JP5283882B2 - X-ray diagnostic apparatus, image processing apparatus, and filter coefficient calculation program used for image reconstruction processing - Google Patents
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Description
本発明は、X線断層画像生成において用いられる画像再構成処理に用いられるフィルタ係数の算出プログラムに関する。 The present invention relates to a filter coefficient calculation program used for image reconstruction processing used in X-ray tomographic image generation.
近年、X線診断装置等を用いたデジタル断層撮影の結像処理方法として、様々な方法が提案されている(例えば、非特許文献1参照)。その代表的なものに、図15に示すようなfiltered backprojection(FBP)法と呼ばれるものがある。このFBP法は、複数の方向から撮影したX線画像に対数演算などの処理を施した複数の画像にフィルタを適用し、それらをバックプロジェクションすることで多断層の結像画像を得るものである。フィルタとしては、例えばShepp-Logan filter(図15の式参照)と呼ばれるフィルタなどが知られている。FBP法は、多方向から撮影した全てのX線画像に同じフィルタ係数を適用し、さらに1枚の画像の中の位置によっても係数を変えることなく同じフィルタを適用することが特徴である。filtered backprojection法は本来、完全再構成が可能なCTスキャナーのための再構成法であり、完全再構成が不可能なデジタル断層撮影においては適切な結像処理方法ではない。しかしながら、処理時間が短いという特徴があるためfiltered backprojection法をデジタル断層撮影に適用する多くの研究報告がある。 In recent years, various methods have been proposed as an imaging processing method for digital tomography using an X-ray diagnostic apparatus or the like (see, for example, Non-Patent Document 1). A typical example is called a filtered backprojection (FBP) method as shown in FIG. In the FBP method, a filter is applied to a plurality of images obtained by performing processing such as logarithmic calculation on an X-ray image taken from a plurality of directions, and a multi-tomographic image is obtained by back projecting them. . As a filter, for example, a filter called a Shepp-Logan filter (see the equation in FIG. 15) is known. The FBP method is characterized in that the same filter coefficient is applied to all X-ray images taken from multiple directions, and the same filter is applied without changing the coefficient depending on the position in one image. The filtered backprojection method is originally a reconstruction method for a CT scanner capable of complete reconstruction, and is not an appropriate imaging processing method in digital tomography where complete reconstruction is impossible. However, due to the short processing time, there are many research reports applying the filtered backprojection method to digital tomography.
また、デジタル断層撮影への適用において高い画質が得られる結像処理方法がいくつか提案されている。例えば、Maximum Likelihood algorithm(ML法)と呼ばれる反復的結像処理方法とfiltered backprojection法を比較した結果が報告されている(例えば、非特許文献2参照)。この報告では、ML法はfiltered backprojectionよりも画質が良いが、filtered backprojection法の処理時間が15分以下であるのに対し、ML法の処理時間は3時間以上であったことが示されている。さらに、例えばmatrix inversion tomosynthesisと呼ばれる結像処理方法が知られており(例えば、特許文献1参照)、この手法によれば、filtered backprojection法より高い画質が得られることが報告されている(例えば、非特許文献3参照)。
臨床の現場において検査のためにX線断層画像を生成する場合、異常の有無や状態を読影できるだけの画質が提供されることが必須である。また、処理時間が短かく例えば数分以内で検査画像が提供できることは、実務上は画質が良いことと同程度に重要である。 When an X-ray tomographic image is generated for examination at a clinical site, it is essential to provide an image quality sufficient to interpret the presence or absence and state of an abnormality. In addition, the fact that an inspection image can be provided in a short processing time, for example, within a few minutes, is as important as good image quality in practice.
しかしながら、上述した様に、従来のfiltered backprojection法は処理時間が短いが画質が劣るという問題がある。また、他の画質の良い結像処理法は多くの処理時間がかかり、実用に耐えないという問題がある。 However, as described above, the conventional filtered backprojection method has a problem that the processing time is short but the image quality is inferior. Another imaging processing method with good image quality takes a lot of processing time and has a problem that it cannot be put into practical use.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、デジタル断層撮影において、画質の良い結像画像を高速で生成し表示することができるX線診断装置または画像処理装置、X線診断装置等における結像処理に用いられるフィルタ係数の算出プログラムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in digital tomography, an X-ray diagnostic apparatus, an image processing apparatus, an X-ray diagnostic apparatus, or the like that can generate and display a high-quality formed image at high speed. An object of the present invention is to provide a filter coefficient calculation program used for image formation processing.
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。 In order to achieve the above object, the present invention takes the following measures.
一実施形態に係る画像処理装置は、所定のスキャン軌道に沿ってX線管を移動させながら被検体に対しX線を曝射し取得されたフレーム毎のX線画像と、スキャン軌道毎、X線画像のフレーム毎、検出器の画素位置毎に異なるフィルタ係数とを記憶する記憶ユニットと、前記所定のスキャン軌道、前記X線画像のフレーム、前記検出器の画素位置の組み合わせに基づいて各X線画像の画素毎のフィルタ係数を決定し、決定されたフィルタ係数を用いて前記フレーム毎のX線画像にフィルタ処理を実行するフィルタ処理ユニットと、フィルタ処理後の前記フレーム毎のX線画像を用いて、断層像を生成する断層像生成ユニットと、を具備し、前記記憶ユニットが記憶するフィルタ係数は、スキャン軌道、X線画像のフレーム、検出器の画素位置の組み合わせ毎に等価ボケ関数を二次元画像として計算し、前記等価ボケ関数の逆畳み込み関数を計算し、前記逆畳み込み関数を用いて、スキャン軌道、X線画像のフレーム、検出器の画素位置の組み合わせ毎に決定されたものであること、を特徴とするものである。
一実施形態に係るX線診断装置は、所定のスキャン軌道に沿ってX線管を移動させながら被検体に対しX線を曝射し、検出器の検出面に入射したX線を検出する撮影ユニットと、検出された前記X線に基づいて、フレーム毎のX線画像を生成する画像生成ユニットと、スキャン軌道毎、X線画像のフレーム毎、検出器の画素位置毎に異なるフィルタ係数を記憶する記憶ユニットと、前記所定のスキャン軌道、前記X線画像のフレーム、前記検出器の画素位置の組み合わせに基づいて各X線画像の画素毎のフィルタ係数を決定し、決定されたフィルタ係数を用いて前記フレーム毎のX線画像にフィルタ処理を実行するフィルタ処理ユニットと、フィルタ処理後の前記フレーム毎のX線画像を用いて、断層像を生成する断層像生成ユニットと、を具備し、前記記憶ユニットが記憶するフィルタ係数は、スキャン軌道、X線画像のフレーム、検出器の画素位置の組み合わせ毎に等価ボケ関数を二次元画像として計算し、前記等価ボケ関数の逆畳み込み関数を計算し、前記逆畳み込み関数を用いて、スキャン軌道、X線画像のフレーム、検出器の画素位置の組み合わせ毎に決定されたものであること、を特徴とするものである。
一実施形態に係るフィルタ係数の算出プログラムは、X線診断装置におけるディジタル断層撮影の再構成処理に用いられるものであって、コンピュータに、スキャン軌道毎、X線画像のフレーム毎、検出器の画素位置の組み合わせ毎に等価ボケ関数を二次元画像として計算させる機能と、前記等価ボケ関数の逆畳み込み関数を計算させる機能と、前記逆畳み込み関数を用いて、スキャン軌道、X線画像のフレーム、検出器の画素位置の組み合わせ毎のフィルタ係数を計算させる機能と、を実現させるものである。
他の実施形態に係るフィルタ係数の算出プログラムは、X線診断装置におけるディジタル断層撮影の再構成処理に用いられるものであって、コンピュータに、逆投影、投影、逆投影、投影の二重積分を実行することにより、等価ボケ関数を計算させる機能と、前記等価ボケ関数の逆畳み込み関数を計算させる機能と、前記逆畳み込み関数を用いて、スキャン軌道、X線画像のフレーム、各X線画像上の画素位置の組み合わせ毎のフィルタ係数を計算させる機能と、を実現させるものである。
An image processing apparatus according to an embodiment includes an X-ray image for each frame acquired by exposing an X-ray to a subject while moving an X-ray tube along a predetermined scan trajectory, A storage unit that stores different filter coefficients for each frame of the line image and each pixel position of the detector, and each X based on a combination of the predetermined scan trajectory, the frame of the X-ray image, and the pixel position of the detector A filter processing unit that determines a filter coefficient for each pixel of the line image and performs a filtering process on the X-ray image for each frame using the determined filter coefficient, and an X-ray image for each frame after the filtering process used, provided the tomographic image generator unit for generating a tomographic image, the filter coefficients the memory unit stores the scan track, the frame of the X-ray image, a pixel position of the detector For each combination, an equivalent blur function is calculated as a two-dimensional image, a deconvolution function of the equivalent blur function is calculated, and a combination of a scan trajectory, an X-ray image frame, and a detector pixel position is calculated using the deconvolution function. It is determined for each .
