特許 6446178 不等γ角度計算機式断層写真法システムにおけるデータ変換のための方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6446178

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】不等γ角度計算機式断層写真法システムにおけるデータ変換のための方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/03 20060101AFI20181217BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/03 350R

   A61B6/03 350Q

   A61B6/03 320W

   A61B6/03ZDM

【請求項の数】12

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-15093(P2014-15093)

(22)【出願日】2014年1月30日

(65)【公開番号】特開2014-147752(P2014-147752A)

(43)【公開日】2014年8月21日

【審査請求日】2017年1月12日

(31)【優先権主張番号】201310037988.4

(32)【優先日】2013年1月31日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】390041542

【氏名又は名称】ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ

(74)【代理人】

【識別番号】100137545

【弁理士】

【氏名又は名称】荒川 聡志

(74)【代理人】

【識別番号】100105588

【弁理士】

【氏名又は名称】小倉 博

(74)【代理人】

【識別番号】100129779

【弁理士】

【氏名又は名称】黒川 俊久

(74)【代理人】

【識別番号】100113974

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 拓人

(72)【発明者】

【氏名】チャーチン・ドン

(72)【発明者】

【氏名】シュオ・リ

(72)【発明者】

【氏名】ジュン・リ

(72)【発明者】

【氏名】ジュアン・ツォン

(72)【発明者】

【氏名】アビシェック・ラワット

【審査官】 原 俊文

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１８８１６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５９８７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０００６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７５１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１７４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６４１１６７０（ＵＳ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ６／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フラット・モジュール検出器アレイを有する計算機式断層写真法（ＣＴ）システムにおいて撮像を行なう方法であって、
ＣＴ走査から対象のファン・ビーム投影データを得るステップと、
前記フラット・モジュール検出器アレイの幾何学的構造パラメータを得るステップと、
前記ファン・ビーム投影データをパラレル・ビーム投影データへ変換するステップであって、前記幾何学的構造パラメータに基づいてファン・ビーム・投影データからデータを並べ換えするステップと、
前記パラレル・ビーム投影データからＣＴ画像を形成するステップと
を備え、
データを並べ換えする前記ステップは、
前記ＣＴ走査の設定パラメータを用いて、前記ファン・ビーム投影データと、対応する前記パラレル・ビーム投影データとの間の関係を得るために、前記幾何学的構造パラメータに基づいて、前記ファン・ビーム・投影データを再標本化するステップと、
前記パラレル・ビーム投影データと前記ファン・ビーム投影データとの間の前記対応関係に基づいて前記ファン・ビーム投影データに補間を施すステップを含んでおり、
前記ファン・ビーム投影データに施される前記補間は６次のラグランジュ補間である方法。

【請求項2】

データを並べ換えする前記ステップは、等間隔化されたパラレル・ビーム投影データを生成するために、前記パラレル・ビーム投影データを等間隔化するステップをさらに含んでおり、該等間隔化されたパラレル・ビーム投影データと間隔変更前の前記パラレル・ビーム投影データとの間の対応関係が、前記パラレル・ビーム投影データを等間隔化することにより得られ得る、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記パラレル・ビーム投影データを等間隔化する前記ステップは、予め決められた距離で前記パラレル・ビーム投影データを等間隔化するステップを含んでいる、請求項２に記載の方法。

【請求項4】

前記等間隔化されたパラレル・ビーム投影データと間隔変更前の前記パラレル・ビーム投影データとの間の前記対応関係に基づいて前記パラレル・ビーム投影データに補間を施すステップをさらに含んでいる請求項２に記載の方法。

【請求項5】

前記ＣＴ走査から前記対象のファン・ビーム投影データを得る前記ステップは、前記ＣＴシステムがヘリカル・スキャンを実行するときには、アキシャル・スキャン・データを得るために、前記ヘリカル・スキャンにより得られる前記ファン・ビーム投影データを補間するステップを含んでいる、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の方法。

【請求項6】

前記パラレル・ビーム投影データからの前記ＣＴ画像の形成は、フィルタ補正逆投影再構成アルゴリズムに基づく、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の方法。

【請求項7】

フラット・モジュール検出器アレイを有する計算機式断層写真法（ＣＴ）システムにおいて撮像を行なってＣＴ走査から対象のファン・ビーム投影データを得る装置であって、
前記フラット・モジュール検出器アレイの幾何学的構造パラメータを取得するパラメータ取得手段と、
前記パラレル・ビーム投影データと前記ファン・ビーム投影データとの間の対応関係を得るために、前記幾何学的構造パラメータに基づいて、前記ファン・ビーム投影データからパラレル・ビーム投影データへデータを再標本化し、かつ前記パラレル・ビーム投影データと前記ファン・ビーム投影データとの間の前記対応関係に基づいて前記ファン・ビーム投影データに補間を施すデータ並べ換え手段であって、データの前記再標本化は、前記ＣＴ走査の設定パラメータを用いるデータ並べ換え手段と、
前記パラレル・ビーム投影データを用いてＣＴ画像を形成する画像生成手段と
を備えており、
前記ファン・ビーム投影データに施される前記補間は６次のラグランジュ補間である、装置。

【請求項8】

前記データ並べ換え手段は、等間隔化されたパラレル・ビーム投影データを生成するために、前記パラレル・ビーム投影データを等間隔化する動作をさらに含んでおり、該等間隔化されたパラレル・ビーム投影データと間隔変更前の前記パラレル・ビーム投影データとの間の対応関係が、前記パラレル・ビーム投影データを等間隔化することにより得られ得る、請求項７に記載の装置。

