JP2003144430A - 画像再構成方法、3次元コンピュータトモグラフィのための走査およびデータ取得方法、機械読み取り可能なプログラム記憶装置、および3次元コンピュータトモグラフィ装置 - Google Patents

画像再構成方法、3次元コンピュータトモグラフィのための走査およびデータ取得方法、機械読み取り可能なプログラム記憶装置、および3次元コンピュータトモグラフィ装置

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JP2003144430A JP2002316465A JP2002316465A JP2003144430A JP 2003144430 A JP2003144430 A JP 2003144430A JP 2002316465 A JP2002316465 A JP 2002316465A JP 2002316465 A JP2002316465 A JP 2002316465A JP 2003144430 A JP2003144430 A JP 2003144430A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 データ汚染成分を除去して長い被検体の関心
領域ROIの画像を正確に再構成できる方法およびシス
テムを提供する。 【解決手段】 ヘリカルスキャンの走査路に沿って被検
体の関心領域の画像データの集合を収集し、収集された
画像データの集合のなかから被検体の関心領域の外側の
画像データに相応する汚染データを識別し、汚染データ
を省いた画像データの集合を用いて関心領域の画像を再
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、画像再構成方法、
3次元コンピュータトモグラフィのための走査およびデ
ータ取得方法、機械読み取り可能なプログラム記憶装
置、および3次元コンピュータトモグラフィ装置に関す
る。
【0002】本発明は特にヘリカルスキャン方式のコー
ンビームCTのシステムおよびデータ汚染に関する成分
を除去して長い被検体の関心領域の正確な画像を再構成
する方法に関する。
【0003】
【従来の技術】コーンビームジオメトリを使用するシス
テムはコーンビームX線源および2次元エリア検出器を
含んでおり、3次元コンピュータトモグラフィイメージ
ングのために開発されてきた。イメージングすべき被検
体は、有利には360゜の角度領域にわたってまた被検
体の全長に沿って任意の手法でスキャンされる。ここで
はエリア検出器が線源に対して、ひいては線源と被検体
とのあいだの相対回転運動および並進運動に対して固定
されている(照射エネルギーにより被検体の照射が行わ
れる)。3次元CTのためのコーンビーム法は従来の3
次元CT、すなわち平行ビームまたは扇状ビームX線を
使用して得られる断面画像のスタックに比べて、改善さ
れた速度と改善された線量利用度とで医療および工業の
双方の適用分野で3次元イメージングを達成するポテン
シャルを秘めている。
【0004】コーンビーム源が複数の線源位置に対して
走査路に沿って相対運動した結果(すなわち“ビュ
ー”)として、検出器は、コーンビーム投影データ(以
下ではコーンビームデータまたは投影データとも称す
る)の相応する連続的な集合を取得し、コーンビームデ
ータのそれぞれの集合は相応する線源位置で被検体によ
り引き起こされたX線減衰を表す。
【0005】種々の手法がコーンビームX線イメージン
グシステムの3次元画像再構成に対して開発されてき
た。例えばフィルタ補正逆投影法FBPについては、H.
Kudo,T.Saito, "Derivation and Implementation of a
Cone-Beam Reconstruction Algorithm for Nonplanar O
rbits", IEEE Trans.Med. Imag., MI-13(1994) 196-211
に記載されている。
【0006】簡単に言えば、FBP技術は各コーンビー
ムビュー(放射源が被検体をスキャンするときの放射源
の各位置、すなわちイメージング検出器が対応する投影
データ集合を取得する位置)において、以下のステップ
が実施されるように構成されている。
【0007】1.複数の角度θの各々における検出器平
面1において獲得された測定コーンビームイメージの1
D投影(すなわち線積分)を計算する。図1のAには、
複数の角度θのうち所定の角度θに関してこのステッ
プが描かれている。ここで座標(r,θ)における投影
2は、角度θに対して垂直な複数の平行線L(r,θ)
に沿って検出器平面1上におけるコーンビーム画像4の
積分値を有しており、各平行線Lは原点0から増分距離
rのところにある。一般に、検出器平面1がN×N個の
ピクセルアレイを有していれば、角度θの個数は典型的
にはπN/2によって得られる。
【0008】2.d/drフィルタにより各1D投影が
フィルタリングされ、その結果、r,θの各座標におい
て新たな値の集合が生じる。これは図1のAにおける角
度θについてのフィルタリング投影6によって示され
ているようなものになる。
【0009】3.正規化関数M(r,θ)によりフィル
タリング投影が正規化される。正規化は、線源位置およ
び線L(r,θ)と交差する積分平面Q(r,θ)が走
査路と交差する時点の回数を考慮するために必要とされ
る。なぜなら走査路の各交点において発生するデータに
より平面Q(r,θ)上の画像再構成に対する寄与量が
生じるからである。
【0010】4.各角度θから検出器平面1と一致する
2D被検体空間7へフィルタリング投影6が逆投影され
る。図1のBにはこのステップが描かれており、この場
合、線8により、各θに対して垂直な方向でr,θの各
座標から2D空間7へ値が展開される。
【0011】5.ステップ4にで2D空間7に生成され
た逆投影画像を1Dのd/dtフィルタリングにかけ
る。この1Dフィルタリングは走査路の方向で、つまり
線10に沿って行われ、矢印は走査路の方向に向いてい
る。
【0012】6.検出器における各ピクセルから2D空
間7に生じたデータを3D被検体体積12における複数
のサンプルポイントPへ重みづけ3D逆投影する。各ポ
イントPに割り当てられる密度は、各ポイントと見かけ
のX線源との距離の2乗の逆数により重みづけられる
(前述のKudoらによる論文の式59を参照)。
【0013】上述の従来技術の手順を以下では6ステッ
ププロセスと称する。このプロセスでは、被検体のコー
ンビーム画像全体がイメージングシステムの検出器にお
いて捕捉されることを前提としている。この場合、被検
体との交差平面Q(r,θ)が角度θおよび原点からの
距離rで検出器上の線L(r、θ)と線源とにより形成
されていると考える。関数M(r,θ)を無視すれば1
〜6の操作により当該の平面およびその近傍を照射する
X線データから平面Q(r,θ)上に再構成された被検
体密度に対する寄与量が計算される。6ステッププロセ
スは検出器ドリブンであるため、平面を照射するデータ
からの寄与量は、平面が走査路と交差するたび、つまり
平面がX線ビームにより照射されるごとに計算される。
したがって、結果を正規化するステップ2におけるフィ
