(57)【要約】【課題】  低コストで低Ｘ線量を保することができる傾斜画像スキャン方法、再構成方法及びその装置を提供することを目的とする。【解決手段】  傾斜画像スキャン方法、再構成方法及びその装置は、Ｘ線管から発射するＸ線がコリメータを介して被検体をスキャンする。傾斜画像スキャン方法は目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するステップと、再構成パラメータに基づいてＸ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するステップと、Ｘ線管が位置する各角度でコリメータを制御することでビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じになるように被検体をスキャンするステップとを備える。傾斜画像再構成方法はスキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成するステップをさらに有する。【選択図】  図１
2011031039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管から発射するＸ線がコリメータを介して被検体をスキャンする傾斜画像スキャン方法において、
目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するステップと、
前記再構成パラメータに基づいて、前記Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するステップと、
前記Ｘ線管が位置する各角度で、前記コリメータを制御することで、ビームの前記コリメータを通過した後のビーム幅が対応する前記最小ビーム幅と同じになるように前記被検体をスキャンするステップと、
を備える傾斜画像スキャン方法。
【請求項２】
目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得する前記ステップは、
前記被検体をスキャンして９０度及び０度の位置決め画像を獲得するステップと、
前記位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定するステップと、
を備える請求項１に記載の傾斜画像スキャン方法。
【請求項３】
前記再構成パラメータは、位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む請求項１又は請求項２に記載の傾斜画像スキャン方法。
【請求項４】
前記再構成パラメータに基づいて、前記Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する前記ステップは、
前記位置、角度、厚さ及び必要な解像度により非傾斜断層画像のスライス厚を獲得するステップと、
前記スライス厚及び前記角度によって目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、並び前記目標傾斜画像の位置及び角度により各枚の非傾斜画像で前記目標傾斜画像の再構成に必要な再構成領域を獲得するステップと、
前記再構成領域により前記Ｘ線管が各角度位置での最小ビーム幅を確定するステップと、
を含む請求項３に記載の傾斜画像スキャン方法。
【請求項５】
Ｘ線管から発射するＸ線がコリメータを介して被検体をスキャンする傾斜画像再構成方法において、
目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するステップと、
前記再構成パラメータに基づいて、前記Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するステップと、
前記Ｘ線管が位置する各角度で、前記コリメータを制御することで、ビームの前記コリメータを通過した後のビーム幅が対応する前記最小ビーム幅と同じとなるように前記被検体をスキャンするステップと、
前記スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成するステップと、
を備える傾斜画像再構成方法。
【請求項６】
目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得する前記ステップは、
前記被検体をスキャンして９０度及び０度の位置決め画像を獲得するステップと、
前記位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定するステップと、
を備える請求項５に記載の傾斜画像再構成方法。
【請求項７】
前記再構成パラメータは、位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む請求項６に記載の傾斜画像再構成方法。
【請求項８】
前記再構成パラメータに基づいて、前記Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する前記ステップは、
前記位置、角度、厚さ及び必要な解像度により非傾斜断層画像のスライス厚を獲得するステップと、
前記スライス厚及び前記角度によって目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、並び前記目標傾斜画像の位置及び角度により各枚の非傾斜画像で前記目標傾斜画像の再構成に必要な再構成領域を獲得するステップと、
