(57)【要約】本発明は、焦点から出るコーンビーム束と複数行の検出器要素を有しビーム束を検出するための検出器システムとにより検査対象物を走査するために、システム軸線の方向への検査対象物と焦点との間の相対的な移動なしに焦点がシステム軸線の周りの焦点軌道上を移動させられるコンピュータ断層撮影方法に関する。検出器システムは受信した放射に対応する測定データを供給し、焦点軌道の長さは少なくとも１つの部分回転区間の長さに等しく、その部分回転区間の長さはコンピュータ断層撮影画像（ＣＴ画像）の完全な再構成に十分である。１つの部分回転区間に由来する複数の測定データから、焦点軌道を含む中心平面に対して相対的に傾斜している画像平面を有する複数の生画像が算出される。複数の生画像が合成されて１つの合成ＣＴ画像が形成される。
2004527324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焦点から出るコーンビーム束と複数行の検出器要素を有しビーム束を検出するための検出器システムとにより検査対象物を走査するために、システム軸線の方向への検査対象物と焦点との間の相対的な移動なしに焦点がシステム軸線の周りの焦点軌道上を移動させられ、検出器システムは受信した放射に対応する測定データを供給し、焦点軌道の長さは少なくとも１つの部分回転区間の長さに等しく、その部分回転区間の長さはコンピュータ断層撮影画像（ＣＴ画像）の完全な再構成に十分であり、
１つの部分回転区間に由来する複数の測定データから、焦点軌道を含む中心平面に対して相対的に傾斜している画像平面を有する複数の生画像が算出され、
複数の生画像が合成されて１つの合成ＣＴ画像が形成される
ことを特徴とするコンピュータ断層撮影方法。
【請求項２】
複数の生画像の合成は重み付けによって行われ、生画像のピクセルは、それぞれ合成ＣＴ画像の対応の目標ピクセルに対するソースピクセルとして寄与し、目標ピクセルに対するソースピクセルの寄与は幾何学的な基準量に依存して重み付けされることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
幾何学的な基準量として、それぞれのソースピクセルと対応の目標ピクセルとの距離が用いられることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
幾何学的な基準量として、それぞれのソースピクセルと対応の部分回転区間の中心との距離が用いられることを特徴とする請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
複数の生画像の合成は補間法によって行なわれることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
１つの直線で交差する画像平面をそれぞれ有する複数の生画像が算出されることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
生画像の画像平面は焦点軌道における１つの接線で交差することを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
複数の部分回転区間に関して複数の生画像が算出され、異なる部分回転区間に由来する複数の生画像が重畳されて１つの合成ＣＴ画像を形成することを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の方法。
【請求項９】
互いに重なり合う複数の部分回転区間に関して複数の生画像が算出されることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１０】
検出器要素の各行について焦点の位置毎にかつ検出器要素毎にビームを含む測定データが得られ、検出器要素の個々の行から供給された測定データから、その都度の生画像の再構成に利用されたビームがビームとその都度の生画像の傾斜した画像平面との距離に関する誤差基準を満足するように選択された測定データに基づいて、生画像の再構成が行われることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の方法。
【請求項１１】
誤差基準として、その都度の生画像の再構成に利用された全てのビームとその都度の生画像の傾斜した画像平面とのｚ方向に測った距離の最小二乗平均値が用いられることを特徴とする請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
合成ＣＴ画像のスライス厚は、合成に取込まれた生画像の個数を介して調整されることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の方法。
