JP2001515378A - らせん走査ｃｔスキャナにおけるオンライン画像再構成 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 所定の再構成角を有し、２以上の整数であるｎ列の検出器アレイを持つＣＴスキャナを用いて、平面像を再構成する方法。該方法は、平面スライス画像に対応する軸位置近傍のらせん走査軌跡上の、再構成角と概略等しい角度範囲の所定範囲内で、検出器アレイからのＸ線減衰データを取得し、らせん走査軌跡上のほぼ所定範囲内のみで得られたデータを用いて、スライス画像を再構成するためにデータを処理するものである。

Description

【発明の詳細な説明】 らせん走査ＣＴスキャナにおけるオンライン画像再構成 発明の分野 本発明は一般にはコンピュータ断層撮影（ＣＴ）画像形成、特にらせん走査経 路を有するマルチスライスＣＴスキャナに関する。 発明の背景 らせん状の走査を行うＣＴスキャナが、従来から知られている。一般的には、 これらのＣＴスキャナは、撮影される被検者の周囲を連続的に回転するように環 状のガントリーに取り付けられたＸ線管を有する。被検者はベッドに乗せられ、 該ベッドはＸ線管の回転に伴って連続的にガントリー内を移動する。被検者に対 してＸ線管の反対に位置する列状に配置されたＸ線検出器アレイが、被検者を通 過したＸ線を受ける。Ｘ線検出器アレイは、減衰された入射Ｘ線に比例した信号 を発生する。信号は、被検者の画像を再構成する際に使用される減衰データを生 成するために前処理が施される。「第３世代」のＣＴスキャナにおいては、Ｘ線 検出器アレイはＸ線管と共に回転し得るようガントリーに取り付けられるが、「 第４世代」のＣＴスキャナにおいては、Ｘ線検出器はリング状に配列され、一般 的には移動しない。 ベッドの移動の軸（通常はＺ軸）は、一般に被検者の長手方向と平行であり、 また、Ｘ線管の回転面と垂直である。従って、Ｘ線管が被検者に対して描く軌跡 は一般にこの軸まわりのらせんとなり、Ｘ線検出器アレイより得られるＸ線減衰 データは、らせん上に配された様々な角度からの被検者の「視野（view）」が連 続したものになる。 軸上の所望の位置での被検者の平面断面画像を再構成するために、該平面スラ イスまわりの複数の点における実効減衰量が、らせん状に走査された視野から補 間により求められる。この複数の点における実効減衰量は、同じ点を通る近傍の 平面スライス内のＸ線の減衰量と対応する。従来から知られているように、３６ ０°にわたる走査範囲から画像を再構成する方法においては、複数の点は該スラ イスの全周にわたって分布する。また、従来から知られているように、１８０° にわたる走査範囲から画像を再構成する方法においては、複数の点は該スライス の半周と「扇角（fan angle）」を加えた角度範囲にわたって分布する。即ち、 扇状のＸ線光束の角度の範囲にわたって分布する（以降、便宜上、平面スライス の再構成に使用される視野角の範囲を、「再構成角（reconstruction angle）」 と呼ぶことにし、該再構成角は一般的には３６０°か１８０°である。）。補間 により得られた実効減衰量はフィルターを通過し、逆投影されて、断面画像とな る。 一般的に、ある視野角のある軸位置における実効減衰量を求めるには、該視野 角で、かつ求める平面スライスの軸位置を挟む少なくとも２つの異なる軸位置に おける視野から補間を行う必要がある。該２つの視野は、全再構成角で分離され た連続した走査範囲中で得られる。一般的には、平面スライス画像を再構成する ために、２つの異なる走査範囲から得られるデータを組み合わせる必要があるた め、２つの視野のうち初めに走査されたものは、バッファメモリに記録する必要 がある。従って、１つの断面画像を得るためには、２つ分の再構成角、即ち再構 成角の２倍の範囲にわたる走査が必要となる。平面スライス画像の再構成は、２ つの視野のうち初めに走査されたものが得られてから、少なくともＸ線管が被検 者の周囲を１周する時間だけ後になる。これと比較して、軸方向に走査する（ら せん状の走査ではなく）ＣＴスキャナにおいては、「パイプライン（pipeline） 」状のデータの流れにより、連続的に視野が得られ、従って一回の走査が完了す ると、最小限の時間遅れの後にスライス画像が表示される。このらせん走査にお ける画像再構成の時間遅れは、ＣＴスキャナがコントラスト媒体の流れ等の生理 的な過程を追跡するために使用される場合に、特に不利となる。 らせん走査を行うマルチスライスＣＴスキャナは、従来から知られている。例 えば、米国特許５，４８５，４９３号には、マルチ検出器リングを用い、相対位 置が調整可能な複数のらせん状の走査軌跡を有するらせんスキャナが開示され、 同装置では隣接する２つの平行なスライスが２つの平行な軌跡において同時に或 いは遂次に得られる。平面スライスに対応するデータは、２つのらせん状の軌跡 上で得られたデータを補間する事により得られる。 米国特許５，５２４，１３０号には、軸方向に離間した連続スライスを、より 短い画像再構成の時間間隔で得るために、単一の検出器リングを用いるスキャナ を利用する方法が数多く記載されている。これらの方法のうち幾つかは、画像再 構成の時間を短縮するため、ある走査で得られるのデータの一部を、別の時刻に 得られる第２の走査で得られるデータの代替として、用いているようである。 発明の概要 本発明の目的は、らせんスキャンＣＴデータから即時に画像を再構成する方法 を提供することである。 本発明の一つの実施形態においては、ＣＴデータは、複数列の検出器アレイに より得られたマルチスライスのＣＴデータからなる。 本発明の好適な実施形態においては、マルチスライスらせん走査ＣＴスキャナ は、被検者が伏するベッドまわりに回転し得るよう環状ガントリーに取り付けら れたＸ線管と、Ｘ線検出器アレイからなる。ベッドは被検者の長手方向と平行な 軸に沿ってガントリー内を移動する。従って、Ｘ線管は被検者まわりのらせん状 の軌跡を描き、該軌跡に沿って被検者を複数の点、或いは「視野（views）」か ら照射する。