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JP2001519192A - Scanning Target Detection for Computer Tomography - Google Patents

Scanning Target Detection for Computer Tomography

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JP2001519192A
JP2001519192A JP2000515496A JP2000515496A JP2001519192A JP 2001519192 A JP2001519192 A JP 2001519192A JP 2000515496 A JP2000515496 A JP 2000515496A JP 2000515496 A JP2000515496 A JP 2000515496A JP 2001519192 A JP2001519192 A JP 2001519192A
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JP
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projection
data
slice
image
image data
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JP2000515496A
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クロウフォード,カール,アール.
ベイリイ,エリク
グリーンバーグ,アレクサンダー,アイ.
ルース,クリストファー,シー.
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アナロジック コーポレーション
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 ヘリカルのコーン・ビーム(114)スキャニングを使って、首振りのスライスのCTシステムが三次元の投影データを発生し、そして、走査される物体の長手方向の軸に関して等しい傾斜角(θ)および変化する回転角を有している一連の平坦な画像スライス(132)を再構成し、その法線が首振り運動をするようにさせ、そして長手方向の軸(Z)に関して処理する。従来の二次元の再構成が使われる。というのは、傾斜したスライス(132)の投影データ(130)が、一次元のファン・ビーム・データであるからである。静止している投影角において二次元の画像を生成することができる。ボクセルの首振り運動または傾斜を補正することができ、そして平行の処理を使うことができる。 Using a helical cone beam (114) scanning, a swiveling slice CT system generates three-dimensional projection data and an equal tilt with respect to the longitudinal axis of the scanned object. Reconstruct a series of flat image slices (132) having angles (θ) and varying angles of rotation, causing their normals to oscillate, and with respect to the longitudinal axis (Z) To process. Conventional two-dimensional reconstruction is used. This is because the projection data (130) of the tilted slice (132) is one-dimensional fan beam data. A two-dimensional image can be generated at a stationary projection angle. Voxel swing or tilt can be corrected, and parallel processing can be used.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

本発明は、概して、コンピュータ・トモグラフィ(CT)の画像処理に関し、
特に効率が改善され、そして画像のアーティファクトが減少しているCT画像処
理に関する。
The present invention generally relates to computer tomography (CT) image processing.
In particular, it relates to CT image processing with improved efficiency and reduced image artifacts.

【0002】[0002]

【発明の背景】BACKGROUND OF THE INVENTION

図1は、X線のソース12と、環状のディスク16の正反対の側に固定されて
いるX線検出器システム14とを含んでいる代表的な従来のCTスキャナ10の
軸方向の概略図である。ディスク16はガントリ(図示せず)の内部に回転でき るように取り付けられ、走査の間に、ディスク16がz軸の回りに連続に回転し
、一方、X線はディスク16の開口部の内部にある患者用テーブル56の上に置
かれている患者20などの物体を通してソース12からX線が通過するようにな
っている。z軸は図1のページの面に垂直であり、ディスク16の回転の機械的
中心18において走査面と交差している。ディスクの回転の機械的中心18は、
再構成された画像の「アイソセンター」に対応する。
FIG. 1 is an axial schematic diagram of a typical conventional CT scanner 10 that includes an X-ray source 12 and an X-ray detector system 14 that is fixed on opposite sides of an annular disk 16. is there. The disk 16 is rotatably mounted inside a gantry (not shown) so that during scanning, the disk 16 rotates continuously around the z-axis, while X-rays are emitted inside the opening of the disk 16. X-rays pass from the source 12 through an object such as the patient 20 placed on a patient table 56 at The z-axis is perpendicular to the plane of the page in FIG. 1 and intersects the scan plane at the mechanical center 18 of rotation of the disk 16. The mechanical center 18 of the rotation of the disk is
It corresponds to the "isocenter" of the reconstructed image.

【0003】 1つの従来のシステムにおいては、検出器システム14は、放射線がX線のソ
ース12から発射される場所である「フォーカル・スポット」と呼ばれる点24
に曲率中心がある円弧の形状で、単独のロウに配置されている個々の検出器22
のアレイを含む。ソース12および検出器22のアレイは、ソースと各検出器と
の間のX線の径路がすべてz軸に垂直な「走査面」の中にあるように配置されて
いる。X線の径路は実質的に1つの点源である場所から検出器に対して異なる角
度で広がっているので、X線の径路は一次元の線形の投影の形式において検出器
アレイ14上に入射している「ファン・ビーム」26を形成する。走査中に1つ
の測定の瞬間において単独の検出器上に入射するX線は、普通に「光線」と呼ば
れ、各検出器は、その対応している光線の強度を示す出力信号を発生する。各光
線は、その径路の中のすべての質量によって部分的に減衰されるので、各検出器
によって発生される出力信号は、その検出器とX線のソースとの間に配置されて
いるすべての質量の減衰を表し、すなわち、その検出器の対応している光線の径
路の中に横たわっている質量の減衰を表している。
In one conventional system, the detector system 14 includes a point 24 called a “focal spot” where radiation is emitted from a source 12 of X-rays.
Individual detectors 22 arranged in a single row in the form of an arc with a center of curvature
Arrays. The array of sources 12 and detectors 22 are arranged such that the x-ray paths between the sources and each detector are all in a "scan plane" perpendicular to the z-axis. The x-ray path is incident on the detector array 14 in the form of a one-dimensional linear projection, since the x-ray path extends at different angles to the detector from a location that is substantially one point source. Forming a “fan beam” 26. X-rays that are incident on a single detector at one measurement instant during a scan are commonly referred to as "rays" and each detector produces an output signal indicative of the intensity of its corresponding light beam. . Since each ray is partially attenuated by all the masses in its path, the output signal generated by each detector will be equal to all the signals located between that detector and the source of the X-rays. It represents the attenuation of the mass, ie the attenuation of the mass lying in the path of the corresponding light beam of the detector.

【0004】 X線検出器によって発生される出力信号は、普通はCTシステムの信号処理部
分(図示せず)によって処理される。その信号部分は、一般にデータ収集システ ム(DAS)を含み、それはX線検出器によって発生された出力信号をフィルタ
して、その信号対ノイズ比(SNR)を改善する。測定のインターバルの間にD
ASによって発生される出力信号は、普通に「投影」または「ビュー」と呼ばれ
、そして1つの特定の投影に対応しているディスク16、ソース12および検出
器システム14の角度的な向きは「投影角」と呼ばれている。
[0004] The output signal generated by the X-ray detector is usually processed by a signal processing portion (not shown) of the CT system. The signal portion generally includes a data acquisition system (DAS), which filters the output signal generated by the X-ray detector to improve its signal-to-noise ratio (SNR). D during the measurement interval
The output signal generated by the AS is commonly referred to as a "projection" or "view", and the angular orientation of the disk 16, source 12, and detector system 14 corresponding to one particular projection is " It is called the "projection angle."

【0005】 図2は、投影角βおよび検出器角γにおけるファン・ビームのデータ点Pf( β、γ)の発生のための、ディスク16、X線のソース12および検出器システ
ム14の向きを示している。基準の向きを定義するために使われる中心線40は
、X線のソース12の焦点から、回転の機械的中心18においてz軸を通って延
びている。投影角βは垂直軸と、中心線40との間の角度として定義される。シ
ステム14の中の個々の各検出器には、これも中心線40に関して定義されてい
る検出器角γが関係付けられている。定義によって、中心線40は、0°の基準
検出器角γにおいて検出器システム14と交差する。図2に示されているような
対称的な検出器システム14は、−δから+δまでの検出器角から延びており、
ここで、δはファンの角度の半分である。対称的な検出器システム14によって
発生されるファン・ビームのビューまたは投影Pf(β、γ)は、投影角βに対 して−δから+δまでの検出器角においてすべての検出器によって発生される一
組のデータ点Pf(β、γ)を含む。非対称の検出器システムもよく知られてい る。
FIG. 2 shows the orientation of the disk 16, X-ray source 12 and detector system 14 for the generation of the fan beam data point P f (β, γ) at the projection angle β and the detector angle γ. Is shown. A centerline 40 used to define the orientation of the reference extends from the focal point of the source of x-rays 12 at the mechanical center 18 of rotation through the z-axis. The projection angle β is defined as the angle between the vertical axis and the center line 40. Associated with each individual detector in system 14 is a detector angle γ, also defined with respect to centerline 40. By definition, centerline 40 intersects detector system 14 at a reference detector angle γ of 0 °. A symmetric detector system 14 as shown in FIG. 2 extends from a detector angle of -δ to + δ,
Here, δ is half the angle of the fan. The view or projection P f (β, γ) of the fan beam generated by the symmetric detector system 14 is generated by all detectors at detector angles from −δ to + δ with respect to the projection angle β. Includes a set of data points P f (β, γ). Asymmetric detector systems are also well known.

【0006】 走査の間に、ディスク16は、走査される物体の回りにスムースに、そして連
続的に回転し、スキャナ10が投影角βの対応している組において一組の投影P f (β、γ)を発生することができる。従来の走査においては、患者はその走査 の間に一定のz軸位置にとどまっている。複数の走査を得る時、患者は走査の間
にz軸に沿ってステップ的に動かされる。これらのプロセスは普通は「ステップ
・アンド・シュート」走査または「一定z軸」(CZA)走査と呼ばれている。
逆ラドン変換などのよく知られているアルゴリズムを使って、z軸に対して垂直
な同じ走査面をすべて共有する一組の投影からトモグラムを発生させることがで
きる。この共通の走査面は、普通は「スライス面」と呼ばれている。
[0006] During scanning, the disc 16 smoothly and continuously moves around the object to be scanned.
And the scanner 10 rotates one set of projections P in the corresponding set of projection angles β. f (Β, γ) can be generated. In a conventional scan, the patient remains at a constant z-axis position during the scan. When taking multiple scans, the patient may
Is moved stepwise along the z-axis. These processes are usually "step
Called "and-shoot" scanning or "constant z-axis" (CZA) scanning.
Using well-known algorithms such as the inverse Radon transform,
Tomograms can be generated from a set of projections that all share the same scan plane.
Wear. This common scan plane is commonly referred to as a "slice plane."

【0007】 トモグラムは走査されている物体のスライス面に沿っての二次元のスライスの
密度を表している。投影からトモグラムを発生させるプロセスは普通に「再構成
」と呼ばれている。というのは、トモグラムは投影データから再構成されるとみ
なされるからである。再構成プロセスはデータのぼけを除くためのコンボリュー
ション、ファン・ビームの光線のデータから平行光線のデータを、そして各画像
ピクセルに対する画像データがその投影データから発生されるバック投影を形成
するための再分類(rebinning)を含んでいるいくつかのステップを含
むことができる。特定の画像スライスに対するCZA走査においては、すべての
投影が共通の走査面を共有し、したがって、これらの投影をトモグラムの発生の
ためにバック・プロジェクタに対して直接印加することができる。
A tomogram represents the density of a two-dimensional slice along the slice plane of the object being scanned. The process of generating a tomogram from a projection is commonly referred to as "reconstruction." This is because the tomogram is considered to be reconstructed from the projection data. The reconstruction process is a convolution to remove data blur, parallel beam data from fan beam beam data, and back-projection where the image data for each image pixel is generated from its projection data. Several steps may be included, including rebinning. In a CZA scan for a particular image slice, all projections share a common scan plane, and therefore these projections can be applied directly to a back projector for tomogram generation.

【0008】 ステップ・アンド・シュートのCZA走査の方法は低速のプロセスとなる可能
性がある。この時間の掛かる方法においては、患者は大量のX線放射を浴びる可
能性がある。また、走査テーブルが各走査の間に移動される際、患者の動きによ
って、画像の品質が劣化する結果となる、動きおよびミス登録のアーティファク
トを生じる結果となる可能性がある。
[0008] The method of step-and-shoot CZA scanning can be a slow process. In this time consuming method, the patient may be exposed to large amounts of X-ray radiation. Also, as the scan table is moved between each scan, patient motion can result in motion and misregistration artifacts that can result in degraded image quality.

【0009】 物体の全体の走査を得るために必要な時間を減らすために、いくつかの方法が
開発されてきた。これらの方法の1つがヘリカルまたは螺旋状の走査であり、そ
の走査においては、ソース12および線形の検出器アレイ14が患者の回りに回
転されている間に、走査されている物体がz軸に沿って動かされる。ヘリカル走
査においては、投影Pf(β、γ)は、zがz(β)=cβであるようにビュー 角βに線形に関連付けられているように普通は収集される。ここで、cは定数で
ある。この形式のヘリカル走査は定速ヘリカル(CSH)走査と普通に呼ばれて
いる。
Several methods have been developed to reduce the time required to obtain a full scan of an object. One of these methods is a helical or helical scan, in which the object being scanned is in the z-axis while the source 12 and the linear detector array 14 are rotated around the patient. Moved along. In a helical scan, the projections P f (β, γ) are usually collected such that z is linearly related to the view angle β such that z (β) = cβ. Here, c is a constant. This type of helical scan is commonly referred to as a constant speed helical (CSH) scan.

【0010】 図3Aは従来のCZA走査の間に収集されるデータを示し、そして図3BはC
SH走査の間に収集されるデータを示している。図3Aに示されているように、
物体が固定のz軸にとどまっている間に、X線のソース12と検出器システム1
4とが物体20の回りに回転させられる場合、検出器システム14によって収集
されるすべての投影に関連付けられている走査面は共通のスライス面50の中に
すべてあることになる。図3Bに示されているように、ディスクが物体20の回
りに回転している間に、物体20がz軸の方向に連続的に移動させられている場
合、どの走査面も同じ平面内にはない。逆に、各投影に関連付けられる走査面は
軌跡の螺旋の集合の上の1つの軌跡点においてz軸に沿ってユニークな位置にあ
る。図3Bは間隔(0,10π)の中の螺旋の投影角に対応している走査面のz
軸座標を示している。各投影の値はその患者のz軸位置によって変わるので、各
投影は2つの変数、すなわち、βおよびzの関数であると考えることができる。
FIG. 3A shows data collected during a conventional CZA scan, and FIG.
Figure 3 shows data collected during an SH scan. As shown in FIG. 3A,
X-ray source 12 and detector system 1 while the object remains at a fixed z-axis
4 are rotated about the object 20, the scan planes associated with all projections collected by the detector system 14 will all be in a common slice plane 50. As shown in FIG. 3B, if the object 20 is continuously moved in the direction of the z-axis while the disk is rotating around the object 20, any scan plane will be in the same plane. There is no. Conversely, the scan plane associated with each projection is at a unique position along the z-axis at one locus point on the set of trajectory spirals. FIG. 3B shows the scan plane z corresponding to the helix projection angle in the interval (0,10π).
The axis coordinates are shown. Since the value of each projection depends on the patient's z-axis position, each projection can be considered to be a function of two variables, β and z.

【0011】 CZAスキャニングにおいては、すべての投影が共通の走査面を共有し、した
がって、これらの投影をバック・プロジェクタに対して直接に印加してトモグラ
ムを発生させることができる。しかし、CSHスキャニングにおいては、各投影
にはユニークなz軸座標にあるユニークな走査面があり、したがって、CSHの
投影を直接にバック・プロジェクタに対して印加することはできない。しかし、
CSHの間に収集されたデータを各種の方法で解釈して、z軸に対して垂直に延
びている1つの共通の走査面をすべて共有する一組の解釈された投影を発生する
ことができる。解釈された各投影は、たとえば、等価な投影角において、そして
異なるz軸位置において取られた2つの投影を組み合わせることによって発生す
ることができる。これらの解釈された投影をCZAのデータとして扱い、それを
バック・プロジェクタに対して印加してトモグラムを発生させることができる。
In CZA scanning, all projections share a common scan plane, so these projections can be applied directly to the back projector to generate a tomogram. However, in CSH scanning, each projection has a unique scan plane at a unique z-axis coordinate, and therefore the CSH projection cannot be applied directly to the back projector. But,
The data collected during the CSH can be interpreted in various ways to generate a set of interpreted projections that all share one common scan plane that extends perpendicular to the z-axis. . Each interpreted projection can be generated, for example, by combining two projections taken at equivalent projection angles and at different z-axis locations. These interpreted projections can be treated as CZA data and applied to a back projector to generate a tomogram.

【0012】 CSHのスキャニングはトモグラムを発生するためにある形式の解釈を必要と
し、したがって、CSHのスキャニングによって発生されたトモグラムは画像の
アーティファクトによって特性付けられる傾向がある。また、CSHの走査投影
データは、z軸の場所の1つの間隔に渡って収集され、それらが組み合わされて
解釈されたCZA走査データを発生するので、CSHスキャニングの間に発生さ
れたトモグラムの実効スライス面の幅が広くなり、したがって、z軸の分解能は
CZAスキャニングによって発生されたトモグラムより低い。しかし、ヘリカル
・スキャニングは患者の大きな体積の迅速な走査ができるので有利である。たと
えば、患者が自分の息を安楽に保つ(そしてそれによって比較的動かない状態に
とどまっている)ことができるのに十分短い時間間隔において、ヘリカル走査は
腎臓などの1つの器官全体をフルに走査するために十分なデータを収集すること
ができる。
[0012] Scanning CSH requires some form of interpretation to generate a tomogram, and thus the tomogram generated by scanning CSH tends to be characterized by image artifacts. Also, the CSH scan projection data is collected over one interval at the z-axis location and combined to produce interpreted CZA scan data, so that the effective tomogram generated during CSH scanning is obtained. The width of the slice plane is wider, and thus the resolution of the z-axis is lower than the tomogram generated by CZA scanning. However, helical scanning is advantageous because it allows rapid scanning of large volumes of the patient. For example, a helical scan scans an entire organ, such as the kidney, in a time interval that is short enough that the patient can comfortably hold his breath (and thereby remain relatively immobile). Enough data to be collected.

【0013】 CZAスキャニングに比べて走査時間を減らすためのもう1つの方法は、「コ
ーン・ビーム・スキャニング」と普通に呼ばれている。その方法においては、そ
の物体または患者の三次元の体積が一度に走査される。コーン・ビーム・スキャ
ニングにおいては、検出システムは従来のスキャニングにおいて使われる一次元
のアレイの代わりに、検出器の二次元アレイを含む。ソースからのX線出力は二
次元に発散してz軸方向に沿って等価な複数のファン・ビームを発生する。それ
は複数の検出器の複数のロウを照射し、したがって、検出器上に二次元の投影を
形成する。
Another method for reducing scan time compared to CZA scanning is commonly referred to as “cone beam scanning”. In that method, a three-dimensional volume of the object or patient is scanned at a time. In cone beam scanning, the detection system includes a two-dimensional array of detectors instead of the one-dimensional array used in conventional scanning. The x-ray output from the source diverges in two dimensions to produce multiple equivalent fan beams along the z-axis. It illuminates the rows of the detectors, thus forming a two-dimensional projection on the detectors.

【0014】 コーン・ビームのシステムの1つの形式においては、ソースおよび二次元の検
出器アレイが患者または物体の回りに回転されている間に、静止しているz軸位
置にその患者または物体が維持される。次に、患者が新しいz軸位置まで動かさ
れ、走査が繰り返される。このタイプのステップ・アンド・シュートまたは「静
止型コーン・ビーム」のシステムにおいては、1つの平面を掃引し尽くすのでは
なく、その物体の体積が走査される。1つの体積が走査された後、次の体積を走
査するために、ソースおよび検出器がz軸に沿ってステップ的に動かされる。走
査時間を減らすために使われるさらにもう1つの方法は、ヘリカル・コーン・ビ
ーム(HCB)スキャニングであり、その方法では、患者がz軸の中で連続的に
動かされながら、その患者の回りにコーン・ビーム構成、すなわち、ソースおよ
び二次元の検出器アレイが回転される。
In one type of cone beam system, the patient or object is at a stationary z-axis position while the source and the two-dimensional detector array are rotated around the patient or object. Will be maintained. Next, the patient is moved to the new z-axis position and the scan is repeated. In this type of step-and-shoot or "stationary cone beam" system, rather than sweeping one plane, the volume of the object is scanned. After one volume has been scanned, the source and detector are moved stepwise along the z-axis to scan the next volume. Yet another method used to reduce scan time is helical cone beam (HCB) scanning, in which a patient is moved around the patient while being continuously moved in the z-axis. The cone beam configuration, ie, the source and the two-dimensional detector array are rotated.

【0015】 二次元フィルタバック投影(FBP)などの、標準の二次元再構成技法が、非
コーン・ビーム・システムにおけるCZAおよび解釈されたCSHのデータを再
構成するために使われる。FBPは再構成のために使われる投影の集合が同じ平
面内にある必要がある。この条件は、CZAスキャニングにおいて満足され、C
SHのスキャニングにおいては解釈が使われて、この条件を実効的に満足する一
組の解釈された、あるいはシミュレートされた線形の投影が発生される。いずれ
の場合においても、二次元のFBPは一次元のファン・ビームの投影データから
画像データを発生する効率的な手段である。
[0015] Standard two-dimensional reconstruction techniques, such as two-dimensional filter-back projection (FBP), are used to reconstruct CZA and interpreted CSH data in non-cone beam systems. FBP requires that the set of projections used for reconstruction be in the same plane. This condition is satisfied in CZA scanning and C
Interpretation is used in SH scanning to generate a set of interpreted or simulated linear projections that effectively satisfy this condition. In either case, two-dimensional FBP is an efficient means of generating image data from one-dimensional fan beam projection data.

【0016】 コーン・ビームの幾何学的構造において、必要な条件はz軸に対して直角の平
面内にあるソースと同じ平面内の検出器ロウ、すなわち、中央の検出器ロウに対
してだけ満足される。静止型のコーン・ビームCTにおいては、ガントリが回転
する際にソースおよび与えられた検出器によって定義される一次元の投影が、そ
の物体の中の異なるスライスを横切る。従来の二次元FBPを使って、独立の一
次元の投影として各ロウを扱うことにより、コーン・ビームのデータを再構成す
ることができる。この近似はコーン・ビームの幾何学的構成を無視し、縞などの
画像のアーティファクトができ、再構成された密度の低下をもたらす。コーン・
ビームのデータを再構成するために使われる、より良好な近似方法は、フェルド
カンプ(Feldkamp)のアルゴリズムとして知られており、L.A.フェ
ルドカンプ(Feldkamp)他の「Practical cone‐bea
m algorithm」(実際的なコーン・ビーム・アルゴリズム)J.Op
t.Soc.Am.1、pp.612‐619(1984)の中に記述されてい
る。
In the cone beam geometry, the necessary condition is satisfied only for the detector row in the same plane as the source in the plane perpendicular to the z-axis, ie the central detector row. Is done. In a stationary cone beam CT, as the gantry rotates, a one-dimensional projection defined by a source and a given detector traverses different slices in the object. By treating each row as an independent one-dimensional projection using a conventional two-dimensional FBP, the cone beam data can be reconstructed. This approximation ignores the geometry of the cone beam, produces image artifacts such as fringes, and results in a reduced reconstructed density. corn·
A better approximation method used to reconstruct the beam data is known as the Feldkamp algorithm and is described in L.W. A. Feldkamp et al. "Practical cone-bea"
M. algorithm, a practical cone beam algorithm. Op
t. Soc. Am. 1, pp. 612-619 (1984).

