JP4841874B2 - 断層合成造影における直接再生方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は概ねＸ線断層合成システムの像再生分野に係り、より詳しくは断層合成像の直接再生に関する。

Ｘ線断層合成等の三次元（３Ｄ）Ｘ線造影技術にあっては、被写体に対し１以上のＸ線源の位置を変えることで投影像が得られる。例えば、Ｘ線断層合成ではＸ線は１以上のＸ線源により生成され、走査対象被写体を通過させる前に概ね平行光束化させる。減衰したＸ線を、そこで一組の検出素子により検出する。各検出素子は減衰Ｘ線強度に基づいて信号を生成し、得られた信号を処理して投影像を生成する。これらの投影像から、被写体の三次元立体像が再生される。一般に、再生された立体像は検出器平面に概ね平行な断層に整列する。
米国特許第６２９２５３０号

断層合成造影では、造影被写体に対する比較的狭い角度範囲のＸ線源内の僅かな角度から投影Ｘ線像、すなわち像を取得するのが普通である。投影像を取得するのが狭い範囲であっても、造影立体の全部或いは一部の三次元表現の再生はやはり概ね可能である。一般に、断層合成再生技術により対処する必要のある或る種の挑戦目標は、上側組織の効率的な分離や、コントラスト、特に小構造のものの強調や人為性の最小化である。しかしながら、断層合成において得られる制約付きの或いは不完全なデータが故に、数学的意味での完全な再生は不可能である。その結果、断層合成取得から再生される立体像は、例えば造影立体内のハイコントラスト構造に起因する人為性を呈することがある。

遷移及び加算（シフト・アンド・アッド）アルゴリズムや単純な背面投影を介する再生等の断層合成に用いる直接再生技術は一般に高速でかつ計算が効率的であり、何故ならそれらは単一の再生ステップ内で三次元像データ群の再生を可能にするからである。それらはまた、造影立体の小さな小立体だけの再生も可能にする。残念なことに、大半の直接再生法は、低コントラストと相当の人為性レベルを伴うかなり貧弱な品質を呈する。代数的再生技術（ＡＲＴ；ａｌｇｅｂｒａｉｃ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）等の他の再生技術は、反復ステップを介して像品質を改善する。特に、これらの種の反復再生技術は通常、或る閾値規範に合致するまで三次元像の反復的更新が続く初期再生を実行する。

しかしながら、反復再生技術は計算に費用がかかり、何故ならそれらが一般に全造影立体の三次元像及び単なる小立体でないものの再生を含むからである。加えて、通常それらは一般に少なくとも５乃至１０回以上の反復をもって全三次元像を反復更新し、これにより相当の計算努力が必要とされることがあるからである。

本発明の実施形態は、他の問題同様にこれらの問題に対処するものである。本技術の一実施形態では、三次元像データ群の生成方法が提供される。この方法は、投影像群の取得に関連する取得幾何構造に基づく投影像群の前処理を含む。本方法はさらに、前処理した投影像群を直接再生して三次元像データ群を生成することを含む。

本技術の別の実施形態では、造影システムが提供される。このシステムは、造影被写体に対する異なる位置からの対象立体を介してＸ線を照射する構成のＸ線源と、信号から投影像群を生成する構成の検出器を備える。このシステムはさらに、信号から投影像群を生成する構成の信号処理回路網を備える。加えて、このシステムはさらに投影像群を直接再生して三次元像データ群を生成する構成の再生回路網を備える。

本発明の前記及び他の利点や特徴は、以下の詳細な説明を読むときに、そして図面を参照するときに明らかとなろう。

本技術は、直接再生を用いて生成した像内に改善された像品質を提供するものである。前記の如く、直接再生技術は全三次元像データ群の再生を概ね必要とせず、かくして計算を効率的とすることができる。加えて、直接再生技術は一般に本質的に反復的ではない。一般に、本技術は医用造影や工業部品の非破壊検査や手荷物及び包装品の検査を含む様々な造影場面で活用することができる。以下の一節が医用造影等の特定の実施形態や実装を説明する限り、この種の実施形態や実装が単に例示に過ぎず、本技術の適用可能性を制限したり、さもなくばそれらの一般の適用可能性を他の造影文脈に拘束する意図のないことを念頭に置かれたい。

