CN112120722A - X射线断层合成装置、图像处理装置以及计算机可读记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供X射线断层合成装置、图像处理装置以及计算机可读记录介质，其能够在二维测定投影数据上高精度地提取被拍摄体内的小的高吸收体的区域。当在投影角度方向上排列了多个上述投影角度中的每个投影角度的二维测定投影数据的情况下，使二维测定投影数据在其二维平面内移位，使得二维测定投影数据中包含的高吸收体区域的范围的一部分或者全部范围在二维平面的面内方向上至少与邻接的投影角度的二维测定投影数据中包含的高吸收体区域的范围重叠。在投影角度方向上排列移位后的多个投影角度中的每个投影角度的二维测定投影数据来取得三维的测定投影数据，从第一开始点通过区域扩张处理求出三维区域。

Description

X射线断层合成装置、图像处理装置以及计算机可读记录介质
技术领域
本发明涉及X射线断层合成装置，尤其涉及减少从断层合成图像的高吸收体产生的伪影成分的信号处理及重建技术。
背景技术
X射线断层合成装置是与X射线CT装置相同，从多个投影角度对被拍摄体照射X射线，根据得到的测定投影数据计算被拍摄体内的各点的X射线吸收系数，取得X射线吸收系数分布图像的装置。通常，将X射线吸收系数置换为通过空气和水进行标准化的HounsfieldUnit(亨氏单位)值(使空气为－1000，使水为0)来用于诊断。
X射线断层合成装置能够对于与包含体轴方向和身体的左右方向的冠状面(Coronal面)平行的多个面生成被拍摄体的断层面。在医疗现场中，使用断层合成图像能够根据不同位置的断层面即时地诊断患者的病状，所以在临床上是有用的。但是，X射线断层合成装置的投影角度范围为20度～40度，与对于最低180度的投影角度范围进行拍摄的X射线CT装置相比，投影角度范围窄。因此，当在被拍摄体的内部具有金属等X射线吸收系数大的高吸收体时，存在以下的问题：在其边界部产生伪影，或在高吸收体所在的断层面与其他的断层面的邻接面产生残影。在本说明书中，将这些称为“高吸收体伪影”。高吸收体伪影成为使临床上诊断能力降低的原因。
对高吸收体伪影的产生原因进行详细说明。X射线断层合成装置为了取得断层合成图像而使用公知的Feldkamp法等以Filtered Back Projection(滤波反投影，以下称为FBP)法为基础的解析性的重建法。在该FBP法中，例如对于由X射线吸收系数大的物质构成的微小球体等那样在与周边组织的边界产生测定投影数据的急剧的上升、下降的被拍摄体，为了在反投影运算时能够恢复其形状以及吸收值，对测定投影数据应用高频增强的重建滤波器。重建滤波器被设计为在对于在最低180度的拍摄角度范围内收集到的测定投影数据进行了反投影运算的情况下在重建图像上高频信息被抵消。因此，在如X射线断层合成装置那样拍摄角度范围小的情况下，无法完全恢复如高吸收体那样与周边组织的测定投影数据值的差急剧的被拍摄体的形状、吸收值，由于通过FBP法而增强的高频成分而产生伪影。
为了减少该伪影，提出了使用周边组织的吸收值来置换高吸收体区域的值，减小与周边组织的差的方法、从测定投影数据辨别高吸收体的方法。例如，专利文献1公开了从通过断层合成拍摄取得的投影数据提取放射线的高吸收体区域，计算提取出的高吸收体区域的大小、形状的特征量，基于该特征量对投影数据中的高吸收体区域的像素进行插值的技术。因此，为了取得减少了伪影的图像，重要的是高精度地提取高吸收体区域。
然而，对于断层合成图像而言，一幅图像中的像素值的变化幅度大，在二值化处理那样的阈值处理中难以提取高吸收体区域。因此，通过公知的区域扩张法进行高吸收体区域的提取。区域扩张法是决定开始区域提取的点，在开始点附近的像素的像素值满足预定条件的情况下添加到区域，通过反复进行这样的处理来依次扩张区域的方法。但是，通过断层合成拍摄取得的每个投影角度的测定投影数据至少为20个以上，在操作者针对每个测定投影数据设定开始点或开始区域的情况下，成为操作者的负担。
为了解决该问题，在专利文献2公开的技术中，使用针对多个投影角度的二维(xy面)的测定投影数据将其投影角度θ作为z方向进行层叠而得到的三维投影数据，三维地进行区域扩张法，来提取三维的高吸收体区域。而且，将提取出的三维的高吸收体区域在各个二维测定投影数据中所占的区域内的点作为开始点，对每个二维投影数据进行区域扩张法。由此，操作者不需要对多个二维投影数据中的每个数据设定开始点，并且，最终针对每个二维投影数据进行区域扩张法，所以能够高精度地提取高吸收体区域。
在专利文献2的技术中，如图10所示在三维的测定投影数据(图10(a))中进行区域扩张来求出高吸收体区域42(图10(b))，将求出的高吸收体区域42内的点43作为开始点，在二维的测定投影数据(图10(c))中进行区域扩张，由此能够高精度地提取二维高吸收体区域44(图10(d))。
X射线断层合成装置从多个投影角度向被拍摄体照射X射线，所以与X射线CT装置相同地，一边使X射线源相对于预定的旋转中心在预定的角度范围内相对地旋转移动一边进行拍摄。在被拍摄体内的高吸收体(金属等)的尺寸较小，并且存在于偏离了X射线照射装置的旋转中心的位置时，二维测定投影数据(xy面)(图11(a))中的高吸收体的投影像的直径小，并且，其在xy面中的坐标对于每个投影角度(旋转角)产生偏移，所以在从z方向观察相邻的二维测定投影数据时，高吸收体的投影像成为不重合的位置关系。例如，在高吸收体是直径小的球体，并且偏离了旋转中心的情况下，三维测定投影数据中的高吸收体区域(图11(b))为细的柱状，并且，其长轴相对于测定投影数据的二维平面(xy面)的法线(z方向)形成大的角度而倾斜。因此，在z方向上重叠了相邻的二维测定投影数据时，高吸收体的投影像在xy面内不重合，高吸收体区域在z方向上不连续。
在该情况下，即使如专利文献2那样在三维测定投影数据中进行区域扩张法，在z方向上高吸收体区域也不连续，所以无法进行区域扩张。因此，产生通过专利文献2的技术无法提取高吸收体区域这样的问题。
专利文献1：日本特开2016－112248号公报
专利文献2：日本专利第6317511号公报
发明内容
本发明提供一种能够在二维测定投影数据上高精度地提取被拍摄体内的小的高吸收体区域的X射线断层合成装置。
为了实现上述的目的，本发明的X射线断层合成装置具备：X射线产生部，其向被拍摄体照射X射线；X射线检测部，其检测将透射了被拍摄体后的X射线投影到二维平面的影像来得到二维测定投影数据；机构部，其使X射线产生部以及X射线检测部中的至少一方相对于被拍摄体相对移动，从多个不同的投影角度向被拍摄体照射X射线；高吸收体处理部，其分别提取多个投影角度中的各个投影角度的二维测定投影数据中包含的X射线的高吸收体区域，对高吸收体区域的测定投影数据值进行变换处理；以及图像重建部，其基于高吸收体处理部处理后的多个二维测定投影数据来重建断层合成图像。
