JP3426279B2 - 計算機式断層写真装置で像を発生する方法 - Google Patents

計算機式断層写真装置で像を発生する方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】この発明は計算機式断層写真法による作像
装置、特に、この様な装置に使われるＸ線検出器から出
力信号の残光による人為効果（artifact）を補償する方
式に関する。
【０００２】
【発明の背景】図１に示す様に、人間の解剖学的な部分
の像を発生する計算機式断層写真法（ＣＴ）のスキャナ
は、モータ式の患者テーブル１０を持ち、それがガント
リー１２の開口１１内の相異なる奥行の所に患者を位置
ぎめする。ガントリー１２内には、開口１１の片側にコ
リメートされたＸ線の源１３が取付けられ、Ｘ線検出器
の配列１４が開口の反対側に取付けられる。Ｘ線源１３
及び検出器１４は、患者の走査の間、開口１１の周りを
回転して、多くの相異なる角度からＸ線減衰測定値を求
める。米国特許第４，１１２，３０３号及び同第４，１
１５，９６５号には、ガントリーの構造の細部が記載さ
れており、米国特許第４，７０７，６０７号には検出器
配列１４が記載されている。これらの米国特許に於ける
部品の記載をこゝで引用しておく。
【０００３】患者の完全な走査は、患者の周りを１回転
する時のＸ線源１３及び検出器１４の相異なる角度方向
の向きで行なわれた１組のＸ線減衰測定値で構成され
る。測定を行なう時、ガントリーは止まっていてもよい
し或いは動き続けていてもよい。所定の向きに於ける減
衰の測定値が、業界では「ビュー（view）」と呼ばれ、
あるビューの１組の測定値が「透過分布」を形成する。
図２に示す様に、Ｘ線源１３が扇形ビームを発生し、そ
れが患者を通過して、検出器の配列１４に入射する。こ
の配列内の各々の検出器１４は別個の減衰信号を発生
し、全ての検出器１４からの信号を別々に収集して、今
述べた角度方向の向きに対する透過分布を作る。この分
布がディスク・メモリに生データ又は補償されていない
データとして記憶される。Ｘ線源１３及び検出器配列１
４は方向１５に回転を続けて別の角度方向の向きに達
し、そこで次の透過分布を収集する。
【０００４】この後、この走査から得られた透過分布を
使って、患者を切ったスライス内の解剖学的な構造を表
わす像を再構成する。現在行なわれている像を再構成す
る方法は、業界ではフィルタ式逆投影方式と呼ばれてい
る。この方法は、ある走査からの減衰測定値を「ＣＴ
数」又は「ハウンスフィールド単位」と呼ばれる整数に
変換し、こう云う数を使って、陰極線間表示装置の対応
する画素の輝度を制御する。
【０００５】各々のＸ線検出器１４はシンチレータ及び
固体光ダイオードで構成される。シンチレータに入射す
るＸ線が光の光子を発生し、それが光ダイオードによっ
て吸収されて電流を発生する。光は瞬時的にシンチレー
タから放出されるのではなく、その放出は多重指数関数
曲線に従う。同様に、光の放出は、Ｘ線ビームが消えた
時即座に終るのではなく、検出器からの応答は、多重指
数関数によって定めることの出来る様な減衰を持ってい
る。出力信号の強度の時間依存性は、幾つかの異なる時
定数の減衰成分の和と云うモデルで表わすのが正確であ
る。
【０００６】検出器配列を患者の周りに高速で回転させ
るから、指数関数的な減衰が、相次ぐビューに対する検
出器の読みを重ねてぼやけさせ、「残光（afterglow
）」と呼ばれる悪影響を生ずる。残光は、Ｘ線束の強
度並びに検出器の応答特性の関数であり、像の方位方向
の分解能を劣化させると共に、陰影及び円弧状の人為効
果を生ずる。像区域の方位方向１６は、作像開口１１の
中心から放射状に伸びる線１７に対して横方向である。
ぼやけの程度は、物体が開口の中心から遠くにあればあ
る程増加する。これは、物体が検出器１４を掃引する速
度が、この間隔と共に実効的に増加するからである。
【０００７】図３は、一連のビューに対する所定の検出
器からの減衰値をグラフにしたもので、ぼやけをグラフ
で示している。実線は、作像される四角の物体に対する
幾つかのビューの間の１個の検出器１４の出力を表わ
す。検出器データが破線で示す様な矩形を持つことが理
