JPS6147535B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、Ｘ線断層像を再構成するための装置
に関し、特に所望のデータ処理を施すことにより
Ｘ線断層像を再構成できるようにした装置に関す
る。 一般に、工業および医療界において、製品や人
体の内部構造を知るために、Ｘ線による検査が広
く行なわれているが、このように製品や人体の内
部構造を知ることのできる装置として従来からＸ
線コンピユータ断層撮影装置（これを略して
「CT」という。）の開発が盛んである。 ところで、この種の従来のＸ線コンピユータ断
層撮影装置では、まず第１図に実線で示すごと
く、Ｘ線発生装置ａからＸ線被検査体ｂへ向けて
Ｘ線ビーム束を照射することにより、Ｘ線検出器
ｃにてそのＸ線射影分布を計測し、ついで第１図
に鎖線で示すごとく、Ｘ線発生装置ａおよびＸ線
検出器ｃを所定の角度α（例えば１゜）だけ回転
移動させてこの位置から再度Ｘ線ビーム束をＸ線
被検査体ｂへ向けて照射することにより、角度α
だけ移動させた場合のＸ線射影分布を計測し、以
下同様の操作を合計60ないし360回行なつたのち
に、これら多数のＸ線射影分布から得られたデー
タを、フーリエ変換法や重畳積分法を用いて演算
処理し、その後この処理結果に基づきＸ線被検査
体ｂの断層像を再構成することが行なわれてい
る。 しかしながら、このような従来のＸ線コンピユ
ータ断層撮影装置では、被検査体ｂの断層像を再
構成するために、多数のＸ線射影分布を必要と
し、これにより次のような問題点がある。 (1) データ採取に多大の時間を必要とする（数秒
から数分）ため、動く被検査体ｂについては、
その断層像を再構成することができない。 (2) Ｘ線被曝量が多くなるため、被検査体ｂが人
体のごとき生体の場合には、この生体に悪影響
を与えるおそれがある。 (3) 処理に必要なデータが非常に多いため、デー
タ処理が非常に複雑になり、これを処理するた
めの装置も大型で高価なものとなる。 本発明は、これらの問題点を解決しようとする
もので、被検査体の断層像を再構成するためのデ
ータとして単一のＸ線射影分布を使用するだけ
で、精度のよい再構成像を得ることができるよう
にした、単一Ｘ線射影式断層像再構成装置を提供
することを目的とする。 このため、本発明の単一Ｘ線射影式断層像再構
成装置は、Ｘ線被検査体Ｂの断層面を含み且つ縦
にｍ個横にｎ個の画素をそなえてなる仮想断層平
面Ｓについて単位Ｘ線ビームが各画素１〜mnの
コーナー部を少なくとも１個所は通過するように
上記Ｘ線被検査体Ｂへ向けて所定方向から複数の
単位Ｘ線ビームを照射するＸ線発生装置Ａと、同
Ｘ線発生装置Ａから上記Ｘ線被検査体Ｂへ向けて
上記の複数の単位Ｘ線ビームを照射することによ
り得られた単一のＸ線射影分布Ｄについてその一
端から他端へ向けてＮ（＝ｍ×ｎ）個のＸ線濃度
d₁〜ｄ_noを計測するＸ線濃度計測装置Ｅと、同Ｘ
線濃度計測装置Ｅで得られた上記Ｎ個のＸ線濃度
d₁〜ｄ_noを複数個のＸ線濃度よりなる複数組の計
測値群に分けるデータ選択装置DSとをそなえ、
上記各計測値群における複数のＸ線濃度に基づき
上記仮想断層平面Ｓを複数の画素よりなる複数の
画素群に区分し、各画素群を構成する各画素のＸ
線吸収係数μを演算すべく、基本画素１だけを通
過する単位Ｘ線ビームにより得られるＸ線濃度d₁
を同基本画素１のＸ線吸収係数μ_１としmn番目
までの画素についてはＸ線濃度ｄ＾_ｋからＸ線濃度
ｄ＾_ｋ−１（ｋ＾＝２，３，……mn）を減算することに
より上記各画素のＸ線吸収係数μ＾_ｋを順次求める
演算装置と、演算された上記Ｘ線吸収係数を記憶
しうる記憶装置Ｇとから成る射影変換装置Ｆが設
けられるとともに、同射影変換装置Ｆからの信号
を受けて上記仮想断層平面Ｓを構成する上記Ｎ個
の各画素１〜mnの位置に上記Ｘ線吸収係数μ_１
〜μ_noをあてはめて上記Ｘ線被検査体Ｂの断層像
を再構成する再構成装置Ｈと、同再構成装置Ｈか
らの出力に基づいて上記Ｘ線被検査体Ｂの断層像
を表示する表示装置Ｊとが設けられたことを特徴
としている。 以下、図面により本発明の実施例について説明
すると、第２〜４図はその第１実施例としての単
