(57)【要約】  高解像度ＣＴ画像を生成する方法及びシステムが提示される。ＮＳＲ＃法は、ＣＴスキャナの面内画像解像度を向上させることによって、ヘリカルスキャンモードでＡＭＰＲ法に改良を加える。提供される方法は、４分の１検出器オフセット及びインタリービングを利用する高解像度アキシャルスキャンモードとほぼ同等の面内画像解像度を得るために、４分の１検出器オフセット及び相補データのインタリービングを使用する。この方法は、２平面によるＮＳＲ＃、３平面によるＮＳＲ＃、複数の平面によるＮＳＲ＃のような、インタリーブされるべきデータの幾つかの選択法を含む。インタリーブされたデータは、高解像度傾斜スライスを作成するために使用される。ＮＳＲ＃法では、撮像タスクで必要とされる所望の面内解像度と画像アーチファクトのバランスを得るために、傾斜を除くフィルタを最適化して高解像度傾斜スライスと低解像度傾斜スライスを混合したものを作成する。傾斜を除く処理の一実施形態では、最大解像度の利益を得るのに高解像傾斜スライスだけを使用することができる。別の実施形態では、高解像度傾斜スライスを、インタリービングを行わなかったデータから得られた標準解像度傾斜スライスと混合することができる。これにより解像度が標準よりも高くアーチファクトが少ない、傾斜していないスライスが作成される。ピッチが２／３未満であるスキャンの別の実施形態では、コリメーションを低減して患者への線量を低減することができる。
2013512725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象をスキャンするヘリカルＣＴスキャナであって、
焦点を定めるように構築されたＸ線源及び検出器アレイであって、前記検出器アレイは、前記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置された複数の検出器を含み、前記Ｘ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、前記対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成された、Ｘ線源及び検出器アレイと、
前記回転軸に対して再構成された傾斜スライスを表すように、前記ヘリカルスキャン中に前記検出器アレイによって取得されたデータを処理するように構築され構成されたプロセッサであって、前記傾斜スライスを表すデータは、傾斜していない画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するために使用される、プロセッサと
を備え、前記Ｘ線源は、前記ヘリカルスキャン中に前記検出器アレイに対して固定焦点を定めるように構築され、前記アレイのうちの検出器は、回転中に前記Ｘ線源及び回転軸に対して相対的に４分の１検出器オフセットを提供するように配置され、それにより、回転中に１８０°離れた線をインタリーブできるようになる、ヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２】
前記検出器アレイが複数の列の検出器を含む、請求項１に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項３】
右回りの固定基準フレームＸＳ、ＹＳ、ＺＳが定められ前記スキャナと関連付けられ、右回りの回転基準フレームＸ、Ｙ、Ｚが定められＺＳで回転し、それにより回転Ｙ軸が回転Ｘ線焦点に接続されるようになり、前記Ｚ軸は前記固定ＺＳ軸と同じであり、前記Ｘ軸はＹとＺの両方に垂直であり、それにより、それは右回りの基準フレームを形成する、請求項１に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項４】
複数の傾斜スライスが再構成され、前記傾斜スライスのそれぞれは、回転Ｘ軸に対して角度γによって定められ、前記回転Ｙ軸に対して角度δによって定められ、
前記角度γは、前記ヘリカルスキャンのピッチの関数として選択され、それにより、傾斜スライスを再構成するために使用される全ての視野にわたる中心の線について、前記焦点から前記傾斜スライスまでの距離が最小となる、請求項３に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項５】
同じグループのスライスの全てが共通接続点を有するように複数のグループ内で複数のスライスが定められ、該共通接続点は、前記スキャナの前記回転Ｙ軸上の前記焦点に空間的に接続し、
前記同じグループの全てのスライスは同じ角度γを有し、
前記同じグループの全てのスライスは異なる角度δを有する、
請求項４に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項６】
１８０°離れたそれぞれの接続点を有する相補対のセットにおいて前記傾斜スライスが定められ、面内解像度を向上させるために、各相補対からのデータを使用して前記傾斜面内のデータをインタリーブする、請求項５に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項７】
前記相補スライスは、２つの前記接続点を結ぶ線に沿って交わる、請求項６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項８】
インタリーブされた前記データは、前記回転軸に対して高解像度傾斜スライスに再構成され、前記高解像度傾斜スライスを表すデータは、傾斜していない高解像度画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するのに使用される、請求項６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項９】
前記相補対の前記傾斜平面両方の角度δが非ゼロである、請求項６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１０】
前記相補対の前記傾斜平面の両方の角度δが反対の符号を有する、請求項６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１１】
各相補対の前記傾斜面の一方の角度δがゼロであり、各相補対の前記傾斜面のもう一方の角度δが非ゼロである、請求項６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１２】
前記ヘリカルスキャンのピッチが２／３未満である、請求項５に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１３】
前記Ｘ線源はＸ線ビームを供給し、前記スキャナは、更に、前記Ｘ線ビームをコリメートするように設定されたコリメータを含み、前記コリメータは、スキャン中に前記対象が曝される線量を低減するように設定された、請求項１２に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１４】
前記傾斜平面は３つ以上の平面において定められ、
前記傾斜平面のうちの２つは１８０°離れた接続点に対して相補関係にあり、前記相補平面の角度δは非ゼロであり、
前記平面のうちの残りはインタリーブされず、ゼロでも非ゼロでもありうる角度δを有する、請求項５に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１５】
前記面内解像度を向上させるために、前記相補対からのデータを使用して前記傾斜平面において前記データをインタリーブするためのプロセッサを更に含む、請求項１４に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１６】
前記残りの平面のデータはインタリーブされない、請求項１５に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１７】
前記プロセッサは、更に、インタリーブされた前記データをフィルタリングして、フィルタリングされたデータを前記回転軸に対して高解像度傾斜スライスに再構成できるように設定され構成された第１のカーネルと、前記残りの平面からのデータをフィルタリングするように設定され構成された第２のカーネルとを含み、それにより、前記第２のカーネルによって得られるフィルタリングされた前記データをより低いアーチファクト傾斜スライスに再構成できるようになる、請求項１６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１８】
前記第１及び第２のカーネルは互いに独立している、請求項１７に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１９】
前記高解像度傾斜スライス及び低アーチファクト傾斜スライスは、傾斜していない高解像度画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するのに使用される、請求項１８に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２０】
前記傾斜平面は３つの平面のセットにおいて定められ、
前記平面のうちの２つは１８０°離れた接続点に対して相補関係にあり、前記セットの前記相補平面の角度δは非ゼロであり、
３つめの前記平面はゼロに等しい角度δを有する、請求項５に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２１】
面内解像度を向上させるために、前記相補対からのデータを使用して前記傾斜平面におけるデータをインタリーブするように設定され構成されたプロセッサを更に含む、請求項２０に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２２】
