JP4360994B2 - Density analysis method, computer program implementing density analysis method, and density analysis system - Google Patents
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Description
本発明は、X線CT装置で得られる撮像データを用いて被検体の密度を分析する密度分析方法、密度分析方法を実装したコンピュータプログラムおよび密度分析システムに関する。 The present invention relates to a density analysis method for analyzing the density of a subject using imaging data obtained by an X-ray CT apparatus, a computer program that implements the density analysis method, and a density analysis system.
X線CT装置では、加速器やX線管などのX線源から照射されるX線が被検体を透過する際に吸収・減衰される量を検出することで得られる撮像データに画像再構成処理を施すことにより被検体の2次元断面画像や3次元画像を生成する。被検体を透過する際のX線の吸収・減衰はそのX線が透過した部分における被検体の密度に相関する。すなわちX線CT装置による被検体の画像を矩形の小領域などとして構成する画素におけるCT値は、各画素に対応する被検体の部位の密度に相関した値を持つ。このことからX線CT装置による撮像データを用いて被検体を密度に関して分析することが行われている。例えばX線CT装置で撮像した断層像から電池内の活性物質の密度分布を求めることにより電池特性を評価し、製作時や使用時における電池の品質をチェックする技術がその例である(特許文献1)。この他に例えば特許文献2〜特許文献4などにもX線CT装置による撮像データから被検体の密度分析を行う技術が開示されている。
In an X-ray CT apparatus, image reconstruction processing is performed on imaging data obtained by detecting the amount of X-rays that are absorbed and attenuated when X-rays emitted from an X-ray source such as an accelerator or an X-ray tube pass through the subject. To generate a two-dimensional cross-sectional image or a three-dimensional image of the subject. The absorption / attenuation of X-rays when passing through the subject correlates with the density of the subject in the portion where the X-rays are transmitted. That is, the CT value in a pixel constituting an image of the subject as a rectangular small region by the X-ray CT apparatus has a value correlated with the density of the portion of the subject corresponding to each pixel. For this reason, analysis of a subject with respect to density is performed using imaging data obtained by an X-ray CT apparatus. For example, a technique for evaluating the battery characteristics by obtaining the density distribution of the active substance in the battery from a tomographic image captured by an X-ray CT apparatus and checking the quality of the battery at the time of manufacture and use is an example (Patent Literature). 1). In addition, for example,
X線CT装置による密度分析の有用性はますます高まる方向にあり、それに伴って、より微小な密度差まで分析する高精度な密度分析に対する要求が高まってきている。例えば、電池内の活性物質の密度分布による電池特性の評価では、放電または充電後における活性物質の密度分布の差を分析することが有用であるが、このような場合には、より高精度な密度分析が求められる。 The usefulness of density analysis using an X-ray CT apparatus is increasing, and the demand for high-accuracy density analysis for analyzing even finer density differences is increasing. For example, in the evaluation of battery characteristics based on the density distribution of the active substance in the battery, it is useful to analyze the difference in the density distribution of the active substance after discharging or charging. Density analysis is required.
しかし、X線CT装置には分解能がある。現在のX線CT装置における分解能は、被検体を構成する物質の密度の2%程度であるのが一般的であるが、その分解能の近辺ではノイズの影響が大きくなる。そのため分解能の近辺では有意な密度分析が行えなくなり、高精度な密度分析の要求に応えることができていないのが実情である。 However, the X-ray CT apparatus has a resolution. The resolution in the current X-ray CT apparatus is generally about 2% of the density of the substance constituting the subject, but the influence of noise increases in the vicinity of the resolution. For this reason, significant density analysis cannot be performed in the vicinity of the resolution, and in reality the demand for high-precision density analysis cannot be met.
本発明は、このような事情を背景になされたものであり、X線CT装置における分解能の近辺でも有意な密度分析を可能とする密度分析方法の提供を第1の目的とし、またそのような密度分析方法を実装したコンピュータプログラムの提供を第2の目的とし、さらにそのような密度分析方法を実行するための密度分析システムの提供を第3の目的としている。 The present invention has been made against the background of such circumstances, and a first object of the present invention is to provide a density analysis method that enables significant density analysis even in the vicinity of the resolution in an X-ray CT apparatus. A second object is to provide a computer program that implements the density analysis method, and a third object is to provide a density analysis system for executing such a density analysis method.
