(57)【要約】  複数の画素（１３）を備えた検出器（１２）を有するＸ線撮像システム（１０）に基づくコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得の方法および対応するシステムであって、データサンプリングは、検出器の隣接した画素によって取得された測定値間の時間的なオフセットを用いて実行されるシステムが提供される。
2019531111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素（１３）を備えた検出器（１２）を有するＸ線撮像システム（１０）に基づくコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得方法であって、データサンプリングは、前記検出器の隣接した画素によって取得された測定値間における時間的なオフセットを用いて実行される方法。
【請求項２】
新しいフレームの前記データサンプリングは、隣接した画素について異なる時点で開始される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データサンプリングは、隣接した画素によって取得されたフレームを時間的にずらすことによって連続回転ＣＴにおけるサイノグラムサンプリングを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記データサンプリングは、カスタムのサンプリングパターンを得るように実行される、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記データサンプリングは、エイリアジングを低減するために、または生成されるエイリアジングのタイプを少なくとも制御するために、カスタムのサンプリングパターンを得るように実行される、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記データサンプリングは、六角形サンプリングパターンを得るように実行される、請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記データサンプリングは、ランダム化された時間的なオフセットを前記画素に適用することによって実行される、請求項１から６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記データサンプリングは、隣接した画素によって取得された測定値間で半分のフレーム時間の時間的なオフセットを用いて実行される、請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記データサンプリングは、半分の前記フレーム時間だけ全ての第２の画素を時間的にずらすことによって実行される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記データサンプリングは、ｉが２以上の整数である場合に、フレーム時間の数分の１だけ全てのｉ番目の画素を時間的にずらすことによって実行される、請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
画素ｉは、ｉが２からＮになる場合に、前記フレーム時間の（ｉ−ｌ）／Ｎだけずらされる、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
各画素（１３）は、前記検出器（１２）のＸ線に敏感な部分要素であり、各画素（１３）は、入射Ｘ線束を一連のフレームとして測定し、ただし、フレームは、特定の時間間隔中の合計測定信号である、請求項１から１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
複数の画素（１３）を備えた検出器（１２）を有するＸ線撮像システム（１０）に基づくコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得のシステム（２０）であって、前記システム（２０）は、前記検出器の隣接した画素によって取得された測定値間における時間的なオフセットを用いてデータサンプリングを実行するように構成されているシステム。
【請求項１４】
前記システム（２０）は、隣接した画素について異なる時点で新しいフレームのサンプリングを開始するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記システム（２０）は、隣接した画素によって取得されたフレームを時間的にずらすことによって連続回転ＣＴにおけるサイノグラムサンプリングを実行するように構成されている、請求項１３または１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記システム（２０）は、カスタムのサンプリングパターンを得るように、前記データサンプリングを実行するように構成されている、請求項１３から１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記システム（２０）は、エイリアジングを低減するために、または生成されるエイリアジングのタイプを少なくとも制御するために、カスタムのサンプリングパターンを得るように、前記データサンプリングを実行するように構成されている、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記システム（２０）は、六角形サンプリングパターンを得るように、前記データサンプリングを実行するように構成されている、請求項１３から１７のいずれかに記載のシステム。
【請求項１９】
前記システム（２０）は、ランダム化された時間的なオフセットを前記画素に適用することによって前記データサンプリングを実行するように構成されている、請求項１３から１８のいずれかに記載のシステム。
【請求項２０】
前記システム（２０）は、隣接した画素によって取得された測定値間で半分のフレーム時間の時間的なオフセットを用いて前記データサンプリングを実行するように構成されている、請求項１３から１９のいずれかに記載のシステム。
【請求項２１】
前記システム（２０）は、半分の前記フレーム時間だけ全ての第２の画素を時間的にずらすことによって前記データサンプリングを実行するように構成されている、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
前記システム（２０）は、ｉが２以上の整数である場合に、前記フレーム時間の数分の１だけ全てのｉ番目の画素を時間的にずらすことによって前記データサンプリングを実行するように構成されている、請求項１３から２１のいずれかに記載のシステム。
【請求項２３】
