{"search_session":{},"preferences":{"l":"en","queryLanguage":"en"},"patentId":"WO_2014_069386_A1","frontPageModel":{"patentViewModel":{"ref":{"entityRefId":"167-549-704-686-309","entityRefType":"PATENT"},"entityMetadata":{"linkedIds":{"empty":true},"tags":[],"collections":[],"notes":[],"inventorships":[],"privateCollections":[],"publicCollections":[],"privateNotes":[],"landscapeCollections":[],"landscapeNotes":[]},"document":{"record_lens_id":"167-549-704-686-309","lens_id":["167-549-704-686-309","003-396-230-244-792"],"doc_key":"WO_2014069386_A1_20140508","created":"2016-01-15T15:48:04.947","docdb_id":417647767,"lens_internal":{"earliest_lens_id_created_time":"2016-01-15T15:48:04.947","last_modified":"2024-03-26T10:12:06.955","legacy_pub_key":"WO_2014_069386_A1","has_doc_lang":true,"has_biblio_lang":true,"has_all_title_lang":true,"has_all_abstract_lang":true,"has_all_claims_lang":false,"has_description_lang":false},"jurisdiction":"WO","doc_number":"2014069386","kind":"A1","date_published":"2014-05-08","year_published":2014,"ids":["WO_2014_069386_A1","167-549-704-686-309","003-396-230-244-792","WO_2014069386_A1_20140508","WO","2014069386","A1","WO2014069386A1","WO2014069386","2014069386A1"],"lang":"ja","publication_type":"PATENT_APPLICATION","application_reference":{"jurisdiction":"JP","doc_number":"2013079080","kind":"W","date":"2013-10-28"},"priority_claim":[{"jurisdiction":"CN","doc_number":"201210422016","kind":"A","date":"2012-10-29"}],"priority_claim.source":"DOCDB","earliest_priority_claim_date":"2012-10-29","title":{"en":[{"text":"CT DEVICE AND CT IMAGE GENERATION METHOD","lang":"en","source":"DOCDB","data_format":"DOCDBA"}],"fr":[{"text":"DISPOSITIF DE TOMOGRAPHIE PAR ORDINATEUR (CT) ET PROCÉDÉ DE GÉNÉRATION D'IMAGE CT","lang":"fr","source":"DOCDB","data_format":"DOCDBA"}]},"title_lang":["en","fr"],"has_title":true,"applicant":[{"name":"HITACHI MEDICAL CORP","residence":"JP","sequence":1,"app_type":"applicant"}],"applicant_count":1,"has_applicant":true,"inventor":[{"name":"HAN YINGJIE","residence":"CN","sequence":1},{"name":"SHENG XINGDONG","residence":"CN","sequence":2}],"inventor_count":2,"has_inventor":true,"agent":[{"name":"POLAIRE I.P.C.","address":"7-1, Hatchobori 2-chome, Chuo-ku, Tokyo, 1040032, 〒1040032","country":"JP","sequence":1}],"agent_count":1,"has_agent":true,"owner":[],"owner_count":0,"owner_all":[],"owner_all_count":0,"has_owner":false,"has_examiner":false,"class_ipcr":[{"symbol":"A61B6/03","version_indicator":"2006-01-01","class_symbol_position":"F","class_value":"I","action_date":"2014-05-08","class_status":"B","class_data_source":"H","generating_office":"JP","sequence":1}],"class_ipcr.first_symbol":"A61B6/03","class_ipcr.later_symbol":[],"class_ipcr.inv_symbol":["A61B6/03"],"class_ipcr.add_symbol":[],"class_ipcr.source":"DOCDB","class_cpc":[{"symbol":"A61B6/032","version_indicator":"2013-01-01","class_symbol_position":"F","class_value":"I","action_date":"2015-04-28","class_status":"B","class_data_source":"H","generating_office":"EP","sequence":1},{"symbol":"A61B6/5205","version_indicator":"2013-01-01","class_symbol_position":"L","class_value":"I","action_date":"2015-04-28","class_status":"B","class_data_source":"H","generating_office":"EP","sequence":2},{"symbol":"G06T11/006","version_indicator":"2013-01-01","class_symbol_position":"L","class_value":"I","action_date":"2015-05-22","class_status":"B","class_data_source":"H","generating_office":"EP","sequence":3},{"symbol":"G06T2211/428","version_indicator":"2013-01-01","class_symbol_position":"L","class_value":"A","action_date":"2015-05-22","class_status":"B","class_data_source":"H","generating_office":"EP","sequence":4}],"class_cpc_cset":[],"class_cpc.first_symbol":"A61B6/032","class_cpc.later_symbol":["A61B6/5205","G06T11/006","G06T2211/428"],"class_cpc.inv_symbol":["A61B6/032","A61B6/5205","G06T11/006"],"class_cpc.add_symbol":["G06T2211/428"],"class_cpc.source":"DOCDB","class_national":[],"class_national.later_symbol":[],"reference_cited":[{"patent":{"num":1,"document_id":{"jurisdiction":"JP","doc_number":"2007117740","kind":"A","date":"2007-05-17","name":"SIEMENS AG"},"lens_id":"134-389-347-403-712","srep_office":"JP","category":["Y"],"us_category":[],"cited_phase":"ISR","cited_date":"2014-06-06","rel_claims":[],"sequence":1}},{"npl":{"num":1,"text":"KAI ZENG ET AL.: \"A Fast CT Reconstruction Scheme for a General Multi-Core PC\", INTERNATIONAL JOURNAL OF BIOMEDICAL IMAGING, vol. 2007, 2007, pages 1 - 9","npl_type":"s","external_id":["pmc1986783","18256731","10.1155/2007/29160"],"record_lens_id":"078-107-028-340-323","lens_id":["196-840-977-228-317","078-107-028-340-323","172-771-101-173-043"],"sequence":2,"category":["Y"],"us_category":[],"cited_phase":"ISR","cited_date":"2014-06-06","rel_claims":[],"srep_office":"JP"}},{"npl":{"num":2,"text":"TAIGA KATAYAMA ET AL.: \"Acceleration and Accuracy Evaluation of OSEM Reconstruction on the GPU\", THE IEICE TRANSACTIONS ON INFORMATION AND SYSTEMS (JAPANESE EDITION), vol. 