| 【発明の名称】 |
３次元逆投影方法およびＸ線ＣＴ装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】萩原 明
【住所又は居所】東京都日野市旭ヶ丘４丁目７番地の１２７ ジーイー横河メディカルシステム株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】コーンビーム再構成における処理量を軽減する。
【解決手段】マルチ検出器を用いて収集したローデータの中から再構成領域上の複数のラインに対応するローデータＤｒを抽出し（Ｓ４）、ローデータＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データＤｐを作成（Ｓ５）し、投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データＤｆを作成し（Ｓ６）、画像各位置ライン・データＤｆを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求め（Ｓ７，Ｓ８，Ｓ９）、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データＤ２を画素対応に加算して逆投影データＤ３を求める（Ｓ１０，Ｓ１１）。操作者が指定する画質に応じてライン数を変化させる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の検出器列を持つマルチ検出器を用いたアキシャルスキャンまたはヘリカルスキャンによって収集したローデータの中から再構成領域上の１本または複数本の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出し、前記ローデータＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データＤｐを作成し、前記投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データＤｆを作成し、前記画像各位置ライン・データＤｆを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データＤ２を画素対応に加算して逆投影データＤ３を求める３次元逆投影方法であって、前記複数本のライン数を操作者が指定する画質に応じて変化させることを特徴とする３次元逆投影方法。
【請求項２】
多数の検出器列を持つマルチ検出器を用いたアキシャルスキャンまたはヘリカルスキャンによって収集したローデータの中から再構成領域上の１本または複数本の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出し、前記ローデータＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データＤｐを作成し、前記投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データＤｆを作成し、前記画像各位置ライン・データＤｆを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データＤ２を画素対応に加算して逆投影データＤ３を求める３次元逆投影方法であって、前記複数本のライン数を前記検出器列の中央から再構成領域までの距離に応じて変化させることを特徴とする３次元逆投影方法。
【請求項３】
多数の検出器列を持つマルチ検出器を用いたアキシャルスキャンまたはヘリカルスキャンによって収集したローデータの中から再構成領域上の１本または複数本の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出し、前記ローデータＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データＤｐを作成し、前記投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データＤｆを作成し、前記画像各位置ライン・データＤｆを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データＤ２を画素対応に加算して逆投影データＤ３を求める３次元逆投影方法であって、前記複数本のライン数をビューに応じて変化させることを特徴とする３次元逆投影方法。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の３次元逆投影方法において、前記複数本のライン数が、ラインに直交する方向の再構成領域の最大画素数の１／５１２〜１／１であることを特徴とする３次元逆投影方法。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の３次元逆投影方法において、Ｘ線管またはマルチ検出器の回転平面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向とすることを特徴とする３次元逆投影方法。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の３次元逆投影方法において、前記画像各位置ライン・データＤｆをライン方向に補間・補外処理して高密度画像各位置ライン・データＤｈを作成し、高密度画像各位置ライン・データＤｈをサンプリングし且つ必要に応じて補間・補外処理して再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求めることを特徴とする３次元逆投影方法。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の３次元逆投影方法において、あるビュー角度でのローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出する際に、対応するローデータの一部または全部が存在しない場合には、近傍に存在するローデータを用いた補間・補外処理により対応するローデータＤｒを算出することを特徴とする３次元逆投影方法。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の３次元逆投影方法において、あるビュー角度でのローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出する際に、再構成領域に対応する領域のローデータの一部または全部が存在しない場合には、近傍に存在するローデータを用いた補間・補外処理により前記再構成領域に対応する領域のローデータを算出し、該算出したローデータの中から複数のラインに対応するローデータＤｒを抽出することを特徴とする３次元逆投影方法。
【請求項９】
請求項８に記載の３次元逆投影方法において、再構成領域に対応する領域が、再構成面上の円形領域または正方形領域をＸ線投影方向に投影した領域であることを特徴とする３次元逆投影方法。
【請求項１０】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の３次元逆投影方法において、あるビュー角度でのローデータを補間・補外処理してマルチ検出器の検出器列方向に高密度のローデータを作成し、前記検出器列方向に高密度のローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出することを特徴とする３次元逆投影方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の３次元逆投影方法において、あるビュー角度でのローデータの検出器列方向の密度の２倍〜４倍の高密度になるように補間・補外処理することを特徴とする３次元逆投影方法。
【請求項１２】
Ｘ線管と、複数の検出器列を持つマルチ検出器と、前記Ｘ線管または前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら又は回転させると共に両方を撮影対象に対して直線状に相対移動しながらローデータを収集するスキャン手段と、前記ローデータの中から再構成領域上の１本または複数本の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出するローデータ抽出手段と、前記ローデータＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データＤｐを作成するコーンビーム再構成荷重乗算手段と、前記投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データＤｆを作成するフィルタ処理手段と、前記画像各位置ライン・データＤｆを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求める逆投影画素データ取得手段と、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データＤ２を画素対応に加算して逆投影データＤ３を求める逆投影データ算出手段とを具備したＸ線ＣＴ装置であって、前記複数本のライン数を操作者が指定した画質に応じて変化させるライン数設定手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１３】
