DE69225825T2

DE69225825T2 - Röntgenstrahl-Computertomograph

Info

Publication number: DE69225825T2
Application number: DE69225825T
Authority: DE
Inventors: Akinami C/O Intellectual Property Div. Minato-Ku Tokyo 105 Ohhashi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-03-20
Filing date: 1992-03-18
Publication date: 1999-02-25
Anticipated expiration: 2012-03-19
Also published as: EP0504855B1; US5315665A; EP0504855A3; DE69225825D1; EP0504855A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein computertomographisches Röntgengerät (im folgenden auch als Röntgencomputertomograph bezeichnet) und betrifft insbesondere die Bildrekonstruktion beispielsweise in Röntgencomputertomographen der dritten Generation, bei denen eine schraubenlinienförmige Abtastung zum Einsatz kommt, bei der die Projektion ausgeführt wird, während das Bett bewegt wird.
In der EP 0 383 232 A ist ein computertornographisches Röntgengerät gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 offenbart. Hierbei ist eine schraubenlinienförmige Abtastung vorgesehen, bei der die Detektorsignale, die von der Röntgendetektoranordnung abgegeben werden, zu einer Interpolationsschaltung zur Erzeugung von interpolierten Projektionsdaten für eine bestimmte Scheibenposition gespeist werden.
In Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild gezeigt, das eine Verarbeitungsschaltung veranschaulicht, die mit der Bildrekonstruktionsverarbeitung bei einem herkömmlichen Röntgen-Computertomograph verknüpft ist. Projektionsdaten oder Ansichten (im folgenden als Ansichten bezeichnet), die von einem nicht gezeigten Datengewinnungssystem stammen, werden an eine Vorverarbeitungsschaltung 2 angelegt. Die Vorverarbeitungsschaltung 2 führt eine logarithmische Umwandlung und verschiedenartige Korrekturen bezüglich der Ansichten durch. Ein Rohdatenspeicher 4 und eine zentrale Verarbeitungseinheit (im folgenden einfach als CPU bezeichnet) 6 sind an den Ausgangsanschluß der Vorverarbeitungsschaltung 2 angeschlossen. Ein von der Vorverarbeitungsschaltung 2 abgegebenes Ausgangssignal wird als rekonstruiertes Bild in einem Bildspeicher 12 mittels einer Faltungsverarbeitungsschaltung (im folgenden als CONV-Schaltung bzw. Faltungsschaltung bezeichnet) 8 und eine Rückprojektionsverarbeitungsschaltung (im folgenden auch als BP- Schaltung bezeichnet) 10 gespeichert. Die in dem Bildspeicher 12 vorhandenen rekonstruierten Bilddaten werden an eine Kontrastskalenschaltung 14 angelegt, damit sie in computertomographische Daten umgewandelt werden. Die computertomograpischen Bilddaten werden in einem CT-Bildspeicher 14 gespeichert und an eine Anzeigeeinrichtung (nicht gezeigt) angelegt.
Eine CPU 16 ist mit der Faltungsschaltung 8, der Rückprojektionsschaltung 10 und der Kontrastskalenschaltung 14 verbunden. Zusätzlich ist eine Parametereinstelleinrichtung 18 zum Festlegen von verschiedenen Parametern für die Rückprojektionsverarbeitung unter der Steuerung durch die CPU 16 mit der Rückprojektionsschaltung 13 verbunden. Auch wenn dies nicht gezeigt ist, sind verschiedene Puffer in der Faltungsschaltung 8 und der Rückprojektionsschaltung 10 enthalten, damit eine Rekonstruktionsverarbeitung mit hoher Geschwindigkeit ausgeführt wird.
Bei einem derartigen herkömmlichen Gerät werden die Daten, die mit 360º oder 180º Ansichten verknüpft sind, normalerweise als Gruppe (Einheit) verarbeitet. Die Bildrekonstruktion wird unabhängig für jede Scheibenposition unter Verwendung einer Gruppe der 360º oder 180º Ansichten ausgeführt. Aus diesem Grund ist die Zeitdauer, die für die Rekonstruktion benötigt wird, dann, wenn Bilder an einer großen Anzahl von Scheibenpositionen rekonstruiert werden sollen, unausweichlich proportional zu der Anzahl der Bilder verlängert. Falls ferner rekonstruierte Bilder gespeichert werden sollen, erfordert das Verfahren der Rekonstruktion von Bildern an einer großen Anzahl von Scheibenpositionen jeweils Bild für Bild einen großen Speicherbereich.
Aufgrund dieser Umstände sind Verfahren zum effizienten Rekonstruieren von Bildern an vielen aneinanderfolgenden Scheibenpositionen überlegt worden. Ein Beispiel eines Rekonstruktionsverfahrens ist in der US 4 495 645 offenbart.
Diese herkömmliche Methode zur Rekonstruktion von kontinuierlichen Scheiben ist jedoch mit einer kontinuierlichen Abtastung an der gleichen Scheibenposition verknüpft. Es wurden noch keine herkömmlichen Verfahren vorgeschlagen, die eine effiziente Rekonstruktion von Bildern an aufeinanderfolgenden Scheibenpositionen bei der schraubenlinienförmigen Abtastung ermöglichen.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Bilder an einer großen Anzahl von aufeinanderfolgenden Scheibenpositionen in einem computertomographischen Röntgengerät unter Einsatz der schraubenlinienförmigen Abtastung effizient rekonstruieren zu können.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein computertomographisches Röntgengerät zu schaffen, bei dem eine schraubenlinienförmige Abtastung zum Einsatz kommt und das eine kontinuierliche Beobachtung des Inneren eines menschlichen Körpers aufgrund einer kontinuierlichen Anzeige von Bildern an vielen aufeinanderfolgenden Scheibenpositionen ermöglicht.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein computertomographisches Röntgengerät zu schaffen, bei dem das schraubenlinienförmige Abtastverfahren zum Einsatz kommt und das die Anzahl von zu speichernden Bildern verringern kann, indem Bilder an vielen aufeinanderfolgenden Scheibenpositionen während der Bildrekonstruktion angezeigt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein computertomographisches Röntgengerät gemäß dem Patentanspruch 1 geschaffen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung können Bilder bei aufeinanderfolgenden Scheibenpositionen bei einer schraubenlinienförmigen Abtastung (helixförmigen Abtastung) mit hoher Geschwindigkeit erhalten werden. Durch kontinuierliche Änderung der Scheibenposition in Abhängigkeit von der Betätigung einer Befehlseingabeeinrichtung wie etwa einer Maus kann folglich das Innere eines menschlichen Körpers kontinuierlich beobachtet werden, wodurch nützliche Informationen für die Diagnose bereitgestellt werden.
Diese Erfindung läßt sich anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen noch besser verstehen,
Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild, in dem eine Rekonstruktionsverarbeitungsschaltung eines herkömmlichen computertomographischen Röntgengeräts dargestellt ist;
Fig. 2 zeigt die grundlegende Ausgestaltung eines computertomographischen Röntgengeräts gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild, in dem eine Rekonstruktionsverarbeitungsschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt ist;
Fig. 4 zeigt eine Ansicht, die den Zustand der schraubenlinienförmigen Abtastung bei der vorliegenden Erfindung veranschaulicht;
Fig. 5 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Ablauf der Rekonstruktion von kontinuierlichen Bildern bei dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht;
Fig. 6 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm, das die Rekonstruktionsverarbeitung des m-ten Bilds in dem in Fig. 5 gezeigten Ablaufdiagramm veranschaulicht;
Fig. 7 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm, das die Rekonstruktionsverarbeitung des m-ten B-Bilds bei dem Ablaufdiagramm gemäß Fig. 5 veranschaulicht;
Fig. 8 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm, das die Rekonstruktionsverarbeitung für das m-ten F-Bild bei dem in Fig. 5 gezeigten Ablaufdiagramm veranschaulicht;
Fig. 9 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm, das eine Rekonstruktionsverarbeitung des (m+1)-ten B-Bilds und des (m+1)-ten F-Bilds bei dem in Fig. 5 dargestellten Ablaufdiagramm veranschaulicht;
Fig. 10 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm, das die Rekonstruktionsverarbeitung des (m+1)-ten Bilds bei dem in Fig. 5 gezeigten Ablaufdiagramm veranschaulicht;
Fig. 11 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm, das die Rekonstruktionsverarbeitung für das (m-1)-ten B-Bild und das (m-1)-ten F-Bild bei dem in Fig. 5 dargestellten Ablaufdiagramm veranschaulicht;
Fig. 12 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm, das die Bildrekonstruktionsverarbeitung bei einem zweiten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem ein computertomographisches Bild für bzw. bei jeweils mehreren Scheiben n angezeigt wird;
Fig. 13 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Bildrekonstruktionsvorgang bei einem dritten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem das computertomographische Bild jeweils für mehrere Scheiben n rekonstruiert und angezeigt wird;
Fig. 14 zeigt ein Ablaufdiagramm, das den Bildrekonstruktionsvorgang bei einem vierten Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem das computertomographische Bild an einer Scheibenposition rekonstruiert ist, die durch einen Zeilencursor auf einem Scanogramm bezeichnet wird; und
Fig. 15 zeigt ein Ablaufdiagramm, das die Bildrekonstruktionsverarbeitung bei einem fünften Ausführungsbeispiel veranschaulicht, bei dem ein MPR-Bild angezeigt wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiels eines computertomographischen Röntgengeräts gemäß der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Zunächst wird das Prinzip der Bildrekonstruktion bei der vorliegenden Erfindung erläutert. Es sei angemerkt, daß alle Ansichten bei der vorliegenden Erfindung gemäß dem schraubenlinienförmigen Abtastverfahren erhalten werden. Es sei angenommen, daß ein Bild an einer bestimmten Scheibenposition als das m-te Bild (als Bild mit der Bildnummer m) bezeichnet wird. Dieses m-te Bild läßt sich dadurch erhalten, daß Ansichten innerhalb eines entsprechenden Bereichs der Scheibenpositionen rekon struiert werden, die durch Ausführung einer linearen Interpolation von Ansichten innerhalb eines Bereichs der Ansichtswinkel von 720º, einschließlich der in dem Zentrum liegenden Scheibenposition, erhalten werden. Diese Rekonstruktion kann in der gleichen Weise wie bei der herkömmlichen Rekonstruktionsbearbeitung bei der schraubenlinienförmigen Abtastung ausgeführt werden.
