JPH0793924B2 - 平面と交差する輻射線を用いた断層像再生方式 - Google Patents
平面と交差する輻射線を用いた断層像再生方式Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】この発明は計算機式断層写真（ＣＴ）装
置、特に、ガントリー平面内の輻射線並びにガントリー
平面と交差する輻射線の両方に沿って被作像物体の投影
を求めるＣＴ装置に関する。典型的な計算機式断層写真
装置では、回転ガントリーに取付けられたＸ線源をコリ
メートして、ある定められた扇形ビーム角度を持つ扇形
ビームを形成する。扇形ビームは「ガントリー平面」、
即ち、ガントリーの回転軸線に対して垂直な平面内にあ
る様な向きにするのが典型的であり、やはりガントリー
平面内の向きを有するＸ線検出器配列に対し、被作像物
体を介して透過させる。ガントリーの回転軸線はｚ軸と
も呼ばれる。 【０００２】検出器配列は一線上の検出素子で構成さ
れ、各々の検出素子が、Ｘ線源から特定の検出素子に投
射された輻射線に沿って伝達された放射の強度を測定す
る。伝達された放射の強度は、その輻射線に沿ったＸ線
ビームの被作像物体による減衰に関係する。Ｘ線源及び
検出器配列はガントリー平面内でガントリー上で、回転
の中心の周りに回転させることが出来、こうして、扇形
ビームの軸線が被作像物体と交差する時の「ガントリー
角度」を変えることが出来る様にする。各々のガントリ
ー角度で、各々の検出器素子から収集された強度信号で
構成される投影を求める。その後、ガントリーを新しい
角度に回転し、この過程を繰返して、多数のガントリー
角度に沿った投影データを集め、断層写真用投影集合を
形成する。 【０００３】投影集合を集めるのに、２πラジアン又は
３６０°のガントリーの回転を用いる場合が多い。然
し、扇形ビームＣＴ装置では、πラジアンに扇形ビーム
の角度を加えただけと云う小さなガントリーの回転角度
を用いても、数学的に完全な投影集合を求めることが出
来ることが判っている。投影集合を集めるのに２πラジ
アン未満のガントリーの回転を使うことは、一般的に
「半走査」と呼ばれている。 【０００４】収集された断層写真用投影集合は、公知の
再生アルゴリズムに従って、スライス像を「再生」する
為の後の計算機による処理の為、数字の形で記憶される
のが典型的である。扇形ビームで投影した投影集合は、
扇形ビーム再生方法により、直接的に像に再生すること
が出来るし、或いは投影の強度データを平行ビームに分
類し、平行ビーム再生方法に従って再生することが出来
る。再生された断層写真像は普通のＣＲＴ管に表示する
ことが出来るし、或いは計算機制御のカメラによって、
フィルムの記録に変換することが出来る。 【０００５】典型的な計算機式断層写真法の検査は、被
作像物体の一連の「スライス」を収集する。各々のスラ
イスはガントリー平面と平行であって、スライスの厚さ
は、焦点スポットの寸法、検出器配列の幅、装置のコリ
メーション及び形状によって決まる。相次ぐ各々のスラ
イスを、ｘ及びｙ軸に対して垂直なｚ軸に沿って増分的
に変位させて、３番目の空間次元の情報を求める。放射
線技師は、ｚ軸に沿った位置の順序にスライス像を観察
することによって、この３番目の次元を見ることが出来
るし、或いは再生されたスライスの集合を構成する数字
データを計算機のプログラムで編集して、被作像物体の
３次元に於ける陰影つきの、斜視図で見た表示を発生す
ることが出来る。 【０００６】計算機式断層写真法の分解能が高くなるに
つれて、ｚ軸次元に要求されるスライスの数が増大す
る。断層写真検査の時間及び費用は、必要な逐次的なス
ライスの数と共に増加する。更に、より多くのスライス
を収集するのに必要な走査時間が長くなればなる程、患
者の苦痛も強まり、患者は断層写真法による再生の忠実
度を保つ為に殆んど動かないまゝでいなければならな
い。従って、一連のスライスを求めるのに要する時間を
短縮することには、かなりの関心がある。 【０００７】多数のスライスのデータを収集するのに必
要な走査時間を短縮する１つの方法は、所定のガントリ
ーの回転の間、１つより多くのスライスに対する投影デ
ータを収集することである。これは、ｚ軸に沿って伸び
る２次元検出器配列を使って、ガントリー平面の両側に
ある投影データを求めると共に、Ｘ線のコリメーション
を扇形ビームのコリメーションから、例えば焦点スポッ
トから、ガントリー平面内だけでなく、ガントリー平面
の両側にも発散する輻射線を持つコーン・ビームのコリ
メーションに変えることによって行なうことが出来る。
この様なコーン・ビームは一般的には真のコーンである
必要はなく、例えば３次元に於けるＸ線のピラミッド形
分散を含んでいてもよいことが理解されよう。１回の投
影の間、１つよりも多くの平面からの放射を収集するこ
とを一般的に３次元走査と呼ぶ。 【０００８】３次元走査は可能性として利点があるが、
人為効果が被作像物体内の構造をぼかす為に、像は劣化
する場合が多い。 【０００９】 【発明の要約】この発明は、コーン・ビーム方式によっ
て生ずる像の人為効果（アーチファクト）の発生源を発
見したことに基づいており、こう云う人為効果を除去す
る２つの手段を提供する。具体的に云うと、第１の実施
例では、２次元検出器配列が、ガントリーの回転軸線対
して垂直に被作像物体を通る第１の、平面内の輻射線
（in-plane rays ）、及び被作像物体を通るが、軸線に
対して垂直ではない第２の、平面と交差する輻射線（cr
oss-plane rays）に沿った放射を収集する。検出器配列
が、夫々第１及び第２の輻射線の強度を示す第１及び第
２の信号を発生する。検出器配列が取付けられているガ
ントリーを回転して、検出器配列を、２πラジアンの整
数倍に等しい角度範囲にわたり、この軸線及び被作像物
体の周りの軌道に沿って動かす。この角度範囲内で得ら
れた第１及び第２の信号が、投影集合を形成する。 【００１０】この発明の１つの目的は、半走査に関連し
て、平面と交差する輻射線を使うことによって生ずる像
のある人為効果を除去することである。平面内の輻射線
の場合と異なり、平面と交差する輻射線を用いた半走査
では、重要な投影情報が失われることが判った。この情
報は、投影集合が２πラジアンにわたるガントリーの回
転によって求められることを保証することによっての
み、再び捕捉される。 【００１１】第２の実施例では、検出器配列を軸線の周
りに回転させると共に平面内及び平面と交差する輻射線
を軸線に沿って並進させることにより、ｚ軸に沿った多
数の位置に対し、且つ２πラジアン未満のガントリー角
度範囲にわたり、２次元の投影情報が半走査で収集され
る。検出器配列からの第１及び第２の集合が、夫々第１
及び第２のデータ集合を発生する。この後、第１のデー
タ集合を使って、測定されたガントリー角度の範囲内に
はないガントリー角度での第２のデータに対する値を推
定し、第３のデータ集合を発生する。第２及び第３の集
合を組合せ、組合せたデータ集合を第１のデータ集合と
共に再生して、像の組を発生する。 【００１２】従って、この発明の別の目的は、半走査を
希望する時、平面内の輻射線から得られる情報を、平面
と交差する輻射線によって増強することが出来る様にし
ながらも、２つのデータ集合の単純の組合せから生ずる
様な像の人為効果を減らすことである。第３のデータ集
合が、第２のデータ集合から脱落するデータの推定値と
