专利名称：X－射线ct设备及其处理方法
背景技术：
本发明涉及通过X-射线辐射获得对象的X-射线断层图的X-射线CT(计算机断层成像)设备。
X-射线CT设备以X-射线辐射对象(患者)以通过X-射线检测器检测人体的不同的组织(比如内部器官、血液和灰质)中的X-射线吸收率的差值，并以计算机处理所检测的差值以获得(重构)被照相的区域的剖面(相应的切面中的平面，即切面)的图像(X-射线断层图)。
除了在通常的X-射线CT断层照相中使用的常规显示模式以外，X-射线CT设备具有在X-射线断层图的重构中可用的实时显示模式(Smart View)的功能，根据使用的目的可以有选择性地使用两种模式中的一种或另一种模式。
实时显示模式用于观察，例如在医生缝合患者时，观察缝合状态，以及在针移动时观察针的移动以实时地更新显示，该患者是在轴向扫描的过程中的对象。
X-射线CT设备具有作为与实时显示模式相匹配的数据处理能力的分段(segment)数据重构处理(Segemnt Recon)能力。基于具有X-射线管和检测器的台架绕对象旋转(180+α)度时所获得的投影数据，进行分段数据重构处理以重构X-射线断层图。这里“α”称为扇形角；在为重构X-射线断层图需要获取180度的平行束数据的足够的投影数据的同时，还需要获取附加的等于α度数据以获取180度的平行束数据。
由于分段数据重构处理(Segemnt Recon)允许通过获取(180+α)度的投影数据来重构X-射线断层图，在扫描开始时它可以降低获取投影数据所需的时间(即，降低重构第一X-射线断层图所需的时间)，因此，可以认为它是适合于实时显示模式的处理方法。
然而，由于作为在实时显示模式中的处理方法的分段数据重构处理(Segemnt Recon)仅仅使用少量的投影数据进行重构，因此它得到的图像质量较差，虽然重构第一帧的X-射线断层图所花费的时间较少，此外，涉及产生“正切假像”的问题(分段数据重构处理(SegemntRecon)所特有的)以及取决于检测器管的角度的假像的问题。正切假像是在所重构的X-射线断层图中在每个部位(例如，骨头或者每个内部器官)的端部线性地上升的噪声。
取决于检测器管的角度的假像是可视噪声，这种噪声根据在分段数据重构处理(Segemnt Recon)中在获取投影数据的过程中在扫描开始时X-射线管和检测器相对于对象的旋转角度发生(arising)。如果对象的剖面形状是真正的圆形，则检测器管的角度不会造成假像，但是如果对象的剖面形状例如是椭圆，在假像产生的程度将随扫描是否在短轴的方向还是在长轴的方向开始而变化，并且仅在使用分段数据重构处理(Segemnt Recon)时才可能出现这种假像。
发明概述因此本发明的一个目的是改善图像的质量并且降低在X-射线CT设备的实时显示模式中的假像，同时使在扫描开始时重构第一X-射线断层图的时间保持较短。
为了解决这个问题，例如根据本发明的X-射线CT设备具有如下的构造。因此，X-射线CT设备具有旋转单元，该旋转单元使X-射线源和检测来自X-射线源的X-射线的X-射线检测器绕对象整体地旋转；装备有完全数据重构装置，该完全数据重构装置基于绕对象旋转一整圈的过程中所检测的每个视图的穿透的X-射线数据重构X-射线断层图，分段数据重构装置，该分段数据重构装置基于以小于一整圈的预定的旋转角度绕对象旋转的过程中所检测的每个视图的穿透的X-射线数据重构X-射线断层图，以及切换装置，该切换装置对在扫描开始之后所重构的X-射线断层图进行计数并根据该计数在完全数据重构装置和分段数据重构装置之间进行切换。
根据本发明，可以改善图像的质量并且降低假像，同时使在实时显示模式中在扫描开始时重构第一X-射线断层图的时间保持较短。
通过下文对在附图中示出的本发明的优选实施例的描述将会清楚本发明的进一步目的和优点。
附图概述附
图1所示为简要地表示在常规的X-射线CT设备中使用的分段数据重构处理模式的功能的原理图。
附图2所示为简要地表示在常规的X-射线CT设备中使用的完全数据重构处理模式的功能的原理图。
附图3所示为在实施本发明的第一模式中的X-射线CT设备的系统构造图。
附图4所示为在实施本发明的X-射线CT设备中存储的诊断程序中为进行重构X-射线断层图而进行的处理流的流程图。
附图5所示为在实施本发明的第一种模式中的X-射线CT设备中的分段数据重构处理的详细流程图。
附图6所示为概述在实施本发明的第一种模式中的Fan-Para转换处理的流程图。