ここで図面を参照するに、図１は本技術になる投影像の取得と処理及び／又は再生に用いることのできる造影システム１０を描いたものである。システム１０は、例示断層合成システムとして描いたものであるが、当業者には判るように、本技術は他の造影形態に適用可能ともし得る。造影システム１０は、Ｘ線管等の放射線源１２を含む。線源１２は、自由に或いは造影被写体に対し１以上の構成軌道に沿って移動する構成とすることができる。線源１２は、関連する支持部品とフィルタ処理部品を含もう。線源１２は、所定の実装にあっては説明済みの可動Ｘ線管等の単一の放射線照射器を含み、他の実装では線源１２は実際に放射線の複数照射器を含む。例えば、線源１２は２以上のＸ線管或いは放射線が一度に一カ所だけから照射される構成のソリッドステートＸ線照射器とすることができる。線源１２が複数の照射器を含む構成では、照射器を固定して各照射器が一つの場所だけから放射線を照射するか、或いは可動として１以上の照射器が複数の場所から放射線を照射できるようにする。この実装とは無関係に、線源１２は造影過程期間中に造影対象被写体に対し異なる位置から放射線を照射することができる。線源１２が可動要素からなる場合は、Ｘ線源は静止させるか或いは被曝期間中に移動させることができる。

放射線流１６、通常Ｘ線は線源１２から照射される。一部の放射線２０は患者等の造影対象被写体か又はその周囲を通過し、概ね参照符号２２で表わされる検出器配列に衝突する。配列２２の検出素子は、入射Ｘ線の強度を表わす電気信号を生成する。これらの信号は投影像を形成すべく取得し処理され、そこでこの像を被写体内の特徴の立体像再生に用いる。コリメータ２３は、線源１２から出現する放射線流１６の大きさと形状を規定することができる。

線源１２は通常、被写体１８や検出器２２に対する線源１２の配置を含む断層合成検査シーケンスに向け電力と制御信号を供給するシステムコントローラ２４により制御する。さらに、検出器２２はシステムコントローラ２４に結合してあり、このコントローラが検出器２２内に生成された信号の取得を命ずる。システムコントローラ２４はまた、ダイナミックレンジの初期調整やディジタル像データのインタリーブ処理等の様々な信号処理及びフィルタ処理機能を実行することもできる。一般に、システムコントローラ２４は試験プロトコルを実行し取得データを処理すべく造影システムの動作を命ずる。ここでの文脈では、システムコントローラ２４はまた機器構成パラメータ及び造影データ、インタフェース回路等だけでなく一般に汎用或いは特定アプリケーション向けディジタルコンピュータを母体とする信号処理回路網や、コンピュータ３６が実施するプログラムやルーチンを格納する関連メモリ回路網３８を含む。本技術の一実施形態によれば、システムコントローラ２４内の信号処理回路網は検出器２２が生成する信号から投影像群を生成する構成とすることができる。当業者には判るように、システムコントローラ２４とその個別構成要素は汎用或いは特定アプリケーション向けコンピュータ３６の一部とするか或いはコンピュータ３６と単に通信できるようにしてある。

図１に示した実施形態では、システムコントローラ２４は被写体１８と検出器２２に対しＸ線源１２を配置する位置決めサブシステム２６へ結合してある。代替実施形態では、位置決めサブシステム２６が検出器２２や線源１２に代り或いは線源１２と併せ被写体１８さえも移動させることができる。さらに別の実施形態では、２以上の構成要素を可動とし、位置決めサブシステム２６により制御することができる。このように、Ｘ線撮影投影は位置決めサブシステム２６を介して線源１２と被写体１８と検出器２２の相対位置を変えることで被写体１８を介する様々な角度にて得ることができる。システムコントローラ２４の一部として含まれるモータコントローラ３２は、位置決めサブシステム２６の動きの制御に用いることができる。上記の如く、しかるべきシステムに分布線源或いは放射線、すなわち複数の照射器を用いることができ、この種のシステムは線源１２のこの種の変位を必要としないであろう。同様に、一部実施形態では１以上の検出器を用いることができる。他の実施態様では、領域検出器以外の検出器（線検出器）を用いることができ、幾つかの可変検出器位置ごとにこれらの検出器を読み出すことで投影像を形成する。