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Accordingly, by using a multicore processor such as a GPU, there is high flexibility and less restrictions and the technical problem of the process speed being limited by the band width is solved. At the same time, when processing the data using a multicore processor in storage and back projection/projection process, by taking into account the rules for multithread memory access of a multicore processor such as a GPU, cache hit ratio is improved, coalesced access is achieved and memory access speed is greatly improved.","lang":"en","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"}],"fr":[{"text":"L'invention concerne une image de tomographie par ordinateur (CT) tridimensionnelle qui est obtenue et délivrée par stockage séquentiel de données d'image d'une image d'un objet à traiter selon une direction prescrite, et, à l'aide d'un processeur multicœur, par réalisation d'un processus de rétroprojection/projection en parallèle par une pluralité de fils, de telle sorte que chaque fil est traité de façon séquentielle dans une direction qui est orthogonale à la direction prescrite. Par conséquent, par utilisation d'un processeur multicœur tel qu'une unité de traitement graphique (GPU), il y a une haute flexibilité et moins de contraintes, et le problème technique de limitation de la vitesse de traitement par la largeur de bande est résolu. En même temps, lors du traitement des données à l'aide d'un processeur multicœur dans un processus de stockage et de rétroprojection/projection, en tenant compte des règles pour l'accès à une mémoire multifilière d'un processeur multicœur tel qu'une GPU, le taux de présence en antémémoire est amélioré, un accès regroupé est obtenu et la vitesse d'accès à la mémoire est considérablement améliorée.","lang":"fr","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"}],"ja":[{"text":"処理対象物の画像において所定の方向にしたがって該画像のデータを順次記憶し、マルチコアプロセッサを利用して、それぞれのスレッドが所定の方向と直交になる方向に順次処理するように、複数のスレッドによって逆投影/投影処理を並行して行なうことで、三次元CT画像を取得して出力する。これにより、GPUなどマルチコアプロセッサを利用することで、柔軟性が高く、制限が少なく、処理速度がバンド幅に制限される技術課題を解決した。同時に、記憶及び逆投影/投影処理においてマルチコアプロセッサを利用してデータを処理する際に、GPUなどマルチコアプロセッサのマルチスレッドメモリアクセスの規則を十分に考慮して、キャッシュヒット率を向上させ、コアレスドアクセスを実現し、メモリのアクセス速度を大幅に向上させた。","lang":"ja","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"}]},"abstract_lang":["en","fr","ja"],"has_abstract":true,"claim":{"ja":[{"text":"X線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の三次元CT画像を出力するCT装置であって、 X線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の投影画像を取得するCTスキャナーと、 投影画像における第1の所定の方向にしたがって該投影画像のデータを順次記憶する記憶装置と、 マルチコアプロセッサを利用して、前記記憶装置に記憶されている投影画像のデータに対して、それぞれのスレッドが投影画像において前記第1の所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって投影画像に対して並行して逆投影を行なうことで、三次元CT画像を取得する逆投影ユニットと、 前記逆投影ユニットによって取得した三次元CT画像を出力する出力ユニットと、を備えることを特徴とするCT装置。","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"},{"text":"前記記憶装置は、予測三次元CT画像を複数の互いに平行する二次元CT画像スライドとして記憶し、それぞれのCT画像スライドにおける第2の所定の方向にしたがって該CT画像スライドのデータを順次記憶し、 前記CT装置は、 マルチコアプロセッサを利用して、前記記憶装置に記憶されているCT画像スライドのデータに対して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて前記第2の所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって該CT画像スライドに対して並行して投影を行なうことで、該CT画像スライドの投影画像を取得し、複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算することで、予測三次元CT画像の投影画像を取得する投影ユニットと、 前記投影ユニットによって取得した予測三次元CT画像の投影画像と前記CTスキャナーによって取得した前記スキャン対象物の投影画像とを比較して投影誤差を計算する比較ユニットと、をさらに備え、 前記CT装置において、前記逆投影ユニットは、前記投影誤差を予測三次元CT画像に逆投影するとともに、予測三次元CT画像に対して修正を行い、修正された予測三次元CT画像で元の予測三次元CT画像を代替し、これにより一回の投影-逆投影の反復処理が完成し、前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなるまでに、前記投影-逆投影の反復処理を少なくとも一回行い、 前記出力ユニットは、前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなったときの修正後の予測三次元CT画像を出力することを特徴とする請求項1に記載のCT装置。","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"},{"text":"前記記憶装置はさらに、前記CT画像スライドの投影画像における第3の所定の方向にしたがって該CT画像スライドの投影画像のデータを順次記憶し、 