X射線ct裝置以及x射線ct裝置用圖像運(yùn)算裝置的制造方法
【專利摘要】為了提供一種能夠從投影數(shù)據(jù)高精度地復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)并去除測(cè)量數(shù)據(jù)中包含的系統(tǒng)噪聲的技術(shù)，信號(hào)處理裝置對(duì)數(shù)據(jù)收集裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，得到包含0以下的信號(hào)值的測(cè)量數(shù)據(jù)(x)，通過(guò)包含對(duì)數(shù)函數(shù)的預(yù)定的函數(shù)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)(x)進(jìn)行變換處理從而生成投影數(shù)據(jù)(對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)(z))，預(yù)定的函數(shù)是針對(duì)規(guī)定負(fù)數(shù)(s)以上的值存在逆函數(shù)的函數(shù)，通過(guò)對(duì)投影數(shù)據(jù)應(yīng)用逆函數(shù)，從而能夠從投影數(shù)據(jù)復(fù)原包含規(guī)定范圍的0以下的信號(hào)值的測(cè)量數(shù)據(jù)(x)。
【專利說(shuō)明】
X射線CT裝置以及X射線CT裝置用圖像運(yùn)算裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及X射線CT裝置，尤其涉及用于在低劑量攝影時(shí)抑制系統(tǒng)噪聲所引起的 圖像質(zhì)量劣化的技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002] X射線CT裝置從被檢體的周圍照射X射線，根據(jù)在多個(gè)投影角度所取得的投影數(shù)據(jù) 對(duì)被檢體的X射線吸收系數(shù)的分布進(jìn)行圖像化。X射線的照射量越多，越能夠取得噪聲較少 的圖像，提高圖像質(zhì)量。另一方面，X射線輻射對(duì)人體的影響近年來(lái)受到重視，正在廣泛研究 在抑制了 X射線的照射量的低劑量攝影中得到醫(yī)生的診斷所需要的圖像質(zhì)量的技術(shù)。
[0003] 對(duì)X射線CT裝置的圖像給予影響的噪聲，大致可分為由X射線光子的波動(dòng)引起的光 子噪聲和數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)中附加的系統(tǒng)噪聲。前者根據(jù)X射線的照射量而變化，而后者按每個(gè) 數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)顯現(xiàn)固有的噪聲量。因此，在低劑量攝影時(shí)入射到檢測(cè)器的X射線微弱的情況 下，系統(tǒng)噪聲占據(jù)來(lái)自數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的輸出信號(hào)的比例增大。
[0004] 在專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了如下技術(shù):在將由于入射到檢測(cè)器的X射線量較小而噪聲分 量的比例較大的測(cè)量數(shù)據(jù)變換為投影數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)對(duì)數(shù)變換來(lái)防止噪聲分量增大。即，在測(cè) 量數(shù)據(jù)的值為規(guī)定值以上的情況下，按照以往方式通過(guò)對(duì)數(shù)函數(shù)變換為投影數(shù)據(jù)，但是在 入射到檢測(cè)器的X射線量低、測(cè)量數(shù)據(jù)不足規(guī)定值的情況下，使用代替對(duì)數(shù)函數(shù)的函數(shù)來(lái)變 換為投影數(shù)據(jù)。據(jù)此，在將測(cè)量數(shù)據(jù)變換為投影數(shù)據(jù)時(shí)，抑制噪聲分量增大而在圖像中表現(xiàn) 為偽影。
[0005] 另一方面，作為減少由測(cè)量數(shù)據(jù)中包含的光子噪聲以及系統(tǒng)噪聲引起的圖像的偽 影的技術(shù)，還已知如下技術(shù):對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)施偏差校正的技術(shù)、通過(guò)基于測(cè)量數(shù)據(jù)的逐次近 似重構(gòu)對(duì)圖像進(jìn)行重構(gòu)的技術(shù)。
[0006] 如非專利文獻(xiàn)1所公開(kāi)的那樣，上述偏差校正法是如下方法:針對(duì)檢測(cè)器的關(guān)注元 件的測(cè)量數(shù)據(jù)的值參考關(guān)注元件附近元件的測(cè)量數(shù)據(jù)的值，在保持關(guān)注元件的正值性、以 及關(guān)注元件與貼近元件之間的平均值的同時(shí)通過(guò)反復(fù)的濾波處理來(lái)進(jìn)行校正。偏差校正后 的測(cè)量數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)數(shù)函數(shù)變換為投影數(shù)據(jù)，基于投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)。
[0007] 此外，如非專利文獻(xiàn)2所公開(kāi)的那樣，上述基于測(cè)量數(shù)據(jù)的逐次近似重構(gòu)法，不將 測(cè)量數(shù)據(jù)變換為投影數(shù)據(jù)而對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)施逐次近似重構(gòu)來(lái)重構(gòu)圖像。具體而言，對(duì)測(cè)量 數(shù)據(jù)中包含的光子噪聲以及系統(tǒng)噪聲建模，基于模型使用逐次近似解法來(lái)計(jì)算圖像。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009] 專利文獻(xiàn)
[0010] 專利文獻(xiàn)1 :JP專利第4363834號(hào)公報(bào)
[0011] 非專利文獻(xiàn)
[0012] 非專利文獻(xiàn) 1 : J-B · Thibault et · al ·，" A Recursive Fi 1 ter for Noi se Reduction in Statistical Iterative Tomographic Imaging，''Proc · of SPIE 6065， Computational Imaging IV，pp.60650X，2006
[0013] 非專利文獻(xiàn)2: J ·Xu et · al ·/'Electronic Noise Modeling in Statistical Iterative Reconstruction/'IEEE.Trans.Image.Process·，Vol·18，No.6，pp.1228-1238， 2009

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明要解決的課題
[0015] 在X射線CT裝置中，在低劑量攝影時(shí)入射到檢測(cè)器的X射線微弱的情況下，系統(tǒng)噪 聲占據(jù)來(lái)自數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)的輸出信號(hào)的比例增大，作為結(jié)果，信號(hào)可以取0以下的值。為此， 以往如專利文獻(xiàn)1(第0020段)那樣，針對(duì)檢測(cè)器的輸出，實(shí)施偏移校正，將小于正數(shù)的規(guī)定 值(例如1)的值向上舍入到正數(shù)的規(guī)定值之后進(jìn)行對(duì)數(shù)變換。但是，在進(jìn)行了無(wú)條件地將〇 以下的測(cè)量數(shù)據(jù)向上舍入到正數(shù)的偏移校正的情況下，實(shí)際的測(cè)量數(shù)據(jù)的強(qiáng)弱特征被丟 失，所以會(huì)產(chǎn)生圖像上的條紋(線狀)偽影，或者產(chǎn)生低頻的CT值的提升(根據(jù)向上舍入方法 而下降)等，導(dǎo)致圖像質(zhì)量劣化。
[0016] 另一方面，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)施偏差校正后變換為投影數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行圖像重構(gòu)的方法、 根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行逐次近似重構(gòu)的方法，即使測(cè)量數(shù)據(jù)值微弱，一部分信號(hào)為〇以下的值， 也能夠降低重構(gòu)圖像的圖像質(zhì)量劣化。但是，因?yàn)槠钚Ｕ欠磸?fù)的濾波，逐次近似圖像重 構(gòu)法也使用反復(fù)解法，所以都需要較多的計(jì)算時(shí)間。
[0017] 近年來(lái)，在X射線CT裝置中，期望偽影較少的高精度的圖像，另一方面為了急診患 者的診斷等，也需要迅速的圖像化。此外，存在變更曾經(jīng)一次拍攝得到的數(shù)據(jù)的重構(gòu)條件來(lái) 再次重構(gòu)圖像的情況。
