JPH05237089A - 骨と軟部組織との混在する射影データのビームハードニング補正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 多数の実験によりテーブルを作る従来の方法
の煩雑な手順を必要としないで、且つ、骨と軟部組織と
の相互作用も考慮した骨と軟部組織の混在する射影デー
タのビームハードニング補正方法を提供することを目的
とする。 【構成】 射影データにＢＨ補正を施す段階と、画像再
構成したイメージデータから骨のイメージデータを抽出
する段階と、定数を乗じて水と骨との非線形性の差分の
射影データを求める段階と、差分データに元の射影デー
タを加算する段階と、該段階で得た射影データにＢＨ補
正を行う段階とで構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＸ線ＣＴによって作られ
る断層像のＢＨ（ビームハードニング）補正を骨と軟部
組織との混在する射影データに対して行うＢＨ補正方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴはＸ線管から放射され被検体を
透過したＸ線を検出器で検出して断層像を得る装置であ
る。このＣＴに用いられるＸ線は通常多色Ｘ線であるた
め、Ｘ線が被検査対象を透過して減弱するにつれ、その
Ｘ線スペクトルは高いエネルギーの部分が相対的に大き
くなり硬化していくことは周知である。この現象はＢＨ
効果として知られている。このＢＨ効果によって射影デ
ータは非線形になるが、頭部等のように骨と軟部組織と
が混在する場合に、両者のＢＨ効果による非線形の度合
は図３に示すように異なっている。図３は横軸に−μＬ
（μは減弱係数、Ｌはパス長）、縦軸に射影データを取
った時の曲線を表す図で、１はＢＨ効果のない理想曲
線、２は軟部組織を透過した場合の曲線、３は骨を透過
した場合の曲線である。このように軟部組織と骨との非
線形の度合が異なっているので、一緒に補正することは
できない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、軟部組織に
ついては射影データの３次式による補正でこの非線形の
補正が可能であるが、骨については特殊な処理が必要と
なる。

【０００４】その方法の一つにジョセフ法と呼ばれる方
法がある。以下にジョセフ法について説明する。骨のＢ
Ｈ効果は水とは懸け離れているため、先ず水と等価にな
るように補正して水のＢＨ補正を行う。この場合水と軟
部組織とはＣＴナンバが極めて近いので水のＢＨ補正に
よって軟部組織のＢＨ補正に代えている。この方法を図
４のフローチャートを用いて説明する。

【０００５】ステップ１ Ｘ線を照射して得たデータにより射影データを作成す
る。

【０００６】ステップ２ 水のＢＨ補正をする。

【０００７】ステップ３ 画像再構成してイメージデータを作る。

【０００８】ステップ４ ステップ３で得たイメージデータからＣＴナンバにより
識別して骨のイメージデータを抽出する。

【０００９】ステップ５ 骨のイメージデータを再投影して骨の射影データを求め
る。

【００１０】ステップ６ 代表的な骨と軟部組織との密度の比λ₀ を予め求めてお
いて初期値として入力する。

【００１１】ステップ７ 骨の射影データをλ₀ で除して骨のパスに沿った密度と
パスの累積和Ｔ_B を求める。

【００１２】T_B ＝∫ρ_e (x,y）dS／λ₀ ここで、Ｓ：パス長 ρ_e ：骨と軟部組織を含む実効密度 ステップ８ 予め測定して作成しておいたλテーブルから骨の射影デ
ータＴ_B と測定された射影データＴ_e に対する密度比λ
_L を求める。λ_L は図５の曲線をテーブルにしたもので
ある。図において、Ｔ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3は軟部組織の射影
データＴ_S をパラメータとしたＴ_B に対するλ_L の曲線
である。

【００１３】ステップ９ Ｔ₀ ＝Ｔ_e ＋（λ₀ −λ_L ）・Ｔ_B 上記の計算を行って骨のＢＨ補正された射影データと水
の射影データの合成射影データＴ₀ を求める。ここで、
Ｔ_e はステップ１で得た全体の射影データで、次式で表
される。

