JPH09192126A - 画像再構成処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コーンビームを使用する装置で使用され、ファ
ンビーム再構成及びコーンビーム再構成の両方を行うこ
とができ、さらに操作性の向上を図る。 【解決手段】再構成法指定部によりファンビーム再構成
かコーンビーム再構成かを指定し、この指定された再構
成法に応じて、投影曲線計算部又はデータ制御部によ
り、ファンビーム再構成とコーンビーム再構成とを切換
えるものである。スライス位置判定部はスライス位置を
判定して再構成法指定部による再構成法の指定を制御す
るものである。１回転前のデータとの差分データを取
り、１ビュー前の画像に加算することにより画像を高速
で連続的に再構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線源から円錐
状に放射されたＸ線を対象物に照射し、この対象物を透
過したＸ線をＸ線検出器により検出し、このＸ線検出器
から得られた検出データに基づいて、前記対象物の断層
画像を再構成する画像再構成処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のＸ線ＣＴ(computed tomography )
装置では、図４７に示すように、Ｘ線源１０１からＸ線
ビームがファン状( 扇形状 )に放射されるファンビーム
を使用するものが知られている。このようなＸ線ＣＴ装
置は、Ｘ線源１０１から放射されたＸ線ビームを被写体
に照射し、この被写体を通過したＸ線を扇状に１列に約
１０００チャンネル配列したＸ線検出器１０２で検出し
てデータ収集を行い、Ｘ線源１０１及びＸ線検出器１０
２を被写体の周囲を回転させながら、１回転する間に１
０００回程度データ収集し( １回のデータ収集を１ビュ
ーと称する )、その収集されたデータに基づいて被写体
のＸ線の断面画像を再構成する。なお、ＦＯＶ１０３
は、有効視野を示すものである。このファンビームを使
用したときの画像再構成式は、( 式１ )により算出され
る。

【０００３】

【数１】

【０００４】この( 式１ )から判るように、ファンビー
ムの再構成では、Ｘ線検出器から得られたデータに、再
構成すべきピクセルの位置に依存した重み付けを乗算し
て逆投影する必要があるので複雑な処理になる。すなわ
ち、図４８に示すように、有効視野ＦＯＶ１０３に対し
て再構成すべき画像を構成する複数のピクセル( 図４８
中、格子状に密に配列された黒点 )が設定されており、
Ｘ線検出器１０２の各チャンネルで得られたデータを、
各ピクセル毎に重み付けとして焦点( Ｘ線源１０１のＸ
線ビームの放射点Ｆ )−該当ピクセル( 黒点 )間距離Ｆ
pixel Ｄ(X) の２乗の逆数を乗算して逆投影する。な
お、Ｆpixel Ｄは、Focus-Pixel-Distanceを意味するも
のである。また、直接逆投影する方法もあるが、この場
合には極座標変換が必要となり複雑な計算になる。

【０００５】そこで、ファンビームを使用したＸ線ＣＴ
装置( シングルスライスＣＴ )では、現在のところ２種
類の画像再構成法が考案されている。１つの方法は、フ
ァン−パラ変換法と呼ばれるものであり、これは、図４
９に示すように、ファンビームによるＸ線検出器から得
られた投影データを並び替えかつ補間してパラレルビー
ム投影データを作成( 変換を含む )し、これにより得ら
れたデータを、従来のパラレルビームを使用したＸ線Ｃ
Ｔ装置で行われるように逆投影する方法である。データ
変換の計算と補間処理などが必要になる反面、逆投影時
には、ファンビームのときの再構成ピクセル毎に異なっ
た重み付け処理などが不要で、１つのデータ( パラレル
ビーム投影データ )をビーム路( パラレルビームとなる
ときの放射点とＸ線検出器のチャンネルとを結ぶ直線 )
の全てのピクセルに逆投影すれば良いので処理が単純に
なる。

【０００６】他の１つの方法は、センタリング軸を使用
したファンビーム再構成法であり、その詳細は特開昭５
５−９９２４０号に開示している。図５０に示すよう
に、一度ピクセル列に平行な所定の基準軸( センタリン
グ軸)１０４にＸ線検出器から得られたデータを射影(
逆投影 )し、それを再度再構成のピクセル列毎に逆投影
するものである。このように一度センタリング軸に逆投
影することで、ピクセル毎に異なる重み付け処理がピク
セル列毎には同一となるので、高速かつ単純な処理が可
能になる。

【０００７】このセンタリング軸を使用したファンビー
ム再構成法のステップを以下に説明する。 １．投影データData-Proj のX 線強度補正などの種々の
補正とcos 項の乗算して、生データData-Rawを得る。こ
の生データData-Rawと再構成関数とのコンボリューショ
ン演算をしてData-Conv を得る。 ２．Data-Conv をある基準軸 (センタリング軸、例えば
ピクセルが配列された基準となるＸ軸及びＹ軸）上の点
に( 式２ )の重み付け処理して射影し、Data-Centerを
得る。この( 式２ )式において、FcpD(X) は、焦点−セ
ンタリング軸点間距離である。

【数２】

【０００８】３．２の処理を繰り返し、全ビューのファ
ンビーム投影データを対応する基準軸に射影する。 ４．基準軸に射影されたあるビューのデータData-Cente
r を、再構成する画像の全ピクセル列に対しピクセル列
毎に同一の( 式３ )の重み付けしてData-Backを得る。
この得た射影データData-Back を、逆投影( 画像メモリ
のピクセルに相当するアドレスに加算) する。なおＡ、
Ｂは、図５０に示す。

【数３】

【０００９】５．４の処理を全ビュー繰り返し全ビュー
の射影データを逆投影する。

【００１０】なおここで、図５０を参照して( 式３ )を
変形すると、

【数４】

【００１１】となり、これはファンビームの再構成式、
( 式１ )の積分の中身と一致する。

【００１２】センタリング軸に一度射影した後に各pixe
l 列に逆投影することで、本来ピクセル毎に異なってい
た逆投影時の重み( 式１ )を、 pixel列単位では等しい
重み( 式２ )にして，重みの発生の計算自体の簡便化と
計算回数の削減を達成している。また、ここでは詳細に
は述べないが、円弧上に等角度で配列された検出器の素
子と直線上に等ピッチで配列されたpixel との複雑な対
応関係をも簡略化している。従来のファンビームを使用
したＸ線ＣＴ装置では、以上説明した２つの方法のうち
いずれかにより、高速な画像再構成処理を実現してい
る。

【００１３】さらに一方、図５１に示すように、Ｘ線源
２０１からＸ線ビームが円錐状に放射されるコーンビー
ムと、ファンビーム用検出器列をＺ軸方向にＮ列積み重
ねたような、円筒面上に検出器の素子（Ｍチャンネル×
Ｎ列）を配列した２次元Ｘ線検出器２０２とを使用し
て、Ｘ線透視画像を撮影するＸ線ＣＴ装置が考案されて
いる。このようなコーンビームを使用したＸ線ＣＴ装置
における代表的なコーンビーム再構成（Feldkamp再構
成）は、下記の文献に開示されている。

【００１４】"Practical cone-beam algorithm" L.A.Feldkamp, L.C.Davis, and J.W.Kress J. Opt. Soc. Am. A/Vol.1, No.6, pp.612-619/June 19
84 これは、数学的に厳密な再構成法であるファンビーム(2
次元平面内) 再構成アルゴリズム[ Filtered-Backproje
ction(フィルタ補正逆投影法) ] を、Ｚ軸方向に拡張す
ることによって得られた近似的な３次元再構成アルゴリ
ズムである。このコーンビーム再構成法では、コーンビ
ームによるコンベンショナルスキャンを対象としてお
り，以下のステップからなる。なお、このコーンビーム
では、２次元的な画素としてのピクセルの代わりに、図
５２に示すように、３次元的な画素としてのボクセルが
使用される。

【００１５】１．投影データの重み付け 投影データに、Ｚ座標に依存した項とcos 項を乗算す
る。 ２．コンボリューション演算 １の処理により得たデータと、ファンビームと同じ再構
成関数とのコンボリューション演算を行う。 ３．BackProjection（逆投影） ２の処理により得たデータを、Ｘ線が通過した( 焦点か
ら検出器のチャンネルまでの) パス上に逆投影する。す
なわち、焦点から逆投影するボクセルを通る直線が検出
器面と交差する点を計算し、その点の周囲の２の処理の
データから逆投影するデータを補間などで作成し、それ
をFvoxelD(X)の２乗の逆数で重み付けして逆投影する。
この逆投影は３６０°( １回転 )にわたって行なう。

【００１６】ファンビーム再構成式と類似な式で表現す
ると、下記となる。なお、 FvoxelD(X)=Focus-Voxel-Di
stanceは、焦点−ボクセル間距離である。

【数５】

【００１７】この３次元再構成式( コーンビーム再構成
式 )( 式４ )について、式上ではファンビーム再構成と
非常に似ているが、Data-Back の逆投影方法が大きく異
なることを説明する。２次元的なファンビーム再構成に
おいては、図５３に示すように、再構成面内の全画素
（ピクセル）に対して１次元に配列された検出器のデー
タから逆投影するのに対し、コーンビーム(Feldkamp)再
構成においては、図５４に示すように、焦点と再構成す
るボクセル(voxel) を結んだ直線が２次元のＸ線検出器
面と交差する点を求め、その交差点に関与する検出器素
子から得られるデータをその直線上に位置する全てのボ
クセルに逆投影する。

【００１８】従って、コーンビーム再構成で、ファンビ
ーム再構成のようにある面を再構成する場合には、特定
の検出器列かつチャンネルのデータが再構成面の一部の
ボクセルにのみ逆投影されるため、各ボクセルに対して
逆投影するデータ（検出器列と検出器チャンネル）を選
択する必要があるので、再構成ボクセルと焦点を結んだ
直線とＸ線検出器面の３次元的な位置関係が重要にな
る。しかも、Ｚ座標が同じ検出器列を考え、その検出器
素子と焦点を結んだ直線を考えた場合、ある面( 再構成
面 )においてそれらの直線が通過するボクセルは、焦点
を中心とした検出器面の相似図形（円筒検出器の場合、
同心円）上に並ぶため、この位置関係の計算は非常に複
雑になる。

【００１９】また、Ｘ線ＣＴ装置では、図５５( ａ )に
示すように、Ｘ線管とＸ線検出器が被検体周囲の同一の
円軌道を周回するスキャン方法として定義されるコンベ
ンショナルスキャン方式の他に、図５５( ｂ )に示すよ
うに、Ｘ線管とＸ線検出器が被写体周囲をらせん状に連
続的に周回し、その回転と同期して被検体を載置した寝
台が体軸に沿って移動するするスキャン方法として定義
される連続回転方式(ヘリカルスキャン方式 )がある。

【００２０】特に、２次元アレイ型Ｘ線検出器を使用し
て連続回転( ヘリカルスキャン )撮影を行ったときのFe
ldkamp再構成法を応用して３次元再構成法で再構成する
方法は、下記文献に開示されている。

