CN111951317A - 重建装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种重建装置，基于从多个角度对被摄体照射X射线而获取的投影数据，来重建被摄体的断层图像，且包括：重建部；显示控制部；输入部；以及区域设定部；并且将X射线的光轴设为第一轴，将在同一平面上与第一轴正交的轴设为第二轴，且将相对于包含第一轴及第二轴的平面铅直的旋转平台的旋转轴设为第三轴；显示控制部显示由区域设定部所设定的重建区域的第三轴上的中心的中央断层图像、最上端的上端断层图像、以及最下端的下端断层图像来作为断层图像，且在透视图像，显示第三轴上的所述中心、最上端及最下端来作为由区域设定部所设定的重建区域；区域设定部通过来自用户的输入，设定第三轴上的中心、最上端及最下端来作为重建区域。

Description

重建装置
技术领域
本发明涉及一种重建(reconstruction)装置。
背景技术
作为观察工业制品等的内部结构而不会破坏的装置，以前已知用以获得被摄体的断层图像的产业用X射线计算机断层摄影(Computed Tomography，CT)装置。X射线CT装置在相互相向配置的X射线源与X射线检测器之间，配置有载置被摄体的旋转平台，收集来自被摄体的各方向的X射线投影数据。X射线CT装置连接着安装有如下软件的计算机，所述软件用以执行X射线CT装置的运行控制、以及对所收集的投影数据执行重建运算。这种X射线CT装置中，将通过CT摄影而获取的投影数据保存于存储装置，可利用此投影数据来进行各种图像重建(image reconstruction)。例如，也称为放大重建的图像重建是在想要从通过初始设定的图像重建而构筑的图像来获得放大的图像时进行。执行图像重建运算的软件中设置有图形用户界面(Graphical User Interface，GUI)，在与计算机连接的显示部，显示配置有图像显示区域及操作按钮等的GUI画面，对用户的控制软件操作加以辅助。用户利用鼠标(mouse)等指向元件(pointing device)和/或键盘(keyboard)等文字输入元件来设定欲再次进行图像重建运算的区域(参照专利文献1)。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本专利特开2003-185601号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
此种X射线CT装置用的控制软件中，再次进行图像重建运算时的区域设定的自由度低，还计算了多余的区域，计算时间变长。
本发明是为了解决所述问题而形成，提供一种重建装置，其能够更灵活地设定再次进行图像重建运算的区域。
[解决问题的技术手段]
本发明的第一形态是一种重建装置，其基于从多个角度对被摄体照射X射线而获取的投影数据，来重建所述被摄体的断层图像，且所述重建装置包括：重建部，对所述投影数据执行图像重建运算；显示控制部，使设定用GUI画面显示于显示装置，所述设定用GUI画面设置有所述被摄体的断层图像及透视图像的显示区域，且用以设定重建区域；输入部，受理用户对所述设定用GUI画面的操作；以及区域设定部，通过来自用户的输入，对所述投影数据设定所述重建区域；并且将所述X射线的光轴设为第一轴，将在同一平面上与所述第一轴正交的轴设为第二轴，且将相对于包含所述第一轴及所述第二轴的平面铅直的旋转平台的旋转轴设为第三轴，所述显示控制部显示由所述区域设定部所设定的所述重建区域的所述第三轴上的中心的中央断层图像、最上端的上端断层图像及最下端的下端断层图像，来作为所述断层图像，且在所述透视图像，显示所述第三轴上的所述中心、所述最上端及所述最下端来作为由所述区域设定部所设定的所述重建区域，所述区域设定部通过来自所述用户的输入，设定所述第三轴上的所述中心、所述最上端及所述最下端来作为所述重建区域。
[发明的效果]
