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多列檢測(cè)器型x線ct裝置及斷層照片圖像的制作方法

文檔序號(hào):884693閱讀:216來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:多列檢測(cè)器型x線ct裝置及斷層照片圖像的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種對(duì)檢測(cè)從照射X線的被檢體透過(guò)的X線而得到的測(cè)量數(shù)據(jù)、通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行圖像處理而得到斷層圖像的計(jì)算機(jī)斷層攝影(CT)的方法,尤其涉及具有將多數(shù)列的檢測(cè)單元并列配置的多列檢測(cè)器的多列檢測(cè)器型X線CT裝置及斷層照片圖像的制作方法。
背景技術(shù)
現(xiàn)在,X線CT裝置的主流是R/R方式(第3代)CT裝置,在把被檢體夾在中間而相互相對(duì)向的位置上,配置X線源和指向該X線源的焦點(diǎn)的圓弧狀的檢測(cè)器。從X線源發(fā)出的X線被準(zhǔn)直,形成扇狀的X線束,照射在被檢體的拍攝斷面上。通過(guò)邊旋轉(zhuǎn)邊測(cè)量由被檢體衰減的透過(guò)X線來(lái)進(jìn)行攝影動(dòng)作。旋轉(zhuǎn)中的測(cè)量動(dòng)作以0.1~0.5度左右的角度間隔來(lái)進(jìn)行,例如共計(jì)取得600~1200通道左右的投影數(shù)據(jù)。
檢測(cè)器由多個(gè)檢測(cè)單元構(gòu)成,各個(gè)單元的輸出通過(guò)測(cè)量電路被作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)而收集,按每個(gè)測(cè)量角度構(gòu)成單元數(shù)部分的數(shù)據(jù)(視點(diǎn))。該視點(diǎn)數(shù)據(jù)從旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)向靜止系統(tǒng)經(jīng)由傳輸路徑依次進(jìn)行傳輸。被傳輸?shù)臏y(cè)量數(shù)據(jù),通過(guò)處于靜止系統(tǒng)中的圖像處理裝置,實(shí)施檢測(cè)單元的特性修正、線質(zhì)量修正及對(duì)數(shù)變換等的前處理,然后,通過(guò)篩選修正逆投影法等公知的算法再構(gòu)成斷層像。
作為這樣的X線CT裝置之一的應(yīng)用例,已知有通過(guò)與X線源和檢測(cè)器的旋轉(zhuǎn)的同時(shí)邊移動(dòng)被檢體躺臥的臺(tái)子邊進(jìn)行測(cè)量、來(lái)進(jìn)行高速檢查的螺旋CT。在這樣的螺旋狀地掃描被檢體的螺旋CT中,為了得到特定斷面的斷層像,必須由螺旋狀地得到的數(shù)據(jù)、通過(guò)插補(bǔ)獲得該斷面的數(shù)據(jù),這樣的插補(bǔ)處理方法,例如公開(kāi)在美國(guó)專利第4,789,929號(hào)中。通過(guò)實(shí)施插補(bǔ)處理,能夠減少移動(dòng)帶來(lái)的假影(artifact)。
進(jìn)而,具有多列地分割檢測(cè)器、同時(shí)可測(cè)量多個(gè)斷面的投影數(shù)據(jù)的多斷層CT。在多斷層CT中,由于僅列數(shù)部分同時(shí)收集視點(diǎn),所以在通常的臺(tái)固定掃描的時(shí)候,能夠同時(shí)拍攝多個(gè)斷面的斷層像。
在于該多斷層CT中實(shí)施螺旋掃描的時(shí)候,需要與單斷層同樣進(jìn)行插補(bǔ)處理或進(jìn)行相當(dāng)于此的加權(quán)平均處理并實(shí)行再構(gòu)成。
在美國(guó)專利第5,541,970號(hào)中,公開(kāi)有為對(duì)最近的相對(duì)向的束進(jìn)行插補(bǔ)而構(gòu)成加權(quán)系數(shù),實(shí)現(xiàn)螺旋修正。另外,在特開(kāi)平9-285460號(hào)中,提案有通過(guò)使加權(quán)系數(shù)在Z軸方向均等而提高連續(xù)性的方法等。但是,在這些以往的多斷層CT的螺旋掃描中,不能夠應(yīng)對(duì)檢測(cè)器的列數(shù)和螺旋間距的關(guān)系的變化,另外,不能夠提高插補(bǔ)的因次等,則不具有擴(kuò)張性。
在這里,本發(fā)明者,將解決上述問(wèn)題的多斷層X(jué)線CT裝置公開(kāi)在國(guó)際公開(kāi)WO01/28425號(hào)中。該CT裝置,在使被檢體向體軸方向移動(dòng)的同時(shí)、使X線源和檢測(cè)器列旋轉(zhuǎn),并進(jìn)行測(cè)量透過(guò)被檢體的X線的螺旋掃描,在螺旋間距(在X線源和檢測(cè)器列做一個(gè)旋轉(zhuǎn)的期間、被檢體移動(dòng)的距離和檢測(cè)器列的間隔之比)比檢測(cè)器列數(shù)大的時(shí)候,假設(shè)補(bǔ)充檢測(cè)器列數(shù)的假定檢測(cè)器列,并將設(shè)定在該假定檢測(cè)器列的加權(quán)、分配到在求出假定檢測(cè)器列的投影數(shù)據(jù)時(shí)使用的實(shí)檢測(cè)器的投影數(shù)據(jù)的加加權(quán)。該CT裝置,以使用從多個(gè)檢測(cè)器列的全部檢測(cè)器得出的投影數(shù)據(jù)、再構(gòu)成斷層圖像為前提。從而,檢測(cè)器列數(shù)恒定,螺旋間距和檢測(cè)器列數(shù)之間的關(guān)系沒(méi)有被最佳化,所以假影多,在改變螺旋間距時(shí),畫質(zhì)特性不規(guī)則地變化(即,對(duì)于螺旋間距不進(jìn)行線性的變化)。特別是,在于測(cè)量中所使用的檢測(cè)器列的數(shù)和螺旋間距相等時(shí),使畫質(zhì)大大地變差。進(jìn)而,在特定的相位(X線源焦點(diǎn)的特定的旋轉(zhuǎn)角度),有由投影數(shù)據(jù)的不連續(xù)性帶來(lái)的產(chǎn)生很強(qiáng)的假影的情形。這樣,在上述國(guó)際公開(kāi)WO01/28425號(hào)中公開(kāi)的X線CT裝置,雖然對(duì)于檢測(cè)器列數(shù)和螺旋間距以同一規(guī)則使用加權(quán)函數(shù),但畫質(zhì)特性對(duì)于螺旋間距不是線性的、而是不規(guī)則地變化。其原因是由于所使用的檢測(cè)器列數(shù)總為恒定。在畫質(zhì)特性對(duì)于螺旋間距進(jìn)行不規(guī)則變化時(shí),不能夠根據(jù)希望得到的畫質(zhì)(假影的強(qiáng)弱)調(diào)整螺旋間距。即,很難實(shí)現(xiàn)為了得到所希望的畫質(zhì)的螺旋間距的最佳化。
