JP2006516433A - コーンビームｃｔのためのボクセル駆動されるスパイラル再構成方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、３Ｄ画像再構成法を用いたコンピュータ断層撮影における画像の作成方法に関する。焦点から出射するコーンビームとビームを検出するための平面状の好ましくは多行の検出器とを用いて検査対象を走査するために、焦点が検査対象の周りにおけるスパイラル状の焦点軌道上を移動させられ、検出器が検出したビームに相当する出力データを供給し、出力データからまたは場合によっては前処理された出力データから、走査された検査対象の画像ボクセルが再構成される。画像ボクセルはそれぞれのボクセルの減弱係数を再現する。しかも、各画像ボクセルは別々に少なくとも１８０°の投影角範囲を含む投影データから再構成され、観察されたボクセル毎に、使用された投影データを正規化するための近似的な重み付けが行なわれる。

Description

本発明は、焦点から出射するコーンビームとビーム検出のための平面状の好ましくは多行の検出器とを用いて検査対象を走査するために、焦点が検査対象の周りにおけるスパイラル状の焦点軌道上を移動させられ、検出器が検出したビームに相当する出力データを供給し、場合によっては前処理された出力データから、走査された検査対象の画像ボクセルが再構成され、画像ボクセルがそれぞれのボクセルの減弱係数を再現する、３Ｄ画像再構成法を用いたコンピュータ断層撮影における画像作成方法に関する。

多行検出器を用いたコンピュータ断層撮影法の従来技術ではコーンビームジオメトリを有するビームが使用される。画像ボリュームの再構成のためには３Ｄ画像再構成においてコーンビームが考慮されなければならず、コーンビームジオメトリは再構成問題を著しく複雑にする。基本的には２つの異なるグループの画像作成方法すなわち近似方法および厳密方法が知られている。

近似方法：
近似方法は実用性および柔軟性の点で多いに優れている。回転軸線に対する測定ビームの傾斜角（コーン角）が近似的に考慮され、そのためにコーン角にともなって近似による誤差が増大する。いずれの近似方法も、或る個数以上の検出器行においては画像アーチファクトを生じる。近似方法においては２Ｄ方法と３Ｄ方法とが区別される。

２Ｄ方法または２Ｄリビニングの例としては、ＡＳＳＲ（文献［１］参照、文献は末尾に列記されている。）、ＡＭＰＲ（文献［２］参照）、およびＳＭＰＲ（文献［３］参照）が挙げられる。コーンビームデータから合成投影データが概算される。合成投影データのジオメトリは、全ての合成測定ビームが平らな面にあるように選ばれる。合成投影データからは、２Ｄ−ＣＴの従来のアルゴリズムにより、対象分布が平らな面に再構成される。もちろん、リビニングステップにおける近似は、コーン角の増大につれて比較的速くに画像アーチファクトを生じる。

３Ｄ方法においては、投影データのフィルタ処理およびそれに続く３Ｄ逆投影が行なわれる。逆投影においては、コーンビーム状の撮影ジオメトリが正確に考慮される。フィルタステップでは種々の実用的な近似が用いられる。以下において詳細に述べられるこれらの近似方法は、フィルタ処理がスパイラル接線の投影方向に向けられている１Ｄランプフィルタからなることが共通している。個々の近似方法は重複するデータの扱いにおいて相違する。

一方では、文献［４］から知られているように、軸線方向における平均化が可能である。これにおいてはフィルタステップ後に、フィルタ処理された投影データは、測定データが重み付けされて蓄積されるように再構成ボリュームへ逆投影される。重みは、測定ビームと再構成すべきボクセルとの軸線方向距離から生じる。

