JP2006068457A

JP2006068457A - Ｘ線ｃｔ装置、画像データ領域抽出システムおよび画像データ領域抽出プログラム

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Publication number: JP2006068457A
Application number: JP2004258829A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Suzuki; 薫鈴木; Hale Jeffrey; ホールジェフリー
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2004-09-06
Filing date: 2004-09-06
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2024-09-06
Also published as: CN100350434C; JP4761741B2; US7747056B2; CN1758285A; US20060050963A1

Abstract

【課題】簡易にＣＴ値に応じてＸ線ＣＴ画像データから領域を抽出し、抽出した領域内外における３次元投影画像データを作成することが可能なＸ線ＣＴ装置、画像データ領域抽出システムおよび画像データ領域抽出プログラムである。
【解決手段】生データ収集手段と、３次元画像再構成手段と、閾値設定手段と、３次元画像データの現存領域を設定するとともに閾値に基づいて閾値領域を抽出する領域管理手段と、現存領域に含まれる３次元画像データから３次元投影画像データを作成して表示させる３次元投影画像表示手段と、３次元投影画像から削除あるいは表示させるべき領域の開始点を指定する連結領域抽出開始点指定手段と、開始点に連結する閾値領域を連結領域として求める連結領域抽出手段と、現存領域のうち連結領域以外の領域あるいは連結領域を現存領域の更新情報として領域管理手段に与えることにより現存領域を更新させる抽出連結領域削除手段とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検体にＸ線を照射して得られたＸ線ＣＴ画像データから３次元投影画像データを作成するＸ線ＣＴ装置、画像データ領域抽出システムおよび画像データ領域抽出プログラムに係り、特に、領域を抽出するとともに、抽出された領域内外における３次元投影画像データを削除する機能を備えたＸ線ＣＴ装置、画像データ領域抽出システムおよび画像データ領域抽出プログラムに関する。

従来、被検体にＸ線を照射し、透過したＸ線を検出してＸ線ＣＴ画像データを再構成する画像診断装置としてＸ線ＣＴ装置がある。このＸ線ＣＴ装置を用いて造影剤を被検体に投与することによる血管等の器官の観察を目的とする撮像がしばしば行なわれる。血管の観察を目的とする撮像では、造影剤の投与により造影血管のＸ線ＣＴ画像データが再構成され、さらに、Ｘ線ＣＴ画像データから３次元（３Ｄ）投影画像データが作成される。

３Ｄ投影画像データの作成方法として代表的なものは、最大値投影法（ＭＩＰ：Maxmum Intensity Projection）、最小値投影法(Minimum Intensity Projection)または加算平均投影法(X-ray Projection)等の方法が挙げられる。そして、造影血管の観察を目的とする場合には、ＭＩＰにより作成された３Ｄ投影画像（ＭＩＰ画像）が頻繁に用いられる。

しかし、骨と造影血管のＣＴ値には共に同程度の範囲に存在する部分があることから、血管の観察を目的としてＭＩＰ画像を作成しても、骨が血管とともに画像化されて映り込み、骨の画像が臨床診断上邪魔になるという問題がある。

そこで、従来は、ＭＩＰ画像による造影血管の観察に先立って、ＭＩＰ画像とは別に、ボクセルを用いた表面表示(Surface Rendering)画像やVolume表示(Volume Rendering) 画像といった３Ｄ画像が作成され、ＳＲ画像やＶＲ画像を介して骨領域における画像データを抽出して削除する、いわゆる骨抜き作業が実施される（例えば特許文献１参照）。

図７は、従来のＭＩＰ画像によるによる造影血管の観察に先立って実施される骨抜き作業の手順を説明する図である。

図７（ａ）は、骨抜き作業のために３Ｄ画像として作成されたシェーデッド・ボリューム・レンダリング（ＳＶＲ：Ｓｈａｄｅｄｖｏｌｕｍｅｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）画像のイメージの一例を示す図である。図７（ａ）に示すように、ＳＶＲ画像には、血管とともにＣＴ値が同等の骨が写りこんでしまう。

そこで、ＳＶＲ画像において、ＣＴ値による閾値やＣＴ値に対する不透明度(Opacity)が設定されて骨と造影血管とを識別するための基準とされる。そして、閾値や不透明度により識別可能に骨と造影血管とを表示させ、一般的に用いられる連結領域抽出法により骨領域のＳＶＲ画像データを分割ないし抽出して選択的に削除することにより骨抜き作業が実施される。

この結果、図７（ｂ）に示すように、骨が削除された造影血管のＳＶＲ画像が得られる。さらに、骨が削除されたＳＶＲ画像の血管抽出領域に含まれるＸ線ＣＴ画像データからＭＩＰ画像が生成される。
特開平９−７３５５７号公報

従来のＸ線ＣＴ装置を用いた造影血管の観察においては、効率的に骨抜き作業が実施できないという問題がある。すなわち、骨のＣＴ値は一定の範囲内の値をとるが、骨のＣＴ値には、軟部組織に近いＣＴ値となるものが存在する。従って、骨抜き作業の開始時に閾値や不透明度をＣＴ値が低くなるように設定すると、軟部組織に近い臓器が骨とともに表示されることとなる。

しかし、軟部組織に近い臓器と造影血管との接触部位が多く、一般的に使用されている連結領域抽出法による骨領域の抽出が困難となる。この結果、骨抜き作業の開始時に閾値や不透明度をＣＴ値が低くなるように設定すると、効率的な骨抜き作業が困難なものとなる。