更に本発明は、X線CT装置で被検体を撮像して得られる撮像データに基づいて前記被検体の密度を分析する密度分析方法において、
前記X線CT装置により同一の被検体について少なくとも2つ以上の撮像データをそれぞれ異なる時刻に取得する処理過程、前記複数の撮像データのそれぞれに設定される複数の密度分析対象部位について、前記密度分析対象部位ごとにそれを中心にして複数の画素からなる密度検査領域を設定する処理過程、前記密度検査領域を設定する処理工程の後に、前記撮像データ取得過程で得られた複数の撮像データについて位置合わせを行う処理過程、前記処理過程で設定された密度検査領域における複数の画素の各密度値の平均値を求める処理過程、および前記処理過程で求められた密度値の平均値を前記密度分析対象部位の密度値とし、前記複数の撮像データ間での対応密度分析対象部位間について密度差を求める処理過程を含むことを特徴とする密度分析方法を開示する。
Furthermore, the present invention provides a density analysis method for analyzing the density of the subject based on imaging data obtained by imaging the subject with an X-ray CT apparatus.
A process of acquiring at least two or more imaging data for the same subject by the X-ray CT apparatus at different times, and the density analysis for a plurality of density analysis target parts set in each of the plurality of imaging data Positions of the plurality of imaging data obtained in the imaging data acquisition process after the processing step of setting a density inspection region composed of a plurality of pixels for each target part and the processing step of setting the density inspection region A processing process for performing matching, a processing process for obtaining an average value of each density value of a plurality of pixels in the density inspection region set in the processing process, and an average value of the density values obtained in the processing process for the density analysis target Including a processing step of obtaining a density difference between the plurality of imaging data and corresponding density analysis target parts as the density value of the part. Density analytical method to disclose.
上記第2の目的のために本発明では、上記のような密度分析方法を実装したコンピュータプログラムについて、前記X線CT装置により取得された撮像データを読み込む撮像データ読み込み機能、前記撮像データ読み込み機能で読み込まれた複数の撮像データについて位置合わせを行うための位置合わせ機能、前記複数の撮像データのそれぞれに設定される複数の密度分析対象部位について、前記密度分析対象部位ごとにそれを中心にして複数の画素からなる密度検査領域を設定するための密度検査領域設定機能、前記密度検査領域設定機能で設定された密度検査領域における複数の画素の各密度値の平均値を求めるための密度算出機能、および前記密度算出機能で求められた密度値の平均値を前記密度分析対象部位の密度値とし、前記複数の撮像データ間での対応密度分析対象部位間について密度差を求めるための密度差算出機能を含むものとしている。 For the second purpose, in the present invention, an imaging data reading function for reading imaging data acquired by the X-ray CT apparatus and an imaging data reading function for a computer program in which the density analysis method as described above is implemented. An alignment function for aligning a plurality of read imaging data, a plurality of density analysis target parts set in each of the plurality of imaging data, and a plurality of density analysis target parts for each density analysis target part A density inspection area setting function for setting a density inspection area composed of pixels of the density, a density calculation function for obtaining an average value of each density value of a plurality of pixels in the density inspection area set by the density inspection area setting function, And the average value of the density values obtained by the density calculation function is the density value of the density analysis target part, and the plurality It is intended to include density difference calculation function for calculating the density difference for between corresponding density analysis target part among the imaging data.
上記第3の目的のために本発明では、X線CT装置で被検体を撮像して得られる撮像データに基づいて前記被検体の密度に関して分析する密度分析方法に用いられる密度分析システムにおいて、上記のような密度分析方法を実行するための密度分析装置を備えていることを特徴としている。 For the third object, the present invention provides a density analysis system used in a density analysis method for analyzing the density of the subject based on imaging data obtained by imaging the subject with an X-ray CT apparatus. And a density analyzer for executing the density analysis method as described above.
また本発明では、上記のような密度分析システムについて、前記密度分析装置は、上記のようなコンピュータプログラムを記憶するプログラム記憶装置と、前記プログラム記憶装置から読み出した前記コンピュータプログラムを実行する演算装置とで構成するものとしている。 In the present invention, in the density analysis system as described above, the density analyzer includes a program storage device that stores the computer program as described above, and an arithmetic device that executes the computer program read from the program storage device. It is supposed to consist of
本発明では、密度分析対象部位を中心にして複数の画素からなる密度検査領域を設定し、この密度検査領域について、そこに含まれる複数の画素の各密度値の平均値を求め、これを密度分析対象部位における代表密度値とするようにしている。このようにすることにより、画素ごとにランダムに生じるノイズの影響をキャンセルして大幅に低減することができる。この結果、密度分析の精度を大幅に高めることができ、X線CT装置における分解能の近辺でも有意な密度分析が可能となる。 In the present invention, a density inspection region composed of a plurality of pixels is set around the density analysis target region, and an average value of each density value of a plurality of pixels included in the density inspection region is obtained, and the density value is obtained. The representative density value in the analysis target part is used. By doing in this way, the influence of the noise which arises at random for every pixel can be canceled, and it can reduce significantly. As a result, the accuracy of density analysis can be greatly increased, and significant density analysis can be performed even in the vicinity of the resolution in the X-ray CT apparatus.