前記システム（２０）は、ｉが２からＮになる場合に、前記フレーム時間の（ｉ−ｌ）／Ｎだけ画素ｉをずらすように構成されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
各画素（１３）は、前記検出器（１２）のＸ線に敏感な部分要素であり、前記システム（２０）は、各画素が入射Ｘ線束を一連のフレームとして測定するように構成されており、ただし、フレームは、特定の時間間隔中の合計測定信号である、請求項１３から２３のいずれかに記載のシステム。
【請求項２５】
前記システム（２０；１００；２００）は、プロセッサ（１１０；２１０）と、メモリ（１２０；２２０）とを備え、前記メモリは、前記プロセッサによって実行可能な指令を含み、それによって前記プロセッサ（１１０；２１０）は、前記データ取得を実行および／または制御するように機能する、請求項１３から２４のいずれかに記載のシステム。
【請求項２６】
請求項１３から２５のいずれかに記載のデータ取得のシステム（２０）を備えるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム（１０）。
【請求項２７】
プロセッサ（２１０）によって実行されるとき、複数の画素を備えた検出器を有するＸ線撮像システムを用いてコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得を可能にするコンピュータプログラム（２２５；２３５）であって、前記プロセッサ（２１０）によって実行されるときに、前記プロセッサ（２１０）に、前記検出器の隣接した画素によって取得された測定値間における時間的なオフセットを用いてデータサンプリングを実行させる指令を含むコンピュータプログラム（２２５；２３５）。
【請求項２８】
請求項２７に記載のコンピュータプログラム（２２５；２３５）を記憶しているコンピュータ可読媒体（２２０；２３０）を含むコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
提案技術は、一般に、Ｘ線撮像に関し、より詳細には、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得方法、および対応するシステム、コンピュータプログラム、およびコンピュータプログラム製品、ならびに対応するコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮像などの放射線撮像は、医療応用および非破壊検査において長年にわたって使用されてきた。
【０００３】
通常、Ｘ線撮像システムは、Ｘ線源と、Ｘ線検出器システムとを備える。Ｘ線源は、Ｘ線を放出し、このＸ線は、撮像される被検体または物体を通過し、次いでＸ線検出器システムによって記録される。一部の材料は、他のものよりもＸ線の大部分を吸収するので、被検体または物体の画像が形成される。
【０００４】
図１０を参照して、例示的なＸ線撮像システム全体の概説を始めることが有益である。この非限定の例では、基本的に、Ｘ線撮像システム１０は、Ｘ線源１１と、Ｘ線検出器１２と、関連した画像処理装置１５とを基本的に備える。一般に、Ｘ線検出器１２は、任意選択のＸ線光学によって焦点が合わされているとともに物体もしくは被検体、またはその一部を通過しており得るＸ線源１１からの放射線を記録するように構成されている。Ｘ線検出器１２は、画像処理装置１５による画像処理および／または画像再構成を可能にするために、（Ｘ線検出器または検出器システム１２に組み込まれ得る）適切なアナログ処理および読出し電子装置を介して画像処理装置１５に接続可能である。
【０００５】
一般に使用されるＸ線撮像システムの一例は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムであり、このＣＴシステムは、Ｘ線の扇状または円錐状ビームを生成するＸ線源と、患者または物体を通じて透過するＸ線のほんの一部を記録する対向したＸ線検出器または検出器システムとを備えることができる。Ｘ線源および検出器システムは、通常、撮像物体を中心にして回転するガントリ内に搭載される。
【０００６】
ＣＴ分野の発展は、検出器のますます高いガントリの回転速度およびより高い空間分解能を可能にさせ、これと共に、十分な角度サンプリングの要求が増大している。ＣＴにおける不十分な角度サンプリングにより、鋭い縁によるストリーク状アーチファクトを持ち込むことによって再構成された画像を破壊するエイリアジングをもたらす。ＣＴにおけるオーバーサンプリングのためのいくつかの手法、例えば、フライングフォーカルスポット（ＦＦＳ：Ｆｌｙｉｎｇ  Ｆｏｃａｌ−Ｓｐｏｔ）、およびクォーター検出器オフセット（ＱＤＯ：Ｑｕａｒｔｅｒ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ  Ｏｆｆｓｅｔ）が、開発されており、エイリアジングのリスクを減少させるために主に使用されている標準的な方法である。サンプルの数とサイノグラムがサンプリングされるグリッドとの両方が、エイリアジングのリスクを決定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＣＴシステムにおけるエイリアジングに対処するための改善された機構を見つけることが望ましい。
【０００８】
一目的は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得方法を提供することである。
【０００９】
さらなる目的は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得のシステムを提供することである。
【００１０】
別の目的は、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムを提供することである。
【００１１】
さらに別の目的は、プロセッサによって実行されるとき、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得を可能にするコンピュータプログラムを提供することである。
【００１２】
さらなる別の目的は、上記コンピュータプログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体を備えるコンピュータプログラム製品を提供することである。
【００１３】
これらおよび他の目的は、本発明の各実施形態によって満たされる。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
