JPH0614912A - コンピュータ断層撮影システムで画像を作成する方法と装置 - Google Patents
コンピュータ断層撮影システムで画像を作成する方法と装置Info
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- JPH0614912A JPH0614912A JP5105814A JP10581493A JPH0614912A JP H0614912 A JPH0614912 A JP H0614912A JP 5105814 A JP5105814 A JP 5105814A JP 10581493 A JP10581493 A JP 10581493A JP H0614912 A JPH0614912 A JP H0614912A
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/40—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/4021—Arrangements for generating radiation specially adapted for radiation diagnosis involving movement of the focal spot
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
- A61B6/03—Computed tomography [CT]
- A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
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- Theoretical Computer Science (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンピュータ断層撮影装置で、画像分解能の
劣化を防止する画像作成技術を提供する。 【構成】 第一セットおよび第二セットの投影データを
作成するため、Ｘ線源からのＸ線の放射を二つの焦点の
間でシフトさせる。イメージング対象の一つの投影を取
得している間に、Ｘ線源の第一の焦点からＸ線が放射さ
れる。次に、第二の焦点からＸ線を放射させ、ガントリ
を検出器ピッチの半分だけ回転させ、新しいガントリ位
置で、別の一つの投影が取得される。二つの焦点からＸ
線ビームを交互に放射し、各取得の間に等しい量だけガ
ントリを進めることにより、付加的な投影が取得され
る。第一の焦点からの投影のデータサンプルと第二の焦
点からの投影のデータサンプルとはインタリーブされ
る。
劣化を防止する画像作成技術を提供する。 【構成】 第一セットおよび第二セットの投影データを
作成するため、Ｘ線源からのＸ線の放射を二つの焦点の
間でシフトさせる。イメージング対象の一つの投影を取
得している間に、Ｘ線源の第一の焦点からＸ線が放射さ
れる。次に、第二の焦点からＸ線を放射させ、ガントリ
を検出器ピッチの半分だけ回転させ、新しいガントリ位
置で、別の一つの投影が取得される。二つの焦点からＸ
線ビームを交互に放射し、各取得の間に等しい量だけガ
ントリを進めることにより、付加的な投影が取得され
る。第一の焦点からの投影のデータサンプルと第二の焦
点からの投影のデータサンプルとはインタリーブされ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はコンピュータ断層撮影
（ＣＴ−ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）イ
メージング装置に関するものであり、更に詳しくはこの
ような装置によって取得されたＸ線減衰データから画像
を再構成するための手法に関するものである。
（ＣＴ−ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）イ
メージング装置に関するものであり、更に詳しくはこの
ような装置によって取得されたＸ線減衰データから画像
を再構成するための手法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ断層撮影システムでは、Ｘ
線源が扇状パターンのＸ線ビームを投射する。この扇状
パターンのビームは、「イメージング平面」と呼ばれる
デカルト座標系のｘ−ｙ平面内にあるようにコリメーシ
ョンされる。Ｘ線ビームは医療患者のようなイメージン
グ対象を通過して、放射線検出器のアレー（すなわち配
列体）に当たる。Ｘ線のビームは検出器の一つに当たる
放射線と定義される。透過される放射線の強度はイメー
ジング対象によるＸ線ビームの減衰によって左右され
る。各検出器はビーム減衰の測定値である個別電気信号
を発生する。すべての検出器からの減衰測定値が別々に
取得されることにより、減衰プロフィールが作成され
る。
線源が扇状パターンのＸ線ビームを投射する。この扇状
パターンのビームは、「イメージング平面」と呼ばれる
デカルト座標系のｘ−ｙ平面内にあるようにコリメーシ
ョンされる。Ｘ線ビームは医療患者のようなイメージン
グ対象を通過して、放射線検出器のアレー（すなわち配
列体）に当たる。Ｘ線のビームは検出器の一つに当たる
放射線と定義される。透過される放射線の強度はイメー
ジング対象によるＸ線ビームの減衰によって左右され
る。各検出器はビーム減衰の測定値である個別電気信号
