放射線斷層圖像生成方法以及放射線斷層圖像生成程序的制作方法
【專利摘要】在步驟S2的區(qū)域插值步驟中，針對在步驟S1的提取分離步驟中提取分離出的異質物(例如金屬等高密度的物質)的圖像(實施例中為插值前投影數(shù)據(jù))，對該異質物的區(qū)域(金屬等的區(qū)域)進行插值，因此如果在步驟S3的第一斷層圖像生成步驟中根據(jù)進行該插值而生成的插值圖像(實施例中為插值后投影數(shù)據(jù))生成斷層圖像(實施例中為第一斷層圖像)，則能夠在維持高空間分辨率的同時減少偽影。
【專利說明】放射線斷層圖像生成方法以及放射線斷層圖像生成程序
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及基于通過分別從互不相同的方向照射被檢體的放射線束而獲取到的多個放射線圖像來生成斷層圖像的放射線斷層圖像生成方法以及放射線斷層圖像生成程序，特別是涉及如下一種技術:生成包含與構成被檢體中的關注區(qū)域的物質不同性質的異質物(例如與構成生物體的物質相比高密度的物質或者低密度的物質)的部分的被檢體的斷層圖像。
【背景技術】
[0002]作為以往的放射線斷層圖像生成裝置，例如存在一種X射線斷層攝影裝置。如圖7所示，該X射線斷層攝影裝置使X射線管101與X射線檢測器102隔著被檢體M相向配置，使X射線管101沿著作為被檢體M的長度方向的體軸Z方向平行移動，與之同步地使X射線檢測器102以在與X射線管101的平行移動相反的方向上平行移動的方式進行連動。另外，為了使被檢體M的特定的斷層面(基準面)上的任意的點在X射線檢測器102上總為相同的位置，一邊改變X射線管101向被檢體M的X射線照射角度一邊連續(xù)地進行拍攝。在X射線斷層攝影裝置中，除了這樣的平行移動(直線掃描)以外，還能夠實現(xiàn)如圖8所示那樣的伴隨用于保持X射線管101和X射線檢測器102的C臂(省略圖示)的旋轉(繞與體軸z和水平面正交的短邊方向的軸心)進行的圓弧移動(圓掃描)等各種掃描軌跡。
[0003]X射線斷層攝影 裝置也被稱為“斷層合成”。在X射線斷層攝影裝置中，為了生成斷層圖像，存在被稱為“移位相加法”的重建方法；以及與使X射線管、X射線檢測器繞被檢體的體軸的軸心進行旋轉來生成斷層圖像的X射線CT (Computed Tomography:計算機斷層掃描)裝置同樣地基于濾波反投影(FBP:Filtered Back Projection法)(也被稱為“濾波校正反投影法”)的重建方法等(例如參照非專利文獻I)，其中，該“移位相加法”是一邊使通過分別從互不相同的方向(投影角度)照射被檢體的X射線束而獲取到的多個投影數(shù)據(jù)(放射線圖像)分別進行適量移位一邊進行加法運算處理。
[0004]如果作為被檢體以人體為例進行說明，則作為構成被檢體中的關注區(qū)域的物質存在構成生物體的物質。作為與構成該生物體的物質相比高密度的物質，存在金屬制人工關節(jié)，外固定器、牙齒的填充物等，這些高密度的物質由金屬等形成，用與生物體組織相比高密度的物質來吸收放射線。除此以外，在包含與構成生物體的物質相比低密度的物質的情況下，在與生物體組織相比低密度的物質中透過放射線。
[0005]非專利文獻1:塩見剛“卜? >七'> 7 Θ原理i応用~FPD #生?出L.t新技術~”(鹽見剛《斷層圖像的原理和應用~產(chǎn)生FPD的新技術》)，醫(yī)用圖像信息學會雜志，Vol.24Νο.2,22-27,2007.
【發(fā)明內(nèi)容】
_6] 發(fā)明要解決的問題
[0007]然而，在對具有這種金屬等的被檢體進行斷層攝影的情況下，存在如下問題。sp，存在在被檢體包含金屬等高密度的物質的情況下利用重建方法會在所生成的斷層圖像的金屬等附近產(chǎn)生偽影(artifact)這樣的問題。例如，在上述濾波反投影(FBP)法、Likelihood Expectation Maximization(似然期望值法)(ML-EM)法的情況下產(chǎn)生金屬等周圍的偽影。作為抑制金屬等周圍的偽影的重建方法列舉出上述移位相加法，但空間分辨率差。以高密度的物質為例進行了說明，但在低密度的物質的情況下也產(chǎn)生偽影。
[0008]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供能夠在維持高空間分辨率的同時減少偽影的放射線斷層圖像生成方法以及放射線斷層圖像生成程序。
_9] 用于解決問題的方案
[0010]本發(fā)明為了實現(xiàn)這種目的而采用如下結構。
[0011]即，本發(fā)明所涉及的放射線斷層圖像生成方法基于通過分別從互不相同的方向照射被檢體的放射線束而獲取到的多個放射線圖像來生成斷層圖像，其特征在于，包括以下步驟:提取分離步驟，從所獲取到的上述放射線圖像提取分離與構成被檢體中的關注區(qū)域的物質不同性質的異質物的圖像；區(qū)域插值步驟，針對在該提取分離步驟中提取分離出的上述異質物的圖像，根據(jù)該異質物的區(qū)域的周圍區(qū)域對該異質物的區(qū)域進行插值，來生成插值圖像；以及第一斷層圖像生成步驟，根據(jù)在該區(qū)域插值步驟中對該異質物的區(qū)域進行插值而生成的上述插值圖像來生成斷層圖像。
