JP4130055B2 - 加算断層画像作成方法およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加算断層画像作成方法およびＸ線ＣＴ装置に関し、さらに詳しくは、複数の断層画像を加算した如き加算断層画像を作成する場合に、各断層画像のスライス厚が異なっていても、パーシャルボリュームの悪影響のない加算断層画像を作成しうる加算断層画像作成方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
−第１の従来例−
図６は、複数の検出器列を持つマルチＸ線検出器を備えた従来のＸ線ＣＴ装置における加算断層画像作成処理の第１の従来例を示すフロー図である。
ステップＳＴ６１では、画像番号カウンタｊを“１”に初期化する。
【０００３】
ステップＳＴ６２では、マルチＸ線検出器の第ｊ検出器列のローデータＩｊを読み込む。
【０００４】
ステップＳＴ６３では、オフセット補正を行う。すなわち、第ｊ検出器列のローデータＩｊからオフセット量を差し引く。なお、表記を簡単にするために、オフセット量を差し引いたローデータもＩｊで表すものとする。
【０００５】
ステップＳＴ６４では、検出器感度補正を行う。すなわち、第ｊ検出器列のローデータＩｊを入射Ｘ線量Ｔｊ・Ｉｏで割る。ここで、Ｔｊは第ｊ検出器列のスライス厚であり、Ｉｏは単位厚さ当たりの入射Ｘ線量である。
【０００６】
ステップＳＴ６５では、検出器感度補正後のローデータＩｊ／(Ｔｊ・Ｉｏ)に対して第１の補正を施す。この第１の補正は、レファレンス補正である。なお、表記を簡単にするために、第１の補正後のローデータもＩｊ／(Ｔｊ・Ｉｏ)で表すものとする。
【０００７】
ステップＳＴ６６では、第１の補正後のローデータＩｊ／(Ｔｊ・Ｉｏ)のあるチャネルの値が閾値以下の場合は、該値を隣接する１以上のチャネルの平均値で置換する。以下、この処理を、Ｌogフィルタリング処理と言う。
【０００８】
ステップＳＴ６７では、ログ化処理を行う。すなわち、−Ｌog{Ｉｊ／(Ｔｊ・Ｉｏ)}を求める。
【０００９】
ステップＳＴ６８では、ログ化処理後のローデータに対して第２の補正を施す。この第２の補正は、ビームハードニング補正（beam hardening correction）、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つである。
【００１０】
ステップＳＴ６９では、第２の補正を施したローデータに対してフィルタ処理および逆投影演算を施し、ＣＴ画像Ｇｊを得る。
【００１１】
ステップＳＴ７０，ＳＴ７１では、ｊ＝２〜Ｊについて上記ステップＳＴ６２〜ＳＴ６９を繰り返す。これにより、ＣＴ画像Ｇ１〜ＧＪを再構成する。
【００１２】
ステップＳＴ７２では、ＣＴ画像Ｇ１〜ＧＪを単純加算し、加算ＣＴ画像Ｇを得る。
【００１３】
−第２の従来例−
図７は、複数の検出器列を持つマルチＸ線検出器を備えた従来のＸ線ＣＴ装置における加算断層画像作成処理の第２の従来例を示すフロー図である。
ステップＳＴ８１では、画像番号カウンタｊを“１”に初期化する。
【００１４】
ステップＳＴ８２では、マルチＸ線検出器の第ｊ検出器列のローデータＩｊを読み込む。
【００１５】
ステップＳＴ８３では、オフセット補正を行う。すなわち、第ｊ検出器列のローデータＩｊからオフセット量を差し引く。なお、表記を簡単にするために、オフセット量を差し引いたローデータもＩｊで表すものとする。
【００１６】
ステップＳＴ８４では、検出器感度補正を行う。すなわち、第ｊ検出器列のローデータＩｊを入射Ｘ線量Ｔｊ・Ｉｏで割る。
【００１７】
ステップＳＴ８５では、検出器感度補正後のローデータＩｊ／(Ｔｊ・Ｉｏ)に対して第１の補正を施す。この第１の補正は、レファレンス補正である。なお、表記を簡単にするために、第１の補正後のローデータもＩｊ／(Ｔｊ・Ｉｏ)で表すものとする。
【００１８】
ステップＳＴ８６では、Ｌogフィルタリング処理を行う。
【００１９】
ステップＳＴ８７では、ログ化処理を行う。すなわち、−Ｌog{Ｉｊ／(Ｔｊ・Ｉｏ)}を求める。
【００２０】
ステップＳＴ８８では、ログ化処理後のローデータに対して第２の補正を施す。この第２の補正は、ビームハードニング補正、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つである。
【００２１】
ステップＳＴ８９，ＳＴ９０では、ｊ＝２〜Ｊについて上記ステップＳＴ８２〜ＳＴ８８を繰り返す。これにより、第２の補正後のローデータＩ'１〜Ｉ'Ｊが得られる。
【００２２】
ステップＳＴ９１では、第２の補正後のローデータＩ'１〜Ｉ'Ｊを単純加算し、加算データＩを得る。すなわち、
Ｉ＝ΣＩ'ｊ
【００２３】
ステップＳＴ９２では、加算データＩに対してフィルタ処理および逆投影演算を施し、加算ＣＴ画像Ｇを得る。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
上記第１の従来例および第２の従来例では、各検出器列のスライス厚が等しい場合は、加算ＣＴ画像Ｇを得るのに、特に問題がない。
