(57)【要約】【課題】画像の分解能を高める。画像ボクセルの空間分解能のばらつきを減少させる。画像容積の内部の方位角方向のボケを減少させる。【解決手段】断層写真法イメージング・システムにおいて画像を再構成する方法が記載される。この方法は、画像を繰り返し式で再構成することにより画像の空間分解能を高めるステップを含んでいる。【選択図】図１
2009540966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断層写真法イメージング・システムにおいて画像を再構成する方法であって、前記画像を繰り返し式で再構成することにより当該画像の空間分解能を高めるステップを備えた方法。
【請求項２】
前記断層写真法イメージング・システムは、透過型計算機式断層写真法システム及び放出型計算機式断層写真法システムの一方を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記画像を繰り返し式で再構成するステップは、旧来の分解能よりも高い分解能で前記画像を形成するステップを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記画像を繰り返し式で再構成するステップは、Ｘ線マルチ・スライス螺旋データから前記画像を繰り返し式で再構成するステップを含んでおり、前記画像の前記空間分解能は旧来の分解能よりも高い、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記画像を繰り返し式で再構成するステップは、正則化関数を適用するステップを含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記空間分解能は等方的な空間分解能を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
旧来の分解能よりも小さい画像ボクセル寸法を表わす順方向モデルを生成するステップをさらに含んでおり、前記画像ボクセル寸法は前記画像の画像ボクセルの寸法を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記画像は画像ボクセルを含んでおり、当該方法はさらに、第一の座標軸に平行な第一の次元及び第二の座標軸に平行な第二の次元を含む前記画像ボクセルをモデル化するステップを含んでおり、前記第一の次元は前記第二の次元とは異なっており、前記第一の座標軸は前記第二の座標軸とは異なっている、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記画像は画像ボクセルを含んでおり、該画像ボクセルは、立方体状形状及び該立方体状形状とは異なる形状の一方を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記画像は複数の画像ボクセルを含んでおり、当該複数の画像ボクセルの第一のボクセルと当該複数の画像ボクセルの第二のボクセルとの間の間隔は、当該複数の画像ボクセルの前記第一のボクセルの寸法とは異なっている、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記画像の画像ボクセルから順方向モデルを生成するステップをさらに含んでおり、該順方向モデルは、
前記画像ボクセルの幾何学的形状、位置及び配向、
前記順方向モデルに含まれる複数の検出器素子の幾何学的形状、位置及び配向、
前記順方向モデルを生成するのに用いられる焦点スポットの幾何学的形状、位置及び配向、
走査のトリガ頻度に依存した時間的サンプリング、並びに
前記イメージング・システムのテーブルの運動
の少なくとも一つを盛り込んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記画像は画像ボクセルを含んでおり、当該方法はさらに、前記画像ボクセルから順方向モデルを生成するステップを含んでおり、前記順方向モデルは滑らかな関数を含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記画像は画像ボクセルを含んでおり、
該画像ボクセルから順方向モデルを生成するステップと、
該順方向モデルを調節することにより、前記断層写真法イメージング・システムの構成要素を、該構成要素の物理的寸法よりも大きく表現するステップと
をさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記画像は画像ボクセルを含んでおり、
該画像ボクセルから順方向モデルを生成するステップと、
該順方向モデルを調節することにより、前記断層写真法イメージング・システムの構成要素を、該構成要素の物理的寸法よりも小さく表現するステップと
をさらに含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記画像は画像ボクセルを含んでおり、当該方法はさらに、前記画像ボクセルから順方向モデルを生成するステップを含んでおり、該順方向モデルの信頼性は前記画像ボクセルの位置に依存している、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
断層写真法イメージング・システムの性能の兼ね合いを計る繰り返し式再構成方法であって、繰り返し式で再構成された画像の部分の雑音及び分解能を調節するステップを備えた方法。
【請求項１７】
断層写真法イメージング・システムの分解能を調節する繰り返し式再構成方法であって、
繰り返し式で再構成された画像の平面内分解能を調節するステップと、
前記繰り返し式で再構成された画像の平面間分解能を調節するステップと
を備えた方法。
【請求項１８】
前記平面内分解能は、半径方向分解能及び方位角方向分解能を含んでいる、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記平面内分解能は前記平面間分解能に等しい、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
画像の空間分解能を高める方法であって、
前記画像を繰り返し式で再構成するステップと、
前記画像の前記空間分解能を高めるステップと
を備えており、該空間分解能を高めるステップは、
滑らかな曲線を有する順投影関数を展開するステップであって、一組の投影値を決定することにより当該順投影を再構成するステップを含んでいる順投影関数を展開するステップと、
滑らかな曲線を有する前記画像を展開するステップであって、前記一組の投影値の逆数を決定することにより前記画像を再構成するステップを含んでいる前記画像を展開するステップと
の少なくとも一方により行なわれる、方法。
【請求項２１】
前記空間分解能を高めるステップは、検出器チャネル軸及び検出器横列軸の少なくとも一方に沿って、前記画像の画像ボクセルの寸法を調節するステップを含んでいる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記空間分解能を高めるステップは、検出器チャネル軸及び検出器横列軸の少なくとも一方に沿って、前記画像の部分であり一つの投影角度において形成される画像ボクセルから順投影される検出器素子の個数を調節するステップを含んでいる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記空間分解能を高めるステップは、検出器チャネル軸及び検出器横列軸の少なくとも一方に沿って検出器素子の個数を調節するステップを含んでおり、前記検出器素子の中心は、前記画像の部分であり一つの投影角度において形成される画像ボクセルの順投影である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記空間分解能を高めるステップは、画像ボクセルの順投影を生成するステップを含んでおり、該順投影を生成するステップは、前記画像ボクセルを少なくとも１個の検出器素子に順投影するステップを含んでおり、検出器チャネル軸及び検出器横列軸の少なくとも一方に沿った前記順投影の寸法は前記画像ボクセルの寸法に比例している、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記空間分解能を高めるステップは、検出器チャネル軸及び検出器横列軸の少なくとも一方に沿って、前記画像の画像ボクセルを順投影することにより形成される順投影領域の寸法を調節するステップを含んでいる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２６】
