專利名稱：放射線診斷裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及只根據(jù)由透射型(Transmission)CT裝置取得的CT圖像而實施被檢體的身體輪廓檢測的放射線診斷裝置。
背景技術(shù)：
在放射線診斷裝置中，透射型斷層圖像攝影裝置(TCTTransmission Computerized Tomography)是指將被檢體的體軸作為軸，使設(shè)置在被檢體外的放射線(X射線或伽馬射線等)的射線源和檢測器作為一對旋轉(zhuǎn)，測量從被檢體透過了的放射線，得到被檢體的放射線透過率的斷層分布。作為透射型CT的代表有X射線CT(Computerized Tomography)裝置，另外，還有與作為核醫(yī)學(xué)裝置的SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)裝置或PET(Positron Emission Tomography)裝置組合起來的透射型CT機構(gòu)。
例如，PET檢測從投放到被檢體的RI(Radio Isotope放射性同位元素)釋放出的伽馬射線(photon)，測量RI的體內(nèi)分布。投放的伽馬射線在被檢體的體內(nèi)衰減。因此，為了用SPECT進行定量的測量，需要通過利用了外部伽馬射線源的透射型CT機構(gòu)測量體內(nèi)的衰減分布，并與該測量量對應(yīng)地進行修正。
在利用了外部伽馬射線源的透射型CT中，使用了扇形射束校準(zhǔn)儀(fan beam collimator)的透射型CT由于在射線源和校準(zhǔn)儀的2個位置對伽馬射線進行校準(zhǔn)，所以具有散射線少，能夠正確地測量體內(nèi)的衰減系數(shù)分布的優(yōu)點。相反，用校準(zhǔn)儀限制了的范圍成為檢測器的有效視野，但由于如果使用了扇形射束校準(zhǔn)儀則檢測器的有效視野變窄，所以在測量比有效視野大的被檢體的情況下，無法攝影位于被檢體的有效視野范圍外的區(qū)域。因此，會因圖像的不完全重構(gòu)而產(chǎn)生丟失部分(截斷、偽像)。另外，即使在視野內(nèi)，由于丟失部分，也無法正確地攝影圖像。
為了消除丟失部分，也可以使用攝影視野充分大的裝置，但裝置會變得不必要的大并且裝置成本變高。因此，提出了不變更裝置的硬件機構(gòu)，而通過軟件解除丟失部分現(xiàn)象的方法。
作為解除丟失部分現(xiàn)象的方法，有根據(jù)從作為放射型(emission)CT裝置的SPECT裝置取得的SPECT圖像而用橢圓近似身體輪廓的方法；根據(jù)SPECT圖像使用了Snake函數(shù)的方法(IEEE Trans.Nucl.Sci.，Vol.47，No.3，pp 989～993)等。
另外，作為解除丟失部分現(xiàn)象的方法，有根據(jù)SPECT圖像檢測出被檢體的身體輪廓，使用表示該身體輪廓的數(shù)據(jù)，通過橢圓近似而計算出投影數(shù)據(jù)的總和值和CT圖像的重心后，根據(jù)投影數(shù)據(jù)的總和值和CT圖像的重心推測出丟失部分，并對投影數(shù)據(jù)外插二次式。
但是，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，需要在丟失部分CT裝置以外，即從放射型CT裝置檢測被檢體的身體輪廓。進而，在根據(jù)由放射型CT裝置取得的CT圖像數(shù)據(jù)推測身體輪廓的方法中，有身體輪廓的檢測精度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是考慮到以上問題而提出的，其目的在于提供一種在正確地測量體內(nèi)的衰減分布的同時，能夠正確地高精度地進行丟失部分修正的放射線診斷裝置。
另外，本發(fā)明是考慮到以上問題而提出的，其目的在于提供一種只通過透射型CT裝置就能夠檢測出高精度的身體輪廓的放射線診斷裝置。
為了解決上述問題，本發(fā)明的放射線診斷裝置包括將由校準(zhǔn)儀限制了的范圍作為檢測器的有效視野，收集第一投影數(shù)據(jù)和第二投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集部件，其中第一投影數(shù)據(jù)是在被檢體的身體軀體部分的全體處于上述檢測器的有效視野內(nèi)的攝影角度范圍內(nèi)的投影角度下取得的數(shù)據(jù)，第二投影數(shù)據(jù)是在上述身體軀體部分的一部分處于上述檢測器的有效視野外的投影角度范圍內(nèi)的投影角度下取得的數(shù)據(jù)；根據(jù)上述第一投影數(shù)據(jù)的總和值與上述第二投影數(shù)據(jù)的總和值的差，計算出用于修正上述第二投影數(shù)據(jù)的多個一次外插式的候選，得到用上述第二投影數(shù)據(jù)和上述多個一次外插式的候選形成的多個第三投影數(shù)據(jù)候選，根據(jù)從上述第一投影數(shù)據(jù)的重心推測出的第三投影數(shù)據(jù)的重心與上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選的重心的差，從上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選得到上述第三投影數(shù)據(jù)的一次修正部件；根據(jù)上述第三投影數(shù)據(jù)，檢測出上述第二投影數(shù)據(jù)的身體輪廓的位置信息的身體輪廓檢測部件；根據(jù)上述身體輪廓的位置信息，求出用于修正上述第二投影數(shù)據(jù)的二次外插式，得到用上述第二投影數(shù)據(jù)和上述二次外插式形成的第四投影數(shù)據(jù)的二次修正部件；根據(jù)上述第一投影數(shù)據(jù)和上述第四投影數(shù)據(jù)，對每個切片(slice)重構(gòu)圖像的圖像重構(gòu)部件。
