CN1615800A - X射线ct装置以及图像数据生成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种X射线CT装置以及图像数据生成方法，这种X射线CT装置具备，对与被检体的3维区域有关的投影数据进行收集的投影数据收集部(6)等；按照操作者指示在3维区域内以任意的方向来设定断面的输入部(10)；对与所设定的断面交叉的多个重构部分进行确定的重构区域计算电路(23)；基于投影数据，对与所确定的多个重构部分有关的多个部分图像进行重构的重构运算电路(21)；以及基于所重构的多个部分图像来生成与所设定的断面有关的图像的图像数据处理部(24)。
Description
技术领域
本发明涉及X射线CT装置，特别是涉及可高效生成任意图像断面上的图像数据的X射线CT装置以及图像数据生成方法。
背景技术
在近年的X射线CT装置中，伴随着X射线检测装置及运算处理装置的高速化、高性能化，通过与X射线投影数据的收集并行进行的高速图像重构，切层面(垂直于被检体的体轴方向的断面)上的CT图像的实时显示就成为可能。进而，通过使用不仅对扫描方向(架台的旋转方向)，还对切层方向(被检体的体轴方向)也排列了多个X射线检测元件的2维X射线检测器，可大致同时进行多个切层面上的X射线投影数据(下面，称为投影数据)的收集、和此切层面的图像数据(轴向图像数据)的生成的多切层方式的CT装置已被实用化。
另一方面，在取得轴向图像以外的任意断面上的图像数据的情况下、使用通过使被检体的诊断部位在体轴方向移动所收集到的投影数据来生成多张轴向图像数据、或者3维的体积数据(ボリユ一ムデ一タ)，接着，从这些图像数据之中进行任意图像断面上的图像数据(所谓MPR(multi planar reconstruction)图像数据)的生成。(例如，参照日本专利申请公开特开2003-116838号公报第11-12页、第9-10图)。
从多张轴向图像数据来把握被检体的诊断区域上的3维信息并不容易。为此，以往如上述那样，采用基于上述轴向图像数据来生成对诊断区域最佳断面的MPR图像数据的方法。在此情况下，首先，需要通过合成诊断区域上的多个轴向图像数据来生成3维图像数据，在此3维图像数据的生成上需要许多时间。为此，在短时间生成MPR图像数据就变得困难，不仅使诊断效率降低而且带给操作者较大的负担。
另一方面，虽然通过使上述轴向图像数据的像素数或切层间隔稀疏，就可缩短3维图像数据的生成上所要的时间，但由此时所得到的3维图像数据所生成的MPR图像数据的像素也变得稀疏，从而，就生成分辨率劣化的MPR图像数据。即、图像的分辨率和图像数据生成时间处于折衷的关系，难以同时满足两者。
发明内容
本发明的目的在于提供一种X射线CT装置以及图像数据生成方法，可在MPR图像数据的生成中，以短时间生成分辨率优良的MPR图像数据。
为此，本发明的第1技术方案提供一种X射线CT装置，具备：收集与被检体的3维区域有关的投影数据的部件；按照操作者指示在上述3维区域内以任意的方向来设定断面的部件；确定与上述所设定的断面交叉的多个重构部分的部件；基于上述投影数据来重构与上述所确定的多个重构部分有关的多个部分图像的重构部件；以及基于上述所重构的多个部分图像来生成与上述所设定的断面有关的图像的部件。
本发明的第2技术方案提供一种X射线CT装置，具备：收集与被检体的3维区域有关的投影数据的部件；基于上述所收集的投影数据来生成多个定位用图像的定位用图像生成部件；显示上述定位用图像的显示部件；按照操作者指示在上述所显示的定位用图像上以任意的方向来设定断面的断面设定部件；确定与上述设定的断面交叉的多个重构部分的部件；基于上述投影数据来生成与上述多个重构部分有关的多个部分图像的部件；以及基于上述多个部分图像来生成与上述断面有关的图像的部件。
本发明的第3技术方案提供一种X射线CT装置，具备：连续收集与被检体的3维区域有关的投影数据的部件；按照操作者指示在上述3维区域内以任意的方向来设定断面的部件；确定与上述所设定的断面交叉的多个重构部分的部件；基于上述投影数据来连续重构与上述所确定的多个重构部分有关的多个部分图像的重构部件；基于上述所重构的多个部分图像来连续生成与上述所设定的断面有关的图像的部件；以及连续显示上述图像的显示部件。
本发明的第4技术方案提供一种图像生成装置，具备：在被检体的3维区域内按照操作者指示以任意的方向来设定断面的部件；确定与上述所设定的断面交叉的多个重构部分的部件；基于上述3维区域的投影数据来重构与上述所确定的多个重构部分有关的多个部分图像的重构部件；以及基于上述所重构的多个部分图像来生成与上述所设定的断面有关的图像的部件。
本发明的第5技术方案提供一种图像生成装置，具备：基于被检体的3维区域的投影数据来生成多个定位用图像的定位用图像生成部件；显示上述定位用图像的显示部件；按照操作者指示在上述所显示的定位用图像上以任意的方向来设定断面的断面设定部件；确定与上述所设定的断面交叉的多个重构部分的部件；基于上述投影数据来生成与上述多个重构部分有关的多个部分图像的部件；以及基于上述多个部分图像来生成与上述断面有关的图像的部件。
