JP3964196B2 - 非アキシャル断層画像作成方法およびx線断層撮影装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、非アキシャル(axial)断層画像作成方法およびX線断層撮影装置に関し、さらに詳しくは、複数のアキシャル断層面と交わる平面の画像である非アキシャル断層画像を高速に且つ大きな記憶容量を必要としないで作成することが出来る非アキシャル断層画像作成方法およびX線断層撮影装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図9は、従来のX線断層撮影装置における非アキシャル断層画像作成方法を示すタイムチャートである。
「アキシャル断層面データに対する前処理」を行う資源(前処理用プロセッサなど)は、断層位置が異なる複数のアキシャル断層面で順に被検体をX線走査して取得したデータA1,A2,A3,A4に対して、順に前処理(検出器感度補正など)を行う。
「アキシャル断層面データに対する逆投影処理」を行う資源(逆投影処理用プロセッサなど)は、順に前処理した各アキシャル断層面のデータA1,A2,A3,A4に対して、順に逆投影処理(Filterd Back Projection)を行う。
「アキシャル断層面データに対する後処理」を行う資源(後処理用プロセッサなど)は、順に逆投影処理した各アキシャル断層面のデータA1,A2,A3,A4に対して、順に後処理(補間処理など)を行う。
以上により、図10に示すような断層位置が異なる複数のアキシャル断層画像A1,A2,A3,A4が作成される。
【0003】
ここで、図11に示すように、所望の非アキシャル断層面M1が各アキシャル断層面A1,A2,A3,A4と交差するラインをa,b,c,dとする。
図9に戻り、「非アキシャル断層画像のための後処理」を行う資源(並行処理しないため、逆投影処理用プロセッサなどを利用できる)は、各アキシャル断層画像A1,A2,A3,A4からラインa,b,c,dの画像データを読み出す(必要なら補間処理により算出する)と共に、ライン間a-b,b-c,c-dを補間処理により算出し、図12に示す如き非アキシャル断層画像M1を作成する。
【0004】
一つのアキシャル断層面についての「アキシャル断層面データに対する前処理」の所要時間をTpreとし、「アキシャル断層面データに対する逆投影処理」の所要時間をTfbpとし、「アキシャル断層面データに対する後処理」の所要時間をTpostとし、一つの非アキシャル断層面についての「非アキシャル断層画像のための後処理」の所要時間をτpostとするとき、「アキシャル断層面データに対する前処理」の開始から最初の非アキシャル断層画像M1が得られるまでの時間Tm1は、
Tm1=4・Tpre+Tfbp+Tpost+τpost …(1)
となる。
【0005】
なお、全てのアキシャル断層画像を記憶しているため、別の非アキシャル断層面を指定すれば、直ちに別の非アキシャル断層画像を作成できる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のX線断層撮影装置では、次の問題点がある。
(1)アキシャル断層画像A1,A2,A3,A4を全て作成した後から非アキシャル断層画像M1を作成するため、非アキシャル断層画像M1が得られるまでの時間Tm1が長くかかる。
(2)非アキシャル断層画像M1だけを得たい場合でも、全てのアキシャル断層画像A1,A2,A3,A4(説明の都合上、4枚のアキシャル断層画像A1,A2,A3,A4としているが、実際には数10以上である)を記憶しておく必要があり、大きな記憶容量が必要となる。
そこで、本発明の目的は、非アキシャル断層画像を高速に且つ大きな記憶容量を必要としないで作成することが出来る非アキシャル断層画像作成方法およびX線断層撮影装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
