(57)【要約】或る目標位相ポイントの周りにおける一つの一時的ゲーティング窓における投影データのみを使用することは、ぼやけた画像のようなモーションアーチファクトの原因となる。互いに僅かにシフトしているが、少なくとも部分的にオーバーラップしている３個の一時的ゲーティング窓に対応する投影データを使用することによって、ゲーティング窓内の動きを推定し、また、本発明の実施例によれば、この推定を使用して画質を向上させる。少なくとも部分的にオーバーラップするゲーティング窓内の投影データのみを使用して再構成および動き補償を行うと、有利である。
2007526069.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の投影データセットにおける動き補償方法において、
第１投影データを有する第１ゲーティング窓、および第２投影データを有する第２ゲーティング窓を含む複数個のゲーティング窓を選択するゲーティング窓選択ステップと、
前記第１ゲーティング窓および第２ゲーティング窓の前記投影データに基づいて被検体の動きを推定する動き推定ステップと、
前記動きの推定に基づいて動き補償した再構成を行う動き補償再構成ステップと
よりなり、前記第１および第２のゲーティング窓は、時間軸上で少なくとも部分的にオーバーラップするものとした
ことを特徴とする動き補償方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、前記動き推定ステップは、前記第１ゲーティング窓および第２ゲーティング窓の前記投影データに基づいて被検体の動きマップを生成する動きマップ生成ステップを有し、前記動き補償再構成ステップは、前記動きマップに基づいて行うものとした動き補償方法。
【請求項３】
請求項１記載の方法において、前記ゲーティング窓選択ステップは、第１位相ポイントを選択するステップと、第１投影データを有して前記第１位相ポイントに対応する第１ゲーティング窓を決定するステップと、前記第１位相ポイントに基づいて第２位相ポイントを選択するステップと、第２投影データを有して前記第２位相ポイントに対応する第２ゲーティング窓を決定するステップと、を有するものとした動き補償方法。
【請求項４】
請求項２記載の方法において、前記被検体は、複数個の被検ポイントを有するものとし、前記動きマップ生成ステップは、前記第１投影データに基づいて第１画像を再構成するステップと、前記第２投影データに基づいて第２画像を再構成するステップと、前記第１および第２のゲーティング窓の前記投影データに基づいて前記複数個の被検ポイントにおける各被検ポイントの平均位置の動きを決定するステップとを有して、前記動きマップを生成するものとした動き補償方法。
【請求項５】
請求項４記載の方法において、前記動きマップに基づく前記動き補償再構成ステップは、前記動きマップを使用して前記第１画像を順投影して順投影第１画像を生成するステップと、前記順投影第１画像データと前記測定した投影データとの間の差分を決定するステップと、前記動きマップを使用して前記差分を逆投影するステップと、前記逆投影差分に基づいて前記第１画像を更新するステップとを有するものとした動き補償方法。
【請求項６】
請求項１記載の方法において、前記動き補償再構成ステップは、終了規準が満たされるまで、反復して行うものとした動き補償方法。
【請求項７】
請求項３記載の方法において、前記第２位相ポイントは、前記第１位相ポイントに対して、負の方向にシフトしたものとする動き補償方法。
【請求項８】
請求項１記載の方法において、前記投影データセットは、ビームを発生する電磁放射線源、およびビームを検出する放射線検出器によって取得し、前記電磁放射線源をポリクロマチックＸ線源とし、このポリクロマチックＸ線源をヘリカル経路に沿って被検体の周りに移動させ、また前記ビームを、コーンビームおよびファンビームのうち一方のビーム形態とした動き補償方法。
【請求項９】
データプロセッサ装置において、
データセットを記憶するメモリと、被検体の投影データセットにおける動き補償を行うデータプロセッサと、を備え、
前記データプロセッサは、以下の演算、すなわち、
前記投影データセットをロードする演算、
