方法と、図１９に示す３次元画像連続表示方法とがある。

断層像連続表示方法では、図１８に示すように、１枚、または複数枚の断層像を画像再構成するたびに、３次元画像表示、例えば、３次元ＭＩＰ画像表示を行う。このことにより、データ収集中においても、実時間で３次元ＭＩＰ画像の表示を更新できる。

また、３次元画像連続表示方法では、図１９に示すように、１方向のシャトル分の３次元画像が画像再構成されるまで待つ。その後、３次元画像表示、例えば、３次元ＭＩＰ画像表示を行う。これにより、シネスキャンのように３次元画像を一括して画像の更新ができる。

これらの往復ヘリカルシャトルスキャン、１方向ヘリカルシャトルスキャンの２つのデータ収集と、断層像連続表示、３次元画像連続表示の２つの表示方法とのそれぞれが、組合されて、様々な形態のヘリカルシャトルスキャンが実現できる。

図２２は、往復ヘリカルシャトルスキャンの断層像連続表示する処理のフローを示す。

この場合においては、図２２に示すように、まず、ステップＨＳ１では、ヘリカルシャトルスキャンデータ収集を行う。

つぎに、ステップＨＳ２では、図２２に示すように、１断層像の画像再構成を行う。

つぎに、ステップＨＳ３では、図２２に示すように、断層像表示を行う。

ステップＨＳ４では、図２２に示すように、３次元ＭＩＰ画像表示を行う。

つぎに、ステップＨＳ５では、図２２に示すように、１シャトル分のデータ収集終了かを判断し、ＹＥＳならばステップＨＳ６へ進む。一方、ＮＯならばステップＨＳ１へ戻る。ここで、「１シャトル分」とは、１方向分のデータ収集をいう。

つぎに、ステップＨＳ６では、図２２に示すように、全シャトル分のデータ収集終了かを判断し、ＹＥＳならばステップＨＳ７へ進む。一方、ＮＯならばステップＨＳ１へ戻る。ここで、「全シャトル分」とは、あらかじめ指定された回数分の各方向のデータ収集をいう。

つぎに、ステップＨＳ７では、図２２に示すように、全シャトル分の画像再構成終了かを判断し、ＹＥＳならば終了をする。一方、ＮＯならばステップＨＳ２へ戻る。

図２３は、往復ヘリカルシャトルスキャンにおいて３次元画像連続表示を実施する際のフローを示す。

まず、図２３に示すように、ステップＨＳ１１では、ヘリカルシャトルスキャンデータ収集を行う。

つぎに、ステップＨＳ１２では、図２３に示すように、１断層像の画像再構成を行う。

つぎに、ステップＨＳ１３では、図２３に示すように、断層像表示を行う。

つぎに、ステップＨＳ１４では、図２３に示すように、１シャトル分のデータ収集終了かを判断し、ＹＥＳならばステップＨＳ１５へ進む。一方、ＮＯならばステップＨＳ１１へ戻る。

つぎに、ステップＨＳ１５では、図２３に示すように、１シャトル分の画像再構成終了かを判断し、ＹＥＳならばステップＨＳ１６へ進む。一方、ＮＯならばステップＨＳ１２へ戻る。

つぎに、ステップＨＳ１６では、図２３に示すように、３次元ＭＩＰ画像表示を行う。

つぎに、ステップＨＳ１７では、図２３に示すように、全シャトル分のデータ収集終了かを判断し、ＹＥＳならばステップＨＳ１８へ進む。一方、ＮＯならばステップＨＳ１１へ戻る。