根据本发明的第一形态，由于利用包含第一轴及第二轴的平面的范围、以及由第三轴上的重建中心的位置所规定的范围，来设定用以再次进行重建运算的区域，因此能够更灵活地设定再次进行重建运算的区域。
附图说明
图1是本发明实施方式的X射线CT装置的概要图。
图2是说明本发明实施方式的X射线CT装置的主要控制系统的方块图。
图3是再次执行重建运算的情况下的条件设定画面的显示例。
图4是数值输入区域的显示例。
图5是说明从图像上设定X-Y平面的重建区域的情况的图。
图6是说明从图像上设定Z轴方向的重建区域的情况的图。
[符号的说明]
11：X射线源
12：X射线检测器
13：旋转平台
15：平台移动机构
16：平板
30：控制装置
31：X射线控制器
32：平台控制器
40：个人计算机
41：存储器
42：运算装置
43：存储装置
44：通信部
45：原始数据存储部
46：图像数据存储部
48：显示部
49：输入部
51：显示控制部
52：区域设定部
53：重建部
59：内部总线
70：图像显示区域
71：中央断层图像显示区域
72：上端断层图像显示区域
73：下端断层图像显示区域
74：透视图像显示区域
80：数值输入区域
81：重建范围输入区域
82：区域
83：区域
84：区域
85：区域
86：读入按钮
87：重建执行按钮
88：关闭按钮
91：箭头
92：箭头
93：箭头
95：箭头
96：箭头
100：被摄体
具体实施方式
以下，基于图式，对本发明的实施方式加以说明。图1是本发明的实施方式的X射线CT装置的概要图。
X射线CT装置利用X射线来执行CT摄影。X射线CT装置包括：产生X射线的X射线源11、与X射线源11相向配置的X射线检测器12、用以载置被摄体100的旋转平台13、以及对X射线CT装置整体进行控制的控制装置30。控制装置30包括：个人计算机40、X射线控制器31、及平台控制器32。
在X射线源11与X射线检测器12之间，配置有以旋转轴R为中心而旋转的旋转平台13。旋转平台13利用平台移动机构15，在平板16上向沿着X射线光轴的方向移动。通过利用平台移动机构15来变更旋转平台13与X射线源11的距离，由X射线检测器12所检测的被摄体100的投影图像的放大率改变。此外，本说明书中，如图1所记载，将第一轴设为沿着X射线光轴的X轴，将第二轴设为在同一平面上与X轴正交的Y轴，且将第三轴设为沿着与X-Y平面铅直的旋转平台13的旋转轴R的Z轴。
X射线源11具有照射X射线的X射线管。此X射线源11从X射线焦点向被摄体100照射圆锥状的光束(锥形束(cone beam))。根据被摄体100的材质或X射线穿透特性，利用X射线控制器31来控制对X射线管供给的管电压(tube voltage)、管电流(tube current)。X射线控制器31置于个人计算机40的控制下。穿透被摄体100且由X射线检测器12来检测的X射线作为投影数据而读入个人计算机40。X射线检测器12可采用平板探测器(Flat PanelDetector，FPD)、或者将图像增强器(image intensifier)与电荷耦合元件(ChargeCoupled Device，CCD)相机加以组合而成的二维检测器。个人计算机40中，基于投影数据，通过执行图像重建的程序，来构筑以沿着与旋转轴R正交的X-Y平面的面而切割的被摄体100的断层图像。
旋转平台13及平台移动机构15分别具有独立的驱动马达，这些驱动马达通过由平台控制器32所供给的驱动信号来控制。平台控制器32置于个人计算机40的控制下。
图2是说明本发明实施方式的X射线CT装置的主要控制系统的方块图。
