JP4695867B2 - 非一様ビュー加重式トモシンセシス方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は一般的には、トモシンセシス・イメージング・システムに関する。さらに具体的には、本発明は、非一様ビュー加重の利用によって、幾種類かのアーティファクトを補正し又は回避してトモシンセシス画像の質を全体的に高める手法に関する。

トモシンセシス・システムは数十年前から開発されており、現在では医療診断分野のような多くの形式の撮像に重要な利点を提供している。一般的には、Ｘ線トモシンセシスは、低線量のＸ線を用いて、画像対象に対して一定範囲のＸ線ビーム配向にわたって取得される一連の画像を生成するものである。現在利用可能なシステムでは、対象はディジタル検出器の前方に配置され、Ｘ線源を様々な位置に移動させて一連の画像を形成している。典型的には５０枚又は６０枚を上回る数のかかる画像を形成することができる。検出器は個別のピクセル位置での電荷の消耗を表わす電気的データを収集し、この電荷の消耗は、被撮像体の特徴、例えば医療診断の例では患者の特徴のような対象が当該ピクセル位置での連続Ｘ線に介在することにより生ずる。Ｘ線ビームの様々な配向から被検体の画像を取得することにより、最終的な３Ｄ画像に深さ情報を盛り込むことができる。深さ情報は従来の投影Ｘ線撮像法では入手することができないため、被検体の体内の関心のある特定の特徴及び全体的な位置を求めるためにトモシンセシスが注目されている。

トモシンセシス撮像には、アモルファス・シリコン・フラット・パネル・ディジタルＸ線検出器が現状で利用可能である。但し、一般的には、ディジタル投影画像を形成し得るものであれば如何なるＸ線検出器でも用いることができる。これらの検出器としては、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ）アレイ、ディジタル・フィルム・スクリーン、又は直接型変換検出器のような他のディジタル検出器がある。かかる検出器では電子雑音が小さく、読み出し時間が高速であることから、競合する検出器技術に比べて患者全身に対する照射線量を小さくして多くの投影を用いる取得が可能になっている。

画像データの取得に続いて、トモシンセシス手法は、被検体を通過する様々な「スライス」における画像の再構成を含む。再構成アルゴリズムは、典型的には検出器の撮像平面に平行な異なる空間内平面に位置するかかる多くのスライスの再構成を可能にする。かかるスライスは、検出器の上方の様々な高さに位置する異なる解剖学的構造を含んでおり、上層構造及び下層構造は一般的には抑制されている。投影画像からのスライスの形成は典型的には、一連の処理及び動作を含んでいる。尚、「投影」という用語は一般的には、被検体及び検出器に対するＸ線源の特定の幾何学的構成又は配置を指しており、多くのかかる投影を上述のようなスライスを形成するのに用いる。

トモシンセシスにおいて投影画像からスライスを形成するのに用いられる処理及び動作には、限定しないが、標準的な前処理ステップ、特殊な前処理ステップ、再構成ステップ及び後処理動作が含まれる。標準的な前処理動作としては、ゲイン、オフセット及び検出器の不良ピクセル等に対するような検出器補正がある。これらの補正はまた、幾何学的歪みに対する補正、及び「フィルムのように見える画像」を記憶するための対数変換等を含んでいてもよい。特殊な前処理ステップとしては、不良検出器エッジ補正、充填（padding）、ビーム・ハードニング補正、脱焦点（off-focal）放射線補正及び基準正規化等がある。再構成ステップ及びアルゴリズムも様々であってよい。かかる多くのアルゴリズムは、移動後加算（shift and add）手法、一般化されたフィルタ補正逆投影手法及び順序統計量逆投影等のように、フィルタ補正逆投影原理に基づくものである。逆投影が先ず行なわれ、続いて２Ｄ／３Ｄフィルタ補正が行なわれる逆投影フィルタ補正原理に基づくアルゴリズム、及び最小ノルム解に基づくアルゴリズムも利用可能である。これらのアルゴリズムとしては、ＡＲＴ、ＤＡＲＴ、ＭＩＴＳ、ＴＡＣＴ、フーリエ式再構成、目標関数式再構成、ＭＬ及びＭＡＰ等として当技術分野で公知のアルゴリズムがあり、またこれらの組み合わせもある。後処理としては、組織等化、厚み補償、輝度及び白色均衡、並びに付加的なアーティファクト管理ルーチンのような様々な形式の画像強調及びコントラスト強調がある。
米国特許出願公開第２００３／０１２３６１４号

