CN105873519A - X射线ct装置、图像处理装置及图像重构方法 - Google Patents

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Abstract

为了提供在使用低射线量照射区间与高射线量照射区间混合存在的投影数据重构图像时能够进行重构使得在整个区间成为同等图像质量的X射线CT装置等，X射线CT装置(1)在存储装置(123)中保持针对多个图像质量改善处理表示图像质量改善的效果级别的图像质量改善表(3)。在根据给定的射线量调制数据调制X射线照射量的同时进行拍摄的情况下，图像处理装置(122)获取作为图像质量的基准的基准射线量，并且针对作为图像重构的对象的投影数据，从射线量调制数据中获取拍摄时的照射X射线量，图像处理装置(122)根据这些射线量值之比，参照图像质量改善表(3)来决定用于得到作为基准的图像质量的图像质量改善处理，针对作为重构的对象的投影数据实施所决定的图像质量改善处理。

Description

X射线CT装置、图像处理装置及图像重构方法
技术领域
本发明涉及X射线CT装置、图像处理装置以及图像重构方法，具体而言，涉及利用了对照射X射线量进行调制而拍摄得到的投影数据的图像重构处理。
背景技术
现有技术中，在通过X射线CT(Computed Tomography；断层扫描)装置来拍摄发生运动的部位的情况下，在得到的断层像中会产生运动所引起的伪影。为了减少该伪影，一般使用心电计、呼吸传感器等生物体传感器来一起进行生理的运动的计测，并使用所得到的计测信号来控制拍摄或处理图像。例如在以心脏为对象的拍摄中，采用心电同步重构法，在该方法中，以利用心电计而计测的心电信息为基础，收集运动少的相位的投影数据来重构断层像。由此，能够得到比较静止的心脏的图像。
在专利文献1中记载了如下的射线量调制法：通过在运动少的特定的心跳相位照射较高射线量的X射线，在其他的心跳相位照射低X射线量，从而能够在生成特定的心跳相位以外的相位的图像的同时，降低辐射。
在专利文献1所记载的方法中，以低射线量拍摄得到的相位的图像(以下，称为低射线量相位图像)较之于以高射线量拍摄得到的相位的图像，图像质量会下降。故而，例如在为了观察被检体的时间经过而重构全相位的图像的情况下，根据相位不同，会产生X射线量的差异所引起的图像质量的偏差。为了补偿这样的图像质量的偏差，可以考虑对低射线量相位图像进行图像质量改善处理。图像质量改善处理例如是通过修正投影数据并使用修正后的投影数据来逐次近似重构图像从而谋求高图像质量化的技术。在该图像质量改善处理中，存在操作者能够指定将图像质量改善何种程度这样的图像质量改善处理的强度级的图像质量改善处理。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2007-117719号公报
发明内容
发明要解决的课题
然而，现有技术中，关于对低射线量相位图像应用哪种强度级的图像质量改善处理，是操作者根据经验等进行判断和决定的。
本发明鉴于上述问题点而作，其目的在于，提供一种在根据低射线量照射区间与高射线量照射区间混合存在的投影数据来重构图像时能够在整个区间中得到同等图像质量的X射线CT装置、图像处理装置以及图像重构方法。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明是一种X射线CT装置，其特征在于，具备：X射线源，其向被检体照射X射线；X射线检测器，其与所述X射线源相对配置，检测透射了所述被检体后的X射线；转盘，其搭载所述X射线源以及所述X射线检测器，并围绕所述被检体旋转；拍摄控制部，其在根据给定的射线量调制数据对照射X射线量进行调制的同时执行拍摄；投影数据生成部，其根据由所述X射线检测器检测出的透射X射线数据来生成投影数据；存储部，其保持表示多个图像质量改善处理的图像质量改善效果量的图像质量改善表；基准射线量获取部，其将与作为基准的图像质量对应的射线量值设为基准射线量；重构对象射线量获取部，其针对作为图像重构的对象的投影数据，从所述射线量调制数据中获取拍摄时的照射X射线量；图像质量改善处理选择部，其根据所述基准射线量与由所述重构对象射线量获取部获取到的照射X射线量的比率、以及所述图像质量改善效果量，从所述图像质量改善表中选择用于得到所述作为基准的图像质量的图像质量改善处理；以及重构处理部，其针对所述作为图像重构的对象的投影数据实施由所述图像质量改善处理选择部选择出的图像质量改善处理，来重构图像。
另外，本发明是一种图像处理装置，其特征在于，具备：存储部，其存储通过利用了X射线CT装置的拍摄而得到的投影数据、所述拍摄中的射线量调制数据、以及表示多个图像质量改善处理的图像质量改善效果量的图像质量改善表；目标图像质量设定部，其设定作为目标图像质量的图像质量指标值；对象图像质量获取部，其获取作为图像质量改善对象的图像的图像质量指标值；图像质量改善处理选择部，其根据所述目标图像质量的图像质量指标值与由所述对象图像质量获取部获取到的图像质量指标值的比率、以及所述图像质量改善效果量，从所述图像质量改善表中选择用于得到所述目标图像质量的图像质量改善处理；以及重构处理部，其针对所述作为图像质量改善对象的图像的投影数据实施由所述图像质量改善处理选择部选择出的图像质量改善处理，来重构图像。
另外，本发明是一种图像重构方法，包括由图像处理装置执行的以下步骤：将与作为基准的图像质量对应的射线量值设为基准射线量的步骤；针对作为图像重构的对象的投影数据，从所述射线量调制数据中获取拍摄时的照射X射线量的步骤；根据所述基准射线量与所述照射X射线量的比率，从存储在存储部中的表示多个图像质量改善处理的图像质量改善效果量的图像质量改善表中选择用于得到所述作为基准的图像质量的图像质量改善处理的步骤；以及针对所述作为图像重构的对象的投影数据实施所选择出的图像质量改善处理来重构图像的步骤。
