放射线拍摄装置和图像处理方法

申请号 CN201380011806.4 申请日 2013-01-25 公开(公告)号 CN104144650B 公开(公告)日 2016-08-31
申请人 株式会社日立制作所; 发明人 马场理香;
摘要 本 发明 提供一种放射线拍摄装置和 图像处理 方法,不论 X射线 源和检测器的配置、移动轨道、移动范围如何,与能够以180度以上的旋转 角 度取得测量像的X射线CT装置相同地取得高 精度 的图像。将通过检测器检测到的测量像转换成通过使X射线源和检测器在同心圆轨道上旋转移动而取得的旋转测量像。然后,按照各旋转测量像的测量角度,应用赋予与根据在旋转角度范围为180度的测量中得到的旋转测量像而获得的重构像同等的强度变化的权重,进行重构运算,而得到重构像。
权利要求

1.一种放射线拍摄装置,其特征在于具备:向被摄体照射X射线的X射线源、检测X射线的检测器、使所述X射线源和所述检测器相对地移动来得到测量像的测量部、以及对所述测量像实施运算处理来得到图像的图像处理部,
所述图像处理部具备:
转换部,其将所述测量像转换成在使所述X射线源和所述检测器在同心圆轨道上旋转移动时以规定的旋转度范围取得的旋转测量像;和
重构部,其将与测量角度对应的权重应用于所述旋转测量像,进行重构运算,而得到重构像,
取得所述旋转测量像的规定的旋转角度范围,包括连续地取得所述旋转测量像的一个以上的单位旋转角度范围,
所述单位旋转角度范围小于180度,
所述权重是将与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据所述旋转测量像得到的重构像的权重。
2.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
所述权重,是在得到一个重构像的测量的旋转角度范围中,越是所述测量角度为端部的旋转测量像,越使强度衰减的权重。
3.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
所述权重,是在所述单位旋转角度范围中,越是所述测量角度为端部的旋转测量像,越使强度衰减的权重。
4.根据权利要求3所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
所述权重,是各所述单位旋转角度范围越从得到全测量的旋转测量像的旋转角度范围的中心离开,该单位旋转角度范围的最大值变得越小的权重。
5.根据权利要求2所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
进行多次得到所述一个重构像且与不同的所述旋转角度范围对应的测量。
6.根据权利要求3或者4所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
所述重构部根据在多个所述单位旋转角度范围得到的旋转测量像而得到一个所述重构像。
7.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
所述图像处理部还具备决定所述权重的权重决定部,
所述权重决定部使用预先决定的评价值,来将所述权重最优化。
8.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
所述权重,是与各所述测量角度的所述旋转测量像相乘的权重值、将各所述测量角度的所述旋转测量像平滑化的区域的尺寸、以及通过应用于各所述测量角度的所述旋转测量像的重构滤波器的最大频率中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
所述X射线源和所述检测器在沿着载置所述被摄体的床的方向上同步地且彼此向相反方向移动,
所述转换部通过包含几何学转换处理的运算处理,将所述测量像转换成所述旋转测量像。
10.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
所述X射线源和所述检测器在同心圆轨道上相对地旋转移动,
所述转换部将所述测量像作为所述旋转测量像。
11.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
所述重构运算,是反投影法或者滤波反投影法的任意一种。
12.根据权利要求1所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
所述图像处理部还具备显示图像生成部,该显示图像生成部从所述重构像切出任意的面的断层像,并生成显示图像。
13.根据权利要求12所述的放射线拍摄装置,其特征在于,
所述任意的面,是与沿着载置所述被摄体的床的面平行的面。
14.一种图像处理方法,根据使X射线源和检测器相对地移动并且进行拍摄而得到的测量像来获得重构像,所述X射线源向被摄体照射X射线,所述检测器检测X射线,将所述测量像转换成在使所述X射线源和所述检测器在同心圆轨道上旋转移动时取得的旋转测量像,
对所述旋转测量像赋予权重,进行重构运算,而得到重构像,其中该权重是将与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据各旋转测量像得到的重构像的权重,
取得所述旋转测量像的规定的旋转角度范围,包括连续地取得所述旋转测量像的一个以上的单位旋转角度范围,
所述单位旋转角度范围小于180度。

说明书全文

放射线拍摄装置和图像处理方法

技术领域

[0001] 本发明涉及放射线拍摄技术,尤其是涉及根据从多个不同的方向拍摄被摄体而得到的测量像来对希望的断层像进行重构的技术。

背景技术

[0002] 存在如下X射线CT装置:将X射线源与2维X射线检测器设置为对置,并一边使X射线源和检测器的对在被摄体的周围旋转一边进行X射线拍摄。在X射线CT装置中,针对由检测器取得的一系列的测量像进行重构运算处理,得到重构像,从而得到希望的截面像。在X射线CT装置中,为了得到精度较高的重构像,需要使X射线源旋转180度以上而取得的测量像。因此,装置成为大型的装置。
[0003] 相比X射线CT装置,作为小規模的装置,例如存在:只能在旋转度相比180度非常窄的范围内使X射线源和检测器旋转移动的X射线拍摄装置,还有X射线源和检测器的移动并非旋转移动的X射线拍摄装置。作为代表,具有分别是使X射线源和检测器向相反方向进行直线移动,并进行断层合成拍摄的断层拍摄装置(例如,参照非专利文献1)。在断层合成拍摄中,使用对由检测器得到的测量像进行相加处理而得到图像的所谓的相加法。
[0004] 现有技术文献
[0005] 非专利文献
[0006] 非专利文献1:Tetsuo Imanishi”Evaluation of Tomosynthesis Using SONIALVISION safire Digital Table”,[online],Shimazu Technical Library,[2012年3月27日检索],互联网<URL:http://www.shimadzu.com.tr/p.aspx?deger=medical/oh80jt0000001xar.html>

发明内容

[0007] 然而,在以往的X射线CT装置的重构法中,即使由以小于180度的旋转角度得到的测量像进行重构,也得不到高品质的图像。此外,在断层合成拍摄中利用相加法而得到的图像的画质也相同。另外,利用相加法得到的图像成为规格与利用X射线CT装置的重构法得到的图像不同的像,所以难以进行与利用X射线CT装置的重构法得到的图像的比较。
[0008] 本发明正是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供如下技术:不论X射线源以及检测器的配置、移动轨道、移动范围如何,都与能够以180度以上的旋转角度取得测量像的X射线CT装置相同地取得高精度的图像。
[0009] 本发明将由检测器检测到的测量像转换成通过使X射线源和检测器在以被摄体为中心的同心圆轨道上进行旋转移动而取得的旋转测量像,并按照每个旋转测量像的测量角度,应用权重来得到重构像,以使得由该旋转测量像得到的重构像表示与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化。
[0010] 具体而言,提供一种放射线拍摄装置,具备:向被摄体照射X射线的X射线源、检测X射线的检测器、使所述X射线源与所述检测器相对移动而得到测量像的测量部、以及对所述测量像实施运算处理而得到图像的图像处理部,该放射线拍摄装置的特征在于,所述图像处理部具备:转换部,其将所述测量像转换成使所述X射线源和所述检测器在同心圆轨道上旋转移动时以规定的旋转角度范围取得的旋转测量像;和重构部,其将与测量角度对应的权重应用于所述旋转测量像,进行重构运算,从而得到重构像,取得所述旋转测量像的规定的旋转角度范围包含连续取得所述旋转测量像的一个以上的单位旋转角度范围,所述单位旋转角度范围小于180度,所述权重是将与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予到由所述旋转测量像得到的重构像的权重。
