JPH03222943A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はＸ線断層撮影装置（以下Ｘ線ＣＴという）の画
像処理装置に関し、特に金属等の高Ｘ線吸収係数物質に
より生ずるアーティファクトを除去する画像処理装置に
関する。

（従来の技術） Ｘ線ＣＴは被検体を全方向に亘ってＸ線源からＸ線を曝
射して被検体を透過したＸ線を検出器で検出し、そのデ
ータに画像再構成処理を行って画像表示し、診断に用い
る装置である。

ところで、このＸ線ＣＴにおいては、金属等の高Ｘ線吸
収物質（以下単に金属という）が存在すると、そのＣ７
画像上に非常に強いメタルアーティファクトと呼ばれる
アーティファクトが生じ読影の妨げになる場合が多く発
生する。従来から、このメタルアーティファクトを検出
する方法として、スキャンデータからＪ１算された投影
データに着Ｉ−１シた次に示す各種の方法が提案されて
いる。

（１）スキャン経路が等しく向きが逆のデータである対
向するデータは基本的には同一の値を持っべきであるが
、バーンヤルボリューム効果　ビームハードニング等の
理由により閾値を超えた相異がある時、それを検出して
補正する方法。

（２）ストリーク状アーティファクトの発生源が投影デ
ータ上のスパイク状ノイズである時、隣接データ間のス
パイク状ノイズを検出する。

ストリークアーティファクトの発生源が投影データ上の
スパイク状ノイズであるときに効果がある。

（３）投影データ上における金属の位置を知り、その金
属を通過したＸ線による投影データのみを補正する方法
で、前項（１）項、（２）項と併用することもあれば、
又、金属を通過した投影データをその近傍のデータによ
って補間する場合もある。

スキャンデータから計算された投影データでは、データ
のダイナミックレンジが広過ぎて上記のような検出が困
難な点を補うために、−度再構成された画像データから
関心のない不用な領域のデータを取り除いたデータから
投影データを求め、上記の（１）、　　（２）、　　（
３）の方法を適用する場合もあった。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明したような従来のアーティファクト低減処理方
法はいずれもアーティファクトを検出して補正するとい
う点に主眼がおかれていた。これらの従来の処理方法で
は金属を透過したＸ線デタのような変化範囲の大きなデ
ータからアーティファクトのみを検出するのが非常に困
難であるという問題点かあった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、メタルアーティファクトを含む画像ブタからアーティ
ファクトを除去すると共に、従来、アーティファクトに
隠れていて表示できなかった情報をも復元し、診断情報
の多い画像を提供する画像処理装置を実現することにあ
る。

（課題を解決するための手段） 前記の課題を解決する本発明は、入力された元の画像デ
ータを観察しようとする対象物のＣＴナンバの範囲にメ
タルアーティファクトの一定の量を含む関数値を加減し
た値でクリップして対象領域の画像データを取り出す領
域設定装置と、前記対象領域のデータの平均値を算出し
て前記対象領域の画像データから減算して得た画像デー
タと、対象外領域のデータを０としたデータから成る画
像データを出力するレベルシフト装置と、該レベルシフ
ト装置からの入力画像データを演算して投影データを生
成するプロジェクション生成装置と、メタルアーティフ
ァクトの存在するチャネルのデータのみを各ビュー毎に
抽出する補正量検出装置と、該補正量検出装置の出力デ
ータを画像再構成して画像データにする再構成装置と、
該再構成装置の出力のメタルアーティファクトの存在す
るチャネルから抽出され画像再構成された画像データを
対象領域の元画像データから減じ、対象外領域の元画像
データをそのまま出力して補正された画像データを出力
する補正装置とから成ることを特徴とするものである。

（作用） 人力画像データから観察対象領域を抽出し、そのデータ
の平均値を減じてレベルシフトした後投影データ生成演
算後、メタルの存在するチャネルのデータのみを抽出し
、画像再Ｉｂ成後元の画像データから減じて、メタルア
ーティファクトを他に極度に影響を与えない値に置き換
えて、メタルアーティファクトに妨げられることなく、
成るビューでメタルアーティファクトに隠されていた部
分をも再現した画像データを出力する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。実施例の装置の説明をする前に、本実施例で行おうと
する処理の原理を第４図、第５図を参照して説明する。

第４図において、１は半径Ｒの円形の金属、Ｐは金属１
から距離ｒ離れたデータ採取を行う点である。点Ｐから
金属１を見た最大角度（点Ｐから金属１の円に引いた接
線のなす角度）を２θとする。点Ｐと金属１の中心を結
ぶ直線と接線とのなす角は図のようにθである。

