專利名稱：：圖像重構(gòu)方法和計(jì)算x線體層照相裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種圖像重構(gòu)方法和X射線的計(jì)算X線體層照相[CT(ComputedTomography)]裝置，具體是涉及根據(jù)通過(guò)螺旋掃描(helicalscan)收集到的投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)圖像的方法和進(jìn)行這種圖像重構(gòu)的X射線CT裝置。
背景技術(shù)：
：在X射線CT裝置中，在收集基于螺旋掃描的投影數(shù)據(jù)的圖像信道(viewchannel)空間中，形成關(guān)于通過(guò)使用具有相對(duì)關(guān)系的投影數(shù)據(jù)彼此的內(nèi)插來(lái)預(yù)定的片段(Slice)的多個(gè)視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)圖像。(例如特開(kāi)平6-181919號(hào)公報(bào)(第3頁(yè)，圖5-6))。因?yàn)閳D像信道空間中的數(shù)據(jù)點(diǎn)離散，所以正確相對(duì)的數(shù)據(jù)未必存在于實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中。在這種情況下，雖利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)中相對(duì)最好的數(shù)據(jù)，但因?yàn)椴皇峭耆鄬?duì)數(shù)據(jù)，所以重構(gòu)圖像的質(zhì)量不好。因此，本發(fā)明的課題在于實(shí)現(xiàn)即使在沒(méi)有完全相對(duì)數(shù)據(jù)的情況下也可重構(gòu)質(zhì)量好的圖像的方法、和可進(jìn)行這種圖像重構(gòu)的X射線CT裝置。
發(fā)明內(nèi)容(1)解決上述課題的一個(gè)方面的發(fā)明是一種重構(gòu)方法，在收集基于螺旋掃描的投影數(shù)據(jù)的圖像信道空間中，通過(guò)使用成反射點(diǎn)關(guān)系的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)中投影數(shù)據(jù)之間的內(nèi)插來(lái)作成有關(guān)預(yù)定的片段的多個(gè)視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)圖像，其特征在于在所述圖像信道空間中，當(dāng)相當(dāng)于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)之一的位置上沒(méi)有投影數(shù)據(jù)時(shí)，利用根據(jù)其附近多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)中的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插的數(shù)據(jù)。(2)、解決上述課題的另一個(gè)方面的發(fā)明是一種X射線CT裝置，具有數(shù)據(jù)收集單元，將通過(guò)利用X射線的螺旋掃描、將拍攝對(duì)象中圖像重構(gòu)用投影數(shù)據(jù)收集到圖像信道空間中；重構(gòu)單元，在所述圖像信道空間中，通過(guò)使用成反射點(diǎn)關(guān)系的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)中投影數(shù)據(jù)之間的內(nèi)插來(lái)作成有關(guān)預(yù)定的片段的多個(gè)視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)圖像，其特征在于所述重構(gòu)單元在所述圖像信道空間中，當(dāng)相當(dāng)于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)之一的位置上沒(méi)有投影數(shù)據(jù)時(shí)，利用根據(jù)其附近多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)中的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插的數(shù)據(jù)。