X射线CT装置、投影数据的上采样方法以及图像重构方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201580057868.8 (22)申请日 2015.11.13 (30)优先权数据 2014-236240 2014.11.21 JP (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2017.04.18 (86)PCT国际申请的申请数据 PCT/JP2015/081995 2015.11.13 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2016/080311 JA 2016.05.26 (71)申请人 株式会社日立制作所 地址 日本东京都 (72)发明人 藤井英明 后藤大雅 中泽哲夫 (

2、74)专利代理机构 中科专利商标代理有限责任 公司 11021 代理人 李国华 (51)Int.Cl. A61B 6/03(2006.01) (54)发明名称 X射线CT装置、 投影数据的上采样方法以及 图像重构方法 (57)摘要 在X射线CT装置中进行螺旋摄影等的情况 下， 可以得到更接近于实测值的上采样投影数 据。 在使X射线焦点位置移动至多个位置来获得 投影数据的FFS法中， 不降低旋转速度而提高有 效视野整体的空间分辨率， X射线CT装置将通过 螺旋摄影而得到的投影数据变换为正常摄影旋 转一周份的投影数据， 生成变换后的投影数据中 的X射线透射路径大致一致的虚拟对置数据空 间， 在视角

3、方向上进行上采样， 此外针对通过使X 射线焦点位置进行位移的同时进行螺旋摄影而 得到的焦点位移投影数据也同样地在视角方向 上对FFS投影数据进行上采样(虚拟对置数据空 间生成)。 权利要求书4页 说明书22页 附图33页 CN 107106108 A 2017.08.29 CN 107106108 A 1.一种X射线CT装置， 其特征在于， 具备： X射线管装置， 其照射X射线； X射线检测器， 其与所述X射线管装置对置配置， 检测透射了被检体的X射线即透射X射 线； 旋转盘， 其搭载所述X射线管装置以及所述X射线检测器， 并围绕所述被检体的周围进 行旋转； 扫描台架， 其搭载所述旋转盘； 卧

4、台， 其载置所述被检体； 摄影控制部， 其使所述旋转盘进行旋转并且使所述卧台和所述扫描台架向体轴方向相 对移动来收集由所述X射线检测器检测到的透射X射线的数据； 投影数据变换部， 其对所收集的透射X射线的数据实施规定的数据处理来生成目标切 片位置处的断层像的重构所需的投影数据； 上采样投影数据生成部， 其通过生成由所述投影数据中的X射线透射路径大致一致的 对置数据构成的虚拟对置数据， 从而对所述投影数据进行上采样； 重构运算部， 其使用上采样后的投影数据即上采样投影数据来重构图像； 以及 显示部， 其显示由所述重构运算部重构的图像。 2.根据权利要求1所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述

5、上采样投影数据生成部， 在所述投影数据的视角内插入虚拟通道， 通过将所述虚拟通道的值赋予为所述对置数据上的处于虚拟视角的对应点的值从而 生成虚拟对置数据空间， 并使用所述对应点的值计算出所述虚拟视角的各通道的值来生成视角方向的上采样 投影数据。 3.根据权利要求1所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述上采样投影数据生成部， 在所取得的投影数据的视角内插入虚拟通道， 通过将所述虚拟通道的值赋予为所述对置数据上的处于虚拟视角的对应点的值从而 生成虚拟对置数据空间， 并使用所述虚拟对置数据空间上的所述对应点的值计算出所述虚拟视角的各通道的 值来生成视角方向以及通道方向的上采样投影数据。 4.根据

6、权利要求1所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述上采样投影数据生成部， 在所取得的投影数据的视角内插入虚拟通道， 通过将所述虚拟通道的值赋予为所述对置数据上的处于虚拟视角的对应点的值从而 生成虚拟对置数据空间， 并使用所述对应点的值来计算出所述虚拟视角的各通道的值， 从而生成视角方向、 通 道方向以及切片方向的上采样投影数据。 5.根据权利要求2所述的X射线CT装置， 其特征在于， 在视角间距离大于通道间距离的情况下， 由所述上采样投影数据生成部进行投影数据 权 利 要 求 书 1/4 页 2 CN 107106108 A 2 的上采样。 6.根据权利要求1所述的X射线CT装置， 其特征在

