JP2021048946A

JP2021048946A - 医用画像処理装置および医用画像処理方法

Info

Publication number: JP2021048946A
Application number: JP2019172532A
Authority: JP
Inventors: 後藤　大雅; Taiga Goto; 大雅後藤; 冬彦寺本; Fuyuhiko Teramoto
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2019-09-24
Filing date: 2019-09-24
Publication date: 2021-04-01
Anticipated expiration: 2039-09-24
Also published as: US20210090307A1; CN112617873B; JP7317651B2; CN112617873A; US11380027B2

Abstract

【課題】金属領域内の詳細な構造を失うことなく金属アーチファクトを低減することが可能な医用画像処理装置および医用画像処理方法を提供する。【解決手段】金属が含まれる被検体の投影データから断層画像を再構成する医用画像処理装置であって、前記投影データを補正して補正投影データを生成する投影空間補正部と、前記補正投影データを用いて前記断層画像を補正する画像空間補正部と、前記投影空間補正部に用いられる係数である投影空間係数と、前記画像空間補正部に用いられる係数である画像空間係数とを設定する係数設定部と、を備えることを特徴とする。【選択図】図３

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置等の医用画像撮影装置によって得られる医用画像を扱う医用画像処理装置および医用画像処理方法に係り、被検体内に金属が含まれる場合に発生する金属アーチファクトを低減する技術に関する。

医用画像撮影装置の一例であるＸ線ＣＴ装置は、被検体の周囲からＸ線を照射して複数の投影角度における投影データを取得し、投影データを逆投影することによって被検体の断層画像を再構成する装置である。再構成された断層画像は医用画像として被検体の画像診断に用いられる。被検体内に金属、例えば骨の固定に用いられるプレート等が含まれると、金属の影響によるアーチファクト、いわゆる金属アーチファクトが医用画像に発生し、画像診断の妨げになる。画像診断の妨げになる金属アーチファクトを低減する技術は、ＭＡＲ（Metal Artifact Reduction）と呼ばれ、様々な方法が開発されている。

特許文献１には、元の断層画像上で抽出された金属領域を順投影することで元の投影データ上の金属領域を特定し、特定された金属領域の投影値を非金属領域の投影値を用いて補間することで元の投影データを補正することが開示されている。特許文献１は元の投影データを補正するので、投影空間補正と呼ばれる。

また非特許文献１には、断層画像上で抽出される高密度部を順投影することで高密度部の投影データを得て、高密度部の投影データと元の投影データとの組み合わせを再構成することで得られる複数の基底画像と元の断層画像とを線形結合することが開示されている。非特許文献１は元の断層画像を補正するので、画像空間補正と呼ばれる。

米国特許出願公開第２０１１／０００７９５６号明細書

Yiannis Kyriakou, Esther Meyer, Daniel Prell, and Marc Kachelriesz, "Empirical beam hardening correction (EBHC) for CT", Med. Phys. 37 (10), October 2010, 5179

しかしながら特許文献１と非特許文献１には一長一短があり、画像診断に適した医用画像が得られるとは限らない。具体的には投影空間補正では、元の投影データ上で特定された金属領域が他の領域の投影値で補間されるので、金属領域内の詳細な構造が失われる場合がある。また画像空間補正では、高密度部の投影データが飽和する場合、例えば金属によるＸ線の減弱が大き過ぎる場合、アーチファクトの低減が不十分となる。

そこで本発明の目的は、金属領域内の詳細な構造を失うことなく金属アーチファクトを低減することが可能な医用画像処理装置および医用画像処理方法を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、金属が含まれる被検体の投影データから断層画像を再構成する医用画像処理装置であって、前記投影データを補正して補正投影データを生成する投影空間補正部と、前記補正投影データを用いて前記断層画像を補正する画像空間補正部と、前記投影空間補正部に用いられる係数である投影空間係数と、前記画像空間補正部に用いられる係数である画像空間係数とを設定する係数設定部と、を備えることを特徴とする。

また本発明は、金属が含まれる被検体の投影データから断層画像を再構成する医用画像処理方法であって、前記投影データを補正して補正投影データを生成する投影空間補正ステップと、前記補正投影データを用いて前記断層画像を補正する画像空間補正ステップと、前記投影空間補正ステップに用いられる係数である投影空間係数と、前記画像空間補正ステップに用いられる係数である画像空間係数とを設定する係数設定ステップと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、金属領域内の詳細な構造を失うことなく金属アーチファクトを低減することが可能な医用画像処理装置および医用画像処理方法を提供することができる。