【0017】 フェルドカンプのアルゴリズムにおいては、光線は三次元のコーンにおいて逆
投影される。真のコーン・ビームの幾何学的構成のデータを組み込もうとするフ
ェルドカンプなどのアルゴリズムは、三次元フィルタバック投影(3D‐FBP
)アルゴリズムと呼ばれている。HCBデータを再構成する三次元のアルゴリズ
ムも開発されている。これらのアルゴリズムの例が、次の論文の中に記述されて
いる。
In the Feldkamp algorithm, rays are backprojected in a three-dimensional cone. Algorithms such as Feldkamp, which attempt to incorporate true cone beam geometry data, use three-dimensional filter-back projection (3D-FBP).
) Called the algorithm. Three-dimensional algorithms for reconstructing HCB data have also been developed. Examples of these algorithms are described in the following paper.

【0018】 1. H.クドー(Kudo)およびT.サイトウ(Saito)の「コーン
・ビーム投影を使っている三次元のヘリカル走査コンピュータ・トモグラム」J
ournal of Electronics,Information,an
d Communication Society J74‐D‐II,110
8‐1114,(1991)。
[0018] 1. H. Kudo and T.W. Saito, "3D Helical Scanning Computer Tomography Using Cone Beam Projection" J
own of Electronics, Information, an
d Communication Society J74-D-II, 110
8-114, (1991).

【0019】 2. D.X.ヤン(Yan)およびR.リー(Leahy)、「Cone‐
beam tomography with circular,ellipt
ical and spiral orbits」(軌道が円形、楕円形および
螺旋形であるコーン・ビーム・トモグラム)Phys.Med.Biol.37
,493‐506,(1992)。
[0019] 2. D. X. Yan and R.M. Lee, "Cone-
beam Tomography with circular, ellipt
icals and spiral orbits "(cone beam tomograms with circular, elliptical and spiral trajectories) Phys. Med. Biol. 37
493-506, (1992).

【0020】 3. S.シャーラ(Schaller)、T.フロール(Flohr)およ
びP.シュテファン(Steffen)、「New efficient Fo
urier reconstruction method for appr
oximate image reconstruction in spir
al cone‐beam,CT at small cone angles
(小さいコーン角における螺旋形のコーン・ビームのCTにおける概略の画像再
構成のための新しい効率的なフーリエ再構成法)、SPIE Internat
ional Symposium on Medical Imaging,1
997年2月)
[0020] 3. S. Schaller, T.W. Flohr and P.M. Stephan (Steffen), "New efficient Fo
urier reconstruction method for appr
oximate image reconstruction in spir
al cone-beam, CT at small cone angles
(New efficient Fourier reconstruction method for rough image reconstruction in CT of helical cone beams at small cone angles), SPIE Internet
ionical Symposium on Medical Imaging, 1
(February 997)

【0021】 4. G.ワング(Wang)、T‐H リン(Lin)、P.チェン(Ch
eng) およびD.M.シノザキ、「a general cone bea
m algorithm」(一般的なコーン・ビーム・アルゴリズム)、IEE
E Trans.Med.Imag.12、486‐496(1993)。 三次元の再構成アルゴリズムの1つの欠点は、それらを共通の二次元再構成ハー
ドウェアと一緒に使うことができず、その結果として、それらを扱うためにカス
タムの三次元バック投影のハードウェアを作らなければならないことである。
[0021] 4. G. FIG. Wang, TH Phosphorus (Lin), P.E. Chen (Ch
eng) and D.E. M. Shinozaki, "a general cone bea
algorithm (general cone beam algorithm), IEEE
E Trans. Med. Imag. 12, 486-496 (1993). One drawback of three-dimensional reconstruction algorithms is that they cannot be used with common two-dimensional reconstruction hardware, and consequently require custom three-dimensional back projection hardware to handle them. It is something that must be made.

【0022】 多くのCT走査の応用において、再構成を実行する前に、領域をあらかじめ選
別すること(スクリーニング)が望ましい。たとえば、腫瘍などのある種の疑わ
しい物体を、硫黄のCT画像処理の間に後でさらに細かく調べるためにプリスク
リーニングのプロセスによって識別することができる。また、CTスキャニング
は商用の航空機上で運ばれるか、あるいはロードされる手荷物の中の武器や爆発
物などの輸出入禁止アイテムの識別にも応用することができる。疑わしいかばん
を識別するために、かばんをあらかじめスクリーニングすることが望ましいこと
がよくある。次にそれはそのプリスクリーニングのプロセスが疑わしいターゲッ
トを識別した場合に、完全なCT画像の再構成の対称となり得る。プリスクリー
ニングのための1つの従来の方法においては、別々のライン・スキャナが、疑わ
しい領域を識別するために、たとえば、患者の手荷物などの走査されている物体
を通る二次元の投影を発生するために使われる。疑わしいターゲットが識別され
た場合、次にその物体を完全なCTスキャニングおよび再構成に掛けることがで
きる。このプロセスは時間が掛かる可能性があり、そして手荷物走査の応用にお
いては、かばんが商用の空港においてスクリーニングされなければならないレー
トを考慮すると、実際的でない可能性がある。
In many CT scanning applications, it is desirable to pre-screen (screen) the region before performing the reconstruction. For example, certain suspicious objects, such as tumors, may be identified by a pre-screening process during CT imaging of sulfur for later closer inspection. CT scanning can also be applied to the identification of prohibited items, such as weapons and explosives, in baggage that are carried or loaded on commercial aircraft. It is often desirable to pre-screen bags to identify suspected bags. It can then be the symmetry of reconstruction of a complete CT image if the prescreening process identifies a suspicious target. In one conventional method for pre-screening, a separate line scanner generates a two-dimensional projection through the object being scanned, for example, a patient's luggage, to identify suspicious areas. Used for If a suspicious target is identified, the object can then be subjected to a full CT scanning and reconstruction. This process can be time consuming, and in baggage scanning applications, may not be practical given the rate at which luggage must be screened at commercial airports.

【0023】[0023]

【発明の目的】[Object of the invention]

本発明の1つの目的は、従来の技術の上記の識別された欠点を実質的に克服す
ることである。
One object of the present invention is to substantially overcome the above identified disadvantages of the prior art.

【0024】 本発明のもう1つの目的は、画像のアーティファクトを減らしたCTシステム
を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a CT system with reduced image artifacts.

【0025】 本発明のさらにもう1つの目的は、二次元の再構成ハードウェアを使って三次
元の再構成アルゴリズムの画像品質を提供するCTシステムを提供することであ
る。
Yet another object of the present invention is to provide a CT system that provides image quality of a three-dimensional reconstruction algorithm using two-dimensional reconstruction hardware.

【0026】 本発明のさらにもう1つの目的は、ヘリカル・コーン・ビーム・スキャニング
のCTシステムにおいて前記の目的を実現することである。
Still another object of the present invention is to achieve the above object in a helical cone beam scanning CT system.

【0027】 本発明のさらにもう1つの目的は、高い走査スループットが必要とされる手荷
物のスキャニングなどの状況に対して適用することができる、CT走査データか
ら物体の二次元投影画像を作り出す効率的な手段を提供することである。
Yet another object of the present invention is to efficiently generate a two-dimensional projected image of an object from CT scan data, which can be applied to situations such as baggage scanning where high scan throughput is required. Is to provide appropriate means.

【0028】 本発明のさらにもう1つの目的は、CT画像のボリューム要素に関連付けられ
ている質量を合計することなどによってターゲットの検出を提供することであり
、その場合、そのボリューム要素がCTスキャニング・システムの走査領域の長
手方向の軸に関して傾斜している。
Yet another object of the present invention is to provide detection of a target, such as by summing the mass associated with a volume element of a CT image, where the volume element is a CT scanning element. It is inclined with respect to the longitudinal axis of the scanning area of the system.

【0029】[0029]

【発明の概要】Summary of the Invention

したがって、本発明は1つの領域に対する画像データを発生するためのCTの
装置および方法に向けられている。その領域は長手方向の軸および直交している
横軸を定義する。その領域を走査するために放射線のソースおよび検出器のアレ
イが使われて、その領域を表している走査されたデータが発生される。1つの実
施形態においては、その領域を走査するためにヘリカル・コーン・ビームのスキ
ャニングの方法が使われる。長手方向に沿っての複数の各位置において、あるい
は等価的に複数の各投影角において、二次元の画像データのスライスが定義され
る。各データ・スライスは、その領域の長手方向の軸に関して傾斜している1つ
のスライス面を定義する。すなわち、各スライス面の法線軸がその領域の長手方
向の軸に関してある傾斜角で傾いている。また、法線軸はその領域の横軸につい
ての回転角も定義する。長手方向の軸に沿っての次々のスライスが、その領域の
長手方向の軸との等しい傾斜角を定義する法線軸を定義する。また、次々のスラ
イスに対する回転角は長手方向の軸に沿って増加する。一定の傾斜角および回転
角度における増加の結果は、法線軸が次々のスライスを通してその領域の長手方
向の軸に関する歳差運動および首振り運動を定義する。この幾何学形状において
、スライスは互いに関して首振り運動をするということができる。各画像スライ
スにおいて、画像データがその走査データから計算されたその領域の画像が発生
される。次々のスライスに対する再構成プロセスは、これ以降では「首振りスラ
イス再構成」(NSR)の方法と呼ばれる。
Accordingly, the present invention is directed to a CT apparatus and method for generating image data for a region. The area defines a longitudinal axis and an orthogonal transverse axis. An array of radiation sources and detectors is used to scan the area, and scanned data representing the area is generated. In one embodiment, a method of helical cone beam scanning is used to scan the area. At each of a plurality of positions along the longitudinal direction, or equivalently, at each of a plurality of projection angles, a slice of the two-dimensional image data is defined. Each data slice defines one slice plane that is inclined with respect to the longitudinal axis of the region. That is, the normal axis of each slice plane is inclined at a certain inclination angle with respect to the longitudinal axis of the area. The normal axis also defines the angle of rotation about the horizontal axis of the region. Successive slices along the longitudinal axis define a normal axis that defines an equal angle of inclination with the longitudinal axis of the region. Also, the rotation angle for successive slices increases along the longitudinal axis. The consequence of the increase in constant tilt and rotation angles is that the normal axis defines precession and oscillating movement about the longitudinal axis of the region through successive slices. In this geometry, the slices can be said to oscillate with respect to each other. At each image slice, an image of that region is generated where the image data has been calculated from the scan data. The reconstruction process for successive slices is referred to hereafter as the "swing slice reconstruction" (NSR) method.

【0030】 本発明のNSRの方法は従来の二次元のフィルタバック投影を使ってヘリカル
のコーン・ビーム・データを再構成するために使われることが好ましい。NSR
においては、補間を使って一組の一次元のファン・ビームの投影が二次元のコー
ン・ビームの投影データから抽出される。したがって、NSRは三次元のコーン
・ビームのデータから二次元のファン・ビームのデータを選択する必要がある。
その一次元の投影データの組は、二次元のFBPを使う時に画像品質に及ぼすコ
ーン角の好ましくない影響を最小化するように幾何学形状が選定されている、傾
斜したスライスの再構成に対応する。
The NSR method of the present invention is preferably used to reconstruct helical cone beam data using conventional two-dimensional filter-back projection. NSR
In, a set of one-dimensional fan beam projections is extracted from the two-dimensional cone beam projection data using interpolation. Therefore, the NSR needs to select two-dimensional fan beam data from three-dimensional cone beam data.
The set of one-dimensional projection data corresponds to a reconstructed slanted slice whose geometry has been chosen to minimize the undesirable effect of cone angle on image quality when using two-dimensional FBP. I do.

【0031】 伝統的に、一連のスライスを再構成する時、各スライスはz軸に沿っての異な
る位置におけるx‐y平面である。すなわち、そのシリーズの中のすべてのスラ
イスは互いに平行である。NSRにおいては、再構成されたスライス面に対する
法線ベクトルがz軸に関して小さい角度だけ傾いている。NSRで再構成された
一連の隣接したスライスにおいて、そのスライス面に対する法線ベクトルは、z
軸に関して歳差運動をし、そのスライスは互いに平行ではない。NSRにおける
用語「首振り運動型」は隣接しているスライスの相対的な向きを意味する。平行
なスライスが必要な場合、結果のNSRの画像データを解釈して平行なスライス
を提供することができる。
Traditionally, when reconstructing a series of slices, each slice is in the xy plane at a different location along the z-axis. That is, all slices in the series are parallel to each other. In NSR, the normal vector to the reconstructed slice plane is tilted by a small angle with respect to the z-axis. In a series of adjacent slices reconstructed in NSR, the normal vector to that slice plane is z
Precesses about an axis and the slices are not parallel to each other. The term "swinging" in the NSR refers to the relative orientation of adjacent slices. If parallel slices are needed, the resulting NSR image data can be interpreted to provide parallel slices.

【0032】 1つの実施形態においては、X線のソースはコーン・ビームのソースであり、
そして検出器のアレイは二次元アレイである。各投影に対する走査データは、ア
レイ上の検出器の一次元の所定のラインから決定される。与えられた投影または
スライスに対して使われる検出器は、投影角または長手方向の軸に沿っての位置
に関連付けられる。各位置または投影角において、測定における誤差を最小化す
る検出器のグループが選定される。したがって、各スライスは投影角、長手方向
の位置および、二次元の検出器アレイ上の一次元の「ファン・ビーム」投影を定
義する検出器のグループに関係付けられている。特定のスライスが再構成される
時、その走査データは二次元のアレイの中のそれに関連付けられている検出器か
ら発生される。
In one embodiment, the X-ray source is a cone beam source,
And the array of detectors is a two-dimensional array. The scan data for each projection is determined from a predetermined one-dimensional line of detectors on the array. The detector used for a given projection or slice is associated with a position along the projection angle or longitudinal axis. At each position or projection angle, a group of detectors that minimizes errors in the measurement is selected. Thus, each slice is associated with a projection angle, a longitudinal position, and a group of detectors that define a one-dimensional "fan beam" projection on a two-dimensional detector array. When a particular slice is reconstructed, its scan data is generated from its associated detector in a two-dimensional array.

【0033】 もう1つの態様においては、本発明は、1つの領域に対して発生された走査デ
ータからその領域の二次元の投影画像を提供するための装置および方法に向けら
れている。首振り運動の各スライスが、平行光線の投影データへ再分類される一
組のファン・ビームのビューまたは投影から発生され、各ビューまたは投影はそ
れぞれのビュー角において得られる。本発明においては、その二次元の投影画像
に対する投影角は、二次元の投影画像が採取される角度として選択される。各ス
ライスに対して、その選択された投影角に関連付けられているビュー角が識別さ
れ、そしてそのビュー角に関連付けられた平行光線の投影データが選択される。
その選択された投影角における二次元の投影画像が、その走査データの中の各ス
ライスに対して選択されたビュー角に対する選択された平行光線の投影データを
再分類することによって発生される。1つの実施形態においては、複数の投影角
において複数の二次元投影画像を発生することができる。これらの複数の投影画
像は、一組の単独の走査データから発生することができる。z軸に沿っての投影
画像の長さは、その投影画像を形成するために使われたスライスの軸方向の広が
りに等しい。
In another aspect, the present invention is directed to an apparatus and method for providing a two-dimensional projected image of a region from scan data generated for the region. Each slice of the head movement is generated from a set of fan beam views or projections that are reclassified into parallel ray projection data, each view or projection being obtained at a respective view angle. In the present invention, the projection angle for the two-dimensional projection image is selected as an angle at which the two-dimensional projection image is collected. For each slice, the view angle associated with the selected projection angle is identified, and the parallel ray projection data associated with the view angle is selected.
A two-dimensional projection image at the selected projection angle is generated by reclassifying the selected parallel ray projection data for the selected view angle for each slice in the scan data. In one embodiment, a plurality of two-dimensional projection images can be generated at a plurality of projection angles. These multiple projection images can be generated from a set of single scan data. The length of the projected image along the z-axis is equal to the axial extent of the slice used to form the projected image.

【0034】 1つの実施形態においては、二次元の投影画像を使って選択された投影角にお
いて投影される物体のサイズを求めることができる。二次元の投影画像の中の物
体の境界を識別することによって、その視野の内部の物体のサイズおよびその場
所を求めることができる。次に、その物体のサイズおよび位置を使って再構成さ
れる必要のない視野の領域を識別することができる。というのは、それらはその
物体に関する情報を提供しないからである。この「適応性の視野」は、かばんの
スキャニング・システムの場合のように、走査のスループットが重要であるシス
テムにおいて非常に有用な場合がある。この機能は本発明と同じ日付で申請され
、非譲渡人が共通であって、参照によってここに組み込まれている、ベルナード
(Bernard)M.ゴードン(Gordon)他による「Computed
Tomography Scanning Apparatus and M
ethod Using Adaptive Reconstruction
Window」(適応性の再構成ウィンドウを使っているコンピュータ・トモグ
ラフィのスキャニングの装置および方法)と題する、米国特許出願の中で記述さ
れ、権利が主張されている。
In one embodiment, the size of the object projected at the selected projection angle can be determined using a two-dimensional projected image. By identifying the boundaries of the object in the two-dimensional projected image, the size and location of the object within its field of view can be determined. The size and location of the object can then be used to identify areas of the field of view that do not need to be reconstructed. Because they do not provide information about the object. This "adaptive field of view" can be very useful in systems where scanning throughput is important, such as in bag scanning systems. This feature was filed on the same date as the present invention, is commonly assigned to non-assignees, and is hereby incorporated by reference. "Computed" by Gordon et al.
Tomography Scanning Apparatus and M
etc. Using Adaptive Reconstruction
A description and claim is made in a U.S. patent application entitled "Windows" (an apparatus and method for scanning computer tomography using an adaptive reconstruction window).

【0035】 もう1つの態様においては、本発明は、本発明の首振りのスライス再構成の方
法に従って発生された首振り型の画像スライスを使って爆発物などのターゲット
を検出するための方法および装置に向けられている。本発明のこの態様において
は、スライスの傾きまたは首振りは、正確なターゲットの識別を提供するために
補正される。物体が存在している領域に対する走査データが、放射線のソースお
よび検出器のアレイによってその領域を走査することによって得られる。その走
査データを使って、複数の平行でない画像データ・スライスがその領域の長手方
向の軸に沿っての複数の位置に対応するように定義される。各スライスはその領
域の長手方向の軸に関して傾いている画像のボリューム要素、すなわち、「ボク
セル」を定義し、各ボクセルはその走査データから導かれた画像の密度値に関連
付けられている。画像のボリューム要素の傾きを補正するために、その傾斜した
ボリューム要素の画像密度値に対して1つの補正係数が適用される。
In another aspect, the present invention provides a method for detecting a target, such as an explosive, using a swing type image slice generated according to the method of the swing slice reconstruction of the present invention, and Is directed at the device. In this aspect of the invention, the tilt or swing of the slice is corrected to provide accurate target identification. Scanning data for the area where the object is located is obtained by scanning the area with an array of radiation sources and detectors. Using the scan data, a plurality of non-parallel image data slices are defined to correspond to a plurality of locations along the longitudinal axis of the region. Each slice defines a volume element, or "voxel," of the image that is inclined with respect to the longitudinal axis of the region, and each voxel is associated with an image density value derived from the scan data. To correct the tilt of the volume element of the image, one correction factor is applied to the image density value of the tilted volume element.

【0036】 1つの実施形態においては、その画像密度値は、そのような爆発物の解析にお
いて物体の質量を求めるために使われる。爆発物の質量を求めることは、それが
投げ掛ける危険の可能性を評価するのに役立つ。その物体に関連付けられている
各ボクセルに対する密度値をその体積で乗算してそのボクセルによって表される
質量を求めることができる。次に、そのターゲット、すなわち、爆発物に関連付
けられているすべての識別されたボクセルの計算された質量が合計されてその物
体の合計質量が求められる。ボクセルの傾斜に対する補正は、危険性のより良い
評価が得られるように質量のより正確な決定を提供する。
In one embodiment, the image density values are used to determine the mass of an object in the analysis of such an explosive. Determining the mass of an explosive will help assess the potential danger it will throw. The density value for each voxel associated with the object can be multiplied by the volume to determine the mass represented by the voxel. The calculated masses of all identified voxels associated with the target, ie, the explosive, are then summed to determine the total mass of the object. Correction for voxel tilt provides a more accurate determination of mass so that a better assessment of risk can be obtained.

【0037】 上記のように、物体の総合質量は、問題の物体、すなわち、爆発物に関連付け
られているボクセルを識別すること、そのボクセルの傾斜に対して補正すること
、そしてその識別されたボクセルに対する質量を合計することによって計算する
ことができる。関連しているボクセルを識別することは各ボクセルに関連付けら
れている密度値を密度のしきい値に対して適用することによって行うことができ
る。そのしきい値は既知の物質、すなわち、爆発物の既知の密度に基づいて選択
される。そのしきい値を超過する値は、ターゲットの物質に関連付けられている
と結論され、したがって、それらの関連付けられたボクセルがターゲットの物質
の画像に関連付けられると結論される。これらのボクセルは、合計の質量の計算
において使われる。本発明においては、それらはその領域の長手方向の軸に関し
て、そのボクセルの傾きを補正するために使われる補正係数に対して適用される
。次に、その補正された体積と関連付けられた密度との積が合計されて、合計の
質量が求められる。密度のしきい値判定は、そのボリューム要素を乗算のウィン
ドウ関数に対して適用することによって実現することができる。そのしきい値を
超える値がウィンドウのユニット乗算器に対して適用され、また、しきい値を超
過しない値はゼロ乗算器に対して適用され、それらを合計の質量の計算から実効
的に捨てる。
As described above, the total mass of the object is determined by identifying the voxel associated with the object in question, ie, the explosive, correcting for the voxel slope, and determining the identified voxel. Can be calculated by summing the mass for Identifying the relevant voxels may be performed by applying a density value associated with each voxel to a density threshold. The threshold is selected based on the known density of the known substance, ie, the explosive. Values that exceed that threshold are concluded to be associated with the target substance, and thus their associated voxels are concluded to be associated with the target substance image. These voxels are used in calculating the total mass. In the present invention, they are applied to a correction factor used to correct the voxel tilt with respect to the longitudinal axis of the region. The products of the corrected volume and the associated density are then summed to determine the total mass. The density threshold determination can be realized by applying the volume element to a multiplication window function. Values above that threshold are applied to the unit multiplier in the window, and values that do not exceed the threshold are applied to the zero multiplier, effectively discarding them from the total mass calculation. .

