(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
Ｘ線を検出する複数の検出素子を有するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を保持する架台と、
前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器によるスキャンの断面を傾けるよう前記架台を移動制御する制御部と、
前記制御部によりゼロ度以外のチルト角に前記架台を移動制御された状態で前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器によりスキャンされた複数のスライス断面における投影データを取得する取得部と、
前記投影データを再構成し前記複数のスライス断面における画像を生成する再構成部と、
前記複数の互いに平行なスライス断面のうち、互いに近傍な複数のスライス断面を一つのグループとして指定する指定部と、
前記指定された複数のスライス断面に対応する複数の画像の中心が、前記スライス断面と直交する方向に沿って配置されるようにシフト処理を行う処理部と、
前記シフト処理された複数の画像を加算して得られる加算画像を生成する画像生成部と、
を備えるＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記処理部は、前記スライス断面と直交する方向を前記チルト角に対し垂直方向として、前記シフト処理を実行する請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記処理部は、前記一つのグループとして指定された複数のスライス断面に対応する画像をリサンプルするように前記シフト処理を実行する請求項１又は２に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
前記処理部は、前記一つのグループとして指定された複数のスライス断面に対応する画像を補間し前記スライス断面と直交する方向へのオフセットが補償された格子上へリサンプルする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記処理部は、前記チルト角の正接に対して、前記一つのグループとして指定された複数のスライス断面と、当該複数のスライス断面と平行な所定の基準面と、の間の最短距離を掛けた積により、前記チルト角に基づく距離分を計算する請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
前記処理部は、１次補間法、２次補間法、３次補間法、スプライン補間法、３次エルミート補間法、ラグランジュ多項式補間法、ニュートンコーツ補間法、およびランツォシュリサンプリング補間法のうちの１つを用いて、前記一つのグループとして指定された複数のスライス断面に対応する画像を補間する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記取得部は、前記投影データとして、第一のスライス断面を得るための第一のスキャンと、前記第一のスキャンの後に行われる、前記第一のスライス断面の近傍の第二のスライス断面を得るための第二のスキャンとを含む一連のスキャンにより投影データを取得する請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
Ｘ線を照射するＸ線源と、Ｘ線を検出する複数の検出素子を有するＸ線検出器と、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を保持する架台と、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器によるスキャンの断面を傾けるよう前記架台を移動制御する制御部と、
前記制御部によりゼロ度以外のチルト角に前記架台を移動制御された状態で前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器によりスキャンされた複数のスライス断面における投影データを取得する取得部と、前記投影データを再構成し前記複数のスライス断面における画像を生成する再構成部と、前記複数の互いに平行なスライス断面のうち、互いに近傍な複数のスライス断面を一つのグループとして指定する指定部と、前記指定された複数のスライス断面に対応する複数の画像の中心が、前記スライス断面と直交する方向に沿って配置されるようにシフト処理を行う処理部と、前記シフト処理された複数の画像を加算して得られる加算画像を生成する画像生成部と、
を備えるＸ線ＣＴシステム。
【請求項９】
Ｘ線ＣＴ装置において、Ｘ線源およびＸ線検出器によるスキャンの断面を傾けるよう、当該Ｘ線源およびＸ線検出器を保持する架台をゼロ度以外のチルト角に移動制御された状態で前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器によりスキャンされた、複数のスライス断面における投影データを取得する取得部と、
前記投影データを再構成し前記複数のスライス断面における画像を生成する再構成部と、
前記複数のスライス断面のうち、互いに近傍な複数のスライス断面を一つのグループとして指定する指定部と、
前記指定された複数のスライス断面に対応する複数の画像の中心が、前記スライス断面と直交する方向に沿って配置されるようにシフト処理を行う処理部と、
