JP4110074B2

JP4110074B2 - 放射線画像処理装置、放射線画像処理方法、プログラム及びコンピュータ可読媒体

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Publication number: JP4110074B2
Application number: JP2003375463A
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Inventors: 友彦松浦
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Filing date: 2003-11-05
Publication date: 2008-07-02
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Description

本発明は、２次元Ｘ線センサを用いて撮影した複数の投影画像に基づいてＣＴ再構成を行いＣＴ画像を得る放射線画像処理装置、放射線画像処理方法、プログラム及びコンピュータ可読媒体に関し、特に投影画像に基づいて被検査体の体動を検知して再撮影の要否を判断する放射線画像処理装置、放射線画像処理方法、プログラム及びコンピュータ可読媒体に関するものである。

放射線ＣＴ撮影において、ＣＴスキャン中に被検査体が動作するとＣＴ再構成の原理上適切なＣＴ画像を得られないことが知られている。そのため、一般にＣＴ撮影装置ではＣＴスキャン後にＣＴ画像をプレビュー表示し、表示されたＣＴ画像の画質から再撮影の要否を判断する機能を備えている。

再撮影の要否判断については、例えば操作者が目視で判断を行う方法、また例えばＣＴ装置がＣＴ画像の画質から自動的に判断する方法、またその両者を用いる方法などが知られている。また、操作者がプレビュー用ＣＴ画像の画質から、先に設定した各種パラメータの適否を判定し、否判定の場合にはパラメータの変更を行った上で再撮影を指示する方法が知られている（例えば特許文献１）。
特開２００２−３６５２３９号公報（第４頁、第３図）

しかしながら、ＣＴ再構成により生成されるＣＴ画像に基づいて再撮影の要否判断を行う方法では、ＣＴ再構成に要する時間だけ再撮影の要否判断が遅くなり、ＣＴ検査のスループットを向上させる妨げとなっている。

また、操作者が目視で判断する方法では、再撮影要否の判断基準が曖昧であったり、操作者に煩雑な判断作業を強いるなどの問題があり、これもＣＴ検査のスループットを向上させる妨げとなっている。

そこで、本発明は以上の問題点に対して鑑みてなされたものであり、投影画像から体動に関する情報を抽出することで、ＣＴ画像を再構成するか否かを判定することを目的とする。

本発明の目的を達成するために、例えば２次元Ｘ線センサから得られた被検査体の複数の投影画像からＣＴ画像を再構成する放射線画像処理装置は、前記複数の投影画像のうち２以上の投影画像から被検査体を構成する心臓とは異なる一部の構造物をそれぞれ抽出し、該２以上の投影画像のうち撮影順に隣接する投影画像間における前記一部の構造物の変動量を体動情報として得る体動情報抽出手段と、前記体動情報抽出手段によって抽出された体動情報に基づいて、前記２次元Ｘ線センサによって再撮影を行うか、あるいは前記複数の投影画像からＣＴ画像を再構成するかを判定する再撮影判定手段とを有する。

本発明の目的を達成するために、例えば２次元Ｘ線センサから得られた被検査体の複数の投影画像からＣＴ画像を再構成する放射線画像処理方法であって、前記複数の投影画像のうち２以上の投影画像から被検査体を構成する心臓とは異なる一部の構造物をそれぞれ抽出し、該２以上の投影画像のうち撮影順に並べたときに隣接する投影画像間における前記一部の構造物の変動量を体動情報として得る体動情報抽出工程と、前記体動情報抽出工程において抽出された体動情報に基づいて、前記２次元Ｘ線センサによって再撮影を行うか、あるいは前記複数の投影画像からＣＴ画像を再構成するかの要否を判定する再撮影判定工程とを有する。

以上で説明した通り、本発明によれば、投影画像から体動情報を抽出することで再撮影の要否を判定することができた。

以下添付図面に従って、本発明を好適な実施形態に従って詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１．によるＣＴ撮影装置１００を示す。すなわち、ＣＴ撮影装置１００は、再撮影の判定機能を有するＣＴ撮影装置であり、前処理回路１０６、ＣＰＵ１０８、メインメモリ１０９、操作パネル１１０、ディスプレイモニタ１１１、画像処理回路１１２を備えており、ＣＰＵバス１０７を介して互いにデータ授受されるようになされている。