そこで、骨抜き作業の開始時には、閾値や不透明度がＣＴ値が高くなるように設定されて骨抜き作業が実施される。従って、骨抜き作業後におけるＸ線ＣＴ画像データからＭＩＰ画像を作成しても、ＭＩＰ画像は、軟部組織に近いＣＴ値の骨（特に軟骨）が含まれた画像となる。

図７（ｃ）は、骨抜き作業後におけるＭＩＰ画像に軟骨が表示された例を示す図である。図７（ｃ）の曲線枠に示すように、骨抜き作業後におけるＭＩＰ画像に軟部組織に近いＣＴ値の軟骨が残存する場合が多い。

このため、ＭＩＰ画像に残存する骨を削除するために、再びＳＲ画像やＳＶＲ画像といった３Ｄ画像を表示させて、骨抜き作業が再開される。そして、再開された骨抜き作業においては、閾値が下げられて、よりＣＴ値の低い臓器が表示される。さらに、新たに設定された閾値により表示された軟骨が、連結領域抽出法により選択的に削除された後、ＭＩＰ画像が作成される。

しかし、再度作成されたＭＩＰ画像には、さらにＣＴ値の低い軟骨が表示される場合があり、そのような場合には、臨床上有効なＭＩＰ画像を得るために、３Ｄ画像を介した骨抜き作業、ＭＩＰ画像による確認および骨抜き作業の閾値設定といった煩雑な作業が繰り返されることとなる。

そして、このような煩雑な作業が発生するという問題は、血管観察の他、特定の臓器や器官をＣＴ値の相異により選択的に削除あるいは表示させて観察する際にも起こり得るものである。

本発明はかかる従来の事情に対処するためになされたものであり、より簡易にＣＴ値に応じてＸ線ＣＴ画像データから領域を抽出し、抽出した領域内外における３次元投影画像データを作成することが可能なＸ線ＣＴ装置、画像データ領域抽出システムおよび画像データ領域抽出プログラムを提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、被検体の生データを収集する生データ収集手段と、前記生データから３次元画像データを再構成する画像再構成手段と、前記３次元画像データの閾値を設定する閾値設定手段と、３次元投影画像データの作成に用いるべき前記３次元画像データの最新の領域である現存領域を設定するとともに前記閾値に基づいて前記現存領域における前記３次元画像データの閾値領域を抽出する領域管理手段と、前記現存領域に含まれる前記３次元画像データから任意の投影法により前記３次元投影画像データを作成して画像表示部に与えることにより３次元投影画像を表示させる３次元投影画像表示手段と、前記３次元投影画像を介した入力部の操作情報と前記閾値領域とに基づいて、前記画像表示部に表示された前記３次元投影画像から削除あるいは前記画像表示部に表示させるべき連結領域の開始点を指定する連結領域抽出開始点指定手段と、前記連結領域抽出開始点指定手段により指定された前記開始点に連結する前記閾値領域を前記連結領域として求める連結領域抽出手段と、前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域を前記現存領域の更新情報として前記領域管理手段に与えることにより前記現存領域を前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域に更新させる抽出連結領域削除手段とを有することを特徴とするものである。

また、本発明に係る画像データ領域抽出システムは、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、画像診断装置により得られた被検体の３次元画像データの閾値を設定する閾値設定手段と、３次元投影画像データの作成に用いるべき前記３次元画像データの最新の領域である現存領域を設定するとともに前記閾値に基づいて前記現存領域における前記３次元画像データの閾値領域を抽出する領域管理手段と、前記現存領域に含まれる前記３次元画像データから任意の投影法により前記３次元投影画像データを作成して画像表示部に与えることにより３次元投影画像を表示させる３次元投影画像表示手段と、前記３次元投影画像を介した入力部の操作情報と前記閾値領域とに基づいて、前記画像表示部に表示された前記３次元投影画像から削除あるいは前記画像表示部に表示させるべき連結領域の開始点を指定する連結領域抽出開始点指定手段と、前記連結領域抽出開始点指定手段により指定された前記開始点に連結する前記閾値領域を前記連結領域として求める連結領域抽出手段と、前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域を前記現存領域の更新情報として前記領域管理手段に与えることにより前記現存領域を前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域に更新させる抽出連結領域削除手段とを有することを特徴とするものである。

また、本発明に係る画像データ領域抽出プログラムは、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、コンピュータを、画像診断装置により得られた被検体の３次元画像データの閾値を設定する閾値設定手段、３次元投影画像データの作成に用いるべき前記３次元画像データの最新の領域である現存領域を設定するとともに前記閾値に基づいて前記現存領域における前記３次元画像データの閾値領域を抽出する領域管理手段、前記現存領域に含まれる前記３次元画像データから任意の投影法により前記３次元投影画像データを作成して画像表示部に与えることにより３次元投影画像を表示させる３次元投影画像表示手段、前記３次元投影画像を介した入力部の操作情報と前記閾値領域とに基づいて、前記画像表示部に表示された前記３次元投影画像から削除あるいは前記画像表示部に表示させるべき連結領域の開始点を指定する連結領域抽出開始点指定手段、前記連結領域抽出開始点指定手段により指定された前記開始点に連結する前記閾値領域を前記連結領域として求める連結領域抽出手段並びに前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域を前記現存領域の更新情報として前記領域管理手段に与えることにより前記現存領域を前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域に更新させる抽出連結領域削除手段として機能させることを特徴とするものである。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置、画像データ領域抽出システムおよび画像データ領域抽出プログラムにおいては、より簡易にＣＴ値に応じてＸ線ＣＴ画像データから領域を抽出し、抽出した領域内外における３次元投影画像データを作成することができる。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置、画像データ領域抽出システムおよび画像データ領域抽出プログラムの実施の形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明に係るＸ線ＣＴ装置の実施の形態を示す機能ブロック図である。

