(57)【要約】撮影方法は、検出領域内に対象物を置き、対象物に対して検出器（１−８）を偏らせて配置させること；撮影システムを長手のＺ軸に沿って移動させて、対象物を中心とする線源（１−７）及び検出器（１−８）の同調した円運動を実行可能とし、走査及びデータ収集を実行し、データを補完すること；完全な対象物画像を得るために、収集したデータを再構成すること；という複数のステップを備える。この撮影方法は、検出器の偏り配置とスパイラルスキャンとを組み合わせて、従来のＣＴ撮影で用いられていた画像の繋ぎ合せが障害像を生成するという問題を解決し、検出器の使用面積とシステムコストとを削減することができる。
2018501062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
検出領域内に対象物を置き、線源を用いて前記対象物を走査した時に部分的なデータが検出器で得られるように前記対象物に対して前記検出器を偏らせて配置させること；
前記線源及び前記検出器から成る撮影システムを長手のＺ軸に沿って移動させて、前記対象物を中心とする前記線源及び前記検出器の同調した円運動を実行可能とし、走査及びデータ収集を実行すること；
完全な対象物画像を得るために、収集したデータを再構成すること、を含んでいる
ことを特徴とする撮影方法。
【請求項２】
前記収集したデータが構成されるとき、前記収集したデータの補完を行うこと、を更に含み、
前記収集したデータの前記補完とは、
α１の角度において、再構成される領域内の点ｆ（ｘ，ｈ）の投影データは、前記検出器によって収集されないこと；
前記α１の角度における前記線源の中心と、再構成される前記領域内の前記点ｆ（ｘ，ｈ）とは、直線を形成するように結ばれること、その中で、前記直線と、前記α１の角度における前記線源の前記中心及び撮影システムの回転中心によって規定された線と、が成す角度は、Δαであること；
前記線源が前記α１の角度にある時の前記点ｆ（ｘ，ｈ）の欠落データを補完するために、前記線源が位置α２へ移動するとき、前記直線が前記検出器と交差する位置での測定値を用いてデータの補完を実行すること、その中で、α２＝α１＋１８０°±Δαが満たされること、そして、前記撮影システムは、前記線源及び前記検出器を備えること、を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の撮影方法。
【請求項３】
前記長手のＺ軸に沿って移動する前記対象物の最大速度は、ｐ／ｔであり、その中で、ｐは、前記Ｚ軸方向における前記検出器の高さ寸法であり、ｔは、前記線源及び前記検出器が３６０度回転するための時間である
ことを特徴とする請求項１に記載の撮影方法。
【請求項４】
前記線源及び前記検出器は、前記対象物を中心に、少なくとも３６０度回転する
ことを特徴とする請求項１に記載の撮影方法。
【請求項５】
前記線源の中心と、前記線源及び検出部の中心と、によって規定された線は、前記検出器と交差し、前記検出部は、前記検出器を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮影方法。
【請求項６】
前記対象物は、前記検出領域内に立つ生体である
ことを特徴とする請求項１に記載の撮影方法。
【請求項７】
前記対象物は、前記検出領域内に立つ又は座る人である
ことを特徴とする請求項１に記載の撮影方法。
【請求項８】
検出領域内に対象物を置き、線源を用いて前記対象物を走査した時に部分的なデータが検出器で得られるように前記対象物に対して前記検出器を偏らせて配置させること；
二次元投影の撮影範囲の要求に応じて、撮影範囲を調整するために以下の複数のステップを繰り返し行い、そして、目標の撮影領域の位置決めを実現するように画像を繋ぎ合わせること；
前記対象物を長手のＺ軸に沿って移動させて、前記対象物を中心とする前記線源及び前記検出器の同調した円運動を実行可能とし、走査及びデータ収集を実行すること；
完全な対象物画像を得るために、収集したデータを再構成すること、を含み、
前記複数のステップは、
ステップｉ）最初に、前記検出器の位置を調整し、そして、前記線源による前記対象物の第１投影のデータを前記検出器から取得し、前記検出器を水平方向に、又は前記線源及び前記検出器を備える撮影システムを鉛直方向に移動させて、前記線源による前記対象物の第２投影のデータを取得して前記第１投影では得られなかったデータを補完すること；前記第１投影のデータを前記第２投影のデータと組み合わせること；もし第１の所望の投影画像が得られなければ、前記第１の所望の投影画像が得られるまで異なる位置でより多くの投影画像を収集するように当該ステップｉ）を繰り返し続けること；
ステップｉｉ）その後、検出部と共に前記線源を、前記対象物に対して９０度回転させること；