一Ｘ線射影式断層像再構成装置を示すもので、第
２図はそのＸ線射影分布の計測手段を示す模式
図、第３図はそのシステム構成図、第４図はその
作用を説明するための模式図である。 第３図（特許請求の範囲に対応する図）に示す
ごとく、Ｘ線発生装置ＡとＸ線検出器Ｃとの間
に、Ｘ線被検査体Ｂが位置するようになつてい
て、これによりこのＸ線被検査体Ｂへ所定方向か
らＸ線を照射することができ、その結果Ｘ線被検
査体Ｂを透過してきたＸ線によつて、単一のＸ線
射影分布Ｄ（第４図参照）を得ることができるよ
うになつている。 なお、このＸ線発生装置Ａは、第４図に示すご
とく、縦にｍ個、横にｎ個の画素をそなえて成る
仮想断層平面Ｓ（この平面ＳはＸ線被検査体Ｂの
断層面を含む）について、単位Ｘ線ビームが各画
素１〜mnの左下コーナー部を少なくとも１個所
は通過するようにＸ線被検査体Ｂへ向けて所定方
向θから複数の単位Ｘ線ビームを照射するもの
で、検査の対象となるＸ線被検査体Ｂに適合する
線質（透過力）と線量とを有するＸ線を発生でき
るようになつており、その発生Ｘ線の波長は印加
される電圧に比例し、又Ｘ線の線質はその波長に
よつて決まるようになつている。 そして、印加電圧は、適用用途によつて異な
り、医学診断に用いるときは５万ボルトから12万
ボルトの範囲で、非破壊検査に用いるときは10万
ボルトから30万ボルトの範囲でそれぞれ使用され
る。 Ｘ線被検査体Ｂとは、Ｘ線の照射を受け、その
透過線量分布（Ｘ線射影分布）を測定されること
によつて、所望の断層面における像を再構成され
るべきものをいい、例えば医学診断の場合は人体
（一般には生体）であり、非破壊検査の場合はい
わゆる工業製品である。 さらに、Ｘ線検出器Ｃとしては、Ｘ線フイル
ム、シンチレーシヨン検出器、半導体検出器がキ
セノンガス検出器等が用いられる。 ところで、Ｘ線検出器Ｃで得られる単一のＸ線
射影分布データＤは、Ｘ線射影分布測定手段（Ｘ
線濃度計測装置）Ｅにより、上記Ｘ線射影分布Ｄ
の一端から他端へ至るまで、相互に等しい間隔ｗ
をあけたmn個の位置ｋにおける各値dk（これら
の計測値d₁〜ｄ_noは、ｍ個の計測値を１つの計測
値群とすれば、ｎ組の計測値群にわけることがで
きる。）が計測されるようになつている（第４図
参照）。 このＸ線射影分布測定手段Ｅとしては、Ｘ線検
出器ＣがＸ線フイルムの場合は、このフイルム上
に黒化度の濃淡として得られたＸ線濃度分布（い
わゆるレントゲン写真）上の複数個の値を計測し
うるマイクロデンシトメータが用いられる。 このようにＸ線射影分布Ｄの一端から他端へ至
るまで、相互に等しい間隔ｗをあけた複数位置ｋ
における各値dkを計測する手段として、上述の
例の他に、Ｘ線検出器ＣがＸ線被検査体Ｂを透過
してくるＸ線を受けてＸ線濃度に対応する信号を
出力するシンチレーシヨン検出器の場合は、１台
のシンチレーシヨン検出器とこれを上記Ｘ線射影
分布Ｄの一端から他端へ至るまで移動させうる機
構とを組合わせたり、多数のシンチレーシヨン検
出器をＸ線射影分布Ｄの全幅に亘つて配置したり
することが行なわれる。 またＸ線検出器Ｃが、同じくＸ線被検査体Ｂを
透過してくるＸ線を受けてＸ線濃度に対応する信
号を出力する半導体検出器の場合は、上記手段と
して上述のシンチレーシヨン検出器の場合と同様
に、１台の半導体検出器とこれを移動させうる機
構とを組合わせたり、多数の半導体検出器を配設
したりすることが行なわれる。 さらにＸ線検出器Ｃがキセノンガス検出器の場
合は、上記手段として上述のシンチレーシヨン検
出器や半導体検出器の場合と同様に、１台のキセ
ノンガス検出器とこれを移動させうる機構とを組
合わせたり、多数のキセノンガス検出器を配設し
たりすることが行なわれる。 このようにしてマイクロデンシトメータ、シン
チレーシヨン検出器や半導体検出器により得られ
た信号は、アナログ信号であるので、これをデイ
ジタルコンピユータへ入力するためにこの信号を
アナログ−デイジタル変換器E′（以下、「Ａ／Ｄ
変換器」という。）にてデイジタル信号に変換し
て、その後デイスク等に記憶することが行なわれ
る。 つぎに、このＡ／Ｄ変換器からのデータ出力
（デイジタル信号）は、データ選択装置DSを経て
