CN1913831A - 断层成像设备及其方法 - Google Patents

Abstract

在通过投影所获得的投影数据中，将对象的图像重构区域划分为多个图像数据分段，针对每个图像数据分段来裁剪背投影处理所需的投影数据分段，并且利用裁剪出的投影数据分段，针对每个图像数据分段来执行背投影处理。此外，根据相关图像数据分段区域内多个有限数目的检测器地址，获得要用于背投影处理的投影数据的检测器地址。结果，实现了一种设备，可以通过使用少量的高速存储器以高速生成高质量断层成像图像。

Description

说明书 断层成像设备及其方法

技术领域

本发明涉及一种断层成像设备及其方法，其根据投影数据产生对象的高精确断层成像图像，其中投影数据是从以相对于对象沿圆周旋转方向和身体轴方向可移动的方式构成的放射性射线源和放射性射线检测器所获得的。

背景技术

近年来，出现了一种多检测器行计算机断层成像(下面称为MDCT)，其中，多个检测器行沿圆周旋转轴方向排列。与单个检测器行计算机断层成像(下面称为SDCT)相比，由于MDCT通过沿圆周旋转轴方向排列多个检测器单元行而在较广宽度上具有检测器，所以可以同时覆盖较广的成像区域。此外，利用MDCT，当对象以更高速率相对移动时，缩短了扫描时间，从而可以减少由于例如呼吸之类的身体运动而引起的假象，并且可以显著地提高沿圆周旋转轴方向的分辨率。图1是SDCT和MDCT之间的基本组成差别的图。如图1(A)所示，针对单个X射线源10，SDCT具有在单行中的X射线检测器11，并且如图1(B)所示，针对单个X射线源10，MDCT具有在多行(在附图中为8行)中的X射线检测器12。

在MDCT的情况下，因为每一个X射线检测器行相对于圆周旋转轴方向位于不同的倾斜角中，所以用于指定投影数据的参数(例如通道、行和倾斜角)增加，并且其成像重构方法复杂并且多样化。在这种情况下，提出了多种图像重构算法，例如当要求更高的精确度时作为重构算法的3维Radon变换方法和3维背投影(back projection)方法(3维重构方法)，并且所述算法包括要求高速计算的MDCT所用的针对螺旋校正的加权背投影方法(2维重构方法)，该方法是通过改进SDCT所用的针对螺旋校正的加权背投影方法而设计出的。

在这些图像重构方法中，在作为2维图像重构方法的针对螺旋校正的加权背投影方法中，每个断层成像图像的重构时间较短，从几秒到几十秒。在实际设备中，当使用例如DSP板和ASIC之类的专用硬件时，每个断层成像图像可以在大约0.2～0.5秒的时间内重构图像。此外，用于产生与多行检测器中一行检测器相等价的投影数据并且用于执行2维背投影所需的存储量与在SDCT中所需的存储量几乎相同，并且在考虑到成本时完全令人满意。因此，在具有例如2行和4行的检测器行的MDCT中，通常采用改进的2维重构方法。

然而，因为针对螺旋校正的加权背投影方法使用忽略X射线沿圆周旋转方向的波束倾斜(锥角)的算法，由于锥角的影响，严重地劣化了具有多于16行检测器的MDCT的图像质量，这降低了断层成像设备的诊断精确度。为此，针对螺旋校正的加权背投影方法的应用局限于锥角的影响相对较小的具有大约2～8行检测器的MDCT。

近年来，由于检测器的行数增加，开始广泛地研究具有较广锥角的MDCT用的高精确度图像重构方法。其中，尽管3维Radon变换方法是一种精确的图像重构方法，但是获得一个断层(slice)图像需要例如从几十分钟到几小时的极长计算时间，这阻止了它的实际应用。

另一方面，尽管3维背投影方法是一种近似图像重构方法，然而，它是一种考虑了锥角的相对高精确度的图像重构方法，其对一个断层图像的计算时间是大约几分钟到几十分钟，并且当使用专用硬件时，将进一步缩短计算时间，因此，该方法执行相对高速的计算并且是实用的。为此，正在开发实施3维背投影方法的MDCT。

