(57)【要約】  心臓ＣＴにおけるゲート関数を計算する際にゲート窓の時間幅を最小化することは、最大の信号対雑音比及び最小のアーチファクトを伴う最良の画質をもたらすとは限らない。本発明の典型的な一実施形態に従って、心臓ＣＴにおけるゲート窓の幅は心臓の動作を記述する動作モデルに基づいて選定される。本発明の一態様によれば、ゲート窓の幅は静止した心位相の期間を考慮することによって決定される。故に、動きアートファクト又はノイズ等のアーチファクトが最小化される。
2008502409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再構成画像データにおけるアーチファクト低減のために、動く興味対象の投影データセットから投影データを選択する方法であって：
前記興味対象の動作の第１の位相点及び第２の位相点を選択するステップ；及び
第１のゲート窓の第１幅及び第２のゲート窓の第２幅を前記興味対象の動作モデルに基づいて決定するステップ；
を有し、
前記第１のゲート窓が前記第１の位相点に対応し、且つ前記第２のゲート窓が前記第２の位相点に対応する；
ところの方法。
【請求項２】
前記興味対象が患者の心臓であり；且つ
前記心臓の前記動作モデルが、動作マップに基づく患者固有モデル及び心拍期間に適合された質的モデルの何れかである；
ところの請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記投影データセットが、ビームを生成する電磁放射線源及び前記ビームを検出する放射線検出器によって取得され；且つ
前記放射線源が前記興味対象の周りを移動する；
ところの請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のゲート窓の前記第１幅が、前記第１の位相点に対応する第１の安定心位相の第１期間に基づいて決定され、前記第２のゲート窓の前記第２幅が、前記第２の位相点に対応する第２の安定心位相の第２期間に基づいて決定され；且つ
前記第１期間及び前記第２期間が前記動作モデルに基づいて決定される；
ところの請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記興味対象が複数の興味点を有し；
前記第１期間及び前記第２期間が第１及び第２の心サイクル間の類似度の評価に基づいて決定され；
前記第１幅及び前記第２幅がさらに時間分解能の最適化に基づいて決定され；且つ
前記第１幅及び前記第２幅が、各興味点が少なくともPIの間隔にわたってビームで照射され且つ該第１幅及び該第２幅が最大化されるように決定される；
ところの請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の位相点に対応する第１のペナルティ関数及び前記第２の位相点に対応する第２のペナルティ関数を決定するステップ；
をさらに有し、
前記第１及び第２のペナルティ関数が前記動作モデルに基づいて決定され；
前記興味対象が複数の興味点を有し；
前記投影データセットが第１投影及び第２投影を有し；
前記第１投影及び前記第２投影が前記複数の興味点の第１興味点のPIパートナー投影であり；
前記PIパートナー投影はPIの整数倍だけ隔てられており；且つ
前記第１のゲート窓の前記第１幅が、前記第１のペナルティ関数が前記第２のペナルティ関数より小さい場合に、前記第１投影が該第１のゲート窓に入るように決定される；
ところの請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記第１のペナルティ関数が、前記第１投影の第１時点における前記第１興味点の第１の動作状態と、前記第１位相点における前記第１興味点の第１の参照動作状態との間の第１局所差を有し；且つ
前記第２のペナルティ関数が、前記第２投影の第２時点における前記第１興味点の第２の動作状態と、前記第２位相点における前記第１興味点の第２の参照動作状態との間の第２局所差を有する；
ところの請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のペナルティ関数が、前記第１局所差、及び前記第１位相点と前記第１投影の前記第１時点との間の第１時間差、の第１の加重平均を有し；且つ
前記第２のペナルティ関数が、前記第２局所差、及び前記第２位相点と前記第２投影の前記第２時点との間の第２時間差、の第２の加重平均を有する；
ところの請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１幅及び前記第２幅が、各興味点が少なくともPIの間隔にわたってビームで照射されるように決定される
ところの請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の動作状態が前記第１投影の前記第１時点における第１の心臓容積に対応し；