An X-ray diagnostic apparatus according to an embodiment is an imaging in which X-rays are exposed to a subject while moving an X-ray tube along a predetermined scan trajectory, and X-rays incident on a detection surface of a detector are detected. A unit, an image generation unit that generates an X-ray image for each frame based on the detected X-rays, and a different filter coefficient for each scan trajectory, each frame of the X-ray image, and each pixel position of the detector Determining a filter coefficient for each pixel of each X-ray image based on a combination of the storage unit, the predetermined scan trajectory, the frame of the X-ray image, and the pixel position of the detector, and using the determined filter coefficient A filter processing unit that performs a filtering process on the X-ray image for each frame, and a tomographic image generation unit that generates a tomographic image using the X-ray image for each frame after the filtering process. And Bei, filter coefficients said storage unit stores a scan trajectory, and calculates the frame of the X-ray image, an equivalent blurring function for each combination of pixel positions of the detector as a two-dimensional image, deconvolution function of the equivalent blurring function And is determined for each combination of scan trajectory, X-ray image frame, and detector pixel position using the deconvolution function .
A filter coefficient calculation program according to an embodiment is used for digital tomography reconstruction processing in an X-ray diagnostic apparatus, and the computer stores each scan trajectory, each frame of an X-ray image, and each pixel of a detector. A function for calculating an equivalent blur function as a two-dimensional image for each combination of positions, a function for calculating a deconvolution function of the equivalent blur function, a scan trajectory, a frame of an X-ray image, and detection using the deconvolution function And a function of calculating a filter coefficient for each combination of pixel positions of the unit.
A filter coefficient calculation program according to another embodiment is used for reconstruction processing of digital tomography in an X-ray diagnostic apparatus, and performs back projection, projection, back projection, and double integration of projection on a computer. A function for calculating an equivalent blur function, a function for calculating a deconvolution function of the equivalent blur function, and a scan trajectory, an X-ray image frame, and an X-ray image on each X-ray image using the deconvolution function. And a function of calculating filter coefficients for each combination of pixel positions.
以上本発明によれば、デジタル断層撮影において、画質の良い結像画像を高速で生成し表示することができるX線診断装置、画像処理装置及びX線診断装置等における結像処理に用いられるフィルタ係数の算出プログラムを実現することができる。 As described above, according to the present invention, in digital tomography, an X-ray diagnostic apparatus, an image processing apparatus, and an X-ray diagnostic apparatus that can generate and display a high-quality formed image at high speed are used. A coefficient calculation program can be realized.
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, components having substantially the same function and configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be given only when necessary.
なお、本実施形態においては、説明を具体的にするため、本発明の技術的思想を乳房撮影用X線診断装置に適用した場合を例とする。しかしながら、乳房撮影用に限定されず、X線を用いたデジタル断層撮影など再構成処理を行うもの(例えば循環器撮影用等のX線診断装置等)であれば、適用することが可能である。 In the present embodiment, for the sake of specific explanation, the case where the technical idea of the present invention is applied to an X-ray diagnostic apparatus for mammography is taken as an example. However, the present invention is not limited to mammography, and can be applied to any apparatus that performs reconstruction processing such as digital tomography using X-rays (for example, an X-ray diagnostic apparatus for cardiovascular imaging or the like). .
