(57)【要約】  検査領域を通る複数の投射方向に対応する複数の投射プロフィールに基づいて画像関数を再構成する方法であり、各投射プロフィールは一連の値位置を含んでおり、それぞれの投射方向に平行な投射線に対応する測定された投射値はそれぞれの値位置に割当てられ、複数の残りの値位置は空であり、前記方法は（ａ）投射値に基づいて、複数の補間プロフィールを構成するために第１の補間値を空の値位置に割当て、第１の補間値は異なる投射プロフィールで同じ値位置を有する測定された投射値のグループ内の第１の補間から得られ、（ｂ）補間プロフィールで予め定められた再構成アルゴリズムを適用することにより画像機能を決定するステップを含んでいる。【選択図】図１
2009529394.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検査領域を通る複数の投射方向に対応する複数の補間された投射プロフィールに基づいて画像関数を再構成する方法において、
各投射プロフィールが複数の検出器素子を有する検出器装置で測定され、一連の値位置を含み、その数は検出器素子の数に等しく、
それぞれの投射方向に平行な投射線に対応する測定された投射値が関連された値位置に割当てられ、
投射方向の数は検出器素子数よりも少なく、複数の残りの値位置は空であり、
測定された投射プロフィールに基づいて複数の補間プロフィールを構成するために第１の補間値を空の値位置へ割当て、第１の補間値は異なる投射プロフィールで同じ値位置を有する測定された投射値のグループ内の第１の補間から得られ、
予め定められた再構成アルゴリズムを補間プロフィールで適用することにより画像関数を決定するステップを含んでいる方法。
【請求項２】
各補間プロフィールではさらに、
測定された投射値とそれぞれの補間プロフィールの第１の補間値のグループ内の第２の補間により第２の補間値を生成するステップを含んでいる請求項１記載の再構成方法。
【請求項３】
第１と第２の補間値の少なくとも一方はスプライン補間から得られる請求項１または２記載の再構成方法。
【請求項４】
第１と第２の補間値の少なくとも一方はｎ＞３の次数ｎのスプライン関数を有するスプライン補間から得られる請求項３記載の再構成方法。
【請求項５】
さらに、少なくとも１つの補間パラメータを調節するステップを含んでいる請求項１乃至４のいずれか１項記載の再構成方法。
【請求項６】
少なくとも１つの補間パラメータは検査領域の予め定められた形状特性にしたがって調節される請求項５記載の再構成方法。
【請求項７】
補間プロフィールを構成するステップは、
補間プロフィールの再スケールのステップを含んでおり、その再スケールのステップによって各補間プロフィールは検査領域を含む予め定められたユニットディスクをカバーする請求項１乃至６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
再構成アルゴリズムの適用は測定された投射値で乗算された多項式と第１の補間値の和として画像関数を決定するステップを含んでおり、多項式は直交リッジ多項式の和である請求項１乃至７のいずれか１項記載の再構成方法。
【請求項９】
再構成アルゴリズムの適用は濾波された背面投射または反復的な再構成方法により画像関数を決定するステップを含んでいる請求項１乃至７のいずれか１項記載の再構成方法。
【請求項１０】
前記画像関数は、
Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置と、
超音波断層撮影装置と、
ＰＥＴ撮像装置と、
光断層撮像装置と、
ガンマ線撮像装置と、
ＳＰＥＣＴ撮像装置または、
中性子ベースの透過検出システムとで測定されるラドンデータから決定される請求項１乃至９のいずれか１項記載の再構成方法。
【請求項１１】
オブジェクトの検査領域を撮像する撮像方法において、
少なくとも１つのエネルギ入力ビームを検査領域を通る予め定められた照射方向に誘導し、
検査領域を通る複数の予め定められた投射方向に対応する投射プロフィールを決定し、各投射プロフィールは同じ投射方向を有する複数の投射線に対応する測定された投射値を含んでおり、測定された投射値は複数のエネルギ入力ビームにより測定された減衰値を含み、各投射プロフィールは一連の値位置を含み、それぞれの投射方向に平行な投射線に対応する測定された投射値はそれぞれの値位置を割当てられ、複数の残りの値位置は空であり、
投射プロフィールに対して請求項１乃至１０のいずれか１項記載の再構成方法を行うことにより検査領域を表す画像機能を再構成するステップを含んでいる方法。
【請求項１２】
少なくとも１つのエネルギ入力ビームはそれぞれが複数の扇状ビーム成分を含んでいる扇状ビームのセットを含み、
各投射プロフィールは同じ投射方向を有するがディスクリートな扇状ビームの異なるセットに含まれている平行な投射線を有する扇状ビーム成分に対応する減衰値を有している請求項１１記載の撮像方法。
【請求項１３】