想的である。然し、残光によるぼやけの影響で、波形の
縁が丸くなり、物体の信号が幾つかの隣接したビューに
入り込む。これらのビューを使って像を再構成する時、
物体が拡大して見え、明確で鮮明な縁を持たない。
【０００８】ＣＴ装置は軸方向モード、螺旋形走査モー
ド又は映画モードの何れかで動作させることが出来る。
軸方向モードでは、各々の走査の間、テーブル１０は不
動であり、ガントリーが１回転して、走査を完了する。
軸方向モードに於ける残光による人為効果の補償方法
が、発明の名称「検出器の残光による人為効果に対する
計算機式断層写真法のデータの補償」と云う係属中の米
国特許出願通し番号第０７／７９７，６２０号に記載さ
れている。この方法は、前のビューからの検出器出力サ
ンプルを使って、各々の検出器応答減衰成分に対する補
償値を導き出す。現在のビューに対するサンプルをこの
補償値に従って調節して、残光による人為効果を取除
く。走査の最初のビューに対する補償値は、走査の合間
に残光が無視し得るレベルに減衰するほどの比較的長い
時間があるので、ゼロである。
【０００９】螺旋形走査モードでは、検査の間、ガント
リーが何回転も回転し、かつテーブルにより患者を開口
１１の中で動かす。螺旋形走査が一連の個別の走査に分
割され、その各々はガントリーの１回転で構成されてい
て、個別の各々の走査の間に収集されたデータが、ＣＴ
装置内の別個のファイルに記憶される。螺旋形モードで
は、各々の個別の走査の間の時間は、ある走査内での各
々のビューの間の時間に相当し、次の走査が開始される
までに、もはや残光は無視し得るレベルまで減衰しな
い。従って、螺旋形モードに於ける各々の走査の最初の
ビューは、前の走査の最後のビューの残光の影響を受け
る。
【００１０】螺旋形走査のデータが、各々の個別の走査
に対して、別々のファイルとして記憶されるので、この
螺旋形の中にある次の走査に対する残光の補償値を導き
出す為の前の走査の減衰データを利用することが出来な
い。各々の走査の最初のビューに対する補償値を単にゼ
ロに設定するだけでは、残光による人為効果がなくなら
ない。この問題は映画モード（cine mode ）でも起こ
る。この時、テーブルは不動であり、それに対してガン
トリーが何回転も連続的に移動して、一連の個別の走査
を収集する。従って、螺旋形モード及び映画走査モード
に於ける相次ぐ個別の走査の最初のビューで残光を補償
する別の方式を用いなければならない。
【００１１】更に、像データは生の補償されていない減
衰測定値として記録され、記録データからこの後で像を
再構成する際、同様な問題が起こる。技術者は、像の再
構成を開始すべき螺旋形走査データ内の任意の場所を特
定することが出来、再構成過程は、その点からの１回転
分のビューを用いる。最初に収集されたビュー以外の場
所が特定された時には、コンピュータのプロセッサに
は、再構成の最初のビューに対する残光補償値を計算す
べき基準とする前のビューに関する情報が欠けている。
【００１２】
【発明の要約】計算機式断層写真法作像装置が、放射源
と、源から受取った放射のレベルを表わす出力信号を発
生する検出器配列とを有する。ことごとくの検出器は指
数関数的に減衰するインパルス応答を持っており、これ
は時定数の異なる複数個（Ｎ個）の成分関数の和と云う
モデルで正確に表わすことが出来る。源及び検出器配列
が作像しようとする物体の周りを回転し、各々の検出器
からの信号をΔｔの間隔毎に標本化して、放射減衰値を
発生する。毎回の回転の間に収集された値を走査と呼
ぶ。
【００１３】普通の方式を用いて放射減衰値から像を再
構成する。然し、そうする前に、検出器の理想的でない
応答の影響を除く為にこう云う値を処理する。１組の放
射減衰値の内、そこから再構成過程を開始する点を特定
し、こうして像の再構成で使うべき一群の放射減衰値を
限定する。この群内の複数個の減衰値に対して下記の式
を適用する。
【００１４】
【数４】
【００１５】これによって、この式が適用された最後の
放射減衰値から、各々の変数Ｓnkに対する値が発生され
る。群内の各々の放射減衰値に対してこの式を逐次的に
適用して、複数個の濾波値ｘk を発生する。群内の最初
の放射減衰値に上に示した式を適用する時、この式で
