X射線ct裝置、重構(gòu)運(yùn)算裝置以及重構(gòu)運(yùn)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及對(duì)被檢體照射X射線來(lái)獲得CT圖像的X射線CT裝置等。特別設(shè)及由 X射線CT裝置得到的投影數(shù)據(jù)的修正。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，為了實(shí)施被曝劑量少的CT檢查，開(kāi)發(fā)了執(zhí)行基于逐次近似法的圖像重構(gòu) 的X射線CT裝置。若是基于逐次近似法的圖像重構(gòu)，則即使是低福射劑量也能得到噪聲少 的CT圖像。
[0003] 在非專利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了逐次近似法的其中之一的逐次近似投影數(shù)據(jù)修正處理。 逐次近似投影數(shù)據(jù)修正處理是圖像重構(gòu)的前處理即投影數(shù)據(jù)的修正處理之一。在逐次近似 投影數(shù)據(jù)修正處理中，使用將投影數(shù)據(jù)的投影值設(shè)為變量的更新式。更新式包含表示修正 的強(qiáng)度的平滑系數(shù)（也稱作修正系數(shù)或懲罰項(xiàng)）。在逐次近似投影數(shù)據(jù)修正處理中，使用上 述的更新式反復(fù)更新投影值。
[0004] 在先技術(shù)文獻(xiàn)
[0005] 非專利文獻(xiàn)
[0006] 非專利文獻(xiàn) 1:JingWanget.al.，叩enalizedWei曲tedLeast-Squares ApproachtoSinogramNoiseReductionandImageReconstructionforLow-Dose X-RayComputedTomography",IE邸TRANSACTIONSONM邸ICALIMAGING,VOL. 25,NO. 10， OCTOB邸 2006,1272-1283 非專利文獻(xiàn) 2:JingWanget.al.，叩enalizedWei曲ted Least-SquaresApproachtoSinogramNoiseReductionandImageReconstruction forLow-DoseX-RayComputedTomogra地y"，IE邸TRANSACTIONSONMEDICALIMAGING， VOL. 25,NO. 10,OCTOB邸2006,1272-1283)非專利文獻(xiàn) 3JgnaceLorisandCaroline Verhoeven"0nageneralizationoftheiterativesoft-thresholdingalgorithmfor thecaseofnon-separablepenalty" 2011InverseProblems27 125007
[0007] 發(fā)明的概要
[000引發(fā)明要解決的課題
[0009] 但是，在上述的非專利文獻(xiàn)1所記載的處理中，在要得到高的噪聲降低效果的情 況下，高信號(hào)部的信號(hào)強(qiáng)度和噪聲一起降低，運(yùn)時(shí)，相鄰的低信號(hào)部的信號(hào)強(qiáng)度增加。其結(jié) 果，出現(xiàn)信號(hào)的邊緣部變得平滑的現(xiàn)象。投影數(shù)據(jù)的通道方向的CT值的高低差越大，則該 現(xiàn)象越顯著。若使用運(yùn)樣的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像重構(gòu)，則有在圖像上的高吸收體周邊產(chǎn)生條 紋偽影運(yùn)樣的問(wèn)題。為此，在期待大的噪聲降低效果的情況下，在非專利文獻(xiàn)1的手法中， 因出現(xiàn)條紋偽影運(yùn)一點(diǎn)而不充分。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明鑒于W上的問(wèn)題點(diǎn)而提出，其目的在于提供通過(guò)降低圖像噪聲同時(shí)減低在 圖像上的高吸收體周邊部產(chǎn)生的偽影、由此即使是低劑量攝影也能使畫(huà)質(zhì)提升的X射線CT 裝置等。
[0011] 用于解決課題的手段