照射方向はオブジェクトの周囲で回転される可動の放射源を使用することによりその後設定される請求項１１または１２記載の撮像方法。
【請求項１４】
画像関数の近似を得られる視覚化された画像として表すステップをさらに含んでいる請求項１１乃至１３のいずれか１項記載の撮像方法。
【請求項１５】
オブジェクトは、
生物的有機体またはその一部と、
流体組成物と、
固体材料と、
ワークピースと、および／または、
秘密保護の理由で検査されるオブジェクトとを含んでいる請求項１１乃至１４のいずれか１項記載の撮像方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１０のいずれか１項記載の方法を実行するためのプログラムコードによりコンピュータが読取可能な媒体に存在するコンピュータプログラム。
【請求項１７】
請求項１乃至１０のいずれか１項記載の方法を実行するためのプログラム命令を含んでいるコンピュータが読取可能な記憶媒体を具備する装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複数の予め定められた投射方向に対応して測定された複数の投射関数を含んでいるラドンデータから画像関数を再構成する方法に関する。さらに本発明は前述の再構成方法に基づいて検査領域を撮像する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
サンプルの非破壊的検査は材料科学、非破壊検査、医療検査、考古学、建築技術、秘密保護の事柄等のような種々の技術分野で重要な目標である。例えばコンピュータ断層撮影（ＣＴ）によるサンプルの画像を得る１方法はＸ線による異なる投射方向からサンプル平面を照射し、その後異なる方向で測定された減衰データに基づいてサンプル平面を再構成する処理に基づいている。測定された減衰データ全体はラドンスペースにおけるいわゆるラドンデータに関して示されることができる。
【０００３】
ラドンデータの異なる再構成方法が今日知られている（例えばテキストブック“Computed Tomography-Fundamentals, System Technology, Image Quality, Applications”、W. A. Kalender（第１版、ISBN 3-89578-081-2）；“Image Reconstruction from Projections：The Fundamentals of Computerized Tomography”、G. T. Herman、Academic Press、1980年：“Einfuhrung in die Computertomographie”、Thorsten M. Buzug (Springer-Verlag、Berlin 2004)）。通常の再構成方法の技術は反復的な再構成方法および濾波された背面投射方法として要約されることができる。
【０００４】
反復的な再構成は複数の反復ステップに基づいた近似方法である。高い解像度の画像の反復的な再構成の基本的な欠点は、反復に非常に長い計算時間がかかることである。濾波された背面投射方法は原則的にラドンデータのフーリエ変換とフーリエ変換された画像データとの関係を示すフーリエスライス定理に基づいている。フーリエスライス定理を使用する一般的な欠点は、再構成の補間ステップがスペース周波数の増加と共に増加する傾向があるエラーおよびアーティファクトを生じることである。この欠点は高い解像度を有する検出器を使用することによってのみ防止されることができる。しかしながら、これらの検出器の応用は線量の負担、価格、データ処理時間に関して限定される。
【０００５】
ラドンデータから画像関数を再構成する改良された方法はEP 04031043.5号明細書（本出願の出願日には未出版）に記載されている。このディスク上の直交多項式膨張（以下、ＯＰＥＤアルゴリズム）を使用する方法では、検査領域を表す画像関数は検査領域を通して複数の予め定められた投射方向に対応して測定された投射プロフィールの値で乗算された多項式の和としてラドンデータから決定される。各投射方向の投射プロフィールは例えば前記投射方向に平行なＸ線照射ビーム成分の選択されたグループにより検出された投射値（減衰値）で構成される。照射は検査領域に関して異なる視野（または角度位置）でＸ線源により放射される。EP 04031043.5号明細書に記載されているようなＯＰＥＤアルゴリズムにより、投射方向数と各投射プロフィールの投射値数は典型的に視野の数に等しい。
【０００６】
