JP3789728B2 - プロジェクションデータ補正方法および装置並びに放射線断層撮像装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクションデータ（projection data）補正方法および装置並びに放射線断層撮像装置に関し、特に、透過放射線による撮像対象のプロジェクションをなす個々のデータを補正する方法および装置、並びに、そのようなプロジェクションデータ補正装置を備えた放射線断層撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線を用いた放射線断層撮像装置すなわちＸ線ＣＴ（computerized tomography）装置では、Ｘ線照射装置から、撮像範囲を包含する広がり（幅）を持ちそれに垂直な方向に厚みを持つＸ線ビーム（beam）を照射する。Ｘ線ビームの厚みはコリメータ（collimator）のＸ線通過開口（アパーチャ：aperture）の開度を調節することにより変更できるようになっており、これによって撮像のスライス（slice）厚が調節される。
【０００３】
Ｘ線検出装置は、Ｘ線ビームの幅の方向に多数（例えば１０００個程度）のＸ線検出素子をアレイ（array）状に配列した多チャンネル（channe1）のＸ線検出器を有し、それによってＸ線を検出するようになっている。
【０００４】
Ｘ線照射・検出装置を撮像対象の周りで回転（スキャン：scan）させて、撮像対象の周囲の複数のビュー（view）方向でそれぞれＸ線による撮像対象のプロジェクションデータを求め、それらプロジェクションデータに基づいて、コンピュータ（computer）により断層像を生成（再構成）する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
プロジェクションデータのＳ／Ｎ（signa1 to noise ratio）は透過Ｘ線のカウント（count）数によって変わり、カカント数が低いくなるほどＳ／Ｎが低下する。このため、ビュー方向によってカウント数が大きく異なる、すなわち、ビュー方向によってプロジェクションデータのＳ／Ｎが大きく異なる撮像対象については、Ｓ／Ｎの悪い方向でのノイズパターン（noise pattern）の影響により、再構成画像にすじ状の偽像、すなわちいわゆるストリークアーチファクト（streak artifact）が生じるという問題点があった。
【０００６】
このため、例えば両腕を体側につけた状態で胸部あるいは腹部を撮像した場合等は、両腕を結ぶ方向にストリークアーチファクトが生じるのを免れず、品質の良い画像を得ることができないという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、透過放射線のカウントが低い方向での偽像発生を防止するプロジェクションデータ補正方法および装置、並びに、そのようなプロジェクションデータ補正装置を備えた放射線断層撮像装置を実現することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するための第１の観点での発明は、透過放射線による撮像対象のプロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求め、前記データの基になった透過放射線のカウント数に対応する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求め、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求め、前記第１の積および第２の積を加算することを特微とするプロジェクションデータ補正方法である。
【０００９】
（２）上記の課題を解決するための第２の観点での発明は、透過放射線による撮像対象のプロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求める平均値計算手段と、前記データの基になった透過放射線のカウント数に対応する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求める第１の積計算手段と、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求める第２の積計算手段と、前記第１の積および第２の積を加算する加算手段とを具備することを特徴とするプロジェクションデータ補正装置である。
【００１０】
（３）上記の課題を解決するための第３の観点での発明は、撮像対象に複数のビュー方向でそれぞれ放射線を照射して透過放射線を検出する放射線照射・検出手段と、前記放射線照射・検出手段が検出した信号に基づくプロジェクションを用いて画像を生成する画像生成手段とを有する放射線断層撮像装置であって、前記画像生成手段は、前記プロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求める平均値計算手段と、前記データの基になった透過放射線のカウント数に対応する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求める第１の積計算手段と、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求める第２の積計算手段と、前記第１の積および第２の積を加算する加算手段と、前記加算して得られるデータで構成されるプロジェクションを用いて画像を再構成する画像再構成手段とを具備することを特徴とする放射線断層撮像装置である。
【００１１】
（４）上記の課題を解決するための第４の観点での発明は、前記放射線としてＸ線を用いることを特徴とする（３）に記載の放射線断層撮像装置である。
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮像対象に複数のビュー方向でそれぞれ放射線を照射して透過放射線を検出し、前記放射線照射・検出手段が検出した信号に基づくプロジェクションを用いて画像を生成する放射線断層撮像方法であって、前記画像の生成は、前記プロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求め、前記データの基になった透過放射線のカウント数に対応する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求め、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求め、前記第１の積および第２の積を加算し、前記加算して得られるデータで構成されるプロジェクションを用いて画像を再構成することにより行うことを特徴とする放射線断層撮像方法である。
【００１２】
（６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記放射線としてＸ線を用いることを特徴とする（５）に記載の放射線断層撮像方法である。
（７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、透過放射線による撮像対象のプロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求め、前記データの基になった透過放射線のカウント数の予め定めた値以下の範囲でそれにほぼ比例する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求め、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求め、前記第１の積および第２の積を加算することを特徴とするプロジェクションデータ補正方法である。
【００１３】
（８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、透過放射線による撮像対象のプロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求める平均値計算手段と、前記データの基になった透過放射線のカウント数の予め定めた値以下の範囲でそれにほぼ比例する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求める第１の積計算手段と、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求める第２の積計算手段と、前記第１の積および第２の積を加算する加算手段とを具備することを特徴とするプロジェクションデータ補正装置である。
【００１４】