第１投影データを有する第１ゲーティング窓および第２投影データを有する第２ゲーティング窓を選択する演算、
前記第１および第２のゲーティング窓の投影データに基づいて被検体の動きを推定する演算、
前記動き推定演算に基づいて動き補償した再構成をする演算
を行うものとし、
前記第１および第２のゲーティング窓は、時間軸上で少なくとも部分的にオーバーラップするものとした
ことを特徴とするデータプロセッサ装置。
【請求項１０】
請求項９記載のデータプロセッサ装置において、前記動き推定演算は、前記第１ゲーティング窓および第２ゲーティング窓の前記投影データに基づいて被検体の動きマップを生成する動きマップ生成ステップを有し、前記動き補償再構成演算は、前記動きマップに基づいて行うものとしたデータプロセッサ装置。
【請求項１１】
ＣＴスキャナ装置において、
データセットを記憶するメモリと、被検体の投影データセットにおける動き補償を行うデータプロセッサと、を備え、
前記データプロセッサは、以下の演算、すなわち、
ビームを発生する電磁放射線源、およびビームを検出する放射線検出器によって取得した前記投影データセットをロードする演算、
第１投影データを有する第１ゲーティング窓および第２投影データを有する第２ゲーティング窓を選択する演算、
前記第１および第２のゲーティング窓の投影データに基づいて被検体の動きを推定する演算、
前記動き推定演算に基づいて動き補償した再構成をする演算
を行うものとし、
前記第１および第２のゲーティング窓は、時間軸上で少なくとも部分的にオーバーラップするものとした
ことを特徴とするＣＴスキャナ装置。
【請求項１２】
被検体の投影データセットにおける動き補償を行うコンピュータプログラムにおいて、
前記コンピュータプログラムがプロセッサ上で実行されるとき、このコンピュータプログラムは、前記プロセッサに、以下の演算を行わせる、すなわち、
前記投影データセットをロードする演算、
第１投影データを有する第１ゲーティング窓および第２投影データを有する第２ゲーティング窓を含む複数個のゲーティング窓を選択する演算、
前記第１および第２のゲーティング窓の投影データに基づいて被検体の動きを推定する演算、
前記動き推定演算に基づいて動き補償した再構成をする演算
を行わせるものとし、
前記第１および第２のゲーティング窓は、時間軸上で少なくとも部分的にオーバーラップするものとした
ことを特徴とする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、例えば、医療用途における画像処理の分野に関する。とくに、本発明は、被検体（注目物体）の投影データセットにおける動き補償方法、データ処理装置、およびこれに対応するコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ポジトロン（陽電子）放出断層撮影（ＰＥＴ:positron emission tomography）、シングルフォトン（単光子）放射線コンピュータ断層撮影（ＳＰＥＣＴ:single photon emission computed tomography）、およびコンピュータ断層撮影（ＣＴ）、とくに、心臓ヘリカルコーンビームＣＴにおける最も深刻なアーチファクト要因の一つとして動き（モーション）がある。
【０００３】
通常、被検体は、測定する期間中には、位置および向きの双方を固定しておく必要がある。このような静止した姿勢は、人体または動物においては極めて苦痛である。さらに、相当長いスキャン時間は、患者または臓器の動きに起因して相当大きな解像度損失を生じ、とくに、データ取得中に心臓の動きおよび呼吸の動きが存在する心臓および胸郭の画像形成に解像度損失を招く。さらに、被検体の動き（モーション）または変形に起因するアーチファクトも、画像再構成によって得られる画像に現れる。
【０００４】
心臓ヘリカルコーンビームＣＴにおいては、低ピッチのヘリカルスキャンを使用してデータを取得することがよくあり、同時に心電図（ＥＣＧ）も記録する。再構成のためには、心臓サイクル内での或る位置Ｐを選択し、この位置の周囲の一時的ゲーティング窓（ウインドウ）Ｔ＝［ｐ−Δ；ｐ＋Δ］における投影データのみを使用する。この窓Ｔ内では心臓は動かなかったと仮定する。しかし、この仮定はおおまかに真実ではあるが、モーションアーチファクトを有してぼやけた画像となる。