前記第１の参照動作状態が前記第１の位相点における第２の心臓容積に対応し；
前記第１局所差が前記第１の心臓容積と前記第２の心臓容積との間の第１の差に対応し；且つ
前記第１及び第２の心臓容積が前記動作モデルに基づいて決定される；
ところの請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
電磁放射線源が多色Ｘ線源であり；
前記Ｘ線源が前記興味対象の周りを螺旋経路に沿って移動し；且つ
Ｘ線源−検出器配置が円錐ビーム配置及び扇状ビーム配置の何れかを有する；
ところの請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
データセットを記憶するメモリ；及び
再構成画像データにおけるアーチファクト低減のために、動く興味対象の投影データセットからの投影データの選択を実行するデータプロセッサ；
を有するデータ処理装置であって、
前記データプロセッサが：
ビームを生成する回転する電磁放射線源及び前記ビームを検出する放射線検出器によって取得された前記データセットを読み込む操作；
前記興味対象の動作の第１の位相点及び第２の位相点を選択する操作；及び
第１のゲート窓の第１幅及び第２のゲート窓の第２幅を前記興味対象の動作モデルに基づいて決定する操作；
を実行するように適応され；且つ
前記第１のゲート窓が前記第１の位相点に対応し、且つ前記第２のゲート窓が前記第２の位相点に対応する；
ところのデータ処理装置。
【請求項１３】
データセットを記憶するメモリ；及び
再構成画像データにおけるアーチファクト低減のために、動く興味対象の投影データセットからの投影データの選択を実行するデータプロセッサ；
を有するＣＴスキャナシステムであって、
前記データプロセッサが：
ビームを生成する回転する電磁放射線源及び前記ビームを検出する放射線検出器によって取得された前記投影データセットを読み込む操作；
前記興味対象の動作の第１の位相点及び第２の位相点を選択する操作；及び
第１のゲート窓の第１幅及び第２のゲート窓の第２幅を前記興味対象の動作モデルに基づいて決定する操作；
を実行するように適応され；且つ
前記第１のゲート窓が前記第１の位相点に対応し、且つ前記第２のゲート窓が前記第２の位相点に対応する；
ところのＣＴスキャナシステム。
【請求項１４】
再構成画像データにおけるアーチファクト低減のために、動く興味対象の投影データセットからの投影データの選択を実行するコンピュータプログラムであって：
当該コンピュータプログラムがプロセッサで実行されるとき、該プロセッサに：
ビームを生成する回転する電磁放射線源及び前記ビームを検出する放射線検出器によって取得された前記データセットを読み込む操作；
前記興味対象の動作の第１の位相点及び第２の位相点を選択する操作；及び
第１のゲート窓の第１幅及び第２のゲート窓の第２幅を前記興味対象の動作モデルに基づいて決定する操作；
を実行させ；且つ
前記第１のゲート窓が前記第１の位相点に対応し、且つ前記第２のゲート窓が前記第２の位相点に対応する；
ところ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、例えば医療用途における画像処理分野に関する。本発明は、具体的には、再構成された画像データにおけるアーチファクトを低減するために、動く興味対象の投影データセットから投影データを選択する方法、データ処理装置、ＣＴスキャナシステム及びそれぞれのコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
心臓のコンピュータ断層撮影（心臓ＣＴ）には、例えば動きアーチファクト又はノイズ等の多数のアーチファクトが存在し、それらは画質を好ましくないものに制限している。最新の再構成技術では、ゲート窓の時間幅を最小化して可能な限り高い時間分解能が得られるように心臓ＣＴにおけるゲート関数を計算することにより、アーチファクトが低減されている。残念ながら、時間分解能を最適化することは、最大の信号対雑音比及び最小のアーチファクトを伴う最良の画質をもたらすとは限らない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、改善されたアーチファクト低減を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題に鑑み、本発明の典型的な一実施形態に従った、再構成画像データにおけるアーチファクト低減のために、動く興味対象の投影データセットから投影データを選択する方法は、前記興味対象の動作の第１の位相点及び第２の位相点を選択するステップ、及び第１のゲート窓の第１幅及び第２のゲート窓の第２幅を前記興味対象の動作モデルに基づいて決定するステップを有し、前記第１のゲート窓は前記第１の位相点に対応し、且つ前記第２のゲート窓は前記第２の位相点に対応する。