前記シフト処理された複数の画像を加算して得られる加算画像を生成する画像生成部と、
を備える医用画像処理装置。
【請求項１０】
Ｘ線ＣＴ装置において、Ｘ線源およびＸ線検出器によるスキャンの断面を傾けるよう、当該Ｘ線源およびＸ線検出器を保持する架台をゼロ度以外のチルト角に移動制御された状態で前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器によりスキャンされた、複数のスライス断面における投影データを取得するステップと、
前記投影データを再構成し前記複数のスライス断面における画像を生成するステップと、
前記複数のスライス断面のうち、互いに近傍な複数のスライス断面を一つのグループとして指定するステップと、
前記指定された複数のスライス断面に対応する複数の画像の中心が、前記スライス断面と直交する方向に沿って配置されるようにシフト処理を行うステップと、
前記シフト処理された複数の画像を加算して得られる加算画像を生成するステップと、
をコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項１１】
Ｘ線ＣＴ装置において、Ｘ線源およびＸ線検出器によるスキャンの断面を傾けるよう、当該Ｘ線源およびＸ線検出器を保持する架台をゼロ度以外のチルト角に移動制御された状態で前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器によりスキャンされた、複数のスライス断面における投影データを取得することと、
前記投影データを再構成し前記複数のスライス断面における画像を生成することと、
前記複数のスライス断面のうち、互いに近傍な複数のスライス断面を一つのグループとして指定することと、
前記指定された複数のスライス断面に対応する複数の画像の中心が、前記スライス断面と直交する方向に沿って配置されるようにシフト処理を行うことと、
前記シフト処理された複数の画像を加算して得られる加算画像を生成することと、
を備える医用画像処理方法。
【請求項１２】
Ｘ線ＣＴ装置において、Ｘ線源およびＸ線検出器によるスキャンの断面を傾けるよう、当該Ｘ線源およびＸ線検出器を保持する架台をゼロ度以外のチルト角に移動制御された状態で前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器によりスキャンされた、複数のスライス断面における投影データを取得する取得部と、
前記投影データを再構成し前記複数のスライス断面における画像を生成する再構成部と、
前記複数のスライス断面のうち、互いに近傍な複数のスライス断面を一つのグループとして指定する指定部と、
前記指定された複数のスライス断面に対応する複数の画像の中心が、前記スライス断面と直交する方向に沿って配置されるようにシフト処理を行う処理部と、
前記シフト処理された複数の画像を加算して得られる加算画像を生成する画像生成部と、
を備える医用画像処理システム。
【請求項１３】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
Ｘ線を検出する複数の検出素子を有するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を保持する架台と、
前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器によるスキャンの断面を傾けるよう前記架台を移動制御する制御部と、
前記制御部によりゼロ度以外のチルト角に前記架台を移動制御した後に、第一のスライス断面を得るための第一のスキャンと、前記第一のスキャンの後に行われる、前記第一のスライス断面の近傍の第二のスライス断面を得るための第二のスキャンとを含む一連のスキャンにより投影データを取得する取得部と、
前記投影データを再構成することにより複数のスライス断面における画像を生成する再構成部と、
前記複数のスライス断面のうち、第一及び第二のスライス断面を含む、互いに近傍な複数のスライス断面を一つのグループとして指定する指定部と、
前記指定された複数のスライス断面に対応する複数の画像について、前記チルト角に基づく方向に沿って、前記チルト角に基づく距離分のシフト処理を行う処理部と、
前記シフト処理された複数の画像を加算して得られる加算画像を生成する画像生成部と、
を備えるＸ線ＣＴ装置。
【請求項１４】
前記架台は、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器を支持し、回転軸の周りで回転する環状フレームをさらに有し、
前記第一のスキャンでは、前記環状フレームが回転されながら一連の投影角で前記投影データが収集され、前記第一のスキャンの後に、前記第二のスキャンとして、前記環状フレームが回転されながら一連の投影角で前記投影データが収集される、
請求項１３に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１５】
前記処理部は、前記シフト処理として、前記複数の画像のうち１つに対して残りの画像の位置をシフトさせる処理を行う、
請求項１乃至７並びに１３乃至１４のいずれか１項に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項１６】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
