(57)【要約】本発明は、光線束が、周期的に動作する対象、具体的には心臓を通過するところのコンピュータ断層撮影方法に関する。測定値の取得の間に、対象の動作に依存する動作信号が検知される。この動作信号から、周期的に繰り返される動作相が決定され、その後、対象の領域の複数の中間像は、その取得時点が異なる動作相に置かれた測定値を用いて、特に低分解能で、再構成される。従って、夫々の中間像が動作相へ割り当てられることが可能となる。その場合に、対象が領域内でほとんど動作しなかった動作相は、動作アーティファクトが最も少ない中間像を決定することによって特定される。最終的に、領域のコンピュータ断層撮影画像は、前記領域において対象がほとんど動作しない動作相に位置する取得時点の測定値から、具体的には高い空間分解能で、再構成される。
2007512936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）周期的に動作する対象を通る光線束を放射源により発生させるステップ，
ｂ）回転軸に関して回転を有するように、一方での前記ビーム発生源と他方での前記対象との間の相対運動を発生させるステップ，
ｃ）検出ユニットを用いて、前記相対運動の間に、前記対象の反対側において前記光線束の強度に依存する測定値を取得するステップ， 
ｄ）前記対象の動作に依存する動作信号を動作検知手段によって検知し、該検知された動作信号を用いて、周期的に繰り返される動作相を決定するステップ，
ｅ）前記対象が異なる動作相にある間に得られた測定値を用いて夫々が再構成されて、動作相が夫々へ割り当てられる、対象の領域の複数の中間像を、再構成するステップ，
ｆ）前記領域での動作アーティファクトが最も少ない中間像を決定することにより、前記領域において前記対象の動作がほとんどなかった動作相を決定するステップ，及び
ｇ）前記中間像を再構成するために用いられた再構成パラメータとは異なる再構成パラメータを用いて、前記対象が、前記領域において前記対象の動作がほとんどなかった動作相にある間に得られた測定値から、前記領域のコンピュータ断層撮影画像を再構成するステップ，
を有するコンピュータ断層撮影方法。
【請求項２】
前記中間像は、前記ステップｅ）において、前記ステップｇ）で再構成されるべきコンピュータ断層撮影画像よりも低い空間分解能により再構成されることを特徴とする、請求項１記載のコンピュータ断層撮影方法。
【請求項３】
解析されるべき対象の領域（ＦＯＶ）は、複数の小区域に分割されて、前記ステップｅ）からｇ）は、夫々の小区域に対して実行されることを特徴とする、請求項１記載のコンピュータ断層撮影方法。
【請求項４】
動作アーティファクト測定基準を用いて、該動作アーティファクト測定基準を特定の中間像からの測定値にのみ適用することによって、夫々の中間像に関して動作アーティファクト値が決定され、最小の動作アーティファクト値を有する中間像は、動作アーティファクトが最も少ない中間像であると判断されることを特徴とする、請求項１記載のコンピュータ断層撮影方法。
【請求項５】
中間像の動作アーティファクト値は、回転軸の方向での前記中間像における画像値の勾配の平均であることを特徴とする、請求項４記載のコンピュータ断層撮影方法。
【請求項６】
前記勾配は、その平均が形成される前に重み付けされ、
その場合に、異なる周期に位置する取得時点を有する領域光線が通過する前記対象の重複領域に置かれた勾配は、重複領域に置かれていない勾配よりも高い重み付けを与えられることを特徴とする、請求項５記載のコンピュータ断層撮影方法。
【請求項７】
−周期的に動作する対象を通る光線束を発生させる放射源，
−回転軸に関して回転を有するように、一方での前記ビーム発生源と他方での前記対象との間の相対運動を発生させる駆動装置，
−前記相対運動の間に、前記対象の反対側において前記光線束の強度に依存する測定値を取得する検出ユニット，
−前記対象の動作に依存する動作信号を検知する、特に心電計のような、動作検知手段，
−前記対象のコンピュータ断層撮影画像を前記測定値から再構成する再構成ユニット，及び
−前記放射源、前記駆動装置、前記検出ユニット、前記動作検知手段及び前記再構成ユニットを、
ａ）周期的に動作する対象を通る光線束を放射源により発生させるステップ，
ｂ）回転軸に関して回転を有するように、一方での前記ビーム発生源と他方での前記対象との間の相対運動を発生させるステップ，