本發(fā)明是鑒于這樣的情況,其目的在于提供一種能夠抑制發(fā)生假影、得到良好的圖像的多列檢測(cè)器型X線CT裝置及斷層照片圖像的制作方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明的X線CT裝置,包括掃描儀和圖像處理裝置;上述掃描儀,包括X線源和X線檢測(cè)器;該X線檢測(cè)器,由二維地配置的多個(gè)X線檢測(cè)單元構(gòu)成,以把對(duì)象物夾在中間的方式與上述X線源互相對(duì)向,并檢測(cè)從上述X線源照射上述對(duì)象物而透過(guò)上述對(duì)象物的X線;該掃描儀,還使上述X線源和上述X線檢測(cè)器相對(duì)于上述對(duì)象物、以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn),同時(shí)使上述對(duì)象物對(duì)于上述X線源和上述X線檢測(cè)器沿上述旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)移動(dòng),進(jìn)行螺旋掃描;上述圖像處理裝置,通過(guò)上述螺旋掃描,從由上述X線檢測(cè)器收集的投影數(shù)據(jù)、制作上述對(duì)象物的斷層像;其特征在于上述圖像處理裝置,由對(duì)在上述對(duì)象物的上述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的、上述旋轉(zhuǎn)相位不同的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù)進(jìn)行組合的數(shù)據(jù),再構(gòu)成圖像并制作斷層像。
另外,本發(fā)明的X線CT裝置,包括掃描儀和圖像處理裝置;上述掃描儀,包括X線源和X線檢測(cè)器;該X線檢測(cè)器,由二維地配置的多個(gè)X線檢測(cè)單元構(gòu)成,以把對(duì)象物夾在中間的方式與上述X線源互相對(duì)向,并檢測(cè)從上述X線源照射上述對(duì)象物而透過(guò)上述對(duì)象物的X線;該掃描儀,還使上述X線源和上述X線檢測(cè)器相對(duì)于上述對(duì)象物、以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn),同時(shí)使上述對(duì)象物對(duì)于上述X線源和上述X線檢測(cè)器沿上述旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)移動(dòng),進(jìn)行螺旋掃描;上述圖像處理裝置,通過(guò)上述螺旋掃描,從由上述X線檢測(cè)器收集的投影數(shù)據(jù)、制作上述對(duì)象物的斷層像;其特征在于上述圖像處理裝置,由對(duì)在上述對(duì)象物的上述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的、上述旋轉(zhuǎn)相位不同的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù),再構(gòu)成多個(gè)異相位的圖像,并對(duì)上述再構(gòu)成的多個(gè)異相位的圖像進(jìn)行加法運(yùn)算而制作斷層像。
理想的是,上述圖像處理裝置,通過(guò)將上述不同的多個(gè)相位的投影數(shù)據(jù)、作為上述旋轉(zhuǎn)的相位函數(shù)的加權(quán)平均函數(shù),進(jìn)行加權(quán)平均并組合,由這樣得出的數(shù)據(jù)再構(gòu)成圖像。
理想的是,通過(guò)上述加權(quán)平均函數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均而組合的數(shù)據(jù),由從0至約π/2的不同的相位的數(shù)據(jù)生成。
理想的是,上述圖像處理裝置,具有選擇裝置,該選擇裝置,從上述二維地配置的X線檢測(cè)器的多個(gè)單元列選擇上述不同的多個(gè)相位的投影數(shù)據(jù);并且,上述圖像處理裝置,使用由該選擇裝置選擇的單元列的檢測(cè)數(shù)據(jù)和與該數(shù)據(jù)的對(duì)置數(shù)據(jù)再構(gòu)成圖像。
理想的是,上述再構(gòu)成的多個(gè)異相位的圖像,是180度再構(gòu)成圖像。
另外,本發(fā)明的斷層圖像制作方法,通過(guò)使X線源相對(duì)于對(duì)象物以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)、同時(shí)使上述X線源相對(duì)于上述對(duì)象物沿上述旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)的螺旋掃描,由二維地配置多個(gè)檢測(cè)單元、并對(duì)于從上述X線源照射上述對(duì)象物且透過(guò)上述對(duì)象物的X線進(jìn)行檢測(cè)的X線檢測(cè)器收集投影數(shù)據(jù),由該投影數(shù)據(jù),制作上述對(duì)象物的斷層像,其特征在于該方法由下述步驟構(gòu)成設(shè)定上述投影數(shù)據(jù)的測(cè)量參數(shù)的步驟,和基于上述測(cè)量參數(shù)進(jìn)行螺旋掃描并獲得投影數(shù)據(jù)的步驟,和由上述投影數(shù)據(jù)制作在上述對(duì)象物的上述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的上述旋轉(zhuǎn)的相位不同的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù)的步驟,和使用上述制作的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù)、制作上述對(duì)象物的上述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的多個(gè)再構(gòu)成圖像的步驟,和對(duì)上述制作的多個(gè)再構(gòu)成圖像進(jìn)行加權(quán)平均加法運(yùn)算處理而制作再構(gòu)成加法運(yùn)算圖像的步驟。