提案技術の第１の態様によれば、複数の画素を備えた検出器を有するＸ線撮像システムに基づくコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得方法であって、データサンプリングは、検出器の隣接した画素によって取得された測定値間における時間的なオフセットを用いて実行される方法が提供される。
【００１５】
このように、六角形サンプリングパターン（Ｈｅｘａｇｏｎａｌ  ｓａｍｐｌｉｎｇ  ｐａｔｔｅｒｎ）などのカスタムのサンプリングパターン、例えば、エイリアジングを低減する、または生成されるエイリアジングのタイプを少なくとも制御するものが、標準的なオーバーサンプリング技法に頼ることを必要とせずに、洗練された方法で得られ得る。
【００１６】
この方法は、有効なサンプリングを得るための頑健な方法を提供するとともに、ＣＴ画像におけるエイリアジングアーチファクトのリスクを低減することができる。
【００１７】
提案技術の第２の態様によれば、複数の画素を備えた検出器を有するＸ線撮像システムに基づくコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得のシステムであって、このシステムは、検出器の隣接した画素によって取得された測定値間における時間的なオフセットを用いてデータサンプリングを実行するように構成されているシステムが提供される。
【００１８】
提案技術の第３の態様によれば、第２の態様によるシステムを備えるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムが提供される。
【００１９】
提案技術の第４の態様によれば、プロセッサによって実行されるとき、複数の画素を備えた検出器を有するＸ線撮像システムを用いてコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得を可能にするコンピュータ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、プロセッサに、検出器の隣接した画素によって取得された測定値間における時間的なオフセットを用いてデータサンプリングを実行させる指令を含むコンピュータプログラムが提供される。
【００２０】
提案技術の第５の態様によれば、第４の態様によるコンピュータプログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体を含むコンピュータプログラム製品が提供される。
【００２１】
他の利点は、詳細な説明を読むときに、理解されよう。
【００２２】
各実施形態は、そのさらなる目的および利点と共に、下記添付図面と共に見られる後述の説明を参照することによって最も良く理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１Ａ】長方形サンプリングおよび六角形サンプリングにそれぞれ対応するサイノグラムの蝶ネクタイ形状のスペクトルサポート（ｓｐｅｃｔｒａｌ  ｓｕｐｐｏｒｔ）、および最も近いエイリアジングのないフーリエスペクトルの傾斜を示す概略図である。
【図１Ｂ】長方形サンプリングおよび六角形サンプリングにそれぞれ対応するサイノグラムの蝶ネクタイ形状のスペクトルサポート、および最も近いエイリアジングのないフーリエスペクトルの傾斜を示す概略図である。
【図２】半分のフレーム時間だけ全ての第２の画素を時間的にずらすことによって実現される六角形サンプリンググリッドの一例を示す概略図である。
【図３Ａ】長方形サンプリングおよび六角形サンプリングをそれぞれ用いてサンプリングされたガウス点からのサイノグラムの２次元フーリエ変換の一例を示す概略図である。
【図３Ｂ】長方形サンプリングおよび六角形サンプリングをそれぞれ用いてサンプリングされたガウス点からのサイノグラムの２次元フーリエ変換の一例を示す概略図である。
【図４】サイノグラム空間内の画素とフレームの間の関係の一例を示す概略図である。
【図５】例えばＸ線投影測定が撮像物体を通る単一平面内にある投影光線に沿って行われ得る２次元ＣＴ取得についてのＣＴシステムの一例を示す概略図である。
【図６】例えばＸ線投影測定が撮像物体の３次元部分体積を通過する投影光線に沿って行われ得る３次元ＣＴ取得についてのＣＴシステムの一例を示す概略図である。
【図７】コンピュータ断層撮影のためのデータ取得、および／またはデータ読出し、および／またはデータ処理のためのシステムを示す概略図である。
【図８】一実施形態によるデータ取得のためのプロセッサ・メモリに基づくシステムの一例を示す概略図である。
【図９】一実施形態によるコンピュータ実装の別の例を示す概略図である。
【図１０】Ｘ線撮像システム全体の一例を示す概略図である。
【図１１】一実施形態によるＣＴの幾何学的形状の一例を示す概略図である。
【図１２】各投影線が角度座標θおよび動径座標ｒによってどのように定義されているかの一例を示す概略図である。
【図１３】検出器およびＸ線源がサンプリング周期Ｔだけ時間で離れた２つの異なる位置について示される角度サンプリングの一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
上述したように、ＣＴ分野の急速な発展は、検出器のますます高いガントリの回転速度およびより高い空間分解能を可能にさせ、これと共に、十分な角度サンプリングの要求が増大している。ＣＴにおける不十分な角度サンプリングにより、鋭い縁によるストリーク状アーチファクトを持ち込むことによって再構成された画像を破壊するエイリアジングをもたらす。
【００２５】
提案技術は、有効な方法でエイリアジングに対処する独特で今までにないデータ取得機構を示唆する。
【００２６】
提案技術の第１の態様によれば、複数の画素を備えた検出器を有するＸ線撮像システムに基づくコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得方法であって、データサンプリングは、検出器の隣接した画素によって取得された測定値間の時間的なオフセットを用いて実行される方法が提供される。
【００２７】
このように、六角形サンプリングパターンなどのカスタムのサンプリングパターン、例えば、エイリアジングを低減する、または生成されるエイリアジングのタイプを少なくとも制御するものが、標準的なオーバーサンプリング技法に頼ることを必要とせずに、洗練された方法で得られ得る。
【００２８】
この方法は、有効なサンプリングを得るための頑健な方法を提供するとともに、ＣＴ画像におけるエイリアジングアーチファクトのリスクを低減することができる。
例として、新しいフレームのデータサンプリングは、隣接した画素について異なる時点で開始される。
【００２９】
例えば、データサンプリングは、隣接した画素によって取得されたフレームを時間的にずらすことによって連続回転ＣＴにおけるサイノグラムサンプリングを含む。