【００２１】１．「円すいビーム投影を用いた３次元ヘ
リカルスキャンＣＴ」 東北大学 工藤博幸，筑波大学 齊藤恒雄 電子情報通信学会論文誌 DII Vol.J74-D-II,No.8,pp.11
08-1114,1991年８月 ２．特願平７−１６９９６３号「Ｘ線コンピュータ断層
撮影装置」 なお、上記２．特願平７−１６９９６３号では、「コー
ンビーム状のＸ線を被検体に照射するＸ線管が被検体か
ら見て相対的に螺旋軌道を移動しながら被検体を透過し
たＸ線を２次元アレイ型Ｘ線検出器で検出し、得られた
投影データを逆投影することにより撮影領域内に規定さ
れた複数のボクセル各々に関するＸ線吸収率を反映した
逆投影データを求めるＸ線コンピュータ断層撮影装置に
おいて、ｋ回転目のＸ線管からのコーンビームＸ線束と
ｋ＋１回転目のＸ線管からのコーンビームＸ線束とが重
複する領域内の特定のボクセルの逆投影データを、ｋ回
転目で収集した前記特定のボクセルを通るＸ線パスに沿
った投影データと、ｋ＋１回転目で収集した特定のボク
セルを通るＸ線パスに沿った投影データとに基づいて求
めることにより、いずれか一方に基づいて求める従来に
比べて画質が向上する。」と記載されている。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】ファンビーム状のＸ線
を使用してファンビーム再構成により再構成した断層面
画像とコーンビーム状のＸ線を使用してコーンビーム再
構成により再構成した断層立体画像とは、それぞれ長所
を短所を備えており、使用用途に応じて使い分ける必要
がある。例えば、ファンビーム再構成処理はコーンビー
ム再構成処理より高速に処理できる。また、診断の種類
によっては断層立体画像より断層面画像の方が適切な場
合がある。

【００２３】しかし、ファンビーム画像とコーンビーム
画像との２種類の画像を得るためには、現在ファンビー
ム用のＸ線ＣＴ装置とコーンビーム用のＸ線ＣＴ装置と
を２台備えなければならず、コストが高くなり、操作性
が悪いという問題があった。また、ファンビーム画像に
ついて、ＣＴ透視などバイオプシなどの支援のためには
ファンビーム再構成した画像を複数枚表示することが必
要なことがある。さらに、バイオプシにおけるＣＴ透視
やＩＶＲ−ＣＴなどではファンビーム再構成した画像は
後で観察することがほとんどないため、ファンビーム再
構成とコーンビーム再構成の切換えについては、データ
保存方法の切換え操作を同時に行う必要がある。そこ
で、この発明は、コーンビーム状のＸ線を使用する装置
で使用され、ファンビーム再構成及びコーンビーム再構
成の両方を行うことができ、さらに操作性の向上を図る
ことができる画像再構成処理装置を提供することを目的
とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１対応の発明は、
Ｘ線源から円錐状に放射されたＸ線を対象物に照射し、
この対象物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出し、
このＸ線検出器から得られた検出データに基づいて、対
象物の断層画像を再構成する画像再構成処理装置におい
て、Ｘ線検出器による対象物を透過したＸ線の検出に基
づいて、断層面画像を再構成するファンビーム再構成を
行うファンビーム再構成手段と、Ｘ線検出手段による対
象物を透過したＸ線の検出に基づいて、断層立体画像を
再構成するコーンビーム再構成を行うコーンビーム再構
成手段とを設けたものである。請求項２対応の発明は、
請求項１対応の発明において、ファンビーム再構成手段
は、Ｘ線検出器からの検出データを断層面画像の厚さ方
向に束ね処理するものである。請求項３対応の発明は、
請求項１対応の発明において、ファンビーム再構成手段
とコーンビーム再構成手段とを切換える再構成切換手段
を設けたものである。請求項４対応の発明は、請求項３
対応の発明において、再構成切換手段は、スライス位置
に応じて再構成手段を切換えるものである。請求項５対
応の発明は、請求項３対応の発明において、再構成切換
手段により切換えられた再構成手段に応じて、検出デー
タ又は再構成データの保存又は非保存を制御するデータ
保存制御手段を設けたものである。請求項６対応の発明
は、請求項３対応の発明において、再構成切換手段によ
り切換えられた再構成手段に応じて、表示を制御する表
示制御手段を設けたものである。

【００２５】請求項７対応の発明は、Ｘ線源から円錐状
に放射されたＸ線を対象物に連続回転方式で照射し、こ
の対象物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出し、こ
のＸ線検出器から得られた検出データに基づいて、対象
物の断層画像を再構成する画像再構成処理装置におい
て、Ｘ線検出手段による対象物を透過したＸ線の検出に
基づいて、断層立体画像を再構成するコーンビーム再構
成を行うコーンビーム再構成手段を設け、このコーンビ
ーム再構成手段は、断層立体画像を連続してコーンビー
ム再構成するものである。請求項８対応の発明は、請求
項７対応の発明において、コーンビーム再構成手段は、
１照射により得られるデータの１回転前のデータとの差
分を求め、この差分を逆投影処理して得た結果を所定前
の照射により得られた断層立体画像に加算してコーンビ
ーム再構成を行うものである。請求項９対応の発明は、
Ｘ線源から円錐状に放射されたＸ線を対象物に照射し、
この対象物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出し、
このＸ線検出器から得られた検出データに基づいて、対
象物の断層画像を再構成する画像再構成処理装置におい
て、Ｘ線検出器による対象物を透過したＸ線の検出に基
づいて、断層面画像を再構成するファンビーム再構成を
行うファンビーム再構成手段を設け、このファンビーム
再構成手段は、複数枚の断層面画像を同時にファンビー
ム再構成するものである。

【００２６】請求項１０対応の発明は、Ｘ線源から円錐
状に放射されたＸ線を対象物に連続回転方式で照射し、
この対象物を透過したＸ線をＸ線検出器により検出し、
このＸ線検出器から得られた検出データに基づいて、対
象物の断層画像を再構成する画像再構成処理装置におい
て、Ｘ線検出器による対象物を透過したＸ線の検出に基
づいて、断層面画像を再構成するファンビーム再構成を
行うファンビーム再構成手段を設け、このファンビーム
再構成手段は、１照射により得られるデータの１回転前
のデータとの差分を求め、この差分を逆投影して得た結
果を所定前の照射により得られた断層立体画像に加算し
てファンビーム再構成を行うものである。

【００２７】請求項１１対応の発明は、請求項１０対応
の発明において、ファンビーム再構成手段は、複数枚の
断層面画像を同時にファンビーム再構成するものであ
る。

【００２８】請求項１２対応の発明は、請求項３対応の
発明において、Ｘ線を対象物に連続回転方式で照射した
時には、ファンビーム再構成手段は、必要に応じて、複
数枚の断層面画像について同時に、１照射により得られ
るデータの１回転前のデータとの差分を求め、この差分
を逆投影して得た結果を所定前の照射により得られた断
層立体画像に加算してファンビーム再構成を行い、コー
ンビーム再構成手段は、必要に応じて、１照射により得
られるデータの１回転前のデータとの差分を求め、この
差分を逆投影処理して得た結果を所定前の照射により得
られた断層立体画像に加算してコーンビーム再構成を行
うものである。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の第１の実施の形
態を図１〜図３３を参照して説明する。図１は、第１の
実施の形態によるＸ線ＣＴ装置の構成図である。図２
は、図１のガントリの外観図である。投影データ測定系
としてのガントリ（架台ともいう）１は、円錐に近似し
たコーンビーム状のＸ線束を発生するＸ線源３と、複数
のＸ線検出素子を２次元状に配列してなる２次元アレイ
型のＸ線検出器５とを収容する。前記Ｘ線源３と前記Ｘ
線検出器５とは、寝台６のスライド天板に載置された被
検体を挟んで対向した状態で回転リング２に装備され
る。前記Ｘ線検出器５としては、複数( １０００チャン
ネル )の検出素子が、ファンビーム用の１次元的に配列
された１次元アレイ型検出器を複数列( １０列 )積み重
ねられたように配列されて構成されたもの( 図５１参照
)で、前記回転リング２に実装される。ここで、１つの
検出素子は１チャンネルに相当するものと定義する。

【００３０】前記Ｘ線源３からのＸ線はＸ線フィルタ４
を介して被検体に曝射される。被検体を通過したＸ線は
前記Ｘ線検出器５で電気信号として検出される。Ｘ線制
御器８は高圧発生器７にトリガ信号を供給する。この高
圧発生器７はトリガ信号を受けたタイミングで前記Ｘ線
源３に高電圧を印加する。これによりＸ線源３からはＸ
線が曝射される。架台寝台制御器９は、前記ガントリ１
の前記回転リング２の回転と、前記寝台６のスライド天
板のスライドとを同期して制御する。システム全体の制
御中枢としてのシステム制御器１０は、被検体から見て
前記Ｘ線源３が螺旋軌道を移動するいわゆる連続回転(
例えばヘリカルスキャン )を実行するように、前記Ｘ線
制御器８と前記架台寝台制御器９を制御する。具体的に
は、前記回転リング２が一定の角速度で連続回転し、前
記寝台６のスライド天板が一定の速度で移動し、前記Ｘ
線源３から連続的又は一定角度毎に間欠的にＸ線が曝射
される。

【００３１】前記Ｘ線検出器５からの出力信号は、チャ
ンネル毎にデータ収集部１１で増幅され、ディジタル信
号に変換される。このデータ収集部１１から出力される
投影データは、再構成処理部１２に取り込まれる。この
再構成処理部１２は、投影データに基づいてボクセル毎
にＸ線吸収率を反映した逆投影データを求める。コーン
ビームを使用した連続回転方式のＸ線ＣＴ装置におい
て、有効視野( ＦＯＶ、撮影領域 )は、連続回転の回転
中心軸を中心として円筒形状となり、再構成処理部１２
は、この有効視野に複数のボクセル( ３次元的に配置さ
れた画素 )を規定し( 図５２参照 )、Ｘ線検出器５から
の投影データから各ボクセルの逆投影データを求める。
この逆投影データに基づいて作成された３次元画像デー
タ又は断層像データは表示装置１４に送られ３次元画像
又は断層像としてビジュアルに表示される。

【００３２】図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、
このＸ線ＣＴ装置のジオメトリは、 検出器列数 Ｍ＝２０、 各列のＺ軸方向の高さ Ｄseg ＝２ｍｍ、 Ｘ線検出器の厚み Ｍ×Ｄseg ＝４０ｍｍ、 チャンネル数 Ｎ＝１０００、 焦点−回転中心間距離 ＦＣＤ(Focus-center-Distance
)＝６００ｍｍ、 焦点−検出器間距離 ＦＤＤ(Focus-Detector-Distan
ce )＝１２００ｍｍ、 有効視野直径 ＦＯＶ(Field of View )＝５０
０ｍｍ、 有効視野角（ファン角）θ＝５０° となっている。

【００３３】図４は、前記再構成処理部１２の要部構成
を示すブロック図である。２１は、コンボリューション
処理及び逆投影処理におけるデータ選択、重み付け、セ
ンタリング処理、逆投影などの計算及び３次元再構成処
理全体を制御するこの再構成処理部１２の制御部本体を
構成する再構成処理制御部である。コンボリューション
演算部２２は、前記データ収集部１１で収集された投影
データをコンボリューション処理し、このコンボリュー
ション処理により得られたコンボリューションデータは
第１のデータメモリ２３に記憶される。

【００３４】第１の逆投影部２４は、前記第１のデータ
メモリ２３に記憶されたコンボリューションデータを予
め設定されたセンタリング面に逆投影( 射影 )処理し、
この逆投影されたセンタリングデータは第２のデータメ
モリ２５に記憶される。

【００３５】第２の逆投影部２６は、前記第２のデータ
メモリ２３-2記憶されたセンタリングデータをボクセル
に逆投影( ３次元逆投影 )処理し、この逆投影された再
構成データ( 画像 )は画像メモリ２７に記憶される。

【００３６】ここで再構成についてコーンビームによる
３次元再構成について、幾つかの点について考察する。
再構成ボクセル列( 直線 )、センタリング面( 平面 )、
検出器列( 円弧 )、検出器面( 円筒、但しデータメモリ
上のように展開して考えるときは平面である)などの座
標変換を伴う関係について説明する。まず、再構成ボク
セル列、検出器面、センタリング面を考える。図５に示
すように、１列のボクセル列( 直線 )の検出器面への投
影が図６に示すような曲線になることを説明する。

