JP2002320612A - 高品質画像再構成のためのコンピュータ断層撮影（ｃｔ）重み付け法 - Google Patents

高品質画像再構成のためのコンピュータ断層撮影（ｃｔ）重み付け法

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JP2002320612A JP2001396039A JP2001396039A JP2002320612A JP 2002320612 A JP2002320612 A JP 2002320612A JP 2001396039 A JP2001396039 A JP 2001396039A JP 2001396039 A JP2001396039 A JP 2001396039A JP 2002320612 A JP2002320612 A JP 2002320612A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＴイメージング方法及び装置を提供する。 【解決手段】 対象物（２２）を選択されたヘリカル・
ピッチで走査して減弱度測定値の集合を収集し、扇形ビ
ーム（１６）の各角度について、各集合が再構成平面に
最も近い少なくとも２つの測定値を含む測定値の直接及
び共役集合を特定し、これらの測定値を、ショート・ペ
ア及びロング・ペアを含む対の形に配列し、直接測定値
に再構成平面からのそれらの距離にしたがって重み付け
し、選択された直接対及び選択された共役対が同じｚ軸
位置を持つ点においてショート・ペアの寄与分をゼロに
重み付けするブレンド関数にしたがって、ショート・ペ
ア及びロング・ペアの直接測定値をブレンドする。この
ように重み付けされブレンドされたデータを使用して、
対象物の画像を再構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的にはコンピュ
ータ断層撮影画像の再構成のための方法及び装置に関す
るものであり、より具体的には、このような再構成画像
の品質を改善するためにデータの重み付けを行うための
方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【発明の背景】コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージ
ング（画像作成）システムの少なくとも１つの公知の構
成では、Ｘ線源から扇（ファン）形ビームを投射し、こ
の扇形ビームをデカルト座標系のＸ−Ｙ平面（これは一
般に「イメージング平面」と呼ばれる）に沿うようにコ
リメートする。このＸ線ビームは、撮影対象物、例えば
患者を通り抜ける。Ｘ線ビームは該対象物によって減弱
した後に放射線検出器アレイに入射する。検出器アレイ
で受けた、減弱したビームの放射線の強さは、対象物に
よるＸ線ビームの減弱度に依存する。アレイの各検出器
素子は、その検出位置におけるビーム減弱度の測定値で
ある別々の電気信号を発生する。全ての検出器からのこ
れらの減弱度測定値は、別々に収集されて透過分布を形
成する。
【０００３】公知の第３世代のＣＴシステムでは、Ｘ線
源及び検出器アレイはガントリと共に撮影対象物の周り
をイメージング平面内で回転して、Ｘ線ビームが対象物
を横切る角度が絶えず変化するようにする。一ガントリ
角度における検出器アレイからの一群の減弱度測定値、
すなわち投影データが、「ビュー(view)」と呼ばれてい
る。対象物の「スキャン(scan)」は、Ｘ線源及び検出器
が一回転する間に様々なガントリ角度すなわち撮影角度
（ビュー角度）で取得されたビューの集合で構成され
る。
【０００４】アキシャル走査では、投影データは、対象
物を切断する２次元スライスに対応する画像を構成する
ように処理される。投影データの集合から１つの画像を
再構成する一方法が、当該分野ではフィルタ補正逆投影
法と呼ばれている。この手法では、スキャンからの減弱
度測定値を「ＣＴナンバー」又は「ハウンスフィールド
単位」と呼ばれる整数に変換し、この整数を使用して陰
極線管表示装置内の対応する画素の輝度を制御する。
【０００５】複数のスライスについて必要とされる全走
査時間を短縮するために、「ヘリカル（螺旋）」走査を
行うことができる。「ヘリカル」走査を行うためには、
ガントリの回転と同期して患者を移動させながら、所定
数のスライスのデータを収集する。このようなシステム
は、扇形ビーム・ヘリカル走査から単一のヘリックス(h
elix) を生成する。扇形ビームによってマッピングされ
たヘリックスは投影データを形成し、この投影データか
ら所定のスライスにおける画像を再構成し得る。走査時
間を短縮するのに加えて、ヘリカル走査では、注入造影
剤の使用法の改良、任意の位置における画像再構成の改
善、３次元画像の改良のような、他の利点が得られる。
【０００６】Ｘ線ビームはＸ線源からプリペイシェント
(pre-patient) コリメータを介して投射され、該コリメ
ータは患者の軸すなわちｚ軸の方向のＸ線ビーム分布を
限定する。少なくとも１つの公知のＣＴイメージング・
システムでは、３：１及び６：１のヘリカル・ピッチに
ついて走査モード及び対応する再構成方法が具現化され
ている。６：１のヘリカル・ピッチのモードは、撮影対
象範囲が大きく、また３：１のヘリカル・ピッチのモー
ドよりもｚ軸に沿った走査が速いので、「高速」モード
と呼ばれている。しかしながら、この高速モードに使用
される走査及び再構成手法として、より大きいヘリカル
・ピッチ、例えば８：１以上のピッチで走査するのに適
したものは見出されていない。これらの手法に適したも
のが見出されていない１つの理由は、６：１高速モード
が共役サンプリング対を使用しており、これらの共役サ
ンプリング対が一般に８：１以上のピッチにおいてもは
や有効でないためである。
【０００７】そこで、デコンボリューション(deconvolu
tion) を行うことなく、かなり大きいピッチにおける収
集されたデータから得ることの出来る最も薄いスライス
感度分布を構成する方法及び装置を提供することが望ま
しい。更に、様々な数の検出器列(row) を備えるＣＴイ
メージング・システムに複数のピッチで適用できる方法
及び装置を提供することも望ましい。
【０００８】
【発明の概要】本発明の一面はＣＴイメージング方法で
ある。本方法では、選択されたヘリカル・ピッチで対象
物を走査して、減弱度測定値の集合(set) を収集する。
扇形放射線ビームの各々の角度に対して、減弱度測定値
の直接及び共役集合を特定し、これらの集合の各々は再
構成平面に最も近い少なくとも２つの測定値を含むよう
にする。直接及び共役測定値を使用して、測定値を対に
して配列する。これらの対にはショート・ペア(short p
air；距離の短い方の対)及びロング・ペア(longpair；
距離の長い方の対) が含まれる。直接測定値には、それ
らの再構成平面からの距離にしたがって重みを付ける。
ショート・ペア及びロング・ペアの直接測定値をブレン
ド関数(blending function) にしたがってブレンドす
る。ブレンド関数は、選択された直接対及び選択された
共役対が同じｚ軸位置を持つ点において、ショート・ペ
アの寄与分をゼロに重み付けする。この重み付けされブ
レンドされたデータを使用して、対象物の画像を再構成
する。
【０００９】本発明の様々な実施の形態は、デコンボリ
ューションを行うことなく、かなり大きいピッチにおけ
る収集されたデータから薄いスライスの感度分布を提供
することが理解されよう。更に、本発明の実施の形態に
よる方法及び装置は、様々な数の検出器列を備えるＣＴ
イメージング・システムに複数のピッチで適用できる。
【００１０】
【発明の詳しい説明】図１及び２には、第３世代のＣＴ
スキャナを表すガントリ１２を含むものとしてコンピュ
ータ断層撮影（ＣＴ）イメージング・システム１０が示
されている。ガントリ１２はＸ線源１４を有し、Ｘ線源
１４はガントリの反対側にある検出器アレイ１８へ向か
ってＸ線ビーム１６を投射する。検出器アレイ１８は複
数の検出器素子２０によって形成されており、これらの
検出器素子２０は一緒に対象物（例えば、患者）２２を
通過した投射Ｘ線を検知する。検出器アレイ１８は単一
スライス型又はマルチスライス型の構成で製作しうる。
各検出器素子２０は、それに入射するＸ線ビームの強さ
を表す電気信号電気信号を発生する。Ｘ線ビームは患者
２２を通過するとき、Ｘ線ビームは減弱する。Ｘ線投影
データを収集するための走査の際に、ガントリ１２及び
それに装着された部品は回転中心２４の周りを回転す
る。
【００１１】ガントリ１２の回転及びＸ線源１４の動作
はＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御され
る。制御機構２６は、Ｘ線源１４へ電力及びタイミング
信号を供給するＸ線制御装置２８と、ガントリ１２の回
転速度及び位置を制御するガントリ・モータ制御装置３
０とを含んでいる。制御機構２６内のデータ収集システ