【０００５】
種々の動き補償技術が当業界で知られており、これら従来の技術は、互いに離れた、もしくはオーバーラップしない複数個のゲーティング窓を使用し、動きの検出を行い、これに続いて動き補償をするようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、画質を改善する動き補償を行うことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の本発明の実施形態によれば、被検体の投影データセットにおける動き補償方法によってこの課題を達成する。この本発明の実施形態によれば、第１投影データを有する第１ゲーティング窓、および第２投影データを有する第２ゲーティング窓を選択する。この後、前記第１ゲーティング窓および第２ゲーティング窓の前記投影データに基づいて被検体の動きを推定し、動きの推定に基づいて動き補償した再構成を行い、この場合、第１および第２のゲーティング窓は、時間軸上で少なくとも部分的にオーバーラップするものとする。
【０００８】
換言すれば、投影データを有する複数個のゲーティング窓を使用して被検体内での動きを検出する。ゲーティング窓は互いに分離、もしくは時間的に離れておらず、異なるゲーティング窓が少なくとも部分的にオーバーラップするようにすると有利である。このオーバーラップによって、動き検出および動き補償に必要な投影データを減少することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
請求項２に記載の本発明における他の実施形態によれば、動き推定ステップは、前記第１ゲーティング窓および第２ゲーティング窓の前記投影データに基づいて被検体の動きマップを生成する動きマップ生成ステップを有し、動き補償再構成ステップは、動きマップに基づいて行うものとする。
【００１０】
このことは、被検体全体に対して、もしくは被検体の一部のみに対して、正確な動き補償をすることができ、有利である。
【００１１】
請求項３に記載の本発明における他の実施形態によれば、第１ゲーティング窓および第２ゲーティング窓の選択は、第１位相ポイントを選択し、第１投影データを有して第１位相ポイントに対応する第１ゲーティング窓を決定することによって行う。さらに、第１位相ポイントに基づいて第２位相ポイントを選択し、第２投影データを有して第２位相ポイントに対応する第２ゲーティング窓を決定することによって行う。
【００１２】
本発明のこの実施形態においては、第１位相ポイントは、患者の心臓サイクルに基づいて選択し、心臓の動き（モーション）が最小となる時点に第１位相ポイントを選択すれば、ゲーティング窓内のモーションアーチファクトを最小にすることができて有利である。さらに、本発明のこの実施形態によれば、第１ゲーティング窓の幅および第２ゲーティング窓の幅は、個々人の心臓サイクルに基づいて選択し、画像再構成に使用される投影データを最小にする。
【００１３】
請求項４記載の本発明における他の実施形態によれば、動きマップ生成は、第１投影データに基づいて第１画像を再構成し、第２投影データに基づいて第２画像を再構成することによって行う。この後、各被検ポイントの平均位置の動きを、第１および第２のゲーティング窓の投影データに基づいて決定し、動きマップを生成する。
【００１４】
この実施の形態によれば、異なる時間インターバルの、もしくはオーバーラップしている他のゲーティング窓からの投影データに基づいて再構成した画像を分析することによって動きを決定すると有利である。
【００１５】
請求項５記載の本発明における他の実施形態によれば、動きマップに基づく動き補償再構成は、動きマップを使用して第１画像を順投影して順投影第１画像を生成するステップを有する。この後、順投影第１画像データと測定した投影データとの間の差分を決定し、動きマップを使用して差分を逆投影する。この後、逆投影差分に基づいて第１画像を更新する。
【００１６】