【請求項9】

前記データ並べ換え手段は、予め決められた距離で前記パラレル・ビーム投影データを等間隔化する、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記データ並べ換え手段は、前記等間隔化されたパラレル・ビーム投影データと間隔変更前の前記パラレル・ビーム投影データとの間の前記対応関係に基づいて前記パラレル・ビーム投影データに補間を施す、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記パラレル・ビーム投影データに施される前記補間は４次のラグランジュ補間である、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

請求項７から請求項１１の何れか一項に記載の装置を備えた計算機式断層写真法（ＣＴ）システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の各実施形態は、医療走査に関し、さらに具体的には、フラット・モジュール検出器アレイを有する計算機式断層写真法システムにおける撮像のための方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

医療技術の発展に伴って、医療走査は多くの医療応用において重要な診断及び治療ツールとして益々普及している。例えば、計算機式断層写真法（ＣＴ）が患者の診断検査及び放射線治療に広く用いられている。ＣＴシステムでは、Ｘ線源がファン形状のビームを投射して、ビームは、「撮像平面」と一般に呼ばれるデカルト座標系のＸ−Ｙ平面の内部に位置するようにコリメートされる。Ｘ線ビームは、患者のような撮像対象を通過する。ビームは、対象によって減弱された後に、放射線検出器のアレイに入射する。次いで、減弱後のＸ線ビームの強度が検出器アレイによって検出されて、このようにしてＸ線画像（すなわちＣＴ画像）を構築する。

【0003】

広く用いられている第三世代ＣＴシステムでは、Ｘ線源及び検出器アレイはガントリと共に撮像平面の内部で撮像対象を中心として、Ｘ線ビームが対象と交差する角度が定常的に変化するように回転する。一つのガントリ角度での検出器アレイからの一群のＸ線減弱測定値すなわち投影データを「ビュー」と呼ぶ。対象の「走査」は、Ｘ線源及び検出器の一回転の間に様々なガントリ角度又はビュー角度において形成される一組のビューを含んでいる。

【0004】

ＣＴ走査では、Ｘ線源はファン形状ビームを投射するので、パラレル・ビーム・データではなくファン・ビーム・データが取得される。しかしながら、撮像再構成の理論は当初はパラレル・ビーム・データについて開発されていた。従って、ＣＴ撮像再構成における一つの重要なステップは、ファン・ビーム・データからパラレル・ビーム・データへデータを並べ換え（リビニング、rebinning）することであり、このようにしてファン・ビーム投影データをパラレル・ビーム投影データへ変換する。このデータ変換によって、ＣＴシステムによる走査時に得られた一組のファン・ビーム検出器標本が一組の等価な平行検出器標本へ変換される。これにより、ファン・ビーム再構成では必要とされていたような距離重みが不要になる。パラレル・ビーム投影データへの変換を行なわなければ、距離重みのため三次元データを再構成する際にＺ方向を横断して「ゼブラ」アーティファクト又は縞状アーティファクトが生じ得る。このように、撮像再構成におけるファン・ビーム・データからパラレル・ビーム・データへのデータ変換は、さらに直接的で正確な再構成アルゴリズムの具現化形態を可能にする。

【0005】

第三世代ＣＴシステムでは、全ての検出器セルがＸ線源を中心とした同じ円弧に沿って均等に分配されている。現在、ファン・ビーム・データからパラレル・ビーム・データへの変換は、第三世代彎曲型検出器にのみ着目している。例えば、米国特許第６４１１６７０号は、画質向上した対象のＣＴ画像を形成する方法を記載しており、この方法は、等γ角度の彎曲型検出器アレイによって得られるファン・ビーム投影データをパラレル・ビーム投影データへ並べ換えするステップを含んでいる。この特許の全ての内容を参照により本出願に援用する。

【0006】

ファン・データからパラレル・データへの並べ換えに関連する他の従来技術としては、米国特許第４５７０２２４号、同第５２１６６０１号、及び同第４８５２１３２号等がある。加えて、次の刊行物すなわち“Rebinning-based algorithms for helical cone-beam CT”、2001 Phys. Med. Biol. 46及び“Advanced single-slice rebinning in cone-beam spiral CT”、Med. Phys. 27, April 2000も、彎曲型検出器アレイのためのファン・データからパラレル・データへの並べ換えを扱っている。これらの特許及び論文を参照により本出願に援用する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

これらの従来技術は、ファン・ビーム投影データをＣＴ画像再構成に適用することの問題を幾分かは緩和している。しかしながら、従来技術は、費用の利点を有する大型フラット・モジュール検出器アレイには適用することができない。等γ角度幾何学的構成に基づく従来の並べ換えアルゴリズムとは異なり、大型フラット・モジュール検出器アレイは不等γ角度幾何学的構成を有する。従来の並べ換えアルゴリズムをフラット・モジュール検出器アレイに適用すると、並べ換えの結果が不正確になる場合があり、またさらに、著しい環状アーティファクトを招く。

【0008】

従来技術におけるファン・データからパラレル・データへの変換についてはさらに他の欠陥もある。このように、新たな技術的解決法が１又は複数の観点において従来技術を改善し得ることが望まれる。例えば、新たな技術的解決法は、フラット・モジュール検出器アレイの利用時の環状アーティファクトを解消することが期待される。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、従来技術における１又は複数の問題を解決することを目的としており、具体的には、フラット・モジュール検出器アレイによって生ずる環状アーティファクトのような問題を回避することを目的とする。