高吸收体处理部包含移位处理部、三维区域提取部以及二维区域提取部。当在投影角度方向上排列了多个上述投影角度中的各个投影角度的二维测定投影数据时，移位处理部使二维测定投影数据在其二维平面内移位，使得二维测定投影数据中包含的高吸收体区域的范围的一部分或者全部范围在二维平面的面内方向上至少与邻接的投影角度的二维测定投影数据中包含的高吸收体区域的范围重叠。三维区域提取部在投影角度方向排列由移位处理部进行移位后的多个投影角度中的各个投影角度的二维测定投影数据来取得三维的测定投影数据，并从预先设定的第一开始点在三维的测定投影数据中进行区域扩张处理，由此求出满足预定条件的三维区域，并求出三维区域在二维测定投影数据中所占的区域。
根据本发明，能够高精度地提取二维测定投影数据中包含的小的高吸收体区域，因此通过对提取出的高吸收体区域的数据值进行处理来进行图像重建，得到抑制了伪影的图像。
附图说明
图1是对实施方式中的X射线断层合成装置的各部的硬件的结构进行说明的框图。
图2是实施方式中的X射线断层合成装置的功能框图。
图3的(a-1)表示包含微小高吸收体区域的二维测定投影数据，(a-2)表示在投影角度方向上排列了二维测定投影数据的三维测定投影数据，(b-1)表示在实施方式中使包含微小高吸收体区域的二维测定投影数据进行了移位，(b-2)表示在实施方式中在投影角度方向上排列了移位的二维测定投影数据的三维测定投影数据。
图4的(a)是表示在实施方式中三维测定投影数据的三维微分处理部161的处理结果和第一开始点41的说明图，(b)是表示三维区域扩张部163的处理结果的说明图，(c)是表示二维微分处理部164的处理结果和第二开始点43的说明图，(d)是表示二维区域扩张部的处理结果的说明图。
图5的(a)分别表示投影到二维平面的高吸收体的影像、对其进行检测而得到的二维测定投影数据、由二维区域提取部提取的高吸收体区域的轮廓，(b)分别表示实施方式中的使二维测定投影数据的包含高吸收体区域的ROI的空间频率增加后的数据、提取的高吸收体区域的轮廓，(c)是表示实施方式中的二维测定投影数据的插值处理后的数据值的图表以及表示通过高通滤波器对其进行处理后的数据值的图表。
图6用于对实施方式中的拍摄条件接受画面进行说明。
图7的(a)是实施方式的三维区域提取部151的功能框图，(b)是实施方式的二维区域提取部152的功能框图。
图8是用于对实施方式的高吸收体处理部136的处理顺序进行说明的流程图。
图9是详细表示图8的步骤808、809的流程图。
图10的(a)～(d)是表示以往的测定投影数据中的高吸收体区域的提取顺序的说明图。
图11的(a)表示包含微小高吸收体区域的二维测定投影数据以及在投影角度方向上排列了二维测定投影数据的三维测定投影数据，(b)表示三维测定投影数据中的高吸收体区域的形状例。
具体实施方式
以下，按照附图依次对本发明的一实施方式进行说明。
图1表示实施方式的X射线断层合成装置的硬件结构，图2表示了功能框图，该功能框图表示实施方式的X射线断层合成装置的功能。如图2所示，本实施方式至少具备拍摄部102、高吸收体处理部136、以及图像重建部137。如图1所示，拍摄部102具有：X射线产生部1，其向被拍摄体3照射X射线；X射线检测部2，其检测将透射被拍摄体3后的X射线投影到二维平面的影像来取得二维测定投影数据；以及机构部1a，其使X射线产生部以及X射线检测部中的至少一方相对于被拍摄体3相对地移动，从多个不同的投影角度向被拍摄体3照射X射线。高吸收体处理部136分别提取多个投影角度中的各个投影角度的测定投影数据中包含的X射线的高吸收体区域，对高吸收体区域的数据值进行变换处理。图像重建部137基于高吸收体处理部136处理后的多个二维测定投影数据重建断层合成图像。
在此，如图2所示，高吸收体处理部136包含移位处理部21、三维区域提取部151、二维区域提取部152、以及提取区域变换部153。
移位处理部21当在投影角度方向上排列了多个投影角度中的各个投影角度的二维测定投影数据(图3的(a-1))的情况下(图3(a-2))，使二维测定投影数据在其二维平面内移位，使得二维测定投影数据中包含的高吸收体区域31的范围的一部分或全部的范围在其面内方向上至少与邻接的投影角度的二维测定投影数据中包含的高吸收体区域31的范围重叠(图3的(b-1))。此外，邻接以及相邻的投影角度不一定只是相差±1个的投影角度，也可以为相差±2个以上的投影角度，或者也可以将包含±1、±2等的多个投影角度作为对象。
三维区域提取部151在投影角度方向上排列由移位处理部21进行移位后的多个投影角度中的各个投影角度的二维测定投影数据来得到三维的测定投影数据(图3的(b-2)，图4的(a))，从预先设定的第一开始点41在三维的测定投影数据中进行区域扩张处理，由此求出满足预定条件的三维高吸收体区域42(图4(b))。
二维区域提取部152将三维高吸收体区域42在二维测定投影数据中所占的范围43内的点作为该二维测定投影数据中的第二开始点进行区域扩张处理(图4(c))。由此，求出满足预定条件的二维高吸收体区域44。
提取区域变换部153将二维高吸收体区域44作为二维测定投影数据中包含的X射线的高吸收体区域，对其数据值进行变换处理。例如，提取区域变换部153不使用周边区域的值，而将高吸收体区域44的测定投影数据值变换为X射线吸收率比高吸收体低时的测定投影数据值。
然后，图像重建部137使用变换处理后的测定投影数据进行图像重建，由此即使在使用FBP法的情况下，也变换处理为X射线吸收率低时的测定投影数据值，所以能够防止通过FBP法将高频成分过分地增强，能够抑制高吸收体伪影。
如此，在本实施方式中，高吸收体处理部136能够在二维测定投影数据上高精度地提取微小尺寸的高吸收体的区域，因此能够生成抑制了伪影的图像。
此外，还能够将三维高吸收体区域42在每个投影角度的二维测定投影数据中所占的范围43直接用作二维测定投影数据中的二维高吸收体区域，在对测定投影数据值进行转换后进行图像重建。
此外，二维区域提取部152在二维测定投影数据中进行区域扩张处理之前或者之后进行使二维测定投影数据向反方向移位的处理，以抵消移位处理部21使二维测定投影数据移位的移位量。