前記空間分解能を高めるステップは、検出器チャネル軸及び検出器横列軸の少なくとも一方に沿って、前記画像の画像ボクセルを順投影することにより形成される順投影領域の形状を調節するステップを含んでいる、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記空間分解能を高めるステップは、前記画像により表わされる視野の全体にわたり一様な空間分解能を達成するステップを含んでおり、該一様な空間分解能は、検出器チャネル軸及び検出器横列軸の少なくとも一方に沿って、前記画像の複数の画像ボクセルを順投影することにより形成される複数の順投影の複数の寸法を変化させることにより達成される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２８】
前記空間分解能を高めるステップは、前記画像により表わされる視野の全体にわたり一様な空間分解能を達成するステップを含んでおり、該一様な空間分解能は、検出器チャネル軸及び検出器横列軸の少なくとも一方に沿って、前記画像の複数の画像ボクセルを順投影することにより形成される複数の順投影の複数の形状を変化させることにより達成される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
画像の空間分解能を高めるプロセッサであって、
前記画像を繰り返し式で再構成して、
前記画像の前記空間分解能を高める
ように構成されており、該空間分解能を高めることは、
滑らかな曲線を有する順投影関数を展開することであって、一組の投影値を決定することにより前記順投影を展開することを含んでいる順投影関数を展開すること、並びに
滑らかな曲線を有する前記画像を展開することであって、前記一組の投影値の逆数を決定することにより前記画像を再構成することを含んでいる前記画像を展開すること
の少なくとも一方により行なわれる、プロセッサ。
【請求項３０】
検出器チャネル軸及び検出器横列軸の少なくとも一方に沿って、前記画像の画像ボクセルの寸法を調節することにより前記空間分解能を高めるように構成されている請求項２９に記載のプロセッサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には、イメージング・システムに関し、さらに具体的には、画像の分解能を高めるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システムは典型的には、患者を通して放射線検出器のアレイへ向けてファン形状（扇形）のＸ線ビームを投射するＸ線源を含んでいる。このビームは、一般に「イメージング（撮像）平面」と呼ばれるＸＹ平面内に位置するようにコリメートされる。検出器アレイにおいて受光されるビームからの放射線の強度は、患者によるビームの減弱量に依存する。検出器アレイ内の複数の検出器セルからの減弱測定値を別個に取得して透過プロファイルを生成する。
【０００３】
Ｘ線源及び検出器アレイは、ビームが撮像対象の患者と交差する投影角度が定常的に変化するようにガントリの内部で患者の周りを回転する。一つのガントリ角度又は一つの投影角度での検出器アレイからの一群のＸ線減弱測定値は、アナログ投影データであって、「ビュー」と呼ばれる。患者の「走査（スキャン）」は、Ｘ線源及び検出器の１回転の間に様々な投影角度において形成される一組のビューを含んでいる。
【０００４】
多数のスライスを取得するのに用いられる全走査時間を短縮するために、ヘリカル・スキャン（螺旋走査）を行なうことができる。ヘリカル・スキャン手法は、単一のフォトン発生源を用いて相対的に高速に大容積を走査することを可能にする。ヘリカル・スキャンを行なうためには、患者を載置したテーブルをガントリの回転軸であるｚ軸に沿って移動させながら、所定の数のスライスについてのアナログ投影データを取得する。ヘリカル・スキャンは単一の螺旋を生成する。ビームによって悉く写像された螺旋からアナログ投影データが得られ、ここから各々の所定のスライスにおける画像を再構成することができる。走査時間を短縮することに加え、ヘリカル・スキャンは、注入された造影剤のさらに十分な活用、任意の位置での画像再構成の改善、及び三次元画像の画質向上のような他の利点を提供する。ヘリカル・スキャンの一例はマルチ・スライス・ヘリカル・スキャンを含んでいる。マルチ・スライス・ヘリカル・スキャンでは、検出器アレイはｚ軸に沿って延在している。典型的には、マルチ・スライス・ヘリカル・スキャンでは、検出器アレイは、各々の横列がｚ軸に沿った異なる位置に対応すると共に異なる測定スライスに対応するような多数の横列を含んでいる。アキシャル・スキャン（軸方向走査）では、アナログ投影データを処理して、患者を通して得られる二次元スライスに対応する画像を構築する。離散的なスライスの場合には、全視野の繰り返し式再構成を実行して、画質を高めることができる。
【特許文献１】米国特許第５９０９４７６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
連続走査の場合には、ｚ軸に沿った患者の位置がガントリの回転と共に線形で変化するような走査パターンが発生される。データ取得時に、連続走査パターンは量子化を受け、患者を中心としたＸ線源の限定された数の位置について離散的な一組の投影ビューが生成される。二次元又は三次元のフィルタ補正逆投影のような従来の直接式画像再構成手法は、投影データの各要素を補間することにより投影データから画像ボクセルを再構成し、各々の投影角度からの寄与を複数の画像ボクセルに蓄積して、このようにして単一回の投影データ通過によって１枚の画像又は１個の画像容積を形成する。フィルタ補正逆投影を適用することにより生成される画像の旧来の分解能は、検出器アレイの寸法、焦点スポットの寸法、アナログ投影データをサンプリングするときのデータ取得システム（ＤＡＳ）のサンプリング・レート、及びフィルタ補正逆投影の際に投影データをフィルタ処理するフィルタのカーネルに基づく。典型的なシナリオでは、旧来の分解能は、ＣＴイメージング・システムのアイソセンタにおける各々の検出器セルの投影の寸法よりも微細にはならない。ナイキスト定理によれば、制限的な旧来の分解能の２倍を超えてサンプリングする必要はない。しかしながら、従来の直接式画像再構成手法によって生成される画像容積は、高い空間分解能を典型的に有する訳ではない。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一観点では、断層写真法イメージング・システムにおいて画像を再構成する方法が記載される。この方法は、画像を繰り返し式で再構成することにより画像の空間分解能を高めるステップを含んでいる。
【０００７】
もう一つの観点では、断層写真法イメージング・システムの性能の兼ね合いを計る繰り返し式再構成方法が記載される。この方法は、繰り返し式で再構成された画像の部分の雑音及び分解能を調節するステップを含んでいる。
【０００８】
さらにもう一つの観点では、断層写真法イメージング・システムの分解能を調節する繰り返し式再構成方法が記載される。この方法は、繰り返し式で再構成された画像の平面内分解能を調節するステップと、繰り返し式で再構成された画像の平面間分解能を調節するステップとを含んでいる。
