JP2006006939A - 断層撮影装置および断層撮影装置の撮影システムのシステム角決定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】算出可能なシステム角（γ１，γ２）を考慮して、スライス画像またはボリューム画像のアーチファクトのない再構成方法を可能にする。
【解決手段】共通な回転軸線（５）の周りの方位方向にそれぞれ定められたシステム角（γ１，γ２）に配置されている少なくとも２つの撮影システム（１．１，１．２，２．１，２．２）を備え、両撮影システム（１．１，１．２，２．１，２．２）の少なくともほぼ一定の少なくとも１つの回転角速度について、共通の測定範囲（１４）に挿入可能な基準対象（Ｒ）の種々の回転角度位置において算出可能な測定値（Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎ，Ｍ２，α０，・・・Ｍ２，αｎ）に基づいて、両システム角（γ１，γ２）が求められる。
【選択図】図２

Description

本発明は、第１の放射線源および第１の検出器を備え第１の放射線源から出射して測定範囲を通る放射線の吸収尺度である検出器出力信号を発生する第１の撮影システムと、第２の放射線源および第２の検出器を備え第２の放射線源から出射して測定範囲を通る放射線の吸収尺度である検出器出力信号を発生する第２の撮影システムとを少なくとも有し、方位方向において、第１の撮影システムが第１のシステム角で、第２の撮影システムが第２のシステム角で共通な回転軸線を中心に回転可能に配置されている画像形成断層撮影装置に関する。更に、本発明は、この種の断層撮影装置の両撮影システムのそれぞれのシステム角決定方法に関する。

再構成された画像内の画像歪みを修正するために撮影システムの測定平面と患者テーブル平面との間の角度誤差状態を求める１つの撮影システムのみを有する断層撮影装置は公知である（例えば特許文献１参照）。

少なくとも２つの撮影システムを有する他の断層撮影装置も公知である（例えば特許文献２、特許文献３、特許文献４および特許文献５参照）。唯一の撮影システムを有する装置に対する、複数の撮影システムを有するこのような断層撮影装置の利点は、高められた走査速度で又は高められた走査分解能で対象を走査することができる点にある。高い走査速度は、対象、例えば生物の検査すべき器官の自由意志による又は自由意志によらない運動によって生じさせられる運動アーチファクトが再構成画像において最少にされなければならない場合に有意義である。例えば心臓の検査において、アーチファクトのないスライス画像またはボリューム画像の再構成のためには、再構成に使用される全ての撮影が、種々の回転角位置において、できるだけ心臓の同じ運動状態を検出することが必要である。

個別画像撮影のほかに、医用検査のために運動経過を表示する完全な連続のスライス画像またはボリューム画像も作成される。比較的高い走査速度は、表示された運動経過の時間分解能を改善する利点をもたらすので、高速で変化する運動状態も検出される。

しかし、複数の撮影システムを有する断層撮影装置は、１つしか撮影システムを持たない断層撮影装置に比べて高い走査分解能が得られるように作動させることもできる。これは、特に、生物の器官もしくは器官部分が、例えば血管検査の場合のように小さい検査ボリュームに分解されなければならない場合に有意義である。

複数の撮影システムを有する断層撮影装置では、走査速度を増大させるための作動様式においても走査分解能を向上させるための作動様式においても、種々の撮影システムの記録された検出器出力信号はスライス画像もしくはボリューム画像の再構成のために互いに計算に組み入れられる。この場合にデータの計算は、撮影システムが共通な回転軸線の周りの方位方向に配置されているシステム角の認識に基づいて行なわれる。
独国特許出願公開第１９６１５４５６号明細書 米国特許第４９９１１９０号明細書 独国特許出願公開第２９５１２２２号明細書 独国特許出願公開第２９１６８４８号明細書 米国特許第６４２１４１２号明細書

本発明の課題は、共通な回転軸線の周りの方位方向に配置されている撮影システムのシステム角を種々の回転角速度について簡単に決定できる冒頭に述べた種類の画像形成断層撮影装置を構成すること、もしくは冒頭に述べた種類の断層撮影装置の撮影システムのシステム角決定方法を提供することにある。

