JPH09224930A - 物体の断層写真画像を発生するシステム及び体積測定式計算機式断層写真法装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 患者の総走査時間を短縮させると共に高品質
の画像スライスを発生させることのできる物体の断層写
真画像を発生するシステム及び体積測定式計算機式断層
写真法装置を提供する。 【解決手段】 本発明は、一形態では、４ビーム螺旋走
査によって取得されたデータを用いて画像再構成を行う
装置（１０）である。画像の再構成において、投影デー
タ配列（５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ）が発生され
る。次いでこのような投影データは、加重係数によって
加重され（５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄ）、加重済
投影データ配列（６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ）が
発生される。加重済投影データ配列（６０Ａ、６０Ｂ、
６０Ｃ、６０Ｄ）は、フィルタ補正されると共に逆投影
され（６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ）、画像データ
配列（６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄ）が発生され
る。次いで、各ビームについての画像データ配列を合計
して（６６）、スライス画像データ配列（６８）が発生
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般的には計算機式断
層写真法（ＣＴ）の作像に関し、更に具体的には、螺旋
走査によって収集された投影データからの画像の再構成
に関する。

【０００２】

【従来の技術】少なくとも１つの公知のＣＴシステム構
成では、Ｘ線源は扇形の（ファン）ビームを投射し、こ
のビームは、デカルト座標系のＸ−Ｙ平面であって、一
般的に「作像平面」と呼ばれる平面内に位置するように
コリメートされる。Ｘ線ビームは、患者等の被作像物体
を通過する。ビームは、物体によって減衰された後に、
放射線検出器の配列に入射する。検出器配列において受
け取られる減衰したビーム放射線の強度は、物体による
Ｘ線ビームの減衰量に依存している。配列内の各々の検
出器素子は、検出器の位置におけるビームの減衰量の測
定値である個別の電気信号を発生する。すべての検出器
からの減衰測定値を個別に収集し、透過プロファイル
（断面）を形成する。

【０００３】公知の第３世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源
及び検出器配列は、Ｘ線ビームが物体と交差する角度が
定常的に変化するように、作像平面内で被作像物体の周
りをガントリと共に回転する。１つのガントリ角度にお
ける検出器配列からの１群のＸ線減衰測定値、即ち投影
データを「ビュー」と呼ぶ。物体の「スキャン」は、Ｘ
線源及び検出器の１回転の間に様々なガントリ角度で形
成された１組のビューで構成されている。軸方向走査の
場合には、投影データを処理して、物体から切り取られ
た２次元スライスに対応する画像を構成する。１組の投
影データから画像を再構成する１つの方法は、当業界で
フィルタ補正逆投影（filtered backprojection）法と
呼ばれている。この方法は、あるスキャンからの減衰測
定値を、「ＣＴ数」又は「Hounsfield単位」と呼ばれる
整数に変換し、これらの整数を用いて、陰極線管表示装
置上の対応するピクセルの輝度を制御する。

【０００４】複数のスライスを取得するのに要求される
総走査時間を短縮するために、「螺旋」走査を実行する
ことができる。「螺旋」走査を実行するためには、所定
の数のスライスについてのデータが収集されている間に
患者を移動させる。螺旋走査において取得されたデータ
から画像を再構成するのに利用され得る画像再構成アル
ゴリズムは、１９９５年５月９日に出願され本出願と共
通の譲受人に譲渡された米国特許出願第０８／４３６，
１７６号に記載されている。

【０００５】ファン・ビーム螺旋走査によって収集され
た投影データをＰ（θ，γ，ｚ）と表記することができ
る。ここで、θは、何らかの基準（例えば、ｙ軸）に対
するファン・ビームの中心レイ（central ray）の角度
であり、γは、中心レイに対するファン・ビーム内の特
定のレイの角度であり、ｚは、測定の行われた時刻にお
けるガントリの軸方向位置である。実際の投影データが
取得されない各々の位置ｚ₀ については、慣用されてい
ると共に公知である螺旋再構成アルゴリズムが、ｚ方向
の１次補間を用いることにより位置ｚ₀ におけるスライ
スについての生データを発生する。具体的には、Ｐ
（θ，γ，ｚ₀ ）を発生するためには、同じθ及びγに
おける投影データであって、ｚ₀ になるべく近接してい
るが、ｚに関して両側にある投影データが用いられる。
例えば、ｚ₁ 及びｚ₂ が、Ｐ（θ，γ，ｚ）を知ること
のできるｚの値であり、ｚ₁ ≦ｚ₀ ≦ｚ₂ であるとすれ
ば、Ｐ（θ，γ，ｚ₀ ）は、Ｐ（θ，γ，ｚ₁ ）及びＰ
（θ，γ，ｚ₂ ）から以下の式を用いた１次補間によっ
て推定され得る。