上述の方法は、被検体の動き、もしくは変形を考慮するとよい。さらに、このことによれば、依然として、見込み機能を最大限に活用することができる。概して、本発明のこの実施形態によれば、被検体に動き、もしくはモーションアーチファクトが存在しても、適正な再構成を実現でき、信号‐ノイズ（ＳＮ）比が高いシャープな画像が得られる。
【００１７】
請求項６記載の本発明動き補償方法における他の実施形態によれば、動き補償再構成は、終了規準が満たされるまで、反復して行う。このことによれば、画質を向上させることができて有利である。
【００１８】
請求項７記載の本発明における他の実施形態によれば、第２位相ポイントは、第１位相ポイントに対して、負の方向にシフトしたものとする。シフトする量は、被検体の個々人のパラメータに基づいて設定し、例えば、被検体を患者の心臓とした場合に、心臓の動き量に基づいて設定する。
【００１９】
請求項８記載の本発明における他の実施形態によれば、投影データセットは、ビームを発生する電磁放射線源、およびビームを検出する放射線検出器によって取得し、電磁放射線源をポリクロマチックＸ線源とし、このポリクロマチックＸ線源をヘリカル経路に沿って被検体の周りに移動させる。さらに、ビームを、コーンビームおよびファンビームのうち一方のビーム形態とする。
【００２０】
ポリクロマチックＸ線源を適用することは、ポリクロマチックＸ線を容易に発生することができ、かつ良好な解像度をもたらすので有利である。ＣＴスキャナ装置のジオメトリ（形態）は、例えば、コーンビーム形態もしくはファンビーム形態のような異なる設計とすることができ、本発明方法の実施形態は、複数の異なるスキャナ装置に適用でき、ＣＴスキャナ装置に限定されるものではなく、ＰＥＴ(positron emission tomography)スキャナ装置、またはＳＰＥＣＴ(single photon emission computed tomography)スキャナ装置に適用できる。
【００２１】
投影データから画像を再構成するデータプロセッサ装置をもたらす請求項９記載の本発明における他の実施形態によれば、投影データに基づいて画像の動き補償再構成を行うことによって、被検体の動きおよび／または変形を考慮し、この動き補償再構成を、被検体に対し、動き推定に基づいて行い、第１、第２および第３のゲーティング窓は、時間軸上で部分的にオーバーラップするものとする。
【００２２】
請求項１０記載の本発明における他の実施形態によれば、データプロセッサ装置によって行う動き推定は、第１ゲーティング窓および第２ゲーティング窓の投影データに基づいて被検体の動きマップを生成する動きマップ生成ステップを有し、動き補償再構成を、動きマップに基づいて行うものとする。
【００２３】
請求項１１記載の本発明における他の実施形態によれば、ＣＴスキャナ装置は、データセットを記憶するメモリと、本発明方法の実施形態による被検体の投影データセットにおける動き補償を行うデータプロセッサと、を備えることによって構成する。
【００２４】
本発明は、さらに、例えば、画像プロセッサのようなプロセッサ上で実行されるコンピュータプログラムに関する。このようなコンピュータプログラムは、例えば、ＣＴスキャナ装置の一部とすることができる。本発明の実施形態によるコンピュータプログラムを、請求項１２に記載する。このコンピュータプログラムは、データプロセッサの作業メモリ内にロードすると好適である。このようにして、データプロセッサは、本発明方法を実施する装備ができたことになる。このコンピュータプログラムは、任意の適当なプログラム言語、例えば、Ｃ＋＋で記述し、コンピュータで読み取り可能な媒体、例えば、ＣＤ‐ＲＯＭに格納する。さらに、これらコンピュータプログラムは、ネットワーク、例えば、ワールドワイドウェブから入手可能にし、このようなネットワークから画像処理ユニット、プロセッサまたは他の適当なコンピュータにダウンロードすることもできる。
【００２５】
