斷層攝影圖象的再構成方法及斷層攝影裝置的制作方法

專利名稱：斷層攝影圖象的再構成方法及斷層攝影裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及在使用扇形波束及計算機的計算機斷層攝影裝置(以下稱作“CT裝置”)中，根據投影數據，再構成斷層攝影圖象的方法，特別涉及根據π[rad]以上的逆投影相位寬度的投影數據，再構成斷層攝影圖象的方法，和實現它的CT裝置。
背景技術：
X光CT裝置，被X光源照射，用將透過被檢體的X光配置到與X光源相對的位置的X光檢出器接受光，取得投影數據。這時，以被檢體為中心，使相對的X光源及檢出器，以旋轉軸為中心旋轉，收集X光源及檢出器在不同的旋轉角度(相位)中的投影數據。再構成該投影數據，從而非破壞性地將被檢體的內部圖象化。
在這種X光CT裝置中，有的使用將檢出元件一維(線)狀地配置的單列檢出器，有的使用將檢出元件二維狀地配置的多列檢出器。
最簡單的X光CT裝置中的攝影方式，是使X光源及檢出器以旋轉軸為中心，在2π的范圍內旋轉而攝影的普通掃描方式，采用該普通掃描方式獲得的投影數據的掃描范圍，是2π[rad]。
另一方面，上述的扇形波束或計算機，以由X光源朝著旋轉軸的中心光束為中心擴大，所以在X光源及檢出器進行一次旋轉的期間，分析1條由X光源朝著檢出器的光束時，相同的投影數據(線積分)，就被2次計測。為了減少被X光曝光，這種數據的冗長性越小越好，有的還采用將掃描范圍定為2π以下的攝影方式。如圖14(a)、(b)所示，X光源的位置和一個檢出元件的位置交換時的光束是等價的，如圖14(c)所示，若將扇形波束的最大扇形角度作為2γm，則當X光源移動π+2γm時，就能夠計測圖象再構成所必需的所有光束的投影數據。就是說，該范圍是最小掃描范圍。
可是，對由這種掃描范圍π+2γm獲得的投影數據，與掃描范圍π時同樣地再構成，則圖象失真，圖象質量劣化。這是因為每個象素成為可以逆投影的數據的相位范圍。就是說，例如圖15所示，象素p1以象素p1為中心，在再構成時使用π以上的相位范圍的數據，但是象素p2以象素p2為中心，在再構成時卻只能使用π以下的相位范圍的數據。
這就意味著投影數據的冗長性因象素而異。將橫軸作為扇形角(中心光束與各光束構成的角度)γ、縱軸作為旋轉相位角β，用表示投影數據的竇腔X線照相(sinogram)表示這種情況后，就成為圖16所示。就是說，圖16是表示最小完全數據組的竇腔X線照相，在其上下用斜線表示的兩個三角的區域，是互相成為冗長的數據。
作為解決這種冗長數據的問題的方法，例如在下述文獻1中，有人提出了給投影數據的所定區域加權的方案。
專利文獻1日本國特開2001-299738號公報 一般來說，在扇形波束用的加權函數w中，要求滿足公式(1)，另外在平行波束用的加權函數w中，要求滿足公式(2)。
Σn=0∞{w(β+2πn,γ)+w(π+β+2γ+2πn,-γ)}=1---(1)]]>Σn=0∞{w(β+2πn)+w(π+β+2πn)}=1---(2)]]>
可是，該加權函數能夠在來自最小完全數據組(掃描范圍π+2γm)或全掃描數據組(掃描范圍2π)的再構成中應用，但是不能在來自掃描范圍處于其中間的數據組的再構成中應用。與此不同，文獻1提出了能夠在中間性的數據組中應用的加權函數。在這里，如圖17所示，設定不依存于實際的物理性的最大扇形角度的假設的扇形角度Γ，使用它后實現來自π+2γm～2π的掃描范圍的投影數據的再構成。
可是，這些現有技術的方案中的加權函數，不能應用于超過2π的掃描范圍，對于超過2π的掃描范圍的數據，要使用不同的加權函數，以掃描范圍2π為界，使用的加權函數不同，在比2π窄的掃描范圍中再構成的結果和由比2π寬的范圍中再構成的結果，噪聲的量及人造物(artifact)強度等圖象質量不同。
另外，在圖17所示的假設的竇腔X線照相上，對于兩個三角形區域，給予旋轉相位方向不同的加權時，朝著相位方向加權函數的形狀成為梯形、三角形或將它們變形成非線形的形狀，掃描范圍越接近2π，就越由梯形接近三角形。這就容易帶來掃描范圍越接近2π，加權函數越成為1以下的區域增多，與所有的加權函數是1的掃描范圍2π時相比，數據參與率大大下降，噪聲顯著增加(即SNR的下降)的結果。
另外，作為一般的問題，再構成處理使用的攝影數據量越多，圖象噪聲就越少。換言之，投影數據寬度(逆投影相位寬度越寬)越寬，圖象噪聲就越少。可是，獲得較寬的相位范圍后，就如圖18所示，意味著冗長地拍攝相同的場所，導致計測容許能力(螺旋間距、光束間距、寢臺移動速度T)的下降。這樣，圖象噪聲量減少和攝影時間縮短就成為此消彼長的關系，兩者的關系會由于攝影目的的不同而變得不適當。
另一方面，為了減少身體動作引起的數據矛盾和由它引起的圖象質量劣化，對相同的數據進行加法運算。就是說，例如在正常掃描中，在X光源及檢出器的一個旋轉的期間，如果被檢體不動，在攝影開始時相位(β＝0)和攝影結束時相位(β＝2π)中，投影數據就一致。可是，由于心臟的跳動及血液的流動等不能完全沒有，所以如圖19(a)～(c)所示，兩投影數據51、52就產生不連續性(數據矛盾)，產生條紋人造物(streakartifact)53、54等顯著的圖象質量劣化。這種不連續性，能夠通過在攝影開始時和結束時，取得同一數據，對它們進行加權相加后減少。可是，在加權相加中，給予較小的加權，就意味著數據的參與率下降，導致SNR的降低。這樣，圖象噪聲量和不連續性的修正效果，就成為此消彼長的關系，兩者的關系經常不適當。
綜上所述，現有技術的斷層攝影裝置，難以實現在任意的逆投影相位寬度中的再構成，以逆投影相位寬度2π為界，發生圖象質量的不連續性，存在著難以修正與在攝影數據中的復雜程度不相稱的冗長性的問題。另外，被檢體的動作引起的數據不連續性也導致圖象質量劣化，存在著難以調整在減少圖象的噪聲量的同時還縮短攝影時間的這種此消彼長的關系的問題。

發明內容
本發明就是為了解決上述現有技術的斷層象再構成方法中的各種問題而研制的，其目的在于提供使用在能夠防止數據的參與率下降、獲得SNR好的圖象的同時，還能夠減少體動人造物、能夠在所有的掃描范圍的攝影數據的再構成中應用的加權函數的再構成方法。
為了達到這種目的，本發明根據考慮體動的程度及冗長性等后設定的任意的修正角度寬度(體動修正范圍)及逆投影相位寬度(再構成使用的觀察方向的寬度)，作成加權函數，使用該加權函數進行圖象再構成。
就是說，本發明的圖象再構成方法結構如下。
在使隔著對象物而相對配置的放射線源及檢出器，以給定的旋轉軸為中心旋轉的同時，用檢出器檢出由所述放射線源放射的、透過對象物的透過線，根據檢出的投影數據，作成所述對象物的關心區域的斷層攝影圖象的再構成方法中，包含求出與所述投影數據的修正角度寬度和逆投影相位寬度對應的加權系數的步驟；對所述投影數據，實行根據所述加權系數的加權處理，求出加權后的投影數據的步驟；使用所述加權后的投影數據，再構成斷層攝影圖象的步驟。
在本發明的再構成方法中，能夠進而包含設定修正角度寬度及逆投影相位寬度中的至少一個的步驟，和根據設定了所述修正角度寬度及所述逆投影相位寬度中在所述設定的步驟中沒有設定的其它值中的一個值進行設定的步驟。
修正角度寬度和逆投影相位寬度，例如設修正角度寬度為επ、逆投影相位寬度為2Fπ時，設定成0≤ε≤(2F-1)(式中ε≠2F-2ceil(log2F))。下面，將ε稱作“修正角度寬度指數”，將F稱作“逆投影相位寬度指數”。
