DE102016205088A1

DE102016205088A1 - CT-Bildverarbeitungsvorrichtung und Verfahren

Info

Publication number: DE102016205088A1
Application number: DE102016205088.5A
Authority: DE
Inventors: Takafumi Koike; Minoru MAESAWA; Yukihiro Hara
Original assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Current assignee: Rigaku Denki Co Ltd; Rigaku Corp
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2016-03-29
Publication date: 2016-10-06
Also published as: CN105997121A; CN105997121B; US20160287203A1; US9895129B2; JP6348865B2; JP2016187528A

Abstract

Es wird eine CT-Bildverarbeitungsvorrichtung und ein Verfahren bereitgestellt, welche durch entweder einen Herzschlag oder ein Atemrhythmus verursachtes Rauschen entfernen können, und nur eine genaue periodische Bewegung durch den anderen extrahieren können. Eine CT-Bildverarbeitungsvorrichtung 5, die Projektionsdaten verarbeitet, in welchen ein Tier als ein Subjekt aufgenommen ist, jedes Mal durch eine Röntgen-CT-Vorrichtung, beinhaltet eine Atemrhythmus-Schwellenwert-Spezifikationseinheit 36a zum Spezifizieren einer Untergrenze einer Atemrhythmus-Frequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI zur Atemrhythmus-Synchronisation in einer Reihe von Projektionsdaten, eine Herzschlagschwellenwert-Spezifikationseinheit 37a zum Spezifizieren einer Untergrenze einer Herzschlagfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI zur Herzschlag-Synchronisation in der Reihe von Projektionsdaten, eine Atemrhythmus-Extraktionseinheit 36b zum Extrahieren einer Atemrhythmus-Wellenform unter Verwendung eines Bandpassfilters, welches durch die Untergrenze der Atemrhythmus-Frequenz und die Untergrenze der Herzschlag-Frequenz definiert ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine CT-Bildverarbeitungsvorrichtung und ein Verfahren, welche Projektionsdaten prozessieren, in welchem ein Tier als ein Subjekt zu jeder Zeit durch eine Röntgen-CT-Vorrichtung aufgenommen wird.
Beschreibung des verwandten Stands der Technik
Röntgen-CT-Bildgebung ist zum Beobachten eines Inneren eines Tiers, wie etwa einer Maus oder einer Ratte, effektiv. Jedoch kann ein Tier während der CT-Bildgebung nicht gemäß Anweisung eines Bedieners die Luft anhalten, wie ein Mensch. Weiter kann bei biometrischer Bildgebung das Herz nicht gestoppt werden. Daher ist das Bild eines inneren Organs, wie etwa Herz, Lunge und benachbarte Leber durch den Einfluss von Herzschlag und Atmung verschwommen und ist für eine genaue Beobachtung und ein Test einer Region nicht geeignet.
Um diese Situation zu überwinden ist ein Verfahren zum Ermitteln eines Herzschlagsignales unter Verwendung eines EKG (Elektrokardiogramms) zum Durchführen von Atemrhythmussynchronisation und ein Verfahren zur Bildgebung eines Brustteils eines kleine Tieres mit einer Videokamera und Ermitteln des Atemrhythmus aus der Vibration des Brustteils zum Durchführen der Atemrhythmussynchronisation bekannt. Jedoch muss jedes dieser Verfahren eine dedizierte Vorrichtung oder Ausrüstung haben und bringt eine Belastung im Hinblick auf Kosten und Bedienung/Betrieb mit sich.
Eine in der Patentliteratur 1 offenbarte CT-Bildverarbeitungsvorrichtung berechnet spezifische Informationen einer ROI zur Synchronisation unter jedem Aufnahmewinkel, um so eine Regio eines Zielobjekts zu verfolgen, um ein starkes Synchronisationssignal zu ermitteln, und misst einen Merkmalsbetrag, der einen Atemrhythmus oder einen Herzschlag ausdrückt, ausreichend gut, und ermöglicht daher einfache Synchronisationsverarbeitung, die unter Verwendung von Projektionsdaten durchzuführen ist.
Patentliteratur

Patentliteratur 1: Japanisches Patent Nummer 5545881
Patentliteratur 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2009-225850
Patentliteratur 3: Japanische Übersetzung der PCT-Anmeldung Nr. 2010-515477

Im obigen Verfahren jedoch verbleibt im ermittelten Herzschlag oder Atemrhythmus ein Rauschen und es ist nicht möglich, jede Phasenposition in einer Herzschlagwellenform oder Atemrhythmuswellenform genau einzufangen. Beispielsweise, obwohl es vergleichsweise einfach ist, ein CT-Bild in einer Deflationsperiode oder einer Inflationsperiode der Lunge zu rekonfigurieren, ist es schwierig, ein CT-Bild in einer Zwischenperiode dazwischen zu ermitteln. Weiter erfordert die in Patentliteratur 1 offenbarte CT-Bildverarbeitungsvorrichtung Einstellung und eine spezielle Berechnung zum Verfolgen der ROI.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf eine solche Situation gemacht worden und zielt darauf ab, eine CT-Bildverarbeitungsvorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, die durch den Herzschlag oder den Atemrhythmus verursachtes Rauschen entfernen und leicht nur eine genaue periodische Bewegung durch das Andere extrahieren können.

(1) Zum Erzielen der obigen Aufgabe ist eine CT-Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung eine CT-Bildverarbeitungsvorrichtung, die Projektionsdaten verarbeitet, in denen ein Tier als ein Subjekt zu jeder Zeit durch eine Röntgen-CT-Vorrichtung aufgenommen wird, beinhaltend: eine Atemrhythmus-Schwellenwertspezifikationseinheit, die konfiguriert ist, eine Untergrenze einer Atemrhythmusfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI für Atemrhythmussynchronisation in einer Reihe von Projektionsdaten zu spezifizieren; eine Herzschlag-Schwellenwertspezifikationseinheit, die konfiguriert ist, eine Untergrenze einer Herzschlagfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI für Herzschlagsynchronisation in der Reihe von Projektionsdaten zu spezifizieren; und eine Atemrhythmus-Extraktionseinheit, die konfiguriert ist, eine Atemrhythmuswellenform unter Verwendung eines durch die Untergrenze der Atemrhythmusfrequenz und der Untergrenze der Herzschlagfrequenz definierten Bandpassfilter zu extrahieren. Dadurch ist es möglich, Rauschen, das durch einen Herzschlag verursacht wird, zu entfernen, um nur einen genauen Atemrhythmus zu extrahieren. Als Ergebnis ist es möglich, ein genaues CT-Bild in einer Atemrhythmusphase zu ermitteln, die von einem Anwender gewünscht wird.
(2) Die CT-Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet weiter eine Herzschlag-Extraktionseinheit, die konfiguriert ist, eine Herzschlagwellenform unter Verwendung eines Hochpassfilters zu extrahieren, welcher durch die Untergrenze der Herzschlagfrequenz definiert ist. Dadurch ist es möglich, durch einen Atemrhythmus verursachtes Rauschen zu entfernen, um nur einen exakten Herzschlag zu extrahieren.
