(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トモシンセシス・システムが、
ピボットの点の周りを所定の角度範囲にわたって弧状に移動し、物体を通してＸ線を投射するＸ線源と、前記ピボットの点の下方の所に、静止または水平方向に移動するように配置されており、前記物体を通過した前記Ｘ線を検出するトモシンセシス用検出器とを含んでおり、該トモシンセシス用検出器は、各々関連した強度値を有する複数のピクセルを含んでいると共に、該検出器に入射したＸ線に応答して前記強度値に対応する投影データを形成しており、前記トモシンセシス・システムは、前記物体に対して前記Ｘ線源の運動を生じさせるようになっている場合に、前記トモシンセシス・システムにより取得された前記物体の複数のＸ線投影画像から前記物体の画像を再構成する画像再構成装置において、
複数の仮想ピクセルを有しており、前記Ｘ線源が移動する方向に対して反対の方向に前記ピボット点の周りを弧状に移動すると共に、前記複数のピクセルの強度値に対応する前記投影データを前記トモシンセシス用検出器から受け取る仮想ＣＴ（コンピュータ断層撮影）検出器を想定し、前記トモシンセシス用検出器のピクセルの前記強度値を補間することにより前記仮想ピクセルの強度値を決定する手段と、
前記仮想ピクセルの前記強度値を処理するＣＴ再構成アルゴリズムを実行し、これにより前記物体の画像を再構成する手段と、
を備えていることを特徴とする画像再構成装置。
【請求項２】
トモシンセシス・システムが、ピボットの点の周りを所定の角度範囲にわたって弧状に移動し、物体を通してＸ線を投射するＸ線源と、前記ピボットの点の下方の所に、静止または水平方向に移動するように配置されており、前記物体を通過した前記Ｘ線を検出するトモシンセシス用検出器とを含んでおり、該トモシンセシス用検出器は、各々関連した強度値を有する複数のピクセルを含んでいると共に、該検出器に入射したＸ線に応答して前記強度値に対応する投影データを形成しており、前記トモシンセシス・システムは、前記物体に対して３６０°に満たない特定の前記角度範囲にわたる前記Ｘ線源の運動を生じさせるようになっている場合に、前記トモシンセシス・システムにより取得された前記物体の複数のＸ線投影画像から前記物体の画像を再構成する画像再構成装置において、
複数の仮想ピクセルを有しており、前記Ｘ線源が移動する方向に対して反対の方向に前記ピボット点の周りを弧状に移動すると共に、前記複数のピクセルの強度値に対応する前記投影データを前記トモシンセシス用検出器から受け取ると共に、複数の仮想ピクセルを有している仮想ＣＴ（コンピュータ断層撮影）検出器を想定し、前記トモシンセシス用検出器のピクセルの前記強度値を補間することにより前記仮想ピクセルの強度値を決定する手段と、
前記仮想ピクセルの前記強度値を処理するＣＴ再構成アルゴリズムを実行し、これにより前記物体の画像を再構成する手段と、
を備えていることを特徴とする画像再構成装置。
【請求項３】
前記画像再構成装置はコンピュータである請求項１または２に記載の装置。
【請求項４】
前記Ｘ線源の特定の位置における前記Ｘ線源の空間座標を決定する手段と、
該Ｘ線源の空間座標に対応した前記仮想ピクセルの空間座標を決定する手段と、
を有している請求項１または２に記載の装置。
【請求項５】
物体の画像を当該トモシンセシス・システムにより取得される前記物体の複数のＸ線投影画像から再構成するトモシンセシス・システムであって、
ピボットの点の周りを所定の角度範囲にわたって弧状に移動し、前記物体を通してＸ線を投射するＸ線源と、
前記ピボットの点の下方の所に、静止ないし水平方向に移動するように配置されており、前記物体を通過した前記Ｘ線を検出し、各々関連した強度値を有する複数のピクセルを含んでおり、当該検出器に入射した前記Ｘ線に応答して前記強度値に対応する投影データを形成するトモシンセシス用検出器と、
前記物体に対して前記Ｘ線源の運動を生じさせる手段と、
複数の仮想ピクセルを有しており、前記Ｘ線源が移動する方向に対して反対の方向に前記ピボット点の周りを弧状に移動すると共に、前記複数のピクセルの強度値に対応する前記投影データを前記トモシンセシス用検出器から受け取る仮想ＣＴ（コンピュータ断層撮影）検出器を生成し、前記トモシンセシス用検出器のピクセルの前記強度値を補間することにより前記仮想ピクセルの強度値を決定し、前記仮想ピクセルの前記強度値を処理するＣＴ再構成アルゴリズムを実行し、これにより前記物体の画像を再構成するコンピュータと、
を備えているトモシンセシス・システム。
【請求項６】