ステップｉｉｉ）その後、前記ステップｉ）に応じて前記検出器の前記位置を調整し、そして、前記線源による前記対象物の第３投影のデータを前記検出器から取得し、前記検出器を前記水平方向に、又は前記線源及び前記検出器を備える前記撮影システムを前記鉛直方向に移動させて、前記線源による前記対象物の第４投影のデータを取得して前記第３投影では得られなかったデータを補完すること；前記第３投影のデータを前記第４投影のデータと組み合わせること；もし第２の所望の投影画像が得られなければ、現在の角度の下で目標の撮影領域の位置決めの要求を満たすように当該ステップｉｉｉ）を繰り返し続けること；を含む
ことを特徴とする撮影方法。
【請求項９】
前記収集したデータが構成されるとき、前記収集したデータの補完を行うこと、を更に含み、
前記収集したデータの前記補完とは、
α１の角度において、再構成される領域内の点ｆ（ｘ，ｈ）の投影データは、前記検出器によって収集されないこと；
前記α１の角度における前記線源の中心と、再構成される前記領域内の前記点ｆ（ｘ，ｈ）とは、直線を形成するように結ばれること、その中で、前記直線と、前記α１の角度における前記線源の前記中心及び撮影システムの回転中心によって規定された線と、が成す角度は、Δαであること；
前記線源が前記α１の角度にある時の前記点ｆ（ｘ，ｈ）の欠落データを補完するために、前記線源が位置α２へ移動すると、前記直線が前記検出器と交差する位置での測定値を用いてデータの補完を実行すること、その中で、α２＝α１＋１８０°±Δαが満たされること、そして、前記撮影システムは、前記線源及び前記検出器を備えること、を含んでいる
ことを特徴とする請求項８に記載の撮影方法。
【請求項１０】
前記長手のＺ軸に沿って移動する前記対象物の最大速度は、ｐ／ｔであり、その中で、ｐは、前記Ｚ軸方向における前記検出器の高さ寸法であり、ｔは、前記線源及び前記検出器が３６０度回転するための時間である
ことを特徴とする請求項８に記載の撮影方法。
【請求項１１】
前記線源及び前記検出器は、前記対象物を中心に、少なくとも３６０度回転する
ことを特徴とする請求項８に記載の撮影方法。
【請求項１２】
前記線源の中心と、前記線源及び前記検出部の中心と、によって規定された線は、前記検出器と交差し、前記検出部は、前記検出器を備える
ことを特徴とする請求項８に記載の撮影方法。
【請求項１３】
前記対象物は、前記検出領域内に立つ生体である
ことを特徴とする請求項８に記載の撮影方法。
【請求項１４】
前記対象物は、前記検出領域内に立つ又は座る人である
ことを特徴とする請求項８に記載の撮影方法。
【請求項１５】
前記検出器は、フラットパネル検出器である
ことを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一項に記載の撮影方法。
【請求項１６】
請求項１〜１４のいずれか一項に記載の撮影方法を実行するように構成された撮影装置であって、当該撮影装置は、
上方向又は下方向に移動するように構成された枠体と、
前記枠体にフレキシブルに連結されて、かつ、スライドレール構造体を備えた回転枠と、
前記枠体と前記回転枠との間の連結部分に配置されて、かつ、電力線とデータ線とに接続されたデータ伝送部と、
前記回転枠に配置された線源と、
前記スライドレール構造体上をスライドする検出器と、を備える
ことを特徴とする撮影装置。
【請求項１７】
前記スライドレール構造体は、少なくとも１つのスライドレールを備える
ことを特徴とする請求項１６に記載の撮影装置。
【請求項１８】
前記枠体と前記回転枠との間の前記連結部分は、回転中心であり、
前記回転枠が回転するとき、前記線源及び前記検出器によってカバーされる領域は、常に前記回転中心を取り囲んでいる
ことを特徴とする請求項１６に記載の撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本願は、２０１４年１２月３０日に出願された「コンピュータ断層撮影方法及び装置」と題する中国特許出願第２０１４１０８５７１７２．０号に基づく優先権を主張し、当該中国特許出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
本開示は、一般に撮影方法に関し、より詳細には、コンピュータ断層撮影（ＣＴ）方法及び当該方法を実行するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
１９７１年に最初のＣＴの試作品が発明されて以来、ＣＴ撮影技術は、現代の医療診断において重要な役割を担っている。大きな撮影視野を有したＣＴ撮影装置は、臨床応用にとって早急に必要とされている。しかしながら、ＣＴ検出器自体のコストが高いことに起因して、ＣＴ検出器の寸法は、ＣＴ装置の製造コストに大きく影響する。大きい寸法の検出器を用いて構成されたＣＴ撮影装置は、比較的高い製造コストを有する可能性がある。
【０００３】
