(57)【要約】【課題】従来に比して、ＩＲ法に代表される画像再構成処理を高速に実現できるＸ線コンピュータ断層撮像装置等を提供すること。【解決手段】X線コンピュータ断層撮像装置は、計算ユニットと、再構成ユニットとを具備する。計算ユニットは、X線源とX線検出器とを用いたスキャンにより取得されたスキャンデータに対し、所定の円形を動径方向のグリッドと円周方向のグリッドとによって対称に分割することで設定されたシステムマトリックスを、Ｘ線源の一ビュー毎に計算する。再構成ユニットは、スキャンデータ及び前記システムマトリックスを用いて、所定の停止基準が満たされるまで画像を逐次再構成し、順投影モデルに基づいて再構成された画像のサイノグラムを生成し、サイノグラム及び所定の再構成カーネルを使って関心領域を再構成する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
X線源とX線検出器とを用いたスキャンにより取得されたスキャンデータに対し、所定の円形を動径方向のグリッドと円周方向のグリッドとによって対称に分割することで設定されたシステムマトリックスを、前記Ｘ線源の一ビュー毎に計算する計算ユニットと、
前記スキャンデータ及び前記システムマトリックスを用いて、所定の停止基準が満たされるまで画像を逐次再構成し、順投影モデルに基づいて前記再構成された画像のサイノグラムを生成し、前記サイノグラム及び所定の再構成カーネルを使って関心領域を再構成する再構成ユニットと、
を具備することを特徴とするX線コンピュータ断層撮像装置。
【請求項２】
前記計算ユニットは、前記再構成された画像の角度サンプルの数がビュー数の整数倍と等しくなるように、前記円形の対称なグリッド上に描かれた前記画像をサンプリングすることを特徴とする請求項１記載のX線コンピュータ断層撮像装置。
【請求項３】
前記計算ユニットは、前記画像の放射状のサンプル数が前記検出器アレイ中に含まれる前記検出器の数の整数倍と等しくなるように、前記円形の対称なグリッド上に描かれた前記画像をさらにサンプリングすることを特徴とする請求項２記載のX線コンピュータ断層撮像装置。
【請求項４】
前記計算ユニットは、前記グリッドのアイソセンタ近くに位置する円形で対称なグリッド上に描かれた前記画像の第一の部分を、前記グリッドの円周近くに位置した前記画像の第二の部分に比して、より高いレートでサンプリングすることを特徴とする請求項１記載のX線コンピュータ断層撮像装置。
【請求項５】
前記計算ユニットは、前記画像の前記第一の部分に位置した第一の画像ピクセルが、前記画像の前記第二の部分に位置した第二の画像ピクセルに比して、より多くの近接するピクセル数を有し、前記第一の部分の領域は、前記第二の部分の領域と等しくなるように、前記円形で対称なグリッドについての前記システムマトリックスを計算することを特徴とする請求項４に記載のX線コンピュータ断層撮像装置。
【請求項６】
前記計算ユニットは、費用関数を最小化することで逐次的に前記画像を再構成し、
前記費用関数は、前記再構成された画像の順投影および対応する計測との間の差異に対して生じた第一の費用に対応するデータミスマッチ関数と、前記再構成された画像における粗さに対して生じた第二の費用に対応する正則化関数とを含むこと、
を特徴とする請求項１に記載のX線コンピュータ断層撮像装置。
【請求項７】
前記正則化関数は、
複数の正則化係数を含み、
前記各正則化係数が一組の画像ピクセルに対応し、
前記各正則化係数の大きさは、前記円形で対称なグリッド上の前記画像ピクセルの位置を基準とすること、
を特徴とする請求項６に記載のX線コンピュータ断層撮像装置。
【請求項８】
前記各正則化係数の大きさは、前記一組の画像ピクセル間の二乗距離に反比例することを特徴とする請求項７に記載のX線コンピュータ断層撮像装置。
【請求項９】
前記スキャンデータは、ヘリカルスキャンにより取得されたデータであり、
前記計算ユニットは、前記システムマトリックスを、患者の体軸方向に沿った各位置において前記Ｘ線源の一ビュー毎に計算し、
前記再構成ユニットは、前記患者の体軸方向に沿った各位置において、前記スキャンデータ及び前記システムマトリックスを用いて、所定の停止基準が満たされるまで画像を逐次再構成し、順投影モデルに基づいて前記再構成された画像のサイノグラムを生成し、前記サイノグラム及び所定の再構成カーネルを使って関心領域を再構成すること、
を特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか一項に記載のX線コンピュータ断層撮像装置。
【請求項１０】
X線源とX線検出器とを用いたスキャンにより取得されたスキャンデータに対し、所定の円形を動径方向のグリッドと円周方向のグリッドとによって対称に分割することで設定されたシステムマトリックスを、前記Ｘ線源の一ビュー毎に計算する計算ユニットと、
前記スキャンデータ及び前記システムマトリックスを用いて、所定の停止基準が満たされるまで画像を逐次再構成し、順投影モデルに基づいて前記再構成された画像のサイノグラムを生成し、前記サイノグラム及び所定の再構成カーネルを使って関心領域を再構成する再構成ユニットと、