ステップＨＳ１８では、図２３に示すように、全シャトル分の画像再構成終了かを判断し、ＹＥＳならば終了をする。一方、ＮＯならばステップＨＳ１２へ戻る。

図２４は、１方向ヘリカルシャトルスキャンの断層像連続表示のフロー図を示す。

この場合においては、まず、図２４に示すように、ステップＨＳ２１では、ヘリカルシャトルスキャンデータ収集を行う。

つぎに、ステップＨＳ２２では、図２４に示すように、１断層像の画像再構成を行う。

つぎに、ステップＨＳ２３では、図２４に示すように、断層像表示を行う。

つぎに、ステップＨＳ２４では、図２４に示すように、３次元ＭＩＰ画像表示を行う。

つぎに、ステップＨＳ２５では、図２４に示すように、１シャトル分のデータ収集終了かを判断し、ＹＥＳならばステップＨＳ２６へ進む。一方、ＮＯならばステップＨＳ２１へ戻る。

つぎに、ステップＨＳ２６では、図２４に示すように、ヘリカルシャトルスキャン開始点に戻る。

つぎに、ステップＨＳ２７では、図２４に示すように、全シャトル分のデータ収集終了かを判断し、ＹＥＳならばステップＨＳ２８へ進む。一方、ＮＯならばステップＨＳ２１へ戻る。

つぎに、ステップＨＳ２８では、図２４に示すように、全シャトル分の画像再構成終了かを判断し、ＹＥＳならば終了をする。一方、ＮＯならばステップＨＳ２２へ戻る。

図２５は、１方向ヘリカルシャトルスキャンの３次元画像表示のフロー図を示す。

この場合においては、図２５に示すように、ステップＨＳ３１では、ヘリカルシャトルスキャンデータ収集を行う。

つぎに、ステップＨＳ３２では、図２５に示すように、１断層像の画像再構成を行う。

つぎに、ステップＨＳ３３では、図２５に示すように、断層像表示を行う。

ステップＨＳ３４では、図２５に示すように、１シャトル分のデータ収集終了かを判断し、ＹＥＳならばステップＨＳ３５へ進む、ＮＯならばステップＨＳ３１へ戻る。

つぎに、ステップＨＳ３５では、図２５に示すように、１シャトル分の画像再構成終了かを判断し、ＹＥＳならばステップＨＳ３６へ進む、ＮＯならばステップＨＳ３２へ戻る。

つぎに、ステップＨＳ３６では、図２５に示すように、３次元ＭＩＰ画像表示を行う。

つぎに、ステップＨＳ３７では、図２５に示すように、ヘリカルシャトルスキャン開始点に戻る。

つぎに、ステップＨＳ３７では、図２５に示すように、全シャトル分のデータ収集終了かを判断し、ＹＥＳならばステップＨＳ３９へ進む。一方、ＮＯならばステップＨＳ３１へ戻る。

つぎに、ステップＨＳ３９では、図２５に示すように、全シャトル分の画像再構成終了かを判断し、ＹＥＳならば終了をする。ＮＯならばステップＨＳ３２へ戻る。

以上のように、ヘリカルシャトルスキャンの時系列な３次元画像表示方法、動的な３次元画像方法によって３次元ＭＩＰ画像表示を行なう。これにより、ｚ方向に幅の広い、１シャトル分のｚ方向の長さをＬとすると、あたかもｚ方向に幅がＬだけあるような２次元Ｘ線エリア検出器によりシネスキャンを行ったかのような時系列３次元画像表示、動的３次元画像表示が実現できる。つまり、４次元画像表示が実現できる。

本実施形態においては、３次元ＭＩＰ画像表示を用いた。しかし、３次元ボリュームレンダリング画像表示方法、３次元再投影画像表示、ＭＰＲ画像表示方法を用いても、同様の効果を出すことができる。