（９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮像対象に複数のビュー方向でそれぞれ放射線を照射して透過放射線を検出する放射線照射・検出手段と、前記放射線照射・検出手段が検出した信号に基づくプロジェクションを用いて画像を生成する画像生成手段とを有する放射線断層撮像装置であって、前記画像生成手段は、前記プロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求める平均値計算手段と、前記データの基になった透過放射線のカウント数の予め定めた値以下の範囲でそれにほぼ比例する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求める第１の積計算手段と、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求める第２の積計算手段と、前記第１の積および第２の積を加算する加算手段と、前記加算して得られるデータで構成されるプロジェクションを用いて画像を再構成する画像再構成手段とを具備することを特徴とする放射線断層撮像装置である。
【００１５】
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記放射線としてＸ線を用いることを特徴とする（９）に記載の放射線断層撮像装置である。
（１１）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮像対象に複数のビュー方向でそれぞれ放射線を照射して透過放射線を検出し、前記放射線照射・検出手段が検出した信号に基づくプロジェクションを用いて画像を生成する放射線断層撮像方法であって、前記画像の生成は、前記プロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求め、前記データの基になった透過放射線のカウント値の予め定めた値以下の範囲でそれにほぼ比例する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求め、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求め、前記第１の積および第２の積を加算し、前記加算して得られるデータで構成されるプロジェクションを用いて画像を再構成することにより行うことを特徴とする放射線断層撮像方法である。
【００１６】
（１２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記放射線としてＸ線を用いることを特徴とする（１１）に記載の放射線断層撮像方法である。
【００１７】
（１３）上記の課題を解決するための第５の観点での発明は、上記のプロジェクションデータ補正方法において、前記第１の重み係数は、対応するカウント数が小さいほど小さくなることを特徴とするプロジェクションデータ補正方法である。
（１４）上記の課題を解決するための第６の観点での発明は、上記のプロジェクションデータ補正方法において、スカウトスキャンで得たデータまたはアキシャルスキャンのビューのデータを利用して、対応するカウント数が小さくなるにつれて第１の重み係数が小さくなる度合いを決めることを特徴とするプロジェクションデータ補正方法である。
（１５）上記の課題を解決するための第７の観点での発明は、上記のプロジェクションデータ補正装置において、対応するカウント数が小さいほど小さくなるように前記第１の重み係数を決定する第１の重み係数決定手段を具備したことを特徴とするプロジェクションデータ補正装置である。
（１６）上記の課題を解決するための第８の観点での発明は、上記のプロジェクションデータ補正装置において、前記第１の重み係数決定手段は、スカウトスキャンで得たデータまたはアキシャルスキャンのビューのデータを利用して、対応するカウント数が小さくなるにつれて第１の重み係数を小さくする度合いを決めることを特徴とするプロジェクションデータ補正装置である。
（１７）上記の課題を解決するための第９の観点での発明は、上記の放射線断層撮像装置において、対応するカウント数が小さいほど小さくなるように前記第１の重み係数を決定する第１の重み係数決定手段を具備したことを特徴とする放射線断層撮像装置である。
（１８）上記の課題を解決するための第１０の観点での発明は、上記の放射線断層撮像装置において、前記第１の重み係数決定手段は、スカウトスキャンで得たデータまたはアキシャルスキャンのビューのデータを利用して、対応するカウント数が小さくなるにつれて第１の重み係数を小さくする度合いを決めることを特徴とする放射線断層撮像装置である。
【００１８】
上記（１）〜（１８）のうちのいずれか１つにおいて、前記第１の重み係数を次式によって与えることが、偽像防止を効果的に行う点で好ましい。
第１の重み係数＝１−exp{−Ｃ／α}
但し、Ｃ：前記データの基になった透過放射線のカウント数
α：前記プロジェクションの面積によって定まる定数
【００１９】
上記定数αは、スカウトスキャンで得たデータまたはアキシャルスキャンの開始ビューのデータを利用して、そのプロジェクションの面積から計算式またはテーブルによって求めることが好ましい。
【００２０】
（作用）
本発明では、プロジェクションデータを、個々に、近傍のデータを含めた平均値との重み付け加算によって補正する。データの重みは、データの基になった透過放射線のカウント数に対応させる。これにより、カウント数が小さいほどデータの重みを小さくするとともに平均値の重みを大きくすることが出来るので、Ｓ／Ｎの低下を補償できる。
【００２１】
また、本発明では、カウント数が小さいほどデータの重みを小さくするとともに平均値の重みを大きくする場合に、スカウトスキャンで得たデータまたはアキシャルスキャンのビューのデータを利用して、カウント数が小さいほどデータの重みを小さくする度合いおよび平均値の重みを大きくする度合いを決める。これにより、撮像対象サイズが大きくてストリークアーチファクトが比較的出にくい（ビュー方向によるプロジェクションデータのＳ／Ｎの差が比較的小さい）場合は前記度合いを小さくして前記補正を比較的弱くし、撮像対象サイズが小さくてストリークアーチファクトが比較的出やすい（ビュー方向によるプロジェクションデータのＳ／Ｎの差が比較的大きい）場合は前記度合いを大きくして前記補正を比較的強くすることが出来るので、撮像対象の大きさによらず、適切な補正が実施できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
図１にＸ線ＣＴ装置のプロック（block）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００２３】
図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（gantry）２、撮像テーブル（tab1e）４および操作コンソール（console）６を備えている。
走査ガントリ２は、本発明における放射線照射・検出手段の実施の形態の一例である。走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ２２により例えば扇状のＸ線ビームすなわちファンビーム（fan beam）となるように成形され、検出器アレイ２４に照射される。検出器アレイ２４は、扇状のＸ線ビームの幅の方向にアレイ状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。検出器アレイ２４の構成については後にあらためて説明する。
【００２４】
Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置については、後にあらためて説明する。検出器アレイ２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は検出器アレイ２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。
【００２５】
Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（controller）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省賂する。
コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００２６】
以上のＸ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。
【００２７】