検出器アレイは、２列以上の平行なＸ線検出素子の列を有し、各列 は被検者長手軸に対してほぼ周方向に長手の軸を有するように構成することが望 ましい。検出素子は、各視野において、被検者を通過した照射Ｘ線を受け、Ｘ線 の減衰量に対応した信号を発生する。 ３６０°の範囲にわたる視野からＣＴ画像を再構成する方法では、移動軸と平 行な方向において、Ｘ線に晒される検出器アレイの幅は、らせん状の軌跡のピッ チよりも大きいことが望ましい。１８０°の範囲にわたる視野からＣＴ画像を再 構成する方法では、Ｘ線に晒される検出器アレイの幅は、らせん状の軌跡のピッ チの半分よりも大きいことが望ましい。 各視野において、２列以上の検出器アレイが、同時に減衰量信号を発生する。 従来周知のように、これらの信号には前処理が施される。結果として得られる減 衰量データは、移動軸とほぼ垂直な被検者の平面スライスに対応する、幾何的に 補正された実効減衰量を得るために補間される。補正された実効減衰値は、断面 ＣＴ画像をほぼ即時に更新するために使用されるＣＴ値を計算するために、フィ ルタを通され、逆投影される。 本発明の好ましい実施形態においては、実効減衰値は、第１の実測減衰値と第 ２の実測減衰値から重み付きの補間により、平面スライスの周囲の複数の点にお いて計算され、該第１の実測減衰値と第２の実測減衰値は、単一のマルチスライ ス視野内での第１及び第２列の減衰信号から得られる。減衰値は直線補間により 計算されることが望ましいが、従来知られているような、非直線的な、或いはそ の他のらせん的な補間方法で計算されても良い。第１の実測減衰信号と第２の実 測減衰信号は、それぞれ検出素子の第１の列と第２の列により同時に受信される データから得られる。従って、（必要であればデータは記録されるが）先行する 走査により得られたデータを記録するためのバッファーメモリーを備える必要は なく、完全なＣＴ断面画像が、取得され、Ｘ線管が再構成角分回転する時間に対 応する時間ウィンドウの中で、即時に再構成される。 本発明の好適な実施形態のうちの幾つかのものにおいては、上述のように、あ る所望の軸位置における平面スライスの時間的順列が、らせん状の走査軌跡上の 該位置近傍において得られたデータを用いて再構成される。順列中の各画像は、 異なる「時間ウィンドウ」内で得られたデータから再構成される。順列中の連続 する画像は、オンラインで処理され、表示されるよう構成されることが望ましい 。この方法は、例えば１９９７年２月２０日出願のイスラエル特許出願第１２０ ２２７号「Real-time Dynamic Image Reconstruction」や、名称、出願日が同一 の対応ＰＣＴ出願に記載されている。これらの出願の開示内容は、引用により本 明細書に組み込まれる。 本発明の好適な実施形態のうちの幾つかのものにおいては、連続した平面スラ イスが、被検者の検査部位の範囲にわたる、スライスに対応する連続した軸位置 において再構成される。データは、らせん状の走査軌跡上で、一連の軸位置の第 １の位置の近傍から取得され始める。上述のように、第１の位置の第１の平面ス ライスは、第１の位置に続く第２の位置近傍においてデータが取得されるのと同 時に、再構成され、表示される。このデータ取得、再構成、表示の過程は、第３ の位置、第４の位置、さらに続く一連の位置に関しても、繰り返されるよう構成 されることが望ましい。 これらの好適な実施例において、各位置の近傍で取得されたデータは記録され 、次に続く画像の処理、再構成、表示のために使用されるよう構成されることが 望ましい。従って、例えば、第１のスライスの近傍において得られたデータの少 なくとも一部は、第２のスライスや、続くスライスの再構成に組み込まれ、利用 されるようにしても良い。連続する位置における各スライス画像の再構成におい て、このような重複するデータを利用することにより、被検者内部がより詳細に 観察されるよう、近接したスライスが得られる。さらに、複数のスライスが次々 に再構成され表示されるようにして、２つ以上のスライスが同時に再構成される ようにＣＴスキャナを構成しても良い。 本発明の原理は、第３世代のＣＴスキャナにも第４世代のＣＴスキャナにも同 様に適用可能であり、さらに従来から知られているような、１８０°の範囲にわ たる走査からスライスを再構成する方法、３６０°の範囲にわたる走査からスラ イスを再構成する方法、扇状のＸ線光束を用いる方法、平行なＸ線光束を用いる 方法、等にも適用可能である。さらに、ここに記載する好適な実施例においては 、ベッドの進行方向と平行なＺ軸は、Ｘ線管の回転面に対してほぼ垂直であるが 、本発明の原理は、本発明の譲渡人に譲渡され、その開示が引用により本明細書 に組み込まれる、１９９７年２月２０日出願の「Helica1 Scanner with Variabl y Oriented Scan Axis」と題するＰＣＴ出願ＰＣＴ／ＩＬ９７／０００６９号に 開示されるような傾斜したらせん状の走査軌跡を利用したＣＴ像の再構成法にも 適用可能である。この出願は、アメリカ合衆国を指定している。 上記の説明で、１８０°或いは３６０°の回転は、簡便のために使用されたも のである。しかし、ある再構成法においては、実際のデータ取得は、再構成角と Ｘ線光束の扇角を加えた角度範囲にわたる範囲に及んでも良い。このような再構 成角は、ここで使用される「概略再構成角に等しい（generally equal to there construction angle）」という表現の意味に含まれるものである。 従って、本発明の好適な実施形態においては、所定の再構成角を有し、２以上 の整数であるｎ列の検出器アレイを持つＣＴスキャナを用いて、平面スライス画 像を再構成する方法が提供される。該方法は、 前記検出器アレイを用いて、平面スライス画像に対応する軸上位置近傍におけ る、らせん状の走査軌跡上の所定範囲でＸ線の減衰量データを取得し、 前記所定範囲は、前記再構成角と概略等しい角度範囲を持ち、 前記走査軌跡上の前記所定範囲内で得られたデータのみを用いて、スライス画 像を再構成するためのデータ処理を行う、 ものである。 前記データの取得においては、前記検出器アレイ中の２列以上の検出器から得 られるデータを取得し、前記データ処理においては、前記検出器アレイ中の２列 以上の検出器から得られたデータを補間することが望ましい。 