【0038】 もう1つの態様においては、本発明は、本発明の首振り運動のスライス再構成
の方法に従って、生成された首振り型の画像データ・スライスの効率的な処理を
提供する処理方法およびシステムに向けられている。本発明のこの態様は、スラ
イスがシリアルに処理されることになる、より従来的なパイプラインの処理の方
法の代わりに、画像スライス・データのグループに対する複数の独立の処理径路
を提供する、処理アーキテクチャを提供する。本発明のこの態様によると、1つ
の領域に対する走査データが、放射線のソースおよび検出器のアレイでその領域
を走査することによって発生される。その領域を走査するために、複数のビュー
角を通して、その領域の長手方向の軸の回りに、少なくともその放射線のソース
が回転し、その放射線のソースは検出器のアレイに向かって放射線を照射する。
したがって、その走査データは投影データの複数の集合を含み、各投影データの
集合は、それぞれのビュー角において採取されている。本発明の首振り運動のス
ライス再構成の方法によると、投影データの各組は複数の投影、たとえば、ファ
ン・ビーム投影を含む。一組の投影データの中の各ファン・ビーム投影が、それ
ぞれの複数の画像データ・スライスを発生するために使われている投影データの
各組の中の画像データ・スライス、複数の投影を発生するために使われる。さら
に、各画像データ・スライスが複数のファン・ビーム投影から発生され、そのス
ライスに対する投影データの複数の各組から単独のファン・ビーム投影が取られ
る。したがって、本発明においては、各画像データに対するスライス・データが
関連付けられた組のそれぞれのファン・ビーム投影から発生される。各画像デー
タ・スライスは、それぞれのデータ記憶要素(1つの実施形態においてはメモリ
回路)に関連付けられている。発生されるべき画像データ・スライスからの投影
はデータ記憶要素の中に格納される。各データ記憶要素からの格納された投影は
、そのデータ記憶要素に関連付けられた画像データ・スライスに対するスライス
・データを発生するために処理される。
In another aspect, the present invention provides a processing method and method for providing efficient processing of generated swiveling image data slices in accordance with the method of the present invention for slice reconstruction of a swiveling motion. Pointed to the system. This aspect of the present invention provides a plurality of independent processing paths for a group of image slice data, instead of a more conventional method of processing a pipeline in which slices are processed serially. Provide an architecture. According to this aspect of the invention, scan data for an area is generated by scanning that area with an array of radiation sources and detectors. To scan the region, at least the source of the radiation rotates about the longitudinal axis of the region through a plurality of viewing angles, and the source of radiation directs radiation toward an array of detectors .
Thus, the scan data includes a plurality of sets of projection data, each set of projection data being taken at a respective view angle. According to the method of the present invention for a slice reconstruction of a swing motion, each set of projection data includes a plurality of projections, for example, a fan beam projection. Each fan beam projection in the set of projection data produces a plurality of image data slices in each set of projection data that are used to generate a respective plurality of image data slices. Used to Further, each image data slice is generated from a plurality of fan beam projections, and a single fan beam projection is taken from each of the plurality of sets of projection data for that slice. Thus, in the present invention, slice data for each image data is generated from the respective set of associated fan beam projections. Each image data slice is associated with a respective data storage element (in one embodiment, a memory circuit). The projection from the image data slice to be generated is stored in a data storage element. The stored projections from each data storage element are processed to generate slice data for the image data slice associated with that data storage element.

【0039】 1つの実施形態においては、プロセッサは、検出器のアレイから走査データを
受け取り、上記のNSRの方法に従って、その走査データの内部の投影データの
組からファン・ビーム投影を発生する。次に、プロセッサは再生中の画像データ
・スライスに関連付けられているデータ記憶要素に対してその投影を転送する。
プロセッサとデータ記憶要素との間にデマルチプレクサ回路を挿入して、スライ
ス・データの投影をそれぞれに関連付けられているデータ記憶要素に対して回送
することを制御することができる。
In one embodiment, the processor receives the scan data from the array of detectors and generates a fan beam projection from the set of projection data within the scan data according to the NSR method described above. Next, the processor transfers the projection to the data storage element associated with the image data slice being played.
A demultiplexer circuit may be inserted between the processor and the data storage element to control the forwarding of the slice data projections to the respective associated data storage element.

【0040】 1つの実施形態においては、単独のプロセッサがパイプライン方式で投影を発
生する代わりに、並列に動作している複数のプロセッサを使うことができる。こ
の場合、発生されるべき各画像データ・スライスは、そのスライスに対する投影
を発生する単独のプロセッサと関連付けられる。その投影はその関連付けられた
プロセッサによって関連付けられたデータ記憶要素、たとえば、メモリ回路へ転
送され、その記憶要素から投影が、その画像データ・スライスに対するスライス
・データを発生するために呼び出される。1つの実施形態においては、1つまた
はそれ以上のデマルチプレクサ回路を複数のプロセッサと複数のデータ記憶要素
との間においてデータ記憶要素に対する投影の転送を制御することができる。1
つの実施形態においては、プロセッサのすべてが投影を任意のデータ記憶要素に
対して転送することができる。他の実施形態においては、各プロセッサは投影を
データ要素のうちの選択されたグループに対してだけ転送することができる。複
数のプロセッサを使うことによって、走査データを処理して画像データ・スライ
スにすることが、単独のプロセッサのパイプライン方式の場合よりずっと迅速且
つ効率的に実行される。
In one embodiment, instead of a single processor generating the projections in a pipelined manner, multiple processors operating in parallel can be used. In this case, each image data slice to be generated is associated with a single processor that generates a projection for that slice. The projection is transferred by the associated processor to the associated data storage element, eg, a memory circuit, from which the projection is invoked to generate slice data for the image data slice. In one embodiment, one or more demultiplexer circuits can control the transfer of projections to the data storage element between the plurality of processors and the plurality of data storage elements. 1
In one embodiment, all of the processors can transfer projections to any data storage element. In other embodiments, each processor may transfer projections only to a selected group of data elements. By using multiple processors, processing the scan data into image data slices is performed much faster and more efficiently than with a single processor pipeline.

【0041】 1つの実施形態においては、スライス・データはさらに処理されて実際の画像
データ・スライスが発生され、それはさらにその領域の画像を発生するために使
われる。この追加の処理は画像スライスを発生するためのフィルタリングおよび
/またはバック投影を含むことができる。上記のように、プロセッサおよび/ま
たは複数のプロセッサによって発生される投影は、普通はファン・ビームの投影
である。1つの実施形態においては、そのファン・ビームの投影をさらに処理し
て、それらを平行ビームの投影に再分類することができる。1つの実施形態にお
いては、複数のプロセッサが使われ、そのプロセッサのうちの1つがその再分類
の手順を実行するために使われ、一方、他のプロセッサは投影を発生するために
継続して使われる。1つのプロセッサを一時的に再分類の手順に切り換え、そし
て次に再分類が完了した後、投影の発生に切り換えて戻すことができる。これは
再分類のため、専用の追加のプロセッサの必要性をなくすことによって、ハード
ウェアをかなり節約する。
In one embodiment, the slice data is further processed to generate the actual image data slice, which is further used to generate an image of the region. This additional processing may include filtering and / or back projection to generate image slices. As noted above, the projection generated by the processor and / or processors is typically a fan beam projection. In one embodiment, the fan beam projections can be further processed to reclassify them into parallel beam projections. In one embodiment, multiple processors are used, one of which is used to perform the reclassification procedure, while the other processor continues to be used to generate the projection. Will be One processor may temporarily switch to the reclassification procedure, and then switch back to generating projections after the reclassification is complete. This saves considerable hardware by eliminating the need for additional dedicated processors for reclassification.

【0042】 本発明のCTの装置および方法は、従来の方法に比べて数多くの利点を提供す
る。それはヘリカル・コーン・ビーム・スキャニングの形式での三次元の走査の
方法を提供し、その方法は線形の検出器アレイを使っている従来の方法より消費
時間が遥かに短い。それは三次元の再構成アルゴリズムに匹敵する画像品質が得
られる再構成プロセスを提供するが、三次元の再構成用ハードウェアを必要とし
ない。それよりずっと単純な二次元の再構成用ハードウェアが使われる。さらに
、本発明において使われる二次元の投影画像を発生する方法は、プリスキャニン
グのプロセスの一部として投影画像を発生するために別のライン・スキャナが使
われている従来の手荷物スキャニング・システムの中で使われているものなどの
従来の方法よりずっと効率的である。首振り運動またはボクセルの傾斜に対して
補正することにより、本発明はボクセルの傾きを補正しない方法に比べて改善さ
れた精度でターゲットの検出およびターゲットのサイズおよび質量の決定を提供
することができる。また、首振りのスライスの再構成の方法を本発明の並列処理
のアーキテクチャに対して適用することによって、従来のパイプラインの方法が
使われた場合より画像をずっと効率的に発生することができる。
The CT apparatus and method of the present invention offers a number of advantages over conventional methods. It provides a method of three-dimensional scanning in the form of helical cone beam scanning, which consumes much less time than conventional methods using linear detector arrays. It provides a reconstruction process with image quality comparable to the three-dimensional reconstruction algorithm, but does not require three-dimensional reconstruction hardware. Much simpler two-dimensional reconstruction hardware is used. Further, the method of generating a two-dimensional projection image used in the present invention is a method of generating a projection image as part of a conventional baggage scanning system where a separate line scanner is used to generate the projection image as part of the prescanning process. It is much more efficient than traditional methods such as those used inside. By compensating for swinging motion or voxel tilt, the present invention can provide target detection and determination of target size and mass with improved accuracy compared to methods that do not correct voxel tilt. . Also, by applying the method of head slice reconstruction to the parallel processing architecture of the present invention, images can be generated much more efficiently than when the conventional pipeline method is used. .

【0043】[0043]

【図面の詳細な説明】[Detailed description of drawings]

図4は本発明のCTスキャニング・システム100の一実施形態の機能的な動
作を示している概略図である。そのシステムは二次元のX線検出器アレイ112
に対してX線を照射するX線のソース110を含む。検出器アレイ112は座標
がz’およびqである平坦なアレイとして示されている。曲線状のアレイも使う
ことができる。X線は走査中の物体116を通過するコーン・ビームの中に発散
する。物体116によって減衰されたX線が、検出器アレイ112の中の個々の
検出器118によって検出される。検出器のアレイ112は、z’軸に沿っての
検出器の複数のロウ120およびq軸に沿っての複数のカラム124を含む。し
たがって、コーン・ビーム114はq軸に沿って広がり、z’軸にに沿って互い
に隣接している複数のファン・ビームから構成されると考えることができる。物
体116はz軸(ここでは長手方向の軸とも呼ばれる)および直交しているx軸
(ここでは横軸とも呼ばれる)を定義する。
FIG. 4 is a schematic diagram illustrating the functional operation of one embodiment of the CT scanning system 100 of the present invention. The system includes a two-dimensional X-ray detector array 112.
And an X-ray source 110 for irradiating the X-ray with the X-ray. Detector array 112 is shown as a flat array with coordinates z 'and q. Curved arrays can also be used. The X-rays diverge into a cone beam passing through the object 116 being scanned. X-rays attenuated by object 116 are detected by individual detectors 118 in detector array 112. The detector array 112 includes a plurality of detector rows 120 along the z 'axis and a plurality of columns 124 along the q axis. Thus, the cone beam 114 can be considered to be composed of a plurality of fan beams that extend along the q-axis and are adjacent to each other along the z′-axis. Object 116 defines a z-axis (also referred to herein as a longitudinal axis) and an orthogonal x-axis (also referred to herein as a horizontal axis).

【0044】 上記のように、X線のソース110および検出器アレイ112は、環状のディ
スク(図示せず)の正反対の側に固定されている。そのディスクはガントリ(図示
せず)の内部に回転できるように取り付けられ、ソース110および検出器アレ
イ112はz軸の回りに、したがって、走査されている物体116の回りに同時
に回転することができる。
As described above, the x-ray source 110 and the detector array 112 are fixed on opposite sides of an annular disk (not shown). The disk is rotatably mounted inside a gantry (not shown), and the source 110 and detector array 112 can rotate simultaneously about the z-axis, and thus about the object 116 being scanned. .

【0045】 1つの実施形態においては、システム100はヘリカルのコーン・ビーム・ス
キャニングを使用し、ガントリがz軸の回りに回転するにつれて、ガントリおよ
び物体116もz軸に沿って互いに相対的に動かされる。ソースおよび検出器ア
レイが付いているガントリが、z軸に沿って移動する際に、投影角βが増加しな
がら回転する。各投影角において、走査データが検出器アレイによって収集され
る。次に、その投影データから一連の画像スライスの形式での画像データが再構
成される。各スライスは、平坦な構成の画像データを定義し、そしてソースおよ
び検出器アレイが回転しながら収集された走査データの所定の集合から発生され
る。
In one embodiment, the system 100 uses helical cone beam scanning, and as the gantry rotates about the z-axis, the gantry and object 116 also move relative to each other along the z-axis. It is. As the gantry with the source and detector array moves along the z-axis, it rotates with increasing projection angle β. At each projection angle, scan data is collected by the detector array. Next, image data in the form of a series of image slices is reconstructed from the projection data. Each slice defines a flat configuration of image data, and is generated from a predetermined set of scan data collected as the source and detector arrays rotate.

【0046】 本発明においては、三次元のスキャニング方式、すなわち、ヘリカル・コーン
・ビームのスキャニングが使われているが、二次元の再構成方法を使って画像デ
ータを発生することができる。これを実現するために、本発明は二次元のデータ
のスライスを、二次元の検出器のアレイ上に投影し、各投影角におけるスライス
の投影が一次元のファン・ビームの投影とみなされるようにする。一般的なケー
スにおいては、アレイ上の投影は必ずしも単独のロウまたはカラムの中にはない
検出器のグループ上に落ちる。実際に、一般的に、投影はいくつかのロウおよび
カラムを横切って延びる。本発明においては、これらのロウおよびカラムは各投
影角ごとに識別される。1つの実施形態においては、その投影データを解釈する
ことによって、投影データから各投影角ごとに各位置に対してある値が発生され
る。したがって、各投影角に対して、検出データの「ファン・ビーム」が発生さ
れ、それは線形の検出器アレイを使用している二次元のファン・ビーム・スキャ
ニングの応用において発生されるファン・ビームのデータに非常によく似ている
。その結果が各投影角に対する一組の「ファン・ビーム」データである。本発明
においては、これらのデータが発生されると、それらを任意の適切な二次元のバ
ック投影のアルゴリズムに対して供給して、それが実際のファン・ビームのデー
タであるかのように画像スライスを再構成することができる。
In the present invention, a three-dimensional scanning method, that is, scanning of a helical cone beam is used, but image data can be generated using a two-dimensional reconstruction method. To accomplish this, the present invention projects a slice of two-dimensional data onto an array of two-dimensional detectors, such that the projection of the slice at each projection angle is considered to be a one-dimensional fan beam projection. To In the general case, the projections on the array fall on groups of detectors that are not necessarily in a single row or column. In fact, in general, the projection extends across several rows and columns. In the present invention, these rows and columns are identified for each projection angle. In one embodiment, interpreting the projection data generates a value from the projection data for each position at each projection angle. Thus, for each projection angle, a "fan beam" of detected data is generated, which is the fan beam generated in a two-dimensional fan beam scanning application using a linear detector array. Very similar to the data. The result is a set of "fan beam" data for each projection angle. In the present invention, once these data have been generated, they are fed to any suitable two-dimensional back projection algorithm, which allows the image to be displayed as if it were actual fan beam data. The slice can be reconstructed.

【0047】 本発明においては、各投影角において、実際の走査が実行される前に、その関
連付けられたファン・ビームを受け取る検出器アレイのロウおよびカラムが識別
される。1つの実施形態においては、不透明のディスクのヘリカル・コーン・ビ
ーム・スキャニングをシミュレートするシミュレーションまたはキャリブレーシ
ョンの走査を行うことができる。各投影角において、アレイへのディスクのシミ
ュレートされた投影が検出データの中に記録される。ディスク全体が走査された
後、その投影データが解析されて、アレイのどのロウおよびカラムが各投影角に
おいてディスクの投影を受け取るかが決定される。そのシミュレーション・プロ
セスは、「z解釈テーブル」を生成し、その中で各投影角が実際の物体のそれ以
降での走査の間に読まれるべき検出のロウおよびカラムのグループに関連付けら
れ、一次元のファン・ビーム・データが発生される。所望のスライスが再構成さ
れると、各投影角におけるファン・ビームのデータが、z解釈テーブルの中に格
納されている関連のアレイのロウおよびカラムから検出される。他の実施形態に
おいては、z補間テーブルを発生するために、実際のソースおよび検出器アレイ
によって実際の不透明のディスクをヘリカル・コーン・ビーム・スキャニングの
対称とすることができる。
In the present invention, at each projection angle, the rows and columns of the detector array that receive their associated fan beam are identified before the actual scan is performed. In one embodiment, a simulation or calibration scan that simulates helical cone beam scanning of an opaque disk can be performed. At each projection angle, a simulated projection of the disk onto the array is recorded in the detected data. After the entire disk has been scanned, the projection data is analyzed to determine which rows and columns of the array receive the projection of the disk at each projection angle. The simulation process generates a “z-interpretation table” in which each projection angle is associated with a group of detection rows and columns to be read during subsequent scans of the actual object, Of fan beam data is generated. Once the desired slice has been reconstructed, the fan beam data at each projection angle is found from the associated array rows and columns stored in the z-interpretation table. In another embodiment, the actual opaque disk can be made helical cone beam scanning symmetric with the actual source and detector array to generate the z-interpolation table.

【0048】 再構成されるべき各スライスに対して多くのファン・ビーム投影が収集される
。たとえば、1つの実施形態においては、データがガントリの完全な半回転(1
80°)+検出器アレイによって範囲が決められている角度に対して収集される
。1つの実施形態においては、アレイは範囲が60°に決められる。したがって
、各スライスはガントリの240°の回転の間に収集されたデータから発生され
る。1つの実施形態においては、投影は1°の投影角ごとに発生される。したが
って、この実施形態においては、各スライスが240個のファン・ビーム投影か
ら発生される。z軸に沿っての次々のスライスに対する投影のグループは、互い
にオーバラップさせることができる。たとえば、スライスを12°の回転ごとに
発生することができる。したがって、上記の実施形態においては、240個の投
影のうちの228個が隣のスライスの各ペアで共有される。
A number of fan beam projections are collected for each slice to be reconstructed. For example, in one embodiment, the data is a full half-turn of the gantry (1
80 °) + collected for angles subtended by the detector array. In one embodiment, the array is subtended at an angle of 60 °. Thus, each slice is generated from data collected during a 240 ° rotation of the gantry. In one embodiment, the projections are generated at every 1 ° projection angle. Thus, in this embodiment, each slice is generated from 240 fan beam projections. Groups of projections for successive slices along the z-axis can overlap each other. For example, a slice can be generated every 12 ° rotation. Thus, in the above embodiment, 228 of the 240 projections are shared by each pair of adjacent slices.

【0049】 上記のように、一般的に、本発明における再構成されたスライスは、従来の非
コーン・ビーム・スキャニングにおけるようなz軸に対して垂直なスライスでは
ない。代わりに、それらはz軸に関して傾斜しているか、あるいは首振り運動を
し、そして次々のスライスの法線軸はz軸の回りに歳差運動をする。各スライス
はスキャニング・システムが回転する長手方向の、すなわち、z軸と1つの角度
を形成する法線軸を有しているスライス面を定義する。傾斜したスライスを使う
ことによって、再構成されたスライス・データの誤差が減少する。傾斜角は上記
の、そして以下でさらに詳細に説明されるシミュレーション走査を使って決定す
ることができる。その選択された角度は、アレイ上への不透明のディスクの投影
が最小の画像再構成誤差を発生する角度である。
As mentioned above, in general, the reconstructed slice in the present invention is not a slice perpendicular to the z-axis as in conventional non-cone beam scanning. Instead, they are tilted or swiveled about the z-axis, and the normal axis of successive slices precesses about the z-axis. Each slice defines a slice plane having a longitudinal axis about which the scanning system rotates, ie, a normal axis that forms one angle with the z-axis. By using skewed slices, errors in the reconstructed slice data are reduced. The tilt angle can be determined using a simulation scan described above and described in further detail below. The selected angle is the angle at which the projection of the opaque disk onto the array produces the least image reconstruction error.

【0050】 図5は傾斜した不透明なディスク132によって表される傾斜した再構成画像
のスライスを使って、単独の角度における単独の投影に対するシミュレーション
の走査の間のデータの収集を示している概略の図である。X線のコーン・ビーム
114は、ソース110から放射され、そして物体(図示せず)を通過し、平坦 な二次元検出器アレイ112を照射する。図に示されているように、ディスク1
32のスライスの平面は、z軸に対して直交している軸と角度θを形成する。等
価的に、そのスライス面に対する法線軸はz軸と角度θを形成する。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating data collection during a simulated scan for a single projection at a single angle, using slices of the tilted reconstructed image represented by the tilted opaque disk 132. FIG. X-ray cone beam 114 is emitted from source 110 and passes through an object (not shown) to illuminate a flat two-dimensional detector array 112. As shown, disk 1
The plane of the 32 slices forms an angle θ with an axis orthogonal to the z-axis. Equivalently, the normal axis to the slice plane forms an angle θ with the z-axis.

【0051】 傾斜したディスク132の楕円の投影、すなわち、シャドウ130が検出器ア
レイ112上に投影される。ソース110および検出器アレイ112がz軸の回
りに回転し、そしてz軸に沿って移動するにつれて、ディスク132の投影13
0の場所および形状が変化する。ディスク132がスキャニング体積の中を移動
する際、あるいは等価的に、ソースおよび検出器がスライスを通過して走査され
る際、その投影された楕円の面積が変化する。ディスク132が検出器アレイを
通して移動する際、傾斜角θは固定されている。各投影角における楕円の広がり
(その短軸の長さ)は、その投影角におけるスライスの再構成において導入され
る誤差を示している。その目的は、再構成されている傾斜したスライスに対して
、たとえば240°の投影角のすべてにわたる合計の投影された楕円の面積を最
小にするディスクの幾何学形状を選択することである。その面積は、スライス面
に対する法線が小さい角度θだけ傾けられている場所の傾斜したスライスを再構
成することによって最小化される。
The projection of the ellipse of the tilted disk 132, ie, the shadow 130, is projected onto the detector array 112. As source 110 and detector array 112 rotate about the z-axis and move along the z-axis, projection 13 of disk 132
The location and shape of zero change. As the disk 132 moves through the scanning volume, or equivalently, as the source and detector are scanned through the slice, the area of the projected ellipse changes. As the disk 132 moves through the detector array, the tilt angle θ is fixed. The extent of the ellipse (its minor axis length) at each projection angle indicates the error introduced in the reconstruction of the slice at that projection angle. The purpose is to select a disk geometry that minimizes the total projected ellipse area over all of the 240 ° projection angles for the reconstructed tilted slice. Its area is minimized by reconstructing the tilted slice where the normal to the slice plane is tilted by a small angle θ.

【0052】 図6は傾斜したスライス132とシステムの軸との間の関係を示している概略
の図である。上記のように、スライス面に対する法線140は、z軸と角度θを
形成し、それはここでは傾斜角または首振り角と呼ばれる。法線軸140はシス
テムのX線、すなわち、横軸と回転角φも形成する。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the relationship between the tilted slice 132 and the axes of the system. As described above, the normal 140 to the slice plane forms an angle θ with the z-axis, which is referred to herein as the tilt or swing angle. The normal axis 140 also forms the x-ray of the system, ie the horizontal axis and the rotation angle φ.