を発生する。すべての検出器からの減衰測定値が別々に
取得されることにより、減衰プロフィールが作成され
る。
【０００３】普通の型のＣＴシステムのＸ線源および検
出器アレーはイメージング平面の中のガントリ上で、イ
メージング対象のまわりに回転するので、Ｘ線ビームが
イメージング対象と交差する角度は絶えず変化する。与
えられた角度で検出器アレーから得られる一群のＸ線減
衰測定値が「投影」（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を構成す
る。イメージング対象の１つの「スキャン」は、Ｘ線源
および検出器のほぼ半回転または一回転の間に異なる角
度方向で行われた一組の投影よりなる。測定が行われて
いるとき、ガントリは止まってもよいし、動きつづけて
いてもよい。
出器アレーはイメージング平面の中のガントリ上で、イ
メージング対象のまわりに回転するので、Ｘ線ビームが
イメージング対象と交差する角度は絶えず変化する。与
えられた角度で検出器アレーから得られる一群のＸ線減
衰測定値が「投影」（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を構成す
る。イメージング対象の１つの「スキャン」は、Ｘ線源
および検出器のほぼ半回転または一回転の間に異なる角
度方向で行われた一組の投影よりなる。測定が行われて
いるとき、ガントリは止まってもよいし、動きつづけて
いてもよい。
【０００４】スキャンから結果として得られる投影を使
用することにより、画像が再構成される。この画像は、
イメージング対象を通って取得されたスライスとして解
剖学的な構造を示す。画像を再構成するために広く行わ
れている方法は当業者によりフィルタ補正逆投影法と呼
ばれている。このプロセスでは、スキャンから得られた
減衰測定値が「ＣＴ数」または「ハウンズフィールド・
ユニット」（Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ ｕｎｉｔｓ）と呼
ばれる整数に変換される。陰極線管ディスプレイまたは
写真フィルムの上の対応する画素の明るさを制御するた
めに、この整数が使用される。
用することにより、画像が再構成される。この画像は、
イメージング対象を通って取得されたスライスとして解
剖学的な構造を示す。画像を再構成するために広く行わ
れている方法は当業者によりフィルタ補正逆投影法と呼
ばれている。このプロセスでは、スキャンから得られた
減衰測定値が「ＣＴ数」または「ハウンズフィールド・
ユニット」（Ｈｏｕｎｓｆｉｅｌｄ ｕｎｉｔｓ）と呼
ばれる整数に変換される。陰極線管ディスプレイまたは
写真フィルムの上の対応する画素の明るさを制御するた
めに、この整数が使用される。
【０００５】できる限り分解能が高い画像を作ることが
望ましい。再構成された画像の空間分解能は、一部がイ
メージング対象の中心に於ける各Ｘ線ビームの幅によっ
て決まる。このビーム幅はＸ線源および検出器からの距
離とともに変わるが、主として、Ｘ線源の幅、Ｘ線管の
陽極上の焦点の大きさ、スキャナの幾何学的形状、およ
び各検出器のアパーチャによって決まる。幅がａのほぼ
長方形のビームの平均効果により、受信画像は１／ａ以
下の空間周波数に帯域制限される。
望ましい。再構成された画像の空間分解能は、一部がイ
メージング対象の中心に於ける各Ｘ線ビームの幅によっ
て決まる。このビーム幅はＸ線源および検出器からの距
離とともに変わるが、主として、Ｘ線源の幅、Ｘ線管の
陽極上の焦点の大きさ、スキャナの幾何学的形状、およ
び各検出器のアパーチャによって決まる。幅がａのほぼ
長方形のビームの平均効果により、受信画像は１／ａ以
下の空間周波数に帯域制限される。
【０００６】イメージング対象の中心の近くで定義さ
れ、検出器ピッチで決まるビーム間隔によって、ＣＴシ
ステムの空間サンプリング周波数が制御される。空間帯
域制限を１／ａとすれば、再構成画像のエイリアシング
効果を避けるためにナイキストの標本化定理により、サ
ンプリング周波数はほぼ２／ａより大きくなければなら
ない。エイリアシングを無くすためには、ビーム幅の半
分だけ隔たった距離でビームのサンプリングまたは読み
出しを行わなければならない。通常、ビーム幅はビーム
間隔にほぼ等しくなるように最適化されるので、ビーム
間隔当たり２回以上サンプリングを行うのが理想的であ
る。以後、これを二倍サンプリングと呼ぶことにする。
れ、検出器ピッチで決まるビーム間隔によって、ＣＴシ
ステムの空間サンプリング周波数が制御される。空間帯
域制限を１／ａとすれば、再構成画像のエイリアシング
効果を避けるためにナイキストの標本化定理により、サ
ンプリング周波数はほぼ２／ａより大きくなければなら
ない。エイリアシングを無くすためには、ビーム幅の半
分だけ隔たった距離でビームのサンプリングまたは読み
出しを行わなければならない。通常、ビーム幅はビーム
間隔にほぼ等しくなるように最適化されるので、ビーム
間隔当たり２回以上サンプリングを行うのが理想的であ
る。以後、これを二倍サンプリングと呼ぶことにする。
【０００７】二倍サンプリングを行う概念上の簡単な方
法は、第一のサンプルの後、検出器をそれらのピッチの
半分だけシフトして、第二のサンプルを取得するもので
ある。このようにして、各ビームはその幅（および間
隔）で２回サンプリングされる。それにもかかわらず、
検出器を半ピッチ（通常、１ｍｍのオーダ）だけ素早く
かつ精密に動かすことに付随する機械的な問題により、
この手法は実用的ではない。