以下、本発明を実施する上で好ましい形態について説明する。図1に第1の実施形態による密度分析方法における処理の流れを示し、図2にその処理におけるX線CT装置による被検体の撮像の様子を模式化して示す。本実施形態は、同一の被検体における密度の時間的な変化、例えば被検体に対して何らかの処理を施した場合における処理前後の密度差を分析する場合の例である。そのような例としては、例えば放充電を繰り返す電池における放電または充電の前後での密度差分析がある。 Hereinafter, preferred embodiments for carrying out the present invention will be described. FIG. 1 shows a flow of processing in the density analysis method according to the first embodiment, and FIG. 2 schematically shows a state of imaging of a subject by the X-ray CT apparatus in the processing. The present embodiment is an example in the case of analyzing a temporal change in density in the same subject, for example, a density difference before and after processing when some kind of processing is performed on the subject. As such an example, there is a density difference analysis before and after discharging or charging in a battery that repeatedly discharges and charges, for example.
被検体1を撮像するX線CT装置2は、加速器やX線管などで構成されX線2xを照射するX線源2a、X線源2aからのX線2xを検出するX線検出器2b、および被検体1を載せて回転させるターンテーブル2cを備えている。そしてターンテーブル2cを回転させながら被検体1にX線2xを照射しつつ、被検体1を透過したり被検体1の周囲を通過したりしたX線2xをX線検出器2bで検出して撮像データを取得する。
An
このようなX線CT装置2により時刻T1において被検体1を撮像し、被検体1の撮像データ101を取得する(処理1001)。撮像データ101は、何らかの処理が施される前の被検体1の撮像データである。それから被検体1に所定の処理を施す(処理1002)。この処理は、被検体1が放充電を繰り返す電池の場合であれば、放電や充電である。処理後の時刻T2で新たに被検体1をX線CT装置2により撮像して撮像データ102を取得する(処理1003)。撮像データ101、102は、被検体1を異なる時刻T1、T2で別個に撮像して得られたものである。このため撮像データ101、102それぞれを再構成して生成される画像中における被検体1の位置は、図2に示すように、ずれを生じているのが通常である。そこで撮像データ101、102について位置合わせ、より具体的には撮像データ101、102における被検体1の位置を合わせる位置合わせを行う(処理1004)。
The
撮像データの位置合わせは、被検体1の幾何学的形状に基づいて行うことができるし、また被検体の重心や慣性モーメント主軸に基づいて行うことができ、さらに撮像データ101、102の形状誤差を最小化する方法などで行うこともできる。以下では被検体1の幾何学的形状に基づく位置合せについて説明する。幾何学的形状に基づく位置合わせの例のイメージを図3に示す。幾何学的形状に基づいて撮像データ101と102の位置合わせを行うには、被検体1における基準となる点(基準原点)と、被検体1が有する特徴的な幾何学的形状の画像座標系4に対する傾き角度(回転角度)を求める必要がある。これらを求める一つの方法では、被検体1が交叉する直線を伴う輪郭を有するものである場合であれば、それを特徴的な幾何学的形状として、撮像データ101と撮像データ102の対応位置に、交叉する2本の直線8、8と直線8´、8´のそれぞれを定義する。撮像データ101に交叉する2本の直線8、8を定義するには、撮像データ101において、被検体1を表すデータ部と被検体1の周囲の空気を表すデータ部との境界近傍を画像上で複数点計測し、それで求まる複数の点に最善に適合する直線を計算から求める方法を用いることができる。直線8、8が定義できたらその交点を求め、それを基準原点5とする。また直線8の方向ベクトルから被検体1が画像座標系4に対してなす角度として回転角度を求める。撮像データ102についても同様に、直線8´、8´を定義してその交点を基準原点5´とし、直線8´の方向ベクトルから被検体1の回転角度を求める。
The alignment of the imaging data can be performed based on the geometric shape of the
基準原点を求める他の方法としては、図3に併せて示す例のように、撮像データ101と撮像データ102の対応位置に円7、7´を定義し、その中心点を6、6´を基準原点とする方法が可能である。以上のようにして基準原点と回転角度が求まったら、撮像データ101と撮像データ102に対してアフィン変換(一次変換)を施して位置合わせをする。図4にアフィン変換後の撮像データ101´と撮像データ102´の例を示す。
As another method for obtaining the reference origin, circles 7 and 7 'are defined at corresponding positions of the
ここで、被検体が位置合わせの指標となる幾何学的形状を有しない場合もある。そのような被検体の場合には、位置合わせの指標とし易い直線や平面あるいは円筒面などの幾何学的形状を有する位置合せ用指標体を被検体に取り付けて撮像を行うようにする。図5にその例を示す。図5の例では被検体1の輪郭が円弧形状の部分とぎざぎざな形状部分からなり、これらを回転角度の指標とすることが困難である。そこで、断面形状が四角形である位置合せ用指標体9を取り付け、これを被検体1と一緒に撮像する。このような被検体1については、その円弧形状輪郭部分を利用して基準原点を求める。すなわち、被検体1の円弧形状の輪郭部分に沿って複数の点を計測し、その複数の点に最善に適合する円弧10、10´の中心点として基準原点5、5´を求める。一方、被検体1の回転角度は位置合せ用指標体9から求める。すなわち、位置合せ用指標体9について図3に関して説明したのと同様にして直線8、8´を求め、この直線8、8´により被検体1の回転角度を求める。
