CN106572833B - X射线ct装置、数据处理装置以及投影数据生成方法 - Google Patents

X射线ct装置、数据处理装置以及投影数据生成方法 Download PDF

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Abstract

本发明的X射线CT装置具备：扫描台架部，对被检体照射X射线并且检测透射过被检体的X射线；卧台，载置被检体，并将被检体搬入/搬出扫描台架部的X射线照射范围；和操作台，控制扫描台架部的各部分，并且包含取得由扫描台架部测量的测量数据并根据测量数据来生成包含被检体断层像的图像的数据处理装置，数据处理装置取得使用X射线CT装置所测量的空气数据以及拍摄被检体得到的测量数据，并具备：提取部，从空气数据中提取检测元件的灵敏度偏差成分即灵敏度偏差数据和去除了灵敏度偏差成分的空白数据；和投影数据生成部，基于灵敏度偏差数据来去除测量数据中包含的灵敏度偏差成分以及噪声，使用空白数据来进行去除了灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据的校正处理。

Description

X射线CT装置、数据处理装置以及投影数据生成方法
技术领域
本发明涉及X射线CT(Computed Tomography，计算机断层扫描)装置、数据处理装置以及投影数据生成方法。本发明涉及由X射线CT装置得到的测量数据的噪声降低处理。
背景技术
X射线CT装置从被检体周围的多个角度照射X射线，通过X射线检测器取得由被检体减弱了的X射线。使由X射线管产生的X射线透射过领结式滤波器(bowtie filter)而形成X射线束后，向被检体进行照射。此外，X射线检测器构成为在装置的旋转方向(以后称为“通道方向”)以及旋转轴方向(列方向)排列多个具有多个X射线检测元件(检测元件)的检测器模块。
如此，在使用具有多个检测器模块的X射线检测器的情况下，在相邻的检测器模块间产生间隙，起因于该间隙，在检测器模块内侧的检测元件与端部侧的检测元件之间产生灵敏度偏差。或者，起因于在X射线检测器的制造过程中产生的受光面积的偏差，在各个检测元件间也产生灵敏度偏差。尤其，基于前者原因的灵敏度偏差在特定检测元件中总是产生，因而导致图像上的环状伪影的产生。为了抑制这些灵敏度偏差，在X射线CT装置中一直以来对由X射线检测器取得的测量数据实施空气校正。
在现有的空气校正中，预先测量在没有被检体的状态下所拍摄的空气数据，通过将其作为检测元件的灵敏度进行参照，从而对在有被检体的状态下所拍摄的测量数据中包含的灵敏度偏差成分进行校正。
另一方面，X射线曝射对人体的影响近年来被视作问题，正在积极研究即使是抑制了X射线照射量的拍摄(低剂量拍摄时)也可以获得医生诊断所需要的画质的技术。作为其代表性的方法，可以列举专利文献1中记载的噪声降低方法。
在专利文献1中记载了如下方法：对由X射线的检测过程引起的测量数据的统计性波动进行建模，降低测量数据中包含的噪声。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国发明专利第7676074号说明书
非专利文献
非专利文献1：Penalized-Likelihood Sinogram Restoration for ComputedTomography，”P.J.La Riviere，J.Bian and P.A.Vargas，IEEE.Trans.Med.Imag.，vol.25，No.8，2006
发明内容
发明要解决的课题
但是，若对测量数据应用现有的噪声降低处理，则有可能因检测元件的灵敏度偏差而引起的测量数据的变动也被视作噪声而被降低。而且若在噪声降低处理后通过具有灵敏度偏差的空气数据来实施空气校正，则会出现在图像上产生环状伪影这样的问题。
另一方面，为了避免环状伪影的产生，可以考虑变更上述处理过程，对空气校正后的数据应用噪声降低处理。但是在该情况下，因为在空气数据中反映了领结式滤波器的X射线减弱，所以在空气校正后的数据中，不能考虑领结式滤波器的影响来进行噪声降低。结果，成为过小地估计噪声，存在噪声降低效果不充分这样的问题。
另一方面，虽然可以在去掉了领结式滤波器的状态下另外预先拍摄检测元件的灵敏度偏差，但是需要对通常的装置增加用于去掉领结式滤波器的动作机构，存在成本增加、维护复杂化这样的问题。
本发明鉴于上述的问题而研发，其目的在于提供一种X射线CT装置、数据处理装置以及投影数据生成方法，能够准确地去除由X射线CT装置拍摄被检体而得到的测量数据中包含的X射线检测器的灵敏度偏差的影响，能够生成用于获得良好画质的图像的投影数据。
用于解决课题的手段