【0010】

本発明の一観点によれば、フラット・モジュール検出器アレイを有するＣＴシステムにおいて撮像を行なう方法が提供され、この方法は、ＣＴ走査から対象のファン・ビーム投影データを得るステップと、フラット・モジュール検出器アレイの幾何学的構造パラメータを得るステップと、ファン・ビーム投影データをパラレル・ビーム投影データへ変換するために、幾何学的構造パラメータに基づいてファン・ビーム・データからパラレル・ビーム・データへデータを並べ換えするステップと、パラレル・ビーム投影データからＣＴ画像を形成するステップとを含んでいる。

【0011】

本発明の一実施形態の方法によれば、データを並べ換えするステップは、パラレル・ビーム投影データとファン・ビーム投影データとの間の対応関係を得るために、幾何学的構造パラメータに基づいてファン・ビーム・データからパラレル・ビーム・データへデータを再標本化するステップを含んでいる。

【0012】

本発明の一実施形態の方法によれば、データを再標本化するステップはさらに、ＣＴ走査の設定パラメータを用いる。

【0013】

本発明の一実施形態の方法によれば、パラレル・ビーム投影データとファン・ビーム投影データとの間の対応関係に基づいてファン・ビーム投影データに補間が施される。

【0014】

本発明の一実施形態の方法によれば、データを並べ換えするステップはさらに、等間隔化されたパラレル・ビーム投影データを生成するために、パラレル・ビーム投影データを等間隔化するステップを含んでおり、等間隔化されたパラレル・ビーム投影データと間隔変更前のパラレル・ビーム投影データとの間の対応関係が、パラレル・ビーム投影データを等間隔化することにより得られ得る。

【0015】

本発明の一実施形態の方法によれば、パラレル・ビーム投影データを等間隔化するステップは、予め決められた距離でパラレル・ビーム投影データを等間隔化するステップを含んでいる。

【0016】

本発明の一実施形態の方法によれば、パラレル・ビーム投影データを等間隔化するステップは、等間隔化されたパラレル・ビーム投影データと間隔変更前のパラレル・ビーム投影データとの間の対応関係に基づいてパラレル・ビーム投影データに補間を施すステップを含んでいる。

【0017】

本発明の一実施形態の方法によれば、ファン・ビーム投影データに施される補間は６次のラグランジュ補間であり、且つ／又はパラレル・ビーム投影データに施される補間は４次のラグランジュ補間である。

【0018】

本発明の一実施形態の方法によれば、ＣＴ走査から対象のファン・ビーム投影データを得るステップは、ヘリカル・スキャンが実行されるときには、アキシャル・スキャン・データを得るために、ヘリカル・スキャンによって得られるファン・ビーム投影データを補間するステップを含んでいる。

【0019】

本発明の一実施形態の方法によれば、ＣＴ画像は、フィルタ補正逆投影再構成アルゴリズムに基づいてパラレル・ビーム投影データを用いることにより形成される。

【0020】

本発明の一実施形態の方法によれば、この方法は、彎曲型検出器アレイにも適用可能である。

【0021】

本発明の第二の観点によれば、フラット・モジュール検出器アレイを有するＣＴシステムにおいて撮像を行なってＣＴ走査から対象のファン・ビーム投影データを得る装置が提供され、この装置は、フラット・モジュール検出器アレイの幾何学的構造パラメータを取得するパラメータ取得手段と、ファン・ビーム投影データをパラレル・ビーム投影データへ変換するために、幾何学的構造パラメータに基づいてファン・ビーム・データからパラレル・ビーム・データへデータを並べ換えするデータ並べ換え手段とを含んでおり、ＣＴシステムは、パラレル・ビーム投影データを用いてＣＴ画像を形成する。

【0022】

本発明の第三の観点によれば、本発明の実施形態の一つによる方法及び／又は装置を備えたＣＴシステムが提供される。

【0023】

本発明の独創的な技術的解決法は、従来技術の１又は複数の問題を解決することができる。例えば、この発明は、フラット・モジュール検出器アレイによって生ずる環状アーティファクトを防ぎ、且つ／又は様々な検出器アレイについてファン・データからパラレル・データへの変換を弾力的に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

本発明の利点、特徴、及び特性は、実施形態の添付図面と併せて以下の記載からさらに十分に理解されよう。

【図1】発明の一実施形態によるＣＴシステムを示す図である。

【図2】発明の一実施形態によるフラット・モジュール検出器アレイを示す図である。

【図3】発明の一実施形態によるフラット・モジュール検出器アレイにおけるフラット・モジュールを示す図である。

【図4】発明の一実施形態によるＣＴシステムにおいて撮像を行なう方法を示す図である。

【図5】発明の一実施形態によるファン・ビューとパラレル・ビューとの間の関係を示す図である。

【図6】発明の一実施形態によるファン・データからパラレル・データへの並べ換えに用いられる中間パラメータを示す図である。

【図7】発明の一実施形態によるパラレル・ビーム投影データの等間隔化に用いられる予め決められた距離を示す図である。

【図8】発明の一実施形態からのＣＴ画像と従来技術からのＣＴ画像との間の比較を示す図である。

【図9】発明の一実施形態によるＣＴシステムにおいて撮像を行なう装置を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