前記らせん状の走査軌跡上の所定範囲でのＸ線の減衰量データの取得において は、前記らせん状の走査軌跡は、前記検出器アレイの軸方向の幅の（ｎ−１）／ ｎ倍以下のピッチを有し、画像を再構成するためのデータ処理においては、３６ ０°の範囲にわたるデータを用いて画像を再構成することが望ましい。 また、前記らせん状の走査軌跡上の所定範囲でのＸ線の減衰量データの取得に おいては、前記らせん状の走査軌跡は、前記検出器アレイの軸方向の幅の２（ｎ −１）／ｎ倍以下のピッチを有し、画像を再構成するためのデータ処理において は、１８０°の範囲にわたるデータを用いて画像を再構成するようにしても良い 。 前記画像を再構成するためのデータ処理においては、データを取得しつつ、前 記らせん走査の前記所定範囲内のデータを処理するようにしても良い。 また、本方法のある好適な実施形態では、前記らせん状の走査軌跡上の、前記 所定の範囲の次に続く範囲である第２の所定範囲内でデータを取得し、前記画像 を再構成するためのデータ処理においては、前記らせん状の走査軌跡上の前記第 ２の所定範囲内でデータを取得しつつ、前記らせん状の走査軌跡上の前記所定範 囲内で得られたデータを処理するようにしても良い。前記らせん状の走査軌跡上 の所定範囲内で得られたデータの処理においては、前記第２の所定範囲内でデー タを取得しつつ、画像を表示するようにしても良い。本方法において、第２の画 像を再構成するために、前記走査軌跡上の前記第２の所定範囲内で得られたデー タを処理するようにしても良い。また、本方法において、前記走査軌跡上の前記 所定範囲内で得られたデータの少なくとも一部を記録するようにし、前記走査軌 跡の前記第２の所定範囲内で得られたデータの処理においては、前記第２の画像 を再構成するために、前記第２の所定範囲内で得られたデータと前記所定範囲内 で得られ記録されたデータを共に処理するようにしても良い。 本発明のある好適な実施形態においては、前記第２の画像を得るための走査軌 跡上の第２の所定範囲内で得られたデータの処理においては、データからＣＴ値 を得て、該得られたＣＴ値と前記走査軌跡上の前記所定範囲内で得られた減衰量 データから得られたＣＴ値を平均する。 本発明のある好適な実施形態においては、前記第２の画像を得るための走査軌 跡上の第２の所定範囲内で得られたデータの処理においては、データからＣＴ値 を得て、該得られたＣＴ値を前記走査軌跡上の前記所定範囲内で得られた減衰量 データから得られたＣＴ値から減算する。 また、前記第２の画像を得るための走査軌跡の第２の所定範囲内で得られたデ ータの処理においては、より良質な画質を有するスライス画像を生成するように しても良い。さらに、前記第２の画像を得るための走査軌跡の第２の所定範囲内 で得られたデータの処理においては、被検者体内のスライス近傍における変化を 示す画像を生成するようにしても良い。 本発明のある好適な実施形態においては、前記データの処理において、前記画 像と前記第２の画像をシネ（cine）モードで表示する。 さらに、本発明の好適な実施形態において、所定の再構成角を有し、複数の検 出器アレイを有するらせん走査を行うＣＴスキャナを用いて、平面スライス画像 を再構成する方法が提供される。該方法は、 第１の画像を形成するために第１の時間ウィンドウ内で得られたデータを用い て前記スライスを再構成し、 第２の画像を形成するために前記第１の時間ウィンドウよりも後の時間ウィン ドウで得られたデータを用いて前記スライスを再構成する、 ものである。 さらに、前記第１の画像と前記第２の画像を連続的に表示するようにしても良 い。 本発明のある好適な実施形態においては、前記第１の画像と前記第２の画像は 、それぞれ１列以上の前記検出器アレイで得られるデータから再構成され、前記 第１の画像と前記第２の画像の何れか一方の再構成に使用される前記検出器アレ イの少なくとも１列は、前記第１の画像と前記第２の画像の他方の再構成に使用 される前記検出器アレイのうちのいずれの１列とも異なる。 本発明のある好適な実施形態においては、第３の時間ウィンドウ内で得られた データから第３のスライス画像を再構成し、表示する。 本発明は、次に示す、好適な実施形態の詳細な説明と図面により、より良く理 解される。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の好適な実施形態であるマルチスライスらせん走査ＣＴスキャ ナを模式的に示した図である。 図２は、本発明の好適な実施形態に基づいた図１のＣＴスキャナの動作を模式 的に示すグラフである。 図３は、図２に示されるＣＴスキャナの動作を、本発明の他の好適な実施形態 に基づいて、模式的に示すグラフである。 図４は、本発明の好適な実施形態に基づいて、図１に示されるＣＴスキャナの 動作を、他の観点から模式的に示すグラフである。 好ましい実施形熊の詳細な説明 図１は、本発明の好適な実施形態であるＣＴスキャナ２０を模式的に示した図 である。ＣＴスキャナ２０は、基部２６に支持されるベッド２４を有し、被検者 ２２は該スキャナで撮影される際には該ベッド上に横たわる。さらに、ＣＴスキ ャナ２０は、被検者２２を照射するＸ線管２８、Ｘ線管２８からのＸ線を受け被 検者を通過したＸ線の減衰量に対応する信号を発生する検出器アレイ３０を備え る。より好ましくは、検出器アレイ３０は、多数配列されたＸ線検出素子２３を 備える。Ｘ線管２８と検出器アレイ３０は環状ガントリー３２内に備えられ、 被検者２２まわりに回転する。同時に、ベッド２４は同図の座標系でＺ軸となる 軸３４の方向に向かって環状ガントリー内を前進する。Ｚ軸３４は、一般的に被 検者の長手方向と平行である。 図１に示すスキャナ２０は、Ｘ線管２８と検出器アレイ３０の両方が被検者２ ２回りに回転する、従来言われるところの第３世代のＣＴスキャナである。しか し、以下に示す本発明の原理と画像再構成の方法は、特に、被検者を囲むようリ ング状に形成された不動の検出器を有する第４世代のＣＴスキャナにも同様に適 用されうることが望ましい。 