第1の観点では、本発明は、被検体を異なる断層位置でX線走査して順に取得した各アキシャル断層面のデータに対して順に前処理を行う前処理過程と、各アキシャル断層面のデータを前処理する毎に各アキシャル断層面に所望の非アキシャル断層面が交差するライン上の逆投影処理したデータを算出する逆投影処理過程と、所望の非アキシャル断層面が各アキシャル断層面と交差するライン上の逆投影処理したデータに対して後処理を行う後処理過程とを行うことを特徴とする非アキシャル断層画像作成方法を提供する。
上記第1の観点による非アキシャル断層画像作成方法では、アキシャル断層面全体についての逆投影処理したデータを算出するのではなく、アキシャル断層面に所望の非アキシャル断層面が交差するライン上の逆投影処理したデータのみを算出する。従って、逆投影処理の時間が短縮される。また、アキシャル断層面についての後処理をしないため、この所要時間が必要なくなる。従って、従来より高速に最初の非アキシャル断層画像を作成できる。また、全てのアキシャル断層画像を記憶しておく必要がないため、大きな記憶容量を必要としなくなる。
【0008】
第2の観点では、本発明は、上記構成の非アキシャル断層画像作成方法において、前処理過程と逆投影処理過程とを並行して行うことを特徴とする非アキシャル断層画像作成方法を提供する。
上記第2の観点による非アキシャル断層画像作成方法では、前処理過程と逆投影処理過程とを並行して行うことで処理時間を短縮できる。
【0009】
第3の観点では、本発明は、上記構成の非アキシャル断層画像作成方法において、逆投影処理過程のための資源の一部を前処理過程に配分することを特徴とする非アキシャル断層画像作成方法を提供する。
上記第3の観点による非アキシャル断層画像作成方法では、逆投影処理過程の負荷が小さくなった分の資源を前処理過程に配分することで前処理過程の所要時間を短縮できるため、さらに処理時間を短縮できる。
【0010】
第4の観点では、本発明は、上記構成の非アキシャル断層画像作成方法において、全てのアキシャル断層面のデータに対する前処理過程を終わった後、逆投影処理過程を行うことを特徴とする非アキシャル断層画像作成方法を提供する。
上記第4の観点による非アキシャル断層画像作成方法では、前処理過程と逆投影処理過程とを並行処理しないため、逆投影処理の資源のほとんどを前処理過程に配分することで前処理過程の所要時間をさらに短縮できるため、全体としての処理時間を短縮できる。
【0011】
第5の観点では、本発明は、被検体を異なる断層位置でX線走査して順に取得した各アキシャル断層面のデータに対して順に前処理を行う前処理過程と、各アキシャル断層面内の所定間隔を空けた複数のライン上の逆投影処理したデータを各アキシャル断層面のデータを前処理する毎に算出する逆投影処理過程と、各アキシャル断層面内の所定間隔を空けた複数のライン上の逆投影処理したデータを基に所望の非アキシャル断層面が各アキシャル断層面と交差するライン上の逆投影処理したデータを算出する補間処理過程と、所望の非アキシャル断層面が各アキシャル断層面と交差するライン上の逆投影処理したデータに対して後処理を行う後処理過程とを行うことを特徴とする非アキシャル断層画像作成方法を提供する。
上記第5の観点による非アキシャル断層画像作成方法では、アキシャル断層面全体についての逆投影処理したデータを算出するのではなく、アキシャル断層面内の所定間隔を空けた複数のライン上の逆投影処理したデータのみを算出する。従って、逆投影処理の時間が短縮される。また、アキシャル断層面についての後処理をしないため、この所要時間が必要なくなる。従って、従来より高速に最初の非アキシャル断層画像を作成できる。また、全てのアキシャル断層画像を記憶しておく必要がないため、大きな記憶容量を必要としなくなる。
なお、各アキシャル断層画像内の所定間隔を空けた複数のライン上の逆投影処理したデータを記憶しているため、別の非アキシャル断層面を指定すれば、直ちに別の非アキシャル断層画像を作成できる。
【0012】