ｃ）前記検出ユニットを用いて、前記相対運動の間に、前記対象の反対側において前記光線束の強度に依存する測定値を取得するステップ，
ｄ）前記対象の動作に依存する動作信号を前記動作検知手段によって検知し、該検知された動作信号を用いて、周期的に繰り返される動作相を決定するステップ，
ｅ）前記対象が異なる動作相にある間に得られた測定値を用いて夫々が再構成されて、動作相が夫々へ割り当てられる、前記対象の領域の複数の中間像を、再構成するステップ，
ｆ）前記領域での動作アーティファクトが最も少ない中間像を決定することにより、前記領域において前記対象の動作がほとんどなかった動作相を決定するステップ，及び
ｇ）前記中間像を再構成するために用いられた再構成パラメータとは異なる再構成パラメータを用いて、前記対象が、前記領域において前記対象の動作がほとんどなかった動作相にある間に得られた測定値から、前記対象の領域のコンピュータ断層撮影画像を再構成するステップ，
で制御する制御ユニット
を有する、請求項１記載の方法を実行するためのコンピュータ断層撮影装置。
【請求項８】
請求項１記載の方法を実行するためのコンピュータ断層撮影装置の放射源、駆動装置、検出ユニット及び再構成ユニットを制御する制御ユニット用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、光線束が、周期的に動作する対象、特に心臓を貫通するところのコンピュータ断層撮影方法に関する。本発明は、また、当該方法を実行するためのコンピュータ断層撮影装置と、該コンピュータ断層撮影装置を制御するためのコンピュータプログラムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
上述したような種類の既知の方法において、周期的に動作する対象における放射の吸収又は減衰の空間的な分布は、検出ユニットを用いて取得された測定値から再構成される。これがなされる際に、対象の周期的な動作は、測定値が、対象の異なる状態からの情報を伝えることを意味する。これは、再構成されるデータセットにおいて動作アーティファクトをもたらす。
【０００３】
このような動作アーティファクトを低減するために、既知の方法で行われることは、例えば心電図のような、対象の動作に依存する動作信号が、透過された光線の検出の間に、同時に記録されることである。周期的に繰り返される、対象の、異なった連続的な動作相は、これらの動作信号から決定される。その場合に対象を再構成するために用いられる測定値は、単に、対象がその同じ動作相にある場合に取得される測定値である。この場合に、動作相は、一般的に、夫々の周期で繰り返される位相の幅であって、動作相には、再構成のために用いられる測定の取得時点が位置する。例えば、心臓の場合に選ばれた動作相が７５％から８５％Ｒ−Ｒ（Ｒ−Ｒとは、心電図における隣接するＲピークの間の間隔である。）である場合に、再構成のために用いられる測定値は、単に、その取得時間が、個々の周期の夫々において、この位相の幅に位置する測定値である。
【０００４】
このような場合に、欠点となるのは、例えば、変化する心臓の鼓動速度のために、異なる周期の動作相における対象の状態が、ほとんど同じではない点である。このように、期間又は周期の７５％から８５％の動作相においては、対象としての心臓は、後の周期における同じ動作相での対象のような状態とは異なる状態をとる。これは、深刻な動作アーティファクトを作り出す。この影響が顕著になればなるほど、対象は、所定の動作相においてますます動くようになる。従って、心臓の画像化の既知の方法において、心電図を用いて、対象が動く度合いが最も少ない動作相を決定することが試みられる。しかし、これは、心電図が、十分な精度で対象の動作を再生しないので、不十分な程度までしか実現され得ない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、動作アーティファクトが低減されるコンピュータ断層撮影方法、コンピュータ断層撮影装置及びコンピュータプログラムを特定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、本発明に従って、以下のステップ：
ａ）周期的に動作する対象を通る光線束を放射源により発生させるステップ，
ｂ）回転軸に関して回転を有するように、一方での前記ビーム発生源と他方での前記対象との間の相対運動を発生させるステップ，