また、ＣＴ撮影装置１００は、前処理回路１０６に接続されたデータ収集回路１０５と、データ収集回路１０５に接続されたＸ線発生回路１０１及び回転装置１２０及び２次元Ｘ線センサ１０４とを備えており、データ収集回路１０５はＣＰＵバス１０７にも接続されている。また、図２は実施の形態１．における画像処理回路１１２の処理の流れを示す図である。

上述の様なＣＴ撮影装置１００において、まず、メインメモリ１０９は、ＣＰＵ１０８での処理に必要な各種のデータなどが記憶されるものであると共に、ＣＰＵ１０８の作業用としてのワークメモリを含む。

ＣＰＵ１０８は、メインメモリ１０９を用いて、操作パネル１１０からの操作にしたがって装置全体の動作制御等を行う。これによりＣＴ撮影装置１００は、以下のように動作する。

尚、図２に示したフローチャートに従ったプログラムコードはメインメモリ１０９、もしくは図不示のＲＯＭに格納され、ＣＰＵ１０８により読み出され、実行されるものとする。

はじめに回転装置１２０を作動状態にし、被検査体１０３を回転させる。次にＸ線発生回路１０１は、被検査体１０３に対してＸ線ビーム１０２を放射する。

Ｘ線発生回路１０１から放射されたＸ線ビーム１０２は、被検査体１０３を減衰しながら透過して、２次元Ｘ線センサ１０４に到達し、２次元Ｘ線センサ１０４により投影画像として出力される。ここでは、２次元Ｘ線センサ１０４から出力される投影画像を、例えば胸部像等の人体部画像とする。

データ収集回路１０５は、２次元Ｘ線センサ１０４から出力された投影画像を電気信号に変換して前処理回路１０６に供給する。前処理回路１０６は、データ収集回路１０５からの信号（投影画像信号）に対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。この前処理回路１０６で前処理が行われた投影画像信号は投影画像として、ＣＰＵ１０８の制御により、ＣＰＵバス１０７を介して、メインメモリ１０９、画像処理回路１１２に転送される。尚、本実施の形態では、２次元Ｘ線センサ１０４とデータ収集回路１０５及び前処理回路１０６は分離した構成となっているが、２次元Ｘ線センサ１０４とデータ収集回路１０５及び前処理回路１０６をセンサーユニットとして同一のユニット内に構成してもよい。

ＣＰＵ１０８は、回転装置１２０を作動状態にし、被検査体１０３を回転させながらＸ線ビーム１０２を連続又は不連続に放射するようにＸ線発生回路１０１を制御する。この動作状態（ＣＴスキャン状態）中に、２次元Ｘ線センサ１０４は逐次的に投影画像を取得し、取得した投影画像データを順次、データ収集回路１０５に送付する。例えば、被検査体１０３が３６０度回転する間に５１２枚の投影画像をデータ収集回路１０５に送付する。そして、データ収集回路１０５は、前処理回路１０６に画像データを送付し、前処理回路１０６は上述の処理を行って、画像処理回路１１２及び・又はメインメモリ１０９に投影データを送付する。以上の撮影動作により、異なる方向から撮影した投影画像が順次に画像処理回路１１２に転送されることになる。また、同時にメインメモリ１０９に送付され、送付された投影画像は記憶される。

１１２は画像処理回路の構成を示すブロック図であり、複数の投影画像からＣＴスキャン時における被検査体の体動に関する情報を抽出する体動情報抽出回路１１３、体動情報に基づいて再撮影の要否判定を行う再撮影判定回路１１５、複数の投影画像からＣＴ画像を再構成する再構成回路１１６を備える。ここで、体動とは、被検査体の動きをいう。例えば、被検査体が撮影動作状態中に呼吸を行うことで生じた横隔膜の変動、被検査体が撮影動作状態中に動くことで生じた被検査体自身の位置の変動などが挙げられる。ＣＴスキャン時に体動が生じると、ＣＴ再構成画像の再構成が精度良く行えない問題が生じる。

図３は体動情報抽出回路１１３の処理の流れを示す図であり、図４は体動情報抽出回路１１３から出力される体動情報の例を示す図である。画像Ｎ０．とは投影画像に割り振られた属性を示す番号であり、変動量とは、その投影画像の被検査体に基づく情報から算出された、体動を示す量である。図５は再撮影判定回路１１５の処理の流れを示す図である。図６の６０１から６０Ｘはそれぞれ異なる方向から撮影された投影画像を示しており、図７の７０１から７０Ｙは、投影画像を再構成して得られたＣＴ画像を示している。