医用画像処理装置の全体構成図医用画像撮影装置の一例であるＸ線ＣＴ装置の全体構成図医用画像処理装置の機能ブロック図医用画像処理方法の処理の流れの一例を示す図実施例１の係数設定ステップの処理の流れの一例を示す図金属アーチファクトの一例を示す図投影空間補正ステップの処理の流れの一例を示す図画像空間補正ステップの処理の流れの一例を示す図実施例２の係数設定ステップの処理の流れの一例を示す図実施例３の係数設定ステップの処理の流れの一例を示す図実施例３の係数設定ステップの処理の流れの他の例を示す図

以下、添付図面に従って本発明に係る医用画像処理装置及び医用画像処理方法の実施例について説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

図１は医用画像処理装置１のハードウェア構成を示す図である。医用画像処理装置1は、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２、メモリ３、記憶装置４、ネットワークアダプタ５がシステムバス６によって信号送受可能に接続されて構成される。また医用画像処理装置１は、ネットワーク９を介して医用画像撮影装置１０や医用画像データベース１１と信号送受可能に接続されるとともに、表示装置７と入力装置８が接続される。ここで、「信号送受可能に」とは、電気的、光学的に有線、無線を問わずに、相互にあるいは一方から他方へ信号送受可能な状態を示す。

ＣＰＵ２は、各構成要素の動作を制御する装置である。ＣＰＵ２は、記憶装置４に格納されるプログラムやプログラム実行に必要なデータをメモリ３にロードして実行し、医用画像に対して様々な画像処理を施す。メモリ３は、ＣＰＵ２が実行するプログラムや演算処理の途中経過を記憶するものである。記憶装置４は、ＣＰＵ２が実行するプログラムやプログラム実行に必要なデータを格納する装置であり、具体的にはＨＨＤ(Hard Disk Drive)やＳＳＤ(Solid state Drive)等である。ネットワークアダプタ５は、医用画像処理装置１をＬＡＮ、電話回線、インターネット等のネットワーク９に接続するためのものである。ＣＰＵ２が扱う各種データはＬＡＮ(Local Area Network)等のネットワーク９を介して医用画像処理装置１の外部と送受信されても良い。

表示装置７は、医用画像処理装置１の処理結果等を表示する装置であり、具体的には液晶ディスプレイ等である。入力装置８は、操作者が医用画像処理装置１に対して操作指示を行う操作デバイスであり、具体的にはキーボードやマウス、タッチパネル等である。マウスはトラックパッドやトラックボール等の他のポインティングデバイスであっても良い。

医用画像撮影装置１０は、例えば被検体の投影データを取得し、投影データから断層画像を再構成するＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置であり、図２を用いて後述する。医用画像データベース１１は、医用画像撮影装置１０によって取得された投影データや断層画像等を記憶するデータベースシステムである。

図２を用いて医用画像撮影装置１０の一例であるＸ線ＣＴ装置１００の全体構成を説明する。なお、図２において、横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸、紙面に垂直な方向をＺ軸とする。Ｘ線ＣＴ装置１００は、スキャナ２００と操作ユニット２５０を備える。スキャナ２００は、Ｘ線管２１１、検出器２１２、コリメータ２１３、駆動部２１４、中央制御部２１５、X線制御部２１６、高電圧発生部２１７、スキャナ制御部２１８、寝台制御部２１９、コリメータ制御部２２１、プリアンプ２２２、Ａ/Ｄコンバータ２２３、寝台２４０等を有する。

Ｘ線管２１１は寝台２４０上に載置された被検体２１０にＸ線を照射する装置である。Ｘ線制御部２１６から送信される制御信号に従って高電圧発生部２１７が発生する高電圧がＸ線管２１１に印加されることによりＸ線管２１１から被検体にＸ線が照射される。

コリメータ２１３はＸ線管２１１から照射されるＸ線の照射範囲を制限する装置である。Ｘ線の照射範囲は、コリメータ制御部２２１から送信される制御信号に従って設定される。

