JP2002345808A - Ｃｔスカウト画像処理のための方法及び装置 - Google Patents

Ｃｔスカウト画像処理のための方法及び装置

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    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S378/00—X-ray or gamma ray systems or devices
    • Y10S378/901—Computer tomography program or processor

Abstract

(57)【要約】 【課題】 マルチスライス型コンピュータ断層撮影（Ｃ
Ｔ）イメージング・スキャナによる画像を再構成すると
き画像アーティファクトを低減する。 【解決手段】 対象物の複数の投影ビューを取得し（５
２）、デコンボリューション・カーネルを利用して投影
データを変形し（５４）、この変形投影データに基づい
て水平勾配及び垂直勾配を作成し（５６）、これらの水
平勾配及び垂直勾配にヘリカル重みを適用し、これらの
重み付けした水平勾配及び垂直勾配に対して所望レベル
の強調を適用する（５８）ことによって、スカウト画像
を作成する。

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ＣＴイメ
ージング・システム及びその他のイメージング・システ
ム用の方法及び装置に関するものであり、より具体的に
は、一般化ヘリカル（螺旋）補間アルゴリズムに関する
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幾つかの公
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。Ｘ線源は典
型的には、焦点でＸ線ビームを放出するＸ線管を含む。
Ｘ線検出器は典型的には、検出器で受信するＸ線ビーム
をコリメートするためのコリメータ、該コリメータに隣
接するシンチレータ、及び該シンチレータに隣接する光
検出器を含む。一ガントリ角度における検出器アレイか
らの一群のＸ線減弱度測定値、すなわち投影データは、
「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ビュー角度（撮影角度）で取得さ
れた一組のビューで構成される。
【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。一組の投影データから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
極線管表示装置上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ｚ軸方向に移動させな
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(helix) 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
影データから各々の所定のスライスにおける画像を再構
成し得る。
【０００６】少なくとも１種の公知のイメージング・シ
ステムでは、Ｘ線源の位置を固定して対象物をｚ軸方向
に平行移動させることによって単一のスカウト画像（造
影前単純画像）を作成する。その結果のスカウト画像
は、しばしばスキャノグラム(scanogram) と呼ばれてお
り、普通の簡単な放射線撮影画像と同様である。このス
カウト画像を使用して、オペレータは解剖学的構造の目
印を識別し得る。しかしながら、単一の投影角度から作
成されるスカウト画像は、対象物の解剖学的構造に関す
る深さの情報を提供しない。
【０００７】複数のスカウト走査を実行することによ
り、対象物の深さ情報スカウト画像が作成される。詳し
く述べると、少なくとも１つの深さ情報スカウト画像を
作成するために、イメージング・システムは、各々のス
カウト走査を、走査対象物（例えば、患者）に関して異
なる投影角度（すなわち、スカウト角度）で実行する。
例えば、患者をｚ軸に沿って一定速度で平行移動させな
がら、複数の投影角度（すなわち、スカウト角度）に沿
ってガントリの位置を調節して複数のスカウト・データ
（すなわち、投影データ）を収集する。
【０００８】典型的には、泌尿器Ｘ線検査ではそれを完
了するには５時間かかることがある。患者に造影剤を注
入する前、及び造影剤の取込み(uptake)の後に、一連の
Ｘ線フィルム撮影をすることが必要である。このＸ線手
順は、患者の器官系から造影剤が除去されるのに７〜８
時間かかるため、長々しくて退屈なものである。別の公
知の用途では、診断の正確さを向上させ且つ検査時間を
改善するためにＣＴスキャナ及びＸ線が使用されてい
る。そのプロトコルは複数の平面状Ｘ線フィルム撮影と
複数のＣＴ走査との組合せを必要とする。この場合、既
存のＣＴテーブルの頂部に特殊なテーブルトップが配置
されて、その下にフィルム・カセットを配置することが
出来るようにすると共に、Ｘ線管が患者テーブルの上方
の天井から懸架される。まず、造影剤を投与する前か、
