(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータトモグラフィ（ＣＴ）装置の各部を制御手段が制御する方法であって、
ａ）焦点から出発する円錐状の放射束と、この放射束を検出するためのマトリックス状の検出器アレイとにより対象物を走査するために、焦点が対象物に対して相対的にシステム軸線の周りのらせん軌道上を動かされ、検出器アレイが受け入れられた放射に相応する出力データを与え、
ｂ）ＣＴ像を再構成するために十分な長さを有するらせんセグメント上での焦点の運動中にそれぞれ与えられる出力データがサブセグメントに関する出力データに分割され、サブセグメントの長さがそれぞれＣＴ像を再構成するために必要な長さよりも短く、
ｃ）各サブセグメントに対して、システム軸線に対して傾けられた像平面を有する複数のセグメント像が再構成され、
ｄ）それぞれ１つのサブセグメントに属する複数のセグメント像が目的像平面に関する１つの部分像として統合され、
ｅ）複数の部分像が目的像平面に関する１つの合成ＣＴ像として統合される
ことを特徴とするコンピュータトモグラフィ方法。
【請求項２】
システム軸線と直交する第１の軸線の周りに傾斜角度γだけ、第１の軸線ともシステム軸線とも直交する第２の軸線の周りにシステム軸線に対して傾斜角度δだけ傾けられている像平面に対するセグメント像が再構成されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
隣接するサブセグメントが互いに重なっており、重なり範囲に属する出力データがそれぞれ、互いに重なるサブセグメントの互いに相応する出力データの重みがそれぞれ１を生ずるように重み付けされることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
傾けられている像平面の数をｎimaとし、各サブセグメントについて数ｎimaの傾けられている像平面に対するセグメント像が再構成され、各像平面はシステム軸線に平行な軸線上の相い異なる位置ｚimaを有することを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載の方法。
【請求項５】
複数の傾けられている像平面がサブセグメントと正接する１つの直線で交わることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
サブセグメントに属する傾けられている像平面の傾斜角度δの極値＋δmax，−δmaxに対して：
【数１】
0004514394.tif 000024
が成り立ち（但し、
Ｓ；検出器の行のｚ方向に測られた幅
Ｍ；検出器の行の数
ｐ；らせんのピッチ
α1；最も外側の投影角度
ＲＦＯＶ；矩形ＦＯＶ（rectangular Field of View）
Ｒf；焦点のｘ軸上の位置）、
ここでγ0は
【数２】
0004514394.tif 000025
（但し、ハットα；サブセグメントが像平面を貫く角度）
に従って傾斜角度δ＝０に対して求められた傾斜角度γの値であることを特徴とする請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
焦点がシステム軸線の周りを回転軸線を中心にして回転し、回転軸線がシステム軸線に一致していることを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法。
【請求項８】
焦点がシステム軸線の周りを回転軸線を中心にして回転し、回転軸線がシステム軸線とガントリ角度ρで交わり、選ぶべき傾斜角度γ′に対して
【数３】
0004514394.tif 000026
（但し、α；投影角度）
が成り立つことを特徴とする請求項１ないし６の１つに記載の方法。
【請求項９】
傾斜角度δの最大値の与えられた絶対値｜δmax｜に対して、傾斜角度γの最適値γminが、誤り規範が満足されているように、求められることを特徴とする請求項６ないし８の１つに記載の方法。
【請求項１０】
傾けられている像平面の傾斜角度δが
【数５】
0004514394.tif 000027
（但し、ｉは傾けられている各像平面を表わし、０≦ｉ≦ｎima−１である。ｎimaは各サブセグメントに対してセグメント像が発生される傾けられている像平面の数である。）
に従って求められることを特徴とする請求項４ないし９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
１つの部分像への複数のセグメント像の統合が補間により行われることを特徴とする請求項１ないし１０の１つに記載の方法。
【請求項１２】
１つの部分像への複数のセグメント像の統合が平均値形成により行われることを特徴とする請求項１ないし１０の１つに記載の方法。
【請求項１３】
１つの部分像への複数のセグメント像の統合が重み付けをされた平均値形成により行われることを特徴とする請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
セグメント像が最小の層厚みを有するものとして再構成されることを特徴とする請求項１ないし１３の１つに記載の方法。
【請求項１５】
部分像を発生するために統合されるセグメント像の数ＮMが
【数６】
0004514394.tif 000028
（但し、
ｚ*；補間関数の長さ
Φ；システム軸線に対する回転角度
ΔｚR；傾斜角度γおよび傾斜角度δだけ傾けられた像平面の間隔
Ｓ；検出器の行のｚ方向に測られた幅
ＮS；検出器要素の行の幅Ｓあたりに再構成されるセグメント像の数）
に従って選ばれることを特徴とする請求項１ないし１３の１つに記載の方法。
【請求項１６】
システム軸線と直交する目的像平面に対する部分像が求められる過程を含んでいることを特徴とする請求項１ないし１５の１つに記載の方法。
【請求項１７】
１つの合成ＣＴ像への複数の部分像の統合が加算により行われることを特徴とする請求項１ないし１６の１つに記載の方法。
【請求項１８】
セグメント像に相応するデータが圧縮されることを特徴とする請求項１ないし１７の１つに記載の方法。
【請求項１９】
セグメント像に相応する圧縮されたデータが、少なくともほぼそれぞれのサブセグメントに属する基準投影方向の方向に延びている第１の方向の分解能が少なくともほぼ基準投影方向と直交して延びている第２の方向の分解能よりも大きいように、不均等な画素マトリックスを有することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
セグメント像に相応する圧縮されたデータが細長い形状の画素を有し、画素の最も長い広がりが少なくともほぼ、それぞれのサブセグメントに属する基準投影方向の方向に延びていることを特徴とする請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
長方形の画素が用いられていることを特徴とする請求項２０記載の方法。
【請求項２２】
セグメント像が不均等な画素マトリックスに換算されることを特徴とする請求項２０または２１記載の方法。
【請求項２３】
セグメント像が不均等な画素マトリックスで再構成されることを特徴とする請求項２０または２１記載の方法。
【請求項２４】
逆投影方向が少なくともほぼ、それぞれのサブセグメントに属する基準投影方向の方向に一致していることを特徴とする請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
データの圧縮は、複数の部分像が統合されて１つの均等な画素マトリックスを有する１つの合成ＣＴ像が作成されている最中には中止されることを特徴とする請求項１８ないし２４の１つに記載の方法。