物体の画像を当該トモシンセシス・システムにより取得される前記物体の複数のＸ線投影画像から再構成するトモシンセシス・システムであって、
ピボットの点の周りを所定の角度範囲にわたって弧状に移動し、前記物体を通してＸ線を投射するＸ線源と、
前記ピボットの点の下方の所に、静止ないし水平方向に移動するように配置されており、前記物体を通過した前記Ｘ線を検出し、各々関連した強度値を有する複数のピクセルを含んでおり、当該検出器に入射した前記Ｘ線に応答して前記強度値に対応する投影データを形成するトモシンセシス用検出器と、
前記物体に対して３６０°に満たない特定の前記角度範囲にわたる前記Ｘ線源の回転運動を生じさせる手段と、
複数の仮想ピクセルを有しており、前記Ｘ線源が移動する方向に対して反対の方向に前記ピボット点の周りを弧状に移動すると共に、前記複数のピクセルの強度値に対応する前記投影データを前記トモシンセシス用検出器から受け取る仮想ＣＴ（コンピュータ断層撮影）検出器を生成し、前記トモシンセシス用検出器のピクセルの前記強度値を補間することにより前記仮想ピクセルの強度値を決定し、前記仮想ピクセルの前記強度値を処理するＣＴ再構成アルゴリズムを実行し、これにより前記物体の画像を再構成するコンピュータと、
を備えているトモシンセシス・システム。
【請求項７】
前記コンピュータは、前記Ｘ線源の運動軌道上の特定の位置における前記Ｘ線源の空間座標を決定し、該Ｘ線源の空間座標に対応した前記仮想ピクセルの空間座標を決定する請求項５または６に記載のトモシンセシス・システム。
【請求項８】
ピボットの点の周りを所定の角度範囲にわたって弧状に移動し、撮像される物体に対しＸ線を投射するＸ線源と、前記ピボットの点の下方の所に、静止ないし水平方向に移動するように配置されており、物体を通過した前記Ｘ線を検出するトモシンセシス用検出器であって、各々強度値を有する複数のピクセルを含み、当該検出器に入射した前記Ｘ線に応答して前記投影データを形成するトモシンセシス用検出器とを含んでおり、前記物体に対して前記Ｘ線源の運動を生じさせるトモシンセシス・システムにより取得された、Ｘ線投影データから物体の画像を再構成する方法であって、
複数の仮想ピクセルを有しており、前記Ｘ線源が移動する方向に対して反対の方向に前記ピボット点の周りを弧状に移動すると共に、前記複数のピクセルの強度値に対応する前記投影データを前記トモシンセシス用検出器から受け取る仮想ＣＴ（コンピュータ断層撮影）検出器を生成する工程と、
前記トモシンセシス用検出器のピクセルの前記強度値を補間することにより前記仮想ピクセルの強度値を決定する工程と、
ＣＴ再構成アルゴリズムに従って前記仮想ピクセルの前記強度値を処理し、これにより前記物体の画像を再構成する工程と、
を備えている前記方法。
【請求項９】
ピボットの点の周りを所定の角度範囲にわたって弧状に移動し、撮像される物体を通してＸ線を投射するＸ線源と、前記ピボットの点の下方の所に、静止ないし水平方向に移動するように配置されており、前記物体を通過した前記Ｘ線を検出するトモシンセシス用検出器であって、各々強度値を有する複数のピクセルを含み、当該検出器に入射した前記Ｘ線に応答して前記投影データを形成するトモシンセシス用検出器とを含んでいるおり、前記物体に対して３６０°に満たない特定の角度範囲にわたる前記Ｘ線源の回転運動を生じさせるトモシンセシス・システムにより取得された、Ｘ線投影データから物体の画像を再構成する方法であって、
複数の仮想ピクセルを有しており、前記Ｘ線源が移動する方向に対して反対の方向に前記ピボット点の周りを弧状に移動すると共に、前記複数のピクセルの強度値に対応する前記投影データを前記トモシンセシス用検出器から受け取る仮想ＣＴ（コンピュータ断層撮影）検出器を生成する工程と、
前記トモシンセシス用検出器のピクセルの前記強度値を補間することにより前記仮想ピクセルの強度値を決定する工程と、
ＣＴ再構成アルゴリズムに従って前記仮想ピクセルの前記強度値を処理し、これにより前記物体の画像を再構成する工程と、
を備えている前記方法。
【請求項１０】
前記仮想ＣＴ検出器を生成する工程は、
前記トモシンセシス用検出器の特定の位置における前記Ｘ線源の空間座標を決定する工程と、
該Ｘ線源の空間座標に対応した前記仮想ピクセルの空間座標を決定する工程と
を含んでいる請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