この場合に点Ｐて採取したＸ線データの中に含まれる金
属透過データの率Ｆ（％）は次式のようになる。

２θ　　２　　　　　　　　Ｒ Ｆ　−−−・ｓ　　ｉ　ｎ　　’　−−（１）π　　　
　　　π　　　　　　　　　　　　　ｒ第５図は（１）
式をグラフ化した図である。図に示すように金Ｒ１から
離れた点、或いは金属１の径が小さいとき、即ちＲ／ｒ
の小さい場合には金属を透過したデータの全データに対
する寄与は少ないことを示している。この結果、金属を
透過したＸ線を検出したデータは信用しないこととし、
他のデータに極度に影響を勾えない程度の値に置き換え
、最終的に得る画像データは金属を透過しないビューで
得たデータに依存することにしても十分満足する結果が
得られることが分る。以下にこの原理に基づ〈実施例の
装置を説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロック図である。

図において、１１はアーティファクトを含む元の画像デ
ータを入力データとし、アーティファクトを除去するの
に充分で且つなるべく変化範囲の少ない投影データを求
めるために必要な画像データを出力する領域設定装置で
ある。投影データは画像データのある方向への投影であ
り、画像データの大きさの変化範囲が小さい程投影デー
タも扱い易いものとなる。従って、領域設定装置１１で
は元の画像データ■。（ｘ、ｙ）全体に対してＣＴナン
バの上限値（以下ＣＴＵＰという）と、ＣＴナンバの下
限値（以下ＣＴＬＷという）によりクリップ処理を行っ
て、上下限値内のデータに対しては元画像をそのまま、
前記範囲を外れるデータに対しては定数を与えて構成さ
れる画像データ■（ｘ、　　ｙ）を出力する。クリップ
処理を行うのは画像表示しようとする部分のＣＴナンバ
の範囲のみをデータとすることにより、ＣＴナンバの異
なる部分が除き得るためである。この処理において、ダ
イナミックレンジを小さくして投影データを扱い易くす
るためにｌ　ＣＴＵＰ−ＣＴＬＷＩをなるべく小さく抑
えたい要求があるが、メタルアーティファクトが強烈な
とき、関心部のアーティファクトがクリップされてしま
っては、アーティファクトが投影データに反映されなく
なって目的を達しないことがあるので、領域設定装置１
１ではクリップの上下限値に余裕を持たせる量である金
属からデータ採集点までの距離の関数値を用意している
。

１２は領域設定装置１１からの処理対象領域と対象外領
域とに分けられた人力データ！、（ｘ。

ｙ）のうち、対象領域内のデータの平均値Ｍを算出し、
対象領域内のデータから減算して、データの平均値をＯ
にすることにより、他に迷惑をかけない値のレベルを０
に移動させ、対象領域外のブタを０に設定したデータ’
２　　（ｘ、ｙ）を出力するレベルシフト装置である。

１３は入力データＩ２　　（Ｘ、　　ｙ）に対し投影デ
ータ演算を行って投影データＰ　（ｉ、　　ｊ）　　（
ｉ・・・チャネル番号、ｊ・・・ビュ一番号）を求める
プロジェクション生成装置である。プロジェクション生
成装置１３は２次元高速フーリエ変換装置、直交座標の
極座標への変換装置及び高速逆フーリエ変換装置とで構
成される一般的な装置である。

１４はプロジェクション生成装置１３からの投影データ
入力中金属を透過したデータを検出した各ビュー毎の検
出器のチャネルのデータのみを抽出した補正量データＡ
（ｉ、ｊ）を出力する補正量検出装置である。金属を透
過したデータを受けているチャネルの決定は、ＣＴナン
バに成る閾値を与え、元画像データ上でその閾値を超え
るブタを金属と判断し、ＣＴを構成するジオメトリ定数
より幾何学的に計算し金属透過データの検出チャネルと
して自動的に計算している。１５は補正量検出装置１４
から入力された補正量投影データＡ（ｉ、ｊ）を画像再
構成して画像データ■。

（ｘ、ｙ）を出力する再構成装置、１６は対象領域のデ
ータに対しては元画像データ■。（ｘ、ｙ）から再構成
装置１５の出力の金属透過部分の画像データＩ３　（Ｘ
、ｙ）を減したデータを、対象外領域のデータに対して
は元画像データＩ。（Ｘ。

