JP3511108B2 - イメージ表示装置およびイメージ表示方法 - Google Patents

イメージ表示装置およびイメージ表示方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、イメージ表示装置およ
びイメージ表示方法に関し、特に被験者の内部をイメー
ジ表示する表示装置および表示方法に関する。
【0002】
【従来の技術】円錐ビーム視準を用いた、単一光子放射
線トモグラフィ(SPECT)スキャナを医療診断映像
に用いると、きわだった応用ができることがわかり、以
下それを参照記述する。しかしながら、本発明には他の
応用もあり、医療、品質確認、その他の検査のために円
錐ビームタイプのデ−タをイメ−ジ表示に再現する。主
体から放射線を放射する放射線源と関連させて述べてい
るが、本発明は、患者を透過して放射される放射線の放
射線源からのイメ−ジ表示を再現することにも応用でき
ることがわかる。
【0003】円錐ビームコリメータは、一般に単一光子
放射線トモグラフィおよび他のガンマカメラ装置ととも
に用いられる。円錐ビームコリメータは主体からシンチ
レーションクリスタル又は検出器ヘッドに向かって外に
発散する。これによって患者の比較的小さな領域、例え
ば心臓などをイメージ表示する時に、検出器ヘッドクリ
スタル面の大部分が利用可能になる。
【0004】この効果的な拡大によって、水平又は扇形
ビームコリメータを使って形成されたイメージに解像度
と高感度の組合わせが生まれることになる。
【0005】ほとんど一般的に円錐ビーム射影データ
は、「実戦的円錐ビームのアルゴリズム」、J.Opt.Soc.
Am.Vol.I,pp.612-619(1984) に書かれているように、フ
ェルドカムプ、デイビス、クレスが開発した手法 を用
いてイメージ表示に変換されている。フェルドカムプの
手法は、扇状ビームの公式の近似値を使って得られたア
ルゴリズムを用いている。扇状ビ−ムは一般的に単一平
面に存在し、その平面内で発散する。多数の扇状ビ−ム
が同時に使われるとき、その平面は十分に平行である。
このようにして放射線経路は一つの軸に沿って発散し、
受光面の他軸において平行である。
【0006】フェルドカムプ他は、焦点軌道が円である
ことを仮定した、渦巻きと背面映写手法を使っている。
しかしコリノメータの焦点が単一の平面的な軌道を描く
なら、得られたデータは正確な三次元再現に不十分であ
る。収集されたデータ量が不十分だと、結果としてのイ
メージにゆがみや変形が生じる。フェルドカムプ他のア
ルゴリズムによって再現されたイメージ中には次の三種
類の変形がある。 a)中心をもたない切片上の減少し
た放射能 b)隣接する、中心をもたない切片間の漏話
c)横軸方向における未到達。
【0007】完全な又は十分なデータセットをつくるに
は、イメージする視域を透過する全ての平面が、少なく
とも一回は焦点の軌道をも横切らなければならない。チ
ュイ「円錐ビ−ム再現のための反転公式」、SIAM J.App
l.Math.Vol.43,pp.546-552(1983)を参照せよ。フェルド
カムプの単一平面的軌道はこの条件を満たさない。
【0008】いったん射影データが完全になると、再現
方法の一つは円錐ビ−ムの射影をラドン変換に変換し
て、ラドン反転公式を使いイメージを再現するものであ
る。この手法は、円錐ビ−ムデータを他の形式に分類し
たり再編することを含んでいる。グランゲート「Analys
is d'un Systeme D'Imagerie 3Dpar Reconstruction aP
artir De X en Geometrie Conique」Ph.D. Thesis 1'Ec
ole Nationale Superieure Des Telecommunications (1
987)を参照せよ。
【0009】他に再現アルゴリズムに数学的改良を提案
した者もいる。例えば、もし頂点と再現点を含むどんな
線に対しても整数M(その線に対して定数であるような
整数)が存在し、この線を含むほとんど全ての平面がそ
の幾何平面を正確にM回交差するならば、円錐ビ−ムの