ｃ）検出ユニットを用いて、前記相対運動の間に、前記対象の反対側において前記光線束の強度に依存する測定値を取得するステップ， 
ｄ）前記対象の動作に依存する動作信号を動作検知手段によって検知し、該検知された動作信号を用いて、周期的に繰り返される動作相を決定するステップ，
ｅ）前記対象が異なる動作相にある間に得られた測定値を用いて夫々が再構成されて、動作相が夫々へ割り当てられる、対象の領域の複数の中間像を、再構成するステップ，
ｆ）前記領域での動作アーティファクトが最も少ない中間像を決定することにより、前記領域において前記対象の動作がほとんどなかった動作相を決定するステップ，及び
ｇ）前記中間像を再構成するために用いられた再構成パラメータとは異なる再構成パラメータを用いて、前記対象が、前記領域において前記対象の動作がほとんどなかった動作相にある間に得られた測定値から、前記領域のコンピュータ断層撮影画像を再構成するステップ，を有するコンピュータ断層撮影方法によって達成される。
【０００７】
上述した既知の方法と比べると、本発明に従って行われることは、取得の間に、関係する領域において、対象が動く度合いが最も少ない動作相が決定されることである。その場合に再構成のために用いられる測定値は、単に、その取得時点がそのような動作相に位置する測定値である。このような場合に、既に上述したように、動作相は、一般的に位相の幅である。これは、既知の方法に比べて、動作アーティファクトの低減をもたらす。
【０００８】
語「周期的な動作は」は、正確には、周期性により意味される事柄に限定されない。即ち、それは、対象の状態が規則正しく正確に繰り返される、即ち、対象の全く個々の状態が、時間的に正確に等距離にある点で発生する過程での動作に限定されない。本発明における周期的な動作は、具体的には、例えば心臓のような周期的に動作する体器官の場合として知られるように、数学的な正確さとは異なる動作に及ぶ。意味されることは、一般的に実質上等距離である時点に、類似する、実質的には同一の対象の状態を通る行程が存在することである。
【０００９】
請求項１の意義の範囲内での領域は、対象の全体又はその一部分のみを有しても良い。
【００１０】
請求項２に記載される低い空間分解能による中間像の再構成は、中間像が再構成されている際に、計算の労力及び費用において低減をもたらす。中間像の空間分解能は、動作アーティファクトが中間像において識別されることを可能にするほど十分に高くなければならない。他の必要条件は、通常、中間像の分解能には認められない。具体的には、診断目的で必要とされるような、可能な限り高い空間分解能の中間像を再構成することは、必要ではない。
【００１１】
請求項３において、検査されるべき対象の領域（視野（ＦＯＶ））は、小区域に分割される。次に、夫々の小区域に関して、特定の小区域の動かされる度合いの最も少ない夫々の動作相が決定される。最後に再構成されるべきコンピュータ断層撮影画像（ＣＴ画像）において小区域を再構成するためにその場合に用いられるものは、対象が、関係のある小区域において対象が動かされる度合いの最も少ない動作相にある間に、取得された測定値のみである。対象は、異なる小区域では違うように動作しうるので、これは、動作アーティファクトの更なる低減をもたらす。
【００１２】
請求項４に記載されるように動作アーティファクト測定基準及び動作アーティファクト値を用いて、具体的には、請求項５に記載されるように回転軸の方向での中間像の画像値の勾配の平均を用いて、動作アーティファクトの最も少ない中間像を決定することは、動作アーティファクトの更なる低減をもたらす。
【００１３】
既知の方法が用いられている場合に、動作アーティファクトは、同じ動作相に位置するが、異なる周期に位置する取得時点の測定値を用いて対象の領域が再構成される点で、特に顕著な程度で発生する。このような領域は、重複領域と呼ばれる。重複領域は、例えば人間の心臓のような、データ取得過程に対して高速に動作する対象に関して、高い時間分解能が、このような対象を再構成するために必要とされるので、特に頻繁に発生する。これは、可能な限り狭い動作相の範囲が用いられるべきであることを意味する。用いられる測定値は、単に、その取得時点が、その場合に動作相のこのような範囲に位置する測定値であるので、再構成のために利用可能な十分な数の測定値を有するためには、可能な限り多数の異なる周期からの測定値が、対象の同じ領域を再構成するために用いられる。請求項６に記載される実施例は、重複領域に位置しない勾配よりも大きな重みを重複領域に位置する勾配へ割り当て要ることによって、この事実を可能にする。