第6の観点では、本発明は、被検体を異なる断層位置でX線走査して順に取得した各アキシャル断層面のデータに対して順に前処理を行う前処理手段と、各アキシャル断層面のデータを前処理する毎に各アキシャル断層面に所望の非アキシャル断層面が交差するライン上の逆投影処理したデータを算出する逆投影処理手段と、所望の非アキシャル断層面が各アキシャル断層面と交差するライン上の逆投影処理したデータに対して後処理を行う後処理手段とを行うことを特徴とするX線断層撮影装置を提供する。
上記第6の観点によるX線断層撮影装置では、上記第1の観点による非アキシャル断層画像作成方法を好適に実施できる。
【0013】
第7の観点では、本発明は、上記構成のX線断層撮影装置において、前処理手段と逆投影処理手段とが並行動作することを特徴とするX線断層撮影装置を提供する。
上記第7の観点によるX線断層撮影装置では、上記第2の観点による非アキシャル断層画像作成方法を好適に実施できる。
【0014】
第8の観点では、本発明は、上記構成のX線断層撮影装置において、逆投影処理手段の資源の一部を前処理手段として配分することを特徴とするX線断層撮影装置を提供する。
上記第8の観点によるX線断層撮影装置では、上記第3の観点による非アキシャル断層画像作成方法を好適に実施できる。
【0015】
第9の観点では、本発明は、上記構成のX線断層撮影装置において、全てのアキシャル断層面のデータに対する前処理を終わった後、逆投影処理を行うことを特徴とするX線断層撮影装置を提供する。
上記第9の観点によるX線断層撮影装置では、上記第4の観点による非アキシャル断層画像作成方法を好適に実施できる。
【0016】
第10の観点では、本発明は、被検体を異なる断層位置でX線走査して順に取得した各アキシャル断層面のデータに対して順に前処理を行う前処理手段と、各アキシャル断層面内の所定間隔を空けた複数のライン上の逆投影処理したデータを各アキシャル断層面のデータを前処理する毎に算出する逆投影処理手段と、各アキシャル断層面内の所定間隔を空けた複数のライン上の逆投影処理したデータを基に所望の非アキシャル断層面が各アキシャル断層面と交差するライン上の逆投影処理したデータを算出する補間処理手段と、所望の非アキシャル断層面が各アキシャル断層面と交差するライン上の逆投影処理したデータに対して後処理を行う後処理手段とを行うことを特徴とするX線断層撮影装置を提供する。
上記第10の観点によるX線断層撮影装置では、上記第5の観点による非アキシャル断層画像作成方法を好適に実施できる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す本発明の実施形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【0018】
−第1の実施形態−
図1は、本発明の第1の実施形態にかかるX線断層撮影装置を示す構成図である。
このX線断層撮影装置100は、スキャナ装置1と,処理装置2と,大容量記憶装置3と,表示モニタ4と,入力装置5とを具備して構成されている。
【0019】
前記スキャナ装置1は、被検体に対してX線管および検出器を被検体の体軸にに沿って相対移動し、所望の断層位置で止め、体軸の周りにX線管および検出器を回転させてアキシャル断層画像の作成に必要な全ビューのデータを収集する。なお、X線管のみ回転させ、検出器を回転させない場合もある。
【0020】
前記処理装置2は、データ取得部2aと,前処理部2bと,逆投影処理部2cと,後処理部2dと、画像表示部2eとを具備している。
【0021】
いま、図2に示すように、アキシャル断層面をA1,A2,A3,A4とし、所望の非アキシャル断層面をM1とし、断層面が交差するラインをa,b,c,dとする。
【0022】
図3は、第1の実施形態にかかる非アキシャル断層画像作成方法を示すタイムチャートである。
「アキシャル断層面データに対する前処理」を行う資源(前処理用プロセッサなど)は、断層位置が異なる複数のアキシャル断層面で順に被検体をX線走査して取得したデータA1,A2,A3,A4に対して、順に前処理(検出器感度補正など)を行う。