【０００５】
換言すれば、動く興味対象の動作モデルが決定され、選択された位相点におけるゲート窓の幅が興味対象の動作を考慮して決定される。有利には、動きが全くない場合や殆どない場合はゲート窓の幅が大きくされ、少なからぬ動きが存在する場合はゲート窓の幅が小さくされる。
【０００６】
本発明の典型的な他の一実施形態によれば、前記興味対象は患者の心臓であり、且つ心臓の前記動作モデルは、動作マップに基づく患者固有モデル及び患者の心臓の心拍期間に適合された質的モデルの何れかである。
【０００７】
有利なことに、これによりアーチファクト低減が可能にされ、従って、動作する心臓の画質が改善される。さらに、例えば心拍速度に基づく質的モデルを適用することにより、動作モデルを決定する単純且つ効率的な方法、ひいてはアーチファクト低減が実現され得る。
【０００８】
本発明の典型的な他の一実施形態によれば、前記投影データセットは、ビームを生成する電磁放射線源及び前記ビームを検出する放射線検出器によって取得され、且つ前記放射線源は前記興味対象の周りを移動する。
【０００９】
有利なことに、放射線源を興味対象の周りで移動させることにより、様々な投影角で取得された投影を有する投影データセットが提供され、それによって再構成法が改善され得る。
【００１０】
本発明の典型的な他の一実施形態によれば、前記第１のゲート窓の前記第１幅は、前記第１の位相点に対応する第１の安定心位相の第１期間に基づいて決定され、前記第２のゲート窓の前記第２幅は、前記第２の位相点に対応する第２の安定心位相の第２期間に基づいて決定される。前記第１期間及び前記第２期間は前記動作モデルに基づいて決定される。
【００１１】
故に、静止した心位相の期間を考慮すること、ひいてはゲート窓の幅を拡大することにより、例えば信号対雑音比が増大されて画質が改善され得る。
【００１２】
本発明の典型的な他の一実施形態によれば、前記興味対象は複数の興味点を有し、前記第１期間及び前記第２期間は第１及び第２の心サイクル間の類似度の評価に基づいて決定される。前記第１幅及び前記第２幅はさらに時間分解能の最適化に基づいて決定され、且つ前記第１幅及び前記第２幅は、各興味点が少なくともPIの間隔にわたってビームで照射され且つ該第１幅及び該第２幅が最大化されるように決定される。
【００１３】
有利なことに、安定な心位相の期間に関する情報を時間分解能の最適化と組み合わせることにより、PIの最小照射間隔を維持しながらゲート窓の幅が各々の安定心位相の長さに従って調整され得る。
【００１４】
本発明の典型的な他の一実施形態によれば、前記第１の位相点に対応する第１のペナルティ関数及び前記第２の位相点に対応する第２のペナルティ関数が前記動作モデルに基づいて決定される。さらに、前記興味対象は複数の興味点を有し、前記投影データセットは第１投影及び第２投影を有し、前記第１投影及び前記第２投影は前記複数の興味点の第１興味点のPIパートナー投影とされる。前記PIパートナー投影はPIの整数倍だけ隔てられており、前記第１のゲート窓の前記第１幅は、前記第１のペナルティ関数が前記第２のペナルティ関数より小さい場合に、前記第１投影が該第１のゲート窓に入るように決定される。
【００１５】
故に、ゲート窓の幅を最適化する間、興味あるボクセルの所謂PIパートナー投影の全てが考慮され、“より良い”ペナルティ関数に対応するPIパートナー投影が対応するゲート窓内にあるようにゲート窓の幅が選定される。有利なことに、本発明のこの典型的な実施形態に従って、ペナルティ関数はそれぞれの位相点における興味対象の動作を反映するものとなる。故に、ゲート窓の幅が動作に従って調整され得る。これにより、動きアーチファクトの低減がもたらされる。
【００１６】
本発明の典型的な他の一実施形態によれば、前記第１のペナルティ関数は、前記第１投影の第１時点における前記第１興味点の第１の動作状態と、前記第１位相点における前記第１興味点の第１の参照動作状態との間の第１局所差を有する。さらに、前記第２のペナルティ関数は、前記第２投影の第２時点における前記第１興味点の第２の動作状態と、前記第２位相点における前記第１興味点の第２の参照動作状態との間の第２局所差を有する。
【００１７】
有利なことに、本発明のこの典型的な実施形態に従って、ゲート窓の幅が基準“位相点における動作状態からの最小予測距離”に基づいて決定され、それによりアーチファクト低減が改善され得る。
【００１８】
