(57)【要約】  コンピュータトモグラフィ手荷物検査または医療アプリケーションにおけるフィルタ後方投影再構成の前に運動量移動の補間をしても、必ずしも画像品質は最高にならず、計算コストも最低にならない。本発明の一実施形態では、エネルギー分解単一列ディテクタの非線形エネルギー・ビニングを提供する。これにより、自動的に、パラレル・ビニングされたディテクタのカーテシアンｑサンプリングができる。これにより、フィルタ後方投影再構成の前のｑ補間を回避でき、空間解像度が高くなり、計算量が減少し、画像品質がよくなる。
2008519634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
関心対象を検査するためのコンピュータトモグラフィ装置であって、
回転面中で回転し、関心対象に電磁放射ビームを照射する回転放射源と、
第１のエネルギー区間内の第１のエネルギーを有する、前記関心対象の第１の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出するように構成された第１の検出要素と、
第２のエネルギー区間内の第２のエネルギーを有する、前記関心対象の第２の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出するように構成された第２の検出要素と、
前記第１の検出要素は前記回転平面から第１の距離に配置され、前記第２の検出要素は前記回転平面から第２の距離に配置され、前記第１の距離は前記第２の距離と基本的に同じであり、
前記第１のエネルギー区間は前記第２のエネルギー区間と異なる装置。
【請求項２】
第１の対象点と第２の対象点は電磁放射ビームの中央光線と垂直な線上に位置する、請求項１に記載のコンピュータトモグラフィ装置。
【請求項３】
前記第１のエネルギー区間は、前記中央光線と、前記放射源から前記第１の対象点に放射された光線との間の第１のファン角度の所定の関数であり、
前記第２のエネルギー区間は、前記中央光線と、前記放射源から前記第２の対象点に放射された光線との間の第２のファン角度の所定の関数である、請求項１に記載のコンピュータトモグラフィ装置。
【請求項４】
データプロセッサをさらに有し、
前記データプロセッサは、
各検出要素のエネルギーの線形サンプリングと、
前記ビームのパラレルビーム配置へのパラレルビーム・リビニングを適用する段階であって、補間されていない各検出要素の検出された放射の運動量移動の等距離サンプリングをする段階とを実行するように構成された請求項１に記載のコンピュータトモグラフィ装置。
【請求項５】
前記第１の検出要素と前記第２の検出要素は放射ディテクタの一部であり、
前記放射ディテクタは、回転平面から一定の距離にあるフォーカス中心単一列エネルギー分解ディテクタと前記回転平面から一定の距離にある平面単一列エネルギー分解ディテクタとのうちの一方である、請求項１に記載のコンピュータトモグラフィ装置。
【請求項６】
前記電磁放射源は多色Ｘ線源であり、
前記放射源は前記関心対象のまわりのらせん経路に沿って動き、前記ビームはファンビーム配置を有する、請求項１に記載のコンピュータトモグラフィ装置。
【請求項７】
干渉性散乱コンピュータトモグラフィ装置として構成されている、請求項１に記載のコンピュータトモグラフィ装置。
【請求項８】
手荷物検査装置、医療アプリケーション装置、材料テスト装置、及び材料科学分析装置よりなる群のうちの１つとして構成されている、請求項１に記載のコンピュータトモグラフィ装置。
【請求項９】
放射ディテクタであって、
第１のエネルギー区間内の第１のエネルギーを有する、電磁放射源から放射され、前記関心対象の第１の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出するように構成された第１の検出要素と、
第２のエネルギー区間内の第２のエネルギーを有する、電磁放射源から放射され、前記関心対象の第２の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出するように構成された第２の検出要素と、
前記第１の検出要素は前記回転平面から第１の距離に配置され、前記第２の検出要素は前記回転平面から第２の距離に配置され、前記第１の距離は前記第２の距離と基本的に同じであり、
前記第１のエネルギー区間は前記第２のエネルギー区間と異なる放射ディテクタ。
【請求項１０】
第１の対象点と第２の対象点は電磁放射ビームの中央光線と垂直な線上に位置する、
前記第１のエネルギー区間は、前記中央光線と、前記放射源から前記第１の対象点に放射された光線との間の第１のファン角度の所定の関数であり、
