JP5866958B2 - Radiation tomography apparatus, radiation tomographic image generation processing apparatus, and radiation tomographic image generation program - Google Patents
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Description
本発明は、投影データ(投影像)を収集し、収集した投影データを画像再構成して放射線断層画像を生成する放射線断層撮影装置、放射線断層画像生成処理装置および放射線断層画像生成プログラムに関する。 The present invention relates to a radiation tomography apparatus, a radiation tomographic image generation processing apparatus, and a radiation tomographic image generation program that collect projection data (projection images) and reconstruct the acquired projection data to generate a radiation tomographic image.
従来の放射線断層撮影装置として、例えばX線断層撮影装置がある(例えば、非特許文献1参照)。X線断層撮影装置は、天板に載置された被検体に向けてX線を照射するX線管と、被検体を透過したX線を検出するX線検出器とを備えている。X線断層画像を得る手法としては、例えば、トモシンセシスという手法があり、1回の断層撮影で収集した複数の投影データを画像再構成して、任意の裁断高さのX線断層画像を取得している(図9)。すなわち、X線断層撮影装置は、X線管およびX線検出器をそれぞれ互いに逆方向に平行移動させて、予め設定された所定の角度ごとの投影データを収集する。収集された投影データを、シフト加算法やフィルタード・バックプロジェクション(FBP:filtered back-projection)法、ML−EM(maximum likelihood - expectation maximization)法などにより画像再構成を行ってX線断層画像を生成している。 As a conventional radiation tomography apparatus, for example, there is an X-ray tomography apparatus (for example, see Non-Patent Document 1). The X-ray tomography apparatus includes an X-ray tube that irradiates X-rays toward a subject placed on a top board, and an X-ray detector that detects X-rays transmitted through the subject. As a technique for obtaining an X-ray tomographic image, for example, there is a technique called tomosynthesis, and a plurality of projection data collected in one tomographic image is reconstructed to obtain an X-ray tomographic image of an arbitrary cutting height. (FIG. 9). That is, the X-ray tomography apparatus collects projection data for each preset predetermined angle by translating the X-ray tube and the X-ray detector in opposite directions. The acquired projection data is subjected to image reconstruction by shift addition method, filtered back-projection (FBP) method, ML-EM (maximum likelihood-expectation maximization) method, etc. Is generated.
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。従来の放射線断層画像生成における撮影段階において、データ欠損が生じる場合がある。例えば、金属製人工関節や創外固定器、歯の詰め物などの金属等で構成される高吸収体が被検体内に存在する場合、高吸収体により放射線が遮蔽されてしまう。これにより、本来放射線が到達するはずである、放射線源と高吸収体とを結ぶ線分の延長線上にある放射線検出器の検出点に放射線が到達しなかったり、ごく少量の放射線のみが到達したりする(図10)。このような現象によりをデータが欠損することをデータ欠損と呼ぶ。データ欠損が生じた検出点の画素値を、他の検出点の正常な画素値と同じように用いて放射線断層画像を生成すると、アーチファクトが生じる。 However, the conventional example having such a configuration has the following problems. Data loss may occur in the imaging stage of conventional radiation tomographic image generation. For example, when a high-absorption body made of metal such as a metal artificial joint, external fixator, or tooth filling is present in the subject, radiation is shielded by the high-absorption body. As a result, the radiation should not reach the detection point of the radiation detector on the extension of the line connecting the radiation source and the high-absorbent body, or only a very small amount of radiation should have arrived. (FIG. 10). The loss of data due to such a phenomenon is called data loss. When a radiation tomographic image is generated using a pixel value of a detection point where data loss has occurred in the same manner as a normal pixel value of another detection point, an artifact occurs.
このようなアーチファクトを低減させる放射線断層画像生成方法には、上述のシフト加算法や、例えばShepp-Loganフィルタに低周波数成分を加えたFBP法などが知られているが、空間分解能が劣る放射線断層画像であったり、高吸収体の周囲で放射線断層画像が黒くなるなどアーチファクトが残っていたりする。 As a radiation tomographic image generation method for reducing such artifacts, the above-described shift addition method and, for example, an FBP method in which a low-frequency component is added to a Shepp-Logan filter are known, but a radiation tomography with poor spatial resolution is known. It may be an image, or artifacts may remain, such as a black radiation tomogram around the superabsorber.
また、データ欠損には、投影データの収集軌道における未収集部分などにより生じるトランケーションと呼ばれるものがある。例えばX線CT装置において、図11中の収集軌道における未収集部分ncがトランケーションである。また、所定の角度おきに投影データが取得されるので、その間の角度における投影データのこともトランケーションと呼ばれる。このようなトランケーションが生じた場合は、再構成画像において、画素によって画像再構成に寄与する投影数が異なる。この場合、画像再構成に寄与する投影数が多い画素に比べて、画像再構成に寄与する投影数が少ない画素における信頼度は低いものとなる。 Further, the data loss includes what is called truncation caused by an uncollected portion in the projection data collection trajectory. For example, in the X-ray CT apparatus, the uncollected portion nc in the collection trajectory in FIG. 11 is truncation. In addition, since projection data is acquired every predetermined angle, projection data at an angle between them is also called truncation. When such truncation occurs, in the reconstructed image, the number of projections contributing to the image reconstruction differs depending on the pixel. In this case, the reliability of a pixel with a small number of projections contributing to image reconstruction is lower than that of a pixel with a large number of projections contributing to image reconstruction.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、データ欠損に起因するアーチファクトを低減させることが可能な放射線断層撮影装置、放射線断層画像生成処理装置および放射線断層画像生成プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and provides a radiation tomography apparatus, a radiation tomographic image generation processing apparatus, and a radiation tomographic image generation program capable of reducing artifacts caused by data loss. The purpose is to do.
本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。すなわち、本発明に係る放射線断層撮影装置は、放射線断層画像を生成する放射線断層撮影装置であって、被検体に対して異なる方向からの複数の実投影データを収集する実投影データ収集部と、前記実投影データからデータ欠損画素を抽出するデータ欠損抽出部と、再構成画像から順投影により算出投影データを算出する際に、前記データ欠損画素に対応する前記算出投影データの画素に対して順投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する画像再構成実行部と、を備えていることを特徴とするものである。 In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration. That is, the radiation tomography apparatus according to the present invention is a radiation tomography apparatus that generates a radiation tomographic image, an actual projection data collection unit that collects a plurality of actual projection data from different directions with respect to a subject, A data loss extraction unit that extracts data loss pixels from the actual projection data; and when calculating calculated projection data by forward projection from the reconstructed image, the calculated projection data corresponding to the data loss pixels are sequentially And an image reconstruction execution unit that executes image reconstruction by a successive approximation method without performing projection .
本発明に係る放射線断層撮影装置によれば、実投影データ収集部は、被検体に対して異なる方向からの複数の実投影データを収集し、データ欠損抽出部は、その実投影データからデータ欠損画素を抽出する。そして、画像再構成実行部は、再構成画像から順投影により算出投影データを算出する際に、データ欠損画素に対応する算出投影データの画素に対して順投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する。これにより、データ欠損画素に対応する画素を除外した算出投影データを算出することができる。すなわち、実投影データからデータ欠損画素を抽出し、抽出されたデータ欠損画素を逐次近似法による画像再構成(画素値更新)に寄与しないようにしている。そのため、データ欠損画素以外の正常な画素で画像再構成を行っているので、データ欠損に起因するアーチファクトを抑えることができる。 According to the radiation tomography apparatus according to the present invention, the actual projection data collection unit collects a plurality of actual projection data from different directions with respect to the subject, and the data defect extraction unit extracts the data defect pixel from the actual projection data. To extract. Then, when calculating the calculated projection data by forward projection from the reconstructed image, the image reconstruction execution unit does not perform forward projection on the pixels of the calculated projection data corresponding to the data missing pixels, and the image by the successive approximation method Perform a reconfiguration. Thereby, it is possible to calculate the calculated projection data excluding the pixels corresponding to the data missing pixels. That is, data missing pixels are extracted from the actual projection data, and the extracted data missing pixels are prevented from contributing to image reconstruction (pixel value update) by the successive approximation method. For this reason, since image reconstruction is performed using normal pixels other than data loss pixels, artifacts due to data loss can be suppressed.