本発明の典型的な他の一実施形態によれば、前記第１のペナルティ関数は、前記第１局所差、及び前記第１位相点と前記第１投影の前記第１時点との間の第１時間差、の第１の加重平均を有する。さらに、前記第２のペナルティ関数は、前記第２局所差、及び前記第２位相点と前記第２投影の前記第２時点との間の第２時間差、の第２の加重平均を有する。
【００１９】
故に、興味対象の動作に関する情報だけでなく、選択された投影の時点と参照位相点との間の時間差に関する情報もゲート窓の調整のために考慮される。
【００２０】
本発明の典型的な他の一実施形態によれば、ゲート窓の前記第１幅及び前記第２幅は、各興味点が少なくともPIの間隔にわたってビームで照射されるように決定され、それによって正確な再構成アルゴリズムの適用が実現され得る。
【００２１】
本発明の典型的な他の一実施形態によれば、電磁放射線源は前記興味対象の周りを螺旋経路に沿って移動する多色Ｘ線源であり、Ｘ線源−検出器配置は円錐ビーム配置及び扇状ビーム配置の何れかを有する。
【００２２】
多色Ｘ線は生成が容易であるとともに優れた画像解像度をもたらすので、多色Ｘ線源を適用することは有利である。なお、ＣＴスキャナシステムの構成は、例えば円錐ビーム配置又は扇状ビーム配置など、様々な設計としてもよい。また、本発明の典型的な一実施形態の方法は複数の異なるスキャナシステムに適用されてもよく、ＣＴスキャナシステムに限定されずにＰＥＴ（陽電子放出断層撮影）スキャナシステム又はＳＰＥＣＴ（単光子放出コンピュータ断層撮影）スキャナシステムに適用されてもよい。
【００２３】
本発明の典型的な他の一実施形態に従って提供されるデータ処理装置は、興味対象の動作の第１の位相点及び第２の位相点を選択し、且つ第１のゲート窓の第１幅及び第２のゲート窓の第２幅を前記興味対象の動作モデルに基づいて決定することにより、再構成画像データにおけるアーチファクト低減のために、動く興味対象の投影データセットからの投影データの選択を実行する。前記第１のゲート窓は前記第１の位相点に対応し、且つ前記第２のゲート窓は前記第２の位相点に対応する。
【００２４】
本発明の典型的な他の一実施形態に従ったＣＴスキャナシステムは、データセットを記憶するメモリと、本発明に従った方法の典型的な一実施形態に従って、動く興味対象の投影データセットにおけるアーチファクト低減を実行するデータプロセッサとを有する。
【００２５】
本発明はまた、例えば画像プロセッサ等のプロセッサで実行され得るコンピュータプログラムに関する。上記コンピュータプログラムは、例えばＣＴスキャナシステムの一部としてもよい。本発明の典型的な一実施形態に従った請求項１４に記載のコンピュータプログラムは、好ましくは、データプロセッサの作業メモリにロードされる。故に、データプロセッサが本発明の方法の典型的な実施形態を実行するために具備される。コンピュータプログラムは例えばＣ＋＋等の好適な如何なるプログラム言語で書かれてもよく、例えばＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能媒体に記録されてもよい。また、これらのコンピュータプログラムは例えばワールド・ワイド・ウェブ等のネットワークから利用可能にされてもよいし、それらから画像処理ユニット、プロセッサ又は好適な如何なるコンピュータにダウンロードされてもよい。
【００２６】
本発明の典型的な一実施形態の要旨は、心臓ＣＴにおけるゲート窓の幅が心臓の動作を記述する動作モデルに基づいて選定されることである。本発明の典型的な一実施形態によれば、ゲート窓の幅は静止した心位相の期間を考慮することによって決定される。本発明の典型的な他の一実施形態によれば、ゲート窓の幅は心臓の動作に対応するペナルティ関数によって決定される。故に、動きアートファクト又はノイズ等のアーチファクトが最小化される。
【００２７】
本発明のこれら及び他の態様は以下の実施形態を参照することにより明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の典型的な実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図１は、本発明に従ったＣＴスキャナシステムの典型的な一実施形態の概略図を示している。この典型的な一実施形態を参照し、医療撮像への応用に関して本発明を説明する。しかしながら、本発明は医療撮像分野への応用に限定されるものではなく、例えば手荷物品目から爆発物等の危険物を発見する手荷物検査等への応用や、例えば材質試験等のその他の産業用途にも使用され得るものである。
【００３０】
図１は円錐ビームＣＴスキャナを示している。図１に示されたＣＴスキャナはガントリー1を有し、ガントリー1は回転軸2の周りを回転可能である。ガントリーはモータ3で駆動される。参照符号4は、例えばＸ線源等の放射線源を表しており、本発明の一態様に従って多色放射線ビームを放射する。
【００３１】