[0018] 因此，可以考慮在同時(shí)進(jìn)行攝影和重構(gòu)的情況和再次重構(gòu)圖像的情況下共同地， 不進(jìn)行逐次近似圖像重構(gòu)法或者偏差校正處理，而利用通常的對(duì)數(shù)變換處理生成投影數(shù)據(jù) 來(lái)迅速地生成重構(gòu)圖像，由此來(lái)應(yīng)對(duì)急診患者的診斷等，之后，在操作者請(qǐng)求的情況下，對(duì) 相同的測(cè)量數(shù)據(jù)應(yīng)用偏差校正、逐次近似重構(gòu)，生成去除了系統(tǒng)噪聲的高精度圖像。此時(shí)， 若能夠根據(jù)迅速地生成圖像時(shí)的投影數(shù)據(jù)來(lái)復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)而用于生成高精度圖像，則相較 于預(yù)先保存測(cè)量數(shù)據(jù)的情況，在再次重構(gòu)時(shí)也容易迅速地進(jìn)行圖像化。
[0019] 進(jìn)而，將測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)數(shù)變換的投影數(shù)據(jù)，與測(cè)量數(shù)據(jù)相比可以是較少的數(shù) 據(jù)范圍，所以能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)容量的減少。
[0020] 但是，因?yàn)閷?duì)數(shù)函數(shù)不能取0以下的變量，所以由投影數(shù)據(jù)不能高精度地復(fù)原包含 〇以下的值在內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0021] 此外，因?yàn)閷?duì)數(shù)函數(shù)具有變量接近0時(shí)值向無(wú)限大增加的特性，所以不能根據(jù)以有 限的數(shù)據(jù)大小保存的投影數(shù)據(jù)高精度地復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)。進(jìn)而，在通過(guò)偏移校正將0以下的測(cè) 量數(shù)據(jù)向上舍入到正數(shù)之后進(jìn)行對(duì)數(shù)變換的情況下，即使進(jìn)行逆對(duì)數(shù)變換也不能復(fù)原偏移 前的測(cè)量數(shù)據(jù)，所以不能準(zhǔn)確地復(fù)原值較小的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0022] 因此在現(xiàn)有技術(shù)中，不能進(jìn)行如下處理:根據(jù)投影數(shù)據(jù)復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)逐次近 似圖像重構(gòu)法或者偏差校正處理，來(lái)減少測(cè)量數(shù)據(jù)中包含的系統(tǒng)噪聲。
[0023] 本發(fā)明的目的在于提供一種能夠根據(jù)投影數(shù)據(jù)高精度地復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)從而去除 測(cè)量數(shù)據(jù)中包含的系統(tǒng)噪聲的技術(shù)。
[0024]用于解決課題的手段
[0025] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種X射線CT裝置，具備:X射線發(fā)生裝置，其對(duì)被 檢體照射X射線;數(shù)據(jù)收集裝置，其檢測(cè)通過(guò)了被檢體的X射線;信號(hào)處理裝置和重構(gòu)運(yùn)算裝 置。信號(hào)處理裝置處理數(shù)據(jù)收集裝置的輸出信號(hào)，得到包含0以下的信號(hào)值的測(cè)量數(shù)據(jù)，通 過(guò)包含對(duì)數(shù)函數(shù)的預(yù)定的函數(shù)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行變換處理來(lái)生成投影數(shù)據(jù)。重構(gòu)運(yùn)算裝置對(duì) 投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理來(lái)生成圖像。上述預(yù)定的函數(shù)是針對(duì)規(guī)定負(fù)數(shù)以上的值存在逆函數(shù) 的函數(shù)。通過(guò)對(duì)投影數(shù)據(jù)應(yīng)用逆函數(shù)，從而從投影數(shù)據(jù)復(fù)原包含規(guī)定范圍的0以下的信號(hào)值 的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0026] 發(fā)明效果
[0027] 根據(jù)發(fā)明，由于能夠根據(jù)投影數(shù)據(jù)來(lái)高精度地復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)，因此能夠去除所復(fù) 原的測(cè)量數(shù)據(jù)中包含的系統(tǒng)噪聲，能夠改善圖像質(zhì)量。
【附圖說(shuō)明】
[0028] 圖1是實(shí)施方式1的X射線CT裝置的整體概觀圖。
[0029]圖2是表示實(shí)施方式1的X射線CT裝置的構(gòu)成的框圖。
[0030]圖3是表示實(shí)施方式1的X射線CT裝置的信號(hào)處理裝置124的構(gòu)成的框圖。
[0031 ]圖4是表示實(shí)施方式1中顯示裝置120的顯示畫(huà)面例的說(shuō)明圖。
[0032]圖5是表示將實(shí)施方式1的測(cè)量數(shù)據(jù)X變換為正數(shù)數(shù)據(jù)y的變換函數(shù)Φ(χ)的曲線 圖。
[0033]圖6是表示實(shí)施方式1的信號(hào)處理裝置124將數(shù)據(jù)收集裝置108的輸出信號(hào)變換為 投影數(shù)據(jù)的動(dòng)作的流程圖。
[0034]圖7是表示實(shí)施方式1的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)ζ的曲線圖。
[0035]圖8是表示實(shí)施方式1的信號(hào)處理裝置124以及重構(gòu)運(yùn)算裝置125的圖像重構(gòu)的動(dòng) 作的流程圖。
[0036]圖9是表示實(shí)施方式1中信號(hào)處理裝置124的復(fù)原器24的動(dòng)作的流程圖。
[0037] 圖10是表示實(shí)施方式2的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)ζ的曲線圖。
[0038] 圖11是表示實(shí)施方式2的信號(hào)處理裝置124的構(gòu)成的框圖。
[0039] 圖12是表示實(shí)施方式2的信號(hào)處理裝置124將數(shù)據(jù)收集裝置108的輸出信號(hào)變換為 投影數(shù)據(jù)的動(dòng)作的流程圖。
[0040] 圖13是表示實(shí)施方式2的信號(hào)處理裝置124的復(fù)原器24的動(dòng)作的流程圖。
[0041 ]圖14是表示實(shí)施方式3的信號(hào)處理裝置的構(gòu)成的框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 以下，使用附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式的X射線CT裝置。
[0043] 如圖1以及圖2所示，本實(shí)施方式的X射線CT裝置構(gòu)成為具備：向被檢體110照射X射 線的X射線發(fā)生裝置102、檢測(cè)通過(guò)了被檢體110的X射線的數(shù)據(jù)收集裝置108、信號(hào)處理裝置 124和重構(gòu)運(yùn)算裝置125。信號(hào)處理裝置124處理數(shù)據(jù)收集裝置108的輸出信號(hào)，得到包含0以 下的信號(hào)值在內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)包含對(duì)數(shù)函數(shù)的預(yù)定的函數(shù)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行變換處理從 而生成投影數(shù)據(jù)。重構(gòu)運(yùn)算裝置125對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理從而生成圖像。
[0044] 上述預(yù)定的函數(shù)是針對(duì)規(guī)定負(fù)數(shù)以上的值存在逆函數(shù)的函數(shù)。因此，通過(guò)對(duì)投影 數(shù)據(jù)應(yīng)用逆函數(shù)，從而復(fù)原包含規(guī)定范圍的0以下的信號(hào)值的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0045] 如此，在本發(fā)明中，能夠根據(jù)投影數(shù)據(jù)將規(guī)定的0以下的范圍也包括在內(nèi)高精度地 復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)，所以能夠去除所復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)中包含的系統(tǒng)噪聲。
[0046] 以下，具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。
[0047] <實(shí)施方式1>
