JPH11328358A - 医用画像デ―タを処理する方法及び装置 - Google Patents

医用画像デ―タを処理する方法及び装置

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JPH11328358A
JPH11328358A JP11081993A JP8199399A JPH11328358A JP H11328358 A JPH11328358 A JP H11328358A JP 11081993 A JP11081993 A JP 11081993A JP 8199399 A JP8199399 A JP 8199399A JP H11328358 A JPH11328358 A JP H11328358A
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JP
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function data
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projection
grid
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JP11081993A
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Volker Dr Rasche
ラッシェ フォルカー
Michael Grass
グラス ミヒャエル
Henning Braunisch
ブラオニーシュ ヘンニング
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T11/002D [Two Dimensional] image generation
    • G06T11/003Reconstruction from projections, e.g. tomography
    • G06T11/006Inverse problem, transformation from projection-space into object-space, e.g. transform methods, back-projection, algebraic methods
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10STECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 より減少された時間で所与の関数データから
任意の投影を計算しうる医用画像データを処理する方法
及び装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明による方法は、(a)上記入力関
数データ(Ic (r))を重畳カーネル(C(k))の
フーリエ変換(c(r))によって割り算することによ
って変更された入力関数データ(Ic ’(r))を決定
する段階と、(b)上記変更された入力関数データ(I
c ’(r))のフーリエ変換(Sc ’(k))を決定す
る段階と、(c)上記変更された入力関数データのフー
リエ変換(Sc ’(k))を重畳カーネル(C(k))
と共に重畳することによって上記出力関数データ(S
(k))を決定する段階とを含み、上記重畳カーネル
(C(k))は、上記選択された格子の格子点(8)か
らの距離に従って上記デカルト格子(1,6)の格子点
(2,7)を重み付けする重み関数である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、デカルト格子の格
子点に配置された入力関数データから選択された格子の
格子点に配置された出力関数データを決定する医用画像
データ処理方法、及び係る方法を実行しうる装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】上述の種類の方法は、医用画像データが
処理されうる多くの医用適用において必要とされる。例
えば、2次元/3次元記録のためには、3次元データセ
ットから2次元投影を計算する効率的な方法を有するこ
とが重要である。現在、このために、例えば(X線撮像
の場合)放射源から検出器平面中の像点までの光線に沿
って手術前2次元データセット中のグレーレベルの積分
を計算する光線追跡アルゴリズムが使用されうる。係る
方法の手術間使用を可能にするために、手術前データセ
ットの複数の投影は異なる角度で計算され2次元/3次
元記録が形成されることを可能にするために現在測定さ
れている投影と比較されねばならないため、計算は充分
に迅速に行われねばならない。上述の種類の方法はX線
撮像に使用されるだけでなく、例えば磁気共鳴断層撮影
法、X線コンピュータ断層撮影法(CT)、特に投影の