他方ではアキシャルスライスの再構成が文献［５］から知られている。このために画像スライスと交差する全ての測定データが再構成に使用される。データ重複はコーン角の無視により近似的に考慮される。このために、例えば文献［６］から知られているパーカー重み付けのような従来の方法を使用することができる。フィルタステップは、今問題にしているデータ重複による投影データの重み付けおよびそれに続く１Ｄランプフィルタによる畳み込み処理からなる。この方法は比較的大きな検出器面を必要とする。なぜならば、各焦点位置について検出器への全再構成スライスの投影が含まれていなければならないからである。

厳密方法：
最も重要な厳密アルゴリズムに対する比較研究は文献［７］に見いだされる。厳密方法は、コーンビームのような撮影ジオメトリを、フィルタステップにおいても３Ｄ逆投影においても誤差なしに考慮する。これらの方法は発生するコーン角に関係なく良好な画像結果を達成する。しかしながら、極めて高価であり、しかも適用の柔軟性が非常に欠ける。例えば、データ重複を利用するピッチ低減は限定的にしか実現できず、高い時間分解能を有する心臓画像化のための測定データ選択の可能性が全くない。

問題は、達成された画質および必要な計算費用が使用された方法に依存して逆方向に向かっていることにある。しかしながら、コーン角が大きい場合に、すなわち多数の検出器行を有する検出器の場合に抜群の画質を有するアルゴリズムは、将来のスキャナ世代にとって不可欠である。厳密方法は高価で且つ柔軟性を欠くことから、厳密方法の回避は望ましいこととされていた。

そこで、本発明の課題は、多行検出器とコーンビームジオメトリを有するビームとを用いたコンピュータ断層撮影法において、一方では画質と計算費用との間に最適な妥協を見出し、他方では十分に柔軟性をもって適用することもできる画像作成のための解決策を提供することにある。

この課題は独立請求項の特徴事項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。

本発明者は次のことを認識した。
文献［５］に記載されているような再構成方法から出発して、画像スライス全体の再構成の代わりに画像ボクセルも個別に再構成することができる。この場合に、データ重複処理のために、必要な半回転πよりも大きい任意の各投影角範囲を可能にする方法が使用されなければならない。

本発明の新規な点は個々のボクセルの別々の再構成である。投影データは、個々の各ボクセルに対するデータ重複を近似的に考慮するために別々に重み付けされる。これによって、従来の逆投影と異なり、フィルタ処理された測定値は、１つの直線に沿ってその直線と交差する全てのボクセルに亘って取得されるのではなく、ボクセルＶのためにフィルタ処理された測定値はボクセルＶにだけ蓄積される。

本発明は次の利点をもたらす。大きなコーン角についても良好な画質が期待でき、またピッチにおいても理論的最大値まで柔軟性があり、全てのデータ重複の利用および、例えば高い時間分解能を有する心臓画像化のためのデータ選択の可能性が期待できる。

この基本的な考えに応じて、本発明者は、少なくとも次の方法ステップ、すなわち
−焦点から出射するコーンビームとビーム検出のための平面状の好ましくは複数行の検出器とを用いて検査対象を走査するために、焦点が検査対象の周りにおけるスパイラル状の焦点軌道上を移動させられ、検出器が検出ビームに相当する出力データを供給し、
−場合によっては前処理された出力データから、走査された検査対象の画像ボクセルが再構成され、画像ボクセルはそれぞれのボクセルの減弱係数を再現し、
−各画像ボクセルは、別々に少なくとも１８０°の投影角範囲を含む投影データから再構成され、
−観察されたボクセル毎に、そのボクセルに関して使用された投影データを正規化するための近似的な重み付けが行なわれる
ステップを有する３Ｄ画像再構成法を用いたコンピュータ断層撮影における画像作成方法を提案する。

図４に示されているように、画像ボクセルＶの再構成のために、ボクセルＶのコーンビーム投影を通り且つスパイラル接線Ｓ_tの投影ｔ→の方向に向けられている直線に沿った全ての検出器データが使用されると好ましい。これによって最適な検出器利用が達成される。

