JP4638316B2 - 放射線撮影装置ならびに画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、放射線撮影装置、画像処理装置および画像処理方法に関し、特に、被検体へ放射線を照射し、その被検体を透過した放射線を検出するスキャンを実施することによって得られる投影データに基づいて、その被検体の体軸方向に並ぶ複数の異なる位置に対応するように画像再構成された被検体についての複数の画像を、画像処理する放射線撮影装置，画像処理装置および画像処理方法に関する。

Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置などの放射線撮影装置は、被検体の周囲からＸ線などの放射線を照射し、その被検体を透過した放射線を検出するスキャンを実施する。そして、このスキャンの実施によって得られる被検体の投影データに基づいて、被検体の断層についてのスライス画像を画像再構成する（たとえば、特許文献１参照）。このような放射線撮影装置は、医療用途や産業用途などの広範な用途で利用されている。

特開２００４−１７３７５６号公報

放射線撮影装置は、たとえば、被検体の体軸方向を中心にして被検体の周囲を回転するようにＸ線管とＸ線検出器とを移動させることによってスキャンを実施する。そして、そのスキャンにより得られた投影データに基づいて、被検体のスライス画像を、その被検体の体軸方向において連続的に並ぶ複数の異なる位置に対応するように、複数、再構成し生成する。そして、この体軸方向に並ぶ複数のスライス画像に対してコンボリューション処理などのフィルタリング処理を実施して、この複数のスライス画像の体軸方向における空間分解能を向上させている。

たとえば、体軸方向ｚを法線とするｘｙ面に複数の画素が沿うように画像再構成されたスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）については、以下の数式（１）に示すように、体軸方向ｚに連続的に並ぶ複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ＋ｉ）（ここで、ｉ＝ｚ_ｓ，・・・，０，・・・，ｚ_ｅ）を、重み関数ｗ（ｉ）によってコンボリューション処理することによって、処理後のスライス画像Ｉ_ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を画像再構成する。そして、この処理後のスライス画像Ｉ_ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を、表示画面に表示する。

しかしながら、上記のようにして体軸方向の空間分解能を向上させる場合においては、各画像にノイズが増えると共に、密度分解能が低下して、画像品質が低下する不具合が発生する場合があった。たとえば、体軸方向に並ぶ複数の画像において、被検体内の血管や組織などの形状部分によって画像特徴量やパターンが変化する領域以外の画像領域に、上記の不具合が発生していた。

したがって、本発明の目的は、画像にノイズが増えることを防止する共に、密度分解能を向上させて、画像品質を向上可能な放射線撮影装置，画像処理装置および画像処理方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の放射線撮影装置は、被検体へ放射線を照射し、前記被検体を透過した前記放射線を検出するスキャンを実施することによって得られる投影データに基づいて、前記被検体についての画像を、前記被検体の体軸方向に並ぶ複数の異なる位置に対応するように、複数、画像再構成する画像再構成部と、前記画像再構成部によって画像再構成された前記複数の画像において、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向にて認識される画像特徴量が変化する領域を検出する画像特徴量変化検出部と、前記画像再構成部によって画像再構成された前記複数の画像に対して、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向におけるフィルタリング処理を実施するフィルタリング処理部とを有し、前記フィルタリング処理部は、前記画像再構成部によって画像再構成された前記複数の画像にて前記画像特徴量変化検出部によって画像特徴量の変化が検出された領域と、前記画像特徴量の変化が検出されない領域とにおいて、互いに異なるフィルタリング処理を実施する。

上記目的を達成するため、本発明の画像処理装置は、被検体へ放射線を照射し、前記被検体を透過した前記放射線を検出するスキャンを実施することによって得られる投影データに基づいて、前記被検体の体軸方向に並ぶ複数の異なる位置に対応するように画像再構成された前記被検体についての複数の画像を、画像処理する画像処理装置であって、前記複数の画像において、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向にて認識される画像特徴量が変化する領域を検出する画像特徴量変化検出部と、前記複数の画像に対して、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向におけるフィルタリング処理を実施するフィルタリング処理部とを有し、前記フィルタリング処理部は、前記複数の画像にて前記画像特徴量変化検出部によって画像特徴量の変化が検出された領域と、前記画像特徴量の変化が検出されない領域とにおいて、互いに異なるフィルタリング処理を実施する。

上記目的を達成するため、本発明の画像処理方法は、被検体へ放射線を照射し、前記被検体を透過した前記放射線を検出するスキャンを実施することによって得られる投影データに基づいて、前記被検体の体軸方向に並ぶ複数の異なる位置に対応するように画像再構成された前記被検体についての複数の画像を、画像処理する画像処理方法であって、前記複数の画像において、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向にて認識される画像特徴量が変化する領域を検出する第１ステップと、前記複数の画像に対して、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向におけるフィルタリング処理を実施する第２ステップとを有し、前記第２ステップにおいては、前記複数の画像にて前記画像特徴量の変化が検出された領域と、前記画像特徴量の変化が検出されない領域とにおいて、互いに異なるフィルタリング処理を実施する。