或いは患者の腹部内への造影剤の注入したときに（但
し、造影剤が、収集されるデータに影響を与える程に患
者によって吸収される前に）、１回のＸ線フィルム撮影
と複数のヘリカル走査との第１組を行う。次いで、膨ら
ませたバルーンによって腹部を圧迫して、造影剤を腎臓
及び上部尿道内に保つようにする。造影剤が患者によっ
て吸収された後、すなわち造影剤の取込み後に、１回の
Ｘ線フィルム撮影と複数のヘリカル走査との第２組を行
う。次いで、圧迫装置を外して、造影剤が腎臓及び上部
尿道から出て行くようにして、造影剤の注入からほぼ３
０〜４０分の間、このＸ線フィルム撮影とヘリカル走査
とを繰り返す。
【０００９】しかしながら、このような公知のＣＴスカ
ウト画像は高密度の構造（例えば、骨）の近くに黒い帯
を含む。これらの黒い帯、すなわちのア−ティファクト
は、それらが造影剤で充たされた器官近くにあるとき、
患者の病理を評価する妨げとなる。このようなアーティ
ファクトは、典型的なスカウト処理に利用される公知の
強調(enhancement) アルゴリズムによって引き起こされ
る。その結果、ｚ方向（例えば、テーブルの進行方向）
における空間分解能が影響を受ける。更に、最小スライ
ス厚さ（例えば、ｚ方向における各サンプルの寸法）が
１．２５ｍｍであるとき、ｘ方向分解能とｚ方向分解能
との間に有意の不整合が生じる。Ｘ線デバイスを省略し
て、ＣＴスキャナのみによってＣＴスカウト画像を作成
することが可能である。
【００１０】
【発明の概要】コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージ
ング・スキャナによる画像を再構成するとき画像アーテ
ィファクトを低減する方法及び装置が提供される。本方
法の模範的な実施形態では、スカウト画像を作成するた
めに、対象物の複数の投影ビューを取得し、デコンボリ
ューション（逆畳み込み）のカーネル（核）を利用して
投影データを変形(modify)し、この変形投影データに基
づいて水平勾配及び垂直勾配を作成し、これらの水平勾
配及び垂直勾配に重みを適用し、これらの重み付けした
水平勾配及び垂直勾配に対して所望レベルの強調を適用
する。上記の方法は、ＣＴスキャナの変更を必要とする
ことなく、強調したスカウト画像を作成する。
【００１１】一面では、イメージング・システムは、コ
ンピュータと、検出器アレイを持つガントリと、検出器
アレイに向けてＸ線ビームを照射するＸ線源を含み、同
じ投影角度で対象物の複数の投影ビューを収集する。イ
メージング・システムは、デコンボリューション・カー
ネルを利用して投影データを変形し、この変形投影デー
タに基づいて水平勾配及び垂直勾配を作成し、これらの
水平勾配及び垂直勾配に重みを適用し、これらの重み付
けした水平勾配及び垂直勾配に対して所望レベルの強調
を適用して、スカウト画像を作成する。
【００１２】別の面では、イメージング・システム内の
プロセッサが、対象物の複数の投影ビューについての投
影データを収集するようにプログラムされている。該プ
ロセッサは、デコンボリューション・カーネルを利用し
て投影データを変形し、この変形投影データに基づいて
水平勾配及び垂直勾配を作成し、これらの水平勾配及び
垂直勾配に重みを適用し、これらの重み付けした水平勾
配及び垂直勾配に対して所望レベルの強調を適用して、
スカウト画像を作成するようにプログラムされている。
【００１３】更に別の面では、イメージング・システム
におけるコンピュータ読出し可能な媒体が提供される。
該媒体は、複数のスカウト画像の記録（レコード）を再
構成するために使用される、複数の投影ビューについて
の投影データの記録を有する。複数のスカウト画像の記
録を作成するために、デコンボリューション・カーネル
を利用して投影データの記録を変形し、この変形投影デ
ータの記録に基づいて水平勾配及び垂直勾配の記録を作
成し、複数の規則によりこれらの水平勾配及び垂直勾配
の記録に対して相対重みを適用し、複数の規則によりこ
れらの重み付けした水平勾配及び垂直勾配の記録に対し
て所望レベルの強調を適用する。
【００１４】
【発明の詳しい説明】図１及び２には、コンピュータ断
層撮影（ＣＴ）イメージング・システム１０が、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
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。各検出器素子２０は、そ
れに入射するＸ線ビームの強さ、従って患者２２を通過
したときのＸ線ビームの減弱度を表す電気信号を発生す
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。一実施形態では、図２に示されるよう
に、検出器２０は一列に配列されており、これにより単
一のスライスに対応する投影データが走査の際に収集さ
れる。別の実施形態では、検出器２０は並列の複数の列
(row) に配列されており、これにより並列の複数のスラ
イスに対応する投影データが走査の際に収集される。
【００１５】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。
