JP2006000223A

JP2006000223A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP2006000223A
Application number: JP2004177403A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Urushiya; 裕之漆家
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-06-15
Filing date: 2004-06-15
Publication date: 2006-01-05

Abstract

【課題】リファレンス検出器を用いることなく、正確な再構成処理に必要な入射Ｘ線量を求める。
【解決手段】（１）において、Ｘ線検出器１２から投影画像Ｐ１を得る。（２）では、この投影画像Ｐ１ごとに直接Ｘ線入射領域であるグレイ画像で示す被写体Ｓの背景領域を抽出し、背景領域抽出画像Ｐ２を得る。（３）では、背景領域抽出画像Ｐ２から入射Ｘ線量を求め、この入射Ｘ線量に対応する画素値を決定する。投影画像Ｐ１をこの入射Ｘ線量により除算し、対数を求めて再構成のための投影データを作成し、更にこの投影データを再構成して断層画像を作成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、１回の走査で複数スライスの画像データを収集できるコーンビーム型又はマルチスライス型のＸ線ＣＴ装置に関するものである。

Ｘ線ＣＴ（Computer Tomography）装置においては、Ｘ線検出器により検出された撮影Ｘ線量と入射Ｘ線量の比の対数を求めて投影データとし、最終的にはＣＴ値に換算して再構成画像を作成する。つまり、再構成に用いる投影データの計算のためにはＸ線検出器の出力値のみではなく、入射Ｘ線量も必要なデータである。この入射Ｘ線量を求めるためには、Ｘ線発生器の制御情報からＸ線の出力値を計算し、予め測定しておいたＸ線発生器のＸ線出力値−Ｘ線検出器における入射Ｘ線量変換テーブルによって、入射Ｘ線量に変換する必要がある。

このように、Ｘ線発生器の制御情報から入射Ｘ線量を求める場合に、Ｘ線発生器とＸ線検出器が個別なシステムになっていると、十分な制御情報が得られないことがある。また、たとえ得られてもＸ線発生器の制御情報とＸ線の実際の出力値とは誤差があり、Ｘ線出力値−Ｘ線検出器における入射Ｘ線量の変換にも誤差が生じてしまう。更に、Ｘ線発生器の陽極の回転或いはＸ線発生器自体の回転などにより、その焦点位置は常に不安定で、投影データごとにその入射Ｘ線量は変化することになる。

このような問題を解決するために、図４に示すように、Ｘ線発生器１に対向するＸ線検出器２の外側にリファレンス検出器３を配置して、入射Ｘ線量を直接計測して求めることが、特許文献１、２に開示されている。

特開平８−１５４９２６号公報特開２０００−１３９８９５号公報

しかし、この従来例のように通常のＸ線検出器２以外に、リファレンス検出器３を配置することはコストがかかり、制御も複雑なものになる。また、リファレンス検出器３は通常のＸ線検出器２の周囲に一列配置されるだけなので、Ｘ線検出器２全体の入射Ｘ線量分布を推定するには不十分であり、正確なＣＴ値で再構成するためには、より正確な入射Ｘ線量分布が必要となる。

本発明の目的は、上述の問題点を解消し、Ｘ線焦点の位置等による入射Ｘ線量の不安定さがあっても、精度良く入射Ｘ線量を補償し良好なＣＴ像を得ることができるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、投影画像毎に画像を解析しＸ線が入射している背景領域を抽出する背景領域抽出手段と、該背景領域抽出手段により抽出した前記背景領域から平均的な画素値を求め、該平均的な画素値を入射Ｘ線量として前記投影画像を求める画像生成手段と、前記入射Ｘ線量により前記投影画像を除算して対数を求めることによって再構成のための投影データを作成する投影データ作成手段と、前記投影データを再構成することによって断層画像を作成する断層画像生成手段とを有することを特徴とする。

