JP2012223227A - Image generating apparatus, x-ray ct apparatus, and program - Google Patents

Image generating apparatus, x-ray ct apparatus, and program Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve the low exposure in the contrast examination by an X-ray CT photographing.SOLUTION: The dual energy photographing of a contrast medium administered subject is performed, and the water density image that shows the density distribution of water in the subject and the iodine density image that shows the density distribution of iodine in the subject are generated based on the acquired data. A virtual non-contrast image corresponding to an image obtained by the non-contrast photographing of the subject is generated based on the water density image and the iodine density image. As a result, the contrast image and an image that corresponds to the non-contrast image can be acquired by one photographing.

Description

本発明は、画像生成装置およびX線CT(Computed Tomography)装置並びにそのためのプログラム(program)に関し、詳しくは、造影検査におけるデュアルエネルギー(dual energy)撮影を利用した低被曝化の技術に関する。   The present invention relates to an image generation apparatus, an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, and a program therefor, and more particularly, to a technique for reducing exposure using dual energy imaging in a contrast examination.

従来、X線CT装置を用いて被検体の造影検査を行う場合、造影剤を投与する前の単純撮影による単純画像と、造影剤を投与した後の造影撮影による造影画像とを取得し、これらを互いに比較参照して読影がなされることが多い(例えば、特許文献1の要約参照)。   Conventionally, when performing a contrast examination of a subject using an X-ray CT apparatus, a simple image obtained by simple imaging before administration of a contrast agent and a contrast image obtained by contrast imaging after administration of the contrast agent are obtained, and these Are often read and compared with each other (see, for example, the summary of Patent Document 1).

特開2002−85401号公報JP 2002-850401 A

単純画像と造影画像を取得するには、通常、被検体の単純撮影と造影撮影とを別々に行う必要があるため、被検体の被曝が一般の検査と比較して大きくなる。   In order to acquire a simple image and a contrast image, it is usually necessary to separately perform simple imaging and contrast imaging of the subject, so that the exposure of the subject is larger than that of a general examination.

このような事情により、造影検査における被検体の低被曝化が望まれている。
Under such circumstances, it is desired to reduce the exposure of the subject in the contrast examination.

第1の観点の発明は、ヨウ素を含む造影剤が投与された被検体のX線CTデュアルエネルギー撮影により得られたデータ(data)に基づいて、前記被検体を水およびヨウ素の合成で表すモデルに基づく、前記被検体における仮想的な水の密度分布を表す水密度画像と、前記被検体における仮想的なヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像とを生成する第1の生成手段と、前記水密度画像およびヨウ素密度画像に基づいて、前記被検体の非造影撮影により得られる画像に相当する仮想非造影画像を生成する第2の生成手段とを備えた画像生成装置を提供する。   The invention according to the first aspect is a model in which the subject is represented by the synthesis of water and iodine based on data obtained by X-ray CT dual energy imaging of the subject to which a contrast medium containing iodine is administered. First generation means for generating a water density image representing a virtual water density distribution in the subject and an iodine density image representing a virtual iodine density distribution in the subject based on There is provided an image generation apparatus comprising: a second generation unit configured to generate a virtual non-contrast image corresponding to an image obtained by non-contrast imaging of the subject based on a density image and an iodine density image.

第2の観点の発明は、前記第2の生成手段が、前記仮想非造影画像の少なくとも一部を、
(仮想非造影画像)=β×(水密度画像)+α×(ヨウ素密度画像)−γ
但し、1.1≧β≧0.9、 0.30≧α≧0.24、 1100≧γ≧900
…(数式1)
なる数式1にしたがって生成する上記第1の観点の画像生成装置を提供する。
According to a second aspect of the present invention, the second generation means includes at least a part of the virtual non-contrast image.
(Virtual non-contrast image) = β × (water density image) + α × (iodine density image) −γ
However, 1.1 ≧ β ≧ 0.9, 0.30 ≧ α ≧ 0.24, 1100 ≧ γ ≧ 900
... (Formula 1)
An image generation apparatus according to the first aspect that is generated according to the following mathematical formula 1 is provided.

第3の観点の発明は、前記第2の生成手段が、前記仮想非造影画像の少なくとも一部を、
(仮想非造影画像)=
β×{(水密度画像)+α×(ヨウ素密度画像)+α2×(ヨウ素密度画像)}−γ
但し、1.1≧β≧0.9、 0.30≧α≧0.24、 1100≧γ≧900
…(数式2)
なる数式2にしたがって生成する上記第1の観点の画像生成装置を提供する。
According to a third aspect of the present invention, the second generation means includes at least a part of the virtual non-contrast image.
(Virtual non-contrast image) =
β × {(water density image) + α × (iodine density image) + α 2 × (iodine density image)} − γ
However, 1.1 ≧ β ≧ 0.9, 0.30 ≧ α ≧ 0.24, 1100 ≧ γ ≧ 900
... (Formula 2)
There is provided an image generation apparatus according to the first aspect which is generated according to the following mathematical formula 2.

第4の観点の発明は、前記仮想非造影画像の少なくとも一部が、前記被検体の軟部に相当する部分である上記第2の観点または第3の観点の画像生成装置を提供する。   The invention according to a fourth aspect provides the image generating device according to the second aspect or the third aspect, wherein at least a part of the virtual non-contrast image is a part corresponding to a soft part of the subject.

第5の観点の発明は、前記第2の生成手段が、前記軟部に相当する部分を、前記データを用いて生成される画像の画素値に基づいて特定する上記第4の観点の画像生成装置を提供する。   According to a fifth aspect of the invention, in the image generating apparatus according to the fourth aspect, the second generating unit specifies a portion corresponding to the soft part based on a pixel value of an image generated using the data. I will provide a.

第6の観点の発明は、前記第2の生成手段が、前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、前記データを基に、所定の実効X線エネルギーのX線を用いたX線CT撮影により得られる画像に相当する画像として生成する上記第4の観点または第5の観点の画像生成装置を提供する。   According to a sixth aspect of the invention, the second generating means uses an X-ray having a predetermined effective X-ray energy based on the data for a portion corresponding to a substance different from the soft part of the subject. The image generating apparatus according to the fourth aspect or the fifth aspect, which generates an image corresponding to an image obtained by line CT imaging, is provided.

第7の観点の発明は、前記第2の生成手段が、前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、
(仮想非造影画像)=b×(水密度画像)+f(被検体中のヨウ素濃度に係る指標)
但し、1.0≧b≧0.9、 f:前記指標をパラメータとする関数 …(数式3)
なる数式3にしたがって生成する上記第4の観点または第5の観点の画像生成装置を提供する。
According to a seventh aspect of the invention, the second generation means includes a portion corresponding to a substance different from the soft part of the subject,
(Virtual non-contrast image) = b × (water density image) + f (index relating to iodine concentration in the subject)
However, 1.0 ≧ b ≧ 0.9, f: function using the index as a parameter (Formula 3)
An image generation apparatus according to the fourth aspect or the fifth aspect, which is generated according to the following mathematical formula 3, is provided.

第8の観点の発明は、前記第2の生成手段が、前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、
(仮想非造影画像)=b×(水密度画像)+c
但し、1.1≧b≧0.9、 c:定数 …(数式4)
なる数式4にしたがって生成する上記第4の観点または第5の観点の画像生成装置を提供する。
According to an eighth aspect of the invention, the second generation means includes a portion corresponding to a substance different from the soft part of the subject,
(Virtual non-contrast image) = b × (water density image) + c
However, 1.1 ≧ b ≧ 0.9, c: constant (Formula 4)
The image generation apparatus according to the fourth aspect or the fifth aspect, which is generated according to the following mathematical formula 4, is provided.

