KR20070011188A - 화상 처리 장치 및 ｘ선 ｃｔ 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시간적으로 변하는 3차원 화상인 4차원 화상의 품질을 개선한다. 시간적으로 변하는 3차원 화상인 4차원 화상은 시간축 방향 및 공간축 방향으로 공간적으로 필터링된다.

Description

화상 처리 장치 및 Ｘ선 ＣＴ 장치{IMAGE PROCESSING APPARATUS AND X-RAY CT APPARATUS}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 CT 장치를 나타내는 블록도,

도 2는 X선 발생 장치(X선 관) 및 다열 X선 검출기의 회전을 나타내는 설명도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 관한 X선 CT 장치의 개략 동작을 나타내는 흐름도,

도 4는 전처리의 상세를 나타내는 흐름도,

도 5는 3차원 화상 재구성 처리의 상세를 나타내는 흐름도,

도 6은 재구성 영역 상의 라인을 X선 투과 방향으로 투영하는 상태를 나타내는 개념도,

도 7은 검출기 표면에 투영한 라인을 나타내는 개념도,

도 8은 투영 데이터 아이템 Dr(view, x, y)를 재구성 영역 상에 투영한 상태를 나타내는 개념도,

도 9는 재구성 영역 상의 각 화소의 역투영 화소 데이터 아이템 D2를 나타내는 개념도,

도 10은 전 뷰로 생성된 역투영 화소 데이터 D2를 화소 대응으로 가산하여 역투영 데이터 D3를 생성하는 상태를 나타내는 설명도,

도 11은 원형의 재구성 영역 상의 라인을 x선 투과 방향으로 투영하는 상태를 나타내는 개념도,

도 12는 종래의 3차원 화상 필터를 도시하는 도면,

도 13(a)은 헬리컬 스캔의 각 시간의 단층상을 도시하는 도면이고, 도 13(b)는 시네 스캔의 각 시간의 단층상을 도시하는 도면,

도 14(a)는 슬라이스 두께와 단층상 간격이 같은 3차원 화상을 도시하는 도면이고, 도 14(b)는, 슬라이스 두께를 단층상 간격보다도 두껍게 한 3차원 화상을 도시하는 도면,

도 15는 4차원 공간 필터의 4차원 주사의 설명도,

도 16은 4차원 공간 필터가 적용되는 근방 국소 영역(80개의 근방)을 도시하는 도면,

도 17은 4차원 공간 필터 근방 국소 영역(624개의 근방)을 도시하는 도면,

도 18은 노이즈를 개선하는 4차원 공간 필터의 예(3×3×3×3의 예)를 도시하는 도면,

도 19는 노이즈를 개선하는 4차원 공간 필터의 예(5×5×5×5의 예)를 도시하는 도면,

도 20은 CT 값에 의존한 노이즈를 개선하는 4차원 공간 필터의 예를 나타내는 도면,

도 21은 CT 값에 의존한 계조 강조와 노이즈를 개선하는 4차원 공간 필터의 예를 나타내는 도면,

도 22는 화소값(CT 값)에 의존한 공간 필터 처리의 흐름을 나타내는 흐름도,

도 23은 근방 영역의 화상 특성에 의존하는 공간 필터 처리의 흐름을 나타내는 흐름도,

도 24는 3차원 MPR 표시 또는 3차원 표시의 예를 나타내는 도면,

도 25(a)는 근방 영역의 화상 특성이 주목 화소와 유사한 경우를 도시하는 도면이고, 도 25(b)는 근방 영역의 화상 특성이 주목 화소와 유사하지 않는 경우를 도시하는 도면이며, 도 25(c)는 주목 화소와 근방 영역을 도시하는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 조작 콘솔 2 : 입력 장치

3 : 중앙 처리 장치 5 : 데이터 수집 버퍼

6 : 모니터 7 : 기억 장치

10 : 촬영 테이블 12 : 크레이들

15 : 회전부 20 : 주사 갠트리

21 : X선 관 22 : X선 컨트롤러

23 : 콜리메이터 24 : 다열 X선 검출기

25 : DAS(데이터 수집 장치) 26 : 회전부 컨트롤러

27 : 주사 갠트리 경사 컨트롤러

29 : 제어 컨트롤러 30 : 슬립 링

dp : 검출기면 P : 재구성 영역

pp : 투영면 IC : 회전중심(ISO)

[비 특허 문헌 1] "0plus E"지, 1988년 11월호, 144~145 페이지, (주) 신기술 커뮤니케이션즈

본 발명은 시간적으로 변화되는 화상의 화질을 개선하는 화상 처리 장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 X선 CT 장치가 수행하는 헬리컬 스캔, 시네 스캔을 통해 생성되는 화질 개선 및 이러한 스캔을 통해 발생된 피폭을 저감하는 것에 관한 것이다.

다열 X선 검출기 X선 CT 장치 또는 플랫 패널 X선 검출기로 대표되는 2차원 X선 에어리어 검출기에 의한 X선 CT 장치에 있어서, 도 12(a)와 같이 시네 스캔으로 얻어진 x, y, z 축 방향으로 생성되는 3차원 화상에 대하여, 도 12(b)에 도시된 바와 같이 공간축 x, y, z 축 방향의 3차원 공간 필터가 적용된다. 이로써 노이즈가 저감된다. 3차원 공간 필터의 예는 종래 기술의 문헌 정보에 기재되어 있다.

그러나, 이 종래의 기술은 x, y, z 축의 3차원 방향으로 공간 필터링을 수행 하는 것으로, 시계열적인 처리를 포함하는 것은 아니다. 이에 더해서 X선의 피폭 저감 및 화질 개선이 요구되고 있다. 이러한 관점에서 종래의 기술은 충분하지 않다.

일반적으로, 화상 처리의 분야에서 화질 개선은 항상 요구된다.

또한, 의료용 X선 진단의 분야에서 일반적으로 X선 CT 장치의 보급 및 그 검사 목적의 다양화에 따라, 불필요한 X선의 과도한 피폭 문제가 보다 커지는 추세이다. 항상 피폭 저감이 요구된다.

따라서, 본 발명의 목적은 시간적으로 변화되는 3차원 화상을 시계열 3차원 화상의 4차원 화상으로서, 시간적으로 변화되는 2차원 화상을 시계열 2차원 화상의 3차원 화상으로서, 시간적으로 변화되는 N-1차원 화상을 시계열 N-1차원 화상의 N차원 화상으로서, 시간축 및 공간축 방향의 정보를 이용하여 화질을 개선할 수 있는 화상 처리 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 다열 X선 검출기 또는 플랫 패널 X선 검출기로 대표되는 매트릭스 형상의 2차원 에어리어 X선 검출기를 구비한 X선 CT 장치의 종래의 스캔(축 스캔) 또는 시네 스캔 또는 헬리컬 스캔에 의해 얻어지는 시계열 3차원 화상 또는 시계열 2차원 화상에 대하여, 시간축 및 공간축 방향의 정보를 이용하여 화질을 개선하여, 목표로 하는 화질을 보다 낮은 X선 선량으로 제공할 수 있는 X선 CT 장치를 제공하는 것이다.