検出器２１２は被検体２１０を透過したＸ線を検出することにより透過Ｘ線の空間的な分布を計測する装置である。検出器２１２はＸ線管２１１と対向配置され、Ｘ線管２１１と対向する面内に多数の検出素子が二次元に配列される。検出器２１２で計測された信号はプリアンプ２２２で増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ２２３でデジタル信号に変換される。その後、デジタル信号に対して様々な補正処理が行われ、投影データが取得される。

駆動部２１４はスキャナ制御部２１８から送信される制御信号に従って、Ｘ線管２１１と検出器２１２とを被検体２１０の周囲で回転させる。Ｘ線管２１１と検出器２１２の回転とともに、Ｘ線の照射と検出がなされることにより、複数の投影角度からの投影データが取得される。投影角度毎のデータ収集単位はビューと呼ばれる。二次元に配列された検出器２１２の各検出素子の並びは、検出器２１２の回転方向がチャネル、チャネルに直交する方向が列と呼ばれる。投影データはビュー、チャネル、列によって識別される。

寝台制御部２１９は寝台２４０の動作を制御し、Ｘ線の照射と検出がなされる間、寝台２４０を静止させたままにしたり、Ｚ軸方向に等速移動させたりする。寝台２４０を静止させたままのスキャンはアキシャルスキャン、寝台２４０を移動させながらのスキャンはらせんスキャンとそれぞれ呼ばれる。

中央制御部２１５は以上述べたスキャナ２００の動作を、操作ユニット２５０からの指示に従って制御する。次に操作ユニット２５０について説明する。操作ユニット２５０は、再構成処理部２５１、画像処理部２５２、記憶部２５４、表示部２５６、入力部２５８等を有する。

再構成処理部２５１は、スキャナ２００で取得された投影データを逆投影することにより、断層画像を再構成する。画像処理部２５２は断層画像を診断に適した画像にするため、様々な画像処理を行う。記憶部２５４は投影データや断層画像、画像処理後の画像を記憶する。表示部２５６は断層画像や画像処理後の画像を表示する。入力部２５８は投影データの取得条件（管電圧、管電流、スキャン速度等）や断層画像の再構成条件(再構成フィルタ、ＦＯＶサイズ等)を操作者が設定する際に用いられる。

なお、操作ユニット２５０が図１に示した医用画像処理装置１であっても良い。その場合、は、再構成処理部２５１や画像処理部２５２がＣＰＵ２に、記憶部２５４が記憶装置４に、表示部２５６が表示装置７に、入力部２５８が入力装置８に、それぞれ相当することになる。

図３を用いて本実施例の要部について説明する。なおこれらの要部は、専用のハードウェアで構成されても良いし、ＣＰＵ２上で動作するソフトウェアで構成されても良い。以降の説明では本実施例の要部がソフトウェアで構成された場合について説明する。

本実施例は、投影空間補正部３０１、画像空間補正部３０２、係数設定部３０３を備える。また記憶装置４には、Ｘ線ＣＴ装置１００で生成された断層画像や投影データが記憶される。以下、各構成部について説明する。

投影空間補正部３０１は、金属が含まれる被検体２１０の投影データを補正して補正投影データを生成する。具体的には、金属領域が抽出された金属画像を順投影した金属投影データや、投影データ上で特定された金属領域の投影値を非金属領域の投影値を用いて補間した非金属投影データ、後述する投影空間係数等を用いて、補正投影データが生成される。

画像空間補正部３０２は、投影空間補正部３０１が生成する補正投影データを用いて被検体２１０の断層画像を補正する。具体的には、被検体２１０の投影データや非金属投影データと金属投影データとを組み合わせて生成される基底投影データから再構成される基底画像や、補正投影データ、後述する画像空間係数等を用いて、被検体２１０の断層画像が補正される。

係数設定部３０３は、投影空間補正部３０１が用いる係数である投影空間係数と、画像空間補正部３０２が用いる係数である画像空間係数とを設定する。具体的には、被検体２１０に含まれる金属の特徴量、投影データを取得するときの撮影条件、断層画像を再構成するときの再構成条件のいずれかに基づいて、投影空間係数と画像空間係数が係数設定部３０３によって設定される。

図４を用いて、本実施例で実行される処理の流れの一例を説明する。

（Ｓ４０１）
係数設定部３０３は、投影空間係数と画像空間係数とを設定する。投影空間係数と画像空間係数は、被検体２１０に含まれる金属の特徴量や、被検体２１０の投影データを取得するときの撮影条件、被検体２１０の断層画像を再構成するときの再構成条件のいずれかに基づいて設定される。

