JP4813681B2

JP4813681B2 - コンピュータ断層撮影方法

Info

Publication number: JP4813681B2
Application number: JP2001132756A
Authority: JP
Inventors: グラスミヒャエル; ケーラートーマス; プロクザローラント
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-04-29
Filing date: 2001-04-27
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2021-04-27
Also published as: US6426989B2; EP1150251A3; DE10021219A1; DE50109118D1; JP2002045355A; EP1150251A2; US20010038678A1; EP1150251B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線源を用いて、検査域又はその中の対象物を横切る円錐放射線ビームを生成する段階と、第１の閉軌道の方向、及び、第１の軌道と同一であるが回転軸の方向にオフセットされた少なくとも第２の軌道の方向夫々において回転軸の回りで回転することを含む、一方が放射線源、他方が検査域又は対象物の相対運動を生成する段階と、検出ユニットを使用する一方で、相対運動中に検査域の反対側に対する放射線ビーム中の強度に依存する測定データを捕捉する段階と、検査域における吸収分布を再構成する段階とを有するコンピュータ断層撮影方法に関する。
【０００２】
本発明は、更に、コンピュータ断層撮影装置並びにこのようなコンピュータ断層撮影装置を制御するコンピュータプログラムに関する。
【０００３】
【従来の技術】
ファン形状のビームの代わりに円錐放射線ビームを使用することは、より大部分の検査域（回転軸の方向に測定される）、又は、その中の対象物が閉軌道の方向に単一の回転で覆われ再現され得るといった利点を提供する。より大部分の検査域が撮像される場合、このような回転は、回転軸の方向における相対運動によって少なくとも一回後続されなくてはならず、検査域は第２の軌道から照射され撮像されるべきである。シフトは、撮像が隙を有すること無く行われ得るように非常に大きく選択されなくてはならない。
【０００４】
独国特許出願１９８４３８１２．５（ＰＨＤ９８−１１１）から公知の方法によると、シフトは中間領域中のボクセルが一方の軌道からも他方の軌道からもＸ線に連続的に露光されないよう非常に大きくてもよい。この中間領域における吸収分布の再構成は、（ボクセルに対して）１８０°だけの放射線角範囲と関連する測定データだけが各ボクセルに対して考慮される点で実現される。この方法の欠点は、軌道の方向における放射線源の回転中に放射線に連続的に露光される領域における吸収分布と比較して中間領域における吸収分布がより好ましくない信号対ノイズ比、及び、追加のアーチファクトだけで再構成され得る点である。
【０００５】
この欠点は、一方の軌道からの放射線に連続的に露光される対象物の領域が互いに直接的に隣接するよう軌道間のシフトを非常に小さく選択することで回避され得る。これは、方法が身体検査のために使用されるとき放射線負荷の増加につながるが、少なくとも放射線源の熱負荷の増加につながる。更に、回転軸の方向に選択された検査域の一部分を走査するのに要求される捕捉時間は従って延長される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、一方で適当な画像の質が得られ、他方で検査域の所与の部分を覆うために低い線量負荷又は短い捕捉時間が得られる、上述の種類の方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的は、一方で２つの相対運動中にどの放射線にも一時的に露光されないボクセルが軌道間の中間領域中に存在し、他方で投射が測定データを捕捉するために使用される検出ユニットの域の横方向のエッジを交差するような方法で放射線源が検出ユニットに対して軌道夫々を連続的に投射し、中間領域における吸収分布が再構成される一方で２つの相対運動中に捕捉される測定データを考慮するように軌道間の距離を選択することで本発明によって達成される。
【０００８】