本発明によれば、画像にノイズが増えることを防止する共に、密度分解能を向上させて、画像品質を向上可能な放射線撮影装置，画像処理装置および画像処理方法を提供することができる。

本発明にかかる実施形態について説明する。

図１は、本発明にかかる実施形態のＸ線ＣＴ装置１についての全体構成を示すブロック図であり、図２は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１における要部を示す構成図である。

図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ２と、操作コンソール３と、被検体搬送部４とを有する。Ｘ線ＣＴ装置１は、被検体にＸ線を照射し、その被検体を透過したＸ線を検出するスキャンを実施することによって得られる投影データに基づいて、その被検体についての画像を、被検体の体軸方向に並ぶ複数の異なる位置に対応するように、複数、画像再構成する

走査ガントリ２について説明する。

走査ガントリ２は、図１に示すように、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出器２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６と回転部２７とガントリコントローラ２８とを有し、操作コンソール３からの制御信号ＣＴＬ３０ａに基づいて、被検体搬送部４により撮影空間２９に移動された被検体をＸ線でスキャンして、その被検体の投影データを得る。具体的には、走査ガントリ２においては、図２に示すように、被検体が搬入される撮影空間２９を挟むように、Ｘ線管２０とＸ線検出器２３とが配置されている。そして、コリメータ２２が、Ｘ線管２０から撮影空間２９の被検体へ照射されるＸ線を成形するように配置されている。そして、走査ガントリ２は、被検体の体軸方向ｚを中心にして、Ｘ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出器２３とを被検体の周囲で旋回させる。これにより、走査ガントリ２は、被検体の周囲における複数のビュー方向からＸ線管２０がＸ線を照射し、Ｘ線管２０から被検体を透過するＸ線をＸ線検出器２３が検出するスキャンを実施して、投影データを得る。走査ガントリ２の各部について、順次、説明する。

Ｘ線管２０は、たとえば、回転陽極型であり、Ｘ線を被検体に照射する。Ｘ線管２０は、図２に示すように、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５１に基づいて、所定強度のＸ線を被検体の撮影領域にコリメータ２２を介して照射する。Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２によって、たとえば、コーン状に成形され、Ｘ線検出器２３に照射される。そして、Ｘ線管２０は、被検体の周囲のビュー方向からＸ線を被検体に照射するために、被検体の体軸方向ｚを中心に回転部２７によって被検体の周囲を回転移動する。つまり、Ｘ線管２０は、被検体搬送部４が被検体を撮影空間２９に移動する方向に沿った軸を中心にして、被検体の周囲を旋回する。

Ｘ線管移動部２１は、図２に示すように、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５２に基づいて、Ｘ線管２０の放射中心を、走査ガントリ２における撮影空間２９内の被検体の体軸方向ｚに移動させる。

コリメータ２２は、図２に示すように、Ｘ線管２０とＸ線検出器２３との間に配置されている。コリメータ２２は、たとえば、Ｘ線が透過しない遮蔽板を含み、チャネル方向ｉと列方向ｊとにそれぞれ２枚ずつ、遮蔽板が設けられている。コリメータ２２は、コリメータコントローラ２６からの制御信号ＣＴＬ２６１に基づいて、各方向に設けられた２枚の遮蔽板を独立して移動させて、Ｘ線管２０から照射されたＸ線をそれぞれの方向において遮ってコーン状に成形することにより、Ｘ線の照射範囲を調整する。つまり、コリメータ２２は、Ｘ線管２０から照射されたＸ線が通過する開口の大きさを可変することにより、Ｘ線の照射範囲を調整する。

Ｘ線検出器２３は、Ｘ線管２０から照射され、撮影空間２９の被検体を透過するＸ線を検出して、被検体の投影データを生成する。Ｘ線検出器２３は、Ｘ線管２０と共に、回転部２７によって被検体の周囲を回転する。そして、被検体の周囲からＸ線管２０により照射され、被検体を透過したＸ線を検出して投影データを生成する。

図２に示すように、Ｘ線検出器２３は、いわゆる多列Ｘ線検出器であり、たとえば、Ｘ線管２０が撮影空間２９の被検体の周囲を回転部２７により回転する回転方向に沿ったチャネル方向ｉと、Ｘ線管２０が回転部２７によって回転する際に中心軸となる回転軸方向に沿った列方向ｊとに検出素子２３ａが２次元マトリクス状に２次元的に配列されている。たとえば、Ｘ線検出器２３は、検出素子２３ａがチャネル方向ｉに１０００個程度配列され、列方向ｊに３２から６４個程度配列されている。また、Ｘ線検出器２３は、２次元的に配列された複数の検出素子２３ａによって、凹状に湾曲した検出面が形成されている。または、平面型Ｘ線検出器または平面型Ｘ線検出器を複数組み合わせた検出器でもよい。