図1は、本実施形態に係る乳房撮影用X線診断装置1の外観図を示している。同図に示すように、本乳房撮影用X線診断装置1は、アーム部10、支柱部35から構成されている。アーム部10には、互いに対向して設置されるX線源装置13及び平面検出器20、圧迫板15等が設けられている。また、支柱部35には、表示パネル27a、フットペダル31a、31b、タッチパネル31c等が設けられている。アーム部10は、支柱部35に対し上下移動及び軸36を中心とした回転移動が可能である。このアーム部10を所定の姿勢にし、平面検出器20の検出面、圧迫板15によって乳房を固定することで、例えばトモシンセシス(断層撮影)を行う場合に所望のスキャン軌道によって画像を取得することができる。
FIG. 1 is an external view of a mammography X-ray
図2は、本乳房撮影用X線診断装置1のブロック構成図を示している。同図に示すように、本乳房撮影用X線診断装置1は、X線制御部11、X線源装置13、圧迫板15、圧迫板制御部16、圧迫板駆動部17、平面検出器20、メモリ21、前処理部23、結像処理部24、画像処理部25、D/A変換器26、表示部27、中央制御部30、操作部31、記憶部33を具備している。
FIG. 2 shows a block diagram of the mammography X-ray
X線制御部11は、中央制御部30からの指示に従って、所定強度のX線が所定レートで曝射されるように、X線源装置13を制御する。
The
X線源装置13は、X線管130、X線照射野限定器131を有している。X線管130は、X線を発生する真空管であり、高電圧発生装置からの高電圧により電子を加速させ、ターゲットに衝突させることでX線を発生する。X線照射野限定器131は、X線管130から照射されるX線を所定の形状に成形する。
The
圧迫板15は、平面検出器20の検出面とによって乳房を挟み圧迫することで、撮影時において乳房を平たく薄く固定するためのものである。このように乳房を圧迫して固定(ポジショニング)することで、被写体からの散乱X線を減少させ、乳腺組織の重なりを少なくすることができ、画像コントラストの改善、体動によるノイズ発生等を防止、照射線量の低減等を実現することができる。
The
圧迫板制御部16は、中央制御部30からの指示のもと、圧迫板15の位置決めを行うために、圧迫板駆動部17を制御する。また、圧迫板制御部16は、固定された乳房の圧迫厚(圧迫時の厚さ)を計測し、中央制御部30に送り出す。
The compression
圧迫板駆動部17は、圧迫板制御部16の制御のもと、圧迫板15を駆動する。
The compression
平面検出器20は、シンチレータとフォトダイオードアレイとを有し、被写体を透過したX線を光電膜に当てることで電子正孔を生成し、これを半導体スイッチにおいて蓄積し、電気信号として読み出すことでX線を電気信号に変換して検出するものである。なお、変換方式は、X線から電気信号に変換する直接変換であっても良いし、X線から光を介して電気信号に変換する間接変換であっても良い。
The
メモリ21は、平面検出器20から供給されるデジタル信号を一時的に記憶する。
The
前処理部23は、メモリ21からデジタル信号をフレーム毎に読み出してデジタルX線画像を生成し、前処理(例えば、オフセット補正処理、血管画素補正処理、対数演算処理等)を実行する。なお、この前処理においては、必要に応じてピクセル束ねが実施される場合もある。
The preprocessing
結像処理部24は、中央制御部30による制御のもと、後述するProjection Inversion法による結像処理を実行する。
The
画像処理部25は、フレーム毎のX線画像を用いて、必要に応じてサブトラクション処理等の所定の画像処理を行う。
The
D/A変換器26は、画像処理部23から入力した画像データのデジタル信号列を、アナログ信号列に変換する。
The D /
表示部27は、D/A変換器26から受け取った信号により、トモシンセシスによって得られるデジタル断層画像等のX線画像を表示するCRT、プラズマディスプレイ、液晶ディスプレイ等の他、装置の動作状態を示す表示パネル27aを有する。また、表示部27は、後述するProjection Inversion法による結像処理において、スキャン軌道に関する条件を入力するための画面を表示する。
The
中央制御部30は、画像データの収集に関する制御、及び収集した画像データの画像処理、画像再生処理等に関する制御を行う中央処理装置である。特に、中央制御部30は、後述するProjection Inversion法による結像処理に関する制御を実行する。
The
操作部31は、キーボードや各種スイッチ、マウス、フットペダル31a、31b、タッチパネル31c等を備えた入力装置であり、患者情報(患者ID、検査部位、検査目的等)の入力、圧迫板15の上下移動、撮影指示、パルスレート選択、画像選択、スキャン軌道に関する条件等を入力する際に使用される。
The
記憶部33は、画像処理部23での画像処理前又は処理後の画像データ等を記憶する。また、記憶装置33は、後述するProjection Inversion法による結像処理を実現するための専用プログラムを記憶する。さらに、記憶装置33は、Projection Inversion法による結像処理において用いられるフィルタ係数(すなわち、スキャン軌道毎、画像フレーム毎、画像上の位置毎に決定されるフィルタ係数)を記憶する。
The
(Projection Inversion法による結像処理)
次に、Projection Inversion法(PI法)による結像処理について説明する。この処理は、大きくフィルタ係数計算処理と断層像生成処理とに分類することができる。以下、それぞれの処理について説明する。
(Image formation by Projection Inversion method)
Next, imaging processing by the Projection Inversion method (PI method) will be described. This process can be roughly classified into a filter coefficient calculation process and a tomographic image generation process. Hereinafter, each processing will be described.
[1.断層像生成処理]
図3は、PI法による結像処理の流れを概念的に示した図である。同図に示すように、
断層像生成処理は、スキャン軌道に沿って複数のX線画像を撮影した後、X線画像に前処理、フィルタリングを施しバックプロジェクションを実施して断層像を得る処理である。フィルタリングには、後述するフィルタ係数計算処理により算出されたフィルタ係数が用いられる。このフィルタ係数は、スキャン軌道毎、画像フレーム毎、画像上の位置毎に異なる。従って、撮影に用いたスキャン軌道によって、適切なフィルタ係数を選択するよう構成される。また、一回の撮影で得られた複数のX線画像の各々に対して異なるフィルタ係数が適用されるように、フィルタ係数を選択する構成となっている。さらには、フィルタ係数は、X線画像の検出器画素位置に応じて異なるため、検出器画素位置に応じて異なるフィルタ係数が適用されるよう構成される。
[1. Tomographic image generation processing]
FIG. 3 is a diagram conceptually showing a flow of image forming processing by the PI method. As shown in the figure
The tomographic image generation process is a process of obtaining a tomographic image by capturing a plurality of X-ray images along a scan trajectory, pre-processing and filtering the X-ray image, and performing back projection. For the filtering, a filter coefficient calculated by a filter coefficient calculation process described later is used. This filter coefficient is different for each scan trajectory, each image frame, and each position on the image. Accordingly, an appropriate filter coefficient is selected according to the scan trajectory used for imaging. Further, the filter coefficient is selected so that different filter coefficients are applied to each of a plurality of X-ray images obtained by one imaging. Furthermore, since the filter coefficient varies depending on the detector pixel position of the X-ray image, different filter coefficients are configured to be applied depending on the detector pixel position.
PI法による結像処理の背景理論は、次のようである。すなわち、結像処理の結果得られるボクセルデータをベクトル形式でy、プロジェクション画像をベクトル形式でg、プロジェクション演算を行列形式でWyと表したとき、プロジェクション過程は、次の式(1)の様に書くことができる。
εはX線画像に加わるノイズである。ここで、プロジェクション画像gの各成分は被写体の吸収率分布により減衰したX線量の割合(減衰比)の対数をとったものである。 ε is noise added to the X-ray image. Here, each component of the projection image g is a logarithm of the ratio (attenuation ratio) of the X-ray dose attenuated by the absorption distribution of the subject.
2乗平均推定法(minimum-mean-square-error estimation)によれば、方程式(1)の解は、次の式(2)で得られることが知られている。
gmeasは、撮影により得られたプロジェクション画像、σ2 y、σ2 εはそれぞれボリュームの画素値の標準偏差とプロジェクション画像に含まれるノイズの標準偏差である。ここで、次の式(3)によって定義されるボケ補正プロジェクション画像xを導入する。
すると、式(2)は、次の式(4)で表すことができ、xがわかればバックプロジェクション演算により解を得ることができる。
なお、WTxはxのバックプロジェクション演算を行うことを表す。式(3)より、xは次の式(5)の解である。
この式(5)によって表現される連立一次方程式を解けばxは求められるが、この方程式が大次元であるため、直接法により解くことはできない。しかし、次の式(6)の目的関数を反復法を用いて最小化することで、解を得ることができる。
式(6)を最小化するためには共役勾配法などの最適化手法が用いられる。共役勾配法を用いて式(5)の解を得る場合、Axを計算する処理ルーチンを用意しておけばよく、A、W、WTなどの大次元の行列を保持しなくても、計算を実行できるという特徴がある。 In order to minimize Equation (6), an optimization method such as a conjugate gradient method is used. To obtain the solution of equation (5) using a conjugate gradient method, it is sufficient to prepare a processing routine for calculating the Ax, A, W, without holding the large dimensions of the matrix, such as W T, calculated It can be executed.
