JP4752468B2 - 断面像再構成装置およびそれを用いたx線撮影装置 - Google Patents
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すなわち、請求項1に記載の発明は、被検体に対して撮影角度を変えてX線を照射することで得られた複数の撮影像に基づいて断面像を再構成する断面像再構成装置において、前記複数の撮影像は、被検体の撮像部位の全体が投影されている完全撮影像のほかに、被検体の撮像部位の一部のみが投影されている不完全撮影像を含むものであって、少なくとも前記不完全撮影像からはみ出した撮像部位が投影される推定撮影像を、前記複数の撮影像から抽出される撮像部位の2次元輪郭情報の全部に基づいて作成する推定手段と、前記完全撮影像と、前記不完全撮影像及び前記推定撮影像とに基づいて再構成処理を行い、断面像を作成する再構成処理手段と、を備え、前記推定手段は、前記撮影像における撮像部位の2次元輪郭情報を抽出する抽出手段と、前記抽出手段から得られる2次元輪郭情報を抽出輪郭情報とし、この抽出輪郭情報の全部に基づいて、被検体の撮像部位の3次元輪郭情報を推定する3次元輪郭推定手段と、前記3次元輪郭情報によって切り出される空間内のCT値を設定し、被検体モデルを生成するCT値設定手段と、前記被検体モデルに基づいて、前記推定撮影像を作成する第1推定撮影像作成手段と、を備え、前記3次元輪郭推定手段は、被検体の撮像部位の断面形状に対応した2次元モデルを前記撮影像のサイノグラムの境界にフィッティングさせ、フィッティングされた2次元モデルをフィット曲線として、このフィット曲線に基づいて前記不完全撮影像からはみ出した撮像部位の2次元輪郭情報を推定することで前記3次元輪郭情報を得ることを特徴とするものである。
また、これによれば、3次元輪郭推定手段が3次元輪郭情報を求め、CT値設定手段がその内部のCT値を設定することで、被検体モデルを好適に生成することができる。また、第1推定撮影像作成手段は生成された被検体モデルに基づいて好適に推定撮影像を作成することができる。
また、抽出輪郭情報及び不完全撮影像からはみ出した撮像部位の2次元輪郭情報は、撮像部位の3次元輪郭情報に対応しているので、これによれば、3次元輪郭情報を適切に得ることができる。
また、これによれば、不完全撮影像からはみ出した撮像部位の2次元輪郭情報を精度よく推定できるので、これと対応する3次元輪郭情報も精度よく推定することができる。
また、これによれば、3次元輪郭推定手段が3次元輪郭情報を求め、CT値設定手段がその内部のCT値を設定することで、被検体モデルを好適に生成することができる。また、第1推定撮影像作成手段は生成された被検体モデルに基づいて好適に推定撮影像を作成することができる。
また、これによっても、3次元輪郭情報を精度よく推定することができる。
また、これによれば、2次元輪郭情報推定手段が推定輪郭情報を求め、第2推定撮影像作成手段がこの推定輪郭情報による領域内に所定の算出値を与えることで、好適に推定撮影像を作成することができる。
また、撮影像のサイノグラムの境界は、撮影像における2次元輪郭情報に相当する。よって、このような境界にフィッティングされたモデル関数によって補完することによって、精度のよい推定輪郭情報を得ることができる。
図1は、実施例1に係るX線撮影装置を示す全体構成図である。このX線撮影装置は、被検体Mを撮影する撮像系1と、この撮像系1から得られた撮影像を処理して断面像を作成する断面像再構成装置5と、生成された断面像を表示するモニタ7とに大きく分けられる。
撮像系移動制御部16の制御に従い、支持部15はC字状アーム14を回転させる。C字状アーム14の両端に保持されるX線管12とFPD13は、互いに対向した状態で、回転軸RAの周りを移動する。X線制御部17とFPD駆動部18とは、それぞれ撮像系移動制御部16と連携してそれぞれX線管12とFPD13とを制御する。これにより、被検体Mを各撮影角度から撮影する。