[0012][作用和效果]根據(jù)本發(fā)明所涉及的放射線斷層圖像生成方法，在提取分離步驟中，從所獲取到的放射線圖像提取分離與構成被檢體中的關注區(qū)域的物質不同性質的異質物的圖像，在區(qū)域插值步驟中，針對在該提取分離步驟中提取分離出的異質物的圖像，根據(jù)該異質物的區(qū)域的周圍區(qū)域對該異質物的區(qū)域進行插值，來生成插值圖像。而且，在第一斷層圖像生成步驟中，根據(jù)在該區(qū)域插值步驟中對該異質物的區(qū)域進行插值而生成的插值圖像來生成斷層圖像。在區(qū)域插值步驟中針對在提取分離步驟中提取分離出的異質物的圖像對該異質物的區(qū)域進行插值，因·此如果在第一斷層圖像生成步驟中根據(jù)進行該插值而生成的插值圖像來生成斷層圖像，則能夠抑制由該異質物(例如金屬)產(chǎn)生的偽影，能夠觀察在異質物的區(qū)域附近的關注區(qū)域。其結果是能夠在維持高空間分辨率的同時減少偽影。
[0013]在上述放射線斷層圖像生成方法中，優(yōu)選還包括以下步驟:異質物投影數(shù)據(jù)生成步驟，根據(jù)所獲取到的放射線圖像與插值圖像的差分來生成作為異質物的投影數(shù)據(jù)的異質物投影數(shù)據(jù)；第二斷層圖像生成步驟，根據(jù)在該異質物投影數(shù)據(jù)生成步驟中生成的異質物投影數(shù)據(jù)來生成斷層圖像；以及斷層圖像合成步驟，將在上述第一斷層圖像生成步驟中生成的斷層圖像與在第二斷層圖像生成步驟中生成的斷層圖像進行合成。放射線圖像是包含異質物的部分的數(shù)據(jù)，插值圖像是對異質物的區(qū)域進行插值而得到的數(shù)據(jù)，因此根據(jù)放射線圖像與插值圖像的差分生成的投影數(shù)據(jù)為僅異質物區(qū)域的投影數(shù)據(jù)(即異質物投影數(shù)據(jù))。因而，當在第二斷層圖像生成步驟中根據(jù)異質物投影數(shù)據(jù)生成斷層圖像時，所生成的該斷層圖像為僅異質物區(qū)域的斷層圖像。其結果是，當在斷層圖像合成步驟中將在第一/第二斷層圖像生成步驟中生成的兩個斷層圖像進行合成時，使偽影減少，并且在關注區(qū)域內(nèi)異質物的區(qū)域與除此以外的區(qū)域之間的邊界變得清楚。
[0014]當在上述第二斷層圖像生成步驟中通過FBP法根據(jù)異質物投影數(shù)據(jù)來生成斷層圖像時，斷層圖像的像素值有可能為負值。因此，在第二斷層圖像生成步驟中，將通過FBP法生成的斷層圖像的像素值比所設定的基準值(例如像素值為“O”或者正值)低的區(qū)域的該像素值替換為基準值，來生成斷層圖像。然后，在斷層圖像合成步驟中，將在第一斷層圖像生成步驟中生成的斷層圖像與在第二斷層圖像生成步驟中替換為基準值而得到的斷層圖像進行合成。其結果是，即使在第二斷層圖像生成步驟中通過FBP法根據(jù)異質物投影數(shù)據(jù)生成斷層圖像，也能夠避免斷層圖像的像素值成為負值，使關注區(qū)域內(nèi)的異質物的區(qū)域與除此以外的區(qū)域之間的邊界變清楚，并且生成自然的斷層圖像。
[0015]另外，在第二斷層圖像生成步驟中，也可以通過逐次近似法來生成斷層圖像。在這種情況下，也可以在第一斷層圖像生成步驟中與FBP法相結合。即，在第一斷層圖像生成步驟中通過FBP法來生成斷層圖像，在斷層圖像合成步驟中，將在第一斷層圖像生成步驟中通過FBP法生成的斷層圖像與在第二斷層圖像生成步驟中通過逐次近似法生成的斷層圖像進行合成。
[0016]同樣地，在第一斷層圖像生成步驟中，既可以通過FBP法來生成斷層圖像，也可以通過逐次近似法來生成斷層圖像。
[0017]在上述提取分離步驟中，既可以從所獲取到的放射線圖像的投影數(shù)據(jù)提取分離異質物的圖像的投影數(shù)據(jù)，也可以根據(jù)所獲取到的放射線圖像的投影數(shù)據(jù)來生成斷層圖像，從該斷層圖像提取分離異質物的圖像的斷層圖像，對所提取出的該異質物的圖像的斷層圖像進行正投影來生成投影數(shù)據(jù)，由此提取分離進行該正投影而生成的投影數(shù)據(jù)，來作為異質物的圖像的投影數(shù)據(jù)。
[0018]另外，本發(fā)明所涉及的放射線斷層圖像生成程序用于使計算機執(zhí)行放射線斷層圖像生成步驟，在該放射線斷層圖像生成步驟中，基于通過分別從互不相同的方向照射被檢體的放射線束而獲取到的多個放射線圖像來生成斷層圖像，該放射線斷層圖像生成程序的特征在于，使計算機執(zhí)行以下這些步驟中的處理:提取分離步驟，從所獲取到的上述放射線圖像提取分離與構成被檢體中的關注區(qū)域的物質不同性質的異質物的圖像；區(qū)域插值步驟，針對在該提取分離步驟中提取分離出的上述異質物的圖像，根據(jù)該異質物的區(qū)域的周圍區(qū)域對該異質物的區(qū)域進行插值，來生成插值圖像；以及第一斷層圖像生成步驟，根據(jù)在該區(qū)域插值步驟中對該異質物的區(qū)域進行插值而生成的上述插值圖像來生成斷層圖像。
[0019][作用和效果]根據(jù)本發(fā)明所涉及的放射線斷層圖像生成程序，在區(qū)域插值步驟中，針對在提取分離步驟中提取分離出的異質物的圖像對該異質物的區(qū)域進行插值，因此如果在第一斷層圖像生成步驟中根據(jù)進行該插值而生成的插值圖像來生成斷層圖像，則能夠在維持高空間分辨率的同時減少偽影。
