專利名稱：放射線攝影裝置以及圖像處理程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及放射線攝影^置以及圖像處理程序，尤其涉及對(duì)根據(jù)采用 多個(gè)X線能量而釆集的數(shù)據(jù)來生成更高精細(xì)的斷層像而言有用的技術(shù)。
本申請(qǐng)是伴隨基于日本專利法的專利申請(qǐng)?zhí)卦?005 — 145166號(hào)、以 及基于特愿2005—232060號(hào)的巴黎優(yōu)先權(quán)主張的申請(qǐng)，是為了享受特愿 2005 — 145166號(hào)以及特愿2005 — 232060號(hào)的利益而接受援引參照的申 請(qǐng)。
背景技術(shù)：
專利文獻(xiàn)l中公開了照射具有不同能譜的兩種X線的多能量CT(miilti energy CT)。在具有譜寬度的X線透過被檢體時(shí)，由于低能量的X線大 多被吸收，因此會(huì)發(fā)生能量峰值向高側(cè)偏移的所謂的射線束硬化(beam hardening)效應(yīng)。公知射線束硬化效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致發(fā)生偽像(artifact)或CT 值的精度惡化。在多能量CT中，利用從兩種能譜采集的數(shù)據(jù)，可實(shí)現(xiàn)良 好的射線束硬化修正，因此認(rèn)為可降低由射線束硬化引起的偽像情況，可 期待提高CT值的精度。
另外，在多能量CT中，由于可獲得表示因康普頓效應(yīng)以及光電效應(yīng) 而分別衰減的數(shù)據(jù)，因此認(rèn)為可生成表示原子編號(hào)和密度的圖像，從而可 期待在照射一種能譜的類型的CT中難以實(shí)現(xiàn)的骨與造影血管的分離等應(yīng) 用。
專利文獻(xiàn)l:特開2004 — 188187號(hào)公報(bào)
在使用非單色并具有譜寬度的X線的CT時(shí)，因射線束硬化效應(yīng)會(huì)產(chǎn)
3生發(fā)暗或條紋等各種偽像。另外，由于只使用一種能譜的x線，因此射線
束硬化效應(yīng)的修正精度存在限度。由于在基于單色放射光的CT中，不會(huì)
發(fā)生射線束硬化現(xiàn)象，因此不易產(chǎn)生偽像，從而在CT值的精度和圖像對(duì)
比度方面具有優(yōu)點(diǎn)。
但是，為了產(chǎn)生單色x線需要回旋加速器等昂貴且大型的裝置，因此
難以在臨床中廣泛應(yīng)用，其應(yīng)用被限制在有限的范圍內(nèi)。在多能量CT中， 期待著根據(jù)由多個(gè)能譜得到的數(shù)據(jù)，對(duì)射線束硬化效應(yīng)的有效修正和骨與 造影血管的分離等應(yīng)用。但是，對(duì)于其他應(yīng)用尤其是提高圖像對(duì)比度等嘗 試并未充分研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠根據(jù)利用多個(gè)能譜采集的數(shù)據(jù)來生 成更高精細(xì)且對(duì)比度優(yōu)異的斷層像的放射線攝影裝置以及圖像處理程序。
為了解決上述問題，本發(fā)明的放射線攝影裝置包括X線源，其照射 第一能譜的X線以及第二能譜的X線；X線檢測(cè)器，其對(duì)透過被檢體的 所述第一能譜的X線以及第二能譜的X線進(jìn)行檢測(cè)，并輸出第一能譜的
投影數(shù)據(jù)以及第二能譜的投影數(shù)據(jù)；控制單元，其對(duì)所述X線源以及所述 X線檢測(cè)器的動(dòng)作進(jìn)行控制；圖像處理單元，其基于所述第一能譜的投影 數(shù)據(jù)以及第二能譜的投影數(shù)據(jù)，生成所希望的圖像；和顯示單元，其顯示 所述圖像；其中.，所述圖像處理單元包括取得單元，其取得所述第一能 譜的投影數(shù)據(jù)和第二能譜的投影數(shù)據(jù)；和合成像生成單元，其將基于廣述 第一能譜的投影數(shù)據(jù)的第一圖像、與基于所述第二能譜的投影數(shù)據(jù)的第二 圖像，按照規(guī)定的合成條件進(jìn)行合成來生成合成像；所述顯示單元顯示所 述生成后的合成像。
而且，本發(fā)明的圖像處理程序使計(jì)算機(jī)執(zhí)行如下步驟讀入步驟，讀 入透過了被檢體的第一能譜的X線的投影數(shù)據(jù)以及第二能譜的X線的投 影數(shù)據(jù)；和合成步驟，按照規(guī)定的合成條件，對(duì)基于所述第一能譜的投影 數(shù)據(jù)的第一圖像、和基于所述第二能譜的投影數(shù)據(jù)的第二圖像進(jìn)行合成， 生成合成像。
這里，"基于所述第一能譜的投影數(shù)據(jù)的第一圖像"中包括作為第一能譜的投影數(shù)據(jù)的投影像、和通過重構(gòu)這些投影數(shù)據(jù)(即投影像)而獲得 的重構(gòu)圖像。同樣，"基于第二能譜的投影數(shù)據(jù)的第二圖像"中包括作為 第二能譜的投影數(shù)據(jù)的投影像、和通過重構(gòu)這些投影數(shù)據(jù)而獲得的重構(gòu)圖 像。
并且，在定義"第一能譜"、"第二能譜"時(shí)，除了利用x線的能譜
的形狀、面積、波高、最高能量、最低能量等特征量的至少一個(gè)來定義能 譜的情況之外，還包括利用與該能譜對(duì)應(yīng)的有效能量來定義能譜的情況。 進(jìn)而，在定義"第一能譜"、"第二能譜"時(shí)，能與其他能譜區(qū)分即可， 還包括不利用上述特征量或有效能量，而僅通過標(biāo)注標(biāo)記(例如，第一、 第二等)進(jìn)行定義的情況。 (發(fā)明效果)
根據(jù)本發(fā)明，具有如下效果在X線計(jì)算機(jī)斷層攝影中，可根據(jù)利用 多個(gè)能譜釆集的數(shù)據(jù)生成更高精細(xì)且對(duì)比度優(yōu)異的斷層像。


圖1是本發(fā)明的X線CT裝置的構(gòu)成圖2是根據(jù)由多個(gè)能譜采集的投影數(shù)據(jù)而生成的重構(gòu)像來生成合成像 的方法的說明圖3是說明第1實(shí)施方式的處理流程的流程圖4是第1實(shí)施方式中的混合比率的確定方法的說明圖5是說明第2實(shí)施方式的處理流程的流程圖6是第2實(shí)施方式中的混合比率的確定方法的說明圖7是說明第3實(shí)施方式的處理流程的流程圖8是X線CT裝置1的概略構(gòu)成圖9是X線CT裝置1的圖像處理部105的構(gòu)成圖IO是表示X線的能量分布的曲線圖11是表示按每次掃描來改變X線有效能量來進(jìn)行攝影的攝影方法 的圖12是表示在一次掃描中改變X線有效能量來進(jìn)行攝影的攝影方法 的圖；圖13是圖11以及圖12中的照射位置與X線有效能量的關(guān)系圖； 圖14是表示顏色相對(duì)于圖像的比例的圖15是X線有效能量(X線管電壓)與比例色頻率(比例色)的對(duì) 應(yīng)圖16是表示X線CT裝置100的圖像處理部105中的處理流程的圖 (合成彩色圖像生成處理)；
圖17是表示X線CT裝置100的圖像處理部105的動(dòng)作的流程圖(合
成彩色圖像生成處理)；
圖18是表示X線CT裝置100的圖像處理部105中的處理流程的圖 (差分合成彩色圖像生成處理)；
圖19是表示X線CT裝置IOO的圖像處理部105的動(dòng)作的流程圖(差
分合成彩色圖像生成處理)；
圖20是表示X線CT裝置100的圖像處理部105中的處理流程的圖 (強(qiáng)調(diào)圖像生成處理)；
圖21是表示X線CT裝置100的圖像處理部105的動(dòng)作的流程圖(強(qiáng)
調(diào)圖像生成處理)；
圖22是表示現(xiàn)有的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理(個(gè)別運(yùn)算處理)的圖23是表示本發(fā)明的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理(匯總運(yùn)算處理)的圖24是表示光子能量與X線吸收系數(shù)的關(guān)系的曲線圖25是表示光子能量與X線吸收系數(shù)的關(guān)系的曲線圖(對(duì)數(shù)空間)；
圖26是表示濾波處理參數(shù)的設(shè)定方法的圖；圖27是表示與X線有效能量對(duì)應(yīng)的掃描速度的控制的圖28是圖27中的照射位置與X線有效能量以及掃描速度的關(guān)系圖29是表示與X線有效能量對(duì)應(yīng)的X線管電流的控制的圖30是圖29中的照射位置與X線有效能量以及X線管電流的關(guān)系
圖31是表示與X線有效能量對(duì)應(yīng)的取景位置(view)數(shù)的比例的控 制的圖32是圖31中的照射位置與X線有效能量以及取景位置數(shù)的關(guān)系
圖；圖33是表示X線管裝置107的圖； 圖34是靶1137的概略立體圖； 圖35是表示靶1137的一個(gè)形態(tài)(靶1137a)的圖； 圖36是表示靶1137的一個(gè)形態(tài)(靶1137b)的圖； 圖37是表示利用了材質(zhì)不同的靶時(shí)X線的能量分布的曲線圖； 圖38是表示X線檢測(cè)器127的一個(gè)形態(tài)的圖； 圖39是參數(shù)、能譜以及有效能量的確認(rèn)畫面的畫面顯示例。 圖中1—X線CT裝置；2 —臺(tái)架(gantry) ; 3—X線源；4一準(zhǔn)直儀； 5 —檢測(cè)器陣列；6 —檢測(cè)器元件；7 — X線；8 —旋轉(zhuǎn)中心；9一控制部； IO — X線控制單元；ll一臺(tái)架控制單元；12—DAS; 13 —圖像處理單元； 14一重構(gòu)單元；15 —混合比率算出單元；16 —合成像生成單元；17 —保存 單元；18 —臨時(shí)儲(chǔ)存單元；19一輸入單元；20—圖像顯示單元；100 —X 線CT裝置；103 —掃描部；105—圖像處理部；107 — X線管裝置；119一 被檢體；127 — X線檢測(cè)器；137 —控制部；139 —存儲(chǔ)裝置；141一顯示部；
145 —輸入輸出部；149—光子能量；151 —能量強(qiáng)度；153、 155、 157 —能 量曲線；161、 169 —掃描(攝影)；163 —照射位置；165—X線；167 — 圖像；174—顏色；175 —單色彩圖像；177 —合成彩色圖像；183 —處理圖 像；185 —差分圖像；187 —差分單色彩圖像；189 —差分合成彩色圖像；
191一強(qiáng)調(diào)圖像；193、 199一投影數(shù)據(jù)；195 —圖像重構(gòu)運(yùn)算；197、 1101 —重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)；U07、 1120—曲線(X線吸收系數(shù))；1115、 1127—誤 差；1129、 1131、 1133 —濾波器;1135 —掃描速度;1137、 1137a、 1137b —靶(陽(yáng)極)；1138 —碰撞面；1139—電子槍(陰極)；1141—偏向器； 1143 —電子束；1145 —X線；1149、 1151 —能量曲線；1157—X線；1159 一投影數(shù)據(jù)。
具體實(shí)施例方式
下面，根據(jù)附圖，對(duì)本發(fā)明的X線CT裝置的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì) 說明。
(第1實(shí)施方式)