図５を用いて本ステップの処理の流れの一例について説明する。本実施例では被検体２１０に含まれる金属の特徴量に基づいて投影空間係数と画像空間係数が設定される。

（Ｓ５０１）
係数設定部３０３は、金属を含む被検体２１０の投影データＰ_ｏｒｇを取得する。投影データＰ_ｏｒｇは記憶装置４から読み出されたり、ネットワークアダプタ５を介して外部から送信されたりする。

（Ｓ５０２）
係数設定部３０３は、投影データＰ_ｏｒｇから断層画像Ｆ_ｏｒｇを再構成する。断層画像Ｆ_ｏｒｇには金属の影響による金属アーチファクトが発生する。図６に金属アーチファクトの一例を示す。図６は腹部ファントムを撮影した断層画像であり、肝臓内に存在する２か所の金属領域の間にダークバンドが発生するとともに、各金属領域を起点とするストリークアーファクトが発生している。

（Ｓ５０３）
係数設定部３０３は、断層画像Ｆ_ｏｒｇから金属領域を抽出し、金属画像Ｆ_ｍｔｌを生成する。金属領域の抽出には閾値処理が用いられ、例えば２０００ＨＵの閾値が設定されると、断層画像Ｆ_ｏｒｇ上の２０００ＨＵ以上の画素値を有する画素が金属領域として抽出される。閾値処理の閾値は、断層画像Ｆ_ｏｒｇの最大画素値が大きいほど大きな値に設定されても良い。抽出された金属領域の画素値からは軟部組織に相当する画素値が差し引かれ、金属領域以外の画素値には空気に相当する画素値、例えば−１０００ＨＵが設定されて、金属画像Ｆ_ｍｔｌが生成される。金属領域の画素値から軟部組織の画素値が差し引かれることにより、後述される一次補正投影データの投影値が過大にならずに済む。係数設定部３０３は、金属画像Ｆ_ｍｔｌを順投影して金属投影データＰ_ｍｔｌを生成しても良い。

（Ｓ５０４）
係数設定部３０３は、金属画像Ｆ_ｍｔｌを用いて金属領域の特徴量を算出する。金属領域の特徴量には、金属領域の最大画素値、面積、真円度のいずれかが含まれる。

金属領域の最大画素値ν_{ｍｔｌ＿ｍａｘ}は、金属画像Ｆ_ｍｔｌの画素値の中の最大値が抽出されることにより求められる。

金属領域の面積ν_{ｍｔｌ＿ａｒｅａ}は、金属領域の画素数がカウントされ、カウントされた画素数に一画素当たりの面積が乗じられて求められる。なお複数の金属領域が存在する場合は、各金属領域にてカウントされた画素数が積算され、積算された画素数に一画素当たりの面積が乗じられることにより、金属領域の面積が求められる。

金属領域の真円度ν_{ｍｔｌ＿ｓｈｐ}は、金属領域の短径を長径で除すことによって求められる。真円度ν_{ｍｔｌ＿ｓｈｐ}は、短径と長径の差が小さいほど大きくなり、短径と長径の差が大きいほど小さくなる。なお複数の金属領域が存在する場合は、複数の金属領域を一つの金属領域とみなして短径と長径が求められる。すなわち各金属領域の間の距離も含められて短径と長径が求められる。

金属領域の真円度ν_{ｍｔｌ＿ｓｈｐ}は、金属投影データＰ_ｍｔｌを用いて求められても良い。金属投影データＰ_ｍｔｌが用いられる場合、真円度ν_{ｍｔｌ＿ｓｈｐ}は次式によって求められる。

ここで、Ａ_ｍｉｎ（）は最小値を求める演算子、Ａ_ｍａｘ（）は最大値を求める演算子、ｖｉｅｗはビュー位置、ｓｌｉｃｅは列位置、ｃｈはチャネル位置である。また、ｄ（ｖｉｅｗ,ｓｌｉｃｅ）は金属投影データＰ_ｍｔｌのｖｉｅｗ、ｓｌｉｃｅにおける投影値のチャネル方向の分散、g（ｖｉｅｗ,ｓｌｉｃｅ）は金属投影データＰ_ｍｔｌのｖｉｅｗ、ｓｌｉｃｅにおける投影値の重心チャネルである。