撮像テーブル４は、図示しない撮像対象を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。撮像対象とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００２８】
操作コンソール６は、中央処理装置６０を有している。中央処理装置６０は、例えばコンピュータ等によって構成される。中央処理装置６０には、制御インタフェース（interface）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮像テーブル４が接続されている。中央処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮像テーブル４を制御する。
【００２９】
走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６が制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接締については図示を省略する。
【００３０】
中央処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４に入力される。データ収集バッファ６４は入カデータを一時的に記憶する。
【００３１】
中央処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビューのプロジェクションについてそれぞれデータ補正を行い、補正後のプロジェクションデータを用いて画像再構成を行う。中央処理装置６０は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。また、本発明における画像再構成手段の実施の形態の一例である。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（filtered backprojection）法等が用いられる。
【００３２】
中央処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像およびプログラム（program）等を記憶する。中央処理装置６０には、また、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、中央処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、操作者によって操作され、各種の指示や情報等を中央処理装置６０に入力する。
【００３３】
図２に、検出器アレイ２４の模式的構成を示す。
検出器アレイ２４は、多数のＸ線検出素子２４（ｉ）を配列した、多チャンネルのＸ線検出器となっている。多数のＸ線検出素子２４（ｉ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。
【００３４】
Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、例えばシンチレータ（scintillator）とフォトダイオード（Photo diode）の組み合わせによって構成される。なお、これに限るものではなく、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子、あるいは、キセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型のＸ線検出素子であってもよい。
【００３５】
図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係を示す、なお、図３の（ａ）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４００となるように成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになっている。
【００３６】
図３の（ａ）では、扇状のＸ線ビーム４００の広がりすなわちＸ線ビーム４００の幅を示す。Ｘ線ビーム４００の幅方向は、検出器アレイ２４におけるチャンネルの配列方向に一致する。（ｂ）ではＸ線ビーム４００の厚みを示す。
【００３７】
このようなＸ線ビーム４００の扇面に体軸を交差させて、例えば図４に示すように、撮像テープル４に載置された撮像対象８がＸ線照射空間に搬入される。走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている
【００３８】
Ｘ線照射空間は、走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。Ｘ線ビーム４００によってスライスされた撮像対象８の像が検出器アレイ２４に投影される。検出器アレイ２４によって、撮像対象８を透過したＸ線が検出される。撮像対象８に照射するＸ線ビーム４００の厚みｔｈは、コリメータ２２のアパーチャの開度により調節される。
【００３９】
図５に、プロジェクションデータ補正に関する中央処理装置６０のブロック図を示す。同図における各ブロックの機能は、例えばコンピュータプログラム等により実現される。同図に示す中央処理装置６０は、本発明のプロジェクションデータ補正装置の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００４０】
同図に示すように、中央処理装置６０は移動平均ユニット（unit）６０２を有する。移動平均ユニット６０２は、本発明における平均値計算手段の実施の形態の一例である。移動平均ユニット６０２は、例えば図６に示すような撮像対象８のプロジェクションについて、それを構成する個々のプロジェクションデータProj_ij（ｉ：チャンネル番号、ｊ：ビュー番号）につき、チャンネルｉ方向の移動平均値を求める。移動平均に用いるデータは、例えば近傍７チャンネルのデータとする。
【００４１】
プロジェクションデータProj_ijに、乗算器６０４で第１の重み係数ＳＧijを乗算する。乗算器６０４は、本発明における第１の積計算手段の実施の形態の一例である。第１の重み係数ＳＧijは次式で与えられる。
【００４２】
ＳＧij＝１−exp{−Ｃij／α} （１）
ここで、ＣijはプロジェクションデータProj_ijの基をなす透過Ｘ線のカウント数である。αはプロジェクション面積ｓの関数であり、次式で与えられる。
α＝ｆ(ｓ) （２）
【００４３】
αは、具体的には例えば次式で求められる。
α＝Ａ／ｓ （２'）
ここで、Ａは、適当な係数である。
なお、プロジェクション面積ｓと定数αの対応を予めテーブル化しておいてもよい。
【００４４】
図７に、（１）式によるカウント数Ｃijと係数ＳＧijの関係をグラフ（graph）を示す。
カウント数Ｃijが小さい所定の範囲では、Ｃijにほぼ比例する第１の重み係数ＳＧijが得られる。また、αをプロジェクション面積ｓの関数とし、プロジェクション面積に応じてαを変える。これにより、撮像対象の断面積に適応した第１の重み係数ＳＧijを得ることができる。
【００４５】
プロジェクションデータProj_ijの移動平均値には、乗算器６０６で第２の重み係数（１−ＳＧij）を乗算する。乗算器６０６は、本発明における第２の積計算手段の実施の形態の一例である。
加算器６０８は、乗算器６０４，６０６の出力データの和を求める。加算器６０８は、本発明における加算手段の実施の形態の一例である。
【００４６】
図５に示した装置は全体として次式のような計算を行う。
【００４７】
Proj'ij＝ＳＧij・Proj_ij＋（１−ＳＧij）ave7{Proj_ij} （３）
【００４８】
ここで、
【００４９】
ave7{Proj_ij}
【００５０】
はプロジェクションデータProj_ijの近傍７チャンネルのデータの移動平均を表す。
（３）式は次式のように書き直すことができる。
【００５１】
Proj'ij＝ave7{Proj_ij}＋ＳＧij（Proj_ij−ave7{Proj_ij} （４）
【００５２】
図８に、（４）式の計算を行う装置のブロック図を示す。
図５に示した装置と同様の構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。
減算器６１２は、プロジェクションデータProj_ijとその移動平均値ave7{Proj_ij}との差を求める。この差に乗算器６１４で第１の重み係数ＳＧijを乗算する。加算器６１６は、乗算器６１４の出力データと移動平均ユニット６０２の出力データすなわち移動平均値ave7{Proj_ij}の和を求める。
【００５３】
（３）式および（４）式は、いずれも、プロジェクションデータを、個々に、近傍のデータを含めた移動平均値との重み付け加算を行うことを示してる。加算結果におけるプロジェクションデータの重みは、プロジェクションデータの基になる透過Ｘ線のカウント数が小さくなるほど小さくなる。
