(57)【要約】  本発明は、頭部の画像を生成するためのＣＴ画像生成装置１０に関する。頭部の第１のＣＴ画像の変換が、異なる測定された投影群ごとに決定され、ある測定された投影群に対して、変換は、その測定された投影群と計算された投影群との間の類似度を増大させるように決定され、計算された投影群は、決定しようとする変換に従って第１のＣＴ画像を変換し、変換後の第１のＣＴ画像を順投影することによって計算される。動き補正された３次元の第２のＣＴ画像が、測定された投影と、異なる測定された投影群ごとに決定された変換とに基づいて再構成される。これにより、例えば卒中の場合に、患者が頭部を動かすのを止められない場合でも、頭部の高品質なＣＴ画像を得ることが可能になる。
2019500075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間の頭部の画像を生成するためのコンピュータ断層撮影画像生成装置であって、前記コンピュータ断層撮影画像生成装置は、
測定された前記頭部の２次元投影を提供するための投影提供ユニットであって、前記測定された２次元投影は、前記頭部を横断する放射線を発する放射線源が前記頭部の周りを動かされている間に、異なる時刻に測定されたものであり、前記測定された２次元投影は、前記頭部を横断した後の放射線に基づいて生成されたものである、投影提供ユニットと、
提供された前記測定された２次元投影に基づいて、前記頭部の３次元の第１のコンピュータ断層撮影画像を再構成するための再構成ユニットと、
異なる測定された投影群ごとに、前記頭部の第１のコンピュータ断層撮影画像の３次元変換を決定するための変換決定ユニットであって、測定された投影群は１つ又はいくつかの測定された投影を含み、前記変換決定ユニットは、特定の測定された投影群に対して、前記特定の測定された投影群と計算された投影群との間の類似度を増大させるように変換を決定し、前記計算された投影群は、前記特定の測定された投影群に対応しており、決定しようとする前記変換に従って前記第１のコンピュータ断層撮影画像を変換し、変換後の前記第１のコンピュータ断層撮影画像を順投影することによって計算される、変換決定ユニットと、を備え、
前記再構成ユニットは、前記測定された投影と、前記異なる測定された投影群ごとに決定された前記変換とに基づいて、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成し、
前記コンピュータ断層撮影画像生成装置は、人間の頭部を配置可能な検査ゾーンを備え、前記再構成ユニットは、前記第１のコンピュータ断層撮影画像及び前記第２のコンピュータ断層撮影画像を、前記検査ゾーンを示すように再構成すると共に、前記第２のコンピュータ断層撮影画像を生成するために、人間の頭部を含む前記検査ゾーンの第１の部分に対して前記動き補正を行い、前記検査ゾーンの第２の部分に対しては前記動き補正を行わない、
コンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項２】
前記変換決定ユニットは、前記類似度を決定するために勾配角度差を使用する、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項３】
前記再構成ユニットは、オーバースキャン重み付けを使用して前記第１のコンピュータ断層撮影画像内の動きアーチファクトを低減する、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項４】
前記変換決定ユニットは、前記測定された投影群の変換を反復的に決定する、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項５】
前記変換決定ユニットは、各測定された投影群が単一の測定された投影を含む、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項６】
前記変換決定ユニットは、各測定された投影群がいくつかの測定された投影を含む、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項７】
前記変換決定ユニットは、決定された変換をフィルタリングする、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項８】
前記変換決定ユニットは、投影が測定されたすべての時刻に対しては前記類似度及び前記順投影に基づいて変換を決定しないように、且つ、変換が前記類似度及び前記順投影に基づいて決定されていない時刻については、補間により変換を決定する、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項９】
前記変換決定ユニットは、決定された変換の中で外れ値を決定し、決定された前記外れ値を前記決定された変換から除去する、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項１０】
前記再構成ユニットは、前記測定された投影を、各セットが時間的に隣接する測定された投影を含む、測定された投影のいくつかのセットに分割し、前記測定された投影の前記いくつかのセットに基づいて、前記頭部の前記３次元の第１のコンピュータ断層撮影画像をいくつか再構成し、個々の前記第１のコンピュータ断層撮影画像は、前記測定された投影の個々のセットに基づいて再構成され、
前記変換決定ユニットは、前記第１のコンピュータ断層撮影画像各々に対して、前記異なる測定された投影群ごとに、前記頭部の前記第１のコンピュータ断層撮影画像個々の３次元変換のセットを決定し、前記測定された投影群は、前記測定された投影の前記個々のセットの１つ又はいくつかの前記測定された投影を含み、前記変換決定ユニットは、前記測定された投影の前記個々のセットの前記特定の測定された投影群に対して、前記特定の測定された投影群と前記計算された投影群との間の前記類似度を増大させるように変換を決定し、前記計算された投影群は、前記特定の測定された投影群に対応しており、決定しようとする前記変換に従って前記個々の第１のコンピュータ断層撮影画像を変換し、前記変換後の個々の第１のコンピュータ断層撮影画像を順投影することによって計算され、
前記再構成ユニットは、前記測定された投影と、前記測定された投影の前記いくつかのセットの前記異なる測定された投影群ごとに決定された変換の前記いくつかのセットとに基づいて、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成する、
請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項１１】
前記変換決定ユニットは、変換後の前記第１のコンピュータ断層撮影画像を変換する、さらなる変換を決定し、前記第１のコンピュータ断層撮影画像は、前記測定された投影のセットに基づいて再構成され、前記測定された投影の別のセットに基づいて再構成された後に変換された別の変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像に対応するように変換されたものであり、前記再構成ユニットは、前記さらなる変換にも基づいて、前記動き補正された前記３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成する、請求項１０に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項１２】
前記再構成ユニットは、前記測定された投影の少なくとも１つのセットがコンピュータ断層撮影再構成のための完全性の基準を満たさないように、前記測定された投影を、測定された投影のいくつかのセットに分割する、請求項１０に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項１３】
前記再構成ユニット及び前記変換決定ユニットは、前記第２のコンピュータ断層撮影画像が再構成された後に、反復ステップで、前記第２のコンピュータ断層撮影画像に基づいて前記変換が再度決定され、前記第２のコンピュータ断層撮影画像が前記第１のコンピュータ断層撮影画像の役割を果たし、前記新たに決定された変換及び前記測定された投影に基づいて前記第２のコンピュータ断層撮影画像が再度再構成される、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置。