実施形態の各例を示す図面を参照することにより本発明をさらに十分に記載する。しかしながら、本発明は他の態様でも実施されることができ、特定の実施形態によって限定されると解釈されるべきでない。反対に、これらの実施形態は、概念が当業者にさらに十分に伝わるように、発明の開示を完全且つ十分にすることを可能にするために掲げられている。本文では、同じ参照番号又は類似の参照番号は、同じ装置又はユニットを示す。

【0026】

図１には、本発明の一実施形態によるＣＴシステム１０が、第三世代ＣＴシステムに典型的なガントリ１２を含むものとして示されている。ガントリ１２は、ガントリ１２の反対側の検出器アレイ１８へ向けてＸ線のファン・ビームを投射するＸ線源１４を有している。検出器アレイ１８は複数の検出器素子によって形成されており、これらの検出器素子は共に、患者２２を通過した投射Ｘ線を感知する。各々の検出器素子が、入射したＸ線の強度を表わし、従ってテーブル４６に載置された患者２２を通過したＸ線の減弱を表わす電気信号を発生する。Ｘ線投影データを取得する走査時に、ガントリ１２及びガントリ１２に装着されている構成要素は、ガントリ１２の中心（すなわちアイソセンタ）の周りを回転する。尚、本書で言及される第三世代のＣＴシステム以外のＣＴシステムでも、本発明は、ファン・ビーム投影データからパラレル・ビーム投影データへの変換を必要とする任意のＣＴシステムに適用可能であることを理解されたい。

【0027】

図１に示すような検出器アレイ１８は、複数のフラット・モジュールを含む大型フラット・モジュール検出器アレイであり、各々のフラット・モジュールが複数の検出器セルを有している。例えば、フラット・モジュール検出器アレイは、５個の大型フラット・モジュールを含み、各々のモジュールが１３６個の検出器セルを有し、結果として不等γ角度幾何学的構成となり、すなわち任意の二つの隣り合った検出チャネルの二つのγ角度の間の差が不等になる。ファン・データからパラレル・データへの並べ換えは、等γ角度幾何学的構成に基づくので、公知のデータ変換又は並べ換えは、フラット・モジュール検出器アレイには適さない。

【0028】

図２は、フラット・モジュール３０１〜３０５を含む発明の一実施形態によるフラット・モジュール検出器アレイを示す。図２はまた、モジュール３０４と３０５との間に間隙３１１が存在していることを示している。また一方、図２は、Ｘ線源３１４を示している。

【0029】

図３は、フラット・モジュール検出器アレイのモジュール３０１〜３０５の一つが複数の検出器パック４２１〜４２４を含んでおり、各々のパックがさらに複数の検出器セル（例えば３４個の検出器セル）を含んでいることを示している。これらの検出器セルは複数の検出器横列（例えば１６列の検出器横列）を構成している。図３はまた、パック４２１と４２２との間に間隙４３１が存在していることを示している。

【0030】

図２及び図３はフラット・モジュール検出器アレイを異なる観点から示しているが、当業者は、図面に示す特定のフラット・モジュール検出器アレイが発明を限定しないことを理解されたい。例えば、フラット・モジュール検出器アレイはまた、５個よりも多い又は少ないモジュールを含んでいてよく、各々のモジュールが、４個よりも多い又は少ない検出器パックを含んでいてよい。また、検出器セルの数、検出器横列の数、及び検出器チャネルの数を必要に応じて変化させてよい。さらに、モジュール同士の間の間隙、及び検出器パック同士の間の間隙、並びに／又は他のパラメータも、図２及び図３に示すものとは異なっていてよい。

【0031】

図４は、発明の一実施形態によるフラット・モジュール検出器アレイを有するＣＴシステムにおいて撮像を行なう方法を示している。この撮像方法では、先ず、ＣＴ走査から対象のファン・ビーム投影データが得られ、またフラット・モジュール検出器アレイの幾何学的構造パラメータも取得される。次いで、ファン・ビーム投影データをパラレル・ビーム投影データへ変換するために、幾何学的構造パラメータに基づいてファン・ビーム投影データがファン・ビーム・データからパラレル・ビーム・データへ並べ換えされる。最後に、パラレル・ビーム投影データからＣＴ画像が形成される。

【0032】

フラット・モジュール検出器アレイの幾何学的構造パラメータは、限定しないがフラット・モジュールの数、一つのモジュールでの検出器パックの数、一つの検出器パックでの検出器セルの数、検出器横列の数、二つの隣り合ったモジュールの間の間隙、及び同じモジュールにおける二つの隣り合ったパックの間の間隙を含み得る。また、幾何学的構造パラメータはまた、Ｘ線源からアイソ検出器までの距離、Ｘ線源からアイソセンタまでの距離、ｘ方向での検出器セル寸法、及びｘ方向に沿ったチャネル・オフセット等を含み得る。従来技術では、これらのパラメータは周知である。例えば、ｘ方向に沿ったチャネル・オフセットは、Ｘ線源とアイソセンタとを結ぶ線（すなわちアイソレイ（iso-ray））のオフセットであって、ｘ方向に沿った検出器アレイの中間チャネル（すなわちアイソチャネル）に関するオフセットを指す。このようなものとして、これらのパラメータについては本書でさらに立ち入る必要はない。

【0033】

本発明の一実施形態によれば、ファン・データからパラレル・データへの並べ換えはさらに、パラレル・ビーム投影データとファン・ビーム投影データとの間の関係を得るために、フラット・モジュール検出器アレイの幾何学的構造パラメータに基づいてファン・ビーム・データからパラレル・ビーム・データへデータを再標本化するステップを含んでいる。