Here, the subject may not have a geometric shape that serves as an alignment index. In the case of such a subject, an alignment index body having a geometric shape such as a straight line, a flat surface, or a cylindrical surface that can be easily used as an alignment index is attached to the subject to perform imaging. An example is shown in FIG. In the example of FIG. 5, the contour of the subject 1 is composed of an arc-shaped portion and a jagged shape portion, and it is difficult to use these as an index of the rotation angle. Therefore, an alignment index body 9 having a square cross-sectional shape is attached, and this is imaged together with the
X線CT装置2は、被検体1の2次元断面画像をそれに垂直な方向に積み重ねることで被検体1の3次元形状画像を得ることもできる。またX線CT装置2が図2の例のような扇状のX線2x(ファンビーム)に代えて円錐状のX線(コーンビーム)を照射する場合には、直接に被検体1の3次元形状画像を得ることができる。被検体1について3次元形状の撮像データを得る場合には、その3次元形状撮像データについて位置合わせを行う。図6にそのような例を示す。図6の例のような3次元形状の被検体1については、まず撮像データ101における被検体1の上端面上の点を画像上で複数計測し、それらの点に最善に適合する平面12を求める。それから、被検体1の内側面あるいは外側面上の点を画像上で複数計測し、それらの点に最善に適合する円筒面11を求める。そして円筒面11の中心軸11aと平面12の交点11pとして基準原点を求める。また撮像データ101の1つの軸を円筒面11の中心軸11aとし、残りの2つの軸は、被検体1に取り付けた位置合せ用指標体9を利用して決定し、これら3つの軸から回転角度を求める。撮像データ102についても同様にして平面12´と円筒面11´を求め、それから円筒面11´の中心軸11a´と平面12´の交点11p´として基準原点を求め、また円筒面11´の中心軸11a´として求めた1つの軸と被検体1に取り付けた位置合せ用指標体9を利用して求めた残りの2つの軸から回転角度を求める。
The
以上のようにして被検体1の位置合わせを終えたら、その撮像データ101´、102´のそれぞれについて密度検査領域を設定・配列する(処理1005)。密度検査領域とは、被検体1を構成する物質の密度に対応するCT値を撮像データから取得するについてCT値をサンプリングする広がりの範囲を規定する領域である。この密度検査領域の設定は、撮像データに設定される複数のCT値取得対象部位(密度分析対象部位)のそれぞれについて、その密度分析対象部位を中心にして適切な数の画素を密度分析対象部位ごとに設定することでなされる。適切な画素数つまり密度検査領域のサイズは、撮像データにおけるノイズの大きさに相関し、そのノイズの大きさは、被検体を構成物質の種類(被検体の材質)や大きさ、さらにはX線のエネルギー条件により異なる。したがって密度検査領域のサイズは、密度分析時における上記のようなパラメータを考慮して決定することになる。一の例では、撮像データが2次元の場合、密度分析対象部位のサイズを2×2の4画素ないし3×3の9画素(画素のサイズは例えば200μ程度)とし、これを中心にして周囲に隣接する状態で数百〜数千画素を密度検査領域として設定する。このような密度検査領域は、密度分析対象部位の設定間隔によっては互いに重なり合う状態になることもある。
When the alignment of the subject 1 is completed as described above, a density inspection region is set and arranged for each of the
図4の一次変換後の撮像データ101´、102´に密度検査領域を設定・配列した例を図7に示す。図の例では複数の密度分析対象部位それぞれの密度検査領域3を同じ大きさにしてある。このように各密度検査領域3を同じ大きさに設定してあれば、撮像データ101´、102´それぞれの同一座標位置に密度検査領域3が配列されることになり、密度検査領域3内の各画素におけるCT値を平均化した値の撮像データ101´、102´間での差から撮像データ101と撮像データ102の間での密度変化量を2次元断面画像または3次元形状画像上での分布として求めることができる。
FIG. 7 shows an example in which density inspection regions are set and arranged in the
ここで、以上の例では被検体について位置合わせを行った後に密度検査領域3を設定・配列するようにしていたが、密度検査領域3の設定・配列を予め決めておき、その設定・配列を一次変換により撮像データ101と撮像データ102のそれぞれに適合性させる方法とすることも可能である。図8に、予め設定・配列を決めておいた密度検査領域3を撮像データ101と撮像データ102のそれぞれに適合させる場合のイメージを示す。CT値は、デジタルデータとして表現されているため、画像を一次変換する場合には、有限桁数で表現されていることによる打切り誤差を生じ、撮像データ101と撮像データ101´あるいは撮像データ102と撮像データ102´の間で若干の誤差を含む。この誤差は微小な密度変化に対して影響を与える可能性がある。こうしたことを考慮すると、予め決めてある設定・配列の密度検査領域を撮像データに適合させる手法は、密度分析の高精度化に対し、より有効であるといえる。
