CN103070696A - 放射线检测数据处理装置以及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及放射线检测数据处理装置以及方法。根据一种实施方式，放射线检测数据处理装置包括数据获取部和数据处理部。数据获取部从检测放射线的检测器获取放射线检测数据。数据处理部根据放射线检测数据生成重建断层图像所使用的压缩数据，压缩数据的压缩失真不依赖于信号值而大致均匀。
Description
相关申请的交叉引用
本申请基于2011年9月5日提交的日本专利申请No.2011-192831并要求其优先权，其全部内容通过引用结合于此。
技术领域
本文描述的实施方式大体涉及放射线检测数据处理装置以及方法。
背景技术
传统上，重建检查对象的断层图像的计算机断层摄影（CT：ComputedTomography）装置在例如医疗领域和非破坏检查等中应用。例如，作为计算机断层摄影装置的X射线CT装置围绕检查对象在360度的所有方向上向检查对象照射X射线，并在各方向检测透过了检查对象的X射线。然后，X射线CT装置使用通过对X射线检测数据进行对数变换等得到的X射线投影数据来重建断层图像。
在此，为了得到精密的断层图像，需要以细的粒度使X射线照射角度变化，另外，需要使用将X射线检测元件以高密度排列的X射线检测器。结果，增加了X射线检测数据的分辨率和单位时间内拍摄到的图像数量。为了解决这些需要，开发了一种通过压缩X射线检测数据来降低累加和传送X射线检测数据的成本的技术。
如果X射线检测数据被压缩，则压缩后的X射线检测数据在展开后，进行对数变换，以生成用于重建断层图像的X射线投影数据。然而，通过对展开后的数据进行对数变换而得到的数据相比于通过对X射线检测数据进行对数变换得到的数据增加了误差，导致断层图像的画质劣化。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够避免由压缩处理导致的断层图像的画质劣化的放射线检测数据处理装置以及方法。
根据一种实施方式，放射线检测数据处理装置包括数据获取部和数据处理部。数据获取部从检测放射线的检测器获取放射线检测数据。数据处理部根据放射线检测数据生成重建断层图像要使用的压缩数据，压缩数据中的压缩失真不依赖于信号值而大致均匀。根据该装置，能够防止由压缩处理导致的断层图像的画质劣化。
附图说明
图1是根据第一实施方式的X射线CT装置的整体结构图；
图2是用于说明重建处理的方法的图；
图3A和图3B是用于说明传统的X射线CT装置执行的重建处理的图；
图4是用于说明压缩导致的失真的分布的图；
图5是用于说明对数变换导致的压缩失真不一致的变化的图；
图6是根据第一实施方式的数据处理部以及数据第二处理部的结构图；
图7A和图7B是根据第一实施方式的压缩处理的一个例子的图；
图8是用于说明第一实施方式中的压缩失真不一致的变化的图；
图9是根据第一实施方式的X射线CT装置执行的处理的流程图。
图10是用于说明第一实施方式的变形例的图；
图11是根据第二实施方式的数据处理部和数据第二处理部的结构图；
图12A至12D是用于说明根据第二实施方式的变换处理的图；
图13是根据第二实施方式的X射线CT装置所执行的处理的流程图；
图14是用于说明第二实施方式的变形例的图；
图15是根据第三实施方式的数据处理部和数据第二处理部的结构图；
图16是第三实施方式的X射线CT装置所执行的处理的流程图；
图17是用于说明第三实施方式的变形例的图；以及
图18是用于说明第一至第三实施方式的变形例的图。
具体实施方式
以下，参照附图更详细地说明放射线检测数据处理装置的示例性实施方式。在以下的描述中，将包含放射线检测数据处理装置的X射线计算机断层摄影（CT）装置作为实施方式来进行说明。
第一实施方式
首先，将参照图1来描述根据第一实施方式的X射线CT装置的整体结构。图1是根据第一实施方式的X射线CT装置的整体结构的图。如图1所示，根据第一实施方式的X射线CT装置包括架台装置（gantryapparatus）10、床设备20、以及控制台设备30。
架台装置10是对被检体P照射X射线然后获取X射线检测数据的装置。架台装置10包括高电压产生部11、X射线管12、X射线检测器13、数据获取部14、旋转架15和架台驱动部16。架台装置10还包括对X射线检测数据执行数据处理的数据处理部17。
高电压产生部11是产生高电压并向X射线管12供给所产生的高电压的设备。X射线管12是通过从高电压产生部11供给的高电压产生X射线的真空管，X射线管12所产生的X射线对被检体P进行照射。
X射线检测器13是检测表示从X射线管12照射的并透过了被检体P的X射线的强度分布的X射线检测数据的检测器。换句话说，X射线检测器13检测表示在被检体P中产生的X射线吸收的程度的X射线检测数据。具体而言，X射线检测器13是二维阵列型检测器，其中，沿着被检体P的体轴方向（图1中的Z轴方向）将在通道方向（图1中的Y轴方向）排列了多个X射线检测元件构成的检测元件列排列多个。
旋转架15按照使X射线管12和X射线检测器13彼此面对来夹持被检体P的方式，来支承X射线管12和X射线检测器13。架台驱动部16是旋转驱动旋转架15以在将被检体P作为中心的圆形轨道上使X射线管12以及X射线检测器13旋转的驱动装置。