7、于， 所述上采样投影数据生成部通过进行使用了利用视角间距离和通道间距离而求取的 权重系数的插值运算， 从而对所述投影数据进行上采样。 7.一种X射线CT装置， 其特征在于， 具备： X射线管装置， 其从多个焦点位置照射X射线； X射线检测器， 其与所述X射线管装置对置配置， 检测透射了被检体的X射线即透射X射 线； 旋转盘， 其搭载所述X射线管装置以及所述X射线检测器， 并围绕所述被检体的周围进 行旋转； 扫描台架， 其搭载所述旋转盘； 卧台， 其载置所述被检体； 焦点位移摄影控制部， 其使所述旋转盘进行旋转并且使所述卧台和所述扫描台架向体 轴方向相对移动， 来收集基于使所述焦点位置位移至任意

8、的位置而照射的各X射线的所述 透射X射线的数据； 投影数据变换部， 其对所收集的来自各焦点位置的所述透射X射线的数据实施规定的 数据处理来生成目标切片位置处的断层像的重构所需的投影数据； 上采样投影数据生成部， 其通过生成由所述投影数据中的X射线透射路径大致一致的 对置数据构成的虚拟对置数据从而在视角方向上生成虚拟视角， 并且通过将插入了所述虚 拟视角的各焦点位置的投影数据进行组合来生成上采样投影数据； 重构运算部， 其使用所述上采样投影数据来重构图像； 以及 显示部， 其显示由所述重构运算部重构的图像。 8.根据权利要求7所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述X射线CT装置还具备焦点位移

9、投影数据生成部， 所述焦点位移投影数据生成部生 成不插入所述虚拟视角而将各焦点位置的投影数据进行了组合的焦点位移投影数据， 所述重构运算部， 在图像面内的比规定边界更靠近图像中心的中心区域使用所述焦点 位移投影数据而在比所述边界更靠外侧的周边区域使用所述上采样投影数据来重构图像。 9.根据权利要求7所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述X射线CT装置还具备焦点位移投影数据生成部， 所述焦点位移投影数据生成部生 成不插入所述虚拟视角而将各焦点位置的投影数据进行了组合的焦点位移投影数据， 所述重构运算部生成以规定比例对所述焦点位移投影数据和所述上采样投影数据进 行了加权相加的图像。 10.根据

10、权利要求9所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述重构运算部设定用于加权相加的权重系数， 使得在图像面内的包含规定边界的边 界区域， 所述图像的空间分辨率平滑地连续。 11.根据权利要求9所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述重构运算部设定用于加权相加的权重系数变化的范围， 使得在所希望的位置得到 规定的空间分辨率。 12.根据权利要求7所述的X射线CT装置， 其特征在于， 还具备： 权 利 要 求 书 2/4 页 3 CN 107106108 A 3 焦点位移投影数据生成部， 其生成不插入所述虚拟视角而将各焦点位置的投影数据进 行了组合的焦点位移投影数据； 以及 关心区域设定部， 其设

11、定关心区域， 所述重构运算部进而在由所述关心区域设定部设定的关心区域中使用所述焦点位移 投影数据。 13.根据权利要求7所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述上采样投影数据生成部生成不同的视角数量的上采样投影数据， 所述重构运算部生成使用了视角数量根据图像面内的距图像中心的距离而不同的上 采样投影数据的图像。 14.根据权利要求7所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述上采样投影数据生成部生成将第1焦点位移投影数据和第2焦点位移投影数据在 视角方向上交替地组合的焦点位移投影数据， 并通过在视角方向上对该焦点位移投影数据 进行上采样来生成上采样投影数据， 其中所述第1焦点位移投影数据是使所

12、述焦点位置向 所述X射线检测器的通道方向的正方向移动而得到的， 所述第2焦点位移投影数据是使所述 焦点位置向所述X射线检测器的通道方向的负方向移动而得到的。 15.根据权利要求7所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述上采样投影数据生成部分别对第1焦点位移投影数据和第2焦点位移投影数据在 视角方向上进行上采样， 并通过将上采样后的第1焦点位移投影数据以及第2焦点位移投影 数据在视角方向上交替地组合来生成上采样投影数据， 其中所述第1焦点位移投影数据是 使所述焦点位置向所述X射线检测器的通道方向的正方向移动而得到的， 所述第2焦点位移 投影数据是使所述焦点位置向所述X射线检测器的通道方向的负方

13、向移动而得到的。 16.根据权利要求14所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述上采样投影数据生成部生成针对将上采样后的第1焦点位移投影数据以及第2焦 点位移投影数据在视角方向上交替地组合而得到的投影数据进一步实施了欠缺数据处理 的上采样投影数据。 17.根据权利要求14所述的X射线CT装置， 其特征在于， 所述上采样投影数据生成部生成针对将上采样后的第1焦点位移投影数据以及第2焦 点位移投影数据在视角方向上交替地组合而得到的投影数据进一步在视角方向上进行了 上采样的上采样投影数据。 18.一种投影数据的上采样方法， 由图像运算装置来执行， 其特征在于， 包括： 收集通过使X射线CT装置的旋