Ｘ線管と、複数の検出器列を持つマルチ検出器と、前記Ｘ線管または前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら又は回転させると共に両方を撮影対象に対して直線状に相対移動しながらローデータを収集するスキャン手段と、前記ローデータの中から再構成領域上の１本または複数本の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出するローデータ抽出手段と、前記ローデータＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データＤｐを作成するコーンビーム再構成荷重乗算手段と、前記投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データＤｆを作成するフィルタ処理手段と、前記画像各位置ライン・データＤｆを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求める逆投影画素データ取得手段と、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データＤ２を画素対応に加算して逆投影データＤ３を求める逆投影データ算出手段とを具備したＸ線ＣＴ装置であって、前記複数本のライン数を前記検出器列の中央から再構成領域までの距離に応じて変化させるライン数設定手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
Ｘ線管と、複数の検出器列を持つマルチ検出器と、前記Ｘ線管または前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら又は回転させると共に両方を撮影対象に対して直線状に相対移動しながらローデータを収集するスキャン手段と、前記ローデータの中から再構成領域上の１本または複数本の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出するローデータ抽出手段と、前記ローデータＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データＤｐを作成するコーンビーム再構成荷重乗算手段と、前記投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データＤｆを作成するフィルタ処理手段と、前記画像各位置ライン・データＤｆを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求める逆投影画素データ取得手段と、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データＤ２を画素対応に加算して逆投影データＤ３を求める逆投影データ算出手段とを具備したＸ線ＣＴ装置であって、前記複数本のライン数をビューに応じて変化させるライン数設定手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
請求項１２から請求項１４のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、前記複数本のライン数が、ラインに直交する方向の再構成領域の最大画素数の１／５１２〜１／１であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
請求項１２から請求項１５のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管またはマルチ検出器の回転平面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１７】
請求項１２から請求項１６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、前記画像各位置ライン・データＤｆをライン方向に補間・補外処理して高密度画像各位置ライン・データＤｈを作成するライン方向補間・補外処理手段を具備すると共に、前記逆投影画素データ取得手段は、前記高密度画像各位置ライン・データＤｈをサンプリングし且つ必要に応じて補間・補外処理して再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１８】
請求項１２から請求項１７のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、あるビュー角度でのローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出する際に、対応するローデータの一部または全部が存在しない場合には、近傍に存在するローデータを用いた補間・補外処理により対応するローデータＤｒを算出する補間・補外処理手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１９】
請求項１２から請求項１７のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、あるビュー角度でのローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出する際に、再構成領域に対応する領域のローデータの一部または全部が存在しない場合には、近傍に存在するローデータを用いた補間・補外処理により前記再構成領域に対応する領域のローデータを算出する補間・補外処理手段を具備すると共に、前記ローデータ抽出手段は、前記算出したローデータの中から複数のラインに対応するローデータＤｒを抽出することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２０】
請求項１９に記載のＸ線ＣＴ装置において、再構成領域に対応する領域が、再構成面上の円形領域または正方形領域をＸ線投影方向に投影した領域であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２１】
請求項１２から請求項１６のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、あるビュー角度でのローデータを補間・補外処理してマルチ検出器の検出器列方向に高密度のローデータを作成する検出器列方向補間・補外処理手段を具備すると共に、前記ローデータ抽出手段は、前記検出器列方向に高密度のローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記検出器列方向補間・補外処理手段は、あるビュー角度でのローデータの検出器列方向の密度の２倍〜４倍の高密度になるように補間・補外処理することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、３次元逆投影方法およびＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置に関し、更に詳しくは、マルチ検出器を用いたアキシャルスキャン（axialscan）またはヘリカルスキャン（helical scan）によって収集した投影データを基にした画像再構成（コーンビーム再構成と呼ばれる）において、演算量を減らすことが出来る３次元逆投影方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、Ｘ線ＣＴ装置は、データ収集、前処理、フィルタ処理、逆投影処理および後処理の過程を経てＣＴ画像を再構成するフィルタ補正逆投影（filtered backprojection）法のものが主流になっている。
フィルタ処理では、ローデータにＦＦＴ演算を施し、周波数空間で再構成関数と乗算し、逆ＦＦＴ演算を施すことを行っている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−１６８８４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、多数の検出器列を持つマルチ検出器を用いたＸ線ＣＴ装置の開発が進んでいる。
