專利名稱：：圖像重構(gòu)方法和計算x線體層照相裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種圖像重構(gòu)方法和X射線的計算X線體層照相[CT(ComputedTomography)]裝置，具體是涉及根據(jù)通過螺旋掃描(helicalscan)收集到的投影數(shù)據(jù)來重構(gòu)圖像的方法和進行這種圖像重構(gòu)的X射線CT裝置。
背景技術(shù)：
：在X射線CT裝置中，在收集基于螺旋掃描的投影數(shù)據(jù)的圖像信道(viewchannel)空間中，形成關(guān)于通過使用具有相對關(guān)系的投影數(shù)據(jù)彼此的內(nèi)插來預定的片段(Slice)的多個視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來重構(gòu)圖像。(例如特開平6-181919號公報(第3頁，圖5-6))。因為圖像信道空間中的數(shù)據(jù)點離散，所以正確相對的數(shù)據(jù)未必存在于實測數(shù)據(jù)中。在這種情況下，雖利用實測數(shù)據(jù)中相對最好的數(shù)據(jù)，但因為不是完全相對數(shù)據(jù)，所以重構(gòu)圖像的質(zhì)量不好。因此，本發(fā)明的課題在于實現(xiàn)即使在沒有完全相對數(shù)據(jù)的情況下也可重構(gòu)質(zhì)量好的圖像的方法、和可進行這種圖像重構(gòu)的X射線CT裝置。
發(fā)明內(nèi)容(1)解決上述課題的一個方面的發(fā)明是一種重構(gòu)方法，在收集基于螺旋掃描的投影數(shù)據(jù)的圖像信道空間中，通過使用成反射點關(guān)系的數(shù)據(jù)點對中投影數(shù)據(jù)之間的內(nèi)插來作成有關(guān)預定的片段的多個視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來重構(gòu)圖像，其特征在于在所述圖像信道空間中，當相當于所述數(shù)據(jù)點對之一的位置上沒有投影數(shù)據(jù)時，利用根據(jù)其附近多個數(shù)據(jù)點中的投影數(shù)據(jù)進行內(nèi)插的數(shù)據(jù)。(2)、解決上述課題的另一個方面的發(fā)明是一種X射線CT裝置，具有數(shù)據(jù)收集單元，將通過利用X射線的螺旋掃描、將拍攝對象中圖像重構(gòu)用投影數(shù)據(jù)收集到圖像信道空間中；重構(gòu)單元，在所述圖像信道空間中，通過使用成反射點關(guān)系的數(shù)據(jù)點對中投影數(shù)據(jù)之間的內(nèi)插來作成有關(guān)預定的片段的多個視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來重構(gòu)圖像，其特征在于所述重構(gòu)單元在所述圖像信道空間中，當相當于所述數(shù)據(jù)點對之一的位置上沒有投影數(shù)據(jù)時，利用根據(jù)其附近多個數(shù)據(jù)點中的投影數(shù)據(jù)進行內(nèi)插的數(shù)據(jù)。在上述各方面的發(fā)明中，在圖像信道空間中，當相當于數(shù)據(jù)對之一的位置上沒有投影數(shù)據(jù)時，利用根據(jù)其附近多個數(shù)據(jù)點中的投影數(shù)據(jù)進行內(nèi)插的數(shù)據(jù)，所以可得到完全的相對數(shù)據(jù)，由此，可得到質(zhì)量好的重構(gòu)圖像。所述內(nèi)插是基于附近兩個數(shù)據(jù)點中投影數(shù)據(jù)的1次內(nèi)插，其優(yōu)點在于簡化計算。圖1是X射線CT裝置的框圖。圖2是表示X射線檢測器的模式結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示X射線檢測器的模式結(jié)構(gòu)的圖。圖4是表示X射線照射、檢測裝置的模式結(jié)構(gòu)的圖。圖5是表示X射線照射、檢測裝置的模式結(jié)構(gòu)的圖。圖6是表示圖像信道空間的圖。圖7是表示圖像信道空間的圖。具體實施例方式下面，參照附圖來詳細說明本發(fā)明的實施狀態(tài)。本發(fā)明不限于實施狀態(tài)。圖1表示X射線CT裝置的框圖。本裝置為本發(fā)明的實施狀態(tài)一例。通過本裝置的結(jié)構(gòu)示出關(guān)于本發(fā)明裝置的實施狀態(tài)一例。