JPH08117220A

JPH08117220A - Ｘ線透視撮影方法およびｘ線装置

Info

Publication number: JPH08117220A
Application number: JP7098263A
Authority: JP
Inventors: Rika Baba; 理香馬場; Hironori Ueki; 広則植木; Takeshi Ueda; 健植田; Keiji Umetani; 啓二梅谷; Kensuke Sekihara; 謙介関原
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1995-04-24
Publication date: 1996-05-14
Anticipated expiration: 2018-02-17
Also published as: JP3378401B2; US5598453A

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｘ線透視画像もしくはＸ線撮影画像またはＸ
線ＣＴ画像の視野を拡大する。【構成】複数方向から被検体１４のＸ線透視像もしく
はＸ線撮影像またはＸ線ＣＴ計測値を得るＸ線透視・撮
影方法及びＸ線装置において、Ｘ線管２とＸ線画像Ｘ線
検出器を同一回転中心の円軌道上を移動させると同時
に、被検体１４を該円軌道面に平行に移動させながら被
検体１４のＸ線透視像もしくはＸ線撮影像またはＸ線Ｃ
Ｔ計測値を得るものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｘ線透視・撮影方法お
よびＸ線装置に関し、特に、Ｘ線ＣＴ（Ｃomputed Ｔom
ography）スキャン方法およびＸ線ＣＴ装置における人
体の胸部等の大視野を３次元的に計測するために好適な
技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｘ線透視・撮影像を複数方向から
計測し立体的な動画像を観察または記録する方法とし
て、回転ＤＡ（Ｄigital Ａngiography）あるいは回転
ＤＳＡ（Ｄigital Ｓubtraction Ａngiography）の方法
が東芝メディカルレビュー誌４５号（１９９２年）７頁
に記載されている。これは、Ｃアーム上の一端にＸ線管
と対向にＸ線イメージインテンシファイアが取付けられ
ており、Ｃアームを回転させながら連続画像等をモニタ
に写し出すことにより立体感のある動画像を観察した
り、種々の方向からのＤＳＡ画像を得るものである。

【０００３】また、より完全なＸ線立体像を得る方法と
しては、Ｘ線ＣＴ装置によって得られた断層像を画像処
理によってつなぎ合わせる方法が一般的であった。しか
し、Ｘ線ＣＴでは撮影時間が長くなるという問題があ
る。

【０００４】撮影時間短縮のためには、Ｘ線検出器とし
て２次元Ｘ線検出器を用い、Ｘ線源から円錐（コーン）
状に放射されるＸ線による被検体の２次元透過像を用い
て、被検体のＸ線３次元像の再構成を行うコーンビーム
ＣＴ装置が有利である。

【０００５】メディカルイメージングテクノロジー誌、
第１０巻（１９９２年）第１１３〜１１８頁には、２次
元Ｘ線検出器としてＸ線イメージインテンシファイアと
テレビカメラを用いたコーンビームＣＴ装置が示されて
いる。

【０００６】また、ラジオロジー誌，１８５（Ｐ）巻
（１９９２年）２７１頁、(RADIOLOGY, Vol.185(P)(199
2), p.271)には、２次元Ｘ線検出器として、大型蛍光板
とテレビカメラを用いた大視野コーンビームＣＴ装置が
示されている。

【０００７】コーンビームＣＴ装置における３次元画像
再構成の代表的なアルゴリズムとしては、フェルドカン
プの方法（Practical Cone-Beam Algorithm; L.A.Feldk
amp,et al.; J. Optical Society of America, A/Vol.
1(6),（1984), pp.612-619)がある。

【０００８】また、ＩＥＥＥトランザクションズオ
ンメディカルイメージング、１２巻（１９９３
年）、第１３号、４８６−４９６頁(A General Cone-Be
am Reconstruction Algorithm; Ge Wang, et al.; IEEE
Transactions on Medical Imaging, Vol.12, No.13,(1
993), pp.486-496)にはＸ線源とＸ線検出器とからなる
撮影系を被検体の周りに回転すると同時に、被検体を回
転面と垂直な方向に移動することで、被検体の回転軸方
向に対する視野を拡大する方法及びその再構成アルゴリ
ズムが示されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の回転ＤＡあるい
は回転ＤＳＡ装置では、計測視野はＸ線イメージインテ
ンシファイアの視野サイズにより制限される。

【００１０】また、前記メディカルイメージングテクノ
ロジー誌記載の装置では、大視野かつ高解像度のＸ線イ
メージインテンシファイアを得ることが技術的に困難で
あることから、大視野高画質の立体画像を得ることは困
難である。従って、胸部等の大視野を必要とする対象を
高画質で得る場合にはその一部を撮影するに留まってい
る。

【００１１】また、前記ラジオロジー誌に記載された装
置では、高感度かつ高解像度の蛍光板を得ることが技術
的に困難であることから、大視野高画質の立体画像を得
ることは困難である。

【００１２】これまで、通常の１次元Ｘ線検出器配列を
用いるＸ線ＣＴ装置においても、２次元Ｘ線検出器を用
いるコーンビームＣＴ装置においても、各横断断層面の
視野は円形である。検出器のサイズによる視野の制限に
対し、横断断層面の視野を拡大する技術は提案されてい
ない。したがって、検診等に適用した場合、患部が視野
に入らない場合が生じるという問題があった。

【００１３】本発明の目的は、Ｘ線透視画像もしくはＸ
線撮影画像またはＸ線ＣＴ画像の視野を拡大することが
可能な技術を提供することにある。

【００１４】本発明の他の目的は、高画質の立体画像の
横断断層面の視野を拡大することが可能な技術を提供す
ることにある。

【００１５】本発明の他の目的は、高画質の立体画像を
高速に得ることが可能な技術を提供することにある。

【００１６】本発明の他の目的は、肺癌等の診断能を向
上させることが可能なＸ線ＣＴ装置を提供することにあ
る。

【００１７】本発明の前記ならびにその他の目的および
新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面によって
明らかになるであろう。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。

【００１９】手段１．Ｘ線源とこれと対向するＸ線検出
器を同一回転中心の円軌道上を回転移動させると同時
に、被検体（人体を除く）を前記円軌道面に平行に移動
させながら透視または撮影を行うＸ線透視・撮影方法も
しくはＣＴスキャン方法である。

【００２０】手段２．手段１のＸ線透視・撮影方法もし
くはＣＴスキャン方法において、被検体の移動が、前記
Ｘ線源とＸ線検出器の回転面に平行な直線上を往復する
往復移動であって、その周期が前記Ｘ線源とＸ線検出器
の回転移動の周期と一致している方法である。

【００２１】手段３．被検体の移動が、前記Ｘ線源とＸ
線検出器の回転面に平行な直線上を往復移動する移動
と、前記Ｘ線源とＸ線検出器の回転面に垂直に移動する
移動とを組合せた複合移動である方法である。

【００２２】手段４．Ｘ線源とこれと対向するＸ線検出
器から構成される撮影系を同一回転中心の円軌道上を回
転移動させると同時に、被検体（人体を除く）を前記円
軌道面に平行に移動させながら透視または撮影もしくは
ＣＴスキャンを行うＸ線装置である。

【００２３】手段５．Ｘ線源とこれと対向するＸ線検出
器から構成される撮影系を同一回転中心の円軌道上を回
転移動させると同時に、被検体（人体を除く）を前記円
軌道面に平行および垂直に移動させながら透視または撮
影を行うＸ線装置である。

【００２４】手段６．被検体のＸ線透視・撮影部位もし
くはＸ線ＣＴ計測部位を限定する寝台天板を有し、Ｘ線
源とこれと対向するＸ線検出器のあらかじめ定めた位置
における前記Ｘ線源とＸ線検出器の中心を結ぶ中心線上
に寝台天板の中心位置を設定し、前記Ｘ線源とＸ線検出
器を同一回転中心の円軌道上を移動させて複数方向から
被検体のＸ線透視像もしくはＸ線撮影像またはＸ線ＣＴ
計測値を得るＸ線装置であって、前記寝台天板を前記円
軌道面に平行な直線上を往復移動させる手段と、該寝台
天板の往復移動の周期と前記Ｘ線源およびＸ線検出器の
回転移動の周期とを一致させる手段とを備えたものであ
る。

【００２５】手段７．手段６のＸ線装置において、Ｘ線
源が回転中心に対して互いに点対称の位置にあるとき被
検体のＸ線透視・撮影部位もしくはＸ線ＣＴ計測部位を
決定する寝台天板の位置が往復移動の中点に対して互い
に点対称の位置にあり、かつ、Ｘ線源が回転中心を通り
回転面に平行で、かつ、寝台天板の往復移動方向に垂直
な直線に対して互いに線対称の位置にあるとき寝台天板
が往復運動の中点に対して互いに点対称の位置にあるよ
うに制御する制御手段を備えたものである。

【００２６】手段８．手段６あるいは７のＸ線装置にお
いて、Ｘ線源とＸ線検出器の対が水平位置を起点として
円軌道上を１回転すると同時に寝台天板が往復移動の中
心位置を起点として水平方向に往復移動し、前記回転お
よび往復移動中におけるＸ線透視もしくはＸ線撮影また
はＸ線ＣＴ計測を行うとともに、前記Ｘ線透視もしくは
Ｘ線撮影またはＸ線ＣＴ計測の終了後にＸ線源とＸ線検
出器の対が同一軌道上を逆方向に１回転反転すると同時
に寝台天板は前記往復移動と同一の移動を再度行い、前
記反転および往復移動中におけるＸ線透視もしくはＸ線
撮影またはＸ線ＣＴ計測を行うように制御する制御手段
を備えたものである。

【００２７】手段９．手段６ないし８のうちいずれかの
手段のＸ線装置において、Ｘ線検出器が２次元検出器で
あり、Ｘ線源から発するＸ線ビームを円錐ビームとして
利用するものである。

【００２８】手段１０．手段９のＸ線装置において、撮
影系の回転軸に平行であり、かつ被検体に対して固定さ
れた一本の仮想的回転軸が表示画面上で常に固定された
状態で被検体のＸ線透視像およびＸ線撮影像を表示する
ものであり、検者が画像を見やすくするための画像表示
方法を実現するものである。

【００２９】手段１１．手段４ないし１０のうちいずれ
かの手段のＸ線装置において、撮影系の回転面上におい
て検出された被検体の透過データに対して、撮影系に固
定された座標上でフィルタリング処理を行い、かつフィ
ルタリング処理後のデータをＸ線ＣＴ像を構成する任意
の再構成点に対して逆投影をすることで、被検体のＸ線
ＣＴ像の再構成を行うものであり、上記撮影方式におい
て、再構成を簡単に行うための、本撮影方式に特有の座
標系を実現するものである。

【００３０】手段１２．手段４ないし１１のうちいずれ
かの手段のＸ線装置において、撮影系の回転面上以外の
検出面位置において検出された被検体の透過データに対
して、検出面上に存在しかつ前記検出面位置を通りかつ
回転面に平行な直線と、Ｘ線の発生点とを同時に含む平
面上で前記撮影系に固定された座標を用いてフィルタリ
ング処理を行い、かつフィルタリング処理後のデータを
Ｘ線ＣＴ像を構成する任意の再構成点に対して逆投影す
ることで被検体のＸ線ＣＴ像の画像再構成を行うもので
あり、前記（１１）に記載のＸ線ＣＴ装置で実現された
座標系の、３次元空間全体への拡張を実現するものであ
る。