ルタ関数後に関数M(r,θ)が用いられる。ここでの
正規化は望ましくない。なぜなら正規化はイメージング
走査路に沿った各線源位置ごとに2DアレイのM(r,
θ)の予備計算および記憶を必要とするからである。通
常、線源位置は数千ではないにしても数百はあるので、
この種の正規化は計算に手間もかかるしリソース(コン
ピュータメモリ)も高価である。
【0014】周知のように、ラドン微分データを取得し
たコーンビームデータから計算することにより画像再構
成処理を開始する手法が存在するが、これは例えば1993
年10月26日付の米国特許第5257183号明細書"MET
HOD AND APPARATUS FOR CONVERTING CONE BEAM X-RAY P
ROJECTION DATA TO PLANAR INTEGRAL AND RECONSTRUCTI
NG A THREE-DIMENSIONAL COMPUTERIZED TOMOGRAPHY(CT)
IMAGE OF AN OBJECT"に記載されており、この明細書の
内容は本発明と関連している。ラドン微分データは典型
的には取得されたコーンビームデータ内に引かれた複数
の線分Lの線積分を計算することにより求められる。こ
の実施例の詳細は前掲の米国特許第5257183号明
細書に記載されており、微分データのラドン空間ドリブ
ン変換が被検体の関心領域ROIの画像をいっそう正確
に再構成するために用いられる。
【0015】コーンビームデータのマスキング技術はラ
ドン微分データの計算の効率を高めるが、こうしたラド
ン空間ドリブンの技術が1996年4月2日付の米国特許第5
504792号明細書"METHOD AND SYSTEM FOR MASKING
CONE BEAM PROJECTION DATAGENERATED FROM EITHER A
REGION OF INTEREST HELICAL SCAN"に記載されている。
この明細書の内容も本発明と関連する。マスキング技術
は効率的な3次元CTイメージングを可能にするが、そ
れは通常関心領域ROIが被検体内でイメージングされ
る場合のみである。前掲の明細書の有利な実施例では、
走査軌道は被検体を中心として設けられ、その軌跡はそ
れぞれほぼ関心領域ROIのトップエッジおよびボトム
エッジによって位置決めされた第1の走査円および第2
の走査円とこれらをつなぐヘリカル走査路とを有する。
走査の軌跡はこの場合、複数の線源位置でコーンビーム
エネルギが関心領域ROIへ向けて放射されることによ
りサンプリングされる。関心領域ROIを通過した後、
各線源位置での残りのエネルギはエリア検出器で複数の
コーンビームデータの集合のうちの1つとして取得され
る。コーンビームデータの各集合は続いてマスキングさ
れ、これにより被検体の関心領域ROIの所定のサブセ
クションの外側にあるコーンビームデータ成分が除去さ
れ、所定のサブセクション内にある投影コーンビームデ
ータが得られる。コーンビームデータの所定の集合に対
するマスク形状は当該のコーンビームデータの集合を得
るべき線源位置の上方および下方の走査路の検出器での
投影形状により求められる。マスクされたコーンビーム
データは次に再構成データを得るために処理される。関
心領域ROIの正確な画像は共通の積分平面に交差する
種々の線源位置からの再構成データを組み合わせること
により形成される。このためこのマスクは通常“データ
コンビネーションマスク”と称される。
【0016】データコンビネーションマスクは検出器デ
ータドリブン技術における微分データの計算の効率を高
めるためにも利用される。例えば簡単化されたランプフ
ィルタリング技術が1999年3月9日付の米国特許第588
1123号明細書"SIMPLIFIED CONE BEAM IMAGE RECONS
TRUCTION USING 3D BACKPROJECTION"に記載されてお
り、この明細書の内容も本発明と関連している。この技
術によれば、2次元の近似データ集合を再構成するため
に、マスクされたコーンビームデータを走査路に対して
引かれた接線の投影方向でコーンビームデータの集合の
取得された線源位置においてランプフィルタリングす
る。この技術は前述の技術に比べて煩雑さこそ低減され
ているものの、再構成される画像の精度に問題がある。
【0017】1999年7月20日付の米国特許第59565
21号明細書"EXACT REGION OF INTEREST CONE BEAM IM
AGING USING 3D BACKPROJECTION"では、画像再構成のた
めの従来のラドン空間ドリブン変換処理技術(米国特許
第5257183号明細書および同5453666号明
細書からも知られる)を離れて、関心領域ROIを再構
成するためのデータ組合せの技術をKudoらによる画
像再構成処理に取り込む技術が開示されている。これに
よりヘリカルスキャンの走査路を有するシステムだけで
なくショートディテクタを用いるシステムにもコーンビ
ーム撮影のための画像再構成技術を提供する。Kudo
らの手法で関数(r,θ)によって除算されていたのに
代えて、この技術においては、再構成された被検体密度
の正規化の効果はオーバラップの無い平面を照射する複
数の線源位置間の積分平面Q(r,θ)のx線ビーム範
囲を除算することにより達成される。
【0018】より詳細には、ここでの技術は4ステップ
の処理を含んでおり、 ステップ1:それぞれの線源位置で検出器により収集さ
れたコーンビーム投影データの集合をマスキングし、こ
れによりラドンデータへの特異的な非オーバーラップ成
分のみを投影データから形成する。
【0019】ステップ2:マスクされたデータ内の線積
分微分を計算する。
【0020】ステップ3:拡大された高さの仮想検出器
上に微分の2次元逆投影を行う。
【0021】ステップ4:仮想検出器の2次元データを
3次元逆投影により3次元空間へ投影する。
【0022】検出器マスクを設けることにより、異なる
検出器の投影の処理から形成される寄与分が特異なもの
であり、非冗長的なものとなることが保証される。その
ため関数M(r,θ)による除算またはその等価手段は
もはや必要なく、画像再生信号処理においては著しい簡
素化が図れる。ただしステップ2は複雑ではないとは言
っても、計算コストはやはり高い。より詳細には、ここ
にはマスクされた検出器データの各集合について複数の
線積分L(r,θ)の計算を行い、検出器データからサ
ンプリングされた1次元投影を形成することが含まれ
る。線積分微分は図2のマスク200内に示されている
平行な線分LとLとの差を得ることによって1次元
投影から計算される。線分LおよびLはマスク20
の境界によっては制限されておらず、そのためこれらを
使用すると線積分L(r,θ)の微分のための正確な計
算値が得られることに注目すべきである。このタイプの
マスキングをここでは“ソフトマスキング”と称する。
ソフトマスキングの付加的な詳細は本発明に関連する米
国特許第5748697号明細書に見出すことができ
る。第3のステップでは線積分微分が拡大された仮想検
出器上に逆投影される。第4のステップの3次元逆投影
の前に走査路の方向で逆投影された仮想検出器データの
グラジエントが計算され、その結果は次に被検体の関心
