專利名稱：X射線計算機斷層攝影裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及具有圓軌道錐形束重建功能的X射線計算機斷層攝影裝置(CT(Computer Tomography)),
背景技術：
雖然圓軌道錐形束重建法是由Feldkamp等提出的，但在此重建法中，不具備360度的投影數(shù)據(jù)的區(qū)域(遮蔽區(qū)域)存在于重建區(qū)域的兩端部。該遮蔽區(qū)域的畫質(zhì)低。由此，遮蔽區(qū)域凈皮從圖像重建處理中排除，而不被成像化。即使強行重建遮蔽區(qū)域，產(chǎn)生畸變、形狀再現(xiàn)性惡化，進而產(chǎn)生CT值偏移的可能性也很高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目在于提高圓軌道錐形束重建法中的遮蔽區(qū)域的畫質(zhì)。本發(fā)明的實施方式的X射線計算機斷層攝影裝置，其特征在于，包括X射線管，產(chǎn)生錐形束形狀的X射線；二維陣列型的X射線檢測器，檢測出透過被檢體的X射線，產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)；旋轉(zhuǎn)結構，將上述X射線管與上述X射線檢測器一起旋轉(zhuǎn)自如地支撐在上述被檢體的周圍；重建處理部，在上述投影數(shù)據(jù)中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)一周的視圖數(shù)的投影數(shù)據(jù)，重建全掃描圖像，并且根據(jù)比旋轉(zhuǎn)一周的視圖數(shù)少的視圖數(shù)的投影數(shù)據(jù)，重建短掃描圖像；CT值偏移分布發(fā)生部，根據(jù)上述全掃描圖像和上述短掃描圖像，產(chǎn)生源于上述少的視圖數(shù)的CT值偏移的空間分布；校正部，根據(jù)上述CT值偏移的空間分布，校正上述短掃描圖像。
在下面的描述中將提出本發(fā)明的其它目的和優(yōu)點，部分內(nèi)容可以從說明書的描述中變得明顯，或者通過實施本發(fā)明可以明確上述內(nèi)容。通過下文中詳細指出的手段和組合可以實現(xiàn)和得到本發(fā)明的目的和優(yōu)點。


結合在這里并構成說明書的一部分的附圖描述本發(fā)明當前優(yōu)選的實施方式，并且與上述的概要說明以及下面的對優(yōu)選實施方式的詳細描述一同用來說明本發(fā)明的原理。
圖1為基于本發(fā)明的實施方式的X射線計算機斷層攝影裝置的結構圖。
圖2為與基于圖1的重建處理部的重建區(qū)域的兩端部分有關的短掃描重建的補充說明圖。
圖3為基于圖1的CT值偏移圖像生成部和短掃描圖像校正部的處理的流程圖。
圖4為基于圖1的CT值偏移圖像生成部和短掃描圖像校正部的處理的詳細流程圖。
圖5為表示在本實施方式中表示在短掃描重建中使用的投影數(shù)據(jù)的范圍的視域圖。
具體實施例方式
以下參照附圖，說明本發(fā)明的X射線計算機斷層攝影裝置的實施方式。另外，在X射線計算機斷層才聶影裝置中有兩種的方式，即、X射線
管和x射線檢測器設為一體，并在被檢體的周圍旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)方式；以及在環(huán)架上配置多個x射線檢測器，且只有x射線管在被檢體的周圍旋轉(zhuǎn)的固定/旋轉(zhuǎn)方式，不論任何一種方式都可以適用于本發(fā)明。關于旋轉(zhuǎn)/旋轉(zhuǎn)方式，有兩種類型，即、將一對x射線管和x射線檢測器搭載在
旋轉(zhuǎn)架上的單管球型；以及將多對X射線管和X射線檢測器搭載在旋轉(zhuǎn)架上的所謂多管球型，但無論任何一種類型都可以適用于本發(fā)明。關于X射線檢測器，有用閃爍器等焚光體將透過被檢體的X射線變換為光以后，用光電二極管等光電變換元件變換為電荷的間接變換型；以及由X射線在半導體內(nèi)產(chǎn)生電子空穴對和向此電極移動、即利用光導電現(xiàn)象的直接變換型，本發(fā)明可以采用任何一種形式。