より大きなＣＴ撮影の適用体積を得るために、ヘリカルスキャンが撮影視野を増やす理想的な方法である。学術論文データベースの調査結果によれば、１９８９年にドイツ科学者のWilli Kalenderが、最初のヘリカルスキャンのＣＴ装置を開発した。それによれば、「長い」対象物の連続的なＣＴスキャンを実現するために、Ｚ軸方向（患者の走査処理中にベッドが移動する方向）の適用領域においてＣＴ撮影装置を効果的に改善することができる。関連の特許調査によれば、例えば第２００４１００２６５９６．９号のような既存の特許には、ヘリカルスキャンを用いて、Ｚ軸方向（Ｚ軸はＣＴ断層撮影画像が配置される平面と対向する座標軸である）におけるＣＴ撮影装置の適用領域を改善することが記載されている。しかしながら、ヘリカルスキャン法は、Ｚ軸方向における撮影視野を改善することに限られている。必要とされる検出器の寸法は、Ｚ軸方向において小さくなるのみであり、それでは、撮影視野を変えないという前提の下でＣＴ撮影装置に必要な検出器の小型化を十分に図ることはできない。
【０００４】
現在の市場では、コーンビームＣＴ装置の幾つかのメーカーが、スキャン装置（主にＸ線チューブと検出器とを含む）を端から端まで移動させることにより、コーンビームＣＴ装置のＺ軸方向における適用領域の拡大化を図っている。この方法は、ある高さで撮影システムを固定すること、ＣＴスキャニング及び画像の再構成を実行して撮影範囲内における三次元ボリュームデータを取得すること、撮影システムのスキャン装置（Ｘ線源や検出器等を含む）を別の高さまで上げて、その新しい高さでの三次元ボリュームデータを取得するように別のＣＴ撮影を実行すること、そして、最後に、２つの撮影処理により得られた三次元ボリュームデータを繋ぎ合わせて、長いＺ軸の適用範囲内における完全な三次元ボリュームデータを得ること、を含んでいる。しかし、この方法には明らかな欠点があり、それは、２組の三次元ボリュームを繋ぎ合わせた部分がはっきりと画像アーチファクト（障害像）として残ってしまい、それを見る医者の識別や診断に対して悪い影響を及ぼすことである。その他にも、ＣＴスキャニングは、それぞれ２つの位置で実行されるため、スキャン装置の追加的な移動が必要となる。その結果、全体的な走査時間が増加し、そして、画像内に不要な動きの障害像が生成され易くなる。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の形態における目的は、体部を撮影するためにコンピュータを用いて大きな撮影視野を実現する撮影方法を提供することである。
【０００６】
本開示の形態における別の目的は、撮影視野及び画質を変えないという前提の下でＣＴ装置のコストを削減するために、検出器の使用時にコーンビームＣＴ装置の効率の向上を十分に図る撮影方法を提供することである。
【０００７】
本開示の形態における別の目的は、長いＺ軸寸法を持つ対象物の走査時間を十分に削減する撮影方法を提供することである。
【０００８】
本開示の形態における別の目的は、画像の繋ぎ合せによる障害像が識別や診断に及ぼす影響を十分に減らす撮影方法を提供することである。
【０００９】
本開示の形態における別の目的は、種々の撮影方法を実行する撮影装置を提供することである。
【００１０】
本開示の一の形態の撮影方法は、検出領域内に対象物を置き、線源を用いて前記対象物を走査した時に部分的なデータが検出器で得られるように前記対象物に対して前記検出器を偏らせて配置させること；前記線源及び前記検出器から成る撮影システムを長手のＺ軸に沿って移動させて、前記対象物を中心とする前記線源及び前記検出器の同調した円運動を実行可能とし、走査及びデータ収集を実行すること；完全な対象物画像を得るために、収集したデータを再構成すること；を含んで提供される。
【００１１】
上記の形態では、前記線源及び前記検出器が、前記対象物に対して偏らせて配置される。仕様の異なる対象物を撮影するために、又は、前記検出器の仕様が変わるとき、前記対象物が中央の撮影領域に配置されているかどうかが検出される。
【００１２】
本開示の別の形態の撮影方法は、検出領域内に対象物を置き、線源を用いて前記対象物を走査した時に部分的なデータが検出器で得られるように前記対象物に対して前記検出器を偏らせて配置させること；二次元投影の撮影範囲の要求に応じて、撮影範囲を調整するために以下の複数のステップを繰り返し行い、そして、目標の撮影領域の位置決めを実現するように画像を繋ぎ合わせること；前記対象物を長手のＺ軸に沿って移動させて、前記対象物を中心とする前記線源及び前記検出器の同調した円運動を実行可能とし、走査及びデータ収集を実行すること；完全な対象物画像を得るために、収集したデータを再構成すること、を含む。