「アキシャル断層面と非アキシャル断層面の交差ラインデータのための逆投影処理」を行う資源(逆投影処理用プロセッサなど)は、各アキシャル断層面のデータA1,A2,A3,A4の前処理が終わる毎に、交差ラインa,b,c,dの逆投影処理したデータを順に算出する。
「非アキシャル断層画像のための後処理」を行う資源(並行処理しないため、逆投影処理用プロセッサなどを利用できる)は、交差ラインa,b,c,dのデータを基にライン間a-b,b-c,c-dを補間処理により算出する。これにより、図12に示す如き非アキシャル断層画像M1を作成できる。
【0023】
一つのアキシャル断層面についての「アキシャル断層面データに対する前処理」の所要時間をTpreとし、「アキシャル断層面と非アキシャル断層面の交差ラインデータのための逆投影処理」の所要時間をTfbp_1とし、一つの非アキシャル断層面についての「非アキシャル断層画像のための後処理」の所要時間をτpostとするとき、「アキシャル断層面データに対する前処理」の開始から最初の非アキシャル断層画像M1が得られるまでの時間Tm1は、
Tm1=4・Tpre+τfbp_1+τpost …(2)
となる。
上記(2)式の時間Tm1と先述した(1)式の時間Tm1とを比較すれば、本発明により処理時間が短縮されることが判る。
【0024】
また、全てのアキシャル断層画像A1,A2,A3,A4を記憶しておく必要がないため、大きな記憶容量を必要としなくなる。
【0025】
−第2の実施形態−
第2の実施形態は、基本的に第1の実施形態と同じであるが、逆投影処理過程の負荷が小さくなった分の資源を前処理過程に配分することで前処理過程の所要時間を短縮する。
【0026】
図4は、第2の実施形態にかかる非アキシャル断層画像作成方法を示すタイムチャートである。
「アキシャル断層面データに対する前処理」を行う資源(前処理用プロセッサなど)および新たに配分された資源(逆投影処理用プロセッサなど)は、断層位置が異なる複数のアキシャル断層面で順に被検体をX線走査して取得したデータA1,A2,A3,A4に対して、順に前処理を行う。
「アキシャル断層面と非アキシャル断層面の交差ラインデータのための逆投影処理」を行う資源(逆投影処理用プロセッサなど)は、各アキシャル断層面のデータA1,A2,A3,A4の前処理が終わる毎に、交差ラインa,b,c,dの逆投影処理したデータを順に算出する。
「非アキシャル断層画像のための後処理」を行う資源(並行処理しないため、逆投影処理用プロセッサなどを利用できる)は、交差ラインa,b,c,dのデータを基にライン間a-b,b-c,c-dを補間処理により算出する。これにより、図12に示す如き非アキシャル断層画像M1を作成できる。
【0027】
一つのアキシャル断層面についての「アキシャル断層面データに対する前処理」の所要時間をTpre_2とし、「アキシャル断層面と非アキシャル断層面の交差ラインデータのための逆投影処理」の所要時間をTfbp_2とし、一つの非アキシャル断層面についての「非アキシャル断層画像のための後処理」の所要時間をτpostとするとき、「アキシャル断層面データに対する前処理」の開始から最初の非アキシャル断層画像M1が得られるまでの時間Tm1は、
Tm1=4・Tpre_2+τfbp_2+τpost …(3)
となる。
上記(2)式の時間Tm1と先述した(1)式の時間Tm1とを比較すれば、本発明により処理時間が短縮されることが判る。
【0028】
また、全てのアキシャル断層画像A1,A2,A3,A4を記憶しておく必要がないため、大きな記憶容量を必要としなくなる。
【0029】
−第3の実施形態−
第3の実施形態は、前処理過程と逆投影処理過程を並行処理しないことで、両方の資源で前処理過程と逆投影処理過程とを行い、所要時間を短縮する。
【0030】
図5は、第3の実施形態にかかる非アキシャル断層画像作成方法を示すタイムチャートである。