[0011] 根据本发明,不论X射线源以及检测器的配置、移动轨道、移动范围如何,都能够与可以180度以上的旋转角度取得测量像的X射线CT装置相同地取得高精度的图像。附图说明
[0012] 图1的(a)~(c)是第一实施方式的X射线拍摄装置的概况图。
[0013] 图2的(a)和(b)是用于说明断层合成拍摄的原理的说明图。
[0014] 图3是用于说明第一实施方式的处理概要的说明图。
[0015] 图4的(a)是用于说明180度的旋转测量像的强度的说明图,(b)是用于说明第一实施方式的旋转测量像的强度和加权的说明图。
[0016] 图5是用于说明第一实施方式的权重形状的说明图。
[0017] 图6是第一实施方式的控制装置的功能框图
[0018] 图7的(a)用于说明第一实施方式的转换处理的说明图,(b)是用于说明第一实施方式的旋转角度范围和测量角度的说明图。
[0019] 图8是用于说明第一实施方式的重构滤波器的说明图。
[0020] 图9是第一实施方式的拍摄处理的流程图
[0021] 图10是第二实施方式的权重决定处理的流程图。
[0022] 图11是用于说明第三实施方式的测量范围和权重形状的说明图。
[0023] 图12是第三实施方式的拍摄处理的流程图。
[0024] 图13是用于说明第四实施方式的测量范围和权重形状的说明图。
[0025] 图14是第四实施方式的拍摄处理的流程图。

具体实施方式

[0026] <<第一实施方式>>
[0027] 以下,使用附图,对应用本发明的第一实施方式进行说明。另外,在用于说明各实施方式的整图中,在标注了相同名称和相同符号的结构中具有相同的功能,省略对其重复说明。
[0028] 图1的(a)~(c)表示本实施方式所涉及的X射线拍摄装置110、120、130的概况图。本实施方式的X射线拍摄装置110、120、130具备:具有向被摄体104照射X射线的X射线源101的X射线管100、检测X射线的检测器102、控制装置103、臂108、以及移动装置109。图中105是载置被摄体104的床。X射线管100内的X射线源101和检测器102通过臂108而与移动装置109连接。控制装置103向移动装置109发送指示,来使X射线源101和检测器102移动。
[0029] 在图1(a)和图1(c)所示的X射线拍摄装置110、130中,臂108形成C字型的形状,X射线源101和检测器102以纸面上的旋转轴106为中心,在圆轨道上进行旋转移动。另外,在图1(a)和(c)的X射线拍摄装置110和130中,臂的形状并不局限于C字型。也可以是U字型、コ字型。
[0030] 在图1(b)所示的X射线拍摄装置120中,X射线源101和检测器102分别被设置于不同的臂108。在X射线拍摄装置120中,X射线源101和检测器102进行平行移动、旋转移动、以及旋转和平行移动。例如,X射线源101和检测器102以与床105或者床面平行的方式在垂直于纸面的方向上移动。或者,以纸面上的旋转轴106为中心,在圆轨道上移动。或者,X射线源101以与床105或者床面平行的方式在垂直于纸面的方向上移动,检测器102以纸面上的旋转轴106为中心,在圆轨道上移动。或者,X射线源101以纸面上的旋转轴106为中心,在圆轨道上移动,检测器102以与床105或者床面平行的方式在垂直于纸面的方向上移动。
[0031] 在图1(a)、(b)所示的X射线拍摄装置110和120中,被摄体104以其体轴与旋转轴106正交的方式而配置。因此,能够旋转的角度范围比180度窄。另一方面,在图1(c)所示的X射线拍摄装置130中,被摄体104以其体轴与旋转轴106平行的方式而配置。因此,能够旋转的角度范围宽,使截面像的画质提高。此外,X射线源101和检测器102能够在被摄体104的侧面旋转,而得到从被摄体104的侧面观察到的测量像,所以能够得到从侧面方向观察到的良好的截面像。
[0032] 另外,被摄体104的体轴与旋转轴106的位置关系被考虑为多种。此外,也可以使床105与X射线源101以及检测器102的距离相比图1(a)~(c)所示的距离更接近。此外,也可以构成为X射线源101和检测器102在不同的圆轨道上移动。另外,X射线拍摄装置的外形并不局限于图1(a)~(c)所示的外形。此外,X射线源101和检测器102并不局限于旋转、平行移动,也可以在任意的轨道上移动。
[0033] 从X射线源101产生的X射线透过被摄体104,由检测器102转换成与X射线强度对应的电信号,并作为测量数据(测量像)而输入至控制装置103。所输入的测量像在控制装置103中被转换成3维重构像。控制装置103除了控制图像的重构之外,还控制X射线源101中的X射线产生、检测器102中的测量像的取得、以及X射线源101和检测器102的移动。另外,以下,在本说明书中,还包含通过对由检测器102取得的测量像进行灵敏度校正等而得到的、一般被称为投影像的数据,将图像处理前的数据称为测量像。
[0034] 对于检测器102,使用2维检测器。在本实施方式中,将1维检测器排列而多列化的检测器被被包含在2维检测器中。作为2维检测器,具有:平面型X射线检测器、X射线图像增强器和CCD照相机的组合、成像板、CCD检测器、以及固体检测器等。作为平面型X射线检测器,具有以非晶光电二极管和TFT为一对,将它们配置在正方形矩阵上,并使它们与荧光板直接组合而得到的检测器等。还可以在检测器中使用胶片,通过胶片数字化仪将它们读出而得到测量像。
[0035] 以下,在本实施方式中,以使用图1(b)所示的X射线拍摄装置120来进行断层合成拍摄的情况为例进行说明。一般,在断层合成拍摄中,使X射线源101和检测器102以与床105平行的方式彼此向相反方向同步地移动。然后,将在各检测器102的位置检测到的测量像相加,来得到图像。将该方法称为相加法。
[0036] 图2(a)和(b)表示断层合成摄影的相加法的原理。如图2(a)所示,若使X射线源101和检测器102向相反方向移动,则仅在与移动方向平行的一面910对准焦点,而在另一面未对准焦点。若将得到的测量像相加,则未对准焦点的面的构造模糊而变得看不见,仅处于对准焦点的面的构造被重视,从而得到对准焦点的位置的截面像。
[0037] 另外,在断层合成拍摄中,若改变X射线源101和检测器102的移动速度,则能够改变对准焦点的面910的位置。若对检测器102使用平板检测器,则代替移动速度,通过在相加时将检测器102的元件位置移位,而能够任意地改变对准焦点的面910的位置。
[0038] 例如,如图2(a)所示,假定在移动方向上具有3个检测元件的平板检测器。以实线表示向中央的检测元件的X射线束,以虚线表示向左端的检测元件的X射线束。各X射线束在实线所示的面910上结成焦点。若将检测到的测量像相加,则得到面910的截面像。
[0039] 另外,如图2(b)所示,也存在使相加时的元件位置移位的被称为移位相加法的方法。在移位相加法中,将在检测器102位于左侧时检测到的测量像中左端的元件的值、在检测器102位于中央时检测到的测量像中中央的元件的值、以及在检测器102位于右侧时检测到的测量像中右端的元件的值相加。向相加的各元件的X射线束在实线所示的面920上结成焦点。这样,通过使相加时的元件位置移位,能够以图2(a)所示的相加法得到与结成焦点的面910不同的位置的截面像。
[0040] 接着,对X射线源101和检测器102在同心圆轨道上旋转移动的CT摄影的重构处理的原理进行说明。这里,以滤波反投影法为例进行说明。在CT摄影中,使X射线源101和检测器102旋转,并按照各规定的角度(测量角度)来得到测量像。根据以该各测量角度得到的测量像,利用滤波反投影法而得到重构像。滤波反投影法是在对以各测量角度得到的测量像使用重构滤波器之后进行相加处理,来得到重构像的方法。根据滤波反投影法,若将通过重构像上的任意的像素的X射线束所入射的元件的值相加,则由于映在全部的角度的测量像上的构造对准焦点而被重视,仅映在一部的角度的测量像上的构造未对准焦点模糊而变得看不见。另外,在CT摄影中,为了进行准确的重构处理,需要使用使X射线源101和检测器102旋转180度以上而得到的测量像来进行重构运算。
[0041] 在本实施方式中,如图3所示,将通过断层合成拍摄得到的测量像转换成通过使X射线源101和检测器102在同心圆轨道上旋转移动的装置而得到的旋转测量像,并进行重构处理。另外,图3是用于说明转换本实施方式的测量像的处理的概要的图,是X射线拍摄装置120的、与包含X射线源101和检测器102的旋转轴106正交的截面的截面图。如本图所示,由于从通过断层合成拍摄得到的测量像进行转换而得到的旋转测量像所对应的旋转角度范围α小于180度,所以在重构像中残留有伪影。于是,对各测量角度的旋转测量像进行与测量角度对应的加权,强制地使旋转角度范围的端部周边的构造衰减。