計算といった他の医用撮像技術のために使用される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、特に既知の
方法よりも高速な上述の種類の医用画像データを処理す
る方法を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的は、請求項1記
載の方法によって達成される。本発明は、時間のかかる
補間の計算は、より簡単な計算ステップ(いわゆるリサ
ンプリング)によって置き換えられうる。デカルト格子
の格子点に存在する例えば空間領域中の2次元対象関数
データといった入力関数データは、まず重畳カーネルの
フーリエ変換によって割り算され、変更された入力関数
データが決定される。重畳カーネルは一種の重み関数で
あり、それによりデカルト格子の格子点は、選択された
格子の格子点からの距離に従って重み付けされる。重畳
カーネルは選択された格子の格子点における続く重畳の
ために所望とされる。即ちこの段階において変更された
入力関数データのフーリエ変換は、重畳カーネル自体の
中で重畳され、例えば周波数領域の中の極格子といった
選択された格子上に、例えば投影データといった出力関
数データを生成する。
【0005】本発明の主な利点は、短い計算時間にあ
る。即ち、1次元投影を計算するために必要とされる計
算ステップの数は、nlogn(n=サンプリング点の
数)に比例し、2次元投影ではn2 logに比例し、一
方慣習的な方法では計算ステップの数は1次元投影に対
してはn2 に比例し、2次元投影に対してはn3 に比例
する。更に、本発明による方法の様々な適用において、
画質は向上されうる。
【0006】本発明による方法は極格子上の投影データ
を計算するために使用されることが望ましい。選択され
た格子の格子点は、周波数領域の原点を通る放射状の線
又は平面上に位置する。画像関数データを形成するため
に、空間領域もまた逆フーリエ変換によって投影データ
から簡単に得られる。請求項3乃至6は、本発明の方法
の望ましい適用を開示する。当該の適用に依存して、出
力関数データが配置されるべき適当な格子が選択され
る。
【0007】望ましくは、重畳カーネルとしてカイザー
ベッセル関数又はガウス関数が使用されるが、他のカー
ネルの使用もまた可能である。本発明による方法の一連
のステップは、本発明の結果に重大な影響を与えること
なく逆にされうる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して詳
述する。図1は、デカルト格子1を示す図であり、格子
点2に、例えばX線画像の2次元対象関数データといっ
た入力関数データIc (r)が配置されている。以下、
添え字「c」は、デカルト格子上のデータが考慮されて
いることを示すものとする。平行ビーム投影は入力関数
データIc (r)から形成されるべきであり、即ち強度
は平行線5に沿った直線4上に投影されるべきである。
係る投影線4に沿った投影値3は投影を形成する。
【0009】図1から明らかであるように、平行光線5
は概して入力関数データIc (r)が存在する格子点2
にぶつからない。平行光線5上に存在する関数データを
決定するために、従って、使用可能な入力関数データI
c (r)の間で補間が実行されるべきである。周波数領
域中のフーリエ変換は入力関数データを再びデカルト格
子の格子点7へ移動させる(図2参照)。周波数領域
(k空間)の中の原点Oを通る放射状の線9に対応する
投影を形成するために、従って、放射状の線9に沿った
サンプリング点8においてデータを獲得するために、格
子点7に存在するデータの補間は再び実行されねばなら
ない。
【0010】図3は、空間領域中の対象関数データIc
(r)から周波数領域中の投影データS(k)を決定す
るための本発明による方法のフローチャートを示す図で
ある。第1のステップ10において、対象関数データI
c (r)は重畳カーネルC(k)のフーリエ変換c
(r)によって割り算され、変更された対象関数データ
c ’(r)を生成する。次のステップ11において、
そのフーリエ変換Sc ’(k)が決定される。このフー
リエ変換は続いて、ステップ12において選択された格
子の格子点において重畳カーネルC(k)によって重畳
され、周波数領域中の投影データS(k)を生成する。
このデータはもはやデカルト格子ではなく選択された格
子上に配置されている。このデータは逆フーリエ変換に
よって空間領域の中の投影データへ変換されうる。
【0011】上述のステップは、数学的には以下のよう
に記述されうる。 Ic ’(r)=Ic (r)/c(r) (a) Sc ’(k)=FT{Ic ’(r)}=Sc (k)*1/C(k) (b) S(k)=Sc ’(k)*C(k)=(Sc (k)*1/C(k))*C(k ) (c) 方法は、概してn次元対象関数データから(n−1)次
元投影を決定するために使用されうる。このため、夫々
