辐射计算机断层扫描装置及断层图像产生的方法 【技术领域】
本发明涉及一种辐射计算机断层扫描装置(此后被称为辐射CT装置)及一种根据在患者上的辐射投影数据用于计算患者的断层图像的断层图像产生方法。
背景技术
已知的辐射CT装置包括利用例如X射线作为辐射的X射线CT装置。已知的X射线CT装置包括这样的装置，所述装置包括以两维方式被设置的多个X射线探测器。所述多个X射线探测器被放置成在沿着相对于患者的预定轴的方向上具有一宽度。由于X射线探测器以预定宽度被形成在轴向方向上，所以以两维方式被设置的X射线探测器总体上被称为多排探测器。
采用多排探测器用于重建断层图像的已知技术是锥形BP(反投影)过程(见例如，专利文件1)。
当在具有多排探测器的X射线CT装置中使用锥形BP过程时，例如在具有正交于轴的扇形横断面的锥形状X射线被发射时，多排探测器绕着所述轴被旋转一次。然后穿过患者地X射线被多排探测器探测，以便由此扫描患者内的待检区域。在一个扫描已经被完成之后，多排探测器以预定间距在轴向方向上被移位，且下一扫描被进行。这样的扫描技术总体上被称为轴向扫描。由于多排X射线探测器位于轴向方向上，所以在一个扫描中可以获得对应于X射线探测器排数的患者的若干断层图像。
通过锥形BP过程产生对应于X射线探测器排的断层图像不仅使用由那个X射线探测器排所获得的被探测数据，而且使用那些来自穿过对应于断层图像的待检区域的X射线且由其它X射线探测器排所探测的探测数据。通过如此增加用于图像产生的数据量，断层图像的图像质量可以得到一定程度的改善。
[专利文件1]
日本专利申请公开号2002-336239。
然而，在传统的锥形BP过程中，在产生对应于处于轴向方向末端的探测器排的断层图像时，可用于图像产生的被探测数据量被减少。因此，特别对于对应于在末端的探测器排的断层图像，存在进一步改善图像质量的需要。
此外，在传统的锥形BP过程中，断层图像仅通过使用在绕患者轴线的一个扫描中所获得的探测数据而产生。因此，在轴向扫描中，在轴向方向上的一个位置处的扫描中所获得的断层图像与在另一位置处的另一扫描中所获得的图像之间的数据连续性差。这种差的数据连续性导致这样的缺陷，如存在对由多平面再建(MPR)所获得的断层图像的图像质量的不利的作用，所述多平面再建(MPR)使用通过锥形BP过程所获得的正交于轴向方向的多个其它的断层图像。所述缺陷的实例是：在由多平面再建所获得的MPR图像中不足够的光滑度，其中条带伪影出现在对应于扫描之间边界的部分上。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种辐射计算机断层扫描装置(辐射CT装置)，其可以改善在通过轴向扫描的断层图像重建时在患者轴向方向上位于预定图像产生位置处的断层图像的图像质量。本发明的目的还是提供一种用在辐射CT装置的断层图像产生方法，所述方法可以改善在图像产生位置处的断层图像的图像质量。
根据本发明的辐射计算机断层扫描装置包括：辐射探测装置，其用于在沿着预定轴方向的不同位置处绕待检区域的预定轴进行多个扫描以用于探测穿过待检区域的辐射；以及图像重建装置，其用于基于在所述多个扫描中所采集的探测数据，获得在所述待检区域内相同位置处的多个数据集合，以及基于所述多个数据集合重建在所述预定轴方向上的图像产生位置处待检区域的一个断层图像的数据。
根据本发明的辐射计算机断层扫描装置可具有这样的配置，其包括：辐射探测装置，用于在沿着所述预定轴方向的不同位置处围绕所述待检区域的预定轴进行多个扫描以用于探测穿过待检区域的辐射；以及图像重建装置，其用于针对所述多个扫描中的每个，通过基于在所述扫描中所采集的探测数据的计算重建在所述预定轴向方向上的图像产生位置处待检区域的断层图像的数据，将所述多个断层图像的所述重建数据进行组合，以在所述图像产生位置处产生经组合的断层图像的数据。
根据本发明的断层图像产生方法包括下述步骤：进行多个扫描，以用于在沿着所述预定轴方向的不同位置处围绕所述待检区域的预定轴进行多个扫描以便探测穿过待检区域的辐射；以及基于在所述多个扫描中所采集的探测数据，获得在所述待检区域内相同位置处的多个数据集合，以及基于所述多个数据集合，计算和重建在所述预定轴方向上的一图像产生位置处待检区域的一个断层图像的数据。
根据本发明的断层图像产生方法可具有包括下述步骤的配置：在沿着所述预定轴方向的不同位置处围绕所述待检区域的预定轴进行多个扫描，以用于探测穿过待检区域的辐射；针对所述多个扫描中的每个，基于在所述扫描中所采集的探测数据计算和重建在所述预定轴向方向上的图像产生位置处待检区域的断层图像的数据；以及将所述多个断层图像的所述重建数据进行组合，以产生在所述图像产生位置处组合的断层图像的数据。
