JP2006034785A - Ｘ線ｃｔ画像処理方法およびｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】断層像の各指定領域ごとに画質を最適化することができるＸ線ＣＴ画像処理方法およびＸ線ＣＴ装置を提供する。
【解決手段】異なる再構成関数を用いて画像再構成された再構成画像を複数作成しておき（ステップＳ４）、断層像に含まれる臓器等の特定の領域をトレース機能、自動セグメンテーション、または自動セグメンテーション結果を手動修正することで指定し（ステップＳ５）、指定された領域ごとに再構成画像を切り換えて合成し（ステップＳ６）、各領域ごとに画像フィルタを切り換えて重畳する（ステップＳ７）。これにより、断層像の各領域または各臓器ごとに画質を最適化する。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線断層撮影装置において、各部位、各臓器ごとに最適な画質にするＸ線ＣＴ画像処理方法およびＸ線ＣＴ装置に関する。

従来のＸ線ＣＴ装置には、１枚の断層像全体に対し、１通りの再構成関数を投影データに重畳、最大１通りの画像フィルタを断層像に重畳する、もしくは画像フィルタを重畳しないのが普通であった（特許文献１参照）。この場合、１枚の断層像内には再構成関数と場合によって画像フィルタによって定められる画質しか存在しなかった。このため、ある臓器には最適な画像を供給できても他の臓器には最適でない場合があった。
特開２０００−２００３４０号公報

しかし、読影する際には、各臓器ごとに画質およびテキスチャを最適化できる方が診断しやすく好ましい。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、各臓器等の特定の領域ごとに画質を最適化することができるＸ線ＣＴ画像処理方法およびＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

第１の観点では、本発明は、Ｘ線を被検体に照射し、被検体を透過したＸ線の投影データを収集するステップと、収集された投影データを前処理するステップと、前処理された投影データに再構成関数を重畳するステップと、再構成関数が重畳された投影データを逆投影して断層像を作成するステップと、断層像の特定の領域を指定するステップと、前記特定の領域を定められた画質にするステップとを有するＸ線ＣＴ画像処理方法を提供する。
上記第１の観点によるＸ線ＣＴ画像処理方法では、領域ごとに定められた画質にすることで、領域ごとに最適な画質を実現できる。

第２の観点では、本発明は第１の観点における、前記断層像の特定の領域を指定するステップにおいて、特定の臓器の領域を指定することを特徴とするＸ線ＣＴ画像処理方法を提供する。
上記第２の観点によるＸ線ＣＴ画像処理方法では、臓器ごとに定められた画質にすることで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

第３の観点では、本発明は第１または第２の観点における、前記断層像の特定の領域を指定するステップにおいて、断層像上の複数の点を指定して指定領域を定めるトレース機能を用いて領域指定を行なうことを特徴とするＸ線ＣＴ画像処理方法を提供する。
上記第３の観点によるＸ線ＣＴ画像処理方法では、トレース機能により領域を指定することで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

第４の観点では、本発明は第１または第２の観点における、前記断層像の特定の領域を指定するステップにおいて、自動セグメンテーションにより領域指定を行なう、もしくは自動セグメンテーションされた結果を手動で修正して領域指定を行なうことを特徴とするＸ線ＣＴ画像処理方法を提供する。
上記第４の観点によるＸ線ＣＴ画像処理方法では、自動セグメンテーション、または自動セグメンテーションした結果を手動により領域指定をすることで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

第５の観点では、本発明は第１から第４の観点における、前記特定の領域を定められた画質にするステップにおいて、断層像上に重畳する画像フィルタを用いて定められた画質にすることを特徴とするＸ線ＣＴ画像処理方法を提供する。
上記第５の観点によるＸ線ＣＴ画像処理方法では、画像フィルタの調整により画質を指定できることで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

