JPH08505309A - 多重列検出器配列体を有する螺旋走査計算機式断層撮影装置用の再構成法 - Google Patents

多重列検出器配列体を有する螺旋走査計算機式断層撮影装置用の再構成法

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Abstract

(57)【要約】 種々のビーム角度で患者の投影を求める時に患者を並進させることにより患者を螺旋走査するX線計算機式断層撮影装置で、並進方向に沿って変位した多数の横列を持つ検出器配列体を用いる。多数の横列からの再構成されたボクセルの減衰値を組合せて、並進方向に沿って改善されたビーム分布を持つ像を発生する。X線の扇形ビームの発散及び螺旋走査を計算に入れたコーン・ビーム再構成法を用いて、スライス分布を更に改善する。ボクセルが所望のスライス平面の位置を中心としてその近辺に存在する様に、ボクセルを選ぶことが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】 多重列検出器配列体を有する螺旋走査計算機式 断層撮影装置用の再構成法 発明の背景 本願は、1992年8月7日出願の米国特許出願番号第07/926,987 号、発明の名称「多重列検出器配列体を有する螺旋走査計算機式断層撮影装置」 に関連する。 本発明は、走査の間に患者が連続的に動かされる様な計算機式断層撮影(CT )装置、更に特定して云えば、患者の移動軸線に沿って配列した多重列の検出器 素子を用いたCT装置に関する。 [扇形ビーム計算機式断層撮影法] 第1図について説明すると、従来の扇形ビームX線計算機式断層撮影装置では 、X線源10からのX線をコリメートして、ビーム軸線13に沿って全体的に平 面状の扇形ビーム12を形成する。扇形ビームは、「イメージング平面(ima ging plane)」と呼ばれる直交座標系のX−Y平面内にある様な向き になっており、イメージング平面内ではビーム軸線13の周りに定められた扇形 ビーム角γで発散している。 扇形ビーム12が被検体14を通って、やはりイメージング平面内にあるX線 検出器配列体16に投射される。検出器配列体16は多数の隣接した検出器素子 18で構成さ れていて、各々の検出器素子が、X線源10とこの特定の検出器素子18の間を 通る別々の射線に沿った透過X線の強度を測定する。検出器素子18は円弧に沿 って配置して、扇形ビーム12の異なる射線に沿ったX線源10からのX線を遮 る様にすることが出来る。 X線源10及び検出器配列体16は、普通は被検体14内にある回転軸線15 の周りに、イメージング平面内でガントリー20上で回転させることが出来、こ うして扇形ビーム12が被検体14に相異なるガントリー角度βで当たる様にす ることが出来る。ガントリー角度増分ずつ相隔たる多数のガントリー角度βで、 投影(projection)を収集する。各々の投影は、各々の検出器素子1 8からの強度信号で構成される。強度信号は、各々の射線に沿った扇形ビーム1 2の被検体14による減衰量の関数、従って、該射線に沿って存在する被検体1 4内の要素の密度の関数である。その後、ガントリー20を新しい角度βへ回転 し、この過程を繰り返して、相異なる角度βでの多数の投影を集め、断層撮影投 影の集合を形成する。 収集された断層撮影投影の集合は、典型的には数値形式で記録され、「フィル タ補正逆投影法」の名前で知られている再構成法に従ってスライス像を「再構成 」する為の計算機処理を行なう。再構成されたスライス像は普通のCRT管(図 に示してない)で表示してもよいし、或いは計算機制御のカメラ(図に示してな い)によってフィルム記録に変換してもよい。 典型的な計算機式断層撮影検査は、イメージング平面と平行なスライス平面で の被検体14の一連のスライスをイメージングすることを含む。各々のスライス が、X及びY軸に対して垂直なZ軸に沿って増分的に変位していて、3番目の空 間的な次元の情報を提供する。ユーザは、Z軸に沿った位置の順序でスライス像 を観察することにより、この3番目の次元を読み取ることが出来るし、或いは1 組の再構成スライス像を構成する数値データを計算機プログラムによって編集し て、3次元に於ける被検体の陰影つきの立体的画像を作ることが出来る。 計算機式断層撮影法での分解能が高くなるにつれて、一層幅の狭い扇形ビーム 12及び検出器配列体16が用いられ、Z軸の次元で、余分のスライスを撮影す ることが出来る。断層撮影検査の時間及び費用が、必要とするスライスの数と共 に増加する。走査時間が一層長くなると、患者の不快感も強まる。患者は断層撮 影式再構成の忠実度を温存する為に殆ど動かない状態でいなければならない。更 に、随意又は不随意の体動に起因するアーティファクト(偽像)が生じる惧れも 増える。このため、一連のスライスを求めるのに要する時間を短縮することに、 かなりの関心が持たれている。 一連のスライスについてのデータを収集するのに要する時間は、部分的には4 つの因子に関係する。即ち、イ)ガントリーを走査速度まで加速するのに要する 時間、ロ)完全な断層撮影投影の集合を求めるのに要する時間、ハ)ガ ントリーを減速するのに要する時間、及び二)次のスライスの為に、患者をZ軸 方向で位置きめし直すのに要する時間である。完全な一連のスライスを求めるの に要する時間を短縮することは、これらの4つの工程の内の何れかを完了するの に要する時間を短縮することによって達成し得る。 ガントリーとのインターフェイスとしてケーブルではなくスリップ・リングを 用いる断層撮影装置では、ガントリーの加速及び減速に要する時間を激減するこ とが出来る。スリップ・リングの使用によりガントリーは連続的に回転させるこ とが出来る様になる。そこで、こゝで述べるCT装置は、360°以上にわたる 連続回転が出来る様にするスリップ・リング又はそれに相当するものを備えてい ると仮定する。 断層撮影データの集合を収集するのに要する時間は、短縮するのが更に困難で ある。現在のCTスキャナは、1つのスライスに対する投影の集合を収集するの に、1乃至2秒程度を必要とする。この走査時間は、ガントリーを一層速い速度 で回転させることによって短縮することが出来る。 一般的に、ガントリー速度が高くなれば、回転速度が増大する率の平方根に比例 して、収集されたデータの信号対雑音比が低下する。透過形断層撮影装置では、 X線管の放射出力を強めることにより、これをある程度克服することが出来るが 、こう云う装置のエネルギ限界がある。 [螺旋CT走査] 患者の位置を変える為の時間の短縮は、ガントリーの回 転と同期してZ軸方向に患者を並進させることによって達成することが出来る。 