【００３１】手段１３．手段１１ないし１２のうちいず
れかの手段のＸ線装置において、撮影系を被検体の周り
に複数回回転し、収集されたすべての被検体の透過デー
タに対してフィルタリング処理を行い、フィルタリング
処理後のデータをＸ線ＣＴ像を構成する任意の再構成点
に対して逆投影する時に、逆投影すべきデータの検出位
置が前記の複数回回転におけるある回転のある回転角度
においてＸ線検出器の視野内に存在せず欠落する場合は
その逆投影を行わず、前記の逆投影を行わないデータを
他の回転における前記回転角のデータで代用して逆投影
を行うものであり、撮影系の１回の回転では収集しきれ
ない被検体のＸ線透過データを複数回の回転で補い、こ
うして収集された全ての透過データを並び換えることな
く再構成を行うための、本撮影方式に特有の再構成方法
を実現するものである。

【００３２】手段１４．手段１３のＸ線装置において、
逆投影すべきデータが前記の複数回の回転におけるある
回転角度に対して重複して存在する場合、重複するデー
タを平均した後に逆投影を行うものであり、前記の撮影
方式により収集された投影データを全て有効に用いて、
Ｓ／Ｎの高い被検体のＸ線３次元像を得るための再構成
方法を実現するものである。

【００３３】手段１５．手段１３あるいは１４のＸ線装
置において、被検体のＸ線像の再構成の途中において、
再構成の途中結果を順次画像表示するものであり、再構
成の途中においても、Ｘ線ＣＴ像の概観を得るための表
示方法を実現するものである。

【００３４】

【作用】手段１ないし８によれば、複数方向から被検体
のＸ線透視像もしくはＸ線撮影像またはＸ線ＣＴ計測値
を得るＸ線透視・撮影方法およびＸ線装置において、Ｘ
線源とＸ線検出器を同一回転中心の円軌道上を移動させ
ると同時に、被検体を前記円軌道面に平行移動させなが
らＸ線透視もしくはＸ線撮影またはＸ線ＣＴ計測を行う
ので、Ｘ線源の回転面に平行な方向にＸ線検出器の視野
よりも広い領域のＸ線像を得ることができる。

【００３５】これにより、Ｘ線透視像もしくはＸ線撮影
像またはＸ線ＣＴ画像の横断断層面の視野を拡大するこ
とができ、肺癌等の診断能を向上させることができる。

【００３６】また、Ｘ線源とＸ線検出器を同一回転中心
の円軌道上を移動させると同時に、被検体を前記円軌道
面に平行移動させながらＸ線透視もしくはＸ線撮影また
はＸ線ＣＴ計測を行うので、高画質の立体画像の横断断
層面を高速に得ることができる。

【００３７】特にＸ線ＣＴ計測において、Ｘ線源とＸ線
透過像検出器とから構成される撮影系を被検体の周りに
複数回回転すると同時に、撮影系の回転中心と被検体と
の相対的な位置関係を回転面と平行な方向に変動し、か
つ各々の回転において前記の変動方法を互いに異とする
ことにより、再構成に必要な全てのデータのうち、Ｘ線
検出器の視野が被検体に対して小さいために１回の回転
では収集しきれないデータを、複数回の回転ですべて収
集することができる。

【００３８】いま、再構成を行う領域を撮影系の回転面
内のみに限定して、被検体のＸ線２次元断層像を得る場
合、コーンビームＣＴにおける再構成は通常のＸ線ＣＴ
装置における再構成と等価になる。

【００３９】通常のＸ線ＣＴ装置においては、被検体に
対して撮影系の回転中心は常に固定されており、再構成
の計算にはこの回転中心を原点として、撮影系に固定さ
れた座標系が用いられる。ここではこの座標系を固定中
心座標系と名付ける。固定中心座標系を用いた再構成
は、投影データに対するフィルタリング処理の過程と、
フィルタリング処理後の投影データの逆投影の過程とい
う二つの過程から構成されており、撮影系の座標と再構
成に用いる座標系が等しいため、計算が簡単に行えると
いう利点がある。

【００４０】また通常のコーンビームＣＴ装置において
は、被検体のＸ線３次元像を構成する全ての再構成点の
うち、回転面内に含まれるものについては前記の固定中
心座標系を直接用いることにより、また回転面内に含ま
れないものについては、Ｘ線の発生点と再構成点とを含
む平面で、かつＸ線検出器の検出面との交線が回転面と
平行になる平面を、近似的に回転面とみなして固定中心
座標系を用いることにより、固定中心座標系を３次元空
間全体に拡張して再構成を行う。

【００４１】これに対して、本撮影方式においては、撮
影系の回転中心が被検体に対して常に移動する。ここで
はこのときの撮影系の座標を移動中心座標系と名付け
る。移動中心座標系上で収集される投影データに、前記
の固定中心座標系上で定義される再構成方法を適用して
再構成を行うためには、再構成に入る前に以下の処理を
行う必要がある。

【００４２】（処理１）投影データを全て固定中心座標
系の投影データに変換する。（処理２）投影データを、Ｘ線検出器の視野拡大のため
に並び換える。

【００４３】ここで処理１は移動中心座標系上で得られ
る投影データを、固定中心座標系の投影データに変換す
る処理である。また処理２について、上記Ｘ線ＣＴ撮影
方式においては、再構成に必要な全ての投影データを、
撮影系の複数回の回転により収集する。従って、このと
き投影データは各回転毎に固定座標系に対してばらばら
に収集されるので、これらを並び換えるために処理２が
必要となる。しかしながら、これらの処理を行うには以
下のような問題がある。

【００４４】（問題１）処理１を行う手間がかかるこ
と。（問題２）処理２を行う手間がかかること。（問題３）３次元空間全体において、処理２の並び換え
ができないこと。（問題４）投影データが全て収集されるまで処理２が行
えないこと。

【００４５】問題１および問題２について、処理１と処
理２は同時に行うことが可能であるが、収集される全て
の投影データについてこのような処理を行うことは、非
常に手間のかかる作業であり、計算時間ががかる。また
処理装置も複雑なものとなる。

【００４６】問題３について、２次元のＸ線検出器を用
いて被検体のＸ線３次元像の再構成を行うコーンビーム
ＣＴ装置においては、Ｘ線源から円錐状に放射されるＸ
線による被検体の投影データを用いて再構成を行うた
め、投影データを空間的に同一な平面内で並び換えるこ
とができない。これはコーンビームＣＴに特有の問題で
あり、従来の固定中心座標系による再構成方法が本撮影
方式には適用できないこと、従って従来の再構成法では
再構成が不可能であることを意味する。

【００４７】問題４について、処理２は投影データが全
て収集されるまで行うことができない。従って、再構成
も同様である。このため、データの収集途中において
も、同時に再構成の演算を行うことができず、撮影から
再構成像の表示までの一連の作業に、時間がかかる。

【００４８】そこで本発明においては、本発明における
撮影方式に特有の新しい座標系、および新しい演算方法
を用いることで、上記の全ての問題を解決する。

【００４９】手段１１は、上記の撮影方式において撮影
系に固定した移動中心座標系を用いて再構成を行う機能
を有し、上記の処理１を行うことなく再構成を行うため
の、本撮影方式に特有の座標系を実現するものである。
従って上記の問題１が解決される。またこのとき、再構
成の過程は固定中心座標系を用いた場合と同様、投影デ
ータに対するフィルタリング処理の過程およびフィルタ
リング処理後の投影データの逆投影の過程から構成され
る。

【００５０】手段１２は、手段１１に記載の移動中心座
標系を３次元空間全体に拡張する機能を有し、上記撮影
方式で収集した投影データを用いて、被検体のＸ線３次
元ＣＴ像を得るための座標系を実現するものである。

【００５１】手段１３は、手段１１および手段１２に記
載の装置において、撮影系を複数回回転する機能と、各
々の回転において不足するデータを別の回転で得られる
データで補う機能とを有し、上記撮影方式により拡大さ
れるＸ線検出器の視野に対して、投影データを並び換え
ることなく再構成を行うための、本撮影方式に特有の演
算方法を実現するものである。これは上記の処理２を行
うことなく再構成を行うための演算方法であり、従って
上記の問題２および問題３が解決される。

【００５２】手段１６は、フィルタリング処理後の全て
の投影データのうち、Ｘ線検出器の視野の境界付近に存
在するものを捨て去る機能を有し、視野の境界付近にお
いて視野が途切れることが原因で生じる投影データ補正
用フィルタの影響を取り除き、より正確なＸ線ＣＴ像を
得るための再構成方法を実現するものである。Ｘ線検出
器の視野が僅かに小さくなるものの、簡単に処理が行え
るという利点がある。

【００５３】手段１７は、Ｘ線検出器の視野内で得られ
るフィルタリング処理前の投影データから、Ｘ線検出器
の視野外の投影データを外挿により求める機能を有し、
視野の境界付近において視野が途切れることが原因で生
じる投影データ補正用フィルタの影響を減少し、上記手
段１６のように視野の境界付近のデータを捨て去ること
なく、すなわちＸ線検出器の視野を小さくすることな
く、被写体のＸ線ＣＴ像をより広い範囲で得ることがで
きる。

【００５４】手段１４は、複数の回転における投影デー
タのうち、逆投影を行う際に重複しているものについて
は投影データの平均を行う機能を有し、被検体の投影デ
ータを最大限利用して、Ｓ／Ｎの高いＸ線ＣＴ像を得る
ための再構成方法を実現できる。

【００５５】手段１８は、複数の回転における投影デー
タのうち、逆投影を行う際に重複しているものについて
は投影データの選択を行う機能を有するもので、これに
より被検体の投影データのうち、再構成に適した投影デ
ータのみを用いた再構成方法を実現できる。

【００５６】手段１９は、手段１８における投影データ
の選択において、Ｘ線ＣＴ像の再構成点から最も離れた
位置から発生したＸ線による投影データを選択する機能
を有するもので、これにより再構成領域を近似的に３次
元空間全体に拡張する際に、最も精度のよい近似を用い
て拡張を行うことができる。

【００５７】手段２０は、本発明のＸ線装置において被
検体の投影データを収集する処理と併行して、順次再構
成を行う機能を有するもので、これにより被検体の撮影
からＸ線ＣＴ像の表示までの一連の作業を並列して、高
速に行うことができる。

【００５８】手段１５は、本発明のＸ線装置において順
次再構成されていく被検体のＸ線ＣＴ像を、再構成の途
中においても順次表示する機能を有するもので、これに
より再構成像の評価に緊急を要する場合においても、再
構成が完全に終了するのを待つことなく、再構成の途中
結果像によって評価を行うことができるようになる。

【００５９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。

【００６０】（実施例１）図１および図２は、本発明の
一実施例に係るコーンビームＸ線ＣＴ装置の概略図およ
び正面模式図である。本実施例１に係るＸ線撮影装置
は、撮影制御手段１、Ｘ線管２、Ｘ線グリッド３、Ｘ線
イメージインテンシファイア４、光学レンズ系５、テレ
ビカメラ６、画像収集・処理手段７、回転板８、寝台天
板９、回転板駆動手段１０、天板駆動手段１１、回転板
角度計測手段１２、天板位置計測手段１３、画像表示手
段２１等により構成される。なお、前記各装置および機
構は公知のものを用いる。

【００６１】Ｘ線検出器はＸ線イメージインテンシファ
イア４、光学レンズ系５およびテレビカメラ６からな
る。また、撮影系は前記Ｘ線検出器およびＸ線管２、回
転板８からなる。被検体１４は寝台天板９上に位置し、
撮影***は仰臥位を標準とする。そして、被検体１４の
撮りたい部位の中心を前記撮影系の回転中心付近に設定
する。

【００６２】図２において、Ｘ線管２の回転半径Ｄは７
２０ｍｍ、Ｘ線管２とＸ線検出器との距離は１１００ｍ
ｍ、Ｘ線検出器のＸ線入力面の直径は３８０ｍｍであ
る。

【００６３】Ｘ線管２がＸ線検出器を見込む角度２αは
１９．６°である。Ｘ線管２およびＸ線検出器の回転周
期の代表例は５秒である。前記のテレビカメラ６は、撮
影素子として高解像度撮像管を使用している。

