(57)【要約】【課題】再構成の責務を僅かな計算時間で成し遂げる反復式の再構成方法を提供する。【解決手段】移動される線源の、対象を通って検出器により測定された投影データから、対象の断層撮影画像を解析的に反復再構成（ＡＲＴ）するために、再構成法における反復補正が、算出された投影データからの表示すべき対象の逆投影により行なわれる対象の断層撮影画像の再構成方法において、補正が投影上で行なわれる。【選択図】図３
2007117740.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動される線源（１０１）の、対象（１０８）を通って検出器により測定された投影データ（２０１）から、対象（１０８）の断層撮影画像を解析的に反復再構成（ＡＲＴ）するために、再構成法における反復補正が、算出された投影データからの表示すべき対象（１０８）の逆投影により行なわれる対象の断層撮影画像の再構成方法おいて、補正が投影上で行なわれることを特徴とする対象の断層撮影画像の再構成方法。
【請求項２】
対象（１０８）の投影が撮影され、対象（１０８）の少なくとも１つの画像が逆投影され、
対象（１０８）の少なくとも１つの断層撮影画像から順投影が算出され、
撮影された投影と算出された順投影とが互いに比較され、
撮影された投影と算出された順投影との間に生じる差値が補正投影のための補正値として使用され、
引続いて、補正投影により、差値の絶対値または反復回数がそれぞれ予め与えられた最大値に到達するまで、新たに対象（１０８）の断層撮影画像、その断層撮影画像からの順投影、そして撮影された投影と算出された順投影との差値が算出され、それにより補正投影が補正されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
補正は専ら投影上で行なわれることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
逆投影および順投影が並列にかつチャネルごとにずらして実行されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
逆投影および順投影が並列にかつボクセルまたはピクセルごとに実行されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項６】
撮影された投影と算出された順投影との比較時に差投影が算出され、補正投影の補正前に差投影がランプフィルタ処理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】
異なる補正投影の逆投影の算出時に、補正投影の個数よりも少ない個数の計算ユニットが使用されることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
異なる補正投影の逆投影の算出時に、補正投影が実行されるのと同じ個数の計算ユニットが使用されることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項９】
相前後するボクセルまたはピクセルの逆投影の算出が、異なる計算ユニットにおいて行なわれることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項１０】
投影の算出が、算出すべき投影の個数よりも少ない個数の計算ユニットによって行なわれることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項１１】
投影の算出が、算出すべき投影と同じ個数の計算ユニットによって行なわれることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項１２】
相前後するボクセルの投影の算出が、異なる計算ユニットにおいて行なわれることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項１３】
投影がＸ線画像化から得られる断層撮影装置において、請求項１乃至１２の１つに記載のステップを実施するプログラム（Ｐｒｇx）が存在し、動作中に実行されることを特徴とする断層撮影装置。
【請求項１４】
投影が磁気共鳴画像化から得られる断層撮影装置において、請求項１乃至１２の１つに記載のステップを実施するプログラム（Ｐｒｇx）が存在し、動作中に実行されることを特徴とする断層撮影装置。
【請求項１５】
投影が超音波画像化から得られる断層撮影装置において、請求項１乃至１２の１つに記載のステップを実施するプログラム（Ｐｒｇx）が存在し、動作中に実行されることを特徴とする断層撮影装置。
【請求項１６】