更に、検出器画像の画像データは、検出器上への焦点の傾斜入射の補償を行なうために、コサイン重み付けを施されるとよい。

走査経過が観察されたボクセルのために必要な全ての検出器データを直接に得るのには十分に高くない分解能を有する場合、直接に存在しないデータは、存在するデータから、隣接の検出器データ（検出器ピクセル値）からの補間によって得るとよい。

更に、データ重複の補償のための重み付け（正規化）の際に、ｋが任意の自然数、θが投影角、投影角θが焦点角αおよびファン角βの和、ｐがｚ軸に対する距離である場合、平行座標θ，ｐについて、（θ_a＝２ｋ・π＋θ_bおよびｐ_a＝ｐ_b）または（θ_a＝（２ｋ＋１）・π＋θ_bおよびｐ_a＝−ｐ_b）が当てはまるとき、２つの測定ビーム（Ｓａ，Ｓｂ）は重複であるとみなすことができる。

正規化のために、重複して存在するデータは一般化されたパーカー重みを掛算されるとよい。正規化されたデータは好ましくはフィルタ窓によって変更されたランプフィルタにより処理される。更に、観察されたボクセルへの３Ｄ逆投影のために距離重み付けが行なわれる。

最後に言及しておくに、本発明による方法は、特定の運動時相における心臓のスライス画像を得るために、測定データを被検査心臓の運動時相に応じて公知のように選択、重み付けまたは分類することによって、心臓コンピュータ断層撮法に使用することができる。

本発明の基本的考えに従って、本発明者は、少なくとも１つの焦点から出射するビームとビームの放射を検出するための複数の分配された検出器要素を備え平面状に構成された検出器アレイとを用いて検査対象を走査するためのＣＴ装置も提案する。このＣＴ装置においては、少なくとも1つの焦点が、検査対象に対して相対的に、検査対象を取り巻く少なくとも１つの焦点軌道上を、対向する検出器アレイと共に移動可能であり、少なくとも検出器データの収集手段、フィルタ処理手段および３Ｄ逆投影手段が設けられ、測定データ処理手段は上述の本発明による方法が実施可能であるように構成されている。前記の機能手段は少なくとも部分的にプログラムまたはプログラムモジュールによって実現されていると好ましい。

以下において、本発明による方法を実施するのに適した第３世代の多行ＣＴ装置の優れた実施例に基づいて図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明する。
図１は走査ユニットの斜視図と周辺装置の概略図とで多行ＣＴを示し、
図２は図１の多行ＣＴの縦断面図を示し、
図３はスパイラルＣＴ装置の撮影ジオメトリ図を示し、
図４は測定データの収集および測定ビームの近似的な重複の概略図を示し、
図５は角度範囲Ａ（Ｖ）の具体例を示す。

図１および図２は本発明による方法を実施するのに適した第３世代の多行ＣＴ装置の部分的斜視図を示す。１を付された測定装置（＝ガントリ）はＸ線源２を有し、Ｘ線源２はこの前方に置かれた線源側のビーム絞り３を備えている。複数の行および列の検出器要素を備え平面状に形成されたアレイが検出器システム５を構成し、この手前に置かれた検出器側ビーム絞り６とともに図２に示されている。図１には図を見やすくするために８行Ｌ₁〜Ｌ_Qのみの検出器要素４が示されている。しかしながら、検出器システム５は、本発明の枠を逸脱することなく、他の、好ましくはより多くの行数を有することができる。同様に検出器の他の平面状配置も可能である。

一方ではビーム絞り３を備えたＸ線源２が、他方ではビーム絞り６を備えた検出器システム５が、回転枠７に、ＣＴ装置の作動時にＸ線源２から出射して可調整ビーム絞り３により絞られたピラピッド状のＸ線ビームが検出器システム５に入射するように取付けられている。Ｘ線ビームの縁部ビームは８を付されている。ビーム絞り６は、ビーム絞り３により調整されたＸ線ビームの横断面に応じて、種々の作動モードに相応して検出器システム５の範囲のうちＸ線ビームが直接に入射する範囲のみを開放するように調整可能である。図１および図２においては、８行の検出器要素４のみが使用され、他の点状に示された行はビーム絞り６によって覆われ、従って活性状態でない。

