JP2004180869A

JP2004180869A - Method of processing ct image and standard sample for ct image processing

Info

Publication number: JP2004180869A
Application number: JP2002350381A
Authority: JP
Inventors: Tomoaki Kawamoto; 知明川本
Original assignee: GE Yokogawa Medical System Ltd; Yokogawa Medical Systems Ltd
Current assignee: GE Healthcare Japan Corp
Priority date: 2002-12-02
Filing date: 2002-12-02
Publication date: 2004-07-02
Anticipated expiration: 2022-12-02
Also published as: JP4338965B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of processing CT images by which highly precise shape data can be acquired from CT images, and to provide a standard sample for CT image processing. <P>SOLUTION: The standard sample 30 is provided with samples 303 and 304 respectively obtained by surrounding samples 204, each of which is prepared by parallelly and linearly bringing two columnar bodies 202 composed of high-density hydroxyapatite into contact with each other, with materials 301 and 302 and a sample 305 obtained by surrounding a sample 203, prepared by parallelly and linearly bringing two columnar bodies 201 composed of low-density hydroxyapatite into contact with each other, with the material 302 having a CT value which is about equal to that of fat. A binary image is generated by taking the CT image of the standard sample 30 together with a human body. Then the thresholds of CT values at which binary images, in which cross sections are in point-contact, are found with respect to the samples 204 and 203 of the samples 303, 304, and 305 and highly precise binary image data are generated by finding the threshold of the CT value corresponding to the CT value of a bone from the relation between the thresholds of the CT values. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＴ画像から精度の高い形状データを得ることができるＣＴ画像処理方法及びＣＴ画像処理用の標準試料に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、外科的手術を行う場合に、Ｘ線ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ：コンピュータ断層撮影）装置から得られたＣＴ画像を用いて三次元画像を生成し、この三次元画像に基づいて、外科的手術の事前シミュレーションを行って手術計画を立案したり、骨の欠損部に埋め込むためのインプラントを作製したりしている。Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線吸収係数が生体組織の種類によって異なることを利用し、弧状に配置されたＸ線検出器で得られたＸ線の透過データから人体の横断面像を表わすＣＴ画像を生成する。
【０００３】
この場合、前記Ｘ線の透過データからＣＴ画像の各ピクセルの濃度を決めるＣＴ値が計測される。また、前記Ｘ線の透過データには生体組織のＸ線吸収係数が反映される結果、生体組織の種類によって異なるＣＴ値が得られる。これにより、例えば骨に固有のＣＴ値を閾値としてＣＴ画像の濃度を二値化することにより、骨の形状を表わす二値化画像を生成し、この二値化画像から骨の三次元画像を生成することが行われている。
【０００４】
ＣＴ画像から三次元画像を生成する方法としては、例えば特開平５−１０３７９３脊柱矯正手術の計画支援装置、特開平６−９８８９７立体モデル作成装置が知られており、いずれもＣＴ画像を二値化して得られた二値化画像から骨等の三次元画像を生成し、この三次元画像に基づいてシミュレーションを行ったり立体モデルを造形したりしている。二値化画像から三次元画像を生成する方法としては、例えば、位置をずらしながら取得した複数の二値化画像の輪郭部分を繋ぎ合わせるようにして三次元形状の表面のデータを取得し、三次元画像を生成する方法が知られている。
【０００５】
しかし、前記計測により得られたＣＴ値は、骨の表面付近でなだらかに変化するため、ＣＴ画像の濃度を二値化するために用いるＣＴ値の閾値によって二値化画像の大きさや形状が計測対象の骨と異なってしまう。また、骨の密度、骨の周囲の生体組織、あるいはＸ線ＣＴ装置の動作電圧の影響を受けてＣＴ値が変動するため、ＣＴ値の閾値を医師やＣＴ装置取扱者が経験的に調整して、適切な二値化画像を得るようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、ＣＴ装置取扱者等の経験によって前記ＣＴ値の閾値が調整されるため、二値化画像で表わされた骨の大きさや形状は精度が常時一定とは言い難く、骨の二値化画像から生成した三次元画像に、計測対象の骨の大きさや形状が正確に反映されない可能性がある。その結果、この三次元画像に基づく手術のシミュレーションや、インプラントの作製等に支障をきたしている。
【０００７】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、ＣＴ画像から精度の高い形状データを得ることができるＣＴ画像処理方法及びＣＴ画像処理用の標準試料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】
請求項１に記載の発明は、対象物から取得したＣＴ値に応じて画像の濃度が決定されるＣＴ画像を二値化して、前記対象物の形状を表わす二値化画像を取得する際に用いられる少なくとも２個以上の試料体を有してなるものであって、少なくとも１次元以下の次元で互いに接触可能な形状を有し、かつ所定のＣＴ値を有する材料からなることを特徴としている。
【０００９】
請求項１に記載の発明によれば、対象物から取得されたＣＴ画像を二値化して前記対象物の形状を表わす二値化画像を取得する際に、少なくとも１次元以下の次元で互いに接触可能な形状を有すると共に所定のＣＴ値を有する材料からなる少なくとも２個以上の試料体が用いられる。この場合、少なくとも１次元以下の次元で互いに接触した試料体から、視覚によって認識が容易な、前記互いに接触した試料体の断面が一点で接触した状態の二値化画像を得ることが可能になる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＣＴ画像処理用の標準試料において、前記試料体は円柱形であることを特徴としている。請求項２に記載の発明によれば、対象物から取得されたＣＴ画像を二値化して前記対象物の形状を表わす二値化画像を取得する際に、前記試料体が少なくとも１次元以下の次元で互いに接触するように当接されてなる試料を備えた標準試料が用いられる。この場合、視覚によって認識が容易な、円が互いに一点で接触した状態の二値化画像が得られる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のＣＴ画像処理用の標準試料において、前記試料体は、前記対象物と略同一のＣＴ値を有するものであることを特徴としている。請求項３に記載の発明によれば、前記試料体は、前記対象物と略同一のＣＴ値を有するので、前記試料体から、前記対象物とほぼ同じＣＴ値を示すＣＴ画像が得られる。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のＣＴ画像処理用の標準試料において、前記対象物は骨であり、前記試料体はハイドロキシアパタイトからなることを特徴としている。請求項４に記載の発明によれば、前記対象物は骨であり、前記試料体は骨に近い成分であるハイドロキシアパタイトから構成される。
【００１３】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のＣＴ画像処理用の標準試料において、互いに１次元的に接触配置される、前記対象物よりも低いＣＴ値を示す二つの低ＣＴ値試料体と、互いに１次元的に接触配置される、前記対象物よりも高いＣＴ値を示す二つの高ＣＴ値試料体とを備えることを特徴としている。請求項５に記載の発明によれば、前記標準試料には、前記対象物よりも低いＣＴ値を示す二つの低ＣＴ値試料体が互いに１次元的に接触配置されて含まれると共に、前記対象物よりも高いＣＴ値を示す二つの高ＣＴ値試料体が互いに１次元的に接触配置されて含まれる。この場合、前記対象物よりも小さいＣＴ値を示すＣＴ画像と、前記対象物よりも大きいＣＴ値を示すＣＴ画像とが得られる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のＣＴ画像処理用の標準試料において、互いに１次元的に接触配置される、二つの低ＣＴ値試料体を前記低ＣＴ値試料体及び前記高ＣＴ値試料体とは異なるＣＴ値を持つ第１の材料で包囲してなる第１の試料体と、互いに１次元的に接触配置される、二つの高ＣＴ値試料体を前記第１の材料で包囲してなる第２の試料体と、前記低ＣＴ値試料体及び前記高ＣＴ値試料体のうちいずれかの試料体が、二つ互いに１次元的に接触配置されると共に前記第１の材料と異なるＣＴ値を持つ第２の材料で包囲されてなる第３の試料体とを備えることを特徴としている。請求項６に記載の発明によれば、前記二つの低ＣＴ値試料体と前記二つの高ＣＴ値試料体とが前記第１の材料で包囲され、前記低ＣＴ値試料体及び前記高ＣＴ値試料体のうちいずれかの試料体が二つ前記第１の材料と異なるＣＴ値を持つ第２の材料で包囲される。この場合、前記二つの低ＣＴ値の試料が前記第１の材料で包囲された状態の断面のＣＴ画像と、前記二つの高ＣＴ値の試料が前記第１の材料で包囲された状態の断面のＣＴ画像と、前記低ＣＴ値試料体及び前記高ＣＴ値試料体のうちいずれかの試料体が二つ前記第１の材料と異なるＣＴ値を持つ前記第２の材料で包囲された状態の断面のＣＴ画像とが得られる。
【００１５】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のＣＴ画像処理用の標準試料において、前記第１の材料及び前記第２の材料は、互いに密度が異なるエポキシ樹脂であることを特徴としている。請求項７に記載の発明によれば、前記第１の材料及び前記第２の材料は、密度が異なるエポキシ樹脂で構成されるので、互いに異なるＣＴ値を示すＣＴ画像が得られる。
【００１６】
請求項８に記載のＣＴ画像処理方法は、請求項１〜４のいずれかに記載のＣＴ画像処理用の標準試料を構成する二つの試料体の接触断面がモニタ上で観察可能なＣＴ画像と対象物のＣＴ画像とを同時に取得し、前記モニタに表示された二値化されたＣＴ画像内の前記二つの試料体の境界が点又は線接触する状態の画像として得られるべく操作部からのＣＴ画像を二値化する閾値を設定し、当該設定した閾値で前記対象物のＣＴ画像を二値化して前記対象物の形状を表わす二値化画像を生成することを特徴としている。請求項８に記載の発明によれば、同時に取得された請求項１〜４のいずれかに記載のＣＴ画像処理用の標準試料を構成する二つの試料体の接触断面がモニタ上で観察可能なＣＴ画像と対象物のＣＴ画像とが二値化されて得られたＣＴ画像がモニタに表示され、前記二値化されたＣＴ画像内の前記二つの試料体の境界が点又は線接触する状態の画像として得られるべく操作部からのＣＴ画像を二値化する閾値が設定され、当該設定された閾値で前記対象物のＣＴ画像が二値化されて前記対象物の形状を表わす二値化画像が生成される。この場合、前記二つの試料体の境界が点又は線接触する状態の画像は、視覚によって認識が容易であるため、精度よく閾値が設定可能となると共に、前記対象物の形状を高い精度で表わした二値化画像が得られる。
【００１７】