理想的是,制作上述多個(gè)相位的投影數(shù)據(jù)的步驟由下述步驟構(gòu)成決定再構(gòu)成的上述對(duì)象物的上述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的步驟,和決定在上述設(shè)定的同一位置的再構(gòu)成中使用的數(shù)據(jù)的、上述二維配置的X線檢測(cè)器的多個(gè)單元列的范圍的步驟,和決定對(duì)應(yīng)于上述決定的X線檢測(cè)器的單元列的范圍的相位范圍的步驟,和將上述列范圍和上述相位范圍數(shù)據(jù)作為相位數(shù)據(jù)取得的步驟,和對(duì)于上述相位數(shù)據(jù)制作并使用加權(quán)函數(shù)、獲得被螺旋修正的投影數(shù)據(jù)的步驟。
理想的是,上述加權(quán)函數(shù),是上述旋轉(zhuǎn)的相位的函數(shù)。
理想的是,上述加權(quán)函數(shù)的相位范圍是π以上。
另外,本發(fā)明的斷層圖像制作方法,通過(guò)使X線源相對(duì)于對(duì)象物以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)、同時(shí)使上述X線源相對(duì)于上述對(duì)象物沿上述旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)的螺旋掃描,由二維地配置多個(gè)檢測(cè)單元、并對(duì)于從上述X線源照射上述對(duì)象物且透過(guò)上述對(duì)象物的X線進(jìn)行檢測(cè)的X線檢測(cè)器收集投影數(shù)據(jù),由該投影數(shù)據(jù),制作上述對(duì)象物的斷層像,其特征在于該方法由下述步驟構(gòu)成設(shè)定上述投影數(shù)據(jù)的測(cè)量參數(shù)的步驟,和基于上述測(cè)量參數(shù)進(jìn)行螺旋掃描并獲得投影數(shù)據(jù)的步驟,和由上述投影數(shù)據(jù)、制作在上述對(duì)象物的上述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的上述旋轉(zhuǎn)的相位不同的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù)的步驟,和對(duì)上述制作的多個(gè)相位的投影數(shù)據(jù)、進(jìn)行加權(quán)平均加法運(yùn)算處理的步驟,和使用由上述加權(quán)平均加法運(yùn)算處理得到的投影數(shù)據(jù)、制作再構(gòu)成圖像的步驟。
根據(jù)本發(fā)明,通過(guò)組合不同的相位的數(shù)據(jù)或由該數(shù)據(jù)再構(gòu)成的圖像,能夠抑制假影的發(fā)生而得到良好的圖像。


圖1是表示本發(fā)明的實(shí)施例的多列檢測(cè)器型X線CT裝置的整體構(gòu)成的圖;圖2是X線檢測(cè)器的概念圖;圖3是說(shuō)明由多列檢測(cè)器型X線CT裝置進(jìn)行螺旋掃描的圖;圖4(a)和圖4(b)是分別說(shuō)明由多列檢測(cè)器型X線CT裝置進(jìn)行正常掃描和螺旋掃描的圖;圖5(a)和圖5(b)是說(shuō)明由多列檢測(cè)器型CT裝置的扇形波束構(gòu)成的180度再構(gòu)成和由平行波束構(gòu)成的180度再構(gòu)成的圖;圖6(a)和圖6(b)是分別說(shuō)明在多列檢測(cè)器型CT裝置中的360度再構(gòu)成和180度再構(gòu)成的投影數(shù)據(jù)相位范圍的圖;從圖7(a)到圖7(e)是說(shuō)明在螺旋掃描中分別從不同的角度開(kāi)始投影的180度再構(gòu)成圖像的圖;圖8(a)和圖8(b)是表示進(jìn)行以往的180度再構(gòu)成的螺旋掃描的測(cè)量圖和數(shù)據(jù)的加權(quán)函數(shù)的圖;圖9(a)和圖9(b)是表示由本發(fā)明的實(shí)施例的相位加法運(yùn)算進(jìn)行再構(gòu)成的螺旋掃描的測(cè)量圖和數(shù)據(jù)的加權(quán)函數(shù)的圖;從圖10(a)到圖10(d)是概念地說(shuō)明多個(gè)相位角范圍的數(shù)據(jù)的加法運(yùn)算的圖;圖11是說(shuō)明圖像再構(gòu)成圖像加法運(yùn)算方式的流程圖;圖12是說(shuō)明投影數(shù)據(jù)加法運(yùn)算方式的流程圖;圖13是說(shuō)明相位投影數(shù)據(jù)的生成方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
以下,按照添加附圖,對(duì)本發(fā)明的理想的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
圖1是使用本發(fā)明的實(shí)施例的多列檢測(cè)器型X線CT裝置10的概要構(gòu)成圖。X線CT裝置10具有掃描儀12,該掃描儀12由下述部分構(gòu)成產(chǎn)生X線的X線發(fā)生器14;將由X線發(fā)生器14產(chǎn)生的X線進(jìn)行準(zhǔn)直并照射到被檢體18的準(zhǔn)直儀16;被照射并檢測(cè)透過(guò)被檢體18的X線的X線檢測(cè)器20。掃描儀12,通過(guò)掃描儀驅(qū)動(dòng)裝置24可以以軸22為中心旋轉(zhuǎn)。被檢體18,以被檢體18的體軸與軸22大致一致的方式被放置在被檢體臺(tái)26上。被檢體臺(tái)26通過(guò)被檢體臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)28可以沿軸22移動(dòng)。