另外，為了解決上述問題，本發(fā)明的放射線診斷裝置包括將由校準(zhǔn)儀限制了的范圍作為檢測器的有效視野，收集第一投影數(shù)據(jù)和第二投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集部件，其中第一投影數(shù)據(jù)是在被檢體的身體軀體部分的全體處于上述檢測器的有效視野內(nèi)的攝影角度范圍內(nèi)的投影角度下取得的數(shù)據(jù)，第二投影數(shù)據(jù)是在上述身體軀體部分的一部分處于上述檢測器的有效視野外的投影角度范圍內(nèi)的投影角度下取得的數(shù)據(jù)；根據(jù)上述第一投影數(shù)據(jù)的總和值與上述第二投影數(shù)據(jù)的總和值的差，計算出用于修正上述第二投影數(shù)據(jù)的多個一次外插式的候選，得到用上述第二投影數(shù)據(jù)和上述多個一次外插式的候選形成的多個第三投影數(shù)據(jù)候選，根據(jù)從上述第一投影數(shù)據(jù)推測出的第三投影數(shù)據(jù)的重心與上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選的重心的差，從上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選得到上述第三投影數(shù)據(jù)的一次修正部件；根據(jù)上述第三投影數(shù)據(jù)，檢測出上述第二投影數(shù)據(jù)的身體輪廓的位置信息的身體輪廓檢測部件；根據(jù)上述身體輪廓的位置信息，求出用于修正上述第二投影數(shù)據(jù)的二次外插式，得到用上述第二投影數(shù)據(jù)和上述二次外插式形成的第四投影數(shù)據(jù)的二次修正部件；根據(jù)上述第一投影數(shù)據(jù)和上述第四投影數(shù)據(jù)測量衰減分布，根據(jù)該測量量對上述放射數(shù)據(jù)進行衰減修正的衰減分布修正部件。
在這樣的本發(fā)明的放射線診斷裝置中，能夠正確地測量體內(nèi)的衰減分布，并且能夠正確地高精度地進行丟失部分修正。
另外，在本發(fā)明的放射線診斷裝置中，只通過透射型CT裝置就能夠檢測出高精度的身體輪廓。


圖1是表示本發(fā)明的放射線診斷裝置的實施例的概略圖。
圖2是說明丟失部分產(chǎn)生的概要的圖。
圖3是表示第一投影數(shù)據(jù)的輪廓(profile)曲線的一個例子的圖。
圖4是表示第二投影數(shù)據(jù)的輪廓曲線的一個例子的圖。
圖5是作為圖(graph)表示投影角度和與這些投影角度分別對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的0次要素(moment)的關(guān)系的一個例子的圖。
圖6是說明計算出多個一次外插式的候選的方法的圖。
圖7是作為圖表示沒有產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍內(nèi)的投影角度和在每個該投影角度收集到的投影數(shù)據(jù)的一次要素的關(guān)系的一個例子的圖。
圖8是表示從輸出部件通過畫面輸出的CT圖像的圖。
具體實施例方式
參照

本發(fā)明的放射線診斷裝置的實施例。
圖1是表示本發(fā)明的放射線診斷裝置的實施例的概要圖。
圖1表示了至少具備一個具有外部放射線源的透射型CT(透射型斷層圖像攝影裝置Transmission Computerized Tomography)裝置的放射線診斷裝置10。在本實施例中，作為放射線診斷裝置10的一個例子，使用作為不具備外部放射線源的放射型CT裝置的PET(Positron Emission Tomography)裝置11與具備伽馬射線源的透射型CT裝置12的復(fù)合機的PET-CT裝置10A進行說明。另外，作為放射型CT裝置并不只限于PET裝置，例如也可以是SPECT(Single Photon Emission Computed Tomography)裝置。另外，作為透射型CT裝置，也可以是具備X射線源的透射型CT裝置。
PET-CT裝置10A的PET裝置11檢測出從投放到被檢體M的RI(Radio Isotope放射性同位元素)釋放的伽馬射線(Photon)，收集PET數(shù)據(jù)(emission data放射數(shù)據(jù))。
另一方面，透射型CT裝置12具備朝向被檢體M照射作為放射線的伽馬射線的伽馬射線源21；如果入射了透過了被檢體M的伽馬射線則輸出表示其位置的信號和與該入射放射線的能量(energy)對應(yīng)的能量信號的檢測器22。在檢測器22的放射線入射側(cè)，具備在入射方向具有通過由鉛等放射線屏蔽材料構(gòu)成的隔壁而二維地排列的例如成為蜂巢形狀的許多開口的校準(zhǔn)儀(collimator)23，檢測器22檢測出與被檢體M內(nèi)的放射線的放射位置有關(guān)的信息。
