JP6154375B2 - 画像生成装置 - Google Patents

Description

本発明は、対象物の画像を生成する画像生成装置、画像生成方法及び画像生成コンピュータプログラムに関する。

コンピュータ断層撮影の分野では一般に、放射線源が、撮像される対象物の周りで回転され、放射線源により放出され、対象物を横断した放射線が、対象物に対する放射線源の異なる回転位置に関して、投影データを生成するため、検出器により検出される。対象物の画像は、再構成アルゴリズムを用いることにより、投影データから生成されることができる。例えば、フィルタリングされた逆投影アルゴリズムを用いて、比較的ノイズが多い画像が再構成されることができる。一方、反復的な再構成アルゴリズムを用いて、実質的にノイズを持たない画像が再構成されることができる。

比較的ノイズが多い画像は一般に、必要とされず、実質的にノイズを持たない画像は、望ましくないルックアンドフィールの外観を持つ。例えば、それは、ペイントされた又はフラットであるように見える場合がある。

本発明の目的は、対象物の画像を生成する画像生成装置、画像生成方法及び画像生成コンピュータプログラムを提供することである。これは、改良されたノイズ外観を持つ画像を生成することを可能にする。

本発明の第１の側面において、対象物の画像を生成する画像生成装置が示される。この装置は、
上記対象物の第１の画像及び上記対象物の第２の画像を提供する画像提供ユニットであって、上記第１の画像が、上記第２の画像より小さなノイズレベルを持つ、画像提供ユニットと、
ディスプレイウィンドウを提供するディスプレイウィンドウ提供ユニットであって、上記ディスプレイウィンドウがディスプレイに示される画像値の範囲を示す、ディスプレイウィンドウ提供ユニットと、
上記提供されたディスプレイウィンドウのウィンドウ幅に基づき、上記第１の画像及び上記第２の画像を組み合わせることにより組合せ画像を生成する結合ユニットとを有する。

結合ユニットが、提供されたディスプレイウィンドウのウィンドウ幅に基づき、第１の画像及び第２の画像を組み合わせることにより組合せ画像を生成するので、ノイズ外観におけるディスプレイウィンドウの影響が考慮されることができる。特に、異なるノイズレベル及び提供されたディスプレイウィンドウを持つ第１の画像及び第２の画像を考慮することにより、組み合わされた画像は、改良されたノイズ外観を持って生成されることができる。

画像提供ユニットは、格納ユニットとすることができる。このユニットには、対象物の第１及び第２の画像がすでに格納される。しかしながら、画像提供ユニットは、コンピュータ断層撮影撮像システム、核撮像システム、磁気共鳴撮像システム、超音波撮像システム等の撮像システムの再構成ユニットから、第１及び第２の画像を受信する受信ユニットとすることもできる。画像提供ユニットは、撮像システムの再構成ユニットとすることもでき、又は再構成ユニットと対象物を示すrawデータを取得する取得ユニットとの組合せとすることもできる。例えば、取得ユニットは、投影データを取得するコンピュータ断層撮影システムの取得ユニットとすることができる。

画像生成装置は、撮像システムとすることができる。この場合、画像提供ユニットは、対象物を示すrawデータを取得する取得ユニットと、取得されたrawデータから対象物の第１及び第２の画像を再構成する再構成ユニットとにより形成される。しかしながら、画像生成装置は、提供された第１及び第２の画像に基づき、組み合わされた画像を生成する画像処理コンピュータとすることもできる。この場合、画像処理コンピュータは、画像提供ユニット、ディスプレイウィンドウ提供ユニット、及び結合ユニットを少なくとも有する。

画像提供ユニットが、対象物を示す測定されたrawデータから第１の再構成方法を用いて再構成された画像を第１の画像として、及び測定されたrawデータから第２の再構成方法を用いて再構成された画像を第２の画像として提供するよう構成されることが好ましい。第１の再構成方法が、反復的な再構成方法であり、第２の再構成方法が、分析的再構成方法であることが更に好ましい。特に、分析的再構成方法は、フィルタリングされた逆投影再構成法である。第１の画像を再構成するのに反復的な再構成方法を用いることにより、第１の画像は、実質的にゼロであるノイズレベルを持って再構成されることができる。しかしながら、実質的にゼロのノイズレベルを持つ画像は、望ましくないルックアンドフィール外観を持つ場合がある。それは、例えば、塗られた又はフラットに見える場合がある。対照的に、第２の画像が、分析的再構成方法を用いて、特に、フィルタリングされた逆投影再構成法を用いて再構成される場合、第２の画像は、比較的大きなノイズレベルを持つことができる。斯かる異なるノイズレベルを持つ第１及び第２の画像を用いることにより、組み合わされた画像は、ディスプレイウィンドウの可能なウィンドウ幅の比較的大きな範囲に関して所望のノイズ外観を持って生成されることができる。