【００１６】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。
【００１７】図３は、スカウト画像処理の際に空間解像
度を改善するためのステップを例示する流れ図５０であ
る。図３に例示されている方法は、ＤＡＳ３２（図２参
照）、画像再構成装置３４（図２参照）又はコンピュー
タ３６（図２参照）によって実施することが出来る。一
般的に云えば、ＤＡＳ３２、画像再構成装置３４及びコ
ンピュータ３６のうちの少なくとも１つの中のプロセッ
サが、以下に説明するプロセス・ステップを実行するよ
うにプログラムされている。勿論、本方法はＣＴシステ
ム内で実施することに制限されず、多くの他の種類及び
変形のイメージング・システムと関連して利用すること
が出来る。
【００１８】図３を参照して詳しく説明すると、走査の
際に一組の生の走査データを収集し（ステップ５２）、
この生のデータを予備処理して投影データを生成する。
このデータは、平面状の画像の分解能と同等である水平
方向の分解能とほぼ同じ分解能までｚ方向に分解する
（ステップ５４）。次いで、水平及び垂直方向における
サンプル相互間の変化を決定することによって、水平勾
配及び垂直勾配を決定する（ステップ５６）。水平方向
の分散及び垂直方向の分散に基づいて重みを算出する。
次いで、水平勾配及び垂直勾配に異なる重みを適用し、
この重み付けした勾配に所望量の強調を適用する（ステ
ップ５８）。次いで、付加的な強調を適用する（ステッ
プ６０）。
【００１９】スカウト走査の際、ガントリ１２は回転さ
れずに、静止した状態に保持され、その間にテーブル４
６がガントリ開口を通るように動かされる。図３を参照
して詳しく説明すると、患者テーブル４６をｚ軸方向に
５０ｍｍ／秒の速度で進行させながら、ＤＡＳ３２で５
００Ｈｚでサンプリングすることにより、患者２２に対
して或る一つの特定のガントリ角度からのビューについ
て投影データを収集する（ステップ５２）。一実施形態
では、１つの検出器セルの厚さ当りほぼ１２の投影ビュ
ーを収集する。次いで、６つの隣接するビューを加算し
て、ｘ方向（例えば、水平方向）におけるサンプリング
距離にほぼ等しい画素間距離を求める。アイソセンタ近
くの隣り合うサンプル相互間の距離は、扇形ビームのサ
ンプリング形状が広がっているので、ほぼ０．８５ｍｍ
である。単純な加算処理はｚ軸分解能（例えば、垂直分
解能）を劣化させ、これは加算がない場合のｘ軸分解能
（例えば、水平分解能）よりも既にかなり悪い。
【００２０】空間分解能を改善するために、デコンボリ
ューション処理を利用する。下記の関係式を使用して、
実効厚さを１．２５ｍｍの検出器開口寸法よりも小さく
するために、元のサンプルｐ（ｉ，ｊ）をデコンボリュ
ーション・カーネルθ（ｊ）と畳み込むことにより、変
形サンプルｐ’（ｉ，ｊ）を求める。
【００２１】
【数３７】
【００２２】ここで、ｉはチャンネル方向におけるイン
デックスを表し、また、ｊはビュー方向におけるインデ
ックスを表す。ｐ’（ｉ，ｊ）は、例えば、オフセット
補正、空気較正、基準正規化、負の対数、ビーム硬化の
様な、適切な較正の後の、チャンネルｉ及びビューｊの
投影の読みを表す。変形サンプルｐ’（ｉ，ｊ）は、異
なる検出器列によって収集されたサンプルが適切なサン
プリング遅延の後に組み合わされて単一の組のサンプル
を形成するするので、サンプリングのマルチスライスの
性質を無視している。例えば、模範的な実施形態におい
て、サンプルは０．１ｍｍ毎に収集される。１．２５ｍ
ｍの検出器開口の場合、隣接の一列からのサンプルを、
カレントの列のサンプリングに対して１２．５サンプル
分の遅延又は進みで積分することができる。一実施形態
では、隣接の一列のサンプルを、簡単な緒補間を使用し
てカレントの列と平均化する。別の実施形態では、これ
らのサンプルは、前のサンプルにまたがる付加的なサン
プルとして取り扱われて、サンプリング速度を実効的に
２倍にする。
【００２３】デコンボリューション・カーネルθ（ｊ）
を導き出すために多くの手法を利用することができる。
例えば、一実施形態では、「特異値分解（ＳＶＤ）」手
法を利用して、系統点広がり関数に基づいてカーネルを
導き出す。代替の実施形態では、画像ノイズを低減する
ために、一組の中間サンプルからの第１のｎ個（例え
ば、ｎ＜６）のビューを加算する。次いで、これらの中
間サンプルはデコンボリューション・カーネルで処理し
て、空間分解能を改善した一組のサンプルを作成する。
例えば、好ましい一実施形態では、３つのビューを加算
する。３つのビュー内で、中央のサンプルからの最大偏
差は０．１ｍｍに過ぎない。従って、空間分解能に対す
る影響は最小限に保たれる。次いで、５点デコンボリュ
ーション・カーネルをこれらのサンプルに適用すること
により、強調したサンプルに達する。代替の実施形態で
は、デコンボリューション処理を周波数空間で実施する
ことができる。元のスカウト画像のフーリエ変換を求め
て、デコンボリューション・フィルタを乗算する。次い
で、その結果を逆フーリエ変換により処理して、強調し
たスカウト画像を作成する。
【００２４】走査された対象物内に存在する小さい構造