修正角度寬度，是為了除去在1組投影數據和接著它計測的投影數據之間產生的身體活動所引起的數據間的不連續性的同時，還修正數據冗長性的參數；修正角度寬度指數ε，則是表現加權函數的傾斜部的保障寬度的參數。修正角度寬度，例如與為了修正在投影數據的端部中的數據不連續性的區域(以下稱作“數據不連續區域”)的范圍對應后設定。或者還可以與再構成圖象中噪聲量的大小及體動人造物的大小對應后變更。另外，還可以使修正角度寬度與逆投影相位寬度成正比地增減。
逆投影相位寬度(數據寬度)，可以在考慮數據的冗長性及參與SN、圖象的時間寬度(時間分辨力)后決定，能夠設定成最小完全數據組的數據寬度[π+扇形角的最大值的2倍]以上的任意的角度。
根據這些修正角度寬度指數ε及逆投影相位寬度指數F作成的加權函數，將數據不連續區域中的加權(加權系數)，設定成為小于和該數據不連續區域等效的其它區域中的加權，例如能夠將第1子加權函數和將第2子加權函數錯開給定的相位的第2子加權函數相加后，作為歸一化的數據。
具體的說，(1)求出具有和設定的身體動作修正范圍相同大小的冗長性修正區域、即滿足上述公式1或(2)的那種一個加權函數(第1子加權函數)，(2)將和該加權函數相同形狀的加權函數，錯開在掃描范圍內決定的給定的相位寬度后，作為第2子加權函數，(3)將第1子加權函數和第2子加權函數相加，歸一化后(與子加權增益相乘)后求出。
作為子加權函數的一個實際例子，可以列舉具有上底為π-επ、下底為π+επ的梯形的形狀的情況。
應用這樣求出的加權函數的投影數據，成為按照修正角度寬度指數所表示的用戶的要求修正數據間的不連續性、而且沒有冗長性導致的圖象的失真。另外，掃描范圍π以上時，能夠應用于2π以下及2π以上的任意的逆投影相位寬度的投影數據，解決了以掃描范圍2π為界的處理的不連續性的問題。
另外，本發明的斷層攝影圖象的再構成方法，進而包含將所述放射線源放射的扇形波束排列替換處理成平行光束的步驟；為了用所述平行光束再構成的加權函數w(θ)，設投影數據檢出時的旋轉相位(觀察相位)為θ時，使用所述修正角度寬度επ[rad]及根據2(N-1)≤F-ε/2＜2N(N為零以上的整數)獲得的N，[數學式2A]
w(θ)＝0if[θ＜Poπ]w(θ)＝(P7π+θ)W1/(επ)if[Poπ≤θ＜P1π，ε＞0]w(θ)＝0if[Poπ≤θ＜P1π，ε＝0]w(θ)＝W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜P2π，ε＞0，V1＝0]w(θ)＝((θ-P1π)*(W1*4/ε)/2π)+W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜P2π，ε＞0，V1≠0]w(θ)＝W1if[P1π≤θ＜P2π，ε＝0]w(θ)＝((θ-P3π)*W1/(επ))+W2if[P2π≤θ＜P3π，ε＞0]w(θ)＝W2if[P3π≤θ＜P4π]w(θ)＝((P4π-θ)*W1/(επ))+W2if[P4π≤θ＜P5π，ε＞0]w(θ)＝W1*V2*2/εif[P5π≤θ＜P6π，ε＞0，V1＝0]w(θ)＝((P6π-θ)*(W1*4/ε)/2π+W1*V2*2/εif[P5π≤θ＜P6π，ε＞0，V1≠0]w(θ)＝W1if[P5π≤θ＜P6π，ε＝0]w(θ)＝(P7π-θ)W1/(επ)if[P6π≤θ＜P7π，ε＞0]w(θ)＝0if[P6π≤θ＜P7π，ε＝0]w(θ)＝0if[P7π≤θ]在這里，上式中的各變量，取決于[數學式2B]
V1＝ε-F+2(N-1)if[ε-F+2(N-1))＞0]V2＝ε/2-V1M＝2NW1＝1/2NW2＝1/2(N-1)if[ε≤0]W2＝2*W1 if[ε＞0，F＜M]W2＝(2*(M-F)+ε)*W1/ε+W1 if[ε＞0，M≤F]AA＝-FBB＝-F+εCC＝M-FDD＝M-F+εEE＝F-M-εFF＝F-MGG＝F-εHH＝FPo＝AAP1＝BB if[F＜M/2+ε/2]P1＝EE if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P1＝BB if[M/2+ε≤F]P2＝BB if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P2＝EE if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P2＝CC if[M+ε/2≤F]P3＝FF if[M/2+ε/2≤F＜M]P3＝CC if[M≤F＜M+ε/2]P3＝EE if[M+ε/2≤F]P4＝CC if[M/2+ε/2≤F＜M]P4＝FF if[M≤F＜M+ε/2]P4＝DD if[M+ε/2≤F]P5＝GG if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P5＝DD if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P5＝FF if[M+ε/2≤F]P6＝GG if[F＜M/2+ε/2]P6＝DD if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P6＝GG if[M/2+ε≤F]P7＝HH中的各式。
上述的加權函數，能夠使用下列的公式(4)～公式(8)，用公式(3)表現。

Wp(θ)=G·{Ws(θ2π-θc1,η,ϵ)+Ws(θ2π-θc2,η,ϵ)}---(3)]]>Ws(ξ,η,ϵ)=0if|ξ|≥(η+ϵ/2)21if|ξ|≥(η-ϵ/2)21ϵ/2·(η+ϵ/22-|θ|)otherwise,---(4)]]>θc1=-2η+ϵ-F2---(5)]]>θc2=2η+ϵ-F2---(6)]]>η＝2N-1(7)G＝2-N(8)式中，Ws是平行光束用的子加權，θ為觀察相位，θC1和θC2為子加權的中心觀察相位，η為子加權基準寬度，G為子加權增益，N是成為2(N -1)≤F-ε/2＜2N的零以上的整數。用戶輸入修正角度寬度指數ε、逆投影寬度指數F中的至少1個，其他自動決定。
或者將子加權非線性化地修正公式(3)，還可以作為非線性的加權函數。就是說，使用上述公式(4)～公式(8)及公式(9)，用公式(3’)表示非線性的加權函數。
Wp(θ)=G·{NL(Ws(θ2π-θc1,η,ϵ))+NL(Ws(θ2π-θc2,η,ϵ))}---(3′)]]>NL(w)＝3w2-2w3(9) 關于扇形波束，設扇形波束的投影相位為θ、扇形角度為γ時的扇形波束再構成用的加權函數w(θ，γ)，使用所述修正角度寬度επ[rad]及根據2(N-1)≤F-ε/2＜2N(N為零以上的整數)獲得的N，[數學式5A]w(θ，γ)＝0if[θ＜Poπ]w(θ，γ)＝(P7π+θ)W1/(επ)if[Poπ≤θ＜P1π，ε＞0]w(θ，γ)＝0if[Poπ≤θ＜P1π，ε＝0]w(θ，γ)＝W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜P2π+απ，ε＞0，V1＝0]w(θ，γ)＝((θ-P1π)*(W1*4/ε)/2π)+W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜P2π+απ，ε＞0，V1≠0]w(θ，γ)＝W1if[P1π≤θ＜P2π+απ，ε＝0]w(θ，γ)＝((θ-P3π-απ)*W1/(επ))+W2if[P2π+απ≤θ＜P3π+απ，ε＞0]w(θ，γ)＝W2if[P3π+απ≤θ＜P4π+απ]w(θ，γ)＝((P4π+απ-θ)*W1/(επ))+W2if[P4π+απ≤θ＜P5π+απ，ε＞0]w(θ，γ)＝W1*V2*2/εif[P5π+απ≤θ＜P6π，ε＞0，V1＝0]w(θ，γ)＝((P6π-θ)*(W1*4/ε)/2π+W1*V2*2/εif[P5π+απ≤θ＜P6π，ε＞0，V1≠0]w(θ，γ)＝W1if[P5π+απ≤θ＜P6π，ε＝0]w(θ，γ)＝(P7π-θ)W1/(επ)if[P6π≤θ＜P7π，ε＞0]w(θ，γ)＝0if[P6π≤θ＜P7π，ε＝0]w(θ，γ)＝0if[P7π≤θ]在這里，上式中的各變量，取決于[數學式5B]