第６の観点では、本発明は第１から第５の観点における、前記特定の領域を定められた画質にするステップにおいて、投影データに重畳する再構成関数を用いて定められた画質にすることを特徴とするＸ線ＣＴ画像処理方法を提供する。
上記第６の観点によるＸ線ＣＴ画像処理方法では、再構成関数の調整により画質を指定できることで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

第７の観点では、本発明は第６の観点における、前記特定の領域を定められた画質にするステップにおいて、前処理された投影データに異なる複数の再構成関数を重畳し、再構成関数が重畳された投影データをそれぞれ逆投影して複数の断層像を作成し、断層像の指定された特定の領域毎に、前記逆投影手段により作成された複数の断層像を重み付け加算して、１つの断層像を作成することを特徴とするＸ線ＣＴ画像再構成方法を提供する。
上記第７の観点によるＸ線ＣＴ画像処理方法では、複数の断層像の重み付け加算で画質を調整できることで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

第８の観点では、本発明は、Ｘ線を被検体に照射し、被検体を透過したＸ線の投影データを収集するＸ線データ収集手段と、前記Ｘ線データ収集手段から収集された投影データを前処理する前処理手段と、前処理された投影データに再構成関数を重畳する再構成関数重畳手段と、再構成関数が重畳された投影データを逆投影して断層像を画像再構成する逆投影手段と、断層像の特定の領域を指定する領域指定手段と、前記特定の領域を定められた画質にする画質調整手段とを有するＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第８の観点によるＸ線ＣＴ装置では、領域ごとに定められた画質にすることで、領域ごとに最適な画質を実現できる。

第９の観点では、本発明は第８の観点における、前記領域指定手段は、特定の臓器の領域を指定することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第９の観点によるＸ線ＣＴ装置では、臓器ごとに定められた画質にすることで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

第１０の観点では、本発明は第８または第９の観点における、前記領域指定手段は、断層像上の複数の点を指定して指定領域を定めるトレース機能を用いて領域指定を行なうことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１０の観点によるＸ線ＣＴ装置では、トレース機能により領域を指定することで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

第１１の観点では、本発明は第８または第９の観点における、前記領域指定手段は、自動セグメンテーションにより領域指定を行なう、もしくは自動セグメンテーションされた結果を手動で修正して領域指定を行なうことを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１１の観点によるＸ線ＣＴ装置では、自動セグメンテーション、または自動セグメンテーションした結果を手動により領定領域指定をすることで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

第１２の観点では、本発明は第８から第１１の観点における、前記画質調整手段は、断層像上に重畳する画像フィルタを用いて定められた画質にすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１２の観点によるＸ線ＣＴ装置では、画像フィルタの調整により画質を指定することで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

第１３の観点では、本発明は第８から第１２の観点における、前記画質調整手段は、投影データに重畳する再構成関数を用いて定められた画質にすることを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１３の観点によるＸ線ＣＴ装置では、再構成関数の調整により画質を指定することで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

第１４の観点では、本発明は第１３の観点における、前記画質調整手段は、前処理された投影データに異なる複数の再構成関数を重畳し、再構成関数が重畳された投影データをそれぞれ逆投影して複数の断層像を作成し、前記領域指定手段により指定された断層像の特定の領域毎に、前記逆投影手段により作成された複数の断層像を重み付け加算して、１つの断層像を作成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置を提供する。
上記第１４の観点によるＸ線ＣＴ装置では、複数の断層像の重み付け加算で画質を調整することで臓器ごとに最適な画質を実現できる。

本発明のＸ線ＣＴ画像処理方法およびＸ線ＣＴ装置によれば、断層像の各領域または各臓器ごとに再構成関数、画像フィルタなどで画質を最適化することができる。

以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置の構成ブロック図である。このＸ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール１、撮影テーブル１０、走査ガントリ２０とを具備している。

操作コンソール１は、操作者の入力を受け付ける入力装置２と、画像再構成処理などを実行する中央処理装置３と、走査ガントリ２０で取得した投影データを収集するデータ収集バッファ５と、投影データから再構成したＣＴ画像を表示するＣＲＴ６と、プログラムやデータやＸ線ＣＴ画像を記憶する記憶装置７とを具備している。

