【手続補正書】
【提出日】平成23年3月23日(2011.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図２及び図３を参照すると、コンピュータ６４は、スキャンデータ１０２を取得する。典型的な実施形態では、スキャンデータは、Ｍ個のＣＴ投影ビューを含む。代替的な実施形態では、スキャンデータは、Ｍ個のＳＰＥＣＴ投影ビュー、ＭＲＩのＭ個の部分のｋ空間のデータ、又はポジトロン放射断層撮影におけるＭ個のコインシデンスイベントの少なくとも１つを含む。さらに、スキャンデータ１０２の取得は、連続１８０°プラス心臓扇角度及び１８０°未満の心臓扇角度の少なくとも１つを用いて取得することを含んでもよい。さらに、コーンビームスキャンデータが取得される。そのようなものとして、本明細書で説明される方法は、単一のセクタ又は分割された画像再構成に適用されてもよく、そこでは、１つの心拍からのデータが、画像を再構成するために使用される。さらに、同じ方法が複数セクタの再構成に適用されてもよく、そこでは、複数心拍からのデータが、補足的な角度を提供して、より高い時間解像度で心臓の特有の位相で画像を再構成する。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
取得された画像データは、システムによって記録されるｙ1からｙMまでの投影ビューを含む。典型的な実施形態では、スキャンパラメータ１０４の所定セットがコンピュータ６４にプログラムされており、再構成される取得画像データのパラメータを決定づける。例えば、１スライスに付き１０００検出チャネルを有する６４スライススキャナ、及び１回転に付き９８０投影ビューにとっては、一実施形態においては、各ｙmは、６４，０００エレメント長のベクトルであり、Ｍ用の典型的な値は、９８０の倍数である。具体的に言うと、Ｍは、回転時間及び回転数につき９８０投影ビューに等しい。対象（即ち、患者の胸及び心臓）が、スキャンを通して連続的に変化するが、実際には、再構成は、心拍の位相の全てに渡る胸及び心臓の写真の幾つかの「スナップショット」や「フレーム」を用いて取得される。「スナップショット」や「フレーム」は、測定された投影データから再構成されるべきＬ個の画像フレームをｆ1からｆLとすることによって、グループ化される。典型的な実施形態では、各フレームは、５１２ｘ５１２ｘ２００のボリュームであり、Ｌは２〜１６フレームの間である。それゆえ、各ｆlは、約５１２ｘ５１２ｘ２００エレメント長のベクトルであってもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
スキャンパラメータ１０４は、（ＦＢＰのような）標準高速再構成（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆａｓｔ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）１０６の間に、スキャンデータ１０２と共に使用される。次に、標準高速再構成１０６の出力、スキャンデータ１０２、及びスキャンパラメータ１０４は、最初の正則化パラメータ１０８を計算して、画像データを正則化するために使用される。特に、最初の正則化パラメータは、空間−時間データ重み付けファクタｗml、時間正則化パラメータｔlj、及び空間正則化パラメータｓjkを含む。最初の正則化パラメータ１０８は、画像再構成の開始前に前決定され、データフィット項、時間正則化項、及び空間正則化項の３つの項から成るコスト関数の最小化１１０をすることによって画像を再構成するために使用される。数学的には、最小化は、次のように表現される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
ここで、ｆはｆ＝（ｆ1，．．．，ｆL）であり、Ｄ（ｆ）はデータフィット項を表し、Ｔ（ｆ）は時間正則化項を表し、及びＳ（ｆ）は空間正則化項をそれぞれ表す。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
ここで、Ａｍはシステムモデル又は順投影作用素（ｏｐｅｒａｔｏｒ）を意味し、ｄ（ｙm，Ａmｆl）は測定された投影データｙｍと、予測された又は再投影されたデータＡmｆlとの間の距離の測定値を意味する。一実施形態では、ｄ（ｙm，Ａmｆl）は、既知の統計データに基づく重みを含む。例えば、既知の統計データは、ポワソン、ガウシアン、又は複合ポアソン分布、又はそれらの組み合わせの少なくとも１つを含む。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ここで、ｐ（・）は第１「ポテンシャル関数」を意味し、「ポテンシャル関数」は、例えば、フーバー関数又は二次関数であるがこれに限らず、当該技術分野において既知でり、Ｊは各画像のボクセルの数を意味する。典型的な実施形態では、時間正則化パラメータｔljは、時間解像度を上げるために選択される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
ここで、Ｋは、各画像に空間的に隣接する画像の数を意味し、ｎkは、ｋ番目の隣接画像の相対指標を意味し、ｐ（・）は第２の「ポテンシャル関数」を意味し、例えば、当該技術分野において既知であるフーバー関数又は二次関数があるがこれに限らない。典型的な実施形態では、空間正則化パラメータＳjkは、空間解像度を上げるために選択される。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