Ｘ線管２８が回転しベッド２４が前進することで、Ｘ線管はおおよそ軸３４ま わりのらせん状の軌跡を描く。ベッド２４は、らせんのピッチが一定となるよう 、一定速度で移動することが望ましい。らせん状の軌跡に沿ってほぼ一定間隔で 配置されたＸ線管２８の複数の点において、データ取得回路３６は「視野（view s）」を取得する。即ち、データ取得回路３６は、Ｘ線管２８からＸ線検出素子 ２３に到達する間に減衰されたＸ線の減衰量に対応する信号を、検出器アレイ３ ０のＸ線検出素子２３から受け取る。各視野は、検出器アレイ３０の多数の配列 の信号に対応する複数の並列な減衰信号からなる。 従来から知られているように、各視野に対して、データ取得回路３６は、各Ｘ 線検出素子２３の信号の正規化と対数処理を行う。画像再構成回路４０はこれら のデータを受け取り、Ｚ軸３４上の目的の位置における平面スライス画像まわり の複数の点における実効減衰量の値を得るために、補間処理を行う。該複数の点 のそれぞれに関して、各実効減衰量は、該スライスにおいて該点を通過するＸ線 の減衰量に対応する。従来から周知のように、これらの実効減衰量が、フィルタ を通過し、逆投影されることで、所望の位置における正確な平面スライス画像が 得られる。複数の平面スライス画像は、一般的には、被検者２２の３次元ＣＴ画 像を再構成するために生成される。好ましくは、これらのスライス画像は、画像 メモリ４２に記録され、表示装置４４で表示されるか、既存の技術によって、印 刷されるか或いは処理される。 図２は、本発明の好適な実施形態に基づくＣＴスキャナ２０の動作を示す図で ある。検出器アレイ３０は並列で互いに隣接する４つの検出器２３の配列から構 成され、検出器２３の各配列からの信号は、各視野角θにおいて同時に受け取ら れる。図２には、ガントリー３２上の３６０°の回転域にわたる（Ｚ軸方向に並 ぶ）４列の検出器の検出領域が、列１から列４として示されている。上記のよう に、検出器アレイ３０の各列は、Ｘ線管２８の回転に伴ってＺ軸方向に前進し、 視野角θは、Ｘ線管が描くらせん状の軌跡の１回転毎に、θ０からθ₀＋３６０ °まで、Ｚ軸と共に直線的に増加する。 図２に示すように、らせん状の軌跡のピッチは、検出器アレイ３０のＺ方向の 全幅の３／４に等しいことが望ましい。他のピッチも同様に採用可能で、以下に 示すように、本発明の原理は、２列や３列、或いはそれ以上の列数の検出器を持 つＣＴスキャナにも同様に応用可能である。３６０°の範囲の走査からスライス を再構成する方法で、２点間の実効減衰値の補間を行う場合には、らせん状の軌 跡のピッチは（ｎ−１）／ｎ以下であることが望ましい。ここで、ｎは検出器ア レイの列数である。以下に述べるように、この条件下で、ガントリー３２の３６ ０°にわたる回転で得られるデータから、１枚の画像が再構成される。 図２に示すように、位置Ｚ₀における平面スライス画像を再構成するためには 、θ₀で始まりθ₀で終わるＸ線管２８の１回転中で得られる複数の視野の実効減 衰量が必要である。Ｚ₀におけるスライスまわりのθに対して、検出器アレイ３ ０の２列の検出器により得られる単一の視野内の減衰量の実測値を補間して実効 減衰値が決定される。従って、例えば、Ｚ₀における平面スライスの視野角θ₁に 対応する実効減衰量は、該視野角における列２と列３の計測値から適切な補間を 行うことによって求められる。このように、Ｚ₀（或いは他のＺ軸上の位置）に おける１枚の完全な平面スライスは、Ｘ線管２８のらせん状の軌跡上での１回転 の範囲内で得られた実効減衰量から再構成される。 従って、ガントリーが患者の周囲を回転しデータを取得している際に、同時に 画像を再構成することも可能である。画像は回転が完了した後、非常に短い時間 のうちに表示装置４４に表示される。 もし、Ｘ線管２８のらせん状の軌跡が検出器アレイ３０の幅の（ｎ−１）ｎ倍 よりもかなり小さければ、例えば、ピッチが検出器アレイの幅の半分であれば、 本発明の原理からして、実効減衰値は各視野角における２列以上の検出器アレイ から得られたデータを補間して得ることも可能である。このように補間の幅を広 げることにより、アーティファクトを低減することが出来る。 図２に示される好適な実施例は、平面スライス画像を得るのに３６０°の範囲 にわたる走査から画像を再構成するＣＴスキャナ２０を使用するものとしている 。ここで、また以下に述べる本発明の他の実施例においても、実質上同様の本発 明の好適な実施例においては、１８０°の範囲にわたる走査から画像を再構成す るＣＴスキャナを用いうるものである。１８０°の走査による画像の再構成にお いては、平面スライス画像は半回転のみのデータから再構成され、従来周知のよ うに、１８０°かそれよりもやや広い角度範囲の視野が必要である。この１８０ °の走査による画像の再構成により、分解能とコントラストが低下しアーティフ ァクトが強くなるが、より速い画像の再構成が可能となる。本発明の好適な実施 例の説明において、特に記載無ければ、必要に応じて走査する角度範囲を適当に 変更することにより、３６０°の走査による画像の再構成法で記載された技法は 、１８０°の走査による画像の再構成にも同様に適用可能であり、またその逆も 可能である。 図３は、本発明の他の好適な実施形態である、１８０°の走査による画像の再 構成を行うＣＴスキャナ２０の動作を、図２と同様の方法で模式的に示す図であ る。Ｚ₀におけるスライス画像は、ガントリー３２のθ₀からθ₀＋１８０°にわ たる半回転の範囲で、検出器アレイ３０により得られたデータを用いて再構成さ れる。１８０°の走査による画像の再構成により、Ｘ線管２８のらせん状の軌跡 のピッチは、３６０°の走査による画像の再構成を行う場合よりかなり大きくす ることが可能である。図３に示す場合、ピッチは検出器アレイ３０の幅の１．５ 倍に等しい。本発明の原理からして、１８０°の走査による画像の再構成を行う 場合には、検出器アレイがｎ列の検出器の列を有するとすれば、ピッチは検出器 アレイの幅の２（ｎ−１）ｎ倍以下とすることが望ましい。 前述のように、１８０°の走査による画像の再構成では、一般的には１８０° よりも幾分広い角度範囲でのデータを使用し、Ｘ線光束の扇角と等しい範囲だけ 広い角度範囲でのデータを利用する。