從高電壓發(fā)生裝置30,將用于產(chǎn)生X線的高電壓供給X線發(fā)生器14。掃描儀驅(qū)動(dòng)裝置24、被檢體臺(tái)移動(dòng)機(jī)構(gòu)28和高電壓發(fā)生裝置30,由掃描儀控制器32控制,準(zhǔn)直儀16,由包含在掃描儀控制器32中的準(zhǔn)直儀控制器34控制。
圖2是從圖1中的II方向看的X線檢測(cè)器20的概念圖。X線檢測(cè)器20,具有與X方向平行并且在Z方向(沿軸22的方向)并列的多個(gè)(在本實(shí)施例中是8個(gè))檢測(cè)單元列R1~R8。檢測(cè)單元列R1~R8的每一個(gè)Z方向的寬度D被稱為探測(cè)準(zhǔn)直厚。各個(gè)檢測(cè)單元列R1~R8,由多個(gè)檢測(cè)單元21構(gòu)成。各個(gè)檢測(cè)單元21,生成表示入射的X線束的強(qiáng)度的電信號(hào)并輸出到圖像處理裝置36(參照?qǐng)D1)中。這些電信號(hào)是表示透過(guò)被檢體18的X線束的衰減度的數(shù)據(jù)(以下稱為投影數(shù)據(jù)),圖像處理裝置36,由投影數(shù)據(jù)再構(gòu)成被檢體18的斷層像并顯示在顯示裝置48上。圖像處理裝置36,具有被用于測(cè)量參數(shù)的設(shè)定等的輸入裝置40。該輸入裝置40,包含有鍵盤42、鼠標(biāo)44、觸摸屏46那樣的輸入裝置。進(jìn)而,裝入測(cè)量參數(shù)等的存儲(chǔ)器48也可以構(gòu)成輸入裝置40的一部分。
參照?qǐng)D3、圖4(a)和4(b),說(shuō)明由X線CT裝置10進(jìn)行的螺旋掃描。在以下的說(shuō)明中,將坐標(biāo)系的原點(diǎn)固定在被檢體18上。在螺旋掃描中,使掃描儀12在圖1上向順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn),并且在使被檢體臺(tái)26在圖2和圖3上向Z方向移動(dòng)的同時(shí)收集投影數(shù)據(jù)。這時(shí),X線發(fā)生器14(即、所產(chǎn)生的X線的焦點(diǎn))對(duì)于被檢體18相對(duì)地描畫圖3和圖4(a)所示的螺旋狀的軌跡。將在掃描儀12進(jìn)行旋轉(zhuǎn)一次的期間、被檢體臺(tái)26移動(dòng)的距離T、對(duì)于探測(cè)準(zhǔn)直厚D(參照?qǐng)D2)的比稱為螺旋間距pp=T/D在以僅使掃描儀12旋轉(zhuǎn)而不使被檢體臺(tái)26移動(dòng)的正常掃描中,X線的焦點(diǎn),描畫圖4(b)所示的圓狀的軌跡。當(dāng)按原樣使用由螺旋掃描收集的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像再構(gòu)成時(shí),在所得到的斷層像上產(chǎn)生由螺旋變形的影響帶來(lái)的假影。為了防止該假影,通過(guò)將X線焦點(diǎn)的螺旋狀的軌跡修正成圓狀的軌跡的插補(bǔ)運(yùn)算來(lái)修正投影數(shù)據(jù),并將被修正的投影數(shù)據(jù)用于圖像的再構(gòu)成中。對(duì)該修正一般稱為「螺旋修正」。
通常,在第3代CT中,從X線發(fā)生裝置照射的X線,是圖5(a)所示的扇形波束。例如,為了使運(yùn)算高速化,通過(guò)被稱為rebining的處理,也可以使用并列替換扇形波束而得到的、圖5(b)中所示的平行波束。在扇形波束和平行波束的無(wú)論哪種情況下,為了進(jìn)行圖像再構(gòu)成所必需的最小投影角度,都是從S1到S2的角度(180度(π)+扇形角度)。將由該最小投影角度收集的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像的再構(gòu)成,一般地稱為「180度再構(gòu)成」或「半掃描再構(gòu)成」,將由此得到的圖像一般地稱為「180度再構(gòu)成圖像」或「半掃描再構(gòu)成圖像」。另外,將由360度(2π)部分的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像的再構(gòu)成,一般地稱為「360度再構(gòu)成」或「全掃描再構(gòu)成」,將由此得到的圖像一般地稱為「360度再構(gòu)成圖像」或「全掃描再構(gòu)成圖像」。由比最小投影角度大而不到360度的角度部分的投影數(shù)據(jù),也通過(guò)將過(guò)長(zhǎng)的數(shù)據(jù)正規(guī)化,進(jìn)行180度再構(gòu)成。
下面,參照?qǐng)D6(a)和6(b),說(shuō)明在多列檢測(cè)型X線CT裝置10中、通過(guò)螺旋掃描收集投影數(shù)據(jù)的方法。在由多列檢測(cè)型X線CT裝置10進(jìn)行螺旋掃描時(shí),多個(gè)檢測(cè)單元列R1~R8分別以不同的相位通過(guò)同一斷層位置。在這里,分別地以相位在360度再構(gòu)成中分割360度部分的投影數(shù)據(jù)、在180度再構(gòu)成中分割180度部分的投影數(shù)據(jù),對(duì)各個(gè)相位,使用由多個(gè)檢測(cè)單元列收集的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像再構(gòu)成。
圖6(a)表示使用由檢測(cè)單元列R1~R8的全部收集的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行360度再構(gòu)成的情況,圖6(b)表示使用由檢測(cè)單元列R4~R7收集的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行180度再構(gòu)成的情況。在本例中,螺旋間距是8。由于螺旋間距是在X線源和檢測(cè)器列旋轉(zhuǎn)一次期間、被檢體移動(dòng)的距離對(duì)于檢測(cè)器列的間隔的比,所以在螺旋間距是8的時(shí)候,檢測(cè)器列有8個(gè)就能夠取得1周(2π)部分的投影數(shù)據(jù)。為了取得在再構(gòu)成所需要的最小數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的180度相位部分的投影數(shù)據(jù),需要使螺旋間距為檢測(cè)器列數(shù)量的2倍以下。