【0053】 上記のように、各スライスはその投影角が0°〜180°+アレイの角度(6
0°)の範囲にわたる投影から再構成することができる。投影当たり1°におい
て、各スライスが240個の投影から再構成される。与えられた任意のスライス
に対して、特定のスライス傾斜角θおよび回転角φ)がすべての240個の投影
にわたって誤差が最小になる。1つの実施形態においては、隣接しているスライ
スは12°だけシフトされた240個の投影のオーバラップしている集合から1
2°の回転ごとに再構成される。各スライスには、そのスライスにおける再構成
誤差を最小化する傾斜角θおよび回転角φが関係付けられている。1つの実施形
態においては、次々のスライスに対して、傾斜角θは一定のままであり、回転角
φは、図6の中の矢印142によって示されているように、z軸の回りにスライ
スの法線軸の回転、すなわち、歳差運動を定義するために、回転角φが増加また
は減少する。各傾斜角における誤差は240°のデータ全体にわたってすべての
ディスクの投影の合計面積を集計することによって求められる。最小の合計誤差
を生じる傾斜角がその傾斜角として取られる。1つの実施形態においては、約1
.45°の傾斜角が使われている。
As described above, each slice has a projection angle of 0 ° to 180 ° + array angle (6
0 °). At 1 ° per projection, each slice is reconstructed from 240 projections. For any given slice, a particular slice tilt angle θ and rotation angle φ) will have the least error over all 240 projections. In one embodiment, adjacent slices are 1 from an overlapping set of 240 projections shifted by 12 °.
Reconstructed every 2 ° rotation. Each slice is associated with a tilt angle θ and a rotation angle φ that minimize reconstruction errors in that slice. In one embodiment, for successive slices, the tilt angle θ remains constant, and the rotation angle φ is the slice angle about the z-axis, as indicated by arrow 142 in FIG. The rotation angle φ is increased or decreased in order to define the rotation of the normal axis, ie, the precession. The error at each tilt angle is determined by summing the total area of the projections of all disks over the entire 240 ° data. The angle of inclination that produces the smallest total error is taken as the angle of inclination. In one embodiment, about 1
. A 45 ° tilt angle is used.

【0054】 図7は、走査領域を通過している1.4°の傾斜角におけるディスク132の
投影を示している概略図である。この曲線はβ=0°、60°、120°、18
0°、および240°の投影角、またはビュー角における投影を示している。こ
の図はフラットな検出器アレイを仮定している。
FIG. 7 is a schematic diagram showing the projection of the disk 132 at a tilt angle of 1.4 ° passing through the scanning area. This curve shows β = 0 °, 60 °, 120 °, 18
Shown are projections at 0 ° and 240 ° projection angles, or view angles. This figure assumes a flat detector array.

【0055】 上記のように、検出器アレイを曲線状にすることもできる。その場合、ディス
クまたはスライスのアレイ上への投影は、図7に示されているような楕円ではな
くなる。それらは実際には図8に示されているような曲線状の図になる。図8は
1.4°の傾斜角で図7と同じ投影を示している。ただし、検出器アレイ112
が曲線状になっている。
As described above, the detector array can be curved. In that case, the projection of the disk or slice onto the array is no longer an ellipse as shown in FIG. They are actually curved figures as shown in FIG. FIG. 8 shows the same projection as FIG. 7 at a tilt angle of 1.4 °. However, the detector array 112
Has a curved shape.

【0056】 ビューの関数としてプロットされた合計の投影面積の一例が図9に示されてい
る。点線は1.45°の傾斜角の場合の面積を示し、そして実線の曲線は傾斜角
がない場合の面積を示している。傾斜角は合計の面積を最小化する角度として選
定されており、それは1つの実施形態においては1.45°として求められてい
る。
An example of the total projected area plotted as a function of the view is shown in FIG. The dashed line shows the area with a 1.45 ° tilt angle and the solid curve shows the area without a tilt angle. The tilt angle is selected as the angle that minimizes the total area, which in one embodiment is determined as 1.45 °.

【0057】 上記のように、異なる各投影角における各投影に対して使われているピクセル
のロウおよびカラムを識別するためにシミュレーションの走査を使うこともでき
る。図10は曲線状の検出器アレイ上への単独の傾斜したスライスの投影の一例
である。そのアレイ上のすべての検出器は、投影150の場所を識別するために
読まれ、したがって、特定の投影角における実際の物体の将来の走査の間に読ま
れるべき検出器のロウおよびカラムの場所を識別するために読まれる。この実施
形態においては、アレイは各252個の検出器jの10個のロウiを含む。点線
150はアレイ上の曲線状の楕円投影の広がりを示している。実線152はこの
特定の投影角においてそれ以降の走査の間に読まれる検出器のラインを識別して
いる。ライン152は各ロウを横切って検出器のセントロイドの値を計算するこ
とによって識別される。実際の物体のそれ以降の走査の間に読まれるべき検出器
を定義するのはこの実線152である。このプロセスは再構成されるべきスライ
スに対して各投影角において完了される。シミュレーションまたはキャリブレー
ションのプロセスは各投影角をロウおよびカラムの値と関係付け、それらを一緒
に「z補間テーブル」の中に格納する。このテーブルは実際のスライスを再構成
するために使われる走査データを識別するためにそれ以降での走査時に読まれる
。図11はそれぞれ20°だけ隔てられた0〜240°の間にビュー角における
1.45°傾斜したスライスに対する二次元の曲線状のアレイ上のディスク投影
の組を示している。これらはキャリブレーションの走査の間に各投影角に対して
発生されたアレイのロウ/カラムのラインである。各投影角に対してプロットさ
れているロウ/カラムの番号がz補間テーブルの中に格納されている。このプロ
ットに対して使われたアレイは各252個の検出器jの24個の検出器ロウiか
ら構成されている標準のアレイである。上記のように、各曲線は各ビュー角にお
いてアレイ上の投影のセントロイドを計算することによって識別される。
As described above, simulated scans can also be used to identify the rows and columns of pixels used for each projection at each different projection angle. FIG. 10 is an example of the projection of a single tilted slice onto a curved detector array. All detectors on the array are read to identify the location of the projection 150, and therefore detector row and column locations to be read during future scans of the actual object at a particular projection angle. Read to identify. In this embodiment, the array includes 10 rows i of 252 detectors j each. Dotted line 150 indicates the extent of the curved elliptical projection on the array. Solid line 152 identifies the detector line that is read during subsequent scans at this particular projection angle. Line 152 is identified by calculating the value of the detector centroid across each row. It is this solid line 152 that defines the detector to be read during subsequent scans of the actual object. This process is completed at each projection angle for the slice to be reconstructed. The simulation or calibration process associates each projection angle with row and column values and stores them together in a "z interpolation table". This table is read on subsequent scans to identify the scan data used to reconstruct the actual slice. FIG. 11 shows a set of disk projections on a two-dimensional curved array for slices tilted at 1.45 ° in view angle between 0-240 °, each separated by 20 °. These are the row / column lines of the array generated for each projection angle during the calibration scan. Row / column numbers plotted for each projection angle are stored in the z interpolation table. The array used for this plot is a standard array consisting of 24 detector rows i of 252 detectors j each. As described above, each curve is identified by calculating the centroid of the projection on the array at each view angle.

【0058】 z補間テーブルを発生するために上記のようにシミュレーションの走査が実行
された後、物体の実際の走査を以下の手順に従って実行することができる。先ず
最初に、ヘリカル・コーン・ビームのスキャニングによって投影データを得るこ
とができる。次に、その投影データを、オフセット、ゲイン誤差および非線形効
果に対して補正することができる。次に、所望のファン・ビーム・データを抽出
するz補間プロセスに対してHCBデータが適用される。各投影角において、検
出器のロウおよびカラムの番号がz補間テーブルから呼び出され、識別された検
出器のロウおよびカラムにおけるX線の強度値がファン・ビームのデータとして
記録される。1つの実施形態においては、z補間プロセスは以下のように進める
ことができる。各ビューにおいて、そのプロセスは一度に1つずつ各検出器jを
通ってステップ的に実行される。各検出器に対して、ロウ番号Iがz補間テーブ
ルから識別され、それは一般にある実数である。ロウ番号iが整数でない場合、
下記のように特定の検出器に対する値を識別するために適切なロウ番号における
実際のデータ値について補間を実行することができる。1つの実施形態において
は、線形の補間が使われるが、他の形式の補間を使うこともできる。
After the simulated scan has been performed as described above to generate the z-interpolation table, the actual scan of the object can be performed according to the following procedure. First, projection data can be obtained by scanning a helical cone beam. The projection data can then be corrected for offsets, gain errors and non-linear effects. Next, the HCB data is applied to a z-interpolation process that extracts the desired fan beam data. At each projection angle, the detector row and column numbers are retrieved from the z-interpolation table and the X-ray intensity values at the identified detector rows and columns are recorded as fan beam data. In one embodiment, the z-interpolation process can proceed as follows. In each view, the process is performed stepwise through each detector j, one at a time. For each detector, the row number I is identified from the z interpolation table, which is generally some real number. If the row number i is not an integer,
Interpolation can be performed on the actual data value at the appropriate row number to identify the value for a particular detector as described below. In one embodiment, linear interpolation is used, but other forms of interpolation can be used.

【0059】 再構成プロセスの残りの部分に対して、その補間されたデータ値はそれらがあ
たかも従来の二次元の走査手順の間に得られたファン・ビームの値であるかのよ
うに扱うことができる。それらは平行光線のデータを発生するために再分類のプ
ロセスに対してオプションとして適用することができる。次に、その再分類され
た二次元のデータを従来の一次元の畳み込み手順に対して適用することができる
。最後に、並列の畳み込まれたデータを従来の二次元のバック投影のアルゴリズ
ムに対して適用することができる。上記のプロセスがその領域の中の各スライス
に対して繰り返される。
For the rest of the reconstruction process, treat the interpolated data values as if they were fan beam values obtained during a conventional two-dimensional scanning procedure. Can be. They can optionally be applied to the reclassification process to generate parallel ray data. The reclassified two-dimensional data can then be applied to a conventional one-dimensional convolution procedure. Finally, the parallel convolved data can be applied to a conventional two-dimensional back projection algorithm. The above process is repeated for each slice in the region.

【0060】 本発明の方式の詳細の数学的記述が次に続く。 連続的なコーン・ビームのデータ・セットがC(β,z’,q)によって与え
られるとする。ここで、βはガントリの回転角(またはビュー角)またはそして
qおよびz’は図4に示されているような検出器上の位置である。1つのスライ
スを再構成するために、βの角度範囲は少なくとも180°+ファン角でなけれ
ばならない。最小の数の投影を使う再構成は、ハーフスキャンと呼ばれる。ハー
フスキャンの再構成のために使われる投影角の範囲をβhとする。オーバスキャ ンの補正が必要な場合、より多くのビューを使うことができる。オーバスキャン
の方法が以下に詳しく説明される。
A mathematical description of the details of the scheme of the invention follows. Suppose a continuous cone beam data set is given by C (β, z ′, q). Where β is the gantry rotation angle (or view angle) or q and z ′ are positions on the detector as shown in FIG. In order to reconstruct one slice, the angular range of β must be at least 180 ° + fan angle. Reconstruction using the minimum number of projections is called half-scan. Let β h be the range of projection angles used for half-scan reconstruction. More views are available if you need to correct for overscan. The method of overscan is described in detail below.

【0061】 NSRの方法は以下のようにまとめることができる。 1. 与えられたβ(ここで、0≦β<βh)に対して、コーン・ビームのデ ータC(β,z’,q)から、ファン・ビームの投影F(β,q)抽出する。フ
ァン・ビームのデータは以下の式によって与えられる。
The NSR method can be summarized as follows. 1. For given β (where 0 ≦ β <β h ), fan beam projection F (β, q) is extracted from cone beam data C (β, z ′, q). . The fan beam data is given by the following equation:

【数1】 ここで、L(β,q)は、所望の一次元投影のライン(z’=L(β,q))で
ある。オプションとしてF(β,q)をこのステージにおける平行のデータに再
分類することができる。この再分類はファン・ビューより平行のビューのバック
投影の方が計算効率が良いために好適な方法である。その再分類の手順が以下に
詳細に説明される。 2. 適切なコンボリューション・カーネルを使ってF(β,q)を畳み込む
。 3. 2D‐FBPを使って、その畳み込まれたデータを逆投影する。 L(β,q)の決定および傾斜角の最適化の方法が以下に説明される。
(Equation 1) Here, L (β, q) is a desired one-dimensional projection line (z ′ = L (β, q)). Optionally, F (β, q) can be reclassified to parallel data at this stage. This reclassification is a preferred method because back projection of parallel views is more computationally efficient than fan views. The reclassification procedure is described in detail below. 2. Convolve F (β, q) with the appropriate convolution kernel. 3. Backproject the convolved data using 2D-FBP. The method for determining L (β, q) and optimizing the tilt angle is described below.

【0062】 実際には、コーン・ビームのデータは連続的な形式では存在せず、ディスクリ
ートな実装のための方法が使われる。詳しく言えば、ラインL(β,q)上のデ
ータは、ディスクリートな検出器から補間によって求められなければならない。
コーン・ビームのデータがC[v,r,d]によって与えられるとする。ここで
、vはビュー番号(β方向における)であり、rは検出器のロウ番号(z方向に
おける)であり、そしてdは与えられたロウの中の検出器のチャネル番号(q方
向における)である。また、リミット値を0≦v<Nh、0≦r<Nr、そして0
≦d<Ndであるとする。ここで、Nhはハーフスキャンのビューの数であり、N r はロウの数であり、Ndはロウ当たりの検出器の数である。ディスクリート変数
と連続変数との間の関係は次の通りである。
In practice, cone beam data does not exist in a continuous form,
A method for secure implementation is used. Specifically, the data on line L (β, q)
The data must be determined by interpolation from discrete detectors.
Suppose the cone beam data is given by C [v, r, d]. here
, V is the view number (in the β direction) and r is the row number of the detector (in the z direction).
And d is the channel number of the detector in the given row (q
Direction). Also, if the limit value is 0 ≦ v <Nh, 0 ≦ r <NrAnd 0
≦ d <NdAnd Where NhIs the number of views in the half scan, N r Is the number of rows, NdIs the number of detectors per row. Discrete variables
The relationship between and the continuous variable is as follows.

【数2】 (Equation 2)

【数3】 (Equation 3)

【数4】 ここで、Δβはビュー間の角度であり、wrはロウ間の距離であり、wdは、与え
られたロウの中の検出器間の距離であり、rcはz’=0のロウの位置であり、 dcはq=0の検出器チャネル・ロケーションである。
(Equation 4) Here, delta beta is the angle between views, w r is the distance between the row, w d is the distance between detectors in a given row, r c is z '= 0 for Is the row position, and dc is the detector channel location for q = 0.

【数5】 (Equation 5)

【数6】 連続の場合と同様に、所望のデータが楕円と交差するラインに沿って存在してい
る。F[v,d]をC[v,r,d]から選択されたファン・ビームのデータで
あるとする。r方向における補間はz補間と呼ばれる。r’[v,d]を、与え
られたvおよびdに対するrの中の所望の点の場所を与えるルックアップ・テー
ブルであるとする。ファンのデータはrにおける線形補間を使うことによって得
ることができる。すなわち、
(Equation 6) As in the continuous case, the desired data exists along the line that intersects the ellipse. Let F [v, d] be fan beam data selected from C [v, r, d]. Interpolation in the r direction is called z interpolation. Let r '[v, d] be a look-up table that gives the location of the desired point in r for a given v and d. Fan data can be obtained by using linear interpolation at r. That is,

【数7】 ここで、r0はr’より小さいか、またはそれに等しい最も大きい整数値であり 、p=r’−r0である。(Equation 7) Here, r 0 is the largest integer value smaller than or equal to r ′, and p = r′−r 0 .

【0063】 z補間テーブルは上記のようにシミュレートされた傾斜したディスクに対して
投影データをシミュレートすることによって求めることができる。そのシミュレ
ートされたディスクの厚さはアイソセンターに対して投影された検出器のロウの
幅に等しい。減衰係数はディスク全体にわたって一定であり、また、フォトンの
エネルギーは単エネルギー的である。この方法でディスクを通して測定された与
えられた投影は、横切った厚さに直接比例している。ディスクの中心は、そのア
イソセンターにあり、そして固定の傾斜角はθになっている。ディスクは、スキ
ャナの規定されたテーブル速度でz方向に移動する。データ収集の始めと終り(
すなわち、v=0およびv=Nh−1)におけるディスクの中心の位置は、z= 0の回りに対称的である。ディスクの半径は、以下の式によって与えられる走査
半径Rに等しい。
The z-interpolation table can be determined by simulating projection data for a simulated tilted disk as described above. The simulated disk thickness is equal to the width of the detector row projected to the isocenter. The attenuation coefficient is constant over the entire disk, and the photon energy is monoenergetic. The given projection measured through the disk in this way is directly proportional to the thickness across. The center of the disk is at its isocenter and the fixed tilt angle is θ. The disk moves in the z-direction at the prescribed table speed of the scanner. Start and end of data collection (
That is, the position of the center of the disk at v = 0 and v = N h −1) is symmetric about z = 0. The radius of the disc is equal to the scan radius R given by the following equation:

【数8】 ここで、rsはソースからアイソセンターまでの距離であり、δは以下の式によ って与えられるファン角の半分である。(Equation 8) Here, r s is the distance from the source to the isocenter, δ is half the fan angle given me by the following formula.

【数9】 ここで、Δrは与えられたロウの中の検出器間の角度である。アイソセンターに おけるz方向の検出器全体の幅は以下の式によって与えられる。(Equation 9) Where Δ r is the angle between the detectors in a given row. The overall width of the detector in the z-direction at the isocenter is given by:

【数10】 ここで、rdはソースから検出器までの距離である。ピッチpを、ガントリの3 60度の回転におけるテーブルの移動のDに対する比率として定義する。すなわ
ち、
(Equation 10) Here, r d is the distance to the detector from the source. The pitch p is defined as the ratio of table movement to D in 360 degree rotation of the gantry. That is,

【数11】 ここで、stはテーブルの速度であり、Tはガントリの回転周期である。たとえ ば、1のピッチの場合、テーブルは1つの方向に距離Dだけ移動する。 シミュレーションはスキャナの同じ幾何学形状を使うことができる。代わりに
、シミュレーションはz補間テーブルを求める際の分解能を改善するために、よ
り多くの検出器ロウを使うことができる。表1を参照されたい。 表1. パラメータの値および定義
[Equation 11] Here, st is the speed of the table, and T is the rotation cycle of the gantry. For example, at one pitch, the table moves a distance D in one direction. The simulation can use the same geometry of the scanner. Alternatively, the simulation can use more detector rows to improve the resolution in determining the z-interpolation table. See Table 1. Table 1. Parameter values and definitions

【0064】 上記のように、補間のラインは、結果の投影データのロウ方向におけるセント
ロイドを計算することによって求められる。シミュレーションのロウのインデッ
クスをmとする。
As described above, the line of interpolation is determined by calculating the centroid in the row direction of the resulting projection data. Let m be the index of a simulation row.

【数12】 (Equation 12)

【0065】 補間点m’[v,d]は、以下のようにセントロイドを計算することによって
与えられる。
The interpolation point m ′ [v, d] is given by calculating the centroid as follows.

【数13】 次に、m’[v,d]の値が、真の検出器ロウの変数r’[v,d]に変換さ
れる。ここで、(0≦r’<Nr)である。m’のz’位置は以下の式によって 与えられる。
(Equation 13) Next, the value of m '[v, d] is converted to a true detector row variable r' [v, d]. Here, (0 ≦ r ′ <N r ). The z 'position of m' is given by:

【数14】 ここで、mcはz’=0のロウの位置であり、wmはシミュレーションにおける 与えられたロウの中の検出器間の距離である。次に、r’の値が、式(14)を
z’に対する式(3)の中に代入して、rについて解くことによって得られる。
それは以下の式で表される。
[Equation 14] Here, mc is the position of the row at z ′ = 0, and w m is the distance between detectors in a given row in the simulation. Next, the value of r 'is obtained by substituting equation (14) into equation (3) for z' and solving for r.
It is represented by the following equation.

【数15】 (Equation 15)

【0066】 z補間テーブルは傾斜角、スキャナの幾何学形状、およびピッチの関数である
。ピッチはテーブルの速度、ガントリの回転速度、および式(11)による検出
器サイズによって固定される。傾斜角は以下に説明される方法によって選定する
ことができる。
The z interpolation table is a function of tilt angle, scanner geometry, and pitch. The pitch is fixed by the table speed, the gantry rotation speed, and the detector size according to equation (11). The tilt angle can be selected by the method described below.

【0067】 スキャナからのビューの範囲が以下の式によって与えられるとする。Assume that the range of the view from the scanner is given by:

【数16】 一組のnh個のビューを使うことによって、1つのスライスが再構成される。一
連の隣接したスライスを再構成するために、上記のステップ1〜3が、異なる組
のNh個のビューに対して各スライスごとに繰り返される。jがNj個のスライス
のシリーズの中のスライス番号であり、0≦j<Njであるとする。また、与え られたスライスjがビューv0j≦v<v0j+Nhを使用するように、与えられた スライスjに対する第1のビューをv0jとする。
(Equation 16) By using a set of nh views, one slice is reconstructed. Steps 1-3 above are repeated for each slice for a different set of N h views to reconstruct a series of adjacent slices. Let j be the slice number in the series of N j slices, where 0 ≦ j <N j . Moreover, given slice j is to use the view v 0j ≦ v <v 0j + N h, the first view for a given slice j and v 0j.

【数17】 ここで、Δvjは隣接しているスライス間のビューにおける分離間隔である。スラ
イスjに対するファン・データはコーン・ビームのデータから以下のように抽出
される。
[Equation 17] Here, Δ vj is a separation interval in a view between adjacent slices. The fan data for slice j is extracted from the cone beam data as follows.

【数18】 ここで、(Equation 18) here,

【数19】 であり、0≦vh<Nhである。z補間テーブルは各スライスに対して同じになり
得ることに留意されたい。
[Equation 19] And 0 ≦ v h <N h . Note that the z interpolation table can be the same for each slice.

【0068】 傾斜したスライスの面を2つの回転によって記述することができる。第1の回
転はx軸の回りの角度θによるものであり、第2の回転はz軸の回りの角度φに
よるものである。首振り運動の平面の式は以下の式によって与えられる。
The plane of a tilted slice can be described by two rotations. The first rotation is due to the angle θ around the x-axis, and the second rotation is due to the angle φ around the z-axis. The equation of the plane of the swinging motion is given by the following equation.

【数20】 ここで、z0はzにおけるその面の中心の場所(すなわち、図6において、z0
0)である。
(Equation 20) Where z 0 is the location of the center of the plane in z (ie, in FIG. 6, z 0 =
0).

【0069】 一連のスライスにおいて、歳差運動の角度φはビュー角βに関連付けられてい
る。v0jに対応しているガントリの角度をβ0jとして示すことにする。スライス
jに対する歳差運動の角度は以下の式によって与えられる。
In a series of slices, the precession angle φ is related to the view angle β. Let the angle of the gantry corresponding to v 0j be denoted as β 0j . The precession angle for slice j is given by:

【数21】 (Equation 21)

【0070】 ここで、δは図2に示されているようにファン角の半分であり、式(9)に定
義されている。 首振り運動のスライスの幾何学形状によって、zにおけるスライスの分離間隔は
、ピッチ以外に、xおよびyにおける位置の関数である。中心(x,y)=(0
,0)においてzの位置は以下の式によって与えられる。
Here, δ is a half of the fan angle as shown in FIG. 2, and is defined in Expression (9). Due to the geometry of the slicing slice, the separation between slices in z is a function of position in x and y, as well as pitch. Center (x, y) = (0
, 0), the position of z is given by:

【数22】 ここで、Δz0はアイソセンターにおけるスライスの分離距離であり、以下の式に
よって与えられる。
(Equation 22) Here, Δz0 is the separation distance of the slice at the isocenter, and is given by the following equation.