しかし、各スライス厚が異なる場合には、パーシャルボリューム（partial volime）の悪影響が加算ＣＴ画像Ｇ上に現れる問題点がある。すなわち、スライス厚が異なると、パーシャルボリューム効果が異なってくるため、同一物質であってもＣＴ値が異なってくる。つまり、同一物質のＣＴ値に不連続を生じる。このため、加算ＣＴ画像Ｇ上でＣＴ値が一様に見えるべき対象物のＣＴ値が部分的に変化しているように見える問題点がある。
そこで、本発明の目的は、複数の断層画像を加算した如き加算断層画像を作成する場合に、各断層画像のスライス厚が異なっていても、パーシャルボリュームの悪影響のない加算断層画像を作成しうる加算断層画像作成方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、複数の断層画像Ｇｊをそれぞれ再構成しうる各データＩｊ（ｊ＝１〜Ｊ）に対してオフセット補正および感度補正を施してからスライス厚Ｔｊに応じた重みＴｊ／ΣＴｊを付けて荷重加算して加算データを作成し、その加算データにログ化処理を施してから再構成して加算断層画像Ｇを作成することを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第１の観点による加算断層画像作成方法では、感度補正を施したデータＫｊに対してスライス厚Ｔｊに応じた重みＴｊ／ΣＴｊを付けて荷重加算して加算データを作成する。すなわち、加算データをＫとするとき、
Ｋ＝Σ{（Ｔｊ／ΣＴｊ）・Ｋｊ}
とするが、後述するように、これはスライス厚がΣＴｊの１つのスライスの感度補正したデータと等価である。よって、スライス厚の異なる複数の断層画像Ｇｊを加算した如き加算断層画像Ｇ上にパーシャルボリュームの悪影響が現れることが無くなる。
【００２６】
第２の観点では、本発明は、上記構成の加算断層画像作成方法において、断層画像ＧｊがＸ線ＣＴ画像であり、データＩｊがローデータであることを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第２の観点による加算断層画像作成方法では、感度補正を施したローデータＫｊに対してスライス厚Ｔｊに応じた重みＴｊ／ΣＴｊを付けて荷重加算して加算データＫを作成する。すなわち、
Ｋ＝Σ{（Ｔｊ／ΣＴｊ）・Ｋｊ}
とするが、後述するように、これはスライス厚がΣＴｊの１つのスライスの感度補正したローデータと等価である。よって、スライス厚の異なる複数のＸ線ＣＴ画像Ｇｊを加算した如き加算断層画像Ｇ上にパーシャルボリュームの悪影響が現れることが無くなる。
【００２７】
第３の観点では、本発明は、上記構成の加算断層画像作成方法において、ローデータがマルチＸ線検出器の各検出器列で得たローデータであることを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第３の観点による加算断層画像作成方法では、マルチＸ線検出器の各検出器列で得たローデータから、それら検出器列を合わせた１つの検出器列で得たローデータから再構成した如き断層画像を作成できる。
【００２８】
第４の観点では、本発明は、上記構成の加算断層画像作成方法において、感度補正前または感度補正後の各ローデータまたはログ化処理前の加算データに対して、レファレンス補正を施すことを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第４の観点による加算断層画像作成方法では、感度補正前または感度補正後の各ローデータに対する場合は、通常と同様にレファレンス補正を施すことが出来る。また、ログ化処理前の加算データに対する場合は、レファレンス補正を施す回数が１回で済む。
【００２９】
第５の観点では、本発明は、上記構成の加算断層画像作成方法において、ログ化処理後の加算データに対して、ビームハードニング補正、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つを施すことを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第５の観点による加算断層画像作成方法では、加算データに対して各種補正を施すため、補正の回数が１回で済む。
【００３０】
第６の観点では、本発明は、上記構成の加算断層画像作成方法において、ログ化処理前のローデータのあるチャネルの値が閾値以下の場合は、該値を隣接する１以上のチャネルの平均値で置換することを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第６の観点による加算断層画像作成方法では、ローデータに不自然な値が含まれる場合に、それをログ化処理前に除去することが出来る。
【００３１】
第７の観点では、本発明は、上記構成の加算断層画像作成方法において、フィルタ処理および逆投影演算により再構成を行うことを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第７の観点による加算断層画像作成方法では、フィルター補正逆投影（filtered back projection）法により断層画像を再構成することが出来る。
【００３２】