通過本裝置的動作，示出關(guān)于本發(fā)明的方法的實施狀態(tài)一例。如圖1所示，本裝置具備掃描臺架(gantry)2、拍攝臺(table)4和操作控制臺(console)6。掃描臺架2具有X射線管20。從X射線管20放射出的未圖示的X射線通過準直儀(collimator)22形成為扇形X射線束(beam)、即扇形波射束(fanbeam)，照射到X射線檢測器24。X射線檢測器24具有沿扇狀X射線束的寬度方向排列成陣列(array)狀的多個檢測元件。后面詳細說明X射線檢測器24的結(jié)構(gòu)。X射線管20、準直儀22和X射線檢測器24構(gòu)成X射線照射、檢測裝置。后面詳細說明X射線照射檢測裝置。將數(shù)據(jù)收集部26連接于X射線檢測部24。數(shù)據(jù)收集部26收集X射線檢測器24的各檢測元件的檢測信號，作為數(shù)字數(shù)據(jù)(digitaldata)。來自X射線管20的X射線照射由X射線控制器(controller)28控制。省略圖示X射線管20與X射線控制器28的連接關(guān)系。準直儀22由準直儀控制器30控制。省略圖示準直儀22與準直儀控制器30的連接關(guān)系。將以上從X射線管20到準直儀控制器30的部件裝載在掃描臺架2的旋轉(zhuǎn)部34上。旋轉(zhuǎn)部34的旋轉(zhuǎn)由旋轉(zhuǎn)控制器36來控制。省略圖示旋轉(zhuǎn)部34與旋轉(zhuǎn)控制器36的連接關(guān)系。拍攝臺4將未圖示的拍攝對象搬入和搬出掃描臺架2的X射線照射空間。后面詳細說明對象與X射線照射空間的關(guān)系。操作控制臺6具有數(shù)據(jù)處理裝置60。數(shù)據(jù)處理裝置60由例如計算機(computer)等構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理裝置60上連接控制接口(interface)62。在控制接口62上連接掃描臺架2與拍攝臺4。數(shù)據(jù)處理裝置60通過控制接口62來控制掃描臺架2和拍攝臺4。通過控制接口62來控制掃描臺架2內(nèi)的數(shù)據(jù)收集部26、X射線控制器28、準直儀控制器30和旋轉(zhuǎn)控制器36。省略圖示這些各部與控制接口62的各連接。數(shù)據(jù)處理裝置60上還連接數(shù)據(jù)收集緩沖器64。在數(shù)據(jù)收集緩沖器64上連接掃描臺架2的數(shù)據(jù)收集部26。數(shù)據(jù)收集部26收集的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)收集緩沖器64被輸入數(shù)據(jù)處理裝置60。數(shù)據(jù)處理裝置60上連接存儲裝置66。存儲裝置66存儲掃描臺架2收集到的數(shù)據(jù)。由掃描臺架2、數(shù)據(jù)收集緩沖器64、數(shù)據(jù)處理裝置60和存儲裝置66構(gòu)成的部分是本發(fā)明中數(shù)據(jù)收集單元的實施狀態(tài)一例。存儲裝置66還存儲數(shù)據(jù)處理裝置60用的程序(program)。數(shù)據(jù)處理裝置60通過執(zhí)行存儲裝置66中存儲的程序，進行關(guān)于拍攝的各種數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理裝置60使用通過數(shù)據(jù)收集緩沖器64收集到存儲裝置66中的多個視圖的投影數(shù)據(jù)，進行圖像重構(gòu)。在圖像重構(gòu)中例如使用濾光放映(filteredbackprojection)法等。數(shù)據(jù)處理裝置60是本發(fā)明中重構(gòu)單元的實施狀態(tài)一例。在數(shù)據(jù)處理裝置60上還連接顯示裝置68和操作裝置70。顯示裝置68顯示從數(shù)據(jù)處理裝置60輸出的重構(gòu)圖像或其它信息。由使用者來對操作裝置70進行操作，將各種指示或信息等輸入數(shù)據(jù)處理裝置60。使用者使用顯示裝置68和操作裝置70來交互(interactive)操作本裝置。圖2表示X射線檢測器24的模式結(jié)構(gòu)。如圖所示，X射線檢測器24構(gòu)成為將多個X射線檢測元件24(i)排列成1維陣列狀的多信道的X射線檢測器。i是信道號碼，例如i＝1-1000。X射線檢測元件24(i)作為整體形成彎曲成圓筒凹面狀的X射線入射面。