【００３７】再構成ボクセル列、検出器面、センタリン
グ面をＺ軸方向( 上方 )から観察した図を、図７( ａ )
に示す。Ｘ線検出器５のチャンネル( 検出器列 )は焦点
ＦからＺ軸方向において等角度の円弧上に配列されてお
り、図のように焦点回転( ビュー) による回転角をφ、
チャンネル方向の角度をθで示す。また、この焦点位置
においてセンタリング面はＸ軸上にあり( Ｘ軸Ｚ軸平面
に含まれている )、Ｘ軸はセンタリング面のＸ軸である
Ｘcp軸に一致する。再構成ボクセル列の座標を( Ｘv ，
Ｙv )…( Ｘv はボクセルと共に変化するが、Ｙvは一
定 )で定義する。図７( ｂ )に示すように、線分ＦＣの
長さ( 焦点−回転中心間距離 )をＦＣＤ、線分ＦＶ0 の
長さ( 焦点−ボクセル間距離 )をＦＣＤ´、あるボクセ
ルＶを考えるときに線分ＦＶをＸＹ平面へ射影したとき
の( 図の点線における )長さをＦＣＤ”、焦点- 検出器
間距離をＦＤＤとする。また、焦点とボクセルを通る直
線を引き、ＸＹ平面上での焦点からの距離がＦＣＤのと
きのＺ座標をＺ0 、ボクセルＶのＺ座標をＺv とする。
さらに、展開した検出器面上での座標を図７(ｃ )のよ
うに横軸( Ｘdet=θ・ＦＤＤ )と縦軸( Ｚdet)とする。

【００３８】まず、再構成ボクセル列を検出器面に投影
することを考える。なお、Ｘcpは線分ＦＶのセンタリン
グ面上でのＸ座標を示し、次の( 式５ )により求められ
る。

【数６】

【００３９】そこで、△ＦＣＸcpと△ＦＶo Ｘv は相似
なので、次に示す関係式( 式６ )を使用して、

【数７】

【００４０】となる。この( 式７ )がＸv →θ変換、再
構成ボクセル列の検出器面への投影におけるチャンネル
方向の式である。

【００４１】さて、線分ＦＸcpと線分ＦＣＤとの間の関
係は次に示す( 式８ )であるから、( 式９ )を得る。

【数８】

【００４２】従って、再構成ボクセル列の検出器面への
投影における列方向の式は、次に示す( 式１０ )とな
る。

【数９】

【００４３】( 式７ )から等ピッチに並んだ再構成ボク
セル列を検出器面へ投影すると非線形な配列になること
がわかる。従って、図中左方例えば第１ボクセルと第２
ボクセルを検出器面上に投影したときの間隔（例えば
２．４チャンネル分）と、図中右方例えば第５１１ボク
セルと第５１２ボクセルの間隔（例えば３．５チャンネ
ル分）とは異なり、角度θに依存して非線形な配列にな
る。また、( 式１０ )からＺ座標がＺv で固定された直
線の再構成ボクセル列を検出器面へ投影すると角度θに
依存して図６のような非線形な曲線になることがわか
る。ただし、再構成ボクセル列のＺ座標Ｚv とＺdet と
は比例関係にある。

【００４４】これを示すのが図８及び図９であり、図８
には、ボクセル列Ｖ、センタリング面Ｃ、検出器面Ｄと
それぞれの変数および端点と中心点の定義を示す。な
お、図１０には、ボクセル列Ｖとセンタリング面Ｃとを
示す。このボクセル列Ｖに対してセンタリング面Ｃは平
行に配置されている。図９( ｂ )に示した直線であるボ
クセル列のセンタリング面への投影も、図９( ｃ )に示
すように直線になる。ボクセルのピッチとセンタリング
面上の点のピッチは一定の比になっており、歪みは全く
生じない。すなわち、逆投影すべきデータが、センタリ
ング面上で直線かつ等ピッチであれば、当然そのボクセ
ルへの逆投影も直線かつ等ピッチとなる。すなわち、ボ
クセルとセンタリング面との関係は単純な拡大縮小関係
となる。

【００４５】しかし、ボクセル列を検出器面に投影する
と、図９( ａ )に示すように、チャンネル方向、列方向
ともに非線形な歪みが発生する。しかし、Ｚ座標Ｚv の
異なる２本のボクセル列の投影が示すように、検出器面
上の２本のボクセル列の投影像どうしの間には、上述の
拡大縮小関係的な比例関係が成立している。

【００４６】以上の考察をふまえて、最も単純なコーン
ビームの再構成法は、以下に説明するステップである。 １．Ｘ線検出器からの投影データをＸ線強度補正等の補
正処理後、Feldkamp重みづけ処理し、データメモリに記
憶させる。 ２．データメモリに記憶された補正投影データを再構成
関数とコンボリューション処理し、データメモリに記憶
させる。 ３．( 式７ )および( 式１０ )に従って逆投影するボク
セル列を検出器面に投影した投影曲線を計算し、逆投影
するデータを選択してそのアドレスを発生させる。 ４．該当するデータを読み出し、所定の重みづけ処理
後、画像メモリ該当するボクセルの位置に加算する。

【００４７】これを“直接逆投影法”と称する。３の処
理は、予め投影曲線を計算しておきテーブルとしてデー
タメモリ等に記憶しておいても良い。これを“テーブル
法”と称する。いずれの方法でも投影曲線は近似曲線で
も良い。

【００４８】また、図９における考察とは逆に、検出器
面上（あるいはデータメモリ上）のピッチおよび直線が
センタリング面に投影される場合を検討する。前述の(
式５)と、( 式１０の変形 )を( 式８ )により解いた(
式１１ )を次に示す。

【数１０】

【００４９】また、センタリング面上の直線が検出器面
上に投影される場合は、次の( 式７の変形 )及び( 式１
１の変形 )となる。

【数１１】

【００５０】従って、( 式７ )及び( 式１０ )に従った
非線形歪みの代わりに、( 式５ )及び( 式１１ )に従っ
た非線形歪みが発生する。

【００５１】これを示すのが図１１である。図１１( ｂ
)に直線で示された検出器列の全チャンネルのデータを
センタリング面に投影すると、図１１( ｃ )に示すよう
に、上述の非線形( 式４及び式８ )によってＸcp、Ｚcp
方向共に歪む。Ｚ方向の歪み及びＸ方向の等ピッチの配
列の歪みは、共に図９の場合とは逆になる。前述のよう
にセンタリング面と再構成ボクセル列との間に歪みはな
いが、図１１( ａ )に示すように、検出器列の全チャン
ネルのデータをボクセルに投影すると同様の歪みが発生
する。すなわち、図１１( ｃ )に示す前述のセンタリン
グ面への投影のＺ方向の歪み及びＸ方向の等ピッチの配
列の歪みと図１１( ａ )に示すボクセルへの投影のＺ方
向の歪み及びＸ方向の等ピッチの配列の歪みとは、同様
のもので拡大・縮小関係になっている。

【００５２】そこで、センタリング面上で補間処理など
によってデータのリサンプリングを行い、直線上に等ピ
ッチでデータが並ぶように処理する。その結果が図１２
( ａ)である。センタリング面上の座標系Ｘcp、Ｚcpと
再構成ボクセルの座標系Ｘv 、Ｚv の関係は、( 式５
)、( 式６ )、( 式９ )、( 式１０ )を応用して、次の
( 式１２)及び( 式１３ )を得る。

【数１２】

【００５３】従って、再構成ボクセルにおいてスライス
位置Ｚ＝Ｚcpのアキシャル断面を再構成するとき、その
アキシャル断面を図１２( ｂ )に示すような正方形に内
接する円形ＦＯＶと考えると、( 式１２ )、( 式１３ )
でＺv を断面内で常に定数、ボクセル列内でＹv を定数
とし、ボクセル単位でＸv を変化させることになる。従
って、( 破線で示す )正方形とその内接する円形ＦＯＶ
の投影は、( 破線で示す )台形とそれに内接する円の変
形( 図示せず )になる。また、ボクセル列をセンタリン
グ面に投影した直線は、ボクセル列の位置に対応してセ
ンタリング面内を上下に平行移動する。そこで、逆投影
するボクセル列に対応するＺ座標Ｚcpを( 式１３ )で求
め、逆投影するボクセルに対応するＸ座標Ｘcpを( 式１
２ )で求め、対応するデータを目的のボクセルに逆投影
する。これを全ボクセルに全ビュー繰り返して逆投影を
行う。

【００５４】式で表現すると下のようになる。なお、Ｆ
dpＤは焦点−検出器素子間距離であり、ＦcpＤ( Ｘ，Ｚ
)は焦点−センタリング点間距離である。

【数１３】

【００５５】ここで、( 式１４ )は、コンボリューショ
ン処理したデータを示す式であり、( 式１５ )は、セン
タリング処理したデータを示す式であり、( 式１６ )
は、ボクセルに逆投影したデータを示す式である。

【００５６】この( 式１６ )は、さらに

【数１４】

【００５７】となり、この( 式１７ )は３次元再構成式
( 式３ )と一致する。

【００５８】すなわち、この発明のセンタリング面を使
用した３次元再構成法( コーンビーム再構成法 )のステ
ップを以下に説明する。 １．再構成処理制御部２１は、データ収集部１１からの
投影データData-ProjをＸ線強度補正などの補正処理し
て生データData-Rawを得て、第１のデータメモリ２３に
記憶させる。 ２．再構成処理制御部２１はコンボリューション演算部
２２により、第１のデータメモリ２３のデータを読み出
し、Feldkamp重みづけ( ( 式１４ )の第１項 )処理後、
再構成関数Conv-Function とコンボリューションし( (
式１４ )の第２項) 、第１のデータメモリ２３に記憶さ
せる。

【００５９】３．再構成処理制御部２１は第１の逆投影
部２４により、第１のデータメモリ２３に記憶されたコ
ンボリューションデータに基づいて、次の(i) あるいは
(ii)のいずれか一方により( 式１５ )のセンタリング処
理を行う。 (i) ( 式５ )及び( 式１１ )に従って、検出器面のデ
ータをセンタリング面に投影した投影曲線を計算し、コ
ンボリューションデータに重み付けを行った後にセンタ
リング面に射影してセンタリングデータを計算し、更に
センタリング面上のセンタリングデータを図１２( ａ )
のように格子状にリサンプリングして、第２のデータメ
モリ２５に記憶する。 (ii) ( 式７変形 )及び( 式１１変形 )に従って、セン
タリング面上で(i) でリサンプリングしたような格子状
のデータの位置を検出器面に投影した投影点の位置を計
算し、投影点周囲の４個 (２列×２CH) の検出器素子の
コンボリューションデータを重みづけ加算後に( 式１５
)の３次元逆投影における重み付けを行ってセンタリン
グ面に射影してセンタリングデータData-Center を計算
し、第２のデータメモリ２５に記憶する。

【００６０】４．再構成処理制御部２１は、( 式１２ )
及び( 式１３ )に従って、再構成するボクセル (列) を
センタリング面に投影した投影点 (直線) を計算し、逆
投影するデータを例えば４個つ (２列×２CH) 選択して
そのアドレスを発生させる。 ５．再構成処理制御部２１は第２の逆投影部２６によ
り、第２のデータメモリ２５から該当するセンタリング
データData-Center を読み出し、データ数が複数の場合
は重みづけ加算し、２次元ファンビーム再構成における
センタリングデータの逆投影時と同様に、Ａ／Ｂの２乗
の重みづけ処理後（この正当性は( 式１７)にて証明済
み）、画像メモリ２７の該当するボクセルの位置に加算
する。以上で３次元再構成ができる。なお、この３次元
再構成処理の流れを図１３に示す。