一般的には、逆投影は、トモシンセシス・スライスを形成するのに好ましい工程であり、典型的には上に掲げた再構成アルゴリズムの多くにおいて用いられている。逆投影では、撮像平面の上方の様々な高さにおけるスライスの算出されたピクセルにピクセル強度値を割り当てて、投影データからスライス画像を形成する。このことは一般的には、投影データのピクセルの強度を再構成したいスライスの数で除算することにより得られた値を各々のスライスのピクセルに割り当てることにより行なわれる。しかしながら、この一様なビュー加重は多くの問題を招き、また再構成画像に不整合を生ずる。次いで、これらの問題から再構成画像に波状パターンのようなアーティファクトが生じ、画像の端部の近くでは強度値の全体的な低下を招き、また被検体が位置している筈のない画像平面の上方の高さに（すなわち被撮像体の物理的な限界を超えて）ゴースト様画像を生ずる場合がある。従って、改善されたトモシンセシス画像データ処理手法が必要とされている。特に、再構成画像を不整合にしたりそうでなくても画像を劣化させたりし得る広範な要因に対処した手法が必要とされている。例えば、スライス画像の端部の近くでのデータの低下を抑え、被検体の限界を超えた値の割り当てを少なくし、また下敷きとなっている投影データに多くの要因が影響を及ぼすことから生じ得る得られたデータの変形又は不整合を抑える手法が必要とされている。

本発明は、これらの必要性に応じるように設計されているトモシンセシス・データを処理する新規の手法を提供する。これらの手法は、広範な処理ステップで用いることができるが、多くのトモシンセシス画像再構成アプローチに用いられる形式の逆投影工程に特によく適している。これらの手法は、一つ又は複数の理由で非線形としたトモシンセシスにおけるビューの加重を提供する。この手法は、例えば様々なスライスにおける各々のピクセルに特定的な加重を含み得る加重マップの生成に基づくものであってよい。スライス加重関数及び投影加重関数と共に回数マップを処理に含めてよい。これらのマップは、撮像に先立って計算されて再構成に用いられてもよいし、又は特定の撮像具現化形態及び検査向けに適応構成されてもよい。

図１は、例示的なトモシンセシス・システムの線図であって、本発明の手法に従って関心のある被検体を通る様々なスライスの画像を含むトモシンセシス画像を取得し、処理して表示するトモシンセシス・システムが参照番号１０によって全体的に示されている。図１に示す実施形態では、トモシンセシス・システム１０は、平面内又は三次元において全体的に可動式であるＸ線の線源１２を含んでいる。例示的な実施形態では、Ｘ線源１２は典型的には、Ｘ線管と、付設されている支持用構成要素及び濾波用構成要素とを含んでいる。

放射線流１４が線源１２によって放出されて、患者１８のような被検体の領域を透過する。コリメータ１６が、Ｘ線源から被検体に向かって発するＸ線ビーム１４の寸法及び形状を画定する役目を果たしている。放射線の一部２０が被検体を透過すると共に被検体の周囲を通過して、参照番号２２で全体的に示されている検出器アレイに入射する。アレイの検出器素子が、入射したＸ線ビームの強度を表わす電気信号を発生する。これらの信号を取得し、処理して、被検体の体内の特徴の画像を再構成する。

