JPH11267118A - コンピュ―タトモグラフのための像再構成方法 - Google Patents
コンピュ―タトモグラフのための像再構成方法Info
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- JPH11267118A JPH11267118A JP11025926A JP2592699A JPH11267118A JP H11267118 A JPH11267118 A JP H11267118A JP 11025926 A JP11025926 A JP 11025926A JP 2592699 A JP2592699 A JP 2592699A JP H11267118 A JPH11267118 A JP H11267118A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
- G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
- G06T11/006—Inverse problem, transformation from projection-space into object-space, e.g. transform methods, back-projection, algebraic methods
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2211/00—Image generation
- G06T2211/40—Computed tomography
- G06T2211/412—Dynamic
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S378/901—Computer tomography program or processor
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- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 十分な像の質において動かされる器官におけ
るダイナミックな研究または動かされる治療器具のコン
トロールが可能であるように、再構成が従来の技術にく
らべて速められているコンピュータトモグラフのための
像再構成方法を提供する。その際に対象物の運動と像列
のなかに表示される運動との間の遅れは可能なかぎりわ
ずかでなければならない。 【解決手段】 検出器１５のデータ信号の前処理ユニッ
ト５と、その後に接続されている像再構成のための再構
成ユニット７とを有し、その情報がモニター８に像再生
のために供給されると共に、連続的に測定かつ前処理さ
れたデータストリームから部分走査式再構成のためのデ
ータセグメント９〜１２が取り出され、その開始角度が
フレキシブルであり、部分走査式再構成のためのラスタ
ーが任意に定められている。
るダイナミックな研究または動かされる治療器具のコン
トロールが可能であるように、再構成が従来の技術にく
らべて速められているコンピュータトモグラフのための
像再構成方法を提供する。その際に対象物の運動と像列
のなかに表示される運動との間の遅れは可能なかぎりわ
ずかでなければならない。 【解決手段】 検出器１５のデータ信号の前処理ユニッ
ト５と、その後に接続されている像再構成のための再構
成ユニット７とを有し、その情報がモニター８に像再生
のために供給されると共に、連続的に測定かつ前処理さ
れたデータストリームから部分走査式再構成のためのデ
ータセグメント９〜１２が取り出され、その開始角度が
フレキシブルであり、部分走査式再構成のためのラスタ
ーが任意に定められている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータトモグ
ラフのための像再構成方法に関する。
ラフのための像再構成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】検出器のデータ信号の前処理ユニット
と、その後に接続されている像再構成のための再構成ユ
ニットとを有し、その情報がモニターに像再生のために
供給され、その際にデータストリームが連続的に測定か