[0042] 这里,使用图4(a)和图4(b)来说明本实施方式的加权的影像。图4(a)表示旋转角度范围α为180度的情况下的各测量角度β1、β2、β3、β4中的旋转测量像的强度501、502、503、504、505。此外,,图4(b)表示旋转角度范围α’小于180度的情况下的各测量角度β’1、β’2、β’
3、β’4中的未加权的旋转测量像的强度511、512、513、514、515。在本实施方式中,对该旋转测量像的强度511、512、513、514、515进行加权,来作为具有与旋转测量像的强度变化同等的强度变化的旋转测量像521、522、523、524、525。另外,这里,各旋转测量像的测量角度以从旋转角度范围α的中心开始的角度来表示。
[0043] 为了实现这种转换,图5表示出应用于各旋转测量像的权重的变化形状(权重变化形状)500。如图5所示,权重变化形状例如在旋转角度范围α内,以中心为最大,越移至周边变得越小。
[0044] 为了实现此目的,如图6所示,本实施方式的控制装置103具备:测量部310,其一边使X射线源101和检测器102相对地移动一边进行拍摄来得到测量像;和图像处理部320,其对测量像进行图像处理运算而得到作为显示图像的断层像。
[0045] 本实施方式的控制装置103具备CPU、存储器以及存储装置,通过CPU将预先保持在存储装置中的程序加载于存储器并进行执行来实现这些功能。
[0046] 本实施方式的测量部310使X射线源101和检测器102在沿着床105的方向上同步地且彼此向相反方向直线移动,进行断层合成拍摄,得到测量像。使用图3,对由测量部310进行的断层合成拍摄时的本实施方式的X射线源101和检测器102的动作进行说明。如本图所示,X射线源101从位置A向位置B移动。在这期间,检测器102从位置C向位置D移动,并以规定的非常短的时间间隔,按照预先决定的各测量角度来得到测量像。
[0047] 本实施方式的图像处理部320将测量部310得到的测量像转换成旋转测量像,并应用各测量角度的权重,得到重构像。然后,根据所得到的的重构像生成断层像(截面像)。为了实现此目的,如图6所示,本实施方式的图像处理部320具备:转换部321,其将测量像转换成在使X射线源101和检测器102在同心圆轨道上旋转移动时以规定的旋转角度范围取得的旋转测量像;和重构部323,其对旋转测量像应用与测量角度对应的权重,进行重构运算,来得到重构像。这时,取得旋转测量像的规定的旋转角度范围包含连续地取得旋转测量像的一个以上的单位旋转角度范围,该单位旋转角度范围小于180度,权重是将与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据该旋转测量像得到的重构像的权重。也可以具备决定该权重的权重决定部322。此外,还可以具备从重构像切出任意的面的断层像而生成显示图像的显示图像生成部324。任意的面也可以是与沿着载置被摄体104的床的面平行的面。
[0048] 转换部321将测量部310取得的测量像转换成在使X射线源101’和检测器102’在以旋转轴106为中心的同心圆轨道上旋转移动的情况下取得的旋转测量像。在图3中,测量部310将通过使X射线源101从位置A向位置B移动,并使检测器102从位置C向位置D移动而取得的测量像转换成通过使X射线源101’从位置A’向位置B’旋转移动,并使检测器102’从位置C’向位置D’旋转移动而取得的旋转测量像。本实施方式的转换部321每当从测量像转换成旋转测量像时,也同时计算转换后的各旋转测量像的测量角度。
[0049] 利用几何学的转换来进行转换。即,转换部321通过包含几何学的转换处理的运算处理,将测量像转换成旋转测量像。图7(a)是用于说明由本实施方式的转换部321进行的转换处理的说明图。将通过位置A的X射线源101和位置C的检测器102得到的测量像转换成通过以旋转轴106为旋转中心的圆轨道201上的X射线源101’和圆轨道202上的检测器102’得到的旋转测量像。由X射线源101产生的X射线束入射至检测器102上的检测元件203。求出连结X射线源101和检测元件203的直线与圆轨道201交叉的位置E。此外,求出连结X射线源101和旋转轴106的直线与圆轨道202交叉的位置F。而且,求出连结X射线源101和检测元件203的直线与位置F中的圆轨道202的接线交叉的位置P。
[0050] 通过X射线源101和检测元件203得到的数据被转换成通过位置E的X射线源204和位置F的检测器102’上的位置P的检测元件205得到的数据。另外,预先决定要转换的X射线源101’和检测器102’的同心圆轨道的半径。
[0051] 另外,在本说明书中,如图7(b)所示,在根据测量像转换的旋转测量像中,将两端的旋转测量像检测位置所形成的中心角称为旋转角度范围α,将各旋转测量像与标准位置M形成的中心角称为各自的旋转测量像的测量角度β。
[0052] 权重决定部322决定应用于旋转测量像的、与测量角度对应的权重。对由本实施方式的权重决定部322进行的权重决定处理进行说明。本实施方式的权重决定部322决定权重,以使得根据加权后的各旋转测量像而重构的重构像具有与根据旋转角度范围为180度的情况下的旋转测量像而得到的重构像相同的强弱。其目的在于,如上述那样,强制地使旋转角度范围的周边的构造衰减。因此,权重决定部322将与测量角度对应的权重决定为越是测量角度是旋转角度范围的端部的旋转测量像,越使该旋转测量像的强度衰减。即,权重在得到一个重构像的测量的旋转角度范围中,越是所述测量角度为端部的旋转测量像,越使其强度衰减。
[0053] 与测量角度对应的权重例如为与各旋转测量像相乘的权重值。如图5所示的权重变化形状500那样,权重值为,应用于最靠近进行测量的旋转角度范围的中心的旋转测量像的值成为最大,越移至旋转角度范围的周边变得越小。权重决定部322根据由操作者设定的拍摄条件,来提取旋转角度范围α,并决定与测量角度对应的权重的变化形状(权重变化形状)。然后,转换部321在对各旋转测量像计算其测量角度后,决定应用于各旋转测量像的权重值。另外,权重变化形状的最大值和最小值预先被保持在控制装置103所具备的存储装置中。
[0054] 另外,权重值也可以决定为函数。函数为,以测量角度作为变量,在旋转角度范围的中心取最大值,在两端取最小值,从中心向两端单调地减少。例如,使用3次函数、Sin函数等。
[0055] 此外,与测量角度对应的权重也可以是将各旋转测量像平滑化的区域的尺寸。平滑化的区域的尺寸为,应用于最靠近旋转角度范围的中心的旋转测量像的尺寸成为最小,越移至旋转角度范围的周边变得越大。由此,在周边的角度使用模糊的像,从而能够防止产生使像重复的伪影。
[0056] 权重决定部322根据由操作者设定的拍摄条件,来提取旋转角度范围α,并决定与测量角度对应的平滑化区域尺寸的变化形状(权重变化形状)。然后,转换部321在对各旋转测量像计算其测量角度后,决定应用于各旋转测量像的平滑化区域尺寸。另外,平滑化区域尺寸的最大值和最小值预先被保持在控制装置103所具备的存储装置中。
[0057] 此外,平滑化区域的尺寸也可以决定为函数。函数为,以测量角度作为变量,在旋转角度范围的中心取最小值,在两端取最大值,从中心向两端单调地增加。例如,使用3次函数、Sin函数等。
[0058] 此外,与测量角度对应的权重也可以是通过应用于各旋转测量像的重构滤波器的最大频率。应用于最靠近旋转角度范围的中心的旋转测量像的重构滤波器为到最高频区域为止通过该重构滤波器的形状,并为越移至旋转角度范围的周边越去掉高频区域的形状。由此,在周边的角度使用除去了详细构造的像,能够防止产生使像重复的伪影。
[0059] 权重决定部322根据由操作者设定的拍摄条件,来提取旋转角度范围α,并决定与测量角度对应的通过重构滤波器的最大频率的变化形状(权重变化形状)。然后,转换部321在对各旋转测量像计算其测量角度后,决定通过应用于各旋转测量像的重构滤波器的最大频率。另外,通过重构滤波器的最大频率的最大值和最小值预先被保持在控制装置103具备的存储装置中。
[0060] 图8表示作为各测量角度的权重而应用的重构滤波器的具体例。如本图所示,应用于测量角度最靠近旋转角度范围的中心的旋转测量像的重构滤波器401为到高频区域为止使用的形状。而且,随着测量角度远离旋转角度范围的中心,依次使用去掉高频区域的形状的重构滤波器402、403,在两端,使用仅用于低周波区域的形状的重构滤波器404。
[0061] 重构部323将权重决定部322所决定的权重应用于各测量角度的旋转测量像,实施重构运算,来重构3维像。在本实施方式中,对于重构运算,例如使用公知的反投影(back-projection)法以及滤波反投影(filtered back-projection)法的任意一种。具体而言,例如,对各旋转测量像应用权重后,加入测量角度进行相加,并除以相加次数来得到3维重构像。所应用的权重为权重值、平滑化区域尺寸、重构滤波器的至少一个。