根据本发明，辐射探测装置绕待检区域的预定轴探测穿过待检区域的辐射，以由此扫描待检区域。辐射探测装置在沿着轴向方向的不同位置处的待检区域上进行多个扫描。在所述多个扫描中的每个中，采集穿过待检区域的探测数据。图像重建装置基于在所述多个扫描中所采集的探测数据，获得待检区域内相同位置处的多个数据集合。基于所述多个数据集合，图像重建装置计算且重建在轴向方向上的预定图像产生位置处待检区域的断层图像的数据。
在那时，图像重建装置根据在多个扫描中所采集的探测数据重建在图像产生位置处的待检区域的断层图像的数据。图像重建装置将在图像产生位置处所采集的对应于扫描数量的多个断层图像的数据进行组合，以产生组合的断层图像的数据。组合的断层图像的数据是在图像产生位置处待检区域的最终断层图像数据。
因此，本发明提供一种辐射计算机断层扫描装置，其可以在通过轴向扫描的断层图像重建中改善在患者轴向方向上的预定图像产生位置处断层图像的图像质量。本发明还提供一种用在辐射CT装置中的断层图像产生方法，所述方法可以改善在图像产生位置处的断层图像的图像质量。
如所附附图所示例，从本发明优选实施例的下述说明中本发明进一步的目的和优点将是显然的。
【附图说明】
图1示出根据本发明的X射线CT装置的一个实施例的装置配置。
图2示出图1中所示X射线CT装置的主要部分的配置。
图3是用于解释在本发明一个实施例中产生断层图像的方法的简图，其中(a)示出在包含z轴的平面中X射线束和断层图像之间的关系，以及(b)是断层图像的透视图。
图4是用于解释图3(a)思想的简图。
图5是用于推导在断层图像中具有零加权的区域的简图。
图6示出示范性加权变化的图形，其中(a)示出根据在对应于探测器排的断层图像的z轴上的距离而变化的加权，以及(b)示出根据在z轴方向上的距离而变化的加权。
图7示出在断层图像中加权的变化，其中(a)和(b)示出在不同断层图像中加权的分布。
图8(a)示出在yz平面中在z方向上所产生的多个组合的断层图像，以及图8(b)示出在yz平面中通过使用多个经组合的断层图像所产生的示范性MPR图像。
图9是示出根据本发明的断层图像产生方法的一个实施例的流程图。
图10示出传统MPR图像的实例。
【具体实施方式】
现在将参考所附附图对本发明的实施例加以说明。本发明中的辐射包括X射线。将对X射线CT装置进行下述说明，其作为辐射CT装置的一个实例。
装置配置
图1示出根据本发明的X射线CT装置实施例的装置配置，且图2示出图1中所示X射线CT装置的主要部分的配置。图1中所示的X射线CT装置1是本发明中辐射计算机断层扫描装置的实施例。
如图1所示，根据本发明实施例的X射线CT装置包括扫描架2、操作控制台3、以及成像台4。
扫描架2包括X射线管20、移动部21、准直器22、探测器阵列23、数据采集系统(DAS)24、X射线控制器25、准直器控制器26、旋转部27、以及旋转控制器28。
在本发明中X射线管20是辐射管的实施例，并且移动部21、旋转部27和旋转控制器28构成本发明中移动装置的实施例。
此外，X射线管20、移动部21、探测器阵列23、旋转部27以及旋转控制器28构成本发明中辐射探测装置的实施例。
如图2中所示，X射线控制器25被连接到X射线管20和X射线管移动部21。准直器控制器26被连接到准直器22。探测器阵列23被连接到DAS 24，以及旋转控制器28被连接到旋转部27。
X射线管20基于来自X射线控制器25的控制信号CTL251以所确定的强度向准直器22发射X射线。
准直器22基于来自准直器控制器26的控制信号CTL261通过调节孔径221的开度修改由X射线管20所发射的X射线的发射程度。
在本实施例中，孔径221的开度被如此调节，以便于下面将加以讨论的探测器阵列的整个两维X射线探测表面被X射线照射。
探测器阵列23包括多个X射线探测器，以形成具有i列和j排的两维矩阵(阵列)。
每个X射线探测器由例如闪烁器和光电二极管的组合组成。
在列方向上，大约i＝1000个X射线探测器被设置以构成一个探测器排。图2示出具有，作为实例八个探测器排，即j＝8的探测器阵列23。在下文中探测器排在探测器阵列的排方向上从中心到右按顺序地被指定为探测器排1a，2a，3a和4a，以及从中心到左按顺序地被指定为探测器排1b，2b，3b和4b。
多个探测器排1a-4a以及1b-4b被彼此并行地毗连。
通过将X射线探测器如此设置在矩阵中，则形成通常上的两维X射线探测表面23S。
