JP3556292B2

JP3556292B2 - 画像処理装置

Info

Publication number: JP3556292B2
Application number: JP26540794A
Authority: JP
Inventors: 昭南大橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-10-28
Filing date: 1994-10-28
Publication date: 2004-08-18
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JPH08117221A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば、被検体の体軸に対して、らせん状に被検体を走査するヘリカルスキャン方式のコンピュータ断層撮影装置（以下、ＣＴ装置と略称する）で得られた画像を処理する画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
これまでの肺癌の検診は、単純Ｘ線画像を撮影して医師がそれを読影することによって行なわれていた。しかし単純Ｘ線画像では、骨などのＸ線吸収値が高い組織と陰影とが重なった場合に陰影が識別しにくいという問題点がある。そこでＣＴ画像から骨、縦隔などの軟部組織を認識し、且つ、その部分を除外して再投影することが試みられているが、極めて煩雑な操作が必要である。
【０００３】
このため最近では、単純Ｘ線画像に比べて肺癌の検出率が高いとされるヘリカ・ル方式のＣＴ装置が肺癌などの検診に用いられ始めている。ところがこのＣＴ装置におけるＣＴ画像（断層像）では、１枚の画像で全体像が見られないという難点がある。このため鑑別判断に迷いが生じたり、画像ピッチが大きい場合、陰影を見落とすおそれがあった。このような問題を解決すべく、再構成した画像を再投影して、正面、側面などの再投影像を作成し、医師に提示することが行なわれている。再投影像はスライス幅があるので、単純Ｘ線画像に比較してスライス厚方向のボケがあるが、その反面散乱線が少ないという利点がある。
【０００４】
図５は、従来のこの種の画像処理装置における画像処理方法を示す図である。第１の方法は、図５の（ａ）に示すＣＴ画像から図５の（ｂ）に示す斜線の肺野領域を抽出し、その領域に相当する画素の画素値を再投影して再投影像を求める方法である。なお、図５の（ａ）中に示した数字は画素値である。この方法は、領域の抽出が技術的に難しく、また処理が複雑であるため、処理に長時間を必要とする問題がある。
【０００５】
第２の方法は、ＣＴ画像を閾値で２値化し、図５の（ｃ）に示す２値化画像を求め、この２値化画像の「０」の部分に相当する画素の画素値を再投影して再投影像を求める方法である。この方法は、言い換えれば画素値に図５の（ｄ）に示す係数を乗じた後に再投影したことと同じである。この方法は、処理は簡単であるが、閾値の影響が大きいため、閾値を一義的に決定することが難しいという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来のヘリカル方式のＣＴ装置用の画像処理装置には、下記のような問題点がある。
１）領域を抽出し、画素値の再投影を行なうものでは画像処理が複雑になり、処理に長時間を必要とする。
２）閾値で２値化するものでは、閾値を高くするとＸ線吸収値の高い組織が十分に除去されない。逆に閾値を低くすると、組織を認識することが極めて難しくなるため、組織の近傍、あるいは組織に接触している陰影も一緒に取り除かれてしまうおそれがある。
３）通常のスライスピッチは、スライス画像のピクセル（画素）サイズに比較して遥かに大きいので画質の良好な再投影像が得られない。
【０００７】
本発明の目的は、下記の画像処理装置を提供することにある。
（１）Ｘ線吸収値の大きい部分が除かれ、かつ陰影を確実に含む再投影像を得ることができ、且つ、画質の良い再投影像を作成できる画像処理装置。
（２）ＣＴ画像装置により診断を行なう際に、再投影像および断層像を同時に観察することができ、再投影像により陰影全体を把握し、断層像により詳細な読影を行なえる画像処理装置。