以上のように、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００は、被検体が載置されるクレードル１２を撮影空間において移動する撮影テーブル１０と、その撮影空間において移動されるクレードル１２に載置されている被検体に対してＸ線を照射し、その被検体を透過したＸ線を検出するスキャンを実施することによって撮影テーブル１０の加速・減速範囲も含めて投影データを取得する走査ガントリ２０と、撮影テーブル１０および走査ガントリ２０の動作を制御してスキャンを実施させることによって投影データを時系列順に複数取得させると共に、そのスキャンの実施によって得られた投影データから被検体の断層像を計算によって画像再構成する中央処理装置３と、その中央処理装置３によって画像再構成された断層像を表示画面に表示するモニタ６とを有する（図１参照）。ここで、撮影テーブル１０は、中央処理装置３からの制御信号に基づいて、クレードル１２に載置される被検体を、その体軸方向であるｚ方向に沿うように移動させる。そして、走査ガントリ２０は、撮影空間において撮影テーブル１０によって移動される被検体の周囲から被検体へ、ｚ方向に沿った方向を軸にして回転するようにＸ線を放射するＸ線管２１と、そのＸ線管２１から放射され、その被検体を透過したＸ線を撮影テーブル１０の加速・減速範囲も含めて検出する多列Ｘ線検出器２４とを含み、中央処理装置３からの制御信号に基づいて各部が制御される。このＸ線管２１は、被検体の周囲を回転する回転方向に沿ったチャネル方向と、その回転の回転軸方向に沿った列方向とに広がったコーン状になるように、Ｘ線を被検体へ放射する。そして、多列Ｘ線検出器２４は、そのＸ線管２１から放射され、その被検体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出器が、チャネル方向と列方向とに対応するようにマトリクス状に配列されている（図２，図３参照）。

本実施形態においては、いわゆるヘリカルシャトルスキャンによって、クレードル１２に載置された被検体を走査ガントリ２０がスキャンすることにより、被検体の投影データを、その被検体の体軸方向ｚと、その被検体の周囲のビュー方向に応じて順次取得する。つまり、クレードル１２を加速または減速させて移動する際においても、そのクレードル１２に載置された被検体をスキャンすることによって、その投影データを取得する。

そして、その取得した投影データおよびそれぞれのビューの投影データの測定された、または予測されたｚ方向位置情報に基づいて、中央処理装置３が断層像を画像再構成する。ここでは、たとえば、体軸方向ｚを垂線とするｘｙ面についての断層像を、ヘリカルシャトルスキャンにおいて一定の周期ごとにて得られた投影データに基づいて画像再構成する。そして、その断層像を画像再構成する際に用いた投影データを収集する一定周期時間間隔に対応するように、その断層像を、モニタ６が表示画面に表示する。つまり、スキャンに対してリアルタイムになるように、中央処理装置３が断層像を画像再構成し、その断層像をモニタ６がスキャンに対してリアルタイムになるように表示する。その後、その断層像に基づいて、中央処理装置３が３次元画像を得る。たとえば、３次元ＭＩＰ画像を画像再構成する。そして、その３次元画像を、スキャンに対してリアルタイムになるように、モニタ６が表示する。その後、予め設定された撮影条件に対応するように、上記の一連の動作を繰り返す（図２２など参照）。たとえば、第１の時点にて画像再構成されたｘｙ面の断層像を３次元画像における位置に対応するように表示させた後に、第１の時点経過後の第２の時点にて画像再構成されたｘｙ面の断層像を３次元画像における位置に対応するように表示させる（図１８など参照）。

このため、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００によれば、ヘリカルシャトルスキャンにおいて、一定時間間隔で表示を行える動的な３次元画像表示方法を実現する効果がある。

＜実施形態２＞
以下より、本発明にかかる実施形態２について説明する。

実施形態１においては、ヘリカルシャトルスキャンの時系列３次元画像表示方法、動的３次元画像表示方法、４次元画像表示方法について述べた。本実施形態においては、従来のシネスキャンによる時系列２次元画像を用いて行っていたパフュージョン計測に、これらを応用する場合について示す。