如图1和2所示，探测器阵列23被放置在离准直器某一距离处。准直器22和探测器阵列23之间的空间形成X射线发射空间29。X射线发射空间29容纳患者6。
探测器阵列23在X射线探测表面23S上探测在准直器22的孔径221处所发射的且穿过其中接收患者6的X射线发射空间29的X射线束5的强度。
基于来自操作控制台3的控制信号CTL303，DAS24收集来自构成X射线探测表面23S的单独X射线探测器的X射线强度的探测数据，并且将所述数据发送到操作控制台3。由DAS24所收集的探测数据有时被称为原始数据。
DAS 24 A-D(模拟至数字)转换所述原始数据且将它发送到操作控制台3。
基于来自旋转控制器28的控制信号，旋转部27绕X射线发射空间29的预定旋转轴AX旋转。
旋转部27支持X射线管20、移动部21、准直器22、探测器阵列23、DAS 24、X射线控制器25和准直器控制器26，并且通过旋转部27的旋转绕旋转轴AX旋转，而同时在这些部件之间维持相对的位置关系。
在本实施例中，探测器阵列23中的探测器排沿着旋转轴AX的方向被设置。探测器阵列23中旋转轴AX的方向，即探测器排1a-4a及1b-4b的设置方向被定义为z方向。
X射线管20和探测器阵列23被如此放置，以便于在X射线管20中X射线的发射中心在z方向上与探测器阵列23的中心对准。
基于来自X射线控制器25的控制信号CTL252，移动部21在z方向上移动X射线管20、准直器22和探测器阵列23，同时维持它们的相对位置关系。
患者躺在成像台4上。成像台4的位置可以通过例如电机被改变，以及响应于来自操作控制台3的控制信号CTL30b成像台4携带着患者6进入X射线发射空间29。患者6被携带进入空间29，以便于患者从头到脚的身体轴线方向与例如z方向对准。
基于来自操作控制台3的中央处理装置30的控制信号CTL301，X射线控制器25输出用于控制由X射线管20所发射的X射线强度的控制信号CTL251以及用于控制移动部21的控制信号CTL252，这将在后面加以讨论。
响应于控制信号CTL252，X射线控制器25在z方向上以定间距移动移动部21。
响应于来自操作控制台3的控制信号CTL302，准直器控制器26通过输出到准直器22的控制信号CTL261来控制孔径221的开度。
在本实施例中，孔径221的开度被如此调节，以便于穿过准直器22的X射线束5被发射到探测器阵列23的整个X射线探测表面23S上。
基于来自操作控制台3内的中央处理装置30的控制信号CTL304，旋转控制器28将控制信号输出到旋转部27，以绕着旋转轴AX旋转旋转部27。
在本实施例中，例如，在旋转部27在旋转轴AX上预定位置处的一个旋转期间，通过探测器阵列23探测在绕着旋转轴AX的所有视图上的X射线强度，进行一个扫描。
如图1所示，操作控制台3包括中央处理装置30、输入设备31、显示设备32、以及存储设备23。
输入设备31接收由操作者所输入的用于操作X射线CT装置1的命令，并且将所述命令发送到中央处理装置30。
显示设备32是用于显示由中央处理装置30所做的计算得到的CT图像。
存储设备23存储用于经由中央处理装置30操作X射线CT装置1的几种程序和参数，以及包括CT图像的图像数据的数据。
如图2中所示，中央处理装置30包括控制部34、重建部36、显示部38、以及重建图像产生部40。
在本发明中重建部36是图像重建装置的一个实施例，以及重建图像产生部40是重建图像产生装置的一个实施例。
中央处理装置30可被构成为单个硬件单元或构成为由对应于上述提到部件的多个适当硬件单元所组成的系统。
控制部34被与DAS 24、输入设备31、重建部36、显示部38、X射线控制器25、准直器控制器26、旋转控制器28和成像台4连接。
重建部36进一步被连接到显示部38和重建图像产生部40，并且显示部38和重建图像产生部40被彼此相连。
存储设备23被中央处理装置30的部件适当地访问。
控制部34将控制信号CTL30b输出到成像台4以将患者携带进入X射线发射空间29。
基于由操作者经由输入设备31所输入的用于采集检测的数据用来产生患者6的断层图像作为CT图像的命令，控制部34向扫描架2输出控制信号CTL30a，并且致使扫描架2在患者6上进行扫描。来自控制部34的控制信号CTL30a包括控制信号CTL301，302，303和304。
控制部34接收由DAS 24在扫描中所收集的探测数据。
基于经由控制部34所获得的探测数据，重建部36重建患者6内待检区域的断层图像。
在患者6上经由控制部34由扫描架2扫描的实例，以及由重建部36产生患者6的断层图像将在随后详细地加以说明。