を具備することを特徴とする医用画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本実施形態は、一般に、X線コンピュータ断層影像（X線ＣＴ）装置における逐次再構成方法の計算（計算速度）を向上させることに関する。
【背景技術】
【０００２】
レントゲン撮像とは、最も簡単に表現するならば、被検体を横断するＸ線光線および放射線毎の全体的な減衰を関係づける検出器、となる。この概念的な定義から、いくつかのステップが、画像を適切に再構成するために必要となる。それぞれのステップの構成要素は、画像再構成が実際どのように行われるかに影響する。
【０００３】
典型的に、主な画像再構成方法は、ＣＴ画像を現像するために分析的な手法を使う。三次元断層撮影画像再構成に対する逐次的且つ統計的な方法は、幅広い人気を得てきた。それは、逐次再構成フレームワークでは、撮像システムの光学および測定の統計を手本とすることができ、またさらに被検体支援、ノン・ネガティブリティ（non-negatively）、対象が疎であること（object sparsity）、区分的な平滑（piecewise smoothness）、動作手本などの身体的な制約をも具体化できるからである。しかし、そのような手本は、単なる分析的な再構成フレームワークでは具体化することが難しい。
【０００４】
画像再構成に対する逐次再構成（ＩＲ）法は、画質が改善されＸ線放射線量が低減される可能性を提供するが、従来的なフィルタ逆補正方法と比較されるように、ＩＲ法の通常使用における主な障害とは、複雑な高次元最適化問題を解決することが必要条件となっていることである。ＩＲ法における主な計算の障害は、順投影操作および逆投影操作であり、そのいずれも計算集約的な点にある。順投影および逆投影は、何百万もの画像ピクセルを何百万もの測定上に、また逆に何百万もの測定を何百万もの画像ピクセル上に描写する線形係数である。このようにして、順投影操作および逆投影操作は、格納（ストーレージ）の問題を引き起こし、そして順投影および逆投影は通常実行中に計算される。投影係数の反復計算は、高い計算量を招くことになる。
【０００５】
ＩＲ法は、関心領域（ＲＯＩ）再構成の問題を解決する一方で、計算で課題を抱えている。典型的に、ＩＲ法において、目的関数は再構成と測定されたデータとの一貫性を確実にするために、Ｘ線経路上にある全てのピクセルを含む。このような筋書きの下で、比較的狭いＲＯＩの高解像画像を取得するために、力ずくでの技法が一般的に実行される。その力ずくの技法では、スキャナの最大視野が狭いＲＯＩの解像度と同じ程度の高解像で再構成される。このようにして、再構成されるピクセルの数が多いのと同様、力ずくの方法と適合した計算量は多くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Y. Goussard, et. al., Cylindrical coordinate representation for statistical 3D CT reconstruction, The 12th International Meeting on Fully Three-Dimensional Image Reconstruction in Radiology and Nuclear Medicine, pp 128-142, 2013
【非特許文献２】C. Thibaudeau et al., “Cylindrical and Spherical Ray-Tracing for CT Iterative Reconstruction,” IEEE Nucl. Sci. Symp., no. 23, pp. 4378-4381, Oct. 2011.
【非特許文献３】Z. Yu, et. al., Non-homogeneous ICD optimization for targeted reconstruction of volumetric CT, Proc. SPIE 6814, Computational Imaging VI, 681404 (February 26, 2008).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
多解像技法は、ＲＯＩ再構成の力ずくでの技法の代わりとなる。しかし、この多解像技法では、最大視野が低解像でまず再構成され、そしてその次にＲＯＩが所望の高解像で再構成される。多解像技法は、力ずくでの技法よりも処理が早い傾向にあるが、再構成の多数のパスを必要とするので、結果、特にＲＯＩが狭い場合にはあまり効率的ではない。
【０００８】
さらに、典型的なＩＲ法において、極座標格子画像（polar-grid image）は、計算速度を上げるために利用される可能性も秘めている。しかし、極座標格子描写などで使われる正則化技法は、ピクセルサイズと関係なく、固定されたピクセルの近接である。その結果、極座標格子再構成方法は、矩形上格子描写を使う従来の再構成方法と同程度の画質を達成できない。従って、上述の問題を解消するＩＲ法は、画像再構成の速度があがるので待ち望まれている。
【０００９】