附图7所示为在实施本发明的第一种模式中的X-射线CT设备中的完全数据重构处理的详细流程图。
附图8所示为概述在实施本发明的第一种模式中的X-射线CT设备中的差分运算处理的流程图。
附图9所示为在实施本发明的第一种模式中的X-射线CT设备中的X-射线断层图重构处理流的流程图。
附图10所示为在实施本发明的第二种模式中的X-射线CT设备中存储的诊断程序中为重构X-射线断层图而进行的处理流的流程图。
附图11所示为在实施本发明的第二种模式中的X-射线CT设备中的分段数据重构处理的详细流程图。
附图12所示为概述在实施本发明的第二种模式中的X-射线CT设备中的分段加权的流程图。
附图13所示为在实施本发明的第二种模式中的X-射线CT设备中的完全数据重构处理的详细流程图。
附图14所示为在实施本发明的第二种模式中的X-射线CT设备中在通过完全数据重构处理重构X-射线断层图的第二帧中使用的分段加权表的实例的附图。
附图15所示为在实施本发明的第二种模式中的X-射线CT设备中X-射线断层图重构处理流的流程图。
本发明的详细描述参考在附图中所示出的实施模式详细描述本发明。
-第一实施方式-<X-射线CT设备的系统构造>
附图3所示为实施本发明的第一种模式的X-射线CT设备的系统构造图。
如附图3所示，X-射线CT设备由以X-射线辐射对象(患者)并检测已经穿透所安放的对象的X-射线的台架装置320、操作台300和载体340，该操作台300通过给台架装置320发送指令信号完成不同的设置、基于来自台架装置320的投影数据重构X-射线断层图并显示所重构的数据，该载体340安放对象并将他或她运送到台架装置的里面。
320所表示的台架装置具有如下的构造，包括用于控制整个装置的主控制器322。
参考标号321表示与操作台300进行通信的接口(I/F)，322表示台架旋转单元，在该台架旋转单元里面有产生X-射线的X-射线管324(在X-射线管控制器323驱动控制下)、确定X-射线的辐射范围的准直器327和调节通过准直器327确定X-射线的辐射的范围的缝隙宽度和调整准直器327的Z轴的方向(垂直于附图的方向)的位置的准直器马达326。以准直器控制器325控制这种准直器马达326的驱动。
332表示的台架旋转单元具有检测已经穿透对象的X-射线的X-射线检测器331和收集从X-射线检测器331中采集的投影数据的数据收集器330。在一边的X-射线管324和准直器327和在另一边的X-射线检测器331提供在相对的位置上，在它们之间具有空隙部分333，台架旋转单元332在所保持的关系的状态中在箭头335的方向上旋转。通过旋转马达329驱动这种旋转，在预定的控制周期中以来自旋转马达控制器328的驱动信号控制旋转马达329的旋转速度。
载体340具有实际安放对象的顶板342和保持顶板342的床343。在Z轴的方向(即顶板的传输方向＝Z轴方向)上通过顶板马达341驱动顶板342，驱动顶板马达341的旋转速度是在预定的控制周期中以来自旋转马达控制器328的驱动信号控制的旋转速度。
主控制器322分析通过I/F321接收的各种指令信号并基于它们给X-射线管控制器323、准直器控制器325、旋转马达控制器328、顶板马达控制器334和数据收集器330输出控制信号。此外，主控制器322将通过数据收集器330收集的投影数据通过I/F321输送到操作台300。
操作台300是所谓的工作站，如图所示，具有下述的结构包括负责控制整个装置的CPU305、存储引导程序等的ROM306和起主存储器的作用的RAM307。
HDD308是硬盘驱动器，其中存储0S和给台架装置320输送各种指令信号并基于从台架装置320中所接收的投影数据重构X-射线断层图的诊断程序。VRAM301是用于产生要显示的图像数据的存储器，这里产生图像数据等使得能够将它们显示在CRT302。参考标号303和304分别表示键盘和实施各种设置的鼠标。此外，309指与台架装置320进行通信的接口。
<重构处理的概述>
附图4所示为在实施本发明的第一种模式中X-射线CT设备的HDD308中存储的诊断程序中为重构X-射线断层图而进行的处理流的流程图。
执行第一扫描处理以采集投影数据(步骤S401)。在步骤S402中，执行包括对数转换和偏移补偿的各种前置处理操作以补偿X-射线检测器331所具有的检测元件的特性。
然后，在步骤S403中，判断要重构的X-射线断层图的帧是否是第一帧X-射线断层图(即，帧的数量是否小于2)或者第二或任何随后的X-射线断层图。