ム（ＤＡＳ）３２は検出器素子２０からのアナログ・デ
ータをサンプリングして、該データをその後の処理のた
めにディジタル信号へ変換する。画像再構成装置３４
は、ＤＡＳ３２からサンプリングされディジタル化され
たＸ線データを受け取って、高速画像再構成を実行す
る。再構成された画像はコンピュータ３６へ入力として
供給される。コンピュータ３６は該画像を大容量記憶装
置３８に格納する。
【００１２】コンピュータ３６はまた、キーボードを備
えたコンソール４０を介してオペレータから指令及び走
査パラメータも受け取る。付設された陰極線管表示装置
４２によりオペレータは再構成された画像及びコンピュ
ータ３６からの他のデータを観察することが出来る。コ
ンピュータ３６はオペレータにより供給された指令及び
パラメータを使用して、制御信号及び情報をＤＡＳ３
２、Ｘ線制御装置２８及びガントリ・モータ制御装置３
０へ供給する。さらに、コンピュータ３６は、ガントリ
１２内に患者２２を位置決めするように電動テーブル４
６を制御するテーブル・モータ制御装置４４を作動す
る。具体的に述べると、テーブル４６は患者２２の各部
分をガントリ開口４８の中に通すように移動させる。
【００１３】図３を参照して説明すると、ガントリ平面
５０が、ｚ軸に直交し且つＸ線源１４の焦点５２の中心
を通る平面として定義される。ガントリ平面５０は、検
出器アレイ１８をｚ軸方向において正確に二分する。ま
た、ガントリ平面５０は、従来では１Ａ及び１Ｂと参照
符号が付される検出器アレイ１８の列（マクロ列(macro
-row) としても知られている）の間を通る。（ここで、
各列はガントリ平面５０から順次番号を付けられてお
り、また、文字「Ａ」及び「Ｂ」は、各列がガントリ平
面のどの側にあるかを特定するために付されている。図
３には、列２Ｂ及び列１Ｂのみが示されている。）。図
３において、平面５４及び５６は検出器列２Ｂ及び列１
Ｂの中心にそれぞれ関連した平面である。
【００１４】２Ｄ逆投影が使用されるため、所与の線源
（１４）位置に対して検出器アレイ１８のマクロ列（例
えば、１Ｂ、２Ｂ）によって測定される扇形Ｘ線ビーム
１６の全ての射線が、ｚ軸に直交する平面（例えば、５
４、５６）内に延在すると仮定している。ガントリ平面
５０までのその距離により、この関連する平面が一義的
に特徴付けられる。その距離は、選択された開口（４ス
ライス型システムでは、４×５ｍｍ、４×３．７５ｍ
ｍ、４×２．５ｍｍ、４×１．２５ｍｍ）に依存する。
平面５６及び５４は（それぞれ、点５８及び６０で）ｚ
軸を横切り、その場所で関連する検出器アレイ１８のマ
クロ列のｚ軸中心が投影する。
【００１５】少なくとも１つの公知の形態のＣＴイメー
ジング・システムでは、２Ｄ（すなわち、２次元）逆投
影に依る１つ以上のプログラムが含まれている。従っ
て、個別の線積分の円錐角度が無視されており、また所
与の線源（１４）位置で且つ所与の検出器アレイ１８の
列（例えば、１Ｂ又は２Ｂ）によって要求される全ての
射線が、ｚ軸と直交する単一の平面（例えば、５４、５
６）に属しているものとして記述されている。この平面
は、ガントリ平面までのその距離によって一義的に記述
される。
【００１６】図４は、ヘリカル走査計算に関連した２つ
の座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）及び（Ｏ’，ｘ’，ｙ’，
ｚ’）を表す。第１の座標系、すなわちガントリ基準系
（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）は、ガントリ１２に関連していて、
ガントリ平面５０が点Ｏを通り且つｘ軸及びｙ軸を含む
ようになっている。第２の座標系、すなわち患者基準系
（Ｏ’，ｘ’，ｙ’，ｚ’）は、第１の基準系（Ｏ，
ｘ，ｙ，ｚ）から平行移動されていて、患者テーブル４
６に関連している。患者基準系（Ｏ’，ｘ’，ｙ’，
ｚ’）において、時刻＝０でのガントリ平面５０の座標
は「ztable＿zero’」と表示されている。患者基準系
（Ｏ’，ｘ’，ｙ’，ｚ’）において、再構成画像平面
６２の座標は「zimage’」と表示されている。（図１に
おけるように、アイソセンタ２４上で投影される）各検
出器（１８）列は、ガントリ座標系（Ｏ，ｘ，ｙ，ｚ）
において、関連するｚ座標 dzrow［ｉ］を持つ。ここ
で、ｉ＝１，．．．，(列の数)、である。例えば、４×
５ｍｍの４スライス型システム１０の場合、 dzrowｄ
［１］＝−７．５ｍｍ、 dzrow［２］＝−２．５ｍｍ、
dzrow［３］＝＋２．５ｍｍ、 dzrow［４］＝＋７．５
ｍｍである。８×２．５ｍｍの８スライス型システム１
０の場合、 dzrow［１］＝−８．７５ｍｍ、 dzrow
［２］＝−６．２５ｍｍ、 dzrow［３］＝−３．７５ｍ
ｍ、 dzrow［４］＝−１．２５ｍｍ、 dzrow［５］＝＋
１．２５ｍｍ、 dzrow［６］＝＋３．７５ｍｍ、 dzrow
［７］＝＋６．２５ｍｍ、 dzrow［８］＝＋８．７５ｍ
ｍ、である。
【００１７】Zimageは次のように書き表される。
【００１８】zimage＝−（ztable＿zero’−（iview−
１）×dzview−zimage’） ここで、「iview 」はビュー・インデックスであり（時
刻＝０において、１に等しい）、及び「dzview」は２つ
のビューの間のｚ増分である。
【００１９】ＨＱ（高品質）画像再構成モードでは、イ
メージング・システム１０の一実施の形態での７：１の
ピッチは、最悪な円錐角度効果の最適な除去を行うと共
に、共役射線インターレースを提供する。一実施の形態
では、このような走査モードにおいて、再構成平面６２
が検出器アレイ１８を一方の縁から他方の縁まで横切る
のに８／７回転が必要である。この実施の形態では、マ
クロ列の半分の補外が可能になり、又は、列１の中心か
ら列８の中心までの正確に完全な１回転が可能になる。
円錐ビーム・アーティファクトの除去のためには、一実
施の形態ではオーバースキャン重み付けを使用して、線
源の８／７（又はそれ以上の）回転が所与の画像平面６
２に寄与するようにする。
【００２０】一実施の形態では、ヘリカル重み付けを一
般距離関数計算にしたがって行う。簡単な直線補間／補
外を実施し得る。直線補間／補外で生じる重み微分不連
続性を除くために、公知の一般化距離関数方式を使用し
て、列から列への移行を滑らかにすることが出来る。
【００２１】公知のマルチスライス型ＣＴイメージング
・システム１０では、各投影において４個又は８個のい
ずれかのサンプルを得ることができる。より正確な補間
／補外を行うために、各投影からの複数の利用可能なサ
ンプルを用いて、より高次の計算を行うことが望まし
い。このような高次の計算は画像品質テスト・ベッド上
で容易に実施することができるが、データの流れの変化
により、このような計算をイメージング・システム１０
の画像作成器部内に実際に組み入れることは困難であ
る。
【００２２】従って、本発明の一実施の形態では、（一
実施の形態では非線形重みが使用されるけれども）デー
タ自体において非線形計算を行うことなく、より高次の
補間が行われる。重みは修正した一般補間関数から、例
えば、Shannon-Whittier補間で使用されているようなア
ポダイズした(apodized)ｓｉｎｃ（）関数から、導き出
される。
【００２３】一実施の形態では、補間／補外の為に２つ
の点のみが使用されるとき、イ）２つのサンプルに対す
る重みの和が１．０になるように、且つロ）重み関数が
微分不連続性を生じないように、特定の一般化距離関数
が導き出される。
【００２４】アポダイズしたｓｉｎｃ関数を使用する実
施の形態におけるように、２つより多い点を使用すると
き、重みの和は１．０に正規化される。この制約は、一
般化重み関数を設計するとき、明らかに考慮されていな
い。正規化は、例えば、所与の推定値に寄与する各列に
関連した重みを計算して、各々の重みの寄与分をこれら
の重みの和で割算することによって、行われる。
【００２５】マルチスライス走査を利用する一実施の形
態では、再構成平面（ＰＯＲ）６２内の単一の射線につ
いての２つの測定値が、ＰＯＲ６２に関して患者２２を
通る異なる角度の射線に沿っている。これは、マルチス
ライス型システム１０で収集されたデータについての円
錐ビーム効果に起因する。患者２２の体動が無い場合で
も、（０，２π）界面において生じるデータの不連続性
を取り扱うためにオーバースキャン重みが使用される。
マクロ列の範囲の半分を超えるｚ方向における投影デー
タの補外により、所与の画像平面再構成に寄与する少な
くとも（８／７）×２πに相当のスーパービュー(super
view) が得られる。３６０度を超える量はオーバースキ
ャン重みの適用を可能にし、（０，２π）界面において
生じる円錐角度不連続性のブレンドを可能にする。別の
実施の形態では、補外に対する代替例として、（線源角
度において）２π離れて収集された投影データを補間の
ために使用する。