請求項９に記載のＣＴ画像処理方法は、請求項５に記載の標準試料を構成する二つの低ＣＴ値試料体の接触断面がモニタ上で観察可能なＣＴ画像及び二つの高ＣＴ値試料体の接触断面がモニタ上で観察可能なＣＴ画像と、対象物のＣＴ画像とを同時に取得し、前記モニタに表示された二値化されたＣＴ画像内の前記二つの低ＣＴ値試料体の境界が点又は線接触する状態の画像として得られるべく操作部からのＣＴ画像を二値化する第１の閾値を設定し、前記モニタに表示された二値化されたＣＴ画像内の前記二つの高ＣＴ値試料体の境界が点又は線接触する状態の画像として得られるべく操作部からのＣＴ画像を二値化する第２の閾値を設定し、前記第１の閾値と前記第２の閾値との関係から前記対象物のＣＴ値に対応する第３の閾値を算出し、当該算出した第３の閾値で前記対象物のＣＴ画像を二値化して前記対象物の形状を表わす二値化画像を生成することを特徴としている。請求項９に記載の発明によれば、前記二つの低ＣＴ値試料体の接触断面が、該試料体の境界が点又は線接触する状態の二値化画像として得られる閾値が第１の閾値として設定され、前記二つの高ＣＴ値試料体の接触断面が、該試料体の境界が点又は線接触する状態の二値化画像として得られる閾値が第２の閾値として設定され、前記第１の閾値と前記第２の閾値との関係から前記対象物のＣＴ値に対応する第３の閾値として算出され、当該算出された第３の閾値で前記対象物のＣＴ画像を二値化して前記対象物の形状を表わす二値化画像が生成される。この場合、前記対象物のＣＴ値に対応して前記第３の閾値が算出されるので、前記対象物の形状を高い精度で表わした二値化画像が得られる。
【００１８】
請求項１０に記載のＣＴ画像処理方法は、請求項６又は７に記載の標準試料を構成する、前記第１の試料体が有する二つの試料体の接触断面がモニタ上で観察可能なＣＴ画像と、前記第２の試料体が有する二つの試料体の接触断面がモニタ上で観察可能なＣＴ画像と、前記第３の試料体が有する二つの試料体の接触断面がモニタ上で観察可能なＣＴ画像と、対象物のＣＴ画像とを同時に取得し、前記モニタに表示された二値化されたＣＴ画像内の前記第１の試料体が有する二つの試料体の境界が点又は線接触する状態の画像として得られるべく操作部からのＣＴ画像を二値化する第４の閾値を設定し、前記モニタに表示された二値化されたＣＴ画像内の前記第２の試料体が有する二つの試料体の境界が点又は線接触する状態の画像として得られるべく操作部からのＣＴ画像を二値化する第５の閾値を設定し、前記モニタに表示された二値化されたＣＴ画像内の前記第３の試料体が有する二つの試料体の境界が点又は線接触する状態の画像として得られるべく操作部からのＣＴ画像を二値化する第６の閾値を設定し、前記第４の閾値、前記第５の閾値及び前記第６の閾値の関係から前記対象物のＣＴ値及び前記対象物を包囲する部分のＣＴ値に対応する第７の閾値を算出し、当該算出した第７の閾値で前記対象物のＣＴ画像を二値化して前記対象物の形状を表わす二値化画像を生成することを特徴としている。請求項１０に記載の発明によれば、前記モニタに表示された二値化されたＣＴ画像内の前記第１の試料体が有する二つの試料体の境界が点又は線接触する状態の画像として得られるべくＣＴ画像を二値化する第４の閾値が操作部から設定され、前記モニタに表示された二値化されたＣＴ画像内の前記第２の試料体が有する二つの試料体の境界が点又は線接触する状態の画像として得られるべくＣＴ画像を二値化する第５の閾値が操作部から設定され、前記モニタに表示された二値化されたＣＴ画像内の前記第３の試料体が有する二つの試料体の境界が点又は線接触する状態の画像として得られるべくＣＴ画像を二値化する第６の閾値が操作部から設定され、前記第４の閾値、前記第５の閾値及び前記第６の閾値の関係から前記対象物のＣＴ値及び前記対象物を包囲する部分のＣＴ値に対応する第７の閾値が算出され、当該算出された第７の閾値で前記対象物のＣＴ画像が二値化されて前記対象物の形状を表わす二値化画像が生成される。この場合、前記対象物のＣＴ値と、前記対象物を包囲する部分のＣＴ値とに対応して前記第７の閾値が算出されるので、前記対象物の形状を高い精度で表わした二値化画像が得られる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の構成については、同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００２０】
（第１実施形態）
図１は、本発明に係るＣＴ画像処理方法を実施する処理装置の構成図である。
図１において、Ｘ線ＣＴ装置１１は、被検体を撮影してＣＴ画像データを取得するもので、取得したＣＴ画像データをＣＴ画像処理装置１２へ出力する。
【００２１】
ＣＴ画像処理装置１２は、例えば、画像処理に適したコンピュータ等から構成され、Ｘ線ＣＴ装置１１で得られたＣＴ画像データを、ユーザーが操作部１３を用いて入力した閾値で二値化して二値化画像を生成する。また、ＣＴ画像処理装置１２は、生成した二値化画像データを表示部１４へ出力して二値化画像を表示させる。なお、ＣＴ画像処理装置１２は、Ｘ線ＣＴ装置１１と別体の装置ではなく、Ｘ線ＣＴ装置１１がＣＴ画像処理装置１２としても機能する一体物であってもよい。
【００２２】
操作部１３は、例えばキーボード、マウス、ダイヤル等からなり、ユーザーが操作することによって、ＣＴ画像を二値化するための閾値を入力することが可能になっている。表示部１４は、ＣＲＴ（陰極線管）等からなり、ＣＴ画像処理装置１２で得られた二値化画像を表示するものである。
【００２３】
三次元画像処理装置１５は、例えば、画像処理に適したコンピュータ等から構成され、ＣＴ画像処理装置１２で生成された二値化画像データから、被検体の三次元画像データを生成すると共に表示部１６へ出力して三次元画像を表示させる。また、三次元画像処理装置１５は、生成した三次元画像データを、外科的手術のシミュレーションを行う公知の計画支援装置や、インプラントの作製等を行う立体モデル作成装置等に出力することが可能になっている。
【００２４】
図２は、本発明の一実施形態に係る標準試料１０の外観を示す図である。図２に示す標準試料１０は、二つの柱体１０１が１次元で、すなわち平行かつ直線で接触するように当接されて構成される。柱体１０１は、所定の直径、長さ寸法、好ましくは骨に近い形状とされ、ここでは直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱形状であり、密度が均一なハイドロキシアパタイトで構成される。ハイドロキシアパタイトは、骨に近い成分であると共に、柱体１０１を製作する焼成温度の違いによって密度を変化させることが可能である。この場合、柱体１０１は骨の最も密度の高い表層部分の皮質骨の密度に近い密度にされている。これにより、柱体１０１をＸ線ＣＴ装置１１で撮影した場合に、皮質骨を撮影した場合とほぼ同じＣＴ値を得ることができる。
【００２５】
なお、標準試料１０は、二つの柱体１０１が一次元的に接触するように当接されたものであればよく、例えば、柱体１０１は、四角柱、三角柱等の形状であって、標準試料１０は、これらの形状の柱体１０１が平行かつ直線で接触するように当接されるものであってもよい。また、前記二つの柱体１０１は、太さが異なるものであってもよい。あるいは球体であって、点接触（０次元で接触）するものとしてもよい。
【００２６】
図３は、本発明の一実施形態に係るＣＴ画像処理方法のフロー図である。まず、Ｘ線ＣＴ装置１１の撮影テーブル上に、被検体の横に並べて標準試料１０が載置される。このとき、Ｘ線ＣＴ装置１１の断層撮影面が、標準試料１０の軸方向（長手方向）と、ほぼ垂直になる向きに、標準試料１０が載置される。また、本実施形態において、被検体は人体であるとする。
【００２７】
この状態で、ステップＳ１で、Ｘ線ＣＴ装置１１によって、被検体と標準試料１０とのＣＴ画像が同時に撮影され、取得されたＣＴ画像データがＣＴ画像処理装置１２に取り込まれる。次いで、ステップＳ２で、ＣＴ画像処理装置１２により、取り込まれたＣＴ画像データから二値化画像データが生成される。
【００２８】
ここで、図４を用いて、ステップＳ２での二値化画像データ生成処理をフローチャートを用いて説明する。まず、ユーザーが操作部１３を操作することにより、初期値となるＣＴ値の閾値が入力される（ステップＳ１０１）。この場合のＣＴ値の閾値としては、例えば骨の標準的なＣＴ値が用いられる。次に、ＣＴ画像処理装置１２により、操作部１３で得られたＣＴ値の閾値でＣＴ画像データが二値化されて二値化画像データが生成され（ステップＳ１０２）、生成された二値化画像データが表示部１４に出力されて、被検体と標準試料１０との断面形状が表わされた二値化画像が表示される（ステップＳ１０３）。
【００２９】
図５は、表示部１４に表示された標準試料１０の二値化画像を示す図である。
二値化に用いられたＣＴ値の閾値が大きすぎた場合には、図５（ａ）に示すように柱体１０１の断面形状が実際よりも小さく表示される結果、標準試料１０の断面形状が２つの円に分離した画像として表示される。この場合、柱体１０１は皮質骨の密度に近い密度にされているので、表示部１４に表示された被検体の骨の断面形状の二値化画像もまた、実際の骨の断面形状よりも小さく表示される。また、二値化に用いられたＣＴ値の閾値が小さすぎた場合には、図５（ｃ）に示すように柱体１０１の断面形状が実際よりも大きく表示される結果、標準試料１０の断面形状が２つの円が重なって繋がった形の画像として表示される。この場合も同様に、表示部１４に表示された被検体の骨の断面形状の二値化画像は、実際の骨の断面形状よりも大きく表示される。
【００３０】
また、二値化に用いられたＣＴ値の閾値が、被検体の骨の断面形状を取得するために適当な値であった場合には、図５（ｂ）に示すように標準試料１０の断面形状は、２つの円が１点で接触する状態の画像として表示される。この場合、表示部１４に表示された被検体の骨の断面形状の二値化画像は、実際の骨の断面形状とほぼ等しい大きさで表示される。
【００３１】
次に、ステップＳ１０４で、表示部１４に表示された標準試料１０の断面形状の二値化画像が、２つの円が１点で接触する状態の画像（図５（ｂ））であるか否かがユーザーによって判断され、一点で接触する状態の画像である場合には、閾値を決定して二値化画像データを取得すべくステップＳ１０６へ移行し、一点で接触する状態の画像ではない場合には、さらに閾値を変更すべくステップＳ１０５へ移行する。
【００３２】
次に、ステップＳ１０５で、表示部１４に表示された標準試料１０の断面形状が２つの円に分離した画像（図５（ａ））であった場合は、ユーザーが操作部１３を操作して、ＣＴ値の閾値をより小さい値に変更する。一方、表示部１４に表示された標準試料１０の断面形状が２つの円が重なって繋がった形（図５（ａ））の画像であった場合は、ユーザーが操作部１３を操作して、ＣＴ値の閾値をより大きい値に変更する。そして、再びステップＳ１０２〜Ｓ１０５の手順を繰り返して、２つの円が１点で接触する状態の画像（図５（ｂ））が得られたとき、そのときのＣＴ値の閾値を被検体の骨の断面形状を取得するために適当な値としてＣＴ値の閾値を決定すると共に、そのときの二値化画像データを取得する（ステップＳ１０６）。
【００３３】
以上、ステップＳ１０１〜Ｓ１０５において、密度が均一なハイドロキシアパタイトで構成された標準試料１０は、皮質骨とほぼ同じＣＴ値を示すので、標準試料１０の二値化画像を確認しながらＣＴ値の閾値を適当な値に設定することにより、骨の断面形状を取得するために適したＣＴ値の閾値を設定することができる。また、標準試料１０は、二つの柱体１０１が平行かつ直線で接触するように当接されて構成されているので、ＣＴ値の閾値が適当な値のときに２つの円が１点で接触する状態の画像（図５（ｂ））が得られ、視覚的に明瞭にＣＴ値の閾値が適当な値となった状態を検出可能となり、ＣＴ装置取扱者の経験等の影響を受けることなく精度の高い骨の断面形状を表わす二値化画像データを生成することができる。
【００３４】
図３に戻って、次に、ステップＳ３で、三次元画像処理装置１５により、ＣＴ画像処理装置１２で得られた二値化画像データから被検体の三次元画像データが生成されると共に表示部１６によって三次元画像が表示される。この場合、精度の高い骨の断面形状を表わす二値化画像データから三次元画像データが生成されるので、精度の高い三次元画像データが得られる。したがって、骨の三次元画像が高精度で表示部１６に表示される。また、三次元画像処理装置１５で得られた三次元画像データを用いることにより、手術のシミュレーションや、インプラントの作製等の精度を高めることが可能になる。
【００３５】
（第２実施形態）
図６（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る標準試料２０の断面を示す図である。図６（ａ）に示す標準試料２０は、骨よりも小さいＣＴ値を示す二つの柱体２０１が平行かつ直線で接触するように当接された低ＣＴ値の試料２０３と、骨よりも大きいＣＴ値を示す二つの柱体２０２が平行かつ直線で接触するように当接された高ＣＴ値の試料２０４から構成される。なお、試料２０３と試料２０４とは、物理的に分離していてもよく、あるいはＣＴ値がほぼ零に近い材料で標準試料２０全体を包囲する等の方法により標準試料２０全体が一体にされたものであってもよい。
【００３６】
柱体２０１及び柱体２０２は、例えば、直径１０ｍｍ、長さ５０ｍｍの円柱形状であり、それぞれ密度が均一なハイドロキシアパタイトで構成される。この場合、柱体２０１は骨よりも密度の低いハイドロキシアパタイトで構成される。また、柱体２０２は骨よりも密度の高いハイドロキシアパタイトで構成される。
【００３７】
第２実施形態に係るＣＴ画像処理方法では、まず、Ｘ線ＣＴ装置１１の撮影テーブル上に、被検体の横に並べて標準試料２０が載置される。このとき、Ｘ線ＣＴ装置１１の断層撮影面が、標準試料２０の軸方向（長手方向）と、ほぼ垂直になる向きに、標準試料２０が載置される。
【００３８】
この状態で、図３に示すフロー図において、第１実施形態と同様にして、ステップＳ１〜Ｓ３の処理により、ＣＴ画像データが取得され（ステップＳ１）、二値化画像データが生成され（ステップＳ２）、三次元画像データが生成される（ステップＳ３）。第２実施形態では、第１実施形態の場合とステップＳ２での処理が異なる。
【００３９】