(3) In der CT-Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet die ROI für Atemrhythmussynchronisation ein Zwerchfell auf den Projektionsdaten. Da die ROI zur Atemrhythmussynchronisation auf diese Weise eine Region des Zwerchfells beinhaltet, ist es möglich, klar eine Atemrhythmuswellenform zu detektieren.
(4) In der CT-Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung wird die Untergrenze der Atemrhythmusfrequenz durch eine Spitzenposition mit der niedrigsten Frequenz abgesehen von einer DC-Komponente in einer Fourier-Transformationswellenform spezifiziert, welcher aus der Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb der ROI für Atemrhythmussynchronisation ermittelt wird. Dadurch ist es möglich, eine Untergrenze einzustellen, an welcher Rauschen angemessen entfernt werden kann, und nur den Atemrhythmus durch ein Bandpassfilter, basierend auf dieser Untergrenze, zu extrahieren. Hier bedeutet die Untergrenze eine Grenzfrequenz.
(5) Die CT-Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet weiter eine Rekonfigurationseinheit, die konfiguriert ist, ein CT-Bild unter Verwendung von Projektionsdaten bei einer gewissen Atemrhythmusphase zu rekonfigurieren, die in der extrahierten Atemrhythmuswellenform spezifiziert ist. Dadurch ist es möglich, ein CT-Bild bei einer gewissen Atemrhythmusphase zu erhalten.
(6) Die CT-Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet weiter eine Rekonfigurationseinheit, die konfiguriert ist, ein CT-Bild unter Verwendung von Projektionsdaten in einer gewissen Atemrhythmusphase zu rekonfigurieren, die in der extrahierten Atemrhythmuswellenform spezifiziert ist, und auch in einer bestimmten Herzschlagphase, die durch die extrahierte Herzschlagwellenform spezifiziert ist. Dadurch ist es möglich, ein CT-Bild in einer bestimmten Atemrhythmusphase und Herzschlagphase zu erhalten, und ein klares CT-Bild eines dem Herz und der Lunge benachbarten inneren Organs zu erhalten.
(7) Eine CT-Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist eine CT-Bildverarbeitungsvorrichtung, die Projektionsdaten verarbeitet, in denen ein Tier als ein Subjekt zu jeder Zeit durch eine Röntgen-CT-Vorrichtung aufgenommen wird, beinhaltend: eine Herzschlag-Schwellenwertspezifikationseinheit, die konfiguriert ist, eine Untergrenze einer Herzschlagfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI zur Herzschlagsynchronisation in einer Reihe von Projektionsdaten zu spezifizieren; und eine Herzschlagextraktionseinheit, die konfiguriert ist, eine Herzschlagwellenform unter Verwendung eines durch die Untergrenze der Herzschlagfrequenz definierten Hochpassfilters zu extrahieren. Dadurch ist es möglich, durch einen Atemrhythmus verursachtes Rauschen zu entfernen, um nur einen genauen Herzschlag leicht zu extrahieren. Als Ergebnis ist es möglich, ein genaues CT-Bild bei einer von einem Anwender gewünschten Herzschlagphase zu erhalten.
(8) In der CT-Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet die ROI zur Herzschlagsynchronisation ein Ventrikel und einen 1/4 oder größer bis 1/3 oder kleiner Bereich eines Herzes von einem Ende auf einer Zwerchfell-Seite über die Projektionsdaten. Da die ROI zur Herzschlagsynchronisation das Ventrikel und einen 1/4 oder größer bis 1/3 oder kleiner Bereich eines Herzens auf einer Zwerchfell-Seite beinhaltet, ist es möglich, klar Wellenformen des Herzschlags und des Atemrhythmus zu detektieren.
(9) In der CT-Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung ist die Untergrenze der Herzschlagfrequenz durch eine Position einer Maximalspitze spezifiziert, außer einer DC-Komponentenspitze in einer Fourier-Transformationswellenform, die aus der Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb der ROI zur Herzschlagsynchronisation ermittelt wird. Dadurch ist es möglich, eine Untergrenze einzustellen, an welcher Rauschen angemessen entfernt werden kann, und nur den Atemrhythmus oder nur den Herzschlag unter Verwendung eines Bandpassfilters oder eines Hochpassfilters zu extrahieren, basierend auf dieser Untergrenze. Hier bedeutet die Untergrenze eine Grenzfrequenz.
(10) Die CT-Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung beinhaltet weiter eine Rekonfigurationseinheit, die konfiguriert ist, ein CT-Bild unter Verwendung der Projektionsdaten in einer gewissen Herzschlagphase zu rekonfigurieren, die in der extrahierten Herzschlagwellenform spezifiziert ist. Dadurch ist es möglich, ein CT-Bild bei einer gewissen Herzschlagphase zu ermitteln.
(11) In der CT-Bildverarbeitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung rekonfiguriert die Rekonfigurationseinheit CT-Bilder für zumindest drei verschiedene Phasen in den Projektionsdaten bei einer bestimmten Herzrhythmusphase oder einer bestimmten Herzschlagphase. Dadurch ist es beispielsweise möglich, CT-Bilder einer Lunge oder eines Herzens in einem Deflationszeitraum, einem Inflationszeitraum und einem Zwischenzeitraum zu rekonfigurieren.
(12) Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, einen Computer zu veranlassen, Projektionsdaten zu verarbeiten, in denen ein Tier als ein Subjekt zu jeder Zeit durch eine Röntgen-CT-Vorrichtung aufgenommen wird, beinhaltend die Schritte: Spezifizieren einer Untergrenze einer Atemrhythmusfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI für Atemrhythmus-Synchronisation in der Reihe von Projektionsdaten; Spezifizieren einer Untergrenze einer Herzschlagfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI zur Herzschlagsynchronisation in der Reihe von Projektionsdaten; und Extrahieren einer Atemrhythmus-Wellenform unter Verwendung eines Bandpassfilters, der durch die Untergrenze der Atemrhythmusfrequenz und die Untergrenze der Herzschlagfrequenz definiert ist. Dadurch ist es möglich, durch einen Herzschlag verursachtes Rauschen zu entfernen, um nur einen genauen Atemrhythmus zu extrahieren.
(13) Ein Verfahren der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, einen Computer zu veranlassen, Projektionsdaten zu verarbeiten, in welchen ein Tier als ein Subjekt zu jeder Zeit durch eine Röntgen-CT-Vorrichtung aufgenommen wird, beinhaltend die Schritte: Spezifizieren einer Untergrenze einer Herzschlagfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI zur Herzschlag-Synchronisation in einer Reihe von Projektionsdaten; und Extrahieren einer Herzschlagwellenform unter Verwendung eines Hochpassfilters, der durch die Untergrenze der Herzschlagfrequenz definiert ist. Dadurch ist es möglich, durch einen Atemrhythmus verursachtes Rauschen zu entfernen, um nur einen genauen Herzschlag leicht zu extrahieren.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, durch einen Herzschlag oder einen Atemrhythmus verursachtes Rauschen zu entfernen, um nur leicht eine genaue periodische Bewegung durch das andere zu extrahieren.
KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Röntgen-CT-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist ein Blockdiagramm, das eine Röntgen-CT-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb einer Röntgen-CT-Vorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist ein Diagramm, das einen ROI-Einstellbildschirm zeigt.