【００６４】次に、前記各部の概要を説明する。

【００６５】撮影制御手段１は、Ｘ線検出器とＸ線管２
の対が固定された回転板８を回転させる移動シーケン
ス、および寝台天板９を移動させる移動シーケンスを規
定する。また、Ｘ線管２のＸ線発生とＸ線検出器の撮影
動作を制御する撮影シーケンスを規定する。回転板角度
計測手段１２は回転角度データを出力する。寝台天板９
は被検体１４の透視撮影部位を設定する。寝台天板９は
水平に位置し、回転撮影時にはＸ線検出器の回転面に平
行な方向に移動する。天板位置計測手段１３は寝台天板
９の位置データを出力する。

【００６６】次に、本実施例１に係るコーンビームＸ線
ＣＴ装置の動作を説明する。図１および図２において、
Ｘ線管２から発生されたＸ線は被検体１４を透過し、Ｘ
線グリッド３により散乱線が遮蔽され、Ｘ線イメージイ
ンテンシファイア４により可視光像に変換され、光学レ
ンズ系５によってテレビカメラ６に結像される。テレビ
カメラ６は画像をビデオ信号に変換し、画像収集・処理
手段７に入力する。テレビカメラ６のＣＴスキャンにお
ける標準走査モードは毎秒６０フレーム、走査線数５２
５本であるが、毎秒３０フレーム、走査線数１０５０本
による撮影も可能である。また、高精細撮影モードとし
て毎秒７．５フレーム、走査線数２１００本による撮影
も可能である。ＣＴスキャンにおける標準走査モードで
は、１．２５度毎に毎秒６０枚の画像を計測し、４．８
秒間に２８８枚の画像を得る。画像収集・処理手段７は
ビデオ信号をＡ／Ｄ変換し、回転角度データおよび寝台
天板位置データと共に内部のフレームメモリに記憶し、
各投影像に対して画像の幾何学的歪の補正と画像の濃度
レベルのシェーディング補正とを行った後に３次元再構
成を行う。このとき画像の幾何学的歪の補正から３次元
再構成までの一連の作業は、各投影像が得られると同時
に順次行うことも可能であるし、あるいは全ての投影像
が収集された後に行うことも可能である。画像表示手段
２１は、３次元再構成したＸ線３次元像を表示する。こ
のときＸ線３次元像の表示は、再構成を行いながらその
途中結果を順次表示することも可能であるし、再構成が
全て終了した後に表示することも可能である。

【００６７】テレビカメラ６により透視または撮影モー
ドで得られた画像は、そのまままたは前記補正を行った
後に、リアルタイムで画像表示手段２１により表示する
ことが可能である。

【００６８】図３は、実施例１において撮影系および被
検体１４の移動の関係の一例を説明するための正面模式
図である。図３において、被検体１４の往復運動の変位
は、時間に対する正弦波とする。Ｘ線管２とＸ線検出器
の対の回転は反時計回りを＋と表す。

【００６９】以下、前記撮影系の回転運動と被検体１４
の移動との関係について説明する。図３において、起点
（Ａ）では、Ｘ線管２とＸ線検出器の対は水平方向にあ
り、被検体１４の中心はＸ線管２の回転中心に位置す
る。Ｘ線管２とＸ線検出器が反時計回りに回転を始める
と同時に、被検体１４は回転中心に平行な平面内を水平
方向に右向きに移動を開始し、透視または撮影を開始す
る。Ｘ線管２とＸ線検出器が起点から＋９０度回転した
時点（Ｂ）で被検体１４の移動方向を反転し、左向きと
する。

【００７０】Ｘ線管２とＸ線検出器が起点から＋１８０
度回転した時点（Ｃ）で被検体１４は回転中心位置に戻
る。Ｘ線管２とＸ線検出器が起点より＋２７０度回転し
た時点（Ｄ）で被検体１４の移動方向を反転し、右向き
とする。Ｘ線管２とＸ線検出器が起点より＋３６０度回
転した時点（Ｅ）、即ち、起点（Ａ）に戻った時点で、
Ｘ線管２とＸ線検出器の回転方向を反転し、時計回りと
する。

【００７１】Ｘ線管２とＸ線検出器が時計回りに回転を
始めると同時に、被検体１４は回転中心に平行な平面内
を水平方向右向きに移動を開始する。Ｘ線管２とＸ線検
出器が起点（Ａ）から−９０度回転した時点（Ｆ）で被
検体１４の移動方向を反転し、左向きとする。

【００７２】Ｘ線管２とＸ線検出器が起点（Ａ）から−
１８０度回転した時点（Ｇ）で被検体１４は回転中心位
置に戻る。Ｘ線管２とＸ線検出器が起点（Ａ）より−２
７０度回転した時点（Ｈ）で被検体１４の移動方向を反
転し、右向きとする。Ｘ線管２とＸ線検出器が起点
（Ａ）より−３６０度回転した時点（Ｉ）、即ち、起点
（Ａ）にもどった時点でＸ線管２とＸ線検出器の回転お
よび被検体１４の移動を停止し、透視または撮影を終了
する。

【００７３】図４は、本発明における透視・撮影および
ＣＴスキャンの手順を示したブロック図である。図４は
全体の流れを示す概要図であり、別に３次元画像再構成
については図１４において詳細に説明する。

【００７４】図４において、最初に撮影条件を設定する
（３０１）。撮影条件はＸ線照射を行う際の寝台天板９
の位置および撮影系の位置を決定するものである。撮影
条件は、ｉ番目の撮影条件としてｉ−１番目の撮影位置
との差である寝台天板９の水平移動距離ｘiおよび撮影
系の回転角度Φiで与えられる。撮影条件はテーブルと
して保持されており、撮影が進むに従って次々と読み出
され、次のＸ線照射までに１回分の移動および回転が実
行される。移動および回転を実行するシーケンスは撮影
制御手段１により制御される。

【００７５】撮影が開始されると、まず寝台天板９およ
び撮影系が移動を開始する。撮影開始位置から寝台天板
９の位置がｘ1水平移動すると同時に撮影系がΦ1回転
し、寝台天板９および撮影系の位置が１回目の撮影位置
に設定された（３０２）時点でＸ線照射が行われ（３０
３）、データ収集が行われる（３０４）。透視・撮影系
（Ａ）の場合は、収集されたデータを画像表示手段２１
に表示しながら（３０５）、次の撮影のための移動を行
う。ＣＴ系（Ｂ）の場合は、収集されたデータを３次元
画像再構成に用いる（３０６）と同時に画像表示手段２
１に表示しながら（３０７）、次の撮影のための移動を
行う。１回目の撮影位置から寝台天板９の位置がｘ2水
平移動すると同時に撮影系がΦ2回転し、寝台天板９お
よび撮影系の位置が２回目の撮影位置に設定された（３
０２）時点で２回目のＸ線照射が行われ（３０３）、デ
ータ収集が行われる（３０４）。この手順を、撮影終了
まで順次繰り返す。

【００７６】以下、寝台天板９に対して水平右方向、お
よび垂直上方を表す座標系として（ｐ，ｑ）座標系と
（Ｘ，Ｙ）座標系を定義する。ただし、（ｐ，ｑ）座標
系は撮影系の回転中心を常に原点とした、即ち、撮影系
の回転中心に対して常に固定された座標系とする。ま
た、（Ｘ，Ｙ）座標系は被検体の中心を原点として、被
検体に常に固定された座標系とする。更に、ｐ軸に対す
るＸ線管２の回転角をΦとする。図３において（Ａ）の
状態、即ち、Φ＝０のとき（Ｘ，Ｙ）座標系と（ｐ，
ｑ）座標系は一致する。

【００７７】図３には補足のため、寝台天板９のｐ座
標、Ｘ線管２のｐ座標及びｑ座標の時間変化を図示して
ある。Ｘ線管２およびＸ線検出器の回転の周期をＴとす
ると、時間ｔにおけるΦは、次式の数１で表される。

【００７８】

【数１】

【００７９】Ｘ線管２の位置は（ｐ，ｑ）座標系でそれ
ぞれ、（ｐ，ｑ）＝（ＤｃｏｓΦ，ＤｓｉｎΦ）で表さ
れる。

【００８０】また、寝台天板９は、Ｘ線管２およびＸ線
検出器の回転角Φとともに水平方向に対して正弦波関数
で位置を変化させる。その移動距離（片側）を寝台天板
９を移動しない場合の視野半径の約１／２の（Ｄ／２）
ｔａｎαに選択すると、寝台天板９のｐ座標ｗは、次式
の数２で表される。

【００８１】

【数２】

【００８２】なお、Ｘ線管２の位置Ｓ（Ｘ，Ｙ）は、被
検体に固定された（Ｘ，Ｙ）座標系では、それぞれ次式
の数３で表される。

【００８３】

【数３】

【００８４】ここで、前記Ｘ座標は位相が若干回転する
結果、視野の形状はＸ軸およびＹ軸に対してやや非対称
となる。

【００８５】前記の起点（Ａ）から（Ｉ）の位置迄の走
査を行うことにより、従来のコーンビームＸ線ＣＴと同
様に視野全面にわたってＸ線管２の位置が上下および左
右の両方向からデータが計測される。

【００８６】本実施例１では、寝台天板９を移動しない
場合の視野半径の約１／２の移動（片側）を横方向に行
うことにより、横方向の視野は視野半径の約１／２増大
し、縦方向の視野はほぼ変化しない。一般に、およそ寝
台天板９の移動距離相当分だけ横方向の視野は増大す
る。

【００８７】撮影された投影像は、画像収集・処理装置
にて、各々幾何学的歪と感度の不均一を補正される。補
正後の投影像を用いて、３次元再構成を行う。

【００８８】さらに、透視または撮影された画像のうち
２枚を用い、ステレオ視を行うことも可能である。

【００８９】前述の実施例１の起点（Ａ）から（Ｉ）の
位置迄のスキャンのうち、一部のスキャンを行うことも
可能である。スキャン範囲を起点（Ａ）から（Ｅ）の位
置迄、または（Ｅ）の位置から（Ｉ）の位置迄とするこ
とにより、計測時間が半分で同等の視野を得ることがで
き、かつ、スキャン途中にＸ線管２とＸ線検出器の反転
動作を必要としない簡便なスキャンとすることができ
る。

【００９０】ただし、スキャン範囲を起点（Ａ）から
（Ｅ）の位置迄とした場合は、視野の左境界付近では計
測データはＸ線管２が上、Ｘ線検出器が下の状態でのみ
撮影され、視野の右境界付近では計測データは、Ｘ線管
２が下、Ｘ線検出器が上の状態でのみ撮影され、その結
果データの内容が厳密には異なることになる。

【００９１】例えば、左肺は上から、右肺は下から撮影
したことになる。スキャン範囲を（Ｅ）の位置から
（Ｉ）の位置迄とした場合は、逆に、視野の左境界付近
では、計測データはＸ線管２が下、Ｘ線検出器が上の状
態でのみ撮影され、視野の右境界付近では計測データは
Ｘ線管２が上、Ｘ線検出器が下の状態でのみ撮影され
る。

【００９２】スキャン範囲を（Ｃ）の位置から（Ｇ）の
位置迄とすることにより、計測時間が半分で同等の視野
を得ることができ、かつ、視野の全体で撮影の方向が同
一であるスキャンにすることができる。ただし、起点
（Ａ）から（Ｉ）の位置迄の範囲のスキャンおよび寝台
天板９を移動しない従来のコーンビームＸ線ＣＴでは視
野全面にわたって上下（および左右）両方向からデータ
が計測されるのに対し、この場合は一方向からの計測に
なる。