法は、第一のサンプルの後、検出器をそれらのピッチの
半分だけシフトして、第二のサンプルを取得するもので
ある。このようにして、各ビームはその幅（および間
隔）で２回サンプリングされる。それにもかかわらず、
検出器を半ピッチ（通常、１ｍｍのオーダ）だけ素早く
かつ精密に動かすことに付随する機械的な問題により、
この手法は実用的ではない。
【０００８】提案された別の方法が、米国特許出願第０
７／５４０，９９５号明細書に説明されている。この二
倍サンプリング処理は、各ビームをその間隔の半分だけ
シフトさせる量だけＸ線源をウォブリング（ｗｏｂｂｌ
ｉｎｇ）させるものである。ウォブリングは一般にガン
トリの回転平面内でガントリ回転の接線に沿っている。
Ｘ線源のウォブリングはＸ線源の機械的な運動無しに、
静電気的または電磁気的に容易に行われる。Ｘ線源は通
常、Ｘ線管である。Ｘ線管では、焦点にある陽極に向か
って電子ビームが加速されることにより、焦点からＸ線
放射線が放射される。Ｘ線管内で偏向コイルまたは電極
を使用することにより、陽極の表面上で焦点を動かすこ
とができる。当業者にはよく理解されるように偏向コイ
ルまたは電極は、局部の磁界または静電界を作成するこ
とにより電子ビームを偏向する。
７／５４０，９９５号明細書に説明されている。この二
倍サンプリング処理は、各ビームをその間隔の半分だけ
シフトさせる量だけＸ線源をウォブリング（ｗｏｂｂｌ
ｉｎｇ）させるものである。ウォブリングは一般にガン
トリの回転平面内でガントリ回転の接線に沿っている。
Ｘ線源のウォブリングはＸ線源の機械的な運動無しに、
静電気的または電磁気的に容易に行われる。Ｘ線源は通
常、Ｘ線管である。Ｘ線管では、焦点にある陽極に向か
って電子ビームが加速されることにより、焦点からＸ線
放射線が放射される。Ｘ線管内で偏向コイルまたは電極
を使用することにより、陽極の表面上で焦点を動かすこ
とができる。当業者にはよく理解されるように偏向コイ
ルまたは電極は、局部の磁界または静電界を作成するこ
とにより電子ビームを偏向する。
【０００９】二倍サンプリングは、第一の投影セットか
ら検出器ピッチの半分だけずれた第二の投影セットを取
得することにより行われる。第一のセットで投影を取得
した後、ガントリが検出器の幅の半分の奇数倍（たとえ
ば、幅の半分）だけ動いて、焦点がウォブリングされた
後、第二のセットに対する投影が取得される。第一のセ
ットに対する前の投影が取得された位置から検出器の幅
の半分の奇数倍または幅全体に等しいもう一つの距離だ
けガントリが動いた後に、第一のセットに対してもう一
つの投影が取得される。このとき、焦点は陽極表面上の
それの前の位置にウォブリングして戻される。この交互
の取得はスキャン全体にわたって継続され、最終的に相
互にはさみ込まれた（インタリーブされた）２セットの
投影が得られる。
ら検出器ピッチの半分だけずれた第二の投影セットを取
得することにより行われる。第一のセットで投影を取得
した後、ガントリが検出器の幅の半分の奇数倍（たとえ
ば、幅の半分）だけ動いて、焦点がウォブリングされた
後、第二のセットに対する投影が取得される。第一のセ
ットに対する前の投影が取得された位置から検出器の幅
の半分の奇数倍または幅全体に等しいもう一つの距離だ
けガントリが動いた後に、第一のセットに対してもう一
つの投影が取得される。このとき、焦点は陽極表面上の
それの前の位置にウォブリングして戻される。この交互
の取得はスキャン全体にわたって継続され、最終的に相
互にはさみ込まれた（インタリーブされた）２セットの
投影が得られる。
【００１０】２セットの投影を個別に処理することによ
り、一対の別々の画像が再構成された。たとえば、各セ
ットに対して通常の逆投影画像再構成が行われた。次
に、再構成された二つの画像を加算することにより、ど
ちらか一方の単独の画像に比べてエイリアシングのアー
チファクトが少ない単一の画像を形成した。逆投影画像
再構成の間、画像内の一つの画素が一つの投影における
検出器と焦点との間に伸びるＸ線ビーム上にある場合
は、その検出器からの投影データサンプルがその画素を
形成するために使用される。しかし、画素が二つのビー
ムの間にある場合は、それらのビームに対応する検出器
からのサンプルがその画素を形成するために使用され
る。たとえば、二つの検出器サンプルに双線形補間を適
用することにより、画素がＸ線ビームの一つのビーム上
にあった場合の仮想検出器によって発生される疑似出力
が計算される。各々の実際の検出器に対する仮想検出器
の位置に基づいて、実際の検出器からの二つのサンプル
が重み付けされる。
り、一対の別々の画像が再構成された。たとえば、各セ
ットに対して通常の逆投影画像再構成が行われた。次
に、再構成された二つの画像を加算することにより、ど
ちらか一方の単独の画像に比べてエイリアシングのアー
チファクトが少ない単一の画像を形成した。逆投影画像
再構成の間、画像内の一つの画素が一つの投影における
検出器と焦点との間に伸びるＸ線ビーム上にある場合
は、その検出器からの投影データサンプルがその画素を
形成するために使用される。しかし、画素が二つのビー
ムの間にある場合は、それらのビームに対応する検出器
からのサンプルがその画素を形成するために使用され
る。たとえば、二つの検出器サンプルに双線形補間を適
用することにより、画素がＸ線ビームの一つのビーム上
にあった場合の仮想検出器によって発生される疑似出力
が計算される。各々の実際の検出器に対する仮想検出器
の位置に基づいて、実際の検出器からの二つのサンプル