第9の観点の発明は、前記数式1において、
1.05≧β≧0.95、 0.29≧α≧0.25、 1050≧γ≧950
なる条件を満たす上記第2の観点から第8の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置を提供する。
According to a ninth aspect of the present invention, in the mathematical formula 1,
1.05 ≧ β ≧ 0.95, 0.29 ≧ α ≧ 0.25, 1050 ≧ γ ≧ 950
An image generation apparatus according to any one of the second to eighth aspects that satisfies the following condition is provided.

第10の観点の発明は、前記数式1におけるαが、操作者により指定される上記第2の観点から第9の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置を提供する。   The tenth aspect of the present invention provides the image generation apparatus according to any one of the second to ninth aspects, in which α in Formula 1 is designated by the operator.

第11の観点の発明は、前記第1の生成手段が、前記デュアルエネルギー撮影により得られた、第1のエネルギーのX線による第1の投影データと、前記第1のエネルギーとは異なる第2のエネルギーのX線による第2の投影データとを、ヨウ素の成分が消去されるように加重減算処理して得られたデータを画像再構成処理することにより、前記水密度画像を生成し、前記第1の投影データと前記第2の投影データとを、水の成分が消去されるように加重減算処理して得られたデータを画像再構成処理することにより、前記ヨウ素密度画像を生成する上記第1の観点から第10の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置を提供する。   According to an eleventh aspect of the present invention, the first generation means has a first projection data obtained by X-rays of the first energy obtained by the dual energy imaging and a second different from the first energy. The image obtained by subjecting the second projection data by X-rays of the energy of X and the data obtained by performing weighted subtraction processing so as to eliminate the iodine component to generate the water density image, The iodine density image is generated by performing image reconstruction processing on data obtained by performing weighted subtraction processing on the first projection data and the second projection data so that the water component is eliminated. An image generation apparatus according to any one of the first to tenth aspects is provided.

第12の観点の発明は、前記データに基づいて、前記造影剤が投与された被検体を所望の実効X線エネルギーのX線を用いてX線CT撮影したときに得られる画像に相当する画像を生成する第3の生成手段をさらに備えた上記第1の観点から第11の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置を提供する。   An invention according to a twelfth aspect is an image corresponding to an image obtained when an X-ray CT image of a subject to which the contrast medium has been administered is obtained using X-rays having desired effective X-ray energy based on the data. An image generation apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, further comprising a third generation unit for generating the image.

第13の観点の発明は、上記第1の観点から第12の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置を備えたX線CT装置を提供する。   An invention of a thirteenth aspect provides an X-ray CT apparatus provided with the image generating apparatus according to any one of the first to twelfth aspects.

第14の観点の発明は、コンピュータ(computer)を、上記第1の観点から第12の観点のいずれか一つの観点の画像生成装置として機能させるためのプログラムを提供する。   The invention according to a fourteenth aspect provides a program for causing a computer to function as the image generating apparatus according to any one of the first to twelfth aspects.

なお、ここで言う「密度」とは、実際の密度ではなく仮想的な密度であり、所定の2種類の物質を基底物質とし、ある物質のX線吸収係数をその2種類の基底物質のX線吸収係数の加重加算値で表す場合に、その2種類の基底物質のX線吸収係数に乗ずる加重係数に相当するものである。したがって、例えば、水およびヨウ素を1組の基底物質としたときの水密度画像は、撮影対象の画像における各画素が表す物質のX線吸収係数を、水のX線吸収係数とヨウ素のX線吸収係数との加重加算値で表す場合における、水のX線吸収係数に乗ずる加重係数に相当する値の分布図となる。   The “density” mentioned here is not an actual density but an imaginary density. Two predetermined types of substances are used as a base substance, and an X-ray absorption coefficient of a certain substance is set to X of the two types of base substances. When expressed by the weighted addition value of the linear absorption coefficient, it corresponds to a weighting coefficient to be multiplied by the X-ray absorption coefficient of the two types of base materials. Therefore, for example, a water density image when water and iodine are a set of base materials is the X-ray absorption coefficient of the substance represented by each pixel in the image to be imaged, the X-ray absorption coefficient of water and the X-ray of iodine. When expressed by a weighted addition value with an absorption coefficient, a distribution diagram of values corresponding to the weighting coefficient multiplied by the water X-ray absorption coefficient is obtained.

上記観点の発明によれば、ヨウ素を含む造影剤が投与された被検体のX線CTデュアルエネルギー撮影により、仮想非造影画像を高精度に得ることができる。その結果、造影画像に相当する画像と、非造影画像に相当する画像の両方を、1回のデュアルエネルギー撮影によって得ることができ、造影撮影および非造影撮影をそれぞれ行う必要がなく、造影検査における低被曝化を実現できる。   According to the invention of the above aspect, a virtual non-contrast image can be obtained with high accuracy by X-ray CT dual energy imaging of a subject to which a contrast medium containing iodine is administered. As a result, both the image corresponding to the contrast image and the image corresponding to the non-contrast image can be obtained by one dual energy imaging, and it is not necessary to perform contrast imaging and non-contrast imaging, respectively. Low exposure can be realized.

第一実施形態によるX線CT装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the X-ray CT apparatus by 1st embodiment. 第一実施形態に係るX線CT装置における処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a process in the X-ray CT apparatus which concerns on 1st embodiment. ヨウ素密度画像と水密度画像を再構成する方法の第一例を示す図である。It is a figure which shows the 1st example of the method of reconstructing an iodine density image and a water density image. ヨウ素密度画像と水密度画像を再構成する方法の第二例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd example of the method of reconstructing an iodine density image and a water density image. モノクロマチック(monochromatic)画像を再構成する方法の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the method of reconstructing a monochrome image (monochromatic). 造影濃度を変化させたときのヨウ素密度画像の画素値と水密度画像の画素値との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the pixel value of an iodine density image when changing contrast density, and the pixel value of a water density image. 第二実施形態に係るX線CT装置における処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a process in the X-ray CT apparatus which concerns on 2nd embodiment. 第三実施形態に係るX線CT装置における処理の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of a process in the X-ray CT apparatus which concerns on 3rd embodiment.

以下、発明の実施形態について説明する。   Embodiments of the invention will be described below.

(第一実施形態)
図1は、第一実施形態によるX線CT装置の構成を示す図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an X-ray CT apparatus according to the first embodiment.

X線CT装置100は、操作コンソール(console)1と、撮影テーブル(table)10と、走査ガントリ(gantry)20とを具備している。   The X-ray CT apparatus 100 includes an operation console 1, an imaging table 10, and a scanning gantry 20.

操作コンソール1は、操作者からの入力を受け付ける入力装置2と、被検体40をスキャン(scan)するための各部の制御や各種演算などを行う中央処理装置3と、走査ガントリ20で取得したデータを収集するデータ収集バッファ(buffer)5と、画像を表示するモニタ(monitor)6と、プログラムやデータなどを記憶する記憶装置7とを具備している。   The operation console 1 includes an input device 2 that receives input from an operator, a central processing unit 3 that performs control of various units and various calculations for scanning the subject 40, and data acquired by the scanning gantry 20. A data collection buffer (buffer) 5, a monitor 6 for displaying images, and a storage device 7 for storing programs and data.

撮影テーブル10は、被検体40を載せて走査ガントリ20の開口部に搬入・搬出するクレードル(cradle)12を具備している。クレードル12は、撮影テーブル10に内蔵するモータ(motor)で昇降および水平直線移動される。   The imaging table 10 includes a cradle 12 on which the subject 40 is placed and carried into and out of the opening of the scanning gantry 20. The cradle 12 is moved up and down and horizontally moved by a motor built in the imaging table 10.