圖1為與本實施方式相關的X射線計算機斷層攝影裝置的結構。架臺100具備X射線管101。 X射線管101從高電壓發(fā)生裝置經(jīng)過滑環(huán)(slip-rhig)結構108,接受管電壓的施加以及燈絲電流的供給，產(chǎn)生錐形束形狀的X射線。X射線管101和X射線檢測器105 —起4荅載在以旋轉(zhuǎn)軸(Z軸)為中心，旋轉(zhuǎn)自如地被支撐的旋轉(zhuǎn)架102上。旋轉(zhuǎn)角檢出部107為了檢測出旋轉(zhuǎn)架102的旋轉(zhuǎn)角而設定。通常，在X射線管101處于頂端的時候，旋轉(zhuǎn)架102的旋轉(zhuǎn)角被設置為零度。X射線檢測器103夾著旋轉(zhuǎn)軸RA，面向X射線管lOl。以旋轉(zhuǎn)軸RA為中心，經(jīng)由輸入裝置115設定圓筒形狀的重建區(qū)域。
X射線檢測器103檢測出從X射線管101透過被檢體的X射線。X射線檢測器103是對應于錐形束的多層(muW-slice)型或二維陣列(2D-array)型。即、X射線檢測器103具有沿著旋轉(zhuǎn)軸RA并列的多個X射線檢測元件列。各X射線檢測元件列具有沿著與旋轉(zhuǎn)軸RA正交的方向排列成1列的多個X射線檢測元件。
X射線檢測器103的輸出按每個通道被數(shù)據(jù)收集電路(DAS) 104放大，變換為數(shù)字信號，然后經(jīng)由例如非接觸型的數(shù)據(jù)傳送裝置105發(fā)送給前處理裝置106，在前處理裝置106中進行靈敏度校正等校正處理，將作為在緊接重建處理前的階段中的所謂投影數(shù)據(jù)存儲到投影數(shù)據(jù)存儲部116中。掃描控制器110為了數(shù)據(jù)收集(掃描)，控制旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部、高電壓發(fā)生裝置109、數(shù)據(jù)收集電路104等。
重建處理部119具有使用360度角度范圍的投影數(shù)據(jù)來重建圖^^的全重建處理功能，以及使用在(180度+ a)以上到未滿360度的角度范
7圍的投影數(shù)據(jù)來重建圖像的短(short)重建處理功能。全重建處理方法 的典型是作為錐形束圖像重建法之一的FDK算法(Feldkamp method )。 FDK算法，眾所周知，是以扇束巻積反投影法為基礎的近似的重建法， 巻積處理以錐角比較小作為前提，將數(shù)據(jù)看作扇形投影數(shù)據(jù)來進行。但 是，反投影處理沿著實際的射線(ray)進行。也就是說，投影數(shù)據(jù)乘以 依存于Z坐標的權重，對乘以此權重的投影數(shù)據(jù)巻積與扇束重建一樣的 重建函數(shù)，并且將此數(shù)據(jù)沿著具有錐角的傾斜的實際的射線(ray)進行反 投影，按上述這樣的順序重建圖像。
短重建處理方法也是被稱為"PBS" ( Pixel Based Sector Reconstruction)的方法。PBS是決定通過重建像素的多個射線(ray)，使 用對應于射線(ray)的投影數(shù)據(jù)，計算重建像素的CT值的方法。在短掃 描重建處理中，起因于成為重建處理的基礎的投影數(shù)據(jù)的數(shù)量少，發(fā)生 CT值從真實值偏移的所謂CT值偏移(shift)現(xiàn)象。在本實施方式中，校 正此CT值偏移。
在短掃描重建處理中，如圖5所示，根據(jù)在投影數(shù)據(jù)存儲部116中 存儲的投影數(shù)據(jù)，按照在Z軸上的切片位置和重建對象的像素的位置選 擇在短掃描重建處理中使用的投影數(shù)據(jù)的范圍(視域view range )。視域 是在重建對象的像素的位置上實際收集源于透過X射線的投影數(shù)據(jù)的角 度范圍。
