CN101419178A - X射线计算机断层摄影装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供X射线计算机断层摄影装置。控制部控制X射线管、X射线检测器、支撑部和架台，使顶板沿着与被检体的体轴大致平行的方向变速移动的同时进行螺旋扫描。收集部通过X射线检测器来收集投影数据。投影数据抽取部从投影数据中抽取为了重构与规定切片位置有关的图像数据而所需的投影数据。加权部对第2投影数据赋予比第1投影数据的权重小的权重，第1数据是抽取的投影数据之中的在规定期间内收集的投影数据，第2数据是抽取的投影数据之中的在规定期间以外收集的投影数据，规定期间包括规定切片位置上的投影数据的规定收集时刻。重构部，根据赋予了权重的第1投影数据和第2投影数据来重构图像数据。

Description

X射线计算机断层摄影装置

相关申请的交叉引用

本申请享受于2007年10月25日申请的日本国专利申请号2007-278062的优先权权利，该日本国专利申请的全部内容在本申请中进行援引。

技术领域

本发明涉及进行螺旋扫描的X射线计算机断层摄影装置。

背景技术

螺旋扫描是一边使放置了被检体的顶板移动，一边用锥形束X射线扫描并收集投影数据。基于由螺旋扫描收集的投影数据的图像数据，按以下一般的步骤重构。

1.抽取一个图像重构而所需的投影数据(投影数据集)

2.数据冗余修正(加权)

3.筛选

4.反投影(背投影)

其中，步骤2和3也可以颠倒。注意步骤2的加权。重构处理(半扫描法)时，使用夹着作为目标的切片(slice)位置而从(—π/2—α/2)到(+π/2+α/2)的范围的投影数据(投影数据集)。权重函数对从切片位置离开的部位的投影数据赋予低的权重，对接近的部位的投影数据赋予大的权重。当顶板速度(螺旋间距)固定时，该权重函数上的切片位置和步骤1中抽取的投影数据集的视图中心(投影数据集的全部视图数的一半)一致。将这样的具有关于视图中心而对称的权重分布的权重函数称为移位不变(shift—invariant)型权重函数。

作为螺旋扫描的应用，有一边使顶板速度(螺旋间距)变化，一边进行扫描的可变速螺旋扫描。图11是示出在可变速螺旋扫描(加速)中的权重函数和X射线管的位置之间的关系的图。在可变速螺旋扫描(加速)的情况下，从(—π/2—α/2)到0之间的视图数比从0到(+π/2+α/2)之间的视图数还多。因此，如图11所示，在扫描中使顶板速度变化，由此切片位置I和在重构中使用的投影数据集的视图中心tc不一致。在切片位置I和视图中心tc成为不一致的可变速螺旋扫描的情况下，若应用移位不变(shift—invariant)型权重函数，则产生了伪影(Artifact)。

发明内容

本发明的目的是在根据螺旋扫描被检体而得到的数据来重构图像数据的X射线计算机断层摄影装置中，减少因重构的图像数据的位置和投影数据的视图中心不一致而引起的伪影。

本发明的第1方式涉及的X射线计算机断层摄影装置，具备：X射线管，产生X射线；X射线检测器，对由上述X射线管产生且透射了放置在顶板上的被检体的X射线进行检测；支撑部，可旋转地支撑上述X射线管和上述X射线检测器；架台，沿着与上述被检体的体轴大致平行的方向可移动地支撑上述顶板；控制部，控制上述X射线管、上述X射线检测器、上述支撑部和上述架台，一边使上述顶板沿着上述方向移动，一边用X射线扫描上述被检体；收集部，通过上述X射线检测器来收集投影数据；抽取部，从上述收集的投影数据中抽取为了重构与规定切片位置有关的图像数据而所需的投影数据；加权部，对第2投影数据赋予比第1投影数据的权重小的权重，上述第1数据是上述抽取的投影数据之中的在规定期间内收集的投影数据，上述第2数据是上述抽取的投影数据之中的在规定期间以外收集的投影数据，上述规定期间包括上述规定切片位置上的投影数据的规定收集时刻；以及重构部，根据赋予了上述权重的第1投影数据和上述第2投影数据来重构上述图像数据。

涉及本发明的第2方式的X射线计算机断层摄影装置，具备：X射线管，产生X射线；X射线检测器，对由上述X射线管产生且透射了放置在顶板上的被检体的X射线进行检测，具有多列沿通道方向配置了多个X射线检测元件而成的检测器列；扫描部，一边使上述顶板的速度变化一边使上述顶板移动，而且一边使上述X射线管和上述X射线检测器旋转一边用X射线扫描上述被检体；收集部，通过上述X射线检测器来收集投影数据；加权部，将与在上述收集的投影数据的收集时刻、上述顶板的速度相对应的权重，赋予给上述投影数据；以及重构部，根据上述加权的投影数据来重构图像数据。