コスト関数の最小化１１０により、更新済み画像１１２が生成される。次に、コンピュータ６４は、再構成の全ての反復が完了したかどうかを判断する。反復が完了したなら、再構成画像がディスプレイ４２に表示される１１６。反復が完了していないなら、最初の正則化パラメータはコンピュータ６４によって調整され、コスト関数１１０に再適用されて、画像が更新される１１２。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
特に、典型的な実施形態では、空間−時間データ重み付け要素は、心拍位相ｌに関して心拍サイクルのどこに投影データｍが位置するかに基づいて調整されて１１８、位相重み付け反復再構成という結果になる。典型的な実施形態では、ｗmlは、時間解像度を上げるように、順応して選択される。特に、ｗmlは、現状の画像からの投影されたデータが、どのように、投影ビューｙmと一致するかに基づいて調整される。代替的な実施形態では、他の検討、例えば、データがスキャンされた対象の動的部分に対応するかどうかがｗmlを選択するために使用されるが、この検討に制限されない。加えて、Ａmは、心臓の運動の状態に基づいて動的に調整される。特に、順投影の間に、既知の心臓の動きに基づいて行列が動的に「ゆがみ」うる。そのような既知の心臓の動きは、例えば、より早期の再構成（ｒｅｃｏｎｓ）又は他のセンサ又はイメージャー（ｉｍａｇｅｒ）から決定される運動ベクトルであるがこれに限らない。さらに、多くの反復の後で、心臓の動きの中間推定が、システムモデルＡmを適合するために使用することができ、このシステムモデルＡｍは、次に続くさらなる（改良された）繰り返しに従う。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
一実施形態では、画像再構成の解像度を上げる方法が提供される。上記方法は、画像再対象物のスキャンデータを獲得し、スキャンデータの現在の推定画像を順投影して、計算された投影データを生成することを含む。上記方法はさらに、スキャンデータ及び計算された投影データに対してデータフィット項及び正則化項を適用し、時空間情報に適合するようにデータフィット項及び正則化項の少なくとも一方を修正して、スキャンデータ及び計算された投影データから再構成された画像を形成すること、を含む。一実施形態では、上記方法はさらに、式ｆ＾＝ａｒｇｍｉｎf  Ｄ（ｆ）＋Ｔ（ｆ）＋Ｓ（ｆ）をスキャンデータに適用することをさらに含み、ここでｆはｆ＝（ｆ１，．．．，ｆＬ）であり、Ｌ個の再構成される画像フレームを表し、Ｄ（Ｊ）はデータフィット項、Ｔ（Ｊ）は時間正則化項、及びＳ（Ｊ）は空間正則化項である。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
典型的実施形態では、上記データフィット項を適用するステップは、順投影作用素及び時間データ重み付けファクタを含むデータフィット項を適用し、対象物の動きの状態に基づいて、順投影作用素を動的に調整し、且つ、予測画像と投影画像のビューとの間の関係に基づいて時間データ重み付けファクタを順応して選択することをさらに含む。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像再構成を用いて画像の解像度を上げる方法であって、
対象物のスキャンデータを獲得し、
前記スキャンデータの現在の推定画像を順投影して、計算された投影データを生成し、
前記スキャンデータ及び前記計算された投影データに対してデータフィット項及び正則化項を適用し、
時空間情報に適合するように前記データフィット項及び前記正則化項の少なくとも一方を修正して、前記スキャンデータ及び前記計算された投影データから再構成された画像を形成すること、を有する方法。
【請求項２】
式ｆ＾＝ａｒｇｍｉｎf  Ｄ（ｆ）＋Ｔ（ｆ）＋Ｓ（ｆ）を前記スキャンデータに適用することをさらに有し、ここでｆはｆ＝（ｆ１，．．．，ｆＬ）であり、Ｌ個の再構成される画像フレームを表し、Ｄ（Ｊ）はデータフィット項、Ｔ（Ｊ）は時間正則化項、及びＳ（Ｊ）は空間正則化項である、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データフィット項を適用することは、
順投影作用素及び時間データ重み付けファクタを含むデータフィット項を適用し、
前記対象物の動きの状態に基づいて、前記順投影作用素を動的に調整し、且つ、
予測画像と投影画像のビューとの間の関係に基づいて時間データ重み付けファクタを順応して選択することをさらに有する、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記正則化項を適用することは、前記画像データの個々のボクセル内の対象物の動きの量に基づいて時間正則化パラメータを順応して選択することをさらに有する請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記正則化項を修正することはさらに、実質的に動きの無いボクセルのためのより大きなパラメータを選択し、実質的な動きのあるボクセルのためのより小さなパラメータを選択することを有する、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記正則化項を適用することはさらに、前記対象物への個々のボクセルからの距離に基づいて空間正則化パラメータを順応して選択することを有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記正則化項を修正することはさらに、前記対象物の実質的に内部のボクセルのためのより大きなパラメータを選択し、前記対象物の実質的に外部のボクセルのためのより小さなパラメータを選択することをさらに有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