（Ｓ５０５）
係数設定部３０３は、金属領域の特徴量に基づいて投影空間係数と画像空間係数を設定する。投影空間係数β_ｒａｗは、例えば次式によって求められる。

また画像空間係数β_ｉｍｇは、例えば次式によって求められる。

ここでγは操作者が設定可能な変数、λ、μ、ξ、ρは正の定数である。変数γは入力装置８を介して操作者によって設定される。定数λ、μ、ξ、ρは、形状や減弱係数が既知の金属を含むファントムの撮影結果に基づいて予め経験的に設定される。投影空間係数β_ｒａｗは投影空間補正部３０１に送信され、画像空間係数β_ｉｍｇは画像空間補正部３０２に送信される。

数２によれば、金属領域の特徴量である最大画素値ν_{ｍｔｌ＿ｍａｘ}、面積ν_{ｍｔｌ＿ａｒｅａ}、真円度ν_{ｍｔｌ＿ｓｈｐ}のいずれかが大きいほど、投影空間係数β_ｒａｗは大きくなる。また数３によれば投影空間係数β_ｒａｗが大きくなるほど、画像空間係数β_ｉｍｇは小さくなる。すなわち金属領域の特徴量が大きいほど、元の投影データを補正する投影空間補正の比率が、元の断層画像を補正する画像空間補正の比率よりもより高くなる。金属領域の特徴量が大きい場合、画像空間補正では低減しきれない金属アーチファクトを、投影空間補正の比率を高くすることにより、十分に低減できる。

さらに画像空間係数β_ｉｍｇが一意に決まるとき、例えば非特許文献１が用いられるとき、数３に基づいて投影空間係数β_ｒａｗが設定されても良い。また数２によれば、操作者は変数γを調整することにより、補正前後の画像を見比べながら投影空間係数β_ｒａｗを自在に設定することができる。

図４の説明に戻る。

（Ｓ４０２）
投影空間補正部３０１は、投影空間係数β_ｒａｗを用いて投影データＰ_ｏｒｇを補正する。図７を用いて本ステップの処理の流れの一例について説明する。

（Ｓ７０１）
投影空間補正部３０１は、非金属投影データＰ_ｌｉｎを以下の手順で生成する。まず金属画像Ｆ_ｍｔｌを順投影して生成される金属投影データＰ_ｍｔｌを用いて、被検体２１０の投影データＰ_ｏｒｇ上の金属領域を特定する。次に投影データＰ_ｏｒｇ上で特定された金属領域の投影値を、金属領域に隣接する非金属領域の投影値を用いて補間した値に置換する。単純には、チャネル方向において金属領域に隣接する二つの非金属領域の投影値の平均値を求め、求められた平均値で金属領域の投影値を置換する。別の例では、チャネル方向と列方向において金属領域に隣接する非金属領域の投影値を用いて線形補間して求められた値で金属領域の投影値を置換する。このような補間値による置換により、金属領域が含まれない非金属投影データＰ_ｌｉｎが生成される。非金属投影データＰ_ｌｉｎには金属領域が含まれないだけでなく、金属の影響によるアーファクトの成分が低減される。

（Ｓ７０２）
投影空間補正部３０１は、非金属投影データＰ_ｌｉｎと金属投影データＰ_ｍｔｌを加算することにより一次補正投影データＰ_{ｆｓｔ＿ｃ}を生成する。金属アーファクトの成分が低減された非金属投影データＰ_ｌｉｎと、金属領域の投影値を含む金属投影データＰ_ｍｔｌが加算されるので、一次補正投影データＰ_{ｆｓｔ＿ｃ}は金属領域の投影値を含みながら金属アーチファクトが低減された投影データとなる。なおＳ５０３において金属領域の画素値から軟部組織の画素値が差し引かれているので、一次補正投影データＰ_{ｆｓｔ＿ｃ}上の金属領域の投影値は過大な値にならない。

（Ｓ７０３）
投影空間補正部３０１は、被検体２１０の投影データＰ_ｏｒｇから一次補正投影データＰ_{ｆｓｔ＿ｃ}を減算することにより誤差投影データＰ_ｅｒｒを生成する。元々の投影データＰ_ｏｒｇから金属アーチファクトが低減された一次補正投影データＰ_{ｆｓｔ＿ｃ}が減算されるので、誤差投影データＰ_ｅｒｒは金属アーチファクトが主成分である投影データとなる。