走査ガントリ20は、回転部15と、回転部15を回転可能に支持する支持部16とを有する。回転部15には、X線管21と、X線管21を制御するX線コントローラ(controller)22と、X線管21から発生したX線81をコリメート(collimate)して整形するコリメータ(collimator)23と、X線管21から照射され、被検体40を透過したX線81を検出するX線検出器24と、X線検出器24の出力を投影データに変換して収集するデータ収集装置(DAS;Data
Acquisition System)25と、X線コントローラ22,コリメータ23,DAS25の制御を行う回転部コントローラ26とが搭載される。支持部16は、制御信号などを操作コンソール1や撮影テーブル10と通信する制御コントローラ29を具備する。回転部15と支持部16とは、スリップリング(slip
ring)30を介して電気的に接続されている。
The scanning gantry 20 includes a rotating unit 15 and a support unit 16 that rotatably supports the rotating unit 15. The rotating unit 15 includes an X-ray tube 21, an X-ray controller (controller) 22 that controls the X-ray tube 21, and a collimator that collimates and shapes the X-ray 81 generated from the X-ray tube 21. ) 23, an X-ray detector 24 that detects X-rays 81 irradiated from the X-ray tube 21 and transmitted through the subject 40, and a data collection device that converts and collects the output of the X-ray detector 24 into projection data (DAS; Data
Acquisition System) 25 and a rotating unit controller 26 for controlling the X-ray controller 22, the collimator 23, and the DAS 25 are mounted. The support unit 16 includes a control controller 29 that communicates control signals and the like with the operation console 1 and the imaging table 10. The rotating portion 15 and the support portion 16 are provided with a slip ring (slip
ring) 30 and is electrically connected.

これより、第一実施形態に係るX線CT装置における処理の流れについて説明する。   Hereafter, the flow of processing in the X-ray CT apparatus according to the first embodiment will be described.

図2は、第一実施形態に係るX線CT装置における処理の流れを示す図である。   FIG. 2 is a diagram showing a flow of processing in the X-ray CT apparatus according to the first embodiment.

ステップ(step)S1では、撮影対象である被検体40をデュアルエネルギー撮影して、第1X線管電圧による複数ビュー(view)の投影データである第1管電圧投影データPv1と、第2X線管電圧による複数ビューの投影データである第2管電圧投影データPv2とを収集する。   In step S1, the subject 40 to be imaged is subjected to dual energy imaging, first tube voltage projection data Pv1 that is projection data of a plurality of views by the first X-ray tube voltage, and a second X-ray tube. Second tube voltage projection data Pv2, which is projection data of a plurality of views by voltage, is collected.

例えば、X線管電圧を1または数ビュー単位で第1X線管電圧と第2X線管電圧とに交互に切り換えながら被検体40のスキャン(scan)を行い、180°+X線ビーム(beam)のファン(fan)角α°分以上の投影データを収集する。この場合、欠落したビューの投影データは、その欠落したビューに近接するビューの投影データを加重加算処理して求める。   For example, the subject 40 is scanned while alternately switching the X-ray tube voltage between the first X-ray tube voltage and the second X-ray tube voltage in units of one or several views, and the 180 ° + X-ray beam (beam) is scanned. Collect projection data with a fan angle of α ° or more. In this case, the projection data of the missing view is obtained by performing weighted addition processing on the projection data of the view adjacent to the missing view.

また例えば、まずX線管電圧を第1X線管電圧にしてスキャンを行って、180°+ファン角α°分以上の投影データを収集し、次にX線管電圧を第2X線管電圧にしてスキャンを行って、180°+ファン角α°分以上の投影データを収集する。   Also, for example, the X-ray tube voltage is first set to the first X-ray tube voltage and scanning is performed to collect projection data of 180 ° + fan angle α ° or more, and then the X-ray tube voltage is set to the second X-ray tube voltage. To scan and collect projection data of 180 ° + fan angle α ° or more.

なお、第1および第2X線管電圧は、例えば、80kVpと140kVpである。   The first and second X-ray tube voltages are 80 kVp and 140 kVp, for example.

ステップS2では、被検体40を2種類の基底物質の合成によって表すという所定のモデルに基づき、水およびヨウ素を基底物質として、第1および第2管電圧投影データPv1,Pv2を基に、被検体40における仮想的な水の密度分布を表す水密度画像Gwと、被検体40における仮想的なヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像Gioとを再構成する。   In step S2, the subject 40 is represented based on the first and second tube voltage projection data Pv1 and Pv2 based on a predetermined model in which the subject 40 is represented by the synthesis of two types of base materials and water and iodine as the base materials. A water density image Gw representing a virtual water density distribution at 40 and an iodine density image Gio representing a virtual iodine density distribution in the subject 40 are reconstructed.

図3および図4は、水およびヨウ素を基底物質として、第1および第2管電圧投影データを基に、ヨウ素密度画像および水密度画像を再構成する方法の一例を概念的に示す図である。   FIGS. 3 and 4 are diagrams conceptually illustrating an example of a method for reconstructing an iodine density image and a water density image based on the first and second tube voltage projection data using water and iodine as a base material. .

例えば、図3に示すように、第1管電圧投影データPv1と第2管電圧投影データPv2とをヨウ素の成分が消去されるように加重減算処理して、水の成分を表す第1中間投影データPwaを生成する。また、第1管電圧投影データPv1と第2管電圧投影データPv2とを水の成分が消去されるように加重減算処理して、ヨウ素の成分を表す第2中間投影データPioを生成する。次に、第1中間投影データPwaを画像再構成処理して水密度画像Gwを再構成する。また、第2中間投影データPioを逆投影処理等により画像再構成処理してヨウ素密度画像Gioを再構成する。   For example, as shown in FIG. 3, the first intermediate projection representing the water component is obtained by performing weighted subtraction processing on the first tube voltage projection data Pv1 and the second tube voltage projection data Pv2 so that the iodine component is eliminated. Data Pwa is generated. Further, the first tube voltage projection data Pv1 and the second tube voltage projection data Pv2 are weighted and subtracted so that the water component is eliminated, thereby generating second intermediate projection data Pio representing the iodine component. Next, the first intermediate projection data Pwa is subjected to image reconstruction processing to reconstruct the water density image Gw. Further, the second intermediate projection data Pio is subjected to image reconstruction processing by back projection processing or the like to reconstruct the iodine density image Gio.

また例えば、図4に示すように、第1管電圧投影データPv1を画像再構成処理して第1管電圧画像Gv1を再構成する。また、第2管電圧投影データPv2を画像再構成処理して第2管電圧画像Gv2を再構成する。次に、第1管電圧画像Gv1と第2管電圧画像Gv2とをヨウ素の成分が消去されるように加重減算処理して、水密度画像Gwを再構成する。また、第1管電圧画像Gv1と第2管電圧画像Gv2とを水の成分が消去されるように加重減算処理して、ヨウ素密度画像Gioを再構成する。   Further, for example, as shown in FIG. 4, the first tube voltage projection data Pv1 is subjected to image reconstruction processing to reconstruct the first tube voltage image Gv1. Further, the second tube voltage projection data Pv2 is subjected to image reconstruction processing to reconstruct the second tube voltage image Gv2. Next, a weighted subtraction process is performed on the first tube voltage image Gv1 and the second tube voltage image Gv2 so as to eliminate the iodine component, thereby reconstructing the water density image Gw. Further, the iodine density image Gio is reconstructed by performing weighted subtraction processing on the first tube voltage image Gv1 and the second tube voltage image Gv2 so that the water component is eliminated.

ステップS3では、水密度画像Gwおよびヨウ素密度画像Gioを基に、造影剤が投与された被検体40を所望の実効X線エネルギーE1のX線を用いてX線CT撮影したときに得られる画像に相当するモノクロマチック画像Gmを再構成する。このモノクロマチック画像Gmは、被検体40の造影画像に相当する画像である。実効X線エネルギーE1は、例えば、120keVである。   In step S3, based on the water density image Gw and the iodine density image Gio, an image obtained when X-ray CT imaging is performed on the subject 40 to which the contrast medium has been administered using X-rays having a desired effective X-ray energy E1. The monochrome image Gm corresponding to is reconstructed. The monochrome image Gm is an image corresponding to a contrast image of the subject 40. The effective X-ray energy E1 is, for example, 120 keV.

