JP2004344243A - データ処理装置、放射線断層像撮像装置およびそれらの方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】高品質な断層像データを短時間で生成できる放射線断層像撮像装置を提供する。
【解決手段】被検対象領域の一部についての断層像画像データＩＭＰの標準偏差ＳＤを検出し、当該検出した標準偏差ＳＤがステップＳＴ１で設定した基準ＳＤに対して所定の範囲内にあるか否かを判断する（ＳＴ６）。そして、その判断結果を基に、被検対象領域全体についての画像再構成を行う（ＳＴ８）か、スムージング処理のパラメータの値を変更する（ＳＴ７）かを決定する。
【選択図】 図２
【解決手段】被検対象領域の一部についての断層像画像データＩＭＰの標準偏差ＳＤを検出し、当該検出した標準偏差ＳＤがステップＳＴ１で設定した基準ＳＤに対して所定の範囲内にあるか否かを判断する（ＳＴ６）。そして、その判断結果を基に、被検対象領域全体についての画像再構成を行う（ＳＴ８）か、スムージング処理のパラメータの値を変更する（ＳＴ７）かを決定する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体をスキャンして得られた投影データに基づいて各スライス面の断層像を再構成するデータ処理装置、放射線断層像撮像装置およびそれらの方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線断層像撮影装置としては、たとえば、放射線としてＸ線を利用するＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ） 装置が知られている。
Ｘ線ＣＴ装置は、放射線出射系・検出系、すなわちＸ線出射・検出系を被検体をはさんで相対向させた状態でＸ線を被検体に照射しながら被検体の周りで回転（スキャン（Ｓｃａｎ））させて、被検体の周囲の複数のビュー（ｖｉｅｗ）方向で被検体を透過したＸ線を検出系により検出し、それぞれＸ線による被検体の投影データを測定し、それら投影データを基に断層像画像（イメージ画像）を生成（再構成）するように構成されている。
上記検出系としては、例えば、放射線出射系と共に被検体に対して相対移動し当該相対移動の方向に直交する方向に配列された複数のＸ線検出素子を備えたＸ線検出器アレイが用いられる。
【０００３】
このようなＸ線ＣＴ装置は、例えば、低Ｘ線量で検査を行う場合に、腕下ろし検査における腕によるＸ線吸収に起因するストリークアーチファクトや肩部分の検査時に生じるストリークアーチファクトを低減するために、下記特許文献１に示すＡＡＲ（Ａｒｍ Ａｒｔｉｆａｃｔ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）が提案されている。
このＡＡＲは、Ｘ線検出器アレイを構成する複数のＸ線検出素子の素子検出データにスムージング処理による補正を施して上記断層像をぼかすことで、断層像画像の解像度を劣化させ、ストリークアーチファクトを低減している。
この場合に、上記ＡＡＲのスムージング処理に用いるパラメータが設定されると、そのパラメータを基に、被検対象領域全体の断層像データを生成する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１２８９６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の手法では、設定されたパラメータを基に上記ＡＡＲのスムージング処理を行った後、無条件に、被検体の被検対象領域全体についての断層像データを生成する。
そのため、最終的に生成された断層像データが、ノイズ成分が十分に低減されていなかったり、必要以上にぼかしが生じてしまったものである場合に、上記パラメータを補正し、その補正したパラメータを用いて、被検対象領域全てについて断層像データの生成処理を再度行う必要がある。その結果、適切な断層像データを得るまでに長時間を要してしまう場合があるという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高品質な断層像データを短時間で生成できるデータ処理装置、放射線断層像撮像装置およびそれらの方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第１の発明のデータ処理装置は、放射線を被検体に対して１回転以上連続的に照射し、前記被検体を透過した放射線の検出結果である第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成するデータ処理装置であて、前記断層像に生じるノイズに影響を及ぼす所定のパラメータを用いて、前記第１の投影データを補正して第２の投影データを生成する処理手段と、前記処理手段が生成した前記第２の投影データを基に断層像を生成する断層像生成手段と、前記被検体の被検対象領域のうち一部の領域について前記断層像生成手段が生成した部分断層像を基に、当該部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記所定のパラメータの値を変更するパラメータ値変更手段とを有する。
【０００８】
第１の発明のデータ処理装置の作用は以下のようになる。
先ず、処理手段が、前記断層像に生じるノイズに影響を及ぼす所定のパラメータを用いて、前記第１の投影データを補正して第２の投影データを生成する。
次に、断層像生成手段が、前記処理手段が生成した前記第２の投影データを基に断層像を生成する。
次に、パラメータ値変更手段が、前記被検体の被検対象領域のうち一部の領域について前記断層像生成手段が生成した部分断層像を基に、当該部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記所定のパラメータの値を変更する。
【０００９】