前記複数のステップは、ステップｉ）最初に、前記検出器の位置を調整し、そして、前記線源による前記対象物の第１投影のデータを前記検出器から取得し、前記検出器を水平方向に、又は前記線源及び前記検出器を備える撮影システムを鉛直方向に移動させて、前記線源による前記対象物の第２投影のデータを取得して前記第１投影では得られなかったデータを補完すること；前記第１投影のデータを前記第２投影のデータと組み合わせること；もし第１の所望の投影画像が得られなければ、前記第１の所望の投影画像が得られるまで異なる位置でより多くの投影画像を収集するように当該ステップｉ）を繰り返し続けること；ステップｉｉ）その後、検出部と共に前記線源を、前記対象物に対して９０度回転させること；ステップｉｉｉ）その後、前記ステップｉ）に応じて前記検出器の前記位置を調整し、そして、前記線源による前記対象物の第３投影のデータを前記検出器から取得し、前記検出器を前記水平方向に、又は前記線源及び前記検出器を備える前記撮影システムを前記鉛直方向に移動させて、前記線源による前記対象物の第４投影のデータを取得して前記第３投影では得られなかったデータを補完すること；前記第３投影のデータを前記第４投影のデータと組み合わせること；もし第２の所望の投影画像が得られなければ、現在の角度の下で目標の撮影領域の位置決めの要求を満たすように当該ステップｉｉｉ）を繰り返し続けること；を含む。
【００１３】
幾つかの形態において、前記長手のＺ軸に沿って移動する前記対象物の最大速度は、ｐ／ｔであり、その中で、ｐは、前記Ｚ軸方向における前記検出器の高さ寸法であり、ｔは、前記線源及び前記検出器が３６０度回転するための時間である。
【００１４】
幾つかの形態において、前記線源の中心と、前記線源及び前記検出部の中心と、によって規定された線は、前記検出器と交差する。前記検出部は、前記検出器とスライドレール構造体とを備える。前記検出器は、前記スライドレール構造体上をスライドする。
【００１５】
幾つかの形態において、前記線源及び前記検出器は、前記対象物を中心に、少なくとも３６０度回転してもよい。
【００１６】
幾つかの形態において、前記検出器は、フラットパネル検出器であってもよい。
【００１７】
幾つかの形態において、前記対象物は、例えば人や野生動物、家畜等の生体を含む。野生動物とは、自然状態で人工的な環境に順応していない動物である。家畜とは、例えば犬や、猫、マウス、ハムスター、豚、うさぎ、雌牛、バッファロー、雄牛、羊、ヤギ、ガチョウ、ニワトリ等の、食料源を提供するために人工的に飼育されている動物である。幾つかの形態において、前記生体は、例えば前記検出領域内に立つ又は座る人等の哺乳動物であってもよい。
【００１８】
本開示の一の形態において、本開示の上記の形態で提供される種々の撮影方法を実行する撮影装置が提供される。前記撮影装置は、上方向又は下方向に移動するように構成された枠体と、前記枠体にフレキシブルに連結されて、かつ、スライドレール構造体を備えた回転枠と、前記枠体と前記回転枠との間の連結部分に配置されて、かつ、電力線とデータ線とに接続されたデータ伝送部と、前記回転枠に配置された線源と、前記スライドレール構造体上をスライドする検出器と、を備える。
【００１９】
幾つかの形態において、前記検出器は、フラットパネル検出器であってもよい。
【００２０】
幾つかの形態において、前記スライドレール構造体は、少なくとも１つのスライドレールを備えてもよく、前記検出器は、前記少なくとも１つのスライドレール上をスライドする。
【００２１】
幾つかの形態において、前記枠体と前記回転枠との間の前記連結部分は、回転中心であってもよく、前記回転枠が回転するとき、前記線源及び前記検出器によってカバーされる領域は、常に前記回転中心を含んでいる。
【００２２】
本開示の形態は、以下の効果を奏する。本開示の形態において提供される種々の方法は、フラットパネル検出器の偏り配置とスパイラルスキャンとの組み合せることで、従来のＣＴ撮影（特にコーンビームＣＴ撮影）で使用される画像の繋ぎ合せ方法が長手のＺ軸をカバーするコーンビームＣＴによる障害像を生成するという問題を解決することができる。
【００２３】
更に、検出器の偏り配置とスパイラルスキャンとの組み合せにより、Ｘ−Ｙ平面における撮影視野とＺ軸方向における撮影視野とを拡大することができる。そして、大きな視野投影を持つ撮影方法は、比較的小さい面積を持つフラットパネル検出器を用いることで実現される。
【００２４】
本開示の形態で提供される撮影方法がコーンビームＣＴ撮影に適用されるとき、比較的小さい寸法（例えば１８ｃｍ×７ｃｍ）を持つフラットパネル検出器は、大きな視野撮影を実現するために使用可能である。ＣＴ撮影装置全体のコストは、撮影視野を変えないという前提の下で十分に削減することができる。
【００２５】
本開示の形態で提供される撮影方法は、前記検出領域内に立つ又は座る人等の生体に採用されることで、医療の適応性を大幅に改善することができる。
【００２６】
本開示の形態で提供される撮影方法において、スリップリング構造体が前記回転中心で使用されることで、前記線源及び前記検出器が連続的な回転走査撮影を実行することができる。この方法では、走査時間が短縮されて、潜在的な動きの障害像の発生を効果的に回避することができる。
【００２７】