[0048]如圖3所示，實(shí)施方式1的X射線CT裝置的信號(hào)處理裝置124具備正數(shù)變換器11和對(duì) 數(shù)變換器18。正數(shù)變換器11通過(guò)預(yù)定的正數(shù)變換函數(shù)將測(cè)量數(shù)據(jù)的負(fù)數(shù)數(shù)據(jù)變換為正數(shù)數(shù) 據(jù)。對(duì)數(shù)變換器18對(duì)由正數(shù)變換器11變換后的正數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)施對(duì)數(shù)變換從而生成投影數(shù)據(jù)。 正數(shù)變換器11的正數(shù)變換函數(shù)針對(duì)規(guī)定范圍的負(fù)數(shù)是單調(diào)增加函數(shù)。通過(guò)使用單調(diào)增加函 數(shù)作為正數(shù)變換函數(shù)，從而能夠通過(guò)單調(diào)增加函數(shù)的逆函數(shù)從投影數(shù)據(jù)復(fù)原規(guī)定范圍的〇 以下的信號(hào)值的測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0049] 此外，在實(shí)施方式1的X射線CT裝置中，期望配置用于存儲(chǔ)所生成的投影數(shù)據(jù)的存 儲(chǔ)裝置123,并在信號(hào)處理裝置124中配置復(fù)原器24,復(fù)原器24讀出存儲(chǔ)裝置123中所存儲(chǔ)的 投影數(shù)據(jù)，來(lái)復(fù)原包含規(guī)定范圍的〇以下的信號(hào)值的測(cè)量數(shù)據(jù)。進(jìn)而，在信號(hào)處理裝置124 中，優(yōu)選配置對(duì)由復(fù)原器24復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)施校正的校正裝置30。據(jù)此，能夠通過(guò)校正 裝置30來(lái)去除所復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)中包含的系統(tǒng)噪聲。
[0050] 此外，重構(gòu)運(yùn)算裝置125優(yōu)選具備逐次近似重構(gòu)部125b，逐次近似重構(gòu)部125b對(duì)復(fù) 原器24復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)施逐次近似圖像重構(gòu)來(lái)生成圖像。
[0051] 此外，實(shí)施方式1的X射線CT裝置期望還具有輸入裝置121，輸入裝置121c從操作者 受理通常的圖像重構(gòu)、或者使用了由復(fù)原器24復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)的圖像重構(gòu)的選擇。輸入 裝置121例如如圖4所示，能夠在顯示裝置120的顯示畫(huà)面上顯示受理選擇的畫(huà)面，來(lái)受理上 述選擇。在輸入裝置121受理的選擇是使用了由復(fù)原器24復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)的圖像重構(gòu)的 情況下，信號(hào)處理裝置125通過(guò)復(fù)原器24來(lái)復(fù)原存儲(chǔ)裝置123中所存儲(chǔ)的投影數(shù)據(jù)。
[0052]以下，進(jìn)一步具體說(shuō)明實(shí)施方式1的X射線CT裝置。
[0053]圖1是實(shí)施方式的X射線CT裝置的外觀，圖2是表示X射線CT裝置的內(nèi)部構(gòu)成的框 圖。X射線CT裝置具備：用于攝影的掃描器100、用于載置被檢體而移動(dòng)的臥臺(tái)109、輸入裝置 121、圖像運(yùn)算裝置132和顯示裝置120。
[0054]圖像運(yùn)算裝置132具備:處理數(shù)據(jù)收集裝置108所得到的數(shù)據(jù)的信號(hào)處理裝置124、 重構(gòu)運(yùn)算裝置125和圖像處理裝置126。輸入裝置121以及顯示裝置120和存儲(chǔ)裝置123-起 構(gòu)成了輸入輸出裝置131。
[0055] 輸入輸出裝置131以及圖像運(yùn)算裝置132構(gòu)成了操作單元133。
[0056] 掃描器100具備X射線發(fā)生裝置102、數(shù)據(jù)收集裝置108、準(zhǔn)直器114、和搭載它們圍 繞被檢體110旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)體115。數(shù)據(jù)收集裝置108包括X射線檢測(cè)器111、前置放大器110以 及A/D轉(zhuǎn)換器109。進(jìn)而，在掃描器100中具備:對(duì)旋轉(zhuǎn)體115進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)裝置112、高 電壓發(fā)生裝置103、X射線控制裝置104、掃描器控制裝置113、中央控制裝置105、臥臺(tái)控制裝 置106、臥臺(tái)移動(dòng)測(cè)量裝置107、準(zhǔn)直器控制裝置101等。
[0057]操作單元133的輸入裝置121由鼠標(biāo)、鍵盤(pán)等構(gòu)成。從操作者受理攝影條件(臥臺(tái)移 動(dòng)速度、管電流、管電壓、切片位置等）、重構(gòu)參數(shù)(關(guān)心區(qū)域、重構(gòu)圖像大小、逆投影相位寬 度、重構(gòu)濾波器函數(shù)等）、用于圖像重構(gòu)的測(cè)量數(shù)據(jù)的選擇等的輸入。顯示裝置120顯示所重 構(gòu)的圖像、輸入裝置121的輸入受理用畫(huà)面等。
[0058]針對(duì)攝影時(shí)的掃描器100的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。中央控制裝置105基于輸入裝置121受 理的攝影條件，將攝影所需要的控制信號(hào)發(fā)送給X射線控制裝置104、臥臺(tái)控制裝置106以及 掃描器控制裝置113。之后，若操作者操作攝影開(kāi)始按鈕，則X射線控制裝置104、臥臺(tái)控制裝 置106以及掃描器控制裝置113接收攝影開(kāi)始信號(hào)分別開(kāi)始用于攝影的動(dòng)作。
[0059] X射線控制裝置104向高電壓發(fā)生裝置103輸出控制信號(hào)。按照該控制信號(hào)，高電壓 發(fā)生裝置103對(duì)X射線發(fā)生裝置102施加高電壓。X射線發(fā)生裝置102向被檢體110照射X射線。
[0060] 同時(shí)，掃描器控制裝置113向驅(qū)動(dòng)裝置112輸出控制信號(hào)。驅(qū)動(dòng)裝置112使搭載了X 射線發(fā)生裝置1〇2、Χ射線檢測(cè)器111以及前置放大器110等的旋轉(zhuǎn)體115繞被檢體110的周圍 旋轉(zhuǎn)。另一方面，臥臺(tái)控制裝置106控制載置了被檢體的臥臺(tái)109的動(dòng)作，使臥臺(tái)109靜止、或 者沿體軸方向移動(dòng)。
[0061] 從X射線發(fā)生裝置102射出的X射線通過(guò)準(zhǔn)直器114被限制照射區(qū)域，照射到被檢體 110，由被檢體110內(nèi)的各組織吸收(衰減)的同時(shí)通過(guò)被檢體110，由數(shù)據(jù)收集裝置108的X射 線檢測(cè)器111進(jìn)行檢測(cè)。另外，X射線檢測(cè)器111包括沿二維方向（通道方向以及與其正交的 列方向）排列的多個(gè)檢測(cè)元件。在旋轉(zhuǎn)體115的旋轉(zhuǎn)方向的離散位置(視角)處，進(jìn)行X射線檢 測(cè)器111中的信號(hào)的檢測(cè)。X射線檢測(cè)器111的檢測(cè)信號(hào)被變換為電流，由前置放大器110進(jìn) 行放大，由A/D轉(zhuǎn)換器109變換為數(shù)字信號(hào)，輸出給信號(hào)處理裝置124。
[0062]使用圖3來(lái)說(shuō)明信號(hào)處理裝置124的構(gòu)成以及動(dòng)作。信號(hào)處理裝置124構(gòu)成為具備 預(yù)處理器12、正數(shù)變換器11、對(duì)數(shù)變換器18、校正處理器19、復(fù)原器24以及校正裝置30。預(yù)處 理器12對(duì)數(shù)據(jù)收集裝置108的輸出信號(hào)實(shí)施規(guī)定預(yù)處理來(lái)得到測(cè)量數(shù)據(jù)X。正數(shù)變換器11通 過(guò)預(yù)定的正數(shù)變換函數(shù)Φ (X)將測(cè)量數(shù)據(jù)X的負(fù)數(shù)數(shù)據(jù)變換為正數(shù)數(shù)據(jù)y(= Φ (X))。式（1) 示出正數(shù)變換函數(shù)Φ (X)的一例。
[0063]【數(shù)式1】
[0065]在上述式（1)中，下閾值s(<0)、上閾值t(>0)、L(>0)分別是任意常數(shù)。其中，上 閾值t滿足t彡2L-s的條件。
[0066]圖5中用實(shí)線示出式（1)的函數(shù)Φ(χ)的曲線圖。如圖5所示，變換函數(shù)Φ(χ)的值y 取L以上的值，在x》t的范圍呈線性增加。在s$x$t的范圍，7=Φ(χ)是斜率大于0的函數(shù)， y和X-對(duì)一地對(duì)應(yīng)。因此，在包含變量X為負(fù)數(shù)的范圍的s<x中，Φ (X)存在逆函數(shù)，能夠進(jìn) 行逆變換。因此，在s$x的范圍內(nèi)能夠從正數(shù)數(shù)據(jù)y復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)X。
[0067] 此外，Φ (X)在s多X的范圍內(nèi)為恒定值，例如L的值。
