JPH0975337A - 医用画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像処理能力を向上させても、オーバーヘッ
ド時間を増加させることなく、さらにハードウェアの追
加変更にも容易に対応できる医用画像処理装置を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 医用画像処理装置の多数の演算回路のそ
れぞれに、演算回路の入出力データであるパラレル信号
を高速シリアル信号に変換するパラレルシリアル変換回
路を設け、演算回路間を数本のシリアル信号線で接続す
る。これによりバスラインを介さずして演算回路間のデ
ータ転送ができる。さらにこのシリアル信号線にはコネ
クタを設け、取りはずし可能とし、演算回路の構成変
更、追加、削除が接続ケーブルのつなぎかえのみで実現
可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線ＣＴ、ＭＲＩ
等の医用画像処理装置、特に画像処理能力を向上させた
場合にも装置の追加、変更の要請に対応できる医用画像
処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からＸ線ＣＴ装置等の医用画像処理
装置は図３に示すように、図示しない計測部（撮像部）
で計測したデータの補正処理を行なう前処理演算部Ａ
と、補正後のデータ（生データ）を一時的に保存するデ
ータバッファ部Ｂと、補正後のデータをもとに画像を作
成する再構成演算部Ｃとを備えている。前処理演算部Ａ
では通常計測と同期してリアルタイム（実時間）で処理
を行なう。データバッファ部Ｂはこれ以降の処理がリア
ルタイムで実行できない場合の緩衝バッファとして、あ
るいはデータを再度使用したい場合等に使用される。再
構成演算部ＣではＸ線検出データから画像を再構成する
ために、例えばＸ線ＣＴであればアレンジメント演算や
バックプロジェクション演算等を行なっている。

【０００３】このようなＣＴ用の画像処理装置では、多
量のデーターを短時間で処理しなければならないため、
前処理演算部Ａ、データバッファ部Ｂ、再構成演算部Ｃ
には、専用のハードウェア回路を組合せることで対応し
ており、このような処理を行うＸ線ＣＴ用画像処理装置
として図４に示す構成のものが知られている。図示する
装置において前処理演算部Ａは計測したデータを一時的
に蓄えるメジャーバッファ回路４１、演算回路４２及び
４３を備えている。演算回路４２及び４３はそれぞれ制
御回路を有し、独立して演算を行なえる。演算回路４２
では例えば計測データに含まれるオフセットを除去する
すオフセット補正処理、対数関数的に減衰する信号をリ
ニアな特性に補正するログ補正処理及びＸ線源の強度の
細かな変動を補正するリファレンス補正処理を行ない、
演算回路４３ではＣＴ値の基準点を補正するキャリブレ
ーション補正やリング補正などの処理を専用に行なう。
データバッファ部Ｂは、このように補正された前処理後
データを収納するメモリ回路４４を備えている。再構成
演算部Ｃは、放射状に照射されるＸ線による投影データ
を平行照射の投影データに変換するアレンジメント処理
演算回路４５、フィルタリング処理を行う演算回路４
６、多方面からの投影像により元の物体を再現するバッ
クプロジェクション処理を行う演算回路４７を備えてい
る。

【０００４】データ転送制御回路４９は前処理演算部
Ａ、データバッファ部Ｂ、再構成演算部Ｃ間におけるデ
ータの転送を制御するもので、前処理演算部Ａ、データ
バッファ部Ｂ及び再構成演算部Ｃとは別に存在し、これ
らを統轄している。そして、全ての回路（４１〜４７、
及び４９）はバスライン４８に接続しており、バスライ
ン４８を介してデータの入出力を行なう。従って、この
ような構成の装置ではバスライン４８にのみ接続すると
いう点で全ての演算回路は同じ条件であるため、バスラ
イン４８への接続順序を変更したり、新たな回路をバス
ライン４８に接続したりすることによって、演算回路の
配置や新たな回路の追加などの変更には容易に対応する
ことができる。