如果帧的数量小于2，流程进行到步骤S404-1以执行分段数据重构处理，或者如果帧的数量是2或者更大，则朝前移动到步骤S404-2以执行完全数据重构处理。参考附图5至附图8详细描述分段数据重构处理和完全数据重构处理。
接着，在步骤S405中在执行反投影处理之后，根据窗水平和窗宽度将CT值转换为大约256个等级的数据(步骤S406)，并输出X-射线断层图以显示在监视器上比如CRT X-射线断层图(步骤S407)。
<分段数据重构处理的详细描述>
附图1所示为简要表示分段数据重构处理(Segemnt Recon)的原理图。在附图1(A)中，参考标号101表示X-射线管，在该X-射线管在箭头102的方向上沿由104所表示的焦点绕对象103旋转的同时，通过X-射线以预定的辐射角度θ辐射对象103。附图1(B)所示为在分段数据重构处理的过程中直到在扫描开始时重构第一(帧)X-射线断层图的X-射线管的运动。在附图中在0度的位置开始以X-射线辐射并以检测器进行检测，并且在X-射线管旋转到(180+α)度的位置时，采集X-射线断层图的第一帧。附图1(C)所示为在X-射线管旋转(180+α)度的过程中穿透对象103的X-射线的投射路径(在附图中以箭头表示)。(180+α)度的旋转得到了180度的平行束。
附图5所示为在上文所述的步骤S404-1中进行的分段数据重构处理的详细描述。在流程图中的术语“视图”指以所需的角度通过X-射线检测器331获取投影数据，“视图总数”指自从扫描开始已经获取的投影数据的次数(即视图数量)。“VWN”指在台架旋转单元332绕对象旋转整圈的过程中所获取的视图数量，“FAVWN”指在台架旋转单元332的一圈中以α度扇形角度获取的视图数量(因此，FAVWN＝VWN×α/360)。每个X-射线CT设备的VWN和FAVWN的值预先确定。
在步骤S501中，从扫描开始时计视图的总数。如果视图的总数已经≤(VWN/2+FAVWN)，则已经获取了通过分段数据重构处理重构第一帧X-射线断层图的足够的投影数据。在已经获取了重构第一帧的X-射线断层图所需的投影数据时，流程进行到步骤S502。
在步骤S502中，处理将FAN束转换为平行束(Fan-Para转换处理)。在附图6中简要描述了将FAN束数据转换为平行束数据的处理。
附图6(A)是具有表示视图方向的垂直轴和表示X-射线检测器331的通道的水平轴的收集的投影数据的分布。该分布存储在存储器中。如图所示，为了描述的方便，X-射线检测器331的通道的数量假设为1000，并假设在台架旋转单元332每次绕对象旋转一整圈时获取一个视图(VWN＝360)。因此，所示为例如在第一行上的数据1-0至数据1000-0是在0度的视图方向上的X-射线检测器331的通道上收集的投影数据，而在第二行上的数据1-1至数据1000-1是在1度的视图方向上收集的投影数据。假设扇形角度α为60度，与该扇形角度匹配的视图的数量假设为60(FAVWN＝60)。附图6(A)表示在180+α＝240个视图上投影数据的获取。
附图6(B)所示为说明在附图6(A)中所示的投影数据(扇形束数据)已经转换为平行束数据的附图。为了以规定的角度获得平行束数据，应该从在多个视图方向上从扇形束数据中抽取在预定的投影通道上的数据。在本实例中，在0度视图方向上获得的在通道1(数据1-0)上的数据和在1度视图方向上获得的在通道2(数据2-1)上的数据表示在穿透路径方面不同的平行束。在这之后，类似地，数据3-2和数据1000-40(在附图中阴影的数据)表示在穿透路径方面不同并且彼此平行的束。
因此，通过在附图6(B)中所示的行中重新排列这些数据，在该行上可以采集规定的角度的平行束数据。类似地，从数据1-1、1-2等中也可以抽取平行束数据(附图6(B)所示为从在240个视图的投影数据中已经抽取了180组的平行束数据)。将已经进行了这种Fan-Para转换的分布(即平行束数据)发送回反投影处理单元(未示，在前述的诊断程序中的一种功能)(步骤S503)以进行反投影处理(步骤S405)。
<完全数据重构处理的详细描述>
完全数据重构处理(Full Recon)是指进行处理以基于在具有X-射线和检测器的台架绕对象旋转360度时所采集的投影数据重构X-射线断层图。虽然在扫描开始时它比分段数据重构处理需要较长的时间来获取投影数据，但是因为获取用于重构X-射线断层图的第一帧的投影数据的量更大，因此它在图像质量方面相对于分段数据重构处理(Segemnt Recon)更好。