第２の発明の放射線断層像撮像装置は、放射線を被検体に対して１回転以上連続的に照射し、前記被検体を透過した放射線の検出結果である第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成する放射線断層像撮像装置であって、前記放射線の出射元および前記被検体を透過した放射線を検出する検出素子を有し、前記第１の投影データを生成する走査ガントリと、前記走査ガントリが生成した前記第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成するデータ処理装置とを有し、前記データ処理装置は、前記断層像に生じるノイズに影響を及ぼす所定のパラメータを用いて、前記走査ガントリが生成した前記第１の投影データを補正して第２の投影データを生成する処理手段と、前記処理手段が生成した前記第２の投影データを基に断層像を生成する断層像生成手段と、前記被検体の被検対象領域のうち一部の領域について前記断層像生成手段が生成した部分断層像を基に、当該部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記所定のパラメータの値を変更するパラメータ値変更手段とを有する。
【００１０】
第３の発明のデータ処理方法は、放射線を被検体に対して１回転以上連続的に照射し、前記被検体を透過した放射線の検出結果である第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成するデータ処理方法であって、前記断層像に生じるノイズに影響を及ぼす所定のパラメータを用いて、前記第１の投影データを補正して第２の投影データを生成する第１の工程と、前記第１の工程で生成した前記第２の投影データを基に、前記被検体の被検対象領域のうち一部の領域について部分断層像を生成する第２の工程と、前記第２の工程で生成した部分断層像を基に、当該部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記所定のパラメータの値を変更する第３の工程とを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係わるＸ線ＣＴ装置について説明する。
図１は本発明の実施形態に係わるＸ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック図である。
【００１２】
Ｘ線ＣＴ装置１は、図に示すように、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２およびデータ処理装置３を有している。
走査ガントリ２は、本発明の走査ガントリに対応し、データ処理装置３が本発明のデータ処理装置に対応している。
Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、超低線量ＣＴ胸部撮影などを行う。
【００１３】
［走査ガントリ２］
走査ガントリ２は、Ｘ線管１０（本発明の放射線出射元）から放射線を披検体１１に１回転以上連続して照射し、被検体１１を透過した放射線を、Ｘ線管１０と共に被検体１１に対して相対移動し当該相対移動の方向（図１中紙面垂直方向）に直交する方向（図１中左右方向）に配列された複数の放射線検出素子１２で構成される検出器アレイ１３で検出する。
検出器アレイ１３は、被検体１１を透過したＸ線を複数の放射線検出素子１２の各々が検出した素子検出データＳ１２で構成され所定の変換が施された第１の投影データＳ１３を生成し、これをデータ処理装置３に出力する。
走査ガントリ２は、Ｘ線管１０および検出器アレイ１３と、被検体１１とを相対的に図１に示す紙面垂直方向に移動させて、被検体１１の被検対象領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の全域を走査し、当該全域についての第１の投影データＳ１３を生成する。
【００１４】
［データ処理装置３］
データ処理装置３は、走査ガントリ２から入力した第１の投影データＳ１３をスムージング処理して第２の投影データＳ２２を生成し、第２の投影データＳ２２を基に画像再構成を行って断層像データを生成する。
データ処理装置３は、被検体１１の被検対象領域の一部について上記再構成により生成した断層像データＩＭＰが有するノイズ（標準偏差）が所定の基準を満たさないと判断すると、スムージング処理のパラメータを補正する。
また、データ処理装置３は、上記ノイズが所定の基準を満たしたと判断した後に、被検体１１の被検対象領域の全域について上記再構成を行って断層像データＩＭＡを生成する。
【００１５】
図１に示すように、データ処理装置３は、例えば、データ収集バッファ２１、スムージング処理部２２、再構成部２３、パラメータ値変更部２４、操作部２５、表示部２６およびホストコンピュータ２７を有する。
スムージング処理部２２が本発明の処理手段に対応し、再構成部２３が本発明の断層像生成手段に対応し、パラメータ値変更部２４が本発明のパラメータ値変更手段に対応している。
【００１６】
データ収集バッファ２１は、走査ガントリ２の検出器アレイ１３から入力した投影データＳ１３を記憶する。
スムージング処理部２２は、設定されたパラメータを基に、データ収集バッファ２１から読み出した投影データＳ１３をスムージング処理して第２の投影データＳ２２を生成し、これを再構成部２３に出力する。
スムージング処理部２２は、例えば、特開２００１−１２８９６３号公報に記載されているＡＡＲによりスムージング処理を行う。
すなわち、スムージング処理部２２は、第１の投影データＳ１３を構成する素子検出データが引き起こすア−チファクトを抑制するように、設定されたパラメータ（断層像に生じるノイズに影響を及ぼすパラメータ）を基に、当該素子検出データを検出した放射線検出素子１２と所定の位置関係にある複数の放射線検出素子１２の素子検出データを用いて、素子検出データの各々をフィルタリング処理して補正することで上記スムージング処理を行う。
上記スムージング処理のパラメータは、例えば、各素子検出データの補正に用いる複数の素子検出データを特定するデータ、上記補正の対象とする素子検出データの強度範囲を規定する閾値、並びに上記複数の素子検出データを上記補正に用いる重み付けのうち少なくとも一つを規定している。
なお、スムージング処理部２２が上記スムージングに使用するパラメータの値は、パラメータ値変更部２４によって後述するように変更される。