前記投影ユニットが複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算する際に、マルチコアプロセッサを利用して、前記記憶装置に記憶されているCT画像スライドの投影画像のデータに対して、それぞれのスレッドが前記複数のCT画像スライドの投影画像におけるそれぞれの対応位置の投影値を累積加算するように、マルチスレッドによって複数のCT画像スライドの投影画像を並行して累積加算し、該マルチスレッドにおいて、前記第3の所定の方向上の隣接する位置の投影値を累積加算するスレッドが互いに隣接することを特徴とする請求項2に記載のCT装置。","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"},{"text":"前記記憶装置は、予測三次元CT画像を様々な記憶方法で記憶し、それぞれの記憶方法の間において、前記CT画像スライドの所在する平面の方向が互いに異なり、 前記投影ユニットは、選択された記憶方法での予測三次元CT画像におけるCT画像スライドの所在する平面と前記スキャン方向とが最も垂直に近いように、前記CTスキャナーのスキャン方向に基づいて、様々な記憶方法で前記記憶装置に記憶されている予測三次元CT画像に対して選択を行なうことを特徴とする請求項2に記載のCT装置。","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"},{"text":"前記逆投影ユニットは、距離駆動方法を使用して、それぞれ第1の所定の方向と該第1の所定の方向と直交になる方向に沿って逆投影を行ない、及び/または 前記投影ユニットは、距離駆動方法を使用して、それぞれ第2の所定の方向と該第2の所定の方向と直交になる方向に沿って投影を行なうことを特徴とする請求項2に記載のCT装置。","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"},{"text":"前記マルチコアプロセッサが記憶装置にアクセスする際に、前記マルチコアプロセッサにおける近いスレッドが前記記憶装置において記憶位置の近いデータをコアレスドアクセスすることができることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のCT装置。","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"},{"text":"前記マルチコアプロセッサは、GPU、すなわち画像処理プロセッサであることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のCT装置。","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"},{"text":"X線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の三次元CT画像を生成するCT画像生成方法であって、 X線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の投影画像を取得するステップと、 予測三次元CT画像を複数の互いに平行する二次元CT画像スライドとして記憶し、それぞれのCT画像スライドにおける所定の方向にしたがって該CT画像スライドのデータを順次記憶するステップと、 マルチコアプロセッサを利用して、記憶されているCT画像スライドのデータに対して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて前記所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって該CT画像スライドに対して並行して投影を行なうことで、該CT画像スライドの投影画像を取得し、複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算することで、予測三次元CT画像の投影画像を取得するステップと、 予測三次元CT画像の投影画像と前記スキャン対象物の投影画像とを比較して投影誤差を計算するステップと、 マルチコアプロセッサを利用して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて前記所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって前記投影誤差を予測三次元CT画像に並行して逆投影するとともに、予測三次元CT画像に対して修正を行い、修正された予測三次元CT画像で元の予測三次元CT画像を代替し、これにより一回の投影-逆投影の反復処理が完成し、前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなるまでに、前記投影-逆投影の反復処理を少なくとも一回行なうステップと、 前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなったときの修正後の予測三次元CT画像を出力するステップと、を含むことを特徴とするCT画像生成方法。","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"}]},"claim_lang":["ja"],"has_claim":true,"description":{"ja":{"text":"本発明はCT装置及びCT画像生成方法に関し、特にCT画像再構成、中でもパラレル再構成のためのCT装置及びCT画像生成方法に関する。 コンピュータトモグラフィー(CT)は医学画像分野に幅広く応用されている。コンピュータトモグラフィー(CT)は、コンピュータ技術を利用して被測定物体の断層スキャン画像に対して再構成を行って三次元断層画像を取得するスキャン方法である。該スキャン方法は、単一軸面の放射線によって被測定物体を貫通し、放射線に対する被測定物体の各部分の吸収と透過率の相違に基づいて、コンピュータにより透過放射線を収集し、三次元によって画像を再構成する。 解析的再構成と反復再構成はCT画像再構成の二つの基本方法である。フィルタ補正逆投影は解析的再構成の主なアルゴリズムであり、再構成速度が速く、現在のCT製品において幅広く応用されている。しかしながら、フィルタ補正逆投影では毎回の投影測定データが正確に定量化されて、完全なデータであることが求められている。フィルタ補正逆投影は、X線光子の統計変動に大きく影響され、ノイズとアーティファクトに対して非常に敏感である。放射線量が低下したり投影データの収集が不足したりした場合、再構成した画像の品質が良くないため、フィルタ補正逆投影を利用すると放射線量を大幅に低下させることは不可能である。 CT放射線の被ばくに対する考慮より、CT放射線量を制御し低下させるために多くのCT科学者、製造業者及び臨床スタッフが長年にわたり努力を重ねてきた。低放射線量CTは今後の傾向である。現在、多列CTの製造業者はいずれも反復再構成アルゴリズムの研究に一層力を入れており、反復再構成アルゴリズムの放射線量が、画像品質の安定を保証することを前提で、現在のフィルタ補正逆投影アルゴリズムよりも60%~80%低くなると予想されている。反復再構成は、投影と逆投影の計算を繰り返し行なう必要があり、計算量が大きく、速度が遅いため、CT製品に応用されるためには、反復再構成の処理速度を高めることが、早急に解決すべき課題になっている。 他方、近年において、画像プロセッサ(GPU)の高性能数値演算能力が迅速に発展を遂げている。NVIDIA会社が2007年に正式に発表したCUDA(Computer Unified Device Architecture、コンピュータユニファイドデバイスアーキテクチャ)は、類似C言語(従来のC言語をサポートする上で、一部を拡張した)を使用することで開発の作業がより簡単になった。GPUは図形処理に限らず、汎用数値計算にも応用され、特にパラレル度が高く数値演算量が大きい演算に適する。 特許文献1では、GPUマルチスレッドを利用してCTフィルタ逆投影再構成計算を行なう方法が開示されている。該方法は、再構成の必要があるCT画像を幾つかのブロック(Block)区域に分け、それぞれのGPUの複数のカーネルのマルチスレッドが画像の異なるブロック区域の再構成を行なうことでCT画像再構成の速度を高める。該技術はGPUクラスタのパラレル再構成システムに基づくものであり、中心ノードと計算ノードはデータを頻繁に交換する必要があり、処理速度がバンド幅に制限される。また、該技術は、再構成CT画像のブロック区域の区画に対して条件があり、該条件を満たさないとGPUメモリアドレスのコンフリクトが発生する。 本発明は、従来の技術におけるCT画像再構成に存在する上述の技術課題を鑑みてなされたものであり、マルチコアプロセッサを利用することによって、CT画像再構成における演算速度を高めることができ、特にCT画像再構成において反復再構成を使用した場合、反復再構成の演算速度を高めることができるCT装置及びCT画像生成方法を提供することを目的とする。 上述の技術課題を解決するために、本発明は、X線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の三次元CT画像を出力するCT装置であって、X線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の投影画像を取得するCTスキャナーと、投影画像における第1の所定の方向にしたがって該投影画像のデータを順次記憶する記憶装置と、マルチコアプロセッサを利用して、前記記憶装置に記憶されている投影画像のデータに対して、それぞれのスレッドが投影画像において前記第1の所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって投影画像に対して並行して逆投影を行なうことで、三次元CT画像を取得する逆投影ユニットと、前記逆投影ユニットによって取得した三次元CT画像を出力する出力ユニットと、を備えることを特徴とする。 