JP4575718B2 - トランケーション補正を行う撮像装置 - Google Patents

Description

本発明は一般的には、計算機式断層写真法（ＣＴ）画像再構成の方法及び装置に関し、さらに具体的には、トランケーション補償を行なう方法及び装置に関する。

幾つかの走査条件下では、患者の一部が検出器によって測定される領域を超えて延在することにより、画像アーティファクト及び撮像対象の不完全な表現を招く場合がある。

アーティファクト低減を扱った幾つかの公知の方法が発表されているが、視野（ＦＯＶ）の外部に位置する患者の部分の撮像については扱われていない。しかしながら、２００３年６月２４日に出願され、２００２年１０月４日に出願された米国特許仮出願第６０／４１６，０７２号の利益を請求している同時係属中の米国特許出願第１０／６０２５６５号、“Methods and Apparatus for Truncation Compensation”、出願者控文献番号第１２９９９３号（特願2003-345175）に記載されているように、ＦＯＶを超えて延在する患者の部分を撮像することが望ましい。加えて、ＦＯＶを超えて延在する患者の部分の画質を高めることが望ましい。

一観点では、投影がトランケートされているか否かを判定する方法を提供する。この方法は、対象の走査の各々の投影ビューにおいて全サンプルの和を算出する工程と、算出された和の最大値を決定する工程と、投影ビュー番号ｋでの全サンプルの和が最大値の所定の百分率を下回る場合に投影ビュー番号ｋの複数のサンプルｍを平均する工程と、平均を閾値ｔと比較する工程と、平均がｔを上回る場合には投影がトランケートされていると判定する工程と、平均がｔを上回らない場合には投影がトランケートされていないと判定する工程と、を含んでいる。

他の観点では、撮像装置を提供する。この撮像装置は、放射線源と、線源から放出される放射線を受光するように配置されている放射線に応答する検出器と、放射線源及び検出器に結合されて動作するコンピュータとを含んでいる。コンピュータは、対象の走査の各々の投影ビューにおいて全サンプルの和を算出し、算出された和の最大値を決定し、投影ビュー番号ｋでの全サンプルの和が最大値の所定の百分率を下回る場合に投影ビュー番号ｋの複数のサンプルｍを平均し、平均を閾値ｔと比較し、平均がｔを上回る場合には投影がトランケートされていると判定して、平均がｔを上回らない場合には投影がトランケートされていないと判定するように構成されている。

さらにもう一つの観点では、対象の走査の各々の投影ビューにおいて全サンプルの和を算出し、算出された和の最大値を決定し、投影ビュー番号ｋでの全サンプルの和が最大値の所定の百分率を下回る場合に投影ビュー番号ｋの複数のサンプルｍを平均し、平均を閾値ｔと比較し、平均がｔを上回る場合には投影がトランケートされていると判定し、平均がｔを上回らない場合には投影がトランケートされていないと判定して、ｋ１及びｋ２をトランケートされていると判定された１以上の投影を含むトランケーション領域に隣接しているトランケートされていないビューの複数のビュー位置の平均とし、ξ（ｋ）を

として計算する場合に、合計減弱τ（ｋ）を
τ（ｋ）＝（ｋ２−ｋ）ξ（ｋ１）／（ｋ２−ｋ１）＋（ｋ−ｋ１）ξ（ｋ２）／（ｋ２−ｋ１）
に従って推定することをコンピュータに指令するように構成されているプログラムで符号化されているコンピュータ読み取り可能な媒体を提供する。このプログラムはさらに、λ（ｋ）＝τ（ｋ）−ξ（ｋ）に従って減弱差λ（ｋ）を決定し、ｐｌ（ｋ）及びｐｒ（ｋ）を多数のビューにわたって平均されたそれぞれ左右の投影境界サンプルの大きさとし、ｘｌ（ｋ）、ｘｒ（ｋ）、Ｒｌ（ｋ）及びＲｒ（ｋ）をそれぞれ左右のフィッティングされた円筒の位置及び半径とする場合に、加算減弱量η（ｋ）を

に従って算出し、μｗを水の減弱係数とした場合に、比
ε（ｋ）＝η（ｋ）μｗ／λ（ｋ）
を算出することによりη（ｋ）をλ（ｋ）と比較し、ε（ｋ）を閾値ｑと比較して、ε（ｋ）がｑを上回らない場合にはη（ｋ）及びλ（ｋ）の少なくとも一方を用いて画像を補正することをコンピュータに指令するように構成されている。このプログラムはさらに、ε（ｋ）がｑを上回る場合には、ｎを整数とした場合にｋ１−ｎビュー及びｋ２＋ｎビューに関するデータに基づいてηｎ（ｋ）を算出して、ηｎ（ｋ）を用いて画像を補正することをコンピュータに指令するように構成されている。

