JP2002360561A - コンピュータトモグラフィ方法およびコンピュータトモグラフィ装置 - Google Patents
コンピュータトモグラフィ方法およびコンピュータトモグラフィ装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 円錐角度が顧慮され、最大ピッチｐmaxの下
側のピッチｐの値に対しても最適な検出器‐線量利用の
前提条件が与えられているようにする。 【解決手段】 焦点から出る円錐状の放射束と放射束を
検出する検出器アレイとにより対象物を走査するため
に、焦点が対象物に対して相対的にシステム軸線の周り
のらせん軌道上を動かされ、検出器アレイが放射に相応
する出力データを与え、ＣＴ像を再構成するのに十分な
長さのらせんセグメント上での焦点の運動中に与えられ
る出力データがサブセグメントに関する出力データに分
割され、サブセグメント長さがＣＴ像を再構成するのに
必要な長さよりも短く、サブセグメントに対して、シス
テム軸線に対して傾けられた像平面を有するセグメント
像が再構成され、サブセグメントに属するセグメント像
が目的像平面に関する部分像として統合され、部分像が
目的像平面に関する合成ＣＴ像として統合される。
側のピッチｐの値に対しても最適な検出器‐線量利用の
前提条件が与えられているようにする。 【解決手段】 焦点から出る円錐状の放射束と放射束を
検出する検出器アレイとにより対象物を走査するため
に、焦点が対象物に対して相対的にシステム軸線の周り
のらせん軌道上を動かされ、検出器アレイが放射に相応
する出力データを与え、ＣＴ像を再構成するのに十分な
長さのらせんセグメント上での焦点の運動中に与えられ
る出力データがサブセグメントに関する出力データに分
割され、サブセグメント長さがＣＴ像を再構成するのに
必要な長さよりも短く、サブセグメントに対して、シス
テム軸線に対して傾けられた像平面を有するセグメント
像が再構成され、サブセグメントに属するセグメント像
が目的像平面に関する部分像として統合され、部分像が
目的像平面に関する合成ＣＴ像として統合される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、焦点から出発する
円錐状の放射束と、この放射束を検出するためのマトリ
ックス状の検出器アレイとにより対象物を走査するため
に、焦点が対象物に対して相対的にシステム軸線の周り
のらせん軌道の上を動かされ、検出器アレイが受け入れ
られた放射に相応する出力データを与え、それぞれらせ
んセグメント上での焦点の運動中に与えられる出力デー
タから、システム軸線に対して傾けられた像平面を有す
る像が再構成されるコンピュータトモグラフィ方法に関
する。さらに本発明は、焦点から円錐状の放射束が出発
する放射源と、その放射束を検出し、受け入れた放射に
相応する出力データを与えるマトリックス状の検出器ア
レイと、放射源および検出器アレイと対象物との間の相
対運動を発生する相対運動発生手段と、出力データを供
給される像コンピュータとを備え、相対運動発生手段
が、放射束および二次元の検出器アレイにより対象物を
走査するために、焦点がシステム軸線に対して相対的に
システム軸線の周りのらせん軌道（その中心軸線がシス
テム軸線に一致している）上を運動するように、システ
ム軸線に対する焦点の相対運動を生じさせ、像コンピュ
ータがそれぞれらせんセグメント上の焦点の運動中に与
えられる出力データから、システム軸線に対して相対的
に傾けられた像平面を有する像を再構成するコンピュー
タトモグラフィ（ＣＴ）装置に関する。
円錐状の放射束と、この放射束を検出するためのマトリ
ックス状の検出器アレイとにより対象物を走査するため
に、焦点が対象物に対して相対的にシステム軸線の周り
のらせん軌道の上を動かされ、検出器アレイが受け入れ
られた放射に相応する出力データを与え、それぞれらせ
んセグメント上での焦点の運動中に与えられる出力デー
タから、システム軸線に対して傾けられた像平面を有す
る像が再構成されるコンピュータトモグラフィ方法に関
する。さらに本発明は、焦点から円錐状の放射束が出発
する放射源と、その放射束を検出し、受け入れた放射に
相応する出力データを与えるマトリックス状の検出器ア
レイと、放射源および検出器アレイと対象物との間の相
対運動を発生する相対運動発生手段と、出力データを供
給される像コンピュータとを備え、相対運動発生手段
が、放射束および二次元の検出器アレイにより対象物を
走査するために、焦点がシステム軸線に対して相対的に
システム軸線の周りのらせん軌道（その中心軸線がシス
テム軸線に一致している）上を運動するように、システ
ム軸線に対する焦点の相対運動を生じさせ、像コンピュ
ータがそれぞれらせんセグメント上の焦点の運動中に与
えられる出力データから、システム軸線に対して相対的
に傾けられた像平面を有する像を再構成するコンピュー
タトモグラフィ（ＣＴ）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】特に多くの行の検出器要素を有する検出
器アレイと関連して種々のＣＴ方法が円錐状のＸ線束の
使用のもとに公知にされている。Ｘ線束の円錐状の形状
の結果として生ずる円錐角度がさまざまに顧慮される。
器アレイと関連して種々のＣＴ方法が円錐状のＸ線束の
使用のもとに公知にされている。Ｘ線束の円錐状の形状
の結果として生ずる円錐角度がさまざまに顧慮される。
【０００３】最も簡単な場合には（例えばK.Taguchi,H.
Aradate 、“Algorithm for imagereconstruction in m
ulti-slice helical CT”、Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．２５、
第５５０〜５６１頁、１９８８；H.Hu、“Multi-slice
helical CT:Scan and reconstruction”、Ｍｅｄ．Ｐｈ
ｙｓ．２６、第５〜１８頁、１９８９）、円錐角度は、
大きい数の行、従って大きい円錐角度においてアーチフ
ァクトが生ずるという欠点により無視される。
Aradate 、“Algorithm for imagereconstruction in m
ulti-slice helical CT”、Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．２５、
第５５０〜５６１頁、１９８８；H.Hu、“Multi-slice
helical CT:Scan and reconstruction”、Ｍｅｄ．Ｐｈ
ｙｓ．２６、第５〜１８頁、１９８９）、円錐角度は、
大きい数の行、従って大きい円錐角度においてアーチフ
ァクトが生ずるという欠点により無視される。
【０００４】さらに、いわゆるＭＦＲ‐アルゴリズム
（S.Schaller,T.Flohr,P.Steffen、“New,efficient Fo
urier-reconstruction method for approximation imag
e reconstruction in spiral cone-beam CT at small c
one-angles”、ＳＰＩＥ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉ
ｎｇ Ｃｏｎｆ．，Ｐｒｏｃ．、第３０３２号、第２１
３〜２２４頁、１９９７）が公知にされている。このア
ルゴリズムは、費用のかかるフーリエ再構成が必要であ
るという欠点がある。
（S.Schaller,T.Flohr,P.Steffen、“New,efficient Fo
urier-reconstruction method for approximation imag
e reconstruction in spiral cone-beam CT at small c
one-angles”、ＳＰＩＥ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｉｍａｇｉ
ｎｇ Ｃｏｎｆ．，Ｐｒｏｃ．、第３０３２号、第２１
３〜２２４頁、１９９７）が公知にされている。このア
ルゴリズムは、費用のかかるフーリエ再構成が必要であ
るという欠点がある。
【０００５】さらに、正確なアルゴリズム（例えばS.Sc
haller,K.C.Tam,G.Lauritsch,T.Flohr、“Exact Radon
rebinning algorithm for the long object problem in
helical cone-beam CT 、Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ １
９９９ ＩｎｔまたはHKudo,F.Noo およびM.Defrise 、
“ cone-beam filterd backprojection algorithm for
truncated helical data”、Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏ
ｌ．、４３、第２８８５〜２９０９頁、１９９８）が文
献に記載されているが、これらのアルゴリズムには、再
構成に非常に費用がかかるという欠点が共通である。
haller,K.C.Tam,G.Lauritsch,T.Flohr、“Exact Radon
rebinning algorithm for the long object problem in
helical cone-beam CT 、Ｐｒｏｃ．ｏｆ ｔｈｅ １
９９９ ＩｎｔまたはHKudo,F.Noo およびM.Defrise 、
“ cone-beam filterd backprojection algorithm for
truncated helical data”、Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏ
ｌ．、４３、第２８８５〜２９０９頁、１９９８）が文
献に記載されているが、これらのアルゴリズムには、再
構成に非常に費用がかかるという欠点が共通である。
【０００６】冒頭に記載されている種類の方法またはＣ
Ｔ装置は米国特許第 5,802,134号明細書から公知であ
る。それによればシステム軸線ｚに対してｘ軸線の周り
に傾斜角度γだけ傾けられている像平面に対する像が再
構成される。これにより、可能なかぎり適当な誤り規範
（例えば像平面からのらせんセグメントのすべての点の
ｚ方向に測られた間隔の最小二乗平均値）に従ってらせ
ん軌道への像平面の最適なマッチングが与えられている
ように傾斜角度γが選ばれているならば、像に含まれて
いるアーチファクトが少ないという少なくとも理論的な
利点が達成される。
Ｔ装置は米国特許第 5,802,134号明細書から公知であ
る。それによればシステム軸線ｚに対してｘ軸線の周り
に傾斜角度γだけ傾けられている像平面に対する像が再
構成される。これにより、可能なかぎり適当な誤り規範
（例えば像平面からのらせんセグメントのすべての点の
ｚ方向に測られた間隔の最小二乗平均値）に従ってらせ
ん軌道への像平面の最適なマッチングが与えられている
ように傾斜角度γが選ばれているならば、像に含まれて
いるアーチファクトが少ないという少なくとも理論的な
利点が達成される。
【０００７】米国特許第 5,802,134号明細書から公知の
方法の場合には、１８０°＋ファン角度（例えば２４０
°）の長さのらせんセグメントに亘って焦点の運動の際
に取得されたファンデータ（すなわちそれ自体知られて
いるファンジオメトリで取得されたデータ）が再構成の
ために使用される。最適な傾斜角度はらせんのピッチｐ
に関係する。