なる。こう云う脱落データが人為効果の源である。 【００１３】推定過程は、第１のデータを３次元像マト
リクスに再生し、この像マトリクスを、各々のｚ軸位置
に対し且つ測定されたガントリー角度の範囲内にはない
ガントリー角度で、平面と交差する輻射線に沿って再投
影して、第３のデータ集合を発生することによって実施
することが出来る。従って、この発明の別の目的は、複
雑な重ね継ぎ及び加重手順を必要とせずに、第２のデー
タ集合の脱落データを推定する簡単な手段を提供するこ
とである。 【００１４】この発明の上記並びにその他の目的及び利
点は、以下の説明から明らかになろう。この説明は、こ
の発明の好ましい実施例を例として以下図面について述
べたものである。この実施例は必ずしもこの発明の範囲
全体を表わすものではなく、発明の範囲を解釈するに当
たっては、特許請求の範囲を参照されたい。 【００１５】 【好ましい実施例の詳しい説明】図１及び２について説
明すると、３次元ＣＴスキャナを表わすＣＴ装置１０
が、Ｘ線源１２を含んでいて、これは焦点スポット１６
からＸ線のコーン・ビーム１４を患者１８を介して投射
して、それが２次元検出器配列２０によって受取られる
様な向きになっている。 【００１６】２次元検出器配列２０は、全体として垂直
な列及び行に分けた形で検出器配列の区域にわたって配
置された多数の検出素子２２で構成されていて、患者１
８を通してＸ線１４が伝達されたことによる投影像を検
出する。Ｘ線源１２及び２次元検出器配列２０はガント
リー２４の両側に取付けられていて、全体として患者１
８内にある回転軸線２６の周りに向い合って回転する様
になっている。回転軸線２６が、コーン・ビーム１４内
の中心に原点を持つデカルト座標系のｚ軸を形成する。
この座標系のｘ及びｙ軸によって定められた平面が回転
平面、即ち、ガントリー２４のガントリー平面２８を定
める。 【００１７】ガントリー２４の回転は、ガントリー平面
２８内の任意の基準位置からの角度γで測る。角度γは
０乃び２πラジアン（３６０°）の間を変化する。コー
ン・ビーム１４のＸ線がガントリー平面２８から角度φ
だけ発散すると共に、ガントリー平面２８に沿って角度
θだけ発散する。これに対応して、２次元検出器配列２
０は、全体として焦点スポット１６に中心を持つ球面の
一部分として配置されており、格子状の検出素子２２
が、コーン・ビーム１４の角度φ及びθ全体にわたり、
コーン・ビーム１４の輻射線を受取って、この輻射線に
沿った強度測定をする様に配置されている。φ＝０の値
を持つコーン・ビーム１４の輻射線２５は、ガントリー
平面２８内にあり、「平面内輻射線」と呼ぶ。平面内輻
射線２５は、普通の扇形ビームのＣＴ装置で使われる輻
射線である。φ≠０の値を持つ輻射線２７は「平面と交
差する輻射線」と呼ぶ。 【００１８】図１について説明すると、ＣＴスキャナ１
０の制御装置には制御モジュール３０が付設されてお
り、これはＸ線源１２に電力及びタイミング信号を供給
するＸ線制御装置３２と、ガントリー２４の回転速度及
び位置を制御するガントリー・モータ制御装置３４と、
２次元検出器配列２０からの投影データを受取って、こ
のデータを後で計算機で処理する為のディジタル・ワー
ドに変換し、データを求めた時のφ，θの値及びガント
リー角度γをも保管するデータ収集装置（ＤＡＳ）３６
とを含む。Ｘ線制御装置３２、ガントリー・モータ制御
装置３４及びデータ収集装置３６が計算機３８に接続さ
れ、計算機３８によって制御されると共に、計算機３８
にデータを送る。 【００１９】計算機３８は汎用ミニコンピュータであ
り、これから詳しく説明する様に、この発明に従って投
影データを収集して操作する様にプログラムすることが
出来る。計算機３８が像再生装置４０に接続され、この
装置が、公知の方法に従って高速の像の再生を実行す
る。像再生装置４０はアレー・プロセッサである。計算
機３８が一般的にはＣＲＴ表示装置及びキーボードであ
るオペレータ・コンソール４２を介して指令及び走査パ
ラメータを受取る。このコンソールは、オペレータがＣ
Ｔ走査用のパラメータを入力することが出来る様にする
と共に、計算機３８からの再生像又はその他の情報を表
示することが出来る様にする。大量記憶装置４４が、Ｃ
Ｔ作像装置１０の動作プログラムを記憶すると共に、オ
ペレータが将来参考にする為の投影及び像データを記憶
する為の手段になる。 【００２０】図３について説明すると、所定の投影で
は、Ｘ線のコーン・ビーム１４は患者１８のある容積４
６に入射する。この容積４６内で、第１の部分容積４８
がゼロのφの値を持つコーン・ビーム１４からの平面内
輻射線２５を受取る。こう云う平面内輻射線２５が、ガ
ントリー平面２８（図２に示す）内の１行に沿ってガン
トリー平面２８内にある２次元検出器配列２０の検出素
子２２によって検出される。ｚ軸に沿って第１の部分容
積４８から変位した第２の部分容積５０が、φの値が０
ではない平面と交差する輻射線２７を受取る。この様な
平面と交差する輻射線２７は、２次元検出器配列２０の
他の行の検出素子２２によって検出される。こう云う行
はガントリー平面２８内にはない。 【００２１】部分容積５０が小さいと仮定すると、部分
容積５０と交わる、平面と交差する輻射線２７は、互い
に略平行である。図４について説明すると、走査の間、
部分容積５０内にある物体５２は、略平行な、平面と交
差する輻射線２７によって照射され、平行な２次元投影
５４を作る。投影５４の平面は、平面と交差する輻射線
２７に対して垂直である。即ち、平面５４に対する法線
は輻射線２７と平行であり、この平面はｚ軸２６と平行
なｚ′軸２６′を中心としている。３次元フーリエ・ス
ライス定理では、物体の２次元平行投影の２次元フーリ
エ変換は、フーリエ空間に於ける対応する半径方向平面
内での物体の３次元フーリエ変換の値になると述べられ
ている。フーリエ空間平面での対応する半径方向平面に
対する法線は、投影の方向と平行である。従って、２次
元平行投影５４は、２次元フーリエ変換５６の作用を受
けた時、フーリエ変換５７で同様なデータ平面５８とな
る。 【００２２】２次元投影５４は、ｚ′軸２６′に対して
垂直な第１の軸線５１と、角度φだけｚ′軸２６′に対
して傾いた第２の軸線５３とを持ち、その表面に対して
垂直に、コーン・ビーム１４の、平面と交差する輻射線
２７を受取る。２次元投影５４の第１の軸線５１は、前
に述べた様に、ガントリー２４の位置によって決まる量
γだけ基準角度２３から、ｚ′軸２６′の周りに回転し
ている。 【００２３】同様に、上に述べた定理により、２次元投
影５４の２次元フーリエ変換５６は、フーリエ変換の垂
直軸線Ｆz の周りに、基準６０に対して角度γだけ回転
した第１の軸線５９、及びＦz に対して角度φだけ回転
した第２の軸線６１を持つ平面５８に沿った、フーリエ
空間５７内での物体５２の３次元フーリエ変換の値を作
る。軸線Ｆz は、ｚ軸２６に対応するものとして定義さ
れた、フーリエ空間５７の単なるデカルト座標軸であ>
る。 【００２４】ガントリー２４の回転によって異なる角度
γの所で得られた異なる投影５４に対し、フーリエ・デ
ータの別の平面５８が得られる。フーリエ・データの各
々の平面５８は、平面と交差する輻射線２７の角度φに
よって固定された、Ｆz に対する同じ角度φを持つが、
Ｆz の周りに回転して、フーリエ空間５７でデータ円筒
