(57)【要約】周期的に動く器官のコンピュータ断層（ＣＴ）撮像用の装置は、心臓等の周期的に動く器官の位置的状態を監視する位置的状態モニタを含む。コーンビームＣＴスキャナは、少なくとも複数の時間ウィンドウ内の画像データを収集する。各時間ウィンドウは、器官の選択された位置的状態の発生を中心として置かれる。ウィンドウ分析器は、選択された角度的な範囲に広がる完全なデータセットを形成するようデータセグメントが組み合わされるよう各ウィンドウ内のデータセグメントを選択する。再構成プロセッサは、選択されたデータセグメントを画像表現へ再構成する。
2004531343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動的に動く器官の画像診断用データを収集する方法であって、
前記器官の動きの位置的状態を時間の関数として監視する段階と、
選択された位置的状態の発生の周りに配置される時間ウィンドウを選択する段階と、
少なくとも前記時間ウィンドウ中に前記動的に動く器官の撮像データを収集する段階と、
完全な画像データセットを形成するよう前記時間ウィンドウ中に収集された撮像データの部分を組み合わせる段階と、
前記完全な画像データセットから画像表現を再構成する段階とを含む方法。
【請求項２】
前記位置的状態を監視する段階は、
生理学的パラメータを測定する段階と、
前記位置的状態を前記生理学的パラメータに関連付ける位置的状態関係を決定する段階と、
前記測定された生理学的パラメータ及び前記状態関係に基づいて前記選択された位置的状態の発生を識別する段階とを含む、
請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記位置的状態関係を決定する段階は、
前記位置的状態関係のパラメータ機能モデルを決定する段階を含む、
請求項２記載の撮像方法。
【請求項４】
前記位置的状態は選択された心室の容積を含み、前記生理学的パラメータを測定する段階は、
心電図測定を行う段階を含む、請求項２又は３記載の撮像方法。
【請求項５】
前記再構成された画像表現に基づいて前記選択された位置的状態の発生を補正する段階と、
前記補正された発生に基づいて前記時間ウィンドウの配置を調整する段階と、
前記調整された時間ウィンドウを用いて前記組み合わせる段階及び前記再構成する段階を繰り返す段階とを更に含む、
請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の撮像方法。
【請求項６】
前記時間ウィンドウは、前記動的に動く器官の一周期内に２つの時間ウィンドウを含む、
請求項１乃至５のうちいずれか一項記載の撮像方法。
【請求項７】
前記時間ウィンドウは、前記動的に動く器官の少なくとも２つの連続的な周期内に配置された時間ウィンドウを含む、
請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の撮像方法。
【請求項８】
前記組み合わせる段階は、
各ウィンドウ内のデータ部分を、データ部分が選択された角度的な範囲を与えるよう選択する段階を含む、
請求項１乃至７のうちいずれか一項記載の撮像方法。
【請求項９】
前記撮像データを収集する段階は、
略ヘリカルに軌道上を周るＸ線源を用いてコーンビームコンピュータ断層撮影（ＣＴ）撮像データを収集する段階を含む、
請求項１乃至８のうちいずれか一項記載の撮像方法。
【請求項１０】
前記組み合わせる段階は、
各時間ウィンドウに対して、前記時間ウィンドウ内に略中心を置く前記軌道上を周るＸ線源の角度的なセグメントを選択する段階と、
前記角度的な広がりが夫々のウィンドウ内で最適に中心におかれるようにしつつ再構成のための角度的に連続的なデータセットを与えるよう各角度的なセグメントをその対応する時間ウィンドウの中で適応的に調整する段階とを含む、
請求項１乃至９のうちいずれか一項記載の撮像方法。
【請求項１１】
前記完全な画像データセットは、前記コーンビームの角度的な向きの１８０°に少なくともファン角度を加えたぶんだけ広がるデータを含む、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記完全な画像データセットは、少なくとも２つの角度的に連続的且つ時間的に不連続な角度的なセグメントを含む、請求項１０又は１１記載の方法。
【請求項１３】
各角度的なセグメントを重み付けする段階を更に含む、
請求項１０乃至１２のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１４】
前記再構成する段階は、前記角度的な極値から前記データの寄与を減少させる重み関数によって前記完全な画像データセットを重み付けする段階と、
前記画像表現を発生するよう３次元逆投影を行う段階とを含む、
請求項９乃至１３のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１５】
前記位置的状態は、前記器官の空間的な位置及び前記器官の空間的な容積のうちの一方を含む、
請求項１乃至１４のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１６】
前記動的に動く器官は、心臓の少なくとも一部を含み、前記時間ウィンドウは、
心臓収縮周期部分中の選択された位置的状態の第１の発生の周りに配置される第１の時間ウィンドウと、
心臓拡張周期部分中の選択された位置的状態の第２の発生の周りに配置される第２の時間ウィンドウとを含む、
請求項１乃至１５のうちいずれか一項記載の方法。
【請求項１７】
動的に動く器官の体積的な画像診断用データを収集する装置であって、
前記器官の動き周期の位置的状態を監視する手段と、
器官の動きの周期の略同様の状態の発生を中心として時間ウィンドウを決定する手段と、
少なくとも前記時間ウィンドウ中に撮像データを収集する手段と、
完全な画像データセットを形成するよう前記時間ウィンドウ中に収集される撮像データの部分を組み合わせる手段と、
前記完全な画像データセットから画像表現を再構成する手段とを含む、装置。
【請求項１８】
前記収集手段は、
前記動的に動く器官を含む検査領域上にＸ線を投射する手段と、
前記検査領域を通過した後のＸ線強度を検出する手段と、
コンピュータ断層撮影投影データを形成するよう前記検出されたＸ線強度データを組み立てる手段と、
複数の投影角度で投影データを収集するよう前記投影する手段を回転させる手段と、
前記動的に動く器官を前記回転面を横切る方向上に線形に進行させる手段とを含む、
請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
前記組み合わせる手段は、
各時間ウィンドウ内の角度的な間隔を選択する手段と、
制約条件は各角度的な間隔をその関連する時間ウィンドウ内に保持することを含み、最適化規準は各角度的な間隔の中心とその関連する時間ウィンドウの中心の間の距離を最小化することを含み、適応的な調整は、前記角度的な間隔を少なくとも完全なデータセットの角度的な範囲に対応する角度的な範囲に集合的に広がるよう配置する、制約付き最適化を用いて各角度的な間隔を適応的に調整する手段と、