[0020]發(fā)明的效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明所涉及的放射線斷層圖像生成方法以及放射線斷層圖像生成程序，在區(qū)域插值步驟中，針對在提取分離步驟中提取分離出的異質物的圖像對該異質物的區(qū)域進行插值，因此如果在第一斷層圖像生成步驟中根據(jù)進行該插值而生成的插值圖像來生成斷層圖像，則能夠在維持高空間分辨率的同時減少偽影。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是實施例所涉及的斷層攝影裝置的框圖。
[0023]圖2是表示圖像處理部所進行的一系列放射線斷層圖像生成的流程的流程圖。
[0024]圖3是表示各圖像、各數(shù)據(jù)的流程的概要圖。[0025]圖4的(a)~(d)是用于說明二值化數(shù)據(jù)的貼標簽的概要圖。
[0026]圖5是表示由變形例所涉及的圖像處理部所進行的一系列放射線斷層圖像生成的流程的流程圖。[0027]圖6是表示變形例所涉及的各圖像、各數(shù)據(jù)的流程的概要圖。
[0028]圖7是表示以往的直線掃描的斷層攝影裝置的概要結構的側視圖。
[0029]圖8是表示以往的圓掃描的斷層攝影裝置的概要結構的側視圖。
【具體實施方式】
[0030]下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施例。
[0031 ] 圖1是實施例所涉及的斷層攝影裝置的框圖。在本實施例中，作為放射線以X射線為例進行說明，并且作為被檢體以人體為例進行說明，作為構成被檢體中的關注區(qū)域的物質以構成生物體的物質為例進行說明，作為異質物的部分，以金屬制人工關節(jié)、外固定器、牙齒的填充物等高密度的物質為例進行說明。
[0032]如圖1所示，斷層攝影裝置具備:頂板I，其載置被檢體M ;X射線管2，其朝該被檢體M照射X射線；以及平板型X射線檢測器(以下簡記為“FPD”) 3，其檢測透過被檢體M的X射線。
[0033]除此以外，斷層攝影裝置還具備:控制頂板I的升降及水平移動的頂板控制部4、控制FPD3的掃描的FPD控制部5、具有產(chǎn)生X射線管2的管電壓、管電流的高電壓產(chǎn)生部6的X射線管控制部7、將作為電荷信號的X射線檢測信號以進行數(shù)字化的方式從FPD3取出的Α/D轉換器8、基于從Α/D轉換器8輸出的X射線檢測信號來進行各種處理的圖像處理部
9、統(tǒng)一控制這些各結構部的控制器10、對處理得到的圖像等進行存儲的存儲器部11、由操作者進行輸入設定的輸入部12、顯示處理得到的圖像等的監(jiān)視器13等。
[0034]頂板控制部4進行以下控制等:使頂板I進行水平移動來將被檢體M收容到攝像位置，或者使頂板I進行升降、旋轉以及水平移動來將被檢體M設定到期望的位置，或者一邊使頂板I進行水平移動一邊進行拍攝，或者在拍攝結束后使頂板I進行水平移動以退離攝像位置。通過控制由電動機、編碼器(省略圖示)等構成的頂板驅動機構(省略圖示)來進行這些控制。
[0035]FPD控制部5進行使FPD3沿著作為被檢體M的長度方向的體軸z方向平行移動的控制。通過控制由支架、齒輪、電動機、編碼器(省略圖示)等構成的Fro驅動機構(省略圖示)來進行該控制。
[0036]高電壓產(chǎn)生部6產(chǎn)生用于照射X射線的管電壓、管電流并施加于X射線管2。X射線管控制部7進行使X射線管2在與FPD3的平行移動相反的方向上平行移動的控制。通過控制由支柱、螺桿、電動機、編碼器(省略圖示)等構成的X射線管驅動部(省略圖示)來進行該控制。
[0037]另外，X射線管控制部7進行設定X射線管2側的準直器(省略圖示)的照射野的控制。在本實施例中，控制準直器來設定照射野，使得照射在體軸z方向上存在散射的扇束狀的X射線。
[0038]圖像處理部9、控制器10由中央運算處理裝置(CPU)等構成，存儲器部11由以ROM (Read-only Memory:只讀存儲器)、RAM (Random-Access Memory:隨機存取存儲器)等為代表的存儲介質等構成。另外，輸入部12由以鼠標、鍵盤、操縱桿、跟蹤球、觸摸面板等為代表的指示設備構成。
[0039]此外，將用于進行各種圖像處理的程序等寫入以ROM等為代表的存儲介質并進行存儲，通過從該存儲介質讀出程序等并由圖像處理部9的CPU執(zhí)行該程序來進行與該程序相應的圖像處理。特別是通過執(zhí)行與提取分離、區(qū)域插值、第一 /第二斷層圖像生成、金屬等投影數(shù)據(jù)生成、斷層圖像合成有關的程序，來分別進行與該程序相應的提取分離、區(qū)域插值、第一 /第二斷層圖像生成、金屬等投影數(shù)據(jù)生成、斷層圖像合成。與提取分離、區(qū)域插值、第一 /第二斷層圖像生成、金屬等投影數(shù)據(jù)生成、斷層圖像合成有關的程序相當于本發(fā)明中的放射線斷層圖像生成程序。
[0040]存儲器部11構成為寫入在圖像處理部9中進行處理而得到的各圖像并進行存儲。與圖像處理部9、控制器10同樣地，F(xiàn)PD控制部5、X射線管控制部7也由CPU等構成。
