特開 2024-116697 Ｘ線ＣＴ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024116697

(43)【公開日】2024-08-28

(54)【発明の名称】Ｘ線ＣＴ装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 23/046 20180101AFI20240821BHJP

【ＦＩ】

G01N23/046

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023022452

(22)【出願日】2023-02-16

(71)【出願人】

【識別番号】506382792

【氏名又は名称】コムスキャンテクノ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100142022

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 一晃

(72)【発明者】

【氏名】田中 靖和

【テーマコード（参考）】

2G001

【Ｆターム（参考）】

2G001AA01

2G001BA11

2G001CA01

2G001HA07

2G001HA13

2G001HA14

2G001JA08

2G001PA12

2G001RA06

(57)【要約】

【課題】円状のマーカー回転軌跡と、理論上の楕円状のマーカー射影軌跡と、実際の楕円状のマーカー検出軌跡との間の対応関係を適正化することによって画質を向上させた再構成処理が可能となるＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線源１１によるＸ線の照射範囲内で回転軸Ｐ１に対して偏心して位置し、ステージ部１３に対して固定されるマーカー１５と、被検体Ｗの投影画像から、被検体Ｗの撮像画像と楕円状のマーカー検出軌跡とを取得する検出結果取得部３２と、円状のマーカー回転軌跡における各位置と楕円状のマーカー射影軌跡における各位置とを紐付ける第１紐付け部３３と、前記マーカー射影軌跡における各位置と前記マーカー検出軌跡における各位置とを紐付ける第２紐付け部３４と、被検体Ｗの断層画像を再構成する再構成部３６と、を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源によって照射されるＸ線の投影面を有する検出器と、
前記Ｘ線源と前記検出器との間に位置し、被検体を載置するステージ部と、
前記ステージ部を、回転軸を中心として、前記Ｘ線源及び前記検出器に対して回転させる回転駆動部と、
前記Ｘ線源によるＸ線の照射範囲内で前記回転軸に対して偏心して位置し、前記ステージ部に対して固定されるマーカーと、
前記回転駆動部によって前記ステージ部が回転した状態で前記Ｘ線が前記被検体に照射された際に前記投影面に対して投影された画像から、前記被検体の撮像画像と前記投影面上での前記マーカーの移動軌跡である楕円状のマーカー検出軌跡とを取得する検出結果取得部と、
前記回転軸の軸方向に見て、前記回転駆動部によって回転する前記マーカーの移動軌跡である円状のマーカー回転軌跡を前記Ｘ線源から前記投影面を含む平面へ射影して得られる楕円状のマーカー射影軌跡における長軸上の頂点が、前記マーカー回転軌跡に対して前記Ｘ線源から引いた接線と前記マーカー回転軌跡との交点に対して紐付けられるように、前記マーカー回転軌跡における各位置と前記マーカー射影軌跡における各位置とを紐付ける第１紐付け部と、
前記マーカー射影軌跡における各位置と前記マーカー検出軌跡における各位置とを紐付ける第２紐付け部と、
前記第１紐付け部及び前記第２紐付け部による前記マーカー回転軌跡、前記マーカー射影軌跡及び前記マーカー検出軌跡の紐付けと、前記被検体の前記撮像画像とに基づいて、前記被検体の断層画像を再構成する再構成部と、
を有する、Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項2】

請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記マーカー検出軌跡と前記マーカー射影軌跡とのズレ量を計算するズレ量計算部をさらに有し、
前記再構成部は、前記ズレ量に基づいて前記被検体の前記撮像画像を補正した補正画像を用いて、前記断層画像を再構成する、
Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項3】

請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
楕円状の前記マーカー検出軌跡を、最小二乗法、重み反復法、Ｔａｕｂｉｎ法、くりこみ法、超精度最小二乗法、超精度くりこみ法、最尤推定法、超精度補正及び重みづけ最尤推定法のうちのいずれか１つによって推定する推定部をさらに有する、
Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項4】

請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記第１紐付け部は、前記マーカー回転軌跡のうち、前記Ｘ線源に最も近い位置に対して、前記マーカー射影軌跡における短軸上の頂点の一方を紐付け、且つ、前記Ｘ線源から最も遠い位置に対して、前記マーカー射影軌跡における短軸上の頂点の他方を紐付ける、Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記ステージ部は、前記被検体を載置する載置面を有する支持治具を含み、
前記マーカーは、前記載置面よりも下方に位置する、
Ｘ線ＣＴ装置。

【請求項6】

請求項１から４のいずれか１つに記載のＸ線ＣＴ装置において、
前記マーカー回転軌跡は、前記マーカーの重心の三次元空間における移動軌跡であり、
前記マーカー検出軌跡は、前記Ｘ線によって前記投影面に投影されたマーカーの重心の移動軌跡である、
Ｘ線ＣＴ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｘ線照射によって試料の断層像を得るＸ線ＣＴ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

Ｘ線を試料に照射しながら試料を回転テーブルによって回転させ、多数の方向から得られたＸ線投影データに基づいて、試料の断層像を得るＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置が知られている。

【0003】

断層像の画質低下は、様々な誤差要因によって発生する。例えば、回転テーブルの回転中心の位置がＸ線の光軸からずれていると、断層像の画質低下が発生する。

【0004】

そこで、例えば、特許文献１では、厳密な回転テーブルの回転軸の位置合わせをしなくても、アーチファクトのない断層画像を生成できる放射線検査装置が提案されている。具体的には、特許文献１の放射線検査装置では、検査物を載置する回転テーブルにマーカーを設け、前記回転テーブルを回転させながらＸ線を前記検査物に対して照射することによって一連のＸ線投影画像を取得する。そして、取得した前記一連のＸ線投影画像に写りこんでいる前記マーカーの像に基づいて、前記Ｘ線源が発する放射線ビームの光軸に対する前記回転テーブルの回転軸の位置ズレを算出し、この算出結果に基づいて前記一連のＸ線投影画像を補正する。

【0005】

投影面上の前記マーカーの移動軌跡は、楕円形状である。特許文献１の放射線検査装置では、投影面上の前記マーカーの楕円形状の移動軌跡に基づいて、前記Ｘ線源が発する放射線ビームの光軸に対する前記回転テーブルの回転軸の位置ズレを補正している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５－２１５２１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、前記回転テーブルの回転に伴う前記マーカーの移動軌跡は、前記回転テーブルの回転軸の軸方向に見て、円状となる。一方、投影面上の前記マーカーの移動軌跡は、上述のとおり、楕円形状である。前記楕円形状は、理論的には、前記回転テーブルの回転に伴う前記マーカーの移動軌跡を前記Ｘ線源から前記投影面に対して射影変換して得られる投影像である。

【0008】

特許文献１では、円状のマーカー回転軌跡と、円状のマーカー回転軌跡をＸ線源から前記投影面を含む平面へ射影して得られる楕円状のマーカー射影軌跡と、前記マーカーの前記投影面における移動軌跡である楕円状のマーカー検出軌跡との対応関係について、特に考慮されていない。しかしながら、再構成処理における画質向上の観点からは、このような対応関係を適正化することが望まれる。

【0009】

本発明の目的は、円状のマーカー回転軌跡と、理論上の楕円状のマーカー射影軌跡と、実際の楕円状のマーカー検出軌跡との間の対応関係を適正化することによって、画質を向上させた再構成処理が可能となるＸ線ＣＴ装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