が重み付けされる。
【００１１】この再構成手法は、画像の分解能を劣化さ
せ、モアレパターンが生じる。画像劣化は、図１（Ａ）
−（Ｃ）にグラフ的に示されているような双線形補間プ
ロセスの点広がり関数から明らかである。図１（Ａ）お
よび（Ｂ）は各セットの投影に対する点広がり関数を表
し、水平軸上の各垂直マークはそれぞれ検出器の中心を
表す。注意すべきことは、画素が検出器ＸまたはＹとそ
ろっている場合、重み係数はその検出器に対して１であ
り、隣接する検出器に対して０であるということであ
る。同様に、画素が二つの検出器の中間にそろっている
場合には、この画素を形成するとき各検出器からの出力
が１／２で重み付けされる。図１（Ｃ）の、合成した点
広がり関数は、図１（Ａ）および（Ｂ）の個別の点広が
り関数を平均することによって作られる。画像再構成プ
ロセスの最終ステップによって、再構成された二つの画
像が平均されるからである。このグラフから明らかなよ
うに、点広がり関数の作用は中心では極めて良好である
が、境界での作用は貧弱である。関数のへりに示される
長い尾は、画像分解能劣化の原因となる。
せ、モアレパターンが生じる。画像劣化は、図１（Ａ）
−（Ｃ）にグラフ的に示されているような双線形補間プ
ロセスの点広がり関数から明らかである。図１（Ａ）お
よび（Ｂ）は各セットの投影に対する点広がり関数を表
し、水平軸上の各垂直マークはそれぞれ検出器の中心を
表す。注意すべきことは、画素が検出器ＸまたはＹとそ
ろっている場合、重み係数はその検出器に対して１であ
り、隣接する検出器に対して０であるということであ
る。同様に、画素が二つの検出器の中間にそろっている
場合には、この画素を形成するとき各検出器からの出力
が１／２で重み付けされる。図１（Ｃ）の、合成した点
広がり関数は、図１（Ａ）および（Ｂ）の個別の点広が
り関数を平均することによって作られる。画像再構成プ
ロセスの最終ステップによって、再構成された二つの画
像が平均されるからである。このグラフから明らかなよ
うに、点広がり関数の作用は中心では極めて良好である
が、境界での作用は貧弱である。関数のへりに示される
長い尾は、画像分解能劣化の原因となる。
【００１２】
【発明の概要】コンピュータ断層撮影（ＣＴ）イメージ
ング装置は、周期的に間隔を置いて配置されたＸ線検出
器のアレーに対向してガントリ上に取り付けられたＸ線
源をそなえている。一連の投影を取得するため、ガント
リはイメージング対象を中心として回転することができ
る。イメージング対象に対して異なる角度位置で検出器
が作成する信号により、各投影が形成される。
ング装置は、周期的に間隔を置いて配置されたＸ線検出
器のアレーに対向してガントリ上に取り付けられたＸ線
源をそなえている。一連の投影を取得するため、ガント
リはイメージング対象を中心として回転することができ
る。イメージング対象に対して異なる角度位置で検出器
が作成する信号により、各投影が形成される。
【００１３】Ｘ線源の第一の焦点からＸ線が放出されて
いる間、ガントリは所定の角度セグメントにわたって回
転する。検出器が該角度セグメントにわたって回転する
とき、第一セットの投影が取得される。検出器が所定の
角度セグメントにわたって回転していて、第二の焦点か
らＸ線が放出されている間に第二セットの投影が取得さ
れる。第二セットの投影は第一セットの投影と相互には
さみ込まれる（インタレースされる）。実施例では、検
出器が該角度セグメントにわたる一回のパスを行うと
き、２セットの投影が交互に取得される。代案として、
該角度セグメントにわたる別々のパスの間に各セットの
投影を取得することもできる。
いる間、ガントリは所定の角度セグメントにわたって回
転する。検出器が該角度セグメントにわたって回転する
とき、第一セットの投影が取得される。検出器が所定の
角度セグメントにわたって回転していて、第二の焦点か
らＸ線が放出されている間に第二セットの投影が取得さ
れる。第二セットの投影は第一セットの投影と相互には
さみ込まれる（インタレースされる）。実施例では、検
出器が該角度セグメントにわたる一回のパスを行うと
き、２セットの投影が交互に取得される。代案として、
該角度セグメントにわたる別々のパスの間に各セットの
投影を取得することもできる。
【００１４】第一セットのデータサンプルを第二セット
のデータサンプルにはさみ込むことにより、第一セット
の投影と第二セットの投影とを組み合わせた一群の合成
投影が得られる。次に、この合成投影群から、フィルタ
逆投影のような手法を使って画像が再構成される。
のデータサンプルにはさみ込むことにより、第一セット
の投影と第二セットの投影とを組み合わせた一群の合成
投影が得られる。次に、この合成投影群から、フィルタ
逆投影のような手法を使って画像が再構成される。
【００１５】
【詳しい説明】図２および図３に示すように、コンピュ
ータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステム１０には
「第三世代」のＣＴスキャナを象徴するガントリ１２が
含まれている。ガントリ１２には、Ｘ線源１３が含まれ
ている。Ｘ線源１３は、イメージング対象１５を介して
Ｘ線ビームの扇状ビームパターン１４を検出器アレー１
６に投影するような向きに向けられている。検出器アレ
ー１６は、周期的間隔Ｐで接する多数の検出器１８で構
成される。検出器１８はイメージング対象１５、たとえ
ば医療患者をＸ線が透過したことによって生じる投影画
像を共同して検出する。ガントリ１２およびその上に取