６２を掃引し、２つの円錐形区域６４を除外する。除外
された円錐形区域６４は、底が円筒６２の底と接し、頂
点が円筒６２の中心点で合さるコーンである。こう云う
円錐形区域６４の頂角は２φに等しく、従って、平面と
交差する輻射線２７のφの値が増加するにつれて、円錐
形区域が大きくなる。円筒６２及びコーン６４が、ガン
トリー２４の回転の間、２πラジアンに及ぶ角度γで求
めた投影５４に対し、フーリエ空間で得られるデータを
制限する。 【００２５】物体５２の像を再生するには、円筒６２の
データの逆フーリエ変換を求めることが必要である。一
般的に、この逆フーリエ変換は、断層写真像又はスライ
ス像を発生する様に、円筒６２を通る一平面に沿って求
める。再生像に対する円錐形区域６４の脱落データの影
響は、再生像から低い空間周波数を除去することであ
る。然し、平面と交差する輻射線２７の角度φが小さけ
れば、この様に低い周波数の情報が失われることは、望
ましいことではないけれども、多くの作像の用途では許
容することが出来る。 【００２６】３次元走査に半走査方法を用い、ガントリ
ー２４が２πラジアン回転せず、πラジアン程度のそれ
より少ない量しか回転しない場合、平面と交差する輻射
線２７によって収集されるデータ６２は、不足分がずっ
と著しくなる。図５について説明すると、平面と交差す
る輻射線２７を用いた半走査では、軸線Ｆz から各々の
コーン６４に対して反対向きに半径方向に拡がるＶ字形
チャンネル６８に沿って、円筒６２からデータが失われ
る。従って、平面内輻射線２５の場合、半走査でフーリ
エ空間５７から重要なデータが失われることはないが、
それとは異なり、平面と交差する輻射線２７の場合、半
走査を使うと、フーリエ空間５７でかなりデータが失わ
れることになる。特に、チャンネル６８の失われるデー
タは、軸線Ｆz に対して非対称に配置された再生像の高
周波数成分を含み、従って、再生像の重要な細部をぼか
す惧れのあるゴーストの人為効果を作る。 【００２７】要約すれば、図６をも参照して説明する
と、フーリエ空間５７に於けるＦz に対して直交する軸
線Ｆx 及びＦi に沿った図５の所定の平面では、円錐形
区域６４及びＶ字形チャンネル６８内のデータが失われ
る。然し、それと共に重要なのは、軸線Ｆx の周りに反
射したＶ字形チャンネル６８と真向いの区域７０では、
平面と交差する輻射線２７は冗長なデータを持つ。即
ち、区域７０は回転する平面５８によって２回掃引され
る。この一様でないデータの標本化が像の人為効果に寄
与する。 【００２８】図６の断面に沿って傾斜した平面５８によ
るフーリエ空間５７での円筒６２の掃引は、考えとして
は、この断面で円錐形区域６４の断面を形成する円に対
する接線６５が、この接する点がγの変化と共に円に沿
って動く時の動きを想像すれば理解されよう。従って、
半走査方法を用いた時に、平面と交差する輻射線２７を
使うことが原因で起ると考えられる像の人為効果は、平
面と交差する輻射線２７を使う場合、ガントリーの回転
に２πラジアンの完全な走査をすることを保証すること
によって除去することが出来る。この場合、脱落データ
は半径方向に対称的なコーン６４に局限され、その容積
は、平面と交差する輻射線２７の角度φを制限すること
によって制限することが出来る。 【００２９】第２の実施例では、コーン・ビーム１４の
平面と交差する輻射線２７を用いて、コーン・ビーム１
４の平面内輻射線２５によって得られる情報を補うこと
が出来る。この実施例では、ことごとくの部分容積５
０，４８（図３に示す）が、平面と交差する輻射線２７
及び平面内輻射線２５の両方によって半走査される。平
面内輻射線２５によって、ガントリーの回転の半走査に
より、像データの完全な集合を発生することが出来る。
然し、前に述べた様に、平面と交差する輻射線２７から
の投影データを平面内輻射線２５からの投影データと組
合せれば、図５に示す様に、平面と交差する輻射線の段
落データの為に像の人為効果が起る。 【００３０】然し、各々の部分容積４８，５０が平面と
交差する輻射線２７及び平面内の輻射線の２５の両方に
よって走査されゝば、平面内輻射線２５からの投影デー
タを使って、平面と交差する輻射線２７から得られた脱
落データに対する値を推定することにより、像の人為効
果を減らすことが出来る。図１、２及び３について説明
すると、半走査は、最初に患者１８、従って容積４６
を、Ｚ軸に沿った第１の位置に位置ぎめすることによっ
て実施される。次に、ガントリー２４を２π未満の半走
査の角度範囲全体にわたって回転させ、その間、平面内
輻射線２５及び平面と交差する輻射線２７に対するデー
タを、離散的な角度間隔で収集する。この角度範囲にわ
たってガントリー２４の回転が終った時、患者１８をＺ
軸２６に沿った第２の位置へ並進させ、ガントリー２４
を再び半走査にわたって回転させ、その間離散的な角度
間隔で、平面内輻射線２５及び平面と交差する輻射線２
７のデータを収集する。 【００３１】典型的には、半走査で各々のＺ軸位置に対
するデータは、容積４６をＺ軸２６に沿って並進させる
合間に、ガントリー２４をπラジアン＋２φ、即ちコー
ン・ビーム角度、の範囲にわたって回転させることによ
って得られる。図７及び３について説明すると、平面と
交差する輻射線２７に対する半走査データが、不完全
な、平面と交差する投影データ７４を発生し、平面内輻
射線２５に対する半走査データが平面内投影データ７２
を発生する。投影データ７２が、各々のガントリー角度
γ及び各々のｚ軸位置に対して、１列の検出素子７０が
受取った平面内輻射線２５の投影に対応する投影データ
点の１個の３次元配列を発生する。収集された投影デー
タ７４は、受取った、平面と交差する輻射線２７の相異
なる角度φによって表わされる、ガントリー平面２８の
外側の検出素子２０の各列に対して１つずつの、データ
の多数の３次元配列で構成される。 【００３２】平面内輻射線２５からの投影データ７２
が、プロセス・ブロック７６で示す周知の扇形ビーム再
生方法によって再生されて、容積４６に対する平面内像
データ７８を発生する。公知の様に、像データ７８は、
その各々が容積４６内にある患者１８の容積要素のＸ線
吸収度を表わす値のマトリクスで構成される。この像デ
ータ７８が、この後、プロセス・ブロック７９で示す様
に、半走査の範囲を越えたガントリー角度γに対する平
面と交差する輻射線２７に沿って、数学的に再投影され
る。例えば、半走査が０からπラジアン＋２φまでのガ
ントリー角度にわたるものであれば、再投影はπラジア
ン＋２φから２πラジアンまでにわたる。再投影する過
程７９は周知であり、コーン・ビーム１４の平面と交差
する輻射線２７に対応してマトリクスを通る線に沿っ
て、像データ７８の値を合計することである。その和
は、こう云う線に沿った合計の吸収を表わし、従って、
患者１８の容積４６から得られた投影と同様に、こう云
う輻射線２７に沿った模擬投影を作る。再投影工程７９
によって、投影データ７４と似た新しい１組の推定の平
面と交差する投影データ８２が発生されるが、前に述べ
た様に、これは半走査で使われた角度を越えるガントリ
ー角度γをカバーするものである。こうして、投影デー
タ８２及び７４が組合さって、実際は半走査であるにも
拘らず、平面と交差する輻射線２７に対する実効的に２
πラジアンの投影データを作る。 【００３３】プロセス・ブロック８０で示す様に、前は