目的は、従来に比して、ＩＲ法に代表される画像再構成処理を高速に実現できるＸ線コンピュータ断層撮像装置及び医用画像処理装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
実施形態に係るＸ線コンピュータ断層撮像装置は、計算ユニットと、再構成ユニットとを具備する。計算ユニットは、X線源とX線検出器とを用いたスキャンにより取得されたスキャンデータに対し、所定の円形を動径方向のグリッドと円周方向のグリッドとによって対称に分割することで設定されたシステムマトリックスを、Ｘ線源の一ビュー毎に計算する。再構成ユニットは、スキャンデータ及び前記システムマトリックスを用いて、所定の停止基準が満たされるまで画像を逐次再構成し、順投影モデルに基づいて再構成された画像のサイノグラムを生成し、サイノグラム及び所定の再構成カーネルを使って関心領域を再構成する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本願実施形態に係るコンピュータ断層撮影（ＣＴ）システムの実行を描いている。
【図２】画像描写のための例示的な円形格子を描いている。
【図３】本願実施形態に係る工程のフローチャートを描いている。
【図４】Ｘ線ＣＴ装置の実行されるコンピュータシステムの特徴を描いている。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
図１は、Ｘ線ＣＴ装置またはＸ線ＣＴ装置に含まれる放射線ガントリの実行を描いている。図１に図示されるように、放射線ガントリ１００は側面図で描かれており、Ｘ線管１０１と、環状フレーム１０２と、多列または２次元配列型Ｘ線検出器１０３とをさらに含む。Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３は環状フレーム１０２上に、被検体Ｓを横切って正反対に取り付けられ、環状フレーム１０２は回転軸ＲＡの回りに回転可能に支持される。回転ユニット１０７は、０．４秒／回転もの高速でフレーム１０２を回転させ、その間に被検体Ｓは、軸ＲＡに沿って図示される頁の奥または手前の方向に移動する。
【００１３】
一実施形態に従い、本開示のＸ線ＣＴ装置は、付随する図面を参照しながら以下に説明される。Ｘ線ＣＴ装置は、回転/回転型機構を含んでもよいことに留意されたい。その回転/回転型機構には、検査される物体の周辺を一緒に回るＸ線管とＸ線検出器とがある。さらに、一実施形態によると、Ｘ線ＣＴ装置は固定/回転型機構を含んでいてもよい。その固定/回転型機構には、複数の検出器がリング状または水平状に配置されており、検査される物体の周辺を回るのはＸ線管のみである。ここで述べられる本願の特徴は、これらのタイプのＸ線ＣＴ装置両方に適用可能ということが理解されねばならない。
【００１４】
マルチスライスＸ線ＣＴ装置は高電圧発生器１０９をさらに含み、高電圧発生器１０９はＸ線管１０１がＸ線を生成するように、スリップリング１０８を介してＸ線管１０１に印加される管電圧を生成する。Ｘ線は被検体Ｓに向かって照射され、被検体Ｓの断面領域が円によって表される。Ｘ線検出器１０３は、被検体Ｓを通り抜けて伝搬してきた照射Ｘ線を検出するために、Ｘ線管１０１から被検体Ｓを挟んで反対側に位置する。Ｘ線検出器１０３は、個々の検出器要素または装置をさらに含む。
【００１５】
Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線検出器１０３からの検出された信号を処理するための他のデバイスをさらに含む。データ収集回路またはデータ収集システム（ＤＡＳ）１０４は、各チャンネルに対するＸ線検出器１０３からの出力信号を電圧信号に変換し、その電圧信号を増幅させ、さらにその電圧信号をデジタル信号に変換させる。Ｘ線検出器１０３およびＤＡＳ１０４は、１回転当たりの所定の全投影数（ＴＰＰＲ：ｔｏｔａｌ  ｎｕｍｂｅｒ  ｏｆ  ｐｒｏｊｅＣＴｉｏｎｓ  ｐｅｒ  ｒｏｔａｔｉｏｎ）を処理するように構成されている。ＴＰＰＲの具体例として、最大で９００ＴＰＰＲ、９００ＴＰＰＲ〜１８００ＴＰＰＲ、および９００ＴＰＰＲ〜３６００ＴＰＰＲとすることができるが、この限りではない。
【００１６】
上述のデータは、非接触データ送信装置１０５を通して、放射線ガントリ１００外部のコンソール内に収容された前処理デバイス１０６に送信される。前処理デバイス１０６は、生データ上に感度補正など特定の補正を実行する。メモリ１１２は、再構成処理直前の段階で、投影データとも呼ばれる結果として生じるデータ（resultant data）を格納する。メモリ１１２は、データ／制御バス１１１を介して、再構成デバイス１１４、入力デバイス１１５、表示デバイス１１６と共に、システムコントローラ１１０に接続される。システムコントローラ１１０は、Ｘ線ＣＴ装置を駆動させるための十分なレベルにまで、電流を制限する電流調整器１１３を制御する。
