高解像度の重要な対象領域を含む対象のｃｔ再現を作製するための装置および方法

专利摘要:
高解像度の重要な対象領域（１０）を含む対象（４）のＣＴ再現は、重要な対象領域（１０）を囲み、第１の解像度の少なくとも１つの投影記録を含む対象の第１の領域（４）の第１の投影データセットと、第２の高い解像度の少なくとも第２の投影記録を含む重要な対象領域（４）の第２の投影データセットとを作成することによりアーチファクトのないように作成されることができる。第１および第２の投影データセットは、第１の解像度を有する対象（４）の第１の領域、および第２の高い解像度を有する重要な対象領域（１０）のＣＴ再現（６６）を得るために、組合せ規則に従って結合されることができる。
公开号:JP2011510313A
申请号:JP2010543448
申请日:2009-04-30
公开日:2011-03-31
发明作者:スティーブン エックル；トビーアス シェーン；テオバルト フックス
申请人:フラウンホッファー−ゲゼルシャフト ツァ フェルダールング デァ アンゲヴァンテン フォアシュンク エー．ファオ；
IPC主号:G01N23-04

专利说明:

[0001] 本発明の実施例は、特に重要な対象領域における高解像度を有する対象のＣＴ再現を作製する可能性に関し、前記重要な対象領域に隣接するかまたは重要な対象領域を含む他の対象領域において前記解像度は低い。]
背景技術

[0002] Ｘ線コンピュータ断層撮影法による対象の非破壊検査または患者の非破壊診断において、達成可能な解像度は、基本的に２つの要因によって制限される。それらは、第１に、放射線源、すなわち断層撮影のために使用される放射線が放射される領域（例えば、Ｘ線管の焦点）の限定された広がりを含み、第２に、検出素子の限定された広がりを含む。これらの２つの要素の１つの限定された広がりによって、非常に小さい広がりの理想化された「Ｘ線ビーム」の理想化された見方は、視点が多くの再現アルゴリズムの基礎をなし、検査される対象によってもはや満たされていない。]
[0003] （例えば放射線変換コーティングを含むＣＣＤ、または、直接変換半導体検出器等の）電子フラットパネル・イメージコンバータのような、Ｘ線感知検出器における個々の投影像をサンプリングするために用いられるピクセルは、それぞれの場合において当然に中間の距離を有し、それによって解像度も制限される。]
[0004] これが概して実際的な状況に対応するので、放射線源の広がりが検出器ピクセルの制限された距離によって生じる解像度の制限より小さいことは、一般論に対して偏見なく、次のようにみなされる。]
[0005] アーチファクトのない方法で、標準アルゴリズムによって、一連のＸ線投影像、すなわち多数の一次元または二次元の検出器によって異なる視点から得られる複数の記録またはＸ線を再現することが可能なように、対象は、記録された投影の各々における水平拡張内に完全に含まれなければならない（対象が上部でおよび／または一番下で検出器を越えて投影する場合、これは再現のいかなるアーチファクトにも至らない）。換言すれば、三次元再現（ＣＴ再現）のために、対象は、各二次元の陰影画像（投影）上の水平拡張において、完全に撮像されなければならない。従って、水平拡張は、この文脈において、対象の姿勢を示し、それに関連して視点が回転によって変わる。それに対して直交する垂直方向において、対象は、不完全な方法で撮像されることができる。制限された次元を有する点状の放射線源および検出器で、対象は従って検出器からいくらかの距離に置かれることができない。その理由は、さもなければ、対象の幾何学的な投影は検出器を越えてはみ出るからである。各投影において対象を完全に撮像する条件の妨害が厳しくなるほど、ＣＴ断面画像における、または検査される対象の三次元再現における干渉はより強度になり、前記干渉は画像再現アルゴリズムによって生じる。再現されたレイヤーまたはモデルにおけるアーチファクトの共有は、極端なケースで、前記画像はどんな有用な情報も含まなくなるまで、画像から出される診断結果をますます悪くする。]
[0006] 一方では、解像度は、このように使用される装置によって、特に、使用されるセンサの解像度によって制限される。他方では、個々の画像における対象を完全に撮像する条件は空間分解能を制限し、この条件は画像再現アルゴリズムによって設定される。これは、このように、検出器において—検出器と対象との間の距離の幾何学的な変化によって生じる—検査される対象の光学倍率が制限されるためである。]
[0007] これは、例えばモーターの材料または同じように大きな部品を非破壊で試験する場合などのように、特に幾何学的に拡張された対象に関連し、上述したように、制限されたサイズを有するセンサ上へ、各投影図において、全対象が撮像されることになっているときに、細かい事は利用できるセンサ解像度によってもはや分解されることができない。]
発明が解決しようとする課題

[0008] この場合、画像再現アルゴリズムが相当なアーチファクトを生じるため、投影につき全部の対象を撮像しないことによって拡大図の投影データの完全なセットを得る可能性は制限される。これは、画像再現アルゴリズムがすべての視点からの対象についての完全な情報を含むことに依存するという事実による。しかしながら、対象の端部が各投影において撮像されない場合、これは事実ではない。しかしながら、この端部は、９０度回転してみることによって、吸収係数に影響し、そして、全てのＸ線吸収に影響し、それにより、ＣＴ再現アルゴリズムは再現においてかなりのアーチファクトを生成し、その大きさは対象の端部において撮像されない領域の比率が増加するにつれて増加する。]
[0009] 従って、大きい幾何学的な広がりを有する対象についてさえ、完全でアーチファクトを含まない方法で、ＣＴ方法によって対象の部分的な領域を検査することができる必要がある。]
課題を解決するための手段