在圖6(a)和6(b)中,細(xì)實(shí)線表示在各檢測(cè)單元列中的測(cè)量線,粗實(shí)線表示用于圖像再構(gòu)成的數(shù)據(jù)的范圍。由圖6(b)可知,在于螺旋間距8的螺旋掃描中進(jìn)行180度再構(gòu)成時(shí),僅以4列的數(shù)據(jù)(在圖6(b)的例中,相位角范圍從5π/8到13π/8)可以進(jìn)行圖像再構(gòu)成。這通過(guò)以180度部分的數(shù)據(jù)補(bǔ)充處于相對(duì)向位置的數(shù)據(jù)、而生成360度部分的數(shù)據(jù),相當(dāng)于基于此而進(jìn)行360度再構(gòu)成。
通過(guò)從檢測(cè)單元列R1~R8中選擇使用數(shù)據(jù)的列的范圍(例如,R2~R5、R3~R6、等),能夠改變數(shù)據(jù)的相位范圍(從投影開(kāi)始相位到投影結(jié)束相位)。將這樣改變使用數(shù)據(jù)的列范圍而制成的、相位范圍不同的數(shù)據(jù)稱為異相位數(shù)據(jù)。由這些異相位數(shù)據(jù),可以再構(gòu)成不同的相位角度范圍的圖像。
在從圖7(a)到7(d)中,模式地表示對(duì)于具有圖7(e)所示的截面的體模進(jìn)行螺旋掃描、并從各自不同的角度開(kāi)始投影的180度再構(gòu)成圖像的例。圖7(a)、7(b)、7(c)、和7(d)分別是由相位角度范圍從0π到π的數(shù)據(jù)再構(gòu)成的0π相位圖像、由相位角度范圍從π/6到7π/6的數(shù)據(jù)再構(gòu)成的π/6相位圖像、由相位角度范圍從π/3到4π/3的數(shù)據(jù)再構(gòu)成的π/3相位圖像、和由相位角度范圍從π/2到3π/2的數(shù)據(jù)再構(gòu)成的π/2相位圖像。如果注意到在以圖7(a)中的箭頭所示的位置上產(chǎn)生的假影時(shí),可知隨著圖7(b)、圖7(c)、圖7(d)的相位角度移動(dòng),假影的產(chǎn)生方向會(huì)有變化。
下面,對(duì)產(chǎn)生假影的原因,參照?qǐng)D8(a)和8(b)進(jìn)行說(shuō)明。圖8(a)是進(jìn)行從相位角度范圍0π到π的180度再構(gòu)成的螺旋掃描的測(cè)量圖,縱軸表示Z位置,橫軸表示相位。圖8(b)是表示在以往的180度再構(gòu)成中的數(shù)據(jù)的加權(quán)函數(shù)的圖,縱軸表示加權(quán),橫軸表示相位。在圖8(a)所示的螺旋掃描中,由于在投影開(kāi)始相位和投影結(jié)束相位、X線源的位置偏離Z方向,所以在相位方向的兩端數(shù)據(jù)是不連續(xù)的。在圖6(b)所示的投影例中,作為R4、R5、R6、R7的下面的相位的數(shù)據(jù),使用處于相對(duì)向位置的R4的數(shù)據(jù)。在R7和R4上,相位相差為180度,構(gòu)成數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)的X線束的軌跡也不同,所以在R7和R4之間數(shù)據(jù)不連續(xù)。在圖8(a)所示的180度再構(gòu)成中,如果考慮相位方向的數(shù)據(jù)的正規(guī)化,則由于數(shù)據(jù)僅是180度部分,所以如圖8(b)所示,數(shù)據(jù)的加權(quán)平均在各相位上總是1。這時(shí),由不連續(xù)相位產(chǎn)生條紋狀的假影。當(dāng)在圖像再構(gòu)成中使用的數(shù)據(jù)的相位角范圍(從投影開(kāi)始相位到投影結(jié)束相位)變化時(shí),不連續(xù)相位變化,所以對(duì)應(yīng)于此產(chǎn)生的假影的相位也變化。
在本發(fā)明的實(shí)施例的圖像再構(gòu)成方法中,為了降低在圖8(a)和圖8(b)說(shuō)明的數(shù)據(jù)的不連續(xù)性而抑制假影的發(fā)生,對(duì)比π更寬的相位范圍的異相位數(shù)據(jù)實(shí)行加法運(yùn)算并進(jìn)行組合使用。如在從圖7(a)到(d)中說(shuō)明的那樣,由于發(fā)生假影的相位在每個(gè)異相位數(shù)據(jù)中不同,所以通過(guò)組合異相位數(shù)據(jù)可以降低假影的強(qiáng)度。
在本發(fā)明的實(shí)施例中,對(duì)圖9(a)所示的相位角范圍從0π到π(以下稱為相位范圍I)的數(shù)據(jù)和相位角范圍從π/2到3π/2(以下稱為相位范圍II)的數(shù)據(jù),通過(guò)圖9(b)所示的加權(quán)函數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均、并用于圖像再構(gòu)成中(在從沒(méi)有加權(quán)平均的各數(shù)據(jù)、首先進(jìn)行圖像再構(gòu)成,對(duì)得到的各再構(gòu)成圖像實(shí)施加權(quán)平均,也能夠合成它們)。根據(jù)該加權(quán)函數(shù),對(duì)于相位范圍I的數(shù)據(jù),在相位方向的兩端、即在0π和π,其加權(quán)是0,在相位方向的中央、即π/2,其加權(quán)是1。另外,對(duì)于相位范圍II的數(shù)據(jù),在相位方向的兩端、即在π/2和3π/2,其加權(quán)是0,在相位方向的中央、即在π,其加權(quán)是1。即,減小各數(shù)據(jù)的相位方向的端部(有構(gòu)成假影的原因的不連續(xù)性)的數(shù)據(jù)的加權(quán),減小對(duì)圖像再構(gòu)成的貢獻(xiàn)。這樣,在相位方向加法運(yùn)算多個(gè)相位角度范圍的數(shù)據(jù)并使用,同時(shí)通過(guò)實(shí)效地減小數(shù)據(jù)端部的加權(quán),能夠降低起因于數(shù)據(jù)端部的不連續(xù)性的假影。