[0041]參照圖2至圖4來說明由圖像處理部9生成放射線斷層圖像的流程。圖2是表示圖像處理部所進行的一系列放射線斷層圖像生成的流程的流程圖，圖3是表示各圖像、各數(shù)據(jù)的流程的概要圖，圖4是用于說明二值化數(shù)據(jù)的貼標簽的概要圖。如上所述，通過由圖像處理部9的CPU執(zhí)行程序，來進行圖2所示的步驟SI~S6的放射線斷層圖像生成步驟。
[0042](步驟SI)提取分離
[0043]如圖1所示，一邊使X射線管2和FPD3在彼此相反的方向上進行平行移動，一邊從X射線管2照射在體軸Z方向上存在散射的扇束狀的X射線，由此FPD3對分別從互不相同的方向(投影角度)照射被檢體M的X射線束進行檢測。通過由FPD3進行檢測，來獲取由分別從互不相同的方向照射被檢體M的X射線束形成的多個X射線圖像。X射線圖像是投影到FPD3的檢測面的投 影數(shù)據(jù)，如圖3所示設為投影數(shù)據(jù)P1。
[0044]從所獲取到的投影數(shù)據(jù)Pl提取分離高密度的物質(金屬等)的圖像。作為提取分離金屬等的圖像的方法，例如列舉出如下方法(參照圖4的(a)的二值化數(shù)據(jù)D):對投影數(shù)據(jù)Pl的像素值進行閾值處理，對高于閾值的像素值賦值“1”，對閾值以下的像素值賦值“0”，來輸出二值化數(shù)據(jù)。在該二值化數(shù)據(jù)中，賦值“I”的圖像的區(qū)域與提取分離出的金屬等的區(qū)域一致，賦值“O”的圖像的區(qū)域與生物體組織一致(參照圖4的(b))。如圖3所示，將該二值化數(shù)據(jù)設為插值前投影數(shù)據(jù)P2。插值前投影數(shù)據(jù)P2相當于本發(fā)明中的異質物的圖像。
[0045](A 方法)
[0046]這樣，通過對投影數(shù)據(jù)Pl的像素值進行閾值處理并輸出二值化數(shù)據(jù)，來從投影數(shù)據(jù)Pl提取分離插值前投影數(shù)據(jù)P2。此外，關于提取分離的方法，并不限定于閾值處理。如利用在生物體組織與金屬之間的邊界存在由像素值差產(chǎn)生的邊緣這一情況而基于像素值和像素值差進行提取分離的圖像切割方法、利用在生物體組織與金屬之間的邊界處空間頻率高這一情況而使用頻率帶通濾波器進行提取分離的方法、電平設定法等所例示那樣，只要是對與構成被檢體中的關注區(qū)域的物質(在本實施例中為構成生物體的物質)不同性質的異質物的圖像(在本實施例中為插值前投影數(shù)據(jù)P2)進行提取分離的普通的提取分離的方法，就不作特別地限定。
[0047](B 方法)
[0048]另外，除了從投影數(shù)據(jù)Pl直接提取分離插值前投影數(shù)據(jù)P2以外，也可以根據(jù)投影數(shù)據(jù)Pl通過重建來生成斷層圖像，通過例如閾值處理從該斷層圖像提取分離插值前斷層圖像，對所提取出的該插值前斷層圖像進行正投影來生成投影數(shù)據(jù)，由此提取分離進行該正投影而生成的投影數(shù)據(jù)來作為插值前投影數(shù)據(jù)P2。
[0049]另外，還能夠使上述A方法與B方法相結合來進行提取分離。例如，考慮以A方法提取厚的金屬，以B方法提取比較薄的金屬的方案。
[0050]關于重建方法，如上述濾波反投影(FBP)法、逐次近似法(例如上述LikelihoodExpectation Maximization(ML-EM)法、上述移位相加法)等所例示那樣，只要是根據(jù)投影數(shù)據(jù)生成斷層圖像的普通的方法，就不作特別地限定。該步驟SI相當于本發(fā)明中的提取分離步驟。
[0051](步驟S2)區(qū)域插值
[0052]針對在步驟SI中提取分離出的插值前投影數(shù)據(jù)P2，根據(jù)金屬等的區(qū)域的周圍對金屬等的區(qū)域進行插值來生成插值圖像。如圖3所示，將該插值圖像設為插值后投影數(shù)據(jù)P3。插值后投影數(shù)據(jù)P3相當于本發(fā)明中的插值圖像。
[0053]在本實施例中，首先對還作為二值化數(shù)據(jù)的插值前投影數(shù)據(jù)P2進行貼標簽。在圖4中，為了便于說明，用以粗框表示的正方形的區(qū)域來圖示賦值“I”的圖像的區(qū)域(即金屬等的區(qū)域)，當然圖像的區(qū)域并不限定于正方形的區(qū)域。如圖4的(a)所示，將二值化數(shù)據(jù)D(圖3的插值前投影數(shù)據(jù)P2)中的賦值“I”的圖像的區(qū)域S設為以粗框表示的正方形的區(qū)域。因而，如圖4的(b)所示，在區(qū)域S(參照圖4的(a))內(nèi)賦值“1”，在除區(qū)域S以外的區(qū)域中賦值“O”。
[0054]接著，在圖4的(b)中，在賦值“I”的圖像的區(qū)域S(參照圖4的(a))中，在區(qū)域S外方向上相鄰的像素為“O”的情況下，貼上標簽“ I ”，在區(qū)域S外方向上相鄰的像素為“ I ”的情況下，貼上標簽“2”(參照圖4的(C))。并且，在圖4的(C)中，在賦值“I”的圖像的區(qū)域S中，在區(qū)域S外方向上相鄰·的像素為“O”的情況下，貼上標簽“1”，在區(qū)域S外方向上相鄰的像素為“I”的情況下，貼上標簽“2”，在區(qū)域S外方向上相鄰的像素為“2”的情況下，貼上標簽“3”(參照圖4的(d))。以下，當以同樣的順序進行貼標簽時，趨向區(qū)域S的中心側則標簽變高，趨向區(qū)域S外方向則標簽變低。此外，關于貼標簽，并不限定于圖4所示的方法。