由未圖示的架臺，使得能夠以被檢體M的體軸為中心旋轉(zhuǎn)地一體地支持PET裝置11的檢測器、伽馬射線源21和檢測器22。PET裝置11的檢測器(未圖示)和檢測器22構(gòu)成為一邊以被檢體M的體軸為中心每次以微小的角度進行旋轉(zhuǎn)，一邊在每個投影角度上入射伽馬射線。
另外，在透射型CT裝置12中，設(shè)置有CT數(shù)據(jù)收集部件41、一次修正部件42、身體輪廓檢測部件43、二次修正部件44和圖像重構(gòu)部件45。
CT數(shù)據(jù)收集部件41一邊使伽馬射線源21和檢測部件22在被檢體M的周圍旋轉(zhuǎn)，一邊從多個投影角度(視野(view)角度)從檢測器22接收360度量的電信號，并作為每個投影角度的投影數(shù)據(jù)(透射投影數(shù)據(jù))收集它們。
在此，校準(zhǔn)儀23根據(jù)其開口的形態(tài)，大致區(qū)分為平行(parallel)校準(zhǔn)儀或扇形射束校準(zhǔn)儀。在校準(zhǔn)儀23為平行校準(zhǔn)儀的情況下，由CT數(shù)據(jù)收集部件41收集到的投影數(shù)據(jù)為平行射束數(shù)據(jù)。另一方面，在校準(zhǔn)儀23的開口為扇形射束校準(zhǔn)儀的情況下，由CT數(shù)據(jù)收集部件41收集到的投影數(shù)據(jù)為扇形射束數(shù)據(jù)，因此在該情況下，由CT數(shù)據(jù)收集部件41內(nèi)或與CT數(shù)據(jù)收集部件41分別設(shè)置的變換裝置(未圖示)，進行將扇形射束數(shù)據(jù)變換為平行射束數(shù)據(jù)的處理。
另外，在作為校準(zhǔn)儀23使用扇形射束校準(zhǔn)儀的情況下，由于在伽馬射線源21和校準(zhǔn)儀23的2個位置對伽馬射線進行校準(zhǔn)，所以有散射線少，能夠正確地測量被檢體M內(nèi)的衰減分布的優(yōu)點。相反，由校準(zhǔn)儀限制了的范圍成為檢測器22的有效視野，但在使用了扇形射束校準(zhǔn)儀的情況下，由于檢測器22的有效視野變窄，所以在測量被檢體M的軀體部分那樣的情況下，根據(jù)投影角度，軀體部分的一部分從有效視野脫離，由于不完全的重構(gòu)而在CT圖像中產(chǎn)生丟失部分。因此，在以正確地測量出被檢體M內(nèi)的衰減分布為目的，作為校準(zhǔn)儀23使用扇形射束校準(zhǔn)儀的情況下，CT圖像的丟失部分修正成為不可缺少的。
即，在構(gòu)成一個切片的CT圖像的多個投影數(shù)據(jù)中，存在以下的數(shù)據(jù)在被檢體M的軀體部分的全體處于檢測器22的有效視野內(nèi)的投影角度范圍內(nèi)的每個投影角度所收集到的投影數(shù)據(jù)(以下稱為“第一投影數(shù)據(jù)”)；在軀體部分的一部分處于檢測器22的有效視野外的投影角度范圍內(nèi)的每個透鏡角度所收集的產(chǎn)生了丟失部分的投影數(shù)據(jù)(以下稱為“第二投影數(shù)據(jù)”)。
圖2是說明丟失部分產(chǎn)生的概要的圖。
圖2表示圖1所示的伽馬射線源21和檢測器22。在被檢體M的軀體部分的全體處于檢測器22的有效視野內(nèi)的投影角度范圍內(nèi)的投影角度，例如投影角度θA的位置處，收集沒有產(chǎn)生丟失部分的第一投影數(shù)據(jù)。另一方面，在被檢體M的軀體部分的一部分處于檢測器22的有效視野外的投影角度范圍內(nèi)的投影角度，例如投影角度θB的位置處，收集產(chǎn)生了丟失部分的第二投影數(shù)據(jù)。
圖3和圖4是表示由CT數(shù)據(jù)收集部件41收集的投影數(shù)據(jù)的輪廓曲線的一個例子的圖。
圖3是對每個測量位置方向X(檢測器22的一端x0＜X＜檢測器22的另一端xmatrix)取得入射到位于圖2所示的投影角度θA的位置處的檢測器22的伽馬射線的計數(shù)(count)值的第一投影數(shù)據(jù)P[X，θA]的輪廓曲線。另一方面，圖4是對每個測量位置方向X取得入射到位于圖2所示的投影角度θB的位置處的檢測器22的伽馬射線的計數(shù)值的第二投影數(shù)據(jù)P[X，θB]的輪廓曲線。在圖4中，在X＜x1，x2＜X的范圍內(nèi)，不對伽馬射線進行計數(shù)，而產(chǎn)生丟失部分。
圖1所示的PET-CT裝置10A的一次修正部件42推測第二投影數(shù)據(jù)的丟失部分，逐次地求出用于修正(外插)該丟失部分的一次外插式，并用一次外插式修正第二投影數(shù)據(jù)。一次修正部件42利用CT數(shù)據(jù)的性質(zhì)，即如果沒有產(chǎn)生丟失部分，則“投影數(shù)據(jù)的全部攝影角度的總和值是一定的”以及“從全部投影角度看在CT圖像的測量位置方向加權(quán)后的全部積分值(重心)是固定的”。
即，一次修正部件42利用CT數(shù)據(jù)的性質(zhì)，在測量被檢體M的軀體部分的情況下，并且在存在軀體部分的一部分處于檢測器22的有效視野外的投影角度時，作為第二投影數(shù)據(jù)的代替數(shù)據(jù)而得到用第二投影數(shù)據(jù)和一次外插式形成的第三投影數(shù)據(jù)。
一次修正部件42具備總和值計算部件51、一次外插式候選計算部件52、第三投影數(shù)據(jù)候選取得部件53、重心計算部件54、擬合(fitting)處理部件55和第三投影數(shù)據(jù)抽出部件56。
總和值計算部件51分別計算出由CT數(shù)據(jù)收集部件41收集到的每個投影數(shù)據(jù)的總和值(0次要素)。即，總和值計算部件51分別計算出第一投影數(shù)據(jù)的0次要素、第二投影數(shù)據(jù)的0次要素。