本発明に係るCT装置によれば、GPUなどマルチコアプロセッサを利用することで、柔軟性が高く、制限が少なく、従来の技術におけるGPUクラスタを必要とせずに並列計算を実現することが可能であり、従来の技術において処理速度がバンド幅に制限される技術課題を解決した。また、記憶装置にデータを記憶したり、逆投影ユニットがマルチコアプロセッサを利用してデータを処理したりする際に、GPUなどマルチコアプロセッサのマルチスレッドメモリアクセスの規則を十分に考慮して、キャッシュヒット率を向上させ、コアレスドアクセスを実現し、メモリのアクセス速度を大幅に向上させることができる。これにより、CT画像再構成においてプロセッサの演算能力を十分に生かし、CT画像再構成の演算速度を大幅に向上させることができる。 本発明によるCT装置において、前記記憶装置は、予測三次元CT画像を複数の互いに平行する二次元のCT画像スライドとして記憶し、それぞれのCT画像スライドにおける第2の所定の方向にしたがって該CT画像スライドのデータを順次記憶し、前記CT装置は、マルチコアプロセッサを利用して、前記記憶装置に記憶されているCT画像スライドのデータに対して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて前記第2の所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって該CT画像スライドに対して並行して投影を行なうことで、該CT画像スライドの投影画像を取得し、複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算することで、予測三次元CT画像の投影画像を取得する投影ユニットと、前記投影ユニットによって取得した予測三次元CT画像の投影画像と前記CTスキャナーによって取得した前記スキャン対象物の投影画像とを比較して投影誤差を計算する比較ユニットと、をさらに備え、前記CT装置において、前記逆投影ユニットは、前記投影誤差を予測三次元CT画像に逆投影するとともに、予測三次元CT画像に対して修正を行い、修正された予測三次元CT画像で元の予測三次元CT画像を代替し、これにより一回の投影-逆投影の反復処理が完成し、前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなるまでに、前記投影-逆投影の反復処理を少なくとも一回行い、前記出力ユニットは、前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなったときの修正後の予測三次元CT画像を出力してもよい。 上述のCT装置によれば、本発明の技術案をCT画像再構成分野における今後の傾向である反復再構成に適用する。具体的には、反復再構成における二つのコア内容は投影処理と逆投影処理であり、投影処理と逆投影処理が反復再構成において大部分の処理時間を占める。上述のCT装置により、投影処理と逆投影処理においてそれぞれGPUなどマルチコアプロセッサのマルチスレッドメモリアクセスの規則を考慮し、マルチコアプロセッサを利用して並列処理を実現することで、反復再構成の演算速度を大幅に向上させ、反復再構成の低放射線量CT製品への応用を可能にした。 本発明によるCT装置において、前記記憶装置はさらに、前記CT画像スライドの投影画像における第3の所定の方向にしたがって該CT画像スライドの投影画像のデータを順次記憶し、前記投影ユニットが複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算する際に、マルチコアプロセッサを利用して、前記記憶装置に記憶されているCT画像スライドの投影画像のデータに対して、それぞれのスレッドが前記複数のCT画像スライドの投影画像におけるそれぞれの対応位置の投影値を累積加算するように、マルチスレッドによって複数のCT画像スライドの投影画像を並行して累積加算し、該マルチスレッドにおいて、前記第3の所定の方向上の隣接する位置の投影値を累積加算するスレッドが互いに隣接してもよい。 上述のCT装置によれば、投影処理において複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算する際に、マルチコアプロセッサを利用することで、それぞれのスレッドが受信装置内の一つの投影ポイントの投影累積値を計算し、その計算は簡単で、和を求める演算のみである。それぞれのスレッド間の計算は互いに独立し、並列規模は受信装置のポイントの数つまり投影画像の大きさである。同一列の投影データを処理するスレッドが隣接し、複数のスレッドがメモリにコアレスドアクセスする条件を同様に満足するため、メモリアクセス速度をさらに向上させ、投影処理及び反復再構成の演算速度を高めることができる。 本発明によるCT装置において、前記記憶装置は、予測三次元CT画像を様々な記憶方法で記憶し、それぞれの記憶方法の間において、前記CT画像スライドの所在する平面の方向が互いに異なり、前記投影ユニットは、選択された記憶方法での予測三次元CT画像におけるCT画像スライドの所在する平面と前記スキャン方向とが最も垂直に近いように、前記CTスキャナーのスキャン方向に基づいて、様々な記憶方法で前記記憶装置に記憶されている予測三次元CT画像に対して選択を行なってもよい。 上述のCT装置によれば、データの記憶については、三次元CTデータを一連(N個)の平行する二次元CT画像スライドとして記憶し、異なる投影方向に基づいて対応するCTデータ記憶方法を選択することにより、選択されたCT画像スライドの方向をできる限りX線の投影方向に垂直になるようにする。これにより、各CT画像スライド上の各ポイントの演算方向における投影補間パラメータが同じであるかまたは関連し、投影処理の計算量を減らし、反復再構成の演算速度をさらに高めることができる。 本発明によるCT装置において、前記逆投影ユニットは、距離駆動方法を使用して、それぞれ第1の所定の方向と該第1の所定の方向と直交になる方向に沿って逆投影を行ない、及び/または前記投影ユニットは、距離駆動方法を使用して、それぞれ第2の所定の方向と該第2の所定の方向と直交になる方向に沿って投影を行なってもよい。 上述のCT装置によれば、本発明の技術案を反復再構成の主な実現方法の一つである距離駆動方法に具体的に適用する。これにより、本発明のCT装置の反復再構成の実用性をさらに向上させる。 本発明によるCT装置において、前記マルチコアプロセッサが記憶装置にアクセスする際に、前記マルチコアプロセッサにおける近いスレッドが前記記憶装置において記憶位置の近いデータをコアレスドアクセス可能であってもよい。 上述のCT装置によれば、利用されるマルチコアプロセッサの記憶装置(メモリ)アクセス規則は、マルチコアプロセッサにおける近いスレッドが前記記憶装置において記憶位置の近いデータをコアレスドアクセスすることができる。したがって、本発明の記憶装置のデータ記憶方法とプロセッサの並列処理方法とを採用することで、キャッシュヒット率を向上させ、コアレスドアクセスを実現し、メモリのアクセス速度を大幅に向上させることができる。これにより、CT画像再構成においてプロセッサの演算能力を十分に生かし、CT画像再構成の演算速度を大幅に向上させることができる。 本発明によるCT装置において、前記マルチコアプロセッサはGPU、すなわち画像処理装置であってもよい。 上述のCT装置によれば、マルチコアプロセッサとしてGPU、すなわち画像処理装置を採用する。GPUがその他のプロセッサに対してはコア(core)の数が多く、同時処理可能なスレッド数が多いため、本発明の上述の利点をさらに生かすことができる。 上述の技術課題を解決するために、本発明はさらに、X線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の三次元CT画像を生成するCT画像生成方法であって、X線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の投影画像を取得するステップと、予測三次元CT画像を複数の互いに平行する二次元のCT画像スライドとして記憶し、それぞれのCT画像スライドにおける所定の方向にしたがって該CT画像スライドのデータを順次記憶するステップと、マルチコアプロセッサを利用して、記憶されているCT画像スライドのデータに対して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて前記所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって該CT画像スライドに対して並行して投影を行なうことで、該CT画像スライドの投影画像を取得し、複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算することで、予測三次元CT画像の投影画像を取得するステップと、予測三次元CT画像の投影画像と前記スキャン対象物の投影画像とを比較して投影誤差を計算するステップと、マルチコアプロセッサを利用して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて前記所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって前記投影誤差を予測三次元CT画像に並行して逆投影するとともに、予測三次元CT画像に対して修正を行い、修正された予測三次元CT画像で元の予測三次元CT画像を代替し、これにより一回の投影-逆投影の反復処理が完成し、前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなるまでに、前記投影-逆投影の反復処理を少なくとも一回行なうステップと、前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなったときの修正後の予測三次元CT画像を出力するステップと、を含むことを特徴とする。 