画像形成断層撮影装置に関する課題は、本発明によれば、第１の放射線源および第１の検出器を備え第１の放射線源から出射して測定範囲を通る放射線の吸収尺度である検出器出力信号を発生する第１の撮影システムと、第２の放射線源および第２の検出器を備え第２の放射線源から出射して測定範囲を通る放射線の吸収尺度である検出器出力信号を発生する少なくとも１つの第２の撮影システムとを有し、方位方向において、第１の撮影システムが第１のシステム角で、第２の撮影システムが第２のシステム角で共通な回転軸線を中心に回転可能に配置されている画像形成断層撮影装置において、両システム角を求めるための手段を有し、該手段は、
測定範囲の内側にあるが回転軸線の外側にある基準位置に位置決め可能な基準対象と、
両撮影システムの少なくともほぼ一定の少なくとも１つの回転角速度について、種々の回転角位置において、それぞれの検出器に写像された基準対象の基準位置に関して、第１の検出器の検出器出力信号からそれぞれ第１の検出器に割り当てられた１つの測定値を算出し、第２の検出器の検出器出力信号からそれぞれ第２の検出器に割り当てられた１つの測定値を算出し、種々の回転角位置においてそのようにして得られた測定値から両撮影システムのシステム角を求める計算手段とを含むことによって解決される。

画像形成断層撮影装置に関する本発明の実施態様は次の通り列記される。
（１）第１もしくは第２のシステム角を求めることは、第１もしくは第２の検出器に割り当てられた測定値と写像関数とからそれぞれ形成可能である重み付けされた差の合計を有する第１もしくは第２の費用関数の最適化により実行可能であり、写像関数は、１つの検出器に写像された基準対象の基準位置の理論上の測定値との間の関係を、基準位置、両撮影システムのジオメトリ、回転角位置および最適化すべきシステム角に関連して記述する。
（２）写像関数は、１つの検出器に写像された基準対象の基準位置の理論上の測定値との間の関係を、基準位置、両撮影システムのジオメトリ、回転角位置および最適化すべきシステム角に関連して、ファンジオメトリ座標の形で記述する。
（３）両撮影システムのシステム角間隔は、第１のシステム角と第２のシステム角との間の差から求められる。
（４）システム角間隔は第１および第２の検出器の検出器出力信号から画像を再構成する際に使用可能である。
（５）基準対象は回転対称の形状を有する。
（６）基準対象は、第１の検出器および第２の検出器の複数の検出器要素にそれぞれ写像可能であるような大きさを有する。
（７）第１の検出器に割り当てられた測定値もしくは第２の検出器に割り当てられた測定値は、それぞれの検出器出力信号から強度重心の意味で算出可能である。
（８）少なくともほぼ一定の複数の種々の回転角速度についてシステム角を記憶するメモリが設けられている。

断層撮影装置の撮影システムのシステム角決定方法に関する課題は、本発明によれば、第１の放射線源および第１の検出器を備え第１の放射線源から出射して測定範囲を通る放射線の吸収尺度である検出器出力信号を発生する第１の撮影システムと、第２の放射線源および第２の検出器を備え第２の放射線源から出射して測定範囲を通る放射線の吸収尺度である検出器出力信号を発生する第２の撮影システムとを少なくとも含み、方位方向において、第１の撮影システムが第１のシステム角で、第２の撮影システムが第２のシステム角で共通な回転軸線を中心に回転可能に配置され、しかも両システム角を求めるための手段を備え、
測定範囲の内側にあるが回転軸線の外側にある基準位置に基準対象を位置決めし、両撮影システムの回転角速度を少なくともほぼ一定に調整し、種々の回転角位置でそれぞれ写像された基準対象の基準位置について第１の検出器に割り当てられた測定値を算出し、種々の回転角位置でそれぞれ写像された基準対象の基準位置について第２の検出器に割り当てられた測定値を算出し、それぞれの検出器に割り当てられた測定値に基づいてシステム角を求めることによって解決される。

撮影システムのシステム角決定方法に関する本発明の実施態様は次の通り列記される。
（１）第１もしくは第２のシステム角を求めることは、第１もしくは第２の検出器に割り当てられた測定値と写像関数とからそれぞれ形成された重み付けされた差の合計を有する第１もしくは第２の費用関数の最適化により行なわれ、写像関数は、１つの検出器に写像された基準対象の基準位置の理論上の測定値との間の関係を、基準位置、両撮影システムのジオメトリ、回転角位置および求めるべきシステム角に関連して記述する。
（２）写像関数は、１つの検出器に写像された基準対象の基準位置の理論上の測定値との間の関係を、基準位置、両撮影システムのジオメトリ、回転角位置および最適化すべきシステム角に関連して、ファンジオメトリ座標の形で記述する。
（３）両撮影システムのシステム角間隔は、第１のシステム角と第２のシステム角との間の差から求められる。
（４）システム角間隔は第１および第２の検出器の検出器出力信号から画像を再構成する際に考慮される。
（５）回転対称の形状を有する基準対象が測定範囲に位置決めされる。
（６）基準対象は、第１の検出器および第２の検出器の複数の検出器要素にそれぞれ写像される。
（７）第１の検出器に割り当てられた測定値もしくは第２の検出器に割り当てられた測定値は、それぞれの検出器出力信号から強度重心の意味で算出される。
（８）少なくともほぼ一定の複数の種々の回転角速度についてシステム角（γ１，γ２）を記憶するメモリが設けられている。