前記第２のエネルギー区間は、前記中央光線と、前記放射源から前記第２の対象点に放射された光線との間の第２のファン角度の所定の関数である、請求項９に記載の放射ディテクタ。
【請求項１１】
各ディテクタ要素のエネルギーの線形サンプリングと、前記ビームをパラレルビーム配置へのパラレルビーム・リビニングにより、補間をしなくても、各検出要素の検出放射の運動量移動の等距離サンプリングとなる、請求項９に記載の放射ディテクタ。
【請求項１２】
前記放射ディテクタは、回転平面から一定の距離にあるフォーカス中心単一列エネルギー分解ディテクタと、平面単一列エネルギー分解ディテクタとのうちの一方である、請求項９に記載の放射ディテクタ。
【請求項１３】
コンピュータトモグラフィにおける関心対象の検査方法であって、
回転平面内で電磁放射源を回転する段階と、
前記放射源から関心対象に電磁放射ビームを放射する段階と、
第１の検出要素により、第１のエネルギー区間内の第１のエネルギーを有する、前記関心対象の第１の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出する段階と、
第２の検出要素により、第２のエネルギー区間内の第２のエネルギーを有する、前記関心対象の第２の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出する段階と、
前記第１の検出要素は前記回転平面から第１の距離に配置され、前記第２の検出要素は前記回転平面から第２の距離に配置され、前記第１の距離は前記第２の距離と基本的に同じであり、
前記第１のエネルギー区間は前記第２のエネルギー区間と異なる方法。
【請求項１４】
各ディテクタ要素のエネルギーを線形サンプリングする段階と、
前記ビームのパラレルビーム配置へのパラレルビーム・リビニングを適用する段階であって、補間されていない各ディテクタ要素の検出された放射の運動量移動の等距離サンプリングをする段階とをさらに有し、
第１の対象点と第２の対象点は電磁放射ビームの中央光線と垂直な線上に位置し、
前記第１のエネルギー区間は、前記中央光線と、前記放射源から前記第１の対象点に放射された光線との間の第１のファン角度の所定の関数であり、
前記第２のエネルギー区間は、前記中央光線と、前記放射源から前記第２の対象点に放射された光線との間の第２のファン角度の所定の関数である、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
コンピュータトモグラフィ装置における関心対象の検査を実行するコンピュータプログラムであって、前記コンピュータプログラムは、プロセッサにより実行されると、前記プロセッサに以下の動作を実行させるコンピュータプログラム：
回転面中で回転し、関心対象に電磁放射ビームを照射する回転放射源によりデータセットをロードし、前記データセットは、
第１の検出要素により検出され、第１のエネルギー区間内の第１のエネルギーを有する、前記関心対象の第１の対象点から干渉性散乱された電磁放射に対応するデータと、
第２の検出要素により検出され、第２のエネルギー区間内の第２のエネルギーを有する、前記関心対象の第２の対象点から干渉性散乱された電磁放射に対応するデータとを有し、
前記第１の検出要素は前記回転平面から第１の距離に配置され、前記第２の検出要素は前記回転平面から第２の距離に配置され、前記第１の距離は前記第２の距離と基本的に同じであり、
前記第１のエネルギー区間は前記第２のエネルギー区間と異なるコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、医療用アプリケーション等におけるコンピュータトモグラフィの分野に関する。特に、本発明は、コンピュータトモグラフィ装置、放射線ディテクタ、コンピュータトモグラフィ装置における関心対象（ｏｂｊｅｃｔ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の検査方法、コンピュータトモグラフィ装置における関心対象の検査を実行するコンピュータプログラムに関する。
【０００２】
干渉性散乱（ＣＳ）コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）（ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｓｃａｔｔｅｒ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）は、干渉性散乱Ｘ線光子に基づく新しい画像化方法である。干渉性散乱ＣＴシステムは、対象の１つのスライスを照射するＸ線管と、検出システムとより構成され、両方とも患者またはその他の観測対象の周りを回転する。検出システムは、２次元ディテクタであってオフプレーン（ｏｆｆ−ｐｌａｎｅ）の散乱光子を測定するもの、または単一列ディテクタであって主ビームのプレーンから距離Ｈのところにあるものであって、これらは散乱光子のエネルギー分解測定を行う。測定した投影データから、主放射面の２つの空間次元（ｘ，ｙ）により画成される３次元ボリュームを再構成する。第３の次元は散乱光子の運動量移動ｑにより数値化される。