ＯＰＥＤアルゴリズムは特に、コンピュータ処理時間の減少と改良された信号対雑音比を有する画像の生成に関して本質的な利点を有する。さらに画像の解像度は特に数を増加されそれに対応して減少された寸法を有する検出器素子を使用することにより制限されることができる。しかしながら撮像の解像度の改良は視野の数により制限されることができる。視野数が典型的なコンピュータ断層撮影装置によりフルサイクル当り約１．０００まで限定されるとき、この値を超える増加された数の検出器素子は自動的に完全な投射プロフィール数を増加しない。視野数が検出器素子の数よりも小さいならば、特定の投射方向に平行な予め定められた投射線は検査領域を通って照射されず、そのため対応する平行ビーム成分は与えられず、関連される投射値は測定されることができない。結果として投射プロフィールは不完全であり、画像は正確に再構成されることができない。対応する欠点が前述の濾波された背面投射方法により生じる可能性がある。
【０００７】
ＯＰＥＤアルゴリズムの特別な欠点は走査形状を変更せずにオブジェクトの領域に対する再構成された領域の調節がＯＰＥＤアルゴリズムによっては容易に可能ではないときに生じる可能性がある。特にＯＰＥＤアルゴリズムはEP 04031043.5号明細書に記載されているようにオブジェクトへのズームが必要である場合に欠点を有する。１例は人体の一部、例えばＣＴ装置における脚部の撮像により与えられる。ガントリ全体をカバーする扇形ビームの幾らかのビーム成分だけが脚部に衝突し、それ故、投射プロフィールは画像再構成のための僅かの数の測定された値しか含まれない。脚部の外側の多くのデータはゼロに設定され、ＯＰＥＤアルゴリズムの潜在性全体は使用されない。脚部画像の非鮮明性は扇状ビームと検出器の形状のみを変更することにより避けられることができる。
【０００８】
２次元画像の再構成のための別のアルゴリズムは1999年“Phys. Med. Biol.”の44巻、1105−1120頁（T. Bortfeld等）に記載されている。画像は測定された投射プロフィールから再構成され、それらは平行な等距離の投射線に対応する投射値により与えられる。扇状ビーム成分の角度位置は実際の照射源の角度位置と同じではないので、投射プロフィールは補間を含むリビニングステップにより得られる。これは再構成に使用されるシノグラムでは、大部分の位置は空であり、補間は測定された値を直接使用しない近傍間の全てのこれらの位置で使用される。しかしながら、ＯＰＥＤアルゴリズムの前述の潜在的な問題はT. Bortfeldの再構成技術で解決されることができない。
【０００９】
前述の欠点は通常のＣＴ画像再構成だけではなく、ラドンデータに基づいた全ての他の画像再構成とも関連される。
【発明の開示】
【発明の解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的はラドンデータから画像関数を再構成し、前述の再構成および撮像技術の欠点を避け、非破壊的検査の応用の範囲を増加することである。特に本発明の目的は検査下のオブジェクトを照射するため限定された数の視野でさえも改良された撮像解像度を有する画像関数を生成する再構成方法を提供することである。本発明のさらに別の目的の特徴はラドンデータの集収に基づいて前述の撮像方法の欠点を避ける改良された撮像方法を提供することである。特に撮像方法は解像度の損失なく、限定された扇状角度でのオブジェクトの照射を可能にしなければならない。さらに特別な特徴によれば、本発明の目的はオブジェクトにズームすることを可能にする撮像方法を提供することである。
【発明の要約】
【００１１】
前述の目的は請求項１または１１の特徴を含む方法で実現される。本発明の有効な実施形態および応用は従属請求項で規定されている。
【００１２】
第１の特徴によれば、本発明は検査領域を通って複数の投射方向に対応する複数の補間された投射プロフィール（補間プロフィール）に基づいて画像関数を再構成する一般的な技術に基づいている。補間プロフィールはそれぞれの投射方向と平行な照射線に対応する測定された投射値と非照射投射線で与えられる補間値で占有されている一連の値位置を含んでいる。視野数が検出器素子数よりも少ないならば、測定されることができない投射値は補間（いわゆる第１の補間）により得られる。空の値位置を含んでいる測定された投射プロフィールは第１の補間により完成される。有効に、視野数は例えば撮像期間中の放射量を減少するために減少されることができ、および／または検出素子の寸法は例えば撮像解像度を増加するために減少されることができる。
【００１３】
特に本発明の方法は測定された投射プロフィールに基づいて複数の補間プロフィールを構成し、補間プロフィールの値で乗算された多項式の合計として画像関数を決定するために第１の補間値を空の値位置に割当てるステップを含んでいる。補間プロフィールに基づいて、画像関数は予め定められた再構成アルゴリズム、例えば前述のＯＰＥＤアルゴリズムを使用して計算される。この場合、画像関数は直交リッジ多項式の和に基づいて決定される。したがってEP 04031043.5号明細書に記載されているＯＰＥＤアルゴリズムの利点は本発明の撮像方法で完全に得られることができる。代わりに、画像関数は通常の反復的な再構成または濾波された背面投射方法を使用して計算される。
【００１４】