【００１４】Ｔ_e ＝Ｔ_S ＋λ_L Ｔ_B ステップ１０ ステップ９で得た射影データＴ₀ に水のＢＨ補正を行
う。

【００１５】ステップ１１ ステップ１０で求めた射影データを画像再構成して軟部
組織と骨のＢＨ補正されたイメージデータを得る。

【００１６】ジョセフ法は以上の手順で行うものである
が、この方法はイメージデータから骨と軟部組織とを分
離し、両者の密度比から骨を軟部組織と等価にして補正
する方法であるが、両者の密度比のテーブルを予め作成
して持っていなければならず煩雑な手順が必要である。
又、骨の射影データのみを２次式で補正する方法もある
が、これは骨のみの補正となり、骨と軟部組織間の相互
作用は補正されない。

【００１７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、多数の実験によりテーブルを作る等の
煩雑な手順を必要としないで、且つ、骨と軟部組織との
相互作用も考慮した骨と軟部組織との混在する射影デー
タのビームハードニング補正方法を提供することにあ
る。

【００１８】

【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、骨と軟部組織の混在する射影データに軟部組織
用ビームハードニング補正を施す段階と、前記の軟部組
織用ビームハードニング補正された射影データを画像再
構成したイメージデータから骨のイメージを抽出する段
階と、骨のイメージデータの非線形性を軟部組織の非線
形性に等しくするために骨のイメージデータに予め決め
た非線形性補正用の定数を乗じて軟部組織と骨との射影
データの差分の射影データを求める段階と、元の射影デ
ータに前記段階で得た射影データを加算する段階と、該
段階で得た骨の非線形性補正をされた射影データに軟部
組織用ビームハードニング補正を行う段階とを具備する
ことを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】射影データに軟部組織用ＢＨ補正を施し、画像
再構成して骨のイメージを抽出し、骨のイメージデータ
に予め決めた骨の非線形性を水の非線形性に合わせるた
めの非線形性補正用の定数を乗じて、上記両者の差分の
射影データを求め、元の射影データに上記両者の差分の
データを加算する。加算結果の射影データにビームハー
ドニング補正を行って、骨と軟部組織とを含む組織のビ
ームハードニング補正された射影データを得る。

【００２０】

【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。

【００２１】図１は本発明の一実施例の方法のフローチ
ャートである。この方法を実施する装置は通常のＸ線Ｃ
Ｔなので、特に図示はしない。

【００２２】ステップ１ Ｘ線を照射して得たデータにより射影データを作成す
る。

【００２３】ステップ２ 射影データに軟部組織用のＢＨ補正を行う。

【００２４】ステップ３ 画像再構成を行い、５１２×５１２画素のイメージデー
タを得る。

【００２５】ステップ４ ステップ３で得た５１２×５１２画素のイメージデータ
を計算量を減らすために２５６×２５６画素のイメージ
データに縮小する。

【００２６】ステップ５ ２５６×２５６画素のイメージデータから骨のイメージ
データをＣＴナンバにより識別して抽出する。

【００２７】ステップ６ 骨のイメージデータを再投影して骨の射影データを得
る。

【００２８】ステップ７ 骨の射影データに定数を乗じて軟部組織の射影データと
同様な曲線のデータを得る。この状態を図２に示す。図
において、図３と同様な部分には同一の符号を付してあ
る。（イ）図は射影データのＢＨ効果を示す図３と同じ
曲線である。（ロ）図において、４は骨の射影データ３
に定数を乗じて軟部組織の曲線２との差を求め、骨の射
影データ３に加えた非線形性補正された曲線である。こ
こで、定数は代表的な被検体の例について繰り返し補正
し最適値を決めて求めた数である。ここでいう非線形性
補正とは、骨の非線形性を軟部組織の非線形性に合わせ
るように行う補正のことである。