ゼロに等しい角度δを有する３つめの前記傾斜平面のデータはインタリーブされない、請求項２１に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２３】
インタリーブされた前記データは、前記カーネルを用いてフィルタリングされ、次に、前記回転軸に対して高解像度傾斜スライスに再構成され、３つめの前記傾斜平面からの前記データは、別のカーネルを用いてフィルタリングされ、次に、より低いアーチファクト傾斜スライスに再構成される、請求項２２に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２４】
高解像度のインタリーブされたデータを得るために使用される前記カーネルと、インタリーブされていないデータを得るために使用される前記カーネルとは独立しており、異なることがある、請求項２３に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２５】
前記プロセッサは、前記高解像度傾斜スライス及び前記低アーチファクト傾斜スライスを使用して傾斜していない高解像度画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するように設定された、請求項２４に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２６】
対象の高解像度のニューテートスライス再構成画像をＣＴスキャナを用いて生成する方法であって、前記ＣＴスキャナは、固定焦点を定めるように構築されたＸ線源と、検出器アレイとを備え、該検出器アレイは、前記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置され、４分の１検出器オフセットを提供するように構成された複数の検出器を含み、前記Ｘ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、前記対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成され、前記方法は、
固定焦点を用いて前記対象をスキャンして前記対象のヘリカルスキャン投影データを生成するステップと、
インタリーブされるべき選択された傾斜平面に対する投影データを選択するステップと、
前記４分の１検出器オフセットにより得られるそれぞれの選択された傾斜平面に対する投影データをインタリーブするステップと、
前記傾斜平面のそれぞれに対するインタリーブされた前記投影データを、カーネルを用いてフィルタリングし再構成して高解像度傾斜画像を作成するステップと、
前記傾斜画像からのデータを補間して、前記回転軸に対して垂直の平面における傾斜していない画像を表すデータを作成するステップと
を含む、方法。
【請求項２７】
対象の高解像度ニューテートスライス再構成画像をＣＴスキャナを用いて生成する方法であって、前記ＣＴスキャナは、焦点を定めるように構築されたＸ線源と、検出器アレイとを備え、該検出器アレイは、前記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置され、４分の１検出器オフセットを提供するように構成された複数の検出器を含み、前記Ｘ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、前記対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成され、前記方法は、
固定焦点を用いて前記対象をスキャンして前記対象のヘリカルスキャン投影データを生成するステップと、
インタリーブされるべき選択された傾斜平面に対する投影データ及びインタリーブしない傾斜平面に対する投影データを選択するステップと、
前記４分の１検出器オフセットにより得られるそれぞれの選択された傾斜平面に対する投影データをインタリーブするステップと、
前記傾斜平面のそれぞれに対するインタリーブされた前記投影データを、カーネルを用いてフィルタリングし再構成して高解像度傾斜画像を作成するステップと、
特定の傾斜平面に対するインタリーブされていない投影データを、別のカーネルを用いてフィルタリングし再構成してより低いアーチファクト傾斜画像を作成するステップと、
前記傾斜画像からのデータを補間して、前記回転軸に対して垂直の画像平面を表すデータを作成するステップと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本発明は、一般にコンピュータ断層撮影法に関し、より具体的には、４分の１検出器オフセットを使用して高解像度ニューテート（ｎｕｔａｔｅｄ）スライス再構成を実現する方法及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]ニューテートスライス再構成（ＮＳＲ）型アルゴリズムは、Ｌａｒｓｏｎらの米国特許第５，８０２，１３４号「Ｎｕｔａｔｉｎｇ  ｓｌｉｃｅ  ＣＴ  ｉｍａｇｅ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  ｍｅｔｈｏｄ（ニューテートスライスＣＴ画像再構成装置及び方法）」、１９９９年（「Ｌａｒｓｏｎ」）、Ｂｒｕｄｅｒらの米国特許第７，２１５，８０５Ｂ２号「Ｍｅｔｈｏｄ  ａｎｄ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ｆｏｒ  ｓｐｉｒａｌ  ｓｃａｎ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ（らせんスキャンコンピュータ断層撮影法の方法及び装置）」、２００７年（「Ｂｒｕｄｅｒ」）、Ｓ．Ｓｃｈａｌｌｅｒ、Ｋ．Ｓｔｉｅｒｓｔｏｒｆｅｒ、Ｈ．Ｂｒｕｄｅｒ、Ｍ．Ｋａｃｈｅｌｒｉｅｓｓ及びＴ．Ｆｌｏｈｒの「Ｎｏｖｅｌ  ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ  ａｐｐｒｏａｃｈ  ｆｏｒ  ｈｉｇｈ−ｑｕａｌｉｔｙ  ｉｍａｇｅ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｉｎ  ｈｅｌｉｃａｌ  ｃｏｎｅ  ｂｅａｍ  ＣＴ  ａｔ  ａｒｂｉｔｒａｒｙ  ｐｉｔｃｈ（任意ピッチのヘリカルコーンビームＣＴにおける高品質画像再構成のための新規の近似手法）」、Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ  ｖｏｌ．４３２２、１１３〜１２７頁、２００１年（「Ｓｃｈａｌｌｅｒ」）、並びに米国特許第７，０２７，５５２Ｂ２号「Ｈｉｇｈ  ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ＣＴ  ｓｃａｎｎｅｒ（高解像度ＣＴスキャナ）」、２００６年（「Ｓｈｅｃｈｔｅｒ」）に記載されている。記載されているように、これらのニューテートスライス型アルゴリズムは、多列ＣＴスキャナからのヘリカルスキャンデータを再構成するために使用される近似アルゴリズムである。このアルゴリズムは、ガントリ回転軸に対して傾斜した垂直軸を有するスライス（平面）の中に多列データを補間する。傾斜平面の角度は、アーチファクトを低減するために、Ｘ線源のヘリカル経路に合うように選択される。これらの傾斜スライスは次に、二次元フィルタリング逆投影法を使用して再構成され、その後に回転軸（傾斜を除いている）の方向の補間が続いて、回転軸に対して垂直の画像が生成される。
【０００３】
[0003]各傾斜スライスは、Ｘ線源のヘリカル軌道に「接続点」と呼ばれる位置で接触する。Ｌａｒｓｏｎによって記述された最初のＮＳＲアルゴリズムでは、各接続点で単一の傾斜平面を使用するが、これは高ヘリカルピッチ応用例に適していた。この概念は、Ｂｒｕｄｅｒ及びＳｃｈａｌｌｅｒに記載されている適応型多平面再構成（「ＡＭＰＲ」）アルゴリズムで拡張された。ＡＭＰＲアルゴリズムでは、低ピッチでの線量利用を改善するために各接続点で複数の傾斜平面を使用する。回転する検出器アレイに対して固定されたＸ線焦点を有するＣＴスキャナでは、ハーフスキャン再構成手法のＮＳＲアルゴリズム及びＡＭＰＲアルゴリズム使用により、アイソセンタ近くで面内サンプリングレートが１／ｗｄｉｓｏになる。ここでｗｄｉｓｏはアイソセンタにおける検出器の面内ピッチである。このサンプリングレートは、再構成画像の解像度を制限する。このタイプの焦点は、今後「固定焦点」と呼ばれる。アキシャルスキャンモードのＣＴスキャナの解像度を改善する１つの手法は、Ｚａｃｈｅｒ，Ｊｒ．の米国特許第４，０５１，３７９号「Ａｘｉａｌ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ａｐｐａｒａｔｕｓ  ａｎｄ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ（断層撮影装置及び検出器）」、１９７７年（「Ｚａｃｈｅｒ，Ｊｒ．」）に記載されているように、４分の１検出器によって１８０度離してオフセットされたＸ線のインタリービングを使用することである。ヘリカルモード及びアキシャルスキャンモードのＣＴスキャナの解像度を改善するもう１つの手法は、Ｌａｉの米国特許第６，２５６，３６９号「Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｓｃａｎｎｅｒ  ｗｉｔｈ  ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ  ｆｌｙｉｎｇ  ｆｏｃａｌ  ｓｐｏｔ（軸方向フライング焦点を用いたコンピュータ断層撮影スキャナ）」、２００１年（「Ｌａｉ」）に記載されているように、「フライング焦点」を用いたＸ線源を使用することによって面内サンプリングレートを引き上げることであるが、これは固定焦点Ｘ線源よりも費用がかかりうる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]「フライング焦点」ハードウェアを必要とせずに面内サンプリングレートを引き上げ、且つ、再構成画像の解像度を改善するために代替再構成技法が用いられる、改善されたシステム及び方法が提示される。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