为了实现上述的目的，X射线CT装置的特征在于具备：扫描台架部，其对被检体照射X射线并且检测透射过所述被检体的X射线；卧台，其载置被检体，并将所述被检体搬入/搬出所述扫描台架部的X射线照射范围；和操作台，其控制所述扫描台架部的各部分，并且包含数据处理装置，所述数据处理装置取得由所述扫描台架部所测量的测量数据，并根据所述测量数据来生成包含被检体断层像的图像，所述数据处理装置取得使用X射线CT装置而测量的空气数据以及拍摄被检体得到的测量数据，并具备：提取部，其从所述空气数据中提取检测元件的灵敏度偏差成分即灵敏度偏差数据，并且提取去除了所述灵敏度偏差成分的空白数据；和投影数据生成部，其基于所述灵敏度偏差数据来去除所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分以及噪声，使用所述空白数据来进行去除了所述灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据的校正处理。
此外，数据处理装置的特征在于，取得使用X射线CT装置而测量的空气数据以及拍摄被检体得到的测量数据，并具备：提取部，其从所述空气数据中提取检测元件的灵敏度偏差成分即灵敏度偏差数据，并且提取去除了所述灵敏度偏差成分的空白数据；和投影数据生成部，其基于所述灵敏度偏差数据来去除所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分以及噪声，使用所述空白数据来进行去除了所述灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据的校正处理。
此外，投影数据生成方法的特征在于包括：取得使用X射线CT装置而测量的空气数据以及拍摄被检体得到的测量数据，从所述空气数据中提取检测元件的灵敏度偏差成分即灵敏度偏差数据，并且提取去除了所述灵敏度偏差成分的空白数据的步骤；基于所述灵敏度偏差数据来去除所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分以及噪声的步骤；和使用所述空白数据对去除了所述灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据进行校正处理的步骤。
发明效果
根据本发明，能够提供一种X射线CT装置、数据处理装置以及投影数据生成方法，能够准确地去除由X射线CT装置拍摄被检体得到的测量数据中包含的X射线检测器的灵敏度偏差的影响，能够生成用于获得良好画质的图像的投影数据。
附图说明
图1是X射线CT装置1的整体构成图。
图2是从列方向观察相邻的检测器模块B1、B2的配置图。
图3是从X射线照射方向观察相邻的检测器模块B1、B2的图。
图4是表示灵敏度偏差提取部31的功能的图。
图5是表示投影数据生成部32的功能的图。
图6是表示灵敏度偏差提取处理的过程的流程图。
图7(a)表示空气数据40，(b)表示灵敏度偏差数据41，(c)表示由端部元件插值处理以及平滑化处理得到的空白数据42。
图8是表示投影数据生成处理的过程的流程图。
图9(a)表示测量数据50，(b)表示灵敏度偏差校正处理后的测量数据51。
图10是表示第2实施方式中的投影数据生成处理的过程的流程图。
图11是表示第3实施方式中的投影数据生成处理的过程的流程图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。
[第1实施方式]
首先，对本发明所涉及的X射线CT装置1进行说明。
图1是表示X射线CT装置1的整体构成的图。如图1所示，X射线CT装置1具备扫描台架部100、卧台106以及操作台120。扫描台架部100是对被检体照射X射线并且检测透射过被检体的X射线的装置。操作台120是控制扫描台架部100的各部分并且取得由扫描台架部100所测量的透射X射线数据(测量数据)，并根据测量数据来生成被检体断层像等图像的装置。卧台106是载置被检体，将被检体搬入/搬出扫描台架部100的X射线照射范围的装置。
扫描台架部100具备X射线源101、旋转盘102、领结式滤波器103、准直器104、X射线检测器107、数据收集装置108、台架控制装置109、卧台控制装置110以及X射线控制装置111。
操作台120具备输入装置121、数据处理装置(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。
在扫描台架部100的旋转盘102上设置开口部105，X射线源101和X射线检测器107隔着开口部105对置配置。在开口部105插入载置在卧台106上的被检体。旋转盘102通过从旋转盘驱动装置经由驱动传递系统传递的驱动力而在被检体的周围进行旋转。由台架控制装置109控制旋转盘驱动装置。
X射线源101被X射线控制装置111控制从而连续或者断续地照射规定强度的X射线。X射线控制装置111按照由操作台120的系统控制装置124所决定的X射线管电压以及X射线管电流，控制对X射线源101施加或者供给的X射线管电压以及X射线管电流。
在X射线源101的X射线照射口设置领结式滤波器103以及准直器104。领结式滤波器103是进行调整使得从X射线源101辐射的X射线以均匀的强度射入X射线检测器107的装置。准直器104是对从X射线源101辐射并且由领结式滤波器103进行了调整的X射线的照射范围进行限制的装置，例如成形为锥形射束(圆锥形或者棱锥形射束)等。准直器104的开口宽度由系统控制装置124进行控制。