[0068]對(duì)數(shù)變換器18對(duì)由正數(shù)變換器11變換后的正數(shù)數(shù)據(jù)y應(yīng)用變換函數(shù)P(y)從而生成 對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z。式(2)中示出變換函數(shù)P (y)的一例。
[0069] 【數(shù)式2】
[0070] z = p(y)=q_g ln(y)…（2)
[0071] 在式(2)中，q以及g是正數(shù)，并且是根據(jù)存儲(chǔ)投影數(shù)據(jù)a的存儲(chǔ)裝置123的存儲(chǔ)區(qū)域 的大小和作為投影數(shù)據(jù)a所期望的精度來(lái)決定的常數(shù)。
[0072] 校正處理器19對(duì)對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z實(shí)施規(guī)定校正處理而得到投影數(shù)據(jù)a，向重構(gòu)運(yùn) 算裝置125輸出，并且還輸出到存儲(chǔ)裝置123進(jìn)行存儲(chǔ)。復(fù)原器24讀出存儲(chǔ)裝置123中所存儲(chǔ) 的投影數(shù)據(jù)a，復(fù)原包含規(guī)定范圍的0以下的信號(hào)值在內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)X。校正裝置30針對(duì)復(fù)原 后的測(cè)量數(shù)據(jù)X進(jìn)行偏差校正等規(guī)定校正處理，使測(cè)量數(shù)據(jù)X中包含的系統(tǒng)噪聲減少。系統(tǒng) 噪聲減少后的測(cè)量數(shù)據(jù)被輸入到對(duì)數(shù)變換器18。
[0073] 上述的正數(shù)變換器11構(gòu)成為具備判別機(jī)13、閾值設(shè)定器14和第一、第二以及第三 變換器15、16、17。閾值設(shè)定器14保持函數(shù)巾（1)^( 7)中使用的閾值^匕閾值8是負(fù)數(shù)4 是正數(shù)。該閾值s、t、L能夠通過(guò)操作者經(jīng)由輸入裝置121進(jìn)行操作，從而變更為任意值。此 外，也可以構(gòu)成為信號(hào)處理裝置124測(cè)量X射線CT裝置的系統(tǒng)固有的系統(tǒng)噪聲的方差值σ，基 于方差值σ來(lái)計(jì)算s以及t。
[0074] 關(guān)于該計(jì)算方法在后面敘述。
[0075]判別機(jī)13從閾值設(shè)定器14讀出閾值s、t、L，將從預(yù)處理器12輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)X分配 給第一、第二以及第三變換器15、16、17。第一變換器15接收?qǐng)D5所示的閾值〖以上的測(cè)量數(shù) 據(jù)X，將輸入信號(hào)直接作為正數(shù)數(shù)據(jù)y輸出。第二變換器16接收小于閾值t并且s以上的測(cè)量 數(shù)據(jù)X，通過(guò)函數(shù)Φ(χ)變換為正數(shù)，由此生成并輸出正數(shù)數(shù)據(jù)y。第三變換器17接收小于閾 值s的測(cè)量數(shù)據(jù)X，變換為常數(shù)的數(shù)據(jù)值L，作為正數(shù)數(shù)據(jù)y輸出。
[0076]另一方面，復(fù)原器24具有逆校正處理器29、逆對(duì)數(shù)變換器25、復(fù)原器用判別機(jī)28、 第一逆變換器26以及第二逆變換器27。逆校正處理器29針對(duì)存儲(chǔ)裝置123中存儲(chǔ)的投影數(shù) 據(jù)a實(shí)施與校正處理器19的處理相反的處理，復(fù)原上述的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z。逆對(duì)數(shù)變換器 25利用變換函數(shù)P(y)的逆函數(shù)對(duì)復(fù)原出的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z進(jìn)行變換，復(fù)原正數(shù)數(shù)據(jù)y。復(fù) 原器用判別機(jī)28從閾值設(shè)定器14讀入t、L，將復(fù)原出的正數(shù)數(shù)據(jù)y分配給第一以及第二逆變 換器26、27。第一逆變換器26接收閾值t以上的正數(shù)數(shù)據(jù)y，將輸入信號(hào)直接作為測(cè)量數(shù)據(jù)X 輸出。
[0077]第二逆變換器27接收大于閾值L并且小于t的正數(shù)數(shù)據(jù)y，通過(guò)由第二變換器16使 用過(guò)的變換函數(shù)Φ(χ)的逆函數(shù)進(jìn)行變換后作為測(cè)量數(shù)據(jù)X輸出。據(jù)此，能夠復(fù)原與大于閾 值L的正數(shù)數(shù)據(jù)y對(duì)應(yīng)的測(cè)量數(shù)據(jù)X。因此，在s<x<0的負(fù)數(shù)的范圍內(nèi)也可以復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù) X。校正裝置30通過(guò)對(duì)所復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)X實(shí)施偏差校正處理等，從而去除系統(tǒng)噪聲。被復(fù) 原并且系統(tǒng)噪聲被去除的測(cè)量數(shù)據(jù)X被輸入到對(duì)數(shù)變換器18,進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，并通過(guò)校正處 理器19進(jìn)行校正處理，得到投影數(shù)據(jù)b。
[0078]重構(gòu)運(yùn)算裝置125具備:根據(jù)來(lái)自校正處理器19的投影數(shù)據(jù)a、b重構(gòu)圖像的重構(gòu)部 125a;和根據(jù)復(fù)原器24輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)X通過(guò)逐次近似圖像重構(gòu)處理而生成圖像的逐次近 似重構(gòu)部125b。復(fù)原出的投影數(shù)據(jù)b，與不去除系統(tǒng)噪聲而迅速地生成的投影數(shù)據(jù)a不同，因 為根據(jù)去除了系統(tǒng)噪聲的測(cè)量數(shù)據(jù)X而生成，所以通過(guò)由重構(gòu)部125a實(shí)施重構(gòu)處理從而能 夠生成去除了由系統(tǒng)噪聲引起的偽影的圖像。此外，通過(guò)由逐次近似重構(gòu)部125b對(duì)復(fù)原出 的測(cè)量數(shù)據(jù)X進(jìn)行逐次近似圖像重構(gòu)處理，從而能夠生成去除了由系統(tǒng)噪聲引起的偽影的 圖像。
[0079]重構(gòu)圖像被保存在輸入輸出裝置26內(nèi)的存儲(chǔ)裝置27中，并且作為CT圖像而被顯示 于顯示裝置120。圖像處理裝置126按照操作者的操作來(lái)對(duì)重構(gòu)圖像實(shí)施圖像處理。
[0080] 以下，使用處理流程圖等來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)施方式的圖像運(yùn)算裝置132的動(dòng)作。
[0081] 首先，信號(hào)處理部124為了從操作者受理處理模式的選擇而使顯示裝置120顯示圖 4那樣的選擇受理用畫(huà)面。選擇受理用畫(huà)面包括：用于顯示被檢體110的圖像、投影數(shù)據(jù)、攝 影條件等信息的被檢體信息顯示部120a;用于受理通常重構(gòu)開(kāi)始的指示的圖標(biāo)21;用于受 理對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)X進(jìn)行偏差校正后進(jìn)行重構(gòu)的指示的圖標(biāo)22;和用于受理從測(cè)量數(shù)據(jù)X進(jìn)行逐 次近似重構(gòu)的指示的圖標(biāo)23。操作者通過(guò)操作輸入裝置121來(lái)選擇圖標(biāo)21~23的任意一者， 從而選擇處理模式。
[0082] 此外，在想要根據(jù)曾經(jīng)一次拍攝得到的投影數(shù)據(jù)改變重構(gòu)條件來(lái)再次重構(gòu)圖像的 情況下，也通過(guò)指定存儲(chǔ)裝置123中所保存的投影數(shù)據(jù)a并且選擇圖標(biāo)21~23的任意一者， 從而執(zhí)行所期望的處理。
[0083]在通過(guò)圖標(biāo)21的選擇，由操作者指示了開(kāi)始通常重構(gòu)的情況下，信號(hào)處理裝置124 取得數(shù)據(jù)收集裝置108的輸出信號(hào)，如圖6的步驟31~34那樣進(jìn)行處理。
[0084]首先，在步驟31中預(yù)處理器12在從數(shù)據(jù)收集裝置108取得的信號(hào)是為了傳輸而被 壓縮了的情況下，將其復(fù)原為原比特?cái)?shù)。此外，應(yīng)用從被復(fù)原為原比特?cái)?shù)的數(shù)據(jù)中減去沒(méi)有 照射X射線的狀態(tài)下的輸出信號(hào)的信號(hào)值校正，得到測(cè)量數(shù)據(jù)X。
[0085]接下來(lái)，在步驟32中，正數(shù)變換器11使用上述的變換函數(shù)Φ(χ)將測(cè)量數(shù)據(jù)X變換 為能夠復(fù)原的正數(shù)數(shù)據(jù)y。在本發(fā)明中，使用在如圖5那樣定義域具有負(fù)的下閾值s、并且0以 下且下閾值s以上的定義域內(nèi)變換函數(shù)Φ的自變量X與其值y(= Φ (X))-對(duì)一對(duì)應(yīng)那樣的 函數(shù)。