方法の場合には、１８０°＋ファン角度（例えば２４０
°）の長さのらせんセグメントに亘って焦点の運動の際
に取得されたファンデータ（すなわちそれ自体知られて
いるファンジオメトリで取得されたデータ）が再構成の
ために使用される。最適な傾斜角度はらせんのピッチｐ
に関係する。
【０００８】基本的には、米国特許第 5,802,134号明細
書から公知の方法はピッチｐの任意の値に対して使用さ
れる。しかし、最大ピッチｐmaxの下側では、設けられ
ている検出器面の最適な利用、従って撮像のために患者
に与えられる線量の最適な利用（検出器の、従って線量
の最適な利用）が可能でない。なぜならば、患者の所与
の横断層（すなわちシステム軸線ｚと直交する層）が１
８０°＋ファン角度よりも長いらせんセグメントに亘っ
て走査されるとしても、より長いらせんセグメントの利
用は像平面を十分に良くらせん軌道にマッチングするこ
とを不可能にするであろうから、米国特許第 5,802,134
号明細書から公知の方法では最大ピッチｐmaxの下側の
ピッチｐの値に対して１８０°＋円錐角度の長さのらせ
んセグメントしか利用されないからである。
書から公知の方法はピッチｐの任意の値に対して使用さ
れる。しかし、最大ピッチｐmaxの下側では、設けられ
ている検出器面の最適な利用、従って撮像のために患者
に与えられる線量の最適な利用（検出器の、従って線量
の最適な利用）が可能でない。なぜならば、患者の所与
の横断層（すなわちシステム軸線ｚと直交する層）が１
８０°＋ファン角度よりも長いらせんセグメントに亘っ
て走査されるとしても、より長いらせんセグメントの利
用は像平面を十分に良くらせん軌道にマッチングするこ
とを不可能にするであろうから、米国特許第 5,802,134
号明細書から公知の方法では最大ピッチｐmaxの下側の
ピッチｐの値に対して１８０°＋円錐角度の長さのらせ
んセグメントしか利用されないからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載されている種類のコンピュータトモグラフィ方法
およびＣＴ装置を、一方では円錐角度が顧慮されるよう
に、他方では最大ピッチｐmaxの下側のピッチｐの値に
対しても最適な検出器‐線量利用のための前提条件が与
えられているように構成することである。
に記載されている種類のコンピュータトモグラフィ方法
およびＣＴ装置を、一方では円錐角度が顧慮されるよう
に、他方では最大ピッチｐmaxの下側のピッチｐの値に
対しても最適な検出器‐線量利用のための前提条件が与
えられているように構成することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、この課
題の方法に関する部分は請求項１による方法により解決
される。
題の方法に関する部分は請求項１による方法により解決
される。
【００１１】すなわち最初に、ＣＴ像を再構成するため
に十分である長さを持つらせんセグメントが、それらの
長さがそれぞれＣＴ像を再構成するために必要な長さよ
りも短いサブセグメントに分割されるので、サブセグメ
ントに沿ったらせん軌道からのこれらのサブセグメント
に関して再構成されたセグメント像の像平面の偏差は非
常に小さい。こうしてセグメント像はサブセグメントに
沿ってのらせん軌道からのセグメント像の像平面の偏差
により惹起される誤りを非常にわずかしか含んでいない
ので、ＣＴ像の発生の際に期待できる像質が高い。
に十分である長さを持つらせんセグメントが、それらの
長さがそれぞれＣＴ像を再構成するために必要な長さよ
りも短いサブセグメントに分割されるので、サブセグメ
ントに沿ったらせん軌道からのこれらのサブセグメント
に関して再構成されたセグメント像の像平面の偏差は非
常に小さい。こうしてセグメント像はサブセグメントに
沿ってのらせん軌道からのセグメント像の像平面の偏差
により惹起される誤りを非常にわずかしか含んでいない
ので、ＣＴ像の発生の際に期待できる像質が高い。
【００１２】セグメント像の像平面の最大傾斜は、測定
領域の内側のサブセグメントの両端にそれぞれのセグメ
ント像の像平面に対する放射が存在していなければなら
ないという条件から決まる。
領域の内側のサブセグメントの両端にそれぞれのセグメ
ント像の像平面に対する放射が存在していなければなら
ないという条件から決まる。
【００１３】サブセグメントの長さがそれぞれＣＴ像を
再構成するために必要な長さよりも短いという状況の結
果として単独では使用可能でないセグメント像はそれ自
体は知られているように計算される、すなわち平行また
はファンジオメトリで存在しているそれぞれのサブセグ
メントに対する投影から、それぞれのセグメント像の像
平面に対して望まれる放射が適当な誤り規範に従って選
び出され、フィルタされ、逆投影され、または他の標準
的な方法により再構成される。
再構成するために必要な長さよりも短いという状況の結
果として単独では使用可能でないセグメント像はそれ自
体は知られているように計算される、すなわち平行また
はファンジオメトリで存在しているそれぞれのサブセグ
メントに対する投影から、それぞれのセグメント像の像
平面に対して望まれる放射が適当な誤り規範に従って選
び出され、フィルタされ、逆投影され、または他の標準
的な方法により再構成される。
【００１４】サブセグメントに属するセグメント像の統
合、すなわち目的像平面へのそれらのリフォーメーショ
ンは、サブセグメントの長さが短過ぎるために、同じく
単独では使用可能でない部分像に生じる。それぞれのら
せんセグメントに属する所望の目的像平面に関するすべ
ての部分像が合成ＣＴ像として統合されるときに初め
て、サブセグメントから生ずるらせんセグメントの全体
長さがＣＴ像を再構成するために十分になるので、使用
可能な像が生ずる。
合、すなわち目的像平面へのそれらのリフォーメーショ
ンは、サブセグメントの長さが短過ぎるために、同じく
単独では使用可能でない部分像に生じる。それぞれのら
せんセグメントに属する所望の目的像平面に関するすべ
ての部分像が合成ＣＴ像として統合されるときに初め
て、サブセグメントから生ずるらせんセグメントの全体
長さがＣＴ像を再構成するために十分になるので、使用
可能な像が生ずる。
【００１５】その像質は、システム軸線と直交する第１
の軸線の周りに傾斜角度γだけ、第１の軸線ともシステ
ム軸線とも直交する第２の軸線の周りにシステム軸線に
対して傾斜角度δだけ傾けられている像平面に対するセ
グメント像が再構成される場合、特に高い。なぜなら
ば、それぞれのサブセグメントのらせん軌道へのセグメ
ント像の像平面の適合がさらに一層良いからである。
の軸線の周りに傾斜角度γだけ、第１の軸線ともシステ
ム軸線とも直交する第２の軸線の周りにシステム軸線に
対して傾斜角度δだけ傾けられている像平面に対するセ
グメント像が再構成される場合、特に高い。なぜなら
ば、それぞれのサブセグメントのらせん軌道へのセグメ
ント像の像平面の適合がさらに一層良いからである。
【００１６】互いに隣接するサブセグメントが本発明の
実施態様により重なり合っているならば、重なり範囲に
属する出力データはそれぞれ、互いに重なるサブセグメ
ントの互いに相応する出力データの重みがそれぞれ１を
生ずるように重み付けされる。
実施態様により重なり合っているならば、重なり範囲に
属する出力データはそれぞれ、互いに重なるサブセグメ
ントの互いに相応する出力データの重みがそれぞれ１を
生ずるように重み付けされる。
【００１７】重なり合うサブセグメントの利点は、サブ
セグメントの継ぎ目に生じ得るアーチファクトが避けら
れることにある。
セグメントの継ぎ目に生じ得るアーチファクトが避けら
れることにある。
【００１８】実施態様によれば、各サブセグメントに対
して数ｎimaの傾けられている像平面に対するセグメン
ト像が再構成され、像平面が相い異なるｚ位置ｚimaを
有する。相い異なるｚ位置に対する相い異なる像平面を
有する複数のセグメント像の再構成により、傾斜角度γ
および傾斜角度δの相応の選定によりこれらのｚ位置の
各々に対するそれぞれのセグメント像の像平面を最適に
サブセグメントに適合させ、検出器アレイも線量も理論
的に完全にまた実際上ほぼ完全に利用することが可能で
ある。本発明の好ましい実施態様によれば、複数の傾け
られている像平面がサブセグメントと正接する１つの直
線で交わる。
して数ｎimaの傾けられている像平面に対するセグメン
ト像が再構成され、像平面が相い異なるｚ位置ｚimaを
有する。相い異なるｚ位置に対する相い異なる像平面を
有する複数のセグメント像の再構成により、傾斜角度γ
および傾斜角度δの相応の選定によりこれらのｚ位置の
各々に対するそれぞれのセグメント像の像平面を最適に
サブセグメントに適合させ、検出器アレイも線量も理論
的に完全にまた実際上ほぼ完全に利用することが可能で
ある。本発明の好ましい実施態様によれば、複数の傾け
られている像平面がサブセグメントと正接する１つの直
線で交わる。
【００１９】可能なかぎり完全な検出器および線量利用
を達成するために、本発明の変形例によれば、サブセグ
メントに属する傾けられている像平面の傾斜角度δの極
値＋δmax，−δmaxに対して
を達成するために、本発明の変形例によれば、サブセグ
メントに属する傾けられている像平面の傾斜角度δの極
値＋δmax，−δmaxに対して
【数１３】 が成り立ち、ここでγ0は
【数１４】 に従って傾斜角度δ＝０に対して求められた傾斜角度γ
の値である。
の値である。
【００２０】像質を高くするために、本発明の別の実施
態様によれば、傾斜角度δの最大値の与えられた絶対値
｜δmax｜に対して傾斜角度γの最適値γminが、誤り規
範が満足されているように、求められる。
態様によれば、傾斜角度δの最大値の与えられた絶対値
｜δmax｜に対して傾斜角度γの最適値γminが、誤り規
範が満足されているように、求められる。
【００２１】焦点がシステム軸線の周りを回転軸線を中
心にして回転し、その回転軸線がシステム軸線と同一で
はなく、システム軸線といわゆるガントリ角度ρで交わ
るときには、選ぶべき傾斜角度γ′に対して
心にして回転し、その回転軸線がシステム軸線と同一で
はなく、システム軸線といわゆるガントリ角度ρで交わ
るときには、選ぶべき傾斜角度γ′に対して
【数１５】 が成り立つ。
【００２２】ここでも傾斜角度δの最大値の与えられた
絶対値｜δmax｜に対して傾斜角度γ′の最適値を、誤
り規範（例えば像平面からのサブセグメントのすべての
点ｚ方向に測られた間隔の最小の平均値）が満足されて
いるように、求めることができる。
絶対値｜δmax｜に対して傾斜角度γ′の最適値を、誤
り規範（例えば像平面からのサブセグメントのすべての
点ｚ方向に測られた間隔の最小の平均値）が満足されて
いるように、求めることができる。
【００２３】可能なかぎり完全な検出器利用および線量
利用を達成するために、本発明の変形例によれば、各サ
ブセグメントに対してセグメント像が発生される傾けら
れている像平面の数ｎimaに対して
利用を達成するために、本発明の変形例によれば、各サ
ブセグメントに対してセグメント像が発生される傾けら
れている像平面の数ｎimaに対して
【数１６】 が成り立つ。
【００２４】同じく可能なかぎり完全な検出器利用およ
び線量利用を達成するために、検出器行の幅が等しいと
いう前提条件のもとに、本発明の変形例によれば、傾け
られている像平面傾斜角度δが
び線量利用を達成するために、検出器行の幅が等しいと
いう前提条件のもとに、本発明の変形例によれば、傾け
られている像平面傾斜角度δが
【数１７】 に従って求められる。
【００２５】利用者がＣＴ装置で通例の横断層像を得る
ための前提条件を達成するために、本発明の変形例によ