Here, in the above example, the
撮像データが3次元の場合には、密度検査領域も3次元となる。図9に3次元撮像データにおける3次元の密度検査領域3の設定・配置の例を示す。このように3次元撮像データに3次元の密度検査領域3を設定・配置することで、密度変化の3次元分布(空間分布)を得ることができる。
When the imaging data is three-dimensional, the density inspection region is also three-dimensional. FIG. 9 shows an example of setting and arrangement of the three-dimensional
図10には密度検査領域の形状についての他の例を示す。(a)は円弧形状にした密度検査領域3aの例であり、(b)は部分扇形状にした密度検査領域3bの例であり、(c)は球形にした密度検査領域3cの例である。このように密度検査領域は、任意の形状で設定することが可能である。
FIG. 10 shows another example of the shape of the density inspection region. (A) is an example of the density inspection region 3a having an arc shape, (b) is an example of the
密度検査領域の設定を終えたら各密度検査領域3について平均密度を算出する(処理1006)。平均密度は以下の式により計算する。 When the setting of the density inspection area is completed, the average density is calculated for each density inspection area 3 (process 1006). The average density is calculated by the following formula.
CT値から密度値への変換は以下の式による。 Conversion from the CT value to the density value is based on the following equation.
平均密度の算出を終えたら、撮像データ101´と撮像データ102´それぞれの対応する密度検査領域間で密度差を求める(処理1007)。密度差は以下の式により計算する。
When the calculation of the average density is finished, a density difference is obtained between the corresponding density inspection areas of the
以上の処理を撮像データ101´、102´のそれぞれに設定した複数の密度検査領域の全てについて行うことで、被検体1に対する局所的な密度の時間変化量(処理前後の変化量)を求めることができる。得られた密度の変化量を各密度検査領域の中心座標における密度値(代表密度値)として、その密度値を等高線で結ぶことにより、密度変化量の2次元あるいは3次元分布図を作成することができる。密度変化量の2次元分布図の例を図11に示す。また、各密度検査領域における密度変化量を複数の密度検査領域全体にわたって積分することにより、被検体の重量の時間的変化量を算出することもできる。
By performing the above process for all of the plurality of density inspection regions set in the
以上の例では、位置合わせした後の撮像データ101´、102´に設定した密度検査領域3について平均密度を求め、それについて差分を求めるようにしていたが、これに代えて、位置合わせした後の撮像データ101´、102´それぞれの対応する画素ごとに密度差を求め、その密度差について密度検査領域3ごとに平均値を求めるようにすることも可能である。また以上の例は、撮像データが2つの場合であったが、これに限られず、撮像データを3つ以上取得する場合にも同様な処理が可能である。
In the above example, the average density is obtained for the
以上のように本発明では、密度分析対象部位を中心にして適切な数の画素を含む密度検査領域を設定し、この密度検査領域について、そこに含まれる各画素のCT値から求まる各密度値から平均値を求め、これを密度分析対象部位における代表密度値とするようにしている。このようにすることにより、画素ごとにランダムに生じるノイズの影響をキャンセルして大幅に低減することができる。この結果、密度分析の精度を大幅に高めることができ、X線CT装置における分解能の近辺でも有意な密度分析が可能となる。 As described above, in the present invention, a density inspection region including an appropriate number of pixels is set around the density analysis target region, and each density value obtained from the CT value of each pixel included in the density inspection region is set. The average value is obtained from the above, and this is set as the representative density value in the density analysis target part. By doing in this way, the influence of the noise which arises at random for every pixel can be canceled, and it can reduce significantly. As a result, the accuracy of density analysis can be greatly increased, and significant density analysis can be performed even in the vicinity of the resolution in the X-ray CT apparatus.
