[发明专利]X射线CT装置以及图像再构成方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过逐次近似法再构成图像的X射线CT装置等。

背景技术

X射线CT装置，是向被检体照射扇形射束（扇形波束）或锥形射束（圆锥形或角锥形射束）状的X射线，通过X射线检测器检测透过被检体的X射线，再构成来自多方向的测量数据，由此得到被检体的断层像的装置。

X射线CT装置中的图像再构成法大致分为解析法和逐次近似法。解析法是基于投影切断面定理以解析方式解决问题的方法。逐次近似法是将直至取得投影数据的观测系统进行数学模型化，基于数学模型通过迭代法推定最佳图像的方法。

当比较二者时，作为解析法的优点而列举出：由于从实际投影数据直接得到再构成图像，因此计算量绝对性地较少。另一方面，作为逐次近似法的优点而列举出：可以将直至取得投影数据的物理过程以及实际投影数据中包含的统计的波动分别作为数学模型、统计模型来考虑，因此，可以减小在解析法中发生的人为因素（锥形射束人为因素等）和图像上的量子噪音。

目前，作为多层面CT中的图像再构成法，以计算量少作为采用理由，主要使用作为解析法的Feldkamp法（锥束重建法）或者改良了Feldkamp法的方法。但是，随着近年的计算机的高性能化，也开始研究逐次近似法的实用化。

逐次近似法是事前设定了图像的评价指标，以将评价指标数值化所得的评价值达到最大值或最小值的方式逐次更新图像的方法。作为评价指标，使用在更新的过程中将图像变换为投影数据的正投影数据和实际投影数据间的矛盾或概率的似然度等，用于计算评价值的函数被称为评价函数。

在非专利文献1中提出了使用带罚规的加权二乘误差函数作为评价函数的逐次近似法。作为此前提出的方法，如在非专利文献1中提出的那样，一般使在正投影处理和逆投影处理中互相为转置关系的矩阵起作用。

另一方面，虽然为少数，但也提出了使在正投影处理和逆投影处理中互相不为转置关系的矩阵起作用的逐次近似法。在非专利文献2中提出了将视图（View）方向权重应用于逆投影处理来进行逐次更新的方法。

以后，将使用视图方向权重的逆投影处理称为“视图方向加权逆投影处理”。

视图方向加权逆投影处理本身在非专利文献3中被提出，是在解析法中使用的技术。视图方向加权逆投影处理具有以下优点。

（1）能够排除投影数据的冗余性。

（2）能够提高时间分辨率。

当使在正投影处理和逆投影处理中互相不为转置关系的矩阵起作用时，在用于进行逐次更新的更新式中包含与逐次近似法的收敛的速度和稳定性相关的松弛系数。逐次近似法为了稳定地收敛，需要在特定的范围内设定松弛系数。

在非专利文献2中记载了根据经验决定松弛系数。另一方面，在非专利文献4中提出了使用幂乘法计算松弛系数的方法。幂乘法是求出任意的矩阵的最大固有值的迭代解法。

在通过高速的寝台移动速度进行螺旋扫描时，存在列方向的实际投影数据不足，通过逐次近似法得到图像的区域受限制的问题。

针对该问题，在专利文献1中记载了在解析法中扩展实际投影数据来生成虚拟列数据以及虚拟通道数据后进行逆投影处理的方法。假如可以将专利文献1的方法应用于逐次近似法，则可以缓和区域的限制。

以后，将专利文献1的方法那样扩展实际投影数据来生成虚拟列数据以及虚拟通道数据的处理称为“数据扩展型逆投影处理”。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2009-90139号公报

非专利文献

非专利文献1：H.Erdogan et.al.,“Ordered subsets algorithms for transmission tomography,”Phys.Med.Biol.,Vol.44,pp.2835-2851,1999

非专利文献2：J.Sunnegardh,“Combining analytical and iterative reconstruction in helicalcone-beam CT,”Linkoping Studies in Science and Technology Thesis No.1301,2007

非专利文献3：S.Wesarg et.al.,“Parker weights revisited,”Med.Phys.Vol.29,No.3,pp372-378,March2002