（３）再投影像上に表示されるマーカの位置に対応した所要のスライス位置の断層像を表示して適確な診断を行なえる画像処理装置。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ヘリカルスキャンにより収集された被検体に関する広範囲の投影デ−タに基づいて、画素ピッチと同じスライスピッチで複数のＣＴ画像を再構成する手段と、前記複数のＣＴ画像各々に対して、陰影を強調するために陰影が含まれる画素値範囲内の画素値をその値より高い値に置き換え、前記陰影が含まれる画素値範囲より低い画素値をその画素値に維持し、Ｘ線吸収値の高い組織が除去されるように前記陰影が含まれる画素値範囲より高い画素値をその値より低い値に置き換える変換処理を、なだらかな非線形関数を用いて行う手段と、前記変換処理された複数のＣＴ画像を再投影して再投影像を生成する手段とを具備する。
【０００９】
【作用】
本発明では、ＣＴ画像における画素のサイズと同じのスライスピッチで複数枚のＣＴ画像を再構成し、当該複数枚のＣＴ画像を再投影するので、再投影像の画質が向上する。
また、複数のＣＴ画像各々に対して、所定の画素値範囲内の画素値をその値より高い値に置き換え、所定の画素値範囲より低い画素値をその画素値に維持し、所定の画素値範囲より高い画素値をその値より低い値に置き換える処理を施すことにより、骨等のＸ線吸収値の高い組織が除去され、かつ、陰影を確実に含む再投影像を得ることができる。
【００１０】
【実施例】
図１は、本発明の一実施例に係る画像処理装置の概要を示す図で、１０はヘリカルスキャン方式のＣＴ装置、２０は上記ＣＴ装置１０に接続された画像処理装置である。ＣＴ装置１０は、被検体Ｍに扇状のＸ線ビームを曝射するＸ線発生器１１と、被検体Ｍが載置される寝台１２と、円弧状に配列された検出器アレイからなり、被検体Ｍを透過したＸ線ビームを検出し、投影データＤを収集するＸ線検出器１３とからなる。Ｘ線発生器１１とＸ線検出器１３とを保持する図示しないガントリ回転部は、スリップリングを介してガントリ固定部に取り付けられている。かくして、Ｘ線発生器１１及びＸ線検出器１３が、被検体Ｍの周囲を連続的に回転可能な構造となっている。ヘリカルスキャンは、寝台１２がＸ線発生器１１及びＸ線検出器１３の連続回転中に、体軸方向へ連続的に移動することで実行される。このＣＴ装置１０に接続された画像処理装置２０には、投影データＤが入力され、所定の画像処理が行なわれる。
【００１１】
図２は、画像処理装置２０の構成を示すブロック図である。ＣＴ装置１０のＸ線検出器１３で収集された投影データＤは、Ａ／Ｄ変換等の信号処理を施された後、ディジタル信号として画像処理装置２０の再構成装置２１に転送される。再構成装置２１では、転送された複数の投影デ−タＤから複数枚のＣＴ画像（断層像）を順次再構成する。再構成されたＣＴ画像は、ＣＴ画像メモリ２２に格納される。ＣＴ画像メモリ２２に格納されたＣＴ画像は、非線形関数変換器２３で各ピクセル（画素）ごとに、ＣＴ値に応じて予め設定された非線形関数で変換され３次元画像メモリ２４に記憶される。上記変換については後で詳細に説明する。投影処理装置２５は３次元画像メモリ２４に記憶された画像データを再投影し、２次元の再投影像を作成する。このときの投影方向は、投影方向選択器２６により体軸に対して任意の角度を選択指定することが可能である。例えば、本実施例の場合、０゜方向から投影すれば体の正面像が作成され、９０゜方向から投影すれば体の側面像が作成される。また、投影は一方向からであってもよいし、複数の方向から投影して複数枚の再投影像を作成してもよい。投影処理装置２５で作成された再投影像の画像データは投影画像メモリ２７に転送され、格納される。表示装置２８には、ＣＴ画像メモリ２２に格納されているＣＴ画像Ａ、及び投影画像メモリ１７に格納されている再投影像Ｂが供給され、同一画面上に同時に表示される。
【００１２】
図３は、表示装置２８の表示画面Ｐに表示される画像表示の一例である。操作者が図示していない操作卓を用いて必要なＣＴ画像を選択すると、そのＣＴ画像Ａが表示される。同時に、再投影像Ｂとして、例えば正面像と側面像とが表示され、それぞれの画像上には、ＣＴ画像Ａの位置がマーカ（カ−ソル）ｍで表示される。このマーカｍを移動させると、その移動位置に対応したＣＴ画像Ａが表示される。なお本装置の制御は図示していないコンピュータにより行なわれる。