図5は、水密度画像およびヨウ素密度画像を基にモノクロマチック画像を再構成する方法の一例を概念的に示す図である。   FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating an example of a method for reconstructing a monochrome image based on a water density image and an iodine density image.

例えば、図5に示すように、水密度画像Gwおよびヨウ素密度画像Gioを、実効X線エネルギーE1に対応した所定の加重係数により加重加算処理して、モノクロマチック画像Gmを再構成する。   For example, as shown in FIG. 5, the water density image Gw and the iodine density image Gio are weighted and added with a predetermined weighting factor corresponding to the effective X-ray energy E1, thereby reconstructing the monochromatic image Gm.

なお、各物質密度画像およびモノクロマチック画像の生成方法については、特許文献:特開2010−172590号公報や、米国特許文献:米国特許7724865号公報(US2009/0052612)等を参照されたい。   For the method of generating each material density image and monochrome image, refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-172590, US Patent Document: US Pat. No. 7724865 (US2009 / 0052612), and the like.

ステップS4では、水密度画像Gwおよびヨウ素密度画像Gioを基に、造影剤が投与される前の被検体40をX線CT撮影したときに得られる画像に相当する仮想非造影画像Gncを、次の数式1にしたがって生成する。   In step S4, based on the water density image Gw and the iodine density image Gio, a virtual non-contrast image Gnc corresponding to an image obtained when X-ray CT imaging is performed on the subject 40 before the contrast agent is administered. It generates according to the following formula 1.

Gnc=β・Gw+α・Gio−γ
但し、1.1≧β≧0.9、 0.30≧α≧0.24、 1100≧γ≧900
…(数式1)
Gnc = β ・ Gw + α ・ Gio−γ
However, 1.1 ≧ β ≧ 0.9, 0.30 ≧ α ≧ 0.24, 1100 ≧ γ ≧ 900
... (Formula 1)

すなわち、仮想非造影画像Gncの各画素値を、水密度画像Gwにおける対応画素の画素値に係数βを乗じた値と、ヨウ素密度画像Gioにおける対応画素の画素値に係数αを乗じた値と、オフセット(offset)成分である−γとを加算して算出する。   That is, the pixel value of the virtual non-contrast image Gnc is obtained by multiplying the pixel value of the corresponding pixel in the water density image Gw by the coefficient β, and the value obtained by multiplying the pixel value of the corresponding pixel in the iodine density image Gio by the coefficient α. And -γ which is an offset component is added.

ここで、数式1の意味について説明する。   Here, the meaning of Formula 1 will be described.

造影剤が投与された被検体40のデュアルエネルギー撮影により得られたデータを基に水密度画像Gwおよびヨウ素密度画像Gioを生成すると、被検体40中のヨウ素の密度は、ヨウ素密度画像Gioに反映され、水密度画像Gioにはほとんど反映されないはずである。   When the water density image Gw and the iodine density image Gio are generated based on the data obtained by the dual energy imaging of the subject 40 to which the contrast agent is administered, the iodine density in the subject 40 is reflected in the iodine density image Gio. Therefore, it should hardly be reflected in the water density image Gio.

本実施形態で求めようとしている仮想非造影画像Gncは、被検体40を造影剤なしでX線CT撮影したときに得られる、いわゆる単純画像に相当する画像である。したがって、仮想非造影画像Gncは、基本的には、被検体40中のヨウ素の密度がほとんど反映されないはずの水密度画像Gwに近い画像であると考えることができる。   The virtual non-contrast image Gnc to be obtained in the present embodiment is an image corresponding to a so-called simple image obtained when X-ray CT imaging of the subject 40 is performed without a contrast agent. Therefore, it can be considered that the virtual non-contrast image Gnc is basically an image close to the water density image Gw that should hardly reflect the density of iodine in the subject 40.

ここで、濃度が異なる複数種類の造影剤ファントム(phantom)をデュアルエネルギー撮影して得られた、ヨウ素密度画像における画素値と、水密度画像における画素値との関係を図6に示す。図6のグラフから理解されるように、造影剤の濃度が変化すると、ヨウ素密度画像の画素値は当然変化するが、造影剤の濃度によって水密度画像の画素値も変化していることが分かる。これは、被検体40に投与する造影剤の濃度や量、造影剤の染まり具合(被検体の個体差、造影剤投与からの撮影タイミング(timing))などに起因する、被検体40中のヨウ素の濃度によっては、ヨウ素密度画像Gioの画素値と共に、水密度画像Gwの画素値も変化することを意味している。つまり、水密度画像Gwそのままでは、単純画像に相当する画像として不安定であることを意味している。   Here, FIG. 6 shows the relationship between the pixel value in the iodine density image and the pixel value in the water density image obtained by dual energy imaging of a plurality of types of contrast agent phantoms having different concentrations. As can be understood from the graph of FIG. 6, when the concentration of the contrast agent changes, the pixel value of the iodine density image naturally changes, but the pixel value of the water density image also changes depending on the concentration of the contrast agent. . This is because iodine in the subject 40 is caused by the concentration and amount of the contrast agent administered to the subject 40, the degree of staining of the contrast agent (individual difference of subjects, imaging timing (timing) from administration of the contrast agent), and the like. This means that the pixel value of the water density image Gw changes with the pixel value of the iodine density image Gio depending on the density of the water. That is, the water density image Gw as it is means that the image is unstable as an image corresponding to a simple image.

そこで、被検体40中のヨウ素の濃度変化に伴う水密度画像Gwの画素値の変化分を補うように、仮想非造影画像Gncを、水密度画像Gwにヨウ素密度画像Gioの成分を少しだけ加えるようにする。   Therefore, the virtual non-contrast image Gnc is added to the water density image Gw with a small amount of the iodine density image Gio component so as to compensate for the change in the pixel value of the water density image Gw accompanying the change in iodine concentration in the subject 40. Like that.

後は、仮想非造影画像Gncにおける画素値がCT値として適正な値を取るように、水密度画像Gwに乗ずる係数βと、ヨウ素密度画像Gioに乗ずる係数αと、オフセット分の−γとを調整する。数式1は、このような考え方によって導き出されたものである。   Thereafter, the coefficient β multiplied by the water density image Gw, the coefficient α multiplied by the iodine density image Gio, and −γ for the offset are set so that the pixel value in the virtual non-contrast image Gnc takes an appropriate value as the CT value. adjust. Formula 1 is derived by such an idea.

ところで、オフセット分の−γは、仮想非造影画像Gncの画素値がCT値となり、撮影対象が空気であるときにそのCT値が−1000HUとなるようにするため、−1000が適当である。しかし、実際には、水は温度によって比重が変わり、そのX線吸収係数も変化する。また、X線CT装置のデータ収集系により得られるデータ値も、個体差による誤差が生じる。そのため、これらを考慮すると、経験的には、1100≧γ≧900の範囲が適当であり、実装レベルでは、1050≧γ≧950の範囲で調整される可能性が高い。   By the way, the offset value -γ is appropriately -1000 so that the pixel value of the virtual non-contrast image Gnc becomes the CT value and the CT value becomes -1000HU when the imaging target is air. However, in practice, the specific gravity of water changes with temperature, and its X-ray absorption coefficient also changes. In addition, the data value obtained by the data acquisition system of the X-ray CT apparatus also has an error due to individual differences. Therefore, in consideration of these, the range of 1100 ≧ γ ≧ 900 is appropriate from experience, and there is a high possibility that the range of 1050 ≧ γ ≧ 950 is adjusted at the mounting level.