【００２６】一実施の形態におけるオーバースキャン重
みは次のように書き表される。
【００２７】ｆ（ｘ）＝３ｘ2 −２ｘ3 ここで、ｘは考察している区間内で０と１との間で変わ
る。別の実施の形態では、オーバースキャン重みは次の
ように書き表される。
【００２８】
【数１】
【００２９】ここで、ｘは考察している区間内で０と１
との間で変わり、δはパラメータである。
【００３０】患者２２内に特定の画像平面６２を再構成
するために、「中心ビュー」が特定される。中心ビュー
はＰＯＲ６２内にあるビュー、又はｚ方向においてＰＯ
Ｒ６２のｚ座標に最も近いビューである。アクセスしよ
うとする或る範囲のスーパービュー及びその範囲にわた
るヘリカル重みが決定される。所与の列及び所与の線源
位置に対するヘリカル重みは、一実施の形態では、関数
呼び出しによって決定され、これは模範的な実施の形態
では次のように書き表される。
【００３１】weight＝hw＿func(zrow−zimage，case，f
unc＿type，hw＿mode） 。
【００３２】この関数呼び出しでは、「case」は補間又
は補外を指定し、「func＿type」は一般化距離関数イン
デックスであり、「hw＿mode」は補間又は補外を使用す
るか否かを示す。ヘリカル重みを正規化して、画像平面
６２に寄与する全ての列に対するその合計が１．０にな
るようにする。
【００３３】実施の形態によっては、ｚ平滑化が適用さ
れる。このような実施の形態では、合算される画像の数
（すなわち、ｚ平滑化カーネル点の数）にわたるループ
を使用して、最終的な重みが決定される。
【００３４】マルチスライス型スキャナ１０の模範的な
実施の形態では、各々のビュー角度に対してＮ列（Ｎ個
のスライス）の投影データが収集される。データを収集
するヘリカル・ピッチｐの定義は、次のように書き表さ
れる。
【００３５】 ｐ＝［１回転当りのテーブル前進距離／アイソセンタに
おけるスライス幅］ ＝（ΔＺｒ）／（Δｚ）。
【００３６】ｐ＜Ｎ：１である模範的な実施の形態で
は、画像平面６２内のＸ線の所与の射線に対して、２つ
以上のサンプルが収集される。この実施の形態ではピッ
チが比較的遅いので、サンプリングが増大すると共に、
ＩＱ、ノイズ、患者の体動及び時間的分解能の間でのト
レードオフ（妥協点の検討）が増大する可能性がある。
【００３７】ｐ＝Ｎ：１である別の模範的な実施の形態
では、画像平面６２内の所与の射線に対して、２つの異
なる線源（１４）位置について２つのサンプルが得ら
れ、これはＸ線源１４に対してｍＡ電流の低減を可能に
し、またヘリカル重み付け再構成のために少なくとも２
つのサンプルを提供する。
【００３８】Ｎ：１＜ｐ＜２Ｎ：１である別の模範的な
実施の形態では、幾つかの射線が２回サンプリングさ
れ、他の射線は１つの線源（１４）位置でのみサンプリ
ングされる。唯１つの線源位置でサンプリングされる射
線に対して、ヘリカル重み付けは、「セグメント再構
成」（すなわち、「ハーフスキャン再構成」）における
ように列間補間を使用して行われる。別の実施の形態で
は、部分的スキャン再構成の使用に対する代替例とし
て、補間付きのオーバースキャンを使用する。
【００３９】ｐ＞２Ｎ：１である実施の形態では、幾つ
かの射線が１回サンプリングされ、他の射線は直接には
サンプリングされない。従って、画像品質は他の実施の
形態に比べて劣る。
【００４０】逆投影において真の円錐補正が行われない
実施の形態では、円錐アーティファクトの除去を達成す
るために、最適化したピッチ及びヘリカル重みの組合せ
を使用する。Ｎスライス型スキャナ１０において検出器
アレイ１８の（ガントリ平面５０から数えた）列数Ｃに
関連した円錐ビーム・アーティファクトを低減するのに
最適なピッチは、２Ｃ−１である。アイソセンタにおけ
る列（又はスライス）開口はΔｚである。
【００４１】図５を参照して説明すると、一実施の形態
において、多列型スキャナ１０のスライス番号Ｃに関連
した円錐ビーム・アーティファクトを低減するのに最適
なピッチが使用される。線源１４が位置Ｓ0 にある場
合、最悪の円錐角度を持つ画像再構成平面６２は、線源
位置Ｓ0 に関連した、ｚ軸に直交する平面６４から（Ｃ
−1/2）Ｄｚだけずれている。
【００４２】１８０度回転した後、線源１４は位置Ｓ1
にあって、ちょうど再構成平面６２内に位置する。更に
１８０度回転した後、線源１４は位置Ｓ2 にあって、線
源位置Ｓ0 の円錐角度とは全く逆に再構成平面６２を通
る円錐角度を持つ。
【００４３】従って、所与の線源位置における列Ｃに対
応する画像平面６２に対して３つの測定値が収集され
る。Ｓ0 及びＳ2 のデータは反対の角度で収集されるの
で、それらに関連するアーティファクトは平均化するこ
とにより除去される。Ｓ1 のデータは一平面内で収集さ
れ、従って、円錐角度による誤差はない。（イメージン
グ・システム１０が検出器アレイ１８内に偶数の列を有
している実施の形態では、Ｓ1 のデータは２つの隣り合
う列の測定値の平均として収集される。）従って、Ｎ＝
２Ｎ’であるＮスライス型イメージング・システム１０
の場合、最悪の場合の円錐角度が外側のスライスに関連
しており、円錐角度アーティファクトの除去のための最
良のヘリカル・ピッチは２Ｎ’−１＝Ｎ−１である。
【００４４】図６を参照して説明すると、所与の画像の
再構成に寄与する線源位置の範囲を記述するために、中
心のビューが時計の１２時の位置（線源角度β＝０）に
おけるものと仮定する。ＲｏｗＯ＝０．０の場合の線源
角度オーバーラップ範囲６６が時刻６時の位置付近に示
されている。ここで、ＲｏｗＯは、円錐ビーム・アーテ
ィファクトの除去のためのヘリカル重み付けに使用され
るオーバーラップの量を記述するパラメータである。検
出器アレイ１８が８列を有している実施の形態では、線
源角度オーバーラップ範囲６６は、列１に対する列補外
状態を持ち且つ列８に対する列補間状態を持つ第１の範
囲６８を含む。線源角度オーバーラップ範囲６６はま
た、列８に対する列補外状態を持ち且つ列１に対する列
補間状態を持つ第２の範囲７０も含む。
【００４５】一実施の形態では、最初のビューに寄与す
るものから始まって最後のビューまでの線源位置を含む
重み付けが使用される。図６の場合を使用し（すなわ
ち、再構成平面６２が線源角度β＝０、すなわち時刻１
２時の位置（これはまた、寄与するビュー角度の起点に
おける中心ビューを定める）にあると仮定し）、更にテ
ーブル４６がテーブル係止位置からイメージング・シス
テム１０のガントリ開口４８の中へ移動していると仮定
すると、下記のように書き表される線源位置で、寄与す
るデータが収集される。
【００４６】（（８＋ＲｏｗＯ)／７）π≦β≦（（８
＋ＲｏｗＯ)／７）π 。
【００４７】線源位置は（（６−ＲｏｗＯ)／７）πと
（（８＋ＲｏｗＯ)／７）π（モジューロ２π）との間
オーバーラップする。より詳しく述べると、図７におい
て、線源角度が（（８＋ＲｏｗＯ)／７）π≦β≦−π
である場合、列１は列補外状態にある。図８では、線源
角度（（６−ＲｏｗＯ)／７）π≦β≦π は同じ範囲を
カバーし、列８は列補間状態にある。図７及び８におい
て、ガントリ平面５０は点Ｏにおいて回転軸すなわちｚ
軸と交差し、平面７２及び７４は検出器列１Ａ及び１Ｂ
の中心にそれぞれ関連した平面である。
【００４８】線源角度が−π≦β≦−（（６−Ｒｏｗ
Ｏ)／７）π である場合、列１は列補間状態にある。線
源角度π≦β≦（（８＋ＲｏｗＯ)／７）π は同じ範囲
をカバーし、列８は列補外状態にある。
【００４９】列オーバーラップ・パラメータＲｏｗＯの
値を増大させることは、円錐アーティファクトを更に除
去するために使用するスーパービューの数を増大させる
ことに対応する。従って、所与の線積分の３つの測定値
が収集されるとき、線積分の同じ端にある２つの測定値
は、それらの一方が列補外状態で収集され、且つ他方の
測定値が列補間状態で収集されるようになっている。
【００５０】列補間／補外は全ての実施の形態で必ずし
も生じない。例えば、列補外は線積分が線源オーバーラ
ップ領域６６内の線源（１４）位置から測定されるとき
のみ生じ得る。また、少なくとも１つの公知のＨＱ（高
品質）画像再構成アルゴリズムは補間／補外のために共
役測定値を考慮している。しかしながら、公知のアルゴ
リズムは、本発明の実施の形態のように、扇形内の移行
領域を考慮してはいない。
【００５１】画像平面に寄与するために重み付けされた
測定値は、「直接測定値」と表示されている。７：１の
ピッチの場合、全ての直接測定値の各々に対して、異な
る線源（１４）角度で収集された同じ線積分の１つ又は
２つの他の測定値、或いは測定値の集合のいずれかがあ
る。唯一つの他の測定値があるとき、該他の測定値は異
なる線源角度（モジューロ２π）で生じ、「共役測定
値」と表示される。異なる線源（１４）角度で収集され
た２つの他の測定値があるとき、２つの場合が可能であ
る。第１の場合では、直接測定値が線源オーバーラップ
区間内にない線源角度で収集されて、２つの共役測定値