本発明の実施形態の要旨としては、互いに少なくとも部分的にオーバーラップして投影データを有する複数個のゲーティング窓を使用することによって、被検体の投影データセットの動きを検出し、少なくとも部分的にオーバーラップするゲーティング窓内の投影データのみを再構成することによって、ゲーティング窓内の動き（モーション）を補償する。ゲーティング窓の外側における投影データの再構成をする必要はない。本発明の実施形態によれば、ゲーティング窓は、互いに僅かにのみシフトし（ずらし）、大きなオーバーラップ部分を生ずるようにし、したがって、ほとんど同一の投影データを有するようにすると有利である。
【００２６】
本発明のこれらおよび他の実施の形態は、以下に実施例を参照した説明により明らかになるであろう。
【００２７】
図面につき本発明の実施例を以下に説明する。
【実施例】
【００２８】
図１は、本発明によるＣＴ(computer tomography) スキャナの実施例を簡略化した線図的説明図である。この実施例を参照して、医療画像形成への適用に関して本発明を説明する。しかし、本発明は、医療画像形成の分野における用途に限定されるものではなく、手荷物検査、例えば、手荷物品における爆発物等の危険物質の検出に使用したり、もしくは産業用途で、例えば、材料検査にも使用したりすることができる。
【００２９】
図１に示すスキャナは、コーンビームＣＴスキャナとする。図１に示すこのＣＴスキャナは、回転軸線２の周りに回転可能なガントリー１を有する。このガントリーは、モータ３により駆動する。参照符号４は、Ｘ線源のような放射線源を示し、本発明の或る実施の形態によれば、この放射源は、ポリクロマチック（多色）放射線を発生する。
【００３０】
参照符号５はアパーチャ装置を示し、放射線源から発生する放射ビームを円錐状（コーン形状）の放射ビーム（以下「コーンビーム」と称する）６を形成する。
【００３１】
コーンビーム６は、ガントリー１の中心、例えば、ＣＴスキャナの検査領域に配置した被検体７を貫通し、検出器８に入射する。図１から明らかなように、検出器８は、ガントリー１における放射線源４とは反対側に配置し、検出器８の表面をコーンビーム６がカバーするようにする。図１に示す検出器８は、複数個の検出器素子を有する。
【００３２】
被検体７のスキャン中、放射線源４、アパーチャ装置５、および検出器８は、矢印１６に示す方向に回転する。放射線源４、アパーチャ装置５、および検出器８を有するガントリー１を回転させるため、モータ３をモータ制御ユニット７に接続し、このモータ制御ユニット７を計算ユニット１８に接続する。
【００３３】
図１に示すように、被検物７をコンベヤベルト１９上に配置する。被検体、例えば、患者７のスキャン中、ガントリー１は患者７の周りに回転しつつ、コンベヤベルト１９は、被検体７をガントリー１の回転軸線２に平行な方向に移動する。このことにより、被検体７は、ヘリカルスキャン経路に沿ってスキャンされる。コンベヤベルト１９は、スキャン中に停止することもある。コンベヤベルト１９を設ける代わりに、例えば、被検体７を患者とする医療用途では、可動テーブルを使用する。しかし、上述のすべての場合において、円軌道スキャンを行うこともでき、このとき、回転軸線２に平行な方向への移動は行わず、回転軸線２の周りにおけるガントリー１の回転のみを行う。
【００３４】
検出器８は、計算ユニット１８に接続する。計算ユニット１８は、検出結果、例えば、検出器８の検出素子からの読出し情報を受け取り、この読出し情報に基づくスキャン結果を決定する。検出器８の検出素子は、被検体によって生ずる減衰を測定することができる。さらに、計算ユニット１８は、モータ制御ユニット１７と通信し、ガントリー１の運動をモータ３，２０、もしくはコンベヤベルト１９に調和させる。
【００３５】
計算ユニット１８は、検出器８の読出し情報から画像を再構成することができる。計算ユニット１８によって生成した画像は、インタフェース２２を介してディスプレイ（図１には示さない）に出力する。
【００３６】
データプロセッサによって実現化できる計算ユニット１８は、さらに、検出器８の検出素子からの読出し情報に基づいて、画像における動き補償も行うことができる。本発明の或る実施の形態によれば、この動き補正もしくは動き補償は、それぞれ第１、第２および第３の投影データを有する第１、第２および第３のゲーティング窓を選択し、第１、第２および第３のゲーティング窓における投影データに基づいて、被検体のすべてのポイントに対する動き（モーション）マップを生成する。この後、動き補償した再構成を、動きマップに基づいて行う。第１、第２および第３のゲーティング窓は、少なくとも部分的にオーバーラップすることに注意されたい。