前記完全な画像データセットを形成するよう前記適応的に調整された角度的な間隔に対応する投影データ部分を組み合わせる手段とを含む、
請求項１７又は１８記載の装置。
【請求項２０】
前記撮像データの部分を組み合わせる手段は、
各時間ウィンドウ中のデータセグメントを選択する手段を含み、データセグメントは、（１）一緒にされて再構成用の完全な画像データの組を形成し、（２）前記時間ウィンドウの中に最適に中心を置く、
請求項１７乃至１９のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２１】
前記位置的状態を監視する手段は、
前記動的に動く器官の周期の時間的な割合の位相を監視する手段と、
前記時間的な割合の位相を前記動的に動く器官の少なくとも一部の位置的状態と相関させる手段とを含む、
請求項１７乃至２０のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２２】
前記周期的に動く器官は心臓であり、前記器官の動きの周期の位置的状態を監視する手段は、
心臓位相を監視する心電計と、
前記測定される心臓位相を位置的な心臓の状態と関連付ける心臓状態分析器とを含む、
請求項１７乃至２１のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２３】
前記器官の動きの周期の位置的状態を監視する手段は、
ＣＴ画像データ収集中に周期的に動く器官の位置を撮像する補助撮像装置を含む、
請求項１７乃至２０のうちいずれか一項記載の装置。
【請求項２４】
前記補助撮像装置は、超音波撮像装置を含む、請求項２３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の背景技術］
本発明は、診断用撮像技術に関連する。本発明は特に、コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）を用いた動的な容積測定心臓撮像法に関連し、特にこれを参照して説明される。しかしながら、本発明は、例えば肺といった他の静止していない器官の動的な容積測定撮像、時間展開研究、並びに、他の撮像技術及び態様に伴う用途を見いだすであろう。
【０００２】
心臓病は、現在、米国で主要な健康問題であることがよく知られている。この有病率にもかかわらず、心臓病の医学診断法は一貫していない。心臓発作で死亡する人の半分以上は記録された既往症を示していない。従って、冠動脈の問題の診断における改善されたスクリーニング及び精度が必要とされている。
【０００３】
医用撮像技術は、リアルタイムで心臓の動作を妨害することなく、血流や心筋の動きといった選択された心臓の機能を撮像し監視しうる。これらの技術は、一般的には心臓病を診断及び監視するために使用される。しかしながら、心臓血管造影法、超音波法、磁気共鳴撮像法（ＭＲＩ）、及び様々な形のコンピュータ断層撮影法（ＣＴ）を含む既存の心臓撮像態様は、完全に満足のいくものではない。心臓血管造影法は、侵襲的な技術である。超音波は、画質が劣るという欠点がある。ＭＲＩは、一般的には石灰化を検出せず、様々なアーティファクトを受ける。
【０００４】
スパイラル／ヘリカルコーンビーム及びマルチスライスＣＴ撮像スキャナの速度及び解像度の近年の改善により、動的な容積測定ＣＴ撮像法への関心が高まっている。一般的には、動的な容積測定ＣＴ撮像法は、心電図同期（ＥＣＧ  ｇａｔｉｎｇ）として知られる技術で心電計（ＥＣＧ）を用いて心周期と同期させることを含む。予想（ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ）心電図同期法では、選択されたＥＣＧ波形の検出又は他の引き金となる事象がＣＴ撮像の開始を制御する。遡及（ｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ）心電図同期法では、ＥＣＧ信号及び同時に収集されたＣＴ撮像データのいずれもがメモリに格納され、続いて格納されたＥＣＧ信号に含まれるタイミング情報を参照してＣＴ画像再構成が行われる。通常のアプローチでは、心電図同期された心臓ＣＴ撮像データは、心周期の選択された心臓の位相の周りで収集され、心臓の位相は心周期中の時間的な位置として定義される。
【０００５】
しかしながら、コーンビームＣＴ撮像法を含む心臓ＣＴ撮像法は、少なくとも１８０°の角度的な範囲で投影データを収集するために必要とされる比較的長いＣＴ画像走査時間による動きボケ（モーションブラー）を受ける。この大きい角度的な範囲は、一般的には、視野全体を再構成するのに十分なサンプリングを保証するために使用される。この角度的なデータ範囲を得ることは、心周期のかなりの部分に亘る撮像を必要とする。
【０００６】
一般的な近年の高速ＣＴスキャナは、５００ミリ秒／回転に対応するＸ線源の約１２０回転／分で動作し、従って１８０°の角度的な走査は約２５０ミリ秒かかる。７０拍動／分の一般的な心拍は、８５７ミリ秒の心周期に対応する。従って、撮像は、一つのはっきりした心周期の位相において行われるのではなく、心周期全体のかなりの部分に亘って、即ち一般的な場合は心周期の殆ど約３０％に亘って行われる。この延長された時間に亘ってデータが収集されているときの心筋の動きは、動きに関連する画像のボケを生じさせる。高い心拍数は、冠動脈性心臓病の患者の特徴であることが多いが、動き画像のボケを更に増加させる。
【０００７】
時間的な分解能を改善するため、心電図同期法を用いて心周期を同時に監視しつつ、２又はそれ以上の心周期に亘って投影画像データを収集することが知られている。選択された心臓の位相におけるデータは抽出され、ＥＣＧによって決定される心臓の位相に基づいて２つ又はそれ以上の心周期から組み合わされる。２つ又はそれ以上の心周期に亘って撮像を分けることにより、各周期内のデータ収集期間は短くされ、心周期のより小さい部分がサンプリングされるため、心周期に対する時間的な分解能が改善される。
【０００８】
より多くの心周期がサンプリングされるにつれ、各周期中のデータ収集期間は短くなり、心周期に対する時間的な分解能は改善する。しかしながら、より多くの周期に亘って撮像データを収集することは、他のアーティファクトをもたらしうる。まず、サンプリングされる心周期の数（従って再構成されたビューのための全体撮像時間）が増加するにつれて患者の動きが生ずる可能性が高くなる。
【０００９】
幾つかのサンプリングされる心周期の間に心周期期間（即ち心拍）の変動があれば更なるアーティファクトがもたらされうる。データは、心周期中の選択された時間的な位置に対応する心臓の位相において収集される。従来技術では、心周期期間の変化を考慮に入れるために心周期中の時間的な位置の割合として定義される心臓の位相を用いることが知られている。しかしながら、心周期の様々な生理学的な部分、例えば心臓収縮期部分及び心臓拡張期部分、並びに、その中の生理学的な事象は、心周期期間の変化に対して線形に一定の比例とされるものではなく、従って時間的な位置の割合を用いることでは心拍の変化は完全には補償されない。