数据获取部14是数据获取系统（Data Acquisition System，DAS），获取由X射线检测器13检测到的X射线检测数据。具体而言，数据获取部14获取分别与从X射线管12照射的X射线照射方向对应的X射线检测数据。数据获取部14对获取到的每个X射线检测数据执行放大、模数（A/D）转换等，并将X射线检测数据输出至数据处理部17。
数据处理部17是对X射线检测数据执行预定的数据处理的处理部。具体而言，数据处理部17对X射线检测数据执行压缩处理，并将压缩后的数据发送至后述的控制台设备30，稍后将描述控制台设备30。之后将详细描述数据处理部17在第一实施方式中执行的处理。
床设备20是放置被检体P的设备，如图1所示，床设备20包括顶板22和床驱动设备21。顶板22是放置被检体P的床。床驱动设备21使顶板22沿被检体P的体轴方向（Z轴方向）移动，从而使被检体P移动到旋转架15内。
控制台设备30是接收操作者对X射线CT装置执行的操作并根据由架台装置10获取到的投影数据组重建断层图像的设备。如图1所示，控制台设备30包括输入设备31、显示装置32、扫描控制部33、数据第二处理部34、图像存储部35和系统控制部36。
输入设备31包括供操作X射线CT装置的医师或技师等操作者输入各种指示所使用的鼠标、键盘、按钮、轨迹球、操作杆等。输入设备将从操作者接收到的各种指令传送至系统控制部36，稍后将描述系统控制部36。
显示装置32包括监视器，监视器显示用于经由输入设备31从操作者接收指示的图形用户界面（Graphical User Interface，GUI），并显示图像存储部35中所存储的重建图像，稍后将描述图像存储部35。
扫描控制部33控制高电压产生部11、架台驱动部16、数据获取部14、数据处理部17以及床驱动设备21的操作。由此，扫描控制部33控制架台装置10中的对被检体P执行的X射线扫描、X射线检测数据组的获取以及对X射线检测数据组的数据处理。
具体而言，扫描控制部33通过一边使旋转架15旋转，一边由X射线管12连续地、或者间歇地照射X射线，来执行X射线扫描。例如，扫描控制部33执行一边使顶板22移动一边使旋转架15连续旋转来进行摄影的螺旋扫描，以及执行固定被检体P的位置使旋转架15旋转1次或连续旋转来进行摄影的传统扫描。
数据第二处理部34是用于重建断层图像（X射线CT图像）的处理部。换句话说，数据第二处理部34使用从数据处理部17接收到的数据来重建X射线CT图像。图像存储部35存储由数据第二处理部34生成的X射线CT图像。另外，稍后将详细描述数据第二处理部34在第一实施方式中执行的处理。
系统控制部36对架台装置10、床设备20以及控制台设备30的操作进行控制，从而进行X射线CT装置的整体控制。具体而言，系统控制部36对扫描控制部33进行控制，从而控制架台装置10以及床设备20所执行的X射线检测数据组的获取。系统控制部36经由扫描控制部33对数据处理部17进行控制，从而控制对X射线检测数据组执行的压缩。系统控制部36对数据第二处理部34进行控制，从而控制由控制台设备30所执行的图像重建处理。系统控制部36进行控制，以使得从图像存储部35中读取重建图像，并将重建图像显示在显示设备32中包括的监视器上。
以上，针对根据第一实施方式的X射线CT装置的整体结构进行了说明。在该结构下，根据第一实施方式的X射线CT装置获取X射线检测数据，并使用获取到的X射线检测数据来重建X射线CT图像。
在此，参照图2等描述一种重建断层图像的方法。图2是用于说明重建处理的方法的图。图2示出了X射线管12在某个X射线照射角度照射X射线强度“X0”的X射线。另外，图2示出了X射线强度“X0”的X射线透过了图2中的白色区域所示的空气、或图2中的灰色区域所示的被检体P之后，在X射线检测器13中检测X射线强度“X（L）”的X射线的情况。换句话说，在X射线扫描中，在每个X射线照射角度来获取透过射线各自的X射线检测数据“X（L）”。
在图2中，假设将照射了X射线的空间划分为各边长为“d”的网格状，各网格的X射线衰减系数为“U(L,n)”。X射线的透过射线的X射线强度以指数规律衰减。通过“X0”、“d”以及“U(L,n)”，由以下的式子（1）计算“X(L)”：
X(L)=X0*e^[-{U(L,1)+U(L,2)+…+U(L,n)}*d]…（1）
在此，通过在两边取对数，式子（1）被表示为式子（2）：
logX(L)-log(X0)=-{U(L,1)+…+U(L,n)}*d …（2）
因为“X0”、“X(L)”以及“d”是已知的，所以式子（2）是未知数“U”的线性和。换句话说，X射线CT装置通过在每个X射线照射角度获取各透过射线的X射线检测数据“X(L)”，并对X射线检测数据“X(L)”进行对数变换，从而得到由与未知数“U”相关的线性和构成的式子（2）。该对数变换后的数据被称为投影数据。
然后，X射线CT装置根据投影数据，例如，通过使用最小二乘法、傅里叶变换法、滤波反投影法、重叠反投影法、迭代重建法等确定未知数“U”，从而得到各X射线衰减系数。换句话说，X射线CT装置对X射线检测数据进行对数变换来生成投影数据，并将投影数据反投影到照射X射线的空间，从而得到空间内的各网格的X射线衰减系数。
然后，X射线CT装置将按照各网格的X射线衰减系数、例如以水的X射线衰减系数“0”以及空气的X射线衰减系数“-1000”来进行相对化处理获得的CT值（单位：亨氏单位（hounsfield unit，HU））作为像素值，从而重建X射线CT图像。
