JP4526102B2

JP4526102B2 - 画像処理方法及び装置

Info

Publication number: JP4526102B2
Application number: JP2000047453A
Authority: JP
Inventors: 秀樹熊井
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2000-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2010-08-18
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: JP2001236492A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、断層像撮影のための医用画像処理方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波装置等の医用画像診断装置では、２次元的な画像を表示できる他、３次元的な画像を表示することもできるようになっている。また、３次元画像から２次元画像を作成することも可能となっている。
【０００３】
具体的には、医用画像診断装置により得られた３Ｄ信号（３次元画像信号）から、例えば血管などの必要な組織のみを可視化した投影画像を得る場合、投影方向に重なっている可視化する必要のない組織の不要信号（例えば脂肪等）を除去し、必要な信号のみが抽出されるようにする方法（以下、選択投影法と言う）が知られている。
【０００４】
この選択投影法では、取得した３Ｄデータを使用し、いくつかの異なる方向にそれぞれ投影した画像を作成してディスプレイ上に表示し、表示された画像を観察しながらオペレータが不要な信号を削除して行く。通常、処理時間短縮のため、投影方向は、A-P方向（身体前後方向）、H-F方向（身体上下方向）、及びR-L方向（身体左右方向）の３軸方向である。
【０００５】
この処理により、不要信号の除去された３Ｄデータに対し、不要信号除去効果を確認するため、再びいくつかの異なる方向に投影した画像（この場合でも、通常上記の３軸方向にのみ投影する）を作成しディスプレイ上に表示する。ここで、例えば、除去すべき不要信号がまだ存在する場合や誤って必要な信号等を除去してしまった場合など、必要に応じて不要信号除去処理を繰り返し行い、不要信号が正しく除去された最終的３Ｄデータを得る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の選択投影法では、必要信号を抽出するために、値が最大あるいは最小の画素を画像の中から検索する処理が行われるが、可視化すべき信号と不要信号とが投影方向に複雑に重なっている場合や、不要信号を完全に除去しようとする場合には、上記の不要信号除去処理の繰り返し実行回数が多くなり、最終的３Ｄデータを得るまでに長時間を要する。
【０００７】
本発明は、選択投影処理に要する時間を短縮することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、３次元に配列された画素で構成される３次元画像の投影すべき方向にそれぞれ伸びる各画素列から所定の値を有する画素を画素列毎に検索するステップと、検索された画素から投影画像を形成するステップとを含み、前記画素を検索するステップにおいて、検索の対象とする画素を画素列中の一部の画素とすることを特徴とする画像処理方法によって解決される。
【０００９】
この画像処理方法では、全ての画素を検索の対象とせず、一部の画素についてのみ検索を行うので検索処理に要する時間が短縮され、従って、例えば、最大値を有する画素のみを抽出して投影する処理、即ち最大値投影方法（Maximum Intensity Projection Method）を高速で行うことができる。
【００１０】
このようにすれば、医用画像診断装置において、例えば、脂肪等の組織からの不要な信号を除去する処理を画面で除去処理の効果を確認しながら繰り返し行い、血管のみの画像を形成する選択投影処理を短時間で行うことができる。
【００１１】
間引き画素数ｎを設定するステップを設け、画素列中の画素をｎ画素置きに間引いて検索対象画素とすることができる。また、検索の対象とする画素位置を隣接する画素列の間でずらすことが好ましい。こうすることにより、細い血管の画素が検索対象から全て外れてしまうことを防止できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図２は、本発明方法が適用されるMRI装置の全体構成を示すブロック図である。このMRI装置は、磁気共鳴現象を利用して被検体の断層像を得るもので、図２に示すように、静磁場発生磁気回路１と、傾斜磁場発生系２と、送信系３と、受信系４と、信号処理系５と、シーケンサ６と、中央処理装置（CPU）７と、操作部８とを備えてなる。
【００１３】
静磁場発生磁気回路１は、被検体９の周りにその体軸方向または体軸と直行する方向に均一な静磁場を発生させるものであり、被検体９の周りのある広がりを持った空間に配置される、永久磁石方式、常電導方式、あるいは超電導方式の磁場発生手段を含む。
【００１４】
傾斜磁場発生系２は、X,Y,Zの三軸方向に巻かれた傾斜磁場コイル１０と、それぞれのコイルを駆動する傾斜磁場電源１１とから構成され、後述のシーケンサ６からの命令にしたがって、それぞれのコイルの傾斜磁場電源１１を駆動することにより、X,Y,Zの三軸方向の傾斜磁場Gs,Gp,Gfを被検体９に印加する。この傾斜磁場の加え方により、被検体９のスライス面を設定することができる。
【００１５】
送信系３は、後述のシーケンサ６から送出される高周波磁場パルスにより被検体９の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせるために高周波信号を照射するものであり、高周波発振器１２、変調器１３、高周波増幅器１４、送信側高周波コイル１５から構成される。高周波発振器１２から出力される高周波パルスを高周波増幅器１４で増幅した後に、被検体９に近接配置された受信側高周波コイル１６に供給することにより電磁波が被検体９に照射される。
【００１６】
受信系４は、被検体９の生体組織の原子核の核磁気共鳴により放出されるエコー信号（NMR信号）を検出するものであり、受信側高周波コイル１６、増幅器１７、直交位相検波器１８、A/D変換器１９から構成される。送信側高周波コイル１５から照射された電磁波に対する被検体９からの応答電磁波（NMR信号）は、被検体９に近接配置された受信側高周波コイル１６で検出され、増幅器１７及び直交位相検波器１８を経由してA/D変換器に入力され、そこでディジタル量に変換され、さらにシーケンサ６からの命令に従うタイミングで直交位相検波器１８によりサンプリングされた二系列の収集データとして信号処理系５に送られる。