データセットを反転することができる。スミス「円錐ビ
−ムX線写真法:最近の進歩と指導評論」光学技術、Vo
l.29(5),pp.524-534(1990) を参照せよ。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この整
数要求条件は、実際の応用に対しては制限的すぎるとい
う問題点があった。本発明は上記の課題を解決し、患者
の内部のイメージを再現する装置と方法を提供すること
を目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様によ
れば、被験者の内部を映像表示するイメージ表示装置
は、焦点に収束する射線の円錐に沿って放射される放射
線を検出し、その電気的デ−タを出力する放射線検出手
段と、焦点が螺旋軌道内を移動することによって放射線
検出手段が螺旋軌道デ−タを出力するように、放射線検
出手段を動かす手段と、螺旋軌道デ−タの偏導関数を放
射線検出手段における一平面の任意方向に関してとる偏
導関数手段と、導関数をその検出面における任意方向に
直交する方向に沿って射影する積分手段と、その射影を
第1の導関数ラドン領域デ−タに再編する再編手段と、
そのラドン領域デ−タの第2の導関数を得るための第2
の微分手段と、その第2の導関数ラドン領域デ−タを三
次元イメージ表示に再現する背面映写手段と、その三次
元イメージ表示を格納するためのイメージメモリ手段を
有する。
【0012】本発明の第2の態様によれば、被験者の内
部をイメージ表示する方法は、焦点に収束する射線の円
錐に沿って放射される放射線を放射線検出手段によって
検出平面に沿って検出し、その放射線から円錐ビ−ムの
電気的デ−タを出力する工程と、放射線検出手段を動か
し、焦点を螺旋軌道内を移動させる工程と、検出面に沿
って任意方向に関して電気的デ−タの偏導関数をとる工
程と、その検出面における任意方向に直交する方向に沿
って偏導関数を射影する工程と、その射影を第1の導関
数ラドン領域デ−タに再編する工程と、そのラドン領域
デ−タの第2の導関数をとる工程と、その第2の導関数
ラドン領域デ−タを三次元イメージ表示に背面映写する
工程と、イメージ表示の少なくとも一部分を人間に読解
可能なように変換、表示する工程とを有する。
【0013】本発明の装置及び方法によれば、結果とし
て得られる画像は変形の混じらない再現アルゴリズムで
あるという効果がある。また、本装置によれば、再生が
正確であるという効果がある。更に、検出器ヘッドを円
軌道内に動かしたり、患者にそって直線的に移動させる
従来のハ−ドウエアを使って生デ−タが得られるという
効果がある。
【0014】
【実施例】次に添付図面を参照して、本発明による装置
と方法の実施例を説明する。図1に示すように、円錐ビ
−ムの放射線検出手段、例えば一つ又はそれ以上のガン
マカメラヘッド等、検出器ヘッド10はそれぞれ円錐ビ
−ムコリメ−タ12を有し、検査範囲14の周囲に回動
可能または検査範囲14に沿って直線的に可動に設けられ
ている。円錐ビ−ムコリメ−タ12には複数の経路があ
り、経路は固体鉛板の穴又は鉛の翼板によって限定さ
れ、焦点16に集まっている。円錐ビ−ムコリメ−タ1
2は、焦点16が中の被験者から検査領域14を交差す
るように、方向合わせが行われる。放射線は被験者から
放射するか、又は被験者を通過して発散する経路に導か
れ、コリメ−タ12を介してガンマカメラヘッド10や
他の検出器に到達する。このようにして被験者の、相対
的に小さな検査範囲は、ガンマカメラヘッド等の検出器
ヘッド10の結晶面の相対的に大きな領域に、効果的に
拡大射影される。
【0015】検出器ヘッド10は台手段又は台部20に
設けられている。台手段20は複数のモ−タ駆動部22
を含み、モ−タ駆動部22は選択可能な軌道に沿って検
出器ヘッド10を動かすように、それぞれ個別に操作さ
れたり、組み合わされて操作される。ヘッド10は円形
軌道に沿って回転され、台20はヘッド10が被験者に
沿って軸上に動くように並進運動される。軌道コントロ
−ラ24はモ−タコントロ−ル信号をそれぞれのモ−タ
に出力し、ヘッド10を選択した軌道に沿って移動させ