検出器は、様々な世代のＣＴスキャナシステムの中に横たわる患者について、回転させられる及び/又は固定される。上述のＸ線ＣＴ装置は、第三世代ジオメトリシステムと第四世代ジオメトリシステムとが組み合わさった例である。第三世代ジオメトリシステムにおいて、Ｘ線管１０１およびＸ線検出器１０３は、環状フレーム１０２上に正反対に取り付けられ、環状フレーム１０２が回転軸ＲＡを軸として回るのと同様に、被検体Ｓの周辺を回る。第四世代ジオメトリシステムにおいて、検出器は患者の周辺に固定して取り付けられており、Ｘ線管は患者の周辺を回る。代替的な実施形態では、放射線ガントリ１００は、Ｃアーム（Ｃ-ａｒｍ）およびスタンドによって支持されている環状フレーム１０２上に配置された多数の検出器を有している。
【００１７】
以下には、Ｘ線ＣＴ装置においてＩＲ法の計算量を低減させるために使われる本実施形態の詳細な説明が提供される。ここに説明される実施形態は、第四世代Ｘ線ＣＴ装置、第三世代Ｘ線ＣＴ装置及び/又はそれら二つの組み合わせのＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。特に、ここに説明される実施形態は、光子計数検出器を全く含まないＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。
ＩＲ法は、撮像処理および画像そのものの物理的且つ統計的な数学的モデルを計算することによって、典型的に再構成の問題を解決する。モデリング処理の重要な側面は、画像処理および物理的処理の離散モデルを発見することであり、これら画像処理および物理的処理は本質的には連続する。具体的に、ρ−次元再構成の問題では、画像対象は次の連続関数としてモデルとなってもよい。なお、rは空間的な位置を示す。
【００１８】
【数１】
2016152916.tif 000003
【００１９】
再構成の問題への入力は、ベクトルyによって表された離散測定のセットである。再構成の出力は、ベクトルxによって表された離散画像である。画像の離散描写を定義するためには、xがf, i.e., xi = f (ri)のサンプルであることを定義でき、ここでiはピクセルインデックス、riは周期的格子となるように典型的に選ばれる。
【００２０】
撮像処理は、fからyまでのマッピングとしてモデルとなってもよい。つまりy = F(f)となる。具体的には、二次元平行光線ビームＣＴ再構成において、Ｆはランドン変換なのである。一度ｆの離散描写が定義されたら、xからyまでをマッピングしながら、離散順モデルは、次の式として導出されてもよい。
【００２１】
【数２】
2016152916.tif 000004
【００２２】
モデルを構築する上で、モデルに最も適応する解決策を発見する費用関数が計算されてもよい。具体的に、画像は費用関数を最小化することで再構成されてもよい。
【００２３】
【数３】
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【００２４】
U(x)は画像における粗さに対して不利にさせる正則化関数である。
【００２５】
本実施形態によると、ＩＲ法の計算速度を上げるために、円形画像格子が画像描写に使われる。ＣＴにおいて、Ｘ線パスは、アイソセンタに対して円形で対称である。画像描写のために広く使われる長方形格子（円形でもなく対称でもないということ）とは対照的に、画像描写のために円形格子を使うことで、一視野のみに対して前もって計算してシステムマトリックス（つまり投影オペレータマトリックス）を格納し、そしてその格納されたシステムマトリックスを次に続く計算に使うことが可能となる。本実施形態においては、システムマトリックスは、所定の円を動径方向のグリッドと円周方向のグリッドとによって対称に分割することで設定されるものである。
【００２６】
なお、順投影モデルとしては、サイドンモデルおよび距離駆動（ディスタンス・ドリブン distance-driven）方式のうちの一つを採用することができる。
【００２７】
このようにして、異なる視野に対するそれぞれの投影操作の間のシステムマトリックスの計算することの必要条件は排除され、それにより計算量においてかなりの低減が得られる。一実施形態によると、そのシステムマトリックスは、ピクセルドリブン方法（pixel driven method）、レイドリブン方法（ray-driven method）、シドンのモデル（Sidon’s model）、ヨセフの方法（Joseph’s method）などの順モデルを使って、一視野に対して計算されてもよい。
【００２８】
極性格子描写を用いる一方で、格子のアイソセンタに近い領域は、格子周辺に近い領域と比べると、非常にピクセルサイズが小さいことに留意されたい。このようにして、固定数の近接するピクセルを使うことは、変化する近接領域という結果になり、この結果は解決されない（under-determined）再構成の問題という結果になるかもしれない。さらに、極性格子上のサンプリング密度における変化のために、デノイズ（denoise）強度は、グリッドの領域に基づいていても変化するかもしれない。
【００２９】
従って、本実施形態においては、図２に図示されるように、ピクセルの近接する数は、円形格子におけるピクセルの位置に基づいて変化する。例えば、図２はＡおよびＢで示される二つの領域を含む円形格子２１０を描いている。領域Ｂは、円形格子２１０のアイソセンタの近くに位置し、領域Ａは円形格子２１０の周辺近くに位置する。この場合、領域Ａおよび領域Ｂに対してはおよそ同じ領域を有しており、領域Ｂ（つまり、アイソセンタにより近く位置したピクセル）におけるピクセルは、領域Ａ（つまり、アイソセンタからさらに離れて位置するピクセル）におけるピクセルよりもより近接するピクセルを有する。