前記再構成領域により前記Ｘ線管が各角度位置での前記最小ビーム幅を確定するステップと、
を含む請求項７に記載の傾斜画像再構成方法。
【請求項９】
前記スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成する前記ステップは、部分再構成技術により再構成するステップ、又はフィルタ補正逆投影により再構成するステップを含む請求項５から請求項８のいずれか一項に記載の傾斜画像再構成方法。
【請求項１０】
Ｘ線管から発射するＸ線がコリメータを介して被検体をスキャンする傾斜画像スキャン装置において、
目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するユニットと、
前記再構成パラメータに基づいて、前記Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するユニットと、
前記Ｘ線管が位置する各角度で、前記コリメータを制御することで、ビームの前記コリメータを通過した後のビーム幅が対応する前記最小ビーム幅と同じとなるように前記被検体をスキャンするユニットと、
を備える傾斜画像スキャン装置。
【請求項１１】
得られた前記データに基づいて、目標傾斜画像を再構成するユニットを含む請求項１０に記載の傾斜画像スキャン装置。
【請求項１２】
前記目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得する前記ユニットは、
前記被検体をスキャンして９０度及び０度の位置決め画像を獲得するユニットと、
前記位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定するユニットと、
を含む請求項１１に記載の傾斜画像スキャン装置。
【請求項１３】
前記再構成パラメータは、位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む請求項１０から請求項１２のいずれか一項に記載の傾斜画像スキャン装置。
【請求項１４】
前記再構成パラメータに基づいて、前記Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する前記ユニットは、
前記位置、角度、厚さ及び必要な解像度により非傾斜断層画像のスライス厚を獲得する第１ユニットと、
前記スライス厚及び前記角度によって目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、並び前記目標傾斜画像の位置及び角度により各枚の非傾斜画像で前記目標傾斜画像の再構成に必要な再構成領域を獲得する第２ユニットと、
前記再構成領域により前記Ｘ線管が各角度位置での前記最小ビーム幅を確定する第３ユニットと、
を含む請求項１３に記載の傾斜画像スキャン装置。
【請求項１５】
前記スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成する前記ユニットは、部分再構成技術により再構成するユニット、又はフィルタ補正逆投影により再構成するユニットを含む請求項１４に記載の傾斜画像スキャン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、総体的にＣＴ分野に関し、特に傾斜画像スキャン方法、再構成方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野では、ＣＴを用いて医師が患者を診断することが多い。ＣＴは、医師が体内の器官、骨格、血流などの画像をはっきり見られるように、体内の器官、骨格、血流などをはっきり撮影することができる。したがって、病気が治療できるようにそれらに対して診断する。
【０００３】
典型的に、従来ＣＴはＣＴスキャン部として用いられるスキャンフレーム及びスキャンされる患者を支持するテーブルを備えている。機能によって区分すると、ＣＴスキャン部はＸ線生成部及びＸ線が人体を通過した後のデータ採集部をさらに有している。図８に示されたように、スキャンフレームはスキャンに用いられるＸ線を生成するＸ線管３と、Ｘ線ビームの幅を制限するコリメータ４と、Ｘ線信号を受信し断層画像を再構成する検出器５とを含んでいる。
【０００４】
なお、Ｘ線管３は一般的に環状回転をしながらスキャンを行い、一周回転するたびに１枚の画像が得られる。但し、人体には例えば脊椎などの固有の生理湾曲があるので、傾斜画像を得る必要がある。Ｘ線が人体に有害であることはよく知られているので、体内のある部分をＣＴで撮影する際、その部分の画像が得られる前提で、できるだけ少量のＸ線を使用する。このため、人体にできるだけ少量のＸ線を使用することを前提とした場合に、湾曲部位をどのようにスキャンして傾斜画像を得ることが良いかＣＴ分野の重要な研究課題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２０５７３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来、主に２つの方法で傾斜画像が得られる。１つの方法は、傾斜画像が得られるようにフレームを傾かせてＸ線管及び検出器が被検体に対する角度位置を調整する。この方法は、人体に当てられるＸ線量を少なくすることができる。