본 발명은 시간적으로 변화되는 3차원 화상으로 이루어지는 4차원 화상, 시간적으로 변화되는 2차원 화상으로 이루어지는 3차원 화상, 시간적으로 변화되는 N-1차원 화상으로 이루어지는 (N-1개의 독립된 파라미터를 기저로 하는 N-1차원 화상) N차원 화상에 대하여, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 공간 필터링 또는 적응형 공간 필터링하여, 화질을 개선할 수 있는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법 및 화상 처리 장치를 제공한다.

본 발명은 다열 X선 검출기 또는 플랫 패널 X선 검출기로 대표되는 매트릭스 형상의 2차원 에어리어 X선 검출기를 가진 X선 CT 장치에 의해 수행되는 시네 스캔 및 헬리컬 스캔에 의한 시계열 3차원 화상 또는 시계열 2차원 화상에 대하여, 시간축 방향 또는 공간축 방향으로 공간적으로 필터링된다. 또는, 동질의 영역에 속해 있는 화소만 필터링하는 적응형 공간 필터링이 수행되어서 화질을 개선한다.

본 발명의 제 1 관점에 따라서, 시간적으로 변화되는 3차원 화상을 입력하는 화상 입력 수단, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 4차원 공간 필터링을 수행하는 공간 필터 수단, 공간 필터링된 3차원 화상을 출력 또는 표시하는 화상 출력/표시 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치를 제공한다.

상기 제 1 관점에 따른 화상 처리 장치는 4차원 공간 필터를 사용하여 x, y, z 축의 공간축 방향에 더하여, 시간축 방향으로도 서로 이웃하는 화소를 처리할 수 있다. 화상 노이즈 저감 시에는, 많은 화소를 이용함으로써 보다 효과적으로 노이즈를 저감할 수 있다.

본 발명의 제 2 관점에 따라서, 시간적으로 변화되는 2차원 화상을 입력하는 화상 입력 수단, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 3차원 공간 필터링을 수행하는 공간 필터 수단, 공간 필터링된 2차원 화상을 출력 또는 표시하는 화상 출력/표시 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치를 제공한다.

상기 제 2 관점에 따른 화상 처리 장치는 3차원 공간 필터를 사용하여 x, y 축의 공간축 방향에 더하여, 시간축 방향으로도 서로 이웃하는 화소를 처리할 수 있다. 화상 노이즈 저감 시에는, 많은 화소를 이용함으로써 보다 효과적으로 노이즈를 저감할 수 있다.

본 발명의 제 3 관점에 따라서, 시간적으로 변화되는 N-1차원 화상을 시간적으로 변화되는 N-1개의 독립된 파라미터를 기저로 하는 N-1차원 화상을 입력하는 화상 입력 수단, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 N차원 공간 필터링을 수행하는 공간 필터 수단, 공간 필터링된 N-1 차원 화상을 출력 또는 표시하는 화상 출력/표시 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치를 제공한다.

상기 제 3 관점에 따른 화상 처리 장치는 N차원 공간 필터를 사용하여 N-1차원의 공간축 방향에 더하여, 시간축 방향으로도 서로 이웃하는 화소를 처리할 수 있다. 화상 노이즈 저감 시에는, 많은 화소를 이용함으로써 보다 효과적으로 노이즈를 저감할 수 있다.

본 발명의 제 4 관점에 따라서, 시간적으로 변화되는 3차원 화상을 입력하는 화상 입력 수단, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 서로 이웃하는 화소를 선택하여 선택된 이웃하는 화소에 적응형 4차원 공간 필터링을 수행하는 공간 필터 수단, 공간 필터링된 3차원 화상을 출력 또는 표시하는 화상 출력/표시 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치를 제공한다.

상기 제 4 관점에 따른 화상 처리 장치는, 4차원 공간 필터를 사용하여 x, y, z 축의 공간축 방향에 더하여, 시간축 방향으로도 이웃하는 화소를 처리할 수 있다. 화상 노이즈 저감 시에는, 많은 화소 중에서 선택적으로 목적에 맞은 화소를 출력하여 이용함으로써 보다 효과적으로 노이즈를 저감할 수 있다.

본 발명의 제 5 관점에 따라서, 시간적으로 변화되는 2차원 화상을 입력하는 화상 입력 수단, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 서로 이웃하는 화소를 선택하여 선택된 이웃하는 화소에 적응형 3차원 공간 필터링을 수행하는 공간 필터 수단, 공간 필터링된 2차원 화상을 출력 또는 표시하는 화상 출력/표시 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치를 제공한다.

상기 제 5 관점에 따른 화상 처리 장치는, 3차원 공간 필터를 사용하여 x, y 축의 공간축 방향에 더하여, 시간축 방향으로도 이웃하는 화소를 처리할 수 있다. 화상 노이즈 저감 시에는, 많은 화소 중에서 선택적으로 목적에 맞은 화소를 출력하여 이용함으로써 보다 효과적으로 노이즈를 저감할 수 있다.

본 발명의 제 6 관점에 따라서, 시간적으로 변화되는 N-1차원 화상을 시간적으로 변화되는 N-1개의 독립된 파라미터를 기저로 하는 N-1차원 화상을 입력하는 화상 입력 수단, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 이웃하는 화소를 선택하여 선택된 이웃하는 화소에 적응형 N차원 공간 필터링을 수행하는 공간 필터 수단, 공간 필터링된 N-1차원 화상을 출력 또는 표시하는 화상 출력/표시 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치를 제공한다.

상기 제 6 관점에 따른 화상 처리 장치는, N차원 공간 필터를 사용하여 N-1차원의 공간축 방향에 더하여, 시간축 방향으로도 이웃하는 화소를 처리할 수 있다. 화상 노이즈 저감 시에는, 많은 화소 중에서 선택적으로 목적에 맞은 화소를 출력하여 이용함으로써 보다 효과적으로 노이즈를 저감할 수 있다.

본 발명의 제 7 관점에 따라서, 제 1 관점부터 제 6 관점 중 어느 하나의 화상 처리 장치에 있어서, 그 값이 공간 필터의 중심을 따라 배치된 주목 화소의 값과 통계적으로 가까운 화소를 선택된 이웃하는 화소로서 선택하는 공간 필터 수단을 가지는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치를 제공한다.

상기 제 7 관점에 따른 화상 처리 장치는, 공간축 방향에 더하여 시간축 방향으로도 이웃하는 화소를 처리할 때에, 동질의 화소를 샘플링하여 처리하기 때문에 보다 효과적으로 노이즈를 저감할 수 있다.

본 발명의 제 8 관점에 따라서, X선 발생 장치 및 이 X선 발생 장치와 마주보는 매트릭스 구조의 2차원 X선 에어리어 검출기를 그 사이에 있는 회전 중심 주위에서 회전 운동시키면서 그 사이에 누워있는 피검체의 X선 투영 데이터를 수집하는 데이터 수집 수단과, 수집된 투영 데이터를 재구성하는 화상 재구성 수단과, 재구성된 단층상을 후처리하는 후처리 수단과, 후처리된 단층상을 표시하는 단층상 표시 수단과, 촬영 조건을 설정하는 촬영 조건 설정 수단으로 이루어지는 X선 CT 장치가 제공된다. 후처리 수단은 단층상 촬영으로 생성된 시간적으로 변화되는 3차원 화상을 시간축 방향 및 공간축 방향으로 즉, 데이터 수집 시스템의 회전면인 단층상에 의해 생성되는 면을 xy 평면으로 하고, 이에 수직인 방향을 z방향이라고 하 면 x, y, z방향으로 공간 필터링을 수행한다.