另外，在本实施方式中，高吸收体处理部136可以还具备空间频率增加部22。空间频率增加部22包含插值处理部22a和高频增强处理部22b，插值处理部22a对于移位处理部21处理前的二维测定投影数据或者移位处理部21处理后且三维区域提取部151处理前的二维测定投影数据，按每个投影角度分别设定包含高吸收体区域的感兴趣区域(ROI)51(图3的(b-1)、图5的(a))，至少对感兴趣区域51内的数据实施插值处理使空间频率增加(图5的(b))。高频增强处理部22b通过对插值处理后的数据进行高频增强处理来使高吸收体区域的轮廓明确。
这样，通过由空间频率增加部22使包含高吸收体区域的感兴趣区域51的数据的空间频率增加，即使是高吸收体区域小的区域也能够高精细地表示其轮廓形状。因此，在三维区域提取部中，直至轮廓能够高精度地提取高吸收体区域。
此外，在本实施方式中，开始点是指开始区域提取的点，或者在开始区域提取的区域(形状)中包含的点。高吸收体处理部136的三维区域提取部151以及二维区域提取部152通过将该开始点或者包含开始点的区域(形状)扩张(或者缩小)来提取高吸收体区域。
此外，在本实施方式的X射线断层合成装置中，被拍摄体是指拍摄对象，包含被检体3和支承被检体3的卧台4。此外，被检体3并不局限于人体，也可以是体模、机械等检查对象的物体。
以下参照附图对实施方式的X射线断层合成装置进一步进行具体的说明。图1表示X射线断层合成装置的硬件结构。该X射线断层合成装置通过软件实现图像生成部103的修正处理部135、高吸收体处理部136、图像重建部137的功能。图2是通过各种软件等实现的X射线断层合成装置的功能框图。
如之前概述的那样，本实施方式的X射线断层合成装置构成为具备：输入部101，其输入X射线照射条件等拍摄条件、图像重建的条件；拍摄部102，其进行拍摄的控制、X射线的照射以及检测，输出测定投影数据；以及图像生成部103，其对于作为检测出的信号的测定投影数据进行修正处理、高吸收体处理、图像重建，输出图像。此外，输入部101以及图像生成部103不一定需要与具备拍摄部102的主体装置一体构成，可以配置在与拍摄部102分离的场所，经由网络连接。在该情况下，图像生成部103作为处理测定投影数据的处理装置，也可以为独立的存在。
输入部101具有普通的计算机所具备的硬件构成，具备作为输入输出部的键盘111和鼠标112；作为存储部的存储器113、HDD装置115；作为处理部的中央处理装置114等。另外，图像生成部103具备数据收集系统(DataAcquisition System，以下称为DAS)118、作为存储部的存储器119、作为处理部的中央处理装置120、作为存储部的HDD装置121、作为显示部的监视器122等。输入部101和图像生成部103既可以为独立的硬件，也可以为共享这些硬件的结构。
如图2所示，输入部101作为输入拍摄条件的拍摄条件输入部131发挥功能。拍摄部102作为根据拍摄条件输入部131输入的拍摄条件控制拍摄的拍摄控制部132、以及进行X射线的照射以及检测的拍摄运转部133发挥功能。图像生成部103作为将检测到的X射线信号转换为数字信号的信号收集部134、对数字信号进行修正的修正处理部135、针对修正后的投影数据将高吸收体的投影数据值进行转换处理的高吸收体处理部136、对于投影数据进行图像重建的图像重建部137、以及输出重建的断层合成图像的图像显示部138发挥功能。当然，也可将进行AD转换的信号收集部134设置在拍摄部102，拍摄部102能够输出作为数字信号的测定投影数据，在经由网络连接图像生成部103的情况下，优选这样构成。
如图1所示，输入部101具备键盘111和鼠标112以进行拍摄条件的输入等。另外，虽然未图示，但也可以具备手写板、触摸面板等其他的输入单元。并且，输入部101具备中央处理装置(CPU；Central Processing Unit)114、存储器113和HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)装置115等存储部、以及省略了图示的监视器。各构成要素通过数据总线101a连接。
将通过键盘111等输入的数据交给作为处理部的CPU114。CPU114通过展开并启动预先储存在存储器113、HDD装置115等的预定程序，作为图2的拍摄条件输入部131发挥功能。另外，CPU114通过展开并启动其它的程序，向拍摄部102发送控制信号，还作为图2的拍摄控制部132的一部分发挥功能。
图1的拍摄部102的由X射线产生部构成的X射线产生部1和X射线检测部2与一般的X射线断层合成装置相同，实现向被检体3的X射线的照射以及检测。X射线产生部1的X射线产生点与X射线检测部2的X射线输入面的距离的代表例是1200[mm]。在此为X射线产生部1相对于被拍摄体3以及X射线检测部2移动的结构。将进行断层合成拍摄时从X射线产生部1照射的X射线的中心轴与卧台4的被检体3搭载面的法线所成的角度称为投影角度。若将X射线产生部1与X射线检测部2正对的位置设为0度，则投影角度的范围的代表例是±20度。在1次断层合成拍摄中拍摄部102拍摄的投影张数的代表例是60。在该情况下，X射线产生部1每移动0.67度进行1次拍摄。投影角度±20度的范围中的断层合成拍摄所需要的时间的代表例是10.0s。X射线检测部2包含由闪烁体以及光电二极管等构成的公知的X射线检测元件，在与卧台4平行的面内在二维方向上排列了多个检测元件。
例如，在X射线检测部2内二维排列的X方向以及Y方向的X射线检测元件的数量是2000×2000个。各X射线检测元件的尺寸的代表例是0.2mm。此外，各规格并不局限于上述值，能够根据X射线断层合成装置的结构进行各种变更。
图像生成部103具备DAS118、由CPU120构成的处理部、存储器119和HDD装置121等存储部、监视器122而构成。这些部件通过数据总线103a连接。DAS118作为图2的信号收集部134发挥功能。
作为处理部的CPU120通过展开并启动预先储存在存储器119、HDD装置121等的预定程序，来通过软件实现图2的修正处理部135、高吸收体处理部136以及图像重建部137的功能。此外，在本实施方式也能够通过硬件至少实现高吸收体处理部136的一部分或全部。例如，使用ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit：专用集成电路)这样的定制IC、FPGA(Field-ProgrammableGate Array：现场可编程门阵列)这样的可编程IC构成高吸收体处理部136，进行电路设计以实现高吸收体处理部136的动作即可。
监视器122作为图像显示部138发挥功能。