スムージング処理部２２は、被検体１１の身長および体重の少なくとも一方を基に規定された初期パラメータを上記パラメータの初期値として設定する。
【００１７】
再構成部２３は、パラメータ値変更部２４からの制御に基づいて、スムージング処理部２２から入力した第２の投影データＳ２２を基に画像再構成を行って各スライスの断層像データを生成する。
【００１８】
パラメータ値変更部２４は、図３に示すように、被検体１１の被検対象領域の一部Ｂ（例えば走査ガントリ２が１回で進む距離分）について再構成部２３が生成した断層像データＩＭＰのノイズの指標値、例えば、Ｓ／Ｎの標準偏差ＳＤ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を検出する。
パラメータ値変更部２４は、上記検出した標準偏差ＳＤが、予め設定した基準ＳＤに対して所定の範囲内にあるか否かを判断し、上記所定の範囲内にあると判断すると、再構成部２３に対して図３に示す被検対象領域Ａの全体についての断層像データＩＭＡを生成させる。
一方、パラメータ値変更部２４は、上記検出した標準偏差ＳＤが上記基準ＳＤに対して上記所定の範囲内にないと判断すると、被検体１１の身長および体重の少なくとも一方を基に規定された基準で、上記パラメータの値を変更する。
この場合に、上記パラメータ値変更部２４の処理に先立って、所定のファントムを用いて基準ＳＤと検出したＳＤとの間の差分量と、変更後のパラメータの値と、変更後のパラメータの値を用いた場合の上記差分量の変化との関係を検出する。そして、その検出結果を基に、基準ＳＤと検出したＳＤとの差分量からパラメータ変更値を算出する計算式、あるいは上記差分量と変更後のパラメータ値との対応関係を示すテーブルを用意し、これをパラメータ値変更部２４が用いる。なお、補正テーブルには、スムージングを行うか否かの補正用のしきい値、補正に用いるデータ量（スムージング範囲）、ならびにスムージング処理に用いるフィルタ形状などの情報が含まれる。
パラメータ値変更部２４は、上記計算式あるいはテーブルを基に、例えば、上記検出した標準偏差ＳＤが上記基準ＳＤに対して規定された所定の範囲より大きい場合、すなわち断層像画像のばらつきが大きい場合には、補正対象とする素子検出データの下限値を上げたり、補正に用いる素子検出データの数を多くしたり、補正対象の素子検出データから離れた素子検出データの重み付けを高めたりする。上記処理は、例えば、フィードバック方式で実現される。
一方、上記検出した標準偏差ＳＤが上記基準ＳＤに対して規定された所定の範囲より大きい場合、すなわち断層像画像が必要以上にぼかされていた場合には、補正対象とする素子検出データの下限値を下げたり、補正に用いる素子検出データの数を少なくしたり、補正対象の素子検出データから離れた素子検出データの重み付けを低くしたりする。
【００１９】
操作部２５は、ユーザの操作に応じた指示をホストコンピュータ２７に入力するキーボードなどの操作手段である。
表示部２６は、ホストコンピュータ２７からの画像信号に応じた画像を生成する。具体的には、表示部２６は、ホストコンピュータ２７からの画像信号に応じて、被検体１１の被検体対象領域の断層像画像を生成する。
ホストコンピュータ２７は、再構成部２３から被検体１１の被検対象領域の全域の断層像データＩＭＡを入力し、これを基に生成した画像信号を表示部２６に出力する。
また、ホストコンピュータ２７は、操作部２５からの操作を基に、走査ガントリ２のＸ照射領域に対しての被検体１１の搬入・搬出などの動作を制御する。
【００２０】
以下、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の動作例を説明する。
図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の動作例を説明するためのフローチャートである。
【００２１】
ステップＳＴ１：
ユーザによる操作部２５の操作に応じて、ホストコンピュータ２７に基準ＳＤが入力される。
ホストコンピュータ２７は、当該入力された基準ＳＤをパラメータ値変更部２４に出力する。
【００２２】
ステップＳＴ２：
被検体１１の身長や体重などの被検体特性が、ユーザによる操作部２５の操作によってホストコンピュータ２７に入力される。
ホストコンピュータ２７は、例えば、上記にされた被検体特性を基に選択したＡＡＲの初期パラメータをスムージング処理部２２に設定する。
【００２３】
ステップＳＴ３：
走査ガントリ２において、例えば、被検体１１を図１中紙面垂直に移動させながら、Ｘ線管１０からのＸ線を被検体１１の被検対象領域に照射し、被検体１１を透過したＸ線を複数の放射線検出素子１２で検出する。
そして、検出器アレイ１３が、上記複数の放射線検出素子１２が検出した素子検出データで構成される投影データＳ１３をデータ処理装置３に出力する。
データ処理装置３は、検出器アレイ１３からの投影データＳ１３をデータ収集バッファ２１に記憶する。
【００２４】
ステップＳＴ４：
スムージング処理部２２は、データ収集バッファ２１から読み出した第１の投影データＳ１３に対して、設定されたパラメータを基にスムージング処理を行い、それによって得られた第２の投影データＳ２２を再構成部２３に出力する。
具体的には、スムージング処理部２２は、設定されたパラメータが示す各素子検出データの補正に用いる複数の素子検出データ特定するデータ、上記補正の対象とする素子検出データの強度範囲を規定する閾値、並びに上記複数の素子検出データを上記補正に用いる重み付けのうち少なくとも一つを基に、スムージング処理を行う。
【００２５】
ステップＳＴ５：
再構成部２３は、スムージング処理部２２から入力した第２の投影データＳ２２を用いて、被検体１１の被検対象領域の一部について画像再構成を行い、断層像画像データＩＭＰを生成する。
【００２６】
ステップＳＴ６：
パラメータ値変更部２４は、ステップＳＴ５で再構成部２３が生成した断層像画像データＩＭＰの標準偏差ＳＤを検出し、当該検出した標準偏差ＳＤがステップＳＴ１で設定した基準ＳＤに対して所定の範囲内にあるか否かを判断する。