しかし、この方法はフレームを傾かせるので、回転速度に影響を与え、コストが向上してしまう。もう１つの方法は、画像の後処理に基づいた方法である。すなわち、スキャンによって一組の非傾斜断層画像を獲得し、目標傾斜画像が得られるように補間などの方法で獲得されたその非傾斜断層画像を処理する。この方法は回転速度及び低コストが確保できるが、スキャン範囲が大きいので、人体に当てられるＸ線量が多くなる。このため、この方法によってスキャンすると、Ｘ線量が多くなって人体の健康に良くない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、低コスト、低Ｘ線量の傾斜画像スキャン方法、再構成方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００８】
上述の問題を解決するために、本発明の傾斜画像スキャン方法はＸ線管から発射するＸ線がコリメータを介して被検体をスキャンする。この傾斜画像スキャン方法は、目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するステップと、再構成パラメータに基づいて、Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するステップと、Ｘ線管が位置する各角度で、コリメータを制御することで、ビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じになるように被検体をスキャンするステップとを備える。
【０００９】
目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するステップは、被検体をスキャンして９０度及び０度の位置決め画像を獲得するステップと、位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定するステップとを備える。
なお、再構成パラメータは、位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む。
【００１０】
再構成パラメータに基づいて、Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するステップは、位置、角度、厚さ及び必要な解像度により非傾斜断層画像のスライス厚を獲得するステップと、スライス厚及び角度によって目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、並び目標傾斜画像の位置及び角度により各枚の非傾斜画像で目標傾斜画像の再構成に必要な再構成領域を獲得するステップと、再構成領域によりＸ線管が各角度位置での最小ビーム幅を確定するステップとを含む。
【００１１】
また、傾斜画像再構成方法は、目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するステップと、再構成パラメータに基づいて、Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するステップと、Ｘ線管が位置する各角度で、コリメータを制御することで、ビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じとなるように被検体をスキャンするステップと、スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成するステップとを備える。
【００１２】
目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するステップは、被検体をスキャンして９０度及び０度の位置決め画像を獲得するステップと、位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定するステップとを備える。
なお、再構成パラメータは、位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む。
【００１３】
再構成パラメータに基づいて、Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するステップは、位置、角度、厚さ及び必要な解像度により非傾斜断層画像のスライス厚を獲得するステップと、スライス厚及び角度によって目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、並び目標傾斜画像の位置及び角度により各枚の非傾斜画像で目標傾斜画像の再構成に必要な再構成領域を獲得するステップと、再構成領域によりＸ線管が各角度位置での最小ビーム幅を確定するステップとを含む。
【００１４】
スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成するステップは、部分再構成技術により再構成するステップ、又はフィルタ補正逆投影により再構成するステップを含む。
【００１５】
本発明の傾斜画像スキャン装置は、目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するユニットと、再構成パラメータに基づいてＸ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するユニットと、Ｘ線管が位置する各角度でコリメータを制御することでビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じとなるように被検体をスキャンするユニットと、得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成するユニットとを備える。