【請求項１４】
人間の頭部の画像を生成するためのコンピュータ断層撮影画像生成方法であって、前記コンピュータ断層撮影画像生成方法は、
投影提供ユニットが、測定された前記頭部の２次元投影を提供するステップであって、前記測定された２次元投影は、前記頭部を横断する放射線を発する放射線源が前記頭部の周りを動かされている間に、異なる時刻に測定されたものであり、前記測定された２次元投影は、前記頭部を横断した後の放射線に基づいて生成されたものである、ステップと、
再構成ユニットが、提供された前記測定された２次元投影に基づいて、前記頭部の３次元の第１のコンピュータ断層撮影画像を再構成するステップと、
変換決定ユニットが、異なる測定された投影群ごとに、前記頭部の前記第１のコンピュータ断層撮影画像の３次元変換を決定するステップであって、前記測定された投影群は１つ又はいくつかの測定された投影を含み、前記変換決定ユニットは、前記特定の測定された投影群に対して、前記特定の測定された投影群と計算された投影群との間の類似度を増大させるように変換を決定し、前記計算された投影群は、前記特定の測定された投影群に対応しており、決定しようとする前記変換に従って前記第１のコンピュータ断層撮影画像を変換し、前記変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像を順投影することによって計算される、ステップと、を有し、
前記再構成ユニットは、前記測定された投影と、前記異なる測定された投影群ごとに決定された前記変換とに基づいて、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成し、コンピュータ断層撮影画像生成装置は、人間の頭部を配置可能な検査ゾーンを備え、前記再構成ユニットは、前記第１のコンピュータ断層撮影画像及び前記第２のコンピュータ断層撮影画像を、それらが前記検査ゾーンを示すように再構成すると共に、前記第２のコンピュータ断層撮影画像を生成するために、人間の頭部を含む前記検査ゾーンの第１の部分に対して前記動き補正を行い、前記検査ゾーンの第２の部分に対しては前記動き補正を行わない、
コンピュータ断層撮影画像生成方法。
【請求項１５】
コンピュータプログラムが、コンピュータ断層撮影画像生成装置を制御するコンピュータで実行されると、請求項１４に記載のコンピュータ断層撮影画像生成方法のステップを前記コンピュータ断層撮影画像生成装置に実行させるプログラムコード手段を備える、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置を制御するためのコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人間の頭部の画像を生成するためのコンピュータ断層撮影画像生成装置及び方法に関する。本発明はさらに、このコンピュータ断層撮影画像生成装置を制御するためのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｃ．Ｂｏｄｅｎｓｔｅｉｎｅｒらによる記事「Ｍｏｔｉｏｎ  ａｎｄ  Ｐｏｓｉｔｉｏｎａｌ  Ｅｒｒｏｒ  Ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｅ  Ｂｅａｍ  ３Ｄ−Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｗｉｔｈ  Ｍｏｂｉｌｅ  Ｃ−Ａｒｍｓ」（Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ−Ａｓｓｉｓｔｅｄ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ、４７９１巻、１７７〜１８５頁（２００７））は、コンピュータ断層撮影画像を獲得するための移動型Ｃアームデバイスを開示する。このＣアームデバイスは、投影データの不整合を補正するために、反復的な３次元の再構成及び２次元／３次元の位置合わせアルゴリズムを行うように構成され、投影データの不整合は、Ｃアームデバイスの位置決め誤差によって生じる。
【０００３】
人間の頭部の画像を生成するためのコンピュータ断層撮影画像生成装置は、獲得された投影に基づいて画像を再構成する再構成ユニットを備える。投影は、頭部を横断してきた放射線に応じて決まり、放射線は、例えば円形又はらせん状の軌道に沿って頭部の周りを移動する放射線源によって発される。急性卒中患者のような患者は、投影を獲得する間に動きを回避できない場合があり、その結果、頭部の再構成画像が動きアーチファクトを含んでいることがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、動きアーチファクトがより少ない人間の頭部の画像を生成するためのコンピュータ断層撮影画像生成装置及び方法を提供することである。本発明のさらに他の目的は、このコンピュータ断層撮影画像生成方法に従ってコンピュータ断層撮影画像生成装置を制御するためのコンピュータプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様では、人間の頭部の画像を生成するためのコンピュータ断層撮影画像生成装置が提示され、このコンピュータ断層撮影画像生成装置は、
−  測定された頭部の２次元投影を提供するための投影提供ユニットであって、測定された投影は、頭部を横断する放射線を発する放射線源が頭部の周りを動かされている間に、異なる時刻に測定されたものであり、測定された投影は、頭部を横断した後の放射線に基づいて生成されたものである、投影提供ユニットと、
−  提供された測定された投影に基づいて、頭部の３次元の第１のコンピュータ断層撮影画像を再構成するための再構成ユニットと、
−  異なる測定された投影群ごとに、頭部の第１のコンピュータ断層撮影画像の３次元変換を決定するための変換決定ユニットであって、測定された投影群は１つ又はいくつかの測定された投影を含み、変換決定ユニットは、特定の測定された投影群に対して、この特定の測定された投影群と計算された投影群との間の類似度を増大させるように変換を決定し、計算された投影群は、この特定の測定された投影群に対応しており、決定しようとする変換に従って第１のコンピュータ断層撮影画像を変換し、変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像を順投影することによって計算される、変換決定ユニットと、を備え、
再構成ユニットは、測定された投影と、異なる測定された投影群ごとに決定された変換とに基づいて、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成し、
コンピュータ断層撮影画像生成装置は、人間の頭部をその中に配置可能な検査ゾーンを備え、再構成ユニットは、第１のコンピュータ断層撮影画像及び第２のコンピュータ断層撮影画像を、それらが検査ゾーンを示すように再構成すると共に、第２のコンピュータ断層撮影画像を生成するために、人間の頭部を含む検査ゾーンの第１の部分に対して動き補正を行い、検査ゾーンの第２の部分に対しては動き補正を行わない。
【０００６】
測定された投影は異なる時刻に測定されたものであるため、また、１つ又はいくつかの測定された投影を含んでいる測定された投影群ごとに、頭部の第１のコンピュータ断層撮影画像の変換が、個々の測定された投影群とそれに対応する計算された投影群との間の類似度を増大させるように、特に最適化するように、決定され、対応する計算された投影群は、決定しようとする変換に従って第１のコンピュータ断層撮影画像を変換し、変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像を順投影することによって決定されるので、異なる時刻ごとに第１のコンピュータ断層撮影画像の変換が決定され、これらの変換は、第１のコンピュータ断層撮影画像を、その画像が個々の測定された投影群に従うように変換する。異なる測定された投影群、よって異なる時刻に対して決定された変換は、したがって、頭部の動きを正確に記述するものとなり、数個のみの動きアーチファクトがあるか、又は動きアーチファクトが全くない、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成するために使用することができる。