14、转盘进行旋转并且使卧台和扫描台架向体轴方向相对移 动的摄影而测量到的被检体透射X射线的数据的步骤； 通过对所收集的被检体透射X射线的数据实施规定的数据处理来生成目标切片位置处 的断层像的重构所需的投影数据的步骤； 以及 通过生成由所述投影数据中的X射线透射路径大致一致的对置数据构成的虚拟对置数 据从而对所述投影数据进行上采样的步骤。 19.一种图像重构方法， 其特征在于， 包括： 使旋转盘进行旋转并且使卧台和扫描台架向体轴方向相对移动来收集基于使X射线管 装置的X射线焦点位置位移至多个部位而照射的各X射线的透射X射线的数据的步骤； 权 利 要 求 书 3/4 页 4 CN 107106108

15、A 4 对所收集的来自各焦点位置的所述透射X射线的数据实施规定的数据处理来生成目标 切片位置处的断层像的重构所需的投影数据的步骤； 通过生成由所述投影数据中的X射线透射路径大致一致的对置数据构成的虚拟对置数 据从而在视角方向上生成虚拟视角， 并且通过将插入了所述虚拟视角的各焦点位置的投影 数据进行组合来生成上采样投影数据的步骤； 生成不插入所述虚拟视角而将各焦点位置的投影数据进行了组合的焦点位移投影数 据的步骤； 以及 在图像面内的比规定边界更靠近图像中心的中心区域使用所述焦点位移投影数据而 在比所述边界更靠外侧的周边区域使用所述上采样投影数据来重构图像的步骤。 权 利 要 求 书 4/4 页

16、 5 CN 107106108 A 5 X射线CT装置、 投影数据的上采样方法以及图像重构方法 技术领域 0001 本发明涉及X射线CT装置、 投影数据的上采样方法以及图像重构方法， 详细来说， 涉及通过运算来使通过螺旋摄影或连续往复摄影等而测量的被检体投影数据的视角数量、 通道数量或列数增加的上采样投影数据的生成、 以及使用了上采样投影数据的图像重构方 法。 背景技术 0002 X射线CT装置是这样一种装置， 在使X射线管装置(X射线源)与X射线检测器对置配 置的状态下围绕被检体进行旋转， 从多个旋转角度方向(view： 视角)照射X射线并按照每个 视角来检测透射了被检体的X射线， 基于所检

17、测出的投影数据来生成被检体的断层像。 在这 样的X射线CT装置中， 通过与X射线管装置以及X射线检测器的环绕旋转一起使卧台和扫描 台架在体轴方向上相对移动， 从而进行了在螺旋上进行扫描的螺旋摄影。 此外， 在X射线CT 装置中， 为了提高图像的空间分辨率， 提出了例如增加平均每旋转一周的视角数量来进行 摄影的方法。 0003 但是， 数据收集装置的采样率等会受到硬件的极限等所限制。 0004 另一方面， 在专利文献1中， 记载了一种通过运算来增加所取得的投影数据的视角 数量的方法。 在专利文献1的方法中， 在所选择的视角范围内对投影数据进行插值， 生成插 值视角。 一般地， 所谓插值， 是指使

18、用作为对象的点的周围的多个点的值来求取作为对象的 点的值。 0005 在先技术文献 0006 专利文献 0007 专利文献1： JP特开2001-286462号公报 发明内容 0008 发明要解决的课题 0009 但是， 对于X射线CT装置而言， 若视角不同则成为通过不同的X射线透射路径的数 据。 因此， 在相邻的视角的间隔较大的情况下， 若仅使用相邻的2个视角的值来求取插值视 角的值， 则会包含与实际的被检体的信息不同的信息。 因此， 若利用通过专利文献1的方法 进行了上采样的投影数据来重构图像， 则在该图像中会包含制作的信息， 在临床上存在问 题。 0010 本发明鉴于上述问题点而作， 其