【００１６】
目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するユニットは、被検体をスキャンして９０度及び０度の位置決め画像を獲得するユニットと、位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定するユニットとを含む。
なお、再構成パラメータは位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む。
【００１７】
再構成パラメータに基づいてＸ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するユニットは、位置、角度、厚さ及び必要な解像度により非傾斜断層画像のスライス厚を獲得する第１ユニットと、スライス厚及び角度によって目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、並び目標傾斜画像の位置及び角度により各枚の非傾斜画像で目標傾斜画像の再構成に必要な再構成領域を獲得する第２ユニットと、再構成領域によりＸ線管が各角度位置での最小ビーム幅を確定する第３ユニットとを含む。
【００１８】
スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成するユニットは、部分再構成技術により再構成するユニット、又はフィルタ補正逆投影により再構成するユニットを含む。
【発明の効果】
【００１９】
従来技術と比べれば、本発明の傾斜画像スキャン方法、再構成方法及びその装置は以下の有益な効果がある。
本発明は目標傾斜画像の再構成に必要な再構成パラメータに基づいてＸ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定し、Ｘ線管が位置する各角度においてコリメータを制御することでビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じになるように被検体をスキャンする。このため、フレームを傾かせる必要がなく低Ｘ線量で被検体をスキャンし目標傾斜画像を獲得することができる。したがって、本発明はコストが低い上に、スキャン範囲が大きすぎて無駄なＸ線量が増加することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
以下、本掲示内容をより透徹に理解するために、実施形態の例示及び図面の説明を介して本発明を説明する。
【図１】本発明の傾斜画像のスキャン方法のフローチャートである。
【図２】本発明の非傾斜断層画像での目標領域の説明図である。
【図３】本発明の目標傾斜画像と非傾斜断層画像との位置関係の説明図である。
【図４】本発明の解を求める目標領域の放射線ビーム幅の幾何関係の説明図である。
【図５】本発明のＸ線管の所在領域の分類の説明図である。
【図６】本発明のＸ線管の所在領域の分類の別の説明図である。
【図７】本発明のＸ線管の所在領域の分類の他の説明図である。
【図８】ＣＴにおけるＣＴスキャン部分の構成説明図である。
【図９】本発明の傾斜画像の再構成方法のフローチャートである。
【図１０】図１におけるステップ１をさらに細別したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について詳しく説明するが、本発明は後述の実施形態に限られない。
図１に示されたように、傾斜画像スキャン方法を示している。Ｘ線管から発射するＸ線はコリメータを介して被検体をスキャンする。以下のステップが含まれる。
ステップ１）目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得する。
ステップ２）再構成パラメータに基づいて、Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する。
ステップ３）Ｘ線管が位置する各角度において、コリメータを制御することで、ビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じになるように被検体をスキャンする。
【００２２】
ステップ１）において、様々な方法を用いて再構成パラメータを獲得することができる。
例えば図１０に示されたように、以下の２つのステップで実現することができる。
ステップ１１）被検体をスキャンしてその９０度及び０度の位置決め画像を獲得する。
ステップ１２）位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定する。
【００２３】
また、外部の位置決め装置により実現することもできる。例えばＣＴスキャンフレームに設けられた位置決めランプを介して大略な位置決めを実現することができ、操作者の背景知識で具体的な再構成パラメータなどを与えることができる。
なお、再構成パラメータは位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさなどが含まれる。