のn次元フーリエ変換はステップ11において実行され
ねばならない。ステップ12は、しばしば「重畳補間」
を使用する「リサンプリング」又は「グリッディング」
と称される。
【0012】図4は、本発明による方法を示す他のフロ
ーチャートである。図5を参照してこの螺旋コンピュー
タ断層法のフローチャートの使用について説明する。こ
の方法によれば、X線露光中、患者は測定野を通るz方
向に連続的に移動され、X線管の異なる角位置に対する
一連の螺旋体積データ(投影データ)f(z)を生成す
る。所望の位置z0 にスライス画像を形成するために、
スライスSに沿った必要な投影値f0 (z)は補間によ
って、例えば同じ角位置に属する2つの隣接する投影値
から決定される。例えば、投影値f0 (z0 ;3/2
π)は補間によって投影値f(z2 )及びf(z4 )か
ら決定される。
【0013】しかしながら、本発明による方法は、係る
補間を必要としない。第1のステップ13において、投
影データf(z)は重畳カーネルのフーリエ変換c
(r)と共に重畳される。そこから獲得される変更され
た投影データf’(z)は、続いてフーリエ変換(ステ
ップ14)を受ける。フーリエ変換F’(k)は続いて
重畳カーネルC(k)によって割り算され(ステップ1
5)、スライスSに沿った所望の投影データは続く逆フ
ーリエ変換(ステップ16)によって獲得される。本発
明による方法の利点は画像中にボケの影響が生じないこ
とであり、これに対して従来の方法では必要な補間によ
って係る影響がもたらされる。
【0014】図6は、3次元対象関数データから2次元
円錐ビーム投影又は扇形ビーム投影を決定するためのフ
ローチャートを示す図である。まず(ステップ20)、
3次元対象関数データに対して3次元フーリエ変換が適
用される。続いて(ステップ21)、3次元リサンプリ
ングが行われ(図3中ステップ12に対応)、データは
3次元周波数領域の原点を通る放射状の線上で決定され
る。各線は続いて、1次元傾斜フィルタによって掛け算
され(ステップ22)、これらの線の1次元フーリエ変
換によってフィルタリングされた線に沿ったラドン変換
が獲得される。ステップ23において2次元リサンプリ
ングが行われ、それによりデータは球状シェル上の2次
元極格子上にマップされる。ステップ24において、こ
のデータは続いて、本質的には放射状の線に沿った1次
元フーリエ変換によって、続いてこれらの線に沿ったフ
ィルタリング及びデカルト格子上の逆フーリエ変換によ
って、重み付けされた円錐ビーム投影へ変換される。
所望の円錐ビーム投影は、続いてステップ25におい
て、仮想平面から実平面(例えば、X線撮像の場合の検
出器平面)へのデータ投影によって獲得される。本発明
による方法は、上記の全てのリサンプリングステップに
おいて使用されうる。
【0015】図7は、本発明による方法が実施されうる
装置を概略的に示す図である。この装置は、例えばCT
装置、X線装置、又は磁気共鳴装置であり得る。例えば
X線撮像の場合は強度値である入力関数データI
c (r)は、例えば検出器装置であるデータ捕捉ユニッ
ト30によって捕捉される。例えば関数空間中の投写デ
ータである出力関数データS(k)を形成するために、
このデータは所望の適用に従って上述の方法を実施する
処理ユニット31によって処理される。画像計算ユニッ
ト32はそこから、例えばモニタ33上に表示されるべ
き投影画像といった画像の形成のために画像データを決
定する。
【図面の簡単な説明】
【図1】空間領域中の入力関数データを示す図である。
【図2】周波数領域中の出力関数データを示す図であ
る。
【図3】本発明による方法を示すフローチャートであ
る。
【図4】本発明による方法を示す他のフローチャートで
ある。
【図5】螺旋コンピュータ断層撮影法のための投影デー
タを示す図である。
【図6】本発明による方法が使用されるための円錐ビー
ム投影を決定する方法を示す図である。
【図7】本発明による方法を実施しうる装置を示す図で
ある。
【符号の説明】
1 デカルト格子 2 格子点 3 投影値 4 投影線 5 平行光線 6 デカルト格子 7 格子点 8 サンプリング点 9 放射状の線 30 データ捕捉ユニット 31 処理ユニット 32 画像計算ユニット 33 モニタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590000248 Groenewoudseweg 1, 5621 BA Eindhoven, Th e Netherlands (72)発明者 ミヒャエル グラス ドイツ連邦共和国,25474 エレールベッ ク,レーペンカンプスヴェーク 18 (72)発明者 ヘンニング ブラオニーシュ ドイツ連邦共和国,30916 イーゼルンハ ーゲン,トラケーネルシュトラーセ 25

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 デカルト格子(1,6)の格子点(2,
