JP2004531306A - 対象画像におけるアーチファクトを減少する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ソースにより対象を通過して検出器上に送信された測定信号によって取得された対象画像におけるアーチファクトを減少する方法に関し、前記方法は、ａ）前記検出器により受信されたデータ信号をデータ値に依存して適応的にフィルタリングするステップと、ｂ）前記対象を通過する前記測定信号の減衰を示すために前記データ信号を処理するステップと、ｃ）前記フィルタリング及び処理されたデータ信号に基づいて前記対象の画像を再構成するステップとを有する。本発明による前記方法は、ステップｂ）が、ステップａ）の結果として生じる前記適応的にフィルタリングされたデータ信号に対して実行されることを特徴とする。本発明は、また、本発明による前記方法を実行する処理ユニットを有するコンピュータ断層撮影装置と、前記方法を実行するコンピュータプログラムとにも関する。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ソースにより対象を通過して検出器上に送信された測定信号によって取得された対象画像におけるアーチファクトを減少する方法に関し、前記方法は、ａ）前記検出器により受信されたデータ信号をデータ値に依存して適応的にフィルタリングするステップと、ｂ）前記対象を通過する前記測定信号の減衰を示すために前記データ信号を処理するステップと、ｃ）フィルタリング及び処理された前記データ信号に基づいて前記対象の画像を再構成するステップとを有する。
【０００２】
また、本発明は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置にも関する。
【０００３】
【従来の技術】
この種の方法及びコンピュータ断層撮影装置は米国特許５，４１６，８１５から既知である。
【０００４】
前記既知のコンピュータ断層撮影装置は、検査される対象、特に患者の周りを一緒に回転することができるＸ線源及びＸ線検出器を含む。前記既知の方法を使用して、前記既知のコンピュータ断層撮影装置は、所定の方向を持つ相互に平行な面に沿った前記対象の複数の断面画像を取得する。前記断面画像は、特に、複数の相互に平行な面に沿って取得される。これは、前記対象並びに前記Ｘ線検出器及び前記Ｘ線源を互いに相対的に移動しながら、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を前記対象の周りを回転させることにより達成される。このように、断面画像が前記Ｘ線検出器及び前記Ｘ線源が前記対象の周りを回転する面に沿ってその都度取得されるようになる。続いて、前記Ｘ線検出器と共にある前記Ｘ線源及び前記対象は、互いに相対的に移動され、これにより前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器が前記対象の周りを回転する面がずらされ、次の断面画像が取得される。前記断面画像は前記対象の（部分）体積に関する。
【０００５】
前記既知の方法によると、まず、前記データ信号は、前記対象を通過する前記測定信号の減衰を示すために処理される。通常、このステップは前記データ信号の負の対数を取ることによる対数補正を伴う。次に、前記検出器により受信された前記データ信号は、データ信号値に依存して適応的にフィルタリングされる。
【０００６】
前記既知の方法は、非常に小さいデータ信号がこれにより、いわゆる“フローズンノイズ”となるようなストリークアーチファクトとして既知であるエラーを生ずるという欠点を持つ。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前文において記述されるような種類の方法及びコンピュータ断層撮影装置を提供することであり、これにおいて、ストリークアーチファクトは顕著に減少される。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明による前記方法は、ステップｂ）が、ステップａ）の結果として生じる前記適応的にフィルタリングされたデータに対して実行されることを特徴とする。
【０００９】
本発明による前記コンピュータ断層撮影装置は、本発明による方法を実行するための処理ユニットを有する。
【００１０】
本発明は、さらに、本発明による方法を実行するためのコンピュータプログラムにも関する。
【００１１】
本発明は、添付された図面によりさらに説明されるだろう。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明によるコンピュータ断層撮影装置を図式的に示している。スリット型のコリメータ８と協働して、Ｘ線源２は、対象４、例えば検査されるべき患者を照射する発散、扇形、又は円錐状Ｘ線ビームを生じる。Ｘ線検出器３は、Ｘ線源２に対面するように配置される。本実施例における前記Ｘ線検出器は、例えば、個々の検出セル５の複数の平行な列のマトリックスを含む位置感知的な２次元Ｘ線検出器である。検出セル５は、例えば、ガス入り（キセノン）検出器又は固体検出器である。概して、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との中間点において前記円錐状Ｘ線ビームの太さは５ｍｍないし２０ｍｍになる。前記Ｘ線検出器に入射するように前記患者を横切った放射強度は、主に、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器との間のテーブル６上に配置された患者４内での吸収により決定される。多数の線に沿った前記吸収は、フレーム７によりＸ線源２及びＸ線検出器３を前記患者の周りに一緒に回転させることにより多数の軸方向から測定される。前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の組み合わされた回転は、連続であってもよいが、また断続的であってもよい。