[0012] 為了達(dá)成前述的目的，第1發(fā)明是X射線CT裝置，其特征在于，具備：X射線產(chǎn)生 裝置，其從被檢體的周圍照射X射線；X射線檢測(cè)裝置，其檢測(cè)透過(guò)所述被檢體的X射線； 數(shù)據(jù)收集裝置，其收集由所述X射線檢測(cè)裝置檢測(cè)到的數(shù)據(jù)；重構(gòu)運(yùn)算裝置，其被輸入由所 述數(shù)據(jù)收集裝置收集的數(shù)據(jù)來(lái)生成投影數(shù)據(jù)，使用所述投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)CT圖像；和顯示裝 置，其顯示所述CT圖像，所述重構(gòu)運(yùn)算裝置具備：迭代次數(shù)設(shè)定部，其設(shè)定修正所述投影數(shù) 據(jù)的迭代處理的迭代次數(shù)；校正系數(shù)算出部，其算出對(duì)包含在所述迭代處理中的第1處理 函數(shù)和具有與所述第1處理函數(shù)不同的特性的第2處理函數(shù)的應(yīng)用比率進(jìn)行調(diào)整的校正系 數(shù)；逐次近似投影數(shù)據(jù)修正處理部，其基于所述迭代次數(shù)W及所述校正系數(shù)對(duì)所述投影數(shù) 據(jù)實(shí)施所述迭代處理，生成修正投影數(shù)據(jù)；和圖像重構(gòu)部，其使用所述修正投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu) CT圖像。
[0013] 第2發(fā)明是重構(gòu)運(yùn)算裝置，其特征在于，具備：迭代次數(shù)設(shè)定部，其設(shè)定修正投影 數(shù)據(jù)的迭代處理的迭代次數(shù)；校正系數(shù)算出部，其算出對(duì)包含在所述迭代處理中的第1處 理函數(shù)和具有與所述第1處理函數(shù)不同的特性的第2處理函數(shù)的應(yīng)用比率進(jìn)行調(diào)整的校正 系數(shù)；逐次近似投影數(shù)據(jù)修正處理部，其基于所述迭代次數(shù)W及所述校正系數(shù)對(duì)所述投影 數(shù)據(jù)實(shí)施所述迭代處理，生成修正投影數(shù)據(jù)；和圖像重構(gòu)部，其使用所述修正投影數(shù)據(jù)來(lái)重 構(gòu)CT圖像。
[0014] 第3發(fā)明是重構(gòu)運(yùn)算方法，其特征在于，重構(gòu)運(yùn)算裝置包含如下步驟：迭代次數(shù)設(shè) 定步驟，設(shè)定修正投影數(shù)據(jù)的迭代處理的迭代次數(shù)；校正系數(shù)算出步驟，算出對(duì)包含在所述 迭代處理中的第1處理函數(shù)和具有與所述第1處理函數(shù)不同的特性的第2處理函數(shù)的應(yīng)用 比率進(jìn)行調(diào)整的校正系數(shù)；修正投影數(shù)據(jù)生成步驟，基于所述迭代次數(shù)W及所述校正系數(shù) 對(duì)所述投影數(shù)據(jù)實(shí)施所述迭代處理，生成修正投影數(shù)據(jù)；和重構(gòu)步驟，使用所述修正投影數(shù) 據(jù)來(lái)重構(gòu)CT圖像。
[0015] 發(fā)明的效果
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，能提供通過(guò)降低圖像噪聲并使在圖像上的高吸收體周邊部產(chǎn)生的偽 影降低、由此即使是低劑量攝影也能使畫(huà)質(zhì)提升的X射線CT裝置等。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 圖1是表示X射線CT裝置1的整體構(gòu)成的外觀圖。
[001引圖2是X射線CT裝置1的硬件框圖。
[0019] 圖3是說(shuō)明進(jìn)行噪聲降低處理n而出現(xiàn)的投影數(shù)據(jù)的變化的圖。
[0020] 圖4(a)是說(shuō)明在下肢斷面圖50產(chǎn)生的條紋偽影SOb的示意圖，化）是說(shuō)明在投 影數(shù)據(jù)上高吸收體交叉的區(qū)域65的圖。
[0021] 圖5是重構(gòu)運(yùn)算裝置221的功能框圖。
[0022] 圖6是關(guān)系特性數(shù)據(jù)8的一例。
[0023] 圖7是說(shuō)明重構(gòu)運(yùn)算裝置221所執(zhí)行的關(guān)系特性算出處理的次序的流程圖。
[0024] 圖8是說(shuō)明噪聲降低率r的算出方法的圖。
[00巧]圖9是說(shuō)明條紋降低率Str的算出方法的圖。
[0026] 圖10是表示處理整體的流程的流程圖。
[0027] 圖11是表示逐次近似投影數(shù)據(jù)修正處理的次序的流程圖。
[0028] 圖12是關(guān)系特性數(shù)據(jù)的另外示例。
[0029]圖13是查找表形式的基準(zhǔn)關(guān)系特性表8a的一例。
[0030] 圖14是表示第1實(shí)施方式關(guān)系特性算出部43的詳細(xì)的框圖。
[0031] 圖15是說(shuō)明投影數(shù)據(jù)的特征區(qū)域7的圖。
[0032] 圖16是說(shuō)明特征量Cl的圖。
[0033] 圖17是說(shuō)明特征量C2的圖。
[0034] 圖18是說(shuō)明特征量C3的圖。
[0035] 圖19是特征量Cl的偏移特性數(shù)據(jù)81的一例。
[0036] 圖20是特征量C2的偏移特性數(shù)據(jù)82的一例。
[0037] 圖21是特征量C3的偏移特性數(shù)據(jù)83的一例。
[003引圖22是根據(jù)特征量Cl~C3求得的偏移量化ifist的算出例。
[0039] 圖23是更新后關(guān)系特性表85的一例。