V1＝ε-F+2(N-1)if[ε-F+2(N-1)＞0]V2＝ε/2-V1M＝2NW1＝1/2NW2＝1/2(N-1)if[ε≤0]W2＝2*W1 if[ε＞0，F＜M]W2＝(2*(M-F)+ε)*W1/ε+W1if[ε＞0，M≤F]AA＝-FBB＝-F+εCC＝M-FDD＝M-F+εEE＝F-M-εFF＝F-MGG＝F-εHH＝FPo＝AAP1＝BB if[F＜M/2+ε/2]P1＝EE if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P1＝BB if[M/2+ε≤F]P2＝BB if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P2＝EE if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P2＝CC if[M+ε/2≤F]P3＝FF if[M/2+ε/2≤F＜M]P3＝CC if[M≤F＜M+ε/2]P3＝EE if[M+ε/2≤F]P4＝CC if[M/2+ε/2≤F＜M]P4＝FF if[M≤F＜M+ε/2]P4＝DD if[M+ε/2≤F]P5＝GG if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P5＝DD if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P5＝FF if[M+ε/2≤F]P6＝GG if[F＜M/2+ε/2]P6＝DD if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P6＝GG if[M/2+ε≤F]P7＝HH中的各式。
關于扇形波束的加權函數Wf(θ，γ)，使用和上述的關于平行波束的加權函數Wp(θ)相同的表現方法后，可以用公式(10)表現，還可以用使用非線性化的子加權的公式(10’)表現。關于扇形波束，可以使用它們中的某一個。
Wf(θ,γ)=G·{Ws(θ-γ2π-θc1,η,ϵ)+Ws(θ-γ2π-θc2,η,ϵ)}---(10)]]>Wf(θ,γ)=G·{NL(Ws(θ-γ2π-θc1,η,ϵ))+NL(Ws(θ-γ2π-θc2,η,ϵ))}---(10′)]]> 另外，在本發明的斷層攝影圖象的再構成方法中，所述投影數據，也可以是所述放射線源及檢出器的旋轉一起，一邊進行所述對象物的旋轉軸方向的移動，一邊檢出的數據，這時，包含插補投影數據，作成與所述旋轉軸正交的面的投影數據的步驟(稱作“二維逆投影處理”)。
本發明的斷層攝影裝置，其特征在于是在具備放射線源及檢出器(它們隔著對象物而相對配置)、再構成單元(該單元根據用所述檢出器檢出的投影數據，作成所述對象物的關心區域的斷層攝影圖象)、攝影控制單元(該單元控制所述放射線源、檢出器及再構成單元)的斷層攝影裝置中，所述再構成單元搭載上述的斷層攝影圖象的再構成方法。
在本發明的斷層攝影裝置中，攝影控制單元可以利用攝影部位變更逆投影相位寬度，例如擴大逆投影相位寬度，提高SNR后拍攝。或者縮小逆投影相位寬度，提高時間分辨力后拍攝。另外，本發明的斷層攝影裝置具有使對象物向旋轉軸方向移動的單元，攝影控制單元能夠與對象物向旋轉軸方向移動的移動速度對應，變更再構成使用的修正角度寬度及/或逆投影相位寬度。
在本發明的斷層攝影裝置中，所述檢出器，既可以是單列檢出器，也可以是多列檢出器。是多列檢出器時，所述再構成單元即使對于檢出器的各列使用相同的加權系數，也至少可以對于一個檢出器的列，使用和其它的列不同的加權系數。
另外，本發明的斷層攝影裝置，具備接收來自用戶的關于所述修正角度寬度和逆投影相位寬度的信息的輸入單元。
采用本發明后，能夠與扇形波束及平行波束中的任何一個的逆投影對應，而且可以進行使用能夠應用于從提高了參與率的狹窄的逆投影相位寬度起，到具有數據冗長性的寬廣的逆投影相位寬度為止的連續的相位寬度的加權函數的再構成，能夠獲得消除了再構成引起的數據的不連續性及噪聲的高質量的斷層攝影圖象。
具體的說，在本發明的加權函數中，將修正角度寬度指數ε設定成0以上(ε＞0)，從而為了保持最低限度的修正角度寬度而不成為矩形形狀。例如考慮平行光束用的加權形狀時，如果按照現有技術的加權的想法，逆投影相位寬度指數F＝1.0時的加權，就成為圖11(a)所示的矩形形狀。而本發明的在相同的逆投影相位寬度指數F＝1.0的情況下，將修正角度寬度指數ε設定成0.2時的加權，卻成為該圖(a)所示的那種二段的梯形形狀，保持著加權傾斜。這就意味著采用本發明的加權函數后，由于相位0時和相位2π時的數據不連續性被其相對的數據——相位π的數據抑制，所以能夠減少活動的影響。將加權函數非線性化后，可以獲得更加良好的結果。


圖1是表示本發明應用的X光CT裝置的整體結構的圖。
圖2是說明本發明的X光CT裝置采用的攝影方式的圖。
圖3是表示本發明的X光CT裝置的檢出器的圖，(a)表示單列檢出器，(b)是表示多列檢出器。
圖4是表示本發明的圖象再構成的步驟的圖，(a)表示第1實施方式，(b)表示第2實施方式。
圖5是講述由扇形波束投影數據向平行光束投影數據的排列替換的圖。
圖6是講述本發明的斷層象再構成方法采用的加權函數的概念的圖。
圖7是講述本發明的斷層象再構成方法采用的平行光束逆投影用加權函數的示例的圖。
圖8是講述本發明的斷層象再構成方法采用的平行光束逆投影用加權函數的示例的圖。
圖9是講述使用多列檢出器的CT裝置中，按照各列應用不同的加權函數的時的圖。
圖10是講述本發明的斷層象再構成方法采用的扇形波束逆投影用加權函數的示例的圖。
圖11是講述本發明采用的加權函數的形狀的圖。
圖12是表示加權形狀和再構成圖象中的活動人造物的關系的圖。
圖13是表示采用本發明的再構成方法后的再構成圖象和采用現有技術的再構成方法后的再構成圖象的比較的圖。
圖14是為了講述X光CT中的冗長性的圖。
圖15是講述根據最小逆投影相位寬度π+2γm的數據進行逆投影時，冗長性因象素而異的圖。
圖16是表示最小完全數據組的竇腔X線照相的一個示例的圖。
圖17是表示現有技術的竇腔X線照相在假設的竇腔X線照相上被劃分成包含2個三角形區域的3個以下的區域，對于2個三角形區域在旋轉相位方向上給予不同的加權的加權函數的圖。
圖18是為了講述圖象噪聲和攝影時間的關系的圖。
圖19是為了講述攝影時間和被檢體的活動的圖。
具體實施例方式下面，參照附圖，講述本發明的實施方式。
圖1是表示為了實現本發明的斷層攝影圖象的再構成方法的CT裝置的概要的圖形。該CT裝置，主要由掃描器40、操作組件50和用于承載被檢體并移動的寢臺60構成。