Ｘ線を検出する複数の検出素子を有するＸ線検出器と、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器を保持する架台と、前記Ｘ線源および前記Ｘ線検出器によるスキャンの断面を傾けるよう前記架台を移動制御する制御部と、を備えるＸ線ＣＴ装置と、
前記制御部によりゼロ度以外のチルト角に前記架台を移動制御した後に、第一のスライス断面を得るための第一のスキャンと、前記第一のスキャンの後に行われる、前記第一のスライス断面の近傍の第二のスライス断面を得るための第二のスキャンとを含む一連のスキャンにより投影データを取得する取得手段と、前記投影データを再構成することにより複数のスライス断面における画像を生成する再構成部と、前記複数のスライス断面のうち、第一及び第二のスライス断面を含む、互いに近傍な複数のスライス断面を一つのグループとして指定する指定部と、前記指定された複数のスライス断面に対応する複数の画像について、前記チルト角に基づく方向に沿って、前記チルト角に基づく距離分のシフト処理を行う処理部と、前記シフト処理された複数の画像を加算して得られる加算画像を生成する画像生成部と、を備える医用画像処理装置と、
を備えるＸ線ＣＴシステム。
【請求項１７】
Ｘ線ＣＴ装置において、Ｘ線源およびＸ線検出器によるスキャンの断面を傾けるよう、当該Ｘ線源およびＸ線検出器を保持する架台をゼロ度以外のチルト角に移動制御した後に、第一のスライス断面を得るための第一のスキャンと、前記第一のスキャンの後に行われる、前記第一のスライス断面の近傍の第二のスライス断面を得るための第二のスキャンとを含む一連のスキャンにより投影データを取得する取得部と、
前記投影データを再構成することにより複数のスライス断面における画像を生成する再構成部と、
前記複数のスライス断面のうち、第一及び第二のスライス断面を含む、互いに近傍な複数のスライス断面を一つのグループとして指定する指定部と、
前記指定された複数のスライス断面に対応する複数の画像について、前記チルト角に基づく方向に沿って、前記チルト角に基づく距離分のシフト処理を行う処理部と、
前記シフト処理された複数の画像を加算して得られる加算画像を生成する画像生成部と、
を備える医用画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、Ｘ線コンピュータ断層撮影システム、医用画像処理装置、医用画像処理方法、医用画像処理システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）および方法は広く使用されており、特に医用撮像および診断に対して使用されている。Ｘ線ＣＴ装置は、概して、被験者の体を通る１つまたは複数の断面スライスの画像を作成する。Ｘ線源などの放射線源が、体を一方の側から照射する。概してＸ線源に隣接するコリメータは、Ｘ線ビームの角度的な広がりを制限し、したがって、体に当たる放射線は、体の横断面スライスを画定する平坦な領域に実質的に制限される。体の反対側にある少なくとも１つの検出器（および一般に多くの複数の検出器）は、実質的にスライス面内の体を通して送られた放射線を受け取る。体を通過した放射線の減衰は、検出器により受け取られた電気信号を処理することにより測定される。
【０００３】
図１Ａは、検出器アレイに沿った「空間」（水平）、および一連の投影角で実施される測定スキャンの「時間／角度」（垂直）の関数として、体を通る減衰を示すＣＴサイノグラムを示している。空間次元は、Ｘ線検出器の１次元アレイに沿った位置を指している。時間／角度次元は、時間に応じて変化するＸ線の投影角を指し、したがって、時間が進行すると、投影角が増分し、投影測定が投影角の直線的な連続により行われる。特定のボリュームから得られる減衰は、垂直軸周りで正弦波を描くことになるが、回転軸から遠いボリュームは、より大きな振幅の正弦波を有し、正弦波の位相は、回転軸周りのボリュームの角度位置を決定する。逆ラドン変換または等価な画像再構成を実施することは、サイノグラムにおける投影データから画像を再構成することである、すなわち、図１Ａで示されるように、再構成画像は体の横断面スライスに対応する。
【０００４】
オブジェクトを通る２次元スライスの１次元測定平面へのＸ線投影測定のプロセスは、数学的にラドン変換として、以下の式（１）の様に表すことができる。
【０００５】
【数１】
0006747851.tif 000002
【０００６】
式（１）中、ｇ（Ｘ，ｚ）はｚ方向に垂直な厚さｄｚのスライスに対して、検出器アレイに沿った位置Ｘの関数としての投影データであり、ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）は、位置の関数としてのオブジェクトの減衰であり、またＲ［  ］はｘ−ｙ平面におけるラドン変換である。複数の角度で投影データを測定することにより、画像再構成問題は、投影データの逆ラドン変換を次の式（２）に従って計算することによって表現され得る。
【０００７】
【数２】
0006747851.tif 000003
【０００８】
式中、Ｒ-1［  ］は逆ラドン変換であり、またθは投影データが収集された投影角である。実際には、投影データｇ（Ｘ，ｚ，θ）から画像ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を再構成するためには多くの方法がある。
【０００９】