加えて、当業者には判る如く、放射線源１２はシステムコントローラ２４の一部として含まれるＸ線コントローラ３０により制御することができる。特に、Ｘ線制御器３０は線源１２に電力とタイミング信号を供給するよう構成することができる。こうして、Ｘ線コントローラ３０は線源１２からの放射線照射のタイミングと特性を制御し、その一方でモータコントローラ３２が適用可能である場合に線源１２の位置を制御する。

さらに、データ取得システム３４を含むシステムコントローラ２４も図示してある。検出器２２は通常システムコントローラ２４に結合し、より詳しくはデータ取得システム３４に結合する。データ取得システム３４は通常、検出器２２の読み出し電子機器が収集するデータを受信する。例えば、データ取得システム３４は検出器２２からサンプリングしたアナログ信号を受信し、このデータをコンピュータ３６による続く処理へ向けディジタル信号へ変換することができる。

データ取得システム３４が収集したデータは、コンピュータ３６の処理回路網や関連するメモリ回路網３８へ伝送することができる。大量のデータ保存に用いる任意種のメモリをこの種の例示システム１０に用いることができることは、理解されたい。また、コンピュータ３６は、キーボードや他の入力デバイスを通常装備するオペレータ作業端末４０を介してオペレータからコマンドと走査パラメータを受信する。本技術の１以上の態様によれば、コンピュータ３６には線源１２や検出器２２や信号取得期間中の対象立体の幾何構造に基づく投影像の前処理が含まれよう。特に、前処理は全取得用の個別位置の収集だけでなく、線源１２や検出器２２や信号取得期間中の対象立体（又は造影した被写体）の幾何構造の相対位置にも礎を築くことができる。さらにまた、前処理は検出器だけでなく被写体の形状と方位に礎を築くこともできる。我々は、これら全ての異なる要因を一括して取得の「取得幾何構造」と呼ぶ。加えて、コンピュータ３６は前処理投影像群を直接再生して三次元像データ群を生成するよう構成した再生回路網も含もう。さらに、コンピュータ３６には、線源１２や検出器２２や信号取得期間中の対象立体（或いは造影した被写体）の幾何構造に基づき三次元像データ群を後処理する構成の後処理回路網も含まれよう。再生立体像は、視認用にディスプレイ４２へかつ／又は保存用にメモリ３８へ伝送することができる。

上記した如く、オペレータは入力デバイスを介してシステム１０を制御することができる。オペレータは、そこで造影を開始し、造影システム１０に関連する再生立体像及び他のデータ等を観察することができる。これらの機能は全て単一コンピュータにより実行することができ、或いはそれらは特定アプリケーション向け作業端末、すなわち再生作業端末や検査作業端末やオペレータ作業端末４０やその他等の幾つかのコンピュータに亙り分散させることができる。

さらにまた、オペレータ作業端末４０に結合したディスプレイ４２を用い、取得投影像や再生立体像やそれらの適切な処理版を観察し、造影システム１０の制御を促すことができる。加えて、再生像をコンピュータ３６及び／又はオペレータ作業端末４０に結合できるプリンタ４３上で印刷することができる。さらに、オペレータ作業端末４０は再生投影像或いは取得投影像を保存する像保管通信システム（ＰＡＣＳ；ｐｉｃｔｕｒｅ ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ ｓｙｓｔｅｍ）４４へ結合することもできる。ＰＡＣＳ４４を遠隔地のクライアント４６や放射線科情報システム（ＲＩＳ；ｒａｄｉｏｌｏｇｙ ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）や病院情報システム（ＨＩＳ；ｈｏｓｐｉｔａｌ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）や内部ネットワークや外部ネットワークに結合し、かくして異なる場所の他人が造影データや他の関連情報にアクセスできるようにし得ることに、留意されたい。