このようなマルチ検出器を用いて収集したローデータは、データ量が膨大になるため、特にフィルタ処理におけるＦＦＴ演算量が膨大になる問題点がある。例えば、２５６列の検出器列を持つマルチ検出器の場合は、一つのビューについて最低でも２５６回のＦＦＴ演算が必要になる問題点がある。
そこで、本発明の目的は、いわゆるコーンビーム再構成において、演算量を減らすことが出来る３次元逆投影方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の観点では、本発明は、多数の検出器列を持つマルチ検出器を用いたアキシャルスキャンまたはヘリカルスキャンによって収集したローデータの中から再構成領域上の１本または複数本の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出し、前記ローデータＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データＤｐを作成し、前記投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データＤｆを作成し、前記画像各位置ライン・データＤｆを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求め、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データＤ２を画素対応に加算して逆投影データＤ３を求めることを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
上記第１の観点による３次元逆投影方法では、再構成領域上の１本または複数本の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出し、これらに対してだけフィルタ処理を行うから、フィルタ処理におけるＦＦＴ演算量を大幅に減らすことが出来る。例えば、ライン数を９本とするとき、一つにビューについて９回のＦＦＴ演算で済む。
なお、ライン数を１本とすれば、コーンビーム補正をしない従来の２次元逆投影と同等にすることが出来る。
【０００６】
第２の観点では、本発明は、上記構成の３次元逆投影方法において、前記複数本のライン数が、ラインに直交する方向の再構成領域の最大画素数の１／５１２〜１／１であることを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
上記第２の観点による３次元逆投影方法では、複数本のライン数を、ラインに直交する方向の再構成領域の最大画素数の１／５１２〜１／１の間とすることにより、処理時間の短縮効果と画質の劣化とをバランスさせることが出来る。すなわち、ライン数比を１／５１２に近づけると処理時間の短縮効果は高くなるが画質が低下する。一方、ライン数比を１／１に近づけると、処理時間の短縮効果が低くなる。なお、ライン数比を１／１にすると、ラインに直交する方向の補間処理がない場合と同等になる。
【０００７】
第３の観点では、本発明は、上記構成の３次元逆投影方法において、Ｘ線管またはマルチ検出器の回転平面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向とすることを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
なお、本明細書において、view＝−４５゜とview＝３１５゜とは、表現の都合上異なる表記にしているが、実際は、両者は等しく、同一ビューである。
再構成領域上のラインのデータを求める場合、そのラインと検出器面との成す角度が平行に近いほど精度が高くなり、垂直に近いほど精度が低くなる。
上記第３の観点による３次元逆投影方法では、ラインと検出器面との成す角度が約４５゜より小さくならないため、精度の低下を許容範囲内に抑制することが出来る。
【０００８】
第４の観点では、本発明は、上記構成の３次元逆投影方法において、前記画像各位置ライン・データＤｆをライン方向に補間・補外処理して高密度画像各位置ライン・データＤｈを作成し、高密度画像各位置ライン・データＤｈをサンプリングし且つ必要に応じて補間・補外処理して再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求めることを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
上記第４の観点による３次元逆投影方法では、再構成領域の画素密度に較べて、ライン方向のデータ密度を十分高くすることが出来る。これにより、データＤｈをＸ線透過方向に再構成領域に投影して逆投影画素データＤ２を求める処理の大部分をサンプリングのみとすることが可能となり、処理の簡単化および高速化が可能となる。ただし、必要に応じて補間・補外処理を入れてもよい。
なお、補間・補外処理は、０次の補間／補外処理（最近傍データのコピー）、１次の補間／補外処理、または、２次以上の補間／補外処理（例えばＨanning補間やＣubic補間）のいずれを用いてもよい。
【０００９】
第５の観点では、本発明は、上記構成の３次元逆投影方法において、あるビュー角度でのローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出する際に、対応するローデータの一部または全部が存在しない場合には、近傍に存在するローデータを用いた補間・補外処理により対応するローデータＤｒを算出することを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
再構成領域の位置がマルチ検出器の端寄りに在る場合、再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒが実在しないことがある。
そこで、上記第５の観点による３次元逆投影方法では、再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインを検出器面または仮想の投影面にＸ線透過方向に投影した位置の近傍に存在するローデータを用いた補間・補外処理によって、対応するローデータＤｒを算出する。これにより、再構成領域の位置がマルチ検出器の端寄りに在る場合にも対応可能となる。
【００１０】
第６の観点では、本発明は、上記構成の３次元逆投影方法において、あるビュー角度でのローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出する際に、再構成領域に対応する領域のローデータの一部または全部が存在しない場合には、近傍に存在するローデータを用いた補間・補外処理により前記再構成領域に対応する領域のローデータを算出し、該算出したローデータの中から複数のラインに対応するローデータＤｒを抽出することを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
再構成領域の位置がマルチ検出器の端寄りに在る場合、再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒが実在しないことがある。
そこで、上記第６の観点による３次元逆投影方法では、再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインを検出器面または仮想の投影面にＸ線透過方向に投影した位置の近傍に存在するローデータを用いた補間・補外処理によって、再構成領域に対応する領域のローデータを算出する。これにより、再構成領域の位置がマルチ検出器の端寄りに在る場合にも対応可能となる。
【００１１】
第７の観点では、本発明は、上記構成の３次元逆投影方法において、再構成領域に対応する領域が、再構成面上の円形領域または正方形領域をＸ線投影方向に投影した領域であることを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
再構成領域は、全てのビュー角度でＸ線ビームが透過する円形領域とする場合および該円形領域に外接する正方形領域とする場合の両方がある。
上記第７の観点による３次元逆投影方法では、いずれの場合にも対応可能となる。
【００１２】
第８の観点では、本発明は、上記構成の３次元逆投影方法において、あるビュー角度でのローデータを補間・補外処理してマルチ検出器の検出器列方向に高密度のローデータを作成し、前記検出器列方向に高密度のローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出することを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