本書では、計算機式断層写真法システムの拡張型視野のためのトランケーション補償方法及び装置を提供する。この装置及び方法を図面を参照しながら説明するが、図面では類似の参照番号は全図面で同じ要素を示している。これらの図面は、限定ではなく説明のために掲げられており、本発明の装置及び方法の例示的な実施形態の説明を容易にするために本書に含められている。

幾つかの公知のＣＴイメージング・システム構成においては、放射線源がファン（扇形）形状のビームを投射し、このビームは、デカルト座標系のＸＹ平面であって一般に「イメージング（撮像）平面」と呼ばれる平面内に位置するようにコリメートされる。放射線ビームは患者等の撮像対象を透過する。ビームは対象によって減弱された後に放射線検出器のアレイに入射する。検出器アレイで受光される減弱した放射線ビームの強度は、対象による放射線ビームの減弱量に依存している。アレイ内の各々の検出器素子が、検出器の位置でのビーム減弱の測定値である別個の電気信号を発生する。すべての検出器からの減弱測定値を別個に取得して透過プロファイル（断面）を形成する。

第三世代ＣＴシステムでは、放射線源及び検出器アレイは、放射線ビームが撮像対象と交差する角度が定常的に変化するように撮像平面内で撮像対象の周りをガントリと共に回転する。一つのガントリ角度での検出器アレイからの一群の放射線減弱測定値すなわち投影データを「ビュー」と呼ぶ。対象の「走査（スキャン）」は、放射線源及び検出器が一回転する間に様々なガントリ角度すなわちビュー角度において形成される一組のビューを含んでいる。

アキシャル・スキャン（軸方向走査）では、投影データを処理して、対象を通して得られる二次元スライスに対応する画像を再構成する。一組の投影データから画像を再構成する一方法に、当業界でフィルタ補正逆投影法と呼ばれるものがある。この方法は、走査からの減弱測定値を「ＣＴ数」又は「ハンスフィールド（Hounsfield）単位」と呼ばれる整数へ変換し、これらの整数を用いて表示装置上の対応するピクセルの輝度を制御する。

全走査時間を短縮するために、「ヘリカル」・スキャン（螺旋走査）を行なうこともできる。「ヘリカル」・スキャンを行なうためには、所定の数のスライスのデータが取得されている最中に患者を移動させる。このようなシステムは、一回のファン・ビーム・ヘリカル・スキャンから単一の螺旋を生成する。ファン・ビームによって悉く写像された螺旋から投影データが得られ、投影データから各々の所定のスライスにおける画像を再構成することができる。

本書で用いる場合には、単数形で記載されており単数不定冠詞を冠した要素又は工程という用語は、排除を明記していない限りかかる要素又は工程を複数備えることを排除しないものと理解されたい。さらに、本発明の「一実施形態」に対する参照は、所載の特徴を同様に組み入れている他の実施形態の存在を排除しないものと解釈されたい。

また、本書で用いられる「画像を再構成する」という文言は、画像を表わすデータが生成されるが可視画像は形成されないような本発明の実施形態を排除するものではない。従って、本書で用いられる「画像」という用語は、可視画像及び可視画像を表わすデータの両方を広く指すものとする。但し、多くの実施形態は１以上の可視画像を形成する（か又は形成するように構成されている）。

図１はＣＴイメージング・システム１０の見取り図である。図２は図１に示すシステム１０のブロック模式図である。実施形態の一例では、計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム１０は、「第三世代」ＣＴイメージング・システムに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２は放射線源１４を有しており、放射線源１４は、Ｘ線コーン・ビーム１６をガントリ１２の反対側に設けられている検出器アレイ１８に向かって投射する。

検出器アレイ１８は、複数の検出器素子２０を含む複数の検出器横列（row、図示されていない）によって形成されており、検出器素子２０は一括で、患者２２のような対象を透過した投射Ｘ線ビームを感知する。各々の検出器素子２０は、入射放射線ビームの強度を表わし従って対象又は患者２２を透過する際のビームの減弱を表わす電気信号を発生する。マルチ・スライス検出器１８を有するイメージング・システム１０は、対象２２の空間を表わす複数の画像を形成することが可能である。これら複数の画像の各々が空間の別個の「スライス」に対応する。スライスの「厚み」又はアパーチャは検出器横列の厚みに依存している。

