(57)【要約】  本発明の一実施形態に従って、半回転のみ、すなわち、１８０°に扇角を足し合わせた角度のみにわたって収集されたデータを再構成することが可能な、ＣＳＣＴ用の再構成手法が提供される。この再構成手法は、ショートスキャン再構成技術がフルスキャンのデータセットに適用されるとき、３６０°再構成と比較して小さいｑ値の領域及び大きいｑ値の領域の方向に再構成の拡張を提供し得る。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心対象の検査用のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置であって：
データセットからボクセル及びｑ範囲を選択し；
前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けし、それにより重み付けられた投影を生成し；且つ
前記重み付けられた投影を逆投影する；
ように適応された再構成ユニット
を有するコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記投影の重み付けの後にダイバージェント畳み込みを実行するように更に適応されており；且つ
前記逆投影は曲線に沿って実行される；
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記重み付けはパーカーの重み付けである、請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
前記選択されたボクセル及びｑ範囲は３６０°条件を満たさず；且つ
前記選択されたボクセル及びｑ範囲は少なくとも１８０°条件を満たす；
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
放射線源を更に有し；
当該コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置は更に：
前記データセットを生成するよう、前記放射線源の３６０°回転にわたって、コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影データ収集を実行し；
如何なる個々のボクセル及びｑ値によっても見られた角度範囲を評価し；
３６０°完全性条件を満たす全てのボクセル及びｑ値に対して、３６０°再構成法を実行し；
３６０°完全性条件は満たさないが１８０°完全性条件は満たす全てのボクセル及びｑ値に対して、１８０°再構成法を実行する；
ように適応されている、請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
材料検査装置及び医療用装置から成るグループのうちの１つとして構成された請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
検出ユニット；及び
電磁放射線源と前記検出ユニットとの間に配置されたコリメータ；
を更に有し；
前記コリメータは、前記電磁放射線源から放射された電磁放射線ビームをコリメートして、コーンビーム又はファンビームを形成するように適応されている、
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
エネルギー分解式のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置として適応された請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項９】
コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影データセットに基づいて、関心対象の画像を再構成する方法であって：
前記データセットからボクセル及びｑ範囲を選択する段階；
前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けする段階であり、それにより重み付けられた投影を生成する段階；及び
前記重み付けられた投影を逆投影する段階；
を有する方法。
【請求項１０】
如何なる個々のボクセル及びｑ値によっても見られた角度範囲を評価する段階；
３６０°完全性条件を満たす全てのボクセル及びｑ値に対して、３６０°再構成法を実行する段階；及び
３６０°完全性条件は満たさないが１８０°完全性条件は満たす全てのボクセル及びｑ値に対して、１８０°再構成法を実行する段階；
を更に有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
関心対象の検査用の画像処理装置であって：
前記関心対象のデータセットを記憶するメモリ；及び
再構成ユニットであり：
前記データセットからボクセル及びｑ範囲を選択し；
前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けし、それにより重み付けられた投影を生成し；且つ
前記重み付けられた投影を逆投影する；
ように適応された再構成ユニット；
を有する画像処理装置。
【請求項１２】