[0010] 本発明のいくつかの実施形態は、その対象の範囲内で重要な対象領域の非常に詳細なＣＴ画像化を可能にし、まず最初に、第１の対象の第１の投影データセットが低い解像度で形成され、その後、重要な対象領域だけからなる第２の投影データセットがより高い解像度で検出される。組合せ規則に従って得られる第１および第２の投影データセットを結合することによって、第１の解像度からなる対象の第１領域のＣＴ再現が得られることができ、第２に、より高い解像度で第１領域の範囲内に、または、端部に配置される重要な対象領域を再現することが可能である。この文脈において、特に、対象を２回検出することによって、重要な対象領域の中で画像アーチファクトがない完全なデータセットを再現することが可能である。]
[0011] いくつかの実施形態によれば、例えば、異なる幾何学的な拡張および空間分解能の２つの検出器が用いられるという点において、第１および第２の領域は同時に記録される。例えば、高解像度の検出器は低解像度の検出器より上流に配置されることができ、低解像度の検出器の画像における欠測値を補足するために、高解像度の検出器の画像データを用いて高解像度の検出器によって陰になる低解像度の検出器のそれらの領域を置換することが可能である。]
[0012] いくつかの実施形態では、対象が移動したり、検出器と対象との間の距離が変わり、それにより、対象が異なる拡大係数を有する検出器によって記録されることができ、その後２つの投影データセットを結合することによって、重要な対象領域（ＲＯＩ＝重要な領域）の表現であって、高解像度を有し、アーチファクトを含まない表現を得ることができる。]
[0013] さらに、いくつかの実施形態によれば、異なる解像度の投影データセットの二重の記録の概念、または二重の生成の概念は、異なるＸ線源と関連して、または、異なる波長のＸ線放射と関連して行うことができる。Ｘ線放射の吸収断面が材料およびエネルギーに依存しているので、最大映像コントラストは、調査される対象に応じて、使用されるＸ線の異なるエネルギーで実行されることができる。このように、検査される対象が異なる材料を含む場合、異なるＸ線エネルギーは、異なる吸収特性にもかかわらず、達成可能な解像度が両方の材料に対して同様に高いという結果をもたらすことができる。]
[0014] 本願または発明の文脈において、解像度という用語が、空間分解能として理解されているだけでなく、どれだけ多くの情報がデータまたは個々の投影記録から得ることができるかを示す用語として理解されている。この実例は、やみくもに高い空間分解能を有する検出器が用いられる場合であっても、対象によってほぼ完全に吸収される低エネルギーのＸ線が使われる場合、得られる情報はほぼ０であるという事実となるかもしれない。非常に高いＸ線エネルギーの極端なケースにおいて、ほとんど吸収は起こらないが、もちろん、これも本当である。]
[0015] 異なる解像度を有する２つの投影記録が生成される場合、異なる可能性または組合せ規則が得られ、それに従って、両方の投影記録、またはいくつかの投影記録からなる異なる投影データセットが結合され、アーチファクトを含まず、第２の投影記録の高解像度を有する画像が重要な対象領域になるという結果が得られる。]
[0016] 一方では、第１の低解像度投影記録と第２の投影記録の対象の高解像度部分とを結合して、第１の記録の対象領域を第２の高解像度投影記録の対応する対象領域（重要な対象領域）と置き換える可能性がある。それに利用できるようにされるデータが同じ解像度でサンプリングされるときに、標準ＣＴ再現アルゴリズムは使用されることができる。]
[0017] 第２の投影記録の解像度の範囲内で第１の低解像度投影記録を再サンプリングすることは、言わば第１の組合せ規則として可能であり、例えば、低い解像度の画像情報から、補間によって、再サンプリングされた場所または位置のための画像情報が得られる。組合せ記録、またはそこから結果として得られる中間記録は、それに標準ＣＴアルゴリズムが適用され、第２の投影記録の画像情報によって、重要な対象領域の位置で、新しくサンプリングされた第１の投影記録の画像情報が置き換えられるように形成されることができる。]
[0018] 第２の投影記録におけるデータが処理されるときに、組合せの第２の可能性および関連する第２の組合せ規則が得られ、重要な対象領域の中の高周波画像部分に関する情報だけが前記データからとられる。低周波画像情報（低い空間周波数）は、第１の投影記録にすでに含まれている。第１の投影データセットの低解像度画像における最大限に画像形成可能な位置情報によって定義されるカットオフ周波数以上の画像情報の全てまたは画像情報のほぼ全てがそこに含まれるように、第２の投影データセットの前処理が実行される場合、単に対応する記録を加えることによって、両方の投影データセットは結合されることができ、第２の投影記録の解像度はアーチファクトまたは別の前処理から生じている類似の影像妨害のない重要な対象領域の中で利用できる。]
[0019] いくつかの実施形態において、後方予測された画像において、記録のウェーブレット分解に対応する重要な対象領域に関連したそれらの高周波画像部分を抽出するために、前変換が第２の投影記録のために使われる。ウェーブレット基底関数の場所的−および周波数−位置特性により、上記の基準は確かなものにされることができる。これは、ウェーブレットが重要な対象領域内だけの再現に貢献するが、前記重要な対象領域の中で、関連のある情報、すなわち高周波画像部分を説明するように、表現またはウェーブレット分解が選択されることができることを意味する。このように、重要な対象領域の中で、アーチファクトのない方法で所望の高解像度によって、与えられている組合せ記録を得ることは可能である。特に、高周波および低周波画像部分が処理され、別に再現されることができ、加算による再現の後、表現を結合することが可能である。]
[0020] 当業者が、達成されることになっている再現された記録のウェーブレット表現から、どのフィルタおよび／または前変換の動作が個々の投影記録に適用されることになっているかの結論を出すことは、直ちに可能である。
本発明のいくつかの特定の実施形態は、添付された図面を参照して詳細に説明される。]
図面の簡単な説明

[0021] ＣＴシステムの配置を示す。
異なる解像度の２つの投影データセットの作製を示す図解図である。
異なる解像度の２つの投影データセットを同時に生じる他の可能性を示す図解図である。