[0086]判別機(jī)13從閾值設(shè)定器14讀出閾值s、t、L，按照式（1)的函數(shù)Φ(χ)將從預(yù)處理器 12輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)X分配給第一、第二以及第三變換器15、16、17。第一變換器15接收1彡七的 測(cè)量數(shù)據(jù)X，通過(guò)函數(shù)Φ(χ)的y = x，從而直接作為正數(shù)數(shù)據(jù)y輸出。第二變換器16接收s$x 的測(cè)量數(shù)據(jù)X，通過(guò)上述式（1)的函數(shù)Φ(χ)從而生成正數(shù)數(shù)據(jù)y并輸出。第三變換器17接 收x<s的測(cè)量數(shù)據(jù)X，通過(guò)函數(shù)Φ(χ)全部變換為L(zhǎng)，作為正數(shù)數(shù)據(jù)y輸出。
[0087] 這里，說(shuō)明上述的式（1)的t、s、L的值。在X彡t的情況下，不存在因變換以及逆變換 而導(dǎo)致的數(shù)據(jù)精度的降低，所以t越小越好。但是，為了自變量X和其值Φ(χ)-對(duì)一對(duì)應(yīng)，在 s<x<t的范圍內(nèi)需要Φ (X)是狹義的單調(diào)增加函數(shù)。此外，該單調(diào)增加函數(shù)期望在X多t的 情況下的y= Φ (χ)=χ和x=t連續(xù)。
[0088] 因此，導(dǎo)出2L-s < t這樣的條件，2L-s = t時(shí)能夠使前述的數(shù)據(jù)的精度降低的范圍 最窄。因此，t成為由S決定的值，S的值越大，越能夠高精度地變換數(shù)據(jù)。另一方面，小于S的 值的測(cè)量數(shù)據(jù)X，通過(guò)變換函數(shù)Φ (X)而被向上舍入為L(zhǎng)，所以s的值越小，通過(guò)變換函數(shù)Φ (X)而向上舍入為L(zhǎng)的測(cè)量數(shù)據(jù)X越少。
[0089] 也就是說(shuō)，s是調(diào)整維持?jǐn)?shù)據(jù)精度的上限值和向上舍入的數(shù)據(jù)的下限值的參數(shù)。操 作者能夠設(shè)定任意的s、t，使得滿足t多2L-s的條件。另外，L的值可任意地設(shè)定滿足圖6的步 驟33中說(shuō)明的條件的值。
[0090] 此外，還可以按照測(cè)量數(shù)據(jù)X的方差，通過(guò)計(jì)算來(lái)設(shè)定s的值。
[0091] 測(cè)量數(shù)據(jù)X取0以下的值的主要原因在于系統(tǒng)噪聲。系統(tǒng)噪聲一般能夠通過(guò)正態(tài)分 布來(lái)建模，取平均值〇并且依賴于數(shù)據(jù)收集裝置108的方差值σ。
[0092] 方差值σ能夠通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者仿真等來(lái)計(jì)算。因此，通過(guò)對(duì)應(yīng)于方差值σ的值來(lái)設(shè)定 S，從而能夠不會(huì)設(shè)定過(guò)小的S，并能夠減小向上舍入的數(shù)據(jù)的比例。例如，已知在系統(tǒng)噪聲 的方差σ2的正態(tài)分布下，數(shù)據(jù)整體的約68%存在于σ的范圍，約95%存在于2〇的范圍。因此， 例如，通過(guò)按照式(3)來(lái)設(shè)定s，從而能夠降低通過(guò)變換函數(shù)Φ(χ)而向上舍入到L的測(cè)量數(shù) 據(jù)X的比例?？紤]存儲(chǔ)投影數(shù)據(jù)a的存儲(chǔ)裝置123的存儲(chǔ)區(qū)域的容量以及數(shù)據(jù)精度，經(jīng)驗(yàn)上κ 優(yōu)選設(shè)定為6以下。
[0093] 【數(shù)式3】
[0094] s- - Λ σ(〇 < Va i 6) '··>、（'
[0095] 另外，在上述的式（1)的s彡x彡t的范圍的變換函數(shù)Φ (x)中，系數(shù)基于s以及L，預(yù) 先進(jìn)行計(jì)算，由此能夠不產(chǎn)生較大的計(jì)算量地進(jìn)行變換。
[0096] 作為比較例，首先式(4)中示出以往的變換函數(shù)ξ(χ)。此外，圖5中用單點(diǎn)劃線表示 式(4)的曲線圖。
[0097] 【數(shù)式4】
[0099] 這里，L(>0)是任意的常數(shù)。
[0100] 如式(4)那樣，在現(xiàn)有技術(shù)中，通過(guò)ξ(χ)，從而x<L的測(cè)量數(shù)據(jù)X被向上舍入到正數(shù) I^xCL的ξ(χ) ( = y)，由于不與X-對(duì)一地對(duì)應(yīng)，因而不存在逆函數(shù)。因此，不能使用ξ(χ)的 逆函數(shù)來(lái)從正數(shù)數(shù)據(jù)y復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)X。
[0101] 接下來(lái)，在步驟33中使用式(2)的對(duì)數(shù)函數(shù)P(y)對(duì)在步驟32中計(jì)算出的變換信號(hào)y 進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，得到對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z。
[0102] 這里，針對(duì)式(2)的q以及g的決定方法進(jìn)行說(shuō)明。投影數(shù)據(jù)a的最大值是對(duì)由式(5) 所表示的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z的最大值r實(shí)施了校正處理器19的校正的值。
[0103] 【數(shù)式5】
[0104] r = q-g ln(L)---(5)
[0105] 期望預(yù)先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定式(2)的q，使得對(duì)式(5)的r實(shí)施了下一步驟34的校正處理 器19的校正的值(投影數(shù)據(jù)a的最大值)收斂于存儲(chǔ)裝置123的投影數(shù)據(jù)a的存儲(chǔ)區(qū)域的上限 (例如16bit帶符號(hào)整數(shù)的上限）。此外，基于根據(jù)投影數(shù)據(jù)a所重構(gòu)的CT圖像的值的范圍以 及精度，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定式(2)的g。進(jìn)而，從對(duì)應(yīng)于r的投影數(shù)據(jù)a的范圍，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)設(shè)定L作為 有效的正數(shù)數(shù)據(jù)y的下限值。本發(fā)明的效果之一在于:能夠保持對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z的最大值 r，并且將對(duì)數(shù)變換后能夠復(fù)原的測(cè)量數(shù)據(jù)的下閾值從現(xiàn)有方法的正數(shù)L擴(kuò)展到負(fù)數(shù)s。
[0106] 在圖7中用實(shí)線的曲線圖示出在步驟33中生成的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z。作為比較例， 在步驟32中使用現(xiàn)有的變換函數(shù)ξ(χ)，步驟33與本實(shí)施方式同樣地得到對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)， 在圖7中用單點(diǎn)劃線的曲線圖示出所得到的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)。在本實(shí)施方式以及比較例中， 對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)都是使r為最大值的函數(shù)，投影數(shù)據(jù)a的大小相等。但是，在考慮了各自的逆 函數(shù)的情況下可知，比較例的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z在范圍內(nèi)全部取r的值，所以不存在 逆函數(shù)，不能復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)X的值，相對(duì)于此而本實(shí)施方式的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z在 范圍內(nèi)也是單調(diào)減少函數(shù)，所以存在逆函數(shù)，能夠復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)X的值。
[0107] 在步驟34中，針對(duì)由步驟33得到的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z進(jìn)行基于參考用檢測(cè)器的值 的參考校正、基于在無(wú)被檢體110的情況下拍攝到的數(shù)據(jù)的空氣校正、用于抑制束硬化效果 的幻象校正等，得到投影數(shù)據(jù)a。投影數(shù)據(jù)a被保存在輸入輸出裝置131內(nèi)的存儲(chǔ)裝置123。而 且，各種變換中所使用的參考用檢測(cè)器的值、沒(méi)有被檢體110的情況下拍攝到的數(shù)據(jù)、以及 幻象校正中使用的函數(shù)的參數(shù)也保存在輸入輸出裝置131內(nèi)的存儲(chǔ)裝置123。
