JP2000139897A - マルチスライス・イメ―ジング装置 - Google Patents
マルチスライス・イメ―ジング装置Info
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Abstract
(57)【要約】
相異なる画像品質特性を持った多数の流れの画像データ
を将来的且つ同時に作成するように構成されたスケーラ
ブルなマルチスライス装置が開示される。更に詳しく述
べれば、かかるスケーラブルなマルチスライス装置によ
ると、患者の長軸に沿って多数（＞２）列のＸ線走査デ
ータが同時に得られる。画像スライス厚さ、画像再構成
フィルタ、表示方法（たとえば視野）、写真撮影上の要
求条件、及び画像保存上の要求条件を将来的に決定する
ため、特定の用途に基づいて多数のプロトコルが「予備
作成」される。次いで、使用するプロトコルによって予
め決定された相異なるスライス厚さ、相異なる再構成方
法及び相異なる表示モデル（軸方向、三次元又は再フォ
ーマット）に応じて多数の画像集合を表示することがで
きる。
を将来的且つ同時に作成するように構成されたスケーラ
ブルなマルチスライス装置が開示される。更に詳しく述
べれば、かかるスケーラブルなマルチスライス装置によ
ると、患者の長軸に沿って多数（＞２）列のＸ線走査デ
ータが同時に得られる。画像スライス厚さ、画像再構成
フィルタ、表示方法（たとえば視野）、写真撮影上の要
求条件、及び画像保存上の要求条件を将来的に決定する
ため、特定の用途に基づいて多数のプロトコルが「予備
作成」される。次いで、使用するプロトコルによって予
め決定された相異なるスライス厚さ、相異なる再構成方
法及び相異なる表示モデル（軸方向、三次元又は再フォ
ーマット）に応じて多数の画像集合を表示することがで
きる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】本発明はイメージング技術に関するもの
であって、更に詳しく言えば、スケーラブルなマルチス
ライス・イメージング装置に関する。 【０００２】一般的に計算機断層撮影（ＣＴ）装置と呼
ばれる少なくとも一部のイメージング装置においては、
Ｘ線源から投射された扇形ビームが（一般に「イメージ
ング平面」と呼ばれる）直交座標系のＸ−Ｙ平面内に位
置するようにコリメートされる。このＸ線ビームはイメ
ージング対象の物体（たとえば患者）を通過する。物体
によって減弱させられた後、Ｘ線ビームは放射線検出器
アレイに入射する。検出器アレイによって受光されるＸ
線ビームの強度は、物体によるＸ線ビームの減弱度に依
存する。アレイ中の各々の検出器素子は独立の電気信号
を生じるが、この電気信号はその検出器位置におけるＸ
線ビーム減弱度の測定値である。全ての検出器素子から
の減弱度測定値を個別に収集することによって透過率分
布が求められる。 【０００３】公知の第三世代ＣＴ装置においては、Ｘ線
源及び検出器アレイはイメージング平面内で且つイメー
ジング対象の物体の周りをガントリーと共に回転する。
その結果、Ｘ線ビームが物体を横切る角度は絶えず変化
する。通例、Ｘ線源はＸ線管を含んでいて、それは焦点
からＸ線ビームを放射する。また、Ｘ線検出器は、入射
するＸ線ビームをコリメートするためのコリメータ、コ
リメータに隣接したシンチレータ、及びシンチレータに
隣接したホトダイオードを通例含んでいる。 【０００４】二重スライスＣＴ装置は公知であるが、商
業的に入手し得る二重スライス装置の少なくとも一部に
は幾つかの制約がある。かかる制約としては、走査速度
とｚ軸解像度とのバランスの問題（たとえば、走査速度
の増大に伴ってｚ軸解像度は低下する）、画像再構成処
理に付随する画像品質の問題、及び融通性の問題（たと
えば、かかる装置は３つ以上の断面に関するデータを収
集することができない）が挙げられる。詳しく述べれ
ば、公知の商業的に入手し得る二重スライス装置は、３
つ以上の断面に関するデータを収集するように構成を変
更することができないという点でスケーラブルでない。 【０００５】更に、多くの臨床的なＣＴイメージング用
途においては、正確な診断のために相異なるスライス厚
さ、相異なる横断面方位、及び相異なる三次元表示モデ
ルに基づくＣＴ画像を検査しなければならない。多くの
場合、かかる診断のためには多数回のＣＴ走査及び画像
再構成が必要となる。その結果、診断に多くの時間がか
かることがあり、そして時には患者に対する処置の遅れ
をもたらすことがある。 【０００６】それ故、１つ、２つ又はそれ以上の断面に
関するデータを収集するために使用することができると
共に、正確な診断のために必要な走査及び再構成を実行
するように容易に構成し得るマルチスライスＣＴ装置が
得られれば望ましいわけである。また、かかる走査及び
再構成を実行するために必要な複雑度及び時間を減少さ
せることも望ましい。 【０００７】 【発明の概要】上記及びその他の目的は、相異なる画像
品質特性を持った多数の画像データ・ストリームを将来
的に（すなわち、将来の利用を見越して）且つ同時に作
成するように構成されたスケーラブルなマルチスライス
装置によって達成される。かかる能力は、現行の臨床診
断の改善を可能にすると同時に、画像の再構成及び表示
並びに画像の解析のための、臨床用途プロトコルによっ
て推進される方法の使用を可能にする。更に詳しく述べ
れば、上記のごときスケーラブルなマルチスライス・イ
メージング装置によると、患者の長軸に沿って多数列
（＞２）のＸ線走査データが同時に得られる。たとえ
ば、軸方向（アキシャル）マルチスライス走査モードで
は、画像の再構成前に多数列の走査データを処理するこ
とができ、それらを用いて(a) 最高のｚ軸解像度を持っ
た多数の薄いスライス、又は(b) 従来のＣＴスキャナに
比べて画像アーティファクトを低減した少ない数のより
厚い画像スライスが得られる。下記に詳しく記載される
ごとく、４×２．５ｍｍのデータ取得モードでは、ガン
トリー１回転について同じ生の走査データから１枚の１
０ｍｍ画像、２枚の５ｍｍ画像、及び４枚の２．５ｍｍ
画像を作成することができる。２．５ｍｍ画像はより良
好なｚ軸解像度をもたらす。１０ｍｍ画像は、単一スラ
イスＣＴの１０ｍｍ画像に比べてパーシャルボリューム
・アーティファクトの低減をもたらす。ヘリカル・マル
チスライス走査においては、マルチスライス・ヘリカル
画像再構成アルゴリズムが将来的に及び遡及的に相異な
るｚ軸解像度を持った多数の画像集合の作成を可能にす
る。たとえば、３０ｍｍ／回転の検査台速度では５〜１
０ｍｍスライス厚さの画像を作成することができる。 【０００８】すなわち、画像スライス厚さ、画像再構成
フィルタ、表示視野、写真撮影上の要求条件、及び画像
保存上の要求条件を将来的に決定するため、特定の用途
に基づいて多数のプロトコルが「予備作成」される。次
いで、使用するプロトコルによって予め決定された相異
なるスライス厚さ、相異なる再構成方法、及び相異なる
表示モデル（軸方向、三次元又は再フォーマット）に応
じて多数の画像集合を表示することができる。 【０００９】たとえば、ＣＴ血管造影（ＣＴＡ）用途に
おいては、主要血管の横断面画像及び三次元／再フォー
マット・モデルの両方が要求される。ＣＴＡに対する固
有のプロトコルは下記のごとくに規定することができ
る。 【００１０】・４×１．２５ｍｍモードでヘリカル走査
データ集合を取得し、 ・生の走査データを前処理し、 ・２つの画像集合を将来的に再構成し（一方の２．５ｍ
ｍ横断面画像の集合は診断用のものであり、また他方の
１．２５ｍｍ画像の集合は三次元又は再フォーマットＣ
Ｔ血管造影モデルを作成するためのものである）、 ・軸方向画像及び三次元／再フォーマット・モデルの両
方を表示し、写真撮影し、且つ保存する。 勿論、それ以外の様々な種類の用途に対するプロトコル
を作成し、そしてオペレータによる使用のためＣＴ装置
内に記憶させておくことができる。 【００１１】上記のごとき画像再構成及び表示方法並び
に装置は、イメージングの生産性の向上、ＣＴ走査の回
数の減少、及び診断のサイクル時間の短縮を容易にす
る。かかる方法及び装置はまた、観察、写真撮影及び保
存にとって不要な画像の数を低減し得ると共に、多数の