は、変数Ｓnkの内の少なくとも１つの値を用いる。この
発明の好ましい実施例では、時定数が最も短かい成分に
対応する変数Ｓ1k及びＳ2kに対してゼロの値を用い、こ
の式をそれまでに適用して得られた残りの変数Ｓnkに対
する値が、最初の放射減衰値に対して使われる。こう云
う濾波値から像を再構成する。
【００１６】この発明の目的は、各々の検出器からのＸ
線減衰測定値を変更して、検出器の理想的でない放射応
答によって生じた影響を取除く方式を提供することであ
る。この発明の別の目的は、放射検出器の多数の指数関
数で構成される応答の相異なる成分を補償する濾波動作
を提供することである。
【００１７】
【発明の説明】図１、２及び４について説明すると、Ｃ
Ｔ作像装置の動作が、コンピュータ・プロセッサ２６及
びディスク・メモリ２７を含むプログラム可能なデータ
処理装置２５によって制御される。ディスク・メモリ２
７がプログラムを記憶し、コンピュータ・プロセッサ２
６が患者の走査及び像の再構成と表示にそのプログラム
を使う。このメモリは、収集されたデータ及び再構成さ
れた像データをも短期的に記憶する。コンピュータ・プ
ロセッサ２６が図示の様な装置の他の部品に接続するの
に適した入力及び出力ポートを持つ汎用ミニコンピュー
タ、及び米国特許第４，４９４，１４１号に記載されて
いる様な配列（アレイ）プロセッサを含む。この米国特
許の配列プロセッサの説明はこゝでは省略する。
【００１８】コンピュータ・プロセッサ２６の出力ポー
トが普通のＸ線制御回路２８に接続され、それがＸ線源
１３の励振を制御する。Ｘ線源１３の高い電圧が制御さ
れ、その陰極電流を調整して、正しいＸ線量にする。高
い電圧及び陰極電流がオペレータ・コンソール３０を介
してＸ線技師によって選択され、コンピュータ・プロセ
ッサ２６はその走査プログラムに従ってＸ線の発生を指
示する。
【００１９】Ｘ線は扇形に分散し、それをガントリーの
開口１１の反対側に装着された検出器１４の配列で受取
る。各々の個別の検出器が、Ｘ線１３から出て、開口１
１内に配置された患者を通る直線通路を辿る１本のＸ線
を検査する。各々の検出器１４で形成された電流をアナ
ログ電気信号として集めるが、これはビームが患者を通
過した時のＸ線減衰の測定値である。各々の検出器から
の信号が、米国特許第４，５８３，２４０号に記載され
ている様なデータ収集装置３１にあるアナログ・ディジ
タル変換器によってディジタルＸ線減衰値に変換され
る。
【００２０】データ収集装置３１からのディジタル減衰
値が、「暗流」、不揃いの検出器の感度及び利得、及び
走査全体にわたるＸ線ビーム強度の変動を補償する為
に、周知の形で、コンピュータ・プロセッサ２６によっ
て予め処理される。この後ビーム硬化の補正及びデータ
の対数形式への変換を行なって、各々の測定値がＸ線ビ
ームの減衰の線積分を表わす様にする。各々のビューの
減衰値３２がディスク・メモリ２７に、２次元生データ
配列３３の一行として記憶される。生の放射減衰値が磁
気テープ装置２４に記録され、ずっと後の時点で、この
データから像を再構成することが出来る様にする。
【００２１】各行の減衰データは、１つの角度で見た時
の、作像しようとする物体の透過分布になる。配列内の
各列３５のデータは、走査中に所定の検出器から収集さ
れたデータを表わす。従って、この配列の１つの次元は
走査中に収集されたビューの数又は減衰値の数によって
決定され、他方の次元は各々のビューの間に標本化され
る検出器の数によって決定される。例えば、ある走査の
間に８５２個までの検出器からの信号を約１，０００回
標本化して、同等の数のビューを発生することが出来
る。螺旋形走査モードでは、患者を検査する度に、ディ
スク・メモリには、各々の走査又はガントリーの１回転
に対する別々のデータ配列が記憶される。
【００２２】配列に記憶された生減衰データは、各々の
検出器の応答の時間的な遅れにより、残光による人為効
果で歪んでいる。生データを使って像を再構成すると、
像の特徴がぼやけ、前に述べた様に人為効果が出て来
る。然し、この発明の装置は、こう云う効果による分解
能の劣化、陰影及び円弧状の人為効果を補償するメカニ