トモシンセシス・システムが、ピボットの点の周りを所定の角度範囲にわたって弧状に移動し、物体を通してＸ線を投射するＸ線源と、前記ピボットの点の下方の所に、静止ないし水平方向に移動するように配置されており、前記物体を通過した前記Ｘ線を検出するトモシンセシス用検出器とを含んでおり、該トモシンセシス用検出器は、各々関連した強度値を有する複数のピクセルを含んでいると共に、該検出器に入射したＸ線に応答して前記強度値に対応する投影データを形成しており、前記トモシンセシス・システムは、前記物体に対して前記Ｘ線源の運動を生じさせるようになっている場合に、前記トモシンセシス・システムにより取得された前記物体の複数のＸ線投影画像から前記物体の画像を再構成する、コンピュータ上で実行されるコンピュータ・プログラムを記憶するシステム・データ記憶装置であって、
該コンピュータ・プログラムが、
複数の仮想ピクセルを有しており、前記Ｘ線源が移動する方向に対して反対の方向に前記ピボット点の周りを弧状に移動すると共に、前記複数のピクセルの強度値に対応する前記投影データを前記トモシンセシス用検出器から受け取る仮想ＣＴ（コンピュータ断層撮影）検出器を生成することを前記コンピュータに指示する第１のプログラム・ルーチンと、
前記トモシンセシス用検出器のピクセルの前記強度値を補間することにより前記仮想ピクセルの強度値を決定することを前記コンピュータに指示する第２のプログラム・ルーチンと、
ＣＴ再構成アルゴリズムに従って前記仮想ピクセルの前記強度値を処理し、これにより前記物体の画像を再構成することを前記コンピュータに指示する第３のプログラム・ルーチンと、
を備えているシステム・データ記憶装置。
【請求項１２】
トモシンセシス・システムが、ピボットの点の周りを所定の角度範囲にわたって弧状に移動し、物体を通してＸ線を投射するＸ線源と、前記ピボットの点の下方の所に、静止ないし水平方向に移動するように配置されており、前記物体を通過した前記Ｘ線を検出するトモシンセシス用検出器とを含んでおり、該トモシンセシス用検出器は、各々関連した強度値を有する複数のピクセルを含んでいると共に、該検出器に入射したＸ線に応答して前記強度値に対応する投影データを形成しており、前記トモシンセシス・システムは、前記物体に対して３６０°に満たない特定の前記角度範囲にわたる前記Ｘ線源の運動を生じさせるようになっている場合に、前記トモシンセシス・システムにより取得された前記物体の複数のＸ線投影画像から前記物体の画像を再構成する、コンピュータ上で実行されるコンピュータ・プログラムを記憶するシステム・データ記憶装置であって、
該コンピュータ・プログラムが、
複数の仮想ピクセルを有しており、前記Ｘ線源が移動する方向に対して反対の方向に前記ピボット点の周りを弧状に移動すると共に、前記複数のピクセルの強度値に対応する前記投影データを前記トモシンセシス用検出器から受け取る仮想ＣＴ（コンピュータ断層撮影）検出器を生成することを前記コンピュータに指示する第１のプログラム・ルーチンと、
前記トモシンセシス用検出器のピクセルの前記強度値を補間することにより前記仮想ピクセルの強度値を決定することを前記コンピュータに指示する第２のプログラム・ルーチンと、
ＣＴ再構成アルゴリズムに従って前記仮想ピクセルの前記強度値を処理し、これにより前記物体の画像を再構成することを前記コンピュータに指示する第３のプログラム・ルーチンと、
を備えているシステム・データ記憶装置。
【請求項１３】
前記第１のプログラム・ルーチンは、
前記Ｘ線源の特定の位置における前記Ｘ線源の空間座標を決定することを前記コンピュータに指示する第１のセグメントと、
前記Ｘ線源の空間座標に対応した前記仮想ピクセルの空間座標を決定することを前記コンピュータに指示する第２のセグメントと、
を含んでいる請求項１１または１２に記載のシステム・データ記憶装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トモシンセシス（tomosynthesis）に関し、より具体的には、物体の２次元Ｘ線投影画像を取得することによりトモシンセシスを実行し、このデータを恰もＣＴ（コンピュータ断層撮影）システムによって取得されたかのような形態へ変換し、次いで、ＣＴ画像再構成アルゴリズムを利用することにより物体の３次元表現を再構成する方法及び装置に関する。トモシンセシス・システムによって取得された画像データから画像を再構成するのにＣＴ再構成アルゴリズムを利用することにより、再構成された画像の品質が大幅に向上する。
【０００２】
【従来の技術】