圖1是表示本發(fā)明的放射線攝影裝置(以下稱為"X線CT裝置")的優(yōu)選實(shí)施方式的圖。本發(fā)明的X線CT裝置1包括臺(tái)架2，臺(tái)架2具有 位于臺(tái)架2的對(duì)置面上的X線源3、準(zhǔn)直儀4和檢測(cè)器陣列5。檢測(cè)器陣 列5由檢測(cè)器元件6形成，該檢測(cè)器元件6檢測(cè)透過未圖示的臺(tái)座上的被 檢體的X線。檢測(cè)器元件6被配置成橫列形狀、或多個(gè)并排的橫列形狀。 各個(gè)檢測(cè)器元件6產(chǎn)生表示入射的X線射束的強(qiáng)度、即X線射束透過被 檢體時(shí)的衰減的電信號(hào)。在從X線源3照射X線7的狀態(tài)下，臺(tái)架2以 旋轉(zhuǎn)中心8為中心旋轉(zhuǎn)，由此可采集X線投影數(shù)據(jù)。臺(tái)架2和X線源3 由X線CT裝置1的控制部9控制?？刂撇?包括X線控制單元10、臺(tái) 架控制單元11和DAS (數(shù)據(jù)采集系統(tǒng))12，來自檢測(cè)器元件6的模擬信 號(hào)由DAS12變換為數(shù)字信號(hào)。數(shù)字化后的X線數(shù)據(jù)由圖像處理單元13內(nèi) 的重構(gòu)單元14進(jìn)行重構(gòu)，并儲(chǔ)存到圖像處理單元13內(nèi)的保存單元中。圖 像處理單元13是計(jì)算機(jī)等運(yùn)算處理裝置，包括混合比率算出單元15， 其計(jì)算對(duì)基于各個(gè)能譜的重構(gòu)圖像進(jìn)行混合的比率；合成像生成單元16， 其基于由混合比率算出單元算出的混合比率來生成合成像；硬盤等保存單 元17;存儲(chǔ)器等臨時(shí)儲(chǔ)存單元18;鼠標(biāo)或鍵盤等輸入單元19。另外，還 具備未圖示的Digital Signal Processor(DSP)或Micro Processor Unit(MPU)、 Central Processing Unit(CPU)中的至少一個(gè)。圖像顯示單元20是與圖像處 理單元13 —體化或獨(dú)立的顯示器等顯示裝置。在圖1中，使控制部9與 運(yùn)算處理單元13相分離，但兩者也可一體化。另外，重構(gòu)單元14也可與 圖像處理單元13獨(dú)立。
圖2是表示本發(fā)明的X線CT裝置1的實(shí)施方式中，根據(jù)由多個(gè)能譜 采集的投影數(shù)據(jù)而生成的重構(gòu)像來生成合成像的方法的示意圖?；谟傻?一能譜采集的投影數(shù)據(jù)而生成的重構(gòu)像(以下稱為"第一重構(gòu)像")和由 第二能譜采集的投影數(shù)據(jù)而生成的重構(gòu)像(以下稱為"第二重構(gòu)像")， 算出混合比率，然后基于該混合比率來生成合成像。在圖2中，根據(jù)第一 重構(gòu)像算出混合比率w，對(duì)第一重構(gòu)像以混合比率w的比例并且對(duì)第二重 構(gòu)像以(l-w)的比例進(jìn)行混合。雖然上面根據(jù)第一重構(gòu)像來算出混合比 率，但混合比率也可根據(jù)第二重構(gòu)像算出，還可根據(jù)雙方的重構(gòu)像算出。 在圖2中，為了簡(jiǎn)化說明，表示了由兩個(gè)能譜采集投影數(shù)據(jù)的例子，但也 可通過三個(gè)以上的能譜進(jìn)行采集。圖3是本發(fā)明的X線CT裝置的實(shí)施方式1中，從投影數(shù)據(jù)采集到合
成像顯示為止的處理流程。
在步驟S301中，首先采集投影數(shù)據(jù)(S301) 。 X線CT裝置1是多 能量方式的CT裝置，例如以80kVp和120kVp等多個(gè)電位進(jìn)行動(dòng)作的多 次掃描通過連續(xù)式或隔行式執(zhí)行，由此釆集投影數(shù)據(jù)?；蛘?，在X線源3 和檢測(cè)器元件6之間配置特殊的濾波器，使得各種檢測(cè)器列釆集各種能譜 的投影數(shù)據(jù)。或者，可通過使用能量感測(cè)型檢測(cè)器來實(shí)現(xiàn)多能量方式的 CT裝置。
在步驟S302中，重構(gòu)單元14針對(duì)各種能譜的投影數(shù)據(jù)生成重構(gòu)圖像 (S302) 。 DAS12采集由檢測(cè)器陣列5檢測(cè)到的第一能譜的X線的投影 數(shù)據(jù)(以下稱為"第一投影數(shù)據(jù)")和第二能譜的X線的投影數(shù)據(jù)(以下 稱為"第二投影數(shù)據(jù)")，并向圖像處理單元13送出。圖像處理單元13 取得第一投影數(shù)據(jù)和第二投影數(shù)據(jù)，重構(gòu)單元14基于第一投影數(shù)據(jù)生成 第一重構(gòu)像。同樣，基于第二投影數(shù)據(jù)生成第二重構(gòu)像。
在步驟S303中，混合比率算出單元15算出混合比率(S303)。對(duì)混 合比率的算出方法將在后面描述。
在步驟S304中，合成像生成單元16基于所獲得的混合比率算出合成 后的像素值(S304)。合成后的像素值根據(jù)下面的數(shù)學(xué)式l算出。 [數(shù)學(xué)式1]
O/MG = w /M^ + (1 - w). /MC 2 ...(丄)
這里，OIMG表示合成像，IMG1表示根據(jù)由第一能譜采集的投影數(shù) 據(jù)而生成的第一重構(gòu)像中的像素值，IMG2表示根據(jù)由第二能譜采集的投 影數(shù)據(jù)而生成的第二重構(gòu)像中的像素值，w表示混合比率。另外，w是0 1之間的實(shí)數(shù)。按每個(gè)像素或按每個(gè)局部區(qū)域來反復(fù)執(zhí)行S303 304。
在步驟S305中，合成像生成單元16通過對(duì)算出的各像素或各局部區(qū) 域中的合成后的像素值進(jìn)行映射(mapping)，來生成合成像(S305)。
在步驟S306中，圖像顯示單元20顯示所生成的合成像(S306)。
下面，對(duì)本發(fā)明的X線CT裝置的實(shí)施方式1中混合比率的算出方法 進(jìn)行說明。CT值一般具有因組織而異的值。例如，骨具有IOOOHU左右 的CT值，肝臟和腦等臟器具有25 80HU左右的CT值，脂肪具有-100HU
9左右的CT值，肺野具有-800HU左右的CT值。公知腦等臟器存在著被照 射的X線的能量越低越能更好地吸收X線的傾向，骨等存在著被照射的X 線的能量越高越能更好地吸收X線的傾向。這里，在將第一能譜的有效能 量設(shè)定得較低、將第二能譜的有效能量設(shè)定得較高的情況下，在具有能量 越低越能更好地吸收X線的傾向的部位，使由第一能譜采集的投影數(shù)據(jù)而 生成的重構(gòu)像的成分增強(qiáng)；在具有能量越高越能更好地吸收X線的傾向的 部位，使由第二能譜采集的投影數(shù)據(jù)而生成的重構(gòu)像的成分增強(qiáng)，并進(jìn)行 混合，由此可獲得對(duì)比度良好的合成像。即，例如圖4所示那樣設(shè)定混合 比率來生成合成像即可。圖4的曲線圖由下面的數(shù)學(xué)式2表示。 [數(shù)學(xué)式2]<formula>formula see original document page 10</formula>(2)
這里，希望TH1為-1000左右、TH2為-200左右、TH3為-100左右、 TH4為+80左右、TH5為+160左右、TH6為+1000左右，希望TH7為0.1
左右?；旌媳嚷什⒉幌薅ㄓ趫D4以及數(shù)學(xué)式2所示的例子，只要在具有能 量越低越能更好地吸收X線的傾向的部位使根據(jù)由第一能譜采集的第一 投影數(shù)據(jù)而生成的第一重構(gòu)像的成分增強(qiáng)，在具有能量越高越能更好地吸 收X線的傾向的部位使根據(jù)由第二能譜采集的第二投影數(shù)據(jù)而生成的第 二重構(gòu)像的成分增強(qiáng)這樣的混合比率，則可以是任意的曲線形狀和數(shù)學(xué) 式。
根據(jù)本實(shí)施方式，在第一重構(gòu)像和第二重構(gòu)像中，可按像素或按局部 區(qū)域提高對(duì)比度更高的重構(gòu)像的混合比率來生成合成像。此外，上述實(shí)施方式中，在S302中生成第一重構(gòu)像以及第二重構(gòu)像 之后，在S303中算出混合比率，在S304中算出將第一重構(gòu)像以及第二重 構(gòu)像合成后的像素值，但也可以生成按規(guī)定的混合比率將第一投影數(shù)據(jù)以 及第二投影數(shù)據(jù)混合后的混合投影數(shù)據(jù)，對(duì)該混合投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)后生 成混合的合成像(重構(gòu)像)。該情況下，按照在具有能量越低越能更好地 吸收X線的傾向的部位使由第一能譜采集的第一投影數(shù)據(jù)的成分增強(qiáng)，在 具有能量越高越能更好地吸收X線的傾向的部位使由第二能譜采集的第 二投影數(shù)據(jù)的成分增強(qiáng)的方式，來設(shè)定混合比率。
(第2實(shí)施方式)
圖5是本發(fā)明的X線CT裝置的第二實(shí)施方式中，從投影數(shù)據(jù)釆集到 合成像顯示為止的處理流程。
在步驟S501中，首先采集投影數(shù)據(jù)(S501)。關(guān)于數(shù)據(jù)采集的方法 與第1實(shí)施方式同樣即可。
在步驟S502中，重構(gòu)單元14針對(duì)各個(gè)能譜的投影數(shù)據(jù)生成第一重構(gòu) 圖像以及第二重構(gòu)圖像(S502)。
在步驟S503中，混合比率算出單元15算出關(guān)注像素或局部區(qū)域的有 效原子編號(hào)(S503)?；旌媳嚷仕愠鰡卧?5按具有同一生物體功能的組 織來分割(segmentation)第一重構(gòu)像以及第二重構(gòu)像。在多能量CT中， 取代如現(xiàn)有型的CT那樣獲得整體的衰減系數(shù)，而獲得對(duì)來自對(duì)比度以及 光電處理的各自的衰減進(jìn)行表示的一對(duì)圖像，從而可獲得有效原子編號(hào)和 密度的信息。若利用該性質(zhì)，則可獲得按每個(gè)組織、或按每個(gè)關(guān)注像素、 按每個(gè)局部區(qū)域的有效原子編號(hào)。
在步驟S504中，混合比率算出單元15基于在S503中獲得的有效原 子編號(hào)，得到X線吸收端(S504) 。 X線吸收特性是物質(zhì)固有的特性，有 效原子編號(hào)和由該原子構(gòu)成的物質(zhì)的X線吸收端一一對(duì)應(yīng)。因此，若了解 有效原子編號(hào)，則可把握該物質(zhì)所對(duì)應(yīng)的X線吸收端。為了在短時(shí)間內(nèi)完 成S504，希望預(yù)先生成物質(zhì)與X線吸收端的對(duì)應(yīng)表，并參照該表。
在步驟S505中，混合比率算出單元15算出混合比率(S505)。對(duì)混 合比率的算出方法將在后面描述。在步驟S506中，合成像生成單元16基于在S505中獲得的混合比率 算出合成后的像素值(S506)。合成后的像素值的算出方法與第1實(shí)施方 式同樣即可。合成像生成單元16按每個(gè)像素或按每個(gè)局部區(qū)域來反復(fù)執(zhí) 行S503 506。
在步驟S507中，合成像生成單元16通過對(duì)S506中算出的各像素或 各局部區(qū)域中的合成后的像素值進(jìn)行映射，來生成合成像(S507)。
在步驟S508中，圖像顯示單元20顯示在S507中生成的合成像 (S508)。
下面，利用圖6，對(duì)本發(fā)明的X線CT裝置的第2實(shí)施方式中混合比 率的算出方法進(jìn)行說明。這里，針對(duì)將第一能譜的有效能量設(shè)定得較低、 將第二能譜的有效能量設(shè)定得較高的情況進(jìn)行說明。設(shè)第一能譜的有效能 量為Elst、第一能譜的有效能量為E2nd。另外，設(shè)關(guān)注像素或局部區(qū)域中 物質(zhì)的X線吸收端為E！^。此時(shí)，混合比率w由下式算出。
<formula>formula see original document page 12</formula>
在本實(shí)施方式中，針對(duì)將第一能譜的有效能量設(shè)定得較低、將第二能 譜的有效能量設(shè)定得較高的情況進(jìn)行了說明，但對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言， 能夠容易地理解也可以是與此相反的情況。
(第3實(shí)施方式)
圖7是本發(fā)明的X線CT裝置的第3實(shí)施方式中，從投影數(shù)據(jù)采集到 合成像顯示為止的處理流程。