个人计算机40包括：随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)等存储器41；执行各种运算处理的中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)等运算装置42；将通过CT摄影而获取的投影数据等加以保存的存储装置43；以及用以对X射线控制器31或平台控制器32发送控制信号的通信部44。存储器41、运算装置42、存储装置43及通信部44通过可相互进行数据通信的内部总线59来连接。在个人计算机40，经由通信部44而连接有显示部48与用以对装置发出各种指令的鼠标或键盘等输入部49。连接有显示部48及输入部49的个人计算机40作为本发明的重建装置而发挥功能。
在存储器41，存储有使运算装置42工作而实现功能的程序。图2中，将个人计算机40中所安装的程序表示为功能块。此实施方式中，作为功能块，包括：显示控制部51，实现对在显示部48的画面显示及画面迁移进行控制的功能；区域设定部52，用以实现设定对投影数据执行图像重建的区域的功能；以及重建部53，实现图像重建的功能。
本说明书中，将通过CT摄影而获取的投影数据作为原始数据(raw data)，且将使用原始数据进行图像重建而成的状态的数据作为图像数据来加以区分。存储装置43包括：原始数据存储部45，为保存原始数据的区域；以及图像数据存储部46，为保存图像数据的区域。此外，存储装置43可以是硬盘驱动器(Hard Disk Drive，HDD)等磁性存储介质，也可以是固态硬盘(Solid State Drive，SSD)之类的半导体存储器。而且，存储装置43并不限定于如此实施方式那样由内部总线59来连接的装置。即，存储装置43可以作为外部存储装置而与个人计算机40直接连接，或者经由网络线路而间接连接。另外，原始数据存储部45与图像数据存储部46也可以是分别物理性分离的存储装置。
若利用所述构成的X射线CT装置来执行CT摄影，则投影数据保存于原始数据存储部45，并且执行图像重建，被摄体100的断层图像显示于显示部48，而且利用规定切面的断层图像保存于图像数据存储部46。
图3是表示再次执行重建运算的情况下的条件设定画面的显示例。
此实施方式的条件设定画面作为设定用GUI画面来设计。在画面内，配置有图像显示区域70、及数值输入区域80，且配置有原始数据或图像数据的读入按钮86、设定范围内的重建执行按钮87、以及将条件设定画面关闭的按钮88等功能按钮。此外，显示于图像显示区域70的图像能够通过用户选择读入按钮86，使画面迁移至数据选择画面，而从存储装置43所保存的过去进行CT摄影而得的原始数据及图像数据中选择。
在图像显示区域70内，配置有中央断层图像显示区域71、上端断层图像显示区域72、下端断层图像显示区域73、透视图像显示区域74。现有装置的图像显示中，仅显示中央断层图像及透视图像，与此相对，此实施方式中，设置有上端断层图像显示区域72、下端断层图像显示区域73。此外，所显示的断层图像是在由画面上显示的范围即显示器视场(Field of view，FOV)所预先确定的图像重建区域构筑的截面图像。中央断层图像显示区域71所显示的中央断层图像为图像重建中心(Z)的截面图像。另外，上端断层图像显示区域72所显示的断层图像为图像重建区域的FOV(Z)最上部的截面图像，下端断层图像显示区域73所显示的断层图像为图像重建区域的FOV(Z)最下部的截面图像。用户可通过提示FOV的Z轴最上部及最下部的图像，来一眼确认获得断层图像的最上端、最下端。此外，在此条件设定画面设定的FOV为显示器FOV，能够在投影数据的收集视野即扫描FOV的范围内加以变更。
在数值输入区域80，除了用以将重建范围进行数值设定的重建范围输入区域81以外，还设置有：区域82，用以输入图像尺寸等与图像形状有关的设定值；区域83，用以输入切割宽度或平滑性(smoothing)等与图像的外观有关的设定值；区域84，显示存储装置43的可用空间；以及区域85，任意地输入注释(comment)。在重建范围输入区域81以及其它的区域82、区域83、区域84、区域85，根据各自的目的而配置有GUI部件。
图4是重建范围输入区域81的显示例。