【００５４】
これに対して、移動平均値の重みはそれとは相補的に大きくなる。したがって、カウント数が小さいほど移動平均値の重みが増す。小さいカウント数に基づくプロジェクションデータはＳ／Ｎが悪いが、それについてこのように移動平均値の重みを大きくすることにより、Ｓ／Ｎの低下を補償することができる。
【００５５】
本装置の動作を説明する。
図９に、本装置の動作のフロー図を示す。
ステップ９１２では、操作者が操作装置７０を通じてスキャン計画を入力する。スキャン計画には、Ｘ線照射条件、スライス厚、スライス位置等が含まれる。以下、本装置は、入力されたスキャン計画に従い、操作者の操作および中央処理装置６０による制御の下で動作する。
【００５６】
ステップ９１４では、スキャン位置決めを行う。すなわち、操作者が操作装置７０を操作して撮像テーブル４を移動させ、撮像対象８の撮像部位の中心をＸ線照射・検出装置の回転の中心（アイソセンタ：isocenter）に一致させる。
【００５７】
ステップ９１６では、スキャンを行う。すなわち、Ｘ線照射・検出装置を撮像対象８の周囲で回転させて、１回転当たり例えば１０００ビューのプロジェクションをデータ収集バッファ６４に収集する。
【００５８】
ステップ９１７では、撮像対象サイズが小さい場合は強い補正を加え、撮像対象サイズ大きい場合は弱い補正を加えるように、撮像対象サイズに応じて補正の強弱を決定する。具体的には、スキャン開始ビューのプロジェクション面積ｓ（またはスカウトスキャンのデータ）から（２）式または（２'）式により定数αを算出するか、又は、プロジェクション面積ｓと定数αを対応付けたテーブルから定数αを求める。プロジェクション面積ｓが小さいと、定数αが大きくなり、強い補正となる。逆に、プロジェクション面積ｓが大きいと、定数αが小さくなり、弱い補正となる。
【００５９】
ステップ９１８およびステップ９２０では、スキャン後あるいはスキャンに並行して、データ補正および画像再構成をそれぞれ行う。
【００６０】
図１０に、ステップ９１８におけるデータ補正の詳細なフロー図を示す。
ステップ９３２でスキャンデータについてオフセット（offset）補正を行う。オフセット補正は、透過Ｘ線のカウント数に付加されたオフセットを補正する処理である。
【００６１】
次に、ステップ９３４でリファレンス補正を行う。リファレンス補正は、透過Ｘ線のカウント数をリファレンスチャンネルで測定したＸ線のカウント数で除算しＸ線強度禰正を行う処理である。
【００６２】
次に、ステップ９３６で第１の重み係数ＳＧijを算出する。第１の重み係数ＳＧijは、オフセット補正およびリファレンス補正済みのカウント数Ｃijを用いて（１）式により算出し、記億装置６６に保存する。
【００６３】
次に、ステップ９３８でカウント数Ｃijを−ｌｏｇ化する。
次に、ステップ９４０で感度補正する。
次に、ステッブ９４２でビームハードニング（beam hardening）補正して、プロジェクションデータProj_ijを得る。
【００６４】
ステップ９４４で、前記プロジェクションデータProj_ijにつき、前述の（３）式または（４）式によるプロジェクションデータ補正を行う。補正計算のための第１の重み係数ＳＧijは、記憶装置６６から読み出して用いる。
【００６５】
図９に戻り、ステップ９２０での画像再構成は、このような補正済みのデータからなる複数ビューのプロジェクション用いて、例えばフィルタード・バックプロジェクション法等により行われる。
【００６６】
ステップ９２２では、再構成した断層像を表示装置６８に表示する。表示画像は、ストリークアーチファクト等を含まない品質の良い断層像となる。すなわち、図１０のステッブ９４４におけるプロジェクションデータ補正により、カウント数が低い部分のＳ／Ｎ低下が補償されているので、例えば両腕を体側につけた状態で胸部あるいは腹部を撮像した場合等でも、方向性のあるノイズパターンが発生せず、再構成画像にはストリークアーチファクト等の偽像が含まれない。
【００６７】
以上、放射線としてＸ線を用いた例で説明したが、放射線はＸ線に限るものではなく、例えばγ線等の他の種類の放射線であっても良い。ただし、現時点では、Ｘ線がその発生、検出および制御等に関し実用的な手段が最も充実している点で好ましい。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、透過放射線のカウント数が低い方向での偽像発生を防止するプロジェクションデータ補正方法および装置、並びに、そのようなプロジェクションデータ補正装置を備えた放射線断層撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置における検出器アレイの模式図である。
【図３】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である・
【図４】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図５】プロジェクションデータ補正機能に関する中央処理装置のブロック図である。
【図６】撮像対象のプロジェクションの概念図である。
【図７】透過Ｘ線のカウント数と第１の重み係数の関係を示すグラフである。
【図８】プロジェクションデータ補正機能に関する中央処理装置のブロック図である。
【図９】図１に示した装置の動作のフロー図である。
【図１０】図１に示した装置の動作のフロー図である。
【符号の説明】
２ 走査ガントリ
４ 撮像テーブル
６ 走査コンソール
８ 撮像対象
２０ Ｘ線管
２２ コリメータ
２４ 検出器アレイ
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ
３０ コリメータコントローラ
３４ 回転部
３６ 回転コントローラ
６０ 中央処理装置
６２ 制御インタフェース
６４ データ収集バッファ
６６ 記憶装置
６８ 表示装置
７０ 操作装置
６０２ 移動平均ユニット
６０４，６０６，６１４ 乗算器
６１２ 減算器
６０８，６１６ 加算器
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクションデータ（projection data）補正方法および装置並びに放射線断層撮像装置に関し、特に、透過放射線による撮像対象のプロジェクションをなす個々のデータを補正する方法および装置、並びに、そのようなプロジェクションデータ補正装置を備えた放射線断層撮像装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線を用いた放射線断層撮像装置すなわちＸ線ＣＴ（computerized tomography）装置では、Ｘ線照射装置から、撮像範囲を包含する広がり（幅）を持ちそれに垂直な方向に厚みを持つＸ線ビーム（beam）を照射する。Ｘ線ビームの厚みはコリメータ（collimator）のＸ線通過開口（アパーチャ：aperture）の開度を調節することにより変更できるようになっており、これによって撮像のスライス（slice）厚が調節される。
【０００３】
Ｘ線検出装置は、Ｘ線ビームの幅の方向に多数（例えば１０００個程度）のＸ線検出素子をアレイ（array）状に配列した多チャンネル（channe1）のＸ線検出器を有し、それによってＸ線を検出するようになっている。
【０００４】
Ｘ線照射・検出装置を撮像対象の周りで回転（スキャン：scan）させて、撮像対象の周囲の複数のビュー（view）方向でそれぞれＸ線による撮像対象のプロジェクションデータを求め、それらプロジェクションデータに基づいて、コンピュータ（computer）により断層像を生成（再構成）する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
プロジェクションデータのＳ／Ｎ（signa1 to noise ratio）は透過Ｘ線のカウント（count）数によって変わり、カカント数が低いくなるほどＳ／Ｎが低下する。このため、ビュー方向によってカウント数が大きく異なる、すなわち、ビュー方向によってプロジェクションデータのＳ／Ｎが大きく異なる撮像対象については、Ｓ／Ｎの悪い方向でのノイズパターン（noise pattern）の影響により、再構成画像にすじ状の偽像、すなわちいわゆるストリークアーチファクト（streak artifact）が生じるという問題点があった。
【０００６】
このため、例えば両腕を体側につけた状態で胸部あるいは腹部を撮像した場合等は、両腕を結ぶ方向にストリークアーチファクトが生じるのを免れず、品質の良い画像を得ることができないという問題点があった。
