JP6413059B2 - Image processing apparatus, image processing method, and X-ray imaging apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、X線撮影領域に含まれる金属体の位置を特定する画像処理装置及び画像処理方法並びに画像処理装置を備えるX線撮影装置に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus and an image processing method for specifying a position of a metal body included in an X-ray imaging region, and an X-ray imaging apparatus including the image processing apparatus.
CT(Computed Tomography)撮影の被写体にX線をほとんど通さない金属が含まれる場合、図19に示すように再構成ボリュームデータ上で金属アーチファクトが発生する。このような金属アーチファクトが発生する原因は、X線がディテクタに届かないことによって金属同士の重なりを測定画像上および投影画像上で表現できないところにある。 When a CT (Computed Tomography) object includes a metal that hardly transmits X-rays, a metal artifact is generated on the reconstructed volume data as shown in FIG. The reason why such metal artifacts occur is that the overlap between metals cannot be expressed on the measurement image and the projection image because the X-rays do not reach the detector.
特許文献1で提案されているCT装置は、金属同士の重なりを表現できないことによる投影像としての矛盾を低減することで金属アーチファクトを低減している。具体的には、特許文献1で提案されているCT装置は、投影画像を2値化することで金属の投影像を抽出し、その2値化された投影画像(金属の投影像が抽出された投影画像)を逆投影して得られたボリュームデータをさらに2値化することで金属を抽出して、これを順投影することで投影画像上の金属の位置を特定し、金属の位置の画素値を周りから補間することで金属同士の重なりを表現できないことによる投影像としての矛盾を低減している。 The CT apparatus proposed in Patent Document 1 reduces metal artifacts by reducing contradiction as a projection image due to the inability to express the overlap between metals. Specifically, the CT apparatus proposed in Patent Document 1 extracts a metal projection image by binarizing the projection image, and the binarized projection image (metal projection image is extracted). The metal data is extracted by further binarizing the volume data obtained by back projecting the projected image), and the metal position on the projection image is specified by forward projecting the metal. Interpolation of pixel values from the surroundings reduces the contradiction as a projection image due to the inability to express metal overlap.
しかし、特許文献1で提案されているCT装置は、投影画像が散乱線を多く含有する場合を想定しておらず、散乱線に対して脆弱である。 However, the CT apparatus proposed in Patent Document 1 does not assume a case where a projection image contains many scattered rays, and is vulnerable to scattered rays.
X線をほとんど通さない金属が被写体に含まれる場合、X線はその金属で遮断されるため、ディテクタにおける金属の投影像が写る領域の光子数はほとんど0になるはずである。しかしながら実際には、図20に示すように周囲で発生する散乱線が金属の投影像が写る領域に入り込んでくるため、ディテクタにおける金属の投影像が写る領域の光子数は0に近い値とはならない。さらに、被写体の形状や投影角度、金属の位置によって散乱線の量は変動するため、ディテクタにおける金属の投影像が写る領域の光子数も変動する。 When a subject contains a metal that hardly transmits X-rays, the X-ray is blocked by the metal, so that the number of photons in a region where a projected image of the metal in the detector appears should be almost zero. However, in actuality, as shown in FIG. 20, the scattered rays generated in the surrounding area enter the region where the projected image of the metal is reflected, and therefore the number of photons in the region where the projected image of the metal is reflected in the detector is a value close to zero. Don't be. Furthermore, since the amount of scattered radiation varies depending on the shape of the subject, the projection angle, and the position of the metal, the number of photons in the region where the projected image of the metal appears on the detector also varies.
特に歯科用CT装置のディテクタは、医科用CT装置のディテクタには備わっているコリメータを備えておらず、散乱線に対して無防備である。実際に歯科用CT装置で得られた図21に示す投影画像を閾値処理によって2値化して金属の投影像を白領域として抽出しようとすると、図22に示すようになり、金属の投影像ではない領域も多量に白領域として抽出されてしまうことが分かる。 In particular, the detector of a dental CT apparatus is not equipped with a collimator provided in the detector of a medical CT apparatus and is defenseless against scattered radiation. When the projection image shown in FIG. 21 actually obtained by the dental CT apparatus is binarized by threshold processing and a metal projection image is extracted as a white region, the result is as shown in FIG. It can be seen that a large area is also extracted as a white area.
上記の通り歯科用CT装置で得られる投影画像では金属の投影像を精度良く抽出できるような2値化が困難であるため、特許文献1で提案されているCT装置をそのまま歯科用CT装置に適用しても金属の抽出と金属アーチファクトの除去が適切に行われない。特に金属が大きくなれば、金属の投影像を精度良く抽出できるような2値化の困難さはより顕著になる。 As described above, since it is difficult to binarize a projection image obtained by a dental CT apparatus so that a metal projection image can be extracted with high accuracy, the CT apparatus proposed in Patent Document 1 is used as a dental CT apparatus as it is. Even if applied, metal extraction and metal artifact removal are not performed properly. In particular, when the metal becomes large, the difficulty of binarization that can accurately extract the projected image of the metal becomes more prominent.
本発明は、上記の状況に鑑み、散乱線に対して頑健な金属抽出を行う画像処理装置、画像処理方法、及びX線撮影装置を提供することを目的とするものである。 In view of the above situation, an object of the present invention is to provide an image processing apparatus, an image processing method, and an X-ray imaging apparatus that perform metal extraction robust against scattered radiation.
上記目的を達成するために本発明に係る画像処理装置は、ボリュームデータを構成するボクセルの一つに注目し、その注目ボクセルに逆投影される投影画像または測定画像の画素値を少なくとも一部の投影角度について取得する取得部と、前記取得部によって取得された複数の画素値から特徴量を求め、前記特徴量に基づいて前記注目ボクセルが金属の領域内であるか金属の領域外であるかを識別する識別部と、を備え、前記ボリュームデータを構成するボクセルの少なくとも一部の間で前記注目ボクセルを変更し、変更した前記注目ボクセルそれぞれに対して前記取得部による取得処理と前記識別部による識別処理が実施される構成(第1の構成)とする。 In order to achieve the above object, an image processing apparatus according to the present invention pays attention to one of voxels constituting volume data, and at least a part of pixel values of a projection image or a measurement image back-projected on the attention voxel. An acquisition unit that acquires the projection angle, and obtains a feature amount from a plurality of pixel values acquired by the acquisition unit, and whether the target voxel is inside or outside the metal region based on the feature amount An identification unit for identifying the voxel of the voxel that constitutes the volume data, changing the target voxel, and obtaining processing by the acquisition unit for each changed voxel and the identification unit A configuration (first configuration) in which the identification process is performed is described.
また、上記第1の構成の画像処理装置において、前記特徴量は、前記注目ボクセルが金属の領域内であった場合に、全ての投影角度において、前記注目ボクセルに逆投影される投影画像の画素は金属の領域外であるボクセルに逆投影される投影画像の画素に比べて高い値を持つ傾向、及び、前記注目ボクセルに逆投影される測定画像の画素は金属の領域外であるボクセルに逆投影される測定画像の画素に比べて低い値を持つ傾向の少なくとも一つを反映させた第1の特徴量を含む構成(第2の構成)であることが好ましい。 In the image processing apparatus having the first configuration, the feature amount is a pixel of a projection image that is back-projected on the target voxel at all projection angles when the target voxel is in a metal region. Tends to have a higher value compared to pixels in the projected image that are back-projected to voxels that are outside the metal region, and pixels in the measurement image that are back-projected to the target voxel are back to voxels that are outside the metal region. It is preferable that the configuration includes a first feature amount (second configuration) that reflects at least one of tendencies having a lower value than the pixels of the measurement image to be projected.