采用正确地考虑锥角的高精确度3维背投影方法的图像重构方法的问题之一是当执行图像重构计算时，与传统SDCT所用的2维背投影方法相比，显著地增加了所需的存储量。即，在其中的背投影计算单元中，从硬盘中读取背投影所需的数据(投影数据)，将其存储在高速存储器(例如高速缓冲存储器)中，并且利用高速存储器中的数据来执行背投影处理。在该示例中，当要处理的数据量较大时，一部分数据被存储在低速大容量存储器(例如DRAM)中，并且当在高速存储器中不存在计算所需的数据时，从低速存储器中连续地读取数据，更新高速存储器中的数据，并且在更新之后，执行处理。因为高速存储器通常较昂贵，所以与廉价的低速存储器相比，高速存储器的容量大部分都较小。

现在，讨论背投影处理所需的存储量(要处理的数据量)。在使用2维背投影方法的针对螺旋校正的加权背投影方法中，通过插值法，从多个数据中产生一个检测器行的螺旋校正投影数据。因为针对各个检查执行了背投影处理，所以所需的存储量(要处理的数据量)是一次检查的存储量。即，一次(一次检查)背投影所需的存储量是一行所需的存储量×通道数目所需的存储量。例如，当假设通道数目是1000[ch]时，所需存储量是大约2[千字节](＝1000[ch]×1[行]×2[字节])。另一方面，在3维Radon变换方法和3维背投影方法中，因为必须按照它们原来的样子来处理来自多行的检测器数据，所以一次(一次检查)背投影处理所需的存储量与检测器行数成正比地增加。例如，在具有128行检测器的MDCT的情况下，针对螺旋校正的加权背投影方法所需的存储量是128倍，大约256[千字节]。

如上所述，因为所需存储量(要处理的数据量)增加并且不能够将数据存储在处理单元中的高速存储器中，所以需要存储交换，使得暂时地将要处理的数据存储在处理单元外部连接的低速存储器中，并且在根据需要连续地替换数据的同时，执行处理。在这种情况下，处理速度取决于高速存储器和低速存储器之间的数据传输速度，并且不可能获得比数据传输速度更快的处理速度，这导致处理时间的延长。此外，即使在准备了专用硬件时，会导致取决于数据传输速度的类似延长。从以上可以理解，为了获得比数据传输速度更快的处理速度，必须增加昂贵的高速存储器的容量，然而，这显著地增加了成本，并且不是所希望的。

与传统SDCT所用的2维背投影方法相比，采用正确处理锥角的高精确3维背投影方法的图像重构方法的另一个问题是增加了处理时间。在例如SDCT和具有4个检测器行的MDCT所用的2维背投影方法中，因为通过使用单个检测器行的虚拟圆轨道上的扫描数据来执行背投影，其中所述扫描数据是通过加权来螺旋校正螺旋轨道上的扫描数据而获得的，所以沿行方向的检测器地址计算不是必要的。另一方面，在3维背投影方法中，为了访问多行中的检测器数据，需要根据例如以下方程、通过复杂计算，来计算沿通道方向和沿行方向的检测器地址(寻址)。此外，应用于根据本发明的3维背投影方法的寻址处理方程不局限于以下方程(1)～(6)，而可以应用多种处理方程。

t₁(x₁，y₁，φ)＝x₁·cosφ+y₁·sinφ            ...(1)

$v_1(x_1,y_1,z_1,\mathrm{\φ})=\frac{(z_1-z_s(x_1,y_1,\mathrm{\φ}))\·\mathrm{SID}}{L(x_1,y_1,\mathrm{\φ})}---\left(2\right)$

$z_s(x_1,y_1,\mathrm{\φ})=\frac{T\·[\mathrm{\φ}+\arcsin \{\frac{t_1(x_1,y_1,\mathrm{\φ})}{\mathrm{SOD}}\left\}\right]}{2\mathrm{\π}}+z_{\mathrm{so}}---\left(3\right)$