本発明によれば、両システム角を求めるための手段が設けられる。両システム角を求めるための手段は、測定範囲の内側にあるがシステム軸の外側にある基準位置に位置決め可能な基準対象と、計算手段とを有する。この計算手段は、両撮影システムの少なくともほぼ一定の少なくとも１つの回転角速度について、種々の回転角度位置において、それぞれの検出器に写像された基準対象の基準位置に関して、第１の検出器の検出器出力信号からそれぞれ第１の検出器に割り当てられた１つの測定値を算出し、第２の検出器の検出器出力信号からそれぞれ第２の検出器に割り当てられた１つの測定値を算出し、種々の回転角度位置においてそのようにして得られた測定値から両撮影システムのシステム角を求める。それぞれの検出器に割り当てられた測定値は、一般に、その検出器に写像された基準対象の位置を表わす。

本発明は、共通な回転軸線の周りの方位方向に配置されている両撮影システムのシステム角が、製造プロセスにおける取付け公差により、また撮影システムの高回転速度時における強い加速力によりずれを生じることがあるという基本的な認識に基づいている。システム角の理想的に調整された目標値と撮影システムの実際のシステム角との間の差は回転速度の大きさに依存する。しかしながら、スライス画像またはボリューム画像の再構成において考慮された目標値と実際に存在するシステム角との間の偏差は、再構成された画像にアーチファクトを生じさせ、従って獲得可能な画質の全体的な悪化を招く。

提案されたようにしてシステム角を求めることに基づいて、検出器出力信号から作成されたスライス画像もしくはボリューム画像の改善が可能であり、その画像においては再構成のために正確に求められたシステム角を考慮することができる。再構成時に撮影システムの基礎にされた誤ったシステム角によるスライス画像もしくはボリューム画像におけるアーチファクトがこのようにして回避される。

システム角を求めることは、測定範囲に挿入された基準対象についての検出器出力信号の評価を行うことだけによって、価格的に手頃でありしかも特に簡単に実施できる。撮影システムのシステム角は僅かな費用で種々の回転角速度について、従って断層撮影装置のあらゆる任意の作動様式について求めることができる。

システム角を特に効率良くしかも数値的に簡単に変換可能に求めることは、重み付けされた被加算数の合計を有する費用関数により可能である。各被加算数は検出器に割り当てられた測定値と写像関数との差から形成可能である。写像関数は、検出器に写像された基準対象の基準位置の理論上の測定値との間の関係を、基準位置、両撮影システムのジオメトリ、回転角位置および最適化すべきシステム角に関連して記述する。写像関数の指定がファンジオメトリ座標の形で行なわれると好ましい。

両システム角の差からシステム角間隔を求めることができ、システム角間隔は好ましいことに両撮影システムの相対的配置に関する情報のみを有し、このようにして好ましいことに直接に画像の再構成に使用可能である。

両撮影システムの検出器への基準対象の写像が撮影システムの回転角位置に依存せず、それにより検出器出力信号の簡単な評価が可能であるように、基準対象は回転対称の形状を有する。

１つの検出器に割り当てられた測定値を算出すること、もしくは検出器に写像された基準対象の位置を検出器出力信号に基づいて算出することは、基準対象が複数の検出器要素に写像可能である場合に特に、検出器出力信号のノイズに対して強くすることができる。位置は検出器出力信号から強度重心の意味で求められると好ましい。

システム角は本来の患者測定前の較正プロセスにおいて求められると好ましい。

患者検査のための正規作動中にも断層撮影装置の撮影システムの求められたシステム角への直接的なアクセスを可能にするために、本発明の有利な実施態様では、少なくともほぼ一定の複数の種々の回転角速度について求められたシステム角を記憶可能であるメモリが設けられている。

以下において本発明の実施例並びに従属請求項による本発明のさらに別の有利な構成を概略図を参照して説明する
図１は本発明による断層撮影装置を斜視図で示し、
図２は図１の断層撮影装置における２つの撮影システムを撮影システムの測定範囲に配置された基準対象と共に横断面図で示し、
図３はずれたシステム角を有する図２の２つの撮影システムを示し、
図４は種々の回転角位置について検出器への基準対象の写像を示し、
図５は両撮影システムの回転角位置に依存してそれぞれの検出器に割り当てられた基準対象測定値を示す。

