JP2005205218A - 検査対象の断層撮影による断層画像の作成方法およびコンピュータ断層撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】縞状に見える画像表示を回避する。
【解決手段】焦点１３が複数行検出器３と共に検査対象１５の周りの円軌道上を移動され、出射ビーム１４が検査対象を透過する際の減弱を表す検出器出力データがビームの空間的方位データと共に収集され、ビームは検査対象のボリュームが完全に１つの円形走査によって検出されるようにファン状に広げられ、検査対象の運動信号が周期時相の検出のために測定線８により測定され、運動データと検出器出力データとの時間的な相関関係が記憶され、各検出器行の個々の副セグメントの検出器出力信号が統合され、各検出器行の個々の副セグメントは共同で少なくとも１８０°を走査するそれぞれ１つの全セグメントを生じ、各検出器行の時間分解能に応じて全セグメントは検査対象のｎ個の相前後する周期からのｎ個の副セグメントから合成され、全セグメントにより２Ｄ再構成及びリフォーマッティングによる逆投影が行なわれる。
【選択図】図３

Description

本発明は、周期的に交互に現れる周期時相、場合によっては運動時相および休止時相を有する周期的に運動する検査対象の断層撮影による断層画像とりわけＸ線ＣＴ画像の作成方法であって、周期的に運動する検査対象の走査のために焦点・検出器セットが被検体の周りの円軌道上を移動し、検出器出力信号と、周期時相つまり運動時相および休止時相を決定するための検査対象の運動信号とが同時に測定され、検出器出力信号に相関させられて記憶され、記憶された検出器出力信号に基づいて再構成およびリフォーマッティングによる逆投影で断層画像を形成する方法に関する。

さらに、本発明はこの方法を実施するためのコンピュータ断層撮影装置に関する。

運動する検査対象の断層画像を形成するための類似のコンピュータ断層撮影方法は知られている（特許文献１参照）。この方法では、拍動する心臓を表示するために、走査プロセスに並行して心臓の運動信号が心電図により取得され、この運動信号により心臓の休止時相が決定されて専ら休止時相からの画像が使用され、しかもＸ線源が休止時相の期間中のみ作動状態にされる。

更に、多数行ＣＴにおいて心臓の周りをスパイラル状に移動させられる焦点・検出器セットについて心臓の時相正しいボリューム再構成を行うためのアルゴリズムが知られている（非特許文献１）。

これらの一般的な心臓スパイラル再構成法の問題点は、焦点のスパイラル移動によって走査された範囲が縞状に見え、それによって、求められたＣＴ撮像の画質が強く損害を受けることにある。
独国特許出願公開第１９９５７０８２号明細書 Ｔ．Ｆｌｏｈｒ， Ｂ．Ｏｈｎｅｓｏｒｇｅ，"Ｈｅａｒｔ−Ｒａｔｅ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｐａｔｉａｌ ａｎｄ Ｔｅｍｐｏｒａｌ Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｆｏｒ ＥＣＧ−Ｇａｔｅｄ Ｍｕｌｔｉｓｌｉｃｅ Ｓｐｉｒａｌ ＣＴ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｅａｒｔ"， ＪＣＡＴ ｖｏｌ．２５， Ｎｏ．６， ２００１

従って、本発明の課題は、縞状に見える画像表示を回避することを可能にする、周期的に運動する検査対象の断層撮影による断層画像の作成方法およびこの方法を実施するためのコンピュータ断層撮影装置を提供することにある。

