專利名稱：斷層攝影裝置以及運(yùn)算處理程序的制作方法
斷層攝影裝置以及運(yùn)算處理程序
技術(shù)區(qū)域
本發(fā)明涉及取得三維斷層圖像的斷層攝影裝置以及運(yùn)算處理程序。
背景技術(shù)：
以往，作為這種裝置，具有使x射線管和x射線檢測(cè)器圍繞被檢測(cè)體
的周圍旋轉(zhuǎn)的X射線CT (C0mputed T0m0graphy)裝置。近年來(lái)，作為X 射線檢測(cè)器使用平板型(平板型)型檢測(cè)器(以下，適當(dāng)?shù)睾?jiǎn)單記為"FPD")， 利用C型臂部使X射線管和FPD圍繞體軸周圍而旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，對(duì)于由FPD檢 測(cè)出的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行逆投影處理而進(jìn)行斷層圖像的再構(gòu)成。另外，在X射 線CT或此以外的斷層攝影(所謂的"非CT型")中，在對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行 濾波處理后，也進(jìn)行逆投影運(yùn)算(例如，參照專利文獻(xiàn)l)。
FPD，是在檢測(cè)面上二維地配置對(duì)X射線有感度的多個(gè)檢測(cè)元件而構(gòu) 成的。在該FPD中，每個(gè)檢測(cè)元件的元件尺寸，比迄今為止的截止型(力' y卜!；夕^:/)的C T專用檢測(cè)器的元件尺寸小很多。因此，在做成與迄 今為止的C T具有同等的厚度的圖像過(guò)程中，需要對(duì)多個(gè)像素進(jìn)行加算而 視為一個(gè)較大的像素而進(jìn)行處理。對(duì)此，以往以來(lái)，對(duì)較細(xì)再構(gòu)成的圖像 進(jìn)行加算，或?qū)υ瓐D像在體軸方向?qū)嵤┘铀闫骄鶠V波后而進(jìn)行再構(gòu)成。并 如前者那樣，在對(duì)較細(xì)地被再構(gòu)成的圖像較細(xì)加算的過(guò)程中，需要對(duì)較多 的圖像進(jìn)行再構(gòu)成，處理時(shí)間會(huì)變長(zhǎng)。因此，通過(guò)如后者那樣，進(jìn)行加算 平均濾波那樣的加算平均處理，使用由該加算平均處理而求得的值進(jìn)行再 構(gòu)成而縮短處理時(shí)間。
專利文獻(xiàn)l:特開2002 — 267622號(hào)公報(bào)(第5 — 7頁(yè)，圖6 — 8) 然而，如后者那樣，存在對(duì)原來(lái)的圖像沿體軸方向?qū)嵤┘铀闫骄鶠V波 后而進(jìn)行再構(gòu)成的情況下會(huì)引起圖像模糊的問(wèn)題。參照?qǐng)D11和圖12而進(jìn) 行說(shuō)明。圖11是，沿被檢測(cè)體的體軸方向的X射線管和平板型的X射線 檢測(cè)器(FPD)的照射狀態(tài)的示意圖，圖12是從被檢測(cè)體的體軸觀察的X 射線管和平板型X射線檢測(cè)器(FPD)的照射狀態(tài)的示意圖。另外，將沿體軸Z方向擴(kuò)展的X射線的照射角度視為"錐形角"，并
將沿圖11和圖12的y方向擴(kuò)展的X射線的照射角度設(shè)為"扇形角"，將 連接X(jué)射線管2和FPD3的軸設(shè)為"中心軸"，將與體軸z垂直而包含中 心軸的面設(shè)為"中央斷層面"，將該中央斷層面上規(guī)定的坐標(biāo)軸和中心軸 所成的角度設(shè)為"投影角度"。在本發(fā)明說(shuō)明書中，作為投影角度中所使 用規(guī)定的坐標(biāo)軸使用圖11和圖12的x軸，因此將x軸和中心軸所成的角 度作為"投影角度"。因此，在中心軸和x軸平行的情況下，投影角度是 0°或180° ，在中心軸和y軸平行(即中心軸和x軸垂直)的情況下，投 影角度是90?；?70° 。另外，中央斷層面成為與體軸z垂直的xy平面。
在上述的錐形角變大的情況下，在被檢測(cè)體M中對(duì)從沿著體軸z的旋 轉(zhuǎn)中心離開中心軸的部分進(jìn)行再構(gòu)成時(shí)，放大率隨著投影角度而不同，被 檢測(cè)體M中的同一厚度(也被稱作"薄片寬度")實(shí)際上在FPD3上分別 被投影為相互不同的長(zhǎng)度。另外，該厚度是應(yīng)當(dāng)收集的體軸z方向的厚度， 該厚度的1片的量的斷層圖像被再構(gòu)成而作成。
例如，如圖ll所示那樣，用實(shí)線圖示投影角度為O。時(shí)的X射線管2 和FPD3，并用兩點(diǎn)點(diǎn)劃線圖示投影角度為180°時(shí)的X射線管2和FPD3。 通過(guò)具有厚度w的、通過(guò)由粗線表示的部分的X射線的照射范圍是，投影 角度為O。時(shí)由點(diǎn)描的陰影(八:y于y夕')表示的范圍，在投影角度為180。 時(shí)，成為由左上斜線的陰影表示的范圍。如從該圖11所明了的那樣，X 射線的照射的擴(kuò)展因投影角度而不同，結(jié)果，即使相同的厚度，在FPD3 上投影的范圍也不同。這是由從想要再構(gòu)成的被檢測(cè)體M的部位(這里是 由圖11中的粗線部分表示的部分)到X射線管2的距離在例如投影角度 為0°時(shí)與投影角度為180。時(shí)不同而導(dǎo)致放大率的變化而引起的。
另一方面，做成以某一定厚度對(duì)被檢測(cè)體M漸次地進(jìn)行切成圓片(輪 切^)的斷層圖像的過(guò)程中，如上述那樣，使用對(duì)原來(lái)的圖像在體軸z方 向?qū)嵤┘铀闫骄鶠V波而求得的值而進(jìn)行。在實(shí)施該加算平均濾波的情況 下，由FPD3所代表的檢測(cè)器上的點(diǎn)，以在體軸z方向被特定的像素?cái)?shù)所 固定的狀態(tài)中進(jìn)行加算平均，因此在被檢測(cè)體M中從沿體軸z的旋轉(zhuǎn)中心 軸遠(yuǎn)離的部分中，因投影角度而使得再構(gòu)成的厚度變化，成為圖像模糊原 因。

發(fā)明內(nèi)容
該發(fā)明鑒于這種情況而提出，目的在于提供一種能夠降低圖像模糊的 斷層攝影裝置和運(yùn)算處理程序。
發(fā)明者，作為為了解決上述的問(wèn)題而銳意研究的結(jié)果，得到以下那樣 的見解。
艮P，在通過(guò)進(jìn)行加算平均處理，并利用由該加算平均處理所求得值 進(jìn)行再構(gòu)成情況下，在固定于特定的像素?cái)?shù)狀態(tài)中進(jìn)行加算平均，因此即 使相同的厚度也會(huì)實(shí)時(shí)地變更由投影角度再構(gòu)成的厚度(即投影到檢測(cè)器 的范圍)，成為圖像模糊的原因。另外，投影到檢測(cè)器的范圍由想要再構(gòu) 成的被檢測(cè)體M的部位(即再構(gòu)成位置)和投影角度所決定。如此說(shuō)來(lái)， 可以變更以往的固定于特定的像素?cái)?shù)的狀態(tài)的加算平均處理的手法，而與 由再構(gòu)成位置和投影角度所決定值相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行。若使用通過(guò)這樣的加算 平均而求得的數(shù)據(jù)而進(jìn)行再構(gòu)成，則得到難以出現(xiàn)圖像模糊的見解。
基于這種見解的本發(fā)明，采用以下那樣的構(gòu)成。