複数の再構成領域についてＣＴ画像を再構成する場合、再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータを、各再構成領域ごとに求めてもよいが、ある再構成領域で求めたローデータを他の再構成領域で利用できない。
これに対して、上記第８の観点による３次元逆投影方法では、マルチ検出器の検出器列方向に高密度のローデータを補間・補外処理により作成しておくから、複数の再構成領域についてＣＴ画像を再構成する場合、サンプリングにより各再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを得ることが出来る。また、後から再構成領域を追加した場合でも、検出器列方向に高密度のローデータを利用することが出来る。
なお、補間・補外処理は、０次の補間／補外処理（最近傍データのコピー）、１次の補間／補外処理、または、２次以上の補間／補外処理（例えばＨanning補間やＣubic補間）のいずれを用いてもよい。
【００１３】
第９の観点では、本発明は、上記構成の３次元逆投影方法において、あるビュー角度でのローデータの検出器列方向の密度の２倍〜４倍の高密度になるように補間・補外処理することを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
マルチ検出器の検出器列方向に補間・補外処理してローデータを高密度化する場合、高密度化が過剰であると処理時間の短縮効果が低下し、高密度化が不足すると画質が劣化する。
そこで、上記第９の観点による３次元逆投影方法では、実在するローデータの検出器列方向の密度の２倍〜４倍の高密度になるようにするから、処理時間の短縮効果と画質の劣化とを好適にバランスさせることが出来る。
【００１４】
第１０の観点では、本発明は、上記構成の３次元逆投影方法において、前記複数本のライン数を、操作者が指定する画質に応じて変化させることを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
一般に、再構成領域上の複数のラインを検出器面に投影したラインの密度が高いほど、画質は向上する。しかし、処理量は増えてしまう。
そこで、上記第１０の観点による３次元逆投影方法では、再構成領域上の複数のラインの数を、操作者が指定する画質に応じて変化させるようにした。これにより、所望の画質に対して最適の処理量になる。
【００１５】
第１１の観点では、本発明は、上記構成の３次元逆投影方法において、前記複数本のライン数を、前記検出器列の中央から再構成領域までの距離に応じて変化させることを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
再構成領域上のライン数を一定とした場合、検出器列の中央から再構成領域までの距離が大きいときは再構成領域上の複数のラインを検出器面に投影したラインの密度が低くなり（ラインが相互に離れた状態になる）、検出器列の中央から再構成領域までの距離が小さいときは再構成領域上の複数のラインを検出器面に投影したラインの密度が高くなる（ラインが相互に密接した状態になる）。しかし、検出器面に投影したラインの密度が低くなりすぎると、画質の低下を招く。また、検出器面に投影したラインの密度が高くなりすぎると、処理量が徒に増える（処理量が増える割に画質が向上しない）。
そこで、上記第１１の観点による３次元逆投影方法では、再構成領域上の複数のラインの数を、検出器列の中央から再構成領域までの距離に応じて変化させるようにした。これにより、検出器面に投影したラインの密度が常に適正になる（所望の画質に対して最適の処理量になる）。
【００１６】
第１２の観点では、本発明は、上記構成の３次元逆投影方法において、前記複数本のライン数を、ビューに応じて変化させることを特徴とする３次元逆投影方法を提供する。
再構成領域上のライン数を一定とした場合、例えば再構成領域が回転中心からオフセットしていると、Ｘ線管がオフセットしている方向に来るビューでは再構成領域上の複数のラインを検出器面に投影したラインの密度が低くなり（ラインが相互に離れた状態になる）、Ｘ線管がオフセットしている方向と反対側に来るビューでは再構成領域上の複数のラインを検出器面に投影したラインの密度が高くなる（ラインが相互に密接した状態になる）。しかし、検出器面に投影したラインの密度が低くなりすぎると、画質の低下を招く。また、検出器面に投影したラインの密度が高くなりすぎると、処理量が徒に増える（処理量が増える割に画質が向上しない）。
そこで、上記第１２の観点による３次元逆投影方法では、再構成領域上の複数のラインの数を、ビューに応じて変化させるようにした。これにより、検出器面に投影したラインの密度が常に適正になる（所望の画質に対して最適の処理量になる）。
【００１７】
第１３の観点では、本発明は、Ｘ線管と、複数の検出器列を持つマルチ検出器と、前記Ｘ線管または前記マルチ検出器の少なくとも一方を撮影対象の周りに回転しながら又は回転させると共に両方を撮影対象に対して直線状に相対移動しながらローデータを収集するスキャン手段と、前記ローデータの中から再構成領域上の１本または複数本の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出するローデータ抽出手段と、前記ローデータＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算して投影ライン・データＤｐを作成するコーンビーム再構成荷重乗算手段と、前記投影ライン・データＤｐにフィルタ処理を施して画像各位置ライン・データＤｆを作成するフィルタ処理手段と、前記画像各位置ライン・データＤｆを基に再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求める逆投影画素データ取得手段と、画像再構成に用いる全ビューの逆投影画素データＤ２を画素対応に加算して逆投影データＤ３を求める逆投影データ算出手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【００１８】
第１４の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記ライン数が、ラインに直交する方向の再構成領域の最大画素数の１／５１２〜１／１であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第２の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【００１９】
第１５の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、Ｘ線管またはマルチ検出器の回転平面に垂直な方向またはヘリカルスキャンの直線移動方向をｚ方向とし、view＝０゜の時のＸ線ビームの中心軸方向をｙ方向とし、ｚ方向およびｙ方向に直交する方向をｘ方向とするとき、−４５゜≦view＜４５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および１３５゜≦view＜２２５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｘ方向をライン方向とし、４５゜≦view＜１３５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲および２２５゜≦view＜３１５゜もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲ではｙ方向をライン方向とすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１５の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第３の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【００２０】
第１６の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記画像各位置ライン・データＤｆをライン方向に補間・補外処理して高密度画像各位置ライン・データＤｈを作成するライン方向補間・補外処理手段を具備すると共に、前記逆投影画素データ取得手段は、前記高密度画像各位置ライン・データＤｈをサンプリングし且つ必要に応じて補間・補外処理して再構成領域上の各画素の逆投影画素データＤ２を求めることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第４の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【００２１】