L(x₁，y₁，φ)＝D(x₁，y₁，φ)+w₁(x₁，y₁，φ)    ...(4)

$D(x_1,y_1,\mathrm{\φ})=\sqrt{{\mathrm{SOD}}^2-{t_1}^2}---\left(5\right)$

w₁(x₁，y₁，φ)＝-x₁·sinφ+y₁·cosφ           ...(6)

此处，x₁、y₁、z₁示出了在图像重构区域内voxsel 1的坐标位置，φ示出了平行波束的圆周旋转位置，w、t、v是检测器的坐标轴，其中，w代表沿平行波束的前进方向的轴，t代表沿与前进方向垂直的方向(平行波束的通道方向)的轴，v代表沿圆周旋转轴方向的检测器的轴，w₁、t₁、v₁代表当φ相位的平行波束通过坐标位置(x₁，y₁)时在w、t、v轴上的坐标位置。SID代表放射性射线源和检测器之间的距离，SOD代表放射性射线源和旋转中心之间的距离。z_s代表放射性射线源沿z轴方向的位置，z_s0代表当放射性射线源的圆周旋转相位为零时的位置z_s。

图2是用于解释SDCT中图像重构方法的一般概念的图。图3是用于解释MDCT中图像重构方法的一般概念的图。在利用如图3所示的MDCT的图像重构方法进行计算时，重构图像30沿x和y方向的地址沿通道方向线性地改变，并且沿行方向非线性地改变。另一方面，在利用如图2所示的SDCT的图像重构方法进行计算时，响应于重构图像20沿x和y方向的线性地址改变，相应的检测器地址沿通道方向线性地改变。从以上可见，3维背投影方法表现出如下缺点：由于2维寻址和复杂寻址，背投影计算所需的数据处理显著延迟。具体地，在3维背投影方法中沿行方向的寻址需要使用极其复杂的非线性函数，并且难以通过修改函数来简化，而这是数据处理延迟的主要原因。

例如，在JP-A-2003-24326中公开了考虑解决这种问题的断层成像设备，其中，针对通过划分断层成像图像重构区域而形成的每个划分区域，由计算机执行背投影计算(断层成像图像重构计算)，用于对在对象的感兴趣区域上虚拟地设置的2维或3维断层成像图像重构区域执行背投影，从而可以依次针对考虑到高速缓冲存储器大小而确定的每个最佳区域(划分区域)来执行断层成像图像重构计算，结果，增加了高速缓冲存储器中数据再用速率，减少了对存储器的访问次数，缩短了断层成像图像重构的总数据转移时间，并且缩短了断层成像图像重构计算时间。

然而，如在JP-A-2003-24326中所公开的，为了对高速缓冲存储器中存储的划分断层成像图像重构区域执行背投影，要将该区域的所有背投影数据存储在高速缓冲存储器中，这增加了高速存储器的量，并且就设备成本而言不是优选的。此外，在检测器行数急剧增加的MDCT的情况下，要处理的数据量变得极大，这引起高速存储器量的显著增加，并且阻止了处理成本减少和高速处理。

本发明的目的是提供一种断层成像设备及其方法，抑制高速存储器的容量增长，避免处理成本的显著增加，并且可以以高速产生高质量的断层成像图像。

发明内容

根据本发明的断层成像设备利用2维排列的检测装置来检测穿过对象的穿透光，并且根据检测的投影数据来产生对象感兴趣区域的3维断层成像图像，这种断层成像设备的一个特征是提供处理装置，该处理装置将对象的图像重构区域划分为多个图像数据分段区域，从检测装置所检测的投影数据中提取背投影到图像数据分段区域上所需的投影数据分段区域，并且利用提取的投影数据分段区域，针对每个图像数据分段区域来执行3维背投影计算处理。

根据本发明的断层成像设备按照减少背投影处理所需的高速存储器量的方式来构成，其中，将图像重构区域划分为多个小区域(图像数据分段区域)，针对每个划分的图像数据分段区域，从成像所获得的投影数据中提取背投影计算处理所需的最小投影数据分段区域，并且利用提取的投影数据分段区域的数据，针对小区域的每个图像数据分段区域，执行背投影计算处理。