19、目标在于， 提供一种在进行螺旋摄影等的情况下， 能够得到更接近于实测值的上采样投影数据的X射线CT装置等。 0011 用于解决课题的手段 0012 为了达成上述目标， 本发明提供一种X射线CT装置， 其特征在于， 具备： X射线管装 置， 其照射X射线； X射线检测器， 其与所述X射线管装置对置配置， 检测透射了被检体的X射 线即透射X射线； 旋转盘， 其搭载所述X射线管装置以及所述X射线检测器， 并围绕所述被检 说 明 书 1/22 页 6 CN 107106108 A 6 体的周围进行旋转； 扫描台架， 其搭载所述旋转盘； 卧台， 其载置所述被检体； 摄影控制部， 其使所述旋转盘进行旋转并

20、且使所述卧台和所述扫描台架向体轴方向相对移动来收集由 所述X射线检测器检测到的透射X射线的数据； 投影数据变换部， 其对所收集的透射X射线的 数据实施规定的数据处理来生成目标切片位置处的断层像的重构所需的投影数据； 上采样 投影数据生成部， 其通过生成由所述投影数据中的X射线透射路径大致一致的对置数据构 成的虚拟对置数据， 从而对所述投影数据进行上采样； 重构运算部， 其使用上采样后的投影 数据即上采样投影数据来重构图像； 以及显示部， 其显示由所述重构运算部重构的图像。 0013 此外， 本发明提供一种X射线CT装置， 其特征在于， 具备： X射线管装置， 其从多个焦 点位置照射X射线； X

21、射线检测器， 其与所述X射线管装置对置配置， 检测透射了被检体的X射 线即透射X射线； 旋转盘， 其搭载所述X射线管装置以及所述X射线检测器， 并围绕所述被检 体的周围进行旋转； 扫描台架， 其搭载所述旋转盘； 卧台， 其载置所述被检体； 焦点位移摄影 控制部， 其使所述旋转盘进行旋转并且使所述卧台和所述扫描台架向体轴方向相对移动， 来收集基于使所述焦点位置位移至任意的位置而照射的各X射线的所述透射X射线的数据； 投影数据变换部， 其对所收集的来自各焦点位置的所述透射X射线的数据实施规定的数据 处理来生成目标切片位置处的断层像的重构所需的投影数据； 上采样投影数据生成部， 其 通过生成由所述投

22、影数据中的X射线透射路径大致一致的对置数据构成的虚拟对置数据从 而在视角方向上生成虚拟视角， 并且通过将插入了所述虚拟视角的各焦点位置的投影数据 进行组合来生成上采样投影数据； 重构运算部， 其使用所述上采样投影数据来重构图像； 以 及显示部， 其显示由所述重构运算部重构的图像。 0014 此外， 本发明提供一种图像运算装置执行的投影数据的上采样方法， 其特征在于， 包括： 收集通过使X射线CT装置的旋转盘进行旋转并且使卧台和扫描台架向体轴方向相对 移动的摄影而测量到的被检体透射X射线的数据的步骤； 通过对所收集的被检体透射X射线 的数据实施规定的数据处理来生成目标切片位置处的断层像的重构所需

23、的投影数据的步 骤； 以及通过生成由所述投影数据中的X射线透射路径大致一致的对置数据构成的虚拟对 置数据从而对所述投影数据进行上采样的步骤。 0015 此外， 本发明提供一种图像重构方法， 其特征在于， 包括： 使旋转盘进行旋转并且 使卧台和扫描台架向体轴方向相对移动来收集基于使X射线管装置的X射线焦点位置位移 至多个部位而照射的各X射线的透射X射线的数据的步骤； 对所收集的来自各焦点位置的所 述透射X射线的数据实施规定的数据处理来生成目标切片位置处的断层像的重构所需的投 影数据的步骤； 通过生成由所述投影数据中的X射线透射路径大致一致的对置数据构成的 虚拟对置数据从而在视角方向上生成虚拟视角

24、， 并且通过将插入了所述虚拟视角的各焦点 位置的投影数据进行组合来生成上采样投影数据的步骤； 生成不插入所述虚拟视角而将各 焦点位置的投影数据进行了组合的焦点位移投影数据的步骤； 以及在图像面内的比规定边 界更靠近图像中心的中心区域使用所述焦点位移投影数据而在比所述边界更靠外侧的周 边区域使用所述上采样投影数据来重构图像的步骤。 0016 发明效果 0017 根据本发明， 能够提供一种在进行螺旋摄影等的情况下， 能够得到更接近于实测 值的上采样投影数据的X射线CT装置等。 说 明 书 2/22 页 7 CN 107106108 A 7 附图说明 0018 图1是X射线CT装置1的整体结构图。