【請求項１３】
合成ＣＴ画像のスライス厚は、合成に取込まれた生画像の重み付けによって調整されることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の方法。
【請求項１４】
中心平面である画像平面を有する生画像が算出されて合成に取込まれることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の方法。
【請求項１５】
合成ＣＴ画像としてアキシャル画像が作成されることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の方法。
【請求項１６】
中心平面に対して傾斜した画像平面を有する合成ＣＴ画像が形成されることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の方法。
【請求項１８】
生画像の算出は画像再構成、特に従来の再構成方法基づいて行なわれることを特徴とする請求項１乃至１６の１つに記載の方法。
【請求項１９】
検査対象物の走査に用いられるコーンビーム束の焦点を持つビーム源と、複数の検出器要素を有しビーム束を検出するための検出器システムと、システム軸線とを備え、システム軸線の方向への検査対象物と焦点との間の相対的移動が行なわれることなしに、システム軸線の周りを焦点が焦点軌道上で移動し、
検出器システムは受信した放射に対応する測定データを供給し、
焦点軌道の長さは少なくとも１つの部分回転区間の長さに等しく、部分回転区間の長さはＣＴ画像を完全に再構成するのに十分であり、
１つの部分回転区間に由来する複数の測定データから、焦点軌道を含む中心平面に対して相対的に傾斜している画像平面を有する複数の生画像を算出し、複数の生画像を合成して１つの合成ＣＴ画像を形成する画像コンピュータが設けられている、
ことを特徴とする請求項１乃至１７の１つに記載の方法を実施するためのコンピュータ断層撮影装置（ＣＴ装置）。
【請求項１９】
画像コンピュータは複数の生画像の合成を重み付けによって行ない、生画像のピクセルはそれぞれ合成ＣＴ画像の対応の目標ピクセルに対するソースピクセルとして寄与し、目標ピクセルへのソースピクセルの寄与は幾何学的な基準量に依存して重み付けされることを特徴とする請求項１８記載のＣＴ装置。
【請求項２０】
画像コンピュータは、幾何学的な基準量として、それぞれのソースピクセルと対応の目標ピクセルとの距離を用いることを特徴とする請求項１９記載のＣＴ装置。
【請求項２１】
画像コンピュータは、幾何学的な基準量として、それぞれのソースピクセルと対応の部分回転区間の中心との距離を用いることを特徴とする請求項１９または２０記載のＣＴ装置。
【請求項２２】
画像コンピュータは複数の生画像の合成を補間法によって行なうことを特徴とする請求項１８記載のＣＴ装置。
【請求項２３】
画像コンピュータは、１つの直線で交差する画像平面をそれぞれ有する複数の生画像を算出することを特徴とする請求項１８乃至２２の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項２４】
生画像の画像平面は焦点軌道における１つの接線で交差することを特徴とする請求項２３記載のＣＴ装置。
【請求項２５】
画像コンピュータは複数の部分回転区間に関して複数の生画像を算出し、異なる部分回転区間に由来する複数の生画像を重畳して１つの合成ＣＴ画像を形成することを特徴とする請求項１８乃至２４の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項２６】
画像コンピュータは互いに重なり合う複数の部分回転区間に関して複数の生画像を算出することを特徴とする請求項２５記載のＣＴ装置。
【請求項２７】
検出器システムは、検出器要素の各行について焦点の位置毎および検出器要素毎にビームを含む測定データを取得し、画像コンピュータは、個々の行の検出器要素から供給された測定データから、その都度の生画像の再構成に利用されたビームがビームとその都度の生画像の傾斜した画像平面との距離に関する誤差規準を満たすように選択された測定データに基づいて生画像の再構成を行なうことを特徴とする請求項１８乃至２６の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項２８】
画像コンピュータは、誤差基準として、その都度の生画像の再構成に利用された全てのビームとその都度の生画像の傾斜した画像平面とのｚ方向に測った距離の最小二乗平均値を使用することを特徴とする請求項２７記載のＣＴ装置。