本開示の形態で提供される撮影方法において、前記スライドレール構造体が使用されることで、検出器の偏り配置により引き起こる位置決めの問題を解決するために、前記検出器の水平位置を調整してフルフィールド（Full-Field）撮影を実行する手助けとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、本開示の一実施形態に係る撮影方法を実行する撮影装置の構造を示す概略図である。
【００２９】
【図２】図２は、本開示の一実施形態に係る図１に図示されたデータ伝送部の構造を示す概略図である。
【００３０】
【図３】図３は、本開示の一実施形態に係る図１に図示された検出器の構造を示す概略図である。
【００３１】
【図４】図４は、本開示の一実施形態に係る同上の検出器から得られた、線源による対象物の第１投影の撮影データのＣＴ概略図である。
【００３２】
【図５】図５は、本開示の一実施形態に係る同上の検出器から得られた、線源による対象物の第２投影の撮影データのＣＴ概略図である。
【００３３】
【図６】図６は、第１投影のデータを第２投影のデータと組み合わせて得られた完全な投影画像の概略図である。
【００３４】
【図７】図７は、本開示の一実施形態に係る対象物に対するバイアス走査及び撮影の実行を示す概略図である。
【００３５】
【図８】図８は、本開示の一実施形態で提供される撮影方法が用いられたときの一方側からのバイアス走査に対して欠落データの補完の実行を示す概略図である。
【００３６】
【図９】図９は、本開示の一実施形態で提供される撮影方法を用いることで対象物を走査する時の軌跡を示す概略図である。
【００３７】
【図１０】図１０は、本開示の一実施形態で提供される撮影方法を用いて対象物を走査することで収集された撮影データから生成した投影画像の概略図である。
【００３８】
【図１１】図１１は、本開示の一実施形態に係る撮影方法の概略的なフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本開示の技術的解決策について、添付される図面と共に詳しく説明する。本開示の実施形態は、本開示の技術的解決策を説明するために用いられるものであって、本開示の技術的解決策を限定する趣旨のものではない。本開示は、好ましい実施形態を挙げて詳しく説明するが、本開示の技術的解決策は、本開示の精神及び範囲から逸脱することなく変更又は同等に置き換えることが可能であること、そして、そのような変更や置き換えは、本開示の特許請求の範囲に含まれるべきであることは、当業者であれば十分に理解できるはずである。
【００４０】
図１は、本開示の一実施形態に係る撮影方法を実行する撮影装置の構造を示す概略図である。図２は、本開示の一実施形態に係る図１に図示されたデータ伝送部の構造を示す概略図である。図３は、本開示の一実施形態に係る図１に図示された検出器の構造を示す概略図である。図１、図２及び図３を参照すると、ＣＴスキャンシステム（例えばコーンビームＣＴ）は、撮影部（１−２）と柱部（１−１）とを備えるように構成されている。撮影部（１−２）は、柱部（１−１）に対してスライド可能な構造となっており、それにより、鉛直方法において上方向及び下方向に移動可能である。
【００４１】
電力線（１−５）及びデータ線（１−６）は、従来の電線に代わってスリップリングシステム（１−３）を介して接続されており、それにより、検出部（１−４）及び線源（１−７）は、電線のもつれを防ぎつつ対象物を中心とした連続的な回転を行うことが可能となっている。
【００４２】
検出部（１−４）は、２つの平行なガイドレール（１−９）と、その２つの平行なガイドレール（１−９）上をスライドする検出器（１−８）と、を備えている。幾つかの実施形態では、ガイドレールは、検出器の偏り配置により引き起こされる位置決めの問題を解決するために、フルフィールド撮影のための検出器の水平位置を調整し易くするスライドレール構造部であってもよい。検出器（１−８）の面積は、２つの平行なガイドレール（１−９）間の面積よりも小さくてもよい。幾つかの実施形態では、検出器（１−８）は、長さ１８ｃｍで幅７ｃｍのコーンビームＣＴフラットパネル検出器であってもよい。ＣＴスキャン処理中には、撮影部が移動し、また検出器及び線源が対象物を中心に回転することで、スパイラルスキャンを実現する。
【００４３】
図７は、本開示の一実施形態に係る対象物に対するバイアス（偏り）走査及び撮影の実行を示す概略図である。ＣＴ撮影システムの検出器は、対象物に対して偏らせて配置されており、線源の中心（３−１）と、線源及び検出部の中心（３−３）と、によって規定された線は、フラットパネル検出器（３−２）と交差する。図１、図３及び図７を参照すると、検出器（１−８）は、Ｘ方向においてガイドレール上に取り付けられており、フラットパネル検出器（１−８）は、ガイドレール（１−９）に沿って移動するように電気的に制御される。検出器（１−８）は、バイアスされており、つまり、検出器は、Ｘ方向の一方側に偏るように配置されている。なお、その中の円形の影付きの部分は、画像の再構成を行うための目標領域（２−４）である。ＣＴスキャン処理中には、撮影部（１−２）は、長手のＺ軸に沿って移動する。一方、線源（１−７）及び検出部（１−４）は、対象物を中心とした円運度を行う。この時、Ｘ線が照射されて、データが収集される。図９は、その時の走査軌跡を示している。幾つかの実施形態では、対象物は、検出領域内に立つ又は座る人であってもよい。