態様１に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源によって照射されるＸ線の投影面を有する検出器と、前記Ｘ線源と前記検出器との間に位置し、被検体を載置するステージ部と、前記ステージ部を、回転軸を中心として、前記Ｘ線源及び前記検出器に対して回転させる回転駆動部と、前記Ｘ線源によるＸ線の照射範囲内で前記回転軸に対して偏心して位置し、前記ステージ部に対して固定されるマーカーと、前記回転駆動部によって前記ステージ部が回転した状態で前記Ｘ線が前記被検体に照射された際に前記投影面に対して投影された画像から、前記被検体の撮像画像と前記投影面上での前記マーカーの移動軌跡である楕円状のマーカー検出軌跡とを取得する検出結果取得部と、前記回転軸の軸方向に見て、前記回転駆動部によって回転する前記マーカーの移動軌跡である円状のマーカー回転軌跡を前記Ｘ線源から前記投影面を含む平面へ射影して得られる楕円状のマーカー射影軌跡における長軸上の頂点が、前記マーカー回転軌跡に対して前記Ｘ線源から引いた接線と前記マーカー回転軌跡との交点に対して紐付けられるように、前記マーカー回転軌跡における各位置と前記マーカー射影軌跡における各位置とを紐付ける第１紐付け部と、前記マーカー射影軌跡における各位置と前記マーカー検出軌跡における各位置とを紐付ける第２紐付け部と、前記第１紐付け部及び前記第２紐付け部による前記マーカー回転軌跡、前記マーカー射影軌跡及び前記マーカー検出軌跡の紐付けと、前記被検体の前記撮像画像とに基づいて、前記被検体の断層画像を再構成する再構成部と、を有する。

【0011】

上述の態様では、Ｘ線が照射された際の検出器における検出結果として、被検体の撮像画像とともに検出されるマーカーの移動軌跡であるマーカー検出軌跡は、楕円状である。また、ステージ部に対して固定されるマーカーが、Ｘ線源及び検出器に対して回転する。このような回転運動を行うマーカーの移動軌跡であるマーカー回転軌跡は、回転軸を中心とした円状となる。また、前記マーカー回転軌跡を前記検出器の投影面を含む平面に対して、前記Ｘ線源の位置から射影すると、楕円状のマーカー射影軌跡が得られる。

【0012】

そして、上述の構成では、前記マーカー検出軌跡における長軸上の頂点が、円状のマーカー回転軌跡に対して前記Ｘ線源の位置から引いた接線と前記マーカー回転軌跡との交点に対して紐付けられるように、第１紐付け部が、前記マーカー回転軌跡の各位置と、前記マーカー射影軌跡における各位置とを紐付ける。これにより、円状のマーカー回転軌跡と楕円状のマーカー検出軌跡との間の射影変換の精度を向上できる。すなわち、前記射影変換は、より実際の位置関係に適合する。

【0013】

第２紐付け部は、前記マーカー射影軌跡における各位置と前記マーカー検出軌跡における各位置とを紐付ける。

【0014】

再構成部は、前記第１紐付け部及び前記第２紐付け部による前記マーカー回転軌跡、前記マーカー射影軌跡及び前記マーカー検出軌跡の紐付けと、前記被検体の前記撮像画像とに基づいて、被検体の断層画像を再構成する。よって、円状のマーカー回転軌跡と、理論上の楕円状のマーカー射影軌跡と、実際の楕円状のマーカー検出軌跡との間の対応関係を適正化することによって画質を向上させた再構成処理が可能となる。

【0015】

態様２に係るＸ線ＣＴ装置は、態様１において、前記マーカー検出軌跡と前記マーカー射影軌跡とのズレ量を計算するズレ量計算部をさらに有し、前記再構成部は、前記ズレ量に基づいて前記被検体の前記撮像画像を補正した補正画像を用いて、前記断層画像を再構成する。

【0016】

上述の構成では、理論上のマーカー射影軌跡と、マーカーに対して実際にＸ線を照射したときに得られる前記マーカーの移動軌跡であるマーカー検出軌跡とのズレ量を求める。このズレ量は、焦点移動又はステージ部の運動誤差等に起因して生じ得る。上述の構成によれば、理論上のマーカー射影軌跡は、より実際の位置関係に適合した射影変換に基づいて得られるので、求めるズレ量の精度が向上する。これにより、精度よく求められたズレ量に基づいて被検体の撮像画像を補正して断層画像を再構成できる。よって、精度が高い再構成画像を得ることができる。

【0017】

態様３に係るＸ線ＣＴ装置は、態様１において、楕円状の前記マーカー検出軌跡を、最小二乗法、重み反復法、Ｔａｕｂｉｎ法、くりこみ法、超精度最小二乗法、超精度くりこみ法、最尤推定法、超精度補正及び重みづけ最尤推定法のうちのいずれか１つによって推定する推定部をさらに有する。

【0018】

マーカー検出軌跡は、上述の誤差等に起因して、きれいな楕円状を描かない場合がある。上述の態様によれば、誤差等を最適化することができるので、マーカー検出軌跡を精度よく推定することができる。

【0019】

態様４に係るＸ線ＣＴ装置は、態様１において、前記第１紐付け部は、前記マーカー回転軌跡のうち、前記Ｘ線源に最も近い位置に対して、前記マーカー射影軌跡における短軸上の頂点の一方を紐付け、且つ、前記Ｘ線源から最も遠い位置に対して、前記マーカー射影軌跡における短軸上の頂点の他方を紐付ける。

【0020】

上述の態様では、第１紐付け部が、マーカー回転軌跡における上述の交点の２つとＸ線源に最も近い位置と前記Ｘ線源から最も遠い位置との合計４点と、マーカー射影軌跡における上述の長軸上の頂点の２つと短軸上の頂点の２つとの合計４点とが紐付けられる。すなわち、前記第１紐付け部は、前記マーカー回転軌跡及び前記マーカー射影軌跡のそれぞれの独立した４点を用いた位置の紐付けを行う。これにより、前記マーカー回転軌跡では、前記交点の２つ以外にもさらに２つの点が前記マーカー射影軌跡の点と紐付けられる。このため、射影変換の精度が向上する。円状の前記マーカー回転軌跡と、楕円状の前記マーカー射影軌跡との間のズレをより精度よく解消できる。

【0021】

態様５に係るＸ線ＣＴ装置は、態様１から４のいずれか１つにおいて、前記ステージ部は、前記被検体を載置する載置面を有する支持治具を含み、前記マーカーは、前記載置面よりも下方に位置する。

【0022】

上述の態様では、支持治具の載置面に載置される被検体よりも、マーカーが下方に位置する。これにより、前記被検体と前記マーカーとが検出器の投影面上において重なることを極力避けることができる。このため、前記被検体の撮像画像と前記マーカーの撮像画像とが重なることを避けることができる。したがって、再構成画像の画質に影響を与えることなく前記被検体のレイアウトの自由度を向上できる。

【0023】

態様６に係るＸ線ＣＴ装置は、態様１から４のいずれか１つにおいて、前記マーカー回転軌跡は、前記マーカーの重心の三次元空間における移動軌跡であり、前記マーカー検出軌跡は、前記Ｘ線によって前記投影面に投影されたマーカーの重心の移動軌跡である。

【0024】

上述の態様では、マーカーの重心を基準として精度よく前記マーカー回転軌跡、前記マーカー射影軌跡及び前記マーカー検出軌跡を計算することができる。このため、前記マーカー回転軌跡と、前記マーカー検出軌跡との間のズレ量をより精度よく計算できる。よって、再構成画像の画質が向上する。