次に画像処理回路１１２の動作について図２の処理の流れに従い説明する。
ＣＰＵバス１０７を介して前処理回路１０６で処理された複数の投影画像６０１〜６０ＸをＣＰＵ１０８の制御により順次受信した画像処理回路１１２は、体動情報抽出回路１１３によりＣＴスキャン中における被検査体の体動情報を抽出する（ｓ２０１）。次に再撮影判定回路１１５により被検査体の体動情報に基づいて再撮影の要否を判定する（ｓ２０３）。続いてｓ２０３において再撮影が不要と判定された場合は再構成回路１１６により投影画像６０１〜６０ＸからＣＴ画像７０１〜７０Ｙを再構成し（ｓ２０５）、再撮影が必要と判定された場合は再撮影の指示を行い（ｓ２０６）終了する。

次に上記手順ｓ２０１における体動情報抽出回路１１３の動作について図３の処理の流れに従い説明する。体動情報抽出回路１１３は受信した複数の投影画像６０１〜６０Ｘの中から後段の処理対象となる代表画像を少なくとも２画像選択する（ｓ３０１）。代表画像の選択方法は特に限定しないが、例えば予め定める定数Ｋに従ってＫ画像おきに代表画像とする方法でも良いし、入力された最初の画像と最後の画像の２画像を代表画像とする方法でも良い。また入力された全ての投影画像を代表画像として選択する方法でももちろん良く、本実施の形態ではこの方法を用いることにする。

続いて、体動情報抽出回路１１３は選択された代表画像から被検査体を構成する構造物を少なくともひとつ抽出する。本実施の形態では被検査体を人体胸部像と限定し、被検査体を構成する構造物として横隔膜の抽出を行う（ｓ３０２）。被検査体から特定の構造物を抽出する方法については、解剖学的な解析方法が広く知られている。例えば、特開平１１−１５１２３２には閾値処理した２値画像をラベリングし、ラベリングされた領域のうち一定面積以下の領域と、入力画像の上下左右端に接する所定の領域とを除いた領域を肺領域として抽出する方法が記されている。また例えば、「ＳＰＩＥＭｅｄｉｃａｌＩｍａｇｉｎｇ９７”ＡｕｔｏｍａｔｉｃＳｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＡｎａｔｏｍｉｃＲｅｇｉｏｎｓｉｎＣｈｅｓｔＲａｄｉｏｇｒａｐｈｓｕｓｉｎｇａｎＡｄａｐｔｉｖｅ−ＳｉｚｅｄＨｙｂｒｉｄＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋ”」には各画素が有する濃度情報、解剖学的なアドレス情報、及び画素周辺のエントロピ情報を特徴量としてニューラルネットワークで学習し、構造物のセグメンテーションを行う方法が記されている。本実施の形態では、はじめにこれらの方法を用いて肺領域の抽出を行い、Ｘ線センサの設置条件を考慮して横隔膜の抽出を行う。より具体的には、被検査体の上下方向と投影画像の上下方向とが同一になるようにＸ線センサを設置すると、人体胸部像を対象とする場合、横隔膜は取得された投影画像の下部に存在するはずであり、この制約条件と上記で得られた肺領域から横隔膜を抽出することが可能である。

続いて、各代表画像の横隔膜位置をもとに各代表画像の横隔膜位置変動量を算出する。例えば、代表画像を撮影順に並べた場合の隣接画像間で、体軸方向（図６における投影画像の垂直方法）の横隔膜座標の差の絶対値を計算し、これを該当する代表画像の横隔膜位置変動量として算出する（ｓ３０３）。より具体的には、体軸方向から見て、代表画像から抽出された横隔膜の下辺の輪郭線と、該代表画像と隣接する画像（代表画像と前後して撮影した画像であり、一般に、被検査体に対する撮影角度が異なる。）から抽出された横隔膜の下辺の輪郭線を抽出する。次に、抽出した双方の輪郭線の長さを、水平方向（体軸方向と直行する方法）にあらかじめ定まる幅に正規化する。ここで、ｆ１（ｘ、ｙ）を正規化された第１の輪郭線をあらわす式を示し、ｆ２（ｘ、ｙ）を正規化された第２の輪郭線をあらわす式とし、（ｘ、ｙ）を座標とする。この場合変動量は式（１）で表される。また、正規化された輪郭線の幅をＷとするものである。つまり、輪郭線上のｘ座標は０からＷの範囲を取るものとする。ここで、正規化された輪郭線上の座標（ｘ、ｙ）を正規化された座標と呼ぶことにする。