ディスプレイウィンドウは、ディスプレイに示される画像値の範囲を示す。例えば、画像が、コンピュータ断層撮影画像であり、画像値が、ハウンスフィールド値である場合、ディスプレイウィンドウは、ディスプレイに示されるハウンスフィールド値の範囲を規定する。ディスプレイウィンドウは、ディスプレイ値の中央における画像値を示すウィンドウレベルにより、及びこのウィンドウレベルで中心化されるディスプレイウィンドウの幅を示すウィンドウ幅により規定されることができる。

ディスプレイウィンドウ提供ユニットは好ましくは、ユーザが所望のディスプレイウィンドウをセットすることを可能にするよう構成され、結合ユニットは、セットされたディスプレイウィンドウのウィンドウ幅に基づき、組み合わされた画像を生成するよう構成される。組み合わされた画像の生成は好ましくは、リアルタイムに実行される。その結果、ディスプレイウィンドウをセッティングすること、特に修正すること、より具体的にはウィンドウ幅をセッティングすることを用いて、組み合わされた画像が、再計算され、ディスプレイに示される。ウィンドウレベルの可能な修正とは関係なく、ウィンドウ幅が、セット、特に、修正される場合、組み合わされた画像は、再計算だけされるよう、結合ユニットは構成されることができる。ある実施形態において、ディスプレイウィンドウ提供ユニットは、ユーザがディスプレイウィンドウをセットすることを可能にするグラフィカルユーザインタフェースを有し、ディスプレイウィンドウ提供ユニットは、セットされたディスプレイウィンドウを提供するよう構成される。例えば、グラフィカルユーザインタフェースは、ユーザがディスプレイウィンドウをセットすることを可能にする１つ又は複数のスライド要素を有することができる。特に、第１のスライド要素は、ウィンドウレベルをセットするのに提供されることができ、第２のスライド要素は、ウィンドウ幅をセットするのに提供されることができる。

好ましくは、上記結合ユニットが、上記提供されたディスプレイウィンドウに基づき、上記第１の画像を重み付けするための第１の重みと、上記第２の画像重み付けするための第２の重みとを決定し、上記第１の重みで上記第１の画像を及び上記第２の重みで上記第２の画像を重み付けし、上記重み付けされた第１及び第２の画像を合計するよう構成される。これは、比較的簡単な態様で、例えば、第１の画像へと第２の画像をフェードさせ、又はこの逆を行うことを可能にする。

上記結合ユニットが、上記ディスプレイウィンドウがより狭い場合、上記第１の画像の第１の量と上記第２の画像の第２の量とを組み合わせ、上記ディスプレイウィンドウがより広い場合、上記第１の画像の第３の量と上記第２の画像の第４の量とを組み合わせるよう構成され、上記第１の量が、上記第３の量より大きく、上記第２の量は、上記第４の量より小さい。例えば、第１の画像が、反復的に再構成された画像であり、第２の画像が、フィルタリングされた逆投影再構成方法を用いて再構成された画像である場合、比較的狭いディスプレイウィンドウに関して、第２の画像の比較的小さな量だけが第１の画像へとフェードされるべきである。なぜなら、そうでないと、ノイズがあまりに支配的になるからである。他方、比較的広いディスプレイウィンドウに関して、第２の画像のより大きな量が第１の画像へとフェードされるべきである。なぜなら、そうでないと、ノイズレベルが非常に低く、結果として生じる組み合わされた画像が、フラットなルックアンドフィール外観を持つからである。ディスプレイウィンドウがより狭い場合、第１の画像のより大きな量と第２の画像のより小さな量とを組み合わせることにより、及びディスプレイウィンドウがより広い場合、第１の画像のより小さな量と第２の画像のより大きな量とを組み合わせることにより、あまり支配的なノイズを持たず、フラットなルックアンドフィール外観を持たない組み合わされた画像が生成されることができる。言い換えると、所望のノイズを持つ組み合わされた画像が生成されることができる。より狭いディスプレイウィンドウに関しては、組み合わされた画像が第２の画像の比較的小さな量を含み、より広いディスプレイウィンドウに関しては、組み合わされた画像が第２の画像の比較的大きな量を含む。