艮P，本發(fā)明的斷層攝影裝置，其取得3維的斷層圖像，其中，具備 照射源，其將放射線照射到被檢測(cè)體；檢測(cè)單元，其對(duì)照射到所述被檢測(cè) 體并透過(guò)的所述放射線進(jìn)行檢測(cè)；旋轉(zhuǎn)單元，其在將連結(jié)所述照射源和檢 測(cè)單元的軸作為中心軸，將與該中心軸相垂直的軸的一個(gè)作為體軸，將與 該體軸垂直且包含所述中心軸的面作為中央斷層面，將在該中央斷層面上 規(guī)定的坐標(biāo)軸和中心軸所成的角度作為投影角度時(shí)，使照射源/檢測(cè)單元 和被檢測(cè)體的至少一方圍繞所述體軸旋轉(zhuǎn)；運(yùn)算處理單元，其在對(duì)由檢測(cè) 單元所檢測(cè)的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行逆投影運(yùn)算處理而進(jìn)行斷層圖像的再構(gòu)成時(shí)， 使用由加算平均所求得的數(shù)據(jù)而進(jìn)行所述再構(gòu)成，所述加算平均與由所述 再構(gòu)成位置和所述投影角度所決定的值相對(duì)應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的斷層攝影裝置，對(duì)由檢測(cè)單元檢測(cè)的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行逆投 影運(yùn)算處理而進(jìn)行斷層圖像的再構(gòu)成時(shí)，運(yùn)算處理單元，使用通過(guò)與由再 構(gòu)成位置和投影角度決定值相對(duì)應(yīng)的加算平均所求得的數(shù)據(jù)而進(jìn)行再構(gòu) 成。通過(guò)變更以往的固定于特定的像素?cái)?shù)狀態(tài)中的加算平均處理的手法， 而與由再構(gòu)成位置和投影角度所決定的值相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行加算平均，使用由
該加算平均求得的數(shù)據(jù)而進(jìn)行再構(gòu)成，因此能夠降低由再構(gòu)成位置和投影 角度引起的圖像模糊。
另外，本發(fā)明的運(yùn)算處理程序用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行包含用于取得3維斷
層圖像的步驟的一系列的運(yùn)算處理，其中，所述運(yùn)算處理包括如下步驟 以將把放射線照射到被檢測(cè)體的照射源和對(duì)照射到所述被檢測(cè)體而透過(guò) 的所述放射線進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)單元進(jìn)行連結(jié)的軸為中心軸，將與該中心軸 相垂直軸的一個(gè)作為體軸，將與該體軸垂直且包含所述中心軸的面作為中 央斷層面，將在該中央斷層面上規(guī)定的坐標(biāo)軸和中心軸所成的角度作為投 影角度時(shí)，對(duì)由檢測(cè)單元所檢測(cè)的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行逆投影運(yùn)算處理而進(jìn)行斷 層圖像的再構(gòu)成時(shí)，使用由加算平均所求得的數(shù)據(jù)而進(jìn)行所述再構(gòu)成，所 述加算平均與由所述再構(gòu)成位置和所述投影角度所決定的值相對(duì)應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)算處理程序，對(duì)由檢測(cè)單元檢測(cè)的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行逆投 影運(yùn)算處理而進(jìn)行斷層圖像的再構(gòu)成時(shí)，運(yùn)算處理單元，使用通過(guò)與由再 構(gòu)成位置和投影角度決定值相對(duì)應(yīng)的加算平均所求得的數(shù)據(jù)而進(jìn)行再構(gòu) 成。通過(guò)變更以往的固定于特定的像素?cái)?shù)狀態(tài)中的加算平均處理的手法， 而與由再構(gòu)成位置和投影角度所決定的值相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行加算平均，使用由 該加算平均求得的數(shù)據(jù)而進(jìn)行再構(gòu)成，因此能夠降低由再構(gòu)成位置和投影 角度引起的圖像模糊。
在上述的這些發(fā)明的斷層攝影裝置和運(yùn)算處理程序中，作為由再構(gòu)成 位置和投影角度所決定的值的一例，由所述再構(gòu)成位置和所述投影角度所 決定的值，是透過(guò)應(yīng)當(dāng)收集的被檢測(cè)體的體軸方向的厚度的放射線投影到 所述檢測(cè)單元的范圍，使用由與該范圍相對(duì)應(yīng)的加算平均所求得數(shù)據(jù)，進(jìn) 行所述再構(gòu)成。
由再構(gòu)成位置和投影角度所決定的值的一例，在透過(guò)應(yīng)當(dāng)收集的被檢 測(cè)體的體軸方向的厚度的放射線被投影到檢測(cè)單元范圍的情況下，可以舉 出以下那樣的例子。
所涉及的情況的一例，將沿著所述范圍的體軸的方向的寬度設(shè)為L(zhǎng) ， 將所述厚度設(shè)為w，將與所述體軸相垂直的面設(shè)為xy平面時(shí)，將投影到 xy平面上的再構(gòu)成位置的坐標(biāo)分別設(shè)為X、 Y，將所述投影角度設(shè)為6 ， 將所述照射源的焦點(diǎn)設(shè)為F，將所述放射線束的中心在所述檢測(cè)單元上的 到達(dá)點(diǎn)設(shè)為D，將圍繞所述體軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)中心設(shè)為0，將從所述焦點(diǎn)F 到所述到達(dá)點(diǎn)D的距離設(shè)為FD ，將從所述焦點(diǎn)F到所述旋轉(zhuǎn)中心0的距 離設(shè)為F0時(shí)，由成為L(zhǎng)二FDX w / (FO—XcOs 0 —Y s i n 6 )的 式子決定所述寬度L。
所涉及的情況的另一例，根據(jù)所述范圍的沿體軸的方向的寬度的上限 和下限的邊界值，與所述檢測(cè)單元的范圍內(nèi)包含的、以規(guī)定的間隔分別設(shè) 定各單元時(shí)最接近所述寬度邊界的單元和單元的邊界值的大小關(guān)系，對(duì)各 個(gè)分情況求算針對(duì)應(yīng)當(dāng)由所述加算平均求得的數(shù)據(jù)的寄與量，并基于該 寄與量進(jìn)行加算平均。
另外，在基于寄與量進(jìn)行加算平均的情況下，優(yōu)選為，規(guī)定的間隔是 整數(shù)，所設(shè)定的所述單元的坐標(biāo)是整數(shù)。通過(guò)將規(guī)定的間隔設(shè)為整數(shù)，易 于分情況進(jìn)行，加算平均的處理變得簡(jiǎn)易。
另外，本發(fā)明的運(yùn)算處理程序中，優(yōu)選為，對(duì)應(yīng)于所述寬度而進(jìn)行了 所述范圍的沿體軸的方向加算平均后，在所述檢測(cè)單元上進(jìn)行面向與體軸 垂直的方向的加算平均。通過(guò)如此進(jìn)行，加算平均的處理變得簡(jiǎn)易。
另外，上述的加算平均可以是非加權(quán)加算平均，也可以是加權(quán)加算平均。
在上述的這些發(fā)明的斷層攝影裝置和運(yùn)算處理程序中，放射線的一例 是X射線。