【発明の効果】

【0025】

本発明の一態様に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源によって照射されるＸ線の投影面を有する検出器と、前記Ｘ線源と前記検出器との間に位置し、被検体を載置するステージ部と、前記ステージ部を、回転軸を中心として、前記Ｘ線源及び前記検出器に対して回転させる回転駆動部と、前記Ｘ線源によるＸ線の照射範囲内で前記回転軸に対して偏心して位置し、前記ステージ部に対して固定されるマーカーと、前記回転駆動部によって前記ステージ部が回転した状態で前記Ｘ線が前記被検体に照射された際に前記投影面に対して投影された画像から、前記被検体の撮像画像と前記投影面上での前記マーカーの移動軌跡である楕円状のマーカー検出軌跡とを取得する検出結果取得部と、前記回転軸の軸方向に見て、前記回転駆動部によって回転する前記マーカーの移動軌跡である円状のマーカー回転軌跡を前記Ｘ線源から前記投影面を含む平面へ射影して得られる楕円状のマーカー射影軌跡における長軸上の頂点が、前記マーカー回転軌跡に対して前記Ｘ線源から引いた接線と前記マーカー回転軌跡との交点に対して紐付けられるように、前記マーカー回転軌跡における各位置と前記マーカー射影軌跡における各位置とを紐付ける第１紐付け部と、前記マーカー射影軌跡における各位置と前記マーカー検出軌跡における各位置とを紐付ける第２紐付け部と、前記第１紐付け部及び前記第２紐付け部による前記マーカー回転軌跡、前記マーカー射影軌跡及び前記マーカー検出軌跡の紐付けと、前記被検体の前記撮像画像とに基づいて、前記被検体の断層画像を再構成する再構成部と、を有する。

【0026】

上述の態様によれば、円状の前記マーカー回転軌跡と、理論上の楕円状の前記マーカー射影軌跡と、実際の楕円状の前記マーカー検出軌跡との間の対応関係を適正化することによって画質を向上させた再構成処理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】図１は、実施形態１に係るＸ線ＣＴ装置の概略的構成を示す機能ブロック図である。

【図2】図２は、回転テーブルに設置された支持治具の上端付近の拡大断面図である。

【図3】図３は、投影画像の例を示す図である。

【図4】図４は、マーカー回転軌跡とマーカー射影軌跡との関係を示す立体図である。

【図5】図５は、マーカー回転軌跡とマーカー射影軌跡との関係を示す平面図であり、図４の白抜き矢印Ｖ矢視図である。

【図6】図６は、マーカー回転軌跡とマーカー射影軌跡との関係を示す側面図であり、図５の白抜き矢印ＶＩ矢視図である。

【図7】図７は、マーカー回転軌跡における点とマーカー射影軌跡における点との図形上の紐付けについて説明する模式図である。

【図8】図８は、ズレ量の算出方法について説明する図である。

【図9】図９は、実施形態１の変形例に係るＸ線ＣＴ装置の概略的構成を示す機能ブロック図である。

【図10】図１０は、マーカーの投影面における移動軌跡であるマーカー検出軌跡ＴＲ３を最尤推定法によって求める方法を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。なお、図中の同一または相当部分については同一の符号を付してその説明は繰り返さない。また、各図中の構成部材の寸法は、実際の構成部材の寸法及び各構成部材の寸法比率等を忠実に表したものではない。

【0029】

［実施形態１]
（全体構成）
図１～図５を用いて、実施形態１に係るＸ線ＣＴ装置１について説明する。図１は、実施形態１に係るＸ線ＣＴ装置１の概略的構成を示す機能ブロック図である。図２は、回転テーブル１３１に設置された支持治具１３２の上端付近の拡大断面図である。

【0030】

なお、図１において、矢印Ｘは、Ｘ線ＣＴ装置１の座標系におけるＸ軸を示し、矢印Ｙは、Ｘ線ＣＴ装置１の座標系におけるＹ軸を示し、矢印Ｚは、Ｘ線ＣＴ装置１の座標系におけるＺ軸を示す。Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸のそれぞれにおいて矢印の向きが正方向であり、矢印と逆の向きが負方向である。また、Ｘ軸及びＹ軸は、Ｘ線ＣＴ装置１の水平方向に延びる軸である。また、Ｚ軸は、Ｘ線ＣＴ装置１の上下方向に延びる軸である。以下では、Ｘ線ＣＴ装置１の上下方向を単に上下方向と称する。Ｚ軸は、Ｘ軸及びＹ軸を含む水平面に対して直交する。

【0031】

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線源１１と、検出器１２と、ステージ部１３と、回転駆動部１４と、記憶部２０と、制御部３０と、操作部５１と、表示部５２と、を有する。

【0032】

Ｘ線源１１は、コーンビーム状のＸ線を発生する。Ｘ線源１１は、焦点が数マイクロメートルから数十マイクロメートルであるマイクロフォーカスＸ線管を含む。マイクロフォーカスＸ線管では、フィラメントから発生した電子を収束させ、収束させた電子をターゲットである陽極に当ててＸ線を発生させる。Ｘ線源１１は、水平方向の一方向であるＸ軸方向に延びるＸ線光軸ＡＸを有する。Ｘ線源１１は、Ｘ線光軸ＡＸの一方に位置する検出器１２の方向にＸ線を照射する。

【0033】

検出器１２は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線の投影面を有する。検出器１２は、Ｘ線源１１から照射されるＸ線を検出する。検出器１２は、２次元状に配列された画素を有する２次元Ｘ線検出器である。検出器１２は、検出したＸ線に基づき投影データを生成する。

【0034】

ステージ部１３は、被検体Ｗを載置する台である。ステージ部１３は、Ｘ線源１１と検出器１２との間に位置する。ステージ部１３は、回転テーブル１３１と、支持治具１３２とを有する。回転テーブル１３１は、後述の回転駆動部１４の駆動力によって、上下方向に延びる回転軸Ｐ１を中心として回転する。支持治具１３２は、上下方向に延びる軸線を有する円柱状の形状を有する。支持治具１３２は、例えば、Ｘ線を透過する樹脂製の部材である。支持治具１３２の円柱形状の軸線と、回転テーブル１３１の回転軸Ｐ１とは一致する。上下方向において、支持治具１３２の上端に位置する載置面１３２ａには、被検体Ｗが載置される。支持治具１３２の載置面１３２ａより下方には、球状のマーカー１５が埋め込まれている。マーカー１５は、例えば、Ｘ線を透過しない金属製の部材である。マーカー１５は、支持治具１３２によってステージ部１３に対して支持されている。これによって、マーカー１５は、ステージ部１３に対して固定されている。マーカー１５は、Ｘ線源１１によるＸ線の照射範囲内で回転軸Ｐ１に対して偏心して位置する。被検体Ｗの重心は、例えば、Ｘ線光軸ＡＸと回転軸Ｐ１との交点に位置する。

【0035】

回転駆動部１４は、ステージ部１３を、上下方向に延びる回転軸Ｐ１を中心として、Ｘ線源１１及び検出器１２に対して回転させる。これにより、回転駆動部１４は、ステージ部１３に載置される被検体Ｗを、回転軸Ｐ１を中心としてＸ線源１１に対して相対的に回転させる。具体的には、回転駆動部１４は、回転テーブル１３１を、上下方向に延びる回転軸Ｐ１を中心として図１に示す矢印Ｒ１１方向に一定速度で回転させる。回転駆動部１４は、モータ等の駆動装置により実現される。回転駆動部１４は、被検体Ｗの撮影時、制御部３０の制御によって被検体Ｗを載置したステージ部１３を所定の位置まで回転させる。