り付けられた構成要素はイメージング対象１５の中にあ
る中心点１９のまわりを回転する。
ータ断層撮影（ＣＴ）イメージングシステム１０には
「第三世代」のＣＴスキャナを象徴するガントリ１２が
含まれている。ガントリ１２には、Ｘ線源１３が含まれ
ている。Ｘ線源１３は、イメージング対象１５を介して
Ｘ線ビームの扇状ビームパターン１４を検出器アレー１
６に投影するような向きに向けられている。検出器アレ
ー１６は、周期的間隔Ｐで接する多数の検出器１８で構
成される。検出器１８はイメージング対象１５、たとえ
ば医療患者をＸ線が透過したことによって生じる投影画
像を共同して検出する。ガントリ１２およびその上に取
り付けられた構成要素はイメージング対象１５の中にあ
る中心点１９のまわりを回転する。
【００１６】ＣＴシステム１０の制御機構２０はガント
リと結合された制御モジュール２１をそなえている。制
御モジュール２１には、電力およびタイミング信号をＸ
線源１３に供給するＸ線制御器２２、ガントリ１２の回
転速度および位置を制御するガントリ電動機制御器２
３、ならびに検出器１８からの投影データをサンプリン
グし、データを後のコンピュータ処理のためディジタル
ワードに変換するデータ取得システム（ＤＡＳ−ｄａｔ
ａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）２４が含
まれている。
リと結合された制御モジュール２１をそなえている。制
御モジュール２１には、電力およびタイミング信号をＸ
線源１３に供給するＸ線制御器２２、ガントリ１２の回
転速度および位置を制御するガントリ電動機制御器２
３、ならびに検出器１８からの投影データをサンプリン
グし、データを後のコンピュータ処理のためディジタル
ワードに変換するデータ取得システム（ＤＡＳ−ｄａｔ
ａ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ）２４が含
まれている。
【００１７】データ取得システム２４は各検出器１８か
らの信号のフィルタリング、増幅、ディジタル化、およ
び別のやり方での調整を行う。線３９のＤＡＳ２４から
のデータ出力は画像再構成器２６に接続されている。画
像再構成器２６は、サンプリングされディジタル化され
た投影データを受けて、当業者に知られている方法に従
って高速画像再構成を行う。画像再構成器２６はアレー
プロセッサ、たとえばスターテクノロジーズ（Ｓｔａｒ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）社製のアレープロセッサ
であり、画像再構成の間の一時データ記憶のためのメモ
リを含んでいる。
らの信号のフィルタリング、増幅、ディジタル化、およ
び別のやり方での調整を行う。線３９のＤＡＳ２４から
のデータ出力は画像再構成器２６に接続されている。画
像再構成器２６は、サンプリングされディジタル化され
た投影データを受けて、当業者に知られている方法に従
って高速画像再構成を行う。画像再構成器２６はアレー
プロセッサ、たとえばスターテクノロジーズ（Ｓｔａｒ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）社製のアレープロセッサ
であり、画像再構成の間の一時データ記憶のためのメモ
リを含んでいる。
【００１８】Ｘ線制御器２２およびガントリ電動機制御
器２３はコンピュータ２５、たとえばデータジェネラル
（Ｄａｔａ Ｇｅｎｅｒａｌ）社のエクリプス（Ｅｃｌ
ｉｐｓｅ）ＭＶ／７８００Ｃ汎用ミニコンピュータに接
続されている。コンピュータ２５はバス２９を介してＤ
ＡＳ２４に制御信号およびデータの供給も行う。コンピ
ュータ２５は操作卓２７を介して命令およびスキャンの
パラメータを受ける。操作卓２７には陰極線管ディスプ
レイおよびキーボードが設けられているので、操作員は
スキャンに対するパラメータを入力することができ、ま
た再構成された画像およびコンピュータからの他の情報
を見ることができる。大容量記憶装置２８は、ＣＴイメ
ージングシステムのためのオペレーティングプログラ
ム、および操作員が将来参考にするための画像データを
記憶するための手段を提供する。
器２３はコンピュータ２５、たとえばデータジェネラル
（Ｄａｔａ Ｇｅｎｅｒａｌ）社のエクリプス（Ｅｃｌ
ｉｐｓｅ）ＭＶ／７８００Ｃ汎用ミニコンピュータに接
続されている。コンピュータ２５はバス２９を介してＤ
ＡＳ２４に制御信号およびデータの供給も行う。コンピ
ュータ２５は操作卓２７を介して命令およびスキャンの
パラメータを受ける。操作卓２７には陰極線管ディスプ
レイおよびキーボードが設けられているので、操作員は
スキャンに対するパラメータを入力することができ、ま
た再構成された画像およびコンピュータからの他の情報
を見ることができる。大容量記憶装置２８は、ＣＴイメ
ージングシステムのためのオペレーティングプログラ
ム、および操作員が将来参考にするための画像データを
記憶するための手段を提供する。
【００１９】Ｘ線データ取得の間、ガントリ１２は通
常、イメージング対象１５を中心として完全に一回転す
る。但し本発明は、ガントリが１８０度プラス扇状ビー
ムパターンの角度だけ動く間にデータを取得するＣＴシ
ステムで使用することができる。本取得プロセスには、
第一セットの投影の取得が含まれる。この第一セットで
は、ガントリが各投影の間の検出器１８のピッチに等し
い距離だけ動く。同様に、第二セットの投影も取得され
る。この第二セットでは、投影が第一セットの投影から