在圖9(a)所示的例中,在相位范圍I的中央(即,在相位范圍I中數(shù)據(jù)的連續(xù)性最高的位置),由于與相位范圍II的端部(即,在相位范圍II中數(shù)據(jù)的連續(xù)性最低的位置)一致,所以修正效果最高。這樣,在通過(guò)對(duì)異相位數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算而生成的數(shù)據(jù)全體為3π/2相位部分時(shí),修正效果變得最高。
參照從圖10(a)到10(d),對(duì)多個(gè)相位角范圍的數(shù)據(jù)的加法運(yùn)算進(jìn)行概念地說(shuō)明。圖10(a)、10(b)和10(c)分別是π/2相位圖像、3π/4相位圖像和π相位圖像的概念圖。在各圖像中,產(chǎn)生依據(jù)其相位的角度的假影。圖10(d)是對(duì)這三個(gè)異相位圖像進(jìn)行加法平均運(yùn)算而得到的圖像,根據(jù)這樣的加法運(yùn)算處理、假影強(qiáng)度降低至1/3。
下面,對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的圖像再構(gòu)成的具體順序,參照?qǐng)D11到13進(jìn)行說(shuō)明。圖11是對(duì)由沒(méi)有進(jìn)行加權(quán)平均的數(shù)據(jù)首先進(jìn)行圖像再構(gòu)成、將所得到的再構(gòu)成圖像實(shí)施加權(quán)平均而合成的時(shí)候的流程圖。首先,通過(guò)輸入裝置40設(shè)定測(cè)量參數(shù)(步驟1)。作為測(cè)量參數(shù)的例,可以舉出螺旋間距p(或者被檢體臺(tái)26的移動(dòng)速度)、探測(cè)準(zhǔn)直厚D、拍攝范圍(有效視野范圍)、X線發(fā)生器14的管電流和管電壓、和掃描時(shí)間(掃描儀12的1次旋轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間)。接著,基于所設(shè)定的測(cè)量參數(shù)進(jìn)行螺旋掃描(步驟2),由所得到的各列的投影數(shù)據(jù),制作在同一斷層位置的多個(gè)異相位投影數(shù)據(jù)(步驟3),由所得到的異相位投影數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成,得到在同一斷層位置的多個(gè)再構(gòu)成圖像(步驟4)。并且,對(duì)所得到的多個(gè)再構(gòu)成圖像進(jìn)行加權(quán)平均加法運(yùn)算處理,得到最終的再構(gòu)成圖像(步驟5)。
圖12是詳細(xì)地說(shuō)明在圖11的步驟3進(jìn)行的處理的流程圖。在圖11的步驟2進(jìn)行了螺旋掃描后,為了得到某斷層位置的異相位數(shù)據(jù),決定再構(gòu)成的斷層位置(步驟31)。該再構(gòu)成的斷層位置,由從輸入裝置40輸入的拍攝范圍和再構(gòu)成斷層間隔決定,根據(jù)從拍攝開(kāi)始基準(zhǔn)位置的Z方向的距離來(lái)定義。例如,在從拍攝開(kāi)始基準(zhǔn)位置,將從拍攝范圍下限Lmin=50mm的位置到拍攝范圍上限Lmax=100mm的位置,以1mm間隔生成圖像的時(shí)候,再構(gòu)成斷層位置Rpos如下Rpox=Lmin+i (i=0、1、2、3、…、(Lmax-Lmin))下面,決定在被決定的斷層的再構(gòu)成中所使用數(shù)據(jù)的列范圍(步驟32)。這時(shí),在再構(gòu)成中使用的檢測(cè)器列的范圍,以X線CT裝置10具有的檢測(cè)器列的數(shù)量為上限,以含螺旋間距一半以上數(shù)量的檢測(cè)器列來(lái)決定。例如,為了由8列檢測(cè)器得到處于螺旋間距8的時(shí)候的相位的180度數(shù)據(jù),由于螺旋間距一半的4列部分的數(shù)據(jù)為180度相位數(shù)據(jù),所以從R1到R4、從R2到R5、從R3到R6、從R4到R7、從R5到R8等作為列范圍來(lái)決定。
接著,在被決定的列范圍的數(shù)據(jù)中,以再構(gòu)成的斷層位置和各檢測(cè)器數(shù)據(jù)的旋轉(zhuǎn)中心位置一致的相位為基準(zhǔn)、決定相位范圍(步驟33),取得該列范圍和相位范圍的數(shù)據(jù)作為相位數(shù)據(jù)(步驟34)。在這里得到的多個(gè)相位范圍的數(shù)據(jù),是斷層位置相位范圍不同的異相位數(shù)據(jù)。
所得到的異相位數(shù)據(jù),由于是4列部分的檢測(cè)器數(shù)據(jù),所以例如制作國(guó)際公開(kāi)WO01/28425號(hào)所示的4列檢測(cè)器用(4列、螺距8)加權(quán)函數(shù),通過(guò)對(duì)各個(gè)4列數(shù)據(jù)(相位數(shù)據(jù))加權(quán),得到被螺旋修正的投影數(shù)據(jù)(加權(quán)投影數(shù)據(jù)排列)(步驟35)。
圖13是對(duì)異相位投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均,由該數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像再構(gòu)成時(shí)的流程圖。從步驟1到步驟3與圖11的情況相同。在圖13中,對(duì)由步驟3得到的多個(gè)異相位投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)平均加法運(yùn)算處理(步驟6),由所得到的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成,得到最終的再構(gòu)成圖像(步驟7)。
在以上中,投影數(shù)據(jù)的多個(gè)相位范圍,也可以含有相互重合的部分。另外,異相位數(shù)據(jù)全部由180度相位數(shù)據(jù)制作,但也可以全部使用各個(gè)180度以上的相位范圍(例如,180度相位數(shù)據(jù)、200度相位數(shù)據(jù)、250度相位數(shù)據(jù))。異相位數(shù)據(jù)只要是對(duì)再構(gòu)成所必需的最低數(shù)據(jù)范圍(180度相位)以上即可。