放射線投影データを取得するための一回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成部品は回転中心２４の周りを回転する。図２は、検出器素子２０の単一の横列（すなわち検出器横列一列）のみを示している。しかしながら、マルチ・スライス検出器アレイ１８は、一回の走査中に複数の準平行スライス又は平行スライスに対応する投影データが同時に取得され得るように検出器素子２０の複数の平行な検出器横列を含んでいる。

ガントリ１２の回転及び放射線源１４の動作は、ＣＴシステム１０の制御機構２６によって制御される。制御機構２６は放射線制御器２８とガントリ・モータ制御器３０とを含んでおり、放射線制御器２８は放射線源１４に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器３０はガントリ１２の回転速度及び位置を制御する。制御機構２６内に設けられているデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が検出器素子２０からのアナログ・データをサンプリングして、後続の処理のためにこのデータをディジタル信号へ変換する。画像再構成器３４が、サンプリングされてディジタル化された放射線データをＤＡＳ３２から受け取って高速画像再構成を実行する。再構成された画像はコンピュータ３６への入力として印加され、コンピュータ３６は大容量記憶装置３８に画像を記憶させる。

コンピュータ３６はまた、キーボードを有するコンソール４０を介して操作者から指令及び走査用パラメータを受け取る。付設されている陰極線管表示器４２によって、操作者は、再構成された画像及びコンピュータ３６からのその他のデータを観測することができる。操作者が供給した指令及びパラメータはコンピュータ３６によって用いられて、ＤＡＳ３２、放射線制御器２８及びガントリ・モータ制御器３０に制御信号及び情報を供給する。加えて、コンピュータ３６は、モータ式テーブル４６を制御するテーブル・モータ制御器４４を動作させて、患者２２をガントリ１２内で配置する。具体的には、テーブル４６は患者２２の各部分をガントリ開口４８を通して移動させる。

一実施形態では、コンピュータ３６は、フレキシブル・ディスク又はＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な媒体５２から命令及び／又はデータを読み取る装置５０、例えばフレキシブル・ディスク・ドライブ又はＣＤ−ＲＯＭドライブを含んでいる。他の実施形態では、コンピュータ３６はファームウェア（図示されていない）に記憶されている命令を実行する。一般的には、図２に示すＤＡＳ３２、再構成器３４及びコンピュータ３６の１以上に設けられているプロセッサが、後述する処理を実行するようにプログラムされている。言うまでもなく、本方法はＣＴシステム１０での実施に限定されているわけではなく、イメージング・システムのその他多くの形式及び変形と組み合わせて利用することができる。一実施形態では、コンピュータ３６は、本書に記載する作用を果たすようにプログラムされており、従って、本書で用いられるコンピュータという用語は当技術分野でコンピュータと呼ばれている集積回路のみに限定されている訳ではなく、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ、特定応用向け集積回路、及び他のプログラム可能な回路を広範に指している。本書に記載する方法は医療環境で記載されているが、本発明の利点は、産業環境、又は限定しないが例えば空港若しくは他の輸送拠点での手荷物走査用ＣＴシステムのような輸送環境で典型的に用いられるシステムのような非医用イメージング・システムでも有用となるものと想到される。

アーティファクト低減を扱った幾つかの公知の方法が発表されているが、視野（ＦＯＶ）の外部に位置する患者の部分の撮像については扱われていない。しかしながら、ＦＯＶを超えて延在する患者の部分を撮像することが望ましい。このことは、腫瘍学、スピン・アンジオグラフィ法、融合型イメージング・システム、及びイン・エコノミー（In Economy）ＣＴスキャナを含めた多くの分野で有用である。少なくとも一つの公知のマルチ・スライスＣＴスキャナの現在のハードウェアは、再構成視野（ＦＯＶ）を約５０センチメートル（ｃｍ）に制限している。殆どの臨床応用ではこれで十分であるが、このＦＯＶの外部に位置する対象を撮像するようにＦＯＶを拡張できると望ましい。すると、腫瘍学又はＣＴ／ＰＥＴのような応用で特に有利になる場合がある。腫瘍学応用では、ＦＯＶは大きい方が望ましい。その主な理由は、放射線処置計画の場合には、腫瘍をより適切に配置しようとすると患者の四肢がしばしば走査ＦＯＶの外部に配置されるという事実があるからである。公知のＣＴ再構成アルゴリズムはトランケートされた投影を無視しており、アーティファクトの強い画像を形成する。これらのアーティファクトは処置計画のための減弱経路の正確な推定に影響を及ぼす可能性がある。本書に記載するのは、検出器ハードウェアによって制限されているＦＯＶを超えて再構成ＦＯＶを拡大するアルゴリズムによるアプローチである。この補正アルゴリズムを、限定しないがフル・スキャン、ハーフ・スキャン／セグメント、ヘリカル・スキャン及び心臓セクタ式の各アルゴリズムを含めた様々な再構成アルゴリズムに応用することができる。加えて、システム１０は所載のアルゴリズムを採用するように構成される。