一次外插式候選計算部件52根據(jù)由總和值計算部件51計算出的第一投影數(shù)據(jù)的0次要素與第二投影數(shù)據(jù)的0次要素的差，計算出用于修正第二投影數(shù)據(jù)的丟失部分的多個一次外插式的候選。例如，一次外插式候選計算部件52根據(jù)多個第一投影數(shù)據(jù)的每個的0次要素求出它們的平均值，根據(jù)該平均值和第二投影數(shù)據(jù)的0次要素的差，計算出多個一次外插式的候選。
第三投影數(shù)據(jù)候選取得部件53分別對一次外插式的每個候選修正第二投影數(shù)據(jù)，取得用第二投影數(shù)據(jù)和一次外插式的候選形成的多個第三投影數(shù)據(jù)候選。
重心計算部件54分別計算出由CT數(shù)據(jù)收集部件41收集到的多個第一投影數(shù)據(jù)的每個的重心(一次要素)、由第三投影數(shù)據(jù)候選取得部件53取得的多個第三投影數(shù)據(jù)的每個候選的一次要素。
擬合處理部件55相對于三角函數(shù)(sin curse)對由重心計算部件54計算出的每個第一投影數(shù)據(jù)的一次要素和投影角度的關(guān)系進行擬合處理。
第三投影數(shù)據(jù)抽出部件56根據(jù)從由重心計算部件54計算出的多個第一投影數(shù)據(jù)的一次要素推測出的第三投影數(shù)據(jù)的一次要素與多個第三投影數(shù)據(jù)候選的一次要素的差，從多個第三投影數(shù)據(jù)候選中得到第三投影數(shù)據(jù)。具體地說，作為第三投影數(shù)據(jù)，第三投影數(shù)據(jù)抽出部件56抽出具有由擬合處理部件55處理后的根據(jù)三角函數(shù)(sincurve)推測出的第三投影數(shù)據(jù)的一次要素與由重心計算部件54計算出的多個第三投影數(shù)據(jù)的每個候補的一次要素的差為最小的一次要素的第三投影數(shù)據(jù)候選。
身體輪廓檢測部件43通過根據(jù)由第三投影數(shù)據(jù)抽出部件56抽出的第三投影數(shù)據(jù)檢測出身體輪廓，而檢測出第二投影數(shù)據(jù)的身體輪廓的位置信息。
二次修正部件44根據(jù)由身體輪廓檢測部件43檢測出的身體輪廓的位置信息，通過一般的方法用多次式的二次外插式來修正第二投影數(shù)據(jù)，得到用第二投影數(shù)據(jù)和二次外插式形成的第四投影數(shù)據(jù)。
圖像重構(gòu)部件45根據(jù)由CT數(shù)據(jù)收集部件41收集到的第一投影數(shù)據(jù)和由二次修正部件44得到的第四投影數(shù)據(jù)，對每個切片(slice)重構(gòu)CT圖像。
另外，PET-CT裝置10A設(shè)置有根據(jù)第一投影數(shù)據(jù)和第四投影數(shù)據(jù)測量衰減分布，并根據(jù)該測量量對由PET裝置11得到的PET數(shù)據(jù)進行衰減修正的衰減分布修正部件61；將由圖像重構(gòu)部件45重構(gòu)的CT圖像、從衰減分布修正部件61輸出的PET數(shù)據(jù)輸出到外部的輸出部件62。
另外，可以作為硬件構(gòu)成設(shè)置在PET-CT裝置10A中的各部件，也可以通過由未圖示的CPU(中央處理單元)執(zhí)行程序來發(fā)揮功能。
接著，說明作為放射線診斷裝置10的PET-CT裝置10A的動作。
圖1所示的PET-CT裝置10A的PET裝置11檢測出從投放到被檢體M的RI釋放出的伽馬射線，并收集PET數(shù)據(jù)。
另一方面，透射型CT裝置12從伽馬射線源21朝向被檢體M照射伽馬射線，使透過了被檢體M的伽馬射線從校準(zhǔn)儀23入射到檢測器22。CT數(shù)據(jù)收集部件41一邊使伽馬射線源21和檢測器22在被檢體M的周圍旋轉(zhuǎn)，一邊在多個投影角度從檢測器22接收360度量的電信號，并作為每個投影角度的投影數(shù)據(jù)收集它們。
一次修正部件42根據(jù)在每個投影角度收集到的投影數(shù)據(jù)，得到被檢體M的軀體部分的一部分處于檢測器22的有效視野外而產(chǎn)生丟失部分的第二投影數(shù)據(jù)，并推測該丟失部分。接著，一次修正部件42用一次外插式修正第二投影數(shù)據(jù)的丟失部分，得到用第二投影數(shù)據(jù)和一次外插式形成的第三投影數(shù)據(jù)。
具體地說，首先，一次修正部件42所具備的總和值計算部件51對被檢體M的軀體部分的全體處于檢測器22的有效視野內(nèi)而不產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍內(nèi)的每個投影角度，計算在所有每個測量位置方向取得的第一投影數(shù)據(jù)的0次要素。同樣，對產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍內(nèi)的每個投影角度計算出第二投影數(shù)據(jù)的0次要素。一次修正部件42通過以下公式分別計算出沒有產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍內(nèi)的投影角度，例如在圖2所示的投影角度θA收集到的投影數(shù)據(jù)P[X，θA]的0次要素M0[θA]；產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍內(nèi)的投影角度，例如在圖2所示的投影角度θB收集到的投影數(shù)據(jù)P[X，θB]的0次要素I0[θB]。