コンピュータ３６やオペレータ作業端末４０を標準の或いは特定目的コンピュータモニタを含む他の出力デバイスに結合できることに、留意されたい。１以上のオペレータ作業端末４０をさらにシステム内にリンクさせ、システムパラメータを出力させ、試験を要請し、像を視認する等ができる。一般に、システム内に供給されるディスプレイやプリンタや作業端末や類似の装置をデータ取得構成要素に対し局所的とするか、或いは所定の状況や病院内の他所等のこれらの構成要素から遠ざけたり、インターネットや仮想的な私的ネットワークやその他等の１以上の機器構成可能なネットワークを介して像取得システムにリンクさせることができる。

図１のシステムは、本願明細書に記載した直接再生に従い使用することができる。特に、ここで図２を参照するに、本技術の１以上の態様になる直接再生工程の例示ステップを記述するフローチャートが掲げてある。例えば、ステップ５２では、図１にて説明した如く、造影システム１０のシステムコントローラ２４等により一組の投影像が得られる。ステップ５４では、取得した投影像をコンピュータ３６内の前処理回路網等により前処理する。当業者には判るように、前処理ステップ５４は随意選択的ではあるが、続く処理を促したり、最終像品質を改善すべく実行することができる。例えば、前処理ステップ５４は線源１２の幾何構造や造影被写体や取得工程期間中の検出器２２、すなわち取得幾何構造に準拠し、取得幾何構造に関する人為性や造影効果に対処する。これらの前処理ステップは、投影像自体内の像効果や再生三次元立体に影響を及ぼしたり取得幾何構造に関連する効果に対処させることができる。当業者には判るように、先験的に知っているか或いはシステムコントローラ２４から割り出される幾何構造パラメータや読み出し像及び／又は適当な較正や計測工程が、前処理ステップ５４にて使用することのできる取得幾何構造に関する情報を提供することができる。加えて、以下に詳述する他の前処理ステップを前処理の全体ステップ５４内に含ませることができる。

前処理投影像（或いは前処理ステップ５４を一切実行しない場合は未処理投影像）をステップ５６にて再生し、三次元像データ群を直接生成する。本技術の一実施形態によれば、投影像群の再生には前処理投影像の背面投影や、背面投影像を組み合わせた三次元像データ群の直接生成が含まれる。前処理投影像群を背面投影するのに、例えば円錐ビーム幾何構造や平行ビーム幾何構造や平行ビーム幾何構造と扇形幾何構造の組み合わせ等の様々な幾何構造を用いることができる。加えて、本技術によれば、前処理投影像群の背面投影は像空間内或いはフーリエ空間内で行なうことができる。また、本技術に従って背面投影像の合成に和算や平均化や加重平均や順序統計準拠処理や加重順序統計準拠処理等の幾つかの技術を用いることができる。さらにまた、１以上の制約を前処理投影像或いは背面投影像の合成群に適用することができる。例えば、背面投影像は皮膚線検出ステップ（通常は「背景」検出を含む）の結果を用いて合成し、１以上の背面投影像がその場所での「背景」を示すときに再生を零に設定することができる。一実施形態では、皮膚線検出ステップは前処理ステップ５４の一部として実行される。

ステップ５８において、再生三次元像データをコンピュータ３６内の後処理回路網等により必要に応じて後処理する。本技術の一実施形態によれば、三次元像データの後処理は投影像群の取得に用いる取得幾何構造に基づかせることができる。当業者には判るように、処理ルーチンは前処理ステップ５４の一部或いは後処理ステップ５８の一部のいずれかとして実行でき、或いは前処理或いは後処理のいずれかの期間中に実行した場合に実質的に同等の効果を有する処理ルーチンも存在させることができる。このことを念頭に置くことで、対応する同等の処理が前処理ステップ５４で実行されなかった場合に一部の後処理ルーチンが特に有益となろう。