拍摄部102的X射线检测部2检测到的信号由作为信号收集部134发挥功能的DAS118收集，转换为数字信号交给CPU120。CPU120通过修正处理部135、高吸收体处理部136以及图像重建部137的功能进行修正，使用FBP处理进行图像重建。另外，将数据保存在HDD装置121等，根据需要与外部进行数据的输入输出。将图像重建后的断层合成图像显示在作为图像显示部138发挥功能的液晶显示器或CRT等的监视器122。如上所述，能够与输入部101共用CPU120、存储器121、监视器122等。
接下来，以图2的功能框图为中心使用图1的硬件结构以及图6的画面例等对实施方式的X射线断层合成装置的拍摄动作的流程进行说明。图6表示在拍摄条件输入部131的监视器122显示的拍摄条件接受画面141的一个例子。
图2的拍摄条件输入部131在监视器122显示图6的拍摄条件接受画面141，接受操作者的输入。图6的拍摄条件接受画面141包含：X射线条件设定用区域142，其用于操作者设定与要照射的X射线的能量以及输出量对应的管电压、管电流时间积以及1次断层合成拍摄中的投影张数；重建范围设定用区域143，其用于操作者设定重建图像的范围；高吸收体设定用区域144，其用于操作者选择所希望的高吸收体提取条件；拍摄部位设定用区域145，其用于操作者设定拍摄部位；以及提取方法设定用区域146，其用于操作者选择高吸收体的提取方法。
操作者一边观察拍摄条件接受画面141一边操作鼠标112、键盘111等在X射线条件设定用区域142设定X射线条件，在重建范围设定用区域143设定重建范围，在高吸收体设定用区域144设定所希望的高吸收体提取条件，在拍摄部位设定用区域145设定拍摄部位，在提取方法设定用区域146设定高吸收体的提取方法。以下，使用图6对本发明的拍摄条件、重建条件的设定进一步详细说明。
在图6中，作为一个例子，示出了操作者在X射线条件设定用区域142设定了管电压值80[kV]、管电流时间积20[mAs]、投影张数60的例子。此外，在图6中，例示了使用具有1种能量谱的X射线，但在使用两种以上的X射线的多能量拍摄的情况下，操作者将管电压、管电流时间积以及拍摄次数的项目追加到X射线条件设定用区域142，针对X射线的每个种类同样地设定。
另外，在图6的重建范围设定用区域143中，操作者设定进行图像重建的区域即重建范围(Field of View，以下称为FOV)。图6的重建范围设定用区域143是通过操作者设定FOV的大小和中心位置来设定重建范围的结构。在本实施方式中，作为一个例子，通过正方形定义FOV。在图6的例子中，对于FOV设定了一边300mm，将FOV的中心位置设定为与将X射线产生部1的移动假设为圆轨道时的旋转中心相等的X＝Y＝Z＝0[mm]。但是，FOV并不局限于正方形，也可设定为圆形、长方形、立方体、长方体、球等任意的形状。该情况下也能够应用本实施方式的结构。
在图6的高吸收体设定用区域144中，操作者进行“是否检测微小的高吸收体”的选择和区域提取的第一开始点41的设定。
在高吸收体设定用区域144中，在操作者选择了进行微小的高吸收体检测时，如之后详细说明的那样，高吸收体处理部136通过使图2的移位处理部21以及空间频率增加部22动作，三维区域提取部151和二维区域提取部152能够高精度地提取微小的高吸收体的区域。
作为区域提取的第一开始点41的设定方法，如图6所示，在本实施方式中准备了如下方法：操作者输入测定投影数据值的阈值，将输入的阈值以下的测定投影数据的点设定为第一开始点41的方法；操作者用指针147对取得的测定投影数据148上的高吸收体的区域内的点进行选择的方法；操作者选择高吸收体的信息的方法。但是，作为第一开始点41的设定方法，并不局限于该方法，如果是能够指定高吸收体区域内的一个以上的点的方法，则可以是任何方法。
在图6的例子中，具体而言，作为测定投影数据值的阈值，由操作者设定100以下。由此，将表示该阈值100以下的测定投影数据的点设定为开始点41。
另外，在图6的拍摄部位设定用区域145中，作为拍摄部位，操作者选择X射线照射对象(头部、胸部、肺野等部位、组织)。在图6的例子中，选择了头部。
在本实施方式中，作为提取高吸收体区域的方法，如果是通过从开始区域提取的点或区域扩张(或缩小)区域来提取区域的方法，则可以使用任何方法。除了上述的从开始点扩张区域的区域扩张法以外，还能够使用基于初始形状提取区域的Snakes法、基于初始值提取区域的水平集法、基于初始种子(seed)提取区域的图形剪切法。在图6的提取方法设定用区域146中，操作者从作为公知的图像处理技术的区域扩张法、Snakes法、水平集法、图形剪切法等中选择区域的设定方法。此外，在作为区域提取法，选择了如Snakes法那样不从开始点而是从开始区域(开始形状)进行区域提取的方法时，拍摄条件输入部131可以在上述的图6的高吸收体设定用区域144中从操作者接受开始区域(开始形状)的输入。另外，拍摄条件输入部131也可以在高吸收体设定用区域144中从操作者接受开始点41的设定，以包含开始点41的方式设定预定形状的开始区域(开始形状)。
此外，拍摄条件接受画面141并不局限于图6的画面结构。另外，也能够构成为预先在HDD装置115中保存在拍摄条件接受画面141接受了设定的X射线条件、重建范围、高吸收体设定条件、拍摄部位的设定条件、以及提取方法，拍摄条件输入部131从HDD装置115读出设定条件等。该情况下，不需要操作者每次输入X射线条件等。另外，也能够构成为预先保存多种上述设定条件的组合，操作者从该多种组合中选择。
接下来，图2的拍摄部102进行与拍摄条件输入部131从操作者接受的拍摄条件对应的断层合成拍摄。当操作者使用鼠标112或键盘111等指示了拍摄开始时，CPU114向拍摄控制部132的检测器控制器116以及X射线控制器117输出控制信号。X射线控制器117接受控制信号来驱动机构部1a，进行使X射线产生部1在体轴方向上移动的控制，在被检体3的拍摄部位和X射线产生部1与X射线检测部2之间的X射线通过范围，即拍摄位置一致的时间点使X射线产生部1的移动停止。由此被检体3向拍摄开始位置的配置完成。
另外，X射线控制器117在从CPU114指示了拍摄开始的同时，经由机构部1a的驱动电动机使X射线产生部1开始移动。在X射线产生部1的移动进入恒速状态，并且被检体3向拍摄位置的配置结束的时刻，CPU114向X射线控制器117指示X射线产生部1的X射线照射定时以及X射线检测部2的拍摄定时。X射线控制器117根据该指示从X射线产生部1照射X射线，检测器控制器116使X射线检测部2检测X射线。另外，X射线控制器117例如通过操作者设定的X射线产生部1的管电压以及管电流时间积，决定照射的X射线的能量谱和输出量。
