X射線ct裝置以及圖像重構(gòu)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】 本發(fā)明涉及X射線CT裝置以及圖像重構(gòu)方法，詳細(xì)來說，涉及適于使用了能從多個(gè)焦 點(diǎn)位置照射X射線的X射線管裝置的X射線CT裝置的圖像重構(gòu)方法。
【背景技術(shù)】 X射線CT裝置是如下裝置，其在使X射線管裝置與X射線檢測(cè)器相對(duì)配置的狀態(tài)下圍 繞被檢體的周圍旋轉(zhuǎn)，從多個(gè)旋轉(zhuǎn)角度方向（View:視角）照射X射線并按每個(gè)視角來檢測(cè) 透過被檢體的X射線，基于檢測(cè)到的投影數(shù)據(jù)來生成被檢體的斷層像。近幾年，開發(fā)了具有 使X射線焦點(diǎn)位移（shift)至多個(gè)位置來照射X射線的功能的FFS(FlyingFocalSpot) X射線管裝置。在FFSX射線管裝置中，通過以電磁方式使向陽(yáng)極（靶）入射的電子束的位 置進(jìn)行移動(dòng)，從而能夠使X射線焦點(diǎn)位置位移至多個(gè)地點(diǎn)。由此，能夠從同一旋轉(zhuǎn)角度方向 (視角）得到X射線照射路徑不同的多個(gè)投影數(shù)據(jù)，所以能提高X射線CT裝置的空間分辨 率（FFS法）。 但是，使用現(xiàn)有的FFS法來重構(gòu)的圖像雖然有效視野整體的中心附近的空間分辨率得 到提高，但是在中心部以外的周邊部存在空間分辨率降低的問題。對(duì)此，在專利文獻(xiàn)1中提 出了BFFS(BalancedFlyingFocusSpot)法，該BFFS法通過基于X射線管裝置-旋轉(zhuǎn)中心 間距離和旋轉(zhuǎn)一周所拍攝的視角數(shù)（相鄰的視角的角度差）來設(shè)定最佳的焦點(diǎn)移動(dòng)距離， 從而使周邊部的空間分辨率均勻并得到提高。 在先技術(shù)文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn) 專利文獻(xiàn)1 :JP特開2010-35812號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】
發(fā)明要解決的課題 但是，由于硬件的限度，數(shù)據(jù)收集裝置的采樣率（samplingrate)、臺(tái)架旋轉(zhuǎn)速度受到 限制。因此，為了增加旋轉(zhuǎn)一周所拍攝的視角數(shù)，需要降低臺(tái)架的旋轉(zhuǎn)速度。在降低旋轉(zhuǎn)速 度來增加視角數(shù)的情況下，對(duì)于心臟等活動(dòng)快的臟器來說，運(yùn)動(dòng)偽影(motionartifact)會(huì) 增加。這樣的運(yùn)動(dòng)偽影越是心臟等活動(dòng)快的臟器對(duì)圖像的影響就越大，對(duì)于進(jìn)行圖像診斷 的放射線醫(yī)生來說是不方便的。因此，在以伴有運(yùn)動(dòng)的部位為對(duì)象的拍攝中，期望不降低旋 轉(zhuǎn)速度而提高涉及到整個(gè)有效視野的空間分辨率。 本發(fā)明鑒于前述的問題點(diǎn)而作，其目的在于，提供一種在通過將X射線焦點(diǎn)位置移動(dòng) 至多個(gè)位置來獲得投影數(shù)據(jù)從而提高空間分辨率的FFS法中，不降低旋轉(zhuǎn)速度就能夠提高 有效視野整體的空間分辨率的X射線CT裝置以及圖像重構(gòu)方法。 用于解決課題的手段 為了達(dá)成前述目的，第1發(fā)明是一種X射線CT裝置，該X射線CT裝置的特征在于，具 備：X射線管裝置，其從多個(gè)焦點(diǎn)位置向被檢體照射X射線；X射線檢測(cè)器，其與所述X射線 管裝置相對(duì)配置，檢測(cè)透過所述被檢體的X射線即透過X射線；旋轉(zhuǎn)盤，其搭載所述X射線 管裝置以及所述X射線檢測(cè)器，圍繞所述被檢體的周圍進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；焦點(diǎn)位移X射線控制部， 其使所述X射線管裝置的所述焦點(diǎn)位置位移至任意的位置；焦點(diǎn)位移投影數(shù)據(jù)生成部，其 將基于由所述焦點(diǎn)位移X射線控制部使所述焦點(diǎn)位置位移至多個(gè)地點(diǎn)而照射的各X射線的 所述透過X射線進(jìn)行組合來生成焦點(diǎn)位移投影數(shù)據(jù)；虛擬視角生成部，其在所述焦點(diǎn)位移 投影數(shù)據(jù)的視角方向上生成虛擬視角，使用所述虛擬視角來生成上采樣投影數(shù)據(jù)；以及重 構(gòu)運(yùn)算部，其在圖像面內(nèi)比給定的邊界更靠近圖像中心的中心區(qū)域使用所述焦點(diǎn)位移投影 數(shù)據(jù)的實(shí)際數(shù)據(jù)而在比所述邊界更靠外側(cè)的周邊區(qū)域使用所述上采樣投影數(shù)據(jù)，來重構(gòu)圖 像。 