画像再構成問題はしばしば、行列方程式（３）として公式化される。
【００１０】
【数３】
0006747851.tif 000004
【００１１】
式（３）中、ｇは、オブジェクトＯＢＪを含むオブジェクト空間を通して送られたＸ線の投影測定を表し、Ａは、オブジェクト空間を通るＸ線の離散化された線積分（すなわちラドン変換）を記述するシステム行列であり、またｆは、オブジェクトＯＢＪの画像である（すなわち、システム行列方程式を解くことにより求められる量）。画像再構成は、行列Ａの逆行列、または疑似逆行列をとることにより行われ得る。しかし、これが画像を再構成するための最も効率的な方法であることはまれである。より従来的な手法は、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ）と呼ばれるものであり、それは、名前と一致して、投影データをフィルタリングし、次いでフィルタ補正された投影データを画像空間へと逆投影することを含み、次の式（４）によって表現できる。
【００１２】
【数４】
0006747851.tif 000005
【００１３】
式（４）中、ＦRamp（Ｘ）はランプフィルタ（「ランプフィルタ」という名前は、空間周波数領域におけるその形状から生じている）であり、記号＊は畳み込みを示しており、またＢＰ［  ］は逆投影関数である。
【００１４】
画像再構成の他の方法は、逐次再構成法（例えば、代数的再構成技法（ＡＲＴ）および全変動最小化正則化法）と、フーリエ変換ベースの方法（例えば、直接フーリエ法など）と、統計的な方法（例えば、最大尤度の期待値最大化アルゴリズムベースの方法など）とを含む。
【００１５】
例えば、上記で論じた逐次的な、またはフィルタ補正逆投影法を用いて、所与の投影面に対応する投影データからＣＴ画像を再構成するための方法が知られているが、いくつかの用途では、単一の厚スライスＣＴ画像を生成するために、いくつかの隣接する薄スライスＣＴスキャンから投影データを組み合わせることが望ましい。ＣＴスキャン間の平行移動方向が、投影面対して直交している場合、薄スライス投影データから厚スライス画像を再構成することは、投影データを厚いスライスへと平均化し、次いで、得られた厚スライス投影データから画像を再構成する直接的なプロセスにより実現され得る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、ＣＴスキャンの投影面が平行移動方向に対して傾斜しているとき、傾斜によるオフセットが、傾斜した薄スライス投影データから厚スライスを再構成するのを複雑化する可能性がある。
【００１７】
目的は、ＣＴスキャンの投影面が平行移動方向に対して傾斜しているときであっても、傾斜した薄スライス投影データから厚スライスを簡単且つ適切に再構成することができるＸ線コンピュータ断層撮影装置、Ｘ線コンピュータ断層撮影システム、医用画像処理装置、医用画像処理方法、医用画像処理システム及びプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線を照射するＸ線源と、被検体を透過した透過Ｘ線を検出する複数の検出素子を有するＸ線検出器と、Ｘ線源およびＸ線検出器とを保持する架台と、Ｘ線源およびＸ線検出器によるスキャンの断面を傾けるよう架台を移動制御する制御部と、取得部と、再構成部と、指定部と、処理部と、画像生成部と、を備える
取得部は、制御部によりゼロ度以外のチルト角に架台を移動制御した後にＸ線源およびＸ線検出器にてスキャンされた複数の互いに平行なスライス断面における投影データを取得する。再構成部は、投影データを再構成し複数の互いに平行なスライス断面における画像を生成する。指定部は、複数の互いに平行なスライス断面のうち、互いに近傍なスライス断面を一つのグループとして指定する。処理部は、一つのグループとして指定された複数のスライス断面に対応する画像について、所定の方向に沿って、前記チルト角に基づく距離分のシフト処理を行う。画像生成部は、シフト処理後の複数の画像に基づいて所定の画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１Ａ】サイノグラムデータ、およびサイノグラムデータに対してコンピュータ断層撮影（ＣＴ）再構成を実施して得られる再構成された断層撮影画像の例を示す図。
【図１Ｂ】ＣＴ投影データを測定するための線源および検出器を有するＣＴ装置の一実装形態の概略図。
【図２】投影面に対する法線ベクトルが、ＣＴスキャン間に撮像されるオブジェクトの平行移動方向に対して角度Θで傾斜しているＣＴ装置の一実装形態の図。
【図３】傾斜した薄スライス画像に対応するボリュームの例を示す図。
【図４Ａ】薄スライス画像のグルーピングを厚スライス画像作成のために平均化するのに備えて、薄スライス画像中の相対的なｙオフセットが補償されている、薄スライス画像を厚スライスグルーピングへとグループ化する一実装形態を示す図。
【図４Ｂ】各薄スライス画像に名前が付されている厚スライスグルーピングの例を示す図。
【図４Ｃ】厚スライス画像と薄スライス画像の両方に対するピクセルの格子および対応する用語の一実装形態を示す図。
【図５】ＣＴ装置の傾斜から生ずるピクセルオフセットを補償するために、薄スライス画像をｙ方向にシフトする一実装形態を示す図。