在步驟S701中，首先采集投影數(shù)據(jù)(S701)。關(guān)于數(shù)據(jù)采集的方法 與第1實(shí)施方式以及第2實(shí)施方式同樣即可。
在步驟S702中，重構(gòu)單元14針對(duì)各個(gè)能譜的投影數(shù)據(jù)生成第一重構(gòu) 像以及第二重構(gòu)像(S702)。
在步驟S703中，混合比率算出單元15算出關(guān)注像素周邊的像素值的 局部標(biāo)準(zhǔn)偏差、或局部區(qū)域的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差(S703)。在步驟S704中，混合比率算出單元15對(duì)根據(jù)由第一能譜采集的投影 數(shù)據(jù)而生成的第一重構(gòu)像的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD1)、和根據(jù)由第二能譜采 集的投影數(shù)據(jù)而生成的第二重構(gòu)像的局部標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD2)進(jìn)行比較
(S704)。當(dāng)SD1比SD2小時(shí)，選擇根據(jù)由第一能譜采集的投影數(shù)據(jù)而 生成的第一重構(gòu)像Imgl (S705)。另外，在S704中，當(dāng)SD1比SD2大 時(shí)，選擇根據(jù)由第二能譜釆集的投影數(shù)據(jù)而生成的第二重構(gòu)像Img2
(S706)。
在步驟S707中，合成像生成單元16將在S705以及706中選擇的重 構(gòu)像中的關(guān)注像素或局部區(qū)域中的像素值設(shè)定為合成后的像素值(S707)。 合成像生成單元16按每個(gè)像素或按每個(gè)局部區(qū)域來反復(fù)執(zhí)行S703 707。
在步驟S708中，合成像生成單元16通過對(duì)S707中算出的各像素或 各局部區(qū)域中的合成后的像素值進(jìn)行映射，來生成合成像(S708)。
在步驟S709中，圖像顯示單元20顯示所生成的合成像(S709)。
根據(jù)本實(shí)施方式，可從第一重構(gòu)像以及第二重構(gòu)像中選擇圖像噪聲更 少的圖像來生成合成像。因此，可生成并顯示圖像噪聲少的合成像，有助 于提高診斷能力。
(第4實(shí)施方式)
第4實(shí)施方式用于說明從具有不同能譜或有效能量的多個(gè)X線獲得投
影數(shù)據(jù)的方式。其中，將以具有不同的有效能l:的多個(gè)x線為例進(jìn)行說明，
但在利用具有不同能譜的多個(gè)X線進(jìn)行攝影時(shí)也同樣。 圖8是X線CT裝置100的概略構(gòu)成圖。 X線CT裝置100由掃描部103和圖像處理部105構(gòu)成。 X線CT裝置100是拍攝被檢體119并輸出攝像圖像的裝置。X線CT 裝置100通過掃描部103拍攝被檢體119，在圖像處理部105中進(jìn)行圖像 處理并輸出攝像圖像。
掃描部103具備X線管裝置107、 X線控制裝置109、高電壓產(chǎn)生 裝置111、高壓開關(guān)單元113、準(zhǔn)直儀115、準(zhǔn)直儀控制裝置117、臺(tái)座121、 臺(tái)座控制裝置123、臺(tái)座移動(dòng)測(cè)量裝置125、 X線檢測(cè)器127、前置放大器 129、驅(qū)動(dòng)部131、掃描控制裝置133、中央控制裝置135等。
13掃描部103是進(jìn)行被檢體119的攝像，并采集攝影數(shù)據(jù)(X線透過數(shù) 據(jù)、掃描數(shù)據(jù))后向圖像處理部105發(fā)送的裝置。
X線管裝置107是產(chǎn)生X線的裝置。X線控制裝置109是將基于輸入 信息的控制信號(hào)向高電壓產(chǎn)生裝置111送出的裝置。高電壓產(chǎn)生裝置111 是產(chǎn)生高電壓的裝置。高壓開關(guān)部件113是向X線管裝置107施加高電壓 脈沖的裝置。
準(zhǔn)直儀115是調(diào)整X線的照射區(qū)域的裝置。準(zhǔn)直儀115沿X線的照 射方向施加限制，使對(duì)被檢體119進(jìn)行投影所需的X線通過。準(zhǔn)直儀115 的動(dòng)作由準(zhǔn)直儀控制裝置117控制。
臺(tái)座121是支撐被檢體119的裝置。臺(tái)座121通過升降移動(dòng)以及縱向 移動(dòng)，使被檢體119移動(dòng)到掃描部103的診斷測(cè)量位置。臺(tái)座121的動(dòng)作 由臺(tái)座控制裝置123控制。臺(tái)座移動(dòng)測(cè)量裝置125測(cè)量臺(tái)座121的相對(duì)移
一 X線檢測(cè)器127是檢測(cè)透過被檢體119后的X線的裝置。X線檢測(cè)器 具有作為X線的檢測(cè)元件的多個(gè)溝槽(channel)。溝槽可沿體軸方向構(gòu)成 多列。前置放大器129是對(duì)來自X線檢測(cè)器127的信號(hào)進(jìn)行放大后變換為 數(shù)字信號(hào)并向圖像處理部105送出的裝置。
驅(qū)動(dòng)部131是相對(duì)于被檢體U9沿周回方向驅(qū)動(dòng)X線管裝置107、 X 線檢測(cè)器127、前置放大器129等的裝置。掃描控制裝置133是進(jìn)行驅(qū)動(dòng) 部131的動(dòng)作控制等的裝置。_
中央控制裝置135是進(jìn)行X線控制裝置109、準(zhǔn)直儀控制裝置117、 臺(tái)座控制裝置123、臺(tái)座移動(dòng)測(cè)量裝置125、掃描控制裝置133等的動(dòng)作 控制的裝置。
圖9是X線CT裝置100的圖像處理部105的構(gòu)成圖。
對(duì)于圖像處理部105而言，通過系統(tǒng)總線147來相互連接控制部137、 存儲(chǔ)裝置139、顯示部141、輸入輸出部145等。
圖像處理部510是根據(jù)從掃描部103送來的X線透過數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處 理，并生成圖像數(shù)據(jù)的裝置。
控制部137具有CPU (Central Processing Unit)(未圖示)、圖像處 理器(未圖示)、背景放映機(jī)(未圖示)、RAM (Random Access Memory)(未圖示)、ROM (Read Only Memory)(未圖示)等。
控制部137進(jìn)行各種運(yùn)算處理，發(fā)揮重構(gòu)運(yùn)算裝置、圖像處理裝置等 的功能?？刂撇?37對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)處理來生成重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)， 或者對(duì)投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像進(jìn)行修正處理等的圖像處理。
存儲(chǔ)裝置139是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的裝置，具有磁盤、軟盤、存儲(chǔ)器、磁帶裝 置、光盤裝置等。存儲(chǔ)裝置139中儲(chǔ)存有由控制部137執(zhí)行的程序、程序 執(zhí)行所需的數(shù)據(jù)、OS (Operating System)、圖像處理數(shù)據(jù)等。
顯示部141是對(duì)拍攝有被檢體119的CT圖像進(jìn)行顯示的裝置，例如 是CRT監(jiān)視器、液晶面板等顯示裝置。
輸入輸出部145是進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的輸入以及輸出的裝置。輸入輸出裝 置145例如是具備鍵盤、指示設(shè)備等的操作臺(tái)(未圖示)、各種媒體的輸 入輸出裝置。
系統(tǒng)總線147是進(jìn)行各裝置間的控制信號(hào)、數(shù)據(jù)信號(hào)等的授受的路徑。 若從圖像處理部105的輸入輸出部145輸入攝影條件(例如臺(tái)座移動(dòng) 速度、管電流、管電壓、分層(slice)位置等)、重構(gòu)參數(shù)(例如關(guān)心區(qū) 域、重構(gòu)圖像尺寸、逆投影相位寬度、重構(gòu)濾波函數(shù)等)，則X線CT裝 置100基于該指示，從中央控制裝置135向X線控制裝置109、臺(tái)座控制 裝置123、掃描控制裝置133等輸送攝影所需的控制信號(hào)，并接收攝影開 始信號(hào)開始攝影。
X線CT裝置100若開始攝影，則通過X線控制裝置109向高電壓產(chǎn) 生裝置111送出控制信號(hào)，向X線管裝置10.7施加高電壓，從X線管裝 置107向被檢體119照射X線。同時(shí)，X線CT裝置100從掃描控制裝置 133向驅(qū)動(dòng)部131送出控制信號(hào)，使X線管裝置107、 X線檢測(cè)器127、 前置放大器129等相對(duì)被檢體119旋轉(zhuǎn)。
另一方面，X線CT裝置100通過臺(tái)座控制裝置123,在圓軌道掃描 時(shí)使載置有被檢體119的臺(tái)座121靜止，而且，在螺旋軌道掃描時(shí)使載置 有被檢體119的臺(tái)座121沿X線管裝置107等的繞軸方向平行移動(dòng)。
照射的X線被準(zhǔn)直儀115限制照射區(qū)域，由被檢體119內(nèi)的各組織吸 收(衰減)，通過被檢體119后，由X線檢測(cè)器127檢測(cè)。由X線檢測(cè) 器127檢測(cè)到的X線被變換為電流，由前置放大器129放大，作為投影數(shù)
15據(jù)信號(hào)而被輸入到圖像處理部105中。
圖像處理部105的控制部137對(duì)所輸入的投影數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行重構(gòu)運(yùn) 算，來進(jìn)行圖像重構(gòu)處理。圖像處理部105的控制部137將重構(gòu)圖像保存 到存儲(chǔ)裝置139中，作為CT圖像顯示到顯示部141上。另外，圖像處理 部105的控制部137在對(duì)重構(gòu)圖像進(jìn)行了加工處理之后將其顯示到顯示部 141上。
下面，利用圖10 圖13，對(duì)本發(fā)明的第4實(shí)施方式的X線CT裝置1 等進(jìn)行說明。
參照?qǐng)D10，對(duì)X線CT裝置100所照射的X線的有效能量進(jìn)行說明。 圖IO是表示X線的能量分布的曲線圖。
橫軸表示光子能量149，縱軸表示能量密度151。其中，能量強(qiáng)度151 相當(dāng)于(光子能量)X (光子數(shù))。
能量曲線153表示當(dāng)設(shè)X線管電壓為"80kV"時(shí)從X線管裝置107 照射的X線的能量分布。
能量曲線155表示當(dāng)設(shè)X線管電壓為"110kV"時(shí)從X線管裝置107 照射的X線的能量分布。
能量曲線157表示當(dāng)設(shè)X線管電壓為"140kV"時(shí)從X線管裝置107 照射的X線的能量分布。
如能量曲線153、能量曲線155、能量曲線157所示，從X線管裝置 107照射的X線光子的光子能量以及光子數(shù)量根據(jù)X線管電壓而變化。
在能量曲線153所示的X線中，最大的光子能量與X線管電壓80kV 對(duì)應(yīng)為"80keV"，但考慮了能量分布后的X線有效能量例如為"40keV"。
在能量曲線155所示的X線中，最大的光子能量與X線管電壓110kV 對(duì)應(yīng)為"110keV"，但考慮了能量分布后的X線有效能量例如為"45keV"。
在能量曲線157所示的X線中，最大的光子能量與X線管電壓140kV 對(duì)應(yīng)為"140keV"，但考慮了能量分布后的X線有效能量例如為"50keV"。