本発明によれば、第１の補間値は異なる投射プロフィールに属する、即ち異なる投射方向または異なる視野に属する測定された投射値のグループ内でそれぞれ行われる補間ルーチンを含んでいる第１の補間から得られる。第１の補間は隣接する投射プロフィールで等しい値位置を有する測定された投射値間の空の値位置を満たすための近似を含んでいる。
【００１５】
用語「検査領域（ＲＯＩ）」は通常撮像されるオブジェクトまたはその一部分を指している。通常、ＲＯＩは２次元のエンティティとして説明されることができる。オブジェクトの３次元画像の再構成では、複数のＲＯＩが撮像される。用語「投射方向」は通常、３次元空間におけるＲＯＩを通って少なくとも１つのエネルギ入力ビームまたはビーム成分の直線のコースを指している。投射方向は使用される座標系に関して角度により規定されることができる。用語「視野」は特定の投射方向によりＲＯＩを照射するためにＲＯＩに関する例えばＸ線源のようなエネルギ入力ビーム源の幾何学的な配置（または扇状ビーム形状の角度位置）を指している。
【００１６】
ＲＯＩで測定されるラドンデータは１セットの投射関数を有し、これはＲＯＩを通る複数の予め定められた投射方向に対応して決定される。各投射関数は、現在の投射方向に平行な「投射」の理論上無限大のある番号で集収されるデータを含んでいる。これらの投射は１次元の線上で積分することにより特徴付けされる。これらの積分された「投射」の十分な数を測定し、補間値を加算することによって、オブジェクトの画像関数はラドンデータから再構成されることができる。
【００１７】
実際におけるディスクリートなデータ集収のために、投射関数はここでは投射プロフィールとして示される。各「プロフィール」は現在の投射方向に平行な「投射」にしたがった測定された値または補間値によって占有されている一連の値位置を有している。値位置の数はＲＯＩを通る扇状ビームのビーム成分を検出する検出器素子の数に対応している。投射プロフィールの測定された値は例えばそれぞれの投射方向に沿ってＲＯＩを伝播するエネルギ入力ビームの変更（特に例えば吸光または散乱による減衰）により決定される。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態によれば、補間プロフィールはさらに補間（いわゆる第２の補間）を受ける。特定の応用に応じて、第２の補間が完全な補間プロフィールまたはＲＯＩの予め定められた部分に対応する補間プロフィールの部分に対して行われる。第２の補間は補間プロフィールの値位置間の中間位置を充填するための近似を含んでいる。したがって第２の補間はそれぞれが測定された投射値と、補間プロフィールの１つに属する第１の補間値のグループ内で行われる複数の補間ルーチンを含んでいる。第２の補間では、ＲＯＩまたはその部分へのフレキシブルなズームを行う利点が得られる。
【００１９】
与えられた補間手順のタイプに関して特別な限定は存在しない利点がある。特定の応用に応じて、第１と第２の補間の少なくとも一方は例えば線形補間を含むことができ、ここでは補間値は隣接するプロフィール値間の線形の近似または例えば任意の多項式の近似で計算される。本発明の特に好ましい実施形態により、第１と第２の補間の少なくとも一方がスプライン補間であるならば、高い画像品質を生じる近似品質に関して利点が得られる。第１および恐らく第２の補間値は３次元スプライン補間から得られることができる。３次元スプライン関数（ｎ＝３）は安定性（概算スプラインの振動を防止する）、改良された円滑さおよび簡単な計算に関して特別な利点を有する。代わりに補間値はｎ＞３の次数ｎのスプライン関数によるスプライン補間から得られる。
【００２０】
本発明のさらに別の有効な実施形態によれば、少なくとも１つの補間パラメータは画像の再構成前または再構成期間中に設定（調節）される。用語「補間パラメータ」とは第１と第２の補間の少なくとも一方の任意の特徴または品質、例えば補間関数の次数または補間のタイプ等を指している。この実施形態の基本的な利点は画像再構成の品質が例えば検査されるＲＯＩのオブジェクトまたは一部に応じて最適化されることができることにより与えられる。特に、少なくとも１つの補間パラメータは検査領域の予め決定された幾何学的特徴に応じて調節されることができる。したがって第１および第２の補間はＲＯＩ中で発見される特別な特徴に対して適合されることができる。
【００２１】
本発明の特別な好ましい実施形態によれば、補間プロフィールの構成ステップは補間プロフィールの再スケールを含んでいる。補間プロフィールの再スケールはＯＰＥＤアルゴリズムが適用されるユニットディスクへＲＯＩまたはその一部の形状サイズを適合することを含んでいる。したがってズームの効果はビーム位置（視野位置）の数を増加せずに得られることができる。再スケールは検査領域を含めた補間プロフィールの拡張を含んでおり、それによってＯＰＥＤアルゴリズムを適用するユニットディスクはカバーされる。
【００２２】
