专利名称：放射断层成像设备和放射断层成像方法及图像产生设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种放射断层成像设备和放射断层成像方法、以及图像产生设备和图像产生方法。
背景技术：
已知的放射断层成像设备包括X射线CT(计算机断层)设备，该X射线CT设备使用X射线放射来产生代表将被成像的目标的横截面的图像。X射线CT设备被用在包括医疗和工业应用的许多领域，在这些领域中，使用人体或没有生命的物体作为将被成像的目标。
X射线CT设备是环绕将被成像的目标的体轴(body axis)方向来扫描将被成像的目标，并环绕将被成像的目标从预定位置沿成像平面向将被成像的目标中的成像区域发射X射线，其中该成像平面为横截面。在环绕将被成像的目标的预定位置处检测了通过该将被成像的目标的放射，获得了所检测的数据，并基于所检测的数据来产生横截面的图像数据。
将被成像的目标中的区域和利用X射线CT设备成像的目的越来越多样化，因此，相应地，X射线CT设备要求具有包括提高分辨率的图像质量和改进的成像速度。为了响应这样的要求，已研制出一种包括多行检测器的X射线CT设备，在该X射线CT设备中，多行检测器具有多行用于检测X射线的检测器元件，该多行用于检测X射线的检测器元件是被排列在将被成像的目标的体轴方向。包括多行检测器的X射线CT设备在本领域中有时被称为MDCT(多行检测器CT)设备。
MDCT设备具有以下若干优点例如，因为该设备具有多行检测器，多行检测器具有沿对应于切片厚度方向的体轴方向安排的多个检测器元件行，因而每单位时间提供了宽的覆盖范围，可同时获得代表多个横截面的图像；并且因为可任意选择横截面的切片厚度，所以可产生代表薄切片厚度的横截面的高清晰度图像。
与所述优点相对的是，在MDCT设备中，减少了用于对应于横截面的成像平面所发射的X射线的量，以降低将被成像的目标的暴露量，因此所产生的图像往往包括噪声。
为了降低所产生的图像中的噪声，已提出了多种方法(例如参见专利文献1)。图9示出对图像数据进行滤波处理的传统方法的视图。在该图中，图9(a)示出滤波处理之前的图像，而图9(b)示出滤波处理之后的图像。如图9中所示，在对应于将被成像的目标的相同成像平面的X-Y平面中进行常规的滤波处理。对于滤波处理来讲，譬如进行的是平滑处理。
日本专利申请公开特许公报第2002-153454号。
平滑处理包括计算成像平面中的预先指定的一个像素与靠近该预先指定的像素的另一个像素之间的平均值，并将该平均值用作预先指定的像素的图像数据。因为一个像素上的信息量可通过使用最接近的像素的图像数据来增加，所以该技术可减少成像平面中的噪声。
对于图9(a)图像的诸如平滑处理的滤波处理可提供如图9(b)中所示的减少了噪声的图像。与噪声减少相对的是，因为在对应于将被成像的目标的相同成像平面的X-Y平面中进行滤波处理，所以该图像经常是分辨率低而且模糊。
另一种可以考虑的方法是降低所产生的图像中的噪声，以便增加对将被成像的目标的X射线暴露剂量从而增强对比度并提高灵敏度。然而，这种方法导致其他问题，例如，增加对将被成像的目标的放射暴露量，以及由于为了产生X射线而在X射线管中增加的热量对X射线管的寿命产生不利影响。
如上所述，因为对于将被成像的目标是在对应于相同成像平面的X-Y平面中进行常规技术的滤波处理，所以很难获得降低图像噪声与提高分辨率、降低对将被成像的目标的暴露量、或改进设备寿命的结合。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供一种放射断层成像设备和放射断层成像方法、以及一种图像产生设备和图像产生方法，所述设备和方法可容易获得降低图像噪声与提高分辨率、减少对将被成像的目标的暴露量、或改进设备寿命的结合。
为了获得前述目的，本发明的放射断层成像设备包括放射装置，在环绕所述将被成像的目标的体轴方向，扫描将被成像的目标，并且向所述将被成像的目标中的成像区域进行放射；放射检测装置，用于检测通过所述将被成像的目标的所述放射；以及图像产生装置，用于基于所述所检测的放射来产生代表所述成像区域的图像数据，其中所述图像产生装置包括中间成像平面滤波处理装置，用于获得对应于成像平面所产生的多个平面的所述图像数据，该成像平面是所述成像区域的多个横截面，并且跨越所述多个成像平面对所述图像数据进行滤波处理。