【請求項２６】
均等な画素マトリックスの画素が不均等な画素マトリックスの画素から補間により取得されることを特徴とする請求項１８ないし２５の１つに記載の方法。
【請求項２７】
均等な画素マトリックスの画素が不均等な画素マトリックスの画素から平均値形成により取得されることを特徴とする請求項１８ないし２６の１つに記載の方法。
【請求項２８】
焦点から円錐状の放射束が出発する放射源と、その放射束を検出し、受け入れた放射に相応する出力データを与えるマトリックス状の検出器アレイと、放射源および検出器アレイと対象物との間の相対運動を発生する相対運動発生手段と、出力データを供給されるコンピュータとを備え、相対運動発生手段が、放射束および二次元の検出器アレイにより対象物を走査するために、焦点がシステム軸線に対して相対的にシステム軸線の周りのらせん軌道上を運動するように、システム軸線に対する焦点の相対運動を生じさせ、それぞれらせんセグメント上での焦点の運動中に与えられる出力データがコンピュータに供給され、
ａ）コンピュータがそれぞれＣＴ像を再構成するために十分な長さを有するらせんセグメント上での焦点の運動中に与えられる出力データをサブセグメントに関する出力データに分割し、サブセグメントの長さがそれぞれＣＴ像を再構成するために必要な長さよりも短く、
ｂ）コンピュータがサブセグメントに対して、システム軸線に対して傾けられた像平面を有する複数のセグメント像を再構成し、
ｃ）コンピュータがそれぞれ１つのサブセグメントに属する複数のセグメント像を目的像平面に関する１つの部分像として統合し、
ｄ）コンピュータが複数の部分像を目的像平面に関する１つの合成ＣＴ像として統合することを特徴とするコンピュータトモグラフィ（ＣＴ）装置。
【請求項２９】
コンピュータが、システム軸線と直交する第１の軸線の周りに傾斜角度γだけ、第１の軸線ともシステム軸線とも直交する第２の軸線の周りにシステム軸線に対して傾斜角度δだけ傾けられている像平面に対するセグメント像を再構成することを特徴とする請求項２８記載のＣＴ装置。
【請求項３０】
隣接するサブセグメントが互いに重なっており、またコンピュータが、重なり範囲に属する出力データをそれぞれ、互いに重なるサブセグメントの互いに相応する出力データの重みがそれぞれ１を生ずるように重み付けすることを特徴とする請求項２８または２９記載のＣＴ装置。
【請求項３１】
傾けられている像平面の数をｎimaとし、コンピュータが、各サブセグメントついて数ｎimaの傾けられている像平面に対するセグメント像を再構成し、各像平面はシステム軸線に平行な軸線上の相い異なる位置ｚimaを有することを特徴とする請求項２８ないし３０の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項３２】
複数の傾けられている像平面がサブセグメントと正接する１つの直線で交わることを特徴とする請求項３１記載のＣＴ装置。
【請求項３３】
サブセグメントに属する傾けられている像平面の傾斜角度δの極値＋δmax，−δmaxに対して
【数７】
0004514394.tif 000029
が成り立ち（但し、
Ｓ；検出器の行のｚ方向に測られた幅
Ｍ；検出器の行の数
ｐ；らせんのピッチ
α1；最も外側の投影角度
ＲＦＯＶ；矩形ＦＯＶ（rectangular Field of View）
Ｒf；焦点のｘ軸上の位置）、
ここでγ0は
【数８】
0004514394.tif 000030
（但し、ハットα；サブセグメントが像平面を貫く角度）
に従って傾斜角度δ＝０に対して求められた傾斜角度γの値であることを特徴とする請求項３１または３２記載のＣＴ装置。
【請求項３４】
焦点がシステム軸線の周りを回転軸線を中心にして回転し、回転軸線がシステム軸線に一致していることを特徴とする請求項２８ないし３３の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項３５】
焦点がシステム軸線の周りを回転軸線を中心にして回転し、回転軸線がシステム軸線とガントリ角度ρで交わり、選ぶべき傾斜角度γ′に対して
【数９】
0004514394.tif 000031
（但し、αは投影角度である。）
が成り立つことを特徴とする請求項２８ないし３３の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項３６】
コンピュータが傾斜角度δの最大値の与えられた絶対値｜δmax｜に対して傾斜角度γの最適値γminを、誤り規範が満足されているように、求めることを特徴とする請求項３３ないし３５の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項３７】
コンピュータが傾けられている像平面の傾斜角度δを
【数１１】
0004514394.tif 000032
（但し、ｉは傾けられている各像平面を表わし、０≦ｉ≦ｎima−１である。ｎimaは各サブセグメントに対してセグメント像が発生される傾けられている像平面の数である。）
に従って求めることを特徴とする請求項３１ないし３６の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項３８】
コンピュータが１つの部分像への複数のセグメント像の統合を補間により行わせることを特徴とする請求項２８ないし３７の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項３９】
コンピュータが１つの部分像への複数のセグメント像の統合を平均値形成により行わせることを特徴とする請求項２８ないし３７の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項４０】
コンピュータが１つの部分像への複数のセグメント像の統合を重み付けをされた平均値形成により行わせることを特徴とする請求項３９記載のＣＴ装置。
【請求項４１】
コンピュータがセグメント像を最小の層厚みを有するものとして再構成することを特徴とする請求項２８ないし４０の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項４２】
コンピュータが部分像を発生するために統合されるセグメント像の数ＮMを
【数１２】
0004514394.tif 000033
（但し、
ｚ*；補間関数の長さ
Φ；システム軸線に対する回転角度
ΔｚR；傾斜角度γおよび傾斜角度δだけ傾けられた像平面の間隔
Ｓ；検出器の行のｚ方向に測られた幅
ＮS；検出器要素の行の幅Ｓあたりに再構成されるセグメント像の数）
に従って選ぶことを特徴とする請求項請求項２８ないし４１の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項４３】
コンピュータがシステム軸線と直交する目的像平面に対する部分像を求めることを特徴とする請求項２８ないし４２の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項４４】
コンピュータが１つの合成ＣＴ像への複数の部分像の統合を加算により生じさせることを特徴とする請求項２８ないし４３の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項４５】
コンピュータがセグメント像に相応するデータを圧縮することを特徴とする請求項２８ないし４４の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項４６】