【００２４】
また、ステップ２）はさらに以下のステップが含まれる。
ステップ２１）位置、角度、厚さ及び必要な解像度に基づいて、非傾斜断層画像のスライス厚を獲得する。
ステップ２２）スライス厚及び角度に基づいて目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、目標傾斜画像の位置及び角度に基づいて各枚数の非傾斜断層画像における目標画像の再構成に必要な再構成領域を獲得する。
ステップ２３）再構成領域に基づいてＸ線管が各角度での最小ビーム幅を確定する。
【００２５】
上述のように、本発明の傾斜画像スキャン方法は、まず被検体をスキャンして９０度及び０度の位置決め画像を獲得し、次に位置決め画像に基づいて位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさなどの目標傾斜画像の再構成パラメータを確定できる（ユーザーが確定してもよい）。なお、まず物理座標系を定義する。テーブルの出入り方向をＺ方向とし、スキャンフレームの非傾斜はＸ線管３及び検出器５の所在平面をＸ−Ｙスキャン平面とすることを示している。また、地面と平行である方向をＸ方向とし、地面と垂直である方向をＹ方向とする。目標傾斜画像の位置は座標系内の（Ｘ、Ｙ、Ｚ）３つの方向の座標位置を示し、角度は目標傾斜画像とＸ−Ｙ平面との夾角を示している。スライス厚は目標傾斜画像の所在平面の垂直方向の厚さを示し、再構成視野の大きさは目標傾斜画像が位置している平面内においてユーザーの関心がある目標領域の大きさを示し、再構成視野は一般的に円形領域で、常に円の半径で再構成視野の大きさを説明する。
【００２６】
次に、位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさに基づいてＸ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する。最後に、Ｘ線管が位置する各角度において、コリメータを制御することで、ビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じになるように被検体をスキャンする。これにより、被検体に入射されるＸ線量を最小化して被検体に対するＸ線の被ばくを低下する。
【００２７】
図２及び図３に示されたように、図２は非傾斜断層画像８で目標領域（又は非傾斜断層画像と目標傾斜画像との重なり合った部分と称する）７を示した説明図である。点（APTilt、LRTilt）は非傾斜断層画像８の再構成中心Ｏで、半径はfovRで、再構成中心Ｏから目標領域７までの距離はｈである。図３は、Ｚ軸方向で目標傾斜画像９と非傾斜断層画像８との位置関係を示している。つまり、非傾斜断層画像内のＸ方向での再構成領域の長さLenX及び非傾斜断層画像内のＹ方向での再構成領域の長さLenYは、以下のとおりである。
【数１】
2011031039.tif 000003
【数２】
2011031039.tif 000004
【００２８】
ここで、thicknessOfNoneTiltは非傾斜断層画像の厚さを示し、AngleTiltは目標傾斜画像の傾斜角度を示し、thicknessOfTiltは目標傾斜画像の厚さを示し、fovRは再構成視野の半径を示している。
【００２９】
目標傾斜画像の位置、傾斜角度、再構成視野及びスライス厚などの既知情報に基づいて、その傾斜画像を再構成するために必要な各枚の非傾斜断層画像での再構成領域を計算する。
【００３０】
各枚の非傾斜断層画像の再構成領域によって、放射線ビーム幅を制限する。ビーム領域の両端部のＸ線からＸ線管と機械回転中心との連結線までの夾角は、各Ｘ線管位置に対応するビーム幅を示している。図４に示されたように、仮に放射線ビームの両端部の放射線の夾角がそれぞれにalpha及びbetaである。Ｘ線管から幾何回転中心ISOまでの距離はTube2ISOで、Ｘ線管３と時計の１２時の位置（Ｘ線管３の最初の位置、そのViewAngle＝０。ViewAngleはＸ線管３の回転において、Ｘ線管３の最初位置に対する回転角度）との夾角はViewAngleである。幾何回転中心ISOを原点にし、時計の３時方向を正方向とすれば、非傾斜断層画像で矩形の目標領域７の中心がその座標系での座標は（AP、LR）である。なお、APは矩形中心から幾何回転中心までのＹ軸方向での距離で、LRは矩形中心から幾何回転中心までのＸ軸方向での距離である。また、矩形の目標領域７の大きさはＸ方向での被覆長さはLenXで、Ｙ軸方向での被覆長さはLenYである。このため、目標問題はその矩形の目標領域７を再構成するために必要な最小ビーム幅を計算する問題に転換される。
【００３１】
まず、その問題を以下のとおりに簡略化する。ある特定なＸ線管位置（角度ViewAngle）において、目標領域７（目標傾斜画像を再構成するために必要な非傾斜断層画像を示し、又は非傾斜画像と傾斜画像との重なり合う部分と称する）はＸ方向に平行である線分が必要な放射線の幅となる。
なお、Ｘ線管３からその線分７までの垂直距離は、Ｘ線管３から幾何回転中心ISOまでの距離にＸ線管角度の余弦を掛け、またその線分から幾何回転中心ISOまでの距離を引いたものである。
【００３２】
次に、三角関数によって、目標線分の左端点からＸ線管３までの連結線とＸ線管３から線分までの垂直線との夾角、及び目標線分の右端点からＸ線管３までの連結線と垂直線との夾角をそれぞれ計算する。