臨床目的のために高いｚ軸解像度情報を持った三次元又
は四次元画像を作成する能力を有している。 【００１２】 【発明の詳しい説明】本発明は、一側面に従えばプロト
コルによって推進される画像の再構成、表示及び保存に
関し、また別の側面に従えばマルチスライス画像の作成
方法に関する。本発明は多くの種類のイメージング装置
に関連して実施することができるのであって、いずれか
１種の装置に対する実施のみに限定されるわけではな
い。なお、本明細書中には典型的なマルチスライスＣＴ
装置についての詳細な説明が示される。このようなＣＴ
装置が下記に詳しく説明されるとは言え、本発明がかか
る装置に対する実施のみに限定されるわけではないこと
を理解すべきである。 【００１３】図１について更に詳しく説明すれば、本発
明の実施の一態様に係わる典型的な計算機断層撮影（Ｃ
Ｔ）装置１０が、「第三世代」のＣＴスキャナを表わす
ガントリー１２を含むものとして示されている。ガント
リー１２はＸ線源１４を含み、該Ｘ線源はガントリーの
反対側に配置された検出器アレイ１６に向けてＸ線ビー
ムを投射する。検出器アレイ１６は、患者１８を通過し
た投射Ｘ線を同時に感知する多数の検出器モジュールか
ら構成されている。各々の検出器モジュールは電気信号
を生じるが、この電気信号は入射Ｘ線ビームの強度を表
わし、従って患者１８を通過する際のＸ線ビームの減弱
度を表わす。 【００１４】Ｘ線投影データを得るための走査に際して
は、ガントリー１２及びその上に取付けられた構成部品
が回転中心の回りに回転する。電動検査台２０により、
ガントリー１２に対する患者１８の位置が決定される。
詳しく述べれば、走査に際し、検査台２０はガントリー
の開口２２を通して患者１８の各部を移動させる。 【００１５】図２は、図１に示された装置の概略ブロッ
ク図である。図２に示されるごとく、装置１０はオペレ
ータに対して画像及びメッセージを表示するためのモニ
タ（ユーザ・インターフェース）２６に接続されたホス
ト・コンピュータ２４を含んでいる。コンピュータ２４
はまた、オペレータがコンピュータ２４に対して情報及
び命令を入力することを可能にするため、キーボード２
８及びマウス３０にも接続されている。更に、コンピュ
ータ２４は走査・再構成制御装置（ＳＲＵ）３２に接続
されている。ＳＲＵ３２はまた、画像作成用のコントロ
ーラをも含んでいる。特定の実施の一態様に従えば、Ｓ
ＲＵ３２はＩＲＩＸオペレーティング・システムに基づ
いて動作するＳＧＩ ＰＣＩ準拠中央処理装置を含んで
いる。ＳＲＵ３２はまた、（下記の）データ取得装置と
連絡するためのインターフェース・プロセッサ、及び当
業界において公知のごとき前処理を行うための走査デー
タ補正用ディジタル信号処理ボードをも含んでいる。更
にＳＲＵ３２は、当業界において公知のごときフィルタ
補正逆投影操作及び後処理操作を行うための画像作成装
置をも含んでいる。 【００１６】ＳＲＵ３２には静止コントローラ３４が接
続され、そしてコントローラ３４は検査台コントローラ
３６に接続されている。静止コントローラ３４はまた、
スリップリング３８を介してオンボード・コントローラ
４０及びスケーラブル・データ取得装置（ＳＤＡＳ）４
２に接続されている。スリップリング３８は、スリップ
リング境界を横断する信号の無接点伝送を可能にすると
共に、境界を横断するデータ及び命令の伝送のために必
要な帯域幅を維持する。ＳＤＡＳ４２は、検出器１６か
らのデータのサンプリング及び収集を行うと共に、サン
プリングされたアナログ信号をディジタル信号に変換す
る。特定の実施の一態様に従えば、ＳＤＡＳ４２は４列
のデータ取得を支援するための４８枚の互換性コンバー
タ・カードを含んでいる。２列のデータ取得のために
は、２４枚のカードを使用すればよい。特定の実施の一
態様に従えば、コンバータ・カード１枚について６４の
入力チャネルが存在していて、１４０８Ｈｚのサンプリ
ングを行うことができる。ＳＤＡＳ４２はまた、信号を
増幅するためのフロントエンド前置増幅器を含んでい
る。ＳＤＡＳに関する一層詳しい説明は下記に示され
る。 【００１７】オンボード・コントローラ４０は、Ｘ線源
１４の動作及びＳＤＡＳ４２の動作を制御する。Ｘ線源
１４は、Ｘ線管４６に接続された高電圧発生器４４を含
んでいる。Ｘ線管４６は、たとえば、当業界においてジ
ェミニ−１(Gemini-1)チューブとして知られ、且つアメ
リカ合衆国ウィスコンシン州ミルウォーキー市（５３２
０１）所在のゼネラル・エレクトリック・カンパニー(G
eneral Electric Company)から商業的に入手し得る少な
くとも一部のＣＴ装置において現在使用されているＸ線
管であり得る。Ｘ線管４６によって投射されたビーム
は、患者前方のカム・コリメータ４８を通過し、そして
（１６列検出器として図示された）検出器１６に入射す
る。カム・コリメータ４８もまたオンボード・コントロ
ーラ４０によって制御される。検出器１６からの出力は
ＳＤＡＳ４２に供給される。 【００１８】図２において、データの流れは太い実線に
よって示され、制御の流れは普通の実線によって示さ
れ、且つリアルタイム制御の流れは破線によって示され
ている。それらの流れに付随した番号の意味は下記の通
りである。 【００１９】 １：走査及び再構成に関するオペレータからの指示 ２：走査に関する「マスタ」コントローラへの指示 ３：分配される走査パラメータ ３ａ：検査台の位置 ３ｂ：回転パラメータ ３ｃ：ｋＶ及びｍＡの選択 ３ｄ：Ｘ線ビームのコリメート及びフィルタの選択 ３ｅ：検出器のスライス厚さ及びＳＤＡＳの利得の選択 ４：走査時のリアルタイム制御信号 ５：高電圧 ６：コリメート前のＸ線ビーム ７：コリメート後のＸ線ビーム ８：アナログ走査データ ９：ディジタル走査データ １０：患者画像 ガントリー１２の回転及びＸ線源１４の動作は、コント
ローラ３４によって制御される。静止コントローラ３４
の制御下にあるオンボード・コントローラ４０は、Ｘ線
源１４に電力及びタイミング信号を供給する。ＳＤＡＳ
４２は、検出器１６からのアナログ・データのサンプリ
ングを行い、そして以後の処理のためにそれらのデータ
をディジタル信号に変換する。ＳＲＵ３２は、サンプリ
ングされ且つディジタル化されたデータをＳＤＡＳ４２
から受取って、高速の画像再構成を行う。再構成された
画像は入力としてコンピュータ２４に送られ、そして大
容量記憶装置内に記憶される。 【００２０】コンピュータ２４はまた、キーボード２８
及びマウス３０を介してオペレータから命令及び走査パ
ラメータを受取る。モニタ２６により、オペレータはコ
ンピュータ２４からの再構成画像及びその他のデータを
観察することができる。オペレータによって供給された
命令及びパラメータは、コンピュータ２４が制御信号及
び情報を提供するために使用される。更にまた、コント
ローラ３６は患者１８を位置決めするために電動検査台
２０（図１）を制御する。 【００２１】一般に、上記のごときＣＴ装置は、１つ、
２つ又はそれ以上の断面に関するデータを収集するため
に使用することができる。かかる装置によれば、軸方向
走査及びヘリカル走査を実行することができると共に、
走査された物体の横断面画像の処理、再構成、表示及び
（又は）保存を行うことができる。スケーラブルな軸方
向（アキシャル）画像再構成及び表示とは、たとえば、
画像の厚さ、スライスの数、及び表示すべき画像の数が
選択可能であることを意味する。更にまた、かかる装置
はいずれか１つの特定の画像再構成アルゴリズムに基づ
く実施のみに限定されるわけではないのであって、多く
の種類の再構成アルゴリズムを利用し得ることが意図さ
れている。かかるアルゴリズムの実例は、米国特許第５
４６９４８７号、同第５５１３２３６号、同第５５４１
９７０号、同第５５５９８４７号及び同第５６０６５８
５号、並びに米国特許出願第０８／５６１３８２号（１
９９５年１１月２１日提出）、同第０８／７７９９６１
号（１９９６年１２月２３日提出）及び同第０８／７９
７１０１号（１９９７年１１月２６日提出）の明細書中
に記載されている。なお、これらの特許及び特許出願は
いずれも本願の出願人に譲渡されており、またそれらの
内容全体が引用によって本明細書中に編入されている。 【００２２】軸方向マルチスライス走査モードにおいて