在本實(shí)施例中,通過(guò)由8個(gè)檢測(cè)單元列構(gòu)成的檢測(cè)器、得到8列投影數(shù)據(jù)并對(duì)此使用加權(quán)函數(shù),得到加權(quán)投影數(shù)據(jù)排列。但是,并不限于此,也可通過(guò)由以2個(gè)以上的檢測(cè)單元列構(gòu)成的多列檢測(cè)器,或者從平面檢測(cè)器得到2個(gè)以上投影數(shù)據(jù)排列并對(duì)此使用加權(quán)函數(shù),得到加權(quán)投影數(shù)據(jù)排列。螺旋掃描時(shí)的螺旋間距不限定于整數(shù)值,也可以是小數(shù)值(例如1.5、2.5等)。
(在產(chǎn)業(yè)上可利用性)如以上說(shuō)明,根據(jù)本發(fā)明的多列檢測(cè)器型X線CT裝置及斷層照片圖像的制作方法,通過(guò)對(duì)不同相位的數(shù)據(jù)或由該數(shù)據(jù)再構(gòu)成的圖像進(jìn)行組合,能夠抑制發(fā)生假影而得到良好的畫像。
權(quán)利要求
1.一種X線CT裝置,包括掃描儀和圖像處理裝置;所述掃描儀,包括X線源和X線檢測(cè)器;該X線檢測(cè)器,由二維地配置的多個(gè)X線檢測(cè)單元構(gòu)成,以把對(duì)象物夾在中間的方式與所述X線源互相對(duì)向,并檢測(cè)從所述X線源照射所述對(duì)象物而透過(guò)所述對(duì)象物的X線;該掃描儀,還使所述X線源和所述X線檢測(cè)器相對(duì)于所述對(duì)象物、以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn),同時(shí)使所述對(duì)象物對(duì)于所述X線源和所述X線檢測(cè)器沿所述旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)移動(dòng),進(jìn)行螺旋掃描;所述圖像處理裝置,通過(guò)所述螺旋掃描,從由所述X線檢測(cè)器收集的投影數(shù)據(jù)、制作所述對(duì)象物的斷層像;其特征在于所述圖像處理裝置,由對(duì)在所述對(duì)象物的所述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的、所述旋轉(zhuǎn)相位不同的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù)進(jìn)行組合的數(shù)據(jù),再構(gòu)成圖像并制作斷層像。
2.按照權(quán)利要求1所述的X線CT裝置,其特征在于所述圖像處理裝置,通過(guò)將所述不同的多個(gè)相位的投影數(shù)據(jù)、作為所述旋轉(zhuǎn)的相位函數(shù)的加權(quán)平均函數(shù),進(jìn)行加權(quán)平均并組合,由這樣得出的數(shù)據(jù)再構(gòu)成圖像。
3.按照權(quán)利要求2所述的X線CT裝置,其特征在于通過(guò)所述加權(quán)平均函數(shù)進(jìn)行加權(quán)平均并組合的數(shù)據(jù),由從0至大致π/2不同的相位的數(shù)據(jù)生成。
4.按照權(quán)利要求1所述的X線CT裝置,其特征在于所述圖像處理裝置,具有選擇裝置,該選擇裝置,從所述二維地配置的X線檢測(cè)器的多個(gè)單元列選擇所述不同的多個(gè)相位的投影數(shù)據(jù);并且,所述圖像處理裝置,還使用由該選擇裝置選擇的單元列的檢測(cè)數(shù)據(jù)和與該數(shù)據(jù)的對(duì)置數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成圖像。
5.一種X線CT裝置,包括掃描儀和圖像處理裝置;所述掃描儀,包括X線源和X線檢測(cè)器;該X線檢測(cè)器,由二維地配置的多個(gè)X線檢測(cè)單元構(gòu)成,以把對(duì)象物夾在中間的方式與所述X線源互相對(duì)向,并檢測(cè)從所述X線源照射所述對(duì)象物而透過(guò)所述對(duì)象物的X線;該掃描儀,還使所述X線源和所述X線檢測(cè)器相對(duì)于所述對(duì)象物、以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn),同時(shí)使所述對(duì)象物對(duì)于所述X線源和所述X線檢測(cè)器沿所述旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)移動(dòng),進(jìn)行螺旋掃描;所述圖像處理裝置,通過(guò)所述螺旋掃描,從由所述X線檢測(cè)器收集的投影數(shù)據(jù)、制作所述對(duì)象物的斷層像;其特征在于所述圖像處理裝置,由對(duì)在所述對(duì)象物的所述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的、所述旋轉(zhuǎn)相位不同的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù),再構(gòu)成多個(gè)異相位的圖像,并對(duì)所述再構(gòu)成的多個(gè)異相位的圖像進(jìn)行加法運(yùn)算、制作斷層像。
6.按照權(quán)利要求5所述的X線CT裝置,其特征在于在所述多個(gè)異相位的圖像的加法運(yùn)算中使用的圖像,是通過(guò)將所述不同的多個(gè)相位的投影數(shù)據(jù)作為所述旋轉(zhuǎn)的相位的函數(shù)的加權(quán)平均函數(shù)、由進(jìn)行加權(quán)平均的數(shù)據(jù)再構(gòu)成的圖像,該再構(gòu)成的圖像,由從0至約π/2的不同的相位的數(shù)據(jù)而生成。
7.按照權(quán)利要求5所述的X線CT裝置,其特征在于所述圖像處理裝置,具有選擇裝置,該選擇裝置,從所述二維地排列的X線檢測(cè)器的多個(gè)單元列,選擇所述不同的多個(gè)相位的投影數(shù)據(jù);該圖像處理裝置,還使用由該選擇裝置選擇的單元列的檢測(cè)數(shù)據(jù)和該數(shù)據(jù)的對(duì)置數(shù)據(jù),進(jìn)行再構(gòu)成圖像。
8.按照權(quán)利要求5所述的X線CT裝置,其特征在于所述再構(gòu)成的多個(gè)異相位的圖像,是180度再構(gòu)成圖像。