後処理ステップ５８により、最大と最小の物理的に許容可能な値での閾値適用等の１以上の拘束の適用が可能となろう。さもなくば、再生立体内の値を丸めて所定値の離散群を採ることもできる。さらにまた、造影被写体境界外側の位置に対応する値を零に設定することもできる。加えて、後処理ステップ５８には鮮明化や人為性の管理及び／又は三次元像データ群の幾何学的変換実行のためのルーチンを含ませることができる。例えば、再生立体或いは構造間距離内の構造の大きさの計測が好ましい実装にあっては、再生三次元データ群を異なる座標や立体画素格子に再サンプリング及び／又は内挿補間することが望ましかろう。この種の再サンプリング及び／又は内挿補間は再生用に平行ビーム背面投影を用いる場合に特に有益であり、何故なら平行ビーム背面投影は暗黙のうちに可変立体画素寸法を生成するからである。さらにまた、１以上の像強調ルーチンを後処理ステップ５８において再生像データ上で実行し、より鮮明な或いはより所望の三次元データ群を生成することができる。この種の像強調には、再生像データの高域濾波やダイナミックレンジ管理が含まれよう。ステップ６０において、全三次元データ群や三次元データ群のうちの選択された小立体を造影システム１０のオペレータ作業端末４０や他の適当な表示プラットフォーム上に表示し視覚化することができる。

図２に示すように、直接再生ステップ５６はまた、繰り返しすなわち反復して像品質をさらに改善することができる。例えば、再生工程中に非線形処理ステップを含む場合は、反復更新ステップを用いて再生の像品質を改善することができる。本技術の一実施形態によれば、反復更新ステップには原初取得した投影像の一つに関する取得構造に対応する投影幾何構造に関する三次元データ群の再投影と、続くその幾何構造或いは投影度における真の投影像に対する差分の採取が含まれる。本実施形態では、反復更新には差分の背面投影の実行と三次元データ群の更新が含まれる。この更新は、追加的更新や乗法的更新や確率規則に基づく更新や他の任意の適当な更新のうちの任意の一つとすることができる。加えて、反復更新は一度に１以上の投影像を用いたり少なくとも一つの投影像の１以上の小領域を用いて実行することができる。

さらに、本技術の一実施形態によれば、再生ステップ５６は特定の回数か或いは再投影拘束を満たす等の幾つかの閾値条件を充足するまで実行することができる。図２に示す如く、後処理ステップ５８の一部又は全ての態様を各反復の一部か又は反復改善工程に続く一部のいずれかとして実行することができる。すなわち、この反復は１以上の後処理ステップを適用する前に実行することができ、後処理は得られた三次元データ群上においてのみ実行することができる。このことは、例えば横断フィルタ処理を用いる再生に有益であろう。当業者には判るように、横断フィルタ処理が一般に知覚像品質を改善する一方で、一部事例における再生三次元データ群の再投影整合性にとってそれは有益でないことがあり、反復更新の収束を妨げることがある。同様に、適当に前処理ステップにおいて実行ルーチンの一部又は全部を各反復の一部としたり、反復改善工程に単純に先行させることもできる。

ここで図３を参照するに、本技術の態様になる像データの前処理用の例示ステップをある程度より詳細に説明するフローチャートを掲げてある。本技術による像データの前処理用ステップが表記したとものとは異なる順序で生起させ得ることを念頭に置かれたい。或いは、１以上の前処理ステップをほぼ同時にすなわち並行して実行するか、或いはそれらを単一ステップへ複合することもできる。さらにまた、当業者には判るように、本記載が前処理ステップ５４において実行することのできる例示ステップを説明したが、所与のアプリケーションにおいてこれらのステップは必ずしも全て実行する必要はない。

前処理において行なわれる一つのステップが、ステップ６４に表わした投影像の正規化である。像正規化は通常、取得した投影像群内の像値のＸ線減衰値の線積分への換算を含む。一実施形態では、像値はＸ線経路に沿う平均減衰値に換算する。この換算を実行するため、圧縮胸部厚を用いることができる。本実施形態では、圧縮胸部厚は圧縮パドル読み出しや適当な圧縮パドル高さ較正又は計測やその他に由来させることができる。本技術の一実施形態では、像正規化には投影像内の物理的効果の補正もまた含まれよう。例えば、Ｘ線技術（キロ電子ボルトやミリアンペア）やＸ線投与や散乱やビーム硬化や踵効果やＸ線管が生成するＸ線フラックス内の異方性の効果や、オフセットや利得や欠陥画素等の検出器に特有の効果が、像正規化ステップ６４の期間中に補正することのできる物理的な効果を構成しよう。