[0062] 显示图像生成部324根据重构部323生成的3维重构像,来生成显示于与X射线拍摄装置120连接的显示装置的图像(截面像、断层像)。一般地,3维重构像作为与旋转轴106垂直的截面像的层积而得到。本实施方式的显示图像生成部324对3维重构像进行公知的切出处理,得到断层合成像,来作为与旋转轴平行的截面像。
[0063] 以下,对由本实施方式的控制装置103进行的拍摄处理的流程进行说明。在拍摄处理中,将测量像转换成在使X射线源101和检测器102在同心圆轨道上旋转移动时取得的测量像,并对旋转测量像赋予权重,进行重构运算,得到重构像,其中,该权重是将与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据各旋转测量像得到的重构像的权重。图9是本实施方式的拍摄处理的处理流程的。另外,这里,权重决定部322在用户设定拍摄条件后,使用拍摄条件,预先决定各测量角度的权重变化形状。在本实施方式中,将权重值、平滑化区域的尺寸、通过重构滤波器的最大频率的至少一个决定为权重。
[0064] 测量部310按照预先决定的程序,使X射线源101和检测器102移动,并且从X射线源101照射X射线,进行测量(步骤S1101),在检测器102中,取得测量像。
[0065] 接着,转换部321将得到的测量像转换成通过使X射线源101和检测器102在同心圆轨道上旋转移动的拍摄装置而得到的旋转测量像(步骤S1102)。这时,转换部321也计算转换后的各旋转测量像的测量角度。
[0066] 权重决定部322根据计算出的测量角度,决定应用于各旋转测量像的权重(步骤S1103)。
[0067] 然后,重构部323对各旋转测量像应用权重,来进行重构运算(加权重构;步骤S1104),从而得到3维重构像。显示图像生成部324根据所得到的3维重构像,切出希望的截面的图像(步骤S1105),并显示于例如显示装置后,结束处理。
[0068] 另外,在重构时赋予至旋转测量像的权重可以分别单独使用基于权重值的权重、基于平滑化区域尺寸的权重、以及基于重构滤波器的权重,也可以将它们组合。
[0069] 此外,在上述处理流程中,构成为在得到旋转角度范围的全测量像之后,得到该全测量像的旋转测量像,进行重构处理,但是处理顺序并不局限于此。例如,也可以针对全测量像,重复在每次得到测量像时得到旋转测量像,在得到旋转角度范围的全旋转测量像后,进行重构处理。
[0070] 此外,也可以构成为在每次得到测量像时得到旋转测量像,决定权重,并进行到重构处理的加入了测量角度的加权相加处理为止。通过这样构成,无需保持旋转角度范围的全测量像、全旋转测量像的存储器,能够使结构简单化。
[0071] 此外,在本实施方式中,以断层合成拍摄为例进行了说明,但是并不局限于此。例如,也可以是在CT摄影中,角度范围α为180度以下的情况。该情况下,转换部321将取得的测量像直接用作旋转测量像。即,X射线源101和检测器102在同心圆轨道上相对地旋转移动,转换部321将测量像作为旋转测量像。
[0072] 此外,在图3中,被摄体104被载置在床105上,其体轴与纸面上的床面平行。该情况下,由于是与一般的透视、摄影装置相同的设置状态,所以能够与透视、摄影装置相同地观察所得到的图像的上下左右。若将被摄体104设置成体轴与纸面垂直,则成为与一般的CT摄影装置相同的设置状态,从而能够与CT像相同地进行观察。此外,也可以将图3旋转90度,将被摄体104的体轴与床面垂直而配置。该情况下,被摄体104不是躺在床105上的状态,而成为坐着的状态或站起的状态。该情况下,若使X射线源101和检测器102以与床面垂直的方式移动,则能够与透视、摄影装置相同地进行观察。此外,若使X射线源101和检测器102平地移动,则能够与CT像相同地进行观察。
[0073] 此外,在这些方式中,也可以将被摄体104的体轴、或者X射线源101、检测器102的旋转轴或移动方向以与床面倾斜的方式设置。由此,能够设置为在被摄体104的内部需要診断的部位不与无需診断的部位重叠,从而得到良好的摄影图像。
[0074] 此外,X射线源101和检测器102的相对移动并不局限于旋转移动、直线移动。只要能够通过转换部321利用几何学的转换,转换成在使X射线源101和检测器102在以旋转轴106为中心的同心圆轨道上旋转移动时得到的旋转测量像即可。
[0075] 如以上说明那样,本实施方式的X拍摄装置具备:向被摄体104照射X射线的X射线源101、检测X射线的检测器102、使X射线源101和检测器102相对地移动而得到测量像的测量部310、以及对所述测量像实施运算处理而得到图像的图像处理部320,所述图像处理部320具备:转换部321,其将所述测量像转换成在使所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上旋转移动时以规定的旋转角度范围取得的旋转测量像;和重构部323,其对所述旋转测量像应用与所述旋转测量像的测量角度对应的权重,并进行重构运算,从而得到重构像,取得所述旋转测量像的规定的旋转角度范围包含连续地取得所述旋转测量像的一个以上的单位旋转角度范围,所述单位旋转角度范围小于180度,所述权重是将与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据所述旋转测量像得到的重构像的权重。
[0076] 这时,也可以将所述权重决定为,在得到一个重构像的测量的旋转角度范围中,越是所述测量角度为端部的旋转测量像,越使强度衰减。
[0077] 此外,所述权重也可以是与各所述测量角度的所述旋转测量像相乘的权重值、将所述测量角度每的所述旋转测量像平滑化的区域的尺寸、以及,通过各所述测量角度的所述旋转测量像所应用的重构滤波器的最大频率中的至少一种。
[0078] 此外,也可以是,所述X射线源101和所述检测器102在沿着载置所述被摄体104的床105的方向上,同步地且彼此向相反方向进行移动,所述转换部321通过包含几何学的转换处理的运算处理,将所述测量像转换成所述旋转测量像。
[0079] 此外,也可以是,所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上相对地旋转移动,所述转换部321将所述测量像作为所述旋转测量像。
[0080] 此外,所述重构运算也可以是反投影法或者滤波反投影法的任意一种。
[0081] 此外,所述图像处理部320还可以具备从所述重构像切出任意的面的断层像而生成显示图像的显示图像生成部324。
[0082] 此外,所述任意的面也可以是与沿着载置所述被摄体的床的面平行的面。
[0083] 另外,在本实施方式的图像处理方法中,根据使向被摄体104照射X射线的X射线源101和检测X射线的检测器102相对地移动并且进行拍摄而得到的测量像来获得重构像,其中,将所述测量像转换成在使所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上旋转移动时以规定的旋转角度范围取得的旋转测量像,对所述旋转测量像赋予权重,进行重构运算,而得到重构像,该权重是将与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据各旋转测量像得到的重构像的权重,作为连续地得到所述旋转测量像的旋转角度范围的单位旋转角度范围小于180度。
[0084] 因此,根据本实施方式,若在旋转轨道上的测量中进行转换,则对在旋转角度范围小于180度的测量中得到的测量像进行转换并进行重构处理,以使得根据该测量像得到的重构像获得与根据在旋转角度范围为180度的测量中得到的测量像而得到的重构像同等的强度变化。由此,在重构像中,能够抑制因旋转角度范围不够而产生的伪影。因此,即使在只能取得旋转角度范围小于180度的测量像的情况下,也能够获得与根据在180度的测量中取得的测量像而得到的重构像相同品质的重构像以及截面像。
[0085] 例如,即使是通过使X射线源101和检测器102彼此平行地向相反方向进行直线移动的断层合成拍摄用的X射线拍摄装置而取得的图像,也能够利用与CT装置相同的重构法,来得到相同品质的图像。因此,不管X射线源101和检测器102的配置、动作、移动范围如何,都能够利用与通常的CT装置相同的重构法,来得到相同品质的截面像。即,根据本实施方式,即使X射线源101和检测器102的移动不是旋转,也无论移动的轨道如何,使用比180度窄的角度范围的摄影像,从而能够得到降低了因角度不足而产生的伪影的重构像。此外,能够得到模糊较少的与CT像类似的断层合成像。
[0086] <<第二实施方式>>
[0087] 接着,对应用本发明的第二实施方式进行说明。在本实施方式中,将应用于各旋转测量像的权重最优化。