【００２９】ステップ８ ステップ１で求めた補正されていない射影データに非線
形性補正された骨の射影データの差分を加算する。得ら
れた射影データは次の通りである。

【００３０】 ＢＨ補正されない軟部組織の射影データ＋ＢＨ補正されない非線形性補正さ れた骨の射影データ …（１） ステップ９ （１）の射影データに軟部組織用ＢＨ補正を行う。得ら
れるデータは非線形性補正された骨の射影データと軟部
組織の射影データとがＢＨ補正されたデータである。但
し骨の射影データは２５６×２５６画素分のデータであ
る。

【００３１】ステップ１０ ステップ９で得たデータからステップ２で得たデータを
減ずる。得られるデータは非線形性補正されたＢＨ補正
された骨の２５６×２５６画素の骨の射影データと非線
形性補正されない骨の射影データとの差分である。

【００３２】ステップ１１ ステップ１０で得た射影データを画像再構成して２５６
×２５６画素のイメージデータを得る。

【００３３】ステップ１２ 前記のイメージデータを拡大して５１２×５１２画素の
イメージデータを作る。これは非線形補正されＢＨ補正
された骨のイメージの差分のデータである。

【００３４】ステップ１３ ステップ３で得たイメージデータにステップ１２で得た
イメージデータを加算する。

【００３５】ステップ１４ 骨と軟部組織とが完全にＢＨ補正されたイメージデータ
を出力する。

【００３６】以上説明したように本実施例によれば、骨
の非線形性の補正を可能な限り忠実に行うため、骨の内
側のＣＴ値の持ち上がりが自然に近い形で補正される。
従来の方法では多くの計算時間と、補正のための骨と軟
部組織の減弱係数のパスの長さをパラメーターにした比
をテーブルとして予め測定により用意する必要があっ
た。本実施例の方法では骨の射影データを定数倍して元
の射影データに加算することにより、非線形性を水のそ
れと同程度にするため、定数の選定には時間が掛かる
が、一度決めれば射影データを得る度にテーブルを用い
て補正するような煩雑な手続きは不要になる。又、補正
イメージとして縮小した２５６×２５６画素のイメージ
を用いているため、逆投影法をうまく利用すれば高速な
処理が期待できる。

【００３７】尚、本発明の方法は本実施例に限定される
ものではない。例えば、イメージを２５６×２５６画素
に縮小したが縮小率はこれに限ることはなく任意であ
る。又、縮小しなくても差支えない。

【００３８】

【発明の効果】多数の実験によりテーブルを作る等の煩
雑な手順を必要としないで、骨と軟部組織との相互作用
も考慮した骨のＢＨ補正方法を実現することができ、実
用上の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法の一実施例のフローチャートであ
る。

【図２】骨と軟部組織の非線形性の違いを補正する方法
の説明図である。

【図３】骨と軟部組織とのＢＨ効果による非線形性を示
す曲線図である。

【図４】従来のジョセフ法による骨のＢＨ補正の方法の
フローチャートである。

【図５】骨の射影データＴ_Bに対する密度比λ_Lの曲線図
である。

【符号の説明】

１ 理想曲線 ２ 軟部組織の射影データの曲線 ３ 骨の射影データの曲線 ４ 非線形性補正された骨の射影データの曲線

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 骨と軟部組織の混在する射影データに軟
   部組織用ビームハードニング補正を施す段階と、 前記の軟部組織用ビームハードニング補正された射影デ
   ータを画像再構成したイメージデータから骨のイメージ
   を抽出する段階と、 骨のイメージデータの非線形性を軟部組織の非線形性に
   等しくするために骨のイメージデータに予め決めた非線
   形性補正用の定数を乗じて軟部組織と骨との射影データ
   の差分の射影データを求める段階と、 元の射影データに前記段階で得た射影データを加算する
   段階と、 該段階で得た骨の非線形性補正をされた射影データに軟
   部組織用ビームハードニング補正を行う段階とを具備す
   ることを特徴とする骨と軟部組織との混在する射影デー
   タのビームハードニング補正方法。