また、本発明に係る放射線断層撮影装置は、放射線断層画像を生成する放射線断層撮影装置であって、被検体に対して異なる方向からの複数の実投影データを収集する実投影データ収集部と、前記実投影データからデータ欠損画素を抽出するデータ欠損抽出部と、前記データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する画像再構成実行部と、を備えていることを特徴とするものである。Further, the radiation tomography apparatus according to the present invention is a radiation tomography apparatus for generating a radiation tomography image, an actual projection data collection unit for collecting a plurality of actual projection data from different directions with respect to a subject, A data loss extraction unit that extracts data loss pixels from the actual projection data, and an image reconstruction execution unit that executes image reconstruction by a successive approximation method without performing back projection from pixels corresponding to the data loss pixels. It is characterized by having.
本発明に係る放射線断層撮影装置によれば、実投影データ収集部は、被検体に対して異なる方向からの複数の実投影データを収集し、データ欠損抽出部は、その実投影データからデータ欠損画素を抽出する。そして、画像再構成実行部は、データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する。これにより、データ欠損画素に対応する画素を除外した正常な画素を用いて逆投影することができる。すなわち、実投影データからデータ欠損画素を抽出し、抽出されたデータ欠損画素を逐次近似法による画像再構成(画素値更新)に寄与しないようにしている。そのため、データ欠損画素以外の正常な画素で画像再構成を行っているので、データ欠損に起因するアーチファクトを抑えることができる。According to the radiation tomography apparatus according to the present invention, the actual projection data collection unit collects a plurality of actual projection data from different directions with respect to the subject, and the data defect extraction unit extracts the data defect pixel from the actual projection data. To extract. Then, the image reconstruction execution unit executes image reconstruction by the successive approximation method without performing back projection from the pixel corresponding to the data missing pixel. Thereby, it is possible to perform back projection using normal pixels excluding the pixels corresponding to the data missing pixels. That is, data missing pixels are extracted from the actual projection data, and the extracted data missing pixels are prevented from contributing to image reconstruction (pixel value update) by the successive approximation method. For this reason, since image reconstruction is performed using normal pixels other than data loss pixels, artifacts due to data loss can be suppressed.
また、本発明に係る放射線断層撮影装置において、前記画像再構成実行部は、更に、前記データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないことが好ましい。これにより、データ欠損画素に対応する画素を除外した正常な画素を用いて逆投影することができる。 In the radiation tomography apparatus according to the present invention, it is preferable that the image reconstruction execution unit further does not perform back projection from a pixel corresponding to the data missing pixel. Thereby, it is possible to perform back projection using normal pixels excluding the pixels corresponding to the data missing pixels.
また、本発明に係る放射線断層撮影装置において、再構成画像の画素を再構成するために寄与する投影数を設定する投影数設定部と、前記投影数が少ない画素ほど前記再構成画像の画素値の更新を行わないように前記画素値を更新するか否かを判定する画素値更新判定部と、を備えていることが好ましい。すなわち、投影数設定部は、再構成画像の画素を再構成するために寄与するその画素の投影数を設定し、画素値更新判定部は、投影数が少ない画素ほど再構成画像の画素値の更新を行わないように画素値を更新するか否かの判定を行っている。そのため、画像再構成に寄与する投影数が少ない画素ほど画素値の更新(画像再構成の実行)を行わないようにしているので、再構成に寄与する投影数が多い画素から優先的に画素値の更新を行うことになる。これにより、投影数が少ない画素の画素値の更新に起因するアーチファクトを抑えることができる。 In the radiation tomography apparatus according to the present invention, a projection number setting unit that sets the number of projections that contributes to reconstruct the pixels of the reconstructed image, and a pixel value of the reconstructed image as the number of projections decreases It is preferable that a pixel value update determination unit that determines whether or not to update the pixel value so as not to be updated. That is, the projection number setting unit sets the projection number of the pixel that contributes to reconstruct the pixel of the reconstructed image, and the pixel value update determination unit determines the pixel value of the reconstructed image as the pixel has a smaller projection number. It is determined whether or not to update the pixel value so as not to update. For this reason, pixel values that do not update (execution of image reconstruction) are not updated for pixels that have a smaller number of projections that contribute to image reconstruction. Therefore, pixel values that have a higher number of projections that contribute to reconstruction are prioritized. Will be updated. Thereby, the artifact resulting from the update of the pixel value of a pixel with a small number of projections can be suppressed.
また、本発明に係る放射線断層撮影装置において、前記投影数設定部は、前記各方向の実投影データを収集する際に、投影線が前記再構成画像の画素を通過するときは、投影線が通過する各画素で投影線の通過を計数し、前記実投影データの画素がデータ欠損画素であるときは、その実投影データの画素に到達する投影線が通過する前記再構成画像の各画素で投影線の通過を計数しないことが好ましい。これにより、投影線の通過を計数する画素でも、実投影データの画素がデータ欠損画素であるときは、そのデータ欠損画素に到達する投影線が通過する再構成画像の各画素で投影線の通過を計数しない。そのため、投影数が少なくなるので、投影数が少ない画素の画素値の更新に起因するアーチファクトを抑えることができる。 Further, in the radiation tomography apparatus according to the present invention, when the projection number setting unit collects the actual projection data in each direction, when the projection line passes through the pixel of the reconstructed image, the projection line is Projection is performed at each pixel of the reconstructed image through which the projection line that reaches the pixel of the actual projection data passes when the pixel of the actual projection data is counted as a data deficient pixel. It is preferable not to count the passage of lines. As a result, even if the pixel of the actual projection data is a data defect pixel, even if the pixel counts the passage of the projection line, the projection line passes through each pixel of the reconstructed image through which the projection line that reaches the data defect pixel passes. Is not counted. For this reason, since the number of projections is reduced, it is possible to suppress artifacts due to the update of the pixel values of the pixels having a small number of projections.
また、本発明に係る放射線断層撮影装置において、前記投影数設定部は、前記投影数とその最大値を設定し、前記画素値更新判定部は、前記投影数とその最大値に基づく割合により判定することが好ましい。これにより、画素値を更新するか否かは、前記投影数とその最大値に基づく割合により判定することができる。 Further, in the radiation tomography apparatus according to the present invention, the projection number setting unit sets the projection number and the maximum value thereof, and the pixel value update determination unit is determined by a ratio based on the projection number and the maximum value. It is preferable to do. Thereby, whether or not to update the pixel value can be determined by the ratio based on the number of projections and the maximum value.
また、本発明に係る放射線断層撮影装置において、前記画素値更新判定部は、前記投影数に基づく割合と乱数とを比較することにより判定することが好ましい。これにより、画素値の更新を行わないタイミングを固定しないで可変にすることができる。 In the radiation tomography apparatus according to the present invention, it is preferable that the pixel value update determination unit determines the ratio based on the number of projections and a random number. As a result, the timing at which the pixel value is not updated can be made variable without being fixed.