附图2所示为简要表示完全数据重构处理(Full Recon)的原理图。由于附图2(A)与附图1(a)相同，它的描述省略。附图2(B)所示为在完全数据重构处理(Full Recon)的过程中直到在扫描开始时重构X-射线断层图的第一帧时的X-射线管的运动。在附图中的0度位置上开始以X-射线辐射并以检测器进行检测，在X-射线管旋转到360度位置时，采集X-射线断层图的第一帧。附图2(C)所示为在X-射线管旋转360度的过程中穿透过对象103的X-射线的穿透路径(在附图中以虚线箭头和实线所表示)。360度的旋转在每个穿透路径上得到了两个180度的平行束(在附图2(C)中实线箭头组和在反向上虚线箭头的匹配组)。
附图7所示为在上述的步骤S404-2中进行的完全数据重构处理的详细流程图。
在步骤S701中，判断要重构的X-射线断层图的帧是X-射线断层图的第二帧、第三帧还是任何其它的在后帧。如果它是X-射线断层图的第二帧，则流程进行到步骤S702，并等待直到在扫描的开始之后的视图总数达到或超过VWN。在视图的总数已经达到或超过VWN时，由于这意味着通过完全数据重构处理重构一帧X-射线断层图所需的投影数据已经获取，则流程进行到步骤S703。
在步骤S703中，对等于VWN的数据进行Fan-Para转换处理(因为在步骤S502中在扫描已经实际开始之后对(VWN/2+FAVWN)的Fan-Para转换处理已经进行)，在步骤S703中进行对剩余的(VWN/2-FAVWN)的Fan-Para转换处理。
在步骤S703中通过Fan-Para转换处理所采集的360度的平行束数据发送给反投影处理单元(步骤S704)。
在另一方面，如果判断在步骤S701中要重构的X-射线断层图的帧是X-射线断层图的第三帧或任何随后的帧，则流程进行到步骤S705。在步骤S705中，判断没有用于任何X-射线断层图的重构的新的视图的数量是否已经达到或超过VWN/FR。因此，通过台架旋转单元旋转规定的角度(360/FR)和新的附加数量的视图VWN/FR使得可以通过完全数据重构处理进行X-射线断层图的第三帧和任何随后的帧的重构。表达式1/FR是指帧更新的速率。
在步骤S705中在已经获取了重构任何新的X-射线断层图所需数量的视图之后，流程进行到步骤S706以对新近获取的投影数据进行Fan-Para转换处理。结果，采集了重构新的X-射线断层图所需的平行束数据。
接着，在步骤S707中，执行差分运算处理。附图8所示为简要表示差分运算处理的内容的附图。参考标号801表示进行了Fan-Para转换处理的平行束数据。参考标号802表示的区域代表在重构X-射线断层图的第N帧(N是不小于2的任何值)中使用的平行束数据，参考标号803表示的区域代表在重构X-射线断层图的第(N+1)帧中使用的平行束数据。在重构X-射线断层图的第(N+1)帧的过程中，除了将在由805表示的区域中的平行束数据转出在重构X-射线断层图的第N帧的过程中使用的平行束数据802之外，还可以删除在由804表示的区域中的平行束数据(对于重构X-射线断层图的第(N+1)帧不需要的平行束数据)，并且可以加入在由806表示的区域中的平行束数据(新近获取的平行束数据)。因此，将从在由806所示的区域中的平行束数据中减去在由804所示的区域中的平行束数据所得到的平行束数据传送到了反投影处理单元。
因此，差分运算处理单元是指进行处理以计算新的平行束数据(用于VWN/FR的平行束数据)和从早先获取的平行束数据VWN/FR中用于重构之前的X-射线断层图的平行束数据的差值。这种差分运算处理起减少在反投影处理中的处理的作用。
因此，由于在反投影处理的过程中在由802中所示的区域中的平行束数据组彼此叠放，因此在更新X-射线断层图的过程中需要执行处理以叠加由806所表示的新的平行束数据组并删除由804所表示的先前获取的平行束数据组(应该执行加法处理和减法处理两种处理)。然而，如果事先通过差分运算处理计算在由806所表示的新的平行束数据和由804所表示的先前获取的平行束数据之间的差值并发送给反投影处理单元，则在反投影处理中仅仅需要相加，因此降低了在反投影处理中的处理负担。
返回到附图7，将进行了差分运算处理的平行束数据发送给反投影处理单元(步骤S708)并进行反投影处理(步骤S405)。
接着参考附图9的时序图描述在Smart View中的X-射线断层重构的流程图。