【０００７】
測定された投影群は、単一の測定された投影又はいくつかの測定された投影を含むことができる。測定された投影群がいくつかの測定された投影を含む場合、それら測定された投影は、好ましくは、時間的に隣接している。そのため、同じ測定された投影群のこれら測定された投影は、頭部周りの放射線源の回転を記述する回転角度に関して角度的にも隣接しており、すなわち、いくつかの測定された投影を含む測定された投影群は、したがって、測定された投影の角度サブセットを含むものとみなすこともできる。
【０００８】
投影提供ユニットは、測定された投影を記憶し、記憶した、測定された投影を提供するための記憶ユニットとすることができる。投影提供ユニットはまた、投影獲得デバイスから測定された投影を受け取り、受け取った、測定された投影を提供するための受信ユニットとすることもできる。さらに、投影提供ユニットは、投影獲得デバイス自体であってもよい。投影獲得デバイスは、放射線を発する放射線源と、人間の頭部を横断した後の放射線を検出し、横断した放射線に基づいて測定された投影を生成するための検出デバイスと、異なる獲得方向の測定された投影を生成するために、放射線源と人間の頭部とを互いに相対的に動かす手段と、を備えることができる。
【０００９】
投影提供ユニットは、好ましくは、ステップ・アンド・シュートの獲得手法又はらせん状の獲得手法を使用して測定された、測定された投影を提供する。これにより、頭部周りの放射線源の回転移動の回転軸に平行な広がりが比較的小さい検出ユニットを使用して、第１及び第２のコンピュータ断層撮影画像を、それらが頭部の比較的大きな部分、特に頭部全体をカバーするように生成することが可能になる。
【００１０】
計算された投影は、それ自体と、測定された投影とがそれぞれ同じ獲得ジオメトリで計算及び測定された場合に、測定された投影に対応し、獲得ジオメトリは、測定された投影を生成するために使用される、生成される実際の放射線の光線のジオメトリと、計算された投影を生成するために使用される模擬放射線の光線のジオメトリとを定義する。計算された投影群と測定された投影群とが互いに対応している場合、それらは同じ数の投影を有し、測定された投影群の各投影には、計算された投影群の中に対応する投影がある。
【００１１】
変換決定ユニットは、好ましくは、第１のコンピュータ断層撮影画像を変換するための剛体変換を決定する。変換決定ユニットは、測定された投影群の変換を反復的に決定することができる。さらに、一実施形態では、変換決定ユニットは、類似度を決定するために勾配角度差を使用する。詳細には、変換決定ユニットは、類似度を決定するために、正規化された勾配角度差を使用する。しかし、変換決定ユニットは、類似度を決定するために、二乗差和、勾配相関尺度、パターン強度尺度等のような他の類似度の尺度を使用することもできる。
【００１２】
再構成ユニットは、オーバースキャン重み付けを使用して第１のコンピュータ断層撮影画像内の動きアーチファクトを低減することができる。オーバースキャン重み付けを使用することにより、低レベルの動きアーチファクトの低減をもたらすことができ、変換を決定するために、向上した画像品質を持つ第１のコンピュータ断層撮影画像を使用できるようになる。これにより、第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成する際に、変換の決定を向上させ、したがって動き補正を向上させることができる。
【００１３】
一実施形態では、変換決定ユニットは、各測定された投影群が単一の測定された投影を含むように適合される。各測定された投影群が単一の測定された投影のみを含む場合、単一の測定された投影各々に対して、比較的高い時間解像度を持つ決定された変換のシーケンスによって頭部の動きを特徴付けることが可能となるように、変換が決定される。
【００１４】
さらなる実施形態では、変換決定ユニットは、各測定された投影群がいくつかの測定された投影を含むように適合される。したがって、一実施形態では、個々の変換を決定するために、いくつかの測定された投影が使用される。これにより、頭部の動きを記述する異なる測定された投影群に対する変換の決定がより正確になり、したがって、測定された投影と決定された変換とに基づいて再構成される第２のコンピュータ断層撮影画像内の動きアーチファクトの補正をさらに向上させることができる。
【００１５】
変換決定ユニットは、決定された変換をフィルタリングすることができる。例えば、変換決定ユニットは、決定された変換を平滑化するために、メディアンフィルタ又は別のフィルタであり得る平滑化フィルタを使用することができる。
【００１６】
一実施形態では、変換決定ユニットは、投影が測定されたすべての時刻に対しては類似度及び順投影に基づいて変換を決定しないように、且つ、変換が類似度及び順投影に基づいて決定されていない時刻については、補間により変換を決定するように、適合される。これには、変換を決定するための計算労力を低減できるという利点がある。さらに、変換決定ユニットは、決定された変換の中で外れ値を決定し、決定された外れ値を決定された変換から除去することができる。決定された外れ値を決定された変換から除去することにより、第２のコンピュータ断層撮影画像を再構築する時に外れ値が動き補正に使用されないことを保証することができる。これにより、再構成された第２のコンピュータ断層撮影画像の品質をさらに向上することができる。除去された外れ値の変換は、補間によって決定された変換に置き換えることができ、時間的に隣り合っている変換に補間アルゴリズムが適用されてもよい。置き換えとなる変換は、別のやり方で、例えば、時間的に隣り合っている変換の中央値を決定することによって決定することもできる。置き換えとなる変換を決定するために、より前の時刻に対応する１つ又はいくつかの変換、及び、より後の時刻に対応する１つ又はいくつかの変換を使用してもよい。
【００１７】
補間及び／又はフィルタリングアルゴリズムは、好ましくは、時間軸に沿って変換のパラメータに適用される。例えば、変換が、並進を定義する３つの並進パラメータを含む場合、補間及び／又はフィルタリングアルゴリズムは、対応する異なる変換の（すなわち異なる時刻に対して決定された）並進パラメータに適用される。変換は、好ましくは、並進及び回転のみを含む。しかし、変換が変形を含むことも可能である。
【００１８】
コンピュータ断層撮影画像生成装置は、人間の頭部をその中に配置可能な検査ゾーンを備え、再構成ユニットは、第１のコンピュータ断層撮影画像及び第２のコンピュータ断層撮影画像を、それらが検査ゾーンを示すように再構成し、一実施形態では、再構成ユニットはさらに、第２のコンピュータ断層撮影画像を生成するために、検査ゾーンの第１の部分に対して動き補正を行い、検査ゾーンの第２の部分に対しては動き補正を行わず、検査ゾーンの第１の部分は人間の頭部を含む。これにより、第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成するための計算労力を低減することができる。検査ゾーンの第１の部分及び第２の部分は、予め定めておくことができる。例えば、患者台及び患者台下方のエリアを含むことが分かっている検査ゾーンの部分を第２の部分と予め定めることができ、対して、第１の部分は検査ゾーンの残りの部分とすることができる。再構成ユニットが、第１のコンピュータ断層撮影画像に基づいて、例えば、第１のコンピュータ断層撮影画像の中で人間の頭部をセグメント化するための知られているセグメンテーションアルゴリズムを使用して、人間の頭部を含む検査ゾーンの第１の部分を決定することも可能である。そして、第１の部分は、セグメント化された人間の頭部と、セグメント化された人間の頭部を囲む予め定められたマージンとを含むことができる。予め定められたマージンにより、人間の頭部が動く場合でも、人間の頭部全体が実際に第１の部分の中にあることを保証することができる。