また、心臓部は絶えず体動しており、変動量が大きいため、上述の横隔膜部からは除外する。心臓部の抽出については横隔膜抽出と同様に上記解剖学的解析方法により実現する。全ての代表画像について横隔膜位置変動量を算出し、図４に示すような体動情報を出力すると体動情報抽出回路１１３の動作が終了する。

また、式（１）では、２画像に基づく情報から変動量を計算しているが、３以上の画像に基づく画像から変動量を計算することも可能である。この場合には、例えば式（２）に基づくように変動量を計算してもよい。ここで、ｆ０（ｘ、ｙ）はｆ２（ｘ、ｙ）を抽出した画像と異なる隣接画像から抽出された、正規化した輪郭線である。

また、体動を抽出する方法は、上記方法に限らない。例えば、横隔膜を対象画像及び隣接画像から抽出し、抽出した横隔膜の面積の重なりを変動量としてもよい。この場合には、（３）式で示す様に、抽出した横隔膜が相互に重ならない部分の面積を、代表画像の横隔膜の面積で割った値を用いる。

ここで、ｆ１（ｘ、ｙ）及びｆ２（ｘ、ｙ）は構造物の値を１、その他の領域を０として２値化された画像を示す。また、Ｓは構造物ｆ１（ｘ、ｙ）の面積を示すものである。

また、上記例では横隔膜を抽出したが、同様に肺領域の輪郭線やその面積の重なりを求めても、体動を検出することができる。このように、被検査体を構成する構造物に基づく情報から、体動を示す変動量を計算することができるものである。また、後述に実施の形態を示すが、同様に被検査体そのものを構造物として用いることもできる。

次に上記手順ｓ２０３における再撮影判定回路１１５の動作について図５の処理の流れに従い説明する。再撮影判定回路１１５は受信した変動量、即ち本実施の形態では各代表画像の横隔膜の変動量に基づいて再撮影の判定を行う。はじめに各代表画像の横隔膜変動量の総計値を算出し（ｓ５０１）、続いて総計値と予め定める閾値との比較を行う（ｓ５０２）。総計値が閾値より小さい場合は再撮影不要の判定を行い（ｓ５０３）、総計値が閾値より大きい場合は要再撮影の判定を行い（ｓ５０４）、再撮影判定回路１１５の動作を終了する。ここで、あらかじめ横隔膜変動量の総計値を、体動情報抽出回路１１３は計算しておき、この総計値を変動量として計算しても良いものである。この場合、再撮影判定回路１１５は受信した変動量と所定の閾値を比較することで再撮影の要否を判定することができる。また、変動量は１種類である必要はなく、複数の変動量から総合的に判断してもよい。例えば、横隔膜に基づく変動量と肺領域に基づく変動量の双方から判定することも可能である。この場合には、双方の変動量と所定の閾値を比較し、双方とも所定の閾値を越えている場合には再撮影が必要と判断する。または、いずれか一方の変動量が所定の閾値を超えている場合に、再撮影が必要であると判断する。複数の変動量を用いることで、判定の精度が上がるものである。

最後に、上記手順ｓ２０３において再撮影が不要と判定された場合、再構成回路１１６が上記手順ｓ２０５においてＣＴ再構成を行うが、投影画像群からＣＴ再構成によりＣＴ画像群を取得する方法は一般に良く知られているため説明を省略する。

また、上述の実施の形態では、撮影動作中に変動量を計算する構成としたが、一旦メインメモリ１０９に記憶された投影画像を用いて同様の処理を行うこともできる。また、本実施の形態では被検査体１０３が回転する構成としたが、Ｘ線発生装置１０１と２次元Ｘ線線センサを回転する構成にしても、同様の効果を得ることができることはいうまでもない。

以上の様に実施の形態１．によれば、投影画像を利用して再撮影の要否判定を行うため、従来再撮影の要否判定前に必要であったＣＴ再構成にかかる時間が不要となり、ＣＴ検査のスループットを向上させる効果がある。また、明確な基準により再撮影の要否を判定可能とする効果がある。さらに、自動的に再撮影の要否判定が可能であり、操作者の作業量を削減できる効果がある。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２．によるＣＴ撮影装置８００を示す。実施の形態１．によるＣＴ撮影装置１００との相違は、画像処理回路８１２に体動情報提示回路８１４が追加された点である。以下では体動情報提示回路８１４およびこれに関連する部分についてのみ説明する。