加えて、像正規化には投影像群の歪曲及び／又は遷移等の１以上の幾何学的処理或いは変換の実行が含まれよう。特に、幾何学的処理は非定常検出器を用いるシステム機器構成用に実行することができる。しかしながら、他のシステムの機器構成が幾何学的処理或いは変換の実行から恩恵を受けることもあろう。例えば、検出器の形状或いは構成が所望の再生技術に適さない時に幾何学的処理を適用することができる。例えば、一部環境にあっては平面幾何から湾曲検出器幾何構造への写像を実行することが望ましかろう。適用する幾何学的処理が像正規化ルーチン等の他の前処理ルーチンの特定の特性に影響を有することもあることに留意されたい。

投影像はまた、ステップ６６に示したように強調することができる。像強調には、内挿補間を先の再生に基づかせたり他の投影像から直接実行したりする場合等における逸失像の内挿補間の実行を含めることができる。像強調にはまた、投影像データのフィルタ処理又はダイナミックレンジ管理（ＤＲＭ；ｄｙｎａｍｉｃ ｒａｎｇｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）の実行を含めることができる。さらにまた、フィルタ処理はシステムコントローラ２４やポジショナ読み出しや適当なスキャナ幾何構造較正又は計測や他の方法から割り出すことのできる取得幾何構造に基づき実行することができる。一実施形態では、投影像は投影像群の取得に関連した造影軌跡にほぼ直交してフィルタ処理して像品質を改善する。フィルタ処理は、二次元フィルタや一次元フィルタや組み合わせフィルタを用いて実行することができる。加えて、フィルタ処理は標準的な線形遷移不変フィルタや他の適当なフィルタを用いて実行することができる。これらのフィルタは形態的フィルタやウェーブレットを用いたスケールエンハンスメント等の複数スケールフィルタで構成することもできる。フィルタ処理は、フーリエ領域において実行することもできる。フィルタ処理はまた、投影像群の取得に関連する造影軌跡にほぼ平行に実行することができる。一般に、異なるフィルタ処理ステップを一つのフィルタ処理ステップへ組み合わせたり、別個に実行することができる。

本技術の一実施形態では、像強調ステップ６６にはフーリエ領域或いは像領域内で２以上の投影像等の投影像データを再合成して１以上の再合成投影像を生成することが含まれる。例えば、投影像群の再合成には、適当にフィルタ処理し遷移させ（さもなくば幾何学的に写像し）た投影像の線形合成による投影像の再合成の導出を含めることができる。再合成投影像はそこで、従来の投影像として処理及び／又は再生し、三次元像データ群を生成することができる。

本技術の一実施形態では、前処理ステップ５４は解剖や特定被写体向け補正や造影解剖学的構造の解剖学的特徴の検出ならびに補正を含めることができる。解剖的な特定の処理技術の例には、乳房Ｘ線撮影における皮膚線検出及び肉厚補正や圧縮領域の検出が含まれる。この処理は適当な像強調ステップと組み合わせることができ、ここでは例えば背景は平均減衰材料に対応する像値を用いて「塗り潰す」ことにする。こうして、背景と造影組織との間のコントラストを最小化し、そのことで翻って適当なフィルタ処理ステップを適用したときの皮膚線に関連する人為性を低減することができる。別の実施形態では、所見準拠フィルタ処理を用い、特定の所見や投影像内の対象構造を強調する。同様に、像内に含まれる他の構造や再生像品質へのそれらの影響を強調するか或いは抑圧するかのいずれかとすることができる。例えば、乳房Ｘ線造影法では、特定組織向け表現を各光路に沿う「対象組織」（例えば、繊維組織腺）のｈ_ｉｎｔや百分率や絶対値への換算等の前処理の一部として実行することができる。この換算に合わせ、異なる肉厚にて異なる材料組成を含む人体模型を用いた造影システムの以前の較正等の追加の情報が必要とされよう。

前処理ステップ５４には、ステップ６８に表記した如く投影像群からの統計情報や他の情報の抽出を含ませることができる。統計情報には、局所平均や分散や標準偏差や局部像テクスチャに関連した記述子や特徴の測度を含ませることができる。統計的測度は、確実性値の割り出し用に他の処理ステップに用いることもできる。抽出できる他の情報には、エッジ検出や曲線構造の検出等が含まれる。抽出された統計情報や他の情報は、翻って背面投影像の加重合成の加重値を決定したり、石灰化部位等の対象領域や特徴の検出及び／又は分節化を決定しよう。