便宜上、本発明を説明する際に、この差異 は無視することとする。扇角を考慮に入れて、ここに記載された方法を適用する 方法は、当業者にとっては明らかである。 図４は、本発明の他の好適な実施形態における、ガントリー３２が３６０°に わたって回転した際の、検出器アレイ３０の各列により検出されるＺ方向の領域 を模式的に示す図である。図中左側の縦軸は、上記のように視野角θを示す。図 中右側の縦軸は、連続する視野が得られる平均時刻を示し、ガントリー３２の１ 回転に対応する走査は、時刻Ｔ０に始まり、時刻ＴＲに終了するものとしている 。扇状の光束の平行光束へのリビン（rebining）の為に、各視野は短い時間の時 間ウィンドウ内で取得されるものであり、ある特定の時刻に取得されるものでは ないことは、理解されるべきものである。図４に示されるらせん状の軌跡のピッ チは検出器アレイの幅の半分に等しい。 図４に示すように、１８０°の走査による画像の再構成が行われるものとすれ ば、軸上の位置Ｚ₀に対応する画像は、Ｔ₀からＴ₀＋ＴＲ／２までの時間の「ウ ィンドウ」内で得られた列１と列２のデータから、再構成される。同様に、Ｚ₀ における第２の画像が、Ｔ₀＋Ｔ_R／２からＴ₀＋Ｔ_Rまでの時間ウィンドウ内で得 られた列２と列３のデータから再構成される。他の同様な画像が、Ｔ₀＋Ｔ_Rから Ｔ₀＋３Ｔ_R／２までの時間ウィンドウ内で得られた列３と列４のデータから、引 き続き再構成される。このようにして再構成された各画像は、それぞれの異なる 時間ウィンドウにおける、被検者２２のほぼ同一断面を示すことになる。連続す る時間ウィンドウに対応する画像は、走査の途中でパイプライン（pipeline）状 に再構成され、表示装置４４に即時に表示されることが好ましい。画像は半連続 の「シネ（cine）」モードで連続的に表示され、スライス位置Ｚ₀における被検 者２２の体内の変化が表示されることが、より好ましい。 さらに、Ｚ₀における画像が、重複する複数の時間ウィンドウから、この方法 により再構成され表示されうる。この場合、計算負荷を軽減するため、各時間ウ ィンドウにおいて完成した画像が再構成されないようにすることが望ましい。代 わりに、連続し重複する各時間ウィンドウにおいて、新しいＣＴ値のマトリック スの一部が計算され画像に組み込まれ、対応する時間ウィンドウの初めの半分の 対応するマトリックスは減算される。さらに、画像の質を修正し改善するために 、新しいマトリックスは、先行する時間ウィンドウの対応するマトリックスと 平均されても良い。画像の修正と更新の方法に関しては、上記のＰＣＴ出願「Re al-time Dynamic Image Reconstruction」に開示されている。 ３６０°の走査による画像の再構成では、スライス画像は、Ｘ線管２８のらせ ん状の軌跡のピッチが検出器アレイ３０の幅の（ｎ−１）／ｎ倍より小さければ 、同様な方法で得られ、更新され得る。 一連の平面スライスは、被検者２２の身体の検査対象範囲にわたって再構成さ れることが望ましい。例えば、Ｚ₀は、そのような一連の平面の最初の位置であ り、図４に示されるように、Ｚ軸に沿って、Ｚ₁、Ｚ₂等が続くようにしても良い 。画像再構成回路４０は、再構成角と概略等しい角度範囲のデータを受け取り、 上述のように、Ｚ₀における第１の平面スライス画像を再構成する。Ｚ₀における スライスが再構成されている間、Ｚ₁の近傍において、同様の角度範囲のデータ が取得される。Ｚ₁のスライス画像が再構成されている間に、Ｚ₀におけるスライ ス画像表示装置４４によって表示されるようにすることが好ましい。このデータ 取得、再構成、表示の過程は、Ｚ₂以降の全位置において繰り返されるようにす ることが望ましい。 さらに、Ｚ₀、Ｚ₁、Ｚ₂等の近傍で得られたデータは、保存された上で、次に 続く画像の画像処理、再構成、表示のために用いられるようにすることが好まし い。例えば、Ｚ₀におけるスライスを再構成するために使用されたデータの少な くとも一部は、Ｚ₁或いはそれ以降の位置におけるスライスの再構成に利用され るようにする。このように連続する位置におけるスライス画像を再構成するにあ たって重複するデータ群を使用することにより、互いに近接したスライスが生成 されることになり、被検者体内の様子をより詳細に観察することができる。更に 、画像再構成回路４０は、複数のスライスを短い時間間隔で連続して表示するた めに、２つ或いはそれ以上の数のそのようなスライスを同時に再構成するよう構 成されることが好ましい。 本発明の原理は、複数の平面スライス画像を同時に生成するマルチスライスス キャナや、被検者の長手方向の軸に対して斜めの角度におけるスライス画像を生 成するオーブリクスキャナ（oblique scanners）にも適用可能であることは、当 業者には明らかである。 上記の説明において、１８０°或いは３６０°の回転は、簡便のために用いら れているものとする。しかしながら、ある種の再構成方法においては、データの 取得は再構成角とＸ線光束の角度範囲を加えた角度範囲にわたって行われ得るも のである。このような再構成角は、ここで使用されている「概略等しい再構成角 」という表現に含まれるものとする。 また、上述の好適な実施例は、例として記載されているに過ぎないのであって 、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって規定されるものである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年１１月８日（１９９８．１１．８） 【補正内容】 請求の範囲 １．所定の再構成角を有し、２以上の整数であるｎ列の検出器列を持つＣＴスキ ャナを用いて、所望の軸位置における平面スライス画像を再構成する方法におい て、 検出器列を用いて、平面スライス画像に対応する軸上位置近傍における、らせ ん状の走査軌跡上の所定範囲でＸ線の減衰量データを取得し、 前記所定範囲は、前記再構成角と概略等しい角度範囲を持ち、 前記走査軌跡上の概略前記所定範囲内で得られたデータのみを用いて、スライ ス画像を再構成するためのデータ処理を行い、 該軸位置における被検者体内の変化を示す第２の平面スライス画像を再構成す るために、前記らせん状の走査軌跡上の、前記所定の範囲の次に続く範囲である 第２の所定範囲内でデータを取得し処理すること、 を特徴とする方法。 ２．前記検出器列を用いたＸ線データの取得においては、前記検出器列中の２列 以上の検出器から得られるデータを取得し、 前記データ処理においては、前記検出器列中の２列以上の検出器から得られた データを補間すること、 を特徴とする請求項１に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 ３．前記らせん状の走査軌跡上の所定範囲でのＸ線の減衰量データの取得におい ては、前記らせん状の走査軌跡は、前記検出器列の軸方向の幅の（ｎ−１）／ｎ 倍以下のピッチを有し、 前記画像を再構成するためのデータ処理においては、３６０°の範囲にわたる データを用いて画像を再構成すること、 を特徴とする請求項１又は２に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 ４．前記らせん状の走査軌跡上の所定範囲でのＸ線の減衰量データの取得におい ては、前記らせん状の走査軌跡は、前記検出器列の軸方向の幅の２（ｎ−１）／ ｎ倍以下のピッチを有し、 前記画像を再構成するためのデータ処理においては、１８０°の範囲にわたる データを用いて画像を再構成すること、 を特徴とする請求項１又は２に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 ５．前記画像を再構成するためのデータ処理においては、データを取得しつつ、 前記らせん状の走査軌跡上の前記所定範囲のデータを処理すること、を特徴とす る請求項１〜４のいずれか１項に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 ６．前記画像を再構成するためのデータ処理においては、前記らせん状の走査軌 跡上の前記第２の所定範囲内でデータを取得しつつ、前記らせん状の走査軌跡上 の前記所定範囲内で得られたデータを処理すること、 を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の平面スライス画像を再構成す る方法。 ７．前記らせん状の走査軌跡上の所定範囲内で得られたデータの処理においては 、前記第２の所定範囲内でデータを取得しつつ、画像を表示すること、を特徴と する請求項６に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 ８．前記走査軌跡上の前記所定範囲内で得られたデータの少なくとも一部を記録 し、 前記走査軌跡上の前記第２の所定範囲内で得られたデータの処理においては、 前記第２の画像を再構成するために、前記第２の所定範囲内で得られたデータと 前記所定範囲内で得られ記録されたデータを共に処理すること、 を特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の平面スライス画像を再構成す る方法。 ９．前記第２の画像を得るための、前記走査軌跡上の前記第２の所定範囲内で得 られたデータの処理においては、データからＣＴ値を得て、該得られたＣＴ値と 前記走査軌跡上の前記所定範囲内で得られた減衰量から得られたＣＴ値を平均す ること、を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の平面スライス画像を 再構成する方法。 １０．前記第２の画像を得るための、走査軌跡上の第２の所定範囲内で得られた データの処理においては、データからＣＴ値を得て、該得られたＣＴ値を前記走 査軌跡上の前記所定範囲内で得られた減衰量から得られたＣＴ値から減算するこ と、を特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の平面スライス画像を再構 成する方法。 １１．前記第２の画像を得るための、走査軌跡上の第２の所定範囲内で得られた データの処理においては、より良質な画質を有するスライス画像を生成すること 、を特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の平面スライス画像を再構 成する方法。 １２．前記データの処理において、前記画像と前記第２の画像をシネモードで表 示すること、を特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の平面スライス 画像を再構成する方法。 １３．所定の再構成角を有し、複数の検出器列を有するらせん走査を行うＣＴス キャナを用いて平面スライス画像を再構成する方法において、 第１の画像を形成するために第１の時間枠内で得られたデータを用いて前記ス ライスを再構成し、 第２の画像を形成するために前記第１の時間枠よりも後の時間枠で得られたデ ータを用いて前記スライスを再構成すること、 を特徴とする平面スライス画像を再構成する方法。 １４．前記第１の画像と前記第２の画像を連続的に表示すること、を特徴とする 請求項１３に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 １５．前記第１の画像と前記第２の画像は、ぞれぞれ１列以上の前記検出器列で 得られるデータから再構成され、 前記第１の画像と前記第２の画像の何れか一方の再構成に使用される前記検出 器列の少なくとも１列は、前記第１の画像と前記第２の画像の他方の再構成に使 用される検出器の列のうちのいずれの１列とも異なること、 を特徴とする請求項１３又は１４に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 １６．第３の時間枠内で得られたデータから第３の平面スライス画像を再構成し 、表示すること、を特徴とする請求項１３〜１５のいずれか１項に記載の平面ス ライス画像を再構成する方法。 １７．