另外，本发明是一种图像重构方法，包括由图像处理装置执行的以下步骤：设定作为目标图像质量的图像质量指标值的步骤；获取作为图像质量改善对象的图像的图像质量的步骤；根据所述目标图像质量与作为所述图像质量改善对象的图像的图像质量的比率，从存储在存储部中的表示多个图像质量改善处理的图像质量改善效果量的图像质量改善表中选择用于得到所述目标图像质量的图像质量改善处理的步骤；针对所述作为图像质量改善对象的图像的投影数据实施所选择的图像质量改善处理来重构图像的步骤。
发明效果
根据本发明，能够提供一种在使用低射线量照射区间与高射线量照射区间混合存在的投影数据来重构图像时能够在整个区间得到同等图像质量的X射线CT装置、图像处理装置以及图像重构方法。
附图说明
图1是X射线CT装置1的整体构成图。
图2是图像质量改善表3的一例。
图3是本发明的X射线CT装置1中的图像质量改善处理有关的功能构成图。
图4是射线量调制数据和基准射线量的一例(以高射线量值为基准射线量的情况)。
图5是射线量调制数据和基准射线量的另一例(以任意的射线量值为基准射线量的情况)。
图6是表示图像质量改善表3的生成处理过程的流程图。
图7是表示本发明的X射线CT装置1中的拍摄以及重构处理的过程的流程图。
图8是由图像质量改善处理选择部155选择出的图像质量改善处理的显示例。
图9是利用了表示基准射线量与所选择的图像质量改善处理的关系的引导器522的画面显示例。
图10是本发明的第2实施方式中的功能构成图。
图11是说明下限射线量532的计算的图。
图12是表示本发明的第2实施方式中的拍摄以及重构处理的过程的流程图。
图13是本发明的第3实施方式中的功能构成图。
图14是图像质量选择GUI161(操作画面54)的一例。
图15是表示本发明的第3实施方式中的拍摄以及重构处理的过程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的实施方式。
[第1实施方式]
首先，参照图1来说明X射线CT装置1的整体构成。
如图1所示，X射线CT装置1具备：扫描台架部100、卧台105、操作台120以及生物体信号计测装置130。扫描台架部100是对被检体照射X射线并且检测透射了被检体的X射线的装置。操作台120是对扫描台架部100的各部进行控制并且获取由扫描台架部100计测得到的透射X射线数据来生成图像的装置。卧台105是承载被检体并在扫描台架部100的X射线照射范围内对被检体进行搬入和搬出的装置。生物体信号计测装置130是计测与生物体的运动有关的数据的装置，例如心电计、呼吸计等。
扫描台架部100具备：X射线源101、转盘102、准直仪103、X射线检测器106、数据收集装置107、台架控制装置108、卧台控制装置109以及X射线控制装置110。
操作台120具备：输入装置121、图像处理装置122、存储装置123、系统控制装置124以及显示装置125。
在转盘102设置有开口部104，X射线源101与X射线检测器106隔着开口部104相对配置。载置于卧台105的被检体被插入开口部104。转盘102通过从转盘驱动装置经由驱动传递系统传递的驱动力而围绕被检体旋转。转盘驱动装置由台架控制装置108控制。
X射线源101被X射线控制装置110控制，连续或断续地照射给定的强度的X射线。X射线控制装置110按照由系统控制装置124决定的X射线管电压以及X射线管电流，控制向X射线源101施加的X射线管电压以及提供的X射线管电流。X射线管电压以及X射线管电流是根据由系统控制装置124计算的射线量调制数据而决定的。关于射线量调制数据将后述。
在X射线源101的X射线照射口设置准直仪103。准直仪103对从X射线源101放射的X射线的照射范围进行限制。例如成形为锥形射束(圆锥形或者角锥形射束)等。准直仪103的开口宽度由系统控制装置124控制。
从X射线源101照射、通过准直仪103且透射了被检体的X射线入射至X射线检测器106。
X射线检测器106例如将由闪烁体与光电二极管的组合构成的X射线检测元件群在通道(channel)方向(周围方向)上例如排列了1000个左右而在列方向(体轴方向)上例如排列了1～320个左右。X射线检测器106被配置为隔着被检体与X射线源101对置。X射线检测器106检测从X射线源101照射且透射了被检体的X射线量，并输出至数据收集装置107。
数据收集装置107收集由X射线检测器106的各个X射线检测元件检测的X射线量，变换成数字数据，并作为透射X射线数据而顺次输出至图像处理装置122。
图像处理装置122获取从数据收集装置107输入的透射X射线数据，进行对数变换、灵敏度校正等预处理，来生成重构所需的投影数据。另外，图像处理装置122使用所生成的投影数据来重构断层像等的图像。系统控制装置124将由图像处理装置122重构出的图像数据存储至存储装置123并且显示于显示装置125。
系统控制装置124是具备CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read OnlyMemory)、RAM(RandomAccessMemory)等的计算机。系统控制装置124依照图7等所示的处理过程来进行拍摄和图像重构处理。关于拍摄和图像重构处理的细节将后述。
存储装置123是硬盘等数据记录装置，预先存储用于实现X射线CT装置1的功能的程序、数据等。
在存储装置123中存储图像质量改善表3。
所谓图像质量改善表3，如图2所示，是针对强度不同的多个图像质量改善处理分别表示图像质量改善效果量的表。图像质量改善效果量例如是关于图像质量改善处理应用前后的图像的噪声降低率等的值。噪声降低率通过图像质量改善处理应用前的原始图像的图像SD值与图像质量改善处理应用后的图像SD值的比率来表示。在图2所示的例子中，在应用了级别“1”的图像质量改善处理的情况下，较之于图像质量改善处理应用前的原始图像，以图像SD值比而言能够获得30％的图像质量提高效果(噪声降低效果)。
另外，在级别2的图像质量改善处理中，较之于图像质量改善处理应用前，以图像SD值比而言能够获得40％的图像质量提高效果，在级别3的图像质量改善处理中，较之于图像质量改善处理应用前，以图像SD值比而言能够获得50％的图像质量提高效果。此外，在本实施方式中，例如作为图像质量例如使用图像SD值等图像质量评价指标，但也可以使用图像SD值以外的图像质量指标值。