本発明に係るCT画像生成方法によれば、GPUなどマルチコアプロセッサを利用することで、柔軟性が高く、制限が少なく、従来の技術におけるGPUクラスタを必要とせずに並列計算を実現することが可能であり、従来の技術において処理速度がバンド幅に制限される技術課題を解決した。同時に、記憶装置にデータを記憶したり、逆投影ユニットがマルチコアプロセッサを利用してデータを処理したりする際に、GPUなどマルチコアプロセッサのマルチスレッドメモリアクセスの規則を十分に考慮して、キャッシュヒット率を向上させ、コアレスドアクセスを実現し、メモリのアクセス速度を大幅に向上させた。これにより、CT画像再構成においてプロセッサの演算能力を十分に生かし、CT画像再構成の演算速度を大幅に向上することができた。特に、CT画像再構成分野において今後の傾向である反復再構成に適用することで、投影処理と逆投影処理においてそれぞれGPUなどマルチコアプロセッサのマルチスレッドメモリアクセスの規則を考慮し、マルチコアプロセッサを利用して並列処理を実現することで、反復再構成の演算速度を大幅に向上させ、反復再構成の低放射線量CT製品への応用を可能にした。 本発明の第1の実施形態に係わるCT装置の概略構造を示すブロック図である。 本発明の第1の実施形態に係わる逆投影処理を示す略図である。 本発明の第1の実施形態に係わる逆投影処理においてそれぞれのスレッドの演算プロセスを示す略図である。 本発明の第2の実施形態に係わるCT装置の概略構造を示すブロック図である。 本発明の第2の実施形態に係わるCT画像生成方法を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施形態に係わる投影処理を示す略図である。 本発明の第2の実施形態に係わる投影処理においてそれぞれのスレッドの演算プロセスを示す略図である。 本発明の第3の実施形態におけるCTデータの記憶方法を示す略図である。 本発明の第3の実施形態におけるX線スキャン方向とCTデータ記憶方法との間の関係を示す略図である。 以下、図面に基づいて本発明のそれぞれの実施形態について説明する。それぞれの実施形態は、本発明の最適な形態の実現について説明するだけのものであって、本発明を限定するものではない。 まず、本発明の第1の実施形態について説明する。図1は本発明の第1の実施形態に係わるCT装置の概略構造を示すブロック図である。図1に示すように、第1の実施形態に係わるCT装置は、X線によってスキャン対象物をスキャンし、スキャン対象物の三次元CT画像を出力し、CTスキャナー、記憶装置、逆投影ユニット及び出力ユニットを備える。そのうち、記憶装置と逆投影ユニットはCT画像生成装置を構成する。以下、CT装置の各構造について詳しく説明する。 CTスキャナーは、X線によってスキャン対象物をスキャンし、スキャン対象物の投影画像を取得する。具体的には、単一軸面の放射線によってスキャン対象物を貫通し、X線に対するスキャン対象物の各部分の吸収と透過率の相違により、スキャン対象物の投影画像を取得する。 記憶装置は投影画像における第1の所定の方向にしたがって該投影画像のデータを順次記憶する。該記憶装置はメモリなどのような記憶装置によって実現される。投影画像は例えば二次元画像であり、その中のデータが第1の所定の方向(例えば列方向)にしたがって記憶装置に順次記憶される。すなわち、先に一列目を記憶し、その後二列目を記憶し、以下同様である。 逆投影ユニットは、マルチコアプロセッサを利用して、記憶装置に記憶されている投影画像のデータに対して、それぞれのスレッドが投影画像において第1の所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって投影画像に対して並行して逆投影を行なうことで、三次元CT画像を取得する。マルチコアプロセッサは、例えばGPU(画像処理装置)であり、現在よく利用されているGPUとして、何百個のコア(core)を有し、複数のコアによってマルチスレッド並列処理を実現する。ここでは、マルチコアプロセッサがマルチスレッドによって投影画像に対して並行して逆投影を行なう。そのうち、マルチスレッドにおける各スレッドがそれぞれ投影画像において第1の所定の方向(例えば列方向)と直交になる方向(例えば行方向)にしたがって順次処理する。逆投影ユニットによって行われる逆投影処理については後で説明する。 出力ユニットは、逆投影ユニットによって取得した三次元CT画像を出力する。ここで、出力ユニットは、例えばCT画像表示装置であり、液晶ディスプレイまたはタッチパネルなどのディスプレイ装置によって実現し、生成された三次元CT画像を表示する。また、出力ユニットは、生成された三次元CT画像をプリントアウトする印刷装置などであってもよい。もちろん、出力ユニットは、生成された三次元CT画像を出力可能でさえあればよく、汎用のI/Oインターフェースであってもよい。 続いて、本発明の第1の実施形態の逆投影処理について詳しく説明する。図2は本発明の第1の実施形態に係わる逆投影処理を示す略図である。図2に示すように、具体的な逆投影処理は以下の説明のとおりである。 逆投影ユニットはGPUカーネル(Kernel)を起動して、記憶装置によって記憶されている投影画像のCTスライド(S1、S2、…、Sn)上の逆投影結果を計算する。記憶装置において、CTスキャナーによって取得した投影画像データは、例えば図中の列方向に沿って記憶される。逆投影結果である三次元CTデータにおいて、CTデータSiは同じく図中の列方向に沿って記憶される。逆投影プロセスにおいて生成された投影画像Piにおいて、データは同じく図中の列方向に沿って記憶される。GPUスレッドの並列方法はそれぞれのGPUスレッドがCTスライドSiにおける一行のデータを計算し、該行はCTデータの記憶方向列と垂直になる。該GPUカーネルの並列規模(すなわち並列スレッド数)は、CTスライド行数*CTスライド数nである。 以下、図3に基づいてそれぞれのスレッドの演算プロセスについて説明する。図3は本発明の第1の実施形態に係わる逆投影処理においてそれぞれのスレッドの演算プロセスを示す略図である。 図3に示すように、まず、距離駆動(Distance-Driven)の方法を用いて列方向に逆投影する。それぞれのGPUスレッドが一行のデータを計算し、隣接スレッドが同時にアクセスするデータは一列にあり、記憶上で隣接しているため、一つのwarp(GPUスレッドが並列する最小単位)内のスレッドがアクセスするデータはコアレスドアクセスを実現することが可能である。画像の一列上のそれぞれのポイントに対しては、受信装置上の等間隔のポイントに対応するため、投影補間パラメータが同じであり、計算量が少ない。 そして、距離駆動(Distance-Driven)の方法を用いて行方向に逆投影する。それぞれのGPUスレッドが一行のデータを計算し、隣接スレッドが同時にアクセスするデータが一列にあり、記憶上で隣接しているため、一つのwarp(GPUスレッドが並列する最小単位)内のスレッドがアクセスするデータはコアレスドアクセスを実現することが可能である。画像の一行上の隣接ポイントに対しては、受信装置上の不等間隔のポイントに対応するが、投影補間パラメータが同じであるため、同様に計算することができ、計算量が少ない。 本発明の第1の実施形態に係わるCT装置により、GPUなどマルチコアプロセッサを利用することで、柔軟性が高く、制限が少なく、従来の技術におけるGPUクラスタを必要とせずに並列計算を実現することが可能であり、従来の技術において処理速度がバンド幅に制限される技術課題を解決した。同時に、記憶装置にデータを記憶したり、逆投影ユニットがマルチコアプロセッサを利用してデータを処理したりする際に、GPUなどマルチコアプロセッサのマルチスレッドメモリアクセスの規則を十分に考慮して、キャッシュヒット率を向上させ、コアレスドアクセスを実現し、メモリのアクセス速度を大幅に向上させた。これにより、CT画像再構成においてプロセッサの演算能力を十分に生かし、CT画像再構成の演算速度を大幅に向上することができる。 続いて、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態と第1の実施形態の異なる点は、本発明の技術案をCT画像再構成分野の反復再構成に適用したことである。以下、第2の実施形態と第1の実施形態の異なる点を中心にして説明をする。 図4は本発明の第2の実施形態に係わるCT装置の概略構造を示すブロック図である。図4に示すように、本発明の第2の実施形態のCT装置は、第1の実施形態のCT装置を基に、さらに投影ユニットと比較ユニットとを備える。そのうち、比較ユニット、投影ユニット、記憶装置及び逆投影装置はCT画像生成装置を構成する。 具体的には、第2の実施形態に係わるCT装置において、記憶装置は、予測した三次元CT画像を複数の互いに平行する二次元CT画像スライドとして記憶し、それぞれのCT画像スライドにおける第2の所定の方向(例えば列方向)にしたがって該CT画像スライドのデータを順次記憶する。 投影ユニットは、マルチコアプロセッサを利用して、記憶装置に記憶されているCT画像スライドのデータに対して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて第2の所定の方向(例えば列方向)と直交になる方向(例えば行方向)にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって該CT画像スライドに対して並行して投影を行なうことで、該CT画像スライドの投影画像を取得し、複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算することで、予測三次元CT画像の投影画像を取得する。