関心対象の検査用のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記コンピュータプログラムは、プロセッサによって実行されるとき、該プロセッサに：
データセットからボクセル及びｑ範囲を選択する段階；
前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けする段階であり、それにより重み付けられた投影を生成する段階；及び
前記重み付けられた投影を逆投影する段階；
を実行させる、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１３】
関心対象の検査用のプログラムであって、プロセッサによって実行されるとき、該プロセッサに：
データセットからボクセル及びｑ範囲を選択する段階；
前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けする段階であり、それにより重み付けられた投影を生成する段階；及び
前記重み付けられた投影を逆投影する段階；
を実行させるプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は断層撮影分野に関する。本発明は、特に、関心対象の検査用のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置、関心対象の検査方法、画像処理装置、コンピュータ読み取り可能媒体、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影（ＣＳＣＴ）においては、扇面を逸脱する方向への発散が小さい狭いファン（扇状）ビーム、又は焦点を合わされたファンビームが関心対象を貫通する。透過放射線とともに扇面を逸脱する方向に散乱された放射線が検出される。図２は、別個のエネルギー分解式散乱検出器を備えた典型的な構成の幾何学配置を示している。
【０００３】
結合されたＣＴ及び散乱の情報が、荷物検査用途においては物質の特定のため、医療用途においては組織の分子構造を変化させるような疾患の検出のために用いられ得る。
【０００４】
しかしながら、従来のＣＳＣＴ再構成アルゴリズムは３６０°に及ぶデータ収集を必要とする。この場合、全てのボクセルが均等に放射線に曝されるので、完全性条件が満たされ、データは更なる重み付けを必要としない。完全な一回転に及ぶ収集を実行することは、完全性条件を保証するだけでなく、データの正確な重み付けをもたらし得る。しかしながら、３６０°の完全性条件は、スキャナの幾何学配置に起因して、ｑ範囲（ｑレンジ）を小さい値の側及び大きい値の側で制限する原因となる。
【０００５】
ＣＳＣＴ用の改善された再構成手法が望まれる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、関心対象を検査するための、コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置、画像処理装置、コンピュータ読み取り可能媒体、プログラム及び方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下にて説明される本発明の典型的な実施形態は、関心対象の検査方法、コンピュータ読み取り可能媒体、画像処理装置及びプログラムにも当てはまる。
【０００８】
本発明の第１態様に従って、関心対象の検査用のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置が提供される。このコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置は、データセットからボクセル及びｑ範囲を選択し、前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けし、それにより重み付けられた投影を生成し、且つ重み付けられた投影を逆投影する、ように適応された再構成ユニットを有する。
【０００９】
有利には、このコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置は、半回転のみにわたって、すなわち、１８０°に扇角を足し合わせた角度のみにわたって収集されたデータを再構成するように適応されてもよい。また、このＣＳＣＴ装置は、３６０°再構成と比較して小さいｑ値の領域及び大きいｑ値の領域のそれぞれの方向に、再構成を拡張するように適応されてもよい。
【００１０】
このＣＳＣＴ装置は更に、投影の重み付けの後にダイバージェント畳み込みを実行するように適応されてもよく、そのとき、逆投影は曲線に沿って実行される。
【００１１】
故に、ダイバージェント畳み込み及び曲線に沿った逆投影は、重み付けの後に、画像再構成のために実行される。
【００１２】
本発明のこの態様の一実施形態において、重み付けはパーカー（Parker）の重み付けである。
【００１３】
従って、重み及びその微分係数は境界で連続的であり、二重スキャンされた領域内のデータの滑らかな重み付けが行われる。
【００１４】
本発明の他の一実施形態によれば、選択されたボクセル及びｑ範囲は３６０°条件を満たさないが、少なくとも１８０°条件を満たす。
【００１５】