図３は、投影角度の一部にのみ生じている投影トランケーションを示す。幾つかの走査条件下では、患者２２の一部が検出器１８によって測定される領域を超えて延在することにより、画像アーティファクト及び撮像対象の不完全な表現を招く場合がある。Ｘ線管及び検出器１８は、患者２２の周りを回転するフレームに共に堅固に保持されている。回転の過程で、「完全にサンプリングされている視野」６０の内部では測定値が連続的に形成される。完全にサンプリングされている視野６０の外部に配置されている対象２２の任意の区域を横断するＸ線の減弱は、限られた範囲の回転角度で測定され、この領域を「部分的にサンプリングされている視野」領域と呼ぶ。換言すると、完全にサンプリングされている視野６０の内部の部分は、測定値が全ガントリ角度で取得可能となるようにファン１６の内部に配置されており、収集されるデータは完全にサンプリングされている視野データと定義される。しかしながら、角度によってはファン１６の内部となるが他の角度ではファン１６の外部となる部分もあり、これらの部分について収集されるデータは部分的にサンプリングされている視野データと定義される。この例では、３時の位置で取得されている投影にはトランケーションは存在せず、１２時の位置で取得されている投影は強くトランケートされている。従って、トランケートされていない投影（すなわち例えば図３では３時の付近の位置）に頼って、トランケートされたビュー（例えば図３の例では１２時の付近の位置）についてのトランケーションの量を推定することができる。この補正方法の一つの初期工程は、前処理済み投影に対してソフトウェアによるファン・ビームからパラレル・ビームへのリビニング（rebinning）を実行するものである。一実施形態では、この初期工程が第一工程となる。この方法は当技術分野では周知であり、格別のデータ収集は不要である。一旦、リビニングが完了したら、全検出器チャネルにわたって投影を積算して合計減弱曲線を得る。このことについては後にあらためて詳述する。

図４は、トランケーション補正が行なわれていない再構成画像８０を示す。容易に観察されるように、画像８０はトランケーション・アーティファクト８２を含んでいる。

出願者控文献番号第１２９９９３号は、大半の状況でトランケーション補償を可能にするアルゴリズムを記載している。しかしながら、条件によっては、出願者控文献番号第１２９９９３号に記載されている補償アルゴリズムは最適な結果を生成しない。図５は、出願者控文献番号第１２９９９３号に記載されているトランケーション補正を行なった画像８４を示す。画像８４は画像８０よりも大幅に改善されているが、被補正域８６（復元された腕）に歪みを有している。この例では、最も外側の領域がアイソセンタから２９ｃｍ（５８ｃｍのＦＯＶの端部）に位置するように胸部ファントムを配置している。従来の補正は５０ｃｍのＦＯＶの内部のアーティファクトを除去するが、復元された腕８６の形状及び強度は幾分歪んでいる。

この歪みは、欠落した減弱の推定の不正確さに主に起因していると考えられる。説明のために、各々の投影の測定減弱の合計量９０を投影ビューの関数として図６にプロットする。分かり易くするために、グラフは拡大した縮尺でプロットされている。測定減弱９０の複数の沈下部９２が、トランケートされているビューに対応している。グラフから、各々の投影について測定された投影測定値の和が、複数のトランケートされていない投影（測定減弱９０の近似的に平坦な区域）での投影角度に対して一定でないことが明らかである。このことは理想的でない較正及びファン・パラレル・リビニング工程に起因する。ばらつきは小さい（２％未満）が、トランケートされている全投影サンプルのかなりの部分に相当し得る。換言すると、推定される欠落投影に比較してばらつきの百分率が遥かに大きい。従って、出願者控文献番号第１２９９９３号に記載されている補償に用いられている以外の追加情報をトランケーション推定に用いると歪みを少なくするか全くなくすことができる。

複数のファントムでの実験時に、境界サンプルの傾きが走査対象の内部構造によってバイアスされている場合があるため、投影境界での大きさ及び傾き単独では、円筒形対象の寸法及び位置の推定値を投影にフィッティングさせるには不十分な場合があることが判明した。例えば、空気ポケットがトランケートされている投影境界サンプルに偶々接して位置している場合に、補外後の投影サンプルにかなりの不連続性（投影角度での）が生じ得る。これにより、シェーディング（陰影）及びストリーキング（縞）アーティファクトが生ずる。