従って、本発明と関連して吸収力が一方の軌道から完全に測定され得る領域だけでなく、中間領域のボクセルが軌道の方向における、回転全体中に放射線源によって照射されないためにこのような測定が可能でない中間領域もある。本発明は、軌道の距離の上記選択の場合に中間領域中のボクセルが夫々の軌道から照射される角範囲が合わさると少なくとも３６０°となるといった認識に基づき、軌道夫々からの測定データが再構成のために使用されるとして中間領域における吸収分布は、吸収分布が単一の軌道の方向に捕捉された測定データから再構成される領域に対して得られる画像の質と比較可能な画像の質で再構成され得る。
【０００９】
隣り合う軌道間の距離は請求項２と関連して選択されることが好ましい。距離のこの選択は最適である。より短い距離が選択されるとき、放射線負荷が増加される又は測定時間が延長され、より長い距離の場合（検出ユニットに対する一方の軌道の投射はもはや測定データの捕捉のために使用される検出ユニットの域の横方向のエッジと交差されない）、画像の質を失うこと無く中間領域における吸収分布を再構成することはもはや可能でない。
【００１０】
請求項３は、他の方法と比較して少ない計算仕事量を伴い、非常に高い画像の質を得る好ましい再構成方法を記載する。中間領域における吸収力の再構成は異なる軌道から捕捉されるフィルタ処理されたデータの群を利用する。この再構成方法は、独国特許出願（ＰＨＤ９８−１２３）又は、Phys．Med. Biol 45（2000）329−347における
【００１１】
【外１】

Proksaによる“3D cone−beam CT reconstruction for circular trajectories”自体から公知である。請求項４に記載する方法のバージョンは、特に簡単な再構成を可能にする。
【００１２】
請求項５は、本発明による方法を行うコンピュータ断層撮影装置を記載する。請求項６記載の好ましい実施例は、請求項３記載の再構成方法と共に、請求項２に定義される距離を使用して放射線ビームのエッジと検出ユニットに対する一方の軌道の投射が一致することを確実にする。この場合、２つの軌道の間の各ボクセルは所望の画像の質のために要求されるのと同じ放射線を受ける。
【００１３】
請求項７は請求項５に記載するコンピュータ断層撮影装置を制御するコンピュータプログラムを記載する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すコンピュータ断層撮影装置は、図１に示す座標系のｚ方向に対して平行な方向における回転軸１４の回りで回転できるガントリー１を含む。このためにガントリーは、好ましくは一定だが調節可能な角速度でモータ２によって駆動される。放射線源Ｓ、例えば、Ｘ線源は、ガントリー上に取り付けられる。Ｘ線源は、放射線源Ｓによって生成される放射線から円錐放射線ビーム４、つまり、ｚ方向並びにｚ方向に対して垂直な方向に（つまり、回転軸に対して垂直な面において）零以外の有限次元を有する放射線ビームを形成するコリメータ装置３を具備する。
【００１６】
放射線ビーム４は、対象物、例えば、患者台上の患者（夫々図示せず）が存在してもよい検査域１３を横切る。検査域１３は円筒形の形状を有する。Ｘ線ビーム４は、検査域１３を横切った後、ガントリー１上に取り付けられ複数の検出素子を夫々含む幾つかの検出行を有する二次元の検出ユニット１６上に入射される。検出行は、回転軸に対して垂直方向に延在する面、好ましくは放射線源Ｓの周りの円の弧上におかれるが、例えば、回転軸１４の周りの円の弧を描く又は線形のような異なる形状でもよい。放射線ビーム４によって当てられる各検出素子は、放射線源の全ての位置における放射線ビーム４の光線に対する測定値を伝達する。
【００１７】
参照記号α_ｍａｘによって示される放射線ビーム４の開口角（開口角は、放射線源Ｓと回転軸１４とによって画成される面に対して、回転軸に対して垂直な面における放射線ビーム４のエッジにある光線によって囲われる角として定義される）は、測定値の捕捉中に検査されるべき対象物がおかれる対象物シリンダの径を決定する。検査域１３、又は、対象物或いは患者台は、モータ５を手段として回転軸１４即ちｚ軸に対して平行な方向に移動され得る。しかしながら類似して、ガントリーもこの方向に移動され得る。
【００１８】
モータ５及び２が同時に動作されるとき、放射線源Ｓと検出ユニット１６とは検査域１３に対して螺旋状の軌道を描く。しかしながら、ｚ方向に移動させるモータ５が不活性であり、モータ２がガントリーを回転させるとき、放射線源Ｓと検出ユニット１６とは検査域１３に対して円形の軌道を得る。簡略化のため、他の閉軌道、例えば、楕円形の軌道、又は、回転軸に対して傾斜された軌道も実行可能であるが、以降このような円形の軌道の実現だけを考慮する。