射影変換装置Ｆへ順次入力されるようになつてい
る。 データ選択装置DSは、Ｎ（＝mn）個のＸ線濃
度についてｍ個のＸ線濃度よりなる計測値群をｎ
組選択するものである。 また、射影変換装置Ｆは、上記Ａ／Ｄ変換器か
らデータ選択装置DSを経て入力されたデイジタ
ルデータ出力（１次元データ）に基づき、仮想断
層平面Ｓをｍ個の画素より成るｎ個の画素群
Q₁，Q₂，……，Ｑ_oに区分し、各画素群を構成す
る各画素の２次元データとしての各Ｘ線吸収係数
μ_k（すなわちμ_１，μ＾_ｋ）をｍ個ずつ順次算出し
て出力すべく、基本画素１だけを通過する単位Ｘ
線ビームにより得られるＸ線濃度d₁を同基本画素
１のＸ線吸収係数μ_１としmn番目までの画素に
ついてはＸ線濃度ｄ＾_ｋからＸ線濃度ｄ＾_ｋ−１（ｋ＾
＝
２，３，……，mn）を減算することにより上記
各画素のＸ線吸収係数μ＾_ｋを順次求める演算装置
と、演算されたＸ線吸収係数を記憶する記憶装置
Ｇ（後述のごとく３次元内部構造記憶装置がこの
記憶装置をかねている。）とから成り、その具体
例としては、所望のプログラムを内蔵したデイジ
タルコンピユータが挙げられる。 ここで、単一のＸ線射影分布Ｄ上の１次元デー
タとしてのｍ個ずつの計測値ｄ_k（ｋ＝１，２，
……mn）より成る各計測値群に基づいて、Ｘ線
被検査体Ｂの断層面を含んだ仮想断層平面Ｓ（こ
の平面Ｓはｎ組の画素群から成る。）の構成要素
としてのmn個の画素の各Ｘ線吸収係数μ_k（２次
元データ）を求める手法について説明する。 第４図に示すごとく、単位Ｘ線ビームがmn本
あると仮定して、第１番目の単位Ｘ線ビームが第
１番目の画素の左下コーナー部を通つてＸ線検出
器Ｃへ到達し、以下同様に第ｍ番目の単位Ｘ線ビ
ームに至るまで、順次それぞれ第ｍ番目の画素の
左下コーナー部を通つてＸ線検出器Ｃへ到達する
ように各画素の位置を決めることによつて、第１
の画素群Q₁を決定する。 ついで、第ｍ＋１〜2m番目の単位Ｘ線ビーム
が第ｍ＋１〜2m番目の画素の左下コーナー部を
それぞれ通つてＸ線検出器Ｃへ到達するように各
画素の位置を決めることによつて、第２の画素群
Q₂を決定する。 以下、同様にｍ個の各単位Ｘ線ビームがｍ個の
各画素の左下コーナー部をそれぞれ通つてＸ線検
出器Ｃへ到達するように各画素の位置を決めるこ
とによつて、第３〜第ｎの画素群Q₃〜Ｑ_oを決定
する。 このように各画素群Q₁〜Ｑ_oを決めることによ
つて、仮想断層平面Ｓも決定される。この場合、
各単位Ｘ線ビームの相互間隔ｗが等しくなるよう
に単位Ｘ線ビームを想定している。 このように第１番目の単位Ｘ線ビームは第１番
目の画素１（この画素１を基本画素という）だけ
を通過するため、この第１番目の単位Ｘ線ビーム
によつて得られるＸ線濃度d₁と第１番目の画素１
のＸ線吸収係数μ_１との関係がわかつていれば、
このＸ線吸収係数μ_１を演算装置で一義的に求め
ることができる。 さらに、第２番目の単位Ｘ線ビームは第１，２
番目の画素だけを通過するため、この第２番目の
単位Ｘ線ビームによつて得られるＸ線濃度d₂は第
１，２番目の画素の各Ｘ線吸収係数μ_１，μ_２の
両情報を有しているが、上述のごとく、第１番目
の画素におけるＸ線吸収係数μ_１は既にわかつて
いるので、同様に演算装置により、第２番目の画
素におけるＸ線吸収係数μ_２もわかるのである。 以下、順次ほぼ同様の操作を繰り返えしてゆく
ことにより、第ｍ番目の画素におけるＸ線吸収係
数まで求めてゆくことができ、これによりｍ個の
画素より成る第１の画素群Q₁における各画素１
〜ｍのＸ線吸収係数μ_１〜μ_nを求めることがで
きる。このように演算によつて得られたＸ線吸収
係数μ_１〜μ_nは後述する記憶装置としてのメモ
リＧへ転送される。このとき演算に必要なｍ個の
Ｘ線濃度はデータ選択装置DSによつて選択され
るようになつている。 さらに、ｍ＋１番目の単位Ｘ線ビームは第２〜
ｍ＋１番目の画素だけを通過するため、この第ｍ
＋１番目の単位Ｘ線ビームによつて得られるＸ線
濃度ｄ_n＋_１は、第２＋ｍ〜１番目の画素の各Ｘ
線吸収係数μ_２〜μ_n+1の各情報を有している
が、上述のごとく、第２＋ｍ〜１番目の画素のＸ
線吸収係数μ_２〜μ_nは第１の画素群Q₁における
