X射线ct装置以及图像重构方法
【技术领域】 本发明涉及X射线CT装置以及图像重构方法，详细来说，涉及适于使用了能从多个焦 点位置照射X射线的X射线管装置的X射线CT装置的图像重构方法。
【背景技术】 X射线CT装置是如下装置，其在使X射线管装置与X射线检测器相对配置的状态下围 绕被检体的周围旋转，从多个旋转角度方向（View:视角）照射X射线并按每个视角来检测 透过被检体的X射线，基于检测到的投影数据来生成被检体的断层像。近几年，开发了具有 使X射线焦点位移（shift)至多个位置来照射X射线的功能的FFS(FlyingFocalSpot) X射线管装置。在FFSX射线管装置中，通过以电磁方式使向阳极（靶）入射的电子束的位 置进行移动，从而能够使X射线焦点位置位移至多个地点。由此，能够从同一旋转角度方向 (视角）得到X射线照射路径不同的多个投影数据，所以能提高X射线CT装置的空间分辨 率（FFS法）。 但是，使用现有的FFS法来重构的图像虽然有效视野整体的中心附近的空间分辨率得 到提高，但是在中心部以外的周边部存在空间分辨率降低的问题。对此，在专利文献1中提 出了BFFS(BalancedFlyingFocusSpot)法，该BFFS法通过基于X射线管装置-旋转中心 间距离和旋转一周所拍摄的视角数（相邻的视角的角度差）来设定最佳的焦点移动距离， 从而使周边部的空间分辨率均匀并得到提高。 在先技术文献 专利文献 专利文献1 :JP特开2010-35812号公报
【发明内容】
发明要解决的课题 但是，由于硬件的限度，数据收集装置的采样率（samplingrate)、台架旋转速度受到 限制。因此，为了增加旋转一周所拍摄的视角数，需要降低台架的旋转速度。在降低旋转速 度来增加视角数的情况下，对于心脏等活动快的脏器来说，运动伪影(motionartifact)会 增加。这样的运动伪影越是心脏等活动快的脏器对图像的影响就越大，对于进行图像诊断 的放射线医生来说是不方便的。因此，在以伴有运动的部位为对象的拍摄中，期望不降低旋 转速度而提高涉及到整个有效视野的空间分辨率。 本发明鉴于前述的问题点而作，其目的在于，提供一种在通过将X射线焦点位置移动 至多个位置来获得投影数据从而提高空间分辨率的FFS法中，不降低旋转速度就能够提高 有效视野整体的空间分辨率的X射线CT装置以及图像重构方法。 用于解决课题的手段 为了达成前述目的，第1发明是一种X射线CT装置，该X射线CT装置的特征在于，具 备：X射线管装置，其从多个焦点位置向被检体照射X射线；X射线检测器，其与所述X射线 管装置相对配置，检测透过所述被检体的X射线即透过X射线；旋转盘，其搭载所述X射线 管装置以及所述X射线检测器，围绕所述被检体的周围进行旋转；焦点位移X射线控制部， 其使所述X射线管装置的所述焦点位置位移至任意的位置；焦点位移投影数据生成部，其 将基于由所述焦点位移X射线控制部使所述焦点位置位移至多个地点而照射的各X射线的 所述透过X射线进行组合来生成焦点位移投影数据；虚拟视角生成部，其在所述焦点位移 投影数据的视角方向上生成虚拟视角，使用所述虚拟视角来生成上采样投影数据；以及重 构运算部，其在图像面内比给定的边界更靠近图像中心的中心区域使用所述焦点位移投影 数据的实际数据而在比所述边界更靠外侧的周边区域使用所述上采样投影数据，来重构图 像。 第2发明是一种图像重构方法，该图像重构方法的特征在于，包括：取得基于使X射线 管装置的X射线焦点位置位移至多个地点而照射的各X射线的投影数据即焦点位移投影数 据的步骤；在所述焦点位移投影数据的视角方向上生成虚拟视角，使用所述虚拟视角来生 成上采样投影数据的步骤；以及在图像面内比给定的边界更靠近图像中心的中心区域使用 所述焦点位移投影数据的实际数据而在比所述边界更靠外侧的周边区域使用所述上采样 投影数据，来重构图像的步骤。 发明效果 根据本发明，能够提供一种在通过将X射线焦点位置移动至多个位置来获得投影数据 从而提高空间分辨率的FFS法中，不降低旋转速度就能提高有效视野整体的空间分辨率的 X射线CT装置以及图像重构方法。