25、0019 图2是对在螺旋摄影中在目标切片位置取得投影数据的方法进行表示的图。 0020 图3是对使用了虚拟对置数据空间的上采样方法进行说明的图。 0021 图4中， (a)是示出基于2点的插值的图， (b)是示出基于4点的插值的图， (c)是示出 基于TV法的插值的图。 0022 图5是说明X射线CT装置1所执行的处理的整体流程的流程图。 0023 图6是示出图像运算装置122的上采样投影数据生成部127所执行的上采样处理的 过程的流程图。 0024 图7是示出相邻的视角Va、 Vb与虚拟视角Vc的测量时的位置关系的图。 0025 图8是说明(a)单纯视角插值中的上采样与8(b)基于本发明的上

26、采样的差异的图。 0026 图9是对沿通道方向的上采样进行说明的图。 0027 图10是第2实施方式的X射线CT装置1A的整体结构图。 0028 图11是说明X射线CT装置1A所执行的处理的整体流程的流程图。 0029 图12是说明上采样投影数据生成处理(A)的流程的流程图。 0030 图13是示出上采样投影数据生成处理(A)的过程的概念图。 0031 图14是说明上采样投影数据生成处理(B)的流程的流程图。 0032 图15是示出上采样投影数据生成处理(B)的过程的概念图。 0033 图16是说明上采样投影数据生成处理(C)的流程的流程图。 0034 图17是示出上采样投影数据生成处理(C)

27、的过程的概念图。 0035 图18是说明上采样投影数据生成处理(D)的流程的流程图。 0036 图19是示出上采样投影数据生成处理(D)的过程的概念图。 0037 图20是对视角数量部分地不同的上采样投影数据518进行说明的图。 0038 图21是对图像的中心区域604与周边区域603中的空间分辨率的变化进行说明的 图。 0039 图22是说明重构运算处理的流程的流程图。 0040 图23是示出在图22的重构运算处理中使用的投影数据的样态的图。 0041 图24是对第3实施方式的重构运算处理进行说明的图。 0042 图25是在第3实施方式的重构运算处理中应用的权重系数的示例。 0043 图26

28、是说明第4实施方式的重构运算处理的流程的流程图。 0044 图27是在第4实施方式的重构运算处理中应用的权重系数的示例。 0045 图28是说明第4实施方式的重构运算处理的流程的流程图。 0046 图29是对在第5实施方式的重构运算处理中设定的ROI和各区域所使用的投影数 据进行说明的概念图。 0047 图30是说明第5实施方式的重构运算处理的流程的流程图。 0048 图31是示出在第6实施方式的重构运算处理中， 对使用以根据距图像中心的距离 而不同的视角数量进行了上采样的投影数据所重构的图像进行合成的示例的图。 0049 图32是示出在图31的示例中， 进行加权使得在边界附近区域变得平滑来合

29、成图像 说 明 书 3/22 页 8 CN 107106108 A 8 的示例的图。 0050 图33是示出将图32的示例中的区域数量扩张为n个区域的示例的图。 具体实施方式 0051 以下， 参照附图对本发明的优选实施方式详细进行说明。 0052 第1实施方式 0053 首先， 参照图1， 对X射线CT装置1的整体结构进行说明。 0054 如图1所示， X射线CT装置1具备扫描台架部100和操作台120。 0055 扫描台架部100是针对被检体照射X射线并且检测透射了被检体的X射线的装置， 具备： X射线管装置(X射线源)101、 旋转盘102、 准直器103、 X射线检测器106、 数据收

30、集装置 107、 台架控制装置108、 卧台控制装置109以及X射线控制装置110。 0056 在旋转盘102设置有开口部104， 隔着开口部104对置配置X射线管装置101和X射线 检测器106。 在开口部104插入载置于卧台105的被检体。 旋转盘102通过从由台架控制装置 108控制的旋转盘驱动装置经由驱动传递系统传递的驱动力而围绕被检体进行旋转。 0057 操作台120是控制扫描台架部100的各部并且取得由扫描台架部100测量的投影数 据来进行图像的生成以及显示的装置。 操作台120具备： 输入装置121、 图像运算装置122、 存 储装置123、 系统控制装置124以及显示装置125

31、。 0058 X射线管装置101是X射线源， 被X射线控制装置110控制而连续地或者断续地照射 规定强度的X射线。 X射线控制装置110按照由操作台120的系统控制装置124决定的X射线管 电压以及X射线管电流， 来控制对X射线管装置101施加或者供给的X射线管电压以及X射线 管电流。 0059 在X射线管装置101的X射线照射口设置准直器103。 准直器103用于限制从X射线管 装置101辐射的X射线的照射范围。 例如成型为锥形束(圆锥形或角锥形束)等。 准直器103的 开口宽度由系统控制装置124控制。 0060 从X射线管装置101照射， 通过准直器103， 并透射了被检体的透射X射线入