【０００６】 Ｐ（θ，γ，ｚ₀ ） ＝［（ｚ₂ −ｚ₀ ）／（ｚ₂ −ｚ₁ ）］×Ｐ（θ，γ，ｚ₁ ） ［＋（ｚ₀ −ｚ₁ ）／（ｚ₂ −ｚ₁ ）］×Ｐ（θ，γ，ｚ₂ ） （１） 螺旋走査では、各々の３６０°の回転において同一のレ
イが２回測定されるので、即ち、Ｐ（θ，γ，ｚ）＝Ｐ
（θ＋２γ＋１８０°，−γ，ｚ）であるので、ｚサン
プリングは実効的には２重化されている。このようにサ
ンプリングが増大しているので、総走査時間を短縮する
ことができる。

【０００７】言うまでもなく、４ビーム螺旋走査におい
て取得されたデータから、アーティファクトが低レベル
であり又は少数である高品質の画像を提供する方式で画
像を再構成することが望ましい。又、このような画像を
再構成する総所要時間が短縮されることが望ましい。更
に、データは必ずしもあらゆる軸方向位置で取得されな
いことがあるので、このような投影データを高品質の画
像の発生を可能にする方式で推定するアルゴリズムを提
供することも又、望ましい。

【０００８】

【発明の概要】これらの目的及びその他の目的は、以下
のようなシステムで達成され得る。即ち、本システム
は、一実施例では、４ファン・ビーム螺旋走査における
各々のファン・ビームによって収集された投影データか
ら、投影空間データ配列を発生する。次いで、各々の配
列内のデータは、患者の並進移動を補正すると共にデー
タの冗長効果を相殺するようにシステムによって加重さ
れる。その後、加重されたデータを用いて画像を再構成
する。

【０００９】具体的には、画像の再構成において、本シ
ステムは、作像されるスライスに関連するデータ平面に
対応した投影データ配列を発生する。次いで、システム
によって加重係数がデータ配列に対して適用されて、各
々の特定のデータ要素に対して加重を割り当てる。次い
で、加重された投影データ配列は、フィルタ補正される
と共に逆投影されて、画像データ配列を発生する。その
後、画像データ配列を合計して、スライス画像データ配
列を発生する。

【００１０】投影データが実際には測定されていない特
定のｚ₀ 位置における特定のスライスについてのスライ
スの再構成に関して、一実施例では、特定のｚ₀ に最も
近接しているが、特定のｚ₀ の両側にあるｚ位置につい
ての投影データが同定される。次いで、同定されたｚ位
置において収集された投影データを用いて、スライスに
ついての投影データが推定される。その後、このような
推定された投影データを用いてスライス画像を再構成す
ることができる。

【００１１】患者の４ビーム螺旋走査を用いることによ
り、患者の総走査時間が短縮されるという利点が得られ
る。更に、上述した画像再構成アルゴリズムにより、患
者を載せたテーブルの並進速度が増大しても、高品質の
画像スライスを発生することができるという利点が得ら
れる。

【００１２】

【実施例】図１及び図２を参照すると、計算機式断層写
真法（ＣＴ）作像システム１０は、「第３世代」ＣＴス
キャナにおいて典型的なガントリ１２を含んでいるもの
として示されている。ガントリ１２は、Ｘ線源１４を有
しており、Ｘ線源１４は、Ｘ線ビーム１６をガントリ１
２の反対側にある検出器配列１８に向かって投射する。
検出器配列１８は、検出器素子２０によって形成されて
おり、これらの検出器素子２０は一括で、患者２２を通
過する投射されたＸ線を検知する。各々の検出器素子２
０は、入射するＸ線ビームの強度を表す、従って、患者
２２を通過する間でのビームの減衰量を表す電気信号を
発生する。Ｘ線投影データを収集するための１スキャン
の間に、ガントリ１２及びこれに装着された構成部品
は、回転軸２４の周りを回転する。

【００１３】ガントリ１２の回転及びＸ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、Ｘ線制御装置２８と、ガントリ・
モータ制御装置３０とを含んでおり、Ｘ線制御装置２８
は、Ｘ線源１４に対して電力及びタイミング信号を供給
し、ガントリ・モータ制御装置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に設けられ
たデータ収集システム（ＤＡＳ）３２は、検出器素子２
０からのアナログ・データをサンプリングして、後続処
理のためにこのデータをディジタル信号に変換する。画
像再構成装置３４は、サンプリングされてディジタル化
されたＸ線データをＤＡＳ３２から受け取って、高速画
像再構成を行う。再構成された画像は、計算機３６への
入力として印加され、計算機３６は、大容量記憶装置３
８に画像を記憶させる。