【００１４】
本発明に従う方法を実行するためのコンピュータ断層撮影装置が、請求項７には記述される。
【００１５】
請求項８は、請求項１１に記載されたコンピュータ断層撮影装置を制御するためのコンピュータプログラムを定義する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の上記及び他の態様を、後述する実施例を参照して説明し、明らかにする。
【００１７】
図１に示すコンピュータ断層撮影装置は、構台１を有する。構台１は、図１に表す座標系のｚ方向に平行に広がっている回転軸１４に関して回転することができる。その目的のために、構台１は、望ましくは一定で設定可能な角速度で、モータ２により駆動される。放射源Ｓ、望ましくは、Ｘ線管は、構台１に固定されている。Ｘ線管は、コリメータ装置３を設けられている。コリメータ装置３は、放射源Ｓによって作られた放射から、円錐状の光線束４、即ち、ｚ方向及びｚ方向に対して垂直な方向（即ち、回転軸に垂直な面）で零以外の有限な範囲から成る光線束を抽出する。代替案として、扇形ビームが、また、使用されうる。
【００１８】
光線束４は、円筒形の検査領域１３を通る。検査領域１３には、周期的に動作する対象（図示せず。）が置かれている。本実施例において、この対象は、鼓動している心臓である。心臓は、自発運動を行っており、また、ある環境下では、患者の呼吸運動により、前後に動かされても良い。他の実施例では、光線は、また、肝臓、脳若しくは動脈のような周期的に動作する他の身体部分又は周期的に動作する技術的対象を貫通しうる。
【００１９】
検査領域１３を貫通すると、光線束４は、構台１に固定された検出ユニット１６に衝突する。検出ユニットは、複数の検出素子を有する検出表面を有し、複数の検出素子は、本実施例において、マトリクス形状で行及び列に配置されている。望ましくは、検出素子の列は、回転軸１４に平行に広がっている。検出素子の行は、本実施例では、（検出ユニットを焦点が中心の検出器とする）放射源Ｓに関する円弧に沿って、回転軸に垂直な面に配置されている。しかし、他の実施例では、それらは、また、違うように配置されても良く、例えば、回転軸１４に関して円弧を描いても良く、あるいは一直線にあっても良い。光線束４が衝突する検出素子の夫々は、放射源の夫々の位置において、光線束４からの一光線に対して測定値を与える。他の実施例において、扇形光線束が用いられる場合に、検出ユニットは、検出素子の単一の行しか有し得ない。
【００２０】
光線束４の開口角αｍａｘは、測定値が取得される際に検査対象が置かれている対象円筒の直径を決める。この場合に、開口角は、回転軸１４に垂直な面において光線束４の端に位置する光線が、放射源Ｓ及び回転軸１４により定められる面により作る角度として、定められる。検査領域１３、即ち対象、又は患者支持台は、回転軸１４、即ちｚ軸に平行に、モータ５を用いて動かされ得る。しかし、これと同様に、構台がこの方向で動かされることも可能である。対象が技術的対象であって患者でない場合に、対象は検査中に回転させられても良く、一方、放射源Ｓ及び検出ユニット１６は固定されたままである。
【００２１】
モータ２及び５を用いて、放射源Ｓ及び検出ユニット１６は、検査領域１３に関連して、架空の円筒の表面に沿って伸びる軌道をたどることができる。この軌道は、両モータが動作している場合に、例えば螺旋状であっても良い。他方で、回転軸１４の方向での前進用のモータ５が停止されたままであり、モータ２が、構台を回転させる場合には、円軌道が、検査領域１３に関連して放射源Ｓ及び検出ユニット１６に対して得られる。本実施例で考えられているのは、螺旋軌道である。
【００２２】
測定値の取得の間に、心臓の動きは、心電計８を用いて既知の方法で記録される。この目的のために、患者の胸部は、電極（図示せず。）を用いて心電計８へ接続される。代替的には、パルスが、また、心臓の動きを示す動作信号として用いられ得る。他の実施例では、特に、他の動作している対象については、対象の動作は、他の動作信号を用いて理解されうる。このようにして、モータにより周期的に動かされる技術的対象については、モータからの信号が動作信号として用いられても良い。