を強調するために、且つリンギング・アーティファクト
を避けるために、強調を行う方向を決定することが必要
である。ｘ軸方向（例えば、チャンネル方向）とｚ軸方
向（例えば、ビュー方向）との両方における変化を測定
する。例えば、一実施形態では、変化の目安として標準
偏差を使用する。模範的実施形態では、平均したサンプ
ルの組とサンプル自身との間の差を、信号変化の表示と
して使用するように選択する。数学的には、水平及び垂
直方向の変化ξx （ｉ，ｊ）及びξz （ｉ，ｊ）は、次
の勾配方程式によって表現される。
【００２５】
【数３８】
【００２６】ここで、ｐ’（ｉ，ｊ）はチャンネルｉ及
びビューｊの投影の読みのサンプルを表し、Ψi （ｉ，
ｊ）は２つの異なる方向におけるサンプルの平均であ
り、Ｎ及びＭはサンプルを平均する点の数であり、ｋは
サンプルのインデックスのために使用される変数であ
る。
【００２７】一実施形態では、勾配は水平及び垂直の両
方向において強調されて、強調処理がオーバーシュート
やアンダーシュートを招かないことを保証する。方向性
の「不鮮明（ぼけ）マスク」処理が利用される。強調し
たスカウト画像ε（ｉ，ｊ）を次の関係式によって決定
する。
【００２８】
【数３９】
【００２９】ここで、αは強調の量を調節するパラメー
タであり、Ψi （ｉ，ｊ）は水平方向における平均サン
プルであり、Ψj （ｉ，ｊ）は垂直方向における平均サ
ンプルである。また、
【００３０】
【数４０】
【００３１】は相対重みであり、ここで、ξx （ｉ，
ｊ）は水平方向の勾配変化であり、ξz（ｉ，ｊ）は垂
直方向の勾配変化である。模範的実施形態では、α＝
０．３であるとき適当な画像が達成され、パラメータＮ
及びＭは、Ｎ＝Ｍ＝９になるように選択される。一実施
形態では、αに対する値の範囲はゼロから１までであ
り、所望の作用範囲は０．２＜α＜０．４である。
【００３２】代替の実施形態では、付加的な強調をスカ
ウト画像の水平方向か又は水平及び垂直の両方向に適用
することができる。異なるカーネルの大きさを選択する
ことによって更なる強調を達成することができる。例え
ば、一実施形態では、スカウト画像を次式にしたがって
水平方向（例えば、ｘ方向）に更に強調する。
【００３３】
【数４１】
【００３４】ここで、ε（ｉ，ｊ）は強調したスカウト
画像であり、η（ｉ，ｊ）は水平方向における更に強調
したスカウト画像であり、ζ（ｉ）は５点デコンボリュ
ーション・カーネルであり、ｃは強調量を制御するため
に使用されるパラメータである。模範的実施形態では、
ｃはｃ＝０．１５のように選択される。
【００３５】別の実施形態では、スカウト画像に垂直方
向に付加的な強調を適用することができる。スカウト画
像を水平方向に強調した後、例えば、η（ｉ，ｊ）を作
成した後、次式にしたがってη（ｉ，ｊ）を利用してス
カウト画像を垂直方向に更に強調する。
【００３６】
【数４２】
【００３７】ここで、μ（ｉ，ｊ）は水平及び垂直の両
方向に更に強調したスカウト画像であり、η（ｉ，ｊ）
は水平方向における強調したスカウト画像であり、ζ
（ｉ）は５点デコンボリューション・カーネルであり、
ｄは強調量を制御するために使用されるパラメータであ
る。模範的実施形態では、ｄはｄ＝０．１５のように選
択される。一実施形態では、増大した強調を利用して、
低密度の腎臓結石のような小さい病理の画像分解能を増
大させる。強調したスカウト画像を利用することによ
り、オーバーシュートやアンダーシュートが本質的に除
かれ、そして画像は人工的であるように見えるが、典型
的なＸ線フィルムの様相を有する。
【００３８】別の実施形態では、２次元カーネルを利用
して、強調したスカウト画像の処理速度を増大さがせる
ことできる。スカウト画像の分解能を更に改善するため
に、薄い２列(twin)構成（例えば、少なくとも１つの１
ｍｍの開口を持つコリメータを含むＣＴシステム）を、
スカウト画像の作成の際に利用することが可能である。
マルチスライス型ＣＴスキャナでは、最小スライス厚さ
が主に検出器セルの開口によって決定される。図４を参
照して詳しく述べると、一実施形態では、４列(quad)検
出器７２を使用するスカウト・データ収集の際に１．２
５ｍｍの最小スライス厚さを利用する。ｚ方向における
空間分解能を有意に改善するために、一実施形態では、
プリペイシェント・コリメータ７４を利用することによ
り、Ｘ線源７８から発生されたＸ線ビーム７６をコリメ
ートして、中央の２つの検出器列８０及び８２の一部分
に方向付ける。この態様では、スライス厚さはもはや検
出器セルの開口によって決定されない。次いで、強調処
理が上記のようにして実行される。
【００３９】更に別の実施形態では、ＣＴシステム１０
は、画像を再構成するために大容量記憶装置内のコンピ
ュータ読出し可能な媒体上に記録されたコンピュータ・
プログラムを含んでいる。複数の投影ビューについての
複数の投影データの記録が、複数のスカウト画像の記録
を再構成するために使用される。複数のスカウト画像の
記録を作成するために、デコンボリューション・カーネ
ルを利用して投影データの記録を変形する。一実施形態
では、５点デコンボリューション・カーネルが利用され