また、係数β,αは、例えば、次のようにして求めることができる。   The coefficients β and α can be obtained as follows, for example.

まず、仮想非造影画像のCT値Gncを、下記のように定義する。   First, the CT value Gnc of the virtual non-contrast image is defined as follows.

Gnc=β・{(Gw−OFFSETw)+α・(Gio−OFFSETio)}−γ …(数式A1)
但し、OFFSETw:水密度画像Gwにおけるオフセット成分、
OFFSETio:ヨウ素密度画像Gioにおけるオフセット成分
Gnc = β · {(Gw−OFFSETw) + α · (Gio−OFFSETio)} − γ (Formula A1)
Where OFFSETw: offset component in the water density image Gw,
OFFSETio: Offset component in iodine density image Gio

次に、空気を撮影対象としてデュアルエネルギー撮影を行う。空気を撮影したときの理論上の水密度画像(Gw−OFFSETw)のCT値は0になるはずなので、このときの水密度画像の実測値をGw(air)としたとき、次式が成り立つ。   Next, dual energy imaging is performed using air as an imaging target. Since the CT value of the theoretical water density image (Gw−OFFSETw) when air is photographed should be 0, the following equation is established when the measured value of the water density image at this time is Gw (air).

(Gw(air)−OFFSETw)=0 …(数式A2)
∴ OFFSETw=Gw(air)
(Gw (air) −OFFSETw) = 0 (Formula A2)
∴ OFFSETw = Gw (air)

このように、空気を撮影対象としたデュアルエネルギー撮影から、オフセットOFFSETwを求めることができる。   As described above, the offset OFFSETw can be obtained from the dual energy imaging using the air as the imaging target.

次に、水を撮影対象としてデュアルエネルギー撮影を行う。水を撮影したときの理論上のヨウ素密度画像(Gio−OFFSETio)のCT値は0になるはずなので、このときのヨウ素密度画像の実測値をGio(water)としたとき、次式が成り立つ。   Next, dual energy imaging is performed using water as an imaging target. Since the CT value of the theoretical iodine density image (Gio-OFFSETio) when water is photographed should be 0, the following equation is established when the measured value of the iodine density image at this time is Gio (water).

(Gio(water)−OFFSETio)=0 …(数式A3)
∴ OFFSETio=Gio(water)
(Gio (water) −OFFSETio) = 0 (Formula A3)
∴ OFFSETio = Gio (water)

また、このときの仮想非造影画像のCT値Gnc(water)は0になるはずであるから、さらに次式が成り立つ。   In addition, since the CT value Gnc (water) of the virtual non-contrast image at this time should be 0, the following equation is further established.

Gnc(water)=β・{(Gw(water)−OFFSETw)+α・(Gio(water)−OFFSETio)}−γ

=β・{(Gw(water)−OFFSETw)}−γ=0 …(数式A4)
∴ β=γ/(Gw(water)−OFFSETw)
Gnc (water) = β ・ {(Gw (water) −OFFSETw) + α ・ (Gio (water) −OFFSETio)} − γ

= Β · {(Gw (water) −OFFSETw)} − γ = 0 (Formula A4)
∴ β = γ / (Gw (water) −OFFSETw)

このように、水を撮影対象としたデュアルエネルギー撮影から、オフセットOFFSETioと、係数βを求めることができる。   As described above, the offset OFFSETio and the coefficient β can be obtained from the dual energy imaging using water as an imaging target.

なお、実際の実験結果によれば、係数βは、1.1≧β≧0.9の範囲で求められており、実装レベルでは、1.05≧β≧0.95の範囲で調整されるのが好ましい。   According to actual experimental results, the coefficient β is obtained in the range of 1.1 ≧ β ≧ 0.9, and is adjusted in the range of 1.05 ≧ β ≧ 0.95 at the mounting level. Is preferred.

次に、造影剤ファントムを撮影対象としてデュアルエネルギー撮影を行う。造影剤を撮影したときの仮想非造影画像Gnc(iodine)のCT値は0になるはずなので、このときの水密度画像Gwおよびヨウ素密度画像の実測値をそれぞれGw(iodine),Gio(iodine)としたとき、次式が成り立つ。   Next, dual energy imaging is performed using the contrast agent phantom as an imaging target. Since the CT value of the virtual non-contrast image Gnc (iodine) when the contrast agent is imaged should be 0, the measured values of the water density image Gw and iodine density image at this time are Gw (iodine) and Gio (iodine), respectively. Then, the following equation holds.

Gnc(iodine)=β・{(Gw(iodine)−OFFSETw)+α・(Gio(iodine)−OFFSETio)}−γ
0=β・{(Gw(iodine)−OFFSETw)+α・(Gio(iodine)−OFFSETio)}−γ
{(Gw(iodine)−OFFSETw)+α・(Gio(iodine)−OFFSETio)}=γ/β
α・(Gio(iodine)−OFFSETio)=γ/β−(Gw(iodine)−OFFSETw) …(数式A5)
∴ α={γ/β−(Gw(iodine)−OFFSETw)}/(Gio(iodine)−OFFSETio)
Gnc (iodine) = β · {(Gw (iodine) −OFFSETw) + α · (Gio (iodine) −OFFSETio)} − γ
0 = β · {(Gw (iodine) −OFFSETw) + α · (Gio (iodine) −OFFSETio)} − γ
{(Gw (iodine) −OFFSETw) + α ・ (Gio (iodine) −OFFSETio)} = γ / β
α · (Gio (iodine) −OFFSETio) = γ / β− (Gw (iodine) −OFFSETw) (Formula A5)
∴ α = {γ / β− (Gw (iodine) −OFFSETw)} / (Gio (iodine) −OFFSETio)

このように、造影剤を撮影対象としたデュアルエネルギー撮影から、係数αを求めることができる。   In this way, the coefficient α can be obtained from the dual energy imaging using the contrast agent as the imaging target.

なお、造影剤の濃度を変えた複数パターンの実際の実験結果によれば、係数αは、0.30≧α≧0.24の範囲で求められており、実装レベルでは、0.28≧α≧0.26の範囲で調整されるのが好ましい。   Note that according to the actual experimental results of a plurality of patterns with different contrast agent concentrations, the coefficient α is obtained in the range of 0.30 ≧ α ≧ 0.24, and 0.28 ≧ α at the mounting level. It is preferable to adjust in the range of ≧ 0.26.

実際の係数αの決定については、造影剤の濃度別に得られた係数αの値を平均化して求めてもよい。あるいは、操作者に選択肢を与えて選択させてもよいし、操作者に推奨範囲を示して値を直接入力させてもよい。   The actual coefficient α may be determined by averaging the value of the coefficient α obtained for each contrast agent concentration. Alternatively, an option may be given to the operator to make a selection, or a recommended range may be shown to the operator and a value may be directly input.

ちなみに、β,α,γを固定値とするなら、例えば、β=1,α=0.27,γ=1000が好ましい。   Incidentally, if β, α, and γ are fixed values, for example, β = 1, α = 0.27, and γ = 1000 are preferable.

なお、β,α,γを上記の値にそれぞれ決定し、本実施形態によって人工的に生成された仮想非造影画像と、実際に撮影された非造影画像(単純画像)とを比較してみたところ、被検体の肝臓やすい臓などにおいては、CT値が誤差−2〜1以内という高い精度でほぼ一致することが確認されている。   It should be noted that β, α, and γ are respectively determined as the above values, and the virtual non-contrast image artificially generated by the present embodiment is compared with the non-contrast image (simple image) actually captured. However, it has been confirmed that the CT values of the subject's easy-to-liver viscera and the like almost coincide with each other with a high accuracy within an error of −2 to 1.

ステップS5では、生成したモノクロマチック画像Gmおよび仮想非造影画像Gncを表示する。   In step S5, the generated monochromatic image Gm and virtual non-contrast image Gnc are displayed.

