JP2007519461A - 画素千鳥状化及び焦点変調を有するコンピュータ断層撮像装置及び方法 - Google Patents

Abstract

コンピュータ断層撮像装置は、軸方向（Ｚ）に沿って検出器間隔（ｄｚ）の選択された非ゼロの千鳥状の割合（ｄｓ）だけ軸方向（Ｚ）において千鳥状化された検出器要素（５０）を有する放射線検出器アレイ（１６）を有する。放射線源（１２）は、軸方向（Ｚ）に対して横断してサンで焦点変調を与える。

Description

本発明は、コンピュータ断層撮像に関する。本発明は、特に、三次元マルチスライス及びヘリカルコンピュータ断層撮像におけるアプリケーションに適合し、以下、特にそれらに関連して説明する。しかしながら、本発明は、Ｘ線検出器のアレイを用いる他の撮像装置及び方法におけるアプリケーションにまた、適合する。

コンピュータ断層スキャナは、ガントリの回転方向（即ち、Ｏ_Ｘ方向）に沿って及び軸方向（即ち、Ｏ_Ｚ方向）に沿って寸法を有する投影の列を同時に取得するように、Ｘ線検出器のアレイと、発散円錐状の又は他の形状のビームとを用いる。そのようなシステムの分解能は、例えば、Ｘ線管の３６０°当たりのビューの数及び軸方向に沿ったスキャンのヘリカルピッチ又はステップサイズに関して特定されるように、Ｘ線検出器のアレイの分解能とデータ取得レートとに依存する。典型的には、Ｘ線検出器のアレイは、Ｏ_Ｘ方向に沿った検出器の間隔はＯ_Ｚ方向に沿った検出器の間隔と略同じである点で、実質的に等方性である。

空間周波数１／０．０８ｃｍ＝１２．５ｃｍ^−１に対応するＯ_Ｘ及びＯ_Ｚ方向において０．０８ｃｍの等方性ピッチを有する検出器アレイについて、一例を検討するに、ナイキスト理論により決定される最大データサンプリングはこの値の略半分、即ち、約６．２５サンプル／ｃｍである。Ｏ_Ｘ方向におけるデータサンプリングは、Ｏ_Ｘ方向において１／２検出器の移動に等しい量だけＯ_Ｘ方向に焦点が空間的に変調される二焦点変調を用いて、２倍になる。Ｏ_Ｘ方向におけるデータサンプリングはまた、１／４検出器の移動を有する対向放射線を結合することにより２倍になる。二焦点変調及び１／４検出器の移動の両者を用いることにより、Ｏ_Ｘ方向におけるデータサンプリングの４倍の改善が得られる。等方性の０．０８ｃｍピッチを有する等方性アレイの例に対しては、Ｏ_Ｘ方向におけるデータサンプリングは、二焦点変調を用いることにより及びオフセット対向放射線を結合することにより２５サンプル／ｃｍに増加する。

それらの技術を用いる場合には、Ｏ_Ｚ方向において同様のデータサンプリングの改善を得ることは困難である。一般に、Ｏ_Ｚ方向については、１／４検出器移動技術に対する類似性はなく、Ｏ_Ｚ方向における焦点変調は、Ｘ線管のアノードの幾何学的構成により複雑になっている。等方性Ｘ線検出器アレイについては、Ｏ_Ｚ方向に適用される同様のデータサンプリング改善技術を伴わずに、Ｏ_Ｘ方向における二焦点変調及び１／４検出器移動の両者を用いることは、異方性の大きいデータサンプリングをもたらす。例としての０．０８ｃｍの等方性放射線検出器アレイについては、Ｏ_Ｘ方向におけるデータサンプリングは２５サンプル／ｃｍである一方、Ｏ_Ｚ方向におけるデータサンプリングは６．２５サンプル／ｃｍであり、取得される撮像データにおける４：１の異方性に対応している。

医療用アプリケーションについては、等方性データサンプリングは、通常、有利である。例えば、２５サンプル／ｃｍｘ６．２５サンプル／ｃｍのデータサンプリングは、一般に、同等のデータサンプリング１２サンプル／ｃｍｘ１２サンプリング／ｃｍより劣る。更に、異方性データサンプリングは、増加した再構成画像画素ノイズを発生させる傾向にある。

本発明は、上記短所及び他の短所を克服するように改善された装置及び方法を検討したものである。

一特徴にしたがって、コンピュータ断層撮像装置は、軸方向に沿って検出器間隔の選択された非ゼロの千鳥状の割合だけ軸方向に千鳥状に構成された検出器要素を有する放射線検出器アレイを有する。放射線源は、軸方向に対して横断してサンプリングレートを増加させる焦点変調を与える。

他の特徴にしたがって、コンピュータ断層撮像方法は、軸方向に沿って検出器間隔の選択された非ゼロの千鳥状の割合だけ軸方向において検出器アレイの千鳥状化された検出器を有する。検出器アレイを照射する放射線源は、軸方向に対して横断して間隔を置いた少なくとも２つの焦点位置の間で変調される。