る。勿論、他の大きさのカーネルも使用することができ
る。変形投影データの記録に基づいて水平及び垂直勾配
の記録を作成する。複数の規則により水平及び垂直勾配
の記録に相対重みを適用し、また複数の規則により、こ
れらの重み付けした水平及び垂直勾配の記録に所望レベ
ルの強調を適用する。
【００４０】本発明を様々な特定の実施の形態について
説明したが、当業者には本発明を特許請求の範囲に記載
の精神及び範囲内で変更して実施できることが認められ
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概略ブロック図であ
る。
【図３】スカウト画像処理のためにＣＴシステムで実行
される各ステップを例示する流れ図である。
【図４】スライス厚さを最小にするためにＸ線ビームを
コリメートするために利用されているプリペイシェント
・コリメータを示す略図である。
【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 ７２ ４列検出器 ７４ プリペイシェント・コリメータ ７６ Ｘ線ビーム ７８ Ｘ線源 ８０、８２ 中央の検出器列
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 チアン・シェー アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ブル ックフィールド、ウエスト・ケズウィッ ク・コート、19970番 (72)発明者 スタンレー・エイチ・フォックス アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ブル ックフィールド、アン・ライト・ドライ ブ、21485番 Ｆターム(参考） 4C093 AA22 BA03 BA17 CA13 DA10 EB17 EB18 FC12 FC19 FC24 FE12 FF06 FF07

Claims (42)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンピュータ断層撮影イメージング・シ
    ステムを使用してスカウト画像を再構成する方法であっ
    て、 対象物を走査して、少なくとも１つのスカウト走査につ
    いての投影データを得るステップと、 デコンボリューション・カーネルを利用して投影データ
    を変形するステップと、 この変形投影データを使用して水平勾配及び垂直勾配を
    決定するステップと、 これらの水平勾配及び垂直勾配に基づいて所望レベルの
    強調を適用するステップと、 前記変形投影データと前記水平及び垂直勾配に基づいて
    複数のスカウト画像を作成するステップと、を有するス
    カウト画像再構成方法。
  2. 【請求項２】 前記の投影データを変形するステップ
    は、次の関係式 【数１】 にしたがって投影データを変形するステップを有し、こ
    こで、ｐ（ｉ，ｊ）は投影データのサンプルであり、ｉ
    はチャンネル方向におけるインデックスを表し、ｊはビ
    ュー方向におけるインデックスを表しており、θ（ｊ）
    はデコンボリューション・カーネルである、請求項１記
    載の方法。
  3. 【請求項３】 前記デコンボリューション・カーネルは
    ５点デコンボリューション・カーネルである、請求項２
    記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記水平勾配は次の関係 ξx (i,j)＝｜ｐ’(i,j)−Ψi (i,j)｜ を有しており、ここで、ｐ’（ｉ，ｊ）はチャンネルｉ
    及びビューｊの投影データであり、Ψi （ｉ，ｊ）は水
    平方向におけるサンプルの平均である、請求項２記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 前記の水平方向におけるサンプルの平均
    Ψi （ｉ，ｊ）は次の関係 【数２】 を有しており、ここで、ｐ’（ｊ，ｋ）はビューｊ及び
    チャンネルｋの投影データのサンプルであり、Ｎは水平
    方向においてサンプルを平均する点の数である、請求項
    ４記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記垂直勾配は次の関係 ξz (i,j)＝｜ｐ’(i,j)−Ψj (i,j)｜ を有しており、ここで、ｐ’（ｉ，ｊ）はチャンネルｉ
    及びビューｊの投影データのサンプルであり、Ψ
    j （ｉ，ｊ）は垂直方向におけるサンプルの平均であ
    る、請求項２記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記の垂直方向におけるサンプルの平均
    Ψj （ｉ，ｊ）は次の関係 【数３】 を有しており、ここで、ｐ’（ｉ，ｋ）はチャンネルｉ
    及びビューｋの投影データのサンプルであり、Ｍは垂直
    方向においてサンプルを平均する点の数である、請求項
    ６記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記の適用するステップは、次の関係 【数４】 にしたがって水平方向の相対重みを決定するステップを