5 ist ein Graph, der eine Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI zur Herzschlagsynchronisation zeigt.
6 ist ein Graph, der durch Fourier-Transformieren einer Merkmalsbetrags-Wellenform ermittelt wird.
7 ist ein Graph, der eine extrahierte Herzschlagwellenform zeigt.
8 ist ein Graph, der eine Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI zur Atemrhythmussynchronisation zeigt.
9 ist ein Graph, der durch Fourier-Transformation einer Merkmalsbetrags-Wellenform ermittelt wird.
10 ist ein Graph, der eine extrahierte Atemrhythmus-Wellenform zeigt.
11 ist ein Graph, der jede Phase in einer extrahierten Herzschlagwellenform zeigt.
12 ist ein dreidimensionales CT-Bild, das mit Projektionsdaten eines Herzens in einer Deflationsperiode rekonfiguriert ist.
13 ist eine schematische Ansicht, die eine CT-Querschnittsansicht eines Herzens in einem Inflationszeitraum zeigt.
14 ist ein schematisches Diagramm, das eine CT-Querschnittssicht eines Herzens in einem Deflationszeitraum zeigt.
15 ist ein Diagramm, das eine eingestellte Position jeder ROI zeigt.
16 ist ein Graph, der eine Wellenform eines integrierten Werts der Helligkeit für jede ROI-Einstellposition zeigt.
17 ist ein Graph, der einen Vergleich zwischen einer EKG-Wellenform und einer extrahierten Herzschlagwellenform zeigt.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Als Nächstes werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Für das einfache Verständnis der Erläuterung ist dasselbe Bezugszeichen an dem gleichen Bestandteil in jeder der Zeichnungen angebracht und wird eine wiederholte Erläuterung weggelassen.
Konfiguration einer Röntgen-CT-Vorrichtung
1 ist eine schematische Ansicht, die eine Röntgen-CT-Vorrichtung 1 zeigt. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet die Röntgen-CT-Vorrichtung 1 eine Bildgebungseinheit 2, einen Bildrekonfigurations-PC 5 (CT-Bildverarbeitungsvorrichtung), eine Eingabeeinheit 6 und eine Anzeigeneinheit 8. Die Bildgebungseinheit 2 beinhaltet eine Gantry-Steuereinheit 11 und einen Gantry (Ringtunnel) 12 und rotiert den Ringtunnel 12 relativ zu einem gehaltenen Subjekt, um Röntgen-CT-Bildgebung durchzuführen. Die Bildgebungseinheit 2 führt die CT-Bildgebung zu einer berechneten Zeit eines CT-Bildgebungsstarts durch und nimmt Projektionsdaten des Subjekts auf. Die aufgenommenen CT-Daten werden an den Bildrekonfigurations-PC 5 gesendet. Weiter kann die Bildgebungseinheit 2 die Projektionsdaten eines Subjekts aufnehmen. Hier ist die Röntgen-CT-Vorrichtung 1, während sie auf einen Fall anwendbar ist, bei dem ein kleines Tier, wie etwa eine Maus oder eine Ratte als ein Subjekt eingesetzt wird, für einen Fall geeignet, bei dem ein mittelgroßes Tier wie etwa ein Affe oder ein Hund als Subjekt eingesetzt wird.
Der Ringtunnel 12 ist so vorgesehen, dass er um das Subjekt rotiert wird, um Fluoroskopie-Daten des Subjekts in einem bestimmten Rotationswinkel zu erhalten, und zum Ermitteln von Projektionsdaten durch Rotationsbildgebung. Der Ringtunnel 12 ist mit einem Rotationsarm 15, einer Röntgenröhre 16, einem Detektor 17 und einem Armrotationsmotor 18 versehen. Die Röntgenröhre 16 und der Detektor 17 sind am Rotationsarm 15 fixiert. Der Rotationsarm 15 ist innerhalb des Ringtunnels 12 angeordnet, so dass er bei einem Punkt zwischen der Röntgenröhre 16 und dem Detektor 17 als Zentrum rotierbar ist.
Die Röntgenröhre 16 erzeugt einen Röntgenstrahl und bestrahlt den Detektor 17. Der Detektor 17 weist eine Empfangsfläche zum Empfangen des Röntgenstrahls auf und ist wie ein Paneel ausgebildet. Der Röntgenstrahl wird aus der Röntgenröhre 16 emittiert und durch das, durch den Detektor 17 zu detektierende Subjekt transmittiert. Der Armrotationsmotor 18 rotiert den Rotationsarm 15 und rotiert dadurch den gesamten Ringtunnel 12. Der Armrotationsmotor 18 kann den Ringtunnel 12 bei einer eingestellten Geschwindigkeit bei der CT-Bildgebung rotieren. Weiter kann nach der Bildgebung der Armrotationsmotor 18 den Ringtunnel 12 in der entgegengesetzten Richtung zur Ursprungsrichtung rotieren. Es ist zu beachten, dass, während die Röntgen-CT-Vorrichtung 1 oben als eine Armtyp-Vorrichtung erläutert wird, eine Vorrichtung, auf welche die vorliegende Erfindung angewendet wird, nicht notwendiger Weise auf diesen Typ beschränkt ist.
Die Röntgen-CT-Vorrichtung 1 kann eine große Datenmenge bei einer hohen Geschwindigkeit sammeln, indem ein Hochgeschwindigkeitsdetektor 17 verwendet wird, um eine Bildgebungszeit zu verkürzen. Weiter kann die Röntgen-CT-Vorrichtung 1 den Einfluss einer Körperbewegung durch das Hochgeschwindigkeits-Datensammeln reduzieren. Die Rahmenrate ist vorzugsweise nicht niedriger als 30 fps (Rahmen pro Sekunde) und bevorzugterer Weise nicht niedriger als 100 fps.
Der Bildrekonfigurations-PC 5 (CT-Bildverarbeitungsvorrichtung) ermittelt die erfassten Projektionsdaten und berechnet einen Merkmalsbetrag als ein Synchronisationssignal eines Atemrhythmus oder eines Herzschlags aus den Projektionsdaten. Dann rekonfiguriert der Bildrekonfigurations-PC 5 dreidimensionale CT-Bilddaten unter Verwendung des Atemrhythmus oder Herzschlag-Synchronisationssignals. Weiter weist der Bildrekonfigurations-PC 5 auch Funktionen des Sendens einer Bildbedingung und dergleichen an die Bildgebungseinheit 2 und Steuern des Betriebs der Bildgebungseinheit 2 auf. Die Eingabeeinheit 6, wie etwa eine Tastatur oder eine Maus, empfängt eine Eingabe von einem Anwender und sendet das Eingabesignal an den Bildrekonfigurations-PC 5.
Die Anzeigeneinheit 8, wie etwa eine Anzeigevorrichtung, zeigt ein Fluoroskopie-Bild und das ermittelte Synchronisationssignal an. Weiterhin zeigt die Anzeigeneinheit 8 die Projektionsdaten während der CT-Bildgebung an und zeigt die CT-Bilddaten nach Bildrekonfiguration an. Die Gantry-Steuereinheit 11 steuert beim Empfangen einer Anweisung aus dem Bildrekonfigurations-PC 5 die Rotation des Ringtunnels 12 bei einer angewiesenen Geschwindigkeit und steuert die CT-Bildgebung durch die Röntgenröhre 16 und den Detektor 17.