【００１３】
その上、前記患者は、また、照射及び回転中に回転軸に沿って、即ち、長手方向において移動されることが可能であり、これにより、前記Ｘ線検出器が前記患者の重要な３次元体積からデータを取得する。図１は、前記軸方向における面にわたる断面において前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を示し、前記面において、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器が前記患者の周りを回転する。前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の瞬間的な方向における前記軸方向は、図における参照符号（ａ）により表示される。接線方向（ｔ）はＸ線源８及びＸ線検出器３が患者４の周りを回転する面内に位置し、軸方向（ａ）に垂直に延びている。長手方向（ｌ）は、図面の面に垂直に延びている。前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器が前記患者の周りを回転し、同時に前記Ｘ線検出器と共にある前記Ｘ線源と患者テーブル６上の前記患者とが、前記長手方向において変位する場合、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器は螺旋軌道を描く。この場合において、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器が前記患者の周りを回転する瞬間的な面は、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の瞬間的な位置における前記螺旋軌道を通って、及び前記長手方向に垂直に延びる。当該コンピュータ断層撮影装置には、Ｘ線源及びＸ線検出器を持つ回転可能なシステムだけでなく、回転可能ではないが前記患者の周囲に（実質的に）完全に沿って延びる検出システムを設けることもできる。概して、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器は共に前記患者の周りを完全に、従って３６０°にわたり回転される。代わりに、検出システムは、前記患者の周囲全体に沿って配置されることができ、その場合には前記Ｘ線源が前記患者の周りを完全に回転する。また、Ｘ線源は、前記患者の周りに配置される環状アノードの形式において使用されることができ、その場合、Ｘ線が前記アノード物質から生成される電子ビームの目標スポットは、前記環状アノードと一緒に前記患者の周りを移動する。原理的には、１８０°と扇形又は円錐状ビームの開口角との和に等しい角度にわたり前記患者の周りを回転する前記扇形又は円錐状ビームを使用すれば十分であることは注目すべきである。
【００１４】
さらに、本発明による前記コンピュータ断層撮影装置は、好ましくは２次元Ｘ線検出器を含む。このような２次元Ｘ線検出器は、２次元パターンに、例えば検出要素の複数の列に配置される多数のＸ線感受性検出要素を含み、前記列は前記長手方向に隣接して位置する。幾分かの円錐状Ｘ線ビームが使用される場合、密度プロファイルは、それぞれの長手方向の位置において、連続して取得されることができる。前記円錐状ビーム及び前記２次元検出器は、特に、高い一様な空間的解像度を持つ対象データセットを生じ、前記密度プロファイルの取得に要する時間は、扇形ビームと検出要素の単一の列を持つＸ線検出器とを使用する場合ほど非常に長くはない。
【００１５】
前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の各々の位置又は方向において、前記個々の検出セルにより受信される前記Ｘ線強度は、デジタル化され、処理ユニット２０にかけられる。処理ユニット２０は、前記測定されたデータを前記検査されるべき患者のデータ値に変換する。前記処理ユニットは、前記患者が照射される連続した方向に対する前記密度プロファイルから、前記患者体内の個々の位置におけるデータ値を再構成する。処理ユニット２０は、このように、前記Ｘ線検出器によって測定される前記密度プロファイルからデータ値の対象データセットを形成する。例えば、前記対象データセットにおける高い及び低いデータ値は、前記患者のそれぞれ前記Ｘ線吸収が強い及び弱い部分に対応する。前記処理ユニットは、例えば、前記対象データセットを再構成し、また断面分布を導くようにプログラムされたコンピュータを含む。このような断面分布は、例えば前記検査されるべき患者の断面を表し得る。前記処理ユニットは、また、画像信号、例えば、前記断面分布を表す電子ビデオ信号を形成するようになっている。このような画像信号の信号レベルは、前記断面分布の密度値を表す。前記断面分布は、このように、前記処理ユニットに結合されたモニタ３０上の画像として表示されることができる。前記画像は、また、デジタル画像マトリックスとして記憶されてもよく、又はさらなる処理のために画像処理ユニットにかけられてもよい。
【００１６】