また、上記第1または第2の構成の画像処理装置において、前記特徴量は、前記注目ボクセルが金属の領域内であった場合に、全ての投影角度において、前記注目ボクセルに逆投影される画像の画素値の変動が金属の領域外であるボクセルに逆投影される投影画像の画素値の変動に比べて小さい傾向、及び、前記注目ボクセルに逆投影される測定画像の画素値の変動が金属の領域外であるボクセルに逆投影される測定画像の画素値の変動に比べて小さい傾向の少なくとも一つを反映させた第2の特徴量を含む構成(第3の構成)であることが好ましい。 In the image processing device having the first or second configuration, the feature amount is an image that is back-projected onto the target voxel at all projection angles when the target voxel is in a metal region. The fluctuation of the pixel value of the measurement image tends to be smaller than the fluctuation of the pixel value of the projection image projected back to the voxel outside the metal region, and the fluctuation of the pixel value of the measurement image back-projected to the target voxel is metal. It is preferable that the configuration includes a second feature amount (third configuration) that reflects at least one of the tendencies that are smaller than the variation in the pixel value of the measurement image that is back-projected onto the voxel that is outside the region. .
また、例えば、上記第1〜第3のいずれかの構成の画像処理装置において、前記識別部の識別結果によって抽出された金属の領域を順投影する順投影処理部と、前記順投影処理部によって生成された金属の順投影画像を用いて、前記投影画像または前記測定画像から金属の投影像を除去し、除去した領域の画素値を周りから補間する補間処理部と、前記補間処理部によって生成された画像に、前記順投影処理部によって生成された金属の順投影画像を加算する加算処理部と、前記加算処理部によって生成された画像を再構成して金属アーチファクト除去済み再構成ボリュームデータを生成する再構成処理部と、をさらに備える構成(第4の構成)としても良い。また、例えば、上記第1〜第3のいずれかの構成の画像処理装置において、前記識別部の識別結果によって抽出された金属の領域を順投影する順投影処理部と、前記順投影処理部によって生成された金属の順投影画像を用いて、前記投影画像または前記測定画像から金属の投影像を除去し、除去した領域の画素値を周りから補間する補間処理部と、前記補間処理部によって生成された画像を再構成して、金属が除去された再構成ボリュームデータを生成する再構成処理部と、前記再構成処理部によって生成された金属が除去された再構成ボリュームデータに、金属が前記識別部の識別結果によって抽出されたボリュームデータを加算して金属アーチファクト除去済み再構成ボリュームデータを生成する加算部と、をさらに備える構成(第5の構成)としても良い。 Further, for example, in the image processing apparatus having any one of the first to third configurations, the forward projection processing unit that forward projects the metal region extracted based on the identification result of the identification unit, and the forward projection processing unit. Using the generated metal forward projection image, the metal projection image is removed from the projection image or the measurement image, and the interpolation processing unit that interpolates the pixel values of the removed region from the surroundings, and generated by the interpolation processing unit An addition processing unit that adds the forward projection image of the metal generated by the forward projection processing unit to the generated image, and reconstructing the image generated by the addition processing unit to obtain the reconstructed volume data from which metal artifacts have been removed. It is good also as a structure (4th structure) further provided with the reconstruction process part to produce | generate. Further, for example, in the image processing apparatus having any one of the first to third configurations, the forward projection processing unit that forward projects the metal region extracted based on the identification result of the identification unit, and the forward projection processing unit. Using the generated metal forward projection image, the metal projection image is removed from the projection image or the measurement image, and the interpolation processing unit that interpolates the pixel values of the removed region from the surroundings, and generated by the interpolation processing unit Reconstructing the generated image to generate reconstruction volume data from which the metal has been removed, and reconstruction volume data from which the metal has been removed by the reconstruction processing unit to which the metal has been added An addition unit that adds the volume data extracted based on the identification result of the identification unit to generate reconstructed volume data after removal of metal artifacts (fifth configuration) It may be formed).
上記目的を達成するために本発明に係る画像処理方法は、ボリュームデータを構成するボクセルの一つである注目ボクセルに逆投影される、少なくとも一部の投影角度に対応する投影画像または測定画像の画素値を取得する取得ステップと、前記取得ステップによって取得された複数の画素値から特徴量を求め、前記特徴量に基づいて前記注目ボクセルが金属の領域内であるか金属の領域外であるかを識別する識別ステップと、を備え、前記ボリュームデータを構成するボクセルの少なくとも一部の間で前記注目ボクセルを変更し、変更した前記注目ボクセルそれぞれに対して前記取得ステップによる取得処理と前記識別ステップによる識別処理が実施される構成(第6の構成)とする。 In order to achieve the above object, an image processing method according to the present invention includes a projection image or a measurement image corresponding to at least a partial projection angle that is back-projected onto a target voxel that is one of the voxels constituting volume data. An acquisition step of acquiring a pixel value, a feature amount is obtained from a plurality of pixel values acquired by the acquisition step, and whether the target voxel is inside or outside the metal region based on the feature amount An identification step for identifying the target voxel between at least a part of the voxels constituting the volume data, and the acquisition step and the identification step for each of the changed target voxels. A configuration (sixth configuration) in which the identification process is performed is described.
上記目的を達成するために本発明に係るX線撮影装置は、被写体に対してX線を照射するX線照射部と、前記被写体を透過したX線を検出するX線検出部と、前記X線検出部の検出結果から投影画像または測定画像を生成する画像生成部と、前記投影画像または前記測定画像に対して画像処理を行う上記第1〜第5のいずれかの構成の画像処理装置と、を備える構成(第7の構成)とする。 In order to achieve the above object, an X-ray imaging apparatus according to the present invention includes an X-ray irradiation unit that irradiates a subject with X-rays, an X-ray detection unit that detects X-rays transmitted through the subject, and the X-ray detection unit. An image generation unit that generates a projection image or a measurement image from a detection result of the line detection unit, and an image processing device having any one of the first to fifth configurations that performs image processing on the projection image or the measurement image; , (7th configuration).
本発明によると、特許文献1のように投影画像を2値化しなくてもボリュームデータ上で金属の領域を抽出することができる。したがって、注目ボクセルが金属の領域であるか否かを識別する際に、散乱線に対して頑健な傾向を反映させた特徴量を基準として識別を行うことができる。これにより、散乱線に対して頑健な金属抽出を行うことができる。 According to the present invention, a metal region can be extracted on volume data without binarizing the projection image as in Patent Document 1. Therefore, when identifying whether or not the target voxel is a metal region, it is possible to identify based on a feature amount reflecting a robust tendency against scattered radiation. Thereby, metal extraction robust against scattered radiation can be performed.
本発明の実施形態について図面を参照して以下に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
まず始めに、本発明の一実施形態に係るX線撮影装置の本体部1(以下、「X線撮影装置の本体部1」と称す)の構成について図1を参照して説明する。図1はX線撮影装置の本体部1の外観を示す図であり、図1(a)は上面図、図1(b)は正面図、図1(c)は側面図である。 First, the configuration of a main body 1 (hereinafter referred to as “main body 1 of an X-ray imaging apparatus”) of an X-ray imaging apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is an external view of a main body 1 of an X-ray imaging apparatus. FIG. 1 (a) is a top view, FIG. 1 (b) is a front view, and FIG. 1 (c) is a side view.
X線撮影装置の本体部1は、歯科用あるいは耳鼻科用等のX線撮影装置の本体部であって、床面に載置されるベース2と、ベース2から鉛直方向に立設された下部ポール3と、鉛直方向にスライド可能に下部ポール3に接続される上部ポール4と、上部ポール4の上端部に固定されている固定アーム5と、回転可能に固定アーム5に接続される旋回アーム6と、上部ポール4の中央部に固定されており被写体(例えば歯など)を含む人体の頭部を保持する頭部保持部7とを備えている。実施形態では、固定アーム5が上部ポール4に固定されているが、例えば、X線撮影装置の本体部1を設置する部屋の壁や天井に固定アーム5が直接あるいは部屋の壁や天井との距離を調整することができる調整機構を介して取り付けられる態様であってもよい。 A main body 1 of an X-ray imaging apparatus is a main body of an X-ray imaging apparatus for dental use or otolaryngology, and is erected in a vertical direction from a base 2 placed on a floor surface and the base 2. The lower pole 3, the upper pole 4 connected to the lower pole 3 so as to be slidable in the vertical direction, the fixed arm 5 fixed to the upper end of the upper pole 4, and the swivel connected to the fixed arm 5 so as to be rotatable An arm 6 and a head holding portion 7 that is fixed to the central portion of the upper pole 4 and holds the head of a human body including a subject (for example, a tooth) are provided. In the embodiment, the fixed arm 5 is fixed to the upper pole 4. For example, the fixed arm 5 is directly or directly on the wall or ceiling of the room where the main body 1 of the X-ray imaging apparatus is installed. The aspect attached through the adjustment mechanism which can adjust distance may be sufficient.