撮影テーブル１０は、被検体を乗せて走査ガントリ２０のボア（空洞部）に入れ出しするクレードル１２を具備している。クレードル１２は、撮影テーブル１０に内臓するモータで昇降およびテーブル直線移動される。

走査ガントリ２０は、Ｘ線管２１と、Ｘ線コントローラ２２と、コリメータ２３と、Ｘ線検出器２４と、データ収集部ＤＡＳ（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）２５と、被検体の体軸の回りにＸ線管２１などを回転させる回転部コントローラ２６と、制御信号などを前記操作コンソール１や撮影テーブル１０とやり取りする制御コントローラ２９とを具備している。

実施形態におけるＸ線ＣＴシステムの構成は概ね上記の通りである。この構成のＸ線ＣＴシステムにおいて、投影データの収集は例えば次のように行われる。

まず、被検体を走査ガントリ２０の回転部１５の空洞部に位置させた状態でｚ軸方向の位置を固定し、Ｘ線管２１からのＸ線ビームを被検体に照射し（Ｘ線の投影）、その透過Ｘ線をＸ線検出器２４で検出する。そして、この透過Ｘ線の検出を、Ｘ線管２１とＸ線検出器２４を被検体の周囲で回転させながら（すなわち、投影角度（ビュー角度）を変化させながら）複数Ｎ（例えば、Ｎ＝１，０００）のビュー方向で、３６０度分データ収集を行う。

検出された各透過Ｘ線は、ＤＡＳ（データ収集部）２５でディジタル値に変換されて投影データとしてデータ収集バッファ５を介して操作コンソール１に転送される。この動作を１スキャンとよぶ。そして、順次ｚ軸方向にスキャン位置を所定量だけ移動して、次のスキャンを行っていく。このようなスキャン方式はコンベンショナルスキャン方式（またはアキシャルスキャン方式）とよばれる。もっとも、投影角度の変化に同期して撮影テーブル１０を所定速度で移動させ、スキャン位置を移動させながら（Ｘ線管２１とＸ線検出器２４とが被検体の周囲をらせん状に周回することになる）投影データを収集する方式を、いわゆるヘリカルスキャン方式とよぶ。本発明はコンベンショナルスキャン方式、ヘリカルスキャン方式いずれにも適用できる。

操作コンソール１は、走査ガントリ２０から転送されてくる投影データを中央処理装置３の固定ディスクＨＤＤに格納するとともに、例えば、所定の再構成関数と重畳演算を行い、逆投影処理により断層像を再構成する。ここで、操作コンソール１は、スキャン処理中に走査ガントリ２０から順次転送されてくる投影データからリアルタイムに断層像を再構成し、常に最新の断層像をＣＲＴ６に表示させることが可能である。さらに、固定ディスクＨＤＤに格納されている投影データを呼び出して改めて画像再構成を行わせることも可能である。

以下、本実施形態における操作コンソール１の処理内容を図２の説明図を参照しながら、説明する。

図２は、実施形態における操作コンソール１の処理の流れを示す説明図である。このフフローチャートに対応するプログラムは、ハードディスクＨＤＤ等からなる記憶装置７にインストールされている画像処理プログラムに含まれ、中央処理装置３によって実行されるものである。

ステップＳ１では、走査ガントリ２０のデータ収集系、Ｘ線管２１、Ｘ検出器２４、ＤＡＳ２５により投影データをスリップリング３０経由で収集する。
ステップＳ２では、収集された投影データに対し、投影データに対し、対数変換、線質硬化（Ｂｅａｍ Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）補正、Ｘ線検出器の感度補正等の、所定の前処理を行う。