【０００５】このような構成の画像処理装置におけるデ
ータの流れについては、計測データはまずメジャーバッ
ファ回路４１に入り、ビュー単位にバスライン４８→演
算回路４２→バスライン４８→演算回路４３→バスライ
ン４８→メモリ回路４４の順でメモリへ蓄えられる。後
半の画像再構成処理も同じくビュー単位にメモリ回路４
４→バスライン４８→演算回路４５→バスライン４８→
演算回路４６→バスライン４８→演算回路４７の順でデ
ータが流れる。このように、この構成の装置ではデータ
を次の演算回路へ転送するためには必ずバスライン４８
を介して行わなれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線ＣＴ装置では、画
質の向上に伴い、検出器、チャンネル数の増加、及びス
キャナ１回転当りのビュー数の増加の傾向にあり、さら
にスキャナ終了後からＣＴ画像が表示されるまでの画像
再構成時間の短縮が強く求められているため、ＣＴ用画
像処理装置の処理能力の向上が必要とされている。同様
にＭＲＩでもＥＰＩ（エコープラナー法）等の高速撮像
法の普及に伴い、画像処理装置の処理能力の向上が求め
られている。

【０００７】このため従来の図４に示す構成の装置にお
いて、現在３秒〜１０秒程度要している画像再構成時間
を２分の１に短縮する場合、演算回路４２、４３、４
５、４６及び４７をそれぞれもう１つずつバスライン４
８に接続し、パイプライン的な処理の段数を２倍する方
法が考えられる。この場合、バスライン４８は全てが並
列に接続された単なる信号ラインのため、同時に２種類
のデータを転送することができないので、データを次の
演算回路へ渡すためには前述したように必ずバスライン
４８を使用しなければならない。即ち、例えばメジャー
バッファ回路４１から演算回路４２へデータを転送中
は、演算回路４２から演算回路４３などの他の回路間の
データ転送はできないため、演算回路４２から演算回路
４３への転送が待たされることになる。このような待ち
時間、即ちバスライン４８のオーバーヘッドが、演算回
路の数を増すことにより演算回路の処理時間と同程度ま
で増えてしまうため、演算回路をいくら増やしても処理
能力が上がらないという結果をもたらすことになる。

【０００８】このようなオーバヘッドによる処理能力の
限界を解消するため、バスラインを介さずにデータのや
りとりを行えるようにした図５のような構成のものが知
られている。図５は前処理演算部Ａの部分だけを示した
もので、メジャーバッファ回路５１、演算回路５２〜５
５を備え、演算回路５２はオフセット補正処理及びログ
補正処理を、演算回路５３はリファレンス補正処理を、
演算回路５４はキャリブレーション補正処理を、演算回
路５５はリング補正処理を専用に行なう。ここではバス
ライン５６の他に、データ転送のために百数十本も専用
配線５７を設けてそれぞれの演算回路間のデータのやり
とりを直接行なえるようにしている。このような構成を
とることによりバスライン５６に演算回路を更に追加し
てもオーバーヘッドの問題は生じないため、処理能力を
アップさせることができる。この構成では、前処理演算
部Ａの処理能力は図４の構成の場合の２倍となる。

【０００９】しかしながら、図５の構成のものは、演算
回路間は多数の専用配線５７で接続されているため演算
回路の配置はほぼ固定的であり、必然的にハードウェア
が処理内容を決定してしまうことになる。そのため処理
内容の変更や増加が多いうえに、既納品にも対応できる
ことが求められる実際の装置には適用し難い場合もあ
る。例えば、影になる部分に補正するシェーディング補
正処理をキャリブレーション補正処理とリング補正処理
の間に入れる場合、演算回路５４と演算回路５５の間に
新しい回路を追加する必要がある。そのためには、両者
の間の百数十本もの専用配線５７を切断し、その間に挿
入した後再び接続しなければならならない。従って、図
４の構成の場合にはシェーディング補正回路をバスライ
ン４８に接続する、つまり新しい基板を１枚追加するだ
け処理内容の変更ができたのに対して、非常に広範囲な
変更が必要となってしまう。そこで本発明では、画像処
理能力を向上させても、オーバーヘッド時間を増加させ
ることなく、さらにハードウェアの追加変更にも容易に
対応できる医用画像処理装置を提供することを目的とし
たものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るため、本発明の医用画像処理装置は、計測データを前
処理するための前処理用演算回路と、前処理後のデータ
を蓄えるメモリ回路と、前処理後のデータを用いて画像
を再構成するための再構成用演算回路と、データの流れ
を制御するデータ転送制御回路とを備え、これら全ての
回路がバスラインに接続するものであって、各々の回路
は、１ないし複数のパラレル信号用の入出力ポートを有
し、入出力ポートはパラレル信号線を介して各々パラレ
ルシリアル変換回路と接続し、パラレルシリアル変換回
路はシリアル信号用のコネクタと接続し、各回路間がシ
リアル信号線を介してコネクタによって接続されたもの
である。