一例として、データサンプリングは、カスタムのサンプリングパターンを得るように実行されてもよい。
【００３０】
特定の例では、データサンプリングは、エイリアジングを低減するために、または生成されるエイリアジングのタイプを少なくとも制御するために、カスタムのサンプリングパターンを得るように実行されてもよい。
【００３１】
例えば、データサンプリングは、六角形サンプリングパターンを得るように実行されてもよい。
【００３２】
代替として、データサンプリングは、ランダム化された時間的なオフセットを画素に適用することによって実行される。
【００３３】
特定の例では、データサンプリングは、隣接した画素によって取得された測定値間で半分のフレーム時間の時間的なオフセットを用いて実行される。
【００３４】
例えば、データサンプリングは、半分のフレーム時間だけ全ての第２の画素を時間的にずらすことによって実行されてもよい。
【００３５】
任意選択的に、データサンプリングは、ｉが２以上の整数である場合に、フレーム時間の数分の１だけ全てのｉ番目の画素を時間的にずらすことによって実行されてもよい。
【００３６】
特定の例では、画素ｉは、ｉが２からＮになる場合に、フレーム時間の（ｉ−ｌ）／Ｎだけずらされてもよい。
【００３７】
連続回転のＣＴ検出器上で隣接した画素によって取得されたフレームを時間的にずらすことによって、２次元ラドン変換のカスタムのサンプリングパターンが実現される。本発明の例示実施形態において、六角形サンプリングパターンは、半分のフレーム時間だけ全ての他の画素においてフレームをずらすことによって実現されてもよい。ＣＴデータの性質により、六角形サンプリングは、理論的には、２倍で角度サンプリング基準を緩和することができる。得られる効果は、取得される測定値の数を増加させることなく、２倍の角度オーバーサンプリングの効果と同じである。提案された方法は、実施が実現可能であり、臨床用高分解能ＣＴ撮像に大きな衝撃を与え得る。評価は、臨床ＣＴデータのシミュレーションおよび後処理によって実行される。
【００３８】
２次元における六角形サンプリングは、フーリエスペクトルの最適な傾斜を実現し、したがってエイリアジングについてのリスクを低減する。「蝶ネクタイ」形状のスペクトルサポートが、スペクトルの重なりなしでそれを傾斜に適したものにさせるので、これは、ＣＴサイノグラムに特に有効である。理論的には、サイノグラムの六角形サンプリングは、２倍で角度サンプリング要求を低減することができる。
【００３９】
提案技術の一態様によれば、サイノグラム変換の六角形サンプリングまたは同様のカスタムサンプリングは、隣接した画素によって取得された測定値間における時間的なオフセットを導入することによって連続回転ＣＴにおいて実現され得る。提案された方法は、時間的オフセット画素（ＴＯＰ：Ｔｅｍｐｏｒａｌｌｙ  Ｏｆｆｓｅｔ  Ｐｉｘｅｌ）法と呼ばれる。
【００４０】
この方法は、撮像システムに何ら大幅な修正を必要としないので、この手法は、高分解能ＣＴ撮像に大きな実際的な衝撃を与えることができ、今日フライングフォーカルスポットおよびクォーター検出器オフセットがあるのと同様に役立つことになる。
【００４１】
より良く理解するために、次に、提案技術は、特定の非限定の例を参照して説明される。
【００４２】
ＣＴスキャナは、心臓および潅流の撮像の要求を満たすために、ますます高速で動作するとともに、検出器の空間分解能はより高くなるので、角度サンプリングレートは、エイリアジングを回避するためにますます重要になっている。角度エイリアジングは、ＣＴ画像を荒らしている鋭い縁からのストリークをもたらす。角度サンプリングレートを増加させることにより、検出器のフレーム時間は下げられ得るとともに、生成されるデータの量は増大し得ることを必要とする。今日、いくつかのオーバーサンプリング技法は、径方向と角度方向の両方におけるエイリアジングを軽減するために、臨床用ＣＴスキャナに適用されている。本発明者らは、２次元ラドン変換（サイノグラム）がサンプリングされる方法が、エイリアジングを回避するために大きな役割を演じると認識した。
【００４３】
２次元においてサンプリングするときに、サンプリング密度がデカルト格子上でサンプリングするときよりも高いので、六角形グリッド上でサンプリングすることはしばしば有益である。フーリエ領域内で、六角形グリッド上のサンプリングは、スペクトルが折り重ねられる点も六角形グリッド上にあることを暗に示す。概して、これは、フーリエスペクトルが、元のスペクトルに干渉する折り重ねられた周波数なしでより近くに積み重ねられ得ることを暗に示す。ＣＴについては、これは、サイノグラムのスペクトル成分の性質により特に真実であり、サイノグラムについての重要なスペクトルサポートは、「蝶ネクタイ」形状を有し、これは、図１に見られるように、それを積み重ねに特に適したものにさせる。六角形サンプリングは、理論的には、２倍で角度サンプリングの要求を低減することができる。２次元ラドン変換の六角形サンプリングの利益は、Ｐａｕｌ  ＲａｔｔｅｙおよびＡｌｌｅｎ  Ｌｉｎｄｇｒｅｎによって１９８１年にすでに説明されていた（２次元ラドン変換のサンプリング）。
【００４４】
サイノグラムにおける六角形サンプリンググリッドは、いくつかの利用可能なオーバーサンプリング技法のうちに１つ、例えば、Ｘ、Ｙ平面内のフライングフォーカルスポット（ＦＦＳ）、およびフル回転にわたって奇数のフレームを用いるクォーター検出器オフセットを適用することによって実現され得る（さもなければ、ＱＤＯは、半分の画素の幅だけずらされる画素の別の列を加えるのと同じ効果を有する）。オーバーサンプリング技法は、概して、フォーカルスポットの移動を追跡しなければならないこと、またはフレームの個数とガントリの回転速度の間の関係を正確に制御することなどのいくらかの複雑化を伴う（角度サンプルが、１８０度後に適合することを欲する場合）。
【００４５】
図１Ａおよび図１Ｂは、長方形サンプリング（図１Ａ）および六角形サンプリング（図１Ｂ）にそれぞれ対応するサイノグラムの蝶ネクタイ形状のスペクトルサポート、および最も近いエイリアジングのないフーリエスペクトルの傾斜を示す概略図である。
【００４６】
ここで、数ある中で、体軸横断平面（ｔｒａｎｓａｘｉａｌ  ｐｌａｎｅ）内の隣接した画素によって取得された測定値間で半分のフレーム時間の時間的なオフセットを導入することによって、六角形サンプリングが連続回転ＣＴにおいてやはり実現され得ることを示す。本発明者らは、この手法が示されていることも、従来技術において調査されていることも、今まで見たことがない。この方法は、頑健であり、したがって、高分解能ＣＴ撮像に大きな衝撃を与え得る。
【００４７】