【０００７】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、透過放射線のカウントが低い方向での偽像発生を防止するプロジェクションデータ補正方法および装置、並びに、そのようなプロジェクションデータ補正装置を備えた放射線断層撮像装置を実現することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）上記の課題を解決するための第１の観点での発明は、透過放射線による撮像対象のプロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求め、前記データの基になった透過放射線のカウント数に対応する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求め、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求め、前記第１の積および第２の積を加算することを特微とするプロジェクションデータ補正方法である。
【０００９】
（２）上記の課題を解決するための第２の観点での発明は、透過放射線による撮像対象のプロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求める平均値計算手段と、前記データの基になった透過放射線のカウント数に対応する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求める第１の積計算手段と、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求める第２の積計算手段と、前記第１の積および第２の積を加算する加算手段とを具備することを特徴とするプロジェクションデータ補正装置である。
【００１０】
（３）上記の課題を解決するための第３の観点での発明は、撮像対象に複数のビュー方向でそれぞれ放射線を照射して透過放射線を検出する放射線照射・検出手段と、前記放射線照射・検出手段が検出した信号に基づくプロジェクションを用いて画像を生成する画像生成手段とを有する放射線断層撮像装置であって、前記画像生成手段は、前記プロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求める平均値計算手段と、前記データの基になった透過放射線のカウント数に対応する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求める第１の積計算手段と、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求める第２の積計算手段と、前記第１の積および第２の積を加算する加算手段と、前記加算して得られるデータで構成されるプロジェクションを用いて画像を再構成する画像再構成手段とを具備することを特徴とする放射線断層撮像装置である。
【００１１】
（４）上記の課題を解決するための第４の観点での発明は、前記放射線としてＸ線を用いることを特徴とする（３）に記載の放射線断層撮像装置である。
（５）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮像対象に複数のビュー方向でそれぞれ放射線を照射して透過放射線を検出し、前記放射線照射・検出手段が検出した信号に基づくプロジェクションを用いて画像を生成する放射線断層撮像方法であって、前記画像の生成は、前記プロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求め、前記データの基になった透過放射線のカウント数に対応する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求め、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求め、前記第１の積および第２の積を加算し、前記加算して得られるデータで構成されるプロジェクションを用いて画像を再構成することにより行うことを特徴とする放射線断層撮像方法である。
【００１２】
（６）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記放射線としてＸ線を用いることを特徴とする（５）に記載の放射線断層撮像方法である。
（７）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、透過放射線による撮像対象のプロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求め、前記データの基になった透過放射線のカウント数の予め定めた値以下の範囲でそれにほぼ比例する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求め、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求め、前記第１の積および第２の積を加算することを特徴とするプロジェクションデータ補正方法である。
【００１３】
（８）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、透過放射線による撮像対象のプロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求める平均値計算手段と、前記データの基になった透過放射線のカウント数の予め定めた値以下の範囲でそれにほぼ比例する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求める第１の積計算手段と、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求める第２の積計算手段と、前記第１の積および第２の積を加算する加算手段とを具備することを特徴とするプロジェクションデータ補正装置である。
【００１４】
（９）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮像対象に複数のビュー方向でそれぞれ放射線を照射して透過放射線を検出する放射線照射・検出手段と、前記放射線照射・検出手段が検出した信号に基づくプロジェクションを用いて画像を生成する画像生成手段とを有する放射線断層撮像装置であって、前記画像生成手段は、前記プロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求める平均値計算手段と、前記データの基になった透過放射線のカウント数の予め定めた値以下の範囲でそれにほぼ比例する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求める第１の積計算手段と、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求める第２の積計算手段と、前記第１の積および第２の積を加算する加算手段と、前記加算して得られるデータで構成されるプロジェクションを用いて画像を再構成する画像再構成手段とを具備することを特徴とする放射線断層撮像装置である。
【００１５】
（１０）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記放射線としてＸ線を用いることを特徴とする（９）に記載の放射線断層撮像装置である。
（１１）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、撮像対象に複数のビュー方向でそれぞれ放射線を照射して透過放射線を検出し、前記放射線照射・検出手段が検出した信号に基づくプロジェクションを用いて画像を生成する放射線断層撮像方法であって、前記画像の生成は、前記プロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求め、前記データの基になった透過放射線のカウント値の予め定めた値以下の範囲でそれにほぼ比例する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求め、前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求め、前記第１の積および第２の積を加算し、前記加算して得られるデータで構成されるプロジェクションを用いて画像を再構成することにより行うことを特徴とする放射線断層撮像方法である。
【００１６】
（１２）上記の課題を解決するための他の観点での発明は、前記放射線としてＸ線を用いることを特徴とする（１１）に記載の放射線断層撮像方法である。