つ前処理されるコンピュータトモグラフのための像再構
成方法はたとえばドイツ特許出願公開第43 19 538 号明
細書およびドイツ特許出願公開第 196 25 863 号明細書
から公知である。
と、その後に接続されている像再構成のための再構成ユ
ニットとを有し、その情報がモニターに像再生のために
供給され、その際にデータストリームが連続的に測定か
つ前処理されるコンピュータトモグラフのための像再構
成方法はたとえばドイツ特許出願公開第43 19 538 号明
細書およびドイツ特許出願公開第 196 25 863 号明細書
から公知である。
【０００３】コンピュータトモグラフでは、検出器から
供給されるデータから患者の検査すべき範囲の像が再構
成される。図１および図２によりこの方法が一層詳細に
説明されている。
供給されるデータから患者の検査すべき範囲の像が再構
成される。図１および図２によりこの方法が一層詳細に
説明されている。
【０００４】図１には寝台１が台座２の上に示されてお
り、それに測定開口４を有するコンピュータトモグラフ
のガントリ３が付設されている。測定開口４のなかに寝
台１の上の患者が入れられる。検出器から供給されたデ
ータは前処理ユニット５に供給され、この前処理ユニッ
ト５の後にデータメモリ６および再構成ユニット７が接
続されている。像再生はモニター８で行われる。
り、それに測定開口４を有するコンピュータトモグラフ
のガントリ３が付設されている。測定開口４のなかに寝
台１の上の患者が入れられる。検出器から供給されたデ
ータは前処理ユニット５に供給され、この前処理ユニッ
ト５の後にデータメモリ６および再構成ユニット７が接
続されている。像再生はモニター８で行われる。
【０００５】図１にはＸ線源の焦点１３も示されてお
り、この焦点１３から扇状のＸ線放射束１４が出発し、
このＸ線放射束１４は検出器要素の列から成る検出器に
当たる（第３世代）。検出器信号は前処理ユニット５に
供給される。
り、この焦点１３から扇状のＸ線放射束１４が出発し、
このＸ線放射束１４は検出器要素の列から成る検出器に
当たる（第３世代）。検出器信号は前処理ユニット５に
供給される。
【０００６】特別な再構成アルゴリズムは、Ｘ線源の焦
点および検出器１５の回転のセグメントから像計算機に
供給される検出器信号に基づいている。
点および検出器１５の回転のセグメントから像計算機に
供給される検出器信号に基づいている。
【０００７】このアルゴリズムによりＣＴ像ｍがセグメ
ント像ｎa ＝ｍないしｎe ＝ｍ−１＋Ｋから再構成され
る。ここでＫは６０°回転のセグメントの数である。Ｃ
Ｔ像ｍはＣＴ像ｍ−１およびデータセグメントｎe から
のセグメント像の加算およびデータセグメントｎa −１
からのセグメント像の減算により生ずる。
ント像ｎa ＝ｍないしｎe ＝ｍ−１＋Ｋから再構成され
る。ここでＫは６０°回転のセグメントの数である。Ｃ
Ｔ像ｍはＣＴ像ｍ−１およびデータセグメントｎe から
のセグメント像の加算およびデータセグメントｎa −１
からのセグメント像の減算により生ずる。
【０００８】図２中の左側の図は、どのようにして初期
化段階で、たとえば６０°ごとにＫ＝６のデータセグメ
ントａないしｆから、６つのセグメント像が計算かつ加
算されるかを示す。図２中の中央の図は、どのようにし
てその後の６０°回転の後にデータセグメントｇから第
７のセグメント像が再構成されるかを示す。所望のＣＴ
像はデータセグメントｇおよびその前のＣＴ像からのセ
グメント像の加算ならびにデータセグメントａからのセ
グメント像の減算により生ずる。図２中の右側の図は、
どのようにしてアルゴリズムがその後の６０°データセ
グメントｈから第８のセグメント像を再構成するかを示
す。第３のＣＴ像は、それがその前のＣＴ像に加算さ
れ、その結果から（データセグメントｂからの）第２の
セグメント像が減算されることによって生ずる。このア
ルゴリズムは次いで後続のセグメントに対して継続され
る。
化段階で、たとえば６０°ごとにＫ＝６のデータセグメ
ントａないしｆから、６つのセグメント像が計算かつ加
算されるかを示す。図２中の中央の図は、どのようにし
てその後の６０°回転の後にデータセグメントｇから第
７のセグメント像が再構成されるかを示す。所望のＣＴ