ある実施形態において、上記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、上記第１の画像の量が減少し、上記第２の画像の量は増加するよう、上記結合ユニットが上記第１の画像及び上記第２の画像を組み合わせるよう構成される。特に、上記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、上記第１の画像の量が単調に減少し、上記第２の画像の量は単調に増加するよう、上記結合ユニットが、上記第１の画像及び上記第２の画像を組み合わせるよう構成されることができる。増加及び減少は、ウィンドウ幅の特定の領域に制限されることができる。これは、ウィンドウ幅閾値により規定されることができる。例えば、ウィンドウ幅が第１の閾値ウィンドウ幅より大きい、及び／又は第２の閾値ウィンドウ幅より小さい場合にのみ、ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、第１の画像の量が減少し、第２の画像の量が増加するよう、結合ユニットは構成されることができる。例えば、頭領域又は腹部領域といった体領域の医療画像をレビューするような特定の用途に対して、組み合わされた画像に現れるノイズは、所与のノイズ閾値より小さくあるべきでない。従って例えば、所定の第１のウィンドウ幅閾値未満で、より低いノイズレベルを持つ第１の画像の量の増加及びより大きなノイズレベルを持つ第２の画像の量の対応する減少が止められるよう、結合ユニットは、構成されることができる。所定のウィンドウ幅閾値は、用途依存とすることができる。例えば、頭領域をレビューするため、第１のウィンドウ幅閾値は、約５０ハウンスフィールドユニットとすることができ、腹部領域をレビューするため、第１のウィンドウ幅閾値は、約２００ハウンスフィールドユニットとすることができる。

更なる実施形態において、上記ウィンドウ幅が第３の閾値ウィンドウ幅より小さい場合、上記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、上記第１の画像の量が減少し、上記第２の画像の量は増加するよう、及び上記ウィンドウ幅が第３の閾値ウィンドウ幅以上である場合、上記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、上記第１の画像の量が増加し、上記第２の画像の量は減少するよう、上記結合ユニットが、上記第１の画像及び上記第２の画像を組み合わせるよう構成される。また、この実施形態において、増加及び減少は、ウィンドウ幅の特定の領域に制限されることができる。この領域は、ウィンドウ幅閾値により規定されることができる。例えば、上記ウィンドウ幅が第３の閾値ウィンドウ幅より小さく、第４の閾値ウィンドウ幅より大きい場合、上記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、上記第１の画像の量が減少し、上記第２の画像の量は増加するよう、及び／又は上記ウィンドウ幅が第３の閾値ウィンドウ幅以上であり、第５の閾値ウィンドウ幅より小さい場合、上記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、上記第１の画像の量が増加し、上記第２の画像の量は減少するよう、上記結合ユニットが、上記第１の画像及び上記第２の画像を組み合わせるよう構成される。ウィンドウ幅の増加と共に、組み合わされた画像に貢献する第１の画像の量がまず、第１のウィンドウ幅領域において減少し、次に第２のウィンドウ幅領域において増加するので、第１のウィンドウ幅領域において、所望のノイズを持つ組み合わされた画像を得るため、より大きなノイズレベルを持つ第２の画像の増加している部分が、組み合わされた画像に貢献する。しかしながら、ウィンドウ幅がより大きくなる場合、即ち、ウィンドウ幅が第２のウィンドウ幅領域に含まれる場合、第２の画像において、ノイズはもう見えなくなる。高いコントラストを提供することがより重要である。これは、より低いノイズレベルを持つ第１の画像のより大きな量を用いることにより得られることができる。従って、まず第１の画像の量を減少させ、次に第１の画像の量を増加させることにより、所望のノイズを持つ組み合わされた画像が得られることができる。ここで、コントラストが改良されるよう、相対的な大きなウィンドウ幅に対して、第１及び第２の画像の組合せが実行されることができる。

本発明の更なる側面において、対象物の画像を生成する画像生成方法が示され、この方法は、
画像提供ユニットにより上記対象物の第１の画像及び上記対象物の第２の画像を提供するステップであって、上記第１の画像が、上記第２の画像より小さなノイズレベルを持つ、ステップと、
ディスプレイウィンドウ提供ユニットによりディスプレイウィンドウを提供するステップであって、上記ディスプレイウィンドウが、ディスプレイに示される画像値の範囲を示す、ステップと、
結合ユニットにより上記提供されたディスプレイウィンドウの上記ウィンドウ幅に基づき、上記第１の画像及び上記第２の画像を組み合わせることにより組合せ画像を生成するステップとを有する。

本発明の更なる側面において、対象物の画像を生成するコンピュータプログラムであって、コンピュータに、請求項１４に記載される方法を実行させるための、コンピュータプログラムが提供される。

請求項１の画像生成装置、請求項１４の画像生成方法及び請求項１５のコンピュータプログラムが従属項に記載される類似する及び／又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。

本発明の好ましい実施形態は、独立項と個別の従属項との任意の組合せとすることもできる点を理解されたい。

対象物の画像を生成する画像生成装置の実施形態を概略的に及び例示的に示す図である。 対象物の画像を生成する画像生成方法の実施形態を概略的に及び例示的に示す図である。