もう一つの問題点は、投影サンプルに雑音が多い場合に生ずる（Ｘ線フォトン統計が制限されるため）。この条件下では、投影境界の大きさ及び傾きの両方の信頼性が低くなる可能性がある。高周波変動（ビュー間での）によって、強い縞が生じ、また対象の形状が大幅に歪む可能性がある。臨床的には、このことは、大柄な患者を走査する場合、又は低フラックス取得プロトコルを利用する場合に生じ得る。本書に記載する方法及び装置は、以上に述べた問題点を少なくとも部分的に克服する。

さらに明確に述べると、投影は、トランケートされている又はトランケートされていないのいずれかに宣言される。投影がトランケートされていると宣言する（すなわち判定する）ためには、過去に出願者控文献番号第１２９９９３号で指定されている条件を課すことに加え、投影境界サンプル（数個のチャネルにわたって平均されている）の両側が所定の閾値よりも小さくなければならないという条件が課される。複数のサンプルの平均は、複数のエッジ・サンプルの平均となる筈である。すなわち、投影が０〜Ｎ−１と番号付けしたＮ個のサンプルを含むとすると、左側の０〜ｍ−１のｍ個の投影サンプルの平均と、右側のＮ−ｍ〜Ｎ−１のｍ個のサンプルの平均とを用いる。上の試験に加え、出願者控文献番号第１２９９９３号の試験も用いる。すなわち、Ｎ個の全サンプルの和を全てのビューで算出する。全投影ビューでの最大値を算出し、特定のビューの和が最大値の所定の百分率を下回ったら、このビューをトランケートされていると宣言する。閾値は、理想的でない較正を考慮してノン・ゼロとする。数学的に、投影は、次式の条件が存在する場合にトランケートされていると宣言される。

式中、Ｎは検出器チャネル数であり、ｋは投影ビュー番号であり、ｍはサンプル数であり、ｔは閾値である。実施形態の一例では、ｔが約０．４２に等しいときに良好な性能を提供することが経験的に示されている。他の実施形態では、ｔは約０．２５〜０．５８、約０．３３〜０．５、及び／又は約０．３７５〜０．４６である。

以上に述べた判定方法を用いて、トランケートされていないビューは図６の両矢印で示すようにして識別される。欠落投影の量を推定するために、隣接するトランケートされていない投影の合計減弱を推定に用いる。明確に述べると、トランケートされているビューの合計減弱は、トランケーション・ビュー領域の両側に位置する２個のトランケートされていない投影を線形補間することにより得られる。図６に示す例では、トランケートされているビューの第一の集合は、投影ビュー番号２９０（投影角度にして１０６°）と投影ビュー番号４４５（投影角度にして１６３°）との間に位置する。ビュー番号２８９及び４４６について得られた合計減弱を用いて、トランケートされているビューの合計減弱を推定する。推定は、図６の点線によって示すように２個のトランケートされていないサンプルを線形補間することにより行なわれる。すると、数学的に、推定された合計減弱τ（ｋ）は次のようになる。

τ（ｋ）＝（ｋ２−ｋ）ξ（ｋ１）／（ｋ２−ｋ１）＋（ｋ−ｋ１）ξ（ｋ２）／（ｋ２−ｋ１） （２）
式中、ｋ１及びｋ２は、トランケーション領域に隣接したトランケートされていないビューのビュー位置である。ξ（ｋ）は、第ｋビューについて投影測定値を加算することにより得られる合計減弱である。数学的に、ξ（ｋ）は次式によって記述される。

アルゴリズムの堅牢性を高めるために、トランケートされていない投影の幾つかの投影ビューの平均を用いることができる。例えば、ビュー２８５〜２８９の平均合計減弱をビュー２８９単独の代わりに用いてよく、すると、ｋ１はビュー２８５〜２８９の平均値を参照することになる。実施形態の一例では、５個のビューにわたる平均を取るが、他の実施形態では、５個以外の数のビューにわたる平均を取る（例えば、３個〜７個のビュー、及び２個〜８個のビュー等）。加えて、ｋ２は、ｋ１とは独立の単一のビュー又は幾つかのビューの平均を参照してよい。例えば、図６に示す例を参照して述べると、ｋ１がビュー２８５〜２８９の平均値を参照するとして、すると一実施形態では、ｋ２はビュー４４６〜４５０の平均値を参照し、またもう一つの実施形態では、ｋ２は４４６を参照する。加えて、ｋ１はｋ２とは独立であり、ｋ１はｋ２に拘わらず単一のビュー又は多数のビューを参照してよい。