[0055]基于像這樣貼標簽后的數(shù)據(jù)，使用如下面(I)式那樣的插值式，根據(jù)投影數(shù)據(jù)Pl中的周圍區(qū)域(周圍像素)進行插值。
[0056][數(shù)I]
IIJ
[0057]I ? = —2^ Pm^m- (I)
Λ m = I
[0058]pm = I if Lm < Ln
[0059]pm = O if Lm ^ Ln
[0060]此外，上述(I)式中的η是作為插值的對象的像素，In是作為對象的第η個像素的插值后的像素值，k是小于作為對象的第η個像素的標簽(即比第η個像素的標簽小的標簽)的周圍像素的個數(shù)，m是將周圍像素依次設為m=l、2、3...時的值，pm是第m個周圍像素的加權系數(shù)，Im是第m個周圍像素的像素值(投影數(shù)據(jù)Pl中的像素值)。其中，當將第m個周圍像素的標簽設為Lm、將作為對象的像素的標簽設為Ln時，當Lm〈Ln時(即第m個周圍像素的標簽比第η個像素的標簽小時)，將Pm設為pm=l，當Lm≥Ln時(即第m個周圍像素的標簽大于或者等于第η個像素的標簽時)Jfpm設為pm=0。因而，上述(I)式是將僅當Lm〈Ln時的周圍像素(即與作為對象的金屬等的區(qū)域相比更靠近生物體組織的像素)的像素值的總和除以符合Lm〈Ln的周圍像素的個數(shù)k而得到的加法平均(相加平均)的公式。任意決定周圍像素的個數(shù)和范圍。[0061]關于插值的方法，除了使用了貼標簽的上述(I)式以外，只要是直接使用相鄰像素的像素值進行插值、或者通過根據(jù)作為插值的對象的像素與周圍像素之間的距離進行加權相加平均來進行插值等的普通的區(qū)域插值的方法，就不作特別地限定。該步驟S2相當于本發(fā)明中的區(qū)域插值。[0062](步驟S3)第一斷層圖像生成[0063]根據(jù)在步驟S2中對金屬等的區(qū)域進行插值而生成的插值后投影數(shù)據(jù)P3，通過重建來生成斷層圖像。如圖3所示，將該斷層圖像設為第一斷層圖像P4。關于重建方法，如也在步驟S2中說明過那樣，只要是如FBP法、逐次近似法等所例示那樣根據(jù)投影數(shù)據(jù)來生成斷層圖像的普通的方法，就不作特別地限定。第一斷層圖像P4相當于本發(fā)明中的(在第一斷層圖像生成步驟中生成的)斷層圖像。該步驟S3相當于本發(fā)明中的第一斷層圖像生成步驟。[0064]在圖2的流程圖中，在步驟S3之后進行了步驟S4、S5，但在進行步驟S3之前也能夠進行步驟S4、S5。因而，并不限定于圖2的流程圖，既可以在步驟S4、S5之后進行步驟S3，也可以同時并行地進行步驟S3和步驟S4、S5。[0065](步驟S4)金屬等投影數(shù)據(jù)生成[0066]另一方面，如圖3所示，根據(jù)通過FPD3的檢測而獲取到的投影數(shù)據(jù)Pl與在步驟S2中進行插值而生成的插值后投影數(shù)據(jù)P3的差分來生成作為金屬等的投影數(shù)據(jù)的金屬等投影數(shù)據(jù)P5。該金屬等投影數(shù)據(jù)P5相當于本發(fā)明中的異質物投影數(shù)據(jù)。該步驟S4相當于本發(fā)明中的異質物投影數(shù)據(jù)生成步驟。[0067](步驟S5)第二斷層圖像生成[0068]根據(jù)在步驟S4中生成的金屬等投影數(shù)據(jù)P5通過重建來生成斷層圖像。如圖3所示，將該斷層圖像設為第二斷層圖像P6。第二斷層圖像P6相當于本發(fā)明中的(在第二斷層圖像生成步驟中生成的)斷層圖像。關于重建方法，如也在步驟S2、S3中說明過的那樣，只要是如FBP法、逐次近似法等例示那樣根據(jù)投影數(shù)據(jù)來生成斷層圖像的普通的方法，就不作特別地限定。[0069]其中，當在步驟S3中通過FBP法生成了第一斷層圖像P4時，在步驟S5中僅通過FBP法生成第二斷層圖像P6，在后述的步驟S6中將斷層圖像P4、P6彼此單純相加并進行合成的情況下，作為第二斷層圖像P6的基礎的金屬等投影數(shù)據(jù)P5是投影數(shù)據(jù)Pl與作為第一斷層圖像P4的基礎的插值后投影數(shù)據(jù)P3的差分，因此成為偽影未被去除的原始的斷層圖像。因而，當在步驟S3中通過FBP法生成了第一斷層圖像P4時，在步驟S5中通過FBP法以及向基準值的替換來生成第二斷層圖像P6。[0070]對通過FBP法以及向基準值的替換來生成第二斷層圖像P6的情況進行說明。當通過FBP法根據(jù)金屬等投影數(shù)據(jù)P5來生成斷層圖像時，斷層圖像的像素值有可能成為負值。因此，將通過FBP法生成的斷層圖像的像素值比所設定的基準值低的區(qū)域的該像素值替換為基準值，來生成斷層圖像，將替換為該基準值而得到的斷層圖像設為第二斷層圖像P6。關于基準值，只要被替換為基準值的像素值不是負值，則通常將基準值的像素值設定為“o”sp可，當然也可以將基準值的像素值設定為正值。