引続いて第1図について説明すると、ガントリー20の回転の間にZ軸に沿って 絶えず患者を並進させることゝ投影データの収集との組合せが、「螺旋走査」と 呼ばれており、これは被検体14に対してビーム軸線13が見かけ上の螺旋状経 路22を持つことを表す。この螺旋の「ピッチ」、即ちガントリーの完全な1回 転で被検体14が動くZ軸方向の距離が、一般的に、再構成像を作ろうとするス ライスの幅に等しく設定され、一般的にはZ軸に沿った扇形ビーム12及び検出 器配列体16の幅に関係する。この明細書で云う「螺旋走査」とは、一般的に、 患者又は被検体を連続的に並進させながら、断層撮影イメージングデータを収集 することを表す。これと異なって、「停止して撮影する」形の走査は、投影の集 合を収集する際、患者又は被検体を並進させずに、断層撮影データの集合を収集 することを指す。 走査の間、被検体を連続的に並進させることにより、走査の合間に患者の位置 を変えるために通常必要であった時間の長さが省かれて、所定数のスライスを収 集するのに必要な合計走査時間が短縮される。しかし都合の悪いことに、螺旋走 査は、収集された断層撮影投影の集合のデータに特定の誤差を生じさせることが ある。 断層撮影再構成計算処理では、断層撮影投影の集合が、ある固定したZ軸位置 のスライス平面に沿って収集されることを前提としている。螺旋走査経路は当然 この条件から 外れ、このずれの結果、Z軸に沿って物体に有意の変化があった場合には、再構 成されたスライス像にアーティファクトが生ずる。アーティファクトの程度は、 一般的に、走査データのテーブル位置と所望のスライス平面のZ軸の値との間の 差として測定される、投影データの「螺旋オフセット」に関係する。螺旋走査に よって起こる誤差が包括的に「スキュー」誤差と呼ばれる。 螺旋走査に於けるスキュー誤差を減らす為に幾つかの方法が用いられている。 米国特許第5,046,003号、発明の名称「螺旋投影走査に於けるスキュー 像アーティファクトを減らす方法」に記載された1番目の方式は、患者に対する 加速力を制限しながら、螺旋状に収集される投影をスライス平面の近くに集中す るように、一様でないテーブルの運動を用いる。この方式の1つの欠点は、走査 が行なわれる前に、スライス平面を決定しなければならないことである。 1989年11月2日出願の米国特許出願番号第07/430,371号、発 明の名称「螺旋走査の為の計算機式断層撮影像再構成方法」、並びに1989年 11月13日出願の同第07/435,980号、発明の名称「螺旋走査の為の 補外再構成方法」に典型例が示されているが、2番目の方式では、相異なるガン トリー角度、従って、被検体14に対する相異なるZ軸位置で収集された投影デ ータの集合の間の補間並びに/又は補外によって、スキューによるアーティファ クトを減少している。補間方法は、各々 の投影が、螺旋走査の為に、各々のガントリー角度βに対して相異なるスライス 平面で収集されたものであるにも関わらず、ある範囲のガントリー角度βにわた って、一定のスライス平面での有効な投影データを発生する。 螺旋走査のデータを補正する際の補間及び補外の欠点は、こう云う方法が、Z 軸に沿った有効なビーム分布を増大することによって、収集された投影データの Z軸に沿った解像度を低下させることである。CT装置の空間的な解像度は、C T装置によって分解し得る最も小さい物体の目安である。他の全ての条件が同じ であれば、解像度(一層小さい物体をイメージングする能力)が高い方が好まし い。 Z軸に沿った投影データの解像度は、主に扇形ビーム12及び検出器配列体1 6の形状によって決定される。第2a図について説明すると、従来の装置では、 X線源10内にあって、そこから扇形ビーム12が出て来る焦点スポット26は 一般的には1ミリ又はそれ以上程度の有限のZ軸の範囲を持っている。X線が焦 点スポット26から比較的広い角度範囲にわたって出て来て、コリメータ24の X線不透過性のブレードによってコリメータされる。コリメータ24のブレード が全体として、Z軸方向に於ける扇形ビーム12の所望の幅を生じさせる溝孔を 形成する。 コリメータ24によるコリメーションが行なわれても、扇形ビーム12は典型 的には、所定の検出器素子18の面に入射する前に、Z軸に対して発散している 。焦点スポット26のZ軸方向の範囲は有限であり、コリメータ24の ブレードは必然的に検出器素子18から変位しているので、Z軸に沿った扇形ビ ーム12の実効幅、従って装置のZ軸方向の解像度は、ブレードが焦点スポット 16からどれだけ離れて検出器素子18の方へ近づくかによって幾分変化する。 扇形ビーム12の幅は、回転軸線上で測定した、Z軸位置に対するX線強度を 描いた強度分布28によって特徴づけることが出来る。分布28で示した扇形ビ ームの強度は、焦点スポット26の軸線方向の範囲が有限であることによって起 こる「半影(penumbra)効果」の結果として、そのZ軸方向の両端で低 下する。具体的に云うと、扇形ビーム12のZ軸方向の両端にある半影部17内 の点は、コリメータ24のブレードの漸進的な陰影作用(shadowing) の結果として、焦点スポット26の全面積より小さい区域によって照射される。 この半影効果の結果、放射の強度分布28は全体的に台形になり、強度はZ軸方 向の両端で直線的に低下する。この様に扇形ビーム12の縁で強度が漸減するこ とは、それが強度分布28の幅を増大させる点で望ましくない。扇形ビーム12 が狭くなればなるほど、半影効果が一層顕著になり、その為、実際問題として半 影効果が扇形ビーム12のZ軸方向の最小幅、従ってCT装置のZ軸方向の解像 度を制限する。 検出器素子18の表面では、扇形ビーム12及び半影部17が拡がって、実質 的に検出器素子18のZ軸方向の幅全体にまたがるようにZ軸に沿って伸びた、 前記強度分布 と類似した強度分布28’を作る。 第2b図について説明すると、スライス分布30は、各々の検出器素子18が 発生した信号を、素子18の面に沿ったZ軸位置の関数として描いたものである 。スライス分布30は、強度分布28と、Z軸位置に対する検出器素子18の感 度を示す関数との関数である。一般的に、検出器素子18の感度はそのZ軸方向 の両端で下がり、この為、スライス分布30の値は、検出器素子18の縁の近く にある半影部17内の位置では、急速に低下する。走査装置のZ軸方向の解像度 は、一般的に、最大値の半分の値の所に於けるスライス分布30の幅(FWHM と記される半値全幅)と考えられ、これを“S”で表す。 