投影が光学画像化から得られる断層撮影装置において、請求項１乃至１２の１つに記載のステップを実施するプログラム（Ｐｒｇx）が記憶され、動作中に実行されることを特徴とする断層撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動される線源の、対象を通って検出器により測定された投影データから、対象の断層撮影画像を解析的反復再構成（ＡＲＴ）するために、再構成法における反復補正が、算出された投影データからの表示すべき対象の逆投影により行なわれる対象の断層撮影画像の再構成方法、および断層撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ断層撮影（ＣＴ）は、医療および検査技術のための診断および測定方法を使い、それにより患者に手術を施すことなくまたは検査対象を破損することなく、患者または検査対象の内部構造の検査を可能にする。検査すべき対象から、種々の角度からの多数の投影が撮影され、これらの投影から対象の３Ｄ画像が算出される。
【０００３】
一般に、この問題をいわゆるフィルタ補正逆投影（ＦＢＰ＝Ｆｉｌｔｅｒｅｄ  Ｂａｃｋ  Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）によって解決することは知られている（例えば、非特許文献１および非特許文献２参照）。ＦＢＰは、測定された投影がフィルタ処理され、画像が逆投影される非常に有効な計算方法である。この方法の場合、画質は使用されたフィルタまたは畳み込み核に依存する。簡単な走査ジオメトリに関しては、フィルタまたは畳み込み核は解析的に正確に指定することができる。主として走査ジオメトリは、多数の投影が均一な角度ステップで撮影される円軌道である。この前提に反する複雑な撮影ジオメトリは、フィルタの解析的決定を試みる際に問題をもたらす。この例がトモシンセシスである。トモシンセシスの場合、最も一般的には、自由軌道上において限られた角度範囲からの僅かな投影しか得られない。
【０００４】
この種の再構成問題に対して、代数的再構成法（ＡＲＴ；Ａｌｇｅｂｒａｉｃ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）のような反復法が有効であることが実証された（例えば、先に挙げた非特許文献１および非特許文献２のほかに、非特許文献３参照）。
【０００５】
反復法は、測定された投影が既に再構成された対象から算出された投影と比較され、誤差が引続いて対象画像の補正のために使用されるという原理に基づいている。この場合にｎ番目の反復における画像Ｘnは更新方程式、すなわち
【数１】
2007117740.tif 000003
により算出される。反復の開始時には適当な初期画像Ｘ0、例えば零画像が存在する。この場合に、Ｐはシステムマトリックスであり、このシステムマトリックスにより、走査された対象画像から、走査ジオメトリの認識のもとに投影が算出される。Ｖは、収束速度に影響を及ぼす調整マトリックスである。最も簡単な場合、これは同一の値、例えば値１を有する対角マトリックスである。収束加速は、Ｖがランプフィルタによる差投影の畳み込みに相当する場合に達成することができる。この場合に３つの反復による良好な再構成が可能である。
【０００６】
数１の計算を可能にするための計算時間は次のように算出することができる。まず、投影の算出が必要であり、続いて算出された投影と測定された投影との差が求められ、最後にボリュームへのデータの逆投影が行なわれる。差の計算を無視して投影の算出時間と逆投影の算出時間とを等しいとして見積もる場合には、反復計算のためには逆投影時間の２倍が必要である。
【０００７】
反復法の性質に基づいて、全計算時間は、反復回数とフィルタ補正逆投影時間との積の２倍の時間を占める。
【０００８】
簡単な逆投影が既に日常的に比較的長く続くことから、反復逆投影時に必要とされる計算時間は反復逆投影の使用にとって大きな障害である。
【０００９】
グラフィックチャートを使用する解決策に基づく改善された反復再構成法が知られているが（例えば、非特許文献４参照）、しかしこの方法は、依然として反復回数とフィルタ補正逆投影時間との積の２倍の時間を必要とし、それにより実際の臨床適用にとっては遅すぎる。
【非特許文献１】“Ｅｉｎｆｕｅｈｒｕｎｇ  ｉｎ  ｄｉｅ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｅ（コンピュータ断層撮影への案内）”，１．Ａｕｆｌａｇｅ  ２００４，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，ＩＳＢＮ３−５４０−２０８０８−９