旋回アーム6は、被写体に対してX線を照射するX線照射部8と、被写体を透過したX線を検出するX線検出部9とを対向して配置している。本実施形態では、X線検出部9として、照射されたX線に応じて電気信号を生成する変換素子が二次元状に配置されている二次元X線検出器を用いる。 The swivel arm 6 has an X-ray irradiation unit 8 that irradiates the subject with X-rays and an X-ray detection unit 9 that detects X-rays transmitted through the subject. In the present embodiment, a two-dimensional X-ray detector in which conversion elements that generate electrical signals according to the irradiated X-rays are two-dimensionally arranged is used as the X-ray detection unit 9.
X線撮影装置の本体部1の撮影モードは特に限定されないが、例えば、パノラマ撮影モードやCT撮影モードを挙げることができる。パノラマ撮影モードでは、X線照射部8及びX線検出部9が歯列弓の形状に沿った所定の軌跡を描くように、旋回アーム6の旋回軸を旋回軸に垂直な方向(X方向、Y方向)に移動させ、旋回アーム6を旋回軸回りに旋回させながら断層撮影を行う。CT撮影モードでは、頭部の対象撮影領域(画像再構成範囲)を中心にして旋回アーム6を回転させながら、対象撮影領域(画像再構成範囲)の断層撮影を行う。 The imaging mode of the main body 1 of the X-ray imaging apparatus is not particularly limited, and examples include a panoramic imaging mode and a CT imaging mode. In the panoramic imaging mode, the swivel axis of the swivel arm 6 is perpendicular to the swivel axis (X direction, X direction, so that the X-ray irradiation unit 8 and the X-ray detection unit 9 draw a predetermined locus along the shape of the dental arch. The tomography is performed while moving the swivel arm 6 about the swivel axis. In the CT imaging mode, tomographic imaging of the target imaging region (image reconstruction range) is performed while rotating the swivel arm 6 around the target imaging region (image reconstruction range) of the head.
ここで、CT撮影モードについて図2〜図7を参照してより詳細に説明する。 Here, the CT imaging mode will be described in more detail with reference to FIGS.
局所CT撮影モードは、歯顎領域内の上下歯牙領域全体よりも狭い特定の領域を撮影対象とするCT撮影モードである。局所CT撮影モードの画像再構成範囲は例えば直径51mm高さ55mmの円柱形状の空間領域である。図2は局所CT撮影モードの軌道を示している。局所CT撮影モードでは、図2に示すように、X線検出部9の中心がX線照射部8と旋回アーム6の旋回軸中心206とを結ぶラインの延長線上にくるように旋回アーム6を旋回させながら複数の撮影位置で撮影が行われる。また、局所CT撮影モードでは、通常、図2に示すように、旋回アーム6の旋回軸中心206は定位置になっている。なお、図2には撮影位置として4箇所が図示されているが、これはあくまで例示であり撮影位置は図示された箇所に限定されるものではない。 The local CT imaging mode is a CT imaging mode in which a specific region narrower than the entire upper and lower tooth regions in the tooth jaw region is imaged. The image reconstruction range in the local CT imaging mode is, for example, a cylindrical space region having a diameter of 51 mm and a height of 55 mm. FIG. 2 shows the trajectory in the local CT imaging mode. In the local CT imaging mode, as shown in FIG. 2, the swivel arm 6 is placed so that the center of the X-ray detection unit 9 is on the extension line of the line connecting the X-ray irradiation unit 8 and the swivel axis center 206 of the swivel arm 6. Shooting is performed at a plurality of shooting positions while turning. In the local CT imaging mode, the pivot axis center 206 of the pivot arm 6 is normally at a fixed position as shown in FIG. In FIG. 2, four shooting positions are illustrated, but this is just an example, and the shooting positions are not limited to the illustrated positions.
局所CT撮影モードは、後述する全歯CT撮影モードや全顎CT撮影モードに比べてX線検出部9上でのX線ビーム幅Wが狭いため、X線検出部9のサイズが小さくても実施可能である。 In the local CT imaging mode, since the X-ray beam width W on the X-ray detection unit 9 is narrower than the all-tooth CT imaging mode and the full jaw CT imaging mode described later, even if the size of the X-ray detection unit 9 is small. It can be implemented.
なお、局所CT撮影モードでは、撮影対象部位(関心領域)の中心を何処に設定するかに応じて旋回アーム6の旋回軸中心206の位置を変えるようにしており、通常、図2に示すように、撮影対象部位(関心領域)の中心と旋回アーム6の旋回軸中心206の位置とが一致するように位置調整がなされる。局所CT撮影モードにおける撮影対象部位(関心領域)の中心は任意に設定することができる。図2に示した位置設定の他にも、例えば、図3に示すように撮影対象部位(関心領域)の中心208を仮想歯列弓201上の前歯の位置に設定することもでき、図4に示すように撮影対象部位(関心領域)の中心208を仮想歯列弓201上の左顎の位置に設定することもでき、図5に示すように撮影対象部位(関心領域)の中心208を仮想歯列弓201上の右第2小臼歯の位置に設定することもでき、その他種々の位置設定が可能である。 In the local CT imaging mode, the position of the turning axis center 206 of the turning arm 6 is changed according to where the center of the region to be imaged (region of interest) is set. Usually, as shown in FIG. Further, the position adjustment is performed so that the center of the imaging target region (region of interest) and the position of the turning axis center 206 of the turning arm 6 coincide with each other. The center of the region to be imaged (region of interest) in the local CT imaging mode can be arbitrarily set. In addition to the position setting shown in FIG. 2, for example, as shown in FIG. 3, the center 208 of the imaging target region (region of interest) can be set to the position of the front tooth on the virtual dental arch 201. As shown in FIG. 5, the center 208 of the imaging target region (region of interest) can also be set to the position of the left jaw on the virtual dental arch 201. As shown in FIG. The position of the right second premolar on the virtual dental arch 201 can also be set, and various other position settings are possible.
全歯CT撮影モードは、上下歯牙領域全体を撮影対象とするCT撮影モードである。全歯CT撮影モードの画像再構成範囲は例えば直径97mm高さ100mmの円柱形状の空間領域である。図6は全歯CT撮影モードの軌道を示している。全歯CT撮影モードでは、図6に示すように、X線検出部9の中心がX線照射部8と旋回アーム6の旋回軸中心206とを結ぶラインの延長線上にくるように旋回アーム6を旋回させながら複数の撮影位置で撮影が行われる。また、全歯CT撮影モードでは、通常、図6に示すように、旋回アーム6の旋回軸中心206は定位置になっている。なお、図6には撮影位置として4箇所が図示されているが、これはあくまで例示であり撮影位置は図示された箇所に限定されるものではない。 The all-tooth CT imaging mode is a CT imaging mode in which the entire upper and lower tooth regions are to be imaged. The image reconstruction range in the all-tooth CT imaging mode is, for example, a cylindrical space region having a diameter of 97 mm and a height of 100 mm. FIG. 6 shows the trajectory in the full-tooth CT imaging mode. In the all-tooth CT imaging mode, as shown in FIG. 6, the swivel arm 6 is such that the center of the X-ray detection unit 9 is on the extension line of the line connecting the X-ray irradiation unit 8 and the swivel axis center 206 of the swivel arm 6. Shooting is performed at a plurality of shooting positions while turning. In the all-tooth CT imaging mode, the pivot axis center 206 of the pivot arm 6 is normally at a fixed position as shown in FIG. In FIG. 6, four shooting positions are illustrated, but this is merely an example, and the shooting positions are not limited to the illustrated positions.