ステップＳ３では、前処理された投影データに複数の再構成関数、例えば３つの異なる再構成関数ＦＡ，ＦＢ，ＦＣをそれぞれ重畳する。本実施形態では、再構成関数ＦＡ，ＦＢ，ＦＣとして、例えば、画像の平滑化を行う再構成関数ＦＡと、画像の鮮鋭化を行う再構成関数ＦＢと、両者の中間の再構成関数ＦＣを用意する。これにより、３つの再構成関数ＦＡ，ＦＢ，ＦＣで重畳された３つの投影データを得る。

ステップＳ４では、３つの再構成関数ＦＡ，ＦＢ，ＦＣで重畳された投影データを各々別に逆投影する。これにより、３つの断層像が得られる。

ステップＳ５では、逆投影処理で再構成された断層像のうち、例えば、再構成関数ＦＡ，ＦＢ，ＦＣのどれか１つの断層像を基準として、当該断層像上で、指定領域（例えば臓器の領域）を複数の点を指定してトレース機能で指定する、または自動セグメンテーションにより領域を指定する、または自動セグメンテーションされた結果を手動で修正して領域を指定する。

図３（ａ）は、１つのスライス位置での断層像を示す図であり、図３（ｂ）は連続した複数のスライス位置で得た断層像を示す図であり、図３（ｃ）はトレース機能について説明するための図である。

図３（ａ）および（ｂ）では、断層像に骨４１と、臓器４２，４３が存在している例を示す。ステップＳ５では、自動セグメンテーションまたはユーザがトレース機能により、骨４１に対応する領域Ａｒ４１、臓器４２，４３に対応する領域Ａｒ４２，Ａｒ４３を指定する。または自動セグメンテーションされた結果を手動で修正することにより各領域Ａｒ４１，Ａｒ４２，Ａｒ４３を指定する。

自動セグメンテーションとは、断層像におけるＣＴ値に基づいて、記憶装置７により記憶された画像処理プログラムにより、自動的に臓器や骨を認識して領域を指定するものである。トレース機能とは、図３（ｃ）に示すように、例えばユーザが断層像を見ながら、臓器や骨の境界部分の数点をクリック（図中、×印で示す）することにより、直線または曲線（例えば、スプライン補間）で×の点を結んで閉じた領域Ａｒを作成する機能である。
以上のようにして、骨や臓器の単位で断層像中の各領域が指定される。

ステップＳ６では、各領域Ａｒ４１〜４３ごとに複数の再構成関数ＦＡ，ＦＢ，ＦＣの断層像を重み付け処理して、１つの断層像を合成する。すなわち、ステップＳ４における処理により、３つの再構成関数を用いて再構成処理された３つの再構成画像（断層像）がある。従って、例えば各領域Ａｒ４１〜４３のＣＴ値に基づいて、各領域Ａｒ４１〜４３毎に最も適した再構成画像を組み合わせる。

図４は、ステップＳ６で各領域ごとに複数の再構成関数ＦＡ，ＦＢ，ＦＣの断層像を重み付け加算する際に用いる、再構成関数ごとの重み付け係数の変化の具合を示すグラフである。

ＣＴ値の閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３，Ｔｈ４，Ｔｈ５，Ｔｈ６において各々の再構成関数の断層像を切り換えている。なお、すべての重み付け係数の和は、すべてのＣＴ値の範囲で１である。例えば、ＣＴ値が高い領域（閾値Ｔｈ６以上）には、再構成関数ＦＡを用いた再構成画像を用い、ＣＴ値が低い領域（閾値Ｔｈ２以上閾値Ｔｈ３以下）には、再構成関数ＦＢを用いた再構成画像を用い、ＣＴ値が中間の領域（閾値Ｔｈ４以上閾値Ｔｈ５以下）には再構成関数ＦＣを用いた再構成画像を用いる。画像の境目、すなわち、閾値がＴｈ１〜Ｔｈ２、Ｔｈ３〜Ｔｈ４、Ｔｈ５〜Ｔｈ６の間にある領域については、２つの再構成画像を例えば図４のように線形重み付けして合成する。