すると、トランケーションを構成するのに必要な加算投影量λ（ｋ）は、推定された合計減弱と測定された合計減弱との間の差となる。

λ（ｋ）＝τ（ｋ）−ξ（ｋ） （４）
次に、各々のトランケートされている投影の境界にフィッティングされ得る水円筒対象の寸法及び位置を、推定された投影に追従するように推定する。フィッティングされた円筒の位置及び半径は、ｍ個の投影ビューにわたって平均されたトランケートされている投影境界サンプルの大きさ及び傾きに基づいて算出される。

式中、ｐｌ、ｓｌ、ｐｒ及びｓｒは、多数のビューにわたって平均されたそれぞれ左右の投影境界サンプルの大きさ及び傾きであり、ｘｌ、ｘｒ、Ｒｌ及びＲｒは、それぞれ左右のフィッティングされた円筒の位置及び半径であり、μｗは水の減弱係数である。フィッティング工程を図７に図形的に記述する。

従来は、Ｘ線フォトン欠乏条件下では、推定されたパラメータがビュー間で大幅に揺らぐ可能性があるためパラメータ推定工程の信頼性が低い場合があることが示されている。図８は、単一のビューのみを用いて左側のトランケートされている投影の大きさ及び傾きｐｌ及びｓｌを推定すると共に、単一のビューを用いて右側のトランケートされている投影の大きさ及び傾きｐｒ及びｓｒを推定した画像１０２を含む複数の画像１００を示す。画像１０２は、パラメータのゆらぎに起因するストリーキング・アーティファクトを明瞭に示している。このあり得る短所を克服するために、幾つかのビューにわたって平均された投影サンプルを用いて、一実施形態では、トランケートされている投影の大きさ及び傾きｐｌ、ｓｌ、ｐｒ及びｓｒを推定する。実施形態の一例では、７個のビューの投影サンプルを傾き及び大きさ推定に用いる。複数の画像１００はまた、７個のビューを傾き及び大きさ推定に用いた平均画像１０４を含んでいる。もう一つの実施形態では、５個〜９個のビュー（５及び９を含む）を傾き及び大きさ推定に用いる。次いで、平均された値を、フィッティングされた円筒の半径及び位置決定に用いる。フィッティングされた円筒に基づいて、投影ｋについての付加的な円筒（元の投影を超えて延在する円筒の部分）の減弱の合計量η（ｋ）を次式に基づいて算出する。

一実施形態では、この量を式（４）に記述されている加算減弱推定量λ（ｋ）に対して検査する。理想的には、これら二つの量は等しくなる筈である。しかしながら、現実には、対象の欠落部分が完全な円筒となることは殆どないので、これら二つの量の間には常に何らかの差が存在することになる。従って、これら二つの量の比ε（ｋ）を次のようにして算出する。

ε（ｋ）＝η（ｋ）μｗ／λ（ｋ） （８）
量ε（ｋ）が単位量と大幅に異なる場合には、潜在的可能性としてフィッティングされた円筒形パラメータに問題があることを示す。この問題は、前述したような走査対象の不規則な形状に起因している可能性がある。従って、ε（ｋ）＞ｑである場合には、推定されたパラメータを投影補償に用いたくない場合がある。ｑは所定の閾値であって、実施形態の一例では２に設定される。もう一つの実施形態の一例では、ｑは１．５〜２．５である。もう一つの実施形態では、ｑは１．７５〜２．２５である。もう一つの実施形態の一例では、ｑは１．９〜２．１である。

ε（ｋ）＞ｑとなるような投影については、良好なパラメータ・フィッティング（すなわちε（ｋ）≦ｑ）を行なった２個の投影の円筒形パラメータの補間後の値を用いたい場合がある。すなわち、ビューｋ１〜ｋ２についてのε（ｋ）の値が閾値を超えている場合には、ビューｋ１−ｎ及びｋ２＋ｎのフィッティングされた円筒パラメータを用いてこれらのビューについての円筒形パラメータを推定したい場合がある。尚、ここでｎはパラメータであり、ｎ＝１は最初の「良好フィッティング」ビューを示す。実施形態の一例では、ｎ＝５を選択すると、線形補間で十分であることが判明した。すなわち、ｘｌ（ｋ）、ｘｒ（ｋ）、Ｒｌ（ｋ）及びＲｒ（ｋ）を、ｘｌ（ｋ１−ｎ）、ｘｌ（ｋ２＋ｎ）、ｘｒ（ｋ１−ｎ）、ｘｒ（ｋ２＋ｎ）、Ｒｌ（ｋ１−ｎ）、Ｒｌ（ｋ２＋ｎ）、Ｒｒ（ｋ１−ｎ）及びＲｒ（ｋ２＋ｎ）に基づいて線形補間して、補間後の値を用いてηｎ（ｋ）を式（７）に従って算出する。また、比ε（ｋ）も同じビュー集合から線形補間する。言うまでもなく、高次補間のような他の補間方法を用いることもできる。加えて、ビューｋに沿った付加的な低域通過フィルタ補正を推定されたパラメータに適用して、パラメータの連続性をさらに改善することができる。他の実施形態では、ｎは２〜８であり、且つ／又はｎは３〜７である。