根據(jù)本發(fā)明所涉及的斷層攝影裝置和運(yùn)算處理程序，通過(guò)變更以往的 固定于特定的像素?cái)?shù)的狀態(tài)中加算平均處理的手法，而與由再構(gòu)成位置和 投影角度所決定的值相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行加算平均，使用由該加算平均所求的數(shù) 據(jù)而進(jìn)行再構(gòu)成，從而能夠降低由再構(gòu)成位置和投影角度引起的圖像模 糊。


圖1是實(shí)施例所涉及的斷層攝影裝置的概略構(gòu)成和方框圖。 圖2是平板型X射線檢測(cè)器(FPD)的檢測(cè)面的示意圖。 圖3是用于說(shuō)明濾波后背投影(FBP)法的算法的示意圖。 圖4是用于說(shuō)明濾波處理部中的一系列處理的示意圖。
圖5 (a ) 、 (b )是表示濾波處理部的各濾波函數(shù)的特性圖。
圖6是用于說(shuō)明對(duì)濾波處理后的投影數(shù)據(jù)假想地逆投影運(yùn)算處理為3
維格子組的示意圖。
圖7是用于從z軸方向觀察的寬度和再構(gòu)成位置和投影角度的關(guān)系的
示意圖。
圖8用于說(shuō)明從xy平面上觀察的寬度和再構(gòu)成位置和投影角度的關(guān) 系的示意圖。
圖9是通過(guò)再構(gòu)成的對(duì)象的點(diǎn)的X射線的到達(dá)點(diǎn)的周邊的示意圖。 圖10是在圖9中對(duì)平板型X射線檢測(cè)器(FPD)進(jìn)行并記的示意圖。 圖11是沿被檢測(cè)體的體軸方向的X射線管和平板型X射線檢測(cè)器
(FPD)的照射狀態(tài)的示意圖。
圖12是從被檢測(cè)體的體軸觀察的X射線管和平板型X射線檢測(cè)器
(FPD)的照射狀態(tài)的示意圖。 圖中
2 …X射線管，
3 …平板型檢測(cè)器(FPD)
4 … C型臂部
12…逆投影運(yùn)算處理部
e…投影角度
P …(成為再構(gòu)成的對(duì)象)點(diǎn)
R …數(shù)據(jù)
L …(厚度量的X射線所到達(dá)的范圍)寬度
w …體軸方向的厚度(薄片寬度) Ax … 中心軸
z …體軸
0 …旋轉(zhuǎn)中心
M …被檢測(cè)體
最佳實(shí)施方式
對(duì)由平板型X射線檢測(cè)器(FPD)所檢測(cè)的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行逆投影運(yùn)算
處理而進(jìn)行斷層圖像的再構(gòu)成時(shí)，使用與由作為該再構(gòu)成位置的點(diǎn)P和投
影角度e所決定的值即(厚度w量的x射線所到達(dá)的范圍)寬度L相對(duì)應(yīng) 的加算平均所求得的數(shù)據(jù)R，而進(jìn)行再構(gòu)成。變化以往的固定于特定的像 素?cái)?shù)中的狀態(tài)中進(jìn)行的加算平均處理的方法，而與由再構(gòu)成位置和投影角 度e所決定的值相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行加算平均，并使用由該加算平均所求得的數(shù) 據(jù)而進(jìn)行再構(gòu)成，從而能夠?qū)崿F(xiàn)降低由再構(gòu)成位置和投影角度e所引起的 圖像模糊這樣的目的。 實(shí)施例
以下，參照?qǐng)D面而說(shuō)明該發(fā)明的實(shí)施例。圖i是實(shí)施例所涉及的斷層 攝影裝置的概略構(gòu)成和方框圖。
斷層攝影裝置，如圖i所示那樣，具有載置被檢測(cè)體M的頂板(天
板)1，夾著被檢測(cè)體M而互相面對(duì)X射線管2，平板型檢測(cè)器(FPD) 3， 以及對(duì)X射線管2和FPD3進(jìn)行支撐的C型臂部4。 X射線管2相當(dāng)于該發(fā) 明照射源，F(xiàn)PD3相當(dāng)于該發(fā)明的檢測(cè)單元。
頂板1，沿與圖1的紙面相垂直的體軸z方向可水平可移動(dòng)地被構(gòu)成， 并且構(gòu)成為能夠沿垂直(圖1中的x軸)方向可升降移動(dòng)。C型臂部4以 圍繞被檢測(cè)體M的體軸z周圍旋轉(zhuǎn)的方式被構(gòu)成。由于C型臂部4是以這 種方式旋轉(zhuǎn)，因此能夠使由其支撐的X射線管2和FPD3圍繞被檢測(cè)體M 的體軸z周圍旋轉(zhuǎn)。X射線管2—邊以如此方式旋轉(zhuǎn)， 一邊向著被檢測(cè)體 M照射X射線，F(xiàn)PD3，對(duì)從該X射線管2向被檢測(cè)體M照射而透過(guò)的X射 線進(jìn)行檢測(cè)而取得一組投影數(shù)據(jù)。另外，也構(gòu)成為使C型臂部4沿y軸方 向旋轉(zhuǎn)，也可以使X射線管2和FPD3向體軸z方向傾斜，也可以構(gòu)成為 能夠使C型臂部沿體軸z方向水平移動(dòng)，或能夠沿垂直方向升降移動(dòng)。C 型臂部4，相當(dāng)于本發(fā)明中的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。
另外，斷層攝影裝置，具有對(duì)由FPD3輸出的一組的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行 濾波處理或逆投影運(yùn)算處理等處理的數(shù)據(jù)處理部10;對(duì)由FPD3輸出的一 組的投影數(shù)據(jù)或由數(shù)據(jù)處理部10處理的數(shù)據(jù)等進(jìn)行存儲(chǔ)的存儲(chǔ)部20;以 及操作者進(jìn)行輸入設(shè)定的輸入部30;對(duì)投影數(shù)據(jù)和斷層圖像等進(jìn)行顯示的 監(jiān)視器40;以及對(duì)這些進(jìn)行總體控制的控制部50。
數(shù)據(jù)處理部10，具備對(duì)由FPD3輸出的一組的投影數(shù)據(jù)實(shí)施規(guī)定的
濾波處理的濾波處理部11;對(duì)濾波處理后的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)定的逆投影運(yùn) 算處理而再構(gòu)成斷層圖像的逆投影運(yùn)算處理部12。逆投影運(yùn)算處理部12， 相當(dāng)于該發(fā)明中的運(yùn)算處理單元。
存儲(chǔ)部20由，以硬盤等為代表的存儲(chǔ)介質(zhì)等構(gòu)成。在本實(shí)施例中， 將由FPD3輸出的濾波處理前的投影數(shù)據(jù)、由濾波處理部11實(shí)施了濾波處 理后的濾波處理背投影數(shù)據(jù)、以及由逆投影運(yùn)算處理部實(shí)施逆投影運(yùn)算處 理而再構(gòu)成的斷層圖像寫入到存儲(chǔ)部20而存儲(chǔ)，并根據(jù)必要從存儲(chǔ)部20 讀出。
輸入部30將操作者輸入的數(shù)據(jù)或命令輸入到控制部50。輸入部30， 由鼠標(biāo)、鍵盤、游戲操縱桿(-3一7x y夕)、競(jìng)賽球(卜，:y夕求 一/W或觸摸面板(夕:y于八。氺》)等所代表的指向裝置(求O亍O 夕、'f^Y7)所構(gòu)成?？刂撇?0、上述的濾波處理部11或逆投影運(yùn)算處 理部12，由中央運(yùn)算處理裝置(CPU)等構(gòu)成。
另外，通過(guò)由控制部50、濾波處理部ll、逆投影運(yùn)算處理部12等C P U執(zhí)行用于進(jìn)行各種的斷層攝影的程序等，分別進(jìn)行與該程序相對(duì)應(yīng)的 斷層攝影。特別是，濾波處理部11、逆投影運(yùn)算處理部12，執(zhí)行與濾波 處理、逆投影運(yùn)算處理相關(guān)的程序，并分別進(jìn)行與該程序相對(duì)應(yīng)的濾波處 理或逆投影運(yùn)算處理。與逆投影運(yùn)算處理相關(guān)的程序，相當(dāng)于該發(fā)明中的 運(yùn)算處理程序。