涉及本发明的第3方式的X射线计算机断层摄影装置，具备：X射线管，产生X射线；X射线检测器，对由上述X射线管产生且透射了放置在顶板上的被检体的X射线进行检测；支撑部，可旋转地支撑上述X射线管和上述X射线检测器；架台，沿着与上述被检体的体轴大致平行的方向可移动地支撑上述顶板；控制部，控制上述X射线管、上述X射线检测器、上述支撑部和上述架台，一边使上述顶板沿着上述方向移动，一边用X射线扫描上述被检体；收集部，通过上述X射线检测器来收集投影数据；判定部，判定是否通过上述收集部收集了为了重构规定切片位置的图像数据而所需范围的投影数据；加权部，当上述判定部判定未收集上述所需范围的投影数据时，将规定值分配给上述所需范围的投影数据之中的与未被上述收集部收集的范围相当的数据，将高于上述规定值的权重赋予给上述所需的投影数据之中的被上述收集部收集的范围的投影数据；以及重构部，根据分配了上述规定值的数据和赋予了上述权重的投影数据来重构上述图像数据。

附图说明

图1是示出本发明的实施方式涉及的X射线计算机断层摄影装置的构成的图。

图2是示出图1的X射线检测器的构造的图。

图3是示出本实施方式涉及的一维权重函数和X射线管的旋转角度的关系的图。

图4是示出在等速螺旋扫描中的贡献度表的图。

图5是示出本实施方式涉及的在可变速螺旋扫描中的贡献度表的图。

图6是示出在本实施方式中的从螺旋扫描开始到图像数据重构的处理流程的图。

图7是示出在图6的步骤S1中的投影数据和一维权重函数以及顶板速度的关系的图。

图8是示出本实施方式的变形例中，用等速螺旋扫描收集的投影数据的视图范围和用于重构处理中的投影数据的列方向(Z轴方向)相关的范围的图。

图9是示出对在图8的位置Z0上的投影数据应用移位不变(shift—invariant)型的权重函数时的图。

图10是示出对在图8的位置Z0上的投影数据应用移位可变(shift—variant)型的权重函数时的图。

图11是示出关于视图中心而对称的一维权重函数和X射线管的旋转角度的关系的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式涉及的X射线计算机断层摄影装置。而且，在X射线计算机断层摄影装置中，有X射线管和X射线检测器成为一体而在被检体的周围旋转的ROTATE/ROTATE(旋转/旋转)类型，或者环状地排列多个检测元件，只有X射线管在被检体的周围旋转的STATIONARY/ROTATE(固定/旋转)类型等各种各样的类型，在任一类型中都可以适用本发明。在此，对ROTATE/ROTATE类型进行说明。在全扫描法中，为了重构1个切片的图像数据，需要被检体的周围1周即约2π的投影数据。另外，在半扫描法中，为了重构1个切片的图像数据，需要π+α[rad(拉德)](α：扇角)的投影数据。本实施方式也可以适用于全扫描法和半扫描法的任一方法。但是，以下，为了具体进行说明，本实施方式采用半扫描法。

图1是示出本实施方式涉及的X射线计算机断层摄影装置1的构成的图。X射线计算机断层摄影装置1由架台装置10和计算机装置30构成。架台装置10可旋转地支撑圆环或圆板状的旋转架11。旋转架11在摄影区域中对置地具有X射线管17和多切片型的X射线检测器19使其夹着在架台13的顶板15上放置的被检体P。旋转架11利用架台驱动装置21以一定的角速度连续旋转。在此，规定旋转架11的旋转轴为Z轴，规定从X射线管17的焦点连接X射线检测器19的检测面中心、且垂直于Z轴的轴为X轴，与Z轴和X轴正交的轴为Y轴。该XYZ坐标系成为以Z轴为旋转轴的旋转坐标轴系。而且，在顶板15上放置被检体P，使被检体P的体轴与Z轴大致一致。

架台13沿着Z轴方向可滑行移动地支撑顶板15。架台13具有用于使顶板15移动的驱动马达。按照来自扫描控制部31的驱动信号驱动马达旋转，在由输入装置33等设定的期间内使顶板15等速或变速移动。架台13的驱动马达具备光学式或磁式编码器23。当架台13的驱动马达的旋转轴每旋转一定角度时，编码器23就产生用于检测旋转轴的旋转角度的脉冲信号。旋转轴的旋转角度与顶板15的Z轴方向的位置(以下，简单地称为顶板位置)对应。产生的脉冲信号被发送到扫描控制部31和顶板信息测定部35。