ディジタル式トモシンセシスは、２次元（２Ｄ）投影放射線画像の有限の集合から物体の３次元（３Ｄ）画像を構成することを可能にする。このシステムは、Ｘ線源と、ディジタル式検出器である２次元Ｘ線検出器とを含んでいる。典型的なディジタル式トモシンセシス・システムでは、データ取得時に、Ｘ線源は、ガントリによってピボット点の周りで限定された角度範囲にわたって弧を描いて回転し、物体の投影放射線画像の集合が、検出器によってＸ線源の離散的な位置において取得される。検出器は、放射線画像を取得している間は静止した位置に維持されている。
【０００３】
一旦、投影放射線画像が得られたら、次いで、これらの画像を空間的に互いに対して平行移動させて、トモシンセシス平面内の構造の像が正確にオーバーラップするように重ね合わせ（スーパインポーズ）する。トモシンセシス平面外の構造の像は、正確にオーバーラップしない結果として、これらの構造の深さ依存性のボケが生ずる。投影放射線画像の相対的な平行移動の量を変化させることにより、物体内でトモシンセシス平面の位置を変化させることができる。トモシンセシス平面が変化する毎に、オーバーラップする構造に対応する画像データがスーパインポーズされ、トモシンセシス平面内の構造の２Ｄ画像が得られる。一旦、物体の２Ｄ画像の完全な集合が得られたら、これらの２Ｄ画像の集合から物体の３Ｄ画像が形成される。
【０００４】
コンピュータ断層撮影法（ＣＴ）は、一般的には、患者にＸ線を照射し、患者の身体の一部のディジタルＸ線データを取得し、このディジタルＸ線データを処理すると共に逆投影して、物体の３Ｄ画像を構成することを含む手法である。次いで、ＣＴシステムの表示モニタ上に画像を表示することができる。ＣＴシステムは典型的には、ガントリと、テーブルと、Ｘ線管と、Ｘ線検出器アレイと、コンピュータと、表示モニタとを含んでいる。コンピュータは、ガントリの制御装置にコマンドを送って、制御装置がＸ線管及び／又は検出器アレイを特定の回転速度で回転させるようにし、Ｘ線管と検出器アレイとの間の患者の周囲３６０°にわたる相対的な回転を生ずる。検出器アレイは通常、検出器素子の彎曲した配列（第３世代ＣＴシステム）又は検出器素子のリング（第４世代ＣＴシステム）のいずれかで構成されている。検出器素子のリングが用いられる場合には、Ｘ線管のみが回転する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前述のように、ディジタル式トモシンセシスにおいては、取得された投影放射線画像を空間的に平行移動させて、トモシンセシス平面内の構造がオーバーラップするようにスーパインポーズする。トモシンセシス平面外の構造の画像は、スーパインポーズされても正確には一致せず、結果としてこれらの構造の深さ依存性のボケが生ずる。これらの平面外構造が、再構成後の平面に取り込まれてスーパインポーズされると、再構成画像の全体的な品質が劣化し、比較的低い深さ分解能を生ずる。対照的に、取得された２Ｄ画像スライスから３Ｄ画像を再構成するためにＣＴシステムによって用いられるフィルタ補正逆投影再構成アルゴリズムは一般に、ディジタル式トモシンセシス・システムを用いることよって形成される再構成画像よりも遥かに高品質で且つ良好な深さ分解能を有する再構成画像を形成する。
【０００６】
ＣＴシステムに用いられているようなフィルタ補正逆投影アルゴリズムを用いて再構成を行うことのできるディジタル式トモシンセシス・システムを提供することが望ましい。しかしながら、ディジタル式トモシンセシスとＣＴとの幾何構成の間には差があるので、ＣＴシステムによって通常用いられている画像再構成アルゴリズムは一般に、トモシンセシス再構成に適さない。従って、ＣＴシステムによって典型的に用いられている形式の画像再構成アルゴリズムを利用して再構成を行うことのできるディジタル式トモシンセシス・システムが必要とされている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トモシンセシス・システムによって取得されたＸ線投影データを、恰もコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムのＣＴ検出器によって取得されたかのような形態へ変換することを可能にする方法及び装置を提供する。Ｘ線投影データがトモシンセシス・システムのトモシンセシス用検出器によって取得されるのと同時に、投影データは仮想(virtual) ＣＴ検出器に投影される。次いで、変換後のデータを処理して、仮想ＣＴ検出器の仮想ピクセルをトモシンセシス用検出器上の座標に関連させる。次いで、トモシンセシス用検出器のピクセルの強度値を補間し、仮想ＣＴ検出器の対応する仮想ピクセルの強度値を算出する。すると、仮想ＣＴ検出器の仮想ピクセルの強度値をＣＴ再構成アルゴリズムに従って処理して画像を再構成することができる。このように、本発明は、トモシンセシス・システムによって取得された画像を再構成するのにＣＴ再構成アルゴリズムを用いることを可能にする。