本発明の他の一実施形態によれば、ＣＳＣＴ装置は更に、データセットを生成するよう、放射線源の３６０°回転にわたってコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影データ収集を実行するように適応される。このＣＳＣＴ装置は更に、如何なる個々のボクセル及びｑ値によっても見られた角度範囲を評価し、３６０°完全性条件を満たす全てのボクセル及びｑ値に対して３６０°再構成法を実行するように適応される。
【００１６】
故に、本発明のこの実施形態によれば、完全な３６０°データセットに適用されるとき、使用可能なｑ範囲を全ての空間方向に拡大するため、１８０°再構成アルゴリズムが用いられ得る。
【００１７】
本発明の他の一実施形態によれば、ＣＳＣＴ装置は材料検査装置及び医療用装置から成るグループのうちの１つとして構成される。本発明の適用分野は医用撮像又は荷物検査であってもよい。
【００１８】
本発明の他の一実施形態によれば、ＣＳＣＴ装置は更に、電磁放射線源と検出ユニットとの間に配置されたコリメータを有し、コリメータは、電磁放射線源から放射された電磁放射線ビームをコリメートして、コーンビーム又はファンビームを形成するように適応される。
【００１９】
また、このＣＳＣＴ装置はエネルギー分解式コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置として適応されてもよい。
【００２０】
さらに、本発明の他の一実施形態に従って、コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置を用いた、関心対象の検査方法が提供される。この方法は、データセットからボクセル及びｑ範囲を選択する段階、前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けし、それにより重み付けられた投影を生成する段階、及び重み付けられた投影を逆投影する段階を有する。
【００２１】
これは、ハーフスキャンのみが実行される場合、測定時間の短縮をもたらし得る。また、ハーフスキャン再構成法と組み合わせてフルスキャンを実行することにより、ｑ範囲の拡大がもたらされ得る。
【００２２】
本発明の他の一実施形態に従って、関心対象の検査用の画像処理装置が提供される。この画像処理装置は、関心対象のデータセットを記憶するメモリ、及び上述の方法の段階群を実行するように適応された再構成ユニットを有する。
【００２３】
本発明の他の一実施形態に従って、関心対象の検査用のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能媒体が提供される。このコンピュータプログラムは、プロセッサによって実行されるとき、該プロセッサに上述の方法の段階群を実行させる。
【００２４】
さらに、本発明の他の一実施形態に従って、関心対象の検査用のプログラムが提供される。このプログラムは、プロセッサによって実行されるとき、該プロセッサに上述の方法の段階群を実行させる。
【００２５】
当業者に容易に認識されるように、この関心対象の検査方法は、コンピュータプログラムとして（すなわち、ソフトウェアによって）実施されてもよいし、１つ以上の特別な最適化電子回路を用いて（すなわち、ハードウェアにて）実施されてもよい。あるいは、この方法は、複合形態にて（すなわち、ソフトウェア要素とハードウェア要素とによって）実施されてもよい。
【００２６】
本発明の一実施形態に従ったプログラムは、好ましくは、データプロセッサの作業メモリにロードされる。データプロセッサは、故に、本発明に係る方法の実施形態を実行するように整えられる。コンピュータプログラムは、例えばＣ＋＋等の如何なる好適なプログラム言語によって記述されてもよく、また、例えばＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能媒体に格納されてもよい。また、コンピュータプログラムは、例えばワールドワイドウェブなどのネットワークから利用可能にされ、ネットワークから画像処理ユニット若しくはプロセッサ、又は何らかの好適なコンピュータにダウンロードされてもよい。
【００２７】
本発明の典型的な実施形態の要旨として、ガントリーの半回転のみ、すなわち、１８０°に扇角を足し合わせた角度のみにわたって収集されたデータに基づいて、ＣＳＣＴ再構成が実行される。この新たな再構成手法の特徴は、３６０°再構成と比較して小さいｑ値の領域及び大きいｑ値の領域のそれぞれの方向に、再構成の拡張を提供し得ることである。
【００２８】
本発明のこれら及び更なる態様は、以下にて説明する実施形態を参照することにより明らかになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して、本発明を単なる例示として説明する。相異なる図において、類似あるいは同一の要素には同一の参照符号を用いる。
【００３０】
図１は、本発明の典型的な一実施形態に従ったＣＴ／ＣＳＣＴスキャナシステムを示している。この典型的な一実施形態を参照して、荷物検査分野での用途に関して本発明を説明する。しかしながら、本発明はこの用途に限定されるものではなく、医用撮像分野、又は例えば材料検査等のその他の産業用途にも適用され得るものである。