また、本発明に係る放射線断層画像生成処理装置は、被検体に対して異なる方向から収集された複数の実投影データに基づいて放射線断層画像を生成する放射線断層画像生成処理装置であって、前記実投影データからデータ欠損画素を抽出するデータ欠損抽出部と、再構成画像から順投影により算出投影データを算出する際に、前記データ欠損画素に対応する前記算出投影データの画素に対して順投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する画像再構成実行部と、を備えていることを特徴とするものである。
本発明に係る放射線断層画像生成処理装置によれば、データ欠損抽出部は、被検体に対して異なる方向から収集された複数の実投影データからデータ欠損画素を抽出する。そして、画像再構成実行部は、再構成画像から順投影により算出投影データを算出する際に、データ欠損画素に対応する算出投影データの画素に対して順投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する。これにより、データ欠損画素に対応する画素を除外した算出投影データを算出することができる。すなわち、実投影データからデータ欠損画素を抽出し、抽出されたデータ欠損画素を逐次近似法による画像再構成(画素値更新)に寄与しないようにしている。そのため、データ欠損画素以外の正常な画素で画像再構成を行っているので、データ欠損に起因するアーチファクトを抑えることができる。
A radiation tomographic image generation processing device according to the present invention is a radiation tomographic image generation processing device that generates a radiation tomographic image based on a plurality of actual projection data collected from different directions with respect to a subject, A data loss extraction unit that extracts data loss pixels from actual projection data , and forward projection on the pixels of the calculated projection data corresponding to the data loss pixels when calculating the calculation projection data by forward projection from the reconstructed image And an image reconstruction execution unit that performs image reconstruction by the successive approximation method without performing the above.
According to the radiation tomographic image generation processing device of the present invention, the data loss extraction unit extracts data loss pixels from a plurality of actual projection data collected from different directions with respect to the subject. Then, when calculating the calculated projection data by forward projection from the reconstructed image, the image reconstruction execution unit does not perform forward projection on the pixels of the calculated projection data corresponding to the data missing pixels, and the image by the successive approximation method Perform a reconfiguration. Thereby, it is possible to calculate the calculated projection data excluding the pixels corresponding to the data missing pixels. That is, data missing pixels are extracted from the actual projection data, and the extracted data missing pixels are prevented from contributing to image reconstruction (pixel value update) by the successive approximation method. For this reason, since image reconstruction is performed using normal pixels other than data loss pixels, artifacts due to data loss can be suppressed.
また、本発明に係る放射線断層画像生成処理装置は、被検体に対して異なる方向から収集された複数の実投影データに基づいて放射線断層画像を生成する放射線断層画像生成処理装置であって、前記実投影データからデータ欠損画素を抽出するデータ欠損抽出部と、前記データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する画像再構成実行部と、を備えていることを特徴とするものである。
本発明に係る放射線断層画像生成処理装置によれば、データ欠損抽出部は、被検体に対して異なる方向から収集された複数の実投影データからデータ欠損画素を抽出する。そして、画像再構成実行部は、データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する。これにより、データ欠損画素に対応する画素を除外した正常な画素を用いて逆投影することができる。すなわち、実投影データからデータ欠損画素を抽出し、抽出されたデータ欠損画素を逐次近似法による画像再構成(画素値更新)に寄与しないようにしている。そのため、データ欠損画素以外の正常な画素で画像再構成を行っているので、データ欠損に起因するアーチファクトを抑えることができる。
A radiation tomographic image generation processing device according to the present invention is a radiation tomographic image generation processing device that generates a radiation tomographic image based on a plurality of actual projection data collected from different directions with respect to a subject, A data loss extraction unit that extracts data loss pixels from actual projection data; and an image reconstruction execution unit that executes image reconstruction by a successive approximation method without performing back projection from pixels corresponding to the data loss pixels. It is characterized by that.
According to the radiation tomographic image generation processing device of the present invention, the data loss extraction unit extracts data loss pixels from a plurality of actual projection data collected from different directions with respect to the subject. Then, the image reconstruction execution unit executes image reconstruction by the successive approximation method without performing back projection from the pixel corresponding to the data missing pixel . Thereby, it is possible to perform back projection using normal pixels excluding the pixels corresponding to the data missing pixels. That is, data missing pixels are extracted from the actual projection data, and the extracted data missing pixels are prevented from contributing to image reconstruction (pixel value update) by the successive approximation method. For this reason, since image reconstruction is performed using normal pixels other than data loss pixels, artifacts due to data loss can be suppressed.
また、本発明に係る放射線断層画像生成プログラムは、被検体に対して異なる方向から収集された複数の実投影データに基づいて放射線断層画像を生成する処理をコンピュータに実行させるための放射線断層画像生成プログラムであって、前記実投影データからデータ欠損画素を抽出する工程と、再構成画像から順投影により算出投影データを算出する際に、前記データ欠損画素に対応する前記算出投影データの画素に対して順投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する工程と、を備えていることを特徴とするものである。
本発明に係る放射線断層画像生成プログラムによれば、被検体に対して異なる方向から収集された複数の実投影データからデータ欠損画素を抽出する。そして、再構成画像から順投影により算出投影データを算出する際に、データ欠損画素に対応する算出投影データの画素に対して順投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する。これにより、データ欠損画素に対応する画素を除外した算出投影データを算出することができる。すなわち、実投影データからデータ欠損画素を抽出し、抽出されたデータ欠損画素を逐次近似法による画像再構成(画素値更新)に寄与しないようにしている。そのため、データ欠損画素以外の正常な画素で画像再構成を行っているので、データ欠損に起因するアーチファクトを抑えることができる。
Further, the radiation tomographic image generation program according to the present invention is a radiation tomographic image generation for causing a computer to execute a process of generating a radiation tomographic image based on a plurality of actual projection data collected from different directions with respect to a subject. In the program, when calculating the calculated projection data by forward projection from the reconstructed image and extracting the data missing pixels from the actual projection data, the calculated projection data corresponding to the data missing pixels And a step of performing image reconstruction by a successive approximation method without performing forward projection .
According to the radiation tomographic image generation program according to the present invention, data missing pixels are extracted from a plurality of actual projection data collected from different directions with respect to the subject. Then, when calculating the calculated projection data from the reconstructed image by forward projection, image reconstruction by the successive approximation method is executed without performing forward projection on the pixels of the calculated projection data corresponding to the data-missing pixels. Thereby, it is possible to calculate the calculated projection data excluding the pixels corresponding to the data missing pixels. That is, data missing pixels are extracted from the actual projection data, and the extracted data missing pixels are prevented from contributing to image reconstruction (pixel value update) by the successive approximation method. For this reason, since image reconstruction is performed using normal pixels other than data loss pixels, artifacts due to data loss can be suppressed.
また、本発明に係る放射線断層画像生成プログラムは、被検体に対して異なる方向から収集された複数の実投影データに基づいて放射線断層画像を生成する処理をコンピュータに実行させるための放射線断層画像生成プログラムであって、前記実投影データからデータ欠損画素を抽出する工程と、前記データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する工程と、を備えていることを特徴とするものである。
本発明に係る放射線断層画像生成プログラムによれば、被検体に対して異なる方向から収集された複数の実投影データからデータ欠損画素を抽出する。そして、データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する。これにより、データ欠損画素に対応する画素を除外した正常な画素を用いて逆投影することができる。すなわち、実投影データからデータ欠損画素を抽出し、抽出されたデータ欠損画素を逐次近似法による画像再構成(画素値更新)に寄与しないようにしている。そのため、データ欠損画素以外の正常な画素で画像再構成を行っているので、データ欠損に起因するアーチファクトを抑えることができる。
Further, the radiation tomographic image generation program according to the present invention is a radiation tomographic image generation for causing a computer to execute a process of generating a radiation tomographic image based on a plurality of actual projection data collected from different directions with respect to a subject. A program, comprising: extracting data-deficient pixels from the actual projection data; and executing image reconstruction by a successive approximation method without performing back projection from pixels corresponding to the data-deficient pixels. It is characterized by being.