【００１３】
次に、ＣＴ画像のスライスピッチとピクセルサイズについて詳細に説明する。本実施例のヘリカルスキャン方式のＣＴ装置１０では、再構成するＣＴ画像のスライスピッチを任意に設定できるので、スライスピッチをＣＴ画像のピクセルサイズとほぼ等しくすることで、ＣＴ画像の画質を向上させることができる。例えば、肺野の撮影領域を直径４００ｍｍ、ＣＴ画像のマトリックスを５１２×５１２とすると、ピクセルサイズは、４００／５１２＝０．７８１２５となる。ヘリカルスキャン方式のＣＴ装置１０のスキャンにおける１回転（３６０゜）当たりの投影デ−タ数（ビュー数）を１０００、１回転中に寝台３が移動する距離を２０ｍｍとすると、１ビュー間に寝台３が移動する距離は０．０２ｍｍである。従って、０．０２の整数倍であって０．７８１２５に近い、切りのよい数である０．８ｍｍを選択する。そこで、
ＣＴ画像のピッチ＝ピクセルサイズ＝０．８ｍｍ
とすれば、ＣＴ画像のピッチとピクセルサイズを一致させることができる。すなわち、ピクセルサイズが０．８ｍｍのＣＴ画像を、０．８ｍｍごとに再構成し記憶する。再構成は通常の方法により１枚、１枚再構成してもよいが、特願平５−１４１９３８号公報に示されている連続再構成方式により、再構成する方が効率がよい。多数枚のＣＴ画像を位置の順に並べれば３次元画像が作成できる。上述したように、ＣＴ画像のスライスピッチを画素サイズとほぼ等しくすることで、画質を向上させることができる。
【００１４】
次に、非線形関数変換器２３における、ＣＴ画像の画像変換方法について詳細に説明する。再投影像は３次元画像をいわば２次元に重ねた画像であるから、画素値の小さい部分と画素値の大きい部分とが重なると、画素値の小さい部分が見にくくなる。検出目的の一つである肺癌の陰影は、骨などに比較するとＸ線吸収値が低く、画素値が小さいので投影像上では見にくくなる。肺癌などの検出を目的とする場合は、骨などの画素値が非常に高い部分は対象外であるので、その部分を除いて投影することが望ましい。そこで、以下に示すＣＴ画像の画像変換が実行される。
【００１５】
図４は、本実施例における画像変換方法を示す図である。図４の（ａ）はＣＴ画像の例である。この画像の各画素の画素値を（１）式により変換する。
（係数）×（画素値＋１０００）−１０００ …（１）
ここで係数は、図４の（ｂ）にその一例を示すように画素値に応じてなだらかに変化する非線形関数である。図４の（ｃ）は、図４の（ａ）に示すＣＴ画像が、図４の（ｂ）に示す非線形関数で変換された後の画像である。変換係数は、図４の（ｂ）に示すように画素値が低い場合は１である。検出を目的とした陰影が含まれる画素の画素値の範囲は、係数を少し大きくすることにより、投影像上で陰影が若干強調される。陰影の画素値は、必ずしも一義的ではないが、陰影の画素値を十分に含む範囲で、係数をなだらかに変化させればよい。また、それ以上の画素値は係数を０にするが、その場合も係数の変化をなだらかにする。このようにして、全部のＣＴ画像を変換して変換３次元画像を作成する。
【００１６】
このようにして変換された３次元画像を再投影する。投影方法としては、１点から投影する方法と、平行投影する方法とがよく知られている。平行投影法の方が計算が容易であるので、ここでは平行投影法を用いているものとする。平行投影法は、正面像の場合は断層像の列の画素値を合計し、側面像の場合は断層像の行の画素値を合計するだけで再投影像が求められる方法である。なお、再投影像に適切な空間フィルタ、例えばエッジを強調するようなフィルタを掛けるようにしても良い。
【００１７】
上記再投影像Ｂ、及びこの再投影像上に表示されるマーカｍの位置に対応したＣＴ画像Ａは、図３に示したように表示装置２８の表示画面Ｐ上に同時に表示される。かくして再投影像ＢとＣＴ画像Ａとを同時に観察することができるため、医師は、再投影像Ｂによって陰影全体を把握し、ＣＴ画像Ａによって陰影をより詳細に観察できる。また、再投影像上に表示されるマーカｍで、表示したいスライス位置のＣＴ画像Ａを指定できる。
【００１８】
上記実施例に示された「画像処理装置」の構成及び作用効果をまとめると次の通りである。