重要な対象領域のＣＴ再現を得るために異なる解像度の投影記録を結合するための組合せ規則の実施例を示す。
異なる解像度の２つの投影データセットからＣＴ再現を得るための組合せ規則の別の実施例を表す。
異なる解像度の２つの投影データセットからＣＴ再現を得るために、組合せ規則の更なる実施例を示す。
組合せ規則の更なる実施例を示す。]
実施例

[0022] 図１はＣＴ測定設備の基本要素およびそれらの相対的な配置を示し、それは本発明のいくつかの実施形態の以下の説明の基礎として理解されるために必要となるものである。図１はＸ線源２を示し、（理想的には）点状であると仮定され、それによって、測定フィールド４の中に配置される対象が検出器６に撮像される。点状のＸ線源２に関して、達成可能な空間分解能を制限するそれらの要因は、検出器６からＸ線源２までの距離ｂ、測定フィールド４の中心（回転軸の位置）からＸ線源２までの距離ａ、対象のサイズＷ（ここでは、測定フィールドの直径であると仮定される）、および、検出器６の２つの隣接するピクセルまたは検出素子の距離Δであり、その考慮される範囲内の全体の幾何学的な広がりはＤである。] 図１
[0023] 上述したように、標準ＣＴ画像再現法のアプリケーションのために、（この場合、測定フィールド４の空間的広がりＷで置き換えられる）対象は、検出器６の個々の投影記録の範囲内の水平拡張に完全に含まれなければならない。対象および／または測定フィールド４がＸ線源２および検出器６の配置に対して回転し、後述するように、原則として、回転の角度増分Δα1を自由に選択することができるという点において、いくつかの投影記録からなる投影データセットが典型的に得られる。あるいは、例えば、人間医学に適用されるコンピュータ断層撮影装置におけるように、Ｘ線源２および検出器６は、回転中心（測定フィールド４の中心）を中心にして回転することができる。投影における対象の完全な撮像の上述の要件が満たされる場合、拡大係数が増加するにつれて検出器（ピクセル距離Δ）による有効な（対象の範囲内での）サンプリングが減少するので、これは有効な空間分解能Δeffectiveが対象のサイズに依存し、したがって最大限に適用できる倍率に依存することを意味する。]
[0024] この文脈において、拡大係数Ｍは、検出器からおよび／またはＸ線源から（概して、中央に配列される対象がある）回転軸までの距離によって定義される。

ここにおいて、ｂは検出器からＸ線源までの距離であり、ａは回転中心からＸ線源までの距離である。]
[0025] Ｗを測定フィールドの直径であるとすると、各投影が検出器に撮像されることを保証する最大対象サイズである。これから得られる倍率の上限は、次のように示される。

ここにおいて、Ｄは検出器の入力表面の幅であり、それはＣＴシステム内で実装されたフラットパネル・イメージコンバータの構造によって典型的に特定されて、異なる課題に適応することができない。]
[0026] 列または行（正方形の検出器に限られていない考慮すべき有効性）につきＮD個の検出素子を有するフラットパネル・イメージコンバータに対して、次式が適用される。

そして、]
[0027] これは、上述の意味での対象の完全な撮像の場合には、解像度は、十分に小さい焦点スポットでさえＷ／ＮDによって効果的に制限されることを意味する。例えば、断面においてほぼ１９５μｍの解像度に等しい１０２４列検出器を用いて、２００ｍｍの直径を有する円筒状鋳造物は撮像されることができる。]
[0028] 先の考慮すべき事項に基づいて、極端な場合、記録の有用な解釈を不可能にする強度の画像アーチファクトに至るので、十分に大きい拡大係数を選択することは不可能であり、投影ごとに、対象の内側小領域だけが測定フィールド４の中で記録されるが、それを補うためにより大きい倍率によって記録される。]
[0029] 図２は本発明の実施形態を示し、重要な対象領域を含む第１の領域を有する第１の投影データセットが第1の解像度で作成され、重要な対象領域に対する第２の投影データセットが第２のより高い解像度で作成される。これは、適当な組合せ規則によって２つの投影データセットを結合することを可能にし、対象の、または重要な対象の部分のＣＴ再現に到達し、前記ＣＴ再現はいかなるアーチファクトもなく重要な対象領域において高い解像度を有する。] 図２
[0030] 図２は、図１においてすでに導入されているのと同じ符号および用語を利用し、対応する構成要素の反復説明は省略する。] 図１ 図２
[0031] 通常、現在の説明の文脈の範囲内で、同一であるか機能において同様である要素は同一参照番号を備えており、それが個々の図に関してそれらの説明を入れ換えることができる。]
[0032] 図２ａは、全体の対象（測定フィールド）４の投影データセットがどのようにして最初に１つのそして同一の検出器６で作成されるのかの状況を示し、前記投影データセットは上述の幾何学的な条件によって決定される第１の解像度を有する。] 図２ａ
[0033] 図２ｂは、重要な対象領域１０について、第２の投影データセットがどのように同じ検出器６を使用して得られることができるかについて説明し、ここで、それは一般性を侵害することなく測定フィールド４の中央に配置される。概念の別の実施形態または別の応用は、高分解能で、回転の中央に位置しない対象領域を当然に撮像することができる。] 図２ｂ
[0034] 図２ｂにおいて表されているように、対象４（または回転中心１２）および検出器６の間の距離は、拡大係数を変えるために変化する。この目的を達成するために、例えば、検出器は、倍率を変えるために、対象から離れるように、または対象に向かって移動されることができる。後述するように、前記倍率は、比喩的な意味で、検出器に、または２つの別の検出器に対応し、低解像度の領域の中に高解像度の領域を含む。] 図２ｂ
[0035] 検出器は、後述するように、投影データセットを結合することができる組合せ手段８に接続される。]