【００３０】
その上、格子が全てのビュー（視野角）を通して対称であり、そしてデノイズ強度が格子の全体を通して均一であることを確かなものにするために、画像再構成に対する円形格子から取られた角度サンプルの数は、ビューの数の整数倍と等しくなる。そして、円形格子の半径に沿って取られた画像サンプルの数は、Ｘ線ＣＴ装置における検出器の数の整数倍となっていてもよい。上述のようなサンプリング計画を利用することは、シドンモデル、距離ドリブンモデル（distance driven model）など、どんな順投影モデルでも柔軟に使うことを提供する。
【００３１】
本実施形態によると、解決されない（under-determined）再構成の問題は、正則化メカニズムを利用することで解決される。その正則化パラメータは、ノイズおよび解像度のバランスを取るように適切に調節されている。特に、全体の画像のボリュームに対して固定された正則化パラメータを仮定する、一般的に使われる長方形格子とは対照的に、円形格子に対する正則化パラメータは、サンプリングレートにおける変化に基づいて決定される。
【００３２】
例えば、一実施形態によると、正則化関数U(x)は以下の式（２）のように定義される。
【００３３】
【数４】
2016152916.tif 000006
【００３４】
上記式（２）において、iおよびjはボクセルの複数のインデックスを、ρはポテンシャル関数をそれぞれ意味する。正則化計数bijは、サンプリングサイズにおける変化に基づいて適応される。例えば、極座標において、サンプリングは、アイソセンタでは密集しているが、周辺では疎らである。このようにして、二つのピクセル間の二乗距離に対し反比例するパラメータbijを選択することで、座標ボリュームにおいて係数が変化する。上述の正則化関数U(x)は、順モデルに最も適する解を得るために、費用関数（方程式（１）を参照にして説明済み）を最小化して使われてもよい。
逐次再構成方法の計算量を低減させるための上述の技法において、Ｘ線ＣＴ装置は、軸スキャンを実行するために用いられる。システムマトリックスは、極（円形）座標が回転的に対称であるように、全てのビューに対して同一である。このことから、演算量は、システムマトリックスを前もって計算することで（また格納することで）、そして前もって計算されたシステムマトリックスを使いながら目的関数を最適化することにより画像を逐次的に再構成することで、低減される。
【００３５】
一実施形態によると、ＩＲ法の計算量の低減に対する上述の手順は、ヘリカルスキャンを実行するＸ線ＣＴ装置に対しても適用可能である。ヘリカルスキャンにおいて、患者はｚ軸に沿って（患者の体軸方向に沿って）移動するので、ビューごとに対するシステムマトリックスのｚ構成要素は変化するということに留意されたい。一実施形態によると、分離可能な順モデルは、ヘリカルスキャンを行っている間に使われる。例えば、A(x, y, z, j)が (x, y, z)に位置したピクセルからj番目の検出器構成要素までの順モデル係数を意味するとすれば、分離可能な順モデルは、以下の条件を満たさなければならない。
A(x, y, z, j) = A1(x, y, j)* A2 (z, j)              (3)
ここで、A1およびA2は、それぞれ順モデルのx-y構成要素およびz構成要素を意味する。このような場合、A1が全ての視野に対して対称のままであり且つA2が（z方向にのみ）計算中である（computed on the fly）、またはｚ軸上の患者のそれぞれの位置に対して前もって計算され格納されるか、いずれかに応じて計算量が低減される。
【００３６】
図３は、一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置により行われるプロセスのフローチャートを描いている。このＸ線ＣＴ装置は、図４中に描かれたコンピュータシステム４０１と同様の構造を有する。特に、図３は、一実施形態に係る関心領域の画像を再構成するためのＸ線ＣＴ装置によって実行される方法ステップを描写しているフローチャートである。ＲＯＩの再構成問題は、マルチパス再構成を実行する必要性をそぎ落とす、ハイブリッド再構成計画に端を発している。
【００３７】
ステップＳ３００において、Ｘ線ＣＴ装置は、被検体のスキャンを実行する。被検体のスキャンを得る上で、ステップＳ３１０ではシステムマトリックス（つまり、投影マトリックス）は、ビューに対して計算され、Ｘ線ＣＴ装置に含まれるメモリ内に格納される。
【００３８】
ステップ３２０で、画像再構成は、順投影モデル及び逆投影モデルに基づいて逐次方法で実行される。本実施形態で使われる逐次再構成の手順とは、最尤（ＭＬ）推定または最大事後確率（ＭＡＰ）推定、技法によって数値的に解かれた共役勾配（conjugate gradient （ＣＧ））技法、座標降下(coordinate descent（ＣＤ）)メカニズム、順序部分集合(ordered subsets（ＯＳ）)など、公式として表せられるような統計的な画像再構成技法であってもよい。逐次再構成技法は、画像の順投影と測定との間の違いに対して不利にさせる費用関数（例えば、方程式(1)）のように画像を構成し、さらに画像における粗さに対して不利にさせる正則化関数を含む。