ｙ）を補正データ１４　　（ｘ、　　ｙ）として出力す
る補正装置である。　次に上記のように構成された実施
例の装置の動作を説明する。領域設定装置１１に入力さ
れる画像データには広範囲なＣＴナンバが含まれている
。画像表示をしようとする部分のＣＴナンバ、例えば、
人体の臓器のＣＴナンバは殆ど０〜１００までの間に分
布し、骨等の石灰化された部分のＣＴナンバは８０〜１
０００の間に分布しているので、臓器を画像表示して観
察したい場合はＣＴナンバを±１００程度に制限して出
ノＪすれば、骨等のＣＴナンバの大きい部分は除かれる
。これが領域設定装置１１において行うクリップ処理の
目的である。この処理において、ダイナミックレンジを
なるべく小さくし、且つ関心部の範囲内に存在する金属
からのアーティファクトをクリップして投影データに反
映されなくなるのを防止するために、画像上のアーティ
ファクトの中心から画像上の任意の点（ｘ、　　ｙ）ま
での距離をｒとしたとき、前記のように定めた上下限値
を距離ｒの関数として調整することにより、全体のダイ
ナミックレンジを小さく抑えたままアーティファクトの
存在する領域も対象とすることができる。従って、次の
ような各点からの値ＵＰ　（ｘ。

ｙ）を上限値、ＬＷ（ｘ、ｙ）を下限値として予め用意
して格納しておく。

ＵＰ　（ｘ、ｙ）−ＣＴＵＰ＋ｆ　（ｒ）−（２）ＬＷ
　（ｘ、ｙ）−ＣＴＬＷ−ｇ　（ｒ）−（３）ここで、
ｒは所望の面積の範囲、深さの範囲を構成する各点まで
の距離 ｆ　　（ｒ）、　　ｇ　（ｒ）は同−ｒ点における調整
値の関数 元画像データＩ。（ｘ、ｙ）が入力されると、領域設定
装置１１は格納されている（２）式、（３）式に示す上
下限値とＩ。（ｘ、　　ｙ）を比較して次式に示す処理
を行い、データＩ＋　　（ｘ、ｙ）を出力する。

１＋　（ｘ、ｙ）−１ｏ　（ｘ、ｙ）　：ＬＷ（ｘ、ｙ
）≦Ｉｏ　（ｘ、ｙ）≦ＵＰ（ｘ、ｙ）のとき 一〇　　　　：その他のとき ・・・　（４） Ｃは領域外を示す定数 第２図は領域設定装置１１のデータ処理の説明図である
。図は元画像データＩ。（ｘ、ｙ）が入力され、予め与
えられて格納されているＣＴＵＰ。

ＣＴＬＷ、　　ｆ　（ｒ）、　　ｇ　（ｒ）から（２）
式、（３）式の演算を行い、入力データＩｏ　　（ｘ、
　　ｙ）を選別して（４）式に従って１＋　　（ｘ、ｙ
）を出力する状態を示している。この出力信号＋１　　
（ｘ。

ｙ）はレベルシフト装置１２に人力される。レベルシフ
ト装置１２は人力データＩ＋　　（ｘ、ｙ）のうち対象
領域内のデータの平均値Ｍを算出し、次式の演算及びデ
ータ処理を行ってレベルシフトされたデータＩ２　　（
Ｘ、ｙ）を出力する。

＋２　（ｘ、ｙ）−１＋　（ｘ、ｙ）−Ｍ　　　対象領
域−０対象外領域 この結果、以後の計算において対象外領域のデータが対
象領域の投影データに影響することがなくなる。この処
理により、平均値Ｍのみからなる投影データ演算を行っ
た値も０になる。

レベルシフトされたデータ１２　　（Ｘ、ｙ）はプロジ
ェクション生成装置１３に入力され、投影ブタ演算処理
を受は各ビュー毎、各チャネル毎の投影データＰ（ｉ、
ｊ）を出力する。投影データＰ（ｉ、ｊ）は補正量検出
装置１４に入力される。

補正ｊｉ検出装置１４は原理で説明したように金属を透
過したＸ線を検出したチャネルの投影データを信用しな
いで、そのデータを他に迷惑をかけない程度の値に置き
換えるために、金属透過データを抽出する。金属透過デ
ータの識別は予め閾値を設けて、その値を超えるデータ
を金属を通過したデータとして認識することにより行う
。第３図は補正量検出装置１４の動作を説明する図であ
る。

（イ）図は横軸に検出器の各チャネルを、縦軸に投影デ
ータの値を取った曲線図である。ＣＨ２ＣＨＦは既述の
ように各ビュー毎に得られた金属を透過したＸ線を検出
しているチャネルの両端のチャネルである。（ロ）図は
（イ）図に示したチャネルＣＨ５とチャネルＣＨＥを含
む両チャネル間のチャネルのデータのみを抽出した図で
ある。