「アキシャル断層面データに対する前処理」を行う資源(前処理用プロセッサなど)および新たに配分された資源(逆投影処理用プロセッサなど)は、断層位置が異なる複数のアキシャル断層面で順に被検体をX線走査して取得したデータA1,A2,A3,A4に対して、順に前処理を行う。
「アキシャル断層面と非アキシャル断層面の交差ラインデータのための逆投影処理」を行う資源(逆投影処理用プロセッサなど)および新たに配分された資源(前処理用プロセッサなど)は、全てのアキシャル断層面のデータA1,A2,A3,A4の前処理が終わった後、交差ラインa,b,c,dの逆投影処理したデータを算出する。
「非アキシャル断層画像のための後処理」を行う資源(並行処理しないため、逆投影処理用プロセッサなどを利用できる)は、交差ラインa,b,c,dのデータを基にライン間a-b,b-c,c-dを補間処理により算出する。これにより、図12に示す如き非アキシャル断層画像M1を作成できる。
【0031】
一つのアキシャル断層面についての「アキシャル断層面データに対する前処理」の所要時間をTpre_3とし、「アキシャル断層面と非アキシャル断層面の交差ラインデータのための逆投影処理」の所要時間をTfbp_3とし、一つの非アキシャル断層面についての「非アキシャル断層画像のための後処理」の所要時間をτpostとするとき、「アキシャル断層面データに対する前処理」の開始から最初の非アキシャル断層画像M1が得られるまでの時間Tm1は、
Tm1=4・Tpre_3+τfbp_3+τpost …(3)
となる。
上記(2)式の時間Tm1と先述した(1)式の時間Tm1とを比較すれば、本発明により処理時間が短縮されることが判る。
【0032】
また、全てのアキシャル断層画像A1,A2,A3,A4を記憶しておく必要がないため、大きな記憶容量を必要としなくなる。
【0033】
−第4の実施形態−
第4の実施形態は、アキシャル断層面内の所定間隔を空けた複数のライン上の逆投影処理したデータのみを算出し、これを基に非アキシャル断層画像を作成する。
【0034】
いま、図6に示すように、アキシャル断層面をA1,A2,A3,A4とし、アキシャル断層面A1内の所定間隔を空けた複数のラインをl1i(i=1,2,…)とし、アキシャル断層面A2内の所定間隔を空けた複数のラインをl2i(i=1,2,…)とし、アキシャル断層面A3内の所定間隔を空けた複数のラインをl3i(i=1,2,…)とし、アキシャル断層面A4内の所定間隔を空けた複数のラインをl4i(i=1,2,…)とする。
また、図7に示すように、所望の非アキシャル断層面をM1とし、断層面が交差するラインをa,b,c,dとする。
【0035】
図8は、第4の実施形態にかかる非アキシャル断層画像作成方法を示すタイムチャートである。
「アキシャル断層面データに対する前処理」を行う資源(前処理用プロセッサなど)は、断層位置が異なる複数のアキシャル断層面で順に被検体をX線走査して取得したデータA1,A2,A3,A4に対して、順に前処理(検出器感度補正など)を行う。
「アキシャル断層面内の所定間隔のラインデータのための逆投影処理」を行う資源(逆投影処理用プロセッサなど)は、各アキシャル断層面のデータA1,A2,A3,A4の前処理が終わる毎に、ラインl1i,l2i,l3i,l4iの逆投影処理したデータを順に算出する。
「非アキシャル断層画像のための後処理」を行う資源(並行処理しないため、逆投影処理用プロセッサなどを利用できる)は、ラインl1iのデータを基に補間処理により交差ラインaのデータを算出し、ラインl2iのデータを基に補間処理により交差ラインbのデータを算出し、ラインl3iのデータを基に補間処理により交差ラインcのデータを算出し、ラインl4iのデータを基に補間処理により交差ラインdのデータを算出する。そして、交差ラインa,b,c,dのデータを基にライン間a-b,b-c,c-dを補間処理により算出する。これにより、図12に示す如き非アキシャル断層画像M1を作成できる。
【0036】