【００１９】
検出ユニット１６によって捕捉される測定データは、検査域１３の一部分における吸収分布を再構成する画像処理コンピュータ１０に供給され、画像処理コンピュータから表示のために例えば、モニタ１１に供給される。２つのモータ２及び５と、画像処理コンピュータ１０と、放射線源Ｓと、検出ユニット１６から画像処理コンピュータ１０への測定データの移動とは制御ユニット７によって制御される。
【００２０】
図２は、図１に示されるコンピュータ断層撮影装置を手段として行われ得る測定及び再構成方法の実行を示す図である。
【００２１】
ブロック１０１における初期化後、ガントリーは一定の角速度で回転される。段階１０２において、再現されるべきＦＯＶ（視野）の径が定義される。径は、α_ｍａｘによって画成されるように検査域１３の最大径に対応してもよく、より小さくてもよい。
【００２２】
段階１０３において、放射線源Ｓの放射線はオンにされ、この第１の軌道の方向において検出ユニット１６の検出素子によって捕捉された測定値が画像処理コンピュータ１０のメモリに記憶される。その後、一方が対象物又は検査域１３、他方が放射線源Ｓ及び検出ユニット１６を具備するガントリー１は、互いに関して距離ｄにわたって（Ｘ線がオフの間）移動される。その後ガントリーは（検査域に関して第２の軌道の方向に）一定の角速度で再び回転される。Ｘ線は再びオンにされ、検出ユニットの検出素子によって捕捉された測定値が画像処理コンピュータ１０のメモリに再び記憶される。
【００２３】
図３は、円形の軌道Ｔ１及びＴ２の情況を示し、これら軌道の方向に放射線源Ｓが検査域１３に関して移動される。簡略化のためガントリー又は軌道はシフトされ、対象物は固定されていると仮定するが、一方が検査域１３と、他方がガントリーの相対移動だけが重要な面であるためこれは不適切である。
【００２４】
円形の軌道Ｔ１及びＴ２は、（破）線として表示される一方で回転軸１４は図３の解釈において図面中にある。更に、放射線源（ドットによって示される）が各軌道上の最も高い位置（Ｓ_１及びＳ_２）、及び、最も低い位置（Ｓ'_１及びＳ'_２）に示される。関連する放射線ビーム（夫々４_１及び４_２、又は、４'_１及び４'_２）は、これら各位置に対して実線で表示される。軌道は互いから距離ｄである。
【００２５】
放射線ビーム４_１と４_２、及び、４'_１と４'_２によって夫々画成される２つのディスク形状の領域は、図３において認識され得る。これら領域において、吸収分布は２つの軌道のうち一方の方向に捕捉される測定データを用いて完全に再構成され得る。これら領域の間には領域Ｚがある。軌道の方向における放射線源の移動中、この中間領域中のボクセルは一時的に放射線に当てられない。例えば、ボクセルＰ_ｉは放射線源位置Ｓ_１からＳ_２までの間放射線に露光されない。
【００２６】
吸収分布が領域Ｚにおいても再構成され得ることを確実にするための距離ｄの選択は図４を参照して以下に詳細に説明する。図４は、検出ユニット１６に関して軌道夫々の投射を示す図である。この解釈は、無形の軌道が検出ユニット上に投射され得（しかしながら幾何学的なコンテクストではこのような投射は簡単に仮定され得）、検出ユニット１６が一方の軌道、例えば、左側の軌道Ｔ１上にあるといった仮定に基づく。
【００２７】
軌道Ｔ１の投射は、参照ｂ１によって示される。図４に示すように、検出ユニット１６が軌道に対して対称的に延在すると仮定するとこの投射は検出ユニットの中心線と同一である。軌道Ｔ２は、（右にシフトされた場合）原則として検出ユニット１６上で軌道Ｔ１の右側に投射され、投射ｂ１からの軌道Ｔ２の投射の距離は軌道Ｔ２の距離ｄが大きいほど大きくなる。前述仮定したように検出ユニット１６が放射線源Ｓの周りで円の弧を描くとき、これら投射は湾曲される。図４は、軌道Ｔ２と軌道Ｔ１との間の３つの異なる距離ｄに対して３つの異なる投射を示す図である。
【００２８】
投射ｂ２_１が得られるよう距離ｄが選択されるとき、Ｔ１とＴ２との間の検査域全体が再構成され得るが、この距離は放射線量を不必要に高くさせ再構成された領域を不必要に短くさせるため最適ではない。
【００２９】
最適な距離ｄ_ｏｐｔは、（検査域１３の完全な断面が撮像されるべき場合において）、軌道Ｔ２の投射が投射ｂ２_０のように検出ユニットのコーナーを通るとき得られる。この場合、軌道間の領域はまだ撮像され得、距離ｄは投射ｂ２'_１の場合よりも大きい。
【００３０】