【0036】

記憶部２０は、制御部３０において実行されるプログラム及びプログラムで使用されるデータ等の各種のデータを格納している。記憶部２０は、例えば、揮発性又は不揮発性の記憶装置により実現できる。記憶部２０は、例えば、内蔵、外付けの記憶装置又はリムーバブルメディアにより実現できる。記憶部２０は、具体的に例示すると、キャッシュメモリ及び主記憶装置により実現できる。また、記憶部２０は、具体的に例示すると、ＳＳＤ（Solid State Drive）又はＨＤＤ（ハードディスク）等の補助記憶装置により実現できる。また、記憶部２０は、投影画像ＤＰ２０を記憶する。投影画像ＤＰ２０には、撮影画像及びマーカー画像が含まれる。

【0037】

制御部３０は、プログラムを実行することでＸ線ＣＴ装置１における各種機能を統合的に実行する。制御部３０の各種機能は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）等の演算装置によってプログラムが実行されことにより実現される。なお、制御部３０の詳細については後述する。

【0038】

操作部５１は、Ｘ線ＣＴ装置１における各種の操作を行うためのユーザインターフェースである。操作部５１は、例えば、キーボード、ボタン等の入力装置、又は、マウス、ペンタブレット及びタッチパネル等のポインティングデバイスにより実現できる。例えば、操作部５１における操作によって、Ｘ線ＣＴ装置１における撮影操作を行うことができる。

【0039】

表示部５２は、ユーザに対してＸ線ＣＴ装置１における各種データを提示する。表示部５２は、液晶又は有機ＥＬ等の表示装置により実現できる。

【0040】

（制御部の詳細）
引き続き図１を用いて制御部３０の詳細を説明する。図１に示すように、制御部３０は、撮像制御部３１と、検出結果取得部３２と、第１紐付け部３３と、第２紐付け部３４と、ズレ量計算部３５と、再構成部３６とを有する。

【0041】

（撮像制御部）
撮像制御部３１は、Ｘ線源１１、回転駆動部１４及び検出器１２を制御して被検体Ｗの撮像を行う。撮像制御部３１は、操作部５１による操作によって、撮像を開始する。撮像が開始されると、撮像制御部３１は、回転駆動部１４によってステージ部１３が回転した状態で、Ｘ線源１１によって被検体Ｗ及びマーカー１５にＸ線を照射する。また、撮像制御部３１は、検出器１２の投影面１２ａに対して投影された被検体Ｗ及びマーカー１５を検出器１２によって検出する。撮像制御部３１は、検出結果に基づき投影画像ＤＰ２０を生成する。撮像制御部３１は、投影画像ＤＰ２０を記憶部２０に記憶する。

【0042】

図３を用いて、撮像制御部３１が生成する投影画像ＤＰ２０について説明する。図３は、投影画像の例を示す図である。

【0043】

以下の説明では、撮像制御部３１による撮像に先立って、Ｘ線源１１と、検出器１２と、ステージ部１３に固定されるマーカー１５との位置関係が、調整及び補正されていることを前提とする。

【0044】

図３に示すように、撮像制御部３１は、回転テーブル１３１を１°回転させる毎に１枚の投影画像ＤＰ２０を取得する。撮像制御部３１は、０°から撮像を開始して３６０°分の投影画像ＤＰ２０を取得する。

【0045】

それぞれの回転角度において撮像制御部３１が生成する投影画像ＤＰ２０には、被検体画像ＭＷとマーカー画像Ｍ１５とが含まれる。

【0046】

撮像制御部３１は、検出器１２によって検出された投影画像ＤＰ２０を記憶部２０に記憶する。

【0047】

（検出結果取得部）
検出結果取得部３２は、投影画像ＤＰ２０を記憶部２０から取得する。検出結果取得部３２は、回転駆動部１４によってステージ部１３が回転した状態でＸ線が被検体Ｗに照射された際に投影面１２ａに対して投影された投影画像ＤＰ２０から、被検体Ｗの撮像画像と投影面１２ａ上でのマーカー１５の移動軌跡を取得する。

【0048】

図３に示すように、１回転分、すなわち３６０°分のマーカー画像Ｍ１５の軌跡を繋げると、実際のＸ線の照射によって検出器１２の投影面１２ａに投影されたマーカー１５の重心の移動軌跡であるマーカー検出軌跡ＴＲ３を得ることができる。マーカー検出軌跡ＴＲ３は、回転駆動部１４によって回転するマーカー１５が投影面１２ａに対して投影された移動軌跡である。マーカー検出軌跡ＴＲ３は、楕円状の形状を有する。

【0049】

（第１紐付け部）
第１紐付け部３３は、マーカー回転軌跡ＴＲ１における各位置とマーカー射影軌跡ＴＲ２における各位置とを紐付けるとともに、マーカー射影軌跡ＴＲ２における各位置とマーカー検出軌跡ＴＲ３における各位置とを紐付ける。

【0050】

（マーカー回転軌跡とマーカー射影軌跡との関係）
ここで、図４～図６を用いて、マーカー回転軌跡ＴＲ１とマーカー射影軌跡ＴＲ２との関係について、より具体的に説明する。図４は、マーカー回転軌跡ＴＲ１とマーカー射影軌跡ＴＲ２との関係を示す立体図である。図５は、マーカー回転軌跡ＴＲ１とマーカー射影軌跡ＴＲ２との関係を示す平面図であり、図４の白抜き矢印Ｖ矢視図である。図６は、マーカー回転軌跡ＴＲ１とマーカー射影軌跡ＴＲ２との関係を示す側面図であり、図５の白抜き矢印ＶＩ矢視図である。

【0051】

以下の説明では、Ｘ線源１１が位置する点ＰＸは、Ｘ線源１１の焦点の位置を意味する。なお、説明の便宜上、Ｘ線源１１の焦点の大きさは考慮しない。球状のマーカー１５の位置は、マーカー１５の重心、すなわち球の中心を基準点とする。

【0052】

図４～図６に示すように、Ｘ線源１１のＸ線光軸ＡＸは、Ｘ線源１１が位置する点ＰＸから投影面１２ａに向かってＹ方向に延びる。Ｘ線光軸ＡＸは、且つ、投影面１２ａに直交し、且つ、投影面１２ａの水平方向及び上下方向の中心点Ｃ３において投影面１２ａと交わる。Ｘ線源１１が位置する点ＰＸと投影面１２ａとは、距離Ｄ１だけ離れて位置する。マーカー１５は、Ｘ線光軸ＡＸよりも距離Ｌ１だけ下方に位置する。

【0053】

マーカー回転軌跡ＴＲ１は、回転駆動部１４によって回転するマーカー１５の重心の三次元空間における移動軌跡である。従って、マーカー回転軌跡ＴＲ１は、回転軸Ｐ１の軸方向に見て、回転軸Ｐ１上に位置し且つＸ線光軸ＡＸよりも距離Ｌ１だけ下方に位置する中心点Ｃ１を中心とする半径Ｒ１の円状である。回転軸Ｐ１は、Ｘ線源１１が位置する点ＰＸからＹ方向に距離Ｄ２だけ離れて位置する。なお、距離Ｌ１、距離Ｄ１、距離Ｄ２及び半径Ｒ１は、上述の通り既知である。