一有利点は、軸方向及び軸方向に対して横断する方法の両方において高サンプリングレートを与えることにある。

他の有利点は、再構成画像における低減されたエイリアジングにある。

他の有利点は、低減された画像アーティファクトにある。

本発明の他の有利点については、以下の詳細説明を読んで理解することにより、当業者に理解されるであろう。

本発明においては、種々の構成要素及び構成要素の構成、並びに種々の段階及び段階の構成をとることが可能である。添付図面は、好適な実施形態の例示目的のためのみのものであり、本発明を限定するとみなされるべきでない。

図１を参照するに、コンピュータ断層撮像スキャナ１０は放射線源２を収容又は支持し、一実施形態においては、その放射線源はＸ線源であり、そのＸ線源は、スキャナ１０により規定される検査領域１４に放射線ビームを投影する。放射線ビームは、検査領域１４を通った後に放射線ビームを検出するように備えられている放射線検出器アレイ１６（図１のファントムにおいて示されている）により検出される。放射線源１２の典型的なＸ線管の実施形態においては、Ｘ線管は、放射線検出器アレイ１６の領域を実質的に満たすように検査領域１４をＸ線ビームが通るときに広がる、コーンビーム、ウェッジビーム又は他のビーム幾何学的構成を有する発散Ｘ線ビームを生成する。

撮像される被検体は、検査領域１４に撮像される被検体を移動させるカウチ２０又は他の支持台上に置かれる。カウチは、図１のＺ方向として示す軸方向に沿って、直線的に移動可能である。放射線源１２及び放射線検出器１６は、回転するガントリ２２における検査領域１４に対して対向して備えられていて、ガントリ２２の回転は、ビューの角度範囲を与えるように検査領域１４のあたりの放射線源１２の回転を効果的にする。取得されるデータは、放射線源から検出器要素まで広がっている線状、狭いコーン状又は他の実質的に直線状投影に沿って取られる減衰線積分に対応する信号を各々の検出器要素が検出するため、投影データと呼ばれる。放射線検出器１６は、図１の回転ガントリ２２において備えられているように示されている。しかしながら、静止ガントリ２４の周りに備えられた帯状のＸ線検出器要素によりそのＸ線検出器アレイ１６を置き換えることをまた、検討することが可能である。

一実施形態においては、軸方向の投影データの集合が、カウチが静止している間に、回転している回転ガントリ２２により取得される。軸方向の投影データの集合は、軸方向又はＺ方向に対して横断して検出器要素の行又は列に対応する複数の軸方向スライスを有する。任意に、付加的な軸方向スライスが、各々の軸方向スキャンの間に、反復する軸方向スキャンを実行し、カウチ２０を移動させることにより取得される。

他の実施形態においては、螺旋状投影データの集合が、カウチ２０において備えられている撮像被検体の周りの放射線源１２の螺旋軌道を生成するようにカウチ２０の連続的な直線運動と同時にガントリ２２を回転することにより取得される。同じコンピュータ断層スキャナ１０は、典型的には、撮像データの取得と同時に動くようにカウチ２０が選択されるかどうかに依存して、軸方向又は螺旋状データの取得のどちらかを実行することができることが理解できる。

動作中、各々の投影に沿って通る放射線の一部は、一般に空間的に変化する放射線の減衰をもたらす撮像被検体により吸収される。放射線検出器アレイ１６の検出器要素は、放射線吸収投影データを生成するように放射線ビームにおいて放射線強度をサンプリングする。放射線源１２が検査領域１４の周りで回転するようにガントリが回転するため、投影データの複数の角度ビューが取得され、それらはバッファメモリ２６に記憶される投影データを集合的に規定する。

マルチスライススキャナの放射線源収束式取得幾何学的構成に対して、バッファメモリ２６に記憶されている投影データの集合の減衰線積分又は投影を読み取ることにより、Ｐ（α，β，ｎ）としてパラメータ化することができ、ここで、αは回転ガントリ２２の一により決定される放射線源１２のソース角度、βはファンにおける角度（β∈［−Φ／２，Φ／２］、Φはファン角度）であり、ｎはＯ_Ｚ方向における検出器の行数である。リビニング処理器２８は、標準のトランスアキシャル座標の平行で不等距離のラスタにリビニングする。このリビニングはＰ（α，β，ｎ）→Ｐ（θ，ｌ，ｎ）と表され、ここで、θは、読み取りとアイソセンタとの間の距離を特定するｌによりパラメータ化された並列読み出しから成る投影数をパラメータ化し、ｎは検出器の行数である。