図１は、対象物の画像を生成する画像生成装置の実施形態を概略的に及び例示的に示す。この実施形態において、画像生成装置は、コンピュータ断層撮影装置である。コンピュータ断層撮影装置１７は、ｚ方向に平行に延在する回転軸Ｒの周りで回転ができるガントリー１を含む。この実施形態ではＸ線管である放射線源２が、ガントリー１に取り付けられる。放射線源２は、コリメータ３を具備する。これは、本実施形態では、放射線源２により生成される放射線から円錐放射線ビーム４を形成する。放射線は、本実施形態では円筒状である検査ゾーン５において、例えば患者といった対象物（図示省略）を横断する。検査ゾーン５を横断した後、放射線ビーム４は、検出デバイス６に入射する。これは、２次元検出表面を有する。検出デバイス６は、ガントリー１に取り付けられる。

コンピュータ断層撮影装置は、２つのモーター７、８を有する。ガントリー１は、モーター７により好ましくは一定の、しかし調整可能な角速度で駆動される。モーター８は、例えば、患者である対象物を変位させるために提供される。患者は、回転軸Ｒ又はz軸の方向に平行な検査ゾーン５における患者テーブルに配置される。モーター７、８は、例えば制御ユニット９により制御される。その結果、放射線源２と検査ゾーン５とが、及び従って検査ゾーン５における対象物とが、ヘリカル軌跡に沿って互いに対して相対的に移動する。しかしながら、対象物又は検査ゾーン５が移動されず、放射線源２だけが回転されることも可能である。即ち、放射線源が、対象物又は検査ゾーン５に対して円形軌跡に沿って移動することが可能である。更に、別の実施形態では、コリメータ３は、別のビーム形状、特にファンビームを形成するよう構成されることができる。検出デバイス６は、他のビーム形状、特にファンビームに対応するよう形成される検出表面を有することができる。

放射線源２及び検査ゾーン５の相対的な運動の間、検出デバイス６は、検出デバイス６の検出表面に入射する放射線に基づき、測定された値を生成する。従って、放射線源２と、検査ゾーン５に対して放射線源２を移動させる要素、特にモーター７、８と、ガントリー１と、検出デバイス６とは、測定されたrawデータである投影データを取得するための取得ユニット１６を形成する。このデータは、対象物を示す。測定されたrawデータ、即ち本実施形態では投影データは、測定されたrawデータから対象物の画像を再構成する再構成ユニット１１に提供される。再構成ユニット１１は、第１の再構成方法を用いて、測定されたrawデータから第１の画像を、及び第２の再構成方法を用いて、測定されたrawデータから第２の画像を再構成するよう構成される。従って、取得ユニット１６及び再構成ユニット１１は、対象物の第１の画像及び対象物の第２の画像を提供する画像提供ユニットとみなされることができる。

この実施形態において、再構成ユニット１１は、反復的な再構成方法を用いて、第１の画像を再構成し、フィルタリングされた逆投影法再構成方法を用いて、第２の画像を再構成するよう構成される。比較的低いノイズレベルを持つよう、特に、ノイズレベルがゼロノイズを実質的に示すよう、反復的に再構成された第１の画像は再構成される。一方、フィルタリングされた逆投影法再構成方法を用いて再構成される第２の画像は、より大きなノイズレベルを有する。

ノイズレベルは、画像特性のランダム空間変動の程度として、特に画像値のランダム空間変動の程度として説明されることができる。例えば、ノイズレベルは、参照により本書に含まれるA. Wunderlich及びF. Nooによる論文「Image covariance and lesion detectability in direct fan-beam x-ray computed tomography」、Physics in Medicine and Biology、volume 53、pages 2471 to 2493 (2008)に記載されるノイズ分散として規定されることができるか、又は、ノイズレベルは、参照により本書に含まれるC. Liuその他による論文「Automatic Estimation and Removal of Noise from Single Image」、IEEE Transactions on Pattern Analysis and Machine Intelligence、volume 30、number 2、pages 299 to 314 (2008)に記載されるよう規定されることができる。好ましくは、ノイズレベルは、ノイズ分散の平方根として規定される。

コンピュータ断層撮影装置１７は更に、ディスプレイウィンドウ提供ユニット１２及び結合ユニット１３を持つ画像処理ユニット１０を有する。ディスプレイウィンドウ提供ユニット１２は、ディスプレイ１４に示される画像値の範囲を示すディスプレイウィンドウを提供するよう構成される。結合ユニット１３は、提供されたディスプレイウィンドウのウィンドウ幅に基づき、第１の画像及び第２の画像を組み合わせることにより、組合せ画像を生成するよう構成される。