【0054】

次に、マーカー射影軌跡ＴＲ２は、マーカー回転軌跡ＴＲ１を、Ｘ線源１１が位置する点ＰＸから、投影面１２ａを含む平面Ｑへ射影して得られる計算上の移動軌跡である。マーカー射影軌跡ＴＲ２は、Ｙ軸方向に見て、楕円形の形状を有する。このため、マーカー射影軌跡ＴＲ２の長軸半径をＲｂとする。マーカー射影軌跡ＴＲ２の楕円形状は、平面Ｑにおいて中心点Ｃ３を通り且つＸ方向に延びる中央水平線ＨＲよりも下方に位置する。

【0055】

このマーカー回転軌跡ＴＲ１をＸ線源１１が位置する点ＰＸから平面Ｑに対して射影するための射影変換は、例えば、マーカー回転軌跡ＴＲ１及びマーカー射影軌跡ＴＲ２のそれぞれにおける独立した４点を用いて求めることができる。

【0056】

例えば、マーカー回転軌跡ＴＲ１における点とマーカー射影軌跡ＴＲ２における点との間には以下のような関係が成り立つ。

【0057】

マーカー回転軌跡ＴＲ１においてＸ線源１１が位置する点ＰＸに最も近い点Ｐａ１は、マーカー射影軌跡ＴＲ２における楕円の最も下方にある点Ｐｂ１に射影される。

【0058】

マーカー回転軌跡ＴＲ１に対してＸ線源１１が位置する点ＰＸから引いた接線Ｔ１とマーカー回転軌跡ＴＲ１との交点である点Ｐａ２は、マーカー射影軌跡ＴＲ２における楕円の長軸上の頂点の一方である点Ｐｂ２に射影される。点Ｐｂ２は、Ｙ軸の正方向にみて、マーカー射影軌跡ＴＲ２において、最も左側に位置する。

【0059】

マーカー回転軌跡ＴＲ１においてＸ線源１１が位置する点ＰＸから最も遠い点Ｐａ３は、マーカー射影軌跡ＴＲ２における楕円の最も上方にある点Ｐｂ３に射影される。

【0060】

マーカー回転軌跡ＴＲ１に対してＸ線源１１が位置する点ＰＸから引いた接線Ｔ２とマーカー回転軌跡ＴＲ１との交点である点Ｐａ４は、マーカー射影軌跡ＴＲ２における楕円の長軸上の頂点の他方である点Ｐｂ４に射影される。点Ｐｂ４は、Ｙ軸の正方向にみて、マーカー射影軌跡ＴＲ２において、最も右側に位置する。

【0061】

第１紐付け部３３は、上述の４点に基づいて、マーカー回転軌跡ＴＲ１から、マーカー射影軌跡ＴＲ２への射影変換を求める。

【0062】

なお、接線Ｔ１とマーカー回転軌跡ＴＲ１との交点である点Ｐａ２と、接線Ｔ２とマーカー回転軌跡ＴＲ１との交点である点Ｐａ４との位置は以下の通り求めることができる。

【0063】

以下の説明では、マーカー回転軌跡ＴＲ１を水平面に投影した軌跡を水平投影軌跡ＴＲ１０とする。このとき、水平投影軌跡ＴＲ１０は、回転軸Ｐ１の軸線方向に見て、中心点Ｃ１０を中心とする円形である。中心点Ｃ１０は、Ｘ線源１１が位置する点ＰＸからＹ方向に距離Ｄ２だけ離れて位置する。また、水平投影軌跡ＴＲ１０の半径は、マーカー回転軌跡ＴＲ１の半径と同様、Ｒ１である。

【0064】

特に図４において、水平投影軌跡ＴＲ１０における点Ｐａ１０、Ｐａ２０、Ｐａ３０及びＰａ４０は、それぞれ、マーカー回転軌跡ＴＲ１における点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３及びＰａ４に対応する。

【0065】

また、マーカー射影軌跡ＴＲ２における点Ｐｂ４を水平面に対してＺ軸方向に投影した軌跡を点Ｐｂ４０とする。マーカー射影軌跡ＴＲ２における楕円の長軸半径Ｒｂは、Ｘ線光軸ＡＸと投影面１２ａを含む平面Ｑとの交点である中心点Ｃ３と点Ｐｂ４０との距離と同一である。

【0066】

Ｘ線源１１が位置する点ＰＸと中心点Ｃ１０と点Ｐａ４０とからなる三角形は、Ｘ線源１１が位置する点ＰＸと中心点Ｃ３と、点Ｐｂ４０とからなる三角形は、相似形である。

【0067】

このため、マーカー射影軌跡ＴＲ２における楕円の長軸半径Ｒｂは次の通り計算することができる。まず、半径Ｒ１と、回転軸Ｐ１の軸方向に見たときのＸ線源１１が位置する点ＰＸから点Ｐｂ４０までの距離Ｄ３と、Ｘ線源１１が位置する点ＰＸと投影面１２ａとの間の距離Ｄ１と、長軸半径Ｒｂとの間に以下の数式（１）の関係が成り立つ。

【0068】

【数1】

ここで、距離Ｄ３は、以下の数式（２）に示すように表せる。

【0069】

【数2】

マーカー回転軌跡ＴＲ１における点Ｐａ２及び点Ｐａ４は、水平投影軌跡ＴＲ１０における点Ｐａ２０及び点Ｐａ４０よりも距離Ｌ１だけ下方に位置する。このため、距離Ｄ３に基づいて、マーカー回転軌跡ＴＲ１における点Ｐａ２及び点Ｐａ４の位置を特定できる。

【0070】

マーカー射影軌跡ＴＲ２における楕円の長軸半径Ｒｂは、例えば、数式（１）及び（２）より、長軸半径Ｒｂは以下の数式（３）に示すように表せる。

【0071】

【数3】

距離Ｄ１、距離Ｄ２及び半径Ｒ１は、上述の通りすべて既知であるため、マーカー射影軌跡ＴＲ２の長軸半径Ｒｂは、既知の情報によって算出できる。

【0072】

（マーカー回転軌跡における各位置と、マーカー射影軌跡における各位置との紐付け）
第１紐付け部３３は、上述したように求めた射影変換に基づいて、マーカー回転軌跡ＴＲ１における点とマーカー射影軌跡ＴＲ２における点とを紐付ける。

【0073】

図７を用いて具体的に説明すると次の通りである。図７は、マーカー回転軌跡ＴＲ１における点とマーカー射影軌跡ＴＲ２における点との図形上の紐付けについて説明する模式図である。マーカー１５の初期位置は、回転の角度α＝０°とする。

【0074】

ここで、マーカー回転軌跡ＴＲ１におけるマーカー１５の初期位置である点Ｐａ１の回転の角度は、α＝０°である。マーカー回転軌跡ＴＲ１における点Ｐａ２の回転の角度をα＝θ１とする。マーカー回転軌跡ＴＲ１における点Ｐａ３の回転の角度は、α＝１８０°である。マーカー回転軌跡ＴＲ１における点Ｐａ４の回転の角度は、α＝３６０°－θ１である。

【0075】

図７に示す通り、第１紐付け部３３は、上述の通り、円形状のマーカー回転軌跡ＴＲ１における点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３及びＰａ４の４点と、楕円形状のマーカー射影軌跡ＴＲ２における点Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３及びＰｂ４の４点との紐付けに基づいて射影変換ｆを求める。すなわち、第１紐付け部３３は、円形状のマーカー回転軌跡ＴＲ１における点Ｐａ１、Ｐａ２、Ｐａ３及びＰａ４の４点に対して、それぞれ、楕円形状のマーカー射影軌跡ＴＲ２における点Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３及びＰｂ４の４点を紐づける。