図１は、本発明による断層撮影装置３を、ここではＸ線コンピュータ断層撮影装置の形で示す。この断層撮影装置は患者８の撮影および仰臥のための患者寝台６を有する。患者寝台６は可動のテーブル板７を含み、このテーブル板７により断層撮影装置３のハウジング１０における開口９を通して患者８を検査範囲または走査範囲に移動させることができる。更に、スパイラル走査中、テーブル板７の連続的な軸線方向の送りが行なわれる。

断層撮影装置３の内部には、患者８を通って延びている回転軸線５を中心にして高速で回転可能である図１には示されていないガントリ（測定台車）がある。

高い走査速度または高い走査分解能を得るために、ガントリには２つの撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２が予め定められたように配置されている。第１の撮影システム１．１，１．２は、本実施例では、第１の放射線源１．１としてＸ線管を有し、そして第１の検出器１．２として例えば８行のＸ線検出器アレイを有する。第２の撮影システム２．１，２．２は、本実施例では、第２の放射線源２．１として別のＸ線管を有し、そして第２の検出器２．２として別の例えば８行のＸ線検出器アレイを有する。両撮影システムは、方位方向にそれぞれ、回転軸線５の周りの定められたシステム角で固定配置されている。

Ｘ線検出器アレイは、例えば電子的に読出し可能なシンチレータセラミックス、いわゆるＵＦＣ（Ｕｌｔｒａ Ｆａｓｔ Ｃｅｒａｍｉｃ）セラミックスに基づいて製作され、対応する放射線源１．２もしくは２．２から出射して測定範囲を通過する放射線の吸収に対する尺度である検出器出力信号の発生に使用される。しかしながら、他の検出器、例えば２５６以上の行を有する平面形検出器を検出器出力信号の発生に使用してもよい。

相対的に互いに異なる回転角位置で、好ましくは同一平面内で走査する両撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２の検出器出力信号が、制御・画像コンピュータ４において画像再構成アルゴリズムを用いて処理され、スライス画像またはボリューム画像を形成する。両撮影システムの検出器出力信号は、まず共通な投影データセット、すなわち生データセットに纏められる（混合される）。医師等による断層撮影装置３の操作は同様に制御・画像コンピュータ４によって行なわれる。

図２および図３は、図１の両撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２を横断面図で示す。

それぞれの撮影システムに割り当てられたシステム角を指定するために、回転角位置を指定するために、そして両撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２の共通な測定範囲１４に配置可能な基準対象の位置を指定するために、第１の軸ｘと第２の軸ｙと回転軸線５上にある原点とを有する直交座標系が記入されている。以下の説明において、全ての角度および位置の指定はこのように規定された基準システムに関係する。

両撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２は、共通な回転軸線５の周りの方位方向において、記入された回転角方向αに回転可能に配置されている。第１の撮影システム１．１，１．２は共通な回転軸線５の周りの第１のシステム角γ１にあり、第２の撮影システム２．１，２．２は共通な回転軸線５の周りの第２のシステム角γ２にある。回転軸線５からの放射線源１．１，２．１および検出器１．２，２．２の距離は、本実施例の場合、焦点軌道半径Ｆｒにより定められている。断層撮影装置３による検査中、ガントリの回転によって異なる投影方向から例えば記入された種々の回転角位置α０，・・・，αｎにおいて、スライス画像またはボリューム画像の再構成を可能にする生画像データが両撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２により取得される。

共通な測定範囲１４には、図２に示されているように、基準対象Ｒが位置Ｒｘ，Ｒｙで挿入される。基準対象Ｒは、回転角位置α０，・・・，αｎに依存して、第１の検出器１．２においても第２の検出器２．２においても相応の投影画像を発生する。基準対象Ｒの位置Ｒｘ，Ｒｙは、原理的には自由に設定可能であるが、しかし両撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２の共通な回転軸線５の外側にあり且つ共通な測定範囲１４の内側にあることが必要である。横断面図では、検出器出力信号の発生のためにそれぞれ多数の検出器要素を有する検出器１．２，２．２のそれぞれ１つの行が示されている。投影画像によって発生された第１の検出器１．２の検出器出力信号からは第１の測定値Ｍ１，α０が算出可能であり、同じく第２の検出器２．２の検出器出力信号からは相応の第２の測定値Ｍ２，α０が算出可能である。各測定値はそれぞれの検出器１．２もしくは２．２における基準対象Ｒの位置を表わす。