実施の形態１．と同様に、Ｘ線ビームの放射から投影画像転送までの動作について、回転装置８２０を作動させながら繰り返し連続して行い、異なる方向から撮影した投影画像を順次画像処理回路８１２に転送する。

８１２は画像処理回路の構成を示すブロック図であり、実施の形態１．における画像処理回路１１２に対して、体動情報をディスプレイモニタ８１１上に提示するための体動情報提示回路８１４を追加したものである。

図９は実施の形態２．における画像処理回路８１２の処理の流れを示す図であり、図１０は再撮影判定回路８１５の処理の流れを示す図である。

次に画像処理回路８１２の動作について図９の処理の流れに従い説明する。

実施の形態１．と同様に、ＣＰＵバス８０７を介して前処理回路８０６で処理された複数の投影画像６０１〜６０ＸをＣＰＵ８０８の制御により順次受信した画像処理回路８１２は、体動情報抽出回路８１３によりＣＴスキャン中における被検査体の体動情報を抽出する（ｓ９０１）。次に体動情報提示回路８１４は被検査体の体動情報の全部または一部またはその統計値をディスプレイモニタ８１１上に提示する（ｓ９０２）。次に再撮影判定回路８１５により被検査体の体動情報と操作者の判断に従って再撮影の要否を判定する（ｓ９０３）。続いてｓ９０３において再撮影が不要と判定された場合は再構成回路８１６により投影画像６０１〜６０ＸからＣＴ画像７０１〜７０Ｙを再構成し（ｓ９０５）、再撮影が必要と判定された場合は再撮影の指示を行い（ｓ９０６）終了する。

上記手順ｓ９０１における体動情報抽出回路８１３の動作については実施の形態１．で説明した手順ｓ２０１と同様であるため説明を省略する。体動情報抽出回路８１３が出力した体動情報は体動情報提示回路８１４および再撮影判定回路８１５に送信される。

次に上記手順ｓ９０２の処理について説明する。体動情報提示回路８１４は受信した体動情報をディスプレイモニタ８１１上に提示する。提示方法については例えば全情報を一覧で提示しても良いし、ある基準を満たす項目のみ抽出して提示しても良い。また、統計的な手法で算出した統計値を提示しても構わない。本実施の形態では、横隔膜変動量の総計値を提示している。

次に上記手順ｓ９０３における再撮影判定回路８１５の動作について図１０の処理の流れに従い説明する。再撮影判定回路８１５は受信した変動量、即ち本実施の形態では各代表画像の横隔膜変動量、および体動情報の提示を受けた操作者の判断に基づいて再撮影の判定を行う。はじめに各代表画像の横隔膜変動量の総計値を算出し（ｓ１００１）、続いて総計値と予め定める閾値との比較を行う（ｓ１００２）。総計値が閾値より小さい場合は再撮影不要の判定を行い（ｓ１００３）終了する。総計値が閾値より大きい場合は操作者が提示された体動情報に基づいて再撮影の判断を行い（ｓ１００４）、再撮影の要否を決定し（ｓ１００３またはｓ１００６）、再撮影判定回路８１５の動作を終了する。

最後に、上記手順ｓ９０３において再撮影が不要と判定された場合、再構成回路８１６が上記手順ｓ９０５においてＣＴ再構成を行うが、投影画像群からＣＴ再構成によりＣＴ画像群を取得する方法は一般に良く知られているため説明を省略する。

以上の様に実施の形態２．によれば、投影画像を利用して再撮影の要否判定を行うため、従来再撮影の要否判定前に必要であったＣＴ再構成にかかる時間が不要となり、ＣＴ検査のスループットを向上させる効果がある。また、明確な基準により再撮影の要否を判定可能とする効果がある。さらに、直感的で分かりやすい体動情報を操作者に提示するため、操作者の再撮影要否判断を容易にする効果があり、再撮影時に前回の失敗原因とその対策を患者にアドバイスできる効果があり、結果として再撮影回数を減じることが可能であり、やはりＣＴ検査のスループットを向上させる効果がある。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３．では実施の形態１．によるＣＴ撮影装置１００と同じ構成のＣＴ撮影装置を使用する。実施の形態１．との違いは画像処理回路１１２に備わる体動情報抽出回路１１３と再撮影判定回路１１５の処理内容であり、以下ではこの相違点についてのみ説明する。