Ｘ線ＣＴ装置２０は、ガントリ部２１およびコンピュータ装置２２とから構成される。ガントリ部２１は、Ｘ線管２３、高電圧発生装置２４、Ｘ線検出器２５およびデータ収集部２６（ＤＡＳ；ＤａｔａＡｑｕｉｓｉｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）を有する。Ｘ線管２３とＸ線検出器２５とは、高速で且つ連続的に回転する図示しない回転リングに被検体Ｐを挟んで互いに対向する位置に搭載される。

そして、高電圧発生装置２４はコンピュータ装置２２からの制御信号によりＸ線管２３に管電流や管電圧を供給し、Ｘ線検出器２５で被検体Ｐを透過したＸ線を検出できるように構成される。さらに、Ｘ線検出器２５で検出されたＸ線検出信号はデータ収集部２６に与えられてデジタル化され、生データとしてコンピュータ装置２２に与えられる構成とされる。つまり、高電圧発生装置２４、Ｘ線管２３、Ｘ線検出器２５、データ収集部２６により被検体Ｐの生体情報である生データを収集する生データ収集手段としての機能がＸ線ＣＴ装置２０に備えられる。

コンピュータ装置２２は、画像処理装置２７、画像表示部２８および入力部２９とから構成される。画像処理装置２７は、制御部３０を中枢として、データ収集部２６から出力される生データを補正処理等を経て投影データに変換する前処理部３１、投影データを記憶するメモリ部３２、投影データから３Ｄ画像データを再構成する画像再構成部３３、３Ｄ画像データやデータ収集部２６から出力された生データを一時的に保管する記憶装置３４、記憶装置３４から３Ｄ画像データを読み込んで特定の領域における３Ｄ投影画像データを作成する画像データ領域抽出システム３５とから構成される。

すなわち、画像処理装置２７の前処理部３１や画像再構成部３３により、生データから３Ｄ画像データを再構成する画像再構成手段としての機能がＸ線ＣＴ装置２０に備えられる。

また、画像データ領域抽出システム３５がＸ線ＣＴ装置２０に内蔵される。ただし、画像データ領域抽出システム３５をＸ線ＣＴ装置２０に内蔵せずに、個別に設けてもよい。画像データ領域抽出システム３５をＸ線ＣＴ装置２０とは個別に構成した場合には、Ｘ線ＣＴ装置２０で撮像された３Ｄ画像データを画像データ領域抽出システム３５に入力することができるように構成される。

図２は、図１に示すＸ線ＣＴ装置２０に内蔵される画像データ領域抽出システム３５の機能ブロック図である。

画像データ領域抽出システム３５は、画像データ領域抽出プログラムをコンピュータ装置２２に読み込ませて構築され、３次元投影画像表示手段３５ａ、閾値設定手段３５ｂ、領域管理手段３５ｃ、連結領域抽出開始点指定手段３５ｄ、連結領域抽出手段３５ｅ、抽出連結領域削除手段３５ｆおよび抽出連結領域表示手段３５ｇを備える。ただし、画像データ領域抽出システム３５の全部または一部を回路で構成してもよい。

３次元投影画像表示手段３５ａは、後述する領域管理手段３５ｃから受けた現存領域データの範囲に含まれる３Ｄ画像データを記憶装置３４から読み込んで、任意の投影法により３Ｄ投影画像データを作成する機能と、作成した３Ｄ投影画像データを画像表示部２８に与えて表示させる機能とを有する。

ここで、３Ｄ投影画像データの作成のための投影法としては、最大値投影法(ＭＩＰ：Maxmum Intensity Projection)、最小値投影法(ＭｉｎＩＰ：Minimum Intensity Projection)あるいは加算平均投影法(X-ray Projection)等の投影法が挙げられる。

さらに、必要に応じて、３次元投影画像表示手段３５ａには、入力部２９から受けた情報に基づいて、３Ｄ投影画像データを回転、移動、拡大して表示できるように生成して画像表示部２８に与える機能が設けられる。そして、この３次元投影画像表示手段３５ａの機能により、画像表示部２８に表示された３Ｄ投影画像を入力部２９の操作により回転、移動または拡大することができるように構成される。

領域管理手段３５ｃは、記憶装置３４に保存された３Ｄ画像データを参照し、閾値設定手段３５ｂから受けた閾値に基づいて３Ｄ画像データの閾値領域を閾値領域抽出データとして求める機能と、求めた閾値領域抽出データを連結領域抽出開始点指定手段３５ｄに与える機能とを有する。

尚、閾値領域抽出データを求める際に使用する閾値には、ＣＴ値を用いることができる。そして、３Ｄ画像データの不透明度が０（透明）から０と１との間の値（半透明）、または０から１（不透明）に変移する点や範囲を代表する画素値(ＣＴ値)を閾値とし、記憶装置３４に保存された３Ｄ画像データのうち例えば閾値以上あるいは閾値以下となる領域を閾値領域抽出データとして求めることができる。このようにして求められた閾値領域を、３Ｄ画像データ中における物体とみなすことができる。

さらに、領域管理手段３５ｃは、抽出連結領域削除手段３５ｆから受けた領域の更新情報に基づいて、３Ｄ投影画像データの作成に用いるべき３Ｄ画像データの最新の領域（現存領域）を現存領域データとして設定する機能と、設定した現存領域データを３次元投影画像表示手段３５ａ、連結領域抽出開始点指定手段３５ｄおよび抽出連結領域削除手段３５ｆに与える機能とを有する。尚、領域管理手段３５ｃが抽出連結領域削除手段３５ｆから現存領域の更新情報を受けていない場合には、３Ｄ画像データの全ての領域が現存領域とされる。