は、画像の再構成前に多数列の走査データを処理するこ
とができ、それらを用いて多数の薄いスライス又は画像
アーティファクトの低減した少ない数のより厚いスライ
スを得ることができる。更にまた、臨床診断上の必要に
基づき、スライス厚さの大きい画像を後になってから遡
及的に再構成してより小さいスライス厚さの画像を得る
こともできる。その結果、観察、写真撮影及び保存にと
って不要な画像の数が減少する。更にまた、後になって
から患者診断のために高いｚ軸解像度を持った画像を再
構成することもできる。 【００２３】軸方向マルチスライスモードの実例を下記
表１中に示す。 【００２４】表 １ 取得画像の厚さ 及び モード 利用可能な遡及的再構成画像の厚さ １．２５ｍｍ ４ｉ １．２５、２．５、５ｍｍ ２．５ｍｍ ２ｉ １．２５、２．５、５ｍｍ ２．５ｍｍ ４ｉ ２．５、５、１０ｍｍ ３．７５ｍｍ ４ｉ ３．７５、７．５ｍｍ ５ｍｍ １ｉ １．２５、２．５、５ｍｍ ５ｍｍ ２ｉ ２．５、５、１０ｍｍ ５ｍｍ ４ｉ ５、１０ｍｍ ７．５ｍｍ ２ｉ ３．７５、７．５ｍｍ １０ｍｍ １ｉ ２．５、５、１０ｍｍ １０ｍｍ ２ｉ ５、１０ｍｍ 一例を挙げれば、２ｉモードにおける２．５ｍｍ画像厚
さに関する軸方向モードのデータ取得に対しては、幾つ
かの遡及的再構成オプションを選択することができる。
たとえば、１．２５ｍｍのスライス厚さを持った４枚の
画像を再構成することができ、２．５ｍｍのスライス厚
さを持った２枚の画像を再構成することができ、また５
ｍｍのスライス厚さを持った１枚の画像を再構成するこ
とができる。従って、走査を実行した際のモード（すな
わち、２ｉ）よりも小さいスライス厚さを持ったより多
くの画像（たとえば４枚の画像）を遡及的に再構成する
ことができる。また、走査を実行した際のモードよりも
大きいスライス厚さを持ったより少ない画像（たとえば
１枚の画像）を遡及的に再構成することもできる。 【００２５】更にまた、画像の保存については、本発明
の装置はより少ない画像の保存が可能であり、従って必
要な保存スペースが少なくて済む。たとえば、２０ｍｍ
の患者組織を２ｉモードで走査した場合、８０枚の画像
を作成することができる。２０ｍｍの患者組織について
８０枚の画像を保存すれば、大量のメモリが必要とな
る。多くの場合、２０ｍｍの患者組織全体について高い
解像度が要求されるわけではない。たとえば、約５ｍｍ
の組織についてだけ高い解像度が要求されることがあ
る。厚さ２．５ｍｍの２ｉモード走査で収集されたデー
タを使用すれば、オペレータは組織の大部分について厚
さ５ｍｍの画像を遡及的に再構成すると共に、より高い
解像度が要求される部位についてのみ小さいスライス厚
さ（たとえば、１．２５ｍｍ）の画像を再構成すること
ができるのである。このような遡及的再構成を使用すれ
ば、保存すべき画像の数を顕著に減少させることができ
る。 【００２６】上記のごとき遡及的再構成の選択は、ユー
ザ・インターフェースを介して行うことができると共
に、下記に一層詳しく説明されるマルチスライス検出器
を用いて走査データが収集される結果として可能とな
る。薄いスライスに関する走査データが利用可能であれ
ば、オペレータは遡及的再構成の実行時に様々なスライ
ス厚さを選択することができる。 【００２７】ヘリカル・マルチスライス走査モードにお
いては、患者検査台の速度、Ｘ線ビームのコリメート、
及び検出器のコリメーションの様々な組合せにより、相
異なるｚ軸解像度を持った画像を作成することができ
る。たとえば、３０ｍｍ／回転の検査台速度では、５〜
１０ｍｍのスライス厚さの画像を作成することができ
る。より大きいスライス厚さ（たとえば１０ｍｍ）の画
像を将来的に作成することもできるが、これは画像数の
減少及び画像再構成時間の短縮という利益をもたらす。
後になってから、同じデータを用いてより薄いスライス
の画像を遡及的に作成することもできる。このような薄
いスライスの画像は臨床用途上の必要に応じて要求され
ることがあるが、患者の再走査を行うことなしにそれら
を作成することができるのである。 【００２８】ヘリカル・マルチスライス・モードの実例
を下記表２中に示す。 【００２９】表 ２ 検査台速度（ｍｍ／回転） 高画質走査モード 高速走査モード 利用可能な遡及的再構成画像の厚さ ３．７５ ７．５ １．２５、２．５ｍｍ ７．５ １５ ２．５、３．７５、５ｍｍ １１．２５ ２２．５ ３．７５、５、７．５ｍｍ １５ ２０ ５、７．５、１０ｍｍ たとえば、３．７５ｍｍ／回転（すなわち、患者検査台
がガントリー１回転当り３．７５ｍｍだけ移動する場
合）の高画質（Hi-Q）走査モード、又は７．５ｍｍ／回
転の高速(High-Speed)走査モードでは、１．２５ｍｍ及
び２．５ｍｍのスライス厚さを持った画像を遡及的に再
構成することができる。軸方向マルチスライスモードの
場合と同じく、装置部品の特定の構成に応じてそれ以外
にも多くの組合せが可能である。この場合にもまた、遡
及的再構成における融通性が大きい結果、必要な解像度
を持った画像の作成を可能にしながらも所望の画像を保
存するために必要なメモリを低減させることをはじめと
する数多くの利益が得られる。 【００３０】図３には、図１及び２に示された装置と共
に使用し得る走査用ユーザ・インターフェースの具体例
が示されている。かかるインターフェースは、ホスト・
コンピュータ２４（図２）中に記憶され且つホスト・コ
ンピュータのモニタ上に表示される命令の集合を用いて
実現される。走査用ユーザ・インターフェースにおい
て、オペレータは走査モード（すなわち、ヘリカル走査
モード又は軸方向走査モード）並びに各々のモードに関
連した様々な走査パラメータを選択する。これらの選択
は、たとえば、ユーザが所望のパラメータに対応した所
望の領域に単に触れることによって行われる。タッチ方
式のインターフェースは公知である。勿論、それ以外に
も多くの種類のインターフェースを使用することができ
るのであって、図３に示されたインターフェースはほん
の一例に過ぎない。 【００３１】ヘリカル・モードにおいては、オペレータ
は所望のスライス厚さ、走査モード及び走査速度を選択
する。図２に関連して上記に記載されたごとく、「Hi-
Q」走査は高画質走査に対応し、また「Hi-Speed」走査
は早い患者検査台速度に対応している。軸方向走査にお
いては、オペレータは所望のスライス厚さ及び１回転当
りの作成すべき画像数を選択する。 【００３２】上記のごときマルチスライスＣＴ装置は、
スケーラブルな走査管理、制御及び画像再構成方法を提
供すると共に、スケーラブルな画像表示及び解析を可能
にする。かかる装置を使用すれば、オペレータは表示す
べき画像について所望のスライス数及びスライス厚さを
容易且つ簡単に選択することができる。その上、患者走
査速度の増大、画像品質の向上、及びＸ線管負荷の低減
も達成される。上記のごときマルチスライス・イメージ
ング装置に関する一層詳しい説明は、「マルチスライス
・イメージング装置」と称する米国特許出願第０９／１
４０２８９号の明細書中に見出される。なお、この特許
出願は本願の出願人に譲渡されており、またそれの内容
全体が引用によって本明細書中に編入されている。 【００３３】上記に説明された通り、患者の典型的なＣ
Ｔ走査は軸方向モード（患者検査台は停止し、走査し、
次いで移動する）又はヘリカル・モード（患者検査台は
走査に際して連続的に移動する）で行われる。上記のご
ときスケーラブルなマルチスライスＣＴ装置によれば、
患者の長軸に沿って多数（＞２）列のＸ線走査データを
同時に得ることができる。軸方向マルチスライス走査モ
ードでは、画像の再構成前に多数列の走査データを処理
することができ、それらを用いて(a) 最高のｚ軸解像度
を持った多数の薄いスライス、又は(b) 従来のＣＴスキ
ャナに比べて画像アーティファクトの低減した少ない数
のより厚い画像スライスが得られる。たとえば、上記に
説明されたごとく、４×２．５ｍｍのデータ取得モード
では、ガントリー１回転について同じ生の走査データか
ら１枚の１０ｍｍ画像、２枚の５ｍｍ画像、及び４枚の
２．５ｍｍ画像を作成することができる。２．５ｍｍ画