このように金属を透過したデータを抽出すると、チャネ
ルＣＨ３とチャネルＣＨＥの外側のチャネルのデータと
の差が画然として現れ、別なアーティファクトを生ずる
ので、その境界付近の±５チャネル程度に対してスムー
ジング処理やコンボリューションを行って境界を際立た
せないようにする。補１−ｍ検出装置１４においてはこ
のようにしてチャネルＣＨ３とＣＨＥの間のチャネルの
ブタのみを抽出し、次式に示すデータＡ（ｉ、ｊ）を再
構成装置１５に人力する。

＾（１，ｊ）−Ｐ（１，ｊ）　　　Ｃｌｌ５≦ＣＩｌ≦
Ｃ１１ｌシー〇　　　　　その他のチャネル たたし、ＣＨ３，ＣＨＥ周辺で既述のようにスムージン
グ処理をすることもある。

補正量データＡ（ｔ、ｊ）は再構成装置１５に入力され
て画像データ１３　　（Ｘ、ｙ）とされて補正装置１６
に入力される。補正装置１６は対象領域に対しては元画
像データＩ。（ｘ、　　ｙ）から画像データＩ３　　（
Ｘ、　　ｙ）を減算して、金属透過データを第３図に示
す他に迷惑を掛けない値のレベルに落して次段に出力す
る。その出力データｌ４（ｘ、ｙ）は次式に示す通りで
ある。

＋４　（ｘ、ｙ）−１ｏ　（ｘ、ｙ）−１３（ｘ、ｙ）
　：対象領域−Ｉ。（ｘ　、　ｙ）　　　　　　：対象
外領域以上説明したように本実施例によれば、投影デー
タ中、他に極度に迷惑を掛けていたデータを他に迷惑を
掛けない値を中心とするデータにより減算処理すること
によりメタルアーティファクトのあるビューのチャネル
のデータをレベルを落とし、又、同一部分でもアーティ
ファクトのないビュのデータを再現して、メタルアーテ
ィファクトの影響をなくし、今までかき消されていた情
報を復元して観察できるようになって、今迄メタルアー
ティファクト等により診断てきなかった部分の診断がで
きるようになり、診断の可能性が飛躍的に向上するよう
になる。又、メタルアーティファクト等を含んだ複数枚
の画像データ群から画像の改善や３Ｄ画像を作るとき等
に、本実施例の装置を用いて処理しておくことにより、
得られる画像データをより正確に作成することができる
。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例
えば第２図の予め用意しておく関数ｆ（ｒ）、ｇ　（ｒ
）は、金属の中心位置と、円カーソルの半径ｒをユーザ
指定とし、又、そのｒ−０のときの関数値もユーザ指定
とすることは可能である。更にこの関数形は特に規定す
るものではなく、目的を達するものであれば、自由に設
定できる。

第３図において、チャネルＣＨ３とＣＨＥの境界付近で
行ったスムージング処理は本発明の趣旨とは無関係であ
り、本発明の必要条件となるものではない。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように本発明によれば、メタルアー
ティファクトを含む画像データからアーティファクトを
除去すると共に、従来、アーティファクトに隠されてい
た情報をアーティファクトのあるビューだけ取り除いて
他のビューのデータによる情報を復元し、診断情報の多
い画像を提供することができるようになり、実用上の効
果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は領域
設定装置の動作の説明図、第３図は補正量検出装置の動
作の説明図、第４図は金属とデータ採取点との幾何学的
配置を示す図、 第５図は金属の大きさと金属とデータ採取点との距離と
の関係によるデータの寄与率を示す図である。 １１・・・領域設定装置　１２・・・レベルシフト装置
１３・・・プロジェクション生成装置 １４・・・補正量検出装置 １５・・再構成装置 １６・・補正装置

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力された元の画像データを観察しようとする対象物の
   ＣＴナンバの範囲にメタルアーティファクトの一定の量
   を含む関数値を加減した値でクリップして対象領域の画
   像データを取り出す領域設定装置（１１）と、 前記対象領域のデータの平均値を算出して前記対象領域
   の画像データから減算して得た画像データと、対象外領
   域のデータを０としたデータから成る画像データを出力
   するレベルシフト装置（１２）と、 該レベルシフト装置（１２）からの入力画像データを演
   算して投影データを生成するプロジェクション生成装置
   （１３）と、 メタルアーティファクトの存在するチャネルのデータの
   みを各ビュー毎に抽出する補正量検出装置（１４）と、 該補正量検出装置（１４）の出力データを画像再構成し
   て画像データにする再構成装置（１５）と、 該再構成装置（１５）の出力のメタルアーティファクト
   の存在するチャネルから抽出され画像再構成された画像
   データを対象領域の元画像データから減じ、対象外領域
   の元画像データをそのまま出力して補正された画像デー
   タを出力する補正装置（１６）とから成ることを特徴と
   する画像処理装置。