如上所述，本发明的放射断层成像设备获得对应于成像平面所产生的多个平面的图像数据，该成像平面是将被成像的目标的多个横截面，并且跨越多个成像平面对图像数据进行滤波处理。
为了获得前述目的，本发明的放射断层成像方法使用一种放射断层成像设备，该放射断层成像设备包括放射装置，该放射装置是环绕一个所述将被成像的目标的体轴方向来扫描将被成像的目标，并且向所述将被成像的目标中的成像区域进行放射；放射检测装置，该放射检测装置用于检测通过所述将被成像的目标的所述放射，而且该放射断层成像方法包括基于由所述放射检测装置检测的放射来产生代表所述成像区域的图像数据的图像产生步骤，其中所述图像产生步骤包括中间成像平面滤波处理步骤，该中间成像平面滤波处理步骤获得对应于成像平面所产生的多个平面的所述图像数据，该成像平面是所述将被成像的目标的多个横截面，并且跨越所述多个成像平面对所述图像数据进行滤波处理。
如上所述，本发明的放射断层成像方法获得对应于成像平面所产生的多个平面的图像数据，该成像平面是将被成像的目标的多个横截面，以及跨越多个成像平面对图像数据进行滤波处理。
为了获得前述目的，本发明的图像产生设备产生代表将被成像的目标中的成像区域的图像数据，并包括中间成像平面滤波处理装置，用于获得对应于所述成像区域的多个成像平面所产生的多个平面的所述图像数据，以及跨越所述多个成像平面对所述图像数据进行滤波处理。
如上所述，本发明的图像产生设备对于将被成像的目标获得对应于多个成像平面所产生的多个平面的图像数据，以及跨越多个成像平面对图像数据进行滤波处理。
为了获得前述目的，本发明的图像产生方法产生代表将被成像的目标中的成像区域的图像数据，并包括中间成像平面滤波处理步骤，用于获得对应于所述成像区域的多个成像平面所产生的多个平面的所述图像数据，以及跨越所述多个成像平面对所述图像数据进行滤波处理。
如上所述，本发明的图像产生方法对于将被成像的目标获得对应于多个成像平面所产生的多个平面的图像数据，以及跨越多个成像平面对图像数据进行滤波处理。
根据本发明，提供了一种放射断层成像设备和放射断层成像方法、以及一种图像产生设备和图像产生方法，所述设备和方法可容易实现降低图像噪声与提高分辨率、减少对将被成像的目标的暴露量的结合。
如附图所示，从下面对本发明优选实施例的描述中，本发明的进一步的目标和优点将是显而易见的。
图1是根据本发明实施例示出的一种放射断层成像设备的配置的框图。
图2是根据本发明的该实施例示出一个X射线检测器的示例性配置的视图。
图3是根据本实施例示出图像产生装置42的框图。
图4是示出中间成像平面滤波处理步骤的程序的流程图。
图5是用于解释中间成像平面滤波处理步骤的视图。
图6是示出中间成像平面滤波处理步骤要被应用到的像素区域的视图。
图7是示出内部成像平面滤波处理步骤的程序的流程图。
图8是示出内部成像平面滤波处理步骤要被应用到的像素区域的视图。
图9是示出对于图像数据进行滤波处理的传统方法的视图。
具体实施例方式
本发明的示例性实施例将描述如下。
图1是根据本发明的一个实施例示出用作放射断层成像设备的X射线CT设备1的整体配置的框图。如图1所示，本实施例的X射线CT设备1包括一个扫描机架2、一个操作控制台3、和一个成像台4。
扫描机架2包括一个X射线管21、一个准直仪22、一个为放射检测器的X射线检测器23、一个数据收集部件24、一个X射线控制器25、一个准直仪控制器26、一个旋转部件27、和一个旋转控制器28。
X射线管21基于来自X射线控制器25的控制信号发射出预定强度的X射线。
例如根据来自准直仪控制器26的控制信号，准直仪22将从X射线管21发射出的X射线组成扇形射束，该扇形射束是具有一定宽度和一定厚度的扇形形状。
图2示出了本实施例的X射线检测器23的示例性配置的视图。X射线检测器23具有多个安排在沿对应于切片厚度方向的沟道方向i和体轴方向j的两维阵列中的X射线检测器元件231。因此本实施例代表一种MDCT设备，该MDCT设备包括多行检测器，其中用于检测通过将被成像的目标的X射线的多个X射线检测器元件是被安排在将被成像的目标的体轴方向。而且，X射线检测器23具有为了检测扇形射束X射线而形成的圆柱凹面。
每个X射线检测器元件231都是例如由一个闪烁器和一个光电二极管的组合而构成。然而，X射线检测器元件231不限于具有这种结构，例如可以是使用碲化镉(CdTe)的半导体X射线检测器元件或使用氙(Xe)气的电离室X射线检测器元件。