另外，在图2所示的图像质量改善表3中示出了效果级别为5个层次的情况，但只要对应图像质量改善处理的方式具有多层次的级别即可。关于图像质量改善表3的生成过程以及图像质量改善处理的选择处理的详细内容将后述。
显示装置125包括液晶面板、CRT监视器等显示器装置以及用于与显示器装置协作执行显示处理的逻辑电路，与系统控制装置124连接。显示装置125显示从图像处理装置122输出的被检体图像、以及系统控制装置124处理的各种信息。
输入装置121例如包括键盘、鼠标等定点设备、小键盘以及各种开关按钮等，将操作者输入的各种指示或信息输出至系统控制装置124。操作者使用显示装置125以及输入装置121以交互的方式操作X射线CT装置1。输入装置121也可以是与显示装置125的显示画面一体构成的触控面板式的输入装置。
卧台105具备承载被检体的顶板、上下移动装置以及顶板驱动装置，通过卧台控制装置109的控制而使顶板高度上下升降，或朝体轴方向前后移动，或朝与体轴垂直且相对于地面平行的方向(左右方向)左右移动。在拍摄中，卧台控制装置109使顶板以由系统控制装置124决定的卧台移动速度以及移动方向进行移动。
生物体信号计测装置130是计测与被检体的生理性的运动有关的数据的装置。所谓被检体的运动，例如包括心脏的跳动、呼吸所引起的肺的运动等。在测量心脏的跳动的情况下，例如使用心电计作为生物体信号计测装置130即可。另外，例如在测量呼吸所引起的胸部的运动的情况下，使用呼吸传感器等作为生物体信号计测装置130即可。在以下的说明中，说明将心脏的跳动作为被检体的运动信息来计测的例子，但本发明还能够应用于心脏的跳动以外的运动。
由生物体信号计测装置130计测出的生物体信号(运动信息)被顺次送出至系统控制装置124。系统控制装置124根据从生物体信号计测装置130获取到的生物体信号，决定照射X射线量的调制定时、照射X射线量，从而计算射线量调制数据。所谓射线量调制数据，具体而言是指表示管电流或者管电压的调制定时或值的数据。
接下来，参照图3来说明与拍摄以及图像重构有关的功能构成。
本发明的X射线CT装置1，作为与拍摄以及图像重构有关的功能构成，具备：射线量调制数据设定部151、拍摄控制部152、基准射线量获取部153、重构对象射线量获取部154、图像质量改善处理选择部155、投影数据生成部156以及重构处理部157。从处理负荷的观点出发，优选将射线量调制数据设定部151以及拍摄控制部152设置在系统控制装置124中，将基准射线量获取部153、重构对象射线量获取部154、图像质量改善处理选择部155、投影数据生成部156以及重构处理部157设置在图像处理装置122中。其中，也可以将基准射线量获取部153、重构对象射线量获取部154以及图像质量改善处理选择部155设置在系统控制装置124中。
射线量调制数据设定部151计算对照射X射线量的调制的定时、X射线量进行了决定的射线量调制数据，并输出至拍摄控制部152。射线量调制数据例如在心电同步拍摄的情况下，基于由生物体信号计测装置130(心电计)计测出的生物体信号(心电信息)来计算。例如，如图4所示，生成在运动少的心跳相位上设为高射线量而在其他的心跳相位上设为低射线量的射线量调制数据。
拍摄控制部152按照包括由射线量调制数据设定部151设定的射线量调制数据在内的各种拍摄条件，调制照射X射线量的同时执行拍摄。具体而言，拍摄控制部152根据拍摄条件，向X射线控制装置110、台架控制装置108以及卧台控制装置109发送控制信号。X射线控制装置110根据从系统控制装置124输入的射线量调制数据，控制向X射线源101输入的电力。台架控制装置108按照旋转速度等拍摄条件，控制转盘102的驱动系统，使转盘102旋转。卧台控制装置109根据被设定为拍摄条件的拍摄范围，使卧台105的位置定位到给定的拍摄开始位置，在拍摄中根据卧台速度(螺旋间距)等拍摄条件以给定的速度使卧台105的顶板移动。
基准射线量获取部153获取与作为基准的图像质量对应的照射X射线量的射线量值(以下称为基准射线量)。基准射线量例如如图4所示，设为与由射线量调制数据设定部151设定的射线量调制数据的“高射线量”相当的射线量值。在此情况下，通过执行后述的处理，能够使低射线量相位图像的图像质量与高射线量相位图像的图像质量一致。在心电同步拍摄中，多将心脏的运动小的相位设为高射线量照射区间。因此，也可以将心跳相位中的特定相位设定为与基准射线量相当的相位。
或者，如图5所示，基准射线量也可以将操作者指定的任意的射线量设为基准射线量302。操作者对基准射线量的指定例如通过输入装置121来输入。另外，在将任意的射线量值设为基准射线量的情况下，期望设为射线量调制数据中的高射线量与低射线量之间的射线量值。在此情况下，通过执行后述的处理，能够使低射线量相位图像的图像质量接近于高射线量相位图像的图像质量。例如，适于重视低射线量相位图像的原始的图像(图像质量改善处理应用前的图像)的图像质量特性的同时期望图像质量改善的情况等。
重构对象射线量获取部154针对作为图像重构的对象的投影数据，从上述的射线量调制数据中获取拍摄时的射线量。在图4以及图5的例子中，箭头301指示的相位是作为图像重构的对象的相位。重构对象射线量获取部154从射线量调制数据中获取作为重构的对象的相位(某区间的投影数据)的拍摄时的照射X射线量的值。
图像质量改善处理选择部155根据由基准射线量获取部153获取到的基准射线量与由重构对象射线量获取部154获取到的针对作为图像重构的对象的投影数据的拍摄时的照射X射线量的比率、以及图像质量改善效果量，从图像质量改善表3中选择用于得到作为基准的图像质量的图像质量改善处理。图像质量改善处理选择部155将所选择出的图像质量改善处理通知给重构处理部157。关于图像质量改善处理选择部155中的最佳的图像质量改善处理的选择的详细内容将后述。
投影数据生成部156获取由X射线检测器106检测且由数据收集装置107收集的透射X射线数据，实施对数变换，灵敏度校正等预处理，来生成图像重构所需的投影数据。在心电同步拍摄中，按每个心跳相位将至少从180度相应的角度方向得到的投影数据进行组合，生成重构所需的投影数据集。