    含み、ここで、ξz （ｉ，ｊ）は垂直勾配であり、ξx
    （ｉ，ｊ）は水平勾配である、請求項１記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記の適用するステップは、次の関係 【数５】 にしたがって垂直方向の相対重みを決定するステップを
    含み、ここで、ξz （ｉ，ｊ）は垂直勾配であり、ξx
    （ｉ，ｊ）は水平勾配である、請求項１記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記の適用するステップは、次の関係 【数６】 にしたがって平均サンプルΨi （ｉ，ｊ）に水平方向の
    相対重みを適用するステップを含み、ここで、Ψ
    i （ｉ，ｊ）は水平方向におけるサンプルの平均であ
    り、ξz （ｉ，ｊ）は垂直勾配であり、ξx （ｉ，ｊ）
    は水平勾配であり、αは強調量を調節するパラメータで
    ある、請求項５記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記の適用するステップは、次の関係 【数７】 にしたがって平均サンプルΨj （ｉ，ｊ）に垂直方向の
    相対重みを適用するステップを含み、ここで、Ψ
    j （ｉ，ｊ）は垂直方向におけるサンプルの平均であ
    り、ξz （ｉ，ｊ）は垂直勾配であり、ξx （ｉ，ｊ）
    は水平勾配であり、αは強調量を調節するパラメータで
    ある、請求項７記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記スカウト画像は次の関係 【数８】 を有しており、ここで、αは強調量を調節するパラメー
    タであり、Ψi （ｉ，ｊ）は水平方向における平均サン
    プルであり、Ψj （ｉ，ｊ）は垂直方向における平均サ
    ンプルであり、また 【数９】 は相対重みであり、ここで、ξx （ｉ，ｊ）は水平勾配
    であり、ξz （ｉ，ｊ）は垂直勾配である、請求項２記
    載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記の所望レベルの強調を適用するス
    テップは、次の関係 【数１０】 にしたがって水平方向に前記スカウト画像を強調するス
    テップを含み、ここで、ε（ｉ，ｊ）はスカウト画像で
    あり、ζ（ｉ）は５点デコンボリューション・カーネル
    であり、ｃは強調量を制御するために使用されるパラメ
    ータである、請求項１２記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記の所望レベルの強調を適用するス
    テップは、次の関係 【数１１】 にしたがって垂直方向に前記スカウト画像を強調するス
    テップを含み、ここで、η（ｉ，ｊ）は水平方向に強調
    したスカウト画像であり、ζ（ｉ）は５点デコンボリュ
    ーション・カーネルであり、ｄは強調量を制御するため
    に使用されるパラメータである、請求項１３記載の方
    法。
  15. 【請求項１５】 コンピュータと、検出器アレイを持つ
    ガントリと、検出器アレイに向けてイメージング平面に
    沿ってＸ線ビームを照射するＸ線源とを有し、前記検出
    器アレイが複数の検出器セルを含み、且つ前記コンピュ
    ータが前記Ｘ線源及びガントリに結合されていて、対象
    物のスカウト画像を作成するためのイメージング・シス
    テムであって、対象物を走査して、少なくとも１つのス
    カウト走査についての投影データを取得し、 デコンボリューション・カーネルを利用して投影データ
    を変形し、 この変形投影データを使用して水平勾配及び垂直勾配を
    決定し、 これらの水平勾配及び垂直勾配に所望レベルの強調を適
    用し、 前記変形投影データと前記水平及び垂直勾配とに基づい
    て複数のスカウト画像を作成するように、構成されてい
    るイメージング・システム。
  16. 【請求項１６】 前記投影データは、次の関係 【数１２】 にしたがって変形されており、ここで、ｐ（ｉ，ｊ）は
    投影データのサンプルであり、ｉはチャンネル方向にお
    けるインデックスを表し、ｊはビュー方向におけるイン
    デックスを表しており、θ（ｊ）はデコンボリューショ
    ン・カーネルである、請求項１５記載のイメージング・
    システム。
  17. 【請求項１７】 前記デコンボリューション・カーネル
    は５点デコンボリューション・カーネルである、請求項
    １６記載のイメージング・システム。
  18. 【請求項１８】 前記水平勾配は次の関係 ξx (i,j)＝｜ｐ’(i,j)−Ψi (i,j)｜ を有しており、ここで、ｐ’（ｉ，ｊ）はチャンネルｉ
    及びビューｊの投影データのサンプルであり、Ψ
    i （ｉ，ｊ）は水平方向におけるサンプルの平均であ
    る、請求項１６記載のイメージング・システム。