【００１０】
第３に、ヘリカルコーンビームＣＴでは、セグメント境界においてＺ方向の角度的なずれ（即ちコーン角度）に潜在的な不一致（ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｃｙ）が導入されるため、画像アーティファクトがもたらされる。ヘリカルコーンビームＣＴでは、Ｘ線ビームはＺ方向に開散し、撮像中、患者はＺ方向に線形に移動又は走査される。Ｚ方向のＸ線のコーン角度は、連続的なヘリカル走査中は連続的に変化する。しかしながら、完全なデータセットを形成するために不連続なデータセグメントが組み合わされる場合、データセグメント境界においてコーン角度に不一致が存在しうる。データはそれでも、１８０°又はそれよりも大きい角度的な範囲の完全なデータセットを生じさせるために組み合わされうるが、データセグメント境界におけるＺ方向の潜在的なコーン角度の不一致は、再構成された画像中にアーティファクトを生じさせうる。
【００１１】
幾つかの心周期に亘って行われる心電図同期ＣＴにおいて生ずる他の問題は、連続する心周期から得られるデータが部分的に冗長なものではなく相補的であるよう、Ｘ線源の角度的な回転と心周期を調整することである。データは、望ましくは所望の角度的な範囲、例えば１８０°に亘って連続的なデータセットを発生するよう組み合わされるが、必ずしもそうである必要はない。
【００１２】
２つの望ましくない極端な場合が、調整の問題を典型的に示す。第１の極端な場合は、心周期期間がガントリ回転の整数倍である場合、即ち、ｎを整数、Ｔrotをガントリ回転期間、Ｔccを心周期期間とすると、Ｔcc＝ｎＴrotである場合である。この条件下では、選択された心臓の位相によってトリガされる任意の時間ウィンドウに対して、ＣＴ投影データの同じ角度的な広がりが、連続的な複数の心周期で収集される。このデータは相補的ではなく、１回の心周期中に収集されるデータに対して増加した角度的な範囲を与えるものではない。
【００１３】
第２の極端な場合では、周期の関係は、Ｔcc＝（ｎ＋１／２）Ｔrotである。この場合、ガントリ角度は、任意の２つの連続的な心周期中の任意の特定の選択された心臓の位相では１８０°離れる。冗長なデータは、交互の心周期中に収集される。２つの収集されたデータセットは、１８０°だけ角度的にずらされ、２つデータセット間には画像アーティファクトを生じさせるかなりの角度的な隙間がある。心電図同期心臓ＣＴでは、角度的なデータ部分は、連続するが略重なり合わないデータセットへ組み合わされることが望ましい。
【００１４】
この問題に対する１つの以前のアプローチでは、心臓の周期はＥＣＧを用いて推定され、ＣＴ走査レートは推定された心周期と同期される。しかしながら、この方法は、較正と撮像の間の又は撮像中の心周期期間の変化による問題を受けやすい。検査される患者は通常は不安な状態にあり、画像収集中は息を止めるように言われているため、心周期における幾らかの変化は予想される。また、冠状動脈性心臓病をもつ患者は、心周期が予測不可能に周期的でなくなる不整脈を患っていることが多い。この方法の他の欠点は、ＣＴ走査レートが心拍に対応するよう減少されることである。従って、ＣＴ装置は、この方法を用いるときは、一般的にはその定格出力（例えば１２０ｒｐｍ）よりも下で動作する。
【００１５】
本発明は、上述の制限等を克服する動的に動く器官を撮像する改善された方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１６】
［発明の概要］
本発明の１つの面によれば、動的に動く器官の画像診断用データを収集する方法が提供される。器官の動きの位置的状態は時間の関数として監視される。時間ウィンドウは選択された位置的状態の発生の周りで選択され配置される。動的に動く器官の撮像データは、少なくとも時間ウィンドウ中に収集される。時間ウィンドウ中に収集された撮像データの部分は、完全な画像データセットを形成するよう組み合わされる。画像表現は完全な画像データセットから再構成される。
【００１７】
本発明の他の面によれば、動的に動く器官の体積的な医用撮像用データを収集する装置が開示される。器官の動きの周期の位置的状態を監視する手段が提供される。器官の動きの周期の略同様の状態の発生を中心として時間ウィンドウを決定する手段が提供される。少なくとも時間ウィンドウ中に撮像データを収集する手段が提供される。完全な画像データセットを形成するよう時間ウィンドウ中に収集される撮像データの部分を組み合わせる手段が提供される。完全な画像データセットから画像表現を再構成する手段が提供される。
【００１８】
本発明の１つの利点は、動く器官の時間的及び空間的な解像度を改善することである。
【００１９】
本発明の他の利点は、各心周期中に複数のデータ収集ウィンドウを識別することである。
【００２０】
本発明の他の利点は、診断情報の精度が改善されることにある。
【００２１】
本発明の更なる他の利点は、選択された角度的な範囲を最適に与えるようＣＴ画像データを選択し組み合わせることにある。
【００２２】
本発明の多数の更なる利点及び利益は、望ましい実施例の以下の詳細な説明を読むことにより当業者により明らかとなろう。
【００２３】
［望ましい実施例の詳細な説明］
本発明は様々な構成要素及び構成要素の配置、並びに様々な段階及び段階の配置の形をとりうる。図面は、望ましい実施例を例示するためだけのものであって、本発明を制限するものと解釈されるべきではない。
【００２４】
図１を参照するに、典型的なコーンビームコンピュータ断層撮影（ＣＴ）スキャナ１０は、検査領域１４内を線形に移動可能な患者寝台といった被検体支持台１２を含む。回転するガントリに取り付けられたＸ線管組立体１６は、検査領域１４を通じてＸ線を投射する。コリメータ１８は、２つの次元で放射線をコリメートする。典型的なＣＴスキャナ１０では、２次元Ｘ線検出器アレイ２０は、Ｘ線管から検査領域を隔てて向こう側に回転ガントリ上に取り付けられる。他の実施例（図示せず）では、検出器アレイは、回転ガントリの周りに静止して取り付けられる２次元検出器リングのアレイを含む。
【００２５】
典型的なコーンビームＣＴスキャナ１０では、Ｘ線管組立体１６は、検査領域１４を通るにつれて円錐状に散開する円錐状（コーン）又はくさび状のビーム２２を生じさせるようコリメータ１８と協働する。コーンビーム２２は、適当な実施例では１６列の１乃至１０ｍｍ検出器を含む検出器アレイ２０を略覆う。コーンビーム幾何学形状では、検出器アレイ２０の様々な素子へのＸ線路は一般的には平行でないことが認識されよう。他の実施例（図示せず）では、複数の略平行な放射線のファン（扇形）ビームが発生され、各平行なビームは検出器の対応する１つ又は複数の行によって検出される。この実施例の一般的な実施では、４つの検出器列が用いられる。多数陽極組立体を有するＸ線管を用いることによってより多くの検出器列が適応されうる。
【００２６】