これにより、造影剤ありとなしとでそれぞれ撮影することなく、1回のデュアルエネルギー撮影により、被検体40の造影画像と非造影画像とを生成することができ、被検体40の低被曝化を図ることができる。   Accordingly, a contrast image and a non-contrast image of the subject 40 can be generated by one dual energy imaging without imaging with and without the contrast agent, thereby reducing the exposure of the subject 40. Can be planned.

なお、上記の数式1の代わりに、例えば、次式のような多次項を含む数式を用いることもできる。   Note that, for example, a mathematical expression including a multi-order term such as the following expression can be used instead of the above mathematical expression 1.

Gnc=β・{Gw+α・Gio+α2・Gio}−γ
但し、1.1≧β≧0.9、 0.30≧α≧0.24、 1100≧γ≧900
…(数式2)
Gnc = β · {Gw + α · Gio + α 2 · Gio} −γ
However, 1.1 ≧ β ≧ 0.9, 0.30 ≧ α ≧ 0.24, 1100 ≧ γ ≧ 900
... (Formula 2)

(第二実施形態)
図7は、第二実施形態に係るX線CT装置における処理の流れを示す図である。
(Second embodiment)
FIG. 7 is a diagram showing a flow of processing in the X-ray CT apparatus according to the second embodiment.

ステップT1〜T3は、ステップS1〜S3と同様であるため、説明を省略する。   Since steps T1 to T3 are the same as steps S1 to S3, description thereof is omitted.

ステップT4では、生成する仮想非造影画像Gncの画像空間において、注目画素を選択する。   In step T4, the target pixel is selected in the image space of the virtual non-contrast image Gnc to be generated.

ステップT5では、モノクロマチック画像における上記注目画素の対応画素の画素値(CT値)Gm(x,y)が、被検体40の軟部に相当する画素値範囲、例えば0〜300HUに入っているか否かを判定する。   In step T5, whether or not the pixel value (CT value) Gm (x, y) of the corresponding pixel of the target pixel in the monochrome image falls within a pixel value range corresponding to the soft part of the subject 40, for example, 0 to 300HU. Determine whether.

ここで、対応画素の画素値Gm(x,y)が、軟部に相当する画素値範囲に入っていると判定されたときには、注目画素は、造影剤が染まり易く造影剤の有無による変化が大きい軟部組織を表すものと判断し、ステップT6に進む。   Here, when it is determined that the pixel value Gm (x, y) of the corresponding pixel is within the pixel value range corresponding to the soft part, the target pixel is likely to be stained with the contrast agent, and the change due to the presence or absence of the contrast agent is large. It judges that it represents a soft tissue, and proceeds to step T6.

一方、対応画素の画素値Gm(x,y)がこの画素値範囲に入っていないと判定されたときには、注目画素は、造影剤が染まり難く造影剤の有無による変化が少ない、軟部組織以外の物質を表すものと判断し、ステップT7に進む。   On the other hand, when it is determined that the pixel value Gm (x, y) of the corresponding pixel is not within this pixel value range, the target pixel is difficult to be stained with the contrast agent, and the change due to the presence or absence of the contrast agent is small. It judges that it represents a substance, and proceeds to step T7.

ステップT6では、仮想非造影画像における注目画素の画素値Gnc(x,y)を、次の数式1にしたがって算出する。   In step T6, the pixel value Gnc (x, y) of the target pixel in the virtual non-contrast image is calculated according to the following formula 1.

Gnc(x,y)=β・Gw(x,y)+α・Gio(x,y)−γ
但し、1.05≧β≧0.95、 0.29≧α≧0.25、 1050≧γ≧950
…(数式1)
Gnc (x, y) = β · Gw (x, y) + α · Gio (x, y) −γ
However, 1.05 ≧ β ≧ 0.95, 0.29 ≧ α ≧ 0.25, 1050 ≧ γ ≧ 950
... (Formula 1)

すなわち、注目画素の画素値Gnc(x,y)を、水密度画像Gwにおける対応画素の画素値Gw(x,y)に係数βを乗じた値と、ヨウ素密度画像Gioにおける対応画素の画素値Gio(x,y)に係数αを乗じた値と、−γとを加算して算出する。   That is, the pixel value Gnc (x, y) of the target pixel is multiplied by the coefficient β to the pixel value Gw (x, y) of the corresponding pixel in the water density image Gw, and the pixel value of the corresponding pixel in the iodine density image Gio. A value obtained by multiplying Gio (x, y) by a coefficient α and −γ is added.

ステップT6における注目画素の画素値Gnc(x,y)の算出後は、ステップT8に進む。   After calculating the pixel value Gnc (x, y) of the target pixel in step T6, the process proceeds to step T8.

ステップT7では、注目画素の画素値Gnc(x,y)として、モノクロマチック画像における対応画素の画素値Gm(x,y)を採用する。   In step T7, the pixel value Gm (x, y) of the corresponding pixel in the monochrome image is adopted as the pixel value Gnc (x, y) of the target pixel.

軟部組織以外の物質では、造影剤が染まりにくく、造影剤の有無による変化が元々少ないので、このような物質を表す画像部分については、数式1や数式2のように、造影剤ありの軟部組織に焦点をあてて導かれた数式により生成される画像よりも、単純画像に相当する画像として一般的で実績のあるモノクロマチック画像の方がより単純画像に近くなることが期待される。そこで、軟部組織以外の物質を表す画素については、モノクロマチック画像における対応画素の画素値を採用することにする。   Substances other than soft tissue are less likely to stain the contrast medium, and change due to the presence or absence of the contrast medium is originally small. For the image portion representing such a substance, the soft tissue with the contrast medium is expressed by Equation 1 or Equation 2. It is expected that a monochrome image, which is general and proven as an image corresponding to a simple image, is closer to a simple image than an image generated by a mathematical formula derived with a focus on. Therefore, for pixels representing substances other than soft tissue, the pixel value of the corresponding pixel in the monochrome image is adopted.

ステップT8では、生成する仮想非造影画像の画像空間において、注目画素として次に選択すべき画素がまだあるか否かを判定する。注目画素として選択すべき画素がまだあると判定されたときには、ステップT4に戻って、新たな画素を注目画素に選択して処理を続ける。注目画素として選択すべき画素がもうないと判定されたときには、ステップT9に進む。   In step T8, it is determined whether or not there is still another pixel to be selected as the target pixel in the image space of the generated virtual non-contrast image. When it is determined that there is still a pixel to be selected as the target pixel, the process returns to step T4 to select a new pixel as the target pixel and continue the processing. If it is determined that there are no more pixels to be selected as the target pixel, the process proceeds to step T9.

ステップT9では、生成したモノクロマチック画像および仮想非造影画像を表示する。   In step T9, the generated monochrome image and virtual non-contrast image are displayed.

このような第二実施形態によれば、仮想非造影画像のうち、軟部組織以外の物質を表す部分をモノクロマチック画像とするので、造影剤の有無による変化が元々少ない部分については、単純画像に相当する画像としてより一般的で実績のある画像を採用することができ、仮想非造影画像を、実際の単純画像により近い画像とすることが期待できる。   According to the second embodiment, since the portion representing the substance other than the soft tissue in the virtual non-contrast image is a monochrome image, the portion that originally changed little due to the presence or absence of the contrast agent is changed to a simple image. A more general and proven image can be adopted as the corresponding image, and the virtual non-contrast image can be expected to be an image closer to the actual simple image.

(第三実施形態)
図8は、第三実施形態に係るX線CT装置における処理の流れを示す図である。
(Third embodiment)
FIG. 8 is a diagram showing a flow of processing in the X-ray CT apparatus according to the third embodiment.