有効に、本発明の再構成方法はＸ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）からだけではなく、例えば超音波断層撮影、ＰＥＴ撮像、光断層撮影、ガンマ線撮像、ＳＰＥＣＴ撮像または中性子ベースの透過検出のような他の技術からの画像関数を計算するために適用されることができる。
【００２３】
本発明の第２の一般的特徴によれば、ＲＯＩを撮像する撮像方法が提供され、少なくとも１つのエネルギ入力ビームが検査領域を通る予め定められた照射方向に誘導され、投射プロフィールは照射方向に対応して決定される。ＲＯＩを表す画像関数は投射プロフィールに本発明の再構成方法を行うことにより再構成される。
【００２４】
本発明の撮像方法はラドンデータの提供に使用される異なるタイプのエネルギ入力ビームが与えられることができる。ここで使用される用語「エネルギ入力ビーム」は伝送されるエネルギがＲＯＩとの相互作用により変化される間に、ＲＯＩを通る直線（または基本的に直線）に沿って伝播する全てのタイプの物理量を指している。特に用語「エネルギ入力ビーム」は電磁放射または粒子放射をカバーする。好ましくは、エネルギ入力ビームはＸ線を含んでいる。Ｘ線源装置がエネルギビーム源装置として使用されるならば、少なくとも１つの補間回路が設けられているコンピュータ断層撮影装置が本発明の撮像方法を行うために使用されることができる。
【００２５】
好ましくは少なくとも１つのエネルギ入力ビームは複数の扇状またはコーン状ビーム成分を含んでいる少なくとも１つの扇状またはコーン状ビームを含んでいる。各測定された投射プロフィールは同じ投射方向により関連されるが扇状ビームの異なるセットに含まれている平行な投射線に沿った扇状ビーム成分により測定された投射値を有しているが、異なる扇状ビームのセットに含まれている。投射プロフィールは単に集収された検出器データから関連される投射値を選択することにより構成されることができる利点がある。本発明の明細書では、平面の扇型放射分布を有する扇状ビームを参照する。本発明は複数のコーン状ビーム成分を含んでいる少なくとも１つのコーン状ビームを有する少なくとも１つのエネルギ入力ビームと等価の方法で実行されることができる。
【００２６】
本発明の好ましい実施形態により、可動の放射源の使用により１つの単一扇状ビームで照射方向が設定されるならば、利用可能な照射技術の適用に関する利点が得られる。照射方向はオブジェクトの周囲で放射源を回転することによりその後調節されることができる。
【００２７】
撮像方法の適用にしたがって、リクエストされた画像情報を適切なフォーマットで提供するためのさらに別の手順ステップを後続させることができる。好ましくは、画像関数の近似は例えば少なくとも２次元または３次元の画像または対応するビデオ表示（動画）により視覚化された画像として表される。代わりに、画像関数は例えば予め定められた特徴を自動的に検出するためのさらに別の画像処理を受けることができる。従来技術の画像処理方法は本発明により決定された画像関数について適用されることができる利点がある。視覚化された画像の提供は例えば画像関数の値をグレー値に変換することによりオブジェクトの視覚化を計算するステップを含んでいる。
【００２８】
本発明の好ましい応用は材料科学、非破壊的撮像、非破壊的検査、医療検査、考古学、建築技術、秘密保護の事柄に関する技術のような技術分野に存在する。したがって撮像されるオブジェクトは例えば生物的有機体またはその一部、流体組成物、固体材料、ワークピースおよび／または秘密保護の理由で検査されるオブジェクトを含んでいる。
【００２９】
さらに、本発明の独立した主題は、本発明の再構成方法を実行するためのプログラムコードによりコンピュータが読取可能な媒体に存在するコンピュータプログラムと、本発明の再構成方法を実行するためのプログラム命令を含んでいるコンピュータが読取可能な記憶媒体を具備する装置である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
本発明のさらに詳細な説明と利点を添付図面を参照して以下説明する。  
本発明をコンピュータ断層撮影の好ましい応用を参照して以下説明する。本発明は（例えばＶＩＳまたはＩＲ範囲における例えば中性子または光のような）他のタイプのエネルギ入力ビームの応用で類似の方法で実行されることができることを強調する。さらに好ましい実施形態の以下の説明は主としてデータ集収およびデータ処理を含めた補間プロフィールを構成する原理を参照する。本発明の実行に使用されるＣＴ装置の構造および動作の詳細はそれらが通常のＣＴ装置から知られているので説明しない。
【００３１】
さらに、本発明をＯＰＥＤアルゴリズムの好ましい応用を参照して以下説明する。EP 04031043.5号明細書に記載されているような画像構成のためのＯＰＥＤアルゴリズムの説明は本発明の明細書では参考文献とされる。画像関数が通常の反復再構成または濾波された背面投射方法を使用して計算されるならば、照射方式はこれらのアルゴリズムの要求に適合されることができる。