ここで、図７を用いて、ステップＳ２での二値化画像データ生成処理をフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ２０１で、Ｘ線ＣＴ装置１１で得られたＣＴ画像データから、試料２０３のＣＴ値Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ}、試料２０４のＣＴ値Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}、及び骨のＣＴ値Ｄ_ｂｏｎｅが取得される。この場合、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１１の表示画面上に表示されている試料２０３、試料２０４及び骨の各ＣＴ画像を、ユーザーがマウス等のポインティング手段によって指定し、指定した画面上の位置のＣＴ値をＸ線ＣＴ装置１１に表示させて読み取る等の方法により、Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ}、Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}、及びＤ_ｂｏｎｅを取得する。
【００４０】
次に、ステップＳ２０２で、試料２０３について、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６と同様の手順で２つの円が１点で接触する状態の二値化画像が得られるＣＴ値の閾値がＢ_{ａｐ−ｌｏｗ}として取得される。図６（ｂ）は、このとき得られる試料２０４の二値化画像２０５と、試料２０３の二値化画像２０６とを示す図である。
【００４１】
次に、ステップＳ２０３で、試料２０４について、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６と同様の手順で２つの円が１点で接触する状態の二値化画像が得られるＣＴ値の閾値がＢ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}として取得される。図６（Ｃ）は、このとき得られる試料２０４の二値化画像２０５と、試料２０３の二値化画像２０６とを示す図である。
【００４２】
次に、ステップＳ２０４で、Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ}、Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}、Ｄ_ｂｏｎｅ、Ｂ_{ａｐ−ｌｏｗ}、及びＢ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}から、被検体の骨の断面形状を取得するために適当なＣＴ値の閾値Ｂ_Ｘが算出される。図８は、Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ}、Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}、Ｄ_ｂｏｎｅ、Ｂ_{ａｐ−ｌｏｗ}、Ｂ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}及びＢ_Ｘの各パラメータの関係を表わすグラフである。図８で示される各パラメータの関係から、Ｂ_Ｘ＝Ｂ_{ａｐ−ｌｏｗ}＋（Ｄ_ｂｏｎｅ−Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ}）×｛（Ｂ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}−Ｂ_{ａｐ−ｌｏｗ}）÷（Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}−Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ}）｝として、閾値Ｂ_Ｘが算出される。そして、ステップＳ２０５で、ＣＴ画像処理装置１２により、Ｘ線ＣＴ装置１１で得られたＣＴ画像データがＢ_Ｘを閾値として二値化され、二値化画像データとして生成される。
【００４３】
以上、ステップＳ２０１〜Ｓ２０５で、Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ}、Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}、Ｄ_ｂｏｎｅ、Ｂ_{ａｐ−ｌｏｗ}、及びＢ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}の各パラメータが取得され、取得された被検体の骨のＣＴ値Ｄ_ｂｏｎｅに応じたＣＴ値の閾値Ｂ_Ｘが算出されて二値化画像データが生成されるので、被検体毎の骨の密度の違いに応じて骨の断面形状を取得するために適当な閾値Ｂ_Ｘが算出される結果、骨の密度の個人差等に影響を受けることなく精度の高い骨の断面形状を表わす二値化画像データが生成される。
【００４４】
（第３実施形態）
図９は、本発明の第３の実施形態に係る標準試料３０の断面を示す図である。
図９に示す標準試料３０は、試料２０４を例えば筋肉等と同程度のＣＴ値を示す材料３０１で包囲した試料３０３と、試料２０４を例えば脂肪等と同程度のＣＴ値を示す材料３０２で包囲した試料３０４と、試料２０３を材料３０２で包囲した試料３０５とから構成される。
【００４５】
なお、材料３０１としては、例えば筋肉等と同程度のＣＴ値を示すように密度を調整した高密度のエポキシ樹脂を用いることができる。また、材料３０２としては、例えば脂肪等と同程度のＣＴ値を示すように密度を調整した低密度のエポキシ樹脂を用いることができる。また、材料３０１及び材料３０２は、材料３０２が示すＣＴ値よりも材料３０１が示すＣＴ値の方が大きい関係にあり、かつ試料２０３，２０４とは異なるＣＴ値を示すものであればよく、筋肉、脂肪等と同程度のＣＴ値を示すものに限定されない。また、試料３０３、試料３０４及び試料３０５は、物理的に分離していてもよく、あるいは標準試料３０全体が一体にされたものであってもよい。
【００４６】
第３実施形態に係るＣＴ画像処理方法では、まず、Ｘ線ＣＴ装置１１の撮影テーブル上に、被検体の横に並べて標準試料３０が載置される。このとき、Ｘ線ＣＴ装置１１の断層撮影面が、標準試料３０の軸方向（長手方向）と、ほぼ垂直になる向きに、標準試料３０が載置される。
【００４７】
この状態で、図３に示すフロー図において、第１実施形態と同様にして、ステップＳ１〜Ｓ３の処理により、ＣＴ画像データが取得され（ステップＳ１）、二値化画像データが生成され（ステップＳ２）、三次元画像データが生成される（ステップＳ３）。第３実施形態では、第１、第２実施形態の場合とは、ステップＳ２での処理が異なる。
【００４８】
ここで、図１０を用いて、ステップＳ２での二値化画像データ生成処理をフローチャートを用いて説明する。まず、ステップＳ３０１で、Ｘ線ＣＴ装置１１で得られたＣＴ画像データから、試料３０３において、材料３０１のＣＴ値Ｄ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０１}及び材料３０１で包囲された試料２０４のＣＴ値Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０１}と、試料３０４において、材料３０２のＣＴ値Ｄ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０２}及び材料３０２で包囲された試料２０４のＣＴ値Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}と、試料３０５において、材料３０２のＣＴ値Ｄ_{ｅ−ｌｏｗ−３０２}及び材料３０２で包囲された試料２０３のＣＴ値Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}と、骨のＣＴ値Ｄ_ｂｏｎｅと、骨の周囲にある筋肉等の組織のＣＴ値Ｄ_Ｓが取得される。この場合、例えば、Ｘ線ＣＴ装置１１の表示画面上に表示されている各試料、材料、及び骨の各ＣＴ画像を、ユーザーがマウス等のポインティング手段によって指定し、指定した画面上の位置のＣＴ値をＸ線ＣＴ装置１１に表示させて読み取る等の方法により、Ｄ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０１}、Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０１}、Ｄ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０２}、Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}、Ｄ_{ｅ−ｌｏｗ−３０２}、Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}、Ｄ_ｂｏｎｅ及びＤ_Ｓの各パラメータを取得する。
【００４９】
次に、ステップＳ３０２で、試料３０５に含まれる試料２０３について、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６と同様の手順で２つの円が１点で接触する状態の二値化画像が得られるＣＴ値の閾値がＢ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}として取得される。
【００５０】
次に、ステップＳ３０３で、試料３０４に含まれる試料２０４について、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６と同様の手順で２つの円が１点で接触する状態の二値化画像が得られるＣＴ値の閾値がＢ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}として取得される。
【００５１】
次に、ステップＳ３０４で、試料３０５から得られたＤ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}及びＢ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}と、試料３０４から得られたＤ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}及びＢ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}と、骨のＣＴ値Ｄ_ｂｏｎｅとから、ステップＳ２０４と同様にして、Ｂ_Ｙ＝Ｂ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}＋（Ｄ_ｂｏｎｅ−Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}）×｛（Ｂ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}−Ｂ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}）÷（Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}−Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}）｝として、閾値Ｂ_Ｙが算出される。この場合、試料３０４は試料２０４を材料３０２で包囲したものであり、試料３０５は試料２０３を材料３０２で包囲したものであるため、試料３０４と試料３０５の包囲材料は同じ材料となる。したがって、試料３０４から得られたＤ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}及びＢ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}と、試料３０５から得られたＤ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}及びＢ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}と、骨のＣＴ値Ｄ_ｂｏｎｅとから算出された閾値Ｂ_Ｙは、包囲材料３０２の影響が除外された値、すなわち骨の周囲にある筋肉等の組織が骨のＣＴ値に与える影響が加味されない値となる。
【００５２】
次に、ステップＳ３０５で、試料３０３に含まれる試料２０４について、ステップＳ１０１〜Ｓ１０６と同様の手順で２つの円が１点で接触する状態の二値化画像が得られるＣＴ値の閾値がＢ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０１}として取得される。
【００５３】
次に、ステップＳ３０６で、骨の周囲にある筋肉等の組織が骨のＣＴ値に与える影響を示す影響係数Ｅが、試料３０３から得られたＤ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０１}及びＢ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０１}と、試料３０４から得られたＤ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０２}及びＢ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}と、骨の周囲にある筋肉等の組織のＣＴ値Ｄ_Ｓとから、Ｅ＝１＋｛（Ｂ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}÷Ｂ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０１}）−１｝×｛（Ｄ_Ｓ−Ｄ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０１}）÷（Ｄ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０２}−Ｄ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０１}）｝として算出される。この場合、試料３０３は試料２０４を材料３０１で包囲したものであり、試料３０４は試料２０４を材料３０２で包囲したものであるため、試料３０３と試料３０４とは、包囲材料のみが異なる。したがって、試料３０３から得られたＤ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０１}及びＢ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０１}と、試料３０４から得られたＤ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０２}及びＢ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}と、骨の周囲にある筋肉等の組織のＣＴ値Ｄ_Ｓとから算出された影響係数Ｅは、包囲材料が試料２０４のＣＴ値に与える影響、すなわち骨の周囲にある筋肉等の組織が骨のＣＴ値に与える影響を示すものとなる。
