JP2013081765A - X線ct装置、画像処理装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態のX線CT装置は、対象物をスキャンして得られた投影データに基づいて対象物内の画像を表示するものであり、生成部と、変換部と、画像形成部と、特定部とを有する。生成部は、エネルギーが異なるX線でそれぞれ対象物をスキャンして複数の投影データを生成する。変換部は、複数の投影データを、複数の基準物質に対応する複数の新たな投影データに変換する。画像形成部は、変換部で変換した複数の新たな投影データをそれぞれ再構成することで、複数の基準物質に対応する複数の基準物質画像を形成する。特定部は、複数の基準物質画像の画素の値の相関に基づいて対象物質を特定する。
【選択図】図1
Description
[構成]
この実施形態のX線CT装置の概略構成を図1に示す。このX線CT装置は、ガントリ1と、前処理部2と、再構成処理部3と、データ処理部4とを有する。なお、図示は省略するが、この実施形態のX線CT装置には、一般的なものと同様に、寝台、コンソール、高電圧発生装置などが設けられている。
ガントリ1は、被検体をX線でスキャンするために用いられる。ガントリ1には、一般的なものと同様に、互いに対向配置されたX線管及びX線検出器、これらを回転させる回転機構、スリップリング機構、傾斜(チルト)機構、データ収集部(Data Acqusition System:DAS)などが設けられている。ガントリ1は、X線管及びX線検出器を回転させつつ被検体をX線でスキャンする。X線検出器による検出データは、データ収集部によって収集され、前処理部2に送られる。
前処理部2は、ガントリ1から送られた検出データに対して所定の前処理(画像再構成処理の前に行われる処理)を施す。この前処理としては、データの対数を計算する処理、リファレンス補正、水補正、ビームハードニング補正、体動補正などがある。前処理部2により生成されるデータは投影データと呼ばれる。前処理部2により生成された投影データは、再構成処理部3やデータ処理部4に送られる。ガントリ1及び前処理部2は「生成部」の一例として機能する。
再構成処理部3は、前処理部2により生成された投影データに対して再構成処理を施すことにより、被検体の画像データを生成する。再構成処理は、投影データから被検体のX線吸収係数の分布を逆算する演算処理である。この演算処理としては、2次元フーリエ変換法、コンボリューション・バックプロジェクション法、ファンビーム・コンボリューション・バックプロジェクション法などがある。
データ処理部4は、前処理部2により生成された投影データに対して所定のデータ処理を施すことにより、被検体に含まれる物質の種別を特定する。
投影データ変換部41は、デュアル・エナジー・CTの手法により得られた第1及び第2の投影データを、あらかじめ決められた2つの基準物質に対応する2つの投影データに変換する。この処理の一例として、投影データ変換部41は、特許文献1に記載された手法を用いて、第1及び第2の投影データのそれぞれを、2つの基準物質に対応するあらかじめ決められた2つの基準値と、当該2つの投影データとからなる線形結合として表現する。つまり、この線形結合における2つの係数が、目的の2つの投影データとなる。この処理例の詳細については後述する。
画像形成部42は、投影データ変換部41により得られた2つの投影データをそれぞれ再構成することにより、2つの基準物質に対応する2つの基準物質画像を形成する。基準物質画像は、対象物内における線減弱係数の分布を表す。線減弱係数とは、入射X線が単一厚さの物質を通過するときに減衰するエネルギーの割合を示す。この再構成処理により得られる情報は、2つの基準値の係数がと2つの基準物質画像とからなる線形結合画像である。つまり、この線形結合画像における2つの係数が、目的の2つの基準物質画像(再構成画像)となる。
上記の処理例として、特許文献1に記載された手法を説明する。前処理部2により生成された第1の投影データ(高エネルギー側)をgHで表し、第2の投影データ(低エネルギー側)をgLで表す。投影データ変換部41は、これら投影データgH、gLに対して次式(1)に示す変換を施すことで、2つの投影データL1、L2を生成する。
Dは、次式(2)の右辺の2×2行列の行列式;
〈μ〉1,2 H,Lは、特許文献1に記載されたエネルギー平均化線減弱係数;
をそれぞれ示す。
Eは、X線のエネルギー;
μ1(E)は、エネルギーEにおける第1の基準物質の線減弱係数(基準値);
μ2(E)は、エネルギーEにおける第2の基準物質の線減弱係数(基準値);
c1(E,x,y)は、座標(x,y)に位置する画素における第1の基準物質の存在率;
c2(E,x,y)は、座標(x,y)に位置する画素における第2の基準物質の存在率;