種々の回転角位置α０，・・・，αｎにおけるそれぞれの検出器１．２もしくは２．２の検出器出力信号から、このようにして相次いで、検出器に割り当てられた測定値Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎもしくはＭ２，α０，・・・Ｍ２，αｎが算出される。検出器出力信号の取得は、ガントリの任意ではあるが少なくともほぼ一定の回転角速度について行なわれる。

撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２が共通な回転軸線５の周りの方位方向に配置されているシステム角γ１，γ２は、スライス画像またはボリューム画像の再構成のためには既知でなければならず、従って予め与えられた値を持たなければならない。製造プロセスにおける取付け公差により、あるいはガントリ回転中における強い加速力により、撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２は本来の位置からずれていることがある。図３は、図２の両撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２を同じ横断面図で示すが、図２の本来の設定されたシステム角が例えば取付け公差によりずれている点で相違している。この理由から、同じ回転角位置α０，・・・，αｎにおいて、両撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２の図２に示された配置に比べて、両検出器１．２，２．２内に異なる投影画像を生じる。スライス画像またはボリューム画像の再構成の際に、このようにして正確なシステム角γ１，γ２が考慮されなければ再構成された画像にアーチファクトが生じる。

図４は、例示的に種々の回転角位置α０，・・・，αｎについて、１つの検出器、ここでは第１の検出器１．２への基準対象Ｒの写像を示す。第１の検出器１．２に付設された検出器アレイはＭ個の行を含む。各行にはそれぞれＮ個の検出器要素が一行に並べられている。従って、検出器要素Ａ１．１，・・・ＡＭ．Ｎはマトリックス状に配置されている。基準対象Ｒが好ましくは多数の検出器要素Ａ１．１，・・・ＡＭ．Ｎ上に写像可能である場合、検出器ノイズに対して強い測定値Ｍ１，α０もしくは・・・Ｍ１，αｎの算出を行なうことができる。

検出器出力信号に基づく測定値Ｍ１，α０・・・Ｍ１，αｎの特に簡単で計算時間の少ない検出は、強度重心の計算によって達成可能である。このために、最も簡単な場合には、検出器要素Ａ１．１，・・・ＡＭ．Ｎの検出器出力信号（強度値）の位置が行および列の座標に基づいて別々に分離されて重み付けされ、加算され、そして加算された値の個数（Ｍ×Ｎ）によって割算される。強度重心の列座標を求めるために、例えばそれぞれ１つの検出器要素において観察された強度値がそれぞれの検出器要素の列座標と掛算される。そのように重み付けされた強度値が加算され、加算された数値の個数によって割算される。その結果生じた値は強度重心の列座標を表わす。同様にして強度重心の行座標が求められる。

算出可能な測定値Ｍ１，α０もしくは・・・Ｍ１，αｎは、検出器１．２に写像され下位ピクセルユニットの精度を持つ基準対象Ｒの位置に相当する。

他の有利な構成では、基準対象Ｒが回転対称の形状を有するので、図４に示されているように、全ての回転角位置α０，・・・αｎについて、それぞれ、検出器１．２への基準対象Ｒの写像によって同じ写像輪郭Ｒｐ０，Ｒｐ１，・・・Ｒｐｎが作成可能である。

今述べた条件を満たす基準対象Ｒは、例えば球状または棒状の形状を有する対象によって与えられる。

両撮影システムの一定の角速度での回転中に種々の回転角位置α０，・・・αｎで算出可能でありそれぞれの検出器１．２もしくは２．２に割り当てられた測定値Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎもしくはＭ２，α０，・・・Ｍ２，αｎは、未知のシステム角γ１もしくはγ２を求めるのに役立つ。図５は、ガントリの回転角位置と検出器１．２もしくは２．２のための算出された測定値との間の関係をそれぞれサイノグラムの形で示す。

システム角γ１，γ２を特に効率良くしかも数値的に簡単に変換可能に求めることは、それぞれ、重み付けされた被加算数の合計を有する費用関数により可能である。各被加算数は、検出器１．２もしくは２．２に割り当てられた測定値Ｍ１，αｉもしくはＭ２，αｉと写像関数Ｓ１もしくはＳ２との差から形成可能である。

写像関数Ｓ１もしくはＳ２は、検出器１．２もしくは２．２に写像された基準対象Ｒの理論上の測定値との間の関係を、基準対象Ｒの基準位置Ｒｘ，Ｒｙ、焦点軌道半径Ｆｒ、回転角位置αｉおよび最適化すべきシステム角γ１もしくはγ２に関連して記述する。