がオーバーラップ領域内にあってモジューロ２πに等し
い線源角度で収集される。第２の場合では、直接測定値
がオーバーラップ領域内にある線源角度から生じて、オ
ーバーラップ領域内にない線源角度で収集される共役測
定値とモジューロ２πの同じ線源角度で収集されるもう
一つの直接測定値が存在する。
【００５２】複数の線源（１４）位置にわたるループ処
理及び各線源位置についての複数の検出器（１８）列に
わたるループ処理が、ＰＯＲ６２に最も近い２つの直接
測定値列より成る集合を選択する。２つの直接測定値の
うちのＰＯＲ６２に一層近い方の測定値は、ＤＳ(短い
方の直接測定値)と表示される。また、２つの直接測定
値のうちの他方の測定値は、ＤＬ(長い方の直接測定値)
と表示される。ＰＯＲ６２に最も近い２つの直接検出
器（１８）列を特定する計算は、１つのビュー当り１回
実行することを必要とするだけである。次いで、共役線
源（１４）位置が決定されると共に、該共役線源（１
４）位置において、ＰＯＲ６２に最も近い２つの共役測
定値を供給する２つの検出器（１８）列が決定される。
図９には、これらのサンプルが、短い方の直接測定値、
長い方の直接測定値、短い方の共役測定値及び長い方の
共役測定値をそれぞれ表すＤＳ、ＤＬ、ＣＳ及びＣＬと
して示されている。共役の２つの測定値ＤＳ及びＣＳが
ＰＯＲ６２の互いに反対側にある場合、このサンプル対
は保持されて、図９に示されるように、ショート・ペア
（ＤＳ，ＣＳ）を定義する。この図では、傾斜する線Ｌ
は共役測定値に対する線積分の経路を表す。
【００５３】ショート・ペアのみを保持すると、射線の
クロスオーバー(cross-over)に起因してストリーク・ア
ーティファクトが生じる虞がある。従って、本発明の一
実施の形態では、測定値のロング・ペア（長い方の測定
値の対）も使用される。共役の測定値ＤＳ及びＣＳの両
方がＰＯＲ６２の同じ側にある場合、ＰＯＲ６２に最も
近い測定値（ＤＳ又はＣＳのいずれか）を見つけ、そし
て列のインデックスを±１だけ増分することによってそ
の他方の測定値を変更する。このように、直接測定値Ｄ
ＳがＰＯＲ６２に最も近い第１の場合と、共役測定値Ｃ
ＳがＰＯＲ６２に最も近い第２の場合がある。第１の場
合には、共役測定値を（共役列のスイッチングを用い
て、すなわち、符号ＣＳとＣＬとを交換することによ
り）同じ（すなわち、共役）線源位置での測定値に切り
替え、且つ列を増分する。その結果、直接及び共役の位
置がＰＯＲ６２の互いに反対側ある。第２の場合では、
直接測定値を（直接列の切換えを用いて、すなわち、符
号ＤＳとＤＬとを交換することにより）切り替えて、そ
の結果、直接及び共役の位置がＰＯＲ６２の互いに反対
側にあるようにする。この列インデックスの変更は、共
役線源位置が中心ビューに関して［−π，π］の範囲内
にある時は常に可能である。この場合、それは列補間状
態であり、ＰＯＲ６２の両側の検出器列によりデータが
収集される。
【００５４】図１０を参照して説明すると、２つの測定
値（ＤＳ１，ＣＬ１）がＰＯＲ６２の同じ側にあると
き、測定値対（ＤＳ１，ＣＬ１）は異なる測定値対（Ｄ
Ｓ１，ＣＳ２）に切り替えられる。両方の最も近い測定
値が（水平線で表されている）ＰＯＲ６２の同じ側にあ
り且つ共役測定値の方が最も近くにある場合、同様な状
況が生じる。その場合、直接測定値はもう一つの直接測
定値に切り替えられる。測定値を示す参照符号は切換え
の前（上）と後（下）で示されている。
【００５５】一実施の形態では、複数の線源（１４）角
度にわたるループは、直接射線にのみヘリカル重みを割
り当てるように実行される。共役測定値又は代わりの共
役測定値はアクセスされない（また、それらの測定値に
は、直接線源位置からのデータを処理するとき、ヘリカ
ル重みが割り当てられない）が、それらのサンプル位置
は直接測定値に対する重みを計算する際に使用される。
各々の共役測定値対は、直接測定値と見なされたとき、
重みが割り当てられる。
【００５６】前に述べたように、７：１のピッチにおい
て、両方共に列補間状態と関連しているような共役測定
値の対を見つけることが常に可能である。従って、上述
の本発明の様々な実施の形態は、７：１のピッチの場合
にＰＯＲ６２における任意の線積分のための対の選択を
常に行うことが出来る。
【００５７】図１１は、７：１より小さいピッチにおい
て本発明の一実施の形態で生じる３つの対選択状態を表
している。事例Ａ（サンプルＤＬＡ、ＤＳＡ及びＣＳ
Ａ）は、切換えが無い場合である。事例Ｂは、共役測定
値の切換えを使用する。事例Ｃは、直接測定値の切換え
を使用する。複数の水平の太線７６は、考察している線
源（１４）位置において得ることができる直接データを
表す。傾斜した線は７８は共役列のデータを表す。図１
０は、検出器１８が８列を有しているＣＴイメージング
・システムで７：１のピッチを表すように描いてある。
【００５８】所与の線積分の直接及び共役端の両方で、
検出器アレイ１８の２つの異なる列に対応する２つの測
定値を得ることができる。上述の本発明の実施の形態で
は、これらの測定値を特定するが、保持しない。これら
の２つの測定値をロング・ペア（１つは直接測定値Ｄ
Ｌ、１つは共役測定値ＣＬ）として保持しよう試みてみ
る。しかしながら、これらの測定値を「ロング・ペア」
として使用すると、その中に直接及び共役サンプル対が
その中の正確に同じｚ位置にあるようなクロスオーバー
領域における対のブレンド(pair blending) のための選
択範囲が広い状況ではストリーク・アーティファクトが
生じる。従って、本発明の一実施の形態では、ロング・
ペアは、再構成平面に最も近い２つの測定値ＤＳ及びＤ
Ｌによって与えられるものとして選択される。このロン
グ・ペアの選択により、非常にロバスト（確実）な画像
品質が得られると共に、選択された開口と比較してスラ
イスの広がりが最小限にされる（すなわち、薄い再構成
スライスが得られる）。８スライス型システムに対する
ピッチ７：１において、このような測定値は線源角度範
囲［−π，π］内において常に得ることができる。対の
選択プロセスの終わりに、３つの測定値ＤＳ、ＤＬ及び
ＣＳを保持して、２つの対｛ＤＳ，ＣＳ｝及び｛ＤＳ，
ＤＬ｝を定める。
【００５９】前に述べたように、対の選択は、２つの取
り得るサンプル対に対して２つのサンプルを分離する距
離の間の比較に依存する。ＰＯＲの同じ側の２つの共役
射線の間の距離δｚが減少するとき、２つの取り得る測
定値対サンプリング位置は次第に同様になり、δｚ＞０
の限界内では、図８に示されるように、２つの測定値対
サンプル位置は一致する。このような場合、これらの２
つの対は先験的に等しく有効なサンプル対である。本発
明の実施の形態はこの場合に任意の選択をすることがで
きる。
【００６０】少なくとも１つの実施の形態では、２つの
対は、δｚが所与の閾値より小さいときにブレンドされ
る。このようなブレンド処理は、より良好な患者照射線
量の利用及びノイズ低減、一つの対から次の対への滑ら
かな移行、並びに円錐角度アーティファクトの低減を生
じる。
【００６１】対称性によって、第３の対が｛ＤＬ，Ｃ
Ｌ｝によって定義される。本発明の少なくとも１つの実
施の形態では、測定値｛ＤＳ，ＣＳ，ＤＬ，ＣＬ｝が保
持されて、３つの対｛ＤＳ，ＣＳ｝、｛ＤＳ，ＤＬ｝及
び｛ＤＬ，ＣＬ｝に組み合わされる。これらの対の組合
せ及びブレンドについての詳細は以下に説明する。
【００６２】対の選択は７：１のピッチにおいて常に可
能であるが、全ての状態が３つの利用可能なサンプルを
提供するわけではない。このような状況では、線源オー
バーラップ角度において発生する２つの測定値の一方は
列補間状態にあり、他方は列補外状態にある。所与の線
源位置でのデータが列補外状態にあるとき、余分な列に
対するデータが合成される。例えば、データは列毎に補
外され、すなわち、余分な列のデータを提供するように
投影データのパッチング（patching；継ぎ当て）が行わ
れる。このようなパッチングは、ピッチ７（又は５）に
おいて、１回転前（又は後）に収集されたデータが同じ
ｚ位置にあるという事実を使用する。
【００６３】一実施の形態では、［（（８＋ＲｏｗＯ）
／７）π，（（８＋ＲｏｗＯ）／７）π］と書かれる境
界においてデータ寄与分がゼロまで次第に小さくなるこ
とを保証するため、［−（（８＋ＲｏｗＯ）／７）π，
−（（６−ＲｏｗＯ）／７）π］及び［（（６−Ｒｏｗ
Ｏ）／７）π，（（８＋ＲｏｗＯ）／７）π］と書かれ
る線源（１４）オーバーラップ区間内でヘリカル重み付
けを行うことにより得られた合成プレーナー・データ
が、線源角度にのみ依存するフェザリング(feathering)
重みと乗算される。例えば、式０．１又は０．２に書か
れたもののようなオーバースキャン重みはフェザリング
のために使用される。図１２は、ＲｏｗＯ＝０．０の場
合の模範的なフェザリングを表す。
【００６４】対の選択は、２つの可能なサンプル対につ
いての２つのサンプルを分離する距離の間の比較に依存