全歯CT撮影モードは、上述した局所CT撮影モードに比べて撮影対象が広範囲になりX線検出部9上でのX線ビーム幅Wが広くなるため、その広いX線ビーム幅Wに見合ったX線検出部9のサイズを必要とする。 Compared with the above-described local CT imaging mode, the full-tooth CT imaging mode has a wider imaging target and the X-ray beam width W on the X-ray detection unit 9 is wider, and therefore corresponds to the wide X-ray beam width W. The size of the X-ray detection unit 9 is required.
全顎CT撮影モードは、歯顎領域の全ての範囲を撮影対象とするCT撮影モードである。全顎CT撮影モードの画像再構成範囲は例えば直径161mm高さ100mmの円柱形状の空間領域である。図7は全顎CT撮影モードの軌道を示している。全顎CT撮影モードでは、図7に示すように、X線検出部9の中心がX線照射部8と旋回アーム6の旋回軸中心206とを結ぶラインの延長線上からずれるように旋回アーム6を旋回させながら複数の撮影位置で撮影が行われる。また、全顎CT撮影モードでは、通常、図7に示すように、旋回アーム6の旋回軸中心206は定位置になっている。なお、図7には撮影位置として4箇所が図示されているが、これはあくまで例示であり撮影位置は図示された箇所に限定されるものではない。 The all jaw CT imaging mode is a CT imaging mode in which the entire range of the tooth jaw region is an imaging target. The image reconstruction range in the all jaw CT imaging mode is, for example, a cylindrical space region having a diameter of 161 mm and a height of 100 mm. FIG. 7 shows the trajectory in the full jaw CT imaging mode. In the full jaw CT imaging mode, as shown in FIG. 7, the swivel arm 6 is such that the center of the X-ray detection unit 9 deviates from the extended line of the line connecting the X-ray irradiation unit 8 and the swivel axis center 206 of the swivel arm 6. Shooting is performed at a plurality of shooting positions while turning. In the all jaw CT imaging mode, the pivot axis center 206 of the pivot arm 6 is normally at a fixed position as shown in FIG. In FIG. 7, four shooting positions are illustrated, but this is only an example, and the shooting positions are not limited to the illustrated positions.
全顎CT撮影モードは、X線検出部9の中心をX線照射部8と旋回アーム6の旋回軸中心206とを結ぶラインの延長線上からずらして撮影を行っているので、上述した全歯CT撮影モードよりも画像再構成範囲207を拡大することができる。したがって、X線検出部9のサイズアップを抑えながら歯顎領域の全ての範囲を撮影対象とすることができる。 In the all jaw CT imaging mode, imaging is performed by shifting the center of the X-ray detection unit 9 from the extended line of the line connecting the X-ray irradiation unit 8 and the turning axis center 206 of the turning arm 6. The image reconstruction range 207 can be expanded as compared with the CT imaging mode. Accordingly, the entire range of the tooth and jaw region can be taken as an imaging target while suppressing the size increase of the X-ray detection unit 9.
なお、全顎CT撮影モードにおいて、X線検出部9をサイズアップして、X線検出部9上でのX線ビーム幅Wを図7に示す場合よりも拡大し、画像再構成範囲を例えば直径230mm高さ164mmの円柱形状の空間領域にすることで、歯顎領域の全ての範囲のみならず、頭頸部領域の全ての範囲を撮影対象とすることも可能である。 In the all-chin CT imaging mode, the X-ray detection unit 9 is sized up so that the X-ray beam width W on the X-ray detection unit 9 is larger than that shown in FIG. By using a cylindrical space region having a diameter of 230 mm and a height of 164 mm, it is possible to capture not only the entire region of the tooth and jaw region but also the entire region of the head and neck region.
上述したCT撮影モードでは、撮影時に患者歯列弓203が想定した位置(図2、図6、図7に図示した位置)に存在することで、撮影者が意図していた通りの撮影を行うことができる。患者歯列弓203の想定した位置への位置合わせを容易に実現する方法としては、例えば、光ビームを利用する方法を挙げることができる。当該光ビームとしては、例えば、頭の正中線の位置を示す正中線光ビーム、眼窩下縁と外耳道を結ぶ線の位置を示す水平線光ビーム、犬歯の位置(断層撮影の基準位置)を示す断層基準線光ビームなどがあり、これらの光ビームの出力部をX線撮影装置に設け、これらの光ビームを参考にして患者が頭の位置を微調整するとよい。 In the above-described CT imaging mode, the patient's dental arch 203 is present at the position assumed at the time of imaging (the position illustrated in FIGS. 2, 6, and 7), and thus imaging as intended by the photographer is performed. be able to. As a method for easily realizing the alignment of the patient dental arch 203 to the assumed position, for example, a method using a light beam can be cited. Examples of the light beam include a midline light beam indicating the position of the midline of the head, a horizontal light beam indicating the position of the line connecting the lower edge of the orbit and the ear canal, and a tomogram indicating the position of the canine (reference position for tomography). There are reference line light beams and the like, and an output unit of these light beams may be provided in the X-ray imaging apparatus, and the patient may finely adjust the position of the head with reference to these light beams.
また、旋回アーム6から離れた位置に設置するセファロ用ユニット(不図示)を用い、セファロ撮影モードでの撮影が行えるようにしてもよい。セファロ用ユニットは、被写体を透過したX線を検出して、被写体をセファロ撮影するためのセファロ用X線検出部と、頭部を固定するための頭部固定部とを備える。セファロ撮影は、歯科矯正の診断等に用いられ、頭部規格X線撮影法(セファロ撮影法)を用いて撮影する。セファロ撮影では、例えば、頭部固定部のイヤーロッドを頭部の左右の外耳孔部に挿入して固定し、旋回アーム6に設けられたX線照射部8からX線を照射して、被写体を透過したX線をセファロ用X線検出部で検出する。 Further, a cephalometric unit (not shown) installed at a position away from the swivel arm 6 may be used to perform photographing in the cephalometric photographing mode. The cephalometric unit includes a cephalometric X-ray detection unit for detecting X-rays transmitted through the subject and imaging the subject, and a head fixing unit for fixing the head. Cephalometric imaging is used for orthodontic diagnosis and the like, and imaging is performed using a head-specific X-ray imaging method (cephalometric imaging method). In cephalometric imaging, for example, the ear rods of the head fixing part are inserted and fixed in the left and right outer ear hole parts of the head, and X-rays are irradiated from the X-ray irradiation part 8 provided on the turning arm 6 to obtain the subject. X-rays that have passed through are detected by a Cefaro X-ray detector.
本発明の一実施形態に係るX線撮影装置は、X線撮影装置の本体部1の他に、図8に示す画像処理装置10も備えている。 An X-ray imaging apparatus according to an embodiment of the present invention includes an image processing apparatus 10 shown in FIG. 8 in addition to the main body 1 of the X-ray imaging apparatus.
