X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置、醫(yī)用圖像處理裝置及方法
【專利說明】
[0001] 交叉引用
[0002] 本申請主張2013年10月24日申請的美國專利申請?zhí)?4/062, 601的優(yōu)先權(quán)，并 在本申請中援引上述美國專利申請的全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置、醫(yī)用圖像處理裝置以及醫(yī)用 圖像處理方法中的逐次近似重建處理。
【背景技術(shù)】
[0004] X射線斷層攝像在其最簡單的表現(xiàn)中，是與橫穿物體的X射線束和與每條X射線的 全部的衰減相關(guān)聯(lián)的檢測器有關(guān)的攝像。衰減通過伴隨著物體的存在的X射線和不伴隨物 體的存在的相同的X射線的比較得到。根據(jù)該概念性的定義，為了恰當(dāng)?shù)貥?gòu)成/重建圖像需 要幾個(gè)步驟。例如，X射線產(chǎn)生器的有限的尺寸、遮擋來自X射線產(chǎn)生器的非常低的能量的 X射線的濾波器的性質(zhì)以及形狀、檢測器的幾何學(xué)構(gòu)成以及特性的細(xì)節(jié)、以及數(shù)據(jù)收集系統(tǒng) 的能力均是對執(zhí)行重建的方法產(chǎn)生影響的要素。
[0005] 在多個(gè)能夠假定的幾何學(xué)構(gòu)成之一中，圖1所示的圖形表示圖1的上端的X射線 源放射形成橫穿物體的扇形或者圓錐的X射線束的情況?？赡艽嬖趶V大范圍的值，但一般 距離"C"約為100cm，"B"約為60cm，以及"A"約為40cm左右。在斷層攝影中，涵蓋至少 180°的范圍的一組X射線能夠橫穿物體的各個(gè)點(diǎn)。所以，X射線產(chǎn)生器以及檢測器組合的 整體能夠圍繞患者旋轉(zhuǎn)。數(shù)學(xué)上的考察表示當(dāng)執(zhí)行180° +扇形角的掃描時(shí)滿足斷層攝影 條件。
[0006] 統(tǒng)計(jì)加權(quán)是CT逐次近似重建算法中的重要的要素。在以往的系統(tǒng)中，統(tǒng)計(jì)加權(quán)計(jì) 劃必須是通過檢測器記錄的計(jì)數(shù)信息，該信息被例如將計(jì)數(shù)信息作為權(quán)重直接使用的泊松 隨機(jī)過程支配。然而，如圖2A(濾波校正反投影）以及圖2B(逐次近似重建）所示，由于強(qiáng) 烈的計(jì)數(shù)加權(quán)，被重建的圖像產(chǎn)生偽影，畫質(zhì)低。
[0007] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0008] 日本特開平09-253079號公報(bào)
[0009] 日本特開2013-085960號公報(bào)
[0010] 日本特表2009-510400號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]目的在于提供一種能夠提高逐次近似重建中的畫質(zhì)的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝 置、醫(yī)用圖像處理裝置以及醫(yī)用圖像處理方法。
[0012] 本實(shí)施方式所涉及的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置具備：X射線產(chǎn)生部，產(chǎn)生X射 線；X射線檢測部，檢測從上述X射線產(chǎn)生部產(chǎn)生、并透過被檢體的X射線；投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生 部，根據(jù)來自上述X射線檢測部的輸出，產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)；方差數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述投影數(shù) 據(jù)和與規(guī)定的噪聲相關(guān)的噪聲數(shù)據(jù)，產(chǎn)生方差數(shù)據(jù)；統(tǒng)計(jì)權(quán)重產(chǎn)生部，通過將上述方差數(shù)據(jù) 壓縮為規(guī)定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，從而產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)權(quán)重；重建部，根據(jù)上述投影數(shù)據(jù)和上述統(tǒng)計(jì)權(quán) 重，通過逐次近似重建處理來重建體數(shù)據(jù)。
[0013] 根據(jù)本實(shí)施方式所涉及的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置、醫(yī)用圖像處理裝置以及醫(yī) 用圖像處理方法，能夠提高逐次近似重建中的畫質(zhì)。
【附圖說明】
[0014] 圖1是表示以往技術(shù)所涉及的、放射形成橫穿物體的扇形或者圓錐的X射線束的 X射線源的圖。
[0015] 圖2A是表示使用以往技術(shù)所涉及的濾波校正反投影法的重建中的圖像偽影的 圖。
[0016] 圖2B是表示以往技術(shù)所涉及的逐次近似重建中的圖像偽影的圖。
[0017] 圖3是本實(shí)施方式所涉及的、在機(jī)械上簡化了的CT裝置的概略圖。
[0018] 圖4是本實(shí)施方式所涉及的、檢測器在縱軸的方向延伸的機(jī)械上簡化了的CT裝置 的概略圖。
[0019] 圖5是本實(shí)施方式所涉及的、示例性的CT重建過程的流程圖。
[0020] 圖6是表示本實(shí)施方式所涉及的、逐次近似重建過程的一個(gè)例子的圖。
[0021] 圖7是表示本實(shí)施方式所涉及的、用于計(jì)算統(tǒng)計(jì)權(quán)重的過程的一個(gè)例子的圖。
[0022] 圖8A是使用以往的逐次近似重建方法來重建的圖像的一個(gè)例子。
[0023] 圖8B是表示本實(shí)施方式所涉及的、使用逐次近似重建方法來重建的圖像的一個(gè) 例子的圖。
[0024] 圖9是本實(shí)施方式所涉及的、示例性的處理系統(tǒng)的概略圖。