在重建范围输入区域81，配置着设置有文本区域(text field)的GUI部件，在所述文本区域，用户可经由输入部49来输入图像重建中心坐标(X)、图像重建中心坐标(Y)、图像重建中心坐标(Z)的各个坐标及图像的旋转角度以及FOV(XY)、FOV(Z)的数值。用户能够通过利用键盘来直接输入数值、或者利用鼠标来点击旋转按钮的上箭头或下箭头，从而输入所期望的数值。此外，MAX_FOV(XY)及MAX_FOV(Z)的数值显示区域显示可在FOV(XY)及FOV(Z)的数值输入区域80输入的最大值。
图5是说明从图像上设定X-Y平面的重建区域的情况的图。图6是说明从图像上设定Z轴方向的重建区域的情况的图。
图5是将图3的中央断层图像显示区域71放大来表示。参照此图5，说明如下的情况：用户对作为输入部49的鼠标等指向元件进行操作，来设定X-Y平面的重建区域。
在中央断层图像显示区域71，与过去的CT摄影并行地执行图像重建，图像数据存储部46所保存的中央断层图像、与对再次执行X-Y平面上的图像重建的范围加以规定的矩形的框75重叠而显示。在框75内，十字线76的中心成为X-Y平面的重建中心坐标。用户利用鼠标来指定矩形的框75的框线上或者框内，如箭头91所示进行拖动而使框75伸缩，能够使视野尺寸放大缩小，即，使重建区域放大缩小。此时变更的X-Y平面的重建区域反映于图4所示的FOV(XY)的文本区域。另外，用户能够通过利用鼠标来指定十字线76的中心附近，如箭头92所示进行拖动，从而变更重建中心坐标(X)、(Y)。此时的坐标反映于图4所示的重建中心(X)、重建中心(Y)的文本区域。进而，用户能够通过利用鼠标来指定十字线76的线上，如箭头93所示进行拖动，从而使框75旋转。此时的旋转角度反映于图4所示的图像旋转角度的文本区域。
图6是将图3的透视图像显示区域74放大表示。参照此图6，对如下的情况加以说明：用户对作为输入部49的鼠标等指向元件进行操作，来设定Z轴方向(上下方向)的重建区域。
在透视图像显示区域74，原始数据存储部45所保存的过去的CT摄影的透视图像、与中央线77及端线78重叠而显示，所述中央线77及端线78在将图6的纸面纵方向作为Z轴方向来再次执行图像重建运算时，规定Z轴方向的范围。图中以实线表示的中央线77的位置为决定重建中心坐标(Z)的位置。用户能够通过利用鼠标来指定中央线77，如箭头95所示进行拖动，从而使中央线77上下移动。中央线77的变更反映于图4所示的重建中心(Z)的文本区域。图中以点划线表示的端线78的位置是相对于中央线77而上下等宽的位置，表示Z轴上的图像重建的对象范围的上端及下端。用户能够通过利用鼠标来指定两个端线78的任一者的线上，如箭头96所示进行拖动，从而使两个端线78的位置一边相对于中央线77而维持等宽的状态一边移动，使用以进行图像重建的Z轴方向的范围放大缩小。此时由中央线77及上下的端线78来规定的范围反映于图4所示的FOV(Z)的文本区域。
重建区域的设定结束后，用户通过操作鼠标来按下重建执行按钮87，从而将所设定的区域作为对象，根据原始数据来执行图像重建运算。另外，用户在结束重建设定画面时，操作鼠标来按下关闭按钮88，关闭窗口。
以前，图6所示的中央线77作为表示中央位置的线来表示，无法为了变更Z轴的重建中心坐标而移动，因此图像重建的Z轴方向的范围的设定的自由度低。此实施方式中，由于能够使Z轴的重建中心容易移动，故而再次进行图像重建运算时的区域设定的自由度提高。与以往不同，不仅是X轴、Y轴，还能够变更Z轴的重建中心坐标，由此能够更灵活地设定再次进行图像重建运算的区域。另外，此实施方式中，不仅以表示Z轴上的重建范围的上端及下端的两个端线78来简单地设定切割范围，而且能够以使中央线77移动而决定的Z轴的中心为基准来设定范围，因此获得根据用户设定的中心来理解内部结构的扩展的有益信息。