【００９３】前述の実施例１以外にも、図２に示した動
作のどこを起点にするかによって、様々な移動シーケン
スが考えられる。

【００９４】図５は、Ｘ線源（Ｘ線管２）の回転軌道面
上の位置と横断断層面の視野との関係を被検体１４に固
定した座標系で表した図であり、（Ａ）は被検体を移動
させない従来技術の場合、（Ｂ）〜（Ｅ）は本発明によ
る被検体を移動させる場合を表している。図５におい
て、点ＳはＸ線源（Ｘ線管２）、点Ｏは視野の中心であ
り、被検体１４を移動させない場合はＸ線源ＳおよびＸ
線検出器の回転中心と同一である。

【００９５】Ｘ線源Ｓの回転半径をＤ、線源が検出器を
見込む角度を２α、Ｘ線源Ｓ及び検出器の基準位置から
の反時計回りの回転角度をΦとする。視野サイズを表す
指標として、画像検出器で計測される境界線ｍ及びｎを
考え、該境界線ｍ及びｎと視野中心Ｏとの距離を視野半
径と定義する。被検体１４を移動させない場合の視野半
径ａ₀は、図３の（Ａ）に示すように、Φに依存せず、
次式の数４となる。

【００９６】

【数４】

【００９７】被検体１４をＸ軸の負の方向に片側に｜ｗ
｜だけ移動した場合は、図５の（Ｂ）に示すように、一
方の側（右側）では視野が拡大し、もう一方の側（左
側）では視野が縮小し、視野半径はそれぞれ次式の数５
で表されるａおよびｂとなる。

【００９８】

【数５】

【００９９】視野の中央部付近の計測データの抜けが生
じることを防ぐために、ａとｂのうち小さい方（図５の
（Ｂ）ではｂ）の値が負にならないようにする必要があ
る。即ち、次式の数６に示すｗの値となる。

【０１００】

【数６】

【０１０１】ｗを代表例としてＸ線源ＳおよびＸ線検出
器の回転角ΦとともにＸ軸方向に対して正弦波関数で変
化する次式の数７に示す関数、

【０１０２】

【数７】

【０１０３】に設定したときのΦ＝０°の時の様子を図
５の（Ｃ）に示す。

【０１０４】視野半径はａ，ｂともにＤ・ｓｉｎαで被
検体を移動しない従来方式と同一となる。Φ＝１８０°
の場合も同一である。一方、Φ＝９０°の場合（図５の
（Ｄ））は、次式の数８となり、右側で視野が縮小し左
側で視野が拡大する。

【０１０５】

【数８】

【０１０６】Φ＝２７０°の場合（図５の（Ｅ））は、
次式の数９となり、右側で視野が拡大し左側で視野が縮
小する。

【０１０７】

【数９】

【０１０８】したがって、被検体１４の位置を、Ｘ線源
ＳおよびＸ線検出器の回転角ΦとともにＸ座標が正弦波
関数となるように制御し、Φを０°から３６０°の範囲
で計測を行えば、被検体１４を静止したまま計測する場
合に比較してＸ軸方向に視野が拡大した計測が行われ
る。

【０１０９】Ｘ線源Ｓが回転中心Ｏに対して互いに点対
称の位置にあるとき寝台天板９が往復運動の中点に対し
て互いに点対称の位置にあり、かつ、Ｘ線源Ｓが回転中
心Ｏを通り回転面に平行で、かつ、寝台天板９の往復運
動方向に垂直な直線に対して互いに線対称の位置にある
とき、寝台天板９が往復運動の中点に対して互いに点対
称の位置にあることにより、互いに足りない投影像を補
うことができる。

【０１１０】Ｘ線源ＳとＸ線検出器の対が水平位置を起
点として円軌道上を１回転すると、同時に寝台天板９が
往復運動の中心位置を起点として水平方向に往復運動
し、Ｘ線源ＳとＸ線検出器の対が同一軌道上を逆方向に
１回転反転すると同時に、寝台天板９が往復運動と同一
の運動を再度行うことにより、Ｘ線源Ｓが往復回転する
間に被検体１４の全方向の投影像を得ることができる。
そして、Ｘ線検出器が２次元検出器であることにより、
高速に投影像を得ることができる。

【０１１１】個々の撮影投影像に対して幾何学的歪と感
度の不均一性の補正を行うことにより、解像度の高い正
確な再構成画像を得ることができる。

【０１１２】被検体１４の往復運動の変位が時間に対し
て正弦波であることにより、被検体１４の移動が滑らか
になり、被検体１４の精神的および肉体的負担を柔らげ
ることができる。

【０１１３】なお、前記Ｘ線管２およびＸ線検出器の対
の回転運動と被検体１４の往復運動は、前記実施例１で
は、連続的に移動させたが、間欠的（ステップ状）に移
動させてもよいことはいうまでもない。

【０１１４】次に、本撮影方式におけるＸ線透視像ある
いはＸ線撮影像の表示方法について説明する。以下で
は、一般的に、被検体１４の移動が撮影系の回転面と平
行な方向について任意に移動する場合に対して説明を進
める。従って、以下の説明は、本実施例１に示した移動
方式に対してもそのまま適用することができる。

【０１１５】図７は、被検体１４と撮影系との位置関係
を被検体１４に固定した（Ｘ，Ｙ）座標系上で示した正
面模式図である。本実施例においては、撮影系の回転軸
７１（ａ）と被検体１４との相対的な位置関係が撮影の
途中において順次変動するため、被検体１４の中心軸７
２（ａ）のＸ線検出器（検出面）における投影位置７２
（ｂ）が、該Ｘ線検出器（検出面）の中央位置７１
（ｂ）に対して順次左右に変動する。

【０１１６】このため、一般には、撮影系の回転軸の投
影位置７１（ｂ）は、図８（Ａ）に示すように表示画面
７３の中央に常に固定されることから、Ｘ線検出器によ
る被検体１４のＸ線透過像をそのまま表示画面７３上に
表示すると、同図（Ａ）に示すように、表示画面７３上
の撮影系の回転軸の投影位置７１（ｂ）に対して、被検
体１４の中心軸の投影位置７２（ｂ）が撮影系の回転に
伴い順次左右に変動してしまう。このため被検体の位置
が表示画面７３上で絶えず左右に変動し、検者が観察し
にくいという問題が生じる。

【０１１７】このため、本実施例では、図８（Ｂ）に示
すように、被検体１４の中心軸の投影位置７２（ｂ）が
撮影系の回転軸の投影位置７１（ｂ）と常に一致するよ
うに表示されるようになっている。具体的には、たとえ
ば、メモリに格納された画像情報を表示画面７３との関
係で横方向のずれを補正することによって容易に実現す
ることができる。すなわち、図７において、Φ、Ｏφが
判れば検出面の中心７１（ｂ）に対する７２（ｂ）のず
れ量が判ることから、このずれ量に基づいて補正するこ
とができる。

【０１１８】このように構成することによって、検者は
被検体１４の中心軸の投影位置７２（ｂ）を表示画面７
３上で常に画面の中心位置に固定したまま投影像を観察
することができるようになる。

【０１１９】この場合、図８（Ｂ）に示す画像におい
て、被検体１４のＸ線透過像を示す表示部分７４が表示
画面７３に対して左右に変動して表示されることから、
表示画面７３としては従来よりも横長のものとなってい
る。これにより、表示画面７３内にて被検体１４のＸ線
透過像をその欠損が生じることなく全て表示することが
できる。

【０１２０】また、一般に、Ｘ線透過像はデジタル画像
信号であるため、上記のように表示画面７３に対して表
示画像を左右にシフトさせることは、画像を構成する画
素を画面上で左右にシフトすることに相当する。しか
し、このシフト量は画像の画素間隔を単位として常に整
数値になるとは限らないことから、正確に画像をシフト
させることが困難となる。

【０１２１】このため、本実施例では、該シフトを正確
に行うため、画素間のデータを補間する方法を用いて、
該シフト量を画素間隔を単位として整数値となるようし
ている。

【０１２２】また、他の実施例として該シフト量を最も
近い整数値で近似するようにしてもよい。

【０１２３】次に、本撮影方式におけるＸ線ＣＴ像の再
構成の方法について説明する。以下では、一般的に、被
検体１４の移動が撮影系の回転面と平行な方向について
任意に移動する場合に対して説明を進める。従って以下
の説明は、本実施例１に示した移動方式に対してそのま
ま適用することができる。

【０１２４】理解を容易にするため、まず、３次元再構
成における再構成の領域を、Ｘ線源の回転軌道面上の２
次元の領域に限定して説明を進める。

【０１２５】まず、図９（Ａ）は、撮影系の回転中心と
被検体との相対的な位置関係が変動しない従来のコーン
ビームＣＴ装置において、Ｘ線源Ｓの回転軌道面上にお
ける位置と、Ｘ線源Ｓの軌跡１６と、Ｘ線断層像の再構
成可能領域１５との関係を、被検体に固定した座標系
（Ｘ，Ｙ）で示した図である。同図（Ａ）において、点
Ｏは被検体に固定した座標系（Ｘ，Ｙ）の原点、斜線の
領域はＸ線断層像の再構成可能領域、ＤはＸ線源Ｓの回
転半径を示す。ここで再構成可能領域とは、その内部に
被検体が完全に包含される場合においてのみ、被検体の
Ｘ線像が再構成可能となる限界の領域をいう。

【０１２６】このような従来のコーンビームＣＴ装置
は、被検体に対して固定された回転中心の周りに撮影系
を一回転させながら、Ｘ線検出器から再構成に必要な透
過データを収集する。いま、このときの回転中心の位置
をＯとすると、再構成可能領域は同図（Ａ）に示される
ような直径２ｄの円の内部となる。例えば本実施例１の
上記装置に従い、Ｘ線源Ｓの回転半径Ｄを７２０ｍｍ、
Ｘ線源Ｓと検出器の距離を１１００ｍｍ、Ｘ線検出器の
Ｘ線入力面の直径を３８０ｍｍとすると、再構成可能領
域の直径２ｄは２５０ｍｍとなる。

【０１２７】遠藤真広，梅垣洋一郎：新しいＸ線撮像法
−コンピュータ断層撮影，医用電子と生体工学，第１４
巻，第５号，３６９−３７８頁（１９７６年）の３７５
ページに記載の投影切断面定理によれば、ある領域がＸ
線断層像の再構成可能領域であるための必要十分条件
は、この領域内において、図９（Ｂ）に示すようなＸ線
の平行ビーム１７による被検体の透過像が任意の角度方
向θ₁について存在することである。従って本実施例の
撮影方式において、撮影系の複数回の回転および回転中
心と被検体との相対的な位置関係の変動を自由に組み合
わせることにより、回転軌道面上で任意の大きさを持つ
再構成可能領域について上記のような平行ビームを揃え
るに足る、すなわち、再構成を行うに足る全データを収
集することができる。

【０１２８】図１０（Ａ），（Ｂ）は、本実施例のコー
ンビームＣＴ装置において、被検体の移動が本実施例１
の上記の移動方式に従って変動する場合について、Ｘ線
源Ｓの回転軌道面上における位置と、Ｘ線源Ｓの軌跡１
６と、Ｘ線断層像の再構成可能領域１５との関係を、被
検体に固定した座標系（Ｘ，Ｙ）で説明した図である。
図１０（Ａ），（Ｂ）において、ΦはＸ線源Ｓと回転中
心とを結ぶ直線がＸ軸となす角度、２ｃは寝台移動の振
幅を示す。このとき上記移動方式における一回転目およ
び二回転目の回転中心の位置は、（Ｘ，Ｙ）座標系では
それぞれ