する。ＰＯＲ６２の同じ側の２つの共役射線の間の距離
が減少するとき、２つの可能な測定値対サンプリング位
置は次第に同様になる。距離がゼロに近づくような限界
内では、２つの対サンプリング位置は重なる。このよう
な場合、これらの２つの対は先験的に等しく有効なサン
プル対であり、一実施の形態は２つの対の１つを任意に
選択させることができる。
【００６５】ショート・ペア測定値のみを保持すると、
ショート・ペア測定値が１つの列から次の列へジャンプ
するクロスオーバー点にストリークが生じる。従って、
一実施の形態では、２つの対は、δｚが所定の閾値より
小さいときにブレンドされる。このようなブレンド処理
は、より良好な患者照射線量の利用及びノイズ低減、一
つの対から次の対への滑らかな移行、並びに円錐角度ア
ーティファクトの低減を生じる。
【００６６】ブレンド処理を使用する一実施の形態で
は、BlendW がロング・ペアのサンプルを重み付けし、
CompBlendW がショート・ペアのサンプルを重み付けす
る。中間変数ｘｘｘは次のように書き表される。
【００６７】xxx＝min(BdSameSide,BdOppositeSide) ここで、 BdSameSide＝｜(dzpC−dzpD)／Δｚ｜ BdOppositeSide＝｜(dzg＿PairS)／Δｚ｜ であり、（dzpC）及び（dzpD）はＣＳ及びＤＳからＰＯ
Ｒ６２までの代数的距離であり、（dzg＿PairS）はＣＳ
サンプルとＤＳサンプルとの間の代数的距離である。
【００６８】本発明の一実施の形態のBlendWの計算は、
次の疑似コードによって記述される。
【００６９】PairBlendMax＝ＰＢ（ここで、ＰＢはコマ
ンド・ライン・パラメータである）；０＜ＰＢ≦１．０
であり、ＰＢは、薄いスライスに対しては０．０に近
く、より厚いＳＳＰに対しては１．０に近い、 if（（０＜xxx）＆＆（xxx≦DBP×PairBlendMax））｛ BlendW＝LPW；／／完全にブレンドされたときのロング・ペア寄与分 ｝ else if (xxx≦PairBlendMax）｛ BlendW＝LPW×P＿feather［1.0-((xxx−DBP×PairBlendMax)/(PairBlendMax× (1-DBP))] ｝ else [ BlendW=0.0； ] 。
【００７０】ここで、P＿feather(uu)＝uu×uu×(3-2u
u) は、前に述べた模範的なブレンド関数のうちの１つ
のような重みブレンド関数である。
【００７１】対のブレンドを利用する一実施の形態で
は、ロング・ペアが多く寄与するクロスオーバー点付近
を除いて、ショート・ペアが最も多く寄与する。クロス
オーバー状態が生じるときのような、xxx がゼロに近づ
く限界において、ショート・ペア・サンプルに属する重
みは消失する消滅する。
【００７２】次の疑似コードは、中間変数BlendRegW を
決定し、クロスオーバー点でショート・ペアの寄与を強
制的にゼロにする一実施の形態を表す。
【００７３】Xxx は上記の通り；NoShortPair はNPB に
設定される（第２のコマンド−ライン・パラメータ；典
型的には、ＰＢ／２．０に設定される）； DNPB＝0.5； If(xxx＜(DNPB×NoShortPair))｛ ｝ else if((xxx＞(DNPB×NoShortPair))＆＆(xxx≦NoShortPair))｛ BlendRegW＝P＿feather［(xxx−(DNPB×NoShortPair))/((1.0-DNPB)×NoShort Pair)]； ｝ else if(xxx≧NoShortPair))｛ BlendRegW＝1.0； ｝ 。
【００７４】一実施の形態では、各々のヘリカル重み
は、サンプルとＰＯＲ６２との間の距離及び考察中の対
の中の２つのサンプルの間の距離の関数として決定され
る。この手順により、（ショート・ペアに対して）重み
ｗｄ及びｗｃ、並びに（ロング・ペアに対して）重みｗ
ｄＬ及びｗｃＬが得られる。これらの重みは、例えば、
直線補間により、又は平滑化関数を使用して、決定する
ことができる。
【００７５】一実施の形態では、以下に列記する式が最
終的な重み計算及び正規化を記述する。 ｗｎ＝ｗｄ＋ｗｃ； Ｓｂｗ＝CompBlendW＊BlendRegW ；／／この積は最終的
なショート・ペア寄与分を決定する、 Ｌｂｗ＝1.0− Ｓｂｗ； ｗｄ*＝Ｓｂｗ／ｗｎ； ｗｃ*＝Ｓｂｗ／ｗｎ； ｗｎ＝ｗｄＬ＋ｗｃＬ； ｗｄＬ*＝Ｌｂｗ／ｗｎ； ｗｃＬ*＝Ｌｂｗ／ｗｎ； ｗｎ＝2.0＊Ｌｂｗ＋Ｓｂｗ； ｗｄ/＝ｗｎ； ｗｃ/＝ｗｎ； ｗｄＬ/＝ｗｎ； ｗｃＬ/＝ｗｎ； 。
【００７６】いずれの場合でも、ＰＢ＞ＮＰＢである。
デフォルト選択は、例えば、ＮＰＢ＝ＰＢ／２．０にす
ることができる。
【００７７】随意選択により３対を保持した場合、一実
施の形態では、３対のブレンド処理が次のように進行す
る。
【００７８】dspCL3＝dzpCL； dspCL＝dzpD； 。
【００７９】一実施の形態では、規則化(regularizatio
n)計算が行われる。これらの計算は下記の式及び疑似コ
ードを使用して実行される。
【００８０】 vvv１＝｜dzpC／Δｚ｜； vvv２＝｜dzpD／Δｚ｜； uuu＝min(vvv1,vvv2)； if(uuu＜(DNPB×NoShortPair))｛ BlendRegW3＝0.0 ｝ else if((uuu≧(DNPB×NoShortPair))＆＆(uuu≦NoShortPair))｛ BlendRegW3＝P＿feather［(uuu−(DNPB×NoShortPair))/((1-DNPB)×NoShortP air)]； ｝ else if(uuu＞NoShortPair)｛ BlendRegW3＝1.0； ｝ 。
【００８１】次に、最終的な重み計算及び正規化が行わ
れる。一実施の形態では、最終的な重み計算及び正規化
は以下の疑似コードによって記述される。 L3c＝L3c0；／／完全にブレンドされたときの第３対寄
与分 L3c＊BlendRegW3；／／第３の対規則化後の第３対寄与
分 Sc＝1.0−L3c；／／最初のショート・ペア寄与分 SbW＝Sc＊CompBlendW＊BlendRegW；／／規則化されたシ
ョート・ペア寄与分 L3bw＝L3c＊CompBlendW＊BlendRegW；／／規則化された
第３対寄与分 Lbw＝1.0−(Sbw+L3bw)；／／規則化されたロング・ペア
寄与分 ｗｎ＝ｗｄ＋ｗｃ； ｗｄ*＝Ｓｂｗ／ｗｎ； ｗｃ*＝Ｓｂｗ／ｗｎ； ｗｎ＝ｗｄＬ＋ｗｃＬ； ｗｄＬ*＝Ｌｂｗ／ｗｎ； ｗｃＬ*＝Ｌｂｗ／ｗｎ； ｗｎ＝ｗｄＬ３＋ｗｃＬ３；／／第３対ヘリカル重み正
規化係数 ｗｎ＝2.0Ｌｂｗ＊Ｓｂｗ＋Ｌ３ｂｗ；／／ヘリカル重
み正規化 ｗｄ/＝ｗｎ； ｗｃ/＝ｗｎ； ｗｄＬ/＝ｗｎ； ｗｃＬ/＝ｗｎ； ｗｄＬ３/＝ｗｎ；／／最終的な第３対ヘリカル重み ｗｃＬ３/＝ｗｎ；。
【００８２】最も簡単なヘリカル重み関数は直線補間／
補外の式から導き出される。しかしながら、直線モデル
は重みの第１導関数に不連続性を導入し、その結果、Ｐ
ＯＲ６２が１つの列から次の列へ横切るときにストリー
ク・アーティファクトを生じる虞がある。ストリーク・
アーティファクトの可能性は、一実施の形態では、ｚ平
滑化により低減され、平滑化ヘリカル重み付け関数の使
用によって更に軽減される。このような関数の例を図１
３、１４及び１５に示す。
【００８３】例えば図１３を参照して説明すると、一実
施の形態では、アポダイズしたｓｉｎｃ（）重み関数を
使用する。負のローブはゼロにフェザリングする。一般
的にΔｚ1 ≠Δｚ2 であることに留意されたい。ここ
で、Δｚはサンプル相互間の間隔を表す。
【００８４】別の実施の形態では、図１４を参照して説
明すると、SHE1ヘリカル重み付けを使用する。
【００８５】
【数２】
【００８６】更に別の実施の形態では、図１５を参照し
て説明すると、SHE2ヘリカル重み付けを使用する。
【００８７】
【数３】
【００８８】一実施の形態では、フェザリング関数３ｘ
2 −２ｘ3 が適用される。
【００８９】可変の再構成画像厚さが、一実施の形態で
は、ｚ平滑化方式の「ｘ」係数を変更することによって
提供される。ここで、用語「ｘ係数」はスライス拡大に
関するものである。例えば、ｘ＝１．２はスライスを２
０％拡大することを表し、ｘ＝２はスライスの厚さを２
倍にすることを表す、という風になる。スライス輪郭の
拡大により、ｚ平滑化はヘリカル・アーティファクトを
低減し、また管電流の低減を可能にする。離散的な形で
は、ｚ平滑化の式は次のように書き表される。
【００９０】
【数４】
【００９１】ここで、ｈはｚ平滑化カーネル（例えば、
｛1/3,1/3,1/3｝ ）を表し、Ｔは項数（例えば、前の例
では３）を表し、Δβはｚ平滑化を介して最終的な再構
成画像に寄与する各々の画像平面の間のビュー増分であ
る。
【００９２】１つの公知の高速高品質再構成アルゴリズ
ム（ＨＱ−ＦＡＳＴ）により作成されるスライス感度分