パラメータ値変更部２４は、上記検出した標準偏差ＳＤが基準ＳＤに対して所定の範囲内にあると判断するとステップＳＴ８に進み、そうでない場合にはステップＳＴ７に進む。
【００２７】
ステップＳＴ７：
パラメータ値変更部２４は、上記検出した標準偏差ＳＤが上記基準ＳＤに対して所定の範囲内にないと判断すると、被検体１１の身長および体重の少なくとも一方を基に規定された基準で、上記標準偏差ＳＤが上記基準ＳＤに対して所定の範囲内になるように、上記パラメータを変更する。
そして、パラメータ値変更部２４は、当該変更したパラメータをスムージング処理部２２に設定する。
ステップＳＴ７の処理終了後、ステップＳＴ４の処理が再び行われ、スムージング処理部２２は、上記変更されたパラメータを基に、被検対象領域の一部について再びスムージング処理を行う。
【００２８】
ステップＳＴ８：
パラメータ値変更部２４は、上記検出した標準偏差ＳＤが、予め設定した基準ＳＤに対して所定の範囲内にあると判断すると、再構成部２３に対して被検対象領域の全体についての断層像データＩＭＡを生成させる。
これにより、再構成部２３は、第２の投影データＳ２２を用いて、被検対象領域の全体についての断層像データＩＭＡを生成し、これをホストコンピュータ２７に出力する。
ホストコンピュータ２７は、断層像データＩＭＡを基に生成した被検体１１の断層像画像を表示部２６に表示する。
【００２９】
以上説明したように、Ｘ線ＣＴ装置１によれば、被検対象領域の一部について画像再構成を行ってその断層像画像が所定の基準を満たすか否かを判断し、その結果を基にスムージングのパラメータの変更と、被検対象領域全域の画像再構成処理とを選択的に行う。
そのため、不適的なパラメータを基に被検対象領域全域の画像再構成処理を行うという無駄を省け、パラメータの補正の必要性がある場合に、変更したパラメータを用いた次のスムージング処理および画像再構成処理を従来に比べて早期に開始できる。その結果、アーチファクトが少ない高品質な断層像画像を安定して短時間で生成できる。Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、ＡＡＲなどのように低Ｘ線量で撮像を行う場合に特に効果的である。
【００３０】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
上述した実施形態では、画像再構成に先立って行う投影データの補正処理として、ＡＡＲのスムージング処理を例示したが、当該補正処理はＡＡＲ以外のスムージング処理であってもよいし、スムージング処理以外の補正処理であってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、高品質な断層像データを短時間で生成できるデータ処理装置、放射線断層像撮像装置およびそれらの方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係わるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図３】図３は、披検体対象領域と、パラメータ変更に用いられる領域とを説明するための図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線ＣＴ装置、２…走査ガントリ、３…データ処理装置、１１…被検体、１２…放射線検出素子、１３…検出器アレイ、２１…データ収集バッファ、２２…スムージング処理部、２３…再構成部、２４…パラメータ値変更部、２５…操作部、２６…表示部、２７…ホストコンピュータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体をスキャンして得られた投影データに基づいて各スライス面の断層像を再構成するデータ処理装置、放射線断層像撮像装置およびそれらの方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線断層像撮影装置としては、たとえば、放射線としてＸ線を利用するＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ） 装置が知られている。
Ｘ線ＣＴ装置は、放射線出射系・検出系、すなわちＸ線出射・検出系を被検体をはさんで相対向させた状態でＸ線を被検体に照射しながら被検体の周りで回転（スキャン（Ｓｃａｎ））させて、被検体の周囲の複数のビュー（ｖｉｅｗ）方向で被検体を透過したＸ線を検出系により検出し、それぞれＸ線による被検体の投影データを測定し、それら投影データを基に断層像画像（イメージ画像）を生成（再構成）するように構成されている。
上記検出系としては、例えば、放射線出射系と共に被検体に対して相対移動し当該相対移動の方向に直交する方向に配列された複数のＸ線検出素子を備えたＸ線検出器アレイが用いられる。
【０００３】
このようなＸ線ＣＴ装置は、例えば、低Ｘ線量で検査を行う場合に、腕下ろし検査における腕によるＸ線吸収に起因するストリークアーチファクトや肩部分の検査時に生じるストリークアーチファクトを低減するために、下記特許文献１に示すＡＡＲ（Ａｒｍ Ａｒｔｉｆａｃｔ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）が提案されている。
このＡＡＲは、Ｘ線検出器アレイを構成する複数のＸ線検出素子の素子検出データにスムージング処理による補正を施して上記断層像をぼかすことで、断層像画像の解像度を劣化させ、ストリークアーチファクトを低減している。
この場合に、上記ＡＡＲのスムージング処理に用いるパラメータが設定されると、そのパラメータを基に、被検対象領域全体の断層像データを生成する。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１２８９６３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した従来の手法では、設定されたパラメータを基に上記ＡＡＲのスムージング処理を行った後、無条件に、被検体の被検対象領域全体についての断層像データを生成する。