Ｘ線ビーム２２と検出器アレイ２０の詳細な幾何学形状とは関係なく、Ｘ線検出器２０は、検査領域１４を横切ったＸ線２２をＸ線管１６と検出器２０の間のＸ線吸収を示す電気信号へ変換するよう既知の方法で動作する。心臓ＣＴ撮像では、患者２６は、Ｘ線ビーム２２が心臓及び関連する脈管構造を通るよう患者の心臓を検査領域１４中に置いて患者支持台１２を介して位置決めされる。
【００２７】
心電計（ＥＣＧ）２４は、患者２６の心臓の心臓位相を監視する。心臓位相は、心周期中の時間的な位置であり、望ましくは、心周期の周期中の変動をおおよそ補償するために、例えば心周期内の位置の割合として心周期期間に対して定義される。このような心周期期間の変動、即ち患者の脈拍数は、ＣＴ検査から生ずるストレス、不整脈といった身体条件等により生じうる。
【００２８】
Ｘ線吸収信号は、回転ガントリの角度的な位置及び患者支持台１２の長手方向上の位置に関する情報とともに、ＣＴデータメモリ２８へ伝送される。収集制御器３０は、患者２６のＣＴ走査を制御するためにＣＴスキャナ１０と通信する。ＣＴスキャナ１０は、Ｘ線源１６を担持するガントリを回転させることにより複数のビュー角度で投影データを収集する。ｚ方向上の走査は、患者２６を患者寝台１２を介して線形に動かすことによって行われる。スパイラル又はヘリカルＣＴ撮像では、患者寝台１２は、患者２６に対するスパイラルな幾何学を用いてデータの収集が生ずるよう、ガントリの回転と同時に進む。スパイラル／ヘリカルＣＴは、連続的な及び迅速なデータ収集という利点がある。
【００２９】
収集されたＣＴ投影データは、対応する心臓位相、コーンの角度的な位置、及び患者に沿った長手方向の位置とともに、ＣＴデータメモリ２８中に格納される。ウィンドウイング（ｗｉｎｄｏｗｉｎｇ）プロセッサ３４は、１又はそれ以上の心周期中の１又はそれ以上のユーザ選択心臓位相を中心とする連続的な投影データセットのウィンドウを識別する。ウィンドウは、一連のウィンドウメモリ又はバッファ３６へロードされる。ウィンドウ分析器３８は、最適にはそれら自身のウィンドウを中心として配置され一緒にされて再構成用の完全なデータセットを定めるデータセグメント又はセットを選択する。ウィンドウ分析器３８は、望ましくはセグメント重み４２を各データセグメントに関連付ける。適切なセグメント重み４２は、ｚ方向上のコーン角度の不一致といったセグメント境界における不一致によるアーティファクトを抑制するようセグメント境界付近のデータの大きさを減少させる。
【００３０】
望ましくは、ウィンドウプロセッサ３４は、例えば心臓といった関心となる器官が選択された解剖学的又は位置的状態にある１又はそれ以上の心臓位相を識別する心臓状態分析器又はメモリ４０にアクセスする。ここでは、位置的状態とは例えば心臓といった関心となる動く器官の選択された位置を示すものとする。動く器官は、器官の動きの一回の周期内に選択された位置的状態が２回生ずる振動する又は前後に平行移動する運動で動きうる。動く器官は、その代わりに、選択された位置的状態が一般的には器官の動きの周期毎に１回だけ生ずる回転軌道で動きうる。ここでは、位置的状態とは、また、中心位置の周りの器官の拡張／収縮運動を指すものとする。このような拡張／収縮運動では、器官は、位置的に平行移動してもしなくともよく、選択された状態は１回の器官運動周期内に１回又はそれ以上生じうる。更に、器官の動きは、複数の動き及び／又は収縮／拡張の組み合わせでありうる。
【００３１】
心臓の状態、即ち心臓又は他の周期的に変化する関心領域の選択された解剖学的又は位置的形態は、ＣＴデータ収集中に測定された時間的に変化する診断信号を関心となる器官の解剖学的位置に関連付ける心臓状態−心臓位相モデルといった状態−位相モデルを用いて抽出されうる。或いは、状態は、例えばＣＴデータ収集と同時に行われる超音波撮像を用いてＣＴ撮像中に直接測定されうる。状態はまた、連続的な再構成の反復が関心となる器官の状態をより細かく定義する反復的再構成を用いてＣＴ撮像データ自体から抽出されえ、関心となる器官の状態は、関心となる状態とより緊密に相関する次の再構成反復のためのデータを選択するために使用される。
【００３２】
解剖学的又は位置的状態の同期は、動的に動く器官又は他の関心領域の同期のための同期の重要な面は、撮像される関心領域が、時間的には連続していなくともよいデータ収集全体に亘って比較的安定し静止した空間的な形態を有することであることを認識する。位置的状態の概念は、関心となる状態に緊密に対応するＣＴ撮像データ部を選択するために使用されうる。器官の位置的状態の知識は、代わりに又は組み合わせて、ＣＴ撮像を実行すべき器官の比較的静止した状態を選択するために使用されうる。
【００３３】
任意に、心臓状態分析器４０は、心周期の変動を心周期期間又は患者の年齢、身体条件等の他のパラメータで補償する補正、パラメータ、又は他の調整を含む。１つの適切な補償調整は、１９９９年１１月２６日出願のホイシャー（Ｈｅｕｓｃｈｅｒ）外による「（多位相心臓撮像装置）Ｍｕｌｔｉ−Ｐｈａｓｅ  Ｃａｒｄｉａｃ  Ｉｍａｇｅｒ」なる名称の継続中の米国特許出願第０９／７１３，７５２号に記載されている。
【００３４】
選択されたＣＴデータセグメントは、対応するセグメント重み４２とともに再構成プロセッサ４４に入力される。再構成プロセッサ４４は、関心となる領域の３次元画像表現を選択された心臓状態で再構成する。再構成された画像は、体積画像メモリ４６に格納される。再構成プロセッサ４４は、対応するセグメント重み４２と共にデータセグメントから構成される完全なデータセットに対して動作する。望ましくは、完全なデータセットは、余弦重み又は他の重みを用いて重み付けされる。選択された重みは、境界における不一致による潜在的なアーティファクトを減少させるために完全なデータセットの境界におけるデータの寄与を減少させる。
【００３５】
１つの適当な３次元再構成は、トゥイ（Ｔｕｙ）に対して発行された米国特許第６，１０４，７７５号に記載されるような修正ウェッジ・リビニングされた（ｗｅｄｇｅ−ｒｅｂｉｎｎｅｄ）再構成である。他の適当な再構成は、ジー・ワン（Ｇ．  Ｗａｎｇ）外著、「一般的なコーンビーム再構成アルゴリズム（Ａ  ｇｅｎｅｒａｌ  ｃｏｎｅｂｅａｍ  ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）」、ＩＥＥＥ医療撮像に関する議事録、ＭＩ−１２、１９９３年、第４８６−４９６頁に記載されるような３次元の修正Ｆｅｌｄｋａｍｐ型コーンビーム再構成である。他の３次元再構成技術もまた、再構成プロセッサ４４中で使用されうる。
【００３６】
再構成された画像は、望ましくはグラフィック・レンダリング・プロセッサ４８によって処理され、ユーザインタフェース５０上に表示される。一般的なＣＴ装置では、ユーザインタフェース５０はまた、医師、臨床医、又は他の利用者が、収集制御器３０へ命令を与える適切な走査プログラムを選択し、作成し、変更し、又は実行することを可能とする。
【００３７】
当業者は、図１のシステムを特定の用途に適するよう更に変更することが可能である。例えば、ユーザインタフェース５０は、ＣＴスキャナ１０の有効な操作を容易とするための、例えばプリンタ、ネットワーク接続、格納装置等（図示せず）といった他の構成要素を含みうる。