共役勾配法により式(5)の解が得られれば(これがボケ補正プロジェクション画像xである)、式(4)によりバックプロジェクションを行って断層像yestを得ることができる。 If the solution of the equation (5) is obtained by the conjugate gradient method (this is the blur correction projection image x), the back projection is performed by the equation (4), and the tomographic image y est can be obtained.
この方法の重要な点の一つは、プロジェクション画像領域でinversionが行われていることである。すなわち、方程式(5)は、右辺、左辺ともプロジェクション領域の画像である。matrix inversion tomosynthesisや他の多くの反復解放は、断層像領域でinversionを行っているのとは対照的である。 One important point of this method is that inversion is performed in the projection image area. That is, equation (5) is an image of the projection area on both the right and left sides. Matrix inversion tomosynthesis and many other repetitive releases are in contrast to inversion in tomographic areas.
式(2)及びこれを変形した式(5)は、デジタル断層撮影法における最適解の方程式であり、これを解く方法が画質の面で最も良い。特に、単純バックプロジェクション法やfiltered backprojection法などと比べ、大きな画質向上がある。しかし、共役勾配法を用いる上記の方法も、数回の反復を実行するため、処理時間が多くかかってしまう。すなわち、上述したすべての方法は、ボケ補正X線画像xを得るために、方程式(5)を直接解いている。そのため、実際にこれを実行するには多くの処理時間がかかるという問題を持っている。 Equation (2) and equation (5) obtained by transforming equation (2) are equations for the optimum solution in digital tomography, and the method of solving this is the best in terms of image quality. In particular, there is a significant improvement in image quality compared with the simple backprojection method and the filtered backprojection method. However, the above method using the conjugate gradient method also requires a lot of processing time because several iterations are executed. That is, all the methods described above directly solve equation (5) in order to obtain the blur corrected X-ray image x. Therefore, there is a problem that it takes a lot of processing time to actually execute this.
しかしながら、方程式(5)は線形方程式であり右辺、左辺ともプロジェクション領域の画像であることを考えると、ボケ補正X線画像xを得るためのフィルタ演算が存在する可能性がある。フィルタ演算であれば方程式を解くよりはるかに高速に処理を実行することが可能となる。本発明者らは、実際、後述する手法によりそのフィルタを導出し、方程式(5)を解くフィルタ演算が存在することを確かめた。また、フィルタ演算により等価な断層像が得られ、さらに、大幅に処理時間を削減できることを確かめた。 However, considering that equation (5) is a linear equation and both the right side and the left side are images of the projection region, there is a possibility that there is a filter operation for obtaining the blur-corrected X-ray image x. Filter operations can be executed much faster than solving equations. The inventors of the present invention derived the filter by a method described later and confirmed that there is a filter operation for solving the equation (5). In addition, it was confirmed that an equivalent tomographic image was obtained by the filter operation and that the processing time could be greatly reduced.
[2.フィルタ係数計算処理]
次に、フィルタ係数計算処理について説明する。この処理では、X線画像撮影時のスキャン軌道(何枚の画像を撮影するか、及び各々の画像をどの焦点位置、検出器位置、検出器向きで撮影するかを表す)に応じて、X線画像に適用する適切なフィルタ係数を算出する。この処理は、X線画像を撮影した後で実施できるが、撮影するスキャン軌道が前もって知られていれば、X線画像の撮影前に実施しておくこともできる。また、撮影に用いられるスキャン軌道が少数の種類であるならば、その少数のスキャン軌道に対するフィルタ係数をあらかじめ算出しておき、撮影後の断層像生成処理には、あらかじめ算出されたフィルタ係数を適用することができる。
[2. Filter coefficient calculation process]
Next, the filter coefficient calculation process will be described. In this process, according to the scan trajectory at the time of X-ray image capturing (representing how many images are to be captured and at which focal position, detector position, and detector orientation each image is captured), An appropriate filter coefficient to be applied to the line image is calculated. This process can be performed after the X-ray image is captured, but can be performed before the X-ray image is captured if the scan trajectory to be captured is known in advance. In addition, if there are a small number of scan trajectories used for imaging, filter coefficients for the small number of scan trajectories are calculated in advance, and the filter coefficients calculated in advance are applied to the tomographic image generation processing after imaging. can do.
フィルタ係数は、スキャン軌道毎に異なるが、さらに、画像フレーム毎(すなわち、焦点位置、及び検出器位置、検出器向き等の条件毎)や同一画像内の画素位置毎(画像内の領域毎)によっても異なる。従って、スキャン軌道毎、画像フレーム毎、画像内の画素位置(又は検出器画素位置)毎に応じて異なるフィルタ係数が計算される。 The filter coefficient differs for each scan trajectory, but further, for each image frame (that is, for each condition such as focus position, detector position, detector orientation, etc.) or for each pixel position in the same image (for each region in the image). It depends on the situation. Accordingly, different filter coefficients are calculated for each scan trajectory, each image frame, and each pixel position (or detector pixel position) in the image.
図4は、PI法による結像処理に用いられるフィルタ係数の計算処理の流れを概念的に示した図である。同図に示すように、ボケ補正X線画像を求めるには、一旦、プロジェクション領域の等価ボケ関数pkを求め、その後、FFTを用いてpkを応答関数とするデコンボリューションフィルタを構成する(逆フィルタ算出)という二つステップを採用する。 FIG. 4 is a diagram conceptually showing a flow of calculation processing of filter coefficients used for image forming processing by the PI method. As shown in the figure, the seek blur correction X-ray image, once calculated the equivalent blurring function p k of the projection area, then, constitutes a deconvolution filter response function p k using FFT ( Two steps called inverse filter calculation are adopted.
[2−1.等価ボケ関数の算出処理]
図5乃至図8は、等価ボケ関数を算出する手順を示した図である。プロジェクション画像のあるフレームのある検出画素hが1で他の画素が全て0である状態を想定する(図5中(1))。以降の処理に等価な積分演算が実行できればよいので、画像セットを作る必要はないが、説明のため、このような画像セットp1を作るものとする。また、この画像を結像領域にバックプロジェクションし、バックプロジェクション画像b1を得る(図5中(2))。
[2-1. Equivalent blur function calculation process]
5 to 8 are diagrams showing a procedure for calculating the equivalent blur function. Assume that a detection pixel h in a certain frame of the projection image is 1 and all other pixels are 0 ((1) in FIG. 5). Since it is sufficient processing performed equivalent integral calculation in the subsequent need not produce an image set, for explanation, it is assumed that making such image set p 1. Further, this image is back-projected to the imaging region to obtain a back-projection image b 1 ((2) in FIG. 5).