X射線檢測器24如圖3所示，也可將多個X射線檢測元件24(ik)排列成2維陣列狀。多個X射線檢測元件24(ik)作為整體形成彎曲成圓筒凹面狀的X射線入射面。K是列號碼，例如k是1、2、3、4。X射線檢測元件24(ik)由列號碼k相同的元件來分別構(gòu)成檢測元件列。X射線檢測器24的檢測元件列不限于4列，也可是大于或小于4個的多個。X射線檢測元件24(ik)例如由閃爍器(scintillator)與發(fā)光二極管(photodiode)的組合構(gòu)成。但不限于此，例如也可是利用鎘碲(CdTe)等的半導體X射線檢測元件、或利用氙(Xe)氣的電離箱型X射線檢測元件。圖4表示X射線照射、檢測裝置中X射線管20、準直儀22與X射線檢測器24的相互關(guān)系。圖4(a)是表示從掃描臺架2的正面看的狀態(tài)的圖，(b)是表示從側(cè)面看的狀態(tài)圖。如圖所示，從X射線管20放射出的X射線通過準直儀22形成為扇形X射線束400，照射到X射線檢測器24上。以下，將扇形X射線束也稱為扇形波射束X射線。圖4(a)中，表示扇形波射束X射線400的寬度。扇形波射束X射線400的寬度方向與X射線檢測器24中的信道排列方向一致。準直儀22具有間隔空間彼此相對的1對準直儀刀片(collimatorblade)222、224。準直儀刀片222、224之間的空間構(gòu)成扇形波射束X射線400的寬度方向的開口(小孔aperture)。該小孔決定扇形波射束X射線400的打開角度。打開角度也被稱為扇形角(fanangle)。圖4(b)中示出扇形波射束X射線400的厚度。扇形波射束X射線400的厚度方向與X射線檢測器24中多個檢測元件列的并設方向一致。準直儀22具有間隔空間彼此相對的1對準直儀刀片226、228。準直儀刀片226、228之間的空間構(gòu)成扇形波射束X射線400的厚度方向的小孔。該小孔決定扇形波射束X射線400的厚度。在這種扇形波射束X射線400的扇面中使體軸交叉，例如圖5所示，將裝載在拍攝臺4上的對象8搬入X射線照射空間。掃描臺架2構(gòu)成內(nèi)部包含X射線照射、檢測裝置的筒狀結(jié)構(gòu)。X射線照射空間形成于掃描臺架2的筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)空間中。將由扇形波射束X射線400片段(slice)的對象8的像投影到X射線檢測器24上。通過X射線檢測器24，檢測透過對象8的X射線。由準直儀22的小孔來確定照射到對象8上的扇形波射束X射線400的厚度th。由X射線管20、準直儀22與X射線檢測器24構(gòu)成的X射線照射、檢測裝置保持這些相互關(guān)系不變，連續(xù)旋轉(zhuǎn)(掃描)對象8的體軸四周。在X射線照射、檢測裝置的旋轉(zhuǎn)同時，如箭頭42所示，當使拍攝臺4沿對象8的體軸方向連續(xù)移動時，X射線照射、檢測裝置對于對象8、相對沿包圍對象8的螺旋狀軌道旋轉(zhuǎn)，進行所謂螺旋掃描。通過螺旋掃描來收集多個視圖的投影數(shù)據(jù)。存儲投影數(shù)據(jù)的存儲器(memory)空間被稱為圖像信道空間的6表示圖像信道空間的原理圖。圖中，縱軸是視圖，橫軸是信道。視圖用扇形波射束X射線400的中心束的旋轉(zhuǎn)角度β表示。中心束是通過旋轉(zhuǎn)中心的束。信道用以中心束為基準的X射線束的角度？來表示。2？max是扇形波射束X射線400的扇形角。對每個檢測元件列形成這種視圖信道空間。通過螺旋掃描的1次旋轉(zhuǎn)，通過實測得到β從0到2p的范圍的投影數(shù)據(jù)。在這種圖像信道空間中，對任意數(shù)據(jù)點A，都有反射點A’。數(shù)據(jù)點A的圖像信道空間(βA，？A)與反射點A’的圖像信道(βA’，？A’)有下式關(guān)系。式1處于這種關(guān)系的數(shù)據(jù)點彼此成為反射點。這些數(shù)據(jù)點的數(shù)據(jù)彼此成為所謂相對數(shù)據(jù)。相對數(shù)據(jù)對用于期望片段位置上的投影數(shù)據(jù)的形成。根據(jù)相對數(shù)據(jù)對，通過內(nèi)插運算來求出期望片段位置上的投影數(shù)據(jù)。內(nèi)插運算的加權(quán)系數(shù)對應于從期望的片段位置到分別收集相對數(shù)據(jù)的體軸上的位置的距離。對所有數(shù)據(jù)點進行內(nèi)插運算，得到所有視圖的數(shù)據(jù)，但實際掃描中，由于視圖β的值離散(discrete)，所以通過數(shù)據(jù)點A，例如圖7所示，在反射點A’的位置上沒有數(shù)據(jù)，多僅有其附近的數(shù)據(jù)點B和C。