重构处理部157从投影数据生成部156获取作为重构对象的投影数据。另外，重构处理部157针对所获取到的投影数据应用由图像质量改善处理选择部155选择的图像质量改善处理，重构被检体的断层像。由重构处理部157重构出的断层像被存储至存储装置123，并且被送往系统控制装置124而显示于显示装置125。
接下来，说明图像质量改善表3的生成过程以及利用了图像质量改善表3的图像质量改善处理的选择。
图2所示的图像质量改善表3例如通过图6所示的过程来预先生成，并被存储至存储装置123。
图像质量改善处理期望使用逐次近似重构处理。逐次近似重构处理根据级别而图像质量改善效果量不同。为此，通过拍摄模体等任意的物体来计算每个级别的图像质量改善效果量，生成图像质量改善表3。
首先，X射线CT装置1拍摄任意的模体，获得投影数据(步骤S1)。接下来，图像处理装置122针对在步骤S1中得到的投影数据，重构施加了逐次近似处理的图像(逐次近似启用(ON))、以及不施加逐次近似处理的原始图像(逐次近似禁用(OFF))(步骤S2)。逐次近似处理中存在多层次的强度级(图2的级别1～级别5)，但针对同一计测数据实施各强度级的逐次近似处理，分别重构图像。设逐次近似处理的强度级以外的重构条件一致。原始图像(逐次近似处理禁用)通过FBP(filtered back projection：滤波反投影)法等解析的方法来重构图像。
图像处理装置122在步骤S2中重构的各图像的同一部位设定ROI(Region OfInterest：感兴趣区域)(步骤S3)。图像处理装置122对在步骤S3中设定的各图像的ROI内的图像SD值进行计测(步骤S4)。在各图像中设定ROI是由于，即使是1个断层像，各部分的图像SD值也根据部分而不同。
图像处理装置122求取逐次近似处理禁用的原始图像与逐次近似处理启用的图像中的各ROI内的图像SD值的比率，并将求出的比率设为图像质量改善效果量(步骤S5)。针对各级别的逐次近似处理(图像质量改善处理)，执行步骤S5的处理，针对各级别的图像质量改善处理，分别求取图像质量改善效果量(图像SD值比)，并表格化。图像处理装置122将在步骤S6中生成的表作为图像质量改善表3存储至存储装置123(步骤S6)。
此外，在采用将FBP法与迭代处理进行了组合的逐次近似应用重构处理作为图像质量改善处理的情况下，设想SD改善效果根据FBP法中使用的重构滤波器不同而不同的情形。故而，期望针对所有的重构滤波器条件，测量图像质量改善处理的图像质量改善效果量并表格化。
接下来，说明利用了图像质量改善表3的图像质量改善处理的选择。
在射线量值(mAs值)与作为表示图像质量的指标的图像SD值之间，已知存在下式(1)的关系。
[表达式1]
因此，基准射线量(管电流)与作为重构对象的拍摄数据的射线量(管电流)的比率、和需要的图像噪声降低率的关系能够由下式(2)表示。
[表达式2]
Y＝1-X2…(2)
在此，X＝作为重构对象的投影数据的射线量/基准射线量
Y＝图像SD值比(图像质量改善表3中定义的图像质量改善效果量)。
图像SD值之比Y即为图像噪声降低率。
在射线量调制控制中，扫描速度不变，mA值已知，因此首先，图像质量改善处理选择部155求取管电流比X(射线量比)，并根据求出的管电流比(射线量比)以及上述的式(2)，来求取基准射线量原始图像与重构对象原始图像的图像SD值之比Y。图像质量改善处理选择部155从图像质量改善表3中选择与图像SD值之比Y相当的图像质量改善处理(的级别)。在不存在刚好能够改善那样的级别的图像质量改善处理的情况下，从图像质量改善表3中选择最近级别的图像质量改善处理。
例如，在作为基准射线量的管电流值为600mA、且重构对象相位的管电流为300mA的情况下，选择图像质量改善效果量(图像SD值比＝噪声降低率)75％的图像质量改善处理。
另外，例如，在作为基准射线量的管电流值为600mA、且重构对象相位的管电流为500mA的情况下，选择图像质量改善效果量30％的图像质量改善处理。
此外，在基准射线量与重构对象的射线量之差过大、且图像质量改善表3中定义的图像质量改善效果量不足的情况下，期望对操作者发出提示射线量的调整的通知。例如，期望在显示装置125中显示用于提示降低基准射线量或提高射线量调制数据中的低射线量值的消息。
接下来，参照图7～图9来说明X射线CT装置1的动作。
X射线CT装置1的系统控制装置124按照图7的流程图所示的过程来执行拍摄和图像重构处理。即，系统控制装置124从存储装置123读出与拍摄和图像重构处理有关的程序以及数据，并根据该程序以及数据来执行处理。
在X射线CT装置1中，操作者首先进行拍摄条件的设定(步骤S101)，将生物体信号同步拍摄中的射线量调制功能设定为启用(步骤S102)。若将射线量调制功能设定为启用，则系统控制装置124计算X射线管电流或者管电压的调制定时、值得到了调整使得与生物体信号同步的射线量调制数据。系统控制装置124若获取到射线量调制数据(步骤S103)，则将拍摄开始信号送至扫描台架部100的各部。扫描台架部100根据在步骤S103中获取到的射线量调制数据，对管电流或者管电压进行调制的同时进行拍摄(步骤S104)。
若开始拍摄，则系统控制装置124根据拍摄条件，向X射线控制装置110、台架控制装置108以及卧台控制装置109发送控制信息。X射线控制装置110根据从系统控制装置124输入的控制信号，控制向X射线源101输入的电力。台架控制装置108按照旋转速度等拍摄条件来控制转盘102的驱动系统，使转盘102旋转。卧台控制装置109根据拍摄范围，使卧台105的位置定位到给定的拍摄开始位置，在拍摄中根据卧台速度(螺旋间距)等拍摄条件使卧台105的顶板移动。如此，来自X射线源101的X射线照射以及X射线检测器106对透射X射线数据的计测随着转盘102的旋转而反复。
数据收集装置107收集在被检体的周围的各个角度(视角)由X射线检测器106计测出的透射X射线数据，并送往图像处理装置122。图像处理装置122从数据收集装置107获取透射X射线数据(步骤S105)。