【００４４】
長手のＺ軸に沿って移動する対象物の最大速度は、ｐ／ｔであり、その中で、ｐは、Ｚ軸方向における検出器の高さ寸法であり、ｔは、線源及び検出器が３６０度回転するための時間である。例えば、Ｚ軸方向における検出器の高さ寸法が７ｃｍで、１個分の円を描くＣＴスキャニングに掛かる時間が１０秒とすると、ＣＴスキャン処理中における対象物の移動速度は、０．７ｃｍ／秒である。線源及び検出器の回転速度は、３６度／秒である。
【００４５】
図７を参照すると、線源は、Ｘ線を照射し（３−１）、検出器は、Ｘ線信号を検出する（３−２）。検出器は、ＣＴスキャンシステムの撮影部がスキャンされる対象物の端から端まで完全に移動して線源が少なくとも３６０度回転するまでは、スキャンされる対象物を中心とした連続的な円運度を実行する。線源及び検出器が行う円運動の回転中心は、図１では点（１−０）で、又は図７では点（３−３）で参照され得る。線源及び検出器から成るデータ収集システムは、撮影される平面全体を完全にカバーする必要はない。その代わり、回転中心に沿ったその回転中において、線源及び検出器によってカバーされる領域が常に当該回転中心を含んでいる点だけは確保する必要がある。
【００４６】
図９は、本開示の一実施形態で提供される撮影方法を用いてＣＴスキャンする時の軌跡を示す概略図である。ここでは、長手のＺ軸に沿って対象物を移動させて、対象物の異なる部位（Ｚ１、Ｚ２及びＺ３）がスキャンされており、その時の線源の角度は同じである。これらの投影データは、検出器で収集されて、更に、図１０に示すような画像となる。
【００４７】
異なる仕様の対象物を撮影するために、又は、異なる仕様の検出器を用いて撮影を行うために、対象物が中央の撮影領域に配置されているかどうかが検出される。図４は、バイアススパイラルＣＴにおいて形成された画像の特徴を概略的に示している。検出器の面積は比較的小さいため、１回の撮影では対象物の水平方向の構造を完全にカバーすることはできず、第１部分特徴（２−１）のみをカバーしている。フラットパネル検出器は、スライドレールに沿ってスライドして別の撮影を実行することで、第２部分特徴（２−２）を取得する（図５を参照）。第２部分特徴は、第１部分特徴には存在しなかった内容を補完することができる。この２つの撮影処理で得られた結果物を組み合わせることで、完全な頭部の投影画像（２−３）が得られる（図６を参照）。対象物が中央の撮影面内に配置されているかどうかを判定するために、９０度の向きで線源を当てた時の投影画像が同様の方法で得られてもよい。
【００４８】
図１１は、本開示の一実施形態に係る撮影方法の概略的なフローチャート図である。撮影方法は、ステップ１０を含む。ステップ１０は、検出領域内に対象物を置き、線源を用いて対象物を走査した時に部分的なデータが検出器で得られるように対象物に対して検出器を偏らせて配置させることである。
更に、撮影方法は、二次元投影の撮影範囲の要求に応じて、撮影範囲を調整し、画像を繋ぎ合わせて、目標の撮影領域の位置決めを実現するというステップを含む。当該ステップは、ステップ２１１〜２１３と、ステップ２２１と、ステップ２３１〜２３３と、を含む。ステップ２１１は、検出器の位置を調整し、そして、線源による対象物の第１投影のデータを検出器から取得することである。ステップ２１２は、検出器を水平方向に、又は（Ｘ線源及びＸ線検出器を備える）撮影システムを鉛直方向に移動させて、線源による対象物の第２投影のデータを取得して、第１投影では得られなかったデータを補完することである。ステップ２１３は、第１投影のデータを第２投影のデータと組み合わせて完全な投影画像を取得することである。そして、もし第１の所望の投影画像が得られなければ、第１の所望の投影画像が得られるまで異なる位置でより多くの投影画像を収集するようにステップ２２１〜２１３を繰り返し続ける。
その後にステップ２２１が実行される。ステップ２２１は、検出部と共に線源を、対象物に対して９０度回転させることである。
その後にステップ２３１〜２３３が実行される。ステップ２３１は、線源による対象物の第３投影のデータを検出器から取得することである。ステップ２３２は、検出器を水平方向に、又は（Ｘ線源及びＸ線検出器を備える）撮影システムを鉛直方向に移動させて、線源による対象物の第４投影のデータを取得して第３投影では得られなかったデータを補完することである。ステップ２３３は、第３投影のデータを第４投影のデータと組み合わせて、線源を９０度回転させた位置での完全な投影画像を取得することである。そして、もし第２の所望の投影画像が得られなければ、現在の角度の下で目標の撮影領域の位置決めの要求を満たすようにステップ２３１〜２３３を繰り返し続ける。