图3A以及3B是用于说明传统的X射线CT装置执行的重建处理的图。例如，传统的X射线CT装置如图3A所示，作为重建前的预处理，通过将获取到的X射线检测数据在控制台设备30内进行对数变换，从而生成投影数据。X射线CT装置除了对数变换之外，作为预处理进行偏移校正、灵敏度校正、射束硬化校正等校正处理，从而根据X射线检测数据生成投影数据。然后，传统的X射线CT装置对投影数据执行反投影处理，从而重建断层图像（X射线CT图像）。另外，图3A所示的传统的X射线CT装置将投影数据存储于预定的存储部，并读取存储的投影数据以执行重建处理。
在此，为了得到更精密的断层图像，需要使从X射线管12照射的X射线的照射角度以细的粒度变化，并需要使用将X射线检测元件高密度地排列的X射线检测器13。换句话说，为了实现高清的断层图像，增加X射线检测数据的分辨率和单位时间拍摄的图像数量。因此，为了获得高清的断层图像，需要高速的传送系统以及存储大容量数据的设备。
为了解决上述问题，已知一种通过在图3A所示的X射线CT装置中添加数据压缩功能而获得的X射线CT装置。添加了数据压缩功能的传统的X射线CT装置如图3B所示，将X射线检测数据压缩（编码）为压缩数据。例如，图3B所示的传统的X射线CT装置通过针对每个X射线照射角度按照时间顺序排列表示每个X射线检测元件的X射线检测量的X射线检测数据来产生数据（正弦数据），并压缩该正弦数据。然后，图3B所示的传统的X射线CT装置将压缩数据展开（解码）成展开数据，并对展开数据进行对数变换等处理以生成投影数据。接着，该传统的X射线CT装置通过重建处理来重建断层图像（X射线CT图像）。
例如，通过在架台装置10内进行压缩处理，来能够减少从架台装置10向控制台设备30的数据传送量。另外，通过存储压缩数据而非存储投影数据，从而设置于控制台设备30的存储装置不需要具有大容量。
然而，如果将通过对压缩以及展开的数据进行对数变化而得到的数据用作投影数据来进行重建处理，则被重建的图像的画质可能会劣化。图4是用于说明压缩导致的失真的分布的图，图5是用于说明对数变换导致的压缩失真不一致的变化的图。
尽管被压缩的数据具有压缩导致的内在失真，但该压缩失真如图4所示，与信号强度无关，具有大致均匀的分布，平均值为“0”。换句话说，通过将X射线检测数据以一般的方法压缩，从而在压缩数据中产生不依赖于信号值的大小的压缩失真。然而，如果对展开数据进行对数变换，则依赖于信号值的大小，压缩失真变得不均匀。
在图5中，横轴表示输入的展开数据的信号值，纵轴表示输出的对数变换后的数据的信号值。在图5中，实线a表示绘制出输入信号值和输出信号值的曲线图。另外，在图5中，虚线c表示绘制出展开数据的各信号值所具有的压缩失真的下限值、和对下限值进行了对数变换后获得的值的曲线图。另外，在图5中，虚线b表示绘制出展开数据的各信号值中包含的压缩失真的上限值、和通过对上限值进行对数变换而得到的值的曲线图。
输入的展开数据中的压缩失真如图5的横方向的双方向箭头所示，在横轴方向具有均匀的分布。另一方面，输出的对数变换后的数据中的压缩失真如图5的纵方向的双方向箭头所示，随着信号值变低而增大，并随着信号值变高而减小。
这样，压缩失真的分布根据对数变换来变化。在对将X射线检测数据压缩后展开的数据进行了对数变换的数据中，与通过对X射线检测数据进行对数变换得到的数据有关的误差分布随着信号值变低而增大。如果在重建处理中使用该数据，则未知数“U”的计算精度降低，从而断层图像的画质劣化。
为了解决上述问题，根据第一实施方式的数据处理部17根据数据获取部14获取到的X射线检测数据生成重建断层图像要使用的压缩数据，压缩数据中的压缩失真大致均匀而不依赖于信号值。以下将参照图6等详细描述根据第一实施方式的数据处理部17以及根据第一实施方式的数据第二处理部34所执行的处理。图6是根据第一实施方式的数据处理部17以及数据第二处理部34的结构图。
如图6所示，根据第一实施方式的数据处理部17包括压缩部17a，压缩部17a用作根据X射线检测数据生成断层图像的重建所使用的压缩数据并且该压缩数据的压缩失真大致均匀而不依赖于信号值的处理部。压缩部17a通过使用较低的信号值中包含的压缩失真比较高的信号值中包含的压缩失真小的量化等级，来根据放射线检测数据生成上述压缩数据。
换句话说，当压缩部17a进行压缩处理时，为了使对数变换后的数据中包含的误差分布最小，进行调整量化等级的控制，使得较低的信号值中包含的压缩失真比较高的信号值中包含的压缩失真小。例如，当压缩部17a通过量化和差分脉冲编码调制（DPCM：Deferential Pulse CodeModulation）来执行压缩处理时，根据信号值来变更量化等级。具体而言，压缩部17a调整量化等级，使得信号值越小量化等级越小。图7是根据第一实施方式的压缩处理的一个例子的图。
例如，如图7A所示，假设X射线检测数据的信号值（X）位于“0≤x≤255”的范围。在这种情况下，压缩部17a例如将x接近于0的一侧确定为低信号值侧，而将x接近于255的一侧确定为高信号值侧。然后，压缩部17a例如设定8个量化等级。
例如，如图7B所例示的，压缩部17a从低信号值侧朝向高信号值侧，设定量化等级“0≤x≤l”、“1＜x≤3”、“3＜x≤7”、“7＜x≤15”、“15＜x≤35”、“35＜x≤75”、“75＜x≤135”以及“135＜x≤255”的。