像はより良好なｚ軸解像度をもたらす。１０ｍｍ画像
は、単一スライスＣＴの１０ｍｍ画像に比べてパーシャ
ルボリューム・アーティファクトの低減をもたらす。 【００３４】ヘリカル・マルチスライス走査において
は、マルチスライス・ヘリカル画像再構成アルゴリズム
が将来的及び遡及的に相異なるｚ軸解像度を持った多数
の画像集合の作成を可能にする。たとえば、３０ｍｍ／
回転の検査台速度では５〜１０ｍｍスライス厚さの画像
を作成することができる。 【００３５】上記のごとき装置に関連して予め規定され
たプロトコルを使用することにより、装置オペレータは
相異なる診断特性を持ったＣＴ画像を同時に観察し且つ
解析することができる。このようなプロセスの全体が、
各々の臨床用途に対して固有のプロトコルによって推進
される。 【００３６】プロトコルによって推進される画像の再構
成、表示、解析及び保存の論理図である図４を参照しな
がら一層詳しく述べれば、画像スライス厚さ、画像再構
成フィルタ、表示視野、写真撮影上の要求条件、及び画
像保存上の要求条件を将来的に決定するため、特定の用
途に基づいて多数のプロトコル１００が予め規定され又
は予備作成される。次に、プロトコルに従ってマルチス
ライス・データ取得１０２が実行される。その後、プロ
トコルに従って画像の表示、写真撮影及び（又は）保存
１０４が行われる。たとえば、下記に一層詳しく説明さ
れる通り、厚いスライスの画像１０６、通常スライスの
画像１０８、三次元／再フォーマット画像１１０、及び
（又は）対話型可変スライス厚さの画像１１２を作成す
ることができる。すなわち、使用するプロトコルによっ
て予め決定された相異なるスライス厚さ、相異なる再構
成方法、及び相異なる表示モデル（軸方向、三次元又は
再フォーマット）に応じて多数の画像集合を表示するこ
とができるのである。 【００３７】可変スライス厚さの画像について述べれ
ば、軸方向画像表示モードの場合、多数の超薄スライス
横断面画像に重み付けを施してから重ね合わせることに
より、所望のスライス厚さを持った新しい画像が形成さ
れる。このようなプロセスは下記の式によって記述され
る。 【００３８】Ｉ（ｘ，ｙ）s ＝ΣＷi ＊Ｉ（ｘ，ｙ）i 式中、Ｉ（ｘ，ｙ）s は得られた画像の位置ｘ及びｙに
おけるピクセル値、Ｗiは最終画像のスライス厚さ及び
サブスライス画像の厚さによって決定される重み係数、
そしてＩ（ｘ，ｙ）i はサブスライス画像のｘ及びｙに
おけるピクセル値である。 【００３９】プロトコルの具体例について述べれば、Ｃ
Ｔ血管造影（ＣＴＡ）用途の場合、主要血管の横断面画
像及び三次元／再フォーマットモデルの両方が要求され
る。ＣＴＡに対して固有のプロトコルは、下記のごとく
に規定することができる。 【００４０】・４×１．２５ｍｍモードでヘリカル走査
データの集合を取得し、 ・生の走査データを前処理し、 ・２つの画像集合を将来的に再構成し（一方の２．５ｍ
ｍ横断面画像の集合は診断用のものであり、また他方の
１．２５ｍｍ画像の集合は三次元又は再フォーマットＣ
Ｔ血管造影モデルを作成するためのものである）、 ・軸方向画像及び三次元／再フォーマットモデルの両方
を表示し、写真撮影し、且つ保存する。 プロトコルの別の具体例は頭部外傷検査に関するもので
ある。頭部外傷検査に対して固有のプロトコルは、下記
のごとくに規定することができる。 【００４１】・４×２．５ｍｍモードで軸方向走査デー
タを取得し、 ・生の走査データを前処理し、 ・頭部の相異なる部分に関して２．５ｍｍ、５ｍｍ及び
１０ｍｍのスライス厚さを持った３つの横断面画像集合
を再構成し（相異なる集合に対しては、相異なる再構成
アルゴリズムを使用することができる）、 ・予め設定された相異なる表示視野及びウィンドウ・レ
ベルの下で、３つの画像集合の全てを制御卓上に同時に
表示する。 上記の具体例は、プロトコルによって推進されるＣＴ画
像の収集、表示及び診断のためのプロセスを例示するも
のである。走査、再構成、表示、画像処理、写真撮影及
び保存に関する多数のパラメータを使用することによ
り、上記の具体例で実証された分野に限定されないプロ
トコルを作成することができる。かかるプロトコルは、
たとえばＳＲＵ３２中に記憶され、そしてホスト・コン
ピュータ２４を介してオペレータにより選択される（図
２）。 【００４２】かかるプロトコルの使用は、ＣＴイメージ
ングの生産性の向上、ＣＴ走査回数の減少、及び診断サ
イクル時間の短縮を容易にすることができる。かかるプ
ロトコルの使用はまた、観察、写真撮影及び保存にとっ
て不要な画像の数を減少させることもできる。更にま
た、かかるプロトコルは多数の臨床目的のために高いｚ
軸解像度情報を持った三次元又は四次元画像を作成する
際にも使用することができる。このようなプロトコルは
ＣＴ神経イメージング、ＣＴ血管造影、腎臓提供者検
査、肺塞栓、ＣＴ外傷イメージング、全身ＣＴ検査、肺
疾患スクリーニング及びその他の様々なＣＴ診断イメー
ジング目的を含む多種多様の用途に適用することができ
るが、それらのみに限定されるわけではない。 【００４３】本発明の様々な実施の態様に関する上記の
説明によれば、本発明の目的が達成されることは明らか
である。上記に本発明が詳しく説明されているとは言
え、その説明は本発明の例示を目的としたものに過ぎな
いのであって、本発明の範囲を制限するものと解すべき
でない。従って、本発明の範囲はもっぱら前記特許請求
の範囲によって制限されることを理解すべきである。
であって、更に詳しく言えば、スケーラブルなマルチス
ライス・イメージング装置に関する。 【０００２】一般的に計算機断層撮影（ＣＴ）装置と呼
ばれる少なくとも一部のイメージング装置においては、
Ｘ線源から投射された扇形ビームが（一般に「イメージ
ング平面」と呼ばれる）直交座標系のＸ−Ｙ平面内に位
置するようにコリメートされる。このＸ線ビームはイメ
ージング対象の物体（たとえば患者）を通過する。物体
によって減弱させられた後、Ｘ線ビームは放射線検出器
アレイに入射する。検出器アレイによって受光されるＸ
線ビームの強度は、物体によるＸ線ビームの減弱度に依
存する。アレイ中の各々の検出器素子は独立の電気信号
を生じるが、この電気信号はその検出器位置におけるＸ
線ビーム減弱度の測定値である。全ての検出器素子から
の減弱度測定値を個別に収集することによって透過率分
布が求められる。 【０００３】公知の第三世代ＣＴ装置においては、Ｘ線
源及び検出器アレイはイメージング平面内で且つイメー
ジング対象の物体の周りをガントリーと共に回転する。
その結果、Ｘ線ビームが物体を横切る角度は絶えず変化
する。通例、Ｘ線源はＸ線管を含んでいて、それは焦点
からＸ線ビームを放射する。また、Ｘ線検出器は、入射
するＸ線ビームをコリメートするためのコリメータ、コ
リメータに隣接したシンチレータ、及びシンチレータに
隣接したホトダイオードを通例含んでいる。 【０００４】二重スライスＣＴ装置は公知であるが、商
業的に入手し得る二重スライス装置の少なくとも一部に
は幾つかの制約がある。かかる制約としては、走査速度
とｚ軸解像度とのバランスの問題（たとえば、走査速度
の増大に伴ってｚ軸解像度は低下する）、画像再構成処
理に付随する画像品質の問題、及び融通性の問題（たと
えば、かかる装置は３つ以上の断面に関するデータを収
集することができない）が挙げられる。詳しく述べれ
ば、公知の商業的に入手し得る二重スライス装置は、３
つ以上の断面に関するデータを収集するように構成を変
更することができないという点でスケーラブルでない。 【０００５】更に、多くの臨床的なＣＴイメージング用
途においては、正確な診断のために相異なるスライス厚
さ、相異なる横断面方位、及び相異なる三次元表示モデ
ルに基づくＣＴ画像を検査しなければならない。多くの
場合、かかる診断のためには多数回のＣＴ走査及び画像
再構成が必要となる。その結果、診断に多くの時間がか
かることがあり、そして時には患者に対する処置の遅れ
をもたらすことがある。 【０００６】それ故、１つ、２つ又はそれ以上の断面に
関するデータを収集するために使用することができると
共に、正確な診断のために必要な走査及び再構成を実行
するように容易に構成し得るマルチスライスＣＴ装置が