【0034】

本発明の一実施形態によれば、ファン・データからパラレル・データへの再標本化時に、ファン・ビーム投影データがパラレル・ビーム投影データに再標本化されて、各々のパラレル・ビューが、同じ絶対角度から取得されta
データを含むものとなる。このパラレル・ビューの各々の検出器セルが、ファン・ビューにおいて一つの絶対角度を有する検出器に対応し、この絶対角度はパラレル・ビューの角度と同じである。換言すると、パラレル・ビューでのパラレル・ビーム投影データは、パラレル・ビューの角度を有するファン・ビューにおけるファン・ビーム投影データに対応する。

【0035】

記載を容易にするために、以下本書で用いられるパラメータを列挙する。幾つかのパラメータは検出器アレイの幾何学的構成パラメータに関係し、他のパラメータはＣＴ走査設定に関係するが検出器アレイの幾何学的構成パラメータには直接関係しないことを特記しておく。特定のパラメータは下記の通りである。

【0036】

ｖ：カレントのファン・ビューの番号
ｍ：検出器アレイでのカレントのフラット・モジュールの番号
ｎ：カレントのモジュールでのカレントの検出器パックの番号
ｋ：カレントの検出器パックでのカレントのセルの番号
Ｎ_mod：フラット・モジュールの数
Ｎ_pack：一つのモジュールでの検出器パックの数
Ｎ_cells：一つの検出器パックでの検出器セルの数
ｃ：カレントの検出器チャネルの番号。ここで、ｃ＝ｍ＊Ｎ_cells＊Ｎ_pack＋ｎ＊Ｎ_cells＋ｋ
ｒ：カレントの検出器横列の番号
ｖ_total：走査ファイルから利用可能なビューの数
ｖ_rot：アイソセンタの周りでの検出器アレイの単一の回転におけるビューの数
ｃ_iso：アイソレイに対応する検出器チャネルの番号
ｄ_s2d：Ｘ線源からアイソ検出器セル（すなわちアイソレイと交差するアイソ検出器セル）までの距離
ｄ_s2i：Ｘ線源からアイソセンタまでの距離
ｄ_gap1：二つの隣り合ったモジュールの間の間隙
ｄ_gap2：同じモジュールでの二つの隣り合った検出器パックの間の間隙
ｄ_det：ｘ方向での検出器セルの寸法
ｃ_offset：ｘ方向でのチャネルのオフセット
α：ポロイダル（極）方向での二つのモジュールの間の角度（すなわちＸ線源と結ばれた二つの隣り合ったモジュールの中央チャネルの間の角度）
β：カレントのビューの投影角度
γ：Ｘ線源に対するカレントのチャネルｃと中央チャネル（すなわちアイソチャネル）との間の角度。

【0037】

図４は、発明の一実施形態によるファン・ビューとパラレル・ビューとの間の関係を示しており、同図では、フラット・モジュール検出器アレイは、第０のモジュール５０Ｍ及び最後のモジュール５１Ｍを含めた複数のフラット・モジュールを含んでいる。第０のモジュール５０Ｍは第０のチャネル５０Ｃを含んでおり、最後のモジュール５１Ｍは最後のチャネル５１Ｃを含んでいる。特定的に述べると、所与の検出器についてのファン・ビューとパラレル・ビューとの間の関係は、次のように定式化され得る。

【0038】

θ＝β_v＋γ_c （１）
式中、θは、パラレル・ビューの角度であり、β_vは番号ｖのカレントのファン・ビューの角度であって、時計回り方向での縦軸に関するアイソレイの角度として定義される角度（βは常に正であってビュー番号ｖが増えるほど増加するようにする）であり、γ_cはアイソレイに関するカレントのチャネルｃの線源における角度である。従って、チャネル番号がアイソチャネルよりも大きくなるとγ＞０となり、チャネル番号がアイソチャネルよりも小さくなるとγ＜０となる。従って、カレントのビューの所与のチャネルｃについて、当該チャネルに対応する角度γ_cを先ず算出する必要がある。一実施形態では、γ_cの計算時にはフラット・モジュール検出器アレイの幾何学的構造パラメータを考慮する必要がある。

【0039】

先ず、チャネルｃが属しているモジュール番号ｍ、このモジュールでのパック番号ｎ、及びこのパックでのセル番号ｋを得る必要がある。ｍ、ｎ及びｋは下記のようにして得ることができる。

【0040】

ｍ＝（ｃ−ｃ％（Ｎ_cells＊Ｎ_pack）／（Ｎ_cells＊Ｎ_pack）
ｋ＝（ｃ−ｍ＊Ｎ_cells＊Ｎ_pack）％Ｎ_cells
ｎ＝（ｃ−ｍ＊Ｎ_cells＊Ｎ_pack−ｋ）／Ｎ_cells （２）
また、γ_cはｍ、ｎ及びｋによって下記のように記述され得る。

【0041】

γ_c＝（ｍ−｛（Ｎ_mod−１）／２｝）＊α＋γ₁＋γ_offset （３）
式中、
α＝２α₁＋α₂
α₁＝ａｔａｎ（（Ｎ_cells＊Ｎ_pack＊ｄ_det＋（Ｎ_pack−１）＊ｄ_gap2）／２／ｄ_s2d）
α₂＝２ａｓｉｎ（ｄ_gap1／２／（ｄ_s2d／ｃｏｓα₁））
γ₁＝ａｔａｎ（（（ｎ−｛（Ｎ_pack−１）／２｝）＊ｄ_gap2＋（ｎ＊Ｎ_cell＋ｋ−｛（Ｎ_pack＊Ｎ_cell−１）／２｝）＊ｄ_det）／ｄ_s2d）
である。