【００３９】
一実施形態によると、逐次再構成は、停止基準が満たされるまで実行される。例えば、その停止基準とは、所定数の逐次であってもよい。特に、逐次再構成ステップは、最終再構成画像の全ての輻輳（convergence）が達成されるため（so that）に実行されない。むしろ、逐次再構成ステップは、再構成された画像におけるノイズにより引き起こされたアーチファクトが排除されるまで、所定回数実行される。逐次の回数は、逐次再構成のために使用された数値アルゴリズムに基づくことに留意されたい。例えば、逐次の所定数は、100程度と少なくてもよいし、1,000程度と多くてもよい。
【００４０】
さらに、ステップＳ３３０において、再構成された画像のサイノグラムが生成される。サイノグラムは、投影を含む日付の二次元アレイを表す再構成された画像の順投影である。
【００４１】
工程はそれからステップＳ３４０に進み、画像におけるＲＯＩは、サイノグラムデータおよびユーザ定義のカーネルに基づいて分析的に再構成される。再構成カーネルは、「フィルタ」や「アルゴリズム」とも呼ばれ、ＲＯＩの画質に影響を与える。しかし、空間的解像度とそれぞれの関数に対するノイズとでは、相殺（トレードオフ）があることに留意されたい。滑らかなカーネルは、ノイズは少ないが空間的解像度が低い画像を生成する。くっきりしたカーネルは、より高い空間的解像度で画像ノイズが多い画像が生成されてしまう。分析的な方法は、ＦＤＫ（フェルドカンプ）アルゴリズムか、または正確なコーンビーム再構成アルゴリズムのように、より進歩したコーンビーム再構成アルゴリズムであってもよい。加えて、その方法とは、サイノグラムまたは画像空間ノイズ低減技法と組み合わせられてもよい。
【００４２】
再構成カーネルの選択は、特定の臨床アプリケーションに基づく。例えば、滑らかなカーネルは、脳検査または肝臓腫瘍の判断において、画像ノイズを低減させて低いコントラスト検出性を高めるために使われる。これらの検査に関する放射線量は、組織間のコントラストが内在的に低いために、その他の検査に関連する放射線量よりも総じて高い。一方で、よりくっきりしたカーネルは、臨床でより高い空間的解像度が必要とされるため、骨質構造を判断する検査において使われる。より低い放射線量は、構造の内在的に高いコントラストが内在するために、これらの脳検査または肝臓腫瘍の検査において使われてもよい。
【００４３】
ユーザ定義のカーネルに基づいて分析的にＲＯＩを再構成する上で、図３におけるプロセスは終了する。図３において説明されるようなハイブリッド再構成プロセスは、二つの目的を果たす。つまり、ＲＯＩの問題を再構成することと、極座標格子画像を矩形（デカルトの, Cartesian）格子に変換させる必要を排除することである。
説明された実施形態のそれぞれの機能は、一つ以上の処理回路によって実行されてもよい。一つの処理回路は、プロセッサが回路を含むことと同様に、プログラムが組まれたプロセッサ（例えば、図４におけるプロセッサ４０３）を含む。処理回路は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）および述べられた機能を実行するために配置された従来的な回路構成要素などの装置も含む。
【００４４】
上述の様々な特徴は、コンピュータシステム（またはプログラマブル論理）によって実行されてもよい。図４は、そのようなコンピュータシステム４０１を描いている。コンピュータシステム４０１は、情報や指示を格納しておくための一つ以上の格納デバイスを制御するために、バス４０２に紐づいているディスクコントローラ４０６を含む。これは、磁気ハードディスク４０７、取外し可能メディアドライブ４０８（例えば、フロッピー（登録商標）ディスクドライブ、読み出し専用コンパクトディスクドライブ、読取/書込コンパクトディスクドライブ、コンパクトディスクジュークボックス、テープドライブ、取外し可能光磁気ドライブ）などが、コントローラ４０６に紐づいているのと同様である。格納デバイスは、適切な装置インターフェイス（例えば、小型コンピュータシステムインターフェイス（ＳＣＳＩ）、ＩＤＥデバイス、拡張ＩＤＥ、ＤＭＡ、あるいはウルトラＤＭＡなど）を用いて、コンピュータシステム４０１に追加されてもよい。
【００４５】
コンピュータシステム４０１は、専門目的論理デバイス（例えば、特定用途向け集積回路(ＡＳＩＣＳ)）または可変論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス(ＳＰＬＤ)）、複合プログラマブル論理デバイス(ＣＰＬＤ)）、そしてフィールドプログラマブルゲートアレイ(ＦＰＧＡ)など）を含んでいてもよい。
【００４６】