[0036] 換言すれば、図２ａおよび２ｂは、重要な対象領域１０の中でいかなるアーチファクトもなく高解像度の再現を可能にするために、異なる拡大係数での同じ対象の反復測定を示すものである。第１の測定に関して、対象がすべての投影において完全に撮像されることができ、第２の解像度でアーチファクトのない方法で再現されることができるように倍率が選択される。第２の測定は、全体の対象の完全な検出を考慮する必要なく成し遂げられる所望の倍率に関して選択されることができる拡大係数によって実行される。] 図２ａ
[0037] 図２ａおよび図２ｂは、検出手段７の２つの可能な運転モードを示し、それは、第１の解像度を有する第１の投影データセットと、第２のより高い解像度を有する第２の投影データセットとを作成することを可能にする。] 図２ａ 図２ｂ
[0038] 組合せ手段８は、第１の解像度を有する対象の第１領域４と、第２のより高い解像度を有する重要な対象領域１０とのＣＴ再現を得るために、組合せ規則に従って第１および第２の投影データセットを結合することを可能にする。]
[0039] 重要な対象領域（ＲＯＩ）、この場合、例えば中央領域の範囲内で、ＣＴ再現の後、全体の対象を示し、データの不完全性から生じるアーチファクトを含む、ボリュームデータセットに画質なしで所望の解像度が成し遂げられるように、両方のデータセットは適当な方法で結合されることができる。]
[0040] 適当な組合せまたは適当な組合せ規則（結合のための手段）の実施例は、図４および図５を参照して、更に詳細に下で説明される。] 図４ 図５
[0041] 図２ａおよび図２ｂにおいて示唆されるアプローチにおいて、回転が実行されるときの角度増分に関して、適当な方法で角度増分を選択することによって解像度に関して必要な投影の数を最適化して、効率を高めて、測定時間を省く可能性もある。] 図２ａ 図２ｂ
[0042] これは、特定のサイズの、利用可能なＣＴシステムによってあらかじめ定義されているフラットパネル・イメージコンバータについては、投影像が得られる完全な円上の角度位置の数に関するユーザーが選択可能なパラメータが選択されることができることを意味する。]
[0043] 仮の角度の増分Δαについては、回転中心１２から距離ＲMのラジアルサンプリングが弧長から直接に結果として得られる。]
[0044] 角度増分は、完全な円上の角度位置の数から直接わかる。]
[0045] 測定フィールド（一連の投影における２つの放射線の最大距離）の端部におけるラジアルサンプリングが、（１）からの投影の中のサンプリング距離Δeffectiveと一致する場合、投影角度の数に対して次の結果が得られる。

または、]
[0046] 最も単純な場合において、獲得した投影の数は、上述の両方の測定値において同一である。しかしながら、両方の測定のために必要な全体時間を減少させるために、したがって本発明により設計されるコンピュータ断層撮影システムの試験効率を増加させるために、アングルサンプリングのための最小限の要求が高解像度で再現される小領域の中にのみ満たされる程度まで、（全体的に対象を撮像する）第１の測定において、投影の数は減らすことができる。]
[0047] 低解像度記録においてさえ、低い解像度を考慮して最大限に可能である解像度を有する情報が重要な対象領域のためにだけ記録されるという点で、これは、重要な対象領域の範囲内の画像情報においてのみ影響力があるという事実がさらに明らかにされることができることを意味する。]
[0048] 図３は、異なる解像度を有する２つの異なる検出器によって同時に第１の投影データセットおよび第２の投影データを作成するための別の実施形態を示す。明快さの目的のために、第１の検出器２０および第２の検出器２２の概略の二次元平面図がここで表される。] 図３
[0049] 低い空間分解能を有する第１の検出器２０は、例えば、より高い空間分解能を有する第２の検出器２２より上流に、または下流に配置されることができる。画像再現のために、または画像の結合のために必要ならば、第１の検出器２０の投影記録において陰になることによって第２の検出器２２のために失われている画像情報は、第２の検出器２２の画像情報によって、直ちに置換されることができる。この種の置換の例は、例えば、重み付けする方法で高解像度のピクセルの強度を合計するか、他の方法でそれらを組み合わせて、第１の検出器２０の検出器ピクセルに対応する強度値を得ることである。]
[0050] 例証としてここで示される装置は、正方形状に限られず、むしろ、いかなる検出器形状も、互いにランダムに結合されることができる。また、単純性の目的のためにここで示されているように、第２の検出器２２は、それが第１の検出器２０の偶数のピクセルを完全にはカバーしないように配置されることができる。]
[0051] さらに、いくつかの実施形態によれば、例えば矢印２４で示されているように、第２の検出器２２は第１の検出器２０に対して移動可能に配置されることができ、その結果、第２の検出器２２は第１の検出器２０に対して二次元（ｘおよびｙ方向）において移動することができる。完全には回転対称でない構成によって、すなわち、ここですでに示したように、第２の検出器２２が第１の検出器２０の中央に配置されず、重要な領域または対象の回転の上で重要な対象領域に付随する第２の検出器を有するために用いられてもよい。さらに、第２の検出器２２は、第１の検出器２０と関係なく第２の検出器２２の有効解像度を変化させることができるように、三次元において移動可能であってもよい。]
[0052] さらに、第１の検出器より上流に配置される第２の検出器は、Ｘ線のための前置フィルタの機能を果たし、真空管電圧またはＸ線エネルギーが一定の状態で、ビーム質、および、それとともに異なる材料が撮像されるコントラストが、異なる空間分解能の２つの投影の間で異なることを確実にする。このように、２つのスペクトル・データセットは、さらに記録されることができ、材料解析の周知の方法を使用して評価されることができる。]