【００５４】
次に、閾値Ｂ_Ｙと影響係数Ｅとの積が、被検体の骨の断面形状を取得するために適当なＣＴ値の閾値Ｂ_Ｚとして算出され（ステップＳ３０７）、ＣＴ画像処理装置１２により、Ｘ線ＣＴ装置１１で得られたＣＴ画像データがＢ_Ｚを閾値として二値化され、二値化画像データとして生成される（ステップＳ３０８）。
【００５５】
以上、ステップＳ３０１〜Ｓ３０８で、Ｄ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０１}、Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０１}、Ｄ_{ｅ−ｈｉｇｈ−３０２}、Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ−３０２}、Ｄ_{ｅ−ｌｏｗ−３０２}、Ｄ_{ａｐ−ｌｏｗ−３０２}、Ｄ_ｂｏｎｅ及びＤ_Ｓの各パラメータが取得され、被検体の骨のＣＴ値Ｄ_ｂｏｎｅに応じたＣＴ値の閾値Ｂ_Ｙが算出されると共に、骨の周囲にある筋肉等の組織が骨のＣＴ値に与える影響の程度が影響係数Ｅとして算出され、閾値Ｂ_Ｙと影響係数Ｅとの積Ｂ_Ｚを閾値として二値化画像データが生成される。
【００５６】
すなわち、被検体毎の骨の密度の違いと、骨の周囲にある筋肉等の組織が与える影響とを加味して骨の断面形状を取得するために適当な閾値Ｂ_Ｚが算出される結果、精度の高い骨の断面形状を表わす二値化画像データが生成される。
【００５７】
（１）なお、試料３０５の代りに、試料２０３を材料３０１で包囲した試料３０６（図示せず）を用いてもよい。この場合、閾値Ｂ_Ｙは、試料３０３と試料３０６（図示せず）とから得られた各パラメータを用いて算出され、影響係数Ｅは、試料３０３と試料３０４とから得られた各パラメータを用いて算出される。また、試料３０３の代りに、試料３０６（図示せず）を用いてもよい。この場合、閾値Ｂ_Ｙは、試料３０４と試料３０５とから得られた各パラメータを用いて算出され、影響係数Ｅは、試料３０６（図示せず）と試料３０５とから得られた各パラメータを用いて算出される。
【００５８】
（２）形状を取得する対象物は骨でなくてもよく、柱体１０１，２０１，２０２としては、例えば血管等の軟組織のＣＴ値に近い材料を用いてもよい。また、例えば血管等の軟組織の構造を模した標準試料を用いることにより、血管壁等の形状データを得るために適したＣＴ値の閾値を算出するようにしてもよい。具体的には、例えば、図１２（ａ）の外観斜視図、及び図１２（ｂ）の断面図で示されるように、例えば血管壁に近いＣＴ値を有するエポキシ樹脂等により、例えば一端が有底の筒からなる筒状容器４０１を構成し、この筒状容器４０１の中に、例えば血液等に近いＣＴ値を有する水や造影剤等からなる液体４０３を入れ、筒状容器４０１を蓋４０２で密閉して構成した柱体４０４を柱体１０１，２０１，２０２として用いてもよい。これにより、血管等の内腔の形状、例えば血管の狭窄や動脈硬化等の診断に適した形状データを得ることが可能になる。
【００５９】
（３）被検体は、人体でなくてもよく、柱体２０１及び柱体２０２としては、形状を取得する対象物にあわせて適宜、対象物のＣＴ値に近い材料を用いてもよい。また、当該対象物が、他の材料で包囲されている場合には、当該包囲している材料にあわせて適宜、当該包囲している材料のＣＴ値に近いものを、材料３０２及び材料３０１として用いてもよい。
【００６０】
（４）２つの円が１点で接触する状態の二値化画像が得られるＣＴ値の閾値を、骨の断面形状を取得するために適当なＣＴ値の閾値として設定する例を示したが、当該二値化画像データから、三次元画像処理装置１５が表示部１６に三次元画像を表示し、表示された三次元画像が２つの柱体１０１が平行かつ直線で接触している状態の画像（図１１（ｂ））が得られるＣＴ値の閾値を、骨の断面形状を取得するために適当なＣＴ値の閾値として設定してもよい。
【００６１】
この場合、表示部１６に表示された三次元画像が２つの柱体１０１が分離した画像（図１１（ａ））であった場合は、ユーザーが操作部１３を操作してＣＴ値の閾値をより小さい値に変更し、表示部１６に表示された三次元画像が２つの柱体１０１が重なって繋がった形の画像（図１１（ｃ））であった場合は、ユーザーが操作部１３を操作してＣＴ値の閾値をより大きい値に変更することにより、ＣＴ値の閾値を適当な値に設定することができる。
【００６２】
（５）柱体２０１及び柱体２０２の長さは、例えば被検体の長さや、Ｘ線ＣＴ装置１１の撮影テーブルの長さと同程度のものとしてもよい。この場合、被検体から得られたＣＴ画像には、常に標準試料の画像が含まれるので、撮影した画像毎にＣＴ値の閾値を算出することが可能となり、より正確な形状データを得ることが可能となる。
【００６３】
（６）Ｘ線ＣＴ装置１１に代えて、ＣＴ（コンピュータ断層撮影）装置の一種であるＭＲＩ（ＭａｇｎｅｔｉｃＲｅｓｏｒｎａｎｃｅＩｍａｇｉｎｇ）装置を用いてもよい。
【００６４】
（７）標準試料から得られた画像の歪みを計測し、被検体から得られた画像についてその歪みを補正してもよい。これにより、ＭＲＩ装置による画像の歪みを補正してより正確な被検体の形状データを得ることが可能となる。
【００６５】
（８）三次元画像処理装置１５を用いて二値化画像データから三次元画像を表示する例を示したが、二次元画像を表示するようにしてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、対象物から取得されたＣＴ画像を二値化して前記対象物の形状を表わす二値化画像を取得する際に、視覚によって認識が容易な、前記互いに接触した試料体の断面が一点で接触した状態の二値化画像を得ることができる。
【００６７】
請求項２に記載の発明によれば、対象物から取得されたＣＴ画像を二値化して前記対象物の形状を表わす二値化画像を取得する際に、視覚によって認識が容易な、円が互いに接触した試料体の断面が一点で接触した状態の二値化画像を得ることができる。
【００６８】
請求項３に記載の発明によれば、前記試料体から、前記対象物とほぼ同じＣＴ値を示すＣＴ画像を得ることができる。
【００６９】
請求項４に記載の発明によれば、前記対象物は骨であり、前記試料体は骨に近い成分であるハイドロキシアパタイトから構成されるので、前記対象物とほぼ同じＣＴ値を示すＣＴ画像を得ることができる。
【００７０】
請求項５に記載の発明によれば、前記試料体から、前記対象物よりも小さいＣＴ値を示すＣＴ画像と、前記対象物よりも大きいＣＴ値を示すＣＴ画像とが得られる。
【００７１】
請求項６に記載の発明によれば、前記二つの低ＣＴ値の試料が前記第１の材料で包囲された状態の断面のＣＴ画像と、前記二つの高ＣＴ値の試料が前記第１の材料で包囲された状態の断面のＣＴ画像と、前記低ＣＴ値試料体及び前記高ＣＴ値試料体のうちいずれかの試料体が二つ前記第１の材料と異なるＣＴ値を持つ前記第２の材料で包囲された状態の断面のＣＴ画像とが得られる。
【００７２】
請求項７に記載の発明によれば、前記第１の材料及び前記第２の材料は、密度が異なるエポキシ樹脂で構成されるので、互いに異なったＣＴ値を示すＣＴ画像を得ることができる。
【００７３】
請求項８に記載の発明によれば、前記二値化に用いる閾値を設定するために用いられる二値化画像は、視覚によって認識が容易であるため、精度よく閾値が設定可能となると共に、前記対象物の形状を高い精度で表わした二値化画像を得ることができる。
【００７４】
請求項９に記載の発明によれば、前記対象物のＣＴ値に対応して前記第３の閾値が算出されるので、前記対象物の形状を高い精度で表わした二値化画像を得ることができる。
【００７５】
請求項１０に記載の発明によれば、前記対象物のＣＴ値と、前記対象物を包囲する部分のＣＴ値とに対応して前記第７の閾値が算出されるので、前記対象物の形状を高い精度で表わした二値化画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るＣＴ画像処理方法に用いられる構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る標準試料１０の外観を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＣＴ画像処理方法のフロー図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るＣＴ画像処理方法のフロー図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る標準試料１０の二値化画像を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る標準試料２０の断面と、標準試料２０の二値化画像とを示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るＣＴ画像処理方法のフロー図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係るＤ_{ａｐ−ｌｏｗ}、Ｄ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}、Ｄ_ｂｏｎｅ（対象物のＣＴ値）、Ｂ_{ａｐ−ｌｏｗ}（第１の閾値）、Ｂ_{ａｐ−ｈｉｇｈ}（第２の閾値）及びＢ_Ｘ（第３の閾値）の各パラメータの関係を表わすグラフである。
【図９】本発明の第３実施形態に係る標準試料３０の断面を示す図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係るＣＴ画像処理方法のフロー図である。
【図１１】本発明の一実施形態に係る標準試料１０の三次元画像を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態に係る試料体の一例を示す図である。
【符号の説明】
１０，２０，３０標準試料
１１Ｘ線ＣＴ装置
１２ＣＴ画像処理装置
１３操作部
１４表示部
１５三次元画像処理装置
１６表示部
１０１柱体（試料体）
２０１柱体（低ＣＴ値試料体）
２０２柱体（高ＣＴ値試料体）
２０３試料
２０４試料
３０１材料（第２の材料）
３０２材料（第１の材料）
３０３試料（第３の試料体）
３０４試料（第２の試料体）
３０５試料（第１の試料体）
４０４柱体（試料体）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a CT image processing method capable of obtaining highly accurate shape data from a CT image and a standard sample for CT image processing.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, when performing a surgical operation, a three-dimensional image is generated using a CT image obtained from an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, and a surgical operation is performed based on the three-dimensional image. They perform preliminary simulations to plan the surgery and create implants to be implanted in bone defects. The X-ray CT apparatus utilizes the fact that the X-ray absorption coefficient differs depending on the type of living tissue, and a CT image representing a cross-sectional image of a human body from X-ray transmission data obtained by an X-ray detector arranged in an arc shape. Generate
[0003]
In this case, a CT value that determines the density of each pixel of the CT image is measured from the X-ray transmission data. Further, as a result of reflecting the X-ray absorption coefficient of the living tissue in the X-ray transmission data, different CT values are obtained depending on the type of the living tissue. Thereby, for example, by binarizing the density of the CT image using the CT value unique to the bone as a threshold, a binarized image representing the shape of the bone is generated, and a three-dimensional image of the bone is formed from the binarized image. Generating has been done.