【図６】薄スライス画像を平均化して厚スライス画像を取得するために、薄スライスのグルーピング中のピクセルオフセットを補償する方法の一実装形態を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施形態は、多様な形式での実施形態を受け入れる余地があるが、図面に示されまた特定の実施形態が詳しくここに説明される。このような実施形態の本実施形態は、複数の原則の一例であり、図示され、説明された特定の実施形態に本実施形態を制限する意図はないということを念頭に置いておかれたい。以下の説明において、同様の参照番号がいくつかの図を通して同一のまたは対応する部分を指示している図を参考にしている。
【００２１】
図１Ｂは、ＣＴ装置またはスキャナに含まれるＸ線撮影ガントリの実装形態を示している。図１Ｂで示すように、Ｘ線撮影ガントリ１００は、側面から示されており、またＸ線管１０１と、環状フレーム１０２と、多列もしくは２次元アレイタイプのＸ線検出器１０３とをさらに含む。Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３は、回転軸ＲＡの周りで回転可能に支持された環状フレーム１０２上に、オブジェクトＯＢＪを横断して正反対に取り付けられている。回転ユニット１０７は、０．４秒／回転などの高速で環状フレーム１０２を回転させるが、オブジェクトＯＢＪは、示されたページの中または外へと軸ＲＡに沿って長手方向に移動される。
【００２２】
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、例えば、Ｘ線管およびＸ線検出器が共に、検査されるべきオブジェクトの周囲を回転する回転／回転タイプ装置、および多くの検出素子が、リングもしくは平面の形に配列され、検査されるべきオブジェクトの周囲をＸ線管だけが回転する静止／回転タイプ装置など、様々なタイプの装置を含むことに留意されたい。本発明は、いずれのタイプにも適用され得る。この場合、現在主流である回転／回転タイプが例示される。
【００２３】
マルチスライスＸ線ＣＴ装置は、Ｘ線管１０１がＸ線を生成するように、スリップリング１０８を介してＸ線管１０１に印加される管電圧を生成する高電圧発生器１０９をさらに含む。Ｘ線は、円で横断面域が表されているオブジェクトＯＢＪに向けて放射される。Ｘ線検出器１０３は、オブジェクトＯＢＪを通して送られた放射Ｘ線を検出するために、オブジェクトＯＢＪを横断してＸ線管１０１とは反対側に位置する。Ｘ線検出器１０３は、個々の検出器素子またはユニットをさらに含む。
【００２４】
ＣＴ装置は、Ｘ線検出器１０３から検出された信号を処理するための他のデバイスをさらに含む。データ収集回路、またはデータ収集システム（ＤＡＳ）１０４は、各チャネルに対するＸ線検出器１０３から出力された信号を電圧信号へと変換し、信号を増幅し、また信号をデジタル信号へとさらに変換する。Ｘ線検出器１０３およびＤＡＳ１０４は、１回転当りの所定の全投影数（ＴＰＰＲ）を処理するように構成される。ＴＰＰＲの例は、これだけに限らないが、８００ＴＰＰＲ、９００ＴＰＰＲ、９００〜１８００ＴＰＰＲ、および９００〜３６００ＴＰＰＲを含む。
【００２５】
上記で述べたデータは、非接触のデータ送信器１０５を介して、Ｘ線撮影ガントリ１００の外にあるコンソールに収容された前処理デバイス１０６に送られる。前処理デバイス１０６は、生データに対する感度補正など、いくつかの補正を行う。メモリ１１２は、再構成処理の直前の段階で、投影データとも呼ばれる得られたデータを記憶する。メモリ１１２は、再構成デバイス１１４、入力デバイス１１５、およびディスプレイ１１６と共に、データ／制御バス１１１を介して、システムコントローラ１１０に接続される。システムコントローラ１１０は、Ｘ線ＣＴ装置を駆動するのに十分なレベルに電流を制限する電流レギュレータ１１３を制御する。
【００２６】
検出器は、ＣＴスキャナシステムの様々な世代の中で、患者に対して回転され、および／または固定される。一実装形態では、上記で述べたＸ線ＣＴ装置は、第３世代の幾何学的配置システムと第４世代の幾何学的配置システムとが組み合わされた例とすることができる。第３世代システムでは、Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３は、環状フレーム１０２上で反対側に取り付けられ、環状フレーム１０２が回転軸ＲＡの周りで回転されると、オブジェクトＯＢＪの周りで回転される。第４世代の幾何学的配置システムでは、検出器が患者の周りに固定的に配置され、Ｘ線管が患者の周りで回転する。代替の実施形態では、Ｘ線撮影ガントリ１００は、Ｃアームおよびスタンドにより支持された環状フレーム１０２上に配置された複数の検出器を有する。
【００２７】
メモリ１１２は、Ｘ線検出器ユニット１０３でＸ線の放射照度を表す測定値を記憶することができる。さらにメモリ１１２は、例えば、本明細書で論ずるＣＴ画像再構成法６００などを実行する専用のプログラムを記憶することができる。
【００２８】
再構成デバイス１１４は、本明細書で論ずるＣＴ画像再構成法６００を実行することができる。さらに再構成デバイス１１４は、必要に応じてボリュームレンダリング処理および画像差処理などの画像処理である事前の再構成処理を実行することができる。前処理デバイス１０６により実施される投影データの事前の再構成処理は、検出器の較正、検出器の非線形性、極性効果、ノイズバランシング、および物質分離に対して補正することを含むことができる。再構成デバイス１１４により実施される再構成後の処理は、必要に応じて、画像のフィルタリングおよび平滑化、ボリュームレンダリング処理、ならびに画像差処理を含むことができる。画像再構成プロセスは、フィルタ補正逆投影法（ＦＢＰ）、逐次画像再構成法、または確率的画像再構成法を用いて実施され得る。再構成デバイス１１４は、例えば、投影データ、再構成画像、較正データおよびパラメータ、ならびにコンピュータプログラムなどを記憶するためにメモリ１１２を使用することができる。