【００１９】
一実施形態では、再構成ユニットは、測定された投影を、各セットが時間的に隣接する測定された投影を含む、測定された投影のいくつかのセットに分割し、再構成ユニットは、測定された投影のいくつかのセットに基づいて、頭部の３次元の第１のコンピュータ断層撮影画像をいくつか再構成し、個々の第１のコンピュータ断層撮影画像は、測定された投影の個々のセットに基づいて再構成される。この実施形態では、変換決定ユニットは、第１のコンピュータ断層撮影画像各々に対して、異なる測定された投影群ごとに、頭部の第１のコンピュータ断層撮影画像個々の３次元変換のセットを決定し、測定された投影群は、測定された投影の個々のセットの１つ又はいくつかの測定された投影を含み、変換決定ユニットは、測定された投影の個々のセットの特定の測定された投影群に対して、その特定の測定された投影群と計算された投影群との間の類似度を増大させるように変換を決定し、計算された投影群は、この特定の測定された投影群に対応しており、決定しようとする変換に従って個々の第１のコンピュータ断層撮影画像を変換し、変換後の個々の第１のコンピュータ断層撮影画像を順投影することによって計算される。そして、再構成ユニットは、測定された投影と、測定された投影のいくつかのセットの異なる測定された投影群ごとに決定された変換のいくつかのセットとに基づいて、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成することができる。測定された投影のすべてが個々の第１のコンピュータ断層撮影画像を再構成するために使用される訳ではないので、個々の第１のコンピュータ断層撮影画像を再構成するために使用される測定された投影は、比較的短い期間をカバーし、そのため、個々の再構成された第１のコンピュータ断層撮影画像が含んでいる動きアーチファクトがより少なくなる。さらに、より少ない動きアーチファクトを示すこれらの第１のコンピュータ断層撮影画像が変換の決定に使用されるので、変換の品質、したがって最終的に再構成される動き補正された第２のコンピュータ断層撮影画像の品質を向上させることができる。変換決定ユニットは、変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像を変換する、さらなる変換を決定することができ、この第１のコンピュータ断層撮影画像は、測定された投影のセットに基づいて再構成され、次いで、測定された投影の別のセットに基づいて再構成された後に変換された別の変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像に対応するように変換されたものであり、再構成ユニットは、このさらなる変換にも基づいて、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成することができる。このさらなる変換は、好ましくは、変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像同士を互いと位置合わせする位置合わせ変換である。好ましくは、測定された投影の異なるセットに対応する隣り合う測定された投影群に基づいて再構成された、変換後の再構成された第１のコンピュータ断層撮影画像のいくつかの対に対して、いくつかのさらなる変換が決定される。これらのさらなる変換を使用することにより、最終的に再構成される第２のコンピュータ断層撮影画像の品質をさらに向上させることができる。
【００２０】
再構成ユニットは、測定された投影の少なくとも１つのセットがコンピュータ断層撮影再構成のための完全性の基準を満たさないように、測定された投影を、測定された投影のいくつかのセットに分割することができる。コンピュータ断層撮影再構成のための完全性の基準は、再構成しようとする個々の第１のコンピュータ断層撮影画像のボクセルごとに、１８０度の角度範囲をカバーする投影光線が入手可能でなければならないことを規定する。測定された投影の少なくとも１つのセットはこの完全性の基準を満たさないので、そのセットにある測定された投影は、頭部周りの放射線源の、例えば２０度、３０度、又は４０度の回転の角度範囲に対応する。一実施形態では、再構成ユニットは、測定された投影の各セットがコンピュータ断層撮影再構成のための完全性の基準を満たさないように、測定された投影を、測定された投影のいくつかのセットに分割する。例えば、測定された投影は、測定された投影のセットに分割することができ、第１のセットは０度〜２０度の角度範囲に対応し、第２のセットは２１度〜４０度の角度範囲に対応し、第３のセットは４１度〜６０度の角度範囲に対応する等となり、これらの角度範囲は、頭部の周りを回転している間の放射線源の回転位置を指す。
【００２１】
一実施形態では、再構成ユニット及び変換決定ユニットは、第２のコンピュータ断層撮影画像が再構成された後に、反復ステップで、第２のコンピュータ断層撮影画像に基づいて変換が再度決定され、この第２のコンピュータ断層撮影画像が今度は第１のコンピュータ断層撮影画像の役割を果たし、新たに決定された変換及び測定された投影に基づいて第２のコンピュータ断層撮影画像が再度再構成されるように適合される。この反復は、中断基準が満たされるまで繰り返すことができる。これにより、最終的に生成される第２のコンピュータ断層撮影画像の品質をさらに向上させることができる。
【００２２】
本発明のさらなる態様では、人間の頭部の画像を生成するための断層撮影画像生成方法が提示され、このコンピュータ断層撮影画像生成方法は、
−  投影提供ユニットにより、測定された頭部の２次元投影を提供するステップであって、測定された投影は、頭部を横断する放射線を発する放射線源が頭部の周りを動かされている間に、異なる時刻に測定されたものであり、測定された投影は、頭部を横断した後の放射線に基づいて生成されたものである、ステップと、
−  再構成ユニットにより、提供された測定された投影に基づいて、頭部の３次元の第１のコンピュータ断層撮影画像を再構成するステップと、
−  変換決定ユニットにより、異なる測定された投影群ごとに、頭部の第１のコンピュータ断層撮影画像の３次元変換を決定するステップであって、測定された投影群は１つ又はいくつかの測定された投影を含み、変換決定ユニットは、特定の測定された投影群に対して、この特定の測定された投影群と計算された投影群との間の類似度を増大させるように変換を決定し、計算された投影群は、この特定の測定された投影群に対応しており、決定しようとする変換に従って第１のコンピュータ断層撮影画像を変換し、変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像を順投影することによって計算される、ステップと、を有し、
再構成ユニットは、測定された投影と、異なる測定された投影群ごとに決定された変換とに基づいて、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成し、コンピュータ断層撮影画像生成装置は、人間の頭部をその中に配置可能な検査ゾーンを備え、再構成ユニットは、第１のコンピュータ断層撮影画像及び第２のコンピュータ断層撮影画像を、それらが検査ゾーンを示すように再構成すると共に、第２のコンピュータ断層撮影画像を生成するために、人間の頭部を含む検査ゾーンの第１の部分に対して動き補正を行い、検査ゾーンの第２の部分に対しては動き補正を行わない。
【００２３】
本発明の別の態様では、請求項１に記載のコンピュータ断層撮影画像生成装置を制御するためのコンピュータプログラムが提示され、このコンピュータプログラムは、このコンピュータプログラムが、コンピュータ断層撮影画像生成装置を制御するコンピュータで実行されると、請求項１４に記載のコンピュータ断層撮影画像生成方法のステップをコンピュータ断層撮影画像生成装置に実行させるプログラムコード手段を備える。
【００２４】
請求項１のコンピュータ断層撮影画像生成装置、請求項１４のコンピュータ断層撮影画像生成方法、及び請求項１５のコンピュータプログラムは、特に従属請求項に定義される、同様及び／又は同一の好ましい実施形態を有することを理解されたい。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項又は上記の実施形態と、個々の独立請求項との任意の組み合わせともできることを理解されたい。