る。さらに詳細に実施例を記載すると、軌道コントロ−
ラ24はルックアップテ−ブル26を含み、ルックアッ
プテ−ブル26は検出器ヘッド10と台20が螺旋軌道
に沿って焦点16を移動させる、適切な位置になるよう
に前もってプログラムされている。現在位置検知手段2
8は検出器ヘッド10の現在位置を、例えば被験者の周
りの角位置や、被験者への半径位置、被験者からの半径
位置、被験者に沿った縦軸方向の位置によって監視す
る。比較手段30は、ルックアップテ−ブル26の値を
検出器ヘッド10と台20の実際の回転方向の位置、縦
軸方向の位置と比較する。一連のモ−タ駆動部32は、
監視された現在位置がルックアップテ−ブル26からの
所望どうりの位置と一致するまで、モ−タ又は線形駆動
手段22に原動力を供給する。複数の軌道情報を選択的
にルックアップテ−ブル26にロ−ドすることも可能で
ある。
【0016】台20または連設された制御コンソ−ル
は、デ−タ処理手段を含み、このデ−タ処理手段は検出
器ヘッド10からの出力デ−タを処理する。さらに詳細
には、それぞれの検出器ヘッド10は従来どうり、光電
子倍増管の配列によって示されるシンチレ−ションクリ
スタルを含む。放射が起こるたびに、放射線はコリメ−
タ12を通過し、クリスタルに衝突し、閃光やシンチレ
−シヨンを起こす。シンチレ−シヨンに最も近い光電子
倍増管は、比例した出力信号で応答する。光電子倍増管
に接続された位置及びエネルギ−分解回路は、その位置
とエネルギー即ち、放射線と、放射線が被験者内で放射
されてコリメータ12を介して検出器ヘッド10に到達
する、その方向を決定する。円錐ビームのコリメータ1
2のため、放射線がシンチレーシヨンクリスタルにあた
って検出された位置と、射線の方向ベクトル、数3に
は、図2に示されるように、直接的な関係がある。
【0017】
【数3】
【0018】螺旋軌道Γの間に、検出器ヘッド10から
出力されるデータg(n、u、v)は射影データメモリ
40に格納される。射影データの座標系では、nはその
視点の指数、即ち螺旋のまわりの角方位である。vは患
者に沿う軸で、即ち患者を支持する長椅子に平行であ
る。そしてuは軸vに垂直な検出器ヘッド10の座標で
ある。好ましい実施例では、軸u、vはそれぞれ水平
軸、垂直軸である。スケール手段42は射影データをは
かり、重み付けをおこない、重み付けされた射影データ
G(n、u、v)を発生する。G(n、u、v)は、重
み付け射影データメモリ手段44に格納される。好まし
くは、このスケールや重み付けの手段42は、射影デー
タg(n、u、v)に定数を乗算するもので、この定数
は台10の幾何形状と後記数16に記載された系に基づ
くものである。
【0019】第1の偏微分手段46uは、重み付け射影
データG(n、u、v)の偏導関数を軸uの方向に関し
てとる。第2の偏微分手段46vは、重み付け射影デー
タG(n、u、v)の偏導関数を方向vに関してとる。
線形結合手段48は、uとvに関してこれら偏導関数を
線形に結合させる。更に詳細には、線形結合手段48は
コサイン乗算手段50とサイン乗算手段52を含み、そ
れぞれの乗算手段は、軸uと任意のベクトル方向pがな
す角をαとすると、偏導関数にサインα、コサインαを
乗算するものである。加算手段54は、重み付け射影デ
ータメモリ44の偏導関数の積と、このサイン、コサイ
ン値を加算し、p方向に沿って射影データの偏導関数、
∂G(n、u、v)/∂pを計算する。後記の数27を
参照されたい。図3を参照すると、これは任意のベクト
ル方向pに射影する為に偏導関数を平面(u、v)内に
おいて角度αだけ回転させるものである。ベクトル方向
pに沿った射影データの偏導関数は、ベクトル方向pへ
の偏導関数メモリ手段56に格納される。このように手
段46〜56はベクトル方向pへの偏微分手段58とし
て機能し、ベクトル方向pに関して偏導関数をとるもの
である。
【0020】簡単にいえば、pに関する偏導関数の変数
は、 G(n、α、p)/ pに再定義されたことにな
る。以上説明したように、角度αのサイン、コサイン関
係によってuとvとは単位ベクトル方向pと関係づけら
れている(図3を参照)。しかしながら(n、α、p)