상기 제 8 관점에 따른 X선 CT 장치는 단층상 촬영으로 얻어진 시계열 3차원 화상 또는 시계열 2차원 화상에 대하여, 화상 공간에서 시간축 방향 및 공간축 방향으로 4차원 공간 필터링 또는 3차원 공간 필터링하여, 화질을 개선하고, 피폭을 저감한다. 또는, 주목 화소에 이웃하는 동질의 화소에만 4차원 공간 필터링 또는 3차원 공간 필터링할 수 있다.

본 발명의 제 9 관점에 따라서, X선 발생 장치 및 이 X선 발생 장치와 마주보는 매트릭스 구조의 2차원 X선 에어리어 검출기를 그 사이에 있는 회전 중심 주위에서 회전 운동시키면서 그 사이에 누워있는 피검체의 X선 투영 데이터를 수집하는 데이터 수집 수단과, 수집된 투영 데이터를 재구성하는 화상 재구성 수단과, 재구성된 단층상을 후처리하는 후처리 수단과, 후처리된 단층상을 표시하는 단층상 표시 수단과, 촬영 조건을 설정하는 촬영 조건 설정 수단으로 이루어지는 X선 CT 장치가 제공된다. 이 X선 CT 장치는 단층상 촬영으로 얻어진 시간적으로 변화되는 투영 데이터에 대하여, 시간축 방향, 공간축 방향인 채널 방향, 검출기열 방향 및 뷰각에 의해 결정되는 방향으로 공간 필터링을 수행하는 전처리의 수단을 더 포함한다.

상기 제 9 관점에 따른 X선 CT 장치는, 단층상 촬영으로 생성된 시계열 3차원 투영 데이터 아이템 또는 시계열 2차원 투영 데이터 아이템이 형성되는 공간에서, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 4차원 공간 필터링 또는 3차원 공간 필터링을 수행하여, 화질을 개선하고 피폭을 저감한다. 또는, 주목 화소에 이웃하는 동질의 화소에만 4차원 공간 필터링 또는 3차원 공간 필터링을 수행한다.

본 발명의 제 10 관점에 따라서, X선 발생 장치 및 이 X선 발생 장치와 마주보는 매트릭스 구조의 2차원 X선 에어리어 검출기를 그 사이에 있는 회전 중심 주위에서 회전 운동시키면서 그 사이에 누워있는 피검체의 X선 투영 데이터를 수집하는 데이터 수집 수단과, 수집된 투영 데이터를 재구성하는 화상 재구성 수단과, 재구성된 단층상을 후처리하는 후처리 수단과, 후처리된 단층상을 표시하는 단층상 표시 수단과, 촬영 조건을 설정하는 촬영 조건 설정 수단으로 이루어지는 X선 CT 장치가 제공된다. 후처리 수단은 단층상 촬영으로 생성된 시간적으로 변화되는 3차원 화상을 시간축 방향 및 공간축 방향으로 즉, 데이터 수집 시스템의 회전면인 단층상에 의해 생성되는 면을 xy 평면으로 하고, 이에 수직인 방향을 z방향이라고 하면 x, y, z방향으로 이웃하는 화소를 선택하는 수단과, 선택된 이웃하는 화소에 적응형 공간 필터링을 수행하는 수단을 포함한다.

상기 제 10 관점에 따른 X선 CT 장치는 단층상 촬영으로 생성된 시계열 2차원 화상 또는 시계열 3차원 화상에 대하여, 화상 공간에서 시간축 방향 및 공간축 방향으로 4차원 또는 3차원의 적응형 공간 필터링하여, 화상을 개선하고 피폭을 저감한다.

본 발명의 제 11 관점에 따라서, X선 발생 장치 및 이 X선 발생 장치와 마주보는 매트릭스 구조의 2차원 X선 에어리어 검출기를 그 사이에 있는 회전 중심 주위에서 회전 운동시키면서 그 사이에 누워있는 피검체의 X선 투영 데이터를 수집하는 데이터 수집 수단과, 수집된 투영 데이터를 재구성하는 화상 재구성 수단과, 재 구성된 단층상을 후처리하는 후처리 수단과, 후처리된 단층상을 표시하는 단층상 표시 수단과, 촬영 조건을 설정하는 촬영 조건 설정 수단으로 이루어지는 X선 CT 장치가 제공된다. 이 X선 CT 장치는 단층상 촬영으로 생성된 시간적으로 변화되는 투영 데이터 아이템에 포함된 화소 중에서, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 즉, 데이터 수집 시스템의 회전면인 단층상에 의해 생성되는 면을 xy 평면으로 하고, 이에 수직인 방향을 z방향이라고 하면 x, y, z방향으로 이웃하는 화소를 선택하는 수단과, 선택된 이웃하는 화소에 적응형 공간 필터링을 수행하는 전처리 수단을 포함한다.

상기 제 11 관점에 따른 X선 CT 장치는 단층상 촬영으로 생성된 시계열 2차원 화상 또는 시계열 3차원 화상에 대하여, 투영 데이터 공간에서 시간축 방향 및 공간축 방향으로 4차원 또는 3차원의 적응형 공간 필터링을 수행하여, 화상을 개선하고, 피폭을 저감한다.

본 발명의 제 12 관점에 따라서, 제 8 관점부터 제 11 관점 중 어느 하나의 X선 CT 장치에 있어서, 선택된 이웃하는 화소로서 공간 필터의 중심을 따라 배치된 주목 화소의 값과 통계적으로 가까운 값을 갖는 화소가 선택된다.

상기 제 12 관점에 따른 X선 CT 장치는, 공간축 방향에 더하여 시간축 방향으로도 이웃하는 화소를 처리할 때에 동질의 화소를 샘플링에서 처리하기 때문에, 노이즈를 보다 효과적으로 저감할 수 있다.

본 발명의 제 13 관점에 따라서, 제 8 관점부터 제 12 관점 중 어느 하나의 X선 CT 장치에 있어서, 매트릭스 구조의 2차원 X선 에어리어 검출기는 원호형의 다 열 X선 검출기를 포함하는 데이터 수집 수단을 가지는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 13 관점에 따른 X선 CT 장치는 원호형의 다열 X선 검출기에 의해, 1회전의 데이터 수집으로 z방향으로 연속한 단층상을 복수장 생성해서, 3차원 화상를 재구성할 수 있다. 복수 회전의 데이터 수집으로 시계열 3차원 화상를 얻을 수 있다.

본 발명의 제 14 관점에 따라서, 제 8 관점부터 제 12 관점 중 어느 하나의 X선 CT 장치에 있어서, 매트릭스 구조의 2차원 X선 에어리어 검출기로서 평면형의 2차원 X선 에어리어 검출기를 하나 또는 복수개 구비한 데이터 수집 수단을 포함한다.

상기 제 14 관점에 따른 X선 CT 장치는, 하나 또는 복수장의 평면형의 2차원 X선 에어리어 검출기로 이루어진 2차원 X선 에어리어 검출기에 의해, 1회전의 데이터 수집으로 z방향으로 연속한 피검체의 일부를 나타내는 단층상을 복수장 생성해서, 3차원 화상를 재구성할 수 있다. 또한, 복수 회전의 데이터 수집으로 시계열 3차원 화상를 제공한다.