（Ｓ７０４）
投影空間補正部３０１は、誤差投影データＰ_ｅｒｒと投影空間係数β_ｒａｗを用いて投影データＰ_ｏｒｇを補正して補正投影データＰ_ｃｏｒｒを生成する。補正投影データＰ_ｃｏｒｒは例えば次式によって生成される。

なお投影データＰ_ｏｒｇの補正は数４に限定されず、例えばＳ７０２にて生成される一次補正投影データＰ_{ｆｓｔ＿ｃ}が補正投影データＰ_ｃｏｒｒの代わりに用いられても良いし、特許文献１のような公知の方法により投影データＰ_ｏｒｇが補正されても良い。

図４の説明に戻る。

（Ｓ４０３）
ＣＰＵ２または再構成処理部２５１は、Ｓ４０２にて生成された補正投影データＰ_ｃｏｒｒから断層画像Ｆ_{ｒａｗ＿ｃｏｒｒ}を再構成する。

（Ｓ４０４）
画像空間補正部３０２は、投影空間係数β_ｉｍｇを用いて断層画像Ｆ_{ｒａｗ＿ｃｏｒｒ}を補正する。図８を用いて本ステップの処理の流れの一例について説明する。

（Ｓ８０１）
画像空間補正部３０２は、金属アーチファクトの基底となる基底投影データＰ_ｂａｓｅを生成する。基底投影データＰ_ｂａｓｅは、非金属投影データＰ_ｌｉｎと金属投影データＰ_ｍｔｌ、または投影データＰ_ｏｒｇと金属投影データＰ_ｍｔｌによって級数展開されるものとして例えば次式によって生成される。

ここで、ｍ、ｎは整数であり、ｍとｎの組み合わせは必要な補正精度と許容される演算時間に応じて設定され、例えば（ｍ、ｎ）＝（１、１）、（０、２）が設定される。

（Ｓ８０２）
画像空間補正部３０２は、基底投影データＰ_ｂａｓｅを用いて基底画像Ｆ_ｂａｓｅを生成する。基底画像Ｆ_ｂａｓｅは基底投影データＰ_ｂａｓｅから再構成され、Ｓ８０１において生成される基底投影データＰ_ｂａｓｅの数に応じて生成される。すなわち基底投影データＰ_ｂａｓｅの数がＬ個であれば、基底画像Ｆ_ｂａｓｅの数はＬ個である。例えば、（ｍ、ｎ）＝（１、１）、（０、２）が設定された場合はＬ＝２となる。

（Ｓ８０３）
画像空間補正部３０２は、基底画像Ｆ_ｂａｓｅを加重加算することより誤差画像Ｆ_ｅｒｒを生成する。誤差画像Ｆ_ｅｒｒは例えば次式によって生成される。

ここでｗ（ｌ）はｌ番目の項の加重係数であり、形状や減弱係数が既知の金属を含むファントムの撮影結果に基づいて予め経験的に設定されたり、逐次解法によって算出されたりする。

（Ｓ８０４）
画像空間補正部３０２は、誤差画像Ｆ_ｅｒｒと画像空間係数β_ｉｍｇを用いて断層画像Ｆ_{ｒａｗ＿ｃｏｒｒ}を補正して補正画像Ｆ_{ｉｍｇ＿ｃｏｒｒ}を生成する。補正画像Ｆ_{ｉｍｇ＿ｃｏｒｒ}は例えば次式によって生成される。

なお断層画像Ｆ_{ｒａｗ＿ｃｏｒｒ}の補正は数７に限定されず、非特許文献１のような公知の方法であっても良い。

以上説明した処理の流れにより、金属領域の特徴量に基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇが設定されるので、金属領域内の詳細な構造を失うことなく金属アーチファクトを低減することができる。

実施例１では、金属領域の特徴量に基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇが設定されることについて説明した。本実施例では撮影条件、特に被検体の体軸方向における投影線の開き角であるコーン角に基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇが設定されることについて説明する。なお、実施例１との違いは図４のＳ４０１の処理の流れであるので、それ以外については説明を省略する。