32、射到X射 线检测器106。 0061 X射线检测器106， 例如在通道方向(周向方向)上排列有例如1000个左右、 在列方 向(体轴方向)上排列有例如1320个左右的由闪烁体和光电二极管的组合构成的X射线检 测元件群。 X射线检测器106配置为隔着被检体与X射线管装置101对置。 X射线检测器106检 测从X射线管装置101照射而透射了被检体的X射线量， 输出到数据收集装置107。 0062 数据收集装置107按照每个视角来收集由X射线检测器106的每个X射线检测元件 所检测的X射线量， 变换为数字数据， 并作为透射X射线数据而依次输出到操作台120的图像 运算装置122。 0063 图像运算

33、装置122取得从数据收集装置107输入的透射X射线数据， 进行对数变换、 灵敏度校正等预处理来生成重构所需要的投影数据。 0064 此外图像运算装置122具备： 投影数据变换部126、 上采样投影数据生成部127和图 像重构运算部128。 0065 投影数据变换部126取得通过螺旋摄影、 连续往复摄影等一边使旋转盘102进行旋 转一边使卧台105和扫描台架部100向体轴方向相对移动的摄影而得到的投影数据， 并变换 说 明 书 4/22 页 9 CN 107106108 A 9 为目标切片位置处的正常(normal)摄影(也称为轴向摄影)旋转一周份(2 )的投影数据。 在 以下的说明中， 将变换

34、后的正常摄影旋转一周份的投影数据称为 “正常投影数据” 。 0066 上采样投影数据生成部127使用由正常投影数据中的X射线透射路径大致一致的 对置数据构成的虚拟对置数据在正常投影数据上插入虚拟视角(上采样)。 所谓X射线透射 路径大致一致的虚拟对置数据， 是指通过在所测量的Ray(X射线)当中的透射路径最近、 并 且从相反方向入射的Ray而得到的投影数据。 所谓虚拟视角， 是指插入在实际上具有测量值 的实际视角之间的视角。 在将视角数量上采样为2倍的情况下， 在实际视角之间插入一个虚 拟视角。 0067 参照图2， 对由投影数据变换部126将在螺旋摄影等中得到的投影数据变换为目标 切片位置处

35、的正常摄影旋转一周份(2 )的投影数据(正常投影数据)的处理进行说明。 0068 图2是示出螺旋摄影中的扫描图21、 22的图。 在图2中， 106A、 106B示出了X射线检测 器106中的2列份的X射线检测元件。 扫描图21、 22的横轴表示Z轴(体轴)， 纵轴表示视角。 0069 在图2所示的扫描图21、 22中， 目标切片位置Zi处的投影值在螺旋摄影的情况下通 过360 插值法或180 插值法来得到。 此外， 已知一周如下方法： 即， 通过X射线检测器106的 多列化， 从而同时使用列方向的通道插值、 对置数据插值、 切片方向滤波(z滤波)， 对与正常 摄影时(轴向摄影时)相比在螺旋摄

36、影中欠缺的视角进行插值来生成与正常摄影同等的视 角数量的投影数据。 0070 图2(a)示出了不使用z方向通道插值的情况， 图2(b)示出了使用了z方向通道插值 的情况。 投影数据变换部126使用上述的z方向通道插值等方法来计算作为目标切片位置Zi 处的各视角的投影值， 变换为与正常摄影同等的投影数据。 通过该投影数据变换处理， 得到 图3(a)所示的正常投影数据。 0071 接下来， 参照图3、 图4， 对上采样投影数据生成部127使正常投影数据的视角数量 翻倍的处理(视角方向上采样)进行说明。 0072 在图3(a)所示的旋转一周份的正常投影数据中， Ray31和Ray32是X射线透射路径

37、 大致一致的对置数据。 即， Ray31中的点A1以及点A2的对置数据分别是Ray32的点B1以及点 B2。 如图3(a)所示， 点B1以及点B2是同一视角View(2m+ )上的相邻的通道的数据。 0073 投影数据上的点A1与点B1的关系能够使用函数R(， )， 由以下的式(1)来表示， 其中该R(， )使用了以通道方向为、 以视角方向为 的参数。 0074 RA1(-m， 0)RB1(m， 2m+ )(1) 0075 此外， 点A1以及点B1的通道与视角的关系能够由以下的式(2)、 式(3)来表示。 0076 0077 由此可知， 点A1以及点A2之间的虚拟视角41上的点A1A2与作为在

