| 【発明の名称】 |
コンピュ―タトモグラフのための像再構成方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】ルッツ ギュンデル
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| 【要約】 |
【課題】十分な像の質において動かされる器官におけるダイナミックな研究または動かされる治療器具のコントロールが可能であるように、再構成が従来の技術にくらべて速められているコンピュータトモグラフのための像再構成方法を提供する。その際に対象物の運動と像列のなかに表示される運動との間の遅れは可能なかぎりわずかでなければならない。
【解決手段】検出器１５のデータ信号の前処理ユニット５と、その後に接続されている像再構成のための再構成ユニット７とを有し、その情報がモニター８に像再生のために供給されると共に、連続的に測定かつ前処理されたデータストリームから部分走査式再構成のためのデータセグメント９〜１２が取り出され、その開始角度がフレキシブルであり、部分走査式再構成のためのラスターが任意に定められている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 検出器（１５）のデータ信号の前処理ユニット（５）と、その後に接続されている像再構成のための再構成ユニット（７）とを有し、その情報がモニター（８）に像再生のために供給されるコンピュータトモグラフのための像再構成方法において、連続的に測定かつ前処理されたデータストリームから部分走査式再構成のためのデータセグメント（９〜１２）が取り出され、その開始角度がフレキシブルであり、部分走査式再構成のためのラスターが任意に定められていることを特徴とするコンピュータトモグラフのための像再構成方法。
【請求項２】 データセグメント（９〜１２）が重なり合っていることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】 再構成ユニット（７）がデータから独立し、再構成ラスターが等間隔であることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】 再構成ラスターが非等間隔であることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項５】 検出器チャネル、投影および相い異なる検出器列のデータにわたる内挿ならびに減ぜられた再構成マトリックスおよび（または）これらの方法の組み合わせにより速度上昇がつの高品質の再構成と共に可能であることを特徴とする請求項１ないし４の１つに記載の方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータトモグラフのための像再構成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】検出器のデータ信号の前処理ユニットと、その後に接続されている像再構成のための再構成ユニットとを有し、その情報がモニターに像再生のために供給され、その際にデータストリームが連続的に測定かつ前処理されるコンピュータトモグラフのための像再構成方法はたとえばドイツ特許出願公開第43 19 538 号明細書およびドイツ特許出願公開第 196 25 863 号明細書から公知である。
【０００３】コンピュータトモグラフでは、検出器から供給されるデータから患者の検査すべき範囲の像が再構成される。図１および図２によりこの方法が一層詳細に説明されている。
【０００４】図１には寝台１が台座２の上に示されており、それに測定開口４を有するコンピュータトモグラフのガントリ３が付設されている。測定開口４のなかに寝台１の上の患者が入れられる。検出器から供給されたデータは前処理ユニット５に供給され、この前処理ユニット５の後にデータメモリ６および再構成ユニット７が接続されている。像再生はモニター８で行われる。
【０００５】図１にはＸ線源の焦点１３も示されており、この焦点１３から扇状のＸ線放射束１４が出発し、このＸ線放射束１４は検出器要素の列から成る検出器に当たる（第３世代）。検出器信号は前処理ユニット５に供給される。
【０００６】特別な再構成アルゴリズムは、Ｘ線源の焦点および検出器１５の回転のセグメントから像計算機に供給される検出器信号に基づいている。
【０００７】このアルゴリズムによりＣＴ像ｍがセグメント像ｎa ＝ｍないしｎe ＝ｍ−１＋Ｋから再構成される。ここでＫは６０°回転のセグメントの数である。ＣＴ像ｍはＣＴ像ｍ−１およびデータセグメントｎe からのセグメント像の加算およびデータセグメントｎa −１からのセグメント像の減算により生ずる。