本发明的第6技术方案提供一种图像数据生成方法，包括：从与被检体有关的多个切层面的投影数据中抽取特定的切层面的投影数据；基于上述所抽取出的投影数据生成定位用图像；显示上述定位用图像；确定与在上述所显示的定位用图像上以任意的方向所设定的断面交叉的多个重构部分；基于上述所收集的投影数据来重构与上述多个重构部分有关的多个部分图像；以及由上述所重构的多个部分图像生成与上述所设定的断面有关的图像。
本发明的第7技术方案提供一种图像数据生成方法，包括：连续收集与被检体的3维区域有关的投影数据；连续重构与多个重构部分有关的多个部分图像，该多个重构部分与按照操作者指示所设定的断面交叉；基于上述所重构的多个部分图像来连续生成与上述所设定的断面有关的图像；以及连续显示上述图像。
本发明另外的目的和特征将在以下的说明中得以阐明，并部分地从该说明而显而易见，或者可通过本发明的实施而得以了解。本发明的所述目的和特征可通过在下文中特别指出的手段及其组合而得以实现和获得。
附图说明
附图包含在说明书中并构成其一部分，表明目前本发明优选的实施方式并与上面所给出的概括说明和下面给出的其优选实施方式的详细说明一起用于阐述本发明的原理。
图1是表示有关本发明第1实施例的X射线CT装置全体构成的框图。
图2是表示该实施例中的X射线检测器及投影数据收集部的构成的图。
图3是表示该实施例中的MPR图像数据的生成过程的流程图。
图4是表示该实施例中的投影数据的收集位置的图。
图5是表示该实施例中的MPR图像断面的设定方法的图。
图6是表示该实施例中的MPR图像的像素、与被用于此像素的投影数据的关系的图。
图7是表示该实施例的显示部上所显示的MPR图像的具体例子的图。
图8是表示该实施例的显示部上所显示的MPR图像的其他具体例子的图。
图9是表示本发明第2实施例中的MPR图像数据的生成过程的流程图。
图10是表示该实施例中的投影数据的收集方法的图。
图11是表示本发明第1实施例及第2实施例中的定位用图像的显示方法的变形例的图。
图12是图3的S3～S7的补足说明图。
图13是表示在本实施例中对应于MPR面的重构位置(重构部分区域)的图。
图14是表示在本实施例中对应于3维面的重构位置(重构部分区域)的图。
图15是图5的详细图。
具体实施方式
下面参照附图来说明本发明的实施例。
(第1实施例)
与本发明第1实施例相关的X射线CT装置具备具有被2维状地排列的多个X射线检测元件的多切层方式的X射线检测器。与被检体的3维区域有关的投影数据(第1投影数据)以第1切层间隔ΔZ1例如按320切层进行收集。从得到的320切层的投影数据，以第2切层间隔ΔZ2(ΔZ2＞ΔZ1)抽取出离散的、例如32切层的投影数据(第2投影数据)。根据所抽取出的第2投影数据对32切层断层图像进行重构。对于切层方向分辨率低的32切层的断层图像，被用作用于操作者对高分辨率的断层图像(MPR图像)的断面(斜向面)的位置及方向进行设定的定位用图像。在多个定位用图像上以任意的位置和方向来设定断面。与所设定的斜向面和第1切层间隔的320切层交叉位置相对应的320个部分被重构。该部分以外则不进行重构。通过连结经过重构的320个部分图像并根据需要进行插补，与该斜向面有关的高分辨率的断层图像(MPR图像)就得以生成。
(装置的构成)
下面，使用图1及图2就本发明第1实施例中的X射线CT装置的构成进行说明。图1是表示本实施例中的X射线CT装置全体构成的框图，此X射线CT装置100具备放置被检体30并插入后述的架台旋转部2的开口部的床台1，在被检体30的周围旋转动作的架台旋转部2，以及使床台1和架台旋转部2移动或旋转得以执行的床台·架台机构部3，进而，还具备控制此床台·架台机构部3的机构控制部4，对被检体30照射X射线的X射线发生部5，以及对透过被检体30的X射线数据进行收集的投影数据收集部6。
X射线CT装置100具备对由上述投影数据收集部6所收集的投影数据进行重构后生成图像数据的图像数据生成部7，显示所生成的图像数据的显示部9，输入摄影条件等的输入部10，以及对上述各单元统括地进行控制的系统控制部11。
床台1具有通过床台·架台机构部3的驱动、可在其长边方向进行滑动的防护板(盖板)，通常，被检体30被放置成其体轴方向与此防护板的长边方向大致一致。另外，机构控制部4，根据来自系统控制部11的控制信号对来控制朝床台1的防护板的长轴方向的移动及架台旋转部2的旋转速度等。
X射线发生部5具备对被检体30照射X射线的X射线管13，发生在此X射线管13的阳极与阴极之间外加的高电压的高压发生器12，对从X射线管13照射的X射线进行准直的X射线光阑器14，以及用于对安装在架台旋转部2上的X射线管13供给电力的滑环15。
X射线管13是发生X射线的真空管，通过从高压发生器12供给的高电压使电子加速，并碰撞到钨对阴极(X射线管中的靶子)使X射线发生。另外，X射线光阑器14，位于X射线管13与被检体30之间，具有将从X射线管13放射的X射线束按预定的显影尺寸通过光阑的功能。例如，基于有效视场区域(FOV)使从X射线管13放射的X射线束成形为锥形射束(四角锥)状，或者扇形射束状的X射线束。
投影数据收集部6具备对透过被检体30的X射线进行检测的X射线检测器16，将来自此X射线检测器16的信号按预定的信道数进行捆束的开关组17，对来自开关组17的输出信号进行A/D变换的数据收集电路(下面，称为DAS(data acquisition system))18，将DAS18的输出非接触地提供给图像数据生成部7的数据传送电路19。
