JPH11276474A

JPH11276474A - 断層画像形成システム

Info

Publication number: JPH11276474A
Application number: JP11036607A
Authority: JP
Inventors: Guy Marie Besson; ガイ・マリー・ベッソン
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1999-02-16
Publication date: 1999-10-12
Also published as: DE19904369A1; US6108575A; IL128413A; IL128413A0

Abstract

(57)【要約】【課題】螺旋走査で取得された投影データから物体の
断層画像を形成する断層画像形成システムを提供する。【解決手段】断層画像形成システムは、距離関数に基
づいて螺旋重みを作成するように構成されている画像再
構成システムを含む。螺旋重みは、単一の重み関数を用
いて作成される。画像再構成システムは、一般化された
螺旋補外アルゴリズムまたは螺旋補間アルゴリズムを実
行するように構成されている。または、画像再構成シス
テムは、一般化された単一フィルタリング螺旋アルゴリ
ズムを実行するように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般的には、計算機
式断層撮影（ＣＴ）イメージングに関し、より具体的に
は、生検（バイオプシー）、透視検査、アンジオグラフ
ィ（血管造影）及び３次元モデル形成のようにオーバー
ラップのある再構成を要求する用途のための画像の高速
再構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】少なくとも１つの公知の構成のＣＴシス
テムにおいては、Ｘ線源がファン（扇形）形状のビーム
を投射し、このビームは、一般的に「イメージング（作
像）平面」と呼ばれるデカルト座標系のＸ−Ｙ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
等のイメージング対象の物体を通過する。Ｘ線ビーム
は、物体によって減衰された後に放射線検出器のアレイ
（配列体）に入射する。検出器アレイの所で受け取られ
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。アレイ内の各々の検出器素
子は、検出器の位置におけるビーム減衰の測定値である
個別の電気信号を発生する。すべての検出器からの減衰
測定値が個別に取得されて、透過プロファイルを形成す
る。

【０００３】公知の第３世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源
及び検出器アレイは、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、イメージング平面内でイメ
ージング対象の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アレイからの一群の
Ｘ線減衰測定値すなわち投影データが「ビュー（ｖｉｅ
ｗ）」と呼ばれている。物体の「走査（スキャン）」
は、Ｘ線源及び検出器が１回転する間に様々なガントリ
角度で形成される１セット（組）のビューで構成されて
いる。軸方向（アキシャル）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セット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
投影法と呼ばれている。この手法は、走査からの減衰測
定値を、「ＣＴ数」または「ハンスフィールド(Hounsfi
eld)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
制御するものである。

【０００４】全走査時間を短縮するために、「螺旋（ヘ
リカル）」走査が行われることがある。「螺旋」走査を
行うためには、所定の数のスライスについてのデータが
取得されている間に、患者を移動させる。このようなシ
ステムは、１回のファン・ビーム螺旋走査から単一の螺
旋を発生する。ファン・ビームによって完全にマッピン
グされた螺旋から投影データが得られ、投影データから
各々の所定のスライスにおける画像を再構成することが
できる。公知の２π螺旋再構成アルゴリズムは一般的に
は、螺旋補外（ＨＥ）アルゴリズムまたは螺旋補間（Ｈ
Ｉ）アルゴリズムに分類され得る。これらのアルゴリズ
ムは、典型的には、画像を再構成するために投影データ
に対して重み付けファクタを適用する。この重み付けフ
ァクタは一般的には、ファン角度及びビュー角度の両者
に基づいて定められる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】データのｚ軸分解能を
十分に増強（leverage）して３次元表現モデルの画質を
向上させるためには、オーバーラップした再構成（すな
わち、１回転当たり数回の再構成）を行うことが必要で
ある。生検のようないくつかの用途では、１秒当たり数
個のフレームの再構成を可能にすることが極めて望まし
い。フレーム速度を増大させると、造影媒体の所要量及
び検査時間を最小化することが容易になり、これによ
り、患者にとってのリスク、不快感及び照射線量が減少
する。しかしながら、典型的には、画像フレーム・レー
トの増大は、ハードウェアの容量を増大させると共に画
質の低下を許容することにより達成されている。具体的
に述べると、２π螺旋重み付けアルゴリズムはファン角
度依存性を含んでいる。画像平面の数をＰとすると、投
影データのＫ回のフィルタリングが要求され、このと
き、Ｋ＝Ｐである。更に、公知の重み分布は、サイノグ
ラム（sinogram）を横断する不連続線を形成し、この不
連続線は、２つの別個のサイノグラム領域を画定する。
重み関数は、各領域で異なる。従って、Ｐ個の異なる画
像平面の再構成は、Ｐ回の重み付け及びフィルタリング
を要求する。