リビニングされた並列放射線投影データの集合Ｐ（θ，ｌ，ｎ）は投影データ集合メモリ３０に記憶される。任意に、投影データは、投影データ集合メモリ３０に投影データＰ（θ，ｌ，ｎ）を記憶する前に、等距離座標に又は他の所望の座標距離にリビニング処理器３２により補間される。再構成処理器３４は、再構成画像メモリ３６に記憶されている１つ又はそれ以上の再構成画像に投影データの集合を再構成するように、フィルタリング逆投影又は他の画像再構成技術を適用する。再構成画像は、映像処理器３８により処理され、ユーザインターフェース４０に表示される、又は処理され、利用される。一実施形態においては、ユーザインターフェース４０はまた、放射線技師、技術者又は他のオペレータが、選択された軸方向、ヘリカル、又は他のコンピュータ断層撮像セッションを実施するようにコンピュータ断層スキャナ制御器４２と接続することが可能である。

図２を参照するに、放射線検出器１６の一部を示している。放射線検出器１６は検出器の座標方向（Ｏ_Ｕ，Ｏ_Ｚ）に関連して説明され、その検出器において、Ｏ_Ｚ方向は図１の軸又はＺ方向に対して平行であり、Ｏ_Ｕはその軸又はＺ方向に対して横断している。放射線検出器アレイ１６は、Ｏ_Ｚ方向に沿った間隔ｄｚを有する検出器要素５０の行を有する。検出器要素５０の各々の行は、検出器間隔ｄｚだけ間隔を置いた検出器要素の直線状検出器アレイとみなされる。直線状検出器アレイは、検出器間隔ｄｕだけ軸方向又はＯ_Ｚ方向に対して横断して間隔を置いている。即ち、検出器要素５０は、検出器間隔ｄｕだけＯ_Ｕ又は円周方向に沿って間隔を置いている。軸方向又はＺ方向に対して横断している及びその方向に沿っている検出器間隔ｄｕ、ｄｚはそれぞれ、図２に示す検出器１６におけるものと略同等であり、等方性アレイを備えている。しかしながら、Ｏ_Ｕ及びＯ_Ｚ方向に沿った異なる検出器間隔を有することを、即ち、異方性検出器アレイを備えることを検討することが可能である。

検出器５０は、軸方向又はＯ_Ｚ方向に沿った間隔ｄｚの一部ｄｓにより軸方向又はＺ方向に沿って千鳥状になっている。即ち、隣接する直線状検出器アレイは、千鳥状の割合ｄｓだけ軸方向又はＺ方向に沿って、検出器要素の空間的オフセットを有する。図２においては、千鳥状の割合ｄｓは、軸方向又はＯ_Ｚ方向に沿って間隔ｄｚの半分であるが、千鳥状の割合の他の割合を検討することがまた、可能である。半分の検出器間隔の千鳥状構成は、有利であることに、軸方向又はＯ_Ｚ方向において２倍のサンプリングレートを与える。同様に、検出器間隔ｄｚの１／３だけ間隔を置いた千鳥状構成はＯ_Ｚ方向において３倍のサンプリングレートを有し、それ故、他の千鳥状の間隔については４倍のサンプリングレートを有する。軸方向又はＺ方向に沿った検出器要素５０の千鳥状構成は、軸方向に対して横断するＯ_Ｕ方向においてサンプリングレートを大きくしない。

図３は、所定の投影パラメータθ及び子午面５２を有する投影間の交差部分の点を表す、塗りつぶされた円印をプロットしている。子午面５２は、投影パラメータθの投影に対して垂直であるガントリ２２の回転軸を有する面として規定される。例としての投影パラメータθについての一実施例の子午面５２が、図１に示されている。図３において理解できるように、Ｏ_Ｚ方向の検出器要素の千鳥状構成は、Ｏ_Ｚ方向のサンプリングレートを２倍にする。等方性検出器間隔ｄｕ、ｄｚについては、千鳥状検出器アレイ１６を用いるサンプリングは、Ｏ_Ｕ及びＯ_Ｚ方向それぞれにおいて、１：２の比のサンプリングレートを有するように異方性である。

図４Ａ及び４ＡＡを参照するに、一実施形態においては、Ｏ_Ｕ方向における高サンプリングレートが、Ｏ_Ｕ方向における放射線源１２の二焦点変調を用いて得られる。焦点は、放射線源１２のアノード１２ａのベベル面５４において２つの点ＦＳ１及びＦＳ２（図４ＡＡで符号付けされている）との間で移動する。アノード１２ａにおける焦点ＦＳ１、ＦＳ２の間隔は、検出器間隔ｄｕの半分の距離だけの検出器５０の移動に等しい距離だけ、子午面５２において投影を移動させるように選択される。図４Ａ及び４ＡＡにおいては、子午面５２における塗りつぶされた円印は焦点ＦＳ１を用いて取得されたサンプルを表し、子午面５２における白抜きの四角印は焦点ＦＳ２を用いて取得されたサンプルを表す。図４ＡＡはガントリの回転を考慮していない。ガントリの回転を示す場合、特定のサンプリングの幾何学的構成のためにオリジナルの焦点位置に戻るように移動された焦点を回転するように選択される。子午面５２におけるサンプリングレートは、Ｏ_Ｕ方向におけるサンプリングレートがＯ_Ｚ方向のサンプリングレートに適合するように、二焦点変調によりＯ_Ｕ方向において２倍になることが理解できる。等方性の検出器間隔ｄｕ、ｄｚについては、図４Ａ及び４ＡＡに示すサンプリングは、Ｏ_Ｕ：Ｏ_Ｚについて１：１のサンプリングレートを有するように等方性である。しかしながら、図４Ａから理解できるように、サンプルは、子午面５２において四角形グリッド状に配列されていない。