[0053] 図４は、重要な対象領域がいかなるアーチファクトも生じることがなく、高解像度で撮像される対象のＣＴ再現を得るために使われることができる組合せ規則の第１の実施形態を示す。図３において紹介されたように、図４の表現は図式的に検出器２０および２２を表す。第１の検出器２０によって、第１の低い解像度を有する第１の投影記録が作成され、第２の検出器２２で、第２のより高い解像度を有する第２の投影記録が作成される。図４に示すように、同じ視点からとられた対象の個々の投影記録は、標準ＣＴ画像アルゴリズムに渡される前に結合されることができる。このために、図４において表されているように、第１の検出器２０の第１の投影記録は、第２の検出器２２の解像度で再サンプリングされる。これは、再サンプリング・ステップ２４において実行されることができる。より高い解像度を有する画像情報が、例えば、第１の中間画像２６を作成するために、第１の検出器２０の第１の投影記録の画像情報から、補間技術によって作成されることができる。] 図３ 図４
[0054] あるいは、補完ステップ２８によって示されているように、第２の検出器２２によって直接記録される重要な対象領域の外側の画像情報が第２の検出器２２の解像度に対応する解像度で補完されるという点で、第２の中間画像３０は第２の投影記録から作成されることができる。第２の中間画像を生成するための、補完のために必要な画像情報は、第１の投影記録２０の画像情報から得られることができる。いずれの場合においても、中間画像（第３の中間画像）を作成するために、それは必要であり、第１の投影記録２０および第２の投影記録２２を最適に結合するために、それは標準ＣＴアルゴリズムに渡されることができる。第１の中間画像２６が第２の投影記録２２と直接結合される場合、例えば、上記は総和３２によって達成されることができる。あるいは、第２の投影記録２２の範囲内にすでに含まれる画像情報は合計の前に第１の投影記録の補間された中間画像表現２６から完全に削除されることができ、その結果、問題の画像領域の中で、強度に関して、「露光過度」がない。]
[0055] 換言すれば、図４は２つのデータセットを結合する方法を示し、補完的な測定からの完全なデータによって、欠如している情報の領域で、高解像度の測定において欠けているデータが補充される。この文脈において、より細かいサンプリング・ラスターに対する完全なデータの対応する再スケーリングだけは実行されなければならず、サンプリングされた投影値の密度が拡大係数と同じ相互比率を有する。仮想検出列によって、実像の端部に、高解像度の投影が補充され、そのエントリが回転中心を通した光線に関して対応する視点からの完全なデータからとられる。] 図４
[0056] 図５は、組合せの他の可能性、すなわち、第１の投影データセットと第２の投影データセットの組合せのための組合せ規則の実装、または拡大された方法で測定される対象のそのサブ領域内の高解像度画像データの直接の再現を示す。] 図５
[0057] このように、最初に、第１の低い解像度を有する投影データセット５０の背景投影が、第２のより高い解像度を有する第２の投影データセット５２の背景投影とは別に実行されることができる。第１の投影データセット５０において、重要な対象領域を含む対象が完全に撮像されるならば、第１の投影データセットのＣＴ再現は従来のＣＴ画像再現アルゴリズムを使用して実行されることができる。それらは、例えば、フィルタリングされた投影記録５４を得るために、個々の投影記録に全体的に有効なフィルタを適用することを含む。フィルタリングされた投影記録を逆投影することによって、データの低解像度のＣＴ再現５６が発生することができる。それとはかかわりなく、第２の高解像度の投影データセット５２と関連する投影記録が、より高い解像度５８の投影記録の高周波フィルタリングされた表現を得るために、前記第２の投影データセット５２に基づいて、位置的な−そして、（例えば、ウェーブレット分解に対応する）周波数的な−ローカル・フィルタを使用してフィルタリングされることができる。]
[0058] 逆投影６０によって、対象の中間のＣＴ再現が重要な対象領域内に作成され、中間のＣＴ再現は高周波画像部分（中間の逆投影または中間の再現６２）に関する情報だけを含む。中間のＣＴ再現が第１の投影記録の限界解像度によって定義されるカットオフ周波数を越える周波数の画像部分だけを含む場合、組合せステップが達成された後に、対象のＣＴ再現６６を得るために、別々に作成された中間のＣＴ再現５６および６２が組合せ装置６４によって結合され、画像再現により作成された画像アーチファクトなしに、第２の高解像度を有する重要な対象領域が含まれる。５６および６２を結合する間、５６は、場合により、フィルタと関連してオペレータで扱われ、低周波部分を再現するために投影に適用され、６２はフィルタと関連してオペレータで扱われ、このように前処理された２つの中間のＣＴ再現が加えられる前に、高周波部分を再現するために投影に適用される。]
[0059] 換言すれば、図５は、ウェーブレット・ベースの再現を適用することによる対象の、拡大された方法で測定される、サブ領域の中で高解像度の画像データを再現する直接法の実施形態を表す。このために、位置空間および周波数空間の両方において局部的で、従って限られた周波数および画像における位置部分にのみ寄与するウェーブレット係数の特性が開発される。従って、対象の中央部の中の完全なデータセットのウェーブレット再現の中で、高解像度のデータセットからの高周波貢献が補充され、その結果、対象は、投影の不完全さから引き起こされるアーチファクトなしで再現され、中央部のサブ領域の中で所望の解像度で再現されることができる。] 図５
[0060] 図６および７は、３Ｄ再現、すなわち高解像度を有することになっている重要な対象領域を含む対象のＣＴ再現が本発明に従って作成されることができる方法の２つの他の可能性を例示する。第１に、異なる解像度を有する投影データセットは、実際のＣＴ再現（図６）の前に結合されることができる。第２に、別々のＣＴ再現は、このように得られた２つの中間のＣＴ再現が対象の最終的なＣＴ再現を得るために結合される前に、第１の投影データセットに基づいて、そして、前変換された第２の投影データセットに基づいて、実行されることができる。] 図６
[0061] ＣＴ再現については、今までに公知だったかまたは将来開発されるいかなるＣＴ再現アルゴリズムも用いられることができる。]