Ein Bild an einer Scheibenposition, die benachbart zu der vorstehend erwähnten Scheibenposition liegt, wird durch die nachfolgend beschriebene speziell bei der vorliegenden Erfindung eingesetzte neuartige Verarbeitung erhalten, die sich von der vorstehend erläuterten normalen Verarbeitung unterscheidet. 360º Ansichten, die innerhalb eines Bereichs gewonnen werden, der der Scheibenposition des m-ten Bilds in der Rückwärtsrichtung, bei der sich die Nummer der Scheibenposition verringert, unmittelbar benachbart ist, werden zu einem Bild rekonstruiert, ohne daß eine Interpolation ausgeführt wird. Dieses Bild wird als das m-te B-Bild bezeichnet. In gleichartiger Weise werden 360º Ansichten, die innerhalb eines Bereichs gewonnen werden, der der Scheibenposition des m-ten Bilds in der Vorwärtsrichtung unmittelbar benachbart ist, bei der die Nummer der Scheibenposition sich vergrößert, zu einem Bild ohne Ausführung einer Interpolation rekonstruiert. Dieses Bild wird als das m-te F-Bild bezeichnet. Zusätzlich sei angenommen, daß die Strecke, um die sich ein Bett bewegt, während eine Röntgenröhre und ein Röntgendetektor um einen Ansichtswinkelschritt bzw. Betrachtungswinkelschritt zur Erzielung von 360º Ansichten gedreht werden, mit d bezeichnet wird, und daß ein Bild an einer Scheibenposition, die gegenüber der Scheibenposition des m-ten Bild um die Strecke "d" in der Vorwärtsrichtung entfernt liegt, als das (m+1)-te Bild bezeichnet wird. In diesem Fall sei angenommen, daß die Bewegungsrichtung des Betts als die Vorwärtsrichtung definiert ist. Zum Zwecke der einfachen Erläuterung sei angenommen, daß die Scheibenposition mit der Ansichtsposition übereinstimmt.
Damit das (m+1)-te Bild erhalten wird, werden die folgenden Bilder gebildet:
(m+1)-tes B-Bild = m-tes B-Bild + BP[CONV (a - b)] (1)
(m+1)-tes F-Bild = m-tes F-Bild + BP[CONV (c - a)] (2)
Hierbei bezeichnen
BP: Rückprojektionsverarbeitung
CONV: Faltungsverarbeitung
a: eine Ansicht an einer m-ten Scheibenposition,
b: eine Ansicht an einer Position, die gegenüber der m-ten Scheibenposition um 360º in der Rückwärtsrichtung entfernt angeordnet ist,
c: eine Ansicht an einer Position, die von der m-ten Scheibenposition um 360º in der Vorwärtsrichtung beabstandet ist.
Das (m+1)-te Bild wird auf der Grundlage der vorstehend genannten Bilder in der folgenden Weise gebildet:
(m+1)-tes Bild =
m-tes Bild + DW · ((m + 1)-tes F-Bild - (m + 1)-tes B-Bild) (3)
Hierbei bezeichnet DW die Inklination bzw. Neigung der linearen Interpolation. In gleichartiger Weise wird das (m-1)-te Bild wie folgt erhalten:
(m-1)-tes Bild
= m-tes Bild - DW · (m-tes F-Bild - m-tes B-Bild) (3a)
Gemäß den vorstehend genannten Prinzipien kann ein computertomographisches Bild an jeder Scheibenposition in einfacher Weise mit einer kleinen Anzahl von Berechnungsschritten erhalten werden, und es muß keine Interpolation und Rekonstruktion von 360º Ansichten bei jeder Scheibenposition ausgeführt werden. Dies ermöglicht es, Bilder an aufeinanderfolgenden Scheibenpositionen bei einer schraubenlinienförmigen Abtastung mit hoher Geschwindigkeit zu erzielen. Falls die Scheibenposition des m-ten Bilds daher kontinuierlich geändert wird, indem eine Zeigereinrichtung wie etwa eine Maus oder dergleichen benutzt wird, können Bilder an den jeweiligen Scheibenpositionen kontinuierlich angezeigt werden, was eine kontinuierliche Beobachtung des Inneren eines menschlichen Körpers ermöglicht.
Das erste Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das auf diesem Prinzip basiert, wird nachstehend näher beschrieben. Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild, in dem eine schematische Ausgestaltung des computertomographischen Röntgengeräts gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht ist. In diesem Fall ist als Beispiel ein computertomographisches Röntgengerät der 3. Generation dargestellt. Jedoch kann die vorliegende Erfindung auch bei Geräten anderer Generationen zum Einsatz kommen. Bei den Computertomographen der dritten Generation wird eine Abtastung ausgeführt, während eine Röntgenröhre 20 und ein Röntgendetektor 24 um ein Bett 22 herum gedreht werden. Bei vielen Computertomographen der dritten Generation wird die Drehrichtung dieser Komponenten bei jeder Abtastung in der Uhrzeigerrichtung und Gegenuhrzeigerrichtung umgekehrt. Vor kurzem wurde jedoch bei einigen Computertomographen der dritten Generation ein Schema zur Abtastung unter kontinuierlicher Drehung der Komponenten in der gleichen Richtung eingesetzt. Allgemein gilt, daß das Bett 22 an gehalten bleibt, während die Röntgenröhre 20 und der Röntgendetektor 24 um 360º gedreht werden, um hierdurch einen Abtastvorgang auszuführen. Bei der vorliegenden Erfindung wird jedoch eine Abtastmethode eingesetzt, die als schraubenlinienförmige bzw. helixförmige Abtastung bezeichnet wird und bei der das Bett 22 ebenfalls kontinuierlich unter Synchronisation mit der Röntgenröhre 22 und dem Röntgendetektor bewegt wird, um hierdurch ein zu untersuchendes Objekt schraubenlinienförmig abzutasten. Gemäß dieser Methode können tomographische Bilder von vielen Scheiben mit hoher Geschwindigkeit abgebildet werden.
Das Ausgangssignal des Röntgendetektors 24 wird an einen Rekonstruktionsprozessor 28 über einen Prä- bzw. Vorprozessor 26 angelegt. Der Vorprozessor 26 führt eine logische Umwandlung sowie verschiedenartige Korrekturen bezüglich des von dem Detektor 24 stammenden Erfassungssignals aus. Eine Eingabeeinrichtung 32 wie etwa ein Tastenschalter oder eine Maus ist mit dem Rekonstruktionsprozessor 28 verbunden. Das Ausgangssignal des Rekonstruktionsprozessors 28 wird an eine Anzeige 30 für die Anzeige angelegt.
In Fig. 3 ist ein Blockschaltbild dargestellt, das einen schematischen Aufbau des in Fig. 2 gezeigten Rekonstruktionsprozessors 28 veranschaulicht. Ein Rohdatenspeicher 40 und eine CPU 42 sind an den Ausgangsanschluß des Vorprozessors 26 angeschlossen. Ein von dem Vorprozessor 26 abgegebenes Ausgangssignal wird an eine Faltungsverarbeitungsschaltung bzw. Faltungsschaltung 46 über eine Interpolationsverarbeitungsschaltung (Differenzverarbeitungsschaltung) 44 angelegt. Die Interpolationsverarbeitungsschaltung 44 dient als eine Differenzverarbeitungsschaltung, wenn die Interpolationskonstanten so festgelegt werden, daß sie gleich -1 und +1 sind. Ein von der Faltungsschaltung 46 abgegebenes Ausgangssignal wird an einen B-Bildspeicher 50, einen F-Bildspeicher 52 und einen Rekonstruktionsbildspeicher 54 über eine Rückprojektionsverarbeitungsschaltung bzw. Rückprojektionsschaltung 48 angelegt. Es sei angemerkt, daß die Definitionen des B- Bilds und des F-Bilds bereits vorstehend erläutert sind. Eine CPU 56 ist ebenfalls mit der Interpolationsverarbeitungsschaltung 44, der Faltungsschaltung 46 und der Rückprojektionsschaltung 48 verbunden. Ferner ist eine Parametereinstelleinrichtung 58 an die Rückprojektionsschaltung 48 angeschlossen. Die von dem B-Bildspeicher 50, dem F- Bildspeicher 52 und dem Rekonstruktionsbildspeicher 54 stammenden Ausgangssignale werden durch eine Bildsynthetisierschaltung bzw. Bildzusammenfassungsschaltung 60 synthetisiert, d. h. zusammengefaßt. Die resultierenden Daten werden erneut an den Rekonstruktionsbildspeicher 54 angelegt. Ein von dem Rekonstruktionsbildspeicher 54 abgegebenes Ausgangssignal wird an einen CT-Bildspeicher 64 über eine Kontrastskalenschaltung 62 angelegt. Ein von dem CT-Bildspeicher 64 stammendes Ausgangssignal wird durch die Anzeigeeinrichtung 30 (Fig. 2) angezeigt. Eine Eingabeeinrichtung 32 ist mit der Parametereinstellschaltung 58 verbunden.
In der Tabelle 1 ist ein Satz von Ansichten gezeigt, die durch schraubenlinienförmige Abtastung aufgenommen (gewonnen) worden sind. Tabelle 1
Fig. 9 zeigt die Ansichten in schematischer Form.
In der Tab. 1 und der Fig. 4 bezeichnet das Bezugszeichen d die Strecke, um die sich das Bett bewegt, während die Röntgenröhre und der Röntgendetektor um einen Betrachtungswinkel bzw. Ansichtswinkel gedreht werden. Genau genommen, verlaufen die Bettpositionen und die Betrachtungswinkel kontinuierlich. Jedoch sind in der Tabelle 1 und der Fig. 4 Werte, die bei der Mitte jedes Datengewinnungszeitintervalls erhalten werden, als repräsentative Werte dargestellt.
Tabelle 1 zeigt einen Fall, bei dem eine Projektion je Umdrehung der Röntgenröhre des Röntgendetektors in Schritten von 10 ausgeführt wird. Daher werden 360 Ansichten pro Umdrehung erhalten. Während einer Umdrehung wird das Bett um die Strecke D = 360d bewegt. Beispielsweise werden solche Projektionen aufeinanderfolgend 20 mal ausgeführt. In diesem Fall ist die Länge der Abtastung gleich 20 D, und es ist die Anzahl von erhaltenen Ansichten = 7200.
Auch wenn bei der schraubenlinienförmigen Abtastung tomographische Bilder von einer großen Anzahl von Scheiben mit hoher Geschwindigkeit abgetastet werden können, können mathematisch präzise tomographishe Bilder aus den nachstehend angegebenen Gründen nicht erhalten werden. Damit ein tomographisches Bild aus den Ansichtsbildern rekonstruiert werden kann, sind für eine einzige Scheibe Ansichten erforderlich, die 180º oder mehr abdecken. Da bei der schraubenlinienförmigen Abtastung eine Scheibe, die einer Projektion unterzogen wird, kontinuierlich bewegt wird, können keine Ansichtsbilder für 180º oder mehr für eine einzige Scheibe erhalten werden. Da jedoch das Ansichtsbild eine vorbestimmte Scheibendicke besitzt, kann ein in der Praxis zufriedenstellendes tomographisches Bild erhalten werden, es sei denn, daß das Bett zu schnell bewegt wird.