図４Ｂを参照するに、図４Ａ及び４ＡＡに関連して上記したような検出器間隔ｄｕの半分の移動を伴う二焦点移動を用いることにより、そして、最初の投影から１８０°回転して取得された逆投影を付加的に結合することにより、Ｏ_Ｕ方向において更に大きいサンプリングレートが任意に取得される。特に、逆投影は、最初の投影から回転されたオフセットが１８０°に加算された角度で位置付けされ、ここで、オフセットは、検出器間隔ｄｕの１／４を加算又は減算する移動に一致する子午面における移動を与えるように選択される。それらの逆投影は、白抜きのダイヤモンド印で図４Ｂに示している。等方性の検出器間隔ｄｕ、ｄｚに対して、図４Ｂの子午面５２におけるサンプリングは、Ｏ_Ｕ：Ｏ_Ｚについて２：１のサンプリングレートを有するように異方性である。サンプルは、四角形グリッド状に配列されていない。

図５Ａを参照するに、他の実施形態においては、放射線源１２により生成された放射線ビームのＯ_Ｕ方向における二焦点変調が、直交グリッドにおいて配列される異方性サンプリングをもたらすように用いられる。アノードにおける焦点移動は、１つの検出器間隔ｄｕの距離だけ検出器５０を移動させることに対して相当する距離だけ子午面５２において投影を移動させるように選択される。図５Ａにおいては、黒く塗りつぶされた円印は、第１焦点位置を用いて取得されるサンプルを表し、白抜きの四角印は、検出器５０の１つの検出器間隔ｄｕの移動に相当する子午面５２におけるサンプルの移動をもたらす第２焦点位置を用いて取得されたサンプルを表している。サンプリングレートは、１つの検出器間隔ｄｕに相当する二焦点変調によってはＯ_Ｕ方向において変化しない。しかしながら、第１焦点のサンプル（黒く塗りつぶされた円印で示されている）と組み合わされた第２焦点のサンプル（白抜きの四角印で示されている）は、子午面５２におけるサンプルの四角形状グリッドを規定しない。等方性の検出器間隔ｄｕ、ｄｚについては、図５のサンプリングは、Ｏ_Ｕ：Ｏ_Ｚについて１：２のサンプリングレートを有するように異方性である。

図５Ｂを参照するに、Ｏ_Ｕ方向における２倍のサンプリングレートは、図５Ａに示す二焦点移動を用いることにより、そして、最初の投影から回転されたオフセットを１８０°に加えられた角度で取得された逆投影を付加的に結合させることにより、任意に得られる。オフセットは、検出器５０の検出器間隔ｄｕの半分の移動の加算又は減算に相当する子午面５２におけるサンプル移動を与えるように選択される。それらの逆投影は、白抜きのダイヤモンド印で図５Ｂに示されている。等方性の検出器間隔ｄｕ、ｄｚに対して、図５Ｂに示している子午面５２におけるサンプリングは、Ｏ_Ｕ：Ｏ_Ｚについて１：１のサンプリングレートを有するように当方性であり、サンプルは四角形グリッド状に配列されている。

図４Ｂ及び５Ｂの方法は、単一の投影データの集合に略１８０°の逆投影を結合し、データ取得中、被検体支持台２０は静止したまま保たれる軸方向のスキャンに対して容易に実行される。カウチ２０の段階的な直線状移動は、軸方向又はＺ方向に沿って検出器アレイ１６のスパンより大きい、軸方向又はＺ方向に沿ったボリュームをカバーする投影データの集合を取得するための軸方向のスキャンの間で任意に実行される。

ヘリカルコンピュータ断層撮像に対して、逆放射線は、放射線源１２の１８０°回転中にＺ方向に沿って被検体支持台２０の直線状の動きのためにヘリカルピッチの約半分に関連する距離だけ分離される。中間のコーン角を有する軸方向スキャン及びヘリカルスキャンを考慮する場合、三次元後方投影方法を用いて、実質的な画像アーティファクトを導入することなく、１８０°の逆投影を結合することによりＯ_Ｕ方向に沿ってデータサンプリングを増加させることが可能であることが示されている。Ｇｉｌａｄ Ｓｈｅｃｈｔｅｒによる“Ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ｃｏｎｅ ｂｅａｍ ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ ＣＴ ｓｃａｎｓ”と題された国際公開第０３／０９４１１５Ａ１号パンフレットを参照されたい。