接下來(lái)，對(duì)FPD3，參照?qǐng)D2進(jìn)行說(shuō)明。圖2是FPD3的檢測(cè)面的示意 圖。FPD3具有平的檢測(cè)面。在本實(shí)施例中，檢測(cè)面在俯視中是正方形。FPD3， 如圖2所示那樣，在該檢測(cè)面行列狀排列有對(duì)X射線具有感度的多個(gè)檢測(cè) 元件d。例如，在縱30cmX衡30cm程度的較寬的的檢測(cè)面，排列縱 1536個(gè)X橫1536個(gè)的檢測(cè)元件。
接下來(lái)，對(duì)濾波處理部ll、逆投影運(yùn)算處理部12，參照?qǐng)D3 圖6而 進(jìn)行說(shuō)明。圖3是，用于說(shuō)明濾波后背投影Filtered Back PrOjectiOn (以下，適當(dāng)?shù)赜洖?FBP")法的算法的示意圖，圖4是用于說(shuō)明濾波 處理部中的一系列的處理的示意圖，圖5是表示濾波處理部的各濾波函數(shù) 的特性圖，圖6是對(duì)假想地將濾波處理后的投影數(shù)據(jù)逆投影運(yùn)算處理為3 維格子組的情況進(jìn)行說(shuō)明的示意圖。
如圖3所示那樣，將上述的濾波處理和逆投影運(yùn)算組合的方法(即FBP 法)的算法，作為下述(1)式、(2)式而表示。如圖3所示那樣，基于 來(lái)自不同的投影角度e的多個(gè)投影數(shù)據(jù)Q，而對(duì)立方體P (r)進(jìn)行再構(gòu) 成。
(數(shù)學(xué)式l)
<formula>formula see original document page 13</formula>
、、射線束展寬的影響校正 背投影(逆投影)
W--…(2)
<formula>formula see original document page 13</formula>其中，P ( r)是再構(gòu)成的立方體(3維體數(shù)據(jù))的位置r處的像素 數(shù)據(jù)。Y ( r ) ， Z ( r )是位置r的像素被投影到FPD3的檢測(cè)面上的點(diǎn) 的坐標(biāo)。Q是投影角度e處的FPD3的檢測(cè)面上的投影數(shù)據(jù)。gy是被稱作 FBP的濾波函數(shù)，是后述的I o) I (絕對(duì)值")的濾波函數(shù)。W是用于校 正X射線束的擴(kuò)展的影響的系數(shù)。
濾波處理部11對(duì)一組的投影數(shù)據(jù)實(shí)施規(guī)定的濾波處理。這里，對(duì)在 傅立葉空間中進(jìn)行的濾波處理(圖4所述l a) I (絕對(duì)值co)濾波處理) 進(jìn)行說(shuō)明。以下，對(duì)濾波處理部11中的I co I濾波處理進(jìn)行說(shuō)明。
濾波處理部11，例如對(duì)FPD3的檢測(cè)元件d的每行的橫方向進(jìn)行一維 傅立葉變換，具有生成傅立葉面像SCF ( i ，")的一維傅立葉變換 部；對(duì)一維傅立葉變換后的傅立葉面像S CF ( i ， co)進(jìn)行I a) I濾波 的I w I濾波部；以及對(duì)由該I 03 I濾波部進(jìn)行I a) I濾波后的傅立葉面 像S CF' ( i ，")進(jìn)行一維逆傅立葉變換而返回到實(shí)空間數(shù)據(jù)的一維逆 傅立葉變換部。
I w I濾波部，如圖4所示那樣，具有I " I濾波器，所述I w I濾 波器由對(duì)一維傅立葉變換后的傅立葉面像S CF ( i ， co)的行方向降低 高頻區(qū)域而對(duì)高頻再生量進(jìn)行抑制的濾波
后的傅立葉面像S CF' ( i ， co)進(jìn)行一維逆傅立葉變換時(shí)，對(duì)強(qiáng)調(diào)直流 成分而生成的成分進(jìn)行抑制，并對(duì)因強(qiáng)調(diào)直流成分因引起的偽像 (artiFact: 7 —亍< 7 7夕卜)進(jìn)行降低。
這里，對(duì)一維傅立葉空間中的濾波處理進(jìn)行說(shuō)明。在一維傅立葉空間 中進(jìn)行的濾波處理，在數(shù)學(xué)上，由下述(3)式表示。
S CF' ( i ， o) ) = S CF ( i ， co ) XM ( co i ) … (3)
另外，SCF' (i，")是如上述那樣濾波處理后的傅立葉面像，M ("i )是表示上述的I co I濾波部的濾波特性的函數(shù)。
另外，M (co i )，作為表示上述那樣的兩個(gè)的濾波特性的函數(shù)的內(nèi) 積(積和)而由下述(4)式所表示。
M(wi)=Mi (wi)'Mco(coi) ... (4) 對(duì)在上述(4)式所示的各濾波函數(shù)系的典型例，在以下中表示。 M i ( " i )具有圖5(a)所示那樣的濾波特性，并由下述(5) (7)式表述。
Mi("i)二l (" i <CFR — WFR/2的情況)… (5) Mi (wi) = {1—s in ( ("i—CFR) ■ ji/WFR) }
/2
(CFR —WFR/2<" i<CFR + WFR/2的情況
… (6)
<image>image see original document page 14</image>的情況)… (7) 其中，使高頻成分成為圖5(a)所示那樣的平滑地減衰的正弦波狀 函數(shù)型。CFR是截止頻率，WFR是濾波強(qiáng)度的過(guò)渡全頻率寬度(參照?qǐng)D 5 ( a))。該M i (" i )，對(duì)一維傅立葉空間中的高頻成分進(jìn)行削除。 M" (" i )，具有圖5 (b)所示那樣的濾波特性，并由下述(8)
式所表示。
<image>image see original document page 14</image>(8)
另外，在圖5 ( a )、圖5 ( b )中，雖然僅示出了橫軸的正方向的 特性，但是橫軸的負(fù)方向的特性與以縱軸為中心使橫軸的正方向的特性線 對(duì)稱的特性相同，因此省略圖示。
返回圖4， 一維逆傅立葉變換部，對(duì)由I " I濾波部進(jìn)行I " I濾波
后的傅立葉面像S CF' ( i ，")進(jìn)行一維逆傅立葉變換而返回到實(shí)空間 數(shù)據(jù)，而生成逆傅立葉變換后的投影像S C' ( i ， j )。
接下來(lái)，逆投影運(yùn)算處理部12，對(duì)濾波處理后的投影數(shù)據(jù)實(shí)施規(guī)定的 逆投影(,:y夕:/口-工夕、:/3 y: BP)(以下，適宜地略記為"B P") 運(yùn)算處理而生成BP像(3維體數(shù)據(jù))。通過(guò)生成該BP像而再構(gòu)成斷層 圖像。與以往的手法進(jìn)行比較而說(shuō)明，如圖6所示那樣，將關(guān)于在各掃描 位置檢測(cè)出的被檢測(cè)體M的關(guān)心區(qū)域的濾波處理后的一組的投影數(shù)據(jù)，逆 投影為被攝影后的被檢測(cè)體M的假想地設(shè)定的3維格子組K的規(guī)定的格子 點(diǎn)，進(jìn)行基于生成關(guān)心區(qū)域的3維體數(shù)據(jù)的斷層圖像的再構(gòu)成。這里，生 成上述的B P像。
在以往的手法中，根據(jù)下述(9')式，進(jìn)行線性插補(bǔ)處理和背投影。 另外，將背投影蓄積量設(shè)為In (1， m， n)，并將上次以前的背投影 蓄積量蓄積量設(shè)為In-1 (1， m， n)。另外，SC'是，是濾波處理 后逆傅立葉變換的投影數(shù)據(jù)。