【請求項２９】
合成ＣＴ画像のスライス厚は、合成に取込まれた生画像の個数を介して調整可能であることを特徴とする請求項１８乃至２８の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項３０】
合成ＣＴ画像のスライス厚は、合成に取込まれた生画像の重み付けによって調整可能であることを特徴とする請求項１８乃至２９の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項３１】
画像コンピュータは中心平面である画像平面を有する生画像を算出して合成に取込むことを特徴とする請求項１８乃至３０の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項３２】
画像コンピュータは合成ＣＴ画像としてアキシャル画像を作成することを特徴とする請求項１８乃至３１の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項３３】
中心平面に対して傾斜した画像平面を有する合成ＣＴ画像が形成されることを特徴とする請求項１８乃至３２の１つに記載のＣＴ装置。
【請求項３４】
画像コンピュータは生画像の算出を再構成により、特に従来の再構成方法に基づいて行なうことを特徴とする請求項１８乃至３３の１つに記載のＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焦点から出るコーンビーム束と複数行の検出器要素を有しビーム束を検出するための検出器システムとにより検査対象物を走査するために、システム軸線の方向への検査対象物と焦点との間の相対的な移動なしに焦点がシステム軸線の周りの焦点軌道上を移動させられ、検出器システムは受信した放射に対応する測定データを供給し、焦点軌道の長さは少なくとも１つの部分回転区間の長さに等しく、その部分回転区間の長さはコンピュータ断層撮影画像（ＣＴ画像）の完全な再構成に十分であるコンピュータ断層撮影方法に関する。
さらに、本発明は、かかる方法を実施するためのコンピュータ断層撮影装置に関する。
【０００２】
この種の公知の方法においては、個々の行から供給された測定データからそれぞれ１つのＣＴ画像が算出される。その場合に、コーンビーム束の使用により生じる所謂コーン角（すなわち、画像平面に対するビームの傾き）によって引き起こされるデータ矛盾は、行数が僅かで、例えば４を上回らないかぎり無視することができる。しかしながら、より多くの行数、例えば１６行を有する検出器システムの場合、外側の行から供給された測定データに基づいて再構成されるＣＴ画像内に著しいアーチファクトが生じる。
【０００３】
この場合に、弊害はデータにおける畳み込みの後に３Ｄ逆投影が行なわれるフェルドカンプ型の方法によって除去される。しかしながら、かかる方法は２Ｄ再構成よりも著しく費用がかかる。
【０００４】
本発明の課題は、コーンビームの使用によって引き起こされるアーチファクトを簡単に少なくとも低減する冒頭に述べた種類の方法を提供することにある。さらに、本発明の課題はかかる方法を実施するためのコンピュータ断層撮影装置を提供することにある。
【０００５】
この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴を備えた方法によって解決される。
【０００６】
この方法によれば、１つの部分回転区間に由来する複数の測定データから、焦点軌道を含む中心平面に対して相対的に傾斜している画像平面を有する複数の生画像が算出される。同様にＣＴ画像であるこれらの生画像が合成されて１つの合成ＣＴ画像が形成される。
【０００７】
すなわち、本発明による方法の場合には生画像の画像平面は合成ＣＴ画像の画像平面とは異なっており、合成ＣＴ画像の画像平面とは逆に中心平面に対して傾斜している。生画像の傾斜した画像平面により、コーン角の影響によって決まるアーチファクトを含まないか又は少なくとも著しくは含まないＣＴ画像に基づいて、つまり生画像に基づいて、合成ＣＴ画像が算出されることが保証される。生画像においてはかかるアーチファクトが発生しないか又は発生したとしてもほんの僅かな程度しか発生しないことの理由は、生画像の再構成にとって、生画像の傾斜した画像平面のために少なくともその都度の部分回転区間の大部分にわたってその都度の生画像の画像平面内を走るビームが存在することにある。生画像はコーン角の影響によって決まるアーチファクトを含まないか又は含んでいたとしてもほんの僅かであることから、複数の生画像の合成によって、所望の画像平面に関するアーチファクトのない１つの合成ＣＴ画像を作成することができるための前提条件がもたらされる。他方では、多数行の検出器要素から生じる測定データが合成ＣＴ画像内へ混じり合うことから、検査対象物に照射されるビーム線量が良好に利用される。