ステップU1〜U6,U8は、ステップT1〜T6,T8と同様であるため、説明を省略する。   Since steps U1 to U6 and U8 are the same as steps T1 to T6 and T8, description thereof is omitted.

ステップU7では、仮想非造影画像Gncにおける注目画素の画素値Gnc(x,y)を、次の数式3にしたがって算出する。   In step U7, the pixel value Gnc (x, y) of the target pixel in the virtual non-contrast image Gnc is calculated according to the following Equation 3.

Gnc(x,y)=b・Gw(x,y)+f(ρ)
但し、1.0≧b≧0.9、
ρ:被検体中のヨウ素濃度に係る指標、 f(ρ):ρの関数 …(数式3)
Gnc (x, y) = b · Gw (x, y) + f (ρ)
However, 1.0 ≧ b ≧ 0.9,
ρ: an index related to iodine concentration in the subject, f (ρ): function of ρ (Equation 3)

すなわち、仮想非造影画像Gncにおける注目画素の画素値Gnc(x,y)を、水密度画像Gwにおける対応画素の画素値Gw(x,y)に係数bを乗じた値に、被検体中のヨウ素濃度に係る指標ρをパラメータとする関数f(ρ)の値を加算して算出する。   That is, the pixel value Gnc (x, y) of the target pixel in the virtual non-contrast image Gnc is multiplied by the coefficient b to the pixel value Gw (x, y) of the corresponding pixel in the water density image Gw. The value of the function f (ρ) having the parameter ρ related to iodine concentration as a parameter is added and calculated.

軟部組織以外の物質では、造影剤が染まりにくく、造影剤の有無による変化が元々少ないので、このような物質を表す画像部分については、数式1や数式2のように、造影剤ありの軟部組織に焦点をあてて導かれた数式により生成される画像よりも、基本的に水密度画像Gwをベースにして、被検体中のヨウ素濃度によって定まるオフセット成分を加える方が、より単純画像に近くなることが期待される。そこで、軟部組織以外の物質を表す画素については、数式3に示すような、被検体中のヨウ素濃度に係る指標をパラメータとする関数値を含む数式によって生成される画像における対応画素の画素値を採用することにする。   Substances other than soft tissue are less likely to stain the contrast medium, and change due to the presence or absence of the contrast medium is originally small. For the image portion representing such a substance, the soft tissue with the contrast medium is expressed by Equation 1 or Equation 2. Compared to the image generated by the formula derived by focusing on the image, it is basically simpler to add an offset component determined by the iodine concentration in the subject based on the water density image Gw. It is expected. Therefore, for pixels representing substances other than soft tissue, the pixel value of the corresponding pixel in an image generated by a mathematical expression including a function value having an index related to iodine concentration in the subject as a parameter, as shown in mathematical expression 3, is used. I will adopt it.

被検体中のヨウ素濃度に係る指標としては、例えば、被検体に投与する造影剤の濃度や、造影剤の投与開始からの撮影タイミングなどが考えられる。   As an index relating to the iodine concentration in the subject, for example, the concentration of the contrast agent administered to the subject, the imaging timing from the start of the administration of the contrast agent, and the like can be considered.

また、関数f(ρ)としては、例えば、f(ρ)=n・ρ (n=定数)を考えることができる。   As the function f (ρ), for example, f (ρ) = n · ρ (n = constant) can be considered.

なお、数式3の代わりに、例えば、次式のような数式を用いることもできる。   In addition, instead of Equation 3, for example, an equation such as the following equation can also be used.

Gnc(x,y)=b・Gw(x,y)+c
但し、1.1≧b≧0.9、C=定数 …(数式4)
Gnc (x, y) = b · Gw (x, y) + c
However, 1.1 ≧ b ≧ 0.9, C = constant (Formula 4)

軟部組織以外の物質では、造影剤の有無による変化が元々少ないので、水密度画像Gwをベース(base)にしてオフセット成分を加えるだけでも、より単純画像に近くなる可能性がある。   Substances other than soft tissue are naturally less subject to changes due to the presence or absence of a contrast agent, so that even if an offset component is added based on the water density image Gw, it may become closer to a simple image.

なお、上記の数式3,4では、係数bを、1.1≧b≧0.9としているが、これは、水密度画像をベースにするという考え方によれば、係数bは、1.1≧b≧0.9の範囲で調整されるのが好ましいという理由による。   In the above formulas 3 and 4, the coefficient b is 1.1 ≧ b ≧ 0.9, but according to the idea that this is based on a water density image, the coefficient b is 1.1. This is because it is preferable to adjust in the range of ≧ b ≧ 0.9.

このように上記の各実施形態によれば、ヨウ素を含む造影剤が投与された被検体のX線CTデュアルエネルギー撮影により、仮想非造影画像を高精度に得ることができる。その結果、造影画像に相当するモノクロマチック画像と、非造影画像に相当する仮想非造影画像の両方を、1回のデュアルエネルギー撮影によって得ることができ、造影撮影および非造影撮影をそれぞれ行う必要がなく、造影検査における低被曝化を実現できる。   As described above, according to each of the above embodiments, a virtual non-contrast image can be obtained with high accuracy by X-ray CT dual energy imaging of a subject to which a contrast medium containing iodine is administered. As a result, both a monochrome image corresponding to a contrast image and a virtual non-contrast image corresponding to a non-contrast image can be obtained by one dual energy imaging, and it is necessary to perform contrast imaging and non-contrast imaging, respectively. In addition, low exposure in contrast examination can be realized.

以上、発明の実施形態について説明したが、発明の実施形態は、上記のものに限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の形態を取り得る。   As mentioned above, although embodiment of invention was described, embodiment of invention is not limited to said thing, In the range which does not deviate from the meaning of invention, various forms can be taken.

例えば、上記の各実施形態において、モノクロマチック画像は、水密度画像およびヨウ素密度画像を基に生成しているが、他の物質を基底物質とする物質密度画像を基に生成してもよい。   For example, in each of the above embodiments, the monochromatic image is generated based on the water density image and the iodine density image, but may be generated based on a material density image using another substance as a base substance.

また例えば、上記の各実施形態において、造影画像に相当する画像として、モノクロマチック画像を採用しているが、ヨウ素密度画像を採用してもよい。   Further, for example, in each of the above embodiments, a monochrome image is adopted as an image corresponding to the contrast image, but an iodine density image may be adopted.

また例えば、上記の各実施形態において、仮想非造影画像における注目画素が被検体の軟部に相当するか否かの画素値判定に、モノクロマチック画像以外の画像、例えば第1X線管電圧画像や第2X線管電圧画像、水密度画像、ヨウ素密度画像などを用いてもよい。   Further, for example, in each of the above-described embodiments, the pixel value determination as to whether or not the target pixel in the virtual non-contrast image corresponds to the soft part of the subject is performed using an image other than the monochrome image, such as the first X-ray tube voltage image or the first image. A 2X-ray tube voltage image, a water density image, an iodine density image, or the like may be used.

また例えば、上記の各実施形態はX線CT装置であるが、上記のような仮想非造影画像の生成機能を有する画像生成装置も発明の一実施形態である。   Further, for example, each of the above embodiments is an X-ray CT apparatus, but an image generation apparatus having a virtual non-contrast image generation function as described above is also an embodiment of the invention.

また例えば、コンピュータを、上記の画像生成装置として機能させるためのプログラムもまた、発明の一実施形態である。
Further, for example, a program for causing a computer to function as the above-described image generation apparatus is also an embodiment of the invention.