図２は、本発明による前記方法のステップを実行するための図１のＣＴ装置の必須部分を概略的に示す。データ取得システムが１０において概略的に示される。これは一般に、Ｘ線源２及びＸ線検出器３のような、患者４（の一部）を表すデータ信号を得るのに必要な全ての要素を含む。処理ユニット２０は、２１ないし２８に示され、下で詳細に記述されるであろう本発明による前記ステップを実行する。前記処理ユニットの結果として生じる対象画像はモニタ３０上に示される。
【００１７】
データ取得システム１０において、前記患者の体の吸収により減衰されたＸ線を表す前記データ信号は、処理ユニット２０に受信され、送信される。
【００１８】
前記処理ユニットは、一般に、データ取得システム１０から受信された前記データ信号に基づいて対象画像を形成する。ステップ２１において、オフセット補正が実行される。前記データ信号は、当技術分野において既知の方法における測定機器により生じたオフセットに対して補正される。
【００１９】
ステップ２２において、ノイズ解析が、存在するノイズの尺度を確立するために前記データ信号に対して実行される。好ましくは、標準偏差σが決定される。時間又は場所の何れにおいてもノイズ解析を実行する様々な技術が、当技術分野において既知である。好ましくは、前記ノイズ解析は、測定中にリアルタイムで又は“即座に”実行される。ノイズの量は時間によって変化することが知られている。前記ノイズは、また、検出器によっても変化する。
【００２０】
ステップ２３において、ステップ２１の結果として生じる前記オフセット補正されたデータ信号は、標準偏差σに関係した特定の天井値と比較される。好ましくは、前記天井値は約３σである。前記天井値以下の値を持つデータ信号は、ステップ２４において処理される。前記天井値以上の値を持つデータ信号は、ステップ２５において処理される。
【００２１】
ステップ２４において、ステップ２３の結果として生じる前記データ信号は、再びフィルタリングされ、元の信号が減算される。様々な適切なフィルタリング技術が当技術分野において既知である。好ましくは、前記フィルタリングは、前記データ信号の各々を隣接した検出要素５のデータ信号と平均するステップを含む。隣接したデータ信号は、前記検出器の水平又は接線方向において見つけられることができる。２次元検出器が使用される場合、隣接するデータ信号は、また、前記検出器の長手方向ｌ又は前記検出器に沿ったその他の２次元方向（ｌ及びｔのどんな組み合わせ）においても見つけられることができる。２次元検出器の適切な型式は欧州特許出願９９２０３２８７．０（ＰＨＮ１７．６８０）において記述されている。
【００２２】
適切な低域フィルタの例は、“点平均フィルタ（ｐｏｉｎｔ ａｖｅｒａｇｉｎｇ ｆｉｌｔｅｒ）”、例えば、３次スプラインを用いる点平均フィルタを含む。このフィルタは、２次元と同様に１次元においても適用されることができる。適切な低域フィルタの他の例は、ノイズのピークを除去するように設計された有界アルゴリズムフィルタである。適切な低域フィルタのさらに他の例は、ＵＳ５，４１６，８１５において記述されている中間値フィルタである。様々な他の適切なフィルタが当技術分野において既知であることが知られている。
【００２３】
上述のものにおいて、前記検出器により受信される前記データ信号は、これまで、データ値及び前記信号ノイズの大きさに依存して適応的にフィルタリングされてきた。これにより、前記データ信号は、好ましくは検出読取の特定数、例えば３０のグループにおいて処理される。
【００２４】
ステップ２５において、ステップ２４からの結果は、ステップ２１の結果として生じる前記元の信号に加えられる。代替手段としては、前記ステップ２４からの結果がステップ２１の結果として生じる前記元の信号を置き換えてもよく、その結果としてこの加法が図から取り除かれることができる。
【００２５】
次にステップ２６において、前記データ信号は、患者４における減衰物質量を示すために処理される。これに対して当技術分野においては、前記データ信号は、対数の負を取ることにより対数補正される。前記データ信号は対数を取る前にフィルタリングされるので、小さな信号の結果として生じ、いわゆる“フローズンノイズ”となるようなストリークアーチファクトは、首尾よく避けられる。
【００２６】
ステップ２７において、前記データ信号は、検出器における変化及びチャネルゲインのような、様々なよく知られたエラーに対して補正される。
【００２７】
最後にステップ２８において、前記データ信号は、例えばスライス画像の形式において、対象画像を作成するよく知られた方法において再構成される。これらのスライス画像は、さらに処理され、モニタ３０上に示されることができる。結果として生じた前記スライス画像を処理する方法の一例は、欧州特許出願９９２０３２８７．０（ＰＨＮ１７．６８０）において記述されている。
【００２８】
本発明による前記方法は、例えば、診察のため又は患者の治療中に前記患者の画像を得るための、医療システムにおける応用に適している。様々な型式の測定信号、例えば音波又はＸ線を使用することができる。好ましくは、本発明による前記方法は、コンピュータ断層撮影装置に組み込まれる。上の記述は、前記コンピュータ断層撮影装置が本発明による前記方法のステップを実行することができるように、前記コンピュータ断層撮影装置の前記処理ユニットを調節するための全ての必要な情報を技術のある読者に疑いなく提供する。これは、コンピュータプログラムを設計すること及び書くことを含み得る。
【００２９】