第１７の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、あるビュー角度でのローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出する際に、対応するローデータの一部または全部が存在しない場合には、近傍に存在するローデータを用いた補間・補外処理により対応するローデータＤｒを算出する補間・補外処理手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１７の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第５の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【００２２】
第１８の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、あるビュー角度でのローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出する際に、再構成領域に対応する領域のローデータの一部または全部が存在しない場合には、近傍に存在するローデータを用いた補間・補外処理により前記再構成領域に対応する領域のローデータを算出する補間・補外処理手段を具備すると共に、前記ローデータ抽出手段は、前記算出したローデータの中から複数のラインに対応するローデータＤｒを抽出することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１８の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第６の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【００２３】
第１９の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、再構成領域に対応する領域が、再構成面上の円形領域または正方形領域をＸ線投影方向に投影した領域であることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１９の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第７の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【００２４】
第２０の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、あるビュー角度でのローデータを補間・補外処理してマルチ検出器の検出器列方向に高密度のローデータを作成する検出器列方向補間・補外処理手段を具備すると共に、前記ローデータ抽出手段は、前記検出器列方向に高密度のローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２０の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第８の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【００２５】
第２１の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記検出器列方向補間・補外処理手段は、あるビュー角度でのローデータの検出器列方向の密度の２倍〜４倍の高密度になるように補間・補外処理することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第９の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【００２６】
第２２の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記複数本のライン数を、操作者が指定した画質に応じて変化させるライン数設定手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２２の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１０の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【００２７】
第２３の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記複数本のライン数を、前記検出器列の中央から再構成領域までの距離に応じて変化させるライン数設定手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１１の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【００２８】
第２４の観点では、本発明は、上記構成のＸ線ＣＴ装置において、前記複数本のライン数を、ビューに応じて変化させるライン数設定手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第２４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１２の観点による３次元逆投影方法を好適に実施しうる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明の３次元逆投影方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、コーンビーム再構成における演算量を減らすことが出来る。特に、フィルタ処理におけるＦＦＴ演算量を大幅に減らすことが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
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。
【００３１】
−第１の実施形態−
図１は、本発明の第１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。
このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１と、撮影テーブル１０と、走査ガントリ２０とを具備している。
【００３２】
前記操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、本発明に係る３次元逆投影処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得した投影データを収集するデータ収集バッファ５と、前記投影データから再構成したＣＴ画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＸ線ＣＴ画像を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００３３】
前記テーブル装置１０は、被検体を乗せて前記走査ガントリ２０のボア（空洞部）に入れ出しするクレードル１２を具備している。クレードル１２は、テーブル装置１０に内蔵するモータで駆動される。
【００３４】
前記走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、マルチ検出器２４と、ＤＡＳ（Data Acquisition System）２５と、被検体の体軸の回りにＸ線管２１などを回転させる回転コントローラ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インタフェース２９とを具備している。
【００３５】
図２および図３は、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４の説明図である。
Ｘ線管２１とマルチ検出器２４は、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、これらに垂直な方向をｚ方向とするとき、Ｘ線管２１およびマルチ検出器２４の回転平面は、ｘｙ面である。また、クレードル１２の移動方向は、ｚ方向である。
Ｘ線管２１は、コーンビームＣＢと呼ばれるＸ線ビームを発生する。コーンビームＣＢの中心軸方向がｙ方向に平行なときを、view＝０゜とする。
マルチ検出器２４は、例えば２５６列の検出器列を有する。また、各検出器列は、例えば１０２４チャネルのチャネルを有する。
【００３６】