更に、撮影方法は、ステップ３０を含む。ステップ３０は、対象物を長手のＺ軸に沿って移動させて、対象物を中心とする線源及び検出器の同調した円運動を実行可能とし、Ｘ線走査及びデータ収集を実行することである。
更に、撮影方法は、ステップ４０を含む。ステップ４０は、完全な対象物画像を得るために、収集したデータを再構成することである。
【００４９】
画像の再構成処理の中で、データを補完する必要がある。
【００５０】
本実施形態では、検出器が比較的小さい寸法を有しているので、１つの角度での投影撮影だけでは、完全な目標の撮影領域をカバーすることはできない。そこで、反対側の画像補完に基づく、三次元ボリュームデータの再構成の策が用いられる。図８は、本開示の本実施形態で提供される撮影方法が用いられたときの一方側からのバイアス走査に対して欠落データの補完の実行を示す概略図である。図８を参照すると、線源が、α１の角度で、かつ、ｈ１の位置に移動したとき（４−１）、検出器は、図４の部分的な領域（４−４）についてのみＸ線信号を検出することができ、一方、図４の領域（４−５）で示された平面についてはデータ収集を実行できない。上記領域（４−５）についての欠落した信号を補完するためには、線源は、検出器が補完のための投影データを収集できるように、別の位置に回転する必要がある。ここでは、一例として、図４の点線（４−２）で示された欠落データの補完を行うものとする。線源が元の位置（α１，ｈ１）にあるとき、検出器の水平寸法は、撮影面全体をカバーできるほど十分に大きくないため、線源が元の位置（α１，ｈ１）にある時の投影データは、線源が図４の２本の点線で示されるα２の位置（４−３）にある時の投影データによって補完される。図４の点線（４−２）は、α２の位置で線源と交差し、また、α２の位置にある線源に対応した検出器が配置される面とも交差する必要がある。
【００５１】
上述の手法は以下のように解釈される。α１の角度において、再構成される領域内の点ｆ（ｘ，ｈ）の投影データは、検出器によって収集されない。この状況において、α１の角度における線源の中心と、再構成される領域内の点ｆ（ｘ，ｈ）とは、直線を形成するように結ばれる。この直線と、α１の角度における線源の中心及び撮影システムの回転中心によって規定された線と、が成す角度は、Δαである。線源がα１の角度にある時の点ｆ（ｘ，ｈ）の欠落データを補完するために、線源が位置α２（α２＝α１＋１８０°±Δα）へ移動すると、上記直線が検出器と交差する位置での測定値がデータ補完を実行するために用いられる。線源から見て検出器が右視野に見えない時に線源が右方向に回転すると、α２＝α１＋１８０°−Δαの角度での投影データが得られる。線源から見て検出器が右視野に見えない時に線源が左方向に回転すると、α２＝α１＋１８０°＋Δαの角度での投影データが得られる。線源から見て検出器が左視野に見えない時に線源が左方向に回転すると、α２＝α１＋１８０°−Δαの角度での投影データが得られる。線源から見て検出器が左視野に見えない時に線源が右方向に回転すると、α２＝α１＋１８０°＋Δαの角度での投影データが得られる。
【００５２】
補完されたデータは、フィルタリングのために用いられてもよい。ＮＶＩＤＩＡ製のグラフィックコンピューティングカード及びＣＵＤＡ並列コンピューティング技術により、よく知られているフィルタ逆投影再構成アルゴリズムに従って、三次元ボリュームデータは再構成されてもよい。この場合、三次元ボリュームデータの再構成は、画像フィルタリング処理と逆投影処理の２パートを含んでみる。画像フィルタリング処理では、上記の補完法で説明した方法により得られた完全な投影データがフィルタに用いられる。逆投影処理では、各角度で直接測定されたフィルタデータだけが逆投影のために用いられ、上記の補完法で補完されたデータは、逆投影されない。
【００５３】
現在、コーンビームＣＴの幾つかの企業は、長いＺ軸のカバーレッジを実現するために、２つの位置でＣＴスキャンを実行してから画像の繋ぎ合せを実行するという線源及び検出器の移動法を用いているが、この方法は、スキャン装置の追加的な移動が必要となる。その結果、全体的な走査時間が増加してしまい、画像内に不要な動きの障害像を生成し易くなる。
【００５４】
また、コーンビームＣＴの幾つかの企業は、撮影視野を拡げるために検出器の偏り配置方法を採用している。しかしながら、その方法では、単にＸ−Ｙ平面上の撮影視野を拡げるだけに過ぎず、Ｚ方向における撮影視野を拡げることはできない。本開示の本実施形態では、検出器の偏り配置とスパイラルスキャンとを組み合わせてＸ−Ｙ平面とＺ方向との両方において撮影視野を拡大できる方法を提供している。更に、大きい視野の投影撮影を、比較的小さい面積を有したフラットパネル検出器を用いて実現することができる。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年6月27日(2017.6.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