X射线管13、X射线光阑器14、滑环15和投影数据收集部6被设置于可相对架台固定部旋转的架台旋转部2，通过机构控制部4的驱动控制信号，在平行于被检体30的体轴方向(Z方向)的旋转中心轴的周围进行1次旋转/秒至2次旋转/秒的高速旋转。
使用图2对投影数据收集部6中的X射线检测器16、开关组17以及DAS18的构成进行描述。图2A表示X射线检测元件51被2维排列的X射线检测器16的展开图，各个X射线检测元件51具有闪烁器和光电二极管。
在多切层方式的X射线检测器16中，对作为被检体30的体轴方向的切层方向(Z方向)配置X射线检测元件51例如80个元件，又对垂直于上述切层方向的通道方向(X方向)配置24个元件。其中，在通道方向所排列的X射线检测元件51，实际上是沿以X射线管13的焦点为中心的圆弧被安装于架台旋转部2。然后，在X射线检测器16的切层方向上，将用于取得0.5mm切层厚的数据的X射线检测元件51在其中心部配置32个元件，并分别在这些32个元件的X射线检测元件51的两端，将用于取得1.0mm切层厚的数据的X射线检测元件51各配置24个元件。
返回图1，投影数据收集部6的开关组17，在将由X射线检测器16所检测到的信号传送至DAS18时，将来自切层方向上的X射线检测元件51的接收信号按预定信道数进行“数据捆束(デ一タ束ね)”后提供给DAS18。
DAS18具有多个信道的接收部，此接收部将来自X射线检测器16的电流信号变换成电压，进而，通过未图示的A/D变换器变换成数字信号后生成投影数据。
数据传送电路19将从DAS18输出的投影数据，例如通过光通信手段送往后述的图像数据生成部7的投影数据存储电路20进行保存。此外，只要可进行旋转体与固定体之间的信号传送，此数据传送方法也可换成其他方法，例如，也可以使用已经描述过的滑环。其中，X射线检测器16要在1次旋转(约1秒)之间进行庞大的2维投影数据的检测，为了实现这种庞大的投影数据的传送，DAS18和数据传送电路19就要求高速处理功能。
接着，使用图2B对上述投影数据收集部6中的“数据捆束”进行说明。但是，为了简化说明，在此图2B中对通道方向一个通道上，沿其切层方向排列了12个X射线检测元件51-1至51-12的情形进行描述。
即，在图2B的X射线检测器16中，例如在切层方向的中心部以0.5mm间隔配置8个元件、X射线检测元件51-3至51-10，并分别在其两端以1mm间隔配置2个元件、即X射线检测元件51-1至51-2以及51-11至51-12。另一方面，DAS18，例如由8列接收部52-1至52-8构成，开关组17，将在X射线检测元件51中所检测的12列的接收信号按8列进行“数据捆束”。
通过此“数据捆束”，改变多切层中的切层厚就成为可能。例如，经由开关组17分别将X射线检测元件51-3至51-10连接到DAS18的接收部52-1至52-8，由此就得到8个切层的0.5mm的切层宽度的数据。另一方面，在要求切层厚1mm的数据的情况下，分别将X射线检测元件51-1连接到接收部52-1，将X射线检测元件51-2连接到接收部52-2，将X射线检测元件51-3和51-4连接到接收部52-3，将X射线检测元件51-5和51-6连接到接收部52-4。同样，将X射线检测元件51-7和51-8连接到接收部52-5，将X射线检测元件51-9和51-10连接到接收部52-6，将X射线检测元件51-11连接到接收部52-7，将X射线检测元件51-12连接到接收部52-8。
根据同样的方法，通过对从图2A所示的X射线检测器16的0.5mm间隔的X射线检测元件51得到的检测信号进行上述的“数据捆束”，与将排列间隔1mm的X射线检测元件51在切层方向排列了64个元件情况等价的投影数据就得以收集。即，此情况下的切层方向上的等价检测元件数为64。通过这种“数据捆束”，在以高分辨率对狭窄区域进行摄影，和以高灵敏度对宽广区域进行摄影的任一情况下就都可进行对应。
再次返回图1，图像数据生成部7具备投影数据存储电路20、重构运算电路21和图像数据存储电路22，进而，还具备重构区域计算电路23和图像数据处理电路24。
投影数据存储电路20是对由X射线检测器16进行检测，并通过数据传送电路19所送来的投影数据进行保存的存储电路，将对被检体30的多个切层面所收集的投影数据保存起来。重构运算电路21对保存在投影数据存储电路中的投影数据(第1投影数据)之中抽取出的预定间隔的投影数据(第2投影数据)实施重构处理后生成多张轴向图像数据(下面，称为2维定位用图像数据)，进而，使用第1投影数据生成与此2维定位用图像断面交叉的1张、或者多张任意图像断面的图像数据(在下面，为方便起见称为MPR图像数据)。
另外，图像数据处理电路24，在对由重构运算电路21所发生的多张2维定位用图像，根据需要进行了图像面内及图像间的数据插补后，进行体积再现(ボリユ一ムレンダリンゲ)处理等以生成可使被检体30的体表面或脏器表面强调显示的3维定位用图像数据。
另一方面，重构区域计算电路23，计算为了生成对显示在显示部9上的2维定位用图像或者3维定位用图像所设定的断面(斜向面)的MPR图像而必须的多个部分。多个部分是与数据收集切层面和斜向面交叉的线区域(1维区域)或者以该线为中心的预定宽度的区域(2维区域)。
图像数据存储电路22，进行由重构运算电路21所生成的多张2维定位用图像或MPR图像，进而，基于2维定位用图像由图像数据处理电路24生成的3维定位用图像的数据保存。