X射线管17接受来自高电压发生装置25的高电压的施加和灯丝电流的供给而产生锥形束X射线。如图2所示，从X射线17的焦点F产生的锥形束X射线由X射线检测器19检测。X射线检测器19关于通道(channel)方向(与Y轴大致一致)和列方向(Z轴)的两个方向具有被稠密地分布的多个X射线检测元件19a。沿着通道方向排列成1列的元件列(elementarray)，沿着列方向(Z轴)多个并排。锥形束X射线的通道方向的扩展角称为扇角，列方向的扩展角称为锥角。在此，设X射线检测器19的通道数为N通道，列数为M列。

在X射线检测器19上连接着数据收集部27(DAS：Data AcquisitionSystem)。数据收集部27将由X射线检测器19的各通道输出的与透射X射线的强度相对应的信号变换成数字信号。该数字信号称为投影数据。由一次X射线产生所收集的投影数据的集合称为视图(view)。视角表示X射线管17的旋转角度。

计算机装置30将扫描控制31作为中枢，具有输入装置33、顶板信息测定部35、前处理部37、投影数据存储部39、投影数据抽取部41、加权部43、重构处理部45、图像数据存储部47、图像处理部49、以及图像显示装置51。

输入装置33输入切片位置、顶板速度、摄影区域(FOV)的大小、螺旋间距(与顶板15的移动速度有关的信息)、X射线管电压、管电流等摄影条件。根据输入的摄影条件，扫描控制部31控制各部分进行螺旋扫描。

顶板信息测定部35根据由编码器23发送的脉冲信号测定顶板15的位置和顶板15的速度。

前处理部37对由数据收集部27输出的投影数据进行灵敏度修正等前处理。被前处理的投影数据暂且存储在投影数据存储部39中。投影数据存储部39将表示收集时刻(收集的顺序)的视图序号、视角、通道序号、列序号、顶板15的位置、以及表示顶板15的速度的各代码与投影数据相关联地存储。

投影数据抽取部41根据可唯一确定投影数据的信息，从投影数据存储部39中抽取为了重构由输入装置33指定的切片位置的图像数据而所需的范围的投影数据(实际数据以及相对数据)。为了重构而所需的范围是以切片位置为中心(0)从(—π/2—α/2)到(+π/2+α/2)的角度范围。以下，将以切片位置为中心的π+α的角度范围的投影数据(视图)的集合称为投影数据集。将包含在投影数据集中的视图的数称为ViewProcess。另外，将(ViewProcess/2)称为视图中心。而且，所谓“可唯一确定投影数据信息”是指与投影数据相关联的视角、视图序号、顶板位置等至少一个信息。

加权部43为了将抽取的投影数据集加权并正规化，将二维权重函数(以下，称为数据冗余修正函数)W[ch，view]乘以投影数据集。而后加权部43利用贡献度表，将在被加权和被正规化的投影数据集中包含的投影数据之中的、通过未对重构处理做出贡献的元件列所收集的投影数据，输出通过做出贡献的元件列所收集的投影数据。

对投影数据集的每个射线(ray)都计算数据冗余修正函数W[ch，view]。数据冗余修正函数W[ch，view]是以通道序号和视图序号为变量的二维函数。数据冗余修正函数W[ch，view]具有对投影数据集的通道中心为非点对称、且对视图中心为非线对称的权重分布。

数据冗余修正函数W[ch，view]根据权重函数C[view]而生成。权重函数C[view]是以视图序号为变量的一维函数。权重函数C[view]具有与从切片位置到视图的实际距离相对应的权重分布。具体地，权重函数C[view]按照顶板15的速度变化，对距切片位置具有远的实际距离的视图赋予小的权重，对具有近的实际距离的视图赋予大的权重。因此权重函数C[view]具有对投影数据集的视图中心为非线对称的权重分布。该权重函数C[view]根据在切片位置上的投影数据的收集时刻和在重构处理中使用的投影数据集的收集期间而生成。

贡献度表根据切片位置、顶板15的速度、以及在重构处理中使用的投影数据的视图范围(ViewProcess)而变化。

重构处理部45通过对来自加权部43的投影数据集进行重构处理来重构图像数据。重构处理包括筛选处理、反投影处理等。典型地，重构法是锥形束重构法。锥形束重构法是考虑锥角确定对重构象素进行反投影的投影数据，进行反投影处理的方法。重构的图像数据与表示切片位置的代码一起存储在图像数据存储器47中。