領域ROIを再構成するために3次元空間へ逆投影され
る。良質な画像を得るためには、投影のサンプリングお
よび線源位置の数をきわめて繊細にする必要がある。こ
のためこの米国特許第5056521号明細書に記載さ
れたフィルタリング処理は計算処理の面から高コストに
なる。
【0023】前述した米国特許第5881123号明細
書"SIMPLIFIED CONE BEAM IMAGE RECONSTRUCTION USING
3D BACKPROJECTION"にはFeldkamp畳み込み処
理の簡単な構成(ランプフィルタリングとも称される)
が記載されており、ここでは上述の画像再構成処理の際
に米国特許第5926521号明細書に記載されている
フィルタリング処理全体がランプフィルタリングの1つ
のステップで置換される。この単純化の様子は図3に示
されている。ここでL、L’、L’は近接して配置
された平行な3つの線分であってマスク30の境界とな
っており、LはL’とL’とのあいだにある。線分
Lはマスク30の種々の角度で形成される線分を表して
おり、図1の前述の線分L(r,2)に相応する。この
ことは当該の技術分野の技術者には周知であり、ラドン
微分データをコーンビームデータから計算するために用
いられる。この技術は米国特許第5881123号明細
書に記載されており、線分L’、L’をマスク30
で区切ることにより、Feldkamp畳み込み処理
(ランプフィルタリング)が線積分微分畳み込みの代替
手段として簡単化される。これによりフィルタリング処
理は線分Lと現在の線源位置とによって定められる部分
平面のラドン微分の計算に所定の乗算定数まで相応す
る。
【0024】この演算は計算上はきわめて高速に行われ
るものの、線分L’、L’の終点をマスク30で
“ハードマスキング”することから生じるエラーのた
め、図2の“ソフトマスキング”に比べて部分面のラド
ン微分の近似値しか得られない。つまり検出器のピクセ
ル値がマスク領域のピクセル値へ不正確に制限され、さ
らにマスク境界の外側にある検出器のピクセル値は0と
なってしまう。ここでは線分Lをマスク領域のみに制限
し、適切な個所、例えばマスク境界近傍ではマスクされ
ていないオリジナルの検出器データを用いて線積分微分
を計算する手法を採用することができない。
【0025】相応に、米国特許第6018561号明細
書"MASK BOUNDARY CORRECTION IN ACONE BEAM IMAGING
SYSTEM USING SIMPLIFIED FILTERD BACKPROJECTION IMA
GERECONSTRUCTION"には、本発明の発明者により2次元
補正データを計算する技術が示されている。ここではラ
ンプフィルタリングされた2次元の近似データの集合が
組み合わされ、正確な画像の再構成が試みられている。
より詳細には、米国特許第60186561号明細書に
ハードマスキングとソフトマスキングとの数学的な相違
点が説明されており、マスク境界の周囲の検出器データ
のみを用いて付加的に補正項を計算することが示されて
いる。
【0026】より詳細には、米国特許第6018561
号明細書には、ヘリカル走査路が被検体の終端を超えて
延在している場合にも正確に画像を再構成する手法が記
載されている。この手法は以下の操作により実現され
る。
【0027】ステップ1:コーンビームデータのマスキ
ングステップ。相応する複数のマスクされた2次元デー
タ集合を形成するために、2次元コーンビーム投影デー
タの各セットをヘリカルマスク(図5を参照)でマスキ
ングする。
【0028】ステップ2:マスク内のコーンビームデー
タを走査路方向で1Dランプフィルタリングするステッ
プ。マスクされた2次元データ集合の各々のマスク境界
の内側の2次元コーンビーム投影データを処理して、複
数の相応する処理された2次元データ集合を形成する。
ここで処理された各2次元データ集合は2次元コーンビ
ーム投影データの所定の集合から求められたラドン微分
データの第1の予測計算値に相応する。
【0029】ステップ3:コーンビームデータをマスク
境界で2次元フィルタリングするステップ。コーンビー
ムデータのうちマスク境界に隣接する部分を処理するこ
とによりラドン微分データの第1の予測値に対する2次
元補正データを適応的に形成する。その結果を境界項ま
たは補正項と称する。
【0030】ステップ4:画像再構成ステップ。重み付
け3次元逆投影法により処理された2次元データ集合と
このデータ集合のために適応的に形成された2次元補正
データとを共通の3次元空間内へ組み合せ、これにより
被検体の関心領域の3次元画像を3次元空間内に再構成
する。これらのステップは前掲の米国特許第60185
61号明細書に詳細に説明されている。
【0031】上述の4ステップアルゴリズムをここでは
“ショートオブジェクトアルゴリズム”と称することに
する。このアルゴリズムによれば被検体全体が関心領域
となる場合、つまりヘリカルスキャンの走査路が被検体
の終端を超えて延在する場合にも正確な画像再構成が可
能となる。医療分野および工業分野において関心を持た
れる被検体は多岐にわたるが、ここでは特に長い形状の
ものを問題としている。例えば患者の身体は長い被検体
である。また多くのケースで、長い被検体のうちのごく
一部の小さな部分のみが関心領域となる。たとえ被検体
全体の画像が必要となる場合であっても、それは部分領
域の画像を積み重ねていけば得られる。したがってヘリ
カルスキャンの走査路は被検体全体を覆う大きさではな
く、個々の部分領域を覆う大きさに選定するのが実際的
である。ただしこうした状況においても前述の“ショー
トオブジェクトアルゴリズム”は個々の部分領域を再構
成できない。なぜなら被検体のオーバレイがコーンビー
ムデータが再構成された関心領域ROIの画像を“汚
染”しているからである。特にショートオブジェクトア
ルゴリズムの第2のステップおよび第3のステップでの
汚染により被検体のオーバレイのコーンビームデータが
拡散され、再構成画像を劣化させる。
【0032】図6には概略図として被検体のオーバレイ
によるデータ汚染の原理が示されている。図示のよう
に、線源から検出器へ放射される光線Rは関心領域RO
Iの一部と長い被検体の関心領域ROIの外側部分(D
で示された部分)とを通過する。正確な画像の再構成を
達成するためには、関心領域ROIに関連する光線Rの
データ成分のみが所望される。汚染は関心領域ROIの
外側部分Dに関連する光線のデータ成分により引き起こ
される。したがって図6では、捕捉された関心領域RO
Iの画像データに含まれている全汚染データは関心領域
ROIの上方および下方に位置する被検体に関連するデ
ータに帰せられることになる。
【0033】ヘリカルスキャン環境では、オーバレイし
ている被検体はヘリカル走査路の両端近傍の線源位置で
“見える”。ショートオブジェクトアルゴリズムが長い
被検体内の関心領域ROIのイメージ再構成に使用され
る場合、ステップ2のフィルタリングは有限空間を支援
しており、したがって汚染は関心領域ROIの有限体積
にしか影響を及ぼさない。ただしショートオブジェクト
アルゴリズムのステップ3のフィルタリングは無限空間
を支援しているため、汚染は関心領域ROIの全体に及