【００３１】
図１に示したコンピュータ断層撮影装置１００はファンビームによるＣＴ／ＣＳＣＴスキャナである。図１に示したＣＴ／ＣＳＣＴスキャナはガントリー１０１を有し、ガントリー１０１は回転軸１０２の周りを回転可能である。ガントリー１０１はモータ１０３によって駆動される。参照符号１０４は、例えばＸ線源などの放射線源を指し示しており、この放射線源は本発明の一態様によれば多色放射線を放射する。
【００３２】
参照符号１０５は、放射線源から放射された放射線ビームを扇状の放射線ビーム１０６に成形する開口系を指し示している。ファンビーム１０６は、ガントリー１０１の中心、すなわち、ＣＴ／ＣＳＣＴスキャナの検査領域、に配置された関心対象１０７を貫通し、さらには検出器１０８に突き当たるように方向付けられる。検出器１０８は、図１から理解され得るように、検出器１０８の表面が少なくとも部分的にファンビーム１０６によって照らされるように、放射線源１０４に対向してガントリー１０１に配置されている。図１に示した検出器１０８は複数の検出素子１２３を有しており、各検出素子１２３は、関心対象１０７を貫通したＸ線又は個々の光子を、エネルギー分解的あるいは非エネルギー分解的に検出することが可能である。
【００３３】
関心対象１０７のスキャン中、放射線源１０４、開口系１０５及び検出器１０８はガントリー１０１とともに、矢印１１６で指し示される向きに回転させられる。放射線源１０４、開口系１０５及び検出器１０８を備えるガントリー１０１の回転のため、モータ１０３はモータ制御ユニット１１７に接続されており、モータ制御ユニット１１７は計算ユニットすなわち再構成ユニット１１８に接続されている。
【００３４】
図１において、関心対象１０７はコンベヤベルト１１９上に配置された荷物又は患者とし得る。関心対象１０７のスキャン中、ガントリー１０１は荷物１０７の周りを回転し、コンベヤベルト１１９は停止される。これにより、関心対象１０７は円形のスキャン経路に沿ってスキャンされる。コンベヤベルトを設ける代わりに、例えば、関心対象１０７が患者である医療用途においては、可動テーブルが用いられてもよい。なお、説明される何れの場合においても、その他のスキャン経路を実行することも可能である。
【００３５】
検出器１０８は計算ユニット１１８に接続され得る。計算ユニット１１８は、検出結果すなわち検出器１０８の検出素子１２３からの出力を受け取り、これらの出力に基づいてスキャン結果を決定し得る。さらに、計算ユニット１１８はモータ制御ユニット１１７と信号伝達し、モータ１０３を用いてガントリー１０１の動作を調整するとともに、モータ１２０を用いてコンベヤベルト１１９の動作を調整する。
【００３６】
計算ユニット１１８は、本発明の典型的な一実施形態に従って画像再構成を実行するように適応され得る。計算ユニット１１８によって作成された再構成画像は、インターフェース１２２を介してディスプレー（図１には不図示）へと出力され得る。
【００３７】
計算ユニット１１８は、検出器１０８の検出素子１２３からの出力を処理するデータプロセッサによって実現されてもよい。
【００３８】
さらに、図１から理解され得るように、計算ユニット１１８は、例えば荷物１０７内に不審物を検出した場合に自動的に警報を発するよう、スピーカ１２１に接続されていてもよい。
【００３９】
関心対象１０７の検査用のコンピュータ断層撮影装置１００は、マトリクス状に配置された複数の検出素子１２３を有する検出器１０８を含んでおり、各検出素子１２３はＸ線を検出するように適応されている。さらに、コンピュータ断層撮影装置１００は、関心対象１０７の画像を再構成するように適応された決定ユニットすなわち再構成ユニット１１８を有する。
【００４０】
コンピュータ断層撮影装置１００は、関心対象１０７に向けてＸ線を放射するように適応されたＸ線源１０４を有する。電磁放射線源１０４と検出素子１２３との間に設置されたコリメータ１０５は、電磁放射線源１０４から放射された電磁放射線ビームをコリメートしてファンビームを形成するように適応されている。検出素子１２３はマルチスライス検出器アレイ１０８を形成している。
【００４１】
図２は、ＣＳＣＴの幾何学配置を概略的に示している。中央の検出器２０１は、単列あるいは多列の検出器として適応されており、ファンビーム２０３を形成するようにファンビーム・コリメータ１０５によってコリメートされた、Ｘ線管１０４から直接的に伝送された放射線を検出する。また、一次元散乱コリメータ２０２及び検出器２０４が、ファンビーム２０３からずらして設けられている。ＣＳＣＴ検出器２０４はエネルギー分解式又は非エネルギー分解式の何れの検出器としても適応されることができ、散乱された放射線を測定する。
【００４２】
適切な画像再構成には半回転、すなわち、１８０°に扇角を足したものからのデータで十分であることが、ＣＴアルゴリズムから知られている。不都合なことに、関心対象１０７の周りの回転中、対象１０７と検出器２０１、２０４との間の距離が変化するため、固定された対象ボクセルと所与の検出器の行との間の散乱角も変化する。
【００４３】