如上文所述，以VWN表示台架旋转一整圈所需的视图数量，以FAVWN表示Fan Angle的视图数量，以及以1/FR表示帧更新的速率，准备第一帧所需的视图数量(Nprofile)是Nprofile＝VWN/2+FAVWN因此，通过获取并重构VWN/2+FAVWN数量的视图显示X-射线断层的第一帧(在附图9中的901)。
接着，在视图总数为VWN时通过完全数据重构处理重构X-射线断层的第二帧(在附图9中的902)。在这之后，可以重构X-射线断层而不使用台架旋转一整圈的数量的视图(即Full Recon)。结果，从第二帧起，可以采集没有正切假像或取决于X-射线检测器角度的假像的高图像质量的X-射线断层。一旦视图数量达到了VWN，从此以后，如果帧更新速率保持恒定，在不管以Segment Recon还是Full Recon在差分运算处理中的处理负担都将相同(在这种特定的情况下，VWN/FR的视图相加，并删除许多视图)，因此在实时处理能力方面没有差别。在另一方面，在使用如上所述的Full Recon时，由于在X-射线断层重构中使用的视图数量极大，因此有利的是可以采集较高的图像质量的X-射线断层。
如上文所描述，在以实时显示的模式执行X-射线断层的重构处理、同时通过对帧的数量进行计数并根据所计数的帧的数量在分段数据重构处理的使用和完全数据重构处理的使用之间切换来保持短时间长度直到X-射线断层的第一帧的重构的过程中，可以实现改善X-射线断层的第二帧和随后的帧的图像质量并降低假像。
(第二种实施模式)在上述的第一种实施模式中，将根据本申请的发明的处理方法应用于执行Fan-Para转换的X-射线CT设备。然而，本申请的发明还可以应用于不执行Fan-Para转换处理的X-射线CT设备。考虑到这一点，参考这一实施模式，下文详细描述将本发明应用于不执行Fan-Para转换处理的X-射线CT设备的情况。
<不执行Fan-Para转换处理的X-射线CT设备>
不执行Fan-Para转换的X-射线CT设备是指直接重构扇形束数据的系统的X-射线CT设备，它相对于执行Fan-Para转换的X-射线CT设备具有的优点是可以简化X-射线检测器。因此，X-射线CT设备执行Fan-Para转换，为获取一个视图的投影数据，需要将X-射线检测器划分为16个部分并使每部分以滞后于其它部分的时序获取数据。这就造成了更高的X-射线检测器成本的问题。
作为对比，在Fan-Para转换不执行时，X-射线检测器可以共同地获取一个视图。
在另一方面，不执行Fan-Para转换的X-射线CT设备具有它自身的缺陷，即在使用Segment Recon时要求称为分段加权的处理(将在下文中详细描述)，造成在X-射线CT设备上的处理负担增加。这就造成新的问题，即在根据已有技术以实时显示模式执行分段数据重构处理时，除了图像质量较差之外，随着帧的数量的增加，所增加的处理负担造成实时能力降低。
相反，通过使用本申请的发明，即使帧的数量增加也可以不使实时能力降低，同时保持直到X-射线断层的第一帧的重构的短时间长度，并且相对于已有技术改善图像质量。
<重构处理和分段数据重构处理的详细描述>
附图10所示为存储在实施本发明的第二种模式的X-射线CT设备中的诊断程序重构X-射线断层的处理流的流程图。由于它与附图4类似，因此省去对其的进一步描述。
附图11所示为在附图10中所示的分段数据重构处理(步骤S1004-1)的详细描述的流程图。
在步骤S1101中，对自扫描开始后的视图总数进行计数。如果自扫描开始后的视图的总数达到(VWN/2+FAVWN)，在已经获取了通过分段数据重构处理重构X-射线断层的第一帧所需的投影数据。在已经获取了重构X-射线断层的第一帧所需的投影数据时，流程进行到步骤S1102。
在步骤S1102中，对所获取的投影数据进行分段加权。下文参考附图12描述分段加权。附图12(A)所示为表示具有X-射线检测器的通道的水平轴和表示视图方向的垂直轴的收集的投影数据的分布。该分布存储在存储器中。如上文参考第一种实施模式已经描述，为重构断层，采集在该附图的阴影部分中的数据之下所示的(180+α)度的投影数据比如数据1-0、数据2-0等(构成平行束的投影数据)(在这种实施模式中也与在第一种实施模式一样，假设FR＝360，α＝60和FAVWN＝60，240度的投影数据)，但对于该断层的特定帧的重构不需要其它的投影数据。