【００２９】
再構成デバイス１１４は、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、書替え可能ゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、または他の結合プログラム可能論理回路（ＣＰＬＤ：Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）など、ディスクリートの論理ゲートとして実施され得るＣＰＵを含むことができる。ＦＰＧＡまたはＣＰＬＤ実装形態は、ＶＨＤＬ、Ｖｅｒｉｌｏｇ、または任意の他のハードウェア記述言語でコーディングすることができ、またコードは、ＦＰＧＡもしくはＣＰＬＤ内の電子メモリに直接、または別個の電子メモリとして記憶され得る。さらにメモリ１１２は、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、またはフラッシュメモリなどの不揮発性のものとすることができる。メモリ１１２はまた、スタティックもしくはダイナミックＲＡＭなどの揮発性のものとすることができ、またマイクロコントローラもしくはマイクロプロセッサなどのプロセッサは、電子メモリを、ならびにＦＰＧＡもしくはＣＰＬＤとメモリの間の対話を管理するために提供され得る。
【００３０】
代替的に、再構成デバイス１１４におけるＣＰＵは、本明細書で述べられる機能を実施する１組のコンピュータ可読命令を含むコンピュータプログラムを実行することができ、プログラムは、上記で述べられた非一時的な電子メモリ、および／またはハードディスクドライブ、ＣＤ、ＤＶＤ、フラッシュドライブのいずれか、または任意の他の知られた記憶媒体に記憶される。さらにコンピュータ可読命令は、ユーティリティアプリケーション、バックグラウンドデーモン、もしくはオペレーティングシステムのコンポーネント、またはそれらの組合せとして提供され、アメリカのインテルからのＸｅｎｏｎプロセッサ、またはアメリカのＡＭＤからのＯｐｔｅｒｏｎプロセッサなどのプロセッサと、またマイクロソフトＶＩＳＴＡ、ＵＮＩＸ（登録商標）、Ｓｏｌａｒｉｓ、ＬＩＮＵＸ（登録商標）、Ａｐｐｌｅ、ＭＡＣ−ＯＳなどのオペレーティングシステム、および当業者に知られた他のオペレーティングシステムと共に実行される。さらにＣＰＵは、命令を実施するために協動して並列に動作する複数のプロセッサとして実施され得る。
【００３１】
一実装形態では、再構成された画像は、ディスプレイ１１６上で表示され得る。ディスプレイ１１６は、ＬＣＤディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ、プラズマディスプレイ、ＯＬＥＤ、ＬＥＤ、または当業界で知られた任意の他のディスプレイとすることができる。
【００３２】
メモリ１１２は、ハードディスクドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、フラッシュドライブ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、または当業界で知られた任意の他の電子記憶装置とすることができる。
【００３３】
図２は、オブジェクトＯＢＪを通る傾斜スライス（傾斜面）の投影データを取得するためにＹ−Ｚ面で傾斜しているコンピュータ断層撮影装置の図を示している。投影データは、ｚ（すなわち、投影面とＣＴ装置の回転軸との交点に対するベッド１１６の位置）の様々な値に対応する一連のスキャンに対して測定される。図２では、投影面Ｘ’−Ｙ’（すなわち傾斜面）は、テーブル１１６の平行移動方向（すなわち、Ｚ方向）に対して直交していない。したがって、投影データ、および得られたスライス画像はまた、平行移動方向に直交しないことになる。投影データおよび再構成画像は、傾斜角Θで傾斜しているといわれる。傾斜していない基準フレームに対応するユークリッド座標（ｘ，ｙ，ｚ）は、変換（５）を用いて傾斜した基準フレームの座標（ｘ’，ｙ’，ｚ’）に関連付けられ得る。
【００３４】
【数５】
0006747851.tif 000006
【００３５】
図３は、オブジェクトを通る傾斜スライス（図２における投影面Ｘ’−Ｙ’）の図を示す。これらのスライスは、δｚの厚さを有するマイクロスライスまたは薄スライスと呼ぶことができる。各薄スライスに対して、ＣＴ装置は、一連の投影角で、投影面内の投影データを収集する。各薄スライスに対する投影データは、薄スライスボリューム内における減衰の２次元画像へと再構成され得る。
【００３６】
ＣＴ撮像のいくつかの用途および実装形態では、厚スライス画像は、薄スライス画像よりも望ましい。図４Ａは、Δｚの厚さを有する厚スライス画像の例を示している。厚スライス画像は、薄スライス画像の厚さδｚの整数倍である厚さΔｚを有するように選択され得る。例えば、図４では、厚スライス画像は、薄スライス画像の４倍の厚さであるが、Δｚは、δｚの任意の整数倍とすることができる。図４Ｂは、Ｉ1、Ｉ2、Ｉ3、およびＩ4など、添え字を用いて、薄スライス画像にそれぞれ名前を付けることができ、厚スライス画像を作成するためにこれらの薄スライス画像を平均する意図がある場合、薄スライス画像の連続するグループは、厚スライスグルーピングと呼ばれる。