掃描器40，由中央處理控制裝置400、X光控制裝置401、高電壓發生裝置402、高壓開關組件403、X光發生裝置404、X光檢出器405、前置放大器406、掃描器控制裝置407、驅動裝置408、準直儀控制措施409、寢臺控制裝置410、寢臺移動計測裝置411等構成。
操作組件50，包括由顯示裝置、輸入裝置、存儲裝置等構成的輸出入裝置51，和由再構成運算裝置及圖象處理裝置等構成的演算裝置52。輸入裝置，由鼠標及鍵盤等構成，是輸入寢臺移動速度信息及再構成位置等的計測·再構成參數的元件。在本發明中，作為為了進而求出在獲得的投影數據的圖象再構成中使用的加權函數所必需的參數，用戶能夠設定修正角度寬度指數ε和逆投影相位寬度指數F，這些指數也由輸入裝置輸入。關于修正角度寬度指數ε和逆投影相位寬度指數F，將在后文詳述。存儲裝置，存儲輸入裝置輸入的信息及運算裝置52中的處理結果等。顯示裝置，顯示這些信息及再構成圖象等的各種數據。再構成運算裝置，是處理X光檢出器獲得的數據的裝置；圖象處理裝置，則對再構成圖象等實施各種處理后，在顯示裝置上顯示。
中央處理控制裝置400，根據操作組件50的輸入裝置輸入的攝影條件(寢臺移動速度、管電流、管電壓、薄片位置等)及再構成參數(關心區域、再構成圖象尺寸、逆投影相位寬度、再構成濾波器函數等)，向X光控制裝置401、寢臺控制裝置410及掃描器控制裝置407發送攝影所需的控制信號，接收攝影開始信號后，開始攝影。開始攝影后，由X光控制裝置401向高電壓發生裝置402發送控制信號，高電壓將高壓開關組件403集合到一起后，被外加給X光發生裝置404，由X光發生裝置404射出的X光，照射到被檢體上，其透過光被射入X光檢出器405。同時，由掃描器控制裝置407向驅動裝置408發送控制信號，X光發生裝置404、X光檢出器405及前置放大器406在被檢體的周圍受到旋轉控制。在進行如圖2(a)所示的那種圓形軌道掃描(正常掃描)41時，在其旋轉期間，乘載被檢體的寢臺60在寢臺控制裝置410的作用下靜止。而在進行如圖2(b)所示的那種螺旋軌道掃描42時，則使寢臺60以給定的間距，向X光發生裝置404等的旋轉軸方向移動。此外，在螺旋掃描方式中，將檢出元件的旋轉軸方向寬度D，與在攝影系統旋轉一圈的期間，寢臺對攝影系統而言相對性地移動的距離Δx之比(D/Δx)，定義為螺旋間距；將檢出器與旋轉軸方向全長之比，定義為“光束間距”，它們越高，就越能在短時間內拍攝同一范圍，表示性能越高。一般來說，考慮了相對數據后，螺旋間距被使用到能夠幾乎將所有的攝影區域完全覆蓋的“2”程度為止。
X光發生裝置404射出的X光，其照射區域，受到被準直儀控制裝置409控制的準直儀412的限制，一邊在被檢體內的各組織中被吸收(衰減)，一邊透過被檢體，用X光檢出器405檢出。用X光檢出器405檢出的X光，在那里變換成電流，用前置放大器406放大后，作為投影數據信號輸入操作組件50的演算裝置52。輸入演算裝置52的投影數據信號，在演算裝置52的再構成運算裝置中被圖象再構成處理。該再構成圖象，被輸出入裝置51內的存儲裝置保存，在顯示裝置上作為CT圖象顯示。
X光檢出器405，可以是圖3(a)所示的那種檢出元件一維排列的單一排列檢出器11或該圖(b)所示的那種單一排列檢出器朝旋轉軸方向(圖中的箭頭方向)多列平行排列而成的多列檢出器12中的某一個。此外，在圖3(a)中，直線狀地表示出檢出器11，但是通常使用將檢出元件圓弧狀排列，以便使從X光源10到各檢出器元件的距離及鄰接的X光束間的角度相等的檢出器。在單列檢出器中，X光束與旋轉軸正交。多列檢出器時，雖然能夠一次拍攝比單列檢出器更廣的范圍，但是隨著從中央途徑(中央列)向旋轉軸方向的分離，X光束對旋轉軸而言，具有傾斜角(錐角)。
在再構成運算裝置中實行的處理，例如是將由扇形波束獲得的扇形波束投影數據與平行形狀的平行光束投影數據對應的排列替換處理，在求出能夠應用于扇形波束投影數據或平行光束投影數據的加權函數的同時、對這些投影數據應用加權函數的數據處理，對于平行投影數據重疊再構成濾波器、生成濾波處理平行光束投影數據的濾波修正處理，將濾波處理平行光束投影數據逆投影到與關心區域對應的逆投影區域的逆投影處理，對螺旋軌道掃描時獲得的數據進行數據插補、作成圓形軌道那樣的數據的數據插補處理等。另外，檢出器405是如圖3(b)所示的那種多列檢出器時，還進而對投影數據的各列進行與依存于放射線的傾斜角度的系數相乘的錐角度修正處理。
接著，講述上述結構的X光CT裝置中的斷層攝影圖象的再構成方法。圖4(a)表示再構成方法的步驟。攝影方式可以是圓形軌道掃描、螺旋掃描中的任何一個，但在這里講述圓形軌道掃描時的情況。
前已敘及，由X光發生裝置404射出的X光照射被檢體，其透過光射入X光檢出器405的同時，X光發生裝置404、X光檢出器405及前置放大器406在被檢體的周圍旋轉而獲得投影數據(步驟101)。掃描范圍是取決于輸入裝置輸入的逆投影相位寬度指數F的2Fπ，作為平行光束考慮時，是π以上。就是說，作為逆投影相位寬度指數F，被輸入滿足F≥0.5的數值。圓形軌道掃描時，用戶考慮X光的被曝量、時間分辨力、噪聲等后，決定適當的值。
首先，將獲得的扇形波束投影數據排列替換成平行光束投影數據(步驟102)。該排列替換處理，從圖5(a)所示的那種旋轉軸方向看，由放射線狀照射的扇形波束，組合不同的相位、不同的扇形角的數據，從圖5(b)所示的那種旋轉軸方向看，是變換成平行的平行光束的處理。此外，圖5中，S1、S2表示放射線源及檢出器的位置。作為再構成法大多使用的逆投影處理，計算在各投影相位中，通過再構成象素的X光束的檢出器上的地址，但使用平行光束后，在這種地址計算中，不需要進行花費處理時間的運算負荷高的反三角函數及X線源和再構成象素的距離的計算，反三角函數被置換成積和運算。所以，與排列替換處理所需的運算時間的增加無關，具有高速化的優點。
接著，作為數據修正處理，進行投影數據的體動修正及為了消除冗成性引起的圖象失真而進行的修正(步驟103)。在數據修正處理中，根據輸入裝置輸入的修正角度寬度指數ε及逆投影相位寬度指數F，求出對平行光束適用的加權函數w(θ)。修正角度寬度指數ε，是為了消除體動引起的數據的不連續性而由用戶考慮與被檢體的攝影部位等對應的體動的程度后設定的數據，將修正角度寬度定為επ時，修正角度寬度就被設定成為不超過[掃描寬度(2Fπ)-π]的范圍、即0≤ε≤(2F-1)。
加權函數w(θ)(θ為投影相位)，假如如圖6所示，關于用修正角度寬度επ決定的投影數據的修正區域，滿足公式(1)(扇形波束時)或公式(2)(平行波束時)，[數學式7]Σn=0∞{w(β+2πn,γ)+w(π+β+2γ+2πn,-γ)}=1---(1)]]>Σn=0∞{w(β+2πn)+w(π+β+2πn)}=1---(2)]]>求出下底是π+επ、上底是π-επ的梯形形狀的子加權函數Ws(θ)，對于數據寬度中心而言，將該子加權函數Ws(θ)錯開用掃描寬度2Fπ決定的給定的相位的量(2Fπ-(π+επ))相加，歸一化后獲得。歸一化是使平均各相位的加權的結果成為1的處理。
具體的說，使用滿足2(N-1)≤F-ε/2＜2N(N為0以上的整數)的N，利用下式求出。

