Tomography)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。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。X線CTでは撮影時間が長くなるという問題がある。(corn)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。magazine,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。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。pp.612-619)がある。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。【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。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。【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。X-ray向から検出することを特徴とするX線装置である。X線を複数の方向から検出するものである。movementさせる手段とを有するものである。directionsを有するものである。directionsるX線装置である。X-ray向から検出することを特徴とするX線装置である。source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。directions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。sourceりも広い領域の立体画像を得ることができる。scanテレオ視を行うことも可能である。directionの視野よりも広い領域の立体画像を得ることができる。【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。data,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。reconstruction,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。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。処理装置も複雑なものとなる。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。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ことによって、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できる。従って上記の問題1が解決される。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できる。shadowとによって、移動中心座標系を3次元空間全体に拡張する機能を備えることができ、当該X線装置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できる。rotationることによって、上記X線装置により拡大される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できる。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。detectorによって、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できる。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。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設けることによって、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、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。object,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。dataことによって、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。images設けることによって、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。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設けることによって、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。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設けることによって、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。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。13、画像表示手段21等により構成される。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。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。9,撮影体位は仰臥位を標準とする。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。1100mm、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。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。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。12は回転角度データを出力する。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。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。525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。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。4.8秒間に288枚の画像を得る。data,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。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。+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。(A),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。-180度回転した時点(G)で被検体14は回転中心位置に戻る。-270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)。irradiation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。(303)、データ収集が行われる(304)。21に表示しながら(305)、次の撮影のための移動を行う。21に表示しながら(307)、次の撮影のための移動を行う。(302)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。(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。(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。p軸に対するX線管2の回転角をΦとする。(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。【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。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。【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。【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。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。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。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。[Phi,次式の数4となる。5で表されるaおよびbとなる。【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。次式の数6に示すwの値となる。【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。°の場合も同一である。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。the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。【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。detector,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。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。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。73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。14,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。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。pixels,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。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。mm,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。1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。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)で説明した図である。Y).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。【0130】と表される。このときのX線源Sの通る軌跡は図10(A)で示される。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。10(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。343.3mm、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。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。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。Logan)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。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。ΦはX線源SのX軸に対する回転角度である。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。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。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。(y)と書き直すことができる。【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。1として再構成を行えばよいということがわかる。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。system,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。Also,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。(2)から構成される。【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。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。13(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。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。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。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。rotation,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。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。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。revolutions.また、ΔΦは撮影系の回転ステップ角を示す。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。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。113においてΔΦずつ増加する。the07において次の回転に移る。108)、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。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。113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。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。149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。Logan)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。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。350.3Mm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。(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。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。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。M,事前に投影データの平均を行う。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。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。1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。【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。X-Y平面と垂直に交わるものとする。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。(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。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。【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。toN)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。18の、回転角Φにおける重複度はMとなる。way,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。improved,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。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。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。(E),右向きとする。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。−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。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。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。17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。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。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。【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。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。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。S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。XY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。toN)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。18の、回転角Φにおける重複度はMとなる。way,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。【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。image.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。region,16...X線源の通る軌跡、18...再構成点、21...画像表示手段。plate一致させる手段とを有し、前記回転手段により前記撮影系を前記被検体の周りで回転させると同時に前記位置変動手段により前記相対的位置を前記回転面と平行な方向に変動させながら、前記透過X線を複数の方向から検出することを特徴とするX線装置。有<br/>することを特徴とするX線装置。有することを特徴とするX線装置。