こうした本発明による密度分析方法は、以上の実施形態で説明したような同一の被検体における処理前後での密度変化の分析のように分析対象の密度差が微小である場合に特に有効であるが、一般的な密度分析についてもその分析の高精度性は有用である。 Such a density analysis method according to the present invention is particularly effective when the density difference of the analysis target is very small as in the analysis of the density change before and after the processing in the same specimen as described in the above embodiment. For general density analysis, the high accuracy of the analysis is useful.
図12に第2の実施形態による密度分析方法における処理の流れを示す。本実施形態は、量産される製品を被検体として、各製品における密度分布の差異を分析することで製品のばらつきを評価する場合などに適用することを前提にした密度分析に関するものである。処理2001で、図2における構成においてX線CT装置2により被検体1の撮像データ201を取得する。続く処理2002では被検体1と同一形状の被検体1a(被検体1と同一の製品)について撮像データ202を取得する。以下の処理2003〜2006は図1における処理1004〜1007に対応しており、それぞれにおける処理は図1に関して説明したのと同様である。
FIG. 12 shows the flow of processing in the density analysis method according to the second embodiment. The present embodiment relates to a density analysis on the premise that it is applied to a case where a product to be mass-produced is used as an object and a product distribution is evaluated by analyzing a difference in density distribution in each product. In
以下では本発明による密度分析方法を実装したコンピュータプログラムの実施形態について説明する。一実施形態によるコンピュータプログラムを実行させた場合にコンピュータの表示装置に表示される画面の例を図13〜図19に示す。本実施形態は、上記第1の実施形態による密度分析方法を実装したコンピュータプログラムの場合である。コンピュータプログラムは、撮像データ読み込み機能を含むとともに、図1に関して上で説明した各処理についての機能、すなわち位置合わせのための機能(位置合わせ機能)、密度検査領域を設定するための機能(密度検査領域設定機能)、密度検査領域ごとに平均密度を求める機能(密度算出機能)、および複数の撮像データ間で密度差を求める機能(密度差算出機能)を含んでいる。以下ではこれらの各機能について説明する。 Hereinafter, an embodiment of a computer program that implements the density analysis method according to the present invention will be described. Examples of screens displayed on the display device of the computer when the computer program according to the embodiment is executed are shown in FIGS. The present embodiment is a case of a computer program that implements the density analysis method according to the first embodiment. The computer program includes an imaging data reading function, functions for each process described above with reference to FIG. 1, that is, a function for positioning (alignment function), and a function for setting a density inspection region (density inspection). An area setting function), a function for obtaining an average density for each density inspection area (density calculation function), and a function for obtaining a density difference between a plurality of imaging data (density difference calculation function). Each of these functions will be described below.