如圖2所示，對在圃柱形的重建區(qū)域的兩端部分(Z1 Z2、 Z3 Z4) 的遮蔽區(qū)域的各像素的每個設定視域。視域由重建位置的Z位置、從旋 轉(zhuǎn)軸(Z)到對象像素為止的半徑和扇形角決定。視域內(nèi)的視圖數(shù)，基本 上在重建范圍的兩端部分各自的從最內(nèi)位置Z2、 Z3到頂端位置Z1、 Z4 連續(xù)地或是階段地減少。最內(nèi)位置Z2、 Z3作為重建區(qū)域的外圍和錐形 束X射線的邊緣交差的部分的Z位置而被定義。
在重建處理中，在不存在遮蔽區(qū)域的重建區(qū)域的中央部分(Z2 Z3) 上，將用于重建的視圖數(shù)設定為在旋轉(zhuǎn)1次收集的投影數(shù)據(jù)的視圖數(shù)N。 另外，在存在遮蔽區(qū)域的重建區(qū)域的兩端部分(Z1 Z2、 Z3 Z4)上，用 于重建的視圖數(shù)根據(jù)Z位置從旋轉(zhuǎn)1次的視圖數(shù)N降低到與為了進行半重建所需要的視圖數(shù)相同的N.((180。 +a)/360。)。另外，ot為扇形角。 在具有一周的投影數(shù)據(jù)的不存在遮蔽區(qū)域的重建區(qū)域的中央部分
(Z2 Z3 )和在兩端部分(Z1 Z2、 Z3 Z4 )的各切片的中央圓形部分中， 全部視圖N的投影數(shù)據(jù)被供給全掃描重建處理。另一方面，在兩端部分
(Z1 Z2、 Z3 Z4)的遮蔽區(qū)域中，比N少的與Z位置對應的視圖數(shù)的 投影數(shù)據(jù)被供給短掃描重建處理。全掃描/短掃描重建處理依據(jù)FDK重 建法/PBS法，根據(jù)被選擇的投影數(shù)據(jù)，對重建區(qū)域內(nèi)的圖像數(shù)據(jù)進行 重建。
CT值偏移圖像生成部121根據(jù)全掃描圖像和短掃描圖像，產(chǎn)生通過 短掃描重建處理生成的遮蔽區(qū)域的CT值偏移的空間分布(以下，稱為 CT值偏移圖像)。具體地說，如圖3、圖4所示，對全掃描圖像和短掃 描圖像進行差分，產(chǎn)生圓環(huán)狀的差分圖像。在全掃描圖像和短掃描圖像 中都同等地包含組織或骨頭等被照體的陰影。全掃描圖像包含較多畸變， 但是不怎么包含CT值偏移。而另一方面，短掃描圖像不怎么包含畸變， 但是包含較多CT值偏移。因此，在差分圖像中殘存有畸變和CT值偏 移。
進而，關于殘存在差分圖像上的畸變，就其產(chǎn)生原理上，絕對值將 非常高。所以，CT值偏移圖像生成部121的閾值處理功能是設定上限闊 值和下限閾值，在差分圖像中除去超過上限閾值的像素的像素值，也就 是說，置換為零值，同樣除去低于下限閾值的像素的像素值，也就是說， 置換為零值。
并且，CT值偏移圖像生成部121的CT值偏移抽出處理功能是對于 除去了畸變的差分圖像，進行二維高斯濾波等低通濾波處理，減少殘留 的組織像和畸變等空間高頻分量，抽出(強調(diào))CT值偏移分量，最后生 成(推定)CT值偏移分量為主導的圓環(huán)狀的CT值偏移圖像。
在短掃描圖像校正部123中，通過對短掃描圖像進行加上或減去CT 值偏移圖像，生成減少CT值偏移的短掃描圖像。對校正了的短掃描圖 像合成相當于中央圓形部分的全掃描圖像部分，能夠獲得對于遮蔽區(qū)域 抑制了畸變、形狀再現(xiàn)性的惡化、以及CT值偏移的產(chǎn)生的短掃描圖像。在這樣的實施方式中，在圓軌道錐形束重建法上，在部分地存在遮
蔽區(qū)域的重建區(qū)域的兩端部分上，通過根據(jù)z位置逐漸減少重建中使用 的視圖數(shù)，從而能夠抑制在遮蔽區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生畸變、形狀再現(xiàn)性的惡化的
可能性，并且，根據(jù)全掃描圖像和短掃描圖像能夠獲得基于該處理的CT 值偏移，據(jù)此，也能夠通過校正短掃描圖像，抑制CT值偏移的產(chǎn)生。