ディスプレイウィンドウ提供ユニット１２は、ユーザがディスプレイウィンドウをセットすることを可能にするグラフィカルユーザインタフェースを有する。ここで、ディスプレイウィンドウ提供ユニット１２は、セットされたディスプレイウィンドウを提供するよう構成される。好ましくは、グラフィカルユーザインタフェースは、ユーザがディスプレイウィンドウをセットすることを可能にするため、１つ又は複数のスライド要素を有する。例えば、第１のスライド要素は、ウィンドウレベルをセットするために提供されることができ、第２のスライド要素は、ウィンドウ幅をセットするために提供されることができる。この実施形態において、ディスプレイウィンドウは、ディスプレイ１４に示されるハウンスフィールド値の範囲を規定する。グラフィカルユーザインタフェースは、ユーザが所望のディスプレイウィンドウをセットすることを可能にするため、キーボード又はコンピュータマウスといった入力ユニット１５と相互作用することができる。ユーザが、ディスプレイウィンドウを修正する場合、組み合わされた画像の生成は、リアルタイムに実行されることができる。その結果、ディスプレイウィンドウを修正するとき、特にディスプレイウィンドウのウィンドウ幅を修正するとき、組み合わされた画像が、再計算され、ディスプレイ１４に示される。

結合ユニット１３は好ましくは、提供されたディスプレイウィンドウに基づき、第１の画像を重み付けるための第１の重みと第２の画像を重み付けるための第２の重みとを決定し、第１の重みで第１の画像を、及び第２の重みで第２の画像を重み付けし、重み付けされた第１及び第２の画像を合計するよう構成される。結合ユニット１３は、ディスプレイウィンドウがより小さい場合、大きな量の第１の画像と小さな量の第２の画像とを組み合わせ、ディスプレイウィンドウがより大きい場合、小さな量の第１の画像と大きな量の第２の画像とを組み合わせるよう構成されることが更に好ましい。これは、結合ユニット１３は、ディスプレイウィンドウがより狭い場合、第１の量の第１の画像と第２の量の第２の画像とを組み合わせ、ディスプレイウィンドウがより広い場合、第３の量の第１の画像と第４の量の第２の画像とを組み合わせるよう構成されることができることを意味する。ここで、第１の量は第３の量より大きく、第２の量は第４の量より小さい。

例えば、第１の画像が、反復的に再構成された画像であり、第２の画像が、フィルタリングされた逆投影法再構成方法を用いて再構成された画像である場合、比較的狭いディスプレイウィンドウに対しては、比較的小さな量の第２の画像が、第１の画像へとフェードされるべきである。なぜなら、そうでないと、ノイズがあまりに支配的になるからである。他方、比較的広いディスプレイウィンドウに関して、第２の画像のより大きな量は、第１の画像へとフェードされるべきである。なぜなら、そうでないと、ノイズレベルが非常に低く、結果として生じる組み合わされた画像が、フラットなルックアンドフィール外観を持つからである。ディスプレイウィンドウがより狭い場合、第１の画像のより大きな量と第２の画像のより小さな量とを組み合わせることにより、及びディスプレイウィンドウがより広い場合、第１の画像のより小さな量と第２の画像のより大きな量とを組み合わせることにより、あまりに支配的なノイズを持つでもなく、フラットなルックアンドフィール外観も持たない組み合わされた画像が生成されることができる。言い換えると、所望のノイズレベルを持つ組み合わされた画像が生成されることができる。より狭いディスプレイウィンドウに関しては、組み合わされた画像が、第２の画像の比較的小さな量を含み、より広いディスプレイウィンドウに関しては、組み合わされた画像が、第２の画像の比較的大きな量を含む。

例えば、約１５０ハウンスフィールドユニットのウィンドウ幅を持つ狭いディスプレイウィンドウに関して、第２の画像の４０％でのフェードが、あまりにノイズが多い画像を生じさせる。一方、第２の画像の２０％でのフェードが、降下する画像品質を作成する。約５００ハウンスフィールドユニットのより大きなウィンドウ幅に関して、第２の画像の２０％でのフェードは、共通のルックアンドフィール外観を作成するには不十分である。この場合、第２の画像の４０％でのフェードを持つ組み合わされた画像が、より降下するように見える。