方法に関する課題は、本発明によれば、周期的に繰り返される周期時相を有する少なくとも部分的に周期的に運動する検査対象の断層撮影による断層画像、特にＸ線ＣＴ画像の作成方法において、
検査対象の走査のためにコーンビームを発生する焦点がこの焦点に対向する複数行検出器と共に検査対象の周りの円軌道上を移動させられ、
焦点から出射するビームが検査対象を透過する際の減弱を表す検出器出力データがビームの空間的方位データと共に収集され、
ビームは、運動する検査対象のボリュームが１つの円形走査によって付加的な横方向移動なしに完全に検出されるように広くファン（扇）状に広げられ、
同時に検査対象の運動信号が周期時相の検出のために測定され、運動データと検出器出力データとの間の時間的な相関関係が記憶され、
引続いて遡及的に、各検出器行の個々の副セグメントの検出器出力信号が統合され、各検出器行の個々の副セグメントは共同で少なくとも１８０°を走査するそれぞれ１つの全セグメントをもたらしかつ運動する検査対象の周期における定められた時相セクタを表し、
各検出器行の所望の時間分解能に応じて全セグメントは運動する検査対象のｎ個の相前後する周期からのｎ個の副セグメントから合成され、
これらの全セグメントにより２Ｄ再構成およびリフォーマッティングによる逆投影が行なわれることによって解決される。
本発明の有利な実施態様は従属請求項の対象である。

本発明者は、上記課題の解決のために、独国特許出願公開第１０２０７６２３号明細書に記載されたゲート式のＡＭＰＲ改良型（ＡＭＰＲ＝ａｄａｐｔｉｖｅ ｍｕｌｔｉｐｌａｎａｒ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ、適応多断面再構成）をＣＴデータのシーケンシャル取得に適合させることが可能であることを認識した。この場合に心臓適用例では、患者心電図の記録と並行して多数の相前後する心周期においてマルチスライス投影がシーケンシャルに測定され、選択された心時相で遡及的（レトロスペクティブ）に心臓ボリュームの画像データが算出される。コーンビーム経過も利用される。

個々の再構成スライス（ページ）の再構成のために、再構成すべきセグメントから、その都度の再構成セグメントの画像スタック（専門用語ではセグメント画像スタックまたは「ブックレット」と呼ばれる。）が使用される。再構成セグメントの中心は基準投影角Φ_refによって決められている。基準投影角Φ_refは、並行記録された心電図により、選択された心時相に、たいていは休止時相の範囲に割り付けられている。この再構成セグメントの最小長はθ_scan≧πである。再構成スライス面は、回転する焦点の円軌道に基準投影角で形成され、Ｎ行の検出器に対して、Ｍ個の等間隔の再構成スライス（Ｍ≧Ｎ）の再構成において全ての検出器データが利用されるように傾斜させられている。

一般に、画像スタックから構成されている再構成スライス（ブックレットページ）は湾曲した形状であってもよい。画像スタックの再構成後、目標画像平面に応じて一様な方位を持つシステム軸線方向へのリフォーマッティング（ｒｅｆｏｒｍａｔｔｉｎｇ）が行なわれる。例えば、これは公知の重み付け法によって行なわれる。

時間分解能を改善するために、再構成に必要な長さθ_scanのデータインターバルが多数の補足的なセクタに分割される。以下においては２セグメント再構成の場合についてこれをより詳細に説明する。長さθ_scanのデータインターバルは相前後する２つの心周期において得られたセクタの長さによって合成される。これらのセクタｓ₁，ｓ₂は、これらが相補的に長さθ_scanのデータインターバルをなすように定められる。相前後する心周期における時間的位置は、データ収集中に記録された心電図データを基にして正確に同時相で定められる。一般的には、それによってセグメントｓ₁，ｓ₂は相違する長さを生じる。

求められたＣＴ画像の時間分解能Δｔは、局部的な心拍数に依存し、両セクタｓ₁，ｓ₂の長さが等しい最も好都合な場合にはΔｔ＝（θ_scan／４π）・Ｔ_rotとなり、両セクタの１つが０の長さを有する最も不都合な場合にはΔｔ＝（θ_scan／２π）・Ｔ_rotとなる。

各セクタｓ₁，ｓ₂について、今や、相前後する、リフォーマット（ｒｅｆｏｒｍａｔ）された、とりわけアキシャルのセグメント画像スタックが定められ、セグメント画像スタックの割り付けられた基準投影角はセクタｓ₁，ｓ₂に含まれている。セグメント画像は層状に重ねられて１つの完全なＣＴ画像を形成する。