【０００３】
しかし、フィルタ後方投影再構成（ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）の前に、運動量移動値ｑを補間しなければならない。これにより画像品質が低下し、追加的な計算が必要となる。
【０００４】
関心対象の改良された検査が望まれている。
【０００５】
本発明の一実施形態によると、上記課題は、関心対象を検査するためのコンピュータトモグラフィ装置により解決される。該コンピュータトモグラフィ装置は、回転面中で回転し、関心対象に電磁放射ビームを照射する回転放射源と、第１のエネルギー区間内の第１のエネルギーを有する、前記関心対象の第１の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出するように構成された第１の検出要素と、第２のエネルギー区間内の第２のエネルギーを有する、前記関心対象の第２の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出するように構成された第２の検出要素と、前記第１の検出要素は前記回転平面から第１の距離に配置され、前記第２の検出要素は前記回転平面から第２の距離に配置され、前記第１の距離は前記第２の距離と基本的に同じであり、前記第１のエネルギー区間は前記第２のエネルギー区間と異なる。
【０００６】
言い換えると、放射源の回転平面に平行な線上に位置し、異なるエネルギー範囲に感度を有する第１の検出要素と第２の検出要素とを有するディテクタを提供する。それゆえ、第１の検出要素は、第２の検出要素とエネルギーが異なる散乱光子を検出できる。
【０００７】
有利にも、これにより、手荷物検査やカーテシアンｑサンプリングができる医療アプリケーションのためのエネルギー分解干渉性散乱コンピュータトモグラフィ装置が得られる。
【０００８】
本発明の他の実施形態によると、第１の対象点と第２の対象点は、電磁放射のビームの中央光線と垂直な線上に配置される。
【０００９】
本発明の他の一実施形態によると、前記第１のエネルギー区間は、前記中央光線と、前記放射源から前記第１の対象点に放射された光線との間の第１のファン角度の所定の関数であり、前記第２のエネルギー区間は、前記中央光線と、前記放射源から前記第２の対象点に放射された光線との間の第２のファン角度の所定の関数である。
【００１０】
有利にも、第１と第２のファン角度の第１と第２のエネルギー区間の依存性は関数により予め決められるので、関心対象の検査が始まる前に、第１と第２の検出要素をそれぞれ第１と第２のエネルギー区間内の放射エネルギーに非常に感度よいように構成できる。
【００１１】
本発明の他の一実施形態によると、本コンピュータトモグラフィ装置はデータプロセッサをさらに有し、前記データプロセッサは、各検出要素のエネルギーを線形サンプリングし、ビームをパラレルビーム配置（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｂｅａｍ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）にパラレルビーム・リビニング（ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）して、補間をしなくても、各検出要素の検出放射の運動量移動の等距離サンプリングとなる段階を実行するように構成されている。
【００１２】
このように、有利にも、パラレル・リビニングされたディテクタ平面上でｑのカーテシアンサンプリングとなる。これにより、再構成ボリューム中の解像度がよくなる。
【００１３】
本発明の他の一実施形態によると、前記第１の検出要素と前記第２の検出要素は放射ディテクタの一部であり、前記放射ディテクタは、回転平面から一定の距離にあるフォーカス中心単一列エネルギー分解ディテクタと前記回転平面から一定の距離にある平面単一列エネルギー分解ディテクタとのうちの一方である。
【００１４】
有利にも、これにより、コンピュータトモグラフィ装置の計算効率が向上する。
【００１５】
本発明の他の一実施形態によると、前記電磁放射源は多色Ｘ線源であり、前記放射源は前記関心対象のまわりのらせん経路に沿って動き、前記ビームはファンビーム配置を有する。
【００１６】
多色Ｘ線源の使用は有利である。多色Ｘ線は容易に発生でき、光子束が大きいからである。
【００１７】