【００３７】
さらに、本発明の実施例では、互いにシフトした（第２ゲーティング窓が、第１ゲーティング窓開始時点よりも前の時点を起点とし、第３ゲーティング窓が、第１ゲーティング窓開始時点よりも後の時点を起点とする、という意味で）３個のゲーティング窓を使用するが、時間的にシフトした２個のゲーティング窓を使用することもでき、また、４個、または５個、またはそれ以上の個数のゲーティング窓を使用して、本発明による動き推定、動きマップ生成を行うこともできる。
【００３８】
さらに、図１から明らかなように、計算ユニット１８をスピーカ２１に接続し、例えば、自動的にアラームを出力できるようにする。
【００３９】
図２には、３個の異なる位相ポイントＰ-1,Ｐ0,Ｐ1 における３個の異なるゲーティング窓Ｔ-1,Ｔ0,Ｔ1 の線図的説明図を示す。本発明方法の実施例によれば、窓Ｔ0 内の動き（モーション）を推定し、動きの推定情報を使用して画質を向上する。
【００４０】
図２から明らかなように、３個のゲーティング窓は一時的にオーバーラップし、心臓鼓動サイクルのＲピーク間に位置する。Ｒピークは、心電図における最も際立ったピークであり、心臓筋肉（心筋）の復極を示す。筋肉の収縮に続いて復極を生ずるため、Ｒピークは心臓鼓動サイクルの基準ポイントとして見ることができる。心臓サイクルの経過における変動を補償するためには、位相ポイントは、順次の２個のＲピーク間における相対距離として、例えば、３０％ＲＲとするのが一般的である。３個のゲーティング窓が、ほとんど完全にオーバーラップし、ごく僅かにのみ互いにシフトし、各ゲーティング窓に関してほとんど同一の投影データを使用できるようにすると、有利である。さらに、３個の位相ポイントＰ-1,Ｐ0,Ｐ1 は、心臓鼓動サイクルにおいて、心臓の動きが最小である時点に位置決めする。
【００４１】
図３は、３個の異なる位相ポイントもしくは目標位相Ｐ-1,Ｐ0,Ｐ1 における心臓の再構成画像を示す。再構成画像３２は、３０％ＲＲに位置する位相Ｐ0 における心臓を示す。再構成画像３１は、２５％ＲＲに位置する位相Ｐ-1 における心臓を示し、再構成画像３３は、３５％ＲＲに位置する位相Ｐ1 における心臓を示す。再構成画像３１，３２，３３は、心臓全体の画像であり、これら画像に対応する再構成画像３４，３５，３６は、画像３１，３２，３３における特定部位の拡大画像であり、この部位では心臓動脈がスライス（断層）を横切っている。画像に示す矢印は、どれも、同一の被検ポイント、すなわち、心臓動脈を指し示している。
【００４２】
図３から明らかなように、心臓動脈は左から右に移動し、このことは、かすれ（ぼやけ）をもたらしている。参考として本明細書に付記するが、Ｔ.シェフター(T. Sh■ffter)氏、Ｖ.ラッシェ(V. Rasche)氏、Ｉ.Ｃ.カールセン(I.C. Carlsen)氏ら著、「動き補償投影再構成 (Motion Compensated Projection Reconstruction)」、医療における磁気共鳴法４１(Magnetic Resonance in Medicine 41)、第９５４〜９６３頁（１９９９年）、に記載されたブロックマッチングアルゴリズムのような標準的な動き推定技術を使用し、平均位置の動きを決定する。
【００４３】
目標位相ポイントＰ0 に対する他の２個の位相ポイントＰ-1,Ｐ1 の一時的距離が小さい場合、３個のゲーティング窓内での速度変化はごく僅かでしかないと仮定することができ、この場合、線形モデルもしくは二次曲線モデルを使用して、ゲーティング窓Ｔ0 全体にわたる平均位置を内挿および外挿補間することができる。このことを図４に示し、この図４は、或る格子（グリッド）ポイントのｘ位置、例えば、図３に示す心臓動脈のポイントを示す。動き推定は、位置、および時点ポイントもしくは位相ポイントＰ-1,Ｐ1 に対して行い、動きマップを生成する。動きマップは、すべての被検ポイントに関して、またｘ，ｙ，およびｚ方向における動きに関して計算される。最終的に、動きマップを使用して、動く補償再構成を行う。