从X射线源101照射，通过领结式滤波器103以及准直器104，并且透射过被检体的X射线由被检体内的各组织吸收(衰减)，通过被检体，射入X射线检测器107。
X射线检测器107例如是在通道方向(圆周方向)以及列方向(体轴方向)二维排列了由闪烁器和光电二极管的组合构成的X射线检测元件群的装置。关于X射线检测器107的结构，在后面进行叙述(参照图2、图3)。
X射线检测器107被配置为隔着被检体与X射线源101对置。X射线检测器107检测透射过被检体的X射线量，输出给数据收集装置108。
数据收集装置108以规定采样间隔收集由X射线检测器107的各个X射线检测元件所检测的X射线量，变换为数字信号，作为测量数据而依次输出给操作台120的图像处理装置122。另外，为了校正X射线检测器107的灵敏度等，使用空气数据。空气数据是在没有被检体的状态下所拍摄的测量数据。
图像处理装置122取得从数据收集装置108输入的测量数据，通过对测量数据进行规定预处理从而生成重构所需要的投影数据。图像处理装置122使用所生成的投影数据来重构断层像等被检体图像。系统控制装置124将由图像处理装置122所重构的被检体图像数据存储到存储装置123并且显示于显示装置125。另外，图像处理装置122也可以将从数据收集装置108输入的测量数据保存到存储装置123，在与拍摄时不同的任意的定时读出来进行投影数据生成处理。
图像处理装置122执行的投影数据生成处理，一般在进行了基于X射线检测器107的暗电流的输出的偏移校正后，例如进行基于相邻元件间平滑化处理等的噪声降低处理，对噪声降低后的数据实施基于空气数据的空气校正处理。之后，进行基于参考检测器的值的参考校正处理、对数变换处理、用于抑制射束硬化效应的体模(ファントム)校正处理等，生成投影数据。
但是，由上述过程所生成的投影数据，会产生由检测元件的灵敏度偏差引起的环状伪影等。因此，本发明所涉及的图像处理装置122提取空气数据中包含的检测元件间的灵敏度偏差作为灵敏度偏差数据，并且提取从空气数据中去除了灵敏度偏差成分的空白数据(blank data)进行保存。
而且，图像处理装置122基于上述灵敏度偏差数据来去除了被检体测量数据中包含的灵敏度偏差成分之后进行噪声降低处理，之后，对去除了灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据进行使用了上述空白数据的校正处理。之后，与现有投影数据生成处理同样地，进行参考校正处理、对数变换处理以及体模校正处理等，生成投影数据。对于从空气数据分离提取灵敏度偏差数据和空白数据的处理以及投影数据生成处理的详细情况，后面叙述。
系统控制装置124是具备CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、ROM(ReadOnly Memory，只读存储器)、RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)等的计算机。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。
显示装置125由液晶面板、CRT监视器等显示器装置和用于与显示器装置协作来执行显示处理的逻辑电路构成，连接于系统控制装置124。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例如由键盘、鼠标等定位设备、数字键以及各种开关按钮等构成，其将由操作者输入的各种指示、信息输出到系统控制装置124。操作者使用显示装置125以及输入装置121来交互式地操作X射线CT装置1。输入装置121也可以是与显示装置125的显示画面一体地构成的触摸面板式的输入装置。
卧台106具备载置被检体的顶板、上下移动装置以及顶板驱动装置，通过卧台控制装置110的控制而使顶板高度上下升降，或者向体轴方向前后移动，或者向与体轴垂直方向且相对于台面平行的方向(附图上的左右方向)左右移动。在拍摄中，卧台控制装置110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移动。
接下来，参照图2以及图3来说明X射线检测器107的结构。图2是从列方向观察X射线检测器107中相邻的2个检测器模块B1、B2的配置的图，图3是从X射线照射方向观察的图。
如图2以及图3所示，各检测器模块B1、B2将由闪烁器元件22以及光电变换元件23构成的多个检测元件d沿通道方向以及列方向进行排列而构成。此外，设置为在通道方向以及列方向上散射X射线准直器21相互平行，使得由被检体散射的X射线难以射入到检测元件d。检测器模块B1、B2沿着旋转盘102配置在圆弧上。因此，如图2以及图3所示，在相邻的检测器模块B1、B2间产生间隙C。由于该间隙C，从而在X射线检测器107中的各检测器模块B1、B2的端部的元件和内部的元件，产生灵敏度偏差。这导致图像上的环状伪影产生。