【０００６】高速画像再構成を可能にし、しかも許容可
能な画質を与える再構成アルゴリズムを提供することが
望ましい。また、公知のシステムに対して重大な付加的
ハードウェアの追加を要求しないで実行することのでき
る上述のようなアルゴリズムを提供することが望まし
い。

【０００７】

【課題を解決するための手段】これらの目的及びその他
の目的は、距離関数を利用し、またこのような距離関数
の特定の分類を選択することにより、サイノグラムを横
断する不連続性を除去するＣＴ螺旋重み付けアルゴリズ
ムによって達せられる。更に、これらの距離関数に対し
て特定の必要条件を課すことにより、２πサイノグラム
の全体にわたって単一の解析的表現が得られる。これら
の特定の単一の距離関数を分解することにより、厳密な
または近似された高速２回フィルタリング再構成アルゴ
リズムが提供され、この場合には、任意の数Ｐの再構成
平面について、所与の投影を２回しかフィルタリングす
る必要がない。

【０００８】加えて、投影角度及びファン角度の合計に
のみ依存する単一の重み関数を利用することができる。
従って、ファン・ビーム投影を平行投影に組み換え（re
binning ）した後には、対応する２π螺旋重み付けアル
ゴリズムは（１つの平行投影内で）射線パラメータへの
依存性を含まなくなる。これらのアルゴリズムについて
は、重み付けはフィルタリングと可換であり、任意の数
Ｐの画像平面の再構成は、１つの投影当たり１回のフィ
ルタリングしか要求しない。

【０００９】以上に述べた螺旋重み付けによって、高速
画像再構成を可能にし、しかも許容可能な画質を与える
再構成アルゴリズムの実現が容易になる。これらのよう
なアルゴリズムはまた、公知のシステムに対して重大な
付加的ハードウェアの追加を要求しないで実行すること
ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１及び図２について説明する。
これらの図には、計算機式断層撮影（ＣＴ）イメージン
グ・システム１０が、「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、ガントリ１２の対向する側に設けられている
検出器アレイ１８に向かってＸ線ビーム１６を投射す
る。検出器アレイ１８が多数の検出器素子２０によって
形成されており、これらの検出器素子２０は共に、投射
されて患者２２を通過したＸ線を感知する。各々の検出
器素子２０は、入射するＸ線ビームの強度、従って患者
２２を通過する間におけるＸ線ビームの減衰量を表す電
気信号を発生する。Ｘ線投影データを取得するための１
回の走査の間に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着
された構成部品は、回転中心２４の周りを回転する。

【００１１】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とを含んでいる。Ｘ線制御装置２８はＸ
線源１４に対して電力信号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内に設けられ
ているデータ取得システム（ＤＡＳ）３２が、検出器素
子２０からのアナログ・データをサンプリングし、後続
の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が、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、
高速画像再構成を実行する。再構成された画像は計算機
３６へ入力として印加され、計算機３６は大容量記憶装
置３８に画像を記憶させる。

【００１２】計算機３６はまた、キーボードを有してい
るコンソール４０を介して、オペレータからコマンド
（命令）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測
することができる。オペレータが供給したコマンド及び
パラメータは、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
るために、計算機３６によって用いられる。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４
６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に通すように移動させる。

【００１３】公知の２π螺旋再構成アルゴリズムは、一
般的に、螺旋補外（ＨＥ）アルゴリズムまたは螺旋補間
（ＨＩ）アルゴリズムに分類することが出来る。これら
のアルゴリズムは、典型的には、画像を再構成するため
に投影データに対して重み付けファクタを適用する。こ
の重み付けファクタは、一般的にファン角度及びビュー
角度の両者に基づいている。