经由重建部36，响应于来自控制部34的命令，基于由重建部36所重建的断层图像数据，重建图像产生部40执行多平面再建，并且在不同于由重建部36所重建的断层图像方向的方向上产生断层图像。
响应于来自控制部34的命令信号，显示部38在显示设备32上显示由重建部36所产生的断层图像以及/或由重建图像产生部40所产生的断层图像。
断层图像的产生
现在将详细说明基于在扫描中所采集的探测数据在患者6内待检区域上由扫描架2进行的扫描、以及断层图像的产生。
图3是用于解释在本实施例中产生断层图像的方法的简图，其中(a)示出在包含z轴平面内X射线束与断层图像之间的关系，以及(b)示出多个断层图像的透视图。
图4是用于解释图3(a)想法的简图。因此，图4将在此下面被首先加以解释。
如前面所讨论，X射线管20和探测器阵列23绕旋转轴AX旋转。在图4中，旋转轴AX被定义为z轴。
此外，在图4中，X射线管20的初始位置被定义为0°方向，且X射线管20在绕z轴从初始位置旋转180°以后的位置被定义为180°。此外，y方向被如此定义以便于包含0°和180°方向的平面是yz平面。x方向被定义为正交于图4图纸平面的方向。
在本实施例中，控制部34致使扫描架2进行通常上被称为轴向扫描的扫描，其中在沿着z轴方向的预定位置处进行一个扫描，以及随后在沿着z轴以预定间距被移位的位置处进行下一个扫描。在图4中，示出其中进行两个扫描的情况。
控制部34向X射线控制器25输出控制信号CTL301，以从X射线管20发射X射线。控制部34还向准直器控制器26输出控制信号CTL302，以调节准直器22孔径的开度，以便于所有的X射线探测器排1a-4a及1b-4b被X射线束照射。在本实施例中，如图4所示，通常上在yz平面中具有扇形横断面形状的被称为扇形束的X射线束被投影到探测器阵列23。
在这个条件下，控制部34将控制信号CTL304输出到旋转控制器28，用于致使旋转部27旋转且进行扫描，并且将控制信号CTL303输出到DAS 24，用于收集由探测器阵列23所采集的探测数据。
因此，在绕z轴的所有视图上的探测数据，即原始数据被DAS 24收集。原始数据对应于待检区域的X射线投影数据。
重建部36将反投影处理应用到原始数据以重建待检区域的断层图像。
然而，如果原始数据象现在这样被用在反投影中，则重建断层图像遭受到模糊或噪声。因此，重建部36通过将FFT(快速傅立叶变换)应用到原始数据以将数据变换成频率域中的那些数据，应用滤波用于减少模糊或噪声，以及随后通过IFFT(反快速傅立叶变换)恢复原始数据的初始格式，对原始数据加以处理。
重建部36将反投影应用到被处理的数据以重建断层图像。
重建部36重建在相应位置处正交于旋转轴AX的断层图像，在所述相应位置处从X射线管20所发射且冲击到探测器排1a-4a和1b-4b的X射线束与旋转轴AX相交。
例如，被示于图4的断层图像I14b表示在垂直位置处待检区域的断层图像，其中从0°方向朝向位于180°方向的探测器排4b的X射线束10_4b以及从180°方向朝向位于0°方向的探测器排4b的X射线束18_4b在第一扫描中相交于旋转轴AX。类似地，断层图像I14a表示在垂直位置处待检区域的断层图像，其中分别来自0°方向和180°方向入射到探测器排4a的X射线束10_4a和18_4a在第一扫描中相交于旋转轴AX。
从前面的说明中，可以看出在本实施例中在一个扫描上获得对应于探测器排1a-4a和1b-4b的八个断层图像。
当已经完成一个扫描之后，控制部34向X射线控制器24输出控制信号CTL301以在z方向上将X射线管20、准直器和探测器阵列23移动一间距Pt。当移动部21在z方向上移动之后，控制部34分别向旋转控制器28和DAS 24输出控制信号CTL304和CTL303，以进行第二扫描。
控制部34因此致使扫描架2取得轴向扫描。
在图4中的断层图像I24b和I24a表示在第二扫描中分别对应于探测器排4b和4a位置处的断层图像。
间距Pt被如此预先确定，以便于位于扫描之间的边界附近的断层图像之间的距离落在某一范围内。具体地，例如I24a和I24b的断层图像之间的距离落在某一范围内。
如上所说明，对应于探测器排1a-4a和1b-4b且使断层图像的中心位于旋转轴AX处的断层图像被重建和产生。图3(a)是图4的变形，用于直观地示出在z轴上的断层图像对应于哪个探测器排，在所述附图中探测器排1a-4a和1b-4b被描绘在与z轴重合的旋转轴AX上。X射线管20和x，y和z轴之间的位置关系与在图4中的相同。
在本实施例中，间距Pt被如此确定，以便于如图3(a)所示在第二扫描中的探测器排4b从第一扫描中的探测器排4a继续。此目的是使在扫描的首及末端处断层图像之间的距离等于其它断层图像之间的距离，并且最大可能的程度可以在每个扫描中被成像在z方向上以降低成像时间。