写像関数Ｓ１もしくはＳ２は、一般にはファンジオメトリ座標の形で指定可能であり、次の形を有する。

写像関数Ｓ１もしくはＳ２に基づいて、費用関数Ｆａは、基準対象Ｒの未知の位置Ｒｘ，Ｒｙもシステム角γ１，γ２も求めることができるように形成可能であり、かつ最小化もしくは最適化可能である。システム角γ１，γ２を求めることは費用関数の構成に応じて互いに別々にあるいは統一的にも実現可能である。基準対象Ｒの位置Ｒｘ，Ｒｙおよびシステム角γ１もしくはγ２を求めるための費用関数は数２に従って指定可能である。なお、被加算数は上記の写像関数Ｓ１もしくはＳ２と種々の回転角位置において算出された測定値Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎもしくはＭ２，α０，・・・Ｍ２，αｎとの差から形成されている。

しかし、基準対象Ｒの位置Ｒｘ，Ｒｙおよびシステム角γ１，γ２を求めることは、費用関数の次の形式で統一的に簡単な形に置き換え可能である。

費用関数ＦａもしくはＦｂにおいて考慮された差値は二乗により重み付けされている。しかし、システム角を求めるための最小化が実行可能である他の重み付けまたは費用関数も考え得る。費用関数ＦａもしくはＦｂの最適化課題は文献から公知である標準法によって解決可能である。標準法には、例えばネルダー（Ｎｅｌｄｅｒ）およびミード（Ｍｅａｄ）による単純方式（「“Ｏｐｔｉｍｉｅｒｕｎｇ ｕｎｄ Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ”，Ｐｅｔｅｒ Ｋｏｓｍｏｌ， Ｇｒｕｙｔｅｒ １９９１」参照）や、パウエル（Ｐｏｗｅｌｌ）のアルゴリズムまたは遺伝学的なアルゴリズムによる最適化が含まれる。

このようにして求め得るシステム角γ１，γ２に基づいて、好ましくは両撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２の相対的配置に関する情報のみを有するシステム角間隔γ３＝γ１−γ２が形成可能である。このようにして定め得るシステム角間隔γ３は、スライス画像またはボリューム画像の再構成に使用可能であり、その画像では方位リビニングで平行ジオメトリへ換算する際に撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２における個々の投影画像の正確な回転角位置が使用される。ファンジオメトリ座標で再構成する場合、検出器１．２，２．２の投影データを等距離の回転角位置に補間することが必要である。

本発明によれば、両撮影システム１．１，１．２，２．１，２．２のシステム角γ１，γ２が、少なくともほぼ一定の種々の回転角速度について算出可能である。断層撮影装置３に付設されたメモリ１６による複数の回転角速度についてのシステム角γ１，γ２の記憶は、ガントリが種々の回転角速度で作動させられる検査中にも、求められたシステム角γ１，γ２への直接的なアクセスを可能にする。

本発明による断層撮影装置の全体構成を示す透視図 図１の断層撮影装置における２つの撮影システムと撮影システムの測定範囲に位置決めされた基準対象とを示す横断面図 ずれたシステム角を有する図２の２つの撮影システムを示す横断面図 種々の回転角位置について検出器への基準対象の写像の説明図 両撮影システムの回転角位置に依存してそれぞれの検出器に割り当てられた基準対象測定値を示すグラフ

符号の説明

１．１ 放射線源
１．２ 検出器
２．１ 放射線源
２．２ 検出器
３ 断層撮影装置
４ 制御・画像コンピュータ
５ 回転軸線
６ 患者寝台
７ テーブル板
８ 患者
９ 開口
１０ ハウジング
Ａ１．１〜ＡＭ．Ｎ 検出器要素
Ｒ 基準対象
Ｒｘ，Ｒｙ 基準対象位置
αｉ 回転角位置（ｉ＝０，・・・ｎ）
γ１，γ２ システム角
γ３ システム角間隔
Ｍ１，αｉ 検出器１．２の測定値（ｉ＝０，・・・ｎ）
Ｍ２，αｉ 検出器２．２の測定値（ｉ＝０，・・・ｎ）
Ｓ１，Ｓ２ 写像関数
Ｆａ，Ｆｂ 費用関数

Claims (18)