各画素１〜ｍのＸ線吸収係数μ_１〜μ_nを求める
ことにより既にわかつているので、メモリＧに記
憶されているＸ線吸収係数μ_１〜μ_nの情報を適
宜呼び出すことにより第２の画素群Q₂を構成す
る画素ｍ＋１のＸ線吸収係数μ_n+1を求めること
ができるのである。 以下、ほぼ同様にして、適宜メモリＧからの情
報を呼び出すことにより、第２の画素群Q₂を構
成する画素ｍ＋２〜2mにおけるＸ線吸収係数μ_n
＋２〜μ_2nを求めることができる。 さらに、以下順次ほぼ同様にして、ｍ個の画素
より成る後続の第３〜第ｎの画素群Q₃〜Ｑ_oにお
ける各画素のＸ線吸収係数μ_2n+1〜μ_noを求める
ことができる。 その際、Ｘ線吸収係数がｍ個求まれば、その都
度これらの情報をメモリＧへ転送することが行な
われている。 このようにして画素群ごとにＸ線吸収係数を順
次求めてゆくことができるが、上述の射影変換に
ついての定性的な説明に加えて、数式等を用い定
量的にこの射影変換手法について詳述すると、次
のようになる。 まず、Ｘ線被検査体Ｂの断層像再構成面として
の仮想断層平面Ｓを、第４図に示すごとく、小さ
く区分されたｍ個の画素からなる上記断層像再生
面の列部分平面としての画素群が、ｎ組集まつた
ものと考え、また平面Ｓの中心をｘ−．ｙ座標の
原点にとる。 なお、１つの画素内は同一のＸ線吸収係数をも
つものと仮定し、説明の都合上、ｍ，ｎは偶数と
し、１画素の大きさは△×△の正方形とする。 また、この仮想平面Ｓを通過するＸ線ビームは
θ＝tan^-1mを満足する方向θから平行に照射す
るものとし、各単位Ｘ線ビームのビーム径は各画
素に比べ十分に小さいものとする。 いま、第１の画素群Q₁における各画素１〜ｍ
のＸ線吸収係数μ_１〜μ_nを求めるためのｍ個の
射影濃度d₁〜ｄ_nを採用すると、次式が得られ
る。 〓〓＝〓_Q１ ……(1) ただし 〓＝（μ_１，μ_２，μ_３……，μ_n）^T 〓_Q１＝（d₁，d₂，d₃……，ｄ_n）^T ここでＬはｍ×ｍの正方行列であり、ａは画素
を透過するＸ線ビームの長さで、ａ＝△√１＋
cot²θ であつて、記号_Tは転置を表わしている。 この式(1)を解くと、次式のようになる。 μ_１＝p₁ ｝…（３） μ_k＝ｐ_k−ｐ_k-1（ｋ＝２，３，…
…，ｍ） ただし、 ｐ＝（p₁，p₂，p₃，……ｐ_n）^T＝〓_Q１／ａ である。 ここで、μ_１，μ_kを求めるに当つて１画素を
透過するＸ線ビームの長さａを用いるのは、各画
素の正確なＸ線吸収係数を求めるためであり、し
たがつて係数行列Ｌ中にａを含ませなくても、１
次元データｄ_kから２次元データμ_kを求めること
ができる。この場合に解は次のようになる。 μ_１＝d₁ ｝ ……(3)′ μ_k＝ｄ_k−ｄ_k-1（ｋ＝２，３，……，ｍ） ところで、上述のごとく、１画素内の吸収係数
が一定であるという仮定が成立し、測定誤差が存
在しない場合には、式(3)から第１の画素群Q₁に
おける各画素１〜ｍのＸ線吸収係数μ_１〜μ_nが
算出されるが、実際のＸ線被検査体Ｂにおいて
は、その仮定が成立することは困難であり、また
一般にへ測定誤差も含まれるため、上記の仮定が
僅かに崩れたときおよび測定誤差が少し混入した
ときにおいてもなお、式(3)で算出される２次元デ
ータμ_１〜μ_nがよい結果になることは期待しが
たい。 そこで、数理計画法を用いて非負の補正値r₁，
r₂，r₃……，ｒ_nを導入する。また、物体を透過
するＸ線ビームの吸収係数は一般には、非負でか
つある正の上限値Ｕを超えないので、それらの制
約条件を付加して式(1)を次のように表わす。

【表】 さらに、非負スラツク変数s₁，s₂，s₃，……，
s_3nを導入すると、式(4)の連立一次不等式は次式
の連立一次方程式となる。

【表】 上式(5)の制約条件式のもとに目的関数 を最小とする解を数理計画法によつて求めると、
有限回の計算後には循環することなく、最適な２
次元データμ_１〜μ_nが算出されるのである。 上例では、制約条件式における補正値の絶対値
の総和を最小にする目的関数のもとに２次元デー
タμ_１〜μ_nを算出したが、それに対して次の式
の制約条件式のもとに式(8)に目的関数を最小とす