w(θ)＝0if[θ＜Poπ]w(θ)＝(P7π+θ)W1/(επ)if[Poπ≤θ＜P1π，ε＞0]w(θ)＝0if[Poπ≤θ＜P1π，ε＝0]w(θ)＝W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜P2π，ε＞0，V1＝0]w(θ)＝((θ-P1π)*(W1*4/ε)/2π)+W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜P2π，ε＞0，V1≠0]w(θ)＝W1if[P1π≤θ＜P2π，ε＝0]w(θ)＝((θ-P3π)*W1/(επ))+W2if[P2π≤θ＜P3π，ε＞0]w(θ)＝W2if[P3π≤θ＜P4π]w(θ)＝((P4π-θ)*W1/(επ))+W2if[P4π≤θ＜P5π，ε＞0]w(θ)＝W1*V2*2/εif[P5π≤θ＜P6π，ε＞0，V1＝0]w(θ)＝((P6π-θ)*(W1*4/ε)/2π+W1*V2*2/εif[P5π≤θ＜P6π，ε＞0，V1≠0]w(θ)＝W1if[P5π≤θ＜P6π，ε＝0]w(θ)＝(P7π-θ)W1/(επ)if[P6π≤θ＜P7π，ε＞0]w(θ)＝0if[P6π≤θ＜P7π，ε＝0]w(θ)＝0if[P7π≤θ]在這里，上式中的各變量，取決于[數學式8B]
V1＝ε-F+2(N-1)if[ε-F+2(N-1))＞0]V2＝ε/2-V1M＝2NW1＝1/2NW2＝1/2(N-1)if[ε≤0]W2＝2*W1 if[ε＞0，F＜M]W2＝(2*(M-F)+ε)*W1/ε+W1if[ε＞0，M≤F]AA＝-FBB＝-F+εCC＝M-FDD＝M-F+εEE＝F-M-εFF＝F-MGG＝F-εHH＝FPo＝AAP1＝BB if[F＜M/2+ε/2]P1＝EE if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P1＝BB if[M/2+ε≤F]P2＝BB if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P2＝EE if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P2＝CC if[M+ε/2≤F]P3＝FF if[M/2+ε/2≤F＜M]P3＝CC if[M≤F＜M+ε/2]P3＝EE if[M+ε/2≤F]P4＝CC if[M/2+ε/2≤F＜M]P4＝FF if[M≤F＜M+ε/2]P4＝DD if[M+ε/2≤F]P5＝GG if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P5＝DD if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P5＝FF if[M+ε/2≤F]P6＝GG if[F＜M/2+ε/2]P6＝DD if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P6＝GG if[M/2+ε≤F]P7＝HH中的各式。
該平行光束用加權函數Wp，能夠使用下列的公式(4)～公式(8)，用公式(3)表現。

Wp(θ)=G·{Ws(θ2π-θc1,η,ϵ)+Ws(θ2π-θc2,η,ϵ)}---(3)]]>Ws(ξ,η,ϵ)=0if|ξ|≥(η+ϵ/2)21if|ξ|≥(η-ϵ/2)21ϵ/2·(η+ϵ/22-|θ|)otherwise,---(4)]]>θc1=-2η+ϵ-F2---(5)]]>θc2=2η+ϵ-F2---(6)]]>η＝2N-1(7)G＝2-N(8)式中，Ws是平行光束用的子加權，θ為觀察相位，θC1和θC2為子加權的中心觀察相位，η為子加權基準寬度，G為子加權增益，N是成為2(N -1)≤F-ε/2＜2N的0以上的整數。用戶輸入修正角度寬度指數ε、逆投影寬度指數F中的至少1個，其他自動決定。
或者將子加權非線性化地修正公式(3)，還可以作為非線性的加權函數。就是說，使用上述公式(4)～公式(8)及公式(9)，用公式(3’)表示非線性的加權函數。
Wp(θ)=G·{NL(Ws(θ2π-θc1,η,ϵ))+NL(Ws(θ2π-θc2,η,ϵ))}---(3′)]]>NL(w)＝3w2-2w3(9)
具體的說，圖7及圖8表示出修正角度寬度指數ε＝0.2時及ε＝0.8時的加權函數。此外，在圖7及圖8中，(a)、(b)、(c)分別表示逆投影相位寬度指數F為0.9、1.0、1.1時的情況。如該圖所示，該加權函數，在設定逆投影相位寬度指數F后，能夠實現在π以上的任意的投影數據中都可以應用的加權。另外，設定修正角度寬度指數ε后，在逆投影相位寬度具有1.3π及2π等任何值時，也能夠獲得一定的修正效果——可以修正數據端部的不連續性。進而，該加權函數能夠對于平行光束的所有的溝道位置(與扇形波束的扇形角度位置對應的位置)，使用相同的加權函數，能夠用較少的存儲器存放加權。另外，按照本實施方式的方法，能夠不使用限定相位寬度的加權，在CT再構成中能夠包含冗長數據。此外，修正角度寬度指數ε＝0時，能夠獲得和現有技術同樣的重視減少噪聲的投影象。
接著，對于應用這樣求出的加權函數的平行光束投影數據，在溝道方向重疊再構成濾波器函數后實施再構成濾波處理(步驟104)，接著進行逆投影處理，獲得CT圖象(步驟105)。作為再構成濾波器及逆投影處理，能夠采用眾所周知的方法。
此外，在以上講述的實施方式中，講述了使用單列檢出器的CT裝置。但在使用多列檢出器的CT裝置時，由于在旋轉軸方向上配置的多列檢出元件，能夠獲得投影數據，所以對每個列的投影數據，分別進行上述的排列替換處理(步驟102)，實施使用加權函數的修正處理(步驟103)。接著，將與各自的列對應的數錐角的余弦和平行光束投影數據相乘，進行在各列的平行光束的溝道方向上重疊再構成濾波函數的再構成濾波處理，進而實施三維逆投影處理，從而可以和使用單列檢出器的CT裝置同樣的CT圖象。在這里，各列的投影數據所應用的加權函數，既可以是相同的，也可以是不同的。能夠在考慮攝影部位的活動后分別設定修正角度寬度指數。例如，在正常掃描中，拍攝多個部位時，在重視噪聲量的部位擴大逆投影相位寬度2Fπ，在重視時間分辨力的部位縮小逆投影相位寬度2Fπ。或者如圖9所示，由于與圖象再構成的象素的位置對應，數據冗長性不同，所以為了有效地使用數據，與其冗長度對應，使修正角度寬度不同。例如在冗長性高的位置，擴大修正角度寬度；在冗長性低的位置，縮小修正角度寬度。
另外，逆投影處理(步驟105)，作為三維逆投影處理，除了現有技術的手法以外，還可以采用本發明申請人提出的再構成手法(特開2004-188613號公報)。該手法是通過計算表示對于平行光束投影數據的溝道方向位置而言的放射線源位置的曲線的近似直線，從而將現有技術的arcsin運算減化的手法，采用該手法后，與現有技術的再構成手法相比，能夠實現大幅度的高速化。
另外，在上述實施方式中，以圓形軌道掃描的投影數據為例進行了講述。但是螺旋軌道掃描時也同樣能夠應用。但是，螺旋軌道掃描時和被檢體活動時一樣，由于攝影端部相位中的數據的不連續性，所以只在濾波修正二維逆投影中，在該位置產生條紋狀的人造物。因此，如圖2(b)所示，對于螺旋軌道獲得的數據，進行數據插補，修正成圓形軌道數據，然后進行濾波修正處理。這種數據插補，在圖4所示的再構成步驟中，在向平行光束投影數據的排列替換(步驟102)之前進行。就是說，首先對螺旋軌道掃描獲得的投影數據，朝著寢臺的移動方向進行數據插補，作成圓形軌道那樣的數據。對于這樣數據插補的投影數據，進行上述的排列替換處理(步驟102)、使用加權函數的修正處理(步驟103)、再構成濾波處理(步驟104)及逆投影處理(步驟105)后，可以和圓形軌道數據同樣地獲得CT圖象。