在图3(a)中，当从X射线管20所发射的X射线束穿过在图3(a)中被描绘的某一探测器排时，这意味着X射线束实际上进入到位于穿过旋转轴AX位置处的那个探测器排。例如，在图3(a)所示的第一扫描中，被示出在旋转轴AX上从0°方向正在穿过探测器排4a的X射线束10_4a实际上进入位于180°方向上的探测器排4a。
因此，可以看出与在AX旋转轴上断层图像对应的哪个探测器排可以通过在旋转轴AX上表示探测器排1a-4a和1b-4b而被识别。
例如，考虑这样的情况，即其中在图3(a)所示的探测器排4a处断层图像即将被产生。
简单地说，在本实施例中，如图3(b)所示在对应于探测器排4a位置处的断层图像I14a和15b的图像数据基于在第一和第二扫描中的探测数据而被首先重建。然后，断层图像I14a和15b的最后所得到的图像数据被加以组合以在对应于探测器排4a位置处产生最终断层图像Ie4a的图像数据。
图3(b)示出断层图像I14a，Ie4a和I5b位于平行于xy平面的相应平面上，并且在断层图像I14a，Ie4a和I5b中的像素Pe4a，Pe和Pe5b对应于在相同位置处的待检区域。
现在将要详细说明断层图像Ie4a的数据产生。
首先，让我们考虑利用在第一扫描中的探测数据由重建部36对断层图像I14a的数据重建。正如可以从图3(a)清楚地看出，例如，在yz平面上，由探测器排4a实际上所探测的X射线束10_4a和18_4a已经穿过所述待检区域仅是在旋转轴AX上的点Ct。
因此，重建部36通过锥形BP(反投影)过程重建对应于探测器排4a的断层图像I14a。在第一扫描中，例如，在图3(a)和(b)中在对应于像素Pe位置处穿过待检区域的X射线束18_3a被探测器排3a探测。通过使用由探测器排3a所采集的探测数据重建部36重建像素Pe4a的图像数据，所述像素Pe4a表示与断层图像I14a中像素Pe相同的待检区域。
此外，基于例如在第一扫描中通过来自探测器排4a和3a的探测数据之间的内插而获得的原始数据，重建从对应于点Ct的像素到断层图像I14a中的像素Pe4a的像素的图像数据。
通过这样的锥形BP过程，重建部36重建断层图像I14a的图像数据。
如同在第一扫描中一样，通过使用在第二扫描中的探测数据，重建部36还重建对应于探测器排4a的断层图像。为此，假设如图3(a)所示相邻于探测器阵列23的末端存在虚的探测器排5b，其位于在最接近第一扫描侧的第二扫描位置处。重建部36重建对应于探测器排5b的断层图像I5b。
这意味着对应于在第一扫描中探测器排4a的断层图像也通过利用在第二扫描中的探测数据而被重建，因为探测器排5b的位置与在第一扫描中的探测器排4a的位置相同。
在第二扫描中最外面的X射线束是X射线束20_4b和28_4b，并且在对应于探测器排5b的位置处没有X射线束穿过交叉影线区域Ae，且因此，在此不可能获得探测数据。因此，重建部36例如从探测器排4b外插探测数据，并且重建在断层图像I5b中对应于区域Ae的像素的图像数据。对于其它区域，通过使用来自探测器排1b-4b的探测数据及其内插数据，重建图像数据。
因此通过使用在第二扫描中的探测数据，重建部36由锥形BP过程重建断层图像I5b。
在重建且获得断层图像I14a和15b的图像数据之后，重建部36在像素接像素的基础上增加性地组合断层图像I14a和15b的图像数据。例如，断层图像I14a的图像数据和断层图像15b的图像数据被平均，且最后得到的图像数据被用作组合图像数据。基于通过组合产生的组合断层图像数据，重建部36最终产生在对应于探测器排4a的位置处的组合的断层图像Ie4a。当由操作者输入显示在对应于探测器排4a的位置处的CT图像的命令时，经由显示部38，组合的断层图像Ie4a被控制部34显示在显示设备32上。
如上所说明，在本实施例中，通过使用在沿着z方向不同位置处的多个扫描中所获得的探测数据，产生一个断层图像的数据。例如，在本实施例中被重建的组合断层图像Ie4a中的像素Pe是根据在第一扫描中穿过探测器排3a的X射线束18_3a的数据和在第二扫描中穿过探测器排4b的X射线束28_4b2的数据而被重建的。因此，像素Pe的图像质量高于通过仅使用X射线束18_3a的数据在传统锥形BP过程中所重建的像素Pe4a的图像质量。正如从前面说明中所清楚看到的，根据本实施例所获得的组合断层图像的图像质量高于通过传统锥形BP过程所获得的断层图像的图像质量。