る方法もある。

【表】 上式を解けば、制約条件式における絶対値の最
大補正値が最小となる条件のもとに、断層２次元
データμ_１〜μ_nが算出されるのである。 さらに、式(5)の制約条件式のもとに目的関数 を最小とする方法、あるいは、式(7)の制約条件式
のもとに目的関数 Ｆ＝r² ……(10) を最小とする方法によつて実施することも可能で
ある。 このようにして得られた２次元データμ_１〜μ
_nは、３次元内部構造記憶装置（メモリ）Ｇに転
送される。 次に第２の画素群Q₂における各画素ｍ＋１〜
2mのＸ線吸収係数μ_n+1〜μ_２nを求めるため
に、ｍ個の射影濃度ｄ_n+1〜ｄ_2nと、今求めたＸ
線吸収係数とを採用すると、上述の手法とほぼ同
様にして、演算装置により、式(11)のようにｍ個の
Ｘ線吸収係数μ_n+1〜μ_2nを求めることができ
る。 μ_k＝ｐ_k−ｐ_k-1＋μ_k-n ……(11) （ｋ＝ｍ＋１，ｍ＋２，……2m） ただし、〓＝（ｐ_n+1，ｐ_n+2，ｐ_n+3，……ｐ_2n）^T ＝〓_Q2／ａ この場合もμ_kを求めるに当つて１画素を透過
するＸ線ビームの長さａの情報を含ませなくても
よく、そうするとこの場合の解は次のようにな
る。 μ_k＝ｄ_k−ｄ_k-1＋μ_k-n ……(11)′ さらに、前述の第１の画素群Q₁における各画
素のＸ線吸収係数を求めた場合と同様にして、適
宜数理計画法を用いて最適なＸ線吸収係数（断層
２次元データ）μ_n+1〜μ_2nを求めることが行な
われ、その後これらの２次元データμ_n+1〜μ_2n
はメモリＧへ転送される。 以下ほぼ同様の操作を繰り返して、後続の第３
〜ｎの画素群Q₃〜Ｑ_oにおける各画素のＸ線吸収
係数が求められるのである。 ここで、2m＋１番目以降の画素についてのμ_k
も次のようにあらわすことができる。 μ_k＝ｐ_k−ｐ_k-1＋μ_k-n ……(11)″ または、 μ_k＝ｄ_k−ｄ_k-1＋μ_k-n ……(11)″ ところで、記憶装置を兼ねる３次元内部構造記
憶装置Ｇは、前述のごとく、射影変換装置Ｆから
のｍ個一組の信号を受けて各画素群Q₁〜Ｑ_oをそ
れらの相互順序に従い組立てる、すなわち第１〜
第ｎの画素群を左からその序数順に組立てるべ
く、射影変換装置Ｆからの信号を記憶しうるメモ
リをいい、さらにＸ線被検査体Ｂの３次元内部構
造データを算出するメモリをいう。 ところで、射影変換装置Ｆからｍ個ずつ順次ｎ
組送られてくる２次元データμ_k（ｋ＝１，２，
３，……，mn）は、Ｘ線被検査体Ｂのある断面
についてのものであるが、Ｘ線射影分布測定手段
Ｅで測定個所を変えることによつて他のＸ線射影
分布D′を得、これにより他の断面についての２
次元データμ_k′を前述の場合とほぼ同様にして容
易に得られるから、異なつたいくつかの断面につ
いての２次元データμ_k，μ′_k，μ″_k，……を集
積することによつてＸ線被検査体Ｂの３次元的な
内部構造を記憶させることが可能になるが、完全
な３次元内部構造を構成するためには、各断面デ
ータ間の補間等が必要になるので、そのための算
出機能を保有したメモリ装置としても、本メモリ
Ｇが使用されるのである。 このメモリＧには、任意断層像構成装置（再構
成装置）Ｈが接続されており、この任意断層像構
成装置Ｈは、メモリＧに記憶されているＸ線被検
査体Ｂの３次元内部構造データからこのＸ線被検
査体Ｂの指定された任意断面についての２次元デ
ータを選択抽出して断層像を構成する装置であ
る。 なお、ここでいう任意断面とは、Ｘ線被検査体
Ｂの水平、垂直あるいは斜め方向等の断面を指す
ものである。 このようにしてこの任意断層像構成装置Ｈによ
つて得られる任意断層像の２次元データは、Ｘ線
射影分布測定手段Ｅで求めたＸ線射影分布をもと
にして一貫して数学的に矛盾なく算出されてきた
ものであるから、これを適宜のデイジタル−アナ
ログ変換器F′（以下「Ｄ／Ａ変換器」という。）
を介し任意断層像表示装置Ｊへ送つて表示すれ
ば、Ｘ線被検査体Ｂの断層像を表示することが可
能となるが、この像では雑音やボケ等の画質劣化
の要素も含まれているので、好適な画像が得られ
るという保証はない。 したがつて、この任意断層像構成装置Ｈからの