[0108] 接下來(lái)，使用圖8來(lái)說(shuō)明重構(gòu)運(yùn)算裝置125以及信號(hào)處理裝置124的動(dòng)作。重構(gòu)運(yùn)算 裝置125從存儲(chǔ)裝置123取得投影數(shù)據(jù)a(步驟61)，確認(rèn)操作者使用圖4的畫(huà)面從輸入裝置 121選擇的處理模式。這里，操作者通過(guò)選擇圖標(biāo)21，指示了開(kāi)始通常重構(gòu)，所以重構(gòu)運(yùn)算裝 置125通過(guò)通常重構(gòu)部125a來(lái)重構(gòu)被檢體110的圖像(步驟63)。重構(gòu)出的圖像被顯示于顯示 裝置120的圖4的被檢體信息顯示部120a。
[0109] 上面所述的生成投影數(shù)據(jù)a的步驟31~34以及通過(guò)通常重構(gòu)來(lái)生成圖像的步驟61 ~63中，不進(jìn)行用于去除系統(tǒng)噪聲的處理，所以能夠以短時(shí)間生成被檢體110的圖像。因此， 適于急診患者等那樣需要迅速的圖像顯示的情況。
[0110] 另一方面，通過(guò)上述的步驟31~34,投影數(shù)據(jù)a被存儲(chǔ)在了存儲(chǔ)裝置123,所以能夠 使用投影數(shù)據(jù)a進(jìn)行減少系統(tǒng)噪聲的處理。據(jù)此，能夠執(zhí)行生成偽影較少的高精度的圖像的 處理模式。對(duì)此下面進(jìn)行說(shuō)明。
[0111] 若投影數(shù)據(jù)a被存儲(chǔ)在了存儲(chǔ)裝置123中，則在圖4的顯示畫(huà)面中，操作者能夠選擇 圖標(biāo)22或者圖標(biāo)23,圖標(biāo)22指示使用通過(guò)偏差校正減少了系統(tǒng)噪聲的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行圖像 重構(gòu)，圖標(biāo)23指示通過(guò)從測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行逐次近似圖像重構(gòu)從而重構(gòu)減少了系統(tǒng)噪聲所引起 的偽影的圖像。操作者確認(rèn)被檢體信息顯示部120a的圖像，在需要的情況下選擇圖標(biāo)22或 者23。
[0112] 在圖8的步驟62中確認(rèn)處理模式，在選擇了指示偏差校正的圖標(biāo)22的情況下，重構(gòu) 運(yùn)算裝置125對(duì)信號(hào)處理部124的復(fù)原器24指示從投影數(shù)據(jù)a復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)X。復(fù)原器復(fù)原測(cè) 量數(shù)據(jù)x(步驟64)。
[0113] 使用圖9來(lái)詳細(xì)說(shuō)明復(fù)原器24的動(dòng)作。復(fù)原器24的逆校正處理器29針對(duì)存儲(chǔ)裝置 123中存儲(chǔ)的投影數(shù)據(jù)a實(shí)施與校正處理器19的校正處理相反的校正處理，復(fù)原對(duì)數(shù)變換后 數(shù)據(jù)z(步驟121)。逆對(duì)數(shù)變換器25通過(guò)變換函數(shù)P(y)的逆函數(shù)對(duì)復(fù)原出的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù) z進(jìn)行變換，復(fù)原正數(shù)數(shù)據(jù)y(步驟122)。
[0114] 復(fù)原器用判別機(jī)28從閾值設(shè)定器14讀入t、L，將復(fù)原出的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z分配給 第一以及第二逆變換器26、27。第一逆變換器26接收閾值t以上的正數(shù)數(shù)據(jù)y，將輸入信號(hào)直 接作為測(cè)量數(shù)據(jù)X輸出。
[0115] 第二逆變換器27接收大于閾值L并且小于t的正數(shù)數(shù)據(jù)y，通過(guò)在第二變換器16中 使用的函數(shù)Φ(χ)的逆函數(shù)進(jìn)行變換，作為測(cè)量數(shù)據(jù)X輸出。據(jù)此，不僅是正數(shù)，在s<x<0的 范圍內(nèi)，測(cè)量數(shù)據(jù)X也能夠被復(fù)原(步驟123)。
[0116]接下來(lái)，信號(hào)處理裝置123的校正裝置30通過(guò)對(duì)復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)X實(shí)施偏差校正 處理等從而去除系統(tǒng)噪聲（圖8的步驟65)。偏差校正處理是如下方法:參考檢測(cè)器111的關(guān) 注元件的附近元件的測(cè)量數(shù)據(jù)的值，保持關(guān)注元件的正值性、以及關(guān)注元件與貼近元件之 間的平均值的同時(shí)，通過(guò)反復(fù)的濾波處理來(lái)校正檢測(cè)器111的關(guān)注元件的測(cè)量數(shù)據(jù)的值的 方法。偏差校正處理是上述的非專利文獻(xiàn)1等中記載的眾所周之的技術(shù)，所以這里省略詳細(xì) 的說(shuō)明。
[0117]通過(guò)偏差校正去除了系統(tǒng)噪聲的測(cè)量數(shù)據(jù)X，如圖3所示，從校正裝置30輸入到對(duì) 數(shù)變換器18，進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，由校正處理器19進(jìn)行校正處理，得到投影數(shù)據(jù)b (步驟66)。
[0118] 重構(gòu)運(yùn)算裝置125通過(guò)通常重構(gòu)部125a對(duì)投影數(shù)據(jù)b進(jìn)行重構(gòu)處理，生成圖像。投 影數(shù)據(jù)b被去除了系統(tǒng)噪聲，所以能夠得到減少了由系統(tǒng)噪聲引起的偽影的圖像。所得到的 圖像被顯示于圖4的顯示畫(huà)面的被檢體信息顯示部120a。
[0119] 另一方面，在圖8的步驟62中確認(rèn)處理模式，在由操作者選擇了指示從測(cè)量數(shù)據(jù)X 進(jìn)行逐次近似重構(gòu)的圖標(biāo)22的情況下，重構(gòu)運(yùn)算裝置125對(duì)信號(hào)處理部124的復(fù)原器24指示 從投影數(shù)據(jù)a復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)X。復(fù)原器24復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)x(步驟68)。
[0120]步驟68的動(dòng)作，因?yàn)榕c偏差校正的情況下的步驟64相同，所以這里省略說(shuō)明。被復(fù) 原出的測(cè)量數(shù)據(jù)X被傳遞到重構(gòu)運(yùn)算裝置125的逐次近似重構(gòu)部125b，通過(guò)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)X進(jìn) 行逐次近似重構(gòu)處理，從而重構(gòu)圖像。具體而言，例如對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)中包含的光子噪聲以及系 統(tǒng)噪聲進(jìn)行建模，基于模型，使用逐次近似解法來(lái)計(jì)算圖像。據(jù)此，能夠得到減少了系統(tǒng)噪 聲的影響的圖像。逐次近似圖像重構(gòu)法是上述的非專利文獻(xiàn)2等中公開(kāi)的眾所周之的方法， 所以這里省略詳細(xì)的說(shuō)明。所得到的圖像被顯示于圖4的顯示畫(huà)面的被檢體信息顯示部 120a〇
[0121] 如此，在本發(fā)明中，因?yàn)槟軌驈拇鎯?chǔ)在存儲(chǔ)裝置123中的投影數(shù)據(jù)a復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)X 來(lái)生成減少了系統(tǒng)噪聲的圖像，所以不用重新進(jìn)行被檢體110的攝影，能夠?qū)崿F(xiàn)迅速的圖像 顯示、和與其對(duì)應(yīng)的高精度的圖像顯示的雙方。因此，能夠在如急診患者等那樣要求迅速的 圖像顯示的情況下，通過(guò)不進(jìn)行系統(tǒng)噪聲的減少處理的通常重構(gòu)來(lái)生成圖像(步驟63)，之 后根據(jù)需要，生成實(shí)施了通過(guò)偏差校正、逐次近似圖像重構(gòu)等來(lái)減少系統(tǒng)噪聲的處理的高 精度的圖像并進(jìn)行顯示(步驟64~67、步驟68~69)。
[0122] 另外，在上述的實(shí)施方式中，針對(duì)存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置123的投影數(shù)據(jù)a是一個(gè)圖像份 的情況進(jìn)行了說(shuō)明，但是也可以構(gòu)成為在存儲(chǔ)裝置123中存儲(chǔ)多個(gè)圖像的投影數(shù)據(jù)。在該情 況下，圖像重構(gòu)裝置125在圖8的步驟61取得投影數(shù)據(jù)a時(shí)，取得與操作者所選擇的圖像對(duì)應(yīng) 的投影數(shù)據(jù)a。據(jù)此，不僅是剛剛拍攝到的圖像的投影數(shù)據(jù)a，針對(duì)過(guò)去拍攝到的圖像的投影 數(shù)據(jù)a，也能夠復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)X，來(lái)重構(gòu)減少了系統(tǒng)噪聲的圖像。
[0123] <實(shí)施方式2>
[0124]針對(duì)實(shí)施方式2的X射線CT裝置進(jìn)行說(shuō)明。