この点を除き、本実施形態は、実施形態１と同様である。このため、重複する個所については、説明を省略する。

本実施形態においては、ヘリカルシャトルスキャンによる時系列３次元画像に対して、３次元パフュージョン計測を行う。

図２１（ｂ）は、１方向ヘリカルシャトルスキャンの場合について示す。この場合には、各ｚ方向座標位置ｚ０，ｚａ，ｚｂ，ｚｃ，ｚ３において、時間分解能は、周期Ｔ２で一定である。このため、本実施形態においては、従来の時系列２次元画像によるパフュージョン計測と同様の計算方法を、一定時間間隔で得られるｚ方向に連続した断層像からなる３次元画像の時系列３次元に適用することができる。

図２１（ａ）は、往復ヘリカルシャトルスキャンの場合について示す。この場合には、ｚ９においては、さまざまな周期Ｔ１１ａ，Ｔ１２ａ，Ｔ１１ａ，Ｔ１２ａとなり、時間分解能が異なる。

しかし、ｚｂ（ただし、ｚｂ＝（ｚ０＋ｚ３）／２とする）においては、周期が、Ｔ１１ｂ＝Ｔ１２ｂ＝Ｔ１３ｂとなる。このため、周期が同じであって時間分解能が一定となる。このように、往復ヘリカルシャトルスキャンの場合は、ｚ方向座標位置により、画像の時間分解能が一定でない場合がある。このため、パフュージョン計測の場合には、各断層像の撮影された時刻の考慮が時系列３次元画像のパフュージョン計測に必要となる。

本実施形態においては、上記のように、ヘリカルシャトルスキャンによる時系列３次元画像に対して、３次元パフュージョン計測を行うことによって、被検体における血流の流れの分布を３次元的に把握できる。

このため、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００によれば、実施形態１と同様に、ヘリカルシャトルスキャンにおいて、動的な３次元画像表示方法を実現する効果がある。

＜実施形態３＞
以下より、本発明にかかる実施形態３について説明する。

実施形態３においては、実施形態１と異なり、画像再構成された断層像を連続的に表示することで、３次元画像のうちの画像再構成された１枚の断層像が、次々と３次元ＭＩＰ画像の中で更新される。

例えば、図２６に示すように、ｚ方向座標位置ｚ０からｚ３に向けて、１枚ずつ断層像を更新する。この場合に、視覚的に変化した部分を、人間の目は捉えやすいため、３次元ＭＩＰ像内の断層像の変化が捉えやすい。また、各ｚ方向位置の断層像が更新された時に、その変化を捉えやすく、奥行き感を視覚的に捉えやすい。

更には、以下のような強調を画像再構成されて更新された断層像にすることにより、更新された断層像の様子を視覚的に捉えやすい。

具体的には、（１）更新された断層像の輝度を上げること，（２）更新された断層像のみをカラー表示すること、（３）更新された断層像のみを、３次元ＭＩＰ表示ではない断層像表示を行うことのいずれかによって実施する。または、これらに類似した断層像表示方法により実施する。

従来の３次元ＭＩＰ表示方法の処理の１実施形態の流れを図２７に示す。

まず、図２７に示すように、ステップＭ１では、透視方向の設定を行う。

ここでは、図２８に示すように、ＭＩＰ表示方法における透視方向を設定する。

つぎに、図２７に示すように、ステップＭ２では、透視方向に３次元画像の各画素を探索し、画素値の大きい順に並べる。

ここでは、図２８に示すように、透視方向に平行な方向へ３次元画像を走査し、その３次元画像の全画素について画素値を大きい順に並べる。

つぎに、図２７に示すように、ステップＭ３では、透視方向に画素値の大きい順に所定の個数Ｎの画素数を選択し、加重係数を透視方向の各画素値に加重加算して、２次元ＭＩＰ表示画像Ｍ（ｘ，ｙ）を求める。