【００１１】前処理演算回路とは、計測データに様々な
補正処理を施して演算処理の可能な生データを得るため
のものであり、通常、計測したデータを一時的に貯える
メジャーバッファ回路及び様々な補正処理を行なうため
の複数の演算回路を備えた構成をとる。このような医用
画像処理装置においてデータは、各回路のパラレル信号
用の入出力ポートからパラレル信号線を介してパラレル
信号として出力され、パラレルシリアル変換回路により
シリアル信号に変換され、各回路間を接続するシリアル
信号線を介して転送される。このため、大量のデータの
転送は、バスラインを介さずに転送できるため、バスラ
インのオーバーヘッド時間は問題とならなくなる。

【００１２】また、各回路間の接続はコネクタにシリア
ル信号線を接続することによって行なっているため、数
本のシリアル信号線をコネクタと脱着するのみで容易に
装置の追加変更が可能である。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施例として、本発明による医用
画像処理装置を適用したＸ線ＣＴ用画像処理装置を図１
に示す。この装置は、計測したデータの補正処理を行な
う前処理演算回路部分（１、２、３）、前処理演算によ
り補正処理を行なったデータ（生データ）を一時的に保
存するメモリ回路４及び画像を作成する再構成演算回路
部分（５、６、７）を主要回路として備え、更にこれら
回路間のデータ転送を制御するデータ転送制御回路９を
備えている。それぞれの部分に含まれる回路はバスライ
ン８に接続されると共に、データ転送のための手段によ
りシリアル信号線である同軸ケーブル１３を介して接続
されている。さらに各部分について詳しく説明すると、
前処理演算をする部分は、スキャナにて計測したデータ
を一時的に蓄えるメジャーバッファ回路１、それぞれ制
御回路を有し、独立して演算を行なえる演算回路２及び
３を備えている。演算回路２では計測データに含まれる
オフセットを除去するオフセット補正処理、対数関数的
に減衰する信号をリニアな特性に補正するログ補正処理
及びＸ線源の強度の細かな変動を補正するリファレンス
補正処理を行ない、演算回路３ではＣＴ値の基準点を補
正するキャリブレーション補正やリング補正などの処理
を専用に行なう。

【００１４】画像を再構成する部分は、放射状に照射さ
れるＸ線による投影データを平行照射の投影データに変
換するアレンジメント処理を行う演算回路５、フィルタ
リング処理を行う演算回路６、及び多方面からの投影像
により元の物体を再現するバックプロジェクション処理
を行う演算回路７を備えている。

【００１５】本発明の特徴であるデータ転送のための手
段について、特定しない２つの演算回路間の接続を示し
た図２を用いて詳細に説明する。このようなデータ転送
のための手段は演算回路２１及び２２、複数のパラレル
信号用の入出力ポート（図示せず）、この入出力ポート
に接続されたパラレル信号線２３、多数ビットのパラレ
ル信号を数ビットの高速シリアル信号に変換するパラレ
ルシリアル変換回路２４、パラレルシリアル変換回路２
４とシリアル信号線とを接続するコネクタ２５、及びシ
リアル信号線２６を備えている。演算回路に設けられた
入出力ポートには数十本のパラレル信号線２３が接続さ
れ、パラレル信号２３の他端はパラレルシリアル変換回
路２４に接続している。シリアル信号線２６は演算回路
２１側のコネクタ２５と演算回路２２側のコネクタ２５
とを接続している。シリアル信号線２６は数ビットの高
速シリアル信号を伝送するため数本から１０本程度の信
号線からなり、これに対応してコネクタ２５は１０ピン
程度のものを用いる。このようなコネクタ２５はシリア
ル信号線２６を容易に脱着することができる。従って、
回路の接続順序の変更又は回路の追加はバスライン２７
への接続の変更追加及びシリアル信号線２６のつなぎか
えだけで自由に行なうことができる。尚、図２では演算
回路２１及び２２にパラレルシリアル変換回路２４を２
個ずつ接続させた場合を示したが、演算回路に接続する
パラレルシリアル変換回路２４は２個に限るものではな
く、必要に応じてさらに接続させることができる。また
演算回路を例として説明したが、このようなデータ伝送
のための手段はメモリ回路にも設けることができる。