本発明の他の実施形態は、干渉性散乱コンピュータトモグラフィ装置として構成されたコンピュータトモグラフィ装置を提供する。
【００１８】
本コンピュータトモグラフィ装置は、手荷物検査装置、医療アプリケーション装置、材料テスト装置、及び材料科学分析装置よりなる群のうちの１つとして構成されてもよい。しかし、本発明を応用する最も好ましい分野は、手荷物検査と医療アプリケーションである。本発明により空間解像度が高くなり、計算量が減少し、画像品質が向上するからである。本発明により、一定タイプの材料を自動認識し、必要に応じて、危険物があると警告を発する高品質の自動化システムができる。かかる検査システムは、本発明のコンピュータトモグラフィ装置を使用し、Ｘ線源でＸ線を放射し、そのＸ線は検査する手荷物を透過、または手荷物で散乱する。それによりエネルギー分解して干渉性散乱された放射を検出できる。
【００１９】
本発明は、さらに放射ディテクタにも関する。該放射ディテクタは、第１のエネルギー区間内の第１のエネルギーを有する、電磁放射源から放射され、前記関心対象の第１の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出するように構成された第１の検出要素と、第２のエネルギー区間内の第２のエネルギーを有する、電磁放射源から放射され、前記関心対象の第２の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出するように構成された第２の検出要素と、第１の検出要素と第２の検出要素は、放射源の回転平面から等距離には位置され、第１のエネルギー区間は第２のエネルギー区間と異なる。
【００２０】
有利にも、これにより改良された放射ディテクタが提供され、空間解像度が向上し、画像品質がよくなる。
【００２１】
本発明の他の一実施形態によると、コンピュータトモグラフィにおける関心対象の検査方法が開示されている。該方法は以下の段階を有する：回転平面内で電磁放射源を回転する段階と、前記放射源から関心対象に電磁放射ビームを放射する段階と、第１の検出要素により、第１のエネルギー区間内の第１のエネルギーを有する、前記関心対象の第１の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出する段階と、第２の検出要素により、第２のエネルギー区間内の第２のエネルギーを有する、前記関心対象の第２の対象点から干渉性散乱された電磁放射を検出する段階。第１の検出要素は回転平面から第１の距離に配置され、第２の検出要素は回転平面から第２の距離に配置され、第１の距離は基本的に第２の距離と等しく、第１のエネルギー区間は第２のエネルギー区間と異なる。
【００２２】
本発明は、例えば、プロセッサ（画像プロセッサ等）上で実行されるコンピュータプログラムにも関する。このようなコンピュータプログラムは、例えば、ＣＴスキャナシステムの一部である。本発明の一実施形態による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ワーキングメモリにロードされる。このように、データプロセッサは本発明の方法の一実施形態例を実行する。本コンピュータプログラムは、Ｃ＋＋等のどの好適なプログラミング言語で記述してもよく、ＣＤ−ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能媒体に格納してもよい。また、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブ等のネットワークから入手することもできる。本コンピュータプログラムをネットワークから画像処理ユニットまたはプロセッサ、またはその他の好適なコンピュータにダウンロードしてもよい。
【００２３】
本発明の一態様は、エネルギー分解単一列ディテクタの非線形エネルギー・ビニングであり、これにより、自動的に、パラレル・ビニングされたディテクタのカーテシアンｑサンプリングができる。これにより、フィルタ後方投影再構成の前のｑ補間を回避でき、空間解像度が高くなり、計算量が減少し、画像品質がよくなる。
【００２４】
本発明の上記その他の態様は、以下に説明する実施形態から明らかとなり、この実施形態を参照して詳しく説明される。
【００２５】
添付図面を参照して、発明の実施形態例を次に説明する。
【発明を実施するための最良の態様】
【００２６】
以下、図１を参照して、エネルギー分解ＣＳＣＴを実施するコンピュータトモグラフィ装置を説明する。別の図面においても、同様または同一の要素には同じ参照数字を付した。
【００２７】
この実施形態例を参照して、本発明を医療画像化に応用する場合について説明する。しかし、留意すべきことは、本発明は、医療が増加の分野における応用に限定されず、手荷物等に関する危険物（爆発物等）検出のための手荷物検査や、材料テスト等のその他の産業応用に応用することができることである。