[0004]
As a method of generating a three-dimensional image from a CT image, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-103793, a planning support device for spinal surgery, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-98897, a three-dimensional model creating device, are known. A three-dimensional image of a bone or the like is generated from the binarized image obtained as described above, and a simulation or a three-dimensional model is formed based on the three-dimensional image. As a method of generating a three-dimensional image from the binarized image, for example, by acquiring the data of the surface of the three-dimensional shape by joining the outline portions of a plurality of binarized images acquired while shifting the position, A method for generating an original image is known.
[0005]
However, since the CT value obtained by the measurement changes gradually near the surface of the bone, the size and shape of the binarized image are measured by the threshold of the CT value used to binarize the density of the CT image. It is different from the target bone. In addition, since the CT value fluctuates under the influence of the bone density, the living tissue surrounding the bone, or the operating voltage of the X-ray CT device, the threshold of the CT value is empirically adjusted by a doctor or a CT device operator. Thus, an appropriate binarized image is obtained.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, since the threshold value of the CT value is adjusted based on the experience of the operator of the CT apparatus or the like, the accuracy and the accuracy of the size and shape of the bone represented by the binarized image are not always constant. The size and shape of the bone to be measured may not be accurately reflected on the three-dimensional image generated from the binarized image. As a result, simulation of surgery based on the three-dimensional image, production of implants, and the like are hindered.
[0007]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a CT image processing method and a standard sample for CT image processing capable of obtaining highly accurate shape data from a CT image.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, when a CT image whose image density is determined according to a CT value acquired from an object is binarized to acquire a binarized image representing the shape of the object, It has at least two or more sample bodies to be used, characterized in that it has a shape capable of contacting each other in at least one dimension or less and is made of a material having a predetermined CT value. .
[0009]
According to the first aspect of the present invention, at the time of binarizing a CT image acquired from an object and acquiring a binary image representing the shape of the object, the CT images contact each other in at least one dimension or less. At least two or more specimens made of a material having a possible shape and having a predetermined CT value are used. In this case, it is possible to obtain a binarized image in a state where the cross-sections of the mutually contacting sample bodies are in contact at one point, which can be easily visually recognized from the sample bodies that have contacted each other in at least one dimension. .
[0010]
According to a second aspect of the present invention, in the standard sample for CT image processing according to the first aspect, the sample body has a cylindrical shape. According to the invention described in claim 2, when the CT image acquired from the object is binarized to acquire a binarized image representing the shape of the object, the sample body has at least one dimension or less. A standard sample is used that has samples that are brought into contact with each other in dimension. In this case, a binarized image in which the circles are in contact with each other at one point, which can be easily recognized visually, is obtained.
[0011]
According to a third aspect of the present invention, in the standard sample for CT image processing according to the first or second aspect, the sample has substantially the same CT value as that of the object. . According to the third aspect of the present invention, since the sample has substantially the same CT value as the object, a CT image having substantially the same CT value as the object is obtained from the sample.
[0012]
According to a fourth aspect of the present invention, in the standard sample for CT image processing according to any one of the first to third aspects, the object is bone and the sample body is made of hydroxyapatite. . According to the fourth aspect of the present invention, the object is bone, and the sample is made of hydroxyapatite which is a component close to bone.
[0013]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the standard sample for CT image processing according to any one of the first to fourth aspects, wherein the two-dimensionally arranged CT samples which are one-dimensionally in contact with each other and have lower CT values than the object. It is characterized by comprising two low CT value specimens and two high CT value specimens which are arranged in one-dimensional contact with each other and exhibit a CT value higher than the object. According to the invention as set forth in claim 5, the standard sample includes two low CT value specimens each having a CT value lower than that of the target object, which are arranged in one-dimensional contact with each other, and the target sample includes Two high CT value samples exhibiting higher CT values than the object are included in one-dimensional contact with each other. In this case, a CT image showing a CT value smaller than the object and a CT image showing a CT value larger than the object are obtained.
[0014]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the standard sample for CT image processing according to the fifth aspect, wherein two low CT value specimens, which are arranged in one-dimensional contact with each other, are connected to the low CT value specimen and the low CT value specimen. A first sample body surrounded by a first material having a CT value different from that of the high CT value sample body and two high CT value sample bodies that are arranged in one-dimensional contact with each other are placed in the first sample. A second sample object surrounded by a material and one of the low CT value sample object and the high CT value sample object are one-dimensionally arranged in contact with each other and the first sample object is placed in the first sample object. And a third sample body surrounded by a second material having a different CT value from the first material. According to the invention described in claim 6, the two low CT value specimens and the two high CT value specimens are surrounded by the first material, and the low CT value specimen and the high CT value specimen are surrounded by the first material. Any one of the specimens is surrounded by a second material having a different CT value from the first material. In this case, a CT image of a cross section in a state in which the two low CT value samples are surrounded by the first material, and a cross section in a state in which the two high CT values are surrounded by the first material And a state in which one of the low CT value sample body and the high CT value sample body is surrounded by the second material having two different CT values from the first material. A CT image of the cross section is obtained.
[0015]
According to a seventh aspect of the present invention, in the standard sample for CT image processing according to the sixth aspect, the first material and the second material are epoxy resins having different densities from each other. . According to the seventh aspect of the present invention, since the first material and the second material are made of epoxy resins having different densities, CT images having different CT values can be obtained.
[0016]
A CT image processing method according to claim 8, wherein a CT image in which a contact cross section of two specimens constituting a standard sample for CT image processing according to any one of claims 1 to 4 can be observed on a monitor. A CT image of the object is acquired at the same time, and a boundary between the two sample bodies in the binarized CT image displayed on the monitor is obtained from the operation unit so as to be obtained as an image in a state where the boundary is in point or line contact. A threshold for binarizing a CT image is set, and the CT image of the object is binarized with the set threshold to generate a binarized image representing the shape of the object. According to the invention described in claim 8, the contact cross section of the two specimens constituting the standard sample for CT image processing according to any one of claims 1 to 4 acquired simultaneously can be observed on the monitor. A CT image obtained by binarizing a CT image and a CT image of an object is displayed on a monitor, and a boundary between the two specimens in the binarized CT image is in point or line contact. A threshold value for binarizing a CT image from the operation unit is set so as to be obtained as an image of the object. The CT image of the object is binarized with the set threshold value, and the binarization representing the shape of the object is performed. An image is generated. In this case, the image in a state where the boundary between the two sample bodies is in point or line contact is easily recognizable visually, so that a threshold value can be set with high accuracy, and the shape of the object is represented with high accuracy. The resulting binarized image is obtained.
[0017]
A CT image processing method according to a ninth aspect of the present invention provides a CT image and two high CT value specimens in which a contact cross section of two low CT value specimens constituting the standard specimen according to claim 5 can be observed on a monitor. A CT image whose contact cross section is observable on a monitor and a CT image of an object are simultaneously acquired, and the boundary between the two low CT value specimens in the binarized CT image displayed on the monitor. Sets a first threshold value for binarizing a CT image from the operation unit so as to be obtained as an image in a state of point or line contact, and sets the two threshold values in the binarized CT image displayed on the monitor. Setting a second threshold for binarizing a CT image from the operation unit so as to obtain an image in a state where the boundary of the high CT value sample body is in point or line contact, and setting the first threshold and the second threshold A third threshold value corresponding to the CT value of the object is calculated from the relationship Is characterized in that to generate the binarized image a CT image of the object at a third threshold value which is the calculated by binarizing representing the shape of the object. According to the ninth aspect of the present invention, the threshold value obtained as a binarized image in a state where the contact section of the two low CT value specimens makes a point or line contact with the boundary of the specimens is the first threshold. And a threshold at which a contact cross section of the two high CT value specimens is obtained as a binarized image in a state where the boundary of the specimens is in point or line contact is set as a second threshold, and the first threshold is set as the first threshold. Is calculated as a third threshold value corresponding to the CT value of the object from the relationship between the threshold value and the second threshold value, and the CT image of the object is binarized by the calculated third threshold value. A binary image representing the shape of the object is generated. In this case, since the third threshold value is calculated in accordance with the CT value of the object, a binary image representing the shape of the object with high accuracy is obtained.