【0042】

図６は、発明の一実施形態によるファン・データからパラレル・データへの並べ換えに用いられる中間パラメータを示しており、同図において、αはＸ線源と結ばれた二つの隣り合ったモジュールの中央チャネルの間の角度であり、α₁はＸ線源に対する一つのモジュールの中心とエッジとの間の角度であり、α₂はＸ線源に対する二つの隣り合ったモジュールの間の間隙の角度であり、γ₁はＸ線源に対する同じモジュールの着目チャネルｃと中央チャネルとの間の角度である。また、γ_offsetは、検出器アレイの中央チャネルとアイソレイとの間のオフセット角度であり、このオフセット角度は二重標本化のために導入されて、下記のように算出され得る。

【0043】

γ_offset＝ａｔａｎ（ｃ_offset＊ｄ_det／ｄ_s2d）
γ_cを得た後に、角度θの対応するパラレル・ビューは次式によって与えられる。

【0044】

Ｐ（ｒ，ｃ，θ）＝Ｆ（ｒ，ｃ，β_v）＝Ｆ（ｒ，ｃ，θ−γ_c） （４）
式中、Ｐは出力されるパラレル・ビーム投影データであり、Ｆは入力されるファン・ビーム投影データである。このように、ファン・データからパラレル・データへの再標本化は式（４）によって行なわれて、このようにしてパラレル・ビーム投影データとファン・ビーム投影データとの間の対応関係を得ることができる。例えば、角度θのパラレル・ビューにおける投影データは、ファン・ビーム投影データにおいて角度θ−γ_cを有する検出器データから並べ換えされる。

【0045】

以上の記載は例示的なものに過ぎないことを理解されたい。実際には、ファン・データからパラレル・データへの並べ換えは、フラット・モジュール検出器アレイの幾何学的構造パラメータと共に変化し得る。例えば、上の各式におけるパラメータは、例えばモジュールの数、一つのモジュールでのパックの数、一つのパックでのセルの数、及び間隙等に基づいて必要に応じて調節され得る。もう一つの例として、モジュール同士の間の間隙及び／又は検出器パック同士の間の間隙が極く小さいときに、間隙のデータ並べ換えに対する影響を無視することができ、或いは二重標本化が不要であるときには、アイソレイに対する中央チャネルのオフセットを考慮に入れなくてもよい。

【0046】

本発明の一実施形態によれば、ファン・データからパラレル・データへの再標本化は、ＣＴ走査の設定パラメータを用いる。例えば、アイソセンタを中心とした検出器の単一の回転におけるビューの数ｖ_rotを用いることができる。ファン・データからパラレル・データへの変換を容易にするために、ビュー角度を出力ビュー番号ｖによって置き換えて、ファン・データからパラレル・データへの再標本化のための式を得る。

【0047】

Ｐ（ｒ，ｃ，ｖ）＝Ｆ（ｒ，ｃ，ｖ−γ_c／Δβ） （５）
式中、Ｐ（ｒ，ｃ，ｖ）はビュー番号ｖのパラレル・ビューを指し、Δβは二つの隣り合ったビューの間の角度である（Δβ＝２π／ｖ_rot）。式（５）から分かるように、横列の数及びチャネルの数は、再標本化では変化しない。

【0048】

発明の一実施形態によれば、ファン・データからパラレル・データへの再標本化はさらに、ファン・ビーム投影データに補間を施すステップを含んでいる。このようにして、γ_c／Δβに対応するパラレル・ビーム投影データを得ることができる。具体的には、γ_c／Δβが整数でないときには、ファン・ビーム投影データを補間して対応するパラレル・ビーム投影データを得るべきである。限定しないがラグランジュ補間、一次補間、及び多項式補間を含めた様々な補間が利用可能である。

【0049】

発明の一実施形態によれば、ファン・ビーム投影データは、６次のラグランジュ補間を通して補間される。例えば、γ_c／Δβ＝１００．２５である場合に、望まれるビュー（すなわちビュー１００．２５）のデータを得るように、第９８、第９９、第１００、第１０１、第１０２、及び第１０３のビューのデータを用いてラグランジュ補間を行なうことができる。

【0050】

発明の一実施形態によれば、ファン・データからパラレル・データへの並べ換えはさらに、予め決められた間隔でパラレル・ビーム投影データを等間隔化するステップを含んでおり、等間隔化されたパラレル・ビーム投影データと間隔変更前のパラレル・ビーム投影データとの間の対応関係が、パラレル・ビーム投影データを等間隔化することにより得られ得る。ファン・ビーム・データをパラレル・ビーム・データへ変換した後に、得られたパラレル・ビーム・データを等間隔化して、アイソセンタからの検出器の距離に関して一様な検出器間隔（パラレル・ビーム・データ間隔）を提供することができる。パラレル・ビューにおける検出器のアイソセンタからの距離は、パラレル・ビューにおいて当該検出器に寄与したファン・ビューにおける検出器のアイソセンタからの距離である。