【非特許文献２】Ｋａｋ，Ｓｌａｎｅｙ：“Ｐｒｉｎｃｉｐｌｅｓ  ｏｆ  Ｃｏｍｕｔｅｒｉｚｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｉｍａｇｉｎｇ（コンピュータ断層撮影の原理）”，１９８７，ＩＥＥＥ  Ｐｒｅｓｓ，ＩＳＢＮ０−８７９４２−１９８−３
【非特許文献３】Ｔ．Ｗｕ，Ｊ．Ｚｈａｎｇ，Ｒ．Ｍｏｏｒｅ，Ｅ．Ｒａｆｆｅｒｔｙ，Ｄ．Ｋｏｐａｎｓ，Ｗ．Ｍｅｌｅｉｓ，Ｄ．Ｋａｅｌｉ：“Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｔｏｍｏｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  Ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｙ  Ｕｓｉｎｇ  ａ  Ｐａｒａｌｌｅｌ  Ｍａｘｉｍｕｍ  Ｌｉｋｅｌｉｈｏｏｄ  Ｒｅｃｏｎｓｔｒａｃｔｉｏｎ  Ｍｅｔｈｏｄ（平行最尤推定再構成法を用いたディジタルトモシンセシス乳房撮影法）”，Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ  ２００４：Ｐｙｓｉｃｓ  ｏｆ  Ｍｅｄｉｃａｌ  Ｉｍａｇｉｎｇ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ＳＰＩＥ  Ｖｏｌ．，５３６８（２００４）１−１１
【非特許文献４】Ｍｕｅｌｌｅｒ  Ｋ．の学位論文：“Ｆａｓｔ  ａｎｄ  ａｃｃｕｒａｔｅ  ｔｈｒｅｅ−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ  ｆｒｏｍ  Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ  ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ  ｄａｔａ  ｕｓｉｎｇ  Ａｌｇｅｂｒａｉｃ  Ｍｅｔｈｏｄｓ（代数的方法を用いたコーンビーム投影データからの高速高精度３次元再構成）”，Ｏｈｉｏ  Ｓｔａｔｅ  Ｕｎｉｖ．，１９９８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、再構成の責務を僅かな計算時間で成し遂げる反復再構成方法、および断層撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この課題は独立請求項による特徴によって解決される。本発明の有利な実施態様は従属請求項に記載されている。
【００１２】
本発明者は、断層撮影画像の反復算出のために投影および逆投影を繰り返し実行する方法において、全画像のための投影および逆投影の算出ステップが互いに同時または並列に行なわれるならば、反復算出に要する時間が従来技術に比べて節約可能であることを認識した。これは、投影および逆投影がもはや画像ごと行なわれるのではなく、ピクセルまたはボクセルごとにもしくはチャネルごとに行なわれることによって可能である。この場合に確かに依然としてピクセルに関して投影および逆投影が直列に算出されるが、しかしもちろんこの算出はボクセルごとに並列化されて多数の過程に配分されるので、大幅な加速がもたらされる。正確な数学的基礎は後で図面に基づく説明において述べる。この並列化によって計算時間を従来の実現手段に比べて半減することができる。更に、反復において撮影された投影と算出された順投影との比較時の誤差が補正のための使用前にランプフィルタ処理されるならば、フィルタ補正逆投影の約３倍の時間の算出が可能である。
【００１３】
この認識に従って、本発明者は、移動される線源の、対象を通って検出器により測定された投影データから、対象の断層撮影画像（つまり断層撮影表示）を解析的反復再構成（ＡＲＴ）するために、再構成法における反復補正が、算出された投影データからの表示すべき対象（１０８）の逆投影により行なわれる対象の断層撮影画像の再構成方法を、補正が投影上で行なわれることによって改善することを提案する。
【００１４】
本発明による方法の有利な実施態様では、反復プロセスのために、
対象の投影が撮影され、対象の少なくとも１つの画像が逆投影され、
対象の少なくとも１つの断層撮影画像から順投影が算出され、
撮影された投影と算出された順投影とが互いに比較され、
撮影された投影と算出された順投影との間に生じる差値が補正投影のための補正値として使用され、
引続いて、補正投影により、差値の絶対値または反復回数がそれぞれ予め与えられた最大値に到達するまで、新たに対象の断層撮影画像、この断層撮影画像からの順投影、そして撮影された投影と算出された順投影との差値が算出され、それにより補正投影が補正される。