[0025] 圖10是表示本實(shí)施方式所涉及的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0026] 符號說明
[0027] 1 - X射線管、2…準(zhǔn)直儀/準(zhǔn)直儀單元、3…檢測器/X射線檢測部、4…控制器、5··· 數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)/數(shù)據(jù)收集電路、6…處理器、7…存儲(chǔ)器、8…框架、9···區(qū)域（攝像視野）、l(l··· 扇形或者錐形放射線/X射線的放射范圍、100…X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置、101…旋轉(zhuǎn)框 架、103…旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)部、105…X射線產(chǎn)生部、107…高電壓產(chǎn)生部、111…滑動(dòng)環(huán)、119…頂板、 123…非接觸數(shù)據(jù)傳送部、20(l···機(jī)架、300…投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、400…方差數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、50(l··· 統(tǒng)計(jì)權(quán)重產(chǎn)生部、700…重建部、800…存儲(chǔ)部、900…顯示部、1000···輸入部、1100···控制部、 1200…醫(yī)用圖像處理裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 根據(jù)本實(shí)施方式，X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置具有X射線產(chǎn)生部、X射線檢測部、 投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、方差數(shù)據(jù)產(chǎn)生部、統(tǒng)計(jì)權(quán)重產(chǎn)生部、重建部。X射線產(chǎn)生部產(chǎn)生X射線。X 射線檢測部檢測由X射線產(chǎn)生部產(chǎn)生并透過被檢體的X射線。投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生部根據(jù)來自X 射線檢測部的輸出，產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)。方差數(shù)據(jù)產(chǎn)生部根據(jù)投影數(shù)據(jù)和與規(guī)定的噪聲相關(guān)的 噪聲數(shù)據(jù)，產(chǎn)生方差數(shù)據(jù)。統(tǒng)計(jì)權(quán)重產(chǎn)生部通過將方差數(shù)據(jù)壓縮為規(guī)定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)，從而 產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)權(quán)重。重建部根據(jù)投影數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)權(quán)重，通過逐次近似重建處理來重建體數(shù)據(jù)。
[0029] 根據(jù)一實(shí)施方式，提供一種對用于計(jì)算機(jī)斷層攝影（Computed Tomography :CT) 逐次近似重建（iterative reconstruction)過程的統(tǒng)計(jì)權(quán)重進(jìn)行計(jì)算的方法，包含：（1) 通過物體的CT掃描取得檢測器計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)，（2)根據(jù)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)和電子噪聲方差計(jì)算方差數(shù) 據(jù)，（3)為了得到統(tǒng)計(jì)權(quán)重?cái)?shù)據(jù)而對計(jì)算出的方差數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以及（4)為了得到被重建 的CT圖像而使用統(tǒng)計(jì)權(quán)重?cái)?shù)據(jù)和投影數(shù)據(jù)進(jìn)行CT逐次近似重建過程。
[0030] 在一實(shí)施方式中，計(jì)算步驟包含將方差數(shù)據(jù)計(jì)算為
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，具備： X射線產(chǎn)生部，產(chǎn)生X射線； X射線檢測部，檢測從上述X射線產(chǎn)生部產(chǎn)生并透過被檢體的X射線； 投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)來自上述X射線檢測部的輸出，產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)； 方差數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述投影數(shù)據(jù)和與規(guī)定的噪聲相關(guān)的噪聲數(shù)據(jù)，產(chǎn)生方差數(shù) 據(jù)； 統(tǒng)計(jì)權(quán)重產(chǎn)生部，通過將上述方差數(shù)據(jù)壓縮為規(guī)定的數(shù)據(jù)范圍，產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)權(quán)重； 重建部，根據(jù)上述投影數(shù)據(jù)和上述統(tǒng)計(jì)權(quán)重，通過逐次近似重建處理來重建體數(shù)據(jù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特征在于， 