【０００８】
本発明の優れた実施態様によれば、１つの合成ＣＴ画像への複数の生画像の合成は重み付けによって行われ、生画像のピクセルはそれぞれ合成ＣＴ画像の対応する目標ピクセルに対するソースピクセルとして寄与し、目標ピクセルに対するソースピクセルの寄与は幾何学的な基準量に依存して重み付けされる。これによって、その都度生じる合成ＣＴ画像がコーン角の影響に関してアーチファクトを持たないばかりか、複数の生画像の合成によって重大なアーチファクトが生じないことが達成される。その場合に、幾何学的な基準量として、それぞれのソースピクセルと対応の目標ピクセルとの距離および／またはそれぞれのソースピクセルと対応の部分回転区間の中心との距離を用いることができる。
【０００９】
代替として１つの合成ＣＴ画像への複数の生画像の合成は補間法によって行なわれ、つまり、合成ＣＴ画像のピクセルの値は合成すべき生画像の対応のピクセルから補間法によって求められる。
【００１０】
合成ＣＴ画像の高い画質に関心が寄せられる場合、１つの直線、特に焦点軌道上の１つの接線で交差する画像平面をそれぞれ有する複数の生画像が算出されると望ましい。
【００１１】
特別に高い時間分解能を得ようとする場合、単一の部分回転区間から複数の生画像を算出すると好ましい。さらに、本発明の優れた変形に従って、互いに重なり合う複数の部分回転区間に関して複数の生画像が算出され、異なる部分回転区間に由来する複数の生画像が重畳されて１つの合成ＣＴ画像を形成する。というのは、その場合には、良好な線量利用率および少ない画像ノイズによって画質が一層高められるからである。
【００１２】
測定データは、検出器要素の各行について焦点の位置毎にかつ検出器要素毎に１つの測定値を含み、この測定値は以下においてビームと呼ばれる。コーン角により、１つの部分回転区間の異なる焦点位置に属するビームは共通な平面内にないばかりか、共通な曲面内に１回もない。従って、合成ＣＴ画像の特に高い画質は、本発明の優れた変形によれば、その都度の生画像の再構成に利用されたビームがビームとその都度の生画像の傾斜した画像平面との距離に関する適当な誤差基準を満足するように選択された測定データに基づいて、生画像の再構成が行なわれる場合に達成される。
【００１３】
このようにして、生画像がその都度、全体として生画像の画像平面に対して最も好都合であるビームに基づいて算出されることが保証される。誤差基準としては、例えばその都度の生画像の再構成に利用された全てのビームとその都度の生画像の傾斜した画像平面とのｚ方向に測った距離の最小二乗平均値が適している。
【００１４】
合成ＣＴ画像のスライス厚は、再構成スライス厚とも呼ばれており、本発明の変形に基づいて、部分回転区間毎に生じた生画像の個数および合成に取込まれる生画像の個数を介しておよび／または合成に取込まれた生画像の重み付けによって調整される。
【００１５】
本発明の変形によれば、中心平面である画像平面を有する生画像が算出されて合成に取込まれる。かかる画像の場合にはコーン角によって引き起こされるアーチファクトが実質的に存在しないことが期待されることから、合成へのかかる生画像の取込みが合成ＣＴ画像の画質に好都合な結果をもたらす。
【００１６】
本発明の実施態様によれば、合成ＣＴ画像としては、アキシャル画像、すなわち中心平面に一致する画像平面を有する画像、中心画像に対して傾斜した画像平面を持つ合成ＣＴ画像または検査対象物の平らでない切断面に関する合成ＣＴ画像を作成することができる。
【００１７】
ＣＴ装置に関する課題は請求項１７乃至３４によって解決され、それらの利点に関しては本発明による方法の先の説明に示されている。
【００１８】
以下において添付図面に示された実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。
図１は部分的に斜視図表示でかつ部分的にブロック図表示で多数行の検出器要素を有する本発明によるＣＴ装置を示し、
図２は第１作動モードにおける図１による装置の縦断面図を示し、
図３は図１および図２によるＣＴ装置の別の作動モードを図２に類似して示し、
図４は図２および図３に比べて検出器要素の活性行数を増大させた作動モードにおける別のＣＴ装置を図２に類似して示す。
【００１９】