ぶ。つまりショートオブジェクトアルゴリズムでは有利
にはステップ3が修正され、長い被検体をヘリカルスキ
ャンする際にいっそう正確に関心領域ROIを再構成す
ることができる。
【0034】
【特許文献1】米国特許第5257183号明細書
【特許文献2】米国特許第5504792号明細書
【特許文献3】米国特許第5881123号明細書
【特許文献4】米国特許第5956521号明細書
【特許文献5】米国特許第5463666号明細書
【特許文献6】米国特許第6018561号明細書
【非特許文献1】H.Kudo, T.Saito, "Derivation and I
mplementation of a Cone-Beam Reconstruction Algori
thm for Nonplanar Orbits", IEEE Trans.Med. Imag.,
MI-13(1994) 196-211
【0035】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、デー
タ汚染成分を除去して長い被検体の関心領域ROIの画
像を正確に再構成できる方法およびシステムを提供する
ことである。
【0036】
【課題を解決するための手段】この課題は、ヘリカルス
キャンの走査路に沿って被検体の関心領域の画像データ
の集合を収集し、収集された画像データの集合のなかか
ら被検体の関心領域の外側の画像データに相応する汚染
データを識別し、汚染データを省いた画像データの集合
を用いて関心領域の画像を再構成することにより解決さ
れる。
【0037】課題はまた、投影データの集合にマスキン
グを行い、各マスクの境界内のデータをマスクされた複
数の2次元データの集合とし、マスクされた複数の2次
元データの集合を内部に形成された複数の平行線に沿っ
てランプフィルタリングし、2次元コーンビーム投影デ
ータの所定の集合から求められたラドン微分データの第
1の予測計算値に相応してフィルタリング2次元データ
の集合を形成し、コーンビーム投影データの所定の集合
のうちマスクの境界に隣接する部分を処理してラドン微
分データの第1の予測値に対する2次元補正データを形
成し、被検体の関心領域の外側に関するコーンビーム投
影データについては2次元補正データを形成せず、各フ
ィルタリング2次元データの集合と計算された各2次元
補正データとを重みづけ3次元逆投影により3次元空間
へ結合し、これにより被検体の関心領域の画像を再構成
することにより解決される。
【0038】
【発明の実施の形態】本発明の有利な実施形態によれ
ば、汚染データを識別するステップでヘリカルスキャン
の走査路の始点近傍または終点近傍の線源位置を識別す
る。
【0039】本発明の別の有利な実施形態によれば、汚
染データを識別するステップで関心領域の始点近傍の第
1の完全正弦段と関心領域の終点近傍の第2の完全正弦
段とを識別し、ここで完全正弦段は角度範囲Bを走査す
る線源位置を含む。
【0040】本発明の別の有利な実施形態によれば、第
1の完全正弦段および第2の完全正弦段を識別する際に
ヘリカルスキャンの走査路をラドン空間の平面に投影す
る。
【0041】本発明の別の有利な実施形態によれば、汚
染データを識別するステップで不完全正弦段上に存在す
る線源位置の画像データを識別する。
【0042】本発明の他の対象、特徴および利点を以下
に添付図を参照しながら詳細な実施例に則して説明す
る。
【0043】
【実施例】図4には本発明の画像再構成プロトコルを用
いて長い被検体の関心領域ROIを正確に再構成するた
めのヘリカルスキャン方式のコーンビーム3次元コンピ
ュータトモグラフィイメージングシステムが示されてい
る。有利な実施例では、図4のイメージングシステムは
前掲の米国特許第5247183号明細書および同第6
018561号明細書に記載の方式で構成されている
が、本発明の画像再構成処理のインプリメンテーション
を備えている点が相違している。特に以下に詳述するよ
うに、本発明の有利な実施例では、長い被検体の関心領
域の正確な画像を再構成するために米国特許第6018
561号明細書に記載された画像再構成プロトコルが拡
張されている。
【0044】図4では、適切にプログラミングされたコ
ンピュータ43からの制御信号に応じてコンピュータ制
御されるマニピュレータがコーン状またはピラミッド状
のビームエネルギ(X線)の線源42とピクセル化され
た2次元の検出器アレイ41とを動かして走査させる。
この走査は予め定められた走査路に沿って時間的に別個
に連続する複数の線源位置で行われる。図示の実施例で
は、この走査路は長い被検体49の所定の軸線49bを
中心とした関心領域40aのヘリカル走査路48として
示されている。図では上方へ向かって関心領域49aの
底部近傍の始点Bから関心領域49aの頂部近傍の終点
Eへ反時計回りに走査路48が旋回していく。さらにヘ
リカル走査路48は長い被検体49の関心領域49aを
ちょうど覆う大きさで示されている。被検体49を包囲
する走査路または被検体49を横断する走査路など他の
タイプの走査路も使用可能であるが、平行投影で高度の
シンメトリが得られる走査路48が有利であることが後
に明らかとなる。
【0045】線源と検出器とがコンピュータ43および
マニピュレータ44の制御のもとで共働することによ
り、X線エネルギはイメージングシステムのビューフィ
ールドを通過し、関心領域49aによって減衰される。
これにより検出器212内のエレメント(ピクセル)で
低下したX線エネルギがセンシングされ、これに相応す
る投影データの集合が形成される。投影データの各集合
はデータ取得装置45へ供給され、図4の前述の部分と
同様に、当該の技術分野の技術者には周知の手段でディ
ジタル化され、取得された投影データとして記憶され
る。画像再構成モデル46は取得された投影データから
3次元画像を再構成するためのプロトコルを記述してい
る。再構成された3次元画像はディスプレイ47に表示
される。
【0046】前述したように、米国特許第601856
1号明細書に記載された画像再構成の例では“ショート
オブジェクトアルゴリズム”が用いられており、ここで
は画像再構成処理は複数の2次元コーンビーム投影デー
タの集合に適用される。2次元コーンビームデータの集
合はそれぞれ相応の走査路の複数の線源位置で得られた
ものである。本発明の有利な実施例ではこのショートオ
ブジェクトアルゴリズムが長い被検体の関心領域ROI
の正確な画像を再構成するために拡張される(このこと
は後に詳述する)。
【0047】第1の画像再構成処理ステップでは、投影
データの各集合にマスクが与えられ、各マスクの境界内
のデータにより相応にマスクされた2次元データの集合
が形成される。上述の米国特許第6018561号明細
書に詳細に記載されているように、このマスキングステ
ップでは図5に示されているヘリカルマスクが用いら
れ、各マスクの境界内のデータが相応のマスクされた2
次元データの集合を形成する。マスク50はトップカー
ブ51およびボトムカーブ52を備えており、これらの
カーブはコーンビームが走査路に沿って投影を行う際に
現在の線源位置から上方または下方へ旋回していくヘリ
ックスの形状に相応している。このマスクをデータコン
ビネーションマスクと称する。