(Aufbau eines Bildrekonfigurations-PCs)
Als Nächstes wird die Bildverarbeitungsfunktion detaillierter erläutert. 2 ist ein Blockdiagramm, das die Röntgen-CT-Vorrichtung 1 zeigt. Wie in 2 gezeigt, empfängt der Bildrekonfigurations-PC 5 eine Anwendereingabe aus der Eingabeeinheit 6, wie etwa der Tastatur oder der Maus. Andererseits zeigt der Bildrekonfigurations-PC 5 das Fluoroskopie-Bild und einen Eingabebildschirm und dergleichen auf der Anzeigeneinheit 8 an, wie etwa der Anzeigevorrichtung. Bei der Bildgebung sendet der Bildrekonfigurations-PC 5 vom Anwender eingegebene Steuerinformationen an die Bildgebungseinheit 2.
Weiter beinhaltet der Bildrekonfigurations-PC 5 eine Datenerfassungseinheit 31, eine Speichereinheit 32, eine Helligkeitswert-Berechnungseinheit 34 (Merkmalsbetrags-Berechnungseinheit), eine ROI-Einstelleinheit 35, eine Atemrhythmus-Schwellenwertspezifikationseinheit 36a, eine Atemrhythmus-Extraktionseinheit 36b, eine Atemrhythmus-Synchronisationsverarbeitungseinheit 36c, eine Herzschlag-Schwellenwertspezifikationseinheit 37a, eine Herzschlag-Extraktionseinheit 37b, eine Herzschlagsynchronisationsverarbeitungseinheit 37c und eine Rekonfigurationseinheit 39, und extrahiert eine periodische Bewegung eines Herzens oder einer Lunge eines Subjektes, um die Projektionsdaten zu verarbeiten. Jede der Einheiten kann Informationen über einen Steuerbus L senden oder empfangen. Hier ist der Bildrekonfigurations-PC 5 im wesentlich mit einer CPU in einem Speicher oder einer Festplatte und dergleichen konfiguriert.
Die Datenerfassungseinheit 31 erfasst die Fluoroskopie-Daten und die Projektionsdaten des Subjekts aus der Bildgebungseinheit 2. Die Speichereinheit 32 speichert die erfassten Projektionsdaten des Subjekts. Weiter speichert die Speichereinheit 32 einen durch die Helligkeitswert-Berechnungseinheit 34 berechneten Helligkeitswert und den Merkmalsbetrag, der ein Durchschnittswert der Helligkeitswerte ist.
Die Helligkeitswert-Berechnungseinheit 34 integriert die Helligkeitswerte über die Innenseite der ROI (Region of Interest, interessierende Region) zur Synchronisation, die in den erfassten Projektionsdaten eingestellt ist, und dividiert den integrierten Wert durch die Anzahl von Pixeln in der ROI zur Synchronisation. Dadurch wird ein Durchschnittswert der Helligkeitswerte (Merkmalsbetrag) als ein Atemrhythmus oder Herzschlagsynchronisationssignal berechnet. Es ist anzumerken, dass der Merkmalsbetrag nicht notwendiger Weise der Helligkeitswert ist und ein Wert sein kann, der einem integrierten Wert einer gewissen Region entspricht. Hier wird die Berechnung der ROI zur Synchronisation während des Datensammelns oder nach dem Sammeln durchgeführt. Es ist anzumerken, dann die ROI zur Synchronisation sich von einer ROI zur Beobachtung in Verwendung unterscheidet, und für den Zweck des Einfangens eines klaren Signals mit einer periodischen Bewegung verwendet wird.
Die ROI-Einstelleinheit veranlasst, dass die ROI zur Synchronisation in der Fluoroskopie-Beobachtung gespeichert wird. Es wird bevorzugt, sicherzustellen, dass dieselbe Einstellung der ROI zur Synchronisation für die Fluoroskopie-Daten bei einer Mehrzahl von Winkeln ohne ein Problem verwendet werden kann. Es wird eine ROI zur Atemrhythmus-Synchronisation aus der Eingabeeinheit 6 durch den Anwender eingegeben. Die Mehrzahl von Aufnahmewinkeln beträgt vorzugsweise zwei Aufnahmewinkel, die einen Winkel nicht kleiner als 60° und nicht größer als 120° zwischen sich bilden, und bevorzugterer Weise zwei Winkel, die einander rechtwinklig schneiden.
Auf diese Weise wird sowohl das Herzschlagsignal als auch das Atemrhythmussignal aus der ROI zur Synchronisation der Projektionsdaten ermittelt. Dann wird die durch den Herzschlag oder den Atemrhythmus verursachte Unschärfer der Bilder eliminiert und wird die Bildqualität beachtlich verbessert. Dann ist es möglich, herzsynchronisierte Bilder nicht nur im Inflationszeitraum und dem Deflationszeitraum zu erhalten, sondern auch in der Zwischenphase dazwischen, und die Bilder für einen Herzfunktionstest einzusetzen.
Die Atemrhythmus-Schwellenwertspezifikationseinheit 36a spezifiziert eine Untergrenze einer Atemrhythmusfrequenz aus einer Merkmalsbetragswellenform innerhalb der ROI zur Atemrhythmus-Synchronisation in einer Reihe von Projektionsdaten. Die Spezifikation der Untergrenze wird unten im Detail beschrieben. Die Atemrhythmus-Extraktionseinheit 36b extrahiert eine Atemrhythmuswellenform unter Verwendung eines durch die Untergrenze der Atemrhythmusfrequenz und einer Untergrenze einer Herzschlagfrequenz definierten Bandpassfilters. Spezifisch führt die Atemrhythmus-Extraktionseinheit 36b eine Verarbeitung durch, zu veranlassen, dass eine Frequenz zwischen den obigen beiden Schwellenwerten passiert, und eine Frequenz außer der obigen Frequenz abzuschneiden. Dadurch ist es möglich, durch einen Herzschlag verursachtes Rauschen zu entfernen und leicht nur einen genauen Atemrhythmus zu extrahieren.
Die Atemrhythmus-Synchronisationsverarbeitungseinheit 36c wählt alle Projektionsdaten durch Klassifizieren der Projektionsdaten in eine vorbestimmte Phasenteilung aus, die eine Beziehung zwischen dem Aufnahmewinkel und der Merkmalsmenge der ROI zur Synchronisation in der Atemrhythmus-Wellenform verwendet. Die vorbestimmte Phasenteilung des Atemrhythmus ist beispielsweise ein Deflationszeitraum, ein Inflationszeitraum oder eine Zwischenphase dazwischen einer Lunge. Die Synchronisationsverarbeitung wie diese erfordert keine spezielle Hardware und wird nur durch Software durchgeführt.