显示部9具备显示数据生成电路26、变换电路27和监视器28。显示数据生成电路26，将3维定位用图像数据及MPR图像数据，和与各自的图像数据有关的附带信息重叠起来进行保存。特别是，在3维定位用图像数据上，重叠由输入部10所设定的MPR图像断面的轮廓等图形信息。然后，这些显示数据，在用变换电路27进行了D/A变换和电视格式变换后被显示在监视器28上。此外，通过使用显示部9的监视器28和输入部10，操作者与装置的对话就成为可能。
输入部10是具备显示面板或键盘、各种开关、选择按钮、鼠标等输入设备的交互式接口，操作者在投影数据的收集之前，通过此输入部10进行投影数据收集条件、重构条件、图像显示条件等各种设定。
在投影数据收集条件中，有摄影部位、扫描方式、切层间隔、切层数、管电压/管电流、摄影区域大小、扫描间隔、观测间隔，床台1的移动速度等。此外，扫描间隔是在预定的切层位置所拍摄的多张图像数据的摄影时间间隔，例如，在扫描间隔为2秒的情况下，如果X射线管13及X射线检测器16的旋转速度为1次旋转/秒，则每2次旋转进行1次摄影。另外，观测间隔是X射线管13及X射线检测器16的旋转方向上的数据收集间隔。
在重构条件中有重构方式、重构区域大小、重构矩阵大小(マトリクスサイズ)，及切层方向上的图像数据间隔或图像数据张数等，并分别对2维定位用图像数据或MPR图像数据设定上述重构条件。
作为图像显示条件，有定位用图像数据的显示方法或MPR图像数据的显示方法、对这些图像数据的显示所必需的图像处理法。例如，作为定位用图像数据的显示方法有经过表面强调显示的3维定位用图像数据的显示，作为对于此显示的图像处理法则体积再现法为优选。
对于显示在显示部9上的3维定位用图像的MPR图像断面的设定及各种指令信号的输入也是使用此输入部10的输入设备来进行。
系统控制部11具备未图示的CPU和存储电路，将从输入部10送来的各种设定条件，或各种指令信号暂时保存在内部的存储电路中。然后，按照来自此输入部10的指示，对机构控制部4、X射线发生部5、投影数据处理部6、图像数据生成部7以及显示部9等各单元统括地进行控制。
(MPR图像数据的生成过程)
接着，使用图3～图8、图12～图15对本第1实施例中的MPR图像数据的生成过程进行说明。此外，图3是表示本实施例中的MPR图像数据的生成过程的流程图。
装置的操作者在投影数据的收集之前，将对上述投影数据的收集及图像重构，进而对图像处理所必需的投影数据收集条件、重构条件、图像显示条件等在输入部10中进行设定，系统控制部II将所设定的这些条件保存在未图示的存储电路中。
图4中示出本实施例中的投影数据的收集位置。在此实施例中，如已经在图2A中所示那样，使用X射线检测元件51在通道方向上为24个元件、在切层方向上为80元件这样被2维排列的X射线检测器16。然后，通过使此X射线检测器16在切层方向(体轴方向)上以预定速度进行移动就能够用短时间来收集宽广范围的投影数据。
例如，在切层方向上对长度为320mm的诊断区域(3维区域)分别在第1切层间隔ΔZ1以1mm被设定的多个切层位置(Z＝Z1至Z＝Z320)收集投影数据。在此情况下，在初始位置X射线检测器16在被检体30的周围旋转而得到的投影数据就相应为Z＝Z1至Z＝Z64上的64个切层，从而，通过使被检体30在切层方向上以64mm间隔移动5步，来收集全诊断区域上的投影数据。
如果上述诸条件的设定结束，则将被检体30放置在床台1的防护板上，并在切层方向上移动被检体30以使架台旋转部2对于此被检体30的上述切层位置Z＝Z1至Z64被配置在预定的位置(步骤S1)。
接着，操作者在输入部10输入用于进行投影数据的收集和定位用画燥数据的生成以及显示的指令信号。从输入部10接收到此指令信号的系统控制部11，通过机构控制部4将控制信号提供给床台·架台机构部3，使X射线管13和X射线检测器16被对置装配的架台旋转部2在被检体30的周围以1次旋转/秒～2次旋转/秒的速度旋转来进行投影数据的收集。
在朝被检体30进行X射线照射时，高压发生器12按照保存在系统控制部11的未图示的存储电路中的管电压及管电流的设定条件，将对用于投影数据收集的X射线照射所必需的电力(管电压和管电流)供给X射线管13。X射线管13，接受此电力的供给，并向被检体30照射扇形射束X射线。
从X射线管13照射后透过被检体30的X射线，由投影数据收集部6的X射线检测器16进行检测。即，透过被检体30的X射线，在利用“数据捆束”的切层方向的等价元件数为64、通道方向的元件数为24的X射线检测器16中被变换成与透过线量成比例的电荷(电流)。进而，此电流被供给DAS18并变换成电压后进行A/D变换，相应生成64切层的投影数据。
此投影数据被送往架台旋转部2上所安装的数据传送电路19的发送部而变换成光信号，并通过空中由安装于架台固定部的数据传送电路19的接收部进行接收。然后，接收到的投影数据被保存在图像数据生成部7的投影数据存储电路20中。
这种对于被检体30的X射线的照射和X射线透过数据的检测，一边使X射线管13及X射线检测器16在被检体30的周围旋转一边来进行，例如，在以1000次/旋转的频率向被检体30照射X射线的情况下，则对于64个切层、64000/秒～128000/秒的投影数据就得以收集。然后，在各切层位置(Z＝Z1至Z64)上所收集的投影数据被保存于投影数据存储电路20。