【００４４】
動きマップ、もしくは動きフィールドは、或る時点における注目体もしくは被検体ポイントの動きおよび変形のうち少なくとも一方を記述する。
【００４５】
図５は、本発明による方法の実施例のフローチャートを示す。ステップＳ０からスタートした後、ステップＳ１で投影データを取得する（投影データを測定する）。このことは、例えば、適切なＣＴスキャナを使用することによって、もしくは記憶装置から投影データを読み取ることによって、行うことができる。これに続くステップＳ２において、第１位相ポイントＰ0 を選択する。この位相ポイント選択は、ユーザーによる手作業で、もしくはソフトウェア側から自動的に行うことができる。つぎに、ステップＳ３において、第１ゲーティング窓を第１位相ポイントに基づいて決定する。この点に関して対応する心臓ゲーティング窓Ｔ0 は、ユーザーによって特定するか、もしくは自動的に決定することができる。この後、画像を、ゲーティングデータを使用する心臓ＣＴアルゴリズムにより再構成し、第１再構成画像を生成する（ステップＳ４）。この画像における構造は、ゲーティング窓Ｔ0 内の平均位置を表す。次のステップ（Ｓ５）において、他の２個の位相ポイントＰ-1,Ｐ1 を決定し、ステップＳ６において、位相ポイントに関連する第２、第３のゲーティング窓Ｔ-1,Ｔ1 を、それぞれ第２および第３の位相ポイントに基づいて決定する。例えば、第２ゲーティング窓Ｔ-1 は、Ｔ-1 ＝[Ｐ-1 −Δ；Ｐ-1 +Δ]によって決定し、第３ゲーティング窓Ｔ1 は、Ｔ1 ＝[Ｐ1 −Δ；Ｐ1 +Δ]によって決定する。本発明のこの実施例によれば、第２位相ポイントは、第１位相ポイントに対して負の方向にシフトし、第３位相ポイントは、第１位相ポイントに対して正の方向にシフトし、したがって、Ｐ-1＜Ｐ0＜Ｐ1 を意味する。本発明のこの実施例において、３個のゲーティング窓は、時間軸上で同一のサイズを有するが、他の実施例において、異なるサイズにすることもできる。
【００４６】
この後、ステップＳ７において、第２および第３の再構成画像を、第１再構成画像と同一の手法を使用して生成する。つぎに、ステップＳ８において、注目体もしくは被検体における被検ポイントの平均位置の動きを、例えば、ブロックマッチングアルゴリズムのような動き推定アルゴリズムを使用して推定する。目標位相ポイントと、第２および第３の位相ポイントとの間の一時的な差は小さいので、被検ポイントの速度は、３個のゲーティング窓内でごく僅かにしか変動しないとみなすことができ、したがって、線形モデルもしくは二次曲線モデルを使用して、図４に示したような、ゲーティング窓Ｔ0 全体にわたる被検ポイントの平均位置を内挿および外挿補間することができる。
【００４７】
被検ポイントの平均位置の動きを決定した後、各被検ポイントおよびｘ，ｙ，およびｚ方向における動きに関する動きマップをステップＳ９で生成する。この動きマップもしくは動きフィールドは、各被検ポイントの、選択した基準画像に対する動きを記述する。この後、ステップＳ１０において、動きマップに基づいて、動き補償再構成アルゴリズムを実施して、動き補償した再構成画像を生成し、したがって、画質の向上が得られる。この方法はステップ１０ｂで終了する。
【００４８】
図６は、ステップＳ１１からスタートして、動きマップを生成する反復動き補償再構成アルゴリズムのフローチャートを示す。この後、ステップＳ１２において、動きマップを使用する第１画像の順投影(forward projection)を行い、順投影第１画像データを生成する。
【００４９】
第１画像は、例えば、均一分布、測定した投影データのフィルタ変換逆投影(filtered back-projection)、または測定した投影データの単純逆投影(simple back-projection)とすることができる。
【００５０】
ステップＳ１４において、順投影第１画像データと、測定した投影データとの間の差を決定する。換言すれば、動きおよび／または変形補償した第１データと、実際に測定した投影データとの間で比較を行う。単純なケースでは、この差は、減算に基づいて決定される。