【００１７】
（１３）上記の課題を解決するための第５の観点での発明は、上記のプロジェクションデータ補正方法において、前記第１の重み係数は、対応するカウント数が小さいほど小さくなることを特徴とするプロジェクションデータ補正方法である。
（１４）上記の課題を解決するための第６の観点での発明は、上記のプロジェクションデータ補正方法において、スカウトスキャンで得たデータまたはアキシャルスキャンのビューのデータを利用して、対応するカウント数が小さくなるにつれて第１の重み係数が小さくなる度合いを決めることを特徴とするプロジェクションデータ補正方法である。
（１５）上記の課題を解決するための第７の観点での発明は、上記のプロジェクションデータ補正装置において、対応するカウント数が小さいほど小さくなるように前記第１の重み係数を決定する第１の重み係数決定手段を具備したことを特徴とするプロジェクションデータ補正装置である。
（１６）上記の課題を解決するための第８の観点での発明は、上記のプロジェクションデータ補正装置において、前記第１の重み係数決定手段は、スカウトスキャンで得たデータまたはアキシャルスキャンのビューのデータを利用して、対応するカウント数が小さくなるにつれて第１の重み係数を小さくする度合いを決めることを特徴とするプロジェクションデータ補正装置である。
（１７）上記の課題を解決するための第９の観点での発明は、上記の放射線断層撮像装置において、対応するカウント数が小さいほど小さくなるように前記第１の重み係数を決定する第１の重み係数決定手段を具備したことを特徴とする放射線断層撮像装置である。
（１８）上記の課題を解決するための第１０の観点での発明は、上記の放射線断層撮像装置において、前記第１の重み係数決定手段は、スカウトスキャンで得たデータまたはアキシャルスキャンのビューのデータを利用して、対応するカウント数が小さくなるにつれて第１の重み係数を小さくする度合いを決めることを特徴とする放射線断層撮像装置である。
【００１８】
上記（１）〜（１８）のうちのいずれか１つにおいて、前記第１の重み係数を次式によって与えることが、偽像防止を効果的に行う点で好ましい。
第１の重み係数＝１−exp{−Ｃ／α}
但し、Ｃ：前記データの基になった透過放射線のカウント数
α：前記プロジェクションの面積によって定まる定数
【００１９】
上記定数αは、スカウトスキャンで得たデータまたはアキシャルスキャンの開始ビューのデータを利用して、そのプロジェクションの面積から計算式またはテーブルによって求めることが好ましい。
【００２０】
（作用）
本発明では、プロジェクションデータを、個々に、近傍のデータを含めた平均値との重み付け加算によって補正する。データの重みは、データの基になった透過放射線のカウント数に対応させる。これにより、カウント数が小さいほどデータの重みを小さくするとともに平均値の重みを大きくすることが出来るので、Ｓ／Ｎの低下を補償できる。
【００２１】
また、本発明では、カウント数が小さいほどデータの重みを小さくするとともに平均値の重みを大きくする場合に、スカウトスキャンで得たデータまたはアキシャルスキャンのビューのデータを利用して、カウント数が小さいほどデータの重みを小さくする度合いおよび平均値の重みを大きくする度合いを決める。これにより、撮像対象サイズが大きくてストリークアーチファクトが比較的出にくい（ビュー方向によるプロジェクションデータのＳ／Ｎの差が比較的小さい）場合は前記度合いを小さくして前記補正を比較的弱くし、撮像対象サイズが小さくてストリークアーチファクトが比較的出やすい（ビュー方向によるプロジェクションデータのＳ／Ｎの差が比較的大きい）場合は前記度合いを大きくして前記補正を比較的強くすることが出来るので、撮像対象の大きさによらず、適切な補正が実施できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
図１にＸ線ＣＴ装置のプロック（block）図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００２３】
図１に示すように、本装置は、走査ガントリ（gantry）２、撮像テーブル（tab1e）４および操作コンソール（console）６を備えている。
走査ガントリ２は、本発明における放射線照射・検出手段の実施の形態の一例である。走査ガントリ２はＸ線管２０を有する。Ｘ線管２０から放射された図示しないＸ線は、コリメータ２２により例えば扇状のＸ線ビームすなわちファンビーム（fan beam）となるように成形され、検出器アレイ２４に照射される。検出器アレイ２４は、扇状のＸ線ビームの幅の方向にアレイ状に配列された複数のＸ線検出素子を有する。検出器アレイ２４の構成については後にあらためて説明する。
【００２４】
Ｘ線管２０、コリメータ２２および検出器アレイ２４は、Ｘ線照射・検出装置を構成する。Ｘ線照射・検出装置については、後にあらためて説明する。検出器アレイ２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は検出器アレイ２４の個々のＸ線検出素子の検出データを収集する。
【００２５】
Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（controller）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省賂する。
コリメータ２２は、コリメータコントローラ３０によって制御される。なお、コリメータ２２とコリメータコントローラ３０との接続関係については図示を省略する。
【００２６】
以上のＸ線管２０からコリメータコントローラ３０までのものが、走査ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略する。
【００２７】
撮像テーブル４は、図示しない撮像対象を走査ガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。撮像対象とＸ線照射空間との関係については後にあらためて説明する。
【００２８】
操作コンソール６は、中央処理装置６０を有している。中央処理装置６０は、例えばコンピュータ等によって構成される。中央処理装置６０には、制御インタフェース（interface）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、走査ガントリ２と撮像テーブル４が接続されている。中央処理装置６０は制御インタフェース６２を通じて走査ガントリ２および撮像テーブル４を制御する。
【００２９】
走査ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、コリメータコントローラ３０および回転コントローラ３６が制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接締については図示を省略する。
【００３０】
中央処理装置６０には、また、データ収集バッファ６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、走査ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータがデータ収集バッファ６４に入力される。データ収集バッファ６４は入カデータを一時的に記憶する。
【００３１】
中央処理装置６０は、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビューのプロジェクションについてそれぞれデータ補正を行い、補正後のプロジェクションデータを用いて画像再構成を行う。中央処理装置６０は、本発明における画像生成手段の実施の形態の一例である。また、本発明における画像再構成手段の実施の形態の一例である。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（filtered backprojection）法等が用いられる。
【００３２】
中央処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像およびプログラム（program）等を記憶する。中央処理装置６０には、また、表示装置６８と操作装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、中央処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。操作装置７０は、操作者によって操作され、各種の指示や情報等を中央処理装置６０に入力する。
【００３３】
図２に、検出器アレイ２４の模式的構成を示す。