【０００８】
本発明のこれらの特徴及びその他の特徴は、以下の記載、図面及び特許請求の範囲から明らかとなろう。
【０００９】
【発明の詳細な説明】
図１は、典型的なディジタル式トモシンセシス・システムのシステム幾何構成を示す。Ｘ線源１は、参照番号３によって表わされている特定の角度範囲にわたってピボット点２の周りを弧を描いて回転する。弧に沿った離散的な位置において、ディジタル式検出器４は、撮像される物体５を通過し検出器４に入射したＸ線に関連した投影放射線画像を取得する。弧に沿った線源１の離散的な位置は、角度範囲３を構成する複数の角度６にわたる線源１の相次ぐ回転に対応している。前述のように、一旦、投影放射線画像が取得されたら、これらの画像を互いに対して空間的に平行移動させて、トモシンセシス平面内の構造が正確にオーバーラップするようにスーパインポーズし、これにより、３次元再構成画像が形成される。トモシンセシス・システムによっては、線源１が回転するのに伴って検出器４が線源から遠ざかる方向に水平に移動するものがある。又、線源１が回転ではなく水平に移動し、検出器４が静止した状態に維持されるか、又は線源１が回転するのに伴って、検出器４が線源から遠ざかる方向に水平に移動するかのいずれかを行うトモシンセシス・システムもある。
【００１０】
本発明は、物体５の画像を再構成するのにＣＴ逆投影再構成アルゴリズムを利用することを可能にするディジタル式トモシンセシス・システムに組み込み得る方法及び装置を目指している。図２は、本発明の変換後のトモシンセシス・システムの幾何構成を示している。図２に示すトモシンセシス・システムの幾何構成は、図１に示すトモシンセシス・システムの幾何構成と同じであるが、検出器４によって取得されるデータが、検出器４及び線源１の回転運動が行われている場合に得られるであろう形態へ変換されている点が異なる。この変換は、物体５の下方の破線によって表わされており、破線は、線源１の運動と同期した検出器４の運動を表わすものとする。尚、運動は、線源１のみに与えられてもよいし、又は図１に関して上述したように線源及び検出器４の両方に与えられてもよいことに留意されたい。いずれの場合にも、本発明の変換アルゴリズムは、画像を再構成するのにＣＴ再構成アルゴリズムを利用することを可能にするものであり、これについては以下に詳述する。
【００１１】
本発明の変換は、検出器４によって収集された投影放射線画像をＣＴシステムによって通常取得される形式の投影放射線画像へ変換する。次いで、変換後の投影データは、ＣＴの場合と同様にフィルタ補正逆投影再構成アルゴリズムを用いて処理することができる。この方式で画像を再構成することにより、典型的なトモシンセシス再構成に関連する前述の問題点が少なくなるか又は解消される。しかしながら、これらのＣＴ逆投影再構成アルゴリズムは、線源１と検出器４との間の相対的な３６０°の回転にわたって取得された投影放射線画像について通常用いられるものであるので、本発明のトモシンセシス・システムについて用いられるＣＴ逆投影再構成アルゴリズムは、線源の回転の限定された角度範囲を扱えるように修正されねばならない。本発明の変換アルゴリズムについて議論する前に、本発明のトモシンセシス・システムの構成要素を図３を参照しながら記載する。
【００１２】
図３は、好ましい実施例による本発明のトモシンセシス・システムのブロック図である。このトモシンセシス・システムは、図２によって示すシステム幾何構成を有している。但し、典型的なトモシンセシス・システムと対照的に、コンピュータ２０によって実行される変換アルゴリズム１０が、ディジタル式トモシンセシス・システムによって収集される投影データをコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムによって通常収集される形式の投影データへ変換する。一旦、コンピュータ２０によって実行される変換アルゴリズム１０がトモシンセシス・システムによって取得された画像データを変換したら、コンピュータ２０によって実行されるフィルタ補正逆投影再構成アルゴリズム２１が画像を再構成する。変換アルゴリズム１０及び再構成アルゴリズム２１については、図４〜図８を参照しながら後に詳述する。
【００１３】