セグメント像に相応する圧縮されたデータが、少なくともほぼそれぞれのサブセグメントに属する基準投影方向の方向に延びている第１の方向の分解能が少なくともほぼ基準投影方向と直交して延びている第２の方向の分解能よりも大きいように、不均等な画素マトリックスを有することを特徴とする請求項４５記載のＣＴ装置。
【請求項４７】
セグメント像に相応する圧縮されたデータが細長い形状の画素を有し、画素の最も長い広がりが少なくともほぼ、それぞれのサブセグメントに属する基準投影の方向に延びていることを特徴とする請求項４６記載のＣＴ装置。
【請求項４８】
長方形の画素が用いられていることを特徴とする請求項４７記載のＣＴ装置。
【請求項４９】
コンピュータがセグメント像を不均等な画素マトリックスに換算することを特徴とする請求項４７または４８記載のＣＴ装置。
【請求項５０】
コンピュータがセグメント像を不均等な画素マトリックスで再構成することを特徴とする請求項４７または４８記載のＣＴ装置。
【請求項５１】
コンピュータが逆投影方向を少なくともほぼ、それぞれのサブセグメントに属する基準投影方向の方向に一致するように選ぶことを特徴とする請求項５０記載のＣＴ装置。
【請求項５２】
コンピュータがデータの圧縮を、複数の部分像が統合されて１つの均等な画素マトリックスを有する１つの合成ＣＴ像が作成されている最中には中止することを特徴とする請求項４５ないし５１の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項５３】
コンピュータが均等な画素マトリックスの画素を不均等な画素マトリックスの画素から補間により取得することを特徴とする請求項４５ないし５２の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項５４】
コンピュータが均等な画素マトリックスの画素を不均等な画素マトリックスの画素から平均値形成により取得することを特徴とする請求項４５ないし５２の１つに記載のＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焦点から出発する円錐状の放射束と、この放射束を検出するためのマトリックス状の検出器アレイとにより対象物を走査するために、焦点が対象物に対して相対的にシステム軸線の周りのらせん軌道の上を動かされ、検出器アレイが受け入れられた放射に相応する出力データを与え、それぞれらせんセグメント上での焦点の運動中に与えられる出力データから、システム軸線に対して傾けられた像平面を有する像が再構成されるコンピュータトモグラフィ方法に関する。
さらに本発明は、焦点から円錐状の放射束が出発する放射源と、その放射束を検出し、受け入れた放射に相応する出力データを与えるマトリックス状の検出器アレイと、放射源および検出器アレイと対象物との間の相対運動を発生する相対運動発生手段と、出力データを供給される像コンピュータとを備え、相対運動発生手段が、放射束および二次元の検出器アレイにより対象物を走査するために、焦点がシステム軸線に対して相対的にシステム軸線の周りのらせん軌道（その中心軸線がシステム軸線に一致している）上を運動するように、システム軸線に対する焦点の相対運動を生じさせ、像コンピュータがそれぞれらせんセグメント上の焦点の運動中に与えられる出力データから、システム軸線に対して相対的に傾けられた像平面を有する像を再構成するコンピュータトモグラフィ（ＣＴ）装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特に多くの行の検出器要素を有する検出器アレイと関連して種々のＣＴ方法が円錐状のＸ線束の使用のもとに公知にされている。Ｘ線束の円錐状の形状の結果として生ずる円錐角度がさまざまに顧慮される。
【０００３】
最も簡単な場合には（例えばK.Taguchi,H.Aradate 、“Algorithm for image reconstruction in multi-slice helical CT”、Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．２５、第５５０〜５６１頁、１９８８；H.Hu、“Multi-slice helical CT:Scan and reconstruction”、Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．２６、第５〜１８頁、１９８９）、円錐角度は、大きい数の行、従って大きい円錐角度においてアーチファクトが生ずるという欠点により無視される。
【０００４】
さらに、いわゆるＭＦＲ‐アルゴリズム（S.Schaller,T.Flohr,P.Steffen、“New,efficient Fourier-reconstruction method for approximation image reconstruction in spiral cone-beam CT at small cone-angles”、ＳＰＩＥ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  Ｃｏｎｆ．，Ｐｒｏｃ．、第３０３２号、第２１３〜２２４頁、１９９７）が公知にされている。このアルゴリズムは、費用のかかるフーリエ再構成が必要であるという欠点がある。
【０００５】
さらに、正確なアルゴリズム（例えばS.Schaller,K.C.Tam,G.Lauritsch,T.Flohr、“Exact Radon rebinning algorithm for the long object problem in helical cone-beam CT 、Ｐｒｏｃ．ｏｆ  ｔｈｅ  １９９９  ＩｎｔまたはHKudo,F.Noo およびM.Defrise 、“ cone-beam filterd backprojection algorithm for truncated helical data”、Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．、４３、第２８８５〜２９０９頁、１９９８）が文献に記載されているが、これらのアルゴリズムには、再構成に非常に費用がかかるという欠点が共通である。
【０００６】
冒頭に記載されている種類の方法またはＣＴ装置は米国特許第 5,802,134号明細書から公知である。それによればシステム軸線ｚに対してｘ軸線の周りに傾斜角度γだけ傾けられている像平面に対する像が再構成される。これにより、可能なかぎり適当な誤り規範（例えば像平面からのらせんセグメントのすべての点のｚ方向に測られた間隔の最小二乗平均値）に従ってらせん軌道への像平面の最適なマッチングが与えられているように傾斜角度γが選ばれているならば、像に含まれているアーチファクトが少ないという少なくとも理論的な利点が達成される。
【０００７】
米国特許第 5,802,134号明細書から公知の方法の場合には、１８０°＋ファン角度（例えば２４０°）の長さのらせんセグメントに亘って焦点の運動の際に取得されたファンデータ（すなわちそれ自体知られているファンジオメトリで取得されたデータ）が再構成のために使用される。最適な傾斜角度はらせんのピッチｐに関係する。
【０００８】