脱落していた投影データの場所で、推定投影データ８２
を投影データ７４の配列要素に重ね継ぎすることによっ
て、投影データ８２及び７４が組合され、完成された、
平面と交差する投影データ８４が発生される。この後、
こうして完成された平面と交差する投影データ８４が、
ブロック８６で示す様な３Ｄ再生方法により、平面内投
影データ７２と共に再生される。これは平面内及び平面
と交差する両方の輻射線を取入れていて、断層写真像デ
ータ８８を発生する。断層写真像データ８８を周知の様
に、その値のマトリクス内にある平面に沿って選択的に
表示して、断層写真像を発生することが出来る。 【００３４】この為、平面内投影データ７２を使って、
平面と交差する投影データ７４の脱落データを供給し、
平面と交差する輻射線２７による半走査では、フーリエ
空間５７で完全な１組のデータが得られないことを補償
する。平面内投影データ７２と平面と交差する投影デー
タ７４との組合せにより、投影データ７２だけで得られ
るものに較べて、像データ８８の信号対雑音特性が改善
される。この増強過程の後でも、投影データ７４からは
依然として円錐形区域８４が脱落していることに注意さ
れたい。然し、前に述べた様に、区域８４から生ずる対
称的な低周波数のデータ損失は、多くの用途では許容す
ることが出来る。 【００３５】前に述べた様に、投影データ７４から脱落
する図５のＶ字形チャンネル６８のデータは、平面内輻
射線２５から取出した投影データ７２から構成された像
７８を再投影することによって供給される。然し、当業
者であれば、人為効果の原因について上に述べた所か
ら、この他の手段を用いて、Ｖ字形チャンネル６８の脱
落データを供給し、区域７０に於ける冗長データの重み
を実効的に下げることが出来ることが理解されよう。例
えば、集合７２からの対応するデータを取除き、データ
集合７４の区域６８に重ね継ぎすることが出来る。更
に、区域７０にある各々のデータ値は、その重みを半分
に減らすことが出来る。更に、重ね継ぎされる集合７２
からのデータ及び集合７４からのデータの間の不連続性
によって生ずる人為効果を防ぐ為、領域６８内のデータ
の間の境界は、適当な加重方式により、領域６８の外側
のデータと合体させることが出来る。 【００３６】この発明の範囲内に属する好ましい実施例
のこの他のいろいろな変更は、当業者に明らかであろ
う。例えば、こゝで述べた方法は、平面と交差する輻射
線及び平面内輻射線の源が身体内の減衰する同位元素で
ある様なポジトロン放出断層写真法や、不動の検出器配
列がある軌道を廻る放射源からの放射を受取る「第４世
代」ＣＴ走査の様なこの他の作像方式にも用いることが
出来る。この発明の範囲に属する種々の態様は、特許請
求の範囲を参照されたい。
置、特に、ガントリー平面内の輻射線並びにガントリー
平面と交差する輻射線の両方に沿って被作像物体の投影
を求めるＣＴ装置に関する。典型的な計算機式断層写真
装置では、回転ガントリーに取付けられたＸ線源をコリ
メートして、ある定められた扇形ビーム角度を持つ扇形
ビームを形成する。扇形ビームは「ガントリー平面」、
即ち、ガントリーの回転軸線に対して垂直な平面内にあ
る様な向きにするのが典型的であり、やはりガントリー
平面内の向きを有するＸ線検出器配列に対し、被作像物
体を介して透過させる。ガントリーの回転軸線はｚ軸と
も呼ばれる。 【０００２】検出器配列は一線上の検出素子で構成さ
れ、各々の検出素子が、Ｘ線源から特定の検出素子に投
射された輻射線に沿って伝達された放射の強度を測定す
る。伝達された放射の強度は、その輻射線に沿ったＸ線
ビームの被作像物体による減衰に関係する。Ｘ線源及び
検出器配列はガントリー平面内でガントリー上で、回転
の中心の周りに回転させることが出来、こうして、扇形
ビームの軸線が被作像物体と交差する時の「ガントリー
角度」を変えることが出来る様にする。各々のガントリ
ー角度で、各々の検出器素子から収集された強度信号で
構成される投影を求める。その後、ガントリーを新しい
角度に回転し、この過程を繰返して、多数のガントリー
角度に沿った投影データを集め、断層写真用投影集合を
形成する。 【０００３】投影集合を集めるのに、２πラジアン又は
３６０°のガントリーの回転を用いる場合が多い。然
し、扇形ビームＣＴ装置では、πラジアンに扇形ビーム
の角度を加えただけと云う小さなガントリーの回転角度
を用いても、数学的に完全な投影集合を求めることが出
来ることが判っている。投影集合を集めるのに２πラジ
アン未満のガントリーの回転を使うことは、一般的に
「半走査」と呼ばれている。 【０００４】収集された断層写真用投影集合は、公知の
再生アルゴリズムに従って、スライス像を「再生」する
為の後の計算機による処理の為、数字の形で記憶される
のが典型的である。扇形ビームで投影した投影集合は、
扇形ビーム再生方法により、直接的に像に再生すること
が出来るし、或いは投影の強度データを平行ビームに分
類し、平行ビーム再生方法に従って再生することが出来
る。再生された断層写真像は普通のＣＲＴ管に表示する
ことが出来るし、或いは計算機制御のカメラによって、
フィルムの記録に変換することが出来る。 【０００５】典型的な計算機式断層写真法の検査は、被
作像物体の一連の「スライス」を収集する。各々のスラ
イスはガントリー平面と平行であって、スライスの厚さ
は、焦点スポットの寸法、検出器配列の幅、装置のコリ
メーション及び形状によって決まる。相次ぐ各々のスラ
イスを、ｘ及びｙ軸に対して垂直なｚ軸に沿って増分的
に変位させて、３番目の空間次元の情報を求める。放射
線技師は、ｚ軸に沿った位置の順序にスライス像を観察
することによって、この３番目の次元を見ることが出来
るし、或いは再生されたスライスの集合を構成する数字
データを計算機のプログラムで編集して、被作像物体の
３次元に於ける陰影つきの、斜視図で見た表示を発生す
ることが出来る。 【０００６】計算機式断層写真法の分解能が高くなるに
つれて、ｚ軸次元に要求されるスライスの数が増大す
る。断層写真検査の時間及び費用は、必要な逐次的なス
ライスの数と共に増加する。更に、より多くのスライス
を収集するのに必要な走査時間が長くなればなる程、患
者の苦痛も強まり、患者は断層写真法による再生の忠実
度を保つ為に殆んど動かないまゝでいなければならな
い。従って、一連のスライスを求めるのに要する時間を
短縮することには、かなりの関心がある。 【０００７】多数のスライスのデータを収集するのに必
要な走査時間を短縮する１つの方法は、所定のガントリ
ーの回転の間、１つより多くのスライスに対する投影デ
ータを収集することである。これは、ｚ軸に沿って伸び
る２次元検出器配列を使って、ガントリー平面の両側に
ある投影データを求めると共に、Ｘ線のコリメーション
を扇形ビームのコリメーションから、例えば焦点スポッ
トから、ガントリー平面内だけでなく、ガントリー平面
の両側にも発散する輻射線を持つコーン・ビームのコリ
メーションに変えることによって行なうことが出来る。
この様なコーン・ビームは一般的には真のコーンである
必要はなく、例えば３次元に於けるＸ線のピラミッド形
分散を含んでいてもよいことが理解されよう。１回の投
影の間、１つよりも多くの平面からの放射を収集するこ
とを一般的に３次元走査と呼ぶ。 【０００８】３次元走査は可能性として利点があるが、
人為効果が被作像物体内の構造をぼかす為に、像は劣化