像はデータセグメントｇおよびその前のＣＴ像からのセ
グメント像の加算ならびにデータセグメントａからのセ
グメント像の減算により生ずる。図２中の右側の図は、
どのようにしてアルゴリズムがその後の６０°データセ
グメントｈから第８のセグメント像を再構成するかを示
す。第３のＣＴ像は、それがその前のＣＴ像に加算さ
れ、その結果から（データセグメントｂからの）第２の
セグメント像が減算されることによって生ずる。このア
ルゴリズムは次いで後続のセグメントに対して継続され
る。
【０００９】代替的な実現では像の代わりに相応のセグ
メントの適当に前処理されたデータが互いに減算または
加算される。
メントの適当に前処理されたデータが互いに減算または
加算される。
【００１０】説明された両アルゴリズムは原理的な欠点
を有する：
を有する：
【００１１】３６０°回転が、既存の再構成ユニット７
の計算時間がすべてのデータのオンライン処理を可能に
するように、整数のセグメントに分割されなければなら
ない。せれゆえ、再構成ユニットの最適な利用、従って
最大の計算速度が可能でない。
の計算時間がすべてのデータのオンライン処理を可能に
するように、整数のセグメントに分割されなければなら
ない。せれゆえ、再構成ユニットの最適な利用、従って
最大の計算速度が可能でない。
【００１２】コンピュータトモグラフの測定領域のなか
の対象物の運動と表示との間の遅れ時間は比較的大き
く、たとえば治療への応用を困難にする。
の対象物の運動と表示との間の遅れ時間は比較的大き
く、たとえば治療への応用を困難にする。
【００１３】遅れ時間に関しては下記のことが生ずる。
【００１４】検出器の測定データは原理上オンラインで
前処理されなければならない。すなわち回転のデータが
回転時間ｔu の間に処理されなければならない。データ
はその際に時間ｔvvだけ遅らされる。続いての再構成は
同じくオンラインで進行しなければならない。すなわち
たとえば６０°セグメントの再構成は１／６回転の時間
よりも長くかかってはならない。データはその際に時間
ｔr だけ遅らされ、セグメント形成器の加算および減算
は時間ｔa かかる。Ｘ線の放射開始から最初の像までの
待ち時間はｔw,a ＝ｔvv＋ｔr ＋ｔa ＋ｔu である（図
３ａ）。
前処理されなければならない。すなわち回転のデータが
回転時間ｔu の間に処理されなければならない。データ
はその際に時間ｔvvだけ遅らされる。続いての再構成は
同じくオンラインで進行しなければならない。すなわち
たとえば６０°セグメントの再構成は１／６回転の時間
よりも長くかかってはならない。データはその際に時間
ｔr だけ遅らされ、セグメント形成器の加算および減算
は時間ｔa かかる。Ｘ線の放射開始から最初の像までの
待ち時間はｔw,a ＝ｔvv＋ｔr ＋ｔa ＋ｔu である（図
３ａ）。
【００１５】前処理されるデータがセグメントごとに加
算または減算されるならば（図３ｂ）、待ち時間はより
短い。それはｔw,b ＝ｔvv＋ｔr ＋ｔu である。しかし
再構成計算機はより高い能力を有するものとして設計さ
れなければならない。なぜならば、それは同一の時間中
に前処理されたデータセグメントの加算および減算を実
行しなければならないからである。
算または減算されるならば（図３ｂ）、待ち時間はより
短い。それはｔw,b ＝ｔvv＋ｔr ＋ｔu である。しかし
再構成計算機はより高い能力を有するものとして設計さ
れなければならない。なぜならば、それは同一の時間中
に前処理されたデータセグメントの加算および減算を実
行しなければならないからである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、十分
な像の質において動かされる器官におけるダイナミック
な研究または動かされる治療器具のコントロールが可能
であるように、再構成が従来の技術にくらべて速められ
ているコンピュータトモグラフのための像再構成方法を
提供することである。その際に対象物の運動と像列のな
かに表示される運動との間の遅れは可能なかぎりわずか
でなければならない。
な像の質において動かされる器官におけるダイナミック
な研究または動かされる治療器具のコントロールが可能
であるように、再構成が従来の技術にくらべて速められ
ているコンピュータトモグラフのための像再構成方法を