一つのアキシャル断層面についての「アキシャル断層面データに対する前処理」の所要時間をTpreとし、「アキシャル断層面内の所定間隔のラインデータのための逆投影処理」の所要時間をTfbp_4とし、一つの非アキシャル断層面についての「非アキシャル断層画像のための後処理」の所要時間をτpostとするとき、「アキシャル断層面データに対する前処理」の開始から最初の非アキシャル断層画像M1が得られるまでの時間Tm1は、
Tm1=4・Tpre+τfbp_4+τpost …(4)
となる。
上記(4)式の時間Tm1と先述した(1)式の時間Tm1とを比較すれば、本発明により処理時間が短縮されることが判る。
【0037】
また、全てのアキシャル断層画像A1,A2,A3,A4を記憶しておく必要がないため、大きな記憶容量を必要としなくなる。
ただし、各アキシャル断層画像内のラインl1i,l2i,…のデータを記憶しているため、別の非アキシャル断層面を指定すれば、直ちに別の非アキシャル断層画像を作成できる。
【0038】
【発明の効果】
本発明の非アキシャル断層画像作成方法およびX線断層撮影装置によれば、複数のアキシャル断層面と交わる平面の画像である非アキシャル断層画像を高速に且つ大きな記憶容量を必要としないで作成することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態にかかるX線断層撮影装置の構成図である。
【図2】アキシャル断層面と非アキシャル断層面の交差ラインの説明図である。
【図3】第1の実施形態にかかる非アキシャル断層画像作成方法を示すタイムチャートである。
【図4】第2の実施形態にかかる非アキシャル断層画像作成方法を示すタイムチャートである。
【図5】第3の実施形態にかかる非アキシャル断層画像作成方法を示すタイムチャートである。
【図6】アキシャル断層面内の所定間隔を空けた複数のラインを示す説明図である。
【図7】アキシャル断層面と非アキシャル断層面の交差ラインの説明図である。
【図8】第4の実施形態にかかる非アキシャル断層画像作成方法を示すタイムチャートである。
【図9】従来の非アキシャル断層画像作成方法を示すタイムチャートである。
【図10】複数のアキシャル断層画像の説明図である。
【図11】アキシャル断層面と非アキシャル断層面の交差ラインの説明図である。
【図12】非アキシャル断層画像の説明図である。
【符号の説明】
100 X線断層撮影装置
1 スキャナ装置
2 処理装置
2a データ取得部
2b 前処理部
2c 逆投影処理部
2d 後処理部
2e 画像表示部
3 大容量記憶装置
4 表示モニタ
5 入力装置
Claims (2)
- 被検体を異なる断層位置でX線走査して順に取得した各アキシャル断層面のデータに対して順に前処理を行う前処理過程と、各アキシャル断層面内の所定間隔を空けた複数のライン上のみの逆投影処理したデータを各アキシャル断層面のデータを前処理する毎に算出する逆投影処理過程と、各アキシャル断層面内の所定間隔を空けた複数のライン上の逆投影処理したデータを基に所望の非アキシャル断層面が各アキシャル断層面と交差するライン上の逆投影処理したデータを算出する補間処理過程と、所望の非アキシャル断層面が各アキシャル断層面と交差するライン上の逆投影処理したデータに対して後処理を行う後処理過程とを行うことを特徴とする非アキシャル断層画像作成方法。
- 被検体を異なる断層位置でX線走査して順に取得した各アキシャル断層面のデータに対して順に前処理を行う前処理手段と、各アキシャル断層面のデータを前処理する毎に各アキシャル断層面に所望の非アキシャル断層面が交差するライン上のみの逆投影処理したデータを算出する逆投影処理手段と、各アキシャル断層面内の所定間隔を空けた複数のライン上の逆投影処理したデータを基に所望の非アキシャル断層面が各アキシャル断層面と交差するライン上の逆投影処理したデータを算出する補間処理手段と、所望の非アキシャル断層面が各アキシャル断層面と交差するライン上の逆投影処理したデータに対して後処理を行う後処理手段とを行うことを特徴とするX線断層撮影装置。
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