基本的には、米国特許第 5,802,134号明細書から公知の方法はピッチｐの任意の値に対して使用される。しかし、最大ピッチｐmaxの下側では、設けられている検出器面の最適な利用、従って撮像のために患者に与えられる線量の最適な利用（検出器の、従って線量の最適な利用）が可能でない。なぜならば、患者の所与の横断層（すなわちシステム軸線ｚと直交する層）が１８０°＋ファン角度よりも長いらせんセグメントに亘って走査されるとしても、より長いらせんセグメントの利用は像平面を十分に良くらせん軌道にマッチングすることを不可能にするであろうから、米国特許第 5,802,134号明細書から公知の方法では最大ピッチｐmaxの下側のピッチｐの値に対して１８０°＋円錐角度の長さのらせんセグメントしか利用されないからである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に記載されている種類のコンピュータトモグラフィ方法およびＣＴ装置を、一方では円錐角度が顧慮されるように、他方では最大ピッチｐmaxの下側のピッチｐの値に対しても最適な検出器‐線量利用のための前提条件が与えられているように構成することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、この課題の方法に関する部分は請求項１による方法により解決される。
【００１１】
すなわち最初に、ＣＴ像を再構成するために十分である長さを持つらせんセグメントが、それらの長さがそれぞれＣＴ像を再構成するために必要な長さよりも短いサブセグメントに分割されるので、サブセグメントに沿ったらせん軌道からのこれらのサブセグメントに関して再構成されたセグメント像の像平面の偏差は非常に小さい。こうしてセグメント像はサブセグメントに沿ってのらせん軌道からのセグメント像の像平面の偏差により惹起される誤りを非常にわずかしか含んでいないので、ＣＴ像の発生の際に期待できる像質が高い。
【００１２】
セグメント像の像平面の最大傾斜は、測定領域の内側のサブセグメントの両端にそれぞれのセグメント像の像平面に対する放射が存在していなければならないという条件から決まる。
【００１３】
サブセグメントの長さがそれぞれＣＴ像を再構成するために必要な長さよりも短いという状況の結果として単独では使用可能でないセグメント像はそれ自体は知られているように計算される、すなわち平行またはファンジオメトリで存在しているそれぞれのサブセグメントに対する投影から、それぞれのセグメント像の像平面に対して望まれる放射が適当な誤り規範に従って選び出され、フィルタされ、逆投影され、または他の標準的な方法により再構成される。
【００１４】
サブセグメントに属するセグメント像の統合、すなわち目的像平面へのそれらのリフォーメーションは、サブセグメントの長さが短過ぎるために、同じく単独では使用可能でない部分像に生じる。それぞれのらせんセグメントに属する所望の目的像平面に関するすべての部分像が合成ＣＴ像として統合されるときに初めて、サブセグメントから生ずるらせんセグメントの全体長さがＣＴ像を再構成するために十分になるので、使用可能な像が生ずる。
【００１５】
その像質は、システム軸線と直交する第１の軸線の周りに傾斜角度γだけ、第１の軸線ともシステム軸線とも直交する第２の軸線の周りにシステム軸線に対して傾斜角度δだけ傾けられている像平面に対するセグメント像が再構成される場合、特に高い。なぜならば、それぞれのサブセグメントのらせん軌道へのセグメント像の像平面の適合がさらに一層良いからである。
【００１６】
互いに隣接するサブセグメントが本発明の実施態様により重なり合っているならば、重なり範囲に属する出力データはそれぞれ、互いに重なるサブセグメントの互いに相応する出力データの重みがそれぞれ１を生ずるように重み付けされる。
【００１７】
重なり合うサブセグメントの利点は、サブセグメントの継ぎ目に生じ得るアーチファクトが避けられることにある。
【００１８】
実施態様によれば、各サブセグメントに対して数ｎimaの傾けられている像平面に対するセグメント像が再構成され、像平面が相い異なるｚ位置ｚimaを有する。相い異なるｚ位置に対する相い異なる像平面を有する複数のセグメント像の再構成により、傾斜角度γおよび傾斜角度δの相応の選定によりこれらのｚ位置の各々に対するそれぞれのセグメント像の像平面を最適にサブセグメントに適合させ、検出器アレイも線量も理論的に完全にまた実際上ほぼ完全に利用することが可能である。本発明の好ましい実施態様によれば、複数の傾けられている像平面がサブセグメントと正接する１つの直線で交わる。
【００１９】
可能なかぎり完全な検出器および線量利用を達成するために、本発明の変形例によれば、サブセグメントに属する傾けられている像平面の傾斜角度δの極値＋δmax，−δmaxに対して
【数１３】
0004514394.tif 000002
が成り成り立つ。
但し、
Ｓ；検出器の行のｚ方向に測られた幅
Ｍ；検出器の行の数
ｐ；らせんのピッチ
α1；最も外側の投影角度
ＲＦＯＶ；矩形ＦＯＶ（rectangular Field of View）
Ｒf；焦点のｘ軸上の位置
である。ここでγ0は
【数１４】
0004514394.tif 000003
（但し、ハットαはサブセグメントが像平面を貫く角度である。）
に従って傾斜角度δ＝０に対して求められた傾斜角度γの値である。
【００２０】
像質を高くするために、本発明の別の実施態様によれば、傾斜角度δの最大値の与えられた絶対値｜δmax｜に対して傾斜角度γの最適値γminが、誤り規範が満足されているように、求められる。
【００２１】
焦点がシステム軸線の周りを回転軸線を中心にして回転し、その回転軸線がシステム軸線と同一ではなく、システム軸線といわゆるガントリ角度ρで交わるときには、選ぶべき傾斜角度γ′に対して
【数１５】
0004514394.tif 000004
が成り立つ。但し、αは投影角度である。
【００２２】
ここでも傾斜角度δの最大値の与えられた絶対値｜δmax｜に対して傾斜角度γ′の最適値を、誤り規範（例えば像平面からのサブセグメントのすべての点ｚ方向に測られた間隔の最小の平均値）が満足されているように、求めることができる。
【００２４】
同じく可能なかぎり完全な検出器利用および線量利用を達成するために、検出器行の幅が等しいという前提条件のもとに、本発明の変形例によれば、傾けられている像平面の傾斜角度δが
【数１７】
0004514394.tif 000005
（但し、ｉは傾けられている各像平面を表わし、０≦ｉ≦ｎima−１である。ｎimaは各サブセグメントに対してセグメント像が発生される傾けられている像平面の数である。）
に従って求められる。
【００２５】
利用者がＣＴ装置で通例の横断層像を得るための前提条件を達成するために、本発明の変形例によれば、リフォーメーションが行われる、すなわち別のステップで、複数のセグメント像が統合されることによって１つの部分像が発生される。統合は本発明の実施例では、複数のセグメント像が１つの部分像に補間により、または特に重み付けされた平均値形成により統合されることによって行われる。
【００２６】
部分像（従って合成ＣＴ像）の再構成層厚みは、本発明の特に好ましい実施態様によれば、セグメント像が部分像への統合の際に部分像のそれぞれ所望の再構成層厚みに相応して重み付けをされることによって、設定される。
【００２７】
複数のセグメント像を１つの部分像へ統合する際に、本発明の好ましい変形例によれば、部分像を発生するために統合されるセグメント像の数を部分像のそれぞれ所望の再構成層厚みに相応して選ぶことができる。可能なかぎり高い像質を得るために、可能なかぎりわずかな層厚みを有するセグメント像を再構成することができる。
【００２８】
部分像の所望の再構成層厚みは、本発明の別の好ましい変形例によれば、部分像を発生するために統合されるセグメント像の数ＮMは
【数１８】
0004514394.tif 000006
（但し、
ｚ*；補間関数の長さ
Φ；システム軸線に対する回転角度
ΔｚR；傾斜角度γおよび傾斜角度δだけ傾けられた像平面の間隔
Ｓ；検出器の行のｚ方向に測られた幅
ＮS；検出器要素の行の幅Ｓあたりに再構成されるセグメント像の数）
に従って選ばれることによって、設定される。
【００２９】