ある実施形態において、ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に第１の画像の量が減少し、第２の画像の量が増加するよう、結合ユニット１３は、第１の画像及び第２の画像を組み合わせるよう構成される。特に、ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に第１の画像の量が単調に減少し、第２の画像の量が単調に増加するよう、結合ユニット１３は、第１の画像及び第２の画像を組み合わせるよう構成されることができる。増加及び減少は、ウィンドウ幅の特定の領域に制限されることができる。これは、ウィンドウ幅閾値により規定されることができる。例えば、ウィンドウ幅が第１の閾値ウィンドウ幅より大きい、及び／又は第２の閾値ウィンドウ幅より小さい場合にのみ、ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に第１の画像の量が減少し、第２の画像の量が増加するよう、結合ユニット１３は構成されることができる。所定のウィンドウ幅閾値は用途依存とすることができる。例えば、頭領域をレビューするため、第１のウィンドウ幅閾値は、約５０ハウンスフィールドユニットとすることができ、腹部領域をレビューするため、第１のウィンドウ幅閾値は、約２００ハウンスフィールドユニットとすることができる。

別の実施形態では、ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅が第３の閾値ウィンドウ幅より小さい場合、ウィンドウ幅の増加と共に、第１の画像の量が減少し、第２の画像の量が増加するよう、及びディスプレイウィンドウのウィンドウ幅が第３の閾値ウィンドウ幅以上である場合、ウィンドウ幅の増加と共に、第１の画像の量が増加し、第２の画像の量が減少するよう、結合ユニットは、第１の画像及び第２の画像を組み合わせるよう構成されることができる。また、本実施形態において、増加及び減少は、ウィンドウ幅の特定の領域に制限されることができる。これは、ウィンドウ幅閾値により規定されることができる。例えば、ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅が第３の閾値ウィンドウ幅より小さく、第４の閾値ウィンドウ幅より大きい場合、ウィンドウ幅の増加と共に、第１の画像の量が減少し、第２の画像の量が増加するよう、及び／又はディスプレイウィンドウのウィンドウ幅が第３の閾値ウィンドウ幅以上であり、第５の閾値ウィンドウ幅より小さい場合、ウィンドウ幅の増加と共に、第１の画像の量が増加し、第２の画像の量が減少するよう、結合ユニットは、第１の画像及び第２の画像を組み合わせるよう構成されることができる。

結合ユニット１３により生成される組合せ画像は、組合せ画像を表示するディスプレイ１４に提供される。

再構成ユニット１１及び画像処理ユニット１０は、制御ユニット９により制御されることができる。

以下において、対象物の画像を生成する画像生成方法の実施形態が、図２に示されるフローチャートを参照して、例示的に説明される。

ステップ１０１において、対象物の第１の画像及び対象物の第２の画像が、画像提供ユニットにより提供される。ここで、第１の画像は、第２の画像より小さなノイズレベルを持つ。特に、取得ユニット１６を用いることにより、投影データが取得され、第１及び第２の画像が、再構成ユニット１１により再構成される。この場合、第１の画像は、反復的な再構成方法を用いて再構成され、第２の画像は、フィルタリングされた逆投影法再構成方法を用いて再構成される。

ステップ１０２において、ディスプレイウィンドウが、ディスプレイウィンドウ提供ユニット１２により提供される。ここで、ディスプレイウィンドウは、ディスプレイ１４に示される画像値の範囲を示す。例えば、ディスプレイウィンドウ提供ユニット１２は、例えば、スライド要素を有するグラフィカルユーザインタフェースを提供することができる。これは、ユーザが、所望のディスプレイウィンドウ、特に所望のウィンドウ幅をセットすることを可能にする。

結合ユニット１３は、ステップ１０３において提供されたディスプレイウィンドウのウィンドウ幅に基づき、第１の画像及び第２の画像を組み合わせる。ステップ１０４において、結果として生じる組合せ画像が、ディスプレイ１４に示される。

反復的な再構成技術は、コンピュータ断層撮影の間、Ｘ線線量を減らすためのオプションとして用いられることができる。例えば、低線量スキャンにおけるノイズレベルは、反復的な再構成を用いて、ほとんどゼロにまで減らされることができる。しかしながら、これらの画像は、望ましくないルックアンドフィール外観を持つ。特に、これらは、塗られた及び／又はフラットであるように見える。上述された画像生成装置は、ディスプレイウィンドウの現在の設定に基づき、第１の画像、特に反復的な再構成画像へとフェードされる、第２の画像、特にフィルタリングされた逆投影法画像の量を調整することを可能にする。

例えば、反復的な再構成方法は、本書において参照により含まれるJ.-B. Thibautその他による論文「A three-dimensional statistical approach to improved image quality for multislice helical CT」、Medical Physics 34 (11)、pages 4526 to 4544 (2007)に開示されるような反復座標降下（ＩＣＤ）法である。しかしながら、また、別の反復的な再構成方法が用いられることができる。