図９を用いて本実施例における投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇを設定する処理の流れの一例について説明する。

（Ｓ９０１）
係数設定部３０３は、撮影条件を取得する。撮影条件は記憶装置４から読み出されたり、ネットワークアダプタ５を介して外部から送信されたりする。

（Ｓ９０２）
係数設定部３０３は、撮影条件に基づいて投影データＰ_ｏｒｇの各投影値のコーン角を取得する。コーン角は被検体の体軸方向における投影線の開き角であり、各投影値のチャネル位置と列位置によって定められる。

（Ｓ９０３）
係数設定部３０３は、各投影値のコーン角に基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇを設定する。具体的には、コーン角が小さいほど、投影空間係数β_ｒａｗは大きく、画像空間係数β_ｉｍｇは小さく設定される。コーン角が大きいとき、投影空間補正において金属画像Ｆ_ｍｔｌを順投影して金属投影データＰ_ｍｔｌを生成するときの誤差が大きくなるので、投影空間係数β_ｒａｗを小さくすることで投影空間補正による画像劣化を抑制する。

以上説明した処理の流れにより、撮影条件、特に被検体の体軸方向における投影線の開き角であるコーン角に基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇが設定されるので、金属領域内の詳細な構造を失うことなく金属アーチファクトを低減することができる。

実施例１では、金属領域の特徴量に基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇが設定されることについて説明した。本実施例では投影データＰ_ｏｒｇを撮影する時の被検体２１０の体動の大きさに基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇが設定されることについて説明する。なお、実施例１との違いは図４のＳ４０１の処理の流れであるので、それ以外については説明を省略する。

図１０を用いて本実施例における投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇを設定する処理の流れの一例について説明する。

（Ｓ１００１）
係数設定部３０３は、撮影条件または再構成条件を取得する。撮影条件または再構成条件は記憶装置４から読み出されたり、ネットワークアダプタ５を介して外部から送信されたりする。

（Ｓ１００２）
係数設定部３０３は、撮影条件または再構成条件に基づいて投影データＰ_ｏｒｇが撮影された撮影部位を特定する。具体的には、心電同期撮影や心電同期再構成が行われている場合や、心臓や肺野用の再構成フィルタが選択されている場合には、撮影部位が心臓または胸部であると特定される。

（Ｓ１００３）
係数設定部３０３は、撮影部位に基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇを設定する。具体的には、撮影部位が心臓または胸部のような体動が大きい部位であれば、投影空間係数β_ｒａｗは小さく、画像空間係数β_ｉｍｇは大きく設定される。また撮影部位が頭部のような体動が小さい部位であれば、投影空間係数β_ｒａｗは大きく、画像空間係数β_ｉｍｇは小さく設定される。体動が大きいとき、投影空間補正において金属画像Ｆ_ｍｔｌを順投影して金属投影データＰ_ｍｔｌを生成するときの誤差が大きくなるので、投影空間係数β_ｒａｗを小さくすることで投影空間補正による画像劣化を抑制する。

以上説明した処理の流れにより、撮影部位の体動の大きさに基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇが設定されるので、金属領域内の詳細な構造を失うことなく金属アーチファクトを低減することができる。

図１１を用いて本実施例における投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇを設定する処理の流れの他の例について説明する。

（Ｓ１１０１）
係数設定部３０３は、金属を含む被検体２１０の投影データＰ_ｏｒｇを取得する。投影データＰ_ｏｒｇは記憶装置４から読み出されたり、ネットワークアダプタ５を介して外部から送信されたりする。

（Ｓ１１０２）
係数設定部３０３は、投影データＰ_ｏｒｇと、投影データＰ_ｏｒｇに対向する投影データ、すなわち投影角度が１８０度異なる投影データである対向投影データとの差分値を算出する。対向投影データは、投影データＰ_ｏｒｇが撮影された部位を反対方向から撮影して得られる投影データであるので、体動がなければ差分値は０となり、体動が大きくなるにつれて差分値の絶対値が大きくなる。

（Ｓ１１０３）
係数設定部３０３は、差分値の絶対値に基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇを設定する。具体的には、差分値の絶対値が大きければ、投影空間係数β_ｒａｗは大きく、画像空間係数β_ｉｍｇは小さく設定される。体動の大きさを表す差分値の絶対値が大きいとき、投影空間補正において金属画像Ｆ_ｍｔｌを順投影して金属投影データＰ_ｍｔｌを生成するときの誤差が大きくなるので、投影空間係数β_ｒａｗを小さくすることで投影空間補正による画像劣化を抑制する。

