JP4553894B2 - 正確な再構成を伴うヘリカルコーンビームコンピュータトモグラフィのためのシステム及び方法 - Google Patents
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Description
tan(β)であり、Dは、X線源12から検出器16cの中心までの、ソース検出器間距離である。カーブした検出器16cの中心は、座標(λ,0,0)によって与えられ、すなわちα=w=0である。座標wは、軸方向すなわちz方向に平行である。検出器16cは、軸方向又はz方向に沿ってカーブしないが、扇方向に沿って、すなわち角度座標αに対応する方向に沿って、カーブする。所与の角度座標βに関するすべての検出器素子が、X線源12から実質的に等しい距離にあるように、角度座標αに沿った検出器の曲率が選択される。すなわち、角度座標αに沿った検出器の曲率は、X線源を中心とするものである。
D'n,j=a0Dn-1,j+a1Dn,j+a2Dn,j+1+a3Dn+1,j+1 (8)
ここで、nは、ねじれ角方向λに沿った離散的な投影サンプルインデックスであり、jは、α座標方向に沿った離散的な投影サンプルインデックスであり、定数a0、a1、a2、a3は、次式によって与えられる:
a0=1/8 (9)
a1=7/8
a2=-7/8
a3=-1/8
g3(λ,α,ψ)=g2(λ,α,wκ(α,ψ)) (11)
g5(λ,α,w)=g4(λ,α,ψmin(α,w)) (15)
ここで、ψminは、次の方程式を満たす最小絶対値の角度ψである:
gF (c)(λ,α,w)=cos(α)g5(λ,α,w) (17)
g3(λ,u,ψ)=g2(λ,u,wκ(u,ψ)) (28)
ここで、wκ(u,ψ)は、次の通りである:
gF(λ,u,w)=g4(λ,u,ψmin(u,w)) (31),
ここで、ψminは、下式を満たす最小絶対値の角度である:
tan(αm)=D tan(arcsin(R/R0))であり、wは、レンジ[wbottom(u),wtop(u)]内にあり、
Claims (28)
- コーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステムであって、
検査領域に向けられるX線コーンビームを生成し、前記検査領域の周囲の概してヘリカルな軌道に沿って移動するように配されるX線源と、
前記X線コーンビームを、前記検査領域を通過したのち、検出するように構成されるX線検出器アレイであって、該検出器アレイに関して規定されるネイティブな走査座標の投影データを生成するX線検出器アレイと、
前記検出器アレイによって生成されたコーンビーム投影データの、画像表現への正確な再構成を実施する正確な再構成プロセッサであって、前記再構成が、前記ネイティブな走査座標において実施される、再構成プロセッサと、
を有し、
前記再構成プロセッサは、
微分された投影データを生成するために、固定の投影方向において前記ヘリカルな軌道のねじれ角に関して、前記投影データの微分を計算する微分プロセッサと、
フィルタリングされた投影データを生成するために、カーネル関数によって前記微分された投影データの畳み込みを行う畳み込みプロセッサであって、前記畳み込みが、前記ネイティブな走査座標において実施される、畳み込みプロセッサと、
画像表現を得るために、前記フィルタリングされた投影データを逆投影する逆投影器と、
を有する、コーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。 - 前記畳み込みプロセッサによって実施される前記畳み込みが、ヒルベルト変換に基づくカーネル関数を用いる一次元の畳み込みである、請求項1に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記微分プロセッサが、選択された隣り合う投影データを演算的に組み合わせる離散的な有限差分微分計算を使用して、前記微分を計算する、請求項1に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記再構成プロセッサが更に、前記X線源と検出器との間の距離に対して、各投影の長さを正規化するコーン角度長さ補正プロセッサを有する、請求項1に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記再構成プロセッサが更に、前記フィルタリングされた投影データの平行リビニングを行う平行リビニングプロセッサを有し、前記逆投影器が、前記平行リビニングされたフィルタリングされた逆投影データを逆投影する平行逆投影器である、請求項1に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記検出器アレイが、概して前記X線源を中心としてカーブした検出器ジオメトリを有し、検出器座標系が、ねじれ角座標、投影扇座標及び投影円錐座標を含むネイティブな走査座標を有するカーブした検出器座標系である、請求項1に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記畳み込みプロセッサが、
ψがκ曲線を示すとき、ψリビニングされた投影データを生成するために、前記κ曲線に沿って、前記微分された投影データをリビニングする、第1のリビニングプロセッサと、
畳み込まれた投影データを生成するために、カーネル関数によって、前記ψリビニングされた投影データの一次元の畳み込みを行う、一次元畳み込み変換プロセッサであって、前記一次元の畳み込みが、一定のψにおける前記投影扇座標にある、一次元畳み込み変換プロセッサと、
を有する、請求項6に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。 - 前記畳み込みプロセッサが更に、前記フィルタリングされた投影データを生成するために、前記投影扇座標のコサイン及び前記投影扇座標の逆コサインのうちの1つによって、前記畳み込まれた投影データを重み付けする重み付けプロセッサを有する、請求項7に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記逆投影器が、逆投影中に、前記フィルタリングされた投影データに1/vの重みを適用するコーンビーム逆投影器を有する、請求項9に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記再構成プロセッサが更に、前記投影円錐座標のコサインによって投影をスケーリングするコーン角度長さ補正プロセッサを有する、請求項6に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記検出器アレイが、実質的に平坦な検出器ジオメトリを有し、検出器座標系が、ねじれ角座標、投影扇検出器座標及び投影円錐座標を含むネイティブな走査座標を有する平坦な検出器座標系である、請求項1に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記畳み込みプロセッサが、