数据收集部件24被连接到X射线检测器23，并且收集由X射线检测器23中的各个X射线检测器元件231检测的所检测过的数据。数据收集部件24将所收集的数据从模拟信号变换为数字信号并将它输出给操作控制台3中的中央处理设备31。
X射线控制器25输出控制信号到X射线管21以响应来自操作控制台3中的中央处理设备31的控制信号，以便控制X射线发射。
准直仪控制器26输出一个控制信号到准直仪22以响应来自操作控制台3中的中央处理设备31的一个控制信号，以调整准直仪22的孔径开口度。
旋转部件27支持X射线管21、准直仪22、X射线检测器23、数据收集部件24、X射线控制器25和准直仪控制器26。旋转部件27的中心形成用于X射线照射的空间XSP，来自X射线管21的X射线向该空间XSP发射。在进行成像时，其上具有将被成像的目标的成像台4被移到X射线照射的空间XSP中。跨越X射线照射的空间XSP，将X射线管21和X射线检测器23相互面对的定位在旋转部件27上。而且，旋转部件27基于来自旋转控制器28的控制信号沿预定方向进行旋转。
旋转控制器28输出一个控制信号到旋转部件27以响应来自操作控制台3中的中央处理设备31的控制信号，以便沿预定方向来旋转该旋转部件27一个期望的旋转量。采用这样的方式，环绕将被成像的目标的体轴方向，对将被成像的目标进行了扫描，并且将被成像的目标中的成像区域被暴露到从X射线管21发射出的X射线。然后利用X射线检测器23来检测通过该将被成像的目标的X射线。
操作控制台3包括中央处理设备31、输入设备32、显示设备33、和存储设备34。
中央处理设备31是例如由微型计算机组成。中央处理设备31具有用于协调扫描机架2和成像台4的操作的成像控制装置41，来控制成像平面上的成像；还具有图像产生装置42，用于使用由数据收集部件24收集的来自X射线检测器23所检测的数据，来产生代表成像平面的图像数据。
响应于由输入设备32提供的指令，成像控制装置41向其上具有将被成像的目标的成像台4输出一个控制信号，用于运送成像台4出入扫描机架2中的X射线照射的空间XSP，这样就驱动了成像台4。成像控制装置41还输出一个控制信号到扫描机架2，来响应由输入设备32提供的指令，以控制X射线管21、准直仪22、X射线检测器23、数据收集部件24、和旋转部件27的操作。采用这样的方式，环绕将被成像的目标的体轴方向，对将被成像的目标进行扫描，并且沿成像平面的平面方向进行放射，该成像平面是将被成像的目标的横截面。然后检测了通过将被成像的目标的放射。应注意的是，可以控制成像控制装置41，以便环绕和沿着将被成像的目标的体轴方向来螺旋形地扫描将被成像的目标。
图像产生装置42是用于基于所检测的X射线来产生代表成像平面的图像数据。图像产生装置42基于由数据收集部件24收集的多个视图的所检测的数据，来执行图像重建以产生多个横截面的多切片图像数据，并将它们显示在显示设备33上。由图像重建产生的图像数据被存储在存储设备34中。
图3示出本实施例的图像产生装置42的框图。如图3中所示，本实施例的图像产生装置42包括中间成像平面滤波处理装置51和内部成像平面滤波处理装置61。
中间成像平面滤波处理装置51是用于获得对应于成像平面所产生的多个平面的图像数据(该成像平面是将被成像的目标的成像区域的多个横截面)、并且跨越多个成像平面对图像数据进行滤波处理的装置。如这样的中间成像平面滤波处理装置51，它包括中间成像平面平滑处理装置52和中间成像平面特定区域提取装置53。
中间成像平面平滑处理装置52是用于跨越多个成像平面对相应的像素区域之间的图像数据进行平滑处理的装置。中间成像平面特定区域提取装置53是用于基于代表多个成像平面的图像数据、以及跨越多个成像平面所定义的阈值来提取成像平面中的特定像素区域的装置。
中间成像平面滤波处理装置61是用于对将被成像的目标，在相同的成像平面中对图像数据进行滤波处理的装置。作为这样的内部成像平面滤波处理装置61，它包括内部成像平面平滑处理装置62和内部成像平面特定区域提取装置63。
内部成像平面平滑处理装置62是用于对将被成像的目标，在相同的成像平面中对图像数据进行平滑处理的装置。内部成像平面特定区域提取装置63是用于对将被成像的目标，基于代表成像平面的图像数据、和在相同成像平面中定义的阈值来提取该成像平面中的特定像素区域的装置。
输入设备32是为操作者提供输入想要的成像条件到中央处理设备31，并且包括例如键盘和鼠标。