【００２３】
本実施例では、患者が測定中に呼吸をしていないとする。従って、呼吸運動は、無視可能である。代替的には、呼吸運動は、例えば、呼吸運動を測定する手段へ接続された変形可能な腹帯を用いて測定されうる。
【００２４】
検出ユニット１６により得られた測定値は、再構成ユニット、具体的には再構成コンピュータ１０へ入力される。再構成ユニット１０は、例えば、無線データ伝送システム（図示せず。）によって検出ユニット１６へ接続されている。心電図も、心電計８から再構成ユニット１０へ送られる。再構成ユニット１０は、検査領域１３の吸収分布を再構成して、それを、例えばモニタ１１へ送る。２つのモータ２及び５、再構成ユニット１０、放射源Ｓ、心電計８、検出ユニット１６から再構成ユニット１０への測定値の伝送、及び心電計８から再構成ユニット１０への心電図の伝送は、制御ユニット７により制御される。
【００２５】
他の実施例では、得られた測定値及び測定された心電図は、再構成の目的のために、最初に、１又はそれ以上の再構成コンピュータへ入力されても良い。次に、再構成コンピュータは、例えばファイバー光ケーブルを介して画像処理コンピュータへ、再構成されたデータを転送する。
【００２６】
図２は、図１に示すコンピュータ断層撮影装置により実施可能な測定及び再構成の方法の手順を示す。
【００２７】
ステップ１０１での初期設定の後に、構台は、本実施例では一定であるが、例えば、時間又は放射源の関数として変化しうる角速度で回転する。
【００２８】
ステップ１０２において、検査領域、即ち対象、又は患者支持台は、回転軸に平行に動かされ、放射源Ｓからの放射は、検出ユニット１６が複数の角度位置からの放射を検出することができるように、オンに切り替えられる。同時に、又は放射源Ｓのオン切替えの前に、心電計８は、作動する。これは、心電図２１（図３）が同時に測定されることを意味する。
【００２９】
ステップ１０３において、本実施例では位相の幅を表す動作相は、心電図２１を用いて、夫々の周期の範囲内の様々な位相点φ１．．．φＮに配置されている。この目的のために、対象が夫々の動作相を一度通過する1つの完全周期は、心電図２１の２つの隣接するＲピーク２３の間の距離により決定される。その場合に、位相点φ１．．．φＮは、例えば夫々の周期において、例えば２％Ｒ−Ｒ、４％Ｒ−Ｒ、．．．、９８％Ｒ−Ｒを表す点で、等距離に分配される。表現「ｘ％ＲＲ」は、この場合には、位置ｔ＝ｔＲ＋０．０１ｘΔｔＲ−Ｒを指す。なお、ｔＲは、問題となっている周期における第１のＲピークの時点であり、ΔｔＲ−Ｒは、問題となっている周期の２つのＲピークの間の時間間隔である。動作相は、夫々の位相点φ１．．．φＮが動作相の中央にあるように、夫々の周期に置かれている。動作相の幅は、ステップ１０４の過程で決定される。
【００３０】
ステップ１０４において、再構成されるべき対象領域（視野（ＦＯＶ））の中間像が再構成される。これが意味することは、位相点φ１へ割り当てられるべき中間像を再構成するために用いられる測定値が、単に、対象が、位相点φ１に置かれた異なる周期での動作相にある間に、取得された測定値であることである。他の位相点へ割り当てられる中間像でも同様である。この場合に、特定の動作相の幅は、予め設定可能な個数の測定値が特定の中間像を再構成するために利用可能であるように、調整される。例えば、ＦＯＶの夫々のボクセルが、少なくとも１８０°の角度範囲に亘って照射されるべきである場合に、既知の取得幾何学、角速度及び心電図に基づいて、適切な幅が、簡単な幾何学計算によって、又はコンピュータシミュレーションによって、動作相に対して決定されるべきである。
【００３１】
ステップ１０４における中間像の再構成は、例えば、フィルタ逆投影を用いて、又はＡＲＴ（代数的再構成法）のような既知の反復法を用いて行われても良い。前記フィルタ逆投影ついては、図４に関連して、以下で詳細に説明する。再構成の前に、夫々の測定値は、重み付け係数を乗じられることによって重み付けされても良い。この重み付け係数が大きくなるほどに、より多くの対応する測定値が、特定の動作相の中央に置かれる。
【００３２】
望ましくは、中間像の再構成は、可能な限り低い空間分解能（例えば、２０×２０×２０ｍ３は、３２３ボクセルにより表される。）により行われるが、依然として動作アーティファクトが検出されうる。低い分解能を用いる目的は、計算の労力及び費用を最小限にすることである。
