JPH0819533A

JPH0819533A - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JPH0819533A
Application number: JP17491994A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Nakazawa; 哲夫中澤; Shinichi Uda; 晋一右田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1994-07-05
Filing date: 1994-07-05
Publication date: 1996-01-23

Abstract

(57)【要約】【目的】Ｘ線ＣＴ装置においては被検体内部に金属等の
Ｘ線高吸収体が混入した場合の、メタルアーチファクト
を低減することを目的とする。【構成】本発明の構成は、再構成画像上から関心領域等
を手段１で設定し、その関心領域から領域設定手段と設
定された領域を補間処理手段２で補間処理し、補間処理
した投影データを再構成する。【効果】本手法はメタルアーチファクトの特徴の１つで
ある投影データ上のピークを、金属体等の高吸収体の影
響を受けていないチャンネルのデータから補間処理によ
り投影データを推測することにより、この補正された投
影データを再構成することによりメタルアーチファクト
を低減させ、メタルアーチファクトによって隠されてい
た画像情報を周囲の状況に合うように表示化させる事が
できる。

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装置に関し、特
に被検体内部に金属等のＸ線高吸収体がある場合、再構
成画像に生じるメタルアーチファクトと呼ばれるストリ
ーク状のアーチファクトを低減するＸ線ＣＴ装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線ＣＴ装置においては、被検体の内部
に金属等のＸ線高吸収体が混入すると、再構成画像上の
金属位置からと画像周辺部にメタルアーチファクトと呼
ばれる強いストリーク状のアーチファクトが発生し臨床
診断の妨げになっている。このメタルアーチファクトの
発生原因は様々あり、特徴としては被検体内部に金属体
成分等のＸ線高吸収体が混入した場合、投影データ上に
は鋭いピークとなってあらわれる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】補正方法としては、メ
タルアーチファクトが発生している画像から、メタルア
ーチファクト成分のみ抽出し、このメタルアーチファク
ト成分を原画像から引くことにより補正とする手法等が
ある。しかしこの方法はメタルアーチファクト成分のみ
の抽出が非常に困難であることから実用的な補正画像は
得られていない。またその他の手法では、メタルアーチ
ファクトが発生している画像からメタル形状を抽出し各
投影角度から各計測データにおけるメタルの寄与度を算
出して線質硬化特性等を補正する方法もあるが、計算時
間が著しく増加してしまい実用にならない等の問題があ
る。

【０００４】本発明の目的は再構成画像上のメタルアー
チファクトを低減し診断の低下を抑制すると共に、メタ
ル位置以外の撮影部位の劣化を起こさないでメタルアー
チファクトにより隠されてしまった画像情報を可視化す
るＸ線ＣＴ装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、メタルアー
チファクトが発生している画像の投影データに対して処
理対象領域を設定し、この設定した領域内を近傍のチャ
ンネルから補間処理で求めた値や、ある値以上のデータ
の場合は特定の値に計測データを置き換えることによ
り、原画像の画質を劣化させずにメタルアーチファクト
を低減することで達成される。

【０００６】

【作用】メタルアーチファクトが発生している画像上で
関心領域を設定することで、その関心領域に相当する投
影データ上の領域を計測幾何学位置関係から求めること
ができる。この領域内を処理対象として投影データを近
傍のチャンネルから補間処理で求めた値や特定値に置き
換えることによりメタルピーク値が連続的に抑制され
る。そのため、この補正された投影データを再構成する
ことによりメタルアーチファクトが低減され、またメタ
ルアーチファクトによって隠されていた部分がその周囲
の映像に合った形で可視化された画像を得ることができ
る。

【０００７】

【実施例】

（実施例１）以下、図面を用いて本発明の実施例１を詳
細に説明する。まず図１を用いて実施例全体の流れを説
明する。図１は全体のフローチャートである。操作者は
再構成画像上でメタルアーチファクトを含む関心領域を
設定する。この第１実施例では、メタルアーチファクト
を含む関心領域について着目し、その関心領域の中心座
標位置を指定し、取り込む。ここで中心座標位置の指定
はマウスカーソルで行う例、マウスカーソルを使わずに
ソフト的に求める例がある。つぎにそれら中心位置座標
から、サイノグラム上での金属体のピーク軌跡を求め、
このピーク軌跡から領域設定手段１により、関心領域に
相当するその画像の投影データ上の処理対象領域を求め
る。そして、この投影データ上の該領域内を、補間処理
手段２によって近傍の投影データからの補間処理により
求めた投影データに置き換える。置き換えられた投影デ
ータを再構成処理手段で再構成することによりメタルア
ーチファクトが低減された良好な画像が得られる。