Ｘ線ビームは、システム軸線Ｚおよび焦点Ｆを含む平面におけるＸ線ビームの開き角度であるコーン角φを有する。システム軸線Ｚに対して垂直であり且つ焦点Ｆを含む平面におけるＸ線ビームの開き角度（ファン開き角）は２β_maxである。

回転枠７は、駆動装置２２により、Ｚを付されたシステム軸線の周りを回転運動可能である。システム軸線Ｚは図１に示された空間直交座標系のｚ軸に平行に延びている。

検出器システム５の列は同様にｚ軸線方向に延びているのに対して、行はシステム軸線Ｚに対して直角方向に延びている。

検査対象、例えば患者をＸ線ビームの経路中に運び込むことができるようにするために、寝台装置９が設けられている。寝台装置９はシステム軸線Ｚに対して平行に、すなわちｚ軸方向に移動可能であり、しかも検査対象に対して相対的に焦点と共に回転する検出器とのスパイラル移動を生じさせるべく、回転枠７の回転運動と寝台装置の並進移動との間に同期が存在するように移動可能である。並進速度と回転速度との比は、回転枠の１回転当たりにおける寝台装置９の送りｈの所望値が選ばれることによって調整可能である。

従って、寝台装置９の上に存在する検査対象のボリュームはボリューム走査の過程で検査することができる。ボリューム走査は、スパイラル走査の形で、測定ユニット１の回転と寝台装置９の並進とを同時に行いながら測定ユニット１により１回転当たりに種々の投影方向から多数の投影を撮影することによって行なわれる。スパイラル走査では、Ｘ線源の焦点Ｆが寝台装置９に対して相対的に検査対象の周りのスパイラル軌道Ｓ上を移動する。

スパイラル走査中、検出器システム５の各活性行の検出器要素から、コーンビームジオメトリにおける個々の投影に相当する測定データがパラレルに読出され、データ処理ユニット１０においてディジタル／アナログ変換を施され、シリアル化され、画像コンピュータ１１に伝送される。

画像コンピュータ１１の前処理ユニット１２における測定データの前処理後に、この結果生じたデータストリームがボリューム画像再構成ユニット１３に達する。ボリューム画像再構成ユニット１３は、測定データから検査対象の所望ボリュームの画像を後述の計算動作によって再構成する。画像コンピュータ１１の前処理ユニット１２にもボリューム画像再構成ユニット１３にもプログラムまたはプログラムモジュールが格納され、これらによって３Ｄ画像再構成法を用いたＣＴ画像の本発明による作成方法が実施される。

ＣＴ画像は格子状に構成されたボクセル（Ｖｏｘｅｌ＝ｖｏｌｕｍｅ ｅｌｅｍｅｎｔ）から合成される。それぞれの画像ボリュームにボクセルが割付けられ、各ボクセルにはハンスフィールド値（ＨＵ）でＣＴ値が割付けられている。個々のボクセルは、ＣＴ値／グレー値目盛に応じて、それぞれのＣＴ値に対応するグレー値で表示することができる。画像ボリュームは種々の方式で可視化することができる。簡単な形で任意の方位の任意の平面をスライス画像として表示することができる。しかしながら、ボリューム全体を可視化する複雑な方法もある。この場合の典型例としては、表面表示法（ＳＳＤ）およびボリュームレンダリング（ＶＲ）が挙げられる。ＳＳＤは調整可能な閾値に対して画像ボリュームがその閾値を有するアイソサーフェイス（等値面）を算出する。アイソサーフェイスはコンピュータグラフィック方法により画面上に表示可能である。ＶＲの場合、各ボクセルに、それらの値に従って、不透明度および色の如き調整可能な光学的特性が割付けられる。コンピュータグラフィック方法により、このように規定された対象に対する人工的な眺めが求められる。