【００１４】計算機３６は又、キーボード付きコンソー
ル４０を介して、オペレータからの命令（コマンド）及
び走査パラメータを受け取る。付設された陰極線管表示
装置４２によって、オペレータは、再構成された画像、
及び計算機３６からのその他のデータを観察することが
できる。オペレータが入力した命令及びパラメータを計
算機３６で用いて、ＤＡＳ３２、Ｘ線制御装置２８及び
ガントリ・モータ制御装置３０に制御信号及び情報を供
給する。加えて、計算機３６はテーブル・モータ制御装
置４４を動作させ、テーブル・モータ制御装置４４は、
モータ式テーブル４６を制御して、ガントリ１２内で患
者２２を位置決めする。具体的には、テーブル４６は、
患者２２の部分をガントリ開口４８内で移動させる。

【００１５】図３に示すように、４ファン・ビーム・シ
ステムにおいては、４列の検出器が画定されている。Ｘ
線ファン・ビームは実際には、ｚ回転軸に沿って変位し
ている４つのファン・ビームに分割されている。隣接し
たビームの中心同士の間の距離は、ガントリ回転軸で測
定した場合にはＤとなる。図４には、画像再構成装置３
４が更に詳細に示されている。具体的には、ＤＡＳ３２
からの各々のファン・ビームによるデータの各々のビュ
ーは、それぞれのプリプロセッサ５２Ａ〜５２Ｄにおい
て受け取られ、ここでそれぞれのビームは前処理され
て、検出器及びチャンネルのゲインにおけるビーム・ハ
ードニング（beam hardening）、オフセット及び変動等
の様々な周知の誤差について補正される。又、負の対数
も除去されて、投影データ配列５４Ａ〜５４Ｄに記憶さ
れる投影データが得られる。

【００１６】各々のビーム配列５４Ａ〜５４Ｄについて
の投影データは読み出されて、対応する加重関数５６Ａ
〜５６Ｄが乗算器５８Ａ〜５８Ｄにおいて適用される。
加重された投影データは、加重済投影データ配列６０Ａ
〜６０Ｄ内の対応する位置に書き込まれ、この加重済投
影データを参照番号６２Ａ〜６２Ｄにおいてフィルタ補
正すると共に逆投影して、ビームごとの画像データ配列
６４Ａ〜６４Ｄを発生する。

【００１７】次いで、画像データ配列６４Ａ〜６４Ｄは
合計されて（参照番号６６）、スライス画像データ配列
６８が発生される。具体的には、ビーム１の配列におけ
る各々のピクセルの大きさが、ビーム２、ビーム３及び
ビーム４の配列における対応するピクセルの大きさと合
計される。得られたスライス画像配列６８は、後の使用
のために記憶させてもよいし、又はオペレータに対して
表示してもよい。画像データ配列６４Ａ〜６４Ｄの発生
に続いてデータを合計する代わりに、データをフィルタ
補正し逆投影する前に、同じガントリ（ビュー）角度か
らの投影であるが異なる各検出器列からのものである投
影を結合することもできる。このような結合により、処
理負荷を軽減することができる。

【００１８】本発明は、一実施例では、４ビーム走査が
いくつかの所定の条件下で実行されたときの加重済投影
データ６０Ａ〜６０Ｄの発生に特に関連している。以下
の議論に関して、ｄは、ガントリ回転軸で測定された検
出器の列間隔（ｚ間隔）を表し、ｓは、テーブルの供給
速度（１回転当たり）を表し、ρは、ｄとｓとの比を表
す、即ち、 ρ＝ｄ／ｓ （２） であるものとする。

【００１９】図５に示すように、データ平面Ｐ₁ 、Ｐ
₂ 、Ｐ₃ 及びＰ₄ は、再構成されるスライスＰを、線Ｌ
₁ Ｍ₁ 、Ｌ₂ Ｍ₂ 、Ｌ₃ Ｍ₃ 及びＬ₄ Ｍ₄ において捕捉
している。これらの線の関数は、 Ｌ₁ Ｍ₁ ： β１＝−３ρπ Ｌ₂ Ｍ₂ ： β２＝−ρπ Ｌ₃ Ｍ₃ ： β３＝ρπ Ｌ₄ Ｍ₄ ： β４＝３ρπ （２） と表すことができる。ここで、βは、ガントリ角度に等
しい。線Ｌ₁ Ｍ₁ 、Ｌ₂Ｍ₂ 、Ｌ₃ Ｍ₃ 及びＬ₄ Ｍ₄
は、「鏡映」線を有しており、以下のように＋と−との
組で表される。

【００２０】 β１± ＝−３ρπ±π−２γ β２± ＝−ρπ±π−２γ β３± ＝ρπ±π−２γ β４± ＝３ρπ±π−２γ （３） ここで、γは、検出器角度に等しい。