焦点のトリガ制御の場合、選択された心時相に応じて長さθ_scanのデータストリームのみを走査することもできる。これのためには上述のようにセグメント画像スタックが求められる。再構成およびリフォーマッティングは上述の方法と同様に行なわれる。

上述の基本的な考えに従って、本発明者は、周期的に繰り返される周期時相、場合によっては交互に現れる運動時相および休止時相を有する少なくとも部分的に周期的に運動する検査対象とりわけ生体とくに患者の心臓の断層撮影による断層画像、特にＸ線ＣＴ画像の作成方法において、少なくとも次の方法ステップを有する方法を提案する。
・ 検査対象の走査のためにコーンビーム（互いに垂直な２つの平面においてファン状に形成されたビーム）を発生する焦点がこの焦点に対向する複数行検出器と共に検査対象の周りの円軌道上を移動させられ、
・ 焦点から出射するビームが検査対象を透過する際の減弱を表す検出器出力データがビームの空間的方位データと共に収集され、
・ ビームは、運動する検査対象のボリュームが少なくともほぼ完全に１つの円形走査によって付加的な横方向移動なしに検出されるほど広くファン（扇）状に広げられ、
・ 同時に検査対象の運動信号とりわけ心電図信号が時相とりわけ運動時相および休止時相の検出のために測定され、運動データと検出器出力データとの間の時間的な相関関係が記憶され、
・ 引続いて遡及的に、各検出器行の個々の副セグメントの検出器出力信号が統合され、各検出器行の個々の副セグメントは共同で少なくとも１８０°を走査するそれぞれ１つの全セグメントをもたらしかつ運動する検査対象の休止時相を表し、
・ 各検出器行の所望の時間分解能に応じて全セグメントは運動する検査対象のｎ個の相前後する周期からのｎ個の、とりわけｎ＝２個の副セグメントから合成され、
・ これらの全セグメントにより２Ｄ再構成およびリフォーマッティングによる逆投影が行なわれる。

従って、複数行検出器の円運動の際にデータが複数の運動周期に亘って収集され、矛盾なく相補的に１つの完全なデータセットをなすようにつなぎ合わされる。このようなデータセットは、引続いて２Ｄ逆投影法をともなう公知の再構成方法により算出され、断層撮影による断層画像が公知のように作成される。結局、分解能はより多くの運動周期に亘って測定されるほど高くなる。もちろん、利用された運動周期の数が大きすぎると、少なくとも患者の検査の場合には、他の当然の限界がもたらされる。例えばその他の運動つまり呼吸に起因するアーチファクトが生じ、あるいは長すぎる照射時間による線量問題が生じる。従って、大抵は、２〜３個の運動周期だけが合算されるのが望ましい。

基本的には、できるだけ鮮明な画像を得るために、運動する心臓を観察する場合には心臓の休止時相からのデータのみを受け入れると有利である。もちろん、ＣＴ装置のますます短くなる回転時間は、活性時相におけるインターバルであってもよい心臓の任意の周期時相に集中することも、あるいは全心周期に亘る一種の「３Ｄ画像シーケンス」を撮影することさえも可能にする。

本発明によれば、生体とくに人間の運動する心臓が走査される。運動信号として、運動時相および休止時相の検出のために、心電図信号が測定される。

引続く計算操作を簡単にするために、本発明による方法では、逆投影の前に、とりわけパラレルリビニング（ｐａｒａｌｌｅｌ ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）が行毎に行なわれる。

本発明による方法の場合、検出器データからその都度複数個（Ｍ）の等間隔の再構成スライスのための画像スタック（一般にブックレットと呼ばれる。）が形成され、再構成スライスの個数（Ｍ）は、使用された複数行検出器の検出器行数（Ｎ）よりも大きいか又は等しくあるべきであり、平行で等間隔の画像面へのリフォーマッティングが行なわれる。

更に、１つの全セグメントの副セグメントは異なる長さであると好ましく、これらの副セグメントは、カバーされる走査角に関して相補的に少なくとも１８０°だけ走査するセクタをなし、検査対象の運動状態に関して時間的に同じ周期時相内に、とりわけ遡及的に求められた休止時相の同じインターバル内にあるべきである。