此外，在此对使用具有1种能量谱的X射线的例子进行了说明，但本实施方式的结构也能够应用于多能量拍摄的断层合成。在该情况下，例如控制为在每1次移动或者1次的移动过程中高速地切换管电压来照射具有两种以上的能量谱的X射线，并取得拍摄数据。
图像生成部103的信号收集部134将X射线检测部2的输出信号转换为数字信号，保存在存储器119。对于该数据，在修正处理部135中，进行对X射线的检测信号的零值进行校正的偏移修正、对检测元件间的灵敏度进行修正的公知的空气校正处理等修正，取得被检体3的测定投影数据。将测定投影数据发送到高吸收体处理部136以及图像重建部137。
如图2所示，通过软件等实现的高吸收体处理部136具备移位处理部21、空间频率增加部22、三维区域提取部151、二维区域提取部152以及提取区域变换部153。使用图8的流程对这些动作进行说明。
首先，移位处理部21针对每个投影角度接受修正处理部135修正后的二维测定投影数据(步骤801)。这里，如图3的(a-1)那样，使投影角度范围为(θ-N)～(θ+N)。
移位处理部21在预先决定的代表投影角度(在此为θ)的二维测定投影数据的高吸收体区域中设定感兴趣区域(ROI)51(步骤802)。例如，移位处理部21构成为对投影角度θ的二维测定投影数据实施阈值处理，粗略地提取高吸收体区域31，并设定ROI51使得ROI51的轮廓位于从高吸收体区域31的轮廓离开了预先决定的距离的位置。另外，移位处理部21也可以在监视器122显示投影角度θ的二维测定投影数据，经由鼠标112等输入部101将包含操作者指定的高吸收体区域31的范围设定为ROI51。
移位处理部21通过在与代表投影角度θ邻接的投影角度(θ－1)的二维测定投影数据上利用图案匹配方法搜索与代表投影角度θ的ROI51相似的投影数据值分布的区域来设定ROI51。对于投影角度(θ+1)的二维测定投影数据，也通过使用代表投影角度θ的ROI51进行图案匹配来设定ROI51。使用所设定的ROI51的数据值分布，依次在邻接的投影角度的二维测定投影数据上进行图案匹配，由此在各投影角度的二维测定投影数据上设定ROI51(步骤803)。如此，通过使用邻接的投影角度的ROI51进行图案匹配，即使在高吸收体区域31的形状根据投影角度而略有不同的情况下，也能够对各投影角度设定ROI51。
移位处理部21为了使代表投影角度θ以外的投影角度的二维投影数据的ROI51的至少一部分与代表投影角度θ的二维测定投影数据的ROI51重叠，针对每个投影角度计算使二维投影数据在二维平面内移位的移位量(参照图3的(b-1)、步骤804)。例如，通过求出代表投影角度θ的二维测定投影数据的ROI51与除此以外的投影角度的二维投影数据的ROI51的距离来求出移位量。
移位处理部21通过在步骤804中计算出的移位量使代表投影角度以外的投影角度的二维投影数据移位(参照图3的(b-1)、步骤805)。由此，在如图3的(b-2)那样将投影角方向作为z方向排列(重叠)了二维测定投影数据时，二维测定投影数据的高吸收体区域31成为在z方向上连续的三维高吸收体区域42。由此，在后述的步骤808中，能够三维地连续提取微小的高吸收体区域31。
接着，空间频率增加部22的插值处理部22a通过对ROI51内的数据(参照图5的(a))进行插值处理来使空间频率增加(图5的(b)、图5的(c)、步骤806)。作为插值方法，例如进行线性插值。具体而言，能够使用Bilinear插值处理。插值处理后的数据如图5的(c)那样数据密度增加，但作为投影数据值为平缓的变化。
因此，空间频率增加部22的高频增强处理部22b通过高通滤波器对插值处理后的投影数据值进行处理，由此如图5的(c)那样得到高吸收体区域31内的投影数据值成为0且高吸收体区域31外侧的区域的投影数据值成为预定值的数据(高频增强处理)(步骤807)。由此，在后述的步骤808的三维区域的提取处理以及809的二维区域的提取处理中，能够如图3的(b)那样高精度地检测高吸收体区域31的陡峭的轮廓，因此能够通过区域扩张高精度地求出高吸收体区域31。此外，预先设定高通滤波器的滤波值，使得高通滤波器的滤波处理后的投影数据值为0的区域的直径与实际的高吸收体区域31的直径相等。
此外，也可以在移位处理前(步骤804与步骤805之间)进行步骤807、808。
接着，三维区域提取部151使用拍摄条件输入部101接受的第一开始点41，采用三维的区域扩张法求出三维高吸收体区域42，对每个投影角度的二维测定投影数据设定开始点(步骤808)。
进一步对步骤808的处理进行详细说明。三维区域提取部151具备：三维微分处理部161，其对于在投影角度方向上排列了每个投影角度的二维的测定投影数据的三维的测定投影数据实施三维微分处理；三维边界判定部162，其对于通过微分处理取得的梯度图像将阈值a3D以上判定为边界；以及三维区域扩张部163，其根据在拍摄条件接受画面141接受的设定，以将边界内部填满的方式扩张区域(图7的(a))。
三维微分处理部161对于在投影角度方向θ＝z上排列了图8的步骤808的处理后的二维测定投影数据的三维测定投影数据(三维正弦图)即f(x，y，z)，如下式(1)所示那样实施例如作为公知的图像处理技术的三维方向的偏微分计算，由此来计算梯度图像▽f(x，y，z)(步骤171)。
【公式1】
Figure BDA0002514936260000151
式(1)的▽f(x，y，z)表示f(x，y，z)的梯度。以下，将▽f(x，y，z)称为梯度图像，将其数据称为像素，将数据值称为像素值。
在式(1)中，第三项(uz)前面的系数α是根据投影张数(投影角度间隔)而决定的系数，一般来说，投影角度间隔越大该系数α越大。将原点设为拍摄开始后的第一投影的正面左上方的检测器。ux、uy表示横向以及纵向上的检测器编号的单位向量。uz表示投影角度方向的单位向量。式(1)使用3×3×3检测器内的附近6个检测元件的值计算测定投影数据的梯度图像，但也可以根据测定投影数据的S/N，例如在噪声大的情况下使用附近18个检测元件的值来计算梯度图像。
接下来，在三维边界判定部162，对于在偏微分计算后取得的梯度图像▽f(x，y，z)，如式(2)所示那样，使预先决定的阈值a3D以上为边界像素b(x，y，z)＝1，使小于阈值a3D为边界像素b(x，y，z)＝0。由此，如图4的(a)所示那样，对于三维高吸收体区域的测定投影数据与周围的边界的测定投影数据急剧变化的位置(边界)的像素，将像素值提取为1(步骤172)。此外，高吸收体区域31的内部像素以及高吸收体外部的像素为0。