図１および図２には本発明による方法の実施に適した第３世代のＣＴ装置を示す。このＣＴ装置の全体として１で示されている測定装置は、全体として２で示されているＸ線ビーム源と、多数の行および列の検出器要素によって平面形アレイとして構成された検出器システム５とを有する。Ｘ線ビーム源２はこの前方に置かれたビーム源側Ｘ線絞り３（図２）を備え、検出器システム５はこの手前に置かれた検出器側Ｘ線絞り６（図２）を備えている。図１には検出器要素のうちの１つが４で示されている。図１においては、図の見易さのために８行の検出器要素４のみが示されているが、検出器システム５は図２に点線で示されているようにそれ以上の行の検出器要素４を有する。
【００２０】
一方ではＸ線絞り３を備えたＸ線ビーム源２が、他方ではＸ線絞り６を備えた検出器システム５が図２から明らかのように回転フレーム７に、ＣＴ装置の作動時にＸ線ビーム源２から出て調整可能なＸ線絞り３によって絞られ８で示された縁部Ｘ線ビームを有するピラミッド形のＸ線ビーム束が検出器システム５に当たるように対向配置されている。Ｘ線絞り６は、Ｘ線絞り３により調整されたＸ線ビーム束の横断面に応じて、Ｘ線ビーム束が直接当たり得る検出器システム５の範囲のみが開放されるように調整されている。これは図１および図２に示された作動モードでは８行の検出器要素４であり、これらは以下においては活性行と呼ばれる。他の点線で示された行はＸ線絞り６によって遮蔽されており、従って活性ではない。検出器要素４の各行は個数ｋの検出器要素を有する。ただし、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の活性行Ｌnは、図２にＬ1〜ＬNで示されている。ただし、ｎ＝１〜Ｎは行インデックスである。
【００２１】
Ｘ線ビーム束は図２に書き込まれたコーン角（円錐角）βを有し、このコーン角βはシステム軸線Ｚと焦点Ｆとを含む平面におけるＸ線ビーム束の開き角である。Ｘ線ビーム束のファン角（扇角）φが図１および図２に書き込まれている。このファン角φはシステム軸線Ｚに対して直角に配置されかつ焦点Ｆを含む平面におけるＸ線ビーム束の開き角である。
【００２２】
回転フレーム７は駆動装置２２によりＺで示されているシステム軸線を中心に回転移動させられる。システム軸線Ｚは、図１に示された空間直交座標系のｚ軸に対して平行に延びている。
【００２３】
検出器システム５の列は同様にｚ軸方向に延びているのに対して、ｚ軸の方向に測って例えば１ｍｍの幅ｂをする行は、システム軸線Ｚもしくはｚ軸に対して直角方向に延びている。
【００２４】
例えば患者である検査対象物をＸ線ビーム束通路内に運ぶことができるようにするために、システム軸線Ｚに対して平行に、すなわちｚ軸の方向に移動可能である寝台装置９が設けられており、回転フレーム７の回転運動と寝台装置の並進運動との間で、並進速度と回転速度との比が一定になるように同期が取られている。その比は、回転フレームの１回転当たりの寝台装置の送りｈの所望値が選択されることによって調整可能である。
【００２５】
従って、寝台装置９上における検査対象物のボリュームがボリューム走査中に検査される。ボリューム走査はスパイラル走査の形で、測定ユニット１の回転と寝台装置９の並進とを同時に行ないながら測定ユニットにより測定ユニット１の回転毎に多数の投影を種々の投影方向から撮影するように行なうことができる。スパイラル走査の場合、Ｘ線ビーム源の焦点Ｆは寝台装置９に対して相対的に、図１にＳで示されているスパイラル軌道上を移動する。
【００２６】
しかしながら、検査対象物のボリュームは、多数行の検出器要素４が存在するという事情により、ｚ軸の方向への測定ユニット１と寝台装置９との間の相対的運動が行なわれない所謂トモグラム走査中で検査することもできる。従って、トモグラム走査の場合には、検査すべきボリュームの大きさが検出器要素４の活性行の数を決定する。
【００２７】
トモグラム走査中、焦点Ｆは、以下において中心平面と呼ぶ平面内にある円形の焦点軌道上を移動する。中心平面と紙面との交差直線が図２に破線で示され、ＭＰを付されていている。中心平面は図２の紙面に対して直角である。円形の焦点軌道の円弧が図１に点線で示され、ＣＰを付されている。
【００２８】
トモグラム走査は部分回転の形または全回転の形で行なわれ、部分回転はＣＴ画像の完全な再構成が可能である少なくともπ＋φの部分回転区間を含み、これに対して全回転は２πを含む。
【００２９】
スパイラル走査中またはトモグラム走査中に検出器システム５の各活性行の検出器要素から平行に読み取られ個々の投影に対応する測定データが、データ処理ユニット１０においてディジタル−アナログ変換され、シリアル化されて画像コンピュータ１１に伝送される。
【００３０】