先の説明は本技術の様々な態様を説明したものであるが、以下の節は具体例及び／又は上記したステップの１以上の工程から恩恵を受ける直接再生技術の実施形態を説明するものである。

例えば、図２の直接再生ステップ５６は例えばフィルタ処理背面投影技術や代数的再生技術等の業界公知のＣＴ再生アルゴリズムを用いることができる。当業者には判るように、フィルタ処理背面投影再生技術はＸ線源１２の走査経路にほぼ平行な方向に投影像をフィルタ処理する。走査経路に平行な投影像のフィルタ処理は、造影幾何構造に対する被造影構造の形状及び配向に依存するコントラスト内の変動が引き起こす最終再生像の非等方性外観の生成を招くことがある。例えば、幅狭の細長い構造は、それを走査方向にほぼ垂直に配向した場合に相当の強調を受けることになり、走査経路に対し平行に配向した場合はその同じ構造がコントラストの強調を殆ど受けなくなる。それ故、知覚像の品質を改善すべく、前処理ステップ５４や後処理ステップ５８において横断的フィルタ処理ステップを実行することができる。加えて、ＣＴ再生アルゴリズム内で順序統計準拠背面投影（ＯＳＢＰ）或いは加重背面投影を用いる等の適当な人為性管理技術を構成するＣＴ再生技術のさらなる修正が、再生三次元データ群の像品質をさらに改善しよう。

本発明の別の実施形態では、米国特許出願第１０／６６３３０９号に記載された直接代数的再生技術（ＤＡＲＴ；ｄｉｒｅｃｔ ａｌｇｅｂｒａｉｃ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）を直接再生ステップ５６に利用することができる。ＤＡＲＴは、フィルタ処理と単純背面投影が続く像投影の組み合わせとを含み、三次元再生データ群を生成する。本実施形態では、特定の取得幾何構造に応じて前処理ステップ５４等において１以上の幾何学的処理を行なうことができる。同様に、前記した如く、ＤＡＲＴ技術を人為性管理等へ向け順序統計背面投影（ＯＳＢＰ）や加重背面投影手法と組み合わせることができる。加えて、投影像の横断的濾波を前処理ステップ５４或いは後処理ステップ５８にて実行し、等方性画質を改善することができる。

本技術のさらに別の実施形態では、ステップ５６における直接再生を米国特許出願第１０／６０７５５３号に記載されたフーリエ準拠再生技術と併せ実行することができる。フーリエ準拠再生は、実質的にはフーリエ空間内での単純な平行ビーム背面投影が続くフーリエ空間内投影式の解を合成するものである。フーリエ準拠再生を用いる実施形態は、単一円錐ビーム背面投影や円錐ビーム背面投影準拠順序統計（ＯＳＢＰ）や人為性管理用加重円錐ビーム背面投影や改善された像品質のための横断的フィルタ処理ステップが続く後処理における幾何学的再写像の無効化の使用等のここに記載した技術の他の態様から恩恵を受ける。さもなくば、横断的フィルタ処理をフーリエ空間内の背面投影に先んじて適用することもできる。

当業者には、本願明細書に記載した直接再生のための技術が他の再生手法を上回る幾つかの利点を有することが理解されよう。特に、説明した直接再生技術は一般に類似の反復再生手法よりも計算が効率的でかつ迅速であり、何故なら投影角度ごとに単一の背面投影のみを行ない、全造影立体の再生は実行しないからである。加えて、本願明細書に記載した直接再生技術はストレージ及びメモリ要件を減らすことができ、何故なら全再生データ群はいずれかの一時点で保存する必要がないからである。直接再生技術は、業界で公知の他の再生アルゴリズムと比較したときに、人為性を最小化したり或いはより等方性のある像外観を提供することで、像品質に利点をもたらすこともできる。