Ｘ線検出器２３を構成する検出素子２３ａは、たとえば、固体検出器として構成されており、Ｘ線を光に変換するシンチレータ（図示なし）と、シンチレータが変換した光を電荷に変換するフォトダイオード（図示なし）とを有する。なお、検出素子２３ａは、これに限定されるものではなく、たとえば、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体検出素子、あるいはキセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型の検出素子であって良い。また、平面型Ｘ線エリア検出器であるフラットパネルを用いたＸ線ＣＴ装置であってもよい。

データ収集部２４は、Ｘ線検出器２３からの投影データを収集するために設けられている。データ収集部２４は、Ｘ線検出器２３のそれぞれの検出素子２３ａが検出したＸ線による投影データを収集して、操作コンソール３に出力する。図２に示すように、データ収集部２４は、選択・加算切換回路（ＭＵＸ，ＡＤＤ）２４１とアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２４２とを有する。選択・加算切換回路２４１は、Ｘ線検出器２３の検出素子２３ａによる投影データを、中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０３に応じて選択し、あるいは組み合わせを変えて足し合わせ、その結果をアナログ−デジタル変換器２４２に出力する。アナログ−デジタル変換器２４２は、選択・加算切換回路２４１において選択あるいは任意の組み合わせで足し合わされた投影データをアナログ信号からデジタル信号に変換して中央処理装置３０に出力する。

Ｘ線コントローラ２５は、図２に示すように、中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０１に応じて、Ｘ線管２０に制御信号ＣＴＬ２５１を出力し、Ｘ線の照射を制御する。Ｘ線コントローラ２５は、たとえば、Ｘ線管２０の管電流や照射時間などを制御する。また、Ｘ線コントローラ２５は、中央処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０１に応じて、Ｘ線管移動部２２１に対し制御信号ＣＴＬ２５２を出力し、Ｘ線管２０の放射中心を体軸方向ｚに移動するように制御する。

コリメータコントローラ２６は、図２に示すように、中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０２に応じてコリメータ２２に制御信号ＣＴＬ２６１を出力し、Ｘ線管２０から被検体へ照射されたＸ線を成形するように、コリメータ２２を制御する。

回転部２７は、図１に示すように、円筒形状であり、中心部分に撮影空間２９が形成されている。回転部２７は、ガントリコントローラ２８からの制御信号ＣＴＬ２８に応じて、たとえば、モーター（図示なし）を駆動し、撮影空間２９内における被検体の体軸方向ｚを中心にして回転する。回転部２７は、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出器２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６とが搭載されており、各部を支持している。そして、回転部２７は、スリップリング（図示なし）を介して、各部に電力を供給する。また、回転部２７は、各部を被検体の周囲に回転移動させ、撮影空間２９に搬入される被検体と各部との位置関係を回転方向にて相対的に変化させる。

ガントリコントローラ２８は、図１および図２に示すように、操作コンソール３の中央処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０４に基づいて、回転部２７に制御信号ＣＴＬ２８を出力し、回転部２７が回転するように制御する。

操作コンソール３について説明する。

操作コンソール３は、図１に示すように、中央処理装置３０と、入力装置４１と、表示装置５１と、記憶装置６１とを有する。

操作コンソール３における中央処理装置３０は、オペレータにより入力装置４１に入力される指令に基づいて、種々の処理を実施する。中央処理装置３０は、コンピュータと、このコンピュータを種々の手段として機能させるプログラムとを含む。

図３は、中央処理装置３０の構成を示すブロック図である。

中央処理装置３０は、図３に示すように、制御部３０１と、スキャン条件設定部３０２と、画像再構成部３０３と、画像処理部３０４とを有する。各部は、コンピュータを種々の手段として機能させるプログラムを含む。