【００１４】以下に記載するのは、許容可能な画質で高
速画像再構成を行える螺旋重み付けアルゴリズムであ
る。より具体的に述べると、図３に示すように、再構成
されるべき関数をｆとし、Ｒｆをｆのラドン変換である
とする。周知のように、２πのデータ取得（すなわち、
線源の角度が３６０°回転する）から１つのデータ・セ
ットが得られ、この場合、４分の１オフセット（quarte
r offset）の影響を無視すると、各々のラドン空間点が
正確に２回ずつサンプリングされている。単一の画像を
構成するために、重みｗ₁ 及びｗ₂ が求められる。重み
ｗ₁ 及びｗ₂ は、以下の式Ｒｆ(β,γ) ＝ｗ₁ Ｒｆ(β₁,γ₁) ＋ｗ₂ Ｒｆ(β₂,
γ₂) が、最小のアーティファクト、最良のスライス・プロフ
ァイル及びノイズ特性で再構成されるべきスライスのラ
ドン変換を定義するような値にする。各々のラドン変換
点は、フィルタリング及び逆投影に先立って均等に重み
付けされていなければならないので、ｗ₁ ＋ｗ₂ ＝１．
０と置くのが通例である。周知のように、Ｒｆ₁ 及びＲ
ｆ₂ のファン・ビーム座標は、以下の式によって関係付
けられている。

【００１５】β₂ ＝β₁ ＋π＋２γ₁ γ₂ ＝−γ₁ しかしながら、Ｒｆ₁ 及びＲｆ₂ が異なる時刻に取得さ
れていると、これらの座標は、例えば、４分の１オフセ
ット、患者の動き、患者テーブルの動き及びシステムの
ドリフトのせいで異なる可能性がある。

【００１６】現状の螺旋重み付けアルゴリズムは、通常
は線形である多項式補間／補外アプローチに基づいてい
る。以下に詳述するアルゴリズムでは、ラドン空間（ま
たは投影射線）における所与の点が、射線から再構成平
面までの距離の関数として、再構成される画像に対して
寄与する。ここで用いる「距離」という用語は、厳密な
数学的定義に限定されているわけではない。以下の議論
では、３つの分類の２πアルゴリズムについて考察す
る。具体的には、本発明に従って修正された螺旋補外及
び螺旋補間について議論する。加えて、「ＳＨＥ」と表
記される新たな分類のアルゴリズムについて記載する。

【００１７】螺旋補外アルゴリズム螺旋補外（ＨＥ）アルゴリズムに関して、図４は、投影
データ及び線β＝π−２γのサイノグラム表現である。
図５及び図６に示すように、線β＝π−２γに沿って不
連続性が存在しており、この線を越えると重み関数は変
化する。ｗ₁ ≠ｗ₂ を用いたアルゴリズムは、高速再構
成用途には適さない。なぜなら、再構成されるべき平面
のｚ位置が変化するとき、範囲β＝π−２γ；−δ≦γ
≦δにおけるすべてのビューが再フィルタリングを必要
とするからである。

【００１８】β＝πのときの平面における再構成は、Ｒｆ(π,γ) ＝ｗ₁ Ｒｆ(β₁,γ₁) ＋ｗ₂ Ｒｆ(β₂,
γ₂) として求められ、重みは各射線の再構成平面（ＰＯＲ）
までのそれぞれの距離によって定義されており、合計す
ると１．０になるように正規化されているので、

【００１９】

【数４】

【００２０】となる。各々の重みを関連する射線の座標
で書き直すと、０≦β≦π−２γのとき、ｗ₁ (β,γ) ＝ｄ(0,β+2γ)／［ｄ(β,π)＋ｄ(0,β+
2γ)］ π−２γ≦β≦２πのとき、ｗ₂ (β,γ) ＝ｄ(β+2γ,2π)／［ｄ(π,β)＋ｄ(β+
2γ,2π)］となる。ｄをｄ（ｘ，ｙ）＝ｙ−ｘと選択することによ
り、重みは、γ＝０の場合を除いて線β＝π−２γに沿
って不連続となる。これにより、再構成フィルタリング
はγに沿って行われるので、フェザリング(feathering)
が要求される。また、重みの一部は負であり、このこと
により、再構成される画像のノイズがより大きくなる。

【００２１】ｄ（ｘ，ｙ）＝ｄ（ｙ，ｘ）となるように
保証すると、線β＝π−２γに沿って連続的な重みが得
られる。これを達成し、また、すべての位置で正である
ような重みを得るための一つの方法は、ｄ（ｘ，ｙ）＝
｜ｙ−ｘ｜を選択するものであり、すると、０≦β≦π−２γのとき、ｗ₁ (β,γ) ＝｜β＋２γ｜／（｜π−β｜＋｜β＋２
γ｜） π−２γ≦β≦２πのとき、ｗ₂ (β,γ) ＝｜２π−β−２γ｜／（｜π−β｜＋｜
２π−β−２γ｜）となる。