公式1M0[θA]＝∑P[X，θA](x0＜X＜xmatrix)……(1)I0[θB]＝∑P[X，θB](x0＜X＜xmatrix)……(2)圖5是作為圖表示投影角度與每個投影角度下收集到的投影數(shù)據(jù)的0次要素的關(guān)系的一個例子的圖。
根據(jù)投影數(shù)據(jù)的性質(zhì)，在所有投影角度θ中在投影數(shù)據(jù)中沒有產(chǎn)生丟失部分的理想情況下的投影角度θ和與投影角度θ對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)的0次要素的關(guān)系中，與投影角度θ無關(guān)地，0次要素為一定的值(M0[θA])。但是，在特定的投影角度范圍B中在投影數(shù)據(jù)中產(chǎn)生丟失部分的情況下的投影角度θ和0次要素的關(guān)系中，在投影角度范圍B內(nèi)的投影角度收集到的第二收集數(shù)據(jù)的0次要素比在沒有產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍A內(nèi)的投影角度收集到的第一投影數(shù)據(jù)的0次要素小。另外，在投影角度范圍B內(nèi)的投影角度收集到的第二投影數(shù)據(jù)的0次要素的波形隨著投影角度范圍B內(nèi)的投影角度的變化而大致描繪為三角函數(shù)的曲線(curve)。這是因為在投影角度范圍B內(nèi)的投影角度的情況下，由于在圖4所示的X＜x1，x2＜X的范圍中無法得到數(shù)據(jù)，所以與投影角度范圍A內(nèi)的投影角度相比，0次要素變小。
圖1所示的一次修正部件42的一次外插式候選計算部件52對用公式(1)計算出的多個0次要素M0[θA]進行平均。一次外插式候選計算部件52對0次要素M0[θA]的平均后的0次要素平均值M0、用公式(2)計算出的0次要素I0[θB]進行比較。具體地說，計算出滿足0次要素平均值M0與0次要素I0[θB]的差為最小的條件的多個一次外插式的候選。
圖6是說明多個一次外插式的候選的方法的圖。
圖6表示圖4所示的第二投影數(shù)據(jù)P[X，θB]、在X軸上在x0＜a＜x1的范圍中移動的移動點a、在x2＜b＜xmatrix的范圍中移動的移動點b。在此，在不產(chǎn)生丟失部分的每個投影角度θA收集到的0次要素的平均值的0次要素平均值M0與用公式(2)計算出的第二投影數(shù)據(jù)P[X，θB]的0次要素I0[θB]的差與由一次外插式和X軸形成的面積相等。例如，如果將一次外插式設(shè)置為一次式，則由于0次要素平均值M0與0次要素I0[θB]的差與圖中斜線部分所示的面積相等，因此以下的公式成立。
公式2M0-I0[θB]=P[x1,θB]×(x1-a)2+P[x2,θB]×(b-x2)2---(3)]]>根據(jù)該公式(3)，決定了移動點a和移動點b的關(guān)系，根據(jù)在x0＜a＜x1的范圍中移動的移動點a、由該移動點a的位置確定的點b，計算出多個一次外插式的候選H，即身體輪廓(ab之間)的多個候選。對于一次外插式的候選H，在a≤X≤x1的范圍中，由通過了掃描旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(a，0)和(x1，P[x1，θB])的一次外插式的候選HL構(gòu)成，而在x2≤X≤b的范圍中，由通過了掃描旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(x2，P[x2，θB])和(b，0)的一次外插式的候選HR構(gòu)成。
在此，說明將一次外插式設(shè)置為一次式的情況，但一次外插式并不只限于一次式，例如也可以是三角函數(shù)和多次式。
圖1所示的第三投影數(shù)據(jù)候選取得部件53用多個一次外插式的候選來修正第二投影數(shù)據(jù)的丟失部分。所以，得到由圖6所示的x1＜X＜x2的范圍的第二投影數(shù)據(jù)P[X，θB]、a≤X≤x1和x2≤X≤b的范圍的多個一次外插式的候選H形成的多個第三投影數(shù)據(jù)候選。
重心計算部件54計算出每個第三投影數(shù)據(jù)候選的一次要素。另外，重心計算部件54對不產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍內(nèi)的每個投影角度，計算第一投影數(shù)據(jù)的一次要素。
擬合處理部件55將由重心計算部件54對不產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍內(nèi)的每個投影角度計算出的一次要素擬合處理為sin曲線。
作為第三投影數(shù)據(jù)，第三投影數(shù)據(jù)抽出部件56抽出具有由擬合處理部件55處理后的根據(jù)sin曲線推測出的第三投影數(shù)據(jù)的一次要素與由重心計算部件54計算出的多個第三投影數(shù)據(jù)候選的每個的一次要素的差為最小的一次要素的第三投影數(shù)據(jù)候選。
圖7是作為圖表示不產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍內(nèi)的投影角度與在每個投影角度收集到的投影數(shù)據(jù)的一次要素的關(guān)系的一個例子的圖。