此外，为了使高速存储器的容量利用率最大化，优选地根据在图像重构处理期间可以使用的高速存储器容量来确定沿检查方向的投影数据的大小。此外，为了降低图像重构处理的复杂度，优选地在将图像重构区域划分为图像数据分段时，将其划分为相同大小的小分段。此外，为了减少同时进行数据处理所需的存储器量，优选地将沿检查方向的投影数据分段区域的大小确定为单次检查的大小。

根据本发明的断层成像设备的另一个特征在于在具有上述特征的断层成像设备中，处理装置通过基于图像数据分段区域中检测装置的多个代表性地址的插值处理，近似地计算要背投影的投影数据的地址。换句话说，在针对每个图像数据分段的背投影处理中，通过利用图像数据分段区域上的检测装置的多个有限代表性地址进行插值，计算提取的投影数据分段上的检测装置的地址。从而，可以以高速执行背投影处理中检测装置的地址计算。

附图说明

图1是用于解释SDCT和MDCT之间基本组成差别的图；

图2是用于解释SDCT中的背投影图像重构方法的一般概念的图；

图3是用于解释MDCT中的背投影图像重构方法的一般概念的图；

图4是示出了表示根据本发明的断层成像设备实施例的MDCT的整体组成的图；

图5是用于解释在根据本发明的断层成像设备中划分图像重构区域的示例的图；

图6是用于解释与通过划分图像重构区域而构成的图像数据分段相对应的投影数据分段裁剪的图；

图7是示出了与图像数据分段相对应的投影数据分段的裁剪处理流程的图；以及

图8是用于解释在图7的步骤S 86处的插值处理的一般概念的图。

具体实施方式

下面，参考附图来详细解释根据本发明的断层成像设备的实施例。图4是示出了表示根据本发明的断层成像设备实施例的MDCT的整体组成的图。MDCT的扫描方法是一种旋转-旋转方法(第三代)，并且当大致划分时，MDCT由扫描仪40、操作单元50和用于在其上安放对象的同时移动对象的床60组成。

扫描仪40包括例如中央控制设备400、X射线控制设备401、高电压生成设备402、高电压切换单元403、X射线生成设备404、X射线检测器405、前置放大器406、扫描仪控制设备407、扫描仪驱动设备408、准直仪控制设备409、床控制设备410和床移动测量设备411。操作单元50包括：输入-输出设备51，包括例如显示设备、输入设备和存储设备；以及计算设备52，包括例如图像重构计算设备和图像处理设备。输入设备包括例如鼠标和键盘，并且用于例如测量床移动速度信息和图像重构位置，并且用于输入图像重构的参数，存储设备用于存储这些信息，并且显示设备用于显示这些信息以及例如重构图像之类的多种数据。图像重构计算设备用于处理从多行检测器获得的投影数据，并且图像处理设备用于对重构图像应用多种处理并且用于显示重构图像。

中央控制设备400根据从操作单元50中的输入设备输入的关于例如扫描条件(例如床移动速度、X射线管电流、X射线管电压和断层位置)和重构参数(例如感兴趣区域、重构图像大小、背投影相位宽度和重构滤波器函数)的命令，将成像所需的控制信号传输到X射线控制设备401、床控制设备410和扫描仪控制设备407，并且在接收到成像开始信号时开始成像操作。当成像操作开始时，将控制信号从X射线控制设备401发送到高电压生成设备402，高电压经过高电压切换单元403被施加到X射线生成设备404，从X射线生成设备404发出的X射线照射到对象，并且穿透射线入射到X射线检测器405中。同时，从扫描仪控制设备407将控制信号发送到扫描仪驱动设备408，并且控制X射线生成设备404、X射线检测器405和前置放大器406，以便绕对象圆周旋转。