【００２６】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の以後に記載される実施形態を参照して明らかになり、解説される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】人間の頭部の画像を生成するためのコンピュータ断層撮影画像生成装置の一実施形態を模式的且つ例示的に示す図である。
【図２】第１のコンピュータ断層撮影画像を説明する図である。
【図３】第１のコンピュータ断層撮影画像を順投影することにより取得された、計算された投影を説明する図である。
【図４】勾配角度差画像を説明する図である。
【図５】コンピュータ断層撮影画像生成方法の一実施形態を例示的に説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１は、人間の頭部の画像を生成するためのコンピュータ断層撮影画像生成装置１０を模式的且つ例示的に示す。コンピュータ断層撮影画像生成装置１０は、ｚ方向と平行に延びる回転軸Ｒを中心に回転可能なガントリ１を備える。この実施形態ではｘ線管である放射線源２が、ガントリ１に取り付けられている。放射線源２はコリメータ３を備え、コリメータ３は、この実施形態では、放射線源２によって生成された放射線から円錐放射線ビーム４を形成する。放射線は、この実施形態では円筒形である検査ゾーン５内にいる患者（図示せず）の人間の頭部を横断する。検査ゾーン５、したがって人間の頭部を横断した後、放射線ビーム４は、２次元の検出面を備える検出デバイス６に入射する。検出デバイス６は、ガントリ１に取り付けられている。
【００２９】
コンピュータ断層撮影画像生成装置１０は２つのモータ７、８を備える。ガントリ１は、モータ７により、好ましくは、一定であるが調節可能な角速度で駆動される。モータ８は、検査ゾーン５内の患者台に配置された患者を、回転軸Ｒすなわちｚ軸の方向に平行に変位させるために設けられる。これらのモータ７、８は、例えば制御ユニット９により、放射線源２と検査ゾーン５内の人間の頭部とが、らせん上の軌道に沿って互いに相対的に移動するように制御される。しかし、放射線源２と人間の頭部とが別の軌道に沿って互いに相対的に移動することも可能である。例えば、一実施形態では、ステップ・アンド・シュートの獲得手法を使用することができ、その場合、まず、患者に対する放射線源２の第１の長手方向位置で、放射線源２が円形の軌道に沿って人間の頭部の周りを動かされ、次いで、放射線源２が患者に対して別の長手方向位置に位置するように患者台が動かされ、この別の長手方向位置で、放射線源２が円形の軌道に沿って人間の頭部の周りを動かされる。次いで、患者に対する放射線源２の別の長手方向位置で放射線源２を円形の軌道に沿って人間の頭部の周りで動かすことによってさらなる投影を獲得するために、患者台を再度動かすことができ、以下同様に続く。
【００３０】
放射線源２と人間の頭部の相対的な移動の間、検出デバイス６は、検出デバイス６の検出面に入射する放射線に応じて測定値を生成する。放射線源２が人間の頭部に対して同じ位置にあった時に同時に生成された測定値が、測定された投影を形成する。放射線源２と、人間の頭部に対して放射線源２を動かすための要素、詳細にはモータ７、８及びガントリ１と、検出デバイス６とは、したがって、投影提供ユニット１２の構成要素であるとみなすことができ、投影提供ユニット１２は、この実施形態では、測定された人間の頭部の２次元投影を提供するための投影獲得デバイス１２である。
【００３１】
測定された投影は、再構成ユニット１３と変換決定ユニット１４とを備える投影処理デバイス１８に提供され、投影処理デバイス１８も、好ましくは制御ユニット９によって制御される。再構成ユニット１３は、測定された投影に基づいて人間の頭部の３次元の第１のコンピュータ断層撮影画像１５を再構成する。再構成ユニット１３は、第１のコンピュータ断層撮影画像を再構成するために、フィルタ補正逆投影アルゴリズム又はラドンの反転アルゴリズムのような知られている再構成アルゴリズムを使用する。第１のコンピュータ断層撮影画像１５の一例が図２に示される。図２で見て取れるように、再構成された第１のコンピュータ断層撮影画像は、動きアーチファクト１９を含んでいる。再構成ユニット１３は、好ましくは、冗長な光線の重み付けともみなすことができるオーバースキャン重み付けを使用することにより、第１のコンピュータ断層撮影画像１５の動きアーチファクト１９を低減する。第１のコンピュータ断層撮影画像を再構成するために再構成ユニット１３が必要とする投影の最小量は、再構成しようとする第１のコンピュータ断層撮影画像の各ボクセルが、平行ビームのジオメトリでは１８０度の角度範囲にわたって、又は焦点を中心とするジオメトリでは１８０度に扇形角を足した角度範囲にわたって、放射線源２を見る獲得に相当する。追加的な光線、すなわち追加的な投影値を使用して、個々の１８０度のセグメント又は１８０度に扇形角を足したセグメントの始まり及び終わりそれぞれに滑らかな重み付けを適用することができ、重みは、個々のセグメントの中央部から距離が増大するにつれて低下することができる。このオーバースキャン重み付けに関するより多くの詳細については、例えば、Ｊｉａｎｇ  Ｈｓｉｅｈによる書籍「Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ，  Ｄｅｓｉｇｎ，  Ａｒｔｉｆａｃｔｓ，  ａｎｄ  Ｒｅｃｅｎｔ  Ａｄｖａｎｃｅｓ」（第２版、Ｊｏｈｎ  Ｗｉｌｅｙ  ＆  Ｓｏｎｓ（２００９））の２６４〜２６６頁が参照され、同文献は参照により本明細書に組み込まれる。
【００３２】
変換決定ユニット１４は、異なる測定された投影群ごとに、頭部の第１のコンピュータ断層撮影画像１５の３次元変換を決定する。一般に、測定された投影群は、単一の測定された投影のみを含むか、又はいくつかの測定された投影を含むことができる。この実施形態では、各測定された投影群は単一の測定された投影を含む。３次元変換決定ユニット１４は、測定された投影群ごとに、個々の測定された投影群と計算された投影群との間の類似度を増大させるように変換を決定し、計算された投影群は、個々の測定された投影群に対応しており、決定しようとする変換に従って第１のコンピュータ断層撮影画像１５を変換し、変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像１５を順投影することによって計算される。測定された投影群が計算された投影群に対応するということは、変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像１５の順投影に、個々の測定された投影群を獲得した際に使用されたものと同じ獲得ジオメトリが使用されることを意味する。この実施形態では、各計算された投影群は、単一の計算された投影のみを含み、計算された投影１６が例示的に図３に示される。
【００３３】
変換決定ユニット１４は、好ましくは、個々の測定された投影群と、それに対応する個々の計算された投影群とに類似度の尺度を適用することにより、類似度を決定し、この類似度の尺度は、好ましくは、正規化された勾配角度差であり、これは、例えば、Ｉ．Ｍ．Ｊ．ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｂｏｍらによる記事「Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ  ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ−ｂａｓｅｄ  ２Ｄ−３Ｄ  ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  ｉｎ  ｘ−ｒａｙ  ｇｕｉｄｅｄ  ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｓ」（ＳＰＩＥ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ（２０１１））に開示され、同文献は参照により本明細書に組み込まれる。しかし、同じくＩ．Ｍ．Ｊ．ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｂｏｍによる上記記事に開示される勾配相関尺度又はパターン強度尺度や、二乗差和等のような他の類似度の尺度を使用することもできる。勾配角度差１７が模式的且つ例示的に図４に示される。