第2c図について説明すると、上に述べた螺旋走査では、扇形ビーム12のビ ーム軸線13は、ビーム軸線13が相異なるガントリー角度βに回転する時、軌 跡32で示す様に、被検体14に対してZ軸に沿って進む。螺旋走査で収集され た投影データの補間は、相異なるZ軸位置で且つ360°即ち2πラジアン異な るガントリー角度で撮影された投影が全般的に同等なものであるとの認識による 。従って、ガントリー角度βの2π(又は360°)後毎に、軌跡が0と2πの 間の角度βに写像(マッピング)されるが、ガントリー角度βは実際には単調に 増加し、軌跡32が連続的な直線であることを理解すべきである。普通、螺旋走 査のピッチ、即ちガントリーの回転の360°毎のZ軸方向の並進距離は、スラ イス分布30のFWHM、即ちSに 等しく設定される。 0から2πまでのガントリー角度の範囲全体に対する投影データを持つ、スラ イス平面Zrにおける補間後の投影集合は、スライス平面Zrの両側のZ軸位置に あってガントリー角度が2πだけ異なる点P及びQの投影データを選ぶことによ って求められる。その時、スライス平面Zr上の点Rに対するデータは、点P及 びQに於けるデータから補間される。この補間は、各々の投影P及びQのデータ に、スライス平面Zrと各々の点P及びQのZ軸位置との間の距離の関数である 加重係数を加重し、点P及びQの加重された投影データを加算することによって 行なわれる。具体的に云うと、所定のガントリー角度β及びスライス平面Zrに 対し、スライス平面Zr上のRに於ける投影の値は次の通りである。 R(Zr,β)=w(ΔZp)P(Zp,β)+w(ΔZq)Q(Zq,β)(1) こゝでΔZp及びΔZqは、夫々スライス平面Zrと点P及びQとの間のZ軸に沿 った距離であり、wは第2d図に示す加重関数33である。加重関数33は、S と0の間のΔZp及びΔZqの大きさに対し、0及び1の間で直線的に変化する。 加重関数は一般的に三角形であり、スライス平面からの距離が増加すると共に、 所定の投影の重みを直線的に減ずる。βの他の値に対する追加の側に並んでいる 点を使うことにより、スライス平面Zrに対する投影集合 全体を構成することが出来る。 加重関数33の効果は、スライス分布30よりも実質的に幅の広い(FWHM が一層大きい)補間後のスライス分布34を作ることである。これは補間後のス ライス分布34が、2SのZ軸範囲にわたって求められたスライス分布30から のデータを含むことに由るものである。この一層大きな補間後のスライス分布は 、螺旋走査でスキュー誤差を減少するために必要な補間に伴って生じるものであ り、収集された投影データのZ軸方向の解像度に悪影響を及ぼす。 発明の概要 本願に関連する最初に挙げた出願には、検出器素子の多数の狭い列を持つ小分 けした検出器の列からの信号を組合せることにより、実効的なビーム分布又はF WHMを改善する装置が記載されている。この方法は後で詳しく説明する。 本発明は、一番縁にある列の検出器がスライス平面からずれた角度で扇形ビー ムのX線を受取ると云うことを認識したことによる。このずれが、投影データを 組合せて、普通の扇形ビーム再構成方法を用いて再構成した時に、スライス分布 又はFWHMを劣化させる。従って、本発明は、扇形ビームの角度偏差を一層正 確に考慮することによって縁の列のデータによるスライス分布の劣化を防止する 「コーン・ビーム」再構成法を用いることによって再構成した後のデータを組合 せる。コーン・ビーム再構成方式は、多 数の投影を同時に収集する時に使うものとして、従来一般的に知られているが、 1個のスライスのスライス分布を改善する為に使うことは知られていなかった。 具体的に云うと、本発明の方法では、ビーム軸線に沿ってX線ビームを発生す る。このビームは、焦点スポットから円錐形に発散すると共にビーム軸線に対し て2次元で相隔たった経路に沿う複数個の射線(ray)を含み、これは並進軸 線に沿った第1の次元で縦列(column)に並び、並進軸線に対して垂直な 横軸線に沿った第2の次元で横列(row)に並ぶ。ビーム軸線は並進軸線の周 りに複数個のビーム角度全体にわたって移動し、射線は、複数個のビーム角度で 被検体を通過した後、検出器によって受取られる。検出器が各々の射線に関連す る強度信号を発生する。横列のX線に対する強度信号が、投影集合の1次元の複 数個の横列投影を形成する。ビーム軸線が複数個のビーム角度全体にわたって移 動して、横列投影の投影集合を求める際、被検体がX線源に対して並進軸線に沿 って並進すせられる。 投影集合の内の収集された横列投影が、最初は横列投影の空間周波数に従って フィルタ作用にかけられ、その後、横列投影の各々の強度信号に関連する各々の X線の通路に沿って逆投影されて、ボクセル(voxel)のデータを発生する 。 スライス平面が確認された後、スライス平面の近くにある選ばれたボクセルが 組合されて像スライスを構成し、こ の像スライスが表示される。 本発明の1つの目的は、X線ビームが並進軸線に沿ってビーム軸線から離れる ように発散することによる、ビーム分布に対する影響を減少することである。各 々の射線の経路が並進軸線に対して垂直(即ち、Z軸方向の発散がない)と仮定 する代わりに、実際の射線の経路に沿って逆投影することにより、逆投影された ボクセルの精度が改善される。逆投影以前の生の強度信号の組合せではなく、像 領域に於けるこれらの更に正確なボクセルの組合せが、ビーム分布を改善し、こ うして並進軸線に沿った像の解像度を改善する。 この後の横列投影のビーム角度は、ある角度間隔だけ隔たっており、投影集合 の各々の射線をその経路に沿って逆投影する工程は、2πからこの角度間隔を差 し引いた値以内の範囲内にあるビーム角度を持つ横列投影からの射線だけを逆投 影する。 角度範囲に対するこの制限を用いるのは、扇形ビームの内の検出器の縁にある 発散する射線は、真に平行な射線とは異なり、前及び後の扇形ビームからの発散 される射線と重なり合って、データが2回測定される様にすることが認識された からである。本発明では、各々のスライスが、スライスを中心として2πラジア ンだけにわたるデータから再構成されて、冗長度を除くと共に、考えられる像の アーティファクトを避ける。本発明の上記並びにその他の目的並びに利点は、以 下の説明から明らかになろう。この説明 は、例として本発明の好ましい実施例を示した図面について横列なうが、この実 施例は必ずしも本発明の範囲全体を表すものではなく、本発明の範囲を解釈する に当たっては、請求の範囲を参照されたい。 