【0048】より詳細に図4に即して言えば、前述した
ように、ヘリカルスキャン方式のコーンビーム48が長
い被検体49の関心領域49aを走査する。平面検出器
41は線源42と検出器41の原点とをつなぐ線が検出
器平面に対して垂直となるように回転軸線49bに配置
されている。ヘリカルスキャンのトップカーブに対して
は次式が成り立つ。
【0049】
【数1】
【0050】ここでu,vは図5では検出器のデカルト
座標軸であり、v軸は回転軸線に一致する。Rはヘリカ
ルターンの径であり、hは隣接するターン間の距離すな
わちピッチである。ボトムカーブは原点を中心としたト
ップカーブの反転形であり、つまり(u,v)が(−
u,−v)となっている。ヘリカルマスクの形状は図5
に示されている。
【0051】マスキングの一般的な原理によれば、集合
のうちマスクの外側のデータはゼロ値とされ、マスク内
部のデータは不変のまま残される。投影データの集合が
適切にマスクされると、これはマスクされた投影データ
の集合、または簡単にマスク集合と称される。マスクの
形状はコーンビームの投影が行われる現在の線源位置の
上方および下方のヘリカルターンによって定められるの
で、マスクされたデータの集合はデータコンビネーショ
ンの原理によって要求される角度範囲に正確に相応す
る。ここでの角度範囲は先行の線源位置と次の線源位置
とによって定められる。
【0052】第2のステップではマスクされた2次元デ
ータの集合が内部に形成された複数の平行線に沿って1
次元ランプフィルタリングされ、相応に複数のフィルタ
リング2次元データが形成される。フィルタリング2次
元データの集合はそれぞれ2次元コーンビーム投影デー
タの所定の集合から求められたラドン微分データの第1
の予測計算値である。より詳細にはFeldkampラ
ンプフィルタリング技術がマスクされた投影データに適
用され、マスクされたデータの集合はそれぞれ内部に形
成された複数の平行線(t)に沿って1次元ランプフィ
ルタリングされるが、この平行線はデータ集合の得られ
た線源位置で走査路に接する線のデータ集合へ向かう平
行投影の方向と、次の線源位置の方向とに引かれてい
る。マスクされたデータ集合を線(t)に沿ってランプ
フィルタリングすることにより、相応に複数のフィルタ
リングデータが形成される。こうして各線に沿ったポイ
ントごとのデータがそれぞれのポイントでのラドンデー
タの和を表すことになる。
【0053】第3のステップでは、コーンビーム投影デ
ータの所定の集合のうちマスク境界に隣接する部分を処
理することによりラドン微分データの第1の予測値に対
する2次元補正データが形成される。第4のステップで
は、フィルタリング2次元データと計算された2次元補
正データとが3次元逆投影により3次元空間へ結合さ
れ、これにより被検体の関心領域の画像が再構成され
る。
【0054】本発明の原理にしたがって前述の“ショー
トオブジェクトアルゴリズム”を拡張することにより、
データ汚染が消去されるかまたは低減される。有利な実
施例では、前述の第3のステップが修正され、長い被検
体のヘリカルスキャンによる関心領域ROIの再構成が
得られる。ここでは被検体にオーバレイしているヘリカ
ル走査路の2つの終端近傍の線源位置(例えば図4のヘ
リカル走査路48のB、T)がまず識別され、コーンビ
ームデータを処理する際の第3のステップがスキップさ
れる。汚染データを識別する処理を以下に図7〜図12
に則して説明する。
【0055】図7にはヘリカル走査路72の投影によっ
て定義される長い被検体70のローカル関心領域71の
例が示されている。図8のA、Bには検出器上の積分線
分とφ平面での線積分間隔とのあいだの関係が示されて
いる。“φ平面”とはここでは方位角φで配向されたz
軸を含むラドン空間内の一平面である。
【0056】図8のAには特にφ平面φが示されてお
り、図示の正弦曲線80はφ平面上に線源位置Sから延
在するヘリカル走査路72の投影を有する。詳細に言え
ば、φ平面のヘリカル走査路72の平行投影は正弦曲線
80のかたちをしており、この曲線はヘリカル走査路7
2によって効果的に定義される円筒型ヘリックスの2つ
のサイドエッジ73、74のあいだを通る。正弦曲線8
0の位相はφ平面の配向状態に依存している。図8のA
で線源位置Sから引かれた点線はヘリカル走査路の線源
位置Sに交差するφ平面の全ての線積分間隔を表して
いる。線積分間隔とはφ平面上の線源位置で形成され
たデータを表している。
【0057】図8のBには検出器平面が示されており、
ここに線源位置Sでの画像が形成される。項Ci(s)
は線源位置Sでの平面φに相応する。図8のBの検出
器上の点線は図8のAの線積分間隔に相応する積分線分
である。
【0058】図7ではサイドエッジ73、74で区切ら
れる正弦曲線の各部分を“正弦段”と称している。図7
に示されているように、正弦段はその両端がサイドエッ
ジ73、74に接していれば“完全”であり、接してい
ない場合には“不完全”であると見なされる。“完全正
弦段”は角度範囲Bをカバーする線源位置を含んでい
る。
【0059】本発明によれば、φ平面ではローカル関心
領域のトップエッジおよびボトムエッジがヘリカル走査
路の投影の最上部の完全正弦段と最下部の完全正弦段と
によって定められている。これは図7に示されている通
りである。再構成されるグローバル関心領域ROIは全
てのローカル領域の交差により形成される。
【0060】理論的な観点から見れば、前述の“ショー
トオブジェクトアルゴリズム”のフィルタリングステッ
プ(第2のステップおよび第3のステップ)は検出器上
の全ての積分線分を含むフィルタリング処理と等価であ
る(図8のBを参照)。前述したように、図8のA、B
にはφ平面での線積分間隔と検出器の積分線分とのあい
だの関係が示されている。したがって図8のBの検出器
のu軸の共通点で交差する線分の集合に適用されるフィ
ルタリング処理は、図8のAのφ平面での線積分間隔の
相応の集合を形成する。φ平面とu軸上の位置とのこう
した相関は例えば米国特許第5257183号明細書に
詳細に記載されている。図8のBの検出器上の線分の集
合はマスク境界の個所へ制限されているので、図8のA
のφ平面の線積分間隔の集合は現在の線源位置の上方お
よび下方の次の正弦段で区切られる。さらにu軸と上方
または下方のマスク境界とのあいだに引かれた検出器上
の線分は、現在の線源位置と上方または下方の正弦段と
のあいだに置かれた線積分間隔に相応する。
【0061】線源位置Sを図7のヘリカル走査路の端T
から測定されたビュー、すなわちヘリカルサークルの第
1の半部[0,B]として考察してみる。線源位置Sは
幾つかのφ平面のヘリカル走査路の最上部の完全正弦段
へ投影される。φ平面での線源位置Sより下方の線積分
間隔はローカル関心領域ROIを照射し、φ平面での線
源位置Sより上方の線積分間隔は被検体のローカル関心
領域ROIの外側を照射している。図8に示されている
検出器上の積分線分とφ平面での線積分間隔とのあいだ
の相関関係に基づいて、これらのφ平面上のローカル関
心領域ROIを再構成するために、検出器のu軸より下
方のコーンビームデータ部分のみが必要とされる。u軸
より上方のコーンビームデータ部分は被検体の関心領域