【００３８】
図１を参照し、図２を更に参照するに、概略的に表わされたＥＣＧ信号６０は、心臓により体の表面上に発生されＥＣＧ２４を用いて記録された電位に対応する。ＥＣＧ信号６０は、一般的には心臓器官又はその一部の動きに関連する幾つかの識別可能な波形を含む。最も顕著な波形は、この技術分野では図２に示すＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波と称される。Ｐ波は心房を通じた偏りの減少の広がりの後に心房が収縮することによって生ずる。Ｐ波のすぐ後に、心室の偏りがなくなることによりＱ波、Ｒ波、Ｓ波パターンが現れ、これは心室の収縮を開始させる。Ｔ波は、心室が再び偏ったことを示し、弛緩の僅かに前に生ずる。
【００３９】
ＥＣＧ信号６０は、心周期６２と準周期的であり、図２中、波形Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓ及びＴに対応する波形Ｐ’，Ｑ’，Ｒ’，Ｓ’及びＴ’を含む周期繰り返しによって示されている。心周期は、例えば体を使うこと、感情的なストレス、ある種の薬物の存在、不整脈等の身体条件等といった影響により、完全な周期性とは異なる準周期性で繰り返される。
【００４０】
当業者は、例えば脈拍数といった変化する心周期期間に加え、心周期中の心臓の解剖学的又は位置的な変動は心周期期間と非線形に変化しうることを知っている。更に、心周期内の心臓の位置的な変化は、患者毎にかなり異なるものでありえ、特に異なる年齢のグループの患者又は冠状動脈性心臓病といった身体条件を有する患者の間では異なる。選択された心臓位相６４は、心臓状態分析器４０によって示されるような選択された位置的な心臓状態に対応する心周期６２内の選択された時点として識別される。
【００４１】
ここではＥＣＧを用いた心周期監視について説明するが、心周期を監視し選択された心臓状態を検出する他の方法もまた使用されうる。例えば、心音図（図示せず）は、心臓周期に関連する音響信号を検出し、心周期を監視し心臓の選択された位置的状態に対応する心臓位相を検出するために使用されうる。或いは、心臓の位置的状態は、例えば同時の超音波撮像を用いて直接測定されえ、又は、反復的な再構成によりＣＴデータ自体から抽出されうる。
【００４２】
遡及（ｒｅｔｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ）心電図同期法は、データ収集後にＣＴデータを心臓位相と同期させることを含む。これに対して、ＣＴデータが収集されているときにデータ収集を選択された心臓位相と同期させるものは、この技術分野では，予想（ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｖｅ）心臓心電図同期法として知られる。予想ゲーティングは、Ｘ線ビーム強度が選択されたデータ収集期間中のみ全強度で印加され、他の時間では、患者の総Ｘ線放射線露光を減少させるよう低下又はシャッタで閉じられる、ＣＴ撮像技術の線量変調に特に有用である。ここでは、遡及ゲーティングについて例として説明したが、当業者は本発明の方法及び装置の実施例を予想心臓ゲーティングを使用するために容易に変更しうるであろう。
【００４３】
続けて図２を参照するに、選択された心臓位相６４との同期は、心臓周期毎に生ずるＣＴデータ収集のための単一の機会ウィンドウ６６を生じさせる。機会ウィンドウ６６は、選択された心臓位相６４の発生の周りの選択された時間的な範囲を含む。ウィンドウ６６の幅を増加させることにより、一般的には心臓の動きのぼけを通じて画質が低下する。しかしながら、殆どの画像再構成技術の最適なパフォーマンスのために、一般的には１８０°にファン角度を足した角度的なＣＴデータが必要である。１２０ｒｍｐのガントリ回転のために、１８０°のＣＴ投影データは２５０ミリ秒のデータ収集に対応する。６０拍動／分の心拍数では、これは心周期の２５％を上回るデータ収集に対応する。割合は、心臓に問題のある患者に生ずる可能性の高い、より高い心拍数に対して、又は、１８０°よりも大きいＣＴ投影データ範囲を必要とする再構成アルゴリズムに対しては、増加する。
【００４４】
心臓位相ではなく心臓状態を用いた同期の利点の１つは、関心となる心臓の動きが振動する又は静止した拡張／収縮である場合、各心周期中に１つ以上の機会ウィンドウが最適に確認されることである。例えば、心腔（例えば左又は右の心房又は心室）は、選択された物理的な大きさの範囲内に選択された心腔がある各心周期中に２つのウィンドウが定義されうる収縮／膨張する器官としてモデル化されえ、一方のウィンドウは心腔の収縮中に生じ、他方のウィンドウは心腔の拡張又は膨張中に生ずる。このように定められた状態では、心臓状態分析器４０は、心腔の容積を心臓位相の関数として与えるルックアップテーブル又は実験的な式を含む。
【００４５】
左心室を考えると、１回の心周期中に、１よりも多い連続しない心臓位相は、左心室の容積に対して定められる１つの心臓状態に対応しうる。左心室は、各心周期中に収縮及び拡張し、従って各心周期中に左心室が特定の中間の容積を有する２つの心臓位相がある。心臓状態が左心室容積として定められる心臓状態−心臓位相モデルの形で適切な知識が与えられているとき、心臓状態分析器４０（図１）は、これらの２つの心臓位相を識別し、ＣＴ投影データ収集（予想心臓ゲーティング）又はデータ選択（遡及心臓ゲーティング）はこれらの２つの心臓位相と調整される。
【００４６】
或いは、心臓状態は、例えば左心室の形態に対応する解剖学的又は身体的信号として定義され、この信号は調整を可能とするよう直接測定されうる。例えば、超音波撮像（図示せず）は、心室の容積を直接撮像及び推定し、それにより心臓状態情報を得るために使用されうる。
【００４７】
他の実施例では、ＣＴ撮像は、心周期中に複数の画像を撮像し、心室の容積といった選択されたパラメータを測定することにより、心臓状態−心臓位相モデルを構築するために使用されうる。これらの測定のための画質は、臨床診断は抽出されていないため、一般的には非常に高い必要はない。ある場合には、心臓状態は、１つ又は少数の投影データセットを分析することによって決定されうる。
【００４８】
続けて図１及び図２を参照し、更に図３を参照するに、心臓位相の関数としての左心室容積位置的状態の典型的な容積測定機能モデルについて説明する。このモデルは、心臓状態同期を行うため、図１の心臓状態−心臓位相分析器４０に組み込まれる。左心室容積は、典型的なパラメータ機能モデルでは、
【００４９】
【数１】
2004531343.tif 000003
として定義され、式中、ａ3は図２及び図３の両方に示されており心臓収縮期位相から心臓拡張位相への遷移に対応し、ｆs（ｔ）は左心室が収縮している間の収縮期位相中の左心室容積を示し、ｆd（ｔ）は左心室が弛緩し拡張している間の拡張期位相中の左心室容積を示す。
【００５０】
収縮期ｆs（ｔ）は一般的には単調に減少し（心室収縮）、一方、拡張期ｆd（ｔ）は一般的に単調に増加する（心室拡張）。区分的に積分された関数セグメントを用いて表現される左心室容積の適切な容積測定モデルは、