[0088] 本实施方式的X射线拍摄装置与第一实施方式相同。即,也可以使用上述图1(a)~(c)的任意一种。此外,各部的功能基本上也相同。但是,在本实施方式中,为了将权重最优化,而使权重决定部322的处理不同。以下,针对本实施方式,主要对与第一实施方式不同的结构进行说明。
[0089] 与第一实施方式相同,本实施方式的权重决定部322将权重值、平滑化区域的尺寸、重构滤波器的形状的至少一种决定为应用于各旋转测量像的各测量角度的权重。此时,将权重构成为能够变化,并且在最终得到的断层像上设定评价值。而且,权重决定部322一边使权重变化一边重复重构处理以及切出处理,将评价值为最好的值决定为权重的最优值。在以后的摄影中,将所决定的最优值作为采用的权重。另外,此时,权重决定部322分别使重构部323和显示图像生成部324进行重构处理和切出处理。即,权重决定部322使用预先决定的评价值,来将权重最优化。
[0090] 例如,在使用与各旋转测量像相乘的权重值来作为权重的情况下,利用以测量角度为变量的函数(权重值决定函数)来确定权重值。此时,权重值决定函数在旋转角度范围的中心取1.0的值,在旋转角度范围的两端取0.0的值。对于权重值决定函数,例如使用3次函数、Sin函数等。而且,评价值使用断层像上的预先决定的区域的像素值的统计值。所使用的统计值例如为分散值、平均值、最大值、最小值、中值、以及锐度等。区域例如设定域或肝脏等没有陡峭的构造的场所。而且,使权重值决定函数的系数变化而分别得到重构像、断层像,从而计算评价值。此时,将通过使用了评价值为最小或极小的系数的权重值决定函数而得到的权重值设为最优的权重值。
[0091] 此时,也可以以权重值决定函数的系数为横轴,以评价值为纵轴来决定评价函数,将评价函数取最小值或者极小值的系数作为得到最优的权重值的系数。
[0092] 此外,也可以在肋骨或脊椎等骨骼、血管等的具有陡峭的构造的场所设定区域,将该区域的统计值用作评价值。该情况下,将评价值为最大或者极大的系数作为得到最优的权重值的系数。或者,也可以以系数为横轴,以评价值为纵轴来决定评价函数,将评价函数取最大值或者极大值的系数作为得到最优的权重的系数。
[0093] 例如,在使用平滑化区域的大小来作为权重的情况下,将测量角度作为变量,将返回像素数的函数作为区域尺寸决定函数。该区域尺寸决定函数在测量角度为旋转角度范围的中心的情况下,例如返回表示1×1像素的区域尺寸的值,在测量角度为旋转角度范围的两端部的情况下,返回表示20×20像素的区域尺寸的值。对于区域尺寸决定函数,例如使用3次函数、Sin函数等。得到最优的尺寸的方法与使用权重值的情况相同。
[0094] 另外,不仅是尺寸,也可以改变形状来将平滑化区域最优化。例如,通过将平滑化的区域变成纵长来进行最优化,能够提取向横向延伸的血管等的构造。作为区域尺寸决定函数,也可以使用能够根据想要提取的构造而包含形状在内进行最优化的函数。
[0095] 此外,例如,在作为权重而使重构滤波器变化的情况下,将测量角度作为变量,将返回所通过的最大频率的相对值的函数作为频率决定函数。该频率决定函数在测量角度为旋转角度范围的中心的情况下,例如使全部的频率通过,在测量角度为旋转角度范围的两端部的情况下,返回所通过的最大频率表示测量角度为中心的情况下的1/32的值。对于频率决定函数,例如横轴取测量角度,纵轴取相对于在测量角度为旋转角度范围的中心的情况下通过的频率的最大频率的相对值,通过3次函数、Sin函数等进行近似。
[0096] 在使用重构滤波器的情况下,也通过变成相比横向在纵向上去掉了高频的形状,从而能够提取在横向上延伸的血管等的构造。因此,作为频率决定函数,也可以设定能够根据想要提取的构造而包含方向在内进行最优化的函数。
[0097] 对由本实施方式的权重决定部322进行的权重决定处理进行说明。图10是本实施方式的权重决定处理的处理流程。这里,根据预先决定的旋转角度范围的全测量像而预先得到全旋转测量像。此外,权重值决定函数的形状、系数的变更量、变更次数K被预先决定,并被保持在存储装置中。
[0098] 若设定拍摄条件,则权重决定部322将计数器k设为1(步骤S2101),在第一实施方式的方法中,决定应用于各旋转测量像的各测量角度的权重的变化形状,并决定权重值决定函数的系数的初始值(步骤S2102)。另外,将系数的初始值设为k=1时的系数(第一个系数)。
[0099] 权重决定部322使重构部323使用由第k个系数确定的权重,来计算3维重构像(步骤S2103)。而且,使显示图像生成部324计算预先决定的截面的截面像(步骤S2104)。然后,权重决定部322计算第k个评价值(步骤S2105)。所计算出的第k个评价值与第k个系数建立对应地保持于存储装置等。
[0100] 然后,判断是否重复了K次(步骤S2106),若小于K次,则更新为变化了预先决定的变化量的系数,并且将计数器k加1(步骤S2107),返回至步骤S2103。
[0101] 在步骤S2106中,若重复了K次,则权重决定部322根据K个评价值来决定最优的系数(步骤S2108),从而决定权重的最优值(步骤S2109)。另外,最优的系数是在K个评价值中确定成为最小(或者最大)的评价值,并与该的评价值建立对应的系数。
[0102] 另外,决定最优的权重的权重决定处理并不局限于上述方法。能够应用各种公知的最优化方法。
[0103] 另外,本实施方式的测量部310的测量处理、由权重决定部322决定权重后的重构部323和显示图像生成部324的处理与第一实施方式相同。在本实施方式中,作为权重,也使用权重值、平滑化区域的尺寸、重构滤波器的形状的至少一种即可。
[0104] 此外,在本实施方式中,只要X射线拍摄装置是能够取得可在转换部321中转换成旋转测量像的测量像的装置,则与该X射线源101和检测器102的配置、动作、移动范围无关,其中该旋转测量像通过使X射线源101和检测器102以旋转轴106为中心在同心圆轨道上旋转移动的装置来取得。
[0105] 如以上说明那样,本实施方式的X拍摄装置具备:向被摄体104照射X射线的X射线源101、检测X射线的检测器102、使X射线源101和检测器102相对地移动而得到测量像的测量部310、以及对所述测量像实施运算处理而得到图像的图像处理部320,所述图像处理部320具备:转换部321,其将所述测量像转换成在所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上旋转移动时以规定的旋转角度范围取得的旋转测量像;重构部323,其将与所述旋转测量像的测量角度对应的权重应用于所述旋转测量像,进行重构运算,而得到重构像,取得所述旋转测量像的规定的旋转角度范围包括连续地取得所述旋转测量像的一个以上的单位旋转角度范围,所述单位旋转角度范围小于180度,所述权重是将与在旋转角度范围为
180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据所述旋转测量像得到的重构像的权重。
[0106] 此时,所述权重也可以被决定为,在得到一个重构像的测量的旋转角度范围中,越是所述测量角度为端部的旋转测量像,越使强度衰减。
[0107] 此外,所述图像处理部320还具备决定所述权重的权重决定部322,所述权重决定部322也可以使用预先决定的评价值,来将所述权重最优化。
[0108] 此外,所述权重也可以是与各所述测量角度的所述旋转测量像相乘的权重值、将各所述测量角度的所述旋转测量像平滑化的区域的尺寸、以及,通过应用于各所述测量角度的所述旋转测量像的重构滤波器的最大频率的至少一种。
[0109] 此外,也可以是,所述X射线源101和所述检测器102在沿着载置所述被摄体104的床105的方向上,同步地且彼此向相反方向移动,所述转换部321通过包含几何学的转换处理的运算处理,将所述测量像转换成所述旋转测量像。
[0110] 此外,也可以是,所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上相对地旋转移动,所述转换部321将所述测量像作为所述旋转测量像。
[0111] 此外,所述重构运算也可以是反投影法或者滤波反投影法的任意一种。
[0112] 此外,所述图像处理部320还可以具备从所述重构像切出任意的面的断层像而生成显示图像的显示图像生成部324。
[0113] 此外,所述任意的面也可以是与沿着载置所述被摄体的床的面平行的面。
[0114] 另外,本实施方式的图像处理方法是根据一边使向被摄体104照射X射线的X射线源101和检测X射线的检测器102相对地移动一边进行拍摄而得到的测量像来获得重构像的图像处理方法,在该图像处理方法中,将所述测量像转换成在使所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上旋转移动时以规定的旋转角度范围取得的旋转测量像,对所述旋转测量像赋予权重,进行重构运算,而得到重构像,其中,该权重是将与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据各旋转测量像得到的重构像的权重,作为连续地得到所述旋转测量像的旋转角度范围的单位旋转角度范围小于180度。