【0051】

図７は、発明の一実施形態によるパラレル・ビーム投影データの等間隔化に用いられる予め決められた距離を示しており、γ_mm（ｃ）はアイソセンタからの検出器ｃの距離であり、再間隔変更の後には、γ_mm（ｃ＋１）−γ_mm（ｃ）は、隣り合った検出器の全ての対について等しくなるべきである。この固定された増分を二つの隣り合った標本化の間の距離と呼び、Δγ_mmと表わす。

【0052】

発明の一実施形態によれば、アイソチャネルと隣接するチャネルとの間の距離のアイソセンタにおける写像距離をΔγ_mmとして用いて、パラレル・ビーム投影データを等間隔化することができる。この場合には、Δγ_mmは、単一の検出器によって境界付けられる円弧の長さとして定義され、この円弧はＸ線源を中心とした半径ｄ_s2iの円に位置する。再等間隔化されたパラレル・ビューにおける二つの隣り合った標本化の間の距離Δγ_mmは、下式のようにして算出することができる。

【0053】

Δγ_mm＝ｄ_det／ｄ_s2d＊ｄ_s2i （６）
ｃ′を再間隔変更の後のパラレル・ビューにおける検出器チャネル番号とし、ｃを再間隔変更の前のパラレル・ビューにおける対応する検出器チャネルとする。アイソセンタからの検出器ｃ′の距離γ_mm（ｃ）は、下式のようにして算出される。

【0054】

γ_mm（ｃ′）＝（ｃ′−ｃ_ISO）＊Δγ_mm （７）
すると、アイソセンタからの検出器ｃ′の距離は、線源γ_cにおける検出器ｃの角度を与える。

【0055】

γ_c＝ａｓｉｎ（γ_mm（ｃ′）／ｄ_s2i） （８）
最終的に、再等間隔化のための式を得ることができる。

【0056】

Ｐ_eq（ｒ，ｃ′，ｖ）＝Ｐ（ｒ，γ_c，ｖ） （９）
式中、Ｐ_eqは再等間隔化されたパラレル・ビーム・データであり、Ｐはファン・データからパラレル・データへの再標本化の後の不等間隔データである。パラレル・ビーム投影データは、式（９）を通して等間隔化され得る。

【0057】

ここでΔγ_mmは、アイソチャネルと隣接するチャネルとの間の距離のアイソセンタにおける写像距離として定義されているが、他の間隔（例えばΔγ_mm＝ｄ_det／ｄ_s2d＊ｄ_s2iよりも大きい又は小さい間隔）を、パラレル・ビーム投影データを再等間隔化するのに用いてもよいことを理解されたい。

【0058】

発明の一実施形態によれば、等間隔化されたパラレル・ビーム投影データと不等間隔のパラレル・ビーム投影データとの間の関係（すなわち等間隔化されたデータのチャネル番号ｃ′と等間隔化前のデータの角度γ_cとの間の関係）に基づいて、再標本化された不等間隔のパラレル・ビーム投影データを補間して、所要の等間隔化されたパラレル・ビーム投影データを得ることができる。例えば、γ_cと実際のチャネルγ角度とが同じでないときに、補間を施して、対応する等間隔化されたパラレル・ビーム投影データを得ることができる。限定しないがラグランジュ補間、一次補間、及び多項式補間を含めた様々な補間が利用可能である。

【0059】

発明の一実施形態によれば、不等間隔のパラレル・ビーム投影データは、γ_cに対応するビュー・データを得るために、４次のラグランジュ補間を通して補間され得る。

【0060】

フラット検出器アレイの幾何学的構成によって生ずるセル長の重み付け誤差を回避するために、ラグランジュ補間ではγ角度を選択すべきであることを特記しておく。しかしながら、必要である場合には、検出器チャネル番号を用いて不等間隔のパラレル・ビーム投影データを補間してもよい。

【0061】

発明の一実施形態によれば、ＣＴシステムがヘリカル・スキャンを実行する場合には、ヘリカル・スキャンによって得られるファン・ビーム投影データを先ず補間してアキシャル・スキャン・データを得、次いで、ファン・データからパラレル・データへの並べ換えを行なってパラレル・ビーム投影データを得る。

【0062】

発明の一実施形態によれば、得られたパラレル・ビーム投影データを用いて、例えばフィルタ補正逆投影再構成アルゴリズム又は他のアルゴリズムに基づいてＣＴ画像を形成することができる。再等間隔化されたパラレル・ビーム投影データを用いることによりさらに良質なＣＴ画像を得ることができるが、このＣＴ画像は、必要な場合には等間隔化前のパラレル・ビーム投影データを用いることによって形成されてもよいことを理解されたい。

【0063】

図８は、発明の各実施形態からのＣＴ画像と、従来技術からのＣＴ画像との間の比較を示す。フラット・モジュール検出器アレイについて、従来技術の撮像方法は著しい環状アーティファクトを生じている（左図を参照されたい）が、本発明の撮像方法はかかる環状アーティファクトを生じていない（右図を参照されたい）。

【0064】

発明の一実施形態によれば、本発明はフラット・モジュール検出器アレイに適用されるばかりでなく、第三世代ＣＴシステムの彎曲型検出器アレイのような非フラット・モジュール検出器アレイにも適用され得る。当業者は、適当な幾何学的構造パラメータ（モジュールの数、一つのモジュールでのパックの数、二つの隣り合ったモジュールの間の間隙、及び二つの隣り合ったパックの間の間隙等）を設定することにより、フラット・モジュール検出器アレイが実際に彎曲型検出器アレイに近似することを理解されよう。