閾値設定手段３５ｂは、領域管理手段３５ｃが閾値領域を抽出して閾値領域抽出データを求める際の閾値を入力部２９から受けた情報に基づいて設定する機能と、設定した閾値を領域管理手段３５ｃに与える機能とを有する。

連結領域抽出開始点指定手段３５ｄは、マウス等の入力部２９の操作情報と領域管理手段３５ｃから受けた閾値領域抽出データとに基づいて、画像表示部２８に表示された３Ｄ投影画像から削除あるいは表示させるべき連結領域の開始点を指定する機能と、指定した領域の開始点を領域抽出開始点情報として閾値領域抽出データとともに連結領域抽出手段３５ｅに与える機能とを有する。

例えば、マウス等の入力部２９の操作により、画像表示部２８に表示された３Ｄ投影画像上の点の位置が連結領域の開始点を指定するための情報として連結領域抽出開始点指定手段３５ｄに与えられる。そして、このように３Ｄ投影画像を介して領域の開始点を指定するための情報が与えられた場合には、連結領域抽出開始点指定手段３５ｄは、３次元空間である現存領域に含まれる３Ｄ画像データを、３Ｄ投影画像上の点の位置を起点として３Ｄ投影画像の視線方向(画面奥方向)に走査することにより物体、すなわち閾値領域の境界面を検出した位置を連結領域の開始点として指定することができる。

つまり、３Ｄ画像データにおいて物体を検出するために、３Ｄ画像データの不透明度が一定の値以上となった領域を表す閾値領域の境界面を物体の検出位置とすることができる。また、現存領域に含まれる３Ｄ画像データは、領域管理手段３５ｃから受けた現存領域データおよび記憶装置３４に保存された３Ｄ画像データから求められる。

さらに、必要に応じて、連結領域抽出開始点指定手段３５ｄから領域抽出開始点情報が３次元投影画像表示手段３５ａに与えられ、領域抽出開始点を識別可能に画像表示部２８に表示することができるように構成される。

連結領域抽出手段３５ｅは、連結領域抽出開始点指定手段３５ｄから受けた領域抽出開始点情報と閾値領域抽出データとに基づいて、指定された領域の開始点に連結する閾値領域が占める領域を物体とみなし、一般的な連結領域抽出法により連結領域データとして求める機能と、求めた連結領域データを抽出連結領域削除手段３５ｆおよび抽出連結領域表示手段３５ｇに与える機能とを有する。

また、連結領域抽出手段３５ｅは、抽出連結領域削除手段３５ｆから連結領域データのリセット情報を受けた場合には、連結領域データを初期状態、つまり連結領域が存在しない状態にリセットするとともに、リセット後の連結領域が存在しない状態の連結領域データを抽出連結領域削除手段３５ｆおよび抽出連結領域表示手段３５ｇに与える機能を有する。

抽出連結領域削除手段３５ｆは、入力部２９から受けた領域の削除指示情報並びに領域管理手段３５ｃから受けた現存領域データと連結領域抽出手段３５ｅから受けた連結領域データとに基づいて、３Ｄ投影画像データの作成に用いるべき３Ｄ画像データの現存領域の更新情報を作成する機能と、作成した現存領域の更新情報を領域管理手段３５ｃに与える機能とを有する。

例えば、抽出連結領域削除手段３５ｆは、連結領域データが３Ｄ投影画像から削除させるべき領域として設定されている場合には、現存領域のうち連結領域以外の領域を、領域の更新情報として作成することができる。ただし、連結領域データが３Ｄ投影画像として表示させるべき領域として設定されている場合には、単に連結領域を、領域の更新情報として作成するようにしてもよい。

さらに、必要に応じて抽出連結領域削除手段３５ｆが、連結領域を膨張(dilation)または収縮(erosion)させて、膨張または収縮後における連結領域を、３Ｄ投影画像データの作成に用いるべき３Ｄ画像データの領域の更新情報の作成に用いるようにしてもよい。

また、抽出連結領域削除手段３５ｆは、入力部２９から領域の削除指示情報を受けた場合には、連結領域抽出手段３５ｅに連結領域データのリセット情報を与えて連結領域データを初期状態にリセットさせる機能を有する。

抽出連結領域表示手段３５ｇは、連結領域抽出手段３５ｅから受けた連結領域データとに基づいて、３Ｄ投影画像上において連結領域を識別可能に表示させるための画像データを作成する機能と、作成した連結領域の画像データを画像表示部２８に与えて表示させる機能とを有する。例えば、連結領域が３Ｄ投影画像上においてカラー表示されるように連結領域の画像データを作成することができる。

抽出連結領域表示手段３５ｇが作成する画像データは、連結領域が識別可能であれば、投影画像データであるか否かを問わない。抽出連結領域表示手段３５ｇが作成する画像データは、例えば、単一の色で表示された画像データとすることもできるし、コントラストのついたカラー投影画像データとすることもできる。

次にＸ線ＣＴ装置の作用について説明する。

図３は、図１に示すＸ線ＣＴ装置２０により、Ｘ線ＣＴ画像データから領域を抽出し、抽出した領域内外における３次元投影画像データを作成する際における手順を示すフローチャートであり、図中Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