[0005]一実施形態では、対象をスキャンするヘリカルＣＴスキャナが提示される。このスキャナは、焦点を定めるように構築されたＸ線源及び検出器アレイであって、この検出器アレイは、上記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置された複数の検出器含み、これらＸ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成された、Ｘ線源及び検出器アレイと、上記回転軸に対して再構成傾斜スライスを表すように、ヘリカルスキャン中に検出器アレイで取得されたデータを処理するように構築され構成されたプロセッサとを備え、上記傾斜スライスを表すデータは、傾斜していない画像を上記回転軸に対して垂直の平面において補間するために使用される。上記Ｘ線源は、ヘリカルスキャン中に固定焦点を定めるように構築され、上記アレイのうちの検出器は、回転中に上記Ｘ線源及び回転中心（スキャナの「アイソセンタ」）に対して相対的に４分の１検出器オフセットを提供するように配置され、それにより、回転中に１８０°離れた線をインタリーブできるようになる。
【０００６】
[0006]別の実施形態では、対象の高解像度ニューテートスライス再構成画像をＣＴスキャナを用いて生成する方法が提示され、このＣＴスキャナは、固定焦点を定めるように構築されたＸ線源及び検出器アレイを備え、この検出器アレイは、上記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置され、４分の１検出器オフセットを提供するように構成された複数の検出器を含み、上記Ｘ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成されている。この例示的な方法は、固定焦点を用いて上記対象をスキャンしてこの対象のヘリカルコーンビームスキャン投影データを生成するステップと、このコーンビーム投影データを補間して、インタリーブされるべき相補傾斜平面投影データを表すデータを作成するステップと、相補平面セット及び４分の１検出器によるオフセットにより得られる相補傾斜平面投影データをインタリーブするステップと、平面のそれぞれに対するインタリーブされた投影データを、カーネルを用いてフィルタリングし再構成して高解像度傾斜画像を作成するステップと、傾斜画像からのデータを補間して、傾斜していない画像を回転軸に対して垂直の平面において表すデータを作成するステップとを含む。
【０００７】
[0007]更に別の実施形態では、対象の高解像度ニューテートスライス再構成画像をＣＴスキャナを用いて生成する方法が提示され、このＣＴスキャナは、固定焦点を定めるように構築されたＸ線源及び検出器アレイを備え、この検出器アレイは、上記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置され、４分の１検出器オフセットを提供するように構成された複数の検出器を含み、上記Ｘ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成されている。この方法は、固定焦点を用いて対象を上記スキャンしてこの対象のヘリカルコーンビームスキャン投影データを生成するステップと、このコーンビーム投影データを補間して、インタリーブされるべき相補傾斜平面投影データを表すデータを作成するステップと、相補平面セット及び４分の１検出器によるオフセットにより得られる相補傾斜平面投影をインタリーブするステップと、平面のそれぞれに対するインタリーブされた投影データを、カーネルを用いてフィルタリングし再構成して高解像度傾斜画像を作成するステップと、コーンビーム投影データを補間して、非インタリービング標準解像度平面に対する傾斜平面投影データを表すデータを作成するステップと、特定の平面に対するインタリーブされていない投影データを、別のカーネルを用いてフィルタリングし再構成してより低いアーチファクト傾斜画像を作成するステップと、高解像度傾斜画像及び標準解像度傾斜画像からのデータを補間して、回転軸に対して垂直の画像平面を表すデータを作成するステップとを含む。
【０００８】
[0008]図面は、好ましい諸実施形態を限定的ではなく例示的に描写する。図で、同様の参照数字は、同じ又は類似の要素を指す。
[0009]図面を参照すると、
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】[0010]典型的な手荷物スキャンシステムの斜視図である。
【図２】[0011]図１のシステムの断面端面図である。
【図３】[0012]図１のシステムの断面径方向図である。
【図４】[0013]典型的な医療用スキャナの断面端面図である。
【図５】[0014]関連した傾斜平面の展開の一例を示す斜視空間図である。
【図６】関連した傾斜平面の展開の一例を示す斜視空間図である。
【図７】[0015]ＮＳＲ＃法の一実施形態により進められる諸ステップの流れ図である。
【図８Ａ】[0016]アイソセンタから１０ｍｍ離れたところにある点でシミュレーションされた、１７ｌｐ／ｃｍ光遮断を用いたスキャナでの径方向ＭＴＦに関して生成されたデータを示すグラフである。
【図８Ｂ】アイソセンタから４０ｍｍ離れたところにある点でシミュレーションされた、１７ｌｐ／ｃｍ光遮断を用いたスキャナでの径方向ＭＴＦに関して生成されたデータを示すグラフである。
【図８Ｃ】アイソセンタから８０ｍｍ離れたところにある点でシミュレーションされた、１７ｌｐ／ｃｍ光遮断を用いたスキャナでの径方向ＭＴＦに関して生成されたデータを示すグラフである。
【図９Ａ】[0017]本明細書に記載のＮＳＲ／ＡＭＰＲ処理アルゴリズを使用する、米国Ｐｈａｎｔｏｍ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｏｆ  Ｓａｌｅｍ  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋから商標Ｃａｔｐｈａｎ及び品名ＣＴＰ４４６で販売されているファントム部分の画像である。
【図９Ｂ】本明細書に記載のＮＳＲ／ＡＭＰＲ処理アルゴリズを使用する、米国Ｐｈａｎｔｏｍ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｏｆ  Ｓａｌｅｍ  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋから商標Ｃａｔｐｈａｎ及び品名ＣＴＰ４４６で販売されているファントム部分の画像である。
【図９Ｃ】[0018]本明細書に記載のＮＳＲ＃処理を用いて各部分ごとに３つの平面に生成された同じＣａｔｐｈａｎ  ＣＴＰ４４６ファントム部分の画像である。
【図９Ｄ】本明細書に記載のＮＳＲ＃処理を用いて各部分ごとに３つの平面に生成された同じＣａｔｐｈａｎ  ＣＴＰ４４６ファントム部分の画像である。
【図９Ｅ】[0019]ＮＳＲ＃処理をそれぞれ用いて各部分ごとに２つの平面に生成された同じ画像の像である。
【図９Ｆ】ＮＳＲ＃処理をそれぞれ用いて各部分ごとに２つの平面に生成された同じ画像の像である。
【図１０】一実施形態を示す図である。
【図１１】一実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
[0020]「ｘ内のフライング焦点」Ｘ線源を使用しないでヘリカル多列ＣＴスキャナの面内画像解像度を向上するシステム及び方法が開示される。これは、４分の１検出器オフセット（ＱＤＯ）形態を利用することによって実現され、この形態では、１８０°の回転ごとの各観察中、Ｘ線源からのＸ線に対して検出器幅の２分の１だけずれている検出器からデータが収集される。このように、再構成の前にインタリーブされる投影データは、ｘ方向のサンプリングが増加されることになり、結果として高い面内解像度の画像が得られる。
【００１１】
[0021]ヘリカル多列ＣＴスキャナの一例が図１〜３に示されている。システム１２０はＸ線管１２８及び検出器アレイ１３０を含み、これらは正反対にプラットフォーム１２４の両側に配置されている。検出器アレイ１３０は、後でより完全に説明されるように、好ましくは任意の形態の二次元アレイである。システム１２０は更に、検出器アレイ１３０で生成された信号を受け取り処理するデータ取得システム（ＤＡＳ）１３４と、Ｘ線管１２８に電力を供給し、また別にその動作を制御するＸ線管制御システム１３６とを含む。システム１２０にはまた、好ましくは、データ取得システム１３４の出力を処理し、システム１２０を動作させ制御するのに必要な信号を生成するコンピュータシステム（図１に１４０で示す）が備えられる。コンピュータシステム１４０はまた、生成された画像を含んだ情報を表示するモニタを含むこともできる。システム１２０はまた、放射がガントリ１２５を越えて広がることを防止するシールド１３８を含み、これは、例えば鉛で製作することができる。
【００１２】
