JP2006187608A - 医療用x線画像用の多重解像度再構成のための方法及び配置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】医療用X線撮影で被写体の3次元情報を生成する医療用X線機器の配置であって、この医療用X線機器の配置は、少なくとも2つの異なる方向から被写体をX線照射するX線源と、被写体の投影データを形成するためのX線照射を検出する検出器とを備える。この医療用X線機器の配置は、多重解像度表現を使用し、低減された多重解像度表現を形成するために前記多重解像度表現における係数の一部を消去し、被写体の3次元情報を生成するために前記低減された多重解像度表現においての係数に対する次式で表わされる損失、
を最小限に抑えることに基づく、規則化された再構成方法において前記投影データを利用する、前記被写体のX線減衰係数をモデル化する手段を備える。
【選択図】なし
Description
m=Af+e,
上記式において、mは測定された画素値を表し、fは被写体の画像ベクトルを表わし、eは、測定ノイズを表す確率的誤差である。Aは、X線減衰過程をモデル化する線形演算子である。Aはデータを集めるために様々な方式でモデル化することができる。例えば、Aは、2以上の測定値による集合をモデル化でき、その場合、測定値の一部は従来の投影画像であることができ、測定値の一部は走査された投影イメージであることができ、測定値の一部は、トモシンセティック・スライスであることができる。従来の投影画像は、図1に示すように、曝露中に、X線源2、被写体4、及び検出器6を固定したままにすることにより得られる。走査された投影画像は図2Aに示すように、曝露中に検出器6及びその画素を移動させながらX線源2及び被写体4を固定したままにすることにより得られる。トモシンセティック・スライスは図2Bに示すように、曝露中に検出器6、その画素、及びX線源2を移動させながら被写体4を固定したままにすることで得られ、その場合、被写体の内側の層が鮮明に示され、鮮明な層から離れた層が不鮮明で重ね合わされた画像を形成する。また、Aは、図4に示された不連続のペンシル・ビーム・モデル又はラドン変換をモデル化することができる。
fに関する多重解像度表現においていくつかの係数を消去した後に、下記の損失関数が残りの係数に関して最小限に抑えられる。
X線投影画像は、歯科の放射線利用で伝統的に用いられている。しかし、ある種の診断職務は、2次元の放射線写真で得られるよりも組織の3次元構造のより正確な知識を必要とする。
本発明の好ましい第1の実施形態では、関節腕装置3がX線源2を正しい位置に移動させる。X線照射は、曝露ボタン12を押すことによって開始する。X線源2は、例えば患者の歯である被写体4をX線照射する。検出器6は、X線照射を検出する。X線照射を検出することによって得られる画像情報は、通信リンク16によってコンピュータ14に送られる。2以上のX線画像が上記に述べたように撮られる。コンピュータは、画像情報を本発明に従って処理するためにソフトウェア手段15を備える。複数のコンピュータ14が存在することができ、同様に複数のコンピュータ14内にソフトウェア手段15が存在することができる。例えば、第1のコンピュータ14は、X線撮影に使用されるコンピュータである。第2のコンピュータ14は、本発明に従って画像情報を処理するのに使用されるコンピュータである。第2のコンピュータ14を実際の医療用X線機器5から遠く離れて有することができる。簡単のため、図6には1つのコンピュータ14のみが示される。
m(i)=Ax(i)+e(i),
を第i番目の2次元の断層撮影の問題に与える。ここで、ベクトルm(i)は、7つの放射線写真のそれぞれから第i番目の列の読みを含む。ベクトルx(i)は、撮影されている被写体4の3次元表現xのi番目のスライスである。次に、x(i)は、2次元配列の画素である。好ましい実施形態では、行列Aは、X線減衰に対する2次元のペンシル・ビーム・モデルからのものである。これは、図4に示されている。そこでは、被写体4の未知の2次元スライスが小さな画素10に分割され、行列Aは、各画素内のX線の経路の長さを含む。
本発明の好ましい第2の実施形態では、本発明は、マンモグラフィ撮影(図8)に利用されている。そこでの被写体4は、ヒトの胸部であり、医療X線機器5の装置が全範囲のデジタル・マンモグラフィ装置である。断面は、角度制限下の方向の集合からX線照射され、再構成は、第1の好ましい実施形態に対して近似的に計算される。マンモグラフィの被検物から収集された希薄な投影データからの結果は、図10に示される。
Claims (16)
- 医療用X線撮影における被写体の3次元情報を生成する方法であって、少なくとも2つの異なる方向から、前記被写体がX線照射され、前記被写体の投影データを形成するために、前記X線照射が検出される方法であって、
前記被写体のX線減衰係数が多重解像度表現を用いてモデル化され、
前記多重解像度表現における前記係数の一部が、低減された多重解像度表現を形成するために消去され、
前記投影データが、前記被写体の3次元情報を生成するために、前記低減された多重解像度表現における前記係数に対する損失、