[0115] 因此,根据本实施方式,与第一实施方式相同,不论X射线源和检测器的配置、动作、移动范围如何,都能够利用与通常的CT装置相同的重构法,来得到相同品质的截面像。另外,根据本实施方式,将该权重最优化。因此,通过最优化,能够根据摄影对象、摄影条件,而得到最好的截面像。此外,能够通过使用评价函数,而自动地进行最优化。因此,也使操作者的负担较少。
[0116] <<第三实施方式>>
[0117] 接着,对应用本发明的第三实施方式进行说明。在本实施方式中,重复进行小于180度的规定的旋转角度范围(单位旋转角度范围)的测量。在各单位旋转角度范围内,按照各预先决定的测量角度,连续地得到测量像。即,在本实施方式中,进行多次得到一个重构像且与不同旋转角度范围对应的测量。在本实施方式中,按照各单位旋转角度范围来重构图像。此外,按照各单位旋转角度范围,利用第一实施方式同样的方法来决定权重。另外,取得测量像的各单位旋转角度范围也可以不连续。
[0118] 本实施方式的X射线拍摄装置基本上与第一实施方式相同。但是由测量部310进行的测量处理不同。以下,针对本实施方式,主要说明与第一实施方式不同的结构。另外,在本实施方式中,以使用X射线源101和检测器102在以旋转轴106为中心的同心圆轨道上旋转移动的放射线拍摄装置的情况为例进行说明。
[0119] 以下,对由本实施方式的测量部310进行的测量处理进行说明。本实施方式的测量部310进行预先决定的一个以上的单位旋转角度范围的测量。在一个单位旋转角度范围内的测量中,与第一实施方式相同,按照预先决定的各测量角度来取得测量像。
[0120] 图11表示具体例。在本图所示的例子中,测量部310进行第一单位旋转角度范围601和第二单位旋转角度范围602这两个单位旋转角度范围的测量,并分别按照各测量角度来得到测量像,该第一单位旋转角度范围601是X射线源101从位置A旋转移动到位置B的范围,该第二单位旋转角度范围602是X射线源101从位置G旋转移动到位置H的范围。另外,此时,检测器102分别在从位置C到位置D、以及从位置I到位置J之间旋转移动。
[0121] 另外,针对各单位旋转角度范围,本实施方式的权重决定部322利用与第一实施方式相同的方法来决定权重。
[0122] 例如,这时,图11的图表711、712分别表示应用于在第一单位旋转角度范围601(检测器从位置C移动到位置D)得到的测量像(旋转测量像)的各测量角度的权重的变化形状(权重变化形状),以及应用于在第二单位旋转角度范围602(检测器从位置I移动到位置J)得到的旋转测量像的各测量角度的权重变化形状。哪一种都与第一实施方式相同,在单位旋转角度范围的中心取最大值,向单位旋转角度范围的两端而单调地减少。
[0123] 另外,测量部310取得各单位旋转角度范围的测量像(旋转测量像)之后的各部的处理与第一实施方式相同。即,与第一实施方式相同,转换部321在测量部310每次取得预先决定的单位旋转角度范围的测量像时,将该测量像转换成旋转测量像。重构部323将权重决定部322所决定的权重应用于各旋转测量像,得到3维重构像。然后,显示图像生成部324得到希望的截面像。
[0124] 以下,对由本实施方式的控制装置103进行的拍摄处理的流程进行说明。图12是本实施方式的拍摄处理的处理流程。这里,测量部310分别测量旋转角度范围小于180度的M处的区域(单位旋转角度范围)。m是计数器。此外,各区域的各测量角度的权重预先由权重决定部322决定。此外,这里,例示了测量部310在每次得到一个单位旋转角度范围的测量像时,得到3维重构像和截面像,并沿着时间的经过而连续显示一系列的截面像的情况。
[0125] 测量部310对计数器m进行初始化(步骤S3101)。此外,测量部310使X射线源101和检测器102的旋转移动以及X射线的放射开始(步骤S3102)。然后,测量部310取得预先决定的第m个单位旋转角度范围的测量像(步骤S3103)。在此之后,转换部321计算旋转测量像和其测量角度(步骤S3104)。权重决定部322决定应用于该旋转测量像的权重(步骤S3105)。
[0126] 重构部323使用第一实施方式的方法,得到第m个单位旋转角度范围的3维重构像(步骤S3106)。显示图像生成部324得到第m个单位旋转角度范围的预先决定的面的截面像(步骤S3107),并显示于显示装置(步骤3108)。
[0127] 测量部310重复从步骤S3103到步骤S3108的处理,直到第M个单位旋转角度范围为止(步骤S3109、S3110)。
[0128] 另外,在本实施方式中,重构时赋予至旋转测量像的权重也至少使用基于权重值的权重、基于平滑化区域尺寸的权重、以及基于重构滤波器的权重中的一个即可。
[0129] 此外,在本实施方式中,也与第一实施方式相同,构成为在得到一个单位旋转角度范围的全测量像之后,得到该单位旋转角度范围的全测量像的旋转测量像,进行重构处理,但是处理顺序并不局限于此。例如,也可以针对一个单位旋转角度范围的全测量像,重复在每次得到测量像时得到旋转测量像,在得到单位旋转角度范围的全旋转测量像后,进行重构处理。
[0130] 此外,也可以构成为在每次得到各测量角度的测量像时,得到旋转测量像,决定权重,进行到重构处理的加入了测量角度的加权相加处理为止。通过这样构成,不需要保持一个单位旋转角度范围的全测量像、全旋转测量像的存储器,能够使结构简单化。
[0131] 此外,在本实施方式中,只要X射线拍摄装置120是能够取得可在转换部321中转换成旋转测量像的测量像的装置,则与X射线源101和检测器102的配置、动作、移动范围无关,该旋转测量像通过使该X射线源101和检测器102以旋转轴106为中心在同心圆轨道上旋转移动的装置而取得。
[0132] 如以上说明那样,本实施方式的X拍摄装置具备:向被摄体104照射X射线的X射线源101、检测X射线的检测器102、使X射线源101和检测器102相对地移动而得到测量像的测量部310、以及对所述测量像实施运算处理而得到图像的图像处理部320,所述图像处理部320具备:转换部321,其将所述测量像转换成在使所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上旋转移动时以规定的旋转角度范围取得的旋转测量像;和重构部323,其将与所述旋转测量像的测量角度对应的权重应用于所述旋转测量像,进行重构运算,得到重构像,取得所述旋转测量像的规定的旋转角度范围包含连续地取得所述旋转测量像的一个以上的单位旋转角度范围,所述单位旋转角度范围小于180度,所述权重是将与在旋转角度范围为
180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据所述旋转测量像得到的重构像的权重。
[0133] 此时,也可以将所述权重决定为在得到一个重构像的测量的旋转角度范围中,越是所述测量角度为端部的旋转测量像,越使强度衰减。
[0134] 此外,也可以将所述权重决定为在单位旋转角度范围中,越是所述测量角度为端部的旋转测量像,越使强度衰减。
[0135] 此外,也可以进行多次得到所述一个重构像且与不同的所述旋转角度范围对应的测量。
[0136] 此外,也可以是,所述图像处理部320还具备决定所述权重的权重决定部322,所述权重决定部322使用预先决定的评价值,将所述权重最优化。
[0137] 此外,所述权重也可以是与所述各测量角度的所述旋转测量像相乘的权重值、将各所述测量角度的所述旋转测量像平滑化的区域的尺寸、以及通过应用于各所述测量角度的所述旋转测量像的重构滤波器的最大频率中的至少一个。
[0138] 此外,也可以是,所述X射线源101和所述检测器102在沿着载置所述被摄体104的床105的方向上,同步地且彼此向相反方向移动,所述转换部321通过包含几何学的转换处理的运算处理,来将所述测量像转换成所述旋转测量像。
[0139] 此外,也可以是,所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上相对地旋转移动,所述转换部321将所述测量像作为所述旋转测量像。
[0140] 此外,所述重构运算也可以是反投影法或者滤波反投影法的任意一种。
[0141] 此外,所述图像处理部320还可以具备从所述重构像切出任意的面的断层像而生成显示图像的显示图像生成部324。
[0142] 此外,所述任意的面也可以是与沿着载置所述被摄体104的床105的面平行的面。