【0076】

上述の通り、Ｘ線ＣＴ装置１では、投影画像を１°ずつ３６０°分取得する。このため、マーカー回転軌跡ＴＲ１は、３６０°分の回転の角度に対応する３６０個の点を有する。

【0077】

第１紐付け部３３は、求めた射影変換ｆに基づいて、上述のマーカー回転軌跡ＴＲ１における各点を、それぞれ、上述のマーカー射影軌跡ＴＲ２における各点に変換する。

【0078】

マーカー回転軌跡ＴＲ１における回転の角度αが、α＝０°、θ１、１８０°、３６０°－θ１以外の点についても、射影変換ｆに基づいて、上述のマーカー回転軌跡ＴＲ１からマーカー射影軌跡ＴＲ２に変換することができる。

【0079】

ここで、仮に、マーカー回転軌跡ＴＲ１における０°、９０°、１８０°及び２７０°の４点と、楕円形状のマーカー射影軌跡ＴＲ２における点Ｐｂ１、Ｐｂ２、Ｐｂ３及びＰｂ４の４点とを紐づけると、マーカー射影軌跡ＴＲ２における点Ｐｂ２及びＰｂ４の射影が、実際のＸ線源１１、検出器１２、回転軸Ｐ１及びマーカー１５の位置関係を反映しないものとなり、良好な射影変換の精度が得られない。

【0080】

（第２紐付け部）
図７に示すように、第２紐付け部３４は、マーカー射影軌跡ＴＲ２における回転の角度αにおける位置とマーカー検出軌跡ＴＲ３における回転の角度αにおける位置とを紐付ける。

【0081】

（ズレ量計算部）
ズレ量計算部３５は、マーカー検出軌跡ＴＲ３とマーカー射影軌跡ＴＲ２とのズレ量を計算する。マーカー検出軌跡ＴＲ３は、Ｘ線源１１の焦点移動等に起因して、マーカー射影軌跡ＴＲ２に対してズレを生じる。

【0082】

図８を用いて、ズレ量計算部３５によるズレ量の算出について説明する。図８は、ズレ量の算出方法について説明する図である。

【0083】

図８に示すように、ズレ量計算部３５は、マーカー検出軌跡ＴＲ３における回転の角度αの点Ｐｃ（α）と、点Ｐｃ（α）に紐づくマーカー射影軌跡ＴＲ２における回転の角度αの点Ｐｂ（α）とを比較し、Ｚ軸方向のズレ量ΔＺ及びＹ軸方向のズレ量ΔＹを計算する。

【0084】

（再構成部）
再構成部３６は、前記ズレ量に基づいて被検体Ｗの撮像画像を補正した補正画像に基づいて、被検体Ｗの断層画像を再構成する。

【0085】

具体的に説明すると以下の通りである。図８に示すように、再構成部３６は、回転の角度αにおいて取得された投影画像ＤＰ２０に含まれる被検体画像ＭＷ（α）をマーカー検出軌跡ＴＲ３における回転の角度αについて算出されたズレ量ΔＭＷに基づいて、Ｚ軸方向及びＹ軸方向に平行移動させる。

【0086】

再構成部３６は、このようにズレ量に基づいて補正した撮像画像を用いて再構成を行う。再構成部３６は、再構成を行うことに得られた再構成画像を表示部５２に出力する。

【0087】

以上に説明したように、Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線源１１と、検出器１２と、ステージ部１３と、回転駆動部１４と、マーカー１５と、制御部３０とを有する。

【0088】

Ｘ線源１１は、Ｘ線を照射する。検出器１２は、Ｘ線源１１によって照射されるＸ線の投影面１２ａを有する。ステージ部１３は、Ｘ線源１１と検出器１２との間に位置し、被検体Ｗを載置する。回転駆動部１４は、ステージ部１３を、回転軸Ｐ１を中心として、Ｘ線源１１及び検出器１２に対して回転させる。マーカー１５は、Ｘ線源１１によるＸ線の照射範囲内で回転軸Ｐ１に対して偏心して位置し、ステージ部１３に対して支持治具１３２によって固定される。制御部３０は、各種機能を実現するための処理を実行する。

【0089】

制御部３０は、検出結果取得部３２と、第１紐付け部３３と、第２紐付け部３４と、再構成部３６とを有する。

【0090】

検出結果取得部３２は、回転駆動部１４によってステージ部１３が回転した状態で前記Ｘ線が被検体Ｗに照射された際に投影面１２ａに対して投影された投影画像から、被検体Ｗの撮像画像と投影面１２ａ上でのマーカー１５の移動軌跡である楕円状のマーカー検出軌跡ＴＲ３とを取得する。

【0091】

第１紐付け部３３は、回転軸Ｐ１の軸方向に見て、回転駆動部１４によって回転するマーカー１５の移動軌跡である円状のマーカー回転軌跡ＴＲ１をＸ線源１１から投影面１２ａを含む平面Ｑへ射影して得られる楕円状のマーカー射影軌跡ＴＲ２における長軸上の頂点である点Ｐｂ２及びＰｂ４が、マーカー回転軌跡ＴＲ１に対してＸ線源１１から引いた接線Ｔ１，Ｔ２とマーカー回転軌跡ＴＲ１との交点である点Ｐａ２及びＰａ４に対して紐付けられるように、マーカー回転軌跡ＴＲ１における各位置とマーカー射影軌跡ＴＲ２における各位置とを紐付ける。

【0092】

第２紐付け部３４は、マーカー射影軌跡ＴＲ２における各位置とマーカー検出軌跡ＴＲ３における各位置とを紐付ける。

【0093】

再構成部３６は、第１紐付け部３３及び第２紐付け部３４によるマーカー回転軌跡ＴＲ１、マーカー射影軌跡ＴＲ２及びマーカー検出軌跡ＴＲ３の紐付けと、被検体Ｗの前記撮像画像とに基づいて、被検体Ｗの断層画像を再構成する。

【0094】

上述の態様では、上述のようなマーカー検出軌跡ＴＲ３及びマーカー射影軌跡ＴＲ２の紐付けとマーカー射影軌跡ＴＲ２及びマーカー回転軌跡ＴＲ１の紐付けとに基づいて、マーカー検出軌跡ＴＲ３及びマーカー回転軌跡ＴＲ１が紐付けられる。例えば、図７等に示すように、マーカー射影軌跡ＴＲ２における長軸上の頂点である点Ｐｂ２及びＰｂ４は、マーカー回転軌跡ＴＲ１に対してＸ線源１１から引いた接線Ｔ１，Ｔ２とマーカー回転軌跡ＴＲ１との交点である点Ｐａ２及びＰａ４に対して紐付けられる。このため、マーカー射影軌跡ＴＲ２における楕円の長軸上の点の一方である点Ｐｂ２とマーカー回転軌跡ＴＲ１における回転の角度が９０°の位置とを紐付け、且つ、マーカー射影軌跡ＴＲ２における楕円の長軸上の点の他方である点Ｐｂ４とマーカー回転軌跡ＴＲ１における回転の角度が２７０°の位置とを紐付ける場合と比べて、円状のマーカー回転軌跡ＴＲ１と楕円状のマーカー検出軌跡ＴＲ３との間の射影変換の精度を向上させることができる。