[0062] 図６は、実際のＣＴ再現の前に投影データセットを結合することによって、どのようにして重要な対象領域の中の高い空間分解能を有する対象のＣＴ再現が得られることができるかという実施形態を示す。少なくとも第１の解像度を有する第１の投影記録を含む、対象の第１の投影データセット５０が最初に作成される。さらに、少なくとも第２の高い解像度（第１の投影データセットよりも高い解像度）の第２の投影記録を含む、第２の投影データセット５２は、この前に、同時に、または、あとで、重要な対象領域のためにつくられる。このように、低い解像度を有する第１の投影データセットの投影記録は、解像度によって制限される所定のカットオフ周波数以下の空間周波数または影像周波数を含む。また、第２の投影データセットの投影記録は、より高い空間分解能のため、前記カットオフ周波数より高い空間周波数または影像周波数を含む。] 図６
[0063] 前変換ステップ７０において、第２の投影データセット、または、第２の投影データセットの投影記録は前変換され、単に所定周波数を上回る影像周波数を含むだけである前変換された第２の投影データセット５８を得る。この周波数は、例えば、第１の投影データセットのカットオフ周波数であってもよく、カットオフ周波数にマッチングまたは同調する他のいかなる周波数であってもよい。例えば、前変換は、ハイパスフィルタリングでもよい。しかしながら、所定のカットオフ周波数以上の影像周波数だけが前変換された第２の投影データの中に含まれるという結果となる他のいかなる前変形も適用できる。第２の投影データセットに単に含まれるというのは、明らかに、低い周波数が完全に取り除かれる必要はなく、高周波画像部分に関してそれらを抑圧すれば十分であるということを意味している。]
[0064] それと並列に、第１の投影データセットは、第２の投影データセットのハイパスフィルタリングのカットオフ周波数に適応しているローパスフィルタリングに任意に従属してもよい。しかしながら、第１の投影データセットが得られた有限検出器の解像度により、第１の投影データセット自体のデータが、それ以上では影像周波数が投影記録の中に含まれることができないカットオフ周波数を有しているので、前記ローパスフィルタリングは省かれることもできる。]
[0065] 本発明のいくつかの実施形態によれば、組合せ規則に従って第１のおよび前変換された第２の投影データセットを結合するが、対象の第１の領域においては第１の解像度を有し、重要な対象領域においては第２の高い解像度を有するＣＴ再現６６が最終的には作成される。図６に記載されている実施形態によれば、第３の投影データセット８０は、最初に、この目的のために、第１の投影データセット５０と前変換された第２のデータセットとを結合することによって形成される。すでに言及したように、第１の投影データセットの前変換された表現によって組合せを作成することも可能である。本質的であることは、重要な対象領域の中の第３の投影データセットが、第２の投影データセットの前変換が基礎となっている所定のカットオフ周波数の上下にある両方の影像周波数を含むように、組合せが形成されるということである。この組合せを実行する１つの可能性は、第１の投影データセットの、そして前変換された第２の投影データセットのウェーブレット合成であり、第３の投影データセットに到達する。] 図６
[0066] ＣＴ再現アルゴリズムが第３の投影データセットに適用されるという点で、ＣＴ再現６６が得られる。]
[0067] 換言すれば、図６において、投影データセットは内挿／外挿によって結合されないが、高倍率または高解像度を有する投影データセットでは、高周波が適切なフィルタリングによって抽出され、加えて、任意に、低い倍率を有する投影データセットの範囲内で、適切なフィルタリングによって低周波を抽出することが可能である。これらの高周波部および低周波部はウェーブレット合成または他のいかなる適当な手段によっても新規な投影８０に合成されることができ、前記新規な投影８０が重要な領域（重要な対象領域１０）の周波数の全てを含む。個々の投影データセットから抽出されることができる、または抽出されるべき周波数は、境界条件によって事前に定義され、広い限度の範囲内で自由に変化してもよい。例えば、考慮される要素は拡大係数であってもよく、それは、例えば、最大倍率を有する重要な領域が所定の検出器配置によって撮像されることになっていることに起因する。すなわち、拡大係数は、対応する周波数が実は投影に含まれることを確実にする。あるいは、図６に示すように、２つ以上の投影データセットは、形成されることができて、等価な方法で組み込まれることができる。] 図６
[0068] 図６に示される方法は、数の内挿／外挿に起因するかもしれないアーチファクトが発生しないという利点がある。これは、大きい倍率を有する投影データセットが単に低い倍率を有する投影データセットに基づいて続けられる従来法を有するケースであり、その目的に対して、それらは補完される。必要な内挿／外挿のため、前記方法は、投影が結合されるときに、数に関する不正確さという結果になる。さらに、周波数の全てが結合された投影の中に完全に含まれることを確実にすることができない。しかしながら、これは、アーチファクトのない再現のために有利である。しかしながら、図６および、その後の図７において記載されている方法により、必要な周波数の全てが重要な領域の中にあることが確実になり、それは重要な領域の中でアーチファクトのない再現を可能にする。] 図６ 図７
[0069] 図７はＣＴ再現６６を作成する代わりの方法を示し、重要な対象領域におけるそれは、前記対象領域を囲む対象のそれらの領域におけるものより高い解像度を有する。投影データセットおよびそれらの可能な前変換を作成することに関して、図７に記載されている方法は図６に記載されている方法に対応し、その結果、これらのステップの説明に関して、図６に関して対応する説明が参照される。] 図６ 図７