【００３７】
図４Ｃで示されるように、薄い画像Ｉjはそれぞれ、ピクセル格子内のその位置に従って名付けられた式（６）により指定されるピクセルを有する。
【００３８】
【数６】
0006747851.tif 000007
【００３９】
式（６）中、例えば、ｎは行を、ｍは列を示しており、またｊは画像の添え字を示している。厚い画像は、薄い画像に対して平均化することにより、例えば式（７）によって取得される。
【００４０】
【数７】
0006747851.tif 000008
【００４１】
なお、式（７）中においては、次の式（８）に注意されたい。
【００４２】
【数８】
0006747851.tif 000009
【００４３】
すなわち、式（８）は厚い画像のピクセルを意味し、ＮThinは、平均化される薄いスライスの数である。厚スライスグルーピング内の薄スライス画像は、隣接する薄スライス画像の連続するブロックを表しているという意味で、「最近傍のもの」と定義される。
【００４４】
厚い画像を取得するために薄い画像を平均化する前に、薄い画像格子のオフセットは、ｙ方向にシフトされる新しい格子上へと薄スライス画像を補間し、リサンプリングすることにより克服され得る。図５は、傾斜オフセットに対する補正のない場合、薄スライス画像はそれぞれ、同じｙ値（例えば、ｙ＝０）に対応する画像中心を有することを示している。しかし、薄い画像を平均化するための関連座標系は、変換座標（ｘ’，ｙ’，ｚ’）であり、それは、その変換座標が投影面に一致するからである。変換座標では、薄スライス画像はそれぞれ、その隣にある画像に対してｙ’オフセットを示す。図５は、厚スライスグルーピング内の各薄スライス画像をシフトすることにより、傾斜で誘起されたｙ’オフセットを補正する一例を示しており、したがって、画像の中心点は、同じ各投影面内にあるが、チルト角に対し垂直方向に沿って（ｙ’方向に沿って）、次の式（９）に従う量だけ第１の薄スライス画像に対してシフトされている。
【００４５】
【数９】
0006747851.tif 000010
【００４６】
例えば、ｙ’シフトされた格子は、薄スライス画像ごとに決定することができ、シフトされた格子位置は、シフトされない格子位置から導出されて、次の式（１０）となる。
【００４７】
【数１０】
0006747851.tif 000011
【００４８】
各薄スライス画像に対してｙ’シフトされた格子を決定した後、対応する再構成画像は、元の格子からｙ’シフトされた格子上へと補間され得る。シフトされたピクセル格子上に薄スライス画像を補間するこのプロセスは、薄スライス画像を補間およびリサンプリングすることにより傾斜オフセットが補償され得る方法の一例である。
【００４９】
例えば、最近傍補間法、１次補間法、２次補間法、３次補間法、スプライン補間法、３次エルミート補間法、ラグランジュ多項式補間法、ニュートンコーツ補間法、およびランツォシュ（Ｌａｎｃｚｏｓ）リサンプリング補間法を含む任意の知られた補間関数が使用され得る。ｙ’シフトされた格子点のいくつかは、薄スライス画像のシフトされないピクセル格子の外側に位置する可能性がある。したがって、補間法はまた、元のピクセル格子の外側にあるこれらの境界画像ピクセルを取得するために外挿を含むことができる。外挿法は、上記で論じた補間法と同様の多項式外挿法を含む、またこれらの元の格子外ピクセルをゼロ減衰の値に設定する方法を含む任意の知られた方法とすることができる。画像領域は、重要な画像構造は境界に位置しないように、概して十分大きくなるように選択されるので、これらの境界画像値をゼロ減衰に設定することは有効であり得る。
【００５０】
図６は、傾斜した薄スライス投影データから傾斜した厚スライス画像を取得する方法６００を示す。上記で論じたように、方法６００を用いて傾斜した厚スライス画像を取得する第１のステップ６１０は、例えば、図２で示された傾斜したＣＴ装置を用いて薄スライス投影データを取得することである。
【００５１】
次に、方法６００のステップ６２０で、薄スライス画像が、薄スライス投影データから再構成される。各薄スライス画像は、任意の知られたＣＴ再構成法を用いて、対応する投影データから再構成され得る。例えば、ＣＴ再構成法は、フィルタ補正逆投影、逐次画像再構成法、または確率的画像再構成法を用いて実施され得る。さらにＣＴ再構成法は、任意の逆投影法（例えば、フィルタ補正逆投影）、任意の逐次再構成法（例えば、代数的再構成技法（ＡＲＴ）、および全変動最小化正則化法）、任意のフーリエ変換ベースの方法（例えば、直接フーリエ法）、または統計的な方法（例えば、最大尤度の期待値最大化アルゴリズムベースの方法）とすることができる。さらに、フルスキャンが行われない場合、Ｄｒｅｉｋｅ−Ｂｏｙｄ平行リビニングアルゴリズム、相補的なリビニングアルゴリズム、Ｐａｒｋｅｒ（パーカー）重みなどの適切な重み付け関数をサイノグラムに適用すること、Ｋａｔｓｅｖｉｃｈの方法、およびＦｅｌｄｋａｍｐ法など、ショートスキャンＣＴ再構成法が使用され得る。当業者であれば、検出器、線源、スキャン、オブジェクト、および望ましい画像のタイプに応じて、ＣＴ再構成の多くの方法が可能であることを認識されよう。