図面の簡単な説明 第1図は従来のCTガントリー及び被検体の見取図で、明細書中の前記「発明 の背景」の所で説明している様な扇形ビームの螺旋走査、並びにそれに関連する 相対的な角度及び軸線を示す。 第2a図は第1図の扇形ビームを誇張して示す断面図で、コリメータによって 生ずる半影部を示す。 第2b図は第2a図の扇形ビームによって生ずるスライス分布を示すグラフで ある。 第2c図は第2a図の扇形ビームの中心の、ガントリー角度βの増加と共にZ 軸に沿って生ずる螺旋走査による軌跡を示すグラフである。 第2d図は第2c図の螺旋走査に於けるスキュー誤差の影響を減らす為に、補 間に使われる加重関数を示すグラフである。 第2e図は第2b図と同様なグラフで、第2d図の加重関数を用いた補間の後 の第1図の扇形ビームの実効スライス分布を示す。 第3図は横列及び縦列の検出器素子を持つ検出器配列体及び扇形ビームを含む 本発明のCT装置の見取図である。 第4図は第3図のCT装置と共に用いることが出来、本 発明を実施するのに役立つCT制御装置のブロック図である。 第5図は第3図の検出器配列体の一部分及び扇形ビームの一部分を誇張して示 す断面図であり、半影部が減少することを示す。 第6a図は第5図の扇形ビーム全体及び検出器配列体の断面図である。 第6b図は第5a図の扇形ビーム及び1個の検出器素子によって発生されたス ライス分布を示すグラフである。 第6c図は螺旋走査でガントリー角度βの増加に伴ってZ軸方向に生じる、第 6a図の1個の検出器素子に関連する各射線の軌跡を示すグラフである。 第6d図は第6b図と同様なグラフで、多数の単独検出器素子を組合せた後の 第6a図の扇形ビームの実効スライス分布を示しており、本発明によってスライ ス分布が改善されることを示す。 第7図は第6a図と同様に第1図の扇形ビームを誇張して示す断面図で、再構 成の際に平行な射線を前提としたことによって生ずる再構成誤差の原因を示す。 第8a図及び第8b図は平行な扇形ビーム及び発散する扇形ビームを誇張して 示す断面図であり、発散する扇形ビームで走査の際に2回測定される容積が発生 することを示す。 第9図は本発明に従って第3図の装置で投影データを再構成する工程を示すフ ローチャートである。 第10図は平面形検出器に対する第9図の再構成方法で使われる回転座標を示 す線図である。 第11図は円筒形検出器で第9図の再構成方法に使われる座標を示す線図であ る。 好ましい実施例の詳しい説明 第3図について説明すると、本発明に用いるCTスキャナが、X線源10を支 持するガントリー20を含む。X線源は、X線の扇形ビーム40をビーム軸線4 1に沿って、患者42を介して向かい合って支持された検出器配列体44に投射 する様な向きになっている。ガントリー20が回転して、デカルト座標系のX− Y平面を定めるガントリー平面38内で、ビーム軸線を振らせる。ガントリー2 0の回転は、ガントリー平面38内の任意の基準位置からの角度βによって測定 する。 患者42がテーブル46にのっており、このテーブルをデカルト座標系のZ軸 と整合した並進軸線48に沿って動かすことが出来る。テーブル46がガントリ ー平面48と交差し、イメージング過程を妨げない様に放射線に対して半透明で ある。 扇形ビーム40のX線は、ビーム軸線41及びガントリー平面38から、並進 軸線48に沿って発散すると共に、ガントリー平面38に沿って、並びにビーム 軸線41と並進軸線48の両方に対して全体的に直交する横軸線50に沿って、 ビーム軸線41からも発散する。 患者42を通過した後の扇形ビーム40のX線を検出器 配列体44が受取る。この配列体は、第1図の検出器配列体16とは異なり、検 出器素子18’の多数の横列を持っている。検出器素子18’は横軸線50に沿 った横列と並進軸線48に沿った縦列とに配置されている。検出器配列体44の 表面は、平面状であってもよいし、或いは焦点スポット26を中心とする球面又 は円筒面の一部分を表すものであってもよい。 検出器素子18’の各々はX線を受取って、扇形ビーム40の別々の射線に沿 って強度測定値を発生する。強度測定値が全体として、患者42の容積43によ る扇形ビーム40の減衰、従って患者42のこの容積43の平均密度を記述する 。 好ましい実施例では、この容積は、普通の扇形ビームCT装置によって測定さ れるスライス容積と略等しく、その縦列に沿って測った検出器配列体44の幅は 、普通の停止して撮影する形式の扇形ビーム装置の同様な検出器の幅と大体等し い。従って、検出器素子18’の縦列は、図1に示す様な普通の扇形ビーム検出 器配列体16をZ軸に沿って単に小分けして並べたものである。 次に第4図ついて説明すると、第3図のCTイメージング装置の制御装置は、 ガントリーに関連した制御モジュール52を持ち、これはX線制御装置54、ガ ントリー・モータ制御装置56、データ収集装置62及び像再構成装置68を含 む。X線制御装置54が、X線源10に対する電力及びタイミング信号を発生し て、コンピュータ60の制 御のもとに、X線源を要求される通りにターンオン及びターンオフする。ガント リー・モータ制御装置56が、ガントリー20の回転速度及び位置を制御し、ガ ントリーの位置に関する情報をコンピュータ60に供給する。データ収集装置6 2が、検出器配列体44の検出器素子18からの強度信号を標本化してディジタ ル化し、像再構成装置68が、何れも検出器配列体44の検出器素子の横列及び 縦列について夫々確認された、データ収集装置62からの標本化されてディジタ ル化された強度信号を受取り、検出器素子18からの強度信号を本発明に従って 組合せ、公知の方法に従って高速で像の再構成を実施する。 上に述べた各々のモジュールが、スリップ・リング64を介してガントリー2 0上の関連する素子に接続され、コンピュータ60と種々のガントリー機能との インターフェースとて作用する。スリッブ・リング64は、投影データを収集す る為に、ガントリー20が360°より大きな角度にわたって連続的に回転する ことが出来る様にする。 並進軸線48に沿ったテーブル46の速度及び位置が、テーブル・モータ制御 装置58を介して、コンピュータ60に伝達されると共にコンピュータによって 制御される。コンピュータ60が、オペレータ・コンソール65を介して指令及 び走査パラメータを受取る。このコンソールは一般的にはCRT表示装置及びキ ーボードであり、オペレータが走査の為のパラメータを入力することが出来る様 にすると共に、コンピュータ60からの再構成像及びその他の 情報を表示することが出来る様にする。