图像处理部49对重构的图像数据进行各种已知的图像处理。图像显示装置51显示被图像处理的图像。

具有上述结构的X射线计算机断层摄影装置1，在螺旋扫描中使顶板15以一定的加速度加速。加速的范围是包含切片位置，且以该切片位置为基准至少π+α的范围。而且，使顶板15以一定的加速度加速。但是，本发明不只限于此，也可以适用于包含减速的任何的加速度。以下，说明X射线计算机断层摄影装置1的工作。

首先，对本实施方式中特征性的权重函数C[view]、数据冗余修正函数W[ch，view]、贡献度表进行说明。权重函数C[view]具有对投影数据集的视图中心为非线对称的权重分布。该权重函数C[view]对距切片位置远的投影数据进行小的加权，对切片位置以及距切片位置近的投影数据进行大的加权。

图3是示出权重函数C[view]和X射线管17的旋转角度(视角)的图。在此，设重构处理的开始位置的视图序号为ts，重构处理的结束位置的视图序号为te。即，从视图序号ts到视图序号te的范围(视图数)D与投影数据集的收集期间一致。从视图序号ts到视图序号te之间，顶板15在加速。因此，从视图序号ts到切片位置I的视图数比从切片位置tc到视图序号te的视图数还多。视图范围D的中间即视图中心tc与重构的切片位置I不一致。该切片位置I和视图中心tc不一致，因在螺旋扫描中顶板15的速度变速而引起。顶板15的速度越快，视图的密度越减少。即，从视角(—π/2—α/2)到视角(0)的视图的密度比从视角(0)到视角(+π/2+α/2)的视图的密度还高。

参照该图3，说明加权部43的权重函数C[view]的生成步骤。若投影数据集被抽取，则加权部43就确定了重构处理的开始位置的视图序号ts和切片位置I之间的视图范围(D1+D2)、以及切片位置I和重构处理的结束位置的视图序号te之间的视图范围(D3+D4)。接着加权部43算出视图序号ts和切片位置I的中点D12、以及切片位置I和视图序号te的中点D34。

设定从视图序号ts到中点D12的视图范围D1、和从中点D12到切片位置I的视图范围D2为D1＝D2×f。另外，设定从切片位置I到中点D34的范围D3、和从中点D34到视图序号te的范围D4为D4＝D3×f。因子f决定在视图范围D中占有的各视图范围D1、D2、D3、D4各自的比例。该因子f的值可以通过输入装置33由操作者任意设定。另外，因为使顶板15加速，所以D1>D3。而后，范围D2和范围D3设定为权重“1”。从视图序号ts到中点D12的权重由将值“0”和“1”连接的S字母状的3次曲线决定。另外，从中点D34到视图序号te的权重由将值“1”和“0”连接的反S字母状的3次曲线决定。设3次曲线的视图范围中的中心的权重是“0.5”。但是，范围D1和范围D4的曲线不限于3次曲线，也可以按照顶板15的速度的变化方式等是1次曲线或2次曲线。

另外，当顶板15的速度快的情况等，与投影数据集的视图方向有关的端部附近的投影数据过于偏离了切片位置，因此成为伪影的原因。因此，对于从切片位置具有规定值以上的距离的投影数据，可以设定为权重“0”。距切片位置的距离可以通过例如切片位置和与投影数据相关联的顶板15的位置的距离算出。

这样，权重函数C[view]将权重“1”，赋予给在投影数据集中包含的投影数据之中的、在从切片位置I到一定视图数的视图范围(D2和D3)中包含的投影数据。另一方面，权重函数C[view]将比“1”小的权重，赋予给在投影数据集中包含的投影数据之中的、在距切片位置I离开一定视图数以上的范围(D1和D4)中包含的投影数据。即，权重函数C[view]与顶板15的速度无关，对距切片位置I为规定的实际距离内的视图赋予权重“1”，对距切片位置I为规定的实际距离外的视图赋予比权重“1”小的权重。这样，通过将赋予给权重“1”的投影数据确保为一定量，来防止因赋予给权重“1”的投影数据的不足而引起的伪影的发生。该权重“1”的视图数和不是权重“1”的视图数的比例，即，规定的实际距离的值是可以利用加权部43任意地设定的。更具体地，加权部43根据经由输入装置33的因子f值的输入，设定权重“1”的视图数和不是权重“1”的视图数的比例。而且，从防止因数据量不足而引起的伪影发生的观点来看，最好设定因子f使视图范围D1在视图范围D的大致30％以下。

通过上述的步骤设定的权重函数C[view]不是现有的移位不变(shift—invariant)型的权重函数那样的对视图中心线为对称的函数，而是非线对称的函数。将这样的对视图中心为非线对称的函数称为移位可变(shift—variant)型的权重函数。通过使用移位可变(shift—variant)型的权重函数C[view]，可以对由可变速螺旋扫描收集的投影数据，与顶板15的速度变化相对应地适当加权。