因此，如图4、图5所示，本发明的X射线CT装置1的图像处理装置122具备灵敏度偏差提取部31和投影数据生成部32。参照图4、图5来说明本发明的图像处理装置122中的灵敏度偏差提取部31以及投影数据生成部32。
如图4所示，灵敏度偏差提取部31取得通过在没有被检体的状态下的拍摄而得到的测量数据即空气数据40，提取空气数据40中包含的X射线检测器107的检测元件间的灵敏度偏差成分作为灵敏度偏差数据41，并且从空气数据40中去除灵敏度偏差成分并提取空白数据42。所提取出的灵敏度偏差数据41以及空白数据42被存储到存储装置123(参照图7)。
另外，在以下的说明中，将空气数据40设为对在没有被检体的状态下获得的测量数据应用了偏移校正处理以及参考校正处理之后的对数变换前的数据。优选定期进行空气数据40的拍摄。此外，设为按扫描仪的旋转速度、准直器的开口宽度等每个拍摄条件，拍摄空气数据40，并分别存储到存储装置123。
如图5所示，投影数据生成部32取得拍摄被检体得到的测量数据50，在偏移校正处理32a后，参照上述的灵敏度偏差数据41来进行灵敏度偏差校正处理32b。接下来，投影数据生成部32对由灵敏度偏差校正处理32b灵敏度偏差校正处理后测量数据51(参照图9)应用噪声降低处理32c。进而，针对去除了灵敏度偏差成分和噪声之后的测量数据，使用上述的空白数据42来执行空白校正处理32d。由此，能够取得去除了领结式滤波器103所引起的X射线减弱的影响的、表示仅被检体的X射线减弱的被检体减弱数据。投影数据生成部32通过对被检体减弱数据应用参考校正处理32e、对数变换处理32f以及体模校正处理32g，从而生成为了获得断层像所需要的投影数据53。关于灵敏度偏差校正处理32b、噪声降低处理32c、空白校正处理32d，在后面叙述。
接下来，参照图6～图8来说明X射线CT装置1的动作。
X射线CT装置1的图像处理装置122按照图6的流程图所示的过程执行灵敏度偏差提取处理。此外图像处理装置122使用通过灵敏度偏差提取处理而提取出的灵敏度偏差数据41和空白数据42来执行图8所示的投影数据生成处理。
假定在灵敏度偏差提取处理之前，已经进行了各种拍摄条件下的空气数据40的拍摄，并存储在存储装置123中。此外，假定已经预先生成端部元件图，并存储在存储装置123中。
所谓端部元件图，是指将X射线检测器107的各检测器模块B1、B2、……的位于端部的检测元件的位置(通道方向以及列方向的编号)进行了图化而得到的数据。例如，在由I通道且J列的检测元件构成的检测器模块B中，对于检测元件的通道方向以及列方向分别赋予编号i{1，……，i，……，I}以及j{1，……，j，……，J}。进而，将第i通道且第j列的检测元件的端部元件图的值设为bi，j，若是位于端部的元件则保持为bi，j＝0，若是位于内部的元件则保持为bi，j＝1。位于端部的元件根据检测器模块的间隙的大小和通道宽度来预先决定。此外，在构成X射线检测器107的检测器模块的个数、检测器模块内的检测元件数发生了变更的情况下，能够根据这些变更来变更端部元件图的信息。
在图6所示的灵敏度偏差提取处理中，图像处理装置122首先进行数据的读出处理(步骤S101)。在步骤S101中，图像处理装置122从存储装置123读出与拍摄条件相应的空气数据40和端部元件图。在以下的说明中，将第i通道且第j列的检测元件中的空气数据40的值记作pi，j。
图像处理装置122参照由步骤S101读出的空气数据40以及端部元件图，对检测器模块端部的元件进行基于内插以及外插的插值(步骤S102)。在以下的说明中，叙述对通道方向和列方向独立地进行插值的方法，但也可以对通道方向以及列方向的二维同时进行插值。
在步骤S102中，首先图像处理装置122将属于的列的检测元件除外，对通道方向进行插值。针对第i通道的Ns～Ne个附近数据进行拉格朗日(Lagrange)插值，如下式(1)那样计算bi，j＝0的检测元件的通道方向的插值数据p’j，j_ch。
【数式1】
这里，校正系数ak(i，j)是下式(2)。
【数式2】
将由上述式(1)以及式(2)求出的通道方向的插值数据p’i，j_ch和原始的空气数据40进行组合，如下式(3)那样计算列方向的插值用数据p’i，j_sl。
【数式3】
进而，在式(3)中，在p’i，j_ch＝p’i，j_sl的检测元件中，置换为bi，j＝1。并且，对于属于的列的检测元件，针对第j列的Ms～Me个附近数据进行拉格朗日(Lagrange)插值，如下式(4)那样计算bi，j＝0的检测元件的插值数据p″i，j。
【数式4】
这里，插值系数a′k(i，j)是下式(5)。
【数式5】
将由式(4)以及式(5)求出的插值数据和列方向的插值用数据进行归纳组合，如下式(6)那样计算插值后数据p″′i，j。
【数式6】
通过以上处理，得到在检测器模块的内部和端部的检测元件间校正了灵敏度偏差的插值后数据。这里，示出了使用了拉格朗日插值的示例，但是例如，也可以使用样条(spline)插值等公知的插值方法。
接下来，在插值后数据的通道方向以及列方向应用高斯(Gaussian)滤波(平滑化处理；步骤S103)，得到空白数据42。通过步骤S103的处理，从而主要因X射线检测器的制造过程中产生的受光面积的大小而导致产生的检测元件间的灵敏度偏差被校正。