検出器アレイ２４は、多数のＸ線検出素子２４（ｉ）を配列した、多チャンネルのＸ線検出器となっている。多数のＸ線検出素子２４（ｉ）は、全体として、円筒凹面状に湾曲したＸ線入射面を形成する。ｉはチャンネル番号であり例えばｉ＝１〜１０００である。
【００３４】
Ｘ線検出素子２４（ｉ）は、例えばシンチレータ（scintillator）とフォトダイオード（Photo diode）の組み合わせによって構成される。なお、これに限るものではなく、例えばカドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体Ｘ線検出素子、あるいは、キセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型のＸ線検出素子であってもよい。
【００３５】
図３に、Ｘ線照射・検出装置におけるＸ線管２０とコリメータ２２と検出器アレイ２４の相互関係を示す、なお、図３の（ａ）は走査ガントリ２の正面から見た状態を示す図、（ｂ）は側面から見た状態を示す図である。同図に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２により扇状のＸ線ビーム４００となるように成形され、検出器アレイ２４に照射されるようになっている。
【００３６】
図３の（ａ）では、扇状のＸ線ビーム４００の広がりすなわちＸ線ビーム４００の幅を示す。Ｘ線ビーム４００の幅方向は、検出器アレイ２４におけるチャンネルの配列方向に一致する。（ｂ）ではＸ線ビーム４００の厚みを示す。
【００３７】
このようなＸ線ビーム４００の扇面に体軸を交差させて、例えば図４に示すように、撮像テープル４に載置された撮像対象８がＸ線照射空間に搬入される。走査ガントリ２は、内部にＸ線照射・検出装置を包含する筒状の構造になっている
【００３８】
Ｘ線照射空間は、走査ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。Ｘ線ビーム４００によってスライスされた撮像対象８の像が検出器アレイ２４に投影される。検出器アレイ２４によって、撮像対象８を透過したＸ線が検出される。撮像対象８に照射するＸ線ビーム４００の厚みｔｈは、コリメータ２２のアパーチャの開度により調節される。
【００３９】
図５に、プロジェクションデータ補正に関する中央処理装置６０のブロック図を示す。同図における各ブロックの機能は、例えばコンピュータプログラム等により実現される。同図に示す中央処理装置６０は、本発明のプロジェクションデータ補正装置の実施の形態の一例である。本装置の構成によって、本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。本装置の動作によって、本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００４０】
同図に示すように、中央処理装置６０は移動平均ユニット（unit）６０２を有する。移動平均ユニット６０２は、本発明における平均値計算手段の実施の形態の一例である。移動平均ユニット６０２は、例えば図６に示すような撮像対象８のプロジェクションについて、それを構成する個々のプロジェクションデータProj_ij（ｉ：チャンネル番号、ｊ：ビュー番号）につき、チャンネルｉ方向の移動平均値を求める。移動平均に用いるデータは、例えば近傍７チャンネルのデータとする。
【００４１】
プロジェクションデータProj_ijに、乗算器６０４で第１の重み係数ＳＧijを乗算する。乗算器６０４は、本発明における第１の積計算手段の実施の形態の一例である。第１の重み係数ＳＧijは次式で与えられる。
【００４２】
ＳＧij＝１−exp{−Ｃij／α} （１）
ここで、ＣijはプロジェクションデータProj_ijの基をなす透過Ｘ線のカウント数である。αはプロジェクション面積ｓの関数であり、次式で与えられる。
α＝ｆ(ｓ) （２）
【００４３】
αは、具体的には例えば次式で求められる。
α＝Ａ／ｓ （２'）
ここで、Ａは、適当な係数である。
なお、プロジェクション面積ｓと定数αの対応を予めテーブル化しておいてもよい。
【００４４】
図７に、（１）式によるカウント数Ｃijと係数ＳＧijの関係をグラフ（graph）を示す。
カウント数Ｃijが小さい所定の範囲では、Ｃijにほぼ比例する第１の重み係数ＳＧijが得られる。また、αをプロジェクション面積ｓの関数とし、プロジェクション面積に応じてαを変える。これにより、撮像対象の断面積に適応した第１の重み係数ＳＧijを得ることができる。
【００４５】
プロジェクションデータProj_ijの移動平均値には、乗算器６０６で第２の重み係数（１−ＳＧij）を乗算する。乗算器６０６は、本発明における第２の積計算手段の実施の形態の一例である。
加算器６０８は、乗算器６０４，６０６の出力データの和を求める。加算器６０８は、本発明における加算手段の実施の形態の一例である。
【００４６】
図５に示した装置は全体として次式のような計算を行う。
【００４７】
Proj'ij＝ＳＧij・Proj_ij＋（１−ＳＧij）ave7{Proj_ij} （３）
【００４８】
ここで、
【００４９】
ave7{Proj_ij}
【００５０】
はプロジェクションデータProj_ijの近傍７チャンネルのデータの移動平均を表す。
（３）式は次式のように書き直すことができる。
【００５１】
Proj'ij＝ave7{Proj_ij}＋ＳＧij（Proj_ij−ave7{Proj_ij} （４）
【００５２】
図８に、（４）式の計算を行う装置のブロック図を示す。
図５に示した装置と同様の構成要素は同一の符号を付して説明を省略する。
減算器６１２は、プロジェクションデータProj_ijとその移動平均値ave7{Proj_ij}との差を求める。この差に乗算器６１４で第１の重み係数ＳＧijを乗算する。加算器６１６は、乗算器６１４の出力データと移動平均ユニット６０２の出力データすなわち移動平均値ave7{Proj_ij}の和を求める。
【００５３】
（３）式および（４）式は、いずれも、プロジェクションデータを、個々に、近傍のデータを含めた移動平均値との重み付け加算を行うことを示してる。加算結果におけるプロジェクションデータの重みは、プロジェクションデータの基になる透過Ｘ線のカウント数が小さくなるほど小さくなる。
【００５４】
これに対して、移動平均値の重みはそれとは相補的に大きくなる。したがって、カウント数が小さいほど移動平均値の重みが増す。小さいカウント数に基づくプロジェクションデータはＳ／Ｎが悪いが、それについてこのように移動平均値の重みを大きくすることにより、Ｓ／Ｎの低下を補償することができる。
【００５５】
本装置の動作を説明する。
図９に、本装置の動作のフロー図を示す。
ステップ９１２では、操作者が操作装置７０を通じてスキャン計画を入力する。スキャン計画には、Ｘ線照射条件、スライス厚、スライス位置等が含まれる。以下、本装置は、入力されたスキャン計画に従い、操作者の操作および中央処理装置６０による制御の下で動作する。
【００５６】
ステップ９１４では、スキャン位置決めを行う。すなわち、操作者が操作装置７０を操作して撮像テーブル４を移動させ、撮像対象８の撮像部位の中心をＸ線照射・検出装置の回転の中心（アイソセンタ：isocenter）に一致させる。
【００５７】
ステップ９１６では、スキャンを行う。すなわち、Ｘ線照射・検出装置を撮像対象８の周囲で回転させて、１回転当たり例えば１０００ビューのプロジェクションをデータ収集バッファ６４に収集する。
【００５８】
ステップ９１７では、撮像対象サイズが小さい場合は強い補正を加え、撮像対象サイズ大きい場合は弱い補正を加えるように、撮像対象サイズに応じて補正の強弱を決定する。具体的には、スキャン開始ビューのプロジェクション面積ｓ（またはスカウトスキャンのデータ）から（２）式または（２'）式により定数αを算出するか、又は、プロジェクション面積ｓと定数αを対応付けたテーブルから定数αを求める。プロジェクション面積ｓが小さいと、定数αが大きくなり、強い補正となる。逆に、プロジェクション面積ｓが大きいと、定数αが小さくなり、弱い補正となる。
【００５９】
ステップ９１８およびステップ９２０では、スキャン後あるいはスキャンに並行して、データ補正および画像再構成をそれぞれ行う。
【００６０】
図１０に、ステップ９１８におけるデータ補正の詳細なフロー図を示す。
ステップ９３２でスキャンデータについてオフセット（offset）補正を行う。オフセット補正は、透過Ｘ線のカウント数に付加されたオフセットを補正する処理である。
【００６１】
次に、ステップ９３４でリファレンス補正を行う。リファレンス補正は、透過Ｘ線のカウント数をリファレンスチャンネルで測定したＸ線のカウント数で除算しＸ線強度禰正を行う処理である。