最後に、推定された円筒に基づいて欠落投影サンプルを算出する。図９は、この工程を図形的に示している。これらの円筒の合計減弱は、一致条件（式（４））を用いて推定される合計欠落減弱に一致する可能性は低いので、追加調節を用いることができる。例えば、ｘ軸（検出器チャネル番号ｉ）を、初期推定投影（図９の点線によって示す）をｘにおいてさらに拡張する（図９の太い実線によって示す）又は圧縮するような比でスケーリングする。このことは、検出器チャネルｉの番号付け距離を変化させることにより行なうこともできるし、又は初期算出された投影を補間することにより行なうこともできる
本書に記載する方法及び装置によれば、出願者控文献番号第１２９９９３号に記載されている方法及び装置の性能及び堅牢性が大幅に改善する。図１０は、本書に記載する方法及び装置で補正した図４及び図５に示す同じファントム走査を示す。走査ＦＯＶの外部での対象１０６の形状及び密度の精度の向上は明らかであり、開示した本発明の一つの技術的効果又は寄与となっている。言うまでもなく、他の技術的効果も存在する。

以上に記載したシステム及び方法は、合計減弱量、境界サンプルの大きさ及び傾きの保存のみを利用して欠落した投影分布を推定しているが、推定に追加情報を利用してもよい。例えば、断層写真法についてのHelgason−Ludwig条件（ＨＬ条件）を用いて上述の手法をさらに精密化することができる。加えて、異なる閾値を設定して、不正な測定条件下でもアルゴリズムが適正に動作するように保証することができる。例えば、図９で説明した伸張比に上限及び下限を設定して、信頼性の低い測定値による誤差増大の状態を防ぐことができる。加えて、ｓｌ及びｓｒの傾き計算は、計算が妥当な範囲内に納まるように設定することができる。また、走査対象の物性が水と大幅に異なることが分かっている場合には、既知の物質（水の代わりとなるもの）の減弱係数を利用して式（３）及び式（４）に示す寸法及び位置計算を行なうこともできる。

補間したデータは完全にサンプリングされているＦＯＶの内部のデータと同じ画質を有しないので、ＦＯＶを補外した画像に目印を付けると有用であろう。一実施形態では、再構成画像において完全にサンプリングされている視野データを表わす区域と部分的にサンプリングされている視野データを表わす区域との間に線図形を設ける。この目印付けは、色符号又はＣＴ数のシフトで行なうこともできる。目印が画像データを観察する能力に影響を及ぼす可能性があるので、目印をオン及びオフにする簡単な方法を設ける。すると、システム１０の利用者が目印をオン又はオフにすることができる。

様々な特定の実施形態について本発明を説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲の要旨及び範囲内で本発明に改変を施して実施得ることを理解されよう。

ＣＴイメージング・システムの実施形態の見取り図である。 図１に示すシステムのブロック模式図である。 投影角度の一部でのみ生ずる投影トランケーションを示す図である。 トランケーション補正を行なっていない再構成画像を示す図である。 出願者控文献番号第１２９９９３号に記載されているようなトランケーション補正を行なった画像を示す図である。 各々の投影の減弱測定値の合計量を投影ビューの関数としてプロットしたグラフである。 フィッティング工程を図形的に示す図である。 単一のビューのみを用いて左側のトランケートされた投影の大きさ及び傾きｐｌ及びｓｌを推定した場合、並びに単一のビューを用いて右側のトランケートされた投影の大きさ及び傾きｐｒ及びｓｒを推定した場合の画像を含む複数の画像を示す図である。 推定された円筒に基づいて欠落した投影サンプルを算出する方法を図形的に示す図である。 本書に記載する方法及び装置で補正された図４及び図５に示す同じファントム走査を示す図である。

符号の説明

１０ ＣＴシステム
１２ ガントリ
１４ 放射線源
１６ 放射線コーン・ビーム
１８ 検出器アレイ
２０ 検出器素子
２２ 患者
２４ 回転中心
２６ 制御機構
４２ 表示器
４６ モータ式テーブル
４８ ガントリ開口
５０ 媒体読み取り装置
５２ 媒体
６０ 完全にサンプリングされている視野
８０ トランケーション補正が行なわれていない再構成画像
８２ トランケーション・アーティファクト
８４ 特願2003-345175のトランケーション補正を行なった画像
８６ 復元された腕
９０ 測定減弱の合計量
９２ 沈下部
１００ 複数の画像
１０２ 単一のビューを用いてトランケートされている投影を推定した画像
１０４ ７個のビューを傾き及び大きさ推定に用いた平均画像
１０６ 走査ＦＯＶの外部での対象