【００２８】
図１に示したスキャナはファンビーム（ｆａｎ−ｂｅａｍ）ＣＴスキャナである。図１に示したＣＴスキャナは、回転軸２の回りに回転可能なガントリ１を有する。ガントリ１はモータ３により駆動される。参照数字４は、Ｘ線光源等の放射源を示す。このＸ線光源は、本発明の一態様では、多色放射ビームを放射する。
【００２９】
参照数字５は、放射光源から放射された放射光ビームをコーン形状の放射光ビーム６に形成するアパチャーシステム（ａｐｅｒｔｕｒｅ  ｓｙｓｔｅｍ）を指す。コーン形状の放射ビーム６を放射した後、そのビームはスリットコリメータ（図１には図示せず）を通して導かれ、主ファンビームを形成して、対象領域にある対象７にあたる。
【００３０】
ファンビーム６は、（図１では誇張して示した；その経路で散乱されなければ、実際には検出要素の中心列だけにあたる、）ガントリ１の中心、すなわちＣＳＣＴスキャナの検査領域に配置された関心対象７を透過して、ディテクタ８にあたるように方向付けられる。図１から分かるように、ディテクタ８は、放射源４に対向するガントリ１上に配置されて、ディテクタ８の表面はファンビーム６でカバーされる。図１に示したディテクタ８は複数のディテクタ要素を有する。
【００３１】
関心対象７をスキャンする際、放射源４、アパチャーシステム５、及びディテクタ８は、矢印１６で示された方向にガントリ１の回りを回転する。放射光源４、アパチャーシステム５、及びディテクタ８を有するガントリ１の回転のため、モータ３がモータ制御部１７に接続されている。そのモータ制御部１７は計算部１８に接続されている。
【００３２】
スキャンの際、放射ディテクタ８は所定の時間間隔でサンプリングされる。放射ディテクタ８から読み出したサンプリング結果は電気信号、すなわち電気的データであり、以下の説明では投影（ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）と呼ぶ。それゆえ、関心対象のスキャンで得られたデータセットは、複数の投影により構成されている。投影の数は、放射ディテクタ８がサンプリングされる時間間隔に対応する。また、複数の投影を併せてボリューメトリックデータと呼ぶ。さらに、ボリューメトリックデータは心電図データも含み得る。
【００３３】
図１では、関心対象はコンベヤベルト１９上に配置される。関心対象７のスキャン中、ガントリ１は患者７の回りを回転するが、コンベヤベルト１９は関心対象７をガントリ１の回転軸２と平行な方向に沿って並進移動する。これにより、関心対象１７はヘリカルスキャンパスに沿ってスキャンされる。コンベヤベルト１９は、スキャン中は停止してもよい。コンベヤベルト１９を設ける替わりに、例えば、医療への応用では、関心対象７が患者の場合には可動テーブルを使用する。しかし、留意すべきことは、説明する全ての場合において、回転スキャンを実行することが可能である。この場合、回転軸２に平行な方向での並進移動はなく、回転軸２に回りにガントリ１が回転するだけである。
【００３４】
ディテクタ８は計算部１８に接続されている。計算部１８は、検出結果、すなわち、ディテクタ８のディテクタ要素からのリードアウトを受け取り、そのリードアウトに基づいてスキャン結果を決定する。ディテクタ８のディテクタ要素は、関心対象７によりファンビーム６に生じた減衰、またはエネルギーが一定のエネルギーインターバルにある関心対象７の対象点から干渉性散乱されたＸ線のエネルギーと強さを測定するように構成されている。さらに、計算部１８は、ガントリ１の動きをモータ３、２０またはコンベヤベルト１９と調和させるために、モータ制御部１７と通信する。
【００３５】
計算部１８は、ディテクタ８のリードアウトから、画像を再構成するように構成されている。計算部１８により生成された画像は、インターフェイス２２を介してディスプレイ（図１には示さず）に出力される。
【００３６】
データプロセッサにより実現される計算部１８は、各ディテクタ要素のエネルギーのリニアサンプリング（ｌｉｎｅａｒ  ｓａｍｐｌｉｎｇ）を実行し、パラレルビーム配置（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｂｅａｍ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）へのビームのパラレルビーム・リビニング（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｂｅａｍ  ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）を行う。本発明の一態様によると、これにより、補間されていない各ディテクタ要素の検出された放射の運動量移動における等距離サンプリング（ｅｑｕｉｄｉｓｔａｎｔ  ｓａｍｐｌｉｎｇ）となる。