距離がより大きくなるよう選択されるとき、投射ｂ２_２が得られる。この投射はもはや（図４中、上部及び底部にある）検出ユニットの横方向のエッジでなく、右側のエッジだけを交差する。この場合、２つの軌道間の検査域の断面全体を完全に再構成することはもはや可能でない。
【００３１】
しかしながら、検査域１３よりも小さい径を有する対象物が検査され、放射線ビーム４の開口角が回転軸に対して垂直な面において減少されるとき、減少された径の検査域における吸収分布の完全な再構成がこの場合まだ可能である。これに関して満たされるべき条件は、境界線が参照記号Ｒｏ及びＲｕによって示される検出ユニットの部分だけを放射線ビーム４が照射することであり、それにより投射ｂ２_２は測定データを捕捉するために使用される検出ユニットの域のコーナー点を確実に通り延在する。
【００３２】
従って、吸収分布の完全な再構成が可能な最適な距離ｄ_ｏｐｔは、
【００３３】
【数１】

に従って計算される。
ここでは、ｓは放射線源Ｓと回転軸との間の距離であり、γは円錐角（回転軸を含む面における放射線ビーム４の開口角の半分）であり、βはファン角（回転軸１４に対して垂直な面における放射線ビーム４の開口角の半分）である。
【００３４】
図５は、放射線源Ｓと検出ユニット１６とが回転軸１４の回りを回転する方向における円形の軌道（例えば、軌道Ｔ１）を示す。放射線ビーム４は、所与の放射線源位置Ｓ_０に対して示される。この円錐放射線ビーム４は回転軸１４に対して平行な面にある複数の平坦なファンビーム、例えば、ファンビーム４０１乃至４０３から構成されると仮定されてもよい。円錐放射線ビーム４の光線は異なる方法において組み合わされ得るが、以降「ファンビーム」といった用語は回転軸に対して平行な共通の面にある光線に対してだけ使用される。このようなファンビームは放射線源位置から放射され、回転軸１４に対して平行に延在する検出ユニット１６上の検出素子の対応する列によって検出される。図５は、放射された円錐放射線ビーム４が放射線源の他の位置（例えば、Ｓ_−１、Ｓ_１、又は、Ｓ_２）においても測定されたことを示す。
【００３５】
段階１０４乃至１０７において再びいれる動作又はリビニング（rebinning）動作が実施される。２つの軌道の方向で捕捉されたデータは、異なる放射線源（相互に平行なファンビームを出射する円形の放射線源）及び異なる検出器（回転軸１４を含む平坦な、長方形の「仮想」検出器）を手段として形成されるように再分類され再び補間される。
【００３６】
最初に、段階１０４において、相互に平行な面にある異なる放射線源位置からのファンビームは、対応する群を形成するよう組合わされる。従って、群と関連するファンビームは、角χとδの和がこの群の全てのファンビームに対して同じ値を有するといった条件を満たす。それにより、χは、放射線源位置と回転軸とによって画成される面に関してファンビームの面によって囲われる角であり、該ファンビームを測定した検出素子の列の位置によって与えられる。δは、円１７上の放射線源位置（例えば、Ｓ_０）を特徴付ける角である。放射線源位置に対するこの条件をファンビームが正確に満たさないとき、隣り合うファンビームの光線からの補間によって対応するファンビームがこの放射線源位置に対して決定されなくてはならない。
【００３７】
図６は、従って形成されるファンビームの群を示す図である。各隣り合う放射線源位置Ｓ_−２、…Ｓ_０、…Ｓ_２からの一つのファンビームは毎回対応する群に属する。各群は放射線源位置（例えば、Ｓ_０）の角δによって特徴付けられ得、群に属するこの放射線源位置におけるファンビームは回転軸１４を横切る（一般的に、これは中央の放射線源位置、図６に示される例において放射線源位置Ｓ_０である）。この場合、放射線源位置の数だけファンビームの群が存在してもよく、又は、より多くの又はより少ない数の群でもよい。
【００３８】
図６に示されるファンビーム４１１乃至４１５を含む、従って決定されたファンビームは、テント形状を有し、互いに対して平行であり回転軸に対しても平行に延在する面にあるファンビームから構成される放射線ビーム４１０を画成する。図６は、回転軸１４を含みファンビーム４１１乃至４１５の面に対して垂直に延在する面によって放射線ビーム４１０が交差されるときに生じる交差領域４２０を示す図である。
【００３９】