第８の観点では、本発明は、複数の断層画像Ｇｊをそれぞれ再構成しうる各データＩｊ（ｊ＝１〜Ｊ）に対してオフセット補正を施してから単純加算して加算データＩを作成し、その加算データＩに感度補正およびログ化処理を施してから再構成して加算断層画像Ｇを作成することを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第８の観点による加算断層画像作成方法では、オフセット補正のみを施し感度補正を施す前のデータＩｊを単純加算して加算データＩを作成する。すなわち、
Ｉ＝ΣＩｊ
とするが、これはスライス厚がΣＴｊの１つのスライスのデータと等価である。よって、スライス厚の異なる複数の断層画像Ｇｊを加算した如き加算断層画像Ｇ上にパーシャルボリュームの悪影響が現れることが無くなる。
なお、各データＩｊ（ｊ＝１〜Ｊ）に対してオフセット補正を施すため、通常と同様の処理で済む。
【００３３】
第９の観点では、本発明は、複数の断層画像Ｇｊをそれぞれ再構成しうる各データＩｊ（ｊ＝１〜Ｊ）を単純加算して加算データＩを作成し、その加算データＩにオフセット補正，感度補正およびログ化処理を施してから再構成して加算断層画像Ｇを作成することを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第９の観点による加算断層画像作成方法では、オフセット補正および感度補正を施す前のデータＩｊを単純加算して加算データＩを作成する。すなわち、
Ｉ＝ΣＩｊ
とするが、これはスライス厚がΣＴｊの１つのスライスのデータと等価である。よって、スライス厚の異なる複数の断層画像Ｇｊを加算した如き加算断層画像Ｇ上にパーシャルボリュームの悪影響が現れることが無くなる。
なお、加算データＩに対してオフセット補正を施すため、各データＩｊに対するオフセット値も加算しておく必要があるが、オフセット補正の回数が１回で済む。
【００３４】
第１０の観点では、本発明は、上記構成の加算断層画像作成方法において、データＩｊがマルチＸ線検出器の各検出器列で得たローデータであることを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第１０の観点による加算断層画像作成方法では、マルチＸ線検出器の各検出器列で得たローデータから、それら検出器列を合わせた１つの検出器列で得たローデータから再構成した如き断層画像を作成できる。
【００３５】
第１１の観点では、本発明は、上記構成の加算断層画像作成方法において、感度補正前または感度補正後ログ化処理前の加算データＩに対して、レファレンス補正を施すことを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第１１の観点による加算断層画像作成方法では、感度補正前または感度補正後の各ローデータに対する場合は、通常と同様にレファレンス補正を施すことが出来る。また、ログ化処理前の加算データＩに対する場合は、レファレンス補正を施す回数が１回で済む。
【００３６】
第１２の観点では、本発明は、上記構成の加算断層画像作成方法において、ログ化処理後の加算データＩに対して、ビームハードニング補正、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つを施すことを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第１２の観点による加算断層画像作成方法では、加算データＩに対して各種補正を施すため、補正の回数が１回で済む。
【００３７】
第１３の観点では、本発明は、上記構成の加算断層画像作成方法において、ログ化処理前の加算データＩのあるチャネルの値が閾値以下の場合は、該値を隣接する１以上のチャネルの平均値で置換することを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第１３の観点による加算断層画像作成方法では、ローデータに不自然な値が含まれる場合に、それをログ化処理前に除去することが出来る。
【００３８】
第１４の観点では、本発明は、上記構成の加算断層画像作成方法において、フィルタ処理および逆投影演算により再構成を行うことを特徴とする加算断層画像作成方法を提供する。
上記第１４の観点による加算断層画像作成方法では、フィルター補正逆投影法により断層画像を再構成することが出来る。
【００３９】
第１５の観点では、本発明は、複数の検出器列を持つマルチＸ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置であって、各検出器列で得たローデータＩｊに対してオフセット補正および感度補正を施す感度補正手段と、感度補正後のローデータに対してスライス厚Ｔｊに応じた重みＴｊ／ΣＴｊを付けて荷重加算して加算データＩを作成する加算データ作成手段と、加算データＩにログ化処理を施すログ化処理手段と、ログ化処理後の加算データに対してフィルタ処理および逆投影演算を施す再構成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１５の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第２の観点による加算断層画像作成方法を好適に実施できる。
【００４０】
