X射线ct装置以及图像重构方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及对被检体照射X射线来获得CT图像的X射线CT装置等。尤其涉及X 射线CT装置快速地执行基于逐次近似法的投影数据的校正的技术。
【背景技术】
[0002] 近年来，为了实施辐射剂量少的CT检查，开发了执行基于逐次近似法的图像重构 的X射线CT装置。如果采用基于逐次近似法的图像重构，则可获得低剂量且噪声也少的CT 图像。
[0003] 在非专利文献1中，公开了作为逐次近似法之一的逐次近似投影数据校正处理。 逐次近似投影数据校正处理为作为图像重构的前处理的投影数据的校正处理之一。在逐次 近似投影数据校正处理中，采用将投影数据的投影值设为变量的更新式。更新式包括表示 校正的强度的平滑系数（也称作校正系数或惩罚项。）。此外，更新式包括相邻元件间的加 权加法处理。在逐次近似投影数据校正处理中，采用上述的更新式来反复更新投影值。而 且，每次更新时，采用价值函数来评价在更新后获得的投影值。针对各检测元件反复更新投 影值，直到价值函数的结果变得良好为止。
[0004] 式（1)表示在现有的逐次近似投影数据校正处理中采用的价值函数。
[0005] 式（2)表示在现有的逐次近似投影数据校正处理中采用的更新式。
[0008] 在上述的式（1)以及式（2)中，p为更新投影值，y为原始的投影值，0为平滑系 数，d为检测特性值，i为检测元件序号，n为迭代次数，w为权重。
[0009] 此外，在非专利文献1中，分别记载了与上述的式（1)、式（2)对应的式子。式（1) 为与非专利文献1的P. 1274所记载的式（9)对应的式子。式（2)为与非专利文献1的 p. 1274所记载的式（11)对应的式子。
[0010] 在本说明书中，由于采用沿着发明主旨的说明，因此采用与非专利文献1不同的 形式以及记号来记述各个式子，但上述的式（1)、式（2)的内容是与非专利文献1所记述的 各个式子相同的内容。
[0011] 在先技术文献
[0012] 非专利文献
[0013] 非专利文献 I :Jing Wang et. al.，"Penalized Weighted Least-Squares ApproachtoSinogramNoiseReductionandImageReconstructionforLow-Dose X-RayComputedTomography^,IEEETRANSACTIONSONMEDICALIMAGING,VOL. 25?NO. 10? OCTOBER2006,1272-1283
【发明内容】
[0014] 发明所要解决的课题
[0015] 但是，在上述的非专利文献1所记载的处理中，针对所有的检测元件适用逐次近 似投影数据校正处理。因而，存在处理需要很多时间的问题。
[0016] 本发明正是鉴于以上的问题点而完成的，其目的在于以提供一种通过限定范围来 适用逐次近似投影数据校正处理从而缩短逐次近似投影数据校正处理所需要的运算时间， 并且能够生成与检查目的相应的低噪声图像的X射线CT装置等为目的。
[0017] 用于解决课题的手段
[0018] 为了实现上述目的，一种X射线CT装置，其特征在于，具备：X射线产生装置，其从 被检体的周围照射X射线；X射线检测装置，其检测透射上述被检体的X射线；数据收集装 置，其收集由上述X射线检测装置检测的数据；运算装置，其输入由上述数据收集装置收集 的数据来创建投影数据，并采用上述投影数据来重构CT图像；和显示装置，其显示上述CT 图像，上述运算装置具备：适用范围决定部，其决定对上述投影数据适用逐次近似投影数 据校正处理的范围，该逐次近似投影数据校正处理为基于采用了表示校正的强度的平滑系 数的逐次近似法的校正处理；逐次近似投影数据校正处理部，其对与由上述适用范围决定 部决定出的范围相应的投影数据实施上述逐次近似投影数据校正处理，来创建校正投影数 据；和图像重构部，其采用上述校正投影数据来重构CT图像。