Damit ein tomographisches Bild bei dem schraubenlinienförmigen Abtastverfahren rekonstruiert werden kann, muß ein Pseudoansichtsbild, das an einer Rekonstruktionsposition fehlt, anhand von Ansichtsbildern an anderen Scheibenpositionen berechnet werden. Es gibt zwei typische Arten von Verfahren zur Berechnung von Pseudoansichten. Bei dem ersten Verfahren werden zwei Ansichten bei dem gleichen Betrachtungswinkel interpoliert, die an einer am nächsten bei der Scheibenposition liegenden Position projiziert worden sind. Bei dem zweiten Verfahren werden Reflektionsdaten durch eine sogenannte Reflexionsmethode gebildet und diese in der gleichen Weise interpoliert. Die vorliegende Erfindung schafft eine Methode zur effizienten Ausführung des ersten Verfahrens bei der Rekonstruktion von kontinuierlichen Bildern.
Eine Rekonstruktionsmethode gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Tabelle 1 und die Fig. 4 beschrieben. Die Rekonstruktion des zweiten Bilds, das die Bildnummer 2 besitzt, wird als ein Beispiel erläutert. Die Scheibenposition des zweiten Bilds entspricht bezüglich der Bettposition den Wert "361d". Da die 361-te Ansicht Daten sind, die bei dieser Position durch Projektion erhalten werden, existieren keine Ansichten bei anderen Winkeln, auch wenn eine Ansicht bei dem Betrachtungswinkel von 10 vorhanden ist. Jede fehlende Ansicht wird durch die Interpolation von zwei Ansichten bei dem gleichen Winkel gebildet, die bei in der Nähe liegenden Scheibenpositionen erhalten worden sind. Als Beispiel kann die interpolierte Ansicht beim Winkel 2º anhand einer zweiten Ansicht und einer 372-ten Ansichten durch Interpolation gebildet werden. In vielen Fällen wird die Interpolation durch eine primäre Interpolation des Abstands zwischen der Position der Ansicht und der Scheibenposition eines Bilds ausgeführt. Daher wird die interpolierte Ansicht beim Winkel 2º im Hinblick auf das zweite Bild in folgender Weise gebildet:
2PP2 = P2 · WB2 + P362 · WF2 (4)
Hierbei zeichnet 2PP2 die interpolierte Ansicht bei dem Winkel 2º im Hinblick auf das zweite Bild
P2: die zweite Ansicht
P362 : 362-te Ansicht
WB2, WF2: Interpolationskoeffizienten
Die Interpolationskoeffizienten WB2 und WF2 sind wie folgt ausgedrückt:
WB2 = d/360d = 1/360 (5)
WF2 = (360d - d)/360d = 359/360 (6)
Hierbei ist definiert, daß "m" eine Bildnummer ist und daß "n" eine interpolierte Ansichtnummer (1-360) bezeichnet. Es ist anzumerken, daß eine Ansicht bei dem gleichen Ansichtswinkel wie derjenige der Ansicht bei der Scheibenposition des Bilds durch n = 1, d. h. durch eine erste interpolierte Ansicht repräsentiert ist. Als Beispiel werden eine interpolierte Ansicht bei dem Winkel 1º und eine interpolierte Ansicht bei dem Winkel 2º jeweils als die erste interpolierte Ansicht mit Bezug zu dem zweiten und dem dritten Bild erhalten. Der Wert n vergrößert sich in derjenigen Richtung, in der sich die Ansichtsnummer unter Bezugnahme hierauf vergrößert. Daher entsprechen die interpolierte Ansicht des Winkels 2º und die interpolierte Ansicht des Winkels 3º jeweils n = 2, d. h. der zweiten interpolierten Ansicht, jeweils bei dem zweiten bzw. dem dritten Bild.
Falls mPPN: n-te interpolierte Ansicht für das m-te Bild,
Pj: j-te Ansicht (P&sub0; = 0),
Pk: k-te Ansicht (Pk = 0 falls k > Anzahl aller Ansichten),
j = m + 358 + n - 360 (7)
k = j + 360 (8)
gilt:
mPPn = Pj · WBn + Pk · WFn (9)
(n = 1 bis 360).
Hierbei bezeichnen WBn und WFn die Interpolationskoeffizienten für die n-te interpolierte Ansicht. Diese Koeffizienten lassen sich wie folgt darstellen:
WBn = (n - 1)/360 (10)
WFn = (361 - n)/360 (11)
Wenn CONV: Faltung
BP: Rückprojektion
mI: m-tes Bild
mQQ: Satz von mPPn (n = 1 bis 360) gilt,
wird das m-te Bild mI wie folgt gebildet:
mI = BP [CONV (mQQ)] (12)
Damit die Rekonstruktion von kontinuierlichen Scheibenbildern gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert werden kann, werden die Bilder, die als ein B-Bild und ein F-Bild bezeichnet werden, gemäß den nachstehend angegebenen Gleichungen definiert:
mBI = BP[CONV (mBPJ)] (13)
mFI = BP[CONV (mFPK)] (14)
Hierbei bezeichnet mBI das B-Bild (Rückwärtsbild) mit Bezug zu dem m-ten Bild; mFI das F-Bild (Vorwärtsbild) mit Bezug zu dem m-ten Bild; mBPj den Satz Pj (j = m - 1 bis m + 358); mFP: den Satz Pk (k = j + 360).
Nachfolgend wird ein Verfahren zur Bildung eines (m+1)-ten B-Bilds "(m+a)BI" und eines (m+1)-ten F-Bilds "(m+1)FI" auf der Grundlage des m-ten B-Bilds mBI und des m- ten F-Bilds mFI erläutert.
Die Bilder mBI und mFI, und (m+1)BI und (m+1)FI sind Bilder, die anhand von Ansichten der Betrachtungswinkel bei 360º rekonstruiert sind und die sich jeweils voneinander um eine Ansicht unterscheiden. Daher können die Bilder (m+1)BI und (m+1)FI in der nachstehend angegebenen Weise gemäß einer Methode erhalten werden, die dem vorstehend genannten US-Patent 4 495 645 offenbart ist.
(m+1)BI = mBI + BP[CONV (SBPm+1)] (15)
(m+1)FI = mFI + BP[CONV (SFPm+1)] (16)
wobei gilt:
SBPm+1 = P(m+359) - P(m-1) (17)
SFPm+1 = P(m+719) - P(m+359) (18)
In gleichartiger Weise können die Bilder (m-1)BI und (m-1)FI auf der Grundlage der Bilder mBI und mFU in folgender Weise gebildet werden:
(m-1)BI = mBI + BP[CONV/SMBP-1)] (19)
(m-1)FI = mFI + BP[CONV(SMFPm-1)] (20)
wobei gilt:
SMBPm-1 = P(m-2) - P(m+358) (21)
SMFPm-1 P(m+358) - P(m+718) (22)
Ein Verfahren zur Bildrekonstruktion bei diesem Ausführungsbeispiel wird nachstehend unter Bezugnahme auf das in Fig. 5 gezeigte Ablaufdiagramm in größeren Einzelheiten erläutert. Das Ablaufdiagramm wird durch die CPU's 42 und 56 gesteuert bzw. abgearbeitet.
Bei einem Schritt #10 werden Ansichten bzw. Bilder durch schraubenlinienförmige Abtastung gewonnen.
Bei einem Schritt #12 wird eine Bildnummer (Nummer der Scheibenposition) "m" eines Bilds, das als das aktuelle Bild angezeigt wird, beliebig festgelegt und über die Eingabeeinrichtung 32 eingegeben.
Bei einem Schritt #14 wird das aktuelle Bild (m-tes Bild) gemäß der Gleichungen (12) rekonstruiert und angezeigt. Bei einem Schritt #16 wird das aktuelle B-Bild (mB-Bild) gemäß der Gleichungen (13) rekonstruiert. Bei einem Schritt #18 wird das gegenwärtige F-Bild (mF-Bild) gemäß der Gleichung (14) rekonstruiert. Parameter für das rekonstruierte Bild, das B-Bild und das F-Bild sowie für die Faltungsfunktion werden von der CPU 56 zu der Interpolationsschaltung 44, der Faltungsschaltung 46 und der Rückprojektionsschaltung 48 geleitet.
Bei einem Schritt #20 wird ermittelt, ob ein die Richtung bezeichneter Schalter, der in der Eingabeeinrichtung 32 enthalten ist, betätigt ist oder nicht. Anders ausgedrückt, wird ermittelt, ob ein weiteres Bild, das benachbart zu dem aktuellen m-ten Bild liegt, kontinuierlich rekonstruiert werden soll oder nicht. Falls ermittelt wird, daß der die Richtung bezeichnende Schalter nicht betätigt ist, wartet der Ablauf auf die Betätigung des die Richtung bezeichnenden Schalters bei einem Schritt #20. Falls ermittelt wird, daß der die Richtung bezeichnende Schalter betätigt ist, wird in einem Schritt #22 ermittelt, ob ein Bild, das in derjenigen Richtung benachbart ist, in der sich die Bildnummer erhöht (Vorwärtsrichtung) oder verringert (Rückwärtsrichtung) kontinuierlich konstruiert werden soll. Im Fall der Rekonstruktion des Bilds in der Vorwärtsrichtung schreitet der Ablauf zu dem Schritt #24 weiter. Im Fall einer Bildrekonstruktion in der Rückwärtsrichtung schreitet der Ablauf zu einem Schritt #34 weiter.
In dem Schritt #24 wird das (m+1)-te B-Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (15) rekonstruiert. In gleichartiger Weise wird das (m+1)-ste F-Bild bei dem Schritt #26 in Übereinstimmung mit der Gleichung (16) rekonstruiert. Bei einem Schritt #28 wird das (m+1)-ste Bild an der Scheibenposition (m+1) unter Synthetisierung des m-ten Bilds mI, des (m+1)-sten F-Bilds und des (m+1)-sten B-Bilds in folgender Weise rekonstruiert:
(m+1)I = mI + DW · [(m+1)FI - (m+1)BI] (23)
Hierbei bezeichnet DW die Inklination der Koeffizienten für die primäre Interpolation und läßt sich in folgender Weise darstellen:
DW = WB(n+1) - WBn = -[WF(n+1) - WFn] = 1/360 (24)
In dem Schritt #30 wird m auf den Wert m+1 gesetzt. Bei dem Schritt #32 wird das computertomographische Bild, das dem (m+1)-sten Bild entspricht, das in dem Schritt #28 erhalten worden ist, angezeigt, und es kehrt der Ablauf zu dem Schritt #20 zurück. Auf diese Weise können durch sequentielle Inkrementierung des Werts "m" Bilder an Scheibenpositionen, die sequentiell in der Vorwärtsrichtung geschoben werden, kontinuierlich betrachtet werden.
Bei dem Schritt #34 wird das (m-1)-ste Bild an einer Scheibenposition (m-1) dadurch erhalten, daß das (m+1)-te F-Bild und das (m+1)-te B-Bild in folgender Weise syn thetisiert werden:
(m-1)I = MI - DW · [mFI - mBI] (25)
Bei dem Schritt #36 wird das (m-1)-ste B-Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (19) rekonstruiert. In gleichartiger Weise wird das (m-1)-ste F-Bild bei dem Schritt #38 in Übereinstimmung mit der Gleichung (20) rekonstruiert. Bei einem Schritt #40 wird m auf den Wert m-1 gesetzt. Bei einem Schritt #42 wird das computertomographische Bild, das dem (m-1)-sten Bild entspricht, das bei dem Schritt #34 erhalten worden ist, angezeigt und es kehrt der Ablauf zu dem Schritt #20 zurück. Auf diese Weise können durch sequentielles Verringern des Werts "m" Bilder an Scheibenpositionen, die sequentiell in der Rückwärtsrichtung verschoben werden, kontinuierlich betrachtet werden. Nachfolgend wird die Richtigkeit der Gleichungen (25) bewiesen. Die Gleichung (25) wird wie folgt umgeschrieben:
mI = (m-1)I + DW · [mFI - mBI] (26)
Falls m bei der Gleichung (12) auf den Wert m-1 gesetzt worden ist: mI = BP[CONV (mQQ)], läßt sich die nachstehend angegebene Gleichung erhalten:
(m-1)I = BP[CONV ((m-1)QQ)] (27)
Aus den Gleichungen (12) du (27) läßt sich die nachstehend angegebene Gleichung erhalten:
mI - (m-1)I = BP[CONV ((m-1), mRR)] (28)
Hierbei bezeichnet ((m-1), mRR) einen Differenzsatz, der aus einem Satz bzw. einem eingestellten mQQ und einem Satz bzw. einem eingestellten (m-1)QQ erhalten wird. Der Satz mQQ ist ein Satz aus mPPn (n = 1 bis 360) und läßt sich folglich in folgender Weise ausdrücken:
mPP1 = P(m-1) · WB1 + P(m+359) · WF1
.
.
.
mPP2 = Pm · WB2 + P(m+360) · WF2
mPP360 = P(m+358) · WB360 + P(m+718) · WF360.