ROIの外側を照射しており、関心領域の汚染成分とな
っているからである。このようにφ平面に対して、第3
のステップは線源位置Sでのコーンビームデータをフィ
ルタリングする際に下方のマスク境界にのみ適用され
る。
【0062】他のφ平面では、線源位置Sはヘリカル走
査路の最上部の完全正弦段内部を投影している。こうし
たφ平面については、線源位置Sの全てのコーンビーム
データは被検体のローカル関心領域の外側を照射してお
り、したがって関心領域のデータの汚染成分となる。こ
のため当該のφ平面に対しては線源位置Sでのコーンビ
ームデータをフィルタリングする際にショートオブジェ
クトアルゴリズムの第3のステップが完全にスキップさ
れる。
【0063】次に線源位置Sをヘリカル走査路の端Tか
ら測定されたビュー[B,2B]として考察してみる。
線源位置Sは幾つかのφ平面のヘリカル走査路の最上部
の完全正弦段へ投影される。φ平面での線源位置Sより
下方の線積分間隔はローカル関心領域ROIを照射し、
φ平面での線源位置Sより上方の線積分間隔は被検体の
ローカル関心領域ROIの外側を照射している。図8に
示されている検出器上の積分線分とφ平面での線積分間
隔とのあいだの相関関係に基づいて、これらのφ平面上
のローカル関心領域ROIを再構成するために、検出器
のu軸より下方のコーンビームデータ部分のみが必要と
される。u軸より上方のコーンビームデータ部分は被検
体の関心領域ROIの外側を照射しており、関心領域の
汚染成分となっているからである。このようにφ平面に
対して、第3のステップは線源位置Sでのコーンビーム
データをフィルタリングする際に下方のマスク境界にの
み適用される。
【0064】他のφ平面では、線源位置Sはヘリカル走
査路の最上部の完全正弦段内部を投影している。こうし
たφ平面については、線源位置Sの全てのコーンビーム
データは被検体のローカル関心領域を照射しており、し
たがって関心領域のデータの汚染成分とならない。この
ため当該のφ平面に対しては線源位置Sでのコーンビー
ムデータをフィルタリングする際にも第3のステップの
修正は必要ない。
【0065】以下に本発明の有利な実施例を説明する。
ここではヘリカル走査路端(例えば図7のT)から測定
された角度範囲[0,B]および[B,2B]でのビュ
ーによる線源位置のグループ化処理を詳細に説明する。
ヘリカル走査路の始点(例えば図7のB)近傍の線源位
置のグループ化処理は基本的には従来の技術と類似して
いるが、大きな修正点がある。以下の分析では線源の回
転のヘリカル走査路に沿ったセンシングは反時計回りに
行われているが、もちろん線源を時計回りにセンシング
する場合にも該当する。
【0066】1.ヘリカル走査路端から角度範囲[0,
B]でのビュー 図9には、角度範囲[0,B]での種々の線源位置が示
されている。より詳細には、図9には、被検体を表す円
90が線源位置Sを出発してヘリカル走査路端である
線源位置Sから測定される角度範囲[0,B]内でイ
メージングされることが平面図で示されている。円91
はX線源によってトラバースされるヘリカル走査路を表
している。図9では終端の線源位置Sから始まる線分
は走査円91に接している。ラドン空間であるφ平
面は線分Lと直交しており、これによりラドン空間の
φ平面が規定される。線源が反時計回りに回転すると
考えると、線源位置Sは円91上にマーキングされ
る。線源Sを通る線分Lは線分Lに平行であるの
で、ラドン空間φ平面との直交関係が得られる。ポイ
ントCは線分Lが線源位置Sでのコーンビームデ
ータを取得する検出器のu軸と交差する点として定めら
れている。線源位置Sでのコーンビームデータを取得
する検出器の検出器平面93は線源位置Sから被検体
の中心へ延在する線分Lとの直交関係が得られるよう
に定められている。
【0067】図10のA、B、Cにはそれぞれ図9の3
つの異なる角度から見たφ平面、φ平面、φ平面
でのヘリカル走査路の投影が示されている。図10のB
に示されているように、φ平面方向で終端の線源位置
は円筒型ヘリックスのエッジに投影される。また図
9、図10に示されているように、φ平面方向および
φ平面方向はφ平面からそれぞれ反対向きで徐々に
回転されていく2つの方向である。図10のAに示され
ているように、φ平面方向では、ヘリカル走査路のう
ち線源位置Sを含み線源位置Sで終わる部分は円筒
型ヘリックスには右側で接していない。したがって、φ
平面で現在の線源位置Sを投影している正弦段は図
10のAに示されているように円筒型ヘリックスの投影
の両端には達しておらず、この正弦段は不完全正弦段で
ある。換言すれば、線源位置Sが右側で円筒型ヘリッ
クスのエッジに接していないため、ヘリカルターンの頂
部が不完全となっている(つまりBより小さくなってい
る)。さらにこの平面では、ローカル関心領域のトップ
エッジを定義している最上部の完全正弦段は図10のA
に示されている段より下方である。線源位置Sの投影
は関心領域の外側に位置するので、線源位置Sはφ
平面での関心領域のデータの汚染成分となってしまう。
換言すれば、線源位置Sは不完全な個所に位置してい
るため、線源位置Sからのデータは考慮すべきでな
い。
【0068】これに対してφ平面方向では、ヘリカル
走査路のうち線源位置Sを含み線源位置Sで終わる
部分が円筒型ヘリックスに右側で接している。したがっ
てφ 平面では現在の線源位置Sを投影する正弦段は
図10のCに示されているように円筒型ヘリックスの投
影の両端に達しており、完全正弦段となっている。さら
にこの平面では線源位置Sの投影はφ平面のローカ
ル関心領域のトップエッジを定義している最上部の完全
正弦段上に存在している。このことも図10のCに示さ
れている。
【0069】図9に戻って見てみると、u軸上のポイン
トC、C、Cはそれぞれ検出器に投影されたφ
平面方向、φ平面方向、φ平面方向での現在の線源
位置を示している。ポイントC、Cはそれぞれポイ
ントCの左側と右側とに位置する。線源位置Sで検
出されたコーンビームデータを用いてφ平面のラドン
微分データが形成されるが、この全てのラドン微分デー
タはポイントCに交差する積分線分に由来する。図1
0のAに則して説明したように、線源位置Sはφ
面でのローカル関心領域のデータの汚染成分となってい
ることから、汚染を回避するために、上方マスク境界お
よび下方マスク境界の双方の境界項(補正項)は有利に
はポイントCで交差する積分線分に対してスキップさ
れる。“ショートオブジェクトアルゴリズム”の第3の
ステップを拡張することにより、上方マスク境界および
下方マスク境界の双方の境界項(補正項)は有利にはポ
イントCよりも左側でu軸に交差する積分線分に対し
てスキップされる。
【0070】これに対して、線源位置Sで検出された
コーンビームデータを用いてφ平面のラドン微分デー
タも形成されるが、この全てのラドン微分データはポイ
ントCに交差する積分線分に由来する。図10のCに
則して説明したように、線源位置Sの投影はφ平面
での関心領域のトップエッジを定義する最上部の完全正
弦段上に存在することから、コーンビームデータのうち
u軸より上の部分がローカル関心領域のデータの汚染成
分となる。汚染を回避するために、上方マスク境界の境