接着，机构控制部4，按照来自系统控制部11的指示信号将控制信号供给床台·架台机构部3，使床台1朝切层方向相应移动预定的移动间隔ΔZM＝64mm。然后，通过与上述同样的过程对Z＝Z65至Z128的切层位置上的投影数据进行收集，并保存在投影数据存储电路20中。进而，将在Z＝Z129至Z192、Z＝Z193至Z256、Z＝Z257至Z320的切层位置上所收集的投影数据保存在投影数据存储电路20中，结束诊断区域上的投影数据的收集和保存(步骤S2)。
关于1mm切层间隔的320张的切层面的投影数据(第1投影数据)被收集。与该收集并行，系统控制部11将用于定位用图像数据生成的关于最初切层位置(例如Z＝Z10)的位置信息供给重构运算电路21。重构运算电路21，从保存于投影数据存储电路20的投影数据之中将对应于切层位置的投影数据，例如在180度+扇形射束角度的范围读出后进行重构处理(半重构处理)，并生成2维定位用图像数据。进而，对与切层间隔ΔZ2以10mm被设定的第2切层位置(Z＝Z20)至第32切层位置(Z＝Z320)相对应的投影数据(第2投影数据)也进行重构处理以生成2维定位用图像数据、最终以10mm切层间隔生成32切层的2维定位用图像，并保存在图像数据存储电路22中。
接着，图像数据处理电路24，读出图像数据存储电路22中所保存的32张2维定位用图像的数据。然后，基于由系统控制部11所供给的图像处理法的设定数据，对这些32张的2维定位用图像的数据进行切层方向的数据插补和合成，进而，生成通过体积再现处理对体表面或脏器边界面进行了强调显示的单一3维定位用图像的数据。然后，所生成的3维定位用图像数据被保存在图像数据存储电路22中，同时显示在显示部9的监视器28上(步骤S3)。
操作者使用输入部10的输入设备对显示在显示部9上的3维定位用图像设定一个或者多个MPR图像断面。图5表示对被检体30的3维定位用图像61所设定的轴向(アキシヤル)断面(垂直于被检体30体轴的横断面)62、矢状(サジタル)断面(从被检体30的侧面看到的纵断面)63、冠状(コロナル)断面(从被检体30的正面看到的纵断面)64以及斜向(オブリ一ク)断面(相对于被检体30的斜断面)65。但是，也可设定多个斜向断面65，此情况下的各斜向断面65的位置及角度以3维定位用图像61为参考使用输入部10的鼠标等进行设定(步骤S4)。
图像数据生成部7的重构区域计算电路23，计算出构成3维定位用图像61中所设定的MPR图像断面(斜向断面65)的所有像素的位置，并将该位置信息供给重构运算电路21(步骤S5)。换言之，如图13、图15所示例那样，重构区域计算电路23，决定所设定的斜向断面65和进行了数据收集的320张的切层面交叉的320的部分70。各部分70，既可以是线(1维)，也可以是以该线为中心的预定宽度范围(2维)。在图15中部分70具有3像素的宽度。
重构运算电路21，对从重构区域计算电路23供给的斜向断面65中的各个像素进行重构处理。例如，在生成图6所示的斜向断面65的MPR图像数据时，在进行像素Pn(Xn，Yn，Zn)的重构处理的情况下，使用在Z＝Zn的切层面(或者最靠近Z＝Zn的切层面)上所收集的第1投影数据，通过向此切层面的X＝Xn，Y＝Yn的逆投影来进行重构处理。另外，在像素Pm(Xm，Ym，Zm)的情况下，使用在Z＝Zm的切层面上所收集的第1投影数据，对此切层面X＝Xm，Y＝Ym进行重构处理，进而，对其他像素也进行同样的重构处理，由此生成此斜向断面65上的MPR图像数据。
换言之，与切层面Z1内的部分70有关的部分图像，从对应于切层面Z1的投影数据进行重构。切层面Z1，限定于与斜向面65交叉的部分70来进行重构。切层面Z1内的部分70以外的部分则不进行重构。同样地，对于其他切层面Zn，也对与斜向面65交叉的部分70有关的部分图像相应进行重构。切层位置不同的多个部分图像，被合成到对应于斜向面65的1张MPR图像。在此合成处理上根据需要还包含插补处理。
对3维定位用图像中所设定的其他断面62至64也按同样的过程进行重构处理，生成MPR图像数据。然后，将所得到的各断面的MPR图像数据保存在图像数据存储电路22的预定存储区域中(步骤S6)。
另一方面，显示部9的显示数据生成电路26，读出图像数据存储电路22中所保存的MPR图像数据，并按照预定的显示格式生成显示用的图像数据。然后，此显示用的图像数据，由变换电路27进行了D/A变换和电视格式变换后，被显示在显示部9上(步骤S7)。
图7表示此时在显示部9的监视器28上所显示的MPR图像的具体例子，在监视器28被4分割的显示画面上，例如轴向断面的MPR图像(轴向图像)72、矢状断面的MPR图像(弧矢图像)73、冠状断面的MPR图像(冠状图像)74，进而斜向断面的MPR图像(斜向图像)75被显示出来。
另外，图8表示其他的具体例子，特别是，为了易于把握上述图像断面与被检体30的位置关系，而并列显示附加了MPR图像断面的3维定位用图像76。此外，显示在显示部9上的MPR图像的数目及其配置等并不限定于图7及图8。