I (l，m，n)=I (1, m，n) + {W 'SC'(I,J) +
n n-l 11
W .SC'(I， J+l)+W '3<^(1+1,)+
12 21
W 'SC一(I+1， J+1)}…(9一)
22
另外，將投影像的像素間隔標(biāo)準(zhǔn)化為1，而設(shè)定權(quán)重函數(shù)Wll， W12， W21， W22。權(quán)重函數(shù)Wll由(1— az ) , (1_ ay )表示，并且權(quán)重 權(quán)重函數(shù)W12由(1— a z ) ■ ay所表示，權(quán)重函數(shù)W21由a z , (1 —ay)所表示，權(quán)重函數(shù)W22由a z ■ ay所表示。a y， a z如圖6 所示那樣，成為從(I ， J )觀察的S C '的距離y / z成分。
如本實(shí)施例那樣，在與由再構(gòu)成位置和投影角度所決定值相對(duì)應(yīng)地進(jìn) 行加算平均，使用由該加算平均所求得的數(shù)據(jù)而進(jìn)行再構(gòu)成的情況下，在 以往的方法中所使用的上述(9')式的線性插補(bǔ)處理和背投影，而如下述 (9)式那樣被置換。
I (1, m' n)=I(1, m, n)+R…(9)
上述(9)式，是將以往的上述(9')式的右邊的第2項(xiàng)置換為數(shù)據(jù) R的式子。數(shù)據(jù)R，如后述那樣，由R (UQO)和R (UQ1)的加算平均
所求得。R (UQ0)和R (UQ1)，如后述那樣，使用由再構(gòu)成位置和投 影角度決定的值即寬度L，而求得。
接下來(lái)，對(duì)寬度和再構(gòu)成位置和投影角度的關(guān)系，參照?qǐng)D7，圖8進(jìn) 行說(shuō)明。圖7是，用于說(shuō)明從z軸方向觀察的、寬度和再構(gòu)成位置和投影 角度的關(guān)系的示意圖，圖8是用于說(shuō)明從xy平面上觀察的寬度和再構(gòu)成 位置和投影角度的關(guān)系的示意圖。
如圖7、圖8所示那樣，將Ax作為連接X(jué)射線管2和FPD3的中心軸， 將e作為x軸和中心軸Ax所成的投影角度(參照上述(1)式、圖3)， 將0設(shè)為成為攝影的對(duì)象的被檢測(cè)體M的旋轉(zhuǎn)中心，將P設(shè)為再構(gòu)成的對(duì) 象的點(diǎn)，將該點(diǎn)P的坐標(biāo)設(shè)為P (XP， YP， ZP)，將Q設(shè)為通過(guò)點(diǎn)P的X 射線的(FPD3上的)到達(dá)點(diǎn)，將D設(shè)為X射線束中心的(到FPD3的)到 達(dá)點(diǎn)，將HP作為從點(diǎn)P向中心軸Ax所引畫的垂線，將HO作為平行于線 HP且通過(guò)旋轉(zhuǎn)中心0的線，將HD作為FPD3的檢測(cè)面，將d作為線H0 和線HP的距離，將w作為(體軸z方向的)厚度(薄片寬度)，將S作 為包含點(diǎn)P (XP， YP， ZP)的薄片，將L作為厚度w量的X射線到達(dá)(FPD3) 的范圍的寬度。另外，將F作為X射線管2的焦點(diǎn)，將FD作為從X射線 管2的焦點(diǎn)F到(X射線束中心的)到達(dá)點(diǎn)D的距離，將FO作為從X射線 管2的焦點(diǎn)F到旋轉(zhuǎn)中心0的距離。
另外，為了說(shuō)明上的方便，以旋轉(zhuǎn)中心0為原點(diǎn)，假設(shè)中心軸Ax和 檢測(cè)面HD垂直。另外，中心軸Ax通過(guò)旋轉(zhuǎn)中心(原點(diǎn))0。(成為再構(gòu) 成的對(duì)象)點(diǎn)P (XP， YP， ZP)，相當(dāng)于該發(fā)明的再構(gòu)成位置，寬度L， 相當(dāng)于該發(fā)明的由再構(gòu)成位置和投影角度所決定的值。
如圖8所示，以厚度(薄片寬度)w而再構(gòu)成包含點(diǎn)P (XP， YP， Z
p)的薄片s。在某投影角度e、且某點(diǎn)p (xp， yp， zp)時(shí)，使用e，
X， Y，而用下述(10)式表示距離d。
d =X c 0 s e +Y s i n e… (10) (厚度w量的X射線所到達(dá)的范圍的)寬度L，如圖8所示，是應(yīng)當(dāng) 對(duì)用于B P (/:;/夕:7°口^工夕、>3 y)的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集的范圍的寬度L。 該寬度L，使用從焦點(diǎn)F到到達(dá)點(diǎn)D的距離FD，從焦點(diǎn)F到旋轉(zhuǎn)中心O 的距離FO以及線HO和線HP的距離d，而用下述(11)式表示。
數(shù)學(xué)式2
1 =-xw 、丄丄^
若將上述(1)式代入上述(2)式，用各自的距離FD、 F0、 d,用 下述(12)表示寬度L。數(shù)學(xué)式3
如從上述(11)式和上述(12)式所明了的那樣，(厚度w量的X射 線到達(dá)的范圍的)寬度L，由相當(dāng)于再構(gòu)成位置的點(diǎn)P (XP， YP， ZP) 和投影角度0所決定。使用該寬度L，求R (UQ0)和R (UQ1)，并利 用這些R (UQ0)和R (UQ1)的加算平均求取數(shù)據(jù)R。
接下來(lái)，對(duì)使用由加算平均所求得的數(shù)據(jù)R的逆投影(BP)進(jìn)行運(yùn) 算處理，參照?qǐng)D9，圖10，進(jìn)行說(shuō)明。圖9是通過(guò)成為再構(gòu)成的對(duì)象的點(diǎn) 的X射線的到達(dá)點(diǎn)的周邊的示意圖，圖10是，在圖9中并記平板型X射 線檢測(cè)器(FPD)后的示意圖。作為平板型X射線檢測(cè)器(FPD) 3上的2 維坐標(biāo)，如圖9、圖10所示那樣，設(shè)定uv坐標(biāo)。將FPD3的左上作為原 點(diǎn)，將右方向作為u的正方向，并將下方向作為v的正方向。
如圖9、圖10所示的那樣，從到達(dá)點(diǎn)Q (Q的坐標(biāo)是(UQ， VQ)) 的周圍，對(duì)通過(guò)(成為攝影對(duì)象的)點(diǎn)P的X射線的(FPD3上的)到達(dá)點(diǎn) Q的BP的蓄積(背投射蓄積量In (1， m， n))中所使用數(shù)據(jù)R進(jìn) 行計(jì)算。關(guān)于u方向，由作為UQ0 (參照?qǐng)D9、圖IO)上的數(shù)據(jù)的R (U Q0)和作為UQ1 (參無(wú)圖9、圖IO)上的數(shù)據(jù)的R (UQ1)的加算平均而 求算，關(guān)于v方向，通過(guò)對(duì)寬度L量的數(shù)據(jù)進(jìn)行加算平均而求得。作為計(jì) 算順序，優(yōu)選為，首先求算v方向的平均，此后求算u方向的平均的方法， 因計(jì)算處理較為簡(jiǎn)單，而優(yōu)選以該計(jì)算順序進(jìn)行。在本實(shí)施例中，以該計(jì)
算順序，進(jìn)行以下的說(shuō)明。當(dāng)然，也可以先求算U方向的平均，再求算V 方向的平均。