According to the radiation tomographic image generation program according to the present invention, data missing pixels are extracted from a plurality of actual projection data collected from different directions with respect to the subject. Then, image reconstruction by the successive approximation method is executed without performing back projection from the pixel corresponding to the data-missing pixel . Thereby, it is possible to perform back projection using normal pixels excluding the pixels corresponding to the data missing pixels. That is, data missing pixels are extracted from the actual projection data, and the extracted data missing pixels are prevented from contributing to image reconstruction (pixel value update) by the successive approximation method. For this reason, since image reconstruction is performed using normal pixels other than data loss pixels, artifacts due to data loss can be suppressed.
本発明に係る放射線断層撮影装置、放射線断層画像生成処理装置および放射線断層画像生成プログラムによれば、被検体に対して異なる方向から収集された複数の実投影データからデータ欠損画素を抽出する。そして、データ欠損画素を用いずに逐次近似法による画像再構成を実行する。すなわち、実投影データからデータ欠損画素を抽出し、抽出されたデータ欠損画素を逐次近似法による画像再構成(画素値更新)に寄与しないようにしている。そのため、データ欠損画素以外の正常な画素で画像再構成を行っているので、データ欠損に起因するアーチファクトを抑えることができる。 According to the radiation tomography apparatus, the radiation tomographic image generation processing apparatus, and the radiation tomographic image generation program according to the present invention, data missing pixels are extracted from a plurality of actual projection data collected from different directions with respect to the subject. Then, image reconstruction by the successive approximation method is executed without using the data missing pixel. That is, data missing pixels are extracted from the actual projection data, and the extracted data missing pixels are prevented from contributing to image reconstruction (pixel value update) by the successive approximation method. For this reason, since image reconstruction is performed using normal pixels other than data loss pixels, artifacts due to data loss can be suppressed.
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。図1は、実施例に係るX線断層撮影装置の構成を示すブロック図である。図2は、検出確率設定部の説明に供する図である。図3(a)は正常画素の場合における検出確率の説明に供する図であり、図3(b)はデータ欠損画素の場合における検出確率の説明に供する図である。図4(a)〜(d)は、投影数設定部の説明に供する図である。図5(a)はデータ欠損画素に対応する画素に対する順投影の説明に供する図であり、図5(b)はデータ欠損画素に対応する画素からの逆投影の説明に供する図である。本実施例では、放射線断層撮影装置として、X線断層撮影装置を一例に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an X-ray tomography apparatus according to an embodiment. FIG. 2 is a diagram for explaining the detection probability setting unit. FIG. 3A is a diagram for explaining the detection probability in the case of a normal pixel, and FIG. 3B is a diagram for explaining the detection probability in the case of a data loss pixel. 4A to 4D are diagrams for explaining the projection number setting unit. FIG. 5A is a diagram for explaining forward projection with respect to a pixel corresponding to a data defect pixel, and FIG. 5B is a diagram for explaining back projection from a pixel corresponding to the data defect pixel. In this embodiment, an X-ray tomography apparatus will be described as an example of a radiation tomography apparatus.
図1を参照する。X線断層撮影装置1は、被検体Mを載置する天板2と、被検体Mに向けてX線を照射するX線管3と、X線管3と対向して配置され、被検体Mを透過したX線を検出するフラットパネル型X線検出器(以下適宜「FPD」と略す)4と、を備えている。
Please refer to FIG. The
X線管3は、X線管制御部5によりX線照射に必要な制御が実行される。X線管制御部5は、X線管3の管電圧や管電流を発生させる高電圧発生部6を有している。X線管制御部5は、管電圧や管電流や照射時間等のX線照射(曝射)条件に応じてX線管3からX線を照射する。
The
FPD4は、検出対象の透過X線像が投影されるX線検出面にX線を電気信号に変換して検出する多数のX線検出素子(図2〜図5中のDU)が横・縦の2次元マトリックス状に配列されている。X線検出素子の配列マトリックスとしては、例えば横:数千×縦:数千が挙げられる。X線検出素子はX線が直に電気信号に変換される直接変換タイプであっても、X線がいったん光に変換されてから更に電気信号に変換される間接変換タイプであってもよい。
The
X線管3およびFPD4は、被検体Mの図1中の体軸axに沿って平行移動する。X線管3およびFPD4は、同期的かつ互いに逆方向に平行移動される。X線管3およびFPD4の移動は、図示しないラックやピニオンやモータ等により行われる。FPD4は、被検体Mに対して異なる方向(角度)からの複数のX線検出信号を収集する。すなわち、FPD4は、X線管3と同期して逆方向に移動して、被検体Mに対して異なる方向から照射されたX線管3からのX線による複数のX線検出信号を収集する。X線検出信号は、実投影データである。なお、FPD4は、本発明の実投影データ収集部に相当する。
The
FPD4の後段には、順番にA/D変換器7と画像処理部8と主制御部9とが設けられている。A/D変換器7は、FPD4から出力されたアナログのX線検出信号をそれぞれディジタル信号に変換する。画像処理部8は、ディジタル変換されたX線検出信号に基づくX線画像に対して種々の必要な処理を行う。主制御部9は、X線断層撮影装置1の各構成を統括的に制御し、中央演算処理装置(CPU)などで構成される。主制御部9は、例えば、天板2、X線管3またはFPD4を移動させる制御を行う。なお、天板2の移動も同様に、図示しないラックやピニオンやモータ等により行われる。
An A /
X線断層撮影装置1は、表示部11と入力部12と記憶部13とを備えている。表示部11は、モニタ等で構成される。入力部12は、キーボードやマウス等で構成される。記憶部13は、ROM(Read-only Memory)、RAM(Random-Access Memory)またはハードディスク等の記憶媒体で構成される。記憶部13には、異なる方向ごとの複数のX線画像が記憶される。