从X射线生成设备404发出的X射线由准直仪控制设备409所控制的准直仪412来控制其照射面积，被对象内的各个组织吸收(衰减)，穿过对象并且由X射线检测器405检测到。在X射线检测器405中将其检测到的X射线转换为电流，并且由前置放大器406放大，然后作为投影数据信号输入到操作单元50中的计算设备52中。输入到计算设备52的投影数据信号在计算设备52中的图像重构计算设备处进行图像重构处理。重构的图像被存储在输入-输出设备51中的存储设备中，并且作为CT图像被显示在输入-输出设备51中的显示设备上。

如图1所示，与单行检测器类型的CT不同，在多行检测器类型的CT中，因为检测器单元沿圆周旋转轴方向排列在多行中，整体上，实现了比单行检测器类型CT具有更宽宽度的检测器。此外，在单行检测器CT中，X射线波束与圆周旋转轴垂直相交，另一方面，在多行检测器类型的CT中，随着波束远离检测器行的中平面(中间行)，X射线波束表现出相对圆周旋转轴的倾斜角(锥角)。

图5是用于解释在根据本发明的断层成像设备中划分图像重构区域的示例的图。在本实施例中，通过存储在中央控制设备400中的程序，3维图像重构区域被划分为P＝M×N×L块图像数据分段61～6p。当要重构的图像矩阵是512×512×512时，在假设沿x轴方向的划分数目是M、沿y轴方向的划分数目是N并且沿z轴方向的划分数目是L时，如下确定划分数目：

M＝2^m，m是大于0的整数

N＝2ⁿ，n是大于0的整数

L＝2^l，l是大于0的整数

通过如上确定划分数目，图像重构区域可以分别沿x、y和z方向被划分为相等的整数单位大小，从而在整个图像数据分段61～6p中，可以共享用于访问图像数据分段61～6p内的各个象素的处理循环，这减少了处理复杂度。

图6是用于解释与通过划分图像重构区域而组成的图像数据分段相对应的投影数据分段裁剪(cut out)的图。在根据本发明实施例的背投影处理中，首先，通过计算设备52中图像重构计算设备中的程序，将输入到计算设备52中的投影数据划分并提取为较小大小的投影数据分段71～73，投影数据分段71～73是重构相应图像数据分段61～63所需的，并且被读入且存储到高速存储器中。然后，通过在计算设备52中的图像重构计算设备中存储的另一个程序，根据存储在高速存储器中的投影数据分段71～73，执行背投影处理。此外，在本实施例中，为了简化，以矩形提取投影数据区域，可以以例如菱形和平行四边形之类的多边形形式提取区域。

图7是示出了与图像数据分段相对应的投影数据分段的裁剪处理流程的图。在步骤S81处，在calc_address()中，通过在计算设备52中的图像重构计算设备中存储的程序，计算与2维图像数据分段61的顶角处的四个点(p(x1，y1)，p(x2，y2)，p(x3，y3)，p(x4，y4))相对应的投影数据分段71的各个检测器地址(rw1，ch1)、(rw2，ch2)、(rw3，ch3)、(rw4，ch4)(关于通过顶角处四个点的X射线的检测器的地址)。此外，在3维图像数据分段的情况下，计算与在顶角处的八个点(p(x1，y1，z1)，p(x2，y2，z2)，...p(x8，y8，z8))相对应的投影数据分段的各个检测器地址(rw1，ch1)、...(rw8，ch8)。对于上述计算，可以使用上述方程(1)～(6)。

在步骤S82处，在calc_maxmin4()中，计算在步骤S 81处所计算的四个检测器地址中的相应最大值和最小值(max_rw，max_ch，min_rw，min_ch)。这些值可以通过简单地比较检测器地址(rw1，ch1)、(rw2，ch2)、(rw3，ch3)、(rw4，ch4)...的值来计算。