此外，若X線管電壓升高，則X線有效能量升高。另外，作為使X 線有效能量變化的方法，除了使X線管電壓變化的方法之外，還有改變靶 的材質(zhì)的方法(將利用圖33 圖37在后面描述)。以下，將"能量不同" 作為"有效能量不同"來進(jìn)行說明。參照?qǐng)D11 圖13，對(duì)多能量掃描進(jìn)行說明。
多能量掃描是通過從X線管裝置107照射有效能量不同的多個(gè)X線， 從而在同一截面(分層位置)取得X線吸收系數(shù)不同的多個(gè)斷層攝影像的 攝像方法。
圖11是表示按每次掃描改變X線有效能量來進(jìn)行攝影的攝影方法的圖。
圖13是圖11以及圖12中的照射位置與X線有效能量的關(guān)系圖。
此外， 一次掃描表示繞被檢體119的周圍一次來進(jìn)行攝影。g卩，X線 CT裝置100通過一次掃描，對(duì)各投影角度(取景位置)(0° 360°)取得 投影數(shù)據(jù)，對(duì)該投影數(shù)據(jù)實(shí)施圖像重構(gòu)處理來取得一個(gè)斷層攝影像。
X線CT裝置100在掃描161-1、掃描161-2、掃描161-3中分別照射 不同有效能量的X線165-1、 165-2、 165-3。即，在一次掃描(l周:360° 旋轉(zhuǎn))中照射的X線的有效能量是固定的。
例如，X線CT裝置100在第一次掃描161-1中設(shè)X線有效能量為 30keV，從各照射位置163-1 ("〇")開始照射X線165-1進(jìn)行攝影；在 第二次掃描163-2中設(shè)X線有效能量為50keV,從各照射位置163-2("口") 開始照射X線165-2進(jìn)行攝影；在第三次掃描161-3中設(shè)X線有效能量為 70keV，從各照射位置163-3 ( "△")開始照射X線165-3進(jìn)行攝影。
X線CT裝置IOO針對(duì)通過各掃描161-1 掃描161-3取得的投影數(shù)據(jù) 分別進(jìn)行圖像重構(gòu)處理，生成圖像167-1 圖像167-3。
由于在各掃描161-1 161-3中，X線有效能量分別不同，因此，即使 是同一截面(分層位置)的斷層攝影像，對(duì)于圖像167-1 圖像167-3 (X 線吸收系數(shù)的分布)而言，CT值換而言之對(duì)比度分布(靈敏度)也分別 不同。
圖12是表示在一次掃描中改變X線有效能量來進(jìn)行攝影的攝影方法 的圖。
X線CT裝置100在一次掃描169中，根據(jù)投影角度(取景位置)來 照射X線有效能量不同的多個(gè)X線。即， 一次掃描(l周360°旋轉(zhuǎn))中 照射的X線的有效能量是變化的。
例如，X線CT裝置100設(shè)X線有效能量為30keV而從照射位置163-1
17("〇")照射X線，設(shè)X線有效能量為50keV而從照射位置163-2(" □") 照射X線，設(shè)X線有效能量為70keV而從照射位置163-3 ( "△")照射 X線。
X線CT裝置100對(duì)在各照射位置163-1取得的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重 構(gòu)處理而生成圖像167-1,對(duì)在各照射位置163-2取得的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖 像重構(gòu)處理而生成圖像167-2，對(duì)在各照射位置163-3取得的投影數(shù)據(jù)進(jìn) 行圖像重構(gòu)處理而生成圖像167-3。
由于在各照射位置163-1 照射位置163-3處X線有效能量分別不同， 因此，即使是同一截面(分層位置)的斷層攝影像，對(duì)于圖像167-1 圖 像167-3 (X線吸收系數(shù)的分布)而言，CT值換而言之對(duì)比度分布(靈敏 度)也分別不同。
這樣，在本發(fā)明的第四實(shí)施方式中，由于X線CT裝置IOO對(duì)同一截 面(分層位置)取得對(duì)比度分布(靈敏度)不同的多個(gè)斷層攝影像(圖像 167-1 圖像167-3)，因此，通過針對(duì)同一截面(分層位置)的多個(gè)斷層 攝影像的讀像，可根據(jù)其他斷層攝影像來識(shí)別從一個(gè)斷層攝影像無(wú)法識(shí)別 的信息。
另外，在圖11中，X線CT裝置100對(duì)同一截面(分層位置)進(jìn)行多 次攝影。因此，攝影所需的時(shí)間變長(zhǎng)，但因?yàn)樾畔⒘吭黾?，從而可降低?聲等級(jí)。
而且，在圖12中，X線CT裝置IOO通過一次(旋轉(zhuǎn)1次、繞1周) 攝影取得同一截面(分層位置)的多個(gè)斷層攝影像。因此，由于一個(gè)斷層 攝影像中的信息量受限，所以噪聲等級(jí)增加，但可縮短攝影所需的時(shí)間。
此外，在上述實(shí)施方式中，對(duì)照射X線有效能量不同的多個(gè)X線的 情況進(jìn)行了說明，但照射能譜不同的多個(gè)X線(此時(shí)，設(shè)各能譜的有效能 量不同)時(shí)，也可獲得與上述實(shí)施方式同樣的作用效果。
以上進(jìn)行了詳細(xì)說明，通過本實(shí)施方式，可從硬件、軟件兩方面容易 地實(shí)現(xiàn)多能量掃描。另外，可實(shí)現(xiàn)由多能量掃描攝影獲得的圖像的彩色化、 高對(duì)比度化，改善視覺辨認(rèn)性。
進(jìn)而，可提高多能量掃描動(dòng)作本身的高速性。
而且，可縮短通過多能量掃描獲得的圖像數(shù)據(jù)等的重構(gòu)運(yùn)算、圖像處理時(shí)間，并且可降低噪聲，提高質(zhì)量。 (第5實(shí)施方式)
第5實(shí)施方式是按能譜或有效能量分配不同的單色彩來生成將這些單 色彩合成后的合成彩色圖像的實(shí)施方式。其中，下面將以有效能量不同的 情況為例進(jìn)行說明，但能譜不同的情況也同樣。
利用圖14 圖17，對(duì)本發(fā)明的第5實(shí)施方式進(jìn)行說明。
參照?qǐng)D14以及圖15，說明通過多能量掃描取得的多個(gè)圖像的顏色比例。
圖14是表示顏色相對(duì)于圖像的比例的圖。
圖15是X線有效能量(X線管電壓)與比例色頻率(比例色)的對(duì) 應(yīng)圖。
X線CT裝置100對(duì)由多能量掃描(參照?qǐng)D11、圖12等)取得的對(duì) 比度分布(靈敏度)不同的多個(gè)圖像167-1 圖像167-3，分配為了取得該 圖像而照射的X線的有效能量所對(duì)應(yīng)的顏色，來生成單色彩圖像175-1 單色彩圖像175-3，并將這些單色彩圖像進(jìn)行合成來生成合成彩色圖像 177。
X線CT裝置100對(duì)以低X線有效能量(低的X線管電壓)取得的圖 像分配低頻(長(zhǎng)波長(zhǎng))的顏色，對(duì)以高X線有效能量(高的X線管電壓) 取得的圖像分配高頻(短波長(zhǎng))的顏色。例如，X線CT裝置100對(duì)設(shè)X 線管電壓為80kV而取得的圖像分配顏色174-1 ("紅")，對(duì)設(shè)X線管 電壓為110kV而取得的圖像分配顏色174-2 ("綠")，對(duì)設(shè)X線管電壓 為140kV而取得的圖像分配顏色174-3 ("藍(lán)")(參照?qǐng)D15)。
灰度171-1、灰度171-2、灰度171-3分別表示設(shè)X線管電壓為80kV、 110kV、 140kV來照射X線而取得的圖像中的灰度級(jí)(grayscale)。其中， 隨著向箭頭172的方向前進(jìn)，亮度增大，即顯示變亮。
單色灰度173-1、單色灰度173-2、單色灰度173-3分別表示對(duì)灰度 171-1、灰度171-2、灰度171-3分配顏色174-1 ("紅""〃")、顏色174-2 ("綠""\\")、顏色174-3 ("藍(lán)")而生成的單色灰度級(jí)。 其中，隨著向箭頭176的方向前進(jìn)，亮度增大。
19X線CT裝置100針對(duì)設(shè)X線管電壓為80kV來照射X線而取得的圖 像167-1，基于灰度171-1以及單色灰度173-1分配顏色174-1 ("紅")， 由此生成單色彩圖像175-1 。X線CT裝置100針對(duì)設(shè)X線管電壓為llOkV 來照射X線而取得的圖像167-2，基于灰度171-2以及單色灰度173-2分 配顏色174-2 ("綠")，由此生成單色彩圖像175-2。 X線CT裝置100 針對(duì)設(shè)X線管電壓為140kV來照射X線而取得的圖像167-3，基于灰度 171-3以及單色灰度173-3分配顏色174-3 ("綠")，由此生成單色彩圖 像175-3。
X線CT裝置100對(duì)單色彩圖像175-1 單色彩圖像175-3進(jìn)行合成來 生成合成彩色圖像177。
這樣，X線CT裝置100對(duì)圖像167-1 圖像167-3分配與X線有效 能量對(duì)應(yīng)的顏色。X線CT裝置100例如與可見光同樣，對(duì)以最低的X線 有效能量獲得的圖像分配紅色，對(duì)以第二低的X線有效能量獲得的圖像分 配綠色，對(duì)以最高X線有效能量獲得的圖像分配藍(lán)色，并將這些圖像疊加。
X線CT裝置100可通過生成合成彩色圖像177，使與各X線有效能 量對(duì)應(yīng)的對(duì)比度分布之差(靈敏度差)圖像化。
此外，說明了針對(duì)作為重構(gòu)圖像的圖像167的處理，但除了重構(gòu)圖像 (重構(gòu)圖像數(shù)據(jù))之外，還可對(duì)于投影像(投影數(shù)據(jù))、對(duì)這些數(shù)據(jù)實(shí)施 了規(guī)定處理后的數(shù)據(jù)等進(jìn)行同樣的處理。
因此，圖像167不僅指重構(gòu)圖像，還包括由攝影獲得的投影數(shù)據(jù)、對(duì) 重構(gòu)圖像實(shí)施了規(guī)定處理后的圖像等。
參照?qǐng)D16以及圖17，對(duì)X線CT裝置100的圖像處理部105的動(dòng)作 進(jìn)行說明。
圖16是表示X線CT裝置100的圖像處理部105中的處理流程的圖。 圖17是表示X線CT裝置100的圖像處理部105的動(dòng)作的流程圖。 X線CT裝置100對(duì)被檢體119進(jìn)行多能量掃描(步驟S1001) 。 X 線CT裝置100的圖像處理部105通過照射由能譜曲線153、能量曲線155、 能量曲線157表示的能量分布的X線，分別取得圖像167-1、圖像167-2、 圖像167-3 (步驟S1002)。
圖像處理部105對(duì)基于最低有效能量的X線的圖像167-1分配顏色174-1 ("紅")，來生成單色彩圖像175-1。同樣，圖像處理部105對(duì)基 于第二低有效能量的X線的圖像167-2分配顏色174-2 ("綠")，來生 成單色彩圖像1175-2。同樣，圖像處理部105對(duì)基于最高有效能量的X線 的圖像167-3分配顏色174-3 ("藍(lán)")，來生成單色彩圖像175-3 (步驟 S聽)。
圖像處理部105對(duì)單色彩圖像175-1 單色彩圖像175-3進(jìn)行合成， 生成合成彩色圖像177 (步驟S1004)。
經(jīng)過以上過程，X線CT裝置100的圖像處理部105對(duì)圖像167-1 圖 像167-3分別分配不同的顏色，生成單色彩圖像175-1 單色彩圖像175-3， 并通過對(duì)這些單色彩圖像進(jìn)行合成來生成合成彩色圖像177。
這樣，在第5實(shí)施方式中，X線CT裝置IOO的圖像處理部105向?qū)?比度分布不同的多個(gè)圖像分別分配不同顏色并進(jìn)行合成，生成一個(gè)合成彩 色圖像，由此可生成信息量更多的圖像，可提高診斷對(duì)象組織的差別化以 及區(qū)分能力、組織對(duì)比度以及視覺辨認(rèn)性，進(jìn)而可提高診斷精度。
此外，說明了針對(duì)作為重構(gòu)圖像的圖像167的處理，但除了重構(gòu)圖像 (重構(gòu)圖像數(shù)據(jù))之外，對(duì)于投影像(投影數(shù)據(jù))、對(duì)這些數(shù)據(jù)實(shí)施了規(guī) 定處理后的數(shù)據(jù)等也可進(jìn)行同樣的處理。