図13は、図1における処理1001と処理1003で得られた撮像データを撮像データ読み込み機能により読み込む処理過程で表示される画面14の例であり、X線CT装置2による撮像で得られた撮像データ101と撮像データ102をコンピュータに読み込んでそれぞれの画像を表示している状態を示している。
FIG. 13 is an example of the
図14は、位置合わせ機能を呼び出して図1における処理1004を行っている状態での画面の例を示している。すなわち位置合わせのための設定、および位置合わせ後に撮像データを一次変換した場合の画面の遷移を示している。位置合わせ機能には、被検体または被検体に取り付けた位置合せ用指標体が有する特徴的な幾何学的形状を計測する手段およびそれに基づいた位置合わせ処理を行う手段が含まれている。図の例ではそれらの手段をツール15としてまとめて画面に表示している。また図の例では、直線、円、円弧、平面、円筒面などの幾何学的形状を計測可能としている。この他に、円錐や球なども計測できるようにするようにする場合もある。位置合わせ機能による処理の内容は上で説明したのと同様なので、ここでは説明を省略する。
FIG. 14 shows an example of a screen in a state where the alignment function is called and the
図15は、密度検査領域設定機能(密度検査領域配置機能)により撮像データ101´と撮像データ102´に密度検査領域を設定する処理を行っている状態での画面の遷移を示す。密度検査領域設定機能は、密度検査領域の形状を決定する手段、密度検査領域のサイズを決定する手段、および密度検査領域の配列を決定する手段を含んでおり、それらはツール16としてまとめて画面に表示される。図の例では、密度検査領域の形状として、直線、円弧、任意の曲線、矩形、円、多角形、直方体、球などを指定可能としてある。密度検査領域設定機能における密度検査領域配列決定手段には、画面17を参照しながら配列を決定する方式や数式により配列を決定する方式を適用することができる。また密度検査領域配列決定手段には、画面17上で配列した密度検査領域を撮像データ101´、102´に反映させて配列状態を確認するためのプレビュー機能を含ませてある。密度検査領域設定機能における密度検査領域サイズ決定手段には、画面17上でマウスなどの入力手段により密度検査領域のサイズを決定する方式や密度検査領域のサイズを数値で入力する方式を適用することができる。一旦決定した密度検査領域サイズを変更することもできる。図16に示すのは、図15の状態における密度検査領域のサイズを拡大修正した場合の画面の例である。
FIG. 15 shows the transition of the screen in a state where the density inspection region setting function (density inspection region arrangement function) is used to set the density inspection region in the
位置合わせ時に密度検査領域の一次変換を選択することもでき、それを選択した場合にも同様の機能を利用できる。ツール16における画面17に密度検査領域のサイズや配列を指定すると、撮像データ101、102上に、位置合わせ時に取得した結果に応じた一次変換を密度検査領域に対して施した状態が表示される。この処理の様子を図17に示す。
The primary conversion of the density inspection area can be selected at the time of alignment, and the same function can be used even when it is selected. When the size and arrangement of the density inspection area are specified on the
図18は、密度算出機能(密度計測機能)により密度の算出処理を行っている状態での画面の遷移を示している。密度算出機能は、密度算出対象の撮像データを選択する手段、密度の算出を実行する手段、および算出結果を表示する手段を含んでおり、それらはツール18としてまとめて画面に表示される。
FIG. 18 shows the transition of the screen when the density calculation function (density measurement function) is performing the density calculation process. The density calculation function includes means for selecting imaging data for density calculation, means for executing density calculation, and means for displaying calculation results, which are collectively displayed as a
図19は、密度差算出機能(密度差計算機能)により密度差の算出処理を行っている状態での画面の遷移を示している。密度差算出機能は、密度差算出対象の撮像データを選択する手段、密度差の算出を実行する手段、および算出結果を表示する手段を含んでおり、それらはツール19としてまとめて画面に表示される。図の例では、密度差算出結果として密度差分布図20も表示するようにしてある。
FIG. 19 shows the transition of the screen when the density difference calculation function (density difference calculation function) is performing the density difference calculation process. The density difference calculation function includes means for selecting imaging data to be subjected to density difference calculation, means for executing density difference calculation, and means for displaying the calculation result, and these are collectively displayed as a
ここで、以上の実施形態では、撮像データ101と撮像データ102に対して同等に行う処理を両撮像データについて同時的に施すようにしているが、各撮像データに順次的に施すような形態とすることもできる。
Here, in the above embodiment, the processing that is equally performed on the
以上のようなコンピュータプログラムを用いることにより、本発明による密度分析方法をより簡易にかつ効率的に進めることが可能となる。 By using the computer program as described above, the density analysis method according to the present invention can be advanced more easily and efficiently.