图7(a)是示出由步骤S101读出的空气数据40的图，图7(c)是示出通过步骤S102～步骤S103的端部元件插值处理以及平滑化处理而得到的空白数据42的示例的图。空白数据42成为灵敏度偏差的成分被去除、仅反映了领结式滤波器103所引起的X射线的减弱的数据。
另外，在步骤S103的平滑化处理中，不局限于高斯滤波，也可以使用移动平均滤波等公知的平滑化滤波。
接下来，图像处理装置122在各检测元件中进行空气数据40和空白数据42的差分，提取灵敏度偏差数据41(步骤S104)。图7(b)是由步骤S104的处理所得到的灵敏度偏差数据41的示例。如图7(b)所示，灵敏度偏差数据41成为仅取出了通过步骤S102以及步骤S103的处理而从空气数据40中去除的灵敏度的偏差的成分的数据。
图像处理装置122将灵敏度偏差数据41和空白数据42存储到存储装置123(步骤S105)，结束灵敏度偏差提取处理。
另外，上述的灵敏度偏差提取处理只要是在从开始被检体的拍摄起到进行后述的投影数据生成处理(参照图8)中的灵敏度偏差校正处理(步骤S203)为止的期间，可以在任意定时进行。或者，也可以在空气数据的拍摄后立刻进行灵敏度偏差提取处理，并保存到存储装置123。
接下来，参照图8来说明投影数据生成处理。
首先，图像处理装置122从数据收集装置108或者存储装置123取得以规定拍摄条件拍摄被检体而得到的测量数据50(步骤S201)。若取得测量数据50，则图像处理装置122对所取得的测量数据50应用偏移校正处理(步骤S202)，之后，进行灵敏度偏差校正处理(步骤S203)。
在步骤S203的灵敏度偏差校正处理中，图像处理装置122从存储装置123取得灵敏度偏差数据41，并将测量数据50除以灵敏度偏差数据41。由此，计算灵敏度偏差校正处理后测量数据51。此时，针对任意的通道以及列中的检测元件的测量数据50，在查看方向(viewdirection)应用同一灵敏度偏差数据41。
图9(a)示出步骤S202的偏移校正处理后的测量数据50的示例，图9(b)示出步骤S203的灵敏度偏差校正处理后测量数据51的示例。
图像处理装置122针对图9(b)所示那样的灵敏度偏差校正处理后测量数据51，与以往同样地应用噪声降低处理(步骤S204)。关于噪声降低处理，例如进行相邻元件间的平滑化处理等即可。之后，图像处理装置122对噪声降低处理后的测量数据应用空白校正处理(步骤S205)。
在步骤S205的空白校正处理中，图像处理装置122从存储装置123取得空白数据42，将噪声降低处理后的测量数据(步骤S204处理后的数据)除以空白数据42。据此，能够得到没有领结式滤波器103所引起的减弱的仅被检体的X射线减弱数据(以下称为被检体减弱数据)。
之后，图像处理装置122对上述的被检体减弱数据应用以往的参考校正处理(步骤S206)、对数变换处理(步骤S207)以及体模校正处理(步骤S208)从而得到投影数据53。图像处理装置122将所生成的投影数据53存储到存储装置123(步骤S209)，并结束一系列的投影数据生成处理。
如以上说明的那样，X射线CT装置1具备：扫描台架部100，其对被检体照射X射线并且检测透射过所述被检体的X射线；卧台106，其载置被检体，并将所述被检体搬入/搬出所述扫描台架部100的X射线照射范围；和操作台120，其控制所述扫描台架部100的各部分，并且包含图像处理装置122，所述图像处理装置122取得由所述扫描台架部100测量的测量数据，并根据所述测量数据来生成包含被检体断层像的图像，所述图像处理装置122具备：提取部31，其取得使用X射线CT装置1而测量的空气数据以及拍摄被检体得到的测量数据，并从所述空气数据中提取检测元件的灵敏度偏差成分即灵敏度偏差数据，并且提取去除了所述灵敏度偏差成分的空白数据；和投影数据生成部32，其基于所述灵敏度偏差数据来去除所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分以及噪声，使用所述空白数据来进行去除了所述灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据的校正处理。
此外，图像处理装置122具备：灵敏度偏差提取部31，其取得使用X射线CT装置1而测量的空气数据40以及拍摄被检体得到的测量数据，并从所述空气数据40中提取检测元件的灵敏度偏差成分即灵敏度偏差数据41，并且提取去除了所述灵敏度偏差成分的空白数据42；和投影数据生成部32，其基于所述灵敏度偏差数据41来去除所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分以及噪声，使用所述空白数据42来进行去除了所述灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据的校正处理。