をそれぞれ示す。
物質特定部43は、画像形成部42により形成された2つの基準物質画像の相関に基づいて対象物質の種別を特定する。なお、対象物質とは、この実施形態において種別の特定処理の対象とされる物質を示す。上記処理例を適用する場合、物質特定部43は、まず、所定の対象物質について、2つの基準値μ1及びμ2に基づきあらかじめ決められた座標系における、2つの基準物質画像c1及びc2に対応する座標を決定する。更に、物質特定部43は、所定の複数の物質についてあらかじめ得られた上記座標系における複数の座標と、前段の処理で決定された2つの基準物質画像c1及びc2に対応する座標とに基づいて、対象物質の種別を特定する。
ELow、EHighは、2種類のX線エネルギー;
μ(ELow)は、低い側のエネルギーELowにおける当該物質の線減弱係数;
μ(EHigh)は、高い側のエネルギーEHighにおける当該物質の線減弱係数;
をそれぞれ示す。
この実施形態に係るX線CT装置の動作について説明する。このX線CT装置の動作例を図6に示す。なお、装置各部の動作の詳細については上述したので、ここでは簡単な説明にとどめる。
まず、ガントリ1でデュアル・エナジー・CTによる撮影を行う。前処理部2は、ガントリ1により収集されたデータを投影データに変換する。それにより、エネルギーが異なる第1及び第2の投影データが生成される。第1及び第2の投影データは、データ処理部4に送られる。
投影データ変換部41は、ステップ1で生成された各投影データに基づく画素毎の線減弱係数を2つの基準物質の線減弱係数の線形結合として表現することにより、2つの基準物質による各投影データの分解を行う。このステップ2により、第1及び第2の投影データが、2つの基準物質に対応する2つの投影データに変換される。
更に、画像形成部42は、ステップ2で得られた線形結合を再構成することにより線形結合画像を形成する。これにより、2つの基準物質画像が得られる。
物質特定部43は、ステップ3で得られた2つの基準物質画像の相関を求める。上記の例では、2つの基準物質画像の各画素(x、y)について、所定の2次元座標系における対応する座標(c1(x、y)、c2(x、y))が得られる。
物質特定部43は、ステップ4で得られた相関に基づいて、対象物質を2つの基準物質に分解する。上記の例では、対象物質が造影剤と水などに分解される。
物質特定部43は、ステップ5での分解結果に基づいて対象物質の種別を特定する。この特定結果は、たとえば図示しないディスプレイに表示される。また、この特定結果は、X線CT装置の記憶デバイスやネットワーク上の記憶デバイスに記憶される。
この実施形態に係るX線CT装置の作用と効果について説明する。
この実施形態のX線CT装置の概略構成を図7に示す。このX線CT装置は、第1の実施形態で説明した構成を含んでいる。このX線CT装置は、ガントリ1と、前処理部2と、再構成処理部3と、データ処理部4と、制御部5と、表示部6と、操作部7とを有する。データ処理部4には、投影データ変換部41と、画像形成部42と、物質特定部43とが設けられている。第1の実施形態と同じ構成部分は、特に言及しない限り第1の実施形態と同様の機能を有する。
CT numberは、CT値;
μは、式(5)に示す対象物質の線減弱係数;
μwaterは、水の線減弱係数;
をそれぞれ示す。
第1の実施形態で説明した方法では、第1の物質の座標と水の座標とを結ぶ第1の線分と、第2の物質の座標と水の座標とを結ぶ第2の線分とが近い場合、これら物質を判別することは困難である。一方、非特許文献1に記載された方法では、第1の物質のCT値と第2の物質のCT値とが近い場合、これら物質を判別することは困難である。
上記実施形態の変形例を説明する。
実施形態に係る物質特定方法は、たとえば上記実施形態に係るX線CT装置により実行される。実施形態の物質特定方法は、生成ステップと、変換ステップと、画像形成ステップと、特定ステップを含む。生成ステップでは、エネルギーが異なるX線でそれぞれ対象物をスキャンして複数の投影データを生成する。変換ステップでは、複数の投影データを、複数の基準物質に対応する複数の新たな投影データに変換する。画像形成ステップでは、変換ステップで変換した複数の新たな投影データをそれぞれ再構成することで、複数の基準物質に対応する複数の基準物質画像を形成する。特定ステップでは、複数の基準物質画像の画素の値の相関に基づいて対象物質を特定する。
実施形態に係る画像処理装置について説明する。実施形態に係る画像処理装置の構成例を図16に示す。画像処理装置100は、院内LAN等のネットワークを介して画像保管装置300に接続されている。画像保管装置300は、X線CT装置200により形成された画像を記憶している。