まずステップＳ１において、例えば、被検体Ｐの造影血管画像を収集するために、造影剤投与を伴うスキャンが実行されて被検体Ｐの３Ｄ画像データが再構成される。すなわち、コンピュータ装置２２からの制御信号により高電圧発生装置２４から管電流や管電圧がＸ線管２３に供給され、被検体ＰにＸ線が照射される。そして、被検体Ｐを透過したＸ線がＸ線検出器２５で検出される。Ｘ線検出器２５で検出されたＸ線検出信号はデータ収集部２６に与えられてデジタル化され、生データとしてコンピュータ装置２２に与えられる。

コンピュータ装置２２では、前処理部３１における補正処理により生データが投影データに変換されて、一旦メモリ部３２に記憶される。そして、画像再構成部３３により投影データから３Ｄ画像データが再構成され、再構成された３Ｄ画像データは記憶装置３４に保存される。

そして、記憶装置３４に保存された造影血管を含む３Ｄ画像データが、画像データ領域抽出システム３５に読み込まれて、造影血管の３Ｄ投影画像データの作成用に供される。

次に、ステップＳ２において、造影血管や骨領域を含む３Ｄ画像データから３Ｄ投影画像データが作成されて画像表示部２８に表示される。すなわち、領域管理手段３５ｃにより全ての領域が３Ｄ投影画像データの作成に用いるべき３Ｄ画像データの初期状態における現存領域とされ、現存領域データとして３次元投影画像表示手段３５ａに与えられる。このため、３次元投影画像表示手段３５ａは、造影血管や骨領域を含む全ての３Ｄ画像データを記憶装置３４から読み込んで、例えばＭＩＰによりＭＩＰ画像データを作成する。そして、作成されたＭＩＰ画像データは、画像表示部２８に与えられて表示される。

このように表示されたＭＩＰ画像には、造影血管とともに血管の臨床診断上削除すべき骨領域のＭＩＰ画像が含まれる。そこで、ＭＩＰ画像から骨領域の画像を削除する、いわゆる骨抜き作業が開始される。この骨抜き作業は、画像データ領域抽出システム３５の機能により画像表示部２８に表示されたＭＩＰ画像を参照しつつ、入力部２９の操作により行なうことができる。

但し、従来の骨抜き作業用のＳＶＲ画像等の３Ｄ画像を表示させて、ある程度おおまかな骨抜き作業を行なった後、より詳細なＣＴ値の低い骨領域の骨抜き作業を画像データ領域抽出システム３５の機能によりＭＩＰ画像を介して行なってもよい。

しかして、ユーザは、造影血管や骨領域を含むＭＩＰ画像を観察することにより、造影血管領域のＭＩＰ画像の抽出に適切なＣＴ値の範囲を把握し、骨抜き作業を開始することができる。

図４は、図１に示すＸ線ＣＴ装置２０による骨抜き作業の手順の一例を説明する図である。

図４（ａ）に示すように、例えば造影血管、骨および軟骨が近接している場合に、実線で示すライン位置におけるＣＴ値のプロフィールイメージは図４（ｂ）に示すようになる。すなわち、造影血管および骨領域のＣＴ値は２００を超える値となり、軟骨領域のＣＴ値は１００から２００の間の値となる。そして、造影血管と骨との間の領域および骨と軟骨との間の領域のＣＴ値は、造影血管、骨領域および軟骨領域のＣＴ値よりも小さい値となっている。

そして、このようなＣＴ値の相異を利用して造影血管、骨領域および軟骨領域の識別および分離が行なわれる。ＭＩＰ画像は、基本的にはＣＴ値の全範囲がＣＴ値に対応するＧｒａｙＬｅｖｅｌに割り当てられて表示される。このため、ＣＴ値が小さい部分は黒となる一方、ＣＴ値が高い部分は白となる。

尚、ＭｉｎＩＰ画像の場合には、被検体の体周りにＣＴ値が−１０００の空気が存在すると、ＭｉｎＩＰ画像の値が−１０００になってしまうことから通常ＭｉｎＩＰ処理に先立って３Ｄ画像データのＣＴ値が−９００から−５００程度となるように閾値処理される。

次に、ステップＳ３において、造影血管、骨領域および軟骨領域を閾値領域として抽出し、別々の物体として分離できるように、ＣＴ値が閾値として設定される。

ここで、閾値として設定されるＣＴ値を低くし過ぎると、適切に造影血管と骨領域とを分離することができない。すなわち、図４（ｂ）に示すＣＴ値のプロフィールイメージを有するＭＩＰ画像の場合には、造影血管と骨との間の領域および骨と軟骨との間の領域のＣＴ値が１００を超えている。従って、閾値を例えば軟骨のＣＴ値よりも小さい１００とし、ＣＴ値が１００を超える領域を閾値領域として抽出すると図４（ｃ）に示すように造影血管、骨領域および軟骨領域が一体化されてしまう。

そこで、骨抜き作業の開始時には、造影血管と骨領域とを分離するために、大きい値のＣＴ値が閾値とされる。例えばユーザは、入力部２９の操作により、造影血管と骨との間の領域および骨と軟骨との間の領域のＣＴ値よりも大きいＣＴ値２００を閾値として指定することができる。そうすると、閾値設定手段３５ｂは、入力部２９からＣＴ値２００とする閾値の指定情報を受け取り、ＣＴ値２００を閾値として領域管理手段３５ｃに与える。

さらに、領域管理手段３５ｃは、記憶装置３４に保存された３Ｄ画像データを参照し、閾値設定手段３５ｂから受けた閾値に従って、ＣＴ値が２００以上となる閾値領域を閾値領域抽出データとして求める。

この結果、図４（ｂ）に示すＣＴ値のプロフィールイメージを有するＭＩＰ画像の場合には、図４（ｄ）に示すようにＣＴ値が２００以上の造影血管と骨領域とがそれぞれ分離されて閾値領域とされる。そして、各閾値領域は閾値領域データとして連結領域抽出開始点指定手段３５ｄに与えられる。