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、感度補正前または感度補正後の各ローデータまたはログ化処理前の加算データＩに対して、レファレンス補正を施す第１の補正手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１６の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第４の観点による加算断層画像作成方法を好適に実施できる。
【００４１】
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、ログ化処理後の加算データに対して、ビームハードニング補正、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つを施す第２の補正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の観点による加算断層画像作成方法を好適に実施できる。
【００４２】
第１８の観点では、本発明は、複数の検出器列を持つマルチＸ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置であって、各検出器列で得たローデータＩｊに対してオフセット補正を施すオフセット補正手段と、オフセット処理後のローデータを単純加算して加算データＩを作成する加算データ作成手段と、加算データＩに対して感度補正を施す感度補正手段と、感度補正した加算データに対してログ化処理を施すログ化処理手段と、ログ化処理を施した加算データに対してフィルタ処理および逆投影演算を施す再構成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１８の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第８の観点による加算断層画像作成方法を好適に実施できる。
【００４３】
第１９の観点では、本発明は、複数の検出器列を持つマルチＸ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置であって、各検出器列で得たローデータＩｊを単純加算して加算データＩを作成する加算データ作成手段と、加算データＩに対してオフセット補正を施すオフセット補正手段と、オフセット処理後の加算データに対して感度補正を施す感度補正手段と、感度補正した加算データに対してログ化処理を施すログ化処理手段と、ログ化処理を施した加算データに対してフィルタ処理および逆投影演算を施す再構成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１９の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第９の観点による加算断層画像作成方法を好適に実施できる。
【００４４】
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、感度補正前または感度補正後ログ化処理前の加算データに対して、レファレンス補正を施す第１の補正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２０の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１１の観点による加算断層画像作成方法を好適に実施できる。
【００４５】
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、ログ化処理後の加算データに対して、ビームハードニング補正、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つを施す第２の補正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２１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、前記第１２の観点による加算断層画像作成方法を好適に実施できる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す発明の実施の形態により本発明をさらに詳しく説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００４７】
−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１００のブロック図である。
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。
【００４８】
前記コンソール１は、操作者の指示入力や情報入力などの受け付ける入力装置２と、スキャン処理や画像再構成処理や加算断層画像作成処理などを実行する中央処理装置３と、制御信号などを前記撮影テーブル１０や前記走査ガントリ２０とやり取りする制御インターフェース４と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ５と、前記データから再構成したＸ線画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＸ線画像を記憶する記憶装置７とを具備している。