多列の散乱検出器が用いられるとき、散乱角の範囲が同時に測定される。散乱角Θ及び光子エネルギーＥから、運動量移行（momentum  transfer）パラメータｑが、
ｑ＝Ｅ／ｈｃ・ｓｉｎ（Θ／２）        （等式１）
と計算される。ただし、ｈはプランク定数であり、ｃは光の速さである。
【００４４】
使用可能なエネルギー範囲は、最小エネルギーＥｍｉｎと最大エネルギーＥｍａｘとによって制限される。例えば、Ｅｍｉｎ＝５０ｋｅＶ、Ｅｍａｘ＝１００ｋｅＶである。故に、各散乱角Θに関して、有限のｑ範囲（ｑレンジ）のみが測定される。再構成は、全ての回転段階で検出器に到達する、ｑ値のこのような範囲に対してのみ実行され得る。
【００４５】
本発明の一態様に従って、必要とされる回転段階の数が最大で５０％削減される。結果として、再構成を可能にする散乱角の範囲ひいては使用可能なｑ範囲が拡大される。使用可能なｑ範囲が大きいほど、荷物検査用途における改善された物質検出、又は医療用途における正常組織と疾患組織との間の良好な区別が可能になる。
【００４６】
図３は、ｘ−ｙ平面内でのＣＳＣＴ幾何学配置を概略的に示している。円３０１は視野（ＦＯＶ）を指し示している。大きい円の弧３０２はハーフスキャンの軌道、すなわち、１８０°に扇角を足し合わせた軌道を表している。
【００４７】
ｘ−ｙ平面における視野３０１は、とりわけ、スキャナの幾何学配置と検出器１０８の幅とによって与えられる。使用可能なｑ範囲は、図４に示すように、視野によって制限されるとともに、スキャナの幾何学配置、検出器高さ、及び測定可能なエネルギー範囲に依存する。一層小さい或いは大きいｑ値を用いると、視野の端部に位置するボクセルがもはや３６０°条件を満たさなくなるため、視野は縮小する。
【００４８】
図４は、ｘ−ｚ平面内でのＣＳＣＴ幾何学配置を概略的に示している。ｑ範囲にとって、検出器高さｈ及び中心面４０６からの検出器の距離ａが重要である。
【００４９】
参照符号４０２は１８０°における放射線源位置を示しており、参照符号４０３は０°における放射線源位置を示している。参照符号４０７は１８０°における放射線源４０２から放射された入射光線の経路を示している。参照符号４０６は０°における放射線源４０３から放射された入射光線の経路を示している。入射光線４０６は、物点４０８にて、０°における検出器４０４に向かう方向４０１に散乱される。他方、１８０°において放射線源が４０２に位置するとき、入射光線４０７は、物点４０８にて方向４０９に散乱され、１８０°における検出器４０５に突き当たらない。
【００５０】
収集角度を１８０°に扇角を足し合わせた角度に狭めることは、検出器データの適切な重み付けを用いる再構成アルゴリズムを導入することによって達成され得る。また、この再構成アルゴリズムは、３６０°スキャンからのデータに適用されるとき、両方向に、すなわち、一層小さいｑ値及び一層大きいｑ値まで、ｑ範囲を拡大するために使用され得る。
【００５１】
以下、本発明の典型的な実施形態に従った、ハーフスキャン収集用の再構成アルゴリズム、及びｑ範囲の拡大方法を更に詳細に説明する。
【００５２】
ハーフスキャン収集用再構成アルゴリズム
ＣＴの再構成アルゴリズムから知られていることには、発散ファンビームの角度を１８０°に足し合わせた角度にわたって取られた、発散光線の投影セットから得られたデータは、最小限の完全なデータセットを形成する。それは、従来の畳み込み型の再構成アルゴリズムで使用されることが可能な、最小セットの等間隔の投影測定結果である。本発明の一態様によれば、パーカー（Parker）の重み付け：
【００５３】
【数１】
2009537814.tif 000003
を導入することにより、ＣＳＣＴの３６０°再構成手法が１８０°再構成アルゴリズムによって拡張される。ただし、αは放射線源の回転角を表し、βｍａｘは扇角３０３を表し、βは、図３に参照符号３０４で示すように、関心ボクセルに突き当たる扇内の光線の角度を表す。
【００５４】
パーカーの重み付けは、D.L.Parkerによる「Optimal  short  scan  convolution  reconstruction  for  fan  beam  CT」、Med.Phys.、  第９巻、第２号、１９８２年３月／４月、第２５４−２５７頁に記載されている。なお、参照することにより、この文献の内容を本願に援用する。
【００５５】
理解され得るように、この技術は二重スキャンされた領域内のデータの滑らかな重み付けを必要とし、重み及びその微分係数は境界で連続であることが要求される。重み付けが行われた後、画像を再構成するため、曲線に沿ってダイバージェント畳み込み及び逆投影が行われる。
【００５６】
ｑ範囲の拡大
上述のように、ｑ範囲の限界は、検出器と中心面４１０との距離、検出器高さ４１１、及び検出器のエネルギー範囲によって与えられる。一般性を喪失することなく、図４に従って、中心面まで距離ａ（４１２）を有する検出器の単一の行を検討する。位置（ｘ，ｙ）の物点が光子をα＝０°における検出器の方に角度Θで散乱すると仮定すると、完全性条件は、検出器が完全な一回転中に各放射線源位置から散乱中心の放射線を受け取ることを要求する。しかしながら、これは、例えば、放射線源−検出器ユニットが１８０°の対向位置に到達した場合、必ずしも満たされない。検出器に到達する放射線は、もはや、異なる角度に散乱されている。等式１に従って同一のｑ値を測定するためには、異なるエネルギーが用いられなければならない。しかしながら、この新たなエネルギーはＥｍｉｎからＥｍａｘまでの範囲に含まれていないことがあり得る。故に、図５及び６にも示すように、このｑ値は、３６０°の場合には再構成されることができない。