显示设备33从中央处理设备31接收图像数据并且显示图像和多种其他信息。
存储设备34存储多种数据、重建的图像和程序等，而且在需要时由中央处理设备31来访问所存储的数据。
在本实施例中，X射线管21对应于本发明的放射装置。X射线检测器23对应于本发明的放射检测装置，图像产生装置42对应于本发明的图像产生装置和图像产生设备。
现在将描述由用作本实施例的放射断层成像设备的X射线CT设备1所使用的放射断层成像方法。本实施例的X射线CT设备1的成像方法顺序地执行放射/检测步骤和图像产生步骤。
为了执行这些步骤，操作者首先使用输入设备32输入成像条件数据和图像产生条件数据。对于成像条件数据来讲，例如操作者输入扫描方案，诸如轴向或螺旋形扫描、沿体轴方向的扫描开始和结束位置、扫描量、扫描速度、所发射的X射线量、以及所发射的X射线的宽度。对于图像产生条件数据来讲，操作者输入包括将被成像的目标(将产生图像)中的位置、切片厚度、切片数量、以及图像重建算法的多个条件。这些成像条件数据和图像产生条件数据是从输入设备32被传输到中央处理设备31。
放射/检测步骤是这样一个步骤，即环绕将被成像的目标的体轴方向来扫描将被成像的目标，向将被成像的目标中的成像区域进行放射，以使得该放射通过成像区域，以及检测通过将被成像的目标的放射。在该实施例中，X射线是作为放射被发射的，并且进行螺旋形的扫描，其中是环绕和沿着将被成像的目标的体轴方向来螺旋形地扫描该将被成像的目标。通过进行螺旋形扫描，具有大切片厚度的范围可以被高速成像。
在放射/检测步骤中，基于来自中央处理设备31的控制信号，其上具有将被成像的目标的成像台4被移入扫描机架2的X射线照射的空间XSP中。扫描机架2使得X射线管21环绕将被成像的目标在多个视图方向发射X射线，同时基于来自中央处理设备31的控制信号来旋转旋转部件27。
环绕将被成像的目标从不同方向发射的并通过将被成像的目标的X射线是使用X射线检测器23来检测的，以获得所检测的数据。本实施例的X射线检测器23是一个多行检测器，通过环绕将被成像的目标的一个旋转、并且环绕将被成像的目标从不同方向发射X射线可以获得对应于多个断层图像的所检测的数据。通过X射线检测器23检测的所检测的数据被收集到数据收集部件24中。数据收集部件24放大所检测的数据，A-D转换该数据，并将该数据传输到中央处理设备31。
在放射/检测步骤之后，执行图像产生步骤。图像产生步骤是基于所检测的放射产生代表一个成像平面的图像数据的步骤。在图像产生步骤中，基于用于多个视图的数据收集部件24收集的所检测的数据，使用图像产生装置42进行图像重建，来产生代表多个横截面的多切片图像数据。例如通过应用螺旋形加权(helical weighting)并且此后应用一种滤波反投影(filtered backprojection)技术来实现图像重建。由图像重建产生的图像数据被存储在存储设备34中。
在本实施例中，图像产生步骤包括中间成像平面滤波处理步骤和内部成像平面滤波处理步骤。
中间成像平面滤波处理步骤是获得对应于成像平面的多个平面的图像数据(该成像平面为该将被成像的目标的多个横截面)、并且跨越多个成像平面对该图像数据进行滤波处理的步骤。如同中间成像平面滤波处理步骤一样，进行了中间成像平面平滑处理步骤和中间成像平面特定区域提取步骤。中间成像平面平滑处理步骤是跨越多个成像平面对相应的像素区域之间的图像数据进行平滑处理的步骤。中间成像平面特定区域提取步骤是基于代表多个成像平面的图像数据和跨越该多个成像平面所定义的阈值来提取成像平面中的特定像素区域的步骤。
现在将参考图4、5和6来描述中间成像平面滤波处理步骤。
图4是示出中间成像平面滤波处理步骤的程序的流程图。
图5是用于解释中间成像平面滤波处理步骤的视图。在该图中，图5(a)示出在中间成像平面滤波处理步骤之前的情形，其中基于该图像数据在邻接Z轴方向的X-Y平面中产生其中具有球形物体72的将被成像的目标71的三幅图像A、B和C。三幅图像A、B和C中的第一图像A使得将被成像的目标71中的球形物体72被显示在图像的中心，而且该球形物体72被噪声包围。基于其中夹有用于第一图像A的成像平面的成像平面中的图像数据来产生第二和第三图像B和C。不像第一图像A，在图像中心，第二和第三图像B和C在将被成像的目标71中具有不确定的球形物体72，并在整个图像上有噪声。图5(b)示出在中间成像平面滤波处理步骤中的中间成像平面平滑处理步骤和中间成像平面特定区域提取步骤之后的情况，该情况表示在三幅图像A、B和C中降低了噪声。图5(c)示出在中间成像平面滤波处理步骤中的中间成像平面平滑处理步骤之后的情形。