[0040] 圖24是表示第1實(shí)施方式校正系數(shù)算出處理的次序的流程圖。
[0041] 圖25是說(shuō)明第2實(shí)施方式近似函數(shù)生成處理的次序的流程圖。
[0042] 圖26是說(shuō)明第3實(shí)施方式關(guān)系特性生成處理的次序的流程圖。
[0043]圖27是用于將攝影條件和關(guān)系特性數(shù)據(jù)建立關(guān)聯(lián)的操作畫(huà)面9的一例。
[0044] 圖28是說(shuō)明第3實(shí)施方式處理整體的流程的流程圖。
[0045] 圖29是表示第3實(shí)施方式校正系數(shù)算出處理的次序的流程圖。
[0046] 圖30是表示從圖像算出條紋降低率Str的處理的次序的流程圖。
[0047] 圖31是表示從投影數(shù)據(jù)算出條紋降低率Str的處理的次序的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[004引 W下，基于附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的適合的實(shí)施方式。最初參照?qǐng)D1W及圖2來(lái) 說(shuō)明X射線CT裝置1的硬件構(gòu)成。
[0049]X射線CT裝置1大體由掃描器W及操作組件20構(gòu)成。
[0050] 掃描器包括：床臺(tái)裝置101、X射線產(chǎn)生裝置102、X射線檢測(cè)裝置103、準(zhǔn)直裝置 104、高電壓產(chǎn)生裝置105、數(shù)據(jù)收集裝置106、驅(qū)動(dòng)裝置107等。操作組件20包括：中央控 制裝置200、輸入輸出裝置201、運(yùn)算裝置202等。
[0051] 操作者經(jīng)由輸入輸出裝置201輸入攝影條件、重構(gòu)條件等。攝影條件例如是X射 線束寬度、床臺(tái)進(jìn)給速度、管電流、管電壓、攝影范圍（體軸方向范圍）、每旋轉(zhuǎn)一圈的攝影 視圖數(shù)等。另外，重構(gòu)條件例如是關(guān)屯、區(qū)域、FOV(FieldOfView,視場(chǎng)）、重構(gòu)濾波函數(shù)等。 輸入輸出裝置201包括：顯示CT圖像等的顯示裝置211、鼠標(biāo)、軌跡球、鍵盤、觸控面板等的 輸入裝置212、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置213等。
[0052]中央控制裝置200被輸入攝影條件、重構(gòu)條件，將攝影所需要的控制信號(hào)發(fā)送到 包含在掃描器10中的各裝置。準(zhǔn)直裝置104基于控制信號(hào)來(lái)控制準(zhǔn)直器的位置。在接受 到攝影開(kāi)始信號(hào)而開(kāi)始攝影時(shí)，高電壓產(chǎn)生裝置105基于控制信號(hào)對(duì)X射線產(chǎn)生裝置102 施加管電壓、管電流。在X射線產(chǎn)生裝置102中，從陰極放出與所施加的管電壓相應(yīng)的能量 的電子，通過(guò)使放出的電子與祀（陽(yáng)極）碰撞來(lái)將與電子能量相應(yīng)的能量的X射線照射到 被檢體3。
[0053] 驅(qū)動(dòng)裝置107基于控制信號(hào)使X射線產(chǎn)生裝置102、X射線檢測(cè)裝置103等繞著被 檢體3的周圍轉(zhuǎn)動(dòng)。床臺(tái)裝置101基于控制信號(hào)來(lái)控制床臺(tái)。
[0054] 從X射線產(chǎn)生裝置102照射的X射線通過(guò)準(zhǔn)直器被限制照射區(qū)域。X射線在被檢 體3內(nèi)的各組織根據(jù)X射線減弱系數(shù)而被吸收（衰減），穿過(guò)被檢體3,由配置在與X射線 產(chǎn)生裝置102對(duì)置的位置的X射線檢測(cè)裝置103進(jìn)行檢測(cè)。X射線檢測(cè)裝置103由配置在 二維方向（通道方向W及與其正交的列方向）的多個(gè)檢測(cè)元件構(gòu)成。將由各檢測(cè)元件受光 的X射線變換成實(shí)際投影數(shù)據(jù)。目P，由X射線檢測(cè)裝置103檢測(cè)到的X射線通過(guò)數(shù)據(jù)收集 裝置106進(jìn)行各種數(shù)據(jù)處理（向數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的變更、LOG變換、校準(zhǔn)等），作為投影數(shù)據(jù)而被收 集，輸入到運(yùn)算裝置202。
[0055] 此時(shí)，由于相互對(duì)置的X射線產(chǎn)生裝置102W及X射線檢測(cè)裝置103在被檢體3 的周圍旋轉(zhuǎn)，因此X射線產(chǎn)生裝置102從被檢體3的周圍照射X射線。另外，X射線檢測(cè)裝 置103檢測(cè)透過(guò)被檢體3的X射線。投影數(shù)據(jù)的取得單位為"視圖（view)"。
[0056] 運(yùn)算裝置202由重構(gòu)運(yùn)算裝置221、