此外，在本实施例中，通过添加在多个扫描中所获得的断层图像的图像数据，而不是通过组合由探测器阵列23所获得的原始数据，产生组合断层图像的图像数据。因此，在产生组合的断层图像时并不需要FFT或其它这样的重建处理，且计算时间得到减少。此外，可以容易地获得组合的断层图像。
由于探测器阵列23被扇形束照射，所以在每个扫描中在对应于外面探测器排的断层图像中，在重建时可用的探测数据量较少。因此，在对应于z方向上的探测器阵列23的更多外围探测器排的组合断层图像中，改善图像质量的效果更高，因为较传统技术可用的探测数据量得到更多地增加。
加权确定方法
在前面的说明中，通过平均在多个扫描中所采集的断层图像数据，产生组合的断层图像数据。然而，取决于组合断层图像在z方向上的位置或在组合断层图像中像素的位置，通过适当地加权用在组合中的多个断层图像的数据，以及将多个断层图像的这样数据进行组合，图像质量可进一步得到改善。下述将说明被分配给多个断层图像的数据的加权的确定方法。
考虑例如在图3(a)中在对应于探测器排4a位置处断层图像数据的重建。为了简便化，图3(a)中在点Pe处的像素和像素Pe被加以考虑。通过组合第一扫描中在断层图像I14a中的像素Pe4a和第二扫描中在断层图像I5b中的像素Pe5b，建立组合断层图像Ie4a中的像素Pe。
在第一扫描中，并且对于对应于点Ct的待检区域，存在由两个X射线束，即来自0°方向的X射线束10_4a和来自180°方向的X射线束18_4a的探测数据，且因此，对应于点Ct的像素可以以高的精确度被重建。
在第一扫描中，并且对于对应于像素Pe4a的待检区域，不存在从0°方向穿过的X射线束且仅由来自180°方向的X射线束18_3a的探测数据可用；因此，难以以高精确度重建像素Pe4a。
在第二扫描中，并且对于对应于点Ct的待检区域，不存在从0°或180°方向穿过的X射线束，以及通过使用由穿过点Ct的X射线所探测的实际探测数据不可能重建对应于点Ct的像素。
在第二扫描中，并且对于对应于像素Pe5b的待检区域，不存在从0°方向穿过的X射线束，且仅由来自180°方向的X射线束28_4b2的探测数据可用；因此，难以以高精确度重建像素Pe5b。
因此，可以看出优选地被分配给在每个扫描中所采集的断层图像的数据的加权取决于离z轴的距离而变化，以便于改善组合断层图像的图像质量。
特别地，在对应于虚探测器排的断层图像中，存在这样的区域，其中没有实际上穿过待检区域的X射线的可用探测数据，并且所述区域的加权必须为零。例如，在图3(a)中对于交叉影线区域Ae断层图像I5b上的加权被设定为零。
在下面的说明中，在对应于虚探测器排的断层图像中加权被设定为零的区域的面积实际上将参考图5得到推导。
图5是用于推导加权被设定为零的区域的简图，并且它基本上与图3(a)相同。因此，类似部分被指定类似的符号，并且其详细说明将被忽略。
如图5中所示，从被投影到z轴上的第一扫描的X射线管20的发射中心到即将被产生的组合断层图像在z轴上的距离被定义为d1。此外，从被投影到z轴上的第二扫描的X射线管20的发射中心到即将被产生的组合断层图像在z轴上的距离被定义为d2。
此外，从X射线管20的发射中心到z轴的距离被定义为L。
距离d1，d2和L根据扫描架2的装置配置可以从几何上被加以确定。这些距离值被存储在例如存储设备23中。
现在考虑图5中的三角形1mn和三角形nop。在三角形nop中边np的长度为d1。因此，在三角形1mn中边mn的长度为(d2-d1)。由于三角形1mn相似于三角形nop，所以在三角形1mn中边1m的长度可以根据边的比率得到，即长度为[L(d2-d1)/d1]。重建部36访问在存储设备23中对应于在即将产生的组合断层图像z方向上位置的距离d1和d2以及距离L的数据，并且计算边1m的长度。边1m的长度是离z轴的距离r0，在此在对应于虚探测器排的断层图像中加权被设定为零。
对于在对应于虚探测器排的断层图像中具有零加权的区域，被分配给对应于其它探测器排用于产生组合断层图像数据的断层图像数据的加权被设定为1。
对于在组合断层图像中具有离z轴的距离r大于距离r0的区域，被分配给在扫描中被重建的断层图像的数据的加权随距离r适当变化。
此外，由于距离r0是距离d1和d2的函数，所以被分配给在扫描中被重建的断层图像的数据的加权优选地也随着在z方向上即将被重建的断层图像的位置而变化以便于提高图象质量。
如上所说明，在本实施例中，被分配给每个断层图像的图像数据的加权随着多个扫描的每个扫描中所重建的断层图像在z轴上的位置以及在断层图像中随着距z轴的距离而变化。
图6是示出加权的示范性变化的图形，其中(a)示出针对对应于每个探测器排的断层图像，取决于在z轴上离点Ct的距离的加权变化，以及(b)示出取决于在z轴方向上的距离的加权变化。