検出器ピッチの半分の奇数倍だけシフトされる。投影を
検出器ピッチの半分だけシフトすることが好ましい。本
発明のこの側面について説明する。
常、イメージング対象１５を中心として完全に一回転す
る。但し本発明は、ガントリが１８０度プラス扇状ビー
ムパターンの角度だけ動く間にデータを取得するＣＴシ
ステムで使用することができる。本取得プロセスには、
第一セットの投影の取得が含まれる。この第一セットで
は、ガントリが各投影の間の検出器１８のピッチに等し
い距離だけ動く。同様に、第二セットの投影も取得され
る。この第二セットでは、投影が第一セットの投影から
検出器ピッチの半分の奇数倍だけシフトされる。投影を
検出器ピッチの半分だけシフトすることが好ましい。本
発明のこの側面について説明する。
【００２０】第一セットのすべての投影は１スキャンの
間に取得することができ、その後ガントリの第二の回転
の間に第二セットの投影を取得することができるが、こ
の順次スキャンの間にイメージング対象が動いた場合、
再構成された画像に悪影響が及ぼされる。好ましいデー
タ取得手法は、ガントリの単一の回転の間に透過プロフ
ィールデータの両方のセットを取得するものである。ガ
ントリ１２が図４の実線で示された位置にある間に、第
一の投影に対するデータが検出器１８から読み出され
る。図を簡単にするため、検出器１８は３個だけ示して
ある。個々のＸ線ビームは、Ｘ線源１３の陽極上にあ
り、イメージング対象に対して位置４０にある第一の焦
点から出る実線４１で表されている。アレー２０内の各
検出器からの出力信号をサンプリングすることにより、
この投影に対する透過プロフィールデータが取得され
る。次に、投影データがＤＡＳ２４により処理され、一
時的に画像再構成器２６のメモリに記憶される。
間に取得することができ、その後ガントリの第二の回転
の間に第二セットの投影を取得することができるが、こ
の順次スキャンの間にイメージング対象が動いた場合、
再構成された画像に悪影響が及ぼされる。好ましいデー
タ取得手法は、ガントリの単一の回転の間に透過プロフ
ィールデータの両方のセットを取得するものである。ガ
ントリ１２が図４の実線で示された位置にある間に、第
一の投影に対するデータが検出器１８から読み出され
る。図を簡単にするため、検出器１８は３個だけ示して
ある。個々のＸ線ビームは、Ｘ線源１３の陽極上にあ
り、イメージング対象に対して位置４０にある第一の焦
点から出る実線４１で表されている。アレー２０内の各
検出器からの出力信号をサンプリングすることにより、
この投影に対する透過プロフィールデータが取得され
る。次に、投影データがＤＡＳ２４により処理され、一
時的に画像再構成器２６のメモリに記憶される。
【００２１】次に、ガントリおよびその上に取り付けら
れた検出器アレーは検出器１８のピッチ（Ｐ）の半分だ
け回転して、図４の破線で表された第二の位置に入る。
このガントリ位置で、Ｘ線源１３の第一の焦点は点４
０’に移動する。しかし、Ｘ線源内の電子ビームは、前
の投影の際の第一の焦点があった位置４０にある陽極上
の第二の焦点に偏向される。検出器１８の中心とそろ
う、この「ウォブリングされた」焦点から出るＸ線ビー
ムは４１’で示されている。この第二の投影に対する透
過プロフィールデータはＤＡＳ２４によって処理され、
画像再構成器２６に与えられる。
れた検出器アレーは検出器１８のピッチ（Ｐ）の半分だ
け回転して、図４の破線で表された第二の位置に入る。
このガントリ位置で、Ｘ線源１３の第一の焦点は点４
０’に移動する。しかし、Ｘ線源内の電子ビームは、前
の投影の際の第一の焦点があった位置４０にある陽極上
の第二の焦点に偏向される。検出器１８の中心とそろ
う、この「ウォブリングされた」焦点から出るＸ線ビー
ムは４１’で示されている。この第二の投影に対する透
過プロフィールデータはＤＡＳ２４によって処理され、
画像再構成器２６に与えられる。
【００２２】ガントリ１２は検出器ピッチ（Ｐ）の半分
に等しい別の量だけ動き続ける。この点で、Ｘ線源１３
の電子ビームが偏向されて、点４０”に移動した第一の
焦点で陽極に当たる。ガントリのこの方向では、第二の
データアレーの中の別の一つの投影に対するデータが取
得され、画像再構成器２６のメモリに記憶される。この
プロセスが交互に継続されて、ガントリ１２がイメージ
ング対象１５のスキャンを完了するまで、投影データが
インタリーブ形式で取得される。このスキャンの完了時
点で、２セットの投影が取得されたことになる。
に等しい別の量だけ動き続ける。この点で、Ｘ線源１３
の電子ビームが偏向されて、点４０”に移動した第一の
焦点で陽極に当たる。ガントリのこの方向では、第二の
データアレーの中の別の一つの投影に対するデータが取
得され、画像再構成器２６のメモリに記憶される。この
プロセスが交互に継続されて、ガントリ１２がイメージ
ング対象１５のスキャンを完了するまで、投影データが
インタリーブ形式で取得される。このスキャンの完了時
点で、２セットの投影が取得されたことになる。
【００２３】上記の好ましいプロセスでは、ガントリの
一回転の間に時間インタリーブ形式で２セットの投影が
取得される。代案として、ガントリの別々の回転の間に
２セットの投影を順次取得することも可能である。この
後者の場合、二つの回転の間に焦点が１回ウォブリング
される。一対の隣接した投影が取得されると、画像再構
成器２６は二つの投影で各検出器から取得されたサンプ
ルのインタリーブを行う。図５に概略図示されたこのプ