この交差領域を示す図７に特に見られるように、上部エッジ及び底部エッジ（回転軸の方向において互いに対してオフセットされる）は湾曲している。この湾曲は、中央にある放射線源位置（例えば、Ｓ_０）がエッジ（Ｓ_２又はＳ_−２）における放射線源位置よりも交差面から離れている点と、検出行が放射線源Ｓの周りで円の弧を描くためにファンビームが全て同じ開口角を有する点とによる。検出行の異なる幾何学の場合、交差面４２０の形状は異なる。平坦な検出ユニット（例えば、線形の検出行を有する）の場合、エッジ（例えば、４１１及び４１５）にあるファンビームがより小さい開口角を有するため、湾曲はより著しくなる。
【００４０】
ファンビームの各群に対して長方形の仮想検出器が平坦な交差領域４２０中で画成され、上記検出器の上部エッジ及び底部エッジ１６１及び１６２は平坦な交差面において外側のファンビーム４１１及び４１５の寸法によって夫々画成される。例えば、軌道が互いから最適な距離ｄ_ｏｐｔにあるとき、一方の軌道の仮想検出器のエッジ１６１は他方の軌道の仮想検出器のエッジ１６２と正確に接触する。
【００４１】
再構成されるべきＦＯＶの径が検査域１３の径よりも小さく選択されるとき、各群の対応する外側のファンビーム（例えば、４４１及び４１５）を不要にする。上部エッジ１６１と底部エッジ１６２との間の距離、従って軌道Ｔ１とＴ２の最適距離ｄ_ｏｐｔは、この場合図７に示す例における距離よりも大きく選択される。
【００４２】
図７は、この仮想検出器を通る、ファンビーム４１１乃至４１５に含まれる幾つかの光線の跡（piercing point）を示す（丸いドットでマークされる）。最後に、クロス（＋）印は、直角デカルト格子の支持点（supporting point）を示す。一般的に跡及び支持点は一致しない。ファンビームは、中央におけるよりも周辺部において互いにより接近され（例えば、４０２は４１３よりも４１１に近い）、ファンビームの光線の跡は周辺部（例えば、４１５）よりも中央（例えば、４１３）において互いからより離れていることが分かる。従って、後の２つの段階１０６及び１０７において、仮想検出器１６０内の等距離の支持点における測定値は跡に対する測定値から決定されなくてはならない。
【００４３】
最初に、段階１０６では、全てのファンビームの垂直方向において、仮想検出器１６０のエッジにおける跡又は支持点のように支持点が互いから同じ距離にあるようにして垂直方向の補間が実施される。段階１０７では、補間が水平方向に実施され、補間された値が仮想検出器１６０内の水平方向において互いから同じ距離にある支持点に対して得られる。補間段階１０６及び１０７は、逆の順序でも実施され得、又は、組み合わされてもよい。
【００４４】
水平方向及び垂直方向におけるこの補間の結果、放射線の強度が仮想検出器１６０のＵＶ座標系中の直角デカルト格子の等距離の支持点において存在する。支持点自体、互いから同じ距離における平行な面にある新しいファンビームを画成する。このような新しいファンビーム（部分的に元のファンビームと同一でもよい）だけが更なる再構成のために使用される。
【００４５】
跡が仮想検出器１６０の外側にある光線の部分は段階１０６及び１０７において使用されない。従って、最初から円錐放射線ビーム４が仮想検出器１６０の上部エッジ１６１の上又は底部エッジ１６２の下を延在する全ての光線を含まないような方法でコリメータを構成することが有利である。これは、患者が露光される放射線量の更なる減少を結果としてもたらす。
【００４６】
回転軸に対して垂直方向に延在する線形のエッジの代わりに、コリーメータ装置３はこの目的のために内側に湾曲したエッジを有するべきであり、回転軸１４を交差する、又は、回転軸から短い距離にあるファンビームは放射線ビームの外側エッジにあるファンビームよりも小さい（回転軸１４に対して平行な面において測定される）開口角を有する。検出ユニット１６上にこのような放射線ビームによって照射される表面の外側エッジは、測定データを捕捉するために使用される検出ユニットの域のコーナー点を通り延在する投射ｂ２_０（図４を参照）と一致する。
【００４７】
その後、段階１０８において、個々の光線と関連するデータは仮想検出器１６０に対する垂線に関して放射線によって囲われる角の余弦に対応する重み付け係数で乗算される。画像の質が従って改善される。
【００４８】
段階１０３乃至１０８が完了した後、関連した群と関連する仮想検出器１６０の直角支持点における放射線強度が従ってファンビームの各群に対して決定される。これは、リビニング動作によって仮想検出器１６０上で発生されるデータの一次元のフィルタ処理を実施することだけが必要であるため、必要な高域フィルタ処理を基本的に容易化させる。従って、段階１０９において、このデータは、周波数の関数として上昇する伝達係数で一次元フィルタ処理を受ける。このためには、水平方向において互いに後続する支持点の値を考慮することが単に必要である。このフィルタ処理は、リビニング動作によって生成されるファンビームの全ての群に対して実施される。