ズムになる。この補償又は濾波メカニズムを限定する
為、配列に使われる種類の検出器の応答を特徴づけなけ
ればならない。
【００２３】配列内にある各々の検出器のインパルス応
答は次の式のモデルで表わすことが出来る。
【００２４】
【数５】
【００２５】こゝでｎは指数関数的な応答のＮ個の成分
の内、相対的な強度αn 及び時定数τ n を持つ１つの成
分を表わす。１形式の検出器の応答が、１、６、４０及
び３００ミリ秒の時定数を持つ４つ（Ｎ＝４）の減衰成
分によって正確に特徴づけられた。像の人為効果の補正
メカニズムを決定する為には、残光の影響を理解しなけ
ればならない。入力信号ｘ（ｔ）に対する検出器の応答
ｙ（ｔ）は検出器のインパルス応答ｈ（ｔ）と入力信号
ｘ（ｔ）の畳込み積分（convolution ）によって表わす
ことが出来る。
【００２６】
【数６】
【００２７】式（２）は、入力信号ｘ（ｔ）が原因関数
である為、簡単にすることが出来、この数式で合算及び
積分を入替えることが出来る。更に、積分領域［０，
ｔ］は、ビュー相互間の期間に対応するｋ個の期間に分
割することが出来、各々の期間をΔｔで表わす（ｋΔｔ
＝ｔ）。こう云う因子を考えると、ｋ番目のビューに対
する実際の減衰値ｘk は、Δｔの比較的小さい値に対し
ては、次の数式で表わすことが出来る。
【００２８】
【数７】
【００２９】こゝでｙ（ｋΔｔ）はｋ番目のビューの間
に収集された検出器からの生の減衰値である。この数式
は、検出器信号のサンプルとそのサンプルを発生した実
際の放射レベルとの間の関係を表わすものであるが、所
定の値に対する計算には、現在の走査中のそれまでの全
てのビューからの検出器サンプルに対する値が必要であ
るので、これは容易に求めることが出来ない。
【００３０】この難点を解決する為、式（３）は次の形
に書換えることが出来る。
【００３１】
【数８】
【００３２】この式の一番外側の括弧で括られる内容を
Ｓnkと表わすと、次の式になる。
【００３３】
【数９】
【００３４】こゝで分母及び分子の括弧内の部分は定数
である。現在の減衰値の項Ｓnkは、
【００３５】
【数１０】
【００３６】で与えられ、ｘk-1 が前のビューの検出器
の信号サンプルから導き出された実際の減衰値であるか
ら、前のビューの減衰値に対する同様な項Ｓn(k-1)の関
数である。各々の螺旋形走査過程の最初のビューのＳn0
に対しては、ゼロの値を使う。この為、所定の検出器の
信号サンプルから実際の減衰値を導き出す為には、その
検出器のサンプルと、直前のサンプルの処理によって得
られたデータだけが判ればよい。その結果、式（５）
は、コンピュータ・プロセッサ２６内の配列プロセッサ
によって、再帰フィルタとして構成することも出来る。
後で説明するが、螺旋形走査過程のこの後の各々の走査
の最初のビューに対しては特別な場合が存在する。
【００３７】実際の像データに式（５）のフィルタ関数
を適用する為、配列１４内にある各々の検出器の応答
は、ことごとくの検出器の各々の時定数成分に対するα
n 及びτn の値を導き出すことによって特徴づけなけれ
ばならない。これを工場で行なう為、作像用の開口１１
内に物体が存在しない状態でＣＴ装置を動作させる。図
６について説明すると、時刻ｔ0 にＸ線源１３をターン
オンするが、その期間は、検出器の応答がその一杯の大
きさに達することが出来る位に長くする。例えば通常の
走査時間の大体半分にする（段階４０）。各々の検出器
からの信号のディジタル・サンプルを段階４１で収集し
始める。次に段階４２で、Ｘ線ビームを時刻ｔ1 にター
ンオフする。
【００３８】段階４３に進んで、配列１４内にある各々
の検出器からの出力信号を、Ｘ線ビームが作用している
間並びに例えばその１秒後に個別に標本化する。検出器
信号のサンプルを、作像中の減衰値に対して使うのと同
様な配列に記憶する。特徴づけ過程の間の検出器の応答
は次の数式によって定義される。
【００３９】
【数１１】
【００４０】段階４４で、Ｘ線ビームがオン（ｔ0 ＜ｔ
＜ｔ1 ）である間に収集された検出器出力信号のディジ
タル・サンプルを平均し、その結果を使って、Ｘ線束の
強度Ψの値を導き出す。Ｘ線ビームが終了した後に収集
されたサンプルをこのΨの値で除して、データを正規化