以下、ヘリカルスキャンを想定して説明する。なお、アキシャルスキャンではクレードル１２の直線移動がないが、ヘリカルスキャンと同様に本発明を実施可能である。
【００３７】
図４は、Ｘ線ＣＴ装置１００の動作の概略の流れを示すフロー図である。
ステップＳ１では、Ｘ線管２１とマルチ検出器２４とを撮影対象の周りに回転させ且つクレードル１２を直線移動させながらビュー角度viewと相対角度差δと検出器列番号ｊとチャネル番号ｉとで表わされるローデータＤ０(view,δ,j,i)を収集する。
なお、相対角度差δとは同一ビュー角度で何回転目かを表すパラメータであり、例えば１回転目はδ＝0゜、２回転目はδ＝360゜、３回転目はδ＝720゜というように表す。
【００３８】
ステップＳ２では、ローデータＤ０(view,δ,j,i)に対して、前処理（オフセット補正，対数補正，Ｘ線線量補正，感度補正）を行う。
【００３９】
ステップＳ３では、ＣＴ画像の再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０゜分のビュー又は「１８０゜分＋ファン角度分」のビュー）中の一つのビューに着目する。
【００４０】
ステップＳ４では、着目ビューのローデータの中から再構成領域上の複数画素間隔あけた複数の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出する。
図５に、再構成領域Ｐ上の複数の平行なラインＬ０〜Ｌ８を例示する。
ライン数は、ラインに直交する方向の再構成領域の最大画素数の１／６４〜１／２とする。例えば、再構成領域Ｐの画素数が５１２×５１２であるとき、ライン数は９本とする。
また、−４５゜≦view＜４５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および１３５゜≦view＜２２５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、ｘ方向をライン方向とする。また、４５゜≦view＜１３５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および２２５゜≦view＜３１５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、ｙ方向をライン方向とする。
また、回転中心ＩＣを通り、ラインＬ０〜Ｌ８に平行な投影面ｐｐを想定する。
【００４１】
図６は、着目ビューがview＝０゜のときのラインＬ０〜Ｌ８をＸ線透過方向に検出器面ｄｐに投影したラインＴ０〜Ｔ８を示している。
これらのラインＴ０〜Ｔ８に対応する検出器列ｊおよびチャネルｉのローデータを取り出せば、それらがラインＬ０〜Ｌ８に対応するローデータＤｒである。ここで、図７に示すように、ラインＴ０〜Ｔ８をＸ線透過方向に投影面ｐｐ上に投影したラインＬ０’〜Ｌ８を想定し、それらラインＬ０’〜Ｌ８にローデータＤｒを展開しておく。
【００４２】
図４に戻り、ステップＳ５では、各ラインＬ０’〜Ｌ８にローデータＤｒにコーンビーム再構成荷重を乗算し、図８に示す如き投影ライン・データＤｐを作成する。
ここで、コーンビーム再構成荷重は、Ｘ線管２１の焦点からローデータＤｒに対応するマルチ検出器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の焦点からローデータＤｒに対応する再構成領域上の点までの距離をｒ１とするとき、（ｒ１／ｒ０）2である。
【００４３】
ステップＳ６では、投影ライン・データＤｐに対して、フィルタ処理を行う。すなわち、投影ライン・データＤｐにＦＦＴを施し、フィルタ関数（再構成関数）を掛け、逆ＦＦＴを施して、図９に示す如き画像各位置ライン・データＤｆとする。
【００４４】
ステップＳ７では、画像各位置ライン・データＤｆに対してライン方向に補間処理を施し、図１０に示す如き高密度画像各位置ライン・データＤｈを作成する。
高密度画像各位置ライン・データＤｈのデータ密度は、ライン方向の再構成領域の最大画素数の８倍〜３２倍とする。例えば、１６倍として再構成領域Ｐの画素数が５１２×５１２であるとき、データ密度は８１９２点／ラインとする。
【００４５】
ステップＳ８では、高密度画像各位置ライン・データＤｈをサンプリングし且つ必要に応じて補間・補外処理して、図１１に示すように、ラインＬ０〜Ｌ８上の画素の逆投影データＤ２を得る。
【００４６】
ステップＳ９では、高密度画像各位置ライン・データＤｈをサンプリングし且つ補間・補外処理して、図１２に示すように、ラインＬ０〜Ｌ８間の画素の逆投影データＤ２を得る。
【００４７】
なお、図７〜図１２は、−４５゜≦view＜４５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および１３５゜≦view＜２２５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）を想定しているが、４５゜≦view＜１３５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）および２２５゜≦view＜３１５゜（もしくはそれを主体とし周辺をも含むビュー角度範囲）では、図１３〜図１８に示すようになる。
【００４８】
図４に戻り、ステップＳ１０では、図１９に示すように、図１２または図１８に示す逆投影データＤ２を画素対応に加算する。
ステップＳ１１では、ＣＴ画像の再構成に必要な全ビュー（すなわち、３６０゜分のビュー又は「１８０゜分＋ファン角度分」のビュー）について、ステップＳ３〜Ｓ１０を繰り返し、逆投影データＤ３(x,y)を得る。
ステップＳ１２では、逆投影データＤ３(x,y)に対して後処理を行い、ＣＴ画像を得る。
【００４９】
第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１００によれば、ラインＬ０〜Ｌ８に対応するローデータＤｒを抽出し、これらに対してだけフィルタ処理Ｓ６を行うから、フィルタ処理におけるＦＦＴ演算量を大幅に減らすことが出来る。例えば、ライン数を９本とするとき、一つにビューについて９回のＦＦＴ演算で済む。
なお、複数画素間隔おきのライン数を適正に選べば、画質の劣化は無視できる程度に抑制できる。大体、ライン数を、ラインに直交する方向の再構成領域の最大画素数の１／５１２〜１／１の間、好ましくは１／６４〜１／２とすれば、処理時間の短縮効果と画質の劣化とをバランスさせることが出来る。
【００５０】
なお、図２０に示すように、画像再構成領域Ｐに対応するローデータが実在するデータ実在領域Ａｒの外に、ローデータが実在しないデータ欠如領域Ａｍが生じる場合がある。
このような場合、図２１に示すように、実在するローデータを用いた補外処理によりデータ欠如領域ＡｍのローデータＤｒを作成する。そして、全体を一つの検出器面ｄｐとして取り扱えばよい。
【００５１】
また、アキシャルスキャンで再構成領域Ｐの位置がマルチ検出器２４の端寄りに在る場合、ラインＬ０〜Ｌ８に対応するローデータＤｒの一部が実在しないことがある。
このような場合、実在しているローデータＤｒの補外処理により、欠如しているローデータＤｒを算出すればよい。
【００５２】
−第２の実施形態−
第２の実施形態では、まず、マルチ検出器２４の各検出器列ｊ，各チャネルｉのローデータを投影面ｐｐに投影し、次に、再構成領域Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ８を投影面ｐｐに投影したラインＬ０’〜Ｌ８’に対応するローデータＤｒを求める。
これに対して、第１の実施形態では、再構成領域Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ８を検出器面ｄｐに投影したラインＴ０〜Ｔ８に対応するローデータＤｒを抽出した。
【００５３】
すなわち、図２２に示すように、マルチ検出器２４の各検出器列ｊ，各チャネルｉのローデータを投影面ｐｐに投影する。
【００５４】
次に、図２３に示すように、再構成領域Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ８を投影面ｐｐに投影し、図２４に示すように、ラインＬ０’〜Ｌ８’を設定する。
【００５５】
そして、図２５に示すように、ラインＬ０’〜Ｌ８’に対応するローデータＤｒを抽出する。図２６に示すように、ラインＬ０’〜Ｌ８’の一部がデータ欠如領域Ａｍにかかった場合は、データ実在領域Ａｒの投影データの補外処理により算出すればよい。
【００５６】
ローデータＤｒを求めた後は、第１の実施形態と同様の処理を行う。
【００５７】
−第３の実施形態−
第３の実施形態では、補外処理により算出したローデータＤｒでデータ欠如領域Ａｍのすべてを埋めずに、ラインＬ０’〜Ｌ８’に対応する線上のローデータＤｒのみを補外処理により算出する。