次に、本発明による密度分析方法を実施する上で好ましい密度分析システムの形態例について説明する。図20に第1の実施形態による密度分析システムの構成を示す。本実施形態における密度分析システムは、被検体を撮像するX線CT装置2、X線CT装置2で撮像された画像(撮像データ)を受信する画像受信装置(撮像データ受信装置)21、受信した画像を記憶しておく画像記憶装置(撮像データ記憶装置)22、画像記憶装置22に記憶されている画像を呼び出して密度分析を実行する密度分析装置23、密度分析装置23による分析結果を記憶しておく密度分析結果記憶装置24、画像や密度分析過程を表示する表示装置25を備えて構成される。
Next, a preferred embodiment of a density analysis system for implementing the density analysis method according to the present invention will be described. FIG. 20 shows the configuration of the density analysis system according to the first embodiment. The density analysis system according to the present embodiment includes an
図21に示すのは、第2の実施形態による密度分析システムの構成である。本実施形態における密度分析システムは、第1の実施形態におけるそれと基本的には同様である。相違しているのは、密度分析装置23に相当する要素として、密度分析プログラム記憶装置26と演算装置(コンピュータ)27からなる装置を備えていることである。すなわち本実施形態の密度分析システムでは、密度分析プログラム記憶装置26と演算装置27が「密度分析装置」を構成し、密度分析プログラム記憶装置26に記憶させてある密度分析プログラムを演算装置27で実行させることで密度分析を行うことになる。その密度分析プログラムには、上で説明したコンピュータプログラムが用いられる。
FIG. 21 shows the configuration of the density analysis system according to the second embodiment. The density analysis system in this embodiment is basically the same as that in the first embodiment. The difference is that a device comprising a density analysis program storage device 26 and a computing device (computer) 27 is provided as an element corresponding to the
本発明は、X線CT装置による撮像データを用いる密度分析について、分析精度を大幅に高め、X線CT装置における分解能の近辺でも有意な密度分析が可能とするものであり、さまざまな分野で求められる密度分析に広く適用することができる。 The present invention greatly increases the accuracy of density analysis using imaging data obtained by an X-ray CT apparatus and enables significant density analysis even in the vicinity of the resolution of the X-ray CT apparatus, and is required in various fields. Can be widely applied to density analysis.
1 被検体
2 X線CT装置
3 密度検査領域
101 撮像データ
102 撮像データ
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記X線CT装置により同一の被検体について少なくとも2つ以上の撮像データをそれぞれ異なる時刻に取得する処理過程、前記複数の撮像データのそれぞれに設定される複数の密度分析対象部位について、前記密度分析対象部位ごとにそれを中心にして複数の画素からなる密度検査領域を設定する処理過程、前記密度検査領域を設定する処理工程の後に、前記撮像データ取得過程で得られた複数の撮像データについて位置合わせを行う処理過程、前記処理過程で設定された密度検査領域における複数の画素の各密度値の平均値を求める処理過程、および前記処理過程で求められた密度値の平均値を前記密度分析対象部位の密度値とし、前記複数の撮像データ間での対応密度分析対象部位間について密度差を求める処理過程を含むことを特徴とする密度分析方法。A process of acquiring at least two or more imaging data for the same subject at different times by the X-ray CT apparatus, and the density analysis for a plurality of density analysis target parts set for each of the plurality of imaging data Positions for a plurality of imaging data obtained in the imaging data acquisition process after a processing process for setting a density inspection area composed of a plurality of pixels for each target part and a processing process for setting the density inspection area A processing process for performing matching, a processing process for obtaining an average value of each density value of a plurality of pixels in the density inspection region set in the processing process, and an average value of the density values obtained in the processing process for the density analysis target Including a processing step of obtaining a density difference between the plurality of imaging data and corresponding density analysis target parts as the density value of the part. Density analysis how to.
前記X線CT装置により取得された撮像データを読み込む撮像データ読み込み機能、前記撮像データ読み込み機能で読み込まれた複数の撮像データについて位置合わせを行うための位置合わせ機能、前記複数の撮像データのそれぞれに設定される複数の密度分析対象部位について、前記密度分析対象部位ごとにそれを中心にして複数の画素からなる密度検査領域を設定するための密度検査領域設定機能、前記密度検査領域設定機能で設定された密度検査領域における複数の画素の各密度値の平均値を求めるための密度算出機能、および前記密度算出機能で求められた密度値の平均値を前記密度分析対象部位の密度値とし、前記複数の撮像データ間での対応密度分析対象部位間について密度差を求めるための密度差算出機能を含んでいることを特徴とするコンピュータプログラム。An imaging data reading function for reading imaging data acquired by the X-ray CT apparatus, an alignment function for aligning a plurality of imaging data read by the imaging data reading function, and each of the plurality of imaging data With respect to a plurality of density analysis target parts to be set, a density inspection area setting function for setting a density inspection area composed of a plurality of pixels around each density analysis target part is set by the density inspection area setting function. A density calculation function for obtaining an average value of each density value of a plurality of pixels in the density inspection region, and an average value of the density values obtained by the density calculation function as the density value of the density analysis target part, Corresponding density between multiple imaging data It includes a density difference calculation function to calculate the density difference between the analysis target parts Computer programs that butterflies.
請求項1に記載の密度分析方法を実行するための密度分析装置を備えていることを特徴とする密度分析システム。A density analysis system comprising a density analysis apparatus for executing the density analysis method according to claim 1.
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