[0070] 違いは、第１の投影データセットおよび前変換された第２の投影データセットに基づいて、最終的なＣＴ再現６６になるためにその後複製される別の中間のＣＴ再現が最初に作成されることにある。換言すれば、第１の中間のＣＴ再現９０は、第１の投影データセット５０またはその前変換された表現８２から作成される。それから類推して、第２の中間のＣＴ再現９２は、前変換された第２の投影データセット５８から作成され、前記第２の中間のＣＴ再現９２は、明らかに、三次元表現においてさえ、所定のカットオフ周波数より上の影像周波数だけを含む。ＣＴ再現６６は、第１の中間のＣＴ再現９０および第２の中間のＣＴ再現９２を結合することによって得られる。本発明の実施形態によれば、これらの２つの中間のＣＴ再現９０および９２は、ウェーブレット合成によって結合される。]
[0071] すなわち、図７において示唆される方法は、異なる投影データセットを使用することに基づくものである。高い倍率または解像度を有する投影データセット（第２の投影データセット５２）はフィルタリングされることができ、結果として得られる再現９２がウェーブレット合成のために必要な高周波を含むだけである。任意には、低い倍率を有する投影データセットはフィルタリングされることができ、この特性が有限検出器解像度自体から得られない場合、結果として得られる再現がウェーブレット合成のために必要な低周波だけを含む。重要な領域は、アーチファクトのない方法で、（例えば、ウェーブレット合成による）これらの２つの再現データセットで構成されることができる。] 図７
[0072] 例えば、図７に記載されている方法は、すでに実行された中間の再現の組合せにおいて、低い解像度を有する投影から低周波を再現するための投影データセットのためにより少ない投影記録を必要とするだけであるという効果がある。最初に中間の再現が作成できる、すなわち、組合せはすでに投影記録に基づいて遂行されないため、これは非常に正確である。２進離散化を使用する場合、例えば、低い倍率によれば、高い倍率による投影の数の半分で測定すれば充分である。第１に、これは時間を削減することができ、第２に、検査される対象がさらされる放射線の量を減らすことができる。] 図７
[0073] 図４〜７は、第１の投影データセットの、および第２の投影データセットの適切な接続または組合せの２つの実施例だけを記載する。前記説明から明らかなように、２つの連続的な測定のデータは、要求されるいかなる方法においても、対象の特定の小領域の中で、異なる倍率で結合されることができ、画質を損なうことなく高解像度の画像データを提供することができる。] 図４ 図５ 図６ 図７
[0074] 換言すれば、異なる幾何学的倍率による同じ対象の２つ以上の記録から、単一測定では成し遂げられないような高い空間分解能で大きい測定領域の再現を可能にすることができる（マルチスキャンＣＴ、マルチスキャンＲＯＩＣＴ）。]
[0075] 発明の実施例が主として材料試験の文脈において説明されたが、それらを人間における診断方法に適用することは直ちに可能である。材料の非破壊テストのために使われるときに、その方法は、特に、いかなる製造方法によっても、いかなる材料からもできた大きなコンポーネントをテストするために用いられることができ、そのために、それらの内側の小領域において、特に高い要求がテストに効果的である空間分解能に配置される。例えば、軽金属を成型した動力装置や電源設備用のピストンまたはタービン・スクリューの試験に言及することができる。クラック、ボイドおよびポアに関して、および積極的な欠陥の発見の正誤の分類に関しての両方において、テスト精度は上記の概念によって非常に改善される。]
[0076] さらに、発明概念を適用することは同時に、すなわち１つのＣＴ構造によって、対象の更なる領域を低い空間分解能で試験することを可能にし、それが低い侵入度を有する方法による更なる試験によって低い空間分解能での試験を補充することが可能である。]
[0077] 状況に応じて、対象のＣＴ再現のための発明の方法は、ハードウェアにおいて、または、ソフトウェアにおいて行うことができる。実現は、デジタル記憶媒体上に実装することができ、特に、対象のＣＴ再現のための発明の方法が実行されるように、プログラム可能なコンピュータシステムと協同することができる電子的に読み込み可能な制御信号を有するディスクまたはＣＤに実装することができる。通常、発明のものはこのようにまた、コンピュータ・プログラム製品がコンピュータで動くときに、発明の方法を実行するために、機械で読み取ることができるキャリアに保存されるプログラムコードを有するコンピュータ・プログラム製品にある。換言すれば、本発明はこのように、コンピュータ・プログラムがコンピュータで動くときに、この方法を実行するためのプログラムコードを有する計算機プログラムとして実現されることができる。]

权利要求:

請求項1
重要な高解像度の対象領域（１０）からなる対象（４）のＣＴ再現を作成する方法であって、重要な対象領域（１０）を囲み、少なくとも１つの第１の解像度の投影記録を含む対象の第１の領域（４）の第１の投影データセット（２０；５０）を作成するステップ、少なくとも１つの第２の高い解像度の第２の投影記録を含む重要な対象領域（４）のための第２の投影データセット（２２；５２）を作成するステップ、第１の投影データセットの中で、第１の解像度により定義される高い映像周波数と同じであるか小さい所定のカットオフ周波数より高い映像周波数のみを重要な対象領域内に含む前変換された第２の投影データセット（５８）を得るために第２の投影データセット（５２）を前変換するステップ、および第１の解像度を有する対象の第１の領域（４）、および第２の高い解像度を有する重要な対象領域（１０）のＣＴ再現（６６）を得るために、組合せ規則にしたがって第１（２０；５０）および前変換された第２（５８）の投影データセットを結合するステップを含む、方法。
請求項2
第１の投影データセット（２０；５０）を作成するステップは、全ての対象を撮像するステップを含む、請求項１に記載の方法。
請求項3
検出器（６）と対象（４）との間の相対位置によって定義される第１の倍率を有する第１の投影データセット（２０；５０）が検出器（６）によって記録され、検出器（６）と対象（４）との間の第２の相対位置によって定義される第２の倍率を有する第２の投影データセットが検出器（６）によって作成され、第２の倍率は第１の倍率より高いものである、請求項１または請求項２に記載の方法。
請求項4