此外，投影数据生成方法包括：取得由X射线CT装置测量的空气数据以及拍摄被检体得到的测量数据，从所述空气数据中提取检测元件的灵敏度偏差成分即灵敏度偏差数据，并且提取去除了所述灵敏度偏差成分的空白数据的步骤；基于所述灵敏度偏差数据来去除所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分以及噪声的步骤；和对去除了所述灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据进行使用了所述空白数据的校正处理的步骤。
也就是说，图像处理装置122提取通过X射线CT装置1的拍摄而得到的空气数据40中包含的检测元件间的灵敏度偏差成分作为灵敏度偏差数据41，并且从空气数据40中提取去除了灵敏度偏差成分的空白数据42。而且，图像处理装置122基于上述灵敏度偏差数据41来去除了拍摄被检体得到的测量数据50中包含的灵敏度偏差成分之后，执行噪声降低处理(例如相邻元件间平滑化处理)。
之后，对去除了灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据50进行使用了空白数据42的校正处理，由此取出领结式滤波器103的影响也被去除的表示仅被检体所引起的X射线减弱的被检体减弱数据。对该被检体减弱数据进行参考校正、对数变换、体模校正等处理，生成用于生成被检体断层像所需的投影数据53。
若使用该投影数据53重构图像，则能够生成消除了检测元件的灵敏度偏差的影响的图像，因此能够抑制环状伪影。此外，因为在噪声降低处理后进行空白校正处理，所以能够考虑领结式滤波器103中的X射线减弱，能够进行适当的噪声降低处理。
另外，在上述说明中，说明了针对对数变换前的测量数据进行灵敏度偏差校正、空白校正的情况，但是并不限定于此，也可以在对数变换后进行。即，能够通过将对数变换后的测量数据减去从对数变换后的空气数据中得到的灵敏度偏差数据，从而得到灵敏度偏差校正后测量数据。
此外，所述投影数据生成部也可以在基于所述灵敏度偏差数据来去除了所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分之后，执行用于去除噪声的相邻元件间平滑化处理，并进行所述校正处理。
此外，进行所述校正处理的步骤，也可以在基于所述灵敏度偏差数据来去除了所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分之后，执行用于去除噪声的相邻元件间平滑化处理。
[第2实施方式]
接下来，说明本发明的第2实施方式。
第2实施方式的X射线CT装置1的构成与第1实施方式相同。以下，省略重复的说明，对相同的各部分附加相同的符号来进行说明。
在第1实施方式中，针对从偏移校正处理后的测量数据50中灵敏度偏差校正处理后测量数据51实施了噪声降低处理，而若在噪声降低处理中利用使用灵敏度偏差数据41所建立的评价函数，则能够在噪声降低处理内包含灵敏度偏差成分的去除处理。即，在第2实施方式中，通过采用使用从空气数据40中提取出的灵敏度偏差数据41而建立的评价函数中包含的逐次近似噪声降低法，从而能够从偏移校正处理后的测量数据50同时进行灵敏度偏差成分的去除和噪声的去除。
图10是表示第2实施方式的投影数据生成处理的过程的流程图。
另外，投影数据生成处理中使用的灵敏度偏差数据41以及空白数据42，利用与第1实施方式同样的过程(参照图6)从空气数据40中分离提取，并存储到存储装置123。
以下，说明第2实施方式的投影数据生成处理的过程。
首先，图像处理装置122从数据收集装置108或者存储装置123取得以规定拍摄条件拍摄被检体得到的测量数据50(步骤S301)。若取得测量数据50，则图像处理装置122应用偏移校正处理(步骤S302)，之后，进行考虑了灵敏度偏差的噪声降低处理(步骤S303)。
对步骤S303的考虑了灵敏度偏差的噪声降低处理进行说明。
图像处理装置122取得偏移校正处理后的测量数据和灵敏度偏差数据41。以下，将第i通道且第j列的偏移处理后测量数据记作yi，j。此外，将成为推测对象的噪声降低后的测量数据记作xi，j。
一般地，在对于相当于单色的X射线平均测量xi，j个X射线光子的系统中，检测yi，j个X射线光子的概率能够通过泊松(Poisson)分布来进行建模，X射线检测器107的全部检测元件的联合概率(原文：同時確率)由下式(7)来表示。
【数式7】
式(7)被称为似然函数，通过逐次近似法来求取使似然函数最大化的yi，j，由此能够有效地降低统计上的噪声。此外，在非专利文献1等中提出了使似然函数乘以先验概率而得到的后验概率最大化的方法。但是，在非专利文献1所示那样的现有方法中，并未考虑检测元件的灵敏度偏差。
在第2实施方式中，将第i通道且第j列的灵敏度偏差数据41设为zi，j，将没有灵敏度偏差的状态下的噪声降低后的测量数据设为x’i，j。
在此基础上，上述式(7)的似然函数如下式(8)那样进行置换。
【数式8】
在步骤S303的噪声降低处理中，使用式(8)，例如与非专利文献1同样地进行最优化，逐次近似地推测灵敏度偏差以及噪声降低后的数据x’i，j。