し、その後正規化したデータの対数を求める。これを段
階４５で行なう。
【００４１】次に指数関数形応答の各々の時定数成分の
αn 及びτn の値を決定する。前に述べた様に、１形式
の検出器のインパルス応答が、１、６、４０及び約３０
０ミリ秒の時定数τn を持つ４つの減衰成分によって正
確に特徴づけられたが、他の検出器では正確な時定数は
変り得る。段階４６で、同じ種類の多数の検出器の減衰
を表わす検出器信号サンプルをグラフに描き、その結果
の時定数を平均することにより、こう云う時定数をグラ
フ式に決定した。次にこの１組の時定数を使って、他の
検出器の対応するインパルス応答成分の相対的な強度α
n の値を決定する。αn の値を決定するのに、共通の１
組の時定数を使うことは満足し得るものと思われるが、
特徴づける各々の検出器毎に１組の時定数を個別に導き
出すことが出来る。
【００４２】段階４７で、所定の検出器に対するαn の
値が、時定数が最も長い（例えばｎ＝４）応答成分から
始めて降順に求められる。Ｘ線ビームが消滅してから時
間Ｔ（例えば３００ｍｓｅｃ後）に収集された検出器信
号サンプルを選ぶ。この時、時定数が最も長い成分以外
の全ての成分の影響は無視し得る。検出器サンプルの対
数値を使うことにより、式（６）はｌｏｇ［ｙ（Ｔ）］
＝ｌｏｇαn −（Ｔ／τn ）と単純にすることが出来
る。段階４８で、この単純にした数式を、４番目（ｎ＝
４）の時定数成分のα4 について解く。次に段階４９
で、α4 及びτ4 の推定値をコンピュータ・プロセッサ
のメモリに記憶する。
【００４３】α4 及びτ4 の推定値を使って、段階５０
で、測定された減衰信号データに対する時定数が最も長
い成分の寄与を計算し、そのデータから取除くことが出
来る。検出器応答の次に最も長い時定数の成分に対して
この過程（段階４８−５２）を繰返し、こうして各々の
残りの成分に対して同じことを繰返す。所定の検出器に
対するαn 及びτn の全ての値が推定された時、段階５
１でｎはＮに等しくなり、この過程が終了する。この特
徴づけ過程が、配列内にある各々の検出器１４に対して
実施される。
【００４４】次にαn 及びτn の値を用いて、ことごと
くの検出器応答の４つの時定数成分の各々に対し、式
（５）の定数項を導き出す。こう云う定数が、実際の像
データのフィルタ作用に後で使う為、ディスク・メモリ
２７に表として記憶される。配列内の各々の検出器に対
する変数Ｓnk（例えば、Ｓ1k，Ｓ2k，Ｓ3k，Ｓ4k）の値
を記憶する為に、コンピュータ・プロセッサのメモリに
もう１つの表を作る。螺旋形走査過程の始めに、後で述
べたこの表の項目はゼロの初期値に設定する（例えば、
Ｓn0＝０）。新しい濾波減衰値が決定される度に、Ｓnk
に対する新しい値を計算して、この表に記憶する。
【００４５】螺旋形モードの最初の走査の間、コンピュ
ータ・プロセッサ２６の配列プロセッサが、式（５）に
よって定められたフィルタ関数を生のＸ線減衰値に適用
する。配列プロセッサの速度に応じて、各々の検出器サ
ンプルをデータ収集装置３１から受取る時に、実時間で
再帰フィルタの作用を適用してもよいし、或いは今の場
合がそうであるが、生のＸ線減値をディスク・メモリ２
７に記憶して、後でフィルタ作用にかけてもよい。
【００４６】簡単の為、１つの検出器からのデータにつ
いて濾波過程を説明するが、配列にある各々の検出器１
４に対してこの過程が並列に実施されることを承知され
たい。検出器からの各々の生のＸ線減衰値ｙ（ｋΔｔ）
に対して式（５）を適用して、検出器の理想的でない応
答による影響を取除き、減衰測定値の実際の又はフィル
タ作用にかけた値ｘk を計算する。濾波減衰値をディス
ク・メモリ２７に別の配列として記憶する。各々の検出
器からのサンプルに対しては、別々の定数項及びＳnkの
値を用いる。患者の所定の螺旋形走査の間、各々の検出
器からの最初のサンプルに対して、Ｓn0の値はゼロであ
る。その後、所定の走査で、別の濾波減衰値Ｓk が取出
される度に、各々の検出器に対してＳnkの新しい値を計
算する。
【００４７】螺旋形モードの最初の走査の濾波データか
ら、像を再構成する為に、逆投影方式を用いる。新しく
形成された像を観察コンソール２９のモニタで表示す