【数23】 ここで、Nvは回転当たりのビューの数である。一般に、任意の点(x,y)に おける分離距離は、2つの隣接したスライスに対してzについて式(20)を解
き、その差を取ることによって得られる。すなわち、
(Equation 23) Where N v is the number of views per rotation. In general, the separation distance at any point (x, y) is obtained by solving equation (20) for z for two adjacent slices and taking the difference. That is,

【数24】 Δzjは、正弦波曲線的であり、アイソセンターにおける定格の分離距離(一定)
に関して振動する。図12は(x,y)=(0,0)、(R,0)、および(0
,R)におけるピクセルに対するスライスの分離距離であり、ここで、Rは走査
半径である。その曲線上の各点は、36個の一連のスライスの中の異なるスライ
スを表す。そのスライスは10個のビューによって分離されている。(R,0)
および(0,R)に対する曲線が最大の振幅を与える。Rの中のピクセルは、ス
ライスの分離距離における、より小さな振幅を与える。
(Equation 24) Δ zj is sinusoidal and has a nominal separation distance at isocenter (constant)
Oscillate with respect to FIG. 12 shows that (x, y) = (0, 0), (R, 0), and (0,
, R) is the separation distance of the slice to the pixel in R, where R is the scan radius. Each point on the curve represents a different slice in the series of 36 slices. The slices are separated by ten views. (R, 0)
The curves for and (0, R) give the maximum amplitude. The pixels in R give a smaller amplitude at the separation distance of the slice.

【0071】 ファン・ビームの投影データが、与えられた傾斜角に対して選択されると、そ
れは平行ビームの投影データに再分類することができる。連続的な変数に対して
再分類を行う1つの方法が、米国特許第Re 30,947号の中で開示されて
おり、この特許は参照によってここに組み込まれている。ここで、ディスクリー
ト・データとして再分類を記述する。
Once the fan beam projection data has been selected for a given tilt angle, it can be reclassified into parallel beam projection data. One way of performing reclassification on continuous variables is disclosed in US Pat. No. Re 30,947, which is incorporated herein by reference. Here, reclassification is described as discrete data.

【0072】 ファン・データを180度の平行データに再分類する。前に述べたように、1
80度の平行ビューを形成するために必要なファン・ビームは、ガントリの18
0+2δ度の回転の中に含まれているファン・ビューの数に等しい。オーバスキ
ャンの補正が使われる場合、下記のように、より多くのファン・ビューが必要で
ある。しかし、再分類の手順はオーバスキャンのある場合でもない場合でも同じ
である。
Reclassify fan data into 180 degree parallel data. As mentioned earlier, 1
The fan beam required to form an 80-degree parallel view is the gantry 18
Equal to the number of fan views contained in the rotation of 0 + 2δ degrees. If overscan correction is used, more fan views are needed, as described below. However, the reclassification procedure is the same whether or not there is overscan.

【0073】 再分類は半径方向(q方向)と接線方向(v方向)の補間を分離することによ
って2つのステップで行うことができる。ファン・ビューと平行ビューとの間の
関係が以下の式によって与えられる。
Reclassification can be performed in two steps by separating interpolation in the radial direction (q direction) and in the tangential direction (v direction). The relationship between the fan view and the parallel view is given by:

【数25】 ここで、βpは平行のビュー角であり、βfはファン・ビューの角度であり、γf はファン検出器角である。vpを平行のビューのインデックス(0≦vp<Np) とし、vfをファン・ビームのインデックス(0≦vf<Nh)とする。平行ビー ムの角度は以下の式によって与えられる。(Equation 25) Where β p is the parallel view angle, β f is the fan-view angle, and γ f is the fan detector angle. Let v p be the index of the parallel view (0 ≦ v p <N p ) and v f be the index of the fan beam (0 ≦ v f <N h ). The angle of the parallel beam is given by:

【数26】 ここで、Δβはビュー角の間隔であり、δはファン角の半分である。平行の各ビ
ューおよびファン検出器dfに対して、ファン・ビームの中の補間点が計算され る。
(Equation 26) Here, the delta beta is the spacing view angle, [delta] is half the fan angle. For each view and fan detector d f of parallel, interpolation points in the fan beam Ru is calculated.

【数27】 ここで、γ[dp]は、以下の式によって与えられるファン検出器角である。[Equation 27] Here, γ [d p ] is a fan detector angle given by the following equation.

【数28】 そしてここで、dcfは中央のファン検出器である。ハイブリッドの平行投影Ph [vp,df]は、ファン・ビームの方向において補間することによって得られる
[Equation 28] And where d cf is the central fan detector. The hybrid parallel projection P h [v p , d f ] is obtained by interpolation in the direction of the fan beam.

【数29】 (Equation 29)

【0074】 半径方向の補間は以下のように行われる。所望の等間隔の平行検出器の場所を
tとする。
The interpolation in the radial direction is performed as follows. Let t be the location of the desired equally spaced parallel detector.

【数30】 ここで、wdisoはアイソセンターにおける検出器チャネルの間隔(q単位での)
であり、dpは平行の検出器チャネルの番号であり、(0≦dp<Mp)、そして dcpは中心の平行検出器である。ビュー当たりの平行検出器の数は以下の式によ
って与えられる。
[Equation 30] Where w diso is the spacing of the detector channels at the isocenter (in q units)
Where d p is the number of parallel detector channels, (0 ≦ d p <M p ), and d cp is the central parallel detector. The number of parallel detectors per view is given by:

【数31】 ファン検出器アレイの中のtの位置は以下の式によって与えられる。(Equation 31) The position of t in the fan detector array is given by:

【数32】 平行投影P[vp,dp]はdfにおけるハイブリッド投影データを補間すること によって得られる。(Equation 32) The parallel projection P [v p , d p ] is obtained by interpolating the hybrid projection data at d f .

【数33】 [Equation 33]

【0075】 z補間と再分類の組合せは3つのすべての方向、すなわち、vf、d、および rにおけるコーン・ビーム・データの補間から構成されている。zの補間を先ず
最初の行うことができる。あるいは、それを再分類の手順の中に挿入することが
できる。
The combination of z-interpolation and reclassification consists of interpolation of cone beam data in all three directions, v f , d, and r. The interpolation of z can be performed first. Alternatively, it can be inserted into the reclassification procedure.

【0076】 静止型のCTにおいては、180度の範囲にわたって平行ビューが対称でなけ
ればならない。すなわち、0度において採取されるビューおよび180度におい
て採取されるビューは対称性のために運動が存在しない状況で同じ情報を含むは
ずである。物体(または患者)の動きがこの対称性を破壊し、それによって18
0度分離されているビューに対する投影データの中に不連続性が発生する。この
不連続性の結果、ここに参照によって組み込まれている米国特許第4,580,
219号に記載されている補正方式などの、補正方式の開発につながる再構成画
像の中のアーティファクトが発生する。
In stationary CT, parallel views must be symmetric over a 180 degree range. That is, views taken at 0 degrees and views taken at 180 degrees should contain the same information in the absence of motion due to symmetry. Movement of the object (or patient) breaks this symmetry, thereby
Discontinuities occur in the projection data for views separated by 0 degrees. As a result of this discontinuity, U.S. Patent No. 4,580,
Artifacts occur in reconstructed images that lead to the development of a correction scheme, such as the correction scheme described in US Pat.

【0077】 オーバスキャンの補正はその不連続性を滑らかにするため、そして動きのアー
ティファクトを減らすための方法である。これは余分のビューを測定し、それら
を畳み込みおよび逆投影するために重み付けることによって行われる。余分のビ
ューの数は普通はπの中に含まれているビューの合計数に比較して少ない。余分
のビューの数をNosとし、平行のビューのデータ・セットが0≦vos<Nposで あるようにする。ここで、Npos=Np+Nosである。そのデータは先ず最初に重
みで乗算され、重み付けられたデータを与える。
Overscan correction is a method to smooth out the discontinuities and reduce motion artifacts. This is done by measuring the extra views and weighting them for convolution and backprojection. The number of extra views is usually small compared to the total number of views contained in π. Let N os be the number of extra views so that the data set for the parallel view is 0 ≦ vos <N pos . Here, N pos = N p + N os . The data is first multiplied by the weights to give weighted data.

【数34】 ここで、重みwは以下の式によって与えられる。(Equation 34) Here, the weight w is given by the following equation.

【数35】 また、ここで、x1およびx2は以下の式によって与えられる。(Equation 35) Here, x 1 and x 2 are given by the following equations.

【数36】 [Equation 36]

【数37】 重み付けられたデータが定義された後、進めるための少なくとも2つの方法があ
る。Poutを、畳み込まれて逆投影される出力の平行投影であるとする。第1の 方法においては、出力の投影は重み付けられた投影に等しい。すなわち、以下の
式で与えられる。
(37) After the weighted data is defined, there are at least two ways to proceed. Let P out be the parallel projection of the output that is convolved and back-projected. In a first method, the projection of the output is equal to the weighted projection. That is, it is given by the following equation.

【数38】 そしてビューの数はNposである。第2の方法においては、出力の投影は以下の 式によって与えられる。(38) And the number of views is Npos . In the second method, the projection of the output is given by:

【数39】 ここで、[Equation 39] here,

【数40】 であり、 ここで、0≦vos<Npである。第2の方法の出力ビューの数は第1の方法より 少ない。最初、逆投影するビューの数が少ない方が計算効率の面で有利であるよ
うに見えるかもしれない。しかし、パイプライン型のアーキテクチャにおいては
、第1の方法の方が効率が良い可能性がある。これは、第2の方法においてはN p だけ分離されている2つのビューが互いに加算されるからである。後の時刻に おいて収集される別のビューに対して加算するために1つのビューをセーブする
ことはパイプラインにおいては不可能な場合がある。この2つの方法は同じ最終
画像を発生する。
(Equation 40)Where 0 ≦ vos<NpIt is. The number of output views in the second method is less than in the first method. Initially, a smaller number of backprojected views is advantageous in terms of computational efficiency.
It may look like. But in a pipelined architecture,
, The first method may be more efficient. This is because in the second method N p This is because the two views separated only by the sum are added to each other. Save one view to add to another view collected at a later time
That may not be possible in a pipeline. These two methods are the same final
Generate an image.

【0078】 上記のように、本発明に従って画像を作り出すために使われる首振りの各スラ
イスは、複数の投影またはビュー角において採取された投影データから再構成さ
れる。1つの実施形態においては、スライスを完全に再構成するための十分なデ
ータを得るために、合計240個の投影またはビューが1度ごとに1つの投影ま
たはビューで240°において取られる。1つの実施形態においては、次々のス
ライスに対するデータは12°だけ分離されており、結果として228個の投影
の隣接しているスライス間でオーバラップが生じる。上記のように、各ビューに
おいて取られた各投影は、本発明の1つの実施形態においては、それがスライス
に対する画像データに再構成される前に、平行光線のデータに再分類される、フ
ァン・ビームの投影と考えることができる。
As mentioned above, each slice of the swing used to create an image in accordance with the present invention is reconstructed from projection data acquired at multiple projections or view angles. In one embodiment, a total of 240 projections or views are taken at 240 °, one projection or view at a time, to obtain sufficient data to completely reconstruct the slice. In one embodiment, the data for successive slices is separated by 12 °, resulting in overlap between adjacent slices of 228 projections. As described above, each projection taken in each view is, in one embodiment of the present invention, reclassified into parallel ray data before it is reconstructed into image data for the slice. -It can be considered as beam projection.

【0079】 また、本発明は、この再分類された投影データを使って単独の角度から走査さ
れている領域の投影画像を生成する。この二次元の投影画像は、ソースおよび検
出器がその領域の長手方向の軸に沿って移動されている間に、静かに回転するこ
とによってその領域が走査される場合に得られるものに類似している。これは走
査されている領域を通る単独の角度だけからの画像データを得る静止型のX線ラ
イン・スキャナによって得られる画像にも類似している。
Further, according to the present invention, a projection image of an area scanned from a single angle is generated by using the reclassified projection data. This two-dimensional projected image is similar to what would be obtained if the area were scanned by gentle rotation while the source and detector were moved along the longitudinal axis of the area. ing. This is similar to images obtained by stationary X-ray line scanners that obtain image data only from a single angle through the area being scanned.

【0080】 本発明においては、投影画像はソースおよび検出器が物体の回りに回転し、そ
の物体に沿って移動する際に螺旋的に実行することができる、上記のようなスキ
ャニングの間に収集された投影データから得られる、再構成された平行光線のデ
ータから投影画像を発生させることができる。本発明においては二次元の投影画
像に対する投影角が選択される。たとえば、トップからボトムまで、すなわち、
領域を垂直に見た領域の投影画像を作ることが望ましい場合がある。その場合、
選択される投影角は0°となる。他の実施形態においては、物体を側面から見る
ことが望ましい場合がある。したがって、その選択された投影角は90°となる
。別の状況においては、その領域をいくつかの異なる角度から見ることが望まし
い場合がある。その場合、複数の投影角、たとえば、0°、120°および24
0°を選択し、その領域が均等に隔てられた角度から見ることができるようにす
ることができる。
In the present invention, projection images are collected during scanning as described above, where the source and detector can be rotated around the object and spiraled as it moves along the object. A projection image can be generated from the reconstructed parallel ray data obtained from the projected projection data. In the present invention, a projection angle for a two-dimensional projection image is selected. For example, from top to bottom,
It may be desirable to create a projection image of the area as viewed vertically. In that case,
The selected projection angle is 0 °. In other embodiments, it may be desirable to view the object from the side. Therefore, the selected projection angle is 90 °. In other situations, it may be desirable to view the area from several different angles. In that case, multiple projection angles, eg, 0 °, 120 ° and 24 °
One can select 0 ° so that the area can be seen from evenly spaced angles.

【0081】 選択された投影角が与えられて、その再分類されたファン・ビームの投影から
データが選択されて二次元の画像が発生される。1つの実施形態においては、各
スライスごとに、単独の対応しているビュー角から取られる単独の投影またはビ
ューが選択される。1つのスライスに対する選択されたビュー角は、その投影画
像に対して選択された投影角に対応する角度である。次々のスライスに対して、
投影画像の中で使われるビューは異なっている。たとえば、本発明の説明された
実施形態において、隣接しているスライスは12個のビューによって分けられ、
同じあらかじめ選択された投影角に対応している、隣接のスライスに対して選択
された再分類されたビュー・データが12個のビューだけオフセットされること
になる。すなわち、たとえば、1つのスライスの内部で、選択された投影角に対
応しているビューが30番目のビューであった場合、次の隣接しているスライス
から選択されるビューは18番目のビューとなる。1つのビューが識別されて、
その投影画像に対して使われるべき各スライスに対して選択された後、その選択
されたビュー・データが組み合わされて、その選択された投影角からの領域の二
次元の画像が発生される。
Given a selected projection angle, data is selected from the reclassified fan beam projections to generate a two-dimensional image. In one embodiment, for each slice, a single projection or view taken from a single corresponding view angle is selected. The selected view angle for one slice is the angle corresponding to the selected projection angle for that projection image. For successive slices,
The views used in the projected image are different. For example, in the described embodiment of the present invention, adjacent slices are separated by 12 views,
The reclassified view data selected for adjacent slices, corresponding to the same preselected projection angle, will be offset by 12 views. That is, for example, if the view corresponding to the selected projection angle is the 30th view within one slice, the view selected from the next adjacent slice is the 18th view. Become. One view is identified,
After being selected for each slice to be used for the projection image, the selected view data is combined to generate a two-dimensional image of the region from the selected projection angle.

【0082】 CTにおける投影画像を収集するための1つの従来の方法は、ガントリを通し
て物体を移動させながら、ガントリを回転させずにその物体を走査する方法であ
る。本発明においては、投影画像はガントリが回転されている間に得られた首振
りのスライス投影から抽出される。例を示すために、各スライスが一定の増分の
角度だけ分離されるとする。したがって、隣接しているスライスの中の対応して
いるビュー角は、互いに一定のΔvビューだけ互いに隔てられているとみなすこ とができる。たとえば、1つの実施形態においては、Δv=12ビューである。 各スライスの中の第1のビュー角は隣のスライスの中の第1のビュー角からΔv ビューだけ隔てられている。各スライスの中の第2のビュー角は、隣のスライス
の中の第2のビュー角からΔvビューだけ隔てられている。以下同様である。第 1の平行投影がビューv0にあるとする。その次のスライスにおいては、v0+Δ v にある平行投影が選択される。このプロセスは任意の所望の長さに対して、あ るいはそれ以上スライスがなくなるまで継続する。選択されたビューを組み合わ
せた結果、固定のビュー角における平行の投影画像が得られる。投影画像は首振
り型であることに留意されたい。というのは、データが首振り型の投影データか
ら選択されているからである。最終の投影画像は必要な場合は平行に対して補間
することができる。
One conventional method for collecting projection images in CT is through a gantry.
Scanning the object without rotating the gantry while moving the object
You. In the present invention, the projected image is the swing obtained while the gantry is being rotated.
Extracted from the slice projections. To illustrate, each slice has a fixed increment
Assume that they are separated by an angle. Therefore, the corresponding in adjacent slices
View angles are constant ΔvOnly the views can be considered to be separated from each other. For example, in one embodiment, Δv= 12 views. The first view angle in each slice is Δ Δ from the first view angle in the next slice.v Only the view is separated. The second view angle in each slice is
From the second view angle invOnly the view is separated. The same applies hereinafter. The first parallel projection is the view v0Let's say In the next slice, v0+ Δ v Is selected. This process continues for any desired length or until there are no more slices. Combine selected views
As a result, a parallel projection image at a fixed view angle is obtained. Projection image swings
Note that it is a type. Because the data is swing type projection data
This is because they have been selected. Final projection image interpolated parallel if necessary
can do.

【0083】 各スライスは整数のN個のビューviから形成されるとみなすことができる。 ここで、i=1,...,Nである。1つの実施形態においては、上記のように
N=240である。各スライスjに対して、あらかじめ選択された投影角に対応
しているデータを含んでいる1つのビューvi,jが存在し、そして次の隣接して いるスライス、j+1に対しては、あらかじめ選択された投影角に対応するスラ
イスj+1に対するデータを含んでいる1つのビューvi+ Δ v,j+1が存在する。 したがって、次の隣接しているスライスj+1から選択されるビューvi+1は、 vi+1=vi+ Δ vによって与えられる。
[0083] Each slice may be considered to be formed from the integers N views v i. Here, i = 1,. . . , N. In one embodiment, N = 240 as described above. For each slice j, there is one view vi , j containing the data corresponding to the preselected projection angle, and for the next adjacent slice, j + 1, There is one view v i + Δ v, j + 1 that contains data for slice j + 1 corresponding to the selected projection angle. Thus, the view v i + 1, which is selected from a slice j + 1 which is next adjacent is given by v i + 1 = v i + Δ v.

【0084】 図14は、本発明の二次元の画像の投影の発生を絵で示している。1つの実施
形態においては、その投影画像に対するビューは、平行の幾何学形状に対して再
分類されたデータから選択される。その図に示されているように、画像の投影の
中の各ビューに対する再分類された平行データが実効的に投影角において一連の
平行のラインまたはサンプル249を実効的に含む。この場合、選択された投影
角ψは、30°と選択される。すなわち、30°の角度でその領域を通して眺め
る走査領域247の二次元の画像を作り出すことが望ましい。したがって、前記
の説明に従って発生される各スライスには、その領域を通して30°のビューに
対してデータを提供することになる対応しているビュー角から取られた一組の再
分類された、平行のデータ249を含んでいる単独の投影またはビューが存在す
る。ここで説明された実施形態において、第1のスライスに対する0°からスラ
イスがスタートし、30番目のビューが選択されると仮定する。というのは、そ
のビューがその領域を通して30°の投影に対応しているデータを提供するから
である。第2のスライスに対して18番目のビューが選択される。第3のスライ
スに対しては、6番目のビューが選択される。次のスライスに対しては、174
番目のビューが選択される。これは各スライスに対して全体の360°のデータ
を収集する代わりに、180°+ファン角の2倍だけ、すなわち、240°のデ
ータが得られることを説明する。したがって、直ちに進行しているスライスの光
線に対する反対方向における領域を通過している光線に対する走査データが使わ
れる。さらに、中心軸18の回りの回転のために、前のスライスに対して相対的
に180°検出器アレイが飛ばされるので、その選択された投影の中の検出器デ
ータの順序も飛ばされなければならない。すなわち、di=dN-iである。ここで
、dは検出器iからのデータを表し、Nは1つのビューの中の検出器の数である
FIG. 14 pictorially illustrates the occurrence of a two-dimensional image projection of the present invention. In one embodiment, the view for the projection image is selected from the data reclassified for parallel geometries. As shown in that figure, the reclassified parallel data for each view in the projection of the image effectively includes a series of parallel lines or samples 249 at the projection angle. In this case, the selected projection angle ψ is selected as 30 °. That is, it is desirable to create a two-dimensional image of the scan area 247 viewed through the area at a 30 ° angle. Thus, each slice generated according to the above description has a set of reclassified, parallel, taken from the corresponding view angles that will provide data for a 30 ° view through the region. There is a single projection or view that contains the data 249. In the embodiment described here, assume that the slice starts at 0 ° relative to the first slice and the 30th view is selected. Since the view provides data corresponding to a 30 ° projection through the area. The eighteenth view is selected for the second slice. For the third slice, the sixth view is selected. 174 for the next slice
The second view is selected. This explains that instead of collecting the entire 360 ° data for each slice, only 180 ° + twice the fan angle, ie 240 ° data, is obtained. Thus, scan data is used for light rays passing through an area in the opposite direction to the light rays of the immediately advancing slice. Furthermore, because the rotation around the central axis 18 causes the 180 ° detector array to be skipped relative to the previous slice, the order of the detector data in the selected projection must also be skipped. No. That is, d i = d Ni . Where d represents the data from detector i and N is the number of detectors in one view.

【0085】 このプロセスは、30°のあらかじめ選択された投影角に対応する投影が、そ
の投影画像の中で使われるべき各スライスに対して識別されるまで、データのス
ライスのすべて、または必要なだけの数のスライスについて継続する可能性があ
る。次に、そのデータが組み合わされて30°のあらかじめ選択された角度にお
いて、その領域を通して見る投影が発生される。その画像を発生するためにスラ
イスのすべてが使われる必要はないことを理解されたい。スループットを向上さ
せるために、スライスをその投影角から省略することができ、そして適切な調整
をΔvに対して行うことができる。
This process is repeated until all projections corresponding to the preselected projection angle of 30 ° have been identified for each slice to be used in the projection image, May continue for only as many slices. The data is then combined to produce a projection looking through the area at a preselected angle of 30 °. It should be understood that not all of the slices need be used to generate that image. To improve the throughput, the slice can be omitted from the projection angle, and the appropriate adjustments can be made to the delta v.