【００１７】
信号処理系５は、受信系４で検出したエコー信号を用いて画像再構成のための演算を行い画像表示するものであり、エコー信号についてのフーリエ変換、補正係数計算、画像再構成等の処理及び後述のシーケンサ６の制御を行うCPU７と、経時的な画像解析処理及び計測のためのプログラムや、該プログラムの実行に用いる一定のパラメータなどを記憶するROM（読み出し専用メモリ）２０と、先行の計測で得られた計測パラメータ、受信系４で検出したエコー信号、関心領域設定に用いる画像、関心領域設定のためのパラメータなどの一時保管、記憶のためのRAM（随時書き込み読み出しメモリ）２１と、CPU７で再構成された画像データを記録するデータ格納部としての光磁気ディスク２２及び磁気ディスク２３と、これらの光磁気ディスク２２及び磁気ディスク２３から読み出した画像データを映像化し、断層像として表示するディスプレイ２４とから構成される。
【００１８】
シーケンサ６は、被検体９の生体組織を構成する原子の原子核に核磁気共鳴を起こさせる高周波磁場パルスを、所定のパルスシーケンスで繰り返し印加する動作を実行するためのものであり、CPU７の制御化で動作し、被検体９の断層像のデータ収集に必要な種々の命令を送信系３、傾斜磁場発生系２、及び受信系４に送る。また、操作部８は、信号処理系５で行われる処理の制御に必要な情報を入力するものであり、マウス２５、キーボード２６を含む。
【００１９】
次に、図１を参照して、上記のMRI装置により得られた３Ｄデータから不要信号を除去し、血管等の必要な組織のみの投影画像を作成する手順を示す。
【００２０】
先ず、ステップ１０１で取得した３Ｄデータを使用し、複数の異なる投影方向、例えば、A-P方向（身体前後方向）、H-F方向（身体上下方向）、及びR-L方向（身体左右方向）の３軸方向に投影した画像を作成し、ステップ１０２でディスプレイ上に表示し、ステップ１０３で表示された画像を観察しながらオペレータが不要な信号を削除する。
【００２１】
不要信号除去処理効果を確認するため、ステップ１０４で、不要信号の除去されたデータを用いて再び複数の異なる方向への投影画像を作成する。このステップで各投影方向について最大値を有する画素を検索するMIP処理を実行する。従来のMIP処理では、全ての画素を検索対象としているが、ここでは、処理を高速化するため、各投影方向について、最大値検索をn（nは正の整数）画素おきに間引いて行う。このnの値は、例えば、画面上の所定の箇所に数値を入力するかあるいは画面上にスライドバーを表示し、マウスで操作することにより設定することができる。これにより、選択投影処理におけるMIP処理（不要信号除去効果を確認するために行うMIP）を実行する度に、そのMIP処理で使用する間引き幅nを設定できる。
【００２２】
最大値検索を行う画素のR-L方向の位置をｉ（0≦i＜x）、H-F方向の位置をj（0≦j＜y）、A-P方向の位置をk（0≦k＜z）とするとき、R-L方向の最大値検索は次式に従って行われる。
【００２３】
W(j,k)_max = max(W(j,k)[i])
但し、i = 0(n+1), 1(n+1), 2(n+1), 3(n+1)… （式１）
ここで、max(W(j,k)[i])は、データ列W(j,k)[i]の最大値を表す。j,kの全ての組み合わせについて算出されたW(j,k)_maxに対応する画素がR-L方向の選択投影像を構成する。
【００２４】
尚、上記間引き画素数nを１とするとき、即ち１画素置きに最大値検索を行う場合、iが偶数(i=0,2,4,…)である画素は全て最大値検索の対象となるが、iが奇数(i=1,3,5,…)である全ての画素は最大値検索の対象外となる。このため、血管のような細い組織の情報が良好に抽出できない場合もあり得る。この問題に対処するためには、最大値検索を行う画素に隣接する画素を最大値検索の対象から除外するようにして画素を間引くことが好ましい。このような最大値検索は、例えば次式に従って行うことができ、この場合も式１の場合と同様MIP処理の高速化が可能である。
【００２５】
W(j,k)_max = max(W(j,k)[i])
但し、iは、(k+j)/(n+1) の余りをmとするとき、
i = 0(n+1)+m, 1(n+1)+m, 2(n+1)+m, 3(n+1)+m… （式２）
式２に従った最大値検索の対象となる画素配列パターンの例を、n=2の場合について図３に示す。最大値検索を行う画素がｎ画素置きに配列されるのであれば、どのような配列パターンでも同じ処理高速化の効果が得られる。
【００２６】
ステップ１０４で上記の間引き処理後にMIP処理を行い、投影画像を作成した後に、ステップ１０５でディスプレイに不要信号の除去された画像を表示する。ステップ１０６でオペレータは、例えば、除去すべき不要信号がまだ存在すると判断した場合あるいは誤って必要な信号を除去してしまったと判断した場合にはステップ１０３に戻り再び不要信号除去処理を行う。また、この効果が充分であると判断した場合にはステップ１０７で不要信号の除去された領域を３Ｄデータに反映させる。
【００２７】
ステップ１０８でオペレータは、処理を継続するか終了するかを最終的に判断し、継続する場合にはステップ１０３に戻り、終了する場合には所望の投影方向の画像を作成する。
【００２８】
上記実施形態では、最大検索の対象となる各画素の座標位置を計算により求めているが、予めそれらのの位置パターンをテーブルとして用意しておくこともできる。なお、本実施形態においては、３ＤデータとしてMRI装置の画像データを用いたが、ＣＴあるいは超音波等の画像を用いることもできる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、各投影方向において、最大値検索を予め抽出された画素のみに行うので、選択投影画像を高速に形成でき、不要信号除去処理にようする時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による選択投影の手順を示すフローチャートである。
【図２】本発明方法が適用されるＭＲＩ装置のブロック図である。
【図３】最大値検索の対象となる画素の配列パターンを説明する図である。
【符号の説明】
１静磁場発生磁気回路
２傾斜磁場発生系
３送信系
４受信系
５信号処理系
６シーケンス
７ CPU
８操作部
９被検体
１０傾斜磁場コイル