在步骤S83处，在calc_cut_size()中，根据在步骤S82中计算的检测器地址，来计算如图6所示的投影数据分段71沿行方向和沿通道方向的大小(rw_size，ch_size)。这些大小可以通过将步骤S82处计算的检测器地址的最大值和最小值(max_rw，max_ch，min_rw，min_ch)代入以下方程来计算：

rw_size＝max_rw-min_rw

ch_size＝max_ch-min_ch

在步骤S 84处，在calc_base_address()中，计算如图6所示的与投影数据分段71的投影数据相关的基准地址(rw_base，ch_base)。该地址可以通过将步骤S82处计算的检测器地址的最大值和最小值(max_rw，max_ch，min_rw，min_ch)代入以下方程来计算：

rw_base＝min_rw

ch_base＝min_ch

在步骤S 85处，在cut_data()中，根据投影数据分段71的大小(rw_size，ch_size)和基准地址(rw_base，ch_base)，从投影数据中提取投影数据分段71。在本实施例中，尽管在步骤S83处计算了投影数据分段的大小，可以使用足以存储投影数据分段的预定固定大小。

在步骤S86处，在cal_interpolation_data()中，根据图像数据分段61中多个有限而不是所有的检测器地址，来计算图像数据分段中重构点处的检测器地址。图8是用于解释在步骤S86处的插值处理的一般概念的图。如图8所示，通过利用计算设备52中图像重构计算设备中存储的程序进行的线性插值处理，根据与矩形的划分图像数据分段61的四个顶点p(x1，y1)、p(x2，y2)、p(x3，y3)、p(x4，y4)相对应的检测器地址，计算重构象素点p(x5，y5)的检测器地址。具体地，当假设与四个顶点p(x1，y1)、p(x2，y2)、p(x3，y3)、p(x4，y4)相对应的检测器地址为(rw1，ch1)、(rw2，ch2)、(rw3，ch3)、(rw4，ch4)，则在将各个插值系数与坐标值相乘并将其相加的同时，如下确定重构点的检测器地址(rw5，ch5)：

rw5＝coeff1*rw1+coeff2*rw2+coeff3*rw3+coeff4*rw4

ch5＝coeff1*ch1+coeff2*ch2+coeff3*ch3+coeff4*ch4

其中，coeff1、coeff2、coeff3、coeff4是插值系数，并且在Lagrange插值的情况下，如下来确定这些插值系数：

coeff1＝((x5-x2)*(x5-x3)*(x5-x4))/((x1-x2)*(x1-x3)*(x1-x4))*

        ((y5-y2)*(y5-y3)*(y5-y4))/((y1-y2)*(y1-y3)*(y1-y4))

coeff2＝((x5-x1)*(x5-x3)*(x5-x4))/((x2-x1)*(x2-x3)*(x2-x4))*

        ((y5-y1)*(y5-y3)*(y5-y4))/((y2-y1)*(y2-y3)*(y2-y4))

coeff3＝((x5-x1)*(x5-x2)*(x5-x4))/((x3-x1)*(x3-x2)*(x3-x4))*

        ((y5-y1)*(y5-y2)*(y5-y4))/((y3-y1)*(y3-y2)*(y3-y4))

coeff4＝((x5-x1)*(x5-x2)*(x5-x3))/((x4-x1)*(x4-x2)*(x4-x3))*

        ((y5-y1)*(y5-y2)*(y5-y3))/((y4-y1)*(y4-y2)*(y4-y3))

在本实施例中，尽管使用了四个顶点，本发明不局限于此。此外，可以使用根据上下左右的点而确定的六点插值。此外，可以执行通过插值的这种检测器地址计算，仅用于确定计算复杂的行位置。在完成步骤S86处的图像数据分段61中重构点的检测器地址计算之后，针对随后的图像数据分段62和投影数据分段72来执行类似的处理。此时，由于可以共享图像数据分段61的两个点p(x2，y2)、p(x3，y3)和投影数据分段71的检测器地址(rw2，ch2)、(rw3，ch3)，可以降低处理复杂度和存储器容量增加。以上为了简化解释，主要参考2维图像数据解释了插值处理，对于3维图像数据，可以使用类似处理。