然后，压缩部17a设定用于将位于各量化等级的范围内的信号值进行量化的代表值。例如，如图7B所示，压缩部17a将“0≤x≤l”的代表值设定为“0”，将“1＜x≤3”的代表值设定为“2”，将“3＜x≤7”的代表值设定为“5”，将“7＜x≤l5”的代表值设定为“10”，将“15＜x≤35”的代表值设定为“30”，将“35＜x≤75”的代表值设定为“55”，将“75＜x≤135”的代表值设定为“115”，将“135＜x≤255”的代表值设定为“200”。
在图7A和图7B所示的例子中，量化等级在低信号侧变小，在高信号侧变大。另外，在图7A和图7B所示的一个例子中，压缩部17a根据256灰度的X射线检测数据生成8灰度的压缩数据。在该压缩数据中，由于设定为越是高信号值侧量化等级越大，因此，在高信号值侧上的代表值与实际测量值之间的误差相比于在低信号值侧上的代表值与实际测量值之间的误差更大。通过对8灰度的压缩数据执行取相邻信号间的差分的差分脉冲编码调制，并对差分信号执行可变长编码，来生成进行了附加的压缩的压缩数据。
压缩部17a将由量化等级控制生成的压缩数据发送至控制台设备30的数据第二处理部34。
在图7A和图7B所示的例子中，针对将256灰度的X射线检测数据压缩为8灰度之后执行差分脉冲编码调制编码化的情况进行了说明。或者，在本实施方式中，也可以根据信号值对高灰度的X射线检测数据进行量化。另外，量化等级也可以不是固定的，而是根据信号特性可变的。例如，为了使可变长编码后的压缩率为恒定，通过在输入信号的信息量大的情况下粗略地进行量化，而在输入信号的信息量小的情况下精细地进行量化，可以生成包含与量化相关的信息的压缩数据。在此，以与高信号值相比相对小的量化等级来对低信号值进行量化。另外，也可以对将输入信号值进行差分脉冲编码调制编码化得到的差分信号进行量化。在这种情况下，为了根据输入信号值的大小来调整量化等级，例如，对由多个信号值构成的每个块，组合与量化等级相关的检索信息来编码。
另外，压缩部17a进行的范围以及量化等级的变更可以预先设定，也可以在摄影时由操作者使用输入设备31来设定。
返回到图6，数据第二处理部34使用从压缩部17a接收到的压缩数据来重建X射线CT图像。根据第一实施方式的数据第二处理部34如图6所示的那样，包括压缩数据存储部34a、展开部34b、预处理部34c、投影数据存储部34d和重建部34e。
压缩数据存储部34a存储压缩部17a生成的压缩数据。展开部34b通过展开压缩数据来生成展开数据。具体而言，展开部34b对压缩数据存储部34a中存储的压缩数据进行展开处理。预处理部34c对展开数据进行对数变换来生成投影数据。具体而言，预处理部34c对展开数据，除了对数变换之外，还进行偏移校正、灵敏度校正、射束硬化校正等校正处理，从而生成投影数据。另外，预处理部34c将投影数据存储于投影数据存储部34d。
重建部34e通过将预处理部34c将展开数据进行对数变换而生成的投影数据进行反投影处理从而重建作为断层图像的X射线CT图像。然后，重建部34e将重建得到的图像存储于图像存储部35。在此，为了执行重建处理，重建部34e可以从投影数据存储部34d读取投影数据，也可以从预处理部34c获取投影数据。
在第一实施方式中，将压缩数据存储于压缩数据存储部34a。另外，与投影数据相比较，压缩数据的容量小。另外，通过存储压缩数据，使得能够通过展开处理以任意的定时来生成投影数据。因此，在第一实施方式中，也可以从数据第二处理部34中省去投影数据存储部34d。
在此，参照图8来描述第一实施方式中的压缩失真。图8是用于说明第一实施方式中的压缩失真不一致的变化的图。
在图8中，横轴表示输入的“第一实施方式的展开数据的信号值”，纵轴表示输出的“展开数据对数变换后的数据的信号值”。另外，在图8中，实线A表示绘制出输入信号值和输出信号值的曲线图。另外，在图8中，虚线C表示绘制出“第一实施方式中的展开数据的各信号值所具有的压缩失真的下限值”、和对下限值进行对数变换后的值的曲线图。另外，在图8中，虚线B表示绘制出“第一实施方式中的展开数据的各信号值所具有的压缩失真的上限值”、和对上限值进行了对数变换后的值的曲线图。
在第一实施方式中生成的压缩数据中，由压缩部17a控制量化等级，以使得信号值越高，压缩失真变得越大。因此，在第一实施方式中，输入侧的展开数据中的压缩失真如图8的横方向的双方向箭头所示，随着信号值变低而减小，并随着信号值变高而增大。另一方面，输出侧的对数变换后的数据中的压缩失真如图8的纵方向的双方向箭头所示，具有大致均匀的分布。
换句话说，在第一实施方式中，在通过对展开数据进行对数变换得到的数据中，与传统的压缩处理相比较，与通过对X射线检测数据进行对数变换得到的数据相关的误差分布减小。在第一实施方式中，通过在重建处理中使用对展开数据进行对数变换得到的数据，能够以高精度来进行未知数“U”的计算。结果，能够防止由压缩处理导致的断层图像的图像劣化。
接着，参照图9来描述根据第一实施方式的X射线CT装置所执行的处理。图9是根据第一实施方式的X射线CT装置所执行的处理的流程图。
如图9所示，根据第一实施方式的X射线CT装置判定数据获取部14是否获取到了X射线检测数据（步骤S101）。如果没有获取到X射线检测数据（步骤S101为“否”），则根据第一实施方式的X射线CT装置变为待机模式。
另一方面，如果获取到了X射线检测数据（步骤S101为“是”），则压缩部17a通过执行调整了量化等级的压缩处理，来根据X射线检测数据生成压缩数据（步骤S102）。然后，压缩部17a将压缩数据发送至控制台设备30，以将压缩数据存储于压缩数据存储部34a（步骤S103）。