[0018]
A CT image processing method according to claim 10, wherein a CT image of the standard sample according to claim 6 or 7, wherein a contact cross section of two sample bodies of the first sample body can be observed on a monitor. And a CT image in which a contact cross section of two sample bodies of the second sample body can be observed on a monitor, and a contact image of two contact bodies of the third sample body which can be observed on a monitor A CT image and a CT image of an object are simultaneously acquired, and the boundary between the two sample bodies of the first sample body in the binarized CT image displayed on the monitor is in point or line contact. A fourth threshold value for binarizing a CT image from the operation unit to be obtained as an image of a state is set, and a second threshold value of the second sample in the binarized CT image displayed on the monitor is set. Obtained as an image in which the boundary between two specimens is in point or line contact. A fifth threshold for binarizing the CT image from the operation unit is set as much as possible, and a boundary between the two specimens of the third specimen in the binarized CT image displayed on the monitor Sets a sixth threshold for binarizing a CT image from the operation unit so that the image can be obtained as an image in a state of point or line contact, and sets the fourth threshold, the fifth threshold, and the sixth threshold. Calculating a seventh threshold value corresponding to the CT value of the object and the CT value of the portion surrounding the object from the relationship, binarizing the CT image of the object with the calculated seventh threshold value, It is characterized in that a binarized image representing the shape of the object is generated. According to the tenth aspect of the present invention, the boundary between the two sample bodies of the first sample body in the binarized CT image displayed on the monitor is in an image in a state of point or line contact. A fourth threshold for binarizing the CT image to be obtained is set from the operation unit, and a boundary between the two specimens of the second specimen in the binarized CT image displayed on the monitor A fifth threshold value for binarizing the CT image is set from the operation unit so that the CT image can be obtained as an image in a state of point or line contact, and the third threshold value in the binarized CT image displayed on the monitor is set. A sixth threshold for binarizing the CT image is set from the operation unit so that a boundary between two sample bodies of the sample body can be obtained as an image in a state of point or line contact, and the fourth threshold value and the fifth threshold value are set. The CT value of the object from the relationship between the threshold value and the sixth threshold value And a seventh threshold value corresponding to a CT value of a portion surrounding the object is calculated, and the CT image of the object is binarized with the calculated seventh threshold value to represent the shape of the object. A binarized image is generated. In this case, since the seventh threshold value is calculated corresponding to the CT value of the object and the CT value of a portion surrounding the object, a binary value representing the shape of the object with high accuracy The resulting image is obtained.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0020]
(1st Embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of a processing apparatus that performs a CT image processing method according to the present invention.
In FIG. 1, an X-ray CT apparatus 11 captures a subject to obtain CT image data, and outputs the obtained CT image data to a CT image processing apparatus 12.
[0021]
The CT image processing device 12 includes, for example, a computer or the like suitable for image processing, and binarizes CT image data obtained by the X-ray CT device 11 using a threshold value input by the user using the operation unit 13. Generate a binarized image. Further, the CT image processing device 12 outputs the generated binarized image data to the display unit 14 to display the binarized image. Note that the CT image processing apparatus 12 is not a separate apparatus from the X-ray CT apparatus 11, but may be an integrated body in which the X-ray CT apparatus 11 also functions as the CT image processing apparatus 12.
[0022]
The operation unit 13 includes, for example, a keyboard, a mouse, and a dial, and can input a threshold value for binarizing a CT image by a user's operation. The display unit 14 includes a CRT (cathode ray tube) or the like, and displays a binarized image obtained by the CT image processing device 12.
[0023]
The three-dimensional image processing device 15 includes, for example, a computer or the like suitable for image processing, and generates three-dimensional image data of the subject from the binarized image data generated by the CT image processing device 12 and displays the display unit. 16 to display a three-dimensional image. In addition, the three-dimensional image processing device 15 can output the generated three-dimensional image data to a known planning support device that simulates a surgical operation, a three-dimensional model creation device that creates an implant, and the like. Has become.
[0024]
FIG. 2 is a diagram showing the appearance of the standard sample 10 according to one embodiment of the present invention. The standard sample 10 shown in FIG. 2 is configured such that two pillars 101 abut one-dimensionally, that is, parallel and straight. The column 101 has a predetermined diameter and length, preferably a shape close to a bone. Here, the column 101 has a cylindrical shape with a diameter of 10 mm and a length of 50 mm, and is made of hydroxyapatite having a uniform density. Hydroxyapatite is a component close to bone, and its density can be changed depending on the firing temperature at which the column 101 is manufactured. In this case, the column 101 has a density close to the density of the cortical bone in the surface layer where the bone is highest. Thus, when the column 101 is photographed by the X-ray CT apparatus 11, it is possible to obtain almost the same CT value as when the cortical bone is photographed.
[0025]
The standard sample 10 only needs to be abutted so that the two pillars 101 are in one-dimensional contact with each other. For example, the pillar 101 has a shape of a square pillar, a triangular pillar, or the like. The sample 10 may be in contact with the pillars 101 having these shapes so as to contact in parallel and in a straight line. Further, the two pillars 101 may have different thicknesses. Alternatively, it may be a sphere and a point contact (0-dimensional contact).
[0026]
FIG. 3 is a flowchart of a CT image processing method according to an embodiment of the present invention. First, the standard sample 10 is placed on the imaging table of the X-ray CT apparatus 11 side by side with the subject. At this time, the standard sample 10 is placed so that the tomographic plane of the X-ray CT apparatus 11 is substantially perpendicular to the axial direction (longitudinal direction) of the standard sample 10. In the present embodiment, the subject is assumed to be a human body.
[0027]
In this state, in step S1, a CT image of the subject and the standard sample 10 are simultaneously taken by the X-ray CT apparatus 11, and the acquired CT image data is taken into the CT image processing apparatus 12. Next, in step S2, the CT image processing device 12 generates binarized image data from the captured CT image data.
[0028]
Here, the binarized image data generation process in step S2 will be described with reference to a flowchart in FIG. First, a threshold value of a CT value, which is an initial value, is input by the user operating the operation unit 13 (step S101). As the threshold value of the CT value in this case, for example, a standard CT value of bone is used. Next, the CT image processing device 12 binarizes the CT image data with the threshold of the CT value obtained by the operation unit 13 to generate binarized image data (step S102), and generates the generated binarized image data. The image data is output to the display unit 14, and a binarized image representing the cross-sectional shape of the subject and the standard sample 10 is displayed (Step S103).
[0029]
FIG. 5 is a diagram illustrating a binarized image of the standard sample 10 displayed on the display unit 14.
If the threshold value of the CT value used for binarization is too large, the cross-sectional shape of the column 101 is displayed smaller than the actual one as shown in FIG. Is displayed as an image separated into two circles. In this case, since the columnar body 101 has a density close to the density of cortical bone, the binarized image of the cross-sectional shape of the subject's bone displayed on the display unit 14 is also smaller than the actual cross-sectional shape of the bone. It is displayed small. When the threshold value of the CT value used for binarization is too small, the cross-sectional shape of the column 101 is displayed larger than the actual one as shown in FIG. The sectional shape is displayed as an image in which two circles overlap and are connected. In this case, similarly, the binarized image of the cross-sectional shape of the bone of the subject displayed on the display unit 14 is displayed larger than the actual cross-sectional shape of the bone.
[0030]
When the threshold value of the CT value used for the binarization is an appropriate value for acquiring the cross-sectional shape of the bone of the subject, as shown in FIG. The cross-sectional shape is displayed as an image in a state where two circles touch at one point. In this case, the binarized image of the cross-sectional shape of the bone of the subject displayed on the display unit 14 is displayed in a size substantially equal to the actual cross-sectional shape of the bone.
[0031]
Next, in step S104, whether or not the binarized image of the cross-sectional shape of the standard sample 10 displayed on the display unit 14 is an image in which two circles are in contact at one point (FIG. 5B). Is determined by the user, if the image is in a state of contact at one point, the process proceeds to step S106 to determine a threshold value and obtain binary image data, and if the image is not in a state of contact at one point Then, the process proceeds to step S105 to further change the threshold.
[0032]
Next, in step S105, when the cross-sectional shape of the standard sample 10 displayed on the display unit 14 is an image separated into two circles (FIG. 5A), the user operates the operation unit 13 to operate. , The threshold value of the CT value is changed to a smaller value. On the other hand, when the cross-sectional shape of the standard sample 10 displayed on the display unit 14 is an image in which two circles are overlapped and connected (FIG. 5A), the user operates the operation unit 13 to Change the CT value threshold to a larger value. Then, the procedure of steps S102 to S105 is repeated again, and when an image (FIG. 5B) in a state where the two circles touch at one point is obtained, the threshold of the CT value at that time is set to the bone of the subject. The CT value threshold value is determined as an appropriate value for acquiring the cross-sectional shape of (1), and the binary image data at that time is acquired (step S106).
[0033]
As described above, in Steps S101 to S105, the standard sample 10 composed of hydroxyapatite having a uniform density shows almost the same CT value as that of the cortical bone. Is set to an appropriate value, it is possible to set a CT value threshold suitable for acquiring the cross-sectional shape of the bone. In addition, since the standard sample 10 is configured so that the two pillars 101 are in contact with each other so as to be in contact with each other in parallel and in a straight line, when the threshold value of the CT value is an appropriate value, two circles contact at one point. 5 (b) is obtained, and the state in which the threshold value of the CT value has become an appropriate value can be detected visually clearly, without being affected by the experience of the CT apparatus operator. Binary image data representing a highly accurate cross-sectional shape of a bone can be generated.
[0034]
Returning to FIG. 3, next, in step S3, the three-dimensional image processing device 15 generates three-dimensional image data of the subject from the binarized image data obtained by the CT image processing device 12, and displays the display unit. 16 displays a three-dimensional image. In this case, since three-dimensional image data is generated from the binarized image data representing the highly accurate cross-sectional shape of the bone, highly accurate three-dimensional image data can be obtained. Therefore, the three-dimensional image of the bone is displayed on the display unit 16 with high accuracy. In addition, by using the three-dimensional image data obtained by the three-dimensional image processing device 15, it is possible to improve the accuracy of the operation simulation, the preparation of the implant, and the like.
[0035]
(2nd Embodiment)
FIG. 6A is a diagram illustrating a cross section of the standard sample 20 according to the second embodiment of the present invention. The standard sample 20 shown in FIG. 6A has a low CT value sample 203 in which two pillars 201 having a CT value smaller than that of the bone come into contact in parallel and in a straight line, and a larger sample than the bone. It is composed of a high CT value sample 204 in which two pillars 202 exhibiting CT values are in contact with each other so as to contact in parallel and in a straight line. Note that the sample 203 and the sample 204 may be physically separated from each other, or the whole of the standard sample 20 is integrated by a method such as surrounding the whole of the standard sample 20 with a material whose CT value is almost zero. It may be something.