【００４９】
リビニング動作及びフィルタ処理の後に仮想検出器１６０中の支持点によって明示されるビームに対して決定されるデータは、背面投射による検査域における吸収分布の再構成のためにその後使用される。
【００５０】
段階１１０においてボクセル（ｘ，ｙ，ｚ）を選択した後、段階１１１では、回転軸に対して垂直な面においてファンビームを画成する角ψが選択される。段階１１２では、第１の軌道Ｔ１から放射されψ_１＝ψでボクセルＰ（ｘ，ｙ，ｚ）を正確に通り延在する光線があるか否かが確認される。このような光線がある場合、このボクセルＰ（ｘ，ｙ，ｚ）に対する段階１１３では、ブロック１０９においてこの光線に対するフィルタ処理動作から発生された値に対応する寄与（contribution）が累積される。しかしながら、角ψ_１によって画成される群のどの光線もボクセルPを正確に通り延在しなく、複数の光線がボクセルを囲うのでもよい。この場合、点に対して割り当てられる寄与は、これら光線に対して割り当てられる適切な補間を用いて決定される。
【００５１】
段階１１３の後（又は、段階１１２における試験が負の結果を発生したとき）、段階１１４において第２の軌道Ｔ２から放射されψ_２＝ψでボクセルＰ（ｘ，ｙ，ｚ）を正確に通り延在する光線があるか否か、又は、この角でボクセルを囲う複数の光線があるか否かが確認される。ある場合、このボクセルＰ（ｘ，ｙ，ｚ）に対する段階１１５において、ブロック１０９においてこの光線（又はこれら光線）に対するフィルタ処理動作から発生された値（又は複数の値）に対応する寄与が累積される。
【００５２】
方向ψに対するボクセルＰへの寄与が決定された後、段階１１２乃至１１５が異なる角ψに対して繰り返される。３６０°の角範囲がψに対して完了された後、吸収値が全てのボクセルに対して決定されるまで段階１１１乃至１１５が別のＰ(ｘ，ｙ，ｚ)に対して繰り返される。
【００５３】
３つの情況が可能である。
【００５４】
ボクセルが軌道Ｔ１と放射線ビーム４_１及び４'_１とによって画成されるディスク形状の領域内にあり、軸１４に対して回転対称的であるとき、ボクセルは軌道Ｔ１から３６０°の角範囲から照射される。０乃至３６０°までの範囲における全ての角ψに対して、点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）の吸収値に対する寄与が決定され得（段階１１３における）（このボクセルに対して既に決定される寄与に加算され）、この寄与は第１の軌道の方向に捕捉される測定値からだけ得られる。
【００５５】
ボクセルが軌道Ｔ２と放射線ビーム４_２及び４'_２によって画成されるディスク形状の領域内にあり、軸１４に対して回転対称的であるとき、ボクセルは軌道Ｔ２から３６０°の角範囲から照射される。この場合、０乃至３６０°までの範囲における全ての角ψに対して、点Ｐ（ｘ，ｙ，ｚ）の吸収値に対する寄与が決定され得（段階１１５における）、この寄与は第２の軌道の方向に捕捉される測定値からだけ得られる。
【００５６】
しかしながら、ボクセルＰ_ｉが上記ディスク形状の領域の外側にあり、つまり、中間領域Ｚにあるとき（例えば、図３におけるボクセルＰ_ｉのように）、このボクセルは軌道Ｔ１及び軌道Ｔ２の方向においてどの放射線源位置からも照射されない。しかしながら、ボクセルＰ（ｘ，ｙ，ｚ）の吸収値に対する寄与は夫々の軌道の方向に捕捉された測定値から得られ得る。
【００５７】
夫々の軌道の方向に捕捉された測定値から得られる場合を図８に示し、図８は、図面に対して垂直方向に延在する回転軸１４、及び、ボクセルＰ_ｉを示す。更に、軌道Ｔ１上の放射線源が対応するボクセルを照射し得る弧ψ_１が示される。ボクセルＰ_ｉは、この点により接近した放射線源位置からは照射され得ない。図３より、低い放射線源位置から点Ｐ_ｉが放射線ビーム４'_１によって覆われ得るが、Ｐ_ｉにより接近されるＰ_ｉが覆われ得る放射線源位置Ｓ１で出射される放射線ビーム４_１によっては覆われない。
【００５８】
最後に、図８は、角範囲ψ_２を示し、この角から軌道Ｔ２上のボクセルＰ_ｉが照射され（この弧は実際に弧ψ_１と同じ径を有するが、明瞭性のため個の半径は僅かに拡大されて示される）。ボクセルＰ_ｉが軌道Ｔ１のより近傍にあるとき、弧ψ_１は弧ψ_２よりも長い。Ｐ_ｉが２つの軌道間の厳密に半分のところにあるとき、２つの弧は同じ長さであり夫々１８０°づつ延在する。Ｐ_ｉがより軌道Ｔ２の近傍にあるとき、ψ_２はψ_１よりも大きくなる。