【００３７】
さらに、図１から分かるように、計算部１８はラウドスピーカ２１に接続され、例えば自動的に警告を発するようになっている。
【００３８】
図２は、本発明の一実施形態によるＣＳＣＴの取得配置（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を示す概略図である。図２に示したＣＳＣＴ配置は、単一ラインのフォーカス中心（ｆｏｃｕｓ−ｃｅｎｔｅｒｅｄ）ディテクタ２３を示す。このディテクタ２３は、本発明の一実施形態によるＣＳＣＴコンピュータトモグラフィ装置の一部である。この装置において、本発明の一実施形態による方法が実行される。
【００３９】
主ビーム平面から一定距離２７にあるエネルギー分解フォーカス中心単一列検出システム２３を使用する場合、（中心が放射源４と回転中心３３の中間にある）円弧５０上の対象点２４１、２４２、２４３、２４４、２４５からの散乱角Θは、ファン角度βの非線形関数として変化する。
【００４０】
本発明によると、ファン角度βの関数としてエネルギーサンプリング範囲の上下限を調整することにより、この効果を補正することができる。これらの２つの値はディテクタ列の要素毎に異なるが、それらの間のエネルギーは線形にサンプリングできる。その後のパラレルビーム配置へのファンビーム・パラレルビーム・リビニング（ｆａｎ−ｂｅａｍ  ｔｏ  ｐａｒａｌｌｅｌ−ｂｅａｍ  ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）により、ディテクタ平面は長方形となり等距離のｑ個の列が含まれる。
【００４１】
この方法により、ＣＳＣＴ再構成の空間的解像度が改善される。１つの補間ステップがディテクタ依存のエネルギー・ビニング（ｂｉｎｎｉｎｇ）により行われるからである。また、計算効率も向上する。再構成の前処理において１つの補間ステップを実行しなくてよいからである。最後に、等距離のｑ個の列を含む長方形のディテクタ形状により、ＣＳＣＴ再構成の結果の画像品質が、標準的なフィルタ後方投影（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）アプローチと比較して、向上する。
【００４２】
干渉性散乱コンピュータトモグラフィのフィルタ後方投影再構成の基本的方法は、Ｕ．  ｖａｎ  Ｓｔｅｖｅｎｄａａｌ、Ｊ．  Ｐ．  Ｓｃｈｌｏｍｋａ、  Ａ．  Ｈａｒｄｉｎｇ、  Ｍ．  Ｇｒａｓｓ著「フィルタ後方投影に基づく干渉性散乱コンピュータトモグラフィの再構成アルゴリズム（Ａ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ  ｆｏｒ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｓｃａｔｔｅｒ  ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ  ｂａｓｅｄ  ｏｎ  ｆｉｌｔｅｒｅｄ  ｂａｃｋ−ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）」（Ｍｅｄ．  Ｐｈｙｓ．  ３０  （９）  （２００３）  ｐｐ．  ２４６５−２４７４）に記載されている。この文献はここに参照援用する。
【００４３】
本発明は、主ビーム３０の平面から一定の距離２７にある単一列のディテクタを有するＣＳＣＴシステムを開示している。このシステムは、干渉性散乱のエネルギー分解測定を実行するものである。測定した投影データから、主放射面３０の２つの空間次元（ｘ，ｙ）により画成される３次元ボリュームを再構成し、第３の次元は散乱光子の運動量移動ｑにより数値化される。検出要素３６と３７を含むエネルギー分解ディテクタ列２３の非線形エネルギー・ビニング（ｂｉｎｎｉｎｇ）を実行する。これにより、パラレル・リビニングされた（ｐａｒａｌｌｅｌ  ｒｅｂｉｎｎｅｄ）ディテクタ３１（図３参照）でカーテシアンｑサンプリング（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ  ｑ  ｓａｍｐｌｉｎｇ）が行われる。これにより再構成の際のｑ補間（ｑ  ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ）が回避される。
【００４４】