対象物のスキャンデータを獲得し、
前記スキャンデータの現在の推定画像を順投影して、計算された投影データを生成し、
前記スキャンデータ及び前記計算された投影データに対してデータフィット項及び正則化項を適用し、
時空間情報に適合するように前記データフィット項及び前記正則化項の少なくとも一方を修正して、前記スキャンデータ及び前記計算された投影データから再構成された画像を形成するように構成されるプロセッサを有する、画像を再構成するためのシステム。
【請求項９】
式ｆ＾＝ａｒｇｍｉｎf  Ｄ（ｆ）＋Ｔ（ｆ）＋Ｓ（ｆ）を前記スキャンデータに適用することであって、ここでｆはｆ＝（ｆ１，．．．，ｆｉ）であり、Ｌ個の再構成される画像フレームを表し、Ｄ（Ｊ）はデータフィット項、Ｔ（Ｊ）は時間正則化項、及びＳ（Ｊ）は空間正則化項であることをさらに有する、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサはさらに、
順投影作用素及び時間データ重み付けファクタを含むデータフィット項を適用し、
対象物の動きの状態に基づいて、前記順投影作用素を動的に調整し、且つ、
予測される画像と投影される画像のビューとの間の関係に基づいて時間的なデータ重み付けファクタを順応して選択するように構成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサはさらに、
前記画像データの個々のボクセル内の対象物の動きの量に基づいて時間正則化パラメータを順応して選択することによって、前記正則化項を適用するように構成される請求項８に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサはさらに、
実質的に動きの無いボクセルのためのより大きなパラメータを選択し、実質的な動きのあるボクセルのためのより小さなパラメータを選択することを有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサはさらに、
前記対象物への個々のボクセルからの距離に基づいて空間正則化パラメータを順応して選択することによって、前記正則化項を適用するように構成される、請求項８に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサはさらに、
前記対象物の実質的に内部のボクセルのためのより大きなパラメータを選択し、前記対象物の実質的に外部のボクセルのためのより小さなパラメータを選択するように構成される、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
心臓のスキャンデータを獲得し、
前記スキャンデータの現在の推定画像を順投影して、計算された投影データを生成し、
前記スキャンデータ及び前記計算された投影データに対してデータフィット項及び正則化項を適用し、
時空間情報に適合するように前記データフィット項及び前記正則化項の少なくとも一方を修正して、前記スキャンデータ及び前記計算された投影データから再構成された画像を形成するように構成されるプロセッサを有する、心臓の画像を再構成するためのシステム。
【請求項１６】
式ｆ＾＝ａｒｇｍｉｎf  Ｄ（ｆ）＋Ｔ（ｆ）＋Ｓ（ｆ）を前記スキャンデータに適用することであって、ここでｆはｆ＝（ｆ１，．．．，ｆｉ）であり、Ｌ個の再構成される画像フレームを表し、Ｄ（Ｊ）はデータフィット項、Ｔ（Ｊ）は時間正則化項、及びＳ（Ｊ）は空間正則化項であることをさらに有する、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記プロセッサはさらに、
式Ｄ（ｆ）＝Σm=1MΣl=1Lｗmlｄ（ｙm，Ａmｆl）を適用することによって、前記スキャンデータに前記データフィット項を適用するように構成され、ｍは測定された投影ビューｙ1からｙMまでの１つであり、ｗmlは時間的データ重み付けファクタであり、Ａmはモデルまたは順投影作用素であり、Ａmｆlは再投影されたデータであり、ｄ（ｙm，Ａmｆl）は、ｙmとＡmｆlとの間の距離の大きさである、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記プロセッサはさらに、心臓の運動状態に基づいて動的にＡmを調整するように構成される、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記プロセッサはさらに、
式Ｔ（ｆ）＝Σl=2LΣj=1Jｔljｐ（ｆlj−ｆl-1，j）を適用することによって前記画像データに正則化項を適用するように構成され、ｊは各画像におけるボクセルの数であり、ｐ（．）はポテンシャル関数、及びｔljは空間正則化パラメータである、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記プロセッサはさらに、
式Ｓ（ｆ）＝Σj=1JΣk=1Kｓjkｐ（ｆlj−ｆl，j-nk）を適用することによって前記正則化項を適用するように構成され、Ｋは各画像に空間的に隣接する画像の数であり、ｎkはｋ番目に隣接する空間の相対指標であり、及びｐ（・）はポテンシャル関数である、請求項１５に記載のシステム。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2010528764.tif 000001