Die Herzschlagschwellenwert-Spezifikationseinheit 37a spezifiziert eine Untergrenze einer Herzschlagfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI zur Herzschlagsynchronisation in der Reihe von Projektionsdaten. Die Spezifikation der Untergrenze wird unten im Detail beschrieben. Die Herzschlag-Extraktionseinheit 37b extrahiert eine Herzschlagwellenform unter Verwendung eines Hochpassfilters, das durch die Untergrenze der Herzschlagfrequenz definiert ist. Dadurch ist es möglich, Rauschen zu entfernen, das durch einen Atemrhythmus verursacht ist, und nur einen genauen Herzschlag leicht zu extrahieren.
Die Herzschlagsynchronisations-Verarbeitungseinheit 37c wählt solche Projektionsdaten durch Klassifizieren der Projektionsdaten in eine vorbestimmte Phasenteilung unter Verwendung einer Beziehung zwischen dem Aufnahmewinkel und der Merkmalsmenge der ROI zur Synchronisation in der Herzschlagwellenform aus. Die vorbestimmte Phasenteilung des Herzschlags ist beispielsweise ein Deflationszeitraum, ein Inflationszeitraum oder eine Zwischenphase dazwischen, eines Herzens. Die Synchronisationsverarbeitung wie diese erfordert keine spezielle Hardware und wird nur durch Software ausgeführt.
Die Herzschlagsynchronisations-Verarbeitungseinheit 37c wählt die in der vorbestimmten Phasenteilung des Atemrhythmus klassifizierten Projektionsdaten in der Atemrhythmus-Synchronisationsverarbeitungseinheit 36c aus, indem die Projektionsdaten in eine vorbestimmte Herzschlag-Phasenteilung klassifiziert werden, unter Verwendung der Beziehung zwischen dem Aufnahmewinkel und der Merkmalsmenge der ROI zur Synchronisation.
Auf diese Weise ist es möglich, Projektionsdaten durch Klassifizieren der Projektionsdaten in einer Atemrhythmus-Phasenteilung und eine Herzschlag-Phasenteilung zu klassifizieren. Beispielsweise ist es möglich, Projektionsdaten in eine Unterteilung zu klassifizieren, außer der Einatemperiode der Lunge, und weitere klassifizierten Daten in die Inflationsperiodenteilung des Herzschlags zu klassifizieren.
Als Ergebnis der Synchronisationsverarbeitung rekonfiguriert die Rekonfigurationseinheit 39 dreidimensionale CT-Bilddaten mit den in einen vorbestimmten Atemrhythmus oder eine Herzschlag-Phasenteilung klassifizierten Projektionsdaten. Dadurch ist es möglich, ein klares CT-Rekonfigurationsbild auch für eine Regio zu erhalten, welche sich periodisch bewegt, unter Verwendung der Klassifikationsdaten, welche in die spezifische Atemrhythmus und Herzschlag-Phasenunterteilungen klassifiziert sind. Die Rekonfigurationseinheit 39 extrahiert notwendige Projektionsdaten aus den Daten, die synchronisationsverarbeitet sind, und die einer Rotation des Ringtunnels entsprechen und rekonfiguriert die CT-Bilddaten.
Es ist zu beachten, dass die Rekonfigurationseinheit 39 das CT-Bild aus den Projektionsdaten bei einer bestimmten Atemrhythmus-Wellenform und auch bei einer bestimmten Herzschlagphase, die in der extrahierten Herzschlag-Wellenform spezifiziert sind, rekonfigurieren kann. Dadurch ist es möglich, ein CT-Bild in einer bestimmten Atemrhythmusphase und auch Herzschlagphase zu erhalten und ein klares CT-Bild eines inneren Organs, das dem Herz oder der Lunge benachbart ist, zu erhalten.
Bei der Rekonfigurationsverarbeitung wird es bevorzugt, die Projektionsdaten, die aufgrund der Klassifikation der Projektionsdaten verloren sind, mit den Projektionsdaten nahe dem Aufnahmewinkel zu interpolieren, um die CT-Bilddaten zu rekonfigurieren. Dadurch ist es möglich, die klaren CT-Bilddaten effizient zu erhalten.
(Betriebsprozedur und Vorrichtungsbetrieb)
Als Nächstes wird ein Beispiel der Betriebsprozedur und des Vorrichtungsbetriebs der auf diese Weise konfigurierten Röntgen-CT-Vorrichtung 1 erläutert. 3 ist ein Flussdiagramm, das den Betrieb der Röntgen-CT-Vorrichtung 1 zeigt.
Zuerst setzt ein Anwender ein Subjekt eines mittelgroßen Tiers, wie etwa einen Affen oder einen Hund, auf ein in der Bildgebungseinheit 2 bereitgestelltes Bett (Schritt S1). Dann wird das Subjekt mit einem Röntgenstrahl durch vorläufige Bildgebung bestrahlt und werden Fluoroskopie-Daten ermittelt. Die vorläufige Bildgebung wird ausreichend ungefähr 5 Sekunden lang durchgeführt und der Ringtunnel wird nicht rotiert. Zu dieser Zeit wird Echtzeitverarbeitung durchgeführt und alle Atemrhythmus- und Herzschlagsynchronisationssignale werden berechnet und als ein Graph angezeigt. Die ROI zur Synchronisation wird in eine Region gesetzt, die eine Regio anzeigt, die das Zwerchfell oder eine Herzregio beinhaltet, in den ermittelten Fluoroskopie-Daten (Schritt S2).
Die Röntgen-CT-Vorrichtung 1 empfängt Position- und Forminformation, um die ROI zur Synchronisation zu spezifizieren, vom Anwender und dadurch wird eine manuelle Bezeichnung möglich. Beispielsweise wird eine diagonale Linie durch drag-and-drop-Bedienung mit einer Maus eingestellt und dabei kann eine rechtwinklige ROI zur Synchronisation eingestellt werden. Weiter wird vorzugsweise eine Röntgenbestrahlung unter einem Winkel rechtwinklig zu einem Aufnahmewinkel durchgeführt, wo die ROI zur Synchronisation eingestellt wird, und dadurch wird bestätigt, dass die ROI zur Synchronisation die Zwerchfell-Regio und die Herzregio in den ermitteln Projektionsdaten abdeckt. Es ist anzumerken, dass die Form der ROI zur Synchronisation nicht notwendiger Weise ein striktes Rechteck ist.
Dann wird Röntgen-CT-Bildgebung am Subjekt durchgeführt und die Projektionsdaten werden erfasst (Schritt S3). Das heißt, dass beim Empfangen einer Eingabe eines Bildgebungsstarts vom Anwender die Röntgen-CT-Vorrichtung 1 den Ringtunnel zum Starten der Bildgebung rotiert und die Projektionsdaten des Subjekts in Reaktion auf ein Auslösersignal aufnimmt.
Dann berechnet die Röntgen-CT-Vorrichtung 1 einen Durchschnittswert von Zählwerten (Helligkeitswerten) innerhalb der ROI zur Synchronisation als die Merkmalsmenge (Schritt S4). Der Durchschnittswert der Zählwerte kann mittels Integration der Zählwerte innerhalb der ROI und Dividieren des integrierten Werts durch die Anzahl von Pixeln berechnet werden. Die Wellenform des Merkmalsbetrags für jeden Rahmen (jeder Winkel oder Zeit), die in jeder ROI auf diese Weise ermittelt wird, wird Fourier-transformiert, und die Untergrenze wird für sowohl die Atemrhythmus-Extraktion als auch die Herzschlagextraktion aus dem Merkmal der ermittelten Wellenform spezifiziert (Schritt S5). Details der Untergrenzspezifikation werden unten beschrieben.