본 발명의 제 15 관점에 따라서, 제 8 관점부터 제 14 관점 중 어느 하나의 X선 CT 장치에 있어서, 3차원 화상 재구성을 이용하여 화상을 재구성하는 화상 재구성 수단을 포함한다.

상기 제 15 관점에 따른 X선 CT 장치는, 화상 재구성으로서 3차원 화상 재구성을 이용함으로써, z방향으로 폭넓은 2차원 X선 에어리어 검출기를 이용하는 경우에도, z방향으로 더 균일한 화질의 단층상을 재구성할 수 있다. 이들 단층상에 기 초해서 생성된 시계열 3차원 화상은 z방향으로 균일하다. 보다 효과적으로 시간축 방향 및 공간축 방향으로 4차원 또는 3차원의 공간 필터링을 수행할 수 있다. 또한, 3차원 화상 재구성을 채택함으로써, 헬리컬 스캔시에 z방향으로 폭넓은 범위에서 피검체의 일부를 나타내는 복수개의 단층상을 재구성할 수 있다. 일반적으로는, 헬리컬 스캔시에는 시간축으로 한 지점에서 다른 지점으로 변화되면 z방향으로는 오버랩하는 3차원 화상의 범위는 제한된다. 이에 비해서 헬리컬 스캔시에 시간축 방향에서 한 지점에서 다른 지점으로 변화되면, 3차원 화상으로 표현되는 z방향의 범위가 넓어진다. 따라서, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 4차원 또는 3차원의 공간 필터링이 더 효과적으로 수행될 수 있다.

본 발명의 제 16 관점에 따라서, 제 8 관점부터 제 15 관점 중 어느 하나의 X선 CT 장치에 있어서, 시네 스캔으로 생성된 단층상에 대하여 후처리를 하는 후처리 수단을 포함한다.

상기 제 16 관점에 따른 X선 CT 장치가 2차원 X선 에어리어 검출기를 이용하여 시네 스캔을 수행할 때, z방향으로 일정폭의 피검체의 일부의 범위를 각각 나타내는 복수장의 단층상이 시계열로 재구성된다. 이 복수장의 단층상이 시계열의 3차원 화상을 이룬다. 시간축 방향 및 공간축 방향으로 4차원 또는 3차원의 공간 필터링을 수행할 수 있다.

본 발명의 제 17 관점에 따라서, 제 8 관점부터 제 15 관점 중 어느 하나의 X선 CT 장치에 있어서, 헬리컬 스캔으로 생성된 단층상에 대하여 후처리를 하는 후처리 수단을 포함한다.

상기 제 17 관점에 따른 X선 CT 장치는 2차원 X선 에어리어 검출기를 포함한다. 화상 재구성으로서 3차원 화상 재구성을 채택하면, 헬리컬 스캔 동안의 어느 시간에, z방향으로 어느 일정폭으로 피검체의 일부의 범위를 나타내는 복수장의 단층상이 재구성된다. 특히 헬리컬 피치가 1이하인 경우에, 어떤 시점에서의 z방향의 어느 일정폭을 가진 범위와 다음 시점에서의 z방향의 어느 일정폭의 범위가 오버랩하는 범위가 커진다. 이 오버랩하는 범위가 공유하는 중첩 부분 내에 있는 일부를 나타내는 화상에 대해서, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 4차원 또는 3차원의 공간 필터링을 수행할 수 있다.

본 발명의 제 18 관점에 따라서, 제 8 관점부터 제 17 관점 중 어느 하나의 X선 CT 장치에 있어서, 노이즈 지표값을 수신하는 촬영 조건 설정 수단과, 이 노이즈 지표값에 기인하여 시계열 3차원(4차원) 공간 필터 처리를 최적화하여 후처리하는 후처리 수단을 포함한다.

상기 제 18 관점에 따른 X선 CT 장치는, z방향으로 형상이 부위마다 변화되는 피검체가 스캐닝될 때 촬영 조건을 일정하게 유지되더라도, 각 z방향으로 병렬되는 일부의 화상에 대해서 화상 노이즈의 영향을 받는 화질 특성은 일정하지 않다. 이 때문에, 촬영 조건 설정시에 설정된 노이즈 지표값을 목표값으로서 시간축 방향 및 공간축 방향의 4차원 또는 3차원 공간 필터링의 파라미터가 변화된다. 따라서, 각 z방향 위치에 있어서 4차원 또는 3차원 공간 필터링이 최적화된다. 따라서, 화질이 z방향에서 거의 균일하다.

본 발명의 제 19 관점에 따라서, 제 8 관점부터 제 18 관점 중 어느 하나의 X선 CT 장치에 있어서, 노이즈 지표값에 따라서 촬영 조건을 최적화하는 촬영 조건 설정 수단을 포함한다.

상기 제 19 관점에 따른 X선 CT 장치는 z방향으로 형상이 부위마다 변화되는 피검체가 스캐닝될 때 z방향의 화질 특성을 일정해야 하는 경우에, 촬영 조건 설정시에 설정된 노이즈 지표값이 목표값으로 사용되어서, 시간축 방향 및 공간축 방향으로 4차원 또는 3차원 공간 필터 처리의 파라미터를 최적화한다. 화질 특성이 z방향으로 거의 균일하지 않은 경우에는, z방향의 촬영 조건도 변화시켜 화질 특성을 z방향으로 거의 균일하게 한다. 특히 X선 관 전류를 z방향으로 변화시켜 공간 필터링을 수행하면, z방향으로 화질 특성이 거의 균일하게 된다.

본 발명의 목적 및 이점이 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예로부터 자명할 것이다.

본 발명이 예로서 실시예를 취해서 상세히 설명된다. 본 발명이 이 실시예에 한정되는 것이 아니라는 점에 주의한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 CT 장치의 구성 블록도이다. 이 X선 CT 장치(100)는 조작 콘솔(1)과, 촬영 테이블(10)과, 주사 갠트리(20)를 구비하고 있다.

조작 콘솔(1)은 조작자의 입력을 수신하는 입력 장치(2)와, 전처리와 화상 재구성 처리와 후처리 등을 실행하는 중앙 처리 장치(3)와, 주사 갠트리(20)로 수 집한 X선 검출기 데이터를 수집하는 데이터 수집 버퍼(5)와, X선 검출기 데이터를 전처리하여 요구된 투영 데이터로부터 화상 재구성한 단층상을 표시하는 모니터(6)와, 프로그램이나 X선 검출기 데이터나 투영 데이터나 X선 단층상을 기억하는 기억 장치(7)를 포함한다.

촬영 테이블(10)은 피검체가 누우며, 주사 갠트리(20)의 개구부에 들고 나는 크레이들(12)을 구비하고 있다. 크레이들(12)은 촬영 테이블(10)에 내장된 모터에 의해서 승강 및 테이블 직선 이동된다.