【００３４】
変換決定ユニット１４は、好ましくは、測定された投影群の変換を反復的に決定する。詳細には、各反復ステップで、前回の反復ステップで決定された変換が、個々の測定された投影群と計算された投影群との間の類似度を増大させるように修正され、これらの反復ステップは、中断基準が満たされるまで行うことができる。中断基準は、例えば、個々の測定された投影群と計算された投影群との間の類似度が予め定められた閾値よりも大きいこと、又は予め定められた最大反復回数に達したことである。
【００３５】
変換決定ユニット１４は、好ましくは、決定された変換をフィルタリングするようにさらに適合される。詳細には、変換決定ユニット１４は、メディアンフィルタ又は別の平滑化フィルタのような平滑化フィルタを、決定された変換に適用することができる。さらに、変換決定ユニット１４は、投影が測定されたすべての時刻に対しては類似度及び順投影に基づいて変換を決定しないように、且つ、変換が類似度及び順投影に基づいて決定されていない時刻については、補間により変換を決定するように、適合することができる。補間は、対応する変換のパラメータに適用される線形補間とすることができる。より高い次数の補間も無論可能である。
【００３６】
変換決定ユニット１４はまた、決定された変換の中で外れ値を決定し、決定された外れ値を決定された変換から除去することができる。除去された外れ値の変換は、補間によって決定された変換に置き換えることができ、時間的に隣り合っている変換に補間アルゴリズムが適用されてもよい。置き換えとなる変換は、別のやり方で、例えば、時間的に隣り合っている変換の中央値を決定することによって決定することもできる。置き換えとなる変換を決定するために、より前の時刻に対応する１つ又はいくつかの変換、及び、より後の時刻に対応する１つ又はいくつかの変換を使用してもよい。
【００３７】
異なる測定された投影群、よって異なる時刻に対して決定された変換は、頭部の動きを記述する。したがって、決定された変換を、再構成ユニット１３が使用して、測定された投影に基づく、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成することができる。動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成するには、知られている動き補正再構成アルゴリズムを使用することができ、それらには、Ｐ．  Ｇｒａｎｇｅａｔらによる記事「Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ  ｆｒａｍｅｗｏｒｋ  ｆｏｒ  ａ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｃｏｎｅ−ｂｅａｍ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ａ  ｄｙｎａｍｉｃ  ｐａｒｔｉｃｌｅ  ｍｏｄｅｌ」（Ｐｈｙｓｉｃｓ  ｉｎ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ  ａｎｄ  Ｂｉｏｌｏｇｙ、４７巻、２６１１〜２６２５頁（２００２））、Ｌ．  Ｄｅｓｂａｔらによる「Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｏｍｅ  Ｔｉｍｅ  Ｄｅｐｅｎｄｅｎｔ  Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」（ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ、２６巻、第２、２６１〜２６９頁（２００７））、及びＳ．Ｂｏｎｎｅｔらによる「Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｘ−Ｒａｙ  Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ」（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  ＩＥＥＥ、９１巻、第１０、１５７４〜１５８７頁（２００３））に開示されるアルゴリズムなどがあり、これらの文献は参照により本明細書に組み込まれる。動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成する例示的なやり方の１つでは、下記で説明するように、動きを補償するために、推定される動きの逆、すなわち決定された変換の逆を使用する。
【００３８】
投影ｐ（α，ｕ，ｖ）、傾斜フィルタで補正された投影ｒｆｐ（α，ｕ，ｖ）、及び再構成画像ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を仮定すると、フィルタ補正逆投影の再構成は、
【数１】
2019500075.tif 000003
このとき
ｆ（α，ｘ，ｙ，ｚ）＝ＢＰ・ｗ（α，ｕ，ｖ）・ｒｆｐ（α，ｕ，ｖ）  （２）
と数式化することができ、ここで、ｗ（α，ｕ，ｖ）は、冗長な光線を考慮する既知の重みであり、βはスケーリング定数であり、αは放射線源２の回転角度を表し、ＢＰは、画像空間を投影領域とつなぐ逆投影演算子である。Ｍが変換行列である場合（変換行列は、好ましくは並進及び回転を含み、ボリュームを最適に投影ｐ（α，ｕ，ｖ）にフィットさせるために使用される）、以下を定義することができる。
【数２】
2019500075.tif 000004
このとき
ＭＩｆ（α，ｘ，ｙ，ｚ）＝ＭＩＢＰ・ｗ（α，ｕ，ｖ，Ｍ）・ｒｆｐ（α，ｕ，ｖ）  （４）
【００３９】
動きに起因して非等角のサンプリングが生成されることがあるため、重みｗは、変換行列Ｍに従って適合される。ＭＩは、画像空間における逆の動き演算子であり、これは、単一のビューを逆投影した後の結果を受け取り、推定される並進及び回転を補償する。動き補正された第２のコンピュータ断層撮影画像は、ＭＩｆ（ｘ，ｙ，ｚ）により表される。推定される動きの逆、すなわち決定された変換の逆の使用は、無論、別のやり方で数式化することもできる。
【００４０】
再構成された第２のコンピュータ断層撮影画像は、生成された第２のコンピュータ断層撮影画像を表示するために表示ユニット１１に提供される。第１のコンピュータ断層撮影画像、測定された投影及び／又は計算された投影も、表示ユニット１１に表示されてよい。
【００４１】
再構成ユニット１３及び変換決定ユニット１４は、第２のコンピュータ断層撮影画像が反復的に再構成されるように適合することができ、第２のコンピュータ断層撮影画像が再構成された後、反復ステップで、第２のコンピュータ断層撮影画像に基づいて変換が再度決定され、この第２のコンピュータ断層撮影画像が今度は第１のコンピュータ断層撮影画像の役割を果たし、新たに決定された変換及び測定された投影に基づいて第２のコンピュータ断層撮影画像が再度再構成される。反復は、中断基準が満たされるまで行うことができる。中断基準は、例えば、現在の第２のコンピュータ断層撮影画像と前の第２のコンピュータ断層撮影画像との間の差が予め定められた閾値より小さいこと、又は最大反復回数に達したことである。
【００４２】