データを修正するため、このデータは任意断層像
画質改善装置Ｉへ送られる。 この任意断層像画質改善装置Ｉは、任意断層像
構成装置Ｈから送られてきた任意断層像データに
ついての雑音の除去、平滑化および尖鋭度の強調
等を施して画像の質を向上させるもので、雑音の
除去用としてはデイジタルフイルタが用いられ、
平滑化用としては平滑化回路が用いられ、尖鋭度
の強調用としては微分回路が用いられる。 このようにして画質を改善された信号はＤ／Ａ
変換器F′を介して上記任意断層像表示装置Ｊへ
送られる。 この任意断層像表示装置Ｊは、任意断層像画質
改善装置Ｉから送られてくる信号を受けてカラー
または黒白陰極線管（ブラウン管）モニタ上にＸ
線被検査体Ｂの任意断層像を可視像として表示す
る装置をいい、一般的には上述のごとくブラウン
管が使用される。 上述の構成により、Ｘ線被検査体Ｂの断層像を
再構成するには、まずＸ線発生装置ＡよりＸ線被
検査体Ｂへ所定方向からＸ線を照射することによ
りＸ線検出器Ｃで得られた単一のＸ線射影分布Ｄ
について、Ｘ線射影分布測定手段Ｅを用いて、上
記Ｘ線射影分布Ｄの一端から等しい相互間隔ｗを
あけたmn個の位置ｋでの各値ｄ_kを上記Ｘ線射影
分布Ｄの他端へ至るまで計測することにより、１
次元データｄ_kがめられる。 ついで、これらの１次元データｄ_kは適宜アナ
ログ−デイジタル変換されてから、射影変換装置
Ｆにて、前述の手法を用いて、ｍ一個の画素群ご
とに各画素のＸ線吸収係数を求め、更にこれらの
画素群ごとのＸ線吸収係数を順次メモリＧに転送
することにより、仮想断層平面Ｓにおけるmn個
の画素の各Ｘ線吸収係数μ_k（２次元データ）が
求められ、これらのＸ線吸収係数が所定の順序に
従つてメモリＧに記憶される。 その後、これらの２次元データμ_kは、メモリ
Ｇから任意断層像構成装置Ｈ、任意断層像画質改
善装置ＩおよびＤ／Ａ変換器F′を経由して、任
意断層像表示装置Ｊで、Ｘ線被検査体Ｂの断層像
として再構成表示されるのである。 第５図は本発明の第２実施例としての単一Ｘ線
射影式断層像再構成装置の作用を説明するための
模式図である。 この第２実施例の場合は、Ｘ線発生装置ＡとＸ
線被検査体Ｂとが接近している場合で、すなわち
Ｘ線ビームがフアンビームの場合であるが、この
場合は第５図のような変形極座標をした画素で断
層２次元データを構成すれば、式(1)が得られ上述
の理論がそのまま適用できる。 第５図において、Ｘ線源を原点０、極座標画素
の内側の半径をＲ_I、外側の半径をＲ_Oとし、画素
はｍ×ｎで構成する。画素には第５図に示すよう
な番号をつけ、OO′を通る直線を角度の基準とす
る。 半径R₁，R₂と角_１，_２，_３，_４を次
式のように表わす。

【表】 いま、点R₁，_１とR₂，_３を通る直線を
L₁、点R₁，_２とR₂，_４を通る直線をL₂とす
れば、画素ｋは半径R₁，R₂と２直線L₁，L₂で囲
まれる面積となる。 ただし、θ′は極座標画素の内側（半径R₁）の
はる頂角とする。 このようにＸ線ビームがフアンビームの場合で
も、前述の第１実施例のごとく平行ビームの場合
と同様にしてｍ個ずつの１次元データから断層像
の列部分平面ごとに２次元データを求めてゆくこ
とができ、これにより単一のＸ線射影分布Ｄから
Ｘ線被検査体Ｂの断層像を再構成できるのであ
る。 なお、前述の各実施例のごとく、ｍ個の画素か
ら成る各画素群で、Ｘ線被検査体Ｂの断層像の列
部分平面を構成する代わりに、2m〜ｍ（ｎ−
１）個の画素から成る画素群を適宜組合せて、上
記断層像の列部分平面を構成するようにしてもよ
い。 また、上記の各画素群が上記断層像の列部分平
面を構成すべく、この画素群をｍ−ｍ（ｎ−１）
個の画素で構成するほか、上記断層像の行部分平
面を構成すべく、この画素群をｎ〜（ｍ−１）ｎ
個の画素で構成してもよい。 さらに、各画素群ｍ，ｎよりも少ない数の画素
で構成することもできる。 すなわち１つの画素群は、mn個よりも少ない
数であるならば、いくらの数の画素ででも構成す
ることができるが、１つの画素群を構成する画素
の数は、データ処理のための処理装置の容量とデ
ータ処理時間とから最適な数に決めることが望ま