図６を参照するに、逆投影を結合することなく改善されたサンプリングレートで子午面５２における矩形状サンプリングを得るための方法について示している。図６は、投影パラメータθに対応する子午面５２及び共通投影パラメータθを有する投影の間の交差部分の点を示している。図６においては、黒く塗りつぶされた四角印は第１焦点位置において取得されたサンプルを示す一方、ハッチングされた四角印は、子午面５２において検出器間隔ｄｕの１．５倍に対応する移動をもたらす第２焦点を用いて取得されたサンプルを示している。第１焦点に対応する投影線に沿って子午面５２に投影された検出器５０の端部の画像がまた、図６に示されている。検出器の端部の表示５０′は、第１及び第２焦点を用いて取得されたサンプル間の検出器間隔の１．５倍に相当するように示されている。

それら２つの焦点を用いて取得されたデータは、黒く塗りつぶされた四角印及びハッチングされた四角印に対応し、投影サンプルの子午面５２との交差部分を表している。このようなデータは、Ｏ_Ｕ及びＯ_Ｚ方向両方において２倍のサンプリングレートを有する。しかしながら、そのデータは、等方性の四角形グリッド状に配列されたサンプリングに対応していない。任意に、投影データは、図６における破線で示された白抜きの円印により表された補間投影サンプルをもたらすように補間処理器３２により補間される。それらの補間サンプルはまた、Ｏ_Ｕ及びＯ_Ｚ方向両方において２倍のサンプリングレートを有することを理解することができる。しかしながら、付加的に、補間データは、等方性の四角形グリッド状に配列されている。補間処理器３２は、Ｏ_Ｕ及びＯ_Ｚ方向両方において寸法を有し、そして、例えば、８つの係数を有する二次元フィルタを用いて、補間を実行することができる。代替として、Ｚ方向における一次元補間を用いることが可能であり、又は、他の補間技術を用いることが可能である。

図６を継続して参照し、図７Ａ及び７Ｂを更に参照するに、較正ミスのある又は他の問題点のある検出器により得られたリングアーティファクトの補正は、冗長的に補間された隣接する検出器の行の位置において、任意に実行される。図６においては、例示としての３つの行についてのリング補正点６０、６２、６４が白抜きの円印で示されている。図７Ａは、図７Ａにおける太い検出器端部の表示６６で示された直線状検出器アレイを用いて取得された投影サンプルのみを示している。同様に、図７Ｂは、図７Ｂにおける太い検出器端部の表示６８で示された隣接する直線状検出器アレイを用いて取得された投影サンプルのみを示している。リング補正に対する一実施例の方法においては、図７Ａのサンプルが、リング補正点６２についての第１補間値をもたらすように結合されている。図７Ｂのサンプルは、同様に、リング補正点６２について第２補間値をもたらすように結合される。第１サンプル値と第２サンプル値との間の差は、直線状検出器アレイ６６、６８の一における較正ミスの又は他の問題点のある検出器によりもたらされる直線状検出器アレイ６６、６８間の差を表す。１つの検討されたリング補正フィルタは、異なる直線状検出器アレイを用いて得られる子午面５２における同じ位置についての補間値のビューについてのフィルタリングされた差を用いている。

図８を参照するに、改善されたサンプリングレートにおいて四角形状サンプリングを得るための方法は三焦点変調を用いている。図８においては、黒く塗りつぶされた四角印は第１焦点の位置で取得されたサンプルを示している。ハッチングされた四角印は、子午面５２において検出器間隔ｄｕの２／３の移動をもたらす第２焦点を用いて取得されたサンプルを示している。逆方向にハッチングされた四角印は、第１焦点によりもたらされたサンプルに対して子午面５２において検出器間隔ｄｕの４／３の移動（又は、等価には、第２焦点によりもたらされたサンプルに対して検出器間隔ｄｕの２／３の移動）をもたらす第３焦点を用いて取得されたサンプルを示している。第１、第２及び第３焦点を用いる投影が上記順序で取得される必要はないことが理解されるであろう。それに代えて、例えば、第２焦点を用いて、データが先ず、取得され、第３焦点を用いるデータ取得が後続し、次いで、第１焦点を用いるデータ取得が後続することが可能である。便宜上、第１焦点に対応する投影線に沿って子午面５２に検出器５０の端部の投影５０′がまた、図８に示されている。それらの検出器の投影５０′は、第１、第２及び第３焦点を用いて取得されたサンプル間の２／３の検出器間隔を示している。

