JP2003102719A - 断層像撮像システム及びその操作コンソール及び制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被検体の周囲の空気におけるノイズ成分およ
び被検体内部で生じる散乱Ｘ線による悪影響を除去し
て、より鮮明な断層像を得ること。 【解決手段】 投影データを被検体領域と空気領域とで
分割される２値化データを作成し(S21)、空気領域と隣
接する被検体領域の画素に対して膨張操作を行う(S2
2)。次に、膨張操作を受けた領域に鮮鋭化フィルタを施
し(S23)、空気領域における画素をマスクする(S23)。そ
して、再構成用フィルタを重畳し(S43)、再投影処理を
行う(S44)。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放射線の照射によ
って被検体の断層像を得る断層像撮像システム及びその
操作コンソール及び制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴシステム等の断層像撮像システ
ムは、一般に、図６のフローチャートに示すような処理
ステップを経て断層像を表示する。ここでは、エリアセ
ンサを用いたコーンビーム型Ｘ線ＣＴシステムを例にと
って説明する。

【０００３】まず、Ｘ線発生源であるＸ線管からＸ線を
被検体に照射し、その透過Ｘ線を複数個の検出素子から
なるＸ線検出部で測定して投影データを得る。そして、
この投影データの収集を、Ｘ線管とＸ線検出部を被検体
の周囲を回転させながら複数のビュー方向で行う（ステ
ップＳ４１）。このような投影データの収集はスキャン
と呼ばれている。

【０００４】次に、各投影データに検出素子の特性を補
正する種々の前処理演算を施す（ステップＳ４２）。そ
の後、コーンビーム再構成用のフィルタを重畳して（ス
テップＳ４３）、再投影（バックプロジェクション）処
理を行う（ステップＳ４４）。そして、Window level
値、Window width値に従い、ＣＴ値を２５６階調程度の
表示用のデータに変換して（ステップＳ４５）、ＣＲＴ
等のモニタに断層像を表示出力する（ステップＳ４
６）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、被検体の周
囲の空気に照射されたＸ線による投影データは、実際に
は一定値であるとは限らず、ノイズ成分が重畳している
場合がある。このようなノイズ成分の存在は、再構成さ
れた被検体断層像の鮮明度に悪影響を与えるという問題
がある。

【０００６】また、特に投影データの収集にＸ線のエリ
アセンサとしてイメージインテンシファイアを用いるシ
ステムにおいては、被検体内部で散乱され方向を曲げら
れたＸ線ビーム（散乱Ｘ線）の大きさが無視できない。
このような散乱Ｘ線は近隣の検出素子に影響を与えて検
出分解能を低下させ、その結果、再構成された断層像が
不鮮明になるという問題を引き起こす。

【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであり、被検体の周囲の空気におけるノイズ成分およ
び被検体内部で生じる散乱Ｘ線による悪影響を除去し
て、より鮮明な断層像を得ることが可能な断層像撮像シ
ステム及びその操作コンソール及び制御方法を提供する
ことを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、例えば本発明の断層像撮像システムは、以下の構成
を備える。すなわち、複数方向から被検体に放射線を照
射して、被検体を透過した各方向からの放射線より得ら
れる投影データに基づき被検体の断層像を出力する断層
像撮像システムであって、前記投影データを所定のしき
い値で被検体領域と空気領域とに分割する分割手段と、
前記分割手段により分割された領域の境界から所定の近
傍区間おける投影データの濃度遷移を急峻にする鮮鋭化
手段と、前記鮮鋭化手段により鮮鋭化された投影データ
に基づいて被検体の断層像を再構成する断層像再構成手
段と、を備えることを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して実施形態に
ついて詳細に説明する。

【００１０】図１は、実施形態のイメージインテンシフ
ァイア（Ｉ．Ｉ）を用いた断層像撮像システムのブロッ
ク構成図である。図示のように本システムは、被検体に
Ｘ線を照射し、被検体を透過したＸ線から可視画像信号
を取得するための撮像装置１００と、撮像装置１００に
対して各種動作設定を行うとともに、撮像装置１００か
ら出力されたデータに基づいてＸ線断層像を再構成し、
表示する操作コンソール２００により構成されている。