画像再構成ユニット１３によって再構成されたボリュームデータから、可視化ユニット１５によって画像が算出され、画像コンピュータ１１に接続されている表示ユニット１６、例えばモニタに表示される。

Ｘ線源２、例えばＸ線管は、高電圧発生ユニット１７から必要な電圧および電流、例えば管電圧Ｕを供給される。電圧および電流をそれぞれ必要な値に調整できるようにするために、高電圧発生ユニット１７には、必要な設定を可能にするキーボード１９を備えた制御ユニット１８が付設されている。なお、キーボード１９のほかに、マウス、ジョイスティックあるいは音声入力のような他の公知の入力装置も設けることができることを付記しておく。

ＣＴ装置のその他の操作および制御も制御ユニット１８およびキーボード１９により行なわれ、このことは制御ユニット１８が画像コンピュータ１１に接続されていることによって具体的に示されている。

とりわけ検出器要素４の活性行の個数およびそれにともなうビーム絞り３，６の位置を調整することができ、このために制御ユニット１８はビーム絞り３，６に付設されている位置調整ユニット２０，２１に接続されている。更に、回転枠７の完全な１回転に要する回転時間τが調整可能であり、このことは、回転枠７に付設されている駆動ユニット２２が制御ユニット１８に接続されていることによって具体的示されている。

図３および図４には、図１および図２のスパイラルＣＴ装置の撮影ジオメトリが概略的に示され、ここでは簡単化のために検出器が平面的に再現されている。Ｘ線源の焦点Ｆは、寝台装置の送りに相当するピッチｈを有するスパイラル軌道Ｓに沿って、長く延びた状態にある検査対象Ｐの周りを回転しながらシステム軸線Ｚの方向に前進する。この際に、対向する検出器Ｄにおいて、検査対象Ｐを透過したビームの強さが測定されて収集される。検査対象Ｐの内部には再構成すべきボリュームＶ_Rが含まれている。

測定されたデータからボリューム画像を再構成するために、測定されたデータがフィルタ処理され、フィルタ処理されたデータが引続いて検査対象のボリューム画像作成のために３次元に逆投影されなければならない。この場合に、ボリューム画像は、検査対象のボリュームに属するボクセルＶのデータから得られたＸ線吸収値を表わす。

従って、再構成方法を観察する場合に、ボクセルＶと交差し且つ検出器面で測定される全ての焦点位置のコーンビームが画像ボクセルＶの再構成に寄与する。それゆえ、利用できる投影データを有する焦点角範囲Ａ（Ｖ）は、連続する角度範囲であり次の式によって与えられる。
Ａ（Ｖ）＝［α₀（Ｖ），α₁（Ｖ）］

図５はこの角度範囲Ａ（Ｖ）を具体的に示す。この説明図では、一般性の制限なしに、焦点と検出器とのスパイラル軌道が反時計回りに走行されることが仮定される。線源位置Ｆ（α₀）は、ボクセルＶのコーン投影が初めて線源位置Ｆ（α₀）に対応する検出器面Ｄ（α₀）、詳細に言えば検出器の上側縁部に入射することによって特色付けられる。データ取得の更なる経過において、ボクセルＶのコーン投影は、それが焦点位置Ｆ（α₁）において下側縁部のところで検出器から去るまで、検出器面に亘って移動する。α₀とα₁との間の角度範囲における全ての投影が画像ボクセルＶの再構成に寄与する。

例えば、付属の検出器画像はここで次のように処理される。

先ず、コーンビームジオメトリによって存在する傾斜入射を考慮するために、検出器画像の公知のコサイン重み付けが行なわれる。

引続いて、観察されたボクセルＶ毎に、ボクセルＶのコーン投影を通りスパイラル接線Ｓ_tの投影ｔ→の方向に向けられている直線に沿った全ての検出器データが収集される。これらのデータがもともと存在しない場合、必要なデータは補間方法により隣接のもともと存在するデータから得られる。