【0086】 これらの投影を発生するために使われるデータは、一般に最初の走査によって
収集されるので、データを処理して任意の角度からの投影を作り出すことができ
る。さらに、複数の角度を選択することができる。これはその領域の中で疑わし
い物体を識別するために異なる角度からその領域を見ることが望ましい場合に有
用である可能性がある。たとえば、単独の角度だけからのビューを使ってピスト
ルなどの禁止されているアイテムを識別することは困難な場合がある。しかし、
複数の投影が作り出される場合、そのピストルはより容易に識別することができ
る。したがって、投影画像の処理をプリスクリーニングのプロセスとして使って
、手荷物スキャナにおける疑わしいかばんを識別することができる。次に、疑わ
しいかばんに対する画像データが完全に再構成されて、必要な場合、そのかばん
の全体の三次元画像を発生することができる。
The data used to generate these projections is typically collected by a first scan, so that the data can be processed to create projections from any angle. Further, multiple angles can be selected. This may be useful where it is desirable to view the area from different angles to identify suspicious objects within the area. For example, it may be difficult to identify a prohibited item such as a pistol using a view from only a single angle. But,
If multiple projections are created, the pistol can be more easily identified. Thus, processing of the projected image can be used as a pre-screening process to identify suspected luggage in baggage scanners. The image data for the suspected luggage can then be completely reconstructed and, if necessary, a full three-dimensional image of the luggage can be generated.

【0087】 本発明のCTスキャニング・システムにおいて、そして他の従来のシステムに
おいて、各スライスは、一組の画像のボリューム要素、すなわち、「ボクセル」
を定義する。従来のCTシステムにおいては、これらのボクセルはそのCTシス
テムの中の視野における対応している座標軸に対してそれぞれの軸が平行になる
向きにある。しかし、本発明のシステムにおいては、上記のように、スライスは
首振り運動をするか、あるいは傾斜しており、そのボリューム要素はCTスキャ
ニング領域の軸に関して傾斜している。
In the CT scanning system of the present invention, and in other conventional systems, each slice is a volume element of a set of images, or “voxels”.
Is defined. In conventional CT systems, these voxels are oriented so that their axes are parallel to the corresponding coordinate axes in the field of view in the CT system. However, in the system of the present invention, as described above, the slice is oscillating or tilted, and its volume element is tilted with respect to the axis of the CT scanning area.

【0088】 本発明のCTスキャニング・システムの1つの応用は、上記のような商用の航
空機の手荷物スキャナの中にある。本発明の手荷物スキャナの1つの機能はその
システムによって収集された物質の走査データを解析することによって、爆発物
などのターゲット物質を識別することである。爆発物を識別するための1つの方
法は、そのスキャニングによって得られた物質に対する画像の密度値を、既知の
爆発物の物質の密度値に対して比較する方法である。次に、そのアイテムをさら
に解析するために検査を実行することができる。
One application of the CT scanning system of the present invention is in a commercial aircraft luggage scanner as described above. One function of the baggage scanner of the present invention is to identify target materials, such as explosives, by analyzing the scan data of the materials collected by the system. One method for identifying explosives is to compare the density values of the image for the material obtained by scanning with the density values of the material of a known explosive. An inspection can then be performed to further analyze the item.

【0089】 爆発物に対する走査およびそれらが示す潜在的な危険性を判定することにおけ
る1つの重要なファクタは、その爆発物の合計質量である。本発明においては、
その合計質量は爆発物に関連している各ボクセルの各密度値をその体積で乗算す
ることによって計算することができる。爆発物の密度である可能性があるとして
識別された密度のボクセルから個々のボクセルの質量が加算されて、その爆発物
の合計質量が求められる。
One important factor in scanning for explosives and determining the potential hazards they present is the total mass of the explosive. In the present invention,
The total mass can be calculated by multiplying each density value of each voxel associated with the explosive by its volume. The mass of the individual voxels is added from the voxels of the density identified as likely to be the density of the explosive to determine the total mass of the explosive.

【0090】 上記のように、NSRのシステムにおいては、そのボクセルはシステムの走査
軸に関して傾斜している。この結果、1つのボクセルに関係付けられる質量を計
算する時に僅かな誤差が生じる。本発明においては、傾斜したボクセルを傾斜し
ていない密度値に対して補間すること、あるいはそのボクセルの中の傾斜に対し
て補正するための補正係数を計算することができる。いずれの方法も疑わしい物
体の合計質量をより正確に求めるための機能を提供する。これらの方法の詳細を
以下に記述する。
As described above, in an NSR system, the voxels are tilted with respect to the scan axis of the system. This results in a small error when calculating the mass associated with one voxel. In the present invention, a sloped voxel can be interpolated for a non-slant density value, or a correction factor can be calculated to correct for a slope in the voxel. Either method provides a function to more accurately determine the total mass of the suspicious object. Details of these methods are described below.

【0091】 NSRによって再構成される、走査されている、そして首振り運動をしている
CTスライスの物体の基準のフレームが図13にグラフィック的に示されている
。その物体が定義される基準の固定フレームは、xyz空間であり、そして傾斜
したスライスに対する基準のフレームは、x’y’によって定義される。傾斜し
たスライスの原点はz0にある。首振り運動の角度はθであり、歳差運動の角度 はφである。首振りの角度はその再構成されたスライスの首振りおよび傾斜を強
調するためにこの図の中では増幅されている。実際に、首振りの角度は十分に小
さく、cosθ≒1、そしてsinθ≒0のようにすることができる。
A reference frame of the object of the CT slice being reconstructed, scanned, and oscillating by the NSR is shown graphically in FIG. The reference fixed frame in which the object is defined is in xyz space, and the reference frame for the tilted slice is defined by x'y '. The origin of the inclined slice is in the z 0. The angle of the swing motion is θ, and the angle of the precession is φ. The swing angle is amplified in this figure to emphasize the swing and tilt of the reconstructed slice. In practice, the swing angle is small enough, such that cos θs1 and sin θ ≒ 0.

【0092】 f(x,y,z)を再構成されるべき連続の目的関数であるとする。その目的
関数の空間的な広がりは|x2+y2|<Rであり、そして|z|<∞である。こ
こで、Rは走査半径である。スキャナはz軸の回りに回転する。この説明の目的
のために、スキャナはz軸に沿って移動していて、また、回転してもいると仮定
される。実際にはスキャナの代わりに物体を移動させることもできる。
Let f (x, y, z) be the continuous objective function to be reconstructed. The spatial extent of the objective function is | x 2 + y 2 | <R, and | z | <∞. Here, R is a scanning radius. The scanner rotates around the z-axis. For the purposes of this description, it is assumed that the scanner is moving along the z-axis and is also rotating. Actually, an object can be moved instead of the scanner.

【0093】 NSRによって、一連の二次元(2D)のスライスが再構成される。2Dスラ
イスの座標系はx’y’平面であり、この空間の原点は図13に示されているよ
うにz軸に沿ってz0にある。その2Dスライスはz軸からθだけ首振りされて いる。その首振りは原点z0に関して発生することに留意されたい。首振りの歳 差運動の角度はφによって与えられ、ここで、φはz軸に関して測定される。そ
の首振りはz軸に関してφだけ回転させることによって形成される新しいx軸の
回りに実行される。
The NSR reconstructs a series of two-dimensional (2D) slices. Coordinate system of the 2D slices are x'y 'plane, the origin of the space is in z 0 along the z-axis as shown in Figure 13. The 2D slice is swung by θ from the z axis. Note that the swing occurs with respect to the origin z 0 . The angle of the precession of the head is given by φ, where φ is measured with respect to the z-axis. The swing is performed around a new x-axis formed by rotating about the z-axis by φ.

【0094】 f’(x’,y’;z0)をz0における首振り空間の中の連続の目的関数のス
ライスであるとする。それぞれのx’y’平面およびxyz空間の中のスライス
間の関係は、座標系を回転させることによって求めることができる。詳しく言え
ば、z軸の回りのφだけの第1の回転、その後の新しいx軸の回りのθだけの第
2の回転、そして新しいz軸の回りのΨ=−φの最終の回転を含む回転行列を使
って求めることができる。これらの3つの回転はRz(φ)、Rx(θ)、Rz( Ψ)としてそれぞれ示される。その回転は以下の行列によって与えられる。
Let f ′ (x ′, y ′; z 0 ) be a slice of a continuous objective function in the swing space at z 0 . The relationship between slices in each x'y 'plane and xyz space can be determined by rotating the coordinate system. In particular, includes a first rotation about φ about the z-axis, followed by a second rotation about θ about the new x-axis, and a final rotation about 新 し い = −φ about the new z-axis. It can be obtained using a rotation matrix. These three rotations are denoted as R z (φ), R x (θ), and R z (Ψ), respectively. The rotation is given by the following matrix:

【数41】 [Equation 41]

【数42】 (Equation 42)

【数43】 これらの3つの回転の積Bが以下の式によって与えられる。[Equation 43] The product B of these three rotations is given by:

【数44】 実際に、θは十分小さく、したがって、cosθ≒1である。この近似および
Ψ=−φの関係を使って、式(44)は以下のようになる。
[Equation 44] In practice, θ is small enough that cos θ ≒ 1. Using this approximation and the relationship Ψ = −φ, equation (44) becomes:

【数45】 基準フレーム間の関係は以下の式によって与えられる。[Equation 45] The relationship between the reference frames is given by:

【数46】 式(46)はx’およびy’軸は直接にxおよびyの軸にそれぞれマップして
いることを示している。しかし、z軸はx’−y’の位置、歳差運動の角度φ、
および首振り運動の角度θによって圧縮または伸張される。したがって、式(4
6)に与えられている変換について以下の式が成立する。
[Equation 46] Equation (46) shows that the x 'and y' axes map directly to the x and y axes, respectively. However, the z axis is the position of x′−y ′, the angle of the precession φ,
Compression or expansion depending on the angle θ of the swing motion. Therefore, equation (4)
The following equation holds for the conversion given in 6).

【数47】 x’y’の座標系とxyzの座標系との間の関係は、再構成される各スライス(
そのz0の値によって示される)に対して変化することに留意する必要がある。
[Equation 47] The relationship between the x'y 'coordinate system and the xyz coordinate system is defined by each slice (
(Indicated by the value of z 0 ).

【0095】 平行のスライスを発生させるために使われる座標および補間のサンプリングに
ついて以下に説明される。各スライスがN×N個のピクセルから構成される平行
のスライスの無限のセットが必要であると仮定する。そのスライスはz軸に沿っ
てδzだけ間隔が置かれている。kを平行のスライスのインデックス、あるいは スライス番号であるとする。ここで、−∞<k<∞である。iおよびjを、それ
ぞれx軸およびy軸に沿ってのサンプル・インデックスであるとする。ここで、
0≦i<N、そして0≦j<Nである。サンプルされたスライスをF(i,j,
k)で示すことにする。そのサンプルされた、そして連続の関数は、以下のよう
に関係付けられる。
The coordinates and interpolation sampling used to generate the parallel slices are described below. Suppose we need an infinite set of parallel slices, each slice consisting of NxN pixels. The slices are spaced along the z-axis by δ z . Let k be the index of a parallel slice or the slice number. Here, -∞ <k <∞. Let i and j be the sample indices along the x and y axes, respectively. here,
0 ≦ i <N and 0 ≦ j <N. Let the sampled slice be F (i, j,
k). The sampled and continuous function is related as follows:

【数48】 [Equation 48]

【数49】 ここで、ピクセルのサイズδxyは2R/Nである。xおよびyに対して他の定義
を使えることに留意されたい。たとえば、ピクセル・サイズはδxy=2R/(N
−1)として定義することができ、あるいは走査の視野2Rより小さい再構成の
視野を使うことができる。
[Equation 49] Here, the pixel size δ xy is 2R / N. Note that other definitions for x and y can be used. For example, the pixel size is δ xy = 2R / (N
-1) or a reconstruction field smaller than the scanning field of view 2R can be used.

【0096】 首振りの空間における画像に対して同様な関係を書くことができる。サンプル
された首振りの空間は、F(i’,j’k’)によって与えられ、ここで以下の
式が与えられる。
A similar relationship can be written for images in the headspace. The sampled swing space is given by F (i ', j'k'), where the following equation is given.

【数50】 [Equation 50]

【数51】 ここで、i’、j’は、それぞれx’軸およびy’−z’軸に沿ってのサンプル
・インデックスである。インデックスk’はz0に対応している傾斜したスライ スのサンプル・インデックスである。インデックスの範囲は0≦i’<N、0≦
j’<N、そして−∞<k’<∞である。パラメータδz は首振りのスライス 間のz軸の間隔であり、一般には、δz’には等しくない。φk を各スライスk
’に対する歳差運動の角であるとする。ここで、
(Equation 51) Here, i ′ and j ′ are sample indices along the x ′ axis and the y′-z ′ axis, respectively. The index k 'is a sample index of the slice which is inclined corresponds to the z 0. The range of the index is 0 ≦ i ′ <N, 0 ≦
j ′ <N and −∞ <k ′ <∞. The parameter δ z is the z-axis spacing between heading slices and is generally not equal to δ z ′. φ k ' for each slice k
Let 's be the angle of precession to'. here,

【数52】 であり、そして、(Equation 52) And

【数53】 である。そして最終的にzrは回転の2φ当たりの非線形距離であり、φ0はスキ
ャナの開始角度によって決定される歳差運動の角度に対する位相オフセットであ
る。一般性を失わずに、φ0=0と仮定する。変数Mが回転当たりの画像の数を 記述するために使われる。これは以下の式によって与えられる。
(Equation 53) It is. And finally, z r is the non-linear distance per 2φ of rotation, and φ 0 is the phase offset to the precession angle determined by the starting angle of the scanner. Without loss of generality, assume that φ 0 = 0. The variable M is used to describe the number of images per rotation. This is given by the following equation:

【数54】 ここで以下の式が成立する。(Equation 54) Here, the following equation is established.

【数55】 [Equation 55]

【数56】 [Equation 56]

【数57】 [Equation 57]

【数58】 ここで、kは以下の式で与えられる。[Equation 58] Here, k is given by the following equation.

【数59】 ここで、x’およびy’は式(51)に与えられている。最後の式(59)はk
’に関して非線形である。この式をニュートン・ラフソン(Newton‐Ra
phson)などの数値技法を使って解くことができる。代わりに、k’の与え
られた値に対するg(i,j,k’)の値を各iおよびjの値に対して表にする
ことができる。その値をサーチして所望のkの値を括弧に入れるk’の値を求め
ることができる。実際には、k’は整数でない可能性があり、そして式(55)
はk’の隣接している値の間の補間によって置き換えられる。線形の補間を使う
ことができる。
[Equation 59] Here, x ′ and y ′ are given in equation (51). The last equation (59) is k
'Is nonlinear with respect to Newton-Raphson (Newton-Ra)
(Phson). Alternatively, the values of g (i, j, k ') for a given value of k' can be tabulated for each i and j value. The value can be searched to find the value of k 'that puts the desired value of k in parentheses. In practice, k ′ may not be an integer, and equation (55)
Is replaced by interpolation between adjacent values of k '. Linear interpolation can be used.

【0097】 首振りに対する補正の後、スライスの収集がF(i,j,k)によって示され
、ここで、iおよびjは画像平面(すなわち、xy平面)の中のサンプリングに
対応し、kは軸方向(すなわち、z方向)におけるサンプリングに対応する。平
面内のピクセル・サイズは、δxyである。軸方向のサンプリング距離はδz で ある。したがって、各ボクセルの体積はδ2 xyδz である。関数F(i,j,k
)がその物体の密度を表すと仮定して、(i,j,k)におけるボクセルの質量
はδ2 xyδzF(i,j,k)である。
After correction for heading, the collection of slices is denoted by F (i, j, k), where i and j correspond to sampling in the image plane (ie, xy plane) and k Corresponds to sampling in the axial direction (ie, the z-direction). The pixel size in the plane is δxy . The sampling distance in the axial direction is δ z ' . Therefore, the volume of each voxel is δ 2 xy δ z . Function F (i, j, k
) Represents the density of the object, the mass of the voxel at (i, j, k) is δ 2 xy δ z F (i, j, k).

【0098】 爆発物検出の1つの目的は、走査された物体の中の潜在的な爆発物の質量を決
定することである。どのボクセルが爆発物の部分であるかを判定するための手順
が実装される。この手順のための代表的な方法は、(CCL)とラベルが付けら
れている連結されたコンポーネントである。この手順の出力はバイナリの「ウィ
ンドウ」関数W(i,j,k)であり、この関数は(i,j,k)にあるボクセ
ルが爆発物の部分であるかどうかを示している。したがって、
One purpose of explosive detection is to determine the mass of a potential explosive in a scanned object. Procedures are implemented to determine which voxels are part of the explosive. An exemplary method for this procedure is a connected component labeled (CCL). The output of this procedure is a binary "window" function W (i, j, k), which indicates whether the voxel at (i, j, k) is part of an explosive. Therefore,

【数60】 爆発物の質量Meは以下の式によって与えられる。[Equation 60] The mass of the explosive, Me, is given by:

【数61】 [Equation 61]

【0099】 ここで本発明による首振りのスライスの場合を考える。上記のように、それら
はF’(i’,j’,k’)で示されている。平面内の寸法はやはりδxyによっ
て与えられる。しかし、各スライスの軸方向の位置、zk は以下の式によって 与えられる。
Here, the case of the swing slice according to the present invention will be considered. As noted above, they are denoted by F '(i', j ', k'). The dimensions in the plane are again given by δxy . However, the axial position of each slice, z k ′, is given by:

【数62】 ここで、x’、y’、およびcは上で定義されている。(i’,j’,k’)Δ k の位置にあるボクセルの軸の広がりは以下のように近似される。(Equation 62)Here, x ', y', and c are defined above. (I ′, j ′, k ′) Δ k ' The spread of the axis of the voxel at the position is approximated as follows.

【数63】 [Equation 63]

【0100】 平行のスライスに対して使われた爆発物の部分がどのピクセルであるかを判定
するための同じ手順を、首振りのスライスについて使うことができる。したがっ
て、CCLを使うことができる。この手順の出力はバイナリのウィンドウ関数W
’(i’,j’,k’)であり、それは(i’,j’,k’)の位置にあるボク
セルが爆発物の部分であるかどうかを示している。爆発物の質量は以下の式(6
4)を使って求めることができる。
The same procedure for determining which pixel the explosive part used for parallel slices is can be used for head slices. Therefore, CCL can be used. The output of this procedure is a binary window function W
'(I', j ', k'), which indicates whether the voxel at position (i ', j', k ') is part of an explosive. The mass of the explosive is given by the following equation (6)
It can be obtained using 4).

【数64】 [Equation 64]

【0101】 式(64)の式(61)に比べての1つの利点は、F’(i’,j’,k’)
とF(i,j,k)との間の補間がなくなっていることである。補間によって薄
い爆発物の密度値を下げる可能性のある部分的な体積アーティファクトが増加す
る。この密度低下によって、どのボクセルが爆発物の部分であるかを決定するタ
スクが難しくなる。
One advantage of equation (64) over equation (61) is that F ′ (i ′, j ′, k ′)
And the interpolation between F (i, j, k) is eliminated. Interpolation increases the partial volume artifacts that can reduce the density value of thin explosives. This reduction in density complicates the task of determining which voxels are part of the explosive.

【0102】 本発明の別の態様においては、並列処理のアーキテクチャを採用して本発明の
首振りの画像データ・スライスを発生して処理し、従来のパイプライン処理のシ
ステムにおいて得られるものより、ずっと効率的な処理を提供する。並列処理の
アーキテクチャによって実現される改善された効率の結果、画像発生の効率が大
幅に改善され、したがって、本発明の空港の手荷物スキャナなどの高いスキャニ
ング・スループットの設定に対してこのシステムを適用することができる。
In another aspect of the present invention, a parallel processing architecture is employed to generate and process swiveling image data slices of the present invention, compared to those obtained in conventional pipeline processing systems. Provides much more efficient processing. As a result of the improved efficiency provided by the parallel processing architecture, the efficiency of image generation is greatly improved, thus applying this system to high scanning throughput settings such as the airport luggage scanner of the present invention. be able to.

【0103】 図15は、本発明による首振りのスライス・データの発生および処理に対する
シリアル・パイプラインの方法の概略的機能ブロック図を含んでいる。このシス
テムにおいて、放射線のソースおよび検出器のアレイを含んでいるデータ収集シ
ステム(DAS)300が、走査データを取得して、それらをデータ補正プロセ
ス302に対して転送する。データ補正プロセスは、そのデータに対して、空気
検出器の読み、検出器の温度オフセット、検出器の非直線性、およびシステム内
の一般的な不完全性に対して補正するために必要な補正を加える。補正302の
次に、走査データが首振りのスライスの再構成データの発生304に対して転送
され、それは上で詳細に説明されたように、その走査データの中の投影データの
集合からファン・ビームの投影を抽出する。次に、発生されたファン・ビームの
投影を最適の再分類のプロセス307に対して適用して、そのファン・ビームの
投影から再分類された平行ビームの投影を発生することができる。各スライスに
対して、ファン・ビームまたは再分類された平行ビームの投影がフィルタリング
のプロセス306に対して転送され、フィルタリングのプロセス306は、その
投影をフィルタし、そして次に逆投影プロセス308に対して送信し、逆投影プ
ロセス308は、そのスライスに対する画像データを発生する。最後に、そのス
ライス画像データが画像310を発生するために使われる。
FIG. 15 includes a schematic functional block diagram of a serial pipeline method for generating and processing swing slice data according to the present invention. In this system, a data acquisition system (DAS) 300, which includes an array of radiation sources and detectors, acquires the scan data and transfers them to a data correction process 302. The data correction process corrects the data to correct for air detector readings, detector temperature offsets, detector nonlinearities, and general imperfections in the system. Add. Subsequent to the correction 302, the scan data is forwarded to the generation 304 of the reconstructed data of the pivoting slice, which, as described in detail above, uses the fan data from the set of projection data in the scan data. Extract the beam projection. The generated fan beam projections can then be applied to an optimal reclassification process 307 to generate a reclassified parallel beam projection from the fan beam projections. For each slice, the projection of the fan beam or the re-sorted parallel beam is transferred to a filtering process 306, which filters the projections and then returns to the backprojection process 308. The backprojection process 308 generates image data for the slice. Finally, the slice image data is used to generate image 310.

【0104】 パイプラインの方法は、スライスがDAS 300によって収集された走査デ
ータから一度に発生されて逆投影されることを提案する。しかし、実際には、上
で説明されたように、個々の各ビューからの投影データの各組が、複数の隣接し
ているスライスに対する投影を生成するために使われる。これは次々の、あるい
は隣接しているビューの中のスライス・データのオーバラップのためである。上
記の実施形態においては、各スライスは240個のディスクリート・ビューにお
いて収集された走査データから発生される。したがって、各スライスに対して、
長手方向の軸の回りの240個の各位置において、単独のファン・ビームの投影
が、その位置において収集された投影データの組全体から抽出される。しかし、
上で説明されたように、各スライスはビューの回転の12°だけ隔てられている
。結果として、多くのスライス上に走査データのかなりのオーバラップがある。
すなわち、1つの特定のビュー角において収集された走査データが多くのスライ
スを発生するために使われる。たとえば、上記の実施形態においては、各スライ
スが1°だけ隔てられた240個のビューを使用し、そしてスライスは12°の
回転だけ隔てられ、単独のビューにおける投影データの各組を使って、20個の
スライスを発生することができる。実際には、データ・ストリームの端における
効果のために、各ビューは1つの実施形態においては22個のスライスに対して
実際に寄与する。
The pipeline approach suggests that slices are generated and backprojected at once from the scan data collected by DAS 300. However, in practice, as described above, each set of projection data from each individual view is used to generate projections for a plurality of adjacent slices. This is due to the overlap of slice data in successive or adjacent views. In the above embodiment, each slice is generated from scan data collected in 240 discrete views. Therefore, for each slice,
At each of the 240 locations around the longitudinal axis, a single fan beam projection is extracted from the entire set of projection data collected at that location. But,
As described above, each slice is separated by 12 ° of view rotation. As a result, there is considerable overlap of scan data on many slices.
That is, scan data collected at one particular view angle is used to generate many slices. For example, in the above embodiment, each slice uses 240 views separated by 1 °, and the slices are separated by 12 ° rotation, using each set of projection data in a single view, Twenty slices can be generated. In practice, each view actually contributes to 22 slices in one embodiment, due to effects at the end of the data stream.