次に、ステップＳ４において、ユーザは入力部２９の操作により、閾値領域として分離された骨領域を選択し、ＭＩＰ画像から削除すべき指令を与える。すなわち、入力部２９の操作により削除領域の開始点が指定される。

図５は、図１に示すＸ線ＣＴ装置２０に内蔵された画像データ領域抽出システム３５の機能により、ＭＩＰ画像上で削除すべき領域を指定する方法を説明する図である。

図５（ａ）は、骨抜き作業の対象となるＭＩＰ画像の一例であり、造影血管とともに点線で示す骨領域が表示されている。尚、図５（ａ）の骨領域は、ＣＴ値の低い軟骨領域であるがこのような軟骨の削除に先立って閾値領域として抽出および削除される骨領域についても以下に述べる方法で削除領域の指定が行なわれる。

まず、図５（ａ）の矢印で示すように、マウスによりＭＩＰ画像において、骨領域上の点がクリックされる。

ＭＩＰ画像において、骨等の臓器上の点の位置がクリックされると、クリックされた位置がＭＩＰ画像から削除すべき領域の開始点を指定するための情報として連結領域抽出開始点指定手段３５ｄに与えられる。

すなわち、連結領域抽出開始点指定手段３５ｄは、現存領域における３Ｄ画像データを、ＭＩＰ画像上の点のクリック位置を起点としてＭＩＰ画像の視線方向に走査することにより閾値領域とされた骨等の臓器を検出し、臓器の検出位置を削除領域の開始点として指定する。

図５（ｂ）は、現存領域に含まれる３Ｄ画像データの一例を示す図である。尚、図５（ｂ）に示す３Ｄ画像データは、模式的に表した図であり、画像表示部２８に表示されるものではない。図５（ｂ）に示す３Ｄ画像データにおいて、ＭＩＰ画像上のクリック位置に相当する位置から視線方向に走査が行なわれ、骨領域の検出位置が削除領域の開始点とされる。

そして、連結領域抽出開始点指定手段３５ｄは、骨領域の検出位置である削除領域の開始点を領域抽出開始点情報として閾値領域抽出データとともに連結領域抽出手段３５ｅに与える。

次に、ステップＳ５において、連結領域抽出手段３５ｅは、連結領域抽出開始点指定手段３５ｄから受けた削除領域の領域抽出開始点情報と閾値領域抽出データとに基づいて、削除領域の開始点に連結する閾値領域、すなわち骨領域を一般的な連結領域抽出法により連結領域データとして求める。そして、連結領域抽出手段３５ｅは、求めた骨領域を表す連結領域データを抽出連結領域削除手段３５ｆおよび抽出連結領域表示手段３５ｇに与える。

次に、ステップＳ６において、抽出連結領域表示手段３５ｇは連結領域抽出手段３５ｅから受けた連結領域データに基づいて、マウスにより選択された骨領域がユーザにより容易に識別できるように骨領域に色を割り当てた、カラー表示可能なＭＩＰ画像データを作成する。そして、抽出連結領域表示手段３５ｇは作成した骨領域のカラーＭＩＰ画像データを画像表示部２８に与えて表示させる。

図６は、図１に示すＸ線ＣＴ装置２０に内蔵された画像データ領域抽出システム３５の機能により、画像表示部２８に表示される骨領域のカラーＭＩＰ画像の一例を示す図である。

図６に示すように、マウスにより選択された骨領域（矢印部分）は、ＭＩＰ画像上においてカラー表示（図６では斜線表示）される。このため、ユーザは、選択した領域が、ＭＩＰ画像から削除すべき適切な領域であるか否かを容易に判断することができる。そして、ユーザは、選択された骨領域が削除すべき適切な領域であると判断すると、入力部２９の操作により、選択した骨領域の削除指示をＸ線ＣＴ装置２０に入力する。

このため、ステップＳ７において、Ｘ線ＣＴ装置２０に入力された骨領域の削除指示は抽出連結領域削除手段３５ｆに与えられ、抽出連結領域削除手段３５ｆは、入力部２９から領域の削除指示を受けたと判定する。

このため、ステップＳ８において、画像データ領域抽出システム３５の諸機能により、選択された骨領域の画像がＭＩＰ画像から削除される。

すなわち、抽出連結領域削除手段３５ｆは、入力部２９から受けた骨領域の削除指示情報に対応して、連結領域抽出手段３５ｅに連結領域データのリセット情報を与える。連結領域抽出手段３５ｅは、抽出連結領域削除手段３５ｆから連結領域データのリセット情報を受けると、連結領域データを初期状態にリセットし、リセット後の連結領域が存在しない状態の連結領域データを抽出連結領域削除手段３５ｆおよび抽出連結領域表示手段３５ｇに与える。

このため、抽出連結領域表示手段３５ｇは、連結領域抽出手段３５ｅから初期状態の連結領域データを受けて、画像表示部２８へのカラーＭＩＰ画像データの提供を停止することにより、連結領域である軟骨領域を識別可能に表示させるためのカラーＭＩＰ画像を非表示にさせる。

また、カラーＭＩＰ画像を非表示にさせるための連結領域データのリセットと並行して、抽出連結領域削除手段３５ｆは、領域管理手段３５ｃから受けた現存領域データと連結領域抽出手段３５ｅから受けたリセット前における連結領域データとに基づいて、現存領域のうち骨領域に相当する連結領域以外の領域を、現存領域の更新情報として作成する。この際、必要に応じて連結領域が膨張(dilation)または収縮(erosion)され、膨張または収縮後における連結領域が、現存領域の更新情報の作成に用いられる。

