DE3789667T2

DE3789667T2 - Gerät zur bilddiagnostik.

Info

Publication number: DE3789667T2
Application number: DE3789667T
Authority: DE
Inventors: Toru Shimazaki; Yoshihiko Watanabe; Noriaki Yamada; Keiki Yamaguchi
Original assignee: Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 1986-07-02
Filing date: 1987-07-02
Publication date: 1994-08-04
Anticipated expiration: 2007-07-03
Also published as: EP0312596B1; WO1988000026A1; JPS6311146A; EP0312596A1; US5058176A; JPH0558733B2; DE3789667D1; EP0312596A4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Bilddiagnostik und genauer auf ein Gerät zur Bilddiagnostik, das mit einer Einrichtung zum automatischen Bestimmen eines Fensterpegels und einer Fensterbreite zum Bildanzeigen gemäß dem Wert von Bilddaten ausgerüstet ist.
Ein Gerät zur Bilddiagnostik, wie etwa ein NMR-Abbildungsgerät und ein Röntgenstrahlen-Computertomographiegerät, umfaßt im Grunde eine Datenerfassungseinrichtung zum Erfassen von Projektionsdaten, die sich auf einen gewünschten Abschnitt eines durch die Nutzung der nuklearmagnetischen Resonanzerscheinungen oder Röntgenstrahlen zu untersuchenden Subjekts beziehen, eine Bildrekonstruktionseinrichtung zum Rekonstruieren des Schnittbilds des Subjekts auf der Grundlage der erfaßten Projektionsdaten, und eine Bildanzeigeeinrichtung zum Anzeigen des rekonstruierten Bilds.
Die Fig. 6 zeigt ein NMR-Abbildungsgerät, das ein Beispiel für den vorerwähnten Typ von Geräten zur Bilddiagnostik ist. Das NMR-Abbildungsgerät hat einen magnetischen Abschnitt, der so konfiguriert ist, daß eine Statikmagnetfeldspule 1 und eine Gradientmagnetfeldspule 2 (aus Spulen für die einzelnen x-, y- und z-Achsen gebildet) angeordnet sind. Die Statikmagnetfeldspule 1 wird durch einen Statikmagnetfeldspulentreibabschnitt 3 mit der Gradientmagnetfeldspule 2 durch einen Gradientmagnetfeldspulentreibabschnitt 4 unter Strom gesetzt, so daß in dem Innenraum des Magnetes ein Statikmagnetfeld, das in der z-Achsenrichtung gleichförmig ist, und Gradientmagnetfelder, die in derselben Richtung ausgerichtet sind wie die des Statikmagnetfelds, wobei aber jedes einen linearen Gradienten in jeder Richtung der x-, y- und z-Achsen hat, erzeugt werden. Eine Erregerspule 5 und eine Erkennungsspule 6 sind in dem Magnetfeld des Magnetabschnitts angeordnet, während sie einen Rotationswinkel von 90º dazwischen um die z-Achsen einhalten, wobei die erstere Spule durch einen Erregerspulentreibabschnitt 7 unter Strom gesetzt ist, um elektromagnetische Hochfrequenzwellenimpulse auf ein Subjekt (nicht gezeigt) anzuwenden, das in den Innenraum des Magnetes gegeben ist, wobei die letztere Spule ein NMR-Signal erkennt, das von einer gewünschten Stelle des Subjekts kommt, und es an einen Analog-zu-digital- Umwandlungsabschnitt (nachfolgend als A-D-Umwandlungsabschnitt bezeichnet) 8 anlegt. Dieser A-D-Umwandlungsabschnitt 8 wandelt das Erkennungssignal in ein Digitalsignal um und legt es an einen Steuerungs/Bildverarbeitungsabschnitt 9 an. Dieser Steuerungs/Bildverarbeitungsabschnitt 9 ist das Zentrum der Steuerung und Bildverarbeitung über dem gesamten NMR-Abbildungsgerät und ist aus einem Computer hergestellt. Der Steuerungs/Bildverarbeitungsabschnitt 9 ist mit einem externen Speicher 10 ausgerüstet. Der Steuerungs/Bildverarbeitungsabschnitt 9 steuert den Statikmagnetfeldspulentreibabschnitt 3, den Gradientmagnetfeldspulentreibabschnitt 4 den Erregerspulentreibabschnitt 7 und den A-D-Umwandlungsabschnitt 8, um das NMR- Signal des Subjekts zu erfassen, und speichert das erhaltene NMR-Signal (Rohdaten) in dem externen Speicher 10. Ferner rekonstruiert der Steuerungs/Bildverarbeitungsabschnitt 9 ein Bild, das einen Schnitt des Subjekts darstellt, auf der Grundlage der in dem externen Speicher 10 gespeicherten Rohdaten und speichert das rekonstruierte Bild wieder in dem externen Speicher 10. Ferner liest der Steuerungs/Bildverarbeitungsabschnitt 9 gemäß einer Anweisung von dem Bediener, die durch eine Bedienerkonsole bzw. ein Bedienerpult 15 erteilt ist, das rekonstruierte Bild aus dem externen Speicher 10 heraus und liefert es durch einen Anzeigesteuerungsabschnitt 11 an eine Anzeigeeinheit 14, wo es angezeigt ist. Zu diesem Zeitpunkt sind ein Fensterpegel und eine Fensterbreite zum Bildanzeigen zu dem Zweck geregelt, die Helligkeit und Abstufung des angezeigten Bilds angemessen zu machen.