参照符号5は、放射線源から放射された放射線ビームを円錐状の放射線ビーム6に成形する絞り系を表している。
【００３２】
円錐ビーム6は、ガントリー1の中心に配置された興味対象7、すなわち、ＣＴスキャナの検査領域を貫通し、さらに検出器8に突き当たるように導かれる。図１に示されるように、検出器8はその表面が円錐ビーム6で覆われるように、ガントリー1の放射線源4とは反対側に配置されている。図１に示された検出器8は複数の検出素子を有している。
【００３３】
興味対象7のスキャン中、放射線源4、絞り系5及び検出器8はガントリー1に沿って矢印16で図示される方向に回転させられる。放射線源4、絞り系5及び検出器8を具備するガントリー1の回転のため、モータ3がモータ制御ユニット17に接続されており、モータ制御ユニット17は計算ユニット18に接続されている。
【００３４】
スキャン中、放射線検出器8は所定の時間差で標本化される。放射線検出器80から読み出される標本化結果は電気信号すなわち電気的データであり、以下では投影と呼ぶこととする。故に、興味対象の全スキャンによる全体データセットは複数の投影を含み、その投影数は放射線検出器8が標本化される時間差に対応することになる。複数の投影を併せたものはボリュームデータとも呼ばれる。また、ボリュームデータは心電図データを有してもよい。
【００３５】
図１では、興味対象7はコンベヤー・ベルト19上に置かれている。興味対象7のスキャン中、ガントリー1が患者7の周囲を回転する一方で、コンベヤー・ベルト19が興味対象7をガントリー1の回転軸2に平行な方向に移動させる。これにより、興味対象7は螺旋（ヘリカル）走査経路に沿ってスキャンされる。コンベヤー・ベルト19はスキャン中に停止されていてもよい。コンベヤー・ベルト19を設ける代わりに、例えば、興味対象7が患者である医療用途では可動テーブルが用いられてもよい。しかしながら、記載される全ての場合で、回転軸2に平行な方向の移動がなく回転軸2の周りのガントリー1の回転のみである円形スキャンが実行されることも可能である。
【００３６】
検出器8は計算ユニット18に接続されている。計算ユニット18は検出結果、すなわち、検出器8の検出素子からの計測値を受け取り、その計測値に基づいてスキャン結果を導出する。検出器8の検出素子は興味対象によって円錐ビーム6に引き起こされる減弱を測定するように適応され得る。さらに、計算ユニット18はモータ制御ユニット17と交信し、モータ3及び20、又はコンベヤー・ベルト19を用いてガントリー1の動作を調整する。
【００３７】
計算ユニット18は、検出器8の計測値から画像を再構成するように適応され得る。計算ユニット18によって生成された画像はインターフェース22を介してディスプレー（図１には図示せず）に出力されてもよい。
【００３８】
計算ユニット18はデータプロセッサによって実現されてもよい。また、計算ユニット18は検出器8の検出素子からの計測値に基づいて画像のアーチファクト低減を実行するように適応され得る。本発明の一態様に従って、このアーチファクト補償又は補正は、興味対象の動作における第１の位相点（phase  point）及び第２の位相点を選択し、第１のゲート窓（gating  window）の第１幅及び第２のゲート窓の第２幅を興味対象の動作モデルに基づいて決定することにより実行され得る。ここで、第１のゲート窓は第１の位相点に対応するものであり、第２のゲート窓は第２の位相点に対応するものである。
【００３９】
さらに、図１に示されるように、計算ユニット18は例えば自動的に警報を発するようにスピーカ21に接続されてもよい。
【００４０】
図２は、安定な心位相（cardiac  phase）を表す動作マップを示している。実線203は隣接する心サイクル間の類似度の逆数についての平均値を表している。このような動作マップを得るための方法は技術的に周知であり、ここでは詳細には説明しないこととする。図２の横軸201は時間を心位相のＲＲサイクルの百分率で表している。水平な時間軸201は左側の0%RRサイクルから始まり右側の100%RRサイクルで終わる１つの心サイクルを対象としている。
【００４１】
縦軸又はｙ軸202は、連続する２つの心サイクル間での心臓容積の類似度の逆数を示している。動作マップはさらに、矢印206及び211で表される安定な心位相と、矢印206、211それぞれの長さによって表されるそれらそれぞれの期間を表している。間隔207、208及び212、213は時間最適化を行うことにより得られたゲート窓を表している。間隔204、205及び209、210は、時間最適化ではなく本発明の典型的な一実施形態に従った最適化を行うことにより得られたゲート窓を表している。
【００４２】