得られれば望ましいわけである。また、かかる走査及び
再構成を実行するために必要な複雑度及び時間を減少さ
せることも望ましい。 【０００７】 【発明の概要】上記及びその他の目的は、相異なる画像
品質特性を持った多数の画像データ・ストリームを将来
的に（すなわち、将来の利用を見越して）且つ同時に作
成するように構成されたスケーラブルなマルチスライス
装置によって達成される。かかる能力は、現行の臨床診
断の改善を可能にすると同時に、画像の再構成及び表示
並びに画像の解析のための、臨床用途プロトコルによっ
て推進される方法の使用を可能にする。更に詳しく述べ
れば、上記のごときスケーラブルなマルチスライス・イ
メージング装置によると、患者の長軸に沿って多数列
（＞２）のＸ線走査データが同時に得られる。たとえ
ば、軸方向（アキシャル）マルチスライス走査モードで
は、画像の再構成前に多数列の走査データを処理するこ
とができ、それらを用いて(a) 最高のｚ軸解像度を持っ
た多数の薄いスライス、又は(b) 従来のＣＴスキャナに
比べて画像アーティファクトを低減した少ない数のより
厚い画像スライスが得られる。下記に詳しく記載される
ごとく、４×２．５ｍｍのデータ取得モードでは、ガン
トリー１回転について同じ生の走査データから１枚の１
０ｍｍ画像、２枚の５ｍｍ画像、及び４枚の２．５ｍｍ
画像を作成することができる。２．５ｍｍ画像はより良
好なｚ軸解像度をもたらす。１０ｍｍ画像は、単一スラ
イスＣＴの１０ｍｍ画像に比べてパーシャルボリューム
・アーティファクトの低減をもたらす。ヘリカル・マル
チスライス走査においては、マルチスライス・ヘリカル
画像再構成アルゴリズムが将来的に及び遡及的に相異な
るｚ軸解像度を持った多数の画像集合の作成を可能にす
る。たとえば、３０ｍｍ／回転の検査台速度では５〜１
０ｍｍスライス厚さの画像を作成することができる。 【０００８】すなわち、画像スライス厚さ、画像再構成
フィルタ、表示視野、写真撮影上の要求条件、及び画像
保存上の要求条件を将来的に決定するため、特定の用途
に基づいて多数のプロトコルが「予備作成」される。次
いで、使用するプロトコルによって予め決定された相異
なるスライス厚さ、相異なる再構成方法、及び相異なる
表示モデル（軸方向、三次元又は再フォーマット）に応
じて多数の画像集合を表示することができる。 【０００９】たとえば、ＣＴ血管造影（ＣＴＡ）用途に
おいては、主要血管の横断面画像及び三次元／再フォー
マット・モデルの両方が要求される。ＣＴＡに対する固
有のプロトコルは下記のごとくに規定することができ
る。 【００１０】・４×１．２５ｍｍモードでヘリカル走査
データ集合を取得し、 ・生の走査データを前処理し、 ・２つの画像集合を将来的に再構成し（一方の２．５ｍ
ｍ横断面画像の集合は診断用のものであり、また他方の
１．２５ｍｍ画像の集合は三次元又は再フォーマットＣ
Ｔ血管造影モデルを作成するためのものである）、 ・軸方向画像及び三次元／再フォーマット・モデルの両
方を表示し、写真撮影し、且つ保存する。 勿論、それ以外の様々な種類の用途に対するプロトコル
を作成し、そしてオペレータによる使用のためＣＴ装置
内に記憶させておくことができる。 【００１１】上記のごとき画像再構成及び表示方法並び
に装置は、イメージングの生産性の向上、ＣＴ走査の回
数の減少、及び診断のサイクル時間の短縮を容易にす
る。かかる方法及び装置はまた、観察、写真撮影及び保
存にとって不要な画像の数を低減し得ると共に、多数の
臨床目的のために高いｚ軸解像度情報を持った三次元又
は四次元画像を作成する能力を有している。 【００１２】 【発明の詳しい説明】本発明は、一側面に従えばプロト
コルによって推進される画像の再構成、表示及び保存に
関し、また別の側面に従えばマルチスライス画像の作成
方法に関する。本発明は多くの種類のイメージング装置
に関連して実施することができるのであって、いずれか
１種の装置に対する実施のみに限定されるわけではな
い。なお、本明細書中には典型的なマルチスライスＣＴ
装置についての詳細な説明が示される。このようなＣＴ
装置が下記に詳しく説明されるとは言え、本発明がかか
る装置に対する実施のみに限定されるわけではないこと
を理解すべきである。 【００１３】図１について更に詳しく説明すれば、本発
明の実施の一態様に係わる典型的な計算機断層撮影（Ｃ
Ｔ）装置１０が、「第三世代」のＣＴスキャナを表わす
ガントリー１２を含むものとして示されている。ガント
リー１２はＸ線源１４を含み、該Ｘ線源はガントリーの
反対側に配置された検出器アレイ１６に向けてＸ線ビー
ムを投射する。検出器アレイ１６は、患者１８を通過し
た投射Ｘ線を同時に感知する多数の検出器モジュールか
ら構成されている。各々の検出器モジュールは電気信号
を生じるが、この電気信号は入射Ｘ線ビームの強度を表
わし、従って患者１８を通過する際のＸ線ビームの減弱
度を表わす。 【００１４】Ｘ線投影データを得るための走査に際して
は、ガントリー１２及びその上に取付けられた構成部品
が回転中心の回りに回転する。電動検査台２０により、
ガントリー１２に対する患者１８の位置が決定される。
詳しく述べれば、走査に際し、検査台２０はガントリー
の開口２２を通して患者１８の各部を移動させる。 【００１５】図２は、図１に示された装置の概略ブロッ
ク図である。図２に示されるごとく、装置１０はオペレ
ータに対して画像及びメッセージを表示するためのモニ
タ（ユーザ・インターフェース）２６に接続されたホス
ト・コンピュータ２４を含んでいる。コンピュータ２４
はまた、オペレータがコンピュータ２４に対して情報及
び命令を入力することを可能にするため、キーボード２
８及びマウス３０にも接続されている。更に、コンピュ
ータ２４は走査・再構成制御装置（ＳＲＵ）３２に接続
されている。ＳＲＵ３２はまた、画像作成用のコントロ
ーラをも含んでいる。特定の実施の一態様に従えば、Ｓ
ＲＵ３２はＩＲＩＸオペレーティング・システムに基づ
いて動作するＳＧＩ ＰＣＩ準拠中央処理装置を含んで
いる。ＳＲＵ３２はまた、（下記の）データ取得装置と
連絡するためのインターフェース・プロセッサ、及び当
業界において公知のごとき前処理を行うための走査デー
タ補正用ディジタル信号処理ボードをも含んでいる。更
にＳＲＵ３２は、当業界において公知のごときフィルタ
補正逆投影操作及び後処理操作を行うための画像作成装
置をも含んでいる。 【００１６】ＳＲＵ３２には静止コントローラ３４が接
続され、そしてコントローラ３４は検査台コントローラ
３６に接続されている。静止コントローラ３４はまた、
スリップリング３８を介してオンボード・コントローラ
４０及びスケーラブル・データ取得装置（ＳＤＡＳ）４
２に接続されている。スリップリング３８は、スリップ
リング境界を横断する信号の無接点伝送を可能にすると
共に、境界を横断するデータ及び命令の伝送のために必
要な帯域幅を維持する。ＳＤＡＳ４２は、検出器１６か
らのデータのサンプリング及び収集を行うと共に、サン
プリングされたアナログ信号をディジタル信号に変換す
る。特定の実施の一態様に従えば、ＳＤＡＳ４２は４列
のデータ取得を支援するための４８枚の互換性コンバー
タ・カードを含んでいる。２列のデータ取得のために
は、２４枚のカードを使用すればよい。特定の実施の一
態様に従えば、コンバータ・カード１枚について６４の
入力チャネルが存在していて、１４０８Ｈｚのサンプリ
ングを行うことができる。ＳＤＡＳ４２はまた、信号を
増幅するためのフロントエンド前置増幅器を含んでい
る。ＳＤＡＳに関する一層詳しい説明は下記に示され
る。 【００１７】オンボード・コントローラ４０は、Ｘ線源
１４の動作及びＳＤＡＳ４２の動作を制御する。Ｘ線源
１４は、Ｘ線管４６に接続された高電圧発生器４４を含
んでいる。Ｘ線管４６は、たとえば、当業界においてジ
ェミニ−１(Gemini-1)チューブとして知られ、且つアメ
リカ合衆国ウィスコンシン州ミルウォーキー市（５３２
０１）所在のゼネラル・エレクトリック・カンパニー(G
eneral Electric Company)から商業的に入手し得る少な
くとも一部のＣＴ装置において現在使用されているＸ線
管であり得る。Ｘ線管４６によって投射されたビーム
は、患者前方のカム・コリメータ４８を通過し、そして