接着，展开部34b从压缩数据存储部34a读取压缩数据，并通过执行展开处理来生成展开数据（步骤S104）。预处理部34c通过执行对数变换处理以及校正处理来根据展开数据生成投影数据（步骤S105）。重建部34e通过反投影处理根据投影数据重建X射线CT图像（步骤S106），并结束处理。
如上述那样，在第一实施方式中，通过根据信号值的量化等级控制，能够使通过对展开数据进行对数变换得到的数据中的压缩失真不依赖于信号值而具有大致均匀的分布。从而，在第一实施方式中，能够防止由压缩处理导致的断层图像的画质劣化。
在第一实施方式中，能够传送断层图像的画质没有劣化的X射线检测数据的压缩数据。因此，不需要为了重建精密的断层图像而在架台装置10与控制台设备30之间设置高速的传送系统。另外，在第一实施方式中，因为存储了压缩数据而非大容量的投影数据，从而不需要设置存储大容量数据的设备。另外，在第一实施方式中，因为存储了压缩数据，所以能够通过任意地改变重建条件，如预处理部34c所执行的对数变换和预处理部34c所执行的校正处理所使用的参数，来重新重建图像。
在上述中，针对X射线检测数据的压缩处理由架台装置10来执行的情况进行了说明。或者，在第一实施方式中，也可以由控制台设备30来执行X射线检测数据的压缩处理。图10是用于说明第一实施方式的变形例的图。
如图10所示，在第一实施方式的变形例中，包括压缩部17a的数据处理部17被设置于控制台设备30。图10所示的压缩部17a通过对从架台装置10接收到的X射线检测数据进行根据信号值来调整量化等级的压缩处理，从而生成压缩数据。
在图10所示的变形例中，为了重建精密的断层图像，至少在控制台设备30中，存储数据的设备不需要具有大存储量。
第二实施方式
在第二实施方式中，针对以与第一实施方式不同的方法，根据X射线检测数据生成重建所使用的数据的压缩失真不依赖于信号值而大致均匀的压缩数据的情况进行说明。
根据第二实施方式的X射线CT装置与参照图1说明的根据第一实施方式的X射线CT装置具有相同的结构。然而，根据第二实施方式的数据处理部17以及数据第二处理部34的结构与第一实施方式中的数据处理部17以及数据第二处理部34不同。图11是根据第二实施方式的数据处理部17以及数据第二处理部34的结构图。在第二实施方式中，也与第一实施方式相同，数据处理部17根据X射线检测数据生成重建所使用的数据的压缩失真不依赖于信号值而为大致均匀的压缩数据。然而，根据第二实施方式的数据处理部17没有压缩部17a，而包括变换部17b以及压缩部17c。
变换部17b对X射线检测数据进行对数变换、或者近似于对数变换的近似变换来生成变换数据。图12A至图12D是用于说明根据第二实施方式的变换处理的图。
例如，变换部17b如图12A所示，使用对数函数作为变换函数，根据X射线检测数据生成变换数据。另外，使用对数函数对X射线检测数据的信号值进行对数变换得到的输出值不一定与信号值的对数值100％一致。例如，输出值是将小数点第三位进位、舍掉、或者四舍五入得到的近似值。
或者，变换部17b通过利用对对数变换进行近似的变换函数，根据X射线检测数据生成变换数据。具体而言，变换部17b使用越是高的信号值斜率变得越低的变换函数。
例如，变换部17b如图12B所示，通过利用对全部对数变换进行线性近似的变换函数，根据X射线检测数据来生成变换数据。在图12B所示的一个例子中，变换部17b将信号值划分为3个范围：低信号值区域、中信号值区域以及高信号值区域，并使用通过线性函数对各范围的对数变换进行近似得到的3个变换函数。该变换函数的斜率如图12B所示，以低信号值区域、中信号值区域、高信号值区域的顺序降低。
或者，例如，变换部17b如图12C所示，通过利用对对数变换的一部分进行线性近似的变换函数，根据X射线检测数据生成变换数据。在图12C所示的一个例子中，变换部17b将信号值划分为3个范围：低信号值区域、中信号值区域以及高信号值区域。变换部17b使用通过在低信号值区域以及高信号值区域中用线性函数对对数变换进行近似获得的2个变换函数，并在中信号值区域中使用对数函数。中信号值区域的对数函数的斜率（差分值）如图12C所示，比低信号值区域的线性函数的斜率低。另外，高信号值区域的线性函数的斜率如图12C所示，比中信号值区域的对数函数的斜率（差分值）低。
或者，例如，变换部17b如图12D所示，通过利用通过多项式对全部对数变换进行近似的变换函数，根据X射线检测数据生成变换数据。在图12D所示的一个例子中，变换部17b将信号值划分为2个范围：低信号值侧以及高信号值侧，并使用在低信号值侧以及高信号值侧上通过2次函数对对数变换进行近似而得到的2个变换函数。高信号值侧的2次函数的斜率（差分值）如图12D所示，比低信号值侧的2次函数的斜率（差分值）低。
另外，变换部17b所执行的变换处理所使用的范围以及变换函数可以预先设定，也可以在摄影时由操作者使用输入设备31来设定。
返回到图11，压缩部17c对变换部17b生成的变换数据进行压缩来生成压缩数据。换句话说，压缩部17c没有进行在第一实施方式中说明的量化等级的调整，而进行通常的压缩处理。然后，压缩部17c将压缩数据发送至控制台设备30。