上述方差數(shù)據(jù)產(chǎn)生部通過針對成為上述投影數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)的元數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)定的濾波處 理來產(chǎn)生濾波數(shù)據(jù)， 通過用上述濾波數(shù)據(jù)與上述噪聲數(shù)據(jù)的和除以上述濾波數(shù)據(jù)的平方，從而產(chǎn)生上述方 差數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特征在于， 上述統(tǒng)計(jì)權(quán)重產(chǎn)生部通過將超過上述數(shù)據(jù)范圍的上限值的上述方差數(shù)據(jù)的值置換為 上述上限值，將低于上述數(shù)據(jù)范圍的下限值的上述方差數(shù)據(jù)的值置換為上述下限值，從而 將上述方差數(shù)據(jù)壓縮為上述數(shù)據(jù)范圍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特征在于， 上述統(tǒng)計(jì)權(quán)重產(chǎn)生部對上述方差數(shù)據(jù)應(yīng)用低通濾波器，用規(guī)定的壓縮函數(shù)對來自上述 低通濾波器的輸出進(jìn)行壓縮，從而產(chǎn)生上述統(tǒng)計(jì)權(quán)重。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特征在于， 上述壓縮函數(shù)是對數(shù)函數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特征在于， 上述壓縮函數(shù)是平方根函數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特征在于， 上述統(tǒng)計(jì)權(quán)重產(chǎn)生部對上述方差數(shù)據(jù)應(yīng)用基于規(guī)定的閾值的閾值處理，對上述閾值處 理的輸出應(yīng)用低通濾波器，用規(guī)定的壓縮函數(shù)對上述低通濾波器的輸出進(jìn)行壓縮，從而產(chǎn) 生上述統(tǒng)計(jì)權(quán)重。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特征在于， 上述統(tǒng)計(jì)權(quán)重產(chǎn)生部通過上述閾值處理，將超過上述閾值的上述方差數(shù)據(jù)向上述閾值 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置，其特征在于， 上述投影數(shù)據(jù)是表示上述X射線的光子數(shù)的計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)。
10. -種醫(yī)用圖像處理裝置，具備： 存儲(chǔ)部，存儲(chǔ)根據(jù)透過被檢體的X射線產(chǎn)生的投影數(shù)據(jù)； 方差數(shù)據(jù)產(chǎn)生部，根據(jù)上述投影數(shù)據(jù)和與規(guī)定的噪聲相關(guān)的噪聲數(shù)據(jù)，產(chǎn)生方差數(shù) 據(jù)； 統(tǒng)計(jì)權(quán)重產(chǎn)生部，通過將上述方差數(shù)據(jù)壓縮為規(guī)定的數(shù)據(jù)范圍，從而產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)權(quán)重；以 及 重建部，根據(jù)上述投影數(shù)據(jù)和上述統(tǒng)計(jì)權(quán)重，通過逐次近似重建處理來重建體數(shù)據(jù)。
11. 一種醫(yī)用圖像處理方法，包含： 根據(jù)透過被檢體的X射線產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)， 根據(jù)上述投影數(shù)據(jù)和與規(guī)定的噪聲相關(guān)的噪聲數(shù)據(jù)，產(chǎn)生方差數(shù)據(jù)， 通過將上述方差數(shù)據(jù)壓縮為規(guī)定的數(shù)據(jù)范圍，產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)權(quán)重， 根據(jù)上述投影數(shù)據(jù)和上述統(tǒng)計(jì)權(quán)重，通過逐次近似重建處理來重建體數(shù)據(jù)。
【專利摘要】提供一種能夠提高逐次近似重建中的畫質(zhì)的X射線計(jì)算機(jī)斷層攝影裝置、醫(yī)用圖像處理裝置及方法。本實(shí)施方式所涉及的X射線CT裝置(100)具備：X射線檢測部(3)，檢測從X射線產(chǎn)生部(105)產(chǎn)生并透過被檢體的X射線；投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生部(300)，根據(jù)來自X射線檢測部(3)的輸出，產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)；方差數(shù)據(jù)產(chǎn)生部(400)，根據(jù)投影數(shù)據(jù)和與規(guī)定的噪聲相關(guān)的噪聲數(shù)據(jù)，產(chǎn)生方差數(shù)據(jù)；統(tǒng)計(jì)權(quán)重產(chǎn)生部(500)，通過將方差數(shù)據(jù)壓縮為規(guī)定的數(shù)據(jù)范圍，從而產(chǎn)生統(tǒng)計(jì)權(quán)重；重建部(700)，根據(jù)投影數(shù)據(jù)和統(tǒng)計(jì)權(quán)重，通過逐次近似重建處理來重建體數(shù)據(jù)。
【IPC分類】A61B6-03
【公開號】CN104545972
【申請?zhí)枴緾N201410575156
【發(fā)明人】A·A·贊亞廷, 史達(dá)信, T·拉布諾
【申請人】株式會(huì)社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年10月24日
【公告號】EP2866203A1, US20150117732