【００４９】
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、コリメータコントローラ２４と、アイソセンタ（図２のＩＣ）の周りにＸ線管２１などを回転させる回転コントローラ２６と、２列の検出器列を有するツインＸ線検出器２７とを具備している。
【００５０】
図２は、Ｘ線管２１、コリメータ２３およびツインＸ線検出器２７を示す模式図である。
Ｘ線管２１から出射されたＸ線Ｉｏは、コリメータ２３のアパーチャＳを通ることで偏平なＸ線ビームＸｒとなり、ツインＸ線検出器２７の第１検出器列Ｄ１および第２検出器列Ｄ２に入射する。
前記コリメータ２３のアパーチャＳの開口幅や位置は、前記中央処理装置３の指令に基づいて前記コリメータコントローラ２４が調整する。
境界仮想線Ｐｏは、Ｘ線ビームＸｒのうちで第１検出器列Ｄ１に入射する分と第２検出器列Ｄ２に入射する分の境界を示す仮想の線である。
アイソセンタＩＣにおけるＸ線ビームＸｒの幅をＸ線ビーム幅Ｘｏという。また、Ｘ線ビーム幅Ｘｏのうちで第１検出器列Ｄ１に入射する分の幅が第１スライス厚Ｔ１であり、第２検出器列Ｄ２に入射する分の幅が第２スライス厚Ｔ２である。
【００５１】
図３は、上記Ｘ線ＣＴ装置１００における加算断層画像作成処理を示すフロー図である。
ステップＳＴ１では、画像番号カウンタｊを“１”に初期化する。
【００５２】
ステップＳＴ２では、マルチＸ線検出器の第ｊ検出器列ＤｊのローデータＩｊを読み込む。
【００５３】
ステップＳＴ３では、オフセット補正を行う。すなわち、第ｊ検出器列ＤｊのローデータＩｊからオフセット量を差し引く。なお、表記を簡単にするために、オフセット量を差し引いたローデータもＩｊで表すものとする。
【００５４】
ステップＳＴ４では、検出器感度補正を行う。すなわち、第ｊ検出器列ＤｊのローデータＩｊを入射Ｘ線量Ｔｊ・Ｉｏで割る。ここで、Ｔｊは第ｊ検出器列Ｄｊのスライス厚であり、Ｉｏは単位厚さ当たりの入射Ｘ線量である。
【００５５】
ステップＳＴ５では、検出器感度補正後のローデータＩｊ／(Ｔｊ・Ｉｏ)に対して第１の補正を施す。この第１の補正は、レファレンス補正である。なお、表記を簡単にするために、第１の補正後のローデータもＩｊ／(Ｔｊ・Ｉｏ)で表すものとする。
【００５６】
ステップＳＴ６では、Ｌogフィルタリング処理を行う。すなわち、第１の補正後のローデータＩｊ／(Ｔｊ・Ｉｏ)のあるチャネルの値が閾値以下の場合は、該値を隣接する１以上のチャネルの平均値で置換する。具体的には、隣のチャネルの値で置換したり、両隣のチャネルの平均値で置換したり、当該チャネル以外のチャネルの平均値で置換したり、任意に選んだ２以上のチャネルの平均値で置換する。
【００５７】
ステップＳＴ７，ＳＴ８では、ｊ＝２〜Ｊについて上記ステップＳＴ２〜ＳＴ６を繰り返す。これにより、第１の補正後のローデータＩ１／(Ｔ１・Ｉｏ)〜ＩＪ／(ＴＪ・Ｉｏ)が得られる。
ここでは、Ｊ＝２であり、ローデータＩ１／(Ｔ１・Ｉｏ)，Ｉ２／(Ｔ２・Ｉｏ)が得られる。
【００５８】
ステップＳＴ９では、ローデータＩ１／(Ｔ１・Ｉｏ)〜ＩＪ／(ＴＪ・Ｉｏ)に対してスライス厚Ｔｊに応じた重みＴｊ／ΣＴｊを付けて荷重加算し、加算データＫを作成する。
Ｋ＝Σ{（Ｔｊ／ΣＴｊ）・（Ｉｊ／(Ｔｊ・Ｉｏ)）}
ここでは、Ｊ＝２であり、
Ｋ＝（Ｔ１／(Ｔ１＋Ｔ２)）・（Ｉ１／(Ｔ１・Ｉｏ)）＋（Ｔ２／(Ｔ１＋Ｔ２)）・（Ｉ２／(Ｔ２・Ｉｏ)）
となる。
【００５９】
ステップＳＴ１０では、ログ化処理を行う。すなわち、−Ｌog{Ｋ}を求める。
【００６０】
ステップＳＴ１１では、ログ化処理後の加算データ−Ｌog{Ｋ}に対して第２の補正を施す。この第２の補正は、ビームハードニング補正、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つである。なお、表記を簡単にするために、第２の補正後の加算データも−Ｌog{Ｋ}で表すものとする。
【００６１】
ステップＳＴ１２，ＳＴ１３では、第２の補正後の加算データ−Ｌog{Ｋ}に対してフィルタ処理および逆投影演算を施し、加算ＣＴ画像Ｇを得る。
【００６２】
図４は、加算データＫの物理的意味を説明するためのモデル図である。
吸収係数μ，パス長ｘ，長さ（Ｌ１＋Ｌ２）の介在物Ｈが空気中に在る。この介在物Ｈは、第１検出器列Ｄ１のスライス厚Ｔ１中にＬ１だけ入り、第２検出器列Ｄ２のスライス厚Ｔ２中にＬ２だけ入っている。単位厚さ当たりの入射Ｘ線量をＩｏとする。
【００６３】
第１検出器列Ｄ１で得られるローデータＩ１は、
Ｉ１＝∫_０ ^Ｔ１｛Ｉｏ・exp{−μ(z)・ｘ(z)}｝ｄｚ
＝∫_０ ^Ｌ１｛Ｉｏ・exp{−μ・ｘ}｝ｄｚ＋∫_Ｌ１ ^Ｔ１｛Ｉｏ・exp{０}｝ｄｚ
＝Ｉｏ・Ｌ１・exp{−μ・ｘ}＋Ｉｏ（Ｔ１−Ｌ１）
＝Ｉｏ・Ｔ１（Ｌ１・exp{−μ・ｘ}／Ｔ１＋１−Ｌ１／Ｔ１）
である。第１検出器列Ｄ１への入射Ｘ線量Ｔ１・Ｉｏで割って感度補正すると、
Ｉ１／(Ｔ１・Ｉｏ)＝Ｌ１・exp{−μ・ｘ}／Ｔ１＋１−Ｌ１／Ｔ１
となる。
【００６４】
同様に、第２検出器列Ｄ２で得られるローデータＩ２は、
Ｉ２＝Ｉｏ・Ｔ２（Ｌ２・exp{−μ・ｘ}／Ｔ２＋１−Ｌ２／Ｔ２）