【０００８】図２、図３は再構成画像から、サイノグラ
ムの上で金属体によるピークの軌跡の求め方の説明図で
ある。図２は、金属体４が被検体の断層部位に存在する
例であり、図２（イ）が、ある任意の投影角（ビュー角
とも云う）でのＸ線源３とＸ線検出器４との位置関係を
示す。座標系としては、投影角度から０゜（Ｘ線源３の
開始位置）の時のファンビーム中心線に重なる縦軸をＹ
軸とし、断層部位の中心位置を通り且つＹ軸に水平に直
交する横軸をＸ軸とするＸ−Ｙ軸を想定するやり方（固
定座標系）、各投影角度毎に上記の如き関係に立つＸ−
Ｙ軸を想定するやり方（回転座標系）のいずれかを採用
する。図２（ロ）は、図２（イ）における位置関係を示
す図であり再構成画像（断層像）上の金属体４によるア
ームファクトの中心座標を（ｘ，ｙ）とし、投影角をθ
（ここで投影角とは、固定座標系のもとでの、Ｘ軸から
ファンビームＸ線の中心線とのなす角である。前述の投
影角度０゜とは、この例では投影角度θ＝９０゜の例と
なる。この差は投影角の定義だけによる）とした例であ
る。

【０００９】ここで、再構成画像上での中心座標（ｘ，
ｙ）は、マウスカーソル等で指定し取り込んだ値であ
る。この座標（ｘ，ｙ）のファンビーム開き角αを数１
により算出する。

【数１】数１でのｒとは、Ｘ−Ｙ座標系の原点とＸ線源との距離
である。また、開き角αとは、Ｘ線源３と金属４との計
測幾何学位置関係から金属体を透過したＸ線ビームの角
度であり、具体的には、そのＸ線ビームとその時のＸ線
ファンビームの中心ビームとのなす角度である。

【００１０】開き角αを算出しているのは、再構成画像
上の位置（ｘ，ｙ）を計測空間上の位置に逆変換するた
めである。このことを図３で説明する。図３（イ）はプ
ロファイルデータ例を示し、図３（ロ）はサイノグラム
データ例を示し、図３（ハ）はサイノグラムデータの補
間例を示す図である。図３（イ）のプロファィルとは、
ある投影角度（以下、ビュー）における、横軸にＸ線を
検出器２０のチャンネル番号、縦軸に投影強度（投影デ
ータの大きさ）を取った場合での投影データの表し方を
云う。図３（ロ）のサイノグラムとは、横軸にチャンネ
ル番号、縦軸にビューを取った場合の投影データの表し
方を云う。

【００１１】図３のプロファィル上で、波形部８が投影
データであり、その中のピーク部８Ａが金属体４による
アーチファクトの部分であって高輝度となっていること
がわかる。ピーク部８Ａを、ビュー毎にどうなるかを、
チャンネル番号との関係で示したのが図３（ロ）のピー
ク軌跡９である。ピーク部８Ａの中心位置が、前記マウ
スカーソル等で指定した中心位置（ｘ、ｙ）であり、ピ
ーク軌跡９とは、この中心位置（ｘ、ｙ）に対し、図２
の如きＸ線源３を断層部位の周囲に回転させてＸ線ＣＴ
スキャン計測を行った時の、その中心位置（ｘ、ｙ）の
各ビュー毎の対応するチャンネル番号の軌跡でもある。

【００１２】図３（イ）、（ロ）とは投影データ上での
事であり、これは再構成像でのことではない。そこで、
再構成像上の位置（ｘ、ｙ）を投影データ上での位置に
逆変換することが必要となる。即ち、（数１）でビュー
位置であるθを次々に更新してゆき、対応するαを算出
する。開き角αが求まると、計測空間上では一義的に対
応するチャンネル番号ＣＨ（α）が定まる。