图6示出中间成像平面滤波处理步骤要被应用到的像素区域的视图。在图6中，在邻近对应于体轴方向的Z轴方向的图5的三幅图像A、B和C中，示出在Z轴方向互相对应的像素区域中的邻接的图像数据，每个像素区域是沿着X-Y平面的X轴延伸。图像数据A21、A22和A23是第一图像A中的预定像素区域中的图像数据，图像数据B21、B22和B23是对应于第一图像A中的预定像素区域中的图像数据A21、A22和A23的第二图像B中的图像数据，而图像数据C21、C22和C23是对应于第一图像A中的预定像素区域中的图像数据A21、A22和A23的第三图像C中的图像数据。在这些图像数据中，第一图像A中的图像数据A22是基于将被成像的目标71中的球形物体72，并有一个CT值作为例如明显区别于周围的那些图像数据的图像数据。排除第一图像A中的图像数据A22的其他图像数据A21、A23、B21、B22、B23、C21、C22和C23是代表其中不存在将被成像的目标71中的球形物体72的区域的数据，并且他们含有代表噪声的数值数据。
如图4中所示，在中间成像平面滤波处理步骤处，对应于将被成像的目标的多个横截面的图像数据A21、A22、A23、B21、B22、B23、C21、C22和C23是首先从存储设备34读取和获得并且传输到中央处理设备31中(S41)。
然后，中央处理设备31被用来计算跨越多个横截面的邻近横截面中的像素之间的图像数据的差(S42)。例如，如图6中所示，对于基于球形物体72的第一图像A中的图像数据A22，如下计算沿Z轴方向的横截面中的对应于图像数据B22和C22的差ZA22-和ZA22+ZA22-＝A22-B22及ZA22+＝A22-C22。采用这样的方式，沿Z轴方向的预定区域中的相应图像数据之间的差被一个像素接着一个像素地进行计算。可替换的方案是，对于基于球形物体72的第一图像A中的图像数据A22，可以计算与周围图像数据的八个元素A21、A23、B21、B22、B23、C21、C22和C23的差。
紧接着，中间成像平面特定区域提取装置53被用来将由中央处理设备31计算的差与用于该差值的预定的阈值进行比较，以跨越多个横截面提取特定像素区域(S43)。
在图像数据的九个元素A21、A22、A23、B21、B22、B23、C21、C22和C23中，第一图像A的图像数据A22是基于将被成像的目标71中的球形物体72，并且具有一个CT值作为例如明显区别于周围的那些其他图像数据A21、A23、B21、B22、B23、C21、C22和C23的图像数据。因此，第一图像A的图像数据A22的差ZA22-和ZA22+的总和大于不是基于将被成像的目标71中的球形物体72的区域中的图像数据的八个元素A21、A23、B21、B22、B23、C21、C22和C23计算的各自差的总和。因此，基于跨越多个成像平面中的图像A、B和C的预定的阈值，可以提取对应于代表将被成像的目标71中的球形物体72的图像数据A22的区域，将该区域作为成像平面中的特定像素区域。
然后，计算特定像素区域中的图像数据的加权因子和除了特定像素区域之外的像素区域的加权因子(S44)。例如，作为特定像素区域提取的图像数据A22被给定为值大的因子K1，而特定像素区域之外的图像数据A21、A23、B21、B22、B23、C21、C22和C23被给定为比图像数据A22的因子值更小的因子K2。因此在特定像素区域中的图像数据和在特定像素区域以外的像素区域中的图像数据被给定了不同的加权因子。
紧接着，中间成像平面平滑处理装置52被用来计算用于平滑处理的平均值(S45)。平滑处理计算成像平面中的预定像素与最靠近该预定像素之间的平均值，并将该平均值定义为预定像素的数据。例如，如图6中所示，对于特定像素区域中的第一图像A中的图像数据A22，在包括图像数据A22本身的沿Z轴方向的预定范围中，如下计算图像数据A22与相应图像数据B22和C22的平均值VZA22VZA22＝(A22+B22+C22)/3。另一方面，对于特定像素区域之外的图像数据B22，在包括图像数据B22本身的沿Z轴方向的预定范围中，如下计算图像数据B22与相应图像数据A22的平均值VZB22VZB22＝(A22+B22)/2。采用这样的方式，沿Z轴方向的预定区域中的相应图像数据之间的平均值被一个像素接着一个像素地进行计算。可替换的方案是，基于球形物体72可计算第一图像A中的图像数据A22与周围图像数据的八个元素A21、A23、B21、B22、B23、C21、C22和C23的平均值。