Hierbei kann der Satz (m-1)QQ in folgender Weise ausgedrückt werden:
(m-1)PP1 = P(m-2) · WB1 + P(m+358) · WF1
(m-1)PP2 = P(m-1) x WB2 + P(m+359) · WF2
.
.
.
(m-1)PP360 = P(m+357) · WB360 + P(m+717) · WF360.
Daher kann der Differenzsatz ((m-1), mRR) wie folgt ausgedrückt werden:
-P(m-2) · WB1 - P(m+358) · WF1
P(m-1) · (WB1 - WB2) + P(m,+359) · (WF1 - WF2)
.
.
.
P(m+357) · (WB359 - WB360) + P(m+717) · (WF359 - WF360)
P(m+358) · WB360 + P(m+718) · WF360.
Aus Gleichung (24) ergibt sich:
WB(n) - WB(n+ 1)
= WF(n) - WF(n+1)
= -DW
Falls dieser Wert daher in den vorstehend angegebenen Satz von Gruppenansichten bei dem gleichen Betrachtungswinkel eingesetzt wird, läßt sich der Differenzsatz ((m-1), mRR) in folgender Weise darstellen:
-P(m-2) · WB1 - DW · P(m-1) + DW · P(m+359)
.
.
.
-DW · P(m+357) + DW · P(m+717) - P(m+358) · (WF1 - WB360) + P(m+718) · WF360).
In diesem Fall ergibt sich (WF1-WB360) = 1/360 = DW, WB1 = 0 und WF360 = 1/360 = DW. Falls diese Werte in den vorstehend angegebenen Satz eingesetzt werden, um diesen umzuordnen, läßt sich der Satz ((m-1), mRR) in der folgenden Weise darstellen:
-DW x (P(m-1), ... P(m+358)) + DW · (P(m+359), ... P(m+718) = -DW · mBPj + DW · mFPk (29)
Falls diese Gleichung (29) in die Gleichung (28) eingesetzt wird, kann die nachstehend angegebene Gleichung erhalten werden:
mI - (m-1)I
= BP[CONV ((m-1), mRR)]
= BP[CONV (-DW · mBPj + DW · mFPk)]
= DW · BP[CONV (mFPk)] - DW · BP [CONV (mBPj)]
= DW · (mFI - mBI) (30)
Die Gleichung (30) kann in folgender Weise umgeschrieben werden: mI = (m-1)I + DW · (mFI-mBI), und es kann demzufolge die Gleichung (26) erhalten werden. In gleichartiger Weise kann die Gleichung (23) dadurch erhalten werden, daß in der Gleichung (26) m auf den Wert m+1 gesetzt wird.
Die Einzelheiten der in Fig. 5 dargestellten Schritte werden nun erläutert.
Fig. 6 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm für den Schritt #14 gemäß Fig. 5 der zum Rekonstruieren des m-ten Bilds dient. Es sei angenommen, daß die Anzahl von interpolierten Ansichten, die zur Bildung des rekonstruierten Bilds notwendig sind, gleich RPJN ist. Bei einem Schritt #141 sendet die CPU 56 derartige Befehle zu der Interpolationsschaltung 44, der Faltungsschaltung 46 und der Rückprojektionsschaltung 48, daß diese die Rekonstruktion des ersten Bilds angeben und den Bildspeicher 54 für die rekonstruierten Bilder initialisieren. Die rekonstruierten Bilddaten werden auf Null rückgesetzt.
Bei einem Schritt #142 wird n = 1 gesetzt. Bei dem Schritt #143 wird j auf den Wert m + 358 + n - 360 gesetzt. Bei dem Schritt + 144 wird k = j + 360 gesetzt. Bei einem Schritt #145 liest die CPU 42 die j-te Ansicht Pj(P&sub0; = 0) aus dem Rohdatenspeicher 44 aus und überträgt diese zu der Interpolationsschaltung 44. Bei einem Schritt #146 liest die CPU 42 die Karte an sich Pk(Pk = 0, falls k größer ist als die Gesamtzahl von Ansichten) aus und überträgt diese zu der Interpolationsschaltung 44.
Bei einem Schritt #147 wird die n-te interpolierte Ansicht PP für das m-te Bild in der folgenden Weise erhalten:
PP = Pj · WBn + Pk · WFn (31)
Hierbei bezeichnen WBn und WFn Interpolationskoeffizienten für die n-te interpolierte Ansicht.
Bei einem Schritt #148 führt die Faltungsschaltung 46 eine Faltungsverarbeitung des von der Interpolationsschaltung 44 abgegebenen Ausgangssignals PP mit der Faltungsfunktion durch. Bei dem Schritt #149 führt die Rückprojektionsschaltung 48 eine Rückprojektion (Addition) des bei der Faltung erhaltenen Ergebnisses PPCV und dadurch aus, daß sie dieses mit dem Bild überlagert, das in dem für die rekonstruierten Bilder vorgesehenen Bildspeicher 54 gespeichert ist. Das Ergebnis der Rückprojektion wird in dem für die rekonstruierten Bilder vorgesehenen Bildspeicher 54 gespeichert.
Bei dem Schritt #150 werden n = n + 1, j = j + 1 und k = k + 1 gesetzt. Bei einem Schritt #151 wird ermittelt, ob n nicht größer ist als RPJN. Falls bei dem Schritt #151 die Antwort JA lautet, kehrt der Ablauf zu dem Schritt #145 zurück. Falls die Antwort bei dem Schritt #151 NEIN lautet, schreitet der Ablauf zu dem Schritt #152 weiter. In diesem Fall wird das rekonstruierte Bild in dem für die rekonstruierten Bilder vorgesehenen Bildspeicher 54 gespeichert. Bei einem Schritt #152 wird eine Umwandlung der Kontrastskala bzw. des Kontrastverlaufs für alle die Bildelemente des rekonstruierten Bilds in den Bildelementen entsprechenden Einheiten durch die Kontrastskalenschaltung 62 ausgeführt, um hierdurch ein computertomographisches Bild zu erzeugen. Das computertomographische Bild wird dann in dem Bildspeicher 64 für das computertomographische Bild gespeichert. Die Umwandlung des Kontrastverlaufs ist eine bekannte Technik und wird allgemein gemäß der nachstehend angegebenen Gleichung ausgeführt:
PV = a · RPV + b (32)
wobei
PV den Bildelementwert des computertomographischen Bilds;
RPV den Bildelementwert des rekonstruierten Bilds und a, b jeweils Konstanten bezeichnen.
Die Konstanten a und b werden allgemein in Abhängigkeit von dem Gerät und den höheren Spannungen der Röntgenröhre derart festgelegt, daß die computertomographischen Werte von Wasser und Luft jeweils auf 0 und -1000 gesetzt sind.
Bei einem Schritt #153 wird das aktuelle computertomographische Bild (mI) zu der Anzeige 30 für die Darstellung übertragen.
Fig. 7 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramms des Schritts #16 gemäß Fig. 5. der zum Rekonstruieren des mB-Bilds dient. Bei einem Schritt #161 sendet die CPU 56 derartige Befehle zu der Interpolationsschaltung 44, der Faltungsschaltung 46 und der Rückprojektionsschaltung 48, daß diese die Rekonstruktion des ersten B-Bilds angeben und den B- Bildspeicher 50 initialisieren. Die Daten des B-Bilds werden auf Null zurückgesetzt.
Bei einem Schritt #162 wird n auf 1 gesetzt. Bei einem Schritt #163 wird j = m-1 gesetzt. Bei dem Schritt #164 liest die CPU 42 die j-te Ansicht Pj aus dem Rohdatenspeicher 44 aus und überträgt diese zu der Interpolationsschaltung 44.
Da die Interpolationskoeffizienten in diesem Fall in der Interpolationsschaltung 44 auf 1 und 0 gesetzt sind, leitet die Interpolationsschaltung 44 die eingegebenen Daten einfach durch und speichert diese als das Ausgangssignal PP, ohne daß irgendeine Verarbeitung ausgeführt wird, und zwar bei dem Schritt #165.
Bei dem Schritt #166 führt die Faltungsschaltung 46 eine Faltungsverarbeitung des von der Interpolationsschaltung 44 abgegebenen Ausgangssignals PP mit der Faltungsfunktion durch. Bei dem Schritt #167 führt die Rückprojektionsschaltung 48 eine Rückprojektion (Addition) des Faltungsergebnisses PPCV dadurch aus, daß es dieses mit dem Bild überlagert, das in dem Speicher 50 für das B-Bild gespeichert ist. Das Ergebnis der Rückprojektion wird in dem Bildspeicher 50 für das B-Bild gespeichert.
Bei einem Schritt #168 wird n = n + 1 gesetzt. Bei einem Schritt #169 wird j = j + 1 gesetzt. Bei einem Schritt #170 wird ermittelt, ob n größer als RPJN ist oder nicht. Falls das Ergebnis bei dem Schritt #170 JA lautet, kehrt der Ablauf zu dem Schritt #164 zurück. Fall sich bei dem Schritt #170 die Antwort NEIN ergibt, endet der Ablauf. In diesem Fall ist das aktuelle B-Bild mBI rekonstruiert und in dem Bildspeicher 50 wird das B-Bild ge speichert.
Fig. 8 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm für den Schritt #18 gemäß Fig. 5, der zum Rekonstruieren des mF-Bilds dient. Bei einem Schritt #181 gibt die CPU 56 an die Interpolationsschaltung 44, die Faltungsschaltung 46 und die Rückprojektionsschaltung 48 solche Befehle ab, daß diese die Rekonstruktion des ersten F-Bilds angeben und den Bildspeicher 52 für das F-Bild initialisieren. Die Daten des F-Bilds werden auf Null rückgesetzt.
Bei einem Schritt #182 wird n auf 1 gesetzt. Bei einem Schritt #183 wird k = m-1 +360 gesetzt. Bei einem Schritt #184 liest die CPU 42 die k-te Ansicht Pk aus dem Rohdatenspeicher 40 aus und überträgt diese zu der Interpolationsschaltung 44.
Da die Interpolationskoeffizienten in diesem Fall in der Interpolationsschaltung 44 auf 1 und 0 eingestellt sind, leitet die Interpolationsschaltung 44 die eingegebenen Daten bei dem Schritt #185 lediglich durch und speichert sie als das Ausgangssignal PP, ohne daß irgendeine Verarbeitung ausgeführt wird.
Bei einem Schritt #186 führt die Faltungsschaltung 46 eine Faltungsverarbeitung des von der Interpolationsschaltung 44 stammenden Ausgangssignals PP mit der Faltungsfunktion aus. Bei einem Schritt #187 führt die Rückprojektionsschaltung 48 eine Rückprojektion (Addition) des Faltungsergebnisses PPCV aus, indem es dieses mit dem Bild überlagert, das in dem Bildspeicher 52 für das F-Bild gespeichert ist. Das Ergebnis der Projektion wird in diesem Bildspeicher 52 für das F-Bild gespeichert.
Bei einem Schritt #188 wird n = n+1 gesetzt. Bei einem Schritt #189 wird k = k+1 gesetzt. Bei einem Schritt #190 wird ermittelt, ob n nicht größer ist als RPJN. Fall die Antwort beim Schritt #190 JA lautet, kehrt der Ablauf zu dem Schritt #184 zurück. Falls sich bei dem Schritt #190 NEIN ergibt, endet der Ablauf. In diesem Fall ist das aktuelle Bild mFI rekonstruiert und in dem Bildspeicher 52 für das F-Bild gespeichert.
Fig. 9 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm für die Schritte #24 und #26 gemäß Fig. 5, die zum Rekonstruieren des (m+1)-sten B-Bilds und des (m+1)-sten F-Bilds dienen. Es sei angenommen, daß mI, mBI und mFI in dem Bildspeicher für das rekonstruierte Bild, dem Bildspeicher 50 für das B-Bild bzw. dem Bildspeicher 52 für das F-Bild gespeichert sind.
Zunächst gibt die CPU 56 an die Interpolationsschaltung 44, die Faltungsschaltung 46 und die Rückprojektionsschaltung 48 derartige Befehle ab, daß diese die Rekonstruktion des Vorwärtsbilds, die Inklination DW der primären Interpolation, die Parameter, die für die Rückprojektion erforderlich sind (für das B-Bild und das F-Bild), die Faltungsfunktion und weiteres angeben. Es ist anzumerken, daß Daten, die bereits in der Rekonstruktionsverarbeitungseinheit gespeichert worden sind, nicht übertragen werden müssen.