在上述各方面的發(fā)明中，在圖像信道空間中，當(dāng)相當(dāng)于數(shù)據(jù)對(duì)之一的位置上沒(méi)有投影數(shù)據(jù)時(shí)，利用根據(jù)其附近多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)中的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插的數(shù)據(jù)，所以可得到完全的相對(duì)數(shù)據(jù)，由此，可得到質(zhì)量好的重構(gòu)圖像。所述內(nèi)插是基于附近兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)中投影數(shù)據(jù)的1次內(nèi)插，其優(yōu)點(diǎn)在于簡(jiǎn)化計(jì)算。圖1是X射線CT裝置的框圖。圖2是表示X射線檢測(cè)器的模式結(jié)構(gòu)的圖。圖3是表示X射線檢測(cè)器的模式結(jié)構(gòu)的圖。圖4是表示X射線照射、檢測(cè)裝置的模式結(jié)構(gòu)的圖。圖5是表示X射線照射、檢測(cè)裝置的模式結(jié)構(gòu)的圖。圖6是表示圖像信道空間的圖。圖7是表示圖像信道空間的圖。具體實(shí)施例方式下面，參照附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施狀態(tài)。本發(fā)明不限于實(shí)施狀態(tài)。圖1表示X射線CT裝置的框圖。本裝置為本發(fā)明的實(shí)施狀態(tài)一例。通過(guò)本裝置的結(jié)構(gòu)示出關(guān)于本發(fā)明裝置的實(shí)施狀態(tài)一例。通過(guò)本裝置的動(dòng)作，示出關(guān)于本發(fā)明的方法的實(shí)施狀態(tài)一例。如圖1所示，本裝置具備掃描臺(tái)架(gantry)2、拍攝臺(tái)(table)4和操作控制臺(tái)(console)6。掃描臺(tái)架2具有X射線管20。從X射線管20放射出的未圖示的X射線通過(guò)準(zhǔn)直儀(collimator)22形成為扇形X射線束(beam)、即扇形波射束(fanbeam)，照射到X射線檢測(cè)器24。X射線檢測(cè)器24具有沿扇狀X射線束的寬度方向排列成陣列(array)狀的多個(gè)檢測(cè)元件。后面詳細(xì)說(shuō)明X射線檢測(cè)器24的結(jié)構(gòu)。X射線管20、準(zhǔn)直儀22和X射線檢測(cè)器24構(gòu)成X射線照射、檢測(cè)裝置。后面詳細(xì)說(shuō)明X射線照射檢測(cè)裝置。將數(shù)據(jù)收集部26連接于X射線檢測(cè)部24。數(shù)據(jù)收集部26收集X射線檢測(cè)器24的各檢測(cè)元件的檢測(cè)信號(hào)，作為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)(digitaldata)。來(lái)自X射線管20的X射線照射由X射線控制器(controller)28控制。省略圖示X射線管20與X射線控制器28的連接關(guān)系。準(zhǔn)直儀22由準(zhǔn)直儀控制器30控制。省略圖示準(zhǔn)直儀22與準(zhǔn)直儀控制器30的連接關(guān)系。將以上從X射線管20到準(zhǔn)直儀控制器30的部件裝載在掃描臺(tái)架2的旋轉(zhuǎn)部34上。旋轉(zhuǎn)部34的旋轉(zhuǎn)由旋轉(zhuǎn)控制器36來(lái)控制。省略圖示旋轉(zhuǎn)部34與旋轉(zhuǎn)控制器36的連接關(guān)系。拍攝臺(tái)4將未圖示的拍攝對(duì)象搬入和搬出掃描臺(tái)架2的X射線照射空間。后面詳細(xì)說(shuō)明對(duì)象與X射線照射空間的關(guān)系。操作控制臺(tái)6具有數(shù)據(jù)處理裝置60。數(shù)據(jù)處理裝置60由例如計(jì)算機(jī)(computer)等構(gòu)成。數(shù)據(jù)處理裝置60上連接控制接口(interface)62。在控制接口62上連接掃描臺(tái)架2與拍攝臺(tái)4。數(shù)據(jù)處理裝置60通過(guò)控制接口62來(lái)控制掃描臺(tái)架2和拍攝臺(tái)4。通過(guò)控制接口62來(lái)控制掃描臺(tái)架2內(nèi)的數(shù)據(jù)收集部26、X射線控制器28、準(zhǔn)直儀控制器30和旋轉(zhuǎn)控制器36。省略圖示這些各部與控制接口62的各連接。數(shù)據(jù)處理裝置60上還連接數(shù)據(jù)收集緩沖器64。在數(shù)據(jù)收集緩沖器64上連接掃描臺(tái)架2的數(shù)據(jù)收集部26。數(shù)據(jù)收集部26收集的數(shù)據(jù)通過(guò)數(shù)據(jù)收集緩沖器64被輸入數(shù)據(jù)處理裝置60。數(shù)據(jù)處理裝置60上連接存儲(chǔ)裝置66。