線源１２は、トモシンセシス検査系列に対し、被検体１８及び検出器２２に対する線源１２の位置を含めて電力信号及び制御信号の両方を供給するシステム制御器２４によって制御されている。さらに、検出器２２もシステム制御器２４に結合されており、システム制御器２４は検出器２２によって発生される信号の取得を指令する。システム制御器２２はまた、ダイナミック・レンジの初期調節及びディジタル画像データのインタリーブ処理等の様々な信号処理及び濾波作用を実行してもよい。一般的には、システム制御器２４はイメージング・システムの動作を指令して検査プロトコルを実行させると共に取得されたデータを処理する。本発明の例では、システム制御器２４はまた、典型的には汎用ディジタル・コンピュータ又は特定応用向けディジタル・コンピュータ、コンピュータによって実行されるプログラムやルーチン及び構成パラメータや画像データを記憶するための付設されているメモリ・サーキットリ、並びにインタフェイス回路等を基本構成要素とする信号処理サーキットリを含んでいる。

図１に示す実施形態では、システム制御器２４は、線源１２によるＸ線の発生を調整するＸ線制御器２６を含んでいる。具体的には、Ｘ線制御器２６は、電力信号及びタイミング信号をＸ線源へ供給するように構成されている。モータ制御器２８が、被検体及び検出器に対する線源の位置及び配向を調整する配置サブシステム３２の移動を制御する役目を果たしている。配置サブシステムはまた、線源の移動ではなく、又は線源の移動に加えて、検出器又は場合によっては患者の移動を生ずるものであってもよい。尚、幾つかの構成では、多数のアドレス追跡可能な線源１２が設けられているような場合には特に、配置サブシステム３２が不要であってもよい。かかる構成では、相応じて配置された様々なＸ線源のトリガ駆動を通じて投影を達成することができる。最後に、図１の図では、検出器２２はデータ取得システム３０に結合されており、データ取得システム３０が、検出器２２の読み出し電子回路によって収集されたデータを受け取る。データ取得システム３０は典型的には、サンプリングされたアナログ信号を検出器から受け取り、これらの信号をディジタル信号へ変換して、コンピュータ３４による後続の処理に供する。かかる変換、及び実際には任意の前処理が、事実上検出器アセンブリ自体の内部である程度まで実行されてもよい。

コンピュータ３４は典型的には、システム制御器２４に結合されている。データ取得システム３０によって収集されたデータはコンピュータ３４に送信されて、さらにメモリ装置３６に送信される。適当な任意の形式のメモリ装置、また実際には適当な任意の形式のコンピュータが本発明の手法に合わせて適応構成可能であり、具体的には、プロセッサ及びメモリ装置が、システムによって生成される大量のデータを処理して記憶するように適応構成される。さらに、コンピュータ３４は、操作者から、典型的にはキーボード、マウス又は他の入力装置を装備した操作者ワークステーション３８を介して命令及び走査パラメータを受け取るように構成されている。操作者は、これらの装置を介してシステムを制御し、検査を開始して画像データを取得することができる。さらに、コンピュータ３４は、後に詳述する画像データの再構成を実行するように構成されている。所望に応じて、メモリ装置３６、又はイメージング・システムの配置箇所に位置するかこの箇所から遠隔に位置するもう一つのメモリ装置から単純にアクセスによって得られた画像データの後処理を含めて、他のコンピュータ又はワークステーションが本発明の手法の作用の一部又は全てを実行してもよい。

図１の線図では、再構成画像の観察及び撮像の制御のために表示器４０が操作者ワークステーション３８に結合されている。加えて、画像はまた、プリンタ４２を介してプリントされてもよいし、他の場合にはハードコピーとして出力されてもよい。操作者ワークステーション及び実際には全システムを、画像保管及び通信システム（ＰＡＣＳ）４４のような大容量画像データ記憶装置に結合してもよい。遠隔での本書に記載しているような観察及び処理に供される画像及び画像データを要求し送信する等のために、ＰＡＣＳ４４を参照番号４６に示すような遠隔クライアントに結合してもよい。尚、コンピュータ３４及び操作者ワークステーション３８を、標準的な又は特殊目的のコンピュータ・モニタ、コンピュータ及び付設されている処理サーキットリを含み得る他の出力装置に結合してもよいことをさらに特記しておく。システム・パラメータを出力する、検査を要求する及び画像を観察する等のために、１台以上の操作者ワークステーション３８をシステムにさらに結合してもよい。一般的には、表示器、プリンタ、ワークステーション、及びシステム内に提供されている同様の装置は、データ取得構成要素に対してローカルに位置していてもよいし、又は上述のように、インターネット、仮想的私設ネットワーク及びイーサネット（商標）等のような適当な任意のネットワークによってイメージング・システムに結合されて、施設内の他の箇所若しくは全く異なる箇所等のように上述の各構成要素から遠隔に位置していてもよい。