である。第２検出器列Ｄ２への入射Ｘ線量Ｔ２・Ｉｏで割って感度補正すると、
Ｉ２／(Ｔ２・Ｉｏ)＝Ｌ２・exp{−μ・ｘ}／Ｔ２＋１−Ｌ２／Ｔ２
となる。
【００６５】
第１検出器列Ｄ１と第２検出器列Ｄ２とがスライス厚（Ｔ１＋Ｔ２）の一つの検出器列Ｄｓとすれば、得られるローデータＩｓは、
Ｉｓ＝∫_０ ^{Ｔ１＋Ｔ２}｛Ｉｏ・exp{−μ(z)・ｘ(z)}｝ｄｚ
＝∫_０ ^{Ｌ１＋Ｌｂ}｛Ｉｏ・exp{−μ・ｘ}｝ｄｚ＋∫_{Ｌ１＋Ｌ２} ^{Ｔ１＋Ｔ２}｛Ｉｏ・exp{０}｝ｄｚ
＝Ｉｏ(Ｌ１＋Ｌ２)exp{−μ・ｘ}＋Ｉｏ(Ｔ１＋Ｔ２−Ｌ１−Ｌ２)
＝Ｉｏ(Ｔ１＋Ｔ２)（(Ｌ１＋Ｌ２)exp{−μ・ｘ}／(Ｔ１＋Ｔ２)＋１−(Ｌ１＋Ｌ２)／(Ｔ１＋Ｔ２)
である。検出器列Ｄｓへの入射Ｘ線量（Ｔ１＋Ｔ２）Ｉｏで割って感度補正すると、
Ｉｓ／（(Ｔ１＋Ｔ２)Ｉｏ）＝(Ｌ１＋Ｌ２)exp{−μ・ｘ}／(Ｔ１＋Ｔ２)＋１−(Ｌ１＋Ｌ２)／(Ｔ１＋Ｔ２)
となる。
【００６６】
上記Ｉ１／(Ｔ１・Ｉｏ)，Ｉ２／(Ｔ２・Ｉｏ)を、スライス厚Ｔ１，Ｔ２に応じた重みＴ１／(Ｔ１＋Ｔ２)，Ｔ２／(Ｔ１＋Ｔ２)を付けて荷重加算すると、加算データＫは、
Ｋ＝（Ｔ１／(Ｔ１＋Ｔ２)）・（Ｉ１／(Ｔ１・Ｉｏ)）＋（Ｔ２／(Ｔ１＋Ｔ２)）・（Ｉ２／(Ｔ２・Ｉｏ)）
＝（Ｔ１／(Ｔ１＋Ｔ２)）（Ｌ１・exp{−μ・ｘ}／Ｔ１＋１−Ｌ１／Ｔ１）＋（Ｔ２／(Ｔ１＋Ｔ２)）（Ｌ２・exp{−μ・ｘ}／Ｔ２＋１−Ｌ２／Ｔ２）
＝(Ｌ１＋Ｌ２)exp{−μ・ｘ}／(Ｔ１＋Ｔ２)＋１−(Ｌ１＋Ｌ２)／(Ｔ１＋Ｔ２)
＝Ｉｓ／（(Ｔ１＋Ｔ２)Ｉｏ）
となる。
すなわち、加算データＫは、スライス厚（Ｔ１＋Ｔ２）の一つの検出器列Ｄｓで得られるローデータＩｓを感度補正したローデータと等価となる。よって、加算断層画像Ｇ上にパーシャルボリュームの悪影響が現れることが無くなる。
【００６７】
なお、上記ステップＳＴ５の第１の補正は、感度補正前（ステップＳＴ３またはＳＴ４の前）のローデータＩｊに対して施してもよいし、ログ化処理前（ステップＳＴ１０の前）の加算データＫに対して施してもよい。
【００６８】
−第２の実施形態−
図５は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置における加算断層画像作成処理を示すフロー図である。
ステップＳＴ２１では、画像番号カウンタｊを“１”に初期化する。
【００６９】
ステップＳＴ２２では、マルチＸ線検出器の第ｊ検出器列ＤｊのローデータＩｊを読み込む。
【００７０】
ステップＳＴ２３では、オフセット補正を行う。すなわち、第ｊ検出器列ＤｊのローデータＩｊからオフセット量を差し引く。なお、表記を簡単にするために、オフセット量を差し引いたローデータもＩｊで表すものとする。
【００７１】
ステップＳＴ２４，ＳＴ２５では、ｊ＝２〜Ｊについて上記ステップＳＴ２２〜ＳＴ２３を繰り返す。これにより、オフセット補正後のローデータＩ１〜ＩＪが得られる。
ここでは、Ｊ＝２であり、ローデータＩ１，Ｉ２が得られる。
【００７２】
ステップＳＴ２６では、ローデータＩ１〜ＩＪを単純加算し、加算データＩを作成する。
Ｉ＝Σ{Ｉｊ}
ここでは、Ｊ＝２であり、
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２
となる。
【００７３】
ステップＳＴ２７では、検出器感度補正を行う。すなわち、加算データＩを入射Ｘ線量ΣＴｊ・Ｉｏで割る。ここで、Ｔｊは第ｊ検出器列Ｄｊのスライス厚であり、Ｉｏは単位厚さ当たりの入射Ｘ線量である。
【００７４】
ステップＳＴ２８では、検出器感度補正後の加算データＩ／Σ(Ｔｊ・Ｉｏ)に対して第１の補正を施す。この第１の補正は、レファレンス補正である。なお、表記を簡単にするために、第１の補正後のローデータもＩ／Σ(Ｔｊ・Ｉｏ)で表すものとする。
【００７５】
ステップＳＴ２９では、Ｌogフィルタリング処理を行う。すなわち、第１の補正後の加算データＩ／Σ(Ｔｊ・Ｉｏ)のあるチャネルの値が閾値以下の場合は、近接チャネルをフィルタリングした値で置換する。
【００７６】
ステップＳＴ３０では、ログ化処理を行う。すなわち、−Ｌog{Ｉ／Σ(Ｔｊ・Ｉｏ)}を求める。
【００７７】
ステップＳＴ３１では、ログ化処理後の加算データ−Ｌog{Ｉ／Σ(Ｔｊ・Ｉｏ)}に対して第２の補正を施す。この第２の補正は、ビームハードニング補正、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つである。なお、表記を簡単にするために、第２の補正後のローデータも−Ｌog{Ｉ／Σ(Ｔｊ・Ｉｏ)}で表すものとする。
【００７８】
ステップＳＴ３２，ＳＴ３３では、第２の補正後の加算データ−Ｌog{Ｉ／Σ(Ｔｊ・Ｉｏ)}に対してフィルタ処理および逆投影演算を施し、加算ＣＴ画像Ｇを得る。
【００７９】
図４を参照して第１の実施形態で説明したように、
Ｉ１＝Ｉｏ・Ｔ１（Ｌ１・exp{−μ・ｘ}／Ｔ１＋１−Ｌ１／Ｔ１）
Ｉ２＝Ｉｏ・Ｔ２（Ｌ２・exp{−μ・ｘ}／Ｔ２＋１−Ｌ２／Ｔ２）
Ｉｓ＝Ｉｏ(Ｔ１＋Ｔ２)（(Ｌ１＋Ｌ２)exp{−μ・ｘ}／(Ｔ１＋Ｔ２)＋１−(Ｌ１＋Ｌ２)／(Ｔ１＋Ｔ２)
であるから、
Ｉ＝Ｉ１＋Ｉ２＝Ｉｓ
となる。