所定の再構成角を有し、２以上の整数であるｎ列の検出器列を持つＣＴス キャナにおいて、 検出器列を用いて、平面スライス画像に対応する軸上位置近傍における、らせ ん状の走査軌跡上の所定範囲でＸ線の減衰量データを取得する手段と、 前記走査軌跡上の概略前記所定範囲内で得られたデータのみを用いて、スライ ス画像を再構成するためのデータ処理を行う手段と、 前記らせん状の走査軌跡上の、前記所定の範囲の次に続く範囲である第２の所 定範囲内でデータを取得する手段と、 該軸位置における被検者体内の変化を示す第２の平面スライス画像を再構成す るために、前記第２の所定範囲内で取得したデータを処理する手段と、 を備え、 前記所定範囲は、前記再構成角と概略等しい角度範囲を持つこと、 を特徴とする所望の軸位置における平面スライス画像を再構成する装置。 １８．前記検出器列を用いたＸ線データの取得手段が、前記検出器列中の２列以 上の検出器から得られるデータを取得する手段を備え、 前記データ処理を行う手段が、前記検出器列中の２列以上の検出器から得られ たデータを補間する手段を備えること、 を特徴とする請求項１７に記載の平面スライス画像を再構成する装置。 １９．前記らせん状の走査軌跡上の所定範囲でのＸ線の減衰量データを取得する 手段が、前記検出器列の軸方向の幅の（ｎ−１）／ｎ倍以下のピッチを有する前 記らせん状の走査軌跡上でデータを取得する手段を備え、 前記画像を再構成するためのデータ処理を行う手段が、３６０°の範囲にわた るデータを用いてスライス画像を再構成する手段を備えること、 を特徴とする請求項１７又は１８に記載の平面スライス画像を再構成する装置。 ２０．前記らせん状の走査軌跡上の所定範囲でのＸ線の減衰量データを取得する 手段が、前記検出器列の軸方向の幅の２（ｎ−１）／ｎ倍以下のピッチを有する 前記らせん状の走査軌跡上でデータを取得する手段を備え、 前記画像を再構成するためのデータ処理を行う手段が、１８０°の範囲にわた るデータを用いてスライス画像を再構成する手段を備えること、 を特徴とする請求項１７又は１に記載の平面スライス画像を再構成する装置。 ２１．前記画像を再構成するためのデータ処理を行う手段が、データを取得しつ つ、前記らせん状の走査軌跡上の前記所定範囲のデータを処理する手段を備える こと、を特徴とする請求項１７〜２０のいずれか１項に記載の平面スライス画像 を再構成する装置。 ２２．前記画像を再構成するためのデータ処理を行う手段が、前記らせん状の走 査軌跡上の前記第２の所定範囲内でデータを取得しつつ、前記らせん状の走査軌 跡上の所定範囲内で得られたデータを処理する手段を備えること、 を特徴とする請求項１７〜２１のいずれか１項に記載の平面スライス画像を再構 成する装置。 ２３．前記らせん状の走査軌跡上の所定範囲内で得られたデータを処理する手段 が、前記第２の所定範囲内でデータを取得しつつ、画像を表示する手段を備える こと、を特徴とする請求項２２に記載の平面スライス画像を再構成する装置。 ２４．前記走査軌跡上の前記所定範囲内で得られたデータの少なくとも一部を記 録する手段を備え、 前記走査軌跡上の第２の所定範囲内で得られたデータを処理する手段が、前記 第２の画像を再構成するために、前記第２の所定範囲内で得られたデータと前記 所定範囲内で得られ記録されたデータを共に処理する手段を備えること、 を特徴とする請求項１７〜２３のいずれか１項に記載の平面スライス画像を再構 成する装置。 ２５．前記第２の画像を得るための、走査軌跡上の第２の所定範囲内で得られた データを処理する手段が、データからＣＴ値を得て、該得られたＣＴ値と前記走 査軌跡上の前記所定範囲内で得られた減衰量から得られたＣＴ値を平均する手段 を備えること、を特徴とする請求項１７〜２４のいずれか１項に記載の平面スラ イス画像を再構成する装置。 ２６．前記第２の画像を得るための、走査軌跡上の第２の所定範囲内で得られた データを処理する手段が、データからＣＴ値を得て、該得られたＣＴ値を前記走 査軌跡上の前記所定範囲内で得られた減衰量から得られたＣＴ値から減算する手 段を備えること、を特徴とする請求項１７〜２４のいずれか１項に記載の平面ス ライス画像を再構成する装置。 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年５月１６日（１９９９．５．１６） 【補正内容】 ２７．前記第２の画像を得るための、走査軌跡上の第２の所定範囲内で得られた データを処理する手段が、より良質な画質を有するスライス画像を生成する手段 を備えること、を特徴とする請求項１７〜２６のいずれか１項に記載の平面スラ イス画像を再構成する装置。 ２８．前記データを処理する手段が、前記画像と前記第２の画像をシネモードで 表示する手段を備えること、を特徴とする請求項１７〜２７のいずれか１項に記 載の平面スライス画像を再構成する装置。 ２９．所定の再構成角を有し、複数の検出器列を有するらせん走査を行うＣＴス キャナにおいて、 第１の画像を形成するために第１の時間枠内で得られたデータを用いて前記ス ライスを再構成する手段と、 第２の画像を形成するために前記第１の時間枠よりも後の時間枠で得られたデ ータを用いて前記スライスを再構成する手段と、 を備えることを特徴とする平面スライス画像を再構成する装置。 ３０．前記第１の画像と前記第２の画像を連続的に表示する手段をさらに備える こと、を特徴とする請求項２９に記載の平面スライス画像を再構成する装置。 ３１．前記第１の画像と前記第２の画像は、それぞれ１列以上の前記検出器列で 得られるデータから再構成され、 前記第１の画像と前記第２の画像の何れか一方の再構成に使用される前記検出 器列の少なくとも１列は、前記第１の画像と前記第２の画像の他方の再構成に使 用される前記検出器列のうちのいずれの１列とも異なること、 を特徴とする請求項２９又は３０に記載の平面スライス画像を再構成する装置。 ３２．第３の時間枠内で得られたデータから第３のスライス画像を再構成し、表 示する手段をさらに備えること、を特徴とする請求項２９〜３１のいずれか１項 に記載の平面スライス画像を再構成する装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．