38、视角View(2m+ )上的点B1以及点B2之间插入的虚拟通道的点B1B2对应。 与Ray32(视角View(2m+ )的 虚拟通道(点B1B2)对应的对置数据(Ray31)上的对应点(虚拟对置数据点)A1A2的值能够通 过以下的式(4)、 式(5)来计算。 说 明 书 5/22 页 10 CN 107106108 A 10 0078 0079 以同样的过程， 如图3(b)所示， 计算虚拟视角41上的间隔一个像素相邻的虚拟对 置数据点C1C2。 反复同样的过程的同时生成由虚拟对置数据点构成的虚拟对置数据空间。 然后， 如图3(c)所示， 通过虚拟对置数据空间上的虚拟对置数据点A1A2和点C1C

39、2的插值， 来 求取虚拟视角41的位于通道位置的点V41b的值。 反复执行该操作， 来计算虚拟视角41的各 通道的值(图3(c)的由双圆圈所示的点)。 对于其他的虚拟视角42、 43、 也能够同样地使 用X射线透射路径大致一致的虚拟对置数据来计算出各通道数据。 0080 若反复该操作则在实际视角之间插入虚拟视角41、 42、 43、 。 0081 将由上采样投影数据生成部127进行上采样而得到的投影数据称为上采样投影数 据。 特别将沿视角方向进行上采样而得到的投影数据称为视角方向上采样投影数据。 0082 上采样投影数据生成部127将上采样投影数据输出到图像重构运算部128。 0083 图像重

40、构运算部128使用上采样投影数据来重构被检体的断层像等图像。 图像的 重构处理也可以使用例如滤波校正逆投影法等解析方法、 逐次近似法等任意方法。 0084 由图像运算装置122(图像重构运算部128)重构的图像数据， 输入到系统控制装置 124， 保存到存储装置123并且显示于显示装置125。 0085 系统控制装置124是具备CPU(Central Processing Unit， 中央处理器)、 ROM(Read Only Memory， 只读存储器)、 RAM(Random Access Memory， 随机存取存储器)等的计算机。 存 储装置123是硬盘等数据记录装置， 预先存储用于实

41、现X射线CT装置1的功能的程序、 数据 等。 0086 系统控制装置124按照图5所示的处理过程进行摄影处理。 在摄影处理中， 系统控 制装置124将与由操作者所设定的摄影条件相应的控制信号送出到扫描台架部100的X射线 控制装置110、 卧台控制装置109以及台架控制装置108， 对上述的各部进行控制。 关于各处 理的详细内容在后面叙述。 0087 显示装置125由液晶面板、 CRT监视器等显示装置和用于与显示装置协作执行显示 处理的逻辑电路构成， 与系统控制装置124连接。 显示装置125对从图像运算装置122输出的 重构图像、 以及系统控制装置124处理的各种信息进行显示。 0088 输

42、入装置121例如由键盘、 鼠标等定点设备、 数字键以及各种开关按钮等构成， 将 由操作者输入的各种指示、 信息输出到系统控制装置124。 操作者使用显示装置125以及输 入装置121以对话的方式操作X射线CT装置1。 输入装置121也可以采用与显示装置125的显 示画面一体构成的触摸面板式的输入装置。 0089 接下来， 参照图5图8对X射线CT装置1的动作进行说明。 0090 图5是说明本发明所涉及的X射线CT装置1执行的摄影处理整体的流程的流程图。 0091 在摄影处理中， 首先系统控制装置124受理摄影条件以及重构条件的输入。 摄影条 件包含： X射线管电压、 X射线管电流等X射线条件、

43、 摄影范围、 台架旋转速度、 卧台速度等。 重 说 明 书 6/22 页 11 CN 107106108 A 11 构条件包含重构FOV、 重构层面厚度等。 0092 若通过输入装置121等输入摄影条件以及重构条件(步骤S101)， 则系统控制装置 124基于摄影条件来收集投影数据(步骤S102)。 即， 系统控制装置124基于摄影条件向X射线 控制装置110、 台架控制装置108以及卧台控制装置109发送控制信号。 X射线控制装置110基 于从系统控制装置124输入的控制信号来控制向X射线管装置101输入的电力。 台架控制装 置108按照旋转速度等摄影条件来控制旋转盘102的驱动系统， 使旋