つぎに、図２７に示すように、ステップＭ４では、２次元ＭＩＰ表示画像を表示する。

このような処理の流れにより、３次元ＭＩＰ表示を実施する。

ステップＭ３において、画素値の大きい順に並べた画素値列を、以下の（数式２２）に示すように定める。

ただし、上記において、Ｎは整数とする。

これに、以下の（数式２３）に示す加重係数を、以下の（数式２４）に示すように、かけて、２次元ＭＩＰ表示画像Ｍ（ｘ，ｙ）を求める。

以下より、上記した（３）のように、更新された断層像のみについては、３次元ＭＩＰ表示ではなく、断層像表示を行うことにより、その更新された断層像を強調して表示する処理について、説明する。この処理の流れを、図２９に示す。

まず、この場合においては、図２９に示すように、ステップＭ１１では、透視方向の設定を行う。

つぎに、図２９に示すように、ステップＭ１２では、更新された最新の断層像も含めて、透視方向に３次元画像の各画素を探索し、画素値の大きい順に並べる。

ここでは、透視方向に平行な方向で走査し、３次元画像の全画素について画素値を調べて大きい順に並べる。

つぎに、図２９に示すように、ステップＭ１３では、画素値の大きい順に所定の個数Ｎの画素数を選択し、加重係数を加重加算して２次元ＭＩＰ表示画像Ｍ（ｘ，ｙ）を求める。

つぎに、図２９に示すように、ステップＭ１４では、更に更新された断層像Ｇ（ｘ，ｙ）を２次元ＭＩＰ表示画像Ｍ（ｘ，ｙ）に加算する。

つぎに、図２９に示すように、ステップＭ１５では、２次元ＭＩＰ表示画像を表示する。

このような処理の流れにより、更新された断層像を強調した３次元ＭＩＰ表示を実施する。

ステップＭ１３で画素値の大きい順に並べた画素値列を、（数式２２）に示すように定める。そして、加重係数を（数式２３）に示すように定めると、２次元ＭＩＰ表示画像Ｍ（ｘ，ｙ）は、（数式２５）に示すように求められる。

ただし、Ｇ（ｘ，ｙ）は、更新された断層像を示し、Δｘ，Δｙは、更新された断層像と２次元ＭＩＰ表示画像Ｍ（ｘ，ｙ）の位置合わせのためのｘ方向シフト量と、ｙ方向シフト量とを示す。

このようにすることで、その更新された断層像Ｇ（ｘ，ｙ）は、３次元ＭＩＰ画像の中で強調して表示される。ヘリカルシャトルスキャンの撮影が進むにつれて、その更新された断層像Ｇ（ｘ，ｙ）は、ｚ方向の正の方向に更新されたり、ｚ方向の負の方向に更新されたりしてｚ方向に往復する。この往復する画像更新が視覚的に奥行き感を持たせるのに有効である。

このため、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１００によれば、実施形態１と実施形態２と同様に、ヘリカルシャトルスキャンにおいて、動的な３次元画像表示方法を実現する効果がある。

なお、本実施形態における画像再構成法は、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、他の３次元画像再構成方法でもよい。または２次元画像再構成でも良い。

本実施形態は、ヘリカルシャトルスキャンの場合について記載しているが、可変ピッチヘリカルスキャンの場合についても同様に効果を出すことができる。

本実施形態は、走査ガントリ２０を傾斜させない場合について記載しているが、走査ガントリ２０を傾斜させた状態でスキャンを実施する、いわゆるチルト・スキャンの場合でも、同様な効果を出すことができる。

本実施形態は、生体信号にＸ線投影データ収集が同期しない場合について記載しているが、生体信号、特に、心拍信号に同期させても同様な効果を出すことができる。

また、本実施形態では、多列Ｘ線検出器、または、フラットパネルＸ線検出器に代表されるマトリクス構造の２次元Ｘ線エリア検出器を有するＸ線ＣＴ装置について記載しているが、１列のＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置においても、同様の効果を出せる。