[0143] 另外,本实施方式的图像处理方法是根据一边使向被摄体104照射X射线的X射线源101和检测X射线的检测器102相对地移动一边进行拍摄而得到的测量像来获得重构像的图像处理方法,在该图像处理方法中,将所述测量像转换成在使所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上旋转移动时以规定的旋转角度范围取得的旋转测量像,对所述旋转测量像赋予权重,进行重构运算,而得到重构像,其中,该权重是将与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据各旋转测量像得到的重构像的权重,作为连续地得到所述旋转测量像的旋转角度范围的单位旋转角度范围小于180度。
[0144] 因此,根据本实施方式,与第一实施方式相同,不论X射线源和检测器的配置、动作、移动范围如何,都能够利用与通常的CT装置相同的重构法,来得到相同品质的截面像。
[0145] 此外,根据本实施方式,通过按照各规定的时间设定单位旋转角度范围,并重复处理,能够得到各时间的图像(例如断层合成像)。通过沿着时间的经过而连续显示该一系列的图像,能够观察时间的变化。例如,通过在血管造影时进行显示,能够观察造影的时间变化。
[0146] 此外,通过使单位旋转角度范围与体动同步地进行设定,即使拍摄对象部位为体动较大的部位,也能够得到伪影较少的图像。或者也能够提示伴随体动的变化。
[0147] 例如,若选择多个处于心脏扩张期的状态的角度范围来分别作为单位旋转角度范围,并进行本实施方式的测量和图像处理,则得到扩张期的图像。同样地,若选择多个处于收缩期的状态的角度范围来分别作为单位旋转角度范围,并进行本实施方式的拍摄和图像处理,则得到收缩期的图像。由此,能够降低因心拍的影响而造成的伪影。
[0148] 例如,若选择多个处于呼气的状态的角度范围来分别作为单位旋转角度范围,并进行本实施方式的拍摄和图像处理,则得到呼气时的图像。同样地,若选择多个处于吸气的状态的角度范围来分别作为单位旋转角度范围,并进行本实施方式的拍摄和图像处理,则得到吸气时的图像。由此,能够降低因呼吸的影响而造成的伪影。
[0149] 或者,使用骨骼、标记等指标来检测被摄体的运动,若选择多个没有运动的角度范围来作为单位旋转角度范围,并进行本实施方式的拍摄和图像处理,则得到没有运动的状态的图像。同样地,若选择多个处于运动相同的状态的角度范围来作为单位旋转角度范围,并进行本实施方式的拍摄和图像处理,则得到运动相同的状态的图像。由此,能够降低因被摄体的运动的影响而造成的伪影。
[0150] 此外,例如,在进行断层合成拍摄的情况下,将在各单位旋转角度范围得到的断层合成像作为从各自的单位旋转角度范围的中心角度看到的像。由此,得到取得左右平衡的良好画质的断层合成像。此外,将在各单位旋转角度范围得到的断层合成像作为从相同的旋转角度看到的像。由此,始终能够显示从相同的方向看到的断层合成像。
[0151] 此外,根据本实施方式,由于在各单位旋转角度范围,对各自的旋转测量像赋予与第一实施方式相同的权重变化形状对应的权重,所以即使在所设定的多个单位旋转角度范围之间(第一单位旋转角度范围与第二单位旋转角度范围之间)分离较大的情况下,也能够防止在重构像中产生伪影,能够得到高品质的图像。
[0152] 另外,在本实施方式中,以预先决定取得测量像的单位旋转角度范围的情况为例进行了说明,但并不局限于此。也可以构成为X射线拍摄装置110、120、130例如具备生物体监控装置等,测量部310决定取得定时。
[0153] 此外,在本实施方式中,作为具体例,以单位旋转角度范围为两个的情况为例进行了说明,但是单位旋转角度范围并不局限于两个,也可以设定若干个。此外,在重复进行摄影的情况下等,也可以在圆轨道上转换的旋转角度的相同的位置得到多个旋转测量像。该情况下,对在相同的位置得到的多个旋转测量像的每一个所应用的权重为用计算出的权重除以重叠的旋转测量像的个数得到的值。
[0154] <<第四实施方式>>
[0155] 接着,对应用本发明的第四实施方式进行说明。在本实施方式中,与第三实施方式相同,重复进行小于180度的规定的单位旋转角度范围的测量。在各单位旋转角度范围内,按照预先决定的各测量角度连续地得到测量像。但是,在本实施方式中,根据在多个单位旋转角度范围得到的测量像来重构一个图像。另外,取得各测量像的各单位旋转角度范围也可以不连续。
[0156] 本实施方式的X射线拍摄装置基本上与第一实施方式相同。但是,在本实施方式中,为了根据多个单位旋转角度范围的旋转测量像来得到一个重构像,权重决定部322所决定的权重变化形状不同。此外,为了得到与多个单位旋转角度范围对应的旋转测量像,测量部310的处理也不同。以下,针对本实施方式,主要对与第一实施方式不同的结构进行说明。另外。在本实施方式中,以使用使X射线源101和检测器102在以旋转轴106为中心的同心圆轨道上旋转移动的放射线拍摄装置的情况为例进行说明。
[0157] 本实施方式的测量部310进行的测量处理基本上与第三实施方式的测量处理相同。即,在预先决定的一个以上的单位旋转角度范围取得测量像。
[0158] 在本实施方式中,应用于根据在各单位旋转角度范围取得的测量像而得到的旋转测量像的权重变化形状不同。图13表示出本实施方式的权重变化形状的具体例。这里,与第三实施方式相同,将单位旋转角度范围设为X射线源101从位置A旋转移动到位置B的第一单位旋转角度范围601和从位置G旋转移动到位置H的第二单位旋转角度范围602这两个范围。这时,检测器102分别在从位置C到位置D以及从位置I到位置J之间旋转移动。图13的图表
721和722、或者731和732分别表示本实施方式的各测量角度的权重变化形状。这里,为了进行比较,在第三实施方式中同时表示各测量角度的权重变化形状711、712。
[0159] 如本图所示,本实施方式的权重变化形状721、722为在取得测量像的单位旋转角度范围整体的角度方向的中心取最大值,朝向端部单调地减少的形状。具体而言,是在从位置C到位置J之间的旋转角度范围的中心MID取最大值,朝向端部(位置C和位置J)单调地减少的形状。即,所述权重在得到一个重构像的测量的旋转角度范围中,越是所述测量角度为端部的旋转测量像,越使强度衰减。
[0160] 此外,也可以为本图最下端所示的权重变化形状731、732。权重变化形状731、732是如下形状:仅应用于各单位旋转角度范围的旋转测量像的权重的最大值沿着在单位旋转角度范围整体的范围的角度方向的中心取最大值,朝向端部单调地减少的形状730而变化,在各单位旋转角度范围内,在中心取最大值,朝向两端部单调地减少。这时,在两端的单位旋转角度范围,从端部到该单位旋转角度范围的中心为止的形状为沿着上述形状730的形状。
[0161] 具体而言,是在从端部位置C到位置J之间的角度范围的中心MID取最大值,在位置C、位置D取最小值的形状731和在位置I和位置J的中心取最大值,在位置I和位置J取最小值的形状732。另外,形状732的最大值为形状730上的值。即,权重在所述单位旋转角度范围中,越是所述测量角度为端部的旋转测量像,越使强度衰减,各所述单位旋转角度范围越从得到全测量的旋转测量像的旋转角度范围的中心离开,该单位旋转角度范围的最大值变得越小。
[0162] 在本实施方式中,权重决定部32利用上述任意一种方法来决定应用于各旋转测量像的权重。
[0163] 接着,说明由本实施方式的控制装置103进行的拍摄处理的流程。图14是本实施方式的拍摄处理的处理流程。这里,测量部310分别对旋转角度范围小于180度的M处区域(单位旋转角度范围)进行拍摄。m为计数器。此外,预先由权重决定部322来决定各区域的各测量角度的权重。
[0164] 测量部310对计数器m进行初始化(步骤S4101)。此外,测量部310使X射线源101和检测器102的旋转移动以及X射线的放射开始(步骤S4102)。然后,测量部310取得预先决定的第m个单位旋转角度范围的测量像(步骤S4103)。在此之后,转换部321计算旋转测量像及其测量角度(步骤S4104)。此外,权重决定部322决定应用于各旋转测量像的权重(步骤S4105)。
[0165] 测量部310直至第M个单位旋转角度范围为止重复步骤S4103和步骤S4105的处理(步骤S4106、S4107)。
[0166] 若完成全单位旋转角度范围的测量,则重构部323对全单位旋转角度范围的旋转测量像分别应用权重决定部322决定的权重,得到3维重构像(步骤S4108)。显示图像生成部324从该得到的3维重构像中得到预先决定的面的截面像(步骤S4109),并显示于显示装置(步骤4110)。
[0167] 另外,在本实施方式中,重构时赋予至旋转测量像的权重使用基于权重值的权重、基于平滑化区域尺寸的权重、以及基于重构滤波器的权重的至少一个即可。
[0168] 此外,在本实施方式中,构成为在得到全单位旋转角度范围的全测量像之后,得到全测量像的旋转测量像,进行重构处理,但是处理顺序并不局限于此例如,也可以针对全测量像,重复在每次得到各测量角度的测量像时得到旋转测量像,在得到全单位旋转角度范围的全旋转测量像后,进行重构处理。