44、转盘102进行旋转。 卧台 控制装置109基于摄影范围使卧台105向规定的摄影开始位置对准位置。 此外， 也能够进行 伴随基于卧台控制装置109的卧台移动、 以及基于台架控制装置108的台架自由运行的摄 影。 0093 随着旋转盘102的旋转以及卧台105与扫描台架部100的相对移动， 反复进行来自X 射线管装置101的X射线照射和基于X射线检测器106的透射X射线数据的测量。 数据收集装 置107取得在被检体的周围的各种角度(视角)由X射线检测器106测量到的透射X射线数据， 并发送到图像运算装置122。 0094 图像运算装置122取得从数据收集装置107输入的透射X射线数据， 进行对数变

45、换、 灵敏度校正等预处理来生成投影数据。 0095 图像运算装置122(投影数据变换部126)取得在步骤S102的处理中生成的螺旋投 影数据， 进行图2所示那样的插值处理来变换为目标切片位置处的正常投影数据。 然后， 图 像运算装置122(上采样投影数据生成部127)进行变换后的投影数据的上采样投影数据生 成处理(步骤S103； 参照图6)。 0096 在上采样投影数据生成处理中， 上采样投影数据生成部127对变换后的投影数据 插入虚拟视角(上采样)， 使得成为预先设定的视角数量， 来生成视角方向上采样投影数据。 0097 视角数量可以设为按照装置的规格预先设定的值， 也可以设为由操作者设定的

46、 值。 此外， 也可以设为由操作者设定的画质指标(特别是空间分辨率)或根据其他参数决定 的值。 关于上采样处理在后面叙述(参照图6图8)。 0098 若通过步骤S103的处理而生成上采样后的视角方向上采样投影数据， 则接下来图 像运算装置122的图像重构运算部128基于在步骤S101输入的重构条件来进行图像的重构 处理(步骤S104)。 在图像的重构处理中使用的图像重构算法可以使用任意种类的图像重构 算法。 例如， 可以进行Feldkamp法等的逆投影处理， 也可以使用逐次近似法等。 0099 若在步骤S104中重构图像， 则系统控制装置124将所重构的图像显示于显示装置 125(步骤S105

47、)， 并结束一系列的摄影处理。 0100 接下来， 参照图6对步骤S103的上采样投影数据生成处理进行说明。 0101 图6是说明上采样投影数据生成处理的流程的流程图。 0102 图像运算装置122取得投影数据。 投影数据包含通过螺旋摄影等而测量并进行了 变换使得成为作为目标切片位置处的旋转一周份(2 )的数据的正常投影数据(步骤S201)。 在步骤S201取得的投影数据可以在摄影过程中由数据收集装置107来收集， 也可以预先测 量并存储于存储装置123等。 0103 接下来， 图像运算装置122对所取得的正常投影数据的视角在通道方向上进行上 采样(步骤S202)。 即， 上采样投影数据生成部

48、127在实际测量的视角即实际视角中的各通道 之间， 通过插值运算等来插入虚拟通道。 此外， 在多列检测器中， 由于通道沿二维方向(旋转 说 明 书 7/22 页 12 CN 107106108 A 12 方向和体轴方向)配置， 所以在二维方向上进行插值运算。 0104 接下来， 图像运算装置122将在步骤S202生成的虚拟通道的值赋予给处于X射线透 射路径大致一致的对置数据的虚拟视角位置的对应点(虚拟对置数据点)， 并实施180度插 值或360度插值、 z滤波之后， 取得任意的切片中的投影值(步骤S203)。 0105 接下来， 图像运算装置122生成虚拟对置数据空间(步骤S204)。 在步骤

49、S204的处理 中， 图像运算装置122根据投影数据来求取与视角对置的射线(Ray)(例如图3(a)的处于 Ray31与Ray32的关系的数据)。 图3(a)所示的View(2m+ )的对置数据如Ray31所示， 成为 跨越多个视角以及通道的数据。 图像运算装置122求取与对置数据Ray32上的上述的虚拟通 道数据(点B1B2)对应的点(对应点A1A2)。 对应点(虚拟对置数据点)是位于视角与通道之间 的点。 图像运算装置122将点B1B2的值赋予给上述的虚拟通道数据(点A1A2的值)。 将对应点 A1A2称为虚拟对置数据。 0106 若反复该操作则生成虚拟对置数据空间(图3(c)。 例如， 如图3(c)所示， 在实际视 角31a、 32a之间插入虚拟视角41。