【００１３】かかる９個の更新例によるサイノグラム例
を図３（ハ）に示す。図で小マル印６で示したのが、離
散的に更新したビュー角θに対する、チャンネル番号Ｃ
Ｈ（α）である。ここで、離散的としたのは、ビュー角
が離散的であること（例えば角度ピッチが１゜とか２
゜）そうした離散的なビュー角に一対一に対応させるか
（即ち、１゜とか２゜とかのピッチ角でビュー角を設定
するか）、又は離散的なビュー角を更に離散的にして選
び出しピーク軌跡を得るビュー角θをその選び出したも
のに対応させるか（例えば３０゜とか４０゜とかのピッ
チ角で図３（ハ）のビュー角を設定するか）、のいずれ
かを採用すること、による。

【００１４】図３（ハ）で、隣り合うビュー角との間の
サイノグラムデータ７は、正弦波関数で近似する。隣り
合う２点間を正弦波関数で近似するには２点の座標をも
とに振幅、位相角を求めればよい。いま２点の座標が
（ｘ₁、ｙ₁）、（ｘ₂、ｙ₂）とれば振幅Ａ及び位相角φ
は以下の式で求めることができる。

【数２】

【数３】

【数４】

【００１５】理論的には任意のビユーは２点取れば全ビ
ューに亘って近似できるが本実施例１では精度向上の為
任意に計算したビュー数は９点であり、全ビューを８区
間にわけ近似した。当然この近似を用いず、各投影角度
（前述した１゜とか２゜とかのピッチ角度で得たビュー
角度のこと）計算によってピーク軌跡を求めることも可
能である。

【００１６】処理対象領域は、前記した金属体中心によ
るピークの軌跡に沿って領域設定手段１により、図４の
領域１０に示すように求めることができる。処理対象領
域は、計測して得た投影データに対して行う。再構成像
を得た後では投影データは不要としてすてることがある
が、本実施例ではこの投影データをそのまま記憶してお
き、再使用する。投影データは、投影角度（ビュー）θ
とチャンネルＣＨとで定まるアドレス空間上に格納され
ている。そこで、図３の如く求めたサイノグラムデータ
（θとＣＨ（α））をアドレスとして、投影データを読
出す。この投影データはピーク値対応の投影データであ
る。更に、ピーク値アドレス（θとＣＨ（α））につい
て、各ビューθ毎にＣＨ（α）の前後のチャンネルを走
査し、ピークの始まりＳと終わりＥのチャンネルを求め
る。始まりＳと終わりＥのチャンネルは図４に示す如き
定義に従う。ピークの始まりＳと終わりＥのチャンネル
がメタルアーチファクトのビュー毎の幅となる。これを
図３で求めた全ビューについて行えば、図４に示す処理
対象領域１０が求まる。

【００１７】即ち図４の領域１０に示した処理対象領域
の算出方法は、各投影角度のピークチャンネルからチャ
ンネルの正方向、逆方向に投影データを走査して、処理
対象領域を設定する。各処理対象領域は各投影角度毎に
求まる。処理対象領域を設定することは言い換えれば金
属体によるピークの始まりと終わりを見つける事になる
が、この見つけ方は画像処理でよく用いられるラプラシ
アン等の手法を用いる事により求めることができる。ま
たラプラシアン等を用いなくても、差分データの特異的
な変化により見つける事も可能である。

【００１８】処理対象領域１０を設定できれば、言い換
えれば金属体による投影データ上のピークの始まりＳと
終わりＥのチャンネルを設定できれば、この近傍の金属
体の影響を受けていない正常なチャンネルから、ピーク
内のチャンネルのデータを補間により推測することがで
きる。これが補間手段２である。

【００１９】補間の方法は例えば図５（イ）に示すよう
に、ピーク近傍の正常な数チャンネルＣ₁、Ｃ₂から２次
関数で補間してしまい、ピークを全く無くす方法があ
る。他の方法には、図５（ロ）がある。図５（ロ）にお
いて、図５（イ）で求めた２次補間で得たものを、補間
前のものから差し引いて補間によって金属体によるピー
クの成分を投影データ上で抽出する。これにｇａｉｎ定
数を乗算して、オリジナルの投影データから引く。