【００３３】
最後に、ViewAngleによって、Ｘ線管３、線分端点及びＸ線管３から線分を有する直線の垂直点より構成された直角三角形において、正接関数に基づいて線分左右端点からＸ線管３までの連結線とＸ線管３から回転中心までの連結線との夾角を計算する。
【００３４】
全体の計算ステップは以下のとおりである。
lenL=length/2-LR, lenR=Length/2+LR;
H=Tube2ISO*cos(viewAngle)-AP;
len1=lenL+AP*tan(viewAngle);
len2=lenR+AP*tan(viewAngle);
alpha=arctan((len1+H*tan(viewAngle))/H);
beta=arctan((len2+H*tan(viewAngle))/H);
gama=abs(alpha+beta);
Lessdose=(1-gama/xrayAngle)*100%
ここで、gamaは放射線ビームの角度幅を示し、Lessdoseは従来のスキャンタイプと比べて低下したＸ線量のパーセンテージである。
【００３５】
目標再構成領域が矩形である場合において、ViewAngleを有する特定空間によって簡略化して一連の上述の問題となる。図５に示されたように、ViewAngleを８個の区間（すなわち、Ｘ線管の一周の回転を８個の特定なViewAngle区間に分ける）に分ける。それぞれに、矩形の目標領域７の左上領域を７８、真上領域を７１、右上領域を７２、左領域７７、右領域を７３、左下領域を７６、真下領域を７５、右下領域を７４とする。本例では目標領域７が矩形で、その長さ及び幅はLenX及びLenYで、矩形対角線の長さはLenXYである。
【００３６】
以下、その目標領域７によって放射線源が位置している領域を判定する。
図６に示されたように、まずその矩形の目標領域７の４つの頂点の座標を計算する。
A(LR-LenX/2, AP+LenY/2)
B(LR+LenX/2, AP+LenY/2)
C(LR+LenX/2, AP-LenY/2)
D(LR-LenX/2, AP-LenY/2)
【００３７】
以下、４つの頂点の座標及び幾何三角関数によってa,b,c,d,e,f,g,hの８つの点に対応するＸ線管の位置（ViewAngle）を計算して得る。
ViewAnglea=arcsin(Ax/R)=arcsin((2LR-LenX)/2R)
ViewAngleb=arcsin(Bx/R)=arcsin((2LR＋LenX)/2R)
ViewAnglec=arccos(By/R)=arcsin((2AP+LenY)/2R)
ViewAngled=arccos(Cy/R)=arcsin((2AP-LenY)/2R)
ViewAnglee=π-
ViewAngleb
ViewAnglef=π-
ViewAnglea
ViewAngleg=2π-
ViewAngled
ViewAngleh=2π-
ViewAnglee
ここで、Ｘ線管の位置がaとbとの間、又はeとfとの間であれば真上領域７１又は真下領域７５に属され、Ｘ線管の位置がcとdとの間、又はgとhとの間であれば右領域７３又は左領域７７に属され、Ｘ線管がその他の位置であれば左上領域７８又は左下領域７６又は右上領域７２又は右下領域７４に属される。
【００３８】
Ｘ線管が位置する領域によって、放射線の物体を覆うに必要な幅が得られる。
【数３】
2011031039.tif 000005
【００３９】
Ｘ線管が真上領域７１又は真下領域７５内に位置しているとき、目標領域が矩形である問題を目標領域の長さがLenXである線分問題に転換することができる。同様に、Ｘ線管が左上領域７８又は左下領域７６又は右上領域７２又は右下領域７４内に位置しているとき、上記問題を長さが矩形対角線の長さである線分問題に転換することができる。Ｘ線管が右領域７３又は左領域７７内に位置しているとき、上記問題を目標領域の長さがLenYである線分問題に転換することができる。
【００４０】
図７に示されたように、Ｘ線管の所在領域の分類の説明図である。目標矩形７の位置によってＸ線管３の軌跡が以下の３種類のケースに分ける。
ケース１、矩形の水平辺の線分の長さによってビーム幅を確定する。すなわち、矩形の計算問題を水平線分の問題に転換する。
ケース２、矩形の対角線の線分によってビーム幅を確定する。すなわち、矩形の計算問題を対角線線分の問題に転換する。
ケース３、矩形の垂直辺の線分の長さによってビーム幅を確定する。すなわち、矩形の計算問題を垂直線分の問題に転換する。
【００４１】
その他、座標に対して対応する変換を行うことで、矩形の目標領域問題を一連の線分の目標領域の問題に転換することができる。これは、上述のように目標領域７を線分として計算する前提条件は目標線分がＸ方向に平行であるからである。ケース１はその仮設に合致している。ケース２及びケース３について、目標線分とＸ方向とは既知の夾角を有し、この場合の推理過程はケース１の推理と類似し、ここで２つの方法を提供する。１つの方法は、ViewAngleの最初位置を調整することで、角度を有しているケースを平行なケースに転換する。別の方法は、角度を有している目標線分の長さを同じ効果の平行線分の長さに転換する。
【００４２】