大量記憶装置66が、CTイメージング 装置に対する動作プログラム、並びにオペレータが将来参照する為の像データを 記憶する手段となる。コンピュータ60及び像再構成装置の両方には、データを 記憶する電子メモリ(図に示してない)が付設されている。 動作について説明すると、ガントリー・モータ制御装置56がガントリー20 を回転速度まであげ、テープ・モータ制御装置がテーブル46の並進を開始する 。X線制御装置54がX線源10をターンオンし、投影データが連続的に収集さ れる。各々のガントリー角度βで、収集された投影は、検出器配列体44の夫々 特定の横列及び縦列にある各々の検出器素子18’に対して確認された強度信号 で構成されている。 第5図について説明すると、Z軸すなわち並進軸線に沿って小分けした縦列の 多数の検出器素子を使うことにより、第2a図に示したコリメータ24のブレー ドを使うことに伴う半影部17が実質的に除かれる。各縦列内の各々の検出器素 子18’は互いに電気的に独立しており、こうして、縦列のZ軸の両端にある検 出器素子以外の全ての検出器素子18’は、各々の検出器素子18’の物理的な 範囲が、別個のコリメータよりも鋭敏に扇形ビーム40の射線79を限定するの に役立つと云う意味で、自己コリメーション作用を持つ。縦列の末端にある素子 を除いた全ての素子18では、検出器素子18の面はコリメータによってじゃま されずに、焦点スポット46の面積全体によって完全に照射され、半影部17が 全て除かれる。この「自己コリメーション」が、各々の検出器素子18から見た 矩形の強度分布28’’’を実質的に鮮鋭にする。半影部17がないことは、検 出器配列体の実際的な作用区域を不当に減少せずに、検出器配列体44の各横列 に多数の検出器素子18を使える様にするのに資する。 第6a図−第6d図について説明すると、検出器配列体44を縦列の多数の検 出器素子18に分割した結果として、強度分布28’’’は、第2a図に示した 強度分布28’よりずっと狭い。強度分布28’’’は、S’のFWHMを持つ 第6b図に示したスライス分布30’に対応しており、このS’は、好ましい実 施例では、第2b図に示したFWHMのSよりかなり小さい。後者はCT装置の スライス幅と等しい。 次に第3図及び第6c図について説明すると、本発明のCT装置は、第1図の 装置で用いたSの螺旋ピッチをそのまゝ使う。即ち、ガントリー20の各々の完 全な1回転に対し、患者42が、軌跡32’で示す様に、スライスの厚さSに等 しい分だけ並進させられる。しかし、Sとは異なる並進量を用いてもよいことが 理解されよう。しかし、ガントリー20の各々の角度βで、検出器配列体44の 1つの縦列内に各検出器素子18’から、Z軸に沿って多数の強度信号が得られ る。従って、各々のガントリー角度βで、従来のCT装置ではZ軸に沿った1点 に関連する投影が収 集されるのに対して、本発明ではZ軸に沿った多数の隣接する点に関連する多数 の薄い投影が収集される。 第3図及び第6c図について説明すると、検出器配列体44の1つの縦列内に ある各検出器素子18’は、普通のCT装置のピッチと略同一のピッチSを持つ が、この縦列内にある他の検出器素子18の螺旋22’と一緒に織り込みになっ ている自分自身の螺旋22’を辿る。従って、1つの縦列内にある隣接した検出 器素子18’によって投影データが収集される点の相互間のZ軸に沿った間隔は 、Sより実質的に小さい、即ち、普通のCT装置の相次ぐ走査で検出器素子18 によって投影データが収集される点の相互間のZ軸に沿った間隔より小さい。 従って、位置Zrにある任意のスライスに対する投影集合の補間は、Sではな く、S’の大きさしか離れていないたった2点を用いることが出来る。その結果 、Zrにあるスライス平面に対する補間によって生ずる実効的なビーム分布の拡 大は、ずっと減少する。 原理的には、スライス平面Zrに於ける強度値を補間するに、ライス平面Zrに 跨がるZ軸上の位置にある2点しか必要ではないが、この実施例では、信号対雑 音比を適切にすると云う理由で、多数の点を使って複合信号を発生し、補間はそ のまゝは使わない。更に、この複合信号は強度信号を直接的に組合せることによ って発生されるのではなく、むしろ強度信号を像に再構成して、その像の容積要 素すなわちボクセルを組合せることにより、最終的に求める像と なる複合信号を発生する。この再構成過程を次に詳しく説明する。 再構成に使われるボクセルはスライス平面Zrの周りにあるボクセルであり、 これらのボクセルを再構成するための強度信号は、Zrに近接する位置に関連す る強度信号を持つ、所与のガントリー角度βに於ける検出器配列体44の多数の 横列に関係する投影、並びにこの所与のガントリー角度の前後の他のガントリー 角度βに於けるこの検出器の横列に関連する投影から選ばれる。例えば6個の横 列を持つ、従って各縦列に6個の検出器素子18’を持つ検出器配列体44の場 合、組合されるボクセルは、所望のスライス平面Zrの両側に対称的に存在する 投影から選ばれた6個の強度信号から導き出される。 第6c図について説明すると、スライス平面の位置Zrでは、ボクセルの再構 成には、投影線70で表すガントリー回転の約2πにわたってデータを収集する ことを必要とする。例えば、所与の角度βlに対し、Zrにあるスライス平面像の ボクセルは、一般的には、1つのガントリー角度で検出器配列体44の1縦列内 にあるZ軸位置Z1、Z2、Z3、Z4、Z5、Z6に対応する1番目、2番目、3番 目、4番目、5番目及び6番目の検出器素子18から引き出すことが出来る。し かし、その前のβ2のガントリー角度では、ガントリーの螺旋形の移動により、 物理的な検出器配列体44内にある検出器素子18’のZ軸位置が、もはやスラ イス平面ZrのZ軸位置の周りに対称的には存 在していない。その為、同じボクセルは、ガントリー角度β2に於ける所与の縦 列の2番目、3番目、4番目、5番目及び6番目の検出器素子18’からの検出 器信号と、ガントリー位置β2+2πに於ける同じ縦列の1番目の検出器素子か らの検出器信号とを用いることが出来る。 螺旋走査の際の強度信号の選択と云う操作により、検出器配列体44の1端に ある検出器素子からの強度信号が落とされ、その代わりに、続くガントリー角度 β+2πの時の検出器素子からの強度信号が用いられる。その意図は、検出器素 子18’からの強度信号の多数のZ軸位置を、スライス平面Zrの位置に近づけ ることである。 多数の横列の内の各横列の対応する縦列からの再構成信号のボクセルを一緒に 加算すると、この加算は個々の検出器素子18’の実効スライス分布S’を第6 d図に示す複合スライス分布72に拡げる効果を持つ。