投影ユニットによって行われる投影処理の詳しい状況については後で説明する。 比較ユニットは、投影ユニットによって取得した予測三次元CT画像の投影画像とCTスキャナーによって取得したスキャン対象物の投影画像とを比較して投影誤差を計算する。 続いて、CT装置の逆投影ユニットは、比較ユニットによって計算された投影誤差を予測三次元CT画像に投影するとともに、予測三次元CT画像に対して修正を行い、記憶装置において修正された予測三次元CT画像で元の予測三次元CT画像を代替し、これにより一回の投影-逆投影の反復処理が完成する。 続いて、投影誤差が条件を満たさない場合、投影ユニットは、記憶装置に記憶されている修正後の予測三次元CT画像に対して上述の処理を継続して行い、比較ユニットと逆投影ユニットも上述の処理を行なうことで、投影-逆投影の反復処理を再度行なう。投影誤差が条件(例えば所定の閾値よりも小さい)を満たした場合、投影-逆投影の反復処理を停止し、出力ユニットによってこのときの修正後の予測三次元CT画像を出力する。 以下、本発明の第2の実施形態に係わるCT画像生成方法について説明する。図5は本発明の第2の実施形態に係わるCT画像生成方法を示すフローチャートである。 図5に示すように、ステップS1において、CTスキャナーはX線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の投影画像を取得する。すなわち、実際のCTスキャナーによる実測投影値P 測 を取得する。 ステップS2において、記憶装置は、予測三次元CT画像を複数の互いに平行する二次元CT画像スライドとして記憶し、それぞれのCT画像スライドにおける所定の方向(例えば列方向)にしたがって該CT画像スライドのデータを順次記憶する。具体的には、三次元CT画像の予測値fを初期化し、該CTデータを一連(N個)の平行する二次元CTスライド(S1、S2、・・・、Sn)として記憶する。そのうち、CTスライドの方向はできる限りX線と垂直になる投影方向を選択する。それぞれのCTスライドの記憶方法は列にしたがって記憶する。すなわち、先に一列目を記憶してから二列目を記憶する。以下同様である。 ステップ3において、投影ユニットは、マルチコアプロセッサを利用して、記憶されているCT画像スライドのデータに対して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって該CT画像スライドに対して並行して投影を行なうことで、該CT画像スライドの投影画像を取得し、複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算することで、予測三次元CT画像の投影画像を取得する。 具体的には、投影ユニットがCT画像の予測値fに対して理論投影計算を行ない、理論投影値P 理 を取得する。図6は本発明の第2の実施形態に係わる投影処理を示す略図である。図6に示すように、投影ユニットの具体的な実施ステップは以下のとおりである。 (1)投影ユニットはGPUカーネル1を起動して、すべてのCTスライド(S1、S2、・・・、Sn)の投影画像(P1、P2、…、Pn)を計算する。CTデータSi及び投影画像Piはともに列方向に記憶される。GPUスレッドの並行方法は、それぞれのGPUスレッドが投影画像Piの一行の投影値を計算し、該行はCTデータの記憶方向列と垂直になる。該GPUカーネルの並列規模(すなわち並列スレッド数)は投影画像行数*CTスライド数nである。 以下、図7に基づいてそれぞれのスレッドの演算プロセスについて説明する。図7は本発明の第2の実施形態に係わる投影処理においてそれぞれのスレッドの演算プロセスを示す略図である。 図7に示すように、まず、距離駆動(Distance-Driven)の方法を用いて列方向に投影する。逆投影処理と同様に、隣接スレッドが同時にアクセスするCTデータは記憶上で隣接しているため、一つのwarp(GPUスレッドが並行する最小単位)内のスレッドがアクセスするデータはコアレスドアクセスを実現することが可能である。画像の一列上のそれぞれのポイントに対しては、投影補間パラメータが同じであり、計算量が少ない。 続いて、距離駆動(Distance-Driven)の方法を用いて行方向に投影する。逆投影処理と同様に、隣接スレッドが同時アクセスするデータは記憶上で隣接しているため、一つのwarp(GPUスレッドが並行する最小単位)内のスレッドがアクセスするデータはコアレスドアクセスを実現することが可能である。画像の一行上の隣接ポイントに対しては、投影補間パラメータが関連し、同様に計算することができ、計算量が少ない。 (2)図6に戻り、投影ユニットはGPUカーネル2を起動して、投影画像(P1、P2、・・・、Pn)の累積加算値を計算し、最終的な投影結果画像P 理 を取得する。このとき、記憶装置は投影画像における第3の所定の方向(例えば列方向)にしたがって該投影画像のデータを順次記憶する。投影ユニットが複数の投影画像を累積加算する際に、マルチコアプロセッサを利用して、記憶装置に記憶されている投影画像のデータに対して、それぞれのスレッドが投影画像におけるそれぞれの対応位置の投影値を累積加算するように、マルチスレッドによって複数の投影画像を並行して累積加算し、該マルチスレッドにおいて、第3の所定の方向上の隣接する位置の投影値を累積加算するスレッドは互いに隣接する。 具体的には、GPUスレッドの並行方法は、それぞれのGPUスレッドが投影画像P 理 の各ポイントの投影値を計算し、同一列の投影データを処理するスレッドは隣接する。該GPUカーネルの並列規模(すなわち並行スレッド数)は、投影画像大きさ=列数*行数である。それぞれのスレッドに対してそれぞれのPi画像の対応位置の値を読み取って和を求める。隣接スレッドが同時にアクセスする投影画像Pi上のデータが記憶上で隣接しているため、一つのwarp(GPUスレッドが並行する最小単位)内のスレッドがアクセスするデータはコアレスドアクセスを実現することが可能である。 図5に戻って引き続き説明する。ステップS4において、予測三次元CT画像の投影画像とスキャン対象物の投影画像とを比較し、投影誤差を計算する。すなわち、理論投影値P 理 と実測投影値P 測 とを比較し、投影誤差値△Pを取得する。 ステップS5において、投影誤差が条件を満たすか否か、すなわち投影誤差が所定の閾値よりも小さいか否かを判定する。条件を満たしている場合、すなわち投影誤差が所定の閾値よりも小さい場合は、ステップS6を実行する。条件を満たしていない場合、すなわち投影誤差が所定の閾値以上である場合は、ステップ7を実行する。 ステップS6において、出力ユニットはこの時の予測三次元CT画像を出力する。すなわち、この時の予測値fが最終的なCT画像反復再構成結果として出力される。 ステップS7において、逆投影ユニットは、マルチコアプロセッサを利用して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて所定の方向(例えば列方向)と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって投影誤差を予測三次元CT画像に並行して逆投影するとともに、予測三次元CT画像に対して修正を行い、修正された予測三次元CT画像で元の予測三次元CT画像を代替する。具体的には、逆投影ユニットは投影誤差値△PをCT画像に逆投影するとともに、一定の原則に基づいて元の予測値fに対して修正を行い、修正されたCT画像の予測値fを取得する。 逆投影ユニットの具体的な実施ステップは第1の実施形態における逆投影処理に類似しており、図2と図3に基づいて説明する。 まず、逆投影ユニットは、GPUカーネルを起動して、すべてのCTスライド(S1、S2、・・・、Sn)に対する投影誤差値△Pの逆投影結果を計算する。CTデータSi及び投影画像Piはともに列方向に記憶される。GPUスレッドの並行方法は、それぞれのGPUスレッドがCTスライドSiの一行内のデータを計算し、該行はCTデータの記憶方向列と垂直になる。該GPUカーネルの並列規模(すなわち並列スレッド数)は、CTスライド行数*CTスライド数nである。それぞれのスレッドについては図3に示すとおりである。 まず、距離駆動(Distance-Driven)の方法を用いて列方向に逆投影する。第1の実施形態と同様に、隣接スレッドが同時にアクセスするデータが記憶上で隣接しているため、一つのwarp(GPUスレッド並行の最小単位)内のスレッドがアクセスするデータはコアレスドアクセスを実現することが可能である。画像の一列上の各ポイントに対しては、投影補間パラメータが同じであり、計算量が少ない。 続いて、距離駆動(Distance-Driven)の方法を用いて行方向に逆投影する。第1の実施形態と同様に、隣接スレッドが同時にアクセスするデータは記憶上で隣接しているため、一つのwarp(GPUスレッド並行の最小単位)内のスレッドがアクセスするデータはコアレスドアクセスを実現することが可能である。画像の一行上の隣接ポイントに対しては、投影補間パラメータが関連し、同様に計算することができ、計算量が少ない。 ステップS2~S4、S7を通じて、一回の投影-逆投影の反復処理が完成する。図5に示すプロセスにより反復処理を繰り返し行ない、ステップ5における投影誤差△Pが反復中止条件(例えば所定の閾値よりも小さい)を満たした場合に反復を中止する。最後一回の反復に使用された画像の予測値fが最終的なCT画像反復再構成結果になる。 第2の実施形態では、反復再構成中の二つのコアステップである投影処理と逆投影処理に対して、GPU上の並行処理方法が示された。反復再構成のプロセスは、反復開始時に、まずは初期三次元CT画像を一つ仮定して、それに対して投影演算を行い、その後投影結果と実際のCTスキャナー結果とを比較する。続いて、比較差異をCT画像空間に逆投影し、初期CT画像に対して修正更新を行なう。このようにして一回の反復が完成する。