一実施形態では、再構成ユニット１３は、測定された投影を、測定された投影のいくつかのセットに分割することができ、各セットは時間的に隣接する測定された投影を含み、再構成ユニット１３は、測定された投影のいくつかのセットに基づいて頭部の３次元の第１のコンピュータ断層撮影画像をいくつか再構成することができ、個々の第１のコンピュータ断層撮影画像は、測定された投影の個々のセットに基づいて再構成される。この実施形態では、再構成ユニット１３は、測定された投影の個々のセットがコンピュータ断層撮影再構成のための完全性の基準を満たすことがないように、測定された投影を、測定された投影のいくつかのセットに分割する。したがって、再構成ユニット１３は、測定された投影の不完全なセットを使用して、第１のコンピュータ断層撮影画像各々を再構成する。好ましくは、再構成ユニット１３は、この第１のコンピュータ断層撮影画像の再構成を、知られているトモシンセシス再構成アルゴリズムを使用して行い、測定された投影の個々のセットは、重み付け関数を使用して重み付けされてもよい。好ましくは、重み付け関数は、個々のセットの測定された投影がそれに対応している角度範囲の縁端に向かって小さくなる重み付け係数をもたらすように適合される。重み付け関数は、例えば、台形重み付け関数、ガウス重み付け関数、又はハニング重み付け関数である。
【００４３】
変換決定ユニット１４は、第１のコンピュータ断層撮影画像各々に対して、異なる測定された投影群ごとに、頭部の第１のコンピュータ断層撮影画像個々の３次元変換のセットを決定することができ、測定された投影群は、測定された投影の個々のセットにある１つ又はいくつかの測定された投影を含んでいる。さらに、変換決定ユニット１４は、個々の測定された投影群と計算された投影群との間の類似度を増大させるように、測定された投影の個々のセットの測定された投影群それぞれに変換を決定することができ、計算された投影群は、個々の測定された投影群に対応しており、決定しようとする変換に従って個々の第１のコンピュータ断層撮影画像を変換し、変換後の個々の第１のコンピュータ断層撮影画像を順投影することによって計算される。
【００４４】
変換決定ユニット１４はさらに、変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像の対を変換する、さらなる変換を決定することができ、この第１のコンピュータ断層撮影画像の対は、測定された投影の隣り合うセットに基づいて再構成され、次いでそれら測定された投影の隣り合うセットに属する隣り合う測定された投影群を使用して変換されたものであり、すなわち、これらの測定された投影群のうち一方は、これらの投影のセットの一方に属し、これらの測定された投影群のうち他方は、これらの測定された投影のセットの他方に属している。さらに、再構成ユニット１３は、測定された投影のいくつかのセットの異なる測定された投影群ごとに決定された変換のいくつかのセットに基づいて、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成することができ、上記のさらなる変換は、測定された投影の異なるセットの第１のコンピュータ断層撮影画像を、それらが互いに、及び測定された投影に対応するように変換する。
【００４５】
例えば、放射線源２が、投影を測定しながら３６０度にわたって円形又はらせん状の軌道に沿って頭部の周りを回転する場合、再構成ユニット１３は、３６０度の角度範囲を、２０度の角度部分範囲に分割することができる。したがって、測定された投影の第１のセットは０〜２０度の角度部分範囲に対応し、測定された投影の第２のセットは２１〜４０度の角度部分範囲に対応し、測定された投影の第３のセットは４１〜６０度の角度部分範囲に対応する等となる。再構成ユニット１３は、これら測定された投影のセットの各々に、すなわちこれらの角度範囲の各々に、個々の第１のコンピュータ断層撮影画像を再構成することができる。そして、変換決定ユニット１４は、これら測定された投影のセットの各々に、すなわち、これらの角度範囲の各々に、測定された投影群の個々のセットにある測定された投影群を使用して、変換を決定することができる。例えば、第１の角度範囲について変換を決定するためには、１及び２度の角度位置に対応する第１の測定された投影群、３及び４度の角度位置に対応する第２の測定された投影群、５及び６度の角度位置に対応する第３の測定された投影群等を使用することができる。これらの角度部分部分範囲、すなわち、ａ）１及び２度、ｂ）３及び４度、ｃ）５及び６度等の各々に対して、０〜２０度の角度部分範囲についての変換の第１のセットを決定するために、個々の変換を決定することができる。その他の角度部分範囲、すなわち２０〜４０度の第２の角度部分範囲、４０〜６０度の第３の角度部分範囲等の各々に、対応する変換のセットを決定することができる。測定された投影の第１のセットに対して１９及び２０度の角度位置に決定された変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像を、測定された投影の第２のセットに対して２１及び２２度の角度位置に決定された変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像と位置合わせすることにより、さらなる変換を決定することができる。それに対応して、測定された投影の第２及び第３のセットに属する３９及び４０度並びに４１及び４２度の角度位置に対して決定された、変換後の再構成された第１のコンピュータ断層撮影画像同士を、これら変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像が互いに対応するように位置合わせすることにより、さらなる変換を決定することができる。このさらなる変換の決定は、３６０度の角度範囲全体に対してさらなる変換を決定するために、測定された投影の隣り合うセットの境界にある、さらなる隣り合う変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像に続けることができる。そして、再構成ユニット１３は、動き補正された第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成するために、３６０度をカバーするすべての測定された投影を、測定された投影の異なるセットに対して決定された変換のセット及びさらなる変換と共に、使用することができる。
【００４６】
以下に、人間の頭部の画像を生成するためのコンピュータ断層撮影画像生成方法の一実施形態を、図５に示されるフローチャートを参照して例示的に説明する。
【００４７】
ステップ１０１で、放射線源２がらせん状の軌道に沿って人間の頭部に相対的に動くように、放射線源２が、回転軸Ｒ及び患者、特に撮像対象の人間の頭部の周りを回転し、回転軸Ｒに沿って動かされる。別の実施形態では、放射線源２及び人間の頭部を、別のやり方で、例えばステップ・アンド・シュートの獲得手法で、互いに相対的に動かすことができる。放射線源２が、人間の頭部を横断する放射線を発し、検出デバイス６が、人間の頭部を横断してきた放射線を検出し、検出された放射線に基づいて測定された投影を生成する。
【００４８】
測定された投影は投影処理デバイス１８に転送され、ステップ１０２で、位置合わせユニット１３が、測定された投影に基づいて、頭部の３次元の第１のコンピュータ断層撮影画像を再構成する。ステップ１０３で、変換決定ユニット１４が、異なる測定された投影群ごとに頭部の第１のコンピュータ断層撮影画像の３次元変換を決定し、この実施形態では、各測定された投影群は単一の測定された投影を含んでいる。変換決定ユニット１４は、特定の測定された投影群に対して、この特定の測定された投影群と計算された投影群との間の類似度を増大させるように、特に最適化するように、変換を決定し、計算された投影群は、この特定の測定された投影群に対応しており、決定しようとする変換に従って第１のコンピュータ断層撮影画像を変換し、変換後の第１のコンピュータ断層撮影画像を順投影することによって決定される。
【００４９】
ステップ１０４で、再構成ユニット１３が、測定された投影と、異なる測定された投影群ごとに決定された変換とに基づいて、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像を再構成し、ステップ１０５で、再構成された動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像が、表示ユニット１１に表示される。
【００５０】