根据第二实施方式的数据第二处理部34与第一实施方式相同，使用从架台装置10接收到的压缩数据来重建X射线CT图像。图11所示的根据第二实施方式的数据第二处理部34与第一实施方式相似，包括：压缩数据存储部34a、展开部34b、预处理部34c、投影数据存储部34d和重建部34e。此外，根据第二实施方式的数据第二处理部34如图11所示那样，在展开部34b与预处理部34c之间，设置逆变换部34f。
压缩数据存储部34a存储压缩部17c生成的压缩数据。展开部34b通过展开压缩数据来生成展开数据。具体而言，展开部34b对压缩数据存储部34a所存储的压缩数据进行展开处理。
逆变换部34f对展开数据进行变换部17b进行的变换的逆变换来生成逆变换数据。换句话说，逆变换部34f为了进行变换部17b所使用的变换函数的逆变换，使用越是高的信号值斜率越高的函数（逆变换函数），从而根据展开数据生成逆变换数据。
预处理部34c对逆变换数据进行对数变换处理、和偏移校正、灵敏度校正、射束硬化校正等校正处理，从而生成投影数据。重建部34e对预处理部34c对逆变换数据进行对数变换而生成的投影数据进行反投影处理，从而重建作为断层图像的X射线CT图像。然后，重建部34e将重建的图像存储于图像存储部35。
在此，根据第二实施方式的展开数据包含有压缩失真。然而，在第二实施方式中，在压缩处理中，没有进行在第一实施方式中说明的量化等级的特定控制等。因此，根据第二实施方式的展开数据的压缩失真不依赖于信号值的大小。另一方面，因为逆变换部34f所执行的逆变换，逆变换数据中包含的压缩失真在高信号值侧比在低信号值侧更高。在第二实施方式中，通过对该逆变换数据进行对数变换，来生成压缩失真不依赖于信号值的大小的投影数据。
换句话说，在第二实施方式中，在通过对逆变换数据进行对数变换得到的数据中，与通过对X射线检测数据进行对数变换得到的数据有关的误差分布与传统的压缩处理相比较减少。在第二实施方式中，通过在重建处理中使用对逆变换数据进行对数变换得到的数据，能够防止由压缩处理导致的断层图像的画质劣化。
另外，在第二实施方式中，因为将压缩数据存储于压缩数据存储部34a，所以也可以从数据第二处理部34中省去投影数据存储部34d。
接着，参照图13来描述根据第二实施方式的X射线CT装置所执行的处理。图13是根据第二实施方式的X射线CT装置所执行的处理的流程图。
如图13所示，根据第二实施方式的X射线CT装置判定数据获取部14是否获取到了X射线检测数据（步骤S201）。如果没有获取到X射线检测数据（步骤S201为“否”），则根据第二实施方式的X射线CT装置变为待机模式。
另一方面，如果获取到了X射线检测数据（步骤S201为“是”），则变换部17b使用变换函数来根据X射线检测数据生成变换数据（步骤S202），并且压缩部17c通过执行压缩处理来根据变换数据生成压缩数据（步骤S203）。然后，压缩部17c通过将压缩数据发送至控制台设备30，以将压缩数据存储于压缩数据存储部34a（步骤S204）。
接着，展开部34b从压缩数据存储部34a中读取压缩数据，通过执行展开处理生成展开数据（步骤S205）。逆变换部34f使用逆变换函数来根据展开数据生成逆变换数据（步骤S206）。预处理部34c通过对数变换处理以及校正处理来根据逆变换数据生成投影数据（步骤S207）。重建部34e通过执行反投影处理来根据投影数据生成X射线CT图像（步骤S208），并结束处理。
如上述那样，在第二实施方式中，在压缩处理之前，预先对X射线检测数据进行对数变换或者近似对数变换的变换处理。因此，通过将该压缩数据展开得到的展开数据的压缩失真不依赖于信号值的大小而具有大致均匀的分布。
在第二实施方式中，对于压缩失真大致均匀的展开数据进行逆变换，从而生成压缩失真在高信号值侧上比在低信号值侧上更大的逆变换数据。在第二实施方式中，通过对逆变换数据进行对数变换，来使重建处理所使用的数据的压缩失真大致均匀。
如上述那样，在第二实施方式中，根据与对数变换相应的处理完成的展开数据，再次通过逆变换处理来生成对数变换处理所需的数据。在第二实施方式中，通过进行逆变换，能够使用传统的预处理部34c而无需改变其功能。
在第二实施方式中，能够传送断层图像的画质没有劣化的X射线检测数据的压缩数据。因此，重建精密的断层图像时，将不需要高速的传送系统，也不需要存储大容量数据的设备。另外，在第二实施方式，因为存储压缩数据，所以能够通过任意地变更重建条件，如预处理部34c所执行的对数变换处理所使用的参数和预处理部34c所执行的校正处理的参数，来重新重建图像。
已经针对由架台装置10来执行X射线检测数据的变换处理以及压缩处理的情况进行了说明。或者，在第二实施方式中，也可以由控制台设备30来执行X射线检测数据的变换处理以及压缩处理。图14是用于说明第二实施方式的变形例的图。
如图14所示，在第二实施方式的变形例中，将包括变换部17b以及压缩部17c的数据处理部17设置于控制台设备30。图14所示的变换部17b通过对从架台装置10接收到的X射线检测数据施加变换函数，来生成变换数据。然后，压缩部17c对变换数据进行压缩处理，从而生成压缩数据。
在图14所示的变形例中，重建精密的断层图像时，至少在控制台设备30中，存储数据的装置不需要具有大存储量。
第三实施方式
在第三实施方式中，针对没有执行在第二实施方式中说明的逆变换的情况进行说明。
根据第三实施方式的X射线CT装置与根据第一实施方式和第二实施方式的X射线CT装置（参照图1）具有相同的结构。然而，根据第三实施方式的数据处理部17以及数据第二处理部34与根据第二实施方式的数据处理部17以及数据第二处理部34的不同之处在于，省去逆变换部34f，并且预处理部34c仅执行校正处理。图15是根据第三实施方式的数据处理部17以及数据第二处理部34的结构图。