【００５１】
【数２】
2004531343.tif 000004
であり、心臓位相ａ1，ａ2，ａ3，ａ4，及びａ5は、図２及び図３中に見つけられる。式（１）乃至式（５）のモデルのパラメータは、左心室容積に対するＥＣＧに関する公表された研究から推定されうる。或いは、パラメータは検査を受けている患者から得られる実際のＣＴ画像に当てはめられうる。
【００５２】
引き続き図３を参照するに、完全な容積の拡張時の７０％の左心室容積によって定義される心臓状態７０が示される。選択された心臓状態７０が生ずる２つの心臓位相７２、７４があり、一方の心臓状態７２は心臓周期の収縮期又は収縮する部分であり、他方の心臓状態７４は心周期の拡張期又は弛緩する部分である。２つの対応する機会ウィンドウ７６、７８が各心周期中に利用可能である。
【００５３】
図４を参照するに、左心室容積を心臓状態として使用する他の心臓状態−心臓位相モデルが示される。このモデルは、心臓心電図同期ＣＴ撮像法を用いて得られ、画像から外挿された容積値は黒い菱形（◆）によって表わされる。図４の実験的なモデルを発生するために使用される画像は臨床診断に使用されるのではなく、むしろ心臓状態−心臓位相関係を決定するためだけに使用されるため、画質は最適である必要はないことが認められるべきである。更に、容積測定は、ノイズ及び局部化された画像欠陥に対して比較的感度の低い統合的な処理である。曲線は、図４中に２回の心周期に亘って繰り返されるものとして示され、約１０５ｃｃの左心室容積を有する１つの心臓状態ＣＳに対応する２つの心臓位相Ｓ１、Ｓ２が示されている。
【００５４】
本願の例では位置的な心臓状態を左心室容積として割り当てるが、これは単に代表的なものである。当業者は、心臓状態は、例えば左心室容積以外の心腔容積（例えば心房容積）、心臓周期運動中の心筋の位置等といった他の心臓パラメータによって定義されうることを認識するであろう。選択された状態は、望ましくは撮像されるべき心臓の部分（例えば心室、心房等）に関連し、心周期中の当該心臓の部分の解剖学的な動き、利用可能な診断上の解剖学的又は身体的測定等に関連する利用可能な知識基準に基づいて選択される。
【００５５】
当業者は、状態の概念が心臓ＣＴ撮像又は心臓の動的容積撮像に限られるものではないことを更に認識するであろう。状態の概念は、例えば肺、主要な動脈等の準周期的な運動又は挙動を示す略全ての器官の撮像に適用可能である。当業者は、更に、状態の概念は任意の特定の医療撮像態様（例えば、ＭＲＩ、ＳＰＥＣＴ、ＰＥＴ等）に限られるものではないことを更に認識するであろう。例えば、図３又は図４の心臓状態−心臓位相図は、選択されたｋ空間ラインが幾つかの心周期に亘って２つのウィンドウ７６、７８の夫々の間に収集されるマルチエコー心臓心電図同期ＭＲＩとともに使用されうる。
【００５６】
多くの周期的運動は、各周期内の増加する又は減少する間隔（例えば、拡張及び収縮する肺の容積、動脈中の増加又は減少する血流）を含み、選択された中間状態が１周期当たり少なくとも２回発生することとなる。これらの場合、状態の概念は、一般的には各器官運動周期中の撮像ウィンドウの全長を少なくとも２倍に増加させる。状態の概念は、器官の運動の一回の周期内に複数の一般的には非連続的な間隔で画像データ収集を可能とすることによりかかる周期的な運動に対する診断上の撮像を改善する。
【００５７】
状態の概念は、心電図同期心臓ＣＴに対していくつかの利点を与える。第１に、上述のように１回の心臓周期中に多数の非連続的な撮像ウィンドウを与える。第２に、位相を心臓の位置的状態に関連付けることによって撮像データが収集されるべき目標信号位相をよりよく定義することによりデータ選択における精度を改善する。第３に、心臓状態の知識は、心臓（又は撮像されている心臓の一部）が略静止している心周期の部分を識別することにより撮像を改善させることができる。
【００５８】
しかしながら、ＣＴでは、組み合わされたデータは、異なる間隔が組み合わされて１８０°又は他の所望の角度的な範囲を与えるよう、角度的に相補的であるべきである。望ましくは、投影データは組み合わされて角度的に連続するが略重なり合わない所望の角度的な範囲を有する角度的な範囲を形成する。選択された心臓状態に対応する識別された目標心臓位相は、源の回転的な周期内では良く位置決めされないかもしれない。
【００５９】
図５を参照するに、時間的に非連続的な投影データ間隔を適切に組み合わせる遡及心電図同期心臓ＣＴデータを用いたデータのソート、選択、及び再構成の方法の典型的な実施例１００について説明する。遡及心電図同期では、ＣＴ画像データ収集１０２及びＥＣＧデータ収集１０４は同時に生ずる。１つの適切な実施例では、ＣＴ走査とＥＣＧによって示される心周期の事前同期（例えばスパイラルピッチ、ガントリ回転速度）はない。
【００６０】
或いは、幾つかの適切な同期が行われる。例えば、セグメント化されたゲーティングでは、ピッチと走査レートは、画像データ部が収集される少なくとも選択された回数の心周期１０６に亘って各ボクセルがＸ線コーンビーム範囲内に留まるようなものであることを事前に確認することが所望でありうる。また、特に、より低いガントリ回転レートでは、選択された心臓位相が連続する心臓周期中に略相補的なガントリ角度で撮像されることを確実とするようガントリ回転を心周期と略同期させることが所望でありうる。しかしながら、患者の心周期の変動は正確な事前の同期を実際的に達成不可能にすることが理解される。これは、特に、患者２６が一般的には、行われているＣＴ検査に応じて非常に不安の大きい状態にあるため、また、患者２６は一般的には不整脈の症状を含みうる冠動脈問題を患うため、本当のことである。
【００６１】
最初のおおよその同期が行われるかどうかに関わらず、ＣＴ画像データ収集１０２とＥＣＧデータ収集１０４は同時に行われる。ＥＣＧデータは、ステップ１０８において選択された心周期の数１０６に対応する心周期の数を識別し、選択された心臓状態１１０の発生に対応する各心周期中の時点を識別するようステップ１０８において分析される。任意に、各周期中には選択された心臓状態１１０に対応する複数の選択された心臓位相がある。
【００６２】
複数の機会ウィンドウは、選択された心臓状態１１０の識別された発生を中心として定められる１１２。一般的には、２つ又はそれ以上の心周期１０６からのデータは組み合わされるが、各心周期中に状態が複数回発生するときは、任意に単一の心周期中に２つ又はそれ以上の非連続的なウィンドウが定義される。各機会ウィンドウの幅は、所望の角度的な範囲を確実とするために選択され１１２、一般的には当該のウィンドウからの再構成のために選択されるべき角度的なデータ範囲よりも大きい。
【００６３】