另一方面，还可将本实施例应用于例如被注入体内的造影剂的观察等那样、对同一诊断区域进行多次摄影这样的情况。在这种情况下，如果最初的MPR图像数据的生成和显示结束，则在将床台1退回初始位置后，通过与上述同样的处理过程，对被检体30按Z＝Z1至Z＝Z64、Z＝Z65至Z＝Z128...的顺序来收集320切层面上的投影数据。接着，基于已经被设定的MPR图像断面的各像素的位置信息，使用上述投影数据进行重构处理后生成新的MPR图像数据，并显示在显示部9的预定区域上。然后，按需要观察诊断区域的期间反复进行这样的动作。
根据以上所述的第1实施例，从针对被检体所得到的第1投影数据之中抽取出第2投影数据，并基于由此第2投影数据所生成的定位用图像数据来设定MPR图像断面。然后，仅对此MPR图像断面上的像素使用上述第1投影数据进行重构处理。也就是，限定于对MPR图像生成所必需的部分进行重构处理。因此，就能够以较少的处理工数来生成分辨率优良的MPR图像数据。
另外，在对同一诊断区域连续进行MPR图像数据生成的情况下，由于能够反复使用预先设定的MPR图像断面的位置信息，故操作者的负担就得以减轻。
此外，虽然在上述实施例中，一边使具有2维X射线检测元件51的X射线检测器16旋转一边使其在被检体的体轴方向上步进状地移动来进行投影数据的收集，但也可以使上述X射线检测器16螺旋状地连续旋转移动来进行投影数据的收集。
另外，由于上述定位用图像数据是用于设定MPR图像断面故不要求高分辨率的图像。从而，定位用图像数据的像素大小也比MPR图像数据的像素大小大也无妨。
如上述那样，在以往的方法中为了生成3维图像(MPR、表面显示、仿真内视镜显示等)，首先，需要相关全范围所必需的切层厚度·切层张数的轴向像。但是为了创建3维图像实际上所使用的只是各轴向像的极少一部分，特别是在相对于扫描的行进实时地显示3D像(伴随螺旋扫描的行进3D像在Z轴方向变得粗大)的系统的情况，利用多列CT进行3D处理后的图像(斜向面的MPR显示等)的实时显示(透视)的情况，以及图像数据每次观察都进行生成、仅保管未加工数据的系统的情况下，由于在3维处理之前通常的轴向像将全部进行重构，故用于重构的运算能力的大部分就白白浪费。
在本实施例中，通过使用低分辨率的图像(定位用图像)等手段来指定必要的3维图像的观察条件，必要图像计算装置计算出为创建最终所必须的图像而必要的各轴向图像内的部分后传送给重构运算电路21。重构运算电路21，仅对该部分进行重构处理(反向投影：バツクプロジエクシヨン)，并将此图像供给具有3维处理功能的图像数据处理电路24。图像数据处理电路24，通过与现行同样的方法生成3维图像。由此，就能够在维持与现状同等的画像质量的基础上减少重构所必要的运算量。此方法在不具有图像重构专用硬件、以通用CPU进行重构的系统中尤其有效果。
如图13所示，在对轴向像进行重构前，在轴向像(切层面71)上确定好有助于此斜向面65的图像的部分70。在对各轴向像进行重构时，仅对部分70进行重构处理，并提供给具有MPR处理功能的图像数据处理电路24。由此，使轴向图像重构时的运算量大幅减少。
此外，如图14所示，本实施例还可应用于表面图像。在对轴向像进行重构前，使用粗略进行了重构的图像等，在各切层面71上确定与表面81交叉的部分80。在重构3维处理中将要使用的轴向像时，仅对部分80进行重构处理，并将其用作3维处理的输入数据。就能够与上述情况同样大幅减少轴向图像重构时的运算量。
(第2实施例)
接着，对本发明的第2实施例进行说明。第2实施例的特征在于：对于被检体30的体轴方向(Z方向)，固定被检体30和架台旋转部2的相对位置不动、连续收集多个切层面上的投影数据，使用所得到的投影数据大致实时地进行所希望断面上的MPR图像数据的生成和显示。
(MPR图像数据的生成过程)
由于本实施例中的CT装置100的构成与第1实施例相同故省略说明。使用图9所示的流程图对即时地生成MPR图像数据的过程进行说明。装置的操作者，首先在输入部10中设定投影数据收集条件、重构条件以及图像显示条件等。接着，将被检体30放置在床台1的防护板上，并使此被检体30在体轴方向上移动以被配置于由X射线管13及X射线检测器16所决定的预定切层面位置(步骤S11)。
图10中示出本实施例中的投影数据的收集方法。在本实施例中，使用切层方向的等价元件数为64的X射线检测器16，并将此X射线检测器16固定于切层方向(体轴方向)不动来收集64切层面上的投影数据。例如，一边使具有切层方向的排列间隔为1mm的X射线检测元件51的X射线检测器16在被检体30的周围旋转，一边检测X射线管13照射的X射线，由此来收集切层间隔ΔZ1为1mm的切层位置Z1至Z64上的投影数据。
操作者在输入部10中输入用于进行投影数据的收集和定位用图像数据的生成及显示的指令信号。从输入部10接收到此指令信号的系统控制部11，通过机构控制部4将控制信号提供给床台·架台机构部3，使架台旋转部2在被检体30的周围旋转来进行投影数据的收集。
在朝被检体30进行X射线照射时，高压发生器12，将X射线照射所必需的电力(管电压和管电流)提供给X射线管13，向被检体30照射扇形射束X射线。接着，透过被检体30的X射线，由投影数据收集部6的X射线检测器16进行检测。这种对于被检体30的X射线的照射及X射线透过数据的检测是一边使X射线管13及X射线检测器16在被检体30的周围旋转一边来进行，检测出的X射线透过数据，通过开关组17、DAS18以及数据传送电路19作为投影数据被保存在投影数据存储电路20中(步骤S12)。