また、本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、投影画像毎に画像を解析しＸ線が入射している背景領域を抽出する背景領域抽出手段と、該背景領域抽出手段により抽出した前記背景領域から入射Ｘ線量分布を推定する推定手段と、推定した前記入射Ｘ線量分布により前記投影画像を除算して対数を求めることによって再構成のための投影データを作成する投影データ作成手段と、前記投影データを再構成することによって断層画像を作成する断層画像生成手段とを有することを特徴とする。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置によれば、リファレンス検出器を設けずに、入射Ｘ線量を求めることができ、正確なＣＴ値によるＣＴ画像を作成することができ診断に有効である。

また、入射Ｘ線量の分布を推定することにより、Ｘ線検出器全面における不均一さを補正することができる。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１はＸ線ＣＴシステムの構成図である。患者である被写体Ｓを挟んでＸ線源１１とＸ線検出器１２が配置され、Ｘ線源１１には撮影システム制御部１３の出力が、Ｘ線発生制御部１４を介して接続されている。また、Ｘ線検出器１２の出力は画像入力部１５を介して撮影システム制御部１３に接続されている。更に、撮影システム制御部１３には、画像処理部１６、画像保存部１７、診断モニタ１８、操作部１９、ネットワーク２０が接続されており、ネットワーク２０にはプリンタ２１、診断ワークステーション２２、画像データベース２３が接続されている。

Ｘ線発生制御部１４により制御されたＸ線源１１から発生したＸ線は、被写体Ｓを透過してＸ線検出器１２により検知され、検知されたＸ線は投影画像として画像入力部１５に入力される。このＸ線源１１とＸ線検出器１２は、被写体Ｓを回転中心として回転を行いながら所定の回転角度毎に投影画像の収集を行う。或いは、Ｘ線源１１とＸ線検出器１２の位置関係を保持しながら、回転テーブル上に固定した被写体Ｓを回転させてもよい。

画像入力部１５に入力された各回転角度の投影画像は、撮影システム制御部１３を介して画像処理部１６によって補正、対数変換を含めた前処理や再構成処理等の画像処理がなされ、断層画像群が作成される。作成された断層画像群は診断モニタ１８に表示、画像保存部１７に保存、ネットワーク２０を介してプリンタ２１、診断ワークステーション２２、画像データベース２３に出力する。表示のウインドウ操作や体軸方向の断層画像の切換表示操作や断面変換操作、三次元表面表示操作などの種々の操作は操作部１９によって行われる。

図２はＸ線検出器１２で得られた投影画像から、入射Ｘ線量を求めるための処理の説明図である。（１）において、Ｘ線検出器１２から投影画像Ｐ１を得る。（２）では、この投影画像Ｐ１ごとに直接Ｘ線入射領域であるグレイ画像で示す被写体Ｓの背景領域を抽出し、背景領域抽出画像Ｐ２を得る。ここで、ＣＴの再構成において、被写体Ｓは各投影データ内に納まっていなければならないため、投影画像Ｐ１には必ず背景領域は存在するものとしてよい。

背景領域抽出手法の１つの例は、先ず投影画像Ｐ１において画素値を画素数の大きさの順に並べたヒストグラムをとると、画素値の画素数が大きい側に１つの高いピン状の山が現れる。このピン状の山が背景領域に対応する部分であり、このピン状の山の画素値の画素数が小さい側の境界を閾値Ｌとして投影画像Ｐ１の２値化を行い、２値画像処理による膨張処理、収縮処理を必要な回数を繰り返すことによって、背景領域のみを抽出した背景領域抽出画像Ｐ２を求めることができる。

（３）では、このようにして求めた背景領域抽出画像Ｐ２から入射Ｘ線量に対応する画素値を決定する。この最も簡単な方法は、背景領域抽出画像Ｐ２全体の画素数の平均値を入射Ｘ線量に対応する画素値とすることである。或いは、スライス位置ごとの補正を含める場合には、背景領域の再構成すべきラインの平均値を入射Ｘ線量に対応する画素値とすればよい。