주사 갠트리(20)는 X선 관(21)과, X선 컨트롤러(22)와, 콜리메이터(23)와, 다열 X선 검출기(24)와, DAS(Data Acquisition System:25)와, 피검체의 본체 축 주위를 회전하는 X선 관(21) 등을 제어하는 회전부 컨트롤러(26)와, 제어 신호 등을 상기 조작 콘솔(1)이나 촬영 테이블(10)과 주고 받는 제어 컨트롤러(29)를 구비하고 있다. 또한, 주사 갠트리 경사 컨트롤러(27)에 의해 주사 갠트리(20)는 z방향의 전방 및 후방으로 ±약 30°경사지게 할 수 있다.

도 2는 X선 관(21)과 다열 X선 검출기(24)의 기하학적 배치의 설명도이다.

X선 관(21)과 다열 X선 검출기(24)는 회전중심(IC)의 주위를 회전한다. 연직 방향을 y방향으로 하고, 수평 방향을 x 방향으로 하며, 이들에 수직인 테이블 진행 방향을 z방향이라고 하면, X선 관(21) 및 다열 X선 검출기(24)의 회전 평면은 xy 면이다. 또한, 크레이들(12)의 이동 방향은 z방향이다.

X선 관(21)은 원추형 빔(CB)이라고 불리는 X선 빔을 생성한다. 원추형 빔(CB)의 중심축 방향이 y 방향에 평행할 때, X선 관이 뷰 각 0°에 위치되어 있는 것으로 한다.

다열 X선 검출기(24)는 예컨대, 256개의 검출기열을 갖는다. 또한, 각 검출기열은 예컨대 1024채널의 검출기 채널을 갖는다. 즉 다열 X선 검출기(24)는 회전부(15)에 의해 X선 관(21)이 피검체 주위에서 회전하는 채널 방향과, 그 회전부(15)에 의해 X선 관(21)가 피검체 주위에서 회전할 때의 회전축에 따른 열 방향으로 복수 병렬 혹은 매트릭스 형상으로 배열되어 있는 각각 X선을 검출하는 X선 검출기 소자를 갖고 있다.

X선이 조사되고, 투영 데이터 아이템이 다열 X선 검출기(24)에 의해 생성된다. 투영 데이터 아이템은 DAS(25)에 의해 A/D 변환되어서 슬립 링(30)을 경유하여 데이터 수집 버퍼(5)로 입력된다. 데이터 수집 버퍼(5)에 입력된 데이터는 기억 장치(7)로부터 판독된 프로그램에 따라서 중앙 처리 장치(3)에 의해 처리된다. 이로써 단층상이 재구성되어 모니터(6)에 표시된다.

도 3은 본 실시예에 따른 X선 CT 장치(100)의 동작의 개략을 나타내는 흐름도이다.

단계 S1에서, 헬리컬 스캔이 채택된다고 가정하면 X선 관(21)과 다열 X선 검출기(24)가 피검체의 주위에서 회전된다. 촬영 테이블(10) 상의 크레이들(12)을 테이블을 직선 이동시키면서 X선 검출기 데이터 아이템이 수집된다. 이 때, 직선 이동의 z방향의 테이블 위치 Ztable(view)를, 뷰 각도(view)와, 검출기열 번호(j)와, 채널번호(i)로 표시된 X선 검출기 데이터 아이템 D0(view, j, i) 각각에 부가시킨다. 또한, 종래의 스캔(축 스캔) 또는 시네 스캔이 채택될 때, 촬영 테이블(10) 상 의 크레이들(12)을 z방향의 어느 위치에 고정시킨다. 데이터 수집 시스템을 1회전 또는 복수 회전시켜 X선 검출기 데이터 아이템을 수집한다. 필요에 따라서, 다음 z방향 위치로 이동한 후에, 두번째 데이터 수집 시스템을 1회전 또는 복수 회전시켜 X선 검출기 데이터를 수집한다. 여기서, 뷰 각도란 스캔 실시시에 X선 관(21)이 회전부(15)에 의해서 소정 위치로부터 피검체의 주위를 회전 이동되는 각도이다. 또한, 검출기열 번호 j란, 다열 X선 검출기(24)에 포함된 검출기 각각의 X선 검출기에 할당된 번호이다. 채널번호 i란 다열 X선 검출기(24)에 포함되며 채널 방향으로 나열된 검출기에 할당된 번호이다. 또한, X선 검출기 데이터 D0(view, j, i)란 소정의 뷰 각도 view로 위치된 X선 관(21)이 X선을 피검체에 조사했을 때에, 다열 X선 검출기(24)의 검출기열 번호 j, 채널번호 i에 위치하는 채널이 그 피검체를 투과한 X선을 검출함으로써 수집한 데이터를 나타내고 있다. 또한, 테이블 직선 이동 z방향 위치 Ztable(view)이란 스캔의 실시시에 촬영 테이블(10)의 크레이들(12)이 피검체의 몸축 방향 z에 따라 이동한 위치를 나타내고 있다.

단계 S2에서는, X선 검출기 데이터 아이템 D0(view, j, i)이 전처리되어서 투영 데이터로 변환한다. 전처리는 도 4와 같이 단계 S21의 오프셋 보정, 단계 S22의 대수 변환, 단계 S23의 X선 선량 보정, 단계 S24의 감도 보정으로 이루어진다.

단계 S3에서는, 전처리된 투영 데이터 아이템 D1(view, j, i)에 대한 빔 하드닝이 보정된다. 전처리 S2에 포함된 감도 보정 S24이 실행된 투영 데이터를 D1(view, j, i)라 하여, 빔 하드닝 보정 S3 후의 데이터를 D11(view, j, i)라 하 면, 빔 하드닝 보정 S3은 다음과 같이 예컨대, 이하의 수학식(1)과 같은 다항식 형식으로 나타내어 진다.

이 때, 검출기의 각 j 열마다 독립된 빔 하드닝 보정을 행할 수 있기 때문에, 촬영 조건 중 하나인 데이터 수집시의 관 전압이 다르면, 각 열마다의 검출기의 X선 에너지 특성의 차이를 보정할 수 있다.

단계 S4에서는 빔 하드닝 보정된 투영 데이터 아이템 D11(view, j, i)을 z방향(열 방향) 필터링하는 z 필터 중첩 처리를 실행한다.

단계 S4에서는 각 뷰 각도로 설정된 X선 관을 이용해서 각 데이터 수집 동안 다열 X선 검출기에 의해 수집된 데이터 아이템을 전처리해서 생성되며, 빔 하드닝 보정된 투영 데이터 아이템 D11(view, j, i)(여기서, i=1~CH, j=1~ROW)에 대하여, 다열 방향으로 예컨대, (w1(ch), w2(ch), w3(ch), w4(ch), w5(ch))와 같은 열 방향 필터 사이즈를 가진 5열의 필터가 적용된다. 이 필터는 이하의 식 (2)와 같이 표현된다. 여기서 i는 채널번호이며, j는 열번호이다.

보정된 검출기 데이터 아이템 D12(view, j, i)는 이하의 수학식(3)과 같이 표현된다.

또한, 채널의 최대값은 CH, 열의 최대값은 ROW라고 하면 이하의 수학식(4), (5)이 유도된다.