图像处理装置122从在步骤S103获取到的射线量调制数据中获取作为图像质量的基准的射线量值(基准射线量)(步骤S106)。例如，获取高射线量的值。
另外，图像处理装置122从在步骤S103获取到的射线量调制数据中获取所进行重构的相位的射线量的值(步骤S107)。例如，若进行重构的相位处于低射线量照射区间，则获取该低射线量的值。
图像处理装置122从存储装置123获取图像质量改善表3(步骤S108)。
图像处理装置122根据在步骤S106获取到的基准射线量的值与在步骤S107获取到的所进行重构的相位的射线量的值的比率，决定最佳的图像质量改善处理以使进行重构的相位的图像的图像质量接近于照射了基准射线量的情况下的图像质量(步骤S109)。在此，所谓最佳的图像质量改善处理，是指将图像质量改善前的图像质量补偿至在正好以基准射线量进行了拍摄的情况下的图像质量那样的图像质量改善处理。例如，在相对于高射线量值而言低射线量值为50％减少量的情况下，参照图2所示的图像质量改善表3，选择具有与射线量比50％相当的改善效果的图像质量改善处理。由此，能够将低射线量相位图像的图像质量改善为与高射线量相位图像相同程度的图像质量。此外，若没有准确相符的改善效果的图像质量改善处理，则从图像质量改善表3中选择可实施的图像质量改善处理当中的能得到最接近于基准的图像质量那样的图像质量改善处理即可。
此外，在步骤S109中，系统控制装置124也可以将图8或者图9所示的显示画面51、52显示于显示装置125。
图8的显示画面51具有：以图表的形式显示射线量调制数据的射线量调制数据显示栏511、以及表示针对以各射线量值进行了拍摄的投影数据应用的图像质量改善处理的处理显示栏512、513。
射线量调制数据显示栏511中显示的射线量调制数据的图表是表示在步骤S103获取到的射线量调制数据的图表。表示射线量调制数据的图表的纵轴例如是管电流值，横轴是相位。
在处理显示栏512中示出针对高射线量相位(High mA)应用的图像质量改善处理。在将高射线量值设为基准射线量的情况下，如图8所示，针对高射线量相位的图像质量改善处理为“禁用”。另外，在处理显示栏513中示出针对低射线量相位(Low mA)应用的图像质量改善处理。在图8的例子中，示出了已选择“Level2”的图像质量改善处理的情况。
图9的显示画面52具有：以图表的形式表示射线量调制数据的射线量调制数据显示栏521、预先表示根据射线量值相对于基准射线量(mA1)的差所选择的图像质量改善处理的引导器522、以及表示根据射线量值之差所选择的图像质量改善处理的级别的处理显示栏523。引导器522沿着表示射线量调制数据的图表的纵轴而显示。图9的显示画面52适用于并非高射线量与低射线量的2层次而是多层次地进行射线量调制的情况等。
在图8、图9所示的显示画面51、52中，也可以使得操作者能够设定或变更图像质量改善处理。进而，作为此时的引导器，期望预先提示最佳的图像质量改善处理，或者根据基准射线量与重构相位的射线量值差来限制可选的图像质量改善处理的种类。
返回到图7的说明。
图像处理装置122针对所进行重构的相位应用在步骤S109中选择出的图像质量改善处理，重构图像(步骤S110)。
系统控制装置124将重构出的图像存储至存储装置123，并且显示于显示装置125(步骤S111)，结束一系列的处理。
如以上说明的那样，本发明的X射线CT装置1保持针对多个图像质量改善处理表示图像质量改善的效果级别的图像质量改善表3。另外，X射线CT装置1根据给定的射线量调制数据来调制X射线照射量的同时进行拍摄。图像处理装置122获取作为图像质量的基准的基准射线量，并且针对作为图像重构的对象的投影数据，从射线量调制数据中获取拍摄时的照射X射线量，根据这些射线量值之比，为了得到作为基准的图像质量，参照上述的图像质量改善表3来决定最佳的图像质量改善处理，并针对作为重构的对象的投影数据实施所决定的图像质量改善处理。
由此，在使用低射线量照射区间与高射线量照射区间混合存在的投影数据重构图像时，针对以低射线量拍摄到的投影数据应用成为适当的图像质量改善效果量的图像质量改善处理，能够得到具有与以基准射线量拍摄到的图像相同程度的图像质量的图像。由于最佳的图像质量改善处理由X射线CT装置1决定，因此能够不依赖于操作者的经验等而实施最佳的图像质量改善处理。
另外，射线量调制数据期望根据与由生物体信号计测装置计测的生物体的运动有关的数据来决定。由此，例如在根据心脏等的运动对射线量进行调制而执行的心电同步拍摄中，能够抑制高射线量相位与低射线量相位的图像质量的偏差，在涉及到整个心跳相位来确认心脏的运动时，各图像变得易于观察。不仅针对心脏，针对呼吸等的运动也能够应用同样的处理。
另外，尤其在射线量调制数据为根据被检体的周期性的运动针对特定相位指示高射线量而针对其他相位指示低射线量的照射的数据的情况下，只要将基准射线量设为特定相位的射线量(高射线量)，便能够在维持射线量调制所带来的辐射量的降低效果的同时，在全部相位上得到与高射线量相位同等的图像质量。
另外，基准射线量也可以设为高射线量与低射线量之间的任意的射线量。例如，在进行高级别的图像质量改善处理的情况下图像质量提高，但有时处理时间较长，在优先处理时间的情况等下，能够选择适度的级别的图像质量改善处理。另外，还存在根据诊断目的不同而优选接近于原始的图像的图像的情况。在这样的情况下，能够进行与操作者的需求相应的图像质量改善处理。
另外，若省略用于进行图像质量改善的繁琐的设定操作等而在拍摄开始前将射线量调制拍摄设定为“启用”，则与该操作联动成为对实施了最佳的图像质量改善处理的图像进行重构的处理过程，因此操作者能够通过简单的操作而得到图像质量得到了改善的图像。
此外，在第1实施方式所示的处理中，在选择最佳的图像质量改善处理时，根据基准射线量值与重构对象的射线量值来计算射线量比(管电流比Y)，使用式(2)来求取图像质量改善效果量X，并从图像质量改善表3中选择最佳的图像质量改善处理，但也可以取代基准射线量等而使用例如图像的SD值等这样的图像质量指标值来设定目标图像质量(基准图像质量)。还可以根据所设定的目标图像质量与重构对象的投影数据的射线量所对应的图像质量(SD值)的比率，来进行图像质量改善处理的选择。