若按照?qǐng)D9進(jìn)行考慮，且以到達(dá)點(diǎn)Q為中心考慮寬度L量的FPD3上 的數(shù)據(jù)，則可以視為對(duì)由橢圓圍繞的部分的加算平均進(jìn)行求取即可?？墒牵?出于嚴(yán)密，使由FPD3的各單元所檢測(cè)的X射線的總和以由單元的中心的 點(diǎn)(參照?qǐng)D9、圖10的O)所代表，因此收集寬度L的量的數(shù)據(jù)時(shí)，有必 要考慮寬度L是否與單元相關(guān)。第一個(gè)上(一番上)的兩個(gè)的單元是一部 分包含于寬度L的范圍內(nèi)(圖10中下側(cè)的邊界VlowM包含在寬度L的范 圍內(nèi))，因此與這些單元相關(guān)的數(shù)據(jù)也寄與(寄與)。從下數(shù)第二個(gè)的兩 個(gè)的單元中，單元的中心的點(diǎn)被包含于寬度L的范圍內(nèi)，但是這些單元的 一部位于寬度L的范圍外(圖10中，下側(cè)的邊界VhighM位于寬度L的范 圍外)，因此需要將這些寄與量與寬度L內(nèi)所包含的其他單元的情況相比 有所減小。
如圖IO所示那樣，寬度L的邊界中，將v軸的零側(cè)的坐標(biāo)設(shè)為V^， 并將正側(cè)的坐標(biāo)設(shè)為Vhighl，并將最接近于寬度L的邊界的單元和單元的邊 界中，v軸的零側(cè)的坐標(biāo)設(shè)為V一，并將正側(cè)的坐標(biāo)設(shè)為Vhi洲。另外，將 夾著Vu的數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)設(shè)為V一， V,。wl，同樣，將夾著VhighM的數(shù)據(jù)點(diǎn) 的坐標(biāo)設(shè)為Vhi洲，Vhighl。另外，將數(shù)據(jù)點(diǎn)的坐標(biāo)Vy， Vlmil， Vhigh。， V
h一作為整數(shù)和。此以外的值，是整數(shù)以外的實(shí)數(shù)。這些值，使用到達(dá)點(diǎn) Q (Q的坐標(biāo)是(UQ， VQ))的v坐標(biāo)即VQ，而由下述(13) ， (14)
式表達(dá)o
數(shù)學(xué)式4<formula>formula see original document page 19</formula>(14)
其中，上述(13)， (14)式中的l l，是不超過(guò)l l內(nèi)的實(shí)數(shù)((13) 式中為VQ—L /2,(14)式中為VQ+L /2)的最大的整數(shù)。
以下，由于因V財(cái)和Vw， VhighL和Vhi洲的大小關(guān)系，V,。,。和V,。由 Vhigh。和VhighI這些數(shù)據(jù)的對(duì)數(shù)據(jù)R的寄與量會(huì)有所變化，因此對(duì)各自分情 況進(jìn)行考慮。
將各點(diǎn)的數(shù)據(jù)的值作為PV (u， v)，對(duì)某u坐標(biāo)U時(shí)的情況進(jìn)行 考慮。如圖10所示的那樣，設(shè)C為FPD3的v方向的一邊的長(zhǎng)度。
<formula>formula see original document page 19</formula>15)
<formula>formula see original document page 19</formula>16)
Vw的數(shù)據(jù)是由(V一一Vw) /C的量所寄與，Vw的數(shù)據(jù)均全 體寄與。因此，將各個(gè)的寄與量設(shè)為B VlOT。、 BV,。W1，由上述(15)、 (16) 式那樣所表示。
<formula>formula see original document page 19</formula>…(17)
<formula>formula see original document page 19</formula>18)
V一的數(shù)據(jù)不寄與，V^的數(shù)據(jù)全部寄與。
<formula>formula see original document page 20</formula>v一的數(shù)據(jù)不寄與，v^的數(shù)據(jù)僅以[c一 (vlOT「vlmM) ]/ c的量寄與。
<formula>formula see original document page 20</formula>
同樣，Vhi洲的數(shù)據(jù)是以[C— (vhighM—v,) ] / c的量寄與，vhighl
的數(shù)據(jù)不寄與。因此，將各個(gè)的寄與量作為B Vhi8h。， BVhighl，并如上述 (21) ， (22)式那樣表達(dá)。
<formula>formula see original document page 20</formula>，的數(shù)據(jù)全部被寄與，V^,的數(shù)據(jù)不寄與。
<formula>formula see original document page 20</formula>
Vhi洲的數(shù)據(jù)全部寄與，v,的數(shù)據(jù)僅以(vhighl—vhlghM) /c的量寄與。
與以上合并，v一和v,i之間的數(shù)據(jù)，全部，其比率以l. o寄與。
若將這些的數(shù)據(jù)的總和設(shè)為Bin，則Bin由下述(27)式所表達(dá)。數(shù)學(xué)式5
<formula>formula see original document page 21</formula> …(2 7)
根據(jù)以上，若將為了求算數(shù)據(jù)R而使用的某u坐標(biāo)U時(shí)的v軸方向的 寬度L量的數(shù)據(jù)的平均量設(shè)為R (U)，則R (U)，由下述(28)式表 示。根據(jù)下述(28)式，進(jìn)行v方向的加算平均。
數(shù)學(xué)式6
<formula>formula see original document page 21</formula>…(28)
對(duì)于由上述(28)式所求得的R (U)，如圖9、圖10所示那樣，將 UQO時(shí)的平均量設(shè)為R (UQO)，將UQ1的平均量設(shè)為R (UQ1)。如 從上述(28)式所明了的那樣，使用由再構(gòu)成位置和投影角度所決定的值 即(厚度w量的X射線所到達(dá)的范圍的)寬度L而求取R (UQO)和R (U Ql)。
并且，數(shù)據(jù)R，由上述的R (UQO)和R (UQ1)的加算平均而求得。 F滿足0^FS1的條件時(shí)，UQ將UQ0和UQ1以F: 1 —F而進(jìn)行內(nèi)分。此 時(shí)，數(shù)據(jù)R由下述(29)式所表達(dá)。根據(jù)下述(29)式，進(jìn)行u方向的加 算平均。
R= (1 —F) XR (UQO) +FXR (UQ1) … (29) 將該數(shù)據(jù)R用于上述(9)式，而進(jìn)行線形插補(bǔ)處理和背投影。
如此，使用成為再構(gòu)成的對(duì)象的點(diǎn)p或投影角度e，而求算由上述
(11)式和上述(12)式所決定的厚度w量的X射線所到達(dá)的范圍的寬度
l ，因此求算由再構(gòu)成位置(本實(shí)施例為點(diǎn)p )和投影角度e所決定值(本
實(shí)施例為寬度L)。并且，利用基于上述(28)式的加算平均而求算該寬 度L量的數(shù)據(jù)，并且進(jìn)一步求算數(shù)據(jù)R，從而與該值相對(duì)應(yīng)地進(jìn)行加算平 均。并且，通過(guò)將該數(shù)據(jù)R用于上述(9)式，而使用由該加算平均所求 得的數(shù)據(jù)，進(jìn)行再構(gòu)成。
根據(jù)上述的本實(shí)施例所涉及的斷層攝影裝置，對(duì)由平板型X射線檢測(cè)