ロセスでは、一つの投影の第一の検出器からのサンプル
が別の一つの投影の第一および第二の検出器からのサン
プルの間に挿入される。一つの投影の第二の検出器から
のサンプルが別の一つの投影の第二および第三の検出器
からのサンプルの間に挿入される。以下、同様に行われ
る。このプロセスの結果得られる組合わされた投影のデ
ータサンプル数は、もとの各投影のデータサンプル数の
二倍である。組合わされた合成の投影のデータは画像再
構成器２６のメモリ内の別のアレーに記憶される。取得
される投影の各対に対して、組合わせステップが繰り返
される。
一回転の間に時間インタリーブ形式で２セットの投影が
取得される。代案として、ガントリの別々の回転の間に
２セットの投影を順次取得することも可能である。この
後者の場合、二つの回転の間に焦点が１回ウォブリング
される。一対の隣接した投影が取得されると、画像再構
成器２６は二つの投影で各検出器から取得されたサンプ
ルのインタリーブを行う。図５に概略図示されたこのプ
ロセスでは、一つの投影の第一の検出器からのサンプル
が別の一つの投影の第一および第二の検出器からのサン
プルの間に挿入される。一つの投影の第二の検出器から
のサンプルが別の一つの投影の第二および第三の検出器
からのサンプルの間に挿入される。以下、同様に行われ
る。このプロセスの結果得られる組合わされた投影のデ
ータサンプル数は、もとの各投影のデータサンプル数の
二倍である。組合わされた合成の投影のデータは画像再
構成器２６のメモリ内の別のアレーに記憶される。取得
される投影の各対に対して、組合わせステップが繰り返
される。
【００２４】代案として、二つのセットの投影を交互に
画像再構成器２６に別々に記憶することができる。この
場合、二つのセットは適当なカットオフ周波数でフィル
タリングすることができ、その後、二つのセットの投影
のインタリーブが行われる。次に、スキャン全体の組合
わせ投影を用いることにより、フィルタ逆投影のような
通常の手法を使用して画像が再構成される。再構成され
た画像は、コンピュータ２５により操作卓２７のビデオ
モニタ上にディスプレイされる。画像データも大容量記
憶装置２８に保管することができる。
画像再構成器２６に別々に記憶することができる。この
場合、二つのセットは適当なカットオフ周波数でフィル
タリングすることができ、その後、二つのセットの投影
のインタリーブが行われる。次に、スキャン全体の組合
わせ投影を用いることにより、フィルタ逆投影のような
通常の手法を使用して画像が再構成される。再構成され
た画像は、コンピュータ２５により操作卓２７のビデオ
モニタ上にディスプレイされる。画像データも大容量記
憶装置２８に保管することができる。
【図１】（Ａ）乃至（Ｃ）は従来の画像再構成プロセス
の点広がり関数を表し、（Ｄ）は本発明による点広がり
関数を示すグラフである。
の点広がり関数を表し、（Ｄ）は本発明による点広がり
関数を示すグラフである。
【図２】本発明を用いることができるＣＴイメージング
システムの簡略斜視図である。
システムの簡略斜視図である。
【図３】ＣＴ装置の概略ブロック図である。
【図４】連続的に取得される二つの投影の間での相対位
置を示す焦点および検出器の配置図である。
置を示す焦点および検出器の配置図である。
【図５】画像を再構成する際に使用するための、２セッ
トの検出器データを相互にはさみ込んで組み合わせセッ
トを作るプロセスを示す説明図である。
トの検出器データを相互にはさみ込んで組み合わせセッ
トを作るプロセスを示す説明図である。
１０ コンピュータ断層撮影イメージングシステム １２ ガントリ １３ Ｘ線源 １５ イメージング対象 １８ 検出器 ２２ Ｘ線制御器 ２３ ガントリ電動機制御器 ２６ 画像再構成器
Claims (11)
- 【請求項１】 イメージング対象のまわりに回転し得る
ガントリ上に規則的に間隔を置いて配置された複数のＸ
線検出器に対向するＸ線源をそなえ、各投影がイメージ
ング対象に対して異なる角度位置の検出器からの信号に
より形成されるような一連の投影を取得するために使用
することができる断層撮影イメージングシステムで、画
像を作成する方法に於いて、 イメージング対象のまわりにガントリを回転させるステ
ップ、 Ｘ線源が第一の焦点からＸ線を放射している状態でガン
トリが所定の角度セグメントにわたって動いているとき
に、第一セットの投影を取得するステップ、 Ｘ線源が第一の焦点からＸ線を放射している状態でガン
トリが上記角度セグメントにわたって動いているとき
に、第二セットの投影を取得し、第二セットの各投影が
第一セットの投影と物理的にインタリーブされるように
するステップ、 第一セットの投影と第二セットの投影を組合わせること
により、合成の投影群を得るステップ、および上記合成
の投影群から画像を再構成するステップを含むことを特
徴とする画像作成方法。 - 【請求項２】 上記第一セットの投影を取得したときの
ガントリの位置からＸ線検出器の規則的な間隔の半分の
ほぼ奇数倍だけずれた位置にガントリがあるときに、上
記第二セットの投影のうちの各投影が取得される請求項
１記載の画像作成方法。 - 【請求項３】 上記合成の投影群のうちの各投影が、一
方のセットの投影のデータサンプルと他方のセットの投
影のデータサンプルとをインタリーブすることにより形
成される請求項１記載の画像作成方法。 - 【請求項４】 上記第一セットの投影と上記第二セット
の投影を組合わせることにより上記合成の投影群を得る
上記ステップが、各セットのフィルタリングを行った