【０００８】図２中の左側の図は、どのようにして初期化段階で、たとえば６０°ごとにＫ＝６のデータセグメントａないしｆから、６つのセグメント像が計算かつ加算されるかを示す。図２中の中央の図は、どのようにしてその後の６０°回転の後にデータセグメントｇから第７のセグメント像が再構成されるかを示す。所望のＣＴ像はデータセグメントｇおよびその前のＣＴ像からのセグメント像の加算ならびにデータセグメントａからのセグメント像の減算により生ずる。図２中の右側の図は、どのようにしてアルゴリズムがその後の６０°データセグメントｈから第８のセグメント像を再構成するかを示す。第３のＣＴ像は、それがその前のＣＴ像に加算され、その結果から（データセグメントｂからの）第２のセグメント像が減算されることによって生ずる。このアルゴリズムは次いで後続のセグメントに対して継続される。
【０００９】代替的な実現では像の代わりに相応のセグメントの適当に前処理されたデータが互いに減算または加算される。
【００１０】説明された両アルゴリズムは原理的な欠点を有する：【００１１】３６０°回転が、既存の再構成ユニット７の計算時間がすべてのデータのオンライン処理を可能にするように、整数のセグメントに分割されなければならない。せれゆえ、再構成ユニットの最適な利用、従って最大の計算速度が可能でない。
【００１２】コンピュータトモグラフの測定領域のなかの対象物の運動と表示との間の遅れ時間は比較的大きく、たとえば治療への応用を困難にする。
【００１３】遅れ時間に関しては下記のことが生ずる。
【００１４】検出器の測定データは原理上オンラインで前処理されなければならない。すなわち回転のデータが回転時間ｔu の間に処理されなければならない。データはその際に時間ｔvvだけ遅らされる。続いての再構成は同じくオンラインで進行しなければならない。すなわちたとえば６０°セグメントの再構成は１／６回転の時間よりも長くかかってはならない。データはその際に時間ｔr だけ遅らされ、セグメント形成器の加算および減算は時間ｔa かかる。Ｘ線の放射開始から最初の像までの待ち時間はｔw,a ＝ｔvv＋ｔr ＋ｔa ＋ｔu である（図３ａ）。
【００１５】前処理されるデータがセグメントごとに加算または減算されるならば（図３ｂ）、待ち時間はより短い。それはｔw,b ＝ｔvv＋ｔr ＋ｔu である。しかし再構成計算機はより高い能力を有するものとして設計されなければならない。なぜならば、それは同一の時間中に前処理されたデータセグメントの加算および減算を実行しなければならないからである。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、十分な像の質において動かされる器官におけるダイナミックな研究または動かされる治療器具のコントロールが可能であるように、再構成が従来の技術にくらべて速められているコンピュータトモグラフのための像再構成方法を提供することである。その際に対象物の運動と像列のなかに表示される運動との間の遅れは可能なかぎりわずかでなければならない。
【００１７】
【課題を解決するための手段】この課題は、本発明によれば、請求項１の特徴により解決される。本発明による方法にとって本質的なことは、連続的に測定され、前処理されたデータストリームから部分走査式再構成のためのデータセグメントが取り出されることである。その際に個々の再構成の開始角度は従来の技術の際のように固定のラスターに制限されていない。ラスターはそれどころか再構成ユニットの現在利用可能な計算能力に相応して任意に定められる。本発明による像再構成はこうして既存の再構成ユニットへのフレキシブルな適応を可能にし、その際にそれぞれ既存の計算能力が最大に利用される。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、図４により本発明を一層詳細に説明する。
【００１９】図４は、部分走査に対するデータセグメント９〜１２が固定のラスターに制限されておらずに、任意に定められ得ること、例では重なっていることを明らかに示す。
【００２０】図４にとって本質的なことは、連続的に測定かつ前処理されたデータストリームから部分走査式再構成のためのデータセグメントが取り出される新しいアルゴリズムである。その際に個々の再構成の開始角度は従来の技術の際のように固定のラスターに制限されていない。ラスターは再構成計算機の計算能力に相応して任意に定められ得る（図４）。