紧接着，特定像素区域的加权因子和在特定像素区域之外的像素区域的加权因子，以及由平滑处理计算的平均值被用来计算乘积，并将该乘积定义为像素区域中的图像数据(S46)。例如，在包括图像数据A22的特定像素区域中，中间成像平面滤波处理步骤之后的图像数据A′22由此计算A′22＝K1·VZA22。另一方面，在特定像素区域之外，例如，在中间成像平面滤波处理步骤之后的图像数据B′22由此计算B′22＝K2·VZB22。如上所述，特定像素区域被给定为值大的因子K1，而在特定像素区域之外的区域被给定为比特定像素区域的因子值更小的因子K2。如此，中间成像平面滤波处理步骤之后计算了像素区域的图像数据。
通过前述处理，如图5(b)中所示，在中间成像平面滤波处理步骤中进行中间成像平面特定区域提取步骤和中间成像平面平滑处理步骤之后，获得了具有降低噪声的三幅图像A、B和C。在三幅图像A、B和C中，第一图像A具有包括基于将被成像的目标71中的球形物体72的图像数据的区域72a，导致高分辨率和清晰的图像。图5(c)示出在中间成像平面滤波处理步骤中没有进行中间成像平面特定区域提取步骤的情况下，进行中间成像平面平滑处理步骤之后的情形。在进行中间成像平面平滑处理步骤之后可以降低噪声。然而，一些原始图像数据可使得区域72b和72c具有不同于实际图像中的图像数据的图像数据，如图5(c)中的第二和第三图像B和C所示，导致分辨率降低；因此，优选地是进行中间成像平面特定区域提取步骤。
内部成像平面滤波处理步骤是，在将被成像的目标的相同成像平面中，对于图像数据进行滤波处理的步骤。如同进行内部成像平面滤波处理步骤一样，进行内部成像平面平滑处理步骤和内部成像平面特定区域提取步骤。内部成像平面平滑处理步骤是，在将被成像的目标的相同成像平面中，对于图像数据进行平滑处理的步骤。内部成像平面特定区域提取步骤是，基于代表成像平面的图像数据和在将被成像的目标的成像平面中定义的预定阈值，在相同成像平面中提取特定像素区域的步骤。
现在参考图7和8描述内部成像平面滤波处理步骤。
图7示出内部成像平面滤波处理步骤的程序的流程图。
图8是示出中间成像平面滤波处理步骤之后，内部成像平面滤波处理步骤要被应用到的像素区域的视图。图8示出，在进行了前述内部成像平面滤波处理步骤之后，在X-Y平面中，图5中邻近Z轴方向的三幅图像A、B和C的第一图像A的图像数据的九个元素A′11、A′12、A′13、A′21、A′22、A′23、A′31、A′32和A′33。在这些图像数据中，图像数据A′22是基于将被成像的目标71中的球形物体72，并有一个CT值作为例如明显区别于那些周围的图像数据的图像数据。第一图像A′中排除图像数据A′22的其他图像数据A′11、A′12、A′13、A′21、A′23、A′31、A′32和A′33是代表其中将被成像的目标71中不存在球形物体72的区域的数据，而且他们包括代表噪声的数值数据。
如图7中所示，在内部成像平面滤波处理步骤处，对应于将被成像的目标的相同横截面的图像数据A′11、A′12、A′13、A′21、A′22、A′23、A′31、A′32和A′33是首先从存储设备34中读取和获得，并且被传输到中央处理设备31中(S51)。
然后，中央处理设备31被用来计算相同横截面中的邻近像素之间的图像数据A′11、A′12、A′13、A′21、A′22、A′23、A′31、A′32和A′33的差(S52)。例如，如图8中所示，对于基于球形物体72的第一图像A中的图像数据A′22，如下计算与沿Y轴方向的邻近图像数据A′12和A′32的差YA22-和YA22+YA22-＝A′22-A′12和YA22+＝A22-A′32。类似地，对于第一图像A中的图像数据A′22，如下计算与沿X轴方向的邻近图像数据A′21和A′23的差XA22-和XA22+XA22-＝A′22-A′21和XA22+＝A′22-A′23。采用这样的方式，对于沿Y轴和X轴方向的像素，计算了邻近图像数据之间的差。
紧接着，内部成像平面特定区域提取装置63被用来将由中央处理设备31计算的差值与用于该差值的预定阈值进行比较，以提取相同横截面中的特定像素区域(S53)。