【００５１】
つぎに、ステップＳ１５において、ステップＳ１４で決定した差分もしくは誤差を、ステップＳ１２で既に使用した動きマップもしくは動きフィールドを使用することにより、逆投影する。このことは、単に、ステップＳ１２における順投影中に、第１画像の個別のボクセル（voxel: ３Ｄ画素）の積分重み (integration weight)を記憶することによって行う。これら積分重みは、どの程度強くボクセルが、例えば、線積分に寄与したかを規定する。ステップＳ１６において、逆投影中の適切な正規化の後に、同一の重みを適用する。この結果、逆投影した差分に基づいて、新たに更新した第１画像を得る。つぎに、この方法はステップＳ１７に続き、このステップ１７において、終了規準に合致するか否かを決定する。この終了規準は、例えば、投影データのすべての投影に対して反復を行ったかという規準、もしくは実際に測定した投影と第１画像との間の差分が、所定の閾値よりも小さいか否かという規準とすることができる。ステップ１７で終了規準に合致していない場合（ステップＳ１８）、ステップＳ１２に継続し、動きマップを使用して新たな第１画像を順投影し、順投影第１画像データを得る。ステップＳ１７で終了規準に合致することを判定した場合、方法はステップＳ１９に継続し、終了する。
【００５２】
当業者には、上述の技術を、ＰＥＴ、ＳＰＥＣＴ、もしくはＣＴ画像で知られているすべての反復再構成技術、例えば、ＲＡＭＬＡ，ＭＬ‐ＥＭ，ＯＳ‐ＭＬ‐ＥＭ，またはＡＲＴに適用できることに注意されたい。
【００５３】
図７は、本発明による方法の実施例を実施する本発明によるデータ処理装置の実施例を示す。図７に示すデータ処理装置は、被検体、例えば、患者を描写する画像を記憶するメモリ１５２に接続した中央処理ユニット（ＣＰＵ）またはイメージ（データ）プロセッサ１５１を有する。このデータプロセッサ１５１を複数個の入力／出力ネットワーク、またはＭＲ装置もしくはＣＴ装置のような診断装置に接続できる。データプロセッサは、さらに、ディスプレイ装置、例えば、コンピュータモニタに接続し、データプロセッサ１５１で計算もしくはデータプロセッサ１５１に適用した情報もしくは画像を表示する。オペレータもしくはユーザーは、キーボード１５５および／または図７に示さない他の出力装置を介してデータプロセッサ１５１と対話できる。
【００５４】
さらに、バスシステム１５３を介して画像処理および制御を行うデータプロセッサ１５１を、例えば、被検体の動きをモニタするモーションモニタに接続することもできる。例えば、患者の肺臓を画像化する場合、モーションセンサは、呼吸センサとすることができる。心臓を画像化する場合には、モーションセンサを、心電図（ＥＣＧ）とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明によるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナの実施例の簡略化した斜視図である。
【図２】第１、第２、第３のゲーティング窓Ｔ-1,Ｔ0,Ｔ1 のそれぞれを示す線図的説明図である。
【図３】第１、第２、第３の位相ポイントＰ-1,Ｐ0,Ｐ1 のそれぞれにおける心臓の再構成画像を示すグラフである。
【図４】３個の位相ポイントＰ-1,Ｐ0,Ｐ1 のそれぞれにおける被検（注目）ポイントの平均位置を示す画像である。
【図５】本発明による方法の実施例におけるフローチャートである。
【図６】反復動き補償再構成アルゴリズムのフローチャートである。
【図７】本発明による方法の実施例を実行する本発明による画像処理装置の実施例を示す説明図である。
【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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【図７】
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【国際調査報告】
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