撮影像収集部21は、FPD13から出力されたX線検出信号を撮影像として収集する。収集される撮影像には、撮像部位mの全体が投影されている完全撮影像のほかに、撮像部位mの一部のみが投影されている不完全撮影像も含まれている。
抽出部31は、撮影像収集部21に収集された撮影像について、撮像部位mの2次元輪郭情報を抽出する。撮影像において、被検体Mを透過しないX線を検出した領域は検出値が高く、透過したX線を検出する領域は検出値が低い。よって、被検体Mの撮像部位mの2次元輪郭情報は撮影像の濃淡(輝度)差に基づいて抽出される。以下では、抽出部31から得られた2次元輪郭情報を特に抽出輪郭情報と記載する。
3次元輪郭情報推定部33は、抽出輪郭情報に基づいて、撮像部位mの3次元輪郭情報を推定する。以下では、抽出境界Bを用いて具体的に説明するが、抽出境界Bと抽出輪郭情報はデータ上同じであり、以下の処理も抽出輪郭情報に基づいて行われることには変わりがない。
CT値設定部35は、推定された3次元輪郭情報によって特定される外形内部のCT値を設定する。本実施例では、外形内部に一律に水のCT値に相当する値を設定する。これにより、内部のCT値が設定された3次元輪郭情報である被検体モデルが作成される。
第1推定撮影像作成手段は、作成された被検体モデルが投影されたと仮想して算出される推定投影像を作成する。推定投影像の画像情報は、被検体モデルのX線透過長とCT値に基づいて算出される。図8に、推定撮影像をサイノグラムの形式で模式的に示す。図8において、画像情報として被検体モデルが投影されている領域Icを明示する。また、この推定撮影像は計算によって求められるので、撮影像には投影されなかった撮像部位mについても推定することができる。なお、推定投影像の輪郭は、上述した補完境界BCとなる。
合成部25は、推定撮影像のうち、不完全投影像からはみ出た撮像部位mに相当するものが投影されている領域を、不完全撮影像に加えて合成撮影像を得る。図9は、得られた合成撮影像をサイノグラムの形式で模式的に示す。
完全撮影像と、合成部25が作成した合成撮影像とに基づいて、所定の再構成処理を行って断面像を作成する。再構成処理部27による再構成処理としては、例えば適当な再構成関数を用いて畳み込み積分を行うと共に、畳み込み積分結果を逆投影する処理が挙げられる。
断面像記憶部29は、再構成処理部27から得られた断面像を記憶する。そして、オペレータの指示等に基づいて、適宜モニタ7に出力する。モニタ7は、断面像を表示する。
なお、実施例2は、装置構成と実施例1と同じであり、3次元輪郭情報推定部33とCT値設定部35の処理内容が異なる。図2に示すステップS4、S5について詳述し、その他は説明を省略する。なお、その他のステップS1〜S3、S6〜S9は実施例1と同じである。なお、3次元輪郭情報推定部33の処理の関係上、被検体Mの撮像部位mは、背骨を含むものとする。
3次元輪郭情報推定部33は、まず、抽出輪郭情報に基づいて被検体Mの撮像部位mに接して入射するX線のラインLXを特定する。
実施例2では、CT値設定部35は、3次元輪郭情報によって特定される外形内部のCT値を、人体のCT値分布に応じて設定する。なお、人体のCT値分布は統計的に得られたものであってもよいし、被検体MのCT値分布を実際に計測して得られたものであってもよい。
被検体Mを各撮影角度から撮影し(ステップT1)、収集された(ステップT2)撮影画像について、撮像部位mの2次元輪郭情報を抽出する(ステップT3)。ここで、抽出部31から得られた2次元輪郭情報を抽出輪郭情報とし、撮影像のサイノグラムの境界Bを抽出境界Bとする。
2次元輪郭情報推定部41は、抽出輪郭情報に基づいて、不完全撮影像からはみ出した撮像部位mの2次元輪郭情報を推定する。この処理については、実施例1の3次元輪郭情報推定部33と同様である。すなわち、撮像部位mの断面形状に対応する楕円形の2次元モデルEを、抽出境界Bを用いてフィッティングする。そして、フィッティングされた2次元モデルEであるフィット曲線に基づいて推定境界BFを抽出境界Bに補完することで、不完全撮影像からはみ出した撮像部位mの2次元輪郭情報を推定する。なお、2次元輪郭情報推定部41は3次元輪郭情報までは取得せず、この点で実施例1の3次元輪郭情報推定部33と異なる。以下では、2次元輪郭情報推定部41から得られた2次元輪郭情報を推定輪郭情報とする。