コンピュータ２０は、表示装置２２と通信すると共に、システム・データ記憶部２３と通信する。システム・データ記憶部２３は、コンピュータ２０がそのタスクを実行するのに用いるデータを記憶している。システム・データ記憶部２３は又、トモシンセシス・システムによって取得された画像データを記憶している。加えて、システム・データ記憶部２３は、アルゴリズム１０及び２１に対応するコード、並びにこれらのアルゴリズムによって再構成された画像を記憶していてもよい。コンピュータ２０は、再構成画像を表示装置２２に表示させることが出来る。
【００１４】
本発明のトモシンセシス・システムは好ましくは、ディジタル式検出器２５と、撮像される物体２７を通してＸ線を投射するＸ線源２６とを含んでいる。撮像される物体２７は例えば、患者であり得る。テーブル２９上に患者を載置される。検出器２５は、物体２７を通過したＸ線を受け取り、このＸ線の強度に関するディジタル信号を発生する。Ｘ線源２６は制御装置２８と通信し、制御装置２８はコンピュータ２０と通信する。コンピュータ２０は、制御装置２８に対して指令を出力する。コンピュータ２０からの指令の受領に応答して、制御装置２８はガントリ（図示されていない）を移動させ、ガントリは、図１及び図２と関連して前述したビュー角度の特定の範囲にわたって弧状の軌道に沿って線源２６を移動させる。
【００１５】
弧状の軌道に沿った線源２６の特定の位置において、画像サンプルが検出器２５によって取得される。検出器２５は好ましくは、ディジタル式検出器であり、当該検出器に入射したＸ線に応答してディジタル電圧信号を発生する。尚、イメージ・インテンシファイヤ（image intensifier）等のアナログ式検出器を用いてもよいことに留意されたい。アナログ式検出器を用いる場合には、取得されたアナログ電圧信号がディジタル電圧信号へ変換される。ディジタル電圧信号は、データ取得部３１によって処理するようにコンピュータ２０へ供給される。検出器２５としてイメージ・インテンシファイヤを用いる場合には、データ取得部は、イメージ・インテンシファイヤからアナログ信号を読み出すと同時にアナログ信号をディジタル化する。
【００１６】
変換アルゴリズム１０がトモシンセシス式の投影データを変換する方式について、図４〜図８を参照しながら以下に述べる。説明の目的のために、Ｘ線源２６のみが移動し、Ｘ線源は物体２７に対して（直線的ではなく）回転方向に移動するものと仮定する。但し、線源２６及び検出器２５は、図１に関連して前述した方式のうち任意の態様で移動し得ること、並びに本発明の方法及び装置はこれらの状況に均等に適用され得ることに留意されたい。Ｘ線管２６は、図４に示すように、長さＬを有するガントリ上で回転する。トモシンセシス・システムの動作時に、Ｘ線投影画像が、回転中の管２６の離散的な位置において取得される。ディジタル式トモシンセシス用検出器２５は、ピボット点３６の下方の距離Ｄの所に配置されている。
【００１７】
本発明によれば、トモシンセシス用検出器２５によって取得された投影データは、仮想検出器３５に投影される。この仮想検出器３５を、ここでは仮想ＶＣＴ（volumetric CT ；立体的コンピュータ断層撮影）検出器と呼ぶものとする。この仮想ＶＣＴ検出器３５は、ピボット点３６から距離Ｍの所に配置される。仮想ＶＣＴ検出器３５は、Ｘ線管２６の回転の方向に対して反対の方向にピボット点の周りを回転するものと仮定する。言うまでもなく、仮想ＶＣＴ検出器３５は物理的に回転する訳ではなく、アルゴリズムによって操作されるものである。
【００１８】
トモシンセシス用検出器２５は、図５に示すような離散的なピクセルの格子上でＸ線投影画像を収集する。検出器ピクセルの間のピッチをここでは「Δ」と表わす。このピッチを用いると、各々のピクセルの（ｙ，ｚ）座標は次のように与えられる。「ｙ」方向に原点から「ｍ」個のピクセル分だけ離隔し、且つ「ｚ」方向に原点から「ｎ」個のピクセル分だけ離隔したピクセルについて、対応する（ｙ，ｚ）座標は（ｍΔ，ｎΔ）となる。
【００１９】
仮想ＶＣＴ検出器３５上での各々のピクセルの（ｙ，ｚ）座標は、図６に示すように同様の方式で導くことができる。「ｙ」方向及び「ｚ」方向におけるピクセル・ピッチをそれぞれΔy 及びΔz と表わす。「ｙ」方向に原点から「ｍ」個のピクセル分だけ離隔し、且つ「ｚ」方向に原点から「ｎ」個のピクセル分だけ離隔したピクセルについて、対応する（ｙ，ｚ）座標は（ｍΔy ，ｎΔz ）となる。
【００２０】