The
X線断層撮影装置1は、被検体Mに対して異なる方向からの複数のX線画像、すなわち複数の実投影データに基づいてX線断層画像を生成するX線断層画像生成部20を備えている。X線断層画像生成部20は、データ欠損抽出部21と、投影数設定部23と、画像再構成部25とを備えている。なお、画像再構成部25は、実投影データに基づいて逐次近似法による画像再構成(逐次近似画像再構成法)によりX線断層画像(再構成画像)を生成する。逐次近似画像再構成法は、ML−EM法を用いる。なお、X線断層画像生成部20は、本発明の放射線断層画像生成処理装置に相当する。
The
データ欠損抽出部21は、複数の実投影データそれぞれからデータ欠損画素を抽出する。すなわち、データ欠損抽出部21は、収集した投影データから他の画素に比べて画素値が異常な画素をデータ欠損画素として抽出する。例えば、X線管3のX線焦点(X線源)と金属などの高吸収体とを結ぶ線分の延長線上の検出点、すなわちFPD4のX線検出素子DUで検出される画素が挙げられる。この画素は、高吸収体で遮蔽されてX線が到達しない、あるいはごく少量のX線が到達されるので、画素値が0(ゼロ)に近い。そのため、しきい値を設けてこのような値の画素をデータ欠損画素として、投影方向や実投影データの画素位置を抽出する。データ欠損画素は、どの投影方向か、実投影データのどの画素かをわかるようにしておく。また、FPD4のX線検出素子DU等が原因で画素値が異常に高い値もしくは異常に低い値を示す場合も同様に、しきい値を予め設定し、データ欠損画素を抽出する。
The data
投影数設定部23は、実投影データに基づいて生成されるX線断層画像(再構成画像)において、ある画素を画像再構成するために寄与する投影数と、その投影数の最大値とを設定する。投影数は、確率検出の総和Σiaij(検出確率aijを含む)で表される。投影数設定部23は、検出確率設定部27と、加算部29と、最大値設定部31とを備えている。
The projection
検出確率設定部27は、所定の方向からの再構成画像(X線断層画像)λjの画素(ボクセルまたはピクセル)jを再構成するために寄与する検出確率aijを設定する。検出確率設定部27は、図2に示すように、被検体Mに対する各方向の実投影データを収集する際におけるX線管3のX線焦点とFPD4のX線検出素子DUとを結ぶX線の投影線があるとする。この投影線が再構成画像λjの画素jを通過するときは、各画素jで投影線の通過をaij=1と計数し、通過しないときは、aij=0として計数しないように設定する。なお、本実施例では、焦点ボケや散乱線などを考慮しない方法を示しているが、それらを考慮した検出確率の設定を行ってもよい。また、その他公知の方法で検出確率の設定を行ってもよい。
The detection
また、検出確率設定部27は、図3(a)および図3(b)に示すように、FPD4のX線検出素子DU1〜3で検出した実投影データyiの画素iがデータ欠損画素であるときは、その実投影データyiの画素iに到達する投影線が通過する再構成画像λjの各画素jで投影線の通過を計数しないように設定する。すなわち、図3(a)のように、実投影データyiの画素iがデータ欠損のない正常画素(符号○)であるときは、実投影データyiの画素iに到達する投影線が通過する再構成画像λjの各画素jで投影線の通過をaij=1と計数する。一方、図3(b)のように、実投影データyiの画素iがデータ欠損画素(符号×)であるときは、実投影データyiの画素iに到達する投影線が通過する再構成画像λjの各画素jで投影線の通過をaij=0として計数しない。なお、データ欠損画素を考慮しない各方向における検出確率aijは、予め設定して記憶部13に記憶しておいてもよく、データ欠損を考慮しない各方向における検出確率aijから、データ欠損画素に到達する投影線が通過する再構成画素λjの各画素jで投影線の通過をaij=0として計数しないようにしてもよい。
In addition, as shown in FIGS. 3A and 3B, the detection
加算部29は、各方向で収集された検出確率の総和Σiaijを求める。例えば、被検体Mに対する投影方向が0°,1°,2°,…,dの実投影データを収集する場合、それら全ての方向の検出確率aijを加算して総和Σiaijを求める。図4(a)〜図4(c)に示すように、例えば、投影方向を−45°,0°,45°とする。各投影方向おいて、説明の便宜上、PPD4のX線検出素子DU2のみにX線が入射するものとして、検出確率aijを設定する。検出確率の総和Σiaijは、図4(d)に示すように、全投影方向(−45°,0°,45°)の検出確率aijを加算したものとなる。
The adding
最大値設定部31は、再構成画像λjのうち検出確率の総和Σiaijの最大値maxjΣiaijを抽出する。例えば図4(d)のときは、maxjΣiaij=3である。なお、最大値maxjΣiaijは、図3(b)のデータ欠損画素に基づいて投影数の通過を計数しない場合を含まない値とする。
The maximum
図1に戻る。画像再構成部25は、実投影データyiに基づいて逐次近似画像再構成法としてML−EM法によりX線断層画像(再構成画像)を生成する。画像再構成部25は、乱数発生部33と、画素値更新判定部35と、画像再構成実行部37とを備えている。まず、画像再構成実行部37について説明する。
Returning to FIG. The
画像再構成実行部37は、ML−EM法による画像再構成を実行する。すなわち、画像再構成実行部37は、再構成画像λj(X線断層画像)の画素値を更新する。ML−EM法の計算式は、下記の式(1)で表される。
The image
λj (k):k回目の再構成画像
Σj′=1 maij′λj′ (k):順投影
Σi=1 n〔(yiaij)/(Σj′=1 maij′λj′ (k))〕:逆投影
Σi=1 naij:検出確率aijの総和
yi:実投影データ
i:実投影データの画素(1〜nまでの通し番号が付され、nはFPDの一列のX線検出素子数×投影方向数で算出される)
j:再構成画像の画素(1〜mまでの通し番号が付される)
j: Reconstructed image pixels (serial numbers from 1 to m are given)
式(1)に基づき、次の手順で再構成画像λjの各画素jの更新が行われる。まず、再構成画像λj (k)の各画素jの初期値を仮定する。例えば、全ての画素jの初期値をλj (k)=1とする。次に、再構成画像λj (k)(λj′ (k))からの順投影により投影データを算出する。なお、この算出された投影データを算出投影データと呼ぶこととする。実投影データyiと算出投影データとの比を計算する。この実投影データyiと算出投影データとの比を逆投影する。逆投影されて算出された値を検出確率の総和Σi=1 naijで規格化し、再構成画像λj (k)を乗算して再構成画像λj (k+1)を計算する。なお、再構成画像λjの各画素jの更新を予め設定された回数を繰り返し行うときは、計算されたλj (k+1)をλj (k)とし、順投影により算出投影データを算出する工程に戻る。 Based on equation (1), updating of each pixel j in the reconstructed image lambda j is performed in the following procedure. First, an initial value of each pixel j of the reconstructed image λ j (k) is assumed. For example, the initial value of all the pixels j is set to λ j (k) = 1. Next, projection data is calculated by forward projection from the reconstructed image λ j (k) (λ j ′ (k) ). The calculated projection data is referred to as calculated projection data. The ratio between the actual projection data y i and the calculated projection data is calculated. The ratio between the actual projection data y i and the calculated projection data is back projected. The backprojected value calculated by normalizing the sum Σ i = 1 n a ij of detection probability, multiplied by the reconstructed image lambda j (k) to calculate the reconstructed image λ j (k + 1) and. When updating each pixel j of the reconstructed image λ j repeatedly for a preset number of times, the calculated projection data is calculated by forward projection with the calculated λ j (k + 1) as λ j (k). Return to the process.