【００５９】
軌道間の距離が式５に従って選択されるとき、弧の角（回転軸の方向から見て）の和は厳密に３６０°である。従って、点Ｐ_ｉが左下から右上若しくは右上から左下へ照射されるか否かは関連性がないため、第１の軌道上で捕捉されるボクセルＰ_ｉに対する測定データは第２の軌道（ψ_２＝ψ_１°）上において角ψ_２で測定されたデータと補われ得る。従って、中間領域Ｚにおけるボクセルに対して、段階１１３並びに段階１１５によって寄与が提供されてもよい。しかしながら、段階１１３及び１１５の一方においてだけ寄与される若しくは寄与されないことも選択的に可能である。
【００６０】
２つのディスク形状の領域及び中間領域中の全てのボクセルＰ（ｘ，ｙ，ｚ）における吸収分布の説明された再構成の後、方法が終了される（段階１１６）。しかしながら、図３中破線によって示される隣接する外部の領域における吸収分布を追加的に再構成することも可能である。これに関して適切な方法は前述の独国特許出願１９８４３８１２．５（ＰＨＤ９８−１１１）において開示される。しかしながら、より多くのアーチファクトがこの領域における再構成中に生じやすく、信号対ノイズ比もディスク形状の領域及び中間領域においてより好ましくなくなる。
【００６１】
検査に関連する領域がより大きいとき、測定データは２つ以上の軌道の方向において再構成され得る。２つの隣り合う軌道間の領域は、図２を参照して説明したように毎回再構成される。
【００６２】
リビニング動作が異なる方法で実施される他の再構成方法も実行可能である。
しかしながら、中間領域における吸収分布の再構成に対して、各軌道の方向において捕捉される測定データを再び考慮することが必要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法を行うのに好適なコンピュータ断層撮影装置を示す図である。
【図２】本発明による方法を示すフローチャートである。
【図３】軌道の互いに対しての及び検査域に対しての情況を示す図である。
【図４】検出ユニットに対する軌道の投射を示す図である。
【図５】放射線源の位置において生成される円錐放射線ビームを示す図である。
【図６】リビニングによって平行面に形成されるファンビームを示す図である。
【図７】上記ファンビームの断面図である。
【図８】ボクセルがこのボクセルに対して照射される軌道の部分を示す図である。
【符号の説明】
１ガントリー
２，５モータ
３コリメータ装置
４円錐放射線ビーム
７制御ユニット
１０画像処理コンピュータ
１１モニタ
１３検査域
１４回転軸
１６検出ユニット
１７円
１６０仮想検出器
１６１上部エッジ
１６２底部エッジ
４０１，４０２，４０３，４１１，４１２，４１３，４１４，４１５ファンビーム
４２０交差領域

Claims

放射線源を用いて、検査域又は上記検査域中の対象物を横切る円錐放射線ビームを生成する段階と、
第１の閉じた軌道に沿って、及び、上記第１の軌道と同一であるが回転軸の方向にオフセットされた少なくとも第２の軌道に沿って、上記回転軸の回りでの回転を含む、一方が上記放射線源、他方が上記検査域又は上記対象物の相対運動を発生する段階と、
検出ユニットを使用しつつ、上記相対運動中に、上記検査域の反対側における上記放射線ビームの強度に依存する測定データを捕捉する段階と、
上記検査域における吸収分布を再構成する段階とを有するコンピュータ断層撮影方法であって、
上記第１の軌道と上記第２の軌道との間の距離は、
一方で２つの上記相対運動中にどの放射線にも一時的に露光されないボクセルが上記第１の軌道と上記第２の軌道の間の中間領域にあり、
他方で投射が上記測定データを捕捉するために使用される上記検出ユニットの域の横方向のエッジを交差するように上記放射線源が上記検出ユニットに対して連続的に上記第１の軌道と上記第２の軌道とを投射するようにして選択され、
上記２つの相対運動中に補足する上記測定データを考慮して、上記第１の軌道上で補足される中間領域のボクセルの測定データは上記第２の軌道上で測定されるボクセルデータで補われて、上記中間領域における吸収分布が再構成されることを特徴とするコンピュータ断層撮影方法。
上記第１の軌道と上記第２の軌道の間の距離は、上記第１の軌道と上記第２の軌道のいずれか一方の投射が上記測定データを捕捉するために使用される上記検出ユニットの上記域の少なくとも一つのコーナー点を常に通り延在するように選択されることを特徴とする請求項１記載のコンピュータ断層撮影方法。