トモシンセシス用検出器２５及び仮想ＶＣＴ検出器３５に関連する座標系を記述した所で、投影データの仮想垂直検出器３５の強度値への変換を行うアルゴリズム１０について以下に記載する。この変換処理は、図７に示されており、同図は、線源２６及び仮想ＶＣＴ検出器３５の回転を示している。トモシンセシス用検出器２５は、静止した状態に留まっている。前述のように、Ｘ線管２６はガントリによってピボット点３６の周りを回転し、ｉ＝１，．．．，Ｎについて、離散的なガントリ角度θi においてＮ個の独立したＸ線投影画像が収集される。トモシンセシス用検出器によって取得された各々の投影画像は、仮想ＶＣＴ検出器３５へ変換される。
【００２１】
トモシンセシス用検出器２５上の座標位置（ｘd ，ｙd ，ｚd ）は、仮想ＶＣＴ検出器３５上の座標位置（ｘv ，ｙv ，ｚv ）に対応している。θj （ｊ＝１，．．．，Ｎ）である各々のＸ線管位置について、管位置の座標は、次の式として算出される。
【００２２】
ｘs＝Ｌｃｏｓ（−θj）
ｙs＝Ｌｓｉｎ（−θj）
ｚs＝０
次いで、仮想垂直検出器３５のピクセルの座標を算出する。仮想ＶＣＴ検出器３５について、「ｙ」方向及び「ｚ」方向の両方におけるピクセル・ピッチ及びピクセルの総数が選択される。図６に示すように、仮想ＶＣＴ検出器３５について、「ｙ」方向のピクセルの総数を２Ｊ＋１とし、「ｚ」方向のピクセルの総数を２Ｋ＋１とする。ｊがｊ＝−Ｊ，−Ｊ＋１，...，−１，０，１，...，Ｊ−１，Ｊにわたり、ｋがｋ＝−Ｋ，−Ｋ＋１，...，−１，０，１，...，Ｋ−１，Ｋにわたる場合に、仮想ＶＣＴ検出器３５の各々の（ｊ，ｋ）番目のピクセル要素について、仮想ＶＣＴ検出器上の各々のピクセルの座標が次の式によって与えられる。
【００２３】
ｘv＝−Ｍｃｏｓ（θj）＋ｊΔyｓｉｎ（θj）
ｙv＝Ｍｓｉｎ（θj）＋ｊΔyｃｏｓ（θj）
ｚv＝ｋΔz
一旦、これらの座標が算出されたら、ＶＣＴ検出器のピクセル（ｘv ，ｙv ，ｚv ）とＸ線管とを結ぶ線のトモシンセシス用検出器２５上での交点（ｘd ，ｙd ，ｚd ）の座標が次のようにして算出される。
【００２４】
ｘd＝−Ｍ
ｙd＝ｙs＋［（ｙv−ｙs）（Ｄ＋ｘs）］／（ｘs−ｘd）
ｚd＝ｚs＋［（ｚv−ｚs）（Ｄ＋ｘs）］／（ｘs−ｘd）
仮想ＶＣＴ検出器３５のどの仮想ピクセルがトモシンセシス用検出器２５上のどの座標に対応しているかを線源２６の各々の位置について決定した所で、仮想ＶＣＴ検出器３５の仮想ピクセルの強度値を決定することができる。この決定を行うために、トモシンセシス用検出器２５上の座標（ｘd ，ｙd ，ｚd ）における投影値が、トモシンセシス用検出器２５上の最も近接したピクセルの強度値の間を補間することにより先ず算出される。当業者は、強度値を補間し得る方式を理解されよう。これを達成し得る１つの方法は、単純に、座標（ｘd ，ｙd ，ｚd ）に最も近接したピクセルの強度値の加重平均を行うことによるものである。このとき、最も近接したピクセルは、より離隔したピクセルよりも大きな加重を与えられる。当業者には理解されるように、他の補間法を用いることも同様に可能である。
【００２５】
次いで、補間後の強度値を仮想ＶＣＴ検出器３５の対応する仮想ピクセルに割り当てる。一旦、投影データがこの方式でＶＣＴデータへ変換されたら、公知のＶＣＴ再構成アルゴリズムを用いて、撮像される物体の３Ｄ画像を再構成することができる。トモシンセシス用検出器２５から仮想ＶＣＴ検出器３５へ投影データを変換することにより、ガントリの限定された角度での回転（即ち、３６０°未満）についてＶＣＴ画像再構成方法を適用することが可能になる。この目的に適した多様なＶＣＴ再構成アルゴリズムが公知である。例えば、周知のFeldkamp再構成アルゴリズムがこの目的に適している。Feldkampアルゴリズムは、１９８４年６月のJ. Opt. Soc. Am.誌、分冊Ａ、第１巻、第６号のL. Feldkamp、L. Davis及びJ. Kressによる論文「実用コーン・ビーム・アルゴリズム（Practical Cone-Beam Algorithm）」に開示されており、本論文はここに参照されるべきものである。このアルゴリズムは又、A. Kak及びM. Slaneyによる教科書「コンピュータ断層撮影イメージングの原理（Principles of Computerized Tomographic Imaging）」にも開示されており、この刊行物も又、ここに参照されるべきものである。尚、本発明は、この目的に利用される再構成アルゴリズムについて限定されない。
【００２６】
図８は、好ましい実施例による本発明の方法を示す流れ図である。この方法の第１段階は、ブロック４１によって示すように、トモシンセシス用検出器２５を用いて画像データを取得するものである。次いで、ブロック４２によって示すように、取得された画像データをメモリに記憶する。次いで、ブロック４３によって示すように、画像データをフレーム毎にメモリから読み出す。次いで、ブロック４４によって示すように、回転する仮想ＶＣＴ検出器３５の全てのピクセルについての強度値が前述の方式で算出される。次いで、ブロック４５によって示すように、ＶＣＴ再構成アルゴリズムを用いることにより変換後のデータに対してＶＣＴ再構成を行う。