【００３２】
本発明の実施形態を概略的な実寸大ではない図面を参照にして説明する。照射形状の詳細な特徴、例えば照射ビーム成分の数、厚さ、角距離またはＸ線源の回転速度は撮像の特定のタスクにしたがって当業者により選択されることができる。
【００３３】
［１．本発明による画像再構成］  
図１では本発明の撮像方法を実行するステップが要約されている。第１に検査されるオブジェクト、例えば患者の身体の頭部または別の部分が準備される（ステップＳ１）。オブジェクトの準備はオブジェクトをＣＴ装置中の保持装置上に位置させ、それによって検査領域がＣＴ装置のソース検出器ユニットと整列される処理を含んでいる。
【００３４】
その後、オブジェクトは照射を受ける（ステップＳ２）。Ｘ線源はオブジェクトおよび検出器装置の方向へ導かれる扇状またはコーン状Ｘ線ビームを発生するように動作される。検出器装置は例えばＣＴ装置のガントリの周辺に固定した分布で配置されているそれぞれが複数の検出器素子を有する平坦なパネル検出器のアレイを具備している。その代わりに、検出器装置は例えば複数の検出器素子を有する１つの単一の平坦なパネル検出器で構成されている。この場合、検出器装置はガントリの周囲でソース検出器ユニットと共に回転される。さらにステップＳ２は積分された減衰値を測定することを含んでおり、検出器装置によって受信されたＸ線が検出される。
【００３５】
ステップＳ２はオブジェクトを透過するＸ線を照射する複数の投射方向で投射値を測定ために連続的に反復される。投射方向は例えばガントリの周囲でソース検出器装置を回転することにより設定される。ステップＳ２は自動的にデータの打切りを含んでいる。検出器装置の形状のために、ディスクリートな減衰値データが記録される。ステップＳ１とＳ２の少なくとも一方の期間中に、オブジェクトはさらにコントラストエージェントの付加または介入により操作されることができる。本発明のこの実施形態は特に撮像方法の医療応用でダイナミックな画像の集収または変化するオブジェクトの撮像で特に利点を有する。
【００３６】
検出器装置で測定される投射値は投射プロフィールを構成し（ステップＳ３）、補間プロフィールを構成することにより投射プロフィールを完成し（ステップＳ４）、ＲＯＩの画像を再構成するためデータ処理する（ステップＳ５）ステップを受ける。ステップＳ４は計算された補間プロフィールの再スケールを含むことができる。補間プロフィールがＯＰＥＤアルゴリズムの適用に使用されるユニットディスクをカバーするようにＲＯＩの直径は再スケールされる。各投射プロフィールは検出器装置で測定されたビーム成分の割当て（または再分類）により得られる複数の平行な投射を含んでいる。この割当てにより、扇状ビーム形状は特にＯＰＥＤアルゴリズムまたは濾波された背面投射方法によりラドンデータからの画像の再構成で必要とされるとき平行な形状になる。
【００３７】
投射プロフィールを構成するステップ（ステップＳ３）を以下さらに詳細に説明する。図２は回転する扇状ビームによるオブジェクト（ＲＯＩ２、内部ディスク）の照射を概略的に示している。EP 04031043.5号明細書に記載されている照射および検出条件により、完全なラドンデータが図３に示されているように得られる。増加された解像度でＲＯＩ２を撮像するために、検出条件は変更され（図４）、本発明による第１の補間を受ける測定されるラドンデータ（図５）を不完全にする（図６）。
【００３８】
（EP 04031043.5号明細書に対応する）図２では、平行なＸ線ビームのグループに対するＸ線ビーム成分のファンの割当てが概略的に示されている。図２の外側の円（ユニットディスク）の周囲の黒い円は扇状ビーム成分を放射するＸ線源11の中心位置Ｑｉを示している。各位置ＱｉはＲＯＩ２を通る１つの視野を提供する。実際には、ＣＴ装置の視野数は例えば５００乃至１０００の範囲である。空の円は少なくとも１つの検出器素子25の中心位置Ｄｉを示している（EP 04031043.5号明細書に記載されている）。この構成によれば、視野数は検出器素子の位置の数に等しい。ＲＯＩ２（内部ディスク）との交差を有する線だけが示されている。Ｘ線源11と検出器素子25の位置ＱｉとＤｉは等しい角度間隔を有する。この形状ではＸ線源11から検出器素子25へ放射されるＸ線ビーム成分は自動的に平行な光線を与える。
【００３９】
１例として、破線Ｌ１は平行ビームの第１のセットを表している。（下からの）Ｌ１の第１の線はＸ線源11の位置Ｑｉで放射された扇状ビームの第１のビーム成分に対応し、Ｌ１の第３の線はＸ線源11の変更された位置Ｑ３で放射された扇状ビームの第３のビーム成分に対応する。Ｘ線源11と検出器素子25の位置が奇数のために、Ｌ１の第２の線は反対の照射方向で位置Ｑ２から得られることができる。EP 04031043.5号明細書を特にＸ線源11の各位置の扇状ビームの非平行な扇状ビーム成分の再分類についての更に詳細に関して本発明の明細書で紹介している。