【００２２】高速再構成アルゴリズムは、（螺旋重みの
適用後に）所与の投影を再フィルタリングする必要のな
い場合または限定された回数のみフィルタリングすれば
よい場合（例えば、１回転当たり６個のような任意の数
の再構成について２回のフィルタリングを行う場合）に
得られる。重みがファン角度γに依存していないなら
ば、各々のビューのフィルタリングは、１回しか要求さ
れない。

【００２３】ｗ₁ がｗ₂ と異なっている場合、異なるｚ
インデクスの位置での再構成について、範囲［π−２
δ，π＋２δ］内のすべてのビューについて再フィルタ
リングが必要である。重みが線源角度βの範囲の全体に
わたって単一の関数ｗによって与えられるならば、この
重み関数をここではモノ型すなわちＭ型と呼ぶものとす
る。また、以下の式ｗ(β,γ) ＝Ａ(β)＋Ｂ(β)×Ｃ(γ) またはより一般的にはｗ(β,γ) ＝Ａ₀ (β) Ｃ₀ (γ) ＋Ａ₁ (β) Ｃ₁
(γ)＋....＋Ａ_K-1 (β) Ｃ_K-1 (γ) として分解可能な重み関数を、ここではＤ型関数と呼ぶ
ものとする。更に、厳密にＤ型（ＤＥ）である関数もあ
る一方で、近似的にＤ型（ＤＡ）である関数もある。Ｍ
型で且つＤＥ型である関数が、高速再構成用途に適して
いる。なぜなら、所与の投影ｐ（γ）についてのフィル
タリング演算の線形性から、ｐ（γ）及びｐ（γ）×Ｃ
（γ）として２回だけフィルタリングすれば済むからで
ある。

【００２４】以上のＨＥＧ重み付け表現から、ｄ(x,y) ＝ｄ(y,x) （条件Ｃ−１）及びｄ(x,2π) ＝ｄ(x,0) （条件Ｃ−２）であるような任意の関数ｄについて、ＨＥＧがＭ型であ
ることは明らかである。ＨＥＧアルゴリズムでは、引数
の差は、常にπよりも小さい。従って、ｄ(x,y) ＝ sin² [(y-x)/2] は、各引数の範囲全体にわたって単調に増加し、条件
（Ｃ−１）及び（Ｃ−２）の両方を満たし、以下のＭ型
重み関数を定義する。

【００２５】

【数５】

【００２６】重み関数ｗがＭ型（ｗ₁ ＝ｗ₂ ）であると
仮定して、ｗ(β,γ) ＝Ａ(β)＋Ｂ(β)×Ｃ(γ) と書くと、以下の式が導き出される。

【００２７】

【数６】

【００２８】以上に説明したように、ｄ（ｘ，ｙ）＝ｓ
ｉｎ² （（ｙ−ｘ）／２）であるＨＥＧは、Ｍ型であ
る。上の２つの式に基づいて、以下の「２回フィルタリ
ング」近似が得られる。ｗ(β,γ) ≒ sin² (β/2) ＋ cos² (β/2) sin(β) γ
＋Ｏ(γ²) 上からのｗ₁ 及びｗ₂ の表現を用いると、関連する関数
はＭ型であり、ｗは以下の式によって与えられる。

【００２９】

【数７】

【００３０】従って、

【００３１】

【数８】

【００３２】となる。これは、重み関数の厳密な２回フ
ィルタリング分解である。上の表現から、重みは、線β
＝０及びβ＝２πの両方についてゼロになることが明ら
かである。関数Ｃ（γ）＝ｔａｎ（γ）についての係数
の符号は、β＝πの所で変化する。螺旋補間アルゴリズム以下に、螺旋補間２πアルゴリズムについて述べる。線
β＝π−２γに関する再構成の領域から、以下の式が導
かれる。