또한, 열 방향으로 적용되는 필터 계수를 각 채널마다 변화시키면 화상 재구성 중심부터의 거리에 따라 슬라이스 두께를 제어할 수 있다. 일반적으로 단층상은 재구성 중심에 비해서 주변부쪽의 슬라이스 두께가 두껍다. 열 방향으로 인가되는 필터 계수를 중심부와 주변부에서 다르게 한다. 열 방향으로 중심 채널 부근에 있는 검출기에 의해 수집된 데이터에 적용되는 필터 계수는 큰 변화를 갖도록 결정되는 반면, 열 방향의 주변 채널 부근에 있는 검출기에 의해 수집되는 데이터 아이템에 적용되는 필터 계수는 작은 변화를 갖도록 결정된다. 따라서, 슬라이스 두께는 주변부에서나 화상 재구성 중심부에서나 서로 가깝게 할 수 있다.

위에 설명된 바와 같이, 다열 X선 검출기(24)의 중심부 채널과 주변부 채널에서 열방향으로 인가되는 필터 계수가 다르도록 제어함으로써, 단층상의 슬라이스 두께도 중심부와 주변부에서 제어할 수 있다. 열 방향으로 인가된 필터 계수가 슬라이스 두께를 약간 두껍게 되도록 제어함으로써, 아티펙트 및 노이즈가 모두 함께 대폭 개선된다. 이에 따라 아티펙트 개선 정도, 노이즈 개선 정도도 제어할 수 있다. 환언하면 3차원 화상 재구성된 단층상 즉, xy 평면 내의 화질을 제어할 수 있 다. 다른 실시예에 따라서, 열 방향(z방향)으로 인가되는 필터 계수를 역중첩(디컨볼루션) 필터를 구현하도록 함으로써, 얇은 슬라이스 두께의 단층상을 생성할 수 있다.

단계 S5에서는, 재구성 함수 중첩 처리를 수행한다. 특히, 데이터 아이템을 퓨리에 변환하여 재구성 함수에 적용하고, 역퓨리에 변환한다. z필터 중첩 처리후의 데이터를 D12(view, j, i)라 하고, 재구성 함수 중첩 처리후의 데이터를 D13(view, j, i)라 하며, 중첩하는 재구성 함수를 Kernel(j)이라고 하면, 재구성 함수 중첩 처리(S5)는 이하의 수학식(6)과 같이 나타내어 진다.

재구성 함수 Kernel(j)는 검출기의 각 j열마다 획득된 데이터 아이템에 대해서 독립적으로 중첩 처리할 수 있기 때문에, 각 열마다의 노이즈 특성 및 분해능 특성의 차이를 보정할 수 있다.

단계 S6에서는, 재구성 함수 중첩 처리한 투영 데이터 D13(view, j, i)을 3차원 역투영 처리를 하여 역투영 데이터 D3(x, y)를 구한다. 재구성되는 화상은 z 축으로 수직인 면에 평행한 피검체의 일부를 나타내는 3차원 화상이다. 이하의 재구성 영역 P은 xy 평면에 평행한 것으로 한다. 이 3차원 역투영처리가 도 5를 참조하여 후술된다.

단계 S7에서는, 역투영 데이터 D3(x, y, z)에 대하여 화상 필터 중첩 및 CT 값 변환 등의 후처리를 수행하여, 단층상 D31(x, y)를 생성한다.

3차원 역투영 후의 단층상을 D31(x, y, z)라 하고, 화상 필터 중첩후의 데이 터를 D32(x, y, z), 화상 필터를 Filter(z)라고 하면, 후처리에 포함된 화상 필터 중첩 처리는 이하의 수학식(7)과 같이 표시된다.

검출기의 각 j열마다 생성된 데이터 아이템에 대해서 독립된 화상 필터 중첩 처리를 행할 수 있기 때문에, 각 열마다의 노이즈 특성 및 분해능 특성의 차이를 보정할 수 있다.

결과로 나온 단층상 데이터에 따라서, 단층상이 모니터(6)에 표시된다.

도 5는 3차원 역투영 처리(도 4의 단계 S6)의 상세를 나타내는 흐름도이다.

본 실시예에서는, 재구성되는 화상은 z축으로 수직인 면 즉, xy 평면에 평행인 피검체의 일부를 나타내는 3차원 화상이다. 재구성 영역 P은 xy 평면에 평행한 것으로 한다.

단계 S61에서는, 단층상의 화상 재구성에 필요한 전 뷰(즉, 360도만큼의 뷰 또는 180°+팬형상 빔의 각도만큼 X선 관을 회전시켜서 생성되는 뷰) 중 하나의 뷰에 착안하여, 재구성 영역 P의 각 화소에 대응하는 투영 데이터 아이템(Dr)을 추출한다.

도 6(a),(b)에 도시하는 바와 같이 xy 평면으로 평행한 512화소를 가진 정방형의 영역을 재구성 영역 P이라고 한다. y=0인 x축에 평행한 화소열 L0, y=63인 화소열 L63, y=127인 화소열 L127, y=191인 화소열 L191, y=255인 화소열 L255, y= 319인 화소열 L319, y=383인 화소열 L383, y=447인 화소열 L447, y=511인 화소열 L511을 예로 든다. 이들 화소열 L0 내지 L511을 X선 투과 방향으로 다열 X선 검출 기(24)의 표면에 투영하여 생성된 데이터 아이템 생성 라인 T0~T511은 화소열 L0~L511을 나타내는 투영 데이터 아이템 Dr(view, x, y)이 된다. 여기서, x, y는 단층상 데이터에 포함된 각 화소의 위치를 나타내는 x좌표 및 y좌표에 대응한다.

X선 투과 방향은 X선 관(21)의 초점과 각 화소와 다열 X선 검출기(24)의 기하학적 위치에 의해서 결정된다. X선 검출기 데이터 D0(view, j, i) 각각에 포함된 z좌표 z(view)가 테이블 직선 이동 z방향 위치 Ztable(view)로서 제공되기 때문에, 가속·감속중인 X선 검출기 데이터 D0(view, j, i)라도, X선 초점 및 다열 X선 검출기를 가진 기하학적 데이터 수집 시스템에 비해서 X선 투과 방향을 정확하게 구할 수 있다.

예컨대, 화소열 L0을 X선 투과 방향으로 다열 X선 검출기(24)의 면에 투영하여 생성된 라인 T0과 같이, 라인의 일부가 다열 X선 검출기(24)의 채널 방향의 밖으로 나갈 수 있다. 이 경우, 라인을 형성하는 투영 데이터 Dr(view, x, y)를 0이라 한다. 또한, 라인의 일부가 z방향의 밖으로 나간 경우에는 손실된 투영 데이터 Dr(view, x, y)을 보간한다.

이로써, 도 8에 도시하는 바와 같이 재구성 영역 P의 각 화소를 나타내는 투영 데이터 Dr(view, x, y)를 샘플링할 수 있다.

도 5로 돌아가서, 단계 S62에서 투영 데이터 Dr(view, x, y)에 원추형 빔 재구성 가중 계수를 승산하여, 도 9에 도시한 바와 같은 투영 데이터 D2(view, x, y)를 생성한다.

원추형 빔 재구성 가중 계수 w(i, j)는 이하와 같다. 팬 빔 화상 재구성의 경우에, view=βa에서 X선 관(21)의 초점과 재구성 영역 P상(xy 평면상)의 화소 g(x, y)를 잇는 직선이 X선 빔의 중심축 Bc과 이루는 각도를 γ라 하고, 그 대향 뷰를 view=βb 라고 하면, βb=βa+ 180°-2γ이다.