制御部３０１は、Ｘ線ＣＴ装置１の各部を制御するために設けられている。制御部３０１は、オペレータにより入力装置４１に入力された指令に基づいて各部を制御する。たとえば、制御部３０１は、オペレータにより入力装置４１に入力された指令に基づいてスキャン条件設定部３０２が設定したスキャン条件に対応するように、各部を制御してスキャンを実施する。具体的には、制御部３０１は、被検体搬送部４に制御信号ＣＴＬ３０ｂを出力し、被検体搬送部４に被検体を撮影空間２９へ搬送させて移動させる。そして、制御部３０１は、ガントリコントローラ２８に制御信号ＣＴＬ３０４を出力して、走査ガントリ２の回転部２７を回転させる。そして、制御部３０１は、Ｘ線管２０からＸ線の照射するように、制御信号ＣＴＬ３０１をＸ線コントローラ２５に出力する。そして、制御部３０１は、制御信号ＣＴＬ３０２をコリメータコントローラ２６に出力し、コリメータ２２を制御してＸ線を成形する。また、制御部３０１は、制御信号ＣＴＬ３０３をデータ収集部２４に出力し、Ｘ線検出器２３の検出素子２３ａが得る投影データを収集するように制御する。

スキャン条件設定部３０２は、オペレータにより入力装置４１に入力されたスキャンパラメータに基づいて、スキャンの実施において各部を動作させるスキャン条件を設定する。スキャン条件設定部３０２は、たとえば、スキャン条件をヘリカルスキャン方式に対応するように設定する。具体的には、スキャン条件設定部３０２は、スライス位置、スライス厚、スキャン開始位置、スキャン終了位置、スキャンピッチ、Ｘ線ビーム幅、管電流値などに対応するように、各部を動作させるスキャン条件を設定する。そして、スキャン条件設定部３０２は、その設定したスキャン条件についてのデータを制御部３０１に出力して、各部を制御させる。

画像再構成部３０３は、Ｘ線管２０が被検体へＸ線を照射し、その被検体を透過したＸ線をＸ線検出器２３が検出するスキャンの実施によってデータ収集部２４が収集した投影データに基づいて、被検体のスライスについてのスライス画像を再構成する。本実施形態においては、画像再構成部３０３は、フィルタ処理逆投影法などの画像再構成法によって、被検体のスライス画像を、その被検体の体軸方向ｚに並ぶ複数の異なる位置に対応するように複数画像再構成する。たとえば、画像再構成部３０３は、被検体の体軸方向ｚを法線とするｘｙ面に複数の画素が沿った２次元のスライス画像を、体軸方向ｚにおいて連続的に所定の間隔で並ぶように複数画像再構成する。

画像処理部３０４は、画像再構成部３０３によって再構成されたスライス画像を画像処理する。

図４は、画像処理部３０４の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、画像処理部３０４は、画像特徴量変化検出部３４１と、フィルタリング処理部３４２とを有する。

画像特徴量変化検出部３４１は、画像再構成部３０３によって画像再構成された複数のスライス画像において、体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向にて認識される画像特徴量が変化する領域を検出する。本実施形態においては、画像特徴量変化検出部３４１は、画像再構成部３０３によって体軸方向ｚに沿って画像再構成された複数のスライス画像において、体軸方向ｚにて認識される画像特徴量としてのパターンが変化する領域を検出する。具体的には、画像特徴量変化検出部３４１は、体軸方向ｚに並ぶ複数のスライス画像において、被検体内の血管や組織などの形状部分によって各スライス画像のパターンが変化する領域を検出する。たとえば、画像特徴量変化検出部３４１は、各スライス画像においてパターン認識処理をラベリング処理などによって実施した後に、各スライス画像において認識されたパターンの領域の画素値を比較し、各スライス画像において体軸方向ｚで認識されるパターンが変化する領域を検出する。

フィルタリング処理部３４２は、画像再構成部３０３によって画像再構成された複数のスライス画像に対して、体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向におけるフィルタリング処理を実施する。本実施形態においては、フィルタリング処理部３４２は、画像再構成部３０３によって画像再構成された複数のスライス画像に対して、体軸方向におけるフィルタリング処理を実施する。ここでは、画像再構成部３０３によって体軸方向ｚに沿って画像再構成された複数のスライス画像において、画像特徴量変化検出部３４１によってパターンの変化が検出された領域と、そのパターンの変化が検出されない領域とにおいて、互いに異なるフィルタリング処理を実施する。本実施形態においては、フィルタリング処理部３４２は、複数のスライス画像にて画像特徴量変化検出部３４１によってパターンの変化が検出された領域に対しては、体軸方向ｚにおけるコンボリューション処理をフィルタリング処理として実施する。一方で、複数のスライス画像にて画像特徴量変化検出部３４１によってパターンの変化が検出されない領域に対しては、体軸方向ｚにおけるコンボリューション処理を実施せずに、そのままの画素値を出力する処理を実施する。

操作コンソール３の入力装置４１は、たとえば、キーボードやマウスなどにより構成されている。入力装置４１は、オペレータの入力操作に基づいて、スキャンパラメータや被検体情報などの各種情報や指令を中央処理装置３０に入力する。たとえば、本スキャン条件を設定する際においては、入力装置４１は、そのスキャンパラメータとして、スキャン開始位置、スキャン終了位置、スキャンピッチ、Ｘ線ビーム幅、管電流値、スライス厚についてのデータをオペレータからの指令に基づいて入力する。