In dem NMR-Abbildungsgerät variieren bzw. schwanken der Wert der Bildpunktdaten, die das rekonstruierte Bild bilden, und ihr Schwankungsbereich, d. h. die Helligkeit und Abstufung des rekonstruierten Bilds, je nach dem System der Datenerfassung (Impulsfolge) ab, und ferner schwanken die Helligkeit und Abstufung jedes rekonstruierten Bilds aufgrund jedes Echos, wenn die Abbildung mit dem Multiechoverfahren durchgeführt ist, da die Stärke jedes von einer Vielzahl von aufeinanderfolgend gemessenen Echosignalen allmählich schwach wird. Zur Anzeige mehrerer rekonstruierter Bilder, die sich in Helligkeit und Abstufung unterscheiden, in einer leicht beobachtbaren Form ist es nötig, jeden Fensterpegel und jede Fensterbreite angemessen zu regeln, so daß jedes Bild mit gleichförmiger Helligkeit und Abstufung gezeigt werden kann. Ferner müssen der Fensterpegel und die Fensterbreite auch bei anderen Typen von Geräten zur Bilddiagnostik, wie z. B. Röntgenstrahlen- Computertomographiegeräten, wo die Helligkeit und Abstufung von einem rekonstruierten Bild zu einem anderen variieren, ähnlich geregelt sein. Bisher war ein solcher Regelvorgang für den Fensterpegel und die Fensterbreite sehr kompliziert, weil er von einem Bediener bezüglich jedes rekonstruierten Bilds durchgeführt wurde.
Das zum Stand der Technik gehörende Dokument EP-A-0 136 652 beschreibt ein Bildverarbeitungsgerät mit einer automatischen Fensterverarbeitungsfunktion. In diesem Gerät werden durchschnittliche Bildpunktwerte für Blöcke berechnet, die in einem Bildspeicher gesetzt sind. Unter den durchschnittlichen Bildpunktwerten sind ein unterer Wert, ein Spitzenwert und ein Mittelwert herausgefunden. Der untere Wert ist für den Fensterpegel benutzt, und einer der folgenden Werte ist für die Fensterbreite benutzt:
(der Mittelwert - dem unteren Wert) · 2
(der Spitzenwert - dem Mittelwert) · 2
(der Spitzenwert - dem unteren Wert).
Das zum Stand der Technik gehörende Dokument ICASSP 86 PROCEEDINGS, Tokio, 7.-11. April 1986, Band 2, Seiten 1513-1516; Y. ASAYAMA et al.: "Least square method for enhancement of laser radar images based on piecewise linear transformations of gray scales" beschreibt eine Methode der kleinsten Quadrate zur Verbesserung von Laserradarbildern auf der Grundlage von stückweisen linearen Transformationen von Grauskalen und zeigt mehrere Figuren mit einer Originalfigur, Ergebnis von Histogrammabflachung, Ergebnis von Optimierung mit flachem Histogramm und Ergebnis endgültiger Optimierung.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung eines Geräts zur Bilddiagnostik, das mit einer Einrichtung zum automatischen Bestimmen eines Fensterpegels und einer Fensterbreite zum Bildanzeigen gemäß dem Wert von rekonstruierten Bilddaten ausgerüstet ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Gerät zur Bilddiagnostik nach Anspruch 1 vor.
In dem Gerät zur Bilddiagnostik der vorliegenden Erfindung erhält eine Fensterpegel/Fensterbreitenberechnungseinrichtung in bezug auf jedes rekonstruierte Bild einen Fensterpegel auf der Grundlage des virtuellen bzw. tatsächlichen Durchschnittswerts der Bildpunktdaten jedes Bilds und als eine Fensterbreite einen Wert, der eine bestimmte Beziehung mit dem Wert des Fensterpegels hat, und wenn jedes rekonstruierte Bild angezeigt ist, ist eine Anzeige gemäß dem so erhaltenem Fensterpegel und der so erhaltenen Fensterbreite gemacht. Anstatt der obengenannten Werte können, wenn nötig, durch einen Umschaltvorgang diejenigen, die durch einen manuellen Einstellabschnitt eingestellt sind, als der Fensterpegel und die Fensterbreite benutzt werden.