画像コンピュータ１１の前処理ユニット１２において測定データが前処理された後、合成データストリームが断層画像再構成ユニット１３に達し、断層画像再構成ユニット１３は測定データから検査対象物の所望断層の断層画像を再構成する。これは、スパイラル走査の場合には公知の方法に基づいて行なわれ（例えば１８０線形補間法または３６０線形補間法）、トモグラフ走査の場合にはまだ詳細には説明していない本発明による方法に基づいて行なわれる。
【００３１】
ＣＴ画像はマトリックス状に構成されたピクセルからなり、ピクセルはそれぞれの画像平面に割り付けられ、各ピクセルにはＣＴ値がハウンズフィールド値（ＨＵ）で割り付けられ、個々のピクセルはＣＴ値／グレー値スケールに応じてその都度のＣＴ値に応じたグレー値で表示される。
【００３２】
断層画像再構成ユニット１３およびＸ線陰影画像再構成ユニット１５によって再構成された画像は、画像コンピュータ１１に接続された表示装置１６、例えばモニタに表示される。
【００３３】
Ｘ線ビーム源２、例えばＸ線管は、発生器ユニット１７によって必要な電圧および電流、例えば管電圧Ｕを供給される。この管電圧をその都度必要な値に調整できるようにするために、発生器ユニット１７にはキーボード１９を備えた制御ユニット１８が付設されており、この制御ユニット１８が必要な調整を可能にする。
【００３４】
ＣＴ装置のその他の操作および制御も制御ユニット１８およびキーボード１９により行なわれ、このことは制御ユニット１８が画像コンピュータ１１と接続されていることによって示されている。
【００３５】
特に、検出器要素４の活性行の個数ＮとこれにともなうＸ線絞り３，６とは調整可能であり、このために制御ユニット１８はＸ線絞り３，６に付設された調整ユニット２０，２１と接続されている。さらに回転フレーム７が１つの全回転に要する回転時間τは調整可能であり、このことは回転フレーム７に付設された駆動ユニット２２が制御ユニット１８に接続されていることによって示されている。
【００３６】
トモグラフ走査が行なわれる場合のために、相応のＣＴ画像の算出は以下に詳しく説明する本発明による方法によって行なわれる。
【００３７】
本発明による方法の第１の実施例に相当する作動モードにおいて、トモグラム走査は全回転（２π）の形で行なわれる。その際に得られた測定データから、Ｎαの個数の互いに重なり合う部分回転区間に対応する測定データが取出され、それらの測定データからそれぞれＮtiltの個数の生画像が算出され、生画像のピクセルは中心平面に対して傾斜した種々の画像平面に関係する。
【００３８】
横断面で示された検査対象物がＯＢＪを付されている図３から、図示の実施例の場合には、互いに重なり合う４つの部分回転区間が存在し、従ってＮα＝４が当てはまる。部分回転区間は図３ではＰＲＩ1〜ＰＲＩ4を付されている。部分回転区間の形成のために、トモグラム走査の始端および終端の複数の測定データを結合して１つの部分回転区間を形成することが必要である。
【００３９】
部分回転区間毎に、図示の実施例の場合、図４から部分回転区間ＰＲＩ4の例で分かるように、５個の生画像が算出され、つまりＮtilt＝５が当てはまり、このことは具体的には生画像の画像平面ＰＩ1〜ＰＩ5にて示されている。従って、全回転の測定データから全部でＮα×Ｎtilt＝２０個の生画像が算出され、最終的にこれらの生画像が合成されて１つの合成ＣＴ画像が形成される。
【００４０】
生画像の画像平面ＰＩ1〜ＰＩ5は、図４によれば、全てが１つの直線で交差する。この直線は、図示された実施例の場合、その都度の部分回転区間の中心Ｍ、すなわちその部分回転区間に属する焦点軌道部分の点のうちこの焦点軌道部分の円弧長さの半分のところにある点における接線Ｔである。
【００４１】
ここでこれらの各画像平面ＰＩ1〜ＰＩ5について、種々の検出器行Ｌ1〜Ｌ8から供給された測定データから、その都度の生画像の完全な再構成のために必要な線積分に相当する測定値が選択される。その選択は、その都度の生画像の再構成に利用されたＸ線ビームがＸ線ビームとその都度の生画像の傾斜した画像平面との距離に関する適当な誤差基準が満たされるように行なわれる。この実施例では、これは、その都度の生画像の再構成に利用された全てのＸ線ビームとその都度の傾斜した画像平面ＰＩ1〜ＰＩ5とのｚ方向に測った距離の最小二乗平均値である。
【００４２】
それゆえ、暫定的な画像平面の最大傾斜は、全ての必要な線積分にとって、誤差基準に基づいて傾斜した画像平面の十分近くにあるＸ線ビームを有する測定値が使用できなければならないという要求によって決められる。
【００４３】
ここで、各画像平面ＰＩ1〜ＰＩ5について種々の測定値から作成されたこれらの線積分から、その都度の画像平面ＰＩ1〜ＰＩ5に属する生画像が、例えば畳み込みおよび逆投影の標準再構成方法によって算出される。この生画像のピクセルはその都度の傾斜した画像平面ＰＩ1〜ＰＩ5に属する。従って、この実施例の場合には、各部分回転区間について５つの生画像からなるスタックが算出される。