第2發(fā)明是一種圖像重構(gòu)方法，該圖像重構(gòu)方法的特征在于，包括：取得基于使X射線 管裝置的X射線焦點(diǎn)位置位移至多個(gè)地點(diǎn)而照射的各X射線的投影數(shù)據(jù)即焦點(diǎn)位移投影數(shù) 據(jù)的步驟；在所述焦點(diǎn)位移投影數(shù)據(jù)的視角方向上生成虛擬視角，使用所述虛擬視角來生 成上采樣投影數(shù)據(jù)的步驟；以及在圖像面內(nèi)比給定的邊界更靠近圖像中心的中心區(qū)域使用 所述焦點(diǎn)位移投影數(shù)據(jù)的實(shí)際數(shù)據(jù)而在比所述邊界更靠外側(cè)的周邊區(qū)域使用所述上采樣 投影數(shù)據(jù)，來重構(gòu)圖像的步驟。 發(fā)明效果 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種在通過將X射線焦點(diǎn)位置移動(dòng)至多個(gè)位置來獲得投影數(shù)據(jù) 從而提高空間分辨率的FFS法中，不降低旋轉(zhuǎn)速度就能提高有效視野整體的空間分辨率的 X射線CT裝置以及圖像重構(gòu)方法。
【附圖說明】 圖1是X射線CT裝置1的整體結(jié)構(gòu)圖。 圖2是說明X射線CT裝置1所執(zhí)行的處理整體的流程的流程圖。 圖3是說明虛擬視角生成處理（A)的流程的流程圖。 圖4是表示虛擬視角生成處理（A)的步驟的示意圖。 圖5是說明虛擬視角生成處理（B)的流程的流程圖。 圖6是表示虛擬視角生成處理（B)的步驟的示意圖。 圖7是說明虛擬視角生成處理（C)的流程的流程圖。 圖8是表示虛擬視角生成處理（C)的步驟的示意圖。 圖9是說明虛擬視角生成處理（D)的流程的流程圖。 圖10是表示虛擬視角生成處理（D)的步驟的示意圖。 圖11(a)以及（b)是對(duì)采用了相對(duì)數(shù)據(jù)的上采樣方法進(jìn)行說明的圖，圖11(c)是表示 基于2點(diǎn)的插值的圖，圖11(d)是表示基于4點(diǎn)的插值的圖，圖11(e)是表示基于TV法的 插值的圖。 圖12是對(duì)視角數(shù)部分地不同的上采樣投影數(shù)據(jù)518進(jìn)行說明的圖。 圖13是對(duì)圖像的中心區(qū)域604和周邊區(qū)域603的空間分辨率的變化進(jìn)行說明的圖。 圖14是說明重構(gòu)運(yùn)算處理的流程的流程圖。 圖15是表示在圖14的重構(gòu)運(yùn)算處理中使用的投影數(shù)據(jù)的狀態(tài)的圖。 圖16是對(duì)第2實(shí)施方式的重構(gòu)運(yùn)算處理進(jìn)行說明的圖。 圖17是在第2實(shí)施方式的重構(gòu)運(yùn)算處理中應(yīng)用的權(quán)重系數(shù)的例子。 圖18是說明第2實(shí)施方式的重構(gòu)運(yùn)算處理的流程的流程圖。 圖19是在第3實(shí)施方式的重構(gòu)運(yùn)算處理中應(yīng)用的權(quán)重系數(shù)的例子。 圖20是說明第3實(shí)施方式的重構(gòu)運(yùn)算處理的流程的流程圖。 圖21是對(duì)在第4實(shí)施方式的重構(gòu)運(yùn)算處理中設(shè)定的ROI和各區(qū)域中使用的投影數(shù)據(jù) 進(jìn)行說明的示意圖。 圖22是說明第4實(shí)施方式的重構(gòu)運(yùn)算處理的流程的流程圖。 圖23是在第5實(shí)施方式的重構(gòu)運(yùn)算處理中對(duì)使用根據(jù)距圖像中心的距離以不同的視 角數(shù)進(jìn)行上采樣后的投影數(shù)據(jù)來重構(gòu)的圖像進(jìn)行合成的例子。 圖24是在圖23的例子中進(jìn)行加權(quán)來合成圖像以使在邊界附近區(qū)域變得平滑的例子。 圖25是將圖24的例子中的區(qū)域數(shù)擴(kuò)充為N個(gè)區(qū)域的例子。
【具體實(shí)施方式】 以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