しい。 以上詳述したように、本発明の単一Ｘ線射影式
断層像再構成装置によれば、次のような効果ない
し利点が得られる。 (1) 単一のＸ線射影分布ＤからＸ線被検査体Ｂの
断層像を再構成することができるので、データ
採取の時間が非常に短くてすみ（30ミリ秒以
下）、これにより動くＸ線被検査体Ｂ（例えば
心臓）についても、その断層像を鮮明に再構成
することができる。 (2) また、Ｘ線被曝量が非常に少ない（従来の手
段に比べ数十分の１ないし数百分の１）ため、
Ｘ線被検査体Ｂが生体の場合でも、悪影響を与
えることがない。 (3) Ｎ個よりも少ない複数個ずつの計測値から成
る計測値群から各画素群ごとにその各画素のＸ
線吸収係数を求めることができるので、１回の
処理に必要なデータが大幅に減少し、これによ
りデータ処理の大幅な簡素化をもたらすことが
でき、ひいてはデータ処理装置の小型化および
低廉化を十分に達成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＸ線断層像の再構成手段を説明
するための模式図であり、第２〜４図は本発明の
第１実施例としての単一Ｘ線射影式断層像再構成
装置を示すもので、第２図はそのＸ線射影分布の
計測手段を示す模式図、第３図はそのシステム構
成図、第４図はその作用を説明するための模式図
であり、第５図は本発明の第２実施例としての単
一Ｘ線射影式断層像再構成装置の作用を説明する
ための模式図である。 Ａ……Ｘ線発生装置、Ｂ……Ｘ線被検査体、Ｃ
……Ｘ線検出器、Ｄ……Ｘ線射影分布、DS……
データ選択装置、Ｅ……Ｘ線射影分布測定手段
（Ｘ線濃度計測装置）、E′……Ａ／Ｄ変換器、Ｆ
……射影変換装置、F′……Ｄ／Ａ変換器、Ｇ…
…記憶装置を兼ねる３次元内部構造記憶装置（メ
モリ）、Ｈ……任意断層像構成装置（再構成装
置）、Ｉ……任意断層像画質改善装置、Ｊ……任
意断層像表示装置、Q₁，Q₂，Q₃，Ｑ_o……画素
群、Ｓ……仮想断層平面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ Ｘ線被検査体Ｂの断層面を含み且つ縦にｍ個
   横にｎ個の画素をそなえてなる仮想断層平面Ｓに
   ついて単位Ｘ線ビームが各画素１〜mnのコーナ
   ー部を少なくとも１個所は通過するように上記Ｘ
   線被検査体Ｂへ向けて所定方向から複数の単位Ｘ
   線ビームを照射するＸ線発生装置Ａと、同Ｘ線発
   生装置Ａから上記Ｘ線被検査体Ｂへ向けて上記の
   複数の単位Ｘ線ビームを照射することにより得ら
   れた単一のＸ線射影分布Ｄについてその一端から
   他端へ向けてＮ（＝ｍ×ｎ）個のＸ線濃度d₁〜ｄ
   _noを計測するＸ線濃度計測装置Ｅと、同Ｘ線濃度
   計測装置Ｅで得られた上記Ｎ個のＸ線濃度d₁〜ｄ
   _noを複数個のＸ線濃度よりなる複数組の計測値群
   に分けるデータ選択装置DSとをそなえ、上記各
   計測値群における複数のＸ線濃度に基づき上記仮
   想断層平面Ｓを複数の画素よりなる複数の画素群
   に区分し、各画素群を構成する各画素のＸ線吸収
   係数μを演算すべく、基本画素１だけを通過する
   単位Ｘ線ビームにより得られるＸ線濃度d₁を同基
   本画素１のＸ線吸収係数μ_１としmn番目までの
   画素についてはＸ線濃度ｄ_kからＸ線濃度ｄ_k-1
   （ｋ＝２，３，……mn）を減算することにより上
   記各画素のＸ線吸収係数μ_kを順次求める演算装
   置と、演算された上記Ｘ線吸収係数を記憶しうる
   記憶装置Ｇとから成る射影変換装置Ｆが設けられ
   るとともに、同射影変換装置Ｆからの信号を受け
   て上記仮想断層平面Ｓを構成する上記Ｎ個の各画
   素１〜mnの位置に上記Ｘ線吸収係数μ_１〜μ_no
   をあてはめて上記Ｘ線被検査体Ｂの断層像を再構
   成する再構成装置Ｈと、同再構成装置Ｈからの出
   力に基づいて上記Ｘ線被検査体Ｂの断層像を表示
   する表示装置Ｊとが設けられたことを特徴とす
   る、単一Ｘ線射影式断層像再構成装置。 ２ 上記Ｘ線濃度計測装置Ｅが、Ｘ線フイルム上
   に得られたＸ線濃度分布上の複数個のＸ線濃度の
   値を計測しうるマイクロデンシトメータと、この