この複合スライス分布7 2は、Sに大体等しいFWHMを持ち、従ってCT装置の所望の空間的な解像度 と適合し、補間を用いた従来のCT螺旋走査で得られるスライス分布よりも明ら かに進歩したものである。 次に第7図について説明すると、本発明では、扇形ビーム40がZ軸方向に若 干発散すること、従って検出器素子18’によって限定された扇形ビーム40の 射線79が相互にも、またガントリー平面38に対しても平行ではないことを認 識する。この発散は小さいけれども、射線79がガントリー平面38と平行であ ることを前提としている再 構成処理には重要な影響を及ぼす。 普通の扇形ビーム再構成法を使うと、患者42内の2つのボクセル80c及び 80dはガントリー平面38と平行な平面内にあるが、発散する扇形ビーム40 の相異なる射線79と交差するので、それらが相異なる平面内にある様に再構成 される。その結果、再構成像の歪みが生ずる。 扇形ビーム40の発散は、扇形ビーム40の縁の近くにあるボクセル80aは 、ガントリーが完全な円を描いて回転する間、ガントリー角度βの一部分の間し か射線79と交わらず、その為ある投影に寄与するが他の投影には全く寄与しな いと云う意味で「部分的容積効果」を生ずる。部分的容積効果は、再構成像にア ーティファクトを生じる。 第8a図及び第8b図について説明すると、ガントリー平面38に対して扇形 ビーム40が発散することは、2回測定されるデータの問題を生ずる。これは、 真に平行な射線の場合には起こらない問題である。第8a図に示す平行な射線の 場合、ガントリーの回転の2π毎に検出器配列体44はそのZ軸方向の幅だけ前 進していて、患者42の隣接する容積にわたって投影データを収集する。即ち、 この為、患者42の各々のボクセル80は、各々のガントリー角度βで、1本の 射線によって照射され、1本より多くの射線によって照射されることがない。こ れと対照的に、第8b図に示す様に扇形ビーム40がZ軸に沿って発散している 場合、それが照射する容積は、焦点スポット26の近くでは、検出器配列体44 の近くよりも少なくなる。完全 な投影集合を得る為には、即ち、各々の角度βに対し、各々のボクセル80が少 なくとも1本の射線によって照射される様にする為には、検出器配列体44をそ のZ軸方向の幅一杯に前進させることは出来ず、ガントリー平面38からの扇形 ビーム40の正確な発散度に応じてそれより少ない分だけ前進させなければなら ない。扇形ビームがX線源の近くては相対的にすぼまっていることによるガント リー角度当たりの並進量に対するこの制約により、X線源から離れた所82にあ るボクセル80はデータが2回測定される、即ち、投影データが2πだけ隔たる ガントリー角度での2本の射線で収集される。この様に2回測定されるデータは 、再構成像にアーティファクトを招かない様に考慮しなければならない。 次に第9図について説明すると、本発明で認識された、Z軸方向に於ける扇形 ビーム40の発散によるこう云う問題は、多数の横列を持つ検出器配列体44に よって許される範囲で、投影データの再構成に更に巧妙な再構成法を適用するこ とによって解決することが出来る。この再構成では、本発明の螺旋走査と共に扇 形ビーム40の発散に対処しなければならない。 第9図のプロセス・ブロック84で示す様に、この再構成方法は、2πのガン トリー角度又はそれ以上の範囲にわたる投影データの収集から始まる。各々の投 影は、そのガントリー角度βと、焦点スポット26からガントリー20の回転軸 線15に対して垂直に通る扇形ビーム40の中心 線に対するY軸及びZ軸変位とによって特定することが出来る。こう云う各々の 投影は、平面形検出器44ではPβ(Y、Z)、円筒形の検出器44ではPβ( γ、Z)によって表すことが出来る。 こうして収集された投影データは、次に、扇形ビーム再構成方法に従ってゞは なく、扇形ビーム40の発散を考慮するコーン・ビーム再構成方法を用いて再構 成される。コーン・ビーム再構成方法は、ガントリーの1回転で多数のスライス 像を収集する場合に使うものとして、一般的に知られている。本発明では、螺旋 走査にコーン・ビーム方式を用いる。この方式は、検出器配列体を検出器の多数 の横列に小分けすることによって得られたデータを利用することにより、普通の 扇形ビームの収集で達成し得るよりもずっと正確に1つのスライス像を再構成す る為にも使われる。コーン・ビーム再構成の精度はコーン・ビーム角度が一層大 きい場合には不満足である場合が多いが、Z軸方向に於ける扇形ビーム40の発 散が比較的小さいことにより、コーン・ビーム再構成の精度は著しく改善される 。 本発明は任意の形の検出器に応用し得るが、円筒形検出器及び平面形検出器に ついて詳しく説明する。好ましい実施例で用いられる特定の再構成法は、ジ・オ プティカル・ソサイエティ・オブ・アメリカによって刊行された、J.Opt. Soc.Am.A、第1巻第6号(1984年6月号)所載のL.A.フェルト カンプの論文「実用的なコーン・ビーム・アルゴリズム(Practical Co ne Beam Algorithm)」に記載されているものに基づく。この 再構成法を修正して弯曲した検出器及び螺旋走査に応用する。 1.平面形検出器の方程式 平面形検出器では、この再構成法は、プロセス・ブロック86で示す様に、最 初に各々の投影Pβ〔Y、Z〕に加重 こゝでdは焦点スポット26と回転軸線15との間の距離である。 β〔Y、Z〕を、Y及びZ方向のその空間周波数内容に従っ 〔Y、Z〕を得る。 こゝで式(3)は、畳込み積分の核gy(Y)及びgz(Z)を用いたフィルタ作 用を行なう畳込み積分であることが認識されよう。この様な畳込み積分は、周知 の様に、周波数領域に於ける乗算に相当する。こゝでフィルタの核gy(Y)及 びgz(Z)は次の通りである。 こゝでW(ω)は、公知の窓関数である。 式(4)は、標準的な断層撮影フィルタのフーリエ変換であり、これは周波数 が一層低いデータの重みを線形に減ずることにより、低い周波数に対して得られ る断層撮影データが比例的に一層大きくなる分を補償する。式(5)はsinc 関数、即ち、矩形低域フィルタのフーリエ変換である。ωy0及びωz0は、フィル タの通過帯の上限であり、夫々π/ΔZ及びπ/ΔYであってよい。ΔZ及びΔ Yは、Z軸及びY軸方向に於ける検出器素子18’相互の隔たりである。 プロセス・ブロック86、89で加重してフィルタ作用にかけた後、プロセス ・ブロック90で、投影集合の投影をボクセルに逆投影する。 