9.一種斷層圖像制作方法,通過(guò)使X線源相對(duì)于對(duì)象物以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)、同時(shí)使所述X線源相對(duì)于所述對(duì)象物沿所述旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)的螺旋掃描,由二維地配置多個(gè)檢測(cè)單元、并對(duì)于從所述X線源照射所述對(duì)象物且透過(guò)所述對(duì)象物的X線進(jìn)行檢測(cè)的X線檢測(cè)器收集投影數(shù)據(jù),由該投影數(shù)據(jù),制作所述對(duì)象物的斷層像,其特征在于由下述步驟構(gòu)成設(shè)定所述投影數(shù)據(jù)的測(cè)量參數(shù)的步驟,和基于所述測(cè)量參數(shù)進(jìn)行螺旋掃描并獲得投影數(shù)據(jù)的步驟,和由所述投影數(shù)據(jù)制作在所述對(duì)象物的所述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的所述旋轉(zhuǎn)的相位不同的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù)的步驟,和使用所述制作的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù)、制作所述對(duì)象物的所述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的多個(gè)再構(gòu)成圖像的步驟,和對(duì)所述制作的多個(gè)再構(gòu)成圖像進(jìn)行加權(quán)平均加法運(yùn)算處理而制作再構(gòu)成加法運(yùn)算圖像的步驟。
10.按照權(quán)利要求9所述的斷層圖像制作方法,其特征在于制作所述多個(gè)相位的投影數(shù)據(jù)的步驟由下述步驟構(gòu)成決定再構(gòu)成的所述對(duì)象物的所述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的步驟,和決定在所述設(shè)定的同一位置的再構(gòu)成中使用的數(shù)據(jù)的、所述二維配置的X線檢測(cè)器的多個(gè)單元列的范圍的步驟,和決定對(duì)應(yīng)于所述決定的X線檢測(cè)器的單元列的范圍的相位范圍的步驟,和將所述列范圍和所述相位范圍數(shù)據(jù)作為相位數(shù)據(jù)取得的步驟,和對(duì)于所述相位數(shù)據(jù)制作并使用加權(quán)函數(shù)、獲得被螺旋修正的投影數(shù)據(jù)的步驟。
11.按照權(quán)利要求10所述的斷層圖像制作方法,其特征在于所述加權(quán)函數(shù),是所述旋轉(zhuǎn)的相位的函數(shù)。
12.按照權(quán)利要求11所述的斷層圖像制作方法,其特征在于所述加權(quán)函數(shù)的相位范圍是π以上。
13.一種斷層圖像制作方法,通過(guò)使X線源相對(duì)于對(duì)象物以旋轉(zhuǎn)軸為中心旋轉(zhuǎn)、同時(shí)使所述X線源相對(duì)于所述對(duì)象物沿所述旋轉(zhuǎn)軸移動(dòng)的螺旋掃描,由二維地配置多個(gè)檢測(cè)單元、并對(duì)于從所述X線源照射所述對(duì)象物且透過(guò)所述對(duì)象物的X線進(jìn)行檢測(cè)的X線檢測(cè)器收集投影數(shù)據(jù),由該投影數(shù)據(jù),制作所述對(duì)象物的斷層像,其特征在于由下述步驟構(gòu)成設(shè)定所述投影數(shù)據(jù)的測(cè)量參數(shù)的步驟,和基于所述測(cè)量參數(shù)進(jìn)行螺旋掃描并獲得投影數(shù)據(jù)的步驟,和由所述投影數(shù)據(jù)、制作在所述對(duì)象物的所述旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的所述旋轉(zhuǎn)的相位不同的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù)的步驟,和對(duì)所述制作的多個(gè)相位的投影數(shù)據(jù)、進(jìn)行加權(quán)平均加法運(yùn)算處理的步驟,和使用由所述加權(quán)平均加法運(yùn)算處理得到的投影數(shù)據(jù)、制作再構(gòu)成圖像的步驟。
全文摘要
一種X線CT裝置,包括掃描儀和圖像處理裝置;該掃描儀,包括X線源和X線檢測(cè)器;該X線檢測(cè)器,由二維地配置的多個(gè)X線檢測(cè)單元構(gòu)成,以把對(duì)象物夾在中間的方式與X線源互相對(duì)向;該掃描儀,還以旋轉(zhuǎn)軸為中心進(jìn)行螺旋掃描;通過(guò)螺旋掃描,從由X線檢測(cè)器收集的投影數(shù)據(jù)、制作對(duì)象物的斷層像;上述圖像處理裝置,由對(duì)在對(duì)象物的旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的、旋轉(zhuǎn)相位不同的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù)進(jìn)行組合的數(shù)據(jù),再構(gòu)成圖像,或者由在對(duì)象物的旋轉(zhuǎn)軸上的同一位置的旋轉(zhuǎn)的相位不同的多個(gè)相位投影數(shù)據(jù)、再構(gòu)成多個(gè)異相位的圖像,并對(duì)再構(gòu)成的多個(gè)異相位的圖像進(jìn)行加法運(yùn)算而制作斷層像,通過(guò)如上所述地進(jìn)行再構(gòu)成,能夠抑制發(fā)生假影而得到良好的圖像。
文檔編號(hào)A61B6/03GK1575148SQ0282128
公開(kāi)日2005年2月2日 申請(qǐng)日期2002年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月24日
發(fā)明者后藤大雅, 宮崎靖 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)藥
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