因此，圖像167、單色彩圖像75、合成彩色圖像177不僅指重構(gòu)圖像， 還包括由攝影獲得的投影數(shù)據(jù)。即，進(jìn)行圖像重構(gòu)處理的時(shí)機(jī)并未特別限 定。X線CT裝置100也可在進(jìn)行了步驟S1002 步驟S1004的任意一處 理之后對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)處理。
根據(jù)本實(shí)施方式，通過分配與X線有效能量對(duì)應(yīng)的顏色后作為彩色圖 像進(jìn)行顯示，可提高通過多能量掃描而獲得的圖像的視覺辨認(rèn)性。
(第6實(shí)施方式)
第6實(shí)施方式是生成差分合成彩色圖像的實(shí)施方式。其中，下面以有 效能量不同的情況為例進(jìn)行了說明，但在能譜不同的情況下也同樣。
參照?qǐng)D18以及圖19，對(duì)本發(fā)明的第6實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖18是表 示X線CT裝置100的圖像處理部105中的處理流程的圖。
圖19是表示X線CT裝置IOO的圖像處理部105的動(dòng)作的流程圖。X線CT裝置100對(duì)被檢體119進(jìn)行多能量掃描(步驟S2001) 。 X 線CT裝置100的圖像處理部105通過照射由能譜曲線153、能量曲線155、 能量曲線157表示的能量分布的X線，分別取得圖像167-1、圖像167-2、 圖像167-3 (步驟S2002)。
圖像處理部105基于圖像167-1、圖像167-2、圖像167-3，生成成為 著色用的比較基準(zhǔn)的處理圖像183 (步驟S2003)。其中，處理圖像183 例如是平均圖像、利用中值濾波器等生成的濾波處理圖像。
圖像處理部105算出圖像167-1、圖像167-2、圖像167-3和處理圖像 183的差分，生成差分圖像185-1、差分圖像185-2、差分圖像185-3 (步 驟S2004)。此外，圖像處理部105也可對(duì)差分值乘以規(guī)定的系數(shù)，來生 成差分圖像185-1 差分圖像185-3。
圖像處理部105對(duì)基于最低有效能量的X線的圖像167-1分配顏色 174-1 ("紅")，生成差分單色彩圖像187-1。同樣，圖像處理部105對(duì) 基于第二低有效能量的X線的圖像167-2分配顏色174-2 ("綠")，生 成差分單色彩圖像187-2。同樣，圖像處理部105對(duì)基于最高有效能量的 X線的圖像167-3分配顏色174-3 ("藍(lán)")，生成差分單色彩圖像187-3 (步驟S2005)。
圖像處理部105對(duì)差分單色彩圖像187-l 差分單色彩圖像187-3進(jìn) 行合成，生成差分合成彩色圖像189 (步驟S2006)。
經(jīng)過以上過程，X線CT裝置IOO的圖像處理部105基于圖像167-1 圖像167-3生成處理圖像183，并生成針對(duì)該處理圖像183的差分圖像 185-1 差分圖像185-3，然后分別分配不同顏色來生成差分單色彩圖像 187-1 差分單色彩圖像187-3，通過合成這些差分單色彩圖像，生成差分 合成彩色圖像189。
這樣，在第6實(shí)施方式中，由于X線CT裝置100的圖像處理部105 向?qū)Ρ榷确植疾煌亩鄠€(gè)差分圖像分別分配不同顏色并進(jìn)行合成，生成一 個(gè)合成彩色圖像，由此可生成信息量更多的圖像，可提高診斷對(duì)象組織的 差別化以及區(qū)分能力、組織對(duì)比度以及視覺辨認(rèn)性，進(jìn)而可提高診斷精度。
而且，在第6實(shí)施方式中，由于X線CT裝置100的圖像處理部105 對(duì)差分圖像進(jìn)行處理，因此，通過對(duì)差分值乘以規(guī)定的系數(shù)來擴(kuò)大范圍，從而可強(qiáng)調(diào)差異。并且，由于圖像處理部105可通過對(duì)差分值進(jìn)行調(diào)整將 其變換為整數(shù)，從而并非通過浮點(diǎn)運(yùn)算而是通過整數(shù)運(yùn)算來處理差分值， 因此，可減輕與運(yùn)算處理相關(guān)的負(fù)擔(dān)。
此外，說明了針對(duì)作為重構(gòu)圖像的圖像167的處理，但除了重構(gòu)圖像
(重構(gòu)圖像數(shù)據(jù))之外，對(duì)于投影像(投影數(shù)據(jù))、對(duì)這些數(shù)據(jù)實(shí)施了規(guī) 定處理后的數(shù)據(jù)等也可進(jìn)行同樣的處理。
因此，圖像167、處理圖像183、差分圖像185、差分單色彩圖像187、 差分合成彩色圖像189不僅指重構(gòu)圖像，還包括由攝影獲得的投影數(shù)據(jù)。 即，進(jìn)行圖像重構(gòu)處理的時(shí)機(jī)并未特別限定。X線CT裝置IOO也可在進(jìn) 行了步驟S2001 步驟S2006的任意一處理之后對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu) 處理。
根據(jù)本實(shí)施方式，對(duì)于各X線有效能量的與平均圖像的差分圖像，分 配與X線有效能量對(duì)應(yīng)的顏色后作為彩色圖像進(jìn)行顯示，從而可提高通過 多能量掃描而獲得的圖像的視覺辨認(rèn)性。
(第7實(shí)施方式)
第7實(shí)施方式是生成由X線有效能量不同的多個(gè)圖像獲得的處理圖 像、與各圖像之差最大的像素構(gòu)成的圖像作為強(qiáng)調(diào)圖像的實(shí)施方式。其中， 下面以有效能量不同的情況為例進(jìn)行了說明，但在能譜不同的情況下也同
樣。，
參照?qǐng)D20以及圖21，對(duì)本發(fā)明的第4實(shí)施方式中的圖像處理方法(強(qiáng)
調(diào)圖像生成處理)等進(jìn)行說明。
圖20是表示X線CT裝置100的圖像處理部105中的處理流程的圖。 圖21是表示X線CT裝置100的圖像處理部105的動(dòng)作的流程圖。 X線CT裝置IOO對(duì)被檢體119進(jìn)行多能量掃描(步驟S3001) 。 X
線CT裝置100的圖像處理部105通過照射由能譜曲線153、能量曲線155、
能量曲線157表示的能量分布的X線，分別取得圖像167-1、圖像167-2、
圖像167-3 (步驟S3002)。
圖像處理部105基于圖像167-1、圖像167-2、圖像167-3，生成成為
著色用的比較基準(zhǔn)的處理圖像183 (步驟S3003)。其中，處理圖像183
23例如是平均圖像、利用中值濾波器等生成的濾波處理圖像。
圖像處理部105算出圖像167-1、圖像167-2、圖像167-3和處理圖像 183的差分，生成差分圖像185-1、差分圖像185-2、差分圖像185-3 (步 驟S3004)。此外，圖像處理部105也可對(duì)差分值乘以規(guī)定的系數(shù)，來生 成差分圖像185-1 差分圖像185-3。
圖像處理部105按各坐標(biāo)，從各差分圖像185-1 差分圖像185-3中 提取與處理圖像183之差最大的像素，生成強(qiáng)調(diào)圖像191 (步驟S3005)。
例如，當(dāng)差分圖像185-1、差分圖像185-2、差分圖像185-3中的坐標(biāo) (x， y)的像素值分別為kXAa、 kXAb、 kXAc時(shí)，強(qiáng)調(diào)圖像191中的坐 標(biāo)(x， y)的像素值為MAX (|kXAa|、 |kXAb|、 |kXAc|)。
其中，Aa、 Ab、 Ac分別表示坐標(biāo)(x， y)處的圖像167-1、圖像167-2、 圖像167-3和處理圖像183的像素差分值，k表示與該像素差分值相乘的 規(guī)定系數(shù)。另夕卜，MAX (p， q， r)表示p、 q、 r的最大值，|爿表示s的絕 對(duì)值。
經(jīng)過以上過程，X線CT裝置100的圖像處理部105基于圖像167-1 圖像167-3生成處理圖像183,并生成針對(duì)該處理圖像183的差分圖像 185-1 差分圖像185-3，然后按各坐標(biāo)提取絕對(duì)值最大的像素差分值來生 成強(qiáng)調(diào)圖像191。
這樣，在第7實(shí)施方式中，由于X線CT裝置IOO的圖像處理部105 從對(duì)比度分布不同的多個(gè)差分圖像中提取絕對(duì)值最大的像素差分值，生成 一個(gè)強(qiáng)調(diào)圖像，因此可提高圖像的對(duì)比度。
此外，說明了針對(duì)作為重構(gòu)圖像的圖像167的處理，但除了重構(gòu)圖像 (重構(gòu)圖像數(shù)據(jù))之外，對(duì)于投影像(投影數(shù)據(jù))、對(duì)這些數(shù)據(jù)實(shí)施了規(guī) 定處理后的數(shù)據(jù)等也可進(jìn)行同樣的處理。
因此，圖像167、處理圖像183、差分圖像185、強(qiáng)調(diào)圖像191不僅指 重構(gòu)圖像，還包括由攝影獲得的投影數(shù)據(jù)。即，進(jìn)行圖像重構(gòu)處理的時(shí)機(jī) 并未特別限定。X線CT裝置100也可在進(jìn)行了步驟S3001 步驟S3005 的任意一處理之后對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)處理。
根據(jù)本實(shí)施方式，通過生成由對(duì)多能量掃描時(shí)獲得的能量不同的多個(gè) 圖像進(jìn)行圖像處理而得到的處理圖像(例如，平均圖像或中值濾波器等的(第8實(shí)施方式)
第8實(shí)施方式是用于使圖像處理部105所進(jìn)行的運(yùn)算處理更高速的匯 總運(yùn)算處理，是將以不同的有效能量進(jìn)行多次攝影而得到的多個(gè)投影數(shù)據(jù) 與攝影位置相關(guān)聯(lián)地作為1數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)的實(shí)施方式。其中，下面以有效 能量不同的情況為例進(jìn)行了說明，但在能譜不同的情況下也同樣。
參照?qǐng)D22以及圖23，對(duì)本發(fā)明的第8實(shí)施方式進(jìn)行說明。X線CT 裝置100的圖像處理部105對(duì)各種數(shù)據(jù)進(jìn)行各種運(yùn)算。
數(shù)據(jù)表示圖像處理部105所處理的各種數(shù)據(jù)，例如是投影數(shù)據(jù)、重構(gòu) 圖像數(shù)據(jù)、校準(zhǔn)(calibration)數(shù)據(jù)等。"運(yùn)算"表示圖像處理部105所處 理的各種運(yùn)算，例如圖像重構(gòu)運(yùn)算等。
在圖22以及圖23中，作為針對(duì)"數(shù)據(jù)"的"運(yùn)算"的一個(gè)方式，以 對(duì)投影數(shù)據(jù)的圖像重構(gòu)運(yùn)算為例進(jìn)行說明。
圖22是表示現(xiàn)有的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理(個(gè)別運(yùn)算處理)的圖。
X線CT裝置100進(jìn)行多能量掃描，取得基于不同的多個(gè)X線有效能 量的投影數(shù)據(jù)193-1 投影數(shù)據(jù)193-4。
其中， 一個(gè)投影數(shù)據(jù)193-1 投影數(shù)據(jù)193-4分別被分配一個(gè)投影數(shù) 據(jù)值。
X線CT裝置100的圖像處理部105對(duì)投影數(shù)據(jù)193-1 投影數(shù)據(jù)193-4 分別獨(dú)立進(jìn)行圖像重構(gòu)運(yùn)算195-1 圖像重構(gòu)運(yùn)算195-4，生成重構(gòu)圖像數(shù) 據(jù)97-1 重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)97-4。圖像處理部105對(duì)于針對(duì)同一斷層攝影圖像 取得的四個(gè)投影數(shù)據(jù)193-1 投影數(shù)據(jù)193-4，進(jìn)行四次的圖像重構(gòu)運(yùn)算 195-l 圖像重構(gòu)運(yùn)算195-4。
圖23是表示本發(fā)明的數(shù)據(jù)運(yùn)算處理(匯總運(yùn)算處理)的圖。