概して、提案技術は、複数のフレームをそれぞれ取得する複数の画素を備えたＸ線撮像システムを用いてコンピュータ断層撮影画像を取得する方法、ならびに対応する機器、およびコンピュータプログラムを提供するものであり、ただし、フレームの取得は、異なる部分セットの画素間で少なくとも１つの時間的なオフセットを用いてなされる。換言すると、異なる画素は、新しいフレームのサンプリングを異なる時点で開始する。
【００４８】
例として、特定の時間的なオフセットを用いて、六角形サンプリングは、実現され得る。他の時間的なオフセットを用いて、他のタイプのカスタムサンプリングが、エイリアジングを低減するために、または生成されるエイリアジングのタイプを少なくとも制御するために実現されてもよい。
【００４９】
通常、画素は、検出器のＸ線に敏感な部分要素である。各画素は、入射Ｘ線束を一連のフレームとして測定する。フレームは、特定の時間間隔における合計測定信号である。
【００５０】
検出器アレイの寸法およびセグメンテーションは、ＣＴ機器の撮像能力に影響を及ぼす。ガントリの回転軸の方向すなわち図９のｚ方向の複数の検出器要素（画素とも呼ばれる）は、マルチスライス画像取得を可能にする。角度方向（図９のξ）の複数の検出器要素（画素とも呼ばれる）は、同一平面内で同時に複数の投影の測定を可能にし、これは、扇状／円錐状ビームのＣＴに適用される。大部分の従来の検出器は、２次元（時々、フラットパネル検出器と呼ばれる）であり、スライス方向（ｚ）および角度方向（ξ）に検出器要素を有することを意味する。
【００５１】
所与の回転位置については、各検出器要素（画素とも呼ばれる）は、ある投影線について透過されたＸ線を測定する。そのような測定値は、投影測定値と呼ばれる。多くの投影線についての投影測定値の収集は、検出器が２次元の場合でもサイノグラムと呼ばれ、サイノグラムを３次元画像にさせる。サイノグラムデータは、撮像物体の内部の画像を得るために画像再構成を通じて利用される。各投影線（サイノグラム内の点）は、図１０に示されるように、角度座標θおよび動径座標ｒによって与えられる。（ｒ，θ）によって与えられる特定の座標における検出器要素を有する各測定値は、サイノグラムのサンプルである。サイノグラム内のより多くのサンプルは、概して、現実のサイノグラムのより良い表現をもたらし、したがってより多くの正確に再構成された画像ももたらす。
【００５２】
概して、ガントリは、連続的に回転し、各検出器要素は、フレーム時間内のＸ線束を測定する。ここで、測定期間Ｔは、一定の検出器要素がある測定値で占められている時間間隔として定義される。測定期間の長さは、フレーム時間に等しくてもよいが、そうである必要はない。測定期間は、合計データ取得時間よりもずっと小さく、複数の測定期間は、データ取得／測定全体にわたって互いの後に直接続く。測定期間の長さは、時間的なサンプリング周期と呼ばれ、サンプリング周期の逆数１／Ｔは、サンプリング周波数と呼ばれる。ＣＴシステムの角度サンプリング周期は、ガントリの角速度ω＝ｄθ／ｄｔおよび時間的なサンプリング周期Ｔにより、Δθ＝ωＴによって与えられる。
【００５３】
角度サンプリングの概略的な例の説明は、図１１に示されており、検出器およびＸ線源は、サンプリング周期Ｔによる時間内で離れた２つの異なる位置について示されている。特定の検出器要素に対応する全ての投影線についての動径座標は、ガントリの回転に対して不変である。
【００５４】
断層撮影データから正確に画像再構成を実行するために、十分な量の角度サンプルがあることが重要である。不十分な角度サンプリングは、画像内のアーチファクト、エイリアジング、および質の悪い解像度をもたらす可能性がある。
【００５５】
角度サンプリング周波数を増加させる方法の１つは、時間的なサンプリング周期Ｔを減少させることである。時間的なサンプリング周期を減少させることにより、生成されるデータの量の対応する増加が結果的に得られる
【００５６】
図４は、サイノグラム空間内の画素とフレームの間の関係の一例を示す概略図である。
【００５７】
２次元ＣＴ取得において、Ｘ線投影測定は、例えば、図５に概略的に示されるように、撮像物体を通る単一平面内にある投影光線に沿って行われてもよい。
【００５８】
３次元ＣＴ取得において、Ｘ線投影測定は、例えば、図６に概略的に示されるように、撮像物体の３次元部分体積を通過する投影光線に沿って行われてもよい。
【００５９】
２次元は、典型的には、測定が撮像物体を通る全く同一の平面内で行われることを意味する。３次元では、測定は、源と検出器の対が回転する平面に直交する方向に沿った異なる位置において実行される。
【００６０】
扇状ビームのＣＴでは、検出器アレイ内の画素は、ビュー（角度位置）ごとに傾けられた線（図２の破線）上のサイノグラムをサンプリングする。検出器が角速度ωで回転するとともに、フレーム時間がΔｔである場合、サンプリング位置は、フレーム間で角度方向に距離ωΔｔだけずらされる。全ての第２の画素についてΔｔ／２の時間的なオフセットを導入することによって、サイノグラムの六角形サンプリングが実現される。
【００６１】
図２は、半分のフレーム時間だけ全ての第２の画素を時間的にずらすことによって実現される六角形サンプリンググリッドの一例を示す概略図である。
【００６２】
２次元ラドン変換における六角形サンプリングの能力の実証として、単一のガウス点からハイレゾのサイノグラムをシミュレートした。次いで、ハイレゾのサイノグラムは、１）（角度方向の全ての第２のサンプルを取り除く）長方形グリッド、および２）（隣接した径方向位置にずらされた残りの角度サンプルと共に角度方向の全ての第２のサンプルを取り除く）六角形グリッドに対して２倍でダウンサンプリングされた。次いで、両サイノグラムは、２次元線形補間を用いて古いハイレゾのグリッドへ戻って補間された。図２は、ａ）長方形サンプリンググリッド、およびｂ）六角形サンプリンググリッドに対応するアップサンプリングされたサイノグラムのフーリエ変換を示す。長方形サンプリンググリッド（隅で傾けられた線）によってもたらされた角度エイリアジングは、六角形サンプリンググリッドが使用されるとき見えない。
【００６３】
図３Ａおよび図３Ｂは、長方形サンプリング（図３Ａ）および六角形サンプリング（図３Ｂ）を用いてサンプリングされたガウス点からのサイノグラムの２次元フーリエ変換の一例を示す概略図である。図３Ｂの六角形サンプリンググリッドは、図３Ａに見える広がりのある角度エイリアジングを取り除く。
【００６４】
例として、臨床用ＣＴスキャナの状況と同様の状況におけるエイリアジング抑制の改善の大きさを評価するために、時間的オフセット画素（ＴＯＰ）の手法の影響は、実験的に取得されたＣＴデータの後処理によって実証されてもよい。
【００６５】