れば、リフォーメーションが行われる、すなわち別のス
テップで、複数のセグメント像が統合されることによっ
て１つの部分像が発生される。統合は本発明の実施例で
は、複数のセグメント像が１つの部分像に補間により、
または特に重み付けされた平均値形成により統合される
ことによって行われる。
ための前提条件を達成するために、本発明の変形例によ
れば、リフォーメーションが行われる、すなわち別のス
テップで、複数のセグメント像が統合されることによっ
て１つの部分像が発生される。統合は本発明の実施例で
は、複数のセグメント像が１つの部分像に補間により、
または特に重み付けされた平均値形成により統合される
ことによって行われる。
【００２６】部分像（従って合成ＣＴ像）の再構成層厚
みは、本発明の特に好ましい実施態様によれば、セグメ
ント像が部分像への統合の際に部分像のそれぞれ所望の
再構成層厚みに相応して重み付けをされることによっ
て、設定される。
みは、本発明の特に好ましい実施態様によれば、セグメ
ント像が部分像への統合の際に部分像のそれぞれ所望の
再構成層厚みに相応して重み付けをされることによっ
て、設定される。
【００２７】複数のセグメント像を１つの部分像へ統合
する際に、本発明の好ましい変形例によれば、部分像を
発生するために統合されるセグメント像の数を部分像の
それぞれ所望の再構成層厚みに相応して選ぶことができ
る。可能なかぎり高い像質を得るために、可能なかぎり
わずかな層厚みを有するセグメント像を再構成すること
ができる。
する際に、本発明の好ましい変形例によれば、部分像を
発生するために統合されるセグメント像の数を部分像の
それぞれ所望の再構成層厚みに相応して選ぶことができ
る。可能なかぎり高い像質を得るために、可能なかぎり
わずかな層厚みを有するセグメント像を再構成すること
ができる。
【００２８】部分像の所望の再構成層厚みは、本発明の
別の好ましい変形例によれば、部分像を発生するために
統合されるセグメント像の数が
別の好ましい変形例によれば、部分像を発生するために
統合されるセグメント像の数が
【数１８】 に従って選ばれることによって、設定される。
【００２９】合成ＣＴ像への部分像の統合は、好ましく
は、加算により、詳細には同じく好ましくはシステム軸
線と直交する目的像平面に対して行われる。しかし目的
像平面はシステム軸線に関して傾けられていてもよい。
は、加算により、詳細には同じく好ましくはシステム軸
線と直交する目的像平面に対して行われる。しかし目的
像平面はシステム軸線に関して傾けられていてもよい。
【００３０】セグメント像の発生の際に生ずるデータ量
を限度内に保つために、本発明の変形例では、セグメン
ト像に相応するデータが圧縮される。
を限度内に保つために、本発明の変形例では、セグメン
ト像に相応するデータが圧縮される。
【００３１】本発明の特に好ましい実施態様によれば、
セグメント像に相応する圧縮されたデータが、少なくと
もほぼそれぞれのサブセグメントに属する基準投影方向
の方向に延びている第１の方向の分解能が少なくともほ
ぼ基準投影方向と直交して延びている第２の方向の分解
能よりも大きいように、不均等な画素マトリックスを有
する。このような進行は、それぞれのサブセグメントに
属する基準投影方向と直交するセグメント像内の情報密
度がそれぞれのサブセグメントに属する基準投影方向の
それよりも著しく大きいので、可能である。
セグメント像に相応する圧縮されたデータが、少なくと
もほぼそれぞれのサブセグメントに属する基準投影方向
の方向に延びている第１の方向の分解能が少なくともほ
ぼ基準投影方向と直交して延びている第２の方向の分解
能よりも大きいように、不均等な画素マトリックスを有
する。このような進行は、それぞれのサブセグメントに
属する基準投影方向と直交するセグメント像内の情報密
度がそれぞれのサブセグメントに属する基準投影方向の
それよりも著しく大きいので、可能である。
【００３２】不均等な画素マトリックスの実現は、本発
明の変形例により、セグメント像に相応する圧縮された
データが細長い形状の画素を有し、画素の最も長い広が
りが少なくともほぼ、それぞれのサブセグメントに属す
る基準投影方向の方向に延びているときに、特に簡単で
ある。
明の変形例により、セグメント像に相応する圧縮された
データが細長い形状の画素を有し、画素の最も長い広が
りが少なくともほぼ、それぞれのサブセグメントに属す
る基準投影方向の方向に延びているときに、特に簡単で
ある。
【００３３】本発明の別の好ましい実施態様によりセグ
メント像が不均等な画素マトリックスで再構成されるな
らば、それぞれのサブセグメントに属する基準投影方向
に等しい分解能を有する均等な画素マトリックスの場合
よりも明らかに少ない画素が再構成さればよいので、時
間を節減し得る点で特に有利である。逆投影は、逆投影
方向がそれぞれのサブセグメントに属する基準投影方向
に少なくともほぼ一致するときに、特に簡単に行われ
る。
メント像が不均等な画素マトリックスで再構成されるな
らば、それぞれのサブセグメントに属する基準投影方向
に等しい分解能を有する均等な画素マトリックスの場合
よりも明らかに少ない画素が再構成さればよいので、時
間を節減し得る点で特に有利である。逆投影は、逆投影
方向がそれぞれのサブセグメントに属する基準投影方向
に少なくともほぼ一致するときに、特に簡単に行われ
る。
【００３４】合成ＣＴ像は通常均等な画素マトリックス
を有するので、圧縮は、それが不均等な画素マトリック
スの使用に基づいている場合には、本発明の変形例によ
れば、最も遅くても合成ＣＴ像への部分像の統合の途中
で取り消されなければならない。
を有するので、圧縮は、それが不均等な画素マトリック
スの使用に基づいている場合には、本発明の変形例によ
れば、最も遅くても合成ＣＴ像への部分像の統合の途中
で取り消されなければならない。
【００３５】本発明の変形例によれば、均等な画素マト
リックスの画素が不均等な画素マトリックスの画素から
補間により、または平均値形成により取得される。
リックスの画素が不均等な画素マトリックスの画素から
補間により、または平均値形成により取得される。
【００３６】ＣＴ装置に関する課題は、本発明によれ
ば、請求項３１によるＣＴ装置により解決される。この
ような装置の機能および利点に関しては本発明による方
法の前記の説明を参照されたい。
ば、請求項３１によるＣＴ装置により解決される。この
ような装置の機能および利点に関しては本発明による方
法の前記の説明を参照されたい。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、添付の概要図面に示されて
いる実施例により本発明を一層詳細に説明する。
いる実施例により本発明を一層詳細に説明する。
【００３８】図１および２には本発明による方法を実行
するのに適した第３世代のＣＴ装置が示されている。そ
の全体として符号１を付されている測定装置は、全体と
して符号２を付されているＸ線源と、全体として符号５
を付されている検出器システムとを有する。Ｘ線源２は
その前に配置されている源付近の放射絞り３を有する
（図２）。検出器システム５は検出器要素（そのうちの
１つが図１に符号４を付されている）の多くの行および
列の面状のアレイとして構成されており、その前に配置
されている源付近の放射絞り６を有する（図２）。図１
には、図面を見やすくするために、検出器要素４の８つ
の行しか示されていないが、検出器システム５は、図２
に点々により示されているように検出器要素４のそれ以
上の行を有する。
するのに適した第３世代のＣＴ装置が示されている。そ
の全体として符号１を付されている測定装置は、全体と
して符号２を付されているＸ線源と、全体として符号５
を付されている検出器システムとを有する。Ｘ線源２は
その前に配置されている源付近の放射絞り３を有する
（図２）。検出器システム５は検出器要素（そのうちの
１つが図１に符号４を付されている）の多くの行および
列の面状のアレイとして構成されており、その前に配置
されている源付近の放射絞り６を有する（図２）。図１
には、図面を見やすくするために、検出器要素４の８つ
の行しか示されていないが、検出器システム５は、図２
に点々により示されているように検出器要素４のそれ以
上の行を有する。
【００３９】放射絞り３を有するＸ線源２と放射絞り６
を有する検出器システム５とは図２から明らかなよう
に、ＣＴ装置の作動中にＸ線源２から出発して設定可能
な放射絞り３により絞られたピラミッド状のＸ線放射束
（その縁放射が符号８を付されている）が検出器システ
ム５に当たるように互いに向かい合って回転枠７に取付
けられている。放射絞り６は、放射絞り３により設定さ
れたＸ線放射束の断面に相応して、Ｘ線放射束が直接に
当たり得る検出器システム５の範囲のみが露出されてい
るように設定されている。これらは、図１および２に示
されている作動モードでは、検出器要素４の８つの行で
あり、以下では能動的な行と呼ばれる。その他の点々に
より示されている行は放射絞り６により覆われており、
従って能動的でない。検出器要素４の各行は数Ｋの検出
器要素を有する。なお、ｋ＝１〜Ｋはいわゆるチャネル
インデックスである。検出器要素４の能動的な行Ｌnは
図２に符号Ｌ1〜ＬNを付されている（ｎ＝１〜Ｎは行イ
ンデックスである）。
を有する検出器システム５とは図２から明らかなよう
に、ＣＴ装置の作動中にＸ線源２から出発して設定可能
な放射絞り３により絞られたピラミッド状のＸ線放射束
（その縁放射が符号８を付されている）が検出器システ
ム５に当たるように互いに向かい合って回転枠７に取付
けられている。放射絞り６は、放射絞り３により設定さ
れたＸ線放射束の断面に相応して、Ｘ線放射束が直接に
当たり得る検出器システム５の範囲のみが露出されてい
るように設定されている。これらは、図１および２に示
されている作動モードでは、検出器要素４の８つの行で
あり、以下では能動的な行と呼ばれる。その他の点々に
より示されている行は放射絞り６により覆われており、
従って能動的でない。検出器要素４の各行は数Ｋの検出
器要素を有する。なお、ｋ＝１〜Ｋはいわゆるチャネル
インデックスである。検出器要素４の能動的な行Ｌnは
図２に符号Ｌ1〜ＬNを付されている（ｎ＝１〜Ｎは行イ
ンデックスである）。
【００４０】Ｘ線放射束は図２に記入されている円錐角
度βを有し、これはシステム軸線Ｚおよび焦点Ｆを含む
平面内のＸ線放射束の開き角度である。システム軸線Ｚ
に直交しかつ焦点Ｆを含む平面内のＸ線放射束の開き角
度であるＸ線放射束のファン角度φが図１および２に記
入されている。
度βを有し、これはシステム軸線Ｚおよび焦点Ｆを含む
平面内のＸ線放射束の開き角度である。システム軸線Ｚ
に直交しかつ焦点Ｆを含む平面内のＸ線放射束の開き角
度であるＸ線放射束のファン角度φが図１および２に記
入されている。
【００４１】回転枠７は駆動装置２２により符号Ｚを付
されているシステム軸線の周りを回転される。システム
軸線Ｚは図１に示されている立体直角座標系のｚ軸に対
して平行に延びている。
されているシステム軸線の周りを回転される。システム
軸線Ｚは図１に示されている立体直角座標系のｚ軸に対
して平行に延びている。
【００４２】検出器システム５の列は同じくｚ軸の方向
に延びており、他方において、それらの幅ｂがｚ軸の方
向に測られ、例えば１ｍｍである行はシステム軸線Ｚま
たはｚ軸に対して垂直に延びている。
に延びており、他方において、それらの幅ｂがｚ軸の方
向に測られ、例えば１ｍｍである行はシステム軸線Ｚま
たはｚ軸に対して垂直に延びている。
【００４３】検査対象物（例えば患者）をＸ線放射束の
放射路内にもたらし得るように、システム軸線Ｚに対し
て平行に（すなわちｚ軸の方向に）並進速度対回転速度