ψがκ曲線を示すとき、ψリビニングされた投影データを生成するために、前記κ曲線に沿って前記微分された投影データをリビニングする第1のリビニングプロセッサと、
畳み込まれた投影データを生成するために、前記カーネル関数により前記ψリビニングされた投影データの一次元の畳み込みを行う、一次元畳み込み変換プロセッサであって、前記一次元の畳み込みが、一定のψにおける前記投影扇座標にある、一次元畳み込み変換プロセッサと、
を有する、請求項12に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。 - 前記畳み込みプロセッサが更に、前記畳み込まれた投影データをリビニングするリバース高さリビニングプロセッサを有する、請求項13に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記検出器アレイが、概して前記X線源を中心としてカーブした検出器ジオメトリを有し、検出器座標系が、ねじれ角座標、投影扇座標及び投影円錐座標を含むネイティブな走査座標を有するカーブした検出器座標系である、請求項1に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記検出器アレイが、実質的に平坦な検出器ジオメトリを有し、検出器座標系が、ねじれ角座標、投影扇検出器座標及び投影円錐座標を含むネイティブな走査座標を有する平坦な検出器座標系である、請求項1に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。
- 前記再構成プロセッサが、
微分された投影データを生成するために、第1の方向に沿って、前記ネイティブな走査座標において、前記投影データの有限微分を計算する有限微分プロセッサと、
フィルタリングされた投影データを生成するために、前記第1の方向と異なる第2の方向に沿って、前記ネイティブな走査座標において、前記微分された投影データの一次元の畳み込みを行う畳み込みプロセッサと、
画像表現を得るために、前記フィルタリングされた投影データを逆投影する逆投影器と、
を有する、請求項1に記載のコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。 - 少なくともねじれ角、投影扇座標及び投影円錐座標を含むネイティブな走査座標を有するコーンビームコンピュータトモグラフィ投影データを生成するコーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステムであって、
前記コーンビーム投影データの画像表現への正確な再構成を実施する再構成手段であって、前記再構成が、前記ネイティブな走査座標において実施される、再構成手段を有し、
前記再構成手段が、
フィルタリングされた投影データを計算するための手段であって、固定の投影方向において前記ねじれ角に関して投影データの微分を計算するための微分手段と、カーネル関数により投影データの畳み込みを行うための畳み込み手段と、を有し、前記畳み込みが、前記ネイティブな走査座標において実施される、手段と、
画像表現を得るために、前記フィルタリングされた投影データを逆投影するための手段と、
を有する、コーンビームコンピュータトモグラフィイメージングシステム。 - 少なくともねじれ角、投影扇座標及び投影円錐座標を含むネイティブな走査座標を有するコーンビームコンピュータトモグラフィ投影データを、前記ネイティブな走査座標において再構成するための正確な再構成方法であって、
固定の投影方向において前記ねじれ角に関して投影データの微分を計算するステップと、カーネル関数により投影データの畳み込みを行うステップと、の組み合わせによって、フィルタリングされた投影データを計算するステップであって、前記畳み込みが、前記ネイティブな走査座標において実施される、ステップと、
画像表現を得るために、前記フィルタリングされた投影データを逆投影するステップと、
を含む方法。 - 前記微分を計算する前記ステップが、前記微分された投影データと隣り合う複数の投影データに基づいて有限差分微分によってそれぞれの微分された投影データを計算することを含む、請求項20に記載の方法。
- 前記畳み込みを行うステップが、
κ平面座標ψによって前記投影データの投影をグループ化するために、κ平面に関して投影データをリビニングし、
前記カーネル関数により前記リビニングされた投影データの一次元の畳み込みを行う、
ことを含み、前記一次元の畳み込みは、前記投影扇座標に関し、前記一次元の畳み込みが、固定のκ平面座標ψにおいて行われる、請求項20に記載の方法。 - 前記逆投影するステップが、
平行な投影ビューを得るために、前記フィルタリングされた投影データを平行リビニングし、
前記平行な投影ビューを逆投影する、
ことを含む、請求項20に記載の方法。 - 前記ネイティブな走査座標が、カーブしたジオメトリを有し、前記方法が更に、前記逆投影するステップの前に、前記投影扇座標の逆コサインによって前記フィルタリングされた投影データを重み付けするステップを含む、請求項23に記載の方法。
- 前記逆投影するステップが、
係数1/vによって前記フィルタリングされた投影データを重み付けし、
1/vの重み付けをもつ前記フィルタリングされたデータを逆投影する、
ことを含む、請求項20に記載の方法。 - 前記ネイティブな走査座標が、カーブしたジオメトリを有し、前記方法が更に、前記逆投影するステップの前に、前記投影扇座標のコサインによって前記フィルタリングされた投影データを重み付けすることを含む、請求項25に記載の方法。
- 前記カーネル関数は、ヒルベルト変換に基づく、請求項20に記載の方法。
- 前記フィルタリングされた投影データを計算する前記ステップが更に、投影データの投影長さを正規化することを含む、請求項20に記載の方法。
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