X線CT裝置100進(jìn)行多能量掃描，取得基于X線有效能量不同的多 個(gè)X線而得到的投影數(shù)據(jù)193-1 投影數(shù)據(jù)193-4。
其中， 一個(gè)投影數(shù)據(jù)193-l 投影數(shù)據(jù)193-4分別被分配一個(gè)投影數(shù) 據(jù)值。X線CT裝置100的圖像處理部105將16位的投影數(shù)據(jù)193-1 投影 數(shù)據(jù)193-4結(jié)合(參照?qǐng)D22)，生成64位的投影數(shù)據(jù)199 (參照?qǐng)D23)。
圖像處理部105對(duì)投影數(shù)據(jù)193-1 投影數(shù)據(jù)193-4結(jié)合后的投影數(shù) 據(jù)199匯總進(jìn)行圖像重構(gòu)運(yùn)算195，生成重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)101。圖像處理部 105通過分割重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)101，取得各重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)97-1 重構(gòu)圖像數(shù) 據(jù)97-4。
圖像處理部105對(duì)于針對(duì)同一斷層攝影圖像取得的四個(gè)投影數(shù)據(jù) 193-1 投影數(shù)據(jù)193-4，進(jìn)行一次圖像重構(gòu)運(yùn)算195。
經(jīng)過以上過程，圖像處理部105對(duì)通過多能量掃描而取得的多個(gè)數(shù)據(jù) 進(jìn)行結(jié)合，對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)分配多個(gè)數(shù)據(jù)值，來針對(duì)該結(jié)合數(shù)據(jù)匯總進(jìn)行運(yùn)算 處理。即，對(duì)以不同的有效能量進(jìn)行多次攝影而得到的多個(gè)投影數(shù)據(jù)與攝 影位置相關(guān)聯(lián)地作為1數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像處理，由此降低了冗長(zhǎng)的運(yùn)算。
這樣，在第8實(shí)施方式中，當(dāng)圖像處理部105對(duì)基于不同的X線有效
能量的多個(gè)數(shù)據(jù)進(jìn)行同一運(yùn)算處理時(shí)，可降低運(yùn)算次數(shù)，從而可縮短重構(gòu) 運(yùn)算時(shí)間和圖像處理時(shí)間。
根據(jù)本實(shí)施方式，通過對(duì)以不同的有效能量進(jìn)行多次攝影而得到的多 個(gè)投影數(shù)據(jù)與攝影位置相關(guān)聯(lián)地作為1數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，具體而言，使一個(gè) 數(shù)據(jù)值(投影數(shù)據(jù)、重構(gòu)圖像數(shù)據(jù))具有多個(gè)數(shù)據(jù)值，從而可縮短多能量 掃描數(shù)據(jù)的重構(gòu)運(yùn)算時(shí)間和圖像處理時(shí)間。
(第9實(shí)施方式)
利用圖24以及圖25,對(duì)本發(fā)明的第9實(shí)施方式進(jìn)行說明。在第9實(shí) 施方式中，對(duì)不同的能譜(或有效能量)所對(duì)應(yīng)的多個(gè)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行插值， 生成與這些能譜不同的能譜(或有效能量)所對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)，獲得重構(gòu) 像。其中，下面以有效能量不同的情況為例進(jìn)行了說明，但在能譜不同的 情況下也同樣。
圖24是表示光子能量與X線吸收系數(shù)的關(guān)系的曲線圖。在圖24中， 橫軸表示光子能量1103[keV]，縱軸表示X線吸收系數(shù)1105[cm2/g]。
各物質(zhì)固有的X線吸收系數(shù)對(duì)應(yīng)透過的X線有效能量而具有較高的 非線性。X線吸收系數(shù)由光子能量的非線性函數(shù)表示。因此，若基于該函
26數(shù)，在兩個(gè)數(shù)據(jù)之間進(jìn)行兩點(diǎn)插值(線性插值)而新生成數(shù)據(jù)，則會(huì)產(chǎn)生 大的誤差。
若X線CT裝置100在實(shí)際的測(cè)定中取得由點(diǎn)1109表示的數(shù)據(jù)以及 由點(diǎn)1111表示的數(shù)據(jù)，則X線CT裝置100的圖像處理部105基于點(diǎn)1109 以及點(diǎn)1111進(jìn)行線性插值，新生成由點(diǎn)1113表示的數(shù)據(jù)。
在曲線1107中非線性大的部分，X線吸收系數(shù)1105中的誤差1115 也相應(yīng)程度地增大。
圖25是表示光子能量與X線吸收系數(shù)的關(guān)系的曲線圖。
在圖25中，橫軸表示光子能量1103[keV]的對(duì)數(shù)值1117 (log[keV])， 縱軸表示X線吸收系數(shù)1105[cm2/g]的對(duì)數(shù)值1119 (log[cm2/g])。
圖25所示的曲線圖是對(duì)圖24所示的曲線圖的兩軸進(jìn)行對(duì)數(shù)變換后的 曲線圖。圖24的曲線1107被變換為圖25的曲線1121。曲線1121與曲線 1107比較，非線性非常低，線性提高。
若X線CT裝置100在實(shí)際的測(cè)定中取得圖24中的點(diǎn)1109所表示的 數(shù)據(jù)以及點(diǎn)1111所表示的數(shù)據(jù)，則X線CT裝置100的圖像處理部105 分別對(duì)其進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，變換為圖25中的點(diǎn)1121以及點(diǎn)1123所表示的 數(shù)據(jù)。
此外，圖像處理部105對(duì)光子能量1103以及X線吸收系數(shù)1105進(jìn)行 對(duì)數(shù)變換，變換成光子能量對(duì)數(shù)值1117以及X線吸收系數(shù)對(duì)數(shù)值1119。
圖像處理部1.05基于點(diǎn)1121以及點(diǎn)1123進(jìn)行線性插值，新生成由點(diǎn) 1125表示的數(shù)據(jù)。
圖25的曲線1121與圖24的曲線1107比較，由于線性得到改善，所 以，X線吸收系數(shù)對(duì)數(shù)值1119中的誤差1127也相應(yīng)程度地減小。因此， X線CT裝置100可求出與實(shí)際的X線吸收系數(shù)非常接近的值。
這樣，在第9實(shí)施方式中，X線CT裝置IOO的圖像處理部105通過 在兩軸對(duì)數(shù)空間進(jìn)行插值，可高精度地算出未測(cè)定的X線有效能量的X 線吸收系數(shù)等數(shù)據(jù)。
而且，X線CT裝置100的圖像處理部105利用被限定的X線吸收系 數(shù)等數(shù)據(jù)，可生成多能量掃描中的數(shù)據(jù)，從而可降低曝光、攝影時(shí)間、所 保持的數(shù)據(jù)量。根據(jù)本實(shí)施方式，通過在X線CT裝置中，對(duì)以不同的X線能量進(jìn)行 多次攝影而得到的多個(gè)投影數(shù)據(jù)在對(duì)數(shù)空間進(jìn)行插值，來推斷所希望的能
量減弱系數(shù)值(投影數(shù)據(jù)值)，從而可高精度地生成不同的x線能量的數(shù)
據(jù)，由此，可降低通過多能量掃描而取得三種以上能量的攝影像時(shí)的曝光 量、降低所需的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)數(shù)量、縮短校準(zhǔn)數(shù)據(jù)的攝影時(shí)間。
(第IO實(shí)施方式)
第10實(shí)施方式是進(jìn)行用于使噪聲平滑化的圖像處理的實(shí)施方式。其 中，下面以有效能量不同的情況為例進(jìn)行說明，但對(duì)能譜不同的情況下也 同樣。
利用圖26，對(duì)本發(fā)明的第IO實(shí)施方式進(jìn)行說明。 圖26是表示濾波處理參數(shù)的設(shè)定方法的圖。
X線CT裝置100的圖像處理部105在對(duì)通過多能量掃描而取得的投 影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理時(shí)，根據(jù)X線有效能量的大小來改變 濾波的核尺寸(kernel size)。
例如，圖像處理部105對(duì)X線管電壓為80kV而取得的投影數(shù)據(jù)，在 溝槽方向以及取景位置方向上以具有7 X 7濾波器的核尺寸的濾波器1129 進(jìn)行平滑化濾波處理；對(duì)X線管電壓為110kV而取得的投影數(shù)據(jù)，在溝 槽方向以及取景位置方向上以具有5X5濾波器的核尺寸的濾波器1131進(jìn) 行平滑化濾波處理；對(duì)X線管電壓為140kV而取得的投影數(shù)據(jù)，在溝槽 方向以及取景位置方向上以具有3 X 3濾波器的核尺寸的濾波器1133進(jìn)行 平滑化濾波處理。圖像處理部105在平滑化處理中，對(duì)包括對(duì)象像素的附 近9個(gè)像素進(jìn)行相加平均處理。
隨著X線有效能量增大，可取得的信息量增加，取得數(shù)據(jù)中的噪聲減 少。而且，隨著濾波器的核尺寸增大，平滑化效果以及降噪效果增大。
因此，圖像處理部105根據(jù)X線有效能量改變?yōu)V波器的核尺寸，來進(jìn) 行圖像處理。圖像處理部105對(duì)以高X線有效能量取得的投影數(shù)據(jù)或重構(gòu) 圖像減小濾波器的核尺寸來進(jìn)行濾波處理，對(duì)以低X線有效能量取得的投 影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像增大濾波器的核尺寸來進(jìn)行濾波處理。
從而，各圖像(投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)中的SN比(Signal to Noise Ratio)以及CN比(Contrast to Noise Ratio)的數(shù)值的差異減小。
此外，希望根據(jù)X線有效能量來改變?yōu)V波器的核尺寸，使得各圖像(投 影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)中的SN比或CN比盡可能相等。
但是，若僅調(diào)整濾波器的核尺寸，則SN比或CN比未必成為相等的 值。因此，希望組合應(yīng)用各種圖像處理濾波器。
關(guān)于圖像處理濾波器，并不限定于平滑化濾波器，還可使用中值濾波 器、加權(quán)相加濾波器、類似度濾波器、組合有這些濾波器的自適應(yīng)濾波器 等。而且，對(duì)在投影數(shù)據(jù)的溝槽方向以及取景位置方向上的二維濾波器進(jìn) 行了說明，但也可包括列方向而使用任意一個(gè)二維濾波器，還可使用溝槽 方向、取景位置方向、列方向的三維濾波器。
另外，上述圖像處理濾波器的處理對(duì)象并不限定于投影數(shù)據(jù)，也可以 是重構(gòu)圖像。該情況下，能以包括x方向、y方向、z方向的任意維數(shù)進(jìn) 行濾波處理。
這樣，在第7實(shí)施方式中，由于X線CT裝置IOO的圖像處理部105 對(duì)通過低有效能量的X線而取得的圖像(投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)應(yīng)用降噪 效果大的濾波器，對(duì)通過高有效能量的X線而取得的圖像(投影數(shù)據(jù)或重 構(gòu)圖像)應(yīng)用降噪效果小的濾波器，因此，可減小通過多能量掃描而取得 的各圖像(投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)中的SN比以及CN比的數(shù)值的差異。