對于在CT圖像的測量位置方向上加權(quán)了的全部積分值，從所有投影角度看，由于有被固定的性質(zhì)，所以將由重心計算部件54對不產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍內(nèi)的每個投影角度θA計算出的一次要素M1[θA]擬合處理為sin曲線M1f[θ]。
接著，確定由重心計算部件54計算出的多個第三投影數(shù)據(jù)候選的每個的一次要素T1[θB](圖中的×標(biāo)志)與由擬合處理部件55得到的sin曲線M1f[θ]上的點M1f[θB]的差為最小那樣的一次要素T1[θB]。另外，作為第三投影數(shù)據(jù)，抽出具有差為最小時的一次要素T1[θB]的第三投影數(shù)據(jù)候選。
如上所述，根據(jù)圖1所示的一次修正部件42，針對產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍內(nèi)的每個投影角度，用適當(dāng)?shù)囊淮问叫拚诙队皵?shù)據(jù)的丟失部分，能夠得到用第二投影數(shù)據(jù)和一次外插式形成的第三投影數(shù)據(jù)。
接著，身體輪廓檢測部件43通過根據(jù)由第三投影數(shù)據(jù)抽出部件56抽出的第三投影數(shù)據(jù)檢測出身體輪廓，來檢測出第二投影數(shù)據(jù)中的身體輪廓的位置信息。因此，身體輪廓檢測部件43通過對每個切片在產(chǎn)生丟失部分的投影角度范圍內(nèi)的所有投影角度下檢測出第二投影數(shù)據(jù)的身體輪廓的位置信息，能夠檢測出與CT圖像重構(gòu)所必需的全部投影角度的投影數(shù)據(jù)有關(guān)的身體輪廓的位置信息。另外，身體輪廓檢測部件43也可以對每個切片設(shè)置閾值而對由一次修正部件42得到的第三投影數(shù)據(jù)進行二值化，對該二值化數(shù)據(jù)進行逆投影，檢測出第二投影數(shù)據(jù)的身體輪廓的位置信息。理想的是對該身體輪廓進行7次的傅立葉變換而進行擬合處理，平滑化為平滑。另外，該擬合處理的傅立葉變換的次數(shù)并不只限于7次。
二次修正部件44通過使用了表示由身體輪廓檢測部件43檢測出的身體輪廓的數(shù)據(jù)的一般的方法，用多次式的二次外插式對第二投影數(shù)據(jù)進行修正，得到由第二投影數(shù)據(jù)和二次外插式形成的第四投影數(shù)據(jù)。
圖像重構(gòu)部件45根據(jù)由CT數(shù)據(jù)收集部件41收集到的第一投影數(shù)據(jù)和由二次修正部件44得到的第四投影數(shù)據(jù)，對每個切片重構(gòu)CT圖像。
衰減分布修正部件61根據(jù)由CT數(shù)據(jù)收集部件41收集到的第一投影數(shù)據(jù)和由二次修正部件44得到的第四投影數(shù)據(jù)，測定衰減分布，根據(jù)該測量量對由PET裝置11收集到的PET數(shù)據(jù)進行衰減修正。
輸出部件62將由圖像重構(gòu)部件45重構(gòu)出的CT圖像和從衰減分布修正部件61輸出的PET數(shù)據(jù)輸出到外部。
圖8是表示從輸出部件62通過畫面輸出的CT圖像的圖。
在圖8所示的畫面中，顯示出3×3張在被檢體M的手臂垂下的狀態(tài)下測量出的胸部的CT圖像。畫面上段表示圖1所示的校準(zhǔn)儀23的假想視野大小為400mm的情況，畫面中段表示校準(zhǔn)儀23的假想視野大小為350mm的情況，畫面下段表示校準(zhǔn)儀23的假想視野大小為300mm的情況。另外，畫面左列表示在全部投影數(shù)據(jù)中沒有產(chǎn)生丟失部分的情況，畫面中列表示在投影數(shù)據(jù)的一部分中產(chǎn)生丟失部分，并根據(jù)由透射型CT裝置取得的CT數(shù)據(jù)基于通過現(xiàn)有方法檢測出的身體輪廓進行了二次修正的情況，另外，畫面右列表示在投影數(shù)據(jù)的一部分中產(chǎn)生丟失部分，并根據(jù)由透射型CT裝置取得的CT數(shù)據(jù)基于通過本發(fā)明的方法檢測出的身體輪廓進行了二次修正的情況。
根據(jù)圖8所示的畫面，在假想視野大小為400、350、300mm的情況下，都能夠恢復(fù)丟失部分的形狀，特別在假想視野大小為400m的情況下，能夠良好地恢復(fù)丟失部分的形狀。另外，在假想視野大小為300mm的情況下，將丟失部分的近20％的誤差降低為3％左右。
另外，說明了作為圖1所示的放射線診斷裝置10的一個例子的PET-CT裝置10A是放射型CT裝置11和透射型CT裝置12的復(fù)合機的情況。但是，也有放射線診斷裝置10只由透射型CT裝置12構(gòu)成的情況，在該情況下，將由圖像重構(gòu)部件45重構(gòu)出的CT圖像發(fā)送到輸出部件62，并從輸出部件62將CT圖像輸出到外部。
根據(jù)作為圖1所示的放射線診斷裝置10的PET-CT裝置10A，能夠正確地測量出身體內(nèi)的衰減分布，同時正確地高精度地進行丟失部分修正。
另外，根據(jù)作為放射線診斷裝置10的PET-CT裝置10A，能夠只由透射型CT裝置檢測出高精度的身體輪廓。
權(quán)利要求