図２を全体的に参照すると、図１について述べた形式のトモシンセシス・イメージング・システムの具現化形態例が示されている。図２に示すように、撮像スキャナ５０は一般的には、線源１２と検出器２２との間での被検体１８の介在配置を可能にしている。図２では被検体と検出器２２との間に空間が示されているが、実際には、被検体は撮像平面及び検出器の直前に配置されていてよい。検出器はさらに、寸法及び構成について様々であってよい。Ｘ線源１２は、１枚又は一連の投影を形成するために線源位置５２に配置されているものとして図示されている。一般的には、線源は、多数のかかる投影を１回の撮像系列で達成するように可動式である。図２の図では、線源１２に利用可能な各位置の配列によって線源平面５４が画定されている。線源平面５４は、言うまでもなく、可動式線源の場合には三次元軌道で置き換えられ得る。代替的には、独立可動式である場合もあればそうでない場合もある多数の線源について二次元又は三次元のレイアウト及び構成を画定してもよい。

典型的な動作では、Ｘ線源１２はその焦点から検出器２２に向かってＸ線ビームを投射する。被検体１８を横断するビーム１４の部分から、検出器２２に入射する減弱したＸ線２０が生ずる。このように、放射線は、医療撮像の場合には体内の解剖学的構造のような被検体の体内の特徴によって減弱され又は吸収される。検出器は、得られる画像データにおける離散的な画素又はピクセルに全体的に対応する複数の検出器素子によって形成される。個別のピクセル電子回路は、各々のピクセル位置に入射する放射線の強度を検出して、放射線を表わす出力信号を発生する。実施形態の一例では、検出器は２０４８×２０４８のアレイから成っている。他の検出器構成及び分解能も言うまでもなく可能である。各々のピクセル位置における各々の検出器素子が、入射した放射線を表わすアナログ信号を発生し、この信号を処理用のディジタル値へ変換する。

異なる線源位置から複数の投影又は画像を形成するためには、線源１２を移動させてトリガ駆動するか、又は分配型線源を同じようにトリガ駆動する。これらの投影は異なるビュー角度で形成されて、得られたデータはイメージング・システムによって収集される。実施形態の一例では、線源１２は、検出器から約１８０ｃｍの位置に、線源の全移動範囲を３１ｃｍ〜１３１ｃｍとして配置され、中心位置からの線源の５°〜２０°の移動が生ずる。典型的な検査では、５０枚又は６０枚を超えるような多数のかかる投影を取得することができるが、この数は変化してよい。

イメージング・システムで直接に行なうか又は後処理システムで行なうかのいずれかで、検出器によって感知されるＸ線ビームの減弱を生じた対象が被検体内で位置する位置を算出するように設計されている数学的演算を実行することにより、システムによって収集されたデータを取り扱う。この全体的な工程を一般に逆投影と呼ぶ。トモシンセシス撮像に適用される場合の従来の逆投影には幾つかの問題点が存在することが判明している。例えば、かかる手法は典型的には、様々なスライスの様々な領域が、幾つかの投影については放射線によって横断され他の投影については横断されないという事実を考慮に入れていない。逆投影手法は典型的には、全ての再構成されるスライスがＸ線減弱に同等に寄与していると想定しているが、この仮定は不正確であるので何枚かのスライスでは画質の劣化が生ずる。同様に、従来の手法は被検体の物理的に外部の位置がＸ線減弱に寄与した可能性があるとの仮定を帰結する傾向にある。同様に、これらの手法は、様々な線源位置及び／又は検出器位置に対応する全ての投影が、投影における全てのピクセルについて同等に有効であると想定している。後に詳述するように、これらの仮定は、画像再構成工程においてビューの非一様加重を提供する本発明の手法によって修正される。画像再構成の特定のステップに関する詳細については、これらのステップは一般的には本質的に従来技術のものであるので本書では立ち入らない。