コンピュータシステム４０１は、コンピュータユーザに情報を表示するため、コントロールディスプレイ４１０を制御するためのバス４０２に紐づいている表示コントローラ４０９を含んでいてもよい。コンピュータシステムは、コンピュータユーザと相互に作用しプロセッサ４０３に情報提供するためのキーボード４１１、指差し装置４１２などの入力装置を含む。指差し装置４１２は、プロセッサ４０３への方向情報および命令選択を通信するため、そしてディスプレイ４１０上のカーソルの動きを制御するため、例えば、マウス、トラックボール、タッチスクリーンセンタのための指、または指差し棒であってもよい。
【００４７】
プロセッサ４０３は、メモリ中に含まれる一つ以上の指示の、一つ以上の一連の指示を、メインメモリ４０４と同様に実行する。そのような指示は、例えばハードディスク４０７または取外し可能メディアドライブ４０８等、別のコンピュータ可読媒体から、メインメモリ４０４で読み取られてもよい。多重プロセシング配列における一つ以上のプロセッサは、メインメモリ４０４中に含まれる一連の指示を実行するために使われてもよい。代替的な実施形態では、有線で接続された回路がソフトウェアの代わりにまたはソフトウェアとの組み合わせで、利用されてもよい。このようにして、実施形態は、ハードウェア回路およびソフトウェア回路の特定の組み合わせに拘泥されないのである。
【００４８】
上述のように、コンピュータシステム４０１は、本実施形態のいかなる教示にも従ってプログラムが組まれた指示を保持するための、またデータ構造、表、記録、また本実施形態で述べられたその他のデータを含むための、少なくとも一つのコンピュータ可読媒体またはメモリを含む。コンピュータ可読媒体を列挙すると、コンパクトディスク、ハードディスク、フロッピー（登録商標）ディスク、テープ、光磁気ディスク、ＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）、フラッシュＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ、またその他の磁気媒体、コンパクトディスク（例えば、ＣＤ-ＲＯＭ）、またその他光媒体、パンチカード、ペーパーテープ、または穿孔（穴）のパターンがある有形媒体などである。
【００４９】
コンピュータ可読媒体のどれでも一つまたはそれらの組み合わせを格納して、本実施形態は、コンピュータシステム４０１を制御するための、また本願発明を実行するために一つまたは複数の装置を駆動させるための、そしてユーザと相互に作用させるためのコンピュータシステム４０１を可能にするための、ソフトウェアを含む。このようなソフトウェアは、デバイスドライバ、操作システム、そしてアプリケーションソフトウェアなどを含んでいてもよいが、この限りではない。このようなコンピュータ可読媒体は、本願発明のどんな部分をも実施する際に実行される処理の全てまたは一部分（もし、プロセシングが割り振られていた場合）を実行するために、本実施形態のコンピュータプログラムプロダクトをさらに含む。
【００５０】
本実施形態のコンピュータコード装置は、いかなる解釈可能または実行可能コードの手順であってもよく、スクリプト、解釈可能プログラム、ダイナミックリンクライブラリ（ＤＬＬ）、ＪＡＶＡ（登録商標）クラス、そして完全に実行可能なプログラムを含むが、この限りではない。さらに、本実施形態の処理の部分は、より高いパフォーマンスや信頼性、及び/又は費用のために分配されてもよい。
【００５１】
ここで使われる「コンピュータ可読媒体」という用語は、プロセッサ４０３に実行させるための指示を提供するのに関わるどんな不揮発性媒体にも当てはまる。コンピュータ可読媒体は、どんな形式でもよく、不揮発性媒体または揮発性媒体を含むが、この限りではない。不揮発性媒体は、例えば、ハードディスク４０７または取外し可能媒体ドライブ４０８等の、光学ディスク、磁気ディスク、そして光磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、メインメモリ４０４等、ダイナミックメモリを含む。通信媒体は、これらとは反対に、同軸ケーブル、銅線、およびファイバーオプティックスなどを含み、これらのワイヤはバス４０２を作り上げることを含んでいる。通信媒体は、電波および赤外線データ通信中に生成されるように音波または光波の形をとっていてもよい。
【００５２】
コンピュータ可読媒体の様々な形式は、プロセッサ４０３に実行させるための一つ以上の指示の一つ以上の一連を実行する中で、含まれていてもよい。例えば、それらの指示は、遠隔コンピュータの磁気ディスクに初め搭載されてもよい。その遠隔コンピュータは、本実施形態の全体または一部分を実行するための指示をダイナミックメモリに遠隔的に取り込み、そしてモデムを使いながら電話線で指示をおくってもよい。コンピュータシステム４０１へのモデムローカルは、電話線上でデータを受け取ってから、バス４０２にデータを搭載してもよい。バス４０２は、データをメインメモリ４０４まで届け、これによりプロセッサ４０３は指示を読み出して実行する契機とする。メインメモリ４０４によって受信された指示は、格納デバイス４０７または４０８に、プロセッサ４０３による実行の前か後かのどちらかに、任意で格納される。
【００５３】