【００６１】なお、上述した３の処理及び５の処理にお
ける検出器面上の点又はセンタリング面上の点からセン
タリング面上の点又はボクセルへの逆投影( 射影 )デー
タの計算では、４点Bi-Linear 補間等の線形補間やSpli
ne補間等の非線形補間、あるいはその他の補間を使用し
てリサンプリングしても良いものである。さらに、補間
を行わずに、例えばNearest Neighborとして、該当する
投影点に最も近い点を選択して逆投影データを計算して
も良い。なお、４点Bi-Linear 補間においては、１つの
投影点に対して例えばｊ列及びｊ＋１列とｎチャンネル
及びｎ＋１チャンネルの４点Data(j,n) ，Data(j,n+
1)，Data(j+1,n) ，Data(j+1,n+1) が補間するデータと
して計算対象となる。このとき、４点Bi-Linear 補間に
おいては、以下の計算が行われる。 Data(j,n) ×ｗch＋Data(j,n+1) ×( １−ｗch )…ＣＨ(j) Data(j+1,n) ×ｗch＋Data(j+1,n+1) ×( １−ｗch )…ＣＨ(j+1) ＣＨ(j) ×ｗro＋ＣＨ(j+1) ×( １−ｗro )…ＳＥＧ(j,j+1) 以上の処理を複数の投影点について順番に繰り返して処
理することになる。すなわちＣＨ(j) を計算し、次にＣ
Ｈ(j+1) を計算し、それらの計算結果によりＳＥＧ(j,j
+1) を計算する。そして次の投影点について、ＣＨ(j)
を計算し、次にＣＨ(j+1) を計算し、それらの計算結果
によりＳＥＧ(j,j+1) を計算する。以下同様にして各投
影点について、繰り返して補間処理が行われる。この繰
り返し補間処理は時間がかかる。そこで、ＣＨ(j) とＣ
Ｈ(j+1) とをそれぞれ並列処理し、この並列処理を連結
するようにＳＥＧ(j,j+1) をパイプライン処理すること
により、処理時間を短縮して、２点補間とほぼ同じ処理
時間で補間処理を行うことができる。

【００６２】また、センタリング列数がボクセル列数以
上の場合、Nearest Neighborとして該当する投影点に最
も近い点を選択して逆投影データを計算することによ
り、画像劣化が少なく、計算回数が４点Bi-Linear 補間
に比べて約１／３になり処理時間が短縮されるという効
果が得られる。

【００６３】ここでは省略したが、シングルスライスＣ
Ｔ( ファンビームＣＴ )と同様にチャンネル方向の非線
形と逆投影時の重み発生の簡便化だけを図る目的で、３
の処理でのセンタリング面上でのリサンプリング処理を
省略し、４の処理で逆投影するボクセルに対応するセン
タリングデータに該当するような投影曲線を発生させて
も良い。リサンプリング処理を省略する代償として逆投
影時の投影曲線が複雑になるが、トータルの補間回数が
減るというメリットがある。

【００６４】なお、この実施の形態及び以降の実施の形
態においては、円筒型Ｘ線検出器を持つコーンビームＸ
線ＣＴ装置について記述したが、この発明はこれに限定
されるものではなく、例えば、図１４に示すような平面
型Ｘ線検出器を持つコーンビームＸ線ＣＴ装置でも同様
の効果が得られるものである。すなわち、図１５に示す
ように、有効視野ＦＯＶ中の直線矢印及び破線矢印で示
されたボクセル列について、平面型Ｘ線検出器面への投
影では、図１６に示すように、傾いた直線矢印及び破線
矢印になるのが、チャンネル方向( 横方向 )の歪み( 非
線形な歪みを含めて )は発生しない。さらに、列方向(
縦方向 )についても歪みは発生しないが、その投影線が
傾斜した直線となるため、円筒型Ｘ線検出器の場合に比
べて軽減されるものの、データ選択及び逆投影時の重み
発生は複雑である。

【００６５】そこで、仲介的にセンタリング面への逆投
影( 射影 )するセンタリング処理を行うことによって、
図１７に示すように、有効視野ＦＯＶ中の直線矢印及び
破線矢印で示されたボクセル列の平面型Ｘ線検出器面へ
の投影すると、ボクセル列単位での逆投影データ計算に
使うセンタリング列を固定できるので、データ選択、重
み発生を共に単純にすることができる。なお、逆投影時
の重みについて、ボクセル単位の計算からボクセル列単
位の計算に削減できることは円筒型Ｘ線検出器の場合と
同様である。また、センタリング列数を増やせば、補間
精度を向上する等の効果も円筒型Ｘ線検出器の場合と同
様である。

【００６６】ところで、補間を繰り返すと画像に生じる
ボケが増幅してしまう。しかし、投影曲線と重みの簡単
化のために、センタリング面に一度逆投影後にボクセル
へ逆投影する場合、２回の補間は避けられない。すなわ
ち、図１８に示すように１回補間の場合に、ボクセルデ
ータＤＢが、検出器列をボクセルへ逆投影した( オリジ
ナルの )データ位置( Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ３)に対して、Ｄ
１とＤ２との間を８：１に分ける位置にあるとき、 ＤＢ＝( １／９ )×Ｄ１＋( ８／９ )×Ｄ２ となり、データ位置Ｄ１とＤ２とにより確定し、Ｄ３等
の他のデータの干渉が完全に排除されている。一方、図
１９に示すようにセンタリング面に一度逆投影する２回
補間の場合には、まず、センタリング点Ｄc1及びＤc2
が、検出器列をセンタリング面へ逆投影( 射影 )した(
オリジナルの )データ位置( Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ３ )に対し
て、Ｄ１とＤ２との間を５：４に分ける位置及びＤ２と
Ｄ３との間を２：１に分ける位置にあるとき、 Ｄc1＝( ４／９ )×Ｄ１＋( ５／９ )×Ｄ２ Ｄc2＝( １／３ )×Ｄ２＋( ２／３ )×Ｄ３ となり、さらに、ボクセルデータ( 点 )ＤＢが、Ｄc1と
Ｄc2との間を３：５に分ける位置にあるとき、 ＤＢ＝( ５／８ )×Ｄc1＋( ３／８ )×Ｄc2 ＝( ５／１８ )×Ｄ１＋( １７／３６ )×Ｄ２＋( １／４ )×Ｄ３ となる。すなわち、実際にはボクセルデータＤＢは、Ｄ
１とＤ２との間にあるにもかかわらず、２回の補間によ
りＤ３の干渉項が加わりその分だけＤ１及びＤ２の項も
誤差を含むようになり、実際の画像においてボケが増幅
することになる。がそこで、補間の精度を向上すること
により画像に生じるボケを減少させることが必要にな
る。

【００６７】補間精度を向上する方法としては、次に示
す２つの例がある。図２０は高精度な２回補間の第１の
例である。検出器列をセンタリング面へ逆投影( 射影 )
した( オリジナルの )データ位置( Ｄ1 ，Ｄ2 ，Ｄ３ )
と一致するように、センタリング面上でセンタリング点
(Ｄc1，Ｄc4，Ｄc6 )を設定すると共に、それらの各セ
ンタリング点の間に等ピッチで補間点( Ｄc2，Ｄc3，Ｄ
c5 )を設定したことである。これにより２回補間のボケ
を減少させることができる。例えば、ボクセルデータＤ
Ｂが、Ｄc3とＤc4との間を２：１に分ける位置にあると
き、 ＤＢ＝( １／３ )×Ｄc3＋( ２／３ )×Ｄc4 ＝( １／９ )×Ｄ１＋( ８／９ )×Ｄ２ となり、オリジナルのデータ位置においてＤ３の干渉項
を完全に排除している。しかし、センタリング面上にお
ける検出器列の投影曲線は非線形な歪みを持ち、隣接す
るチャンネル間すなわちＸcp方向に隣接したセンタリン
グ点におけるオリジナルの検出器データが存在するＺcp
座標が微妙に食い違ってくるため、全部のセンタリング
列でオリジナルのデータ位置に補間点( センタリング点
)を設定することは困難である。

【００６８】図２１は、高精度の２回補間の第２の例で
ある。等ピッチの補間点( センタリング点 )の個数を計
算時間とのバランスから可能なだけ多数にしたもので、
オリジナルのデータ位置には必ずしも補間点は存在しな
くても良い。しかし、少なくとも検出器列の個数よりセ
ンタリング列の個数を多くしたことにより、大部分の位
置において補間精度は高く、補間によるボケが生じるの
は第２回目の補間位置( ボクセル )がオリジナルのデー
タ位置を挟む第１回目の補間点２点の間にあるとき（例
えばＤc9とＤc10 の間）だけである。

【００６９】例えば、ボクセルデータＤＢが、Ｄc8とＤ
c9との間を１：１に分ける位置にあるとき、 ＤＢ＝( １／２ )×Ｄc8＋( １／２ )×Ｄc9 ＝( １／１０ )×Ｄ１＋( ９／１０ )×Ｄ２ となり、オリジナルのデータ位置においてＤ３の干渉項
を完全に排除している。また、ボクセルデータＤＢが、
Ｄc9とＤc10 との間を１：１に分ける位置( 丁度Ｄ２に
対応する位置 )にあるとき、 ＤＢ＝( １／２ )×Ｄc9＋( １／２ )×Ｄc10 ＝( １／４０ )×Ｄ１＋( １４／１５ )×Ｄ２＋( １／２４ )×Ｄ３ となり、Ｄ３( この場合ではＤ１も該当する )の干渉項
が排除されていないが、Ｄ１，Ｄ３の重み( 係数 )がＤ
２に比べて小さいので、従来のボケよりは減少されてお
り、しかもこのボケが発生する範囲は、上述したよう
に、Ｄc9とＤc10 との間の距離に限定される。

【００７０】これをセンタリング面に応用した例を図２
２に示す。図２２( ａ )は検出器列５列のセンタリング
面への投影曲線であり、オリジナルのデータ位置を示
す。前述の第１の実施の形態において説明したセンタリ
ング面を使用した３次元再構成法( コーンビーム再構成
法 )のステップに記載されているように、このオリジナ
ルデータからセンタリング面において格子状に配列され
たセンタリングデータを作成する。格子の列（センタリ
ング列）の数を検出器列数と同じ数の５列とした場合
を、図２２( ｂ )に示す。あるボクセル列に逆投影する
データ位置を直線Ｓで示した。２列目のセンタリング列
Ｃ２は軽い重みで補間に使用され、３列目のセンタリン
グ列Ｃ３は重い重みで補間に使用される。この補間に使
用されるデータの幅がＺcp方向に広くなり、ボケが生じ
ることが分かる。これは図１９の２回補間の例に相当す
る。

【００７１】さて、センタリング列の数を検出器列数よ
り多くした例( １０列 )を図２２(ｃ )に示す。あるボ
クセル列に逆投影するデータ位置を上と同様に直線Ｓで
示した。４列目のセンタリング列Ｃ４は軽い重みで補間
に使用され、５列目のセンタリング列Ｃ５は重い重みで
補間に使用される。この補間に使われるデータの幅がＺ
cp方向に狭くなり、ボケを抑制できることが分かる。こ
れは図２１の高精度な２回補間の第２の例に相当する。
なお、図２１において補間方法は同様に距離の逆比によ
る線形１次補間である。しかし、例に示した矢印の点(
Ｄc8とＤc9との間にＤＢが位置する場合 )の補間精度は
非常に高い。また、検出器列数に対してセンタリング列
数を格段に多くして（例えば検出器列５列に対してセン
タリング列５０列あるいは５００列）、第２回目の補間
を０次補間すなわち最も近いセンタリング列を選択する
Nearest Neighborにしても良いものである。

【００７２】ここで、この発明の要旨であるコーンビー
ム再構成とファンビーム再構成の切換可能にする構成に
ついて３つの例を説明する。第１の例は、発生させる投
影曲線を切換える方法である。図２３に示すように、再
構成処理制御部２１に再構成法指定部２１-1及び投影曲
線計算部２１-2を備えた構成とし、再構成法指定部２１
-1により指定された(設定又は決定された )再構成法に
応じて、投影曲線計算部２１-2は投影曲線又は投影直線
を発生させる。