【００３３】０≦β≦π−２γのとき、ｗ₁ (β,γ) ＝ｄ(0,β)／［ｄ(β,π-2γ)＋ｄ(0,
β)］ π−２γ≦β≦２πのとき、ｗ₂ (β,γ) ＝ｄ(β,2π)／［ｄ(π-2γ,β)＋ｄ(β,
2π)］ｄをｄ（ｘ，ｙ）＝ｙ−ｘと選択することにより、螺旋
補間アルゴリズムが得られる。重みは、線β＝π−２γ
に沿って連続である。しかしながら、１次導関数は不連
続である。ｄ（ｘ，ｙ）＝｜ｙ−ｘ｜とした場合にも同
じ結果が得られる。重みは、すべての位置で正であるの
で、螺旋補外よりも良好なノイズ性能が得られる。言う
までもなく、同じ性質を示す多くの関数ｄ（）が存在す
る。

【００３４】ｄ（ｘ，ｙ）＝｜ｓｉｎ（（ｙ−ｘ）／
２）｜を選択すると、以下のＭ型重み表現及び２回フィ
ルタリング分解が得られる。ｗ(β,γ) ＝ sin(β/2)／［｜cos(β/2 + γ)｜＋ si
n(β/2)］ｄ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ（（ｙ−ｘ）／２）ではＭ型重み
関数が得られないことに留意されたい。

【００３５】ｄ（ｘ，ｙ）＝ｔａｎ（（ｙ−ｘ）／２）
を選択すると、以下の重み表現及び分解が得られる。

【００３６】

【数９】

【００３７】この関数を選択した場合には、ＨＩＧアル
ゴリズムは、（同じ距離関数についての）ＨＥＧアルゴ
リズムと一致し、厳密な２回フィルタリング重み分解を
導き出す。ｄ（ｘ，ｙ）＝ａｔａｎ［ｔａｎ（ｙ−ｘ）
／２］のような他の距離の選択も可能である。単一フィルタリング螺旋アルゴリズム一般的には、単一フィルタリング螺旋アルゴリズム（Ｓ
ＨＥ）においては、ある射線は、１つの平行投影に属し
ているその同じ射線に割り当てられているパラメータ値
（線源角度）に従って重み付けされる。θが関連する平
行投影の線源角度を表すとすると、

【００３８】

【数１０】

【００３９】となる。ここで、ｗ₁ ＋ｗ₂ ＝ｗ（θ）と設定することが可能である。θ＝β＋γであるので、
重み関数は、下式によって与えられる。０≦β≦π−γのとき、ｗ₁ (β,γ) ＝ｄ(0,β+γ)／［ｄ(β+γ,π)＋ｄ(0,
β+γ)］ π−γ≦β≦２πのとき、ｗ₂ (β,γ) ＝ｄ(β+γ,2π)／［ｄ(π,β+γ)＋ｄ
(β+γ,2π)］ここで、ＳＨＥＧ重み表現における対称性に留意された
い。

【００４０】ｄ（ｘ，ｙ）＝ｙ−ｘを選択することによ
り、０≦β≦π−γのとき、ｗ₁ (β,γ) ＝（β＋γ）／π π−γ≦β≦２πのとき、ｗ₂ (β,γ) ＝（２π−β−γ）／π＝２−ｗ₁ (β,
γ) となる。次の関数ｄ、すなわち、ｄ（ｘ，ｙ）＝ｓｉｎ
² （（ｙ−ｘ）／２）を選択することにより、以下のＭ
型で且つＤ型の３回フィルタリング・アルゴリズムが得
られる。

【００４１】ｗ(β,γ) ＝ sin² ((β+γ)/2) ＝ sin² (β/2) ＋（1/2）sin(β) sin(γ) ＋ cos(β)
sin² (γ/2) この分解は、厳密な３回フィルタリングである。この式
を２回フィルタリング関数によって近似することができ
る。

【００４２】ｗ(β,γ) ＝ sin² ((β+γ)/2) ＝ sin² (β/2) ＋（１／２）sin(β) sin(γ) 距離関数ｄ（ｘ，ｙ）＝ｔａｎ（（ｙ−ｘ）／２）を用
いることによっても同じ結果が得られる。以下の関数
ｄ、すなわちｄ（ｘ，ｙ）＝（｜ｓｉｎ（（ｙ−ｘ）／
２）｜のδ乗）を選択することにより、以下のＭ型ＳＨ
ＥＧアルゴリズムが得られる。