如上所述，详细解释了本发明的实施例，然而，这仅是用于解释和例证，并且本发明不局限于此。

此外，在本实施例中，尽管解释了使用X射线的断层成像设备的示例，本发明不局限于此，并且本发明可应用于使用例如中子束、正电子束、伽马波束和光束的断层成像设备。

此外，本发明的扫描方法不局限于第一代、第二代、第三代和第四代中的任意一种，并且本发明可应用于例如安装了多个X射线源的多管CT、阴极扫描CT和电子束CT。此外，本发明可应用于具有不同配置的多种检测器，例如在X射线源位于中央时绕圆柱面排列的检测器、平板检测器、在X射线源位于中央时排列在球面上的检测器、以及在圆周旋转轴位于中央时绕圆柱面排列的检测器。此外，本发明不局限于螺线轨道扫描，而可应用于圆形轨道扫描。此外，尽管在前述说明中图像重构区域沿x和y方向被划分为相同的数目，本发明不局限于此，并且可以将图像重构区域沿x和y方向划分为不同数目。此外，在前述说明中，图像重构区域被划分为x、y和z空间的矩形，也可以将图像重构区域划分为例如三角形和八边形的多边形，另外，可以按照极坐标来划分图像重构区域。

此外，关于图像数据分段被划分为P＝M×N×L，可以将划分数目设计为通过提供一种措施来输入，该措施允许经过输入-输出设备51从外部进行这种输入。此外，可以通过提供一种措施来将输入到计算设备52的投影数据设计为可显示的，该措施允许在输入-输出设备51中的显示设备上与划分图像数据分段区域一起显示。更具体地，通过结合投影数据，显示来自平躺对象的正面和/或侧面的投影图像作为扫描图，在扫描图上设置3维图像重构区域，并且例如通过在以例如矩形和方形表示的3维图像重构区域中描绘分割线，将如何将设置的3维图像重构区域划分为图像数据分段设计为可显示的。此外，可以设计成可以通过提供一种措施从所显示的扫描图中选出任何图像数据分段，该措施允许经过输入-输出设备51从外部进行选择。

Claims (11)

1.一种断层成像设备，包括：

检测装置，由2维排列的多个检测器单元组成，并且检测照射到对象并且穿透对象的X射线；

用于产生检测数据作为投影数据的装置；

投影数据存储装置，存储所产生的投影数据；

用于将与对象感兴趣区域相对应的预定大小的图像重构区域划分为任意大小的图像数据分段的装置；以及

图像重构计算装置，根据投影数据，对划分的图像数据分段区域执行图像重构计算，并且生成3维断层成像图像，

其中，图像重构计算装置包括：

提取装置，从投影数据中提取生成图像数据分段区域的3维断层成像图像所需的投影数据分段区域；

投影数据分段区域存储装置，存储所提取的投影数据分段区域；以及

3维背投影处理装置，连续地读出投影数据分段区域存储装置中存储的投影数据分段区域，并且针对每个相应的图像数据分段，执行3维背投影处理。

2.根据权利要求1所述的断层成像设备，其中，投影数据分段区域存储装置的处理速度高于投影数据存储装置的处理速度。

3.根据权利要求1或2所述的断层成像设备，其中，提取装置包括：

装置，用于根据预定寻址方法，计算关于通过划分区域的代表性点的X射线的检测装置的地址；以及

装置，用于根据代表性点的计算位置，通过插值，确定关于通过除代表性点之外的点的穿透射线的检测装置的位置。

4.根据权利要求1至3之一所述的断层成像设备，其中，通过将所提取的投影数据分段区域的数据连续地存储到投影数据分段区域存储装置中，来执行3维背投影处理装置所执行的3维背投影处理。