【０００９】
さらにもう一つの観点では、画像の空間分解能を高める方法が記載される。この方法は、画像を繰り返し式で再構成するステップと、画像の空間分解能を高めるステップとを含んでいる。この方法は、滑らかな曲線を有する順投影関数を展開するステップ及び滑らかな曲線を有する画像を展開するステップの少なくとも一方によって画像の空間分解能を高める。順投影の展開は、一組の投影値を決定することにより順投影を展開するステップを含んでいる。画像の展開は、一組の投影値の逆数を決定することにより画像を再構成するステップを含んでいる。
【００１０】
もう一つの観点では、画像の空間分解能を高めるプロセッサが記載される。このプロセッサは、画像を繰り返し式で再構成して、画像の空間分解能を高めるように構成されている。このプロセッサは、滑らかな曲線を有する順投影関数を展開すること及び滑らかな曲線を有する画像を展開することの少なくとも一方によって画像の空間分解能を高めるように構成されている。順投影の展開は、一組の投影値を決定することにより順投影を展開することを含んでいる。画像の展開は、一組の投影値の逆数を決定することにより画像を再構成することを含んでいる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
繰り返し式再構成は、実際の投影データと画像の現在の推定値から期待される投影データとの間の一致の質に従って既存の推定値を繰り返し式で調節することにより画像を形成する方法を含んでいる。この一致の質はまた、画像の滑らかさ及び／又は予め設定されたモデルの満足度のような画像の複数の特性の考察による影響も受け得る。多数回の繰り返しを実行して、予め画定された規準に基づいて実際の投影データに最もよく合致する画像を作成する。完全な一組の再構成画像を三次元再構成と呼ぶ。というのは、この組は、各々の画像ピクセル又は画素を三次元再構成における単一のボクセル又は容積要素に対応させて患者の三次元表現として形成されるからである。
【００１２】
図１及び図２には、患者又はファントムのような被検体１２の解剖学的部位の画像を再構成する方法を用いるマルチ・スライス透過型計算機式断層写真法（ＣＴ）イメージング・システム１０の一実施形態が示されている。ＣＴイメージング・システム１０はガントリ１４を含んでおり、ガントリ１４は、Ｘ線源１８及び検出器アレイ２０を含む回転する内側部分１６を有する。Ｘ線源１８及び検出器アレイ２０はガントリ１４の回転と共に旋回する。Ｘ線源１８は検出器アレイ２０に向けてＸ線のビーム３２を投射する。Ｘ線源１８及び検出器アレイ２０は、並進自在に動作可能なテーブル２２に載置された被検体１２の周囲を回転する。テーブル２２はｚ方向に平行なｚ軸に沿って線源１８と検出器アレイ２０との間を並進して解剖学的部位のヘリカル・スキャンを行ない、又は解剖学的部位のアキシャル・スキャンを通じてｚ軸に沿って同じ位置に留まる。ビーム３２は、患者中孔２４の内部の被検体１２を通過した後に検出器アレイ２０によって検出されてアナログ投影データを発生し、このデータを用いて解剖学的部位のＣＴ画像を作成する。
【００１３】
Ｘ線源１８及び検出器アレイ２０は、ｚ軸に平行な中心軸３０の周りを回転する。ビーム３２は、検出器アレイ２０の多数の検出器横列において多数の検出器セル３４によって受光される。検出器アレイ２０は、検出器セル３４の多数の横列及び検出器セル３４の多数のチャネルを含んでいる。検出器チャネルはチャネル軸に平行であり、チャネル軸はガントリ２４の平面に平行である。検出器横列は横列軸に平行であり、横列軸はｚ軸に平行である。各々の検出器横列が、ガントリ２４の回転軸であるｚ軸に沿ったｚ方向において他の全ての検出器横列から変位している。検出器セル３４は、ビーム３２の強度に対応する電気信号を表わすアナログ投影データを発生する。ビーム３２は、被検体１２を透過するにつれて減弱する。ガントリ１４の回転及び線源１８の動作は、制御機構３６によって制御される。制御機構３６はＸ線制御器３８とガントリ・モータ制御器４０とを含んでおり、Ｘ線制御器３８はＸ線源１８に電力信号及びタイミング信号を供給し、ガントリ・モータ制御器４０はガントリ１４の回転速度及び位置を制御する。データ取得システム（ＤＡＳ）４２が検出器セル３４からアナログ投影データをサンプリングし、アナログ投影データをアナログ形態からディジタル信号へ変換してサンプリング及びディジタル化を経た投影データを発生し、この投影データが実際の投影データとなる。画像再構成器４４が、ＤＡＳ４２から実際の投影データを受け取り、画像の分解能を高める本発明の方法のような画像再構成を実行して、ＣＴ画像を形成する。主制御器４６がこのＣＴ画像を大容量記憶装置４８に記憶させる。大容量記憶装置４８の実例としては、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）のような不揮発性メモリ、及びランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）のような揮発性メモリ等がある。大容量記憶装置４８のその他の実例としては、フロッピ・ディスク、コンパクト・ディスクＲＯＭ（ＣＤ−ＲＯＭ）、光磁気ディスク（ＭＯＤ）、及びディジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）等がある。
【００１４】
主制御器４６はまた、操作コンソール５０を介して操作者から命令及び走査パラメータを受け取る。表示器モニタ５２によって、操作者はＣＴ画像及び主制御器４６からのその他データを観察することができる。表示モニタ５２は陰極線管（ＣＲＴ）であってもよいし、代替的には液晶表示器（ＬＣＤ）であってもよい。操作者が供給した命令及びパラメータは、ＤＡＳ４２、Ｘ線制御器３８及びガントリ・モータ制御器４０の動作時に主制御器４６によって用いられる。加えて、主制御器４６は、テーブル・モータ制御器５４を動作させて、テーブル２２を並進させて解剖学的部位をガントリ１４内に配置する。
【００１５】
Ｘ線制御器３８、ガントリ・モータ制御器４０、画像再構成器４４、主制御器４６及びテーブル・モータ制御器５４の各々は、当技術分野でコントローラと呼ばれる集積回路のみに限らず、コンピュータ、プロセッサ、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラム可能型論理制御器、特定応用向け集積回路、及び／又はその他任意のプログラム可能型回路を広く指すものとする。Ｘ線制御器３８、ガントリ・モータ制御器４０、画像再構成器４４、主制御器４６及びテーブル・モータ制御器５４は、中央制御ユニットの部分であってもよいし各々が図示のような独立型構成要素であってもよい。
【００１６】
以上に述べた特定の実施形態は第三世代ＣＴイメージング・システム１０を参照しているが、画像を繰り返し式で再構成する本発明の方法は、静止型検出器及び回転式Ｘ線源を有する第四世代ＣＴシステムにも、静止型検出器及び電子ビーム偏向型Ｘ線源を有する第五世代ＣＴシステムにも、多数のＸ線源及び／又は検出器を含む将来世代型ＣＴシステムにも、また単光子放出ＣＴシステム（ＳＰＥＣＴ）又は陽電子放出断層写真法システム（ＰＥＴ）のような放出型ＣＴシステムにも同等に適用される。
【００１７】
加えて、画像を繰り返し式で再構成する本発明の方法は医療環境について記載されるが、これらの方法の複数の技術的効果は、産業環境又は輸送環境において典型的に用いられるシステムのような非医用イメージング・システムにおいても享受され、かかるシステムとしては、例えば限定しないが非破壊試験システムや、空港、他の輸送拠点、政府系ビル及びオフィス・ビル用の手荷物走査システム等がある。これらの技術的効果はまた、人体とは異なり実験動物を研究するような規模のマイクロＰＥＴ及びＣＴシステムにおいても享受される。
【００１８】