存儲(chǔ)裝置66存儲(chǔ)掃描臺(tái)架2收集到的數(shù)據(jù)。由掃描臺(tái)架2、數(shù)據(jù)收集緩沖器64、數(shù)據(jù)處理裝置60和存儲(chǔ)裝置66構(gòu)成的部分是本發(fā)明中數(shù)據(jù)收集單元的實(shí)施狀態(tài)一例。存儲(chǔ)裝置66還存儲(chǔ)數(shù)據(jù)處理裝置60用的程序(program)。數(shù)據(jù)處理裝置60通過(guò)執(zhí)行存儲(chǔ)裝置66中存儲(chǔ)的程序，進(jìn)行關(guān)于拍攝的各種數(shù)據(jù)處理。數(shù)據(jù)處理裝置60使用通過(guò)數(shù)據(jù)收集緩沖器64收集到存儲(chǔ)裝置66中的多個(gè)視圖的投影數(shù)據(jù)，進(jìn)行圖像重構(gòu)。在圖像重構(gòu)中例如使用濾光放映(filteredbackprojection)法等。數(shù)據(jù)處理裝置60是本發(fā)明中重構(gòu)單元的實(shí)施狀態(tài)一例。在數(shù)據(jù)處理裝置60上還連接顯示裝置68和操作裝置70。顯示裝置68顯示從數(shù)據(jù)處理裝置60輸出的重構(gòu)圖像或其它信息。由使用者來(lái)對(duì)操作裝置70進(jìn)行操作，將各種指示或信息等輸入數(shù)據(jù)處理裝置60。使用者使用顯示裝置68和操作裝置70來(lái)交互(interactive)操作本裝置。圖2表示X射線檢測(cè)器24的模式結(jié)構(gòu)。如圖所示，X射線檢測(cè)器24構(gòu)成為將多個(gè)X射線檢測(cè)元件24(i)排列成1維陣列狀的多信道的X射線檢測(cè)器。i是信道號(hào)碼，例如i＝1-1000。X射線檢測(cè)元件24(i)作為整體形成彎曲成圓筒凹面狀的X射線入射面。X射線檢測(cè)器24如圖3所示，也可將多個(gè)X射線檢測(cè)元件24(ik)排列成2維陣列狀。多個(gè)X射線檢測(cè)元件24(ik)作為整體形成彎曲成圓筒凹面狀的X射線入射面。K是列號(hào)碼，例如k是1、2、3、4。X射線檢測(cè)元件24(ik)由列號(hào)碼k相同的元件來(lái)分別構(gòu)成檢測(cè)元件列。X射線檢測(cè)器24的檢測(cè)元件列不限于4列，也可是大于或小于4個(gè)的多個(gè)。X射線檢測(cè)元件24(ik)例如由閃爍器(scintillator)與發(fā)光二極管(photodiode)的組合構(gòu)成。但不限于此，例如也可是利用鎘碲(CdTe)等的半導(dǎo)體X射線檢測(cè)元件、或利用氙(Xe)氣的電離箱型X射線檢測(cè)元件。圖4表示X射線照射、檢測(cè)裝置中X射線管20、準(zhǔn)直儀22與X射線檢測(cè)器24的相互關(guān)系。圖4(a)是表示從掃描臺(tái)架2的正面看的狀態(tài)的圖，(b)是表示從側(cè)面看的狀態(tài)圖。如圖所示，從X射線管20放射出的X射線通過(guò)準(zhǔn)直儀22形成為扇形X射線束400，照射到X射線檢測(cè)器24上。以下，將扇形X射線束也稱為扇形波射束X射線。圖4(a)中，表示扇形波射束X射線400的寬度。扇形波射束X射線400的寬度方向與X射線檢測(cè)器24中的信道排列方向一致。準(zhǔn)直儀22具有間隔空間彼此相對(duì)的1對(duì)準(zhǔn)直儀刀片(collimatorblade)222、224。準(zhǔn)直儀刀片222、224之間的空間構(gòu)成扇形波射束X射線400的寬度方向的開(kāi)口(小孔aperture)。該小孔決定扇形波射束X射線400的打開(kāi)角度。打開(kāi)角度也被稱為扇形角(fanangle)。圖4(b)中示出扇形波射束X射線400的厚度。扇形波射束X射線400的厚度方向與X射線檢測(cè)器24中多個(gè)檢測(cè)元件列的并設(shè)方向一致。準(zhǔn)直儀22具有間隔空間彼此相對(duì)的1對(duì)準(zhǔn)直儀刀片226、228。準(zhǔn)直儀刀片226、228之間的空間構(gòu)成扇形波射束X射線400的厚度方向的小孔。該小孔決定扇形波射束X射線400的厚度。在這種扇形波射束X射線400的扇面中使體軸交叉，例如圖5所示，將裝載在拍攝臺(tái)4上的對(duì)象8搬入X射線照射空間。掃描臺(tái)架2構(gòu)成內(nèi)部包含X射線照射、檢測(cè)裝置的筒狀結(jié)構(gòu)。X射線照射空間形成于掃描臺(tái)架2的筒狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)空間中。將由扇形波射束X射線400片段(slice)的對(duì)象8的像投影到X射線檢測(cè)器24上。通過(guò)X射線檢測(cè)器24，檢測(cè)透過(guò)對(duì)象8的X射線。