Claims

３次元に配列された画素で構成される３次元画像の投影すべき方向にそれぞれ伸びる各画素列から所定の条件を満たす値を有する画素を画素列毎に検索するステップと、検索された画素から投影画像を形成するステップとを含み、前記画素を検索するステップにおいて、検索の対象とする画素を画素列中の一部の画素とし、且つ、検索対象画素位置を隣接する画素列の間でずらすことを特徴とする画像処理方法。
請求項１において、間引き画素数ｎを設定するステップを含み、画素列中の画素をｎ画素置きに間引いて検索対象画素とすることを特徴とする画像処理方法。
３次元に配列された画素で構成される被検体の３次元画像を得る手段と、該３次元画像の投影すべき方向に伸びる各画素列から所定の条件を満たす値を有する画素を画素列毎に検索する手段と、検索された画素から投影画像を形成する手段とを備え、前記検索手段は、画素列中の一部の画素を検索対象画素とし、且つ、検索対象画素位置を隣接する画素列の間でずらすことを特徴とする画像処理装置。
請求項３において、間引き画素数ｎを設定する手段を含み、画素列中の画素をｎ画素置きに間引いて検索対象画素とすることを特徴とする画像処理装置。
３次元画像データに基づいての複数方向から見た投影画像を作成してディスプレイに表示する第１ステップと、
前記ディスプレイに表示された投影画像に基づいてオペレータが不要画素信号を除去する第２ステップと、
前記第２ステップで不要画素信号が除去された３次元画像データに基づいて、検索対象画素位置を隣接する画素列の間でずらすようにして、複数方向に伸びる各画素列の中から所定の条件を満たす画素値を有する画素を画素列毎に画素を間引いて検索し、
前記検索された画素に基づいて投影画像を作成してディスプレイに表示する第３ステップと、
前記ディスプレイに表示された投影画像に基づいてオペレータが不要画素信号の除去が十分か否か判断する第４ステップと、
前記第４ステップの判断で不要画素信号の除去が不十分な場合あるいは誤って必要な信号を除去した場合は、前記第２ステップに戻って前記第２乃至前記第４ステップを繰返し、
前記第４ステップの判断で不要画素信号の除去が十分な場合は、不用画素信号の除去領域を前記３次元画像データに反映する第５ステップと、
前記第５ステップで不用画素信号が除去された前記３次元画像データに基づいて任意の方向から見た投影画像を生成する第６ステップと、を有する画像処理方法。
請求項５に記載の画像処理方法において、
前記第３ステップは、各画素列中の画素値が最大値の画素を検索して最大値投影画像を作成することを特徴とする画像処理方法。