通过步骤S303的处理，针对去除了灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据，使用空白数据42来进行空白校正处理(步骤S304)。
在空白校正处理中，与第1实施方式同样地，图像处理装置122将灵敏度偏差成分以及噪声降低处理后的测量数据除以空白数据42，由此得到被检体减弱数据。
之后，与图7的步骤S206～步骤S209同样地，图像处理装置122针对通过到步骤S304为止的处理而得到的被检体减弱数据，应用以往的参考校正处理(步骤S305)、对数变换处理(步骤S306)以及体模校正处理(步骤S307)来得到投影数据53。图像处理装置122将所生成的投影数据53存储到存储装置123(步骤S308)，并结束一系列的投影数据生成处理。
如以上说明的那样，所述投影数据生成部32通过使用了包含所述灵敏度偏差数据的评价函数的逐次近似噪声降低法而从所述测量数据中去除灵敏度偏差成分和噪声，进行所述校正处理。
此外，进行所述校正处理的步骤通过使用了包含所述灵敏度偏差数据的评价函数的逐次近似噪声降低法而从所述测量数据中去除灵敏度偏差成分和噪声。
如此，根据第2实施方式的处理，能够将去除灵敏度偏差成分的处理包含在噪声降低处理内来进行。若采用这种处理过程，则即使在万一没有从空气数据中准确地提取出灵敏度偏差数据的情况下，与第1实施方式的处理过程相比，也能够高精度地进行噪声降低处理。
[第3实施方式]
接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。
在第3实施方式中，关于是否对测量数据进行考虑了灵敏度偏差的噪声降低处理，受理操作者的选择。
图11是表示第3实施方式的处理的流程的流程图。
首先，图像处理装置122取得以规定拍摄条件拍摄被检体得到的测量数据50(步骤S401)，应用偏移校正处理(步骤S402)。之后，受理是否对测量数据进行噪声降低处理的选择(步骤S403)。在步骤S403中，操作者通过输入装置121来输入是否进行噪声降低处理的指示。另外，也可以在步骤S401之前进行步骤S403的选择处理。
若输入不进行噪声降低处理的意思的指示(步骤S403：“否”)，则向步骤S404转移。步骤S404～步骤S408的处理与以往的投影数据生成处理的过程相同。即，对在步骤S402中进行了偏移校正处理之后的测量数据50应用基于空气数据40的空气校正处理(步骤S404)、参考校正处理(步骤S405)、对数变换处理(步骤S406)、体模校正处理(步骤S407)，由此得到投影数据53。图像处理装置122将所生成的投影数据53存储到存储装置123(步骤S408)，结束投影数据生成处理。
另一方面，在步骤S403的选择处理中输入了进行噪声降低处理的意思的指示的情况下(步骤S403：“是”)，向步骤S409转移。步骤S409～步骤S415的处理与第1实施方式的投影数据生成处理(参照图8)的过程相同。即，对偏移校正处理后的测量数据进行灵敏度偏差校正处理(步骤S409)，对灵敏度偏差校正处理后测量数据51进行噪声降低处理后(步骤S410)，应用空白校正处理(步骤S411)。
之后，图像处理装置122对通过空白校正处理而得到的被检体减弱数据与以往处理同样地应用参考校正处理(步骤S412)、对数变换处理(步骤S413)、以及体模校正处理(步骤S414)从而得到投影数据53。图像处理装置122将所生成的投影数据53存储到存储装置123(步骤S415)，结束一系列的投影数据生成处理。
另外，也可以将步骤S409～步骤S415的处理置换为第2实施方式的投影数据生成处理(图10的步骤S303～步骤S308)。在该情况下，使用考虑了灵敏度偏差的评价函数来进行噪声降低处理。
如以上说明的那样，还具备选择部(输入装置121)，该选择部受理是否从所述测量数据进行噪声降低处理的选择，所述投影数据生成部在通过所述输入装置121而选择了进行所述噪声降低处理的情况下，进行所述噪声降低处理。
此外，还包括受理是否从所述测量数据进行噪声降低处理的选择的步骤，去除所述灵敏度偏差成分以及噪声的步骤在选择了进行所述噪声降低处理的情况下进行所述噪声降低处理。
如此，根据第3实施方式，能够通过用户的操作来选择是应用需要计算时间的噪声降低处理来提高画质，还是优先计算时间的缩短，非常具有实用性。
以上，说明了本发明所涉及的X射线CT装置的优先实施方式，但是本发明并不限定于上述实施方式。显然若是本领域技术人员，则在本申请所公开的技术思想的范畴内可以想到各种变更例或者修正例，应该理解那样当然也属于本发明的技术范围。
符号说明
1 X射线CT装置、100 扫描台架部、101 X射线源、102 旋转盘、103 领结式滤波器、104 准直器、107 X射线检测器、120 操作台、121 输入装置、122 图像处理装置(数据处理装置)、123 存储装置、124 系统控制装置、125 显示装置、B1、B2 检测器模块、C 间隙、31灵敏度偏差提取部、32 投影数据生成部、40 空气数据、41 灵敏度偏差数据、42 空白数据、50 测量数据、51 灵敏度偏差校正处理后测量数据、53 投影数据。