ここで、データ重複の補償のための近似的な重み付けが行われる。このために，コーン角の無視のもとに、焦点角αおよびファン角βから投影角θ＝α＋βおよび平行座標ｐ＝Ｒ_F・ｓｉｎβ（Ｒ_Fは焦点軌道の半径）が決定される。（θ_a＝２ｋ・π＋θ_bおよびｐ_a＝ｐ_b）または（θ_a＝（２ｋ＋１）・π＋θ_bおよびｐ_a＝−ｐ_b）が当てはまり、ｋが任意の自然数であるとき、２つの測定ビームＳａ，Ｓｂは重複とみなされる。重複データが存在する場合、重複データは、文献［８］に記載されているように、一般化されたパーカー重みを掛算される。この場合に重要なことは、ｚ軸に対する異なる傾斜(コーン角)に基づいて近似的に重複として規定された測定ビームが異なり、従って重複でないことである。一般に比較的小さいコーン角のゆえに、データ重複のこの近似は比較的広範囲に及び得る。

値のフィルタ処理のために、適切なフィルタ窓を有するランプフィルタ処理が使用され、公知の距離重み付けによりボクセルＶへの３Ｄ逆投影が行われる。

補足するに、本発明による方法は、同時に回転する焦点／検出器対により作動させられるＣＴ装置にも、回転方向には固定されているリング状に配置された検出器を有し、焦点のみが回転し且つ焦点および検出器がｚ方向に移動可能であるＣＴ装置にも適している。