接着，对由加权部43根据移位可变(shift—variant)型的权重函数C[view]算出的数据冗余修正函数W[ch，view]进行说明。在重构处理之前对投影数据集的每条射线计算出数据冗余修正函数W[ch，view]的值。数据冗余修正函数W[ch，view]的值根据以下(式1)到(式7)算出。

$\mathrm{\Δ\γ}=\frac{\mathrm{FanAngle}}{\mathrm{Nch}}$             (式1)

$\mathrm{\Δ\β}=\frac{2\mathrm{\π}}{\mathrm{ViewRev}}$              (式2)

γ[ch]＝(ch-Cch)×Δγ    (式3)

β[view]＝view×Δβ       (式4)

$\mathrm{Nrot}=\left(\mathrm{ceil}\right)\frac{\mathrm{ViewProcess}}{\mathrm{ViewRev}}$      (式5)

$\mathrm{tmp}\mathrm{Real}\left[\mathrm{view}\right]=\underset{n=\mathrm{Nrot}}{\overset{\mathrm{Nrot}}{\mathrm{\Σ}}}C[\mathrm{view}+2.0\×n\×\frac{\mathrm{viewRev}}{2.0}]$                   (式6)

$\mathrm{tmpTaiko}[\mathrm{ch},\mathrm{view}]=\underset{n=-\mathrm{Nrot}}{\overset{\mathrm{Nrot}}{\mathrm{\Σ}}}C[\mathrm{view}+2\×n\×\frac{\mathrm{viewRev}}{2.0}\×\frac{2.0\×\mathrm{\γ}\left[\mathrm{ch}\right]}{\mathrm{\Δ\β}}]$        (式7)

$W[\mathrm{ch},\mathrm{view}]=\frac{C[\mathrm{ch},\mathrm{view}]}{\mathrm{tmp}\mathrm{Real}\left[\mathrm{view}\right]+\mathrm{tmpTaiko}[\mathrm{ch},\mathrm{view}]}$                    (式8)

在此，将在(式1)到(式7)中使用的参数示出如下。

FanAngle：X射线的扇角(常量)

Nch：X射线检测器的通道数(常量)

Δγ：相邻的通道间的扇角(常量)

ViewRev：在X射线管旋转一周的期间收集的视图数(常量)

Δβ：相邻的视图间的X射线管的旋转角度(常量)

ch：投影数据的通道序号(变量)

Cch：X射线检测器的中心通道的序号(常量)

γ[ch]：ch的扇角(ch的函数)

view：视图序号(变量)

ceil：舍去小数点以下部分

ViewProcess：重构1幅图像而所需的投影数据集的视图数(常量)

C：移位可变(shift—variant)型的权重函数C(view的函数)

tmpReal[view]：与投影数据集的全部的实际射线相乘的权重函数C的总和(view的函数)

tmpTaiko[ch，view]：与投影数据集的全部的相对射线相乘的权重函数C的总和(view的函数)

W[ch，view]：数据冗余修正函数W(ch和view的函数)

说明利用加权部43算出数据冗余修正函数W[ch，view]并将投影数据正规化的具体步骤的一例。对投影数据集的每个射线进行数据冗余修正函数W[ch，view]的算出处理。首先，加权部43根据摄影条件等，对每个射线计算(式1)、(式2)、(式3)、以及(式4)来算出Δγ、Δβ、γ、以及Nrot。接着，加权部43利用(式5)和(式6)，算出tmpReal[ch，view]和tmpTaiko[ch，view]。而后，加权部43利用(式7)算出数据冗余修正函数W[ch，view]的值。利用这样的步骤，加权部43对全部的射线算出数据冗余修正函数W[ch，view]的值，并将全部的投影数据集正规化。

如上述那样，数据冗余修正函数W[ch，view]根据权重函数C[view]决定。数据冗余修正函数W[ch，view]是对视图中心非线对称且对中心通道非点对称的二维函数。利用对该视图方向和通道方向的非对称性，可以对投影数据，进行与顶板15的速度的变化对应的适当的正规化。因此，在可变速螺旋扫描中，使因切片位置和投影数据集的视图中心的不一致而引起的伪影降低。其结果，重构的图像数据的画质提高。

接着，对贡献度表进行说明。贡献度表根据切片位置和顶板15的位置由加权部43决定，且将正规化的投影数据集之中的未对重构处理做出贡献的列的投影数据去除。

图4是示出在等速螺旋扫描中的贡献度表UT的一例的图。右方向示出视图序号，纵方向示出投影数据的列序号。不去除在贡献度“1”范围的投影数据，去除在贡献度“0”范围的投影数据。按照从切片位置开始的视角(或者视图序号)决定列的贡献度，随着从视图序号的一端向图像中心移动，一边使与列方向有关的贡献度的幅度变窄，一边直线地向列的中心位移。等速螺旋扫描的情况时，列的贡献度与列中心M/2和切片位置I的交点有关而成为点对称。