【００１５】
好ましくは、補正は専ら投影上で行なわれるべきである。
【００１６】
この本発明による方法によって、逆投影および順投影を並列にかつチャネルごとにずらして実行すること、または（前もって相応の割り当てが行なわれている場合には）逆投影および順投影を並列にかつボクセルまたはピクセルごとに実行することができる。
【００１７】
更に、撮影された投影と算出された順投影との比較時に差投影が算出され、補正投影の補正前に差投影がランプフィルタ処理されると好ましい。これによって反復ステップの回数を著しく低減し、それにともない計算時間も著しく低減することができる。
【００１８】
本発明によれば、異なる補正投影の逆投影の算出時に、補正投影の個数よりも少ない個数の計算ユニットを使用することができる。
【００１９】
異なる補正投影の逆投影の算出時に、補正投影が実行されるのと同じ個数の計算ユニットを使用することもできる。
【００２０】
更に、最適な計算時間に関連して、相前後するボクセルまたはピクセルの逆投影の算出が異なる計算ユニットにおいて行なわれると好ましい。ボクセルの順序は一般にそれほど重要でない。一般的にはメモリ内に存在する順序が使用される。スパイラル軌道において相前後するボクセルができるだけ同じ投影上に描出されない順序も見つけ出すことから出発すべきであり、それによってなおも一層加速が達成される。
【００２１】
更に、投影の算出が、算出すべき投影の個数よりも少ない個数の計算ユニットによって行なわれるか、または投影の算出が、算出すべき投影と同じ個数の計算ユニットによって行なわれるとよい。
【００２２】
相応に分類整理されている場合には、相前後するボクセルの投影の算出も、異なる計算ユニットにおいて行なうことができる。
【００２３】
本発明による方法の上述の基本思想に従って、本発明者は、投影がＸ線画像化から得られる断層撮影装置を提案する。この断層撮影装置には上述の少なくとも１つのステップを実施するプログラムが存在し、動作中に実行される。代替として、本発明の範囲を逸脱することなく、断層撮影装置において投影が磁気共鳴画像化、超音波画像化または光学画像化から得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下において、図面を参照しながら有利な実施例に基づいて、本発明、特に改善された再構成方法のため数学的基礎をも、詳しく説明する。ここでは本発明の理解のために必要な特徴だけが示されている。
図１は１つのＸ線源を有する典型的なＣＴ装置、
図２は公知のＡＲＴ方法の流れ図、
図３は本発明によるＡＲＴ方法の流れ図、
図４は並列処理における本発明によるＡＲＴ方法の流れ図、
図５は逆投影の、投影ごとの並列化の流れ図、
図６はＡＲＴ方法の反復ごとのパイプラインの流れ図を示す。
【００２５】
図面では次の符号が使用されている。１０１：第１の位置におけるＸ線源、１０１’：他の位置におけるＸ線源、１０２：第１の投影のＸ線ビーム、１０２’：他の投影のＸ線ビーム、１０３：第１の位置における検出器、１０３’：他の位置における検出器、１０４：再構成領域、１０５：評価コンピュータ、１０６：表示ユニット、１０７：フィルタ用メモリ、１０８：対象つまり患者、２０１：測定された投影（順投影）、２０２：逆投影器、２０３：断層撮影画像（つまり断層撮影表示）、２０４：投影器（投影の算出）、２０５：算出された投影、２０６：差形成、２０７：差投影、２０８：反復中断のための判定器、２０９：差投影のための逆投影器、２１０：差画像、２１１：完成画像、３０１：測定された投影、３０２：複写過程、３０３：補正投影、３０４：逆投影、３０５：対象の画像、３０６：投影器（対象からの投影の算出）、３０７：算出された投影、３０８：算出された投影と測定された投影との間の差形成、３０９：差投影、３１０：反復中断のための判定器、３１１：差投影のフィルタ処理、３１２：原投影のフィルタ処理、３１３：完成画像、４０１：配分コンピュータ、４０２〜４０４：計算ユニット、４０５：算出された投影、５０１〜５０３，５０５〜５０７：投影、５０４，５０８：計算ユニット、５０６：逆投影器の結果加算、６０１：測定された投影、６０２：逆投影器、６０３：暫定的に再構成された対象、６０４：投影器、６０５：差形成、６０６：測定された投影と算出された投影との加算、６０７：測定された投影の中間メモリ、６０８：最初の反復の補正投影、６０９：逆投影器、６１０：暫定的に再構成された対象、６１１：投影器、６１２：差形成、６１３：測定された投影と算出された投影との加算、６１４：２番目の反復の補正投影、６１５：逆投影器、６１８：再構成結果（対象）、Ｐｒｇx：プログラム。
【００２６】