图15所示的根据第三实施方式的数据处理部17与第一实施方式和第二实施方式相同，根据X射线检测数据生成重建所使用的压缩数据，压缩数据的压缩失真不依赖于信号值而为大致均匀。如图15所示，根据第三实施方式的数据处理部17具有变换部17b以及压缩部17c。图15所示的变换部17b与第二实施方式相同，对于X射线检测数据进行对数变换或者近似对数变换的近似变换，来生成变换数据（参照图12A至12D）。另外，图15所示的压缩部17c与第二实施方式相同，对变换数据进行压缩以生成压缩数据。然后，压缩部17c将压缩数据发送至控制台设备30。
根据第三实施方式的数据第二处理部34与第一实施方式和第二实施方式相同，使用从架台装置10接收到的压缩数据来重建X射线CT图像。类似于第二实施方式，图15所示的根据第三实施方式的数据第二处理部34包括压缩数据存储部34a、展开部34b、预处理部34c、投影数据存储部34d和重建部34e。然而，图15所示的根据第三实施方式的数据第二处理部34没有逆变换部34f。
压缩数据存储部34a存储压缩部17c生成的压缩数据。展开部34b通过将压缩数据展开来生成展开数据。具体而言，展开部34b对压缩数据存储部34a中存储的压缩数据进行展开处理。
类似于第二实施方式，根据第三实施方式的展开数据是通过以下方式获得的：对将进行了对数变换或者对数变换的近似变换的变换数据进行压缩所生成的数据进行变换。另外，在第三实施方式中，在压缩处理中，没有进行在第一实施方式中说明的量化等级的特定控制等。因此，根据第三实施方式展开数据的压缩失真与第二实施方式类似，不依赖于信号值的大小。
在第三实施方式中，通过使用展开数据来进行重建处理。换句话说，在第三实施方式中，将展开数据作为与通过对X射线检测数据进行对数变换获得的数据大致相同的数据，来进行重建处理。
因此，预处理部34c对展开数据只进行偏移校正、灵敏度校正、射束硬化校正等校正处理。重建部34e通过对展开数据即经校正的展开数据，进行反投影，从而重建作为断层图像的X射线CT图像。然后，重建部34e将重建的图像存储于图像存储部35中。在第三实施方式中，重建部34e可以通过使用展开数据来进行重建处理，而无需预处理部34c执行校正处理。
如上述那样，在第三实施方式中，通过在重建处理中使用以下展开数据能够防止由于压缩处理导致的断层图像的画质劣化，该展开数据中的压缩失真不依赖于信号值的大小并且该展开数据与通过对X射线检测数据进行变换而获得的数据大致相同。
另外，在第三实施方式中，因为将压缩数据存储于压缩数据存储部34a，所以可以从数据第二处理部34中省去投影数据存储部34d。
接着参照图16来描述根据第三实施方式的X射线CT装置所执行的处理。图16是根据第三实施方式的X射线CT装置所执行的处理的流程图。
如图16所示，根据第三实施方式的X射线CT装置判定数据获取部14是否获取到了X射线检测数据（步骤S301）。如果没有获取到X射线检测数据（步骤S301为“否”），则根据第三实施方式的X射线CT装置变为待机模式。
另一方面，如果获取到X射线检测数据（步骤S301为“是”），则变换部17b使用变换函数根据X射线检测数据生成变换数据（步骤S302），并且压缩部17c通过执行压缩处理根据变换数据生成压缩数据（步骤S303）。然后，压缩部17c通过将压缩数据发送至控制台设备30，以将压缩数据存储于压缩数据存储部34a（步骤S304）。
接着，展开部34b从压缩数据存储部34a读取压缩数据，并通过执行展开处理来生成展开数据（步骤S305）。预处理部34c进行展开数据的校正处理（步骤S306）。重建部34e通过执行反投影处理根据校正后的展开数据重建X射线CT图像（步骤S307），并结束处理。
如上述那样，在第三实施方式中，通过对压缩失真大致均匀的展开数据、或者执行了校正处理的展开数据进行反投影处理，来重建图像。换句话说，在第三实施方式中，能够省略在第二实施方式中说明的逆变换。然而，在第三实施方式中，变换部17b需要进行由预处理部34c进行的系统特有的对数变换、或者近似由预处理部34c进行的系统特有的对数变换的近似变换。
在第三实施方式中，能够传送断层图像的画质没有劣化的X射线检测数据的压缩数据。因此，重建精密的断层图像时，将不需要高速的传送系统，也不需要存储大容量数据的设备。
另外，已经针对由架台装置10来执行X射线检测数据的变换处理以及压缩处理的情况进行了说明。或者，在第三实施方式中，也可以由控制台设备30来执行X射线检测数据的变换处理以及压缩处理。图17是用于说明第三实施方式的变形例的图。
如图17所示，在第三实施方式的变形例中，包括变换部17b以及压缩部17c的数据处理部17被设置于控制台设备30。图17所示的变换部17b对从架台装置10接收到的X射线检测数据施加变换函数，以生成变换数据。然后，压缩部17c通过对变换数据进行压缩处理，从而生成压缩数据。
在图17所示的变形例中，重建精密的断层图像时，至少在控制台设备30中，存储数据的设备不需要具有大存储容量。
在第一至第三实施方式中，针对将X射线检测数据、或者根据X射线检测数据生成的变换数据进行压缩并存储压缩数据的情况进行了说明。然而，在第一至第三实施方式中，也可以将重建前的数据进行压缩并进行存储。图18是用于说明第一至第三实施方式的变形例的图。