【００５２】
次に方法６００のステップ６３０で、ｙ’シフトされた格子が、各薄スライス画像に対して決定される。薄スライス画像の中における相対的なｙシフトは重要であるが、絶対的なｙシフトは、厚スライスグルーピング内の薄スライス画像のすべてに対して多少任意のものである（すなわち、薄スライス画像の中の相対的なシフトが、傾斜から生じたオフセットを補償している限り、シフトの正確な値の重要性は低い）。したがって、絶対的なｙシフトは、所与のＣＴ装置および測定の個々の要件に合わせることができる。例えば、一実装形態では、ピクセル格子のｙシフトは、次の式（１１）により与えられる。
【００５３】
【数１１】
0006747851.tif 000012
【００５４】
他の実装形態では、ピクセル格子のｙシフトは、次の式（１２）で与えられる。
【００５５】
【数１２】
0006747851.tif 000013
【００５６】
いくつかの実装形態では、異なる厚いスライスの中で異なる絶対ｙシフトが使用される。
【００５７】
次に方法６００のステップ６４０で、薄スライス画像は、ｙ’シフトされたピクセル格子上へと補間される。補間された薄スライス画像は、その場合、図４Ａにおけるシフトされた薄スライス画像に対応し、薄スライス画像の厚スライスグルーピングが、共通の変換座標系［Ｘ’，Ｙ’，Ｚ’］に対して位置合わせされ、シフトされた薄スライス画像間には、ｙ’方向への相対的なオフセットは存在しない。
【００５８】
次に、方法６００のステップ６５０で、シフトされた薄スライス画像のグルーピングは、厚スライス画像を取得するためにピクセルごとに平均化される。一実装形態では、ピクセルごとの平均化は、式（１３）により実施される。
【００５９】
【数１３】
0006747851.tif 000014
【００６０】
他の実装形態では、薄スライスピクセルは、重み付けられた平均を用いて平均化される、すなわち、式（１４）で表すことができる。
【００６１】
【数１４】
0006747851.tif 000015
【００６２】
なお、式（１４）において、式（１５）はピクセルを、式（１６）は式（１５）のピクセルに対して重み付けられた値を、それぞれ示している。
【００６３】
【数１５】
0006747851.tif 000016
【００６４】
【数１６】
0006747851.tif 000017
【００６５】
また、本実施形態に係る医用画像処理装置は、他の実施形態として、次の構成を採用することも可能である。
【００６６】
他の実施形態では、（１）複数の検出器で検出された放射線の放射照度を表す投影データを受け取るように構成されたインターフェースと、投影データが、非ゼロの傾斜角で測定された複数のスキャンスライスに対応している、（２）（ｉ）複数の薄スライス画像を再構成することと、ここにおいて、複数の薄スライス画像のそれぞれが、複数のスキャンスライスの各スキャンスライスに対応している、（ｉｉ）複数の薄スライス画像を、最近傍薄スライス画像のサブセットに対応する厚スライスグルーピングへとグループ化することと、（ｉｉｉ）傾斜角から生じたオフセットを補償するために、厚スライスグルーピング内の薄スライス画像をシフトすることと、（ｉｖ）厚スライス画像を取得するために各厚スライスグルーピングをピクセルごとに平均化することとを行うように構成された処理回路とを備える画像処理装置が提供される。
【００６７】
他の実施形態では、（１）放射線をオブジェクト空間へと照射する放射線源と、（２）放射線源から、またオブジェクト空間を通して送られた放射線を検出するように構成された複数の検出器素子と、ここにおいて、複数の検出器素子が投影データを生成するように構成される、（３）放射線源をオブジェクト空間の周りで回転するように構成された回転取付け台と、ここにおいて、放射線源が、回転取付け台に固定的に結合される、（４）（ｉ）複数の検出器で検出された放射線の放射照度を表す投影データを受け取ることと、ここにおいて、投影データは、非ゼロの傾斜角で測定された複数のスキャンスライスに対応している、（ｉｉ）複数の薄スライス画像を再構成することと、ここにおいて、複数の薄スライス画像のそれぞれが、複数のスキャンスライスの各スキャンスライスに対応している、（ｉｉｉ）複数の薄スライス画像を、最近傍薄スライス画像のサブセットに対応する厚スライスグルーピングへとグループ化することと、（ｉｖ）傾斜角から生じたオフセットを補償するために、厚スライスグルーピング内の薄スライス画像をシフトすることと、（ｖ）厚スライス画像を取得するために、各厚スライスグルーピングをピクセルごとに平均することとを行うように構成された処理回路とを備えるコンピュータ断層撮影（ＣＴ）装置が提供される。
【００６８】
いくつかの実装形態が述べられてきたが、これらの実装形態は、例として提示されているに過ぎず、本開示の教示を限定するようには意図されていない。実際に、本明細書で述べられた新規の方法、装置、およびシステムは、様々な他の形態で実施することができ、さらに、本明細書で述べられた方法、装置、およびシステムの形態における様々な除外、置き換え、および変更は、本開示の趣旨から逸脱することなく行われ得る。
【図１Ａ】
0006747851.tif 000018
【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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