画像処理装置10は、ROM102やHDD107に格納されているプログラムに従って画像処理装置10全体を制御するCPU101と、固定的なプログラムやデータを記録するROM102と、作業メモリを提供するRAM103と、X線撮影装置の本体部1内に格納されX線撮影装置の本体部1の各部を制御する制御部(不図示)との間で通信を行うための通信インターフェース部104と、画像データを一時的に記憶するVRAM105と、VRAM105に記憶された画像データに基づいて画像を表示する表示部106と、前記制御部及びCPU101が協働してX線撮影動作を制御するための撮影制御プログラム、再構成ボリュームデータを生成するための画像再構成処理プログラム、金属を抽出するための金属抽出処理プログラム等の各種プログラム、各種プログラムを実行する際に用いられる各種パラメータの設定値、並びに、再構成ボリュームデータ等の各種データを記憶するHDD107と、キーボード、ポインティングデバイス等の入力部108とを備えている。 The image processing apparatus 10 includes a CPU 101 that controls the entire image processing apparatus 10 according to programs stored in the ROM 102 and the HDD 107, a ROM 102 that records fixed programs and data, a RAM 103 that provides a working memory, and an X-ray imaging. A communication interface unit 104 for communicating with a control unit (not shown) that is stored in the main unit 1 of the apparatus and controls each unit of the main unit 1 of the X-ray imaging apparatus, and temporarily stores image data. VRAM 105, a display unit 106 for displaying an image based on image data stored in the VRAM 105, an imaging control program for controlling the X-ray imaging operation in cooperation with the control unit and the CPU 101, and reconstructed volume data Image reconstruction processing program for generating metal, metal extraction processing program for extracting metal HDD 107 for storing various programs such as a program, various parameter setting values used when executing the various programs, and various data such as reconstructed volume data, and an input unit 108 such as a keyboard and a pointing device. Yes.
画像処理装置10は、画像処理装置10と前記制御部との通信方法は、有線通信でもよく、無線通信でもよく、有線と無線を組み合わせた通信であってもよい。画像処理装置10としては、例えば、パーソナルコンピュータを挙げることができる。なお、画像処理装置10は、画像処理以外に、X線撮影装置の本体部1の遠隔操作、画像表示も行う。HDD107に記憶されている各プログラムは、画像処理装置10にプリインストールされていてもよく、光ディスク等の記憶媒体に格納された形態で流通されて画像処理装置10にインストールされてもよく、ネットワークを介して流通されて画像処理装置10にインストールされてもよい。 In the image processing apparatus 10, the communication method between the image processing apparatus 10 and the control unit may be wired communication, wireless communication, or communication combining wired and wireless. An example of the image processing apparatus 10 is a personal computer. In addition to image processing, the image processing apparatus 10 also performs remote operation and image display of the main body 1 of the X-ray imaging apparatus. Each program stored in the HDD 107 may be preinstalled in the image processing apparatus 10, distributed in a form stored in a storage medium such as an optical disk, and installed in the image processing apparatus 10. And installed in the image processing apparatus 10.
X線検出部9から出力され、画像処理装置10が受信する画像は、測定画像と呼ばれる。測定画像の各画素値は、X線検出部9の各検出素子に到達したX線光子の個数に近似的に比例した値を表しているとみなすことができる。 An image output from the X-ray detection unit 9 and received by the image processing apparatus 10 is called a measurement image. Each pixel value of the measurement image can be regarded as representing a value approximately proportional to the number of X-ray photons that have reached each detection element of the X-ray detection unit 9.
画像再構成処理プログラムで使用される再構成アルゴリズムは、X線光子の個数ではなく、X線の線減弱係数の線積分を用いて断面を再構成する。このため、画像再構成処理において、X線光子の個数の分布を示す測定画像を、線減弱係数の線積分の分布を示す画像(投影画像)に変換する必要がある。以下、測定画像から投影画像への変換(対数変換)について詳述する。 The reconstruction algorithm used in the image reconstruction processing program reconstructs the cross section using the line integral of the X-ray line attenuation coefficient, not the number of X-ray photons. For this reason, in the image reconstruction process, it is necessary to convert a measurement image indicating the distribution of the number of X-ray photons into an image (projection image) indicating the distribution of the line integral of the line attenuation coefficient. Hereinafter, the conversion (logarithmic conversion) from the measurement image to the projection image will be described in detail.
画素のラベルをi、被写体が存在しないときの測定画像の画素値をI0(i)、今回再構成を所望する被写体を置いたときの測定画像の画素値をI(i)、X線の経路をs、位置sにおける線減弱係数をμ(s)とすると、次の式(1)が成り立つ。この式(1)は、X線の減弱の様子を表す方程式である。
式(1)の左辺が測定画像の画素値であるのに対し、右辺の指数関数の中身は投影画像の画素値を正負反転したものである。よって、式(1)を指数関数の中身に関して解くことで、測定画像から投影画像への変換(対数変換)の変換式が求まる。よって、対数変換の変換式は次の式(2)のようになる。
ここで、測定画像の一例を図9(a)に示し、図9(a)の測定画像を対数変換して得られる投影画像を図9(b)に示す。 Here, an example of the measurement image is shown in FIG. 9A, and a projection image obtained by logarithmically converting the measurement image of FIG. 9A is shown in FIG.
次に、画像処理装置10が実施する金属抽出処理および金属アーチファクト除去処理について図10Aのフローチャートを参照して説明する。 Next, a metal extraction process and a metal artifact removal process performed by the image processing apparatus 10 will be described with reference to the flowchart of FIG. 10A.
まず、画像処理装置10は、従来の一般的な再構成アルゴリズムによって投影画像を再構成し、図11に示す再構成ボリュームデータを生成する(ステップS1)。なお、ステップS1の処理は画像再構成処理プログラムに従って実施される。被写体にX線をほとんど通さない金属が含まれているため、図11に示す再構成ボリュームデータ上には金属アーチファクトが発生している。 First, the image processing apparatus 10 reconstructs a projection image using a conventional general reconstruction algorithm, and generates reconstructed volume data shown in FIG. 11 (step S1). Note that the processing in step S1 is performed according to an image reconstruction processing program. Since the subject contains metal that hardly transmits X-rays, metal artifacts are generated on the reconstructed volume data shown in FIG.
ステップS1に続くステップS2において、画像処理装置10は、再構成ボリュームデータに対して閾値処理を行い、閾値TH1以上の値であるボクセルを金属候補領域とし、金属候補領域に属するボクセルに一定値(第1の一定値)を与え、金属候補領域に属していないボクセルに第1の一定値よりも小さい一定値(第2の一定値)を与えることによって、つまり二値化処理を行うことによって、図12に示す二値化した再構成ボリュームデータを得る。なお、上記の閾値処理においては、金属領域が不足なく金属候補領域に含まれるような閾値TH1を設定する。図12に示す二値化した再構成ボリュームデータでは、金属候補領域が白領域となっている。 In step S2 following step S1, the image processing apparatus 10 performs threshold processing on the reconstructed volume data, sets voxels having a value equal to or greater than the threshold TH1 as metal candidate regions, and sets a predetermined value ( By giving a constant value (second constant value) smaller than the first constant value to voxels that do not belong to the metal candidate region, that is, by performing binarization processing, The binarized reconstructed volume data shown in FIG. 12 is obtained. In the above threshold processing, the threshold TH1 is set such that the metal region is included in the metal candidate region without being insufficient. In the binarized reconstruction volume data shown in FIG. 12, the metal candidate area is a white area.
ステップS2に続くステップS3において、画像処理装置10は、金属候補領域内の注目ボクセルに対し、その注目ボクセルに逆投影される全ての投影角度に対応する投影画像の画素値を取得する。ここで、注目ボクセルに逆投影される全ての投影角度に対応する投影画像のうちの3つの投影画像の例を図13(a)〜(c)に示す。例えば、図13(a)に示す投影画像の画素P1の値、図13(b)に示す投影画像の画素P2の値、および図13(c)に示す投影画像の画素P3の値は同一の注目ボクセルに逆投影される画素値である。 In step S3 following step S2, the image processing apparatus 10 acquires pixel values of projection images corresponding to all projection angles that are back-projected on the target voxel in the metal candidate region. Here, FIGS. 13A to 13C show examples of three projection images among the projection images corresponding to all projection angles that are back-projected onto the target voxel. For example, the value of the pixel P1 of the projection image shown in FIG. 13A, the value of the pixel P2 of the projection image shown in FIG. 13B, and the value of the pixel P3 of the projection image shown in FIG. This is a pixel value that is backprojected to the target voxel.