【0095】

再構成部３６は、第１紐付け部３３及び第２紐付け部３４によるマーカー回転軌跡ＴＲ１、マーカー射影軌跡ＴＲ２及びマーカー検出軌跡ＴＲ３の紐付けと、被検体Ｗの前記撮像画像とに基づいて、被検体Ｗの断層画像を再構成する。よって、円状のマーカー回転軌跡ＴＲ１と、理論上の楕円状のマーカー射影軌跡ＴＲ２と、実際の楕円状のマーカー検出軌跡ＴＲ３との間の対応関係を適正化することができる。これにより、より画質を向上させた再構成画像を得ることができる。

【0096】

また、Ｘ線ＣＴ装置の制御部３０は、前記マーカー検出軌跡と前記マーカー射影軌跡とのズレ量を計算するズレ量計算部３５をさらに有する。再構成部３６は、前記ズレ量に基づいて被検体Ｗの前記撮像画像を補正した補正画像を用いて、前記断層画像を再構成する。

【0097】

上述した紐付けと、前記撮像画像とに基づく処理の一例は、求めたズレ量に基づいて前記撮像画像を補正する処理である。上述の構成では、理論上のマーカー射影軌跡ＴＲ２と、マーカー１５に対して実際にＸ線を照射したときに得られるマーカー１５の移動軌跡であるマーカー検出軌跡ＴＲ３とのズレ量を求める。このズレ量は、Ｘ線源１１の焦点移動又はステージ部１３の運動誤差等に起因して生じ得る。上述の構成によれば、理論上のマーカー射影軌跡ＴＲ２は、より実際の位置関係に適合した射影変換に基づいて得られるので、求めるズレ量の精度が向上する。これにより、精度よく求められたズレ量に基づいて被検体Ｗの撮像画像を補正して断層画像を再構成できる。よって、精度が高い再構成画像を得ることができる。

【0098】

また、Ｘ線ＣＴ装置１では、第１紐付け部３３は、マーカー回転軌跡ＴＲ１のうち、Ｘ線源１１に最も近い位置に対して、マーカー射影軌跡ＴＲ２における短軸上の頂点の一方を紐付け、且つ、Ｘ線源１１から最も遠い位置に対して、マーカー射影軌跡ＴＲ２における短軸上の頂点の他方を紐付ける。

【0099】

上述の態様では、第１紐付け部３３が、マーカー回転軌跡ＴＲ１における上述の交点の２つとＸ線源１１に最も近い位置とＸ線源１１から最も遠い位置との合計４点と、マーカー射影軌跡ＴＲ２における上述の長軸上の頂点の２つと短軸上の頂点の２つとの合計４点とが紐付けられる。すなわち、第１紐付け部３３は、マーカー回転軌跡ＴＲ１及びマーカー射影軌跡ＴＲ２のそれぞれの独立した４点を用いた位置の紐付けを行う。これにより、マーカー回転軌跡ＴＲ１では、前記交点の２つ以外にもさらに２つの点がマーカー射影軌跡ＴＲ２の点と紐付けられる。このため、射影変換の精度が向上する。円状のマーカー回転軌跡ＴＲ１と、楕円状のマーカー射影軌跡ＴＲ２との間のズレをより精度よく解消できる。

【0100】

また、Ｘ線ＣＴ装置１では、ステージ部１３は、被検体Ｗを載置する載置面１３２ａを有する支持治具１３２を含む。また、マーカー１５は、支持治具１３２の載置面１３２ａよりも下方に位置する。

【0101】

上述の態様では、支持治具１３２の載置面１３２ａに載置される被検体Ｗよりも、マーカー１５が下方に位置する。これにより、被検体Ｗの投影像と、マーカー１５の投影像とが検出器１２の投影面１２ａ上において重なることを極力避けることができる。したがって、再構成画像の画質に影響を与えることなく前記被検体Ｗのレイアウトの自由度を向上できる。

【0102】

また、Ｘ線ＣＴ装置１では、マーカー回転軌跡ＴＲ１は、マーカー１５の重心の三次元空間における移動軌跡である。また、マーカー検出軌跡ＴＲ３は、前記Ｘ線によって検出器１２の投影面１２ａに投影されたマーカー１５の重心の移動軌跡である。

【0103】

上述の態様では、マーカー１５の重心を基準として精度よくマーカー回転軌跡ＴＲ１、マーカー射影軌跡ＴＲ２及びマーカー検出軌跡ＴＲ３を計算することができる。このため、マーカー射影軌跡ＴＲ２と、マーカー検出軌跡ＴＲ３との間のズレ量をより精度よく計算できる。よって、再構成画像の画質が向上する。

【0104】

［実施形態１の変形例１]
図９及び図１０を用いて、実施形態１の変形例１に係るＸ線ＣＴ装置２について説明する。図９は、実施形態１の変形例１に係るＸ線ＣＴ装置２の概略的構成を示す機能ブロック図である。図１０は、マーカー１５の投影面１２ａにおける移動軌跡であるマーカー検出軌跡ＴＲ３を最尤推定法によって求める方法を説明する図である。

【0105】

実施形態１の変形例１に係るＸ線ＣＴ装置２は、楕円状のマーカー検出軌跡ＴＲ３を最尤推定法によって推定する。

【0106】

実施形態１の変形例１に係るＸ線ＣＴ装置２は、制御部３０が推定部３７を有する点で、実施形態１に係るＸ線ＣＴ装置１と異なる。

【0107】

なお、実施形態１の変形例１の説明では、実施形態１に係るＸ線ＣＴ装置１と共通する部分については、詳細な説明を繰り返さない。

【0108】

図９に示すＸ線ＣＴ装置１の推定部３７は、図１０に示すように、マーカー１５の球の重心の平面Ｑにおける位置Ｐ（α１）、…、Ｐ（αｎ）に最もフィッティングする楕円ＴＲ４を最尤推定法によって求める。最尤推定法では、取得データの点列には真の位置に一様等方な正規分布に従う誤差が独立に加わっていると仮定して、当てはめる楕円と点列との距離の二乗和を最小にするように楕円を定める方法である。上記二乗和は、「再投影誤差」と呼ばれる。

【0109】

再投影誤差は「サンプソン誤差」と呼ばれる関数によって、近似される。サンプソン誤差を最小化する反復手法としては、例えば「ＦＮＳ法」などがある。なお、最尤推定法については、非特許文献：横田健太、外３名、“楕円当てはめの精度比較：最小二乗法から超精度くりこみ法まで”、２０１２年１月、第１８０回コンピュータビジョンとイメージメディア研究発表会（情報処理学会研究報告）に記載の技術を採用することができる。

【0110】

推定部３７は、最尤推定法によって求めた楕円ＴＲ４をマーカー検出軌跡ＴＲ３として検出結果取得部３２に対して出力する。

【0111】

また、検出結果取得部３２は、推定部３７が出力したマーカー検出軌跡ＴＲ３に基づき上述の紐付け処理を行う。

【0112】

マーカー検出軌跡ＴＲ３は、上述の誤差等に起因して、きれいな楕円状を描かない場合がある。上述の態様によれば、誤差等を最適化することができるので、マーカー検出軌跡ＴＲ３を精度よく推定することができる。