【００３３】
ステップ１０５において、動作アーティファクト値は、もっぱら特定の中間像からの画像値から、動作アーティファクト測定基準を用いて夫々の中間像に対して決定される。
【００３４】
顕著な動作アーティファクトを有する対象の再構成されたＣＴ画像は、動作アーティファクトがより少ない同じ対象のＣＴ画像よりも、回転軸１４（ｚ勾配）の方向で、画像値のより高い平均勾配を有することが知られる。従って、画像値のｚ勾配の平均は、動作アーティファクトの測定基準として利用可能である。この平均が小さくなればなるほど、動作アーティファクトは、問題になっている中間像において、ますます少なくなり、対象は、対応する動作相においてますます動かなくなる。従って、相似値は、例えば、特定の中間像の夫々のボクセルに関してｚ勾配を計算して、該ｚ勾配の平均を求めることによって、決定可能である。
【００３５】
また、顕著な動作アーティファクトを有する対象の再構成されたＣＴ画像は、放射源Ｓの角度位置を変更するに伴って大いに変化する画像値を有し、一方、動作アーティファクトがそれ程に顕著でない同じ対象のＣＴ画像においては、放射源の角度位置の関数としてのこのような変化がより顕著でない程度に起こることが知られる。従って、放射源Ｓの回転角度方向における平均勾配は、また、動作アーティファクト測定基準として使用されうる。その場合に、動作アーティファクト値は、例えば、特定の中間像における夫々のボクセルに関してこの回転角度の方向で画像値の勾配を計算して、これら勾配の平均を求めることによって決定されても良い。その場合に、結果として得られる平均は、この中間像の動作アーティファクト値である。
【００３６】
動作アーティファクト値がｚ勾配を用いて決定される場合に、夫々のｚ勾配は、平均が求められる前に、第１の重み付け係数を乗じられても良い。対象の重複領域に置かれたｚ勾配は、重複領域に置かれていないｚ勾配よりも大きな第１の重み付け係数を乗じられる。重複領域は、その取得時点が異なる周期にある測定値から再構成された中間像の領域である。最初に述べたように、動作アーティファクトは、このような重複領域において、より顕著な程度で生ずる。これは、重複領域でのｚ勾配のより重い重み付けが、動作アーティファクトの更に改善された低減をもたらしうることを意味する。例えば、重複領域に置かれた全てのｚ勾配は、１を乗じられ、重複領域に置かれていない全てのｚ勾配は、０を乗じられる。
【００３７】
対象の既知の領域Ａが存在し、該領域Ａにおいて、対象は、対象の他の領域Ｂにおいてよりも低い自然ｚ勾配を有する場合に、対象の領域Ａに対応する画像の領域に置かれた中間像のｚ勾配は、平均が求められる前に、更に、対象の領域Ｂに対応する画像の領域に置かれた中間像のｚ勾配に対する第２の重み付け係数よりも大きい第２の重み付け係数を乗じられても良い。極端な場合には、対象の領域Ａに対応する画像の領域における全てのｚ勾配は、１を乗じられ、対象の領域Ｂに対応する画像の領域における全てのｚ勾配は、０を乗じられる。これは、対象の自然ｚ勾配によって、動作アーティファクトにより引き起こされるｚ勾配の起こりうる崩壊を低減し、これにより、動作アーティファクトの更なる低減がもたらされる。
【００３８】
ｚ勾配は、また、平均が求められる前に、第１及び第２の重み付け係数の組合せ、具体的には一次結合を乗じられても良い。更には、２つの動作アーティファクト値、即ち、ｚ勾配を用いて得られた値と、放射源の回転軸の方向での勾配を用いて得られた値とは、単一の動作アーティファクト値を求めるために、具体的には線形に、結合されても良い。
【００３９】
動作アーティファクト値に加えて、相似値が、夫々の中間像に対して決定可能である。この目的のために、夫々の中間像は、類似性測定基準を与えるよう、時間的に隣接する中間像と比較される。類似性測定基準は、２つの中間像が類似しているほどに小さくなる類似性に関する値を導出する如何なる関数であっても良い。類似性測定基準は、例えば、相互関係、特にピアソン相関と、様々な中間像の相互に対応する画像値の差分とを用いても良い。２つの中間像の相似値σは、例えば、以下の式：
【００４０】
【数１】
2007512936.tif 000003
から得られる。
【００４１】