逆投影は、rをボクセル80の中心を表すベクトルとして、ベクトル記法によ って定義された、像のボクセルについての減衰値又は密度値f(r)を生ずる。 この逆投影は次の式に従う。 ここで、f(r)はベクトルrによって定義された、再構成されたボクセルの密 度値である。 の座標は、コーン・ビームでは、次の様に決定される。 はx’、y’及びz’軸に沿った単位ベクトルであり、最初の2つはガントリー の移動と一緒に回転するので、x’は扇形ビーム40のビーム軸線13と常に整 合しており、y’は検出器配列体44の平面に大体沿っており、z’は回転軸線 15と整合している。項zζ(β)は、Z軸に沿った患者42と焦点スポット1 6との間の相対運動を定め、ピッチHで決定される一定ピッチ螺旋走査では、( β/2π)H+z0に等しい。螺旋ピッチHはSに等しくすることが出来るが、 それに制限されない。 普通の扇形ビームの逆投影と異なり、ボクセル80に対 値f(r)を求めることは、式(7)及び(8)によって定められた射線79の 実際の経路に沿っており、従ってビーム軸線13からの射線79の発散を計算に 入れている。従来の扇形ビーム装置は、射線79の実際の経路を考慮した逆投影 を用いることが出来ない。これは、射線79の経路情報が、検出器配列体16( 図1に示す)の単一の横列の検出器素子18によってそれらが実効的に組合され る際 に失われる為である。 2.円筒形検出器の方程式 第11図について説明すると、円筒形検出器配列体44では、プロセス・ブロ ック86で示す様に、再構成法は最初に各々の投影Pβ〔γ、Z〕に加重して、 次の様に加重投 こゝでγは、焦点スポット26と検出器素子18’の特定の縦列との間の、ガン トリー平面に平行な平面内での角度であり、Dは焦点スポット26と回転軸線1 5との間の距離であり、dは焦点スポット26と検出器素子18’との間の距離 である。 β〔γ、Z〕が、γ及びZ方向の空間周波数内容に従ってフ Z〕を求める。 ここで式(10)は、畳込み積分の核gγ(γ)及びgz(Z)を用いてフィル タ作用を行なう畳込み積分であることが認識されよう。この様な畳込み積分は、 周知の様に周波数領域に於ける乗算に相当する。こゝでフィルタの核g γ(γ)及びgz(Z)は下記の通りである。 こゝでW(ω)は公知の窓関数である。 式(11)は、標準的な断層撮影フィルタのフーリエ変換であって、周波数が 一層低いデータの重みを線形に減ずることにより、低い周波数に対して得られる 断層撮影データの量が比例的に一層大きくなることを補償している。式(12) はsinc関数、又は矩形低域フィルタのフーリエ変換である。ωγ0及びωz0 は、フィルタの通過帯の上限であり、夫々π/ΔZ及びπ/Δγであってよい。 こゝでΔZ及びΔγは、Z及びγ軸に於ける検出器素子18’相互の隔たりであ る。 プロセス・ブロック86及び89での加重及びフィルタ作用の後、プロセス・ ブロック90で投影集合の投影を逆投影してボクセルを求める。 この逆投影により、rをボクセル80の中心を表すベクトルとしてベクトル記 法によって定義された、像のボクセルについての減衰値又は密度値f(r)が得 られる。逆投影は次の式に従う。 こゝでf(r)はベクトルrによって定義された、再構成されたボクセルの密度 値であり、 であって、こゝでr及びφは、回転の中心15の周り、並びに患者42に対して 固定であるX軸に対して測ったガントリー平面内の1点の極座標である。 (r)〕の座標は、コーン・ビームでは次の様に決定される。 こゝで項zζ(β)は、Z軸に沿った患者42と焦点スポット26との間の相対 運動を表し、ピッチHによって定められた一定ピッチ螺旋走査では、(β/2π )H+z0に等しい。螺旋ピッチHはSに等しくてもよいが、それに限られない 。 平面形検出器の場合と同じく、普通の扇形ビーム逆投影と異なり、ボクセル8 0に対する式(13)に従っての投 ことは、式(15)及び(16)によって定められた射線79の実際の経路に沿 っており、従ってビーム軸線13か らの射線79の発散を計算に入れている。従来の扇形ビーム装置は、射線79の 実際の経路を考慮した逆投影を用いることが出来ない。これは、射線79の経路 の情報が、検出器配列体16(図1に示す)の単一横列の検出器素子18による それらの実効的な組合せの際に失われるためである。 プロセス・ブロック92で、再構成されたボクセル80の値f(r)を加算し て像を形成する。この加算は、その結果得られる像の信号対雑音比を改善する。 好ましい実施例において加算されるボクセルは、検出器配列体44内にある検出 器の横列の総数に等しい値にすることの出来るZの値の範囲内で、所望のスライ ス平面Zrの両側に並んでいるものだけである。各々の検出器素子18’からの 強度信号Pβ〔X、Y〕又はPβ〔γ、Y〕ではなく、ボクセル80の値f(r )を加算することにより、ビーム軸線13からの扇形ビーム40の発散が第6d 図に示す様にスライス分布92を不必要に劣化させることはない。 ボクセル80の加算は、検出器配列体44を多数の横列の検出器素子18に分 割することがスライスの厚さ寸法を減少することを意図したものではなく、スラ イス分布を改善する為であることを反映している。ボクセルの加算により、停止 して撮影する方法によって従来のCT装置で得られるのと同様なZ軸方向の解像 度を持つ像が得られ、その上、補間によって生ずるスライス分布の不利な拡がり を伴わずに、螺旋走査に伴う速度の上昇が可能になる。 この為、本発明の効果は、実効的なスライス分布の拡がりを防止すると共に、 Z軸に沿った扇形ビームの発散に伴うアーティファクトを減らすことである。 当業者には、本発明の範囲内で、好ましい実施例の種々の変更が考えられよう 。主に、πラジアンだけ隔たった射線79に沿って収集された投影の間の同等性 を認識した半走査の方式を、上に述べた方式と共に用いて、πと云う少ないガン トリーの回転でボクセルを再構成することが出来る。検出器44の縦列が、平行 な射線に沿った強度信号を発生する場合の異なるガントリー角度は「関連角度」 と呼ばれる。更に、好ましい実施例では、検出器素子が直線的な横列及び縦列に 分けて配置されているが、多数の横列に沿った強度信号を測定することが出来る 限り、縦列及び横列は直線に沿っている必要がないことが本発明の説明から理解 されよう。本発明の範囲内に種々の実施例が含まれることを表すように、請求の 範囲は記載されている。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.