    7)に配置された入力関数データ(Ic (r))から選
    択された格子の格子点(8)に配置された出力関数デー
    タ(S(k))を決定する医用画像データ処理方法であ
    って、(a)上記入力関数データ(Ic (r))を重畳
    カーネル(C(k))のフーリエ変換(c(r))によ
    って割り算することによって変更された入力関数データ
    (Ic ’(r))を決定する段階と、(b)上記変更さ
    れた入力関数データ(Ic ’(r))のフーリエ変換
    (Sc ’(k))を決定する段階と、(c)上記変更さ
    れた入力関数データのフーリエ変換(Sc ’(k))を
    重畳カーネル(C(k))と共に重畳することによって
    上記出力関数データ(S(k))を決定する段階とを含
    み、 上記重畳カーネル(C(k))は、上記選択された格子
    の格子点(8)からの距離に従って上記デカルト格子
    (1,6)の格子点(2,7)を重み付けする重み関数
    である方法。
  2. 【請求項2】 上記入力関数データ(Ic (r))は空
    間領域中の対象関数データであり、上記出力関数データ
    (S(k))は周波数領域中の極格子上の投影データで
    あることを特徴とする、請求項1記載の方法。
  3. 【請求項3】 上記出力関数データ(S(k))は、特
    にX線撮像用の、平行ビーム投影、円錐ビーム投影、又
    は扇形ビーム投影の投影データであることを特徴とす
    る、請求項1記載の方法。
  4. 【請求項4】 方法は対象の画像を回転させるために使
    用されえ、このとき、回転された画像の対象関数データ
    はフーリエ変換によって上記出力関数データ(S
    (k))から決定されることを特徴とする、請求項1記
    載の方法。
  5. 【請求項5】 方法は画像又は画像部分の変形、変形−
    消去又は拡大/縮小のために使用されえ、このとき、入
    力関数データはフーリエ変換によって空間領域中の画像
    データから形成されることを特徴とする請求項1記載の
    方法。
  6. 【請求項6】 方法は螺旋コンピュータ断層撮影法にお
    いて、螺旋体積データから補間データ(f0 (z))を
    決定するために使用されうることを特徴とする、請求項
    1記載の方法。
  7. 【請求項7】 上記重畳カーネル(C(k))は、カイ
    ザーベッセル関数又はガウス関数であることを特徴とす
    る、請求項1記載の方法。
  8. 【請求項8】 上記段階(a),(b),(c)は、逆
    の順序(c,b,a)で実行されることを特徴とする、
    請求項1記載の方法。
  9. 【請求項9】 入力関数データ(Ic (r))を捕捉す
    るための手段(30)と、出力関数データ(S(k))
    の処理及び/又は画像の形成のための手段(32,3
    3)と、請求項1記載の方法によって入力関数データ
    (Ic (r))から出力関数データ(S(k))を決定
    するためのデータ処理ユニット(31)とを含む、特に
    X線装置、コンピュータ断層撮影装置、又は磁気共鳴装
    置である装置。
JP11081993A 1998-03-28 1999-03-25 医用画像デ―タを処理する方法及び装置 Withdrawn JPH11328358A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19813926:8 1998-03-28
DE19813926A DE19813926A1 (de) 1998-03-28 1998-03-28 Verfahren und Anordnung der medizinischen Bilddatenverarbeitung

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JPH11328358A true JPH11328358A (ja) 1999-11-30

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JP11081993A Withdrawn JPH11328358A (ja) 1998-03-28 1999-03-25 医用画像デ―タを処理する方法及び装置

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EP (1) EP0947958B1 (ja)
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EP0947958A2 (de) 1999-10-06
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