재구성 영역 P상의 화소 g(x, y)를 지나는 X선 빔이 그 대향 X선 빔이 재구성 평면 P과 이루는 각도를, αa, αb라고 하면, 원추형 빔 재구성 가중 계수ω a, ωb는 이 각에 의존한다. 역투영 화소 데이터 아이템 D2(0, x, y)은 역투영 데이터 아이템에 원추형 빔 재구성 가중 계수 중 하나를 승산하여 이하의 식(8)과 같은 합산을 수행함으로써 계산된다.

여기서, 단지, D2(0, x, y)_a는 뷰βa에 포함된 투영 데이터 아이템이고, D2(0, x, y)_b는 viewβb에 포함된 투영 데이터를 나타낸다.

원추형 빔 재구성 가중 계수의 대향 빔끼리의 합은 ωa+ωb=1이다.

원추형 빔 재구성 가중 계수 ωa, ωb 끼리 승산해서 가산함으로써, 원추형 각 아티펙트를 저감할 수 있다.

예컨대, 원추형 빔 재구성 가중 계수 ωa, ωb는 다음과 같이 계산할 수 있다.

팬 빔각의 1/2를 γmax라 하면, 원추형 빔 재구성 가중 계수는 이하의 수학식 (9), (10), (11), (12), (13), (14)으로 표시된다. 여기서 ga는, 어떤 X선 빔의 가중 계수이며, gb는 대향하는 X선 빔의 가중 계수이다.

여기서는, 예컨대, q=1이다.

예컨대, max[]가 0과

중 값이 큰 쪽을 채용하는 함수라고 하면, ga, gb는 다음과 같다.

팬 빔 화상 재구성의 경우에는, 또한 거리 계수를 재구성 영역 P상의 화소를 나타내는 투영 데이터 아이템에 승산한다. X선 관(21)의 초점으로부터 투영 데이터 Dr에 대응하는 다열 X선 검출기(24)의 검출기열 j, 채널 i까지의 거리를 r0으로 하고, X선 관(21)의 초점으로부터 투영 데이터 Dr에 대응하는 재구성 영역 P상의 화소까지의 거리를 r1라고 하면, 이 거리 계수는 (r1/r0)²이다.

또한, 평행 빔 화상 재구성의 경우에는, 재구성 영역 P상의 각 화소를 나타내는 투영 데이터 아이템에 원추형 빔 재구성 가중 계수 w(i, j)만을 승산한다.

단계 S63에서는, 도 10에 도시된 바와 같이, 미리 클리어해 둔 역투영 데이터 D3(x, y)에 투영 데이터 D2(view, x, y)를 화소 대응으로 가산한다.

단계 S64에서는, 단층상의 화상 재구성에 필요한 전 뷰(즉, 360도만큼의 뷰 또는 180°+팬형상 빔의 각도만큼 X선 관을 회전시켜서 생성되는 뷰)에 대하여, 단계 S61~S63를 반복하여, 도 10에 도시하는 바와 같은 역투영 데이터 D3(x, y)를 생성한다.

도 11(a), (b)에 도시한 바와 같이, 재구성 영역 P을 512 화소에 대응하는 정방형의 영역으로 하지 않고, 직경 512 화소인 원형의 영역이 될 수도 있다.

결과적으로, X선 CT 장치는 이하에 설명된 단계에 의해 위의 화상 재구성을 수행함으로써 각각의 단층상을 재구성한다.

단계 S1에서는 데이터를 수집한다.

단계 S2에서는 전처리를 수행한다.

단계 S3에서는 빔 하드닝 보정을 수행한다.

단계 S4에서는 z필터 중첩 처리를 수행한다.

단계 S5에서는 재구성 함수 가중 처리를 수행한다.

단계 S6에서는 3차원 역투영 처리를 수행한다.

단계 S7에서는 후처리를 수행한다.

이 단층상을 재구성하는 화상 재구성을 반복하여 수행함으로써 z방향으로 연속한 피검체의 일부를 나타내는 단층상을 재구성해서, z방향으로 연속인 부분을 나타내는 연속 단층상으로 이루어진 3차원 화상이 생성된다.

단계 S8의 시계열 3차원 공간 필터링이 설명될 것이다.

도 13은 단계 S7까지에서 얻어진 시계열 헬리컬 스캔 및 시네 스캔의 화상을 나타낸다.

다열 X선 검출기(24)를 이용한 X선 CT 장치에서, 헬리컬 스캔이 채택되어 3차원 화상 재구성이 수행됨으로써, 1장의 h(t₁, z)의 단층상뿐만 아니라, 복수의 N장의 단층상 h(t₁, z₁), h(t₁, z₂),...h(t₁, z_{N -1}), h(h, z_N)을 생성할 수 있다. 이 경우, h(t₁, Z_i)와 h(t_k, Z₁)가 피검체의 동일 부분을 나타내도록 재구성할 수도 있다. 즉, 다른 시간의 단층상이더라도 같은 z좌표의 복수의 단층상이 재구성될 수 있다.

도 13(a)은 시네 스캔을 채택함으로써 구성된 화상을 도시하고 있다. 여기서, z방향의 어떤 좌표 위치에서 1회전 또는 복수 회전의 데이터 수집이 수행된다. 결과적으로 이하 설명되는 시계열 3차원 화상이 재구성된다.

시간 t₁에 재구성된 단층상 c(t₁, z₁), c(t₁, z₂),...c(t₁, Z_{N -1}) 및 c(t₁, Z_N)

시간 t₁₂에 재구성된 단층상 c(t₂, z₁), c(t₂, z₂),...c(t₂, Z_{N -1}) 및 c(t₂, Z_N)

시간 t₃에 재구성된 단층상 c(t₃, z₁), c(t₃, z₂),...c(t₃, Z_N-1) 및 c(t₃, Z_N)

....

시간 tM에 재구성된 단층상 c(t_M, z₁), c(t_M, z₂),...c(t_M, Z_N-1) 및 c(t_M, Z_N)

여기서는, 단층상 c(t, z₁), c(t, z₂),...c(t, Z_N-1) 및 c(t, Z_N)을 z방향으로 조합하여 누워있는 피검체의 일부를 나타내면, 어떤 시간의 3차원 화상 Cine3D(t)가 생성된다. 이로써, 시점 t₁에서 tM까지에서 획득된 피검체의 상태를 나타내는 3 차원 화상이 생성된다. 이 3차원 화상을 시계열 3차원 화상이라 한다.

z방향의 어떤 위치에 위치된 피검체의 일부를 나타내는 단층상의 시간적 변화를 검출하기 위해서, c(t₁, Z_i), c(t₂, Z_i), c(t₃, Z_i),.. c(t_M, Z_i)을 시계열 단층상으로서 추출한다.

도 13(b)은 헬리컬 스캔을 채택하여 재구성된 화상을 나타낸다. 이하의 단층상이 시계열로 재구성된다.

시간 t₁의 단층상 h(t₁, z₁), h(t₁, z₂),...h(t₁, z_N-1) 및 h(t₁, Z_N)

시간 t₂의 단층상 h(t₂, z₂), h(t₂, z₃),...h(t₂, z_N) 및 h(t₂, Z_{N +1})

시간 t₃의 단층상 h(t₃, z₃), h(t₃, z₄),...h(t₃, z_N+1) 및 h(t₃, Z_{N +2})

....