1.一種放射線診斷裝置，其特征在于包括將由校準(zhǔn)儀限制了的范圍作為檢測器的有效視野，收集第一投影數(shù)據(jù)和第二投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集部件，其中該第一投影數(shù)據(jù)是在被檢體的身體軀體部分的全體處于上述檢測器的有效視野內(nèi)的投影角度范圍內(nèi)的投影角度下取得的數(shù)據(jù)，該第二投影數(shù)據(jù)是在上述身體軀體部分的一部分處于上述檢測器的有效視野外的投影角度范圍內(nèi)的投影角度下取得的數(shù)據(jù)；根據(jù)上述第一投影數(shù)據(jù)的總和值與上述第二投影數(shù)據(jù)的總和值的差，計算出用于修正上述第二投影數(shù)據(jù)的多個一次外插式的候選，得到用上述第二投影數(shù)據(jù)和上述多個一次外插式的候選形成的多個第三投影數(shù)據(jù)候選，根據(jù)從上述第一投影數(shù)據(jù)的重心推測出的第三投影數(shù)據(jù)的重心與上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選的重心的差，從上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選中得到上述第三投影數(shù)據(jù)的一次修正部件；根據(jù)上述第三投影數(shù)據(jù)，檢測出上述第二投影數(shù)據(jù)的身體輪廓的位置信息的身體輪廓檢測部件；根據(jù)上述身體輪廓的位置信息，求出用于修正上述第二投影數(shù)據(jù)的二次外插式，得到用上述第二投影數(shù)據(jù)和上述二次外插式形成的第四投影數(shù)據(jù)的二次修正部件；根據(jù)上述第一投影數(shù)據(jù)和上述第四投影數(shù)據(jù)，對每個切片重構(gòu)圖像的圖像重構(gòu)部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1記載的放射線診斷裝置，其特征在于上述一次外插式為一次式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的放射線診斷裝置，其特征在于上述一次外插式為三角函數(shù)或多次式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1記載的放射線診斷裝置，其特征在于在上述校準(zhǔn)儀是扇形射束校準(zhǔn)儀的情況下，上述數(shù)據(jù)收集部件進行將作為上述第一投影數(shù)據(jù)和上述第二投影數(shù)據(jù)收集到的扇形射束數(shù)據(jù)變換為平行射束數(shù)據(jù)的處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的放射線診斷裝置，其特征在于還包括在上述校準(zhǔn)儀是扇形射束校準(zhǔn)儀的情況下，進行將作為上述第一投影數(shù)據(jù)和上述第二投影數(shù)據(jù)收集到的扇形射束數(shù)據(jù)變換為平行射束數(shù)據(jù)的處理的變換裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1記載的放射線診斷裝置，其特征在于上述一次修正部件具備分別計算出上述第一投影數(shù)據(jù)和上述第二投影數(shù)據(jù)的總和值的總和值計算部件；計算出上述多個一次外插式的候選，使得上述第一投影數(shù)據(jù)的總和值和上述第三投影數(shù)據(jù)的總和值相等的一次外插式候選計算部件；取得上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選的第三投影數(shù)據(jù)候選取得部件；分別計算出多個上述第一投影數(shù)據(jù)的每個的重心和上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選的每個的重心的重心計算部件；將上述多個第一投影數(shù)據(jù)的每個的重心擬合處理為三角函數(shù)的擬合處理部件；作為上述第三投影數(shù)據(jù)，抽出具有上述多個第三投影數(shù)據(jù)的每個候選的重心與上述三角函數(shù)的差為最小的重心的上述第三投影數(shù)據(jù)候選的第三投影數(shù)據(jù)抽出部件。
7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的放射線診斷裝置，其特征在于還包括將由上述圖像重構(gòu)部件重構(gòu)出的圖像、或上述衰減分布修正部件的輸出輸出到外部的輸出部件。
8.一種放射線診斷裝置，其特征在于包括將由校準(zhǔn)儀限制了的范圍作為檢測器的有效視野，收集第一投影數(shù)據(jù)和第二投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集部件，其中該第一投影數(shù)據(jù)是在被檢體的身體軀體部分的全體處于上述檢測器的有效視野內(nèi)的投影角度范圍內(nèi)的投影角度下取得的數(shù)據(jù)，該第二投影數(shù)據(jù)是在上述身體軀體部分的一部分處于上述檢測器的有效視野外的投影角度范圍內(nèi)的投影角度下取得的數(shù)據(jù)；根據(jù)上述第一投影數(shù)據(jù)的總和值與上述第二投影數(shù)據(jù)的總和值的差，計算出用于修正上述第二投影數(shù)據(jù)的多個一次外插式的候選，得到用上述第二投影數(shù)據(jù)和上述多個一次外插式的候選形成的多個第三