る。然し、螺旋形モード内の別の走査のデータを処理す
る時、各々の走査のデータが別個のファイルに記憶され
ていることにより、コンピュータ・プロセッサ２６は前
の走査からのデータをアクセスすることが出来ない。こ
の為、前の減衰値から、Ｓnkに対する値を計算すること
が出来ない。従って、螺旋形走査のこの後の個別の走査
の最初のビューに対しては、又は、螺旋形走査の真中で
像再構成が開始される時の最初のビューに対しては、異
なる補償過程を用いる。この過程は走査データの２回の
処理パスを用いる。
【００４８】最初のパスは、像の再構成に使われる走査
順序内の最後の減衰値に対するＳnkの１組の値を計算す
る為に実施される。この計算は、濾波値が配列として記
憶されないことを別とすれば、螺旋形モードの最初の走
査の場合に使ったのと同様に実施される。具体的に云う
と、図７に示す様に、段階６０で、Ｓn0の値は最初はゼ
ロに設定される。段階６２で、最初に減衰値を選び、段
階６４で、式（５）を濾波値について解く。
【００４９】段階６６で、この濾波値を使って、変数Ｓ
nkに対する新しい１組の値を計算する。プログラムの実
行は、走査の全ての減衰値が処理されるまで、段階６２
−６８をループ状に周り、処理された時、プログラムは
段階７０に進む。最初の処理パスの終りに、走査の最後
のビューに対する４つの変数Ｓnkに対する１組の値が、
コンピュータ・プロセッサのメモリに記憶されている。
【００５０】ガントリーの１回転の間、患者がのっかっ
ているテーブルは目立って前進しないから、相次ぐ走査
に於ける最後のビューからの残光は同様である。つま
り、最初のパスで得られたＳnkの１組の値は、前の走査
の最後のビューに対するＳnkの値の近い近似であること
になる。従って、こうして得られたＳnkの１組の値を使
って、現在の走査の最初の放射減衰値から濾波値を取出
すことが出来る。然し、こうして得られた全ての値を使
うと、再構成像には線状のストリークが現れる。時定数
が最も短い成分は、残光による人為効果に対する寄与
が、他の成分よりかなり大きいことが判った。その結
果、時定数が短い成分のＳnkの近似に於ける比較的小さ
な誤差は、再構成像に目に付く様な影響を持つ。
【００５１】このストリークを避ける為、時定数が一層
長い減衰成分に対するＳnkの値だけを使って、最初以外
の螺旋形走査に於ける最初のビューに対する濾波減衰値
を導き出し、時定数が一層短い減衰成分に対するＳnkの
値はゼロに設定する。これが段階７０である。１、６、
４０及び約３００ミリ秒の４種類の時定数τn によって
特徴づけられるＣＴ検出器のインパルス応答では、最初
の２つの減衰成分に対するＳnkの値（Ｓ10及びＳ20）は
ゼロに設定する。残りの減衰成分に対するＳnkの値（Ｓ
30及びＳ40）は、最初のパスで処理された最後のビュー
の生の減衰値から得られた対応する値に設定する。段階
７４で、走査の最初の減衰値を選び、プログラムの実行
は２番目のパスの段階７４に進む。
【００５２】生の減衰値に対する２番目の処理パスの
間、濾波値を導き出し、走査の最初のビューからのデー
タを処理する為に、Ｓnkに対しては選ばれた値を使う。
その後、式（５）で、現在の走査の各々の生のＸ線減衰
値ｙ（ｋΔｔ）を使って、検出器の理想的でない応答に
よる影響を濾波して除き、減衰測定値の実際の値又はフ
ィルタ作用にかけた値ｘk を計算する。段階７４−８１
で構成される２番目のパスは、最初のパスに使われたの
と全体的に同じ過程を利用する。具体的に云うと、各々
の検出器からのサンプルに対し、別々の定数項及びＳnk
の値を使い、別の濾波減衰値ｘk が取出される度に、Ｓ
nkの新しい値を計算する。然し、今度は各々の濾波減衰
値が、段階７６で、ディスク・メモリ２７に配列として
記憶される。段階７４−８１をループ状に通って、走査
内の各々の減衰値を処理した後、プログラムが終了す
る。その後、濾波値の配列から像を再構成し、観察コン
ソール２９のモニタに表示する。
【００５３】処理時間を短縮する為に、この残光補償方
式の幾つかの変形を用いることが出来る。１つの場合に
は、選ばれた走査内の全てのビューを処理しないことに
より、最初のパスに必要な時間を短縮することが出来
