ハーフ再構成
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2025/10/17 23:38 UTC 版)
ハーフ再構成（ハーフさいこうせい、英: short-scan reconstruction（half-scan））は，CTで180度＋扇角のショートスキャンから画像を再構成する手法である。適切な重み付けや理想化した幾何・十分な投影が前提となる条件下では，完全投影（360度）に匹敵する画像を得られることが理論的に示されている[1][2]。回転時間の一部（おおむね半分）が主に寄与するため実効時間分解能が向上し，心臓CTなど動体影響が大きい領域で有用とされる[3]。一方で投影数の減少に伴うノイズ増加やストリークアーチファクトの顕在化など，画質上のトレードオフがある[4]。
原理
ハーフ再構成は，扇形ビームCTにおいてショートスキャン（180度＋扇角）からフィルタ補正逆投影（英: filtered backprojection, FBP）を行う枠組みで，角度冗長性を補正するParker重み付け（Parker weighting）によりショートスキャンデータのみでの再構成を厳密化する[1]。平行ビーム幾何では180度，扇形ビーム幾何では180度＋扇角が成り立つ条件角であるなど，成立条件は幾何に依存する点に留意が必要である[2]。さらに，ショートスキャン未満からの再構成条件や補正法も理論的に検討されているが，適用可能範囲は制約が大きい[5]。実装は一般的なFBPの流れ（必要に応じた扇形→平行ビームのリビニング（rebinning），ランプフィルタ（ramp filter）等の周波数補正，角度依存重み付け）を組み合わせて行われる[6]。この手法では，再構成に実質的に寄与する時間幅が回転時間の約半分となるため，時間分解能向上の説明と結び付けられる[3][7]。
歴史的背景
初期のCTでは回転が遅く全周投影を要したが，装置の高速化と再構成理論の進展により，ショートスキャンからの再構成が理論・実装の両面で確立された[2][1]。第三世代以降のCT発展の中で，時間分解能の確保が課題となり，短時間取得の必要性が技術解説・教育資料でも取り上げられている[8][9][10]。
利点と限界
ショートスキャンにより実効時間分解能が高まり，心拍動などのモーションブラー低減が期待できる[3][11]。一方で，投影数の減少により量子ノイズが増加し，高周波成分のMTF（変調伝達関数）低下やストリークアーチファクトの顕在化など画質劣化が条件によって生じ得る[4]。また，重み付け・補間の取り扱いが不適切な場合，角度依存の不均一やアーチファクトが増強する可能性がある[5]。適用にあたっては，対象の動き・線量・再構成関数などを総合的に最適化することが求められる[3]。
臨床応用
本手法は，心臓CT（特に冠動脈CT：CCTA）など時間分解能が重要な状況で広く用いられる。心電図同期と位相選択を併用し，回転時間・検出器構成・再構成関数など装置条件の最適化と組み合わせることで，読影の安定性向上に寄与する[12][3][13]。CT透視では，ショートスキャンの利用により術者被ばく低減と画質の実用的バランスを検討した報告があるが，装置・条件依存であり適用範囲の評価が必要である[14]。
関連技術（フル再構成・部分再構成など）
「ハーフ再構成」は，通常「ショートスキャン再構成」とほぼ同義で用いられる用語である。フルスキャン（360度）再構成では全角度投影が一様に寄与するのに対し，扇形ビームのショートスキャンではParker重み付けにより冗長領域を補正して180度＋扇角からの再構成を可能にする[1]。さらに短い角度（ショートスキャン未満）での再構成は理論的検討があるが，適用条件が限定される[5]。これらの位置づけと基礎式は標準的教科書・講義資料に整理されている[2][6][15]。
脚注
- ^ a b c d “Optimal short scan convolution reconstruction for fan-beam CT” (英語). Medical Physics (American Association of Physicists in Medicine).
- ^ a b c d “Principles of Computerized Tomographic Imaging” (英語). SIAM (SIAM).
- ^ a b c d e “What are the basic concepts of temporal, contrast, and spatial resolution in cardiac CT?” (英語). Journal of Cardiovascular Computed Tomography (Elsevier).
- ^ a b 「ハーフ再構成法を用いたCT画像の解像特性の評価」『日本放射線技術学会雑誌』、日本放射線技術学会。
- ^ a b c “Image reconstruction from fan-beam projections on less than a short scan” (英語). Physics in Medicine and Biology (IOP Publishing).
- ^ a b “Fan-Beam Reconstruction (lecture notes)” (英語). Lecture Notes (Friedrich-Alexander-Universität Erlangen–Nürnberg).
- ^ 「冠動脈CTに必要な時間分解能の検討」『講義資料』、金沢大学。
- ^ “Four Generations of CT Scanner” (英語). AAPM Meeting Proceedings (American Association of Physicists in Medicine).
- ^ “Computed Tomography (CT)” (英語). National Institute of Biomedical Imaging and Bioengineering (NIH).
- ^ 「X線CT装置の機器工学」『岩手医科大学 講義資料』、岩手医科大学。
- ^ “Assessment of temporal resolution and detectability of moving objects in CT: A task-based image quality study” (英語). Physica Medica (Elsevier).
- ^ “CT Coronary Angiography: Technical Approach and Clinical Applications” (英語). Journal of Clinical Medicine (MDPI).
- ^ “Selecting a CT scanner for cardiac imaging: the heart of the matter” (英語). The British Journal of Radiology (The British Institute of Radiology).
- ^ 「CT 透視における half scan を用いた術者被ばく低減と画質評価」『日本放射線技術学会雑誌』、日本放射線技術学会。
- ^ “Multi-slice helical CT: Scan and reconstruction principles” (英語). Lecture notes (Cockcroft Institute).
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