【００５７】
図５は、ｘ−ｙ平面内でのＣＳＣＴ幾何学配置を示している。中心領域５０１は、３６０°にわたって放射線に曝されるボクセル領域を示している。参照符号３０１は最大の視野を示している。最大の視野は、図５に示すように、波数ベクトル移行ｑ＝２．５ｎｍ−１に対して撮像され得るが、回転中心からの距離が一層大きいボクセルは、（図６に示すように）ｑ＝１．０４ｎｍ−１に対して完全性条件を満たさない。図５の場合には最大の視野３０１が再構成され得るが、この場合には、小さい回転対称領域６０１しか再構成されることができない。
【００５８】
さらに、９０°から２７０°の角度領域に扇角を足し合わせた角度領域に及ぶ放射線源−検出器位置からの散乱光子が検出器に到達すると仮定すると、この物点はハーフスキャン再構成法を用いて再構成されることが可能である。
【００５９】
図７は、ｘ−ｙ平面内でのＣＳＣＴ幾何学配置を概略的に示している。図７にて、更なる部分が再構成処理に考慮され得ることを明らかにする。外側領域からのボクセルは、１８０°再構成に必要な条件を満たす。これは、図８に示すようにｑ範囲の拡大をもたらす視野の幾つかのセグメントに関して行われる。言い換えると、図７から理解され得るように、波数ベクトル移行ｑ＝１．０４ｎｍ−１において、ハーフスキャン再構成法を用いると、フルスキャン再構成法と比較して、最大の視野のうちの一層大きい領域が再構成されることが可能である。
【００６０】
参照符号７０１は、１８０°に扇角を足し合わせた角度にわたって放射線に曝されるボクセル領域を指し示している。
【００６１】
図８は、従来の３６０°再構成法（フルスキャン）を用いて再構成した場合８０４と、１８０°再構成法を用いて再構成した場合８０５との、図９に示す円柱９０１の散乱関数Ｆ２（ｑ）を示している。横軸８０１は０．５−６．０ｎｍ−１の範囲のｑ値を表しており、縦軸８０２は散乱関数を任意単位で示している。
【００６２】
円柱９０１の散乱関数Ｆ２（ｑ）は、３６０°再構成法を用いると、下限でｑ＝１．１８ｎｍ−１までしか再構成されることができないが、上述の１８０°再構成法により、この下限はｑ＝１．０４ｎｍ−１まで拡大される。この効果は、所与の視野が大きいほど増大される。
【００６３】
図９は、図８に示した散乱関数に対応する円柱９０１を概略的に示している。
【００６４】
図１０は、３６０°再構成法の場合の再構成可能な運動量移行範囲の下限１００５及び上限１００６と、提案した１８０°再構成法に関する再構成可能な運動量移行範囲の下限１００３及び上限１００４とを示している。なお、この計算のため、評価可能な５０ｋｅＶから１００ｋｅＶの光子のエネルギー範囲にて、扇面から測定された３２ｍｍから８０ｍｍまでの高さ範囲をカバーする散乱検出器を仮定した。
【００６５】
横軸１００１は視野の半径をｍｍ単位で０から５００までの範囲で示している。縦軸１００２は０から５ｎｍ−１の範囲のｑ値を示している。３６０°の場合、運動量の移行範囲は視野が増大するとかなり縮小するが、１８０°の場合には、ｑ値の下限は視野の大きさに依存せず、上限の視野に対する依存性も３６０°の場合より遙かに小さい。
【００６６】
新たな１８０°再構成手法は、完全な３６０°データセットに適用されるときに全ての空間方向において使用可能なｑ範囲を拡大するように、以下の方法に従って使用されてもよい。
【００６７】
先ず、３６０°回転に及ぶデータ収集によってＣＳＣＴ測定が実行される。そして段階２にて、如何なる個々のボクセル及びｑ値によっても見られた角度範囲が評価される。段階３にて、３６０°の完全性条件を満たす全てのボクセル及びｑ値に対して従来の３６０°再構成法が実行される。最後に段階４にて、３６０°の完全性条件を満たさないが少なくとも１８０°条件を満たす全てのボクセル及びｑ値が選定され、このボクセル／ｑ値を含む全ての投影に適切な重み付けが適用された後、逆投影が行われる。
【００６８】
図１１は、本発明に係る方法の一態様を実行するためのデータ処理装置４００の一実施形態を示している。図１１に示したデータ処理装置４００は、例えば患者又は荷物などの関心対象を描写する画像を格納するメモリ４０２に接続された中央演算処理装置（ＣＰＵ）又は画像プロセッサ４０１を有している。データプロセッサ４０１は、複数の入力／出力ネットワーク、又は例えばＣＴ装置などの診断装置に接続され得る。データプロセッサ４０１は更に、データプロセッサ４０１にて計算あるいは適応された情報又は画像を表示する例えばコンピュータモニターといった表示装置４０３に接続され得る。操作者又はユーザは、キーボード４０４、及び／又は図１１には示されていないその他の出力装置を介してデータプロセッサ４０１とやり取りしてもよい。
【００６９】