図５は、ステップＳ６で各領域ごとに複数の再構成関数ＦＡ，ＦＢ，ＦＣを用いた再構成画像を重み付けする際に用いるパラメータを登録する画面を示す図である。

図５では、再構成関数ごとの重み付け係数の閾値Ｔｈ１，Ｔｈ２，Ｔｈ３，Ｔｈ４，Ｔｈ５，Ｔｈ６を登録する画面および、ステップＳ７で各領域Ａｒ４１〜４３ごとに複数の画像フィルタＩＦＡ，ＩＦＢ，ＩＦＣを重畳する際に用いる、画像フィルタごとの重み付け係数の閾値Ｔｈ１１，Ｔｈ１２，Ｔｈ１３，Ｔｈ１４をあらかじめ登録する画面を示している。

ステップＳ７では各領域ごとに画像フィルタＩＦＡ，ＩＦＢ，ＩＦＣを重畳する。すなわち、合成された断層像の各領域毎に、重畳する画像フィルタの種類を変える。例えば、再構成関数ＦＡを用いた再構成画像の領域には画像フィルタＩＦＡを重畳し、再構成関数ＦＢを用いた再構成画像の領域には画像フィルタＩＦＢを重畳し、再構成関数ＦＣを用いた再構成画像の領域には画像フィルタＩＦＣを重畳する。

ステップＳ８では断層像を表示する。これにより、各臓器等の特定の領域ごとに画質を最適化した１つの断層像が表示される。

以上説明したように、本実施形態では、異なる再構成関数を用いて再構成された再構成画像を複数作成しておき、断層像に含まれる臓器等の特定の領域をトレース機能、または自動セグメンテーションで指定し、指定された領域ごとに再構成画像を切り替えて合成することにより、断層像の各領域または各臓器ごとに画質を最適化することができる。

本実施形態では、３種の再構成関数ＦＡ，ＦＢ，ＦＣ，３種の画像フィルタＩＦＡ，ＩＦＢ，ＩＦＣを用いる例について説明したが、各々の種類を多くしたり少なくしたりしてもよい。また、再構成関数のみで画質を最適化してもよい。または再構成関数を１種類用いた後に画像フィルタを複数種用いて画質を最適化してもよい。

以上の実施形態では、操作コンソール１の制御処理によって本発明の機能手段、すなわち、前処理手段と、再構成関数重畳手段と、逆投影手段と、領域指定手段と、画質調整手段とが、実現されている例を示した。なお、走査ガントリ２０は、Ｘ線データ収集手段に相当する。

ただし、本発明の機能処理をコンピュータで実現するための、コンピュータにインストールされるプログラム自体および、そのプログラムを格納した記録媒体そのものも本発明を実現するものである。つまり、本発明の特許請求の範囲には、本発明の機能処理を実現するためのプログラム自体および、そのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も含まれる。

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク、磁気テープ、メモリカード等がある。

その他、プログラムの供給方法としては、インターネットを介して本発明のプログラムをファイル転送によって取得する態様も含まれる。

本発明は、上記の実施形態の説明に限定されない。
その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

本発明の一実施形態にかかるＸ線ＣＴ装置を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における処理の流れの説明図である。 本発明の各領域の設定の説明図である。 本発明の各領域ごとの重み付け係数切り換えの説明図である。 本発明の各領域ごとの再構成関数、画像フィルタの重み付け係数、閾値の登録画面の説明図である。

符号の説明

１…操作コンソール、２…入力装置、３…中央処理装置、５…データ収集バッファ、６…ＣＲＴ、７…記憶装置、１０…撮影テーブル、１２…クレードル、１５…回転部、２０…走査ガントリ、２１…Ｘ線管、２２…Ｘ線コントローラ、２３…コリメータ、２４…Ｘ線検出器、２５…ＤＡＳ（データ収集部）、２６…回転部コントローラ、２９…制御コントローラ、３０…スリップリング