次に、バックプロジェクション画像b1を全てのフレームにプロジェクションして、プロジェクション画像p2を得る(図6中(3))。その後、プロジェクション画像p2をバックプロジェクションし、b2を得る(図7中(4))。バックプロジェクション画像b2を画素hが存在するひとつのフレームにプロジェクションする(図8中(5))。このバックプロジェクションにより得られる1枚のプロジェクション画像から、画素hの周辺の画像領域の画像を抜き出したものが等価ボケ関数pkである。 Then projection of the backprojection image b 1 for all frames, obtaining a projection image p 2 (in FIG. 6 (3)). Then, the projection image p 2 and back projection, to obtain a b 2 (in FIG. 7 (4)). The backprojection image b 2 to the projection on one frame pixel h is present (in FIG. 8 (5)). An equivalent blur function pk is obtained by extracting an image of an image region around the pixel h from one projection image obtained by the back projection.
この様なバックプロジェクション−プロジェクション−バックプロジェクション−プロジェクションという演算は、ひとつの2重積分の式で表現することができる。従って、実装上は等価ボケ関数phはこの2重積分を実行することで算出される。 Such a back projection-projection-back projection-projection operation can be expressed by a single double integral formula. Therefore, in terms of implementation, the equivalent blur function ph is calculated by executing this double integration.
等価ボケ関数phの積分式は、上記の逆投影-投影-逆投影-投影の過程をステップごとに追っていくことで得られる。ここではその計算方法のみを示す。
dhはフィルタ中心の座標値、dは検出器上のボケ関数の値を調べたい位置である。上の積分はdについて陽な式にはなっておらず、dはs,tの変数となっている。しかし、数値上は上式で計算することができ、t,sのループ内でdを決定し、その画素へ積分を累積してゆけばよい。 d h is the coordinate value of the filter center, and d is the position where the value of the blur function on the detector is to be examined. The above integration is not an explicit expression for d, and d is a variable of s and t. However, in terms of numerical values, it can be calculated by the above equation, and d may be determined within a loop of t and s, and integration may be accumulated in that pixel.
Lは積分領域の大きさを表すパラメータ(積分領域サイズ)で、およそ被写体の厚さの長さを指定する。t1,t2はtの積分範囲でLを用いて、次の(a3)、(a4)で求められる。
rst,rslはそれぞれプロジェクションk, lでの焦点の座標である。rk(s),rl(s,t)はプロジェクションk, lの投影直線上の座標であり、s,tを用いて次式(a5)、(a6)で表される。
mk(s),ml(s,t)は幾何学的拡大率で、次の(a7)で求められる。
θk,θlは投影直線と検出面のなす角で、次の(a8)で求められる。
wk,wlはプロジェクションk,lでの検出器の法線方向を表すベクトルである。dはプロジェクションkでの焦点とrl(s,t)を結ぶ投影直線と検出面の交点である。幾何学的拡大率mk(s,t)を用いて、次の(a9)の様に容易に計算できる。
[2−2.逆フィルタ算出処理]
まず、最初にベクトルakを求める。akは等価ボケ関数pkに画素hに対応する画素のみに値γ2=σ2 ε/σ2 yを加えたベクトルである。ak、pkともに2次元画像を表すことに注意する。
[2-2. Inverse filter calculation process]
First, a vector ak is obtained first. a k is the vector only added value γ 2 = σ 2 ε / σ 2 y pixels corresponding to the pixel h equivalent blurring function p k. Note that both a k and p k represent two-dimensional images.
ボケ補正プロジェクション画像xのうち、k番目のフレームの画像をxkとし、撮影したプロジェクション画像gmeasのk番目のフレームの画像をgk measとすると、方程式(5)は次の式(8)のように近似的に表される。
式(8)において、akとgk measが既知でxkが未知なのだから、デコンボリューション演算によりxkを求めることができる。デコンボリューション演算は、次の式(9)のようにFFTアルゴリズムを用いて実行される。
なお、F[.]は2次元フーリエ変換をあらわす。ここで求めたい逆フィルタは、次の式(10)によって求められる。
[2−3.PI法での断層像生成処理]
フィルタ係数fを用いれば断層像の生成処理は、式(11)によって表されるフィルタリング、式(4)によって表されるバックプロジェクションの二つのステップで実行される。
If the filter coefficient f is used, the tomographic image generation processing is executed in two steps: filtering represented by Expression (11) and back projection represented by Expression (4).
[2−4.算出したフィルタ係数の特徴]
図9は、あるフレームにおける、ある画素位置でのフィルタ係数を算出し、画像化して示した例である。この様なprojection inversion法で算出したフィルタ係数は、画素位置毎の値を持ち、一般に次のような性質を持つ。
[2-4. Characteristics of calculated filter coefficients]
FIG. 9 shows an example in which a filter coefficient at a certain pixel position in a certain frame is calculated and imaged. The filter coefficient calculated by such a projection inversion method has a value for each pixel position and generally has the following properties.
・中央画素(画素h)において高い値を持つ。 -It has a high value at the center pixel (pixel h).
・中央画素(画素h)から遠い画素では0に近い値となる。 A value close to 0 at a pixel far from the center pixel (pixel h).
・中央画素(画素h)から対向する2方向に負の値を持つ領域が放射状に延びる。 A region having a negative value in two opposite directions from the central pixel (pixel h) extends radially.
なお、対向する2方向とは、図10に示す投影直線(画素hと焦点を結ぶ線)と焦点の移動方向を含む平面と、検出面が交わる線の方向である。図10に示したように、スキャン軌道から等価ボケ関数を計算する方法のためこのようなフィルタ係数が得られる。負の値を持つ領域においては、中央画素に近い点では絶対値が大きな値を持ち、遠い点では0に近い値となる。また、上記の性質は、フィルタ係数の算出に、スキャン軌道を用いて計算した等価ボケ関数を用いることによるものである。逆に上記のような性質を持っていれば、フィルタ係数算出の正確な構成にかかわらず類似の画質を得ることができる。 Note that the two opposing directions are directions of lines where the detection plane intersects with a plane including the projection straight line (line connecting the pixel h and the focal point) and the moving direction of the focal point shown in FIG. As shown in FIG. 10, such a filter coefficient is obtained for the method of calculating the equivalent blur function from the scan trajectory. In a region having a negative value, the absolute value has a large value at a point close to the central pixel, and a value close to 0 at a far point. Further, the above property is due to the use of an equivalent blur function calculated using the scan trajectory for the calculation of the filter coefficient. On the contrary, if it has the above properties, similar image quality can be obtained regardless of the exact configuration of filter coefficient calculation.