の比が一定であるという意味で回転枠７の回転運動と寝
台装置の並進運動とが同期するするように移動可能な寝
台装置９が設けられている。この比は、回転枠の１回転
あたりの寝台装置の送りｈに対する所望の値が選ばれる
ことによって、設定可能である。
放射路内にもたらし得るように、システム軸線Ｚに対し
て平行に（すなわちｚ軸の方向に）並進速度対回転速度
の比が一定であるという意味で回転枠７の回転運動と寝
台装置の並進運動とが同期するするように移動可能な寝
台装置９が設けられている。この比は、回転枠の１回転
あたりの寝台装置の送りｈに対する所望の値が選ばれる
ことによって、設定可能である。
【００４４】こうして寝台装置９上に位置している検査
対象物のボリュームがボリューム走査の過程で検査され
る。ボリューム走査はらせん走査の形態で、測定ユニッ
ト１の回転運動およびそれと同時の寝台装置９の並進運
動のもとに測定ユニットにより測定ユニット１の１回転
あたり種々の投影方向から多数の投影が撮像されるとい
う意味で行われる。らせん走査の際にＸ線源の焦点Ｆは
寝台装置９に対して相対的に、図１に符号Ｓを付されて
いるらせん軌道上を運動する。
対象物のボリュームがボリューム走査の過程で検査され
る。ボリューム走査はらせん走査の形態で、測定ユニッ
ト１の回転運動およびそれと同時の寝台装置９の並進運
動のもとに測定ユニットにより測定ユニット１の１回転
あたり種々の投影方向から多数の投影が撮像されるとい
う意味で行われる。らせん走査の際にＸ線源の焦点Ｆは
寝台装置９に対して相対的に、図１に符号Ｓを付されて
いるらせん軌道上を運動する。
【００４５】らせん走査中に検出器システム５の各能動
的な行の検出器要素から読出され個々の投影に相応する
測定データは、データ前処理ユニット１０でディジタル
‐アナログ変換を受け、直列化され、像コンピュータ１
１に伝送される。
的な行の検出器要素から読出され個々の投影に相応する
測定データは、データ前処理ユニット１０でディジタル
‐アナログ変換を受け、直列化され、像コンピュータ１
１に伝送される。
【００４６】像コンピュータ１１の前処理ユニット１２
内での測定データの前処理の後に、その結果として生ず
るデータフローは再構成ユニット１３に到達し、この再
構成ユニットが測定データから検査対象物の所望の層の
ＣＴ像を、公知の方法（例えば１８０ＬＩまたは３６０
ＬＩ補間）に従って、もしくは本発明に相応する作動形
式の場合にはなお一層詳細に説明すべき方法に従って再
構成する。
内での測定データの前処理の後に、その結果として生ず
るデータフローは再構成ユニット１３に到達し、この再
構成ユニットが測定データから検査対象物の所望の層の
ＣＴ像を、公知の方法（例えば１８０ＬＩまたは３６０
ＬＩ補間）に従って、もしくは本発明に相応する作動形
式の場合にはなお一層詳細に説明すべき方法に従って再
構成する。
【００４７】ＣＴ像はマトリックス状に構成された画素
から構成されており、画素はそのつどの像平面に対応付
けられており、各画素にＨｏｕｎｓｆｉｅｌｄ Ｕｎｉ
ｔ（ＨＵ）でのＣＴ数が対応付けられており、個々の画
素はＣＴ数／グレイ値スケールに相応してそれらのその
つどのＣＴ数に相応するグレイ値で表される。
から構成されており、画素はそのつどの像平面に対応付
けられており、各画素にＨｏｕｎｓｆｉｅｌｄ Ｕｎｉ
ｔ（ＨＵ）でのＣＴ数が対応付けられており、個々の画
素はＣＴ数／グレイ値スケールに相応してそれらのその
つどのＣＴ数に相応するグレイ値で表される。
【００４８】断層像再構成ユニット１３およびＸ線影像
再構成ユニット１５により再構成された像は像コンピュ
ータ１１に接続されている表示ユニット１６（例えばモ
ニタ）上に表示される。
再構成ユニット１５により再構成された像は像コンピュ
ータ１１に接続されている表示ユニット１６（例えばモ
ニタ）上に表示される。
【００４９】Ｘ線源２（例えばＸ線管）は発生器ユニッ
ト１７から必要な電圧および電流（例えば管電圧Ｕ）を
供給される。これらをそれぞれ必要な値に設定し得るよ
うに、発生器ユニット１７に、必要な設定を行うキーボ
ード１９を有する制御ユニット１８が付設されている。
ト１７から必要な電圧および電流（例えば管電圧Ｕ）を
供給される。これらをそれぞれ必要な値に設定し得るよ
うに、発生器ユニット１７に、必要な設定を行うキーボ
ード１９を有する制御ユニット１８が付設されている。
【００５０】ＣＴ装置のその他の操作および制御も制御
ユニット１８を用いて行われ、このことは制御ユニット
１８が像コンピュータ１１と接続されていることにより
示されている。
ユニット１８を用いて行われ、このことは制御ユニット
１８が像コンピュータ１１と接続されていることにより
示されている。
【００５１】なかんずく検出器要素の能動的な行の数
Ｎ、従って放射絞り３，６の位置が設定される。そのた
めに制御ユニット１８は放射絞り３，６に付設されてい
る調節ユニット２０，２１に接続されている。さらに、
回転枠７が１回転のために必要とする回転時間τが設定
される。このことは、回転枠７に付設されている駆動ユ
ニット２２が制御ユニット１８に接続されていることに
より示されている。
Ｎ、従って放射絞り３，６の位置が設定される。そのた
めに制御ユニット１８は放射絞り３，６に付設されてい
る調節ユニット２０，２１に接続されている。さらに、
回転枠７が１回転のために必要とする回転時間τが設定
される。このことは、回転枠７に付設されている駆動ユ
ニット２２が制御ユニット１８に接続されていることに
より示されている。
【００５２】本発明による方法に相応する作動形式が選
ばれている場合に対しては、相応のＣＴ像の計算は以下
に一層詳細に説明される本発明による方法に従って行わ
れる。
ばれている場合に対しては、相応のＣＴ像の計算は以下
に一層詳細に説明される本発明による方法に従って行わ
れる。
【００５３】そのためにらせん走査が、少なくとも１つ
のＣＴ像を再構成するために十分な長さに亘って実行さ
れる。図３に示されている例では長さ６πのらせん走査
が実行される。その際に取得された測定データから互い
に重なるサブセグメントの数に相応する測定データが取
り出され、サブセグメントの長さはそれぞれＣＴ像を再
構成するために必要な長さよりも短い。サブセグメント
の数および長さ（例えばπ／４またはπ／８）は、これ
らが全体として少なくとも１つの、長さ（例えばπ＋
φ）がＣＴ像を再構成するために十分である、すなわち
ＣＴ像を再構成するために必要な長さに少なくとも等し
いらせんセグメントを生ずるように選ばれる。サブセグ
メントの各々に対して相応の測定データから、それらの
画素が中心平面に関して傾けられた種々の像平面に関係
するセグメント像の数Ｎtiltが計算される。
のＣＴ像を再構成するために十分な長さに亘って実行さ
れる。図３に示されている例では長さ６πのらせん走査
が実行される。その際に取得された測定データから互い
に重なるサブセグメントの数に相応する測定データが取
り出され、サブセグメントの長さはそれぞれＣＴ像を再
構成するために必要な長さよりも短い。サブセグメント
の数および長さ（例えばπ／４またはπ／８）は、これ
らが全体として少なくとも１つの、長さ（例えばπ＋
φ）がＣＴ像を再構成するために十分である、すなわち
ＣＴ像を再構成するために必要な長さに少なくとも等し
いらせんセグメントを生ずるように選ばれる。サブセグ
メントの各々に対して相応の測定データから、それらの
画素が中心平面に関して傾けられた種々の像平面に関係
するセグメント像の数Ｎtiltが計算される。
【００５４】説明される実施例の場合にボリューム回転
あたり１２個の互いに重なるサブセグメントが存在して
いること（すなわちＮa＝１２が成り立つこと）は図３
から明らかである。図３に示されている３つのボリュー
ム回転の最初のもののサブセグメントは図３中に符号Ｕ
Ｓ1〜ＵＳ12を付されている。
あたり１２個の互いに重なるサブセグメントが存在して
いること（すなわちＮa＝１２が成り立つこと）は図３
から明らかである。図３に示されている３つのボリュー
ム回転の最初のもののサブセグメントは図３中に符号Ｕ
Ｓ1〜ＵＳ12を付されている。
【００５５】サブセグメントあたり、説明される実施例
の場合には、図４からサブセグメントＵＳ4の例で明ら
かなように、５つのセグメント像が計算される。すなわ
ちＮt ilt＝５が成り立ち、このことはセグメント像の像
平面ＰＩ1〜ＰＩ5により具体的に示されている。
の場合には、図４からサブセグメントＵＳ4の例で明ら
かなように、５つのセグメント像が計算される。すなわ
ちＮt ilt＝５が成り立ち、このことはセグメント像の像
平面ＰＩ1〜ＰＩ5により具体的に示されている。
【００５６】すなわち全回転に対して全体でＮa×Ｎ
tilt＝６０のセグメント像が全回転の測定データから計
算され、後でサブセグメントに属するセグメント像が１
つの部分像に統合される。
tilt＝６０のセグメント像が全回転の測定データから計
算され、後でサブセグメントに属するセグメント像が１
つの部分像に統合される。
【００５７】セグメント像の像平面ＰＩ1〜ＰＩ5は図４
のようにすべて１つの直線で交わる。この直線は、示さ
れている実施例の場合には、それぞれのサブセグメント
の中心Ｍにおける接線Ｔ、すなわちこのセグメントに属
する焦点軌道のセクションの、焦点軌道のこのセクショ
ンの半弧長さに位置している点における接線Ｔである。
のようにすべて１つの直線で交わる。この直線は、示さ
れている実施例の場合には、それぞれのサブセグメント
の中心Ｍにおける接線Ｔ、すなわちこのセグメントに属
する焦点軌道のセクションの、焦点軌道のこのセクショ
ンの半弧長さに位置している点における接線Ｔである。
【００５８】これらの像平面ＰＩ1〜ＰＩ5の各々に対し
て種々の検出器行Ｌ1〜Ｌ8から与えられる測定データか
ら、それぞれのセグメント像の再構成のために必要とさ
れる線積分に相当する測定値が選び出され、選び出し
は、それぞれのセグメント像の再構成のために利用され
る放射がそれぞれのセグメント像の傾けられた像平面か
らのその間隔に関する適当な誤り規範を満足するよう
に、行われる。説明される実施例の場合には、これはそ
れぞれの傾けられた像平面ＰＩ1〜ＰＩ5からのそれぞれ
のセグメント像の再構成のために利用されるすべての放
射のｚ方向に測られた間隔の最小二乗平均値である。
て種々の検出器行Ｌ1〜Ｌ8から与えられる測定データか
ら、それぞれのセグメント像の再構成のために必要とさ
れる線積分に相当する測定値が選び出され、選び出し
は、それぞれのセグメント像の再構成のために利用され
る放射がそれぞれのセグメント像の傾けられた像平面か
らのその間隔に関する適当な誤り規範を満足するよう
に、行われる。説明される実施例の場合には、これはそ
れぞれの傾けられた像平面ＰＩ1〜ＰＩ5からのそれぞれ
のセグメント像の再構成のために利用されるすべての放
射のｚ方向に測られた間隔の最小二乗平均値である。
【００５９】こうしてセグメント像の像平面の最大の傾
きは、すべての必要とされる線積分に対して、それらの
放射が誤り規範に従って傾けられた像平面に十分に近く
に位置している測定値が利用可能でなければならないと
いう要求により決定される。
きは、すべての必要とされる線積分に対して、それらの
放射が誤り規範に従って傾けられた像平面に十分に近く
に位置している測定値が利用可能でなければならないと
いう要求により決定される。
【００６０】各像平面ＰＩ1〜ＰＩ5に対して種々の測定
値から構成されたこれらの線積分から、いまそれぞれの
像平面ＰＩ1〜ＰＩ5に属するセグメント像が例えば畳み
込みおよび逆投影の標準再構成法により計算される。こ
のセグメント像の画素はそれぞれの傾けられた像平面Ｐ