【００４３】

【数１１】

【００４４】関連する画質は特に期待できるものである
ので、このアルゴリズムについてのノイズ電力を算出し
た。

【００４５】

【数１２】

【００４６】従って、Ｎ（γ）はγについて独立であ
り、

【００４７】

【数１３】

【００４８】となる。図７を見ると、 θ＝β＋γ であることは明らかであり、従って、２πのビューに組
み換え（rebinning ）を行った後に、重みは、平行ビュ
ーに沿ったチャンネル・インデクスの関数ではなくな
り、平行ビュー角度の関数であるのみとなる。これによ
り、再構成フィルタリング演算から重みをくくり出し、
フィルタリング後に、逆投影段階において又はこれに先
立って、この重みを適用することができる。従って、任
意の数の画像平面を再フィルタリングを行わずに再構成
することができ、これにより、目立った画質の低下がな
く且つノイズ性能に優れた高速２π螺旋重み付けアルゴ
リズムが得られる。

【００４９】以上に述べた螺旋重み付けに対する「距
離」を用いたアプローチは、一般化され得る。ｎπ（ｎ
≧２）分のデータを含んでいるデータ・セットに対する
適用は容易である。例えば、一般的な分類の３πＰＯＲ
及びＲＯＲアルゴリズムを定義することが可能である。
「距離」を用いたアプローチはまた、マルチスライス・
スキャナにも適用することができる。

【００５０】以上に述べた螺旋重み付けによって、高速
画像再構成を可能にし、しかも許容可能な画質を与える
再構成アルゴリズムの実現が容易になる。これらのよう
なアルゴリズムはまた、公知のシステムに対して重大な
付加的ハードウェアの追加を要求しないで実行すること
ができる。具体的には、ＳＨＥアルゴリズムは、許容可
能な画質、ノイズ電力及びアーティファクトを伴う１回
フィルタリングのアルゴリズムを提供する。

【００５１】本発明の様々な実施例に関する以上の記述
から、発明の目的が達せられたことは明らかである。本
発明を詳細にわたって記述すると共に図解したが、これ
らは説明及び例示のみを意図したものであり、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。従って、本発明の要旨は、特許請求の範囲に
よって限定されるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＣＴイメージング・システムの絵画的斜視図で
ある。