由準(zhǔn)直儀22的小孔來(lái)確定照射到對(duì)象8上的扇形波射束X射線400的厚度th。由X射線管20、準(zhǔn)直儀22與X射線檢測(cè)器24構(gòu)成的X射線照射、檢測(cè)裝置保持這些相互關(guān)系不變，連續(xù)旋轉(zhuǎn)(掃描)對(duì)象8的體軸四周。在X射線照射、檢測(cè)裝置的旋轉(zhuǎn)同時(shí)，如箭頭42所示，當(dāng)使拍攝臺(tái)4沿對(duì)象8的體軸方向連續(xù)移動(dòng)時(shí)，X射線照射、檢測(cè)裝置對(duì)于對(duì)象8、相對(duì)沿包圍對(duì)象8的螺旋狀軌道旋轉(zhuǎn)，進(jìn)行所謂螺旋掃描。通過(guò)螺旋掃描來(lái)收集多個(gè)視圖的投影數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)投影數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器(memory)空間被稱為圖像信道空間的6表示圖像信道空間的原理圖。圖中，縱軸是視圖，橫軸是信道。視圖用扇形波射束X射線400的中心束的旋轉(zhuǎn)角度β表示。中心束是通過(guò)旋轉(zhuǎn)中心的束。信道用以中心束為基準(zhǔn)的X射線束的角度？來(lái)表示。2？max是扇形波射束X射線400的扇形角。對(duì)每個(gè)檢測(cè)元件列形成這種視圖信道空間。通過(guò)螺旋掃描的1次旋轉(zhuǎn)，通過(guò)實(shí)測(cè)得到β從0到2p的范圍的投影數(shù)據(jù)。在這種圖像信道空間中，對(duì)任意數(shù)據(jù)點(diǎn)A，都有反射點(diǎn)A’。數(shù)據(jù)點(diǎn)A的圖像信道空間(βA，？A)與反射點(diǎn)A’的圖像信道(βA’，？A’)有下式關(guān)系。式1處于這種關(guān)系的數(shù)據(jù)點(diǎn)彼此成為反射點(diǎn)。這些數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)據(jù)彼此成為所謂相對(duì)數(shù)據(jù)。相對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)用于期望片段位置上的投影數(shù)據(jù)的形成。根據(jù)相對(duì)數(shù)據(jù)對(duì)，通過(guò)內(nèi)插運(yùn)算來(lái)求出期望片段位置上的投影數(shù)據(jù)。內(nèi)插運(yùn)算的加權(quán)系數(shù)對(duì)應(yīng)于從期望的片段位置到分別收集相對(duì)數(shù)據(jù)的體軸上的位置的距離。對(duì)所有數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行內(nèi)插運(yùn)算，得到所有視圖的數(shù)據(jù)，但實(shí)際掃描中，由于視圖β的值離散(discrete)，所以通過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)A，例如圖7所示，在反射點(diǎn)A’的位置上沒(méi)有數(shù)據(jù)，多僅有其附近的數(shù)據(jù)點(diǎn)B和C。因此，在這種情況下，通過(guò)數(shù)據(jù)點(diǎn)B、C中的數(shù)據(jù)的內(nèi)插來(lái)求出數(shù)據(jù)點(diǎn)A’的數(shù)據(jù)，設(shè)為數(shù)據(jù)點(diǎn)A的數(shù)據(jù)。式2A=A′=βA′-βCβB-βC×B+βB-βA′βB-βC×C]]>這里，βB數(shù)據(jù)點(diǎn)B的視圖βC數(shù)據(jù)點(diǎn)C的視圖由此，可得到正確的相對(duì)數(shù)據(jù)。內(nèi)插不限于上述1維內(nèi)插，也可進(jìn)行2維或3維等適當(dāng)?shù)母呔S內(nèi)插。另外，1維內(nèi)插的優(yōu)點(diǎn)在于計(jì)算簡(jiǎn)單。數(shù)據(jù)處理裝置60在進(jìn)行以上數(shù)據(jù)形成后，進(jìn)行圖像重構(gòu)。通過(guò)上述處理，得到正確的相對(duì)數(shù)據(jù)，所以重構(gòu)圖像的質(zhì)量好。如上詳細(xì)所述，根據(jù)本發(fā)明，可實(shí)現(xiàn)即使在完全沒(méi)有相對(duì)數(shù)據(jù)的情況下也可重構(gòu)質(zhì)量好的圖像的方法、和可進(jìn)行圖像重構(gòu)的X射線CT裝置。權(quán)利要求1.