[0169] 此外,也可以构成为在每次得到各测量角度的测量像时得到旋转测量像,决定权重,并进行到重构处理的加入了测量角度的加权相加处理为止。通过这样构成,无需保持全测量像、全旋转测量像的存储器,能够使结构简单化。
[0170] 此外,在本实施方式中,只要X射线拍摄装置120是能够取得在转换部321中转换成旋转测量像的测量像的装置,则与该X射线源101和检测器102的配置、动作、移动范围无关,其中该旋转测量像通过使X射线源101和检测器102以旋转轴106为中心在同心圆轨道上旋转移动的装置来取得。
[0171] 此外,在本实施方式中,也可以与第三实施方式相同,构成为具备生物体监控装置等,测量部310决定取得测量像的各单位旋转角度范围、测量像取得定时。
[0172] 此外,在本实施方式中,取得测量像的单位旋转角度范围并不局限于两个。此外,在重复进行测量,从而得到在圆轨道上相同测量角度的多个测量像的情况下,应用于根据各测量像得到的旋转测量像的权重为用权重决定部322决定的权重除以重叠的测量像的个数得到的值。
[0173] 如以上说明那样,本实施方式的X拍摄装置具备:向被摄体104照射X射线的X射线源101、检测X射线的检测器102、使X射线源101和检测器102相对地移动而得到测量像的测量部310、以及对所述测量像实施运算处理而得到图像的图像处理部320,所述图像处理部320具备:转换部321,其将所述测量像转换成在使所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上旋转移动时以规定的旋转角度范围取得的旋转测量像;和重构部323,其将与所述旋转测量像的测量角度对应的权重应用于所述旋转测量像,进行重构运算,从而得到重构像,取得所述旋转测量像的规定的旋转角度范围包括连续地取得所述旋转测量像的一个以上的单位旋转角度范围,所述单位旋转角度范围小于180度,所述权重将与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据所述旋转测量像得到的重构像。
[0174] 这时,所述权重也可以被决定为,在得到一个重构像的测量的旋转角度范围中,越是所述测量角度为端部的旋转测量像,越使强度衰减。
[0175] 此外,所述权重还可以被决定为,在作为连续地得到旋转测量像的旋转角度范围的单位旋转角度范围中,越是所述测量角度为端部的旋转测量像,越使强度衰减。
[0176] 此外,作为连续地得到旋转测量像的旋转角度范围的各单位旋转角度范围的最大值也可以被决定为,该单位旋转角度范围越从得到全测量的旋转测量像的旋转角度范围的中心离开,该最大值变得越小。
[0177] 此外,所述重构部323也可以根据在多个所述单位旋转角度范围得到的旋转测量像来得到一个所述重构像。
[0178] 此外,所述图像处理部320还具备决定所述权重的权重决定部322,所述权重决定部322也可以使用预先决定的评价值来将所述权重最优化。
[0179] 此外,所述权重也可以是与各所述测量角度的所述旋转测量像相乘的权重值、将各所述测量角度的所述旋转测量像平滑化的区域的尺寸、以及通过应用于各所述测量角度的所述旋转测量像的重构滤波器的最大频率中的至少一个。
[0180] 此外,也可以是,所述X射线源101和所述检测器102在沿着载置所述被摄体104的床105的方向上同步地且彼此向相反方向移动,所述转换部321通过包含几何学的转换处理的运算处理,来将所述测量像转换成所述旋转测量像。
[0181] 此外,也可以是,所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上相对地旋转移动,所述转换部321将所述测量像作为所述旋转测量像。
[0182] 此外,所述重构运算也可以是反投影法或者滤波反投影法的任意一种。
[0183] 此外,所述图像处理部320还可以具备从所述重构像切出任意的面的断层像,并生成显示图像的显示图像生成部324。
[0184] 此外,所述任意的面也可以是与沿着载置所述被摄体的床的面平行的面。
[0185] 另外,本实施方式的图像处理方法是根据一边使向被摄体104照射X射线的X射线源101和检测X射线的检测器102相对的移动一边进行拍摄而得到的测量像来获得重构像的图像处理方法,在该图像处理方法中,将所述测量像转换成在使所述X射线源101和所述检测器102在同心圆轨道上旋转移动时以规定的旋转角度范围取得的旋转测量像,对所述旋转测量像赋予权重,进行重构运算,而得到重构像,该权重是将与在旋转角度范围为180度的测量中得到的重构像同等的强度变化赋予至根据各旋转测量像得到的重构像的权重,作为连续地得到所述旋转测量像的旋转角度范围的单位旋转角度范围小于180度。
[0186] 因此,根据本实施方式,与第一实施方式相同,不管X射线源和检测器的配置、动作、移动范围如何,都能够通过与通常的CT装置相同的重构法,来得到相同的品质的截面像。
[0187] 此外,与第三实施方式相同,通过使单位旋转角度范围与体动同步地进行设定,即使拍摄对象部位为体动较大的部位,也能够得到伪影较少的图像。或者也能够提示伴随体动的变化。
[0188] 此外,根据本实施方式,根据被划分为多个的测量像来重构一个图像。因此,即使拍摄对象部位是体动较大的部位,也能够仅使用体动的变位等级为相同程度的定时的投影数据来得到重构的图像。由此,能够提高重构像的值的精度,也能够提高根据重构像得到的断层像的画质。此外,由于用于重构处理的测量像的张数增加,所以能够降低噪音。另外,由于重构一个图像的旋转角度范围扩大,所以能够减少伪影。由此,进一步提高重构像的画质,并提高所得到的断层像的画质。
[0189] 一般,对作为旋转角度范围能够实现180度以上的CT装置而言,为大型的装置。此外,由于被摄体104被X射线源101和检测器102包围,所以在拍摄时主刀者难于接近被摄体104,例如在手术中难以使用。另一方面,作为旋转角度范围小于180度的X射线拍摄装置、以及X射线源和检测器的轨道为直线轨道的断层合成拍摄用的X射线拍摄装置是小规模的,此外,主刀者在拍摄中易于接近被摄体104。因此,根据上述各实施方式,不管测量场所如何,即使在手术中等,也能够得到与以往的CT像同等的画质的截面像。
[0190] 另外,在上述各实施方式中构成为,通过X射线拍摄装置具备的控制装置103来实现图像处理部320的功能,但是并不局限于此。例如,也可以被构筑在能够与X射线拍摄装置进行数据的收发的、与X射线拍摄装置独立的信息处理装置上。
[0191] 另外,上述各实施方式能够应用于在血管系统、非血管系统、造影、非造影、整形、外科、齿科、各部位穿刺时、放射线治疗时等测量的各种测量像。
[0192] 此外,上述各实施方式并不局限于基于X射线的测量,对光、X射线、放射线等的测量也是有效的。
[0193] 符号说明
[0194] 100:X射线管
[0195] 101:X射线源
[0196] 101’:X射线源
[0197] 102:检测器
[0198] 102’:检测器
[0199] 103:控制装置
[0200] 104:被摄体
[0201] 105:床
[0202] 106:旋转轴
[0203] 108:臂
[0204] 109:移动装置
[0205] 110:X射线拍摄装置
[0206] 120:X射线拍摄装置
[0207] 130:X射线拍摄装置
[0208] 201:圆轨道
[0209] 202:圆轨道
[0210] 203:检测元件
[0211] 204:X射线源
[0212] 205:检测元件
[0213] 310:测量部
[0214] 320:图像处理部
[0215] 321:转换部
[0216] 322:权重决定部
[0217] 323:重构部
[0218] 324:显示图像生成部
[0219] 401:重构滤波器
[0220] 402:重构滤波器
[0221] 403:重构滤波器
[0222] 404:重构滤波器
[0223] 500:变化形状
[0224] 501:强度
[0225] 502:强度
[0226] 503:强度
[0227] 504:强度
[0228] 505:强度
[0229] 511:强度
[0230] 512:强度
[0231] 513:强度
[0232] 514:强度
[0233] 515:强度
[0234] 521:强度
[0235] 522:强度
[0236] 523:强度
[0237] 524:强度
[0238] 525:强度
[0239] 601:单位旋转角度范围
[0240] 602:单位旋转角度范围
[0241] 711:权重变化形状
[0242] 712:权重变化形状
[0243] 721:变化形状
[0244] 722:权重变化形状
[0245] 730:形状
[0246] 731:权重变化形状
[0247] 732:权重变化形状
[0248] 910:截面
[0249] 920:截面
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