【公式2】
Figure BDA0002514936260000161
接下来，三维区域扩张部163将操作者设定的第一开始点41作为起点，在X射线检测部2的横向、纵向以及投影角度方向上扩张区域。具体而言，对于开始点41的像素b(x，y，z)＝0，仅在邻接的像素的值为0的情况下，判定为高吸收体，变更为b(x，y，z)＝2。接着，对于进一步与变更为b(x，y，z)＝2的高吸收体的像素邻接的像素判定是否是高吸收体，在邻接的像素的值是0的情况下，变更为b(x，y，z)＝2。直至达成没有作为判定对象的像素这样的条件为止，在三维方向上反复进行处理(图4的(b))。由此，提取相比于高吸收体的边界位于内部的像素b(x，y，z)＝2的三维高吸收体区域42(步骤173)。
接着，三维区域扩张部163求出三维高吸收体区域42在设定了第一开始点41的投影角度以外的其他的投影角度的二维的测定投影数据中所占的范围，并将该范围内的1个以上的点设定为该投影角度的二维测定投影数据中的第二开始点43。
接下来，二维区域提取部152基于三维区域扩张部163设定的第二开始点43从各个投影角度的二维测定投影数据提取高吸收体区域(图4的(c)、步骤809)。
进一步对步骤809进行详细说明。
二维区域提取部152具备：二维微分处理部164，其对于各个投影角度的测定投影数据实施二维微分处理；二维边界判定部165，其对于在微分处理后取得的梯度图像将阈值a2D以上判定为边界；以及二维区域扩张部166，其从开始点以将边界内部填满的方式扩张并提取区域(图7的(b))。
在二维微分处理部164，在图9的步骤174中，如下式(3)所示那样，通过在某个投影角度z，对横向x以及纵向y的二维测定投影数据g(x，y，z)例如实施作为公知的图像处理技术的二维方向的偏微分计算，来计算梯度图像▽g(x，y，z)。
【公式3】
Figure BDA0002514936260000171
接下来，在二维边界判定部165，在图9的步骤175中，对于在各个投影角度的偏微分计算后取得的梯度图像▽g(x，y，z)，如式(4)所示那样，使预先决定的阈值a2D以上为边界图像e(x，y，z)＝1，或者使小于阈值a2D为边界图像e(x，y，z)＝0(参照图4的(c))。
【公式4】
Figure BDA0002514936260000172
接下来，在二维区域扩张部166，在图9的步骤176中，根据三维区域提取部151设定的第二开始点43，在各个投影角度的测定投影数据上在X射线检测部2的横向、纵向上扩张区域。此时，对于开始点的像素e(x，y，z)＝0，仅在邻接的像素的值为0的情况下，判定为高吸收体，变更为e(x，y，z)＝2。同样地，对于与判定出的高吸收体的像素邻接的像素进行判定，反复进行处理，直至达成没有作为判定对象的像素这样的条件为止。通过这些二维区域提取部152的处理，在各个投影角度提取测定投影数据的二维高吸收体区域44(参照图4的(d))。由此，能够高精度地提取高吸收体的测定投影数据与周围的边界内侧的二维高吸收体区域44。
这样，通过求出三维高吸收体区域42，将其内部的点作为第二开始点求出二维高吸收体区域44，从而不需要操作者对每个二维测定投影数据设定第二开始点43。
另外，在本实施方式中，在步骤806中使ROI51内的空间频率增加，所以如图5的(b)那样能够高精度地求出二维高吸收体区域44。
接着，移位处理部21使各个投影角度的二维测定投影数据在与步骤805中移位的方向相反方向上移位与步骤805相同的移位量(步骤810)。由此，如图3的(a)那样，二维测定投影数据的二维平面(xy面)内的位置返回到步骤801的取得时的位置。
接着，空间频率增加部22的插值处理部22a通过步骤801的取得时的二维测定投影数据的空间频率在各二维测定投影数据内的ROI51中进行采样，由此减少空间频率，返回到与插值处理前相等的空间频率(步骤811)。
提取区域变换部153将在步骤811处理后的二维高吸收体区域44的测定投影数据值置换为X射线吸收率比高吸收体(金属等)低的物质的值。例如，如式(5)所示，提取区域变换部153将二维高吸收体区域44的投影数据值f(x，y，z)变换为对代表性的高吸收体的测定投影数据值c相加差(f(x，y，z)－c)的d倍而得到的测定投影数据值f’(x，y，z)。系数d将伪影的影响充分地减小，所以作为一个例子，设为d＝1/10。由此，能够不使用二维高吸收体区域44的周边区域的值，将二维高吸收体区域44的测定投影数据值变换处理为X射线吸收率比高吸收体低的物质的测定投影数据值。
【公式5】
f’(x，y，z)＝c+(f(x，y，z)-c)×d……(5)
关于代表性的高吸收体的测定投影数据值c，能够使用拍摄条件、重建条件、被拍摄体的三维空间的位置(x，y，z)、大致的高吸收体的位置(x，y，z)和大小等信息来推定。除此以外，也可以根据周边区域的值通过插值来推定。
通过以上所述，即使在高吸收体的尺寸小的情况下，高吸收体处理部136也能够在二维测定投影数据中高精度地求出高吸收体区域44，并对该测定投影数据值进行置换。
图像重建部137使用来自高吸收体处理部136的各投影角度的测定投影数据来执行使用了FBP法的重建。由此，能够生成减少了从高吸收体产生的伪影的断层合成图像。
此外，关于使二维测定投影数据在反方向上移位的步骤810的处理，只要是在设定第二开始点43后且图像重建部137的图像重建之前，可以在任何定时进行，也可以在步骤809之前或步骤809的中途、或者在步骤811的置换处理后进行。
此外，在三维区域提取部151以及二维区域提取部152中，在提取的区域中使用的区域扩张法是一个例子，也可以应用于公知的图像处理技术即图形剪切、水平集、Snakes法等其他方法。
在本实施方式中，将提取出的高吸收体的像素值变换为伪影的影响小的特定值f’(x，y，z)，但是也可以在从测定投影数据分离出仅高吸收体的测定投影数据后，分别通过图像重建部137进行图像重建。此时，在图像重建部137中，需要进行将高吸收体和高吸收体以外的重建图像相加的处理。
在本实施方式中，使用了固定位置的X射线检测部2，但是也能够应用于一边使X射线检测部2与X射线产生部1的移动同步地进行移动一边进行拍摄的方式。
在本实施方式中，使用从1次的断层合成拍摄取得的测定投影数据来重建断层合成图像，但并不局限于1次，例如也能够应用于使用通过2次以上的拍摄得到的不同时间的测定投影数据进行重建。
并且，在本实施方式中，作为一个例子示出了生物体用的X射线断层合成装置，但是当然也能够将本实施方式的结构应用于以爆炸物检查、产品检查等非破坏检查为目的的X射线断层合成装置或分层成像装置。