患者の線量負荷を低減するために、焦点から出射するビームは、少なくとも運動時相の大部分に亘って、間接的または直接的に制御されて、測定運動信号によって低減されるとよい。

画質を改善するために、かつ異なる周期の異なるセクタからのデータ移行におけるアーチファクトを避けるために、データセットの統合時にデータセット間の移行重み付けが行なわれるとよい。

更に、アーチファクトを阻止するためにデータセットはサイノグラム重み付けを受けると好ましい。

心臓の運動周期およびガントリの回転速度への時間分解能の依存性に基づいて、理論的に到達可能な最善の時間分解能が生じるように、測定された心拍数に依存して焦点の回転周波数を調整することも場合によっては好ましい。

本発明によれば、焦点の回転周波数は、検査対象の観察された周期時相につき、または観察される周期時相インターバルにつき、特に休止時相につき、とりわけ休止時相におけるインターバルにつき、２つまたは３つの副セグメントが走査され、これらの副セグメントが１つの全セグメントをなすように調整される。

時間分解能を改善するために、２つの心周期のみならず、３つ又は４つの心周期に亘ってデータ収集を行なうことは部分的には好ましいが、ここでも大きすぎる数の心周期の使用は不鮮明さをもたらすことがある。

装置に関する課題は、本発明によれば、周期的に繰り返される周期時相を有する少なくとも部分的に周期的に運動する検査対象の断層撮影による断層画像、特にＸ線ＣＴ画像を作成するためのコンピュータ断層撮影装置において、
検査対象の走査のためのコーンビームを発生する焦点と、この焦点に対向する複数行検出器とを備え、少なくとも焦点は検査対象の周りの円軌道上に移動可能に配置され、
焦点から出射するビームが検査対象を透過する際の減弱を表す検出器出力データをビームの空間的方位データと共に収集するための記憶手段が設けられ、
ビームは、運動する検査対象のボリュームが１つの円形走査によって付加的な横方向移動なしに完全に検出できるように広くファン状に広げられ、
検査対象の運動時相および休止時相を検出するための運動信号の同時収集のための検出および記憶手段が設けられ、運動データと検出器出力データとの間の時間的な相関関係が記憶され、
各検出器行の個々の副セグメントの検出器出力信号の遡及的統合のための手段を備え、各検出器行の個々の副セグメントは共同で少なくとも１８０°を走査するそれぞれ１つの全セグメントをもたらしかつ運動する検査対象の定められた周期時相を表し、
全セグメントは、各検出器行の所望の時間分解能に応じて、運動する検査対象のｎ個の相前後する周期からのｎ個の副セグメントから合成され、これらの全セグメントにより２Ｄ再構成およびリフォーマッティングによる逆投影が行なわれることによって解決される。

本発明による方法を実施するための付加的な手段、特にプログラム手段が設けられる。

更に補足すると、本発明は、共通に回転する焦点・検出器セットを有する適用例も、２πを包囲する１つの円筒状の固定式の複数行検出器を備えた回転焦点を有する適用例も含む。

以下において、添付の図面を参照しながら、好ましい実施形態に基づいて本発明を説明する。
図１はコンピュータ断層撮影装置の概略図、
図２はコンピュータ断層撮影装置の概略横断面図、
図３はコンピュータ断層撮影装置の概略縦断面図、
図４は２つの心周期に亘るセクタ状データ収集による本発明の走査方法を説明するためのタイムチャート、
図５は２つの心周期に亘る２つの等しい長さのセクタにおけるデータ収集による完全ＣＴ画像算出のための複数セクタに亘るデータ収集例の概略説明図、
図６は２つの心周期に亘る２つの等しい長さの走査セクタからなる行毎のデータ統合の概略説明図、
図７は２つの心周期に亘る２つの異なる長さのセクタにおけるデータ収集によるセクタ編成例の概略説明図、
図８はｚ方向への送りをともなうシーケンシャルな走査のケースについての本発明の走査方法を説明するためのタイムチャート、
図９は４つの心周期に亘るセクタ状のデータ収集による本発明の走査方法を説明するためのタイムチャート、
図１０は４つの心周期に亘る４つの等しい長さのセクタにおけるデータ収集による完全ＣＴ画像のためのセクタ編成例の概略説明図、
図１１は円形走査のケースにおける平行ジオメトリでの再構成スライススタックの概略説明図である。