座標系では、qベクトル方向の和はより直線的である。
座標変換手段60は、偏導関数の(n、u、v)座標系
を座標系(n、α、p)に変換叉は回転させるものであ
る。
【0021】積分手段62は、ベクトル方向pに垂直
な、(u、v)平面に存在するベクトル方向qに沿って
データの積分をとるか射影をとるものである。積分は、
好ましくは列ごと又は行ごとに和をとることによってな
され、各ベクトル方向qに沿った一次元配列が得られ
る。後記の数18、数19を参照せよ。それぞれの角度
αにおいてつくられた、複数の一次元配列は射影データ
メモリ手段64に格納される。
【0022】図4を参照すると、積分もしくは射影によ
るデータと、ラドン変換の第1の導関数、数4との間の
関係は後記の数21によって与えられる。ここでβは線
s’c’と線o’c’とがなす角度である。
【0023】
【数4】
【0024】再編手段70は第1のラドン変換導関数メ
モリ手段72に格納する為に、射影メモリ手段64から
の二次元データ配列をラドン変換の第1の導関数、数4
に再編、分類する手段である。
【0025】微分手段74は、ラドン領域において第2
の導関数をとり、第2の導関数ラドン領域データ、数5
をつくる。
【0026】
【数5】
【0027】第2の導関数ラドン領域データは第2のラ
ドン領域導関数メモリ手段76に格納される。背面映写
手段80は、第2のラドン領域データ配列、数5を三次
元イメージ表示f(x、y、z)に背面映写し、三次元
イメージメモリ手段82に格納する。三次元イメージメ
モリ手段82からのデータは、選択的に取り出されビデ
オモニタ84に表示される。従来と同様に、データの平
面は選択され、表示されてもよい。表面再現、射影、他
のデ−タの操作は、この技術においてわかるように、表
示の前に行われてもよい。イメ−ジメモリ手段82から
のデ−タは、またディスク、他の記録メモリ手段に格納
されてもよい。
【0028】再現の理論と図2を再び参照すると、円錐
ビームの射影は線形積分として、数6のように定義され
る。
【0029】
【数6】
【0030】ここでS’は軌道Γ上の焦点であり、数3
は積分線の単位ベクトルである。
【0031】媒介変数として積分線と検出器平面の交点
Aを用いると、円錐ビームの射影は、次の数7のように
書き表すことができる。
【0032】
【数7】
【0033】図2においてξは検出器平面であり、O’
ーuvwは検出器の座標系である。OーXYZは、対象
f(x、y、z)の座標系で、Rfanは焦点距離、そ
してΓは焦点の軌道である。
【0034】図4を参照すると、有限の数θ、φ、ρに
対し、対象f(x、y、z)の3Dラドン変換、数8
は、平面積分によって次の数10として定義される。
【0035】
【数8】
【0036】
【数9】
【0037】
【数10】
【0038】ここで数11は、積分平面、数12の正規
方向の単位ベクトルである。
【0039】
【数11】
【0040】
【数12】
【0041】ラドン変換の第1の導関数は、ρに関して
以下の数13によって与えられる。
【0042】
【数13】
【0043】ある対象の全てのラドン変換から、逆ラド
ン変換を使うことによってその対象を正確に再現するこ
とができる。逆ラドン変換は次のようにあらわすことが
できる。
【0044】
【数14】
【0045】 ここで、dω=sinθdθdΦ (A)
【0046】ラドン変換の第1の導関数は更に次のラド
ン反転公式を表現するのにも用いられる。
【0047】
【数15】
【0048】このようにラドン変換の第1の偏導関数か
ら、その対象を正確に復元することができる。グランギ
ートの公式は、円錐ビームの射影とラドン変換の第1の
導関数を説明している。
【0049】図3を参照して、軌道Γ上の原位置S’と
与えられた単位ベクトル、2π中の数9について考え
る。まず、重み付き円錐ビーム射影、G(S’,A)は
次のように定義される。
【0050】
【数16】
【0051】積分平面、数12は、ベクトル、数9に垂
直でS’と交差する特定平面として定義される。点C
は、この平面上への原点Oの直交射影であり、その特徴
点と呼ばれている。OC=ρ。線AA’C’BDは積分