操作コンソール３の表示装置５１は、たとえば、ＣＲＴを含み、中央処理装置３０からの指令に基づき、表示面に画像を表示する。本実施形態において、表示装置５１は、たとえば、画像処理部３０４のフィルタリング処理部３４２によって体軸方向ｚにおけるフィルタリング処理が実施された複数のスライス画像を表示画面に表示する。

操作コンソール３の記憶装置６１は、メモリにより構成されており、各種データを記憶している。記憶装置６１は、その記憶されたデータが必要に応じて中央処理装置３０によってアクセスされる。

被検体搬送部４について説明する。

被検体搬送部４は、撮影空間２９の内部と外部との間で被検体を搬送する。

図５は、被検体搬送部４の構成を示す斜視図である。

図５に示すように、被検体搬送部４は、テーブル部４０１と、テーブル移動部４０２とを有する。

被検体搬送部４のテーブル部４０１は、被検体が載置される載置面が形成されており、その載置面で被検体を支持する。たとえば、被検体は、仰向けになるようにテーブルに寝かされて、被検体搬送部４のテーブル部４０１に支持される。

被検体搬送部４のテーブル移動部４０２は、被検体の体軸方向ｚに沿った水平方向Ｈにテーブル部４０１を移動させる水平移動部４０２ａと、水平方向Ｈに対して垂直な鉛直方向Ｖにテーブル部４０１を移動させる垂直移動部４０２ｂとを有し、中央処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０ｂに基づいて、撮影空間２９の内部に被検体を搬入するように、テーブル部４０１を移動させる。

本実施形態のＸ線ＣＴ装置１の動作について説明する。

図６は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１の動作を示すフロー図である。

まず、図６に示すように、スライス画像を画像再構成する（Ｓ１１）。

図７は、本実施形態において画像再構成されるスライス画像を示す図である。

本実施形態においては、図７に示すように、被検体のスライスについてのスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）を、被検体の体軸方向ｚを法線とするｘｙ面に複数の画素が沿った２次元画像であって、被検体の体軸方向ｚに並ぶ複数の異なる位置に対応するように、画像再構成部３０３が複数画像再構成する。ここでは、Ｘ線管２０が被検体へＸ線を照射し、その被検体を透過したＸ線をＸ線検出器２３が検出するスキャンの実施によってデータ収集部２４が収集した投影データに基づいて、この複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）を、体軸方向ｚにおいて連続的に所定の間隔ｇで並ぶように、画像再構成部３０３が画像再構成する。たとえば、ヘリカルスキャン方式によるスキャンの実施によって得られる投影データに基づいて、複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）を画像再構成する。

つぎに、図６に示すように、体軸方向におけるスライス画像のパターン変化の検出を実施する（Ｓ２１）。

ここでは、画像再構成部３０３によって体軸方向ｚに沿って画像再構成された複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）において、体軸方向ｚにて認識されるパターンＰの変化を、画像特徴量変化検出部３４１が検出する。本実施形態においては、体軸方向ｚに並ぶ複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）において、被検体内の血管や組織などの形状部分によって各スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）のパターンＰが変化するパターン変化領域Ａｚを検出する。

図８は、本実施形態において、複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）の間でのパターンＰの変化を検出する様子を示す図である。図８においては、図７に示した複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）を、ｘｙ面を正面にして体軸方向ｚの複数の位置ｚ１，ｚ２，ｚ３に順次並べるように示している。図８においては、図８（ａ）が体軸方向ｚの第１位置ｚ１に対応するように画像再構成された第１のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ１）を示しており、図８（ｂ）が体軸方向ｚにおいて、第１位置ｚ１と第３位置ｚ３とに挟まれる第２位置ｚ２に対応するように画像再構成された第２のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ２）を示しており、図８（ｃ）が体軸方向ｚの第３位置ｚ３に対応するように画像再構成された第３のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ３）を示している。

本実施形態においては、たとえば、図８に示すように、第１スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ１），第２スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ２），第３スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ３）のそれぞれにおいてパターンＰを認識する処理を実施する。その後、第１スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ１），第２スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ２），第３スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ３）において認識された各パターンＰの領域の画素値を画像特徴量変化検出部３４１が比較して、体軸方向ｚで認識されるパターンＰの変化を検出する。ここでは、図８に示すように、第１スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ１），第２スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ２），第３スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ３）との間において、第２スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ２）の中央付近の黒色のパターンＰの領域の画素値が異なっているため、このパターンＰの領域を、体軸方向ｚにおけるパターン変化領域Ａｚとして画像特徴量変化検出部３４１が検出する。