上記再構成段階は、
ａ）互いに対して平行に延在し、上記回転軸に対して平行に延在し、対応するファンビームを含む、複数の面を夫々有する幾つかの群を形成するよう上記測定データをリビニングする段階、
ｂ）上記面の方向に対して垂直方向において、上記リビニング動作により上記各群に対して発生された上記データを一次元フィルタ処理する段階、及び、
ｃ）上記複数の群の上記フィルタ処理されたデータの背面投射により上記吸収の空間分布を再構成する一方で上記中間領域における上記背面投射に対する上記各軌道からの上記フィルタ処理されたデータを考慮する段階を含むことを特徴とする請求項１記載のコンピュータ断層撮影方法。
上記リビニング動作は、上記各群の上記面に対して垂直方向に延在し、平坦且つ長方形を有し、上記回転軸を含む対応する仮想検出器に対して実施されることを特徴とする請求項３記載のコンピュータ断層撮影方法。
放射線源と、
上記放射線源に結合される検出ユニットと、
検査域中の対象物、及び、上記放射線源を互いに関して回転軸の回りで、若しくは、上記回転軸に対して平行に回転及び／又は移動する駆動装置と、
上記検出ユニットによって捕捉される測定データから上記検査域内の吸収の空間分布を再構成する再構成ユニットと、
上記放射線源、上記検出ユニット、上記駆動装置、及び、上記再構成ユニットを制御する制御ユニットとを有する、請求項１記載の方法を実行するコンピュータ断層撮影装置であって、
上記放射線源を使用して、上記検査域又は上記検査域中の対象物を横切る円錐放射線ビームを生成する手段と、
第１の閉じた軌道に沿って、及び、上記第１の軌道と同一であるが上記回転軸の方向にオフセットされた少なくとも第２の軌道に沿って、上記回転軸の回りの回転を含む、一方が上記放射線源、他方が上記検査域又は上記対象物の相対運動を発生する第１の駆動ユニットと、
一方で２つの上記相対運動中にどの放射線にも一時的に露光されないボクセルが上記第１の軌道と上記第２の軌道との間の中間領域中に存在し、
他方で投射が上記測定データの捕捉のために使用される上記検出ユニットの域の横方向のエッジを交差するように上記放射線源が上記検出ユニットに対して上記各軌道を連続的に投射する距離にわたり、上記回転軸に対して平行な方向における上記相対運動の間で上記放射線源に対して上記対象物を移動する第２の駆動ユニットと、
上記中間領域における再構成が上記２つの相対運動中に捕捉される上記測定データを利用して、上記第１の軌道上で補足される中間領域のボクセルの測定データを上記第２の軌道上で測定されるボクセルデータで補って、上記検査域における上記吸収分布を再構成する手段とを有することを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
上記放射線ビームを生成するコリメータ装置を含む請求項５記載の方法を実行するコンピュータ断層撮影装置であって、
上記回転軸の方向にオフセットされる上記コリメータ装置のエッジは、上記円錐放射線ビームの開口がエッジよりも中央において小さいような形状を有することを特徴とするコンピュータ断層撮影装置。
請求項１記載の方法を実行するコンピュータ断層撮影装置の放射線源と、検出ユニットと、駆動装置と、再構成ユニットとを制御する制御ユニット用のコンピュータプログラムであって、
上記放射線源を用いて、検査域又は上記検査域中の対象物を横切る円錐放射線ビームを生成し、
第１の閉じた軌道に沿って、及び、上記第１の軌道と同一であるが上記回転軸の方向にオフセットされた少なくとも第２の軌道に沿って、上記回転軸の回りの回転を含む、一方が上記放射線源、他方が上記検査域又は上記対象物の間の相対運動を発生し、このとき
一方で２つの上記相対運動中にどの放射線にも一時的に露光されないボクセルが上記第１の軌道と上記第２の軌道との間の中領域中に存在し、
他方で投射が測定データの捕捉のために使用される上記検出ユニットの域の横方向のエッジを交差するようにして上記放射線源が上記検出ユニットに対して上記各軌道を連続的に投射し、
検出ユニットを用いて上記相対運動中に上記検査域の反対側に対する上記放射線ビームの上記強度に依存する測定データを捕捉し、
上記中間領域における再構成が上記２つの相対運動中に捕捉される測定データを利用して、上記第１の軌道上で補足される中間領域のボクセルの測定データを上記第２の軌道上で測定されるボクセルデータで補って、上記検査域における上記吸収分布を再構成するコンピュータプログラム。