提供することである。その際に対象物の運動と像列のな
かに表示される運動との間の遅れは可能なかぎりわずか
でなければならない。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によ
れば、請求項１の特徴により解決される。本発明による
方法にとって本質的なことは、連続的に測定され、前処
理されたデータストリームから部分走査式再構成のため
のデータセグメントが取り出されることである。その際
に個々の再構成の開始角度は従来の技術の際のように固
定のラスターに制限されていない。ラスターはそれどこ
ろか再構成ユニットの現在利用可能な計算能力に相応し
て任意に定められる。本発明による像再構成はこうして
既存の再構成ユニットへのフレキシブルな適応を可能に
し、その際にそれぞれ既存の計算能力が最大に利用され
る。
れば、請求項１の特徴により解決される。本発明による
方法にとって本質的なことは、連続的に測定され、前処
理されたデータストリームから部分走査式再構成のため
のデータセグメントが取り出されることである。その際
に個々の再構成の開始角度は従来の技術の際のように固
定のラスターに制限されていない。ラスターはそれどこ
ろか再構成ユニットの現在利用可能な計算能力に相応し
て任意に定められる。本発明による像再構成はこうして
既存の再構成ユニットへのフレキシブルな適応を可能に
し、その際にそれぞれ既存の計算能力が最大に利用され
る。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図４により本発明を一層詳
細に説明する。
細に説明する。
【００１９】図４は、部分走査に対するデータセグメン
ト９〜１２が固定のラスターに制限されておらずに、任
意に定められ得ること、例では重なっていることを明ら
かに示す。
ト９〜１２が固定のラスターに制限されておらずに、任
意に定められ得ること、例では重なっていることを明ら
かに示す。
【００２０】図４にとって本質的なことは、連続的に測
定かつ前処理されたデータストリームから部分走査式再
構成のためのデータセグメントが取り出される新しいア
ルゴリズムである。その際に個々の再構成の開始角度は
従来の技術の際のように固定のラスターに制限されてい
ない。ラスターは再構成計算機の計算能力に相応して任
意に定められ得る（図４）。
定かつ前処理されたデータストリームから部分走査式再
構成のためのデータセグメントが取り出される新しいア
ルゴリズムである。その際に個々の再構成の開始角度は
従来の技術の際のように固定のラスターに制限されてい
ない。ラスターは再構成計算機の計算能力に相応して任
意に定められ得る（図４）。
【００２１】この方法は寝台運動の際に部分走査アルゴ
リズムに基づいてより高い位置分解能を与え、寝台運動
なしにダイナミックな研究の際により高い時間分解能が
達成される。さらに待ち時間ｔw,c ＝ｔvv＋ｔr ＋ｔu
・Ｆが明らかにより短い。係数Ｆはどれだけ多くのデー
タが３６０°再構成に比較して部分走査の再構成のため
に必要であるかを決定する。それは０．５２と部分走査
に対して通常の０．５＋扇角度／３６０°との間を変化
する。待ち時間の減少は特にこの作動形式で通常の開始
ー停止作動の際に認められる。
リズムに基づいてより高い位置分解能を与え、寝台運動
なしにダイナミックな研究の際により高い時間分解能が
達成される。さらに待ち時間ｔw,c ＝ｔvv＋ｔr ＋ｔu
・Ｆが明らかにより短い。係数Ｆはどれだけ多くのデー
タが３６０°再構成に比較して部分走査の再構成のため
に必要であるかを決定する。それは０．５２と部分走査
に対して通常の０．５＋扇角度／３６０°との間を変化
する。待ち時間の減少は特にこの作動形式で通常の開始
ー停止作動の際に認められる。
【００２２】像再構成はたとえばフィルタ／逆投影法ま
たはフーリエ法のような公知の再構成方法によりそれぞ
れ第３、第４または第５世代（第５世代：多くの回転す
る焦点を有するシステム）のコンピュータトモグラフの
ための扇状または平行Ｘ線放射に基づいて、１列形、多
列形または平面形検出器システムから出発して、実行さ
れ得る。その際にデータレートが個々の検出器チャネル
にわたっての内挿により、個々の投影および場合によっ