界項(補正項)は有利にはポイントCに交差する積分
線分に対してスキップされる。上方マスク境界および下
方マスク境界の双方の境界項(補正項)は有利にはポイ
ントCよりも右側でu軸に交差する積分線分に対して
スキップされる。
【0071】図11には第3のフィルタリングステップ
の適用されるマスク境界の一部が示されている。このフ
ィルタリングはヘリカル走査路端からの角度範囲[0,
B]内にある線源位置に対して行われる。換言すれば、
図11にはコーンビーム画像に対しヘリカル走査路端か
ら角度範囲[0,B]で測定されるビューにおいてどの
ように境界項(補正項)がスキップされるかが示されて
いる。ここでは積分線分は任意の投影角θで示されてい
る。
【0072】より詳細には、図11には所定の線源位置
で取得されたコーンビームデータの集合100と検
出器のu軸上にマーキングされたポイントCとが示さ
れている。データコンビネーションマスク101がコー
ンビームデータ100に与えられ、複数の線102がコ
ーンビームデータ100内に前述のように形成される。
一般には線102の終点つまり線102の長さはデータ
コンビネーションマスク101の外側境界により、関心
領域のトップエッジおよびボトムエッジ近傍の走査路の
上方および下方の角度範囲2B内にある線源位置ごとに
定められる。ただし図11に示されているように、ポイ
ントCより右側でu軸に交差する線分(図10のCに
相応する線分)の終点はマスクの下方境界とu軸とによ
って定められ、ポイントCよりも左側でu軸に交差す
る全ての線分(図10のAに相応する線分)は使用され
ない。換言すれば、マスクの上方境界での境界項はポイ
ントCよりも右側でu軸に交差する線分に対してスキ
ップされ、マスクの上方境界および下方境界での境界項
はポイントCよりも左側でu軸に交差する線分に対し
てスキップされる。この処理は全ての角度θについて反
復される。
【0073】2.ヘリカル走査路端から角度範囲[B,
2B]でのビュー 前述の分析は角度範囲[B,2B]のビューにおいても
同様に行われるので、これについてここでは詳細には説
明しない。図12にはコーンビーム画像に対しヘリカル
走査路端から角度範囲[B,2B]で測定されたビュー
でどのように境界項すなわち補正項がスキップされるか
が示されている。ポイントCは図9に示したものと同
様に構成されている。積分線分は任意の投影角θで示さ
れている。マスクの上方境界での境界項はポイントC
よりも左側でu軸に交差する線分に対してスキップされ
る。この処理は全ての角度θについて反復される。
【0074】本発明を添付図を参照しながら図示の実施
例に則して説明したが、これは本発明をこれらの実施例
に限定するものではない。当該の技術分野の技術者にと
っては本発明の概念から離れずこれらの実施例に種々の
変更および修正を加えることができるはずである。こう
した全ての変更および修正は特許請求の範囲として示さ
れている本発明の範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】コーンビーム画像再構成のための従来の3次元
逆投影法を示す図である。
【図2】取得されたコーンビーム投影データからラドン
微分データを形成する技術としてのソフトマスキングを
示す図である。
【図3】取得されたコーンビーム投影データからラドン
微分データを形成する技術としてのハードマスキングを
示す図である。
【図4】本発明の画像再構成に用いられるコーンビーム
イメージング装置を示す図である。
【図5】データコンビネーションのための平面検出器で
使用されるヘリカルマスクの実施例を示す図である。
【図6】データ汚染現象を表すダイアグラムである。
【図7】本発明によるヘリカル走査路に沿った関心領域
の投影の実施例を示すダイアグラムである。
【図8】検出器上の積分線分と平面上の線積分間隔との
あいだの関係を示すダイアグラムである。
【図9】ヘリカル走査路の終端から角度範囲[0,B]
で分布する本発明の複数の線源位置の例を示すダイアグ
ラムである。
【図10】本発明の投影が行われる図9の種々の平面上
のヘリカル走査路の例を示すダイアグラムである。
【図11】ヘリカル走査路の終端から角度範囲[0,
B]で分布する本発明の複数の線源位置に対してフィル
タリングされるマスク境界の位置を示すダイアグラムで
ある。
【図12】ヘリカル走査路の終端から角度範囲[B,2
B]で分布する本発明の複数の線源位置に対してフィル
タリングされるマスク境界の位置を示すダイアグラムで
ある。
【符号の説明】
40 イメージングシステム 41 検出器アレイ 42 線源 43 コンピュータ 44 マニピュレータ 45 データ取得装置DAS 46 画像再構成モデル 47 ディスプレイ 48 ヘリカル走査路 49 被検体 49a 関心領域 49b 軸線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4C093 AA22 BA10 CA13 FE13 FF28 5B057 AA09 BA03 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB13 CB16 CC03 CE06 CE08 CE09 DA08 DA17 DB02 DB05 DB09 DC22

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ヘリカルスキャンの走査路に沿って被検
    体の関心領域(ROI)の画像データの集合を収集する
    ステップと、 収集された画像データの集合のなかから被検体の関心領
    域の外側の画像データに相応する汚染データを識別する
    ステップと、 汚染データを省いた画像データの集合を用いて関心領域
    の画像を再構成するステップとを有することを特徴とす
    る画像再構成方法。
  2. 【請求項2】 汚染データを識別するステップでヘリカ
    ルスキャンの走査路の始点近傍または終点近傍の線源位
    置を識別する、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 汚染データを識別するステップで関心領
    域の始点近傍の第1の完全正弦段と関心領域の終点近傍
    の第2の完全正弦段とを識別し、ここで完全正弦段は角
    度範囲Bを走査する線源位置を含む、請求項1記載の方
    法。
  4. 【請求項4】 第1の完全正弦段および第2の完全正弦
    段を識別する際にヘリカルスキャンの走査路をラドン空
    間の平面に投影する、請求項3記載の方法。
  5. 【請求項5】 汚染データを識別するステップで不完全
    正弦段上に存在する線源位置の画像データを識別する、
    請求項3記載の方法。
  6. 【請求項6】 コーンビーム源からのエネルギにより走
    査路上の相応の複数の線源位置で被検体を照射して2次
    元検出器へ配向された放射から複数の2次元コーンビー
    ム投影データの集合を取得し、該投影データの集合に画
    像再構成処理を適用して被検体の関心領域(ROI)を
    イメージングする3次元コンピュータトモグラフィのた
    めの走査およびデータ取得方法において、 投影データの集合にマスキングを行い、各マスクの境界