【００４０】
図２で示されているような割当てから得られる平行線のセットでは、平行な破線Ｌ１は平行方向に垂直で、ユニットディスクの原点に中心を有する軸上のチェビシェフの点ｃｏｓ［（２ｊ＋１）π／（２ｍ＋１）］、ｊ＝０，１，…，２ｍに位置されている。EP 04031043.5号明細書について特にチェビシェフの点のさらに詳細な説明に関して本発明の明細書で紹介する。
【００４１】
放射源の異なる位置の検出器素子によって測定される投射値はディスクリートな投射プロフィールで配置され、それによって同一の投射方向で測定されている全ての投射値は同じ投射プロフィールに貢献する。
【００４２】
図２の左部分には、検出器素子25のグループＧ１が示されており、これは１つの特定の投射方向にしたがって１つの投射プロフィールの投射値を提供する。各検出器素子25は投射プロフィールの１つの位置（値の位置）と関連される。ＲＯＩ２との交差を有する投射だけが測定されるので、投射プロフィールは７つの値位置だけを含んでいる。実際に、投射プロフィールは例えば５０乃至１０００の値位置を含んでいる。Ｘ線源11の位置の数（視野の数）が検出器25の数に等しく、各検出器25が１つの減衰値を提供するならば、投射プロフィールは完全に充填される。この状態はEP 04031043.5号明細書に記載されている技術によって実現される。
【００４３】
図３は検出器素子25の複数のグループＧｉのいわゆるシノグラム表示を示しており、各グループＧｉはＮ個の投射方向の別の１つに関する。このシノグラム表示はEP 04031043.5号明細書に記載されている形状に対応する。全ての検出器素子25はＸ線源11の位置のうちの１つで扇状ビーム成分と衝突される。したがって投射プロフィールの全ての値位置は占有され、図３のシノグラム表示は完全に充填される。
【００４４】
図４の（Ａ）および（Ｂ）は本発明により、増加されたローカル解像度でＲＯＩを撮像するための修正された検出状態を示している。ユニットディスクはＸ線源11の理論的および／または実際的位置Ｑｉ、Ｄｉと検出器装置の検出器素子25.1、25.2、25.3,…とを示す小さい円と大きい円により表されており、等しい角度間隔で分離されている。図２のように、Ｘ線源11から検出器素子25へ放射されるＸ線ビーム成分は自動的に平行な線を提供する。等しい角度間隔で分布されている大きい円は扇状ビーム成分を放射するＸ線源11の位置Ｑｉを示している。大きい円と小さい円は扇状ビーム成分が検出器素子25.1、25.2、25.3,…で検出されることができる全ての位置Ｄｉを示している。視野（大きい円）の数は検出器素子位置（全ての円）の数よりも小さい。示されている例では、検出器素子の位置の数と視野の数との比率は３である。
【００４５】
実際に１つの単一のＸ線源11は種々の円の位置に回転される。照射および投射プロフィールの構造が対称的であるため、扇状ビームは黒い大きい円Ｑｉでのみ放射される。各位置ＱｉはＲＯＩを通じて１つの視野を提供する。この形状では、ＣＴ装置中の視野の数は例えば５００乃至１０００の範囲で選択されることができる。
【００４６】
ＲＯＩの画像を構成する各投射プロフィールは複数の平行な投射を含み、これらは検出器装置によって測定されたビーム成分の割当て（または再分類）により得られる。視野の数が実際的な理由で検出器素子の位置の数よりも小さいので、平行な扇状ビーム成分のグループへＸ線源11の各位置の扇状ビームの非平行な扇状ビーム成分を再分類することは図４の（Ａ）および（Ｂ）に示されているように不完全な投射プロフィールを生じる。
【００４７】
図４の（Ａ）に示されている特定の投射方向では、平行な扇状ビーム成分は３毎の検出器素子でのみ検出されることができる。１例として位置Ｄ１とＤ４の検出器素子25.1と25.4によって平行な扇状ビーム成分が検出されることができ、一方位置Ｄ２とＤ３の検出器素子25.2と25.3によって、Ｘ線源11が扇状ビームを放射する位置がないので、扇状ビーム成分は検出されることができない。
【００４８】
投射方向が変更されるならば、再分類方式は図４の（Ｂ）に示されているように平行な扇状ビーム成分の別の分布を生じる。平行な扇状ビーム成分は４つの検出器素子のグループによって分離された２つの隣接する検出器素子だけで検出されることができ、扇状ビーム成分は検出されない。さらに別の例として、位置Ｄ５とＤ１０の検出器素子25.5と25.10では、平行な扇状ビーム成分が検出されることができ、一方、位置Ｄ6乃至Ｄ９の検出器素子25.6と25.9によっては、扇状ビーム成分は検出されることができない。
【００４９】
通常、Ｎ個の視野とｍＮ検出器素子によっては、Ｎ個の平行な投射線だけが平均して検出されることができ、（ｍ−１）Ｎ個の投射線は照射されない。その結果、ｍＮの数の値位置を有する測定された投射プロフィールは（ｍ−１）Ｎ個の空の値位置を含んでいる。
【００５０】