【０１２９】

【数１０】

【０１３０】と表される。ここでΦ₁およびΦ₂は、Φの
一回転目および二回転目の回転における回転角にそれぞ
れ対応しており、時間に対してそれぞれ

【０１３１】

【数１１】

【０１３２】である。このときのＸ線源Ｓの通る軌跡は
図１０（Ａ）で示される。またこのときの再構成可能領
域は、図１０（Ｂ）に示されるようなＸ線検出器の視野
の境界線２２によって囲まれる領域の内部となる。図１
０（Ｂ）と図９（Ａ）とを比較すると、本移動方法によ
り再構成可能領域がＸ軸方向に拡大されていることがわ
かる。例えば図９の場合と同様、Ｘ線源Ｓの回転半径Ｄ
を７２０ｍｍ、Ｘ線源Ｓと検出器の距離を１１００ｍ
ｍ、Ｘ線検出器のＸ線入力面の直径を３８０ｍｍとし、
寝台移動の振幅２ｃを１００ｍｍとした場合、図１０
（Ｂ）における再構成可能領域の大きさはＸ軸方向に３
４３．３ｍｍ、Ｙ軸方向に２５０ｍｍとなり、再構成可
能領域はＸ軸方向に９３．３ｍｍ拡大される。

【０１３３】このように本実施例のコーンビームＣＴ装
置においては、Ｘ線管２およびＸ線検出器から構成され
る撮影系を被検体の周りに複数回回転させ、このとき同
時に回転中心と被検体との相対的な位置関係を回転面と
平行な方向に変動させることで、拡大された再構成可能
領域に対して、再構成に必要な全てのデータを収集す
る。従って撮影時においては、撮影系の回転中心は被検
体に対して常に移動する。この明細書では、この回転中
心を原点として撮影系に固定された座標系を移動中心座
標系と称する。

【０１３４】これに対して、従来のコーンビームＣＴ装
置においては、被検体に対して撮影系の回転中心は常に
固定されており、再構成の演算には、この回転中心を原
点として撮影系に固定された座標系が用いられる。この
明細書ではこの座標系を固定中心座標系と称する。

【０１３５】一般に、ＣＴスキャン装置における従来の
再構成方法およびコーンビームＣＴ装置においてＣＴス
キャンにおける再構成方法を近似的に３次元空間に拡張
する再構成方法は、従来にみられるように全て上述した
固定中心座標系を用いた再構成方法となっている。従っ
て、本実施例の撮影方式において収集される被検体の投
影データを、従来の再構成方法に適用するためには、移
動中心座標系のデータを、全て固定中心座標系のデータ
に変換する必要が生じる。しかしながら、収集される全
ての投影データについてこのような処理を行うことは非
常に手間のかかる作業となり、計算時間がかかる。ま
た、これにともなって処理装置も複雑なものとなる。

【０１３６】このため、本実施例においては、移動中心
座標系という特有の座標系を用いて以下に説明する再構
成を行う。

【０１３７】図１１は、被検体のＸ線透過像における着
目ビームの位置を、被写体に固定した（Ｘ，Ｙ）座標系
で示した図である。図中、Ｘ線源Ｓから放射されて再構
成点１８を透過するＸ線ビームの位置は、二つのパラメ
ータ（ｕ，θ）を用いて一意に表現される。換言すれ
ば、パラメータ（ｕ，θ）によって再構成点１８を通過
するＸ線ビームを特定することができる。ここでｕ軸は
Ｏを原点とし、Ｘ線源Ｓと再構成点１８とを結ぶ直線に
直角な方向を向き、ｕはｕ軸上における位置である、ま
たθはｕ軸がＸ軸となす角度である。このとき前記のオ
プティカルソサイエティオブアメリカ誌６１３ペ
ージに記載の（９）式によれば、点（Ｘ，Ｙ）における
被検体のＸ線透過率ｆ（Ｘ，Ｙ）は、（ｕ，θ）で表さ
れるＸ線ビームによる被検体のＸ線透過像の強度をｐ
（ｕ，θ）とすると、

【０１３８】

【数１２】

【０１３９】となる。ただし、

【０１４０】

【数１３】

【０１４１】は投影データ補正用フィルタであり、その
代表的なものとしてラマチャンドラン（Ｒａｍａｃｈａ
ｎｄｒａｎ）のフィルタや、シェップアンドローガ
ン（ＳｈｅｐｐａｎｄＬｏｇａｎ）のフィルタ等が
挙げられる。

【０１４２】また図１２は、被検体のＸ線透過像におけ
る着目ビームの位置を、移動中心座標系で示した図であ
る。図中、Ｘ線源Ｓから放射されて再構成点１８を透過
するＸ線ビームの位置は、移動中心座標系を表現する二
つのパラメータ（ｙ，Φ）を用いて表現される。ここ
で、ｘ軸は回転中心を原点とし、Ｘ線源Ｓと回転中心と
を結ぶ直線方向を向く。また、ｙ軸は回転中心を原点と
し、ｘ軸と直角をなす方向を向き、ｙはｙ軸上における
位置である。またΦはＸ線源ＳのＸ軸に対する回転角度
である。更に図中には、図１１で示される固定中心座標
系も重ねて描かれている。

【０１４３】このように、移動中心座標系において、Ｘ
線ビームの位置がパラメータ（ｙ，Φ）により一意に表
現されるためには、少なくともＸ線源Ｓの通る軌跡が
（Ｘ，Ｙ）平面上で閉じている必要がある。このこと
は、撮影系がＸ軸に対して一回転したとき、すなわちΦ
が０ラジアンから２πラジアンまで変化したときに、回
転中心が（Ｘ，Ｙ）平面上で元の位置に戻る必要がある
ことを意味する。従ってもしこの条件が満たされ、しか
も再構成可能領域を通過する全てのＸ線ビームが、移動
中心座標系のパラメータで一意に表現されるように移動
が行われる場合は、Ｘ線透過像の強度を表す関数ｐ
（ｕ，θ）を、移動中心座標系のパラメータ（ｙ，Φ）
によりｐ_Φ（ｙ）と書き直すことができる。このときパ
ラメータ（ｕ，θ）はパラメータ（ｙ，Φ）によってそ
れぞれ

【０１４４】

【数１４】

【０１４５】と表すことができるので、

【０１４６】

【数１５】

【０１４７】であることを考慮して、数１２を（ｙ，
Φ）を用いて書き直すと、

【０１４８】

【数１６】

【０１４９】となる。ただし、

【０１５０】

【数１７】

【０１５１】は回転と共に移動する回転中心からみた再
構成点１８の位置である。ここで数１６中のｆ₂におい
て

【０１５２】

【数１８】

【０１５３】として数１６中のｆ₂を書きかえると、

【０１５４】

【数１９】

【０１５５】となり、Ｘ線源ＳおよびＸ線検出器から構
成される撮影系が被検体の周りを一回転したとき、回転
中心が被検体に対して元の位置に戻って来る場合、ｆ₂
は閉曲線上の線積分の形となり、Ｃａｕｃｈｙの積分定
理より、ｆ₂の値は０となる。この移動条件は、移動中
心座標系において、Ｘ線ビームの位置がパラメータ
（ｙ，Φ）により一意に表現されるための必要条件であ
るため、常に満たされる必要があり、従って結局、数１
６においてｆ（Ｘ，Ｙ）＝ｆ₁として再構成を行えばよ
いということがわかる。

【０１５６】以上、移動中心座標系を用いた再構成法に
ついて述べたが、次に本実施例の撮影方式においてこの
ような回転を複数回行い、再構成可能領域を拡大する場
合の、演算方法について述べる。

【０１５７】一般に、撮影系の複数の回転における個々
の回転においては、Ｘ線検出器の視野が被検体に対して
小さいため、拡大された再構成可能領域について、再構
成に必要な全てのデータを収集することができない。従
って、再構成を行うためには、複数回の回転によりばら
ばらに収集される全ての投影データについて、それらを
ある統一された座標系上の投影データの形に全て並び換
える必要がある。ここで、統一された座標系としては、
固定中心座標系を用いる場合や、あるいは、ある一つの
回転に対する移動中心座標系を用いる場合が考えられる
が、いずれの座標系を用いる場合でも、全ての投影デー
タを並び変えねばならないという困難さを伴う。また、
２次元のＸ線検出器を用いて被検体のＸ線３次元像の再
構成を行うコーンビームＣＴ装置においては、Ｘ線源か
ら円錐状に放射されるＸ線による被検体の投影データを
用いて再構成を行うため、統一された座標系上におい
て、投影データを空間的に同一な平面上で並び換えるこ
とができない。これはコーンビームＣＴに特有の問題で
あり、投影データの並び換えを用いる再構成方法が、コ
ーンビームＣＴには適用できないことを意味している。

【０１５８】そこで、本実施例においては、撮影系の複
数回の回転における個々の回転について、前記の移動中
心座標系を用いて順次再構成を行い、このとき個々の回
転において不足する投影データを別の回転で得られる投
影データで近似的に代用するようになっている。これに
より、投影データを並び換えることなく、被検体のＸ線
３次元像を得るための再構成を実現できる。

【０１５９】すなわち、移動中心座標系の再構成の式ｆ
（Ｘ，Ｙ）＝ｆ₁は、以下の二つの過程（１）、（２）
から構成される。

【０１６０】（１）投影データのフィルタ補正の過程

【０１６１】

【数２０】

【０１６２】（２）フィルタ補正されたデータの逆投影
の過程

【０１６３】

【数２１】

【０１６４】である。

【０１６５】ここで、投影データのフィルタ補正の過程
は、投影データと補正用フィルタとの畳み込み積分の形
になっており、再構成の際にはあらゆる角度方向Φにお
いて得られたＸ線投影像に対して、前処理として行われ
る。また逆投影の過程は、フィルタ補正された投影デー
タについて、Ｘ線源Ｓから放射され、再構成点１８を透
過して得られる投影データを３６０度あらゆる方向から
重ね合わせて逆投影する過程である。

【０１６６】図１３は本撮影方式における、Ｘ線透過像
とＸ線検出器との位置関係を示す図である。ここで、撮
影系の複数回の回転における個々の回転については、そ
れぞれの移動中心座標系を用いて再構成が行われ、再構
成の過程は上記のように投影データのフィルタリング処
理および逆投影の各過程から構成される。

【０１６７】この場合、各回転における近似した位置の
Ｘ線源Ｓにおける逆投影の過程において、たとえば図１
３（Ａ）に示すように、ある回転については投影データ
が存在するが他の回転においては存在しない場合があ
る。また、図１３（Ｂ）に示すように、各回転において
投影データがいずれも重複して存在する場合がある。さ
らに、図１３（Ｃ）に示すように、ある回転について投
影データが存在する場合においても、そのデータがＸ線
検出器上で視野の境界領域１９に存在してしまう場合が
ある。この図１３（Ｃ）の場合には、投影像が途中で途
切れることによる投影データ補正用フィルタの影響が生
じてしまうことになる。

【０１６８】それ故、本実施例においては、以下の処理
が考慮されて逆投影が行われる。

【０１６９】（１）複数回の回転における個々の回転に
ついて、再構成可能領域内で順次再構成を行い、このと
き個々の回転において検出されない投影データについて
は処理をしない。検出されない投影データが画像再構成
のためのデータとして用いられることの弊害を除くため
である。

【０１７０】（２）また検出されるものについては、複
数回の回転全体における投影データの重複度を求めて、
平均あるいは選択を行う。複数の回転によって得られる
撮影データには被検体の位置（領域）に応じて多数の重
複データが得られたりそうでない場合が生じるのを平均
あるいは選択によって修正するためである。

【０１７１】（３）上記の検出された投影データのう
ち、視野の境界付近に存在するものについては（１）に
おいて検出されなかったものとして取り扱う。画像再構
成のためのデータとして不適当なものは採用しない趣旨
である。

【０１７２】画像再構成に必要な投影データのうち、あ
る一回の回転について、視野外あるいは視野の境界付近
に存在するために得られないものについては、上記の処
理（１）により別の回転において組み込まれるようにな
る。また、画像再構成に必要な投影データのうち、複数
回の回転において重複するものについては、上記の処理
（２）により事前に平均あるいは選択がおこなわれるの
で、該再構成において重複することはなくなる。