図３は、トモシンセシス・システムの立面図を示しており、２種類の投影構成が図示されている。参照番号５６で全体的に示されている投影構成が、２箇所の線源位置５８及び６０を含んでいるものとして示されており、線源位置６０は検出器２２に関して中央に位置する線源位置に全体的に対応し、線源位置５８は中心位置からずれている。各々の線源位置が全体的にファン形状（扇形）のビーム６２を発生し、ビーム６２は実際には円錐形又は制御された円錐形であってよい。ビーム・ファン６２が、撮像平面６４に全体的に位置する検出器２２に入射する。撮像平面６４の上方で、被検体１８を通る様々なスライス６６を構成して、被検体の体内の特徴の指標を形成することができる。

図３で分かるように、線源位置５８及び６０から放出される放射線は、撮像空間の相異なる領域では異なるように互いに交差する。スライス６６は撮像空間を分割するので、放射線は異なるように、また空間的に異なる位置で異なるスライスに交差する。例えば図３に示すように、交差領域６８では、線源位置５８からの放射線が線源位置６０からの放射線に完全に交差している。しかしながら、他の領域、全体的に非交差領域７０では、上方のスライス６６は線源位置５８から発する放射線によって交差されておらず、線源位置６０から発する放射線によって交差されている。

従来の逆投影再構成手法は、再構成用に指定された様々なスライスからの放射線の減弱は、各々のスライス位置での対象からの寄与を受けていると想定している。しかしながら、図３で分かるように、このことは本例では当てはまらない。すなわち、交差領域６８では図３に示す全てのスライスが線源位置５８及び６０からの放射線の減弱に寄与しているが、領域７０の内部では、線源位置６０からの放射線のみがスライス内の可視の特徴によって減弱されている。また、図３から、放射線が交差している投影の表面積又は部分及び交差していない投影の表面積又は部分の各々が等しくないことを特記しておく。すなわち、各々のスライスが、交差している放射線及び交差していない放射線の異なる領域を有している。また、実際には、さらに多くの投影が一般的には形成されて、交差している放射線及び交差していない放射線の多くのかかる領域を生じていることを特記しておく。

本発明の手法は、これらのような放射線の交差及び非交差を、各々のスライスについて回数マップを生成することにより反映させる。一般的には、回数マップはピクセル毎の平面図であり、各々のピクセルが、様々な投影（すなわち線源位置）からの放射線によって横断される回数に対応する値を割り当てられている。すると、回数マップは、各々のスライスの高さで各々のピクセルを通る放射線の逆投影経路本数を表わすものとなる。図４は、立面方向のスライスについてのスライス・マップ例を示す。スライス・マップ７２は一般的には、様々な投影において各々の個別のピクセルが放射線によって横断される回数を数える又は計算することにより画定される境界７４を含んでいる。そして、境界は、同数のピクセルを有する複数の領域７６を画定する。この場合にも、参照番号７８によって全体的に表わされているスライス画像の様々なピクセルについて、ピクセル毎に値が割り当てられる。

回数マップの幾つかの観点については述べておく価値がある。第一に、遠位の線源位置も一般的には各々のスライスの中央領域をやはり横断することから、マップの中心領域には、検出器境界に近い領域に比べて多い回数が存在するものと一般的に期待される。同様に、投影の角度のため、また投影は検出器が位置している撮像平面の部分に全体的に向けられたものであることから、上方のスライスよりも下方のスライスの方が多い回数を有する領域が広いものと期待される。当業者には理解されるように、このことは静止型検出器にのみ当てはまるのであって、「回数の少ない」面積又は容積の合計を最小にするために、検出器は、中心スライスが最も広い多数回数領域を有するように移動することもできる。また、境界７４及び領域７６の特定の輪郭及び位置は、様々な投影を生ずる線源位置の構成に依存してかなり大きく変動し得る。