Claims (5)

1. 放射線源（１４）と、
   該線源から対象に向けて放出される放射線を受光するように配置されている放射線に応答する検出器（１８）と、
   前記放射線源及び前記検出器に結合されて動作するコンピュータ（３６）と、
   を備えた撮像装置（１０）であって、前記コンピュータ（３６）は、
   対象の走査（２２）の各々の投影ビューにおいて全サンプルの和を算出し、
   該算出された和の最大値を決定し、
   投影ビュー番号ｋでの全サンプルの和が最大値の所定の百分率を下回る場合に当該投影ビュー番号ｋにおける左端ｍ個の検出器素子の出力値の平均値又は右端ｍ個の検出器素子の出力値の平均値を求め、
   該平均を閾値ｔと比較し、
   前記平均がｔを上回る場合には前記投影がトランケートされていると判定し、
   前記平均がｔを上回らない場合には前記投影がトランケートされていないと判定し、
   トランケートされている投影ビューの合計減弱を、該トランケートされている投影ビューの両側に位置する２個のトランケートされていない投影ビューを線形補間することにより取得し、
   該合計減弱を用いてトランケートによる欠落した投影の量を求め、
   該推定された欠落した投影の量を用いて画像を補正するように構成されている、
   トランケーション補正を行う撮像装置（１０）。
2. 前記コンピュータ（３６）はさらに、トランケートされている投影の境界にフィッティングされ得る水円筒対象の寸法及び位置を、推定された投影に追従するように推定するように構成されている、請求項１に記載の装置（１０）。
3. 前記コンピュータ（３６）はさらに、前記平均を、約０．２５〜約０．５８の閾値ｔと比較し、ｋ１及びｋ２をトランケートされていると判定された１以上の投影を含むトランケーション領域に隣接しているトランケートされていないビューのビュー位置とし、第ｋビューについて投影測定値ｐ（ｉ，ｋ）を加算することにより得られる合計減弱であるξ（ｋ）を
   として計算する場合（Ｎは検出器チャネル数）に、合計減弱τ（ｋ）を
   τ（ｋ）＝（ｋ２−ｋ）ξ（ｋ１）／（ｋ２−ｋ１）＋（ｋ−ｋ１）ξ（ｋ２）／（ｋ２−ｋ１）
   に従って推定するように構成されている、請求項１に記載の装置（１０）。
4. 前記コンピュータ（３６）はさらに、ｋ１及びｋ２をトランケートされていると判定された１以上の投影を含むトランケーション領域に隣接しているトランケートされていないビューの複数のビュー位置の平均とし、第ｋビューについて投影測定値を加算することにより得られる合計減弱であるξ（ｋ）を
   として計算する場合に、合計減弱τ（ｋ）を
   τ（ｋ）＝（ｋ２−ｋ）ξ（ｋ１）／（ｋ２−ｋ１）＋（ｋ−ｋ１）ξ（ｋ２）／（ｋ２−ｋ１）
   に従って推定するように構成されている、請求項１に記載の装置（１０）。
5. 前記コンピュータ（３６）はさらに、
   λ（ｋ）＝τ（ｋ）−ξ（ｋ）に従って減弱差λ（ｋ）を決定し、
   ｐｌ（ｋ）及びｐｒ（ｋ）を多数のビューにわたって平均されたそれぞれ左右の投影境界サンプルの大きさとし、ｘｌ（ｋ）、ｘｒ（ｋ）、Ｒｌ（ｋ）及びＲｒ（ｋ）をそれぞれ左右のフィッティングされた円筒の位置及び半径とする場合に、加算減弱量η（ｋ）を
   に従って算出し、
   μｗを水の減弱係数とした場合に、比
   ε（ｋ）＝η（ｋ）μｗ／λ（ｋ）
   を算出することによりη（ｋ）をλ（ｋ）と比較し、
   ε（ｋ）を閾値ｑと比較し、
   ε（ｋ）がｑを上回らない場合にはη（ｋ）及びλ（ｋ）の少なくとも一方を用いて画像を補正し、
   ε（ｋ）がｑを上回る場合には、
   ｎを整数とした場合にｋ１−ｎビュー及びｋ２＋ｎビューに関するデータに基づいてηｎ（ｋ）を算出し、
   ηｎ（ｋ）を用いて画像を補正する
   ように構成されている、請求項４に記載の装置（１０）。