[0036]
The column 201 and the column 202 are, for example, cylindrical with a diameter of 10 mm and a length of 50 mm, and are each made of hydroxyapatite having a uniform density. In this case, the column 201 is made of hydroxyapatite having a lower density than bone. Further, the pillar 202 is made of hydroxyapatite having a higher density than bone.
[0037]
In the CT image processing method according to the second embodiment, first, the standard sample 20 is placed on the imaging table of the X-ray CT apparatus 11 side by side with the subject. At this time, the standard sample 20 is placed so that the tomographic plane of the X-ray CT apparatus 11 is substantially perpendicular to the axial direction (longitudinal direction) of the standard sample 20.
[0038]
In this state, in the flowchart shown in FIG. 3, similarly to the first embodiment, the CT image data is acquired by the processing of steps S1 to S3 (step S1), and the binary image data is generated (step S1). S2), three-dimensional image data is generated (step S3). In the second embodiment, the processing in step S2 is different from that of the first embodiment.
[0039]
Here, the binarized image data generation processing in step S2 will be described using a flowchart with reference to FIG. First, in step S201, the CT value D of the sample 203 is obtained from the CT image data obtained by the X-ray CT apparatus 11. _ap-low , CT value D of sample 204 _ap-high , And bone CT value D _bone Is obtained. In this case, for example, the user designates each of the CT images of the sample 203, the sample 204, and the bone displayed on the display screen of the X-ray CT apparatus 11 by a pointing device such as a mouse, and the position of the designated position on the screen is designated. The method of displaying the CT value on the X-ray CT apparatus 11 and reading it out, for example, _ap-low , D _ap-high , And D _bone To get.
[0040]
Next, in step S202, for the sample 203, the threshold value of the CT value at which a binary image in which two circles are in contact at one point is obtained by the same procedure as in steps S101 to S106 is B _ap-low Is obtained as FIG. 6B shows a binarized image 205 of the sample 204 and a binarized image 206 of the sample 203 obtained at this time.
[0041]
Next, in step S203, for the sample 204, the threshold value of the CT value at which a binary image in which two circles are in contact at one point is obtained by the same procedure as in steps S101 to S106 is B _ap-high Is obtained as FIG. 6C shows a binarized image 205 of the sample 204 and a binarized image 206 of the sample 203 obtained at this time.
[0042]
Next, in step S204, D _ap-low , D _ap-high , D _bone , B _ap-low , And B _ap-high The threshold value B of the CT value appropriate for obtaining the cross-sectional shape of the bone of the subject _X Is calculated. FIG. _ap-low , D _ap-high , D _bone , B _ap-low , B _ap-high And B _X 5 is a graph showing the relationship between the respective parameters. From the relationship between the parameters shown in FIG. _X = B _ap-low + (D _bone -D _ap-low ) × ｛(B _ap-high -B _ap-low ) ÷ (D _ap-high -D _ap-low ) As｝, the threshold B _X Is calculated. Then, in step S205, the CT image data obtained by the X-ray CT _X Is used as a threshold to generate binarized image data.
[0043]
As described above, in steps S201 to S205, D _ap-low , D _ap-high , D _bone , B _ap-low , And B _ap-high Are obtained, and the obtained CT value D of the bone of the subject is obtained. _bone CT value threshold B according to _X Is calculated and binarized image data is generated, so that an appropriate threshold value B for acquiring the cross-sectional shape of the bone according to the difference in the density of the bone for each subject is obtained. _X As a result, binarized image data representing a highly accurate cross-sectional shape of a bone is generated without being affected by individual differences in bone density or the like.
[0044]
(Third embodiment)
FIG. 9 is a diagram showing a cross section of a standard sample 30 according to the third embodiment of the present invention.
The standard sample 30 illustrated in FIG. 9 includes a sample 303 in which a sample 204 is surrounded by a material 301 having a CT value comparable to that of, for example, muscle, and a sample 204 that is surrounded by a material 302 having a CT value similar to that of fat, for example. And a sample 305 in which the sample 203 is surrounded by the material 302.
[0045]
As the material 301, for example, a high-density epoxy resin whose density has been adjusted so as to exhibit a CT value comparable to that of muscle or the like can be used. Further, as the material 302, for example, a low-density epoxy resin whose density has been adjusted so as to exhibit a CT value comparable to that of fat or the like can be used. The material 301 and the material 302 only need to have a relationship in which the CT value of the material 301 is larger than the CT value of the material 302 and show a CT value different from those of the samples 203 and 204. However, the present invention is not limited to those showing the same CT value as fat, etc. In addition, the sample 303, the sample 304, and the sample 305 may be physically separated, or the entirety of the standard sample 30 may be integrated.
[0046]
In the CT image processing method according to the third embodiment, first, the standard sample 30 is placed on the imaging table of the X-ray CT apparatus 11 side by side with the subject. At this time, the standard sample 30 is placed so that the tomographic surface of the X-ray CT apparatus 11 is substantially perpendicular to the axial direction (longitudinal direction) of the standard sample 30.
[0047]
In this state, in the flowchart shown in FIG. 3, similarly to the first embodiment, the CT image data is acquired by the processing of steps S1 to S3 (step S1), and the binary image data is generated (step S1). S2), three-dimensional image data is generated (step S3). In the third embodiment, the processing in step S2 is different from the case of the first and second embodiments.
[0048]
Here, the binarized image data generation processing in step S2 will be described with reference to a flowchart in FIG. First, in step S301, the CT value D of the material 301 in the sample 303 is calculated from the CT image data obtained by the X-ray CT apparatus 11. _e-high-301 Value D of the sample 204 surrounded by the material 301 and _ap-high-301 And the CT value D of the material 302 in the sample 304 _e-high-302 Value D of the sample 204 surrounded with the material 302 _ap-high-302 And the CT value D of the material 302 in the sample 305 _e-low-302 And the CT value D of the sample 203 surrounded by the material 302 _ap-low-302 And the CT value D of the bone _bone And CT value D of tissue such as muscle around bone _S Is obtained. In this case, for example, the user specifies each CT image of the sample, the material, and the bone displayed on the display screen of the X-ray CT apparatus 11 using a pointing device such as a mouse, and displays the position on the specified screen. The method of displaying the CT value on the X-ray CT apparatus 11 and reading it out, _e-high-301 , D _ap-high-301 , D _e-high-302 , D _ap-high-302 , D _e-low-302 , D _ap-low-302 , D _bone And D _S Get each parameter of.
[0049]
Next, in step S302, with respect to the sample 203 included in the sample 305, the threshold value of the CT value at which a binary image in which two circles are in contact at one point is obtained by the same procedure as in steps S101 to S106 is B _ap-low-302 Is obtained as
[0050]
Next, in step S303, for the sample 204 included in the sample 304, the threshold value of the CT value at which a binary image in which two circles are in contact at one point is obtained in the same procedure as in steps S101 to S106 is B _ap-high-302 Is obtained as
[0051]
Next, in step S304, the D _ap-low-302 And B _ap-low-302 And D obtained from sample 304 _ap-high-302 And B _ap-high-302 And the CT value D of the bone _bone Therefore, as in step S204, B _Y = B _ap-low-302 + (D _bone -D _ap-low-302 ) × ｛(B _ap-high-302 -B _ap-low-302 ) ÷ (D _ap-high-302 -D _ap-low-302 ) As｝, the threshold B _Y Is calculated. In this case, since the sample 304 is obtained by surrounding the sample 204 with the material 302 and the sample 305 is obtained by surrounding the sample 203 with the material 302, the surrounding materials of the sample 304 and the sample 305 are the same. Therefore, the D obtained from sample 304 _ap-high-302 And B _ap-high-302 And D obtained from sample 305 _ap-low-302 And B _ap-low-302 And the CT value D of the bone _bone Threshold value B calculated from _Y Is a value from which the influence of the surrounding material 302 is excluded, that is, a value in which the influence of the tissue such as muscle around the bone on the CT value of the bone is not taken into account.
[0052]
Next, in step S305, for the sample 204 included in the sample 303, the threshold value of the CT value at which a binary image in which two circles are in contact at one point is obtained by the same procedure as in steps S101 to S106 is B _ap-high-301 Is obtained as
[0053]
Next, in step S306, the influence coefficient E indicating the influence of the tissue such as muscle around the bone on the CT value of the bone is obtained from the sample 303 obtained from the sample 303. _e-high-301 And B _ap-high-301 And D obtained from sample 304 _e-high-302 And B _ap-high-302 And CT value D of tissue such as muscle around bone _S From E = 1 + ｛(B _ap-high-302 ÷ B _ap-high-301 ) -1｝ × ｛(D _S -D _e-high-301 ) ÷ (D _e-high-302 -D _e-high-301 ) Calculated as｝. In this case, since the sample 303 is obtained by surrounding the sample 204 with the material 301 and the sample 304 is obtained by surrounding the sample 204 with the material 302, only the surrounding material differs between the sample 303 and the sample 304. Therefore, D obtained from sample 303 _e-high-301 And B _ap-high-301 And D obtained from sample 304 _e-high-302 And B _ap-high-302 And CT value D of tissue such as muscle around bone _S The influence coefficient E calculated from the above indicates the effect of the surrounding material on the CT value of the sample 204, that is, the effect of tissue such as muscle around the bone on the CT value of the bone.
[0054]
Next, the threshold B _Y Is a threshold value B of a CT value suitable for obtaining the cross-sectional shape of the bone of the subject. _Z (Step S307), and CT image data obtained by the X-ray CT _Z Is used as a threshold to generate binarized image data (step S308).
[0055]
As described above, in steps S301 to S308, D _e-high-301 , D _ap-high-301 , D _e-high-302 , D _ap-high-302 , D _e-low-302 , D _ap-low-302 , D _bone And D _S Are obtained, and the CT value D of the bone of the subject is obtained. _bone CT value threshold B according to _Y Is calculated, and the degree of influence of the tissue such as muscle around the bone on the CT value of the bone is calculated as an influence coefficient E, and the threshold value B is calculated. _Y B of the influence coefficient E _Z Is used as a threshold to generate binary image data.
[0056]
That is, an appropriate threshold value B for acquiring the cross-sectional shape of the bone in consideration of the difference in the bone density between the subjects and the influence of the tissue such as muscle surrounding the bone. _Z Is calculated, binarized image data representing a highly accurate cross-sectional shape of the bone is generated.