【０１７３】このように、上記の画像再構成方法は、個
々の回転において不足する投影データを別の回転で得ら
れる投影データで代用する方法となっている。しかしな
がら、撮影系の回転中心の移動方法がそれぞれの回転に
よって異なるために、移動中心座標系もそれぞれの回転
によって異なり、従って厳密には個々の回転で不足する
投影データを他の回転で収集されるデータで代用するこ
とはできない。このような座標系の違いによる投影デー
タへの影響は、具体的にはフィルタリング処理の過程に
おいて生じるが、撮影系の回転半径に対して回転中心の
移動距離がそれほど大きくないことから、この影響は極
めて小さくなり、したがって、実用上問題となることは
ない。

【０１７４】図１４は、本発明の再構成法における逆投
影の手順を、ステップ図で示したものである。同図にお
いて、ｎはｎ番目の回転を表し、Ｎは全回転数を表す。
また、ΔΦは撮影系の回転ステップ角を示す。本実施例
１に示される装置においては、Ｎ＝２、ΔΦ＝１．２５
度となっている。

【０１７５】逆投影は、１回目の回転からＮ回目の回転
まで順番に行う。図中、ステップ１０１において開始さ
れた逆投影は、ステップ１０２において１回転目の回転
に初期設定され、ステップ１０７において次の回転に移
る。そして、ステップ１０３において回転がＮ回終了し
たと判断された時点で、逆投影はステップ１０４におい
て終了する。

【０１７６】また、それぞれの各回転においては、回転
角Φは０度から３６０度まで増加し、このときのそれぞ
れの各回転角において逆投影を行う。図中、回転角Φは
ステップ１０５において０度に初期化され、ステップ１
１３においてΔΦずつ増加する。また、ステップ１０６
において回転角Φが３６０度となった時点でステップ１
０７において次の回転に移る。

【０１７７】さらに、それぞれの各回転角においては、
Ｘ線源Ｓから放射されて、再構成点１８を透過するＸ線
の投影データが存在するかどうを判断し（ステップ１０
８）、投影データが存在する場合には、それが検出器上
で視野の境界付近に存在するかどうかを判断する（ステ
ップ１０９）。このとき境界付近に存在しない投影デー
タについては重複度を求めて（ステップ１１０）、投影
データの平均あるいは選択をあらかじめ行った（ステッ
プ１１１）後に逆投影を行う（ステップ１１２）。

【０１７８】また、ステップ１０８において投影データ
が存在しないと判断された場合は逆投影処理を行うこと
なく、ステップ１１３において次の回転角に移る。ま
た、投影データが存在すると判断された場合は次のステ
ップ１０９において、投影データが検出器の境界付近に
存在するかどうか判断される。この場合、境界付近に存
在すると判断されたものについては、投影データが途中
で途切れることによる投影データ補正フィルタの影響が
生じてしまうので、逆投影処理を行わずに、ステップ１
１３において次の回転角に移る。他の回転における回転
角のデータを代用して逆投影を行う趣旨からである。

【０１７９】すなわち、投影データに補正フィルタの影
響が生じているデータは画像再構成のデータとして用い
ないようにする趣旨である。

【０１８０】また、境界付近に存在しないと判断された
場合は、ステップ１１９において、投影データが別の回
転における投影データと重複しないかどうか、その重複
度を調べ、更にステップ１１１において前記の重複度に
従い投影データの平均、あるいは選択を行う。このよう
な操作がなされるのは、Ｘ線源Ｓの回転にともなって検
出される各情報のうち被検体の位置（領域）によって多
数重複されて得られるものとそうでないものとがあるか
らである。また、平均を行うのはＳ／Ｎを向上させる趣
旨である。その後、ステップ１１２において逆投影を行
う。最後にステップ１１３により次の回転角に移る。

【０１８１】図１５は被検体のＸ線透過像における着目
ビームのうち、Ｘ線検出器の視野の境界付近を通過する
ものを示した図であり、ステップ図１４のステップ１０
９において、投影データが境界領域に存在するかどうか
を判断する手段について説明した図である。

【０１８２】前述のようにＸ線像の再構成過程は、投影
データのフィルタ補正の過程と、フィルタ補正された投
影データの逆投影の過程とからなる。投影データのフィ
ルタ補正の過程は数２０に示されるように、投影データ
と補正用フィルタとの畳み込み積分の形になっているた
め、被検体の投影像がＸ線検出器の視野からはみ出す場
合は、視野の境界付近において投影像が途切れることに
よる、投影データ補正用フィルタの影響が生じてしま
う。

【０１８３】いま、投影データ補正用フィルタとして例
えば、シェップアンドローガン（Ｓｈｅｐｐａｎ
ｄＬｏｇａｎ）のフィルタを用いたとすると、ディジ
タル信号ではこの補正関数は図１５（Ａ）のような値を
とる。このとき、補正関数の振幅は中心からの距離の２
乗に比例して減少する。同図（Ａ）において、たとえ
ば、中心における振幅を１とすると、サンプリングピッ
チを単位として中心から５チャンネル離れた点において
は、振幅は９９分の１、また２０チャンネル離れた点に
おいては、振幅は１５９９分の１まで減少する。

【０１８４】このため、投影像が途切れることによる投
影データ補正用フィルタの影響は、図１５（Ｂ）に示す
ように、視野の境界付近１９（ａ）である２０チャンネ
ル程度の範囲に出現し、その距離は検出器上のチャンネ
ル間隔に依存する。例えば本実施例１で示される装置に
従い、検出器の幅を３８０ｍｍ、チャンネル数を５１２
点とした場合、２０チャンネル間隔の距離は１４．８ｍ
ｍとなり、このとき有効な検出器の幅は、３５０．３ｍ
ｍとなる。

【０１８５】また、上記のように境界付近の投影データ
を捨ててしまうことで（図１４のステップ１１３に移行
することに対応する）、有効な検出器の幅が減少するこ
とを防ぐために、図１５（Ｃ）の１９（ｂ）に示される
ように、検出器の境界外の２０チャンネル程度の範囲に
おいて、投影データを何らかの手段により外挿するよう
になっている。

【０１８６】ここで、外挿の簡単な例としては、たとえ
ば検出器の一番端で得られるデータを外挿データとして
そのまま使う方法や、被検体の形状を楕円などの簡単な
幾何図形で近似して外挿データを推定する方法等が挙げ
られる。

【０１８７】このようにすることによって、検出器内で
検出される投影データを全て有効に利用することができ
るようになる。

【０１８８】図１６は移動中心座標系を用いた再構成方
法において、投影データの重複度を求める手段について
説明した図である（図１４のステップ１１０に対応す
る）。図中、ｎはＸ線源Ｓの全Ｎ回の回転におけるｎ番
目の回転軌跡を示してるとともに、簡単に説明するため
ｎ−１〜ｎ＋１番目の回転軌跡を示してある。

【０１８９】いま、Ｘ線源Ｓが、一般的にｎ番目の回転
におけるある回転角Φに存在するものとして、このとき
の重複度の求め方を以下に示す。

【０１９０】図１６において、（ａ１）再構成点１８からｎ番目の回転におけるＸ線源
の位置Ｓ（ｎ）に向かって半直線２０を引く。

【０１９１】（ａ２）半直線２０とｋ番目（ｋ＝１〜
Ｎ）の回転軌道１６（ｋ）との交点上にそれぞれＸ線源
Ｓ（ｋ）が存在すると仮定する。

【０１９２】（ａ３）それぞれのＸ線源Ｓ（ｋ）につい
て、再構成点１８が視野内に入るかどうかを調べる。

【０１９３】（ａ４）このとき視野内に入るものの個数
がＭ個（Ｍ＝１〜Ｎ）であったとすると、再構成点１８
の、回転角Φにおける重複度はＭとなる。

【０１９４】ここで、上述した過程は事前のシーケンス
によって明らかにしておき、Ｍの選定はこのシーケンス
に基づいて行うようになっている。

【０１９５】このようにして求めた重複度Ｍについて、
例えば投影データの情報をできるだけ有効に利用するた
め、投影データをＭで割った後に逆投影を行うことで、
事前に投影データの平均を行う。また複数回の回転全体
において、投影データを何らかの統一された判断基準に
基づいて選択する場合は、選択されなかった投影データ
については、投影データが存在しなかったものとみなし
て逆投影を行わず、選択されたデータについてのみ逆投
影を行えばよい（図１４のステップ１１１に対応す
る）。

【０１９６】これまでは簡単のため、３次元再構成にお
ける再構成の領域を、Ｘ線源の回転軌道面上の２次元の
領域に限定して話を進めてきたが、以下ではこれを３次
元の領域に拡張する。

【０１９７】前記のオプティカルソサイアティオブ
アメリカ誌に記載のフェルドカンプの３次元再構成法
は、被検体のＸ線３次元像を構成する全ての再構成点の
うち、撮影系の回転面内に含まれるものについては回転
面内で固定中心座標系を直接用いることにより、また回
転面内に含まれないものについてはＸ線の発生点と再構
成点とを含み、かつＸ線検出器の検出面との交線が回転
面と平行になる平面を近似的に回転面とみなして固定中
心座標系を用いることにより、固定中心座標系を３次元
空間全体に拡張して再構成を行う方法である。従ってそ
の計算方法は、２次元の計算方法がベースとなってい
る。

【０１９８】いま本発明の、移動中心座標系上で定義さ
れる再構成式ｆ（Ｘ，Ｙ）＝ｆ₁において、被検体に対
する回転中心の位置を常に０とした場合、これは固定中
心座標系における従来の２次元再構成を表す式となる。
このときｆ₁においては、回転中心から見た再構成点の
位置を表す数１７が、

【０１９９】

【数２２】

【０２００】となって、被検体に固定された絶対座標上
の位置となる。これは逆に言えば、数２２を数１７に置
き換えれば、従来の固定中心座標系上で定義される再構
成式は移動中心座標系上で定義される再構成式に変換さ
れることを意味する。

【０２０１】従って、固定中心座標系を３次元空間に拡
張した前記のフェルドカンプの方法において、数２２を
数１７で置き換えれば、同様に移動中心座標系を３次元
空間に拡張することができる。

【０２０２】図１７は、被検体のＸ線透過像における着
目ビームの位置を、３次元空間に拡張された移動中心座
標系で示した図であり、図１２を３次元空間に拡張して
表現したものである。図中ｚ軸は回転中心を通り、Ｘ−
Ｙ平面と垂直に交わるものとする。このとき前記のオプ
ティカルソサイアティオブアメリカ誌６１５ペー
ジに記載の、（２８）〜（３２）式に示されるフェルド
カンプの再構成式において、数２２を数１７に置き換え
ると、結果は以下のようになる。

【０２０３】

【数２３】

【０２０４】ただしｐ_Φ（ｙ，ｚ）は、Ｘ線源Ｓから放
射され、移動中心座標系で（ｙ，ｚ）を通過するＸ線ビ
ームによる、被検体のＸ線透過像の強度を示す。数２３
を用いて、３次元のＸ線透過像の再構成を行うことが可
能となる。

【０２０５】図１８は、３次元空間に拡張された移動中
心座標系を用いた再構成方法において、投影データの重
複度を求める手段について説明した図であり、図１６を
３次元空間に拡張して表現したものである。図中、ｎは
全Ｎ回の回転におけるｎ番目の回転を示し、ここでは簡
単のためｎ−１〜ｎ＋１番目の回転のみ示してある。