本発明は様々な改変形態や代替形態の余地があるものの、図面中の例示をもって具体的実施形態を示し、ここに詳細に説明してきた。しかしながら、本発明が開示された特定の形態に限定されることを意図するものでないことは理解されたい。むしろ、本発明は以下の添付特許請求の範囲が規定する本発明の趣旨ならびに範囲に含まれる全ての改変や等価物や代替例を包含せんとするものである。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本技術の態様になる被写体走査用断層合成システムの形をとる例示的造影システムの概略図である。 本技術の態様になる断層合成像データ直接再生用の例示ステップを記述するフローチャートである。 図２の工程のより詳細な態様を記述するフローチャートである。

符号の説明

１０ 造影システム
１２ 放射線源
１６ 放射線
１８ 被写体
２０ 放射線
２２ 検出器
２３ コリメータ
２４ システムコントローラ
２６ 位置決めサブシステム
３０ Ｘ線コントローラ
３２ モータコントローラ
３４ データ取得システム
３６ コンピュータ
３８ メモリ
４０ オペレータ作業端末
４２ ディスプレイ
４３ プリンタ
４４ ＰＡＣＳ
４６ 遠隔地のクライアント

Claims (10)

1. 三次元像データ群の生成方法であって、
   複数の投影角度で収集された投影像群の取得に関連する取得幾何構造に基づいて前記投影像群を前処理するステップと、
   前記投影像群の各々を前記複数の投影角度の各投影角度ごとに背面投影することにより直接再生して三次元像データ群を生成するステップとを含む、方法。
2. 前記投影像群の前処理は、前記投影像群の取得に関連する造影幾何構造に基づいて前記投影像群をフィルタ処理するステップを含む、請求項１記載の方法。
3. 前記生成するステップは、前記投影像群の一つの投影像の第１の投影角度における三次元データ群の再投影と、第１の投影角度における投影像と第２の投影角度における投影像の差分の背面投影を実行するステップと前記三次元データ群を更新するステップを含む、請求項１記載の方法。
4. 前記生成するステップは、フーリエ領域と像領域のうちの少なくとも一方の領域内で２以上の投影像の投影像データを再合成して１以上の再合成投影像を生成するステップを含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 造影システム（１０）であって、
   異なる箇所にて対象立体を通るＸ線を照射する構成とした少なくとも一つのＸ線源（１２）と、
   検出器（２２）で、その上への前記Ｘ線の衝突に応答して信号を生成する構成とした前記検出器と、
   前記信号から複数の投影角度で収集された投影像群を生成する構成とした信号処理回路網と、
   前記取得幾何構造に基づき前記信号と前記投影像群のうちの少なくとも一方を処理する構成とした処理回路網と、
   前記投影像群の各々を前記複数の投影角度の各投影角度ごとに背面投影することにより直接再生して三次元像データ群を生成する構成とした再生回路網とを備える、造影システム。
6. 前記処理回路網は、少なくとも一つのＸ線源（１２）と前記検出器（２２）と個別投影像の生成に用いる信号の取得期間中の前記対象立体とに基づいて各投影像を前処理する構成とした、請求項５記載の造影システム（１０）。
7. 前記処理回路網はさらに、個別投影像の生成に用いる信号の取得期間中に前記対象立体と前記検出器（２２）のうちの少なくとも一方に対する少なくとも一つのＸ線源（１２）からのＸ線照射の軌跡からなる造影軌跡に直交する各投影像を少なくともフィルタ処理することで各投影像を前処理する構成とした、請求項５記載の造影システム（１０）。
8. 前記処理回路網はさらに、前記少なくとも一つのＸ線源（１２）と前記検出器（２２）と信号取得期間中の前記対象立体とに基づいて前記三次元像データ群を後処理する構成とした、請求項５記載の造影システム（１０）。
9. 像処理システム（１０）であって、
   取得幾何構造に基づき複数の投影角度で収集された投影像群の各投影像を処理する構成とした処理回路網と、
   処理済み投影像群の各々を前記複数の投影角度の各投影角度ごとに背面投影することにより直接再生して三次元像データ群を生成する再生回路網とを備える、像群システム。
10. 前記処理回路網は、前記取得幾何構造を横断する各投影像を少なくとも横断的にフィルタ処理することで各投影像を処理する構成とした、請求項９記載の像処理システム（１０）。
    
    

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