Diese Erfindung kann anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vollständiger verstanden werden; es zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm, das ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2, 3 und 4 schematische Diagramme der Matrix der zweidimensionalen Bilddaten, die sich auf ein rekonstruiertes Bild beziehen;
Fig. 5 eine Grafik, die ein Beispiel für das Histogramm von Bilddaten, die sich auf ein rekonstruiertes Bild beziehen, zeigt, und
Fig. 6 ein schematisches Blockdiagramm eines NMR-Abbildungsgeräts.
Die Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung, das unter Beachtung der Verarbeitung von Bilddaten abgebildet ist. In Fig. 1 sind Komponenten, die mit denen von Fig. 6 identisch sind, durch dieselben Bezugsnummern bezeichnet. Der externe Speicher 10 hält Rohdaten, die sich auf ein Subjekt beziehen und von dem NMR-Abbildungsgerät, Röntgenstrahlen- Computertomographiegerät usw. gemäß dem wohl bekannten Verfahren erfaßt worden sind. Der Steuerungsbildverarbeitungsabschnitt 9 beinhaltet einen Rekonstruktionsverarbeitungsabschnitt 12 und einen Fensterpegel/Fensterbreiteberechnungsabschnitt (nachfolgend als W/L- Berechnungsabschnitt bezeichnet) 13. Unter ihnen verarbeitet der Rekonstruktionsverarbeitungsabschnitt 12 die in dem externen Speicher 10 gespeicherten Rohdaten durch die bekannte Bildrekonstruktionstechnik, wie z. B. die zweidimensionale inverse Fourier-Transformation, und speichert das rekonstruierte Bild in einem Bilddatenbereich desselben externen Speichers 10. Die so in dem externen Speicher 10 gespeicherten Bilddaten werden von dem Anzeigesteuerungsabschnitt 11 ausgelesen und auf der Anzeigeeinheit 14 angezeigt. Der W/L-Berechnungsabschnitt 13 erhält durch Techniken, die nachfolgend ausführlicher und in bezug auf jedes rekonstruierte Bild beschrieben sind, einen Fensterpegel und eine Fensterbreite, die beim Anzeigen jedes Bilds benutzt werden, und speichert sie in dem externen Speicher 10 in paariger Form mit den Bilddaten des entsprechenden rekonstruierten Bilds. Der Fensterpegel und die Fensterbreite können durch einen manuellen Einstellabschnitt 23 manuell eingestellt sein, anders als durch den W/L-Berechnungsabschnitt 13 erhalten zu sein. Entweder der Fensterpegel und die Fensterbreite, die in dem externen Speicher 10 gespeichert sind, oder diejenigen die von dem manuellen Einstellabschnitt 23 eingestellt sind, werden durch einen Umschalter 22 gewählt, um auf den Anzeigesteuerungsabschnitt 11 angewandt zu sein. Der Umschalter 22 wird durch Steuern eines AUT/MAN- Umschaltsteuerungsabschnitts 21 gedreht. Wenn der Anzeigesteuerungsabschnitt 11 die Bilddaten des externen Speichers 10 auslesen und sie auf der Anzeigeeinheit 14 in der Form eines Bilds anzeigen soll, wird eine Anzeige mit einem Fensterpegel und einer Fensterbreite gemacht, die von einem Fensterpegelbestimmungswert und einem Fensterbreitebestimmungswert bestimmt sind, die durch den Umschalter 22 gegeben sind.
Die Berechnung des Fensterpegels und der Fensterbreite wird von dem W/L- Berechnungsabschnitt 13 wie folgt durchgeführt. Die Bilddaten, d. h. die zweidimensionalen Bilddaten, die sich auf irgendein rekonstruiertes Bild beziehen, seien in der Form von Bildpunktdaten A(i, j) der N x N Matrix gegeben, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Dann erhält der W/L-Berechnungsabschnitt 13 den Fensterpegel L&sub1; zum Bildanzeigen unter Verwendung der Bildpunktdaten A(i, j) gemäß dem folgenden Ausdruck (1):
Dieser Ausdruck (1) bedeutet, daß der Durchschnittswert der Bildpunktdaten des rekonstruierten Bilds als der Fensterpegel benutzt ist. Nachdem der Fensterpegel L&sub1; auf die obengenannte Weise erhalten ist, erhält der W/L-Berechnungsabschnitt 13 die Fensterbreite W&sub1; unter Verwendung des berechneten Werts L&sub1; des Fensterpegels gemäß dem folgenden Ausdruck (2):