図において、次の符号が使用されている。１はＣＴ装置、２はＸ線管、３は複数行検出器、４は患者寝台、５はシステム軸線またはｚ軸、６はガントリ、７は患者、８は心電図測定線、９は制御および測定線、１０は制御および評価ユニット、１１はディスプレイ、１２はキーボード、１３は焦点、１４はビーム、１５は心臓、１６は心電図線、１７．ｘはスライス面、１８は休止時相、１９は焦点の円軌道、２０．ｘはビーム面、２１．ｘは平行ビーム、２２は物理学的検出器、２３はＲ波、２４は休止時相の始端、ｍは検出器行数、ｎは検出器行当たりの検出器要素数、Θ₁は第１の走査セクタ、Θ₂は相補的な第２の走査セクタ、Θ₃は相補的な第３の走査セクタ、Θ₄は相補的な第４の走査セクタである。

図１はガントリ６を備えたコンピュータ断層撮影装置１を示し、ガントリ６内には対向する複数行検出器３と共に円回転をするＸ線管２が存在する。更に、患者寝台４上に横たわり走査プロセス時にコンピュータ断層撮影装置１の開口内に運び込まれる患者７が示されている。Ｘ線管２が患者７の周りを円状に移動する走査プロセス中、システム軸線５の方向への患者７の相対移動は行われない。コンピュータ断層撮影装置１の制御は制御および評価ユニット１０によって制御および測定線９を介して行われる。複数行検出器３によって収集されたデータも制御および測定線９を介して伝送される。

更に、制御および評価ユニット１０には心電図が組み込まれている。心電図は、心臓の現在の運動状態を識別するために、心電図測定線８を介して心臓によってひき起こされた電位の経過を測定する。制御および評価ユニット１０は内部メモリおよび計算プロセッサを有し、これらを介してコンピュータ断層撮影装置１の制御および収集されたデータの評価のためのプログラムＰ₁〜Ｐ_nが実行される。更に、制御および評価ユニット１０にはデータ入力のためのキーボード１２およびデータ表示のためのディスプレイ１１が接続されている。

図２は図１のコンピュータ断層撮影装置を横断図および概略図で示す。Ｘ線管２の内部に焦点１３があり、焦点１３からはＸ線ビーム１４がファン状に広がるように出射し、対向する複数行検出器３に入射する。Ｘ線が患者７を透過する際、Ｘ線は透過した種々の組織に応じて減弱され、その減弱がｎ×ｍ行のマトリックスの検出器における個々の検出器によって測定され、測定線９を介して制御および評価ユニット１０に転送される。本発明によれば、測定経過中にガントリ６の現在の回転位置に関する位置データも心電図測定線８を介する心電図データも制御および評価ユニット１０に記憶され、それにより周期時相と検出器出力データとの間の相関関係を求めることができる。

図３は、図１のコンピュータ断層撮影装置をもう一度示しているが、しかし今度は縦断面で示す。ここでは、患者７において拍動する心臓１５の透視検査が概略的に示されている。図の見やすさの理由から図２および図３において僅かの行と各行の僅かの検出器要素を有する検出器だけが示されている。しかしながら、本発明によれば、検出器は唯一の円形走査プロセスでシステム軸線方向への患者の同時送りなしに少なくとも運動する心臓を完全に走査することができるように、非常に多くの検出器行数および行当たり検出器要素数を持つ検出器である。

図４は心臓の本発明による円形走査プロセスの時間経過を概略的に示す。この図において横軸には時間軸が示されているのに対して、縦軸は一方ではシステム軸線すなわちｚ軸を表し、他方では心電図記録器の測定された心臓活性度をミリボルト（ｍＶ）で表す。