この画像生成装置及び画像生成方法は、第２の経路動き推定及び補償手法を使用して、脳のコンピュータ断層撮影スキャン時の、すなわち人間の頭部の再構成コンピュータ断層撮影画像内の動きアーチファクトを低減する。前提条件として、頭部の第１の３次元表現が必要とされるが、これは利用可能な測定された投影から再構成される。動きアーチファクトは、この第１の３次元表現、すなわち第１のコンピュータ断層撮影画像の中で、オーバースキャン重み付け技術のような知られている動き低減技術を使用して、部分的に低減することができる。人間の頭部の３次元表現は、次いで、人間の頭部の３次元の動きを推定するために、計算された投影を生成するために順投影され、計算された投影が、測定された投影と比較され、推定された３次元の動きは、その後、動きが補償された再構成手法で使用される。
【００５１】
したがって、３次元の頭部ボリュームデータセットが、測定された投影から再構成され、測定された投影は、らせん状又はステップ・アンド・シュートの獲得手法で獲得することができる。各測定された投影に対して、又は測定された投影の角度サブセット、すなわち各測定された投影群に対して、例えば勾配角度差（正規化されてもよい）である類似度の尺度を使用して、個々の測定された投影群と比較される計算された投影群を生成するために、再構成されたボリュームの順投影が好ましくは計算される。一実施形態では、最適化器とみなすことができる変換決定ユニットが、次いで、ボリュームを、単一の測定された投影と、又は角度距離が小さい複数の測定された投影と整合させるために、個々の測定された投影群に対して最良の３次元変換を決定する。例えば、個々の測定された投影群は、例えば、２０度以下、１０度以下、又は５度以下の角度範囲に対応する、いくつかの測定された投影を含み得る。個々の測定された投影群に対して決定される、結果得られた変換は、この測定された投影群に対する動き表現として記憶される。異なる測定された投影群ごとに変換が決定された後には、変換の角度配列が存在し、すなわち、異なる測定された投影群ごとに、したがって異なる時刻ごとに決定された変換が存在し、これらの変換は、フィルタリングされるか、補間されるか、又は外れ値を減らすことができる。次いで、動きが補償された再構成を使用して、向上したボリュームを再構成することができ、好ましくは、推定される動きの逆を使用して動きを補償する。この方法は、反復的な方法として適用されてもよい。
【００５２】
一実施形態では、変換決定ユニットは、第１のコンピュータ断層撮影画像が動きアーチファクトを含んでいるか否かを決定する。第１のコンピュータ断層撮影画像が動きアーチファクトを含んでいないと決定された場合、３次元変換は決定されず、それに対応して、動き補正された３次元の第２のコンピュータ断層撮影画像も再構成されない。第１のコンピュータ断層撮影画像が動きアーチファクトを含んでいるか否かを決定するには、知られている動きアーチファクト検出アルゴリズムを使用することができる。例えば、変換決定ユニットは、第１のコンピュータ断層撮影画像内の縁端から発している筋、又は動きによって生じることが知られている他のアーチファクトを検出することができる。第１のコンピュータ断層撮影画像内のこれらのアーチファクトを検出するには、知られているセグメンテーションアルゴリズムを使用することができる。再構成ユニットは、動きによって第１のコンピュータ断層撮影画像にアーチファクトが生じたかどうかを決定するために、互いに逆の獲得方向に対応する冗長な測定された投影同士を、それらを平行光線のジオメトリに再ビン分け（ｒｅｂｉｎｎｅｄ）した後に、比較することもできる。互いに逆の獲得方向に対応する、再ビン分けされたこれらの平行な投影間の差が、予め定められた閾値より小さければ、動きが存在しないと想定することができる。
【００５３】
一実施形態では、再構成ユニットは、第２のコンピュータ断層撮影画像を生成するために、検査ゾーンの第１の部分に対して動き補正を行い、検査ゾーンの第２の部分に対しては動き補正を行わない。第１の部分は、好ましくは人間の頭部を含むのに対し、第２の部分は患者台を含むことができる。
【００５４】
上記の実施形態では、各測定された投影群及び各計算された投影群は単一の投影のみを含むが、他の実施形態では、測定された投影群及び計算された投影群の一部又はすべてがいくつかの投影を含んでもよい。一実施形態では、すべての測定された投影群及びすべての計算された投影群が、同じ数の投影を含む。しかし、別の実施形態では、投影の数は、異なる測定された投影群及び異なる計算された投影群ごとに異なることができる。
【００５５】
上記の実施形態では、回転可能なガントリと、そのガントリに取り付けられた放射線源及び検出デバイスとを備える任意のコンピュータ断層撮影システムについて説明したが、他の実施形態では、コンピュータ断層撮影画像生成装置は、コンピュータ断層撮影画像を生成するための別の装置とすることができる。例えば、コンピュータ断層撮影画像生成装置は、平坦パネルの検出器を有し得るＣアームコンピュータ断層撮影システムとすることができる。さらに、投影提供ユニットは、単に、記憶されたすでに測定された投影を提供することができる記憶ユニット、又は測定された投影を受け取り、受け取った投影を提供する受信ユニットであってもよく、それにより、コンピュータ断層撮影画像生成装置は、頭部のコンピュータ断層撮影画像を生成するコンピューティングデバイスとすることができる。
【００５６】
図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の考察から、特許請求される本発明を実施する際に、開示される実施形態の他の変形例を当業者によって理解し、実施することができる。
【００５７】
特許請求の範囲において、単語「を含む」は他の要素又はステップを排除せず、不定冠詞の「ａ」及び「ａｎ」は複数形を排除しない。
【００５８】
単一のプロセッサ又は他のユニットが、特許請求の範囲に記載されるいくつかの項目の機能を実現することができる。ある手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせを有利に使用できないことを意味するものではない。
【００５９】
１つ又はいくつかのユニット又はデバイスによって行われる、第１のコンピュータ断層撮影画像の再構成や変換の決定のような手順、特に順投影手順及び類似度の決定、第２のコンピュータ断層撮影画像の再構成等は、任意の他の数のユニット又はデバイスにより行うことができる。例えば、ステップ１０２〜１０４は、単一のユニット、又は任意の他の数の異なるユニットにより行うことができる。画像生成方法に従った画像生成装置の手順及び／又は制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は専用ハードウェアとして実施することができる。
【００６０】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学記憶媒体又は固体媒体などの適切な媒体で記憶／配布することができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線の遠隔通信システムを介するなど、他の形態で配布されてもよい。
【００６１】
特許請求の範囲内に参照符号がある場合、範囲を制限するものとは解釈すべきでない。
【００６２】
本発明は、頭部の画像を生成するためのＣＴ画像生成装置に関する。頭部の第１のＣＴ画像の変換が、異なる測定された投影群ごとに決定され、ある測定された投影群に対して、変換は、その測定された投影群と計算された投影群との間の類似度を増大させるように決定され、計算された投影群は、決定しようとする変換に従って第１のＣＴ画像を変換し、変換後の第１のＣＴ画像を順投影することによって計算される。動き補正された３次元の第２のＣＴ画像が、測定された投影と、異なる測定された投影群ごとに決定された変換とに基づいて再構成される。これにより、例えば卒中の場合に、患者が頭部を動かすのを止められない場合でも、頭部の高品質なＣＴ画像を得ることが可能になる。
【図１】
2019500075.tif 000005
【図２】
2019500075.tif 000006
【図３】
2019500075.tif 000007
【図４】
2019500075.tif 000008
【図５】
2019500075.tif 000009
【国際調査報告】
2019500075.tif 000010
2019500075.tif 000011