[0125] 在上述的實(shí)施方式1中，構(gòu)成為信號(hào)處理裝置124具備正數(shù)變換器11以及對(duì)數(shù)變換 器18,通過(guò)函數(shù)Φ(χ)將測(cè)量數(shù)據(jù)X變換為正數(shù)數(shù)據(jù)y后，通過(guò)函數(shù)P(y)變換為對(duì)數(shù)變換后數(shù) 據(jù)z，但是本發(fā)明不限定于該構(gòu)成。在實(shí)施方式2中，通過(guò)一個(gè)變換函數(shù)Φ(χ)將測(cè)量數(shù)據(jù)X變 換為對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)ζ。
[0126] 作為變換函數(shù)Φ (X)，例如如式(6)所示，使用在對(duì)數(shù)函數(shù)的自變量中包含將測(cè)量 數(shù)據(jù)X變換為正數(shù)數(shù)據(jù)的變換函數(shù)的函數(shù)。
[0127] 【數(shù)式6】
[0129]在上述式(6)中，下閾值s(<0)、上閾值t(>0)、L(>0)分別是任意常數(shù)。
[0130] 如圖10的實(shí)線的曲線圖所示，式(6)的變換函數(shù)Φ(χ)將測(cè)量數(shù)據(jù)x變換為對(duì)數(shù)變 換后數(shù)據(jù)ζ。由圖10清楚可知，在下閾值s以上的范圍內(nèi)，自變量X和變換函數(shù)ζ(= Φ (X))的 值一對(duì)一地對(duì)應(yīng)，所以存在逆函數(shù)。因此，通過(guò)使用逆函數(shù)，能夠從對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)ζ復(fù)原測(cè) 量數(shù)據(jù)X。
[0131] 圖11中示出實(shí)施方式2的X射線CT裝置中的信號(hào)處理裝置124的構(gòu)成。如圖11所示， 實(shí)施方式2的信號(hào)處理裝置124是與實(shí)施方式1的圖3的信號(hào)處理裝置相同的構(gòu)成，但是取代 實(shí)施方式1的正數(shù)變換器11和對(duì)數(shù)變換器18而具備兼具它們的功能的正數(shù)變換/對(duì)數(shù)變換 器211。實(shí)施方式2的信號(hào)處理裝置124構(gòu)成為具備:預(yù)處理器12、正數(shù)變換/對(duì)數(shù)變換器211、 校正處理器19、復(fù)原器224、校正裝置30、以及對(duì)數(shù)變換器218。對(duì)數(shù)變換器218是為了對(duì)由復(fù) 原器224復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)X進(jìn)行對(duì)數(shù)變換而配置的。預(yù)處理器12、校正處理器19、校正裝置 30與實(shí)施方式1相同。
[0132] 正數(shù)變換/對(duì)數(shù)變換器211構(gòu)成為具備:判別機(jī)13、閾值設(shè)定器14和第一、第二以及 第三對(duì)數(shù)變換器215、216、217。與實(shí)施方式1同樣地，閾值設(shè)定器14保持閾值s、t、L。與實(shí)施 方式1同樣地，判別機(jī)13從閾值設(shè)定器14讀出閾值s、t、L，將從預(yù)處理器12輸出的測(cè)量數(shù)據(jù)X 分配給第一、第二以及第三對(duì)數(shù)變換器215、216、217。
[0133] 第一對(duì)數(shù)變換器215接收?qǐng)D10所示的的測(cè)量數(shù)據(jù)X，通過(guò)式(6)的的函數(shù) Φ(χ)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，作為對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)ζ輸出。第二對(duì)數(shù)變換器216接收s<X$t的測(cè)量 數(shù)據(jù)X，通過(guò)式(6)的s< X$t的函數(shù)Φ(χ)變換為正數(shù)并且進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，作為對(duì)數(shù)變換后 數(shù)據(jù)ζ輸出。第三對(duì)數(shù)變換器217接收x<s的測(cè)量數(shù)據(jù)X，通過(guò)式(6)的函數(shù)Φ(χ)全部變換為 r，作為對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)ζ輸出。校正處理器18校正對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)ζ，生成投影數(shù)據(jù)a。
[0134] 復(fù)原器224具有逆校正處理器29、復(fù)原器用判別機(jī)28、第一逆對(duì)數(shù)變換器226以及 第二逆對(duì)數(shù)變換器227。與實(shí)施方式1相同，逆校正處理器29從投影數(shù)據(jù)a復(fù)原對(duì)數(shù)變換后數(shù) 據(jù)ζ。復(fù)原器用判別機(jī)28從閾值設(shè)定器14讀入t、L，將復(fù)原出的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)ζ分配給第一 以及第二逆對(duì)數(shù)變換器226、227。
[0135] 第一逆對(duì)數(shù)變換器226接收q-gln(t)以下的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)z，通過(guò)第一對(duì)數(shù)變換 器215所使用的函數(shù)Φ(χ)的逆函數(shù)進(jìn)行變換，作為測(cè)量數(shù)據(jù)X輸出。第二逆對(duì)數(shù)變換器227 接收大于q-gln(t)且r以下的對(duì)數(shù)變換后數(shù)據(jù)ζ，通過(guò)第二變換器216所使用的函數(shù)Φ(χ)的 逆函數(shù)進(jìn)行變換，作為測(cè)量數(shù)據(jù)X輸出。據(jù)此，在s<x<〇的負(fù)數(shù)的范圍內(nèi)，測(cè)量數(shù)據(jù)X也能夠 被復(fù)原。校正裝置30通過(guò)對(duì)復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)X實(shí)施偏差校正處理等來(lái)去除系統(tǒng)噪聲。被復(fù) 原、并且去除了系統(tǒng)噪聲的測(cè)量數(shù)據(jù)X，被輸入到對(duì)數(shù)變換器218,進(jìn)行對(duì)數(shù)變換，通過(guò)校正 處理器19進(jìn)行校正處理，得到投影數(shù)據(jù)b。
[0136] 圖12、圖13的流程圖中示出信號(hào)處理裝置124的動(dòng)作。圖12是接收數(shù)據(jù)收集裝置 108的輸出信號(hào)依次變換為測(cè)量數(shù)據(jù)X以及投影數(shù)據(jù)a的流程，與實(shí)施方式1的圖3的流程所 示的動(dòng)作相同，但是在實(shí)施方式2中，正數(shù)變換/對(duì)數(shù)變換器211的第一至第三對(duì)數(shù)變換器 215~217將圖3的流程的步驟32、33的動(dòng)作作為步驟232而通過(guò)一個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行。
[0137] 另一方面，圖13是從投影數(shù)據(jù)a復(fù)原測(cè)量數(shù)據(jù)X的流程，與實(shí)施方式1的圖9的流程 的動(dòng)作相同，但是在實(shí)施方式2中，復(fù)原器的第一以及第二逆對(duì)數(shù)變換器226、227將圖9的步 驟122、123的動(dòng)作作為步驟222而通過(guò)一個(gè)步驟來(lái)進(jìn)行。
[0138] 實(shí)施方式2的X射線CT裝置的上述構(gòu)成以外的構(gòu)成以及動(dòng)作與實(shí)施方式1的X射線 CT裝置相同，所以省略說(shuō)明。
[0139] <實(shí)施方式4>
[0140] 針對(duì)實(shí)施方式4的X射線CT裝置進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施方式4的X射線CT裝置中，信號(hào)處理 裝置124判斷輸入裝置121從操作者受理的攝影條件是否是預(yù)定的低劑量攝影條件，在判斷 結(jié)果是低劑量攝影條件的情況下，通過(guò)復(fù)原器24對(duì)存儲(chǔ)裝置123中所存儲(chǔ)的投影數(shù)據(jù)a進(jìn)行 復(fù)原，減少系統(tǒng)噪聲。
[0141] 在實(shí)施方式1中，敘述了通過(guò)用戶的選擇來(lái)進(jìn)行逐次近似圖像重構(gòu)法或者偏差校 正的示例，但是鑒于需要逐次近似圖像重構(gòu)法或者偏差校正是在低劑量攝影時(shí)，在實(shí)施方 式3中，判斷是否是低劑量攝影，在是低劑量攝影的情況下，進(jìn)行逐次近似圖像重構(gòu)法或者 偏差校正。如圖14所示，將進(jìn)行該判斷的判斷器141配置在信號(hào)處理裝置124。
[0142] 判斷器141在預(yù)定的低劑量攝影條件的情況下，指示復(fù)原器24復(fù)原投影數(shù)據(jù)a，通 過(guò)逐次近似圖像重構(gòu)法或者偏差校正來(lái)進(jìn)行圖像重構(gòu)。至于是進(jìn)行逐次近似圖像重構(gòu)法和 偏差校正中的哪一個(gè)，可以預(yù)先進(jìn)行設(shè)定，也可以構(gòu)成為受理操作者的選擇。