図５の（Ａ）は複数の投射プロフィールのシノグラム表示を示しており、それぞれがｍＮ個の可能な投射方向φ１、φ２、φ３、φ４、φ５…のそれぞれ別のものに対応している。各垂直の条帯は１つの投射プロフィールを表しており、これは同じ投射方向に属す平行な扇状ビーム成分を検出する検出器素子によって形成されている。投射プロフィールは投射プロフィールに影響する検出器素子に対応している複数の位置（画素）を含んでいる。黒および白の画素はそれぞれ照射されたおよび照射されない検出器素子に対応する値位置を表している。
【００５１】
前述のステップＳ３にしたがって、投射プロフィールは測定された投射値によって構成されている。図３と対照的に、図５の（Ａ）および（Ｂ）のシノグラム表示は完全に充填されていない。投射プロフィールにおける値位置の占有が新しい投射方向毎にシフトされるので、測定された投射値を与える値位置と空の値位置は予め定められたパターンを与える。図４の（Ａ）および（Ｂ）の例では、投射プロフィールは投射方向にしたがって変化する分布する空の位置を含んでいる。投射方向φ２とφ５の投射プロフィールは図４の（Ａ）に対応し、投射方向φ１、φ３、φ４の投射プロフィールは図４の（Ｂ）に対応する。
【００５２】
投射プロフィールを構成するため、ＲＯＩを透過された扇状ビーム成分だけが使用される。ＲＯＩ外の扇状ビーム成分は検出されない。したがって、完全なシノグラム表示は図５の（Ｂ）に示されているように広い白色の領域を含んでいる。
【００５３】
前述のステップＳ４によれば、補間プロフィールは第１の補間により空の値位置（黒色画素）を充填することにより投射プロフィールを基礎として構成される。したがって、異なる投射プロフィールで同じ値位置を有する測定された投射値が考慮される。１例として、検出器素子25.5の値位置を有する投射値のグループは矢印で示されている。第１の補間は異なる投射プロフィール中で同じ値位置を有する測定される投射値の各グループ内で行われる。空の位置は補間値で充填され、シノグラム表示は図６で示されているように画素で完成されている。前述のステップＳ４の結果として、測定される投射値と補間値を含んだ補間プロフィールが得られる。
【００５４】
随意選択的に、補間プロフィール（図１）を計算するステップＳ４は各補間プロフィール内のチェビシェフ点の数を増加するためのさらに別（第２）の補間を含んでいる。本発明のこの実施形態はＣＴ撮像のズーム関数を提供する基本的な利点を有する。測定される投射値とそれぞれの補間プロフィールの第１の補間値のグループ内で、サブ値位置が計算される。
【００５５】
第２の補間は人体の一部内の特定の器官のようなＲＯＩのある部分に限定されることができる。この場合、各補間プロフィールの一部だけが第２の補間を受けることができる。
【００５６】
前述のステップＳ５によれば、ＲＯＩまたはその一部はＯＰＥＤアルゴリズムによって再構成され、それはステップＳ４で得られる補間プロフィールに適用される。EP 04031043.5号明細書に記載されているようなＯＰＥＤアルゴリズム画像構成の説明を本発明の明細書で参考文献として紹介する。
【００５７】
［２．３次元画像の記録］  
本発明の検出形状では、オブジェクトの３次元画像を得るために螺旋状の投射データが処理されることができる。したがって、オブジェクトとソース検出器ユニットの少なくとも一方は螺旋状の投射データを得るためにオブジェクトを照射するステップＳ２の期間中に予め定められた方向、即ち投射方向に垂直な方向に変換される。好ましくは、検査下のオブジェクト、例えば患者はＣＴガントリを通ってシフトされ、連続的に動いている患者台上に横たわり、検出器装置は前述したように使用されることができる。
【００５８】
この方法により、空の値の位置を有する投射プロフィールを含んでいるいわゆる螺旋状または渦巻状のＣＴデータセットが集められることができ、その投射プロフィールは前述したように第１および随意選択的には第２の補間を受ける。特に、螺旋状のＣＴデータセットはオブジェクトの３次元画像に組み合わされる２次元の画像の積層体を得るため前述した方法と類似の方法で再構成されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明による撮像方法の１実施形態を示すフローチャート。
【図２】本発明による補間プロフィールを構成する原理を示す図。
【図３】本発明による補間プロフィールを構成する原理を示す図。
【図４】本発明による補間プロフィールを構成する原理を示す図。
【図５】本発明による補間プロフィールを構成する原理を示す図。
【図６】本発明による補間プロフィールを構成する原理を示す図。
【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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【国際調査報告】
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