（１６列検出器として図示された）検出器１６に入射す
る。カム・コリメータ４８もまたオンボード・コントロ
ーラ４０によって制御される。検出器１６からの出力は
ＳＤＡＳ４２に供給される。 【００１８】図２において、データの流れは太い実線に
よって示され、制御の流れは普通の実線によって示さ
れ、且つリアルタイム制御の流れは破線によって示され
ている。それらの流れに付随した番号の意味は下記の通
りである。 【００１９】 １：走査及び再構成に関するオペレータからの指示 ２：走査に関する「マスタ」コントローラへの指示 ３：分配される走査パラメータ ３ａ：検査台の位置 ３ｂ：回転パラメータ ３ｃ：ｋＶ及びｍＡの選択 ３ｄ：Ｘ線ビームのコリメート及びフィルタの選択 ３ｅ：検出器のスライス厚さ及びＳＤＡＳの利得の選択 ４：走査時のリアルタイム制御信号 ５：高電圧 ６：コリメート前のＸ線ビーム ７：コリメート後のＸ線ビーム ８：アナログ走査データ ９：ディジタル走査データ １０：患者画像 ガントリー１２の回転及びＸ線源１４の動作は、コント
ローラ３４によって制御される。静止コントローラ３４
の制御下にあるオンボード・コントローラ４０は、Ｘ線
源１４に電力及びタイミング信号を供給する。ＳＤＡＳ
４２は、検出器１６からのアナログ・データのサンプリ
ングを行い、そして以後の処理のためにそれらのデータ
をディジタル信号に変換する。ＳＲＵ３２は、サンプリ
ングされ且つディジタル化されたデータをＳＤＡＳ４２
から受取って、高速の画像再構成を行う。再構成された
画像は入力としてコンピュータ２４に送られ、そして大
容量記憶装置内に記憶される。 【００２０】コンピュータ２４はまた、キーボード２８
及びマウス３０を介してオペレータから命令及び走査パ
ラメータを受取る。モニタ２６により、オペレータはコ
ンピュータ２４からの再構成画像及びその他のデータを
観察することができる。オペレータによって供給された
命令及びパラメータは、コンピュータ２４が制御信号及
び情報を提供するために使用される。更にまた、コント
ローラ３６は患者１８を位置決めするために電動検査台
２０（図１）を制御する。 【００２１】一般に、上記のごときＣＴ装置は、１つ、
２つ又はそれ以上の断面に関するデータを収集するため
に使用することができる。かかる装置によれば、軸方向
走査及びヘリカル走査を実行することができると共に、
走査された物体の横断面画像の処理、再構成、表示及び
（又は）保存を行うことができる。スケーラブルな軸方
向（アキシャル）画像再構成及び表示とは、たとえば、
画像の厚さ、スライスの数、及び表示すべき画像の数が
選択可能であることを意味する。更にまた、かかる装置
はいずれか１つの特定の画像再構成アルゴリズムに基づ
く実施のみに限定されるわけではないのであって、多く
の種類の再構成アルゴリズムを利用し得ることが意図さ
れている。かかるアルゴリズムの実例は、米国特許第５
４６９４８７号、同第５５１３２３６号、同第５５４１
９７０号、同第５５５９８４７号及び同第５６０６５８
５号、並びに米国特許出願第０８／５６１３８２号（１
９９５年１１月２１日提出）、同第０８／７７９９６１
号（１９９６年１２月２３日提出）及び同第０８／７９
７１０１号（１９９７年１１月２６日提出）の明細書中
に記載されている。なお、これらの特許及び特許出願は
いずれも本願の出願人に譲渡されており、またそれらの
内容全体が引用によって本明細書中に編入されている。 【００２２】軸方向マルチスライス走査モードにおいて
は、画像の再構成前に多数列の走査データを処理するこ
とができ、それらを用いて多数の薄いスライス又は画像
アーティファクトの低減した少ない数のより厚いスライ
スを得ることができる。更にまた、臨床診断上の必要に
基づき、スライス厚さの大きい画像を後になってから遡
及的に再構成してより小さいスライス厚さの画像を得る
こともできる。その結果、観察、写真撮影及び保存にと
って不要な画像の数が減少する。更にまた、後になって
から患者診断のために高いｚ軸解像度を持った画像を再
構成することもできる。 【００２３】軸方向マルチスライスモードの実例を下記
表１中に示す。 【００２４】表 １ 取得画像の厚さ 及び モード 利用可能な遡及的再構成画像の厚さ １．２５ｍｍ ４ｉ １．２５、２．５、５ｍｍ ２．５ｍｍ ２ｉ １．２５、２．５、５ｍｍ ２．５ｍｍ ４ｉ ２．５、５、１０ｍｍ ３．７５ｍｍ ４ｉ ３．７５、７．５ｍｍ ５ｍｍ １ｉ １．２５、２．５、５ｍｍ ５ｍｍ ２ｉ ２．５、５、１０ｍｍ ５ｍｍ ４ｉ ５、１０ｍｍ ７．５ｍｍ ２ｉ ３．７５、７．５ｍｍ １０ｍｍ １ｉ ２．５、５、１０ｍｍ １０ｍｍ ２ｉ ５、１０ｍｍ 一例を挙げれば、２ｉモードにおける２．５ｍｍ画像厚
さに関する軸方向モードのデータ取得に対しては、幾つ
かの遡及的再構成オプションを選択することができる。
たとえば、１．２５ｍｍのスライス厚さを持った４枚の
画像を再構成することができ、２．５ｍｍのスライス厚
さを持った２枚の画像を再構成することができ、また５
ｍｍのスライス厚さを持った１枚の画像を再構成するこ
とができる。従って、走査を実行した際のモード（すな
わち、２ｉ）よりも小さいスライス厚さを持ったより多
くの画像（たとえば４枚の画像）を遡及的に再構成する
ことができる。また、走査を実行した際のモードよりも
大きいスライス厚さを持ったより少ない画像（たとえば
１枚の画像）を遡及的に再構成することもできる。 【００２５】更にまた、画像の保存については、本発明
の装置はより少ない画像の保存が可能であり、従って必
要な保存スペースが少なくて済む。たとえば、２０ｍｍ
の患者組織を２ｉモードで走査した場合、８０枚の画像
を作成することができる。２０ｍｍの患者組織について
８０枚の画像を保存すれば、大量のメモリが必要とな
る。多くの場合、２０ｍｍの患者組織全体について高い
解像度が要求されるわけではない。たとえば、約５ｍｍ
の組織についてだけ高い解像度が要求されることがあ
る。厚さ２．５ｍｍの２ｉモード走査で収集されたデー
タを使用すれば、オペレータは組織の大部分について厚
さ５ｍｍの画像を遡及的に再構成すると共に、より高い
解像度が要求される部位についてのみ小さいスライス厚
さ（たとえば、１．２５ｍｍ）の画像を再構成すること
ができるのである。このような遡及的再構成を使用すれ
ば、保存すべき画像の数を顕著に減少させることができ
る。 【００２６】上記のごとき遡及的再構成の選択は、ユー
ザ・インターフェースを介して行うことができると共
に、下記に一層詳しく説明されるマルチスライス検出器
を用いて走査データが収集される結果として可能とな
る。薄いスライスに関する走査データが利用可能であれ
ば、オペレータは遡及的再構成の実行時に様々なスライ
ス厚さを選択することができる。 【００２７】ヘリカル・マルチスライス走査モードにお
いては、患者検査台の速度、Ｘ線ビームのコリメート、
及び検出器のコリメーションの様々な組合せにより、相
異なるｚ軸解像度を持った画像を作成することができ
る。たとえば、３０ｍｍ／回転の検査台速度では、５〜
１０ｍｍのスライス厚さの画像を作成することができ
る。より大きいスライス厚さ（たとえば１０ｍｍ）の画
像を将来的に作成することもできるが、これは画像数の
減少及び画像再構成時間の短縮という利益をもたらす。
後になってから、同じデータを用いてより薄いスライス
の画像を遡及的に作成することもできる。このような薄
いスライスの画像は臨床用途上の必要に応じて要求され
ることがあるが、患者の再走査を行うことなしにそれら
を作成することができるのである。 【００２８】ヘリカル・マルチスライス・モードの実例
を下記表２中に示す。 【００２９】表 ２ 検査台速度（ｍｍ／回転） 高画質走査モード 高速走査モード 利用可能な遡及的再構成画像の厚さ ３．７５ ７．５ １．２５、２．５ｍｍ ７．５ １５ ２．５、３．７５、５ｍｍ １１．２５ ２２．５ ３．７５、５、７．５ｍｍ １５ ２０ ５、７．５、１０ｍｍ たとえば、３．７５ｍｍ／回転（すなわち、患者検査台
がガントリー１回転当り３．７５ｍｍだけ移動する場
合）の高画質（Hi-Q）走査モード、又は７．５ｍｍ／回
転の高速(High-Speed)走査モードでは、１．２５ｍｍ及