心電図線には符号１６が付され、本発明によれば遡及的にＲ波２３に基づいて休止時相の始端２４が決定される。休止時相自体は棒状部１８で示されている。スライス面１７．ｘにおけるＣＴ画像の評価のために、多数の相前後する心臓拍動周期が使用される。図４には全部で４つの心周期が示され、２つの休止時相１８を有する２つの隣接する心周期がデータ収集のために使用される。

セクタ状のデータ収集が図５に示されている。ここでは焦点つまりＸ線ビームが第１の休止時相１８の期間中に第１の円セクタΘ₁を通過し、次の休止時相１８では第２の円セクタΘ₂を通過する。理想的に焦点の回転速度は、両セクタがそれぞれ９０°をカバーしかつ図５に示されているように相補的に補い合うように調整されている。従って、全体として少なくとも１８０°の完全なセクタが走査され、両セクタのデータから１つの完全なデータセットが形成され、このデータセットから所望のＣＴ画像を再構成しアキシャル方向にリフォーマットすることができる。このために、焦点の回転時間と現在の心周期の長さとの比に依存して、第１の円セクタΘ₁の直後にある第２の円セクタΘ₂または第１の円セクタΘ₁の直前にある第２の円セクタΘ₂を使用することができる。基本的には、これはその都度、焦点の現存の回転時間および心周期の長さに依存する。

図６は、図４および図５に応じて、両セクタΘ₁，Θ₂からの複数行検出器の取得データが他の再構成のためにどのように合成されるかを示す。例えば、各行１７．ｘは、第１の円セクタΘ₁に由来するデータを持つ第１の成分と、第２の円セクタΘ₂に由来するデータを持つ第２の成分とからなり、各円セクタは他方の心周期において取得されたものである。

ガントリの回転時間が脈拍数に最適でなく調整された場合、データ収集は図７に示された状態に応じて行なわれる。この場合には回転速度が比較的高く設定されているので、第１の円セクタΘ₁が９０°を超える角度を走査する。これに応じて、全体としてここでも完全な半回転が測定されて再構成のために使用され得るように、第２の円セクタΘ₂については９０°よりも小さい隣の角度が使用される。

走査ビームの幅広いファン形広がりおよびｚ軸方向への複数行検出器の大きな広がりにもかかわらず、唯一の円形走査によって検査対象を完全に走査することができない場合、本発明による多数の円形走査をシーケンシャルに並べ、個々の走査の間にシステム軸線方向への送りを行なうこともできる。図８はこの種の経過を概略的に示す。

時間分解能の更なる向上が図９および図１０に示されている。これらの図は４つの心周期および４つの円セクタΘ₁〜Θ₄に亘る１つの走査を示す。走査セクタの倍増に応じて、休止時相内における走査時間間隔が小さくなり、それによって走査時間間隔を更に良好に心臓の本当に動きのない時相にはめ込むことができるので、より高い時間分解能により画質を著しく改善することができる。図９は４つの心周期に亘るセクタ状データ収集をともなう本発明による走査を示し、図１０には全体として再構成のための完全なデータセットを得るために必要である相補的なセクタ編成が示されている。ここでは「１」を記入された開始セクタを基準に「２」を記入された２番目のセクタが少なくとも１８０°遅れて測定されるならば、このセクタの投影データは、全体として相前後して配置されるセクタが１８０°をなすように、経路正しく１８０°だけ第２の円セクタへ反映される。その都度互いに鏡像のように交換可能なセクタはそれぞれ「２」、「３」および「４」を記入されている。図示の例は同じ大きさのセクタによるデータ収集の可能な選択肢の１つにすぎず、他の順序および異なるセクタサイズも同様に可能であることは自明である。

図１１はセクタの円形走査の場合の平行ジオメトリにおける再構成スライスのスタックを示す。この場合にも図の分かりやすさのために６つだけのファン状再構成スライスが示されている。再構成セグメントは、全体として長さπを有し、多数の心周期に亘る並べられた測定データのデータからなる。この場合にも物理的検出器２２がパラレルリビニングに基づいて凹面状に湾曲させられている。