【００１１】撮像装置１００は、その全体の制御をつか
さどるメインコントローラ１をはじめ、以下の構成を備
える。

【００１２】２は操作コンソール２００との通信を行う
ためのインタフェース、３はＸ線発生源であるＸ線管
（Ｘ線管コントローラ４により駆動制御される）であ
り、テーブル９に横たえられた被検体を透過したＸ線を
受け取り可視画像に変換する画像変換器５が設けられて
いる。このＸ線画像変換器５は、Ｘ線像を光学像に変換
するイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ）５ａと、そ
の光学像を電気的な濃度値信号に変換するＣＣＤあるい
は撮像管の撮像素子からなる撮像デバイス５ｂとから構
成される。７は画像変換器から出力される電気信号を所
定の倍率で増幅するアンプ、８は電気信号を投影データ
としてのディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器であ
る。なお、各画素は８ビット（＝２５６段階）以上、例
えば１０ビットで量子化されるものとする。Ａ／Ｄ変換
器８の出力されるデータは操作コンソール２００のデー
タ入力インタフェース６０に入力される。

【００１３】また、Ｘ線管３と画像変換器５とは、被検
体を挟んで対向する位置に設け、連結アーム６により固
定され、被検体の周りを回動するようになっている。こ
の回動は、モータコントローラ１３からの駆動信号によ
り駆動される回転モータ１２によって行われる。また、
被検体を乗せるテーブル９は、図面に垂直な方向（Ｚ軸
方向）への搬送がなされるが、その駆動はテーブルモー
タ１０によって行われる。

【００１４】メインコントローラ１は、インタフェース
２を介して受信した各種コマンドの解析を行い、それに
基づいて上記のＸ線管コントローラ４、モータコントロ
ーラ１３、テーブルモータコントローラ１１、そして、
画像変換器５に対し、各種制御信号を出力することにな
る。

【００１５】操作コンソール２００は、いわゆるワーク
ステーションであり、図示するように、装置全体の制御
をつかさどるＣＰＵ５１、ブートプログラム等を記憶し
ているＲＯＭ５２、主記憶装置として機能するＲＡＭ５
３をはじめ、以下の構成を備える。

【００１６】ＨＤＤ５４は、ハードディスク装置であっ
て、ここにＯＳ、撮像装置１００に各種指示を与えた
り、撮像装置１００より受信したデータに基づいてＸ線
断層像を再構成するための制御プログラムが格納される
とともに、再構成された断層像の画像データを保存する
ための領域も確保されている。また、ＶＲＡＭ５５は表
示しようとするイメージデータを展開するメモリであ
り、ここにイメージデータ等を展開することでＣＲＴ５
６に表示させることができる。５７及び５８は、各種設
定を行うためのキーボード及びマウスである。また、５
９は撮像装置１００と通信を行うためのインタフェー
ス、６０は上記したとおり、撮像装置１００のＡ／Ｄ変
換器８からのデータを入力するためのインタフェースで
ある。

【００１７】次に、上記構成において行われる実施形態
の処理について、図２のフローチャートおよび図３の説
明図を用いて説明する。なお、図６のフローチャート内
のステップと同じ内容のステップには同一の符号を付し
てある。

【００１８】まず、スキャン処理を行い、各ビュー方向
からの投影データを得る（ステップＳ４１）。次に、各
投影データに、対数変換、検出素子の特性を補正するオ
フセット補正等の種々の前処理演算を施す（ステップＳ
４２）。

【００１９】続いて、各投影データを、被検体領域と空
気領域とに分割されるような所定のしきい値で２値化さ
れる２値化データを作成する（ステップＳ２１）。この
ことを、図３を用いて説明する。図３（ａ）は、被検体
の真上方向にあたるビュー方向からＸ線を照射したとき
に得られた投影データによる画像を、擬似的に表示した
ものである。ここでは例えば、ラインｙの位置における
断層像を得ることが目的であると仮定する。（ｂ）は、
このラインｙに対応する撮像素子のＸ方向のチャネルご
との投影データの濃度値をプロットしたものである。こ
のように、被検体領域内の濃度値は比較的高く、空気領
域内の濃度値は比較的低い。ただし、空気領域での濃度
値は、理想的にはほぼ０となるところ、ある程度ノイズ
が重畳されている。先のステップＳ２１では、被検体領
域と空気領域とに分割される所定のしきい値Ｔで２値化
データを作成する。その結果、（ｃ）に示すような、被
検体領域を１、空気領域を０とする２値化データが得ら
れる。