図３及び図４は、画像を繰り返し式で再構成する方法の一実施形態を示す線図であり、図５〜図６は同じく流れ図である。線源３０２はＸ線源１８の仮想的表現を示し、検出器平面３０４は検出器アレイ２０の平面の仮想的表現を示す。検出器アレイ２０の平面はＸ線源１８に対向している。検出器平面３０４は複数の検出器素子３０６、３０８、３１０、３１２及び３１４を含んでおり、検出器平面３０４の各々の検出器素子が検出器セル３４の仮想的表現である。画像再構成器４４は、ワイヤの影の変化のような実験的データからＸ線源１８の位置を受け取って、Ｘ線源１８の仮想的表現を生成する。線源３０２の位置変化は実験的データから受け取られる。一例として、線源３０２の位置は、Ｘ線源１８と検出器アレイ２０との間にワイヤを配置することにより決定される。ワイヤはＸ線源１８に関して固定され、検出器アレイ２０に関しては固定されない。検出器アレイ２０に形成されるワイヤの影の位置変化が、線源３０２の位置変化を与える。
【００１９】
画像再構成器４４はまた、Ｘ線源１８に関する位置を検出する位置エンコーダから検出器アレイ２０の位置を受け取る。Ｘ線源１８の仮想的表現及び検出器アレイ２０の仮想的表現は、図１に示すｘｙｚ座標系に対するＸ線源１８及び検出器アレイ２０の位置から画像再構成器４４によって生成され得る。線源３０２の位置は、Ｘ線源１８の位置変化に一致するように変化し、検出器平面３０４の位置は、検出器アレイ２０の平面の位置変化に一致するように変化する。線源３０２と検出器平面３０４との間の距離は、Ｘ線源１８と検出器アレイ２０の平面との間の距離に比例する。
【００２０】
画像を繰り返し式で再構成する方法における最適化問題は、特定のビュー角度について次式のように表わされる。
【００２１】
【数１】
2009540966.tif 000003
式中、ｒは画像の分解能を高める本発明の方法を適用することにより再構成される被検体１２の解剖学的部位を表現した画像容積３１８を表わす。画像容積３１８は画像容積ｒの一例である。画像容積３１８は、ハンスフィールド単位として測定されたＣＴ数のように、画像ボクセル３２０のＸ線密度を表わす値を含んでいる。画像ボクセル３２０は形状が立方体状であるが、代替的な一実施形態では、画像容積３１８の内部の画像ボクセルは、球形、長円形、円筒形、平行六面体形、台形、又は代替的には多角形のような他の形状を有する。代替的な一実施形態では、画像容積３１８は、解剖学的部位を表現した画像ボクセル３２０並びに複数の画像ボクセル３２２、３２４、３２６、３２８、３３０及び３３２の各Ｘ線密度を表わす複数の値を含んでいる。代替的な一実施形態では、画像ボクセル３２０は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の一つに沿って画像ボクセル３２２に平行に位置する。もう一つの代替的な実施形態では、画像ボクセル３２２は、画像容積３１８の周縁に位置していてもよい。式（１）において、ｐは実際の投影データを表わす。式（１）において、Ｆ（ｒ）はｒの検出器平面３０４への順投影関数又は順投影モデルを表わす。順投影Ｆ（ｒ）は、ＣＴイメージング・システム１０を模擬する態様でｒを変換する。
【００２２】
式（１）において、Ｕ（ｒ）は、局所的な画像ボクセル差にペナルティを科す正則化関数である。Ｕ（ｒ）の一例は、画像ボクセル３２０のＣＴ数と画像ボクセル３２０に隣接する画像ボクセル３２８のＣＴ数との間の差の平方のような凸関数を含んでいる。
【００２３】
また、式（１）において、Ｄは、実際の投影データｐと画像の推定値の順投影関数Ｆ（ｒ）との間の不一致の歪み尺度である。歪み尺度Ｄの例としては、負でない凸関数、確率密度関数の負対数、及び他のペナルティ関数等がある。もう一つの例として、歪み尺度Ｄは下記の式（２）では重み付き二次形態として表現されている。
【００２４】
【数２】
2009540966.tif 000004
式中、Ｗは加重関数であり、Ｔは転置演算である。加重関数の一例としては、実際の投影データの逆数である複数の対角要素を有する対角行列等がある。代替的な一実施形態では、式（１）及び式（２）のいずれもＵ（ｒ）を含まない。もう一つの代替的な実施形態では、式（２）が加重関数Ｗを含まず、Ｗ（ｐ−Ｆ（ｒ））の代わりに（ｐ−Ｆ（ｒ））を含む。
【００２５】
ｒとｐとの間の関係の一例としてｐ＝Ａｒ＋ｎのような線形関係があり、この場合にはＡは検出器平面３０４の検出器素子の寄与の値の行列を表わし、ｎは、実際の投影データの平均の周りでのｐの分散のような乱雑なゆらぎを表わす少なくとも１個の雑音値の集合を表わす。式（１）の各回の繰り返しの間に、画像再構成器４４は各回の繰り返しによって式（１）の
【００２６】
【数３】
2009540966.tif 000005
の値を減少させるｒの摂動を算出する。画像再構成器４４は現在の繰り返しにおいては、前回の繰り返しにおいて順投影関数Ｆ（ｒ）及び正則化関数Ｕ（ｒ）の計算に先立って算出された
【００２７】
【数４】
2009540966.tif 000006
の値から順投影関数Ｆ（ｒ）及び正則化関数Ｕ（ｒ）を算出する。画像再構成器４４は現在の繰り返しでは、式（１）のｒの代わりに
【００２８】
【数５】
2009540966.tif 000007
を代入する。前回の繰り返しにおいては、画像再構成器４４は、実際の投影データｐからフィルタ補正逆投影によって再構成された画像容積３１８から
【００２９】
【数６】
2009540966.tif 000008
を生成する。代替的な一実施形態では、前回の繰り返しにおいて、画像再構成器４４は、操作コンソール５０を介して操作者によって選択された値を有する画像容積３１８から
【００３０】
【数７】
2009540966.tif 000009
を生成することもできる。
【００３１】
【数８】
2009540966.tif 000010
の質は、順投影関数Ｆ（ｒ）がＣＴイメージング・システム１０の物理的現実を反映している程度に大きく依存する。
【００３２】
画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０に順投影関数Ｆ（ｒ）を適用して、検出器平面３０４の検出器素子３０８を含む順投影領域を生成する。一例として、順投影領域は、旧来の分解能よりも面積のような寸法が小さい画像ボクセル３２０を順投影することにより形成される。代替的な一実施形態では、順投影領域は、検出器素子３０６、３０８、３１０及び３１２の少なくとも２個等のように１よりも多い検出器素子を含んでいる。一実施形態では、画像再構成器４４は、検出器横列軸３２９及び検出器チャネル軸３３１の少なくとも一方に沿った画像ボクセル３２０の寸法を増大又は代替的には減少させる等のように調節する（ブロック５０２）。検出器横列軸３２９はｚ軸に平行であり、検出器チャネル軸３３１はガントリ１４の平面に平行である。検出器素子３０８及び３１０のような検出器素子は、検出器チャネル軸３３１に平行である。検出器素子３０６及び３０８のような検出器素子は、検出器横列軸３２９に平行である。画像再構成器４４は、ｘ軸及びｙ軸の少なくとも一方に沿って画像ボクセル３２０の寸法を調節することにより、検出器チャネル軸３３１に沿った画像ボクセル３２０の寸法を調節する。画像再構成器４４は、検出器横列軸３２９及び検出器チャネル軸３３１の少なくとも一方に沿って、画像ボクセル３２０の寸法を順投影領域の寸法に比較して減少させる等のように調節する。例えば、画像再構成器４４は、検出器横列軸３２９に沿って測定される画像ボクセル３２０の奥行きを、検出器横列軸３２９に沿って測定される順投影領域の長さの二分の一まで減少させる。もう一つの例として、画像再構成器４４は、検出器チャネル軸３３１に沿って測定される画像ボクセル３２０の幅を、検出器チャネル軸３３１に沿って測定される順投影領域の幅の三分の一まで減少させる。
【００３３】