また、ＴＯＰは、クォーター検出器オフセット（ＱＤＯ）および／またはフライングフォーカルスポット（ＦＦＳ）と組み合わされてもよく、検出器に対するｚ方向の時間的なオフセットの影響は、シミュレーションまたは実際の実験により実証され得る。
【００６６】
この方法は、より有効なサンプリングを得るための頑健な方法を提供するとともに、ＣＴ画像におけるエイリアジングアーチファクトのリスクを低減することができる。理論的には、この手法は、角度サンプリング基準（エイリアジングを回避するために必要なビューの数）を２倍で緩和する。この方法は、臨床ＣＴデータに関して評価される。
【００６７】
ＣＴ検出器上の隣接した画素によって取得されたフレームを時間的にずらすことによって、２次元ラドン変換の六角形サンプリングが実現される。ＣＴデータの性質により、六角形サンプリングは、理論的には、２倍で角度サンプリング基準を緩和することができる。得られる効果は、２倍の角度オーバーサンプリングの効果と同じであるが、余分な測定値は必要でなく、これにより提案された方法をより線量効率のよいものにさせる。また、提案技術は、高分解能ＣＴ撮像に大きな衝撃を与え得る。
【００６８】
半分のフレーム時間だけ全ての第２の画素を時間的にずらすことに代えて、フレーム時間の数分の１だけ全てのＮ番目の画素を時間的にずらすことはより一般的に可能である。例えば、ずらされていない画素１に対して、フレーム時間の（Ｎ−ｌ）／Ｎだけずらされている画素Ｎまで、画素２はフレーム時間の１／Ｎだけずらされ、画素３はフレーム時間２／Ｎだけずらされている等である。ランダム化された時間的なオフセットを画素に適用することさえも可能であり得る。
【００６９】
代替として、いわゆるｚ方向に、すなわちＸ線源と検出器の対が回転する平面に直交する方向に時間的なオフセットを適用することも可能であり得る。
【００７０】
本明細書中に記載された方法および装置は、様々な方法で組み合わせ、および再配置されてもよいことが理解されよう。
【００７１】
例えば、各実施形態は、適切な処理回路、またはそれらの組合せよって実行されるためにハードウェアまたはソフトウェアで実現されてもよい。
【００７２】
本明細書中に記載されたステップ、機能、手順、モジュール、および／またはブロックは、汎用電子回路と特定応用回路の両方を含むディスクリート回路または集積回路技術などの任意の従来の技術を用いてハードウェアに実装されてもよい。
【００７３】
特定の例は、特定の機能または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を実行するように相互接続されている１つまたは複数の適切に構成されているデジタルシグナルプロセッサ、および他の知られている電子回路、例えば、ディスクリート論理ゲートを含む。
【００７４】
代替として、本明細書中に記載されたステップ、機能、手順、モジュール、および／またはブロックの少なくとも一部は、１つまたは複数のプロセッサまたは処理ユニットなどの適切な処理回路による実行のためのコンピュータプログラムなどのソフトウェアにおいて実現されてもよい。
【００７５】
処理回路の例は、１つまたは複数のマイクロプロセッサ、１つまたは複数のデジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、１つまたは複数の中央処理ユニット（ＣＰＵ）、ビデオアクセラレーションハードウェア、および／または１つまたは複数のフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）もしくは１つまたは複数のプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）などの任意の適切なプログラム可能論理回路を含むが、これらに限定されない。
【００７６】
提案技術が実現されている任意の従来の装置またはユニットの一般的な処理能力を再利用することが可能であり得ることも理解されたい。例えば、既存のソフトウェアの再プログラミングによって、または新しいソフトウェアコンポーネントの追加によって既存のソフトウェアを再利用することも可能であり得る。
【００７７】
一態様では、コンピュータ断層撮影におけるサンプリングのための機器が提供される。
【００７８】
図７は、コンピュータ断層撮影のためのデータ取得、および／または、データ読出し、および／またはデータ処理のためのシステムを示す概略図である。
【００７９】
一態様によれば、複数の画素１３を備えたＸ線撮像システム１０に基づくコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得のシステム２０が提供される。システム２０は検出器の隣接した画素によって取得された測定値間の時間的なオフセットを用いてデータサンプリングを実行するように構成されている。
【００８０】
別の態様によれば、本明細書中に記載されるようなデータ取得のシステム２０を備えるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム１０も提供される。
【００８１】
例として、システム２０は、隣接した画素について異なる時点で新しいフレームのサンプリングを開始するように構成されてもよい。
【００８２】
例えば、システム２０は、隣接した画素によって取得されたフレームを時間的にずらすことによって連続回転ＣＴにおけるサイノグラムサンプリングを実行するように構成されてもよい。
【００８３】
一例として、システム２０は、カスタムのサンプリングパターンを得るように、データサンプリングを実行するように構成されてもよい。
【００８４】
特定の例では、システム２０は、エイリアジングを低減するために、または生成されるエイリアジングのタイプを少なくとも制御するために、カスタムのサンプリングパターンを得るように、データサンプリングを実行するように構成されている。
【００８５】
例えば、システム２０は、六角形サンプリングパターンを得るように、データサンプリングを実行するように構成されてもよい。
【００８６】
代替として、システム２０は、ランダム化された時間的なオフセットを画素に適用することによってデータサンプリングを実行するように構成されてもよい。
【００８７】
特定の例では、システム２０は、隣接した画素によって取得された測定値間で半分のフレーム時間の時間的なオフセットを用いてデータサンプリングを実行するように構成されている。
【００８８】
例えば、システム２０は、半分のフレーム時間だけ全ての第２の画素を時間的にずらすことによってデータサンプリングを実行するように構成されてもよい。
【００８９】