布は、ほぼ１．３３の係数によるスライス拡大を提供す
る。該アルゴリズムは共役射線を考慮することなく列間
補間のみを使用しているので、実行するのが簡単で高速
である。ＨＱ−ＦＡＳＴアルゴリズム用に保持されるピ
ッチはＨＱピッチを含んでいるので、スライス拡大係数
を１．３より大きくするｚ平滑化係数と共にＨＱアルゴ
リズムを使用することは効率が悪い。
【００９３】オーバーラップ領域において、本発明の幾
つかの実施の形態では、２つの余分の列に対するデータ
を合成するための前の／後の回転により得られた整合す
るデータの補外及び取り出しから選択された方法を使用
する。これらの方法は、複数の処理されるビューの範囲
全体を通じて同様な処理ステップが使用されるように保
証する。
【００９４】一実施の形態では、新しい対（ＰＢ，ＮＰ
Ｂ）を、ＮＰＢ＜ＰＢが常に「真」になる態様で使用す
る。ＮＰＢ＝０．５×ＰＢをデフォルトとして使用する
ことができる。
【００９５】小さい値のＰＢは規則化重み付けのための
ロング・ペアの限定された使用に対応する。ＰＢの値が
約０．０４より小さい場合、４列モードでピッチ３：１
の画像を持つ１つの公知のイメージング・システム１０
でアーティファクトが現れ始める。ＰＢの値が約０．１
より小さい場合、８列モードでピッチ７：１の画像を持
つ別の公知のイメージング・システムでアーティファク
トが現れ始める。ＰＢの値が大きくなるとロング・ペア
の寄与分が増大する。限界では、ＬＰＷに対する適切な
デフォルト値（ＬＰＷ＝１．０）により、ＨＱアルゴリ
ズムはＨＱ−Ｆアルゴリズムに変わる。
【００９６】多数のスーパービュー（すなわち、所与の
線源位置で収集されたデータ）は、下記のようにｚ平滑
化係数パラメータｚｓｆの関数として与えられる。
【００９７】N＿Superviews＝(N＿views＿２π)×[(Nro
ws＋RowO＋(zsf−1.0))/Pitch] 。
【００９８】スライス拡大はｚｓｆパラメータによって
直接的には与えられない。しかしながら、スライス拡大
とｚｓｆとの間の１対１の対応性が存在し、その場合、
スライス拡大パラメータは常にｚｓｆパラメータよりも
小さい。この対応性は、様々なスキャン・データ収集手
法及びパラメータ設定のために実験やその結果の回帰を
経て経験的に決定される。
【００９９】要約すると、一実施の形態では、本発明は
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング・システム
を利用して対象物の画像作成するための方法を提供す
る。ＣＴイメージング・システムは回転形ガントリ上に
放射線源及びマルチスライス型検出器アレイを含み、放
射線源は扇形放射線ビームを撮影対象物を通して検出器
アレイへ向けて投射するように構成されており、検出器
アレイは対象物を通過した放射線ビームの減弱度を表す
電気信号を発生するように構成された複数の検出器素子
を有している。ＣＴイメージング・システムはまたガン
トリの回転軸によって定義されるｚ軸を持つ。一実施の
形態では、本方法は、ＣＴイメージング・システムによ
り所与の選択されたヘリカル・ピッチで対象物を走査し
て、対象物についての減弱度測定値の集合を収集するス
テップを含む。本方法はまた、検出器アレイの一検出器
素子に対応する扇形放射線ビームの各々の角度に対し
て、減弱度測定値の直接集合と減弱度測定値の共役集合
とを特定するステップを含み、減弱度測定値のそれぞれ
の集合は再構成平面に最も近い少なくとも２つの測定値
を有しており、減弱度測定値の直接集合は線源角度β及
びファン角度γで収集された測定値であり、減弱度測定
値の共役集合はβ＋π＋２γ又はβ−π＋２γのいずれ
かの線源角度及びファン角度−γで収集された測定値で
ある。本方法はさらに、特定された測定値集合の測定値
を対にして配列するステップを含み、該対は、再構成平
面の互いに反対側にあって再構成平面に最も近い直接測
定値及び共役測定値より成る少なくとも１つのショート
・ペア、並びに再構成平面の互いに反対側にある２つの
直接測定値より成る１つのロング・ペアを含んでいる。
本方法はまたさらに、直接測定値に再構成平面からのそ
れらの距離にしたがって重み付けするステップを含み、
ショート・ペア及びロング・ペアの重みは各々正規化さ
れている。本方法はまたさらに、ブレンド関数にしたが
ってショート・ペア及びロング・ペアの直接測定値をブ
レンドして、選択された直接対及び選択された共役対が
同じｚ軸位置を持つ点において、ブレンドに対するショ
ート・ペアの寄与分がゼロに重み付けされ、且つ該寄与
分がｚ軸から離れた距離で増大するようにするステップ
と、このように重み付けされブレンドされたデータをフ
ィルタ処理し逆投影して、対象物の画像を再構成するス
テップとを含む。
【０１００】一実施の形態では、本方法は、Ｎ列を持つ
検出器アレイを有し、選択されたヘリカル・ピッチがＮ
−１又はＮ−３のいずれかであるＣＴイメージング・シ
ステムを利用する。別の実施の形態では、直接測定値に
重み付けする前記ステップは、直接測定値と再構成平面
との間の距離、及び各対の２つの測定値の間の距離の関
数としてヘリカル重みを決定することを含む。また一実
施の形態では、ヘリカル重みを決定するステップは、直
線補間／補外の式を利用してヘリカル重みを決定するス
テップを含む。更に別の実施の形態では、ショート・ペ
ア及びロング・ペアの直接測定値をブレンドするステッ
プは、ショート・ペアに保持されている共役測定値とシ
ョート・ペアに保持されている共役測定値に最も近い直
接測定値との間の距離に依存するブレンド関数を利用す
るステップを有する。
【０１０１】本発明の別の実施の形態は３対の点を利用
する。この実施の形態では、本方法は、ＣＴイメージン
グ・システムにより所与の選択されたヘリカル・ピッチ
で対象物を走査して、対象物についての減弱度測定値の
集合を収集するステップを含む。本方法はまた、検出器
アレイの一検出器素子に対応する扇形放射線ビームの各
々の角度に対して、減弱度測定値の直接集合と減弱度測
定値の共役集合とを特定するステップを含み、減弱度測
定値のそれぞれの集合は再構成平面に最も近い少なくと
も２つの測定値を有しており、減弱度測定値の直接集合
は線源角度β及びファン角度γで収集された測定値であ
り、減弱度測定値の共役集合はβ＋π＋２γ又はβ−π
＋２γのいずれかの線源角度及びファン角度−γで収集
された測定値である。本方法はさらに、特定された測定
値集合の測定値を対にして配列するステップを含み、こ
れらの対は、再構成平面の互いに反対側にあって再構成
平面に最も近い直接測定値及び共役測定値より成る少な
くとも１つのショート・ペア、並びに再構成平面の互い
に反対側にある２つの直接測定値より成る１つのロング
・ペア、更にショート・ペアに保持されている共役測定
値以外の共役測定値及びショート・ペアに保持されてい
ない直接測定値より成る第３の対を含んでいる。本方法
はまたさらに、直接測定値に再構成平面からのそれらの
距離にしたがって重み付けするステップを含み、ショー
ト・ペア、ロング・ペア及び第３の対の重みは各々正規
化されている。本方法はまたさらに、ブレンド関数にし
たがってショート・ペア、ロング・ペア及び第３の対の
直接測定値をブレンドして、選択された直接対及び選択
された共役対が同じｚ軸位置を持つ点において、ブレン
ドに対するショート・ペアの寄与分がゼロに重み付けさ
れ、且つ該寄与分がｚ軸から離れた距離で増大するよう
にするステップと、このように重み付けされブレンドさ
れたデータをフィルタ処理し逆投影して、対象物の画像
を再構成するステップとを含む。
【０１０２】本発明の一実施の形態では、イメージング
・システム１０は前記の方法の各ステップを実施するよ
うに構成されている。そのため、模範的な一実施の形態
では、画像再構成装置３４が、ソフトウエア又はファー
ムウエアを使用して、前記の方法の各ステップを実施す
るように構成されている。
【０１０３】本発明の様々な実施の形態は、デコンボリ
ューションを行うことなく、かなり大きいピッチにおけ
る収集されたデータから薄いスライスの感度分布を構成
すると認められる。更に、本発明の方法及び装置の実施
の形態は、様々な数の検出器列を備えるＣＴイメージン
グ・システムに複数のピッチで適用できる。
【０１０４】本発明を様々な特定の実施の形態について
説明したが、当業者には本発明が特許請求の範囲に記載
の精神及び範囲内で変更しながら実施できることを理解
されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＣＴイメージング・システムの外観図である。
【図２】図１に示したシステムのブロック図である。
【図３】４スライス型ＣＴシステムのＢ側について示さ
れたマルチスライス円錐ビーム形状を表した、円錐角度
を誇張して示す略図である。
【図４】ガントリ基準系に対して平行移動した患者基準
系を表すグラフである。
【図５】マルチスライス型スキャナのスライス番号Ｃに
関連した円錐ビーム・アーティファクトを低減するため