（１）本実施例の画像処理装置２０は、被検体Ｍを走査することにより得られた投影デ−タＤから複数枚の断層像（ＣＴ画像）Ａを再構成し、前記複数枚の断層像を少なくとも一方向から再投影して再投影像Ｂを求め、この再投影像Ｂを表示するようにした画像処理装置２０において、前記複数枚の断層像Ａの断層像間のピッチを上記断層像Ａにおける画素のサイズに一致させ、前記複数枚の断層像Ａを画素毎に非線形関数で変換し、変換後の断層像を再投影する如く構成されている。
【００１９】
従って、再構成された断層像Ａは、陰影の画素値を十分に含む範囲が強調される非線形関数で変換され、骨などのＸ線吸収値の高い組織が除去されるため、陰影が確実に含まれた再投影像Ｂを作成することができる。さらに、断層像のスライスピッチが断層像の画素サイズとほぼ等しくなるので、断層像Ａを再投影した再投影像Ｂの画質が向上することになる。
（２）本実施例の画像処理装置２０は、上記（１）に記載の装置であって、前記断層像Ａと少なくとも一方向から再投影された再投影像Ｂとを同一画面上に表示する如く構成されている。
【００２０】
従って、断層像Ａおよび複数の任意の方向から再投影した再投影像Ｂが同一画面上に一緒に表示されるため、医師は再投影像Ｂにより陰影全体を把握し、断層像Ａにより詳細な読影を行なえる。
（３）本実施例の画像処理装置２０は、上記（１）又は（２）に記載の装置であって、前記断層像Ａのスライス位置を前記再投影像Ｂ上にマ−カｍで表示するとともに、上記マーカｍの指定により前記再投影像Ｂ上で指定したスライス位置の前記断層像Ａを表示する如く構成されている。
【００２１】
従って、再投影像Ｂ上に表示されるマーカｍの指定を行なうと、所要のスライス位置の断層像Ａが表示されるので、医師が必要とする部位の読影を適時行なうことができ、より確実な診断が可能となる。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、ＣＴ画像における画素のサイズと同じのスライスピッチで複数枚のＣＴ画像を再構成し、当該複数枚のＣＴ画像を再投影するので、再投影像の画質が向上する。
また、複数のＣＴ画像各々に対して、所定の画素値範囲内の画素値をその値より高い値に置き換え、所定の画素値範囲より低い画素値をその画素値に維持し、所定の画素値範囲より高い画素値をその値より低い値に置き換える処理を施すことにより、骨等のＸ線吸収値の高い組織が除去され、かつ、陰影を確実に含む再投影像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る画像処理装置の概要をＣＴ装置と共に示す図。
【図２】上記実施例に係る画像処理装置の構成を示すブロック図。
【図３】上記実施例に係る画像処理装置による画像表示の一例を示す図。
【図４】上記実施例に係る画像処理装置による画像変換方法を示す図。
【図５】従来例に係る画像変換方法を示す図。
【符号の説明】
Ｍ…被検体１０…ＣＴ装置
１１…Ｘ線発生器１２…寝台
１３…Ｘ線検出器２０…画像処理装置
２１…再構成装置２２…ＣＴ画像メモリ
２３…非線形変換器２４…３次元画像メモリ
２５…投影処理装置２６…投影方向選択機
２７…投影画像メモリ２８…表示装置

Claims

ヘリカルスキャンにより収集された被検体に関する広範囲の投影デ−タに基づいて、画素ピッチと同じスライスピッチで複数のＣＴ画像を再構成する手段と、
前記複数のＣＴ画像各々に対して、陰影を強調するために陰影が含まれる画素値範囲内の画素値をその値より高い値に置き換え、前記陰影が含まれる画素値範囲より低い画素値をその画素値に維持し、Ｘ線吸収値の高い組織が除去されるように前記陰影が含まれる画素値範囲より高い画素値をその値より低い値に置き換える変換処理を、なだらかな非線形関数を用いて行う手段と、
前記変換処理された複数のＣＴ画像を再投影して再投影像を生成する手段とを具備することを特徴とする画像処理装置。
前記ＣＴ画像と前記再投影像とを同一画面上に表示する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像処理装置。
前記ＣＴ画像のスライス位置を前記再投影像上にマ−カで表示すると共に、前記再投影像上で操作者が指定したスライス位置の前記断層像を表示する手段を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像処理装置。