そのため、最終的に生成された断層像データが、ノイズ成分が十分に低減されていなかったり、必要以上にぼかしが生じてしまったものである場合に、上記パラメータを補正し、その補正したパラメータを用いて、被検対象領域全てについて断層像データの生成処理を再度行う必要がある。その結果、適切な断層像データを得るまでに長時間を要してしまう場合があるという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高品質な断層像データを短時間で生成できるデータ処理装置、放射線断層像撮像装置およびそれらの方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、第１の発明のデータ処理装置は、放射線を被検体に対して１回転以上連続的に照射し、前記被検体を透過した放射線の検出結果である第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成するデータ処理装置であて、前記断層像に生じるノイズに影響を及ぼす所定のパラメータを用いて、前記第１の投影データを補正して第２の投影データを生成する処理手段と、前記処理手段が生成した前記第２の投影データを基に断層像を生成する断層像生成手段と、前記被検体の被検対象領域のうち一部の領域について前記断層像生成手段が生成した部分断層像を基に、当該部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記所定のパラメータの値を変更するパラメータ値変更手段とを有する。
【０００８】
第１の発明のデータ処理装置の作用は以下のようになる。
先ず、処理手段が、前記断層像に生じるノイズに影響を及ぼす所定のパラメータを用いて、前記第１の投影データを補正して第２の投影データを生成する。
次に、断層像生成手段が、前記処理手段が生成した前記第２の投影データを基に断層像を生成する。
次に、パラメータ値変更手段が、前記被検体の被検対象領域のうち一部の領域について前記断層像生成手段が生成した部分断層像を基に、当該部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記所定のパラメータの値を変更する。
【０００９】
第２の発明の放射線断層像撮像装置は、放射線を被検体に対して１回転以上連続的に照射し、前記被検体を透過した放射線の検出結果である第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成する放射線断層像撮像装置であって、前記放射線の出射元および前記被検体を透過した放射線を検出する検出素子を有し、前記第１の投影データを生成する走査ガントリと、前記走査ガントリが生成した前記第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成するデータ処理装置とを有し、前記データ処理装置は、前記断層像に生じるノイズに影響を及ぼす所定のパラメータを用いて、前記走査ガントリが生成した前記第１の投影データを補正して第２の投影データを生成する処理手段と、前記処理手段が生成した前記第２の投影データを基に断層像を生成する断層像生成手段と、前記被検体の被検対象領域のうち一部の領域について前記断層像生成手段が生成した部分断層像を基に、当該部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記所定のパラメータの値を変更するパラメータ値変更手段とを有する。
【００１０】
第３の発明のデータ処理方法は、放射線を被検体に対して１回転以上連続的に照射し、前記被検体を透過した放射線の検出結果である第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成するデータ処理方法であって、前記断層像に生じるノイズに影響を及ぼす所定のパラメータを用いて、前記第１の投影データを補正して第２の投影データを生成する第１の工程と、前記第１の工程で生成した前記第２の投影データを基に、前記被検体の被検対象領域のうち一部の領域について部分断層像を生成する第２の工程と、前記第２の工程で生成した部分断層像を基に、当該部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記所定のパラメータの値を変更する第３の工程とを有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態に係わるＸ線ＣＴ装置について説明する。
図１は本発明の実施形態に係わるＸ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック図である。
【００１２】
Ｘ線ＣＴ装置１は、図に示すように、走査ガントリ（ｇａｎｔｒｙ）２およびデータ処理装置３を有している。
走査ガントリ２は、本発明の走査ガントリに対応し、データ処理装置３が本発明のデータ処理装置に対応している。
Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、超低線量ＣＴ胸部撮影などを行う。
【００１３】
［走査ガントリ２］
走査ガントリ２は、Ｘ線管１０（本発明の放射線出射元）から放射線を披検体１１に１回転以上連続して照射し、被検体１１を透過した放射線を、Ｘ線管１０と共に被検体１１に対して相対移動し当該相対移動の方向（図１中紙面垂直方向）に直交する方向（図１中左右方向）に配列された複数の放射線検出素子１２で構成される検出器アレイ１３で検出する。
検出器アレイ１３は、被検体１１を透過したＸ線を複数の放射線検出素子１２の各々が検出した素子検出データＳ１２で構成され所定の変換が施された第１の投影データＳ１３を生成し、これをデータ処理装置３に出力する。
走査ガントリ２は、Ｘ線管１０および検出器アレイ１３と、被検体１１とを相対的に図１に示す紙面垂直方向に移動させて、被検体１１の被検対象領域（ＲＯＩ：Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ）の全域を走査し、当該全域についての第１の投影データＳ１３を生成する。
【００１４】
［データ処理装置３］