[0143] 例如，在滿足照射劑量為閾值以下、管電壓為閾值以下、旋轉(zhuǎn)體115的旋轉(zhuǎn)速度為 閾值以下、投影數(shù)據(jù)a的任意視角下的投影值的面積大于閾值、以及測(cè)量數(shù)據(jù)X中至少一個(gè) 元件的信號(hào)值為閾值以下的各條件中的任意一個(gè)、或者規(guī)定的2個(gè)以上的組合的情況下，判 斷器141判斷為是低劑量攝影條件。另外，對(duì)于低劑量攝影條件的閾值，既可以由操作者輸 入，也可以使用預(yù)先設(shè)定的值。
[0144] 標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0145] 11正數(shù)變換器；12預(yù)處理器；13判別機(jī)；14閾值設(shè)定器；15第一變換器；16第二變換 器；17第三變換器；18對(duì)數(shù)變換器；19校正處理器;21、22、23圖標(biāo);24復(fù)原器;25逆對(duì)數(shù)變換 器;26第一逆變換器;27第二逆變換器;28復(fù)原器用判別機(jī);29逆校正處理器;30校正裝置； 100掃描器；109臥臺(tái)；120顯示裝置；121輸入裝置；1123存儲(chǔ)裝置；124信號(hào)處理裝置；125重 構(gòu)運(yùn)算裝置;125a通常重構(gòu)部；125b逐次近似重構(gòu)部；131輸入輸出裝置;132圖像運(yùn)算裝置。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種X射線CT裝置，其特征在于具有： X射線發(fā)生裝置，其對(duì)被檢體照射X射線； 數(shù)據(jù)收集裝置，其檢測(cè)通過(guò)了被檢體的所述X射線； 信號(hào)處理裝置，其對(duì)所述數(shù)據(jù)收集裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，得到包含O以下的信號(hào)值 的測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)包含對(duì)數(shù)函數(shù)的預(yù)定的函數(shù)對(duì)所述測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行變換處理來(lái)生成投影數(shù) 據(jù);和 重構(gòu)運(yùn)算裝置，其對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理來(lái)生成圖像， 所述預(yù)定的函數(shù)是針對(duì)規(guī)定負(fù)數(shù)以上的值存在逆函數(shù)的函數(shù)，通過(guò)對(duì)所述投影數(shù)據(jù)應(yīng) 用所述逆函數(shù)，從而從所述投影數(shù)據(jù)復(fù)原包含規(guī)定范圍的O以下的信號(hào)值的所述測(cè)量數(shù)據(jù)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線CT裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理裝置包括： 正數(shù)變換器，其通過(guò)預(yù)定的正數(shù)變換函數(shù)將所述測(cè)量數(shù)據(jù)的O以下的信號(hào)值變換為正 數(shù)數(shù)據(jù);和 對(duì)數(shù)變換器，其對(duì)由所述正數(shù)變換器變換后的所述正數(shù)數(shù)據(jù)實(shí)施對(duì)數(shù)變換來(lái)生成所述 投影數(shù)據(jù)， 所述正數(shù)變換器的所述正數(shù)變換函數(shù)針對(duì)所述規(guī)定范圍的負(fù)數(shù)是單調(diào)增加函數(shù)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線CT裝置，其特征在于， 還具有存儲(chǔ)所述投影數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置， 所述信號(hào)處理裝置包括復(fù)原器，所述復(fù)原器讀出存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)裝置的投影數(shù)據(jù)，復(fù) 原包含所述規(guī)定范圍的〇以下的信號(hào)值的所述測(cè)量數(shù)據(jù)。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線CT裝置，其特征在于， 所述信號(hào)處理裝置包括校正裝置，所述校正裝置對(duì)由所述復(fù)原器復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí) 施校正。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線CT裝置，其特征在于， 所述重構(gòu)運(yùn)算裝置具有逐次近似重構(gòu)部，所述逐次近似重構(gòu)部對(duì)所述復(fù)原器復(fù)原出的 所述測(cè)量數(shù)據(jù)實(shí)施逐次近似圖像重構(gòu)來(lái)生成圖像。6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線CT裝置，其特征在于， 還具有輸入裝置，所述輸入裝置從操作者受理通常的圖像重構(gòu)或者使用了由所述復(fù)原 器復(fù)原出的測(cè)量數(shù)據(jù)的圖像重構(gòu)的選擇， 所述信號(hào)處理裝置在所述輸入裝置受理的選擇是使用了由所述復(fù)原器復(fù)原出的測(cè)量 數(shù)據(jù)的圖像重構(gòu)的情況下，通過(guò)所述復(fù)原器來(lái)復(fù)原存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)裝置的投影數(shù)據(jù)。7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線CT裝置，其特征在于， 還具有輸入裝置，所述輸入裝置從操作者受理攝影條件的設(shè)定， 所述信號(hào)處理裝置判斷所述輸入裝置受理的攝影條件是否是預(yù)定的低劑量攝影條件， 在判斷結(jié)果是所述低劑量攝影條件的情況下，通過(guò)所述復(fù)原器來(lái)復(fù)原存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)裝置 的投影數(shù)據(jù)。8. -種X射線CT裝置用圖像運(yùn)算裝置，其特征在于具有： 信號(hào)處理裝置，其處理對(duì)通過(guò)了被檢體的X射線進(jìn)行檢測(cè)而得到的信號(hào)，得到包含O以 下的信號(hào)值的測(cè)量數(shù)據(jù)，使用預(yù)定的函數(shù)對(duì)所述測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換來(lái)生成投影數(shù)據(jù)； 和 重構(gòu)運(yùn)算裝置，其對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理來(lái)生成圖像， 所述預(yù)定的函數(shù)是針對(duì)規(guī)定負(fù)數(shù)以上的值存在逆函數(shù)的函數(shù)，通過(guò)對(duì)所述投影數(shù)據(jù)應(yīng) 用所述逆函數(shù)，從而復(fù)原包含規(guī)定范圍的O以下的信號(hào)值的所述測(cè)量數(shù)據(jù)。9. 一種X射線CT裝置，其特征在于具有： X射線發(fā)生裝置，其對(duì)被檢體照射X射線； 數(shù)據(jù)收集裝置，其檢測(cè)通過(guò)了被檢體的所述X射線； 信號(hào)處理裝置，其對(duì)所述數(shù)據(jù)收集裝置的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，得到包含O以下的信號(hào)值 的測(cè)量數(shù)據(jù)，通過(guò)包含對(duì)數(shù)函數(shù)的預(yù)定的函數(shù)對(duì)所述測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行變換處理來(lái)生成投影數(shù) 據(jù)； 重構(gòu)運(yùn)算裝置，其對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重構(gòu)處理來(lái)生成圖像;和 存儲(chǔ)裝置，其存儲(chǔ)所述投影數(shù)據(jù)， 所述信號(hào)處理裝置包括復(fù)原器，所述復(fù)原器讀出存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)裝置的投影數(shù)據(jù)，復(fù) 原包含規(guī)定范圍的O以下的信號(hào)值的所述測(cè)量數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】A61B6/03GK105916445SQ201580004487
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2015年1月23日
【發(fā)明人】高橋悠, 后藤大雅, 廣川浩, 廣川浩一
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社日立制作所