图5是示出在可变速螺旋扫描中的贡献度表VT的一例的图。如上那样，按照从切片位置开始的视角(或者视图序号)决定列的贡献度。因此，某个视图序号的列的贡献度在等速和变速上没有变化。换言之，在等速螺旋扫描中的贡献度表UT和在可变速螺旋扫描中的贡献度表VT的相同视角的列的贡献度相等。因此，当顶板速度加速时的列的贡献度“1”的范围如图5所示成为歪斜的形状。通过在投影数据集中应用该可变速螺旋扫描的贡献度表VT，在顶板15的速度变化时，也适当地去除未对重构处理做出贡献的列的投影数据。其结果，重构的图像数据的伪影减少，画质提高。而且，上述的贡献度表VT是一例，也可以是其他的贡献度表。例如，使图表的贡献度不仅在“0”和“1”的2个阶段，也可以将“0”和“1”之间分为多个阶段，使其阶段地或连续地变化。

每当上述的参数、切片位置、以及顶板15的速度等变更时，这些权重函数C[view]、数据冗余修正函数W[ch，view]、以及贡献度表VT就变更。

接着，说明在扫描控制部31的控制下进行的，使用上述的数据冗余修正函数W和贡献度表VT的从螺旋扫描开始到图像数据产生的流程。图6是示出从螺旋扫描开始到图像数据产生的流程的图。图7是示出投影数据和权重函数C[view]的关系的图。

首先，扫描控制部31通过控制X射线计算机断层摄影装置1的各构成要素，用锥形束X射线来螺旋扫描被检体(步骤S1)。由螺旋扫描收集的投影数据存储在投影数据存储部39中。当投影数据被存储时，扫描控制部31就使切片位置的指定(重构处理的开始指示)待机(步骤S2)。当由操作者通过输入装置33发送表示切片位置的代码时(步骤S2：Yes)，扫描控制部31就使投影数据抽取部41进行投影数据抽取处理(步骤S3)。在投影数据抽取处理中，投影数据抽取部41从存储的全部投影数据中，抽取在夹着所输入的切片位置从(—π/2—α/2)到(+π/2+α/2)的角度范围的投影数据集。

当投影数据被抽取时，扫描控制部31就使加权部43进行加权函数算出处理。在加权函数算出处理中，加权部43根据切片位置和与投影数据相关联而被存储的顶板位置，算出与视图依存的移位可变(shift-variant)型的权重函数C[view](步骤S4)。接着，加权部43利用上述的(式1)到(式7)算出数据冗余修正函数W[ch，view](步骤S5)。当算出数据冗余修正函数W[ch，view]时，加权部43就将投影数据集乘以数据冗余修正函数W[ch，view]，正规化投影数据集(步骤S6)。步骤S5和步骤S6的处理对投影数据集的每个射线进行。当对全部的射线进行正规化时，加权部43就将正规化的投影数据集应用在可变速螺旋扫描的贡献度表上，将投影数据集之中的未对重构处理做出贡献的列的投影数据去除，输出做出贡献的列的投影数据(步骤S7)。加权处理在步骤S7结束。

当加权处理结束时，扫描控制部13就使重构处理部45进行重构处理

(步骤S8)。在重构处理中，重构处理部45对步骤S7中输出的投影数据集进行锥形束重构处理，并产生所输入的切片位置的图像数据。

若采用本实施方式，X射线计算机断层摄影装置1在重构的图像的切片位置和投影数据集的中心不一致的可变速螺旋扫描中，根据切片位置和顶板位置，算出对切片位置和投影数据的视图中心非对称的数据冗余修正函数W[ch，view]。X射线计算机断层摄影装置1将算出的数据冗余修正函数W[ch，view]乘以相乘的投影数据集。X射线计算机断层摄影装置1将其投影数据集应用在贡献度表VT上，去除未对重构处理做出贡献的列的投影数据，输出做出贡献的列的投影数据。而后X射线计算机断层摄影装置1根据输出的投影数据重构图像数据。这样，若采用本实施方式，可以在可变速螺旋扫描中，使因切片位置和投影数据集的视图中心不一致而引起的伪影降低。

(变形例)

以下，对本实施方式的变形例进行说明。而且在以下的说明中，对于具有与本实施方式大致相同的功能的构成要素，赋予相同符合，重复说明只在需要的情况下进行。在等速螺旋扫描中，已知所谓「outrange view」问题。一旦发生「outrange view」，切片位置和投影数据集的视图中心就不一致。变形例涉及的X射线计算机断层摄影装置1使用上述的数据冗余修正函数W[ch，view]来解决该「outrange view」问题。首先，对「outrangeview」问题进行说明。