三焦点サンプリングを用いて、Ｏ_Ｕ方向におけるサンプリングは３倍である一方、Ｏ_Ｚ方向におけるサンプリングは２倍である。しかしながら、データは、子午面５２において四角形状グリッドに配列したサンプリングに対応しない。任意に、データは、図８における破線の白抜きの円で示されている補間サンプルを得るように補間処理器３２により補間される。補間サンプルはまた、Ｏ_Ｕ方向において３倍のサンプリングレートを、Ｏ_Ｚ方向において２倍のサンプリングレートを有することが理解できる。しかしながら、代替として、補間データは四角形状グリッドに配列されている。

更に、較正ミスのある又は他の問題点のある検出器により得られたリングアーティファクトの補正は、冗長的に補間された隣接する検出器の行の位置を用いて、任意に実行される。図７においては、例示としての３つの行についてのリング補正７０、７２、７４が白抜きの円印で示されている。適切なリング補正フィルタは、異なる直線状検出器アレイを用いて得られた子午面５２における同じ位置についての補間値のビューについてフィルタリングされた差を用いる。

図９Ａ及び９Ｂを参照するに、一部の実施形態においては、Ｚ方向における千鳥状構成は、個々の検出器要素又は個々の直線状検出器列についてのものというより、検出器モジュールについてのものである。実施例の図９Ａにおいては、検出器アレイ１６″は二次元検出器モジュール８０において配列された検出器要素５０″を有する。各々の検出器モジュール８０は、Ｏ_Ｕ方向において間隔ｄｕだけ間隔を置いた検出器要素５０″の４つの列を有する。検出器モジュール８０は、Ｏ_Ｕ方向において間隔４ｄｕだけ間隔を置いていて、それ故、Ｏ_Ｕ方向における検出器要素５０″の間隔ｄｕは検出器モジュールの境界を超えて維持されている。

各々の検出器モジュール８０内で、検出器要素５０″はＯ_Ｚ方向（即ち、軸方向又はＺ方向）において間隔ｄｚだけ間隔を置いている。各々の検出器モジュール８０内のＯ_Ｚ方向には検出器要素５０″の千鳥状構成は存在せず、それ故、検出器モジュール８０内の各々の検出器要素５０″は規則的な二次元アレイを規定している。検出器要素の千鳥状構成は、図９Ａに示すように、Ｏ_Ｚ方向において間隔ｄｚ／２だけ検出器モジュールを千鳥状にすることによりもたらされる。モジュール当たり４つの検出器列を有する実施例のモジュール８０の効果は、例えば、図２に示すように、全ての検出器要素を千鳥構成にするのではなく、Ｏ_Ｚ方向に沿って４つの検出器要素５０″の連続的な群全てを千鳥構成にすることである。

このようなモジュールベースの千鳥構成化方法は、代表的には、Ｏ_Ｚ方向に沿って間隔を置いた数列の検出器を有する二次元検出器モジュールに製造される。

図９Ｂを参照するに、検出器アレイ１６″に関連して交互配置されたサンプリングを得るように、二焦点変調の２つの焦点は、Ｏ_Ｕ方向に沿って４つの検出器要素５０″の群の千鳥構成を収容するように、Ｏ_Ｕ方向に距離４ｄｕだけ間隔を置く必要がある。図示している検出器モジュール８０はＯ_Ｕ方向に沿って４つの検出器要素５０″を有する一方、他のサイズの検出器モジュールを同様に千鳥構成化することが可能であり、二焦点変調が同様に調節される必要がある。例えば、各々の検出器モジュールがＯ_Ｕ方向に沿って２つの検出器要素のみを有する場合、それらの焦点は、Ｏ_Ｕ方向において２ｄｕの距離だけ間隔を置く必要がある。

本発明については、好適な実施形態に関連して詳述した。上記の詳細説明を読んで理解するとき、当業者は修正及び変形について理解することが可能である。本発明は、同時提出の特許請求の範囲における範囲又はそれと同等の範囲内に網羅される、そのような修正及び変形全てを包含するように、意図されている。