另外，在螺旋軌道掃描中的攝影端部產生的人造物的程度，取決于X光源的移動軌跡中的不連續的程度。就是說，人造物的程度因被檢體的移動速度(寢臺移動速度)而變。所以，在決定修正角度寬度指數ε及逆投影相位寬度指數F之際，在正常掃描時考慮的X光的被曝量、時間分辨力、噪聲等的基礎上，還需要考慮寢臺的移動速度。例如移動速度快時，減小F。減小F后，可以設定的ε的最大值也變小。但是為了獲得修正效果，最好盡量使ε變大。
以上，作為本發明的再構成方法的一種實施方式，講述了在平行光束投影數據中應用加權函數的再構成方法。但是本發明還能夠應用與來自扇形波束投影數據的再構成方法。下面，作為本發明的第2實施方式，講述來自扇形波束投影數據的再構成方法。圖4(b)表示出再構成方法的步驟的一個例子。
在本實施方式中，不平行替換獲得的扇形波束投影數據，而進行投影數據的體動修正及為了消除冗長性所引起的圖象失真的修正(步驟112)。數據修正處理，和第1實施方式一樣，根據輸入裝置輸入的修正角度寬度指數ε及逆投影相位寬度指數F，求出對于扇形波束應用的加權函數w(θγ)。具體的說，使用滿足2(N-1)≤F-ε/2＜2N(N為0以上的整數)的N，利用下式求出。

w(θ，γ)＝0if[θ＜Poπ]w(θ，γ)＝(P7π+θ)W1/(επ)if[Poπ≤θ＜P1π，ε＞0]w(θ，γ)＝0if[Poπ≤θ＜P1π，ε＝0]w(θ，γ)＝W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜Pxπ+απ，ε＞0，V1＝0]w(θ，γ)＝((θ-P1π)*(W1*4/ε)/2π)+W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜P2π+απ，ε＞0，V1≠0]w(θ，γ)＝W1if[P1π≤θ＜P2π+απ，ε＝0]w(θ，γ)＝((θ-P3π-απ)*W1/(επ))+W2if[P2π+απ≤θ＜P3π+απ，ε＞0]w(θ，γ)＝W2if[P3π+απ≤θ＜P4π+απ]w(θ，γ)＝((P4π+απ-θ)*W1/(επ))+W2if[P4π+απ≤θ＜P5π+απ，ε＞0]w(θ，γ)＝W1*V2*2/εif[P5π+απ≤θ＜P6π，ε＞0，V1＝0]w(θ，γ)＝((P6π-θ)*(W1*4/ε)/2π+W1*V2*2/εif[P5π+απ≤θ＜P6π，ε＞0，V1≠0]w(θ，γ)＝W1if[P5π+απ≤θ＜P6π，ε＝0]w(θ，γ)＝(P7π-θ)W1/(επ)if[P6π≤θ＜P7π，ε＞0]w(θ，γ)＝0if[P6π≤θ＜P7π，ε＝0]w(θ，γ)＝0if[P7π≤θ]在這里，上式中的各變量，取決于[數學式11B]
V1＝ε-F+2(N-1)if[ε-F+2(N-1)＞0]V2＝ε/2-V1M＝2NW1＝1/2NW2＝1/2(N-1)if[ε≤0]W2＝2*W1 if[ε＞0，F＜M]W2＝(2*(M-F)+ε)*W1/ε+W1if[ε＞0，M≤F]AA＝-FBB＝-F+εCC＝M-FDD＝M-F+εEE＝F-M-εFF＝F-MGG＝F-εHH＝FPo＝AAP1＝BB if[F＜M/2+ε/2]P1＝EE if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P1＝BB if[M/2+ε≤F]P2＝BB if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P2＝EE if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P2＝CC if[M+ε/2≤F]P3＝FF if[M/2+ε/2≤F＜M]P3＝CC if[M≤F＜M+ε/2]P3＝EE if[M+ε/2≤F]P4＝CC if[M/2+ε/2≤F＜M]P4＝FF if[M≤F＜M+ε/2]P4＝DD if[M+ε/2≤F]P5＝GG if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P5＝DD if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P5＝FF if[M+ε/2≤F]P6＝GG if[F＜M/2+ε/2]P6＝DD if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P6＝GG if[M/2+ε≤F]P7＝HH中的各式。
或者扇形波束用加權函數Wf(θ，γ)，使用和上述的關于平行波束的加權函數Wp(θ)相同的表現方法后，可以用公式(10)表現，還可以用使用非線性化的子加權的公式(10’)表現。

Wf(θ,γ)=G·{Ws(θ-γ2π-θc1,η,ϵ)+Ws(θ-γ2π-θc2,η,ϵ)}---(10)]]>Wf(θ,γ)=G·{NL(Ws(θ-γ2π-θc1,η,ϵ))+NL(Ws(θ-γ2π-θc2,η,ϵ))}---(10′)]]> 圖10是表示采用本實施方式的扇形波束逆投影用的加權函數的一個例子。在這里，雖然用竇腔X線照相表示，但是該加權函數被替換成平行光束，如果在γ＝0中看，能夠如圖7(a)～(c)及圖8(a)～(c)所示，利用F和ε的值，改變加權形狀。在γ＝0中，成為F＝M/2+ε/2或F＝M/2+ε時，就如圖7(c)所示；成為M/2+ε＜F＜M+ε/2時，就成為圖7(a)所示。另外，成為M/2+ε＜F＝M時，就成為圖7(b)所示。在這里，M是M＝2N，N是2(N-1)≤F-ε/2＜2N。這樣，加權函數能夠利用F和ε的值，改變加權形狀，F、ε的值越大，動作的影響就越被修正，ε的值越小，噪聲就越減少。按照部位改變ε的值后，能夠獲得更加良好的結果圖象。
接著，對應用這樣求出的加權函數的扇形波束投影數據，在溝道方向上重疊再構成濾波函數，實施再構成濾波處理(步驟113)，再接著進行反三角函數運算和伴隨著X光源與再構成象素間的距離計算的逆投影處理，獲得CT圖象(步驟114)。作為再構成濾波及逆投影處理，可以采用眾所周知的方法。
在本實施方式中，通過設定修正角度寬度，從而在逆投影相位寬度具有任何值時，也能夠以一定的修正效果，修正數據端部的不連續性。
此外，本實施方式，如圖4(b)所示，不進行由扇形波束向平行光束的排列替換處理，可以在逆投影處理中進行反三角函數運算和X光源與再構成象素間的距離計算的再構成方法中應用，或者在用加權函數修正扇形波束投影數據后，進行向平行光束的排列替換處理、再構成濾波處理、逆投影處理的再構成方法中應用。另外，扇形波束投影數據的加權處理，還可以作為連續掃描及螺旋軌道掃描中的投影數據的切出窗使用。具體的說，能夠在一邊將造影攝影及CT裝置作為監視器使用，一邊進行手術及溫熱治療等的應急(interventional)攝影中應用。
在使用以上講述的加權函數的處理中，修正角度寬度和逆投影相位寬度，既可以使用預先作為默認設定的值，也可以由用戶至少任意設定一個。另外，還可以根據作為預先默認或者由用戶設定的修正角度寬度及逆投影相位寬度，不在攝影之前求出加權函數，對取得的投影數據，事后求出加權函數后應用。事后時，變更修正角度寬度、逆投影相位寬度后應用。
通過以上的有關本發明的各種實施例的講述，可以表明達到了本發明的目的。可是，它們只是為了說明及例示而已，本發明并不局限于以上講述的情況。