Bei einem Schritt #241 liest die CPU 42 drei Ansichten, nämlich die (m+359)-te Ansicht, die (m-1)-ste Ansicht und die (m+719)-te Ansicht, aus dem Rohdatenspeicher 40 aus und gibt diese an die Interpolationsschaltung (Differenzschaltung) 44 ab. In diesem Fall sind diese Ansichten jeweils durch PC1, PC2 und PC3 repräsentiert.
Bei einem Schritt #242 führt die Interpolationsschaltung (Differenzschaltung) 44 die Berechnung PC1-PC2 aus und gibt das Rechenergebnis als eine Differenz SBPC an die Faltungsschaltung 46 ab. Bei einem Schritt #243 führt die Faltungsschaltung 46 eine Faltungsverarbeitung der Differenz SBPC mit der Faltungsfunktion aus. Die Faltungsverarbeitung kann unter Einsatz einer bekannten Technik ausgeführt werden. Das Faltungsergebnis ist durch SBPCV repräsentiert. Bei einem Schritt #244 führt die Rückprojektionsschaltung 48 eine Rückprojektion des Faltungsergebnisses SBPCV aus, indem es das Faltungsergebnis SBPCV mit dem B-Bild mBI in dem Bildspeicher 50 für das B-Bild überlagert (addiert). Die Rückprojektionsverarbeitung kann unter Einsatz einer bekannten Technik ausgeführt werden. Die Parameter, die für die Rückprojektionsverarbeitung des B-Bilds erforderlich sind, werden durch die Parametereinstelleinrichtung 58 unter der Steuerung durch die CPU 56 erzeugt und werden zu der Rückprojektionsschaltung 48 geleitet.
Bei einem Schritt #245 führt die Interpolationsschaltung (Differenzschaltung) 44 die Berechnung PC3-PC1 aus und gibt das Rechenergebnis als eine Differenz SFPC an die Faltungsschaltung 46 ab. Bei einem Schritt #246 führt die Faltungsschaltung 46 eine Faltungsverarbeitung der Differenz SFPC mit der Faltungsfunktion aus. Das Faltungsergebnis ist mit SFPCV bezeichnet. Bei einem Schritt #247 führt die Rückprojektionsschaltung 48 eine Rückprojektion des Faltungsergebnisses SPFCV aus, indem sie das Faltungsergebnis SFPCV mit dem F-Bild mH in dem Bildspeicher 52 für das F-Bild überlagert (addiert). Die Parameter, die für die Rückprojektionsverarbeitung des F-Bilds erforderlich sind, werden durch die Parametereinstelleinrichtung 58 unter der Steuerung durch die CPU 56 erzeugt und zu der Rückprojektionsschaltung 48 übertragen.
Es ist anzumerken, daß die Schritte ab dem Schritt #242 bis zum dem Schritt #244 und die Schritte ab dem Schritt #245 bis zu dem Schritt #247 teilweise oder vollständig im Multiplexbetrieb durch unterschiedliche Schaltungen, durch unterschiedliche Druckschaltungsplatinen oder durch unterschiedliche Einheiten ausgeführt werden können.
Fig. 10 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm des Schritts #28 gemäß in Fig. 5, der zum Rekonstruieren des (m+1)-sten Bilds dient. Es ist daher angenommen, daß die Matrixgröße eines Bilds auf MX (Pixel) · MY (Pixel) festgelegt ist. Bei dem Schritt #281 wird j = 1 gesetzt. Bei einem Schritt #282 wird i auf 1 gesetzt. Bei einem Schritt #283 wird ein Bildelementwert an einer Adresse (i, j) des für das F-Bild vorgesehenen Bildspeichers 52 als ein Wert FPV ausgelesen. Bei einem Schritt #284 wird ein Bildelementwert an der Adresse (i, j) des für das B-Bild vorgesehenen Bildspeichers 50 als ein Wert BPV ausgelesen. Bei einem Schritt #285 wird ein Bildelementwert an der Adresse (i, j) des für das rekonstruierte Bild vorgesehenen Bildspeichers 54 als ein Wert mRPV ausgelesen.
Bei einem Schritt #286 wird die nachstehend angegebene Berechnung durchgeführt:
(m+1)RPV = mRPV + DW · (FPV - BPV) (33)
Hierbei bezeichnet DW die Inklination (Differenz) der primären Interpolationskoeffizienten für die schraubenlinienförmige Abtastung.
Bei einem Schritt #287 wird (m+1)RPV an der Adresse (i, j) des für das rekonstruierte Bild vorgesehenen Bildspeicher 54 eingeschrieben. Bei einem Schritt #288 wird i = i + 1 gesetzt. Bei einem Schritt #289 wird ermittelt, ob i nicht größer ist als MX. Falls die Antwort im Schritt #289 JA lautet, kehrt der Ablauf zu dem Schritt 283 zurück. Falls die Antwort beim Schritt #289 NEIN heißt, wird bei einem Schritt #290 j auf den Wert j + 1 gesetzt. Bei einem Schritt #291 wird ermittelt, ob ein j nicht größer ist als MY. Falls sich bei de Schritt #291 die Antwort JA ergibt, kehrt der Ablauf zu dem Schritt #282 zurück. Falls die Antwort bei dem Schritt #291 NEIN heißt, werden alle Werte der Bildelemente des rekonstruierten Bilds in die computertomographischen Werte durch die Kontrastskalenspaltung 62 bei einem Schritt #292 umgewandelt. Die computertomographischen Bilddaten werden in dem für das Computertomogramm vorgesehenen Bildspeicher 64 gespeichert.
Der detaillierte Ablaufplan für den Schritt #34 gemäß Fig. 5, der zum Rekonstruieren des (m-1)-sten Bilds dient, ist der gleiche wie das in Fig. 10 gezeigte Ablaufdiagramm, mit der Ausnahme, daß die Gleichung bei dem Schritt #286: (m+1)RPV = mRPV + DW · (FPV-BPV) durch folgende Gleichung ersetzt wird:
(m-1)RPV = mRPV - DW · (FPV - BPV) (34)
Fig. 11 zeigt ein detailliertes Ablaufdiagramm für die in Fig. 5 dargestellten Schritte #36 und #38, die zum Rekonstruieren des (m-1)-sten B-Bilds und des (m-1)-sten F-Bilds dienen. Als erstes gibt die DPU-56 an die Interpolationsschaltung 44, die Faltungsschaltung 46 und die Rückprojektionsschaltung 48 derartige Befehle ab, die die Rekonstruktion des Rückwärtsbilds, die Neigung DW der primären Interpolation, die Parameter, die für die Rückprojektion erforderlich sind (für das B-Bild und das F-Bild), die Faltungsfunktion und weiteres angeben. Es ist anzumerken, daß Daten, die bereits in der Rekonstruktionsverarbeitungseinheit gespeichert worden sind, nicht übertragen werden müssen.
Bei einem Schritt #361 liest die CPU 42 drei Ansichten, nämlich die (m+358)-te Ansicht, die (m-2)-te Ansicht und die (m+718)-te Ansicht aus dem Rohdatenspeicher 40 aus und gibt diese an die Interpolationsschaltung (Differenzschaltung) 44 ab. In diesem Fall sind diese Ansichten jeweils durch PC1, PC2 und PC3 bezeichnet.
Bei einem Schritt #362 führt die Interpolationsschaltung (Differenzschaltung) 44 die Berechnung PC2-PC 1 aus und gibt das Berechnungsergebnis als eine Differenz SBPC an die Faltungsschaltung 46 ab. In dem Schritt #363 führt die Faltungsschaltung 46 eine Faltungsverarbeitung der Differenz SBPC mit der Faltungsfunktion aus. Die Faltungsverarbeitung kann unter Einsatz einer bekannten Technik ausgeführt werden. Das Faltungsergebnis ist mit SBPCV bezeichnet. Bei einem Schritt #364 führt die Rückprojektionsschaltung 48 eine Rückprojektion des Faltungsergebnisses SPBCV dadurch aus, daß es das Faltungsergebnis SBPCV mit dem B-Bild mBI in dem für das B-Bild vorgesehenen Bildspeicher 50 faltet. Die Projektionsverarbeitung kann unter Einsatz einer bekannten Technik durchgeführt werden. Die Parameter, die für die Rückprojektionsverarbeitung des B-Bilds erforderlich sind, werden von der Parametereinstelleinrichtung 58 unter der Steuerung durch die CPU 56 erzeugt und zu der Rückprojektionsschaltung 48 übertragen.
Bei einem Schritt #365 führt die Interpolationsschaltung (Differenzschaltung) 44 die Berechnung PC1-PC3 aus und überträgt das Berechnungsergebnis als eine Differenz SFPC an die Faltungsschaltung 46. Bei einem Schritt #366 führt die Faltungsschaltung 46 eine Faltungsverarbeitung der Differenz SFPC mit der Faltungsfunktion aus. Das bei der Faltung erzielte Ergebnis wird mit SFPCV bezeichnet. Bei einem Schritt #367 führt die Rückprojektionsschaltung 48 eine Rückprojektion des Faltungsergebnisses SPFCV dadurch aus, daß sie das Faltungsergebnis SFPCV mit dem F-Bild mFI in dem für das F-Bild vorgesehenen Bildspeicher 52 überlagert (addiert). Die Parameter, die für die Rückprojektionsverarbeitung des F-Bilds erforderlich sind, werden von der Parametereinstelleinrichtung 58 unter der Steuerung durch die CPU 56 transferiert und zu der Rückprojektionsschaltung 48 übertragen.
Es ist anzumerken, daß die Schritte vom Schritt #362 bis zum Schritt #364 und die Schritte vom Schritt #365 bis zum Schritt #367 teilweise oder vollständig einer Multiplexweiterleitung unterzogen werden können, so daß sie durch unterschiedliche Schaltungen, unterschiedliche Druckschaltungsplatinen oder unterschiedliche Einheiten abgearbeitet werden können.
Wie vorstehend erläutert, wird gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein tomographisches Bild an einer Scheibenposition dadurch erzielt, daß eine normale Rekonstruktionsverarbeitung nach einer Interpolationsverarbeitung von Ansichten, die zwei Umdrehungen entsprechen, ausgeführt wird, und daß eine tomographisches Bild an einer benachbarten Scheibenposition dadurch gebildet wird, daß lediglich der Unterschied der Ansichten zwischen den Scheibenpositionen rekonstruiert wird, die rekonstruierten Daten mit einem Koeffizienten multipliziert werden, und das Produkt zu dem tomographischen Bild addiert wird. Bei dieser Vorgehensweise müssen keine Interpolation und Rekonstruktion von 360º Ansichten bei jeder Scheibenposition ausgeführt werden. Daher können Bilder bei aufeinanderfolgenden Scheibenpositionen bei der schraubenlinienförmigen Abtastung mit hoher Geschwindigkeit gebildet werden. Falls die benachbarte Scheibenposition kontinuierlich geändert werden sollte, indem eine Maus oder dergleichen benutzt wird, können Bilder an den jeweiligen Scheibenpositionen kontinuierlich angezeigt werden, wodurch es möglich ist, eine kontinuierliche Betrachtung des Inneren eines menschlichen Körpers auszuführen.
Weitere Ausführungsbeispiele werden im folgenden erläutert. Die Schaltungsanordnung bei den weiteren Ausführungsbeispielen ist die gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß die Beschreibung der Schaltungsanordnung weggelassen wird. Weiterhin sind manche Abschnitte der Arbeitsweise bei den weiteren Ausführungsbeispielen die gleichen wie diejenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel, so daß auch deren Beschreibung weggelassen wird.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel werden benachbarte Bilder sequentiell rekonstruiert und angezeigt. Jedoch kann ein Anzeigebetrieb auch in Intervallen ausgeführt werden, die einer Mehrzahl von Scheibenpositionen entsprechen. Als nächstes wird ein weiteres Ausführungsbeispiel erläutert, bei dem eine solche Anzeigemethode zum Einsatz kommt.