上記実施形態で説明した処理を、X線CT装置又はこれに含まれるコンピュータに実行させるためのプログラムを構成することができる。また、上記実施形態で説明した処理を、画像処理装置(コンピュータ)に実行させるためのプログラムを、たとえばDVD等の記憶媒体に記憶させることができる。また、インターネットやLAN等のネットワークを介して、これらプログラムのいずれかを送信するシステムを構築することができる。
2 前処理部
3 再構成処理部
4 データ処理部
41 投影データ変換部
42 画像形成部
43 物質特定部
5 制御部
6 表示部
7 操作部
8 画素値比算出部
9 物質特定部
10 特定画像形成部
11 特定制御部
Claims (11)
- 対象物をスキャンして得られた投影データに基づいて、前記対象物内の画像を表示するX線CT装置において、
エネルギーが異なるX線でそれぞれ対象物をスキャンして複数の投影データを生成する生成部と、
前記複数の投影データを、複数の基準物質に対応する複数の新たな投影データに変換する変換部と、
前記変換部で変換した複数の新たな投影データをそれぞれ再構成することで、複数の基準物質に対応する複数の基準物質画像を形成する画像形成部と、
前記複数の基準物質画像の画素の値の相関に基づいて対象物質を特定する特定部と、
を備えるX線CT装置。 - 前記特定部は、前記複数の基準物質画像における対応する画素の値が、予め設定された相関を有するかを判定することにより、前記対象物質を特定するものであることを特徴とする請求項1記載のX線CT装置。
- 前記変換部は、前記基準物質に対応するX線減弱係数を含む計算式を用いて、前記複数の投影データを、前記複数の基準物質に対応する複数の新たな投影データに変換するものであることを特徴とする請求項1または2に記載のX線CT装置。
- 前記特定部により特定された前記対象物質の領域を識別可能にした前記対象物内の画像を生成する表示画像生成部を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のX線CT装置。
- 前記特定部により特定された前記対象物質の領域の画素を、他の領域の画素に比べて、強調または抑制した表示画像を生成する表示画像生成部を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のX線CT装置。
- 予め記憶された計算式に基づいて、前記複数の基準物質画像における対応する画素の値から、前記対象物質の濃度情報を求める濃度算出部を備えることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載のX線CT装置。
- 前記濃度情報を表した表示画像を生成する表示画像生成部を備えることを特徴とする請求項6記載のX線CT装置。
- 前記画像形成部は、前記複数の投影データを再構成して得られた複数のエネルギー画像を生成するものであり、
前記特定部は、前記複数のエネルギー画像の前記複数の基準物質画像の画素の値の相関に基づいて対象物質を特定するものである、
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載のX線CT装置。 - 前記基準物質画像に基づいて、前記対象物における実効原子番号の分布を表す実効原子番号画像、前記対象物質における物質の密度の分布を表す密度画像、及び、単一のエネルギーを有するX線で前記対象物質をスキャンした場合を模擬的に再現する単色X線画像のうちの少なくとも1つを形成する形成部を更に備え、
前記特定部は、前記形成部により形成された画像に基づいて、前記対象物質の特定を行う、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線CT装置。 - エネルギーが異なるX線でそれぞれ対象物をスキャンして生成された複数の投影データを、複数の基準物質に基づき変換して得られた複数の新たな投影データを、それぞれ再構成することで形成された、複数の基準物質に対応する複数の基準物質画像を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記複数の基準物質画像の画素の値の相関に基づいて対象物質を特定する特定部と、
を備える画像処理装置。 - エネルギーが異なるX線でそれぞれ対象物をスキャンして生成された複数の投影データを、複数の基準物質に基づき変換して得られた複数の新たな投影データを、それぞれ再構成することで形成された、複数の基準物質に対応する複数の基準物質画像を記憶する記憶部を有するコンピュータを、
前記記憶部に記憶された前記複数の基準物質画像の画素の値の相関に基づいて対象物質を特定する特定部として機能させるプログラム。
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