る。例えば、螺旋形モードの個別の走査が９８４個のビ
ューを持っていて、１秒で実施される場合、各々のビュ
ーは約１ミリ秒かゝる。従って、最後の５８４個のビュ
ーだけを使うことにより、現在の走査中のそれより前の
ビューは、最後のビューからの残光に対する寄与が小さ
いので、現在の走査の最後のビューのＳnkの値にとっ
て、かなり正確な近似になり得る。使うビューの数が少
なくなれば、最初のパスに必要な時間が更に短くなる
が、使うビューが少なくなるにつれて、再構成像に人為
効果が現れ始める。
【００５４】処理時間を短縮する別の変形では、幾つか
のビューに対する生の減衰値を合算して、Ｓnkの値を計
算する時、その和を１個のビューと見なすことにより、
最初のパスに使われるビューの数を減らすことが出来
る。数式に使われるΔｔの値は、合算するビューの数に
比例して増加することが理解されよう。９８４個のビュ
ーを持つ走査では、４個、８個、２４個及び４１個のビ
ューからなる隣接した群を合算することにより、満足し
得る結果が得られたが、この他の規模の群も同じ様に使
うことが出来る。この場合、２番目の処理パスの間はビ
ューを合算しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を用いることが出来るＣＴ作像装置の
斜視図。
【図２】ＣＴ作像装置に使われる走査方式を示す略図。
【図３】理想的な検出器及び残光による分解能の劣化を
持つ実際の検出器の性能を示すグラフ。
【図４】ＣＴ作像装置の信号処理回路のブロック図。
【図５】ＣＴ作像装置によって収集され、処理されたデ
ータを示すグラフ。
【図６】この発明の補償方式を使う為に所定のＸ線検出
器を特徴づける方法のフローチャート。
【図７】この発明の別の補償方式を示すフローチャー
ト。
【符号の説明】
１１ ガントリーの開口 １３ Ｘ線源 １４ 検出器配列 ２５ プログラム可能なデータ処理装置 ２６ コンピュータ・プロセッサ ２７ ディスク・メモリ ２８ Ｘ線制御回路 ３０ オペレータ・コンソール ３１ データ収集装置
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−300527（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 6/03

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 放射源、及び該源からの放射を感知し
    て、感知された放射を表わす出力信号を発生する検出器
    を含み、該検出器が時定数の異なる複数個（Ｎ個）の成
    分を特徴とする指数関数形インパルス応答を持つ計算機
    式断層写真装置で像を発生する方法に於て、 作像しようとする物体の周りに放射源及び検出器を回転
    させ、間隔Δｔをおいて、前記検出器からの出力信号を
    周期的に標本化して収集した、複数個の放射減衰値に下
    記の式を逐次的に適用し 【数１】 こうして変数Ｓnkに対する１組の値を発生し、 １群の放射減衰値の内の各々１つに前掲の数式を適用す
    ることによって複数個の濾波値を発生し、 この時該群内の第１の放射減衰値に適用される数式で
    は、変数Ｓnkに対する１組の値の中の少なくとも１つの
    値を用い、濾波値から像を再構成する段階を含む方法。
  2. 【請求項２】 ７ミリ秒未満の時定数を持つ成分に対応
    する変数Ｓnkに対する前記１組の値の中の値が、前記群
    内の第１の放射減衰値に適用される数式では用いられな
    い請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 放射源及び該源からの放射を感知して、
    感知された放射を表わす出力信号を発生する検出器を含
    み、該検出器が時定数の異なる複数個（Ｎ個）の成分を
    特徴とする指数関数形インパルス応答を持つ計算機式断
    層写真装置で像を発生する方法に於て、 放射源を付勢し、付勢された放射源及び検出器を作像し
    ようとする物体の周りの複数回の回転にわたって移動さ