図１は、１つのＸ線源１０１を備えた公知の典型的なＣＴ装置を示し、第１の位置にあるＸ線源１０１は第１の投影のためのＸ線ビーム１０２を送出し、このＸ線ビーム１０２は、再構成領域１０４内にある検査すべき対象、ここでは患者１０８を透過した後に、第１の位置にある検出器１０３により検出される。検出器のデータは再構成を行なう評価コンピュータ１０５に達し、引続いて表示ユニット１０６に表示される。Ｘ線源１０１はここでは理想的に円軌道上を移動し、多数の投影が異なる角度から撮影される。図１には他の角度位置にあるＸ線源１０１’も示され、他の投影のためのＸ線ビーム１０２’が送出され、Ｘ線ビーム１０２’はこの他の位置にある検出器１０３’により検出される。
【００２７】
図２は反復再構成の従来の実現手段を示す。ステップ２０２においては、測定された投影（順投影）２０１が、再構成すべき対象、正確に言うならば、対象の断層撮影画像へ逆投影される。結果として画像２０３が得られる。引続いて、ステップ２０４においては、全ての逆投影が形成された後に、再構成すべき対象から順投影２０５が算出される。引続いてステップ２０６において、算出された順投影２０５と測定された投影２０１との差が算出され、差投影２０７が生じる。ステップ２０８においては、測定された投影２０１と逆投影された画像２０３から算出された順投影２０５との偏差が十分に小さいかどうかが判定されるか、または十分に多数の反復実行がなされたかどうかが判定される。差がまだ大きすぎるか、あるいはまだ十分に反復が行なわれていない場合には、ステップ２０９において差投影２０７から逆投影によって差画像２１０が形成される。この差画像２１０は補正のために画像２０３に加算される。その結果は補正された画像２０３である。引続いて、補正された画像２０３から再び順投影が算出され、アルゴリズムが次の反復に入る。誤差が十分に小さくなったときに、または定められた反復回数に到達したときに、算出が終了する。このとき、再構成された対象、すなわち補正された画像（つまり完成画像）２１１がコンピュータのメモリ内に存在する。
【００２８】
１反復当たりの計算時間は、この実現手段の場合には投影のための計算時間と逆投影のための計算時間との和である。その他の計算ステップのために必要な時間は一般に無視することができる。
【００２９】
本発明によれば、この方法が変更され、方法ステップが異なって配置される。このための数学的な基礎を次に示す。
【００３０】
数１において表されかつ文献に一般に使われているＡＲＴの記述は、次のとおり書き直すことができる。Ｘn-1を、「補正されたデータ」Ｙn-1の逆投影として表すものとすると、
【数２】
2007117740.tif 000004
が得られるので、数２は次の数３に書き直すことができる。
【数３】
2007117740.tif 000005
従って、Ｙnは次の数４となる。
【数４】
2007117740.tif 000006
Ｙnは以下において“補正された投影”すなわち“補正投影”と呼ばれる。
【００３１】
この変形により、上述のアルゴリズムは、図３に示されているように、次のとおり置き換えられる。
【００３２】
ステップ３０２において、測定された投影３０１が、補正投影３０３を含むメモリに複写される。次に、補正投影３０３は、反復の開始時には実際は補正されておらず、測定された投影３０１に相当する場合も、ステップ３０４において、対象へ逆投影される。その結果として対象の画像３０５が得られる。そのようにして再構成された対象、すなわち画像３０５から、ステップ３０６において、順投影３０７が算出される。その後ステップ３０８において、算出された投影と測定された投影との差が形成され、差投影３０９として出力される。ステップ３１０において、算出された投影と測定された投影との差が十分に小さいどうか、または十分に多数の反復が行なわれたかどうかが判定される。これがそうでない場合には、この差投影３０９が補正投影３０３の補正のために使用され、このために大抵は差投影３０９が補正投影に加算される。引続いて、その結果すなわち補正投影３０３がステップ３０４において再び画像へ逆投影され、この画像から投影が求められるという反復が行なわれる。この反復も、差投影が十分に小さくなるか、または定められた反復回数が到達されるまで繰り返される。しかる後に完成画像３１３がメモリに存在する。
【００３３】
従来の実現手段との本質的な相違は、補正が画像上で行なわれるのではなく、投影上で行なわれることにある。
【００３４】