Fig. 12 ein Ablaufdiagramm für dieses Verfahren. Ba die Schritte #10 bis #18, bei denen das mF-Bild rekonstruiert wird, die gleichen sind wie diejenigen bei dem ersten Ausführungsbeispiel, wird deren Veranschaulichung und Erläuterung hier weggelassen. Bei einem Schritt #50 wird ein Scheibenintervall n (n 1) für die Anzeige bezeichnet.
Falls bei dem Schritt #22 die Vorwärtsrichtung bezeichnet worden ist, wird in dem Schritt #52 i auf Null gesetzt, und es werden der Schritt #24, der Schritt #26 und der Schritt #28 ausgeführt. Bei dem Schritt #54 wird i auf den Wert i + 1 gesetzt. Bei einem Schritt #30 wird m auf den Wert m + 1 gesetzt. Bei dem Schritt #56 wird ermittelt, ob i kleiner ist als n. Falls die Antwort bei dem Schritt #56 JA lautet, kehrt der Ablauf zu dem Schritt #24 zurück. Falls bei dem Schritt #56 die Antwort NEIN erhalten wird, wird bei dem Schritt #32 das computertomographische Bild angezeigt, das dem Bild (m+1)I entspricht, das bei dem Schritt #28 erhalten worden it.
Falls bei dem Schritt #22 die Rückwärtsrichtung bezeichnet worden ist, wird bei dem Schritt #58 i auf den Wert 0 gesetzt, und es werden der Schritt #34, der Schritt #36 und der Schritt #38 ausgeführt. Bei dem Schritt #60 wird i auf den Wert i+1 gesetzt. Bei dem Schritt #40 wird m auf den Wert m-1 gesetzt. Bei dem Schritt #62 wird ermittelt, ob i kleiner ist als n. Falls die Antwort bei dem Schritt # 62 JA lautet, kehrt der Ablauf zu dem Schritt #34 zurück. Falls die Antwort bei dem Schritt #62 NEIN lautet, wird bei dem Schritt #42 das computertomographische Bild angezeigt, das dem Bild (m-1)I entspricht, das bei dem Schritt #34 erhalten worden ist.
Bei dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel wird ein tomographisches Bild an jeder Scheibenposition gebildet, und zwar unabhängig davon, ob eine Anzeige ausgeführt wird oder nicht. Als nächstes wird ein drittes Ausführungsbeispiel beschrieben, bei dem tomographische Bilder in Intervallen gebildet werden, die einer Mehrzahl von Scheibenpositionen entsprechen. Diese Methode kann auch bei dem ersten und dem zweiten Ausführungs beispiel zum Einsatz kommen. Ein Fall, bei dem diese Methode bei dem zweiten Ausführungsbeispiel eingesetzt wird, wird nachfolgend unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm erläutert, das in Fig. 13 dargestellt ist. Der Schritt #10 bis zum Schritt #22, bei dem die Richtung der Scheibenänderung bestimmt wird, sind die gleichen wie diejenigen bei dem zweiten Ausführungsbeispiel und es entfällt daher deren Erläuterung. Falls bei dem Schritt #22 die Vorwärtsrichtung bezeichnet worden ist, schaltet der Ablauf zu dem Schritt #64 weiter. Falls bei dem Schritt #22 die Rückwärtsrichtung bezeichnet ist, geht der Ablauf zu dem Schritt #83 weiter. Falls die Vorwärtsrichtung bezeichnet worden ist, wird bei dem Schritt #64 i = 1 gesetzt. Bei dem Schritt #65 wird das (m+1)-ste B-Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (15) rekonstruiert. Bei dem Schritt #66 wird das (m+1)-ste F-Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (16) rekonstruiert. Bei dem Schritt #67 wird das (m+1)-ste B-Bild in einem Speicher SIGB gespeichert. Bei dem Schritt #68 wird das (m+1)-ste F-Bild in einem Speicher SIGF gespeichert. Bei einem Schritt #69 wird m = m + 1 gesetzt. Bei dem Schritt #70 wird überprüft, ob n = 1 ist. Der Parameter n wird bei dem in Fig. 12 gezeigten Schritt #50 gesetzt.
Falls die Antwort bei dem Schritt #50 JA lautet, schreitet der Ablauf zu dem Schritt #80 weiter. Falls sich bei dem Schritt #70 die Antwort NEIN ergibt, wird das (m+1)-ste B- Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (15) bei dem Schritt #71 rekonstruiert. Bei dem Schritt #72 wird das (m+1)-ste Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (16) rekonstruiert. Bei dem Schritt #73 werden die Daten, die durch Addition des (m+1)-sten B-Bilds und der Daten in dem Speicher SIGB erhalten worden sind, neu in den Speicher SIGB gespeichert. Bei einem Schritt #74 werden Daten, die durch Addition des (m+1)- sten F-Bilds und der Daten in dem Speicher SIGF erhalten worden sind, neu in dem Speicher SIGF gespeichert. Bei dem Schritt #76 wird m auf den Wert m+1 gesetzt. Bei dem Schritt #77 wird i auf den Wert i+1 gesetzt. Bei dem Schritt #78 wird überprüft, ob i kleiner ist als n.
Falls die Antwort bei dem Schritt #78 JA lautet, kehrt der Ablauf zu dem Schritt #71 zurück. Falls die Antwort bei dem Schritt #78 NEIN lautet, wird bei dem Schritt #80 ein m-tes Bild ml, das als nächstes anzuzeigen ist, in Übereinstimmung mit der nachstehend angegeben Gleichung erhalten:
mI = (m-n)I + DW · (SIGF - SIGB) (35)
Hierbei bezeichnet (m-n)I das aktuell angezeigte Bild. Bei dem Schritt #82 wird das computertomographische Bild angezeigt, das dem Bild mI entspricht, das bei dem Schritt #80 erhalten worden ist, und es kehrt der Ablauf zu dem Schritt 20 zurück.
Falls die Rückwärtsrichtung bei dem Schritt #22 bezeichnet worden ist, wird i bei dem Schritt #83 auf den Wert 1 gesetzt. Bei dem Schritt #84 wird das (m-1)-te B-Bild in dem Speicher SIGB gespeichert. Bei dem Schritt #85 wird das (m-1)-te F-Bild in dem Speicher SIGF gespeichert. Bei dem Schritt #86 wird das (m-1)-ste B-Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (19) rekonstruiert. Bei dem Schritt #87 wird das (m-1)-ste F-Bild gegen Übereinstimmung mit der Gleichung (20) rekonstruiert. Bei dem #88 wird m auf den Wert m-1 gesetzt. Bei dem Schritt #89 wird überprüft, ob n gleich 1 ist.
Falls die Antwort bei dem Schritt #89 JA lautet, schreitet der Ablauf zum Schritt #97 weiter. Falls sich bei dem Schritt #89 die Antwort NEIN ergibt, werden Daten, die durch Addition des m-ten B-Bilds und der Daten in dem Speicher SIGB erhalten worden sind, neu in dem Speicher SIGB bei dem Schritt 90 gespeichert. Bei dem Schritt #91 werden Daten, die durch Addition des m-ten F-Bilds und der Daten in dem Speicher SIGF erhalten worden sind, neu in dem Speicher SIGF gespeichert. Bei dem Schritt #92 wird das (m-1)- ste B-Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (19) rekonstruiert. Bei dem Schritt #93 wird das (m-I)-ste F-Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (20) rekonstruiert. Bei dem Schritt #94 wird m auf den Wert m-1 gesetzt. Bei dem Schritt #95 wird i auf den Wert i+1 gesetzt. Bei dem Schritt #96 wird überprüft, ob i kleiner ist als n.
Falls die Antwort bei dem Schritt #96 JA lautet, kehrt der Ablauf zu dem Schritt #90 zurück. Falls sich bei dem Schritt #96 die Antwort NEIN ergibt, wird bei dem Schritt #97 ein m-tes Bild mI, das als nächstes anzuzeigen ist, in Übereinstimmung der nachstehend angegebenen Gleichung erhalten:
mI = (m+n)I - DW · (SIGF - SIGB) (36)
Hierbei bezeichnet (m+n)I das aktuell angezeigte Bild.
Bei dem Schritt #98 wird das computertomographische Bild, das dem in dem Schritt #97 erhaltenen Bild mI entspricht, angezeigt und es kehrt der Ablauf zu dem Schritt #20 zurück.
Als nächstes wird die Richtigkeit der Gleichungen (35) bewiesen. Falls in der Gleichung (23) m = m + n-1 gesetzt wird, kann die Gleichung (35) in der folgenden Weise gebildet werden:
(m+n)I
= (m+n-1)I + DW · {(m+n)FI - (m+n)BI}
= (m+n-2)I + {(m+n+1-i)FI - (m+n+1-i)BI}
= mI + {(m+n+1-i)FI - (m+n+1-i)BI}
= mI + {(m+i)FI - (m+i)BI}
In gleichartiger Weise kann die Gleichung (36) dadurch erhalten werden, daß in der Gleichung (25) m auf den Wert m-n+1 gesetzt wird und diese in der gleichen Weise wie vorstehend beschrieben entwickelt wird.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird die Scheibenposition sequentiell in der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung unter Benutzung der Schalter geändert. Jedoch kann eine gewünschte Scheibenposition auch durch Verkopplung bezeichnet werden, wobei ein Zeiger wie etwa eine Maus oder ein Trackball zum Einsatz kommt. In diesem Fall wird ein von einem Zeiger wie etwa von einer Maus stammendes Signal gelesen, anstatt die Verarbeitung gemäß dem Schritt #20 und dem Schritt #22 bei jedem Ausführungsbeispiel auszuführen. Falls keine Änderung des Signals auftritt, kehrt der Ablauf zu dem Schritt #20 zurück. Falls eine Änderung auftritt, wird die Anzahl "n" von Scheiben, um die die Scheibenposition geändert werden soll, dadurch erhalten, daß die Größe der Änderung mit einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert wird. Falls n > 0, wird eine Verarbeitung ausgeführt, die mit der Vorwärtsrichtung verknüpft ist. Falls n < 0, wird eine Verarbeitung ausgeführt, die mit der Rückwärtsrichtung verknüpft ist.
Bei dem vorstehend beschriebenen Schema wird die Scheibenposition durch Verkopplung unter Einsatz eines Zeigers wie etwa einer Maus oder eines Trackballs geändert. Ein viertes Ausführungsbeispiel wird nachstehend näher beschrieben, das durch weitere Modifikation dieses Schemas erhalten worden ist. Im allgemeinen wird auf der Anzeigeeinrichtung eines computertomographischen Röntgengeräts ein Scannogramm bzw. ein Schattenbild (ein projiziertes Bild, das durch Bewegen lediglich des Betts ohne Drehung der Röntgenröhre aufgenommen worden ist) zusammen mit einem vertikalen Liniencurser ROI angezeigt, der dem Schattenbild überlagert ist. Die Anzeigeposition des ROI-Cursers wird durch eine Maus oder eine ähnliche Einrichtung verschoben. Bei dem vierten Ausführungsbeispiel wird die Scheibenposition mit der Position der vertikalen Linie ROI auf dem Scannogramm zur Übereinstimmung gebracht. Fig. 14 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Arbeitsweise des vierten Ausführungsbeispiels veranschaulicht.
Bei dem Schritt #101 wird das Scannogramm bzw. Schattenbild aufgenommen. Bei dem Schritt #102 wird eine schraubenlinienförmige Abtastung zur Gewinnung von Ansichten ausgeführt. Bei dem Schritt #103 wird das Scannogramm auf einem Teil des Bildanzeigegeräts dargestellt. Bei dem Schritt #104 wird ein vertikaler Curser ROI überlagert und auf dem Scannogramm gezeigt. Bei dem Schritt #105 wird die Position RP der vertikalen Linie des Cursers ROI detektiert. Bei dem Schritt #106 wird eine Bildnummer m gebildet, die der Curserposition RP entspricht.