附图标记说明
1X射线产生部，2X射线检测部，3被检体，4卧台，21移位处理部，22空间频率增加部，22a插值处理部，22b高频增强处理部，31高吸收体区域，41第一开始点，42三维(高吸收体)区域，43第二开始点，44二维高吸收体区域，51感兴趣区域(ROI)，101输入部，102拍摄部，103图像生成部，103a数据总线，111键盘，112鼠标，113存储器，114中央处理装置，115HDD装置，116检测器控制器，117X射线控制器，118DAS，119存储器，120中央处理装置，121HDD装置，122监视器，131拍摄条件输入部，132拍摄控制部，133拍摄运转部，134信号收集部，135修正处理部，136高吸收体处理部，137图像重建部，138图像显示部，141拍摄条件接受画面，142X射线条件设定用区域，143重建范围设定用区域，144高吸收体设定用区域，145拍摄部位设定用区域，146提取方法设定用区域，147测定投影数据画面，148指针。

Claims (12)

1.一种X射线断层合成装置，其特征在于，具备：
X射线产生部，其向被拍摄体照射X射线；
X射线检测部，其检测将透射了上述被拍摄体后的上述X射线投影到二维平面的影像来得到二维测定投影数据；
机构部，其使上述X射线产生部以及X射线检测部中的至少一方相对于上述被拍摄体相对移动，从多个不同的投影角度向上述被拍摄体照射X射线；
高吸收体处理部，其分别提取多个上述投影角度中的每个投影角度的上述二维测定投影数据中包含的X射线的高吸收体区域，对上述高吸收体区域的数据值进行变换处理；以及
图像重建部，其基于上述高吸收体处理部处理后的多个上述二维测定投影数据来重建断层合成图像，
上述高吸收体处理部包含移位处理部和三维区域提取部，
当在投影角度方向上排列了多个上述投影角度中的每个投影角度的二维测定投影数据时，上述移位处理部使上述二维测定投影数据在其二维平面内移位，使得上述二维测定投影数据中包含的上述高吸收体区域的范围的一部分或全部范围在上述二维平面的面内方向上至少与邻接的上述投影角度的上述二维测定投影数据中包含的上述高吸收体区域的范围重叠，
上述三维区域提取部在上述投影角度方向上排列由上述移位处理部进行移位后的多个上述投影角度中的每个投影角度的二维测定投影数据来得到三维的测定投影数据，并从预先设定的第一开始点在上述三维的测定投影数据中进行区域扩张处理，由此求出满足预定条件的三维区域，并求出该三维区域在上述二维测定投影数据中所占的区域。
2.根据权利要求1所述的X射线断层合成装置，其特征在于，
上述高吸收体处理部还具备二维区域提取部，
上述二维区域提取部将上述三维区域在上述二维测定投影数据中所占的区域内的点作为该二维测定投影数据中的第二开始点来进行区域扩张处理，由此求出满足预定条件的二维区域，将该二维区域作为上述二维测定投影数据中包含的X射线的高吸收体区域。
3.根据权利要求1所述的X射线断层合成装置，其特征在于，
上述高吸收体处理部还包含空间频率增加部，
上述空间频率增加部具备：
插值处理部，其对于上述移位处理部处理前的上述二维测定投影数据、或者上述移位处理部处理后且上述三维区域提取部处理前的上述二维测定投影数据，在每个上述投影角度的二维投影数据中分别设定包含上述高吸收体区域的感兴趣区域，至少对该感兴趣区域内的数据实施插值处理来使空间频率增加；以及
高频增强处理部，其对上述插值处理后的数据进行高频增强处理。
4.根据权利要求2所述的X射线断层合成装置，其特征在于，
在上述三维区域提取部提取上述三维区域后且上述二维区域提取部对于上述二维测定投影数据进行上述区域扩张处理前，上述移位处理部使上述二维测定投影数据在反方向上移位，使得抵消使上述二维测定投影数据移位的量。
5.根据权利要求1所述的X射线断层合成装置，其特征在于，
在上述二维区域提取部在上述二维测定投影数据中进行了上述区域扩张处理后，上述移位处理部使上述二维测定投影数据在反方向上移位，使得抵消使上述二维测定投影数据移位的移位量。
6.根据权利要求3所述的X射线断层合成装置，其特征在于，
上述空间频率增加部通过在上述二维区域提取部求出上述二维区域后对上述感兴趣区域的数据进行采样来降低空间频率。
7.根据权利要求1所述的X射线断层合成装置，其特征在于，
上述移位处理部对于多个上述投影角度中的每个投影角度的二维测定投影数据分别设定包含上述高吸收体区域的感兴趣区域，求出设为代表的预先决定的投影角度的上述二维测定投影数据的上述感兴趣区域与其他的投影角度的上述二维测定投影数据的上述感兴趣区域在上述二维平面内的距离，由此针对每个投影角度求出移位量，通过求出的移位量使其投影角度的上述二维测定投影数据移位。
8.根据权利要求7所述的X射线断层合成装置，其特征在于，
上述移位处理部在预先决定的投影角度的二维测定投影数据上设定包含上述高吸收体区域的上述感兴趣区域，在其他的投影角度的二维测定投影数据上通过图案匹配搜索与上述感兴趣区域内的上述测定投影数据的分布相似的图案的测定投影数据的分布，来设定上述感兴趣区域。
9.根据权利要求8所述的X射线断层合成装置，其特征在于，
上述移位处理部通过在相邻的投影角度的二维投影数据彼此之间进行上述图案匹配来依次设定上述感兴趣区域。
10.根据权利要求8所述的X射线断层合成装置，其特征在于，
上述高吸收体处理部还具有接受部，该接受部用于从操作者接受是否进行检测微小高吸收体的处理的选择，在上述接受部接受了进行检测微小高吸收体的处理时，上述移位处理部进行移位处理。
11.一种图像处理装置，其接受并处理多个投影角度中的每个投影角度的二维测定投影数据，其特征在于，具备：
高吸收体处理部，其分别提取多个上述二维测定投影数据中包含的X射线的高吸收体区域，对上述高吸收体区域的数据值进行变换处理；以及
图像重建部，其基于上述高吸收体处理部处理后的多个上述二维测定投影数据来重建断层合成图像，
上述高吸收体处理部包含移位处理部和三维区域提取部，
当在投影角度方向上排列了多个上述投影角度中的每个投影角度的二维测定投影数据时，上述移位处理部使上述二维测定投影数据在其二维平面内移位，使得上述二维测定投影数据中包含的上述高吸收体区域的范围的一部分或者全部范围在上述二维平面的面内方向上至少与邻接的上述投影角度的上述二维测定投影数据中包含的上述高吸收体区域的范围重叠，
上述三维区域提取部在上述投影角度方向上排列由上述移位处理部进行移位后的多个上述投影角度中的每个投影角度的二维测定投影数据来得到三维的测定投影数据，并从预先设定的第一开始点在上述三维的测定投影数据中进行区域扩张处理，由此求出满足预定条件的三维区域，并求出该三维区域在上述二维测定投影数据中所占的区域。