    内のデータをマスクされた複数の2次元データの集合と
    するステップと、 マスクされた複数の2次元データの集合を内部に形成さ
    れた複数の平行線に沿ってランプフィルタリングし、2
    次元コーンビーム投影データの所定の集合から求められ
    たラドン微分データの第1の予測計算値に相応してフィ
    ルタリング2次元データの集合を形成するステップと、 コーンビーム投影データの所定の集合のうちマスクの境
    界に隣接する部分を処理してラドン微分データの第1の
    予測値に対する2次元補正データを形成し、被検体の関
    心領域の外側に関するコーンビーム投影データについて
    は2次元補正データを形成しないステップと、 各フィルタリング2次元データの集合と計算された各2
    次元補正データとを重みづけ3次元逆投影により3次元
    空間へ結合し、これにより被検体の関心領域の画像を再
    構成するステップとを有することを特徴とする3次元コ
    ンピュータトモグラフィのための走査およびデータ取得
    方法。
  7. 【請求項7】 コーンビーム投影データの集合のなかか
    ら被検体の関心領域の外側の投影データに相応する汚染
    データを識別するステップを含む、請求項6記載の方
    法。
  8. 【請求項8】 汚染データを識別するステップでヘリカ
    ルスキャンの走査路の始点または終点近傍の線源位置を
    識別する、請求項7記載の方法。
  9. 【請求項9】 汚染データを識別するステップで関心領
    域の始点近傍の第1の完全正弦段と関心領域の終点近傍
    の第2の完全正弦段とを識別し、ここで完全正弦段は角
    度範囲Bを走査する線源位置を含む、請求項7記載の方
    法。
  10. 【請求項10】 第1の完全正弦段および第2の完全正
    弦段を識別する際にヘリカルスキャンの走査路をラドン
    空間の平面に投影する、請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】 汚染データを識別するステップで不完
    全正弦段上に存在する線源位置の画像データを識別す
    る、請求項9記載の方法。
  12. 【請求項12】 3次元コンピュータトモグラフィのた
    めの走査およびデータ取得方法を実行するプログラム命
    令を備えた機械読み取り可能なプログラム記憶装置にお
    いて、プログラム命令によりコーンビーム源からのエネ
    ルギにより走査路上の相応の複数の線源位置で被検体を
    照射して2次元検出器へ配向される放射から複数の2次
    元コーンビーム投影データの集合を取得し、該投影デー
    タの集合に画像再構成処理を適用して被検体の関心領域
    (ROI)をイメージングするために、 投影データの集合にマスキングを行い、各マスクの境界
    内のデータをマスクされた複数の2次元データの集合と
    するステップと、 マスクされた複数の2次元データの集合を内部に形成さ
    れた複数の平行線に沿ってランプフィルタリングし、2
    次元コーンビーム投影データの所定の集合から求められ
    たラドン微分データの第1の予測計算値に相応してフィ
    ルタリング2次元データの集合を形成するステップと、 コーンビーム投影データの所定の集合のうちマスクの境
    界に隣接する部分を処理してラドン微分データの第1の
    予測値に対する2次元補正データを形成し、被検体の関
    心領域の外側に関するコーンビーム投影データについて
    は2次元補正データを形成しないステップと、 各フィルタリング2次元データの集合と計算された各2
    次元補正データとを重みづけ3次元逆投影により3次元
    空間へ結合し、これにより被検体の関心領域の画像を再
    構成するステップとが行われることを特徴とする機械読
    み取り可能なプログラム記憶装置。
  13. 【請求項13】 コーンビーム投影データの集合のなか
    から被検体の関心領域の外側の投影データに相応する汚
    染データを識別するステップの実行命令を含む、請求項
    12記載の装置。
  14. 【請求項14】 汚染データを識別するステップの実行
    命令にヘリカルスキャンの走査路の始点または終点近傍
    の線源位置を識別する命令が含まれている、請求項13
    記載の装置。
  15. 【請求項15】 汚染データを識別するステップの実行
    命令に、関心領域の始点近傍の第1の完全正弦段と関心
    領域の終点近傍の第2の完全正弦段とを識別し、ここで
    完全正弦段は角度範囲Bを走査する線源位置を含む命令
    が含まれている、請求項13記載の方法。
  16. 【請求項16】 第1の完全正弦段および第2の完全正
    弦段を識別する命令にヘリカルスキャンの走査路をラド
    ン空間の平面に投影する命令が含まれている、請求項1
    5記載の方法。
  17. 【請求項17】 汚染データを識別するステップの実行
    命令に不完全正弦段上に存在する線源位置の画像データ
    を識別する命令が含まれている、請求項9記載の方法。
  18. 【請求項18】 被検体の関心領域ROIの画像を形成
    する3次元コンピュータトモグラフィ装置において、 少なくとも被検体の関心領域に放射エネルギを加えるコ
    ーンビーム源と、 放射エネルギを検出する2次元エリア検出器と、 線源の走査軌跡を線源の横断する走査路として定める手
    段と、 エリア検出器とともに被検体に対して相対的に位置決め
    可能であるように固定されたコーンビーム源を走査路に
    沿った方向で動かし、複数の線源位置で被検体の関心領
    域を走査させ、エリア検出器に各線源位置での2次元コ
    ーンビーム投影データの集合を取得させるマニピュレー
    タと、 2次元コーンビーム投影データの各集合をマスキングし
    てマスクされたデータ集合を形成するマスキング手段
    と、 マスクされたデータ集合を内部に形成された複数の平行
    線に沿ってランプフィルタリングし、2次元コーンビー
    ム投影データの所定の集合から求められたラドン微分デ
    ータの第1の予測計算値に相応に複数のフィルタリング
    2次元データの集合を形成するランプフィルタリング手
    段と、 2次元コーンビーム投影データの所定の集合のうちマス
    クの境界に隣接する部分を処理してラドン微分データの
    第1の予測値に対する2次元補正データを形成し、その
    際に被検体の関心領域の外側に関するコーンビーム投影
    データについては補正データを形成しない処理手段と、 各フィルタリング2次元データの集合と計算された各2
    次元補正データとを重みづけ3次元逆投影により3次元
    空間へ結合し、これにより被検体の関心領域の3次元画
    像を再構成する3次元逆投影手段とを有することを特徴
    とする3次元コンピュータトモグラフィ装置。
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