【０２０６】いまＸ線源Ｓが、一般的にｎ番目の回転に
おけるある回転角Φに存在するものとして、このときの
重複度の求め方を以下に示す。

【０２０７】まず、図１８において、（ｂ１）再構成点１８からＸ線源Ｓの回転軌道面に下ろ
した垂線が、回転軌道面と交わる点を偽再構成点１８
（ａ）とする。

【０２０８】（ｂ２）偽再構成点１８（ａ）からｎ番目
の回転におけるＸ線源の位置Ｓ（ｎ）に向かって半直線
２０を引く。

【０２０９】（ｂ３）半直線２０とｋ番目（ｋ＝１〜
Ｎ）の回転軌道１６（ｋ）との交点上にそれぞれＸ線源
Ｓ（ｋ）が存在すると仮定する。

【０２１０】（ｂ４）それぞれのＸ線源Ｓ（ｋ）につい
て、再構成点１８が視野内に入るかどうかを調べる。

【０２１１】（ｂ５）このとき視野内に入るものの個数
がＭ個（Ｍ＝１〜Ｎ）であったとすると、再構成点１８
の、回転角Φにおける重複度はＭとなる。

【０２１２】このようにして求めた重複度Ｍについて、
投影データの平均、あるいは選択を行う際は、２次元の
場合と同様に行えばよい。

【０２１３】上記の３次元再構成法では、図１８におい
てＸ線源Ｓ（ｎ）（ｎ＝１〜Ｎ）から放射され、再構成
点１８を通過して得られる投影データを、あたかもＸ線
源Ｓ（ｎ）から放射され、偽再構成点１８（ａ）を通過
して得られたものとして取り扱うことで、２次元の再構
成法を近似的に３次元に拡張したものである。従って、
上記の二つの投影における投影角度のずれα（ｎ）が小
さければ小さい程、前記の近似の精度が向上するため、
上記の投影データの選択を行う際の一例として、重複す
るＭ個の投影データのうち、偽再構成点１８（ａ）から
最も遠い位置にあるＸ線源から放射された投影データを
常に選択することで、近似精度が一番よい状態で再構成
を行うことができる。

【０２１４】以上、３次元再構成の方法について述べた
が、本発明の再構成方法においては再構成の過程が投影
データのフィルタ補正の過程と、フィルタ補正された投
影像の逆投影の過程とから構成される。また投影データ
の重複度を求めることで、個々の回転において不足およ
び重複するデータを、あらかじめ予測することができ
る。従って、データが全て収集されるのを待つことな
く、Ｘ線投影データの収集と同時に再構成を行うことが
可能であり、データ収集からＸ線３次元像の再構成まで
の一連の作業を並列して、高速かつ効率的に行うことが
できる。

【０２１５】更に、このとき逆投影によって順次再構成
されていくＸ線３次元像については、その再構成の途中
結果を順次表示することにより、使用者は被検体の状態
をいち早く確認することが可能となる。

【０２１６】以上の説明からわかるように、本実施例１
によれば、複数方向から被検体のＸ線透過像を得るＸ線
ＣＴスキャンにおいて、Ｘ線管２とＸ線検出器を同一回
転中心の円軌道上を移動させると同時に、被検体１４を
前記円軌道面に平行で該円軌道面の中心点を含む直線上
を往復移動させながらＸ線画像を検出するので、Ｘ線管
２の回転面に平行な方向にＸ線検出器の視野よりも広い
領域のＸ線ＣＴ像を得ることができる。

【０２１７】これにより、Ｘ線ＣＴ像の横断断層面の視
野を拡大することができるので、肺癌等の診断能を向上
させることができる。

【０２１８】（実施例２）図６は、本発明による実施例
２の動作を説明するための正面模式図である。本実施例
２において、図６に示すように、起点（Ａ）ではＸ線管
２とＸ線検出器の対は垂直方向にあり、被検体１４の中
心は最も左に位置する。Ｘ線管２とＸ線検出器が時計回
りに回転を始めると同時に、被検体１４は回転中心に平
行な平面内を水平方向に右向きに移動を開始し、透視ま
たは撮影を開始する。Ｘ線管２とＸ線検出器が起点から
−９０度回転した時点（Ｂ）で、Ｘ線管２とＸ線検出器
の回転方向を反転し、反時計回りとする。反時計回りの
回転を開始してから＋９０度回転した時点（Ｃ）、即
ち、Ｘ線管２とＸ線検出器が起点（Ａ）にもどった時点
で、被検体１４の移動方向を反転し、左向きとする。Ｘ
線管２とＸ線検出器が起点（Ａ）より＋１８０度回転し
た時点（Ｅ）の位置で被検体１４の移動方向を反転し、
右向きとする。Ｘ線管２とＸ線検出器が起点（Ａ）から
＋２７０度回転した時点（Ｆ）の位置で、Ｘ線管２とＸ
線検出器の回転方向を反転し、時計回りとする。時計回
りの回転を開始してから−９０度回転した時点（Ｇ）の
位置で、被検体１４の移動方向を反転し、左向きとす
る。さらに、−１８０度回転した時点（Ｉ）の位置、即
ち、起点（Ａ）にもどった時点でＸ線管２とＸ線検出器
の回転および被検体１４の移動を停止し、透視または撮
影を終了する。

【０２１９】実施例２によれば、起点（Ａ）での撮影画
像と、Ｘ線管２とＸ線検出器の対が起点より−９０度回
転したのち反転して起点（Ａ）にもどった時点での透視
または撮影画像によって、被検体１４の撮影範囲が推定
できる。

【０２２０】また、撮影方式が本実施例２に従う場合の
Ｘ線ＣＴ像の再構成は実施例１に記載の方法と同様の方
法で行うことができる。

【０２２１】（実施例３）本発明による実施例３は、前
記被検体１４を固定し、Ｘ線管２とＸ線検出器の対と被
検体１４との相対的な位置関係が前述の実施例１，２と
等しくなるように、Ｘ線管２とＸ線検出器の対を往復運
動させるものである。

【０２２２】このように、被検体１４を固定することに
より、被検体１４の精神的および肉体的苦痛を柔らげる
ことができる。

【０２２３】（実施例４）本発明による実施例４は、被
検体１４の運動方法が上記実施例１に述べた正弦波以外
に、矩形波、台形波等に従うもの、あるいは８の字を描
く軌道に従うものである。

【０２２４】また、撮影方式が本実施例４に従う場合の
Ｘ線ＣＴ像の再構成は実施例１に記載の方法と同様の方
法で行うことができる。

【０２２５】（実施例５）本発明による実施例５は、被
検体１４をＸ線管２とＸ線検出器の対の回転面に対して
平行な平面だけでなく、垂直な方向へも移動するもので
ある。

【０２２６】以下に撮影方式が本実施例５に従う場合の
Ｘ線ＣＴ像の再構成方法を示す。

【０２２７】前記のオプティカルソサイアティオブ
アメリカ誌に記載のフェルドカンプの３次元再構成法
を一般的に拡張した方法として、前記のＩＥＥＥトラ
ンザクションズオンメディカルイメージング誌に
記載のジィウェンの方法がある。本方法は、Ｘ線管２
とＸ線検出器とからなる撮影系の回転に対し、被検体を
回転面と垂直な方向に動かすことで、被検体の回転軸方
向に対する視野を拡大する方法であるが、その再構成ア
ルゴリズムは基本的にフェルドカンプの再構成アルゴリ
ズムを応用したものである。従って本発明において、移
動中心座標系を前記のフェルドカンプの再構成方法に適
用したのと同様の方法で、前記のジィウェンの再構成方
法にもこれを適用することができる。具体的な再構成式
はここでは省略するが、これは前記のＩＥＥＥトラン
ザクションズオンメディカルイメージング誌の４
８９ページに記載の（１０）式において、数２２を数１
７に置き換えること、すなわち被検体に固定された絶対
座標系上で表される再構成点の位置を、回転中心から見
た相対的な位置で置き換えることにより、実現すること
ができる。

【０２２８】ここで撮影は、撮影系を被検体の周りに複
数回回転すると同時に、被検体を回転面と垂直および平
行な方向へ移動しながら行う。こうして被検体に対する
撮影視野を、回転面と平行および垂直な方向に拡大する
ことができる。例えば本撮影の一実施例として、撮影系
の回転を４回行い、それぞれの回転において撮影系の回
転中心が被検体に固定された（Ｘ，Ｙ，Ｚ）座標系上で
次のような位置となるように撮影を行う場合が考えられ
る。

【０２２９】

【数２４】

【０２３０】ただしｌは、撮影系の一回の回転に対す
る、撮影系の回転中心の回転面と垂直な方向への移動距
離である。またΦ_1,2およびΦ_3,4は撮影系の一、二回転
面および三、四回転目の回転における回転角にそれぞれ
対応しており、時間に対してそれぞれ

【０２３１】

【数２５】

【０２３２】である。このような移動は、被検体を乗せ
た寝台天板を左右に正弦的に動かすと同時に、体軸方向
に往復運動することで、簡単に実現することができる。

【０２３３】図１９は、回転中心の移動が上記の数２４
に従う場合の、Ｘ線源ＳとＸ線源Ｓが通る軌跡１６との
関係を示した図である。図中、Ｘ線源Ｓの通る軌跡１６
は被検体に対して螺旋状になる。

【０２３４】また図２０は、被検体を撮影系の回転面に
対して水平および垂直な方向に移動する上記の撮影方式
において、投影データの重複度を求める手段について説
明した図である。図中、ｎは全Ｎ回の回転におけるｎ番
目の回転を示し、ここでは簡単のためｎ−１〜ｎ＋１番
目の回転のみ示してある。

【０２３５】いまＸ線源Ｓが、一般的にｎ番目の回転に
おけるある回転角Φに存在するものとして、このときの
重複度の求め方を以下に示す。

【０２３６】（ｃ１）図２０において、再構成点１８と
ｎ番目の回転におけるＸ線源の位置Ｓ（ｎ）とを通りＸ
Ｙ平面に垂直に交わる平面で、かつ再構成点１８をその
境界上にもつ半平面２３を考える。

【０２３７】（ｃ２）半平面２３とｋ番目（ｋ＝１〜
Ｎ）の回転軌道１６（ｋ）との交点上にそれぞれＸ線源
Ｓ（ｋ）が存在すると仮定する。

【０２３８】（ｃ３）それぞれのＸ線源Ｓ（ｋ）につい
て、再構成点１８が視野内に入るかどうかを調べる。

【０２３９】（ｃ４）このとき視野内に入るものの個数
がＭ個（Ｍ＝１〜Ｎ）であったとすると、再構成点１８
の、回転角Φにおける重複度はＭとなる。

【０２４０】このようにして求めた重複度Ｍについて、
投影データの平均、あるいは選択を行う際は、２次元の
場合と同様に行えばよい。

【０２４１】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものでは
なく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得
ことはいうまでもない。

【０２４２】例えば、本発明は、一般的なＸ線透視装
置、Ｘ線撮影装置、立体Ｘ線撮影装置等にも適用できる
ことは勿論である。

【０２４３】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。

【０２４４】胸部等の大視野を必要とする対象に対し
て、高画質の立体画像の視野を拡大することができる。
特に、Ｘ線ＣＴにおける横断断層面の視野の拡大に有効
である。その結果、肺癌等の診断能を向上させることが
できる。

【０２４５】また、高画質の立体画像の横断断層面を高
速に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による実施例１に係るコーンビームＸ線
ＣＴ装置の概略構成を示す斜視図である。