因此，为删除这种不需要的投影数据，所获取的投影数据乘以在附图12(B)中所示的分段加权表中的适当的一个系数。因此，用于重构断层的特定的帧的重构的投影数据的部分乘以系数1.0，而不使用的投影数据的部分乘以0.0(虽然在本实例的分段加权表中示出了两种类型的系数1.0和0.0，但是这些系数的选择并不限于这些，在系数1.0和0.0之间的边界部分中，也可以使用在它们之间的某一中间值)。
再次参考附图11，将进行了分段加权的分布发送到反投影处理单元(步骤S1103)，并进行反投影处理。
<完全数据重构处理的详细描述>
附图13所示为参考上述的步骤S1004-2的完全数据重构处理的详细流程图。
在步骤S1301中，判断要重构的X-射线断层的帧是X-射线断层的帧或X-射线断层的第三帧或任何在后的帧。如果它是X-射线断层的第二帧，则流程进行到步骤S1302，并等待直到在扫描的开始之后的视图总数达到或超过VWN。在视图的总数已经达到或超过VWN时，由于这意味着已经获取通过完全数据重构处理重构一帧X-射线断层所需的投影数据，因此流程进行到步骤S1303。
在步骤S1303中，进行分段加权处理。附图14所示为通过完全数据重构处理重构X-射线断层的第二帧中所使用的分段加权表的实例。在完全数据重构处理中，与分段数据重构处理不同的是，均等地使用所有的视图，分段加权表所示为1.0(即，不需要进行分段加权处理)。
进行分段加权的扇形束数据发送到反投影处理单元(步骤S1304)以进行反投影处理。
在另一方面，如果在步骤S1301中判断要重构的X-射线断层的帧是X-射线断层的第三帧或任何随后的帧，则流程进行到步骤S1305。在步骤S1305中，判断没有用于任何X-射线断层的重构的新的视图的数量是否已经达到或超过VWN/FR。因此，通过台架旋转单元旋转规定角度(360/FR)和视图数量VWN/FR的新的附加使得通过完全数据重构处理进行X-射线断层的重构是可能的。表达式1/FR是指帧更新的速率。
接着参考附图15的时序图描述在Smart View中的X-射线断层重构的流程图。
如上文所述，以VWN表示台架旋转一整圈所需的视图数量，以FAVWN表示与扇形角相匹配的视图数量，以及以1/FR表示帧更新的速率，准备第一帧所需的视图数量(Nprofile)是Nprofile＝VWN/2+FAVWN因此，通过获取并重构(VWN/2+FAVWN)数量的视图显示X-射线断层的第一帧(在附图15中的1501)。
接着，在视图总数变成VWN时通过完全数据重构处理重构X-射线断层的第二帧(在附图15中的1502)。在这之后，可以重构X-射线断层但不使用台架旋转一整圈的数量的视图(即Full Recon)。结果，从第二帧起，可以采集高图像质量的X-射线断层。因此，如上文所述，在通过Full Recon进行X-射线断层重构中，可以省去分段加权，但所有的投影数据都用于重构。结果，可以降低在X-射线CT设备上的处理负担，与Segment Recon不同的是，随着帧的数量增加不会降低实时处理能力。在另一方面，在使用如上所述的Full Recon时，由于在X-射线断层重构中使用的视图数量很大，因此有利的是可以采集较高的图像质量的X-射线断层。
因此，已经显示根据本发明的数据处理方法不仅适合于执行Fan-Para转换的X-射线CT设备，而且还适合于不实行Fan-Para转换的X-射线CT设备。此外，该方法除了具有降低由使用Fan-Para转换的X-射线CT设备所提供的X-射线检测器的成本的优点，而且还能够提供解决在执行Fan-Para转换的X-射线CT设备中所固有的Smart Recon模式中使用Segment Recon所遇到的问题的其它优点。
在不脱离本发明的精神范围的前提下可以构造出许多不同的实施例。应该理解的是本发明并不限于在说明书中所描述的特定的实施例，而是以所附加的权利要求来限定。
权利要求
1.一种X-射线CT设备，该X-射线CT设备具有旋转单元，该旋转单元使X-射线源和检测来自X-射线源的X-射线的X-射线检测器绕对象整体地旋转，包括完全数据重构装置，该完全数据重构装置基于绕所说的对象旋转一整圈的过程中所检测的每个视图的穿透的X-射线数据重构X-射线断层；分段数据重构装置，该分段数据重构装置基于以小于一整圈的规定的旋转角度绕所说的对象旋转的过程中所检测的每个视图的穿透的X-射线数据重构X-射线断层，以及切换装置，该切换装置对在扫描开始之后所重构的X-射线断层进行计数并根据该计数在所说的完全数据重构装置和分段数据重构装置之间进行切换。