ステップS3に続くステップS4において、画像処理装置10は、ステップS3で取得した投影画像の画素値の平均が閾値TH2以上、かつステップS3で取得した投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値TH3以下である場合に、注目ボクセルは金属領域内であるとみなし、それ以外の場合は金属領域外であるとみなす。 In step S4 following step S3, the image processing apparatus 10 calculates the absolute value of the differential coefficient related to the projection angle of the pixel value of the projection image acquired in step S3 and the average of the pixel values of the projection image acquired in step S3 is equal to or greater than the threshold TH2. When the maximum value is equal to or less than the threshold value TH3, the target voxel is considered to be inside the metal region, and otherwise, considered to be outside the metal region.
ステップS4に続くステップS5において、画像処理装置10は、金属候補領域内の全てのボクセルに対してステップS3およびS4の処理が施されたかを確認する。 In step S5 following step S4, the image processing apparatus 10 confirms whether or not the processing in steps S3 and S4 has been performed on all voxels in the metal candidate region.
金属候補領域内のボクセルでステップS3およびS4の処理がまだ施されていないボクセルが残っていれば(ステップS5のNO)、注目ボクセルを金属候補領域内のボクセルでステップS3およびS4の処理がまだ施されていないボクセルに変更して(ステップS6)、ステップS3に戻る。 If there is a voxel in the metal candidate region that has not been subjected to the processes in steps S3 and S4 (NO in step S5), the target voxel is a voxel in the metal candidate region and the processes in steps S3 and S4 are not yet performed. It changes to the voxel which is not given (step S6), and returns to step S3.
一方、金属候補領域内の全てのボクセルに対してステップS3およびS4の処理が施されていれば(ステップS5のYES)、画像処理装置10は金属の抽出を完了する(ステップS7)。これにより、図14に示す金属が抽出されたボリュームデータが得られる。 On the other hand, if the processing in steps S3 and S4 has been performed on all voxels in the metal candidate region (YES in step S5), the image processing apparatus 10 completes the metal extraction (step S7). Thereby, the volume data from which the metal shown in FIG. 14 is extracted is obtained.
ステップS7に続くステップS8において、画像処理装置10は、図14に示すボリュームデータを順投影し、図15に示す金属の順投影画像を生成する。 In step S8 following step S7, the image processing apparatus 10 forward-projects the volume data shown in FIG. 14 to generate a metal forward projection image shown in FIG.
ステップS8に続くステップS9において、画像処理装置10は、ステップS8で得られた金属の順投影画像を用いて、元の観測された投影画像(ステップS3で用いた投影画像)から金属の投影像を除去し、除去した領域の画素値を周りから補間する。これにより、図16に示す金属の投影像を除去した投影画像が得られる。 In step S9 subsequent to step S8, the image processing apparatus 10 uses the metal forward projection image obtained in step S8 to generate a metal projection image from the original observed projection image (projection image used in step S3). And the pixel value of the removed area is interpolated from the surroundings. As a result, a projection image obtained by removing the metal projection image shown in FIG. 16 is obtained.
ステップS9に続くステップS10において、画像処理装置10は、ステップS9で得られた図16に示す金属の投影像を除去した投影画像に、ステップS8で得られた図15に示す金属の順投影画像を加算する。これにより、図17Aに示す補正済み投影画像が得られる。 In step S10 subsequent to step S9, the image processing apparatus 10 applies the metal forward projection image shown in FIG. 15 obtained in step S8 to the projection image obtained by removing the metal projection image shown in FIG. 16 obtained in step S9. Is added. Thereby, the corrected projection image shown in FIG. 17A is obtained.
ステップS10に続くステップS11において、画像処理装置10は、全ての投影角度に対してステップS8〜S10の処理が施されたかを確認する。 In step S11 following step S10, the image processing apparatus 10 confirms whether the processes in steps S8 to S10 have been performed on all projection angles.
ステップS8〜S10の処理がまだ施されていない投影角度が残っていれば(ステップS11のNO)、ステップS8〜S10の処理がまだ施されていない投影角度に変更して(ステップS12)、ステップS8に戻る。 If there remains a projection angle that has not been subjected to the processes of steps S8 to S10 (NO in step S11), the projection angle is changed to a projection angle that has not been subjected to the processes of steps S8 to S10 (step S12). Return to S8.
一方、全ての投影角度に対してステップS8〜S10の処理が施されていれば(ステップS11のYES)、画像処理装置10は、ステップS10で得られた補正済み投影画像を再構成する。これにより、図18に示す金属アーチファクト除去済み再構成ボリュームデータが得られる。 On the other hand, if the processes in steps S8 to S10 have been performed for all projection angles (YES in step S11), the image processing apparatus 10 reconstructs the corrected projected image obtained in step S10. As a result, the reconstructed volume data with the metal artifact removed shown in FIG. 18 is obtained.
上述したステップS1〜S7の処理を実施することにより、特許文献1のように投影画像を2値化しなくても、ボリュームデータ上で金属を抽出することができる。したがって、歯科用CTのように散乱線を多く含有するような場合であっても、図14のように金属を精密に抽出することができる。 By performing the processing of steps S1 to S7 described above, metal can be extracted on the volume data without binarizing the projection image as in Patent Document 1. Therefore, even if it is a case where many scattered rays are contained like dental CT, a metal can be extracted precisely like FIG.
さらに、上述したステップS8〜S13の処理を実施することにより、金属アーチファクト除去も可能になる。 Furthermore, metal artifacts can be removed by performing the processes in steps S8 to S13 described above.
また、本発明は歯科用CTに限定されず、CT一般に対して適用できる。特に、コリメータを備えているディテクタを用いたCT撮影であっても散乱線を完全に遮断できているわけではないため、本発明を適用することによって、より正確に金属の抽出と金属アーチファクトの除去ができるようになる。さらに、本発明を適用することによって、ディテクタがコリメータを備える必要が無くなれば、コストダウンにも繋がる。 The present invention is not limited to dental CT, and can be applied to general CT. In particular, even with CT imaging using a detector equipped with a collimator, the scattered radiation cannot be completely blocked. Therefore, by applying the present invention, metal extraction and metal artifact removal can be performed more accurately. Will be able to. Furthermore, by applying the present invention, if the detector does not need to be provided with a collimator, the cost can be reduced.
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々変形が可能である。以下、幾つかの変形例について説明する。 The embodiment of the present invention has been described above, but the embodiment can be variously modified within the scope of the gist of the present invention. Hereinafter, some modified examples will be described.
<ステップS1、S2、S5、及びS6の変形例>
(I)ステップS1で実施した通常の再構成とステップS2で実施した2値化を実施せず、ボリュームデータを構成する全てのボクセルに対してステップS3およびS4を実施しても良い。
(II)ステップS1で実施した通常の再構成とステップS2で実施した2値化を実施せず、金属領域が不足なく含まれる領域(例えば、歯列およびインプラントが設置される可能性のある領域)を予め定め、予め定められた領域内のボクセルに対してステップS3およびS4を実施しても良い。
<Modifications of Steps S1, S2, S5, and S6>
(I) The normal reconstruction performed in step S1 and the binarization performed in step S2 may not be performed, and steps S3 and S4 may be performed for all voxels constituting the volume data.
(II) A region in which the normal reconstruction performed in step S1 and the binarization performed in step S2 are not performed and the metal region is included without a shortage (for example, a region where a dentition and an implant may be placed) ) May be determined in advance, and steps S3 and S4 may be performed on voxels in a predetermined area.
<ステップS3の変形例>
(III)投影画像の代わりに測定画像を用いても良い。なお、投影画像と測定画像の両方を用いても良い。
(IV)全ての投影角度に対応する画像の画素値ではなく、一部の投影角度に対応する画像の画素値を取得してもよい。
(V)取得した画素値の記憶形式としては、例えば、注目ボクセルにスタックまたはキューを持たせ、取得した画素値をスタックまたはキューに格納する形式を挙げることができる。
<Modification of Step S3>
(III) A measurement image may be used instead of the projection image. Note that both a projection image and a measurement image may be used.
(IV) Image pixel values corresponding to some projection angles may be acquired instead of image pixel values corresponding to all projection angles.
(V) As a storage format of the acquired pixel value, for example, there is a format in which the target voxel has a stack or a queue and the acquired pixel value is stored in the stack or the queue.