さらに、バスシステム４０５を介して、画像処理・制御プロセッサ４０１を、例えば、関心対象の動きを監視する動きモニタに接続することも可能である。例えば、患者の肺が撮像される場合、動きセンサは呼気センサとしてもよい。心臓が撮像される場合、動きセンサは心電計としてもよい。
【００７０】
以上にて説明した態様は、エネルギー分解式若しくは非エネルギー分解式のＣＳＣＴ、及びファンビーム若しくはコーンビームによるＣＳＣＴに用いられ得る。また、これらの方法は、以下に限られないが、ＣＴへの拡張機能として医療分野に適用されてもよいし、明確且つ高速に物質を特定する荷物検査用途に適用されてもよい。
【００７１】
なお、用語“有する”はその他の要素又は段階を排除するものではなく、“或る（ａ又はａｎ）”は複数であることを排除するものではない。また、相異なる実施形態に関連して説明された要素が組み合わされてもよい。
【００７２】
さらに、請求項中の参照符号は請求項の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の典型的な一実施形態に従ったＣＳＣＴ装置を簡略化して示す概略図である。
【図２】ＣＳＣＴの幾何学配置を示す概略図である。
【図３】ｘ−ｙ平面内でのＣＳＣＴの幾何学配置を示す概略図である。
【図４】ｘ−ｚ平面内でのＣＳＣＴの幾何学配置を示す概略図である。
【図５】ｘ−ｙ平面内でのＣＳＣＴの幾何学配置を示す概略図である。
【図６】ｘ−ｙ平面内でのＣＳＣＴの幾何学配置を示す概略図である。
【図７】ｘ−ｙ平面内でのＣＳＣＴの幾何学配置を示す概略図である。
【図８】図９に示す円柱の散乱関数Ｆ２（ｑ）を示す図である。
【図９】図８に示すデータに対応する円柱を示す概略図である。
【図１０】再構成可能な運動量移行範囲の下限及び上限を示す図である。
【図１１】本発明に従った方法の典型的な一実施形態を実行する、本発明に従った画像処理装置の典型的な一実施形態を示す図である。
【図１】
2009537814.tif 000004
【図２】
2009537814.tif 000005
【図３】
2009537814.tif 000006
【図４】
2009537814.tif 000007
【図５】
2009537814.tif 000008
【図６】
2009537814.tif 000009
【図７】
2009537814.tif 000010
【図８】
2009537814.tif 000011
【図９】
2009537814.tif 000012
【図１０】
2009537814.tif 000013
【図１１】
2009537814.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成20年11月18日(2008.11.18)
【手続補正１】
【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】
関心対象の検査用のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置であって：
データセットからボクセル及びｑ範囲を選択し、ただし、選択されたボクセル及びｑ範囲は３６０°条件を満たさないが少なくとも１８０°条件を満たし；
前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けし、それにより重み付けられた投影を生成し；且つ
前記重み付けられた投影を逆投影する；
ように適応された再構成ユニット
を有するコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項２】
前記投影の重み付けの後にダイバージェント畳み込みを実行するように更に適応されており；且つ
前記逆投影は曲線に沿って実行される；
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項３】
前記重み付けはパーカーの重み付けである、請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項４】
放射線源を更に有し；
当該コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置は更に：
前記データセットを生成するよう、前記放射線源の３６０°回転にわたって、コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影データ収集を実行し；
如何なる個々のボクセル及びｑ値によっても見られた角度範囲を評価し；
３６０°完全性条件を満たす全てのボクセル及びｑ値に対して、３６０°再構成法を実行し；
３６０°完全性条件は満たさないが１８０°完全性条件は満たす全てのボクセル及びｑ値に対して、１８０°再構成法を実行する；
ように適応されている、請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項５】
材料検査装置及び医療用装置から成るグループのうちの１つとして構成された請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項６】
検出ユニット；及び
電磁放射線源と前記検出ユニットとの間に配置されたコリメータ；
を更に有し；