【００２１】γ_m をファンの角度の２分の１と定義する
として、テーブル供給速度ｓと、検出器のｚ間隔ｄとが
関係式（２π／（π−２γ_m ））ｄ＜ｓ＜（４π／（π
＋２γ_m ））ｄを満たすときに、Ｗ１（β，γ）、Ｗ２
（β，γ）、Ｗ３（β，γ）及びＷ４（β，γ）として
表される各々のデータ・セットに適用される螺旋加重係
数は、 Ｗ１（β，γ）＝０ ……β≦β２_- Ｗ１（β，γ）＝［（β−β２_- ）／（β１−β２_- ）］×α（ｘ₁ ） ……β２_- ＜β≦β１ Ｗ１（β，γ）＝［（β−β３_- ）／（β１−β３_- ）］×α（ｘ₁ ） ……β１＜β＜β３_- Ｗ１（β，γ）＝０ ……β≧β３_- （５） Ｗ２（β，γ）＝０ ……β≦β３_- Ｗ２（β，γ）＝（β−β３_- ）／（β２−β３_- ）……β３_- ＜β≦β２ Ｗ２（β，γ）＝ ｗ２₁ （β，γ）＋ｗ２₂ （β，γ） ……β２＜β＜β_M Ｗ２（β，γ）＝０ ……β≧β_M （６） であり、ここで、 ｗ２₁ （β，γ）＝０ ……β≦β２ ｗ２₁ （β，γ）＝［（β−β１₊ ）／（β２−β１₊ ）］×α（ｘ₂ ） ……β２＜β＜β１₊ ｗ２₁ （β，γ）＝０ ……β≧β１₊ ｗ２₂ （β，γ）＝０ ……β≦β２ ｗ２₂ （β，γ）＝［（β−β４_- ）／（β２−β４_- ）］ ×［１−α（ｘ₂ ）］ ……β２＜β＜β４_- ｗ２₂ （β，γ）＝０ ……β≧β４_- であり、 Ｗ３（β，γ）＝０ ……β≦β_m Ｗ３（β，γ）＝ｗ３₁ （β，γ）＋ｗ３₂ （β，γ） ……β_m ＜β＜β３ Ｗ３（β，γ）＝（β−β２₊ ）／（β３−β２₊ ）……β３≦β＜β２₊ Ｗ３（β，γ）＝０ ……β≧β２₊ （７） であり、ここで、 ｗ３₁ （β，γ）＝０ ……β≦β１₊ ｗ３₁ （β，γ）＝［（β−β１₊ ）／（β３−β１₊ ）］×α（ｘ₂ ） ……β１₊ ＜β＜β３ ｗ３₁ （β，γ）＝０ ……β≧β３ ｗ３₂ （β，γ）＝０ ……β≦β４_- ｗ３₂ （β，γ）＝［（β−β４_- ）／（β３−β４_- ）］ ×［１−α（ｘ₂ ）］ ……β４_- ＜β＜β３ ｗ３₂ （β，γ）＝０ ……β≧β３ であり、 Ｗ４（β，γ）＝０ ……β≦β２₊ Ｗ４（β，γ）＝［（β−β２₊ ）／（β４−β２₊ ）］ ×［１−α（ｘ₃ ）］ ……β２₊ ＜β≦β４ Ｗ４（β，γ）＝［（β−β３₊ ）／（β４−β３₊ ）］ ×［１−α（ｘ₃ ）］ ……β４＜β＜β３₊ Ｗ４（β，γ）＝０ ……β≧β３₊ （８） である。方程式（５）〜（８）において、α（ｘ）は、 α（β，γ）＝α［ｘ（β，γ）］ ＝３ｘ² （β，γ）−２ｘ³ （β，γ） （９） と定義され、ここで、 ｘ₁ ＝（β−β２_- ）／（β３_- −β２_- ） ｘ₂ ＝（β−β２）／（β３−β２） ｘ₃ ＝（β−β２₊ ）／（β３₊ −β２₊ ） である。図６及び図７に、加重関数によって画定される
データ平面内の領域が示されている。図７の斜線区域
は、ある画像スライスを再構成するのに用いられる各々
のデータ平面からのデータを表している。ファンの角度
２γ_m ＝π／４について、上述の画像再構成アルゴリズ
ムに関して演算可能な領域は、 （８／３）ｄ＜ｓ＜（１６／５）ｄ である。

【００２２】方程式（５）〜（８）に記述した加重関数
は、連続である。しかしながら、このような方程式の各
々の１次導関数は、境界線において不連続である。必要
ならば、境界を横切る数チャンネル（〜１０チャンネ
ル）をフェザリング（feathering）することにより、こ
の不連続性を排除することができる。加重済投影データ
配列６０Ａ〜６０Ｄを作成するために一旦加重を行った
ら、処理時間を短縮するために、同一のガントリ（ビュ
ー）角度からの投影であるが異なる各検出器列からのも
のである投影を、フィルタ補正及び逆投影の前に結合す
ることができる。データ列１のいくつかの投影ビュー
は、データ列４の対応する投影ビューから３６０°隔た
っている。フィルタ補正の前に、これらのビューの対を
更に結合して、処理負荷のいかなる不必要な増大をも排
除することができる。