平面ζと検出器平面ξとの交線である。C’が原点O’
の線AA’C’BD上への直交射影である。線O’C’
は線AA’C’BDと垂直である。S’とC’の結合が
S’C’を与える。O’C”をO’よりS’C’に垂直
に引く。O’C”はOCに平行で、それらは共に平面ζ
に垂直であるということは簡単に証明される。また点
C、C”、A’は同一線上にあることもわかる。ここで
3つの座標系がある。即ちO−XYZは、対象f(x,
y,z)とそのラドン変換の為の座標系で、O’−uv
wは焦点と検出器平面の為の座標系、O’−pqwは
O’−uvwを軸wにそって角度αだけ回転させ、軸p
を線AA’C’BD即ち積分平面に垂直にするものであ
る。
【0052】数17は積分線AA’C’BD上の、重み
付け円錐ビ−ム射影G(S’、A)の積分として定義さ
れる。
【0053】
【数17】
【0054】
【数18】
【0055】座標系O’−pqwは更に、上記の積分を
次のように数19にあらわす為に使われる。
【0056】
【数19】
【0057】ここで数20は軸qの単位ベクトルであ
る。
【0058】
【数20】
【0059】グランゲートの公式によれば、円錐ビ−ム
射影とラドン変換の第1の導関数、数4との間に次の基
本的関係があることがわかる。
【0060】
【数21】
【0061】ここでβは線S’C’と線O’C’間の角
度であり、式の左辺は円錐ビ−ム射影の領域内で、右辺
はラドン領域内である。
【0062】もし焦点が平面軌道を描くなら、得られた
デ−タは正確な三次元再現のためのチュイ(Tuy)の
十分条件を満たさないことが知られている。チュイの十
分条件によれば、対象f(x、y、z)を交差するどん
な平面も、少なくとも一度、焦点の軌道と検出器平面を
同時に交差するならば、f(x、y、z)を再現するの
に十分な円錐ビ−ム射影データがある。測定値の螺旋軌
道はチュイの条件を満たす。
【0063】例えば32のピッチをもつある一つの螺旋
軌道は、それぞれのピッチに対してつくられた射影デー
タの64視点をもって選択される。このように二つのピ
ッチは軌道上に均一に分布した射影128視点を与え
る。この例では、OーXYZは、今やデフライゼのファ
ントムである対象f(x、y、z)の座標系である。O
ーXYZ系では、螺旋軌道Γの式は以下のように書きあ
らわせる。
【0064】
【数22】
【0065】ここでγは式のパラメ−タある。図2に示
されるように、γは焦点のOーXY平面への直交射影と
x軸とのなす角度である。
【0066】座標系OーXYZでは、積分平面の式、数
12は次のように表現される。
【0067】
【数23】
【0068】式、数11を用いると、式、数23は次の
ように書きあらわせる。即ち、xsinθcosφ+y
sinθsinφ+zcosθ−ρ=0 (B)
【0069】焦点の位置γ(視点)は与えられた点、数
24に対し、方程式、数22と式Bを解くことによって
得られる。
【0070】
【数24】
【0071】図1を参照すると、螺旋状の円錐ビーム射
影データg(S’、A)は、データメモリ40内の三次
元配列g(n、u、v)に格納される。ただし、1から
128までのnが射影の視点で、点S’、u、vの位置
が検出器平面における点Aの水平、垂直成分であること
を意味する。この例での検出器平面は64×64の二次
元配列である。
【0072】射影データ g(n、u、v)はスケール
手段42によって計られ、数16ごとにG(n、u、
v)がつくられる。
【0073】グランゲートの公式、数21を使うため、
G(n、u、v)の∂G(n、u、v)/∂pが得られ
る。次の数25が知られている。
【0074】
【数25】
【0075】ここで数26はG(n、u、v)とあらわ
すことができる。
【0076】
【数26】
【0077】まず、pに関しての偏導関数は偏微分手段
58によって計算され、それからq方向に沿った積分が
積分手段62によって計算される。
【0078】方向、数27における偏導関数は、与えら
れた角度、即ち軸ρの角度αに対して次の数28で与え
られる。
【0079】
【数27】
【0080】
【数28】
【0081】これは、第1の偏微分手段46u、第2の