[第1實(shí)施方式] 首先，參照?qǐng)D1說明X射線CT裝置1的整體構(gòu)成。 如圖1所示，X射線CT裝置1具備掃描臺(tái)架部100和操作臺(tái)120。 掃描臺(tái)架部100是對(duì)被檢體照射X射線并檢測(cè)透過被檢體的X射線的裝置，其具備：χ射線管裝置101、旋轉(zhuǎn)盤102、準(zhǔn)直器103、X射線檢測(cè)器106、數(shù)據(jù)收集裝置107、臺(tái)架控制裝 置108、臥臺(tái)控制裝置109、以及焦點(diǎn)位移X射線控制裝置110。 在旋轉(zhuǎn)盤102設(shè)置開口部104,X射線管裝置101和X射線檢測(cè)器106隔著開口部104 相對(duì)配置。在開口部104中插入載置于臥臺(tái)105的被檢體。旋轉(zhuǎn)盤102通過驅(qū)動(dòng)力而圍繞 被檢體的周圍進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該驅(qū)動(dòng)力是從由臺(tái)架控制裝置108控制的旋轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)裝置通過驅(qū) 動(dòng)傳送系統(tǒng)來傳遞的。 操作臺(tái)120是對(duì)掃描臺(tái)架部100的各部分進(jìn)行控制并且取得由掃描臺(tái)架部100測(cè)量到 的投影數(shù)據(jù)來進(jìn)行圖像的生成以及顯示的裝置。操作臺(tái)120具備：輸入裝置121、圖像運(yùn)算 裝置122、存儲(chǔ)裝置123、系統(tǒng)控制裝置124、以及顯示裝置125。 X射線管裝置101是能夠使旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極（靶）的焦點(diǎn)位置移動(dòng)的飛焦點(diǎn)X射線管裝置。 如果將X射線CT裝置1的旋轉(zhuǎn)軸方向設(shè)為Z方向，則飛焦點(diǎn)X射線管裝置使向旋轉(zhuǎn)陽(yáng)極 (靶）照射的電子束向與Z方向正交的X方向或Y方向偏轉(zhuǎn)。由此，使X射線焦點(diǎn)位置發(fā)生 位移，從同一視角位置照射微小不同的路徑的X射線。 在本實(shí)施方式中，X射線管裝置101的焦點(diǎn)的移動(dòng)方向設(shè)為X射線CT裝置1的旋轉(zhuǎn)方 向（通道（channel)方向）。此外，焦點(diǎn)的位置設(shè)為從基準(zhǔn)焦點(diǎn)位置向旋轉(zhuǎn)方向（通道方 向）位移了"+〇a"以及"_〇b"的位置。即，X射線管裝置101從向通道方向的正方向進(jìn) 行了移動(dòng)的第1焦點(diǎn)位置"+σa"和向負(fù)方向進(jìn)行了移動(dòng)的第2焦點(diǎn)位置"_〇b"分別照射 X射線。 在以下說明中，將利用FFS(FlyingFocusSpot)法得到的投影數(shù)據(jù)稱為FFS投影數(shù) 據(jù)。特別地，將通過從上述的第1焦點(diǎn)位置照射的X射線而得到的投影數(shù)據(jù)稱為FFS(+)投 影數(shù)據(jù)，將通過從上述的第2焦點(diǎn)位置照射的X射線而得到的投影數(shù)據(jù)稱為FFS(-)投影數(shù) 據(jù)。此外，將通過從不利用FFS技術(shù)的基準(zhǔn)焦點(diǎn)位置照射的X射線而得到的投影數(shù)據(jù)稱為FFS(無(wú)）投影數(shù)據(jù)。 X射線管裝置101被焦點(diǎn)位移X射線控制裝置110控制而連續(xù)或斷續(xù)地照射給定強(qiáng)度 的X射線。焦點(diǎn)位移X射線控制裝置110按照由操作臺(tái)120的系統(tǒng)控制裝置124決定的X 射線管電壓以及X射線管電流，來對(duì)施加或提供給X射線管裝置101的X射線管電壓以及 X射線管電流進(jìn)行控制。焦點(diǎn)位移X射線控制裝置110進(jìn)行控制，使得例如伴隨旋轉(zhuǎn)盤102 的旋轉(zhuǎn)而按每個(gè)視角交替地移動(dòng)至上述的第1以及第2焦點(diǎn)位置。 在X射線管裝置101的X射線照射口設(shè)置準(zhǔn)直器103。準(zhǔn)直器103對(duì)從X射線管裝置 101放射的X射線的照射范圍進(jìn)行限制。例如成形為錐形束（圓錐形或棱錐形束）等。準(zhǔn) 直器103的開口寬度由系統(tǒng)控制裝置124控制。 從X射線管裝置101照射、通過準(zhǔn)直器103并透過了被檢體的透過X射線入射至X射 線檢測(cè)器106。 X射線檢測(cè)器106例如將由閃爍器和光電二極管的組合構(gòu)成的X射線檢測(cè)元件組在通 道方向（環(huán)繞方向）上排列例如1000個(gè)左右，在列方向（體軸方向）上排列例如1~320 個(gè)左右。X射線檢測(cè)器106被配置成隔著被檢體