また、本実施形態では、各列ごとに係数が異なった列方向（ｚ方向）フィルタの係数を、各チャネルの前処理された、または、ビームハードニング補正されたＸ線投影データに列方向に重畳することにより、画質のばらつきを調整することによって、各列において均一なスライス厚とし、アーチファクトの発生を防止し、ノイズが少ない画質を実現している。これには、様々なｚ方向フィルタ係数が考えられるが、いずれも同様の効果を出すことができる。

本実施形態では、医用Ｘ線ＣＴ装置について記載しているが、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，Ｘ線ＣＴ−ＳＰＥＣＴ装置などにおいても適用できる。

図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。 図２は、Ｘ線発生装置（Ｘ線管）および多列Ｘ線検出器をｘｙ平面で見た説明図である。 図３は、Ｘ線発生装置（Ｘ線管）および多列Ｘ線検出器をｙｚ平面で見た説明図である。 図４は、被検体撮影の流れを示すフロー図である。 図５は、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の画像再構成の概略動作を示すフロー図である。 図６は、前処理の詳細を示すフロー図である。 図７は、３次元画像再構成処理の詳細を示すフロー図である。 図８は、再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。 図９は、Ｘ線検出器面に投影したラインを示す概念図である。 図１０は、投影データＤｒ（ｖｉｅｗ，ｘ，ｙ）を再構成領域上に投影した状態を示す概念図である。 図１１は、再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を示す概念図である。 図１２は、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。 図１３は、円形の再構成領域上のラインをＸ線透過方向へ投影する状態を示す概念図である。 図１４は、Ｘ線ＣＴ装置の撮影条件入力画面を示す図である。 図１５は、３次元ＭＰＲ表示・３次元表示の例を示す図である。 図１６は、ヘリカルシャトルスキャンの撮影テーブルの動作の例を示す図である。 図１７は、ヘリカルシャトルスキャンによるｚ方向に連続した断層像による３次元画像を示す図である。 図１８は、断層像を１枚ずつまたは複数枚ずつ更新する断層像連続表示方法による動的３次元画像表示を示す図である。 図１９は、断層像を１シャトル分ずつ更新する３次元画像連続表示方法による動的３次元画像表示を示す図である。 図２０は、１方向の繰り返しのヘリカルシャトルスキャンの撮影テーブル動作の例を示す図である。 図２１において、（ａ）は、往復ヘリカルシャトルスキャンの場合の各点の時間分解能を示す図である。また、（ｂ）は、１方向ヘリカルシャトルスキャンの場合の各点の時間分解能を示す図である。 図２２は、往復ヘリカルシャトルスキャンにおける断層像連続表示の時系列３次元ＭＩＰ画像表示を示すフロー図である。 図２３は、往復ヘリカルシャトルスキャンにおける３次元画像連続表示の時系列３次元ＭＩＰ画像表示のフロー図である。 図２４は、１方向ヘリカルシャトルスキャンにおける断層像連続表示の時系列３次元ＭＩＰ画像表示のフロー図である。 図２５は、１方向ヘリカルシャトルスキャンにおける３次元画像連続表示の時系列３次元ＭＩＰ画像表示のフロー図である。 図２６は、データ収集されて画像再構成された最新の断層像を強調して表示する断層像連続表示方法による動的３次元画像表示を示す図である。 図２７は、従来のＭＩＰ表示方法の処理のフロー図である。 図２８は、ＭＩＰ表示方法における透視方向を示す図である。 図２９は、更新された断層像を強調したＭＩＰ表示方法の処理のフロー図である。

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…モニタ
７…記憶装置
１０…撮影テーブル
１２…クレードル
１５…回転部
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線検出器または２次元Ｘ線エリア検出器
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
２８…ビーム形成Ｘ線フィルタ
２９…制御コントローラ
３０…スリップリング
ｄｐ…Ｘ線検出器面
Ｐ…再構成領域
ｐｐ…投影面
ＩＣ…回転中心（ＩＳＯ）
ＣＢ…Ｘ線ビーム
ＢＣ…ビーム中心軸
Ｄ…回転中心軸上での多列Ｘ線検出器幅