び２．５ｍｍのスライス厚さを持った画像を遡及的に再
構成することができる。軸方向マルチスライスモードの
場合と同じく、装置部品の特定の構成に応じてそれ以外
にも多くの組合せが可能である。この場合にもまた、遡
及的再構成における融通性が大きい結果、必要な解像度
を持った画像の作成を可能にしながらも所望の画像を保
存するために必要なメモリを低減させることをはじめと
する数多くの利益が得られる。 【００３０】図３には、図１及び２に示された装置と共
に使用し得る走査用ユーザ・インターフェースの具体例
が示されている。かかるインターフェースは、ホスト・
コンピュータ２４（図２）中に記憶され且つホスト・コ
ンピュータのモニタ上に表示される命令の集合を用いて
実現される。走査用ユーザ・インターフェースにおい
て、オペレータは走査モード（すなわち、ヘリカル走査
モード又は軸方向走査モード）並びに各々のモードに関
連した様々な走査パラメータを選択する。これらの選択
は、たとえば、ユーザが所望のパラメータに対応した所
望の領域に単に触れることによって行われる。タッチ方
式のインターフェースは公知である。勿論、それ以外に
も多くの種類のインターフェースを使用することができ
るのであって、図３に示されたインターフェースはほん
の一例に過ぎない。 【００３１】ヘリカル・モードにおいては、オペレータ
は所望のスライス厚さ、走査モード及び走査速度を選択
する。図２に関連して上記に記載されたごとく、「Hi-
Q」走査は高画質走査に対応し、また「Hi-Speed」走査
は早い患者検査台速度に対応している。軸方向走査にお
いては、オペレータは所望のスライス厚さ及び１回転当
りの作成すべき画像数を選択する。 【００３２】上記のごときマルチスライスＣＴ装置は、
スケーラブルな走査管理、制御及び画像再構成方法を提
供すると共に、スケーラブルな画像表示及び解析を可能
にする。かかる装置を使用すれば、オペレータは表示す
べき画像について所望のスライス数及びスライス厚さを
容易且つ簡単に選択することができる。その上、患者走
査速度の増大、画像品質の向上、及びＸ線管負荷の低減
も達成される。上記のごときマルチスライス・イメージ
ング装置に関する一層詳しい説明は、「マルチスライス
・イメージング装置」と称する米国特許出願第０９／１
４０２８９号の明細書中に見出される。なお、この特許
出願は本願の出願人に譲渡されており、またそれの内容
全体が引用によって本明細書中に編入されている。 【００３３】上記に説明された通り、患者の典型的なＣ
Ｔ走査は軸方向モード（患者検査台は停止し、走査し、
次いで移動する）又はヘリカル・モード（患者検査台は
走査に際して連続的に移動する）で行われる。上記のご
ときスケーラブルなマルチスライスＣＴ装置によれば、
患者の長軸に沿って多数（＞２）列のＸ線走査データを
同時に得ることができる。軸方向マルチスライス走査モ
ードでは、画像の再構成前に多数列の走査データを処理
することができ、それらを用いて(a) 最高のｚ軸解像度
を持った多数の薄いスライス、又は(b) 従来のＣＴスキ
ャナに比べて画像アーティファクトの低減した少ない数
のより厚い画像スライスが得られる。たとえば、上記に
説明されたごとく、４×２．５ｍｍのデータ取得モード
では、ガントリー１回転について同じ生の走査データか
ら１枚の１０ｍｍ画像、２枚の５ｍｍ画像、及び４枚の
２．５ｍｍ画像を作成することができる。２．５ｍｍ画
像はより良好なｚ軸解像度をもたらす。１０ｍｍ画像
は、単一スライスＣＴの１０ｍｍ画像に比べてパーシャ
ルボリューム・アーティファクトの低減をもたらす。 【００３４】ヘリカル・マルチスライス走査において
は、マルチスライス・ヘリカル画像再構成アルゴリズム
が将来的及び遡及的に相異なるｚ軸解像度を持った多数
の画像集合の作成を可能にする。たとえば、３０ｍｍ／
回転の検査台速度では５〜１０ｍｍスライス厚さの画像
を作成することができる。 【００３５】上記のごとき装置に関連して予め規定され
たプロトコルを使用することにより、装置オペレータは
相異なる診断特性を持ったＣＴ画像を同時に観察し且つ
解析することができる。このようなプロセスの全体が、
各々の臨床用途に対して固有のプロトコルによって推進
される。 【００３６】プロトコルによって推進される画像の再構
成、表示、解析及び保存の論理図である図４を参照しな
がら一層詳しく述べれば、画像スライス厚さ、画像再構
成フィルタ、表示視野、写真撮影上の要求条件、及び画
像保存上の要求条件を将来的に決定するため、特定の用
途に基づいて多数のプロトコル１００が予め規定され又
は予備作成される。次に、プロトコルに従ってマルチス
ライス・データ取得１０２が実行される。その後、プロ
トコルに従って画像の表示、写真撮影及び（又は）保存
１０４が行われる。たとえば、下記に一層詳しく説明さ
れる通り、厚いスライスの画像１０６、通常スライスの
画像１０８、三次元／再フォーマット画像１１０、及び
（又は）対話型可変スライス厚さの画像１１２を作成す
ることができる。すなわち、使用するプロトコルによっ
て予め決定された相異なるスライス厚さ、相異なる再構
成方法、及び相異なる表示モデル（軸方向、三次元又は
再フォーマット）に応じて多数の画像集合を表示するこ
とができるのである。 【００３７】可変スライス厚さの画像について述べれ
ば、軸方向画像表示モードの場合、多数の超薄スライス
横断面画像に重み付けを施してから重ね合わせることに
より、所望のスライス厚さを持った新しい画像が形成さ
れる。このようなプロセスは下記の式によって記述され
る。 【００３８】Ｉ（ｘ，ｙ）s ＝ΣＷi ＊Ｉ（ｘ，ｙ）i 式中、Ｉ（ｘ，ｙ）s は得られた画像の位置ｘ及びｙに
おけるピクセル値、Ｗiは最終画像のスライス厚さ及び
サブスライス画像の厚さによって決定される重み係数、
そしてＩ（ｘ，ｙ）i はサブスライス画像のｘ及びｙに
おけるピクセル値である。 【００３９】プロトコルの具体例について述べれば、Ｃ
Ｔ血管造影（ＣＴＡ）用途の場合、主要血管の横断面画
像及び三次元／再フォーマットモデルの両方が要求され
る。ＣＴＡに対して固有のプロトコルは、下記のごとく
に規定することができる。 【００４０】・４×１．２５ｍｍモードでヘリカル走査
データの集合を取得し、 ・生の走査データを前処理し、 ・２つの画像集合を将来的に再構成し（一方の２．５ｍ
ｍ横断面画像の集合は診断用のものであり、また他方の
１．２５ｍｍ画像の集合は三次元又は再フォーマットＣ
Ｔ血管造影モデルを作成するためのものである）、 ・軸方向画像及び三次元／再フォーマットモデルの両方
を表示し、写真撮影し、且つ保存する。 プロトコルの別の具体例は頭部外傷検査に関するもので
ある。頭部外傷検査に対して固有のプロトコルは、下記
のごとくに規定することができる。 【００４１】・４×２．５ｍｍモードで軸方向走査デー
タを取得し、 ・生の走査データを前処理し、 ・頭部の相異なる部分に関して２．５ｍｍ、５ｍｍ及び
１０ｍｍのスライス厚さを持った３つの横断面画像集合
を再構成し（相異なる集合に対しては、相異なる再構成
アルゴリズムを使用することができる）、 ・予め設定された相異なる表示視野及びウィンドウ・レ
ベルの下で、３つの画像集合の全てを制御卓上に同時に
表示する。 上記の具体例は、プロトコルによって推進されるＣＴ画
像の収集、表示及び診断のためのプロセスを例示するも
のである。走査、再構成、表示、画像処理、写真撮影及
び保存に関する多数のパラメータを使用することによ
り、上記の具体例で実証された分野に限定されないプロ
トコルを作成することができる。かかるプロトコルは、
たとえばＳＲＵ３２中に記憶され、そしてホスト・コン
ピュータ２４を介してオペレータにより選択される（図
２）。 【００４２】かかるプロトコルの使用は、ＣＴイメージ
ングの生産性の向上、ＣＴ走査回数の減少、及び診断サ
イクル時間の短縮を容易にすることができる。かかるプ
ロトコルの使用はまた、観察、写真撮影及び保存にとっ
て不要な画像の数を減少させることもできる。更にま
た、かかるプロトコルは多数の臨床目的のために高いｚ
軸解像度情報を持った三次元又は四次元画像を作成する
際にも使用することができる。このようなプロトコルは