一種重構(gòu)方法，在收集基于螺旋掃描的投影數(shù)據(jù)的圖像信道空間中，通過(guò)使用成反射點(diǎn)關(guān)系的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)中投影數(shù)據(jù)之間的內(nèi)插來(lái)作成有關(guān)預(yù)定的片段的多個(gè)視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)圖像，其特征在于，在所述圖像信道空間中，當(dāng)相當(dāng)于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)之一的位置上沒(méi)有投影數(shù)據(jù)時(shí)，利用通過(guò)其附近多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)中的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插的數(shù)據(jù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重構(gòu)方法，其特征在于，所述內(nèi)插是基于附近兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)中投影數(shù)據(jù)的1次內(nèi)插。3.一種X射線CT裝置，具有數(shù)據(jù)收集單元，將通過(guò)利用X射線的螺旋掃描、將拍攝對(duì)象中圖像重構(gòu)用投影數(shù)據(jù)收集到圖像信道空間中；重構(gòu)單元，在所述圖像信道空間中，通過(guò)使用成反射點(diǎn)關(guān)系的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)中投影數(shù)據(jù)之間的內(nèi)插來(lái)作成有關(guān)預(yù)定的片段的多個(gè)視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)圖像，其特征在于，所述重構(gòu)單元在所述圖像信道空間中，當(dāng)相當(dāng)于所述數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)之一的位置上沒(méi)有投影數(shù)據(jù)時(shí)，利用根據(jù)其附近多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)中的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插的數(shù)據(jù)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的X射線CT裝置，其特征在于，所述內(nèi)插是使用兩個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)中投影數(shù)據(jù)的1次內(nèi)插。全文摘要實(shí)現(xiàn)即使在完全沒(méi)有相對(duì)數(shù)據(jù)的情況下也可重構(gòu)質(zhì)量好的圖像的方法、和可進(jìn)行這種圖像重構(gòu)的X射線CT裝置。在收集基于螺旋掃描的投影數(shù)據(jù)的圖像信道空間中，通過(guò)使用成反射點(diǎn)關(guān)系的數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)(A、A’)中投影數(shù)據(jù)之間的內(nèi)插作成有關(guān)預(yù)定的片段的多個(gè)視圖的投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這些投影數(shù)據(jù)來(lái)重構(gòu)圖像，其中，在圖像信道空間中，當(dāng)相當(dāng)于數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)之一(A’)的位置上沒(méi)有投影數(shù)據(jù)時(shí)，利用根據(jù)其附近多個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)(B、C)中的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行內(nèi)插的數(shù)據(jù)。文檔編號(hào)A61B6/03GK1602810SQ0316484公開(kāi)日2005年4月6日申請(qǐng)日期2003年9月29日優(yōu)先權(quán)日2003年9月29日發(fā)明者晏雄偉,鄉(xiāng)野誠(chéng),丁瑋,王學(xué)禮申請(qǐng)人:Ge醫(yī)療系統(tǒng)環(huán)球技術(shù)有限公司