【００２０】次に、ステップＳ２２に進み、得られた２
値化データについて、空気領域に隣接する被検体領域の
画素に対して所定画素（δ画素）分の膨張操作を行う。
膨張操作としては、例えば、４近傍膨張と８近傍膨張と
を交互にδ回かける論理演算により実現することが可能
である。この膨張操作により、図３（ｄ）に示すよう
に、被検体領域がδ画素分膨張されることになる。以
下、このような膨張操作を受けて膨張された領域を境界
領域とよぶ。

【００２１】次に、投影データに対し、境界領域内の濃
度の遷移を鮮鋭化するための２次元の鮮鋭化フィルタを
施す（ステップＳ２３）。次に、ステップＳ２２で得ら
れた膨張操作後の２値データに基づいて、空気領域にお
ける画素をマスク、すなわち、濃度値を０とする（ステ
ップＳ２４）。なお、被検体領域の画素に対しては何も
しない。

【００２２】このステップＳ２３およびステップＳ２４
の処理の一例を図４を用いて説明する。同図（ａ）は、
図３（ｂ）における空気領域と被検体領域との境界近辺
の拡大図である。ここで、ステップＳ２３の鮮鋭化フィ
ルタ処理として、境界領域におけるδ画素の投影データ
に、（ｂ）に示すような、Ｘ線イメージインテンシファ
イアのエリアセンサの位置に依存したカーネル（kerne
l）を重畳する。その後、空気領域の投影データに対し
ステップＳ２４のマスク処理を行う。その結果、図４
（ｃ）に示すように、境界領域での濃度遷移が急峻にな
るとともに、空気領域での濃度値は０に抑えられる。な
お、カーネルは、図５に示すような格子状ワイヤ（例え
ばタングステン製）を再構成中心にＸ線Ｉ．Ｉ面に並行
に置き、そのワイヤの影をＸ線撮影（データ入力）し、
そのＸ線Ｉ．Ｉのエリアセンサの各位置におけるpoint
spread functionを求める。この逆フィルタを求めて、
カーネルとすることにより、鮮鋭化が行える。

【００２３】ステップＳ２３、ステップＳ２４の処理
を、フィルタ演算処理としてまとめると、次のようにな
る。ステップＳ４２で前処理された、投影方向viewにお
ける投影データの、Ｘ方向における位置ｘ、Ｙ方向にお
ける位置ｙの濃度値をG(x, y,view)とすると、

【００２４】（１）被検体領域 G(x, y, view) = G(x, y, view) （２）境界領域 G(x, y, view) = G(x, y, view)＊k(x, y) （３）空気領域 G(x, y, view) = 0 ただし、kは鮮鋭化フィルタ関数、記号＊は、重畳（た
たみ込み）演算を表す。

【００２５】この結果、図３（ｂ）に示した濃度値は、
同図（ｅ）に示すような濃度値に変換されることにな
る。

【００２６】その後、コーンビーム再構成用のフィルタ
を重畳し（ステップＳ４３）、再投影（バックプロジェ
クション）処理を行う（ステップＳ４４）。そして、Wi
ndowlevel値、Window width値に従ってＣＴ値を２５６
階調程度の表示用のデータに変換して（ステップＳ４
５）、ＣＲＴ等のモニタに断層像を表示出力する（ステ
ップＳ４６）。

【００２７】以上説明したように、境界領域での濃度遷
移を鮮鋭化させるフィルタを投影データに重畳するよう
にしたので、散乱Ｘ線による悪影響を除去して断層像の
画質を向上させることができる。また、空気領域におけ
る濃度値を０に置換したうえで画像再構成処理を行うよ
うにしたので、空気領域に存在していたノイズ成分によ
る断層像の画質を向上させることができる。

【００２８】また、被検体領域にも、弱めにカーネルを
かけてもよい。なお、実施形態では、空気領域、境界領
域、被検体領域の境界で不連続にカーネルの重畳有無が
変化しているが、重みをかけて滑らかに変化させてもよ
い。

【００２９】なお、以上説明した実施形態では、所定の
ラインｙのみを用いて、すなわち、Ｉ．Ｉをラインセン
サとして用いて、Ｘ線断層像を再構成するようにした
が、再構成に使用するラインは１本に限るものではな
く、必要なスライス厚等に応じて、所定数のライン（例
えば、１００ライン）分をまとめて用いるものであって
もよい。