【００２３】上述したアルゴリズムに関して、１つのス
ライスを再構成するために約５．５π分の投影データを
前処理する必要がある。従来の走査（軸方向走査及び螺
旋走査の両者）において１つの画像を再構成するのに必
要とされていたデータの量と比較して、４ビーム螺旋走
査では前処理の負荷が２．７倍増大する。隣接したスラ
イスを再構成するのに要求される投影データは、ビュー
角度βの原点を垂直にシフトさせて、再構成される新た
なスライスと整列させることにより同定され得る。殆ど
の場合、各々のデータ・セットにおいて、１つのスライ
スについてのデータと、隣接したスライスについてのデ
ータとの間にはかなりの重なりが存在する。加重の前に
は、前処理はスライス位置に依存していない。従って、
前処理（螺旋加重の行われていない）の結果を、後に再
使用するためにバッファに記憶させることができる。こ
れにより、多くの場合、特に遡及的（retrospective）
再構成において、前処理の負荷が大幅に軽減し得る。

【００２４】所望されるスライスのプロファイルが、デ
ータ及び上述の再構成アルゴリズムによって支持される
プロファイルよりも厚い場合には、所望されるスライス
のプロファイル内の多数の薄いスライスを合計すること
により、より厚いスライスを得ることができる。多数の
薄いスライスが、それ自体では関心の持たれないもので
あるならば、対応する合計を投影領域において早期に実
行することにより、多数の薄いスライスを再構成する中
間工程を迂回（バイパス）することができる。これによ
り、計算負荷及び画像記憶負荷が軽減する。合成（resu
ltant）加重関数は、データ平面がシフトされたときの
対応する形式（ヴァージョン）の加重関数を合計するこ
とにより得ることができる。

【００２５】代替的な螺旋再構成アルゴリズムを以下に
記述する。本アルゴリズムは、諸々のマルチ・スライス
・システムに適用可能であり、４列検出器での実施に限
定されない。具体的には、螺旋走査での所与のビュー角
度において、多重列検出器システムは、様々なｚ位置に
おける多重列の測定値を提供する。これらの値をｐ
（β，γ，ｚ）と表し、ここで、βはビュー角度であ
り、γは検出器角度である。ｚ１及びｚ２が、スライス
位置ｚ０に最も近く、且つｚ０の両側にあるこのビュー
からの２列の測定値の位置を表すならば、ｚ０における
スライスの正確な投影データをｐ_z0（β，γ）と表せ
ば、ｐ_z0（β，γ）は、 ｐ_z0（β，γ） ＝［（ｚ０−ｚ２）／（ｚ１−ｚ２）］×ｐ（β，γ，ｚ１） ＋［（ｚ１−ｚ０）／（ｚ１−ｚ２）］×ｐ（β，γ，ｚ２） （１０） と推定され得る。各々のβ及びγについて、どの検出器
列であるかに拘わらず、ｚ₀ に跨がる各々の値ｚについ
ての投影データを用いてｐ_z0（β，γ）を決定すること
ができる。従って、異なる列が、異なるβ及びγの値に
ついてｚ₀ における投影データ・セットに寄与すること
がある。コーン・ビームの頂点、即ちＸ線の焦点が、再
構成されるスライスとビュー角度β０で交差しているな
らば、このスライスは、周知の再構成アルゴリズムを用
いてビュー角度β０に中心を有する２π分の推定データ
ｐ_z0（β，γ）から再構成され得る。このようなアルゴ
リズムには、標準的なファン・ビーム再構成アルゴリズ
ム、又は米国特許第４，５８０，２１９号に記載されて
いるファン・ビーム・アンダスキャン・アルゴリズムが
ある。又、Med. Phys.誌、第９号、第２５４頁〜第２５
７頁（１９８２年）のD. L. Parkerによる「ファン・ビ
ームＣＴのための最適ショート・スキャン畳み込み再構
成」（Optimal Short Scan Convolution Reconstructio
n For Fan-BeamCT）に記載されたファン・ビーム・ハー
フスキャン・アルゴリズムを用いて、やはりビュー角度
β０に中心を有する（π＋ファンの角度）分の推定デー
タｐ_z0（β，γ）からスライスを再構成することもでき
る。

【００２６】推定データｐ_z0（β，γ）に対してファン
・ビーム・ハーフスキャン・アルゴリズム又はファン・
ビーム・アンダスキャン・アルゴリズムを適用すること
により、コーン・ビーム・アーティファクトを減少させ
易くなる。ファン・ビーム・ハーフスキャン・アルゴリ
ズムであれファン・ビーム・アンダスキャン・アルゴリ
ズムであれ、これらによって導入される加重関数は、ビ
ュー角度βと検出器角度γとの両者の関数である。