コンピュータ断層撮像システムを示す図である。 図１の放射線検出器アレイの一部の検出器要素を示す図である。 軸方向に千鳥状化された検出器要素を有する検出器アレイを用いるときの子午面の投影サンプルの交差部分の点を示す図である。 軸方向に千鳥状化された検出器要素を有する検出器アレイを用い、軸方向に対して横断する方向において１／２の検出器間隔の移動に相当する距離だけ移動したサンプルを得るように二焦点変調を更に用いる、子午面を有する投影サンプルの交差部分の点を示す図である。 Ｏ_Ｚ方向に沿って及びＯ_Ｕ方向に対して横断して見える図４Ａの二焦点変 調を示す図であって、４つの例の投影は、第１焦点に対して実線の矢印で及び第２焦 点に対して破線の矢印で示した各々の焦点についてのものである、図である。 軸方向に千鳥状化された検出器要素を有する検出器アレイを用いて、軸方向に対して横断する方向において１／２の検出器間隔の移動に相当する距離だけ移動したサンプルを生成するように二焦点変調を用い、そして、軸方向に対して横断する方向において１／４の検出器間隔に対応するオフセットプラス１８０°だけ離れた逆投影を更に結合する、子午面との投影サンプルの交差部分の点を示す図である。 軸方向において千鳥状化された検出器要素を有する検出器アレイを用い、そして、軸方向に対して横断する方向において１つの検出器間隔に相当する距離だけ移動したサンプルを生成するように二焦点変調を更に用いる、子午面との投影サンプルの交差部分の点を示す図である。 軸方向において千鳥状化された検出器要素を有する検出器アレイを用い、軸方向に対して横断する方向において１つの検出器間隔に相当する距離だけ移動したサンプルを生成するように二焦点変調を更に用い、そして、軸方向に対して横断する方向において検出器間隔の１／２に対応するオフセットプラス１８０°だけ離れた逆投影を更に結合する、子午面との投影サンプルの交差部分の点を示す図である。 軸方向において千鳥状化された検出器要素を有する検出器アレイを用い、軸方向に対して横断する方向において検出器間隔の１．５倍の検出器の移動に相当する距離だけ子午面において移動したサンプルを生成するように二焦点変調を更に用いる、子午面との投影サンプルの交差部分の点を示す図である。 検出器要素の１つの直線状アレイにより取得された図６の投影サンプルのみを示す図である。 検出器要素の他の直線状アレイにより取得された図６の投影サンプルのみを示す図である。 軸方向において千鳥状化された検出器要素を有する検出器アレイを用い、そして、軸方向に対して横断する方向において検出器間隔の２／３の移動に相当する距離だけ子午面において移動したサンプルを生成するように間隔を置いた３つの焦点を用いて三焦点変調を更に用いる、子午面との投影サンプルの交差部分の点を示す図である。 千鳥状化された個々の検出器列ではなく、千鳥状化された検出器モジュールを有する検出器であって、各々の検出器モジュールはＯ_Ｕ方向に沿って４つの検出器要素を有する、検出器を示す図である。 焦点が距離４ｄｕだけ離れた二焦点変調により、図９Ａの検出器を用いるとき、子午面との投影サンプルの交差部分の点を示す図である。

Claims (23)