データ処理装置３は、走査ガントリ２から入力した第１の投影データＳ１３をスムージング処理して第２の投影データＳ２２を生成し、第２の投影データＳ２２を基に画像再構成を行って断層像データを生成する。
データ処理装置３は、被検体１１の被検対象領域の一部について上記再構成により生成した断層像データＩＭＰが有するノイズ（標準偏差）が所定の基準を満たさないと判断すると、スムージング処理のパラメータを補正する。
また、データ処理装置３は、上記ノイズが所定の基準を満たしたと判断した後に、被検体１１の被検対象領域の全域について上記再構成を行って断層像データＩＭＡを生成する。
【００１５】
図１に示すように、データ処理装置３は、例えば、データ収集バッファ２１、スムージング処理部２２、再構成部２３、パラメータ値変更部２４、操作部２５、表示部２６およびホストコンピュータ２７を有する。
スムージング処理部２２が本発明の処理手段に対応し、再構成部２３が本発明の断層像生成手段に対応し、パラメータ値変更部２４が本発明のパラメータ値変更手段に対応している。
【００１６】
データ収集バッファ２１は、走査ガントリ２の検出器アレイ１３から入力した投影データＳ１３を記憶する。
スムージング処理部２２は、設定されたパラメータを基に、データ収集バッファ２１から読み出した投影データＳ１３をスムージング処理して第２の投影データＳ２２を生成し、これを再構成部２３に出力する。
スムージング処理部２２は、例えば、特開２００１−１２８９６３号公報に記載されているＡＡＲによりスムージング処理を行う。
すなわち、スムージング処理部２２は、第１の投影データＳ１３を構成する素子検出データが引き起こすア−チファクトを抑制するように、設定されたパラメータ（断層像に生じるノイズに影響を及ぼすパラメータ）を基に、当該素子検出データを検出した放射線検出素子１２と所定の位置関係にある複数の放射線検出素子１２の素子検出データを用いて、素子検出データの各々をフィルタリング処理して補正することで上記スムージング処理を行う。
上記スムージング処理のパラメータは、例えば、各素子検出データの補正に用いる複数の素子検出データを特定するデータ、上記補正の対象とする素子検出データの強度範囲を規定する閾値、並びに上記複数の素子検出データを上記補正に用いる重み付けのうち少なくとも一つを規定している。
なお、スムージング処理部２２が上記スムージングに使用するパラメータの値は、パラメータ値変更部２４によって後述するように変更される。
スムージング処理部２２は、被検体１１の身長および体重の少なくとも一方を基に規定された初期パラメータを上記パラメータの初期値として設定する。
【００１７】
再構成部２３は、パラメータ値変更部２４からの制御に基づいて、スムージング処理部２２から入力した第２の投影データＳ２２を基に画像再構成を行って各スライスの断層像データを生成する。
【００１８】
パラメータ値変更部２４は、図３に示すように、被検体１１の被検対象領域の一部Ｂ（例えば走査ガントリ２が１回で進む距離分）について再構成部２３が生成した断層像データＩＭＰのノイズの指標値、例えば、Ｓ／Ｎの標準偏差ＳＤ（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｄｅｖｉａｔｉｏｎ）を検出する。
パラメータ値変更部２４は、上記検出した標準偏差ＳＤが、予め設定した基準ＳＤに対して所定の範囲内にあるか否かを判断し、上記所定の範囲内にあると判断すると、再構成部２３に対して図３に示す被検対象領域Ａの全体についての断層像データＩＭＡを生成させる。
一方、パラメータ値変更部２４は、上記検出した標準偏差ＳＤが上記基準ＳＤに対して上記所定の範囲内にないと判断すると、被検体１１の身長および体重の少なくとも一方を基に規定された基準で、上記パラメータの値を変更する。
この場合に、上記パラメータ値変更部２４の処理に先立って、所定のファントムを用いて基準ＳＤと検出したＳＤとの間の差分量と、変更後のパラメータの値と、変更後のパラメータの値を用いた場合の上記差分量の変化との関係を検出する。そして、その検出結果を基に、基準ＳＤと検出したＳＤとの差分量からパラメータ変更値を算出する計算式、あるいは上記差分量と変更後のパラメータ値との対応関係を示すテーブルを用意し、これをパラメータ値変更部２４が用いる。なお、補正テーブルには、スムージングを行うか否かの補正用のしきい値、補正に用いるデータ量（スムージング範囲）、ならびにスムージング処理に用いるフィルタ形状などの情報が含まれる。
パラメータ値変更部２４は、上記計算式あるいはテーブルを基に、例えば、上記検出した標準偏差ＳＤが上記基準ＳＤに対して規定された所定の範囲より大きい場合、すなわち断層像画像のばらつきが大きい場合には、補正対象とする素子検出データの下限値を上げたり、補正に用いる素子検出データの数を多くしたり、補正対象の素子検出データから離れた素子検出データの重み付けを高めたりする。上記処理は、例えば、フィードバック方式で実現される。
一方、上記検出した標準偏差ＳＤが上記基準ＳＤに対して規定された所定の範囲より大きい場合、すなわち断層像画像が必要以上にぼかされていた場合には、補正対象とする素子検出データの下限値を下げたり、補正に用いる素子検出データの数を少なくしたり、補正対象の素子検出データから離れた素子検出データの重み付けを低くしたりする。
【００１９】
操作部２５は、ユーザの操作に応じた指示をホストコンピュータ２７に入力するキーボードなどの操作手段である。
表示部２６は、ホストコンピュータ２７からの画像信号に応じた画像を生成する。具体的には、表示部２６は、ホストコンピュータ２７からの画像信号に応じて、被検体１１の被検体対象領域の断層像画像を生成する。
ホストコンピュータ２７は、再構成部２３から被検体１１の被検対象領域の全域の断層像データＩＭＡを入力し、これを基に生成した画像信号を表示部２６に出力する。
また、ホストコンピュータ２７は、操作部２５からの操作を基に、走査ガントリ２のＸ照射領域に対しての被検体１１の搬入・搬出などの動作を制御する。
【００２０】
以下、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の動作例を説明する。