器(FPD) 3所檢測(cè)的投影數(shù)據(jù)，進(jìn)行逆投影運(yùn)算處理而進(jìn)行斷層圖像的再 構(gòu)成時(shí)，使用與由該再構(gòu)成位置(本實(shí)施例中為點(diǎn)P)和投影角度e所決 定的值(本實(shí)施例為寬度L)相對(duì)應(yīng)的加算平均所求得的數(shù)據(jù)R，逆投影 運(yùn)算處理部12進(jìn)行再構(gòu)成。通過(guò)變換固定于以往的特定的像素?cái)?shù)的狀態(tài) 中加算平均處理的方法，并與由再構(gòu)成位置、投影角度e所決定的值相對(duì) 應(yīng)地進(jìn)行加算平均，使用由該加算平均所求得的數(shù)據(jù)而進(jìn)行再構(gòu)成，因此 能夠降低由再構(gòu)成位置和投影角度0引起的圖像模糊。
厚度w量的X射線所到達(dá)的范圍的寬度L ，是通過(guò)應(yīng)當(dāng)收集的被檢測(cè) 體M的體軸z方向的厚度w后的X射線被投影到FPD3上的范圍。在本實(shí) 施例中，使用由與該寬度L相對(duì)應(yīng)的加算平均所求得數(shù)據(jù)R而進(jìn)行再構(gòu) 成。
另外，如上述那樣，由計(jì)算機(jī)即C P U (這里為逆投影運(yùn)算處理部12)
執(zhí)行，使用與由再構(gòu)成位置(本實(shí)施例中為點(diǎn)P)和投影角度e所決定的
值(本實(shí)施例中為寬度L)相對(duì)應(yīng)的加算平均所求得的數(shù)據(jù)R而進(jìn)行再構(gòu)
成的運(yùn)算處理，而進(jìn)行與該程序相對(duì)應(yīng)的運(yùn)算處理。
另外，在本實(shí)施例中，也可以說(shuō)是，將透過(guò)應(yīng)當(dāng)收集的被檢測(cè)體M的 體軸z方向的厚度w后的X射線被投影到FPD3的范圍的沿體軸z的方向 的寬度，設(shè)為L(zhǎng)，將被投影到與體軸z垂直的面即xy平面上的再構(gòu)成位 置即點(diǎn)P的坐標(biāo)(XP， YP， ZP)分別設(shè)為X、 Y時(shí)，將寬度L設(shè)為由上述 (12)式(成為L(zhǎng)二FDXw / (F0—Xc0s 9 —Y s i n 0 )的式)所決 定的。
另外，本實(shí)施例中，也可以，按照沿上述的范圍的體軸z的方向的寬 度的上限(這里為VhighL)和下限(這里為VlowL)的邊界的值，與包 含于FPD3的范圍內(nèi)、以規(guī)定的間隔分別設(shè)定的各單元時(shí)最接近于寬度的 邊界的單元和單元的邊界(這里為VhighM， VlowM)的值之間的大小關(guān) 系，對(duì)各個(gè)分情況(這里參照上述(15)式 (26)式)求得針對(duì)應(yīng)當(dāng)由 加算平均求得的數(shù)據(jù)R的寄與量，并基于該寄與量進(jìn)行加算平均。
另外，如本實(shí)施例那樣，在基于寄與量進(jìn)行加算平均的情況下，規(guī)定 的間隔是整數(shù)，優(yōu)選為所設(shè)定的單元的坐標(biāo)(這里為VlowO， Vlowl， V high0， Vhighl)是整數(shù)。通過(guò)使規(guī)定的間隔為整數(shù)，能夠容易地分情況 進(jìn)行，加算平均的處理變得簡(jiǎn)易。
另外，如本實(shí)施例那樣，優(yōu)選為，與寬度L相對(duì)應(yīng)地，對(duì)針對(duì)沿上述 的范圍內(nèi)的體軸z的方向(這里為v方向)進(jìn)行加算平均后，進(jìn)行FPD3 上針對(duì)與體軸z垂直的方向(這里是u方向)的加算平均。如上述那樣， 通過(guò)如此而進(jìn)行，加算平均中的計(jì)算處理變得簡(jiǎn)易。
該發(fā)明，不限于上述實(shí)施方式，能夠如那樣進(jìn)行変形實(shí)施。
(1) 在上述的實(shí)施例中，作為放射線以X射線為例而采用進(jìn)行說(shuō)明， 但是該發(fā)明，也能夠適用于基于X射線以外的放射線(例如Y線)的斷層 攝影°
(2) 在上述的實(shí)施例中，根據(jù)如圖1所示那樣的C型臂部4而使X 射線管2和FPD3繞被檢測(cè)體M的體軸z周圍旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行斷層攝影，但是 也可以備有收置X射線管2和FPD3殼體(力' > 卜U )，在該殼體的開口 部使被檢測(cè)體進(jìn)入，并在該殼體內(nèi)使X射線管2和FPD3圍繞被檢測(cè)體M 的體軸z周圍旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行斷層攝影。
(3) 在上述的實(shí)施例中，作為檢測(cè)單元和使用圖2所示的平板型檢 測(cè)器(FPD)為例而進(jìn)行說(shuō)明，但是若是用于通常的斷層攝影的檢測(cè)單元， 則不做特別限定。
(4) 在實(shí)施例中，在加算平均時(shí)不進(jìn)行權(quán)重附加，但是也可以進(jìn)行 權(quán)重。作為權(quán)重附加的函數(shù)，使用高斯(力'々型或中心為山型的正態(tài) 分布型等那樣，不作特別限定。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性
如以上那樣，該發(fā)明，適用于錐形角較大的斷層攝影。
權(quán)利要求
1、一種斷層攝影裝置，其取得3維的斷層圖像，其中，具備照射源，其將放射線照射到被檢測(cè)體；檢測(cè)單元，其對(duì)照射到所述被檢測(cè)體并透過(guò)的所述放射線進(jìn)行檢測(cè)；旋轉(zhuǎn)單元，其在將連結(jié)所述照射源和檢測(cè)單元的軸作為中心軸，將與該中心軸相垂直的軸的一個(gè)作為體軸，將與該體軸垂直且包含所述中心軸的面作為中央斷層面，將在該中央斷層面上規(guī)定的坐標(biāo)軸和中心軸所成的角度作為投影角度時(shí)，使照射源/檢測(cè)單元和被檢測(cè)體的至少一方圍繞所述體軸旋轉(zhuǎn)；運(yùn)算處理單元，其在對(duì)由檢測(cè)單元所檢測(cè)的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行逆投影運(yùn)算處理而進(jìn)行斷層圖像的再構(gòu)成時(shí)，使用由加算平均所求得的數(shù)據(jù)而進(jìn)行所述再構(gòu)成，所述加算平均與由所述再構(gòu)成位置和所述投影角度所決定的值相對(duì)應(yīng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的斷層攝影裝置，其特征在于， 由所述再構(gòu)成位置和所述投影角度所決定的值，是透過(guò)應(yīng)當(dāng)收集的被檢測(cè)體的體軸方向的厚度的放射線投影到所述檢測(cè)單元的范圍，所述運(yùn)算處理單元， 使用由與該范圍相對(duì)應(yīng)的加算平均所求得數(shù)據(jù)，進(jìn)行所述再構(gòu)成。