上記の説明された実施形態において画像提供ユニットは取得ユニット及び再構成ユニットの組合せであるが、他の実施形態では、画像提供ユニットは、例えば、対象物の第１の及び第２の画像がすでに格納される格納ユニット、又はコンピュータ断層撮影撮像装置、核撮像装置、磁気共鳴撮像装置、超音波撮像装置等といった撮像装置の再構成ユニットから第１及び第２の画像を受信する受信ユニットとすることもできる。画像提供ユニットは、個別の撮像システムの再構成ユニットとすることもできる。

上述された実施形態において、画像生成装置はコンピュータ断層撮影撮像システムであるが、画像生成装置は、提供された第１及び第２の画像に基づき組み合わされた画像を生成する画像処理コンピュータとすることもできる。

この場合、画像処理コンピュータは、格納ユニット及び／又は受信ユニットを含む画像提供ユニット、ディスプレイウィンドウ提供ユニット、及び結合ユニットを少なくとも有する。

上述された実施形態において、第２の画像はフィルタリングされた逆投影法再構成アルゴリズムを用いて投影データから再構成されるが、他の実施形態では、第２の画像を再構成するのに、別の分析的再構成方法が用いられることもできる。例えば、参照により本書に含まれるY. Zouその他による論文「Theory and algorithms for image reconstruction of chords and within regions of interest」、Journal of the Optical Society of America A、volume 22、number 11、pages 2372 to 2384 (2005)に記載される逆投影法フィルトレーション（ＢＰＦ）法が、第２の画像を再構成するのに用いられることができる。

上述された実施形態において、第１の画像は、反復的な再構成方法を用いて再構成され、第２の画像は、分析的再構成方法を用いて再構成されるが、他の方法を用いて、異なるノイズレベルを持つ画像が生成されることもできる。例えば、フィルタリングされた逆投影法を用いて再構成されることができる画像が提供されることができる。更なる画像が、最初に提供された画像より低いノイズレベルを有するよう、この画像は、既知のノイズ除去アルゴリズムを用いてノイズ除去されることができる。ノイズ除去された画像は、第１の画像として認識され、初期の画像は、第２の画像として認識されることができる。最初に提供された画像をノイズ除去するため、参照により本書に含まれるP. Coupeその他による論文「An Optimized Blockwise Nonlocal Means Denoising Filter for 3-D Magnetic Resonance Images」、IEEE Transactions on Medical Imaging、volume 27、number 4、pages 425 to 441 (2008)に記載されるノイズ除去アルゴリズムのような既知のノイズ除去アルゴリズム又は別のノイズ除去アルゴリズムが、使用されることができる。

図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。

請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。

単一のユニット又はデバイスが、請求項において列挙される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。

１つ又は複数のユニット又はデバイスにより実行される第１及び第２の画像の再構成並びに第１及び第２の画像を組み合わせる結合手順といった計算は、他の任意の数のユニット又はデバイスにより実行されることができる。例えば、ステップ１０１において実行される再構成及びステップ１０３において実行される組合せ画像の生成は、単一のユニットにより又は他の任意の数の異なるユニットにより実行されることができる。画像生成方法による画像生成装置の計算及び／又は制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用のハードウェアとして実現されることができる。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な媒体に格納／配布されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形式で配布されることもできる。