Als Nächstes wird nur die Atemrhythmus-Wellenform durch den Bandpassfilter extrahiert und wird nur die Herzschlagwellenform durch den Hochpassfilter extrahiert, basierend auf den ermittelten Untergrenzen (Schritt S6). Beim Empfangen einer Anweisung vom Anwender spezifiziert die Röntgen-CT-Vorrichtung 1 die in die Zwischenphase der Lunge klassifizierten Projektionsdaten, bezeichnet durch die Atemrhythmus-Synchronisation, als die Synchronisationsverarbeitung, zur Rekonfiguration der dreidimensionalen CT-Bilddaten beim Empfangen einer Anweisung, die ein Bild der Lunge in einer Zwischenphase zwischen dem Deflationszeitraum und dem Inflationszeitraum verlangt (Schritt S7) und rekonfiguriert die dreidimensionalen CT-Bilddaten mit den spezifizierten Projektionsdaten (Schritt S8) und beendet die Verarbeitung.
Es ist anzumerken, dass, während ein Beispiel der Synchronisationsverarbeitung zur Verwendung des Atemrhythmus oben erläutert wird, im Fall der Herzschlagsynchronisation die Röntgen-CT-Vorrichtung 1 die Projektionsdaten im Deflationszeitraum, dem Inflationszeitraum oder einer Zwischenphase dazwischen des Herzens für die Rekonfiguration der dreidimensionalen CT-Bilddaten, welche die in den Schritten S6 bis S8 extrahierte Herzschlagwellenform einsetzen, spezifizieren kann, und die dreidimensionalen CT-Bilddaten mit den spezifizierten Projektionsdaten rekonfigurieren kann. Während die gesamte Operation oben erläutert wird, wird nachfolgend jeder spezifische Prozess erläutert.
(Einstellen der ROI zur Synchronisation)
Ein Einstellverfahren für die ROI zur Synchronisation wird spezifisch erläutert. 4 ist ein Diagramm, das einen ROI-Einstellbildschirm zeigt. Der durch einen schwarzen Kreis im Zentrum des in 4 gezeigten Bildschirms angezeigte Bereich ist eine Region H1, die eine Herzregio angibt, und eine Region, die eine Zwerchfell-Regio anzeigt, existiert direkt darunter (Position, die das Herz auf der Schwanzseite kontaktiert). Der Anwender kann diese Position leicht spezifizieren.
Es wird bevorzugt, die ROI für die Atemrhythmus-Synchronisation (R1) in einer Region einzustellen, die die Zwerchfell-Regio enthält. Weiterhin ist es möglich, die Atemrhythmus-Wellenform klar zu detektieren. Die ROI zur Herzschlagsynchronisation (R2) wird vorzugsweise so eingestellt, dass sie ein Ventrikel und auch einen 1/4 oder größeren bis 1/3 oder kleineren Bereich eines Herzens vom Ende auf eine Zwerchfell-Seite zu den Projektionsdaten beinhaltet. Man beachte, dass die ROI zur Herzschlagsynchronisation (R2) so eingestellt werden kann, dass sie nur ein Atrium abdeckt.
Vorzugsweise wird die ROI für die Atemrhythmus-Synchronisation (R1) manuell eingestellt und wird die ROI zur Herzschlagsynchronisation (R2) automatisch eingestellt. Weiter weist die ROI zur Synchronisation, während sie in der Lage ist, eine gewünschte Größe in der Richtung rechtwinklig zur Körperachse aufzuweisen, vorzugweise eine Größe nicht kleiner als die Größe einer Zielorganregio in der Richtung rechtwinklig zur Körperachse aufzuweisen. Weiter kann zum Reduzieren von Rauschen die ROI zur Synchronisation, während sie vorzugsweise eine Breite nicht größer als die Körperbreite des Subjekts aufweist, eine Breitengröße über den gesamten Bildschirm aufweisen. Man beachte, dass, während zwei Arten von ROI zur Synchronisation im obigen Beispiel eingestellt sind, mehr als zwei Arten von ROI zur Synchronisation eingestellt werden können.
(Extraktion der Herzschlag-Wellenform)
Als Nächstes wird eine Verarbeitungsserie zum Extrahieren der Herzschlag-Wellenform spezifisch erläutert. 5 ist ein Graph, der eine Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb der ROI zur Herzschlagsynchronisation zeigt. Die Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb der ROI zur Herzschlagsynchronisation wird ermittelt mittels Integrieren der Helligkeitswerte über die Innenseite der ROI zur Herzschlagsynchronisation, Dividieren des integrierten Werts durch die Anzahl von Pixeln in der ROI zur Synchronisation und Auftragen des dividierten Werts längs der Anzahl von Rahmen. Die horizontale Achse des Graphs drückt die Anzahl von Rahmen aus und die Anzahl von Rahmen ist äquivalent zur Zeit. Die vertikale Achse des Graphs drückt einen Zählwert wie den Merkmalsbetrag aus. Die Wellenform zeigt eine lange Zeitraum(Gleichstromkomponente)-Spitze, eine kurze Zeitraumspitze (Atemrhythmuskomponente) und eine weitere kurze Zeitraumspitze (Herzschlagkomponente).
6 ist ein Graph, der durch Fourier-Transformieren der Merkmalsbetrags-Wellenform ermittelt wird. In 6 beträgt die Position der maximalen Spitze, außer der 0 Hz-(Gleichstromkomponente)Spitze 2 Hz. Entsprechend kann die Untergrenze zum Extrahieren der Herzschlag-Wellenform auf 2 Hz eingestellt werden. Hier bedeutet die Untergrenze eine Grenzfrequenz.
Durch Verwendung des durch die in dieser Weise ermittelte Untergrenze definierten Hochpassfilters wird die aus der Merkmalsbetrags-Wellenform ermittelte Herzschlag-Wellenform extrahiert. Spezifisch wird im Graph von 6 die Frequenzkomponente, die niedriger als 2 Hz ist, abgeschnitten und wird nur eine Frequenzkomponente, die nicht niedriger als 2 Hz ist, umgekehrt Fourier-transformiert. 7 ist ein Graph, der eine extrahierte Herzschlag-Wellenform zeigt. Als Ergebnis der Hochpassfilteranwendung wie oben, außer bei einer Spitze nahe der Rahmennummer 0, werden nur Schläge mit ungefähr derselben Periode und ungefähr derselben Amplitude als die Herzschlagwellenform extrahiert.