【0113】

なお、Ｘ線ＣＴ装置２は、重み付け最尤推定法によって求めた楕円ＴＲ４をマーカー検出軌跡ＴＲ３として検出結果取得部３２に対して出力してもよい。なお、重み付け最尤推定法としては、非特許文献：金森敬文、“重み付き最尤推定量を用いた能動学習のアルゴリズム”、計算機統計学、日本計算機統計学会、１９９９年１１巻２号ｐ.６５－７５、１９９９年１０月２５日発行に記載の技術を採用できる。

【0114】

Ｘ線の焦点変動は、Ｘ線の照射開始からの時間が短いほど変動が大きい傾向がある。推定部３７は、重み付け最尤推定を用いて、回転の角度が小さい点に対して、低い重み付けを行うとともに、回転の角度が大きくなるにつれて高い重み付けを行う。

【0115】

これにより、上述の焦点変動の傾向に基づく楕円を求めることができる。すなわち、マーカー検出軌跡ＴＲ３をより精度よく推定することができる。

【0116】

［その他の実施形態］
以上、本発明の実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は本発明を実施するための例示に過ぎない。よって、本発明は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変形して実施することが可能である。

【0117】

前記各実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１の制御部３０がプログラムを実行することにより各種機能を実現する。すなわち、制御部３０はソフトウェアによって実現されている。これに限られず、制御部は、専用の集積回路等のハードウェアによって実現されていてもよい。

【0118】

前記各実施形態では、Ｘ線源１１は、焦点が数マイクロメートルから数十マイクロメートルであるマイクロフォーカスＸ線管を含む。しかしながら、Ｘ線源は、マイクロメートルオーダーよりも大きい焦点を有していてもよい。

【0119】

前記各実施形態では、Ｘ線源１１は、水平方向の一方向に延びるＸ線光軸ＡＸを有する。しかしながら、Ｘ線源のＸ線光軸は上下方向であってもよいし、別の他の方向であってもよい。

【0120】

前記各実施形態では、特に説明しなかったが、Ｘ線源、検出器及び回転台は、それぞれ、Ｘ線光軸の方向、上下方向及び上下方向に直交する水平方向に移動する移動機構を有していてもよい。これにより、Ｘ線光軸の位置及び投影データの幾何倍率等を調整できる。

【0121】

前記各実施形態では、ステージ部１３が回転駆動部１４によって回転する。しかしながら、回転駆動部は、Ｘ線源としてのＸ線源及び検出器１２の対を、被検体に対して回転させてもよい。回転駆動部は、被検体及び前記被検体にＸ線を照射するＸ線源の少なくとも一方を相対的に回転させてもよい。

【0122】

前記各実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１が記憶部２０に投影画像を記憶する。しかしながら、Ｘ線ＣＴ装置は、通信ネットワークを介して接続された外部のサーバに投影画像をアップロードしてもよい。また、Ｘ線ＣＴ装置は、外部のサーバに保存されている投影画像に基づいて、紐付け、ズレ量の算出及び断層画像の再構成の処理を行ってもよい。

【0123】

前記各実施形態では、被検体Ｗを、回転テーブル１３１の上に設置された支持治具１３２の上に載置する。しかしながら、被検体Ｗを回転テーブルに直接載置してもよい。また、回転テーブル内にマーカーを埋め込んでもよい。また、回転テーブル上に支持治具とは別に棒状体を設け、前記棒状体の上端にマーカーを配置してもよい。

【0124】

前記各実施形態では、撮像制御部３１は、１°刻みで投影画像を取得する。しかしながら、１°より小さい回転角度ごとに投影画像を取得してもよいし、１°より大きい回転角度ごとに投影画像を取得してもよい。

【0125】

前記各実施形態では、撮像制御部３１は、ステージ部１３の１回転分、すなわち、３６０°分の投影画像を取得する。しかしながら、撮像制御部は、３６０°より大きい回転の角度において投影画像を取得してもよい。

【0126】

前記各実施形態では、ズレ量計算部３５がマーカー検出軌跡ＴＲ３とマーカー射影軌跡ＴＲ２とのズレ量を計算する。しかしながら、ズレ量計算部３５は、省略することもできる。

【0127】

前記各実施形態では、第１紐付け部３３は、マーカー回転軌跡ＴＲ１のうち、Ｘ線源１１に最も近い位置に対して、マーカー射影軌跡ＴＲ２における短軸上の頂点の一方を紐付け、且つ、Ｘ線源１１から最も遠い位置に対して、マーカー射影軌跡ＴＲ２における短軸上の頂点の他方を紐付ける。第１紐付け部は、マーカー回転軌跡ＴＲ１のうち、Ｘ線源１１に最も近い位置、Ｘ線源１１から最も遠い位置及び上述の２つの交点以外の位置に対して、マーカー射影軌跡ＴＲ２における点を紐付けてもよい。

【0128】

前記各実施形態では、支持治具１３２は、例えば、Ｘ線を透過する樹脂製の部材である。また、マーカー１５は、Ｘ線を透過しない金属製の部材である。しかしながら、投影画像において、マーカーが判別できれば、マーカーＸ線を透過する部材であってもよい。

【0129】

前記各実施形態では、マーカー１５は、球状である。しかしながら、マーカーは球状でなくてもよく、投影画像から、マーカーの軌跡が取得できれば、任意の形状を有していてもよい。

【0130】

前記各実施形態では、マーカー回転軌跡ＴＲ１は、マーカー１５の重心の三次元空間における移動軌跡である。また、マーカー検出軌跡ＴＲ３は、Ｘ線によって検出器１２の投影面１２ａに投影されたマーカー１５の重心の移動軌跡である。しかしながら、マーカー回転軌跡及びマーカー検出軌跡は、マーカーの重心以外の位置を基準として求めてもよい。

【0131】

前記各実施形態では、ステージ部１３は、被検体Ｗを載置する載置面１３２ａを有する支持治具１３２を含む。また、マーカー１５は、載置面１３２ａよりも下方に位置する。しかしながら、支持治具は省略してもよい。例えば、被検体Ｗは、回転テーブルの載置面に載置してもよい。また、マーカーは、回転テーブルの載置面よりも下方に埋め込まれていてもよい。

【0132】

前記実施形態１の変形例では、Ｘ線ＣＴ装置２は、最尤推定法又は重み付け最尤推定法によって求めた楕円ＴＲ４をマーカー検出軌跡ＴＲ３として検出結果取得部３２に対して出力する。しかしながら、Ｘ線ＣＴ装置は、重み反復法、Ｔａｕｂｉｎ法、くりこみ法、超精度最小二乗法、超精度くりこみ法、最尤推定法又は超精度補正によって楕円を推定してもよい。なお、これらの推定方法として、上述の非特許文献：横田健太、外３名、“楕円当てはめの精度比較：最小二乗法から超精度くりこみ法まで”、２０１２年１月、第１８０回コンピュータビジョンとイメージメディア研究発表会（情報処理学会研究報告）に記載の技術を採用することができる。

【産業上の利用可能性】

【0133】

本発明は、Ｘ線照射によって試料の断層像を得るＸ線ＣＴ装置に利用可能である。

【符号の説明】

【0134】

１、２ Ｘ線ＣＴ装置
１１ Ｘ線源
１２ 検出器
１３ ステージ部
１３１ 回転テーブル
１３２ 支持治具
１４ 回転駆動部
１５ マーカー
２０ 記憶部
３０ 制御部
３１ 撮像制御部
３２ 検出結果取得部
３３ 第１紐付け部
３４ 第２紐付け部
３５ ズレ量計算部
３６ 再構成部
５１ 操作部
５２ 表示部
ＤＰ２０ 投影画像
Ｗ 被検体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】