2.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中所说的完全数据重构装置和所说的分段数据重构装置进一步具有将扇形束数据转换为平行束数据的转换处理装置，该扇形束数据是用于每个所检测的视图的穿透X-射线数据。
3.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中所说的规定的旋转角度是适合于获取第一数量的视图的角度，该第一数量是基于所说的检测的穿透X-射线数据抽取180度的所说的平行束数据所需的视图数量。
4.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中在扫描开始之后通过使用所说的分段数据重构装置重构第一断层，然后所说的切换装置切换到所说的完全数据重构装置以连续地重构第二和随后的断层。
5.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中所说的分段数据重构装置对在扫描开始之后已经检测了的穿透X-射线数据的视图数量进行计数，在超过视图的所说的第一数量时，重构第一断层。
6.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中所说的完全数据重构装置对在扫描开始之后已经检测了的穿透X-射线数据的视图数量进行计数，在超过视图的所说的第二数量，该第二数量是在绕所说的对象旋转一整圈的过程中所检测的视图数量时，基于所说的完全数据重构装置重构第二断层。
7.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中在重构第三和随后的断层的过程中，在达到与规定的旋转角度相匹配的视图数量时所说的完全数据重构装置重构新的断层。
8.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中完全数据重构装置进一步具有差分运算处理装置，在重构第三和随后的断层中，该运算处理装置计算基于新近检测的穿透X-射线数据所抽取的平行束数据和用于重构直接在先的断层的平行束数据之间的差。
9.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中所说的完全数据重构装置和所说的分段数据重构装置通过使用扇形束数据直接重构断层，该扇形束数据是用于每个所检测的视图的穿透X-射线数据。
10.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中所说的规定的旋转角度是用于获取第一数量的视图的足够的角度，该第一数量是基于所说的所检测的穿透X-射线数据抽取用于180度的所说的平行束数据所需的视图数量。
11.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中所说的分段数据重构装置进一步具有执行加权以抽取相对于所说的所检测的扇形束数据的平行束数据的装置。
12.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中在扫描开始之后使用所说的分段数据重构装置重构第一断层，然后所说的切换装置切换到所说的完全数据重构装置以连续地重构第二和随后的断层。
13.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中所说的分段数据重构装置对在扫描开始之后已经检测的穿透X-射线数据的视图的数量进行计数，以及在超过视图的所说的第一数量时，重构第一断层。
14.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中所说的完全数据重构装置对在扫描开始之后已经检测的穿透X-射线数据的视图的数量进行计数，在超过视图的所说的第二数量时，该第二数量是在绕所说的对象旋转一整圈的过程中所检测的视图数量，基于所说的完全数据重构装置重构第二断层。
15.权利要求1所述的X-射线CT设备，其中在重构第三和随后的断层的过程中，在达到与预定的旋转角度相匹配的视图数量时所说的完全数据重构装置重构新的断层。
16.一种在X-射线CT设备使用的处理方法，该X-射线CT设备具有旋转单元，该旋转单元使X-射线源和检测来自X-射线源的X-射线的X-射线检测器绕对象整体地旋转，包括如下的步骤基于绕所说的对象旋转一整圈的过程中所检测的每个视图的穿透X-射线数据重构断层的完全数据重构步骤；基于以小于一整圈的规定的旋转角度绕所说的对象旋转的过程中所检测的每个视图的穿透X-射线数据重构断层的分段数据重构步骤，以及对在扫描开始之后所重构的断层进行计数并根据该计数在所说的完全数据重构步骤和分段数据重构步骤之间进行切换的切换步骤。