另外，在第10實(shí)施方式中，由于通過圖像處理部105中的軟件處理 使SN比以及CN比平準(zhǔn)化，因此，無(wú)需變更掃描部103側(cè)的裝置構(gòu)成以 及動(dòng)作控制。
(第ll實(shí)施方式) 第11實(shí)施方式是根據(jù)X線的有效能量來改變掃描速度的實(shí)施方式。 其中，下面以有效能量不同的情況為例進(jìn)行說明，但在能譜不同的情況下 也同樣。
利用圖27以及圖28，對(duì)本發(fā)明的第11實(shí)施方式的X線CT裝置100 進(jìn)行說明。
圖27是表示與X線有效能量對(duì)應(yīng)的掃描速度的控制的圖。
圖28是圖27中的照射位置與X線有效能量以及掃描速度的關(guān)系圖。
29X線CT裝置100的掃描部103在從X線管裝置107對(duì)被檢體119照 射X線時(shí)，根據(jù)X線有效能量來改變掃描161的速度1135。 g卩，掃描部 103根據(jù)從X線管裝置107照射的X線的有效能量，來改變X線管裝置 107以及X線檢測(cè)器127等繞被檢體119一周所需的時(shí)間。
例如，掃描部103在X線管電壓為80kV而攝影時(shí)(掃描161-1)， 使掃描速度1135-1為1.0秒/轉(zhuǎn)來照射X線165-1進(jìn)行攝影(1.0秒掃描)； 在X.線管電壓為110kV而攝影時(shí)(掃描161-2)，使掃描速度1135-2為 0.5秒/轉(zhuǎn)來照射X線165-2進(jìn)行攝影(0.5秒掃描)；在X線管電壓為140kV 而攝影時(shí)(掃描161-3)，使掃描速度1135-3為0.33秒/轉(zhuǎn)來照射X線165-3 進(jìn)行攝影(0.33秒掃描)。
若掃描161-1 掃描161-3中的其他條件相同，則隨著掃描速度1135 減小，轉(zhuǎn)l周所獲得的信息量增加，取得數(shù)據(jù)中的噪聲減少。
因此，掃描部103根據(jù)X線有效能量來改變掃描速度，從X線管裝 置107進(jìn)行X線照射。X線CT裝置100在照射有效能量低的X線時(shí)減小 掃描速度進(jìn)行攝影，在照射有效能量高的X線時(shí)增大掃描速度進(jìn)行攝影。
因此，各圖像(投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)中的SN比以及CN比的數(shù)值 的差異減小。
此外，希望根據(jù)X線有效能量來改變掃描速度，使得各圖像(投影數(shù) 據(jù)或重構(gòu)圖像)中的SN比或CN比盡可能相等。
這樣，在第.ll實(shí)施方式中，由于X線CT裝置100的掃描部103在 照射有效能量低的X線時(shí)減小掃描速度進(jìn)行攝影，在照射有效能量高的X 線時(shí)增大掃描速度進(jìn)行攝影，因此，可減小通過多能量掃描而取得的各圖 像(投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)中的SN比以及CN比的數(shù)值的差異。
另外，在第8實(shí)施方式中，由于通過掃描部103側(cè)的動(dòng)作控制使SN 比以及CN比正?；虼?，無(wú)需變更圖像處理部105中的軟件。
(第12實(shí)施方式)
第12實(shí)施方式是根據(jù)X線有效能量來改變管電流的實(shí)施方式。其中， 下面以有效能量不同的情況為例進(jìn)行說明，但在能譜不同的情況下也同 樣。利用圖29以及圖30，對(duì)本發(fā)明的第12實(shí)施方式的X線CT裝置100 進(jìn)行說明。
圖29是表示與X線有效能量對(duì)應(yīng)的X線管電流的控制的圖。
圖30是圖29中的照射位置與X線有效能量以及X線管電流的關(guān)系圖。
X線CT裝置100的掃描部103在從X線管裝置107對(duì)被檢體119照 射X線時(shí)，根據(jù)X線有效能量來變更X線管裝置107中的X線管電流。
掃描部103在X線管裝置107以及X線檢測(cè)器127等繞被檢體119 一周時(shí)的掃描169中，按掃描169的各位置163而照射不同有效能量的X 線165。
例如，掃描部103在X線管電壓為80kV的位置163-1處使X線管電 流為300mA來照射X線165-1，進(jìn)行攝影；在X線管電壓為110kV的位 置163-2處使管電流為159mA來照射X線165-2，進(jìn)行攝影；在X線管 電壓為140kV的位置163-3處使X線管電流為99mA來照射X線165-3，
進(jìn)行攝影。
若掃描169中的其他條件相同，則隨著X線管電流增大，轉(zhuǎn)1周所獲 得的信息量增加，取得數(shù)據(jù)中的噪聲減少。
因此，掃描部103根據(jù)X線有效能量來改變X線管電流，從X線管 裝置107進(jìn)行X線照射。掃描部103在照射有效能量低的X線時(shí)增大X 線管電流進(jìn)行攝影，在照射有效能量高的X線時(shí)減小X線管電流進(jìn)行攝 影。
從而，各圖像(投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)中的SN比以及CN比的數(shù)值 的差異減小。
此外，希望根據(jù)X線有效能量來改變X線管電流，使得各圖像(投 影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)中的SN比或CN比盡可能相等。
而且，在轉(zhuǎn)1周中變更X線有效能量時(shí)，希望根據(jù)該X線有效能量 實(shí)時(shí)改變X線管電流。
這樣，在第12實(shí)施方式中，由于X線CT裝置IOO的掃描部103在 照射有效能量低的X線時(shí)增大X線管電流來進(jìn)行攝影，在照射有效能量 高的X線時(shí)減小X線管電流來進(jìn)行攝影，因此，可減小通過多能量掃描而取得的各圖像(投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)中的SN比以及CN比的數(shù)值的 差異。
并且，在第12實(shí)施方式中，由于通過掃描部103側(cè)的動(dòng)作控制使SN 比以及CN比正?；?，因此，無(wú)需變更圖像處理部105中的軟件。
另外，在第11實(shí)施方式中，1次掃描中的多能量掃描需要在1次掃描 中變更掃描速度，難以控制。另一方面，在第12實(shí)施方式中，能高速變 更X線管電流，從而可容易地對(duì)應(yīng)1次掃描中的多能量掃描。
(第13實(shí)施方式)
第13實(shí)施方式是根據(jù)X線有效能量來改變攝影位置的數(shù)量(相當(dāng)于 照射范圍比例)的實(shí)施方式。其中，下面以有效能量不同的情況為例進(jìn)行 了說明，但在能譜不同的情況下也同樣。
利用圖31以及圖32，對(duì)本發(fā)明的第13實(shí)施方式的X線CT裝置100 進(jìn)行說明。
圖31是對(duì)與X線有效能量對(duì)應(yīng)的取景位置數(shù)的比例控制進(jìn)行表示的圖。
圖32是圖31中的照射位置與X線有效能量以及取景位置數(shù)的關(guān)系圖。
X線CT裝置100的掃描部103在從X線管裝置107對(duì)被檢體119照 射X線時(shí)，根據(jù)X線有效能量來改變攝影位置的數(shù)量(取景位置數(shù))的 比例。
掃描部103在X線管裝置107以及X線檢測(cè)器127等繞被檢體119 一周時(shí)的掃描169中，按每個(gè)X線有效能量來變更照射X線165的位置 163的數(shù)量比例。
例如，對(duì)于掃描部103而言，設(shè)X線管電壓80kV時(shí)進(jìn)行攝影的位置 163-1轉(zhuǎn)1周中的比例為54%，設(shè)X線管電壓110kV時(shí)進(jìn)行攝影的位置 163-2轉(zhuǎn)1周中的比例為28%，設(shè)X線管電壓140kV時(shí)進(jìn)行攝影的位置 163-3轉(zhuǎn)1周中的比例為18%。
若掃描169中的其他條件相同，則進(jìn)行攝影的位置163的數(shù)量(取景 位置數(shù))的比例越大轉(zhuǎn)1周獲得的信息量越增加，取得數(shù)據(jù)中的噪聲減少。
32因此，掃描部103根據(jù)X線有效能量來改變進(jìn)行攝影的位置163的數(shù) 量(取景位置數(shù))的比例，從X線管裝置107進(jìn)行X線照射。掃描部103 在照射低有效能量的X線時(shí)增大照射位置的數(shù)量(取景位置數(shù))的比例進(jìn) 行攝影，在照射高有效能量的X線時(shí)減小照射位置的數(shù)量(取景位置數(shù)) 的比例進(jìn)行攝影。
從而，各圖像(投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)中的SN比以及CN比的數(shù)值 的差異減小。
此外，希望根據(jù)X線有效能量來改變進(jìn)行攝影的位置的數(shù)量(取景位 置數(shù))的比例，使得各圖像(投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)中的SN比或CN比 盡可能相等。
這樣，在第13實(shí)施方式中，由于X線CT裝置IOO的掃描部103，將 照射低有效能量的X線的位置的數(shù)量(取景位置數(shù))比例增大進(jìn)行攝影， 將照射高有效能量的X線的位置的數(shù)量(取景位置數(shù))比例減小進(jìn)行攝影， 因此，可減小通過多能量掃描而取得的各圖像(投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)中 的SN比以及CN比的數(shù)值的差異。
另外，在第13實(shí)施方式中，與第11以及第12實(shí)施方式不同，無(wú)需 變更X線管電流以及掃描速度。
根據(jù)本實(shí)施方式，通過根據(jù)在X線CT裝置中照射的X線能量，改變 轉(zhuǎn)1次旋轉(zhuǎn)中的取景位置數(shù)的比例，可使各能量中的噪聲量大致相等。
(第14實(shí)施方式)
第14實(shí)施方式是包括具備不同的碰撞角度的碰撞面的靶，通過改變 使電子束碰撞的碰撞面來改變X線的有效能量的實(shí)施方式。其中，下面以 變更有效能量的情況為例進(jìn)行說明，但在變更能譜的情況下也同樣。
利用圖33 圖35，對(duì)本發(fā)明的第14實(shí)施方式的X線CT裝置100進(jìn) 行說明。
圖33是表示X線管裝置107的圖。
X線管裝置107具備靶(陽(yáng)極)1137、偏向器1141、以及電子槍(陰 極)1139。X線管裝置107從電子槍1139發(fā)出電子束1143，由偏向器1141 調(diào)整電子束1143的角度，使其與靶1137的碰撞面碰撞，從而產(chǎn)生X線1145。
圖34是靶1137的概略立體圖。
圖35是表示靶1D7的一個(gè)形態(tài)(靶1137a)的圖。圖35相當(dāng)于圖 34的A箭頭方向向視圖。
耙1137a具備多個(gè)碰撞面1138-1 碰撞面1138-4。各碰撞面1138-1 碰撞面1138-4分別相對(duì)于電子束1143的前進(jìn)方向成不同的角度(01 04)。
X線1145的有效能量根據(jù)碰撞角度(電子束1143的前進(jìn)方向相對(duì)于 碰撞面1138的角度)而變化。隨著碰撞角度增大，所產(chǎn)生的X線1145的 有效能量增加，隨著碰撞角度減小，所產(chǎn)生的X線1145的有效能量減少。
即，X線管裝置107使電子束1143碰撞到靶1137a的碰撞面1138-1 碰撞面1138-4，從各碰撞面1138-1 碰撞面1138-4分別產(chǎn)生不同有效能 量的X線1145。
此外，為了使電子束1143選擇性地碰撞到所希望的碰撞角度的碰撞 面1138，通過偏向器1141使電子束1143的前進(jìn)方向偏轉(zhuǎn)。此時(shí)，例如可 利用飛焦點(diǎn)(flying focal spot)機(jī)構(gòu)。