  19. 【請求項１９】 前記の水平方向におけるサンプルの平
    均Ψi （ｉ，ｊ）は次の関係 【数１３】 を有しており、ここで、ｐ’（ｊ，ｋ）はビューｊ及び
    チャンネルｋの投影データのサンプルであり、Ｎは水平
    方向においてサンプルを平均する点の数である、請求項
    １８記載のイメージング・システム。
  20. 【請求項２０】 前記垂直勾配は次の関係 ξz(i,j)＝｜ｐ’(i,j)−Ψj (i,j)｜ を有しており、ここで、ｐ’（ｉ，ｊ）はチャンネルｉ
    及びビューｊの投影データのサンプルであり、Ψ
    j （ｉ，ｊ）は垂直方向におけるサンプルの平均であ
    る、請求項１６記載のイメージング・システム。
  21. 【請求項２１】 前記の垂直方向におけるサンプルの平
    均Ψj （ｉ，ｊ）は次の関係 【数１４】 を有しており、ここで、ｐ’（ｉ，ｋ）はチャンネルｉ
    及びビューｋの投影データのサンプルであり、Ｍは垂直
    方向においてサンプルを平均する点の数である、請求項
    １６記載のイメージング・システム。
  22. 【請求項２２】 水平方向における前記相対重みは、次
    の関係 【数１５】 を有し、ここで、ξz （ｉ，ｊ）は垂直勾配であり、ξ
    x （ｉ，ｊ）は水平勾配である、請求項１５記載のイメ
    ージング・システム。
  23. 【請求項２３】 垂直方向における前記相対重みは、次
    の関係 【数１６】 を有し、ここで、ξz （ｉ，ｊ）は垂直勾配であり、ξ
    x （ｉ，ｊ）は水平勾配である、請求項１５記載のイメ
    ージング・システム。
  24. 【請求項２４】 水平方向に重み付けされた前記平均サ
    ンプルは、次の関係 【数１７】 を有し、ここで、Ψi （ｉ，ｊ）は水平方向におけるサ
    ンプルの平均であり、ξ z （ｉ，ｊ）は垂直勾配であ
    り、ξx （ｉ，ｊ）は水平勾配であり、αは強調量を調
    節するパラメータである、請求項１９記載のイメージン
    グ・システム。
  25. 【請求項２５】 垂直方向に重み付けされた前記平均サ
    ンプルは、次の関係 【数１８】 を有し、ここで、Ψj （ｉ，ｊ）は垂直方向におけるサ
    ンプルの平均であり、ξ z （ｉ，ｊ）は垂直勾配であ
    り、ξx （ｉ，ｊ）は水平勾配であり、αは強調量を調
    節するパラメータである、請求項２１記載のイメージン
    グ・システム。
  26. 【請求項２６】 前記スカウト画像は次の関係 【数１９】 を有しており、ここで、αは強調量を調節するパラメー
    タであり、Ψi （ｉ，ｊ）は水平方向における平均サン
    プルであり、Ψj （ｉ，ｊ）は垂直方向における平均サ
    ンプルであり、また 【数２０】 は相対重みであり、ここで、ξx （ｉ，ｊ）は水平勾配
    であり、ξz （ｉ，ｊ）は垂直勾配である、請求項１６
    記載のイメージング・システム。
  27. 【請求項２７】 水平方向に強調した前記スカウト画像
    は、次の関係 【数２１】 を有しており、ここで、ε（ｉ，ｊ）はスカウト画像で
    あり、ζ（ｉ）は５点デコンボリューション・カーネル
    であり、ｃは強調量を制御するために使用されるパラメ
    ータである、請求項２６記載のイメージング・システ
    ム。
  28. 【請求項２８】 水平方向及び垂直方向に強調された前
    記スカウト画像は、次の関係 【数２２】 を有しており、ここで、η（ｉ，ｊ）は水平方向に強調
    したスカウト画像であり、ζ（ｉ）は５点デコンボリュ
    ーション・カーネルであり、ｄは強調量を制御するため
    に使用されるパラメータである、請求項２７記載のイメ
    ージング・システム。
  29. 【請求項２９】 コンピュータ断層撮影イメージング・
    システムにおいてスカウト画像を再構成するようにプロ
    グラムされているプロセッサであって、 ５点デコンボリューション・カーネルを利用して投影デ
    ータを変形し、 この変形投影データを使用して水平勾配及び垂直勾配を
    決定し、 これらの水平勾配及び垂直勾配に所望レベルの強調を適
    用し、 前記変形投影データと前記水平及び垂直勾配に基づいて
    複数のスカウト画像を作成するように、構成されている
    プロセッサ。
  30. 【請求項３０】 前記投影データは、次の関係式 【数２３】 にしたがって変形されており、ここで、ｐ（ｉ，ｊ）は
    投影データのサンプルであり、ｉはチャンネル方向にお
    けるインデックスを表し、ｊはビュー方向におけるイン
    デックスを表しており、θ（ｊ）はデコンボリューショ
    ン・カーネルである、請求項２９記載のプロセッサ。
  31. 【請求項３１】 前記水平勾配は次の関係 【数２４】 を有しており、ここで、ｐ’（ｉ，ｊ）はチャンネルｉ
    及びビューｊの投影データのサンプルであり、ｐ’
    （ｊ，ｋ）はビューｊ及びチャンネルｋの投影データの
    サンプルであり、Ｎは水平方向においてサンプルを平均
    する点の数である、請求項３０記載のプロセッサ。