第１の投影データセット（２２；５２）は第１の空間分解能で検出器（６）によって作成され、第２の投影データセット（２２；５２）は第２の高い空間分解能で第２の検出器によって作成される、請求項１または請求項２に記載の方法。
請求項5
第１の投影データセット（２２；５２）は第１のＸ線エネルギーのＸ線放射によって作成され、第２の投影データセット（２２；５２）は第２のＸ線エネルギーのＸ線放射によって作成され、そのエネルギーは、第２のＸ線エネルギーを用いるときに、対象（４）の材料のＸ線吸収が、第１の投影記録のコントラストより大きいか小さいコントラストである投影記録となるように予定されている、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の方法。
請求項6
結合において、重要な対象領域を囲む領域の第３の投影データセットが第１の投影データセットおよび前変換された第２の投影データセット（５８）から作成され、前記領域は、重要な対象領域内で、所定のカットオフ周波数の上下の映像周波数を含む重要な対象領域を囲む、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の方法。
請求項7
第３の投影データセットは、第１の投影データセットの、および、前変換された第２の投影データセット（５８）のウエーブレット合成によって得られる、請求項６に記載の方法。
請求項8
組合せ規則に従って、ＣＴ再現（６６）は、ＣＴ再現アルゴリズムを使用すると共に、第３の投影データセットから作成される、請求項６または請求項７に記載の方法。
請求項9
結合において、組合せ規則に従って、第１の中間のＣＴ再現が第１の投影データセット（２０；５０）から作成され、第２の中間のＣＴ再現が、ＣＴ再現アルゴリズムを使用すると共に、前変換された第２の投影データセット（２０；５０）から作成される、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の方法。
請求項10
ＣＴ再現（６６）は、第１の中間のＣＴ再現および第２の中間のＣＴ再現を結合することによって得られる、請求項９に記載の方法。
請求項11
第１の中間のＣＴ再現および第２の中間のＣＴ再現の組合せは、ウェーブレット合成によって実行される、請求項１０に記載の方法。
請求項12
前変換によって作成される前変換された第２の投影データセット（５８）は、重要な対象領域のＣＴ再現（６２）のウェーブレット表現に対応する、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の方法。
請求項13
さらに、１つ以上の更なる重要な対象領域に対する第１の解像度より高い解像度を有する１つ以上の更なる投影データセットを作成するステップと、組合せ規則に従って第１のおよび１つまたはいくつかの更なる投影データセットを結合するステップとを含む、請求項１ないし請求項１２のいずれかに記載の方法。
請求項14
高解像度の重要な対象領域（１０）を含む対象（４）のＣＴ再現を生成するための装置であって、重要な対象領域（１０）を囲み、第１の解像度の少なくとも１つの投影記録を含む第１の領域（４）の第１の投影データセット（２０；５０）を作成し、第２の高い解像度の少なくとも第２の投影記録を含む重要な対象領域（４）の第２の投影データセット（２２；５２）を作成するように構成される検出手段（７）、および第１の投影データセットの中で第１の解像度によって定義される高い映像周波数と同じか小さい、所定のカットオフ周波数より高い映像周波数のみを、重要な対象領域の中に含む前変換された第２の投影データセット（５８）を得るために、第２の投影データセット（５２）を前変換するように構成され、第１の解像度を有する対象の第１の領域（４）、および第２の高い解像度を有する重要な対象領域（１０）のＣＴ再現（６６）を得るように、組合せ規則に従って第１の（２０；５０）および前変換された第２の投影データセットを結合するように構成される組合せ手段（８）を含む、装置。
請求項15
第１の投影データセット（２０；５０）を作成するときに、検出手段（７）は全対象を撮像するように構成される、請求項１４に記載の装置。
請求項16
検出手段（７）は、検出器（６）と対象（４）との間の相対位置によって定義される第１の倍率を有する第１の投影データセット（２０；５０）が、検出器（６）によって記録され、検出器（６）と対象（４）との間の第２の相対位置によって定義される第２の倍率を有する第２の投影データセットが、検出器（６）によって作成されるように構成され、第２の倍率が第１の倍率より高い、請求項１４または請求項１５に記載の装置。
請求項17
検出手段（７）は、第１の投影データセット（２２；５２）が検出器（６）によって第１の空間分解能で作成され、第２の投影データセット（２２；５２）が第２の検出器によって第２の高い空間分解能で作成されるように構成される、請求項１４または請求項１５に記載の装置。
請求項18
検出手段（７）は、第１の投影データセット（２２；５２）が第１のＸ線エネルギーのＸ線放射によって作成され、第２の投影データセット（２２；５２）が第２のＸ線エネルギーのＸ線放射によって作成されるように構成され、そのエネルギーは、第２のＸ線エネルギーを用いるときに、対象（４）の材料のＸ線吸収が、第1の投影記録のコントラストより大きいまたは小さいコントラストを有する投影記録に導かれるように予定される、請求項１４ないし請求項１７のいずれかに記載の装置。
請求項19
組合せ手段（８）は、前変換によって作成される前変換された第２の投影記録（５８）が重要な対象領域のＣＴ再現（６２）のウェーブレット表現に対応するように構成される、請求項１４ないし請求項１８のいずれかに記載の装置。
請求項20
検出手段（７）は、１つ以上の更なる重要な対象領域に対する第２の解像度より高い解像度を有する１つ以上の更なる投影データセットを作成するように構成される、請求項１４ないし請求項１９のいずれかに記載の装置。
請求項21
プログラムがコンピュータ上で実行されるときに、請求項１ないし請求項１３のいずれかに記載の方法を実行するためのプログラムコードを含む、コンピュータ・プログラム。