Bei dem Schritt #107 wird das aktuelle Bild mI in Übereinstimmung mit der Gleichung (12) rekonstruiert und angezeigt. Bei dem Schritt #108 wird das aktuelle mB-Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (13) rekonstruiert. Bei dem Schritt #109 wird das aktuelle mF-Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (14) rekonstruiert. Bei dem Schritt #110 wird die Anzeigeposition der vertikalen Linie des Cursers ROI auf dem Scannogramm unter Einsatz einer Maus oder einer anderen Komponente verschoben.
Bei dem Schritt #111 wird die Position RP des Cursers geändert und es wird die Größe der Änderung ermittelt, wodurch die Anzahl "n" für die zu ändernde Scheibe dadurch ermittelt wird, daß die Größe der Änderung mit einem vorbestimmten Koeffizienten multipliziert wird. Bei dem Schritt #112 wird ermittelt, ob n größer ist als 0. Falls die Antwort bei dem #112 JA lautet, wird der Schritt #24 oder der Schritt #64 ausgeführt, in gleichartiger Weise wie in demjenigen Fall, bei dem die Vorwärtsrichtung bei dem Schritt #22 in den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen bezeichnet worden ist. Falls die Antwort bei dem Schritt #112 NEIN lautet, wird der Schritt #34 oder der Schritt #83 ausgeführt, in gleichartiger Weise wie bei dem Fall, bei dem bei den vorstehend erläuterten Ausführungsbeispielen die Rückwärtsrichtung in dem Schritt #22 bezeichnet worden ist.
Es ist anzumerken, daß eine schraubenlinienförmige Abtastung als eine Vorabtastung über die Positionierung ausgeführt werden kann und daß die Funktion dieses Ausführungsbeispiels dazu benutzt werden kann, eine Planung der Abtastung auf dem Scannogramm auszuführen.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel werden keine rekonstruierten Bilder gespeichert. Jedoch können bezeichnete Bilder je nach Bedarf in dem Bildspeicher gespeichert werden.
Ferner können Bilder an gewünschten Scheibenpositionen auch gemäß einem anderen Verfahren, z. B. gemäß einem Verfahren, bei dem Reflektionsdaten benutzt werden, je nach Bedarf rekonstruiert, angezeigt und gespeichert werden.
Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird als nächstes beschrieben. Bei dem fünften Ausführungsbeispiel wird eines aus einer Mehrzahl von axialen Bildern teilweise rekonstruiert, und es werden koronale, sagittale und schräge Bilder für eine Anzeige einer in mehreren Ebenen erfolgenden Rekonstruktion (MPR) auf der Grundlage des rekonstruierten und anzuzeigenden Bilds erzeugt. Bei der herkömmlichen MPR- Anzeige werden auf der Ordinate (oder Abszisse) eines MPR-Bilds stufige Abschnitte angezeigt, da das Intervall eines axialen Bilds im Vergleich mit der Größe von Bildelementen des axialen Bilds groß ist. Da jedoch bei dem vorliegenden Beispiel das Intervall eines axialen Bilds verringert werden kann, kann ein MPR-Bild rekonstruiert werden, das keine stufigen Abschnitte aufweist. Fig. 15 zeigt ein Ablaufdiagramm, das eine Arbeitsweise des fünften Ausführungsbeispiels veranschaulicht, bei dem ein koronares Bild rekonstruiert wird. Dieses Ausführungsbeispiel kann in gleichartiger Weise auch bei der Rekonstruktion von sagittalen und schrägen Bilden eingesetzt werden.
Bei dem Schritt #116 wird ein geeignetes axiales Bild gemäß dem Verfahren gemäß einem der vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele angezeigt. Bei dem Schritt #117 wird ein Scheibenintervall "n" eines axialen und zu rekonstruierenden Bilds bezeichnet, um hierdurch ein koronares Bild zu erzeugen. Bei dem Schritt #118 wird eine horizontale Linie des Cursers ROI an einer Position auf dem angezeigten axialen Bild angezeigt, bei der ein koronares Bild rekonstruiert werden soll. Bei dem Schritt #119 wird m auf den Wert 1 gesetzt. Nachfolgend werden eine Rückprojektion und eine Bildspeicherungsverarbeitung im Hinblick lediglich auf die Bildelement einer Linie ausgeführt, an der die horizontale Linie des Cursers ROI angezeigt wird.
Bei dem Schritt #120 wird ein Bild (erstes Bild) in Übereinstimmung mit der Gleichung (12) rekonstruiert und angezeigt. Bei dem Schritt #121 wird das erste B-Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (13) rekonstruiert. Bei dem Schritt #122 wird das erste F-Bild in Übereinstimmung mit der Gleichung (14) rekonstruiert. Bei dem Schritt #123 wird überprüft, ob (m+n) größer als die maximale Scheibenanzahl der Bilder ist oder nicht.
Falls die Antwort bei dem Schritt #123 NEIN lautet, schaltet der Ablauf zu dem Schritt #124 weiter, damit das (m+n)-te Bild gemäß der Verarbeitung bei dem Schritt #64 bis zu dem Schritt #80 bei dem dritten Ausführungsbeispiel, wie in Fig. 13 gezeigt, zu rekonstruieren und zu speichern. Im Anschluß hieran kehrt der Ablauf zu dem Schritt #123 zurück. In gleichartiger Weise wie bei dem vorstehend angegebenen Fall wird eine Rekonstruktion im Hinblick lediglich auf die Bildelemente einer Zeile ausgeführt, auf der die horizontale Linie des Cursers ROI angezeigt wird. Falls die Antwort bei dem Schritt #123 JA lautet, wird ein koronares Bild anhand des gespeicherten Bilds aufgrund eines bekannten Verfahrens rekonstruiert und bei dem Schritt #125 angezeigt.
Bei dem fünften Ausführungsbeispiel wird ein MPR Bild erzeugt. Jedoch können ein axiales Bild (einschließlich eines Liniencursors ROI) und ein MPR-Bild gleichzeitig angezeigt werden. In diesem Fall wird der Anzeigencursor ROI durch eine Maus verschoben und es wird das MPR-Bild in Abhängigkeit von der Position des Zeilencursors ROI rekonstruiert und angezeigt. Aufgrund dieser Arbeitsweise können die MPR-Bilder kontinuierlich betrachtet werden.
Als nächstes wird ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Das sechste Ausführungsbeispiel kann dadurch erhalten werden, daß das fünfte Ausführungsbeispiel derart modifiziert wird, daß eine Mehrzahl von axialen Bildern rekonstruiert wird, und daß ein dreidimensionales Bild (Oberflächenanzeige oder dergleichen) auf der Grundlage dieser Bilder erzeugt wird, so daß dieses angezeigt werden kann. Bei einer herkömmlichen Methode zum Anzeigen eines dreidimensionalen Bilds werden in der Richtung der Scheibendicke stufige Abschnitte angezeigt, da das Intervall bzw. die Schrittweite eines axialen Bilds größer ist, im Vergleich mit der Größe eines Bildelements des axialen Bilds. In Übereinstimmung mit dem vorliegenden Ausführungsbeispiel kann ein dreidimensionales Bild, das keine stufigen Abschnitte aufweist, rekonstruiert werden, da das Intervall bzw. die Schrittweite eines axialen Bilds verringert werden kann. Der Schritt #116 bis zu dem Schritt #124 gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, bei denen das (m-n)-te Bild rekonstruiert wird, werden bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in gleicher Weise ausgeführt. Jedoch wird die Rekonstruktion bei dem Schritt #120, dem Schritt #121, dem Schritt #122 und dem Schritt #124 bei dem fünften Ausführungsbeispiel im Hinblick auf alle Bildelemente bei diesem Ausführungsbeispiel ausgeführt. Dieses Ausführungsbeispiel kann dadurch realisiert werden, daß ein dreidimensionales Bild auf der Grundlage von gespeicherten Bildern erzeugt wird, anstatt daß bei dem Schritt #125 in dem in Fig. 15 dargestellten Ablaufdiagramm ein koronares Bild rekonstruiert wird, und daß das dreidimensionale Bild angezeigt wird.
Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind eine Scheibe und ein Ansichtsbild an der gleichen Position angeordnet. Jedoch kann die vorliegende Erfindung bei Abänderung der Gleichungen auch auf einen Fall Anwendung finden, bei dem eine Scheibe und eine Ansicht an unterschiedlichen Positionen lokalisiert sind.
In gleichartiger Weise kann die vorliegende Erfindung unter Modifikation der Gleichungen auch in einem Fall zum Einsatz kommen, bei dem das Intervall bzw. die Schrittweite der Scheibenpositionen nicht einem ganzzahligen Vielfachen des Intervalls der Ansichtspositionen entspricht. Bei dem fünften Ausführungsbeispiel und dessen Abänderung kann daher das Intervall der Scheibenpositionen mit dem Teilungsabstand der Bildelemente eines axialen Bilds zur Übereinstimmung gebracht werden.
Wie vorstehend erläutert ist, kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung ein tomographisches Bild, das von dem aktuellen Bild um n Scheiben beabstandet ist, dadurch rekonstruiert werden, daß lediglich eine Faltung und eine Rückprojektion 2n-fach sowie eine Addition/Subtraktion von Bildern ausgeführt wird. Da die Zeitdauer, die zur Aus führung der Addition/Subtraktion von Bildern benötigt wird, kurz ist, entspricht die Rekonstruktionszeitdauer im wesentlichen der Zeitspanne, die benötigt wird, um die Faltung und die Rückprojektion 2n-mal auszuführen. Im Unterschied hierzu entspricht die Zeitdauer, die normalerweise für die Rekonstruktion benötigt wird, der Zeitdauer, die zur Ausführung der Faltung und der Rückprojektion mit einer Anzahl benötigt wird, die gleich groß ist wie die Anzahl von Ansichten innerhalb von 360º. Da "2n" im allgemeinen sehr viel kleiner ist als die Anzahl von Ansichten innerhalb von 360º, kann ein tomographisches Bild, das von dem aktuellen Bild um 2n-Scheiben beabstandet ist, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung in einer kurzen Zeitdauer rekonstruiert werden.
Daher können kontinuierliche Bilder, die durch schraubenlinienförmige Abtastung erhalten worden sind, im wesentlichen in echter Zeit beobachtet werden. Da ferner lediglich notwendige Bilder gespeichert werden können, ist kein große Kapazität des Bildspeichers erforderlich. Ferner kann ein MPR-Bild rekonstruiert werden, das einige wenige stufige Abschnitte aufweist.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt. Verschiedene Änderungen und Modifikationen können im Rahmen der Erfindung gemäß deren Definition in den beigefügten Ansprüchen ausgeführt werden.