另外，本發(fā)明不限于上述實施方式本身，在實施階段可以在不脫離 本發(fā)明的要旨的范圍內(nèi)對結構要素進行變形來實現(xiàn)。另外，通過對于上 述實施方式中所公開的多個結構要素進行適當組合，能夠形成各種發(fā)明。 例如、可以從實施方式中所示的全部結構要素中刪除一些結構要素。進 而適當?shù)亟M合在不同實施方式中的結構要素。
本領域技術人員容易想到其它優(yōu)點和變更方式。因此，本發(fā)明就
方式。因此，在不^離由所附的權利要求書以及其等同物限定的二般 發(fā)明概念的精神和范圍的情況下，可以進行各種修改。
權利要求
1.一種X射線計算機斷層攝影裝置，其特征在于，包括X射線管，產(chǎn)生錐形束形狀的X射線；二維陣列型的X射線檢測器，檢測出透過被檢體的X射線，產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)；旋轉(zhuǎn)結構，將上述X射線管與上述X射線檢測器一起旋轉(zhuǎn)自如地支撐在上述被檢體的周圍；重建處理部，在上述投影數(shù)據(jù)中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)一周的視圖數(shù)的投影數(shù)據(jù)，重建全掃描圖像，并且根據(jù)比旋轉(zhuǎn)一周的視圖數(shù)少的視圖數(shù)的投影數(shù)據(jù)，重建短掃描圖像；CT值偏移分布發(fā)生部，根據(jù)上述全掃描圖像和上述短掃描圖像，產(chǎn)生源于上述少的視圖數(shù)的CT值偏移的空間分布；校正部，根據(jù)上述CT值偏移的空間分布，校正上述短掃描圖像。
2. 根據(jù)權利要求1所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特征在于上述重建處理部根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸上的重建位置，使在重建區(qū)域的兩端 部分上用于上述短掃描圖像的重建的投影數(shù)據(jù)的視圖數(shù)變化。
3. 根據(jù)權利要求1所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特征 在于上述CT值偏移分布發(fā)生部，包括差分圖像發(fā)生部，對上述全掃描圖像和上述短掃描圖像進行差分， 產(chǎn)生差分圖像；閾值處理部，對上述差分圖像進行閾值處理，產(chǎn)生上述CT值偏 移分布。
4. 根據(jù)權利要求3所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特征 在于上述CT值偏移分布發(fā)生部，還包括 低通濾波器部，對上述CT值偏移分布進行低通濾波。
5. 根據(jù)權利要求1所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特征 在于，還包括合成處理部，部分地合成上述全掃描圖像和上述短掃描圖像。
6. 根據(jù)權利要求1所述的X射線計算機斷層攝影裝置，其特征 在于，還包括合成處理部，合成上述全掃描圖像的中央部分和上述短掃描圖像 的圓環(huán)部分。
7. —種圖像處理裝置，其特征在于，包括存儲部，存儲使用錐形束形狀的X射線收集到的投影數(shù)據(jù)； 重建處理部，根據(jù)旋轉(zhuǎn)一周的視圖數(shù)的投影數(shù)據(jù)，重建全掃描圖像，并且根據(jù)比旋轉(zhuǎn)一周的視圖數(shù)少的視圖數(shù)的投影數(shù)據(jù)，重建短掃描圖像；CT值偏移分布發(fā)生部，根據(jù)上述全掃描圖像和上述短掃描圖像， 產(chǎn)生源于上述少的視圖數(shù)的CT值偏移的空間分布；校正部，根據(jù)上述CT值偏移的空間分布，校正上述短掃描圖像。
8. 根據(jù)權利要求7所述的圖像處理裝置，其特征在于 上述重建處理部根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸上的重建位置，使在重建區(qū)域的兩端部分上用于上述短掃描圖像的重建的投影數(shù)據(jù)的視圖數(shù)變化。