【００７３】このような構成で行われる再構成処理は、 １．再構成法指定部２１-1により、コーンビーム再構成
が指定されている時には、投影曲線計算部２１-2によ
り、図５に示すようにボクセル列を検出器面に投影した
図６に示す投影曲線を発生させ、その後、再構成処理制
御部２１は、その投影曲線に対応する逆投影データを求
め( コーンビーム再構成処理( ３次元再構成処理))、画
像メモリ２７に加算して画像を記憶させる。 ２．再構成法指定部２１-1により、ファンビーム再構成
が指定されているときには、投影曲線計算部２１-2によ
り、図２４( ａ )に示すように、ある検出器列の中心を
通る（あるいは図２４( ｂ )に示すように複数の検出器
列間に）検出器列( スライス面 )に平行な投影直線を発
生させ、その後、再構成処理制御部２１は、その投影直
線に対応する逆投影データを求め( ファンビーム再構成
処理 )、画像メモリ２７に加算して画像を記憶させる。

【００７４】このファンビーム再構成において、再構成
処理制御部２１は、データ選択処理及び補間重み発生処
理で、以下に説明する(1) と(2) とのいずれか一方の方
法を取ることができる。

【００７５】(1) 図２５( ａ )に示すように、発生した
直線に最も近い１つの検出器列のデータを選択し、１０
０％重み付けする。 (2) 図２５( ｂ )に示すように、発生した直線に近い複
数の検出器列のデータを選択し、重み付け補間( 加算)
する。前者の選択した１検出器列のデータの１００％重
み付けを行えば、各検出器列毎に複数スライスの画像を
同時に再構成することが可能である。また、後者の選択
した複数の検出器列の重み付け補間を行えば、複数の検
出器列のデータを束ねてファンビームと見なして再構成
することができる。なお、この再構成処理のフローチャ
ートを図２６に示す。

【００７６】第２の例は、コンボリューションデータの
第１のデータメモリ２３への書込み制御を切換える方法
である。図２７に示すように、再構成処理制御部２１に
再構成法指定部２１-1及びデータ制御部２１-3を備えた
構成とし、再構成法指定部２１-1により指定された再構
成法に応じて、データ制御部２１-3はコンボリューショ
ンされたデータの第１のデータメモリ２３への記憶を制
御する。このような構成で行われる再構成処理は、 １．再構成法指定部２１-1により、コーンビーム再構成
が指定されている時には、データ制御部２１-3により、
図２８に示すように、各検出器列のコンボリューション
データをそれぞれ第１のデータメモリ２３の対応する領
域に記憶させ、その後、再構成処理制御部２１が投影曲
線を計算、逆投影するデータを求め、画像メモリ２７に
加算して画像を記憶する。 ２．再構成法指定部２１-1により、ファンビーム再構成
が指定されている時には、データ制御部２１-3により、
図２９( ａ )又は図２９( ｂ )に示すように、同じ１列
のコンボリューションデータを第１のデータメモリ２３
の領域に多重記憶させる。その後、再構成処理制御部２
１が投影曲線を計算、逆投影するデータを求め、画像メ
モリ２７に加算して画像を記憶する。

【００７７】以上のように、全部あるいはある範囲の検
出器列のデータを列方向に同じにすることでファンビー
ム再構成に切換えることができる。なお２．で第１のデ
ータメモリ２３の全ての列の領域に記憶させる１列のコ
ンボリューションデータは、例えば図２９( ａ )に示す
ように、ある検出器１列(図中第３列目 )であっても良
いし、また、例えば図２９( ｂ )に示すように複数の検
出器列のデータ( 例えば第２列目と第３列目のコンボリ
ューションデータ )を、重み付け補間( 加算 )して作成
したデータ( ＝０．４×第２列目＋０．６×第３列目 )
であっても良い。後者の複数の検出器列の重み付け補間
を行えば、複数の検出器列のデータを束ねてファンビー
ムと見なして再構成することができる。なお、この再構
成処理のフローチャートを図３０に示す。

【００７８】第３の例は、図３１に示すように、前記再
構成処理部１２が、センタリング面を使用した３次元再
構成処理( ゲートアレイ等による )又は直接逆投影法に
よる再構成処理( テーブル法を使用しても良い )を行う
( 汎用コンピュータ等による)コーンビーム再構成ユニ
ット１２-1と、従来の技術で説明したようなファン−パ
ラ変換再構成処理又はセンタリング軸を使用した再構成
処理等のファンビーム再構成処理を行う( よく知られて
いるゲートアレイによる )ファンビーム再構成ユニット
１２-2とから構成されていており、それらの再構成ユニ
ットを切換えて使うものである。なお、この第３の例
は、ハードウエア的に上述したように実現しても良い
が、この再構成処理部１２が汎用コンピュータからなる
場合には、コーンビーム再構成処理のプログラムとファ
ンビーム再構成処理のプログラムの２種類のプログラム
を持ち、両者を選択して起動することでソフトウエア的
に実現しても良い。

【００７９】なお、ファンビーム再構成する場合( ファ
ンビーム再構成ユニット１２-2に切換えた場合 )、セン
タリング軸を使用した再構成処理においては、図３２に
示すように( 図１２参照 )、１つの画像( 断層面 )を形
成するためには、センタリング面上の１列( Ｚcp座標が
同じデータからなる )のセンタリング列( センタリング
軸 )Ｓをその画像の各ボクセル列( 実質的にはピクセル
列と同じ )へ逆投影すれば良い。このとき、焦点〜再構
成ボクセル列の長さと焦点〜センタリング列Ｓの長さと
の拡大縮小関係が存在し、センタリング列のうち逆投影
するデータは、各ボクセル列に対して範囲( 両端の位置
)が異なる。

【００８０】以下、前述した第１の例〜第３の例におけ
る複数の検出器列のデータを束ねてファンビームと見な
して再構成する場合の、データを束ねるタイミング、束
ねるデータの選択方法、束ねる枚数に関して説明する。
なお、第３の例においても、Ｘ線検出器は複数の検出器
列から構成された２次元アレイ型であるので、得られた
各列のデータを有効に使用するために、ファンビーム再
構成において列方向にデータを束ねる処理を行うことに
なる。

【００８１】まず、データを束ねるタイミングは、第１
の例の場合には、投影直線計算後の逆投影直前である。
投影直線から逆投影するデータを計算するときに、例え
ば投影直線に近い検出器４列分のデータを、例えば(0.
1, 0.33, 0.33, 0.24 )というように重み付け加算すれ
ば、４列分のデータを束ねることになる。再構成処理制
御部２１がデータ数及び重み付けを決定し、その重み付
けは線形又は非線形のいずれでも良い。

【００８２】第２及び第３の例の場合には、以下の２通
りのデータを束ねるタイミングがあり、いずれを使用し
ても良いものである。 １．コンボリューション処理を行った後に、コンボリュ
ーションデータを重み付け加算して束ねる。 ２．生データの段階で重み付け加算して束ねておき１列
のデータと見なしてcos ( 余弦関数 )の重み付けと関数
とのコンボリューション演算を行って、作成したデータ
を第１のデータメモリ２３に記憶させるなどして再構成
する。ただし、第２の例ではデータ制御部２１-3に、第
３の例においても該当する制御部に、再構成する位置の
情報( 検出器列 )を予め入力しておく必要がある。

【００８３】次に、束ねるデータの選択方法及び束ねる
データ数は、以下の６通りがある。 １．全列のデータを使って複数データに束ねる。 全検出器列のデータを１回づつ使って複数のデータを作
成する。例えば、図３３( ａ )に示すように、全部で２
０列ある検出器のデータを、５列づつ重み付け加算して
４つのデータを作成する。

【００８４】２．中央部に位置する検出器列のデータだ
けを使用して複数データに束ねる。 両端に位置する検出器列は、コーン角が大きいのでデー
タの精度が低下する。従って、両端に位置する検出器列
のデータは使用せずに、中央部に位置する検出器列のデ
ータだけを使用して複数のデータを作成する。例えば、
図３３( ｂ )に示すように、全部で２０列ある検出器列
のうち両端に位置する検出器列４列づつ( 計８列) のデ
ータは使用せずに、中央に位置する検出器列( 第５列目
から第１６列目までの計１２列 )のデータを、４列づつ
重み付け加算して３つのデータを作成する。

【００８５】３．中央部の検出器列のデータだけで１つ
のデータを作成する。 両端に位置する検出器列のデータは使用せずに、中央部
に位置する検出器列のデータだけを使用して１つのデー
タを作成する。例えば、図３３( ｃ )に示すように、全
部で２０列ある検出器列のうち両端に位置する検出器列
４列づつ( 計８列) は使用せずに、中央に位置する検出
器列( 第５列目から第１６列目までの計１２列 )のデー
タを、重み付け加算して１つのデータを作成する。

【００８６】４．一定間隔でデータを抜いて束ねる。 一定間隔でわざとデータを抜いて、その間の検出器列の
データを束ねて複数のデータを作成する。例えば、図３
３( ｄ )に示すように、２０列のデータを７列おきに１
列空けて、６列づつ重み付け加算して３つのデータを作
成する。

【００８７】５．オーバーラップさせて束ねる。 幾つかの検出器列のデータは、複数回使用して複数のデ
ータを作成する。例えば、図３３( ｅ )に示すように、
２０列の検出器列のうち両端に位置する検出器列８列×
２( 第１列目〜第８列目、第１３列目〜第２０列目 )の
データ及び中央部に位置する検出器列８列( 第７列目〜
第１４列目 )のデータを重み付け加算して３つのデータ
を作成する。重複部( 第７，８列目及び第１３，１４列
目 )がある。

【００８８】６．束ねるデータ数をそれぞれ変える。 作成するデータによって使う検出器列数を変える。例え
ば図３３( ｆ )に示すように、２０列の検出器列のうち
検出器列を６，８，６列づつ重み付け加算して３つのデ
ータを作成する。

【００８９】なお、以上１、２、４、５、６を組み合わ
せてデータ作成しても良い。例えば、２、５、６を組み
合わせて、図３３( ｇ )に示すように、両端に位置する
検出器列４列づつ( 計８列) のデータは使用せずに、中
央部に位置する１２列の検出器列のうち、４列の検出器
列( 第５列目〜第８列目 )、８列の検出器列( 第７列目
〜第１４列目 )、４列の検出器列( 第１３列目〜第１６
列目 )のデータを重み付け加算して３つのデータを作成
する。重複部( 第７，８列目及び第１３，１４列目 )が
ある。

【００９０】上述した束ね方以外にも、Ｘ線検出器や被
検体( 対象 )の条件によって束ね方を変えても良い。ま
た、重み付け加算でなく、単純平均加算などでも良い。

【００９１】このような構成のこの第１の実施の形態に
おいては、例えば、以下に説明するようにしてＸ線撮影
が行われる。 １．操作者は低線量透視下のバイオプシを行うため、ス
キャンモードを切り換える。 ２．システム制御部１０は、再構成法が「コーンビーム
再構成」から「ファンビーム再構成」に切換えられると
再構成処理部１２に指示して、ファンビーム再構成法に
切換える。 ３．システム制御部１０はデータ処理方法を「データ保
存なし」、表示方法を「リアルタイム画像表示」に切換
える旨操作者に伝える。 ４．操作者は確認してスキャンを開始する。 ５．システム制御部はＸ線制御器8 に指示してＸ線を照
射し、データ収集部１１でデータ収集し、データ束ねな
どの処理を加えて再構成処理部１２でファンビーム再構
成する。 ６．再構成処理部１２で次々に再構成される画像を表示
装置１４のモニタに更新表示する。 ７．再構成に使われなくなったデータはデータ記憶装置
（ハードディスクあるいはメモリ）に保管せず、データ
は上書きされる。