[0022]Ｘ線管１２８は、少なくとも１つの独立した焦点を生成する少なくとも１つの陰極及び１つの陽極を含み、この焦点からＸ線ビームを作り出し生成することができる。図１〜３で全体的に１３２で示されたビームは、三次元撮像場を通過し、この撮像場を通して搬送システム１１０が手荷物１１２を輸送する。撮像場内に置かれた手荷物を透過した後、各ビーム１３２を検出器アレイ１３０で受け取ることができる。次に、検出器アレイは、手荷物１１２の露光された部分の密度を表す信号を生成する。従って、ビーム１３２は、空間のスキャン体積を定める。プラットフォーム１２４は、その回転軸１２７を中心に回転し、それによって、搬送システム１１０が手荷物を中心開口１２６に通して連続して輸送するときに、複数の投影像を対応する複数の投影角度で生成するように、Ｘ線源１２８及び検出器アレイ１３０が手荷物１１２のまわりの環状軌道内で移送される。データ取得システム１３４は、本明細書で説明されるデータ処理を実行するシステム１４０の中にプロセッササブシステムを含む。
【００１３】
[0023]図１〜３は、手荷物スキャナとして使用されるヘリカルＣＴスキャナを示すが、目下説明しているシステム及び方法は、図４に示されたような医療用スキャンを含むあらゆる用途のあらゆるヘリカルＣＴスキャナに適用することができ、図４においては、患者パレット１５０が使用されて、Ｘ線源１５６及び検出器アレイ１５８が回転軸１６０を中心に回転する間に患者１５２を開口１５４を通して軸方向に移動させる。
【００１４】
[0024]説明の目的で、右回りの固定基準フレームＸＳ、ＹＳ、ＺＳがスキャナに接続され、右回りの回転基準フレームＸ、Ｙ、Ｚは、回転Ｙ軸が回転Ｘ線焦点に接続されるようにＺＳを中心に回転し、Ｚ軸は固定ＺＳ軸と同じであり、Ｘ軸は、それが右回りの基準フレームを形成するようにＹとＺの両方に垂直である。
【００１５】
[0025]データを処理するために、このシステム及び方法は、今後「ＮＳＲ＃」（「ＮＳＲシャープ」と発音）と呼ばれるアルゴリズムを利用する。ＮＳＲ＃アルゴリズムは多列ヘリカルデータを補間して、軸Ｘ及びＹを有する回転基準フレームに対しＸ軸を基準にして角度ガンマ（γ）だけ、且つＹ軸を基準にして角度デルタ（δ）だけ傾斜した平面内にあるデータを作成する。角度γ及びδは、図５に例示的に最もよく示されている。δ及びγの値は、各傾斜スライスに対してあらかじめ決められる。角度γは、スキャンピッチによって決まり、ある特定の実施では全ての傾斜平面で同じになる。角度δは、スライスの位相と、ある接続点を通過し含む平面の数とによって決まる。ある接続点を通過し含む平面の数は、スキャンできる可能なスキャンピッチごとにあらかじめ決められる。説明の目的で、１つの傾斜スライスを再構成するのに必要な扇状視野の数は「Ｎ」であり、「α」は、１つの傾斜平面を再構成するのに必要な視野のセットの中心視野に対して定義される扇状視野角度である。この中心視野は、固定基準フレームに対して角度θｉに置かれる。
【００１６】
[0026]図６は、半回転だけ隔てられた接続点でＸ線源軌道に接続された二組の二重に傾斜した平面の一例を示す。図５及び図６の渦巻き線２００は、スキャンされる対象（図示せず）に対するＸ線源の典型的な軌道である。ヘリカルスキャンピッチｐは、Ｘ線源の単一回転時のｚ軸に沿った変位をｚ軸の検出器のコリメーション（ｃｏｌｌｉｍａｔｉｏｎ）サイズ（アイソセンタに投影）で割った比と定義される。
【００１７】
[0027]ＡＭＰＲにおけるような本発明の一態様によれば、第１の傾斜角度γは、スライスを再構成するために使用される視野全てにわたる中心の線について、Ｘ線源から傾斜平面までの距離を最少にするように選択される。一実施形態では、ＮＳＲ＃は、以下の条件を満たす２つの相補傾斜平面から来るサンプルのインタリービングを可能にするように第２の傾斜角度δを調整することによって、ＡＭＰＲアルゴリズムフレームワークを拡張する。
（１）これらの傾斜平面の接続点（図６に例示的に２０２及び２０４で示される）は、Ｘ線源の半回転だけ隔てられている。
（２）各平面は、２つの接続点を結ぶ線に沿って交わる。
【００１８】
[0028]図６で例示的に示されるように、傾斜平面ａ、ｂ及びｃは、傾斜平面ａ’、ｂ’及びｃ’の接続点２０４から半回転離れて位置２０２でＸ線源軌道２００に接続する。全ての平面が、回転基準フレームのＸ軸に対して角度γだけ傾斜しており、回転基準フレームのＹ軸に対して変化する傾斜角度δを有する。図５に示されるように、傾斜面２１０は、まずｚ軸に対し垂直の平面２０６から出発し、この平面を２０８まで角度γだけＹ軸を中心に回転させ、その後にＸ軸を中心に角度δだけ回転させることによって得られる。
【００１９】
[0029]インタリーブされたサンプルは、アイソセンタ近くで１／（２×ｗｄｉｓｏ）の面内データサンプリングレートを有する「組み合わされた」スライスを形成する。ここで「ｗｄｉｓｏ」はアイソセンタにおける面内検出器ピッチである。組み合わされたスライスは次に、二次元フィルタリング逆投影技法を使用して再構成され、軸に沿って補間することによって、回転軸に対して垂直の画像へと「傾斜が除かれる」。
【００２０】
[0030]本発明の一実施形態では、１つの接続点当たり２つの平面を使用し、１つが傾斜角度δ＝０であり、１つが非ゼロの傾斜角度δである。この構成は、低ヘリカルピッチ（例えば、ｐ＜２／３）スキャンで使用することができる。図６に示された符号を使用すると、この手法では、平面ｂ’及びｃからのサンプルをインタリーブする。一実施形態では、平面ｂ’及びｃの傾斜角度γは以下の通りに選択される。
【００２１】
[0031]ｃ平面は、焦点から傾斜平面までの距離を低減するように最適化された傾斜角度γを有し（ＡＭＰＲにおけるように）、δ＝０である。ｂ’平面は同じ角度γを有するが、δは、アイソセンタにおけるｂ’平面及びｃ平面のｚ座標が同じになるように修正される。この実施形態では、検出器アレイの片側の列の幾つかが利用されなくてもよい。従って、過剰照射を避けるために、コリメーションが低減されることがある（これにより、同じテーブル速度に対してヘリカルピッチの値が増加することになる）。
【００２２】
[0032]高ヘリカルスキャンピッチでは（示された例では、これはピッチｐ≧２／３のときに生じる）、少なくとも２つの代替実施形態を利用することができる。具体的に、一実施形態では、δ角度が非ゼロの傾斜平面だけを使用する。この実施形態は「２平面によるＮＳＲ＃」と呼ばれる。図６に示された符号を用いると、この手法では、平面ｃ及びａ’からのサンプルをインタリーブするが、平面ｂ及びｂ’は使用しない。「３平面によるＮＳＲ＃」と呼ばれる別の実施形態では、ゼロのδ角度を有する平面が、非ゼロのδ角度を有する２つの傾斜平面に加えて使用される。図６に示された符号を用いると、この手法では、平面ｃ及びａ’からのサンプルをインタリーブし、平面ｂ及びｂ’をインタリービングなしで使用する。δ角度ゼロの平面（ｂ及びｂ’）がインタリーブされないので、これらの平面内のデータは、アイソセンタ近くで１／ｗｄｉｓｏの面内サンプリングレートを有する。
【００２３】
[0033]傾斜平面内で再構成された画像は次に、回転軸１２７に対し垂直の平面内の画像へと補間される（傾斜が除かれる）。２平面によるＮＳＲ＃も３平面によるＮＳＲ＃も、従来技術のＮＳＲ及びＡＭＰＲアルゴリズムと比較して、より高い画像解像度を有する。
【００２４】
[0034]ＮＳＲ＃アルゴリズムの実施の一実施形態が図７に示されている。図７の流れ図は、多スライスヘリカル形態（図１〜３及び図４に示されているもの等）で４分の１検出器オフセットを含むように設計されたＣＴヘリカルスキャナに対し実施されるように設定され構成された方法の諸ステップを示す。一実施形態では、ＮＳＲ＃アルゴリズムは、より高い面内サンプリングレートを得るためにインタリーブされる相補サンプルを得る特定の方法で、二次元再構成に使用される傾斜平面の傾斜角度を調整するようにＮＳＲ及びＡＭＰＲアルゴリズムフレームワークを修正することによって導出される。
【００２５】
[0035]おおまかには、ＮＳＲ／ＡＭＰＲアルゴリズムは、ＮＳＲ／ＡＭＰＲ再構成アルゴリズムの面内解像度を向上するように修正されて、ＮＳＲ＃アルゴリズムが作り出される。本明細書で説明されるＮＳＲ＃は、ＮＳＲ／ＡＭＰＲアルゴリズムとは以下のように異なる。
（Ａ）データが、傾斜平面の中への再構成の前にインタリーブされる。
（Ｂ）インタリーブされるべく選択されるデータは、従来のＮＳＲ／ＡＭＰＲアルゴリズムで使用されるものと異なる（角度δが異なる）。
（Ｃ）アーチファクトを低減するために、インタリーブされていない（標準的解像度）傾斜画像は、傾斜を除く処理時にインタリーブされた（高解像度）傾斜画像と混合することができる。
（Ｄ）傾斜を除く処理時に使用されるフィルタリングは、ＮＳＲ／ＡＭＰＲ法と異なる。
【００２６】
[0036]ＮＳＲ＃アルゴリズムでは、インタリービングのための相補データ（角度δ）を選択する際に独自の技法を利用する。ＮＳＲ＃技法の一実施形態は、図７に３００で示された以下のステップを含む。
【００２７】
[0037]まず、ステップ３０２で所与のピッチによるヘリカルスキャンデータが収集される。ステップ３０４で、データは、オフセット、ログ、空気、モニタ、スペクトル及び手順によって与えられる他の必要な補正に関して補正される。次のステップ３０６が実施され、傾斜画像面内にあるデータを計算するためのＮＳＲ＃補間及びインタリービングが、ＮＳＲ＃アルゴリズムに従って相補データを用いて実行される。ステップ３０８で、データを扇状のものから並行領域に変換するように再ビニング補間が実行される。ステップ３１０でフィルタリングが実行され、その後にステップ３１２で傾斜スライスを逆投影する。ステップ３１４は、必要な全ての傾斜スライスが作成されるまでステップ３０６〜３１２を繰り返すために次に進む。それが行われた後、処理は、傾斜していない補間手続きを実行するためのステップ３１６に進み、傾斜スライスの傾斜を除いて軸方向スライスが得られる。次に処理は、画像後処理を実行するステップ３１８に進むことができる。