任意選択的に、システム２０は、ｉが２以上の整数である場合に、フレーム時間の数分の１だけ全てのｉ番目の画素を時間的にずらすことによってデータサンプリングを実行するように構成されている。
【００９０】
特定の例では、例えば、システム２０は、ｉが２からＮになる場合に、フレーム時間の（ｉ−ｌ）／Ｎだけ画素ｉをずらすように構成されてもよい。
【００９１】
例として、各画素１３は、検出器１２のＸ線に敏感な部分要素であってもよく、システム２０は、各画素１３が入射Ｘ線束を一連のフレームとして測定するように構成されてもよく、ただし、フレームは、特定の時間間隔中の合計測定信号である。
【００９２】
特定の例では、図８に示されるように、機器１００は、プロセッサ１１０とメモリ１２０とを備え、このメモリは、プロセッサによって実行可能な指令を含み、それによってプロセッサは、データ取得を実行および／または制御するように機能する。任意選択的に、上記機器は、入力データを受信し、および結果として得られる出力データを出力する入出力インタフェースを備える。
【００９３】
この特定の例では、本明細書中に記載されたステップ、機能、手順、モジュール、および／またはブロックの少なくとも一部は、コンピュータプログラムにおいて実現され、これは１つまたは複数のプロセッサを含む処理回路による実行のためにメモリに読み込まれる。プロセッサおよびメモリは、通常のソフトウェアの実行を可能にするように互いに相互接続されている。任意選択の入出力装置は、入力パラメータおよび／または結果として得られる出力パラメータなどの関連データの入力および／または出力を可能にするようにプロセッサおよび／またはメモリにやはり相互接続されてもよい。
【００９４】
用語「プロセッサ」は、特定の処理タスク、決定タスク、または計算タスクを行うためにプログラムコードまたはコンピュータプログラム指令を実行することができる任意のシステムまたは装置としての一般的な意味で解釈されるべきである。
【００９５】
１つまたは複数のプロセッサを含む処理回路は、したがって、コンピュータプログラムの実行時に、本明細書中に説明されたものなどのよく定められた処理タスクを実行するように構成されている。
【００９６】
この処理回路は、上述されたステップ、機能、手順および／またはブロックのみを実行するように専用のものである必要はなく、他のタスクを実行してもよい。
【００９７】
図９は、一実施形態によるコンピュータ実装の別の例を示す概略図である。
【００９８】
別の態様では、コンピュータ断層撮影において、改善されたサンプリングのためのコンピュータプログラムが提供される。
【００９９】
より詳細には、プロセッサ２１０によって実行されるとき、複数の画素を備えた検出器を有するＸ線撮像システムを用いたコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得を可能にするコンピュータプログラム２２５；２３５であって、プロセッサ２１０によって実行されるときに、プロセッサ２１０に、検出器の隣接した画素によって取得された測定値間の時間的なオフセットを用いてデータサンプリングを実行させる指令を含むコンピュータプログラム２２５；２３５が提供される。
【０１００】
提案技術は、そのようなコンピュータプログラムを記憶しているコンピュータ可読媒体２２０；２３０を含むコンピュータプログラム製品も提供する。
【０１０１】
例として、ソフトウェアまたはコンピュータプログラム２２５；２３５は、特に、不揮発性媒体であるコンピュータ可読媒体２２０；２３０上に通常運ばれるまたは記憶されるコンピュータプログラム製品として実現されてもよい。コンピュータ可読媒体は、限定されるものではないが、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、コンパクトディスク（ＣＤ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、ブルーレイディスク、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）メモリ、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）記憶装置、フラッシュメモリ、磁気テープ、または任意の他の従来のメモリ装置を含む１つまたは複数のリムーバブルまたは非リムーバブル・メモリ装置を備えてもよい。したがって、コンピュータプログラムは、その処理回路による実行のためにコンピュータの動作メモリまたは均等の処理装置に読み込まれ得る。
【０１０２】
本明細書中に示された方法の流れは、１つまたは複数のプロセッサによって実行されるとき、コンピュータのアクションの流れとみなされてもよい。対応する装置、システム、および／または機器は、プロセッサによって実行される各ステップが機能モジュールに対応する機能モジュール群として定められてもよい。この場合には、機能モジュールは、プロセッサで実行するコンピュータプログラムとして実現される。したがって、代替として、装置、システム、および／または機器は、機能モジュールが少なくとも１つのプロセッサで実行するコンピュータプログラムとして実装される機能モジュール群として定められてもよい。
【０１０３】
したがって、メモリ内にあるコンピュータプログラムは、プロセッサにより実行されるときに、本明細書中に記載されたステップおよび／またはタスクの少なくとも一部を実行するように構成されている適当な機能モジュールとして組織されてもよい。
【０１０４】
代替として、主にハードウエアモジュールまたは代替としてハードウェアによってモジュールを実現することが可能である。ソフトウェア対ハードウェアの範囲は、純粋に実施の選択である。
【０１０５】
本明細書中に説明された機構および設備は、様々な方法で実現、組み合わせ、および再配置されてもよいことが理解されよう。
【０１０６】
上述された各実施形態は、例として与えられたものにすぎず、提案技術は各実施形態に限定されないと理解されたい。様々な修正、組み合わせ、および変更が、添付の特許請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱することなく、各実施形態になされてもよいことが当業者により理解されよう。特に、異なる実施形態における異なる部分の解決は、技術的に可能であれば、他の構成において組み合わされてもよい。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成31年4月10日(2019.4.10)
【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】