Ｉ1〜ＰＩ5に属する。すなわち説明される実施例の場合
には各サブセグメントに対して５つのセグメント像の積
み重ねが計算される。
値から構成されたこれらの線積分から、いまそれぞれの
像平面ＰＩ1〜ＰＩ5に属するセグメント像が例えば畳み
込みおよび逆投影の標準再構成法により計算される。こ
のセグメント像の画素はそれぞれの傾けられた像平面Ｐ
Ｉ1〜ＰＩ5に属する。すなわち説明される実施例の場合
には各サブセグメントに対して５つのセグメント像の積
み重ねが計算される。
【００６１】こうしてサブセグメントあたり得られたＮ
tiltのセグメント像は続くリフォーメーション過程で、
所望の、像平面ＰＩ1〜ＰＩ5とは異なる、システム軸線
Ｚと好ましくは図２に示されているように直交する目的
像平面ＩＰに関する部分像に、なお説明すべき選択可能
なサブモードに関係して重み付けもしくは補間により統
合される。そのつどのサブモードに無関係に統合の過程
で像ノイズが減ぜられ、所望の再構成層密度が設定さ
れ、この設定は重み付けにより、及び／又はリフォーメ
ーションに含まれるセグメント像の、好ましくはサブセ
グメントあたり再構成されるセグメント像の数に等しい
数により行われる。
tiltのセグメント像は続くリフォーメーション過程で、
所望の、像平面ＰＩ1〜ＰＩ5とは異なる、システム軸線
Ｚと好ましくは図２に示されているように直交する目的
像平面ＩＰに関する部分像に、なお説明すべき選択可能
なサブモードに関係して重み付けもしくは補間により統
合される。そのつどのサブモードに無関係に統合の過程
で像ノイズが減ぜられ、所望の再構成層密度が設定さ
れ、この設定は重み付けにより、及び／又はリフォーメ
ーションに含まれるセグメント像の、好ましくはサブセ
グメントあたり再構成されるセグメント像の数に等しい
数により行われる。
【００６２】こうして得られたＮaの部分像は最後のリ
フォーメーション過程で目的像平面に関する合成ＣＴ像
に加算により統合される。
フォーメーション過程で目的像平面に関する合成ＣＴ像
に加算により統合される。
【００６３】部分像へのセグメント像の統合は第１のサ
ブモードでは重み付けにより行われ、２つの選択可能な
重み付けモードの１つに従って行われる重み付けは、そ
れぞれ選ばれた重み付けモードに無関係に、セグメント
像の画素がそれぞれソース画素として、合成ＣＴ像の相
応の目的画素に寄与し、また目的画素へのソース画素の
寄与が幾何学的な基準量に関係して重み付けをされるよ
うに、進められる。換言すると、目的画素に属するＣＴ
数はそれぞれ相応のソース画素のＣＴ数から幾何学的な
基準量を考慮に入れて求められる。
ブモードでは重み付けにより行われ、２つの選択可能な
重み付けモードの１つに従って行われる重み付けは、そ
れぞれ選ばれた重み付けモードに無関係に、セグメント
像の画素がそれぞれソース画素として、合成ＣＴ像の相
応の目的画素に寄与し、また目的画素へのソース画素の
寄与が幾何学的な基準量に関係して重み付けをされるよ
うに、進められる。換言すると、目的画素に属するＣＴ
数はそれぞれ相応のソース画素のＣＴ数から幾何学的な
基準量を考慮に入れて求められる。
【００６４】第１の重み付けモードで幾何学的な基準量
として、相応の目的画素からのそれぞれのソース画素の
間隔が考慮に入れられる。
として、相応の目的画素からのそれぞれのソース画素の
間隔が考慮に入れられる。
【００６５】第２の重み付けモードで、アーチファクト
を避けるために、追加的に重み付けがそれぞれのサブセ
グメントの中心からのソース画素の間隔に関係して行わ
れる。
を避けるために、追加的に重み付けがそれぞれのサブセ
グメントの中心からのソース画素の間隔に関係して行わ
れる。
【００６６】第２のサブモードでは部分像へのセグメン
ト像の統合は補間により行われる。すなわち目的画素
（すなわち合成ＣＴ像の画素）が補間（例えば直線補
間）により相応のソース画素から（すなわちセグメント
像の相応の画素から）求められる。
ト像の統合は補間により行われる。すなわち目的画素
（すなわち合成ＣＴ像の画素）が補間（例えば直線補
間）により相応のソース画素から（すなわちセグメント
像の相応の画素から）求められる。
【００６７】セグメント像の再構成の基礎となっている
条件が以下に基準投影角度αr＝０に中心を合わされて
いるサブセグメントを例として説明される。ｎimaセグ
メント像の像平面はｘ軸に対して傾斜角度γだけ傾けら
れていると共にｙ軸に対して傾斜角度δだけ傾けられて
いるので、像平面の正規ベクトルは
条件が以下に基準投影角度αr＝０に中心を合わされて
いるサブセグメントを例として説明される。ｎimaセグ
メント像の像平面はｘ軸に対して傾斜角度γだけ傾けら
れていると共にｙ軸に対して傾斜角度δだけ傾けられて
いるので、像平面の正規ベクトルは
【数１９】 により与えられている。
【００６８】らせん軌道または考察されるサブセグメン
ト上の任意の点（ｘf，ｙf，ｚf）がｚ方向に、傾斜角
度γおよび傾斜角度δだけ傾けられている像平面から有
する間隔ｄ（α，δ，γ）は
ト上の任意の点（ｘf，ｙf，ｚf）がｚ方向に、傾斜角
度γおよび傾斜角度δだけ傾けられている像平面から有
する間隔ｄ（α，δ，γ）は
【数２０】 により与えられている。
【００６９】基準投影角度αr＝０に対する焦点Ｆの位
置（−Ｒf，０，０）が像平面内に位置していることか
ら出発される。
置（−Ｒf，０，０）が像平面内に位置していることか
ら出発される。
【００７０】傾けられている像平面の傾斜角度γおよび
傾斜角度δは、それぞれのサブセグメントのすべての点
が誤り規範（例えば像平面からのらせんセグメントのす
べての点のｚ方向に測られた間隔の二乗平均値がそれぞ
れ最小であるという誤り規範）を満足するように、選ば
れなければならない。
傾斜角度δは、それぞれのサブセグメントのすべての点
が誤り規範（例えば像平面からのらせんセグメントのす
べての点のｚ方向に測られた間隔の二乗平均値がそれぞ
れ最小であるという誤り規範）を満足するように、選ば
れなければならない。
【００７１】ｚ軸の周りに角度α−π／２だけ回転され
た座標系をｂ‐ｔとすると、ｂ‐ｔは投影角度αを有す
る投影に対するローカルな座標系である。 ｘ＝ｂ sinα＋ｔ cosα ｙ＝−ｂ cosα＋ｔ sinα （３）
た座標系をｂ‐ｔとすると、ｂ‐ｔは投影角度αを有す
る投影に対するローカルな座標系である。 ｘ＝ｂ sinα＋ｔ cosα ｙ＝−ｂ cosα＋ｔ sinα （３）
【００７２】システム軸線Ｚを含む平面（いわゆる仮想
的な検出器平面）内の検出器アレイの投影に相当する仮
想的な検出器アレイを思い描くと、検出器平面に対して
ｔ＝０が成り立つ。
的な検出器平面）内の検出器アレイの投影に相当する仮
想的な検出器アレイを思い描くと、検出器平面に対して
ｔ＝０が成り立つ。
【００７３】像平面上の各点（ｘ，ｙ，ｚ）は
【数２１】 により特徴付けられている。
【００７４】ｔ＝０を有する式（３）を式（４）に入れ
ると、像平面との仮想的な検出器平面の交線が得られ
る。
ると、像平面との仮想的な検出器平面の交線が得られ
る。
【数２２】
【００７５】仮想的な検出器平面上のｚ座標は
【数２３】 により与えられている。
【００７６】傾斜角度γは先ず米国特許第 5,802,134号
明細書の場合と同じように、すなわち傾斜角度δ＝０に
対して、最適化される。結果として
明細書の場合と同じように、すなわち傾斜角度δ＝０に
対して、最適化される。結果として
【数２４】 が得られる。ここでハットαはサブセグメントが像平面
を貫く角度である。
を貫く角度である。
【００７７】ハットαを有する式（７）により得られた
傾斜角度γ0に対して傾斜角度δが最適化される。傾斜
角度δに対する最適化規範はその際に、放射により捕捉
される検査対象物の範囲を後方または前方に境する直線
−ＲＦＯＶ≦ｂ≦ＲＦＯＶに対して式（６）によるｚ座
標が能動的な検出器面の内側（すなわち放射絞り６によ
り露出され放射を当てられる検出器アレイ５の範囲の内
側）に位置していなければならないだけでなく、検出器
面を可能なかぎり良く利用しなければならないことであ
る。
傾斜角度γ0に対して傾斜角度δが最適化される。傾斜
角度δに対する最適化規範はその際に、放射により捕捉
される検査対象物の範囲を後方または前方に境する直線
−ＲＦＯＶ≦ｂ≦ＲＦＯＶに対して式（６）によるｚ座
標が能動的な検出器面の内側（すなわち放射絞り６によ
り露出され放射を当てられる検出器アレイ５の範囲の内
側）に位置していなければならないだけでなく、検出器
面を可能なかぎり良く利用しなければならないことであ
る。
【００７８】最大可能な傾斜角度±δmaxに対して式
（６）によりｚ座標により与えられるｂ＝±ＲＦＯＶに
対する直線は検出器面のｚ方向に前方および後方の端に
達する。このことがサブセグメントの始端および終端に
おける投影に対するそれぞれのサブセグメントに対して
（すなわち最も外側の投影角度±α1に対して）生ずる
ならば、
（６）によりｚ座標により与えられるｂ＝±ＲＦＯＶに
対する直線は検出器面のｚ方向に前方および後方の端に
達する。このことがサブセグメントの始端および終端に
おける投影に対するそれぞれのサブセグメントに対して
（すなわち最も外側の投影角度±α1に対して）生ずる
ならば、
【数２５】 が成り立つ。ここでＭは検出器行の数、Ｓは検出器行の
ｚ方向に測られた幅である。
ｚ方向に測られた幅である。
【００７９】α＝α1およびγ＝γ0に対する式（５）が
式（７）に入れられ、δmaxに関して解かれることによ
って、
式（７）に入れられ、δmaxに関して解かれることによ
って、
【数２６】 が得られる。
【００８０】相応のδmaxに対して新しいγminが再反復
により、詳細には式（２）による像平面からのサブセグ
メントのすべての点のｚ方向に測られた間隔ｄ（α，δ
max，γ）の二乗平均値の最小化により、求められる。
により、詳細には式（２）による像平面からのサブセグ
メントのすべての点のｚ方向に測られた間隔ｄ（α，δ
max，γ）の二乗平均値の最小化により、求められる。
【００８１】傾斜角度の利用可能な範囲〔−δmax，δ
min〕はいま再構成すべきセグメント像の数ｎimaに相応
して好ましくは説明された実施例の場合のように均等に
分割される。すなわち、均等な分割の場合には各像平面
０≦ｉ≦ｎima−１が傾斜角度γmin（好ましくは説明さ
れた実施例の場合のようにすべての像平面に対して等し
い）およびそれぞれの傾斜角度δ(i)により特徴付けら
れており、それぞれの傾斜角度に対しては
min〕はいま再構成すべきセグメント像の数ｎimaに相応
して好ましくは説明された実施例の場合のように均等に
分割される。すなわち、均等な分割の場合には各像平面
０≦ｉ≦ｎima−１が傾斜角度γmin（好ましくは説明さ
れた実施例の場合のようにすべての像平面に対して等し
い）およびそれぞれの傾斜角度δ(i)により特徴付けら
れており、それぞれの傾斜角度に対しては
【数２７】 が成り立つ。
【００８２】サブセグメントに対して再構成すべきセグ
メント像の数ｎimaは
メント像の数ｎimaは
【数２８】 により与えられている。
【００８３】リフォーメーションは選択可能な幅の補間
関数の助けをかりて行われ、それによって層感度プロフ
ィルおよび合成横断層像内の像ノイズが影響され得る。
関数の助けをかりて行われ、それによって層感度プロフ
ィルおよび合成横断層像内の像ノイズが影響され得る。
【００８４】部分像の（従って合成ＣＴ像の）所望の再
構成層厚みが遡行的にリフォーメーションの過程で行わ
れると有利である。
構成層厚みが遡行的にリフォーメーションの過程で行わ
れると有利である。
【００８５】部分像を取得するために実行すべきリフォ