画像再構成器４４は現在の繰り返しにおいて、式（１）の前回の繰り返しにおける画像ボクセル３２０の分解能と比較して、またフィルタ補正逆投影のような従来の再構成手法と比較して画像ボクセル３２０の平面間分解能及び平面内分解能の少なくとも一方のような空間分解能を高めるように、画像ボクセル３２０の寸法を調節する。例えば、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０の平面間分解能を高めるように、検出器横列軸３２９に沿って画像ボクセル３２０の寸法を調節する。もう一つの例として、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０の平面内分解能を高めるように、検出器チャネル軸３３１に沿って画像ボクセル３２０の寸法を調節する。さらにもう一つの例として、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０の平面内分解能が画像ボクセル３２０の平面間分解能に等しくなるように、検出器横列軸３２９及び検出器チャネル軸３３１の少なくとも一方に沿って画像ボクセル３２０の寸法を調節する。平面内分解能は、ある平面における分解能であって、当該平面の半径方向に沿った当該平面の一定の方位角での分解能である。画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０の全ての次元が画像ボクセル３２０と画像ボクセル３２２との間の距離とは異なるように、画像ボクセル３２０の寸法を調節する。
【００３４】
画像再構成器４４は、代替的な一実施形態では、線源３０２から一つの投影角度において画像ボクセル３２０を検出器平面３０４に順投影することにより、画像ボクセル３２０の分解能に寄与する一定個数の検出器素子を決定し又は写像する。一例として、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０の中心３２１を検出器平面３０４に順投影して順投影点３３４を生成し、検出器横列軸３２９及び検出器チャネル軸３３１の少なくとも一方に沿って検出器平面３０４の内部の２個又は３個等のような予め決められた個数の検出器素子を選択する。この例では、予め決められた個数は、操作コンソール５０を介して操作者から受け取られる。この例では、選択される検出器素子は、順投影点３３４を含む検出器素子３０８に隣接している。この例では、代替的には、選択される検出器素子は、順投影点３３４を含む検出器素子３０８に隣接せずに、検出器素子３０８から検出器平面３０４の一定個数の検出器素子分だけ離隔している。もう一つの例として、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０の中心３２１を検出器平面３０４に順投影して順投影点３３４を生成し、検出器チャネル軸３３１及び検出器横列軸３２９の少なくとも一方に沿って位置しており画像ボクセル３２０の寸法に比例した寸法を有する順投影領域の内部の一定個数の検出器素子を選択する。この例では、画像再構成器４４によって選択され画像ボクセル３２０の寸法に比例した検出器素子の寸法は、検出器素子の検出器横列軸３２９に沿った奥行きを含んでいる。この例では、奥行きは、画像ボクセル３２０の検出器横列軸３２９に沿った奥行きの２倍又は代替的には３倍である。順投影領域の内部の検出器素子の個数の変化によって、順投影領域の寸法及び順投影領域の形状の少なくとも一方が変化する。さらにもう一つの例として、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０を検出器平面３０４に順投影して画像ボクセル３２０の検出器平面３０４への影を生成し、検出器横列軸３２９及び検出器チャネル軸３３１の少なくとも一方に沿って画像ボクセル３２０の影の内部に位置する一定個数の検出器素子を選択する。画像ボクセル３２０の影は、検出器横列軸３２９及び検出器チャネル軸３３１に沿って、画像ボクセル３２０の底面３３６と同じ寸法を有する。底面３３６は検出器平面３０４に対向している。代替的には、検出器横列軸３２９に沿った画像ボクセル３２０の影の寸法は、検出器横列軸３２９に沿った底面３３６の寸法に少なくとも等しい。もう一つの代替的な実施形態では、画像ボクセル３２０の影の寸法は、検出器チャネル軸３３１に沿った底面３３６の寸法に少なくとも等しい。この例では、画像再構成器４４は、検出器平面３０４の内部にあり画像ボクセル３２０の影の内部に位置する検出器素子を選択する。さらにもう一つの例として、画像再構成器４４は、線源３０２からの複数の射線を、画像ボクセル３２０の複数の端辺３３９、３４１、３４３及び３４５を介して検出器平面３０４まで延長することにより、画像ボクセル３２０を検出器平面３０４に順投影して、検出器平面３０４への順投影表面を生成する。この例では、画像再構成器は、検出器横列軸３２９及び検出器チャネル軸３３１の少なくとも一方に沿って、検出器平面３０４への順投影表面の内部に位置する一定個数の検出器素子を選択する。さらにもう一つの例として、画像再構成器４４は、線源３０２からの複数の射線を、画像ボクセル３２０の端辺３３９、３４１、３４３及び３４５に位置する複数の点を介して検出器平面３０４まで延長することにより、画像ボクセル３２０を検出器平面３０４に順投影して、検出器平面３０４に順投影ゾーンを生成する。この例では、画像再構成器４４は、検出器横列軸３２９及び検出器チャネル軸３３１の少なくとも一方に沿って、検出器平面３０４への順投影ゾーンの内部に位置する一定個数の検出器素子を選択する。順投影点３３４は、順投影領域の中心である。代替的な一実施形態では、順投影点３３４は順投影領域の中心でない。
【００３５】
画像再構成器４４は、検出器平面３０４の検出器素子を選択することにより、検出器横列軸３２９に沿って一定数の横列を成す検出器素子及び検出器チャネル軸３３１に沿って一定数のチャネルを成す検出器素子の少なくとも一方を選択する。画像再構成器４４は検出器素子３０８の寸法を、検出器セル３４の寸法よりも大きくなるように調節する。例えば、画像再構成器４４は検出器素子３０８の容積を、検出器セル３４の容積よりも大きくなるように増大させる。代替的には、画像再構成器４４は検出器素子３０８の寸法を、検出器セル３４の寸法よりも小さくなるように調節する。例えば、画像再構成器４４は検出器素子３０８の容積を、検出器セル３４の容積よりも小さくなるように増大させる。画像再構成器４４は、選択されて画像ボクセル３２０の分解能に寄与する一定個数の検出器素子を適用して式（１）の
【００３６】
【数９】
2009540966.tif 000011
を再構成して、
【００３７】
【数１０】
2009540966.tif 000012
の空間分解能をフィルタ補正逆投影によって生成される旧来の分解能に比較して高める。
【００３８】
画像再構成器４４は、もう一つの代替的な実施形態では、検出器平面３０４の内部にあり画像容積３１８を再構成するのに用いられる複数の検出器素子の値を決定する（ブロック５０４）。例えば、画像再構成器４４は、正値又は代替的には負値のような値を検出器平面３０４の順投影領域、順投影表面、及び順投影ゾーンの内部の各々の検出器素子に無作為に割り当てる。もう一つの例として、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０の中心３２１と線源３０２との間の距離３３３及び線源３０２と画像ボクセル３２２の中心３３７との間の距離３３５に基づいて、順投影領域の内部の各々の検出器素子及び順投影面積の内部に位置する各々の検出器素子に値を割り当てる。距離３３３が距離３３５よりも大きいときには、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２２の順投影面積の内部の一定個数の検出器素子に値を割り当て、この検出器素子の個数は画像ボクセル３２０の順投影領域の内部の検出器素子の個数よりも多い。画像ボクセル３２２の順投影面積の内部で相対的に多い個数の検出器素子に値を割り当てるため、画像ボクセル３２２の分解能は画像ボクセル３２０の分解能よりも高くなる。画像ボクセル３２２の分解能が増大するため画像ボクセル３２２の内部の雑音は増大し、画像ボクセル３２０の分解能が減少するため画像ボクセル３２０の内部の雑音は減少する。