在图6(a)中，水平轴表示在z轴上离点Ct的距离r，且垂直轴表示加权量。
此外，其中示出被分配给对应于探测器排1a-4a的断层图像的示范性加权w1a-w4a以及被分配给对应于探测器排5b的断层图像I5b的加权。
如前面所讨论，加权w5b是零，直到(up to)距离r0。随着距离r从距离r0增加，加权w5b被增加到例如0.5。
加权w4a是1，直至距离r0，且随着距离r从距离r0增加时其被减少到例如0.5。
被分配给在z方向上相同位置处的每个断层图像的数据的加权被如此设定以便于和为1。
此外，在对应于例如z方向上探测器阵列23的中心部分附近的探测器排1a的断层图像中，通过使用由穿过对应于像素的患者的X射线束所探测的实际数据，所有的像素可以被重建。因此，如图6(a)所示，被分配给对应于探测器排1a的断层图像的数据的加权w1a自始至终被设定为1。
至于加权w2a和w3a，被分配给探测器阵列23中内部探测器排2a的加权w2a较被分配给外部探测器排3a的加权w3a在较大范围上被设定为1。此外，加权w2a大于加权w3a且随着距离r增加，两者均从1开始减少。
图6(b)示出其中加权w1a-w4a以图6(a)中的恒定距离r＝re被绘制的图形。在图6(b)中，水平轴表示在被转化成探测器排1a-4a位置的z轴上离X射线管20发射中心的距离d1，且垂直轴表示加权量。
如图6(b)所示，对于在探测器阵列23中的外面探测器排，加权趋向于减少。这是因为对于对应于外部探测器排的断层图像，通过使用直接被探测的X射线强度数据可以重建的像素的数量较小。
如图7中所示，断层图像中单独像素的加权从例如旋转轴AX中心处同心地变化。这是因为：因X射线管20绕旋转轴AX旋转360°导致X射线发射在居中于旋转轴AX的xy平面内同心地变化。
在图7中，(a)示出在对应于探测器排4a的断层图像I14a中加权的变化，以及(b)示出在对应于探测器排3a的断层图像I13a中加权的变化。
在图7(a)和(b)中，被分配给断层图像I14a和I13a中像素的加权w4a和w3a的分布如上所说明被居中于旋转轴AX在例如1和0.5之间变化。
此外，指示每个加权分布的同心圆的大小随着在z方向上的距离变化。如前面所讨论，对应于探测器阵列23中内部探测器排的断层图像具有使用实际被探测的数据而可以被重建的较大区域。因此，在断层图像I13a中较大加权的面积比在断层图像I14a中的要较大。例如，在断层图像I13a中限定具有加权为1的面积的半径r0较在断层图像I14a中的要大。
如上所说明对应于探测器排被同心地定义的加权数据图被存储在例如存储设备23中。当计算组合的断层图像数据时，重建部36在存储设备23中访问针对用于组合的每个断层图像在即将产生的组合断层图像位置处的加权图。重建部36基于所访问的加权图添加被加权的断层图像数据，以产生组合的断层图像数据。
虽然在图6(a)中加权被示范为从1或0非线性变化，但是加权可被线性地变化，例如如图6(a)中的曲线w4a2所示。
此外，加权可被分立地加以变化；例如，加权针对不足r0的距离r可是1，以及针对大于r0的距离为0.5。
此外，确定加权的方法并不局限于如上所说明，且加权可被任意地加以确定以便于在用于组合的多个像素上的加权和为1；例如，w5b+w4a＝1。
如上所说明，在本实施例中，取决于在z方向上的距离及离z轴的距离，加权被适当地分配给用于组合的断层图像数据。这意味着被分配给像素的加权随着那个像素在每个断层图像的重建精确度而变化。因此，例如，具有高重建精确度的像素的图像数据可被完全地用来产生组合的断层图像数据；因此，组合的断层图像以高的图像质量被获得。
此外，如图7中所示当加权被同心地变化时，可以容易地产生每个探测器排的加权图。
多平面再建
如上所说明，重建部36在z方向上在对应于某一探测器排的位置处平行于xy平面产生组合的断层图像。
通过沿着z方向产生多个被这样组合的断层图像，可以产生横断面不同于xy平面的断层图像。下述说明将详细针对这种多平面再建。
图8(a)示出在z方向的yz平面内多个组合的断层图像的产生，且图8(b)示出通过使用多个组合的断层图像而在yz平面上产生的MPR图像的实例。
在图8(a)中，同在图3(a)和图5一样，探测器排在z轴上被加以描绘，以指示在每个扫描中所产生的组合断层图像的位置。
如图8(a)中所示，重建部36在第i个扫描中产生对应于探测器排4b，3b，2b，1b，1a，2a，3a和4a的组合断层图像Ie1i-Ie8i。所述八个组合的断层图像被共同称为扫描图像Si。