這樣，在第14實(shí)施方式中，由于在X線CT裝置100的X線管裝置 107中，包括具有不同的多個(gè)碰撞角度的碰撞面的耙，因此，可通過使電 子束碰撞到各碰撞面上而產(chǎn)生不同有效能量的X線。另外，可高速進(jìn)行X 線有效能量的變更。
因此，X線CT裝置100的X線管裝置107在多能量掃描中，能照射 有效能量不同的多個(gè)X線。
另外，X線管裝置107可按高速變更X線有效能量來進(jìn)行攝影的位置 (按取景位置)來變更X線有效能量，能在一次掃描中進(jìn)行多能量掃描。
而且，可由單一的材質(zhì)構(gòu)成靶，因此，容易籌集靶原材料。
此外，關(guān)于靶的碰撞面的數(shù)量和碰撞角度的大小并未特別限定，可在 靶上設(shè)置2種、3種或4種以上的碰撞面。
根據(jù)本實(shí)施方式，在具有不同的多個(gè)靶角的X線管中，例如利用飛焦 點(diǎn)機(jī)構(gòu)使來自陰極的電子照射到不同碰撞角度或不同靶材質(zhì)的位置，從而 可高速進(jìn)行不同X線能量的照射。(第15實(shí)施方式)
第15實(shí)施方式是利用多種不同材質(zhì)構(gòu)成靶，通過改變使電子束碰撞 的部位來改變X線有效能量的實(shí)施方式。其中，下面以變更有效能量的情 況為例進(jìn)行了說明，但在變更能譜的情況下也同樣。
利用圖36以及圖37，對(duì)第15實(shí)施方式的X線CT裝置100進(jìn)行說明。
圖36是表示靶1137的一個(gè)形態(tài)(靶1137b)的圖。圖36相當(dāng)于圖 34的A方向向視圖。
耙1137b由多個(gè)耙構(gòu)件U47-l 靶構(gòu)件1147-4構(gòu)成。靶構(gòu)件1147-1 耙構(gòu)件1147-4各自材質(zhì)不同。
圖37是表示利用了材質(zhì)不同的靶時(shí)的X線的能量分布的曲線圖。
橫軸表示光子能量149，縱軸表示能量密度151。此外，能量強(qiáng)度151 相當(dāng)于(光子能量)X (光子數(shù))。
能量曲線149以及能量強(qiáng)度151分別表示對(duì)靶1137采用不同的材質(zhì)A 以及材質(zhì)B時(shí)的X線1145的能量分布。
在對(duì)靶1137釆用了材質(zhì)A的情況下，參照能量曲線1149，在點(diǎn)1153 的位置產(chǎn)生特性X線。在對(duì)靶1137采用了材質(zhì)B的情況下，參照能量曲 線1151，在點(diǎn)1155的位置產(chǎn)生特性X線。
這樣，當(dāng)特定的光子能量的能量強(qiáng)度突出而產(chǎn)生特性X線時(shí)，X線的 有效能量表示靶材質(zhì)特有的值。
例如，當(dāng)耙材質(zhì)為鉬時(shí)，會(huì)W約20keV的光子能量產(chǎn)生特性X線， 當(dāng)靶材質(zhì)為鎢時(shí)會(huì)以約70keV的光子能量產(chǎn)生特性X線。與不產(chǎn)生特性X 線的情況相比，X線有效能量的值偏向產(chǎn)生特性X線一方。
因此，X線1145的有效能量根據(jù)靶1137的材質(zhì)而變化。
艮卩，X線CT裝置100的X線管裝置107使電子束1143碰撞到耙1137b 的靶構(gòu)件1147-1 靶構(gòu)件1147-4，從各靶構(gòu)件1147-1 靶構(gòu)件1147-4分 別產(chǎn)生不同的有效能量的X線。
此外，為了使電子束1143選擇性地碰撞到所希望的靶構(gòu)件1147，通 過偏向器1141使電子束1143的前進(jìn)方向偏轉(zhuǎn)。此時(shí)，例如可利用飛焦點(diǎn) 機(jī)構(gòu)。這樣，在第15實(shí)施方式中，由于在X線CT裝置100的X線管裝置107中，具備分別由不同材質(zhì)的多個(gè)靶構(gòu)件構(gòu)成的靶，因此，可通過使電子束碰撞到各靶構(gòu)件上而產(chǎn)生不同有效能量的X線。另外，能高速進(jìn)行X
線有效能量的變更。
因此，X線CT裝置100的X線管裝置107在多能量掃描中，能照射有效能量不同的多個(gè)X線。
另外，X線管裝置107可按高速變更X線有效能量來進(jìn)行攝影的位置(按取景位置)變更X線有效能量，可在一次掃描中進(jìn)行多能量掃描。
而且，可由單一的碰撞角度構(gòu)成靶，因此，容易實(shí)現(xiàn)靶構(gòu)件的成形。
此外，關(guān)于靶構(gòu)件的數(shù)量和靶材質(zhì)并未特別限定，可由2種、3種或4種以上的靶構(gòu)件構(gòu)成靶。
(第16實(shí)施方式)
第16實(shí)施方式是通過不同靈敏度的多個(gè)X線檢測(cè)器進(jìn)行透過X線的檢測(cè)的實(shí)施方式。
利用圖38對(duì)本發(fā)明的第16實(shí)施方式的X線CT裝置100進(jìn)行說明。圖38是表示X線檢測(cè)器127的一個(gè)形態(tài)的圖。
X線檢測(cè)器127被多層化，由多個(gè)的X線檢測(cè)器127-l X線檢測(cè)器127-3構(gòu)成。X線檢測(cè)器127-l X線檢測(cè)器127-3具有各自靈敏度不同的X線檢測(cè)元件。X線檢測(cè)器127-l X線檢測(cè)器127-3例如是固體檢測(cè)器、氣體檢測(cè)器等各自靈敏度不同的X線檢測(cè)器 ~
X線檢測(cè)器127-l X線檢測(cè)器127-3分別通過同一有效能量的X線1157來取得投影數(shù)據(jù)1159-1 投影數(shù)據(jù)1159-3。由于X線檢測(cè)器127-1 X線檢測(cè)器127-3的靈敏度分別不同，因此，投影數(shù)據(jù)1159-1 投影數(shù)據(jù)1159-3分別相當(dāng)于通過不同有效能量的X線取得的投影數(shù)據(jù)。
此外，X線檢測(cè)器127-l X線檢測(cè)器127-3也可在圓周徑向、圓周方向等任意一方向上多層化，或者分離設(shè)置。而且，在檢測(cè)器面方向上進(jìn)行多層化時(shí)還可交替配置。此時(shí)，各元件相互可用作分離器。但是，在考慮X.線量的抑制以及曝光量的降低時(shí)，希望在圓周徑向上多層化。
這樣，在第16實(shí)施方式中，X線CT裝置IOO通過各自靈敏度不同的
36多個(gè)X線檢測(cè)器進(jìn)行透過X線的檢測(cè)。因此，X線CT裝置100可不改變X線有效能量，而按照照射有效能量不同的多個(gè)X線的方式，取得與各X線有效能量對(duì)應(yīng)的圖像數(shù)據(jù)(投影數(shù)據(jù)或重構(gòu)圖像)。
(第17實(shí)施方式)
第17實(shí)施方式是將管電壓、帶X線管的濾波器(以下稱為濾波器)、靶材質(zhì)、碰撞角度等會(huì)對(duì)能譜和有效能量產(chǎn)生影響的參數(shù)、與能譜或有效能量對(duì)應(yīng)起來進(jìn)行畫面顯示的實(shí)施方式。
圖39是第17實(shí)施方式的畫面顯示例。
畫面170上顯示著能譜以及有效能量與各種參數(shù)的對(duì)應(yīng)表1671 。在對(duì)應(yīng)表171中，作為記錄項(xiàng)有"能譜"、"有效能量"、"管電壓"、"濾波器"、"靶材質(zhì)"、"碰撞角度"，也可使"能譜"或"有效能量"與"管電壓"、"濾波器"、"靶材質(zhì)"、"碰撞角度"中的至少一個(gè)相對(duì)應(yīng)。也可如對(duì)應(yīng)表171那樣，將改變了上述參數(shù)之后的能譜或有效能量?jī)H通過標(biāo)記來區(qū)分。
并且，在畫面170上顯示曲線圖172，也可對(duì)上述第一能譜、第二能譜的形狀、第一有效能量、第二有效能量進(jìn)行圖示。
另外，若向畫面170的對(duì)應(yīng)表171中輸入?yún)?shù)，則也可根據(jù)該輸入的參數(shù)對(duì)X線管裝置107進(jìn)行控制。
根據(jù)本實(shí)施方式，可將參數(shù)、能譜或有效能量對(duì)應(yīng)起來進(jìn)行確認(rèn)。
以上，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的X線CT裝置等的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限定于上述例子。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在本申請(qǐng)所公開的技術(shù)思想范圍內(nèi)，很容易想到各種變更例或修正例，應(yīng)了解這些也當(dāng)然屬于本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
而且，在上述實(shí)施方式中，利用了X線CT裝置，但并不限定于此，也可應(yīng)用于利用了中子射線、陽(yáng)電子、伽馬射線或光的CT裝置、X線攝影裝置中。
另外，在本實(shí)施方式中，采用了具有一組X線管與X線檢測(cè)器一般X線CT裝置，但也可應(yīng)用于具有多組X線管和X線檢測(cè)器的多管球CT裝置中。(工業(yè)上的可利用性)上述放射線攝影裝置以及圖像處理程序，只要是利用具有不同能譜的多個(gè)X線來非侵襲地對(duì)被攝體的內(nèi)部構(gòu)造進(jìn)行攝影的放射線攝影裝置，則并不限定于醫(yī)療目的，還可應(yīng)用于其他產(chǎn)業(yè)目的。
權(quán)利要求
1、一種放射線攝影裝置，包括X線源，其照射第一能譜的X線以及第二能譜的X線；X線檢測(cè)器，其對(duì)透過了被檢體的所述第一能譜的X線以及第二能譜的X線進(jìn)行檢測(cè)，輸出第一能譜的投影數(shù)據(jù)以及第二能譜的投影數(shù)據(jù)；控制單元，其對(duì)所述X線源以及所述X線檢測(cè)器的動(dòng)作進(jìn)行控制；插值單元，其基于所述第一能譜的投影數(shù)據(jù)和第二能譜的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行插值處理，生成與所述第一能譜以及第二能譜不同的能譜的投影數(shù)據(jù)；圖像處理單元，其基于所述第一能譜的投影數(shù)據(jù)以及第二能譜的投影數(shù)據(jù)，生成所希望的圖像，并且對(duì)由所述插值單元生成的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)，生成與所述不同的能譜對(duì)應(yīng)的重構(gòu)像；和顯示單元，其顯示所述重構(gòu)像。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線攝影裝置，其特征在于， 所述插值單元對(duì)光子能量和X線吸收系數(shù)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，基于該對(duì)數(shù)變化后的光子能量或X線吸收系數(shù)進(jìn)行插值處理。
全文摘要
根據(jù)本發(fā)明的放射線攝影裝置，其特征在于，圖像處理單元包括取得單元，其取得第一能譜的投影數(shù)據(jù)和第二能譜的投影數(shù)據(jù)；和合成像生成單元，其將基于所述第一能譜的投影數(shù)據(jù)的第一圖像與基于所述第二能譜的投影數(shù)據(jù)的第二圖像按照規(guī)定的合成條件合成，并生成合成圖像；以及顯示單元，其顯示所述生成的合成圖像。
文檔編號(hào)A61B6/03GK101632591SQ20091015111
公開日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2006年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月18日
發(fā)明者后藤大雅, 宮崎靖, 尾見康夫, 廣川浩一 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立醫(yī)藥