<ステップS4の変形例>
(VI)投影画像の画素値の代わりに、投影画像の平均や最大値などを1に正規化した画素値を用いても良い。
(VII)微分係数は投影画像の正規化した画素値から算出しても良い。
(VIII)微分係数は1枚先の投影画像との差分として算出しても良いし、2枚以上先の投影画像との差分として算出しても良い。
(IX)ステップS3で取得した投影画像の画素値の平均が閾値TH2以上である場合に、注目ボクセルは金属領域内であるとみなしても良い。
(X)ステップS3で取得した投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値TH3以下である場合に、注目ボクセルは金属領域内であるとみなしても良い。
(XI)ステップS3で取得した投影画像の画素値の平均が閾値TH2以上であるという条件の代わりに、ステップS3で取得した投影画像の画素値が閾値TH4を超える回数が閾値TH5以上であるという条件を用いても良い。
(XII)ステップS3で取得した投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値TH3以下であるという条件の代わりに、ステップS3で取得した投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値が閾値TH6を超える回数が閾値TH7以下であるという条件を用いても良い。
(XIII)ステップS3で取得した投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値TH3以下であるという条件の代わりに、ステップS3で取得した投影画像の画素値の標準偏差が閾値TH8以下であるという条件を用いても良い。
(XIV)ステップS3で取得した投影画像の画素値の最大値と最小値の差が閾値TH9以下である場合に、注目ボクセルは金属領域内であるとみなしても良い。
(XV)投影画像の代わりに測定画像を用いても良い。この場合、「投影画像の画素値の平均が閾値TH2以上であるという条件」は「測定画像の画素値の平均が閾値TH10以下であるという条件」に置き換わる。同様に、「投影画像の画素値が閾値TH4を超える回数が閾値TH5以上であるという条件」は「測定画像の画素値が閾値TH11未満である回数が閾値TH12以上であるという条件」に置き換わる。同様に、「投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値TH3以下であるという条件」は、「測定画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値の最大値が閾値TH13以下であるという条件」に置き換わる。同様に、「投影画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値が閾値TH6を超える回数が閾値TH7以下であるという条件」は、「測定画像の画素値の投影角度に関する微分係数の絶対値が閾値TH14を超える回数が閾値TH15以下であるという条件」に置き換わる。同様に、「投影画像の画素値の標準偏差が閾値TH8以下であるという条件」は、「測定画像の画素値の標準偏差が閾値TH16以下であるという条件」に置き換わる。同様に、「投影画像の画素値の最大値と最小値の差が閾値TH8以下であるという条件」は、「測定画像の画素値の最大値と最小値の差が閾値TH17以下であるという条件」に置き換わる。なお、投影画像と測定画像の両方を用いても良い。
(XVI)上記以外の「複数の投影画像の画素値から求まる特徴量」または「複数の測定画像の画素値から求まる特徴量」を用いて、注目ボクセルが金属領域であるか否かを判定しても良い。
<Modification of Step S4>
(VI) Instead of the pixel value of the projection image, a pixel value obtained by normalizing the average or maximum value of the projection image to 1 may be used.
(VII) The differential coefficient may be calculated from the normalized pixel value of the projection image.
(VIII) The differential coefficient may be calculated as a difference from the projection image one sheet ahead, or may be calculated as a difference from the projection image two sheets or more ahead.
(IX) When the average pixel value of the projection image acquired in step S3 is equal to or greater than the threshold value TH2, the target voxel may be regarded as being in the metal region.
(X) When the maximum value of the absolute value of the differential coefficient related to the projection angle of the pixel value of the projection image acquired in step S3 is equal to or less than the threshold value TH3, the target voxel may be regarded as being in the metal region.
(XI) Instead of the condition that the average of the pixel values of the projection image acquired in step S3 is not less than the threshold value TH2, the number of times that the pixel value of the projection image acquired in step S3 exceeds the threshold value TH4 is not less than the threshold value TH5. Conditions may be used.
(XII) The projection angle of the pixel value of the projection image acquired in step S3 instead of the condition that the maximum value of the absolute value of the differential coefficient related to the projection angle of the pixel value of the projection image acquired in step S3 is not more than the threshold value TH3. A condition that the number of times that the absolute value of the differential coefficient with respect to the threshold value TH6 exceeds the threshold value TH7 may be used.
(XIII) The standard deviation of the pixel value of the projection image acquired in step S3 instead of the condition that the maximum value of the absolute value of the differential coefficient related to the projection angle of the pixel value of the projection image acquired in step S3 is not more than the threshold value TH3. Alternatively, a condition that is less than or equal to the threshold value TH8 may be used.
(XIV) When the difference between the maximum value and the minimum value of the pixel values of the projection image acquired in step S3 is equal to or less than the threshold value TH9, the target voxel may be regarded as being in the metal region.
(XV) A measurement image may be used instead of the projection image. In this case, the “condition that the average pixel value of the projection image is equal to or greater than the threshold value TH2” is replaced with the “condition that the average pixel value of the measurement image is equal to or less than the threshold value TH10”. Similarly, “the condition that the number of times that the pixel value of the projection image exceeds the threshold value TH4 is equal to or greater than the threshold value TH5” is replaced with “the condition that the number of times that the pixel value of the measurement image is less than the threshold value TH11 is equal to or greater than the threshold value TH12”. Similarly, “the condition that the maximum value of the absolute value of the differential coefficient related to the projection angle of the pixel value of the projection image is equal to or less than the threshold value TH3” is “the maximum value of the absolute value of the differential coefficient related to the projection angle of the pixel value of the measurement image” Is replaced by the condition that is less than or equal to the threshold TH13. Similarly, “the condition that the number of times that the absolute value of the differential coefficient related to the projection angle of the pixel value of the projection image exceeds the threshold TH6 is equal to or less than the threshold TH7” is “the absolute value of the differential coefficient related to the projection angle of the pixel value of the measurement image” Is replaced by the condition that the number of times that exceeds the threshold value TH14 is equal to or less than the threshold value TH15. Similarly, the “condition that the standard deviation of the pixel value of the projection image is equal to or less than the threshold value TH8” is replaced with the “condition that the standard deviation of the pixel value of the measurement image is equal to or less than the threshold value TH16”. Similarly, “the condition that the difference between the maximum value and the minimum value of the pixel value of the projection image is equal to or less than the threshold value TH8” is “the condition that the difference between the maximum value and the minimum value of the pixel value of the measurement image is equal to or less than the threshold value TH17”. Is replaced. Note that both a projection image and a measurement image may be used.
(XVI) Other than the above, “feature amount obtained from pixel values of a plurality of projection images” or “feature amount obtained from pixel values of a plurality of measurement images” is used to determine whether the target voxel is a metal region or not. May be.
<金属アーチファクト除去処理の変形例>
画像処理装置10は、図10Aのフローチャートに示された金属抽出処理および金属アーチファクト除去処理の代わりに、図10Bのフローチャートに示された金属抽出処理および金属アーチファクト除去処理を実施しても良い。
<Modification of metal artifact removal processing>
The image processing apparatus 10 may perform the metal extraction process and the metal artifact removal process shown in the flowchart of FIG. 10B instead of the metal extraction process and the metal artifact removal process shown in the flowchart of FIG. 10A.
図10Bのフローチャートの金属抽出処理(ステップS1〜S7)は、図10Aのフローチャートの金属抽出処理と同一である。図10Bのフローチャートの金属アーチファクト除去処理は、図10Aのフローチャートの金属抽出処理のステップS10〜S13をステップS10’〜S13’に置換したものである。 The metal extraction process (steps S1 to S7) in the flowchart of FIG. 10B is the same as the metal extraction process in the flowchart of FIG. 10A. The metal artifact removal process of the flowchart of FIG. 10B is obtained by replacing steps S10 to S13 of the metal extraction process of the flowchart of FIG. 10A with steps S10 'to S13'.