計算値と実際測定値との差がある閾値よりも小さい場合は、反復を中止する。CT画像の反復再構成は、反復によって投影と逆投影の計算をすることで実現するため、投影と逆投影の計算が反復再構成の大部分の処理時間を占める。投影プロセスと逆投影プロセスに対してそれぞれ並列計算が完成すると、反復再構成の並行計算を実現したことになる。 また、上述の投影処理と逆投影処理においては、それぞれのスレッドが所定の方向(例えば一行)のデータを処理し、該行内のデータは該スレッドによってデータポイントが一つずつ順次処理される。このような処理には二つの利点がある。 一つ目は、同一行に位置するデータポイントは、投影/逆投影の変換において一部の計算は同じであり、次のポイントのパラメータを計算するときに前のポイントの計算結果を利用することができるため、一つのスレッドが一行を処理することと一つのスレッドが一つのポイントのみを処理することとを比べると、同一行のデータポイントを処理するときの反復計算が抑えられて、計算速度を高めることができる。 二つ目は、本発明において、隣接メモリが隣接スレッドに同時にアクセスされるように、データ記憶とアクセスが互いに対応し、これにより複数のスレッドによるメモリへのコアレスドアクセスを実現し、メモリアクセスの速度を高めることができる。具体的には、本発明におけるCTスライドがある方向(例えば列方向)に記憶されているため、CTスライドデータは列順に、メモリからバッファメモリに読み込まれる。投影と逆投影処理においては、それぞれのスレッドが一行を処理し、該行のデータは該スレッドによって一ポイントずつ処理され、一列の隣接データが隣接スレッドによって同時にアクセスされる。例えば、スレッド1は一行目のデータを処理し、スレッド2は二行目のデータを処理し、スレッド1はまず一行目の第一列のポイントを読み取って処理し、これと同時にスレッド2は二行目の第一列のポイントを読み取って処理する。最少並列単位に属するすべてのスレッドが第一列のポイントを処理した後に、スレッド1が一行目の第二列のポイントを読み取って処理し、これと同時にスレッド2が二行目の第二列のポイントを読み取って処理し、以下同様である。したがって、最少並列単位に属する隣接スレッドは同一列に位置するデータを同時に読み取り、スレッド1の処理時に使用するデータ以外の同一列に位置するデータもバッファメモリにあり、スレッド2はバッファメモリから該列データを直接呼び出すことができ、メモリアクセスを頻繁に行なう必要がなく、複数のスレッドのメモリへのコアレスドアクセスを実現し、メモリアクセス速度を高める。 本発明の第2の実施形態により、本発明の技術案をCT画像再構成分野における今後の傾向である反復再構成に適用する。投影処理と逆投影処理においてそれぞれGPUなどマルチコアプロセッサのマルチスレッドメモリアクセスの規則を考慮し、マルチコアプロセッサを利用して並列処理を実現することにより、反復再構成の演算速度を大幅に向上させ、反復再構成の低線量CT製品への応用を可能にした。 また、第2の実施形態では、投影処理の累積加算の演算において、それぞれのスレッドが受信装置内の一つの投影ポイントの投影累積加算値を計算し、その計算は簡単で、和を求める演算のみであり、それぞれのスレッド間の計算は互いに独立し、並列規模は受信装置のポイントの数(つまり投影画像の大きさ)である。同一列の投影データを処理するスレッドが隣接し、複数のスレッドがメモリにコアレスドアクセスする条件を同様に満足するため、メモリへのアクセス速度を向上させることができる。 続いて、本発明の第3の実施形態について説明する。第3の実施形態は、第1の実施形態と第2の実施形態を基に改善されたものであり、CT画像スライドの具体的な記憶方法を提供する。以下、第3の実施形態と第1の実施形態及び第2の実施形態との相違点を中心に説明する。 本発明の第3の実施形態において、記憶装置は、予測三次元CT画像を様々な記憶方法で記憶し、それぞれの記憶方法の間において、CT画像スライドの所在する平面の方向が互いに異なる。投影ユニットは、選択された記憶方法での予測三次元CT画像におけるCT画像スライドの所在する平面とスキャン方向とが最も垂直に近いように、CTスキャナーのスキャン方向にしたがって、様々な記憶方法で記憶装置に記憶されている予測三次元CT画像に対して選択を行なう。 以下、第2の実施形態を基に本実施形態に係わる様々な記憶方法の例について具体的に説明する。ここでは、図5に基づいて説明する。第3の実施形態と第2の実施形態との相違点は図5のプロセスにおけるステップS2、S3である。 第3の実施形態の図5のステップS2に対応するステップにおいて、三次元CT画像の予測値fを初期化し、CTデータを二つの方法で記憶する。図8は本発明の第3の実施形態におけるCTデータの記憶方法を示す略図である。その記憶方法については図8に示すとおりである。 方法1:CTデータはx方向に記憶され、第1次元はx、第2次元はz、第3次元はyである。CTデータはxz平面に平行する一連のCTスライド(S1、S2、…、Sn)から構成され、CTスライドの数nは第3次元yの大きさであり、これをCT - xデータと称し、CTスライドのx方向を列、z方向を行と称し、CTスライドは列方向に記憶される。 方法2:CTデータはy方向に記憶され、第1次元はy、第2次元はz、第3次元はxである。CTデータはyz平面に平行する一連のCTスライド(S1、S2、…、Sn)から構成され、CTスライドの数nは第3次元xの大きさであり、これをCT - yデータと称し、CTスライドのy方向を列、z方向を行と称し、CTスライドは列方向に記憶される。 第3の実施形態の図5のステップS3に対応するステップにおいて、X線ソースはCTデータ(実際のCTスキャン時には患者である)の周りをそれぞれの角度から投影して投影結果を計算する。X線ソースの所在するそれぞれの角度については、X線ソースの所在角度によってどの種類に記憶されているCTデータを読み取るかを決定する。図9は本発明の第3の実施形態におけるX線スキャン方向とCTデータ記憶方法との間の関係を示す略図である。その関係については図9に示すとおりである。 放射線ソースが315度~45度の間、または135度~225度の間に位置する場合は、CT - xデータを読み取る。 放射線ソースが45度~135度の間、または225度~315度の間に位置する場合は、CT - yデータを読み取る。 これにより、CTスライドの方向はできる限りX線に垂直になる投影方向を選択することを保証する。 また、その他の処理ついては第2の実施形態と同じあり、ここでは説明を省略する。 以上では、二つの記憶方法を用いた例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、様々な記憶方法を用いることもできる。記憶方法が多いほど、方向がX線にもっと垂直になるCTスライドを選択することが可能であるが、同時により大きい記憶空間も必要である。したがって、CT画像再構成の条件とCT装置の性能に基づいて好適な記憶方法の数を選択することができる。 以上では、本実施形態の様々な記憶方法を第2の実施形態に用いる例について説明したが、本実施形態の様々な記憶方法を第1の実施形態にも用いられることは明らかである。 本発明の第3の実施形態によると、データの記憶に対して、三次元CTデータを一連(N個)の平行する二次元CT画像スライドとして記憶し、異なる投影方向に基づいて対応するCTデータ記憶方法を選択することにより、選択されたCT画像スライドの方向をできる限りX線の投影方向に垂直になるようにする。これにより、各CT画像スライド上の各ポイントの演算方向における投影補間パラメータが同じであるかまたは関連し、投影処理の計算量を減らし、反復再構成の演算速度をさらに高めることができる。 以上、本発明のいくつかの具体的な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の発明趣旨の範囲内でさらに様々な変更、または実施形態に対する組み合わせを行なうことも可能である。 例えば、第2の実施形態では、具体的な反復再構成アルゴリズムとして距離駆動方法を採用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の投影ユニットと逆投影ユニットは如何なる反復再構成アルゴリズムにも適用可能である。本発明の投影ユニットと逆投影ユニットの並列方法も具体的な投影アルゴリズムと逆投影アルゴリズムに限定されず、本発明の実施形態に記載された距離駆動(Distance-Driven)投影アルゴリズムの外に、分離可能なフットプリント(Separable-Footprint)などのその他の投影アルゴリズムにも用いることができる。 例えば、上述の各実施形態では、CT装置によって本発明を実現することについて説明したが、本発明は上述の各実施形態において説明したCT画像生成装置によっても実現することができる。同時に、上述のCT装置におけるCTスキャナーをCTスキャン投影データ受信装置で代替することで、CTスキャン投影データを受信して処理するCTスキャン投影データ処理装置としても実現することができる。 例えば、上述の各実施形態では、記憶、投影及び逆投影に係わるそれぞれの所定の方向がいずれも列方向であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、上述のそれぞれの所定の方向は任意選択可能であり、それぞれが同じであってもよく、異なってもよい。 例えば、上述の各実施形態では、GPUプロセッサを利用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、並列マルチスレッド処理が可能なマルチコアプロセッサであれば、いずれも本発明の実現に用いることができる。","source":"WIPO_FULLTEXT","data_format":"ORIGINAL"}},"description_lang":["ja"],"has_description":true,"has_docdb":true,"has_inpadoc":true,"has_full_text":true,"biblio_lang":"ja"},"jurisdiction":"WO","collections":[],"usersTags":[],"lensId":"167-549-704-686-309","publicationKey":"WO_2014_069386_A1","displayKey":"WO 2014/069386 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\n X線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の投影画像を取得するCTスキャナーと、