【００３９】
代替的には、距離３３５が距離３３３よりも大きいときには、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０の順投影領域の内部の一定個数の検出器素子に値を割り当て、この検出器素子の個数は画像ボクセル３２２の順投影面積の内部の検出器素子の個数よりも多い。画像ボクセル３２０の順投影領域の内部で相対的に多い個数の検出器素子に値を割り当てるため、画像ボクセル３２０の分解能は画像ボクセル３２２の分解能よりも高くなる。画像ボクセル３２０の分解能が増大するため画像ボクセル３２０の内部の雑音は増大し、画像ボクセル３２２の分解能が減少するため画像ボクセル３２２の内部の雑音は減少する。
【００４０】
画像再構成器４４は、線源３０２からの射線を画像ボクセル３２２を介して検出器平面３０４へ順投影することにより、検出器平面３０４に順投影面積を形成する。画像再構成器４４は、画像の分解能を高める本発明のシステム及び方法を適用することにより、順投影面積から画像ボクセル３２２を繰り返し式で再構成する。例えば、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２２の分解能を高めるように順投影面積の内部の検出器素子の個数を変更してから順投影面積からの画像ボクセル３２２を繰り返し式で再構成する。順投影面積は順投影領域とは別個であり、順投影領域を含まない。線源３０２と中心３２１との間の距離３３３によって、Ｘ線源１８の視野の内部での画像ボクセル３２０の位置が決まる。視野は画像容積３１８を包含している。また、線源３０２と画像ボクセル３２２の中心３３７との間の距離３３５によって、視野の内部での画像ボクセル３２２の位置が決まる。
【００４１】
画像再構成器４４は、検出器平面３０４の内部にあり画像容積３１８を再構成するのに用いられる複数の検出器素子の値を引き続き決定する。一例として、画像再構成器４４は、検出器横列軸３２９及び検出器チャネル軸３３１の少なくとも一方に沿った検出器素子の順投影点３３４からの距離に基づいて検出器素子に値を割り当てることにより、順投影領域の内部での検出器素子の値を決定する。例えば、検出器横列軸３２９に沿った検出器素子３０６と順投影点３３４との間の距離が検出器横列軸３２９に沿った検出器素子３０８と順投影点３３４との間の距離よりも大きいことを画像再構成器４４によって決定すると、画像再構成器４４は、検出器素子３０８に割り当てたよりも小さい値を検出器素子３０６に割り当てる。もう一つの例として、検出器チャネル軸３３１に沿った検出器素子３１０と順投影点３３４との間の距離が検出器チャネル軸３３１に沿った検出器素子３０８と順投影点３３４との間の距離よりも大きいことを画像再構成器４４によって決定すると、画像再構成器４４は、検出器素子３０８に割り当てたよりも小さい値を検出器素子３１０に割り当てる。
【００４２】
画像再構成器４４はさらに、検出器平面３０４の内部にあり画像容積３１８を再構成するのに用いられる複数の検出器素子の値を引き続き決定する。一例として、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０の中心３２１と順投影領域の順投影点３３４との間の距離３３８、及び画像ボクセル３２２の中心３３７と順投影面積の順投影点３４２との間の距離３４０に基づいて、順投影領域の内部の各々の検出器素子及び順投影面積の内部に位置する各々の検出器素子に値を割り当てる。距離３３８が距離３４０よりも大きいときには、画像再構成器４４は、順投影面積の内部の検出器素子に割り当てたよりも大きい値を順投影領域の内部の検出器素子に割り当てる。代替的には、距離３４０が距離３３８よりも大きいときには、画像再構成器４４は、順投影領域の内部の検出器素子に割り当てたよりも大きい値を順投影面積の内部の検出器素子に割り当てる。順投影点３４２は順投影面積の中心である。代替的な一実施形態では、順投影点３４２は順投影面積の中心でない。中心３２１と順投影点３３４との間の距離３３８によって中心３２１の位置が決まり、中心３３７と順投影面積の順投影点３４２との間の距離３４０によって中心３３７の位置が決まる。さらにもう一つの例として、画像再構成器４４は、予め画定された曲線に基づいて順投影領域の内部の検出器素子に複数の値を割り当てる。画像再構成器４４は、操作コンソール５０を介して操作者から予め画定された曲線を受け取る。予め画定された曲線は、順投影領域の内部の検出器素子の個数、検出器チャネル軸３３１及び検出器横列軸３２９の少なくとも一方に沿った順投影領域の寸法、並びにｘ次元、ｙ次元及びｚ次元の少なくとも一つに沿った画像ボクセル３２０の寸法の少なくとも一つの関数であり得る。ｘ次元はｘ軸に平行であり、ｙ次元はｙ軸に平行であり、ｚ次元はｚ軸に平行である。ｙ軸はｚ軸に垂直であり、ｘ軸はｙ軸及びｚ軸の両方に垂直である。画像再構成器４４は、検出器平面３０４の内部にあり予め画定された曲線に一致する検出器素子に、予め画定された曲線の値を割り当てる。
【００４３】
画像再構成器４４は、代替的な一実施形態では、二つの条件の少なくとも一方を満たすように、検出器平面３０４の内部の検出器素子に値を割り当てる。条件の第一は、順投影関数Ｆ（ｒ）が、インパルスのような高周波成分を除外した滑らかな曲線であることである。高周波成分のもう一つの例は、順投影関数Ｆ（ｒ）に通常期待される複数の緩やかな変化に対応しない複数の急激な局所的変動を含む。滑らかな曲線は、予め画定された曲線の一例である。順投影関数Ｆ（ｒ）の一例は、Ａｒ＋ｎである。ｒ＝１及びｎ＝０を画像再構成器４４によって設定したら、画像再構成器４４はＡの値を決定して、順投影関数Ｆ（ｒ）を滑らかな曲線として生成する。条件の第二は、画像容積３１８が滑らかな曲線であることである。ｎ＝０を画像再構成器４４によって設定すると、画像再構成器４４はＡ−１の値を決定して、高周波成分を除外した滑らかな曲線として画像容積３１８を生成する。
【００４４】
画像再構成器４４は、もう一つの代替的な実施形態では、視野の全体にわたって検出器チャネル軸３３１及び検出器横列軸３２９の少なくとも一方に沿って一様な空間分解能を達成するように、検出器平面３０４の内部の検出器素子の個数を決定する（ブロック５０６）。例えば、画像再構成器４４は、順投影領域の内部の検出器素子の個数が順投影面積の内部の検出器素子の個数に等しくなるように決定する。もう一つの例として、画像再構成器４４は、検出器横列軸３２９に沿った順投影領域の内部の検出器素子の個数が検出器横列軸３２９に沿った順投影面積の内部の検出器素子の個数に等しくなるように決定する。さらにもう一つの例として、画像再構成器４４は、検出器チャネル軸３３１に沿った順投影領域の内部の検出器素子の個数が検出器横列軸３２９に沿った順投影面積の内部の検出器素子の個数に等しくなるように決定する。画像再構成器４４は、操作コンソール５０を介して操作者から一様な空間分解能の要請を受ける。
【００４５】
画像再構成器４４は、さらにもう一つの代替的な実施形態では、ＣＴイメージング・システム１０によって行なわれる走査のトリガ頻度に基づいて、順投影領域の内部の検出器素子の個数を変化させる。トリガ頻度は、被検体１２を中心としたＸ線源１８の全回転について被検体１２の周囲で収集される投影データ・ビューの離散的な数を決定する。一例として、画像ボクセル３２０を再構成するために用いられる実際の投影データを取得するトリガ頻度が増大するにつれて、順投影領域の内部で選択される検出器素子の個数が減少する。もう一つの例として、実際の投影データを取得するトリガ頻度が減少するにつれて、順投影領域の内部で選択される検出器素子の個数が増大する。