    せ、各々の回転を走査と選定し、間隔Δｔで移動する検
    出器からの出力信号を周期的に標本化して１組の放射減
    衰値を収集することにより取得した、所定の走査中に収
    集された複数個の放射減衰値に下記の数式を逐次的に適
    用し 【数２】 こうして放射減衰値に対するＳnkに１組の値を発生し、 所定の走査に対する各々の放射減衰値に前掲の数式を逐
    次的に適用することによって、複数個の濾波値ｘk を発
    生し、 この時、Ｓnkに対する前記組の中の少なくとも１つの値
    を、所定の走査中の最初に収集された放射減衰値に適用
    される数式に用い、前記複数個の濾波値から像を再構成
    する段階を含む方法。
  4. 【請求項４】 持続時間が最も短い時定数を持つ成分に
    対応するＳ1k及びＳ2kには略ゼロの値を用い、所定の走
    査中に最初に収集された放射減衰値に適用される数式の
    他の変数Ｓnkには、前記１組の値の中の値を用いる請求
    項１または３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 時刻ｔ0 から時刻ｔ1 まで放射ビ―ムを
    発生し、発生された信号を放射検出器によって周期的に
    標本化し、該標本化は、放射ビ―ムが発生されている間
    に行なわれると共に、前記時刻ｔ1 より後の時刻ｔ2 ま
    で続けられて、複数個の信号サンプルを発生し、前記複
    数個の信号サンプルから、インパルス応答の各成分に対
    する時定数τn を決定し、時刻ｔ0 及びｔ1 の間に収集
    されたサンプルからＸ線束強度値Ψを計算し、時刻ｔ1
    及びｔ2 の間に収集された信号サンプルから、インパル
    ス応答の各成分に対するαn の値を 【数３】 に従って導き出すことにより、検出器の応答を特徴づけ
    てαn 及びτn の値を導き出す段階を含む請求項３記載
    の方法。
  6. 【請求項６】 αn を導き出す段階が、 （ａ）計算されたＸ線束強度値を使って時刻ｔ1 及びｔ
    2 の間に収集された信号サンプルを正規化すると共に、
    正規化された信号サンプルの対数を求め、 （ｂ）最も長い時定数τn を持つ成分を除いて、インパ
    ルス応答の全ての成分を無視することが出来る時刻Ｔに
    収集された正規化された信号サンプルを選び、 （ｃ）数式ｌｏｇ［ｙ（Ｔ）］＝ｌｏｇαn−（Ｔ／τn
    ）をαn について解き、 （ｄ）信号サンプルから、最も長い時定数τn を持つイ
    ンパルス応答の成分の影響を取除き、 （ｅ）時定数の長さの降順に、インパルス応答の残りの
    各々の成分に対し、正規化された信号サンプルを選ぶ段
    階（ｂ）からインパルス応答の成分の影響を取除く段階
    （ｄ）までを相次いで繰返し、インパルス応答の成分の
    影響を取除く段階（ｄ）を実行する度に、最も長い時定
    数τn を持つ残りの成分の影響が正規化された信号サン
    プルから取除かれる様にする段階を含む請求項５記載の
    方法。
  7. 【請求項７】 放射源と、 時定数の異なる複数個（Ｎ個）の成分を特徴とする指数
    関数形インパルス応答を有し、前記放射源からの放射を
    感知して、感知された放射を表わす出力信号を発生する
    検出器と、 作像しようとする物体の周りに放射源及び検出器を回転
    させるガントリと、 間隔Δｔをおいて、前記検出器からの出力信号を周期的
    に標本化することにより、複数個の放射減衰値を収集す
    るデータ収集装置と、 前記複数個の放射減衰値に下記の式を逐次的に適用し 【数１２】 こうして変数Ｓ nk に対する１組の値を発生し、１群の放
    射減衰値の内の各々１つに前掲の数式を適用することに
    よって複数個の濾波値を発生し、この時該群内の第１の
    放射減衰値に適用される数式では、変数Ｓ nk に対する１
    組の値の中の少なくとも１つの値を用い、濾波値から像
    を再構成するデータ処理装置と、 を含むシステム。
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