本発明の手法では、各々のスライスの回数マップ７２を用いて、感知されたＸ線減弱に対するピクセルの各々の寄与に加重する。すなわち、最高値を有する回数マップの領域を、Ｘ線減弱に完全に寄与したものと見做し、少ない回数を少なく寄与したものと見做して、従って、再構成では相対的に小さい量で加重する。回数マップに基づく加重は線形すなわち回数に比例して変化してもよいし、非線形であってもよい。

本発明の手法では、感知されたＸ線減弱に対して被検体の完全に外部に位置する領域の寄与を生ずる従来の逆投影における誤った仮定を考慮に入れたさらに非一様な加重が提供される。図５は、本発明の処理によって具現化されるスライス加重手法を全体的に表わす。図５に示すように、被検体１８は検出器２２に直に隣接して配置されて、各スライス６６が逆投影によって算出されるものとする。しかしながら、当業者には理解されるように、従来の手法では、被検体１８から遥かに離隔した領域について（例えば被検体１８の左側）ゴースト様画像が算出される場合がある。本発明の手法は、特に被検体の期待される境界又は実際の境界の外部で、非一様加重係数を算出するスライス加重を採用する。図５の図では、検出器２２に隣接した撮像平面からの高さを軸８０に沿って示しており、加重係数値を縦軸８２に沿って示している。加重関数は、検出器からの高さと共に値が変化する軌跡８４によって表わされる。図示の実施形態では上昇傾斜加重領域８６が画定されており、この領域８６は被検体の上限から所望の距離でヌル値まで下がる加重値を与える。また、被検体の下限の近くでは、同様の下降傾斜加重領域８８が形成されている。中央の加重部分９０は関心のあるスライスを含んでおり、一様な又は略一様な単位値を有する。非一様スライス加重値の何らかの最適化を決定することができ、また医療撮像の場合には、単位値からヌル値までの低下が、被検体の表皮線において、表皮線の直下で、又は表皮線の直上でのいずれで開始していてもよいものと期待される。後述するように、かかる非一様ビュー加重は、上述の回数マップ加重と共に又は別個に用いることができる。

従来のトモシンセシス逆投影についてのさらにもう一つの問題点は、異なる投影における異なるシステム性能に関わるものである。図６は、この点を概略図示している。図６に示すように、２種類の異なる投影を生ずる２箇所の異なる線源位置について、対象９２は実質的に異なるように現われる可能性がある。例えば図６の例では、球形の対象９２は、参照番号９６に示すように、全体的に中央の投影９４においては全体的に円形に現われ得る。線源が他の位置まで移動して図６の投影９８のような他の投影を形成する場合に、図６に示すような概略的な投影において球形の対象が全体的に楕円の形状１００として投影される等のように、同じ対象が変形する又は歪んで現われる場合がある。一般的には、かかる歪みは、広範な要因によって生じ得る。これらの要因は、線源位置、特に検出器の端部の近くでは検出器性能、システムの幾何学的構成、様々な投影におけるＸ線の横断距離、ビーム散乱及びビーム・ハードニング等の関数であり得る。しかしながら、従来の逆投影手法は、かかるシステム変動を考慮していない。従来の手法における全ての投影は、様々な再構成スライスでの適当なピクセル値の算出について考察される場合には、全てのピクセル位置について同等に有効であると見做されている。尚、投影加重を用いてアーティファクトを管理することもできることを特記しておく。例えば、撮像対象の初期セグメント分割（例えば胸壁及び肺組織への）を行なって、得られた各領域が異なる加重を受けるようにすることができる（例えば肺組織のような関心領域は相対的に高い加重を受ける等）。これにより、医療画像では表皮線のアーティファクトを低減することができる。