そして、抽出連結領域削除手段３５ｆは、現存領域の更新情報を領域管理手段３５ｃに与える。領域管理手段３５ｃは、抽出連結領域削除手段３５ｆから受けた現存領域の更新情報に基づいて、ＭＩＰ画像データの作成に用いられる３Ｄ画像データの現存領域を、既に設定されていた現存領域から骨領域を除外した領域を新たな現存領域として更新する。

さらに、領域管理手段３５ｃは、新たに更新された現存領域を現存領域データとして３次元投影画像表示手段３５ａ、連結領域抽出開始点指定手段３５ｄおよび抽出連結領域削除手段３５ｆに与える。

このため、３次元投影画像表示手段３５ａにより、新たに更新された現存領域である骨領域を除外した領域に含まれる３Ｄ画像データを元データとしてＭＩＰ画像データが再生成される。そして、３次元投影画像表示手段３５ａは、再生成したＭＩＰ画像データを画像表示部２８に与える。この結果、骨領域の画像が削除されたＭＩＰ画像が画像表示部２８に表示される。

さらに、必要に応じて、同様な手順で複数の所望の領域が選択されてＭＩＰ画像から削除される。

一方、ユーザが、閾値の設定が適切でないと判断した場合や、所望の骨領域等のＭＩＰ画像からの削除が完了した場合には、骨領域の削除指示はＸ線ＣＴ装置２０に入力されない。

このため、ステップＳ７において、抽出連結領域削除手段３５ｆが入力部２９から領域の削除指示を受けたと判定することなく、再びステップＳ３において、ＭＩＰ画像から血管領域のＭＩＰ画像を抽出するための閾値が設定される。

例えば、骨領域と造影血管が適切に分離されない場合のように閾値の設定が不適切であると判断される場合には、閾値領域が適切に作成されるように、閾値をＣＴ値２５０に上げて設定することができる。そして、新たに設定した閾値で定まる閾値領域の選択により同様な手順でＭＩＰ画像を参照して骨抜き作業が開始される。

また、高いＣＴ値を閾値として閾値領域の削除がある程度完了したが、より低いＣＴ値の臨床診断上不要な臓器がまだ存在すると判断した場合には、再びステップＳ３において、閾値を小さく設定することができる。そして、臨床診断上支障の無い、すなわち不要な臓器が無いＭＩＰ画像データが作成されるまで、繰返しＣＴ値を下げて骨抜き作業等の作業を行なうことができる。

例えば、図４（ｂ）に示すＣＴ値のプロフィールイメージを有するＭＩＰ画像の場合には、閾値をＣＴ値２００として骨領域を削除したとしても、ＣＴ値が２００未満の軟骨領域を更に削除する必要がある。そこで、閾値をＣＴ値１００に下げて軟骨領域が閾値領域に含まれるようにすることが必要となる。

ところが、通常は例えば閾値をＣＴ値２００に設定して骨領域を閾値領域として抽出し、抽出した骨領域をＭＩＰ画像から削除するのみでは、ＣＴ値が２００未満ではあるが２００に近い値の骨領域周辺の組織がＭＩＰ画像から削除されずに残存することとなる。このため、閾値をＣＴ値２００からＣＴ値１００に下げると図４（ｅ）に示すように造影血管と軟骨領域が一体となってしまう。

そこで、図４（ｆ）の斜線部に示すように、連結領域として選択された骨領域が抽出連結領域削除手段３５ｆにより膨張(dilation)された後削除され、膨張後の骨領域を含む連結領域以外の領域が新たな現存領域とされる。このため、図４（ｇ）に示すように、軟骨領域をＭＩＰ画像から削除するためにステップＳ３において閾値をＣＴ値１００に下げたとしても造影血管と軟骨領域とを分離することができる。

そして、ステップＳ４から同様な手順で軟骨領域が連結領域として選択され、ＭＩＰ画像から削除される。つまり、閾値が順次、小さく再設定されて軟骨領域の選択による連結領域の抽出、連結領域の膨張、膨張後の連結領域の削除という処理が繰返し行なわれる。この結果、不要な骨や軟骨等の領域における画像が削除された臨床診断上支障の無い造影血管画像等のＭＩＰ画像データを作成することができる。

つまり、以上のようなＸ線ＣＴ装置２０は、３Ｄ投影画像を介してＣＴ値等の基準値に基づいて連結領域抽出法により特定の領域を抽出することができる機能を備えた装置である。

このため、Ｘ線ＣＴ装置２０によれば、直接、臨床診断上必要なＭＩＰ画像等の３Ｄ投影画像を介して骨等の臓器の画像を抽出して削除することができる。すなわち、３Ｄ投影画像上で骨抜き作業等の作業が行なえることとなり、必ずしも別途骨抜き作業用にＳＶＲ画像データ等の３Ｄ画像データを作成する必要がなくなる。

これにより、従来骨抜き作業において行なわれていた、Ｖｏｌｕｍｅ表示させる画像の閾値の調整、削除すべき臓器の選択および３Ｄ投影画像による確認作業を繰り返すという煩雑な手順を省くことができる。あるいは少なくとも、Ｖｏｌｕｍｅ表示された画像による骨抜き作業と、３Ｄ投影画像を介した骨抜き作業とを併用することにより、このような繰返しの回数を低減させることができる。そして、より効率的に３Ｄ投影画像による臨床に有効な診断画像を作成することができる。