1. 第１の放射線源（１．１）および第１の検出器（１．２）を備え第１の放射線源（１．１）から出射して測定範囲（１４）を通る放射線の吸収尺度である検出器出力信号を発生する第１の撮影システム（１．１，１．２）と、第２の放射線源（２．１）および第２の検出器（２．２）を備え第２の放射線源（２．１）から出射して測定範囲（１４）を通る放射線の吸収尺度である検出器出力信号を発生する少なくとも１つの第２の撮影システム（２．１，２．２）とを有し、方位方向において、第１の撮影システムが第１のシステム角（γ１）で、第２の撮影システムが第２のシステム角（γ２）で共通な回転軸線（５）を中心に回転可能に配置されている画像形成断層撮影装置において、
   両システム角（γ１，γ２）を求めるための手段を有し、該手段は、
   測定範囲（１４）の内側にあるが回転軸線（５）の外側にある基準位置（Ｒｘ，Ｒｙ）に位置決め可能な基準対象（Ｒ）と、
   両撮影システム（１．１，１．２，２．１，２．２）の少なくともほぼ一定の少なくとも１つの回転角速度について、種々の回転角位置（α０，・・・αｎ）において、それぞれの検出器（１．２もしくは２．２）に写像された基準対象（Ｒ）の基準位置に関して、第１の検出器（１．２）の検出器出力信号からそれぞれ第１の検出器に割り当てられた１つの測定値（Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎ）を算出し、第２の検出器（２．２）の検出器出力信号からそれぞれ第２の検出器に割り当てられた１つの測定値（Ｍ２，α０，・・・Ｍ２，αｎ）を算出し、種々の回転角位置（α０，・・・αｎ）においてそのようにして得られた測定値（Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎ，Ｍ２，α０，・・・Ｍ２，αｎ）から両撮影システムのシステム角（γ１，γ２）を求める計算手段とを含む
   ことを特徴とする断層撮影装置。
2. 第１もしくは第２のシステム角（γ１，γ２）を求めることは、第１もしくは第２の検出器（１．２もしくは２．２）に割り当てられた測定値（Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎもしくはＭ２，α０，・・・Ｍ２，αｎ）と写像関数（Ｓ１もしくはＳ２）とからそれぞれ形成可能である重み付けされた差の合計を有する第１もしくは第２の費用関数（ＦａもしくはＦｂ）の最適化により実行可能であり、写像関数（Ｓ１もしくはＳ２）は、１つの検出器（１．２もしくは２．２）に写像された基準対象（Ｒ）の基準位置（Ｒｘ，Ｒｙ）の理論上の測定値との間の関係を、基準位置（Ｒｘ，Ｒｙ）、両撮影システム（１．１，１．２，２．１，２．２）のジオメトリ、回転角位置（α０，・・・αｎ）および最適化すべきシステム角（γ１，γ２）に関連して記述することを特徴とする請求項１記載の断層撮影装置。
3. 写像関数（Ｓ１もしくはＳ２）は、１つの検出器（１．２もしくは２．２）に写像された基準対象（Ｒ）の基準位置（Ｒｘ，Ｒｙ）の理論上の測定値との間の関係を、基準位置（Ｒｘ，Ｒｙ）、両撮影システム（１．１，１．２，２．１，２．２）のジオメトリ、回転角位置（α０，・・・αｎ）および最適化すべきシステム角（γ１，γ２）に関連して、ファンジオメトリ座標の形で記述することを特徴とする請求項２記載の断層撮影装置。
4. 両撮影システム（１．１，１．２，２．１，２．２）のシステム角間隔（γ３）は、第１のシステム角（γ１）と第２のシステム角（γ２）との間の差から求められることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の断層撮影装置。
5. システム角間隔（γ３）は第１および第２の検出器（１．２，２．２）の検出器出力信号から画像を再構成する際に使用可能であることを特徴とする請求項４記載の断層撮影装置。
6. 基準対象（Ｒ）は回転対称の形状を有することを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の断層撮影装置。
7. 基準対象（Ｒ）は、第１の検出器（１．２）および第２の検出器（２．２）の複数の検出器要素（Ａ１．１，・・・ＡＭ．Ｎ）にそれぞれ写像可能であるような大きさを有することを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の断層撮影装置。
8. 第１の検出器（１．２）に割り当てられた測定値（Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎ）もしくは第２の検出器（２．２）に割り当てられた測定値（Ｍ２，α０，・・・Ｍ２，αｎ）は、それぞれの検出器出力信号から強度重心の意味で算出可能であることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の断層撮影装置。