另外，在本實施方式中，講述了使用X光的斷層攝影裝置，但本發明并不局限于此，它還可以在使用中性子線、陽電子、伽馬線及光的斷層攝影裝置中應用。另外，掃描方式也不局限于第1代、第2代、第3代、第4代中的某一個，在搭載多個X光源的多管球CT、陰極掃描CT、電子束CT及C臂型CT中也能應用。另外，檢出器形狀也在以X光源為中心的圓筒表面配置的檢出器、平面檢出器、在以X光源為中心的球面配置的檢出器、以旋轉軸為中心在圓筒表面配置的檢出器等任何一個檢出器都能應用。
實施例 為了比較本發明的再構成方法和使用現有技術的加權函數的再構成方法，通過模擬求出再構成圖象中的活動人造物及圖象SD值和進行了評價。幾何學采用了錐形光束的幾何學。
[模擬1]使用將逆投影相位寬度指數固定成F＝1.1、而使修正角度寬度指數ε在0.0、0.2、0.4、0.6中變化后作成的加權，再構成圖象，在再構成圖象中確認了活動人造物的發生。圖12表示加權形狀和再構成圖象。該圖(a)所示的修正角度寬度ε＝0時，由于沒有保持加權的傾斜，所以表現出較強的活動人造物。(b)所示的ε＝0.2時，相當于現有技術的加權，雖然能夠看到若干改善，但是不充分。與此不同，在本發明的再構成方法(c)、(d)中，活動人造物顯著改善。
[模擬2]使用將修正角度寬度指數ε固定成＝0.4、而使逆投影相位寬度指數F在0.8、0.9、1.0、1.1中變化后，確認了活動人造物的發生。另外，即使在現有技術的再構成方法中，使用使逆投影相位寬度指數同樣變化的加權函數后，也確認了活動人造物的發生。此外，在現有技術的加權函數中，如果逆投影相位寬度指數被決定，就自動地決定加權的傾斜。
結果如圖13所示，在現有技術的再構成方法(b)中，逆投影相位寬度在2π附近發生了較強的活動人造物。但在本發明的再構成方法(a)中，活動人造物與逆投影相位寬度無關，穩定地減少。
[模擬3]對于模擬2中獲得的再構成圖象，作為噪聲的評價，測量了圖象SD值。由表1所示的結果可知在本發明的再構成方法中，逆投影相位寬度指數為1.0、1.1時，與現有技術的再構成方法相比，噪聲量增加若干。可是，圖象SD和活動人造物存在著此消彼長的關系，在現有技術的再構成方法中，由于重視圖象SD而不能抑制活動人造物，而在本發明的再構成方法中，卻能夠不引起噪聲大幅度增加地使活動人造物顯著減少。
[表1]

權利要求
1.一種斷層攝影圖象的再構成方法，使隔著對象物而相對配置的放射線源及檢出器，以給定的旋轉軸為中心旋轉，同時用檢出器檢出由所述放射線源放射的、透過對象物的透過線，并根據檢出的投影數據，作成所述對象物的關心區域的斷層攝影圖象，其特征在于，所述斷層攝影圖象的再構成方法，包含求出與所述投影數據的修正角度寬度和逆投影相位寬度對應的加權系數的步驟；對所述投影數據，實行根據所述加權系數的加權處理，求出加權后的投影數據的步驟；以及使用所述加權后的投影數據，再構成斷層攝影圖象的步驟。
2.如權利要求1所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于，包含設定所述修正角度寬度及所述逆投影相位寬度中的至少一個的步驟；和根據在所述設定的步驟中被設定一方的值，對所述修正角度寬度及所述逆投影相位寬度中沒有被設定的另一方的值進行設定的步驟。
3.如權利要求2所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于設修正角度寬度為επ、逆投影相位寬度為2Fπ時，所述修正角度寬度和逆投影相位寬度，設定成0≤ε≤(2F-1)，式中ε≠2F-2ceil(log2F)。
4.如權利要求2所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于當把用于修正在投影數據的端部中的數據不連續性的區域，稱為數據不連續區域時，所述修正角度寬度，對應數據不連續區域的范圍進行設定。
5.如權利要求2所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于與再構成圖象中的噪聲量的大小對應，變更所述修正角度寬度。
6.如權利要求2所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于與再構成圖象中的體動人造物的大小對應，變更所述修正角度寬度。
7.如權利要求2所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于使所述修正角度寬度與所述逆投影相位寬度成正比地增減。
8.如權利要求2所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于所述逆投影相位寬度，被設定成最小完全數據組的數據寬度——π+扇形角的最大值的2倍——以上的任意的角度。
9.如權利要求1所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于所述加權函數中，包含數據端部的不連續區域中的加權，小于與該數據不連續區域等效的其它區域中的加權。
10.如權利要求9所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于所述加權函數，將第1子加權函數和將第1子加權函數錯開給定的相位后的第2子加權函數相加后歸一化。
11.如權利要求10所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于所述子加權函數，具有上底為π-επ、下底為π+επ的梯形的形狀。
12.如權利要求1所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于還包含將由所述放射線源放射的扇形波束排列替換處理成平行光束的步驟；設投影數據檢出時的旋轉相位為θ時，使用所述修正角度寬度επ[rad]及根據2(N-1)≤F-ε/2＜2N獲得的N，其中，N為零以上的整數，則為了用所述平行光束進行再構成的加權函數w(θ)，由以下各式決定[數學式1A]w(θ)＝0if[θ＜Poπ]w(θ)＝(P7π+θ)W1/(επ)if[Poπ≤θ＜P1π，ε＞0]w(θ)＝0if[Poπ≤θ＜P1π，ε＝0]w(θ)＝W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜P2π，ε＞0，V1＝0]w(θ)＝((θ-P1π)*(W1*4/ε)/2π)+W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜P2π，ε＞0，V1≠0]w(θ)＝W1if[P1π≤θ＜P2π，ε＝0]w(θ)＝((θ-P3π)*W1/(επ))+W2if[P2π≤θ＜P3π，ε＞0]w(θ)＝W2if[P3π≤θ＜P4π]w(θ)＝((P4π-θ)*W1/(επ))+W2if[P4π≤θ＜P5π，ε＞0]w(θ)＝W1*V2*2/εif[P5π≤θ＜P6π，ε＞0，V1＝0]w(θ)＝((P6π-θ)*(W1*4/ε)/2π+W1*V2*2/εif[P5π≤θ＜P6π，ε＞0，V1≠0]w(θ)＝W1if[P5π≤θ＜P6π，ε＝0]w(θ)＝(P7π-θ)W1/(επ)if[P6π≤θ＜P7π，ε＞0]w(θ)＝0if[P6π≤θ＜P7π，ε＝0]w(θ)＝0if[P7π≤θ]在這里，上式中的各變量，取決于[數學式1B]V1＝ε-F+2(N-1)if[ε-F+2(N-1))＞0]V2＝ε/2-V1M＝2NW1＝1/2NW2＝1/2(N-1)if[ε≤0]W2＝2*W1 if[ε＞0，F＜M]W2＝(2*(M-F)+ε)*W1/ε+W1 