合成ＣＴ像への部分像の統合は、好ましくは、加算により、詳細には同じく好ましくはシステム軸線と直交する目的像平面に対して行われる。しかし目的像平面はシステム軸線に関して傾けられていてもよい。
【００３０】
セグメント像の発生の際に生ずるデータ量を限度内に保つために、本発明の変形例では、セグメント像に相応するデータが圧縮される。
【００３１】
本発明の特に好ましい実施態様によれば、セグメント像に相応する圧縮されたデータが、少なくともほぼそれぞれのサブセグメントに属する基準投影方向の方向に延びている第１の方向の分解能が少なくともほぼ基準投影方向と直交して延びている第２の方向の分解能よりも大きいように、不均等な画素マトリックスを有する。このような進行は、それぞれのサブセグメントに属する基準投影方向と直交するセグメント像内の情報密度がそれぞれのサブセグメントに属する基準投影方向のそれよりも著しく大きいので、可能である。
【００３２】
不均等な画素マトリックスの実現は、本発明の変形例により、セグメント像に相応する圧縮されたデータが細長い形状の画素を有し、画素の最も長い広がりが少なくともほぼ、それぞれのサブセグメントに属する基準投影方向の方向に延びているときに、特に簡単である。
【００３３】
本発明の別の好ましい実施態様によりセグメント像が不均等な画素マトリックスで再構成されるならば、それぞれのサブセグメントに属する基準投影方向に等しい分解能を有する均等な画素マトリックスの場合よりも明らかに少ない画素が再構成さればよいので、時間を節減し得る点で特に有利である。逆投影は、逆投影方向がそれぞれのサブセグメントに属する基準投影方向に少なくともほぼ一致するときに、特に簡単に行われる。
【００３４】
合成ＣＴ像は通常均等な画素マトリックスを有するので、圧縮は、それが不均等な画素マトリックスの使用に基づいている場合には、本発明の変形例によれば、最も遅くても合成ＣＴ像への部分像の統合の途中で取り消されなければならない。
【００３５】
本発明の変形例によれば、均等な画素マトリックスの画素が不均等な画素マトリックスの画素から補間により、または平均値形成により取得される。
【００３６】
ＣＴ装置に関する課題は、本発明によれば、請求項２８によるＣＴ装置により解決される。このような装置の機能および利点に関しては本発明による方法の前記の説明を参照されたい。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、添付の概要図面に示されている実施例により本発明を一層詳細に説明する。
【００３８】
図１および２には本発明による方法を実行するのに適した第３世代のＣＴ装置が示されている。その全体として符号１を付されている測定装置は、全体として符号２を付されているＸ線源と、全体として符号５を付されている検出器システムとを有する。Ｘ線源２はその前に配置されている源付近の放射絞り３を有する（図２）。検出器システム５は検出器要素（そのうちの１つが図１に符号４を付されている）の多くの行および列の面状のアレイとして構成されており、その前に配置されている源付近の放射絞り６を有する（図２）。図１には、図面を見やすくするために、検出器要素４の８つの行しか示されていないが、検出器システム５は、図２に点々により示されているように検出器要素４のそれ以上の行を有する。
【００３９】
放射絞り３を有するＸ線源２と放射絞り６を有する検出器システム５とは図２から明らかなように、ＣＴ装置の作動中にＸ線源２から出発して設定可能な放射絞り３により絞られたピラミッド状のＸ線放射束（その縁放射が符号８を付されている）が検出器システム５に当たるように互いに向かい合って回転枠７に取付けられている。放射絞り６は、放射絞り３により設定されたＸ線放射束の断面に相応して、Ｘ線放射束が直接に当たり得る検出器システム５の範囲のみが露出されているように設定されている。これらは、図１および２に示されている作動モードでは、検出器要素４の８つの行であり、以下では能動的な行と呼ばれる。その他の点々により示されている行は放射絞り６により覆われており、従って能動的でない。検出器要素４の各行は数Ｋの検出器要素を有する。なお、ｋ＝１〜Ｋはいわゆるチャネルインデックスである。検出器要素４の能動的な行Ｌnは図２に符号Ｌ1〜ＬNを付されている（ｎ＝１〜Ｎは行インデックスである）。
【００４０】
Ｘ線放射束は図２に記入されている円錐角度βを有し、これはシステム軸線Ｚおよび焦点Ｆを含む平面内のＸ線放射束の開き角度である。システム軸線Ｚに直交しかつ焦点Ｆを含む平面内のＸ線放射束の開き角度であるＸ線放射束のファン角度φが図１および２に記入されている。
【００４１】
回転枠７は駆動装置２２により符号Ｚを付されているシステム軸線の周りを回転される。システム軸線Ｚは図１に示されている立体直角座標系のｚ軸に対して平行に延びている。
【００４２】
検出器システム５の列は同じくｚ軸の方向に延びており、他方において、それらの幅ｂがｚ軸の方向に測られ、例えば１ｍｍである行はシステム軸線Ｚまたはｚ軸に対して垂直に延びている。
【００４３】
検査対象物（例えば患者）をＸ線放射束の放射路内にもたらし得るように、システム軸線Ｚに対して平行に（すなわちｚ軸の方向に）並進速度対回転速度の比が一定であるという意味で回転枠７の回転運動と寝台装置の並進運動とが同期するするように移動可能な寝台装置９が設けられている。この比は、回転枠の１回転あたりの寝台装置の送りｈに対する所望の値が選ばれることによって、設定可能である。
【００４４】
こうして寝台装置９上に位置している検査対象物のボリュームがボリューム走査の過程で検査される。ボリューム走査はらせん走査の形態で、測定ユニット１の回転運動およびそれと同時の寝台装置９の並進運動のもとに測定ユニットにより測定ユニット１の１回転あたり種々の投影方向から多数の投影が撮像されるという意味で行われる。らせん走査の際にＸ線源の焦点Ｆは寝台装置９に対して相対的に、図１に符号Ｓを付されているらせん軌道上を運動する。
【００４５】
らせん走査中に検出器システム５の各能動的な行の検出器要素から読出され個々の投影に相応する測定データは、データ前処理ユニット１０でディジタル‐アナログ変換を受け、直列化され、像コンピュータ１１に伝送される。
【００４６】
像コンピュータ１１の前処理ユニット１２内での測定データの前処理の後に、その結果として生ずるデータフローは再構成ユニット１３に到達し、この再構成ユニットが測定データから検査対象物の所望の層のＣＴ像を、公知の方法（例えば１８０ＬＩまたは３６０ＬＩ補間）に従って、もしくは本発明に相応する作動形式の場合にはなお一層詳細に説明すべき方法に従って再構成する。
【００４７】
ＣＴ像はマトリックス状に構成された画素から構成されており、画素はそのつどの像平面に対応付けられており、各画素にＨｏｕｎｓｆｉｅｌｄ  Ｕｎｉｔ（ＨＵ）でのＣＴ数が対応付けられており、個々の画素はＣＴ数／グレイ値スケールに相応してそれらのそのつどのＣＴ数に相応するグレイ値で表される。
【００４８】
断層像再構成ユニット１３およびＸ線影像再構成ユニット１５により再構成された像は像コンピュータ１１に接続されている表示ユニット１６（例えばモニタ）上に表示される。
【００４９】
Ｘ線源２（例えばＸ線管）は発生器ユニット１７から必要な電圧および電流（例えば管電圧Ｕ）を供給される。これらをそれぞれ必要な値に設定し得るように、発生器ユニット１７に、必要な設定を行うキーボード１９を有する制御ユニット１８が付設されている。
【００５０】
ＣＴ装置のその他の操作および制御も制御ユニット１８を用いて行われ、このことは制御ユニット１８が像コンピュータ１１と接続されていることにより示されている。
【００５１】