尚、Ｘ線ＣＴ装置２０および画像データ領域抽出システム３５の一部の構成要素や機能を省略して構成してもよい。

また、画像データ領域抽出システム３５は、Ｘ線ＣＴ装置２０のみならず、他の画像診断装置により得られた３Ｄ画像データから３Ｄ投影画像データを作成するために用いることもできる。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置の実施の形態を示す機能ブロック図。図１に示すＸ線ＣＴ装置に内蔵される画像データ領域抽出システムの機能ブロック図。図１に示すＸ線ＣＴ装置により、Ｘ線ＣＴ画像データから領域を抽出し、抽出した領域内外における３次元投影画像データを作成する際における手順を示すフローチャート。図１に示すＸ線ＣＴ装置による骨抜き作業の手順の一例を説明する図。図１に示すＸ線ＣＴ装置に内蔵された画像データ領域抽出システムの機能により、ＭＩＰ画像上で削除すべき領域を指定する方法を説明する図。図１に示すＸ線ＣＴ装置に内蔵された画像データ領域抽出システムの機能により、画像表示部に表示される軟骨領域のカラーＭＩＰ画像の一例を示す図。従来のＭＩＰ画像によるによる造影血管の観察に先立って実施される骨抜き作業の手順を説明する図。

符号の説明

２０Ｘ線ＣＴ装置
２１ガントリ部
２２コンピュータ装置
２３Ｘ線管
２４高電圧発生装置
２５Ｘ線検出器
２６データ収集部
２７画像処理装置
２８画像表示部
２９入力部
３０制御部
３１前処理部
３２メモリ部
３３画像再構成部
３４記憶装置
３５画像データ領域抽出システム
３５ａ３次元投影画像表示手段
３５ｂ閾値設定手段
３５ｃ領域管理手段
３５ｄ連結領域抽出開始点指定手段
３５ｅ連結領域抽出手段
３５ｆ抽出連結領域削除手段
３５ｇ抽出連結領域表示手段
Ｐ被検体

Claims

被検体の生データを収集する生データ収集手段と、前記生データから３次元画像データを再構成する画像再構成手段と、前記３次元画像データの閾値を設定する閾値設定手段と、３次元投影画像データの作成に用いるべき前記３次元画像データの最新の領域である現存領域を設定するとともに前記閾値に基づいて前記現存領域における前記３次元画像データの閾値領域を抽出する領域管理手段と、前記現存領域に含まれる前記３次元画像データから任意の投影法により前記３次元投影画像データを作成して画像表示部に与えることにより３次元投影画像を表示させる３次元投影画像表示手段と、前記３次元投影画像を介した入力部の操作情報と前記閾値領域とに基づいて、前記画像表示部に表示された前記３次元投影画像から削除あるいは前記画像表示部に表示させるべき連結領域の開始点を指定する連結領域抽出開始点指定手段と、前記連結領域抽出開始点指定手段により指定された前記開始点に連結する前記閾値領域を前記連結領域として求める連結領域抽出手段と、前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域を前記現存領域の更新情報として前記領域管理手段に与えることにより前記現存領域を前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域に更新させる抽出連結領域削除手段とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
前記連結領域抽出手段が、前記連結領域を膨張あるいは収縮させることができるように構成したことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
前記３次元投影画像上において前記連結領域を識別可能に表示させるための画像データを作成して前記画像表示部に与えることにより前記連結領域を表示させる抽出連結領域表示手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
画像診断装置により得られた被検体の３次元画像データの閾値を設定する閾値設定手段と、３次元投影画像データの作成に用いるべき前記３次元画像データの最新の領域である現存領域を設定するとともに前記閾値に基づいて前記現存領域における前記３次元画像データの閾値領域を抽出する領域管理手段と、前記現存領域に含まれる前記３次元画像データから任意の投影法により前記３次元投影画像データを作成して画像表示部に与えることにより３次元投影画像を表示させる３次元投影画像表示手段と、前記３次元投影画像を介した入力部の操作情報と前記閾値領域とに基づいて、前記画像表示部に表示された前記３次元投影画像から削除あるいは前記画像表示部に表示させるべき連結領域の開始点を指定する連結領域抽出開始点指定手段と、前記連結領域抽出開始点指定手段により指定された前記開始点に連結する前記閾値領域を前記連結領域として求める連結領域抽出手段と、前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域を前記現存領域の更新情報として前記領域管理手段に与えることにより前記現存領域を前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域に更新させる抽出連結領域削除手段とを有することを特徴とする画像データ領域抽出システム。
コンピュータを、画像診断装置により得られた被検体の３次元画像データの閾値を設定する閾値設定手段、３次元投影画像データの作成に用いるべき前記３次元画像データの最新の領域である現存領域を設定するとともに前記閾値に基づいて前記現存領域における前記３次元画像データの閾値領域を抽出する領域管理手段、前記現存領域に含まれる前記３次元画像データから任意の投影法により前記３次元投影画像データを作成して画像表示部に与えることにより３次元投影画像を表示させる３次元投影画像表示手段、前記３次元投影画像を介した入力部の操作情報と前記閾値領域とに基づいて、前記画像表示部に表示された前記３次元投影画像から削除あるいは前記画像表示部に表示させるべき連結領域の開始点を指定する連結領域抽出開始点指定手段、前記連結領域抽出開始点指定手段により指定された前記開始点に連結する前記閾値領域を前記連結領域として求める連結領域抽出手段並びに前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域を前記現存領域の更新情報として前記領域管理手段に与えることにより前記現存領域を前記現存領域のうち前記連結領域以外の領域あるいは前記連結領域に更新させる抽出連結領域削除手段として機能させることを特徴とする画像データ領域抽出プログラム。