ここで、Ｎは、中間像の１つでのボクセルの数であり、Ｖ１，ｉは、第１の中間像のｉ番目のボクセルの画像値であり、Ｖ２，ｉは、第２の中間像のｉ番目のボクセルの画像値である。相互に対応するボクセルの平均二乗偏差も、類似性測定基準として用いられうる：
【００４２】
【数２】
2007512936.tif 000004
夫々の相似値は、時間的に第１及び最後の中間像に関して決定され、全ての他の中間像に関しては、２つの相似値が決定される。後者の場合には、平均は、１つの相似値を与えるよう、夫々の中間像へ割り当てられている２つの相似値から求められる。従って、最終的に、正確に、１つの相似値が夫々の中間像へ割り当てられる。
【００４３】
中間像の相似値が比較的小さい場合には、この中間像は、時間的に隣接する中間画像とほんの僅かにしか異ならない。これは、対応する対象の状態も、互いにそれほど異ならないことを意味する。従って、対象は、関係する中間像へ割り当てられた位相点の領域においてほとんど動かされない。
【００４４】
ステップ１０６において、最小の動作アーティファクト値を有する中間像が選択される。更に、相似値がステップ１０５において決定された場合には、夫々の中間像に関して、相似値が、結合値を導出するよう、動作アーティファクト値に結合されうる。結合値は、例えば、動作アーティファクト値及び相似値の一次結合、具体的にはそれらの平均であっても良い。その場合にステップ１０６において選択されるものは、最小の結合値を有する中間像である。
【００４５】
ステップ１０７において、ＣＴ画像は再構成される。用いられる測定値は、特定の周期において、ステップ１０６で決定された中間像に対応する位相点に位置する動作相に置かれた測定値のみである。本発明に従う方法は、この場合に、再構成の如何なる特定の方法にも限定されない。ＣＴ画像は、例えば、図４に関連して以下で説明するフィルタ逆投影を用いて、又は既知の反復法を用いて、再構成されても良い。
【００４６】
再構成の前に、夫々の測定値は、対応する中間像がステップ１０４で再構成される際に重み付けがまだ行われていなかった場合には、測定値に重み付け係数を乗じることによって重み付けされても良い。この重み付け係数が大きくなるほどに、より多くの対応する測定値が、特定の動作相の中央に置かれる。
【００４７】
ステップ１０４における中間像の再構成と対照的に、ステップ１０７における対象、即ちＦＯＶの最終的な再構成は、可能な限り最高の質の画像を得るために、高い空間分解能（例えば、２０×２０×２０ｃｍ３が５１２３ボクセルにより表される。）により行われる。
【００４８】
以下において、中間像及び最終的なＣＴ画像を再構成することができるフィルタ逆投影について、発明の具体例として説明する。
【００４９】
再構成のために、測定値は、ステップ２０１において並行して再編される。並行再編により、あたかも測定値が、異なる放射源（螺旋部分に沿って配置され、いずれの場合にも相互に並行な光線扇を放射することができる拡張された放射源）と、異なる検出器（回転軸１４を含む平らな直交「仮想検出器」）とを用いて測定されたかのように、測定値は、再分類及び再補間をなされる。
【００５０】
これについて、図５を参照して詳細に説明する。図中の参照番号１７は、検査領域を貫通する放射源からの螺旋軌道を表す。回転軸１４を含む面に広がるビームを有する扇形の光線束４３は、放射発生位置Ｓ０から放射されている。位置Ｓ０で放射源により放射された円錐状の光線束は、回転軸１４に平行な面に位置しており、放射発生位置Ｓ０で交差する、複数の平らな光線束を有すると考えることができる。図５は、これらの光線扇の１つ、即ち、光線扇４３のみを単に示しているに過ぎない。
【００５１】
更に、図５は、更なる光線扇４１、４２及び４４、４５を示す。これらの光線扇は、光線扇４３に平行であり、互い及び回転軸１４に平行な面に位置する。関連する放射発生位置Ｓ−２、Ｓ−１及びＳ１、Ｓ２は、夫々、放射源Ｓが放射発生位置Ｓ０に達する前及び後に、放射源Ｓにより占有される。
【００５２】
光線扇４１から４５は、グループを形成し、テントのような形状を有する光線束７０を定める。光線扇のグループは、投影と呼ばれる。この場合に、回転軸１４を含む面に位置し、投影を作り出す並行な光線扇に直交するように置かれた直交仮想検出器１６０が、夫々の投影に関して、定められる。仮想検出器１６０の角を形成する点は、外側の放射発生位置から始まって、反対に位置する螺旋部分に衝突する光線が前記面を貫通する点である。図５の光線束７０に関して、Ｓ−２及びＳ２は、外側の放射発生位置である。デカルト座標、即ち、行及び列で配列された検出素子は、直交検出器１６０上に定められる。なお、測定値は、検出素子へ再補間される。