[0019] 此外，一种图像重构方法，采用表示校正的强度的平滑系数对投影数据实施基于 逐次近似法的校正处理来创建校正投影数据，并采用上述校正投影数据来重构CT图像，上 述图像重构方法的特征在于，由运算装置进行：适用范围决定步骤，决定对上述投影数据适 用基于上述逐次近似法的校正处理的范围；和校正投影数据创建步骤，对与决定出的范围 相应的投影数据实施基于上述逐次近似法的校正处理，来创建校正投影数据。
[0020] 发明效果
[0021] 根据本发明，能够提供一种通过限定范围来适用逐次近似投影数据校正处理从而 缩短逐次近似投影数据校正处理所需要的运算时间，并且能生成与检查目的相应的低噪声 图像的X射线CT装置等。
【附图说明】
[0022] 图1为表示X射线CT装置1的整体构成的外观图。
[0023] 图2为X射线CT装置1的硬件框图。
[0024] 图3为运算装置202的功能框图。
[0025] 图4为表示整个处理的流程的流程图。
[0026] 图5为第1实施方式中的运算装置202a的功能框图。
[0027] 图6为表示切片方向适用范围1001的一例的图。
[0028] 图7为表示通道方向适用范围1002的一例的图。
[0029] 图8为在正弦图（sinogram) 1000上表现的通道方向适用范围1002以及适用范围 余量2002的一例。
[0030] 图9为说明通道方向适用范围以及适用范围余量与平滑系数的变化的关系的图。
[0031] 图10为说明切片方向适用范围以及适用范围余量与平滑系数的变化的关系的 图。
[0032] 图11为表示第1实施方式中的适用范围设定/显示画面501a的一例的图。
[0033] 图12为表示第1实施方式中的处理的流程的流程图。
[0034] 图13为第2实施方式中的运算装置202b的功能框图。
[0035] 图14为表示第2实施方式中的适用范围显示画面501b的一例的图。
[0036] 图15为对旋转方向适用范围1003进行说明的图。
[0037] 图16为表示心电图信息300与照射剂量变化曲线600的关系的图。
[0038] 图17为在正弦图1000 b上表现的旋转方向适用范围1003以及适用范围余量2003 的一例。
[0039] 图18为表示第2实施方式中的处理的流程的流程图。
[0040] 图19为第3实施方式中的运算装置202c的功能框图。
[0041] 图20为表示第3实施方式中的适用范围设定/显示画面501c的一例的图。
[0042] 图21为表示第3实施方式中的处理的流程的流程图。
[0043] 图22为说明ROI设定的细节的流程图。
[0044] 图23为第4实施方式中的运算装置202d的功能框图。
[0045] 图24为表示根据图像变动量求出的最适心相位与时间方向适用范围的关系的 图。
[0046] 图25为表示第4实施方式中的处理的流程的流程图。
[0047] 图26为第5实施方式中的运算装置202e的功能框图。
[0048] 图27为第5实施方式中的处理的流程的流程图。
【具体实施方式】
[0049] 以下，基于附图来详细地说明本发明的优选实施方式。首先参照图1以及图2来 说明X射线CT装置1的硬件构成。
[0050] X射线CT装置1大体上来分由扫描仪10以及操作单元20构成。
[0051] 扫描仪10包括床台装置101、X射线产生装置102、X射线检测装置103、准直仪装 置104、高电压产生装置105、数据收集装置106、驱动装置107等。操作单元20包括中央控 制装置200、输入输出装置201、运算装置202等。
[0052] 操作者经由输入输出装置201来输入拍摄条件、重构条件等。拍摄条件例如为X 射线束宽度、床台进给速度、管电流、管电压、拍摄范围（体轴方向范围）、每旋转一圈的拍 摄视图数等。此外，重构条件例如为关心区域、FOV (Field Of View，视场）、重构滤波函数 等。输入输出装置201包括显示CT图像等的显示装置211、鼠标、跟踪球、键盘、触摸面板等 输入装置212、存储数据的存储装置213等。