なお、画像再構成実行部37は、再構成画像λjの全ての画素jに対して画素値更新(画像再構成)を繰り返すが、後述する画素値更新判定部35により判定が成立する画素jのみ画素値更新を行う。また、画像再構成実行部37は、予め設定された回数だけ再構成画像λjの画素値更新を繰り返す。
Note that the image
また、この一連の手順の中で、画像再構成実行部37は、データ欠損画素に対応する画素(データ欠損位置の画素)を用いずに再構成画像λjの画素値jを更新する(画像再構成の実行)。すなわち、画像再構成実行部37は、次の2つの制約のうち少なくともいずれか1つを備えている。1つ目として、画像再構成実行部37は、再構成画像λjから順投影により算出投影データを算出する際に、データ欠損画素に対応する算出投影データの画素に対して順投影を行わない。すなわち、図5(a)に示すように、まず、X線検出素子DU2で検出された実投影データyiの例えば画素i=5にデータ欠損が生じているとする。この場合、そのデータ欠損画素に対応するλ2+λ5+λ8の画素値で算出される値を、算出投影データcpの同一番号の画素i=5の画素値として順投影を行わず、その画素には、例えば実投影データyiのデータ欠損画素の画素値が代入される。
Further, in this series of procedures, the image
一方、2つ目として、画像再構成実行部37は、データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わない。具体的には、例えば、実投影データyiと算出投影データとの比を逆投影する際に、実投影データyiのデータ欠損画素に対応する画素iから逆投影を行わない。すなわち、図5(b)に示すように、まず同様に、X線検出素子DU2で検出された実投影データyiの例えば画素i=5にデータ欠損が生じているとする。この場合、そのデータ欠損画素i=5に対応する同一番号の画素i=5から逆投影を行わないようにする。例えば、図3(b)に示すように、データ欠損画素(符号×)に到達する投影線が通過する再構成画像λjの各画素jで投影線の通過をaij=0として計数しないで検出確率aijを設定する。これにより、式(1)の逆投影の計算において画素i=5から逆投影を行わないようにする。
On the other hand, as the second, the image
このような画像再構成実行部37の処理は、画素値更新判定部35の判定により実行される。画素値更新判定部35による画素値を更新するか否かの判定には、乱数が用いられる。乱数発生部33は、0≦p<1の範囲で乱数pを発生する。画素値更新判定部35は、検出確率の総和Σiaijが少ない画素ほど再構成画像λjの画素値を更新しないように検出確率の総和Σiaijに基づく割合により画素値を更新するか否かを判定する。検出確率の総和Σiaijに基づく割合は、具体的には、検出確率の総和Σiaij(投影数)とその最大値maxjΣiaijに基づく割合である。すなわち、画素値更新判定部35は、検出確率の総和Σiaij(投影数)とその最大値maxjΣiaijに基づく割合と、乱数発生部33により発生した乱数pとを比較することにより判定する。
Such processing of the image
具体的には、再構成画像λjの所定の画素jを構成するのに寄与する検出確率の総和Σiaijとその最大値maxjΣiaijに基づく割合(投影数に応じた値)として、0.5×(1+Σiaij/maxjΣiaij)を用いる。すなわち、画素値更新判定部35は、下記の式(2)が成立するか否かにより、画素値を更新するか否かを判定する。
p<0.5×(1+Σiaij/maxjΣiaij) …(2)
More specifically, a ratio (a value corresponding to the number of projections) based on the sum Σ i a ij of detection probabilities contributing to constructing a predetermined pixel j of the reconstructed image λ j and its maximum value max j Σ i a ij ) Is used as 0.5 × (1 + Σ i a ij / max j Σ i a ij ). That is, the pixel value
p <0.5 × (1 + Σ i a ij / max j Σ i a ij) ... (2)
例えば、p=0.85,Σiaij=80,maxjΣiaij=100である場合、式(2)により0.85<0.9=〔0.5×(1+80/100)〕となり、式が成立する。この式が成立する場合は、画素値更新判定部35は、画素値を更新すると判定する。一方、式が成立しない場合は、画素jの更新を行わず、次の画素jの判定を行う。欠損データがない場合、画素値は必ずML−EM法により更新される。欠損データの多さに従って、画素値が更新される可能性は低下する。
For example, when p = 0.85, Σ ia a ij = 80, max j Σ ia a ij = 100, 0.85 <0.9 = [0.5 × (1 + 80/100) according to Equation (2) ] And the formula is established. When this expression is established, the pixel value
次に、図6のフローチャートを参照してX線断層撮影装置1の動作について説明する。
Next, the operation of the
〔ステップS01〕実投影データyiの収集
X線管3およびFPD4は、被検体Mの図1中の体軸axに沿って同期的かつ互いに逆方向に平行移動する。その際、被検体Mに対して異なる方向からの複数の実投影データyiを収集する。収集した実投影データyiは、必要な画像処理が行われ、記憶部13において一旦記憶される。
[Step S01] Collection of Actual Projection Data y i The
〔ステップS02〕データ欠損画素の抽出
データ欠損抽出部21は、複数の実投影データそれぞれからデータ欠損画素を抽出する。例えば、X線管3のX線焦点(X線源)と金属などの高吸収体とを結ぶ線分の延長線上のFPD4のX線検出素子DUで検出される実投影データの画素や、FPD4のX線検出素子DU等に起因する異常値を示す画素を抽出する。データ欠損であるか否かの判定は、例えば、しきい値を用いて行う。
[Step S02] Extraction of Data Loss Pixel The data
〔ステップS03〕検出確率aijの設定
検出確率設定部27は、所定の方向からの再構成画像の画素を再構成するために寄与する検出確率aijを設定する。検出確率設定部27は、図2に示すように、被検体に対する各方向の実投影データyiを収集する際における投影線が再構成画像λjの画素jを通過するときは、投影線を通過する各画素jで投影線の通過をaij=1と計数し、通過しないときは、aij=0として計数しないように設定する。
[Step S03] Setting Detection Probability aij The detection
また、検出確率設定部27は、FPD4のX線検出素子DUで検出した実投影データyiの画素iがデータ欠損画素であるときは、その実投影データyiの画素iに到達する投影線が通過する再構成画像λjの各画素jで投影線の通過を計数しないように設定する。すなわち、図3(b)のように、X線検出素子DU2で検出された実投影データyiの画素iがデータ欠損画素(符号×)であるときは、投影線が通過する再構成画像λjの各画素jで投影線の通過をaij=0として計数しないようにする。
In addition, when the pixel i of the actual projection data y i detected by the X-ray detection element DU of the
〔ステップS04〕検出確率の総和Σiaijの設定
加算部29は、図4(d)に示すように、各方向で収集された検出確率の総和Σiaijを算出する。すなわち、検出確率の総和Σiaijは、被検体Mに対して異なる方向で収集された投影数である。
[Step S04] Setting of Detection Probabilities Sum Σ i a ij As shown in FIG. 4D, the
〔ステップS05〕最大値maxjΣiaijの設定
最大値設定部31は、再構成画像λjの検出確率の総和Σiaijのうち最大の画素値maxjΣiaijを抽出して設定する。例えば図4(d)のときは、maxjΣiaij=3を設定する。なお、最大値maxjΣiaijは、図3(b)のデータ欠損画素に基づいて投影数の通過を計数しない場合を含まない値とする。
[Step S05] Setting of Maximum Value max j Σ i a ij The maximum
ステップS06〜ステップS10は、収集した実投影データyiに基づいてML−EM法によりX線断層画像を生成する工程である。 Steps S06 to S10 are steps for generating an X-ray tomographic image by the ML-EM method based on the collected actual projection data y i .