【００３０】また、上述の実施形態では、Ｘ線Ｉ．Ｉを
使用したが、Ｘ線フラットパネル等のエリアセンサを用
いてもよい。

【００３１】また、本発明は、医用断層像撮像システム
のみならず、産業用断層像撮像システムにも適用が可能
であるであることはいうまでもない。

【００３２】また、実施形態における断層像撮像システ
ムの制御のほとんどは操作コンソール２００において行
った。操作コンソール２００の構成自体は、汎用の情報
処理装置（ワークステーションやパーソナルコンピュー
タ等）で実現できるものであるので、ソフトウェアを同
装置にインストールし、それでもって実現することも可
能である。

【００３３】つまり、本発明の目的は、前述した実施形
態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを
記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムある
いは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピ
ュータ（またはCPUやMPU）が記憶媒体に格納されたプロ
グラムコードを読み出し実行することによっても実現で
きるものである。この場合、記憶媒体から読み出された
プログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現
することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶
媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュー
タが読み出したプログラムコードを実行することによ
り、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、
そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上
で稼働しているオペレーティングシステム(OS)などが実
際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前
述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被検体の周囲の空気におけるノイズ成分および被検体内
部で生じる散乱Ｘ線による悪影響を除去して、より鮮明
な断層像を得ることが可能な断層像撮像システム及びそ
の操作コンソール及び制御方法を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の断層像撮像システムのブロック構成
図である。

【図２】実施形態におけるＸ線断層像の再構成処理を示
すフローチャートである。

【図３】実施形態における濃度値の変換処理を説明する
ための図である。

【図４】実施形態の鮮鋭化フィルタおよびマスク処理の
効果を説明するための図である。

【図５】実施形態における鮮鋭化処理を説明するための
図である。

【図６】従来のＸ線断層像の再構成処理を示すフローチ
ャートである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西出 明彦 東京都日野市旭が丘４丁目７番地の127 ジーイー横河メディカルシステム株式会社 内 Ｆターム(参考） 4C093 AA11 AA22 CA07 FC26 FD09 FE06 FE08 5B057 AA09 BA03 CA02 CA08 CA12 CA16 CB02 CB08 CB12 CB16 CC01 CE02 CE03 CE06 CE09 CE12 CE20