重建部36还在第(i+1)个扫描中产生对应于探测器排4b，3b，2b，1b，1a，2a，3a和4a的组合断层图像Ie1i+1-Ie8i+1。所述八个组合的断层图像被共同称为扫描图像Si+1。
因此重建部36每个扫描产生八个组合的断层图像。
当执行多平面再建的命令被操作者输入到控制部34时，重建图像产生部40访问在每个扫描中由重建部36所产生的组合断层图像的图像数据。然后重建图像产生部40聚集在被访问的组合断层图像当中在包含z轴的yz平面内的全部像素，并且将它们经由显示部38显示在显示设备32上。如图8(b)所示，由此获得在yz平面内的MPR图像。
为了比较，通过使用由传统锥形BP过程所重建的断层图像由多平面再建而获得的MPR图像被示于图10中。
通过比较图8(b)与图10可以看出，在本实施例中被获得的MPR图像从像素到像素具有较平滑的变化，并且因在扫描图像之间边界处象在传统MPR图像中所遭遇到的图像偏差所导致的弯曲伪影得到抑制。此外，每个扫描图像的图像质量得到改善。
如上所说明，在实施例中通过使用在z方向上不同位置处在多个扫描中的每个扫描中的探测数据而产生的组合断层图像的图像数据，产生MPR图像。因此，在组合断层图像之间，特别是在扫描之间的边界之间，连续性得到改善。结果是，获得比传统MPR图像更平滑且具有较高图像质量的MPR图像。
此外，由于本实施例中的组合断层图像比在传统锥形BP过程中所获得的图像具有较高的图像质量，所以构成MPR图像的扫描图像的质量得到改善。
现在将参考图9中的流程图简要说明在本实施例中产生断层图像的方法。
首先，进行扫描以用于获得在z轴方向上预定位置处待检区域的投影数据(步骤ST1)。
具体地，通过绕旋转轴AX旋转具有以两维形式被设置的多个X射线探测器的探测器阵列23，采集患者的容积数据。
在已经完成一个扫描之后，基于所采集的X射线探测数据重建断层图像数据(步骤ST2)。
具体地，根据针对每个探测器排所采集的探测数据，在一个扫描中在z方向排列起的多个断层图像的图像数据被重建。
此外，通过使用步骤ST1中在扫描中所采集的探测数据，对应于虚探测器排的断层图像数据被重建，以用于组合断层图像数据的产生。
被适当加以确定量值的加权被分别分配给在步骤ST2中所采集的构成多个断层图像的图像数据(步骤ST3)。例如，取决于在z轴方向上的距离及离z轴的距离而预定的加权被分配给图像数据。
每当扫描已经完成时，则做出判断：是否已经采集到足以获得在所要求的范围内的图像的若干扫描(步骤ST4)。
如果若干扫描被确定为不足够，则扫描位置以预定间距在z方向上被移位(步骤ST5)。
然后，执行用于扫描的步骤ST1直至用于给断层图像数据分配加权的步骤ST3。
步骤ST1-步骤ST5被重复，直至完成在步骤ST4中确定足以获得在所要求的范围内的图像的若干扫描。
当所有扫描已经被完成且例如在z方向上排列的断层图像的所有图像数据已经得到采集之后，在z方向上位于相同位置处的断层图像和虚断层图像被加以组合(步骤ST6)。
具体地，在z方向上位于相同位置处的断层图像的图像数据被分配有针对图像数据而定义的加权，并且被加权的数据被添加以计算组合断层图像的图像数据。
在获得在z方向上所有组合断层图像的图像数据之后，执行多平面再建以如所需产生MPR图像(步骤ST7)。
具体地，通过对准组合断层图像的坐标，并且以那些组合断层图像的集合一起将像素显示在预定平面内，获得MPR图像。
然后断层图像的产生程序得以终止。
应该注意到本发明并不局限于上述提到的实施例。
例如，用在扫描中的辐射并不局限于X射线而可是其它辐射如伽马射线。
此外，虽然在实施例中探测器排的数量为j＝8，但是X射线探测器排的数量并不被局限于此且可例如是j＝16或j＝32。
此外，虽然在本实施例中移动部21在z方向上移动以进行轴向扫描，但是移动并不被局限于此，并且使旋转部27和患者彼此相对在z方向上可移动便足够了。
此外，图9中所示的流程图仅是根据本发明的断层图像产生方法的实例，并且图9中流程图中的步骤可在所附权利要求范围内被适当地变化。例如，断层图像可在所有的扫描已经完成之后的一时刻被重建。还可能的是在重建用于组合的多个断层图像之后而不是在所有的扫描之后，立即执行断层图像的组合。
此外，距离并不需要是关于z轴的一个距离，并且像素的加权可随着在每个断层图像中被识别的待检区域的形状而变化。
此外，MPR图像可不仅平行于yz平面而且可平行于xz平面而被产生。
本发明的许多广泛不同的实施例可被加以配置，而不偏离本发明的实质和范围。应该理解到本发明并不被局限于在说明书中所说明的具体实施例，在所附权利要求中所定义的除外。