[0071]此外，即使當在步驟S3中通過FBP法生成了第一斷層圖像P4時，在步驟S5中通過逐次近似法生成第二斷層圖像P6，在后述的步驟S6中將斷層圖像P4、P6彼此單純相加并進行合成，也成為偽影減少的斷層圖像，因此可以在步驟S3中通過FBP法生成第一斷層圖像P4，在步驟S5中通過逐次近似法生成第二斷層圖像P6。另外，即使在步驟S3中使用了逐次近似法、在步驟S5中使用了 FBP法的情況下，也對第二斷層圖像P6進行向上述基準值的替換。該步驟S5相當于本發(fā)明中的第二斷層圖像生成步驟。
[0072](步驟S6)斷層圖像合成
[0073]將在步驟S3中生成的第一斷層圖像P4和在步驟S5中生成的第二斷層圖像P6進行合成。在第一/第二斷層圖像P4、P6中，可以通過將相同的像素的兩個像素值單純相加來將斷層圖像P4、P6彼此單純相加并進行合成，也可以將對第二斷層圖像P6進行閾值處理而得到的圖像與第一斷層圖像P4相加并進行合成。另外，還可以根據(jù)需要將各斷層圖像P4、P6的各像素值乘以系數(shù)并進行相加、合成。如圖3所示，將合成得到的斷層圖像設為合成斷層圖像P7。合成斷層圖像P7相當于本發(fā)明中的(在斷層圖像合成步驟中合成得到的)斷層圖像。該步驟S6相當于本發(fā)明中的斷層圖像合成步驟。
[0074]根據(jù)本實施例所涉及的放射線斷層圖像生成方法，在步驟SI的提取分離步驟中，從所獲取到的放射線圖像(在本 實施例中為X射線圖像的投影數(shù)據(jù)Pl)提取分離與構成被檢體中的關注區(qū)域的物質(在本實施例中為構成生物體的物質)不同性質的異質物(在本實施例中為金屬等高密度的物質)的圖像(在本實施例中為插值前投影數(shù)據(jù)P2)，在步驟S2的區(qū)域插值步驟中，針對在該步驟SI的提取分離步驟中提取分離出的異質物的圖像(插值前投影數(shù)據(jù)P2)，根據(jù)該異質物的區(qū)域(在本實施例中為金屬等的區(qū)域)的周圍區(qū)域對該異質物的區(qū)域進行插值，來生成插值圖像(在本實施例為插值后投影數(shù)據(jù)P3)。然后，在步驟S3的第一斷層圖像生成步驟中，根據(jù)在該步驟S2的區(qū)域插值步驟中對該異質物的區(qū)域(金屬等的區(qū)域)進行插值而生成的插值圖像(插值后投影數(shù)據(jù)P3)來生成斷層圖像(在本實施例中為第一斷層圖像P4)。由于在步驟S2的區(qū)域插值步驟中，針對在步驟SI的提取分離步驟中提取分離出的異質物的圖像(插值前投影數(shù)據(jù)P2)，對該異質物的區(qū)域(金屬等的區(qū)域)進行插值，因此如果在步驟S3的第一斷層圖像生成步驟中根據(jù)進行該插值而生成的插值圖像(在本實施例為插值后投影數(shù)據(jù)P3)來生成斷層圖像(第一斷層圖像P4)，則能夠抑制由該異質物(在本實施例中為金屬)產(chǎn)生的偽影，能夠觀察異質物的區(qū)域附近(金屬等的區(qū)域附近)的關注區(qū)域(在本實施例中為生物體組織)。其結果是，能夠在維持高空間分辨率的同時減少偽影。
[0075]在本實施例的放射線斷層圖像生成方法中，優(yōu)選還包括以下步驟:步驟S4的金屬等投影數(shù)據(jù)生成步驟，根據(jù)所獲取到的放射線圖像(X射線圖像的投影數(shù)據(jù)Pl)與插值圖像(插值后投影數(shù)據(jù)P3)的差分來生成作為異質物的投影數(shù)據(jù)的異質物投影數(shù)據(jù)(在本實施例中為金屬等投影數(shù)據(jù)P5);步驟S5的第二斷層圖像生成步驟，根據(jù)在該步驟S4的金屬等投影數(shù)據(jù)生成步驟中生成的異質物投影數(shù)據(jù)(金屬等投影數(shù)據(jù)P5)來生成斷層圖像(在本實施例中為第二斷層圖像P6);以及步驟S6的斷層圖像合成步驟，將在上述步驟S3的第一斷層圖像生成步驟中生成的斷層圖像(第一斷層圖像P4)與在步驟S5的第二斷層圖像生成步驟中生成的斷層圖像(第二斷層圖像P6)進行合成。放射線圖像(X射線圖像的投影數(shù)據(jù)Pl)是包含異質物的部分(金屬等)的數(shù)據(jù)，插值圖像(插值后投影數(shù)據(jù)P3)是對異質物的區(qū)域(金屬等的區(qū)域)進行插值而得到的數(shù)據(jù)，因此根據(jù)放射線圖像(X射線圖像的投影數(shù)據(jù)Pl)與插值圖像(插值后投影數(shù)據(jù)P3)的差分而生成的投影數(shù)據(jù)為僅異質物的區(qū)域(金屬等的區(qū)域)的投影數(shù)據(jù)(即異質物投影數(shù)據(jù):在本實施例中為金屬等投影數(shù)據(jù)P5)。因而，當在步驟S5的第二斷層圖像生成步驟中根據(jù)異質物投影數(shù)據(jù)(金屬等投影數(shù)據(jù)P5)生成斷層圖像(第二斷層圖像P6)時，所生成的該斷層圖像(第二斷層圖像P6)為僅異質物的區(qū)域(金屬等的區(qū)域)的斷層圖像。其結果是，當在步驟S6的斷層圖像合成步驟中將在步驟S3、S5的第一 /第二斷層圖像生成步驟中生成的兩個斷層圖像(第一 /第二斷層圖像P4、P6)進行合成時，使偽影減少，并且使關注區(qū)域內(nèi)的異質物的區(qū)域(金屬等的區(qū)域)與除此以外的區(qū)域(在本實施例中為生物體組織)之間的邊界變得清楚。