[第2实施方式]
接下来，参照图10～图12来说明本发明的第2实施方式。
图像质量改善处理的图像质量改善效果量是有限度的，有可能存在基于基准射线量与作为重构对象的投影数据的拍摄时的照射线量的关系，无论使用哪种图像质量改善处理均无法改善至作为基准的图像质量的情况。为此，在第2实施方式中，X射线CT装置1的系统控制装置124a参照在存储装置123中存储的图像质量改善表3，在拍摄之前预先求取低射线量值的下限值，对射线量调制范围设置限制。
第2实施方式的X射线CT装置1的硬件构成与图1相同。在以下的说明中，对相同的各部赋予同一符号，并省略重复的说明。
第2实施方式的拍摄以及重构处理所涉及的功能构成如图10所示。在第2实施方式中，系统控制装置124a除了具备第1实施方式的系统控制装置124的功能构成(图3的射线量调制数据设定部151、拍摄控制部152)之外，还具备目标图像质量设定部158以及下限射线量计算部159。图像处理装置122具有与第1实施方式的图像处理装置122同样的功能构成。
目标图像质量设定部158用于由操作者任意设定作为目标的图像质量。例如，将在照射了给定的高射线量值的情况下所得到的图像质量设为目标图像质量。目标图像质量既可以通过图像质量指标值来指定，也可以通过为了达成目标图像质量所需的射线量值来指定。
下限射线量计算部159从存储装置123获取图像质量改善表3，并根据图像质量改善表3中定义的图像质量改善效果量当中的最大的图像质量改善效果量、以及由目标图像质量设定部158设定的目标图像质量(用于达成目标图像质量的射线量值)，来计算照射X射线量的下限值。下限值能够通过将用于达成目标图像质量的射线量值除以图像质量改善效果量来求取。下限射线量计算部159将计算出的照射X射线量的下限值通知给射线量调制数据设定部151。
射线量调制数据设定部151设定射线量调制数据使得照射X射线量的下限值不低于由下限射线量计算部159计算出的下限值。
如此，使用考虑最大的图像质量改善效果量而设定的射线量调制数据，也能够进行与第1实施方式同样的拍摄和图像质量改善处理。
在此情况下，基准射线量获取部153获取用于达成操作者在目标图像质量设定部158中设定的目标图像质量的射线量值来作为基准射线量。
另外，系统控制装置124a期望例如将图11所示那样的射线量调制数据显示画面53显示于显示装置125。此时，系统控制装置124a期望将表示由下限射线量计算部159计算出的射线量的下限值的显示532设置在表示射线量调制数据的图表531内。
参照图12来说明第2实施方式中的X射线CT装置1的动作。
在第2实施方式中，X射线CT装置1的系统控制装置124a按照图12的流程图所示的过程来执行拍摄和图像重构处理。即，系统控制装置124a从存储装置123中读出与拍摄和图像重构处理有关的程序以及数据，并根据该程序以及数据来执行处理。
操作者首先进行拍摄条件的设定(步骤S201)，并将生物体信号同步拍摄中的射线量调制功能设定为启用(步骤S202)。若将射线量调制功能设定为启用，则系统控制装置124计算X射线管电流的调制定时、管电流量得到了调整使得与生物体信号同步的射线量调制数据。
系统控制装置203受理操作者对目标图像质量的设定(步骤S203)。在步骤S203中，若从输入装置121输入作为目标的图像质量指标值或射线量值，则系统控制装置124a根据输入值来设定目标图像质量。
接下来，系统控制装置124a从存储装置123获取图像质量改善表3，并获取图像质量改善表3中定义的图像质量改善效果量当中的最大的改善效果量(步骤S204)。系统控制部124a根据在步骤S204中获取到的最大的图像质量改善效果量以及在步骤S203中设定的目标图像质量(或者用于达成目标图像质量的射线量值)，来计算照射X射线量的下限值(下限射线量)(步骤S205)。下限射线量能够通过将高射线量值除以改善效果量来求取。系统控制装置124a将计算出的下限射线量与射线量调制数据一起显示于显示装置125。例如，在图11所示的射线量调制数据显示画面53内显示下限射线量532(步骤S206)。
操作者能够在参照射线量调制数据显示画面53所显示的下限射线量532的同时调整各相位的射线量(步骤S207)。在步骤S207中，系统控制装置124a限制操作者的调整操作使得不低于下限射线量值。将通过操作者的调整操作而设定的各相位的射线量值设定为射线量调制数据，开始拍摄(步骤S208)。
之后的处理与第1实施方式中的步骤S105～步骤S111同样。其中，在步骤S106的基准射线量获取处理中，获取为了达成在步骤S203中设定的目标图像质量所需的射线量值来作为基准射线量。
若通过步骤S105～步骤S111的处理，从而选择应用于进行重构的相位的图像质量改善处理，重构应用了图像质量改善处理的图像，并将重构出的图像显示于显示装置125，存储至存储装置123，则系统控制装置124a结束一系列的拍摄以及重构处理。
如以上说明的那样，第2实施方式的X射线CT装置1计算在应用了图像质量改善表3中定义的最大的图像质量改善效果量的图像质量改善处理的情况下能够达成图像质量目标值的下限射线量，并设定射线量调制数据使得不低于下限射线量。
因此，能够防止无法得到图像质量改善处理的效果的程度的低射线量下的拍摄。另外，即使根据以低射线量拍摄到的投影数据，也能够达成操作者设定的目标图像质量。
[第3实施方式]
接下来，参照图13～图15来说明本发明的第3实施方式。
在第1实施方式中例示了被检体拍摄时的图像重构处理中的图像质量改善处理的过程，但本发明的图像质量改善处理针对预先拍摄并存储于存储装置123的投影数据也能够适用。另外，在第1实施方式中通过射线量值或相位的选择来决定作为基准的图像质量，但也可以通过动态图像显示或罗列显示来表示实际重构出的各相位的图像，从中指定作为基准(目标)的图像质量。
在第3实施方式中，也能够说明针对所存储的投影数据的图像质量改善处理的应用、以及目标图像质量的设定。