第１の放射光は、放射源４から第１の関心点２４４に向けて中央光線２６と放射源４から点２４４への光線との間の第１のファン角度で放射され、第１の関心点２４４において第１の散乱角度で第１の検出要素３６に散乱される。さらに、第２の放射光線は、放射源４から第２の対象点２４５に（第２のファン角度で）放射され、第２の対象点２４５から第２の検出要素３７に向けて干渉性散乱される。  
回転平面３０から一定の距離２７にあるエネルギー分解フォーカス中心単一列検出システムを使用する場合、対象点２４４、２４５からの散乱角度Θは、（区間［−β０；＋β０］にある）それぞれのファン角度βにより、次式（１）に従って変化する：
【数１】
2008519634.tif 000003
ここで、ＧとＳは、それぞれ放射源からディテクタまで、及び放射源から回転中心３３までの距離である。運動量移動ｑは、次式（２）に従って、散乱角度と光子エネルギーとに関係する：  
【数２】
2008519634.tif 000004
ここで、Ｅは光子のエネルギーであり、ｈとｃはそれぞれプランク定数と光速度である。
【００４５】
ｑ０を一定距離Ｈに対して＋／−β０で測定した散乱角度であるとする。ＥｍａｘとＥｍｉｎを最大エネルギーと最小エネルギーであるとする。これらはエネルギー分解ディテクタ２３を用いて検出できる。最大ファン角度β０において、最大検出可能運動量移動は次式（３）である：
【数３】
2008519634.tif 000005
これは、その列のすべてのディテクタ要素の最大検出可能値である。
【００４６】
ファン角度がβｃ＝０°である中央光線では、すべてのディテクタ要素の最小検出可能運動量移動は次式（４）である：
【数４】
2008519634.tif 000006
ファン角度βが変化するすべての異なるディテクタ要素位置のｑにおいて一定のサンプリングを実現するために、ＥｍａｘとＥｍｉｎを次式（５）及び（６）に従ってβの関数として決めなければならない：
【数５】
2008519634.tif 000007
及び、
【数６】
2008519634.tif 000008
ディテクタ要素毎の最大及び最小サンプリングエネルギーと、その間のエネルギー範囲の線形サンプリングとを用いて、ｑ方向で補間をしなくても、パラレル・リビニングされた（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｒｅｂｉｎｎｅｄ）ディテクタ平面上のｑにおけるカーテシアンサンプリング（Ｃａｒｔｅｓｉａｎ  ｓａｍｐｌｉｎｇ）をすることができる。これにより、再構成ボリュームの解像度が向上する。
【００４７】
平面単一ラインエネルギー分解ディテクタ（ｐｌａｎａｒ  ｓｉｎｇｌｅ−ｌｉｎｅ  ｅｎｅｒｇｙ−ｒｅｓｏｌｖｅｄ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）の場合、散乱角度Θとファン角度βの間の関係は、次式（７）である
【００４８】
【数７】
2008519634.tif 000009
これは、最小及び最大の測定可能運動量移動とディテクタ要素のエネルギー境界（式５、６参照）の対応する境界との関係に入る。形状が異なる単一ラインディテクタの場合、ｑ方向の補間による損失と空間解像度を下げるために、この方法を適用できる。
【００４９】
図３は、本発明の一実施形態によるファンビーム・パラレルビーム・リビニング（ｆａｎ−ｂｅａｍ  ｔｏ  ｐａｒａｌｌｅｌ−ｂｅａｍ  ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）ＣＳＣＴの取得配置（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を示す概略図である。図３の左側の図は、回転軸２９に沿った断面図であり、右側の図は、回転軸２９に垂直な方向の断面図である。ディテクタ要素毎のエネルギー・ビニング（ｅｎｅｒｇｙ  ｂｉｎｎｉｎｇ）を延長した放射源４、４１、４２、４３、４４により表したが、これらは可変なので、長方形ディテクタ３１のｑ個の列は等距離になる。
【００５０】
電磁放射源４は平面３０内で回転し、電磁放射ビームを対象点２４１、２４２、２４３、２４４、２４５に放射する。これらの対象点は、回転軸２９と垂直な線上に配置されている。電磁放射は対象点により散乱され、線形ディテクタ３１の一部である検出要素により検出される。各検出要素のエネルギーを線形サンプリングし、ビームをパラレルビーム配置（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｂｅａｍ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）にパラレルビーム・リビニング（ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）すると、追加的に補間をしなくても、各検出要素の検出放射の運動量移動の等距離サンプリングとなる。