【００９２】８．４〜７の処理が繰り返され、スキャン
が終了する。モニタには最後に再構成した画像を表示し
続ける。 ９．操作者は気胸など検査による副作用の有無を確認す
るため、ボリューム撮影モードに切換える。 １０．システム制御部１０は、再構成法が「ファンビー
ム再構成」から「コーンビーム再構成」に切換えられる
と再構成処理部１２に指示して再構成法を切換える。 １１．システム制御部はデータ処理方法を「データ保存
あり」表示方法を「ボリューム画像表示」に切換える旨
操作者に伝える。 １２．操作者は確認してスキャンを開始する。 １３．システム制御部はＸ線制御器８に指示してＸ線を
照射し、データ収集部11でデータ収集し、再構成処理部
１２でコーンビーム再構成する。 １４．再構成処理部１２で再構成されるボリューム画像
をモニタに表示する。 １５．再構成に使われなくなったデータはデータ記憶装
置（ハードディスクあるいはメモリ）に保管する。 １６．スキャンが終了する。操作者は画像を見て検査を
終了する。上記のように、再構成法に連動してデータ保
管、表示画像の種類などを切り換える。あるいは表示画
像枚数も、ファンビーム再構成の透視時には３枚、コー
ンビーム再構成時には１枚、というように切換えても良
い。

【００９３】このようにこの第１の実施の形態によれ
ば、コーンビーム状のＸ線を使用するＸ線ＣＴ装置にお
いて、コーンビーム再構成及びファンビーム再構成の両
方を切換えて行うことができ、その切換えに連動して、
データ保管( データの記憶保存・非保存 )や表示画像の
種類を切換えることができる。

【００９４】特に、ファンビーム再構成においては、所
望の厚さ( 任意の厚さ )の断層面画像を１枚又は同時に
複数枚再構成することができる。

【００９５】この発明の第２の実施の形態を図３４〜図
４０を参照して説明する。この第２の実施の形態は、前
述した第１の実施の形態のシステム構成と基本的に同一
であり、同一部材には同一符号を付してその説明は省略
する。なお、前述の第１の実施の形態において、画像再
構成法は、マニュアル操作により技師( 医師 )等が指定
しても良いし、また何らかの自動的に判断する手段を設
けて自動的に指定するものでも良いものである。

【００９６】この第２の実施の形態では、画像再構成法
を自動的に切換える具体的な例としての第１〜第３の方
法を示す。

【００９７】再構成法を自動的に切換える第１の方法
は、スライス位置によって検出器列のボクセル面への投
影曲線を発生方法を切換え可能なものである。

【００９８】図３４は、この第２の実施の形態のＸ線Ｃ
Ｔ装置の再構成処理制御部２１の第１の方法を達成する
構成を示すブロック図である。スライス位置を判定する
スライス位置判定部２１-4により、スライス位置の情報
が再構成法指定部２１-1に供給され、この再構成法指定
部２１-1は、この供給されたスライス位置の情報に基づ
いて再構成法を指定する。前記投影曲線計算部２１-2
は、再構成法指定部２１-1により指定された再構成法に
応じて、コーンビーム再構成用の投影曲線又はファンビ
ーム再構成用の投影曲線を発生させる。

【００９９】このような構成のこの第２の実施の形態の
第１の方法においては、図３５に示す再構成処理制御部
２１が行う再構成処理に基づいて画像の再構成が行われ
る。まず、ステップ１( ＳＴ１ )の処理として、再構成
するスライス位置が、Ｘ線源の回転によりコーンビーム
の中心軸が形成する断層面としてのMidPlane域に含まれ
るか否かを判断する。例えばＸ線検出器の検出器列の総
数が２０の場合、Ｘ線源とＸ線検出器とを真正面に対向
させたときには、一般的には、MidPlaneはＸ線源( 焦点
)からのコーンビームの中心線が含まれる断層面であ
り、この２０列のＸ線検出器の場合、検出器列１０番目
( Ｎｏ．１０ )と１１番目( Ｎｏ．１１)との間に挟ま
れ、そのMidPlane域は検出器列１０番目( Ｎｏ．１０ )
と１１番目( Ｎｏ．１１ )とを含む。従って、MidPlane
を挟む上下の２スライス( Ｎｏ．１０又はＮｏ．１１ )
以外のスライス位置( 例えばＮｏ．２０ )を再構成する
場合には、スライス位置がMidPlane域に含まれないと判
断し、ステップ２( ＳＴ２ )の処理として、コーンビー
ム再構成を指定し、ステップ３( ＳＴ３ )の処理とし
て、図３６( ａ )に示すような投影曲線を発生させ、ス
テップ４( ＳＴ４ )の処理として、発生した投影曲線に
対応する検出器列のデータを選択し、その選択されたデ
ータに重み付け・加算を行い、逆投影データを算出して
コーンビーム再構成を行う。

【０１００】また、ステップ１の処理で、Ｎｏ．１０又
はＮｏ．１１のスライス位置を再構成を再構成する場合
には、スライス位置がMidPlane域に含まれると判断し、
ステップ５( ＳＴ５ )の処理として、ファンビーム再構
成を指定し、ステップ６( ＳＴ６ )の処理として、焦点
( Ｘ線源 )位置と再構成ボクセルの位置関係で決定され
る投影曲線を無視して図３６( ｂ )に示すような投影直
線を発生させ、ステップ７( ＳＴ７ )の処理として、発
生した投影直線に対応する検出器列のデータを選択し、
その選択されたデータに重み付け・加算を行い、逆投影
データを算出してファンビーム再構成を行う。

【０１０１】第１の実施の形態でも説明したように、コ
ーンビーム再構成の処理やファンビーム再構成の処理は
各種変形( 束ね処理を含む )が可能であり、この第２の
実施の形態では、再構成の切換えを指定するのにスライ
ス位置により依存してスライス位置が決定されれば自動
的に最適な再構成法が指定される点に特徴がある。ま
た、上述した再構成処理では、複数のスライス位置を指
定することにより、複数のスライス画像を異なる再構成
法で同時に再構成することが可能となる。

【０１０２】再構成法を自動的に切換える第２の方法
は、スライス位置によって第１のデータメモリ２３へデ
ータを記憶する制御が切換え可能なものである。図３７
は、Ｘ線ＣＴ装置の再構成処理制御部２１の第２の方法
を達成する構成を示すブロック図である。スライス位置
判定部２１-4によりスライス位置の情報が再構成指定部
２１-1に供給され、この再構成法指定部２１-1は、この
供給されたスライス位置の情報に基づいて再構成法を指
定する。前記データ制御部２１-3は、再構成法してイブ
２１-1により指定された再構成法に応じて、コンボリュ
ーションされたデータの第１のデータメモリ２３への記
憶を制御する。このような構成のこの第２の実施の形態
の第２の方法においては、図３８に示す再構成処理制御
部２１が行う再構成処理に基づいて画像の再構成が行わ
れる。まず、ステップ１１( ＳＴ１１ )の処理として、
再構成するスライス位置が、Ｘ線源の回転によりコーン
ビームの中心軸が形成する断層面としてのMidPlane域に
含まれるか否かを判断する。

【０１０３】従って、上述した第１の方法で説明したよ
うに、MidPlaneを挟む上下の２スライス( Ｎｏ．１０又
はＮｏ．１１ )以外のスライス位置( 例えばＮｏ．２０
)を再構成する場合には、スライス位置がMidPlane域に
含まれないと判断し、ステップ１２( ＳＴ１２ )の処理
として、コーンビーム再構成を指定し、ステップ１３(
ＳＴ１３ )の処理として、図３９( ａ )に示すように、
各検出器列のコンボリューションデータを第１のデータ
メモリ２３の対応する領域にそれぞれ記憶する。 次
に、ステップ１４( ＳＴ１４ )の処理として、ボクセル
列を検出器面に投影した投影曲線を算出( 発生 )し、ス
テップ１５( ＳＴ１５ )の処理として、この投影曲線に
基づいて重み付け・加算を行って逆投影データを求め
て、コーンビーム逆投影を行う。

【０１０４】また、ステップ１１の処理で、Ｎｏ．１０
又はＮｏ．１１のスライス位置を再構成を再構成する場
合には、スライス位置がMidPlane域に含まれると判断
し、ステップ１６( ＳＴ１６ )の処理として、ファンビ
ーム再構成を指定し、ステップ１７( ＳＴ１７ )の処理
として、図３９( ｂ )〜図３９( ｄ )に示すように、Ｎ
ｏ．１０又は( 及び )Ｎｏ．１１の検出器列のコンボリ
ューションデータを使用して、第１のデータメモリ２３
に多重記憶する。なお、このとき図３９( ｅ )に示すよ
うに、第１のデータメモリ２３の全ての領域をコンボリ
ューションデータで埋める必要はなく、ボクセル列を検
出器面に投影した投影曲線に関与する領域だけ、Ｎｏ．
１０又は( 及び )Ｎｏ．１１の検出器列のコンボリュー
ションデータを使用して埋めれば、コンボリューション
データの書込み時間を短縮することができる。

【０１０５】次に、ステップ１８( ＳＴ１８ )の処理と
して、ボクセル列を検出器面に投影した投影曲線を算出
( 発生 )し、ステップ１９( ＳＴ１９ )の処理として、
この投影曲線に基づいて重み付け・加算を行って逆投影
データを求めて、ファンビーム逆投影を行う。

【０１０６】なお、ステップ１７の処理では、単純にＮ
ｏ．１０を再構成するときには、図３９( ｂ )に示すよ
うにＮｏ．１０のコンボリューションデータを第１のデ
ータメモリ２３の全ての領域に多重記憶し、単純にＮ
ｏ．１１を再構成するときには、図３９( ｃ )に示すよ
うにＮｏ．１１のコンボリューションデータを第１のデ
ータメモリ２３の全ての領域に多重記憶する。また、複
合的に図３９( ｄ )に示すように第１のデータメモリ２
３の上半分にＮｏ．１０のコンボリューションデータ、
下半分にＮｏ．１１のコンボリューションデータを多重
記憶する。このようにすると、Ｎｏ．１０を再構成する
ときとＮｏ．１１を再構成するときでデータを書き換え
る必要がなく、再構成処理時間を短縮することができ
る。

【０１０７】この第２の方法でも、第１の方法と同様
に、コーンビーム再構成の処理やファンビーム再構成の
処理は各種変形( 束ね処理を含む )が可能であり、再構
成の切換えを指定するのにスライス位置により依存して
スライス位置が決定されれば自動的に最適な再構成法が
指定される。

【０１０８】再構成法を自動的に切換える第３の方法は
( 汎用コンピュータによる場合は )、コーンビーム再構
成とファンビーム再構成の２種類の再構成プログラムを
記憶させ、スライス位置によって使用する再構成プログ
ラムを切換えるものである。あるいは、コーンビーム再
構成を行う汎用コンピュータと、ゲートアレイなどを用
いたファンビーム再構成ユニットとの組み合わせの場
合、スライス位置によって汎用コンピュータとファンビ
ーム再構成ユニットと切換えてを動作させるものであ
る。

【０１０９】この第３の方法を達成する構成の一例を図
４０に示す。すなわち、コーンビーム再構成ユニット１
２-1及びファンビーム再構成ユニット１２-2を備え、さ
らに、スライス位置判定部２１-4及び再構成法指定部２
１-1を備えて、スライス位置判定部２１-4によりスライ
ス位置の情報が再構成指定部２１-1に供給され、この再
構成指定部２１-1は、この供給されたスライス位置の情
報に基づいて再構成法を指定する。すると、この指定さ
れた再構成法に該当するコーンビーム再構成ユニット１
２-1とファンビーム再構成ユニット１２-2のうちいずれ
か一方が起動するようになっている。