投影數(shù)據(jù)候選，根據(jù)從上述第一投影數(shù)據(jù)推測出的第三投影數(shù)據(jù)的重心與上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選的重心的差，從上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選中得到上述第三投影數(shù)據(jù)的一次修正部件；根據(jù)上述第三投影數(shù)據(jù)，檢測出上述第二投影數(shù)據(jù)的身體輪廓的位置信息的身體輪廓檢測部件；根據(jù)上述身體輪廓的位置信息，求出用于修正上述第二投影數(shù)據(jù)的二次外插式，得到用上述第二投影數(shù)據(jù)和上述二次外插式形成的第四投影數(shù)據(jù)的二次修正部件；根據(jù)上述第一投影數(shù)據(jù)和上述第四投影數(shù)據(jù)測量衰減分布，根據(jù)該測量量對上述放射數(shù)據(jù)進行衰減修正的衰減分布修正部件。
9.根據(jù)權(quán)利要求8記載的放射線診斷裝置，其特征在于上述一次外插式為一次式。
10.根據(jù)權(quán)利要求8記載的放射線診斷裝置，其特征在于上述一次外插式為三角函數(shù)或多次式。
11.根據(jù)權(quán)利要求8記載的放射線診斷裝置，其特征在于在上述校準(zhǔn)儀是扇形射束校準(zhǔn)儀的情況下，上述數(shù)據(jù)收集部件進行將作為上述第一投影數(shù)據(jù)和上述第二投影數(shù)據(jù)收集到的扇形射束數(shù)據(jù)變換為平行射束數(shù)據(jù)的處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求8記載的放射線診斷裝置，其特征在于還包括在上述校準(zhǔn)儀是扇形射束校準(zhǔn)儀的情況下，進行將作為上述第一投影數(shù)據(jù)和上述第二投影數(shù)據(jù)收集到的扇形射束數(shù)據(jù)變換為平行射束數(shù)據(jù)的處理的變換裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求8記載的放射線診斷裝置，其特征在于上述一次修正部件具備分別計算出上述第一投影數(shù)據(jù)和上述第二投影數(shù)據(jù)的總和值的總和值計算部件；計算出上述多個一次外插式的候選，使得上述第一投影數(shù)據(jù)的總和值和上述第三投影數(shù)據(jù)的總和值相等的一次外插式候選計算部件；取得上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選的第三投影數(shù)據(jù)候選取得部件；分別計算出多個上述第一投影數(shù)據(jù)的每個的重心和上述多個第三投影數(shù)據(jù)候選的每個的重心的重心計算部件；將上述多個第一投影數(shù)據(jù)的每個的重心擬合處理為三角函數(shù)的擬合處理部件；作為上述第三投影數(shù)據(jù)，抽出具有上述多個第三投影數(shù)據(jù)的每個候選的重心與上述三角函數(shù)的差為最小的重心的上述第三投影數(shù)據(jù)候選的第三投影數(shù)據(jù)抽出部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求8記載的放射線診斷裝置，其特征在于還包括將由上述圖像重構(gòu)部件重構(gòu)出的圖像、或上述衰減分布修正部件的輸出輸出到外部的輸出部件。
15.根據(jù)權(quán)利要求8記載的放射線診斷裝置，其特征在于還包括根據(jù)上述第一投影數(shù)據(jù)和上述第四投影數(shù)據(jù)，對每個切片重構(gòu)圖像的圖像重構(gòu)部件。
全文摘要
本發(fā)明的放射線診斷裝置具備收集第一投影數(shù)據(jù)和第二投影數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)收集部件，其中該第一投影數(shù)據(jù)是在被檢體的軀體部分全體處于有效視野內(nèi)的投影角度范圍內(nèi)的投影角度下取得的數(shù)據(jù)，該第二投影數(shù)據(jù)是在一部分處于檢測器的有效視野外的投影角度下取得的數(shù)據(jù)；根據(jù)第一投影數(shù)據(jù)的總和值與第二投影數(shù)據(jù)的總和值的差，計算出多個一次外插式的候選，得到多個第三投影數(shù)據(jù)候選，從多個第三投影數(shù)據(jù)候選得到第三投影數(shù)據(jù)的一次修正部件；根據(jù)第三投影數(shù)據(jù)，檢測出第二投影數(shù)據(jù)的身體輪廓的位置信息的身體輪廓檢測部件；根據(jù)身體輪廓的位置信息，求出二次外插式，得到第四投影數(shù)據(jù)的二次修正部件；根據(jù)第一投影數(shù)據(jù)和第四投影數(shù)據(jù)，對每個切片重構(gòu)圖像的圖像重構(gòu)部件。
文檔編號G01T1/161GK1847883SQ200610073209
公開日2006年10月18日 申請日期2006年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月5日
發(fā)明者本村信篤, 金田明義 申請人:株式會社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會社