JP2013085735A - 放射線断層撮影装置、放射線断層画像生成処理装置および放射線断層画像生成プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】データ欠損抽出部21は、被検体Mに対して異なる方向から収集された複数の実投影データからデータ欠損画素を抽出する。そして、画像再構成実行部35は、データ欠損画素を用いずに逐次近似法による画像再構成(画素値更新)を実行する。すなわち、実投影データからデータ欠損画素を抽出し、抽出されたデータ欠損画素を逐次近似法による画像再構成に寄与しないようにしている。そのため、データ欠損画素以外の正常な画素で画素値更新を行っているので、データ欠損に起因するアーチファクトを抑えることができる。
【選択図】図1
Description
λj (k):k回目の再構成画像
Σj′=1 maij′λj′ (k):順投影
Σi=1 n〔(yiaij)/(Σj′=1 maij′λj′ (k))〕:逆投影
Σi=1 naij:検出確率aijの総和
yi:実投影データ
i:実投影データの画素(1〜nまでの通し番号が付され、nはFPDの一列のX線検出素子数×投影方向数で算出される)
j:再構成画像の画素(1〜mまでの通し番号が付される)
p<0.5×(1+Σiaij/maxjΣiaij) …(2)
X線管3およびFPD4は、被検体Mの図1中の体軸axに沿って同期的かつ互いに逆方向に平行移動する。その際、被検体Mに対して異なる方向からの複数の実投影データyiを収集する。収集した実投影データyiは、必要な画像処理が行われ、記憶部13において一旦記憶される。
データ欠損抽出部21は、複数の実投影データそれぞれからデータ欠損画素を抽出する。例えば、X線管3のX線焦点(X線源)と金属などの高吸収体とを結ぶ線分の延長線上のFPD4のX線検出素子DUで検出される実投影データの画素や、FPD4のX線検出素子DU等に起因する異常値を示す画素を抽出する。データ欠損であるか否かの判定は、例えば、しきい値を用いて行う。
検出確率設定部27は、所定の方向からの再構成画像の画素を再構成するために寄与する検出確率aijを設定する。検出確率設定部27は、図2に示すように、被検体に対する各方向の実投影データyiを収集する際における投影線が再構成画像λjの画素jを通過するときは、投影線を通過する各画素jで投影線の通過をaij=1と計数し、通過しないときは、aij=0として計数しないように設定する。
加算部29は、図4(d)に示すように、各方向で収集された検出確率の総和Σiaijを算出する。すなわち、検出確率の総和Σiaijは、被検体Mに対して異なる方向で収集された投影数である。
最大値設定部31は、再構成画像λjの検出確率の総和Σiaijのうち最大の画素値maxjΣiaijを抽出して設定する。例えば図4(d)のときは、maxjΣiaij=3を設定する。なお、最大値maxjΣiaijは、図3(b)のデータ欠損画素に基づいて投影数の通過を計数しない場合を含まない値とする。
乱数発生部33は、0≦p<1の範囲で乱数pを発生する。
画素値更新判定部35は、検出確率の総和Σiaijが少ない画素ほど再構成画像λjの画素値を更新しないように検出確率の総和Σiaijに基づく割合により画素値を更新するか否かを判定する。すなわち、画素値更新判定部35は、検出確率の総和Σiaijとその最大値maxjΣiaijに基づく割合と乱数pとを比較することにより判定する。具体的には、式(2)が成立するか否かで判定される。成立する場合は、ステップS08へ進む。成立しない場合は、その画素iにおける画素値更新が行われないで、ステップS09へ進む。
画像再構成実行部37は、データ欠損画素を用いずにML−EM法(式(1))により再構成画像λjの画素値iを更新する(画像再構成の実行)。すなわち、画像再構成実行部37は、次の2つの制約のうち少なくともいずれか1つを備えている。1つ目として、画像再構成実行部37は、図5(a)に示すように、再構成画像λjから順投影により算出投影データを算出する際に、データ欠損画素に対応する算出投影データの画素iに対して順投影を行わない。一方、2つ目として、画像再構成実行部37は、図5(b)に示すように、データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わない。