引用文献：
［１］Ｍ．Ｋａｃｈｅｌｒｉｅｓｓ，Ｓ．Ｓｃｈａｌｌｅｒ，ａｎｄ Ｗ．Ａ．Ｋａｌｅｎｄｅｒ， “Ａｄｖａｎｃｅｄ ｓｉｎｇｌｅ−ｓｌｉｃｅ ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ ｉｎ ｃｏｎｅ−ｂｅａｍ ｓｐｉｒａｌ ＣＴ（コーンビームスパイラルＣＴにおける新型のシングルスライスリビニング”，Ｍｅｄ．Ｐｈｙ．２７（２０００）７５４−７７２
［２］Ｓ．Ｓｃｈａｌｌｅｒ，Ｋ．Ｓｔｉｅｒｓｔｏｒｆｅｒ，Ｈ．Ｂｒｕｄｅｒ，Ｍ．Ｋａｃｈｅｌｒｉｅｓｓ，ａｎｄ Ｔ．Ｆｌｏｈｒ，“Ｎｏｖｅｌ ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ａｐｐｒｏａｃｈ ｆｏｒ ｈｉｇｈ−ｑｕａｌｉｔｙ ｉｍａｇｅ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｈｅｌｉｃａｌ ｃｏｎｅ ｂｅａｍ ＣＴ ａｔ ａｒｂｉｔｒａｒｙ ｐｉｔｃｈ（任意のピッチでのヘリカルコーンビームＣＴにおける高品質再構成のための新しい近似的アプローチ）”，Ｐｒｏｃｅｅｅｄｉｎｇｓ ＳＰＩＥ ４３２２（２００１）１１３−１２７
［３］Ｋ．Ｓｔｉｅｒｓｔｏｒｆｅｒ，Ｔ．Ｆｌｏｈｒ，Ｈ．Ｂｒｕｄｅｒ，“Ｓｅｇｍｅｎｔｅｄ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｐｌａｎｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ − Ａ Ｎｏｖｅｌ Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｓｃｈｅｍａ ｆｏｒ Ｍｕｌｔｉｓｌｉｃｅ Ｓｐｉｒａｌ ＣＴ（マルチスライススパイラルＣＴのための新しい近似的再構成の概要）”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎ．Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｆｕｌｌｙ ３−Ｄ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｐａｃｉｆｉｃ Ｇｒｏｖｅ，ＣＡ，ＵＳＡ，１０／３０−１１／２／２００１，ｐｐ．９５−９７
［４］Ｋ．Ｓｔｉｅｒｓｔｏｒｆｅｒ，Ｍｅｄ ＣＴＣ ＣＦ，“Ｓｐｉｒａｌｒｅｃｋｏｎｓｔｒｕｋｔｉｏｎ ｍｉｔ ３Ｄ−Ｒｕｅｃｋｐｒｏｊｅｋｔｉｏｎ ｆｕｅｒ ｄｉｅ Ｍｅｈｒｚｅｉｌｅｎ−ＣＴ（多行ＣＴのための３Ｄ逆投影によるスパイラル再構成）”，Ｅｒｆｉｎｄｕｎｇｓｍｅｌｄｕｎｇ，Ｆｏｒｃｈｈｅｉｍ，１２．Ｄｅｚｅｍｂｅｒ ２０００
［５］Ｋ．Ｓｏｕｒｂｅｌｌｅ，ＩＭＰ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｅｔ Ｅｒｌａｎｇｅｎ，Ｄｉｓｓｅｒｔａｔｉｏｎ，Ｐｒｕｅｆｕｎｇｓｄａｔｕｍ ２５．Ｍａｅｒｚ ２００２
［６］Ａｖｉｎａｓｈ Ｃ．Ｋａｋ，ａｎｄ Ｍａｌｃｏｌｎ Ｓｌａｎｅｙ，“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｃ Ｉｍａｇｉｎｇ（コンピュータ断層撮影の原理）”，ＩＥＥＥ Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８７，ｐｐ．９３−９９
［７］Ｋ．Ｓｏｕｒｂｅｌｌｅ，Ｈ．Ｋｕｄｏ，Ｇ．Ｌａｕｒｉｔｓｃｈ，Ｋ．Ｃ．Ｔａｍ，Ｍ．Ｄｅｆｒｉｓｅ，ａｎｄ Ｆ．Ｎｏｏ，“Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｏｆ Ｅｘａｃｔ Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｌｏｎｇ−Ｏｂｊｅｃｔ Ｐｒｏｂｌｅｍ ｉｎ Ｓｐｉｒａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（スパイラルコンピュータ断層撮影における長尺対象問題のために厳密コーンビームアルゴリズムの性能評価）”，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎ．Ｍｅｅｔｉｎｇ ｏｎ Ｆｕｌｌｙ ３−Ｄ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｎｕｃｌｅａｒ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｐａｃｉｆｉｃ Ｇｒｏｖｅ，ＣＡ，ＵＳＡ，１０／３０−１１／２／２００１，ｐｐ．１５３−１５６
［８］Ｎ．Ｓｔｒｏｂｅｌ，Ｍｅｄ ＧＴ ４，“Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｓｈｏｒｔ−Ｓｃａｎ Ｆｅｌｄｋａｍｐ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ３−Ｄ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ（３−Ｄ画像再構成のための一般化ショートスキャン・フェルトカムプ・アルゴリズム）”，ｉｎｔｅｒｎａｌ ｒｅｐｏｒｔ， Ｅｒｌａｎｇｅｎ，Ａｕｇｕｓｔ ７，２０００

本発明による方法を実施するのに適した多行ＣＴ装置の概略図 図１の多行ＣＴ装置の縦断面図 スパイラルＣＴ装置の撮影ジオメトリ図 測定データの収集および測定ビームの近似的な重複を示す概略図 角度範囲Ａ（Ｖ）の具体例を示す説明図