本発明は決して図１に示された実施例に制限されないことが示されている。実際には、本発明は、コンピュータ断層撮影装置の全ての型式に適している。例えば、前記Ｘ線検出器は、１列の検出要素（即ち単スライススキャナにおいて）から成ること又は２列以上の検出要素（即ちマルチスライススキャナにおいて）から成ることも両方できる。両方の型式のＣＴスキャナが、参照によりここに組み込まれ、より早く出願された欧州出願９９２０３２８７．０（ＰＨＮ １７．６８０）において記述されている。上の記述から続くように、前記Ｘ線ビームの形状は、扇形又は円錐状であることができる。円錐ビームスキャナの例は、国際出願ＷＯ９９３６８８５において見つけられることができる。理論的には、前記Ｘ線源は、また、点線源であることもでき、前記Ｘ線検出器が点検出器であることができる。さらに、前記患者テーブルに対する前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器の運動は、図１の実施例の螺旋運動と異なってもよい。前記ＣＴスキャナは、前記Ｘ線装置と相対的に前記患者テーブルに階段状の運動をさせるようになっていてもよく、このようにしてスライス・トゥ・スライス・スキャン（ｓｌｉｃｅ−ｔｏ−ｓｌｉｃｅ ｓｃａｎ）を生じる。代わりに、前記患者テーブルは、動的スキャン又はＣＴ蛍光透視検査を生ずる場合のように、前記Ｘ線装置と相対的に固定されてもよい。この変更のリストは、制限的ではなく、疑いなく、当業者は他の変更を考えることができるであろう。
【００３０】
本発明をまとめることは、ここに記述された前記方法において、ストリークアーチファクト又はフローズンノイズは、フィルタリングの前に前記測定されたデータ信号を処理することにより生じるという洞察を提供する。前記処理のステップは、通常、前記データ信号の減衰に関する情報を示す前記データを処理するステップを含む。当技術分野において、これは、前記データ信号の対数補正を含む。このようなアーチファクトは、順序を逆にすることにより、及びフィルタリングの後のみに前記データを処理することにより避けられることができる。この教えに基づいて、一般に前記結果として生じるスライス画像においてより良い信号対雑音比となるような幾つかのフィルタ技術が導入される。
【００３１】
本発明は、もちろん、記述された又は示された実施例に制限されないが、しかし、一般に、上述の記述及び図面の観点からわかるように、添付された請求項の範囲内に留まるどんな実施例にも拡張する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が使用されているコンピュータ断層撮影装置を図式的に示す。
【図２】本発明による方法を実行する図１によるＣＴ装置の処理ユニットの必須機能のブロック概略図である。

Claims (10)

1. ソースにより対象を通過して検出器上に送信された測定信号によって取得された対象画像におけるアーチファクトを減少する方法であって、
   ａ）前記検出器により受信されたデータ信号をデータ値に依存して適応的にフィルタリングするステップと、
   ｂ）前記対象を通過する前記測定信号の減衰を示すために前記データ信号を処理するステップと、
   ｃ）前記フィルタリングされ、且つ処理されたデータ信号に基づいて前記対象の画像を再構成するステップと、
   を有し、前記ステップｂ）が、前記ステップａ）の結果として生じる前記適応的にフィルタリングされたデータ信号に対して実行されることを特徴とする方法。
2. 前記ステップａ）が、基本的に所定の天井値以下の値を持つ全てのデータ信号をフィルタリングするステップを有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記天井値が、前記データ信号上に存在するノイズに関係する、請求項２に記載の方法。
4. 前記天井値が、前記ノイズの標準偏差の３倍に実質的に等しい、請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記ステップａ）がさらに、前記データ信号の各々を隣接したデータ信号を用いてフィルタリングするステップを有する、前述の請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
6. 前記フィルタリングが、前記検出器の水平方向に位置する隣接したデータ信号を用いて実行される、請求項５に記載の方法。
7. 前記フィルタリングが、前記対象の長手方向に位置する隣接したデータ信号を用いて実行される、請求項５又は６に記載の方法。
8. 異なる軸方向からＸ線によって対象を照射するためのＸ線源と、
   Ｘ線検出器と
   を有するコンピュータ断層撮影装置であって、
   前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器が、前記対象の長手方向において前記対象と相対的に移動可能であり、前記Ｘ線検出器が、それぞれの軸方向及び長手方向に対する複数の密度プロファイルを測定するようにされ、前記密度プロファイルがデータ信号値の対象データセットを形成し、
   前記コンピュータ断層撮影装置が前述の請求項１ないし７のいずれか一項による前記方法を実行する処理ユニットを有する、コンピュータ断層撮影装置。
9. 前記Ｘ線検出器が２次元検出器である、請求項８に記載のコンピュータ断層撮影装置。
10. 前述の請求項１ないし７のいずれか一項による前記方法を実行するためのコンピュータプログラム。

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