前記線源の中心と、前記線源及び検出部の回転中心と、によって規定された線は、前記検出器と交差し、前記検出部は、前記検出器を備える
ことを特徴とする請求項１に記載の撮影方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
前記線源の中心と、前記線源及び検出部の回転中心と、によって規定された線は、前記検出器と交差し、前記検出部は、前記検出器を備える
ことを特徴とする請求項８に記載の撮影方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
図１１は、本開示の一実施形態に係る撮影方法の概略的なフローチャート図である。撮影方法は、ステップ１００を含む。ステップ１００は、検出領域内に対象物を置き、線源を用いて対象物を走査した時に部分的なデータが検出器で得られるように対象物に対して検出器を偏らせて配置させることである。
更に、撮影方法は、二次元投影の撮影範囲の要求に応じて、撮影範囲を調整し、画像を繋ぎ合わせて、目標の撮影領域の位置決めを実現するというステップを含む。当該ステップは、ステップ２１１〜２１３と、ステップ２２１と、ステップ２３１〜２３３と、を含む。ステップ２１１は、検出器の位置を調整し、そして、線源による対象物の第１投影のデータを検出器から取得することである。ステップ２１２は、検出器を水平方向に、又は（Ｘ線源及びＸ線検出器を備える）撮影システムを鉛直方向に移動させて、線源による対象物の第２投影のデータを取得して、第１投影では得られなかったデータを補完することである。ステップ２１３は、第１投影のデータを第２投影のデータと組み合わせて完全な投影画像を取得することである。そして、もし第１の所望の投影画像が得られなければ、第１の所望の投影画像が得られるまで異なる位置でより多くの投影画像を収集するようにステップ２１１〜２１３を繰り返し続ける。
その後にステップ２２１が実行される。ステップ２２１は、検出部と共に線源を、対象物に対して９０度回転させることである。
その後にステップ２３１〜２３３が実行される。ステップ２３１は、線源による対象物の第３投影のデータを検出器から取得することである。ステップ２３２は、検出器を水平方向に、又は（Ｘ線源及びＸ線検出器を備える）撮影システムを鉛直方向に移動させて、線源による対象物の第４投影のデータを取得して第３投影では得られなかったデータを補完することである。ステップ２３３は、第３投影のデータを第４投影のデータと組み合わせて、線源を９０度回転させた位置での完全な投影画像を取得することである。そして、もし第２の所望の投影画像が得られなければ、現在の角度の下で目標の撮影領域の位置決めの要求を満たすようにステップ２３１〜２３３を繰り返し続ける。
更に、撮影方法は、ステップ３００を含む。ステップ３００は、対象物を長手のＺ軸に沿って移動させて、対象物を中心とする線源及び検出器の同調した円運動を実行可能とし、Ｘ線走査及びデータ収集を実行することである。
更に、撮影方法は、ステップ４００を含む。ステップ４００は、完全な対象物画像を得るために、収集したデータを再構成することである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
本実施形態では、検出器が比較的小さい寸法を有しているので、１つの角度での投影撮影だけでは、完全な目標の撮影領域をカバーすることはできない。そこで、反対側の画像補完に基づく、三次元ボリュームデータの再構成の策が用いられる。図８は、本開示の本実施形態で提供される撮影方法が用いられたときの一方側からのバイアス走査に対して欠落データの補完の実行を示す概略図である。図８を参照すると、線源が、α１の角度で、かつ、ｈ１の位置に移動したとき（４−１）、検出器は、図８の部分的な領域（４−４）についてのみＸ線信号を検出することができ、一方、図８の領域（４−５）で示された平面についてはデータ収集を実行できない。上記領域（４−５）についての欠落した信号を補完するためには、線源は、検出器が補完のための投影データを収集できるように、別の位置に回転する必要がある。ここでは、一例として、図８の点線（４−２）で示された欠落データの補完を行うものとする。線源が元の位置（α１，ｈ１）にあるとき、検出器の水平寸法は、撮影面全体をカバーできるほど十分に大きくないため、線源が元の位置（α１，ｈ１）にある時の投影データは、線源が図８の２本の点線で示されるα２の位置（４−３）にある時の投影データによって補完される。図８の点線（４−２）は、α２の位置で線源と交差し、また、α２の位置にある線源に対応した検出器が配置される面とも交差する必要がある。
【国際調査報告】
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