图像数据的九个元素A′11、A′12、A′13、A′21、A′22、A′23、A′31、A′32和A′33中，第一图像A中的图像数据A′22是基于将被成像的目标71中的球形物体72，并具有一个CT值作为例如明显区别于那些其他周围的图像数据A′11、A′12、A′13、A′21、A′23、A′31、A′32和A′33的图像数据。因此，特定像素区域中的第一图像A中的用于图像数据A′22的差YA22-、YA22+、XA22-和XA22+的总和大于在特定像素区域之外的区域中的图像数据的八个元素A′11、A′12、A′13、A′21、A′23、A′31、A′32和A′33计算的各自差的总和。因此，基于相同的成像平面中预定阈值，对应于代表将被成像的目标71中的球形物体72的图像数据A′22的区域可被提取作为成像平面中的特定像素区域。
然后，计算特定像素区域中的图像数据的加权因子和特定像素区域之外的像素区域中那些图像数据的加权因子(S54)。例如，被提取作为特定像素区域的图像数据A′22被给定为值大的因子L1，而特定像素区域之外的图像数据A′11、A′12、A′13、A′21、A′23、A′31、A′32和A′33被给定为比图像数据A′22的因子值更小的因子L2。因此，特定像素区域中的图像数据和特定像素区域之外的像素区域中的图像数据被给定具有不同的加权因子。
紧接着，内部成像平面平滑处理装置62被用来计算用于平滑处理的平均值(S55)。例如，如图8中所示，对于特定像素区域中的第一图像A中的图像数据A′22，如下计算图像数据A′22与包括有图像数据A′22本身的相同X-Y平面中预定最接近范围中的图像数据的九个元素A′11、A′12、A′13、A′21、A′22、A′23、A′31、A′32和A′33的平均值VA′22VA′22＝(A′11+A′12+A′13+A′21+A′22+A′23+A′31+A′32+A′33)/9。另一方面，对于特定像素区域以外的图像数据A′12，如下计算图像数据A′12与包括图像数据A′12本身的相同X-Y平面中预定最接近范围中的图像数据的6个元素A′11、A′12、A′13、A′21、A′22和A′23的平均值VA′12VA′12＝(A′11+A′12+A′13+A′21+A′22+A′23)/6。这样，一个像素接着一个像素地计算了相同X-Y平面中的预定最接近范围中的图像数据之间的平均值。
紧接着，特定像素区域的加权因子和特定像素区域以外的像素区域的加权因子、以及通过平滑处理计算的平均值被用来定义像素区域中的图像数据(S56)。内部成像平面滤波处理步骤可以提供具有进一步降低噪声的图像数据。例如，在包括图像数据A22的特定像素区域中，在内部成像平面滤波处理步骤之后，由此计算图像数据A″22A″22＝L1·VA′22。另一方面，在特定像素区域之外，例如，在中间成像平面滤波处理步骤之后，由此计算图像数据A″12A″12＝L2·VA′12。如上所述，特定像素区域被给定为值大的因子L1，而特定像素区域以外的区域被给定为比特定像素区域的因子值更小的因子L2。采用这样的方式，内部成像平面滤波处理步骤之后，计算用于像素区域的图像数据。
如上所述，本实施例获得对应于将被成像的目标的多个成像平面的多个平面的图像数据，并跨越多个成像平面对于图像数据进行滤波处理。因为通过跨越多个成像平面进行滤波处理，增加了像素上的信息量，所以可降低成像平面中的噪声。而且，由于基于跨越多个成像平面的用于图像数据的预定阈值来提取成像平面中的特定像素区域，所以可沿体轴方向提高分辨率。例如，当将被成像的目标中的病变在尺寸上大于2-3mm，并沿体轴方向获得具有约0.5mm切片厚度的四幅或更多连续图像的图像数据时，根据本实施例通过补偿体轴方向的图像数据，病变的边界可被清楚地显示。因此当成像物体沿体轴方向连续时，本发明就特别有效。
此外，还可在将被成像的目标的相同成像平面中对图像数据进行滤波处理。因此本实施例可提供降低图像噪声和提高分辨率的结合。因为降低图像噪声和提高分辨率的结合是在不增加X射线剂量的情况下，通过滤波处理来实现的，所以可容易地降低对将被成像的目标的暴露量，因此可容易增加设备使用寿命。
应注意，本发明不限于根据前述的实施例来实施，而可采用多种变型。
例如，在前述实施例中当将被成像的目标的横截面被定义为成像平面并且沿体轴方向跨越成像平面进行滤波处理时，本发明可应用于例如沿时间轴方向移动的成像平面。