【0105】 このオーバラップの結果として、図15に示されているNSR304は、実際
に多くのスライス、たとえば、22個のスライスに対する投影を同時に発生する
。すなわち、240個の各ビューにおける単独のスライスに対する単独の投影を
発生する代わりに、240個の各ビューにおける22個の投影を実際に発生する
。これはパイプラインの処理の構成においては、大きな処理負荷となる可能性が
ある。
As a result of this overlap, the NSR 304 shown in FIG. 15 actually generates projections for many slices, for example, 22 slices simultaneously. That is, instead of generating a single projection for a single slice in each of the 240 views, 22 projections in each of the 240 views are actually generated. This may cause a large processing load in the configuration of the pipeline processing.

【0106】 図16は本発明の首振りのスライスを発生するために使われる投影を発生して
処理するために使うことができる、本発明による並列構成を示している概略の機
能ブロック図である。ふたたび、DAS 300が、NSRプロセス304Aに
対して転送される前にデータ補正プロセス302によって補正される走査データ
を発生する。この構成においては、NSRのプロセスを単独のプロセッサ305
によって実行することができ、プロセッサ305は走査データを解析して、首振
り型のスライスを発生するために必要なファン・ビームの投影を発生する。各投
影角において、プロセッサ305は考慮中の投影データがデータに寄与する各ス
ライスに対するファン・ビームの投影を発生する。一般に、上記のように、各組
の投影データはいくつかのスライス、たとえば22個のスライスに対して貢献し
、したがって、いくつかの投影が発生される。本発明のこの実施形態においては
、発生される各スライスは、それ自身のデータ記憶要素またはメモリ312が関
連付けられる。図16に示されている実施形態においては、投影データの各組が
22個までのスライスに対して貢献する可能性があるので、発生された投影を格
納するために使われる22個のメモリ312A〜312Vがある。
FIG. 16 is a schematic functional block diagram illustrating a parallel configuration according to the present invention that can be used to generate and process the projections used to generate the swing slice of the present invention. . Again, DAS 300 generates scan data that is corrected by data correction process 302 before being transferred to NSR process 304A. In this configuration, the NSR process is performed by a single processor 305.
The processor 305 analyzes the scan data to generate the fan beam projections necessary to generate a swiveling slice. At each projection angle, processor 305 generates a projection of the fan beam for each slice for which the projection data under consideration contributes to the data. In general, as described above, each set of projection data contributes to a number of slices, eg, 22 slices, and thus a number of projections are generated. In this embodiment of the invention, each slice generated is associated with its own data storage element or memory 312. In the embodiment shown in FIG. 16, since each set of projection data can contribute to up to 22 slices, there are 22 memories 312A used to store the generated projections. There are ~ 312V.

【0107】 各ビューにおいて、プロセッサ305は各スライスごとに1つの投影を発生す
る。1つのスライスに対して発生された投影は、そのスライスに関連付けられて
いるメモリ要素312の中に転送されて格納される。一般に、22個のスライス
が同時に発生されている場合、各ビューから22個の投影が発生され、そして2
2個のそれぞれの関連付けられたメモリ312の中に格納される。
[0107] In each view, processor 305 generates one projection for each slice. The projections generated for one slice are transferred and stored in the memory element 312 associated with that slice. In general, if 22 slices are being generated simultaneously, 22 projections will be generated from each view, and 2
It is stored in two respective associated memories 312.

【0108】 この投影の発生およびあらかじめ割り当てられたメモリへの格納は、すべての
データが処理されるまで続く。240個のすべてのビューに対して、単独のスラ
イスが完成される。すなわち、1つのスライスに対する投影のすべてが発生され
、そのそれぞれの関連付けられたメモリの中に格納されている。メモリ要素31
2がこのようにして満杯になると、メモリ要素の中に格納されている投影(単独
のスライスを発生するために必要なもの)がマルチプレクサ314に対して転送
され、それはそのスライスの投影を提供しているメモリを選択する。そのスライ
スに対する投影の集合全体を、次にオプションの再分類のプロセス307に対し
て転送することができ、プロセス307は、そのファン・ビームの投影を平行ビ
ームの投影に再分類することができる。次に、フィルタリングのプロセス306
をそのデータについて実行し、そして次に逆投影308を実行して首振り型のス
ライスに対する画像データを発生することができる。スライスが発生された後、
画像310を作り出すことができる。
The generation of this projection and the storage in the pre-allocated memory continues until all data has been processed. A single slice is completed for all 240 views. That is, all of the projections for a slice have been generated and stored in their respective associated memories. Memory element 31
When 2 is thus full, the projection stored in the memory element (as needed to generate a single slice) is transferred to multiplexer 314, which provides the projection for that slice. Select the memory you are using. The entire set of projections for that slice can then be forwarded to an optional reclassification process 307, which can reclassify the fan beam projections into parallel beam projections. Next, the filtering process 306
Can be performed on the data, and then backprojection 308 can be performed to generate image data for the swiveling slice. After the slice is generated,
An image 310 can be created.

【0109】 投影でメモリ312を埋めるプロセスは、走査データが収集されたすべてのビ
ュー全体において続けられる。スライスは1つの実施形態においては12個のビ
ューだけ分離されているので、処理される12個のビューのすべてに対して、メ
モリ312の1つがスライスに対する必要な240個の投影で満杯になる。次の
ビューにおいて、前のビューで満たされたメモリが、処理されるべき別のスライ
スからの投影で再び満たされ始める。したがって、スライスが、たとえば、12
個のビューだけ隔てられる場合、1つのスライスに対する投影の発生は12個の
ビューごとに完了される。したがって、たとえば、12個のビューだけ隔てられ
ているスライスの場合、1つのスライスに対する投影の発生は12個のビューご
とに完了される。したがって、12個のビューごとに、各メモリ要素312が充
填される。次のビューにおいて、そのメモリ要素は新しいスライスに対する要素
を収集し始める。
The process of filling memory 312 with projections continues throughout all views for which the scan data has been acquired. Since the slices are separated by 12 views in one embodiment, for all 12 views processed, one of the memories 312 is filled with the required 240 projections for the slice. In the next view, the memory filled in the previous view starts to be filled again with projections from another slice to be processed. Thus, if the slice is, for example, 12
If separated by one view, the generation of projections for one slice is completed every 12 views. Thus, for example, for slices separated by twelve views, the generation of a projection for one slice is completed for every twelve views. Thus, for every twelve views, each memory element 312 is filled. In the next view, the memory element starts collecting elements for the new slice.

【0110】 この構成によって、スライスの投影データが非常に効率的に処理される。投影
は複数のスライスに対して同時に発生されるが、実際のスライスは一度に1つず
つ再分類され、フィルタされ、そして逆投影される。
With this configuration, the projection data of the slice is processed very efficiently. While the projections are generated simultaneously for multiple slices, the actual slices are reclassified, filtered and backprojected one at a time.

【0111】 図17は平行の構成を使って本発明の首振り型のスライスを発生して処理する
ための平行の構成を使っている、本発明の他の実施形態の概略的機能ブロック図
である。図17に示されている実施形態においては、並列のメモリ312A‐3
12Vが図16に関して上で説明されたのと同じ方法で使われ、それらが収集さ
れた時に個々のスライスに対するファン・ビームの投影を格納する。しかし、そ
の構成は複数のNSRの処理ステージ305A〜305Hに対してそれぞれ結合
されている複数のデータ補正ステージ302A‐302Hを含む、複数のプロセ
ッサ・ステージ304Bを含む。走査データはデマルチプレクサ回路320によ
ってDAS 300から受け取られ、デマルチプレクサ回路320はそのデータ
を選択された1つの302/305のデータ補正および首振りスライスの処理ス
テージに対して回送する。補正/首振りスライス処理の各ステージ302/30
5は、単独のビューに対するデータをデマルチプレクサ320から受け取る。そ
れはその単独のビューからの投影データの組を解析して、特定のビューが投影デ
ータに貢献するスライスのそれぞれに対するファン・ビームの投影を発生する。
次に、発生された投影がその発生された投影を使用するスライスと関連付けられ
ているメモリ312に対して転送される。ふたたび、ここで説明された例におい
て、各ビューは、22個の各スライスに対する単独の投影に貢献し、したがって
、プロセッサ305は投影データの各ビューまたは組ごとに、22個の投影を2
2個のメモリ要素312A〜312Vに対して転送する。
FIG. 17 is a schematic functional block diagram of another embodiment of the present invention using a parallel configuration for generating and processing a swing-type slice of the present invention using a parallel configuration. is there. In the embodiment shown in FIG. 17, the parallel memories 312A-3
12V is used in the same manner as described above with respect to FIG. 16 to store the projection of the fan beam for each slice as they are collected. However, the configuration includes a plurality of processor stages 304B, including a plurality of data correction stages 302A-302H respectively coupled to a plurality of NSR processing stages 305A-305H. Scan data is received from DAS 300 by demultiplexer circuit 320, which forwards the data to a selected 302/305 data correction and swing slice processing stage. Each stage 302/30 of the correction / swinging slice process
5 receives data for a single view from the demultiplexer 320. It analyzes the set of projection data from that single view and generates a projection of the fan beam on each of the slices for which a particular view contributes to the projection data.
The generated projection is then transferred to a memory 312 associated with the slice that uses the generated projection. Once again, in the example described here, each view contributes to a single projection for each of the 22 slices, and thus the processor 305 converts 22 projections to 2 for each view or set of projection data.
Transfer to two memory elements 312A to 312V.

【0112】 図17に示されている実施形態においては、8個の首振りのスライス補正/処
理要素302/305が使われている。異なる数の処理要素が使えることを理解
されたい。デマルチプレクサ320は、各ビューに対する投影データの組がDA
S 300から受け取られるたびに、8個の要素を通してサイクルする。これは
走査データ処理に対するあるレベルの並列性を提供し、したがって、処理を実行
することができる速度を大幅に増加させる。これは高い走査スループットが必要
とされるかばんのスキャナなどのセッティングにおいて非常に便利である。
In the embodiment shown in FIG. 17, eight swivel slice correction / processing elements 302/305 are used. It should be understood that different numbers of processing elements can be used. The demultiplexer 320 determines that the set of projection data for each view is DA
Cycle through eight elements each time it is received from S300. This provides some level of parallelism for scan data processing, and therefore greatly increases the speed at which processing can be performed. This is very useful in settings such as luggage scanners where high scanning throughput is required.

【0113】 図17に示されているように、首振りのスライス処理の要素のすべてが投影を
メモリ要素312のどれかに対して送信することができる。他の実施形態におい
ては、各プロセッサ305はメモリ要素312の一部分と通信できるだけである
。この方法は、プロセッサ305とメモリ312との間の通信を単純化するため
、そしてまたメモリ312に対する競合を解消するために使うことができる。
As shown in FIG. 17, all of the swing slice elements can send projections to any of the memory elements 312. In other embodiments, each processor 305 can only communicate with a portion of memory element 312. This method can be used to simplify communication between the processor 305 and the memory 312, and also to resolve contention for the memory 312.

【0114】 1つの実施形態においては、メモリ要素312は、それが240個の投影を含
んでいる時、1つのスライスに対する投影で一杯になる。投影のフル・セットが
マルチプレクサ314を経由してオプションの再分類のプロセス307に対して
転送される。ファン・ビームの投影が平行ビームの投影へ再分類された後、それ
らは306によってフィルタされ、308によって画像スライスに逆投影される
。次に、そのスライスを使って画像310を発生することができる。
In one embodiment, memory element 312 is full of projections for one slice when it contains 240 projections. The full set of projections is transferred via multiplexer 314 to optional reclassification process 307. After the fan beam projections have been reclassified into parallel beam projections, they are filtered by 306 and backprojected by 308 into image slices. The slice can then be used to generate an image 310.

【0115】 1つの実施形態においては、再分類のプロセス307を1つの処理要素305
の中に実装することができる。その実施形態においては、データの再分類が必要
な時、プロセッサ305のうちの1つがその再分類を実行するよう指令される。
プロセッサが再分類を実行するよう指令された後、そのプロセッサが特定のビュ
ーの投影を発生する現在のタスクを完了すると、次のビューの処理の代わりに、
そのプロセッサは一時的に中断され、それがその要求された再分類の機能を実行
することができる。その再分類のプロセスが完了すると、プロセッサはその投影
データの処理のサイクルにおいて他のプロセッサに再合流する。1つの実施形態
においては、任意のプロセッサに対して任意の時刻において再分類を実行するよ
う指令することができる。プロセッサを共有するためのこの方法は、システム内
のプロセッサおよび関連の回路の数を減らすことによって、そのシステム内のハ
ードウェアの複雑性を解消する。
In one embodiment, the process of reclassification 307 is
Can be implemented in In that embodiment, when data reclassification is required, one of the processors 305 is instructed to perform the reclassification.
After the processor has been commanded to perform reclassification, and that processor has completed the current task of producing the projection of a particular view, instead of processing the next view,
The processor is temporarily suspended, and it can perform the requested reclassification function. When the reclassification process is completed, the processor rejoins the other processors in the cycle of processing the projection data. In one embodiment, any processor may be instructed to perform reclassification at any time. This method for sharing processors eliminates the hardware complexity in the system by reducing the number of processors and associated circuits in the system.

【0116】 本発明は好適な実施形態を参照してそれについて特に示され、そして記述され
てきたが、この分野の技術に熟達した人であれば、以下の特許請求の範囲におい
て定義されている本発明の精神および範囲から逸脱することなしに、形式および
詳細において各種の変更を行うことができることを理解されたい。
The present invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments, but those skilled in the art are defined in the following claims. It is to be understood that various changes may be made in form and detail without departing from the spirit and scope of the invention.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

本発明の前記および他の目的、特徴および利点は、添付の図面に示されている
ような本発明の好適な実施形態の以上のより詳しい説明から明らかになる。図面
の中では類似の参照番号は異なるビュー全体にわたって同じ部分を示す。図面は
必ずしも正確に縮尺したものではなく、本発明の原理を示すことに重点が置かれ
ている。
The above and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the above more detailed description of the preferred embodiments of the invention, as illustrated in the accompanying drawings. In the drawings, like reference numbers indicate the same parts throughout the different views. The drawings are not necessarily to scale, emphasis instead being placed upon illustrating the principles of the invention.

【図1】 従来の代表的なコンピュータ・トモグラフィ(CT)スキャナの概略の軸方向
の図である。
FIG. 1 is a schematic axial view of a typical prior art computed tomography (CT) scanner.

【図2】 CTスキャニング・システムの投影角および検出器角を例示している概略の図
である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a projection angle and a detector angle of a CT scanning system.

【図3A】 CTスキャナにおける一定z軸(CZA)の走査モードに対する走査径路を示
している。
FIG. 3A shows a scanning path for a constant z-axis (CZA) scanning mode in a CT scanner.

【図3B】 CTスキャナにおける一定速度のヘリカル(CSH)走査に対する走査径路を
示している。
FIG. 3B shows a scanning path for a constant speed helical (CSH) scan in a CT scanner.

【図4】 本発明によるCTスキャナにおけるソース、検出器および走査物体の間の空間
的関係を示している単純化された概略図である。
FIG. 4 is a simplified schematic diagram showing the spatial relationship between sources, detectors and scanned objects in a CT scanner according to the present invention.

【図5】 二次元の検出アレイ上への傾いたスライスの投影の単純化された概略図である
FIG. 5 is a simplified schematic diagram of the projection of a tilted slice onto a two-dimensional detection array.

【図6】 本発明による傾いたスライスの傾斜角および回転角を示している単純化された
概略図である。
FIG. 6 is a simplified schematic diagram illustrating the tilt and rotation angles of a tilted slice according to the present invention.

【図7】 平坦な検出器アレイ上への傾斜したスライスの投影の単純化された概略図であ
る。
FIG. 7 is a simplified schematic diagram of the projection of a tilted slice onto a flat detector array.

【図8】 曲線状の検出器アレイ上への傾斜したスライスの投影の単純化された概略図で
ある。
FIG. 8 is a simplified schematic diagram of the projection of a tilted slice onto a curved detector array.

【図9】 ビュー角に対する傾斜したスライスおよび垂直のスライスの総合の投影された
領域の概略プロットを含んでいる。
FIG. 9 includes a schematic plot of the total projected area of tilted and vertical slices versus view angle.

【図10】 曲線状の検出器アレイ上へのスライスの投影の単純化された概略図である。FIG. 10 is a simplified schematic diagram of the projection of a slice onto a curved detector array.

【図11】 二次元の曲線状のアレイ上で20°の増分で、0°〜240°の投影角に対す
るスライスの投影を示している単純化された図である。
FIG. 11 is a simplified diagram showing the projection of a slice on a two-dimensional curved array for projection angles from 0 ° to 240 ° in 20 ° increments.

【図12】 本発明によるz軸方向におけるスライスの分離を示している概略プロットであ
る。
FIG. 12 is a schematic plot illustrating slice separation in the z-axis direction according to the present invention.

【図13】 走査中の物体に対する基準のフレームと、本発明に従って発生される首振り型
の画像データ・スライスとの間の関係を示しているグラフィックな表示である。
FIG. 13 is a graphical representation showing the relationship between a reference frame for an object being scanned and a swiveling image data slice generated in accordance with the present invention.

【図14】 本発明による二次元の投影画像の発生を示している概略図である。FIG. 14 is a schematic diagram illustrating the generation of a two-dimensional projected image according to the present invention.

【図15】 パイプライン処理の方法を使っている本発明による首振りのスライス・データ
の発生および処理を示している概略の機能ブロック図である。
FIG. 15 is a schematic functional block diagram illustrating the generation and processing of swing slice data according to the present invention using a method of pipeline processing.

【図16】 単独のプロセッサによる並列のメモリ処理方式を使っている、本発明による首
振りのスライス・データの発生および処理を示している概略の機能ブロック図で
ある。
FIG. 16 is a schematic functional block diagram illustrating the generation and processing of swiveled slice data according to the present invention using a single processor parallel memory processing scheme.

【図17】 複数の並列プロセッサによる並列のメモリ方式を使っている、本発明による首
振りのスライス・データの発生および処理を示している概略的な機能ブロック図
である。
FIG. 17 is a schematic functional block diagram illustrating the generation and processing of swiveled slice data according to the present invention using a parallel memory scheme with multiple parallel processors.

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成12年9月27日(2000.9.27)[Submission date] September 27, 2000 (2000.9.27)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項1[Correction target item name] Claim 1

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項7[Correction target item name] Claim 7

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項14[Correction target item name] Claim 14

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項24[Correction target item name] Claim 24

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項34[Correction target item name] Claim 34

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】請求項44[Correction target item name] Claim 44

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 08/948,697 (32)優先日 平成9年10月10日(1997.10.10) (33)優先権主張国 米国(US) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SZ,UG,ZW),EA(AM ,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ,TM) ,AL,AM,AT,AU,AZ,BA,BB,BG, BR,BY,CA,CH,CN,CU,CZ,DE,D K,EE,ES,FI,GB,GE,GH,GM,HR ,HU,ID,IL,IS,JP,KE,KG,KP, KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT,LU,L V,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI, SK,SL,TJ,TM,TR,TT,UA,UG,U Z,VN,YU,ZW (72)発明者 ベイリイ,エリク アメリカ合衆国.03841 ニューハンプシ ャー,ハンプステッド,ホイールライト ロード 193 (72)発明者 グリーンバーグ,アレクサンダー,アイ. アメリカ合衆国.02135 マサチューセッ ツ,ブライトン,レイク ショア ロード ナンバー1 104 (72)発明者 ルース,クリストファー,シー. アメリカ合衆国.01923 マサチューセッ ツ,ダンヴァーズ,ローカスト ストリー ト 34 Fターム(参考) 4C093 AA22 AA29 BA03 BA10 CA01 CA13 CA18 CA32 EB17 ED07 FD07 FD09 FD11 FD12 FE01 FE06 FE12 FE13 FE14 FE15 FE26 FF01 FF23 5B057 AA09 CE06 CE08 CH04 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (31) Priority claim number 08 / 948,697 (32) Priority date October 10, 1997 (Oct. 10, 1997) (33) Priority claim country United States (US) ( 81) Designated countries EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, SD, SZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU , LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, UZ, VN, YU, ZW (72) Inventor Bailey, Eric United States. 03841 New Hampshire, Hampstead, Wheellight Road 193 (72) Inventor Greenberg, Alexander, I. United States. 02135 Massachusetts, Brighton, Lake Shore Road No. 1 104 (72) Inventor Ruth, Christopher, Sea. 01923 Massachusetts, Danvers, Locust Street 34 F-term (reference) 4C093 AA22 AA29 BA03 BA10 CA01 CA13 CA18 CA32 EB17 ED07 FD07 FD09 FD11 FD12 FE01 FE06 FE12 FE13 FE14 FE15 FE26 FF01 CE04506 CE