図２に示される動作マップは複数の心サイクルに対応するデータから得ることができる。故に、動作マップは心臓動作に関する“全体的”情報を有し得る。従って、本発明のこの典型的な実施形態に従って、安定な心位相に対応する全データが考慮されるようにそれぞれのゲート窓が拡大されてもよい。そして、この場合、この決定された幅は以降の心サイクル（対応する位相点）の各々で用いられ得るものである。
【００４３】
時間最適化技術を用いる場合、再構成される全てのボクセルが少なくともPI（π）の間隔にわたって照射されるように、投影データはゲートを掛けられる。本発明の典型的な一実施形態に従って、このPI基準は本発明に係る画像再構成に対しても維持される。本発明に従って、心臓動作又は心サイクルの第１の位相点214及び第２の位相点215が選択される。この選択は、例えば心臓の動作を記述する動作マップに基づいて、選択された第１及び第２の位相点において心臓が静止しているように実行され得る。さらに、再び心臓の動作モデル（例えば、動作マップ）に基づいて、それらの位相の適切な期間が決定され得る。
【００４４】
そして第２段階で、安定な心位相の期間に関する情報が時間分解能最適化と組み合わされる。上述のように、第１及び第２の安定な心位相206、211の第１及び第２の期間は、連続する心サイクル間の類似度評価に基づいて決定される。さらに、第１幅及び第２幅が、興味点が少なくともPIの間隔にわたってビームで照射されるように、時間分解能最適化に基づいて決定される。従って、本発明の一態様に従って、安定な心位相206、211の各々の期間を考慮することにより、例えば動作マップから得られる安定な心位相206、211という身体期間によって決定される最大値までゲート窓が拡大される。
【００４５】
有利なことに、安定な心位相の期間を考慮することによりゲート窓の幅が拡大され、ゲートをかける際に安定な心位相の期間を考慮することによって信号対雑音比が最適化され得る。故に、時間最適化だけの場合と比較して多くの投影データが使用されるので、画像アーチファクトが低減され得る。
【００４６】
なお、動作マップは２つの位相206及び211より多い安定な心位相を含んでもよいし、唯一の安定な心位相を含んでもよい。また一方、それぞれのゲート窓の幅を決定するときに、全ての安定心位相が考慮されてもよいし、選択された安定心位相が考慮されてもよい。例えば、安定な心位相が３つ存在する場合、第１の位相点が第１の安定な心位相に選択され、第２の位相点が第２の安定な心位相に、第３の位相点が第３の安定な心位相に選択されてもよい。そして、（第１、第２及び第３の位相点に対応する）第１、第２及び第３それぞれのゲート窓の幅が、PI基準を維持しながら３つの安定な心位相の期間に基づいて決定される。
【００４７】
図３は２つの心サイクルにわたる心臓容積モデル及び２つのゲート窓を示している。本発明に従って、第１の位相点308及び第２の位相点309のような２つの位相点が決定される。
【００４８】
横軸302は心サイクルの時間を表し、縦軸301は心臓容積を表している。
【００４９】
本発明の一態様に従って、心臓のモデルは、例えば動作マップに基づく患者固有モデルとしてもよいし、例えば心電図データに基づき心拍期間を反映するように適応された質的モデルとしてもよい。投影データセットは、例えばＣＴスキャナシステム等の、ビームを生成する電磁放射線源及びそのビームを検出する放射線検出器を用いて取得され得る。この場合、放射線源は興味対象（心臓）の周りを移動するものであり、多色Ｘ線源とし得る。患者の心臓周りの放射線源の移動は螺旋経路に沿ったものでよく、放射線源−検出器配置は円錐ビーム配置又は扇状ビーム配置を有してもよい。心臓の動きが殆どない時点を表す第１の位相点308及び第２の位相点309の選択後、第１の位相点308に対応する第１のペナルティ関数と第２の位相点309に対応する第２のペナルティ関数とが決定される。ペナルティ関数は動作マップに基づいて決定されてもよいし、あるいは図３に示される場合には、例えば心拍速度に基づいて得られる心臓容積の質的モデルに基づいて決定されてもよい。
【００５０】
図３に示されるように、心臓容積モデルは２つの心サイクル314にわたっている。このモデルに従って、第２の心拍のより長い期間から主として拡張期の持続部分が導かれ、そこには位相点309が位置すると推測される。
【００５１】
第２段階中に、第１のゲート窓304の第１幅と第２のゲート窓305の第２幅とが心臓の動作モデルに基づいて最適化される。窓幅を最適化する間、選択された位相点308、309における心臓容積の現時点の心臓容積からの差がペナルティ関数として用いられる。例えば、純粋に時間最適化から得られたゲート窓307、306と比較して、第２の位相点309における窓幅は拡大され、一方、第１の位相点308における第１のゲート窓304の幅は縮小される。