第3实施方式的X射线CT装置1的硬件构成与图1相同。在以下的说明中，对相同的各部赋予同一符号，并省略重复的说明。
第3实施方式的拍摄以及重构处理所涉及的功能构成如图13所示。在第3实施方式中，系统控制装置124b具有图像获取部160以及图像质量选择GUI(Graphical UserInterface：用户图形界面)161。图像处理装置122具备：目标图像质量设定部162、对象图像质量获取部163、图像质量改善处理选择部164、投影数据获取部165以及重构处理部166。
图像获取部160从存储装置123获取作为图像质量改善的候补的图像数据。例如，获取通过心电同步拍摄而得到的所有心跳相位的图像。
图像质量选择GUI161(操作部)是用于设定目标图像质量的GUI，例如，具有图14所示那样的操作画面54。
图14所示的图像质量选择GUI161的操作画面54具备：将一系列的断层像按时间序列逐帧前进显示的断层像显示栏541、针对断层像显示栏541中显示的图像显示表示图像质量指标值(例如图像SD值)与相位的关系的图像质量图表的图像质量图表显示栏542、在上述的图像质量图表中指定目标图像质量的目标图像质量选择条543、快退按钮544、后退按钮545、前进按钮546、快进按钮547、选择相位显示548、确定按钮549、取消按钮550等。
在断层像显示栏541中显示的断层像上，显示表示操作者所指定的图像质量评价区域(ROI)的标记541b、ROI541b中的图像质量指标值541a(例如图像SD值)。
图像质量图表显示栏542中显示的图像质量图表的横轴为相位，纵轴为例如图像SD值等图像质量指标值。图像质量图表的图像质量指标值是针对操作者在断层像显示栏541中指定的图像质量评价区域(ROI541b)实际计算出的图像质量指标值。
目标图像质量选择条543沿着图像质量图表的横轴(相位轴)而设置，通过使沿横条设置的滑块(图14的▲标记)的位置左右移动来指定相位。所指定的相位的断层像被显示在断层像显示栏541中。期望与目标图像质量选择条543一起显示表示滑块位置的補助线543a、以及表示滑块位置处的相位的图像质量指标值的補助线543b。在图14中，目标图像质量选择条543的滑块被移动至相位“70”％的位置，相位“70”％上的图像质量指标值示出了“9.0”的值。
此外，断层像显示栏541中显示的断层像通过操作者操作快退按钮544、后退按钮545、前进按钮546、快进按钮547来进行选择。配合断层像显示栏541中显示的断层像，变更图像质量图表显示栏542中的補助线543a、543b的位置。
另外，图14所示的图像质量选择GUI54只是一例，也可以具备与该例不同形态的图像质量指定用的操作部或者采用其他的显示方式。
目标图像质量设定部162获取通过图像质量选择GUI161而指定的断层像的图像质量指标值，并设定为目标图像质量。
对象图像质量获取部163获取作为图像质量改善对象的图像的图像质量。
图像质量改善处理选择部164根据由目标图像质量设定部162设定的目标图像质量与由对象图像质量获取部163获取到的作为图像质量改善对象的图像的图像质量的比率，从所述图像质量改善表3中选择为了获得作为目标的图像质量所需的图像质量改善处理。此外，如上所述，图2的图像质量改善表3将图像SD值比设为了图像质量改善效果量，因此求取由目标图像质量设定部162设定的目标图像质量与由对象图像质量获取部163获取到的作为图像质量改善对象的图像的图像质量之比，从图像质量改善表3中选择与所求出的比对应的图像质量改善处理。
投影数据获取部165从存储装置123获取作为图像质量改善对象的图像的投影数据。
重构处理部166针对作为图像质量改善对象的图像的投影数据实施由图像质量改善处理选择部164选择出的图像质量改善处理，来重构图像。
接下来，参照图15来说明第3实施方式中的X射线CT装置1的动作。
在第3实施方式中，X射线CT装置1的系统控制装置124b按照图15的流程图所示的过程来执行图像重构处理。即，系统控制装置124b从存储装置123读出与图像重构处理有关的程序以及数据，并根据该程序以及数据来执行处理。
操作者从存储装置123所存储的图像之中选择作为重构对象的系列(断层像群)(步骤S301)。系统控制装置124b从存储装置123读出在步骤S301中选择出的系列的各相位的图像，进行罗列显示或动态图像显示(步骤S302)。在步骤S302中，例如像图14所示的操作画面54的断层像显示栏541那样，以能够使系列的图像逐帧前进和后退的方式进行显示。
操作者操作操作画面154的快退按钮544、后退按钮545、前进按钮546、快进按钮547或者目标图像质量选择条543等，由此选择作为目标的图像质量的图像或者动态图像的帧(步骤S303)。若确定按钮549被按下，则系统控制装置124b计算在步骤S303中选择出的图像的图像质量(图像SD值)，作为目标图像质量而保存至RAM等中，并且通知图像处理装置122的目标图像质量(步骤S304)。
此外，在步骤S304中，期望在图像上设定图像质量评价区域(ROI)，并求取图像质量评价区域(ROI)内的图像质量SD值。另外，期望将所求出的图像SD值显示于操作画面54。
若通过操作者的操作而选择所进行重构的相位(步骤S305)，则图像处理装置122从存储装置123中调出图像质量改善表3(步骤S306)。
然后，图像处理装置122获取所选择的相位的射线量(步骤S307)。
基于在步骤S304中决定的图像质量目标值以及在步骤S307中获取到的射线量，参照图像质量改善表3来决定最佳的图像质量改善处理(步骤S308)。
图像处理装置122针对所进行重构的投影数据应用在步骤S308中选择的图像质量改善处理，来重构图像(步骤S309)。系统控制装置124b将重构出的图像存储至存储装置123，显示于显示装置125(步骤S310)，并结束一系列的处理。
如以上说明的那样，本发明所涉及的图像重构处理(包含图像质量改善处理)针对预先拍摄并存储于存储装置123的投影数据也能够适用。另外，操作者能够指定给定的图像质量指标值，来决定作为基准的图像质量。此时，通过对已经重构并且存储于存储装置123的多个图像进行显示，由操作者从中指定期望的图像，来设定目标图像质量。因此，能够通过直观的操作来设定目标图像质量。