在64切层的投影数据的收集结束时，系统控制部11将例如以切层间隔ΔZ2＝8mm所设定的切层位置Z＝Z8、Z16、...Z64的位置信息提供给重构运算电路21。接着，重构运算电路21，从保存于投影数据存储电路20的1mm切层间隔ΔZ1的投影数据之中将对应于上述切层位置Z＝Z8、Z16、...Z64的投影数据，例如在180度+扇形射束角度的范围读出后进行重构处理。然后，将所生成的多张(8张)2维定位用图像保存在图像数据存储电路22中。
另一方面，图像数据处理电路24从图像数据存储电路22读出8张2维定位用图像，并对这些2维定位用图像进行切层方向的数据插补和合成，进而，生成通过体积再现处理对体表面或脏器边界面进行了强调显示的3维定位用图像的数据。然后，将生成的3维定位用图像数据保存在图像数据存储电路22中，同时显示在显示部9的监视器28上(步骤S13)。
接着，操作者对显示在显示部9上的3维定位用图像设定用于MPR图像的断面(步骤S14)。重构区域计算电路23，计算出构成3维定位用图像61中所设定的MPR图像断面的所有像素的位置，并将该位置信息保存在内部存储电路中(步骤S15)。也就是重构区域计算电路23，对经过数据收集的64张的切层面与设定断面交叉的64个部分进行确定。
在通过以上所述的处理过程，MPR图像的断面上的多个像素位置(多个部分)被确定时，操作者在输入部10中输入用于进行MPR图像数据的生成及显示的指令信号。从输入部10接收到此指令信号的系统控制部11，通过与上述方法同样的方法进行Z＝Z1至Z64上的投影数据的收集，并将所得到的投影数据保存在投影数据存储电路20中(步骤S16)。
另一方面，重构运算电路21读出重构区域计算电路23中所保存的MPR图像断面或像素的位置信息，和投影数据存储电路20中所保存的投影数据。接着，使用此投影数据进行对于MPR图像断面的各个像素的重构处理后生成MPR图像数据，并保存在图像数据存储电路22中。
另一方面，显示部9的显示数据生成电路26，读出图像数据存储电路22中所保存的MPR图像数据，并按照预定的显示格式生成显示用图像数据。然后，此显示用图像数据，在用变换电路27进行了D/A变换和电视格式变换后，被显示在监视器28上(步骤S17)。
另一方面，架台旋转部2的旋转，和利用搭载于此架台旋转部2的X射线管13及投影数据收集部6的投影数据的收集被连续进行，并利用所得到的投影数据，基于已经被设定的MPR图像断面的位置信息使MPR图像数据的生成和显示继续进行。
另外，在MPR图像断面的位置变更变得必要的情况下，操作者通过由输入部10输入MPR图像断面变更的指令，而返回步骤S14的MPR图像断面的设定。即，在显示部9的监视器28上，再次显示附加了MPR图像断面的3维定位用图像，操作者使用输入部10的输入设备将MPR图像断面变更成所希望的位置。在此情况下，由于MPR图像断面的设定和MPR图像数据的生成及显示可在非常短的时间进行，所以操作者就能够一边观察监视器28上所显示的MPR图像一边进行所希望的MPR图像断面的位置设定。在这种情况下，如已经在图8所示那样的MPR图像和附加了MPR图像断面的3维定位用图像的并列显示方法为优选。
根据以上所述的第2实施例，在被检体的诊断区域中的多个切层面上收集投影数据，并对基于此投影数据所得到的定位用图像设定MPR图像断面的位置。然后，基于MPR图像断面的位置信息来重构处理针对同一诊断区域连续得到的投影数据，由此上述诊断区域上的MPR图像的实时显示就成为可能。
另外，由于还能够一边对被实时显示的MPR图像进行观测一边进行MPR图像断面的变更，所以就能够在短时间准确地设定对诊断区域最佳的MPR图像断面。从而，诊断效率就提高，且操作者的负担就得以大幅减轻。
此外，在第2实施例中，也可以与第1实施例同样，基于同一投影数据来进行定位用图像数据的生成和最初的MPR图像数据的生成。另一方面，如上述第2实施例那样，当在定位用图像数据生成时收集到的投影数据不用于MPR图像数据生成的情况下，也可以用比MPR图像数据生成中所用的投影数据大的切层间隔(ΔZ2)来收集此投影数据。
上面，对本发明的实施例进行了描述，但并不限定于上述实施例，还可以进行变形后实施。例如，虽然上述实施例中的重构处理，使用通过相对被检体30的体轴方向垂直的切层面的扫描所收集的投影数据来进行对于该切层面内的MPR图像的像素的重构处理，但也可以使用被投影于3维空间的数据来进行重构处理。
另外，作为用于设定MPR图像断面的定位用图像，在上述实施例中使用了对2维定位用图像数据进行体积再现处理后所得到的3维定位用图像，但并不限定于此方法。例如，也可以如图11所示那样，将以切层间隔ΔZ2所生成的2维定位用图像81-1、81-2、81-3、...在显示部9的监视器28上3维地进行排列，并合成显示这些2维定位用图像和斜向断面65，由此来进行MPR图像断面的设定。
另一方面，虽然就定位用图像数据的生成以及MPR图像数据的生成中所用的投影数据，在切层方向以等间隔进行收集或者抽取情况进行了描述，但即使是不等间隔也无妨。另外，上述MPR图像中的切层方向的分辨率和摄影区域的最优化通过投影数据收集部6中的“数据捆束”就成为可能。
进而，虽然在上述实施例中使用第3代CT装置对本发明的实施例进行了说明，但并不限定于第3代CT装置，也可以适用于第4代等其他世代的CT装置。