12.一种记录了程序的计算机可读记录介质，其特征在于，
上述程序使计算机作为高吸收体处理单元发挥功能，该高吸收体处理单元分别提取多个二维测定投影数据中包含的X射线的高吸收体区域，并对上述高吸收体区域的数据值进行变换处理，
上述高吸收体处理单元包含：
当在投影角度方向上排列了多个上述投影角度中的每个投影角度的二维测定投影数据时，使上述二维测定投影数据在其二维平面内移位，使得上述二维测定投影数据中包含的上述高吸收体区域的范围的一部分或者全部范围在上述二维平面的面内方向上至少与邻接的上述投影角度的上述二维测定投影数据中包含的上述高吸收体区域的范围重叠的单元
在上述投影角度方向上排列由执行上述移位的单元移位后的多个上述投影角度中的每个投影角度的二维测定投影数据来得到三维的测定投影数据，并从预先设定的第一开始点在上述三维的测定投影数据中进行区域扩张处理，由此求出满足预定条件的三维区域，并求出该三维区域在上述二维测定投影数据中所占的区域的单元。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019045144A1 (ko) * 2017-08-31 2019-03-07 (주)레벨소프트 의료용 항법 장치를 위한 의료 영상 처리 장치 및 의료 영상 처리 방법
CN114420066B (zh) * 2022-01-20 2023-04-25 海宁奕斯伟集成电路设计有限公司 图像处理方法、装置、电子设备及计算机可读存储介质

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009201840A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc Ｘ線ｃｔ装置およびプログラム
CN101573731A (zh) * 2007-01-04 2009-11-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于从所获取的投影数据产生感兴趣区域的经校正的图像的装置、方法和计算机程序
KR20100045277A (ko) * 2008-10-23 2010-05-03 (주)바텍이우홀딩스 엑스선 촬영 영상에서 메탈 아티팩트를 감소시키는 방법
JP2010099114A (ja) * 2008-10-21 2010-05-06 Yamatake Corp Ｃｔ装置および金属形状抽出方法
JP2010099303A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Yamatake Corp Ｃｔ装置および金属形状抽出方法
CN101777177A (zh) * 2009-12-29 2010-07-14 上海维宏电子科技有限公司 基于衰减滤波的ct图像去金属伪影混合重建法
CN103764037A (zh) * 2012-08-30 2014-04-30 株式会社东芝 医用图像处理装置及x射线计算机断层摄影装置
CN104602606A (zh) * 2012-08-31 2015-05-06 株式会社岛津制作所 放射线断层图像生成装置、放射线断层摄影装置以及放射线断层图像生成方法
JP2016112248A (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 コニカミノルタ株式会社 断層画像生成システム及び画像処理装置
JP6317511B1 (ja) * 2017-06-30 2018-04-25 株式会社日立製作所 Ｘ線トモシンセシス装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5624089A (en) * 1979-08-02 1981-03-07 Oji Paper Co Ltd Coagulation and sedimentation treatment of waste water of pulp mill
JP2006087827A (ja) * 2004-09-27 2006-04-06 Toshiba Corp 画像診断装置、画像処理システム、画像処理プログラムおよび画像処理方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101573731A (zh) * 2007-01-04 2009-11-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于从所获取的投影数据产生感兴趣区域的经校正的图像的装置、方法和计算机程序
JP2009201840A (ja) * 2008-02-29 2009-09-10 Ge Medical Systems Global Technology Co Llc Ｘ線ｃｔ装置およびプログラム
JP2010099114A (ja) * 2008-10-21 2010-05-06 Yamatake Corp Ｃｔ装置および金属形状抽出方法
KR20100045277A (ko) * 2008-10-23 2010-05-03 (주)바텍이우홀딩스 엑스선 촬영 영상에서 메탈 아티팩트를 감소시키는 방법
JP2010099303A (ja) * 2008-10-24 2010-05-06 Yamatake Corp Ｃｔ装置および金属形状抽出方法
CN101777177A (zh) * 2009-12-29 2010-07-14 上海维宏电子科技有限公司 基于衰减滤波的ct图像去金属伪影混合重建法
CN103764037A (zh) * 2012-08-30 2014-04-30 株式会社东芝 医用图像处理装置及x射线计算机断层摄影装置
CN104602606A (zh) * 2012-08-31 2015-05-06 株式会社岛津制作所 放射线断层图像生成装置、放射线断层摄影装置以及放射线断层图像生成方法
JP2016112248A (ja) * 2014-12-16 2016-06-23 コニカミノルタ株式会社 断層画像生成システム及び画像処理装置
JP6317511B1 (ja) * 2017-06-30 2018-04-25 株式会社日立製作所 Ｘ線トモシンセシス装置

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