実施の形態１．と同様に、Ｘ線ビームの放射から投影画像転送までの動作について、回転装置１２０を作動させながら繰り返し連続して行い、異なる方向から撮影した投影画像を順次画像処理回路１１２に転送する。

投影画像を順次受信した画像処理回路１１２は、体動情報抽出回路１１３によりＣＴスキャン中における被検査体の体動情報を抽出し（ｓ２０１）、再撮影判定回路１１５により再撮影の判定を行う（ｓ２０３）が、これらの方法は実施の形態１．と異なり、図１１に示す本実施の形態における処理の流れに従う。

はじめに、手順ｓ１１０１からｓ１１０５において、受信した投影画像２画像についてそれぞれ被検査体の輪郭抽出を行う。輪郭の抽出方法については特に限定しないが、一般に人体等の被検査体内部を透過したＸ線ビームは大幅に減衰するため、被検査体の輪郭付近は投影画像上では大きな段差を持つエッジとして表れる。そのため様々ある基本的なエッジ抽出アルゴリズムを用いることで精度良く抽出可能である。

続いて上記手順ｓ１１０２、ｓ１１０５で抽出した輪郭の変動量を算出する（ｓ１１０６）。本実施の形態では図１２に示すように投影画像をＭ×Ｎ（例えば８×８）のブロックに分割し、輪郭の抽出されたブロックについてのみ位置合わせ処理によって移動量を算出し、それらを合算したものを投影画像間の輪郭変動量と定義し算出している。Ｉ−１番目の投影画像とＩ番目の投影画像は異なる方向から撮影したものであるため、被検査体がまったく動作しなかったとしても、輪郭変動量が０になるとは限らない。しかしながら、一般にＣＴ撮影では１周あたり数千の投影画像を取得するため、被検査体が動作しなかった場合は、隣接した投影画像間の輪郭変動量は極僅かなものになるはずである。

次に上記手順ｓ１１０６で算出した輪郭変動量が別に定めた閾値を超えているか否かの判定を行う（ｓ１１０７）。閾値を適切に設定するために、予め人体ファントム等を利用して被検査体がまったく動作しない場合の輪郭変動量を求めておく。本実施の形態では、人体ファントムから算出した輪郭変動量の１２０％を閾値として設定した。

Ｉ−１番目の投影画像とＩ番目の投影画像の輪郭変動量が閾値を超えなかったときは、次の投影画像を受信し、上記と同じ処理を繰り返す（ｓ１１０８、ｓ１１０９）。ただし、ここで全ての投影画像を受信し撮影を終了している場合は手順ｓ１１１０により再撮影不要の判定を行い終了する。

上記手順ｓ１１０７においてＩ−１番目の投影画像とＩ番目の投影画像の輪郭変動量が閾値を超えたときは、要再撮影の判定を行い（ｓ１１１１）、即座に撮影中断の指示を出し（ｓ１１１２）終了する。

以上で本実施の形態における体動情報抽出回路１１３と再撮影判定回路１１５による処理は終了する。以後の処理手順ｓ２０４からｓ２０６については実施の形態１．と同様であるため説明を省略する。

以上の様に実施の形態３．によれば、投影画像を利用して再撮影の要否判定を行うため、従来再撮影の要否判定前に必要であったＣＴ再構成にかかる時間が不要となり、ＣＴ検査のスループットを向上させる効果がある。また、明確な基準により再撮影の要否を判定可能とする効果がある。また、自動的に再撮影の要否判定が可能であり、操作者の作業量を削減できる効果がある。さらに、体動検知後即座に撮影を中断するため、被検査体の無駄な被爆を低減する効果がある。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４．では実施の形態１．によるＣＴ撮影装置１００と同じ構成のＣＴ撮影装置を使用する。実施の形態１．との違いは、投影画像撮影時にデータ収集回路１０５が回転装置１２０から角度情報を収集し、取得した投影画像と併せて画像処理回路１１２に転送する点と、画像処理回路１１２に備わる体動情報抽出回路１１３、再撮影判定回路１１５の処理内容であり、以下ではこの相違点についてのみ説明する。

実施の形態１．と同様に、Ｘ線ビームの放射から投影画像転送までの動作について、回転装置１２０を作動させながら繰り返し連続して行い、異なる方向から撮影した投影画像を順次画像処理回路１１２に転送する。その際、本実施の形態においては、データ収集回路１０５が回転装置１２０から撮影時点の角度情報を収集し、対応する投影画像と併せて画像処理回路１１２に転送する。