なかんずく検出器要素の能動的な行の数Ｎ、従って放射絞り３，６の位置が設定される。そのために制御ユニット１８は放射絞り３，６に付設されている調節ユニット２０，２１に接続されている。さらに、回転枠７が１回転のために必要とする回転時間τが設定される。このことは、回転枠７に付設されている駆動ユニット２２が制御ユニット１８に接続されていることにより示されている。
【００５２】
本発明による方法に相応する作動形式が選ばれている場合に対しては、相応のＣＴ像の計算は以下に一層詳細に説明される本発明による方法に従って行われる。
【００５３】
そのためにらせん走査が、少なくとも１つのＣＴ像を再構成するために十分な長さに亘って実行される。図３に示されている例では長さ６πのらせん走査が実行される。その際に取得された測定データから互いに重なるサブセグメントの数に相応する測定データが取り出され、サブセグメントの長さはそれぞれＣＴ像を再構成するために必要な長さよりも短い。サブセグメントの数および長さ（例えばπ／４またはπ／８）は、これらが全体として少なくとも１つの、長さ（例えばπ＋φ）がＣＴ像を再構成するために十分である、すなわちＣＴ像を再構成するために必要な長さに少なくとも等しいらせんセグメントを生ずるように選ばれる。サブセグメントの各々に対して相応の測定データから、それらの画素が中心平面に関して傾けられた種々の像平面に関係するセグメント像の数Ｎtiltが計算される。
【００５４】
説明される実施例の場合にボリューム回転あたり１２個の互いに重なるサブセグメントが存在していること（すなわちＮa＝１２が成り立つこと）は図３から明らかである。図３に示されている３つのボリューム回転の最初のもののサブセグメントは図３中に符号ＵＳ1〜ＵＳ12を付されている。
【００５５】
サブセグメントあたり、説明される実施例の場合には、図４からサブセグメントＵＳ4の例で明らかなように、５つのセグメント像が計算される。すなわちＮtilt＝５が成り立ち、このことはセグメント像の像平面ＰＩ1〜ＰＩ5により具体的に示されている。
【００５６】
すなわち全回転に対して全体でＮa×Ｎtilt＝６０のセグメント像が全回転の測定データから計算され、後でサブセグメントに属するセグメント像が１つの部分像に統合される。
【００５７】
セグメント像の像平面ＰＩ1〜ＰＩ5は図４のようにすべて１つの直線で交わる。この直線は、示されている実施例の場合には、それぞれのサブセグメントの中心Ｍにおける接線Ｔ、すなわちこのセグメントに属する焦点軌道のセクションの、焦点軌道のこのセクションの半弧長さに位置している点における接線Ｔである。
【００５８】
これらの像平面ＰＩ1〜ＰＩ5の各々に対して種々の検出器行Ｌ1〜Ｌ8から与えられる測定データから、それぞれのセグメント像の再構成のために必要とされる線積分に相当する測定値が選び出され、選び出しは、それぞれのセグメント像の再構成のために利用される放射がそれぞれのセグメント像の傾けられた像平面からのその間隔に関する適当な誤り規範を満足するように、行われる。説明される実施例の場合には、これはそれぞれの傾けられた像平面ＰＩ1〜ＰＩ5からのそれぞれのセグメント像の再構成のために利用されるすべての放射のｚ方向に測られた間隔の最小二乗平均値である。
【００５９】
こうしてセグメント像の像平面の最大の傾きは、すべての必要とされる線積分に対して、それらの放射が誤り規範に従って傾けられた像平面に十分に近くに位置している測定値が利用可能でなければならないという要求により決定される。
【００６０】
各像平面ＰＩ1〜ＰＩ5に対して種々の測定値から構成されたこれらの線積分から、いまそれぞれの像平面ＰＩ1〜ＰＩ5に属するセグメント像が例えば畳み込みおよび逆投影の標準再構成法により計算される。このセグメント像の画素はそれぞれの傾けられた像平面ＰＩ1〜ＰＩ5に属する。すなわち説明される実施例の場合には各サブセグメントに対して５つのセグメント像の積み重ねが計算される。
【００６１】
こうしてサブセグメントあたり得られたＮtiltのセグメント像は続くリフォーメーション過程で、所望の、像平面ＰＩ1〜ＰＩ5とは異なる、システム軸線Ｚと好ましくは図２に示されているように直交する目的像平面ＩＰに関する部分像に、なお説明すべき選択可能なサブモードに関係して重み付けもしくは補間により統合される。そのつどのサブモードに無関係に統合の過程で像ノイズが減ぜられ、所望の再構成層密度が設定され、この設定は重み付けにより、及び／又はリフォーメーションに含まれるセグメント像の、好ましくはサブセグメントあたり再構成されるセグメント像の数に等しい数により行われる。
【００６２】
こうして得られたＮaの部分像は最後のリフォーメーション過程で目的像平面に関する合成ＣＴ像に加算により統合される。
【００６３】
部分像へのセグメント像の統合は第１のサブモードでは重み付けにより行われ、２つの選択可能な重み付けモードの１つに従って行われる重み付けは、それぞれ選ばれた重み付けモードに無関係に、セグメント像の画素がそれぞれソース画素として、合成ＣＴ像の相応の目的画素に寄与し、また目的画素へのソース画素の寄与が幾何学的な基準量に関係して重み付けをされるように、進められる。換言すると、目的画素に属するＣＴ数はそれぞれ相応のソース画素のＣＴ数から幾何学的な基準量を考慮に入れて求められる。
【００６４】
第１の重み付けモードで幾何学的な基準量として、相応の目的画素からのそれぞれのソース画素の間隔が考慮に入れられる。
【００６５】
第２の重み付けモードで、アーチファクトを避けるために、追加的に重み付けがそれぞれのサブセグメントの中心からのソース画素の間隔に関係して行われる。
【００６６】
第２のサブモードでは部分像へのセグメント像の統合は補間により行われる。すなわち目的画素（すなわち合成ＣＴ像の画素）が補間（例えば直線補間）により相応のソース画素から（すなわちセグメント像の相応の画素から）求められる。
【００６７】
セグメント像の再構成の基礎となっている条件が以下に基準投影角度αr＝０に中心を合わされているサブセグメントを例として説明される。ｎimaセグメント像の像平面はｘ軸に対して傾斜角度γだけ傾けられていると共にｙ軸に対して傾斜角度δだけ傾けられているので、像平面の正規ベクトルは
【数１９】
0004514394.tif 000007
により与えられている。
【００６８】
らせん軌道または考察されるサブセグメント上の任意の点（ｘf，ｙf，ｚf）がｚ方向に、傾斜角度γおよび傾斜角度δだけ傾けられている像平面から有する間隔ｄ（α，δ，γ）は
【数２０】
0004514394.tif 000008
により与えられている。
【００６９】
基準投影角度αr＝０に対する焦点Ｆの位置（−Ｒf，０，０）が像平面内に位置していることから出発される。
【００７０】
傾けられている像平面の傾斜角度γおよび傾斜角度δは、それぞれのサブセグメントのすべての点が誤り規範（例えば像平面からのらせんセグメントのすべての点のｚ方向に測られた間隔の二乗平均値がそれぞれ最小であるという誤り規範）を満足するように、選ばれなければならない。
【００７１】
ｚ軸の周りに角度α−π／２だけ回転された座標系をｂ‐ｔとすると、ｂ‐ｔは投影角度αを有する投影に対するローカルな座標系である。
ｘ＝ｂ sinα＋ｔ cosα
ｙ＝−ｂ cosα＋ｔ sinα                                （３）
【００７２】
システム軸線Ｚを含む平面（いわゆる仮想的な検出器平面）内の検出器アレイの投影に相当する仮想的な検出器アレイを思い描くと、検出器平面に対してｔ＝０が成り立つ。
【００７３】
像平面上の各点（ｘ，ｙ，ｚ）は
【数２１】
0004514394.tif 000009
により特徴付けられている。