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的斷層攝影裝置，其特征在于， 在將所述范圍的沿著體軸的方向的寬度設(shè)為L(zhǎng)，將所述厚度設(shè)為w，將與所述體軸相垂直的面設(shè)為xy平面時(shí)，將投影到xy平面上的再構(gòu)成位置的坐標(biāo) 分別設(shè)為X、 Y，將所述投影角度設(shè)為e，將所述照射源的焦點(diǎn)設(shè)為F，將所述 放射線束的中心在所述檢測(cè)單元上的到達(dá)點(diǎn)設(shè)為D ，將圍繞所述體軸旋轉(zhuǎn)的旋 轉(zhuǎn)中心設(shè)為0，將從所述焦點(diǎn)F到所述到達(dá)點(diǎn)D的距離設(shè)為FD，將從所述焦點(diǎn) F到所述旋轉(zhuǎn)中心0的距離設(shè)為FO時(shí)，由成為L(zhǎng)二FDXw/ (FO—X c o s 6 一Ys i n9)的式子決定所述寬度L。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的斷層攝影裝置，其特征在于， 根據(jù)所述范圍的沿體軸的方向的寬度的上限和下限的邊界值，與所述檢測(cè)單元的范圍內(nèi)包含的、以規(guī)定的間隔分別設(shè)定各單元時(shí)最接近所述寬度邊界的 單元和單元的邊界值的大小關(guān)系，對(duì)各個(gè)分情況求算針對(duì)應(yīng)當(dāng)由所述加算平 均求得的數(shù)據(jù)的寄與量，并基于該寄與量進(jìn)行加算平均。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的斷層攝影裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的間隔是整數(shù)，所設(shè)定的所述單元的坐標(biāo)是整數(shù)。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的斷層攝影裝置，其特征在于，所述加算平均是加權(quán)加算平均。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的斷層攝影裝置，其特征在于， 所述放射線是X射線。
8、 一種運(yùn)算處理程序，用于使計(jì)算機(jī)執(zhí)行包含用于取得3維斷層圖像的步 驟的一系列的運(yùn)算處理，其中，所述運(yùn)算處理包括如下步驟以將把放射線照射到被檢測(cè)體的照射源和對(duì)照射到所述被檢測(cè)體而透過(guò)的 所述放射線進(jìn)行檢測(cè)的檢測(cè)單元進(jìn)行連結(jié)的軸為中心軸，將與該中心軸相垂直 軸的一個(gè)作為體軸，將與該體軸垂直且包含所述中心軸的面作為中央斷層面， 將在該中央斷層面上規(guī)定的坐標(biāo)軸和中心軸所成的角度作為投影角度時(shí)，對(duì)由 檢測(cè)單元所檢測(cè)的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行逆投影運(yùn)算處理而進(jìn)行斷層圖像的再構(gòu)成時(shí)， 使用由加算平均所求得的數(shù)據(jù)而進(jìn)行所述再構(gòu)成，所述加算平均與由所述再構(gòu) 成位置和所述投影角度所決定的值相對(duì)應(yīng)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)算處理程序，其特征在于， 由所述再構(gòu)成位置和所述投影角度所決定的值，是透過(guò)應(yīng)當(dāng)收集的被檢測(cè)體的軸方向的厚度的放射線投影到所述檢測(cè)單元的范圍，所述運(yùn)算處理單元， 使用由與該范圍相對(duì)應(yīng)的加算平均所求得數(shù)據(jù)，進(jìn)行所述再構(gòu)成。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的運(yùn)算處理程序，其特征在于， 將沿著所述范圍的體軸的方向的寬度設(shè)為L(zhǎng)，將所述厚度設(shè)為w，將與所述體軸相垂直的面設(shè)為xy平面時(shí)，將投影到xy平面上的再構(gòu)成位置的坐標(biāo)分 別設(shè)為X、 Y，將所述投影角度設(shè)為e ，將所述照射源的焦點(diǎn)設(shè)為F，將所述放 射線束的中心在所述檢測(cè)單元上的到達(dá)點(diǎn)設(shè)為D ，將所述圍繞體軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn) 中心設(shè)為0，將從所述焦點(diǎn)F到所述到達(dá)點(diǎn)D的距離設(shè)為FD，將從所述焦點(diǎn)F 到所述旋轉(zhuǎn)中心0的距離設(shè)為FO時(shí)，由成為L(zhǎng)二FDXw/ (F0—Xc0s 9—Y sine)的式子決定所述寬度L。
11、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的運(yùn)算處理程序，其特征在于， 根據(jù)所述范圍的沿體軸的方向的寬度的上限和下限的邊界值，與所述檢測(cè)單元的范圍內(nèi)包含的、以規(guī)定的間隔分別設(shè)定各單元時(shí)最接近所述寬度邊界的 單元和單元的邊界值的大小關(guān)系，對(duì)各個(gè)分情況求算針對(duì)應(yīng)當(dāng)由所述加算平 均求得的數(shù)據(jù)的寄與量，并基于該寄與量進(jìn)行加算平均。
12、 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的斷層攝影裝置，其特征在于， 所述規(guī)定的間隔是整數(shù)，所設(shè)定的所述單元的坐標(biāo)是整數(shù)。
13、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的運(yùn)算處理程序，其特征在于，對(duì)應(yīng)于所述寬度而進(jìn)行了所述范圍的沿體軸的方向加算平均后，在所述檢 測(cè)單元上進(jìn)行面向與體軸垂直的方向的加算平均。
14、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)算處理程序，其特征在于， 所述加算平均是加權(quán)加算平均。
15、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的運(yùn)算處理程序，其特征在于， '所述放射線是X射線。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種斷層攝影裝置，其具有逆投影運(yùn)算處理部，所述逆投影運(yùn)算處理部在對(duì)由平板型型X射線檢測(cè)器(FPD)所檢測(cè)的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行逆投影運(yùn)算處理而進(jìn)行斷層圖像的再構(gòu)成時(shí)，使用與由作為再構(gòu)成位置的點(diǎn)P和投影角度θ所決定的值即(厚度w分的X射線所到達(dá)范圍)寬度L相對(duì)應(yīng)而求得數(shù)據(jù)R而進(jìn)行再構(gòu)成。從而能夠降低由再構(gòu)成位置和投影角度θ所引起的圖像模糊。
文檔編號(hào)A61B6/03GK101378698SQ200680053079
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2006年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月20日
發(fā)明者森田尚孝 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所