図１１に示されているように、各走査セクタからの上述の全てのデータ収集方法において、個々のセクタからのデータが統合されて完全なπセクタに形成され、本発明に従って、このようなファン状画像スタック２０．１〜２０．ｎが再構成され、引続いて公知のように完全なＣＴ画像からアキシャル方向の画像スライスへリフォーマット（ｒｅｆｏｒｍａｔ）される。このアキシャル画像は検査すべき対象の１つのスライスの完全表示をなす。

以上のとおり、本発明によれば、多数の相前後する周期時相において部分セグメントが走査され、部分セグメントがそれぞれ個別に再構成されてリフォーマット（ｒｅｆｏｒｍａｔ）され、引続いて部分セグメントの多数の断層画像が加算され、部分セグメントの加算が全体として検査対象の周りの焦点の１つの円回転の相補的な半セグメントを再現し、運動する検査対象が使用されたビームによって横方向移動なしに完全に走査されることによって、運動する検査対象の円形走査により高い分解能のＣＴ画像を生じる方法およびコンピュータ断層撮影装置が提供される。

コンピュータ断層撮影装置の概略構成図 図１のコンピュータ断層撮影装置の横断面図 図１のコンピュータ断層撮影装置の縦断面図 ２つの心周期に亘るセクタ状のデータ収集による本発明の走査方法を説明するためのタイムチャート ２つの心周期に亘る２つの等しい長さのセクタおけるデータ収集による完全ＣＴ画像算出のための複数セクタに亘るデータ収集例の概略説明図 ２つの心周期に亘る２つの等しい長さの走査セクタからなる行毎のデータ統合の概略説明図 ２つの心周期に亘る２つの異なる長さのセクタにおけるデータ収集によるセクタ編成例の概略説明図 ｚ方向への送りをともなうシーケンシャルな走査のケースについての本発明の走査方法を説明するためのタイムチャート ４つの心周期に亘るセクタ状のデータ収集による本発明の走査方法を説明するためのタイムチャート ４つの心周期に亘る４つの等しい長さのセクタにおけるデータ収集による完全ＣＴ画像のためのセクタ編成例の概略説明図 円形走査のケースにおける平行ジオメトリでの再構成スライススタックの概略説明図

符号の説明

１ ＣＴ装置
２ Ｘ線管
３ 複数行検出器
４ 患者寝台
５ システム軸線またはｚ軸
６ ガントリ
７ 患者
８ 心電図測定線
９ 制御および測定線
１０ 制御および評価ユニット
１１ ディスプレイ
１２ キーボード
１３ 焦点
１４ ビーム
１５ 心臓
１６ 心電図信号
１７．ｘ スライス面
１８ 休止時相
１９ 焦点の円軌道
２０．ｘ ビーム面
２１．ｘ 平行ビーム
２２ 物理学的検出器
２３ Ｒ波
２４ 休止時相の始端
ｍ 検出器行数
ｎ 検出器行当たりの検出器要素数
Θ₁ 第１の走査セクタ
Θ₂ 相補的な第２の走査セクタ
Θ₃ 相補的な第３の走査セクタ
Θ₄ 相補的な第４の走査セクタ

Claims (15)