(Extraktion der Atemrhythmus-Wellenform)
Als Nächstes wird eine Verarbeitungsreihe zum Extrahieren der Atemrhythmus-Wellenform spezifisch erläutert. 8 ist ein Graph, der eine Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb der ROI zur Atemrhythmus-Synchronisation zeigt. Die Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb der ROI zur Atemrhythmus-Synchronisation wird ermittelt mittels des Integrierens der Helligkeitswerte auf der Innenseite der ROI zur Atemrhythmus-Synchronisation, Dividieren des integrierten Werts durch die Anzahl von Pixeln in der ROI zur Synchronisation und Auftragen des dividierten Werts längs der Anzahl von Rahmen. Die horizontale Achse des Graphen drückt die Anzahl von Rahmen aus. Die vertikale Achse des Graphen drückt eine Zählung als der Merkmalsbetrag aus. Die Wellenform zeigt eine lange Perioden-(Gleichstromkomponente)-Spitze und eine kurze Periodenspitze.
9 ist ein Graph, der durch Fourier-Transformieren der Merkmalsbetrags-Wellenform ermittelt wird. In 9 beträgt die Position einer Spitze mit der kleinsten Frequenz außer einem 0 Hz-Peak (Gleichstromkomponente) 0,2 Hz. Entsprechend kann die Untergrenze zum Extrahieren der Atemrhythmus-Wellenform auf 0,2 Hz eingestellt werden.
Unter Verwendung des durch die oben ermittelte Untergrenze zum Extrahieren der Herzschlagwellenform und Untergrenze zum Extrahieren der Atemrhythmus-Wellenform definierten Bandpassfilters wird die Atemrhythmus-Wellenform aus der Merkmalsbetrags-Wellenform extrahiert. Spezifisch werden im Graph von 9 eine Frequenzkomponente niedriger als 0,2 Hz und eine Frequenzkomponente größer als 2 Hz abgeschnitten und wird nur eine Frequenzkomponente im Band von 0,2 Hz bis 2 Hz umgekehrt-Fourier-transformiert. 10 ist ein Graph, der eine extrahierte Atemrhythmus-Wellenform zeigt. Als Ergebnis der Bandpassfilteranwendung wie oben, außer bezüglich einem Peak nahe der Rahmennummer 0 werden nur Schläge mit ungefähr derselben Periode und ungefähr derselben Amplitude als Atemrhythmus-Wellenform extrahiert.
(Synchronisationsverarbeitung)
Als Nächstes wird die Synchronisationsverarbeitung spezifisch erläutert. Wenn die Wellenform, die wie oben extrahiert ist, in vorbestimmte Zellbänder unterteilt wird, kann ein Rahmen in einem Intervall entsprechend dem Zellband als die Projektiosdaten der Phase behandelt werden. 11 ist ein Graph, der jede Phase der extrahierten Herzschlagwellenform zeigt. Beispielsweise werden die Projektionsdaten entsprechend einem Phasenabschnitt der Herz-Deflations-Periode durch die Auswahl eines Rahmens ermittelt, der in einem Band der größten Merkmalsmenge aus 1/4 Amplitudenbänder im in 11 gezeigten Graphen ermittelt wird. Weiter werden die dem Phasenabschnitt der Herz-Inflations-Periode, korrespondierende Projektionsdaten durch die Auswahl eines Rahmens ermittelt, der in einem Band der kleinsten Merkmalsmenge aus 1/4 Amplitudenbändern im in 11 gezeigten Graph enthalten ist.
Weiter, wie in 11 gezeigt, wird einer der sechs Abschnitte als die Zwischenperiode zwischen der Herz-Deflations-Periode und der Herz-Inflations-Periode ausgewählt, und die Projektionsdaten können auch so ausgewählt werden, dass sie im Phasenabschnitt enthalten sind. Hier, wenn die Wellenform-Amplitude durch A ausgedrückt wird, die Rahmenrate durch fs ausgedrückt wird und die Herzschlagfrequenz durch fc ausgedrückt wird, kann die Periode jeder Phase durch 4 × A × fc/fs berechnet werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Synchronisations-Verarbeitung in einem gewünschten Phasenintervall aus den vielen Phasenintervallen durchzuführen. Man beachte, dass, während der Rahmen in sowohl der Deflations-Periode, der Inflations-Periode als auch der Zwischenperiode des Herzens in der extrahierten Herzschlag-Wellenform für die Synchronisationsverarbeitung im obigen Beispiel ausgewählt wird, können ein Rahmen in der Deflations-Periode, der Inflations-Periode oder der Zwischenperiode der Lunge ausgewählt werden, ähnlich zur extrahierten Atemwellenform für die Synchronisationsverarbeitung.
(CT-Konfiguration)
Wie oben ist es möglich, die Projektionsdaten zu einer bestimmten Phase der Herzschlag-Wellenform oder der Atemrhythmus-Wellenform zu extrahieren und das dreidimensionale CT-Bild zu konfigurieren. In diesem Fall ist es auch möglich, weiter eine CT-Querschnittsansicht zu ermitteln, aus dem ermittelten dreidimensionalen CT-Bild. 12 ist ein dreidimensionales CT-Bild, das mit den Projektionsdaten des Herzens in der Inflations-Periode rekonfiguriert war. 13 ist ein schematisches Diagramm, das ein CT-Querschnittsbild des Herzens in der Inflations-Periode zeigt. 14 ist ein schematisches Diagramm, das ein CT-Querschnittsbild des Herzens in der Deflations-Periode zeigt.
In 13 und 14 wird das Subjekt La1 in einem Querschnitt rechtwinklig zur Körperachse in dem dreidimensionalen CT-Bild angezeigt. Wie in den Zeichnungen gezeigt, existiert der Körper (Muskelteil) M1 innerhalb der Körperoberfläche und existiert die Lunge L1 darin. Dann wurde gefunden, dass das Rückgrad B1 und die Rippen RB1 auf der Grenze derselben existieren und das Herz H1 am Zentrum existiert, welches durch die Lunge L1 abgedeckt ist. Weiter existiert das Zwerchfell D1 auf der Schwanzseite des Herzens H1 und erscheint die periodische Bewegung durch den Atemrhythmus am Zwerchfell D1 am bemerkenswertesten. Von diesen inneren Organen schlägt das Herz H1 und daher, wenn die Synchronisationsverarbeitung nicht an der Herzschlag-Wellenform durchgeführt wird, ist das Bild desselben verschwommen. Wenn die Synchronisationsverarbeitung wie oben durchgeführt wird, wird jedoch das Herz H1 klar in einem befüllten Zustand in 13 angezeigt, die den Fall der Inflations-Periode zeigen, und klar in einem Deflations-Zustand in 12 und 14 angezeigt, welche den Fall der Deflations-Periode zeigen.
(Verifikation der ROI-Einstellung)
Während die ROI für Atemrhythmus-Synchronisation eingestellt sein kann, das Zwerchfell zu enthalten, gibt es für die ROI zur Herzschlagsynchronisation selbst innerhalb des Herzens eine Position, welche für die ROI-Einstellung geeignet ist. 15 ist ein Diagramm, das jede der ROI-Einstellpositionen zeigt. Wie in 15 gezeigt, werden rechtwinklige ROIs (R21, R22, R23 und R24) für den oberen (Kopfseiten) 1/3 Teil, den zentralen 1/3 Teil, den unteren (Zwerchfellseiten) 1/3 Teil bzw. den Gesamtteil des Herzens eingestellt, und es werden entsprechende Merkmalsbetrags-Wellenformen berechnet.