〔ステップS06〕乱数pの発生
乱数発生部33は、0≦p<1の範囲で乱数pを発生する。
[Step S06] Generation of Random Number p The
〔ステップS07〕画素値更新判定
画素値更新判定部35は、検出確率の総和Σiaijが少ない画素ほど再構成画像λjの画素値を更新しないように検出確率の総和Σiaijに基づく割合により画素値を更新するか否かを判定する。すなわち、画素値更新判定部35は、検出確率の総和Σiaijとその最大値maxjΣiaijに基づく割合と乱数pとを比較することにより判定する。具体的には、式(2)が成立するか否かで判定される。成立する場合は、ステップS08へ進む。成立しない場合は、その画素iにおける画素値更新が行われないで、ステップS09へ進む。
[Step S07] Pixel Value Update Determination The pixel value
〔ステップS08〕画素値更新
画像再構成実行部37は、データ欠損画素を用いずにML−EM法(式(1))により再構成画像λjの画素値iを更新する(画像再構成の実行)。すなわち、画像再構成実行部37は、次の2つの制約のうち少なくともいずれか1つを備えている。1つ目として、画像再構成実行部37は、図5(a)に示すように、再構成画像λjから順投影により算出投影データを算出する際に、データ欠損画素に対応する算出投影データの画素iに対して順投影を行わない。一方、2つ目として、画像再構成実行部37は、図5(b)に示すように、データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わない。
[Step S08] Update Pixel Value The image
〔ステップS09〕全画素処理判定
画像再構成部25は、再構成画像λjの全画素jに対して画素値更新の有無の処理を行ったか否かを判定する。全画素jに対して画素値更新の有無の処理を行った場合は、ステップS10へ進む。全画素jに対して画素値更新の有無の処理を行っていない場合は、ステップS06に戻り、次の画素jの処理を行う。
[Step S09] all pixel processing determination
〔ステップS10〕更新回数判定
画像再構成部25は、再構成画像λjの画素値更新が予め設定された回数が行われたか否かを判定する。再構成画像λjに対して予め設定された回数の画素値更新が行われた場合は、ENDへ進む。予め設定された回数を満たさない場合は、ステップS06へ戻る。
[Step S10] Update Count Determination The
以上の動作により、X線断層画像生成部20は、X線断層画像を生成する。生成されたX線断層画像は、記憶部13に記憶されたり、表示部11に任意の裁断高さのX線断層画像が表示されたりする。
With the above operation, the X-ray tomographic
本実施例に係るX線断層撮影装置1によれば、FPD4は、被検体Mに対して異なる方向からの複数の実投影データyiを収集し、データ欠損抽出部21は、その実投影データyiそれぞれからデータ欠損画素を抽出する。そして、画像再構成実行部37は、データ欠損画素を用いずにML−EM法(逐次近似画像再構成法)により再構成画像λjの画素値を更新する(画像再構成の実行)。すなわち、実投影データyiのデータ欠損画素を抽出し、抽出されたデータ欠損画素をML−EM法による画素値更新(画像再構成)に寄与しないようにしている。そのため、データ欠損画素に対応する画素以外の正常な画素iで画素値更新を行っているので、データ欠損に起因するアーチファクトを抑えることができる。
According to the
また、画像再構成実行部37は、再構成画像λjから順投影により算出投影データを算出する際に、データ欠損画素に対応する算出投影データの画素iに対して順投影を行わない。これにより、データ欠損画素に対応する画素iを除外した算出投影データを算出することができる。また、画像再構成実行部37は、データ欠損画素に対応する画素iから逆投影を行わない。これにより、データ欠損画素に対応する画素iを除外した正常な画素iを用いて逆投影することができる。
Further, when calculating the calculated projection data by forward projection from the reconstructed image λ j , the image
また、投影数設定部23は、再構成画像λjの画素jを再構成するために寄与するその画素jの検出確率の総和Σiaijを設定し、画素値更新判定部35は、検出確率の総和Σiaijが少ない画素jほど再構成画像λjの画素値の更新を行わないように画素値を更新するか否かの判定を行っている。そのため、画像再構成に寄与する検出確率の総和Σiaijが少ない画素jほど画素値の更新を行わないようにしているので、再構成に寄与する検出確率の総和Σiaijが多い信頼性の高い画素jから優先的に画素値の更新を行うことになる。これにより、検出確率の総和Σiaijが少ない画素jの画素値の更新に起因するアーチファクトを抑えることができる。
The projection
また、投影数設定部23は、各方向の実投影データyiを収集する際に、投影線が再構成画像λjの画素jを通過するときは、投影線が通過する各画素jで投影線の通過を計数し、実投影データyiの画素iがデータ欠損画素であるときは、その実投影データyiの画素iに到達する投影線が通過する再構成画像λjの各画素jで投影線の通過を計数しない。これにより、投影線の通過を計数する画素jでも、実投影データyiの画素iがデータ欠損画素であるときは、そのデータ欠損画素に到達する投影線が通過する再構成画像λjの各画素jで投影線の通過を計数しない。そのため、検出確率の総和Σiaijが少なくなるので、検出確率の総和Σiaijが少ない画素jの画素値の更新に起因するアーチファクトを抑えることができる。
Further, when the projection
また、画素値更新判定部35は、式(2)に示すように、検出確率の総和Σiaijと検出確率の総和の最大値maxjΣiaijに基づく割合と乱数pを比較することにより判定している。これにより、画素値の更新を行わないタイミングを固定しないで可変(ランダム)にすることができる。
Further, the pixel value
本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した実施例では、X線断層撮影装置1において、X線管3およびFPD4は、被検体Mの体軸axに沿って同期的かつ互いに逆方向に平行移動して実投影データを収集した。しかしながら、図7に示すように、同期的にかつ互いに逆方向に予め設定された角度で回転して収集してもよい。また、X線断層撮影装置1は、図11に示すX線CT装置であってもよい。この場合、X線CT装置は、被検体Mを挟んで対向配置されたX線管103とX線検出器104を備え、被検体Mの周りで回転させながら実投影データを収集する。
(1) In the embodiment described above, in the
(2)上述した実施例では、放射線としてX線を検出して実投影データを収集していた。しかしながら、放射線として被検体から放出されるγ線を検出して実投影データを収集してもよい。この場合、例えば、図8に示すように、装置は、被検体Mを挟んで配置された2つ(複数)のγ線検出器53,54を備え、被検体Mの周りを回転させて実投影データを取得するようにしてもよい。
(2) In the above-described embodiments, actual projection data is collected by detecting X-rays as radiation. However, actual projection data may be collected by detecting γ rays emitted from the subject as radiation. In this case, for example, as shown in FIG. 8, the apparatus includes two (plurality) γ-
(3)上述した実施例では、逐次近似画像再構成法は、ML−EM法を用いていたがこれに限定されない。逐次近似画像再構成法として、例えば、シミュレーテッドアニーリング(simulated annealing)法やOS−EM(ordered subsets - expectation maximization)法、RAMLA(row-action maximum likelihood algorithm)法、DRAMA(dynamic RAMLA)法を用いてもよい。なお、シミュレーテッドアニーリング法では、順投影において上述した実施例を適用させることができる。 (3) In the embodiment described above, the successive approximation image reconstruction method uses the ML-EM method, but is not limited to this. As the successive approximation image reconstruction method, for example, a simulated annealing method, an OS-EM (ordered subsets-expectation maximization) method, a RAMLA (row-action maximum likelihood algorithm) method, or a DRAMA (dynamic RAMLA) method is used. May be. In the simulated annealing method, the above-described embodiments can be applied in forward projection.
(4)上述した実施例では、画素値更新判定部35は、式(2)の0.5×(1+Σiaij/maxjΣiaij)により算出される0.5〜1の値と、乱数と比較して、画素値の更新を行わないタイミングを固定しないで可変にしていた。しかしながら、画素値の更新を行わないタイミングを乱数と比較せず固定にしてもよい。また、画素値更新判定部35は、画素値更新の2回目以降から画素値を更新するか否かの判定をしてもよい。
(4) In the above-described embodiment, the pixel value
(5)上述した実施例では、再構成画像λjの画素値更新を予め設定された回数を行った。しかしながら、再構成画像λjの前後を比較して各画素値の変化が所定値以下の場合で画素値更新を終了するように、収束するための判定を行ってもよい。 (5) In the above-described embodiment, the pixel value update of the reconstructed image λ j is performed a preset number of times. However, it may be determined to converge so that the pixel value update is terminated when the change in the pixel values is equal to or less than a predetermined value by comparing before and after the reconstructed image λ j .