【００２０】補間処理によるピーク付近の投影データの
変化は図６に示すようになる。図６（イ）は補間前の金
属体によるピーク形状であり、（ロ）が補間後のピーク
形状である。補間処理した場合にはチャンネル間の不連
続性が考えられるため、補間処理後は、処理対象領域と
その近傍の数チャンネルに渡って移動平均処理を施す。
以上の処理を行った補正投影データを再構成すれば、原
画像を劣化させずにメタルアーチファクトを低減するこ
とができる。これにより、メタルアーチファクトにより
隠されてしまった画像情報を周囲の状況に合うような様
子で可視化することができる。

【００２１】（実施例２）実施例１では画像から関心領
域として、金属体の中心位置座標を設定し、領域設定手
段１により処理対象領域を求めた。実施例２は、金属体
の形状から処理対象領域を算出するものである。図７は
実施例２の全体の流れを示すフローチャートである。ま
ず領域設定手段１１により操作者が再構成画像上で金属
体形状の境界に沿ったＲＯＩを設定する、またはＣＴ値
のしきい値処理等により金属体のみの画像１３を作成す
る等の処理を施し、ＲＯＩで囲まれた領域または金属の
みの画像をＲｅｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ（再構成画像デー
タから投影データを得る手法）しこれを処理対象領域と
する方法である。図８には金属体の形状２１をＲＯＩで
設定した場合の処理対象領域の求め方を図示してある。
また図９にはＣＴ値のしきい値処理により金属体のみの
画像１２を作成し、処理対象領域を得る方法を図示し
た。

【００２２】これらの処理により処理対象領域、言い換
えれば金属体による投影データ上のピークの始まりと終
わりを見つけることができる。その後は実施例１と同様
の補間処理で処理をすることにより、原画像を劣化させ
ずにメタルアーチファクトを低減することができる。実
施例１、２とも補間には２次関数を用いて説明したが、
補間に用いる補間は２次以上の高次補間を使用すること
も可能である。

【００２３】尚、再構成画像とは、モニタ画面に表示さ
れている画像であるが、これは再構成して得たＣＴ値画
像を、ウインドレベル等にとって処理した画像である。
本実施例では、ウインドレベル等で処理した後の再構成
画像そのものを使う他に、ＣＴ値画像そのものを使って
もよい。

【００２４】

【発明の効果】本手法はメタルアーチファクトの特徴の
１つである投影データ上のピークを、金属体等の高吸収
体の影響を受けていないチャンネルのデータから補間処
理により投影データを推測することにより、この補正さ
れた投影データを再構成することによりメタルアーチフ
ァクトを低減させ、メタルアーチファクトによって隠さ
れていた部分が、周囲の映像で補間された画像情報にと
って代わることになり、一種の復元がなされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の全体の流れをフローチャー
ト図である。

【図２】実施例１の再構成画像からの金属体によるピー
ク軌跡の求め方の説明図である。

【図３】図２の補足説明図である。

【図４】実施例１の処理対象領域の説明図である。

【図５】補間処理の説明図である。

【図６】補間処理によるピーク形状の変化の説明図であ
る。

【図７】本発明の実施例２の全体の流れをフローチャー
ト図である。

【図８】実施例２の再構成画像から処理対象領域の求め
方の説明図である。

【図９】実施例２の処理対象領域の説明図である。

【符号の説明】

１領域設定手段２補間処理手段３Ｘ線源４金属体５Ｘ線ビーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】再構成画像上で、メタルアーチファクトを
含む関心領域を設定する手段と、その関心領域に相当す
る投影データ上の処理対象領域を算出する領域設定手段
と、この投影データ上の処理対象領域内の本来の投影デ
ータを、近傍の投影データからの補間処理で求めた投影
データに置き換える補間処理手段と、この置き換えた投
影データを含めて再構成する手段と、より成るＸ線ＣＴ
装置。
【請求項２】再構成画像上で、メタルアーチファクトを
含む関心領域をメタルの形状（又はメタルの疑似形状）
として設定する手段と、このメタルの形状（又は疑似形
状）に相当する投影データ上の処理対象領域を算出する
領域設定手段と、この投影データ上の処理対象領域内の
本来の投影データを、近傍の投影データからの補間処理
で求めた投影データに置き換える補間処理手段と、この
置き換えた投影データを含めて再構成する手段と、より
成るＸ線ＣＴ装置。