17.权利要求16所述的处理方法，其中所说的完全数据重构步骤和所说的分段数据重构步骤进一步具有将扇形束数据转换为平行束数据的转换处理步骤，该扇形束数据是用于每个所检测的视图的穿透X-射线数据。
18.权利要求16所述的处理方法，其中所说的规定的旋转角度是适合于获取第一数量的视图的角度，该第一数量是基于所说的检测的穿透X-射线数据抽取180度的所说的平行束数据所需的视图数量。
19.权利要求16所述的处理方法，其中在扫描开始之后通过使用所说的分段数据重构步骤重构第一断层，然后在所说的切换步骤执行切换到所说的完全数据重构步骤以连续地重构第二和随后的断层。
20.权利要求16所述的处理方法，其中在所说的分段数据重构步骤中对在扫描开始之后已经检测了的穿透X-射线数据的视图数量进行计数，在超过视图的所说的第一数量时，重构第一断层。
21.权利要求16所述的处理方法，其中在所说的完全数据重构步骤中对在扫描开始之后已经检测了的穿透X-射线数据的视图数量进行计数，在超过视图的所说的第二数量时，该第二数量是在绕所说的对象旋转一整圈的过程中所检测的视图数量时，基于所说的完全数据重构步骤重构第二断层。
22.权利要求16所述的处理方法，其中在所说的完全数据重构步骤中，在重构第三和随后的断层的过程中，在达到与预定的旋转角度相匹配的视图数量时重构新的断层。
23.权利要求16所述的处理方法，其中完全数据重构步骤进一步具有差分运算处理步骤，在重构第三和随后的断层中，在该差分运算处理步骤中计算基于新近检测的穿透X-射线数据所抽取的平行束数据和用于重构直接在先的断层的平行束数据之间的差。
24.权利要求16所述的处理方法，其中在所说的完全数据重构步骤和所说的分段数据重构步骤中通过使用扇形束数据直接重构断层，该扇形束数据是用于每个所检测的视图的穿透X-射线数据。
25.权利要求16所述的处理方法，其中所说的规定的旋转角度是用于获取第一数量的视图的足够的角度，该第一数量是基于所说的所检测的穿透X-射线数据抽取180度的所说的平行束数据所需的视图数量。
26.权利要求16所述的处理方法，其中所说的分段数据重构步骤进一步具有执行加权以抽取相对于所说的所检测的扇形束数据的平行束数据的步骤。
27.权利要求16所述的处理方法，其中在扫描开始之后使用所说的分段数据重构步骤重构第一断层，然后在所说的切换步骤中执行切换到所说的完全数据重构步骤以连续地重构第二和随后的断层。
28.权利要求16所述的处理方法，其中在所说的分段数据重构步骤中对在扫描开始之后已经检测的穿透X-射线数据的视图的数量进行计数，以及在超过视图的所说的第一数量时，重构第一断层。
29.权利要求16所述的处理方法，其中在所说的完全数据重构步骤中对在扫描开始之后已经检测的穿透X-射线数据的视图的数量进行计数，在超过视图的所说的第二数量时，该第二数量是在绕所说的对象旋转一整圈的过程中所检测的视图数量，基于所说的完全数据重构步骤重构第二断层。
30.权利要求16所述的处理方法，其中在重构第三和随后的断层的过程中，在达到与预定的旋转角度相匹配的视图数量时在所说的完全数据重构步骤中重构新的断层。
31.一种记录媒体，该记录媒体存储以计算机执行在权利要求16中所述的X-射线CT设备中使用的处理方法的控制程序。
全文摘要
为改善图像的质量同时使在实时显示模式中在扫描开始时重构第一X－射线断层的时间保持较短，给一种具有旋转单元的X－射线CT设备提供完全数据重构装置、分段数据重构装置和切换装置，该旋转单元使X－射线源和检测来自X－射线源的X－射线的X－射线检测器绕对象整体地旋转，该完全数据重构装置基于绕对象旋转一整圈的过程中所检测的每个视图的穿透的X－射线数据重构断层，该分段数据重构装置基于旋转(180+α)度的过程中所检测的每个视图的穿透的X－射线数据重构断层，该切换装置对在扫描开始之后所重构的断层进行计数并根据该计数在完全数据重构装置和分段数据重构装置之间进行切换。
文档编号G06T11/00GK1429527SQ0215938
公开日2003年7月16日 申请日期2002年12月26日 优先权日2001年12月26日
发明者志田浩一, 河内直幸 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司