【0065】

発明の一実施形態によれば、本発明は、次の設定を通して彎曲型検出器アレイ（ＧＥの幾つかのＣＴ製品等）に適用され得る。すなわち、フラット・モジュール検出器アレイでの検出器モジュールの数を５７以上とし、各々の検出器モジュールでの検出器パックの数を１とし、各々の検出器パックでの検出器セルの数を１６以下とし、二つの隣り合ったモジュールの間の間隙を０に相対的に近くし、二つの検出器パックの間の間隙を０に近くする。

【0066】

本発明はまた、フラット・モジュール検出器アレイを有するＣＴシステムにおいて撮像を行なう装置９００を提供し、このＣＴシステムは、ＣＴ走査から対象のファン・ビーム投影データを得る。図９に示すような装置９００は、フラット・モジュール検出器アレイの幾何学的構造パラメータを取得するパラメータ取得手段と、ファン・ビーム投影データをパラレル・ビーム投影データへ変換するために、幾何学的構造パラメータに基づいてファン・ビーム・データからパラレル・ビーム・データへデータを並べ換えするデータ並べ換え手段とを含んでいる。次いで、得られたパラレル・ビーム投影データがＣＴシステムによって用いられて、ＣＴ画像を形成する。

【0067】

発明の一実施形態の装置によれば、データ並べ換えはさらに、パラレル・ビーム投影データとファン・ビーム投影データとの間の対応関係を得るために、幾何学的構造パラメータに基づいてファン・ビーム・データからパラレル・ビーム・データへデータを再標本化する動作を含んでいる。

【0068】

発明の一実施形態の装置によれば、データを再標本化する動作はさらに、ＣＴ走査の設定パラメータを用いる。

【0069】

発明の一実施形態の装置によれば、データ再標本化はさらに、パラレル・ビーム投影データとファン・ビーム投影データとの間の対応関係に基づいてファン・ビーム投影データに補間を施す動作を含んでいる。

【0070】

発明の一実施形態の装置によれば、データを並べ換えする動作はさらに、等間隔化されたパラレル・ビーム投影データを生成するために、パラレル・ビーム投影データを等間隔化する動作を含んでおり、等間隔化されたパラレル・ビーム投影データと間隔変更前のパラレル・ビーム投影データとの間の対応関係が、パラレル・ビーム投影データを等間隔化することにより得られ得る。

【0071】

発明の一実施形態の装置によれば、パラレル・ビーム投影データを等間隔化する動作は、予め決められた距離でパラレル・ビーム投影データを等間隔化する動作を含んでいる。

【0072】

発明の一実施形態の装置によれば、パラレル・ビーム投影データを等間隔化する動作は、等間隔化されたパラレル・ビーム投影データと間隔変更前のパラレル・ビーム投影データとの間の対応関係に基づいてパラレル・ビーム投影データに補間を施す動作を含んでいる。

【0073】

発明の一実施形態の装置によれば、ファン・ビーム投影データに施される補間は６次のラグランジュ補間であり、且つ／又はパラレル・ビーム投影データに施される補間は４次のラグランジュ補間である。

【0074】

発明の一実施形態の装置によれば、ＣＴ走査から対象のファン・ビーム投影データを得る動作は、ＣＴシステムがヘリカル・スキャンを実行するときには、アキシャル・スキャン・データを得るために、ヘリカル・スキャンによって得られるファン・ビーム投影データを補間する動作を含んでいる。

【0075】

発明の一実施形態の装置によれば、ＣＴ画像は、フィルタ補正逆投影再構成アルゴリズムに基づいてパラレル・ビーム投影データを用いることにより形成される。

【0076】

発明の一実施形態の装置によれば、この装置は、彎曲型検出器アレイに適用可能である。

【0077】

また一方、本発明は、上の実施形態の任意の一つによるＣＴシステム撮像のための方法及び／又は装置を含むＣＴシステムも提供する。

【0078】

本発明は、限定しないがハードウェア、ファームウェア、コンピュータ・プログラム、及び論理装置等を含めた当技術分野で周知の様々な態様を通して実施され得ることが当業者には理解されよう。

【0079】

以上の記載及び対応する図面によって本発明の好適実施形態を詳細に例示説明した。加えて、記載に用いられる特定の用語は例示的なものに過ぎない。本発明の多くの改変、均等構成、及び変形は当業者には明らかとなろう。例えば、上の実施形態の一つのステップ又はモジュールを二つ以上のステップ又はモジュールを通して具現化してもよいし、或いは上の実施形態の二つ以上のステップ又はモジュール又は装置の作用が一つのステップ又はモジュールにおいて実現されてもよい。前記変形が発明の要旨及び範囲内に含まれる限り、これらの変形は特許請求の範囲によって画定される本出願の保護範囲に含まれるものと看做される。

【符号の説明】

【0080】

１０：ＣＴシステム
１２：ガントリ
１４：Ｘ線源
１８：検出器アレイ
２２：患者
４６：テーブル
３０１、３０２、３０３、３０４、３０５：フラット・モジュール
３１１：間隙
３１４：Ｘ線源
４２１、４２２、４２３、４２４：検出器パック
４３１：間隙
５０Ｃ、５０Ｍ：フラット・モジュール
５１Ｃ、５１Ｍ：チャネル
９００：フラット・モジュール検出器アレイを有するＣＴシステムにおいて撮像を行なう装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】