另外的特征和变形可由本领域技术人员容易地想到。因此，本发明在其更宽的方面并不限于这里所描述和表示的特定细节和代表性实施方式。从而，在不脱离由附加的权利要求及其等同物所规定的概括性发明概念的精神和范围内，可进行各种各样的变形。
Claims (17)
1.一种X射线CT装置，其特征在于，具备：
收集与被检体的3维区域有关的投影数据的部件；
按照操作者指示在上述3维区域内以任意的方向来设定断面的部件；
确定与上述所设定的断面交叉的多个重构部分的部件；
基于上述投影数据来重构与上述所确定的多个重构部分有关的多个部分图像的重构部件；以及
基于上述所重构的多个部分图像来生成与上述所设定的断面有关的图像的部件。
2.一种X射线CT装置，其特征在于，具备：
收集与被检体的3维区域有关的投影数据的部件；
基于上述所收集的投影数据来生成多个定位用图像的定位用图像生成部件；
显示上述定位用图像的显示部件；
按照操作者指示在上述所显示的定位用图像上以任意的方向来设定断面的断面设定部件；
确定与上述设定的断面交叉的多个重构部分的部件；
基于上述投影数据来生成与上述多个重构部分有关的多个部分图像的部件；以及
基于上述多个部分图像来生成与上述断面有关的图像的部件。
3.根据权利要求2所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述多个定位用图像与上述被检体的体轴大致垂直。
4.根据权利要求3所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述部分图像是与上述被检体的体轴大致垂直的重构面的一部分。
5.根据权利要求2所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述多个定位用图像的间隔比上述多个部分图像的间隔宽。
6.根据权利要求5所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述部分图像的间隔与用于收集上述投影数据的切层间距等价，上述定位用图像的间隔是上述切层间距的大于等于2的整数倍。
7.根据权利要求2所述的X射线CT装置，其特征在于，还具备：
由上述多个定位用图像生成3维图像的部件。
8.根据权利要求7所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述3维图像通过体积再现而生成。
9.一种X射线CT装置，其特征在于，具备：
连续收集与被检体的3维区域有关的投影数据的部件；
按照操作者指示在上述3维区域内以任意的方向来设定断面的部件；
确定与上述所设定的断面交叉的多个重构部分的部件；
基于上述投影数据来连续重构与上述所确定的多个重构部分有关的多个部分图像的重构部件；
基于上述所重构的多个部分图像来连续生成与上述所设定的断面有关的图像的部件；以及
连续显示上述图像的显示部件。
10.根据权利要求9所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述显示部件实时地显示上述图像。
11.根据权利要求9所述的X射线CT装置，其特征在于，还具备：
基于上述投影数据来生成用于设定上述断面的、与上述3维区域对应的定位用图像的部件。
12.根据权利要求11所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述图像与上述定位用图像显示在同一画面上。
13.根据权利要求12所述的X射线CT装置，其特征在于：
上述图像跟踪上述定位用图像上的上述断面的移动。
14.一种图像生成装置，其特征在于，具备：
在被检体的3维区域内按照操作者指示以任意的方向来设定断面的部件；
确定与上述所设定的断面交叉的多个重构部分的部件；
基于上述3维区域的投影数据来重构与上述所确定的多个重构部分有关的多个部分图像的重构部件；以及
基于上述所重构的多个部分图像来生成与上述所设定的断面有关的图像的部件。
15.一种图像生成装置，其特征在于，具备：
基于被检体的3维区域的投影数据来生成多个定位用图像的定位用图像生成部件；
显示上述定位用图像的显示部件；
按照操作者指示在上述所显示的定位用图像上以任意的方向来设定断面的断面设定部件；
确定与上述所设定的断面交叉的多个重构部分的部件；以及
基于上述投影数据来生成与上述多个重构部分有关的多个部分图像的部件；
基于上述多个部分图像来生成与上述断面有关的图像的部件。
16.一种图像数据生成方法，其特征在于：
从与被检体有关的多个切层面的投影数据中抽取特定的切层面的投影数据；
基于上述所抽取出的投影数据生成定位用图像；
显示上述定位用图像；
确定与在上述所显示的定位用图像上以任意的方向所设定的断面交叉的多个重构部分；
基于上述所收集的投影数据来重构与上述多个重构部分有关的多个部分图像；以及
由上述所重构的多个部分图像生成与上述所设定的断面有关的图像。
17.一种图像数据生成方法，其特征在于：
连续收集与被检体的3维区域有关的投影数据；
连续重构与多个重构部分有关的多个部分图像，该多个重构部分与按照操作者指示所设定的断面交叉；
基于上述所重构的多个部分图像来连续生成与上述所设定的断面有关的图像；以及
连续显示上述图像。
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