图8是示出由等速螺旋扫描收集的投影数据的视图的范围、和在重构处理中使用的与投影数据的列方向(Z轴方向)有关的范围的图。如图8所示，螺旋扫描某个摄像区域收集投影数据。收集的投影数据的范围随着时间经过(视图序号)以一定的比例沿着Z方向移位。重构处理时，投影数据抽取部41首先抽取在重构处理中使用的视图范围P(ViewProcess)的投影数据。在重构位置Z1的图像数据时，因为收集了视图范围P的投影数据，所以没有问题地进行重构处理。这时的权重函数是按通常那样具有对视图中心为对称的权重分布的移位不变(shift-invariant)型的权重函数。

另一方面，有重构扫描开始位置附近即位置Z0的图像数据的情况。但是，在位置Z0上，未收集在重构处理中使用的视图范围P的投影数据。这时，如图9所示，当使用通常的移位不变(shift—invariant)型的权重函数时，就对不存在的投影数据也应用权重。其结果，在重构的图像数据中，发生了严重的伪影。因此，为了保障在位置Z0上的图像数据的重构，使摄影区域扩展得比重构区域还大。即，通过预先螺旋扫描重构区域外的区域来收集投影数据，可以重构在位置Z0上的图像数据。这就是「outrangeview」问题。

因此，在本实施方式的变形例涉及的X射线计算机断层摄影装置1中，为了消除「outrange view」(超范围视图)问题，使用具有对视图中心为非对称的权重分布的移位可变(shift—variant)型的权重函数C[view]。首先，当由输入装置33等输入切片位置时，投影数据抽取部41就抽取为了重构与所输入的与切片位置有关的图像数据而所需的投影数据集。这时，投影数据抽取部41判定是否有重构处理而所需的足够的视图范围(长度)P(ViewProcess)的投影数据。

以下，对判定为否时，基于加权部43的移位可变(shift-variant)型的权重函数C[view]进行说明。图10是示出在没有视图范围P的投影数据时所应用的权重函数C[view]的图。如图10所示，收集了在视图范围P的投影数据之中的视图范围P0的投影数据，而未收集视图范围P—P0的投影数据。加权部43设定权重函数C[view]的在视图范围P—P0的权重为“0”。即，对于与视图范围P—P0相当的数据分配值“0”。另一方面，加权部43使权重函数C[view]的在视图范围P0的权重按照视图序号变化。例如，对视图范围P0所设定的权重如图10所示，具有与移位不变(shift—invariant)型的权重函数[view]相同的权重分布。另外，作为其他的权重函数，在视图范围P0的权重也可以设定为从端列到中间列逐渐变大。而且为了说明的简单，设视图范围P0和视图范围P—P0的长度相等。但是本实施方式的变形例并不限于此，也可以是P0≠(P—P0)。

当设定移位可变(shift-variant)型的权重函数C[view]时，根据该权重函数C[view]，加权部43就算出数据冗余修正函数W[ch，view]。接着，加权部43在投影数据集中应用数据冗余修正函数W[ch，view]对投影数据集进行正规化。接着加权部43在正规化的投影数据集中应用等速螺旋扫描的贡献度表UT，去除在未对重构处理做出贡献的列所收集的投影数据。而后，重构处理部45重构处理未被去除而留下的投影数据并产生图像数据。

而且，当判定由投影数据抽取部41抽取了重构处理所需足够的视图范围P的投影数据时，如本实施方式中说明的那样，由加权部43进行加权，由重构处理部45进行重构处理，并重构所输入的切片位置的图像数据。

如上述结构那样，在本实施方式的变形例中，当对在没有在重构处理中使用的范围的投影数据的位置上的图像进行重构时，利用具有对视图中心为非对称的权重分布的权重函数，对不存在投影数据的范围设定权重“0”。这样，若采用本实施方式的变形例，利用具有对视图中心为非对称的权重分布的权重函数C[view]，可以消除「outrange view」问题。

而且，本实施方式不限于锥形束X射线，也可以应用在扇形束X射线。此时，对于投影数据集应用权重函数C[view]和数据冗余修正函数W[ch，view]，不应用贡献度表VT、UT。

本领域的技术人员将发现其他优点和各种方式的修改。因此，本发明在更广泛的方面并不限于所叙述的具体细节和代表的实施例。因此，所附权利要求涵盖在本发明的实质精神和范围内的所有修改。

Claims (12)