ーメーションのために必要なセグメント像の数は下記の
ようにして得られる。
ーメーションのために必要なセグメント像の数は下記の
ようにして得られる。
【００８６】（ｘ，ｙ）＝（ＲMｃｏｓ(Φ),ＲMｓｉｎ
(Φ) によりパラメータ化された対象物円筒体の縁にお
いて、傾斜角度γおよび傾斜角度δだけ傾けられた、正
規ベクトル
(Φ) によりパラメータ化された対象物円筒体の縁にお
いて、傾斜角度γおよび傾斜角度δだけ傾けられた、正
規ベクトル
【数２９】 および点（−Ｒf，０，ｚR）のなかの零点を有する像平
面の間隔ΔｚR、（ｘ，ｙ，ΔｚR）が平面式 ｎ（δ，γ）・ｘ＝０ に入れられることによって、得られる。
面の間隔ΔｚR、（ｘ，ｙ，ΔｚR）が平面式 ｎ（δ，γ）・ｘ＝０ に入れられることによって、得られる。
【００８７】次いで下式が続く．
【数３０】
【００８８】従って、ｚRに像平面を有する横断層像の
リフォーメーションのためには、間隔
リフォーメーションのためには、間隔
【数３１】 で再構成されたすべてのセグメント像が利用されなけれ
ばならない、すなわちメモリ１４内に記憶されなければ
ならない。
ばならない、すなわちメモリ１４内に記憶されなければ
ならない。
【００８９】リフォーメーションの際に、上述の間隔に
よりセットされている限界値を超過する長さｚ*を持つ
補間関数が使用されるならば、リフォーメーションのた
めに必要なセグメント像の数は補間フィルタの長さによ
り決定されている。
よりセットされている限界値を超過する長さｚ*を持つ
補間関数が使用されるならば、リフォーメーションのた
めに必要なセグメント像の数は補間フィルタの長さによ
り決定されている。
【００９０】一般的な場合、部分像のリフォーメーショ
ンのために必要とされ傾けられた像平面を有し再構成さ
れる像の数ＮMに対しては
ンのために必要とされ傾けられた像平面を有し再構成さ
れる像の数ＮMに対しては
【数３２】 が成り立つ。ここでＮSは検出器要素の行の幅Ｓあたり
再構成されるセグメント像の数である。
再構成されるセグメント像の数である。
【００９１】所望の部分断層像の再構成層厚みが遡及的
に決定されるという事情の結果として、セグメント像の
再構成は好ましくは可能なかぎりわずかな再構成層厚み
を有する相応に密な重み付け関数の選択により行われ
る。このことは、セグメント像だけでなくリフォーメー
ションにより得られる部分像、またこれらから得られる
ＣＴ像のｚ方向の最高の鋭さを保証する。
に決定されるという事情の結果として、セグメント像の
再構成は好ましくは可能なかぎりわずかな再構成層厚み
を有する相応に密な重み付け関数の選択により行われ
る。このことは、セグメント像だけでなくリフォーメー
ションにより得られる部分像、またこれらから得られる
ＣＴ像のｚ方向の最高の鋭さを保証する。
【００９２】この利点のほかに、説明されるリフォーメ
ーションの別の利点として、 −再構成層厚みが、新たな再構成を必要とせずに、遡及
的に選ばれ得る、 −再構成層厚みが自由に選択可能である、 −リフォーメーションのために自由に先覚可能な幅の多
数の適当な補間関数が利用可能であることが挙げられ
る。
ーションの別の利点として、 −再構成層厚みが、新たな再構成を必要とせずに、遡及
的に選ばれ得る、 −再構成層厚みが自由に選択可能である、 −リフォーメーションのために自由に先覚可能な幅の多
数の適当な補間関数が利用可能であることが挙げられ
る。
【００９３】図５には、サブセグメントＵＳ4に属する
セグメント像のうち例として像平面ＰＩ3に属するセグ
メント像が示されている。基準投影角度αrおよびこれ
に属する最も外側の投影角度＋α1，−α1は破線により
示されている。そのつどの基準投影角度に相応する投影
方向（以下では基準投影方向と呼ばれる）に直交するセ
グメント像内の情報密度がそのつどの基準投影方向のそ
れよりも著しく大きいことが明らかになる。
セグメント像のうち例として像平面ＰＩ3に属するセグ
メント像が示されている。基準投影角度αrおよびこれ
に属する最も外側の投影角度＋α1，−α1は破線により
示されている。そのつどの基準投影角度に相応する投影
方向（以下では基準投影方向と呼ばれる）に直交するセ
グメント像内の情報密度がそのつどの基準投影方向のそ
れよりも著しく大きいことが明らかになる。
【００９４】従って、セグメント像に相応するデータを
圧縮することができる。説明される実施例において、均
等な画素マトリックスを使用する場合にはデータの冗長
性が前記の理由から非常に高いであろうという事情の結
果として、データ圧縮は、セグメント像に相応する圧縮
されたデータがデータ構造に相応して、基準投影方向の
分解能Ｒrが基準投影方向と直交する方向の分解能Ｒor
よりも小さいように不均等な画素マトリックスを有する
ことによって、行われる。基準投影方向と直交する方向
の与えられた分解能から出発すると、圧縮の際に達成可
能な圧縮係数は比Ｒor／Ｒrに相当する。
圧縮することができる。説明される実施例において、均
等な画素マトリックスを使用する場合にはデータの冗長
性が前記の理由から非常に高いであろうという事情の結
果として、データ圧縮は、セグメント像に相応する圧縮
されたデータがデータ構造に相応して、基準投影方向の
分解能Ｒrが基準投影方向と直交する方向の分解能Ｒor
よりも小さいように不均等な画素マトリックスを有する
ことによって、行われる。基準投影方向と直交する方向
の与えられた分解能から出発すると、圧縮の際に達成可
能な圧縮係数は比Ｒor／Ｒrに相当する。
【００９５】説明された実施例において、不均等な画素
マトリックスは図６のように、セグメント像に相応する
データを圧縮されたデータが細長い、すなわち長方形の
形状の画素を有することによって、実現されている。画
素の最も長い延びは基準投影方向に延びている。
マトリックスは図６のように、セグメント像に相応する
データを圧縮されたデータが細長い、すなわち長方形の
形状の画素を有することによって、実現されている。画
素の最も長い延びは基準投影方向に延びている。
【００９６】セグメント像を記憶するために必要とされ
るメモリ場所を減ずることがほぼ重要であれば、セグメ
ント像が再構成の後に不均等な画素マトリックスに換算
される第１の圧縮作動形式が選ばれる。
るメモリ場所を減ずることがほぼ重要であれば、セグメ
ント像が再構成の後に不均等な画素マトリックスに換算
される第１の圧縮作動形式が選ばれる。
【００９７】セグメント像を再構成するために必要な計
算時間も減ぜられるべきであれば、セグメント像が既に
不均等な画素マトリックスで再構成されるように進めら
れる第２の圧縮作動形式が選ばれる。この第２の圧縮作
動形式は、基準投影方向と直交する方向に不均等な画素
マトリックスと等しい分解能を有する均等な画素マトリ
ックスの場合よりも明らかに少ない画素が再構成されれ
ばよいという利点を与える。
算時間も減ぜられるべきであれば、セグメント像が既に
不均等な画素マトリックスで再構成されるように進めら
れる第２の圧縮作動形式が選ばれる。この第２の圧縮作
動形式は、基準投影方向と直交する方向に不均等な画素
マトリックスと等しい分解能を有する均等な画素マトリ
ックスの場合よりも明らかに少ない画素が再構成されれ
ばよいという利点を与える。
【００９８】不均等な画素マトリックスでの再構成の過
程で図５のように逆投影の基礎として用いられるバーｘ
軸およびバーｙ軸を有する座標系が、それぞれ逆投影方
向がそのつどの基準投影方向に相当するように、回転さ
れる。
程で図５のように逆投影の基礎として用いられるバーｘ
軸およびバーｙ軸を有する座標系が、それぞれ逆投影方
向がそのつどの基準投影方向に相当するように、回転さ
れる。
【００９９】両方の圧縮作動形式のどちらが選ばれるか
に無関係に、データ圧縮は最も遅くとも合成ＣＴ像への
部分像の統合の過程で再び取り消されなければならな
い。従って本発明によるＣＴ装置の場合には、部分像も
不均等な画素マトリックスに基づいて発生され、合成Ｃ
Ｔ像の発生の過程で初めて均等な画素マトリックスへの
移行が行われる。このことは、部分像へのサブセグメン
トに属するセグメント像の統合の際に既に均等な画素マ
トリックスに移行する原理的に同じく可能な進行の仕方
にくらべて、メモリ容量が少なくてすみ、また計算時間
が同じく少なくてすむという利点を与える。
に無関係に、データ圧縮は最も遅くとも合成ＣＴ像への
部分像の統合の過程で再び取り消されなければならな
い。従って本発明によるＣＴ装置の場合には、部分像も
不均等な画素マトリックスに基づいて発生され、合成Ｃ
Ｔ像の発生の過程で初めて均等な画素マトリックスへの
移行が行われる。このことは、部分像へのサブセグメン
トに属するセグメント像の統合の際に既に均等な画素マ
トリックスに移行する原理的に同じく可能な進行の仕方
にくらべて、メモリ容量が少なくてすみ、また計算時間
が同じく少なくてすむという利点を与える。
【０１００】脱圧縮が部分像へのセグメント像の統合の
過程で行われるか又は合成ＣＴ像への部分像の統合の過
程で行われるかに無関係に、第１のサブ作動形式を選択
した際には、均等な画素マトリックスの画素が均等な画
素マトリックスの画素から補間により取得される。第２
のサブ作動形式を選択した際には、均等な画素マトリッ
クスの画素が不均等な画素マトリックスの画素から重み
付けにより取得される。
過程で行われるか又は合成ＣＴ像への部分像の統合の過
程で行われるかに無関係に、第１のサブ作動形式を選択
した際には、均等な画素マトリックスの画素が均等な画
素マトリックスの画素から補間により取得される。第２
のサブ作動形式を選択した際には、均等な画素マトリッ
クスの画素が不均等な画素マトリックスの画素から重み
付けにより取得される。
【０１０１】両方のサブ作動形式で不均等な画素マトリ
ックスの方向付けの結果として基準投影方向に相応して
不均等な画素マトリックスは、均等な画素マトリックス
に対して相対的な不均等な画素マトリックスの回転にも
かかわらず、不均等な画素マトリックスが均等な画素マ
トリックスの各画素を求めるのに適したデータを含んで
いることを保証するために、均等な画素マトリックスよ
りも大きくなければならない。正方形の均等な画素マト
リックスおよび同じく正方形の不均等な画素マトリック
スの場合、このことは、（任意の基準投影方向に対し
て）不均等な画素マトリックスの辺の長さが均等な画素
マトリックスの辺の長さよりも大きくなければならない
ことを意味する。
ックスの方向付けの結果として基準投影方向に相応して
不均等な画素マトリックスは、均等な画素マトリックス
に対して相対的な不均等な画素マトリックスの回転にも
かかわらず、不均等な画素マトリックスが均等な画素マ
トリックスの各画素を求めるのに適したデータを含んで
いることを保証するために、均等な画素マトリックスよ
りも大きくなければならない。正方形の均等な画素マト
リックスおよび同じく正方形の不均等な画素マトリック
スの場合、このことは、（任意の基準投影方向に対し
て）不均等な画素マトリックスの辺の長さが均等な画素
マトリックスの辺の長さよりも大きくなければならない
ことを意味する。
【０１０２】補間または重み付けによるデータ脱圧縮の
際の進行に関しては、多数のセグメント像を１つの部分
像へ統合することと関連して先に述べたことが意味に則
して有効である、すなわち平均値形成は重み付けをされ
ても行われる。
際の進行に関しては、多数のセグメント像を１つの部分
像へ統合することと関連して先に述べたことが意味に則
して有効である、すなわち平均値形成は重み付けをされ
ても行われる。
【０１０３】説明される実施例において、データ圧縮は
不均等な画素マトリックスの使用に基づいて行われる。
代替的に像処理の領域で通常の他の圧縮方法も応用され