[2−5.本乳房撮影用X線診断装置におけるフィルタ係数決定]
以上述べた手法により算出されたフィルタ係数は、断層像生成の度に計算してもよい。しかしながら、断層像生成時におけるTurn around time削減の観点から、本乳房用X線診断装置1は、事前に(例えば装置の工場出荷時に)コンピュータ等を用いて計算されたスキャン軌道毎、画像フレーム毎、画素位置毎のフィルタ係数を予め記憶しておき、適切なフィルタ係数を選択して断層像生成処理を実行する。
[2-5. Determination of filter coefficients in this mammography X-ray diagnostic apparatus]
The filter coefficient calculated by the method described above may be calculated every time a tomographic image is generated. However, from the viewpoint of reducing the turn around time at the time of tomographic image generation, the mammographic X-ray
フィルタ係数は、フィルタ係数同定文字列を用いて選択される。フィルタ係数同定文字列は、スキャン軌道同定文字列、スキャン軌道算出パラメータ、画像フレーム番号、画像上の画素位置を特定するためのものである。 The filter coefficient is selected using a filter coefficient identification character string. The filter coefficient identification character string is for specifying a scan trajectory identification character string, a scan trajectory calculation parameter, an image frame number, and a pixel position on the image.
スキャン軌道同定文字列は、撮影枚数(フレーム数)、スキャン角度(例えば、円弧スキャンの場合はどの角度範囲を撮影するか)、フレームレート(1秒に何枚のX線画像を撮影するか)、焦点・検出器の移動速度、SID(焦点、検出器間距離)の組み合わせによって定義される。例えば、撮影枚数41、 スキャン角度(円弧スキャンの角度範囲)90度、 フレームレート0.5[frame/sec]、SID900mmの場合のスキャン軌道同定文字列は、「SP90_4frms_05dfps_sid900」となる。 The scan trajectory identification character string includes the number of shots (number of frames), scan angle (for example, which angle range is shot in the case of arc scan), frame rate (how many X-ray images are shot per second) , Focus / detector moving speed, and SID (focus, distance between detectors). For example, the scan trajectory identification character string in the case of 41 shots, scan angle (arc scan angle range) 90 degrees, frame rate 0.5 [frame / sec], and SID 900 mm is “SP90_4frms_05dfps_sid900”.
なお、本実施形態では、例えば後述するインターフェースを用いて予めプリセットされた値からスキャン軌道に関する条件を選択することで、スキャン軌道同定文字列の入力、設定を行うものとする。しかしながら、これに拘泥されず、直接任意の値や条件を入力することで、スキャン軌道同定文字列を設定するようにしてもよい。 In this embodiment, for example, a scan trajectory identification character string is input and set by selecting a condition related to the scan trajectory from preset values using an interface described later. However, regardless of this, the scan trajectory identification character string may be set by directly inputting an arbitrary value or condition.
また、スキャン軌道算出パラメータは、式(7)のγなどのパラメータ及びx,y方向に何点のフィルタ係数代表点を取るかという数を含むものである。従って、スキャン軌道同定文字列が「SP90_41frms_05dfps_sid900」であり、例えば図11中の第2フレームの横方向(例えばx方向)3番目、縦方向(例えばy方向)2番目の検出器画素位置のフィルタ係数同定文字列は、「SP90_41frms_05dfps_sid900/gamma10_n5_3/2_3_2」と定義される。なお、同文字列中の「n5_3」は、横方向に5点,縦方向に3点の代表点がフィルタ計算に使用されることを表す。なお、本実施形態でのフィルタ係数同定文字列は、「スキャン軌道同定文字列+"/"+フィルタ係数算出パラメータ+"/"+検出器画素位置を示す文字列」で表現している。 The scan trajectory calculation parameter includes a parameter such as γ in equation (7) and the number of filter coefficient representative points taken in the x and y directions. Therefore, the scan trajectory identification character string is “SP90_41frms_05dfps_sid900”. For example, the filter coefficient of the second detector pixel position in the horizontal direction (for example, x direction) and the second direction (for example, y direction) in the second frame in FIG. The identification character string is defined as “SP90_41frms_05dfps_sid900 / gamma10_n5_3 / 2_3_2”. Note that “n5_3” in the character string indicates that five representative points in the horizontal direction and three representative points in the vertical direction are used for the filter calculation. The filter coefficient identification character string in this embodiment is expressed as “scan trajectory identification character string +“ / ”+ filter coefficient calculation parameter +“ / ”+ character string indicating the detector pixel position”.
結像処理部24は、設定されたフィルタ係数同定文字列に対応するフィルタ係数を記憶部33から読み出し、それぞれフィルタ係数同定文字列と関連付けてファイル管理して(例えば、フィルタ係数同定文字列をファイル名の一部に用いて)保存する。
The
(動作)
次に、本乳房撮影用X線診断装置1のPI法による結像処理における動作について説明する。
(Operation)
Next, the operation in the imaging process by the PI method of the mammography X-ray
図12は、乳房撮影用X線診断装置1のPI法による結像処理における動作の流れを示したフローチャートである。同図において、まず、結像処理実行前に、操作部31からスキャン軌道に関する条件(すなわち、スキャン軌道同定文字列を決定するための条件)、スキャン軌道算出パラメータ、及び他の結像処理条件(断層像の中心位置、断層像の大きさ(field of view)、断層像の画素間隔等)が入力される(ステップS1)。
FIG. 12 is a flowchart showing a flow of operations in imaging processing by the PI method of the mammography X-ray
図13は、スキャン軌道に関する条件を入力するためのインターフェースの一例を示した図である。同図に示すような入力画面から所望の値を選択することにより、スキャン軌道に関する条件が入力され、これに応じたスキャン軌道同定文字列が設定される。なお、図13の例(すなわち撮影枚数72、 スキャン角度30度、 フレームレート7.2[frame/sec]、SID700mmの場合)では、スキャン軌道同定文字列は、「SP90_72frms_7.2dfps_sid700」がスキャン軌道同定文字列となる。 FIG. 13 is a diagram illustrating an example of an interface for inputting conditions related to the scan trajectory. By selecting a desired value from the input screen as shown in the figure, a condition relating to the scan trajectory is input, and a scan trajectory identification character string corresponding to this is set. In the example of FIG. 13 (that is, when the number of shots is 72, the scan angle is 30 degrees, the frame rate is 7.2 [frame / sec], and SID is 700 mm), the scan trajectory identification character string is “SP90_72frms_7.2dfps_sid700”. It becomes a character string.