以上说明了本发明所涉及的X射线CT装置的优选实施方式，但本发明并不限于上述的实施方式。若是本领域技术人员，则能够理解在本申请公开的技术思想的范畴内能够想到各种变更例或者修正例，它们当然也属于本发明的技术范围内。
符号说明
1 X射线CT装置，100 扫描台架部，101 X射线源，102 转盘，106 X射线检测器，120操作台，121 输入装置，122 图像处理装置，123 存储装置，124 系统控制装置，125 显示装置，130 生物体信号计测装置，151 射线量调制数据设定部，152 拍摄控制部，153 基准射线量获取部，154 重构对象射线量获取部，155 图像质量改善处理选择部，156 投影数据生成部，157 重构处理部，154 重构对象射线量获取部，158 目标图像质量设定部，159 下限射线量计算部，161 图像质量选择GUI(操作部)，54 操作画面，3 图像质量改善表。

Claims (9)

1.一种X射线CT装置，其特征在于，具备：
X射线源，其向被检体照射X射线；
X射线检测器，其与所述X射线源相对配置，检测透射了所述被检体的X射线；
转盘，其搭载所述X射线源以及所述X射线检测器，并围绕所述被检体旋转；
拍摄控制部，其在根据给定的射线量调制数据对照射X射线量进行调制的同时执行拍摄；
投影数据生成部，其根据由所述X射线检测器检测出的透射X射线数据来生成投影数据；
存储部，其保持表示多个图像质量改善处理的图像质量改善效果量的图像质量改善表；
基准射线量获取部，其将与作为基准的图像质量对应的射线量值设为基准射线量；
重构对象射线量获取部，其针对作为图像重构的对象的投影数据，从所述射线量调制数据中获取拍摄时的照射X射线量；
图像质量改善处理选择部，其根据所述基准射线量与由所述重构对象射线量获取部获取到的照射X射线量的比率、以及所述图像质量改善效果量，从所述图像质量改善表中选择用于得到所述作为基准的图像质量的图像质量改善处理；以及
重构处理部，其针对所述作为图像重构的对象的投影数据实施由所述图像质量改善处理选择部选择出的图像质量改善处理，来重构图像。
2.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，
在所述射线量调制数据是根据被检体的周期性的运动而决定的、针对所述周期性的运动中的特定相位指示高射线量而针对其他的相位指示比所述高射线量低的低射线量的X射线照射的数据的情况下，
所述基准射线量获取部从所述射线量调制数据中获取所述特定相位上的射线量值来作为所述基准射线量。
3.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，
还具备基准射线量指定部，
在所述射线量调制数据是根据被检体的周期性的运动而决定的、针对所述周期性的运动中的特定相位指示高射线量而针对其他的相位指示比所述高射线量低的低射线量的X射线照射的数据的情况下，
所述基准射线量指定部将所述高射线量与所述低射线量之间的任意的射线量值指定为所述基准射线量，
所述基准射线量获取部获取由所述基准射线量指定部指定的所述基准射线量。
4.根据权利要求2所述的X射线CT装置，其特征在于，
还具备：生物体信号计测装置，其计测与生物体的运动有关的数据，
所述射线量调制数据是根据由所述生物体信号计测装置计测的生物体的运动来决定的。
5.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，
还具备：显示部，其将由所述图像质量改善处理选择部选择出的图像质量改善处理与所述射线量调制数据一起显示。
6.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，
还具备：
下限射线量计算部，其从所述存储部获取所述图像质量改善表，并根据所述图像质量改善表中定义的图像质量改善效果量的最大值以及由所述基准射线量获取部获取到的基准射线量，来计算照射X射线量的下限值；以及
射线量调制数据设定部，其设定所述射线量调制数据以使得所述照射X射线量不低于由所述下限射线量计算部计算出的下限值。
7.一种图像处理装置，其特征在于，具备：
存储部，其存储通过利用了X射线CT装置的拍摄而得到的投影数据、所述拍摄中的射线量调制数据、以及表示多个图像质量改善处理的图像质量改善效果量的图像质量改善表；
目标图像质量设定部，其设定作为目标图像质量的图像质量指标值；
对象图像质量获取部，其获取作为图像质量改善对象的图像的图像质量指标值；
图像质量改善处理选择部，其根据所述目标图像质量的图像质量指标值与由所述对象图像质量获取部获取到的图像质量指标值的比率、以及所述图像质量改善效果量，从所述图像质量改善表中选择用于得到所述目标图像质量的图像质量改善处理；以及
重构处理部，其针对所述作为图像质量改善对象的图像的投影数据实施由所述图像质量改善处理选择部选择出的图像质量改善处理，来重构图像。
8.根据权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于，
具备：操作部，其以可选的方式显示根据所述存储部中存储的投影数据生成的实施所述图像质量改善处理前的图像，
所述目标图像质量设定部通过在所述操作部中选择图像来设定所述目标图像质量。
9.一种图像重构方法，其包括由图像处理装置执行的以下步骤：
将与作为基准的图像质量对应的射线量值设为基准射线量的步骤；
针对作为图像重构的对象的投影数据，从所述射线量调制数据中获取拍摄时的照射X射线量的步骤；
根据所述基准射线量与所述照射X射线量的比率，从存储在存储部中的表示多个图像质量改善处理的图像质量改善效果量的图像质量改善表中选择用于得到所述作为基准的图像质量的图像质量改善处理的步骤；以及
针对所述作为图像重构的对象的投影数据实施所选择出的图像质量改善处理来重构图像的步骤。
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