に一実施の形態で使用される最適なピッチ角度を表す略
図である。
【図６】画像の再構成に寄与する線源位置の範囲を表す
略図である。
【図７】列補外状態を表す略図である。（これは列補外
が必然的に生じる意味として解釈されるべきでなく、本
発明の実施の形態では補間及び補外のために共役測定値
を考慮する）。
【図８】列補間状態を表す略図である。（これは列補間
が必然的に生じる意味として解釈されるべきでなく、本
発明の実施の形態では補間及び補外のために共役測定値
を考慮する）。
【図９】所与の線積分のために再構成平面に最も近い４
つの測定値を表す略図である。
【図１０】所与の線積分のために再構成平面に最も近い
４つの測定値を表し、再構成平面の同じ側に一対の測定
値がある事例を表す略図である。
【図１１】７：１より小さいピッチで本発明の一実施の
形態で生じる３つの対選択状態を表す略図である。
【図１２】フェザリングした重みを表す略図である。
【図１３】フェザリングした重みを表す略図である。
【図１４】フェザリングした重みを表す略図である。
【図１５】フェザリングした重みを表す略図である。
【符号の説明】
１０ コンピュータ断層撮影イメージング・システム １２ ガントリ １４ Ｘ線源 １６ Ｘ線ビーム １８ 検出器アレイ ２０ 検出器素子 ２２ 患者 ２４ 回転中心 ２６ 制御機構 ３２ データ収集システム ４２ 陰極線管表示装置 ４８ ガントリ開口 ５０ ガントリ平面 ５２ Ｘ線源の焦点 ５４、５６ 平面 ５８、６０ 交差する点 ６２ 再構成画像平面 ６４ 平面 ６６ 線源角度オーバーラップ範囲 ６８ 第１の範囲 ７０ 第２の範囲 ７２、７４ 平面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガイ・エム・ベッソン アメリカ合衆国、コロラド州、ブルームフ ィールド、エメラルド・ストリート、1672 番 Ｆターム(参考） 4C093 AA22 BA03 BA07 BA10 CA02 EB18 FD12 FE06 FE12

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 回転形ガントリ（１２）上に放射線源
    （１４）及びマルチスライス型検出器アレイ（１８）を
    含み、前記放射線源が扇形放射線ビーム（１６）を撮影
    対象物を通して検出器アレイへ向けて投射するように構
    成され、前記検出器アレイが対象物を通過した放射線ビ
    ームの減弱度を表す電気信号を発生するように構成され
    た複数の検出器素子（２０）を有しており、ガントリの
    回転軸（２４）によって定義されるｚ軸を持っている形
    式のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング・シス
    テム（１０）を利用して、対象物（２２）の画像を作成
    するための方法であって、 ＣＴイメージング・システムにより所与の選択されたヘ
    リカル・ピッチで対象物を走査して、対象物についての
    減弱度測定値の集合を収集するステップと、 検出器アレイの一検出器素子に対応する扇形放射線ビー
    ムの各々の角度に対して、減弱度測定値の直接集合と減
    弱度測定値の共役集合とを特定するステップであって、
    該減弱度測定値のそれぞれの集合は再構成平面（６２）
    に最も近い少なくとも２つの測定値を有しており、減弱
    度測定値の直接集合は線源角度β及びファン角度γで収
    集された測定値であり、減弱度測定値の共役集合はβ＋
    π＋２γ又はβ−π＋２γのいずれかの線源角度及びフ
    ァン角度−γで収集された測定値である、該ステップ
    と、 前記特定された測定値集合の測定値を対にして配列する
    ステップであって、該対は、再構成平面の互いに反対側
    にあって再構成平面に最も近い直接測定値及び共役測定
    値より成る少なくとも１つのショート・ペア、並びに再
    構成平面の互いに反対側にある２つの直接測定値より成
    る１つのロング・ペアを含んでいる、該ステップと、 直接測定値に再構成平面からのそれらの距離にしたがっ
    て重み付けするステップであって、ショート・ペア及び
    ロング・ペアの重みは各々正規化されている、ステップ
    と、 ブレンド関数にしたがってショート・ペア及びロング・
    ペアの直接測定値をブレンドして、選択された直接対及
    び選択された共役対が同じｚ軸位置を持つ点において、
    ブレンドに対するショート・ペアの寄与分がゼロに重み
    付けされ、且つ該寄与分がｚ軸から離れた距離で増大す
    るようにするステップと、 前記の重み付けされブレンドされたデータをフィルタ処
    理し逆投影して、対象物の画像を再構成するステップ
    と、を含む前記方法。
  2. 【請求項２】 前記マルチスライス型検出器アレイ（１
    ８）がＮ列を持ち、前記選択されたヘリカル・ピッチが
    Ｎ−１又はＮ−３のいずれかである、請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 直接測定値に重み付けする前記ステップ
    は、直接測定値と再構成平面（６２）との間の距離、及
    び各対の２つの測定値の間の距離の関数としてヘリカル
    重みを決定することを含む、請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 ヘリカル重みを決定する前記ステップ
    は、直線補間／補外の式を利用してヘリカル重みを決定
    するステップを含む、請求項３記載の方法。
  5. 【請求項５】 ショート・ペア及びロング・ペアの直接
    測定値をブレンドする前記ステップは、ショート・ペア
    に保持されている共役測定値とショート・ペアに保持さ
    れている共役測定値に最も近い直接測定値との間の距離
    に依存するブレンド関数を利用するステップを有する、
    請求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 回転形ガントリ（１２）上に放射線源
    （１４）及びマルチスライス型検出器アレイ（１８）を
    含み、前記放射線源が扇形放射線ビーム（１６）を撮影
    対象物を通して検出器アレイへ向けて投射するように構
    成され、前記検出器アレイが対象物を通過した放射線ビ
    ームの減弱度を表す電気信号を発生するように構成され
    た複数の検出器素子（２０）を有しており、ガントリの
    回転軸（２４）によって定義されるｚ軸を持っている形
    式のコンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージング・シス
    テム（１０）を利用して、対象物（２２）の画像を作成
    するための方法であって、 ＣＴイメージング・システムにより所与の選択されたヘ
    リカル・ピッチで対象物を走査して、対象物についての
    減弱度測定値の集合を収集するステップと、 検出器アレイの一検出器素子に対応する扇形放射線ビー
    ムの各々の角度に対して、減弱度測定値の直接集合と減
    弱度測定値の共役集合とを特定するステップであって、
    該減弱度測定値のそれぞれの集合は再構成平面（６２）
    に最も近い少なくとも２つの測定値を有しており、減弱
    度測定値の直接集合は線源角度β及びファン角度γで収
    集された測定値であり、減弱度測定値の共役集合はβ＋
    π＋２γ又はβ−π＋２γのいずれかの線源角度及びフ
    ァン角度−γで収集された測定値である、該ステップ
    と、 前記特定された測定値集合の測定値を対にして配列する
    ステップであって、該対は、再構成平面の互いに反対側
    にあって再構成平面に最も近い直接測定値及び共役測定
    値より成る少なくとも１つのショート・ペア、並びに再
    構成平面の互いに反対側にある２つの直接測定値より成
    る１つのロング・ペアを含んでいると共に、ショート・
    ペアに保持されている共役測定値以外の共役測定値とシ
    ョート・ペアに保持されていない直接測定値とより成る
    第３の対を含んでいる、該ステップと、 直接測定値に再構成平面からのそれらの距離にたがって
    重み付けするステップであって、ショート・ペア、ロン
    グ・ペア及び第３の対の重みは各々正規化されている、
    該ステップと、 ブレンド関数にしたがってショート・ペア、ロング・ペ
    ア及び第３の対の直接測定値をブレンドして、選択され
    た直接対及び選択された共役対が同じｚ軸位置を持つ点
    において、ブレンドに対するショート・ペアの寄与分が
    ゼロに重み付けされ、且つ該寄与分がｚ軸から離れた距
    離で増大するようにするステップと、 前記の重み付けされブレンドされたデータをフィルタ処