画像再構成部25は、再構成画像λjの全画素jに対して画素値更新の有無の処理を行ったか否かを判定する。全画素jに対して画素値更新の有無の処理を行った場合は、ステップS10へ進む。全画素jに対して画素値更新の有無の処理を行っていない場合は、ステップS06に戻り、次の画素jの処理を行う。
画像再構成部25は、再構成画像λjの画素値更新が予め設定された回数が行われたか否かを判定する。再構成画像λjに対して予め設定された回数の画素値更新が行われた場合は、ENDへ進む。予め設定された回数を満たさない場合は、ステップS06へ戻る。
3 … X線管
4 … フラットパネル型X線検出器(FPD)
9 … 主制御部
20 … X線断層画像生成部
21 … データ欠損抽出部
23 … 投影数設定部
25 … 画像再構成部
27 … 検出確率設定部
29 … 加算部
31 … 最大値設定部
33 … 乱数発生部
35 … 画素値更新判定部
37 … 画像再構成実行部
Claims (9)
- 放射線断層画像を生成する放射線断層撮影装置であって、
被検体に対して異なる方向からの複数の実投影データを収集する実投影データ収集部と、
前記実投影データからデータ欠損画素を抽出するデータ欠損抽出部と、
前記データ欠損画素を用いずに逐次近似法による画像再構成を実行する画像再構成実行部と、
を備えていることを特徴とする放射線断層撮影装置。 - 請求項1に記載の放射線断層撮影装置において、
前記画像再構成実行部は、再構成画像から順投影により算出投影データを算出する際に、前記データ欠損画素に対応する前記算出投影データの画素に対して順投影を行わないことを特徴とする放射線断層撮影装置。 - 請求項1または2に記載の放射線断層撮影装置において、
前記画像再構成実行部は、前記データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないことを特徴とする放射線断層撮影装置。 - 請求項1から3のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
再構成画像の画素を再構成するために寄与する投影数を設定する投影数設定部と、
前記投影数が少ない画素ほど前記再構成画像の画素値の更新を行わないように前記画素値を更新するか否かを判定する画素値更新判定部と、
を備えていることを特徴とする放射線断層撮影装置。 - 請求項4に記載の放射線断層撮影装置において、
前記投影数設定部は、前記各方向の実投影データを収集する際に、投影線が前記再構成画像の画素を通過するときは、投影線が通過する各画素で投影線の通過を計数し、前記実投影データの画素がデータ欠損画素であるときは、その実投影データの画素に到達する投影線が通過する前記再構成画像の各画素で投影線の通過を計数しないことを特徴とする放射線断層撮影装置。 - 請求項4または5に記載の放射線断層撮影装置において、
前記投影数設定部は、前記投影数とその最大値を設定し、
前記画素値更新判定部は、前記投影数とその最大値に基づく割合により判定することを特徴とする放射線断層撮影装置。 - 請求項4から6のいずれかに記載の放射線断層撮影装置において、
前記画素値更新判定部は、前記投影数に基づく割合と乱数とを比較することにより判定することを特徴とする放射線断層撮影装置。 - 被検体に対して異なる方向から収集された複数の実投影データに基づいて放射線断層画像を生成する放射線断層画像生成処理装置であって、
前記実投影データからデータ欠損画素を抽出するデータ欠損抽出部と、
前記データ欠損画素を用いずに逐次近似法による画像再構成を実行する画像再構成実行部と、
を備えていることを特徴とする放射線断層画像生成処理装置。 - 被検体に対して異なる方向から収集された複数の実投影データに基づいて放射線断層画像を生成する処理をコンピュータに実行させるための放射線断層画像生成プログラムであって、
前記実投影データからデータ欠損画素を抽出する工程と、
前記データ欠損画素を用いずに逐次近似法による画像再構成を実行する工程と、
を備えていることを特徴とする放射線断層画像生成プログラム。
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