【００５２】
換言すれば、ゲート窓幅を最適化する間、ボクセル又は興味対象（心臓）の興味点の所謂PIパートナー投影の全てが考慮され、位相点における動作状態からの差が最小と予測されるPIパートナーが窓に入るようにゲート窓の幅が選定される。時間最適化に対して、基準“最小時間差”が基準“位相点における動作状態からの最小予測差”で置き換えられる。
【００５３】
軸303は投影角αを表している。横棒314は或る特定のボクセル又は興味点の照射間隔を表している。この特定のボクセルの照射間隔の内側にあるPIパートナーは直線310、311、312及び313で表されている。PIパートナー投影はPIの整数倍だけ隔てられている。本発明の一態様に従って、各ゲート窓304、305の窓幅はこれら投影角310、311、312、313の少なくとも１つが含まれるように選定される。故に、各々の興味点又はボクセルは少なくともPIの間隔にわたってビームで照射される。
【００５４】
位相点308、309の周辺に窓を拡大するとき、先ずα+180°（311）又はα+540°（313）の何れかがゲート窓の内側に入れられる。時間最適化の場合には、α+540°（313）と第２の位相点309との時間差と比較してα+180°（311）の投影角は時間的に第１の位相点308に近いために、第１位相点308周辺の窓（時間最適化のゲート窓306で表される）がα+180°（311）に及ぶことが強制されるのに対し、本発明の典型的な一実施形態によれば、参照動作状態からの差が考慮される。続いて、この角度αを考慮することにより、位相点309周辺の窓305がα+540°（313）に及ぶことが強制される。
【００５５】
故に、動きアーチファクト等のアーチファクトが効果的に低減され得る。
【００５６】
第１及び第２のゲート窓を決定するために考慮される第１及び第２のペナルティ関数は、例えば、それぞれの時点における動作状態と位相点308、309における参照動作状態との間の局所差だけでなく、それぞれの局所差及び時間差の加重平均をも含んでもよい。故に、動きに厳密に従って最適化する代わりに、ゲート窓の最適化の際に使用されるペナルティ関数は局所差及び時間差の加重平均を含む。
【００５７】
拡張期の位相点では、例えば、モデルは遅延アルゴリズムの適用後に％RRの単位で窓幅を単に最小化するだけの単純なものにされてもよい。遅延アルゴリズムは、例えば、米国特許第６５１０３３７号明細書に記載されている。なお、この文献は参照することにより組み込まれる。
【００５８】
なお、図３は連続した心サイクルについての動作モデルを示している。投影データの全ボリュームを再構成するため、各（単一の）心サイクルからのデータが個別に考慮される。故に、第１の心サイクルに対応する投影データが優先的に画像再構成に用いられる一方で、第２の心サイクルに対応する投影データは殆ど画像再構成に考慮されなくてもよい。なぜなら、第１の心サイクルは長い安定心位相を有する一方で、第２の心サイクルは短い安定心位相のみを有する場合があるからである。
【００５９】
なお、この場合も動作モデルは、心臓動作が殆どない時点又は安定な心位相の時点を表す位相点を２つの位相点308及び309より多く含んでもよいし、そのような位相点を唯一含んでもよい。また一方、それぞれのゲート窓の幅を決定するときに、そのような全ての位相点又はそのような選択された位相点が考慮されてもよい。例えば、安定な心位相が３つ（故に、そのような位相点が３つ）存在する場合、（第１、第２及び第３の位相点に対応する）第１、第２及び第３それぞれのゲート窓の幅が、興味点の各々が少なくともPIの間隔にわたってビームで照射されるという条件の下で、それぞれのペナルティ関数に基づいて決定される。
【００６０】
また、患者固有の動作モデルは、例えば複数位相（multi-phase）再構成から得られた動作マップを分析することによって導き出されてもよい。
【００６１】
図４は、本発明に従ったアーチファクト低減方法の典型的な一実施形態に関するフローチャートを示している。この方法はステップS1にて投影データセットを取得することから始まる。これは、例えば、好適なＣＴスキャナを用いること又は記憶装置から投影データを読み取ることによって実行され得る。続くステップS2にて、興味対象の動作の第１の位相点及び第２の位相点が選択される。
【００６２】
そしてステップS3にて、ある特定のボクセル又は興味点の第１の投影及び第２の投影が選択される。ただし、第１の投影及び第２の投影は、PIの整数倍だけ隔てられた第１の興味点のPIパートナー投影である。
【００６３】
そしてステップS4にて、第１の位相点に対応する第１のペナルティ関数、及び第２の位相点に対応する第２のペナルティ関数が動作モデルに基づいて決定される。
【００６４】