そして、投影画像Ｐ１をこの入射Ｘ線量により除算し、対数を求めて再構成のための投影データを作成し、更にこの投影データを再構成して断層画像を作成する。

更に、Ｘ線検出器１２全体の分布を考慮した入射Ｘ線量を求める場合には、背景領域抽出画像Ｐ２の画素値分布からＸ線検出器１２全体の入射Ｘ線量分布を推定することができ、図３はその方法の１例を示している。ここでは、先ず撮影に使用されるＸ線源１１の撮影条件をテーブルＴに作成しておく。例えば、撮影距離などの撮影幾何条件が違うことがあれば、それらは全てテーブルＴに入力しておく。

そして、この撮影幾何条件ごとにＸ線源１１からＸ線を照射し被写体Ｓをおかない状態の白画像Ｐ３をＸ線検出器１２で撮影して、テーブルＴと関連付けて記憶しておく。このとき、記憶容量、計算時間を考慮して画像を縮小しておいてもよい。そして、それぞれの白画像Ｐ３を低次の関数によりフィッティングをして、そのフィッティング関数も記憶しておく。

撮影が行われ投影画像Ｐ１が得られれば、実施例１のように背景領域抽出画像Ｐ２を抽出し、これを２値画像にしてマスク画像を作成する。このマスク画像によってマスクした出力テーブルごとの白画像Ｐ４と、同様にマスク画像によってマスクした投影画像Ｐ５とのマッチングをとる。そのマッチングは例えばマスクされた背景領域部分のみの相関係数をとればよい。

このマッチングによって、最もマッチング度の高かった白画像Ｐ３が、投影画像Ｐ１の入射Ｘ線量分布に最も近く、該当の白画像Ｐ３のフィッティング関数を用いて、投影画像Ｐ１全体の入射Ｘ線量分布を補間により作成すればよい。

このようにして、入射Ｘ線量分布を推定することができ、実施例１と同様に、投影画像Ｐ１をこの入射Ｘ線量分布により除算して対数を求め、再構成を行えば、ＣＴ画像を作成できる。

Ｘ線ＣＴシステムの構成図である。実施例１の処理の説明図である。実施例２の入射Ｘ線量分布を推定する説明図である。従来のリファレンス検出器を用いた構成図である。

符号の説明

１１Ｘ線源
１２Ｘ線検出器
１３撮影システム制御部
１４Ｘ線発生制御部
１５画像入力部
１６画像処理部
１７画像保持部
１８診断モニタ
１９操作部
２０ネットワーク

Claims

投影画像毎に画像を解析しＸ線が入射している背景領域を抽出する背景領域抽出手段と、該背景領域抽出手段により抽出した前記背景領域から平均的な画素値を求め、該平均的な画素値を入射Ｘ線量として前記投影画像を求める画像生成手段と、前記入射Ｘ線量により前記投影画像を除算して対数を求めることによって再構成のための投影データを作成する投影データ作成手段と、前記投影データを再構成することによって断層画像を作成する断層画像生成手段とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記背景領域抽出手段は前記投影画像の画素値によるヒストグラムを求め、閾値以上の画素数を持つ画素値から前記背景領域を抽出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
前記画像生成手段における前記平均的な画素値はラインごとに求めることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
投影画像毎に画像を解析しＸ線が入射している背景領域を抽出する背景領域抽出手段と、該背景領域抽出手段により抽出した前記背景領域から入射Ｘ線量分布を推定する推定手段と、推定した前記入射Ｘ線量分布により前記投影画像を除算して対数を求めることによって再構成のための投影データを作成する投影データ作成手段と、前記投影データを再構成することによって断層画像を作成する断層画像生成手段とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記推定手段は、撮影条件ごとに白画像とそのフィッティング関数をテーブル化して記憶し、前記白画像と前記投影画像を前記背景領域抽出手段で抽出した前記背景領域によりマッチングを行い、マッチングした前記白画像のフィッティング関数を用いて前記入射Ｘ線量分布を推定することを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。