投影画像とその撮影角度情報を順次受信した画像処理回路１１２は、体動情報抽出回路１１３によりＣＴスキャン中における被検査体の体動情報を抽出し（ｓ２０１）、再撮影判定回路１１５により再撮影の判定を行う（ｓ２０３）が、これらの方法は実施の形態１．と異なり、図１３に示す本実施の形態における処理の流れに従う。

はじめに、手順ｓ１３０１からｓ１３０２において、撮影角度Ｒで撮影した投影画像（以下、投影画像（Ｒ）と表記する。）を受信するまで受信処理を繰り返す。ここでＲは、後段の処理でＲ＋１８０度の投影画像、つまり投影画像（Ｒ）に対向する画像を取得する必要があるため、撮影開始時の撮影角度を０度とすると、１周の撮影を行うフルスキャン時（３６０度回転）には０≦Ｒ＜１８０の範囲で、半周の撮影を行うハーフスキャン時（１８０度回転＋ファン角）には０≦Ｒ≦Ｘ線照射のファン角の範囲で設定しなくてはならない。本実施の形態では簡単のために撮影開始時の撮影角度を０度とし、ＲについてもＲ＝０と定めた。

続いて上記手順ｓ１３０１からｓ１３０２と同様に、撮影角度Ｒ＋１８０度で撮影した投影画像（以下、投影画像（Ｒ＋１８０）と表記する。）を受信するまで受信処理を繰り返す（ｓ１３０３、ｓ１３０４）。次に投影画像（Ｒ＋１８０）を受信すると、手順ｓ１３０５において投影画像（Ｒ＋１８０）の反転画像（以下では、反転画像（Ｒ＋１８０）と表記する。）を作成する。反転処理は被検査体の回転軸に対して線対称に行われ、本実施の形態では左右反転となる。

次に上記で得られた投影画像（Ｒ）と反転画像（Ｒ＋１８０）の差分画像を生成し（ｓ１３０６）、差分画像の各画素の画素値の絶対値の合計を算出する（ｓ１３０７）。この合計値は、仮にＸ線センサに入射するＸ線ビームが完全な平行線だとすると、被検査体がまったく動作しなければ０、もしくはノイズや各種誤差等を考慮しても非常に小さな値になり、被検査体が動作した場合にのみ値を示すはずである。

しかし実際の撮影環境においては、Ｘ線センサとＸ線源の距離は有限であるため、Ｘ線ビームはセンサ全面で完全な平行線になることはない。またＸ線ビームの出力変化や散乱線の影響等も考慮すると、被検査体がまったく動作しなくてもある程度の値を示すのが一般的である。そこで手順ｓ１３０８では、これらの要因を考慮して設定したある閾値を用いて上記合計値を評価する。閾値の設定には、例えば実施の形態３．と同様に人体ファントムを用いる方法を利用する。

この他にも上記手順ｓ１３０７において、計算対象とする投影画像上の領域を、Ｘ線センサとＸ線源の距離に応じてセンサ中央部付近に制限する方法などが考えられるが、発明の本質でないためここでは詳しく説明しない。

最後に、上記手順ｓ１３０８で合計値が閾値を超えなかった場合は再撮影不要と判定し、超えた場合は要再撮影の判定を行い終了する。

以上の様に実施の形態４．によれば、投影画像を利用して再撮影の要否判定を行うため、従来再撮影の要否判定前に必要であったＣＴ再構成にかかる時間が不要となり、ＣＴ検査のスループットを向上させる効果がある。また、明確な基準により再撮影の要否を判定可能とする効果がある。また、自動的に再撮影の要否判定が可能であり、操作者の作業量を削減できる効果がある。さらに、体動判定は画像反転、画像差分、閾値処理といった単純でかつ必ず成功する処理のみで行われるため、様々な被検査体を対象としても安定して精度良く判定することができる効果がある。また同様の理由により判定に要する計算時間を短縮し、撮影装置の負荷を軽減する効果がある。

尚、本発明の目的は、実施形態１〜４の装置又はシステムの機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、装置又はシステムに供給し、その装置又はシステムのコンピュータ（ＣＰＵ又はＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読みだして実行することによっても、達成されることは言うまでもない。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が実施形態１〜４の機能を実現することとなり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体及び当該プログラムコードは本発明を構成することとなる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、ＲＯＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等を用いることができる。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、実施形態１〜４の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって実施形態１〜４の機能が実現される場合も本発明の実施の態様に含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって実施形態１〜４の機能が実現される場合も本発明の実施の態様に含まれることは言うまでもない。