符号の説明

１ 測定装置（ガントリ）
２ Ｘ線源
３ ビーム絞り
４ 検出器要素
５ 検出器システム
６ ビーム絞り
７ 回転枠
８ 縁部ビーム
９ 寝台装置
１０ データ処理ユニット
１１ 画像コンピュータ
１２ 前処理ユニット
１３ ボリューム画像再構ユニット
１４ 軸線
１５ 可視化ユニット
１６ 表示ユニット
１７ 高電圧発生ユニット
１８ 制御ユニット、
１９ キーボード
２０ 位置調整ユニット
２１ 位置調整ユニット
２２ 駆動ユニット
α 焦点角
２β_max ファン開き角
θ 投影角
φ コーン角
τ 回転時間
Ａ（Ｖ） 焦点角範囲
Ｄ 検出器
Ｄ（α） 検出面
Ｆ 焦点
Ｆ（α） 焦点位置
ｈ 送り
Ｐ 検査対象
Ｓ スパイラル軌道
Ｓ_t スパイラル接線
ｔ→ スパイラル接線の投影
Ｕ 管電圧
Ｖ ボクセル
Ｖ_R 再構成すべきボリューム
Ｚ システム軸線

Claims (11)

1. １．１ 焦点から出射するコーンビームとビーム検出のための平面状の好ましくは複数行の検出器とを用いて検査対象を走査するために、焦点が検査対象の周りにおけるスパイラル状の焦点軌道上を移動させられ、検出器が検出したビームに相当する出力データを供給し、
   １．２ 場合によっては前処理された出力データから、走査された検査対象の画像ボクセルが再構成され、画像ボクセルはそれぞれのボクセルの減弱係数を再現し、
   １．３ 各画像ボクセルは、別々に少なくとも１８０°の投影角範囲を含む投影データから再構成され、
   １．４ 観察されたボクセル毎に、そのボクセルに関して使用された投影データを正規化するための近似的な重み付けが行なわれる
   ３Ｄ画像再構成法を用いたコンピュータ断層撮影における画像作成方法。
2. 画像ボクセル（Ｖ）の再構成のために、画像ボクセル（Ｖ）のコーンビーム投影を通り且つスパイラル接線（Ｓ_t）の投影（ｔ→）の方向に向けられている直線に沿った全ての検出器データが使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
3. 検出器画像の画像データは傾斜入射の補償のためにコサイン重み付けを施されることを特徴とする請求項１乃至２の１つに記載の方法。
4. 直接に存在しないデータが、存在するデータから、隣接の検出器データ（検出器ピクセル値）からの補間によって得られることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
5. データ重複の補償のための重み付け（正規化）の際に、ｋが任意の自然数、θが投影角、ｐがｚ軸に対する距離である場合、（θ_a＝２ｋ・π＋θ_bおよびｐ_a＝ｐ_b）または（θ_a＝（２ｋ＋１）・π＋θ_bおよびｐ_a＝−ｐ_b）が当てはまるとき、２つの測定ビーム（Ｓａ，Ｓｂ）は重複であるとみなされることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
6. 重複データは一般化されたパーカー重みを掛算されることを特徴とする請求項５記載の方法。
7. フィルタ窓により操作されるランプフィルタが使用さ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. 観察されたボクセルへの３Ｄ逆投影のために距離重み付けが行なわれ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. 測定データが被検査心臓の運動時相に応じて選択、重み付けまたは分類されることによって心臓コンピュータ断層撮影に使用されることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の方法。
10. 少なくとも１つの焦点から出射するビームとビームの放射を検出するための複数の分配された検出器要素を備え平面状に構成された検出器アレイとを用いて検査対象を走査するためのＣＴ装置において、少なくとも1つの焦点が、検査対象に対して相対的に、検査対象を取り巻く少なくとも１つの焦点軌道上を、対向する検出器アレイと共に移動可能であり、少なくとも検出器データの収集手段、フィルタ処理手段および３Ｄ逆投影手段が設けられ、測定データ処理手段は請求項１乃至９の１つによる方法が実施可能であるように構成されていることを特徴とするＣＴ装置。
11. 前記の機能手段は少なくとも部分的にプログラムまたはプログラムモジュールによって実現されていることを特徴とする請求項１０記載のＣＴ装置。

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