する場合が多い。 【０００９】 【発明の要約】この発明は、コーン・ビーム方式によっ
て生ずる像の人為効果（アーチファクト）の発生源を発
見したことに基づいており、こう云う人為効果を除去す
る２つの手段を提供する。具体的に云うと、第１の実施
例では、２次元検出器配列が、ガントリーの回転軸線対
して垂直に被作像物体を通る第１の、平面内の輻射線
（in-plane rays ）、及び被作像物体を通るが、軸線に
対して垂直ではない第２の、平面と交差する輻射線（cr
oss-plane rays）に沿った放射を収集する。検出器配列
が、夫々第１及び第２の輻射線の強度を示す第１及び第
２の信号を発生する。検出器配列が取付けられているガ
ントリーを回転して、検出器配列を、２πラジアンの整
数倍に等しい角度範囲にわたり、この軸線及び被作像物
体の周りの軌道に沿って動かす。この角度範囲内で得ら
れた第１及び第２の信号が、投影集合を形成する。 【００１０】この発明の１つの目的は、半走査に関連し
て、平面と交差する輻射線を使うことによって生ずる像
のある人為効果を除去することである。平面内の輻射線
の場合と異なり、平面と交差する輻射線を用いた半走査
では、重要な投影情報が失われることが判った。この情
報は、投影集合が２πラジアンにわたるガントリーの回
転によって求められることを保証することによっての
み、再び捕捉される。 【００１１】第２の実施例では、検出器配列を軸線の周
りに回転させると共に平面内及び平面と交差する輻射線
を軸線に沿って並進させることにより、ｚ軸に沿った多
数の位置に対し、且つ２πラジアン未満のガントリー角
度範囲にわたり、２次元の投影情報が半走査で収集され
る。検出器配列からの第１及び第２の集合が、夫々第１
及び第２のデータ集合を発生する。この後、第１のデー
タ集合を使って、測定されたガントリー角度の範囲内に
はないガントリー角度での第２のデータに対する値を推
定し、第３のデータ集合を発生する。第２及び第３の集
合を組合せ、組合せたデータ集合を第１のデータ集合と
共に再生して、像の組を発生する。 【００１２】従って、この発明の別の目的は、半走査を
希望する時、平面内の輻射線から得られる情報を、平面
と交差する輻射線によって増強することが出来る様にし
ながらも、２つのデータ集合の単純の組合せから生ずる
様な像の人為効果を減らすことである。第３のデータ集
合が、第２のデータ集合から脱落するデータの推定値と
なる。こう云う脱落データが人為効果の源である。 【００１３】推定過程は、第１のデータを３次元像マト
リクスに再生し、この像マトリクスを、各々のｚ軸位置
に対し且つ測定されたガントリー角度の範囲内にはない
ガントリー角度で、平面と交差する輻射線に沿って再投
影して、第３のデータ集合を発生することによって実施
することが出来る。従って、この発明の別の目的は、複
雑な重ね継ぎ及び加重手順を必要とせずに、第２のデー
タ集合の脱落データを推定する簡単な手段を提供するこ
とである。 【００１４】この発明の上記並びにその他の目的及び利
点は、以下の説明から明らかになろう。この説明は、こ
の発明の好ましい実施例を例として以下図面について述
べたものである。この実施例は必ずしもこの発明の範囲
全体を表わすものではなく、発明の範囲を解釈するに当
たっては、特許請求の範囲を参照されたい。 【００１５】 【好ましい実施例の詳しい説明】図１及び２について説
明すると、３次元ＣＴスキャナを表わすＣＴ装置１０
が、Ｘ線源１２を含んでいて、これは焦点スポット１６
からＸ線のコーン・ビーム１４を患者１８を介して投射
して、それが２次元検出器配列２０によって受取られる
様な向きになっている。 【００１６】２次元検出器配列２０は、全体として垂直
な列及び行に分けた形で検出器配列の区域にわたって配
置された多数の検出素子２２で構成されていて、患者１
８を通してＸ線１４が伝達されたことによる投影像を検
出する。Ｘ線源１２及び２次元検出器配列２０はガント
リー２４の両側に取付けられていて、全体として患者１
８内にある回転軸線２６の周りに向い合って回転する様
になっている。回転軸線２６が、コーン・ビーム１４内
の中心に原点を持つデカルト座標系のｚ軸を形成する。
この座標系のｘ及びｙ軸によって定められた平面が回転
平面、即ち、ガントリー２４のガントリー平面２８を定
める。 【００１７】ガントリー２４の回転は、ガントリー平面
２８内の任意の基準位置からの角度γで測る。角度γは
０乃び２πラジアン（３６０°）の間を変化する。コー
ン・ビーム１４のＸ線がガントリー平面２８から角度φ
だけ発散すると共に、ガントリー平面２８に沿って角度
θだけ発散する。これに対応して、２次元検出器配列２
０は、全体として焦点スポット１６に中心を持つ球面の
一部分として配置されており、格子状の検出素子２２
が、コーン・ビーム１４の角度φ及びθ全体にわたり、
コーン・ビーム１４の輻射線を受取って、この輻射線に
沿った強度測定をする様に配置されている。φ＝０の値
を持つコーン・ビーム１４の輻射線２５は、ガントリー
平面２８内にあり、「平面内輻射線」と呼ぶ。平面内輻
射線２５は、普通の扇形ビームのＣＴ装置で使われる輻
射線である。φ≠０の値を持つ輻射線２７は「平面と交
差する輻射線」と呼ぶ。 【００１８】図１について説明すると、ＣＴスキャナ１
０の制御装置には制御モジュール３０が付設されてお
り、これはＸ線源１２に電力及びタイミング信号を供給
するＸ線制御装置３２と、ガントリー２４の回転速度及
び位置を制御するガントリー・モータ制御装置３４と、
２次元検出器配列２０からの投影データを受取って、こ
のデータを後で計算機で処理する為のディジタル・ワー
ドに変換し、データを求めた時のφ，θの値及びガント
リー角度γをも保管するデータ収集装置（ＤＡＳ）３６
とを含む。Ｘ線制御装置３２、ガントリー・モータ制御
装置３４及びデータ収集装置３６が計算機３８に接続さ
れ、計算機３８によって制御されると共に、計算機３８
にデータを送る。 【００１９】計算機３８は汎用ミニコンピュータであ
り、これから詳しく説明する様に、この発明に従って投
影データを収集して操作する様にプログラムすることが
出来る。計算機３８が像再生装置４０に接続され、この
装置が、公知の方法に従って高速の像の再生を実行す
る。像再生装置４０はアレー・プロセッサである。計算
機３８が一般的にはＣＲＴ表示装置及びキーボードであ
るオペレータ・コンソール４２を介して指令及び走査パ
ラメータを受取る。このコンソールは、オペレータがＣ
Ｔ走査用のパラメータを入力することが出来る様にする
と共に、計算機３８からの再生像又はその他の情報を表
示することが出来る様にする。大量記憶装置４４が、Ｃ
Ｔ作像装置１０の動作プログラムを記憶すると共に、オ
ペレータが将来参考にする為の投影及び像データを記憶
する為の手段になる。 【００２０】図３について説明すると、所定の投影で
は、Ｘ線のコーン・ビーム１４は患者１８のある容積４
６に入射する。この容積４６内で、第１の部分容積４８
がゼロのφの値を持つコーン・ビーム１４からの平面内
輻射線２５を受取る。こう云う平面内輻射線２５が、ガ
ントリー平面２８（図２に示す）内の１行に沿ってガン
トリー平面２８内にある２次元検出器配列２０の検出素
子２２によって検出される。ｚ軸に沿って第１の部分容
積４８から変位した第２の部分容積５０が、φの値が０
ではない平面と交差する輻射線２７を受取る。この様な