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 モニタ
7 記憶装置
10 撮影テーブル
12 クレードル
15 回転部
16 支持部
20 走査ガントリ
21 X線管
22 X線管コントローラ
23 コリメータ
24 X線検出器
25 データ収集装置(DAS)
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
40 被検体
81 X線
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Operation console 2 Input device 3 Central processing unit 5 Data collection buffer 6 Monitor 7 Storage device 10 Imaging table 12 Cradle 15 Rotation part 16 Support part 20 Scanning gantry 21 X-ray tube 22 X-ray tube controller 23 Collimator 24 X-ray detector 25 Data collection device (DAS)
26 Rotating part controller 29 Control controller 30 Slip ring 40 Subject 81 X-ray

Claims (14)

ヨウ素を含む造影剤が投与された被検体のX線CTデュアルエネルギー撮影により得られたデータに基づいて、前記被検体を水およびヨウ素の合成で表すモデルに基づく、前記被検体における仮想的な水の密度分布を表す水密度画像と、前記被検体における仮想的なヨウ素の密度分布を表すヨウ素密度画像とを生成する第1の生成手段と、
前記水密度画像およびヨウ素密度画像に基づいて、前記被検体の非造影撮影により得られる画像に相当する仮想非造影画像を生成する第2の生成手段とを備えた画像生成装置。
Based on data obtained by X-ray CT dual energy imaging of a subject to which a contrast medium containing iodine is administered, virtual water in the subject is based on a model representing the subject by synthesis of water and iodine. A first density generating unit that generates a water density image representing a density distribution of the sample and an iodine density image representing a virtual density distribution of iodine in the subject;
An image generation apparatus comprising: a second generation unit configured to generate a virtual non-contrast image corresponding to an image obtained by non-contrast imaging of the subject based on the water density image and the iodine density image.
前記第2の生成手段は、前記仮想非造影画像の少なくとも一部を、
(仮想非造影画像)=β×(水密度画像)+α×(ヨウ素密度画像)−γ
但し、1.1≧β≧0.9、 0.30≧α≧0.24、 1100≧γ≧900
…(数式1)
なる数式1にしたがって生成する請求項1に記載の画像生成装置。
The second generation means generates at least a part of the virtual non-contrast image,
(Virtual non-contrast image) = β × (water density image) + α × (iodine density image) −γ
However, 1.1 ≧ β ≧ 0.9, 0.30 ≧ α ≧ 0.24, 1100 ≧ γ ≧ 900
... (Formula 1)
The image generation apparatus according to claim 1, wherein the image generation apparatus is generated according to the following mathematical formula 1.
前記第2の生成手段は、前記仮想非造影画像の少なくとも一部を、
(仮想非造影画像)=
β×{(水密度画像)+α×(ヨウ素密度画像)+α2×(ヨウ素密度画像)}−γ
但し、1.1≧β≧0.9、 0.30≧α≧0.24、 1100≧γ≧900
…(数式2)
なる数式2にしたがって生成する請求項1に記載の画像生成装置。
The second generation means generates at least a part of the virtual non-contrast image,
(Virtual non-contrast image) =
β × {(water density image) + α × (iodine density image) + α 2 × (iodine density image)} − γ
However, 1.1 ≧ β ≧ 0.9, 0.30 ≧ α ≧ 0.24, 1100 ≧ γ ≧ 900
... (Formula 2)
The image generation apparatus according to claim 1, wherein the image generation apparatus is generated in accordance with Formula 2 below
前記仮想非造影画像の少なくとも一部は、前記被検体の軟部に相当する部分である請求項2または請求項3に記載の画像生成装置。   The image generating apparatus according to claim 2, wherein at least a part of the virtual non-contrast image is a part corresponding to a soft part of the subject. 前記第2の生成手段は、前記軟部に相当する部分を、前記データを用いて生成される画像の画素値に基づいて特定する請求項4に記載の画像生成装置。   The image generation apparatus according to claim 4, wherein the second generation unit specifies a portion corresponding to the soft portion based on a pixel value of an image generated using the data. 前記第2の生成手段は、前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、前記データを基に、所定の実効X線エネルギーのX線を用いたX線CT撮影により得られる画像に相当する画像として生成する請求項4または請求項5に記載の画像生成装置。   The second generation means converts a portion corresponding to a substance different from the soft part of the subject into an image obtained by X-ray CT imaging using X-rays having a predetermined effective X-ray energy based on the data. The image generation apparatus according to claim 4, wherein the image generation apparatus is generated as a corresponding image. 前記第2の生成手段は、前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、
(仮想非造影画像)=b×(水密度画像)+f(被検体中のヨウ素濃度に係る指標)
但し、1.0≧b≧0.9、 f:前記指標をパラメータとする関数 …(数式3)
なる数式3にしたがって生成する請求項4または請求項5に記載の画像生成装置。
The second generation means may include a portion corresponding to a substance different from the soft part of the subject.
(Virtual non-contrast image) = b × (water density image) + f (index relating to iodine concentration in the subject)
However, 1.0 ≧ b ≧ 0.9, f: function using the index as a parameter (Formula 3)
The image generation apparatus according to claim 4, wherein the image generation apparatus is generated according to the following mathematical formula 3.
前記第2の生成手段は、前記被検体の軟部とは異なる物質に相当する部分を、
(仮想非造影画像)=b×(水密度画像)+c
但し、1.1≧b≧0.9、 c:定数 …(数式4)
なる数式4にしたがって生成する請求項4または請求項5に記載の画像生成装置。
The second generation means may include a portion corresponding to a substance different from the soft part of the subject.
(Virtual non-contrast image) = b × (water density image) + c
However, 1.1 ≧ b ≧ 0.9, c: constant (Formula 4)
The image generation apparatus according to claim 4, wherein the image generation apparatus is generated according to the following mathematical formula 4.
前記数式1において、
1.05≧β≧0.95、 0.29≧α≧0.25、 1050≧γ≧950
なる条件を満たす請求項2から請求項8のいずれか一項に記載の画像生成装置。
In Equation 1,
1.05 ≧ β ≧ 0.95, 0.29 ≧ α ≧ 0.25, 1050 ≧ γ ≧ 950
The image generation device according to any one of claims 2 to 8, which satisfies the following condition.
前記数式1におけるαは、操作者により指定される請求項2から請求項9のいずれか一項に記載の画像生成装置。   The image generation apparatus according to claim 2, wherein α in the formula 1 is specified by an operator. 前記第1の生成手段は、前記デュアルエネルギー撮影により得られた、第1のエネルギーのX線による第1の投影データと、前記第1のエネルギーとは異なる第2のエネルギーのX線による第2の投影データとを、ヨウ素の成分が消去されるように加重減算処理して得られたデータを画像再構成処理することにより、前記水密度画像を生成し、前記第1の投影データと前記第2の投影データとを、水の成分が消去されるように加重減算処理して得られたデータを画像再構成処理することにより、前記ヨウ素密度画像を生成する請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の画像生成装置。   The first generation means includes first projection data obtained by X-rays of the first energy obtained by the dual energy imaging, and second of X-rays of a second energy different from the first energy. The data obtained by performing weighted subtraction processing on the projection data so that the iodine component is eliminated is subjected to image reconstruction processing, thereby generating the water density image, and the first projection data and the first projection data. The iodine density image is generated by performing image reconstruction processing on data obtained by performing weighted subtraction processing on the projection data of 2 so that the water component is eliminated. An image generation apparatus according to claim 1. 前記データに基づいて、前記造影剤が投与された被検体を所望の実効X線エネルギーのX線を用いてX線CT撮影したときに得られる画像に相当する画像を生成する第3の生成手段をさらに備えた請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の画像生成装置。   Third generation means for generating an image corresponding to an image obtained when X-ray CT imaging is performed on the subject to which the contrast medium is administered using X-rays having desired effective X-ray energy based on the data. The image generation apparatus according to claim 1, further comprising: 請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の画像生成装置を備えたX線CT装置。   An X-ray CT apparatus provided with the image generation apparatus according to any one of claims 1 to 12. コンピュータを、請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の画像生成装置として機能させるためのプログラム。   The program for functioning a computer as an image generation apparatus as described in any one of Claims 1-12.
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