一方、本発明の手法では、再構成されるスライス画像を形成するのに用いられる投影の各々について個別の投影加重マップを生成する。投影マップは較正ステップとして生成して、スライス画像の再構成での後の利用のために記憶させることができる。一般的には、かかる投影マップは、再構成手法において用いられる図６の参照番号１０２に全体的に示す各々の投影毎に生成されるものと想到される。

本書に記載している様々な非一様加重アプローチは、共に用いてもよいし別個に用いてもよい。一般的には、得られる加重は、各々の再投影されるスライス画像について算出されるピクセル値に対し、様々なスライス特徴、スライス及び投影の算出される寄与を変化させる。上述の非一様加重係数の間の一般的な関係は、以下の関係によって表わすことができる。
Ｉｉ＝Ｗｓ［ＩｉＷｐｉ／Ｗｃｉ］
式中、Ｉｉは再構成されるスライス画像の各々の個別のピクセルの値であり、Ｗｓは各々の個別のスライスについてのスライス加重係数であり、Ｗｐｉは各々の投影における各々の個別のピクセルについての投影マップ加重係数であり、Ｗｃｉは各々の個別のスライスにおける各々のピクセルについての回数マップ加重係数である。尚、（ＩｉＷｐｉ）は、異なる投影からの全ての寄与を合算して適当に正規化したものであることを特記しておく。回数マップを用いると、一般的には、得られる画像の不均一な見かけが逆投影時に補償される。スライス加重を用いると、限定された投影角度に起因する平面外アーティファクトが、関心のある被検体の限界の近く又は限界を超えた領域について抑制される。最後に、投影加重を用いると、断層写真法システムの応答における非一様性が考慮される。

本発明の手法によるビュー加重を含めた逆投影再構成の概念は、幾つかのステップから成るものとして考えることができる。先ず、多数のディジタル・トモシンセシス投影を取得して記憶し、次いで、処理のためにこれらの投影にアクセスする。次いで、関心のある投影、スライス及び空間用の一次元、二次元及び三次元のビュー加重関数（マスク又はマップ）を算出する。ビュー加重関数は一般的には、空間的に変化する値又は加重から成っている。本発明の例で挙げられる例としては回数マップがあり、このマップの各エントリが、様々なスライス高さにおいて逆投影射線がピクセルと交差する回数を表わす。Ｘ線減弱に対する様々なスライスの寄与については、平滑化作用のためのボックス関数及び傾斜関数のような関数を適用する。最後に、再構成工程での加重に用いられる投影マップの生成によって全体的なシステム応答を反映させる。

本発明は、様々な改変を施し、また代替的な形態とすることが可能であるが、特定の実施形態を例として図面に示すと共に以上で詳細に説明した。しかしながら、本発明は、開示された特定の形態に制限されないことを理解されたい。寧ろ、本発明は、特許請求の範囲によって画定される本発明の真意及び範囲内に含まれる全ての改変、均等構成及び代替構成を包含するものとする。

本発明の手法に従って非一様ビュー加重が具現化される例示的なトモシンセシス・システムの線図である。 図１のシステムの物理的な具現化形態の線図である。 本発明の手法を通じて扱われるスライス・データの加重に関わる問題点を示すトモシンセシス画像取得系列時の放射線経路の立面図である。 本発明の手法に従って画像データに非一様に加重するのに用いられる例示的な回数マップの平面図である。 被撮像体の物理的限界を考慮に入れるのに用いられるスライス加重手法のグラフ図である。 様々な投影でのトモシンセシス・システムからの応答の変化を考慮に入れるために本発明の手法で用いられる投影加重マスクの図である。