【００４４】
このようにして得られたＮα×Ｎtilt個の生画像は、最終の再構成ステップにおいて合成され、画像平面ＰＩ1〜ＰＩ5とは異なる所望の１つの画像平面における１つの合成ＣＴ画像を形成する。生画像の合成は、まだ説明すべき選択可能な下位モードに依存して重み付け又は補間法によって行なわれる。それぞれの下位モードとは関係なく、合成中に画像ノイズが低減され、所望の再構成スライス厚が調整される。
【００４５】
本発明による方法の第２の実施例に相当する作動モードにおいて、生画像は、全回転中に得られた複数の部分回転区間の測定データから算出されるのではなくて、単一の部分回転区間の測定データのみから算出される。この作動モードは、とくに、例えば心臓の検査におけるように、できるだけ高い時間分解能を得ようとする用途にとって有利である。
【００４６】
従って、第１の作動モードの場合には複数の部分回転区間に属する複数の生画像が合成されて１つの合成ＣＴ画像を形成するのに対して、第２の作動モードの場合には単一の部分回転区間に属する複数の生画像のみが合成されて１つの合成ＣＴ画像を形成する。
【００４７】
１つの合成ＣＴ画像への複数の生画像の合成は、第１の作動モードにおいても第２の作動モードにおいても選択可能な第１の下位モードに基づいて重み付けによって行なわれる。選択可能な２つの重み付けモードうちの１つに基づいて行なわれる重み付けによる合成は、その都度選択された重み付けモードに関係なく、生画像のピクセルがそれぞれ合成ＣＴ画像の対応の目標ピクセルに対するソースピクセルとして寄与し、目標ピクセルへのソースピクセルの寄与は幾何学的な基準量に依存して重み付けされるように行なわれる。換言すると、目標ピクセルに属するＣＴ値が、それぞれ対応のソースピクセルのＣＴ値から幾何学的な基準量を考慮して求められる。
【００４８】
第１の重み付けモードにおいては、幾何学的な基準量として、それぞれのソースピクセルと対応の目標ピクセルとの距離が用いられる。
【００４９】
第２の重み付けモードにおいては、アーチファクトを避けるために、付加的にその都度の部分回転区間の中心とソースピクセルとの距離に依存した重み付けが行なわれる。
【００５０】
第２の下位モードにおいては、１つの合成ＣＴ画像への複数の生画像の合成が補間法によって行なわれる。すなわち、目標ピクセル、つまり合成ＣＴ画像のピクセルが補間法、例えば線形補間法によって、対応のソースピクセル、つまり生画像の対応のピクセルから求められる。
【００５１】
上記作動モード、下位モードおよび重み付けモードのほかに、どの画像平面について合成ＣＴ画像を発生させるかに関与する所謂スライスモードが選択可能である。
【００５２】
システム軸線に対して垂直な画像平面、例えば中心平面ＭＰについての合成ＣＴ画像が求められる第１のスライスモードのほかに、システム軸線に対して傾斜した画像平面、例えば図３による画像平面ＮＰについての合成ＣＴ画像が求められる第２のスライスモードが用意されている。第１のスライスモードについては、画像平面のｚ位置、すなわち画像平面とシステム軸線Ｚとの交点をキーボードにより設定することが可能である。第２のスライスモードについては、付加的に、図１に記入された空間直交座標の２つの軸に対する画像平面の傾斜角をキーボードにより設定することが可能である。
【００５３】
第３のスライスモードにおいては、例えばモニタ１６上でのライトペン２４による描き入れによって、湾曲したスライス面、例えば図２による湾曲スライス面ＣＡを予め与え、この湾曲スライス面ＣＡについて合成ＣＴ画像を求めることができる。湾曲スライス面ＣＡとシステム軸線Ｚとの交点はライトペン２４によりマークすることができ、システム軸線Ｚ上におけるスライス面ＣＡのｚ位置はキーボード１９により設定することができる。
【００５４】
その都度選択された画像平面の空間的位置、もしくはスライス面の場合にはその経過が、１つの合成ＣＴ画像への複数の生画像の合成の際に、選択された下位モードに応じて重み付けもしくは補間法の際に暫定的な画像のスタックから（場合によっては異なる隣接するトモグラムの多数のスタックからも）直接にも、任意に傾けられたあるいは湾曲させられた２次スライスが発生させられることによって考慮される。
【００５５】
誤差基準を満たすために適当な測定値、すなわちＸ線ビームが使用できない場合、誤差基準に相当する測定値は、生画像の画像平面においては近いがしかし誤差基準に基づいては十分近くはないより多数の測定値から、例えばこれらを適当な重み付けで加算することによって得ることができる。
【００５６】