    理し逆投影して、対象物の画像を再構成するステップ
    と、を含む前記方法。
  7. 【請求項７】 前記マルチスライス型検出器アレイ（１
    ８）がＮ列を持ち、前記選択されたヘリカル・ピッチが
    Ｎ−１又はＮ−３のいずれかである、請求項６記載の方
    法。
  8. 【請求項８】 直接測定値に重み付けする前記ステップ
    は、直接測定値と再構成平面（６２）との間の距離、及
    び各対の２つの測定値の間の距離の関数としてヘリカル
    重みを決定することを含む、請求項６記載の方法。
  9. 【請求項９】 ヘリカル重みを決定する前記ステップ
    は、直線補間／補外の式を利用してヘリカル重みを決定
    するステップを含む、請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 回転形ガントリ（１２）上に放射線源
    （１４）及びマルチスライス型検出器アレイ（１８）を
    含み、前記放射線源が扇形放射線ビーム（１６）を撮影
    対象物を通して検出器アレイへ向けて投射するように構
    成され、前記検出器アレイが対象物を通過した放射線ビ
    ームの減弱度を表す電気信号を発生するように構成され
    た複数の検出器素子（２０）を有しており、ガントリの
    回転軸（２４）によって定義されるｚ軸を持っている形
    式の、対象物（２２）の画像を作成するためのコンピュ
    ータ断層撮影（ＣＴ）イメージング・システム（１０）
    であって、 ＣＴイメージング・システムにより所与の選択されたヘ
    リカル・ピッチで対象物を走査して、対象物についての
    減弱度測定値の集合を収集し、 検出器アレイの一検出器素子に対応する扇形放射線ビー
    ムの各々の角度に対して、減弱度測定値の直接集合と減
    弱度測定値の共役集合とを特定し、該減弱度測定値のそ
    れぞれの集合が再構成平面（６２）に最も近い少なくと
    も２つの測定値を有し、減弱度測定値の直接集合が線源
    角度β及びファン角度γで収集された測定値であり、減
    弱度測定値の共役集合がβ＋π＋２γ又はβ−π＋２γ
    のいずれかの線源角度及びファン角度−γで収集された
    測定値であるようにし、 前記特定された測定値集合の測定値を対にして配列し、
    該対は、再構成平面の互いに反対側にあって再構成平面
    に最も近い直接測定値及び共役測定値より成る少なくと
    も１つのショート・ペア、並びに再構成平面の互いに反
    対側にある２つの直接測定値より成る１つのロング・ペ
    アを含むようにし、 直接測定値に再構成平面からのそれらの距離にしたがっ
    て重み付けし、その際、ショート・ペア及びロング・ペ
    アの重みは各々正規化されており、 ブレンド関数にしたがってショート・ペア及びロング・
    ペアの直接測定値をブレンドして、選択された直接対及
    び選択された共役対が同じｚ軸位置を持つ点において、
    ブレンドに対するショート・ペアの寄与分がゼロに重み
    付けされ、且つ該寄与分がｚ軸から離れた距離で増大す
    るようにし、 前記の重み付けされブレンドされたデータをフィルタ処
    理し逆投影して、対象物の画像を再構成するように構成
    されている、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージン
    グ・システム。
  11. 【請求項１１】 前記マルチスライス型検出器アレイ
    （１８）がＮ列を持ち、前記ＣＴイメージング・システ
    ムは、Ｎ−１及びＮ−３から選択されたヘリカル・ピッ
    チを含む選択されたヘリカル・ピッチで走査するように
    構成されている、請求項１０記載のＣＴイメージング・
    システム。
  12. 【請求項１２】 直接測定値に重み付けするため、前記
    ＣＴイメージング・システムは、直接測定値と再構成平
    面（６２）との間の距離、及び各対の２つの測定値の間
    の距離の関数としてヘリカル重みを決定するように構成
    されている、請求項１０記載のＣＴイメージング・シス
    テム。
  13. 【請求項１３】 ヘリカル重みを決定するため、前記Ｃ
    Ｔイメージング・システムは、直線補間／補外の式を利
    用するように構成されている、請求項１２記載のＣＴイ
    メージング・システム。
  14. 【請求項１４】 ショート・ペア及びロング・ペアの直
    接測定値をブレンドするため、前記ＣＴイメージング・
    システムは、ショート・ペアに保持されている共役測定
    値とショート・ペアに保持されている共役測定値に最も
    近い直接測定値との間の距離に依存するブレンド関数を
    利用するように構成されている、請求項１０記載のＣＴ
    イメージング・システム。
  15. 【請求項１５】 回転形ガントリ（１２）上に放射線源
    （１４）及びマルチスライス型検出器アレイ（１８）を
    含み、前記放射線源が扇形放射線ビーム（１６）を撮影
    対象物を通して検出器アレイへ向けて投射するように構
    成され、前記検出器アレイが対象物を通過した放射線ビ
    ームの減弱度を表す電気信号を発生するように構成され
    た複数の検出器素子（２０）を有しており、ガントリの
    回転軸（２４）によって定義されるｚ軸を持っている形
    式の、対象物（２２）の画像を作成するためのコンピュ
    ータ断層撮影（ＣＴ）イメージング・システム（１０）
    であって、 ＣＴイメージング・システムにより所与の選択されたヘ
    リカル・ピッチで対象物を走査して、対象物についての
    減弱度測定値の集合を収集し、 検出器アレイの一検出器素子に対応する扇形放射線ビー
    ムの各々の角度に対して、減弱度測定値の直接集合と減
    弱度測定値の共役集合とを特定し、該減弱度測定値のそ
    れぞれの集合は再構成平面（６２）に最も近い少なくと
    も２つの測定値を有し、減弱度測定値の直接集合が線源
    角度β及びファン角度γで収集された測定値であり、減
    弱度測定値の共役集合がβ＋π＋２γ又はβ−π＋２γ
    のいずれかの線源角度及びファン角度−γで収集された
    測定値であるようにし、 前記特定された測定値集合の測定値を対にして配列し、
    該対は、再構成平面の互いに反対側にあって再構成平面
    に最も近い直接測定値及び共役測定値より成る少なくと
    も１つのショート・ペア、並びに再構成平面の互いに反
    対側にある２つの直接測定値より成る１つのロング・ペ
    アを含んでいると共に、ショート・ペアに保持されてい
    る共役測定値以外の共役測定値とショート・ペアに保持
    されていない直接測定値とより成る第３の対を含んいる
    ようにし、 直接測定値に再構成平面からのそれらの距離にたがって
    重み付けし、その際、ショート・ペア、ロング・ペア及
    び第３の対の重みは各々正規化されており、 ブレンド関数にしたがってショート・ペア、ロング・ペ
    ア及び第３の対の直接測定値をブレンドして、選択され
    た直接対及び選択された共役対が同じｚ軸位置を持つ点
    において、ブレンドに対するショート・ペアの寄与分が
    ゼロに重み付けされ、且つ該寄与分がｚ軸から離れた距
    離で増大するようにし、 前記の重み付けされブレンドされたデータをフィルタ処
    理し逆投影して、対象物の画像を再構成するように構成
    されている、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージン
    グ・システム。
  16. 【請求項１６】 前記マルチスライス型検出器アレイ
    （１８）がＮ列を持ち、前記ＣＴイメージング・システ
    ムは、Ｎ−１及びＮ−３から選択されたヘリカル・ピッ
    チを含む選択されたヘリカル・ピッチで走査するように
    構成されている、請求項１５記載のＣＴイメージング・
    システム。
  17. 【請求項１７】 前記直接測定値に重み付けするため、
    前記ＣＴイメージング・システムは、直接測定値と再構
    成平面（６２）との間の距離、及び各対の２つの測定値
    の間の距離の関数としてヘリカル重みを決定するように
    構成されている、請求項１５記載のＣＴイメージング・
    システム。
  18. 【請求項１８】 ヘリカル重みを決定するため、前記Ｃ
    Ｔイメージング・システムは、直線補間／補外の式を利
    用し、高品質画像再構成のためにコンピュータ断層撮影
    （ＣＴ）重み付けするように構成されている、請求項１
    ７記載のＣＴイメージング・システム。
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