【００６２】
次に、ステップ９３６で第１の重み係数ＳＧijを算出する。第１の重み係数ＳＧijは、オフセット補正およびリファレンス補正済みのカウント数Ｃijを用いて（１）式により算出し、記億装置６６に保存する。
【００６３】
次に、ステップ９３８でカウント数Ｃijを−ｌｏｇ化する。
次に、ステップ９４０で感度補正する。
次に、ステッブ９４２でビームハードニング（beam hardening）補正して、プロジェクションデータProj_ijを得る。
【００６４】
ステップ９４４で、前記プロジェクションデータProj_ijにつき、前述の（３）式または（４）式によるプロジェクションデータ補正を行う。補正計算のための第１の重み係数ＳＧijは、記憶装置６６から読み出して用いる。
【００６５】
図９に戻り、ステップ９２０での画像再構成は、このような補正済みのデータからなる複数ビューのプロジェクション用いて、例えばフィルタード・バックプロジェクション法等により行われる。
【００６６】
ステップ９２２では、再構成した断層像を表示装置６８に表示する。表示画像は、ストリークアーチファクト等を含まない品質の良い断層像となる。すなわち、図１０のステッブ９４４におけるプロジェクションデータ補正により、カウント数が低い部分のＳ／Ｎ低下が補償されているので、例えば両腕を体側につけた状態で胸部あるいは腹部を撮像した場合等でも、方向性のあるノイズパターンが発生せず、再構成画像にはストリークアーチファクト等の偽像が含まれない。
【００６７】
以上、放射線としてＸ線を用いた例で説明したが、放射線はＸ線に限るものではなく、例えばγ線等の他の種類の放射線であっても良い。ただし、現時点では、Ｘ線がその発生、検出および制御等に関し実用的な手段が最も充実している点で好ましい。
【００６８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、透過放射線のカウント数が低い方向での偽像発生を防止するプロジェクションデータ補正方法および装置、並びに、そのようなプロジェクションデータ補正装置を備えた放射線断層撮像装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】図１に示した装置における検出器アレイの模式図である。
【図３】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である・
【図４】図１に示した装置におけるＸ線照射・検出装置の模式図である。
【図５】プロジェクションデータ補正機能に関する中央処理装置のブロック図である。
【図６】撮像対象のプロジェクションの概念図である。
【図７】透過Ｘ線のカウント数と第１の重み係数の関係を示すグラフである。
【図８】プロジェクションデータ補正機能に関する中央処理装置のブロック図である。
【図９】図１に示した装置の動作のフロー図である。
【図１０】図１に示した装置の動作のフロー図である。
【符号の説明】
２ 走査ガントリ
４ 撮像テーブル
６ 走査コンソール
８ 撮像対象
２０ Ｘ線管
２２ コリメータ
２４ 検出器アレイ
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ
３０ コリメータコントローラ
３４ 回転部
３６ 回転コントローラ
６０ 中央処理装置
６２ 制御インタフェース
６４ データ収集バッファ
６６ 記憶装置
６８ 表示装置
７０ 操作装置
６０２ 移動平均ユニット
６０４，６０６，６１４ 乗算器
６１２ 減算器
６０８，６１６ 加算器
Claims (10)
- 透過放射線による撮像対象のプロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求め、
前記データの基になった透過放射線のカウント数に対応する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求め、
前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求め、
前記第１の積および第２の積を加算するプロジェクションデータ補正方法であって、
前記第１の重み係数ＳＧijは、
ＳＧij＝１−ｅｘｐ｛−Ｃij／α｝
ここで、iはチャンネル番号、jはビュー番号、Ｃijは前記透過放射線のカウント数、αはプロジェクション面積が小さいとその値が大きくなり、プロジェクション面積が大きいとその値が小さくなる、プロジェクション面積の関数を示す。
で表される、ことを特徴とするプロジェクションデータ補正方法。 - 請求項１に記載のプロジェクションデータ補正方法において、
前記αは、
α＝Ａ／ｓ
ここで、Ａは所定の係数、ｓはプロジェクション面積を示す。
で表される、ことを特徴とするプロジェクションデータ補正方法。 - 請求項１又は請求項２に記載のプロジェクションデータ補正方法において、
前記プロジェクション面積は、スキャン開始ビューのプロジェクション面積又はスカウトスキャンのプロジェクション面積を用いることを特徴とするプロジェクションデータ補正方法。 - 透過放射線による撮像対象のプロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求める平均値計算手段と、
前記データの基になった透過放射線のカウント数に対応する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求める第１の積計算手段と、
前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求める第２の積計算手段と、
前記第１の積および第２の積を加算する加算手段とを具備するプロジェクションデータ補正装置であって、
前記第１の重み係数ＳＧijは、
ＳＧij＝１−ｅｘｐ｛−Ｃij／α｝
ここで、iはチャンネル番号、jはビュー番号、Ｃijは前記透過放射線のカウント数、αはプロジェクション面積が小さいとその値が大きくなり、プロジェクション面積が大きいとその値が小さくなる、プロジェクション面積の関数を示す。
で表される、ことを特徴とするプロジェクションデータ補正装置。 - 請求項４に記載のプロジェクションデータ補正装置において、
前記αは、
α＝Ａ／ｓ
ここで、Ａは所定の係数、ｓはプロジェクション面積を示す。
で表される、ことを特徴とするプロジェクションデータ補正装置。 - 請求項４又は請求項５に記載のプロジェクションデータ補正装置において、
前記プロジェクション面積は、スキャン開始ビューのプロジェクション面積又はスカウトスキャンのプロジェクション面積を用いることを特徴とするプロジェクションデータ補正装置。 - 撮像対象に複数のビュー方向でそれぞれ放射線を照射して透過放射線を検出する放射線照射・検出手段と、前記放射線照射・検出手段が検出した信号に基づくプロジェクションを用いて画像を生成する画像生成手段とを有する放射線断層撮影装置であって、
前記画像生成手段は、
前記プロジェクションを構成する個々のデータにつきその近傍のデータとの平均値をそれぞれ求める平均値計算手段と、
前記データの基になった透過放射線のカウント数に対応する第１の重み係数を前記データに掛けて第１の積を求める第１の積計算手段と、
前記第１の重み係数の１に関する補数となる第２の重み係数を前記平均値に掛けて第２の積を求める第２の積計算手段と、
前記第１の積および第２の積を加算する加算手段と、
前記加算して得られるデータで構成されるプロジェクションを用いて画像を再構成する画像再構成手段とを具備しており、
前記第１の重み係数ＳＧijは、
ＳＧij＝１−ｅｘｐ｛−Ｃij／α｝
ここで、iはチャンネル番号、jはビュー番号、Ｃijは前記透過放射線のカウント数、αはプロジェクション面積が小さいとその値が大きくなり、プロジェクション面積が大きいとその値が小さくなる、プロジェクション面積の関数を示す。
で表される、ことを特徴とする放射線断層撮像装置。 - 請求項７に記載の放射線断層撮像装置において、
前記αは、
α＝Ａ／ｓ
ここで、Ａは所定の係数、ｓはプロジェクション面積を示す。
で表される、ことを特徴とする放射線断層撮像装置。 - 請求項７又は請求項８に記載の放射線断層撮像装置において、
前記プロジェクション面積は、スキャン開始ビューのプロジェクション面積又はスカウトスキャンのプロジェクション面積を用いることを特徴とする放射線断層撮像装置。 - 請求項７から請求項９までのいずれかに記載の放射線断層撮像装置において、
前記放射線としてＸ線を用いることを特徴とする放射線断層撮像装置。
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