本発明による方法は、ｚ方向に特に僅かだけ隔てられた別々の中心平面を持ったトモグラム走査に基づいて取得した複数の生画像スタックの複数の生画像を重畳して１つの合成ＣＴ画像を形成するという可能性も含んでいる。
【００５７】
既述の実施例の場合、寝台装置９が移動されることによって、測定ユニット１と寝台装置９との間の相対的移動がその都度生じさせられる。しかしながら、本発明の枠内において、寝台装置９を固定し、その代わりに測定ユニット１を移動することもできる。さらに、本発明の枠内において、必要な相対的移動を測定ユニット１も寝台装置９も移動させることによって生じさせることができる。
【００５８】
Ｘ線コーンビーム束は、既述の実施例の場合、矩形の横断面を有する。しかしながら、本発明の枠内において他の横断面形状であってもよい。
【００５９】
既述の実施例に関しては第３世代のＣＴ装置が使用されている。すなわち、Ｘ線ビーム源および検出器システムが画像形成中共通にシステム軸線の周りを移動させられる。しかしながら、本発明はＸ線ビーム源のみがシステム軸線の回りを移動させられて固定側の検出器リングと協動する第４世代のＣＴ装置に関しても、検出器システムが多数行アレイの検出器要素であるかぎり使用が可能である。
【００６０】
第５世代のＣＴ装置、すなわち、システム軸線の周りを移動させられる１つまたは多数のＸ線ビーム源の１つの焦点のみならず多数の焦点からもＸ線が出るようなＣＴ装置の場合にも、検出器システムが多数行アレイの検出器要素を有するかぎり、本発明による方法に使用することができる。
【００６１】
既述の実施例に関連して使用されるＣＴ装置は直交マトリックス状に配置された検出器要素を備えた検出器システムを有する。しかしながら、検出器システムが他のやり方で平面状アレイに配置された検出器要素を有するＣＴ装置に関しても、本発明に使用することができる。
【００６２】
以上に説明した実施例は、本発明による方法の医療分野への適用に関する。しかしながら、本発明は医療以外にも、例えば荷物検査または材料検査にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】多数行の検出器要素を有する検出器を備えた本発明によるＣＴ装置を示す構成図
【図２】第１作動モードにおける図１による装置の縦断面図
【図３】図１および図２によるＣＴ装置の別の作動モードを図２に類似して示す図
【図４】図２および図３に比べて検出器要素の活性行数を増大させた作動モードにおける別のＣＴ装置を図２に類似して示す図
【符号の説明】
【００６４】
１        測定装置／測定ユニット
２        Ｘ線ビーム源
３        ビーム絞り
４        検出器要素
５        検出器システム
６        ビーム絞り
７        回転フレーム
８        縁部ビーム
９        寝台装置
１１        画像コンピュータ
１２        前処理ユニット
１３        断層画像再構成ユニット
１５        Ｘ線陰影画像再構成ユニット
１６        表示ユニット
１７        発生器ユニット
１８        制御ユニット
１９        キーボード
２０        調整ユニット
２１        調整ユニット
２２        駆動ユニット
２４        ライトペン
β          コーン角
φ          ファン角
α          投影角
ＣＡ        湾曲スライス面
ＣＰ        焦点軌道
Ｆ          焦点
ｋ          チャネルインデックス（ｋ＝１〜Ｋ）
Ｌn        活性行
Ｍ          中心
ＭＰ        中心平面
ＮＰ        傾斜平面
ｎ          活性行インデックス（ｎ＝１〜Ｎ）
Ｎα        部分回転区間の個数
Ｎtilt    生画像の個数
ＯＢＪ      検査対象物
ｈ          送り
ＰＩn      傾斜した画像平面
ＰＲＩk    部分回転区間
Ｓ          スパイラル軌道
Ｔ          接線
Ｚ          システム軸線
【図１】
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【図２】
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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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