請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 対象物の画像を生成する画像生成装置であって、
   前記対象物の第１の画像及び前記対象物の第２の画像を提供する画像提供ユニットであって、前記第１の画像が、前記第２の画像より小さなノイズレベルを持つ、画像提供ユニットと、
   ディスプレイウィンドウを設定し提供するディスプレイウィンドウ提供ユニットであって、前記ディスプレイウィンドウがディスプレイに示される画像の画像値の範囲を示すウィンドウ幅を有し、前記ウィンドウ幅が設定され提供される、ディスプレイウィンドウ提供ユニットと、
   前記提供されたディスプレイウィンドウのウィンドウ幅に基づき、前記第１の画像及び前記第２の画像を組み合わせることにより組合せ画像を生成する結合ユニットとを有する、画像生成装置。
2. 前記画像提供ユニットが、第１の再構成方法を用いて前記対象物を示す測定されたrawデータから再構成された画像を前記第１の画像として提供し、第２の再構成方法を用いて前記測定されたrawデータから再構成された画像を前記第２の画像として提供するよう構成される、請求項１に記載の画像生成装置。
3. 前記第１の再構成方法が、反復的な再構成方法であり、前記第２の再構成方法は、フィルタリングされた逆投影再構成方法である、請求項２に記載の画像生成装置。
4. 前記ディスプレイウィンドウ提供ユニットが、ユーザが前記ディスプレイウィンドウをセットすることを可能にするグラフィカルユーザインタフェースを有し、前記ディスプレイウィンドウ提供ユニットは、前記セットされたディスプレイウィンドウを提供するよう構成される、請求項１に記載の画像生成装置。
5. 前記結合ユニットが、
   前記提供されたディスプレイウィンドウに基づき、前記第１の画像を重み付けするための第１の重みと、前記第２の画像を重み付けするための第２の重みとを決定し、
   前記第１の重みで前記第１の画像を及び前記第２の重みで前記第２の画像を重み付けし、
   前記重み付けされた第１及び第２の画像を合計するよう構成される、請求項１に記載の画像生成装置。
6. 前記結合ユニットが、前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅がより狭い場合、前記第１の画像の第１の輝度の量と前記第２の画像の第２の輝度の量とを結合し、前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅がより広い場合、前記第１の画像の第３の輝度の量と前記第２の画像の第４の輝度の量とを組み合わせるよう構成され、前記第１の輝度の量が、前記第３の輝度の量より大きく、前記第２の輝度の量は、前記第４の輝度の量より小さい、請求項１に記載の画像生成装置。
7. 前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、前記第１の画像の輝度の量が減少し、前記第２の画像の輝度の量は増加するよう、前記結合ユニットが前記第１の画像及び前記第２の画像を組み合わせるよう構成される、請求項１に記載の画像生成装置。
8. 前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、前記第１の画像の輝度の量が単調に減少し、前記第２の画像の輝度の量は単調に増加するよう、前記結合ユニットが、前記第１の画像及び前記第２の画像を組み合わせるよう構成される、請求項７に記載の画像生成装置。
9. 前記ウィンドウ幅が第１の閾値ウィンドウ幅より大きい場合にのみ、前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、前記第１の画像の輝度の量が減少し、前記第２の画像の輝度の量は増加するよう、前記結合ユニットは構成される、請求項７に記載の画像生成装置。
10. 前記ウィンドウ幅が第２の閾値ウィンドウ幅より小さい場合にのみ、前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、前記第１の画像の輝度の量が減少し、前記第２の画像の輝度の量は増加するよう、前記結合ユニットが構成される、請求項７に記載の画像生成装置。
11. 前記ウィンドウ幅が第１の閾値ウィンドウ幅より小さい場合、前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、前記第１の画像の輝度の量が減少し、前記第２の画像の輝度の量は増加するよう、及び前記ウィンドウ幅が第１の閾値ウィンドウ幅以上である場合、前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、前記第１の画像の輝度の量が増加し、前記第２の画像の輝度の量は減少するよう、前記結合ユニットが、前記第１の画像及び前記第２の画像を組み合わせるよう構成される、請求項１に記載の画像生成装置。
12. 前記ウィンドウ幅が第１の閾値ウィンドウ幅より小さく、第２の閾値ウィンドウ幅より大きい場合、前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、前記第１の画像の輝度の量が減少し、前記第２の画像の輝度の量は増加するよう、及び前記ウィンドウ幅が第１の閾値ウィンドウ幅以上である場合、前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、前記第１の画像の輝度の量が増加し、前記第２の画像の輝度の量は減少するよう、前記結合ユニットが、前記第１の画像及び前記第２の画像を組み合わせるよう構成される、請求項１１に記載の画像生成装置。
13. 前記ウィンドウ幅が第１の閾値ウィンドウ幅より小さい場合、前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、前記第１の画像の輝度の量が減少し、前記第２の画像の輝度の量は増加するよう、及び前記ウィンドウ幅が第１の閾値ウィンドウ幅以上であり、第２の閾値ウィンドウ幅より小さい場合、前記ディスプレイウィンドウのウィンドウ幅の増加と共に、前記第１の画像の輝度の量が増加し、前記第２の画像の輝度の量は減少するよう、前記結合ユニットが、前記第１の画像及び前記第２の画像を組み合わせるよう構成される、請求項１１に記載の画像生成装置。
14. 対象物の画像を生成する画像生成方法において、
    画像提供ユニットにより前記対象物の第１の画像及び前記対象物の第２の画像を提供するステップであって、前記第１の画像が、前記第２の画像より小さなノイズレベルを持つ、ステップと、
    ディスプレイウィンドウ提供ユニットによりディスプレイウィンドウを設定し提供するステップであって、前記ディスプレイウィンドウが、ディスプレイに示される画像の画像値の範囲を示すウィンドウ幅を有し、前記ウィンドウ幅が設定され提供される、ステップと、
    結合ユニットにより前記提供されたディスプレイウィンドウのウィンドウ幅に基づき、前記第１の画像及び前記第２の画像を組み合わせることにより組合せ画像を生成するステップとを有する、方法。
15. 対象物の画像を生成するコンピュータプログラムであって、コンピュータに、請求項１４に記載される方法を実行させるための、コンピュータプログラム。

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