Claims (12)

1.一种X射线CT装置，其特征在于具备：
扫描台架部，其对被检体照射X射线并且检测透射过所述被检体的X射线；
卧台，其载置被检体，并将所述被检体搬入/搬出所述扫描台架部的X射线照射范围；和
操作台，其控制所述扫描台架部的各部分，并且包含数据处理装置，所述数据处理装置取得由所述扫描台架部所测量的测量数据，并根据所述测量数据来生成包含被检体断层像的图像，
所述数据处理装置取得使用X射线CT装置而测量的空气数据以及由所述扫描台架部所测量的测量数据，并具备：
提取部，其从所述空气数据中提取检测元件的灵敏度偏差成分即灵敏度偏差数据，并且提取去除了所述灵敏度偏差成分的空白数据；和
投影数据生成部，其基于所述灵敏度偏差数据来去除所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分以及噪声，使用所述空白数据来进行去除了所述灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据的校正处理。
2.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，
所述投影数据生成部在基于所述灵敏度偏差数据去除了所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分之后，执行用于去除噪声的相邻元件间平滑化处理，由此进行所述校正处理。
3.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，
所述投影数据生成部通过使用了包含所述灵敏度偏差数据的评价函数的逐次近似噪声降低法来从所述测量数据中去除灵敏度偏差成分和噪声，由此进行所述校正处理。
4.根据权利要求1所述的X射线CT装置，其特征在于，
所述X射线CT装置还具备输入装置，所述输入装置受理是否从所述测量数据进行噪声降低处理的选择，
所述投影数据生成部在通过所述输入装置而选择了进行所述噪声降低处理的情况下进行所述噪声降低处理。
5.一种数据处理装置，其特征在于，
取得使用X射线CT装置而测量的空气数据以及拍摄被检体得到的测量数据，并具备：
提取部，其从所述空气数据中提取检测元件的灵敏度偏差成分即灵敏度偏差数据，并且提取去除了所述灵敏度偏差成分的空白数据；和
投影数据生成部，其基于所述灵敏度偏差数据来去除所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分以及噪声，使用所述空白数据来进行去除了所述灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据的校正处理。
6.根据权利要求5所述的数据处理装置，其特征在于，
所述投影数据生成部在基于所述灵敏度偏差数据去除了所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分之后，执行用于去除噪声的相邻元件间平滑化处理，由此进行所述校正处理。
7.根据权利要求5所述的数据处理装置，其特征在于，
所述投影数据生成部通过使用了包含所述灵敏度偏差数据的评价函数的逐次近似噪声降低法来从所述测量数据中去除灵敏度偏差成分和噪声，由此进行所述校正处理。
8.根据权利要求5所述的数据处理装置，其特征在于，
所述数据处理装置还具备输入装置，所述输入装置受理是否从所述测量数据进行噪声降低处理的选择，
所述投影数据生成部在通过所述输入装置而选择了进行所述噪声降低处理的情况下进行所述噪声降低处理来提高画质，在通过所述输入装置而选择了不进行所述噪声降低处理的情况下缩短计算时间。
9.一种投影数据生成方法，其特征在于包括：
取得由X射线CT装置所测量的空气数据以及拍摄被检体得到的测量数据，从所述空气数据中提取检测元件的灵敏度偏差成分即灵敏度偏差数据，并且提取去除了所述灵敏度偏差成分的空白数据的提取步骤；
基于所述灵敏度偏差数据来去除所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分以及噪声的去除步骤；和
使用所述空白数据对去除了所述灵敏度偏差成分以及噪声的测量数据进行校正处理的校正步骤。
10.根据权利要求9所述的投影数据生成方法，其特征在于，
在所述去除步骤中，在基于所述灵敏度偏差数据去除了所述测量数据中包含的灵敏度偏差成分之后，执行用于去除噪声的相邻元件间平滑化处理。
11.根据权利要求9所述的投影数据生成方法，其特征在于，
在所述去除步骤中，通过使用了包含所述灵敏度偏差数据的评价函数的逐次近似噪声降低法来从所述测量数据中去除灵敏度偏差成分和噪声。
12.根据权利要求9所述的投影数据生成方法，其特征在于，
所述投影数据生成方法还包括：受理是否从所述测量数据进行噪声降低处理的选择的步骤，
在选择了进行所述噪声降低处理的情况下，在所述去除步骤中进行所述噪声降低处理。
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