如此一来，此实施方式的X射线CT装置及重建装置不仅在X-Y平面上指定执行图像重建运算的区域，而且还能够在Z轴方向上指定，能够在任意区域再次进行重建运算。由于可由X轴、Y轴、Z轴来设定重建中心坐标，因此能够使重建中心与用户最希望看到的位置重合，来再次进行图像重建运算。此实施方式中，指定区域时，能够使用GUI的功能，在画面上发出指令，因此用户能够直观地快速变更再次进行图像重建运算的区域。另外，此实施方式中，通过利用X轴、Y轴、Z轴这3轴来三维地设定，从而限制图像重建运算的对象区域。因此，能够高效地省略多余区域，能够缩短图像重建运算所花费的时间，并且能够获得解析度更高的放大截面图像。
本领域技术人员明白，所述例示性的实施方式为以下形态的具体例。
(第一项)一形态的重建装置基于从多个角度对被摄体照射X射线而获取的投影数据，来重建所述被摄体的断层图像，且包括：重建部，对所述投影数据执行图像重建运算；显示控制部，使设定用GUI画面显示于显示装置，所述设定用GUI画面设置有所述被摄体的断层图像及透视图像的显示区域，且用以设定重建区域；输入部，受理用户对所述设定用GUI画面的操作；以及区域设定部，通过来自用户的输入，对所述投影数据设定所述重建区域；并且将所述X射线的光轴设为第一轴，将在同一平面上与所述第一轴正交的轴设为第二轴，且将相对于包含所述第一轴及所述第二轴的平面铅直的旋转平台的旋转轴设为第三轴；所述显示控制部显示由所述区域设定部所设定的所述重建区域的所述第三轴上的中心的中央断层图像、最上端的上端断层图像及最下端的下端断层图像，来作为所述断层图像，且在所述透视图像，显示所述第三轴上的所述中心、所述最上端及所述最下端来作为由所述区域设定部所设定的所述重建区域；所述区域设定部通过来自所述用户的输入，设定所述第三轴上的所述中心、所述最上端及所述最下端来作为所述重建区域。
根据第一项所述的重建装置，由于利用包含第一轴及第二轴的平面中的范围、以及由第三轴上的重建中心的位置所规定的范围，来设定用以再次进行重建运算的区域，故而能够更灵活地设定再次进行重建运算的区域。
(第二项)第一项所述的重建装置中，所述区域设定部以如下的方式来设定所述重建区域：从所述第三轴上的所述中心至所述最上端的长度、与从所述第三轴上的所述中心至所述最下端的长度相等。
根据第二项所述的重建装置，由于能够以第三轴的重建中心的位置为基准，来等宽地设定第三轴方向的范围，故而获得有助于根据用户设定的中心来理解内部结构的扩展的信息。
此外，所述记载用以对本发明的实施方式加以说明，并不限定本发明。

Claims (2)

1.一种重建装置，基于从多个角度对被摄体照射X射线而获取的投影数据，来重建所述被摄体的断层图像，其中，且包括：
重建部，对所述投影数据执行图像重建运算；
显示控制部，使设定用图形用户界面画面显示于显示装置，所述设定用图形用户界面画面设置有所述被摄体的断层图像及透视图像的显示区域，且用以设定重建区域；
输入部，受理用户对所述设定用图形用户界面画面的操作；以及
区域设定部，通过来自用户的输入，对所述投影数据设定所述重建区域；并且
将所述X射线的光轴设为第一轴，将在同一平面上与所述第一轴正交的轴设为第二轴，且将相对于包含所述第一轴及所述第二轴的平面铅直的旋转平台的旋转轴设为第三轴，
所述显示控制部显示由所述区域设定部所设定的所述重建区域的所述第三轴上的中心的中央断层图像、最上端的上端断层图像及最下端的下端断层图像，来作为所述断层图像，且在所述透视图像，显示所述第三轴上的所述中心、所述最上端及所述最下端来作为由所述区域设定部所设定的所述重建区域，
所述区域设定部通过来自所述用户的输入，设定所述第三轴上的所述中心、所述最上端及所述最下端来作为所述重建区域。
2.根据权利要求1所述的重建装置，其中
所述区域设定部以如下的方式来设定所述重建区域：从所述第三轴上的所述中心至所述最上端的长度、与从所述第三轴上的所述中心至所述最下端的长度成为相等。
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