第2推定撮影像作成部43は、推定輪郭情報で区画される内側領域に所定の算出値を画像情報として与えて、推定撮影像を作成する。本実施例では、不完全撮影像に投影された撮像部位mの領域の画像情報を算出値としている。ここで、推定輪郭情報の内側領域に近接する、不完全撮影像の領域の画像情報であることが好ましい。
推定撮影像を不完全撮影像に加えて合成撮影像を作成し(ステップT6)、この合成撮影像と完全撮影像とに基づいて所定の再構成処理を行って断面像を作成する(ステップT7)。得られた断面像は断面像記憶部29に記憶され、適宜モニタ7に出力される(ステップ8)。
5 …断面像再構成装置
12 …X線管
13 …フラットパネル型X線検出器(FPD)
14 …C字状アーム
15 …支持部
23 …推定部
25 …合成部
27 …再構成処理部
31 …抽出部
33 …3次元輪郭情報推定部
35 …CT値設定部
37 …第1推定撮影像作成部
41 …2次元輪郭情報推定部
43 …第2推定撮影像作成部
M …被検体
m …撮像部位
RA …回転軸
B …撮影像のサイノグラムの境界(抽出境界)
E …2次元モデル
LX …ライン
H …包絡線
J …背骨
SA …対称軸
Claims (9)
- 被検体に対して撮影角度を変えてX線を照射することで得られた複数の撮影像に基づいて断面像を再構成する断面像再構成装置において、前記複数の撮影像は、被検体の撮像部位の全体が投影されている完全撮影像のほかに、被検体の撮像部位の一部のみが投影されている不完全撮影像を含むものであって、少なくとも前記不完全撮影像からはみ出した撮像部位が投影される推定撮影像を、前記複数の撮影像から抽出される撮像部位の2次元輪郭情報の全部に基づいて作成する推定手段と、前記完全撮影像と、前記不完全撮影像及び前記推定撮影像とに基づいて再構成処理を行い、断面像を作成する再構成処理手段と、を備え、
前記推定手段は、
前記撮影像における撮像部位の2次元輪郭情報を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段から得られる2次元輪郭情報を抽出輪郭情報とし、この抽出輪郭情報の全部に基づいて、被検体の撮像部位の3次元輪郭情報を推定する3次元輪郭推定手段と、
前記3次元輪郭情報によって切り出される空間内のCT値を設定し、被検体モデルを生成するCT値設定手段と、
前記被検体モデルに基づいて、前記推定撮影像を作成する第1推定撮影像作成手段と、
を備え、
前記3次元輪郭推定手段は、被検体の撮像部位の断面形状に対応した2次元モデルを前記撮影像のサイノグラムの境界にフィッティングさせ、フィッティングされた2次元モデルをフィット曲線として、このフィット曲線に基づいて前記不完全撮影像からはみ出した撮像部位の2次元輪郭情報を推定することで前記3次元輪郭情報を得ることを特徴とする断面像再構成装置。 - 請求項1に記載の断面像再構成装置において、
前記2次元モデルは楕円形であることを特徴とする断面像再構成装置。 - 被検体に対して撮影角度を変えてX線を照射することで得られた複数の撮影像に基づいて断面像を再構成する断面像再構成装置において、前記複数の撮影像は、被検体の撮像部位の全体が投影されている完全撮影像のほかに、被検体の撮像部位の一部のみが投影されている不完全撮影像を含むものであって、少なくとも前記不完全撮影像からはみ出した撮像部位が投影される推定撮影像を、前記複数の撮影像から抽出される撮像部位の2次元輪郭情報の全部に基づいて作成する推定手段と、前記完全撮影像と、前記不完全撮影像及び前記推定撮影像とに基づいて再構成処理を行い、断面像を作成する再構成処理手段と、を備え、
前記推定手段は、