前記コリメータは、前記電磁放射線源から放射された電磁放射線ビームをコリメートして、コーンビーム又はファンビームを形成するように適応されている、
請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項７】
エネルギー分解式のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置として適応された請求項１に記載のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影データセットに基づいて、関心対象の画像を再構成する方法であって：
前記データセットからボクセル及びｑ範囲を選択する段階であり、選択されたボクセル及びｑ範囲は３６０°条件を満たさないが少なくとも１８０°条件を満たす段階；
前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けする段階であり、それにより重み付けられた投影を生成する段階；及び
前記重み付けられた投影を逆投影する段階；
を有する方法。
【請求項９】
如何なる個々のボクセル及びｑ値によっても見られた角度範囲を評価する段階；
３６０°完全性条件を満たす全てのボクセル及びｑ値に対して、３６０°再構成法を実行する段階；及び
３６０°完全性条件は満たさないが１８０°完全性条件は満たす全てのボクセル及びｑ値に対して、１８０°再構成法を実行する段階；
を更に有する請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
関心対象の検査用の画像処理装置であって：
前記関心対象のデータセットを記憶するメモリ；及び
再構成ユニットであり：
前記データセットからボクセル及びｑ範囲を選択し、ただし、選択されたボクセル及びｑ範囲は３６０°条件を満たさないが少なくとも１８０°条件を満たし；
前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けし、それにより重み付けられた投影を生成し；且つ
前記重み付けられた投影を逆投影する；
ように適応された再構成ユニット；
を有する画像処理装置。
【請求項１１】
関心対象の検査用のコンピュータプログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記コンピュータプログラムは、プロセッサによって実行されるとき、該プロセッサに：
データセットからボクセル及びｑ範囲を選択する段階であり、選択されたボクセル及びｑ範囲は３６０°条件を満たさないが少なくとも１８０°条件を満たす段階；
前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けする段階であり、それにより重み付けられた投影を生成する段階；及び
前記重み付けられた投影を逆投影する段階；
を実行させる、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１２】
関心対象の検査用のプログラムであって、プロセッサによって実行されるとき、該プロセッサに：
データセットからボクセル及びｑ範囲を選択する段階であり、選択されたボクセル及びｑ範囲は３６０°条件を満たさないが少なくとも１８０°条件を満たす段階；
前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けする段階であり、それにより重み付けられた投影を生成する段階；及び
前記重み付けられた投影を逆投影する段階；
を実行させるプログラム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明の第１態様に従って、関心対象の検査用のコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置が提供される。このコヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置は、データセットからボクセル及びｑ範囲を選択し、前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けし、それにより重み付けられた投影を生成し、且つ重み付けられた投影を逆投影する、ように適応された再構成ユニットを有する。ただし、選択されたボクセル及びｑ範囲は３６０°条件を満たさないが少なくとも１８０°条件を満たす。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
さらに、本発明の他の一実施形態に従って、コヒーレント散乱コンピュータ断層撮影装置を用いた、関心対象の検査方法が提供される。この方法は、データセットからボクセル及びｑ範囲を選択する段階であり、選択されたボクセル及びｑ範囲は３６０°条件を満たさないが少なくとも１８０°条件を満たす段階、前記ボクセルを有し且つ前記ｑ範囲内のｑ値に対応する投影を重み付けし、それにより重み付けられた投影を生成する段階、及び重み付けられた投影を逆投影する段階を有する。
【国際調査報告】
2009537814.tif 000015
2009537814.tif 000016
2009537814.tif 000017