つぎに、図６に示すように、体軸方向についてのフィルタリング処理を実施する（Ｓ３１）。

ここでは、画像再構成部３０３によって体軸方向ｚに沿って画像再構成された複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）において、画像特徴量変化検出部３４１によってパターンの変化が検出されたパターン変化領域Ａｚに対して、フィルタリング処理部３４２が体軸方向ｚにおけるコンボリューション処理をフィルタリング処理として実施する。

本実施形態においては、以下の数式（２）に示すように、体軸方向ｚに連続的に並ぶ複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ＋ｉ）（ここで、ｉ＝ｚ_ｓ，・・・，０，・・・，ｚ_ｅ）を重み関数ｗ（ｉ）によってコンボリューション処理することを、画像特徴量変化検出部３４１によってパターンの変化が検出されたパターン変化領域Ａｚについてフィルタリング処理部３４２が実施し、処理後のスライス画像Ｉ_ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）を画像再構成する。たとえば、図８に示すように、第１スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ１），第２スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ２），第３スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ３）との間において、画像特徴量変化検出部３４１により検出されたパターン変化領域Ａｚを、コンボリューション処理によって画素値を置換する。

図９は、本実施形態において、複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）と、フィルタリング関数Ｗ（ｉ）との関係を示す図である。図９においては、図９（ａ）は、複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）を示し、横軸が体軸方向ｚの位置であって、縦軸がｙ方向の位置を示している。そして、図９（ｂ）は、フィルタリング関数Ｗ（ｉ）を示し、横軸が体軸方向ｚの位置であって、縦軸が加重係数の値を示している。

図９に示すように、体軸方向ｚにおいて線形であって処理対象を強調するフィルタリング関数Ｗ（ｉ）を用いて、フィルタリング処理部３４２がコンボリューション処理を実施する。

一方で、第１スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ１），第２スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ２），第３スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ３）との間において、画像特徴量変化検出部３４１によりパターン変化領域Ａｚとして認識されなかった他の領域については、上記のコンボリューション処理を実施せずに、画素値をそのまま保持させる処理を実施する。このようにして、フィルタリング処理を実施し、そのフィルタリング処理されたスライス画像を、表示装置５１が表示画面に表示する。

以上のように、本実施形態においては、被検体へＸ線管２０がＸ線を照射し、その被検体を透過したＸ線をＸ線検出器２３が検出するスキャンを実施し、そのスキャンの実施によって得られる投影データに基づいて、画像再構成部３０３が複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）を、被検体の体軸方向ｚに並ぶ複数の異なる位置に対応するように再構成して生成する。そして、その画像再構成部３０３によって画像再構成された複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）において、体軸方向ｚにて認識されるパターンが変化するパターン変化領域Ａｚを画像特徴量変化検出部３４１が検出する。また、画像再構成部３０３によって画像再構成された複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）に対して、体軸方向ｚにおけるフィルタリング処理をフィルタリング処理部３４２が実施する。ここでは、フィルタリング処理部３４２は、複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）にて画像特徴量変化検出部３４１が検出したパターン変化領域Ａｚと、そのパターン変化領域Ａｚ以外の領域とにおいて、互いに異なる種類のフィルタリング処理を実施する。本実施形態においては、フィルタリング処理部３４２は、パターン変化領域Ａｚに対して、体軸方向ｚにおけるコンボリューション処理をフィルタリング処理として実施する。一方で、パターン変化領域Ａｚ以外の領域に対しては、体軸方向ｚにおけるコンボリューション処理を実施せずに、そのままの画素値を出力する処理を実施する。このため、本実施形態は、各スライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）において体軸方向ｚの空間分解能を向上させると共に、ノイズの増加の防止、および、密度分解能低下の防止ができるため、画像品質を向上させることができる。

なお、上記の実施形態において、Ｘ線ＣＴ装置１は、本発明の放射線撮影装置に相当する。また、上記の実施形態において、Ｘ線管２０は、本発明の照射部に相当する。また、上記の実施形態において、Ｘ線検出器２３は、本発明の検出部に相当する。また、上記の実施形態において、回転部２７は、本発明の回転部に相当する。また、上記の実施形態において、表示装置５１は、本発明の表示部に相当する。また、上記の実施形態において、画像再構成部３０３は、本発明の画像再構成部に相当する。また、上記の実施形態において、画像処理部３０４は、本発明の画像処理装置に相当する。また、上記の実施形態において、画像特徴量変化検出部３４１は、本発明の画像特徴量変化検出部に相当する。また、上記の実施形態において、フィルタリング処理部３４２は、本発明のフィルタリング処理部に相当する。