上述のように、既知の矩形の目標領域７の最小放射線ビームを求める問題を処理することは、まず矩形の位置によってＸ線管３の位置を８種類の領域に分け、各領域に対して座標変換を行い、Ｘ方向に平行な線分に対応するビーム幅を求める問題に転換する。推理済みの数式に基づいて、領域内の各角度に対応する最小ビームの放射線幅を求める。８つの領域を纏めて矩形の目標領域７の再構成に必要なＸ線管の各サンプリング角度の放射線角度を得る。すなわち、その矩形領域をスキャンするビーム幅が得られる。
【００４３】
目標傾斜画像の再構成において、複数枚の非傾斜断層画像内部の矩形領域を再構成する必要があり、各非傾斜断層画像内で矩形領域を覆っている投影データを採集すると矩形領域の再構成が保され、目標傾斜画像の再構成を保することができる。
同様に、Ｚ方向のビームを制限することができる。その計算過程は上述のとおりである。
【００４４】
図９に示されたように、本発明ではさらに傾斜画像再構成方法が掲示され、Ｘ線管から発射するＸ線がコリメータを介して被検体をスキャンする。以下のステップが含まれる。
ステップ１０）目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得する。
ステップ２０）再構成パラメータに基づいて、Ｘ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する。
ステップ３０）Ｘ線管が位置する各角度において、コリメータを制御することで、ビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じになるように被検体をスキャンする。
ステップ４０）スキャンにより得られたデータに基づいて、目標傾斜画像を再構成する。
【００４５】
さらに、ステップ１０）は以下のステップにより実現することができる。
ステップ１０１）被検体をスキャンしてその９０度及び０度の位置決め画像を獲得する。
ステップ１０２）位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成パラメータを確定する。もちろん、ステップ１０）はほかの方法により実現することもできる。例えば外部位置決め装置、人間の目などを採用することができる。また、例えばＣＴスキャンフレームに設けられた位置決めランプを介して大略位置決めを実現することができ、操作者の背景知識で具体的な再構成パラメータなどを与えることができる。
なお、再構成パラメータは位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさなどが含まれる。
【００４６】
また、ステップ２０）はさらに以下のステップが含まれる。
ステップ２０１）位置、角度、厚さ及び必要な解像度に基づいて、非傾斜断層画像のスライス厚を獲得する。
ステップ２０２）スライス厚及び角度に基づいて目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、目標傾斜画像の位置及び角度に基づいて各枚の非傾斜断層画像における目標画像の再構成に必要な再構成領域を獲得する。
ステップ２０３）再構成領域に基づいてＸ線管が各角度での最小ビーム幅を確定する。
【００４７】
さらに、ステップ４０）は部分再構成技術によって再構成でき、又はFBP（Filtered
Back-Projection、フィルタ補正逆投影法）によって再構成できる。
【００４８】
なお、ステップ４０）を除いたほかのステップは傾斜画像スキャン方法のステップと同じであるため、ここでは説明を省略する。
【００４９】
従来、部分再構成について様々な方法がある。例えば投影空間に基づいたBPF（Back-Projection
Filter、逆投影フィルタ補正法）、又はPOCS（Projection onto convex sets、凸射影）重畳再構成などがある。これらの方法は、目標傾斜画像の画素画像情報を直接に再構成することができる。画像空間の画像の後処理に基づいた方法を一例とすれば、まず、改善されたFBPアルゴリズムによって各非傾斜断層画像の目標矩形領域を得る。次に、補間法によって傾斜画像の画像画素情報を得る。具体的な補間法は線形補間法、Lagrange（ラグランジュ）補間法及びスプライン補間法などが選ばれる。
【００５０】
これに対応して、本発明は傾斜画像スキャン装置が記載されている。この傾斜画像スキャン装置は、目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するユニットと、再構成パラメータに基づいてＸ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するユニットと、Ｘ線管が位置する各角度においてコリメータを制御することで、ビームのコリメータを通過した後のビーム幅が対応する最小ビーム幅と同じになるように被検体をスキャンするユニットとを含む。
スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成するユニットをさらに含む。
【００５１】
さらに、目標傾斜画像の再構成パラメータを獲得するユニットは、被検体をスキャンしてその９０度及び０度の位置決め画像を得るユニットと、位置決め画像によって目標傾斜画像の再構成のパラメータを確定するユニットとを含む。
なお、再構成パラメータは位置、角度、スライス厚及び再構成視野の大きさを含む。
【００５２】