【０１１０】なお、この第２の実施の形態においては、
MidPlaneに隣接する２スライスを再構成するときにはフ
ァンビーム再構成し、その他の時にはコーンビーム再構
成する例を記述したが、ポイントはスライス位置に依存
して再構成法を切換えることであり、他の再構成法でも
良いし、他のスライス位置による切換えでも良い。

【０１１１】このようにこの第２の実施の形態によれ
ば、前述した第１の実施の形態の乞うかを得ることがで
きると共に、さらに、スライス位置に依存して自動的に
ファンビーム再構成法とコーンビーム再構成法とを切換
えることができる。しかも、ファンビーム再構成法を選
択した時には高画質のファンビーム画像( 断層面画像 )
を得ることができる。

【０１１２】この発明の第３の実施の形態を図４１及び
図４２を参照して説明する。なお、この第３の実施の形
態では、連続回転方式において、高速で、連続的な( リ
アルタイムの )コーンビーム再構成を実現するものであ
る。ガントリ( 架台 )１は連続回転スキャンを行ってお
り、例えば１回転９００ビューとする。

【０１１３】１．架台１の回転が３６０°を越えると、
３６０°分のデータを使ってFeldkamp法によってコーン
ビーム再構成する。以下、Ｎ回転Ｍ−１ビューまでのデ
ータを使って再構成し、再構成ボクセルデータVoxel(N,
M-1)を再構成していたとする。 ２．架台が更に回転してスキャンする。Ｎ回転目Ｍビュ
ーのデータRaw(N,M)を収集する。 ３．データRaw(N,M)を重み付け、コンボリューション処
理して、Ｎ回転ＭビューのコンボリューションデータCo
nv(N,M) を得る。 ４．１回転前、すなわちＮ−１回転目Ｍビューのコンボ
リューションデータConv(N-1,M) とConv(N,M) の差分を
計算し、差分データSub(N,M)を得る。

【０１１４】５．再構成処理制御部２１が、コーンビー
ム再構成になる図６のような投影曲線を発生させる。 ６．再構成処理制御部２１が、発生した投影曲線に対応
した差分データSub(N,M)の選択、重み付けを行い、逆投
影データBack(N,M) を得る。 ７．逆投影データBack(N,M) を前回までの再構成ボクセ
ルデータVoxel(N,M-1)に加算して今回の再構成ボクセル
データVoxel(N,M)を得る。 ８．架台が回転して新しいデータを得る毎に上記２〜７
の処理を繰り返すことで連続的に再構成し、再構成ボク
セルデータを常に更新する。この再構成処理のフローチ
ャートを図４１に示す。

【０１１５】ところで、再構成処理部１２が、前述の第
２の実施の形態におけるスライス位置による再構成法の
切換えが可能であるときには、上記５の処理は次の５-1
の処理のように拡張しても良い。 ５-1．再構成処理部１２が、再構成スライス位置に対応
した再構成法に対応した投影曲線( 投影直線 )を発生さ
せる。

【０１１６】さらに、再構成処理部１２が、前述の第１
の実施の形態で説明した構成になっており、モードによ
る再構成法の切換えも可能なときには、上記５の処理は
次の５-2の処理のように拡張しても良い。

【０１１７】５-2．再構成処理制御部２１が、再構成指
定部２１-1により指定された再構成法に対応した投影曲
線( 投影直線 )を発生させる。

【０１１８】この再構成処理のフローチャートを図４２
に示す。

【０１１９】このようにこの第３の実施の形態によれ
ば、最初の再構成( １回転目 )以降は、差分データが０
については逆投影する必要がないので、逆投影すべきデ
ータを削減することができ、逆投影処理時間を短縮する
ことができる。なお、この第３の実施の形態では、１ビ
ューずつ再構成ボクセルデータの更新を行うようになっ
ていたが、例えば１回転に１０回更新するなど、ある程
度架台が回転した後ある程度のビュー数をまとめて処理
し、その後画像を更新するようにしても良い。

【０１２０】また、再構成したボクセルデータからある
断面を切り出して表示しても良いし、ボクセルデータを
加工した形、例えばある方向からの最大値投影( ＭＩＰ
)像などを表示しても良い。

【０１２１】さらに、この第３の実施の形態では、コン
ボリューションデータの差分を取って逆投影したが、生
データなど他のデータ( センタリングデータ )の差分を
取って逆投影しても良いものである。

【０１２２】この発明の第４の実施の形態を図４３〜図
４６を参照して説明する。前述の第３の実施の形態が１
枚の断層立体画像を高速で連続的に再構成するものであ
ったのに対して、この第４の実施の形態では、連続回転
方式において複数枚の断層面画像を同時に高速で連続的
に再構成するものである。 １．架台１の回転が３６０°を越えると、３６０°分の
３つのデータを使用してファンビーム再構成法により３
つの画像が再構成される。Ｎ回転目Ｍ−１ビューまでの
データとして再構成し、画像メモリ２７の３つの領域に
は、図４３に示すように、それぞれ再構成画像Ａ(N,M-
1) 、Ｂ(N,M-1) 、Ｃ(N,M-1) ( これらはピクセルデー
タから構成されている )が記憶され、表示装置１４の３
つのモニタにそれぞれ表示されている。 ２．架台１が更に回転してスキャンする。Ｎ回転Ｍビュ
ーのデータをRaw(N,M)を収集する。 ３．Raw(N,M) を重み付けコンボリューション処理し、
画像Ａ、Ｂ、Ｃに対応するコンボリューションデータ C
onv-Ａ(N,M) 、 Conv-Ｂ(N,M) 、Conv-Ｃ(N,M) を得
る。 ４．１回転前( Ｎ−１回転目 )Ｍビューのコンボリュー
ションデータと今回転( Ｎ回転目 )Ｍビューのコンボリ
ューションデータとの差分データ、すなわちConv-Ａ(N-
1,M) と Conv-Ａ(N,M) との差分データSub-Ａ(N,M) を
計算する。同様にSub-Ｂ(N,M) 、Sub-Ｃ(N,M) も計算す
る。

【０１２３】５．差分データSub-Ａ(N,M) からファンビ
ーム逆投影データ Back-Ａ(N,M) を計算する。同様に B
ack-Ｂ(N,M) 、 Back-Ｃ(N,M) を得る。 ６．逆投影データ Back-Ａ(N,M) を画像メモリ12-3A に
記憶されている再構成画像Ａ(N,M-1) に加算して( ピク
セルデータからなる )再構成画像Ａ(N,M) を得る。同様
に再構成画像Ｂ(N,M) 、Ｃ(N,M) も得る。 ７．架台が回転して新しいデータを得る毎に２〜６の処
理を繰り返すことで３枚の画像を連続的に再構成し、３
枚の表示画像を常に更新する。この再構成処理のフロー
チャートを図４４に示す。

【０１２４】上述した再構成処理により、高速かつ連続
的な複数枚の画像のファンビーム再構成が実現できる。

【０１２５】また、図４５に示すフローチャートのよう
に、１回の収集に対して再構成画像Ａ(N,M) 、再構成画
像Ｂ(N,M) 、再構成画像Ｃ(N,M) を同時に再構成する方
法としては、 Conv-Ａ(N,M) 、差分データSub-Ａ(N,M)
、ファンビーム逆投影データBack-Ａ(N,M) 、再構成画
像Ａ(N,M) というように先ず再構成画像Ａについて計算
して求めてしまい、この再構成画像Ａ(N,M) についての
計算が終了した後、Conv-Ｂ(N,M) から始まって再構成
画像Ｂ(N,M) までを計算し、次に Conv-Ｃ(N,M) から始
まって再構成画像Ｃ(N,M) までを計算しても良いもので
ある。

【０１２６】なお、 Conv-Ａ〜 Conv-Ｃデータの作成方
法についてはその説明を省略したが、前述の第１の実施
の形態で説明したように、所定の１列の検出器列のデー
タに基づいて、あるいは複数の検出器列のデータを重み
付け加算したデータに基づいて、あるいは単純な束ね処
理により得たデータに基づいて作成する。

【０１２７】なお、この第４の実施の形態でも、前述の
第３の実施の形態と同様に、コンボリューションデータ
の差分を取って逆投影したが、生データなど他のデータ
( センタリングデータ )の差分を取って逆投影しても良
いものである。なお、この第４の実施の形態では、再構
成処理部１２の構成として例えば図４６( ａ )に示す構
成ように逆投影計算部３１が一つでも良く、また、図４
６( ｂ)に示す構成のように各データメモリエリア３２-
1，３２-2，３２-3及び各画像メモリエリア３３-1，３
３-2，３３-3に対応して複数の逆投影計算部３１-1，３
１-2，３１-3を設けて、それぞれの逆投影処理ラインが
独立して動作するようにしても良い。この図４６( ｂ )
に示すような構成であれば、より一層高速な処理を実現
することができる。このようにこの第４の実施の形態に
よれば、最初の再構成( １回転目 )以降は、差分データ
が０については逆投影する必要がないので、逆投影すべ
きデータを削減することができ、逆投影処理時間を短縮
することができる。なお、この第４の実施の形態では、
１ビューずつ再構成画像データの更新を行うようになっ
ていたが、例えば１回転に１０回更新するなど、ある程
度架台が回転した後ある程度のビュー数をまとめて処理
し、その後画像を更新するようにしても良い。

【０１２８】なお、上述した全ての実施の形態におい
て、検出器列数Ｎ＝２０などを含むシステムのジオメト
リ、重み付けの方法、束ねる列数、束ねたデータ数、再
構成する枚数＝３などは一例であり、この発明はこれに
限定されるものではない。

【０１２９】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
コーンビーム状のＸ線を使用する装置で使用され、ファ
ンビーム再構成及びコーンビーム再構成の両方を行うこ
とができ、さらに操作性の向上を図ることができる画像
再構成処理装置を提供できる。従って、この画像再構成
処理装置を使用すれば、コーンビーム状のＸ線を使用し
てファンビーム再構成とコーンビーム再構成とを切換え
ることができるＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
また、ファンビーム再構成では、複数の検出器列のデー
タを束ねてファンビーム再構成するので、所望の厚さの
断層面画像が簡単に再構成することができる。また、コ
ーンビーム状のＸ線では、MidPlaneに隣接する上下スラ
イスはファンビーム状のＸ線に近く、再構成位置に依存
して再構成法を切換えることにより、高画質のファンビ
ーム再構成画像を得ることができる。

【０１３０】また、ファンビーム再構成及びコーンビー
ム再構成において、１回転前のデータとの差分を計算
し、この差分データで逆投影を行って、１ビュー前の画
像に加算するので、変化のない部分の逆投影処理を省略
することができるため、高速で連続的な再構成処理を行
うことができる。特に、ファンビーム再構成において
は、検出器列からのデータから束ね処理等により、任意
の厚さの複数枚のファンビーム画像( 断層面画像 )を得
るができ、しかも、そのための再構成処理を高速で連続
的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態のＸ線ＣＴ装置を
示すの構成図。

【図２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のガントリを示す
外観図。

【図３】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置のジオメトリを説
明するための図。

【図４】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部の
要部構成を示すブロック図。

【図５】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部に
おけるボクセル列の検出器面への投影を示す図。

【図６】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部に
おけるボクセル列の検出器面上の投影曲線を示す図。

【図７】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部に
おけるボクセル列の検出器面上の投影曲線を説明するた
めの図。

【図８】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部に
おけるボクセル列、センタリング面、検出器面とそれぞ
れの変数および端点と中心点の定義を示すセンタリング
面を示す図。

【図９】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部に
おけるボクセル列の検出器面への投影曲線、ボクセル列
及びボクセル列のセンタリング面への投影曲線を示す
図。