平面と交差する輻射線２７は、２次元検出器配列２０の
他の行の検出素子２２によって検出される。こう云う行
はガントリー平面２８内にはない。 【００２１】部分容積５０が小さいと仮定すると、部分
容積５０と交わる、平面と交差する輻射線２７は、互い
に略平行である。図４について説明すると、走査の間、
部分容積５０内にある物体５２は、略平行な、平面と交
差する輻射線２７によって照射され、平行な２次元投影
５４を作る。投影５４の平面は、平面と交差する輻射線
２７に対して垂直である。即ち、平面５４に対する法線
は輻射線２７と平行であり、この平面はｚ軸２６と平行
なｚ′軸２６′を中心としている。３次元フーリエ・ス
ライス定理では、物体の２次元平行投影の２次元フーリ
エ変換は、フーリエ空間に於ける対応する半径方向平面
内での物体の３次元フーリエ変換の値になると述べられ
ている。フーリエ空間平面での対応する半径方向平面に
対する法線は、投影の方向と平行である。従って、２次
元平行投影５４は、２次元フーリエ変換５６の作用を受
けた時、フーリエ変換５７で同様なデータ平面５８とな
る。 【００２２】２次元投影５４は、ｚ′軸２６′に対して
垂直な第１の軸線５１と、角度φだけｚ′軸２６′に対
して傾いた第２の軸線５３とを持ち、その表面に対して
垂直に、コーン・ビーム１４の、平面と交差する輻射線
２７を受取る。２次元投影５４の第１の軸線５１は、前
に述べた様に、ガントリー２４の位置によって決まる量
γだけ基準角度２３から、ｚ′軸２６′の周りに回転し
ている。 【００２３】同様に、上に述べた定理により、２次元投
影５４の２次元フーリエ変換５６は、フーリエ変換の垂
直軸線Ｆz の周りに、基準６０に対して角度γだけ回転
した第１の軸線５９、及びＦz に対して角度φだけ回転
した第２の軸線６１を持つ平面５８に沿った、フーリエ
空間５７内での物体５２の３次元フーリエ変換の値を作
る。軸線Ｆz は、ｚ軸２６に対応するものとして定義さ
れた、フーリエ空間５７の単なるデカルト座標軸であ>
る。 【００２４】ガントリー２４の回転によって異なる角度
γの所で得られた異なる投影５４に対し、フーリエ・デ
ータの別の平面５８が得られる。フーリエ・データの各
々の平面５８は、平面と交差する輻射線２７の角度φに
よって固定された、Ｆz に対する同じ角度φを持つが、
Ｆz の周りに回転して、フーリエ空間５７でデータ円筒
６２を掃引し、２つの円錐形区域６４を除外する。除外
された円錐形区域６４は、底が円筒６２の底と接し、頂
点が円筒６２の中心点で合さるコーンである。こう云う
円錐形区域６４の頂角は２φに等しく、従って、平面と
交差する輻射線２７のφの値が増加するにつれて、円錐
形区域が大きくなる。円筒６２及びコーン６４が、ガン
トリー２４の回転の間、２πラジアンに及ぶ角度γで求
めた投影５４に対し、フーリエ空間で得られるデータを
制限する。 【００２５】物体５２の像を再生するには、円筒６２の
データの逆フーリエ変換を求めることが必要である。一
般的に、この逆フーリエ変換は、断層写真像又はスライ
ス像を発生する様に、円筒６２を通る一平面に沿って求
める。再生像に対する円錐形区域６４の脱落データの影
響は、再生像から低い空間周波数を除去することであ
る。然し、平面と交差する輻射線２７の角度φが小さけ
れば、この様に低い周波数の情報が失われることは、望
ましいことではないけれども、多くの作像の用途では許
容することが出来る。 【００２６】３次元走査に半走査方法を用い、ガントリ
ー２４が２πラジアン回転せず、πラジアン程度のそれ
より少ない量しか回転しない場合、平面と交差する輻射
線２７によって収集されるデータ６２は、不足分がずっ
と著しくなる。図５について説明すると、平面と交差す
る輻射線２７を用いた半走査では、軸線Ｆz から各々の
コーン６４に対して反対向きに半径方向に拡がるＶ字形
チャンネル６８に沿って、円筒６２からデータが失われ
る。従って、平面内輻射線２５の場合、半走査でフーリ
エ空間５７から重要なデータが失われることはないが、
それとは異なり、平面と交差する輻射線２７の場合、半
走査を使うと、フーリエ空間５７でかなりデータが失わ
れることになる。特に、チャンネル６８の失われるデー
タは、軸線Ｆz に対して非対称に配置された再生像の高
周波数成分を含み、従って、再生像の重要な細部をぼか
す惧れのあるゴーストの人為効果を作る。 【００２７】要約すれば、図６をも参照して説明する
と、フーリエ空間５７に於けるＦz に対して直交する軸
線Ｆx 及びＦi に沿った図５の所定の平面では、円錐形
区域６４及びＶ字形チャンネル６８内のデータが失われ
る。然し、それと共に重要なのは、軸線Ｆx の周りに反
射したＶ字形チャンネル６８と真向いの区域７０では、
平面と交差する輻射線２７は冗長なデータを持つ。即
ち、区域７０は回転する平面５８によって２回掃引され
る。この一様でないデータの標本化が像の人為効果に寄
与する。 【００２８】図６の断面に沿って傾斜した平面５８によ
るフーリエ空間５７での円筒６２の掃引は、考えとして
は、この断面で円錐形区域６４の断面を形成する円に対
する接線６５が、この接する点がγの変化と共に円に沿
って動く時の動きを想像すれば理解されよう。従って、
半走査方法を用いた時に、平面と交差する輻射線２７を
使うことが原因で起ると考えられる像の人為効果は、平
面と交差する輻射線２７を使う場合、ガントリーの回転
に２πラジアンの完全な走査をすることを保証すること
によって除去することが出来る。この場合、脱落データ
は半径方向に対称的なコーン６４に局限され、その容積
は、平面と交差する輻射線２７の角度φを制限すること
によって制限することが出来る。 【００２９】第２の実施例では、コーン・ビーム１４の
平面と交差する輻射線２７を用いて、コーン・ビーム１
４の平面内輻射線２５によって得られる情報を補うこと
が出来る。この実施例では、ことごとくの部分容積５
０，４８（図３に示す）が、平面と交差する輻射線２７
及び平面内輻射線２５の両方によって半走査される。平
面内輻射線２５によって、ガントリーの回転の半走査に
より、像データの完全な集合を発生することが出来る。
然し、前に述べた様に、平面と交差する輻射線２７から
の投影データを平面内輻射線２５からの投影データと組
合せれば、図５に示す様に、平面と交差する輻射線の段
落データの為に像の人為効果が起る。 【００３０】然し、各々の部分容積４８，５０が平面と
交差する輻射線２７及び平面内の輻射線の２５の両方に
よって走査されゝば、平面内輻射線２５からの投影デー
タを使って、平面と交差する輻射線２７から得られた脱
落データに対する値を推定することにより、像の人為効
果を減らすことが出来る。図１、２及び３について説明
すると、半走査は、最初に患者１８、従って容積４６
を、Ｚ軸に沿った第１の位置に位置ぎめすることによっ
て実施される。次に、ガントリー２４を２π未満の半走
査の角度範囲全体にわたって回転させ、その間、平面内
輻射線２５及び平面と交差する輻射線２７に対するデー
タを、離散的な角度間隔で収集する。この角度範囲にわ
たってガントリー２４の回転が終った時、患者１８をＺ
軸２６に沿った第２の位置へ並進させ、ガントリー２４
を再び半走査にわたって回転させ、その間離散的な角度
間隔で、平面内輻射線２５及び平面と交差する輻射線２
７のデータを収集する。 【００３１】典型的には、半走査で各々のＺ軸位置に対