在第一至第三实施方式的变形例中，如图18所示，在预处理部34c与重建部34e之间设置第二压缩部34g、压缩投影数据存储部34h以及第二展开部34i。第二压缩部34g将预处理部34c的输出数据（即被用于重建之前的数据）进行压缩，将压缩后的数据作为压缩投影数据存储于压缩投影数据存储部34h。另外，第二压缩部34g进行的压缩处理没有进行的量化等级的特定控制等，是通常的压缩处理。
在图像重建时，第二展开部34i从压缩投影数据存储部34h中读取压缩投影数据，并进行展开处理以复原投影数据。重建部34e对投影数据进行反投影，从而重建图像。根据图18所示的变形例，能够降低传统的投影数据存储部34d所需的存储容量。
在第一至第三实施方式中，已经针对由DPCM进行压缩的情况进行了说明。或者，第一至第三实施方式可以适用于例如通过小波变换或离散余弦变换来执行压缩的情况。
在第一至第三实施方式中说明的放射线检测数据处理方法除了X射线CT装置之外，还可以适用于以下CT装置，该CT装置获取来自被检体P的放射线检测数据，对获取到的数据进行对数变换，并通过执行反投影处理来重建图像。例如，在第一至第三实施方式中说明的放射线检测数据处理方法也可以通过单光子发射计算机断层扫描（Single PhotonEmission Computed Tomography，SPECT）装置、正电子发射计算机断层扫描（Positron Emission computed Tomography，PET）装置等核医学成像装置来执行。
核医学成像装置利用检测器获取被投放给被检体并选择性地传递到被检体的生物体组织中的放射性医药品放射的γ射线的检测数据。核医学成像装置对γ射线检测数据进行对数变换以生成投影数据，并重建描绘出被投放给被检体的放射性医药品的体内分布的核医学图像（例如，SPECT图像和PET图像）。
换句话说，如果核医学成像装置对γ射线检测数据进行压缩处理以及展开处理，则与X射线CT装置类似，由于依赖于信号强度而增加压缩失真的分布，从而导致断层图像的画质劣化。为解决此问题，通过将在第一至第三实施方式中说明的放射线检测数据处理方法应用于γ射线检测数据，能够避免由于压缩处理导致的断层图像的画质劣化。另外，放射线检测数据处理方法也可以应用于非破坏检查所使用的CT装置。
放射线检测数据处理方法可以由与CT装置分离设置的放射线检测数据处理装置来执行。换句话说，可以通过至少具有数据处理部17的压缩功能的放射线检测数据处理装置接收CT装置获取到的放射线检测数据来执行放射线检测数据处理方法。
如以上说明的那样，根据第一实施方式至第三实施方式，能够避免由于压缩处理导致的断层图像的画质劣化。
尽管描述了几种特定实施方式，但这些实施方式是作为例子而示出的，并不意图限定发明的范围。实际上，本文描述的这些新的实施方式可以使用其他各种方式来实施；此外，在不脱离发明的主旨的范围内，可以对本文描述的这些实施方式进行各种省略、置换和变更。只要这些形式或改变落入本发明的范围和主旨内，则所附权利要求及其等同物旨在覆盖这些形式或改变。
Claims (8)
1.一种放射线检测数据处理装置，包括：
数据获取部，被配置为从检测放射线的检测器获取放射线检测数据；以及
数据处理部，被配置为根据所述放射线检测数据生成重建断层图像要使用的压缩数据，所述压缩数据中的压缩失真不依赖于信号值而大致均匀。
2.根据权利要求1所述的放射线检测数据处理装置，其中，所述数据处理部包括压缩部，所述压缩部被配置为通过使用较低的信号值中包含的压缩失真比较高的信号值中包含的压缩失真小的量化等级，基于所述放射线检测数据来生成所述压缩数据。
3.根据权利要求1所述的放射线检测数据处理装置，其中：
所述数据处理部包括：
变换部，被配置为对所述放射线检测数据进行对数变换、或者近似于对数变换的近似变换以生成变换数据；以及
压缩部，用于压缩所述变换数据以生成所述压缩数据。
4.根据权利要求2所述的放射线检测数据处理装置，还包括：
展开部，被配置为通过将所述压缩数据展开来生成展开数据；以及
重建部，被配置为通过对将所述展开数据进行对数变换而生成的投影数据进行反投影以重建断层图像。
5.根据权利要求3所述的放射线检测数据处理装置，还包括：
展开部，被配置为通过将所述压缩数据展开来生成展开数据；
逆变换部，被配置为对所述展开数据执行所述变换部所执行的变换的逆变换以生成逆变换数据；以及
重建部，被配置为通过对将所述逆变换数据进行对数变换而生成的投影数据执行反投影处理以重建断层图像。
6.根据权利要求3所述的放射线检测数据处理装置，还包括：
展开部，被配置为通过将所述压缩数据展开来生成展开数据；以及
重建部，被配置为通过对所述展开数据执行反投影以重建断层图像。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的放射线检测数据处理装置，还包括：
压缩数据存储部，被配置为存储所述压缩数据，其中
所述展开部被配置为对所述压缩数据存储部中存储的所述压缩数据执行展开处理。
8.一种放射线检测数据处理方法，包括：
从检测放射线的检测器获取放射线检测数据；以及
根据所述放射线检测数据生成重建断层图像要使用的压缩数据，所述压缩数据中的压缩失真不依赖于信号值而大致均匀。
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