また、再構成パラメータに基づいてＸ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定するユニットは、位置、角度、厚さ及び必要な解像度に基づいて非傾斜断層画像のスライス厚を獲得する第１ユニットと、スライス厚及び角度に基づいて目標傾斜画像の再構成に必要な非傾斜断層画像のスキャン範囲を獲得し、目標傾斜画像の位置及び角度に基づいて各枚の非傾斜断層画像における目標画像の再構成に必要な再構成領域を獲得する第２ユニットと、再構成領域によってＸ線管が各角度での最小ビーム幅を確定する第３ユニットとを含む。
【００５３】
なお、スキャンにより得られたデータに基づいて目標傾斜画像を再構成するユニットは、部分再構成技術により再構成するユニット、及びフィルタ補正逆投影法により再構成するユニットをさらに含む。
【００５４】
以下、本発明の技術提案で人体腹部の傾斜画像を獲得する。具体的には、以下のとおりである。
まず、腹部をスキャンしてその９０度及び０度の位置決め画像を得る。
そして、その位置決め画像によって確定された腹部の傾斜画像の再構成パラメータは以下のとおりである。
傾斜角度（AngleTilt）は１５度である。
スキャン視野（SFOV）は４３ｃｍである。
再構成視野（DFOV）は２０ｃｍである。
傾斜スライス厚（thicknessOfTilt）は３ｍｍである。
再構成中心Ｏの座標（APTilt、LRTilt）は（０、０）で、ここで再構成中心は幾何回転中心ISOに対する座標位置である。
【００５５】
次に、再構成パラメータに基づいてＸ線管が各角度で発射すべき放射線の最小ビーム幅を確定する。
Ａ、角度と傾斜スライス厚との関係によって、アダプティブに非傾斜断層画像のスライス厚を選ぶ。本例で選ばれた非傾斜断層画像のスライス厚（thicknessOfNoneTilt）は２ｍｍである。
Ｂ、各枚の非傾斜断層画像のスキャン範囲を以下のとおり計算する。
【数４】
2011031039.tif 000006
【００５６】
したがって、２８枚の非傾斜断層画像を再構成する必要がある。以下、各枚の非傾斜断層画像に対する再構成領域を計算する。
第１枚の非傾斜画像（NoneTiltID=1）について、再構成領域を以下のとおり計算する。
【数５】
2011031039.tif 000007
【００５７】
第２枚の非傾斜画像（NoneTiltID=2）について、再構成領域を以下のとおり計算する。
【数６】
2011031039.tif 000008
【００５８】
別の非傾斜断層画像の再構成領域の計算は、上述のように類推する。
Ｃ、各枚の非傾斜断層画像で必要な領域における位置情報を計算する。
第１枚の非傾斜画像（NoneTiltID=1）について、その上での必要な領域における位置情報を以下のとおり計算する。
【数７】
2011031039.tif 000009
【００５９】
第２枚の非傾斜画像（NoneTiltID=2）について、その上での必要な領域における位置情報を以下のとおり計算する。
【数８】
2011031039.tif 000010
【００６０】
次第に各枚の非傾斜断層画像での必要な領域における位置情報を類推する。
目標傾斜画像再構成において、異なる角度（ViewAngle）の投影データを採集して再構成する必要がある。スキャンされた複数の構成によって、Ｘ線管から再構成中心までの距離（Tube2ISO=900mm）が分かれる。
【００６１】
第１枚の非傾斜断層画像のパラメータは以下のとおりである。
LR=LR1=0mm
AP=AP1=93.1428mm
LenY=LenY1=19.0552mm
LenX=LenX1=39.7995mm
【００６２】
まず、８つの領域の対応するViewAngleを以下のとおり計算する。
【数９】
2011031039.tif 000011
【００６３】
以下、ViewAngle=0°を一例として説明する。
∵ViewAngle∈[ViewAnglea,ViewAngleb]、Ｘ線管が真上領域７１及び真下領域７５に位置している。したがって、以下のパラメータが得られる。
【数１０】
2011031039.tif 000012
【００６４】
alpha及びbetaに基づいて放射線の領域が確定でき、gamaは放射線の全体幅である。
類似な計算過程で各ViewAngle最小ビーム幅を推理することができる。
上述のように、それぞれのViewAngleの最小ビーム幅を制限することで、Ｘ線の輻射量を低下することができる。ビームを制限しない方法と比べれば、７４％のＸ線量を低下することができる。
最後に、採集された投影データを再構成し、目標傾斜画像が得られ、ユーザーに表示される。
【００６５】
上述のように本発明の具体的な実施例について図面を参照しながら説明したが、当業者は本発明の主旨及び範囲を逸脱しない範囲で、本発明に対して様々な変形、修正及び改良を加えて実施することができる。これらの変形、修正及び改良は本発明の請求の範囲が限定する主旨及び範囲内である。
【図１】
2011031039.tif 000013
【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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【図８】
2011031039.tif 000020
【図９】
2011031039.tif 000021
【図１０】
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