偏微分手段46v、そして線形結合手段48によって計
算される。AA’C’BDに沿った線積分、数29は、
P.M.ジョセフ「画素イメージを通過する再射影線の
ための改良アルゴリズム」、IEE E Trans.on Med.Ima
ging MI-1、(3)192ー196に記載されたアルゴリズムを使う
ことによって評価されうる。
【0082】
【数29】
【0083】上記の計算の後に、三次元配列、数30は
積分手段62によって計算され、射影データメモリ64
に格納される。ここでnは視点の指数であり、数31は
軸pの傾斜角、pは検出器座標系Oーpqwのp軸にお
ける座標である。また数30は(n、α、p)における
射影の、p軸に沿った第1の導関数である。
【0084】
【数30】
【0085】
【数31】
【0086】再編手段70は、三次元配列である数30
をラドン領域における三次元配列、数4に変換する。こ
こで、数4は、座標OーXYZの数24における、f
(x、y、z)のラドン変換の第1の導関数である。
【0087】図3を参照すると、与えられた点、数24
とRfanから、S’または少なくともS’の一点に関
して、式、数22と式Bを解くことができる。これはn
(射影の視点)に変換できる。線OO’は点S’のZ成
分である。ここで数24とOO’を使い、pとαを表現
する。図3より、次のことがわかる。 O’C”=ρーOO’cosθ (C)。
【0088】そして、数32により、次のように数33
を表せる。
【0089】
【数32】
【0090】
【数33】
【0091】ここでO’C”は式Cによって与えられ
る。同様に、角度αの表現はつぎのようになる。
【0092】
【数34】
【0093】式、数33、数34は再編手段70によっ
て再編された式である。この再編手段70は更に式Bと
数22を解き、グランゲートの公式を使ってラドン変換
の第1の導関数、数4を求め、数4を第1のラドン変換
導関数メモリ手段72に格納する。
【0094】第1の再編の手法は与えられた数24に対
して(n、α、p)を求めるもので、即ちラドン領域か
ら円錐ビーム領域への関数を求めるものである。残る再
編の手法は、与えられた(n、α、p)に対して数24
を求め、即ち円錐ビーム領域からラドン領域への関数を
求めるものである。図3より、次の数35が明らかであ
る。
【0095】
【数35】
【0096】これは、即ち数36である。
【0097】
【数36】
【0098】図3より、次の数37も明かである。
【0099】
【数37】
【0100】ρについて解くと、
【0101】
【数38】
【0102】式、数36を使うと、式、数38は次の数
39として書きあらわせる。
【0103】
【数39】
【0104】O’C’はちょうどpであり、OO’は与
えられたnによってたやすく得られるので、式、数39
を解くことによってρを得ることができる。まず、角度
θが、数40として計算される。
【0105】
【数40】
【0106】θに関して解くと、
【0107】
【数41】
【0108】つぎのステップは、角度φを解くことであ
る。点S’は図3の平面ζ上にあるので、
【0109】
【数42】
【0110】この式を、式、数11及び数22とに組み
合わせると、
【0111】
【数43】
【0112】φについて解くと、
【0113】
【数44】
【0114】ここで、γは与えられたnより求められ
る。式、数39、数40及び数44は第2の再編成式の
セットを形成し、これによって、ラドン変換の第1の導
関数、数4をグランゲ−トの公式を用いて求めることが
できる。
【0115】数4から、第2の導関数手段76は第2の
導関数をとり、背面映写手段80はこの導関数を背面映
写して、対象f(x、y、z)を得る。結論として、再
現方法は、次のようになる。
【0116】
【数45】
【0117】螺旋軌道は完全なデ−タセットをつくりだ
すので、変形の混じらない画像が再現できる。
【0118】
【発明の効果】本発明の装置および方法によれば、結果
として得られる画像は変形の混じらない再現アルゴリズ
ムであるという効果がある。また、再生が正確であると
いう効果がある。更に、検出器ヘッドを円軌道内に動か