ては相い異なる検出器列のデータにわたっての内挿によ
り減ぜられ得る。さらに再構成マトリックスが減ぜら
れ、その際に像表示はより大きいマトリックスを有する
内挿により行われる。説明されたデータリダクションは
個々にまたは組み合わせて応用され得る。データリダク
ションは測定されたデータでまたは前処理されたデータ
で直接に行われ得る。それによって速度上昇が既に前処
理中に可能であり、もしくは高い速度で行われる再構成
中に達成される。続いて再構成が行われる。個々のまた
は多くの断層の高い像質を有する再構成が、記憶され
て、説明された仕方で前処理されたデータに基づいて可
能である。データリダクションの前の測定さたデータの
直接の記憶は含まれている。
たはフーリエ法のような公知の再構成方法によりそれぞ
れ第３、第４または第５世代（第５世代：多くの回転す
る焦点を有するシステム）のコンピュータトモグラフの
ための扇状または平行Ｘ線放射に基づいて、１列形、多
列形または平面形検出器システムから出発して、実行さ
れ得る。その際にデータレートが個々の検出器チャネル
にわたっての内挿により、個々の投影および場合によっ
ては相い異なる検出器列のデータにわたっての内挿によ
り減ぜられ得る。さらに再構成マトリックスが減ぜら
れ、その際に像表示はより大きいマトリックスを有する
内挿により行われる。説明されたデータリダクションは
個々にまたは組み合わせて応用され得る。データリダク
ションは測定されたデータでまたは前処理されたデータ
で直接に行われ得る。それによって速度上昇が既に前処
理中に可能であり、もしくは高い速度で行われる再構成
中に達成される。続いて再構成が行われる。個々のまた
は多くの断層の高い像質を有する再構成が、記憶され
て、説明された仕方で前処理されたデータに基づいて可
能である。データリダクションの前の測定さたデータの
直接の記憶は含まれている。
【００２３】しかし、それに対して代替的に、データお
よび像マトリックスのリダクションなしで、相応の能力
の再構成計算機によっても処理され得る。
よび像マトリックスのリダクションなしで、相応の能力
の再構成計算機によっても処理され得る。
【００２４】オンラインで前処理されたデータがディス
クに記憶されるならば、または再構成ユニットのなかに
部分走査用または最後の３６０°回転のデータ用のデー
タバッファが設けられているならば、再構成に続いて高
い速度で高い像質を有する再構成が行われ得る。その際
に、再構成速度または像質への要求に応じて、説明され
たデータリダクションは個々に行われてよく、組み合わ
せて行われてよく、または完全に切り離されてもよい。
開始ー停止作動中はモニター８に次いでそれぞれ最後の
測定されたデータレコードが再構成されて高い像質で現
れる。切換が入力データの中断またはＸ線放射の中断に
よりトリガーされると、それによりいつでも検査進行の
重大な中断なしにこのような再構成が可能である。高い
質の像が次いで分離されたモニターに、もしくは等しい
モニターのなかで他の像セグメントのなかに永久的に表
示され得る。
クに記憶されるならば、または再構成ユニットのなかに
部分走査用または最後の３６０°回転のデータ用のデー
タバッファが設けられているならば、再構成に続いて高
い速度で高い像質を有する再構成が行われ得る。その際
に、再構成速度または像質への要求に応じて、説明され
たデータリダクションは個々に行われてよく、組み合わ
せて行われてよく、または完全に切り離されてもよい。
開始ー停止作動中はモニター８に次いでそれぞれ最後の
測定されたデータレコードが再構成されて高い像質で現
れる。切換が入力データの中断またはＸ線放射の中断に
よりトリガーされると、それによりいつでも検査進行の
重大な中断なしにこのような再構成が可能である。高い
質の像が次いで分離されたモニターに、もしくは等しい
モニターのなかで他の像セグメントのなかに永久的に表
示され得る。
【００２５】説明されたアルゴリズムは重なり合うデー
タセグメントにアクセスする。このことは、データがす
べて揃って新たに再構成されなければならないことを自
動的には意味しない。それどころか、説明されたアルゴ
リズムは、投影が再構成ｎ−１から再構成ｎのなかに引
き続いて使用され得ることを含んでいる。
タセグメントにアクセスする。このことは、データがす