【００４６】
正則化関数Ｕ（ｒ）は、画像ボクセル３２０の近くの画像ボクセルの値に基づいて画像ボクセル３２０に制約を加える。例えば、正則化関数Ｕ（ｒ）は画像ボクセル３２０の値に対し、隣接する画像ボクセル３２４、３２６、３２８、３３０及び３３２の少なくとも１個の値に基づいてペナルティを科す。もう一つの例として、Ｕ（ｒ）は画像ボクセル３２０の値に対し、画像ボクセル３２０に隣接しておらず、画像ボクセル３２０から離隔した１個又は２個等の一定個数の画像ボクセルに位置する画像ボクセルの値に基づいてペナルティを科す。画像ボクセル３２０の近くの画像ボクセルの値に基づいて画像値の値に科されるペナルティの一例としては、画像ボクセル３２０の値が画像ボクセル３２０の近くの各画像ボクセルの値の平均を上回らないようにする等がある。画像ボクセル３２０の近くの画像ボクセルの値に基づいて画像値の値に科されるペナルティのもう一つの例としては、画像ボクセル３２０の値が画像ボクセル３２０の近くの各画像ボクセルの値の中央値を上回らないようにする等がある。
【００４７】
画像再構成器４４は、さらにもう一つの代替的な実施形態では、画像ボクセル３２０の空間分解能を高めるように、画像ボクセル３２０の近くにあり画像ボクセル３２０の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数を検出器横列軸３２９及び検出器チャネル軸３３１の少なくとも一方に沿って調節する（ブロック５０８）。一例として、画像再構成器４４は、検出器横列軸３２９に沿って位置しており画像ボクセル３２０の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数を調節する。もう一つの例として、画像再構成器４４は、検出器チャネル軸３３１に沿って位置しており画像ボクセル３２０の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数を調節する。さらにもう一つの例として、画像再構成器４４は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸の少なくとも一つに沿って測定された画像ボクセル３２０の視野及び寸法の範囲内での画像ボクセル３２０の位置の関数の少なくとも一つに基づいてＵ（ｒ）を変化させる。さらにもう一つの例として、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０と画像ボクセル３２０の近くの画像ボクセルの少なくとも１個との間の差の大きさの関数に基づいてＵ（ｒ）を変化させる。一例では、
【００４８】
【数１１】
2009540966.tif 000013
であり、式中、αは正の実数のようなスケーリング定数であり、ｐは正の実数のような指数パラメータであり、ｂｉｊは正の実数のような指向性加重係数であり、ｒｉは画像容積３１８の内部の位置ｉでの画像ボクセル３２０の値を表わし、ｒｊは画像ボクセル３２０の近くの画像容積３１８の内部での画像ボクセルｊの値を表わし、Ｃは画像ボクセル３２０にペナルティを科すために選択された画像ボクセル３２０の近くの画像ボクセルの隣接ボクセルである。この例では、画像再構成器４４は、視野の内部での画像ボクセル３２０の位置に基づいてα及びｂｉｊを変化させる。
【００４９】
画像再構成器４４は、一実施形態では、視野の全体にわたり半径方向に沿って、視野の全体にわたり方位角方向に沿って、及び視野の全体にわたりｚ方向に沿っての少なくとも１方向に沿って一様な空間分解能を達成するように、画像ボクセル３２０の近くにあり画像ボクセル３２０の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数を調節し、また画像ボクセル３２２の近くにあり画像ボクセル３２２の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数を調節する。例えば、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０の近くにあり画像ボクセル３２０の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数が、画像ボクセル３２２の近くにあり画像ボクセル３２２の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数に等しくなるように決定する。代替的な一実施形態では、画像再構成器４４は、視野の全体にわたり半径方向、方位角方向及びｚ方向の少なくとも２方向に沿って等方的な空間分解能を達成するように、画像ボクセル３２０の近くにあり画像ボクセル３２０の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数を調節し、また画像ボクセル３２２の近くにあり画像ボクセル３２２の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数を調節する。画像再構成器４４は、視野の全体にわたり半径方向に沿って、視野の全体にわたり方位角方向に沿って、及び視野の全体にわたりｚ方向に沿っての少なくとも２方向に沿って所望の空間分解能の複数の値を操作コンソール５０を介して操作者から受け取る。もう一つの代替的な実施形態では、画像再構成器４４は、視野の全体にわたり半径方向、方位角方向及びｚ方向の少なくとも１方向に沿って所望の空間分解能を達成するように、画像ボクセル３２０の近くにあり画像ボクセル３２０の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数を調節し、また画像ボクセル３２２の近くにあり画像ボクセル３２２の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数を調節する。画像再構成器４４は、操作コンソール５０を介して操作者から所望の空間分解能を受け取る。
【００５０】
画像再構成器４４はまた、視野の全体にわたり半径方向に沿って、視野の全体にわたり方位角方向に沿って、及び視野の全体にわたりｚ方向に沿っての少なくとも１方向に沿って一様な空間分解能、所望の分解能、及び等方的な分解能のような空間分解能を達成するように、順投影領域の内部の検出器素子の個数、及び画像ボクセル３２０の近くにあり画像ボクセル３２０の値にペナルティを科す画像ボクセルの個数を変化させることができる。
【００５１】
一実施形態では、解剖学的部位のハーフ・スキャン又は代替的にはフル・スキャン（全走査）の間に、画像再構成器４４は、線源３０２が第一の位置にあるときに生成されて画像ボクセル３２０を繰り返し式で再構成するのに用いられる実際の投影データの部分及び順投影関数Ｆ（ｒ）に大きい量の信頼性又は加重を割り当てる（ブロック５１０）。この大きい量の信頼性は、線源３０２が第二の位置にあるときに生成されて画像ボクセル３２０を繰り返し式で再構成するのに用いられる実際の投影データの部分及び順投影関数Ｆ（ｒ）に画像再構成器４４が割り当てるときの信頼性の量よりも大きい。例えば、画像ボクセル３２０が、Ｘ線源１８が投影角度０°に位置しているときに第一の組の実際の投影データから繰り返し式で再構成され、この画像ボクセル３２０がまた、線源３０２が投影角度９０°に位置しているときに第二の組の実際の投影データから繰り返し式で再構成されていると決定すると共に、線源３０２が投影角度０°では投影角度９０°のときよりも画像ボクセル３２０に近接していると決定したら、画像再構成器４４は、第二の部分の実際の投影データに割り当てたよりも大きい量の信頼性を第一の組の実際の投影データに割り当てる。第一の位置は、第二の位置の場合よりも画像ボクセル３２０に近い。線源３０２に関する画像ボクセル３２０の位置は、線源３０２の投影角度と共に変化する。画像再構成器４４は、実際の投影データｐ及び順投影関数Ｆ（ｒ）に適用される歪み尺度Ｄを変化させて、信頼性を変化させる。例えば、画像再構成器４４は、歪み尺度Ｄを（ｐ−Ｆ（ｒ））の２乗から（ｐ−Ｆ（ｒ））の３乗まで増大させて、信頼性を高める。