したり、患者にそって直線的に移動させる従来のハ−ド
ウエアを使って生デ−タが得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】SPECTのイメージ表示システム装置を示す概略
図である。
【図2】図1の装置による螺旋走査の幾何学的形状を示
す図である。
【図3】図1の装置使用に際しての円錐ビ−ム射影を示
す図である。
【図4】図1の装置使用に際してのラドン変換を示す図
である。
【符号の説明】
10 検出器ヘッド 12 円錐ビ−ムコリメ−タ 20 台 26 ルックアップテ−ブル 28 現在位置検知手段 30 比較手段 40 射影デ−タメモリ 42 スケ−ル手段 58 偏微分手段 60 座標変換手段 62 積分手段 64 射影デ−タメモリ 70 再編手段 72 ラドン変換導関数メモリ手段 74 微分手段 76 ラドン領域導関数メモリ手段 80 背面映写手段 82 ビデオモニタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イー ウェン アメリカ合衆国 ユタ州 84112,ソル ト レイク シティ,メディカル プラ ザ 915 (72)発明者 ジェンシェン ローレンス ツェン アメリカ合衆国 ユタ州 84102,ソル ト レイク シティ,エス.1000 イ ー.147,アパートメント ナンバー 4 (56)参考文献 工藤博幸、斉藤恒雄,ヘリカルスキャ ンによる円すいビーム投影からの3次元 CT画像再構成,電子情報通信学会論文 誌,日本,電子情報通信学会 東京, 1980年 6月,72巻6号,p.954−962 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01T 1/00 - 7/12 JICSTファイル(JOIS)

Claims (16)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被験者の内部のイメージ表示を出力する
    装置において、 該装置は、 焦点(16)に収束する射線の円錐に沿って放射され
    る放射線を受け、その電気的デ−タを出力する放射線検
    出手段(10)と、前記 焦点(16)が螺旋軌道内を移動して前記放射線検
    出手段(10)が螺旋軌道デ−タG(n、u、v)
    を出力するように前記放射線検出手段(10)を動かす
    手段(20)と、 前記放射線検出手段(10)の一平面においての任意方
    (p)に関して前記螺旋軌道デ−タG(n、u、
    v)の偏導関数∂G(n、α、p)/∂p出力
    する偏導関数手段(58,60)と、前記偏導関数( ∂G(n、α、p)/∂pをその検出
    平面における前記任意方向(p)に直交する方向(q)
    に沿って射影する積分手段(62,64)と、 前記射影をラドン領域デ−タの第1の導関数 【数1】 に再編する再編手段(70,72)と、 前記ラドン領域デ−タの第2の導関数 【数2】 出力する第2の導関数手段(74,76)と、前記ラドン領域デ−タの第2の導関数 【数2】 を三次元イメージ表示f(x、y、z)に再現する
    背面映写手段(80)と、 前記三次元イメージ表示f(x、y、z)を格納す
    るためのイメージ記憶手段(82)とを有することを特
    徴とするイメージ表示装置。但し、 n:座標系の視点、即ち螺旋のまわりの角方位 v:被験者に沿う軸で、即ち被験者を支持する長椅子に
    平行な軸 u:軸vに垂直な検出手段(10)の座標 p:任意方向 q:任意方向(p)に直交する方向 α:軸uと任意のベクトル方向pがなす角 θ:有限な数 ρ:有限な数
  2. 【請求項2】 前記再編手段は、円錐ビーム領域の所定
    点から前記ラドン領域の第1の導関数において対応
    る点へ位置する手段を含む請求項1記載のイメージ表示
    装置。
  3. 【請求項3】 前記再編手段は、前記ラドン領域の第1
    の導関数の所定の点から円錐ビーム領域において対応
    る点へ位置する手段を含む請求項1記載のイメージ表示
    装置。