この方法の利点は次のとおりもたらされる。すなわち、順投影も逆投影も、ボリューム画像または平面的なスライス画像の算出に応じて、ボクセルまたはピクセルを基礎にして実行される。以下において、ボクセルとだけ言うが、これらは平面的画像の場合にはピクセルでもある。これは、逆投影中に個々のボクセルの値が他のボクセルに関係なく決定可能であり、逆投影がボクセルに関して直列化可能であることを意味する。同じことが投影にも当てはまる。全ての投影はボクセルを基礎にして算出するとよい。このためには個々のボクセルの値だけが必要とされる。対象全体の投影は異なるボクセルの個々の投影の合算によってもたらされる。このようにして、第１のボクセルが算出されており、かつ他のボクセルがなおも逆投影によって算出されるべきであると直ちに、投影の算出が開始される。
【００３５】
最新のボクセルからまだ順投影が算出されている最中に、同時に次のボクセルの逆投影された値の算出が可能である。順投影および逆投影はこのようにして並列に実行することができる。両算出ステップ間には１つのボクセル投影のずれしか存在せず、これは、目下の５１２3個のボクセルの算出された対象の大きさを勘案すれば、無視可能な時間である。
【００３６】
従って、再構成された画像３１３は、その反復内における補正投影の逆投影期間中に記憶され、反復中断後にメモリから読み出されてもよいし、あるいは補正投影の更に別の逆投影により求められてもよい。
【００３７】
この基本構造を基礎にして、反復法の収束の加速のために、差投影がランプフィルタ処理される。この任意選択的な追加ステップ３１１が図３に破線で示されている。代替として、任意選択的なランプフィルタ処理（ｒａｍｐ  ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）３１２を差形成前に、測定された投影に適用することもできる。
【００３８】
たいてい順投影は逆投影よりも多くの時間を必要とするために、順投影の算出は多数の計算ユニットに配分される。この場合に、図４に示されているように、新たなピクセルの投影の算出は、配分ユニットによって、空いている計算ユニットに割り当てられる。その際に配分ユニット４０１は投影を算出させる要求を受ける。それに基づいて、配分ユニット４０１は、計算ユニット４０２〜４０４のうちどの計算ユニットが現在のところ使用されていないかを求めて、空いている計算ユニットのうちの１つに要求を伝達し、その計算ユニットが算出を実行し、算出結果４０５を継続処理のために使わせる。図４には３個の計算ユニットによる配分が示されている。しかしながら、個数は変更可能であり、その都度の用途に合わせることができる。
【００３９】
代替として、図５に示されているように、異なる補正投影の逆投影が計算ユニットにおいて統合されることによって、逆投影および順投影の一様に速い算出が可能である。図５においては、６個の投影５０１〜５０３，５０５〜５０７の逆投影が２つの計算ユニット５０４，５０８により表示されている。各計算ユニットには、それぞれが処理しなければならない定められた投影が割り当てられている。計算ユニットは、逆投影の実行指令を受け取ると、割り当てられた第１の投影の値を受け取って逆投影を算出する。引続いて計算ユニットは、割り当てられた全ての投影を処理し終えるまで、第２の投影以降の処理を実行する。それぞれの逆投影の結果が内部メモリにおいて加算される。これが行なわれたならば、この計算ユニットの総合結果が計算ユニット５０６に伝達される。計算ユニット５０６は前段に接続された全ての計算ユニット５０４，５０８の結果の合算を行なう。実現手段においては、この機能は、前段に接続された計算ユニットの１つによって果たすこともできる。
【００４０】
限られた個数の計算ユニットしか使用できない場合には、１つの計算ユニットにおいて、より多くの投影の算出を行なうとよい。更に、個々の反復の計算を異なる計算ユニットにおいて実現することもできる。それにより生じるパイプライン構造によって、より多くの再構成の高速同時計算が可能である。これが模範的に図６に示されている。測定された投影６０１から、逆投影ステップ６０２において、第１の断層撮影画像６０３が決定される。引続いて投影ステップ６０４において、第１の断層撮影画像６０３から再び投影が算出される。その後ステップ６０５において、算出された投影と測定された投影との差が算出される。この差と測定された投影とからなる加算６０６が第２の反復に初期データ６０８として提供される。同時に、測定された投影６０１が中間メモリ６０７に複写される。
【００４１】
今や、逆投影器６０９が初回の補正投影６０８の逆投影を実行する。その結果が断層撮影画像６１０であり、この断層撮影画像６１０から再び投影が投影器６１１によって算出される。ここで、差６１２がこの算出された投影と複写された投影６０７とから形成される。次に、この差がステップ６１３において初回の補正投影６０８に加算され、合算６１４が生じる。
【００４２】