べて揃って新たに再構成されなければならないことを自
動的には意味しない。それどころか、説明されたアルゴ
リズムは、投影が再構成ｎ−１から再構成ｎのなかに引
き続いて使用され得ることを含んでいる。
【００２６】既に説明されたように、再構成ラスターは
フレキシブルに再構成ユニットの既存の計算容量に適合
され得る。データから独立している再構成時間が仮定さ
れるならば、それによって等間隔の再構成ラスターが生
ずる。しかし、それに対して代替的に、時間ラスターは
非等間隔にも選ばれ得る。これはたとえば外部トリガー
（ＥＫＧトリガー）により行われ得る。それにより心臓
事象によりトリガーされる記録が高い脈拍数の際にも、
または多くの定められた記録が心臓周期のなかでも可能
である。さらに、たとえば造影剤ボーラスの追跡の際
に、再構成間隔がオンラインで現在の造影剤濃度に適合
され得る。
フレキシブルに再構成ユニットの既存の計算容量に適合
され得る。データから独立している再構成時間が仮定さ
れるならば、それによって等間隔の再構成ラスターが生
ずる。しかし、それに対して代替的に、時間ラスターは
非等間隔にも選ばれ得る。これはたとえば外部トリガー
（ＥＫＧトリガー）により行われ得る。それにより心臓
事象によりトリガーされる記録が高い脈拍数の際にも、
または多くの定められた記録が心臓周期のなかでも可能
である。さらに、たとえば造影剤ボーラスの追跡の際
に、再構成間隔がオンラインで現在の造影剤濃度に適合
され得る。
【図１】コンピュータトモグラフの構成の概要を示す
図。
図。
【図２】コンピュータトモグラフにおける像再構成を説
明するための図。
明するための図。
【図３】待ち時間を説明するための図。
【図４】本発明による方法を説明するための図。
１ 寝台 ２ 台座 ３ ガントリ ４ 測定開口 ５ 前処理ユニット ６ データメモリ ７ 再構成ユニット ８ モニター ９〜１２ データセグメント １３ 焦点 １４ Ｘ線放射束 １５ 検出器
Claims (5)
- 【請求項１】 検出器（１５）のデータ信号の前処理ユ
ニット（５）と、その後に接続されている像再構成のた
めの再構成ユニット（７）とを有し、その情報がモニタ
ー（８）に像再生のために供給されるコンピュータトモ
グラフのための像再構成方法において、連続的に測定か
つ前処理されたデータストリームから部分走査式再構成
のためのデータセグメント（９〜１２）が取り出され、
その開始角度がフレキシブルであり、部分走査式再構成
のためのラスターが任意に定められていることを特徴と
するコンピュータトモグラフのための像再構成方法。 - 【請求項２】 データセグメント（９〜１２）が重なり
合っていることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 再構成ユニット（７）がデータから独立
し、再構成ラスターが等間隔であることを特徴とする請
求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 再構成ラスターが非等間隔であることを
特徴とする請求項１または２記載の方法。 - 【請求項５】 検出器チャネル、投影および相い異なる
検出器列のデータにわたる内挿ならびに減ぜられた再構
成マトリックスおよび（または）これらの方法の組み合
わせにより速度上昇がつの高品質の再構成と共に可能で
あることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の
方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19804382.1 | 1998-02-04 | ||
| DE19804382A DE19804382C2 (de) | 1998-02-04 | 1998-02-04 | Bildrekonstruktionsverfahren für einen Computertomographen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11267118A true JPH11267118A (ja) | 1999-10-05 |
Family
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