するデータは、容積４６をＺ軸２６に沿って並進させる
合間に、ガントリー２４をπラジアン＋２φ、即ちコー
ン・ビーム角度、の範囲にわたって回転させることによ
って得られる。図７及び３について説明すると、平面と
交差する輻射線２７に対する半走査データが、不完全
な、平面と交差する投影データ７４を発生し、平面内輻
射線２５に対する半走査データが平面内投影データ７２
を発生する。投影データ７２が、各々のガントリー角度
γ及び各々のｚ軸位置に対して、１列の検出素子７０が
受取った平面内輻射線２５の投影に対応する投影データ
点の１個の３次元配列を発生する。収集された投影デー
タ７４は、受取った、平面と交差する輻射線２７の相異
なる角度φによって表わされる、ガントリー平面２８の
外側の検出素子２０の各列に対して１つずつの、データ
の多数の３次元配列で構成される。 【００３２】平面内輻射線２５からの投影データ７２
が、プロセス・ブロック７６で示す周知の扇形ビーム再
生方法によって再生されて、容積４６に対する平面内像
データ７８を発生する。公知の様に、像データ７８は、
その各々が容積４６内にある患者１８の容積要素のＸ線
吸収度を表わす値のマトリクスで構成される。この像デ
ータ７８が、この後、プロセス・ブロック７９で示す様
に、半走査の範囲を越えたガントリー角度γに対する平
面と交差する輻射線２７に沿って、数学的に再投影され
る。例えば、半走査が０からπラジアン＋２φまでのガ
ントリー角度にわたるものであれば、再投影はπラジア
ン＋２φから２πラジアンまでにわたる。再投影する過
程７９は周知であり、コーン・ビーム１４の平面と交差
する輻射線２７に対応してマトリクスを通る線に沿っ
て、像データ７８の値を合計することである。その和
は、こう云う線に沿った合計の吸収を表わし、従って、
患者１８の容積４６から得られた投影と同様に、こう云
う輻射線２７に沿った模擬投影を作る。再投影工程７９
によって、投影データ７４と似た新しい１組の推定の平
面と交差する投影データ８２が発生されるが、前に述べ
た様に、これは半走査で使われた角度を越えるガントリ
ー角度γをカバーするものである。こうして、投影デー
タ８２及び７４が組合さって、実際は半走査であるにも
拘らず、平面と交差する輻射線２７に対する実効的に２
πラジアンの投影データを作る。 【００３３】プロセス・ブロック８０で示す様に、前は
脱落していた投影データの場所で、推定投影データ８２
を投影データ７４の配列要素に重ね継ぎすることによっ
て、投影データ８２及び７４が組合され、完成された、
平面と交差する投影データ８４が発生される。この後、
こうして完成された平面と交差する投影データ８４が、
ブロック８６で示す様な３Ｄ再生方法により、平面内投
影データ７２と共に再生される。これは平面内及び平面
と交差する両方の輻射線を取入れていて、断層写真像デ
ータ８８を発生する。断層写真像データ８８を周知の様
に、その値のマトリクス内にある平面に沿って選択的に
表示して、断層写真像を発生することが出来る。 【００３４】この為、平面内投影データ７２を使って、
平面と交差する投影データ７４の脱落データを供給し、
平面と交差する輻射線２７による半走査では、フーリエ
空間５７で完全な１組のデータが得られないことを補償
する。平面内投影データ７２と平面と交差する投影デー
タ７４との組合せにより、投影データ７２だけで得られ
るものに較べて、像データ８８の信号対雑音特性が改善
される。この増強過程の後でも、投影データ７４からは
依然として円錐形区域８４が脱落していることに注意さ
れたい。然し、前に述べた様に、区域８４から生ずる対
称的な低周波数のデータ損失は、多くの用途では許容す
ることが出来る。 【００３５】前に述べた様に、投影データ７４から脱落
する図５のＶ字形チャンネル６８のデータは、平面内輻
射線２５から取出した投影データ７２から構成された像
７８を再投影することによって供給される。然し、当業
者であれば、人為効果の原因について上に述べた所か
ら、この他の手段を用いて、Ｖ字形チャンネル６８の脱
落データを供給し、区域７０に於ける冗長データの重み
を実効的に下げることが出来ることが理解されよう。例
えば、集合７２からの対応するデータを取除き、データ
集合７４の区域６８に重ね継ぎすることが出来る。更
に、区域７０にある各々のデータ値は、その重みを半分
に減らすことが出来る。更に、重ね継ぎされる集合７２
からのデータ及び集合７４からのデータの間の不連続性
によって生ずる人為効果を防ぐ為、領域６８内のデータ
の間の境界は、適当な加重方式により、領域６８の外側
のデータと合体させることが出来る。 【００３６】この発明の範囲内に属する好ましい実施例
のこの他のいろいろな変更は、当業者に明らかであろ
う。例えば、こゝで述べた方法は、平面と交差する輻射
線及び平面内輻射線の源が身体内の減衰する同位元素で
ある様なポジトロン放出断層写真法や、不動の検出器配
列がある軌道を廻る放射源からの放射を受取る「第４世
代」ＣＴ走査の様なこの他の作像方式にも用いることが
出来る。この発明の範囲に属する種々の態様は、特許請
求の範囲を参照されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】患者の投影を求める為のＸ線源及びＸ線検出器
を保持するガントリーを含む、この発明に使うことが出
来る様なＣＴ装置の略図。 【図２】図１のガントリーの簡略斜視図で、Ｘ線源から
のＸ線のコーン・ビームと、３次元走査に適した２次元
検出器配列を示す。 【図３】Ｘ線のコーン・ビームで照射される患者の容積
の幾何学的な表示図であって、小さな部分容積に対して
は、平面と交差する輻射線が平行であることを示す。 【図４】３次元フーリエ・スライス定理を図解する模式
図であって、軸線に対して横方向の輻射線の多数の投影
からフーリエ空間データを発生する様子を示す。 【図５】平面と交差する輻射線を用いた２πラジアン未
満の半走査に対する図４の３次元フーリエ空間の模式図
であって、再生像に像の人為効果を招く原因となる非対
称データ損失を示す。 【図６】図５の３次元フーリエ空間の断面図で、２πラ
ジアン未満の走査で収集された時の脱落データ及び冗長
データの区域を示す。 【図７】半走査の平面内データの再投影から、半走査に
於ける平面と交差する輻射線の失われるデータを推定す
るこの発明の方法を示すブロック図。 【符号の説明】 １２ Ｘ線源 ２０ ２次元検出器配列 ２４ ガントリー ３２ Ｘ線制御装置 ３４ ガントリー・モータ制御装置 ３６ データ収集装置 ３８ 計算機 ４０ 像再生装置 ４２ オペレータ・コンソール ４４ 大量記憶装置
を保持するガントリーを含む、この発明に使うことが出
来る様なＣＴ装置の略図。 【図２】図１のガントリーの簡略斜視図で、Ｘ線源から
のＸ線のコーン・ビームと、３次元走査に適した２次元
検出器配列を示す。 【図３】Ｘ線のコーン・ビームで照射される患者の容積
の幾何学的な表示図であって、小さな部分容積に対して
は、平面と交差する輻射線が平行であることを示す。 【図４】３次元フーリエ・スライス定理を図解する模式
図であって、軸線に対して横方向の輻射線の多数の投影
からフーリエ空間データを発生する様子を示す。 【図５】平面と交差する輻射線を用いた２πラジアン未
満の半走査に対する図４の３次元フーリエ空間の模式図
であって、再生像に像の人為効果を招く原因となる非対