- 前記被写体の前記3次元情報が、2次元の再構成されたスライスの積み重ねとして与えられ、各2次元スライスの前記多重解像度表現が、ウェーブレット展開であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記被写体の前記3次元情報が、2次元の再構成されたスライスの積み重ねとして与えられ、各2次元スライスの前記多重解像度表現が、カーブレット展開であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記被写体の3次元情報が、3次元の体積要素の集合における減衰値として与えられ、多重解像度表現が、3次元ウェーブレット展開であることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記低減された多重解像度表現を形成する場合、所与の放射線写真を使用して第1の逆投影画像がコンピュータで計算され、次いで前記逆投影画像の多重解像度表現がコンピュータで計算され、前記多重解像度表現における絶対値が小さい係数が消去されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記低減された多重解像度表現を形成する場合、全ての所与の放射線写真の第1の多重解像度表現がコンピュータで計算され、次いで前記多重解像度表現における小さい係数が消去され、前記X線減衰係数の前記多重解像度表現においておそらくゼロでない係数の一時的画像を形成するために逆投影された残りの係数と、前記一時的画像に属さない前記X線減衰係数の前記多重解像度表現における全ての係数とが消去されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 前記低減された多重解像度表現を形成する場合、第1に、程度の最も粗いレベルNの前記多重解像度の係数のみを使用して再構成画像をコンピュータで計算し、第2に、前記再構成された画像の多重解像度表現をコンピュータで計算し、第3に、前記ウェーブレット係数が小さい前記画像の前記領域を選択し、前記領域からレベルN+1の多重解像度表現の係数を消去し、第4に、程度の最も粗いNの前記多重解像度表現の係数及びレベルN+1上の前記残りの係数を使用して再構成画像をコンピュータで計算し、第5に、所望の程度に達するまで上記のシーケンスを繰り返すことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 測定データmが2以上の投影画像を含み、その投影画像が、全く従来の投影画像でないか、又は多数の従来の投影画像であり、また全く走査された投影画像でないか、又は多数の走査された投影画像であり、また全くトモシンセティック・スライスでないか、又は多数のトモシンセティック・スライスであるいことを特徴とする、請求項1に記載の方法。
- 医療用X線撮影における被写体の3次元情報を生成するための医療用X線機器の配置であって、少なくとも2つの異なる方向から前記被写体にX線照射するX線源と、前記被写体の投影データを形成するために、前記X線照射を検出する検出器とを備える、医療用X線機器の配置において、
多重解像度表現を使用して、前記被写体のX線減衰係数をモデル化する手段と、
低減された多重解像度表現を形成するために前記多重解像度表現における前記係数の一部を消去する手段と、
規則化された再構成方法に前記投影データを利用する手段であって、前記再構成方法は、前記被写体の3次元情報を生成するために、前記低減された多重解像度表現における前記係数に対する損失、
- 前記被写体の前記3次元情報が、2次元の再構成されたスライスの積み重ねとして与えられ、各2次元スライスの多重解像度表現が、ウェーブレット展開であることを特徴とする、請求項9に記載の医療用X線機器の配置。
- 前記被写体の前記3次元情報が、2次元の再構成されたスライスの積み重ねとして与えられ、各2次元スライスの前記多重解像度表現が、カーブレット展開であることを特徴とする、請求項9に記載の医療用X線機器の配置。
- 前記被写体の前記3次元情報が、3次元の体積要素の集合における減衰値として与えられ、前記多重解像度表現が、3次元ウェーブレット展開であることを特徴とする、請求項9に記載の医療用X線機器の配置。
- 前記低減された多重解像度表現を形成する場合、第1の逆投影画像が前記所与の放射線写真を使用してコンピュータで計算され、次いで前記逆投影画像の多重解像度表現がコンピュータで計算され、前記多重解像度表現における絶対値が小さい係数が消去されることを特徴とする、請求項9に記載の医療用X線機器の配置。
- 前記低減された多重解像度表現を形成する場合、全ての所与の放射線写真の第1の多重解像度表現がコンピュータで計算され、次いで前記多重解像度表現における小さい係数が消去され、前記X線減少係数の前記多重解像度表現においておそらくゼロでない係数の一時的画像を形成するために逆投影された残りの係数と、前記一時的画像に属さない前記X線減少係数の前記多重解像度表現における全ての係数とが消去されることを特徴とする、請求項9に記載の医療用X線機器の配置。
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- 測定データmが2以上の投影画像を含み、その投影画像が、全く従来の投影画像でないか、又は多数の従来の投影画像であり、また全く走査された投影画像でないか、又は多数の走査された投影画像であり、また全くトモシンセティック・スライスでないか、又は多数のトモシンセティック・スライスであることを特徴とする、請求項9に記載の医療用X線機器の配置。
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