【００５１】
図４は、本発明による方法の一実施形態例を示すフローチャートである。本方法は、ステップＳ１において始まり、投影データセットが取得される。これは、例えば、好適なＣＳＣＴスキャナシステムを使用することにより、または記憶装置から投影データを読み出すことにより行われる。その後、ステップＳ２において、第１のエネルギー区間内のエネルギーを有する、関心対象の第１の対象点から干渉性散乱された電磁放射は、第１の検出要素で検出される。同時に、またはその前に、またはその後に、第２のエネルギー区間内のエネルギーを有する、関心対象の第２の対象点から干渉性散乱された電磁放射が、第２の検出要素で検出される。第１と第２の検出要素は、回転放射源の回転平面と、フォーカス中心単一列エネルギー分解ディテクタまたは平面単一列エネルギー分解ディテクタの一方から同じ距離に配置される。第１のエネルギー区間は前記第２のエネルギー区間と異なる。第１と第２のエネルギー区分は、それぞれのファン角度に対応し、中央光線と放射源からそれぞれの対象点に放射された光線との間のそれぞれのファン角度の所定の関数により決定される。
【００５２】
第１の対象点と第２の対象点は、電磁放射のビームの中央光線と垂直な線上に配置される。
【００５３】
されに別のステップでは、各ディテクタ要素のエネルギーを線形サンプリングし、ビームをパラレルビーム配置（ｐａｒａｌｌｅｌ−ｂｅａｍ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）にパラレルビーム・リビニング（ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）すると、補間をしなくても、各ディテクタ要素の検出された放射の運動量移動（ｑ）の等距離サンプリングとなる。
【００５４】
図５は、本発明による方法の一実施形態例を実行する、本発明によるデータ処理装置の一実施形態例を示す図である。図５に示したデータ処理装置は、関心対象を示す画像を格納するメモリ１５２に接続された中央処理装置（ＣＰＵ）または画像プロセッサ１５１を含む。データプロセッサ１５１は、複数の入出力ネットワークまたは診断装置（ＣＳＣＴ装置等）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で計算、または受け入れられた情報または画像を表示するコンピュータモニター等の表示装置１５４に接続されている。オペレータまたはユーザは、キーボード１５５及び／またはその他の出力装置（図５には図示せず）を介してデータプロセッサ１５１を操作する。
【００５５】
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を例えば動きモニターに接続することも可能である。この動きモニターは関心対象の動きを監視する。例えば、患者の肺を画像化する場合、動きセンサーは例えば呼気センサーである。心臓を画像化する場合、動きセンサーは心電計である。
【００５６】
留意すべきことは、「有する」という用語は他の要素やステップを排除するものではなく、「１つの」という用語は複数の場合を排除するものではないことである。また、請求項に記載されたいくつかの手段の機能を単一のプロセッサまたはシステムが満たすことができることである。また、異なる実施形態に関して説明した要素を組み合わせてもよい。
【００５７】
請求項中の参照符号は、その請求項の範囲を限定するものと解釈してはならないことにも留意すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明によるコンピュータトモグラフィ（ＣＴ）スキャナの一実施形態を示す簡略化した概略図である。
【図２】本発明の一実施形態によるＣＳＣＴの取得配置（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を示す概略図である。
【図３】本発明の一実施形態によるファンビーム・パラレルビーム・リビニング（ｆａｎ−ｂｅａｍ  ｔｏ  ｐａｒａｌｌｅｌ−ｂｅａｍ  ｒｅｂｉｎｎｉｎｇ）ＣＳＣＴの取得配置（ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を示す概略図である。
【図４】本発明による方法の一実施形態例を示すフローチャートである。
【図５】本発明による方法の一実施形態例を実行する、本発明による画像処理装置の一実施形態例を示す図である。
【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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