称データ損失を示す。 【図６】図５の３次元フーリエ空間の断面図で、２πラ
ジアン未満の走査で収集された時の脱落データ及び冗長
データの区域を示す。 【図７】半走査の平面内データの再投影から、半走査に
於ける平面と交差する輻射線の失われるデータを推定す
るこの発明の方法を示すブロック図。 【符号の説明】 １２ Ｘ線源 ２０ ２次元検出器配列 ２４ ガントリー ３２ Ｘ線制御装置 ３４ ガントリー・モータ制御装置 ３６ データ収集装置 ３８ 計算機 ４０ 像再生装置 ４２ オペレータ・コンソール ４４ 大量記憶装置
フロントページの続き
(72)発明者 アーミン・フォースト・ピーフォ
アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ニュ
ー・バーリン、ウエスト・メイプル・リッ
ジ・ロード、16135番
(72)発明者 ジャン・シー
アメリカ合衆国、ウィスコンシン州、ウォ
ーケシャ、アーリン・レイン、1736番
(56)参考文献 特開 平２−51788（ＪＰ，Ａ)
特公 昭63−2607（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ｚ軸（２６）に対して垂直な第１の輻射
線（２５）及びｚ軸（２６）に対して垂直ではない第２
の輻射線（２７）に沿った放射を受取って、夫々第１及
び第２の輻射線（２５，２７）の強度を示す第１及び第
２のデータを発生する２次元検出器配列（２０）によっ
て収集された投影データから断層写真像を作る方法に於
て、 多数のｚ軸位置に対し、且つ２πラジアン未満の前記軸
線の周りのガントリー角度の範囲にわたる第１及び第２
の投影データで夫々構成された第１及び第２の投影集合
を収集し（７２，７４）、ここで、第１の投影集合（７
２）はｚ軸に対して垂直な第１の輻射線について得られ
た投影データの集合であり、また第２の投影集合（７
４）はｚ軸に対して垂直でない第２の輻射線について得
られた投影データの集合であり、 第１の投影集合から、前記ガントリー角度の範囲内にな
いガントリー角度での、前記ｚ軸位置における第２の投
影集合に対する値を推定（７６，７８，７９，８２）し
て第３の投影集合を発生し、 第２及び第３の投影集合を組合せて（８０）、完成投影
集合を発生し、完成投影集合及び第１の投影集合を再構
成して（８６）、断層写真像を発生する段階を含む方
法。 【請求項２】 第１の輻射線がある扇形角度にわたって
受取られ、ガントリー角度の範囲がπラジアンにこの扇
形角度を加えたものに等しい請求項１記載の方法。 【請求項３】 前記の推定する段階が、第１の投影集合
を３次元像集合に再構成し（７６）、前記ガントリー角
度の範囲内にないガントリー角度で、各々の前記ｚ軸位
置に対し、前記３次元像集合を第２の輻射線に沿って再
投影して（７９）、第３の投影集合を発生する段階を含
む請求項１記載の方法。 【請求項４】 前記第１及び第２の輻射線に沿った放射
がコーン・ビームによる放射である請求項１記載の方
法。 【請求項５】 被作像物体（１８）の多重断層写真像を
発生する装置に於て、 ｚ軸（２６）に対して垂直な第１の輻射線（２５）及び
ｚ軸（２６）に対して垂直ではない第２の輻射線（２
７）に沿って伝達されるＸ線のコーン・ビーム（１４）
を被作像物体（１８）に投射するＸ線源（１２）と、 前記被作像物体（１８）を通る第１及び第２の輻射線
（２５，２７）に沿った放射を収集して、夫々第１及び
第２の輻射線の強度を示す第１及び第２の投影データ
（７２，７４）を発生する２次元検出器配列（２６）
と、 前記Ｘ線源（１０）及び２次元検出器配列を被作像物体
（１８）の周りに向い合って支持するガントリー（２
４）と、 該ガントリーを被作像物体（１８）に対して支持すると
共に、前記２次元検出器配列（２０）を被作像物体（１
８）に対しｚ軸（２６）の周りの軌道に沿って動かし且
つ２次元検出器配列及びＸ線源を被作像物体に対しｚ軸
に沿って並進させて、複数個のｚ軸位置に対し、並びに
２πラジアン未満のガントリー角度範囲内にあるガント
リーの回転に対し、夫々第１及び第２の投影データ（７
２，７４）の第１及び第２の投影集合（７２，７４）を
求めるガントリー回転手段と、 前記第１及び第２の投影集合を受取ると共に、該第１の
投影集合から、前記ガントリー角度範囲の外側にあるガ
ントリー角度での前記ｚ軸位置に対する第３の投影集合
（８２）の値を推定して第３の投影集合を発生する推定
手段（７６，７９）と、 前記第２及び第３の投影集合を組合せて完成投影集合を
発生する組合せ装置（８０）と、 完成データ集合（８４）及び第１の投影集合（７２）を
再生して多重断層写真像を発生する再生手段（８６）と
を有する装置。 【請求項６】 第１の輻射線（２５）が扇形角度にわた
って受取られ、ガントリー角度範囲がπラジアンに扇形
角度を加えたものに等しい請求項５記載の装置。 【請求項７】 第１の投影データ（７２）を３次元像マ
トリクス（７８）に再生する再生手段（７６）と、ガン
トリー角度範囲内にないガントリー角度で、各々のｚ軸
位置に対し、像マトリクス（７８）を第２の輻射線（２
７）に沿って再投影して第３の投影集合（８２）を発生
する再投影手段（７９）とを有する請求項５記載の装
置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US723361 | 1991-06-28 | ||
| US07/723,361 US5396528A (en) | 1991-06-28 | 1991-06-28 | Tomographic image reconstruction using cross-plane rays |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05192322A JPH05192322A (ja) | 1993-08-03 |
| JPH0793924B2 true JPH0793924B2 (ja) | 1995-10-11 |
Family
ID=24905900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4161554A Expired - Fee Related JPH0793924B2 (ja) | 1991-06-28 | 1992-06-22 | 平面と交差する輻射線を用いた断層像再生方式 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5396528A (ja) |
| EP (1) | EP0520778B1 (ja) |
| JP (1) | JPH0793924B2 (ja) |
| DE (1) | DE69218839T2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP2005177469A (ja) * | 2003-11-26 | 2005-07-07 | General Electric Co <Ge> | 静止型コンピュータ断層撮影システム及び方法 |
| JP2005331428A (ja) * | 2004-05-21 | 2005-12-02 | Sony Corp | 画像情報処理装置および方法、並びにプログラム |
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