9. 根據(jù)權利要求7所述的圖像處理裝置，其特征在于 上述CT值偏移分布發(fā)生部，包括差分圖像發(fā)生部，對上述全掃描圖像和上述短掃描圖像進行差分， 產(chǎn)生差分圖像；閾值處理部，對上述差分圖像進行閾值處理，產(chǎn)生上述CT值偏 移分布。
10. 根據(jù)權利要求9所述的圖像處理裝置，其特征在于 上述CT值偏移分布發(fā)生部，還包括 低通濾波器部，對上述CT值偏移分布進行低通濾波。
11. 根據(jù)權利要求7所述的圖像處理裝置，其特征在于，還包括 合成處理部，部分地合成上述全掃描圖像和上迷短掃描圖像。
12. 根據(jù)權利要求7所述的圖像處理裝置，其特征在于，還包括 合成處理部，合成上述全掃描圖^^的中央部分和上述短掃描圖像的圓環(huán)部分。
13. —種圖像產(chǎn)生方法，其特征在于，包括以下步驟 根據(jù)在使用錐形束形狀的X射線收集到的投影數(shù)據(jù)中的旋轉(zhuǎn)一周的視圖數(shù)的投影數(shù)據(jù)，重建全掃描圖像；在上述投影數(shù)據(jù)中，根據(jù)比旋轉(zhuǎn)一周的視圖數(shù)少的視圖數(shù)的投影 數(shù)據(jù)，重建短掃描圖像；根據(jù)上述全掃描圖像和上述短掃描圖像，產(chǎn)生源于上述少的視圖 數(shù)的CT值偏移的空間分布；根據(jù)上述CT值偏移的空間分布，校正上述短掃描圖像。
14. 根據(jù)權利要求13所述的圖像產(chǎn)生方法，其特征在于 根據(jù)旋轉(zhuǎn)軸上的重建位置，使在重建區(qū)域的兩端部分上用于上述短掃描圖像的重建的投影數(shù)據(jù)的視圖數(shù)變化。
15. 根據(jù)權利要求13所述的圖像產(chǎn)生方法，其特征在于 在上述產(chǎn)生CT值偏移的空間分布的步驟中， 對上述全掃描圖像和上述短掃描圖像進行差分，產(chǎn)生差分圖像， 對上述差分圖像進行閾值處理，產(chǎn)生上述CT值偏移分布。
16. 根據(jù)權利要求13所述的圖像產(chǎn)生方法，其特征在于 在上述產(chǎn)生CT值偏移的空間分布的步驟中，對上述CT值偏移分布進行低通濾波。
17. 根據(jù)權利要求16所述的圖像產(chǎn)生方法，其特征在于，還包括 部分地合成上述全掃描圖像和上述短掃描圖像的步驟。
18. 根據(jù)權利要求13所述的圖像產(chǎn)生方法，其特征在于，還包括 合成上述全掃描圖像的中央部分和上述短掃描圖像的圓環(huán)部分的步驟。
全文摘要
X射線計算機斷層攝影裝置，具有產(chǎn)生錐形束形狀的X射線的X射線管(101)；檢測出透過被檢體的X射線而產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)的二維陣列型的X射線檢測器(103)；將X射線管與X射線檢測器一起旋轉(zhuǎn)自如地支撐在被檢體的周圍的旋轉(zhuǎn)結構(102)；在投影數(shù)據(jù)中，根據(jù)旋轉(zhuǎn)一周的視圖數(shù)的投影數(shù)據(jù)，重建全掃描圖像，并且根據(jù)比旋轉(zhuǎn)一周的視圖數(shù)少的視圖數(shù)的投影數(shù)據(jù)，重建短掃描圖像的重建處理部(119)；根據(jù)全掃描圖像和短掃描圖像，產(chǎn)生源于少的視圖數(shù)的CT值偏移的空間分布的CT值偏移分布發(fā)生部(121)；根據(jù)CT值偏移的分布，校正短掃描圖像的校正部(123)。
文檔編號A61B6/03GK101647707SQ20091016332
公開日2010年2月17日 申請日期2009年8月11日 優(yōu)先權日2008年8月11日
發(fā)明者秋野成臣 申請人:株式會社東芝;東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社