【００１６】図１に示す実施例では、メジャーバッファ
回路１に１組のパラレルシリアル変換回路１１及びコネ
クタ１２がパラレル信号線１０を介して接続され、演算
回路２、３、５、６、７及びデータ転送制御回路９には
それぞれ２組のパラレルシリアル変換回路１１及びコネ
クタ１２がパラレル信号線１０を介して接続されてい
る。この実施例での接続を具体的に示すと、まず、バス
ライン８にはメジャーバッファ回路１、演算回路２、演
算回路３、メモリ回路４、演算回路５、演算回路６、演
算回路７、そしてデータ転送制御回路９の順に回路が接
続されている。前処理演算回路部分内では個々の回路は
バスライン８に接続するのみでなく、処理の順番にした
がってシリアル信号線である同軸ケーブル１３によって
も接続されている。即ちメジャーバッファ回路１側のコ
ネクタ１２は演算回路２側の一方のコネクタ１２と同軸
ケーブル１３を介して接続され、演算回路２側の他方の
コネクタ１２は演算回路３側の一方のコネクタ１２と同
軸ケーブル１３を介して接続されており、前処理演算に
おけるデータ転送は同軸ケーブル１３によって行なえ
る。

【００１７】同様に、画像再構成回路部分内でも、個々
の回路はバスライン８に接続するのみでなく、同軸ケー
ブル１３によっても接続され、即ち演算回路５側の他方
のコネクタ１２は演算回路６側の一方のコネクタ１２と
同軸ケーブル１３を介して接続され、演算回路６側の他
方のコネクタ１２は演算回路７側の一方のコネクタ１２
と同軸ケーブル１３を介して接続され、画像再構成にお
けるデータ転送は同軸ケーブル１３によって行なえる。
また、演算回路７側の他方のコネクタ１２はデータ転送
制御回路９側の一方のコネクタ１２と同軸ケーブル１３
を介して接続されており、画像再構成のための演算処理
がなされたデータの転送はデータ転送制御回路９に同軸
ケーブル１３を介して行なえる。

【００１８】一方、前処理演算回路部分とメモリ回路４
との間は同軸ケーブル１３によっては接続されず、バス
ライン８のみによって接続され、この間のデータ転送は
バスライン８を介して行なわれる。同様にメモリ回路４
と画像を再構成する部分との間は同軸ケーブル１３によ
っては接続されず、バスライン８のみによって接続さ
れ、この間のデータ転送はバスライン８を介して行なわ
れる。尚、このような構成に限られるものではなく、メ
モリ回路４も他の演算回路と同様のデータ転送のための
手段を有することができ、他の演算回路間のデータ転送
と同様に扱うことができる。

【００１９】このような構成のＸ線ＣＴ用画像処理装置
において、演算回路間のデータの転送について、メジャ
ーバッファ回路１から演算回路２へのデータの転送を例
にとって説明する。メジャーバッファ回路１から出力さ
れるパラレル信号からなるデータはパラレル信号線１０
を介してパラレルシリアル変換回路１１に入力され、パ
ラレルシリアル変換回路１１で高速シリアル信号に変換
される。この高速シリアル信号は、コネクタ１２に接続
された同軸ケーブル１３を介して演算回路２側に接続さ
れたコネクタ１２を介して演算回路２側に接続されたパ
ラレルシリアル変換回路１１に入力され、パラレル信号
へと再変換される。そして、このパラレル信号はメジャ
ーバッファ回路１からの転送データとして演算回路２に
入力される。同軸ケーブル１３で接続された他の回路間
においても、同様にしてデータ転送が行われる。

【００２０】画像処理装置全体としてのデータの流れを
とらえると、計測データは先ずメジャーバッファ回路１
に入力され、演算回路２、演算回路３の順に前述した補
正処理を行ないながら前述したように同軸ケーブル１３
を介してデータが転送される。そして、処理結果は生デ
ータとしてバスライン８を用いてメモリ回路４へ蓄えら
れる。次いで、蓄えられた生データは、バスライン８を
介して画像再構成回路部分に転送され、演算回路５、演
算回路６、演算回路７の順に前述したように同軸ケーブ
ル１３を介してデータ転送がなされながらアレンジメン
ト処理、フィルタリング処理、バックプロジェクション
処理が行われ、ＣＴ画像が再構成される。また、本実施
例によるＸ線ＣＴ用画像処理装置において、画像再構成
のための時間を２分の１に短縮させる要求、即ち画像処
理能力を２倍にする要求に対して、演算回路２、３、
５、６及び７をそれぞれもう１個ずつバスライン８に接
続し、各演算回路を前述と同様に同軸ケーブル１３で接
続することにより対処することができる。同軸ケーブル
１３によりパイプライン的に接続して、処理の段数を２
倍にして能力を２倍にすることになるからである。この
とき演算回路間のデータ転送にはバスライン８を使用し
ないため、バスライン８のオーバーヘッド時間の増加は
なく、演算回路の能力を１００％使用できる。