すなわち、加算データＩは、スライス厚（Ｔ１＋Ｔ２）の一つの検出器列Ｄｓで得られるローデータＩｓと等価となる。よって、加算断層画像Ｇ上にパーシャルボリュームの悪影響が現れることが無くなる。
【００８０】
なお、上記ステップＳＴ２３のオフセット補正は、感度補正前（ステップＳＴ２７の前）の加算データＩに対して施してもよい。この場合、各ローデータＩｊのオフセット量も単純加算しておき、それを加算データＩから引けばよい。
また、上記ステップＳＴ２８の第１の補正は、感度補正前（ステップＳＴ２７の前）の加算データＩに対して施してもよい。
【００８１】
【発明の効果】
本発明の加算断層画像作成方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、複数の断層画像を加算した如き加算断層画像を作成する場合に、各断層画像のスライス厚が異なっていても、パーシャルボリュームの悪影響のない加算断層画像を作成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置のブロック図である。
【図２】Ｘ線管、コリメータおよびツインＸ線検出器を示す模式図である。
【図３】本発明の第１の実施形態にかかる加算断層画像作成処理のフロー図である。
【図４】本発明の原理を説明するためのモデル図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる加算断層画像作成処理のフロー図である。
【図６】第１の従来例にかかる加算断層画像作成処理のフロー図である。
【図７】第２の従来例にかかる加算断層画像作成処理のフロー図である。
【符号の説明】
３ 中央処理装置
２７ ツインＸ線検出器
１００ Ｘ線ＣＴ装置
Ｄ１ 第１検出器列
Ｄ２ 第２検出器列

Claims (21)

1. スライス厚の異なる複数の断層画像Ｇｊをそれぞれ再構成しうる各データＩｊ（ｊ＝１〜Ｊ）に対してオフセット補正および入射Ｘ線量Ｔｊ・Ｉｏ（但し、Ｔｊはデータｊのスライス厚、Ｉｏは単位厚さあたりの入射Ｘ線量である。）で割る感度補正を施してからスライス厚Ｔｊに応じた重みＴｊ／ΣＴｊを付けて荷重加算してスライス厚がΣＴｊの１つのスライス厚の感度補正したデータと等価な加算データを作成し、その加算データにログ化処理を施してから再構成して加算断層画像Ｇを作成することを特徴とする加算断層画像作成方法。
2. 請求項１に記載の加算断層画像作成方法において、断層画像ＧｊがＸ線ＣＴ画像であり、データＩｊがローデータであることを特徴とする加算断層画像作成方法。
3. 請求項２に記載の加算断層画像作成方法において、ローデータがマルチＸ線検出器の各検出器列で得たローデータであることを特徴とする加算断層画像作成方法。
4. 請求項２または請求項３に記載の加算断層画像作成方法において、感度補正前または感度補正後の各ローデータまたはログ化処理前の加算データに対して、レファレンス補正を施すことを特徴とする加算断層画像作成方法。
5. 請求項２から請求項４のいずれかに記載の加算断層画像作成方法において、ログ化処理後の加算データに対して、ビームハードニング補正、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つを施すことを特徴とする加算断層画像作成方法。
6. 請求項２から請求項５のいずれかに記載の加算断層画像作成方法において、ログ化処理前のローデータのあるチャネルの値が閾値以下の場合は、該値を隣のチャネルの値で置換、隣のチャネルの平均値で置換、又は任意に選んだ２以上のチャネルの平均値で置換することを特徴とする加算断層画像作成方法。
7. 請求項１から請求項６のいずれかに記載の加算断層画像作成方法において、フィルタ処理および逆投影演算により再構成を行うことを特徴とする加算断層画像作成方法。
8. スライス厚の異なる複数の断層画像Ｇｊをそれぞれ再構成しうる各データＩｊ(ｊ＝１〜Ｊ)に対してオフセット補正を施してから単純加算して加算データＩを作成し、その加算データＩに入射Ｘ線量Σ（Ｔｊ・Ｉｏ）（但し、Ｔｊはデータｊのスライス厚、Ｉｏは単位厚さあたりの入射Ｘ線量である。）で割る感度補正によるスライス厚がΣＴｊの１つのスライス厚の感度補正したデータと等価な加算データの作成およびログ化処理を施してから再構成して加算断層画像Ｇを作成することを特徴とする加算断層画像作成方法。
9. スライス厚の異なる複数の断層画像Ｇｊをそれぞれ再構成しうる各データＩｊ（ｊ＝１〜Ｊ）を単純加算して加算データＩを作成し、その加算データＩにオフセット補正，入射Ｘ線量Σ（Ｔｊ・Ｉｏ）（但し、Ｔｊはデータｊのスライス厚、Ｉｏは単位厚さあたりの入射Ｘ線量である。）で割る感度補正によるスライス厚がΣＴｊの１つのスライス厚の感度補正したデータと等価な加算データの作成およびログ化処理を施してから再構成して加算断層画像Ｇを作成することを特徴とする加算断層画像作成方法。
10. 請求項８または請求項９に記載の加算断層画像作成方法において、データＩｊがマルチＸ線検出器の各検出器列で得たローデータであることを特徴とする加算断層画像作成方法。
11. 請求項８から請求項１０のいずれかに記載の加算断層画像作成方法において、感度補正前または感度補正後ログ化処理前の加算データＩに対して、レファレンス補正を施すことを特徴とする加算断層画像作成方法。