複数の画素（１３）を備えた検出器（１２）を有するＸ線撮像システム（１０）に基づくコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得方法であって、データサンプリングは、前記検出器の隣接した画素、ｉが２以上の整数である場合にフレーム時間の数分の１だけ全てのｉ番目の画素を時間的にずらすこと、またはランダム化された時間的なオフセットを前記画素に適用することによって取得された測定値間における時間的なオフセットを用いて実行される方法。
【請求項２】
新しいフレームの前記データサンプリングは、隣接した画素について異なる時点で開始される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データサンプリングは、隣接した画素によって取得されたフレームを時間的にずらすことによって連続回転ＣＴにおけるサイノグラムサンプリングを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記データサンプリングは、六角形サンプリングパターンを得るように実行される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記データサンプリングは、隣接した画素によって取得された測定値間で半分のフレーム時間の時間的なオフセットを用いて実行される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記データサンプリングは、半分の前記フレーム時間だけ全ての第２の画素を時間的にずらすことによって実行される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
画素ｉは、ｉが２からＮになる場合に、前記フレーム時間の（ｉ−ｌ）／Ｎだけずらされる、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
各画素（１３）は、前記検出器（１２）のＸ線に敏感な部分要素であり、各画素（１３）は、入射Ｘ線束を一連のフレームとして測定し、ただし、フレームは、特定の時間間隔中の合計測定信号である、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
複数の画素（１３）を備えた検出器（１２）を有するＸ線撮像システム（１０）に基づくコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得のシステム（２０）であって、前記システム（２０）は、前記検出器の隣接した画素、ｉが２以上の整数である場合にフレーム時間の数分の１だけ全てのｉ番目の画素を時間的にずらすこと、またはランダム化された時間的なオフセットを前記画素に適用することによって取得された測定値間における時間的なオフセットを用いてデータサンプリングを実行するように構成されているシステム。
【請求項１０】
前記システム（２０）は、隣接した画素について異なる時点で新しいフレームのサンプリングを開始するように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記システム（２０）は、隣接した画素によって取得されたフレームを時間的にずらすことによって連続回転ＣＴにおけるサイノグラムサンプリングを実行するように構成されている、請求項９または１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記システム（２０）は、六角形サンプリングパターンを得るように、前記データサンプリングを実行するように構成されている、請求項９から１１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１３】
前記システム（２０）は、隣接した画素によって取得された測定値間で半分のフレーム時間の時間的なオフセットを用いて前記データサンプリングを実行するように構成されている、請求項９から１２のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１４】
前記システム（２０）は、半分の前記フレーム時間だけ全ての第２の画素を時間的にずらすことによって前記データサンプリングを実行するように構成されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記システム（２０）は、ｉが２からＮになる場合に、前記フレーム時間の（ｉ−ｌ）／Ｎだけ画素ｉをずらすように構成されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
各画素（１３）は、前記検出器（１２）のＸ線に敏感な部分要素であり、前記システム（２０）は、各画素が入射Ｘ線束を一連のフレームとして測定するように構成されており、ただし、フレームは、特定の時間間隔中の合計測定信号である、請求項９から１５のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１７】
前記システム（２０；１００；２００）は、プロセッサ（１１０；２１０）と、メモリ（１２０；２２０）とを備え、前記メモリは、前記プロセッサによって実行可能な指令を含み、それによって前記プロセッサ（１１０；２１０）は、前記データ取得を実行および／または制御するように機能する、請求項９から１６のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項１８】
請求項９から１７のいずれか一項に記載のデータ取得のシステム（２０）を備えるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システム（１０）。
【請求項１９】
プロセッサ（２１０）によって実行されるとき、複数の画素を備えた検出器を有するＸ線撮像システムを用いてコンピュータ断層撮影（ＣＴ）のためのデータ取得を可能にするコンピュータプログラム（２２５；２３５）であって、前記プロセッサ（２１０）によって実行されるときに、前記プロセッサ（２１０）に、前記検出器の隣接した画素、ｉが２以上の整数である場合にフレーム時間の数分の１だけ全てのｉ番目の画素を時間的にずらすこと、またはランダム化された時間的なオフセットを前記画素に適用することによって取得された測定値間における時間的なオフセットを用いてデータサンプリングを実行させる指令を含むコンピュータプログラム（２２５；２３５）。
【請求項２０】
請求項１９に記載のコンピュータプログラム（２２５；２３５）を記憶しているコンピュータ可読媒体（２２０；２３０）を含むコンピュータプログラム製品。
【国際調査報告】
2019531111.tif 000018
2019531111.tif 000019
2019531111.tif 000020
2019531111.tif 000021