【図２】図１に示すシステムのブロック図である。

【図３】ファン・ビーム・パラメータ及び関連するラド
ン空間サンプリングを示す図である。

【図４】ファン・ビーム投影データ及び螺旋補外重み付
けを示す図である。

【図５】螺旋補外アルゴリズムの動作を示す図である。

【図６】ファン角度が増加するのに伴う重み付けの不連
続性を示す図である。

【図７】ファン・ビーム及び平行投影の座標を示す図で
ある。

【符号の説明】

１０ＣＴシステム１２ガントリ１４Ｘ線源１６Ｘ線ビーム１８検出器アレイ２０検出器素子２２患者２４回転中心２６制御機構２８Ｘ線制御装置３０ガントリ・モータ制御装置３２データ取得システム（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表示装置４４テーブル・モータ制御装置４６患者テーブル４８ガントリ開口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】螺旋走査で取得された投影データから物
体の断層画像を形成する断層画像形成システムにおい
て、距離関数に基づいて螺旋重みを作成するように構成
されている画像再構成システムを含んでいることを特徴
とする断層画像形成システム。
【請求項２】前記螺旋重みは、単一の重み関数を用い
て作成される請求項１に記載の断層画像形成システム。
【請求項３】前記画像再構成システムは、一般化され
た螺旋補外アルゴリズムを実行するように構成されてい
る請求項１に記載の断層画像形成システム。
【請求項４】前記画像再構成システムは、一般化され
た螺旋補間アルゴリズムを実行するように構成されてい
る請求項１に記載の断層画像形成システム。
【請求項５】前記画像再構成システムは、一般化され
た単一フィルタリング螺旋アルゴリズムを実行するよう
に構成されている請求項１に記載の断層画像形成システ
ム。
【請求項６】前記螺旋重みは、【数１】に従って作成される請求項１に記載の断層画像形成シス
テム。
【請求項７】前記螺旋重みは、０≦β≦π−２γのとき、ｗ₁(β,γ) ＝ｄ(0,β)／［ｄ(β,π-2γ)＋ｄ(0,
β)］ π−２γ≦β≦２πのとき、ｗ₂(β,γ) ＝ｄ(β,2π)／［ｄ(π-2γ,β)＋ｄ(β,2
π)］に従って作成され、ここで、ｄ（ｘ，ｙ）＝ｙ−ｘであ
る請求項１に記載の断層画像形成システム。
【請求項８】前記螺旋重みは、ｗ(β,γ) ＝ sin（β/2）／［｜cos（β/2+γ）｜＋ s
in（β/2）］に従って作成される請求項１に記載の断層画像形成シス
テム。
【請求項９】前記螺旋重みは、０≦β≦π−γのとき、ｗ₁（β,γ）＝ｄ(0,β+γ)／［ｄ(β+γ,π)＋ｄ(0,β
+γ)］ π−γ≦β≦２πのとき、ｗ₂ (β,γ) ＝ｄ(β+γ,2π)／［ｄ(π,β+γ)＋ｄ(β
+γ,2π)］に従って作成され、ここで、βは線源角度を表す請求項
１に記載の断層画像形成システム。
【請求項１０】ｄ（ｘ，ｙ）がｙ−ｘに等しくなるよ
うに選択されている場合、０≦β≦π−γのとき、ｗ₁ (β,γ) ＝（β＋γ）／π π−γ≦β≦２πのとき、ｗ₂ (β,γ) ＝（２π−β−γ）／π＝２−ｗ₁ (β,
γ) である請求項９に記載の断層画像形成システム。
【請求項１１】ｄ（ｘ，ｙ）がｓｉｎ² （（ｙ−ｘ）
／２）に等しくなるように選択されている場合、ｗ(β,γ) ＝ sin² ((β+γ)/2) ＝ sin² (β/2) ＋（１／２）sin(β) sin(γ) ＋ cos
(β) sin² (γ/2) である請求項９に記載の断層画像形成システム。
【請求項１２】ｗ(β,γ) ＝ sin² ((β+γ)/2) ＝ sin² (β/2) ＋（１／２）sin(β) sin(γ) である請求項９に記載の断層画像形成システム。
【請求項１３】ｄ（ｘ，ｙ）が｜ｓｉｎ（（ｙ−ｘ）
／２）｜のδ乗に等しくなるように選択されている場
合、【数２】である請求項９に記載の断層画像形成システム。
【請求項１４】前記画像再構成システムは、前記投影
データの２回のフィルタリングから任意の数の画像平面
の再構成を可能にする請求項１に記載の断層画像形成シ
ステム。
【請求項１５】前記画像再構成システムは、前記投影
データの１回のフィルタリングから任意の数の画像平面
の再構成を可能にする請求項１に記載の断層画像形成シ
ステム。
【請求項１６】螺旋走査において取得された投影デー
タから物体の断層画像を形成する断層画像形成システム
において、距離関数に基づいて螺旋重みを作成するように構成され
ている画像再構成システムを含み、前記螺旋重みが、ｗ
₁ ＋ｗ₂ ＝ｗ（θ）に従って作成され、ここで、θ＝β
＋γであることを特徴とする断層画像形成システム。
【請求項１７】前記螺旋重みは、０≦β≦π−γのとき、ｗ₁ (β,γ) ＝ｄ(0,β+γ)／［ｄ(β+γ,π)＋ｄ(0,
β+γ)］ π−γ≦β≦２πのとき、ｗ₂ (β,γ) ＝ｄ(β+γ,2π)／［ｄ(π,β+γ)＋ｄ
(β+γ,2π)］に従って作成され、ここで、βは線源角度を表す請求項
１６に記載の断層画像形成システム。
【請求項１８】ｄ（ｘ，ｙ）がｙ−ｘに等しくなるよ
うに選択されている場合、０≦β≦π−γのとき、ｗ₁ (β,γ) ＝（β＋γ）／π π−γ≦β≦２πのとき、ｗ₂ (β,γ) ＝（２π−β−γ）／π＝２−ｗ₁ (β,
γ) である請求項１７に記載の断層画像形成システム。
【請求項１９】ｗ(β,γ) ＝ sin² ((β+γ)/2) ＝ sin² (β/2) ＋（１／２）sin(β) sin(γ) である請求項１６に記載の断層画像形成システム。
【請求項２０】ｄ（ｘ，ｙ）が｜ｓｉｎ（（ｙ−ｘ）
／２）｜のδ乗に等しくなるように選択されている場
合、【数３】である請求項１６に記載の断層画像形成システム。