被検体の像を作る計算機式断層撮影装置に於て、 並進軸線の回りの複数個のビーム角度にわたってビーム軸線を動かしながら、 該ビーム軸線に沿ってX線ビームを送り出すX線源であって、該ビームが、焦点 スポットから円錐形に発散すると共に、並進軸線に沿った第1の次元の縦列に且 つ並進軸線に対して垂直な横軸線に沿った第2の次元の横列に並ぶように、ビー ム軸線に対して2次元で相隔っている経路に沿った複数個の射線を含んでいるX 線源と、 被検体を通過した後のX線ビームを受取り、並進軸線に沿った縦列及び横軸線 に沿った横列に配列されている検出器素子の配列体であって、該検出器素子の横 列及び縦列が前記の射線の横列及び縦列にそれぞれ対応し、各々の検出器素子が X線ビームの射線を受取って、そのX線の強度に関係する強度信号を発生し、横 列の検出器素子の強度信号が複数個の1次元横列投影を形成している検出器素子 の配列体と、 複数個のビーム角度にわたってビーム軸線が移動する間、複数個の並進位置に わたってX線源に対して並進軸線に沿って被検体を移動させる並進装置と、 横列投影の空間周波数に従って、投影集合の内の横列投影をフィルタ作用にか けるフィルタと、 投影集合の内の横列投影の各々の射線を該射線の経路に沿って逆投影して、各 々が被検体の容積要素によるX線ビ ームの減衰を表す多数のボクセルに対するデータを発生する逆投影手段と、 予定のスライス平面の近くにある射線に関連する選ばれたボクセルを組合せて 像スライスを形成する組合せ装置と、 像スライスの像を表示する表示装置と を有する計算機式断層撮影装置。 2.前記の横列及び縦列の検出器素子が実質的に単一平面内にある請求項1記 載の計算機式断層撮影装置。 3.前記逆投影手段が次の式 に従って演算し、この式でf(r)は空間ベクトルrによって定められた所与の ボクセルの減衰値であり、dは焦点 〔Y(r)、Z(r)〕は、横列Y及び縦列Zに関連した所与のビーム角度βに 対する横列投影のフィルタ処理強度信号であり、更に であって、こゝでzζ(β)はX線源の並進とビーム角度の は下記の様に計算され、 ここで である請求項2記載の計算機式断層撮影装置。 4.前記の横列及び縦列の検出器素子が実質的に円筒の面と同形である請求項 1記載の計算機式断層撮影装置。 5.前記逆投影手段が下記の式 に従って演算し、こゝでf(r)は空間ベクトルrによって定義された所与のボ クセルの減衰値であり、dは焦点スポットと並進軸線との間の距離であり、Eは 下記の様に定められ、 こゝでr及びφは、ガントリーの回転中心の周りで、且つ被検体に対して固定で あるX軸に関して測定されたガント は横列γ及び縦列Zに関連した所与のビーム角度βに対す る横列投影のフィルタ処理強度信号であり、更に であって、こゝでzζ(β)はX線源の並進とビーム角度の変化を関係づける関 数である請求項4記載の計算機式断層撮影装置。 6.相次ぐ横列投影に関連するビーム角度が所定の角度増分だけ相隔たってお り、横列投影の内、前記逆投影手段の作用を受ける投影の集合は、再構成しよう とするボクセルを中心として、2πから前記角度間隔を差し引いた範囲内のビー ム角度を持つ横列投影の射線だけを含んでいる請求項1記載の計算機式断層撮影 装置。 7.前記組合せ装置は、予定のスライス平面を中心として並進軸線に沿った予 定数のボクセルの算術和を求める請求項1記載の計算機式断層撮影装置。 8.前記組合せ装置は、並進軸線に沿った範囲が、並進軸線に沿った像の所望 の空間的な解像度と等しい総数のボクセルを加算する請求項1記載の計算機式断 層撮影装置。 9.被検体の像を作る方法に於て、 ビーム軸線に沿ってX線ビームを発生し、該ビームは、焦点スポットから円錐 形に発散すると共に、並進軸線に沿った第1の次元の縦列に且つ並進軸線に対し て垂直な横軸線に沿った第2の次元の横列に並ぶように、ビーム軸線に 対して2次元で相隔っている経路に沿った複数個の射線を含んでおり、 前記ビーム軸線を並進軸線の回りの複数個のビーム角度にわたって移動し、 複数個のビーム角度で被検体を通過した後のX線ビームを各々の射線に対して 受取って、各々の射線に関連する強度信号を発生し、横列の射線に対する強度信 号が投影集合の内の複数個の1次元横列投影を形成し、 ビーム軸線が前記複数個のビーム角度にわたって移動する間、被検体を並進軸 線に沿ってX線源に対して並進させて、横列投影の投影集合を求め、 投影集合の横列投影を横列投影の空間周波数に従ってフィルタ作用にかけ、 投影集合の各々の射線を該射線の経路に沿って逆投影して、ボクセルデータを 発生し、各々のボクセルは被検体の容積要素によるX線ビームの減衰値を表して おり、 並進軸線に沿ったスライス平面を確認し、 スライス平面の近くの射線に関連した選ばれたボクセルを組合せて像スライス を形成し、 像スライスの像を表示する工程を含む方法。 10.相次ぐ横列投影のビーム角度が所定の角度間隔だけ相隔たっており、投 影集合の各々の射線をその経路に沿って逆投影する前記工程が、横列投影の内、 再構成しようとするボクセルを中心として2πから前記角度間隔を差し引いた範 囲内のビーム角度を持つ横列投影のX線だけを逆 投影する請求項9記載の方法。 11.逆投影の前記工程が次の式 に従って行なわれ、こゝでf(r)はベクトルrによって定義された所与のボク セルの減衰値であり、dは焦点スポ Z(r)〕は横列Y及び縦列Zに関連した所与のビーム角度βに於ける横列投影 のフィルタ処理強度信号であり、更に であって、こゝでzζ(β)はX線源の並進とビーム角度の変化との比である請 求項9記載の方法。 12.逆投影の前記工程が次の式 に従って行なわれ、こゝでf(r)は空間ベクトルrによって定義された所与の ボクセルの減衰値であり、dは焦点 スポットと並進軸線との間の距離であり、更にEは次の式 によって定められ、こゝでr及びφはガントリーの回転中心の周りで、且つ被検 体に対して固定であるX線軸に関し 〔γ(r)、Z(r)〕は横列γ、縦列Zに関連する、所定のビーム角度βに対 する横列投影のフィルタ処理強度信号であり、更に であって、こゝでzζ(β)はX線源の並進とビーム角度の変化との関係を定め る関数である請求項9記載の方法。 13.選ばれたボクセルを組合せて像スライスを形成する前記工程が、予定の スライス平面を中心として、並進軸線に沿った予定数のボクセルの算術和を求め る請求項9記載の方法。 14.選ばれたボクセルを組合せて像スライスを形成する前記工程が、並進軸 線に沿ったその範囲が、並進軸線に沿った像の所望の空間的な解像度と等しい総 数のボクセルを加算する請求項9記載の方法。
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