【００２８】
[0038]上述のように、ステップ３０２、３０４、３０８、３１０、３１２、３１４及び３１８は、ＮＳＲ／ＡＭＰＲ処理で実行されるステップとほぼ同じである。しかし、ステップ３０６及び３１６は異なる。
【００２９】
[0039]図５に関連して上で述べたように、傾斜平面は、ｚ軸に対し垂直の平面２０６から出発して、この平面を角度γだけＹ軸を中心に平面２０８まで回転させ（平面２０８はＹ軸を含み、Ｘ軸に対して角度γを形成する）、平面２０８を角度δだけＸ’軸を中心に回転させて平面２１０にすることによって得ることができる（平面２１０はＸ’軸を含み、Ｙ軸に対し角度δをなす）。ＮＳＲアルゴリズム及びＮＳＲ＃アルゴリズムでは、角度γ及びδの値は、各傾斜スライスに対してあらかじめ決められる。角度γはスキャンピッチによって決まり、全ての傾斜平面に対して同じであるが、角度δはスライスの位相、及び接続点における平面の数によって決まる。接続点の平面の数は、スキャンできる可能なスキャンピッチごとにあらかじめ決められる。Ｎは、１つの傾斜スライスを再構成するのに必要な扇状視野の数であり、αは、視野の傾斜平面セットの中心に対して定義される扇状視野角度であり、その中心視野はθｉにある。
【００３０】
[0040]新規のステップ３０６を参照すると、所与のピッチのヘリカルスキャンでは、このステップは以下のステップを含む。
（ａ）角度γ＃及びδ＃に基づいて固有の傾斜平面データを選択するステップ（これにより、各傾斜画像に使用されるべきＮＳＲラインが決まる）、
（ｂ）角度γｃ＃及びδｃ＃に基づいて固有の相補傾斜平面データを選択するステップ（これにより、各傾斜画像に使用されるべきＮＳＲラインが決まる）、
（ｃ）ＮＳＲ補間を実行するステップ、及び
（ｄ）相補データをインタリーブするステップ。
【００３１】
[0041]このステップで使用される角度γ＃は、スキャンピッチによって単独で決定され、全ての傾斜平面で同じである。γ＃＝γｃ＃＝γであることに留意されたい（後者はＮＳＲ／ＡＭＰＲアルゴリズムで使用される）。しかし、角度δ＃は、スライスの位相及び接続点における平面の数によって決まる。この例では、δ＃≠δ（ＮＳＲ／ＡＭＰＲ）且つδ＃＝−δｃ＃であるか又はこれらの一方がゼロであり他方が±δ＃であることに留意されたい。接続点における平面の数は、スキャンできる可能なスキャンピッチごとにあらかじめ決められる。
【００３２】
[0042]標準的ＮＳＲ／ＡＭＰＲアルゴリズムでは、傾斜平面ｉに対する各ステップは以下の通りである。
（ａ）傾斜平面（θｉ）の中心に対して扇状投影角度αを計算し、
（ｂ）ＮＳＲ／ＡＭＰＲ補間式を以下のように計算する。
【００３３】
Ｖθｉ＝ＲＳＣｓｉｎρ（ｃｏｓαｔａｎγｓｅｃδ＋ｔａｎδｓｉｎα）−ｃｏｓρ（ＲＳＣｔａｎδ＋Ｓα）      （１）
ここで、
ＲＳＣはＸ線源からアイソセンタまでの距離、
ρは扇角度、及び
Ｓは、スキャナの１回転当たりの相対的テーブル変位
である。
【００３４】
[0043]次の傾斜平面（ｉ＋１）は、上式を用いて計算される。しかし、入力データは視野方向にオフセットされる。従って、次のスライスの傾斜平面の番号はｉ＋１になり、中心視野が角度θｉ＋Δθにある。
【００３５】
[0044]ＮＳＲ＃処理のステップ３は、前記から以下のように修正される。中心視野が角度θｉにあるＮ個の視野のセットからのデータを使用する傾斜平面ｉでは、
（ａ）扇状投影角度αは、傾斜平面（θｉ）の中心視野に対して計算され、
（ｂ）ＮＳＲ＃補間式は以下のように計算され、２つのデータセットが得られる。
【００３６】
Ｖθｉ＝ＲＳＣｓｉｎρ（ｃｏｓαｔａｎγｓｅｃδ＋ｔａｎδｓｉｎα）−ｃｏｓρ（ＲＳＣｔａｎδ＋Ｓα）      （２）
Ｖθｉ，−１＝ＲＳＣｓｉｎρ（ｃｏｓαｔａｎγｓｅｃ（−δ＃）＋ｔａｎ（−δ＃）ｓｉｎα）−ｃｏｓρ（ＲＳＣｔａｎ（−δ＃）＋Ｓα）      （３）
Ｖθｉ，＋１＝ＲＳＣｓｉｎρ（ｃｏｓαｔａｎγｓｅｃδ＃＋ｔａｎδ＃ｓｉｎα）−ｃｏｓρ（ＲＳＣｔａｎδ＃＋Ｓα）      （４）
[0045]計算された後、アルゴリズムは視野方向に１８０°移動し、ＮＳＲ＃式（４）が、（θｉ＋π）及び（θｉ−π）に中心が置かれた傾斜平面に適用される。
【００３７】
[0046]検出器アレイの検出器が４分の１検出器オフセットで構成されているので、１８０°離れて取得された相補データセットは、以下で示されるデータセットを次のステップでインタリーブするように空間的にインタリーブされる。
【００３８】
Ｖθｉ，−１及びＶθｉ＋π，１  （これら２つのデータセットは同じｚ位置を有する）      （５）
Ｖθｉ，＋１及びＶθｉーπ，−１  （これら２つのデータセットは同じｚ位置を有する）      （６）
[0047]図７のステップ３１６に関して、所与のピッチ及び所与の軸方向スライス厚さに対するＮＳＲ／ＡＭＰＲアルゴリズム中の相当するステップで、以下を確認することができる：幾つかの傾斜平面画像が、所定の重み及び幅の台形フィルタを用いてｚ方向にフィルタリングされること、傾斜していない（軸方向の）１つの画像を作成するための、傾斜を除く処理時に使用される傾斜画像の数は、フィルタの内部にある画像の部分から決定されること、及び、傾斜を除くフィルタの重みは、軸方向画像点（ｘ、ｙ）からの傾斜画像点（ｘ’、ｙ’）のｚ距離に逆比例すること。
【００３９】
[0048]ＮＳＲ＃処理のための図７のステップ３１６は、以下を除いて、このＮＳＲ／ＡＭＰＲの相当するステップと類似している。ユーザは、ＮＳＲ＃アルゴリズムを使用して再構成される高解像度平面に加えて、ＮＳＲ／ＡＭＰＲアルゴリズムを使用して通常解像度の平面を再構成することができ、通常の解像度の平面に対し使用されるべき重みは、撮像手順又は必要なアーチファクト−解像度バランスで必要とされる、高解像度（ＮＳＲ＃）傾斜平面に対し使用されるものと異なりうる。
【００４０】
[0049]図８Ａ、８Ｂ及び８Ｃは、標準的ＮＳＲアルゴリズムと比較した、３平面によるＮＳＲ＃及び２平面によるＮＳＲ＃の変調伝達関数を示す。ヘリカルピッチｐ＝０．７５である。ＮＳＲは従来技術の方法であり、ＮＳＲ＃は本発明である。
【００４１】
[0050]図９Ａ〜９Ｆは、Ｃａｔｐｈａｎ画像品質ファントムの高解像度コム部分のヘリカルスキャンから再構成された画像の例を示す。２平面によるＮＳＲ＃処理を用いて生成された画像（図９Ｅ及び図９Ｆ）が、３平面によるＮＳＲ＃処理を用いて生成された画像（図９Ｃ及び図９Ｄ）よりも解像度が高く、３平面によるＮＳＲ＃処理を用いて生成された画像（図９Ｃ及び図９Ｄ）が、標準的ＮＳＲアルゴリズム（図９Ａ及び図９Ｂ）よりも解像度が高いことが分かる。３平面によるＮＳＲ＃処理は、アーチファクトの度合いが低いことにより、手順によっては２平面によるＮＳＲ＃処理よりも好ましいことがある。
【００４２】
[0051]４分の１検出器オフセットを用いて相補データセットをインタリーブすることが面内解像度を向上させることになる一方で、スキャナにおいて提供されるＸ線コリメーションは、利用されない検出器アレイの部分において、スキャンに必要なＸ線量を減少させて患者への線量を低減するように設定できることが明らかなはずである。更に、インタリーブされた（高解像度）データは、カーネルを用いてフィルタリングし、次に、回転軸に対して高解像度傾斜スライスに再構成することができ、低解像度平面からのインタリーブされていないデータは、別のカーネルを用いてフィルタリングし、次に、低アーチファクト傾斜スライスに再構成することができる。インタリーブされていないデータのフィルタリングに使用されるカーネルは、インタリーブされたデータのフィルタリングに使用されるカーネルから独立したものとすることができる。高解像度傾斜スライス及び低解像度傾斜スライスは、傾斜していない高解像度画像を回転軸に対して垂直の平面内で補間するのに使用することができる。
【００４３】
[0052]一実施形態では、傾斜した各平面は、３つの平面のセットにおいて定められ、平面のうち２つは１８０°離れた接続点に対して相補関係にあり、セットの相補平面のδは非ゼロであり、３つめの平面は、ゼロに等しい角度δを有する。相補対からのデータは、面内解像度を向上させるために傾斜平面内のデータをインタリーブするのに使用することができる。ゼロに等しい角度δを有する３つめの平面のデータはインタリーブされない。インタリーブされたデータは、カーネルを用いてフィルタリングされ、次に、回転軸に対して高解像度傾斜スライスに再構成され、３つめの平面からのデータは、上記のものから独立したカーネルを用いてフィルタリングされ、次に、低アーチファクト傾斜スライスに再構成される。高解像度傾斜スライス及び低アーチファクト傾斜スライスは、傾斜していない高解像度画像を回転軸に対して垂直の平面内で補間するのに使用される。
【００４４】
[0053]最後に、４分の１検出器オフセットになるように検出器が設定されているＣＴスキャナを使用して、対象の高解像度ニューテートスライス再構成画像を生成する方法の２つの好ましい実施形態を説明する。
【００４５】
図１０を参照すると、一実施形態は次のステップを含む。まず、ステップ４００で、固定焦点を使用して対象がスキャンされて、対象のヘリカルコーンビーム投影データが生成される。ステップ４０２で、相補関係にある高解像度傾斜平面投影データが、コーンビーム投影データから補間される。次にステップ４０４で、傾斜平面相補投影データが、４分の１検出器オフセットを利用してインタリーブされる。ステップ４０６で、インタリーブされた傾斜平面投影データがカーネルを用いてフィルタリングされ、次に、それぞれの平面に対して再構成されて高解像度傾斜画像が作成される。ステップ４０８で、傾斜画像からのデータが補間されて、回転軸に対して垂直の平面に傾斜していない画像を表すデータが作成される。
【００４６】