Das heißt, daß der erhaltene Fensterpegel L&sub1; der Durchschnittswert aller Bildpunktdaten ist, und daß die erhaltene Fensterbreite W&sub1; 1- bis 3mal der Wert L&sub1; des Fensterpegels ist. Ein Vergrößerungsverhältnis, 1 bis 3, zur Bestimmung der Fensterbreite W&sub1; ist je nach dem Typ einer Objektstelle des Subjekts bestimmt. Dieser Fensterpegel L&sub1; und diese Fensterbreite W&sub1; werden an die zweidimensionalen Bilddaten, die sich auf das rekonstruierte Bild beziehen, als Teil von Dateiinformationen angehängt und in dem externen Speicher 10 gespeichert. Wenn damit mit dem Umschalter 22 auf die AUT-Seite gedreht eine Bildanzeige gemacht ist, sind die zweidimensionalen Bilddaten und der Fensterpegel L&sub1; und die Fensterbreite W&sub1;, die an diese Daten angehängt sind, ausgelesen und an den Anzeigesteuerungsabschnitt 11 angelegt, so daß eine Anzeige gemacht ist mit dem Zwischenwert der Helligkeit des Anzeigebilds, d. h. dem Fensterpegel, der auf den Durchschnittswert der Bildpunkte eingestellt ist, und mit dem Unterschied zwischen dem Weißpegel und dem Schwarzpegel, d. h. der Fensterbreite, die auf 1- bis 3mal den Durchschnittswert der Bildpunktdaten eingestellt ist. Dementsprechend ist, ungeachtet dessen, in welchen Bereich der Wert der Bildpunktdaten des rekonstruierten Bilds fällt, ihr Durchschnittswert immer als der Fensterpegel genommen und dieser Durchschnittswert mit einem bestimmten Faktor als die Fensterbreite multipliziert, und ein Bild anzuzeigen, so daß ein beliebiges Bild mit gleichförmiger Helligkeit und Abstufung angezeigt werden kann. Wo der Umschalter 22 auf die MAN-Seite gedreht wurde, ähnlich wie beim Stand der Technik, ist eine Bildanzeige auf der Grundlage eines gewünschten Fensterpegels und einer gewünschten Fensterbreite entsprechend der Einstellwerte des manuellen Einstellabschnitts 23 gemacht.
Die von dem W/L-Berechnungsabschnitt 13 durchgeführte Bestimmung des Fensterpegels und der Fensterbreite kann gemäß den obigen Ausdrücken (1) und (2) aiisgeführt werden wie folgt. Das heißt:
(a) Wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist der Durchschnittswert von M x M Bildpunkten, die sich innerhalb einer begrenzten Mittelfläche aus der Matrix der zweidimensionalen Bilddaten befinden, als der Fensterpegel L&sub2; genommen, und 1- bis 3mal der Fensterpegel L&sub2; ist als die Fensterbreite W&sub2; genommen.
(b) Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist der Durchschnittswert der inneren Bildpunktdaten des eingetragenen Kreises der Matrix der zweidimensionalen Bilddaten als der Fensterpegel L&sub6; genommen, und 2mal der Unterschied zwischen diesem Durchschnittswert und dem Durchschnittswert der äußeren Bildpunktdaten desselben ist als die Fensterbreite W&sub6; genommen.
(c) Wie in Fig. 5 gezeigt ist, ist der Schwerpunkt des Histogramms aller Bildpunktdaten der zweidimensionalen Bilddaten, der gemäß dem folgenden Ausdruck (3) berechnet ist:
als der Fensterpegel L&sub7; genommen, und 1- bis 3mal der L&sub7; ist als die Fensterbreite W&sub7; genommen.
(d) Einer von den obigen Fensterpegeln L&sub1; bis L&sub7; und eine von den obigen Fensterbreiten W&sub1; bis W&sub7; sind gewählt, um eine Kombination von innen bereitzustellen, die sich von der obigen unterscheiden.
Es sollte zur Kenntnis genommen werden, daß das Umschalten zwischen AUT und MAN, das durch den Umschalter 22 ausgeführt wird, unabhängig zwischen dem Fensterpegel und der Fensterbreite gemacht sein kann. In diesem Fall ist der in dem externen Speicher 10 gehaltene berechnete Wert entweder des Fensterpegels oder der Fensterbreite als der eine benutzt, und irgendein in dem manuellen Einstellabschnitt manuell eingestellter Wert ist als der andere benutzt.