【００２１】さらに、本実施例によるＸ線ＣＴ用画像処
理装置に新たな回路、例えば画像のシェーディング補正
処理をする演算回路を追加する場合には、演算回路２と
演算回路３の間にシェーディング補正処理用の演算回路
を挿入すればよい。これは、演算回路２と演算回路３と
を接続する同軸ケーブル１３をはずし、シェーディング
補正処理のための新たな基板をバスライン８に接続する
ことにより追加し、同軸ケーブル１３をつなぎかえれば
よく、大幅な変更を伴わず容易に対処可能である。ま
た、前処理においては新たな回路を増設することなく、
補正処理の順序を変更することもあるが、この様な場合
にも本発明によればバスライン８への接続順序を変更す
ると共に、同軸ケーブル１３とコネクタ１２とをつなぎ
かえるだけで容易に仕様を変更することができる。

【００２２】尚、本実施例ではＸ線ＣＴ用画像装置につ
いて説明したが、他の医用画像装置について同様に実施
することができる。例えば、ＭＲＩ用画像処理装置で
も、前処理として傾斜磁場の残留オフセット成分を除去
するオフセット補正及びＲＦ中心周波数と共鳴周波数と
のずれによるアーチファクトを防止するための位相補正
等を行ない、再構成演算としてフィルタリング処理、２
次元又は３次元フーリエ変換処理、検出コイルの感度特
性を補正するシェーディング補正、画像処理等の演算を
行なっている。このような装置においても、各処理を行
なうための回路をバスラインに接続するのみならず、本
発明を適用して各回路間を同軸ケーブル等のシリアル信
号線で接続し、データ転送を行なうことにより画像処理
能力を高めると共に、処理変更等に対する拡張性を高め
ることができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明の医用画像処理装置によれば、装
置を構成する各回路がそれぞれパラレル信号をシリアル
信号に変換する手段を備え、各演算回路間は高速シリア
ル信号線によって接続されているため、バスラインを介
さずデータ転送を行なうことができる。このため、画像
処理能力を向上させるために演算回路を増設した場合に
もオーバーヘッド時間の増加なく、演算回路の処理能力
を十分に発揮させ、処理能力を向上することができる。
また、高速シリアル信号線は脱着容易なコネクタによっ
て各演算回路間を接続しているため、新たな補正処理等
を行なう回路を追加する場合や補正処理の順序を変更す
る場合にも容易に対処することができる。このため、仕
様変更にも経済的かつ能率よく対応することができ、装
置の保守を行ううえでメリットが大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明を適用したＸ線ＣＴ用画像処理装置の
構成を示す図。

【図２】 本発明に係るデータ伝送のための手段を説明
する図。

【図３】 Ｘ線ＣＴ用画像処理装置における画像処理の
フローを示す図。

【図４】 従来のＸ線ＣＴ用画像処理装置の構成を示す
図。

【図５】 他の従来のＸ線ＣＴ用画像処理装置の前処理
演算部の構成を示す図。

【符号の説明】

１、２、３・・・・・・前処理演算回路 ５、６、７・・・・・・再構成演算回路 ４・・・・・・メモリ回路 ９・・・・・・データ転送制御回路 ８・・・・・・バスライン １０・・・・・・パラレル信号線 １１・・・・・・パラレルシリアル変換回路 １２・・・・・・コネクタ １３・・・・・・同軸ケーブル（シリアル信号線）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】計測データを前処理するための前処理用演
   算回路と、前処理後のデータを蓄えるメモリ回路と、前
   処理後のデータを用いて画像を再構成するための再構成
   用演算回路と、データの流れを制御するデータ転送制御
   回路とを備え、これら全ての回路がバスラインに接続す
   る医用画像処理装置において、 各々の回路は、１ないし複数のパラレル信号用の入出力
   ポートを有し、前記入出力ポートはパラレル信号線を介
   して各々パラレルシリアル変換回路と接続し、前記パラ
   レルシリアル変換回路はシリアル信号用のコネクタと接
   続し、 各回路間がシリアル信号線を介して前記コネクタによっ
   て接続されていることを特徴とする医用画像処理装置。