5.根据权利要求3所述的断层成像设备，其中，提取装置包括：

装置，用于根据预定寻址方法，计算关于通过图像数据分段区域的多个顶点的穿透射线的检测装置的地址；

装置，用于计算针对多个顶点所计算的检测装置的地址中沿通道方向和行方向的最大值和最小值；

装置，用于根据所计算的最大值和最小值来计算投影数据分段的大小；以及

装置，用于根据所计算的最大值和最小值来计算用作投影数据分段的基准的基准地址，

并且通过这些装置，执行投影数据分段区域的提取。

6.一种断层成像设备，包括：

检测装置，由2维排列的多个检测器单元组成，并且检测照射到对象并且穿透对象的X射线；

用于产生检测数据作为投影数据的装置；

投影数据存储装置，存储所产生的投影数据；

用于将与对象感兴趣区域相对应的图像重构区域划分为任意大小的图像数据分段的装置；以及

图像重构计算装置，根据投影数据，对划分的图像数据分段区域执行图像重构计算，并且产生3维断层成像图像，

所述断层成像设备还包括：

输入装置，从外部输入要由划分装置划分的图像重构区域的大小；

显示装置，显示投影数据和划分的图像数据分段的位置；以及

选择装置，从与图像数据分段的位置一起显示的投影数据中，从外部选择任意图像数据分段区域，

其中，图像重构计算装置包括：

提取装置，从投影数据中提取生成图像数据分段区域的3维断层成像图像所需的投影数据分段区域；

投影数据分段区域存储装置，存储所提取的投影数据分段区域；以及

3维背投影处理装置，连续地读出投影数据分段区域存储装置中存储的投影数据分段区域，并且针对每个相应的图像数据分段，执行3维背投影处理。

7.一种断层成像方法，包括步骤：

由检测装置检测照射到对象并且穿过对象的X射线，其中，所述检测装置由2维排列的多个检测器单元组成，并且产生检测数据作为投影数据；

由投影数据存储装置存储所产生的投影数据；

将与对象感兴趣区域相对应的图像重构区域划分为任意大小的图像数据分段；以及

由图像重构计算装置根据投影数据对划分的图像数据分段区域执行图像重构计算，并且生成3维断层成像图像，

还包括：

从外部输入在划分步骤中要划分的图像重构区域的大小；

与划分的图像数据分段的位置一起显示投影数据；

从与图像数据分段的位置一起显示的投影数据中，从外部选择任意图像数据分段；

通过图像重构计算装置，从投影数据中提取生成所选择的图像数据分段区域的3维断层成像图像所需的投影数据分段区域；

在投影数据分段区域存储装置中存储提取的投影数据分段区域；以及

针对投影数据分段区域存储装置中存储的每个投影数据分段区域，执行3维背投影处理。

8.一种断层成像设备，其中

由检测装置检测穿过对象的穿透射线，所述检测装置由2维排列的多个检测单元组成，

由图像重构计算装置根据检测到的投影数据，对与对象感兴趣区域相对应的图像重构区域执行图像重构计算，并且生成对象感兴趣区域的3维断层成像图像，

其中，图像重构计算装置包括：

处理装置，将图像重构区域划分为多个图像数据分段区域，从检测装置所检测的投影数据中剪裁出向各个所划分的图像数据分段区域进行背投影所需的投影数据分段区域，并且通过利用各个剪裁出的投影数据分段区域的数据，针对各个相应的图像数据分段区域，执行3维背投影处理。

9.根据权利要求8所述的断层成像设备，所述处理装置根据预定寻址公式，针对各个图像数据分段区域中的多个代表性重构点，计算要从各个投影数据分段区域背投影到各个相应图像数据分段区域的投影数据的检测装置的地址，并且根据所计算的多个代表性重构点的检测装置的地址，针对其他重构点，通过插值来近似计算地址。

10.根据权利要求8所述的断层成像设备，通过将各个数据分段区域的数据和相应的裁剪出的投影数据分段区域的数据连续地存储到图像重构计算装置中的高速存储器中，来执行处理装置针对各个图像数据分段区域所执行的3维背投影处理。

11.根据权利要求8所述的断层成像设备，以根据预定寻址公式计算与各个投影数据分段区域的顶点相对应的投影数据的检测装置的地址、计算所计算的检测装置地址中的最大值和最小值、以及根据所计算的检测装置地址的最大值和最小值计算投影数据分段的大小和投影数据分段的基准地址以基础，来由处理装置执行与各个图像数据分段区域相对应的投影数据分段的裁剪。

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