【００２７】更にもう１つの代替的な推定アルゴリズム
を以下に述べる。このアルゴリズムも又、マルチ・スラ
イス・システムに適用可能である。具体的には、測定値
と、測定値に適用される加重であって、所望されるスラ
イスから測定値までのｚ距離に依存している加重との１
次結合を、

【００２８】

【数２】

【００２９】として利用することができる。ここで、ｉ
は、（θ，γ）における投影測定値の全体にわたって振
られたインデクスである。加重関数ｗ（ｚ）の幅によっ
て、スライスの厚み及び画像の雑音レベルが制御され
る。加重関数ｗ（ｚ）の１つの可能な形状は、ｚ＝０に
おける大きさが１であり、±Δｚにおける値がゼロであ
る三角形である。尚、Δｚは、各々の（θ，γ）の値に
おいてｗ（ｚ）についてノン・ゼロ値を有する少なくと
も１つの測定値が存在するように選択されなければなら
ない。任意のｗ（ｚ）に対して、所与の（θ，γ）につ
いてのｗのノン・ゼロ値の合計は、θ及びγと共に変化
する。これは、方程式（１１）の分母によって正規化さ
れる。Δｚが増大すると、スライスは厚くなると共に雑
音レベルは低下する。スライス・プロファイルの形状は
近似的には、ｗ（ｚ）とスライス方向のサンプリング開
口との畳み込みとなる。

【００３０】公知のように、３６０°の回転において、
（θ，γ）の各々の対は２回ずつ測定され、Ｐ（θ，
γ，ｚ）＝Ｐ（θ＋２γ＋１８０°，−γ，ｚ）であ
る。この対称性を用いて、方程式（１１）と共に用いら
れる測定値Ｐ（θ，γ，ｚ_i ）の数を増大させ、Ｐ
（θ，γ，ｚ₀ ）を推定することができる。２つのｚ_i
値についてのＰ（θ，γ，ｚ_i ）の値は、各３６０°回
転及び各検出器列から取得され得る。

【００３１】例えばコサイン曲線又は３次曲線のような
他のｗ（ｚ）の形状を選択することもできる。ゼロ値の
付近でなだらかな勾配を有するｗ（ｚ）には利点がある
ものと考えられる。なだらかな勾配によって、検出器列
が、投影データ・セットに対して漸次的に寄与を開始す
る、従って、相当のアーティファクト不感受性（immuni
ty）を提供することが、より十分に保証される。

【００３２】本発明の様々な実施例に関する以上の記述
から、本発明の目的が達成されたことが明らかである。
本発明を詳細にわたって記述すると共に説明したが、こ
れらは説明及び例示のみのためのものであり、限定のた
めのものであると解釈してはならないことを明瞭に理解
されたい。例えば、ここに記載したＣＴシステムは、Ｘ
線源と検出器との両者がガントリと共に回転するような
「第３世代」システムである。しかしながら、検出器が
全環状の静止式検出器であって、Ｘ線源のみがガントリ
と共に回転するような「第４世代」システムを含めて他
の多くのＣＴシステムが用いられ得る。更に、本発明
は、厳密に４つの検出器列を有しているシステムと共に
用いられるものと限定されているのでもない。従って、
本発明の要旨は、特許請求の範囲によってのみ限定され
るものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＴ作像システムの見取り図である。

【図２】図１に示すシステムのブロック模式図である。

【図３】４ビームＸ線をｚ軸に沿った断面で示す模式図
である。

【図４】図２のＣＴ作像システムの部分を形成している
画像再構成装置のブロック図である。

【図５】４つのデータ平面と画像スライスとの交差を示
す図である。

【図６】データ平面と様々なデータ領域とを示す図であ
る。

【図７】４つのデータ平面と、画像スライスを構成する
のに利用される選択されたデータ領域とを示す図であ
る。

【符号の説明】

１０ ＣＴシステム １２ ガントリ １４ Ｘ線源 １６ Ｘ線ビーム １８ 検出器配列 ２０ 検出器素子 ２２ 患者 ２４ 回転中心 ２６ 制御機構 ２８ Ｘ線制御装置 ３０ ガントリ・モータ制御装置 ３２ データ収集システム（ＤＡＳ） ３４ 画像再構成装置 ３６ 計算機 ３８ 大容量記憶装置 ４０ コンソール ４２ 陰極線管表示装置 ４４ テーブル・モータ制御装置 ４６ モータ式テーブル ４８ ガントリ開口 ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃ、５２Ｄ プリプロセッサ ５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃ、５４Ｄ 投影データ配列 ５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄ 加重関数 ５８Ａ、５８Ｂ、５８Ｃ、５８Ｄ 乗算器 ６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ 加重済投影データ配
列 ６２Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ フィルタ補正及び逆
投影 ６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６４Ｄ ビームごとの画像デ
ータ配列 ６６ 合計 ６８ スライス画像データ配列