1. 周期的に繰り返される周期時相を有する少なくとも部分的に周期的に運動する検査対象の断層撮影による断層画像の作成方法において、
   検査対象（１５）の走査のためにコーンビーム（１４）を発生する焦点（１３）がこの焦点に対向する複数行検出器（３）と共に検査対象（１５）の周りの円軌道上を移動させられ、
   焦点（１３）から出射するビームが検査対象（１５）を透過する際の減弱を表す検出器出力データがビームの空間的方位データと共に収集され、
   ビーム（１４）は、運動する検査対象（１５）のボリュームが１つの円形走査によって付加的な横方向移動なしに完全に検出されるように広くファン状に広げられ、
   同時に検査対象（１５）の運動信号が周期時相の検出のために測定され、運動データと検出器出力データとの間の時間的な相関関係が記憶され、
   引続いて遡及的に、各検出器行の個々の副セグメントの検出器出力信号が統合され、各検出器行の個々の副セグメントは共同で少なくとも１８０°を走査するそれぞれ１つの全セグメントをもたらしかつ運動する検査対象（１５）の周期における定められた時相セクタを表し、
   各検出器行の所望の時間分解能に応じて全セグメントは運動する検査対象のｎ個の相前後する周期からのｎ個の副セグメントから合成され、
   これらの全セグメントにより２Ｄ再構成およびリフォーマッティングによる逆投影が行なわれる
   ことを特徴とする検査対象の断層撮影による断層画像の作成方法。
2. 生体の運動する心臓（１５）が走査されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 運動信号として、運動時相および休止時相の検出のために、心電図信号が測定されることを特徴とする請求項２記載の方法。
4. 逆投影の前にパラレルリビニングが行なわれることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. パラレルリビニングが行毎に行なわれることを特徴とする請求項４記載の方法。
6. 全セグメントは運動する検査対象の２つの相前後する周期からの２つの副セグメントからなることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
7. 検出器データからその都度Ｍ個の等間隔の再構成スライスのための画像スタックが形成され（但し検出器行数Ｎに対してＭ≧Ｎが当てはまり）、平行で等間隔の画像平面へのリフォーマッティングが行なわれることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
8. １つの全セグメントの副セグメントは、異なる長さであるが、カバーされる走査角に関しては相補的に補足し、検査対象の運動状態に関して時間的に同じ周期時相内にあることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
9. １つの全セグメントの副セグメントは遡及的に求められた休止時相の同じインターバル内にあることを特徴とする請求項８記載の方法。
10. 画質を改善するために、かつ異なる周期の異なるセクタからのデータ移行におけるアーチファクトを避けるために、データセットの統合時にデータセット間の移行重み付けが行なわれることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
11. 画像アーチファクトを阻止するためにデータセットはサイノグラム重み付けを受けることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の方法。
12. 検査対象の線量負荷低減のために、少なくとも１つの焦点から出射するビームが、少なくとも心臓の運動時相の大部分に亘って、間接的または直接的に制御されて、測定された運動信号によって除外されることを特徴とする請求項２乃至１１の１つに記載の方法。
13. 焦点（１３）の回転周波数は、検査対象の観察された周期時相につき、または観察される周期時相インターバルにつき、２つまたは３つの副セグメントが走査され、これらの副セグメントが１つの全セグメントをなすように調整されることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の方法。
14. 周期的に繰り返される周期時相を有する少なくとも部分的に周期的に運動する検査対象の断層撮影による断層画像を作成するためのコンピュータ断層撮影装置において、
    検査対象（１５）の走査のためのコーンビーム（１４）を発生する焦点（１３）と、この焦点（１３）に対向する複数行検出器（３）とを備え、少なくとも焦点は検査対象の周りの円軌道上に移動可能に配置され、
    焦点（１３）から出射するビームが検査対象（１５）を透過する際の減弱を表す検出器出力データをビームの空間的方位データと共に収集するための記憶手段（１０）が設けられ、
    ビーム（１４）は、運動する検査対象（１５）のボリュームが完全に１つの円形走査によって付加的な横方向移動なしに検出できるように広くファン状に広げられ、
    検査対象（１５）の運動時相および休止時相を検出するための運動信号の同時収集のための検出および記憶手段（１０）が設けられ、運動データと検出器出力データとの間の時間的な相関関係が記憶され、
    各検出器行の個々の副セグメントの検出器出力信号の遡及的統合のための手段を備え、各検出器行の個々の副セグメントは共同で少なくとも１８０°を走査するそれぞれ１つの全セグメントをもたらしかつ運動する検査対象（１５）の定められた周期時相を表し、
    全セグメントは、各検出器行の所望の時間分解能に応じて、運動する検査対象のｎ個の相前後する周期からのｎ個の副セグメントから合成され、これらの全セグメントにより２Ｄ再構成およびリフォーマッティングによる逆投影が行なわれる
    ことを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
15. 請求項２乃至１３の１つに記載の方法を実施するための付加的な手段（Ｐ_x）が設けられていることを特徴とする請求項１４記載のコンピュータ断層撮影装置。

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