(6)上述した実施例では、X線断層画像生成部20は、画像処理部8と個別に構成されていた。しかしながら、X線断層画像生成部20が画像処理部8に設けられていてもよい。
(6) In the above-described embodiment, the X-ray tomographic
(7)上述した実施例において、X線断層画像生成部20は、CPU等で構成される制御部と、入力部と、表示部と、ROMやRAM、ハードディスク等の記憶媒体で構成される記憶部と、等を備えたワークステーションやパーソナルコンピュータで構成してもよい。それらの記憶部に、上述のステップS02〜S10の動作をプログラムとして記憶させて、そのプログラムを制御部で実行することでX線断層画像を生成する。また、図1のX線断層撮影装置1の記憶部13に、上述のステップS02〜S10の動作がプログラムとして記憶させ、そのプログラムを主制御部9で実行してもよい。また、ステップS02〜S10の動作のプログラムは、LAN等のネットワークシステムでX線断層撮影装置1と接続されたワークステーションやパーソナルコンピュータ上でも実行できるようにしてもよい。
(7) In the embodiment described above, the X-ray tomographic
1 … X線断層撮影装置
3 … X線管
4 … フラットパネル型X線検出器(FPD)
9 … 主制御部
20 … X線断層画像生成部
21 … データ欠損抽出部
23 … 投影数設定部
25 … 画像再構成部
27 … 検出確率設定部
29 … 加算部
31 … 最大値設定部
33 … 乱数発生部
35 … 画素値更新判定部
37 … 画像再構成実行部
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (11)
被検体に対して異なる方向からの複数の実投影データを収集する実投影データ収集部と、
前記実投影データからデータ欠損画素を抽出するデータ欠損抽出部と、
再構成画像から順投影により算出投影データを算出する際に、前記データ欠損画素に対応する前記算出投影データの画素に対して順投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する画像再構成実行部と、
を備えていることを特徴とする放射線断層撮影装置。 A radiation tomography apparatus for generating a radiation tomographic image,
An actual projection data collection unit for collecting a plurality of actual projection data from different directions with respect to the subject;
A data loss extraction unit for extracting data loss pixels from the actual projection data;
When calculating the calculated projection data by forward projection from the reconstructed image, image reconstruction is performed by performing image reconstruction by the successive approximation method without performing forward projection on the pixels of the calculated projection data corresponding to the data missing pixels. A configuration execution unit;
A radiation tomography apparatus comprising:
被検体に対して異なる方向からの複数の実投影データを収集する実投影データ収集部と、An actual projection data collection unit for collecting a plurality of actual projection data from different directions with respect to the subject;
前記実投影データからデータ欠損画素を抽出するデータ欠損抽出部と、A data loss extraction unit for extracting data loss pixels from the actual projection data;
前記データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する画像再構成実行部と、An image reconstruction execution unit that performs image reconstruction by a successive approximation method without performing back projection from a pixel corresponding to the data-missing pixel;
を備えていることを特徴とする放射線断層撮影装置。A radiation tomography apparatus comprising:
前記画像再構成実行部は、更に、前記データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないことを特徴とする放射線断層撮影装置。 The radiation tomography apparatus according to claim 1 ,
The radiation tomography apparatus according to claim 1, wherein the image reconstruction execution unit further does not perform back projection from a pixel corresponding to the data missing pixel.
再構成画像の画素を再構成するために寄与する投影数を設定する投影数設定部と、
前記投影数が少ない画素ほど前記再構成画像の画素値の更新を行わないように前記画素値を更新するか否かを判定する画素値更新判定部と、
を備えていることを特徴とする放射線断層撮影装置。 In the radiation tomography apparatus in any one of Claim 1 to 3,
A projection number setting unit that sets the number of projections that contribute to reconstruct the pixels of the reconstructed image;
A pixel value update determination unit that determines whether or not to update the pixel value so as not to update the pixel value of the reconstructed image as the number of projections decreases.
A radiation tomography apparatus comprising:
前記投影数設定部は、前記各方向の実投影データを収集する際に、投影線が前記再構成画像の画素を通過するときは、投影線が通過する各画素で投影線の通過を計数し、前記実投影データの画素がデータ欠損画素であるときは、その実投影データの画素に到達する投影線が通過する前記再構成画像の各画素で投影線の通過を計数しないことを特徴とする放射線断層撮影装置。 The radiation tomography apparatus according to claim 4,
When the projection line passes through the pixels of the reconstructed image when collecting the actual projection data in each direction, the projection number setting unit counts the passage of the projection line at each pixel through which the projection line passes. When the pixels of the actual projection data are data deficient pixels, the radiation that does not count the passage of the projection line at each pixel of the reconstructed image through which the projection line that reaches the pixel of the actual projection data passes Tomography equipment.
前記投影数設定部は、前記投影数とその最大値を設定し、
前記画素値更新判定部は、前記投影数とその最大値に基づく割合により判定することを特徴とする放射線断層撮影装置。 The radiation tomography apparatus according to claim 4 or 5,
The projection number setting unit sets the projection number and its maximum value,
The said pixel value update determination part determines with the ratio based on the said projection number and its maximum value, The radiation tomography apparatus characterized by the above-mentioned.
前記画素値更新判定部は、前記投影数に基づく割合と乱数とを比較することにより判定することを特徴とする放射線断層撮影装置。 The radiation tomography apparatus according to any one of claims 4 to 6,
The radiation value tomography apparatus according to claim 1, wherein the pixel value update determination unit determines the ratio by comparing a ratio based on the number of projections with a random number.
前記実投影データからデータ欠損画素を抽出するデータ欠損抽出部と、
再構成画像から順投影により算出投影データを算出する際に、前記データ欠損画素に対応する前記算出投影データの画素に対して順投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する画像再構成実行部と、
を備えていることを特徴とする放射線断層画像生成処理装置。 A radiation tomographic image generation processing device that generates a radiation tomographic image based on a plurality of actual projection data collected from different directions with respect to a subject,
A data loss extraction unit for extracting data loss pixels from the actual projection data;
When calculating the calculated projection data by forward projection from the reconstructed image, image reconstruction is performed by performing image reconstruction by the successive approximation method without performing forward projection on the pixels of the calculated projection data corresponding to the data missing pixels. A configuration execution unit;
A radiation tomographic image generation processing apparatus comprising:
前記実投影データからデータ欠損画素を抽出するデータ欠損抽出部と、A data loss extraction unit for extracting data loss pixels from the actual projection data;
前記データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する画像再構成実行部と、An image reconstruction execution unit that performs image reconstruction by a successive approximation method without performing back projection from a pixel corresponding to the data-missing pixel;
を備えていることを特徴とする放射線断層画像生成処理装置。A radiation tomographic image generation processing apparatus comprising:
前記実投影データからデータ欠損画素を抽出する工程と、
再構成画像から順投影により算出投影データを算出する際に、前記データ欠損画素に対応する前記算出投影データの画素に対して順投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する工程と、
を備えていることを特徴とする放射線断層画像生成プログラム。 A radiation tomographic image generation program for causing a computer to execute a process of generating a radiation tomographic image based on a plurality of actual projection data collected from different directions with respect to a subject,
Extracting data missing pixels from the actual projection data;
A step of performing image reconstruction by a successive approximation method without performing forward projection on the pixels of the calculated projection data corresponding to the data missing pixels when calculating the calculated projection data from the reconstructed image by forward projection ; ,
A radiation tomographic image generation program comprising:
前記実投影データからデータ欠損画素を抽出する工程と、Extracting data missing pixels from the actual projection data;
前記データ欠損画素に対応する画素から逆投影を行わないで逐次近似法による画像再構成を実行する工程と、Performing image reconstruction by a successive approximation method without performing back projection from pixels corresponding to the data missing pixels;
を備えていることを特徴とする放射線断層画像生成プログラム。A radiation tomographic image generation program comprising:
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