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 螺旋走査において収集された投影データ
   から物体の断層写真画像を発生するシステム（１０）で
   あって、該システム（１０）は、４列の検出器配列（１
   ８）を含んでおり、前記断層写真画像システム（１０）
   は、画像再構成装置システム（３４）を含んでおり、該
   画像再構成装置システム（３４）は、 （ａ） 各々のＸ線ファン・ビームから取得されたデー
   タに対応する投影データ配列（５４Ａ、５４Ｂ、５４
   Ｃ、５４Ｄ）を発生し、 （ｂ） 工程（ａ）で発生された前記投影データ配列の
   各々に加重関数（５６Ａ、５６Ｂ、５６Ｃ、５６Ｄ）を
   適用して、それぞれの加重済投影データ配列（６０Ａ、
   ６０Ｂ、６０Ｃ、６０Ｄ）を発生し、各々のデータ・セ
   ットに適用される前記加重関数をＷ１（β，γ）、Ｗ２
   （β，γ）、Ｗ３（β，γ）及びＷ４（β，γ）として
   表すと、各々の加重関数は、 β≦β２_- のときに、 Ｗ１（β，γ）＝０ β２_- ＜β≦β１のときに、 Ｗ１（β，γ）＝［（β−β２_- ）／（β１−β２
   _- ）］×α（ｘ₁ ） β１＜β＜β３_- のときに、 Ｗ１（β，γ）＝［（β−β３_- ）／（β１−β３
   _- ）］×α（ｘ₁ ） β≧β３_- のときに、 Ｗ１（β，γ）＝０ であり、 β≦β３_- のときに、 Ｗ２（β，γ）＝０ β３_- ＜β≦β２のときに、 Ｗ２（β，γ）＝（β−β３_- ）／（β２−β３_- ） β２＜β＜β_M のときに、 Ｗ２（β，γ）＝ｗ２₁ （β，γ）＋ｗ２₂ （β，γ） β≧β_M のときに、 Ｗ２（β，γ）＝０ であり、ここで、 β≦β２のときに、 ｗ２₁ （β，γ）＝０ β２＜β＜β１₊ のときに、 ｗ２₁ （β，γ）＝［（β−β１₊ ）／（β２−β１
   ₊ ）］×α（ｘ₂ ） β≧β１₊ のときに、 ｗ２₁ （β，γ）＝０ であり、 β≦β２のときに、 ｗ２₂ （β，γ）＝０ β２＜β＜β４_- のときに、 ｗ２₂ （β，γ）＝［（β−β４_- ）／（β２−β４
   _- ）］×［１−α（ｘ₂ ）］ β≧β４_- のときに、 ｗ２₂ （β，γ）＝０ であり、 β≦β_m のときに、 Ｗ３（β，γ）＝０ β_m ＜β＜β３のときに、 Ｗ３（β，γ）＝ｗ３₁ （β，γ）＋ｗ３₂ （β，γ） β３≦β＜β２₊ のときに、 Ｗ３（β，γ）＝（β−β２₊ ）／（β３−β２₊ ） β≧β２₊ のときに、 Ｗ３（β，γ）＝０ であり、ここで、 β≦β１₊ のときに、 ｗ３₁ （β，γ）＝０ β１₊ ＜β＜β３のときに、 ｗ３₁ （β，γ）＝［（β−β１₊ ）／（β３−β１
   ₊ ）］×α（ｘ₂ ） β≧β３のときに、 ｗ３₁ （β，γ）＝０ であり、 β≦β４_- のときに、 ｗ３₂ （β，γ）＝０ β４_- ＜β＜β３のときに、 ｗ３₂ （β，γ）＝［（β−β４_- ）／（β３−β４
   _- ）］×［１−α（ｘ₂ ）］ β≧β３のときに、 ｗ３₂ （β，γ）＝０ であり、 β≦β２₊ のときに、 Ｗ４（β，γ）＝０ β２₊ ＜β≦β４のときに、 Ｗ４（β，γ）＝［（β−β２₊ ）／（β４−β２
   ₊ ）］×［１−α（ｘ₃ ）］ β４＜β＜β３₊ のときに、 Ｗ４（β，γ）＝［（β−β３₊ ）／（β４−β３
   ₊ ）］×［１−α（ｘ₃ ）］ β≧β３₊ のときに、 Ｗ４（β，γ）＝０ であり、ここで α（β，γ）＝α［ｘ（β，γ）］ ＝３ｘ² （β，γ）−２ｘ³ （β，γ） であり、ここで ｘ₁ ＝（β−β２_- ）／（β３_- −β２_- ） ｘ₂ ＝（β−β２）／（β３−β２） ｘ₃ ＝（β−β２₊ ）／（β３₊ −β２₊ ） であり、 （ｃ） 工程（ｂ）で発生された前記投影データ配列か
   ら、スライス画像（６８）を構成するために用いられる
   画像データ配列（６４Ａ、６４Ｂ、６４Ｃ、６６Ｄ）を
   発生するように構成されている物体の断層写真画像を発
   生するシステム（１０）。
2. 【請求項２】 前記画像データ配列の発生は、加重され
   た各々の投影データ配列（６０Ａ、６０Ｂ、６０Ｃ、６