以上説明した処理の流れによっても、撮影部位の体動の大きさに基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇが設定されるので、金属領域内の詳細な構造を失うことなく金属アーチファクトを低減することができる。

なお、本発明の医用画像処理装置及び医用画像処理方法は上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。例えば、実施例１乃至３を組み合わせ、金属の特徴量とコーン角、体動の大きさに基づいて投影空間係数β_ｒａｗと画像空間係数β_ｉｍｇが設定されても良い。さらに、上記実施例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。

１：医用画像処理装置、２：ＣＰＵ、３：メモリ、４：記憶装置、５：ネットワークアダプタ、６：システムバス、７：表示装置、８：入力装置、１０：医用画像撮影装置、１１：医用画像データベース、１００：Ｘ線ＣＴ装置、２００：スキャナ、２１０：被検体、２１１：Ｘ線管、２１２：検出器、２１３：コリメータ、２１４：駆動部、２１５：中央制御部、２１６：Ｘ線制御部、２１７：高電圧発生部、２１８：スキャナ制御部、２１９：寝台制御部、２２１：コリメータ制御部、２２２：プリアンプ、２２３：Ａ／Ｄコンバータ、２４０：寝台、２５０：操作ユニット、２５１：再構成処理部、２５２：画像処理部、２５４：記憶部、２５６：表示部、２５８：入力部、３０１：投影空間補正部、３０２：画像空間補正部、３０３：係数設定部

Claims

金属が含まれる被検体の投影データから断層画像を再構成する医用画像処理装置であって、
前記投影データを補正して補正投影データを生成する投影空間補正部と、
前記補正投影データを用いて前記断層画像を補正する画像空間補正部と、
前記投影空間補正部に用いられる係数である投影空間係数と、前記画像空間補正部に用いられる係数である画像空間係数とを設定する係数設定部と、を備えることを特徴とする医用画像処理装置。
請求項１に記載の医用画像処理装置であって、
前記係数設定部は、前記金属の特徴量と前記投影データを取得するときの撮影条件と前記断層画像を再構成するときの再構成条件のいずれかに基づいて、前記投影空間係数と前記画像空間係数を設定することを特徴とする医用画像処理装置。
請求項２に記載の医用画像処理装置であって、
前記特徴量は前記断層画像における前記金属の最大画素値と面積と真円度とのいずれかを含み、
前記係数設定部は前記特徴量が大きいほど、前記投影空間係数を大きくし、前記画像空間係数を小さくすることを特徴とする医用画像処理装置。
請求項３に記載の医用画像処理装置であって、
前記特徴量は、前記断層画像から金属領域を抽出して生成される金属画像を用いて求められることを特徴とする医用画像処理装置。
請求項２に記載の医用画像処理装置であって、
前記撮影条件は前記被検体の体軸方向の開き角であるコーン角を含み、
前記係数設定部は前記投影データの前記コーン角が小さいほど、前記投影空間係数を大きくし、前記画像空間係数を小さくすることを特徴とする医用画像処理装置。
請求項２に記載の医用画像処理装置であって、
前記係数設定部は前記被検体の体動が小さいほど、前記投影空間係数を大きくし、前記画像空間係数を小さくすることを特徴とする医用画像処理装置。
請求項６に記載の医用画像処理装置であって、
前記撮影条件や前記再構成条件から撮影部位が心臓または胸部であることが特定されると、前記被検体の体動が大きいと判定されることを特徴とする医用画像処理装置。
請求項６に記載の医用画像処理装置であって、
前記投影データに対向する対向投影データと前記投影データとの差分値に基づいて前記被検体の体動が求められることを特徴とする医用画像処理装置。
金属が含まれる被検体の投影データから断層画像を再構成する医用画像処理方法であって、
前記投影データを補正して補正投影データを生成する投影空間補正ステップと、
前記補正投影データを用いて前記断層画像を補正する画像空間補正ステップと、
前記投影空間補正ステップに用いられる係数である投影空間係数と、前記画像空間補正ステップに用いられる係数である画像空間係数とを設定する係数設定ステップと、を備えることを特徴とする医用画像処理方法。