【００７４】
ｔ＝０を有する式（３）を式（４）に入れると、仮想的な検出器平面と像平面との交線が得られる。
【数２２】
0004514394.tif 000010
但し、ｂはｚ軸上に原点を有する直交座標系の１つの座標である。
【００７５】
仮想的な検出器平面上のｚ座標は
【数２３】
0004514394.tif 000011
により与えられている。
【００７６】
傾斜角度γは先ず米国特許第 5,802,134号明細書の場合と同じように、すなわち傾斜角度δ＝０に対して、最適化される。結果として
【数２４】
0004514394.tif 000012
が得られる。ここでハットαはサブセグメントが像平面を貫く角度である。
【００７７】
ハットαを有する式（７）により得られた傾斜角度γ0に対して傾斜角度δが最適化される。傾斜角度δに対する最適化規範は、放射により捕捉される検査対象物の範囲をｚ方向に後方範囲と前方範囲とに分けかつｂが−ＲＦＯＶ≦ｂ≦ＲＦＯＶを満たすような直線のための式（６）によるｚ座標が、能動的な検出器面の内側（すなわち放射絞り６により露出され放射を当てられる検出器アレイ５の範囲の内側）のみならず、検出器面の全面に可能なかぎり位置するようにしなければならないということである。
【００７８】
最大の傾斜角度±δmaxに対して式（６）によりｚ座標により与えられるｂ＝±ＲＦＯＶに対する直線は検出器面のｚ方向に前方および後方の端に達する。このことがそれぞれのサブセグメントについてサブセグメントの始端および終端における投影に対して、すなわち最も外側の投影角度±α1に対して生ずるならば、
【数２５】
0004514394.tif 000013
が成り立つ。ここでＭは検出器行の数、Ｓは検出器行のｚ方向に測られた幅である。
【００７９】
α＝α1およびγ＝γ0に対する式（５）が式（７）に入れられ、δmaxに関して解かれることによって、
【数２６】
0004514394.tif 000014
が得られる。
【００８０】
相応のδmaxに対して新しいγminが再反復により、詳細には式（２）による像平面からのサブセグメントのすべての点のｚ方向に測られた間隔ｄ（α，δmax，γ）の二乗平均値の最小化により、求められる。
【００８１】
傾斜角度の利用可能な範囲〔−δmax，δmin〕はいま再構成すべきセグメント像の数ｎimaに相応して好ましくは説明された実施例の場合のように均等に分割される。すなわち、均等な分割の場合、各像平面ｉ（０≦ｉ≦ｎima−１）は傾斜角度γmin（好ましくは説明された実施例の場合のようにすべての像平面に対して等しい）およびそれぞれの傾斜角度δ（ｉ）により特徴付けられ、それぞれの傾斜角度δ（ｉ）に対しては
【数２７】
0004514394.tif 000015
が成り立つ。なお、ｉは傾けられている各像平面を表わし、０≦ｉ≦ｎima−１である。
【００８３】
リフォーメーションは選択可能な幅の補間関数の助けをかりて行われ、それによって層感度プロフィルおよび合成横断層像内の像ノイズが影響され得る。
【００８４】
部分像の（従って合成ＣＴ像の）所望の再構成層厚みが遡行的にリフォーメーションの過程で行われると有利である。
【００８５】
部分像を取得するために実行すべきリフォーメーションのために必要なセグメント像の数は下記のようにして得られる。
【００８６】
（ｘ，ｙ）＝｛ＲMｃｏｓ(Φ),ＲMｓｉｎ(Φ)｝によりパラメータ化された対象物円筒体の縁において、傾斜角度γおよび傾斜角度δだけ傾けられ正規ベクトル
【数２９】
0004514394.tif 000016
および点（−Ｒf，０，ｚR）のなかの零点を有する像平面と対象物円筒体との間隔ΔｚRは、（ｘ，ｙ，ΔｚR）が平面式
ｎ（δ，γ）→・ｘ→＝０
（なお、→はｎ（δ，γ）およびｘがそれぞれベクトルであることを表わす。）
に入れられることによって、得られる。
【００８７】
次いで下式が続く．
【数３０】
0004514394.tif 000017
【００８８】
従って、ｚRに像平面を有する横断層像のリフォーメーションのためには、間隔
【数３１】
0004514394.tif 000018
で再構成されたすべてのセグメント像が利用されなければならない、すなわちメモリ１４内に記憶されなければならない。
【００８９】
リフォーメーションの際に、上述の間隔によりセットされている限界値を超過する長さｚ*を持つ補間関数が使用されるならば、リフォーメーションのために必要なセグメント像の数は補間フィルタの長さにより決定されている。
【００９０】
一般的な場合、部分像のリフォーメーションのために必要とされ傾けられた像平面を有し再構成される像の数ＮMに対しては
【数３２】
0004514394.tif 000019
が成り立つ。ここでＮSは検出器要素の行の幅Ｓあたり再構成されるセグメント像の数である。
【００９１】
所望の部分断層像の再構成層厚みが遡及的に決定されるという事情の結果として、セグメント像の再構成は好ましくは可能なかぎりわずかな再構成層厚みを有する相応に密な重み付け関数の選択により行われる。このことは、セグメント像だけでなくリフォーメーションにより得られる部分像、またこれらから得られるＣＴ像のｚ方向の最高の鋭さを保証する。
【００９２】
この利点のほかに、説明されるリフォーメーションの別の利点として、
−再構成層厚みが、新たな再構成を必要とせずに、遡及的に選ばれ得ること、
−再構成層厚みが自由に選択可能であること、
−リフォーメーションのために自由に選択可能な幅の多数の適当な補間関数が利用可能であること
が挙げられる。
【００９３】
図５には、サブセグメントＵＳ4に属するセグメント像のうち例として像平面ＰＩ3に属するセグメント像が示されている。基準投影角度αrおよびこれに属する最も外側の投影角度＋α1，−α1は破線により示されている。そのつどの基準投影角度に相応する投影方向（以下では基準投影方向と呼ばれる）に直交するセグメント像内の情報密度がそのつどの基準投影方向のそれよりも著しく大きいことが明らかになる。
【００９４】
従って、セグメント像に相応するデータを圧縮することができる。説明される実施例において、均等な画素マトリックスを使用する場合にはデータの冗長性が前記の理由から非常に高いであろうという事情の結果として、データ圧縮は、セグメント像に相応する圧縮されたデータがデータ構造に相応して、基準投影方向の分解能Ｒrが基準投影方向と直交する方向の分解能Ｒorよりも小さいように不均等な画素マトリックスを有することによって、行われる。基準投影方向と直交する方向の与えられた分解能から出発すると、圧縮の際に達成可能な圧縮係数は比Ｒor／Ｒrに相当する。
【００９５】
説明された実施例において、不均等な画素マトリックスは図６のように、セグメント像に相応するデータを圧縮されたデータが細長い、すなわち長方形の形状の画素を有することによって、実現されている。画素の最も長い延びは基準投影方向に延びている。
【００９６】
セグメント像を記憶するために必要とされるメモリ場所を減ずることがほぼ重要であれば、セグメント像が再構成の後に不均等な画素マトリックスに換算される第１の圧縮作動形式が選ばれる。
【００９７】
セグメント像を再構成するために必要な計算時間も減ぜられるべきであれば、セグメント像が既に不均等な画素マトリックスで再構成されるように進められる第２の圧縮作動形式が選ばれる。この第２の圧縮作動形式は、基準投影方向と直交する方向に不均等な画素マトリックスと等しい分解能を有する均等な画素マトリックスの場合よりも明らかに少ない画素が再構成されればよいという利点を与える。
【００９８】
不均等な画素マトリックスでの再構成の過程で図５のように逆投影の基礎として用いられるバーｘ軸およびバーｙ軸を有する座標系が、それぞれ逆投影方向がそのつどの基準投影方向に相当するように、回転される。