また、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。

たとえば、上記の実施形態において、フィルタリング処理部３４２は、画像特徴量変化検出部３４１によってパターンの変化が検出された領域に対して、体軸方向におけるエッジ強調処理をフィルタリング処理として実施すると共に、パターンの変化が検出されない領域に対して、体軸方向におけるスムージング処理をフィルタリング処理として実施するように構成されていてもよい。

また、たとえば、上記の実施形態において、画像再構成部３０３によって体軸方向ｚに沿って画像再構成された複数のスライス画像のそれぞれについて、体軸方向ｚを法線とする面におけるパターンの変化を画像特徴量変化検出部３４１が検出した後に、その複数のスライス画像において画像特徴量変化検出部３４１によってパターンの変化が検出された領域について、フィルタリング処理部３４２が、体軸方向ｚを法線とする面に沿うようにフィルタリング処理を実施してもよい。このような場合には。たとえば、体軸方向ｚを法線とする面に沿ったコンボリューション処理を、フィルタリング処理部３４２がフィルタリング処理として実施する。

また、たとえば、上記の実施形態においては、２次元画像を処理対象とする場合について示したが、これに限定されない。たとえば、ｘｙ平面と、そのｘｙ平面に垂直なｚ軸方向とに複数の画素が配列された３次元画像について適用することができる。また、その他に、複数の２次元画像が時間軸に沿ってリアルタイムに順次画像再構成されたリアルタイム２次元画像や、複数の３次元画像が時間軸に沿ってリアルタイムに順次画像再構成されたリアルタイム３次元画像に適用することができる。このような場合には、たとえば、体軸方向や時間軸方向においてウェーブレット変換などの周波数処理を実施する。

また、たとえば、上記の実施形態においては、スキャンの際に放射線としてＸ線を用いている例について説明しているが、これに限定されない。たとえば、たとえば、ガンマ線等の放射線を用いても良い。

図１は、本発明にかかる実施形態において、Ｘ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック図である。 図２は、本発明にかかる実施形態において、Ｘ線ＣＴ装置１の要部を示す構成図である。 図３は、本発明にかかる実施形態において、中央処理装置３０の構成を示すブロック図である。 図４は、本発明にかかる実施形態において、画像処理部３０４の構成を示すブロック図である。 図５は、本発明にかかる実施形態において、被検体搬送部４の構成を示す斜視図である。 図６は、本発明にかかる実施形態において、Ｘ線ＣＴ装置１の動作を示すフロー図である。 図７は、本発明にかかる実施形態において画像再構成されるスライス画像を示す図である。 図８は、本発明にかかる実施形態において、複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）の間でのパターンＰの変化を検出する様子を示す図である。 図９は、本発明にかかる実施形態において、複数のスライス画像Ｉ（ｘ，ｙ，ｚ）と、フィルタリング関数Ｗ（ｉ）との関係を示す図である。

符号の説明

１…Ｘ線ＣＴ装置（放射線撮影装置）、
２…走査ガントリ、
３…操作コンソール、
４…被検体搬送部、
２０…Ｘ線管（照射部）、
２１…Ｘ線管移動部、
２２…コリメータ、
２３…Ｘ線検出器（検出部）、
２３ａ…検出素子、
２４…データ収集部、
２４１…選択・加算切換回路、
２４２…アナログ−デジタル変換器、
２５…Ｘ線コントローラ、
２６…コリメータコントローラ、
２７…回転部（回転部）、
２８…ガントリコントローラ、
２９…撮影空間、
３０…中央処理装置、
４１…入力装置、
５１…表示装置（表示部）、
６１…記憶装置、
３０１…制御部、
３０２…スキャン条件設定部、
３０３…画像再構成部（画像再構成部）、
３０４…画像処理部（画像処理装置）
３４１…画像特徴量変化検出部（画像特徴量変化検出部）
３４２…フィルタリング処理部（フィルタリング処理部）
４０１…テーブル部、
４０２…テーブル移動部

Claims (14)