Claims (14)

1. Ｘ線を被検体に照射し、被検体を透過したＸ線の投影データを収集するステップと、
   収集された投影データを前処理するステップと、
   前処理された投影データに再構成関数を重畳するステップと、
   再構成関数が重畳された投影データを逆投影して断層像を画像再構成するステップと、
   断層像の特定の領域を指定するステップと、
   前記特定の領域を定められた画質にするステップと
   を有するＸ線ＣＴ画像処理方法。
2. 前記断層像の特定の領域を指定するステップにおいて、特定の臓器の領域を指定することを特徴とする
   請求項１に記載のＸ線ＣＴ画像処理方法。
3. 前記断層像の特定の領域を指定するステップにおいて、断層像上の複数の点を指定して指定領域を定めるトレース機能を用いて領域指定を行なうことを特徴とする
   請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ画像処理方法。
4. 前記断層像の特定の領域を指定するステップにおいて、自動セグメンテーションにより領域指定を行なう、もしくは自動セグメンテーションされた結果を手動で修正して領域指定を行なうことを特徴とする
   請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ画像処理方法。
5. 前記特定の領域を定められた画質にするステップにおいて、断層像上に重畳する画像フィルタを用いて定められた画質にすることを特徴とする
   請求項１から４のいずれかに記載のＸ線ＣＴ画像処理方法。
6. 前記特定の領域を定められた画質にするステップにおいて、投影データに重畳する再構成関数を用いて定められた画質にすることを特徴とする
   請求項１から５のいずれかに記載のＸ線ＣＴ画像処理方法。
7. 前記特定の領域を定められた画質にするステップにおいて、
   前処理された投影データに異なる複数の再構成関数を重畳し、
   再構成関数が重畳された投影データをそれぞれ逆投影して複数の断層像を作成し、
   断層像の指定された特定の領域毎に、前記逆投影手段により作成された複数の断層像を重み付け加算して、１つの断層像を作成することを特徴とする
   請求項６に記載のＸ線ＣＴ画像処理方法。
8. Ｘ線を被検体に照射し、被検体を透過したＸ線の投影データを収集するＸ線データ収集手段と、
   前記Ｘ線データ収集手段から収集された投影データを前処理する前処理手段と、
   前処理された投影データに再構成関数を重畳する再構成関数重畳手段と、
   再構成関数が重畳された投影データを逆投影して断層像を画像再構成する逆投影手段と、
   断層像の特定の領域を指定する領域指定手段と、
   前記特定の領域を定められた画質にする画質調整手段と
   を有するＸ線ＣＴ装置。
9. 前記領域指定手段は、特定の臓器の領域を指定することを特徴とする
   請求項８に記載のＸ線ＣＴ装置。
10. 前記領域指定手段は、断層像上の複数の点を指定して指定領域を定めるトレース機能を用いて領域指定を行なうことを特徴とする
    請求項８または９に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 前記領域指定手段は、自動セグメンテーションにより領域指定を行なう、もしくは自動セグメンテーションされた結果を手動で修正して領域指定を行なうことを特徴とする
    請求項８または９に記載のＸ線ＣＴ装置。
12. 前記画質調整手段は、断層像上に重畳する画像フィルタを用いて定められた画質にすることを特徴とする
    請求項８から１１のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
13. 前記画質調整手段は、投影データに重畳する再構成関数を用いて定められた画質にすることを特徴とする
    請求項８から１２のいずれかに記載のＸ線ＣＴ装置。
14. 前記画質調整手段は、前処理された投影データに異なる複数の再構成関数を重畳し、再構成関数が重畳された投影データをそれぞれ逆投影して複数の断層像を作成し、前記領域指定手段により指定された断層像の特定の領域毎に、前記逆投影手段により作成された複数の断層像を重み付け加算して、１つの断層像を作成することを特徴とする
    請求項１３に記載のＸ線ＣＴ装置。
    

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