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数方向から被検体に放射線を照射し
   て、被検体を透過した各方向からの放射線より得られる
   投影データに基づき被検体の断層像を出力する断層像撮
   像システムであって、 前記投影データを所定のしきい値で被検体領域と空気領
   域とに分割する分割手段と、 前記分割手段により分割された領域の境界から所定の近
   傍区間おける投影データの濃度遷移を急峻にする鮮鋭化
   手段と、 前記鮮鋭化手段により鮮鋭化された投影データに基づい
   て被検体の断層像を再構成する断層像再構成手段と、 を備えることを特徴とする断層像撮像システム。
2. 【請求項２】 前記鮮鋭化手段は、前記分割手段による
   分割結果に基づいて前記投影データの２値化データを作
   成する２値化データ作成手段と、 作成された前記２値化データに対して空気領域と隣接す
   る被検体領域の画素に対して所定画素分の膨張操作を行
   う境界膨張手段と、 前記境界膨張手段により膨張された領域における投影デ
   ータの濃度遷移を急峻にする急峻化手段と、 を備えることを特徴とする請求項１に記載の断層像撮像
   システム。
3. 【請求項３】 前記鮮鋭化手段は、 前記境界膨張手段により膨張操作が行われた２値化デー
   タに基づいて空気領域の投影データを所定値でマスクす
   るマスク手段を更に備えることを特徴とする請求項２に
   記載の断層像撮像システム。
4. 【請求項４】 複数方向から被検体に放射線を照射し
   て、被検体を透過した各方向からの放射線より得られる
   投影データに基づき被検体の断層像を出力する断層像撮
   像システムの制御方法であって、 前記投影データを所定のしきい値で被検体領域と空気領
   域とに分割する分割工程と、 前記分割工程により分割された領域の境界から所定の近
   傍区間おける投影データの濃度遷移を急峻にする鮮鋭化
   工程と、 前記鮮鋭化工程により鮮鋭化された投影データに基づい
   て被検体の断層像を再構成する断層像再構成工程と、 を備えることを特徴とする断層像撮像システムの制御方
   法。
5. 【請求項５】 前記鮮鋭化工程は、 前記分割工程による分割結果に基づいて前記投影データ
   の２値化データを作成する２値化データ作成工程と、 作成された前記２値化データに対して空気領域と隣接す
   る被検体領域の画素に対して所定画素分の膨張操作を行
   う境界膨張工程と、 前記境界膨張工程により膨張された領域における投影デ
   ータの濃度遷移を急峻にする急峻化工程と、 を備えることを特徴とする請求項４に記載の断層像撮像
   システムの制御方法。
6. 【請求項６】 前記鮮鋭化工程は、 前記境界膨張工程により膨張操作が行われた２値化デー
   タに基づいて空気領域の投影データを所定値でマスクす
   るマスク工程を更に備えることを特徴とする請求項５に
   記載の断層像撮像システムの制御方法。
7. 【請求項７】 複数方向から被検体に放射線を照射し
   て、被検体を透過した各方向からの放射線より得られた
   投影データに基づき被検体の断層像を出力する断層像撮
   像システムの操作コンソールであって、 前記投影データを所定のしきい値で被検体領域と空気領
   域とに分割する分割手段と、 前記分割手段により分割された領域の境界から所定の近
   傍区間おける投影データの濃度遷移を急峻にする鮮鋭化
   手段と、 前記鮮鋭化手段により鮮鋭化された投影データに基づい
   て被検体の断層像を再構成する断層像再構成手段と、 を備えることを特徴とする断層像撮像システムの操作コ
   ンソール。
8. 【請求項８】 前記鮮鋭化手段は、 前記分割手段による分割結果に基づいて前記投影データ
   の２値化データを作成する２値化データ作成手段と、 作成された前記２値化データに対して空気領域と隣接す
   る被検体領域の画素に対して所定画素分の膨張操作を行
   う境界膨張手段と、 前記境界膨張手段により膨張された領域における投影デ
   ータの濃度遷移を急峻にする急峻化手段と、 を備えることを特徴とする請求項７に記載の断層像撮像
   システムの操作コンソール。
9. 【請求項９】 前記鮮鋭化手段は、 前記境界膨張手段により膨張操作が行われた２値化デー
   タに基づいて空気領域の投影データを所定値でマスクす
   るマスク手段を更に備えることを特徴とする請求項８に
   記載の断層像撮像システム操作コンソール。
10. 【請求項１０】 複数方向から被検体に放射線を照射し
    て、被検体を透過した各方向からの放射線より得られた
    投影データに基づき被検体の断層像を出力する断層像撮
    像システムの操作コンソールの制御方法であって、 前記投影データを所定のしきい値で被検体領域と空気領
    域とに分割する分割工程と、 前記分割工程により分割された領域の境界から所定の近
    傍区間おける投影データの濃度遷移を急峻にする鮮鋭化
    工程と、 前記鮮鋭化工程により鮮鋭化された投影データに基づい
    て被検体の断層像を再構成する断層像再構成工程と、 を備えることを特徴とする断層像撮像システムの操作コ
    ンソールの制御方法。
11. 【請求項１１】 前記鮮鋭化工程は、 前記分割工程による分割結果に基づいて前記投影データ
    の２値化データを作成する２値化データ作成工程と、 作成された前記２値化データに対して空気領域と隣接す
    る被検体領域の画素に対して所定画素分の膨張操作を行
    う境界膨張工程と、 前記境界膨張工程により膨張された領域における投影デ
    ータの濃度遷移を急峻にする急峻化工程と、 を備えることを特徴とする請求項１０に記載の断層像撮
    像システムの操作コンソールの制御方法。
12. 【請求項１２】 前記鮮鋭化工程は、 前記境界膨張工程により膨張操作が行われた２値化デー
    タに基づいて空気領域の投影データを所定値でマスクす
    るマスク工程を更に備えることを特徴とする請求項１１
    に記載の断層像撮像システム操作コンソールの制御方
    法。
13. 【請求項１３】 複数方向から被検体に放射線を照射し
    て、被検体を透過した各方向からの放射線より得られた
    投影データに基づき被検体の断層像を出力する断層像撮
    像システムの操作コンソールの制御用のプログラムであ
    って、 前記投影データを所定のしきい値で被検体領域と空気領
    域とに分割する分割工程のプログラムコードと、 前記分割工程により分割された領域の境界から所定の近
    傍区間おける投影データの濃度遷移を急峻にする鮮鋭化
    工程のプログラムコードと、 前記鮮鋭化工程により鮮鋭化された投影データに基づい
    て被検体の断層像を再構成する断層像再構成工程のプロ
    グラムコードと、 を備えることを特徴とするプログラム。
14. 【請求項１４】 請求項１３に記載のプログラムを格納
    した記憶媒体。