1.一种X射线计算机断层摄影装置，具备：

X射线管，产生X射线；

X射线检测器，对由上述X射线管产生且透射了放置在顶板上的被检体的X射线进行检测；

支撑部，可旋转地支撑上述X射线管和上述X射线检测器；

架台，沿着与上述被检体的体轴大致平行的方向可移动地支撑上述顶板；

控制部，控制上述X射线管、上述X射线检测器、上述支撑部和上述架台，一边使上述顶板沿着上述方向移动，一边用X射线扫描上述被检体；

收集部，通过上述X射线检测器来收集投影数据；

抽取部，从上述收集的投影数据中抽取为了重构与规定切片位置有关的图像数据而所需的投影数据；

加权部，对第2投影数据赋予比第1投影数据的权重小的权重，上述第1数据是上述抽取的投影数据之中的在规定期间内收集的投影数据，上述第2数据是上述抽取的投影数据之中的在规定期间以外收集的投影数据，上述规定期间包括上述规定切片位置上的投影数据的规定收集时刻；以及

重构部，根据赋予了上述权重的第1投影数据和上述第2投影数据来重构上述图像数据。

2.根据权利要求1记载的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

上述控制部控制上述架台，一边使上述顶板的速度变化，一边使上述顶板沿着上述方向移动。

3.根据权利要求1记载的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

上述加权部按照距上述规定收集时刻的时间差，使对在上述第2投影数据中所包括的各投影数据赋予的上述权重的值减小。

4.根据权利要求1记载的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

上述加权部与上述顶板的速度变化无关，而按照距上述切片位置的实际距离对上述第1投影数据和上述第2投影数据赋予上述权重。

5.根据权利要求1记载的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

上述加权部利用二维权重函数将权重赋予给上述第1投影数据和上述第2投影数据，上述二维权重函数具有相对于上述第1投影数据和上述第2投影数据的收集期间的中心为非线对称、且相对于中心通道为非点对称的权重分布。

6.根据权利要求5记载的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

上述加权部根据具有相对于上述抽取部抽取的投影数据的收集期间的中心为非点对称的权重分布的一维权重函数、及针对在上述抽取的投影数据中所包括的全部实际数据和相对数据的各数据的基于上述一维权重函数的权重的总和，生成上述二维权重函数。

7.根据权利要求6记载的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

上述加权部根据上述规定收集时刻和上述抽取的投影数据的收集期间，决定上述一维权重函数。

8.根据权利要求6记载的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

上述一维权重函数具有按照距上述规定切片位置的实际距离而变化的权重分布。

9.根据权利要求1记载的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

上述抽取部判定是否通过上述收集部收集了上述第2投影数据；

当上述抽取部判定未收集上述第2投影数据时，上述重构部根据上述第1投影数据和与上述第2投影数据相当的规定值来重构上述图像数据。

10.根据权利要求1记载的X射线计算机断层摄影装置，其特征在于，

上述加权部根据来自操作者的输入设定上述规定期间。

11.一种X射线计算机断层摄影装置，具备：

X射线管，产生X射线；

X射线检测器，对由上述X射线管产生且透射了放置在顶板上的被检体的X射线进行检测，具有多列沿通道方向配置了多个X射线检测元件而成的检测器列；

扫描部，一边使上述顶板的速度变化一边使上述顶板移动，而且一边使上述X射线管和上述X射线检测器旋转一边用X射线扫描上述被检体；

收集部，通过上述X射线检测器来收集投影数据；

加权部，将与在上述收集的投影数据的收集时刻的、上述顶板的速度相对应的权重，赋予给上述投影数据；以及

重构部，根据上述加权的投影数据来重构图像数据。

12.一种X射线计算机断层摄影装置，具备：

X射线管，产生X射线；

X射线检测器，对由上述X射线管产生且透射了放置在顶板上的被检体的X射线进行检测；

支撑部，可旋转地支撑上述X射线管和上述X射线检测器；

架台，沿着与上述被检体的体轴大致平行的方向可移动地支撑上述顶板；

控制部，控制上述X射线管、上述X射线检测器、上述支撑部和上述架台，一边使上述顶板沿着上述方向移动，一边用X射线扫描上述被检体；

收集部，通过上述X射线检测器来收集投影数据；

判定部，判定是否通过上述收集部收集了为了重构规定切片位置的图像数据而所需范围的投影数据；

加权部，当上述判定部判定未收集上述所需范围的投影数据时，将规定值分配给上述所需范围的投影数据之中的与未被上述收集部收集的范围相当的数据，将高于上述规定值的权重赋予给上述所需的投影数据之中的被上述收集部收集的范围的投影数据；以及

重构部，根据分配了上述规定值的数据和赋予了上述权重的投影数据来重构上述图像数据。

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