[0054]図１１を参照すると、第２の実施形態は次のステップを含む。まず、ステップ４５０で、固定焦点を使用して対象がスキャンされて、対象のヘリカルコーンビーム投影データが生成される。ステップ４５２で、高解像度傾斜画像の再構成時に使用されるべきコーンビーム投影データが、インタリーブされるべき相補傾斜平面上にある投影像を表すデータの中に補間される。ステップ４５４で、相補平面からの傾斜平面相補投影データが、４分の１検出器オフセットを利用してインタリーブされる。ステップ４５６で、インタリーブされたデータは次に、カーネルを用いてフィルタリングされ、それぞれの平面のインタリーブされた投影データが再構成されて高解像度傾斜画像が作成される。並行して、ステップ４５８で、標準解像度傾斜画像の再構成時に使用されるべきコーンビーム投影データが、傾斜平面投影データの中に補間される。ステップ４６０で、標準解像度傾斜平面のインタリーブされていない投影データが、別のカーネルを用いてフィルタリングされ、再構成されてより低いアーチファクト標準解像度傾斜画像が作成される。ステップ４６２で、次に、高解像度傾斜画像及び標準解像度傾斜画像からのデータが補間されて、回転軸に対して垂直の画像平面に表すデータが作成される。
【００４７】
[0055]本開示を、その好ましい実施形態を参照して具体的に図示し説明したが、当業者には、添付の特許請求の範囲によって定義される本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本開示に形状及び細部の様々な変更を加えられることが理解されよう。特に、低ピッチスキャンでは、より傾斜した平面を接続点ごとに使用することができる。例えば、接続点ごとに５つの傾斜平面が決められる場合では、傾斜角デルタは−２δ、−δ、０、＋δ、及び＋２δになる。ＮＳＲ＃では、傾斜角δ−２＃、δ−１＃、０、δ＋１＃、及びδ＋２＃を有する平面を決める。これらの平面は、１８０度離れた平面のセットからの相補平面により高解像度をもたらすためにインタリーブすることができる。上述の、傾斜を除く処理は、高解像度でインタリーブされた傾斜平面だけを使用することも、低アーチファクトでインタリーブされていない平面を高解像度傾斜平面と混合したものを使用することもできる。
【図１】
2013512725.tif 000003
【図２】
2013512725.tif 000004
【図３】
2013512725.tif 000005
【図４】
2013512725.tif 000006
【図５】
2013512725.tif 000007
【図６】
2013512725.tif 000008
【図７】
2013512725.tif 000009
【図８Ａ】
2013512725.tif 000010
【図８Ｂ】
2013512725.tif 000011
【図８Ｃ】
2013512725.tif 000012
【図９Ａ】
2013512725.tif 000013
【図９Ｂ】
2013512725.tif 000014
【図９Ｃ】
2013512725.tif 000015
【図９Ｄ】
2013512725.tif 000016
【図９Ｅ】
2013512725.tif 000017
【図９Ｆ】
2013512725.tif 000018
【図１０】
2013512725.tif 000019
【図１１】
2013512725.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月23日(2012.10.23)
【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】
対象をスキャンするヘリカルＣＴスキャナであって、
焦点を定めるように構築されたＸ線源及び検出器アレイであって、前記検出器アレイは、前記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置された複数の検出器を含み、前記Ｘ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、前記対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成された、Ｘ線源及び検出器アレイと、
前記回転軸に対して再構成された傾斜スライスを表すように、前記ヘリカルスキャン中に前記検出器アレイによって取得されたデータを処理するように構築され構成されたプロセッサであって、前記傾斜スライスを表すデータは、傾斜していない画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するために使用される、プロセッサと
を備え、前記Ｘ線源は、前記ヘリカルスキャン中に前記検出器アレイに対して固定焦点を定めるように構築され、前記アレイのうちの検出器は、回転中に前記Ｘ線源及び回転軸に対して相対的に４分の１検出器オフセットを提供するように配置され、それにより、回転中に１８０°離れた線をインタリーブできるようになる、ヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２】
前記検出器アレイが複数の列の検出器を含む、請求項１に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項３】
右回りの固定基準フレームＸＳ、ＹＳ、ＺＳが定められ前記スキャナと関連付けられ、右回りの回転基準フレームＸ、Ｙ、Ｚが定められＺＳで回転し、それにより回転Ｙ軸が回転Ｘ線焦点に接続されるようになり、前記Ｚ軸は前記固定ＺＳ軸と同じであり、前記Ｘ軸はＹとＺの両方に垂直であり、それにより、それは右回りの基準フレームを形成する、請求項１又は２に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項４】
。
複数の傾斜スライスが再構成され、前記傾斜スライスのそれぞれは、回転Ｘ軸に対して角度γによって定められ、前記回転Ｙ軸に対して角度δによって定められ、
前記角度γは、前記ヘリカルスキャンのピッチの関数として選択され、それにより、傾斜スライスを再構成するために使用される全ての視野にわたる中心の線について、前記焦点から前記傾斜スライスまでの距離が最小となる、請求項３に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項５】
同じグループのスライスの全てが共通接続点を有するように複数のグループ内で複数のスライスが定められ、該共通接続点は、前記スキャナの前記回転Ｙ軸上の前記焦点に空間的に接続し、
前記同じグループの全てのスライスは同じ角度γを有し、
前記同じグループの全てのスライスは異なる角度δを有する、
請求項４に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項６】
１８０°離れたそれぞれの接続点を有する相補対のセットにおいて前記傾斜スライスが定められ、面内解像度を向上させるために、各相補対からのデータを使用して前記傾斜面内のデータをインタリーブする、請求項５に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項７】
前記相補スライスは、２つの前記接続点を結ぶ線に沿って交わる、請求項６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項８】
インタリーブされた前記データは、前記回転軸に対して高解像度傾斜スライスに再構成され、前記高解像度傾斜スライスを表すデータは、傾斜していない高解像度画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するのに使用される、請求項６又は７に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項９】
前記相補対の前記傾斜平面の両方の角度δが非ゼロである、請求項６から８の何れか一項に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１０】
前記相補対の前記傾斜平面の両方の角度δが反対の符号を有する、請求項６から９の何れか一項に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１１】
各相補対の前記傾斜面の一方の角度δがゼロであり、各相補対の前記傾斜面のもう一方の角度δが非ゼロである、請求項６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１２】
前記ヘリカルスキャンのピッチが２／３未満である、請求項５から１１の何れか一項に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１３】
前記Ｘ線源はＸ線ビームを供給し、前記スキャナは、更に、前記Ｘ線ビームをコリメートするように設定されたコリメータを含み、前記コリメータは、スキャン中に前記対象が曝される線量を低減するように設定された、請求項１２に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１４】
前記傾斜平面は３つ以上の平面のセットにおいて定められ、
前記傾斜平面のうちの２つは１８０°離れた接続点に対して相補関係にあり、前記セットのうちの前記相補平面の角度δは非ゼロであり、
前記平面のうちの残りはインタリーブされず、ゼロでも非ゼロでもありうる角度δを有する、請求項５から１３の何れか一項に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１５】
前記面内解像度を向上させるために、前記相補対からのデータを使用して前記傾斜平面において前記データをインタリーブするためのプロセッサを更に含む、請求項１４に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１６】