此外，在前述实施例中当通过将预定像素区域中的平均值定义为图像数据来进行平滑处理时，作为预定像素区域中的中心值的中间值可被定义为图像数据。
在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以构造许多不同的本发明的实施例。应理解，除了在附属权利要求书中所定义的，本发明不限于说明书中描述的特定的实施例。
权利要求
1.一种放射断层成像设备(1)，包括放射设备(21)，用于环绕将被成像的目标的体轴方向来扫描所述将被成像的目标，并向所述将被成像的目标中的成像区域进行放射；放射检测设备(23)，用于检测通过所述将被成像的目标的所述放射；以及图像产生设备(42)，用于基于所述所检测的放射来产生代表所述成像区域的图像数据，其中所述图像产生设备(42)包括中间成像平面滤波处理设备(51)，用于获得对应于成像平面产生的多个平面的所述图像数据，该成像平面为所述成像区域的多个横截面，并跨越所述多个成像平面对所述图像数据进行滤波处理。
2.如权利要求1所述的放射断层成像设备(1)，其中所述中间成像平面滤波处理设备(51)包括中间成像平面平滑处理设备(52)，该中间成像平面平滑处理设备(52)用于跨越所述多个成像平面对相应像素区域之间的所述图像数据进行平滑处理。
3.如权利要求1或2所述的放射断层成像设备(1)，其中所述中间成像平面滤波处理设备(51)包括中间成像平面特定区域提取设备(53)，用于基于代表所述多个成像平面的图像数据和跨越所述多个成像平面定义的阈值来提取所述成像平面中的特定像素区域。
4.如权利要求1-3中任何一项所述的放射断层成像设备(1)，其中所述图像产生设备(42)包括内部成像平面滤波处理设备(61)，用于对所述将被成像的目标的相同成像平面中的所述图像数据进行滤波处理。
5.如权利要求4所述的放射断层成像设备(1)，其中所述内部成像平面滤波处理设备(61)包括内部成像平面平滑处理设备(62)，用于对所述将被成像的目标的相同成像平面中的所述图像数据进行平滑处理。
6.如权利要求4或5所述的放射断层成像设备(1)，其中所述内部成像平面滤波处理设备(61)包括内部成像平面特定区域提取设备(63)，用于基于代表所述成像平面的图像数据和用于所述将被成像的目标的相同成像平面中定义的阈值，来提取成像平面中的特定像素区域。
7.如权利要求1-6中任何一项所述的放射断层成像设备(1)，其中所述放射设备(21)环绕和沿着该将被成像的目标的体轴方向来螺旋形地扫描所述将被成像的目标。
8.如权利要求1-7中任何一项所述的放射断层成像设备(1)，其中所述放射设备(21)是发射X射线作为所述放射。
9.一种使用放射断层成像设备(1)的放射断层成像方法，所述放射断层成像设备(1)包括环绕将被成像的目标的体轴方向来扫描所述将被成像的目标并向所述将被成像的目标中的成像区域进行放射的放射设备(21)和用于检测通过所述将被成像的目标的所述放射的放射检测设备(23)，所述方法包括基于由所述放射检测设备(23)检测的放射来产生代表所述成像区域的图像数据的图像产生步骤，其中所述图像产生步骤包括中间成像平面滤波处理步骤，该中间成像平面滤波处理步骤用于获得对应于成像平面产生的多个平面的所述图像数据，该成像平面为所述将被成像的目标的多个横截面，并跨越所述多个成像平面对所述图像数据进行滤波处理。
10.一种用于产生代表将被成像的目标中的成像区域的图像数据的图像产生设备(42)，包括中间成像平面滤波处理设备(51)，用于获得对应于所述成像区域的多个成像平面产生的多个平面的所述图像数据，并跨越所述多个成像平面对所述图像数据进行滤波处理。
全文摘要
为了获得降低图像噪声和提高分辨率的结合，并有助于减少对将被成像的目标的暴露量或改善设备使用寿命，因此一种放射断层成像设备包括，图像产生装置(42)，中间成像平面滤波处理设备(51)，该中间成像平面滤波处理设备(51)用于获得对应于成像平面产生的多个平面的图像数据，该成像平面为将被成像的目标的多个横截面，并跨越多个成像平面对图像数据进行滤波处理。跨越成像平面(多个横截面的)的滤波处理易于辨别横截面中存在的特定形状之间的差异和噪声。
文档编号G06T5/20GK1593343SQ200410078550
公开日2005年3月16日 申请日期2004年9月9日 优先权日2003年9月9日
发明者萩原明 申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司