図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置１の動作例を説明するためのフローチャートである。
【００２１】
ステップＳＴ１：
ユーザによる操作部２５の操作に応じて、ホストコンピュータ２７に基準ＳＤが入力される。
ホストコンピュータ２７は、当該入力された基準ＳＤをパラメータ値変更部２４に出力する。
【００２２】
ステップＳＴ２：
被検体１１の身長や体重などの被検体特性が、ユーザによる操作部２５の操作によってホストコンピュータ２７に入力される。
ホストコンピュータ２７は、例えば、上記にされた被検体特性を基に選択したＡＡＲの初期パラメータをスムージング処理部２２に設定する。
【００２３】
ステップＳＴ３：
走査ガントリ２において、例えば、被検体１１を図１中紙面垂直に移動させながら、Ｘ線管１０からのＸ線を被検体１１の被検対象領域に照射し、被検体１１を透過したＸ線を複数の放射線検出素子１２で検出する。
そして、検出器アレイ１３が、上記複数の放射線検出素子１２が検出した素子検出データで構成される投影データＳ１３をデータ処理装置３に出力する。
データ処理装置３は、検出器アレイ１３からの投影データＳ１３をデータ収集バッファ２１に記憶する。
【００２４】
ステップＳＴ４：
スムージング処理部２２は、データ収集バッファ２１から読み出した第１の投影データＳ１３に対して、設定されたパラメータを基にスムージング処理を行い、それによって得られた第２の投影データＳ２２を再構成部２３に出力する。
具体的には、スムージング処理部２２は、設定されたパラメータが示す各素子検出データの補正に用いる複数の素子検出データ特定するデータ、上記補正の対象とする素子検出データの強度範囲を規定する閾値、並びに上記複数の素子検出データを上記補正に用いる重み付けのうち少なくとも一つを基に、スムージング処理を行う。
【００２５】
ステップＳＴ５：
再構成部２３は、スムージング処理部２２から入力した第２の投影データＳ２２を用いて、被検体１１の被検対象領域の一部について画像再構成を行い、断層像画像データＩＭＰを生成する。
【００２６】
ステップＳＴ６：
パラメータ値変更部２４は、ステップＳＴ５で再構成部２３が生成した断層像画像データＩＭＰの標準偏差ＳＤを検出し、当該検出した標準偏差ＳＤがステップＳＴ１で設定した基準ＳＤに対して所定の範囲内にあるか否かを判断する。
パラメータ値変更部２４は、上記検出した標準偏差ＳＤが基準ＳＤに対して所定の範囲内にあると判断するとステップＳＴ８に進み、そうでない場合にはステップＳＴ７に進む。
【００２７】
ステップＳＴ７：
パラメータ値変更部２４は、上記検出した標準偏差ＳＤが上記基準ＳＤに対して所定の範囲内にないと判断すると、被検体１１の身長および体重の少なくとも一方を基に規定された基準で、上記標準偏差ＳＤが上記基準ＳＤに対して所定の範囲内になるように、上記パラメータを変更する。
そして、パラメータ値変更部２４は、当該変更したパラメータをスムージング処理部２２に設定する。
ステップＳＴ７の処理終了後、ステップＳＴ４の処理が再び行われ、スムージング処理部２２は、上記変更されたパラメータを基に、被検対象領域の一部について再びスムージング処理を行う。
【００２８】
ステップＳＴ８：
パラメータ値変更部２４は、上記検出した標準偏差ＳＤが、予め設定した基準ＳＤに対して所定の範囲内にあると判断すると、再構成部２３に対して被検対象領域の全体についての断層像データＩＭＡを生成させる。
これにより、再構成部２３は、第２の投影データＳ２２を用いて、被検対象領域の全体についての断層像データＩＭＡを生成し、これをホストコンピュータ２７に出力する。
ホストコンピュータ２７は、断層像データＩＭＡを基に生成した被検体１１の断層像画像を表示部２６に表示する。
【００２９】
以上説明したように、Ｘ線ＣＴ装置１によれば、被検対象領域の一部について画像再構成を行ってその断層像画像が所定の基準を満たすか否かを判断し、その結果を基にスムージングのパラメータの変更と、被検対象領域全域の画像再構成処理とを選択的に行う。
そのため、不適的なパラメータを基に被検対象領域全域の画像再構成処理を行うという無駄を省け、パラメータの補正の必要性がある場合に、変更したパラメータを用いた次のスムージング処理および画像再構成処理を従来に比べて早期に開始できる。その結果、アーチファクトが少ない高品質な断層像画像を安定して短時間で生成できる。Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、ＡＡＲなどのように低Ｘ線量で撮像を行う場合に特に効果的である。
【００３０】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
上述した実施形態では、画像再構成に先立って行う投影データの補正処理として、ＡＡＲのスムージング処理を例示したが、当該補正処理はＡＡＲ以外のスムージング処理であってもよいし、スムージング処理以外の補正処理であってもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、高品質な断層像データを短時間で生成できるデータ処理装置、放射線断層像撮像装置およびそれらの方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係わるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置の動作例を説明するためのフローチャートである。
【図３】図３は、披検体対象領域と、パラメータ変更に用いられる領域とを説明するための図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線ＣＴ装置、２…走査ガントリ、３…データ処理装置、１１…被検体、１２…放射線検出素子、１３…検出器アレイ、２１…データ収集バッファ、２２…スムージング処理部、２３…再構成部、２４…パラメータ値変更部、２５…操作部、２６…表示部、２７…ホストコンピュータ
Claims (11)
- 放射線を被検体に対して１回転以上連続的に照射し、前記被検体を透過した放射線の検出結果である第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成するデータ処理装置において、