【図１０】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
におけるボクセル列及びセンタリング面を示す図。

【図１１】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における検出器列のボクセルへの投影曲線、検出器列及
び検出器列のセンタリング面への投影曲線を示す図。

【図１２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
におけるセンタリング面上での補間処理などのデータの
リサンプリングを説明するための図。

【図１３】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
で行われる３次元再構成処理の流れを示す図。

【図１４】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置で使用されるＸ
線検出器の他の例としての平面型Ｘ線検出器を示す図。

【図１５】同実施の形態の平面型Ｘ線検出器を使用した
Ｘ線ＣＴ装置におけるボクセル列と平面型Ｘ線検出器と
の位置関係を示す図。

【図１６】同実施の形態の平面型Ｘ線検出器を使用した
Ｘ線ＣＴ装置におけるボクセル列の平面型Ｘ線検出器の
検出器面への投影曲線を示す図。

【図１７】同実施の形態の平面型Ｘ線検出器を使用した
Ｘ線ＣＴ装置におけるボクセル列のセンタリング面への
投影曲線を示す図。

【図１８】検出器列のボクセルへの逆投影における１回
補間の例を説明するための図。

【図１９】検出器列のボクセルへの逆投影における２回
補間の例を説明するための図。

【図２０】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における検出器列をボクセルへの逆投影における高精度
な２回補間の第１の例を説明するための図。

【図２１】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における検出器列をボクセルへの逆投影における高精度
な２回補間の第２の例を説明するための図。

【図２２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における５列の検出器列のセンタリング面への投影曲
線、センタリング列の数を５列としたときのボクセル列
のセンタリング面への投影曲線( 投影直線 )と重み付け
されるセンタリング列及びセンタリング列の数を１０列
としたときのボクセル列のセンタリング面への投影直線
と重み付けされるセンタリング列を示す図。

【図２３】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
の再構成処理制御部の第１の例としての構成を示すブロ
ック図。

【図２４】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における第１の例でのファンビーム再構成のためのボク
セル列の検出器面への投影曲線( 投影直線 )の２つの例
を示す図。

【図２５】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における第１の例でのファンビーム再構成のためのボク
セル列の検出器面への投影直線と各検出器列の重み付け
の２つの例を示す図。

【図２６】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
で行われる第１の例での投影曲線によりファンビーム再
構成法とコーンビーム再構成法とを切換えて再構成を行
う再構成処理の流れを示す図。

【図２７】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
の再構成処理制御部の第２の例としての構成を示すブロ
ック図。

【図２８】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における第２の例でのコーンビーム再構成時のデータメ
モリの内容を示す図。

【図２９】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における第２の例でのファンビーム再構成時のデータメ
モリの内容の２つの例を示す図。

【図３０】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
で行われる第２の例としてのデータメモリへの書込み制
御によりファンビーム再構成法とコーンビーム再構成法
とを切換えて再構成を行う再構成処理の流れを示す図。

【図３１】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
の再構成処理制御部の第３の例としての構成を示すブロ
ック図。

【図３２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
のファンビーム再構成におけるセンタリング面( 軸 )を
使用した場合のセンタリング列のボクセル列( ピクセル
列)への投影を説明するための図。

【図３３】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における束ね処理の複数の方法を説明するための図。

【図３４】この発明の第２の実施の形態のＸ線ＣＴ装置
の再構成処理部の再構成処理制御部の第１の方法として
の構成を示すブロック図。

【図３５】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
で行われる第１の方法でのスライス位置により投影曲線
を切換えてファンビーム再構成とコーンビーム再構成を
切換えて再構成を行う再構成処理の流れを示す図。

【図３６】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における第１の方法でのスライス位置がMidPlane域外の
時に発生するボクセル列の検出器面への投影曲線及びス
ライス位置がMidPlane域の時に発生するボクセル列の検
出器面への投影曲線( 投影直線 )を示す図。

【図３７】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
のにおける再構成処理制御部の第２の方法としての構成
を示すブロック図。

【図３８】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
で行われる第２の方法でのスライス位置によりデータメ
モリ制御を切換えてファンビーム再構成とコーンビーム
再構成とを切換えて再構成を行う再構成処理の流れを示
す図。

【図３９】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における第２の方法でのコーンビーム再構成及びファン
ビーム再構成のデータメモリの内容の例を示す図。

【図４０】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
における再構成処理制御部の第３の方法としての構成の
一例を示すブロック図。

【図４１】この発明の第３の実施の形態のＸ線ＣＴ装置
の再構成処理部で行われるコーンビーム再構成を行う再
構成処理の流れを示す図。

【図４２】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
で行われるコーンビーム再構成及びファンビーム再構成
を行う再構成処理の流れを示す図。

【図４３】この発明の第４の実施の形態のＸ線ＣＴ装置
における再構成される３つの画像( 画像Ａ、画像Ｂ、画
像Ｃ )を示す図。

【図４４】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
で行われるファンビーム再構成により複数枚の画像を同
時に再構成する再構成処理の流れを示す図。

【図４５】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
で行われるファンビーム再構成により複数枚の画像を同
時に再構成する再構成処理の流れの他の例を示す図。

【図４６】同実施の形態のＸ線ＣＴ装置の再構成処理部
の構成の２つの例を示すブロック図。

【図４７】従来例のＸ線ＣＴ装置におけるファンビーム
構成及びＦＯＶを示す図。

【図４８】同従来例のＸ線ＣＴ装置におけるピクセルを
説明するための図。

【図４９】従来例のＸ線ＣＴ装置におけるファン−パラ
変換法を説明するための図。

【図５０】従来例のＸ線ＣＴ装置におけるセンタリング
軸を使用したファンビーム再構成法を説明するための
図。

【図５１】従来例のＸ線ＣＴ装置におけるコーンビーム
を示す図。

【図５２】従来例のＸ線ＣＴ装置におけるコーンビーム
に対するボクセルを説明するための図。

【図５３】従来例のファンビームを使用したＸ線ＣＴ装
置における検出器データのピクセルへの逆投影を説明す
るための図。

【図５４】従来例のコーンビームを使用したＸ線ＣＴ装
置における検出器データのボクセルへの逆投影を説明す
るための図。

【図５５】Ｘ線ＣＴ装置におけるスキャン方法を示す
図。

【符号の説明】

３…Ｘ線源、 ５…Ｘ線検出器、 １２…再構成処理部、 ２１…再構成処理制御部、 ２１-1…再構成法指定部、 ２１-2…投影曲線計算部、 ２１-3…データ制御部、 ２１-4…スライス位置判定部、 ２２…コンボリューション演算部、 ２３…第１のデータメモリ、 ２４…第１の逆投影部、 ２５…第２のデータメモリ、 ２６…第２の逆投影部、 ２７…画像メモリ。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｘ線源から円錐状に放射されたＸ線を対
   象物に照射し、この対象物を透過したＸ線をＸ線検出器
   により検出し、このＸ線検出器から得られた検出データ
   に基づいて、前記対象物の断層画像を再構成する画像再
   構成処理装置において、 前記Ｘ線検出器による前記対象物を透過したＸ線の検出
   に基づいて、断層面画像を再構成するファンビーム再構
   成を行うファンビーム再構成手段と、 前記Ｘ線検出手段による前記対象物を透過したＸ線の検
   出に基づいて、断層立体画像を再構成するコーンビーム
   再構成を行うコーンビーム再構成手段とを設けたことを
   特徴とする画像再構成処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の画像再構成処理装置にお
   いて、前記ファンビーム再構成手段は、前記Ｘ線検出器
   からの検出データを断層面画像の厚さ方向に束ね処理す
   ることを特徴とする画像再構成処理装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の画像再構成処理装置にお
   いて、前記ファンビーム再構成手段と前記コーンビーム
   再構成手段とを切換える再構成切換手段を設けたことを
   特徴とする画像再構成処理装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の画像再構成処理装置にお
   いて、前記再構成切換手段は、スライス位置に応じて再
   構成手段を切換えることを特徴とするＸ線透視画像撮影
   装置。
5. 【請求項５】 請求項３記載の画像再構成処理装置にお
   いて、前記再構成切換手段により切換えられた再構成手
   段に応じて、検出データ又は再構成データの保存又は非
   保存を制御するデータ保存制御手段を設けたことを特徴
   とする画像再構成処理装置。
6. 【請求項６】 請求項３記載の画像再構成処理装置にお
   いて、前記再構成切換手段により切換えられた再構成手
   段に応じて、表示を制御する表示制御手段を設けたこと
   を特徴とする画像再構成処理装置。
7. 【請求項７】 Ｘ線源から円錐状に放射されたＸ線を対
   象物に連続回転方式で照射し、この対象物を透過したＸ
   線をＸ線検出器により検出し、このＸ線検出器から得ら
   れた検出データに基づいて、前記対象物の断層画像を再
   構成する画像再構成処理装置において、 前記Ｘ線検出手段による前記対象物を透過したＸ線の検
   出に基づいて、断層立体画像を再構成するコーンビーム
   再構成を行うコーンビーム再構成手段を設け、このコー
   ンビーム再構成手段は、断層立体画像を連続してコーン
   ビーム再構成することを特徴する画像再構成処理装置。
8. 【請求項８】 請求項７記載の画像再構成処理装置にお
   いて、前記コーンビーム再構成手段は、１照射により得
   られるデータの１回転前のデータとの差分を求め、この
   差分を逆投影処理して得た結果を所定前の照射により得
   られた断層立体画像に加算してコーンビーム再構成を行
   うことを特徴とする画像再構成処理装置。
9. 【請求項９】 Ｘ線源から円錐状に放射されたＸ線を対
   象物に照射し、この対象物を透過したＸ線をＸ線検出器
   により検出し、このＸ線検出器から得られた検出データ
   に基づいて、前記対象物の断層画像を再構成する画像再
   構成処理装置において、 前記Ｘ線検出器による前記対象物を透過したＸ線の検出
   に基づいて、断層面画像を再構成するファンビーム再構
   成を行うファンビーム再構成手段を設け、 このファンビーム再構成手段は、複数枚の断層面画像を
   同時にファンビーム再構成することを特徴とする画像再
   構成処理装置。
10. 【請求項１０】 Ｘ線源から円錐状に放射されたＸ線を
    対象物に連続回転方式で照射し、この対象物を透過した
    Ｘ線をＸ線検出器により検出し、このＸ線検出器から得
    られた検出データに基づいて、前記対象物の断層画像を
    再構成する画像再構成処理装置において、 前記Ｘ線検出器による前記対象物を透過したＸ線の検出
    に基づいて、断層面画像を再構成するファンビーム再構
    成を行うファンビーム再構成手段を設け、 このファンビーム再構成手段は、１照射により得られる
    データの１回転前のデータとの差分を求め、この差分を
    逆投影して得た結果を所定前の照射により得られた断層
    立体画像に加算してファンビーム再構成を行うことを特
    徴とする画像再構成処理装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の画像再構成処理装置
    において、前記ファンビーム再構成手段は、複数枚の断
    層面画像を同時にファンビーム再構成することを特徴と
    する画像再構成処理装置。
12. 【請求項１２】 請求項３記載の画像再構成処理装置に
    おいて、Ｘ線を前記対象物に連続回転方式で照射した時
    には、 前記ファンビーム再構成手段は、必要に応じて、複数枚
    の断層面画像について同時に、１照射により得られるデ
    ータの１回転前のデータとの差分を求め、この差分を逆
    投影して得た結果を所定前の照射により得られた断層立
    体画像に加算してファンビーム再構成を行い、 前記コーンビーム再構成手段は、必要に応じて、１照射
    により得られるデータの１回転前のデータとの差分を求
    め、この差分を逆投影処理して得た結果を所定前の照射
    により得られた断層立体画像に加算してコーンビーム再
    構成を行うことを特徴とする画像再構成処理装置。