図６では、この合算６１４から、更なる逆投影ステップ６１５において、最終的な断層撮影画像が算出される。
【００４３】
同様に、なおも更なる反復が実行されることがあり得る。その都度の反復ステップに、補正データと、差形成のための変更されていない測定投影とが入力データとして使用される。この装置の利点は、測定された投影が最初の反復後に中間メモリに複写されることによって、後段に接続された計算ユニットが最後の再構成をなおも処理している最中に、最初の反復の算出に関与した計算ユニットが既に新たな再構成を開始することができることにある。ここに説明した反復内において算出を上述のように加速させることができる。
【００４４】
計算動作はたいてい簡単な算出であることから、加速はあらゆる種類の個別ハードウェアにより可能である。同様に、マルチプロセッサシステム、クラスタまたはネットワークの使用が可能である。
【００４５】
本発明の上述の特徴は、その都度示された組み合わせのみならず、本発明の範囲を逸脱することなく他の組み合わせまたは単独状態にて使用可能であることは自明である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】１つのＸ線源を有する典型的なＣＴ装置を示す概略図
【図２】公知のＡＲＴ方法の流れ図
【図３】本発明によるＡＲＴ方法の流れ図
【図４】並列処理における本発明によるＡＲＴ方法の流れ図
【図５】逆投影の、投影ごとの並列化の流れ図
【図６】ＡＲＴ方法の反復ごとのパイプラインの流れ図
【符号の説明】
【００４７】
１０１          第１の位置におけるＸ線源
１０１’        他の位置におけるＸ線源
１０２          第１の投影のＸ線ビーム
１０２’        他の投影のＸ線ビーム
１０３          第１の位置における検出器
１０３’        他の位置における検出器
１０４          再構成領域
１０５          評価コンピュータ
１０６          表示ユニット
１０７          フィルタ用メモリ
１０８          対象つまり患者
２０１          測定された投影（順投影）
２０２          逆投影器
２０３          断層撮影画像
２０４          投影器（投影の算出）
２０５          算出された投影
２０６          差形成
２０７          差投影
２０８          反復中断のための判定器
２０９          差投影のための逆投影器
２１０          差画像
２１１          完成画像
３０１          測定された投影
３０２          複写過程
３０３          補正投影
３０４          逆投影
３０５          対象の画像
３０６          投影器（対象からの投影の算出）
３０８          算出された投影と測定された投影との間の差形成
３０９          差投影
３１０          反復中断のための判定器
３１１          差投影のフィルタ処理
３１２          原投影のフィルタ処理
３１３          完成画像
４０１          配分ユニット
４０２〜４０４  計算ユニット
４０５          算出された投影
５０１〜５０３  投影
５０４          計算ユニット
５０５〜５０７  投影
５０８          計算ユニット
５０６          逆投影器の結果加算
６０１          測定された投影
６０２          逆投影器
６０３          暫定的に再構成された対象
６０４          投影器
６０５          差形成
６０６          測定された投影と算出された投影との加算
６０７          測定された投影の中間メモリ
６０８          最初の反復の補正投影
６０９          逆投影器
６１０          暫定的に再構成された対象
６１１          投影器
６１２          差形成
６１３          測定された投影と算出された投影との加算
６１４          ２番目の反復の補正投影
６１５          逆投影器
６１８          再構成結果（対象）
Ｐｒｇx        プログラム
【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】
2007117740.tif 000011
【図６】
2007117740.tif 000012