因此，在這種情況下，通過數(shù)據(jù)點B、C中的數(shù)據(jù)的內(nèi)插來求出數(shù)據(jù)點A’的數(shù)據(jù)，設為數(shù)據(jù)點A的數(shù)據(jù)。式2A=A′=βA′-βCβB-βC×B+βB-βA′βB-βC×C]]>這里，βB數(shù)據(jù)點B的視圖βC數(shù)據(jù)點C的視圖由此，可得到正確的相對數(shù)據(jù)。內(nèi)插不限于上述1維內(nèi)插，也可進行2維或3維等適當?shù)母呔S內(nèi)插。另外，1維內(nèi)插的優(yōu)點在于計算簡單。數(shù)據(jù)處理裝置60在進行以上數(shù)據(jù)形成后，進行圖像重構(gòu)。通過上述處理，得到正確的相對數(shù)據(jù)，所以重構(gòu)圖像的質(zhì)量好。如上詳細所述，根據(jù)本發(fā)明，可實現(xiàn)即使在完全沒有相對數(shù)據(jù)的情況下也可重構(gòu)質(zhì)量好的圖像的方法、和可進行圖像重構(gòu)的X射線CT裝置。權(quán)利要求1.一種重構(gòu)方法，在收集基于螺旋掃描的投影數(shù)據(jù)的圖像信道空間中，通過使用成反射點關(guān)系的數(shù)據(jù)點對中投影數(shù)據(jù)之間的內(nèi)插來作成有關(guān)預定的片段的多個視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來重構(gòu)圖像，其特征在于，在所述圖像信道空間中，當相當于所述數(shù)據(jù)點對之一的位置上沒有投影數(shù)據(jù)時，利用通過其附近多個數(shù)據(jù)點中的投影數(shù)據(jù)進行內(nèi)插的數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重構(gòu)方法，其特征在于，所述內(nèi)插是基于附近兩個數(shù)據(jù)點中投影數(shù)據(jù)的1次內(nèi)插。3.一種X射線CT裝置，具有數(shù)據(jù)收集單元，將通過利用X射線的螺旋掃描、將拍攝對象中圖像重構(gòu)用投影數(shù)據(jù)收集到圖像信道空間中；重構(gòu)單元，在所述圖像信道空間中，通過使用成反射點關(guān)系的數(shù)據(jù)點對中投影數(shù)據(jù)之間的內(nèi)插來作成有關(guān)預定的片段的多個視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來重構(gòu)圖像，其特征在于，所述重構(gòu)單元在所述圖像信道空間中，當相當于所述數(shù)據(jù)點對之一的位置上沒有投影數(shù)據(jù)時，利用根據(jù)其附近多個數(shù)據(jù)點中的投影數(shù)據(jù)進行內(nèi)插的數(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，所述內(nèi)插是使用兩個數(shù)據(jù)點中投影數(shù)據(jù)的1次內(nèi)插。全文摘要實現(xiàn)即使在完全沒有相對數(shù)據(jù)的情況下也可重構(gòu)質(zhì)量好的圖像的方法、和可進行這種圖像重構(gòu)的X射線CT裝置。在收集基于螺旋掃描的投影數(shù)據(jù)的圖像信道空間中，通過使用成反射點關(guān)系的數(shù)據(jù)點對(A、A’)中投影數(shù)據(jù)之間的內(nèi)插作成有關(guān)預定的片段的多個視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來重構(gòu)圖像，其中，在圖像信道空間中，當相當于數(shù)據(jù)點對之一(A’)的位置上沒有投影數(shù)據(jù)時，利用根據(jù)其附近多個數(shù)據(jù)點(B、C)中的投影數(shù)據(jù)進行內(nèi)插的數(shù)據(jù)。文檔編號A61B6/03GK1602810SQ0316484公開日2005年4月6日申請日期2003年9月29日優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日發(fā)明者晏雄偉,鄉(xiāng)野誠,丁瑋,王學禮申請人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司