前記断層像に生じるノイズに影響を及ぼす所定のパラメータを用いて、前記第１の投影データを補正して第２の投影データを生成する処理手段と、
前記処理手段が生成した前記第２の投影データを基に断層像を生成する断層像生成手段と、
前記被検体の被検対象領域のうち一部の領域について前記断層像生成手段が生成した部分断層像を基に、当該部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記所定のパラメータの値を変更するパラメータ値変更手段と
を有するデータ処理装置。 - 前記断層像生成手段は、前記部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記パラメータ値変更手段によって変更された前記所定のパラメータを用いて前記処理手段が生成した前記第２の投影データを基に、前記被検対象領域の全体についての断層像を生成する
請求項１に記載のデータ処理装置。 - 前記処理手段は、前記被検体を透過して複数の放射線検出素子でそれぞれ検出された複数の素子検出データから前記第１の投影データが構成される場合に、前記第１の投影データを構成する少なくとも一つの前記素子検出データを、当該第１の投影データを構成する他の前記素子検出データを用いて補正する
請求項１または請求項２に記載のデータ処理装置。 - 前記処理手段は、前記被検体の特性を基に規定された初期パラメータを前記所定のパラメータの初期値として設定し、
前記パラメータ値変更手段は、前記被検体の特性を基に規定された基準で前記所定のパラメータの値を変更する
請求項１〜３のいずれかに記載のデータ処理装置。 - 前記処理手段は、前記被検体の身長および体重の少なくとも一方を基に規定された前記初期パラメータを前記所定のパラメータの初期値として設定し、
前記パラメータ値変更手段は、前記被検体の身長および体重の少なくとも一方を基に規定された基準で前記所定のパラメータの値を変更する
請求項４に記載のデータ処理装置。 - 前記パラメータ変更手段は、前記断層像データが有するノイズの許容値を前記基準として満たすまで前記所定のパラメータを繰り返し変更する
請求項１〜５のいずれかに記載のデータ処理装置。 - 前記処理手段は、前記第１の投影データを構成する前記素子検出データが引き起こすア−チファクトを抑制するように、当該素子検出データを検出した前記放射線検出素子と所定の位置関係にある複数の前記放射線検出素子の前記素子検出データを基に前記補正を行う
請求項３〜６のいずれかに記載のデータ処理装置。 - 前記処理手段は、前記素子検出データの補正に用いる前記複数の素子検出データを特定するデータ、前記補正の対象とする素子検出データの強度範囲、前記複数の素子検出データを前記補正に用いる重み付けのうち少なくとも一つを規定する前記パラメータを基に前記補正を行う
請求項３〜７のいずれかに記載のデータ処理装置。 - 放射線を被検体に対して１回転以上連続的に照射し、前記被検体を透過した放射線の検出結果である第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成する放射線断層像撮像装置であって、
前記放射線の出射元および前記被検体を透過した放射線を検出する検出素子を有し、前記第１の投影データを生成する走査ガントリと、
前記走査ガントリが生成した前記第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成するデータ処理装置と
を有し、
前記データ処理装置は、
前記断層像に生じるノイズに影響を及ぼす所定のパラメータを用いて、前記走査ガントリが生成した前記第１の投影データを補正して第２の投影データを生成する処理手段と、
前記処理手段が生成した前記第２の投影データを基に断層像を生成する断層像生成手段と、
前記被検体の被検対象領域のうち一部の領域について前記断層像生成手段が生成した部分断層像を基に、当該部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記所定のパラメータの値を変更するパラメータ値変更手段と
を有する
放射線断層像撮像装置。 - 放射線を被検体に対して１回転以上連続的に照射し、前記被検体を透過した放射線の検出結果である第１の投影データを基に前記被検体の断層像を生成するデータ処理方法において、
前記断層像に生じるノイズに影響を及ぼす所定のパラメータを用いて、前記第１の投影データを補正して第２の投影データを生成する第１の工程と、
前記第１の工程で生成した前記第２の投影データを基に、前記被検体の被検対象領域のうち一部の領域について部分断層像を生成する第２の工程と、
前記第２の工程で生成した部分断層像を基に、当該部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記所定のパラメータの値を変更する第３の工程と
を有するデータ処理方法。 - 前記部分断層像に生じるノイズが所定の基準を満たすように前記第３の工程で変更された前記所定のパラメータを用いて、前記第１の投影データを補正して生成した前記第２の投影データを基に、前記被検対象領域の全体についての断層像を生成する第４の工程
をさらに有する請求項１０に記載のデータ処理方法。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| JP2008012229A (ja) * | 2006-07-10 | 2008-01-24 | Ge Medical Systems Global Technology Co Llc | Ｘ線ｃｔ装置 |
| JP2013135840A (ja) * | 2011-12-02 | 2013-07-11 | Toshiba Corp | Ｘ線画像診断装置 |
-
2003
- 2003-05-20 JP JP2003142248A patent/JP2004344243A/ja active Pending
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