以下、図10Bのフローチャートの金属アーチファクト除去処理について説明する。ステップS8において、画像処理装置10は、図14に示すボリュームデータを順投影し、図15に示す金属の順投影画像を生成する。 Hereinafter, the metal artifact removal process of the flowchart of FIG. 10B will be described. In step S8, the image processing apparatus 10 forward-projects the volume data shown in FIG. 14 to generate a metal forward-projected image shown in FIG.
ステップS8に続くステップS9において、画像処理装置10は、ステップS8で得られた金属の順投影画像を用いて、元の観測された投影画像(ステップS3で用いた投影画像)から金属の投影像を除去し、除去した領域の画素値を周りから補間する。これにより、図16に示す金属の投影像を除去した投影画像が得られる。 In step S9 subsequent to step S8, the image processing apparatus 10 uses the metal forward projection image obtained in step S8 to generate a metal projection image from the original observed projection image (projection image used in step S3). And the pixel value of the removed area is interpolated from the surroundings. As a result, a projection image obtained by removing the metal projection image shown in FIG. 16 is obtained.
ステップS9に続くステップS10’において、画像処理装置10は、全ての投影角度に対してステップS8〜S9の処理が施されたかを確認する。 In step S10 'following step S9, the image processing apparatus 10 confirms whether the processes in steps S8 to S9 have been performed on all projection angles.
ステップS8〜S9の処理がまだ施されていない投影角度が残っていれば(ステップS10’のNO)、ステップS8〜S9の処理がまだ施されていない投影角度に変更して(ステップS11’)、ステップS8に戻る。 If there remains a projection angle that has not been subjected to the processes of steps S8 to S9 (NO in step S10 ′), the projection angle is changed to a projection angle that has not been subjected to the processes of steps S8 to S9 (step S11 ′). Return to step S8.
一方、全ての投影角度に対してステップS8〜S9の処理が施されていれば(ステップS10’のYES)、画像処理装置10は、ステップS9で得られた図16に示す金属の投影像を除去した投影画像をそのまま再構成する(ステップS12’)。これにより、図17Bに示す金属が除去された再構成ボリュームデータが得られる。図17Bに示す金属が除去された再構成ボリュームデータでは金属の領域が軟組織のような像になる。 On the other hand, if the processing of steps S8 to S9 has been performed for all projection angles (YES in step S10 ′), the image processing apparatus 10 displays the metal projection image shown in FIG. 16 obtained in step S9. The removed projection image is reconstructed as it is (step S12 ′). Thereby, the reconstructed volume data from which the metal shown in FIG. 17B is removed is obtained. In the reconstructed volume data with the metal removed as shown in FIG. 17B, the metal region becomes an image like a soft tissue.
ステップS12’に続くステップS13’において、画像処理装置10は、ステップS12’で得られた図17Bに示す金属が除去された再構成ボリュームデータに、図14に示すボリュームデータを加算する。これにより、図18に示す金属アーチファクト除去済み再構成ボリュームデータが得られる。 In step S13 'following step S12', the image processing apparatus 10 adds the volume data shown in FIG. 14 to the reconstructed volume data obtained by removing the metal shown in FIG. 17B obtained in step S12 '. As a result, the reconstructed volume data with the metal artifact removed shown in FIG. 18 is obtained.
なお、上述した図10Aのフローチャートに対する変形は図10Bのフローチャートに対しても適用できる。 Note that the modification to the flowchart of FIG. 10A described above can also be applied to the flowchart of FIG. 10B.
1 本発明の一実施形態に係るアーム型X線撮影装置の本体部
2 ベース
3 下部ポール
4 上部ポール
5 固定アーム
6 旋回アーム
7 頭部保持部
8 X線照射部
8A X線焦点
8B X線絞り
9 X線検出部
10 画像処理装置
101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 通信インターフェース部
105 VRAM
106 表示部
107 HDD
108 入力部
201 仮想歯列弓
203 患者歯列弓
206 旋回アームの旋回軸中心
207 画像再構成範囲
W X線検出部上でのX線ビーム幅
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Body part of arm type X-ray imaging apparatus according to one embodiment of the present invention 2 Base 3 Lower pole 4 Upper pole 5 Fixed arm 6 Turning arm 7 Head holding part 8 X-ray irradiation part 8A X-ray focus 8B X-ray aperture 9 X-ray detection unit 10 Image processing device 101 CPU
102 ROM
103 RAM
104 Communication interface 105 VRAM
106 Display 107 HDD
DESCRIPTION OF SYMBOLS 108 Input part 201 Virtual dental arch 203 Patient dental arch 206 The pivot axis center of a turning arm 207 Image reconstruction range W X-ray beam width on an X-ray detection part
Claims (5)
前記取得部によって取得された複数の前記画素値から特徴量を求め、前記特徴量に基づいて前記注目ボクセルが金属の領域内であるか金属の領域外であるかを識別する識別部と、
を備え、
前記ボリュームデータを構成するボクセルの少なくとも一部の間で前記注目ボクセルを変更し、変更した前記注目ボクセルそれぞれに対して前記取得部による取得処理と前記識別部による識別処理が実施され、
前記取得部は、2値化されていない前記画素値を取得し、
前記識別部は、前記取得部によって取得された複数の前記画素値の2値化を行うことなく、前記特徴量を求めることを特徴とする画像処理装置。 An acquisition unit that pays attention to one of the voxels constituting the volume data and acquires pixel values of a projection image or measurement image that is back-projected on the target voxel for at least some projection angles;
Said calculated feature amounts of a plurality of the pixel values obtained by the obtaining unit, the identification unit identifies whether the voxel of interest based on the feature amount is outside the area of the metal that it is within the region of the metal,
With
The target voxel is changed between at least some of the voxels constituting the volume data, and the acquisition process by the acquisition unit and the identification process by the identification unit are performed for each of the changed target voxels ,
The acquisition unit acquires the pixel values that are not binarized,
The identification unit, without performing the binarization of the plurality of pixel values obtained by the obtaining unit, an image processing apparatus according to claim Rukoto determined the feature quantity.
前記取得ステップによって取得された複数の前記画素値から特徴量を求め、前記特徴量に基づいて前記注目ボクセルが金属の領域内であるか金属の領域外であるかを識別する識別ステップと、
を備え、
前記ボリュームデータを構成するボクセルの少なくとも一部の間で前記注目ボクセルを変更し、変更した前記注目ボクセルそれぞれに対して前記取得ステップによる取得処理と前記識別ステップによる識別処理が実施され、
前記取得ステップにおいて、2値化されていない前記画素値を取得し、
前記識別ステップにおいて、前記取得ステップによって取得された複数の前記画素値の2値化を行うことなく、前記特徴量を求めることを特徴とする画像処理方法。 An acquisition step of acquiring a pixel value of a projection image or a measurement image corresponding to at least a part of the projection angle, which is back-projected onto a target voxel that is one of the voxels constituting volume data;
Obtains a feature from a plurality of the pixel values obtained by the obtaining step, an identification step of identifying whether the voxel of interest is a region outside of the metal or is in the region of the metal based on the feature quantity,
With
The target voxel is changed between at least some of the voxels constituting the volume data, and the acquisition process by the acquisition step and the identification process by the identification step are performed for each of the changed target voxels ,
In the obtaining step, the pixel values that are not binarized are obtained,
In the identification step, without performing the binarization of the plurality of pixel values obtained by the obtaining step, image processing method comprising Rukoto determined the feature quantity.
前記被写体を透過したX線を検出するX線検出部と、
前記X線検出部の検出結果から投影画像または測定画像を生成する画像生成部と、
前記投影画像または前記測定画像に対して画像処理を行う請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像処理装置と、
を備えることを特徴とするX線撮影装置。 An X-ray irradiation unit that irradiates the subject with X-rays;
An X-ray detector that detects X-rays transmitted through the subject;
An image generation unit that generates a projection image or a measurement image from the detection result of the X-ray detection unit;
The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein image processing is performed on the projection image or the measurement image;
An X-ray imaging apparatus comprising:
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