第１のペナルティ関数は、第１の局所差（第１の位相点における第１の興味点の第１の参照動作状態と、第１の投影の第１の時点における第１の興味点の第１の動作状態との間の局所差）、及び第１の位相点と第１の投影の第１の時点との間の第１の時間差の第１の加重平均を含む。また、第２のペナルティ関数は、第２の局所差（第２の位相点における第１の興味点の第２の参照動作状態と、第２の投影の第２の時点における第１の興味点の第２の動作状態との間の局所差）、及び第２の位相点と第２の投影の第２の時点との間の第２の時間差の第２の加重平均を含む。
【００６５】
その後ステップS5にて、第１のペナルティ関数が第２のペナルティ関数より小さい場合、第１の投影が第１のゲート窓内に入るように第１のゲート窓の第１幅が決定される。換言すれば、第１の投影が画像再構成に使用される投影のより良い候補である場合、本発明の典型的な一実施形態に従って、第１の投影が第１のゲート窓に含められ、第１の投影のPIパートナー投影である第２の投影は第２のゲート窓に含められる必要はない。逆に、第１のペナルティ関数が第２のペナルティ関数より大きい場合、第２のゲート窓が第２の投影を含むように第２のゲート窓の幅が調整される。その場合、第１の投影は第１のゲート窓に含められる必要はない。第１のペナルティ関数が第２のペナルティ関数に等しい場合には、第１のゲート窓が第１の投影を含むように調整されてもよいし、第２のゲート窓が第２の投影を含むように調整されてもよい。
【００６６】
しかしながら、本発明の典型的な一実施形態に従って、第１及び第２のゲート窓の第１幅及び第２幅は、興味点毎に少なくともPIの間隔にわたってビームで照射されるように決定される。
【００６７】
あるいは、第１及び第２の位相点の選択後、第１の位相点に対応する第１の安定な心位相の期間と第２の位相点に対応する第２の安定な心位相の期間とは、例えば、動作マップに基づく患者固有モデルに基づいて決定される（ステップS6）。そしてステップS7にて、第１のゲート窓の第１幅が第１の期間と時間分解能の最適化とに基づいて決定される。また、第２のゲート窓の第２幅が第２の期間と時間分解能の最適化とに基づいて決定される。換言すれば、再構成された全ボクセルが少なくともPIの間隔にわたって照射され且つ第１幅及び第２幅が最大化されるように、投影データがゲートに掛けられる。
【００６８】
ステップS8にて、選択された（ゲート窓内にある）投影データの再構成が実行され、この方法はステップS9にて終了する。
【００６９】
図５は、本発明に従った方法の典型的な一実施形態を実行する、本発明に従ったデータ処理装置の典型的な一実施形態を示している。図５に示されるデータ処理装置は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）又は画像プロセッサ151を有し、それは、例えば患者の心臓などの動く興味対象を描く画像を記憶するためのメモリ152に接続されている。画像プロセッサ151は複数の入力／出力ネットワーク、又はＭＲ装置又はＣＴ装置等の診断装置に接続されてもよい。データプロセッサはさらに、データプロセッサ151にて計算又は適応された情報又は画像を表示するディスプレー154、例えばコンピュータ・モニタ、に接続されてもよい。操作者又はユーザはキーボード155及び／又は図５には示されていないその他の出力装置を介してデータプロセッサ151と相互作用してもよい。
【００７０】
さらに、バスシステム153を介して、画像処理及び制御プロセッサ151を、例えば興味対象の動きを監視する動作モニタに接続することも可能である。例えば、患者の肺が画像化される場合、動きセンサは呼気センサとし得る。心臓が画像化される場合、動きセンサは心電図（ＥＣＧ）とし得る。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に従ったコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナの一実施形態の概略図である。
【図２】安定な心位相を示す動作マップを表す図である。
【図３】２つの心サイクルのわたる心臓容積モデル及び２つのゲート窓を示す図である。
【図４】本発明に従った方法の典型的な一実施形態を示すフローチャートである。
【図５】本発明に従った方法の典型的な一実施形態を実行する本発明に従ったデータ処理装置の典型的な一実施形態を示す図である。
【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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【国際調査報告】
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