1. コンピュータ断層撮像装置であって：
   軸方向に沿って、選択された検出器間隔の非ゼロの千鳥状の割合だけ、前記軸方向に千鳥状化された検出器要素を有する放射線検出器アレイ；及び
   前記軸方向に対して横断してサンプリングレートを大きくする焦点変調を与える放射線源；
   を有することを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
2. 請求項１に記載のコンピュータ断層撮像装置であって、前記放射線検出器は：
   前記軸方向に沿って前記検出器間隔だけ間隔を置いた検出器要素を各々有する複数の直線状検出器アレイであって、前記直線状検出器アレイは、前記軸方向に対して横断して前記検出器間隔だけ前記軸方向に対して横断して間隔を置き、隣接する直線状検出器アレイは前記軸方向に沿って検出器要素の前記間隔の半分だけ千鳥状化されている；
   ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
3. 請求項２に記載のコンピュータ断層撮像装置であって、前記軸方向に沿った検出器要素の前記間隔は、前記軸方向に対して横断して直線状検出器アレイの前記間隔と略同じである、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
4. 請求項２に記載のコンピュータ断層撮像装置であって、前記焦点変調は、前記軸方向に対して横断して検出器間隔に対応する距離だけ間隔を置いた２つの投影を生成する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
5. 請求項４に記載のコンピュータ断層撮像装置であって：
   前記放射線源が備えられているガントリであって、前記ガントリは、投影データの集合が前記軸方向に対して横断して前記検出器間隔の１／２に相当するオフセットを１８０°にプラス又はマイナスしただけ角度の間隔を置いた対応する逆投影を有する、ガントリ；及び
   前記統制データの集合を平行な投影ビューにリビニングするリビニング処理器；
   を有する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
6. 請求項２に記載のコンピュータ断層撮像装置であって、前記焦点変調は、前記軸方向に対して横断して前記検出器間隔の１／２に対応する距離だけ間隔を置いた２つの投影を生成する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
7. 請求項４に記載のコンピュータ断層撮像装置であって：
   前記放射線源が備えられているガントリであって、前記ガントリは、投影データの集合が前記軸方向に対して横断して前記検出器間隔の１／４に相当するオフセットを１８０°にプラス又はマイナスしただけ角度の間隔を置いた対応する逆投影を有する、ガントリ；及び
   前記統制データの集合を平行な投影ビューにリビニングするリビニング処理器；
   を有する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
8. 請求項１に記載のコンピュータ断層撮像装置であって、前記焦点変調は前記軸方向に対して横断して間隔を置いた３つの投影を生成する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
9. 請求項８に記載のコンピュータ断層撮像装置であって、前記３つの投影は、前記軸方向に対して横断して前記検出器間隔の２／３の移動に対応する距離だけ互いから間隔を置いている、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
10. 請求項１に記載のコンピュータ断層撮像装置であって：
    前記投影データの取得中に関連する撮像被検体に対して前記放射線源のヘリカル軌道を有効にするヘリカルコンピュータ断層スキャナ；
    を更に有する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
11. 請求項１０に記載のコンピュータ断層撮像装置であって、前記焦点変調は、前記軸方向に対して横断して前記検出器間隔の１．５倍に対応する距離だけ間隔を置いた２つの投影を生成する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
12. 請求項１に記載のコンピュータ断層撮像装置であって、前記放射線検出器は：
    複数の直線状検出器アレイを各々有する複数の二次元検出器モジュールであって、各々の直線状検出器アレイは前記軸方向に沿って前記検出器間隔だけ間隔を置いた検出器要素を有し、前記直線状検出器アレイは前記検出器間隔だけ前記軸方向に対して横断して間隔を置き、隣接する直線状検出器アレイは前記軸方向に沿って千鳥状化されていず、隣接する検出器モジュールは前記軸方向に沿って検出器要素の前記間隔の１／２だけ千鳥状化されている、二次元検出器モジュール；
    を有する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
13. 請求項１２に記載のコンピュータ断層撮像装置であって、各々の検出器モジュールは４つの直線状検出器アレイを有する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像装置。
14. コンピュータ断層撮像方法であって：
    軸方向に沿って、選択された検出器間隔の非ゼロの千鳥状化の割合だけ、前記軸方向において検出器アレイの検出器を千鳥状化する段階；及び
    前記軸方向に対して横断して間隔を置いた少なくとも２つの焦点位置の間の前記検出器アレイを照射する放射線源を変調する段階；
    を有する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
15. 請求項１４に記載のコンピュータ断層撮像方法であって：
    第１角度オリエンテーションにおいて第１投影を取得する段階；
    前記第１角度オリエンテーションから離れたオフセットを１８０°にプラス又はマイナスして回転された第２角度オリエンテーションで第２投影を取得する段階；
    を更に有する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
16. 請求項１５に記載のコンピュータ断層撮像方法であって、前記オフセットは前記軸方向に対して横断して前記検出器間隔の１／４の移動に対応し、前記少なくとも２つの焦点位置は前記軸方向に対して横断して前記検出器間隔の１／２の検出器移動に対応する距離だけ間隔を置いた２つの投影を生成する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
17. 請求項１５に記載のコンピュータ断層撮像方法であって、前記オフセットは前記軸方向に対して横断して前記検出器間隔の１／２に対応し、前記少なくとも２つの焦点位置は前記軸方向に対して横断して１つの検出器間隔の検出器移動に対応する距離だけ間隔を置いた２つの投影を生成する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
18. 請求項１４に記載のコンピュータ断層撮像方法であって、前記少なくとも２つの焦点位置は、前記軸方向に対して横断して１．５倍の検出器移動に対応する距離だけ間隔を置いた２つの投影を生成する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
19. 請求項１４に記載のコンピュータ断層撮像方法であって、前記少なくとも２つの焦点位置は、前記軸方向に対して横断して前記検出器間隔の２／３の検出器移動に対応する距離だけ間隔を置いた２つの投影を生成する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
20. 請求項１４に記載のコンピュータ断層撮像方法であって、前記の検出器の千鳥状化は、前記軸方向に沿って前記検出器間隔だけ間隔を置いた検出器要素を各々有する複数の直線状検出器アレイをもたらし、前記直線状アレイは、前記軸方向に対して横断して前記検出器間隔だけ前記軸方向に対して横断して間隔を置き、隣接する直線状検出器アレイは、前記軸方向に沿って前記の検出器要素の間隔の１／２だけ千鳥状化されている、コンピュータ断層撮像方法であり：
    位置のために第１値を決定するように、１つ又はそれ以上の第１直線状検出器アレイを用いて取得される投影を結合する段階；
    位置の第２値を決定するように、前記第１直線状検出器アレイと異なる１つ又はそれ以上の第２直線状検出器アレイを用いて取得される投影を結合する段階；及び
    前記第１値及び前記第２値に基づいてリング補正を実行する段階；
    を有する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
21. 請求項１４に記載のコンピュータ断層撮像方法であって、前記の検出器を千鳥状化する段階は、検出器要素の隣接する連続的な群を前記軸方向に沿って千鳥状化する手順を有し、各々の連続的な群は、前記軸方向に対して横断する方向に沿って検出器間隔だけ間隔を置いた複数の検出器要素を有する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
22. 請求項２１に記載のコンピュータ断層撮像方法であって、前記少なくとも２つの焦点位置は、前記軸方向に対して横断する方向に沿って、各々の連続的な検出器要素の群における検出器要素の数と前記検出器間隔の積に対応する間隔だけ前記軸方向に対して横断して間隔を置いた２つの投影を生成する、ことを特徴とするコンピュータ断層撮像方法。
23. 請求項１４に記載の方法を実行することを特徴とするコンピュータ断層装置。

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