Claims

1. Gerät zur Bilddiagnostik mit

- einer Einrichtung (10) zum Erfassen von Daten, die sich auf Gewebekonfiguration oder biochemische Funktionen eines zu untersuchenden Subjekts beziehen;

- einer Einrichtung (12) zum Umwandeln der Daten in zweidimensionale Bilddaten durch Rekonstruktions- bzw. Wiederherstellungsverarbeitung;

- einer Einrichtung (10) zum Speichern zweidimensionaler Bilddaten in einem Speicher;

- einer Einrichtung (10) zum Berechnen von Fensterpegel und Fensterbreite; und

- einer Einrichtung (11) zum Erzeugen eines Bilds auf der Grundlage der zweidimensionalen Bilddaten und Benutzen des berechneten Fensterpegels und der berechneten Fensterbreite; dadurch gekennzeichnet, daß

- die Berechnungseinrichtung (10) einen Fensterpegel berechnet, indem sie den Durchschnittswert aller Bildpunkte einer vorbestimmten Fläche eines zu rekonstruierenden Bildes nimmt, und eine Fensterbreite berechnet, indem sie den berechneten Fensterpegel mit einem vorbestimmten Faktor zwischen 1 und 3 multipliziert.

2. Gerät von Anspruch 1, in dem die Berechnungseinrichtung (10) den Fensterpegel berechnet, indem sie den Durchschnittswert aller Bildpunkte des zu rekonstruierenden Bildes nimmt.

3. Gerät von Anspruch 1, in dem die Berechnungseinrichtung (10) den Fensterpegel berechnet, indem sie den Durchschnittswert von Bildpunkten in einer begrenzten Mittelfläche des zu rekonstruierenden Bildes nimmt.

4. Gerät von Anspruch 1, in dem die Berechnungseinrichtung (10) den Fensterpegel berechnet, indem sie den Schwerpunkt eines Histogramms aller Bildpunkte des zu rekonstruierenden Bildes nimmt.