9. 少なくともほぼ一定の複数の種々の回転角速度についてシステム角（γ１，γ２）を記憶するメモリが設けられていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の断層撮影装置。
10. 第１の放射線源（１．１）および第１の検出器（１．２）を備え第１の放射線源（１．１）から出射して測定範囲（１４）を通る放射線の吸収尺度である検出器出力信号を発生する第１の撮影システム（１．１，１．２）と、第２の放射線源（２．１）および第２の検出器（２．２）を備え第２の放射線源（２．１）から出射して測定範囲（１４）を通る放射線の吸収尺度である検出器出力信号を発生する第２の撮影システム（２．１，２．２）とを少なくとも含み、方位方向において、第１の撮影システムが第１のシステム角（γ１）で、第２の撮影システムが第２のシステム角（γ２）で共通な回転軸線（５）を中心に回転可能に配置され、しかも両システム角（γ１，γ２）を求めるための手段を備え、
    測定範囲（１４）の内側にあるが回転軸線（５）の外側にある基準位置（Ｒｘ，Ｒｙ）に基準対象（Ｒ）を位置決めし、
    両撮影システム（１．１，１．２，２．１，２．２）の回転角速度を少なくともほぼ一定に調整し、
    種々の回転角位置（α０，・・・αｎ）でそれぞれ写像された基準対象（Ｒ）の基準位置について第１の検出器（１．２）に割り当てられた測定値（Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎ）を算出し、
    種々の回転角位置（α０，・・・αｎ）でそれぞれ写像された基準対象（Ｒ）の基準位置について第２の検出器（２．２）に割り当てられた測定値（Ｍ２，α０，・・・Ｍ２，αｎ）を算出し、
    それぞれの検出器（１．２，２．２）に割り当てられた測定値（Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎ，Ｍ２，α０，・・・Ｍ２，αｎ）に基づいてシステム角（γ１，γ２）を求める
    ことを特徴とする断層撮影装置の撮影システムのシステム角決定方法。
11. 第１もしくは第２のシステム角（γ１，γ２）を求めることは、第１もしくは第２の検出器（１．２もしくは２．２）に割り当てられた測定値（Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎもしくはＭ２，α０，・・・Ｍ２，αｎ）と写像関数（Ｓ１もしくはＳ２）とからそれぞれ形成された重み付けされた差の合計を有する第１もしくは第２の費用関数（ＦａもしくはＦｂ）の最適化により行なわれ、写像関数（Ｓ１もしくはＳ２）は、１つの検出器（１．２もしくは２．２）に写像された基準対象（Ｒ）の基準位置（Ｒｘ，Ｒｙ）の理論上の測定値との間の関係を、基準位置（Ｒｘ，Ｒｙ）、両撮影システム（１．１，１．２，２．１，２．２）のジオメトリ、回転角位置（α０，もしくは・・・αｎ）および求めるべきシステム角（γ１もしくはγ２）に関連して記述することを特徴とする請求項１０記載の方法。
12. 写像関数（Ｓ１もしくはＳ２）は、１つの検出器（１．２もしくは２．２）に写像された基準対象（Ｒ）の基準位置（Ｒｘ，Ｒｙ）の理論上の測定値との間の関係を、基準位置（Ｒｘ，Ｒｙ）、両撮影システム（１．１，１．２，２．１，２．２）のジオメトリ、回転角位置（α０，もしくは・・・αｎ）および最適化すべきシステム角（γ１，γ２）に関連して、ファンジオメトリ座標の形で記述することを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 両撮影システム（１．１，１．２，２．１，２．２）のシステム角間隔（γ３）は、第１のシステム角（γ１）と第２のシステム角（γ２）との間の差から求められることを特徴とする請求項１０乃至１２の１つに記載の方法。
14. システム角間隔（γ３）は第１および第２の検出器（１．２，２．２）の検出器出力信号から画像を再構成する際に考慮されることを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 回転対称の形状を有する基準対象（Ｒ）が測定範囲（１４）に位置決めされることを特徴とする請求項１０乃至１４の１つに記載の方法。
16. 基準対象（Ｒ）は、第１の検出器（１．２）および第２の検出器（２．２）の複数の検出器要素（Ａ１．１，・・・ＡＭ．Ｎ）にそれぞれ写像されることを特徴とする請求項１０乃至１５の１つに記載の方法。
17. 第１の検出器（１．２）に割り当てられた測定値（Ｍ１，α０，・・・Ｍ１，αｎ）もしくは第２の検出器（２．２）に割り当てられた測定値（Ｍ２，α０，・・・Ｍ２，αｎ）は、それぞれの検出器出力信号から強度重心の意味で算出されることを特徴とする請求項１０乃至１６の１つに記載の方法。
18. 少なくともほぼ一定の複数の種々の回転角速度についてシステム角（γ１，γ２）を記憶するメモリ（１６）が設けられていることを特徴とする請求項１０乃至１７の１つに記載の方法。

Images