[0076]當在上述的步驟S5的第二斷層圖像生成步驟中通過FBP法根據(jù)異質物投影數(shù)據(jù)(金屬等投影數(shù)據(jù)P5)生成斷層圖像(第二斷層圖像P6)時，斷層圖像(第二斷層圖像P6)的像素值有可能為負值。因此，在步驟S5的第二斷層圖像生成步驟中，將通過FBP法生成的斷層圖像的像素值比所設定的基準值(例如像素值為“O”或者正值)低的區(qū)域的該像素值替換為基準值，來生成斷層圖像作為第二斷層圖像P6。然后，在步驟S6的斷層圖像合成步驟中，將在步驟S3的第一斷層圖像生成步驟中生成的斷層圖像(第一斷層圖像P4)與在步驟S5的第二斷層圖像生成步驟中替換為基準值而得到的斷層圖像(第二斷層圖像P6)進行合成。其結果是，即使在步驟S5的第二斷層圖像生成步驟中通過FBP法根據(jù)異質物投影數(shù)據(jù)(金屬等投影數(shù)據(jù)P5)生成斷層圖像(第二斷層圖像P6)，斷層圖像(第二斷層圖像P6)的像素值也不會為 負值，能夠使關注區(qū)域內(nèi)的異質物的區(qū)域(金屬等的區(qū)域)與除此以外的區(qū)域(生物體組織)之間的邊界變得清楚，并且能夠生成自然的斷層圖像(在本實施例中為合成斷層圖像P7)。
[0077]如也在圖2的流程圖中說明過那樣，在步驟S5的第二斷層圖像生成步驟中，可以通過逐次近似法來生成斷層圖像(第二斷層圖像P6)。在這種情況下，也可以在步驟S3的第一斷層圖像生成步驟中與FBP法相結合。即，在步驟S3的第一斷層圖像生成步驟中，通過FBP法來生成斷層圖像(第一斷層圖像P4)，在步驟S6的斷層圖像合成步驟中，將在步驟S3的第一斷層圖像生成步驟中通過FBP法生成的斷層圖像(第一斷層圖像P4)與在步驟S5的第二斷層圖像生成步驟中通過逐次近似法生成的斷層圖像(第二斷層圖像P6)進行合成。
[0078]同樣地，在步驟S3的第一斷層圖像生成步驟中，既可以通過FBP法生成斷層圖像(第一斷層圖像P4)，也可以通過逐次近似法生成斷層圖像(第一斷層圖像P4)。
[0079]在上述的步驟SI的提取分離步驟中，既可以從獲取到的放射線圖像(X射線圖像)的投影數(shù)據(jù)(投影數(shù)據(jù)Pl)提取分離異質物的圖像的投影數(shù)據(jù)(插值前投影數(shù)據(jù)P2)，也可以根據(jù)獲取到的放射線圖像(X射線圖像)的投影數(shù)據(jù)(投影數(shù)據(jù)Pl)生成斷層圖像，從該斷層圖像提取分離異質物的圖像的斷層圖像(插值前斷層圖像)，對所提取出的該異質物的圖像的斷層圖像(插值前斷層圖像)進行正投影來生成投影數(shù)據(jù)，由此提取分離進行該正投影而生成的投影數(shù)據(jù)來作為異質物的圖像的投影數(shù)據(jù)(插值前投影數(shù)據(jù)P2)。
[0080]本實施例所涉及的放射線斷層圖像生成程序是用于使計算機(在圖1中為圖像處理部9的CPU)執(zhí)行放射線斷層圖像生成步驟的放射線斷層圖像生成程序，該放射線斷層圖像生成步驟是基于通過分別從互不相同的方向照射被檢體M的放射線束(在本實施例中為X射線束)而獲取到的多個放射線圖像(X射線圖像)來生成斷層圖像，使計算機(圖像處理部9的CPU)執(zhí)行圖2的各步驟SI~S6中的處理。
[0081]本發(fā)明并不限于上述實施方式，能夠如下面那樣變形來實施。
[0082](I)在上述實施例中，作為放射線以X射線為例進行了說明，但也可以應用于除X射線以外的放射線(例如Y射線等)。因而，還能夠應用于以下情況:在核醫(yī)學診斷裝置中從外部線源對被檢體照射與放射性藥劑相同種類的放射線來獲取傳輸數(shù)據(jù)。
[0083](2)在上述實施例中，如圖1、圖7那樣用于直線掃描的斷層攝影裝置，但也可以應用于如圖8所示的圓操作的斷層攝影裝置。
[0084](3)上述實施例中，作為被檢體以人體為例進行了說明，作為構成被檢體中的關注區(qū)域的物質以構成生物體的物質為例進行了說明，作為異質物的部分，以金屬制人工關節(jié)、外固定器、牙齒的填充物等高密度的物質為例進行了說明，但也可以應用于拍攝低密度的物質的情況。另外，在被檢體為除人體以外的被檢體的情況下(例如在用于無損檢查裝置等的檢查對象物為被檢體的情況下)，也能夠與高密度、低密度無關地應用于提取與構成被檢體中的關注區(qū)域的物質不同性質的異質物的圖像的情況。
[0085](4)在上述實施例中，在圖2的流程圖中，進行步驟S4 (金屬等投影數(shù)據(jù)生成)、步驟S5 (第二斷層圖像生成)以及步驟S6 (斷層圖像合成)和步驟S4~S6，在圖3中生成金屬等投影數(shù)據(jù)P5和第二斷層圖像P6，將第一 /第二斷層圖像P4、P6進行合成來生成合成斷層圖像P7，但如果不需要在關·注區(qū)域內(nèi)確認異質物的區(qū)域與除此以外的區(qū)域(在實施例中為生物體組織)之間的邊界，則并非一定需要進行步驟S4~S6。如圖5的流程圖所示，起碼進行步驟SI (提取分離)、步驟S2 (區(qū)域插值)以及步驟S3 (第一斷層圖像生成)，在圖6中，也可以僅生成插值前投影數(shù)據(jù)P2、插值后投影數(shù)據(jù)P3以及第一斷層圖像P4。關于圖5的各步驟SI~S3以及圖6的各圖像、各數(shù)據(jù)，與上述實施例的圖2的各步驟SI~S3以及圖3的各圖像、各數(shù)據(jù)相同，因此省略其說明。