【００５８】
すなわち、図２７に示すように、ラインＬ０’〜Ｌ８’に対応するローデータＤｒのみを補外処理により算出する。データ欠如領域Ａｍのすべてを補外処理により算出したローデータＤｒで埋めることはしない。
【００５９】
−第４の実施形態−
第４の実施形態では、ラインＬ０’〜Ｌ８’に対応するローデータＤｒを求めるのに必要なデータ欠如領域Ａｍがデータ実在領域Ａｒの間にある場合に、データ欠如領域Ａｍを補間・補外処理により算出したローデータＤｒで埋める。
【００６０】
すなわち、図２８に示すように、ラインＬ０’〜Ｌ８’に対応するローデータＤｒを求めるのに必要なデータ欠如領域ＡｍのローデータＤｒを補間・補外処理により算出する。なお、ラインＬ０’〜Ｌ８’に対応するローデータＤｒを求めるのに不必要な他のデータ欠如領域Ａｍについては補間・補外処理を行わない。
【００６１】
−第５の実施形態−
第５の実施形態では、再構成領域Ｐに対応する領域内のデータ欠如領域のみを補間・補外処理により算出したローデータＤｒで埋める。
【００６２】
すなわち、図２９に示すように、再構成領域ＰをＸ線透過方向に投影面ｐｐに投影した領域Ｅａに含まれるデータ欠如領域ＡｍのローデータＤｒを補間・補外処理により算出する。他のデータ欠如領域Ａｍについては補間・補外処理を行わない。
【００６３】
なお、全てのビュー角度でＸ線ビームが透過する円形領域に外接する正方形領域を再構成領域Ｐとして想定しているが、円形領域を再構成領域とし、この円形領域をＸ線透過方向に投影面ｐｐに投影した領域Ｅｂに含まれるデータ欠如領域ＡｍのローデータＤｒを補間・補外処理により算出し、他のデータ欠如領域Ａｍについては補間・補外処理を行わないようにしてもよい。
【００６４】
−第６の実施形態−
第６の実施形態では、マルチ検出器２４の検出器列方向に高密度のローデータを補間・補外処理により作成しておき、その高密度のローデータを異なる位置の再構成領域で利用する。
【００６５】
すなわち、図２８と図３０とに示すように、再構成領域の位置が異なるとラインＬ０’〜Ｌ８’の位置が異なる。このため、ある再構成領域で求めたローデータを他の再構成領域で利用できない。
そこで、図３１に示すように、検出器列方向（ｚ方向）に高密度のローデータを補間・補外処理により作成しておく。ここで、実在するローデータの検出器列方向の密度（図３０のｄの逆数）の２倍〜４倍の高密度（図３１のΔｚの逆数）になるようにする。
そして、ある再構成領域についてＣＴ画像を再構成する場合、サンプリングにより該再構成領域のラインＬ０’〜Ｌ８’に対応するローデータＤｒを得る。
【００６６】
−第７の実施形態−
第７の実施形態では、マルチ検出器２４の検出器列方向中央から再構成領域Ｐまでの距離Δｚに応じて複数本のライン数ｍを変化させる。
【００６７】
図３２は、第７の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の動作の概略の流れを示すフロー図である。
このフローは、図４のステップＳ４がステップＳ４’に代わった以外は、図４と同じである。そこで、ステップＳ４’のみ説明する。
【００６８】
ステップＳ４’では、着目ビューviewにおけるマルチ検出器２４の検出器列方向中央から再構成領域Ｐまでの距離Δｚ(view)に応じたライン数ｍを求め、ローデータの中から再構成領域Ｐ上の複数画素間隔あけたｍ本の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出する。
【００６９】
図３３に、Δｚ＝Δｚ１のときに適正なライン数ｍ＝９を例示する。
このライン数の場合、再構成領域Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ８をマルチ検出器２４の検出器面ｄｐに投影したラインの密度が適正になる。
図３４に、Δｚ＝Δｚ１のときに不適正なライン数ｍ＝３を例示する。
このライン数の場合、再構成領域Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ２をマルチ検出器２４の検出器面ｄｐに投影したラインの密度が不適正になる（ラインが相互に離れすぎている）。
【００７０】
図３５に、Δｚ＝Δｚ２のときに不適正なライン数ｍ＝９を例示する。
このライン数の場合、再構成領域Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ８をマルチ検出器２４の検出器面ｄｐに投影したラインの密度が不適正になる（ラインが相互に近づきすぎている）。
図３６に、Δｚ＝Δｚ２のときに適正なライン数ｍ＝３を例示する。
このライン数の場合、再構成領域Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ２をマルチ検出器２４の検出器面ｄｐに投影したラインの密度が適正になる。
【００７１】
図３７は、操作者が入力装置２から「標準画質」を指定した場合に、距離Δｚに応じて決めるライン数ｍを示す例示図である。
なお、図中のｐはヘリカルピッチ、ｄは検出器列方向の検出器幅である。
【００７２】
図３８は、操作者が入力装置２から「低画質」を指定した場合に、距離Δｚに応じて決めるライン数ｍを示す例示図である。
図３９は、操作者が入力装置２から「高画質」を指定した場合に、距離Δｚに応じて決めるライン数ｍを示す例示図である。
【００７３】
第７の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置によれば、ライン数ｍだけのラインに対応するローデータＤｒを抽出し、これらに対してだけフィルタ処理Ｓ６を行うから、フィルタ処理におけるＦＦＴ演算量を大幅に減らすことが出来る。そして、距離Δｚが大きい場合はライン数ｍを増やし、距離Δｚが小さい場合はライン数ｍを減らすため、ヘリカルスキャンでは各ビューにおける距離Δｚに応じて最適のＦＦＴ演算量とすることができ、アキシャルスキャンでは再構成領域の位置に応じた最適のＦＦＴ演算量とすることが出来る。さらに、操作者が指定した画質をも考慮してライン数ｍを増減するため、画質と処理時間のバランスをコントロールすることが出来る。
【００７４】
−第８の実施形態−
第８の実施形態では、アキシャルスキャンを想定し、回転中心ＩＣから再構成領域Ｐがオフセットしている場合に、ビューに応じて複数本のライン数ｍを変化させる。
【００７５】
図４０は、第８の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の動作の概略の流れを示すフロー図である。
このフローは、図４のステップＳ４がステップＳ４”に代わった以外は、図４と同じである。そこで、ステップＳ４”のみ説明する。
【００７６】
ステップＳ４”では、着目ビューviewに応じたライン数ｍを求め、ローデータの中から再構成領域Ｐ上の複数画素間隔あけたｍ本の平行なラインに対応するローデータＤｒを抽出する。
【００７７】
図４１，図４２に示すように、回転中心ＩＣから再構成領域Ｐがｙ方向にオフセット量Δｙだけオフセットしているものとする。また、コーンビームＣＢの中心軸がｙ方向に平行で且つ再構成領域Ｐがオフセットしている方向にＸ線管２１がある時をビュー角度view＝０゜とする。アキシャルスキャンであるため、検出器列方向中心と再構成領域Ｐの距離Δｚは、ビューによらず、一定値Δｚａである。
【００７８】
図４１は、view＝０゜のときに適正なライン数ｍ＝４を例示する。
このライン数の場合、再構成領域Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ３をマルチ検出器２４の検出器面ｄｐに投影したラインの密度が適正になる。
図４２に、view＝１８０゜のときに適正なライン数ｍ＝２を例示する。
このライン数の場合、再構成領域Ｐ上のラインＬ０〜Ｌ１をマルチ検出器２４の検出器面ｄｐに投影したラインの密度が適正になる。
【００７９】
図４３は、距離Δｚ＝Δｚａ，オフセット量Δｙの時にビューviewに応じて決めるライン数ｍを示す例示図である。
【００８０】
第８の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置によれば、ライン数ｍだけのラインに対応するローデータＤｒを抽出し、これらに対してだけフィルタ処理Ｓ６を行うから、フィルタ処理におけるＦＦＴ演算量を大幅に減らすことが出来る。そして、オフセットを考慮してビューviewに応じてライン数ｍを増減するため、再構成領域Ｐ上のラインをマルチ検出器２４の検出器面ｄｐに投影したラインの密度がビューによらず常に適正になり、最適のＦＦＴ演算量とすることが出来る。
【００８１】
−他の実施形態−