次に、操作部31から撮影開始が指示されると、中央制御部30は、指定した枚数のX線画像の撮影を、指定したスキャン軌道に沿って実行し、複数のX線画像を取得する(ステップS2)。
Next, when an instruction to start imaging is given from the
次に、前処理部23は、撮影した複数のX線画像に対して前処理を実行する(ステップS3)。なお、この前処理には、オフセット補正、欠陥画素補正処理、対数演算などが含まれ、また、必要に応じ、ピクセル束ねが実施される場合もある。
Next, the preprocessing
次に、中央制御部30は、各画像の画素毎のフィルタ係数同定文字列を生成する(ステップS4)。結像処理部24は、生成されたフィルタ係数同定文字列を用いてフィルタ係数を選択し、フィルタリング処理を実行する(ステップS5)。すなわち、結像処理部24は、フィルタ係数同定文字列からフィルタ係数を計算した代表点の総数を取得し、全てのフィルタ係数をファイルから読み込む。その後、結像処理部24は、下記の(1)〜(3)までの処理を全てのフレームk毎に、全ての検出器画素(i, j)に対し実施する
(1)検出器画素(i, j)がどの代表点(I, J)に近いかを決定する(すなわち、フィルタ係数同定文字列から代表点位置(I, J)を算出し判定する)。
Next, the
(2)フィルタ係数同定文字列により関連するフィルタ係数を特定する(すなわち、フィルタ係数同定文字列に基づいて、記憶部33から関連するフィルタ係数を選択する)。なお、今の場合、フィルタ係数同定文字列は「スキャン軌道同定文字列 + "/"+フィルタ係数算出パラメータ+"/"+"k_I_J"」で定義される。
(2) The related filter coefficient is specified by the filter coefficient identification character string (that is, the related filter coefficient is selected from the
(3)フレームk、検出器画素(i, j)に対して関連付けられたフィルタ係数によるフィルタリングを実施する。 (3) Filter by the filter coefficient associated with frame k and detector pixel (i, j).
次に、フィルタリング処理が施された画像を用いて、バックプロジェクション処理を実行することで、断層像を生成する(ステップS6)。このバックプロジェクション処理は、スキャン軌道同定文字列により特定されたスキャン軌道、及び指定した他の結像処理条件に基づいて実行する。生成された断層像は、表示部27に表示され、自動的に記憶部33に記憶される(ステップS7)。
Next, a tomographic image is generated by executing a back projection process using the image that has been subjected to the filtering process (step S6). This back projection processing is executed based on the scan trajectory specified by the scan trajectory identification character string and other designated imaging processing conditions. The generated tomographic image is displayed on the
以上述べた手法は、検出器の各画素に最も近い代表点でのフィルタ係数を用いる例であるが、補間によりフィルタ係数を決定する方法もある。例えば、検出器の画素(i,j)に近い4つの代表点を選択する。その際、4つの代表点が作る四角形内に(i,j)が含まれるように代表点を選ぶ。4つの代表点のフィルタ係数から、画素(i, j)でのフィルタ係数を双線形補間により求める。なお、双線形補間の場合、選択する代表点は4つであるが、他の補間方法を用いた場合、代表点を選択する数は異なるものになる。 The method described above is an example in which the filter coefficient at the representative point closest to each pixel of the detector is used, but there is also a method of determining the filter coefficient by interpolation. For example, four representative points close to the pixel (i, j) of the detector are selected. At that time, the representative points are selected so that (i, j) is included in the quadrilateral formed by the four representative points. From the filter coefficients of the four representative points, the filter coefficient at the pixel (i, j) is obtained by bilinear interpolation. In the case of bilinear interpolation, four representative points are selected. However, when other interpolation methods are used, the number of representative points to be selected is different.
また、フィルタ係数の算出処理において、上述した手法(直接構成法)以外に、フィルタ係数採取法によってもフィルタ係数を求めることができる。この手法によるフィルタ係数算出処理は次のように行う。まず、擬似的なプロジェクション画像を生成する。このプロジェクション画像は、結像領域に点およびstripが存在したと仮定したときのプロジェクション画像である(図14(a))。点の投影像は格子状に配置され、stripの投影像はその隙間に挿入される。stripの向きは全11枚のプロジェクション画像のうち一つの画像に対してstripが点として投影される向きとする。このプロジェクション像を元に前述の式(6)を用いて反復的に解く方法または他の方法により式(5)の解xを求める。その結果、点投影像に対する応答が得られる(図14(b))。フィルタ係数採取法はこの応答をフィルタ係数として採取するものである。得られたフィルタ係数を用いてプロジェクション画像をフィルタリングし、バックプロジェクションを実施することで、式(6)による反復法と等価な処理をより高速に実行することができる。 In addition, in the filter coefficient calculation process, the filter coefficient can be obtained by a filter coefficient sampling method in addition to the above-described method (direct configuration method). The filter coefficient calculation process by this method is performed as follows. First, a pseudo projection image is generated. This projection image is a projection image when it is assumed that dots and strips exist in the imaging region (FIG. 14A). The projected images of the points are arranged in a lattice pattern, and the projected image of the strip is inserted into the gap. The direction of the strip is the direction in which the strip is projected as a point on one of all 11 projection images. Based on this projection image, a solution x of Equation (5) is obtained by a method of repetitively solving using Equation (6) or another method. As a result, a response to the point projection image is obtained (FIG. 14B). The filter coefficient sampling method collects this response as a filter coefficient. By filtering the projection image using the obtained filter coefficient and performing back projection, processing equivalent to the iterative method according to Equation (6) can be executed at higher speed.
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。 According to the configuration described above, the following effects can be obtained.
本X線診断装置では、複数のX線管位置で複数のX線画像を撮影し得られる各画像に前処理を適用した後、フィルタリング処理、バックプロジェクションを行うことで断層像を生成する。このとき、フィルタリングに用いられるフィルタ係数は、スキャン軌道毎、画像フレーム毎、画像内の画素位置毎に応じて好適なものが決定され、また、このフィルタ係数の決定は、デジタル断層撮影法における最適解の方程式(式(2)、式(5)参照)をフィルタ演算によって求めることに対応する。従って、従来に比して画質の高い断層像を生成することができ、診断の質の向上に寄与することができる。 In this X-ray diagnostic apparatus, a pre-processing is applied to each image obtained by imaging a plurality of X-ray images at a plurality of X-ray tube positions, and then a tomographic image is generated by performing filtering processing and back projection. At this time, the filter coefficient used for filtering is determined according to each scan trajectory, each image frame, and each pixel position in the image, and this filter coefficient is determined optimally in digital tomography. This corresponds to finding a solution equation (see equations (2) and (5)) by a filter operation. Therefore, it is possible to generate a tomographic image with higher image quality than in the past, and to contribute to improving the quality of diagnosis.
また、本X線診断装置では、断層像生成において反復演算処理を必要とせず、また、予め算出されたフィルタ係数を記憶しておき、その中からフィルタ係数同定文字列を用いて画素位置毎のフィルタ係数を選択するため、断層像生成の度にフィルタ係数を初めから算出する必要ない。従って、画質の高い断層像を実現しつつ、撮影から断層像表示までのTurn around timeを短縮することができる。 In addition, the X-ray diagnostic apparatus does not require repetitive calculation processing in tomographic image generation, stores a previously calculated filter coefficient, and uses a filter coefficient identification character string from the filter coefficient for each pixel position. Since the filter coefficient is selected, it is not necessary to calculate the filter coefficient from the beginning each time a tomographic image is generated. Accordingly, it is possible to shorten the Turn around time from imaging to tomographic image display while realizing a tomographic image with high image quality.
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Specific examples of modifications are as follows.
本実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク(フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスクなど)、光ディスク(CD−ROM、DVDなど)、半導体メモリなどの記録媒体に格納して頒布することも可能である。 Each function according to the present embodiment can also be realized by installing a program for executing the processing in a computer such as a workstation and developing the program on a memory. At this time, a program capable of causing the computer to execute the technique is stored in a recording medium such as a magnetic disk (floppy (registered trademark) disk, hard disk, etc.), an optical disk (CD-ROM, DVD, etc.), or a semiconductor memory. It can also be distributed.