【００５３】
次に、ステップ２０２において、個々の光線に関連する測定値は、個々の光線の開口角の余弦（ｃｏｓｉｎｅ）に等しい重み付け係数を乗じられる。光線の開口角は、この光線が、回転軸１４に直交するように置かれた面により作る角度である。該角度が小さい場合には、余弦は、実質的に１に等しく、従って、ステップ２０２は、削除可能である。
【００５４】
ステップ２０３において、空間周波数と共にランプ形状で増大する透過率を有する一次元フィルタリングは、測定値へ適用される。この目的のために用いられるものは、回転軸１４に直交する方向で、即ち、検出器１６０のラインに沿って、引き続いて生ずる値である。このフィルタリングは、光線扇の全てのグループに対して、仮想検出器の夫々の行に沿って実行される。
【００５５】
他の実施例では、並行再編化が省かれうる。その場合に、検出ユニットは、例えば、放射源又は回転軸の周りの円弧で曲がっているので、フィルタリングが変更されるべきであることが知られる。
【００５６】
ステップ２０４において、ボクセルＶ（ｘ）がＦＯＶ内に決定される。次に、ステップ２０５において、投影、即ち、ボクセルＶ（ｘ）を再構成するためにまだ用いられておらず、その取得時点が上記時間間隔の１つに位置するところのビーム扇のグループが、選ばれる。ボクセルＶ（ｘ）の中央を通る光線が投影に存在しない場合には、いずれの点で中央を通った光線が検出器の表面に衝突するかが確認される。その場合に、関連する測定値は、隣接する光線の測定値からの補間により計算される。ボクセルを通る投影の光線に割り当てられ得る測定値、又はむしろ補間により得られた対応する測定値は、ボクセルＶ（Ｘ）を導出するよう、ステップ２０６において合計される。ステップ２０７において、全ての投影が考慮されたか否かを見るよう確認がなされる。そうでない場合には、フローチャートはステップ２０５へ分岐する。一方、ステップ２０８において、ＦＯＶ内の全てのボクセルＶ（ｘ）が扱われたか否かが確認される。そうでない場合には、処理はステップ２０４を続ける。他方で、ＦＯＶ内の全てのボクセルＶ（ｘ）が扱われた場合には、吸収は、ＦＯＶの全体で決定され、本発明に従うコンピュータ断層撮影方法は、ステップ１０８（図２）で終了に至らされる。
【００５７】
ステップ２０１から２０３は、最終的なＣＴ画像を再構成する場合に、中間像がステップ１０４で再構成される際に測定値が既に適切な方法で処理されている場合には省かれ得る。
【００５８】
本発明に従う方法によって、最小の動作アーティファクト値又は結合値を有する中間像が、対象全体、即ちＦＯＶ全体に関して決定可能である。しかし、本発明に従って、ＦＯＶは、複数のサブフィールド（対象の小区域）に分割され、最小の動作アーティファクト値又は結合値を有する中間像は、夫々のサブフィールドに関して、ステップ１０４から１０６によって決められることが可能である。従って、最適な位相点が夫々のサブフィールドに対して決定されることが可能となる。ステップ１０７における最終的な再構成では、夫々のサブフィールドに対して用いられる測定値は、単に、対象が、このサブフィールドに関して決められた位相点に位置する動作相にある間に、得られた測定値である。このように違うようにサブフィールドを取り扱うことは、対象が、その領域の別の領域で違うように動作しうるという事実を許容し、動作アーティファクトがこのように更に低減されることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明に従う方法の実施を可能にするコンピュータ断層撮影装置を示す。
【図２】本発明に従う方法のフローチャートである。
【図３】心電図、周期、及び一周期内の複数の位相点の略図である。
【図４】フィルタ逆投影のフローチャートである。
【図５】螺旋軌道、仮想検出器、及び複数のビーム扇の概略透視図を示す。
【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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【国際調査報告】
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