16 ist ein Graph, der die Merkmalsbetrags-Wellenform für jede der ROI-Einstellpositionen zeigt. Wie in 16 gezeigt, wird gefunden, dass die Herzschlag-Wellenform am Klarsten im Graphen der ROI (R23) erscheint, welche für den 1/3 Teil der Zwerchfellseite eingestellt ist. Die Atria sind im 1/3 Teil bis 1/4 Teil der Herzregion auf der Zwerchfellseite inkludiert, und daher konnte die klare Herzschlagwellenform ermittelt werden. Entsprechend wird gefunden, dass die ROI zur Herzschlagsynchronisation vorzugsweise so angeordnet sind, dass sie 1/3 oder mehr bis 1/4 oder weniger Bereich des Herzens vom Ende der Zwerchfell-Seite enthält.
(Vergleich zwischen dem EKG und der Merkmalsmengen-Wellenform)
Als Nächstes wird ein Elektrokardiogramm durch das EKG ermittelt und wird auch die Herzschlagwellenform durch die Berechnung der Merkmalsmenge innerhalb der ROI zur Herzschlagsynchronisation in der Röntgen-CT-Vorrichtung 1 für dasselbe Subjekt extrahiert, und werden beide Ergebnisse auf derselben Zeitachse ausgedrückt. 17 ist ein Graph, der einen Vergleich zwischen der EKG-Wellenform und der extrahierten Herzschlagwellenform zeigt. Wie in 17 gezeigt, wird bestätigt, dass die Spitze der EKG-Wellenform und die Spitze der extrahierten Herzschlagwellenform miteinander koinzidieren.

Claims

Bildverarbeitungsvorrichtung, die Projektionsdaten verarbeitet, in denen ein Tier als ein Subjekt zu jeder Zeit durch eine Röntgen-CT-Vorrichtung aufgenommen wird, umfassend: eine Atemrhythmus-Schwellenwertspezifikationseinheit, die konfiguriert ist, eine Untergrenze einer Atemrhythmusfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI für Atemrhythmussynchronisation in einer Reihe von Projektionsdaten zu spezifizieren; eine Herzschlag-Schwellenwertspezifikationseinheit, die konfiguriert ist, eine Untergrenze einer Herzschlagfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI für Herzschlagsynchronisation in der Reihe von Projektionsdaten zu spezifizieren; und eine Atemrhythmus-Extraktionseinheit, die konfiguriert ist, eine Atemrhythmuswellenform unter Verwendung eines durch die Untergrenze der Atemrhythmusfrequenz und der Untergrenze der Herzschlagfrequenz definierten Bandpassfilter zu extrahieren.
CT-Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Herzschlag-Extraktionseinheit, die konfiguriert ist, eine Herzschlagwellenform unter Verwendung eines Hochpassfilters zu extrahieren, welcher durch die Untergrenze der Herzschlagfrequenz definiert ist.
CT-Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die ROI für Atemrhythmussynchronisation ein Zwerchfell auf den Projektionsdaten beinhaltet.
CT-Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Untergrenze der Atemrhythmusfrequenz durch eine Spitzenposition mit der niedrigsten Frequenz abgesehen von einer DC-Komponente in einer Fourier-Transformationswellenform spezifiziert wird, welcher aus der Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb der ROI für Atemrhythmussynchronisation ermittelt wird.
CT-Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, weiter umfassend eine Rekonfigurationseinheit, die konfiguriert ist, ein CT-Bild unter Verwendung von Projektionsdaten bei einer gewissen Atemrhythmusphase zu rekonfigurieren, die in der extrahierten Atemrhythmuswellenform spezifiziert ist.
CT-Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 2, weiter umfassend eine Rekonfigurationseinheit, die konfiguriert ist, ein CT-Bild unter Verwendung von Projektionsdaten in einer gewissen Atemrhythmusphase zu rekonfigurieren, die in der extrahierten Atemrhythmuswellenform spezifiziert ist, und auch in einer bestimmten Herzschlagphase, die durch die extrahierte Herzschlagwellenform spezifiziert ist.
CT-Bildverarbeitungsvorrichtung, die Projektionsdaten verarbeitet, in denen ein Tier als ein Subjekt zu jeder Zeit durch eine Röntgen-CT-Vorrichtung aufgenommen wird, umfassend: eine Herzschlag-Schwellenwertspezifikationseinheit, die konfiguriert ist, eine Untergrenze einer Herzschlagfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI zur Herzschlagsynchronisation in einer Reihe von Projektionsdaten zu spezifizieren; und eine Herzschlagextraktionseinheit, die konfiguriert ist, eine Herzschlagwellenform unter Verwendung eines durch die Untergrenze der Herzschlagfrequenz definierten Hochpassfilters zu extrahieren.
CT-Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die ROI zur Herzschlagsynchronisation ein Ventrikel und einen 1/4 oder größer bis 1/3 oder kleiner Bereich eines Herzes von einem Ende auf einer Zwerchfell-Seite über die Projektionsdaten beinhaltet.
CT-Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Untergrenze der Herzschlagfrequenz durch eine Position einer Maximalspitze spezifiziert ist, außer einer DC-Komponentenspitze in einer Fourier-Transformationswellenform, die aus der Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb der ROI zur Herzschlagsynchronisation ermittelt wird.
CT-Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß Anspruch 7, weiter umfassend eine Rekonfigurationseinheit, die konfiguriert ist, ein CT-Bild unter Verwendung der Projektionsdaten in einer gewissen Herzschlagphase zu rekonfigurieren, die in der extrahierten Herzschlagwellenform spezifiziert ist.
CT-Bildverarbeitungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5, 6, oder 10, wobei die Rekonfigurationseinheit CT-Bilder für zumindest drei verschiedene Phasen in den Projektionsdaten bei einer bestimmten Herzrhythmusphase oder einer bestimmten Herzschlagphase rekonfiguriert.
Verfahren, einen Computer zu veranlassen, Projektionsdaten zu verarbeiten, in denen ein Tier als ein Subjekt zu jeder Zeit durch eine Röntgen-CT-Vorrichtung aufgenommen wird, umfassend die Schritte: Spezifizieren einer Untergrenze einer Atemrhythmusfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI für Atemrhythmus-Synchronisation in einer Reihe von Projektionsdaten; Spezifizieren einer Untergrenze einer Herzschlagfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI zur Herzschlagsynchronisation in der Reihe von Projektionsdaten; und Extrahieren einer Atemrhythmus-Wellenform unter Verwendung eines Bandpassfilters, der durch die Untergrenze der Atemrhythmusfrequenz und die Untergrenze der Herzschlagfrequenz definiert ist.
Verfahren, einen Computer zu veranlassen, Projektionsdaten zu verarbeiten, in welchen ein Tier als ein Subjekt zu jeder Zeit durch eine Röntgen-CT-Vorrichtung aufgenommen wird, umfassend die Schritte: Spezifizieren einer Untergrenze einer Herzschlagfrequenz aus einer Merkmalsbetrags-Wellenform innerhalb einer ROI zur Herzschlag-Synchronisation in einer Reihe von Projektionsdaten; und Extrahieren einer Herzschlagwellenform unter Verwendung eines Hochpassfilters, der durch die Untergrenze der Herzschlagfrequenz definiert ist.