Claims

1. Computertomographischer Röntgenapparat zur Erzielung von tomographischen Bildern mit Hilfe einer schraubenlinienförmigen Abtastung, mit

einer Einrichtung (44, 46, 48, 56) zum Bilden eines tomographischen Bilds an einer ersten Scheibenposition, indem Projektionsdaten, die durch Interpolieren von 360º Projektionsdaten in einem ersten, benachbart zu der ersten Scheibenposition liegenden Bereich in einer Rückwärtsrichtung, bei der sich die Nummer der Scheibenposition verringert, und von 360º Projektionsdaten in einem zweiten Bereich, der benachbart zu der ersten Scheibenposition in einer Vorwärtsrichtung, bei der sich die Nummer der Scheibenposition erhöht, angeordnet ist, rekonstruiert werden,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (44, 46, 48, 56) zur Bildung eines ersten Rückwärtsbilds dadurch, daß eine Faltungsverarbeitung und eine Rückprojektion der Projektionsdaten in dem ersten Bereich ohne eine Interpolationsverarbeitung durchgeführt werden,

eine Einrichtung (44, 46, 48, 56) zur Bildung eines ersten Vorwärtsbilds dadurch, daß eine Faltungsverarbeitung und eine Rückprojektion der Projektionsdaten in dem zweiten Bereich ohne eine Interpolationsverarbeitung durchgeführt werden,

eine Einrichtung (44, 46, 48, 56) zur Bildung eines zweiten Rückwärtsbilds, indem Projektionsdaten rekonstruiert werden, die dadurch erhalten werden, daß Projektionsdaten an einer Position, die von der ersten Scheibenposition um 360º in der Rückwärtsrichtung beabstandet ist, von Projektionsdaten an der ersten Scheibenposition subtrahiert werden, und daß das Ergebnis der Rekonstruktion zu dem ersten Rückwärtsbild hinzuaddiert wird,

eine Einrichtung (44, 46, 48, 56) zur Bildung eines zweiten Vorwärtsbilds, indem Projektionsdaten rekonstruiert werden, die dadurch erhalten werden, daß Projektionsdaten an einer ersten Scheibenposition von Projektionsdaten an einer Position, die von der ersten Scheibenposition um 360º in der Vorwärtsrichtung beabstandet sind, subtrahiert werden, und das Ergebnis der Rekonstruktion zu dem ersten Vorwärtsbild hinzuaddiert wird, und

eine Einrichtung (44, 46, 48, 56) zur Bildung des tomographischen Bilds an einer zweiten Scheibenposition, die von der ersten Scheibenposition um 360º in der Vorwärts richtung beabstandet ist, indem die Differenz zwischen dem zweiten Vorwärtsbild und dem zweiten Rückwärtsbild mit einem Koeffizienten multipliziert wird und das Ergebnis der Multiplikation zu dem tomographischen Bild an der ersten Scheibenposition hinzuaddiert wird.

2. Computertomographischer Röntgenapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin

eine Einrichtung (44, 46, 48, 56) zum Aktualisieren des ersten Vorwärtsbilds vorgesehen ist, wobei die Aktualisierung durch Rekonstruktion von Projektionsdaten erfolgt, die dadurch erhalten worden sind, daß Projektionsdaten an einer Position, die von der ersten Scheibenposition um einen Projektionsdatenwinkel in der Vorwärtsrichtung beabstandet ist, von Projektionsdaten an einer Position, die von der Scheibenposition um 360º zuzüglich eines Projektionsdatenwinkels in der Vorwärtsrichtung beabstandet ist, subtrahiert werden.

3. Computertomographischer Röntgenapparat nach Anspruch 1 oder 2, mit:

einer Einrichtung (44, 46, 48, 56) zur Bildung eines tomographischen Bilds an einer Scheibenposition, die von der ersten Scheibenposition um 360º in der Rückwärtsrichtung beabstandet ist, indem eine Differenz zwischen dem ersten Vorwärtsbild und dem ersten Rückwärtsbild mit einem Koeffizienten multipliziert wird und das Ergebnis der Multiplikation von dem tomographischen Bild an der ersten Scheibenposition subtrahiert wird.

4. Computertomographischer Röntgenapparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen ist:

eine Einrichtung (44, 46, 48, 56) zum Aktualisieren des ersten Rückwärtsbilds, indem Projektionsdaten rekonstruiert werden, die dadurch erhalten worden sind, daß Projektionsdaten an einer Position, die von der ersten Scheibenposition um einem Projektionsdatenwinkel in der Rückwärtsrichtung beabstandet ist, von Projektiondaten subtrahiert werden, die an einer Position vorhanden sind, die von der ersten Scheibenposition um 360º zuzüglich eines Projektionsdatenwinkels in der Rückwärtsrichtung beabstandet sind.

5. Computertomographischer Röntgenapparat nach Anspruch 2, bei dem die Einrichtung (44, 46, 48, 56) zur Bildung eines tomographischen Bilds an einer ersten Scheibenposition aufweist:

eine erste Speichereinrichtung (54) zur Erzielung eines ersten tomographischen Bilds an der ersten Scheibenposition dadurch, daß Projektionsdaten an der ersten Scheibenposition rekonstruiert werden, die durch Interpolation von 360º Projektionsdaten in dem ersten Bereich und von 360º Projektionsdaten in dem zweiten Bereich erhalten worden sind, aufweist, und

bei dem die Einrichtung zur Bildung eines tomographischen Bilds an einer zweiten Scheibenposition aufweist:

eine zweite Speichereinrichtung (50) zum Speichern des ersten Rückwärtsbilds,

eine dritte Speichereinrichtung (52) zum Speichern des ersten Vorwärtsbilds, Einrichtung (50) zum Speichern des zweiten Rückwärtsbilds,

eine Einrichtung (52) zum Speichern des zweiten Vorwärtsbilds,

eine Schreibeinrichtung zur Bildung eines ersten tomographischen Bilds an der zweiten Scheibenposition, die von der ersten Scheibenposition um 360º in der Vorwärtsrichtung beabstandet ist, indem eine Differenz zwischen dem zweiten Vorwärtsbild und dem zweiten Rückwärtsbild mit einem Koeffizienten multipliziert wird und das Ergebnis der Multiplikation zu dem ersten tomographischen Bild an der ersten Scheibenposition hinzuaddiert wird, und zum Einschreiben des ersten tomographischen Bilds an der zweiten Scheibenposition in die erste Speichereinrichtung (54), und

eine vierte Speichereinrichtung (64) zum Speichern eines tomographischen Bilds, das dadurch erhalten worden ist, daß eine Kontrastskalenumwandlung des ersten tomographischen Bilds durchgeführt wird, das in der ersten Speichereinrichtung (54) als das tomographische Bild an der zweiten Scheibenposition gespeichert ist.

6. Computertomographischer Röntgenapparat nach Anspruch 3, bei dem die Einrichtung (44, 46, 48, 56) zur Bildung eines tomographischen Bilds an einer ersten Scheibenposition aufweist:

eine erste Speichereinrichtung (54) zur Bildung eines ersten tomographischen Bilds an der ersten Scheibenposition, indem Projektiondaten an der ersten Scheibenposition rekonstruiert werden, die dadurch erhalten worden sind, daß 360º Projektiondaten in dem ersten Bereich und 360º Projektiondaten in dem zweiten Bereich interpoliert werden,

eine zweite Speichereinrichtung (50) zum Speichern des ersten Rückwärtsbilds,

eine dritte Speichereinrichtung (52) zum Speichern des ersten Vorwärtsbilds,

eine Schreibeinrichtung zur Bildung eines ersten tomographischen Bilds an der zweiten Scheibenposition, die von der ersten Scheibenposition um 360º in der Rückwärtsrichtung getrennt ist, indem eine Differenz zwischen dem ersten Vorwärtsbild und dem ersten Rückwärtsbild mit einem Koeffizienten multipliziert wird und das Ergebnis der Multiplikation von dem ersten tomographischen Bild an der ersten Scheibenposition subtrahiert wird, wobei die Schreibeinrichtung zum Einschreiben des ersten tomographischen Bilds an der zweiten Scheibenposition in die erste Speichereinrichtung (54) ausgelegt ist, und

eine vierte Speichereinrichtung (64) zum Speichern eines tomographischen Bilds, das dadurch gebildet wird, daß eine Kontrastskalenumwandlung des ersten tomographischen Bilds, das in der ersten Speichereinrichtung (54) als das tomographische Bild an der zweiten Scheibenposition gespeichert ist, durchgeführt wird.

7. Computertomographischer Röntgenapparat nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen ist:

eine Einrichtung zum Aktualisieren des Rückwärtsbilds, das in der zweiten Speichereinrichtung (50) gespeichert ist, wobei die Aktualisierung dadurch erfolgt, daß Projektionsdaten rekonstruiert werden, die dadurch erhalten worden sind, daß Projektionsdaten an einer Position, die von der ersten Scheibenposition um einen Projektionsdatenwinkel in der Rückwärtsrichtung beabstandet ist, von Projektionsdaten an einer Position subtrahiert werden, die von der Scheibenposition um 360º zuzüglich eines Projektionsdatenwinkels in der Rückwärtsrichtung beabstandet sind, und das Ergebnis der Rekonstruktion zu dem Rückwärtsbild, das in der zweiten Speichereinrichtung gespeichert ist, hinzuaddiert wird.

8. Computertomographischer Röntgenapparat nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibeinrichtung erste Bilder an allen Scheibenpositionen in die erste Speichereinrichtung (54) einschreibt, und daß alle tomographischen Bilder, die in der vierten Speichereinrichtung (64) gespeichert sind, angezeigt werden.

9. Computertomographischer Röntgenapparat nach Anspruch 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schreibeinrichtung erste Bilder an Scheiben mit einem vorbestimmten Abstand einschreibt, und daß alle tomographischen Bilder, die in der vierten Speichereinrichtung (64) gespeichert sind, angezeigt werden.

10. Computertomographischer Röntgenapparat nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin vorgesehen sind:

eine Einrichtung zum Aufnehmen und zum Anzeigen eines Abtastbilds (Scannogramm), und

eine Einrichtung zum Anzeigen eines linearen Zeigers auf dem Abtastbild, der die erste Scheibenposition und die zweite Scheibenposition bezeichnet.

11. Computertomographischer Röntgenapparat nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vierte Speichereinrichtung (64) aufweist:

eine Einrichtung zum Speichern einer Mehrzahl von tomographischen Bildern,

eine Einrichtung zum Bezeichnen einer gewünschten Scheibenposition, und

eine Einrichtung zur Bildung eines koronaren, sagittalen oder schrägen Bilds auf der Basis des tomographischen Bilds an der durch die Bezeichnungseinrichtung bezeichneten Position.