Claims (50)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 長手方向の軸を有する領域に対するコンピュータ・トモグラ
フィの走査データを処理する方法であって、該方法は、 放射線のソースおよび検出器のアレイによって前記領域を走査して前記領域に
対する前記走査データを発生するステップと、 前記領域の前記長手方向の軸に沿っての複数の位置に対応している複数の画像
データ・スライスを定義し、次々の画像データ・スライスが互いに平行ではなく
、そして複数の画像のボリューム要素を定義している各画像データのスライスが
前記長手方向の軸に関して傾斜していて、各画像ボリューム要素が画像の密度値
に関連付けられている、画像データ・スライスの定義のステップと、 前記傾斜したボリューム要素の前記画像密度値に対して補正係数を適用して前
記画像ボリューム要素の傾斜に対して補正するステップとを含む方法。
1. A method of processing computed tomography scan data for an area having a longitudinal axis, the method comprising: scanning the area with an array of radiation sources and detectors; Generating the scan data; defining a plurality of image data slices corresponding to a plurality of positions along the longitudinal axis of the region, wherein successive image data slices are not parallel to one another. And a slice of the image data, wherein each slice of image data defining a volume element of the plurality of images is inclined with respect to the longitudinal axis, and wherein each image volume element is associated with a density value of the image. Defining, and applying a correction factor to the image density value of the sloping volume element, Correcting for the elemental tilt.
【請求項2】 請求項1に記載の方法において、前記画像の密度値を処理し
て前記領域の中の物体の質量を求めるステップをさらに含む方法。
2. The method of claim 1, further comprising processing density values of the image to determine a mass of an object in the region.
【請求項3】 請求項2に記載の方法において、前記領域の中の物体の質量
を求めるために前記画像の密度値を処理するステップが、前記画像の密度値に対
して密度のしきい値を適用するステップを含む方法。
3. The method of claim 2, wherein the step of processing the density values of the image to determine the mass of an object in the region comprises the step of: Applying the method.
【請求項4】 請求項3に記載の方法において、 前記密度のしきい値を超える密度値が前記物体の質量を求めるために使われ、 前記密度のしきい値を超えない密度値は前記物体の前記質量を求めるためには
使われないようになっている方法。
4. The method of claim 3, wherein a density value that exceeds the density threshold is used to determine a mass of the object, and a density value that does not exceed the density threshold is the object. A method that is not used to determine the mass of a.
【請求項5】 請求項3に記載の方法において、前記しきい値を超える画像
の密度値が爆発性の物質に関連付けられるとみなされる方法。
5. The method of claim 3, wherein a density value of the image that exceeds the threshold is considered to be associated with an explosive material.
【請求項6】 請求項2に記載の方法において、前記物体が爆発性の物質を
含む方法。
6. The method according to claim 2, wherein the object comprises an explosive substance.
【請求項7】 長手方向の軸を有している領域に対するコンピュータ・トモ
グラフィの走査データを処理するための装置であって、該装置は、 前記領域を走査して前記領域に対する前記走査データを発生するための検出器
のアレイと、 前記領域の前記長手方向の軸に沿っての複数の位置に対応している複数の画像
データ・スライスを定義し、次々の画像データ・スライスが互いに平行ではなく
、そして各画像データ・スライスは、前記長手方向の軸に関して傾斜している複
数の画像ボリューム要素を定義し、そして各画像ボリューム要素が画像の密度値
に関連付けられるようにするプロセッサと、 補正係数を前記傾斜したボリューム要素の画像密度値に対して適用して、前記
画像ボリューム要素の前記傾斜に対して補正するための手段とを含む装置。
7. An apparatus for processing computer tomography scan data for an area having a longitudinal axis, the apparatus scanning the area and providing the scan data for the area. An array of detectors to generate, and a plurality of image data slices corresponding to a plurality of positions along the longitudinal axis of the region, wherein successive image data slices are parallel to one another. And each image data slice defines a plurality of image volume elements that are inclined with respect to the longitudinal axis, and a processor that causes each image volume element to be associated with an image density value; and a correction factor. Means for applying to the image density value of the sloping volume element to correct for the skew of the image volume element. Device.
【請求項8】 請求項7に記載の装置において、前記画像密度値を処理して
前記領域の中の物体の質量を求めるための手段をさらに含む装置。
8. The apparatus according to claim 7, further comprising means for processing said image density values to determine a mass of an object in said region.
【請求項9】 請求項8に記載の装置において、前記画像密度を処理して前
記領域の中の物体の質量を求めるための前記手段が、密度のしきい値を前記画像
密度値に対して適用するための手段を含む装置。
9. The apparatus according to claim 8, wherein said means for processing said image density to determine the mass of an object in said region comprises a density threshold for said image density value. Apparatus including means for applying.
【請求項10】 請求項9に記載の装置において、 前記密度のしきい値を超える密度値が前記物体の前記質量を求めるために使わ
れ、 前記密度のしきい値を超えない密度値は前記物体の前記質量を求めるためには
使われないようになっている装置。
10. The apparatus of claim 9, wherein a density value that exceeds the density threshold is used to determine the mass of the object, and a density value that does not exceed the density threshold is the density value. A device that is not used to determine the mass of an object.
【請求項11】 請求項9に記載の装置において、前記しきい値を超える画
像密度値が爆発性の物質と関連付けられるとみなされる装置。
11. The apparatus according to claim 9, wherein an image density value exceeding the threshold is considered to be associated with an explosive substance.
【請求項12】 請求項8に記載の装置において、前記物体が爆発性の物質
を含む装置。
12. The apparatus according to claim 8, wherein said object comprises an explosive substance.
【請求項13】 請求項7に記載の装置において、前記放射線のソースおよ
び前記検出器のアレイが前記領域の前記長手方向の軸の回りに回転させられなが
ら、前記領域の前記長手方向の軸に沿って前記放射線のソースおよび前記検出器
のアレイを移動させるための手段を含む装置。
13. The apparatus according to claim 7, wherein said array of radiation sources and said detector is rotated about said longitudinal axis of said region, while being rotated about said longitudinal axis of said region. An apparatus comprising means for moving the source of radiation and the array of detectors along.
【請求項14】 長手方向の軸を有する領域に対するコンピュータ・トモグ
ラフィの走査データを処理する方法であって、該方法は、 放射線のソースおよび検出器のアレイによって前記領域を走査し、前記領域に
対する前記走査データを発生し、前記走査は前記放射線のソースが前記検出器の
アレイに向かって放射線を照射しながら、複数のビュー角を通して前記長手方向
の軸に関して少なくとも前記放射線のソースを回転させ、前記走査データは、前
記複数のビュー角におけるそれぞれ収集された投影データの複数の組を含んでい
るスキャニングのステップと、 投影データの前記複数の組から前記領域の複数の画像データ・スライスに対す
るスライス・データを発生し、投影データの各組は、それぞれ複数の画像データ
・スライスを発生するのに使われる複数の投影を含み、各画像データ・スライス
が複数の投影データの各組からの投影から発生され、前記スライス・データの発
生は、各画像データ・スライスに対して、 前記画像データ・スライスと、データ記憶要素を関連付けるステップと、 前記画像データ・スライスのための前記スライス・データを発生するのに使
われるべき前記投影を、前記データ記憶要素の中に格納するステップと、 前記格納された投影を処理して前記スライス・データを発生させるステップ
とを含んでいる、スライス・データ発生のステップとを含む方法。
14. A method of processing computed tomography scan data for an area having a longitudinal axis, the method comprising: scanning the area with an array of radiation sources and detectors; Generating the scan data, wherein the scan rotates at least the source of radiation about the longitudinal axis through a plurality of view angles while the source of radiation directs radiation toward the array of detectors; Scanning data comprising a plurality of sets of projection data respectively collected at the plurality of view angles; and slice data for the plurality of image data slices of the region from the plurality of sets of projection data. And each set of projection data generates a plurality of image data slices. Wherein each image data slice is generated from a projection from each set of a plurality of projection data, wherein the generation of the slice data comprises, for each image data slice, Associating a slice with a data storage element; storing in the data storage element the projection to be used to generate the slice data for the image data slice; Processing the projected projections to generate the slice data.
【請求項15】 請求項14に記載の方法において、前記データ記憶要素の
中に格納されている前記投影をフィルタして、前記領域に対する前記画像データ
・スライスを発生させるステップをさらに含む方法。
15. The method of claim 14, further comprising: filtering the projection stored in the data storage element to generate the image data slice for the region.
【請求項16】 請求項14に記載の方法において、前記データ記憶要素の
中に格納されている前記投影を逆投影して、前記領域に対する前記画像データ・
スライスを発生させるステップをさらに含む方法。
16. The method according to claim 14, wherein the projection stored in the data storage element is backprojected to generate the image data for the region.
A method further comprising generating a slice.
【請求項17】 請求項14に記載の方法において、投影データの各組から
前記複数の投影を発生させるために複数のプロセッサを用意するステップをさら
に含む方法。
17. The method of claim 14, further comprising providing a plurality of processors to generate the plurality of projections from each set of projection data.
【請求項18】 請求項14に記載の方法において、発生されるべき各画像
データ・スライスを前記複数のプロセッサの1つと関係付け、1つの画像データ
・スライスと関連付けられている複数のプロセッサのうちの前記1つが前記画像
データ・スライスに対する前記投影を発生するステップをさらに含む方法。
18. The method of claim 14, wherein each image data slice to be generated is associated with one of the plurality of processors, and among the plurality of processors associated with the one image data slice. Generating the projections on the image data slices.
【請求項19】 請求項18に記載の方法において、前記複数のプロセッサ
のうちの1つが前記ファン・ビームの投影を平行ビームの投影へ再分類するため
に使われるようになっている方法。
19. The method of claim 18, wherein one of the plurality of processors is used to reclassify the fan beam projection into a parallel beam projection.
【請求項20】 請求項18に記載の方法において、前記複数のプロセッサ
のうちの1つが第1の画像データ・スライスのための前記ファン・ビームの投影
を平行ビームの投影に再分類するために使われ、一方、前記複数のプロセッサの
うちの別のものが一組の投影データから別の画像データ・スライスに対するファ
ン・ビームの投影を発生するようになっている方法。
20. The method of claim 18, wherein one of the plurality of processors reclassifies the fan beam projection for a first image data slice into a parallel beam projection. A method, wherein another of said plurality of processors is adapted to generate a projection of a fan beam onto another image data slice from a set of projection data.
【請求項21】 請求項14に記載の方法において、前記画像データ・スラ
イスが互いに平行でないようになっている方法。
21. The method of claim 14, wherein the image data slices are not parallel to one another.
【請求項22】 請求項14に記載の方法において、次々の画像データ・ス
ライスが互いに関して首振り運動をしている方法。
22. The method of claim 14, wherein successive image data slices are oscillating with respect to each other.
【請求項23】 請求項14に記載の方法において、前記画像データ・スラ
イスが前記長手方向の軸に関して傾いている方法。
23. The method according to claim 14, wherein the image data slice is tilted with respect to the longitudinal axis.
【請求項24】 長手方向の軸を有している領域に対するコンピュータ・ト
モグラフィの走査データを処理するための装置であって、該装置は、 前記領域に対する前記走査データを発生するために前記領域を走査するための
放射線のソースと検出器のアレイと、 前記走査データを受け取って、複数の投影データの各組からの1つの投影から
、各画像データ・スライスが発生されるように、それぞれの複数の画像データ・
スライスを発生させるのに使われる複数の投影を、投影データの各組から発生す
るためのプロセッサと、 各画像データ・スライスに関連付けられているデータ記憶要素とを含み、 少なくとも前記放射線のソースが複数のビュー角を通して前記長手方向の軸の
回りに回転させられ、一方、前記放射線のソースが前記検出器のアレイに向かっ
て放射線を照射し、前記走査データは、前記複数のビュー角においてそれぞれ収
集された、複数の組の投影データを含み、 各データ記憶要素は、前記のそれぞれ関連付けられた画像データ・スライスを
発生するのに使われる投影を格納し、前記プロセッサは各データ記憶要素からの
前記格納された投影を処理して、前記データ記憶要素に関連付けられている前記
画像データ・スライスに対するスライス・データを発生するようになっている装
置。
24. An apparatus for processing computed tomography scan data for an area having a longitudinal axis, the apparatus comprising: an area for generating the scan data for the area; An array of radiation sources and detectors for scanning the plurality of projection data; and receiving each of the plurality of projection data such that each image data slice is generated from one projection from each set of projection data. Multiple image data
A processor for generating, from each set of projection data, a plurality of projections used to generate a slice; and a data storage element associated with each image data slice, wherein at least a plurality of sources of the radiation are provided. Rotated about the longitudinal axis through the view angles of the beam, while the source of radiation directs radiation toward the array of detectors, and the scan data is collected at each of the plurality of view angles. A plurality of sets of projection data, each data storage element storing a projection used to generate said respective associated image data slice, and wherein said processor stores said storage from each data storage element. Processing the projected projections into slices for the image data slices associated with the data storage element. In which device adapted to generate the over data.
【請求項25】 請求項24に記載の装置において、前記データ記憶要素の
中に格納されている前記投影をフィルタするためのフィルタリングのサブシステ
ムをさらに含む装置。
25. The apparatus of claim 24, further comprising a filtering subsystem for filtering the projection stored in the data storage element.
【請求項26】 請求項24に記載の装置において、前記データ記憶要素の
中に格納されている前記投影を逆投影するためのバック投影のサブシステムをさ
らに含む装置。
26. The apparatus according to claim 24, further comprising a back projection subsystem for backprojecting said projection stored in said data storage element.
【請求項27】 請求項24に記載の装置において、投影の各組から前記複
数の投影を発生させるための複数のプロセッサをさらに含む装置。
27. The apparatus of claim 24, further comprising a plurality of processors for generating said plurality of projections from each set of projections.
【請求項28】 請求項27に記載の装置において、発生されるべき各画像
データ・スライスが前記複数のプロセッサのうちの1つに関連付けられ、1つの
画像データ・スライスに関連付けられた前記複数のプロセッサのうちの1つが前
記画像データ・スライスに対する前記投影を発生するようになっている装置。
28. The apparatus according to claim 27, wherein each image data slice to be generated is associated with one of the plurality of processors and the plurality of image data slices are associated with one image data slice. An apparatus wherein one of the processors is adapted to generate the projection on the image data slice.
【請求項29】 請求項27に記載の装置において、前記複数のプロセッサ
のうちの1つが前記ファン・ビームの投影を平行ビームの投影に再分類するため
に使われるようになっている装置。
29. The apparatus of claim 27, wherein one of the plurality of processors is used to reclassify the fan beam projection into a parallel beam projection.
【請求項30】 請求項27に記載の装置において、前記複数のプロセッサ
のうちの1つが第1の画像データ・スライスに対する前記ファン・ビームの投影
を平行ビームの投影に再分類し、一方、前記複数のプロセッサのうちの別のもの
が、投影データの1つの組から別の画像データ・スライスに対するファン・ビー
ムの投影を発生するようになっている装置。
30. The apparatus of claim 27, wherein one of the plurality of processors reclassifies the fan beam projection to a first image data slice into a parallel beam projection, while An apparatus wherein another one of the plurality of processors is adapted to generate a projection of the fan beam from one set of projection data to another image data slice.
【請求項31】 請求項24に記載の装置において、前記画像データ・スラ
イスが互いに平行でないようになっている装置。
31. The apparatus according to claim 24, wherein the image data slices are not parallel to one another.
【請求項32】 請求項24に記載の装置において、次々の画像データ・ス
ライスが互いに関して首振り運動をしている装置。
32. The apparatus according to claim 24, wherein successive image data slices are oscillating with respect to each other.
【請求項33】 請求項24に記載の装置において、前記画像データ・スラ
イスが前記長手方向の軸に関して傾斜している装置。
33. The apparatus according to claim 24, wherein the image data slice is tilted with respect to the longitudinal axis.
【請求項34】 長手方向の軸を有している領域の中の物体の二次元の投影
画像を発生する方法であって、該方法は、 前記領域を表す走査データを発生するために前記領域を走査するステップを含
み、前記走査のステップは、 放射線のソースおよび前記領域の反対側に置かれた検出器のアレイを提供す
るステップと、 前記放射線のソースが前記検出器のアレイに向かって放射線を照射しながら
、前記長手方向の軸の回りに少なくとも前記放射線のソースを回転させるステッ
プと、 前記検出器のアレイによって、前記領域からの放射線を受け取って前記領域
に対する前記走査データを発生するステップとを含み、 前記方法は、さらに、 前記領域の前記長手方向の軸に沿っての複数の位置に対応している画像の複数
のデータ・スライスを定義するステップを含み、次々の画像データ・スライスは
、互いに平行ではなく、前記画像データ・スライスのそれぞれが前記走査のステ
ップの間にそれぞれの複数のビュー角から得られた複数の走査データ投影を定義
し、各走査データの投影は、それぞれのビュー角における走査データを含み、 前記方法は、さらに、 前記領域の前記二次元の投影画像に対して1つの角度を選択するステップと、 前記画像データ・スライスのそれぞれに対して、前記選択された投影角に対応
している前記ビュー角を識別するステップと、 前記画像データ・スライスのそれぞれに対して、前記識別されたビュー角に対
応する前記走査データの投影を選択するステップと、 前記選択された走査データの投影を使って、前記領域の前記二次元の投影画像
を発生するステップとを含む方法。
34. A method for generating a two-dimensional projected image of an object in a region having a longitudinal axis, the method comprising: generating a scan data representative of the region; Scanning, comprising: providing a source of radiation and an array of detectors located opposite the area; wherein the source of radiation is directed toward the array of detectors. Rotating at least the source of radiation about the longitudinal axis while irradiating the array; receiving radiation from the region by the array of detectors and generating the scan data for the region; The method further comprises defining a plurality of data slices of the image corresponding to a plurality of locations along the longitudinal axis of the region. Successive image data slices are not parallel to one another, each of said image data slices defining a plurality of scan data projections obtained from a respective plurality of view angles during said step of scanning. And wherein the projection of each scan data includes scan data at a respective view angle, the method further comprising: selecting an angle with respect to the two-dimensional projected image of the region; Identifying, for each of the slices, the view angle corresponding to the selected projection angle; and for each of the image data slices, the scan data corresponding to the identified view angle. Selecting a projection of the region, and generating a two-dimensional projected image of the region using the projection of the selected scan data. Tsu method comprising the-flops.
【請求項35】 請求項34に記載の方法において、前記検出器のアレイが
前記領域を走査するために前記長手方向の軸の回りにも回転されるようになって
いる方法。
35. The method of claim 34, wherein the array of detectors is also rotated about the longitudinal axis to scan the area.
【請求項36】 請求項34に記載の方法において、前記領域を走査するス
テップが、前記領域の前記長手方向の軸の回りに少なくとも前記放射線のソース
を回転させながら、前記領域の前記長手方向の軸に沿って、前記放射線のソース
および前記検出器のアレイに対して前記物体を相対的に移動させるステップをさ
らに含む方法。
36. The method of claim 34, wherein the step of scanning the region comprises rotating the source of the radiation at least about the longitudinal axis of the region while longitudinally rotating the region. The method further comprising moving the object relative to the source of radiation and the array of detectors along an axis.
【請求項37】 請求項34に記載の方法において、前記物体の第2の二次
元の投影画像に対する第2の投影角を選択するステップをさらに含み、前記第2
の二次元の投影画像は、前記走査のステップの間に前記走査データから発生され
るようになっている方法。
37. The method according to claim 34, further comprising selecting a second projection angle of the object with respect to a second two-dimensional projected image,
Wherein the two-dimensional projection image of is generated from the scan data during the step of scanning.
【請求項38】 請求項34に記載の方法において、次々の画像データ・ス
ライスが、互いに関して首振り運動をしている方法。
38. The method of claim 34, wherein successive image data slices are oscillating with respect to each other.
【請求項39】 請求項34に記載の方法において、前記検出器のアレイが
二次元のアレイである方法。
39. The method of claim 34, wherein the array of detectors is a two-dimensional array.
【請求項40】 請求項34に記載の方法において、前記走査データがヘリ
カル走査を使って発生されるようになっている方法。
40. The method of claim 34, wherein the scan data is generated using a helical scan.
【請求項41】 請求項34に記載の方法において、前記走査データがヘリ
カルのコーン・ビーム走査を使って発生されるようになっている方法。
41. The method of claim 34, wherein the scan data is generated using a helical cone beam scan.
【請求項42】 請求項34に記載の方法において、前記走査データを平行
光線の走査データに再分類するステップをさらに含む方法。
42. The method of claim 34, further comprising the step of reclassifying said scan data into parallel ray scan data.
【請求項43】 請求項34に記載の方法において、各画像データ・スライ
スが、前記領域の長手方向の軸との間の傾斜角および前記長手方向の軸と交差し
ている前記領域の横軸との間の回転角を形成している法線軸を有しているスライ
ス面を定義し、次々の画像データ・スライスの前記法線軸が同じ傾斜角および異
なる回転角を有するようになっている方法。
43. The method of claim 34, wherein each image data slice has a tilt angle between the region and a longitudinal axis of the region and a transverse axis of the region intersecting the longitudinal axis. A slice plane having a normal axis that forms a rotation angle between the image data slices and the normal axis of successive image data slices having the same tilt angle and different rotation angles. .
【請求項44】 長手方向の軸を有している領域の中の物体の二次元の投影
画像を発生するための装置であって、該装置は、 放射線のソースと、前記領域の反対側に置かれている検出器のアレイとを含み
、前記放射線のソースは、前記検出器のアレイに向かって放射線を照射しながら
、前記領域の前記長手方向の軸の回りに回転させることができるメンバの上に取
り付けられていて、前記検出器のアレイは、前記領域に対する走査データを発生
するために前記領域から放射線を受け取り、 前記方法は、さらに、 前記領域の前記長手方向の軸に沿っての複数の位置に対応している複数の画像
データ・スライスを定義するための手段を含み、次々の画像データ・スライスは
互いに平行ではなく、前記画像データ・スライスは、前記走査のステップの間に
それぞれの複数のビュー角から得られる複数の走査データ投影を定義し、各走査
データ投影は、そのそれぞれのビュー角における走査データを含み、 前記装置は、さらに、 前記領域の前記二次元の投影画像に対して、1つの投影角を選択するための手
段と、 前記画像データ・スライスのそれぞれに対して、前記選択された投影角に対応
する前記ビュー角を識別するための手段と、 前記の各画像データ・スライスに対して、前記識別されたビュー角に対応する
前記走査データの投影を選択するための手段と、 前記選択された走査データの投影を使って、前記領域の前記二次元の投影画像
を発生させるための手段とを含む装置。
44. An apparatus for generating a two-dimensional projected image of an object in a region having a longitudinal axis, the device comprising a source of radiation and an opposite side of the region. An array of detectors located thereon, wherein the source of radiation is capable of rotating about the longitudinal axis of the region while directing radiation toward the array of detectors. Mounted above, the array of detectors receives radiation from the region to generate scan data for the region; the method further comprises: a plurality of radiation along the longitudinal axis of the region. Means for defining a plurality of image data slices corresponding to the positions of the image data slices, wherein successive image data slices are not parallel to one another, Defining a plurality of scan data projections obtained from each of the plurality of view angles, each scan data projection including scan data at its respective view angle, the apparatus further comprising: Means for selecting one projection angle for the projected images of the image data; and means for identifying, for each of the image data slices, the view angle corresponding to the selected projection angle; Means for selecting, for each of the image data slices, a projection of the scan data corresponding to the identified view angle; and Means for generating a three-dimensional projection image.
【請求項45】 請求項44に記載の装置において、前記検出器のアレイも
前記回転可能なメンバの上に取り付けられている装置。
45. The apparatus according to claim 44, wherein said array of detectors is also mounted on said rotatable member.
【請求項46】 請求項44に記載の装置において、前記領域の前記長手方
向の軸の回りに前記放射線のソースが回転させられている間に、前記領域の前記
長手方向の軸に沿って前記放射線のソースおよび前記検出器のアレイに対して相
対的に前記物体を移動させるための手段をさらに含む装置。
46. The apparatus according to claim 44, wherein the source of radiation is rotated about the longitudinal axis of the region while along the longitudinal axis of the region. Apparatus further comprising means for moving said object relative to a source of radiation and said array of detectors.
【請求項47】 請求項44に記載の装置において、前記物体の第2の二次
元の投影画像に対して第2の投影角を選択するための手段をさらに含み、前記発
生のための手段は、前記走査データから前記第2の二次元の投影画像を発生する
ようになっている装置。
47. The apparatus according to claim 44, further comprising means for selecting a second projection angle for a second two-dimensional projected image of the object, wherein the means for generating comprises: An apparatus adapted to generate the second two-dimensional projected image from the scan data.
【請求項48】 請求項47に記載の装置において、前記放射線のソースが
コーン・ビームのソースである装置。
48. The apparatus according to claim 47, wherein the source of radiation is a cone beam source.
【請求項49】 請求項47に記載の装置において、前記検出器のアレイが
二次元のアレイである装置。
49. The apparatus according to claim 47, wherein the array of detectors is a two-dimensional array.
【請求項50】 請求項47に記載の装置において、前記走査データを平行
光線の走査データに再分類するための手段をさらに含む装置。
50. The apparatus according to claim 47, further comprising means for reclassifying the scan data into parallel ray scan data.
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