1. 被検体へ放射線を照射し、前記被検体を透過した前記放射線を検出するスキャンを実施することによって得られる投影データに基づいて、前記被検体についての画像を、前記被検体の体軸方向に並ぶ複数の異なる位置に対応するように、複数、画像再構成する画像再構成部と、
   前記画像再構成部によって画像再構成された前記複数の画像において、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向にて認識される画像特徴量が変化する領域を検出する画像特徴量変化検出部と、
   前記画像再構成部によって画像再構成された前記複数の画像に対して、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向におけるフィルタリング処理を実施するフィルタリング処理部と
   を有し、
   前記フィルタリング処理部は、前記画像再構成部によって画像再構成された前記複数の画像にて前記画像特徴量変化検出部によって画像特徴量の変化が検出された領域と、前記画像特徴量の変化が検出されない領域とにおいて、互いに異なるフィルタリング処理を実施する
   放射線撮影装置。
2. 前記画像特徴量変化検出部は、前記画像再構成部によって画像再構成された前記複数の画像において、前記体軸方向にて認識される画像特徴量が変化する領域を検出し、
   前記フィルタリング処理部は、前記画像再構成部によって画像再構成された前記複数の画像に対して、前記体軸方向におけるフィルタリング処理を実施する
   請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 前記画像特徴量変化検出部は、前記画像特徴量として、パターンが変化する領域を検出する
   請求項１または２に記載の放射線撮影装置。
4. 前記フィルタリング処理部は、前記画像再構成部によって画像再構成された前記複数の画像にて前記画像特徴量変化検出部によって画像特徴量の変化が検出された領域に対して、前記体軸方向におけるコンボリューション処理を前記フィルタリング処理として実施する
   請求項１から３のいずれかに記載の放射線撮影装置。
5. 前記フィルタリング処理部によって前記フィルタリング処理が実施された前記複数の画像を表示する表示部
   を有する
   請求項１から４のいずれかに記載の放射線撮影装置。
6. 前記被検体に放射線を照射する照射部と、
   前記照射部から照射され、前記被検体を透過した前記放射線を検出する検出部と、
   前記被検体の体軸方向を中心にして前記被検体の周囲を回転するように前記照射部と前記検出部とを移動させることによって、前記スキャンを実施する回転部と
   を有する
   請求項１から５のいずれかに記載の放射線撮影装置。
7. 被検体へ放射線を照射し、前記被検体を透過した前記放射線を検出するスキャンを実施することによって得られる投影データに基づいて、前記被検体の体軸方向に並ぶ複数の異なる位置に対応するように画像再構成された前記被検体についての複数の画像を、画像処理する画像処理装置であって、
   前記複数の画像において、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向にて認識される画像特徴量が変化する領域を検出する画像特徴量変化検出部と、
   前記複数の画像に対して、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向におけるフィルタリング処理を実施するフィルタリング処理部と
   を有し、
   前記フィルタリング処理部は、前記複数の画像にて前記画像特徴量変化検出部によって画像特徴量の変化が検出された領域と、前記画像特徴量の変化が検出されない領域とにおいて、互いに異なるフィルタリング処理を実施する
   画像処理装置。
8. 前記画像特徴量変化検出部は、前記画像再構成部によって画像再構成された前記複数の画像において、前記体軸方向にて認識される画像特徴量が変化する領域を検出し、
   前記フィルタリング処理部は、前記画像再構成部によって画像再構成された前記複数の画像に対して、前記体軸方向におけるフィルタリング処理を実施する
   請求項７に記載の画像処理装置。
9. 前記画像特徴量変化検出部は、前記画像特徴量として、パターンが変化する領域を検出する
   請求項７または８に記載の画像処理装置。
10. 前記フィルタリング処理部は、前記複数の画像にて前記画像特徴量変化検出部によって画像特徴量の変化が検出された領域に対して、前記体軸方向におけるコンボリューション処理を前記フィルタリング処理として実施する
    請求項７から９のいずれかに記載の画像処理装置。
11. 被検体へ放射線を照射し、前記被検体を透過した前記放射線を検出するスキャンを実施することによって得られる投影データに基づいて、前記被検体の体軸方向に並ぶ複数の異なる位置に対応するように画像再構成された前記被検体についての複数の画像を、画像処理する画像処理方法であって、
    前記複数の画像において、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向にて認識される画像特徴量が変化する領域を検出する第１ステップと、
    前記複数の画像に対して、前記体軸方向を垂線とするｘｙ平面に対して平行でない方向におけるフィルタリング処理を実施する第２ステップと
    を有し、
    前記第２ステップにおいては、前記複数の画像にて前記画像特徴量の変化が検出された領域と、前記画像特徴量の変化が検出されない領域とにおいて、互いに異なるフィルタリング処理を実施する
    画像処理方法。
12. 前記第１ステップにおいては、前記画像再構成された前記複数の画像において、前記体軸方向にて認識される画像特徴量が変化する領域を検出し、
    前記第２ステップにおいては、前記画像再構成された前記複数の画像に対して、前記体軸方向におけるフィルタリング処理を実施する
    請求項１１に記載の画像処理方法。
13. 前記第１ステップにおいては、前記画像特徴量として、パターンが変化する領域を検出する
    請求項１１または１２に記載の画像処理方法。
14. 前記第２ステップにおいては、前記複数の画像にて前記画像特徴量の変化が検出された領域に対して、前記体軸方向におけるコンボリューション処理を前記フィルタリング処理として実施する
    請求項１１から１３のいずれかに記載の画像処理方法。
    

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