前記残りの平面のデータはインタリーブされない、請求項１５に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１７】
前記プロセッサは、更に、インタリーブされた前記データをフィルタリングして、フィルタリングされたデータを前記回転軸に対して高解像度傾斜スライスに再構成できるように設定され構成された第１のカーネルと、前記残りの平面からのデータをフィルタリングするように設定され構成された第２のカーネルとを含み、それにより、前記第２のカーネルによって得られるフィルタリングされた前記データをより低いアーチファクト傾斜スライスに再構成できるようになる、請求項１６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１８】
前記第１及び第２のカーネルは互いに独立している、請求項１７に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１９】
前記高解像度傾斜スライス及び低アーチファクト傾斜スライスは、傾斜していない高解像度画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するのに使用される、請求項１８に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２０】
前記傾斜平面は３つの平面のセットにおいて定められ、
前記平面のうちの２つは１８０°離れた接続点に対して相補関係にあり、前記セットの前記相補平面の角度δは非ゼロであり、
３つめの前記平面はゼロに等しい角度δを有する、請求項５から１９の何れか一項に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２１】
面内解像度を向上させるために、前記相補対からのデータを使用して前記傾斜平面におけるデータをインタリーブするように設定され構成されたプロセッサを更に含む、請求項２０に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２２】
ゼロに等しい角度δを有する３つめの前記傾斜平面のデータはインタリーブされない、請求項２１に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２３】
インタリーブされた前記データは、前記カーネルを用いてフィルタリングされ、次に、前記回転軸に対して高解像度傾斜スライスに再構成され、３つめの前記傾斜平面からの前記データは、別のカーネルを用いてフィルタリングされ、次に、より低いアーチファクト傾斜スライスに再構成される、請求項２２に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２４】
高解像度のインタリーブされたデータのために使用される前記カーネルと、インタリーブされていないデータのために使用される前記カーネルとは独立しており、異なることがある、請求項２３に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２５】
前記プロセッサは、前記高解像度傾斜スライス及び前記低アーチファクト傾斜スライスを使用して傾斜していない高解像度画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するように設定された、請求項２４に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２６】
対象の高解像度のニューテートスライス再構成画像をＣＴスキャナを用いて生成する方法であって、前記ＣＴスキャナは、固定焦点を定めるように構築されたＸ線源と、検出器アレイとを備え、該検出器アレイは、前記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置され、４分の１検出器オフセットを提供するように構成された複数の検出器を含み、前記Ｘ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、前記対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成され、前記方法は、
固定焦点を用いて前記対象をスキャンして前記対象のヘリカルスキャン投影データを生成するステップと、
インタリーブされるべき選択された傾斜平面に対する投影データを選択するステップと、
前記４分の１検出器オフセットにより得られるそれぞれの選択された傾斜平面に対する投影データをインタリーブするステップと、
前記傾斜平面のそれぞれに対するインタリーブされた前記投影データを、カーネルを用いてフィルタリングし再構成して高解像度傾斜画像を作成するステップと、
前記傾斜画像からのデータを補間して、前記回転軸に対して垂直の平面における傾斜していない画像を表すデータを作成するステップと
を含む、方法。
【請求項２７】
対象の高解像度ニューテートスライス再構成画像をＣＴスキャナを用いて生成する方法であって、前記ＣＴスキャナは、焦点を定めるように構築されたＸ線源と、検出器アレイとを備え、該検出器アレイは、前記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置され、４分の１検出器オフセットを提供するように構成された複数の検出器を含み、前記Ｘ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、前記対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成され、前記方法は、
固定焦点を用いて前記対象をスキャンして前記対象のヘリカルスキャン投影データを生成するステップと、
インタリーブされるべき選択された傾斜平面に対する投影データ及びインタリーブしない傾斜平面に対する投影データを選択するステップと、
前記４分の１検出器オフセットにより得られるそれぞれの選択された傾斜平面に対する投影データをインタリーブするステップと、
前記傾斜平面のそれぞれに対するインタリーブされた前記投影データを、カーネルを用いてフィルタリングし再構成して高解像度傾斜画像を作成するステップと、
特定の傾斜平面に対するインタリーブされていない投影データを、別のカーネルを用いてフィルタリングし再構成してより低いアーチファクト傾斜画像を作成するステップと、
前記傾斜画像からのデータを補間して、前記回転軸に対して垂直の画像平面を表すデータを作成するステップと
を含む、方法。
【手続補正書】
【提出日】平成24年10月23日(2012.10.23)
【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】
対象をスキャンするヘリカルＣＴスキャナであって、
焦点を定めるように構築されたＸ線源及び検出器アレイであって、前記検出器アレイは、前記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置された複数の検出器を含み、前記Ｘ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、前記対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成された、Ｘ線源及び検出器アレイと、
前記回転軸に対して再構成された傾斜スライスを表すように、前記ヘリカルスキャン中に前記検出器アレイによって取得されたデータを処理するように構築され構成されたプロセッサであって、前記傾斜スライスを表すデータは、傾斜していない画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するために使用される、プロセッサと
を備え、前記Ｘ線源は、前記ヘリカルスキャン中に前記検出器アレイに対して固定焦点を定めるように構築され、前記アレイのうちの検出器は、回転中に前記Ｘ線源及び回転軸に対して相対的に４分の１検出器オフセットを提供するように配置され、それにより、回転中に１８０°離れた線をインタリーブできるようになる、ヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２】
前記検出器アレイが複数の列の検出器を含む、請求項１に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項３】
右回りの固定基準フレームＸＳ、ＹＳ、ＺＳが定められ前記スキャナと関連付けられ、右回りの回転基準フレームＸ、Ｙ、Ｚが定められＺＳで回転し、それにより回転Ｙ軸が回転Ｘ線焦点に接続されるようになり、前記Ｚ軸は前記固定ＺＳ軸と同じであり、前記Ｘ軸はＹとＺの両方に垂直であり、それにより、それは右回りの基準フレームを形成する、請求項１又は２に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項４】
複数の傾斜スライスが再構成され、前記傾斜スライスのそれぞれは、回転Ｘ軸に対して角度γによって定められ、前記回転Ｙ軸に対して角度δによって定められ、
前記角度γは、前記ヘリカルスキャンのピッチの関数として選択され、それにより、傾斜スライスを再構成するために使用される全ての視野にわたる中心の線について、前記焦点から前記傾斜スライスまでの距離が最小となる、請求項３に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項５】
同じグループのスライスの全てが共通接続点を有するように複数のグループ内で複数のスライスが定められ、該共通接続点は、前記スキャナの前記回転Ｙ軸上の前記焦点に空間的に接続し、