if[ε＞0，M≤F]AA＝-FBB＝-F+εCC＝M-FDD＝M-F+εEE＝F-M-εFF＝F-MGG＝F-εHH＝FPo＝AAP1＝BB if[F＜M/2+ε/2]P1＝EE if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P1＝BB if[M/2+ε≤F]P2＝BB if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P2＝EE if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P2＝CC if[M+ε/2≤F]P3＝FF if[M/2+ε/2≤F＜M]P3＝CC if[M≤F＜M+ε/2]P3＝EE if[M+ε/2≤F]P4＝CC if[M/2+ε/2≤F＜M]P4＝FF if[M≤F＜M+ε/2]P4＝DD if[M+ε/2≤F]P5＝GG if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P5＝DD if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P5＝FF if[M+ε/2≤F]P6＝GG if[F＜M/2+ε/2]P6＝DD if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P6＝GG if[M/2+ε≤F]P7＝HH中的各式。
13.如權利要求1或2所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于使用所述修正角度寬度επ[rad]及根據2(N-1)≤F-ε/2＜2N獲得的N，其中，N為零以上的整數，則設扇形波束的投影相位為θ、扇形角度為γ時的扇形波束再構成用的加權函數w(θ，γ)，由以下各式決定[數學式2A]w(θ，γ)＝0if[θ＜Poπ]w(θ，γ)＝(P7π+θ)W1/(επ)if[Poπ≤θ＜P1π，ε＞0]w(θ，y)＝0if[Poπ≤θ＜P1π，ε＝0]w(θ，γ)＝W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜P2π+απ，ε＞0，V1＝0]w(θ，γ)＝((θ-P1π)*(W1*4/ε)/2π)+W1*V2*2/εif[P1π≤θ＜P2π+απ，ε＞0，V1≠0]w(θ，γ)＝W1if[P1π≤θ＜P2π+απ，ε＝0]w(θ，γ)＝((θ-P3π-απ)*W1/(επ))+W2if[P2π+απ≤θ＜P3π+απ，ε＞0]w(θ，γ)＝W2if[P3π+απ≤θ＜P4π+απ]w(θ，γ)＝((P4π+απ-θ)*W1/(επ))+W2if[P4π+απ≤θ＜P5π+απ，ε＞0]w(θ，γ)＝W1*V2*2/εif[P5π+απ≤θ＜P6π，ε＞0，V1＝0]w(θ，γ)＝((P6π-θ)*(W1*4/ε)/2π+W1*V2*2/εif[P5π+απ≤θ＜P6π，ε＞0，V1≠0]w(θ，γ)＝W1if[P5π+απ≤θ＜P6π，ε＝0]w(θ，γ)＝(P7π-θ)W1/(επ)if[P6π≤θ＜P7π，ε＞0]w(θ，γ)＝0if[P6π≤θ＜P7π，ε＝0]w(θ，γ)＝0if[P7π≤θ]在這里，上式中的各變量，取決于[數學式2B]V1＝ε-F+2(N-1)if[ε-F+2(N-1)＞0]V2＝ε/2-ViM＝2NW1＝1/2NW2＝1/2(N-1)if[ε≤0]W2＝2*W1if[ε＞0，F＜M]W2＝(2*(M-F)+ε)*W1/ε+W1 if[ε＞0，M≤F]AA＝-FBB＝-F+εCC＝M-FDD＝M-F+εEE＝F-M-εFF＝F-MGG＝F-εHH＝FPo＝AAP1＝BB if[F＜M/2+ε/2]P1＝EE if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P1＝BB if[M/2+ε≤F]P2＝BB if[M/2+/2≤F＜M/2+ε]P2＝EE if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P2＝CC if[M+ε/2≤F]P3＝FF if[M/2+ε/2≤F＜M]P3＝CC if[M≤F＜M+ε/2]P3＝EE if[M+ε/2≤F]P4＝CC if[M/2+ε/2≤F＜M]P4＝FF if[M≤F＜M+ε/2]P4＝DD if[M+ε/2≤F]P5＝GG if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P5＝DD if[M/2+ε≤F＜M+ε/2]P5＝FF if[M+ε/2≤F]P6＝GG if[F＜M/2+ε/2]P6＝DD if[M/2+ε/2≤F＜M/2+ε]P6＝GG if[M/2+ε≤F]P7＝HH中的各式。
14.如權利要求1所述的斷層攝影圖象的再構成方法，其特征在于所述投影數據，是在所述放射線源及檢出器的旋轉的同時，一邊進行所述對象物的旋轉軸方向的移動，一邊檢出的數據；所述斷層攝影圖象的再構成方法，包含插補所述投影數據，作成與所述旋轉軸正交的面的投影數據的步驟。
15.一種斷層攝影裝置，具備隔著對象物而相對配置的放射線源及檢出器；根據用所述檢出器檢出的投影數據，作成所述對象物的關心區域的斷層攝影圖象的再構成單元；以及控制所述放射線源、檢出器及再構成單元的攝影控制單元，其特征在于所述再構成單元，求出與所述投影數據的修正角度寬度和逆投影相位寬度對應的加權系數，對所述投影數據，實行根據所述加權系數的加權處理，求出加權后的投影數據，使用所述加權后的投影數據，再構成斷層攝影圖象。
16.如權利要求15所述的斷層攝影裝置，其特征在于所述攝影控制單元，通過擴大逆投影相位寬度，提高SNR后拍攝
17.如權利要求15所述的斷層攝影裝置，其特征在于所述攝影控制單元，通過縮小逆投影相位寬度，提高時間分辨力后拍攝。
18.如權利要求15所述的斷層攝影裝置，其特征在于包含使所述對象物相對所述放射線源及檢出器移動的單元，所述攝影控制單元，與所述對象物的移動速度對應，變更所述修正角度寬度和逆投影相位寬度中的至少一方。
19.如權利要求15所述的斷層攝影裝置，其特征在于所述檢出器，是多列檢出器；所述再構成單元，對于檢出器的各列使用相同的加權系數。
20.如權利要求15所述的斷層攝影裝置，其特征在于所述檢出器，是多列檢出器；所述再構成單元，至少對于一個檢出器的列，使用與其它的列不同的加權系數。
21.如權利要求15所述的斷層攝影裝置，其特征在于具備受理來自用戶的關于所述修正角度寬度和逆投影相位寬度的信息的輸入單元。
全文摘要
根據考慮體動的程度及冗長性等后用戶設定的任意的體動修正范圍及逆投影相位寬度(再構成使用的觀察方向的寬度)，作成加權函數，使用該加權函數進行圖象再構成。體動修正范圍，作為表現由加權函數的傾斜部保障的寬度的修正角度寬度指數ε進行設定。逆投影相位寬度)數據寬度)，考慮數據的冗長性和SN、圖象的時間軸(時間分辯力)后進行決定。通過根據這兩個參數決定加權，在斷層圖象的再構成中，可以應用于所有掃描范圍的投影數據的再構成，防止數據參與率的下降，降低體動人造物，獲得高品質圖象。
文檔編號G06T11/00GK1917811SQ20058000506
公開日2007年2月21日 申請日期2005年2月15日 優先權日2004年2月16日
發明者后藤大雅, 宮崎靖, 廣川浩一 申請人:株式會社日立醫藥