図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃを参照するに、１８０°の範囲を必要とする３次元逆投影再構成技術を用いる、心臓状態概念なしの２つの心臓周期にわたる心臓セグメンテーションされた心電図同期法を用いた典型的な撮像について説明する。例えば、心周期の数１０６は２に等しく、選択された心臓状態１１０は各心周期中に一回だけ生ずる。Ｆｅｌｄｋａｍｐ式再構成では、選択されたデータは、従来技術で知られているように、例えば１８０°の幅の機会ウィンドウを定義するよう１８０°のＦＷＨＭで３６０°広がるコサイン重み付けを用いて重み付けされる。重み付けは、組み合わされたデータセットの境界の付近のデータの特徴付けを与える。図６Ａは、ウィンドウ１３０の中心がガントリの回りで１８０°ずれている、心臓状態１１０の発生とガントリの回転の間の「最悪の場合の」関係を示す。図６Ｂは、ウィンドウ１３０が部分的に重なり合う、より一般的な場合を表わす。図６Ｃは、ウィンドウ１３０が９０°離れており、従って選択されたものは機会ウィンドウ内に最適に配置される場合を示す。
【００６４】
引き続き図５、図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃを参照するに、ステップ１１４において、データセグメントを選択したもの１３２は、所望の角度的な範囲を最適に網羅するよう機会ウィンドウ１３０中で適応的に調整される。夫々が選択された心臓状態の連続的な心周期に対応する中心１３４を有する２つのウィンドウ１３０に対して、各ウィンドウ１３０は１８０°の有効幅を有する。データセグメントを選択したもの１３２は、１８０°に扇形の連続角度範囲を加えたものを与え、一方で、各選択されたデータセット１３２を選択された心臓状態、即ちウィンドウ１３０の中心１３４に出来る限り近く維持するよう、ウィンドウ１３０内で適応的に調整される１１４。適応的に調整されたデータセット１３２は、選択された１８０°の範囲を与えるよう組み合わされる。組み合われたデータは、画像再構成を発生するよう再構成される１１６。
【００６５】
適応的な調整１１４の適切な実施例では、選択されたデータセグメントを選択したもの１３２は、制約条件が各角度的な間隔１３２をその関連する時間ウィンドウ１３０に保持することを含み、最適化規準が各角度的な間隔１３２の中心とその関連する時間ウィンドウ１３０の中心１３４の間の分離を最小限とすることを含む、制約付きの最適化を用いて適応的に調整される。適応的な調整１１４は、最適な再構成１１６のために必要な少なくとも１８０°に扇形の連続的な角度的な範囲に集合的に広がるよう角度的データセグメント１３２を配置する。
【００６６】
機会ウィンドウは１８０°の有効幅で選択されるため、２つのウィンドウが正確に重なり合う最悪の場合のシナリオであっても（心周期の期間ＴCCがガントリ回転期間Ｔrotの整数倍である、即ち、ＴCC＝ｎＴrotの場合に対応する）、適応的な調整１１４は、選択されたデータセグメントが選択された心臓状態の発生に中心を置く状態から９０°ずらされていても、１８０°の連続的な角度的な範囲を与えることが認められよう。同様に、ＴCC＝（ｎ＋１／２）Ｔrotである第２の極端な場合（図６Ａに示す）、選択された１８０°幅のウィンドウは重なり合わずに連続的であり、従って選択されたデータセグメントの９０°のシフトは角度的な連続性と、組み合わされたデータセグメントの完全な１８０°の角度的な範囲を生じさせる。あまり極端でない場合（例えば図６Ｂ又は図６Ｃ）、方法１００は、データセグメントを選択された心臓状態から最小のシフトをさせて１８０°の角度的な範囲を与えるよう、機会ウィンドウ内で角度的データセグメント選択を適応的に調整する。
【００６７】
図７を参照するに、技術１００は、各ウィンドウが選択された心臓状態の発生に中心を置く３つの連続する心周期中のウィンドウ１４０から選択される３つの６０°のデータセグメント１４２から１８０°のデータセットを組み立てる。再び、データセグメント１４２は、ウィンドウ１４０の中心１４４に最適に近く維持されるよう適応的に選択され、中心１４４は選択された心臓状態の発生に対応する。
【００６８】
同じ原理は、より多数の心周期に亘って収集されるデータに対しても成り立つ。しかしながら、データが収集される心周期の数が増加するにつれて、時間的な解像度は改善するが患者の動きや心周期中のドリフトにより他のアーティファクトが生じうることが認識されよう。コーンビームＣＴでは、その間にデータが収集される心周期の数の増加により、データセグメント境界の数も増加する。各データセグメント境界は、組み合わされた完成されたデータセット中のＺ方向上のコーン角度中の潜在的な不一致を表わす。このようなコーン角度の不一致は画像アーティファクトを生じさせうる。
【００６９】
引き続き図１及び図５を参照するに、１つの適当な実施例では、再構成されたＣＴ画像は心臓状態の識別情報を反復的に改善するために使用される。画像は、選択された心臓状態に対応すると推定される時間的な位置に夫々中心を置く機会ウィンドウから選択されるデータセグメントを用いてステップ１０２、１０８、１１２、１１４、１１６に従って再構成される。例えば、ＥＣＧ２４は、選択された心臓状態に対応する心臓位相を推定するために心臓状態分析器４０と共に使用されうる。ウィンドウは、第１の時点では、ＥＣＧ２４によって識別される対応する心臓位相に中心を置く。
【００７０】
再構成された画像は、画像データ収集中に心臓状態の時間的な展開をより正確に推定するために分析される。心臓状態識別情報は、更新された状態に基づいてステップ１１８において更新され、再構成ステップ１０８、１１２、１１４、１１６は、改善された画像を与えるよう選択された心臓状態１１０の時間的な発生の改善された推定値を中心とする更新された機会ウィンドウとともに繰り返される。選択された心臓状態１１０の時間的な発生の推定値の改善は、画像再構成のためにデータの選択を最適化するよう反復的に繰り返されうる。
【００７１】
図８乃至図１０を参照するに、源が１２０ｒｐｍで回転され、適応的な容積セグメントが５回の源の回転から抽出される、より複雑な典型的な適応容積セグメンテーションについて説明する。図８は、Ｘ線源の５つの連続的なヘリカル回転期間１６０、１６２、１６４、１６６、１６８での１８ｍｍ再構成ウィンドウの位置を示す。厚さｔのスライス１７０は、５つの連続的なヘリカル回転期間１６０、１６２、１６４、１６６、１６８に亘って再構成ウィンドウ内に留まり、従って５回の連続する源の回転からのデータはスライス１７０を再構成するために利用可能である。
【００７２】
図９は、患者の脈拍が源の回転速度に等しい、即ち、１２０拍動／分である最悪の場合のシナリオを示す。Ｘ線源の回転速度は心拍数に等しいため、機会ウィンドウ１８０、１８２、１８４、１８６、１８８は全ての５回のヘリカル回転期間１６０、１６２、１６４、１６６、１６８に対して同じ角度的な（θ）範囲に亘って広がる。
【００７３】
図９には、３次元逆投影再構成のための組み合われた完全なデータセットに適用される適切な重み付け関数１８９も示される。重み付け関数１８９は、ＦＷＨＭが１８０°で全幅が２７０°の余弦重み関数である。各機会ウィンドウ１８０、１８２、１８４、１８６、１８８は、図９の最悪の場合のシナリオでも再構成のために完全なデータセットが選択されうるよう２７０°に亘って広がる。この場合の再構成のための完全なデータセットは２７０°に亘って広がり、重み関数１８９は平滑とするよう角度的な極値からデータの寄与を減少させるために適用されることが認められよう。余弦重み関数が示されているが、例えば台形重み関数といった他の適当な重み関数が代わりに使用されうる。