所定の再構成角を有し、２以上の整数であるｎ列の検出器アレイを持つＣＴ スキャナにおいて、 前記検出器アレイを用いて、平面スライス画像に対応する軸上位置近傍におけ る、らせん状の走査軌跡上の所定範囲でＸ線の減衰量データを取得し、 前記所定範囲は、前記再構成角と概略等しい角度範囲を持ち、 前記走査軌跡上の前記所定範囲内で得られたデータのみを用いて、スライス画 像を再構成するためのデータ処理を行うこと、 を特徴とする平面スライス画像を再構成する方法。 ２．前記データの取得においては、前記検出器アレイ中の２列以上の検出器から 得られるデータを取得し、 前記データ処理においては、前記検出器アレイ中の２列以上の検出器から得ら れたデータを補間すること、 を特徴とする請求項１に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 ３．前記らせん状の走査軌跡上の所定範囲でのＸ線の減衰量データの取得におい ては、前記らせん状の走査軌跡は、前記検出器アレイの軸方向の幅の（ｎ−１） ／ｎ倍以下のピッチを有し、 前記画像を再構成するためのデータ処理においては、３６０°の範囲にわたる データを用いてスライス画像を再構成すること、 を特徴とする請求項１又は２に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 ４．前記らせん状の走査軌跡上の所定範囲でのＸ線の減衰量データの取得におい ては、前記らせん状の走査軌跡は、前記検出器アレイの軸方向の幅の２（ｎ−１ ）／ｎ倍以下のピッチを有し、 前記画像を再構成するためのデータ処理においては、１８０°の範囲にわたる データを用いてスライス画像を再構成すること、 を特徴とする請求項１又は２に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 ５．前記画像を再構成するためのデータ処理においては、データを取得しつつ、 前記らせん走査の前記所定範囲内のデータを処理すること、を特徴とする請求項 １〜４のいずれか１項に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 ６．前記らせん状の走査軌跡上の、前記所定の範囲の次に続く範囲である第２の 所定範囲内でデータを取得し、 前記画像を再構成するためのデータ処理においては、前記らせん状の走査軌跡 上の前記第２の所定範囲内でデータを取得しつつ、前記らせん状の走査軌跡上の 前記所定範囲内で得られたデータを処理すること、 を特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の平面スライス画像を再構成す る方法。 ７．前記らせん状の走査軌跡上の所定範囲内で得られたデータの処理においては 、前記第２の所定範囲内でデータを取得しつつ、画像を表示すること、を特徴と する請求項６に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 ８．第２の画像を再構成するために、前記走査軌跡上の前記第２の所定範囲内で 得られたデータを処理すること、を特徴とする請求項６又は７に記載の平面スラ イス画像を再構成する方法。 ９．前記走査軌跡上の前記所定範囲内で得られたデータの少なくとも一部を記録 し、 前記走査軌跡の前記第２の所定範囲内で得られたデータの処理においては、前 記第２の画像を再構成するために、前記第２の所定範囲内で得られたデータと前 記所定範囲内で得られ記録されたデータを共に処理すること、 を特徴とする請求項８に記載の平面スライス画像を再構成する方法。 １０．前記第２の画像を得るための走査軌跡上の第２の所定範囲内で得られたデ ータの処理においては、データからＣＴ値を得て、該得られたＣＴ値と前記走査 軌跡上の前記所定範囲内で得られた減衰量データから得られたＣＴ値を平均する こと、を特徴とする請求項８又は９に記載の平面スライス画像を再構成する方法 。 １１．前記第２の画像を得るための走査軌跡上の第２の所定範囲内で得られたデ ータの処理においては、データからＣＴ値を得て、該得られたＣＴ値を前記走査 軌跡上の前記所定範囲内で得られた減衰量データから得られたＣＴ値から減算す ること、を特徴とする請求項８又は９に記載の平面スライス画像を再構成する方 法。 １２．前記第２の画像を得るための走査軌跡の第２の所定範囲内で得られたデー タの処理においては、より良質な画質を有するスライス画像を生成すること、を 特徴とする請求項８〜１１のいずれか１項に記載の平面スライス画像を再構成す る方法。 １３．前記第２の画像を得るための走査軌跡の第２の所定範囲内で得られたデー タの処理においては、被検者体内のスライス近傍における変化を示す画像を生成 すること、を特徴とする請求項８〜１２のいずれか１項に記載の平面スライス画 像を再構成する方法。 １４．前記データの処理において、前記画像と前記第２の画像をシネ（cine）モ ードで表示すること、を特徴とする請求項８〜１３のいずれか１項に記載の平面 スライス画像を再構成する方法。 １５．所定の再構成角を有し、複数列の検出器アレイを有するらせん走査を行う ＣＴスキャナにおいて、 第１の画像を形成するために第１の時間ウィンドウ内で得られたデータを用い てスライスを再構成し、 第２の画像を形成するために前記第１の時間ウィンドウよりも後の時間ウィン ドウで得られたデータを用いてスライスを再構成すること、 を特徴とする平面スライス画像の再構成方法。 １６．前記第１の画像と前記第２の画像を連続的に表示すること、を特徴とする 請求項１５に記載の平面スライス画像の再構成方法。 １７．前記第１の画像と前記第２の画像は、それぞれ１列以上の前記検出器アレ イで得られるデータから再構成され、 前記第１の画像と前記第２の画像の何れか一方の再構成に使用される前記検検 出器アレイの少なくとも１列は、前記第１の画像と前記第２の画像の他方の再構 成に使用される前記検出器アレイのうちのいずれの１列とも異なること、 を特徴とする請求項１５又は１６に記載の平面スライス画像の再構成方法。 １８．第３の時間ウィンドウ内で得られたデータから第３のスライス画像を再構 成し、表示すること、を特徴とする請求項１５〜１７のいずれか１項に記載の平 面スライス画像の再構成方法。