前記同じグループの全てのスライスは同じ角度γを有し、
前記同じグループの全てのスライスは異なる角度δを有する、
請求項４に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項６】
１８０°離れたそれぞれの接続点を有する相補対のセットにおいて前記傾斜スライスが定められ、面内解像度を向上させるために、各相補対からのデータを使用して前記傾斜面内のデータをインタリーブする、請求項５に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項７】
前記相補スライスは、２つの前記接続点を結ぶ線に沿って交わる、請求項６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項８】
インタリーブされた前記データは、前記回転軸に対して高解像度傾斜スライスに再構成され、前記高解像度傾斜スライスを表すデータは、傾斜していない高解像度画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するのに使用される、請求項６又は７に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項９】
前記相補対の前記傾斜平面の両方の角度δが非ゼロである、請求項６から８の何れか一項に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１０】
前記相補対の前記傾斜平面の両方の角度δが反対の符号を有する、請求項６から９の何れか一項に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１１】
各相補対の前記傾斜面の一方の角度δがゼロであり、各相補対の前記傾斜面のもう一方の角度δが非ゼロである、請求項６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１２】
前記ヘリカルスキャンのピッチが２／３未満である、請求項５から１１の何れか一項に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１３】
前記Ｘ線源はＸ線ビームを供給し、前記スキャナは、更に、前記Ｘ線ビームをコリメートするように設定されたコリメータを含み、前記コリメータは、スキャン中に前記対象が曝される線量を低減するように設定された、請求項１２に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１４】
前記傾斜平面は３つ以上の平面のセットにおいて定められ、
前記傾斜平面のうちの２つは１８０°離れた接続点に対して相補関係にあり、前記セットのうちの前記相補平面の角度δは非ゼロであり、
前記平面のうちの残りはインタリーブされず、ゼロでも非ゼロでもありうる角度δを有する、請求項５から１３の何れか一項に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１５】
前記面内解像度を向上させるために、前記相補対からのデータを使用して前記傾斜平面において前記データをインタリーブするためのプロセッサを更に含む、請求項１４に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１６】
前記残りの平面のデータはインタリーブされない、請求項１５に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１７】
前記プロセッサは、更に、インタリーブされた前記データをフィルタリングして、フィルタリングされたデータを前記回転軸に対して高解像度傾斜スライスに再構成できるように設定され構成された第１のカーネルと、前記残りの平面からのデータをフィルタリングするように設定され構成された第２のカーネルとを含み、それにより、前記第２のカーネルによって得られるフィルタリングされた前記データをより低いアーチファクト傾斜スライスに再構成できるようになる、請求項１６に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１８】
前記第１及び第２のカーネルは互いに独立している、請求項１７に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項１９】
前記高解像度傾斜スライス及び低アーチファクト傾斜スライスは、傾斜していない高解像度画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するのに使用される、請求項１８に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２０】
前記傾斜平面は３つの平面のセットにおいて定められ、
前記平面のうちの２つは１８０°離れた接続点に対して相補関係にあり、前記セットの前記相補平面の角度δは非ゼロであり、
３つめの前記平面はゼロに等しい角度δを有する、請求項５から１９の何れか一項に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２１】
面内解像度を向上させるために、前記相補対からのデータを使用して前記傾斜平面におけるデータをインタリーブするように設定され構成されたプロセッサを更に含む、請求項２０に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２２】
ゼロに等しい角度δを有する３つめの前記傾斜平面のデータはインタリーブされない、請求項２１に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２３】
インタリーブされた前記データは、前記カーネルを用いてフィルタリングされ、次に、前記回転軸に対して高解像度傾斜スライスに再構成され、３つめの前記傾斜平面からの前記データは、別のカーネルを用いてフィルタリングされ、次に、より低いアーチファクト傾斜スライスに再構成される、請求項２２に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２４】
高解像度のインタリーブされたデータのために使用される前記カーネルと、インタリーブされていないデータのために使用される前記カーネルとは独立しており、異なることがある、請求項２３に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２５】
前記プロセッサは、前記高解像度傾斜スライス及び前記低アーチファクト傾斜スライスを使用して傾斜していない高解像度画像を前記回転軸に対して垂直の平面において補間するように設定された、請求項２４に記載のヘリカルＣＴスキャナ。
【請求項２６】
対象の高解像度のニューテートスライス再構成画像をＣＴスキャナを用いて生成する方法であって、前記ＣＴスキャナは、固定焦点を定めるように構築されたＸ線源と、検出器アレイとを備え、該検出器アレイは、前記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置され、４分の１検出器オフセットを提供するように構成された複数の検出器を含み、前記Ｘ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、前記対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成され、前記方法は、
固定焦点を用いて前記対象をスキャンして前記対象のヘリカルスキャン投影データを生成するステップと、
インタリーブされるべき選択された傾斜平面に対する投影データを選択するステップと、
前記４分の１検出器オフセットにより得られるそれぞれの選択された傾斜平面に対する投影データをインタリーブするステップと、
前記傾斜平面のそれぞれに対するインタリーブされた前記投影データを、カーネルを用いてフィルタリングし再構成して高解像度傾斜画像を作成するステップと、
前記傾斜画像からのデータを補間して、前記回転軸に対して垂直の平面における傾斜していない画像を表すデータを作成するステップと
を含む、方法。
【請求項２７】
対象の高解像度ニューテートスライス再構成画像をＣＴスキャナを用いて生成する方法であって、前記ＣＴスキャナは、焦点を定めるように構築されたＸ線源と、検出器アレイとを備え、該検出器アレイは、前記Ｘ線源と共に回転軸で回転するように配置され、４分の１検出器オフセットを提供するように構成された複数の検出器を含み、前記Ｘ線源及び検出器アレイは、ヘリカルスキャン中に、前記対象が該Ｘ線源及び検出器アレイに対して相対的に該Ｘ線源及び検出器アレイの間を回転軸と平行な方向に移動しながら、該回転軸で回転するように構成され、前記方法は、
固定焦点を用いて前記対象をスキャンして前記対象のヘリカルスキャン投影データを生成するステップと、
インタリーブされるべき選択された傾斜平面に対する投影データ及びインタリーブしない傾斜平面に対する投影データを選択するステップと、
前記４分の１検出器オフセットにより得られるそれぞれの選択された傾斜平面に対する投影データをインタリーブするステップと、
前記傾斜平面のそれぞれに対するインタリーブされた前記投影データを、カーネルを用いてフィルタリングし再構成して高解像度傾斜画像を作成するステップと、
特定の傾斜平面に対するインタリーブされていない投影データを、別のカーネルを用いてフィルタリングし再構成してより低いアーチファクト傾斜画像を作成するステップと、
前記傾斜画像からのデータを補間して、前記回転軸に対して垂直の画像平面を表すデータを作成するステップと
を含む、方法。
【国際調査報告】
2013512725.tif 000021
2013512725.tif 000022