[0053] 中央控制装置205输入拍摄条件、重构条件，并将拍摄所需的控制信号发送给扫 描仪10所包含的各装置。准直仪装置104基于控制信号来控制准直仪的位置。如果接受 拍摄开始信号而开始拍摄，则高电压产生装置105基于控制信号而向X射线产生装置102 施加管电压、管电流。在X射线产生装置102中，从阴极释放与所施加的管电压相应的能量 的电子，所释放的电子与靶（阳极）碰撞，从而与电子能量相应的能量的X射线被照射到被 检体3。
[0054] 驱动装置107基于控制信号而使搭载有X射线产生装置102、X射线检测装置103 等的台架100绕着被检体3旋转。床台装置101基于控制信号来控制床台。
[0055] 从X射线产生装置102照射的X射线通过准直仪来限制照射区域。X射线在被检 体3内的各组织中根据X射线衰减系数被吸收（衰减）后通过被检体3,由配置在与X射线 产生装置102对置的位置的X射线检测装置103来检测。X射线检测装置103由配置在二 维方向（通道方向以及与其正交的列方向）的多个检测元件构成。由各检测元件所受光的 X射线被变换为实际投影数据。即，由X射线检测装置103检测出的X射线通过数据收集装 置106进行各种数据处理（向数字数据的变更、LOG变换、校准等），作为原始数据来收集， 并输入到运算装置202。
[0056] 此时，互相对置的X射线产生装置102以及X射线检测装置103在被检体3的周围 旋转，因此X射线产生装置102从被检体3的周围照射X射线。此外，X射线检测装置103 对透射被检体3的X射线进行检测。即，原始数据在旋转方向的离散X射线管位置（也称 作对置的检测器位置。）处被收集。各个X射线管位置处的投影数据的获取单位为"视图"。
[0057] 运算装置202由重构处理装置221、图像处理装置222等构成。此外，输入输出装 置201具备输入装置212、显示装置211、存储装置213等。
[0058] 重构处理装置221输入由数据处理装置106收集的原始数据来创建投影数据。此 外，重构处理装置221对投影数据进行逐次近似投影数据校正处理，创建校正投影数据。然 后，采用校正投影数据来重构CT图像。
[0059] 另外，本发明涉及逐次近似投影数据校正处理的改良。关于本发明所涉及的逐次 近似投影数据校正处理将在后面叙述。
[0060] 重构处理装置221将所生成的CT图像保存于存储装置213。此外，重构处理装置 221将所生成的CT图像显示于显示装置211。或者，图像处理装置222对保存于存储装置 213的CT图像进行图像处理，并将图像处理后的图像显示于显示装置211。
[0061] X射线CT装置1大致区分为：采用在二维方向上排列检测元件的X射线检测装置 103的多切片CT、和采用检测元件排列为1列即一维方向（仅通道方向）的X射线检测装置 103的单切片CT。在多切片CT中，与X射线检测装置103 -致地从X射线源即X射线产生 装置102照射呈圆锥状或角锥状扩展的X射线束。在单切片CT中，从X射线产生装置102 照射呈扇状扩展的X射线束。通常，在X射线CT装置1所进行的拍摄中，台架100绕着载 置于床台的被检体3旋转，同时进行X射线的照射（但是，除定位拍摄之外。）。
[0062] 在拍摄中床台被固定，X射线产生装置102绕着被检体3呈圆轨道状旋转的拍摄 形式被称作轴位扫描等。此外，床台连续地移动，X射线产生装置102绕着被检体3呈螺旋 轨道状旋转的拍摄形式被称作螺旋扫描等。
[0063] 床台装置101在轴位扫描的情况下，在进行拍摄的期间，设为使床台处于静止的 状态。此外，床台装置101在螺旋扫描的情况下，按照作为拍摄条件之一的床台进给的速 度，在进行拍摄的期间，使床台在被检体3的体轴方向上平行移动。
[0064] 接下来，参照图3来说明本发明的X射