  32. 【請求項３２】 前記垂直勾配は次の関係 【数２５】 を有しており、ここで、ｐ’（ｉ，ｊ）はチャンネルｉ
    及びビューｊの投影データのサンプルであり、ｐ’
    （ｉ，ｋ）はチャンネルｉ及びビューｋの投影データの
    サンプルであり、Ｍは垂直方向においてサンプルを平均
    する点の数である、請求項３０記載のプロセッサ。
  33. 【請求項３３】 前記スカウト画像は次の関係 【数２６】 を有しており、ここで、αは強調量を調節するパラメー
    タであり、Ψi （ｉ，ｊ）は水平方向における平均サン
    プルであり、Ψj （ｉ，ｊ）は垂直方向における平均サ
    ンプルであり、また 【数２７】 は相対重みであり、ここで、ξx （ｉ，ｊ）は水平勾配
    であり、ξz （ｉ，ｊ）は垂直勾配である、請求項３０
    記載のプロセッサ。
  34. 【請求項３４】 水平方向に強調した前記スカウト画像
    は、次の関係 【数２８】 を有しており、ここで、ε（ｉ，ｊ）は前記強調したス
    カウト画像であり、ζ（ｉ）は５点デコンボリューショ
    ン・カーネルであり、ｃは強調量を制御するために使用
    されるパラメータである、請求項３３記載のプロセッ
    サ。
  35. 【請求項３５】 水平方向及び垂直方向に強調した前記
    スカウト画像は、次の関係 【数２９】 を有しており、ここで、η（ｉ，ｊ）は水平方向に強調
    したスカウト画像であり、ζ（ｉ）は５点デコンボリュ
    ーション・カーネルであり、ｄは強調量を制御するため
    に使用されるパラメータである、請求項３４記載のプロ
    セッサ。
  36. 【請求項３６】 イメージング・システムにおけるコン
    ピュータ読出し可能な媒体であって、 複数の投影ビューについての投影データの記録と、 ５点デコンボリューション・カーネルによって変形した
    投影データの記録に基づいて作成した変形投影データの
    記録と、 この変形投影データの記録に基づいて作成した水平勾配
    及び垂直勾配の記録と、 これらの水平勾配及び垂直勾配の記録に対して所望レベ
    ルの強調を適用するための複数の規則と、 前記変形投影データ並びに前記水平勾配及び垂直勾配に
    基づいてスカウト画像の記録を再構成するための複数の
    規則と、を有するコンピュータ読出し可能な媒体。
  37. 【請求項３７】 前記投影データは、次の関係式 【数３０】 にしたがって変形されており、ここで、ｐ（ｉ，ｊ）は
    投影データのサンプルであり、ｉはチャンネル方向にお
    けるインデックスを表し、ｊはビュー方向におけるイン
    デックスを表しており、θ（ｊ）はデコンボリューショ
    ン・カーネルである、請求項３６記載のコンピュータ読
    出し可能な媒体。
  38. 【請求項３８】 前記水平勾配は次の関係 【数３１】 を有しており、ここで、ｐ’（ｉ，ｊ）はチャンネルｉ
    及びビューｊの投影データのサンプルであり、ｐ’
    （ｊ，ｋ）はビューｊ及びチャンネルｋの投影データの
    サンプルであり、Ｎは水平方向においてサンプルを平均
    する点の数である、請求項３７記載のコンピュータ読出
    し可能な媒体。
  39. 【請求項３９】 前記垂直勾配は次の関係 【数３２】 を有しており、ここで、ｐ’（ｉ，ｊ）はチャンネルｉ
    及びビューｊの投影データのサンプルであり、ｐ’
    （ｉ，ｋ）はチャンネルｉ及びビューｋの投影データの
    サンプルであり、Ｍは垂直方向においてサンプルを平均
    する点の数である、請求項３７記載のコンピュータ読出
    し可能な媒体。
  40. 【請求項４０】 前記スカウト画像は次の関係 【数３３】 を有しており、ここで、αは強調量を調節するパラメー
    タであり、Ψi （ｉ，ｊ）は水平方向における平均サン
    プルであり、Ψj （ｉ，ｊ）は垂直方向における平均サ
    ンプルであり、また 【数３４】 は相対重みであり、ここで、ξx （ｉ，ｊ）は水平勾配
    であり、ξz （ｉ，ｊ）は垂直勾配である、請求項３７
    記載のコンピュータ読出し可能な媒体。
  41. 【請求項４１】 水平方向に強調した前記スカウト画像
    は、次の関係 【数３５】 を有しており、ここで、ε（ｉ，ｊ）は前記強調したス
    カウト画像であり、ζ（ｉ）は５点デコンボリューショ
    ン・カーネルであり、ｃは強調量を制御するために使用
    されるパラメータである、請求項４０記載のコンピュー
    タ読出し可能な媒体。
  42. 【請求項４２】 水平方向及び垂直方向に強調した前記
    スカウト画像は、次の関係 【数３６】 を有しており、ここで、η（ｉ，ｊ）は水平方向に強調
    したスカウト画像であり、ζ（ｉ）は５点デコンボリュ
    ーション・カーネルであり、ｄは強調量を制御するため
    に使用されるパラメータである、請求項４１記載のコン
    ピュータ読出し可能な媒体。
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