【附图说明】 图1是X射线CT装置1的整体结构图。 图2是说明X射线CT装置1所执行的处理整体的流程的流程图。 图3是说明虚拟视角生成处理（A)的流程的流程图。 图4是表示虚拟视角生成处理（A)的步骤的示意图。 图5是说明虚拟视角生成处理（B)的流程的流程图。 图6是表示虚拟视角生成处理（B)的步骤的示意图。 图7是说明虚拟视角生成处理（C)的流程的流程图。 图8是表示虚拟视角生成处理（C)的步骤的示意图。 图9是说明虚拟视角生成处理（D)的流程的流程图。 图10是表示虚拟视角生成处理（D)的步骤的示意图。 图11(a)以及（b)是对采用了相对数据的上采样方法进行说明的图，图11(c)是表示 基于2点的插值的图，图11(d)是表示基于4点的插值的图，图11(e)是表示基于TV法的 插值的图。 图12是对视角数部分地不同的上采样投影数据518进行说明的图。 图13是对图像的中心区域604和周边区域603的空间分辨率的变化进行说明的图。 图14是说明重构运算处理的流程的流程图。 图15是表示在图14的重构运算处理中使用的投影数据的状态的图。 图16是对第2实施方式的重构运算处理进行说明的图。 图17是在第2实施方式的重构运算处理中应用的权重系数的例子。 图18是说明第2实施方式的重构运算处理的流程的流程图。 图19是在第3实施方式的重构运算处理中应用的权重系数的例子。 图20是说明第3实施方式的重构运算处理的流程的流程图。 图21是对在第4实施方式的重构运算处理中设定的ROI和各区域中使用的投影数据 进行说明的示意图。 图22是说明第4实施方式的重构运算处理的流程的流程图。 图23是在第5实施方式的重构运算处理中对使用根据距图像中心的距离以不同的视 角数进行上采样后的投影数据来重构的图像进行合成的例子。 图24是在图23的例子中进行加权来合成图像以使在边界附近区域变得平滑的例子。 图25是将图24的例子中的区域数扩充为N个区域的例子。
【具体实施方式】 以下，参照附图详细说明本发明的优选实施方式。
[第1实施方式] 首先，参照图1说明X射线CT装置1的整体构成。 如图1所示，X射线CT装置1具备扫描台架部100和操作台120。 扫描台架部100是对被检体照射X射线并检测透过被检体的X射线的装置，其具备：χ射线管装置101、旋转盘102、准直器103、X射线检测器106、数据收集装置107、台架控制装 置108、卧台控制装置109、以及焦点位移X射线控制装置110。 在旋转盘102设置开口部104,X射线管装置101和X射线检测器106隔着开口部104 相对配置。在开口部104中插入载置于卧台105的被检体。旋转盘102通过驱动力而围绕 被检体的周围进行旋转，该驱动力是从由台架控制装置108控制的旋转盘驱动装置通过驱 动传送系统来传递的。 操作台120是对扫描台架部100的各部分进行控制并且取得由扫描台架部100测量到 的投影数据来进行图像的生成以及显示的装置。操作台120具备：输入装置121、图像运算 装置122、存储装置123、系统控制装置124、以及显示装置125。 X射线管装置101是能够使旋转阳极（靶）的焦点位置移动的飞焦点X射线管装置。 如果将X射线CT装置1的旋转轴方向设为Z方向，则飞焦点X射线管装置使向旋转阳极 (靶）照射的电子束向与Z方向正交的X方向或Y方向偏转。由此，使X射线焦点位置发生 位移，从同一视角位置照射微小不同的路径的X射线。 在本实施方式中，X射线管装置101的焦点的移动方向设为X射线CT装置1的旋转方 向（通道（channel)方向）。此外，焦点的位置设为从基准焦点位置向旋转方向（通道方 向）位移了"+〇a"以及"_〇b"的位置。即，X射线管装置101从向通道方向的正方向进 行了移动的第1焦点位置"+σa"和向负方向进行了移动的第2焦点位置"_〇b"分别照射 X射线。 在以下说明中，将利用FFS(FlyingFocusSpot)法得到的投影数据称为FFS投影数 据。特别地，将通过从上述的第1焦点位置照射的X射线而得到的投影数据称为FFS(+)投 影数据，将通过从上述的第2焦点位置照射的X射线而得到的投影数据称为FFS(-)投影数 据。此外，将通过从不利用FFS技术的基准焦点位置照射的X射线而得到的投影数据称为FFS(无）投影数据。 X射线管装置101被焦点位移X射线控制装置110控制而连续或断续地照射给定强度 的X射线。焦点位移X射线控制装置110按照由操作台120的系统控制装置124决定的X 射线管电压以及X射线管电流，来对施加或提供给X射线管装置101的X射线管电压以及 X射线管电流进行控制。焦点位移X射线控制装置110进行控制，使得例如伴随旋转盘102 的旋转而按每个视角交替地移动至上述的第1以及第2焦点位置。 在X射线管装置101的X射线照射口设置准直器103。准直器103对从X射线管装置 101放射的X射线的照射范围进行限制。例如成形为锥形束（圆锥形或棱锥形束）等。准 直器103的开口宽度由系统控制装置124控制。 从X射线管装置101照射、通过准直器103并透过了被检体的透过X射线入射至X射 线检测器106。 X射线检测器106例如将由闪烁器和光电二极管的组合构成的X射线检测元件组在通 道方向（环绕方向）上排列例如1000个左右，在列方向（体轴方向）上排列例如1~320 个左右。X射线检测器106被配置成隔着被检体