【００９９】
両方の圧縮作動形式のどちらが選ばれるかに無関係に、データ圧縮は最も遅くとも合成ＣＴ像への部分像の統合の過程で再び取り消されなければならない。従って本発明によるＣＴ装置の場合には、部分像も不均等な画素マトリックスに基づいて発生され、合成ＣＴ像の発生の過程で初めて均等な画素マトリックスへの移行が行われる。このことは、部分像へのサブセグメントに属するセグメント像の統合の際に既に均等な画素マトリックスに移行する原理的に同じく可能な進行の仕方にくらべて、メモリ容量が少なくてすみ、また計算時間が同じく少なくてすむという利点を与える。
【０１００】
脱圧縮が部分像へのセグメント像の統合の過程で行われるか又は合成ＣＴ像への部分像の統合の過程で行われるかに無関係に、第１のサブ作動形式を選択した際には、均等な画素マトリックスの画素が均等な画素マトリックスの画素から補間により取得される。第２のサブ作動形式を選択した際には、均等な画素マトリックスの画素が不均等な画素マトリックスの画素から重み付けにより取得される。
【０１０１】
両方のサブ作動形式で不均等な画素マトリックスの方向付けの結果として基準投影方向に相応して不均等な画素マトリックスは、均等な画素マトリックスに対して相対的な不均等な画素マトリックスの回転にもかかわらず、不均等な画素マトリックスが均等な画素マトリックスの各画素を求めるのに適したデータを含んでいることを保証するために、均等な画素マトリックスよりも大きくなければならない。正方形の均等な画素マトリックスおよび同じく正方形の不均等な画素マトリックスの場合、このことは、（任意の基準投影方向に対して）不均等な画素マトリックスの辺の長さが均等な画素マトリックスの辺の長さよりも大きくなければならないことを意味する。
【０１０２】
補間または重み付けによるデータ脱圧縮の際の進行に関しては、多数のセグメント像を１つの部分像へ統合することと関連して先に述べたことが意味に則して有効である、すなわち平均値形成は重み付けをされても行われる。
【０１０３】
説明される実施例において、データ圧縮は不均等な画素マトリックスの使用に基づいて行われる。代替的に像処理の領域で通常の他の圧縮方法も応用され得る。
【０１０４】
傾けられている回転枠７を有する図７に示されている作動様式においては、焦点Ｆがシステム軸線Ｚの周りを回転軸線Ｚ′を中心にして回転し、その回転軸線Ｚ′がシステム軸線Ｚと同一ではなく、システム軸線Ｚといわゆるガントリ角度ρで交わるならば、図２によるジオメトリから、らせん軌道Ｓの中心軸線に一致する、ｚ軸にくらべて同じくガントリ角度ρだけ傾けられているｚ′軸と、ｙ軸にくらべて同じくガントリ角度ρだけ傾けられているｙ′軸と、不変に保たれているｘ軸とを有する図７のように傾けられた座標系が生ずる。
【０１０５】
この座標系でらせん軌道Ｓに対して
【数３３】
0004514394.tif 000020
が成り立つ。
【０１０６】
最大の傾斜角度δmaxを決定するための以上に説明された進行は、傾けられたガントリの場合に転用され得る。式（６）の代わりに
【数３４】
0004514394.tif 000021
が成り立つ。これからｂ＝±ＲＦＯＶに対して
【数３５】
0004514394.tif 000022
が生ずる。
【０１０７】
しかしながらいまは最大の傾斜角度δmaxに対する決定式すなわち式（９）に、傾けられたガントリの場合に対する座標系（ｘ，ｙ′，ｚ′）の傾斜角度γ′を入れなければならない。
【０１０８】
傾けられているガントリの場合の傾斜角度γ′に対しては
【数３６】
0004514394.tif 000023
が成り立つ。ここでｓはそれぞれ考察されるサブセグメントに対するらせん軌道Ｓの弧の長さである。
【０１０９】
ガントリが傾けられている場合の傾斜角度γ′が基準投影角度αrにほぼ無関係であることが確かめられた。最大の傾斜角度δmaxに関しても、これが基準投影角度αrにほぼ無関係であることが確かめられた。
【０１１０】
ガントリが傾けられている場合にも、例えば式（９）から式（１８）によりらせん軌道Ｓのピッチから得られる傾斜角度の最大値の所与の絶対値｜δmax｜に対して誤り規範（例えば像平面からのサブセグメントのすべての点のｚ方向に測られた間隔の最小平均値）が満足されているように、求めることが可能である。
【０１１１】
説明された実施例において、測定ユニット１と寝台装置９との間の相対的な運動がそれぞれ、寝台装置９が移動されることにより発生される。しかし本発明の範囲内で、寝台装置９を位置固定とし、その代わりに測定ユニットを移動させることも可能である。さらに本発明の範囲内で、必要な相対的な運動を測定ユニット１および寝台装置９の双方の移動により発生することも可能である。
【０１１２】
円錐状のＸ線放射束は説明された実施例においては長方形の横断面を有する。しかし本発明の範囲内で他の横断面ジオメトリも可能である。
【０１１３】
以上に説明された実施例と関連して、第３世代のＣＴ装置、すなわちＸ線源および検出器システムが像発生中に共通にシステム軸線の周りを移動されるＣＴ装置が使用される。しかし本発明は、Ｘ線源のみがシステム軸線の周りを移動され、また位置固定の検出器リングと共同作用する第４世代のＣＴ装置と関連しても、検出器システムが検出器要素の多行のアレイであるかぎり、使用される。
【０１１４】
本発明は第５世代のＣＴ装置、すなわちＸ線放射が焦点からだけでなくシステム軸線の周りを回転される１つまたはそれ以上のＸ線源の多くの焦点からも出発するＣＴ装置においても、検出器システムが検出器要素の多行のアレイを有するかぎり、使用され得る。
【０１１５】
以上に説明された実施例と関連して使用されるＣＴ装置は直交マトリックスの形式で配置されている検出器要素を備えた検出器システムを有する。しかし本発明は、その検出器システムが他の仕方で面状のアレイに配置されている検出器要素を有するＣＴ装置と関連しても使用され得る。
【０１１６】
以上に説明された実施例は本発明による方法の医学分野での応用に関するものである。しかし本発明は医学分野のほかにも例えば包装物検査の際または材料検査の際にも応用され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】検出器要素の多くの行を有するＣＴ装置を部分的に斜視図で、また部分的にブロック回路図で示す図。
【図２】第１の作動モードでの図１による装置の縦断面図。
【図３】らせん走査の際に図１および２によるＣＴ装置の場合にＸ線放射の焦点により描かれるらせん軌道を示す図。
【図４】サブセグメントに属するセグメント像の像平面。
【図５】セグメント像の例を示す図。
【図６】セグメント像の不均等な画素マトリックスおよびそれに属する部分像の均等な画素マトリックスを示す図。
【図７】図１および２によるＣＴ装置の別の作動モードを図２と類似に示す図。
【符号の説明】
１    測定装置
２    Ｘ線源
３    放射絞り
４    検出器要素
５    検出器アレイ
６    放射絞り
７    回転枠、ガントリ
８    縁放射
９    寝台装置
１０  シーケンサ
１１  像コンピュータ
１２  前処理ユニット
１３  再構成ユニット
１４  メモリ
１６  モニター
１７  発生器ユニット
１８  制御ユニット
１９  キーボード
２０、２１  調節ユニット
２２  駆動ユニット
【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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