  4. 【請求項4】 前記イメージ表示の一部分を人間に解読
    可能な表示に変換する監視手段を含む請求項1記載のイ
    メージ表示装置。
  5. 【請求項5】 螺旋軌道データをはかるスケール手段を
    更に含み、前記スケール手段は放射線検出手段と前記
    導関数手段の間に配置されている請求項1記載のイメ
    ージ表示装置。
  6. 【請求項6】 前記偏導関数手段は、被験者に沿う軸に垂直な方向に 偏導関数をとる第1の
    導関数手段と、被験者に沿う軸に水平な方向に 偏導関数をとる第2の
    導関数手段と、前記 水平方向と垂直方向に沿偏導関数を線形結合して
    任意方向に沿偏導関数を得る線形結合手段とを含む請
    求項1記載のイメージ表示装置。
  7. 【請求項7】 前記線形結合手段は、前記垂直方向と水
    平方向に沿う偏導関数を、検出平面における任意方向
    と、水平又は垂直方向の一方とがなす角度の正弦値と余
    弦値に乗算する手段を含む請求項6記載のイメージ表示
    装置。
  8. 【請求項8】 前記積分手段は、検出平面における任意
    方向と、水平又は垂直方向の一方とがなす角度のそれぞ
    れの角度に対して、列ごとに和をとり、一次元配列をつ
    くる請求項7記載のイメージ表示装置。
  9. 【請求項9】 被験者の内部のイメージ表示を出力する
    方法において、 該方法は、 焦点に収束する放射線の円錐に沿って放射され、検出平
    面に沿う放射線検出手段によって検出された放射線から
    円錐ビームの電気的デ−タを出力する工程と、 前記焦点が螺旋軌道内を移動するよう前記放射線検出
    手段を動かす工程と、前記検出平面に沿う任意方向に関して前記電気的データ
    の偏導関数をとる 工程と、前記検出平面に沿う任意方向に垂直な方向に沿って前記
    偏導関数を 射影する工程と、 前記射影をラドン領域データの第1の導関数に再編する
    工程と、 ラドン領域データの第2の導関数をとる工程と、前記ラドン領域データの第2の導関数 を三次元イメージ
    表示に背面映写する工程と、 前記イメージ表示の少なくとも一部分を人間に解読可能
    な表示に変換する工程とを有することを特徴とするイメ
    ージ表示方法。
  10. 【請求項10】三次元イメージ表示を格納する工程を更
    に含む請求項9記載のイメージ表示方法。
  11. 【請求項11】前記検出平面における任意方向に沿って
    前記偏導関数をとる工程に先立って電気的データをはか
    る工程を更に含む請求項9記載のイメージ表示方法。
  12. 【請求項12】前記再編工程は、前記検出平面に沿って
    投影された電気的データの偏導関数の所定の点から前記
    ラドン領域の第1の導関数において対応する点へ位置す
    工程を含む請求項9記載のイメージ表示方法。
  13. 【請求項13】前記再編工程は、前記ラドン領域の第1
    の導関数の所定の点から前記検出平面上の応する点
    位置する工程を含む請求項9記載のイメージ表示方法。
  14. 【請求項14】前記偏導関数をとる工程は、被験者に沿う軸に垂直な方向に 偏導関数をとる工程と、 被験者に沿う軸に水平な方向に偏導関数をとる工程と、 前記任意方向に沿う偏導関数を得るために前記水平方向
    と垂直方向に沿う偏導関数を線形結合 する工程とを含む
    請求項9記載のイメージ表示方法。
  15. 【請求項15】前記線形結合工程は、前記垂直方向と水
    平方向に沿う偏導関数を、検出平面における任意方向
    と、水平又は垂直方向の一方とがなす角度の正弦値と余
    弦値に乗算する工程を含む請求項14記載のイメージ表
    示方法。
  16. 【請求項16】 前記背面映写工程は、検出平面におけ
    る任意方向と、水平又は垂直方向の一方とがなす角度の
    それぞれの角度に対して再編された列ごとに和をとって
    一次元配列をつくる工程を含む請求項15記載のイメー
    ジ表示方法。
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