12. 請求項８から請求項１１のいずれかに記載の加算断層画像作成方法において、ログ化処理後の加算データに対して、ビームハードニング補正、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つを施すことを特徴とする加算断層画像作成方法。
13. 請求項８から請求項１２のいずれかに記載の加算断層画像作成方法において、ログ化処理前の加算データのあるチャネルの値が閾値以下の場合は、該値を 隣のチャネルの値で置換、隣のチャネルの平均値で置換、又は任意に選んだ２以上のチャネルの平均値で置換することを特徴とする加算断層画像作成方法。
14. 請求項８から請求項１３のいずれかに記載の加算断層画像作成方法において、フィルタ処理および逆投影演算により再構成を行うことを特徴とする加算断層画像作成方法。
15. スライス厚の異なる複数の検出器列を持つマルチＸ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置であって、各検出器列で得たローデータＩｊに対してオフセット補正および感度補正を施す入射Ｘ線量Ｔｊ・Ｉｏ（但し、Ｔｊはデータｊのスライス厚、Ｉｏは単位厚さあたりの入射Ｘ線量である。）で割る感度補正手段と、感度補正後のローデータに対してスライス厚Ｔｊに応じた重みＴｊ／ΣＴｊを付けて荷重加算してスライス厚がΣＴｊの１つのスライス厚の感度補正したデータと等価な加算データＩを作成する加算データ作成手段と、加算データＩにログ化処理を施すログ化処理手段と、ログ化処理後の加算データに対してフィルタ処理および逆投影演算を施す再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
16. 請求項１５に記載のＸ線ＣＴ装置において、感度補正前または感度補正後の各ローデータまたはログ化処理前の加算データＩに対して、レファレンス補正を施す第１の補正手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
17. 請求項１５または請求項１６に記載のＸ線ＣＴ装置において、ログ化処理後の加算データに対して、ビームハードニング補正、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つを施す第２の補正手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
18. スライス厚の異なる 複数の検出器列を持つマルチＸ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置であって、各検出器列で得たローデータＩｊに対してオフセット補正を施すオフセット補正手段と、オフセット処理後のローデータを単純加算して加算データＩを作成する加算データ作成手段と、加算データＩに対して入射Ｘ線量Σ（Ｔｊ・Ｉｏ）（但し、Ｔｊはデータｊのスライス厚、Ｉｏは単位厚さあたりの入射Ｘ線量である。）で割る感度補正を施すことによりスライス厚がΣＴｊの１つのスライス厚の感度補正したデータと等価な加算データを作成する感度補正手段と、感度補正した加算データに対してログ化処理を施すログ化処理手段と、ログ化処理を施した加算データに対してフィルタ処理および逆投影演算を施す再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
19. スライス厚の異なる複数の検出器列を持つマルチＸ線検出器を備えたＸ線ＣＴ装置であって、各検出器列で得たローデータＩｊを単純加算して加算データＩを作成する加算データ作成手段と、加算データＩに対してオフセット補正を施すオフセット補正手段と、オフセット処理後の加算データに対して入射Ｘ線量Σ（Ｔｊ・Ｉｏ）（但し、Ｔｊはデータｊのスライス厚、Ｉｏは単位厚さあたりの入射Ｘ線量である。）で割る感度補正を施すことによりスライス厚がΣＴｊの１つのスライス厚の感度補正したデータと等価な加算データを作成する感度補正手段と、感度補正した加算データに対してログ化処理を施すログ化処理手段と、ログ化処理を施した加算データに対してフィルタ処理および逆投影演算を施す再構成手段とを具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
20. 請求項１８または請求項１９に記載のＸ線ＣＴ装置において、感度補正前または感度補正後ログ化処理前の加算データに対して、レファレンス補正を施す第１の補正手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
21. 請求項１８から請求項２０のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置において、ログ化処理後の加算データに対して、ビームハードニング補正、水補正、体動補正およびヘリカル補正のうちの少なくとも１つを施す第２の補正手段を具備したことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。

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