   マイクロデンシトメータからのアナログ信号をデ
   イジタル信号に変換しうるアナログ−デイジタル
   変換器とで構成された特許請求の範囲第１項に記
   載の単一Ｘ線射影式断層像再構成装置。 ３ 上記Ｘ線濃度計測装置Ｅが、上記Ｘ線被検査
   体Ｂを透過してくるＸ線を受けてＸ線濃度に対応
   する信号を出力する移動機構付きシンチレーシヨ
   ン検出器と、同シンチレーシヨン検出器からのア
   ナログ信号をデイジタル信号に変換しうるアナロ
   グ−デイジタル変換器とで構成された特許請求の
   範囲第１項に記載の単一Ｘ線射影式断層像再構成
   装置。 ４ 上記Ｘ線濃度計測装置Ｅが、上記Ｘ線被検査
   体Ｂを透過してくるＸ線を受けてＸ線濃度に対応
   する信号を出力する多数のシンチレーシヨン検出
   器と、これらのシンチレーシヨン検出器からのア
   ナログ信号をデイジタル信号に変換しうるアナロ
   グ−デイジタル変換器とで構成された特許請求の
   範囲第１項に記載の単一Ｘ線射影式断層像再構成
   装置。 ５ 上記Ｘ線濃度計測装置Ｅが、上記Ｘ線被検査
   体Ｂを透過してくるＸ線を受けてＸ線濃度に対応
   する信号を出力する移動機構付き半導体検出器
   と、同半導体検出器からのアナログ信号をデイジ
   タル信号に変換しうるアナログ−デイジタル変換
   器とで構成された特許請求の範囲第１項に記載の
   単一Ｘ線射影式断層像再構成装置。 ６ 上記Ｘ線濃度計測装置Ｅが、上記Ｘ線被検査
   体Ｂを透過してくるＸ線を受けてＸ線濃度に対応
   する信号を出力する多数の半導体検出器と、これ
   らの半導体検出器からのアナログ信号をデイジタ
   ル信号に変換しうるアナログ−デイジタル変換器
   とで構成された特許請求の範囲第１項に記載の単
   一Ｘ線射影式断層像再構成装置。 ７ 上記Ｘ線濃度計測装置Ｅが、上記Ｘ線被検査
   体Ｂを透過してくるＸ線を受けてＸ線濃度に対応
   する信号を出力する移動機構付きキセノンガス検
   出器と、同キセノンガス検出器からのアナログ信
   号をデイジタル信号に変換しうるアナログ−デイ
   ジタル変換器とで構成された特許請求の範囲第１
   項に記載の単一Ｘ線射影式断層像再構成装置。 ８ 上記Ｘ線濃度計測装置Ｅが、上記Ｘ線被検査
   体Ｂを透過してくるＸ線を受けてＸ線濃度に対応
   する信号を出力する多数のキセノンガス検出器
   と、これらのキセノンガス検出器からのアナログ
   信号をデイジタル信号に変換しうるアナログ−デ
   イジタル変換器とで構成された特許請求の範囲第
   １項に記載の単一Ｘ線射影式断層像再構成装置。 ９ 上記射影変換装置Ｆが、上記の計測値群ごと
   のデータ出力に基づき上記の各画素のＸ線吸収係
   数に対応するデイジタル信号を演算して出力する
   デイジタルコンピユータを含んで構成された特許
   請求の範囲第１項ないし第８項のいずれかに記載
   の単一Ｘ線射影式断層像再構成装置。 １０ 上記記憶装置Ｇが、上記Ｘ線被検査体Ｂに
   おける複数の断層部分について、各々の断層部分
   における断層像情報を記憶して上記表示装置Ｊで
   任意の断層像を表示しうるメモリを兼ねている特
   許請求の範囲第１項ないし第９項のいずれかに記
   載の単一Ｘ線射影式断層像再構成装置。 １１ 上記の再構成装置Ｈと表示装置Ｊとの間
   に、上記表示装置Ｊで表示される画像の質を向上
   させるべく、デイジタルフイルタが介装された特
   許請求の範囲第１項ないし第１０項のいずれかに
   記載の単一Ｘ線射影式断層像再構成装置。 １２ 上記の再構成装置Ｈと表示装置Ｊとの間
   に、上記表示装置Ｊで表示される画像の質を向上
   させるべく、平滑化回路が介装された特許請求の
   範囲第１項ないし第１０項のいずれかに記載の単
   一Ｘ線射影式断層像再構成装置。 １３ 上記の再構成装置Ｈと表示装置Ｊとの間
   に、上記表示装置Ｊで表示される画像の質を向上
   させるべく、微分回路が介装された特許請求の範
   囲第１項ないし第１０項のいずれかに記載の単一
   Ｘ線射影式断層像再構成装置。