\n 投影画像における第1の所定の方向にしたがって該投影画像のデータを順次記憶する記憶装置と、
\n マルチコアプロセッサを利用して、前記記憶装置に記憶されている投影画像のデータに対して、それぞれのスレッドが投影画像において前記第1の所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって投影画像に対して並行して逆投影を行なうことで、三次元CT画像を取得する逆投影ユニットと、
\n 前記逆投影ユニットによって取得した三次元CT画像を出力する出力ユニットと、を備えることを特徴とするCT装置。"],"number":1,"annotation":false,"claim":true,"title":false},{"lines":[" 前記記憶装置は、予測三次元CT画像を複数の互いに平行する二次元CT画像スライドとして記憶し、それぞれのCT画像スライドにおける第2の所定の方向にしたがって該CT画像スライドのデータを順次記憶し、
\n 前記CT装置は、
\n マルチコアプロセッサを利用して、前記記憶装置に記憶されているCT画像スライドのデータに対して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて前記第2の所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって該CT画像スライドに対して並行して投影を行なうことで、該CT画像スライドの投影画像を取得し、複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算することで、予測三次元CT画像の投影画像を取得する投影ユニットと、
\n 前記投影ユニットによって取得した予測三次元CT画像の投影画像と前記CTスキャナーによって取得した前記スキャン対象物の投影画像とを比較して投影誤差を計算する比較ユニットと、をさらに備え、
\n 前記CT装置において、前記逆投影ユニットは、前記投影誤差を予測三次元CT画像に逆投影するとともに、予測三次元CT画像に対して修正を行い、修正された予測三次元CT画像で元の予測三次元CT画像を代替し、これにより一回の投影-逆投影の反復処理が完成し、前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなるまでに、前記投影-逆投影の反復処理を少なくとも一回行い、
\n 前記出力ユニットは、前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなったときの修正後の予測三次元CT画像を出力することを特徴とする請求項1に記載のCT装置。"],"number":2,"annotation":false,"claim":true,"title":false},{"lines":[" 前記記憶装置はさらに、前記CT画像スライドの投影画像における第3の所定の方向にしたがって該CT画像スライドの投影画像のデータを順次記憶し、
\n 前記投影ユニットが複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算する際に、マルチコアプロセッサを利用して、前記記憶装置に記憶されているCT画像スライドの投影画像のデータに対して、それぞれのスレッドが前記複数のCT画像スライドの投影画像におけるそれぞれの対応位置の投影値を累積加算するように、マルチスレッドによって複数のCT画像スライドの投影画像を並行して累積加算し、該マルチスレッドにおいて、前記第3の所定の方向上の隣接する位置の投影値を累積加算するスレッドが互いに隣接することを特徴とする請求項2に記載のCT装置。"],"number":3,"annotation":false,"claim":true,"title":false},{"lines":[" 前記記憶装置は、予測三次元CT画像を様々な記憶方法で記憶し、それぞれの記憶方法の間において、前記CT画像スライドの所在する平面の方向が互いに異なり、
\n 前記投影ユニットは、選択された記憶方法での予測三次元CT画像におけるCT画像スライドの所在する平面と前記スキャン方向とが最も垂直に近いように、前記CTスキャナーのスキャン方向に基づいて、様々な記憶方法で前記記憶装置に記憶されている予測三次元CT画像に対して選択を行なうことを特徴とする請求項2に記載のCT装置。"],"number":4,"annotation":false,"claim":true,"title":false},{"lines":[" 前記逆投影ユニットは、距離駆動方法を使用して、それぞれ第1の所定の方向と該第1の所定の方向と直交になる方向に沿って逆投影を行ない、及び/または
\n 前記投影ユニットは、距離駆動方法を使用して、それぞれ第2の所定の方向と該第2の所定の方向と直交になる方向に沿って投影を行なうことを特徴とする請求項2に記載のCT装置。"],"number":5,"annotation":false,"claim":true,"title":false},{"lines":[" 前記マルチコアプロセッサが記憶装置にアクセスする際に、前記マルチコアプロセッサにおける近いスレッドが前記記憶装置において記憶位置の近いデータをコアレスドアクセスすることができることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のCT装置。"],"number":6,"annotation":false,"claim":true,"title":false},{"lines":[" 前記マルチコアプロセッサは、GPU、すなわち画像処理プロセッサであることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のCT装置。"],"number":7,"annotation":false,"claim":true,"title":false},{"lines":[" X線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の三次元CT画像を生成するCT画像生成方法であって、
\n X線によってスキャン対象物をスキャンし、前記スキャン対象物の投影画像を取得するステップと、
\n 予測三次元CT画像を複数の互いに平行する二次元CT画像スライドとして記憶し、それぞれのCT画像スライドにおける所定の方向にしたがって該CT画像スライドのデータを順次記憶するステップと、
\n マルチコアプロセッサを利用して、記憶されているCT画像スライドのデータに対して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて前記所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって該CT画像スライドに対して並行して投影を行なうことで、該CT画像スライドの投影画像を取得し、複数のCT画像スライドの投影画像を累積加算することで、予測三次元CT画像の投影画像を取得するステップと、
\n 予測三次元CT画像の投影画像と前記スキャン対象物の投影画像とを比較して投影誤差を計算するステップと、
\n マルチコアプロセッサを利用して、それぞれのスレッドがCT画像スライドにおいて前記所定の方向と直交になる方向にしたがって順次処理するように、マルチスレッドによって前記投影誤差を予測三次元CT画像に並行して逆投影するとともに、予測三次元CT画像に対して修正を行い、修正された予測三次元CT画像で元の予測三次元CT画像を代替し、これにより一回の投影-逆投影の反復処理が完成し、前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなるまでに、前記投影-逆投影の反復処理を少なくとも一回行なうステップと、
\n 前記投影誤差が所定の閾値よりも小さくなったときの修正後の予測三次元CT画像を出力するステップと、を含むことを特徴とするCT画像生成方法。"],"number":8,"annotation":false,"claim":true,"title":false}]}},"filters":{"npl":[],"notNpl":[],"applicant":[],"notApplicant":[],"inventor":[],"notInventor":[],"owner":[],"notOwner":[],"tags":[],"dates":[],"types":[],"notTypes":[],"j":[],"notJ":[],"fj":[],"notFj":[],"classIpcr":[],"notClassIpcr":[],"classNat":[],"notClassNat":[],"classCpc":[],"notClassCpc":[],"so":[],"notSo":[],"sat":[]},"sequenceFilters":{"s":"SEQIDNO","d":"ASCENDING","p":0,"n":10,"sp":[],"si":[],"len":[],"t":[],"loc":[]}}