後、上記第一セットの投影と上記第二セットの投影から
データサンプルを交互に選択することを含む請求項１記
載の画像作成方法。 - 【請求項５】 ガントリが上記角度セグメントを一回通
過するときに、上記第一セットの投影を取得する上記ス
テップと上記第二セットの投影を取得する上記ステップ
が時間的にインタリーブ形式で行われる請求項１記載の
画像作成方法。 - 【請求項６】 ガントリが上記角度セグメントを通過す
るときに、上記第一セットの投影を取得する上記ステッ
プが行われ、時間的に次の通過のときに、上記第二セッ
トの投影を取得する上記ステップが行われる請求項１記
載の画像作成方法。 - 【請求項７】 イメージング対象のまわりに回転し得る
ガントリ上に規則的に間隔を置いて配置された複数のＸ
線検出器に対向するＸ線源をそなえ、各投影がガントリ
の異なる角度位置の検出器からの信号により形成される
ようなイメージング対象の一連の投影を取得するために
使用することができる断層撮影イメージングシステム
で、画像を作成する方法に於いて、 （ａ） Ｘ線源を動作させて第一の焦点からＸ線を放射
させるステップ、 （ｂ） Ｘ線源が第一の焦点からＸ線を放射している間
に一つの投影を取得するステップ、 （ｃ） Ｘ線源の動作を変更することにより第二の焦点
からＸ線を放射させるステップ、 （ｄ） 検出器を規則的な間隔の半分だけ動かすのに必
要な量だけガントリを回転させるステップ、 （ｅ） Ｘ線源が第二の焦点からＸ線を放射している間
に別の一つの投影を取得するステップ、 （ｆ） 検出器を規則的な間隔の半分だけ動かすのに必
要な量だけガントリを回転させるステップ、 （ｇ） 第一および第二のデータアレーに対するすべて
の投影が取得されるまで上記ステップ（ａ）から（ｆ）
を繰り返すステップ、 （ｈ） 各アレーの投影のデータサンプルをインタリー
ブすることにより上記第一および第二のデータアレーを
組み合わせて、合成のデータアレーを作成するステッ
プ、および （ｉ） 上記合成のデータアレーから画像を再構成する
ステップを含むことを特徴とする画像作成方法。 - 【請求項８】 対象のイメージングを行うためのコンピ
ュータ断層撮影装置に於いて、 イメージング対象のまわりに回転し得るガントリ、 ほぼガントリの回転平面の中にある第一および第二の焦
点からＸ線ビームを作成するために上記ガントリ上に取
り付けられたＸ線源、 画像投影の形でＸ線源から受けた放射線を検知するため
に規則的に距離Ｐの間隔を置いて配置された複数の検出
器を含むアレー、 Ｘ線源からのＸ線の放射を二つの焦点の間でシフトさせ
ることにより、第一セットおよび第二セットの投影デー
タを作成するＸ線制御器、 上記第一セットの投影データと第二セットの投影データ
がインタレースされるように、ガントリの回転をＸ線源
からのＸ線放射のシフトと整合させるガントリ制御器、
および上記第一セットの投影データのデータサンプルと
上記第二セットの投影データのデータサンプルをインタ
リーブすることにより合成のセットの投影データを形成
した後、上記合成のセットの投影データから画像を再構
成する画像再構成器を含むことを特徴とするコンピュー
タ断層撮影装置。 - 【請求項９】 上記第一セットの投影が上記第二セット
の投影から上記距離Ｐの半分にほぼ等しい距離だけずれ
るように、ガントリ制御器がガントリを回転させる請求
項８記載のコンピュータ断層撮影装置。 - 【請求項１０】 ガントリが回転の所定の角度セグメン
トを一回通過する間に、上記第一セットの投影データと
上記第二セットの投影データが取得される請求項８記載
のコンピュータ断層撮影装置。 - 【請求項１１】 ガントリが回転の所定の角度セグメン
トを通過する間に、上記第一セットの投影データが取得
され、時間的に次の通過の間に、上記第二セットの投影
データが取得される請求項８記載のコンピュータ断層撮
影装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US880255 | 1992-05-08 | ||
| US07/880,255 US5265142A (en) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | Image reconstruction technique for a computer tomography system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0614912A true JPH0614912A (ja) | 1994-01-25 |
Family
ID=25375858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5105814A Pending JPH0614912A (ja) | 1992-05-08 | 1993-05-07 | コンピュータ断層撮影システムで画像を作成する方法と装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5265142A (ja) |
| EP (1) | EP0569238B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0614912A (ja) |
| DE (1) | DE69323925T2 (ja) |
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