符号の説明

１０ トモシンセシス・システム
１２ Ｘ線源
１４ 放射線流
１６ コリメータ
１８ 患者
２０ 放射線の透過部分
２２ 検出器アレイ
２４ システム制御器
３２ 配置サブシステム
５０ 撮像スキャナ
５２ 線源位置
５４ 線源平面
５６ 投影構成
５８、６０ 線源位置
６２ ビーム
６４ 撮像平面
６６ スライス
６８ 交差領域
７０ 非交差領域
７２ スライス・マップ
７４ 境界
７６ 同数ピクセルの領域
７８ ピクセル
８０ 撮像平面からの高さ
８２ 加重係数
８４ 加重の軌跡
８６ 上昇傾斜加重領域
８８ 下降傾斜加重領域
９０ 中央加重部分
９２ 対象
９４ 中央の投影
９６ 円形に現われた対象
９８ 中央以外の投影
１００ 楕円形に現われた対象
１０２ 再構成に用いられる投影

Claims (8)

1. 多数の投影に対応する多数の線源位置に対応した非一様性を有し、検出器平面（６４）からの高さと共に値が変化する軌跡（８４）によって表わされ、関心のある被検体（１８）によるＸ線減弱を表わす画像データの逆投影処理に用いられる複数の非一様加重係数（８６、８８、９０）を求めるステップと、
   前記画像データにアクセスするステップと、
   前記非一様加重係数の適用により画像データを逆投影するステップと、
   を備えたトモシンセシス画像データを処理する方法。
2. 多数の投影に対応する多数の線源位置における関心のある被検体（１８）によるＸ線減弱を表わす画像データの逆投影処理に用いられる複数の非一様加重係数（８６、８８、９０）を求めるステップと、
   前記画像データにアクセスするステップと、
   前記非一様加重係数の適用により画像データを逆投影するステップと、
   を備え、
   前記加重係数（８６、８８、９０）は、検出器平面（６４）からの高さと共に値が変化する軌跡（８４）によって表わされ、
   該軌跡（８４）が、
   前記被検体（１８）の上限から所望の距離でヌル値まで下がる加重値を与える上昇傾斜加重領域（８６）と、
   前記上昇傾斜加重領域（８６）よりも低い位置に位置付けられ、一様な又は略一様な単位値を有する中央の加重部分（９０）と、
   前記中央の加重部分（９０）よりも低い位置に位置付けられ、前記被検体（１８）の下限から所望の距離でヌル値まで下がる加重値を与える下降傾斜加重領域（８８）とを有している、トモシンセシス画像データを処理する方法。
3. 前記検出器平面（６４）の上方の様々な高さにおけるスライスの算出されたピクセルにピクセル強度値を割り当てて、投影データから複数のスライス画像を形成するステップを含む、請求項２に記載の方法。
4. 前記加重係数（８６、８８、９０）は、画像スライス位置（６６）のピクセルが前記画像データの取得時に多数の異なる線源位置（５８、６０）からの放射線（６２）により交差される回数に基づくものであり、
   前記回数を表わす回数マップ（７２）を生成するステップを含んでいる請求項２又は３に記載の方法。
5. 前記加重係数は、前記画像データが取得されるシステムにより形成される特定の投影（１０２）に基づくものであり、
   再構成されるスライス画像を形成するのに用いられる投影の各々について個別の投影加重マップが生成される、請求項２乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 前記投影マップは、前記トモシンセシス画像データを処理するシステムの較正ステップとして生成され、スライス画像の再構成での後の利用のために記憶される、請求項５に記載の方法。
7. 前記加重係数（８６、８８、９０）は、回数加重係数、スライス加重係数及び投影加重係数から成る群から選択される少なくとも２種類の異なる形式の係数を含んでいる、請求項２乃至６のいずれかに記載の方法。
8. 前記加重係数（８６、８８、９０）は、以下の式に従って、各々の再投影されるスライス画像について算出されるピクセル値に対し、寄与を変化させ、
   Ｉｉ＝Ｗｓ［ＩｉＷｐｉ／Ｗｃｉ］
   式中、Ｉｉは再構成されるスライス画像の各々の個別のピクセルの値であり、Ｗｓは各々の個別のスライスについてのスライス加重係数であり、Ｗｐｉは各々の投影における各々の個別のピクセルについての投影マップ加重係数であり、Ｗｃｉは各々の個別のスライスにおける各々のピクセルについての回数マップ加重係数である、請求項７に記載の方法。
   

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