【００２７】
上述のように、周知のFeldkamp再構成アルゴリズムをこの目的のために用いることができる。但し、データが撮像される物体の周囲の３６０°にわたって取得されている訳ではなく、限定された範囲の角度についてのみ取得されている事実を考慮に入れるようにFeldkampアルゴリズムを修正する必要がある。又、ガントリの回転角度は場合によっては正確に一様に分割されていないことがあり、このことは一般的には、用いられるトモシンセシス・システムに依存している。当業者は、限定された範囲の角度のデータを処理するのにFeldkampアルゴリズム又はその他のＶＣＴ再構成アルゴリズムをどのように修正すればよいかについて理解されよう。当業者は又、ガントリの回転角度の分割におけるあらゆる非一様性をどのように扱うかについても理解されよう。
【００２８】
又、本発明のトモシンセシス・システムは、いかなる特定の形式又は構成のトモシンセシス・システムにも限定されていないことに留意されたい。又、本発明は、本発明の処理タスクを実行するためのいかなる特定のコンピュータにも限定されていない。「コンピュータ」という用語は、ここで用いられる場合には、本発明のタスクを実行するのに必要な演算、即ち計算を行うことが可能な任意の機械を表わすものとする。「コンピュータ」という用語は、構造化された入力を受け取ると共に、所定の規則に従ってこの入力を処理して出力を形成することが可能な任意の機械を表わすものとする。
【００２９】
本発明の方法は好ましくは、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせ（例えば、変換アルゴリズム１０及び再構成アルゴリズム２１を実行するマイクロプロセッサ）によって実行されるが、本発明の方法は又、当業者には理解されるように、ハードウェアのみにおいて実行され得ることに留意されたい。又、変換アルゴリズム及び逆投影再構成アルゴリズムを実行するコンピュータは、データ取得処理を制御するものと同じコンピュータである必要はないことに留意されたい。これらの作用に別個のコンピュータを用いてもよい。当業者は又、本発明は図１〜図８に関連して以上に述べた実施例に限定されていないことを理解されよう。又、以上に述べた実施例に対して本発明の範囲内にある改変を加え得ることを理解されよう。更に、患者をイメージングすることに関連して本発明を議論したが、本発明は又、例えば、プリント回路基板をイメージングする等の工業的な用途にも適用され得ることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】典型的なトモシンセシス・システムの幾何構成図である。
【図２】本発明の方法に従って変換されたトモシンセシス・システムの幾何構成図である。
【図３】好ましい実施例による本発明のトモシンセシス・システムのブロック図である。
【図４】図３に示すシステムのトモシンセシス用検出器と本発明の方法を行うのに用いられる仮想ＶＣＴ検出器との間の関係を示す線図である。
【図５】トモシンセシス用検出器の座標系を表す図である。
【図６】図４に示す仮想ＶＣＴ検出器の座標系を表す図である。
【図７】仮想ＶＣＴ検出器に対して運動が与えられたときのトモシンセシス用検出器と図４に示す仮想ＶＣＴ検出器との間の関係を示す線図である。
【図８】本発明の好ましい実施例による本発明の方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
１、２６  Ｘ線源
２、３６  ピボット点
３  角度範囲
４  ディジタル式検出器
５、２７  撮像される物体
６  回転角度
２５  トモシンセシス用検出器アレイ
２９  テーブル
３５  仮想ＶＣＴ検出器
【図１】
0003878788.tif 000002
【図２】
0003878788.tif 000003
【図３】
0003878788.tif 000004
【図４】
0003878788.tif 000005
【図５】
0003878788.tif 000006
【図６】
0003878788.tif 000007
【図７】
0003878788.tif 000008
【図８】
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