このようなプログラム又は当該プログラムを格納した記憶媒体に本発明が適用される場合、当該プログラムは、例えば、上述の図２、図３、図５、図９、図１０又は図１１に示されるフローチャートに対応したプログラムコードから構成される。

発明の実施の形態１．の構成を示すブロック図である。実施の形態１．の画像処理回路の処理の流れを示す図である。実施の形態１．の体動情報抽出回路の処理の流れを示す図である。実施の形態１．の体動情報を示す図である。実施の形態１．の再撮影判定回路の処理の流れを示す図である。実施の形態１．の投影画像を示す図である。実施の形態１．のＣＴ画像を示す図である。発明の実施の形態２．の構成を示すブロック図である。実施の形態２．の画像処理回路の処理の流れを示す図である。実施の形態２．の再撮影判定回路の処理の流れを示す図である。実施の形態３．の体動情報抽出回路と再撮影判定回路の処理の流れを示す図である。実施の形態３．の輪郭変動量を算出するブロックを示す図である。実施の形態４．の体動情報抽出回路と再撮影判定回路の処理の流れを示す図である。

符号の説明

１１３体動情報抽出回路
１１５再撮影判定回路
１１６再構成回路

Claims

２次元Ｘ線センサから得られた被検査体の複数の投影画像からＣＴ画像を再構成する放射線画像処理装置であって、
前記複数の投影画像のうち２以上の投影画像から被検査体を構成する心臓とは異なる一部の構造物をそれぞれ抽出し、該２以上の投影画像のうち撮影順に隣接する投影画像間における前記一部の構造物の変動量を体動情報として得る体動情報抽出手段と、
前記体動情報抽出手段によって抽出された体動情報に基づいて、前記２次元Ｘ線センサによって再撮影を行うか、あるいは前記複数の投影画像からＣＴ画像を再構成するかを判定する再撮影判定手段とを有することを特徴とする放射線画像処理装置。
前記再撮影判定手段によって、前記体動情報抽出手段によって得られた前記変動量の総計値が閾値よりも低いと判定された場合、前記複数の投影画像からＣＴ画像を再構成するＣＴ再構成手段を有することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像処理装置。
前記体動情報抽出手段は、前記投影画像内の被検査体を構成する一部の構造物の位置を示す座標の変動量から前記一部の構造物の変動量を得ることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像処理装置。
前記体動情報抽出手段は、前記投影画像内の被検査体を構成する一部の構造物の面積の重なりから前記一部の構造物の変動量を得ることを特徴とする請求項１または２に記載の放射線画像処理装置。
前記被検査体を構成する一部の構造物の座標は、構造物の輪郭線上の座標であり、正規化されていることを特徴とする請求項３記載の放射線画像処理装置。
前記被検査体を構成する一部の構造物は、横隔膜、肺領域のうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項３乃至５に記載の放射線画像処理装置。
前記体動情報抽出手段は、前記複数の投影画像のうち１つの投影画像から抽出された情報と該１つの投影画像に対向する投影画像から抽出された情報の組み合わせから変動量を計算することを特徴とする請求項１乃至６に記載の放射線画像処理装置。
前記体動情報抽出手段により得られる変動量を操作者に提示する体動情報提示手段を備えることを特徴とする請求項１乃至７に記載の放射線画像処理装置。
更に、被検体に放射線を曝射するＸ線発生源と、該Ｘ線発生源が放射した放射線中で被検査体を相対的に回転させる回転手段と、前記２次元Ｘ線センサとを備えることを特徴とする請求項１乃至８に記載の放射線画像処理装置。
２次元Ｘ線センサから得られた被検査体の複数の投影画像からＣＴ画像を再構成する放射線画像処理方法であって、
前記複数の投影画像のうち２以上の投影画像から被検査体を構成する心臓とは異なる一部の構造物をそれぞれ抽出し、該２以上の投影画像のうち撮影順に並べたときに隣接する投影画像間における前記一部の構造物の変動量を体動情報として得る体動情報抽出工程と、
前記体動情報抽出工程において抽出された体動情報に基づいて、前記２次元Ｘ線センサによって再撮影を行うか、あるいは前記複数の投影画像からＣＴ画像を再構成するかの要否を判定する再撮影判定工程とを有することを特徴とする放射線画像処理方法。