Claims (16)

1. Ｘ線発生装置と、前記Ｘ線発生装置に相対してＸ線を検出する２次元Ｘ線エリア検出器とを被検体の周囲に回転させながら、前記被検体へ前記Ｘ線発生装置にＸ線を照射させ、前記被検体を透過したＸ線を前記２次元Ｘ線エリア検出器に検出させることによって、Ｘ線投影データを収集するＸ線データ収集手段と、
   前記Ｘ線データ収集手段によって収集された前記Ｘ線投影データから断層像を画像再構成する画像再構成手段と、
   前記画像再構成手段によって画像再構成された断層像を表示する画像表示手段と、
   を含むＸ線ＣＴ装置において、
   前記Ｘ線データ手段が前記Ｘ線投影データを収集する時間に対応するように前記断層像を前記画像表示手段が表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
   ヘリカルシャトルスキャンによって前記Ｘ線投影データを前記Ｘ線データ収集手段が収集することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
   ボリュームレンダリング３次元画像表示方法、ＭＩＰ（Ｍａｘｉｍｕｍ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）画像表示方法、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｉｎ Ｒｅｆｏｒｍａｔ）画像表示方法、３次元再投影画像表示方法のうちの少なくとも１つによって前記画像表示手段が前記断層像を表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
4. 請求項１から請求項３までのいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
   ３次元画像再構成方法によって前記画像再構成手段が画像再構成を実施することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
   前記ヘリカルシャトルスキャンの実施時に前記画像表示手段がリアルタイムに前記断層像を表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
   前記ヘリカルシャトルスキャンの実施後に、前記画像表示手段が前記断層像を再生して表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
7. 請求項５または請求項６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
   断層像を１枚ずつ、または、複数枚ずつ、更新するように、前記画像表示手段が前記断層像を表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
8. 請求項５または請求項６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
   ヘリカルシャトルスキャンの１方向のシャトルスキャン分の３次元画像を、更新しながら前記画像表示手段が表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
9. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
   前記ヘリカルシャトルスキャンとして、前記Ｘ線データ収集手段が往復ヘリカルシャトルスキャンを行うことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
10. 請求項１から請求項８までのいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
    ヘリカルシャトルスキャンとして、繰り返して同じ方向のヘリカルシャトルスキャンを実施する１方向ヘリカルシャトルスキャンを前記Ｘ線データ収集手段が行うことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
11. 請求項１から請求項１０までのいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、
    前記断層像の各点のＸ線ＣＴ値を用いて、被検体各部のＣＴ値の時間変化情報の計測を行うことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
12. 請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
    前記ヘリカルシャトルスキャンの各シャトルスキャンの時系列の３次元画像を用いて、パフュージョン計測画像を前記画像再構成手段が求め、前記パフュージョン計測画像を前記画像表示手段が表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
13. 請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置において、
    往復ヘリカルシャトルスキャンにより撮影された各ｚ方向座標位置の断層像の撮影時間を考慮して、前記画像再構成手段がパフュージョン計測画像を求めた後に、前記画像表示手段が表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
14. 請求項１２に記載のＸ線ＣＴ装置において、
    １方向ヘリカルシャトルスキャンにより撮影された各ｚ方向座標位置の断層像の撮影時間間隔に対応するように、前記画像再構成手段がパフュージョン計測画像を求めた後に、前記画像表示手段が表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
15. 請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
    ヘリカルシャトルスキャンの各シャトルスキャンの造影された時系列の３次元画像と、造影されていない画像との差分画像を、前記画像表示手段が表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
16. 請求項１１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
    ３次元ボリュームレンダリング画像表示、または、３次元ＭＩＰ画像表示、または、３次元再投影画像表示、または、ＭＰＲ画像表示のうち少なくとも１つによって、前記画像表示手段が前記断層像を、実時間で時系列順に表示することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
    

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