前記撮影像における撮像部位の2次元輪郭情報を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段から得られる2次元輪郭情報を抽出輪郭情報とし、この抽出輪郭情報の全部に基づいて、被検体の撮像部位の3次元輪郭情報を推定する3次元輪郭推定手段と、
前記3次元輪郭情報によって切り出される空間内のCT値を設定し、被検体モデルを生成するCT値設定手段と、
前記被検体モデルに基づいて、前記推定撮影像を作成する第1推定撮影像作成手段と、
を備え、
被検体の撮像部位には背骨が含まれており、
前記3次元輪郭推定手段は、前記抽出輪郭情報に基づいて被検体の撮像部位と接したX線のライン群を特定して、前記ライン群の包絡線を取得し、かつ、前記撮影像に基づいて、前記包絡線に対する被検体の背骨の位置を中心点として算出し、前記中心点を通る軸を対称軸として前記包絡線を折り返した曲線によって前記包絡線が途切れている部分を補完し、補完して得られた補完包絡線を被検体の撮像部位の断面形状とみなして、前記3次元輪郭情報を求めることを特徴とする断面像再構成装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の断面像再構成装置において、
前記CT値設定手段は、前記空間内のCT値を一律に水のCT値に相当する値に設定することを特徴とする断面像再構成装置。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の断面像再構成装置において、
前記CT値設定手段は、前記空間内のCT値を人体のCT値分布に応じて設定することを特徴とする断面像再構成装置。 - 被検体に対して撮影角度を変えてX線を照射することで得られた複数の撮影像に基づいて断面像を再構成する断面像再構成装置において、前記複数の撮影像は、被検体の撮像部位の全体が投影されている完全撮影像のほかに、被検体の撮像部位の一部のみが投影されている不完全撮影像を含むものであって、少なくとも前記不完全撮影像からはみ出した撮像部位が投影される推定撮影像を、前記複数の撮影像から抽出される撮像部位の2次元輪郭情報の全部に基づいて作成する推定手段と、前記完全撮影像と、前記不完全撮影像及び前記推定撮影像とに基づいて再構成処理を行い、断面像を作成する再構成処理手段と、を備え、
前記推定手段は、
前記撮影像における撮像部位の2次元輪郭情報を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段から得られる2次元輪郭情報を抽出輪郭情報とし、この抽出輪郭情報の全部に基づいて、前記不完全撮影像からはみ出した撮像部位の2次元輪郭情報を推定する2次元輪郭推定手段と、
前記2次元輪郭推定手段から得られる2次元輪郭情報を推定輪郭情報とし、この推定輪郭情報で区切られる領域内に所定の算出値を与えて、推定撮影像を作成する第2推定撮影像作成手段と、
を備え、
前記2次元輪郭情報推定手段は、被検体の撮像部位の断面形状に対応した2次元モデルを前記撮影像のサイノグラムの境界にフィッティングさせ、フィッティングされた2次元モデルをフィット曲線として、このフィット曲線に基づいて前記推定輪郭情報を得ることを特徴とする断面像再構成装置。 - 請求項6に記載の断面像再構成装置において、
前記所定の算出値は、前記不完全撮影像からはみ出した撮像部位に相当する部分が投影されている完全撮影像の画像情報に基づいて求められることを特徴とする断面像再構成装置。 - 請求項6に記載の断面像再構成装置において、
前記所定の算出値は、前記不完全撮影像に投影された撮像部位の画像情報に基づいて求められることを特徴とする断面像再構成装置。 - 請求項1から請求項8のいずれかに記載の断面像再構成装置と、
X線を被検体に照射するX線照射手段と、
被検体を透過したX線を検出するX線検出手段と、
前記X線照射手段および前記X線検出手段とを互いに連動して移動させる移動手段と、
を備えるX線撮影装置であって、
前記断面像再構成装置は、前記X線検出手段によって得られた撮影像を再構成することを特徴とするX線撮影装置。
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