【００５２】
画像再構成器４４は、代替的な一実施形態では、画像ボクセル３２０を繰り返し式で再構成するのに用いられる実際の投影データの取得時の焦点スポットの寸法変化によって損なわれる画像ボクセル３２０の分解能を高めるように、順投影領域の内部の検出器素子の個数を増大させる等のように調節する。焦点スポットの寸法はＸ線源１８の一定面積を含んでおり、ビーム３２はこの面積から発する。さらに、もう一つの代替的な実施形態では、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０を繰り返し式で再構成するのに用いられる実際の投影データの取得時の焦点スポットの位置変化によって損なわれる画像ボクセル３２０の分解能を高めるように、検出器横列軸３２９及び検出器チャネル軸３３１の少なくとも一方に沿った順投影点３３４の位置を変移させる。
【００５３】
画像再構成器４４は、さらにもう一つの代替的な実施形態では、画像ボクセル３２０を繰り返し式で再構成するのに用いられる実際の投影データの取得時のｚ軸に沿ったテーブル２２の位置の測定誤差によって損なわれる画像ボクセル３２０の分解能を高めるために、ｚ軸に沿った順投影点３３４の位置を変移させる。画像再構成器４４は、一実施形態では、テーブル２２の下垂によって損なわれる画像ボクセル３２０の分解能を高めるように、順投影点３３４の位置を変移させ、且つ／又は順投影領域の内部のｚ軸に沿った検出器素子の個数を増大させる等のように調節する。
【００５４】
画像再構成器４４は、代替的な一実施形態では、画像ボクセル３２０を再構成するのに用いられる実際の投影データの部分の取得時に生ずるガントリ１４の振動によって損なわれる画像ボクセル３２０の分解能を高めるように、検出器チャネル軸３３１に沿った順投影領域の順投影点３３４の位置を時間の変化及び／又は線源３０２の投影角度の変化と共に変移させる。線源３０２の投影角度は、Ｘ線源１８の位置変化と共に変化する。もう一つの代替的な実施形態では、画像再構成器４４は、画像ボクセル３２０を再構成するのに用いられる実際の投影の取得時に生ずる焦点スポットの寸法変化、焦点スポットの位置変化、ｚ軸に沿ったテーブル２２の位置変化、テーブル２２の下垂、及びガントリ１４の複数回の振動の少なくとも一つによって損なわれる画像ボクセル３２０の分解能を高めるように、順投影領域の内部の検出器素子の個数及び順投影領域の順投影点３３４の位置の少なくとも一方を調節する。
【００５５】
図７は、画像の分解能を高める従来の方法及び本発明の方法を適用することにより作成される複数の画像６０２、６０４、６０６及び６０８の一実施形態を示す。画像６０２及び６０８は、低分解能検出器設定において取得された同じ走査から再構成されている。画像６０４及び６０６は、高分解能検出器設定において取得された２回の別個の走査から再構成されている。画像６０２、６０４及び６０６は、Feldkamp式再構成を適用することにより再構成され、画像６０８は本発明の画像の分解能を高める方法を適用することにより再構成されている。画像６０８が画像６０２よりも良好な分解能を有し、また画像６０４及び６０６に匹敵する同様の分解能を有することは明らかである。
【００５６】
画像の分解能を高める本発明のシステム及び方法をマルチ・スライスＣＴイメージング・システム１０を用いることにより記載したが、これらのシステム及び方法は、限定しないが磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）・システム、光学的走査システム、ＣＴシステム、放射線治療システム、Ｘ線イメージング・システム、超音波システム、核イメージング・システム、磁気共鳴分光器システム、及び陽電子放出断層写真法（ＰＥＴ）イメージング・システム等を含めた様々なイメージング・システムに適応構成されることが可能である。また、画像再構成器４４は、画像容積３１８の内部の画像ボクセルの任意のものの線源３０２及び検出器平面３０４に関する位置を決定することを特記しておく。また、一実施形態では、操作者が、画像の分解能を高めるように操作コンソール５０を介して画像再構成器４４を制御して、分解能が高まったか否かを判定することを特記しておく。
【００５７】
画像を繰り返し式で再構成する本発明のシステム及び方法の技術的効果としては、画像の分解能を高めることがある。他の技術的効果としては、一様な空間分解能を達成することにより画像ボクセル３１８の空間分解能のばらつきを減少させることがある。画像を繰り返し式で再構成する本発明のシステム及び方法を適用することにより繰り返し式で再構成される画像の分解能が増大すると、画像の雑音が減少する。画像容積３１８の空間分解能のばらつきは、ガントリ１４のアイソセンタと画像ボクセルの任意のもの３２０及び３２２との間の距離の関数であり得る。例えば、画像ボクセル３２０の空間分解能は、画像ボクセルの任意のもの３２０及び３２２のアイソセンタからの距離の増大と共に減少する。アイソセンタと画像ボクセルの任意のもの３２０及び３２２との間の距離は、狭いビーム３２の角度、ＤＡＳ４２の有限の積算時間、ヒール効果、及び他の要因の少なくとも一つによって変化する。有限の積算時間において、ＤＡＳ４２は一つの投影角度において取得される実際の投影データの部分を積算する。しかしながら、実際には、実際の投影データの範囲内にあり積算される部分は、厳密な一つの投影角度において取得される訳ではなく、従って画像容積３１８の内部に方位角方向のボケが生ずる。画像再構成器４４は、この方位角方向のボケを、ＤＡＳトリガ頻度に基づいて順投影領域の内部の一定個数の検出器素子を選択することにより減少させる。
【００５８】
本発明を様々な特定の実施形態について記載したが、当業者であれば、特許請求の範囲の要旨及び範囲内にある改変を施して本発明を実施し得ることを認められよう。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】画像の分解能を高める方法を具現化したマルチ・スライスＣＴイメージング・システムの一実施形態の等角図である。
【図２】図１のＣＴイメージング・システムのブロック図である。
【図３】画像の分解能を高める方法の一実施形態を示す図である。
【図４】図３の方法を示す図である。
【図５】画像の分解能を高める方法の一実施形態の流れ図である。
【図６】図５の続きの流れ図である。
【図７】画像の分解能を高める方法の一実施形態を適用したときの効果を示す複数の画像の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  ＣＴイメージング・システム
１２  被検体
１４  ガントリ
１６  内側部分
１８  Ｘ線源
２０  検出器アレイ
２２  テーブル
２４  患者中孔
３０  中心軸
３２  Ｘ線ビーム
３４  検出器セル
３６  制御機構
５２  表示器
３０２  線源
３０４  検出器平面
３０６、３０８、３１０、３１２、３１４  検出器素子
３１８  画像容積
３２０、３２２、３２４、３２６、３２８、３３０、３３２  画像ボクセル
３２９  検出器横列軸
３３１  検出器チャネル軸
３３２（明細書内３２１）、３３７  画像ボクセルの中心
３３３、３３５  画像ボクセルの中心と線源との間の距離
３３４、３４２  順投影点
３３６  画像ボクセルの底面
３３８、３４０  画像ボクセルの中心と順投影点との間の距離
３３９、３４１、３４３、３４５  画像ボクセルの端辺
６０２、６０４、６０６、６０８  画像
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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