   ０Ｄ）にフィルタ補正及び逆投影を実行する工程（６２
   Ａ、６２Ｂ、６２Ｃ、６２Ｄ）を含んでいる請求項１に
   記載のシステム（１０）。
3. 【請求項３】 フィルタ補正及び逆投影を実行する前
   に、同じガントリ角度からのデータ配列であるが、異な
   る検出器列からのデータ配列が結合される請求項２に記
   載のシステム（１０）。
4. 【請求項４】 第１のデータ列の投影ビューが第４のデ
   ータ列の投影ビューから３６０°隔たっているならば、
   フィルタ補正及び逆投影の前に前記第１のデータ列の投
   影ビューと前記第４のデータ列の投影ビューとを結合す
   る請求項３に記載のシステム（１０）。
5. 【請求項５】 前記投影データ配列の各々に加重関数を
   適用する前に、連続したスライスを再構成するために、
   前記データがシステム・メモリ（３８）に記憶される請
   求項１に記載のシステム（１０）。
6. 【請求項６】 前記画像再構成装置システム（３４）は
   更に、所望のスライス・プロファイルが前記データ配列
   により支持される最も薄いプロファイルよりも厚いなら
   ば、前記所望のスライス・プロファイル内の多数の薄い
   スライスを合計するように構成されている請求項１に記
   載のシステム（１０）。
7. 【請求項７】 （ａ） Ｘ線源（１４）と、多重列検出
   器（１８）とを有しているガントリ（１２）と、 （ｂ） 前記検出器（１８）に接続されているデータ収
   集システム（３２）と、 （ｃ） 該データ収集システム（３２）に接続されてい
   るプロセッサ（３６）であって、該プロセッサ（３６）
   は、位置ｚ₁ 及び位置ｚ₂ において前記検出器列により
   測定された投影データを用いて位置ｚ₀ についての投影
   データｐ_z0（β，γ）を推定するように構成されてお
   り、該プロセッサ（３６）は、関係式 ｐ_z0（β，γ）＝［（ｚ０−ｚ２）／（ｚ１−ｚ２）］
   ×ｐ（β，γ，ｚ１）＋［（ｚ１−ｚ０）／（ｚ１−ｚ
   ２）］×ｐ（β，γ，ｚ２） を用いて前記投影データｐ_z0（β，γ）を推定するよう
   にプログラムされている、プロセッサ（３６）とを備え
   た体積測定式計算機式断層写真法装置（１０）。
8. 【請求項８】 異なる列にある検出器（１８）は、推定
   された前記投影データｐ_z0（β，γ）に寄与している請
   求項７に記載の体積測定式計算機式断層写真法装置（１
   ０）。
9. 【請求項９】 画像再構成装置（３４）を更に含んでお
   り、該再構成装置（３４）は、推定された前記投影デー
   タｐ_z0（β，γ）を利用して位置ｚ₀ における画像スラ
   イスを発生するように構成されている請求項７に記載の
   体積測定式計算機式断層写真法装置（１０）。
10. 【請求項１０】 （ａ） Ｘ線源（１４）と、多重列検
    出器（１８）とを有しているガントリ（１２）と、 （ｂ） 前記検出器（１８）に接続されているデータ収
    集システム（３２）と、 （ｃ） 該データ収集システム（３２）に接続されてい
    るプロセッサ（３６）であって、該プロセッサ（３６）
    は、位置ｚ₁ 及び位置ｚ₂ において前記検出器列により
    測定された投影データを用いて位置ｚ₀ についての投影
    データｐ_z0（β，γ）を推定するように構成されてお
    り、該プロセッサ（３６）は、関係式 【数１】 を用いて前記投影データｐ_z0（β，γ）を推定するよう
    にプログラムされている、プロセッサ（３６）とを備え
    た体積測定式計算機式断層写真法装置（１０）。
11. 【請求項１１】 異なる列にある検出器（１８）は、推
    定された前記投影データｐ_z0（β，γ）に寄与している
    請求項１０に記載の体積測定式計算機式断層写真法装置
    （１０）。
12. 【請求項１２】 画像再構成装置（３４）を更に含んで
    おり、該再構成装置（３４）は、推定された前記投影デ
    ータｐ_z0（β，γ）を利用して位置ｚ₀ における画像ス
    ライスを発生するように構成されている請求項１０に記
    載の体積測定式計算機式断層写真法装置（１０）。