[0086]附圖標記的說明
[0087]9:圖像處理部；P1:投影數(shù)據(jù)；P2:插值前投影數(shù)據(jù)；P3:插值后投影數(shù)據(jù)；P4 --第一斷層圖像；P5:金屬等投影數(shù)據(jù)；P6:第二斷層圖像；P7:合成斷層圖像。
【權利要求】
1.一種放射線斷層圖像生成方法，基于通過分別從互不相同的方向照射被檢體的放射線束而獲取到的多個放射線圖像來生成斷層圖像，其特征在于，包括以下步驟: 提取分離步驟，從所獲取到的上述放射線圖像提取分離與構成被檢體中的關注區(qū)域的物質不同性質的異質物的圖像； 區(qū)域插值步驟，針對在該提取分離步驟中提取分離出的上述異質物的圖像，根據(jù)該異質物的區(qū)域的周圍區(qū)域對該異質物的區(qū)域進行插值，來生成插值圖像；以及 第一斷層圖像生成步驟，根據(jù)在該區(qū)域插值步驟中對該異質物的區(qū)域進行插值而生成的上述插值圖像來生成斷層圖像。
2.根據(jù)權利要求1所述的放射線斷層圖像生成方法，其特征在于，還包括以下步驟: 異質物投影數(shù)據(jù)生成步驟，根據(jù)所獲取到的上述放射線圖像與上述插值圖像的差分來生成作為上述異質物的投影數(shù)據(jù)的異質物投影數(shù)據(jù)； 第二斷層圖像生成步驟，根據(jù)在該異質物投影數(shù)據(jù)生成步驟中生成的上述異質物投影數(shù)據(jù)來生成斷層圖像；以及 斷層圖像合成步驟，將在上述第一斷層圖像生成步驟中生成的上述斷層圖像與在上述第二斷層圖像生成步驟中生成的上述斷層圖像進行合成。
3.根據(jù)權利要求2所述的放射線斷層圖像生成方法，其特征在于， 在上述第二斷層圖像生成步驟中，將通過濾波反投影法生成的斷層圖像的像素值比所設定的基準值低的區(qū)域的該像素值替換為上述基準值，來生成斷層圖像， 在上述斷層圖像合成步驟中，將在上述第一斷層圖像生成步驟中生成的上述斷層圖像與在上述第二斷層圖像生成步驟中替換為上述基準值而得到的上述斷層圖像進行合成。
4.根據(jù)權利要求2所述的放射線斷層圖像生成方法，其特征在于， 在上述第二斷層圖像生成步驟中，通過逐次近似法來生成上述斷層圖像。
5.根據(jù)權利要求4所述的放射線斷層圖像生成方法，其特征在于， 在上述第一斷層圖像生成步驟中，通過濾波反投影法來生成上述斷層圖像， 在上述斷層圖像合成步驟中，將在上述第一斷層圖像生成步驟中通過上述濾波反投影法生成的上述斷層圖像與在上述第二斷層圖像生成步驟中通過上述逐次近似法生成的上述斷層圖像進行合成。
6.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的放射線斷層圖像生成方法，其特征在于， 在上述第一斷層圖像生成步驟中，通過濾波反投影法來生成上述斷層圖像。
7.根據(jù)權利要求1至5中的任一項所述的放射線斷層圖像生成方法，其特征在于， 在上述第一斷層圖像生成步驟中，通過逐次近似法來生成上述斷層圖像。
8.根據(jù)權利要求1至7中的任一項所述的放射線斷層圖像生成方法，其特征在于， 在上述提取分離步驟中，從所獲取到的上述放射線圖像的投影數(shù)據(jù)提取分離上述異質物的圖像的投影數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權利要求1至8中的任一項所述的放射線斷層圖像生成方法，其特征在于， 在上述提取分離步驟中，根據(jù)所獲取到的上述放射線圖像的投影數(shù)據(jù)來生成斷層圖像，從該斷層圖像提取分離上述異質物的圖像的斷層圖像，對所提取到的上述異質物的圖像的斷層圖像進行正投影來生成投影數(shù)據(jù)，由此提取分離進行該正投影而生成的投影數(shù)據(jù)來作為上述異質物的圖像的投影數(shù)據(jù)。
10.一種放射線斷層圖像生成程序，用于使計算機執(zhí)行放射線斷層圖像生成步驟，在該放射線斷層圖像生成步驟中，基于通過分別從互不相同的方向照射被檢體的放射線束而獲取到的多個放射線圖像來生成斷層圖像，該放射線斷層圖像生成程序的特征在于，使計算機執(zhí)行以下這些步驟中的處理: 提取分離步驟，從所獲取到的上述放射線圖像提取分離與構成被檢體中的關注區(qū)域的物質不同性質的異質物的圖像； 區(qū)域插值步驟，針對在該提取分離步驟中提取分離出的上述異質物的圖像，根據(jù)該異質物的區(qū)域的周圍區(qū)域對該異質物的區(qū)域進行插值，來生成插值圖像；以及 第一斷層圖像生成步驟，根據(jù)在該區(qū)域插值步驟中對該異質物的區(qū)域進行插值而生成的上述插值圖像來生成斷層圖像。
【文檔編號】A61B6/02GK103582456SQ201280026498
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年5月30日 優(yōu)先權日:2011年5月31日
【發(fā)明者】崎本智則, 西野和義 申請人:株式會社島津制作所