ＣＴ神経イメージング、ＣＴ血管造影、腎臓提供者検
査、肺塞栓、ＣＴ外傷イメージング、全身ＣＴ検査、肺
疾患スクリーニング及びその他の様々なＣＴ診断イメー
ジング目的を含む多種多様の用途に適用することができ
るが、それらのみに限定されるわけではない。 【００４３】本発明の様々な実施の態様に関する上記の
説明によれば、本発明の目的が達成されることは明らか
である。上記に本発明が詳しく説明されているとは言
え、その説明は本発明の例示を目的としたものに過ぎな
いのであって、本発明の範囲を制限するものと解すべき
でない。従って、本発明の範囲はもっぱら前記特許請求
の範囲によって制限されることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＴイメージング装置の絵画図である。
【図２】図１に示された装置の概略ブロック図である。
【図３】図１及び２に示された装置に関連して使用し得
る走査用ユーザ・インターフェースの具体例である。 【図４】プロトコルによって推進される画像の再構成、
表示、解析及び保存の論理図である。
る走査用ユーザ・インターフェースの具体例である。 【図４】プロトコルによって推進される画像の再構成、
表示、解析及び保存の論理図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 スタンリー・フォックス
アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ブル
クフィールド、アン・リタ・ドライブ、
21485番
(72)発明者 シャルム・エム・エッケルスバーグ
アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ブル
クフィールド、バートリット・ドライブ、
20970番
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 スライス厚さ、画像再構成フィルタ、表
示視野、写真撮影上の要求条件、及び画像保存上の要求
条件のうちの少なくとも１つに関する指定を含むことを
特徴とする、イメージング装置によって実行される操作
を規定するためのプロトコル。 【請求項２】 前記プロトコルが、ＣＴ神経イメージン
グ、ＣＴ血管造影、腎臓提供者検査、肺塞栓、ＣＴ外傷
イメージング、全身ＣＴ検査及び肺疾患スクリーニング
のうちの少なくとも１つを指定する請求項１記載のプロ
トコル。 【請求項３】 前記プロトコルが、ＣＴ血管造影を指定
すると共に、ヘリカル走査データの集合を取得するため
の命令、生の走査データを前処理するための命令、画像
の集合を将来的に再構成するための命令、及び画像を表
示するための命令を含んでいる請求項１記載のプロトコ
ル。 【請求項４】 前記プロトコルが、頭部外傷検査を指定
すると共に、軸方向走査データの集合を収集するための
命令、生の走査データを前処理するための命令、頭部の
相異なる部分に関して相異なるスライス厚さを持った横
断面画像の集合を再構成するための命令、及び前記画像
の集合を同時に表示するための命令を含んでいる請求項
１記載のプロトコル。 【請求項５】 前記プロトコルが軸方向画像表示モー
ド、多数の超薄スライス横断面画像の重み付け、及び所
望のスライス厚さを持った画像の作成を指定する請求項
１記載のプロトコル。 【請求項６】 前記画像が次の式に従って作成され、 Ｉ（ｘ，ｙ）s ＝ΣＷi ＊Ｉ（ｘ，ｙ）i 式中、Ｉ（ｘ，ｙ）s は得られた画像の位置ｘ及びｙに
おけるピクセル値、Ｗiは最終画像のスライス厚さ及び
サブスライス画像の厚さによって決定される重み係数、
そしてＩ（ｘ，ｙ）i はサブスライス画像のｘ及びｙに
おけるピクセル値である請求項５記載のプロトコル。 【請求項７】 プロトコルに従って走査を実行するよう
にプログラムされたマルチスライス・イメージング装置
において、前記プロトコルがスライス厚さ、画像再構成
フィルタ、表示視野、写真撮影上の要求条件、及び画像
保存上の要求条件のうちの少なくとも１つに関する指定
を含むことを特徴とす装置。 【請求項８】 前記プロトコルがＣＴ神経イメージン
グ、ＣＴ血管造影、腎臓提供者検査、肺塞栓、ＣＴ外傷
イメージング、全身ＣＴ検査及び肺疾患スクリーニング
のうちの少なくとも１つを指定する請求項７記載の装
置。 【請求項１０】 前記プロトコルが、ＣＴ血管造影を指
定すると共に、ヘリカル走査データの集合を取得するた
めの命令、生の走査データを前処理するための命令、画
像の集合を将来的に再構成するための命令、及び画像を
表示するための命令を含んでいる請求項７記載の装置。 【請求項１１】 前記プロトコルが、頭部外傷検査を指
定すると共に、軸方向走査データの集合を取得するため
の命令、生の走査データを前処理するための命令、頭部
の相異なる部分に関して相異なるスライス厚さを持った
横断面画像の集合を再構成するための命令、及び前記画
像の集合を同時に表示するための命令を含んでいる請求
項７記載の装置。 【請求項１２】 前記プロトコルが軸方向画像表示モー
ド、多数の超薄スライス横断面画像の重み付け、及び所
望のスライス厚さを持った画像の作成を指定する請求項
７記載の装置。 【請求項１３】 前記画像が次の式に従って作成され、 Ｉ（ｘ，ｙ）s ＝ΣＷi ＊Ｉ（ｘ，ｙ）i 式中、Ｉ（ｘ，ｙ）s は得られた画像の位置ｘ及びｙに
おけるピクセル値、Ｗiは最終画像のスライス厚さ及び
サブスライス画像の厚さによって決定される重み係数、
そしてＩ（ｘ，ｙ）i はサブスライス画像のｘ及びｙに
おけるピクセル値である請求項１２記載の装置。 【請求項１４】 Ｉ（ｘ，ｙ）s を得られた画像の位置
ｘ及びｙにおけるピクセル値、Ｗ１i を最終画像のスラ
イス厚さ及びサブスライス画像の厚さによって決定され
る重み係数、そしてＩ（ｘ，ｙ）i をサブスライス画像
のｘ及びｙにおけるピクセル値として、 Ｉ（ｘ，ｙ）s ＝ΣＷi ＊Ｉ（ｘ，ｙ）i に従って画像を作成するようにプログラムされたマルチ
スライス・イメージング装置。 【請求項１５】 スライス厚さ、画像再構成フィルタ、
表示視野、写真撮影上の要求条件、及び画像保存上の要
求条件のうちの少なくとも１つを指定する予め規定され
たプロトコルに従って走査を実行するように更にプログ
ラムされている請求項１４記載の装置。 【請求項１６】 前記プロトコルがＣＴ神経イメージン
グ、ＣＴ血管造影、腎臓提供者検査、肺塞栓、ＣＴ外傷
イメージング、全身ＣＴ検査及び肺疾患スクリーニング
のうちの少なくとも１つを指定する請求項１５記載の装
置。 【請求項１７】 前記プロトコルが、ＣＴ血管造影を指
定すると共に、ヘリカル走査データの集合を取得するた
めの命令、生の走査データを前処理するための命令、画
像の集合を将来的に再構成するための命令、及び画像を
表示するための命令を含む請求項１５記載の装置。 【請求項１８】 前記プロトコルが、頭部外傷検査を指
定すると共に、軸方向走査データの集合を取得するため
の命令、生の走査データを前処理するための命令、頭部
の相異なる部分に関して相異なるスライス厚さを持った
横断面画像の集合を再構成するための命令、及び前記画
像の集合を同時に表示するための命令を含む請求項１５
記載の装置。 【請求項１９】 前記プロトコルが軸方向画像表示モー
ド、多数の超薄スライス横断面画像の重み付け、及び所
望のスライス厚さを持った画像の作成を指定する請求項
１５記載の装置。
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| US09/139438 | 1998-08-25 |
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Family
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| Country | Link |
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| EP (1) | EP0982001A1 (ja) |
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