コンピュータシステム４０１は、バス４０２に紐づいている通信インターフェイス４１３も含む。通信インターフェイス４１３は、ネットワークリンク４１４に紐づく二通りのデータ通信を提供する。ネットワークリンク４１４は、例えば、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）４１５、またはインターネット等もう一つの通信ネットワーク４１６に接続されている。具体的には、通信インターフェイス４１３は、どんなパケット交換にも付随するためのネットワークインターフェイスカードでもよい。もう一つの例として、通信インターフェイス４１３は、統合サービスデジタルネットワーク（ＩＳＤＮ）カードであってもよい。無線接続で実装されていてもよい。これらいずれの実装においても、通信インターフェイス４１３は、電子的、電磁的または様々なタイプの情報を示すデジタルデータの流れを伝える光学的なシグナルを送受信する。
【００５４】
上記実施形態においては、ＩＲ法を用いた処理を例として説明した。しかしながら、当該例に限定されず。本実施形態に係るシステムマトリックスを用いて、ＦＢＰ（Filtered Back Projection）を用いた画像再構成を実行することも可能である。係る場合においても、再構成処理における計算速度の向上が期待できる。
【００５５】
また、他の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、回転するＸ線源と、そのＸ線源から照射されたＸ線を受けるように構成された検出器アレイとを具備し、物体のスキャンからスキャンデータを取得して、Ｘ線源の一視野に対するシステムマトリックスを計算するように構成されたプロセシング回路も含む。そのシステムマトリックスとは、物体のスキャンデータを円形で、対称な格子上に描いた物体の画像を描いている。プロセシング回路は、スキャンデータおよび計算されたシステムマトリックスを使って、所定数の逐次に対して逐次的に画像をさらに再構成し、そしてその後に、順投影モデルに基づいて再構成された画像のサイノグラムを生成する。プロセシング回路は、生成されたサイノグラムおよび所定の再構成カーネル（核、kernel）を伴う再構成アルゴリズムを使って、関心領域をさらに再構成する。
【００５６】
さらに、他の実施形態では、画像において関心領域の再構成における計算量を低減させるためのＸ線ＣＴ装置により実行される方法が提供される。その方法とは、物体のスキャンからスキャンデータを取得して、Ｘ線源の一ビューに対するシステムマトリックスを計算することを含む。そのシステムマトリックスとは、物体のスキャンデータを円形で、対称な格子上に描いた物体の画像を描いている。その方法は、スキャンデータデータと計算されたシステムマトリックスとを使い、所定数の逐次に対して逐次的に画像を再構成することと、順投影モデルに基づいて再構成された画像のサイノグラムの生成することとをさらに含む。その方法は、生成されたサイノグラムと、所定の再構成カーネルとを使って、関心領域をさらに再構成する。
【００５７】
さらに、他の実施形態では、不揮発性コンピュータ可読媒体が提供されており、その不揮発性コンピュータ可読媒体にはプログラムが格納されており、そのプログラムはコンピュータによって実行される際にコンピュータに方法を実行させる。その方法は、物体のスキャンからスキャンデータを取得し、Ｘ線源の一視野に対するシステムマトリックスを計算する。そのシステムマトリックスとは、物体のスキャンデータを円形で、対称な格子上に描いた物体の画像を描いている。その方法は、スキャンデータデータと計算されたシステムマトリックスとを使い、所定数の逐次に対して逐次的に画像を再構成することと、順投影モデルに基づいて再構成された画像のサイノグラムの生成することとをさらに含む。その方法は、生成されたサイノグラムと、所定の再構成カーネルとを使って、関心領域をさらに再構成する。
【００５８】
本願発明の数多くの特徴および利点が、上述の説明において、本願発明の構造および機能の詳細とともに、詳述されてきたにも関わらず、その開示は例示にすぎないこと、ならびに細部、特に部品の形状、サイズおよび配置に関して、またソフトウェア、ハードウェア、またはその両方の組み合わせの実行と同様に変更がされてもよいが、それら変更は、添付の特許請求の範囲が表現される用語の広い意味が及ぶ限り、本願発明の根本から乖離することはない。
【符号の説明】
【００５９】
１００…放射線ガントリ、１０１…Ｘ線管、１０２…環状フレーム、１０３…Ｘ線検出器、１０４…データ収集システム（ＤＡＳ）、１０６…前処理デバイス、１０７…回転ユニット、１０８…スリップリング、１０９…高電圧発生器、１１０…システムコントローラ、１１１…データ／制御バス、１１２…メモリ、１１３…電流調整器、１１４…再構成デバイス、１１５…入力デバイス、１１６…表示デバイス、４０１…コンピュータシステム、４０２…バス、４０６…ディスクコントローラ、４０７…磁気ハードディスク、４０８…取外し可能メディアドライブ、４１２…指差し装置、４１３…通信インターフェイス、４１４…ネットワークリンク、４１５…ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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