得る。
不均等な画素マトリックスの使用に基づいて行われる。
代替的に像処理の領域で通常の他の圧縮方法も応用され
得る。
【０１０４】傾けられている回転枠７を有する図７に示
されている作動様式においては、焦点Ｆがシステム軸線
Ｚの周りを回転軸線Ｚ′を中心にして回転し、その回転
軸線Ｚ′がシステム軸線Ｚと同一ではなく、システム軸
線Ｚといわゆるガントリ角度ρで交わるならば、図２に
よるジオメトリから、らせん軌道Ｓの中心軸線に一致す
る、ｚ軸にくらべて同じくガントリ角度ρだけ傾けられ
ているｚ′軸と、ｙ軸にくらべて同じくガントリ角度ρ
だけ傾けられているｙ′軸と、不変に保たれているｘ軸
とを有する図７のように傾けられた座標系が生ずる。
されている作動様式においては、焦点Ｆがシステム軸線
Ｚの周りを回転軸線Ｚ′を中心にして回転し、その回転
軸線Ｚ′がシステム軸線Ｚと同一ではなく、システム軸
線Ｚといわゆるガントリ角度ρで交わるならば、図２に
よるジオメトリから、らせん軌道Ｓの中心軸線に一致す
る、ｚ軸にくらべて同じくガントリ角度ρだけ傾けられ
ているｚ′軸と、ｙ軸にくらべて同じくガントリ角度ρ
だけ傾けられているｙ′軸と、不変に保たれているｘ軸
とを有する図７のように傾けられた座標系が生ずる。
【０１０５】この座標系でらせん軌道Ｓに対して
【数３３】 が成り立つ。
【０１０６】最大の傾斜角度δmaxを決定するための以
上に説明された進行は、傾けられたガントリの場合に転
用され得る。式（６）の代わりに
上に説明された進行は、傾けられたガントリの場合に転
用され得る。式（６）の代わりに
【数３４】 が成り立つ。これからｂ＝±ＲＦＯＶに対して
【数３５】 が生ずる。
【０１０７】しかしながらいまは最大の傾斜角度δmax
に対する決定式すなわち式（９）に、傾けられたガント
リの場合に対する座標系（ｘ，ｙ′，ｚ′）の傾斜角度
γ′を入れなければならない。
に対する決定式すなわち式（９）に、傾けられたガント
リの場合に対する座標系（ｘ，ｙ′，ｚ′）の傾斜角度
γ′を入れなければならない。
【０１０８】傾けられているガントリの場合の傾斜角度
γ′に対しては
γ′に対しては
【数３６】 が成り立つ。ここでｓはそれぞれ考察されるサブセグメ
ントに対するらせん軌道Ｓの弧の長さである。
ントに対するらせん軌道Ｓの弧の長さである。
【０１０９】ガントリが傾けられている場合の傾斜角度
γ′が基準投影角度αrにほぼ無関係であることが確か
められた。最大の傾斜角度δmaxに関しても、これが基
準投影角度αrにほぼ無関係であることが確かめられ
た。
γ′が基準投影角度αrにほぼ無関係であることが確か
められた。最大の傾斜角度δmaxに関しても、これが基
準投影角度αrにほぼ無関係であることが確かめられ
た。
【０１１０】ガントリが傾けられている場合にも、例え
ば式（９）から式（１８）によりらせん軌道Ｓのピッチ
から得られる傾斜角度の最大値の所与の絶対値｜δmax
｜に対して誤り規範（例えば像平面からのサブセグメン
トのすべての点のｚ方向に測られた間隔の最小平均値）
が満足されているように、求めることが可能である。
ば式（９）から式（１８）によりらせん軌道Ｓのピッチ
から得られる傾斜角度の最大値の所与の絶対値｜δmax
｜に対して誤り規範（例えば像平面からのサブセグメン
トのすべての点のｚ方向に測られた間隔の最小平均値）
が満足されているように、求めることが可能である。
【０１１１】説明された実施例において、測定ユニット
１と寝台装置９との間の相対的な運動がそれぞれ、寝台
装置９が移動されることにより発生される。しかし本発
明の範囲内で、寝台装置９を位置固定とし、その代わり
に測定ユニットを移動させることも可能である。さらに
本発明の範囲内で、必要な相対的な運動を測定ユニット
１および寝台装置９の双方の移動により発生することも
可能である。
１と寝台装置９との間の相対的な運動がそれぞれ、寝台
装置９が移動されることにより発生される。しかし本発
明の範囲内で、寝台装置９を位置固定とし、その代わり
に測定ユニットを移動させることも可能である。さらに
本発明の範囲内で、必要な相対的な運動を測定ユニット
１および寝台装置９の双方の移動により発生することも
可能である。
【０１１２】円錐状のＸ線放射束は説明された実施例に
おいては長方形の横断面を有する。しかし本発明の範囲
内で他の横断面ジオメトリも可能である。
おいては長方形の横断面を有する。しかし本発明の範囲
内で他の横断面ジオメトリも可能である。
【０１１３】以上に説明された実施例と関連して、第３
世代のＣＴ装置、すなわちＸ線源および検出器システム
が像発生中に共通にシステム軸線の周りを移動されるＣ
Ｔ装置が使用される。しかし本発明は、Ｘ線源のみがシ
ステム軸線の周りを移動され、また位置固定の検出器リ
ングと共同作用する第４世代のＣＴ装置と関連しても、
検出器システムが検出器要素の多行のアレイであるかぎ
り、使用される。
世代のＣＴ装置、すなわちＸ線源および検出器システム
が像発生中に共通にシステム軸線の周りを移動されるＣ
Ｔ装置が使用される。しかし本発明は、Ｘ線源のみがシ
ステム軸線の周りを移動され、また位置固定の検出器リ
ングと共同作用する第４世代のＣＴ装置と関連しても、
検出器システムが検出器要素の多行のアレイであるかぎ
り、使用される。
【０１１４】本発明は第５世代のＣＴ装置、すなわちＸ
線放射が焦点からだけでなくシステム軸線の周りを回転
される１つまたはそれ以上のＸ線源の多くの焦点からも
出発するＣＴ装置においても、検出器システムが検出器
要素の多行のアレイを有するかぎり、使用され得る。
線放射が焦点からだけでなくシステム軸線の周りを回転
される１つまたはそれ以上のＸ線源の多くの焦点からも
出発するＣＴ装置においても、検出器システムが検出器
要素の多行のアレイを有するかぎり、使用され得る。
【０１１５】以上に説明された実施例と関連して使用さ
れるＣＴ装置は直交マトリックスの形式で配置されてい
る検出器要素を備えた検出器システムを有する。しかし
本発明は、その検出器システムが他の仕方で面状のアレ
イに配置されている検出器要素を有するＣＴ装置と関連
しても使用され得る。
れるＣＴ装置は直交マトリックスの形式で配置されてい
る検出器要素を備えた検出器システムを有する。しかし
本発明は、その検出器システムが他の仕方で面状のアレ
イに配置されている検出器要素を有するＣＴ装置と関連
しても使用され得る。
【０１１６】以上に説明された実施例は本発明による方
法の医学分野での応用に関するものである。しかし本発
明は医学分野のほかにも例えば包装物検査の際または材
料検査の際にも応用され得る。
法の医学分野での応用に関するものである。しかし本発
明は医学分野のほかにも例えば包装物検査の際または材
料検査の際にも応用され得る。
【図１】検出器要素の多くの行を有するＣＴ装置を部分
的に斜視図で、また部分的にブロック回路図で示す図。
的に斜視図で、また部分的にブロック回路図で示す図。
【図２】第１の作動モードでの図１による装置の縦断面
図。
図。
【図３】らせん走査の際に図１および２によるＣＴ装置
の場合にＸ線放射の焦点により描かれるらせん軌道を示
す図。
の場合にＸ線放射の焦点により描かれるらせん軌道を示
す図。
【図４】サブセグメントに属するセグメント像の像平
面。
面。
【図５】セグメント像の例を示す図。
【図６】セグメント像の不均等な画素マトリックスおよ
びそれに属する部分像の均等な画素マトリックスを示す
図。
びそれに属する部分像の均等な画素マトリックスを示す
図。
【図７】図１および２によるＣＴ装置の別の作動モード
を図２と類似に示す図。
を図２と類似に示す図。
１ 測定装置 ２ Ｘ線源 ３ 放射絞り ４ 検出器要素 ５ 検出器アレイ ６ 放射絞り ７ 回転枠、ガントリ ８ 縁放射 ９ 寝台装置 １０ シーケンサ １１ 像コンピュータ １２ 前処理ユニット １３ 再構成ユニット １４ メモリ １６ モニター １７ 発生器ユニット １８ 制御ユニット １９ キーボード ２０、２１ 調節ユニット ２２ 駆動ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヘルベルト ブルーダー ドイツ連邦共和国 91315 ヘヒシュタッ ト マイゼンシュトラーセ ３ (72)発明者 トーマス フロール ドイツ連邦共和国 91486 ユールフェル ト ボニファチウスシュトラーセ ６ (72)発明者 カール シュティールシュトルファー ドイツ連邦共和国 91052 エルランゲン エスターライヒァー シュトラーセ 13 Ｆターム(参考） 4C093 AA22 BA03 BA10 CA13 CA34 FE13 FE14
Claims (60)
- 【請求項１】 ａ）焦点から出発する円錐状の放射束
と、この放射束を検出するためのマトリックス状の検出
器アレイとにより対象物を走査するために、焦点が対象
物に対して相対的にシステム軸線の周りのらせん軌道上
を動かされ、検出器アレイが受け入れられた放射に相応
する出力データを与え、 ｂ）ＣＴ像を再構成するために十分な長さを有するらせ
んセグメント上での焦点の運動中にそれぞれ与えられる
出力データがサブセグメントに関する出力データに分割
され、サブセグメントの長さがそれぞれＣＴ像を再構成
するために必要な長さよりも短く、 ｃ）サブセグメントに対して、システム軸線に対して傾
けられた像平面を有するセグメント像が再構成され、 ｄ）それぞれサブセグメントに属するセグメント像が目
的像平面に関する部分像として統合され、 ｅ）部分像が目的像平面に関する合成ＣＴ像として統合
されることを特徴とするコンピュータトモグラフィ方
法。 - 【請求項２】 システム軸線と直交する第１の軸線の周
りに傾斜角度γだけ、第１の軸線ともシステム軸線とも
直交する第２の軸線の周りにシステム軸線に対して傾斜
角度δだけ傾けられている像平面に対するセグメント像
が再構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 隣接するサブセグメントが互いに重なっ
ており、重なり範囲に属する出力データがそれぞれ、互
いに重なるサブセグメントの互いに相応する出力データ
の重みがそれぞれ１を生ずるように重み付けされること
を特徴とする請求項１または２記載の方法。 - 【請求項４】 各サブセグメントに対して数ｎimaの傾
けられている像平面に対するセグメント像が再構成さ
れ、像平面が相い異なるｚ位置ｚimaを有することを特
徴とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。 - 【請求項５】 複数の傾けられている像平面がサブセグ
メントと正接する１つの直線で交わることを特徴とする
請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 サブセグメントに属する傾けられている
像平面の傾斜角度δの極値＋δmax，−δmaxに対して： 【数１】 が成り立ち、ここでγ0は 【数２】 に従って傾斜角度δ＝０に対して求められた傾斜角度γ
の値であることを特徴とする請求項４または５記載の方
法。 - 【請求項７】 焦点がシステム軸線の周りを回転軸線を
中心にして回転し、回転軸線がシステム軸線に一致して
いることを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の
方法。 - 【請求項８】 焦点がシステム軸線の周りを回転軸線を
中心にして回転し、回転軸線がシステム軸線とガントリ
角度ρで交わり、選ぶべき傾斜角度γ′に対して 【数３】 が成り立つことを特徴とする請求項１ないし６の１つに
記載の方法。 - 【請求項９】 傾斜角度δの最大値の与えられた絶対値