【００７４】
９０°の半値全幅（ＦＷＨＭ）を網羅する三角重みを伴う適応的な容積セグメントは、データの選択に使用される。適応容積セグメントを９０°離して配置することにより、各容積セグメント部分は、５つの容積セグメントが３６０°の角度的な範囲に亘る完全な範囲を与えるよう、互いの容積セグメント部分と重なり合う。図９中、適応的な容積セグメント内の選択されたデータは、太い連続線として示され、一方、機会ウィンドウの外側にあるため選択されていない容積セグメントの部分は細い破線で示されている。図９に示されるように、心拍とガントリ回転速度の一致は、５つの容積セグメントのうちの４つを機会ウィンドウ１６０、１６２、１６６、１６８のエッジへ延在させる。
【００７５】
図１０は、心拍がガントリ回転速度とは異なる、より通常の場合を示す。図１０中、ガントリ回転は１２０ｒｐｍのままであり、一方、心拍は約１００拍動／分まで減少される。結果として、機会ウィンドウ１９０、１９２、１９４、１９６、１９８は、角度的に同延ではなく、各場合に、適応的な容積セグメントは十分に機会ウィンドウ内に留まるよう選択される。これは、再構成された画像中の減少された動きボケに対応する。
【００７６】
図１１Ａ乃至図１１Ｄを参照するに、セグメント境界におけるＺ方向のコーン角度の不一致の影響は、軸方向の心臓走査（即ちゼロのヘリカルピッチ）及び図５の方法１００を用いた３次元ファントムの軸からずれた典型的な撮像が示される。ファントムの「リブ（ｒｉｂｓ）」は、コーンビーム画質の厳しいテストを与えるよう３次元中で方向付けられる。図１１Ａは、ＦＷＨＭが１８０°のとき余弦重みが３６０°に亘る、余弦重み付けされた３６０°のＦｅｌｄｋａｍｐ再構成を用いて１４．５ｍｍ軸からずれた位置で得られる大きい（６４×０．７５ｍｍスライス）アレイのための画質を示す。リブのエッジには幾つかのアーティファクトがあるが、全体の画質は良いことが観察される。アーティファクトは、１つのデータセグメントの境界におけるＺ方向上のコーン角度の不一致から生ずる。
【００７７】
画質は、同じ撮像パラメータで、７．２ｍｍの減少された軸ずれ位置で、コーンビーム角度では対応する５０％の減少での画像を示す図１１Ｂでは改善する。ここでは、１つのデータセグメントの境界におけるコーン角度の不一致は減少するため、画質は図１１Ａの画像よりもかなり改善される。
【００７８】
引き続き図１１Ａ乃至図１１Ｄを参照するに、比較対照として、図１１Ｃはファントムの従来技術のマルチスライス画像を示す。この画像は、現在得られる一般的な画質を表わす。図１１Ａとの比較は、比較的大きいコーン角度の不一致によって導入される画像アーティファクトは、現在の撮像技術を用いて観察されるアーティファクトの水準に匹敵することを示す。図１１Ｃの画像は、臨床走査の画質の妥当性を判定するための基準を与える。
【００７９】
図１１Ｄは、データセグメントの境界におけるコーン角度の不一致が排除されるよう大きいピッチを用いたヘリカルコーンビーム走査を示す。図１１Ｂとの比較は、中位のコーン角度の場合に導入されるアーティファクトは最小であることを示す。大きいピッチは心臓スライスが視野に留まる時間をかなり減少させるため、図１１の画像の収集に用いられるような大きいヘリカルピッチは、一般的には心臓撮像とは両立しないことが認められるであろう。これは次に、大きいヘリカルピッチを用いるときにデータが収集されうる心周期の数を減少させる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施例を適切に行う典型的なコーンビームＣＴ撮像システムを示す図である。
【図２】心臓の状態を心臓の位相と関連付けるための典型的な心電図記録を示す図である。
【図３】左心室容積を心臓の位相と関連付けるパラメトリックな心臓状態−心臓位相モデルを示す図である。
【図４】左心室容積を心臓の位相と関連付ける経験的な心臓状態−心臓位相モデルを示す図である。
【図５】１回又はそれ以上の心周期に亘って収集される選択された一つ又は複数の心臓位相に対応するＣＴ撮像データを適応的に選択及び再構成する典型的な方法を示すフローチャートである。
【図６Ａ】２つの時間ウィンドウが角度的に隣接する２つの心周期に亘る心臓のセグメント化されたゲーティングを用いる再構成のためのデータ部の選択を表わす図である。
【図６Ｂ】２つの時間ウィンドウが部分的な角度的な重なり合いを含む２つの心周期に亘る心臓のセグメント化されたゲーティングを用いる再構成のためのデータ部の選択を表わす図である。
【図６Ｃ】２つの時間ウィンドウが最適に配置される２つの心周期に亘る心臓のセグメント化されたゲーティングを用いる再構成のためのデータ部の選択を表わす図である。
【図７】３つの心周期に亘る心臓のセグメント化されたゲーティングを用いる再構成のためのデータ部の選択を表わす図である。
【図８】５回の螺旋状のＸ線源の回転に亘る再構成ウィンドウの位置を表す図である。
【図９】心拍がガントリ回転レートと等しい最悪の場合の、５つの心周期に亘る心臓のセグメント化されたゲーティングを用いる５つの適応容積セグメントの選択を表わす図である。
【図１０】心拍がガントリ回転レートとかなり異なるようなより通常な場合の、５つの心周期に亘る心臓のセグメント化されたゲーティングを用いる５つの適応容積セグメントの選択を表わす図である。
【図１１Ａ】軸から１４．５ｍｍずれて配置されるファントムの典型的な画像を示す図であり、画像はコーンビームＣＴシステム及び本発明を具現化する方法を用いて収集され、６４×０．７５ｍｍアキシアルスライスと余弦重み付けされた３６０°Ｆｅｌｄｋａｍｐ再構成を示す図である。
【図１１Ｂ】軸から７．２ｍｍずれて配置されるファントム及び図１１Ａの画像に対して５０％縮小されたコーンビーム角度の典型的な画像を示す図であり、画像はコーンビームＣＴシステム及び本発明を具現化する方法を用いて収集され、３２×０．７５ｍｍアキシアルスライスと余弦重み付けされた３６０°Ｆｅｌｄｋａｍｐ再構成を示す図である。
【図１１Ｃ】４スライス（マルチスライス）ＣＴシステム及びスパイラル走査法を用いて収集されるファントムの典型的な従来技術の画像を示す図である。
【図１１Ｄ】コーン角度の不連続性を取り除いた大きいピッチのコーンビームＣＴ撮像を用いて収集されるファントムの典型的な従来技術の画像を示す図である。
【図１】
2004531343.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図１１Ｃ】
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【図１１Ｄ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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