【図２】本発明による実施例１に係るコーンビームＸ線
ＣＴ装置の概略構成を示す正面模式図である。

【図３】本発明による実施例１に係るＸ線管、Ｘ線検出
器および被検体の移動の関係を示す正面図である。

【図４】本発明における透視・撮影およびＣＴスキャン
の手順を示すブロック図である。

【図５】本発明による実施例１に係るＸ線源の回転軌道
面上の位置と横断断層面の視野の関係を示す図である。

【図６】本発明による実施例２に係るＸ線管、Ｘ線検出
器および被検体の移動の関係を示す正面図である。

【図７】本発明の撮影方式における被検体と撮影系との
位置関係を、被検体に固定した座標系で示した正面図で
ある。

【図８】本発明の撮影方式における被検体のＸ線透視像
およびＸ線撮影像の表示方法を説明する図である。

【図９】従来のＣＴスキャン装置における、Ｘ線源の位
置とＸ線断層像の再構成可能領域との関係を示す図であ
る。

【図１０】本発明による実施例１に係るＸ線源の位置
と、Ｘ線断層像の再構成可能領域との関係を示す図であ
る。

【図１１】被検体のＸ線透過像における着目ビームの位
置を、固定中心座標系で示した図である。

【図１２】被検体のＸ線透過像における着目ビームの位
置を、移動中心座標系で示した図である。

【図１３】被検体のＸ線透過像における着目ビームの位
置と、Ｘ線検出器の位置との関係を示す図である。

【図１４】本発明における、Ｘ線ＣＴ像再構成の計算手
順を示すブロック図である。

【図１５】被検体のＸ線透過像における着目ビームのう
ち、Ｘ線検出器の視野の境界付近を通過するものを示し
た図である。

【図１６】移動中心座標系を用いた再構成方法におい
て、投影データの重複度を求める手段について説明した
図である。

【図１７】被検体のＸ線透過像における着目ビームの位
置を、３次元空間に拡張された移動中心座標系で示した
図である。

【図１８】３次元空間に拡張された移動中心座標系を用
いた再構成方法において、投影データの重複度を求める
手段について説明した図である。

【図１９】本発明による実施例５に係る、Ｘ線源の位置
と、Ｘ線源の通る軌跡との関係を示す図である。

【図２０】本発明による実施例５に係る、投影データの
重複度を求める手段について説明した図である。

【符号の説明】

１…撮影制御手段、２…Ｘ線管、３…Ｘ線グリッド、４
…Ｘ線イメージインテンシファイヤ、５…光学レンズ
系、６…テレビカメラ、７…画像収集、処理手段、８…
回転板、９…寝台天板、１０…回転板駆動手段、１１…
天板駆動手段、１２…回転板角度計測手段、１３…天板
位置計測手段、１４…被検体、１５…再構成可能領域、
１６…Ｘ線源の通る軌跡、１８…再構成点、２１…画像
表示手段。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者梅谷啓二東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者関原謙介東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源とこれと対向するＸ線検出器を同
一回転中心の円軌道上を回転移動させると同時に、被検
体（人体を除く）を前記の円軌道面に平行に移動させな
がらＸ線透視またはＸ線撮影もしくはＣＴスキャンを行
うことを特徴とするＸ線透視・撮影方法及びＣＴスキャ
ン方法。
【請求項２】前記の被検体の移動が、前記のＸ線源と
Ｘ線検出器の回転面に平行な直線上を往復する往復移動
であって、その周期が前記のＸ線源とＸ線検出器の回転
移動の周期と一致していることを特徴とする請求項１に
記載のＸ線透視・撮影方法及びＣＴスキャン方法。
【請求項３】Ｘ線源とこれと対向するＸ線検出器を同
一回転中心の円軌道上を回転移動させると同時に、被検
体（人体を除く）を前記の円軌道面に平行な直線上を往
復運動する移動と、前記のＸ線源とＸ線検出器の回転面
に垂直に移動する移動とを組合せた複合移動をさせなが
らＸ線透視またはＸ線撮影もしくはＣＴスキャンを行う
ことを特徴とするＸ線透視・撮影方法及びＣＴスキャン
方法。
【請求項４】Ｘ線を発生するＸ線発生手段と、前記の
Ｘ線発生手段により発生したＸ線が被検体（人体を除
く）を透過した後のＸ線を検出するＸ線検出手段と、前
記のＸ線発生手段とＸ線検出手段とから構成される撮影
系を被検体の周囲を回転させる回転手段と、前記のＸ線
検出手段の出力信号をデジタル信号に変換して収集する
データ収集手段と、前記のデータ収集手段により収集し
たデータを信号処理する信号処理手段と、前記のデータ
収集手段により収集したデータおよび前記の信号処理手
段により信号処理されたデータを画像として表示する画
像表示手段から構成され、複数の方向からの被検体のＸ
線透過データを収集し、被検体のＸ線透過像またはＸ線
ＣＴ像を生成し表示するＸ線装置において、前記の撮影
系の回転中心と被検体との相対的位置を前記の回転の回
転面と平行な方向に変動させる位置変動手段を有し、前
記の回転手段により撮影系を被検体の周りに回転すると
同時に前記の位置変動手段により前記の相対的位置を前
記の回転面と平行な方向に変動させながらＸ線透視また
はＸ線撮影もしくはＣＴスキャンを行うことを特徴とす
るＸ線装置。
【請求項５】前記の位置変動手段が前記の撮影系の回
転中心と被検体との相対的位置を前記の回転面と平行な
方向の他に、前記の回転面と垂直な方向にも変動させる
機能を有し、前記の回転手段により前記の撮影系を被検
体の周りに回転すると同時に前記の位置変動手段により
前記の回転中心と被検体の相対的位置を前記の回転面と
平行および垂直な方向に変動させながらＸ線透視または
Ｘ線撮影もしくはＣＴスキャンを行うことを特徴とする
請求項４に記載のＸ線装置。
【請求項６】被検体のＸ線透視または撮影もしくはＣ
Ｔスキャンを行う部位を限定する寝台天板と、前記の寝
台天板を前記の回転面に平行な直線上を往復移動させる
手段と、前記の往復移動の周期と前記の撮影系の回転移
動の周期とを一致させる手段とを備えたことを特徴とす
る請求項４または５に記載のＸ線装置。
【請求項７】前記のＸ線発生手段が前記の回転中心に
対して互いに点対称の位置にあるとき前記の寝台天板の
位置が前記の往復移動の中点に対して互いに点対称の位
置にあり、かつ、前記のＸ線発生手段が回転中心を通り
回転面に平行で、かつ、前記の往復移動方向に垂直な直
線に対して互いに線対称の位置にあるとき前記の寝台天
板が前記の往復運動の中点に対して互いに点対称の位置
にあるように制御する制御手段を備えたことを特徴とす
る請求項４〜６に記載のＸ線装置。
【請求項８】前記の撮影系が水平位置を起点として円
軌道上を１回転すると同時に前記の寝台天板が前記の往
復移動の中心位置を起点として水平方向に往復移動し、
前記の回転および往復移動中におけるＸ線透視またはＸ
線撮影もしくはＣＴスキャンを行うとともに、前記のＸ
線透視またはＸ線撮影もしくはＣＴスキャンの終了後に
前記の撮影系が前記の円軌道上を逆方向に１回転反転す
ると同時に寝台天板は前記の往復移動と同一の移動を再
度行い、前記の反転および往復移動中におけるＸ線透視
またはＸ線撮影もしくはＣＴスキャンを行うように制御
する制御手段を備えたことを特徴とする請求項４〜７に
記載のＸ線装置。
【請求項９】前記のＸ線検出手段が２次元検出器であ
り、Ｘ線発生手段から発するＸ線ビームを円錐ビームと
して利用することを特徴とする請求項４ないし８のいず
れかに記載のＸ線装置。
【請求項１０】前記の画像表示手段による被検体のＸ
線透過像は、前記の撮影系の回転における回転軸と平行
でかつ被検体に対して固定された一本の仮想的回転軸を
表示画面上の一定位置に固定させた状態で表示がなされ
る手段を備えることを特徴とする請求項９に記載のＸ線
装置。
【請求項１１】前記の仮想的回転軸を前記の画像表示
手段における表示画面上で固定させるため前記の表示画
面上における被検体のＸ線透過像のシフト量を、前記の
Ｘ線透過像のデジタル画像上の画素間隔を単位とした整
数値でない場合に、前記のシフト量に最も近い整数値を
シフト量とする手段を備えることを特徴とする請求項１
０に記載のＸ線装置。
【請求項１２】前記のＸ線検出手段の前記回転面上に
おいて得られた被検体の透過データに対して、前記の撮
影系に固定された座標を用いたフィルタリング処理を行
い、そのフィルタリング処理後のデータをＸ線ＣＴ像を
構成する任意の再構成点に対して逆投影することで被検
体のＸ線ＣＴ像の画像再構成を行う手段を備えることを
特徴とする請求項４ないし１１のうちいずれかに記載の
Ｘ線装置。
【請求項１３】前記のＸ線検出手段の前記回転面上以
外の検出面位置において検出された被検体の透過データ
に対して、前記検出面上に存在しかつ前記検出面位置を
通りかつ前記回転面に平行な直線と、前記のＸ線発生手
段におけるＸ線の発生点とを同時に含む平面上で前記撮
影系に固定された座標を用いたフィルタリング処理を行
い、そのフィルタリング処理後のデータをＸ線ＣＴ像を
構成する任意の再構成点に対して逆投影することで被検
体のＸ線ＣＴ像の画像再構成を行う手段を備えることを
特徴とする請求項４ないし１２のうちいずれかに記載の
Ｘ線装置。
【請求項１４】前記の回転手段により前記の撮影系を
被検体の周りに複数回回転し、前記の複数回回転におい
て収集されたすべての被検体の透過データに対して前記
のフィルタリング処理を行い、前記のフィルタリング処
理後のデータをＸ線ＣＴ像を構成する任意の再構成点に
対して逆投影し、前記の逆投影において逆投影すべきデ
ータを計測すべき前記のＸ線検出手段の検出面位置が前
記複数回回転におけるある回転のある回転角度において
検出面の視野内に存在せず欠落する場合に、その逆投影
を行うことなく他の回転において得られる前記回転角の
データを代用して逆投影を行う手段を備えることを特徴
とする請求項４ないし１３のうちいずれかに記載のＸ線
装置。
【請求項１５】前記のフィルタリング処理後のデータ
をＸ線ＣＴ像を構成する任意の再構成点に対して逆投影
し、前記の逆投影において逆投影すべきデータを計測す
べき前記のＸ線検出手段の検出面位置が前記複数回回転
におけるある回転のある回転角度において前記回転面と
平行な方向について検出面の視野の境界付近に存在する
場合に、その逆投影を行うことなく他の回転において得
られる前記回転角のデータを代用して逆投影を行う手段
を備えることを特徴とする請求項４ないし１４のうちい
ずれかに記載のＸ線装置。
【請求項１６】前記回転面と平行な方向について前記
Ｘ線検出手段の検出面の視野外を通過するために検出さ
れない被検体の透過データを前記検出面の視野内で検出
される被検体の透過データに基づく外挿により求め、こ
の外挿によって仮想的に拡大された検出面に対する被検
体の透過データに対し前記フィルタリング処理を行う手
段を備えることを特徴とする請求項１４あるいは請求項
１５に記載のＸ線装置。
【請求項１７】前記の逆投影において逆投影すべきデ
ータが前記複数回回転においてある回転角度に対して重
複して存在する場合に、逆投影は該重複するデータを平
均することによって得られるデータに基づいて行う手段
を備えることを特徴とする請求項１４ないし１６のうち
いずれかに記載のＸ線装置。
【請求項１８】前記の逆投影において逆投影すべきデ
ータが前記複数回回転においてある回転角度に対して重
複して存在する場合に、逆投影は該重複するデータから
任意に選択された一つのデータに基づいて行う手段を備
えることを特徴とする請求項１４ないし１６のうちいず
れかに記載のＸ線装置。
【請求項１９】前記の逆投影を行うデータの選択にお
いて、前記逆投影の対象となる再構成点から最も遠い位
置から発生したＸ線により得られるデータを選択する手
段を備えることを特徴とする請求項１８に記載のＸ線装
置。
【請求項２０】前記のデータ収集手段により被検体の
Ｘ線透過データを収集する処理と併行して、前記の信号
処理手段により前記透過データに対するフィルタリング
処理および逆投影処理を順次行う手段を備えることを特
徴とする請求項１２ないし１９のうちいずれかに記載の
Ｘ線装置。
【請求項２１】前記の信号処理手段による被検体のＸ
線像の再構成の段階において、再構成の途中結果を前記
の画像表示手段により順次表示する手段を備えることを
特徴とする請求項１２ないし２０のうちいずれかに記載
のＸ線装置。