｜δmax｜に対して、傾斜角度γの最適値γminが、誤り
規範が満足されているように、求められることを特徴と
する請求項６ないし８の１つに記載の方法。 - 【請求項１０】 各サブセグメントに対してセグメント
像が発生される傾けられている像平面の数ｎimaに対し
て 【数４】 が成り立つことを特徴とする請求項４ないし９の１つに
記載の方法。 - 【請求項１１】 傾けられている像平面傾斜角度δが 【数５】 に従って求められることを特徴とする請求項１０記載の
方法。 - 【請求項１２】 １つの部分像への複数のセグメント像
の統合が補間により行われることを特徴とする請求項１
ないし１１の１つに記載の方法。 - 【請求項１３】 １つの部分像への複数のセグメント像
の統合が平均値形成により行われることを特徴とする請
求項１ないし１１の１つに記載の方法。 - 【請求項１４】 １つの部分像への複数のセグメント像
の統合が重み付けをされた平均値形成により行われるこ
とを特徴とする請求項１３記載の方法。 - 【請求項１５】 セグメント像が部分像への統合の際に
部分像の所望の再構成層厚みに相応して重み付けをされ
ることを特徴とする請求項１ないし１４の１つに記載の
方法。 - 【請求項１６】 部分像を発生するために統合されるセ
グメント像の数が部分像のそれぞれ所望の再構成層厚み
に相応して選ばれることを特徴とする請求項１ないし１
５の１つに記載の方法。 - 【請求項１７】 セグメント像が最小可能な層厚みを有
するものとして再構成されることを特徴とする請求項１
６記載の方法。 - 【請求項１８】 部分像を発生するために統合されるセ
グメント像の数が 【数６】 に従って選ばれることを特徴とする請求項１６または１
７記載の方法。 - 【請求項１９】 システム軸線と直交する目的像平面に
対する部分像が求められる過程を含んでいることを特徴
とする請求項１ないし１８の１つに記載の方法。 - 【請求項２０】 合成ＣＴ像への部分像の統合が加算に
より行われることを特徴とする請求項１ないし１９の１
つに記載の方法。 - 【請求項２１】 セグメント像に相応するデータが圧縮
されることを特徴とする請求項１ないし２０の１つに記
載の方法。 - 【請求項２２】 セグメント像に相応する圧縮されたデ
ータが、少なくともほぼそれぞれのサブセグメントに属
する基準投影方向の方向に延びている第１の方向の分解
能が少なくともほぼ基準投影方向と直交して延びている
第２の方向の分解能よりも大きいように、不均等な画素
マトリックスを有することを特徴とする請求項２１記載
の方法。 - 【請求項２３】 セグメント像に相応する圧縮されたデ
ータが細長い形状の画素を有し、画素の最も長い広がり
が少なくともほぼ、それぞれのサブセグメントに属する
基準投影方向の方向に延びていることを特徴とする請求
項２２記載の方法。 - 【請求項２４】 長方形の画素が用いられていることを
特徴とする請求項２３記載の方法。 - 【請求項２５】 セグメント像が不均等な画素マトリッ
クスに換算されることを特徴とする請求項２３または２
４記載の方法。 - 【請求項２６】 セグメント像が不均等な画素マトリッ
クスで再構成されることを特徴とする請求項２３または
２４記載の方法。 - 【請求項２７】 逆投影方向が少なくともほぼ、それぞ
れのサブセグメントに属する基準投影方向の方向に一致
していることを特徴とする請求項２６記載の方法。 - 【請求項２８】 圧縮が、均等な画素マトリックスを有
する合成ＣＴ像への部分像の統合の途中では中止される
ことを特徴とする請求項２１ないし２７の１つに記載の
方法。 - 【請求項２９】 均等な画素マトリックスの画素が不均
等な画素マトリックスの画素から補間により取得される
ことを特徴とする請求項２１ないし２８の１つに記載の
方法。 - 【請求項３０】 均等な画素マトリックスの画素が不均
等な画素マトリックスの画素から平均値形成により取得
されることを特徴とする請求項２１ないし２８の１つに
記載の方法。 - 【請求項３１】 焦点から円錐状の放射束が出発する放
射源と、その放射束を検出し、受け入れた放射に相応す
る出力データを与えるマトリックス状の検出器アレイ
と、放射源および検出器アレイと対象物との間の相対運
動を発生する相対運動発生手段と、出力データを供給さ
れるコンピュータとを備え、相対運動発生手段が、放射
束および二次元の検出器アレイにより対象物を走査する
ために、焦点がシステム軸線に対して相対的にシステム
軸線の周りのらせん軌道上を運動するように、システム
軸線に対する焦点の相対運動を生じさせ、それぞれらせ
んセグメント上での焦点の運動中に与えられる出力デー
タがコンピュータに供給され、 ａ）コンピュータがそれぞれＣＴ像を再構成するために
十分な長さを有するらせんセグメント上での焦点の運動
中に与えられる出力データをサブセグメントに関する出
力データに分割し、サブセグメントの長さがそれぞれＣ
Ｔ像を再構成する ために必要な長さよりも短く、ｂ）コンピュータがサブ
セグメントに対して、システム軸線に対して傾けられた
像平面を有するセグメント像を再構成し、 ｃ）コンピュータがそれぞれサブセグメントに属するセ
グメント像を目的像平面に関する部分像として統合し、 ｄ）コンピュータが部分像を目的像平面に関する合成Ｃ
Ｔ像として統合することを特徴とするコンピュータトモ
グラフィ（ＣＴ）装置。 - 【請求項３２】 コンピュータが、システム軸線と直交
する第１の軸線の周りに傾斜角度γだけ、第１の軸線と
もシステム軸線とも直交する第２の軸線の周りにシステ
ム軸線に対して傾斜角度δだけ傾けられている像平面に
対するセグメント像を再構成することを特徴とする請求
項３１記載のＣＴ装置。 - 【請求項３３】 隣接するサブセグメントが互いに重な
っており、またコンピュータが、重なり範囲に属する出
力データをそれぞれ、互いに重なるサブセグメントの互
いに相応する出力データの重みがそれぞれ１を生ずるよ
うに重み付けすることを特徴とする請求項３１または３
２記載のＣＴ装置。 - 【請求項３４】 コンピュータが、各サブセグメントに
対して数ｎimaの傾けられている像平面に対するセグメ
ント像を再構成し、像平面が相い異なるｚ位置ｚimaを
有することを特徴とする請求項３１ないし３３の１つに
記載のＣＴ装置。 - 【請求項３５】 複数の傾けられている像平面がサブセ
グメントと正接する１つの直線で交わることを特徴とす
る請求項３４記載のＣＴ装置。 - 【請求項３６】 サブセグメントに属する傾けられてい
る像平面の傾斜角度δの極値＋δmax，−δmaxに対して 【数７】 が成り立ち、ここでγ0は 【数８】 に従って傾斜角度δ＝０に対して求められた傾斜角度γ
の値であることを特徴とする請求項３４または３５記載
のＣＴ装置。 - 【請求項３７】 焦点がシステム軸線の周りを回転軸線
を中心にして回転し、回転軸線がシステム軸線に一致し
ていることを特徴とする請求項３１ないし３６の１つに
記載のＣＴ装置。 - 【請求項３８】 焦点がシステム軸線の周りを回転軸線
を中心にして回転し、回転軸線がシステム軸線とガント
リ角度ρで交わり、選ぶべき傾斜角度γ′に対して 【数９】 が成り立つことを特徴とする請求項３１ないし３６の１
つに記載のＣＴ装置。 - 【請求項３９】 コンピュータが傾斜角度δの最大値の
与えられた絶対値｜δmax｜に対して傾斜角度γの最適
値γminを、誤り規範が満足されているように、求める
ことを特徴とする請求項３６ないし３８の１つに記載の
ＣＴ装置。 - 【請求項４０】 コンピュータが各サブセグメントに対
してセグメント像を発生する傾けられている像平面の数
ｎimaに対して 【数１０】 が成り立つことを特徴とする請求項３４ないし３９の１
つに記載のＣＴ装置。 - 【請求項４１】 コンピュータが傾けられている像平面
の傾斜角度δを 【数１１】 に従って求めることを特徴とする請求項４０記載のＣＴ
装置。 - 【請求項４２】 コンピュータが１つの部分像への複数
のセグメント像の統合を補間により行わせることを特徴
とする請求項３１ないし４１の１つに記載のＣＴ装置。 - 【請求項４３】 コンピュータが１つの部分像への複数
のセグメント像の統合を平均値形成により行わせること
を特徴とする請求項３１ないし４１の１つに記載のＣＴ
装置。 - 【請求項４４】 コンピュータが１つの部分像への複数
のセグメント像の統合を重み付けをされた平均値形成に
より行わせることを特徴とする請求項４３記載のＣＴ装
置。 - 【請求項４５】 コンピュータがセグメント像を部分像
への統合の際に部分像の所望の再構成層厚みに相応して
重み付けすることを特徴とする請求項３１ないし４４の
１つに記載のＣＴ装置。 - 【請求項４６】 コンピュータが、部分像を発生するた
めに統合されるセグメント像の数を部分像のそれぞれ所
望の再構成層厚みに相応して選ぶことを特徴とする請求
項３１ないし４５の１つに記載のＣＴ装置。 - 【請求項４７】 コンピュータがセグメント像を最小可
能な層厚みを有するものとして再構成することを特徴と
する請求項４６記載のＣＴ装置。 - 【請求項４８】 コンピュータが部分像を発生するため
に統合されるセグメント像の数を 【数１２】 に従って選ぶことを特徴とする請求項４６または４７記
載のＣＴ装置。 - 【請求項４９】 コンピュータがシステム軸線と直交す
る目的像平面に対する部分像を求めることを特徴とする
請求項３１ないし４８の１つに記載のＣＴ装置。 - 【請求項５０】 コンピュータが合成ＣＴ像への部分像
の統合を加算により生じさせることを特徴とする請求項
３１ないし４９の１つに記載のＣＴ装置。 - 【請求項５１】 コンピュータがセグメント像に相応す
るデータを圧縮することを特徴とする請求項３１ないし
５０の１つに記載のＣＴ装置。 - 【請求項５２】 セグメント像に相応する圧縮されたデ
ータが、少なくともほぼそれぞれのサブセグメントに属
する基準投影方向の方向に延びている第１の方向の分解
能が少なくともほぼ基準投影方向と直交して延びている
第２の方向の分解能よりも大きいように、不均等な画素
マトリックスを有することを特徴とする請求項５１記載
のＣＴ装置。 - 【請求項５３】 セグメント像に相応する圧縮されたデ
ータが細長い形状の画素を有し、画素の最も長い広がり
が少なくともほぼ、それぞれのサブセグメントに属する
基準投影の方向に延びていることを特徴とする請求項５
２記載のＣＴ装置。 - 【請求項５４】 長方形の画素が用いられていることを
特徴とする請求項２３記載のＣＴ装置。 - 【請求項５５】 コンピュータがセグメント像を不均等
な画素マトリックスに換算することを特徴とする請求項
５３または５４記載のＣＴ装置。 - 【請求項５６】 コンピュータがセグメント像を不均等
な画素マトリックスで再構成することを特徴とする請求
項５３または５４記載のＣＴ装置。 - 【請求項５７】 コンピュータが逆投影方向を少なくと
もほぼ、それぞれのサブセグメントに属する基準投影方
向の方向に一致するように選ぶことを特徴とする請求項
５６記載のＣＴ装置。 - 【請求項５８】 コンピュータが圧縮を、均等な画素マ
トリックスを有する合成ＣＴ像への部分像の統合の途中
では中止することを特徴とする請求項２１ないし２７の
１つに記載のＣＴ装置。 - 【請求項５９】 コンピュータが均等な画素マトリック
スの画素を不均等な画素マトリックスの画素から補間に
より取得することを特徴とする請求項５１ないし５８の
１つに記載のＣＴ装置。 - 【請求項６０】 コンピュータが均等な画素マトリック
スの画素を不均等な画素マトリックスの画素から平均値
形成により取得することを特徴とする請求項５１ないし
５８の１つに記載のＣＴ装置。
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