また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
以上本発明によれば、デジタル断層撮影において、画質の良い結像画像を高速で生成し表示することができるX線診断装置、画像処理装置、X線診断装置等における結像処理に用いられるフィルタ係数の算出プログラムを実現することができる。 As described above, according to the present invention, in digital tomography, a filter used for imaging processing in an X-ray diagnostic apparatus, an image processing apparatus, an X-ray diagnostic apparatus, and the like capable of generating and displaying a high-quality formed image at high speed. A coefficient calculation program can be realized.
1…乳房撮影用X線診断装置、10…アーム部、11…X線制御部、13…X線源装置、15…圧迫板、16…圧迫板制御部、17…圧迫板駆動部、20…平面検出器、21…メモリ、23…前処理部、24…結像処理部、25…画像処理部、26…D/A変換器、27…表示部、30…中央制御部、31…操作部、33…記憶部、35…支柱部、36…軸
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記所定のスキャン軌道、前記X線画像のフレーム、前記検出器の画素位置の組み合わせに基づいて各X線画像の画素毎のフィルタ係数を決定し、決定されたフィルタ係数を用いて前記フレーム毎のX線画像にフィルタ処理を実行するフィルタ処理ユニットと、
フィルタ処理後の前記フレーム毎のX線画像を用いて、断層像を生成する断層像生成ユニットと、を具備し、
前記記憶ユニットが記憶するフィルタ係数は、スキャン軌道、X線画像のフレーム、検出器の画素位置の組み合わせ毎に等価ボケ関数を二次元画像として計算し、
前記等価ボケ関数の逆畳み込み関数を計算し、
前記逆畳み込み関数を用いて、スキャン軌道、X線画像のフレーム、検出器の画素位置の組み合わせ毎に決定されたものであること、
を特徴とする画像処理装置。 An X-ray image for each frame acquired by irradiating the subject with X-rays while moving the X-ray tube along a predetermined scan trajectory, a scan trajectory, an X-ray image frame, and a detector pixel A storage unit for storing different filter coefficients for each position;
A filter coefficient for each pixel of each X-ray image is determined based on a combination of the predetermined scan trajectory, the X-ray image frame, and the pixel position of the detector, and the determined filter coefficient is used for each frame. A filter processing unit for performing filter processing on the X-ray image;
A tomographic image generation unit that generates a tomographic image using the X-ray image for each frame after the filter processing;
The filter coefficient stored in the storage unit is calculated as an equivalent blur function as a two-dimensional image for each combination of scan trajectory, X-ray image frame, and pixel position of the detector,
Calculate a deconvolution function of the equivalent blur function,
Using the deconvolution function, determined for each combination of scan trajectory, X-ray image frame, detector pixel position,
An image processing apparatus.
検出された前記X線に基づいて、フレーム毎のX線画像を生成する画像生成ユニットと、
スキャン軌道毎、X線画像のフレーム毎、検出器の画素位置毎に異なるフィルタ係数を記憶する記憶ユニットと、
前記所定のスキャン軌道、前記X線画像のフレーム、前記検出器の画素位置の組み合わせに基づいて各X線画像の画素毎のフィルタ係数を決定し、決定されたフィルタ係数を用いて前記フレーム毎のX線画像にフィルタ処理を実行するフィルタ処理ユニットと、
フィルタ処理後の前記フレーム毎のX線画像を用いて、断層像を生成する断層像生成ユニットと、を具備し、
前記記憶ユニットが記憶するフィルタ係数は、スキャン軌道、X線画像のフレーム、検出器の画素位置の組み合わせ毎に等価ボケ関数を二次元画像として計算し、
前記等価ボケ関数の逆畳み込み関数を計算し、
前記逆畳み込み関数を用いて、スキャン軌道、X線画像のフレーム、検出器の画素位置の組み合わせ毎に決定されたものであること、
を特徴とするX線診断装置。 An imaging unit that emits X-rays to the subject while moving the X-ray tube along a predetermined scan trajectory, and detects X-rays incident on the detection surface of the detector;
An image generation unit for generating an X-ray image for each frame based on the detected X-ray;
A storage unit that stores different filter coefficients for each scan trajectory, each frame of the X-ray image, and each pixel position of the detector;
A filter coefficient for each pixel of each X-ray image is determined based on a combination of the predetermined scan trajectory, the X-ray image frame, and the pixel position of the detector, and the determined filter coefficient is used for each frame. A filter processing unit for performing filter processing on the X-ray image;
A tomographic image generation unit that generates a tomographic image using the X-ray image for each frame after the filter processing;
The filter coefficient stored in the storage unit is calculated as an equivalent blur function as a two-dimensional image for each combination of scan trajectory, X-ray image frame, and pixel position of the detector,
Calculate a deconvolution function of the equivalent blur function,
Using the deconvolution function, determined for each combination of scan trajectory, X-ray image frame, detector pixel position,
X-ray diagnostic apparatus characterized by the above.
コンピュータに、
スキャン軌道毎、X線画像のフレーム毎、検出器の画素位置の組み合わせ毎に等価ボケ関数を二次元画像として計算させる機能と、
前記等価ボケ関数の逆畳み込み関数を計算させる機能と、
前記逆畳み込み関数を用いて、スキャン軌道、X線画像のフレーム、検出器の画素位置の組み合わせ毎のフィルタ係数を計算させる機能と、
を実現させることを特徴とするフィルタ係数の算出プログラム。 A filter coefficient calculation program used for digital tomography reconstruction processing in an X-ray diagnostic apparatus,
On the computer,
A function for calculating an equivalent blur function as a two-dimensional image for each scan trajectory, for each frame of the X-ray image, and for each combination of pixel positions of the detector;
A function for calculating a deconvolution function of the equivalent blur function;
A function for calculating a filter coefficient for each combination of scan trajectory, X-ray image frame, and pixel position of the detector using the deconvolution function;
A filter coefficient calculation program characterized by realizing the above.
コンピュータに、
逆投影、投影、逆投影、投影の二重積分を実行することにより、等価ボケ関数を計算させる機能と、
前記等価ボケ関数の逆畳み込み関数を計算させる機能と、
前記逆畳み込み関数を用いて、スキャン軌道、X線画像のフレーム、各X線画像上の画素位置の組み合わせ毎のフィルタ係数を計算させる機能と、
を実現させることを特徴とするフィルタ係数の算出プログラム。 A filter coefficient calculation program used for digital tomography reconstruction processing in an X-ray diagnostic apparatus,
On the computer,
A function to calculate an equivalent blur function by performing back projection, projection, back projection, double integration of projection,
A function for calculating a deconvolution function of the equivalent blur function;
A function of calculating a filter coefficient for each combination of scan trajectory, X-ray image frame, and pixel position on each X-ray image using the deconvolution function;
A filter coefficient calculation program characterized by realizing the above.
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