[0057]
(1) Instead of the sample 305, a sample 306 (not shown) in which the sample 203 is surrounded by the material 301 may be used. In this case, the threshold B _Y Is calculated using each parameter obtained from the sample 303 and the sample 306 (not shown), and the influence coefficient E is calculated using each parameter obtained from the sample 303 and the sample 304. Further, instead of the sample 303, a sample 306 (not shown) may be used. In this case, the threshold B _Y Is calculated using each parameter obtained from the sample 304 and the sample 305, and the influence coefficient E is calculated using each parameter obtained from the sample 306 (not shown) and the sample 305.
[0058]
(2) The object whose shape is to be acquired may not be a bone, and the pillars 101, 201, and 202 may be made of a material having a CT value close to that of a soft tissue such as a blood vessel. Further, for example, a threshold value of a CT value suitable for obtaining shape data of a blood vessel wall or the like may be calculated by using a standard sample imitating the structure of a soft tissue such as a blood vessel. Specifically, for example, as shown in the external perspective view of FIG. 12A and the cross-sectional view of FIG. 12B, for example, one end is made of an epoxy resin having a CT value close to the blood vessel wall. A cylindrical container 401 composed of a bottom cylinder is formed, and a liquid 403 composed of, for example, water or a contrast agent having a CT value close to that of blood or the like is placed in the cylindrical container 401. The pillars 404 that are hermetically sealed may be used as the pillars 101, 201, and 202. This makes it possible to obtain shape data suitable for diagnosis of the shape of a lumen such as a blood vessel, for example, stenosis of a blood vessel or arteriosclerosis.
[0059]
(3) The subject does not have to be a human body, and the column 201 and the column 202 may be made of a material close to the CT value of the object as appropriate for the object whose shape is to be acquired. When the target object is surrounded by another material, materials close to the CT value of the surrounding material are appropriately designated as the material 302 and the material 301 in accordance with the surrounding material. May be used.
[0060]
(4) An example has been described in which the threshold of the CT value at which a binarized image in which two circles are in contact at one point is obtained is set as a threshold of an appropriate CT value to acquire the cross-sectional shape of the bone. From the binarized image data, the three-dimensional image processing device 15 displays a three-dimensional image on the display unit 16, and the displayed three-dimensional image is in a state where the two pillars 101 are in parallel and in a straight line. The threshold of the CT value at which the image (FIG. 11B) is obtained may be set as a threshold of the CT value suitable for acquiring the cross-sectional shape of the bone.
[0061]
In this case, if the three-dimensional image displayed on the display unit 16 is an image in which the two pillars 101 are separated (FIG. 11A), the user operates the operation unit 13 to set the CT value threshold. If the value is changed to a smaller value and the three-dimensional image displayed on the display unit 16 is an image in which two pillars 101 are overlapped and connected (FIG. 11C), the user operates the operation unit 13. By changing the threshold value of the CT value to a larger value by operating, the threshold value of the CT value can be set to an appropriate value.
[0062]
(5) The length of the column 201 and the column 202 may be, for example, about the same as the length of the subject or the length of the imaging table of the X-ray CT apparatus 11. In this case, since the CT image obtained from the subject always includes the image of the standard sample, it is possible to calculate the threshold value of the CT value for each captured image, and obtain more accurate shape data. It becomes possible.
[0063]
(6) Instead of the X-ray CT apparatus 11, an MRI (Magnetic Resource Imaging) apparatus, which is a kind of CT (Computed Tomography) apparatus, may be used.
[0064]
(7) The distortion of the image obtained from the standard sample may be measured, and the distortion may be corrected for the image obtained from the subject. This makes it possible to correct image distortion by the MRI apparatus and obtain more accurate shape data of the subject.
[0065]
(8) The example in which the three-dimensional image is displayed from the binarized image data using the three-dimensional image processing device 15 has been described, but the two-dimensional image may be displayed.
[0066]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, when binarizing a CT image acquired from an object to acquire a binarized image representing the shape of the object, the CT images are easily recognized visually. It is possible to obtain a binarized image in a state where the cross section of the contacted sample body is in contact at one point.
[0067]
According to the invention described in claim 2, when a CT image acquired from an object is binarized to acquire a binarized image representing the shape of the object, a circle that is easily recognized visually is used. It is possible to obtain a binarized image in a state where the cross sections of the sample bodies in contact with each other are in contact at one point.
[0068]
According to the third aspect of the present invention, a CT image having substantially the same CT value as that of the target object can be obtained from the sample body.
[0069]
According to the invention described in claim 4, the object is bone, and the sample body is composed of hydroxyapatite which is a component close to the bone. Therefore, a CT image showing almost the same CT value as the object is obtained. Obtainable.
[0070]
According to the fifth aspect of the present invention, a CT image showing a CT value smaller than the object and a CT image showing a CT value larger than the object are obtained from the sample body.
[0071]
According to the invention described in claim 6, a CT image of a cross section in a state where the two low CT value samples are surrounded by the first material, and the two high CT value samples are the first CT material. A CT image of a cross section surrounded by a material, and wherein the second one of the low CT value sample and the high CT value sample has two different CT values from the first material. And a CT image of a cross section in a state surrounded by the above material.
[0072]
According to the seventh aspect of the present invention, the first material and the second material are made of epoxy resins having different densities, so that CT images having mutually different CT values can be obtained.
[0073]
According to the invention described in claim 8, the binarized image used to set the threshold used for the binarization is easy to recognize visually, so that the threshold can be set with high accuracy. A binary image representing the shape of the object with high precision can be obtained.
[0074]
According to the ninth aspect of the present invention, the third threshold value is calculated in accordance with the CT value of the object, so that a binary image representing the shape of the object with high accuracy is obtained. Can be.
[0075]
According to the tenth aspect, the seventh threshold value is calculated in accordance with the CT value of the object and the CT value of a portion surrounding the object, so that the shape of the object is obtained. Can be obtained with high accuracy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration used in a CT image processing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an appearance of a standard sample 10 according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart of a CT image processing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart of a CT image processing method according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a binarized image of a standard sample 10 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a cross section of a standard sample 20 and a binarized image of the standard sample 20 according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a flowchart of a CT image processing method according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 shows D according to a second embodiment of the present invention. _ap-low , D _ap-high , D _bone (CT value of object), B _ap-low (First threshold), B _ap-high (Second threshold) and B _X It is a graph showing the relationship of each parameter of (3rd threshold value).
FIG. 9 is a view showing a cross section of a standard sample 30 according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a flowchart of a CT image processing method according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a three-dimensional image of the standard sample 10 according to one embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram illustrating an example of a sample according to an embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
10,20,30 standard sample
11 X-ray CT system
12 CT image processing device
13 Operation section
14 Display
15 3D image processing device
16 Display
101 Column (sample)
201 Column (low CT value sample)
202 Column (High CT value sample)
203 samples
204 samples
301 material (second material)
302 material (first material)
303 sample (third sample body)
304 sample (second sample body)
305 sample (first sample body)
404 Column (sample)

Claims

At least two or more sample bodies used for binarizing a CT image whose image density is determined according to a CT value acquired from an object and acquiring a binary image representing the shape of the object A standard sample for CT image processing, comprising a material having a shape capable of contacting each other in at least one dimension or less and having a predetermined CT value.

The standard sample for CT image processing according to claim 1, wherein the sample body has a cylindrical shape.

The standard sample for CT image processing according to claim 1, wherein the sample body has a CT value that is substantially the same as the target object.

The standard sample for CT image processing according to any one of claims 1 to 3, wherein the object is bone, and the sample body is made of hydroxyapatite.

Two low CT value specimens that are one-dimensionally in contact with each other and have a lower CT value than the object, and two low CT value samples that are one-dimensionally in contact with each other and have a higher CT value than the object. The standard sample for CT image processing according to any one of claims 1 to 4, comprising: two high CT value samples.

A first low-CT-value sample, which is placed in one-dimensional contact with each other, is surrounded by a first material having a CT value different from the low-CT-value sample and the high-CT-value sample. A sample body, a second sample body surrounding two high CT value sample bodies, which are placed in one-dimensional contact with each other, with the first material; the low CT value sample body and the high CT value sample body; A third sample body, one of the sample bodies, one of which is arranged in one-dimensional contact with each other and surrounded by a second material having a CT value different from the first material; The standard sample for CT image processing according to claim 5, which is provided.

The standard sample for CT image processing according to claim 6, wherein the first material and the second material are epoxy resins having different densities from each other.

A contact cross section of two specimens constituting a standard sample for CT image processing according to any one of claims 1 to 4, simultaneously acquires a CT image observable on a monitor and a CT image of an object, and A threshold value for binarizing the CT image from the operation unit so that the boundary between the two sample bodies in the binarized CT image displayed on the monitor is obtained as an image in a state of point or line contact, A CT image processing method for binarizing a CT image of the object with the set threshold value to generate a binarized image representing a shape of the object.

A CT image in which a contact cross section of two low CT value specimens constituting the standard sample according to claim 5 can be observed on a monitor and a CT image in which a contact cross section of two high CT value specimens can be observed on a monitor. And the CT image of the object are simultaneously obtained, and the boundary between the two low CT value specimens in the binarized CT image displayed on the monitor is obtained as an image in a state where the boundary is in point or line contact. A first threshold value for binarizing the CT image from the operation unit is set so that the boundary between the two high CT value specimens in the binarized CT image displayed on the monitor is in point or line contact. A second threshold for binarizing a CT image from the operation unit so as to be obtained as an image in a state in which the CT value of the target object is obtained from the relationship between the first threshold and the second threshold Calculating a third threshold value, and calculating the third threshold value by using the calculated third threshold value. CT image processing method for generating a binarized image representing the shape of the object to the CT image by binarizing.

A CT image which constitutes the standard sample according to claim 6 or 7, wherein a contact cross section of two sample bodies of the first sample body can be observed on a monitor, and two CT images of the second sample body. Simultaneously, a CT image in which a contact cross section of a sample body can be observed on a monitor, a CT image in which a contact cross section of two sample bodies of the third sample body can be observed on a monitor, and a CT image of an object are simultaneously displayed. The CT from the operating unit is acquired and obtained as an image in which the boundary between the two specimens of the first specimen in the binarized CT image displayed on the monitor is in point or line contact. Setting a fourth threshold value for binarizing an image, and making a point or line contact between the boundaries of the two specimens of the second specimen in the binarized CT image displayed on the monitor; Binarize the CT image from the operation unit so that it can be obtained as an image A fifth threshold value is set to obtain an image in which the boundary between the two specimens of the third specimen in the binarized CT image displayed on the monitor is in point or line contact. A sixth threshold for binarizing the CT image from the operation unit is set, and the CT value of the target and the target are determined from the relationship between the fourth threshold, the fifth threshold, and the sixth threshold. A seventh threshold value corresponding to the CT value of the surrounding portion is calculated, and the CT image of the object is binarized using the calculated seventh threshold value to generate a binarized image representing the shape of the object. CT image processing method.