（１）第１〜第６の実施形態では“ライン数”／“ラインに直交する方向の再構成領域Ｐの画素数”＝９／５１２≒１／５７としたが、ライン数ｍを１本〜５１２本としてもよい。ただし、本願発明者の実験によれば、“ラインに直交する方向の再構成領域Ｐの画素数”＝５１２の場合、ライン数ｍを８本にすると画質の劣化が認められ、ライン数ｍを６５本より増やしても臨床上問題になる画質の変化は認められなかったので、９本〜６５本＝９／５１２〜６５／５１２≒１／６４〜１／８とすることが好ましい。
（２）第１〜第６の実施形態において、指定された画質に応じてライン数ｍを可変としてもよい。すなわち、高画質が指定された場合はライン数ｍを増やし、低画質が指定された場合はライン数ｍを減らす（処理量を減らす）ようにしてもよい。
【００８２】
（３）第７の実施形態では距離Δｚと指定された画質とに応じてライン数ｍを可変とし、第８の実施形態では距離Δｚとオフセット量Δｙとビューviewに応じてライン数ｍを可変としたが、これらを組み合わせて、一般的に、距離Δｚとオフセット量Δｙとビューviewと指定された画質とに応じてライン数ｍを可変としてもよい。
（４）第２〜第６の実施形態と第７，第８の実施形態を組み合わせてもよい。
【００８３】
（５）上記実施形態では再構成領域Ｐとして５１２画素構成を想定したが、１０２４画素構成やその他の画素数の場合にも本発明を適用可能である。
（６）上記実施形態ではコーンビームＣＢの中心軸がｙ軸に平行となるビューをview＝０゜としているが、任意の角度をview＝０゜としてもよい。
（７）第１，第７，第８の実施形態では再構成領域Ｐのラインを検出器面ｄｐに投影し、第２〜第６の実施形態ではラインＬ０〜Ｌ８を投影面ｐｐに投影したが、逆に、第１，第７，第８の実施形態でラインを投影面ｐｐに投影し、前記第２〜第６の実施形態でラインＬ０〜Ｌ８を検出器面ｄｐに投影するようにしてもよい。
【００８４】
（８）第５の実施形態を拡張し、ローデータの収集および前処理についても、再構成領域Ｐに対応する領域内でのみ行うようにしてもよい。
（９）上記実施形態では再構成領域Ｐを直交座標で表現したが、極座標で表現する場合にも本発明を適用可能である。
（10）上記実施形態では医用Ｘ線ＣＴ装置を想定したが、産業用Ｘ線ＣＴ装置にも本発明を適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の第１の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。
【図２】Ｘ線管およびマルチ検出器の回転を示す説明図である。
【図３】コーンビームを示す説明図である。
【図４】第１の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作を示すフロー図である。
【図５】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６】検出器器面に投影したラインを示す概念図である。
【図７】view=０゜における各ラインのローデータＤｒを投影面に投影した状態を示す概念図である。
【図８】view=０゜における各ラインの投影ライン・データＤｐを投影面に投影した状態を示す概念図である。
【図９】view=０゜における各ラインの画像各位置ライン・データＤｆを投影面に投影した状態を示す概念図である。
【図１０】view=０゜における各ラインの高密度画像各位置ライン・データＤｈを投影面に投影した状態を示す概念図である。
【図１１】view=０゜における再構成領域上の各ラインの逆投影画素データＤ２を示す概念図である。
【図１２】view=０゜における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１３】view=９０゜における各ラインのローデータＤｒを投影面に投影した状態を示す概念図である。
【図１４】view=９０゜における各ラインの投影ライン・データＤｐを投影面に投影した状態を示す概念図である。
【図１５】view=９０゜における各ラインの画像各位置ライン・データＤｆを投影面に投影した状態を示す概念図である。
【図１６】view=９０゜における各ラインの高密度画像各位置ライン・データＤｈを投影面に投影した状態を示す概念図である。
【図１７】view=９０゜における再構成領域上の各ラインの逆投影画素データＤ２を示す概念図である。
【図１８】view=９０゜における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１９】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２０】データ欠如領域の発生を示す説明図である。
【図２１】補間・補外処理により算出したローデータでデータ欠如領域を埋めた状態を示す説明図である。
【図２２】投影面に投影したローデータを示す説明図である。
【図２３】投影面に投影したローデータのデータ欠如領域を補間・補外処理により算出したローデータで埋めた状態を示す説明図である。
【図２４】再構成領域上のラインをＸ線透過方向に投影面に投影する状態を示す概念図である。
【図２５】投影面に投影したラインを示す概念図である。
【図２６】投影面に投影したローデータ（補間データ作成）と投影面に投影したラインとを示す説明図である。
【図２７】投影面に投影したローデータ（補間データ不作成）と投影面に投影したラインとを示す説明図である。
【図２８】投影面に投影したローデータ（必要部分のみ補間データ作成）と投影面に投影したラインとを示す説明図である。
【図２９】再構成領域を投影面に投影した領域を示す説明図である。
【図３０】投影面に投影したローデータ（補間データ不作成）と投影面に投影したラインとを示す説明図である。
【図３１】投影面に投影したローデータを補間・補外処理により検出器列方向に高密度化したローデータを示す説明図である。
【図３２】第７の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作を示すフロー図である。
【図３３】ライン数が適正な場合を示す例示図である。
【図３４】ライン数が少なすぎる場合を示す例示図である。
【図３５】ライン数が多すぎる場合を示す例示図である。
【図３６】ライン数が適正な場合を示す例示図である。
【図３７】標準画質の場合の距離とライン数の関係を示す例示図である。
【図３８】低画質の場合の距離とライン数の関係を示す例示図である。
【図３９】高画質の場合の距離とライン数の関係を示す例示図である。
【図４０】第８の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の動作を示すフロー図である。
【図４１】適正なライン数を示す例示図である。
【図４２】適正なライン数を示す例示図である。
【図４３】ビューとライン数の関係を示す例示図である。
【符号の説明】
【００８６】
１ 操作コンソール
３ 中央処理装置
２０ 走査ガントリ
２１ Ｘ線管
２４ マルチ検出器
ＩＣ 回転中心
Ｌ０〜Ｌ８ 再構成領域上のライン
Ｌ０’〜Ｌ８’ 投影面上のライン
Ｔ０’〜Ｔ８’ 検出器面上のライン
Ｐ 再構成領域
ｐｐ 投影面
ｄｐ 検出器面
Δｙ オフセット量
Δｚ 検出器列方向中央から再構成領域までの距離
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| 【出願人】 |
【識別番号】３０００１９２３８
【氏名又は名称】ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー
【住所又は居所】アメリカ合衆国・ウィスコンシン州・５３１８８・ワウケシャ・ノース・グランドヴュー・ブールバード・ダブリュー・７１０・３０００
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| 【出願日】 |
平成１８年３月１７日（２００６．３．１７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９５５１１
【弁理士】
【氏名又は名称】有近 紳志郎
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| 【公開番号】 |
特開２００６−１５０１３８（Ｐ２００６−１５０１３８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１８年６月１５日（２００６．６．１５） |
| 【出願番号】 |
特願２００６−７３８９９（Ｐ２００６−７３８９９） |
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