【００２１】この方法は寝台運動の際に部分走査アルゴリズムに基づいてより高い位置分解能を与え、寝台運動なしにダイナミックな研究の際により高い時間分解能が達成される。さらに待ち時間ｔw,c ＝ｔvv＋ｔr ＋ｔu ・Ｆが明らかにより短い。係数Ｆはどれだけ多くのデータが３６０°再構成に比較して部分走査の再構成のために必要であるかを決定する。それは０．５２と部分走査に対して通常の０．５＋扇角度／３６０°との間を変化する。待ち時間の減少は特にこの作動形式で通常の開始ー停止作動の際に認められる。
【００２２】像再構成はたとえばフィルタ／逆投影法またはフーリエ法のような公知の再構成方法によりそれぞれ第３、第４または第５世代（第５世代：多くの回転する焦点を有するシステム）のコンピュータトモグラフのための扇状または平行Ｘ線放射に基づいて、１列形、多列形または平面形検出器システムから出発して、実行され得る。その際にデータレートが個々の検出器チャネルにわたっての内挿により、個々の投影および場合によっては相い異なる検出器列のデータにわたっての内挿により減ぜられ得る。さらに再構成マトリックスが減ぜられ、その際に像表示はより大きいマトリックスを有する内挿により行われる。説明されたデータリダクションは個々にまたは組み合わせて応用され得る。データリダクションは測定されたデータでまたは前処理されたデータで直接に行われ得る。それによって速度上昇が既に前処理中に可能であり、もしくは高い速度で行われる再構成中に達成される。続いて再構成が行われる。個々のまたは多くの断層の高い像質を有する再構成が、記憶されて、説明された仕方で前処理されたデータに基づいて可能である。データリダクションの前の測定さたデータの直接の記憶は含まれている。
【００２３】しかし、それに対して代替的に、データおよび像マトリックスのリダクションなしで、相応の能力の再構成計算機によっても処理され得る。
【００２４】オンラインで前処理されたデータがディスクに記憶されるならば、または再構成ユニットのなかに部分走査用または最後の３６０°回転のデータ用のデータバッファが設けられているならば、再構成に続いて高い速度で高い像質を有する再構成が行われ得る。その際に、再構成速度または像質への要求に応じて、説明されたデータリダクションは個々に行われてよく、組み合わせて行われてよく、または完全に切り離されてもよい。開始ー停止作動中はモニター８に次いでそれぞれ最後の測定されたデータレコードが再構成されて高い像質で現れる。切換が入力データの中断またはＸ線放射の中断によりトリガーされると、それによりいつでも検査進行の重大な中断なしにこのような再構成が可能である。高い質の像が次いで分離されたモニターに、もしくは等しいモニターのなかで他の像セグメントのなかに永久的に表示され得る。
【００２５】説明されたアルゴリズムは重なり合うデータセグメントにアクセスする。このことは、データがすべて揃って新たに再構成されなければならないことを自動的には意味しない。それどころか、説明されたアルゴリズムは、投影が再構成ｎ−１から再構成ｎのなかに引き続いて使用され得ることを含んでいる。
【００２６】既に説明されたように、再構成ラスターはフレキシブルに再構成ユニットの既存の計算容量に適合され得る。データから独立している再構成時間が仮定されるならば、それによって等間隔の再構成ラスターが生ずる。しかし、それに対して代替的に、時間ラスターは非等間隔にも選ばれ得る。これはたとえば外部トリガー（ＥＫＧトリガー）により行われ得る。それにより心臓事象によりトリガーされる記録が高い脈拍数の際にも、または多くの定められた記録が心臓周期のなかでも可能である。さらに、たとえば造影剤ボーラスの追跡の際に、再構成間隔がオンラインで現在の造影剤濃度に適合され得る。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９００３９４１３
【氏名又は名称】シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト
【氏名又は名称原語表記】ＳＩＥＭＥＮＳ ＡＫＴＩＥＮＧＥＳＥＬＬＳＣＨＡＦＴ
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| 【出願日】 |
平成１１年（１９９９）２月３日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 巖
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| 【公開番号】 |
特開平１１−２６７１１８ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１０月５日 |
| 【出願番号】 |
特願平１１−２５９２６ |
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