시간 t_M의 단층상 h(t_M, z_M), h(t_M, z_M+1),...h(t_M, z_N+M-2) 및 h(t3, Z_{N +M-1})

z방향의 어떤 위치에 위치한 피검체의 단층상의 일부의 시간적 변화를 얻기 위해서, h(t₁, z_N), h(t₂, z_N), h(t₃, z_N) 등이 샘플링된다.

M<N이라고 가정하면, 단층상 h(t, z_M), h(t, z_M+1)...h(t, z_N)이 조합되어서 표현된 부분이 z방향으로 놓이면, z좌표 z_M부터 z좌표 z_N까지 피검체의 영역을 나타내는 3차원 화상 Helica13D(t)이 생성된다. 이로써 시간 t₁부터 t_M에서 피검체의 영역을 나타내는 3차원 화상이 시계열 3차원 화상으로서 생성된다.

단층상 h(t₁, z_M), h(t₁, z_M+1)...h(t₁, z_N)으로 이루어진 3차원 화상

단층상 h(t₂, z_M), h(t₂, z_M+1)...h(t₂, z_N)으로 이루어진 3차원 화상

....

단층상 h(t_M, z_M), h(t_M, z_M+1)...h(t_M, z_N)으로 이루어진 3차원 화상

헬리컬 피치를 1보다도 작게 하면, 도 13(b)와 같이 각 시간에서 재구성된 z방향으로 연장하는 단층상의 그룹으로 표현되는 피검체의 범위가 다른 시간에 재구성된 다른 단층상의 그룹에 의해 표현되는 피검체의 범위에 중첩되는 범위가 넓어진다.

또한, 헬리컬 스캔에 있어서나 시네 스캔에 있어서나, 도 14(a)와 같이 슬라이스 두께와 단층상 사이의 간격을 같게 할 수도 있다. 혹은 도 14(b)와 같이, 슬라이스 두께는 화상 노이즈를 감소시키도록 단층상 간격보다도 두껍게 할 수도 있다.

도 3의 단계 S8에서, 시네 스캔 또는 헬리컬 스캔에 의해 생성된 시계열 3차원 화상에 대하여 4차원 공간 필터링을 수행한다.

도 15는 시간 t_n-1, t_n, t_n+1에 생성된 3차원 화상으로 4차원 화상을 구성하는 시계열 3차원 화상에 대한 4차원 공간 필터의 중첩을 설명하는 도면이다.

4차원 공간 필터의 예로서, 도 16은 80개의 근방 국소에 적용되는 3 필터링 계수의 4차원 공간 필터를 도시하고 있으며, 도 17은 624개의 근방 국소 영역에 적용되는 5 필터링 계수의 4차원 공간 필터를 도시하고 있다. 도 16(a)와 도 17(a)는 4차원 공간 필터를 나타내는 개념도이다. 도 16(b)와 도 17(b)는 시계열로 배열되어서 각각의 시간에 생성된 각각의 3차원 화상에 대해서, 이 4차원 공간 필터를 이용하여 3차원 공간 필터링할 때에 선택되는 주목 화소와 이웃하는 화소를 나타내는 개념도이다.

도 15에 도시하는 바와 같이, 시간 t_n에 생성된 3차원 화상에 4차원 공간 필터를 중첩하는 경우에 이하에 설명되는 처리가 수행된다.

예컨대, 4차원으로 형성된 3필터링 계수를 가진 4차원 공간 필터를 중첩하는 경우에는, 이하의 수학식(17)과 같이 표현된다. 또한, 각 시간에 생성된 3차원 화상에 중첩되는 3차원 공간 필터는 도 16과 같이 3차원으로 형성된 3필터링 계수를 갖는다. 이하의 식에서, *는 중첩을 나타낸다.

4차원 공간 필터 중첩후의 시간 t_n의 3차원 화상=(시간 t_n-1의 3차원 화상)*( 시간 t_n-1의 3차원 공간 필터)+(시간 t_n의 3차원 화상)*(시간 t_n의 3차원 공간 필터)+(시간 t_n+1의 3차원 화상)*(시간 t_n+1의 3차원 공간 필터) (17)

4차원으로 형성된 5 필터링 계수를 가진 4차원 공간 필터를 중첩하는 경우에, 결과적인 3차원 화상은 이하의 수학식(18)으로 표현된다. 또한, 이 때의 각 시간에 생성된 3차원 화상에 중첩되는 3차원 공간 필터는 도 17과 같이 3차원으로 형성된 5 필터링 계수를 갖는다.

4차원 공간 필터 중첩후의 시간 t_n의 3차원 화상=(시간 t_n-2의 3차원 화 상)*(시간 t_n-2의 3차원 공간 필터)+(시간 t_n-1의 3차원 화상)*(시간 t_n-1의 3차원 공간 필터)+(시간 t_n의 3차원 화상)*(시간 t_n의 3차원 공간 필터)+(시간 t_n+1의 3차원 화상)*(시간 t_n+1의 3차원 공간 필터)+(시간 t_n+2의 3차원 화상)*(시간 t_N+2의 3차원 공간 필터) (18)

공간 필터가 중첩하는 경우에는 공간 필터가 도 15와 같이 화소마다 주사된다. 하기의 3개의 숫자의 조합은 t축에서의 주사 위치, z축에서의 주사 위치, y축에서의 주사 위치로 표현되는 화소의 위치를 나타낸다.

결과적으로, 시간 t_n에 생성된 3차원 화상에 4차원 공간 필터가 중첩된다. 시계열 3차원 화상에 4차원 공간 필터를 중첩하는 경우에 시간 t_n에 생성된 3차원 화상뿐만 아니라, 시간 t₁, t₂,... t_n-1, t_n+1, t_N을 포함하는 필요한 시간 동안 생성된 화상에도 4차원 공간 필터를 중첩한다.

도 18은 4차원으로 형성된 3 필터링 계수를 가지는 노이즈 개선용의 4차원 공간 필터의 예를 나타낸다. 도 18에서, a, b, c는 각 화소의 화소값에 승산되는 공간 필터 계수를 나타내고 있다. 예를 들면, a는 0.36, b는 0.05, c는 0.01로 한다.

이 경우에, 도 18에 도시하는 바와 같이 예를들면, 시간 t_n에 생성된 주목 화소의 값에 0.36의 공간 필터링 계수 a를 승산한다. 이 시간 t_n과 같은 시간에 x, y, z 방향으로 주목 화소에 이웃하는 화소의 화소값에는, 0.05의 공간 필터링 계수 b를 승산한다. 또한, 그 주목 화소와 같은 시간 t_n에 xy 평면에 있어서 x, y 방향 각각으로부터 45°경사진 방향과, xz 평면에 있어서 x, z방향 각각으로부터 45° 경사진 방향에 따라서 주목 화소에 이웃하는 화소의 화소값에는, 0.01의 공간 필터링 계수 c를 승산한다. 또한, 시간 t_n에 생성된 주목 화소와 xyz 공간에서 같은 위치에서, 시간 t_n 바로 앞의 시간 t_n-1과, 시간 t_n 바로 뒤의 시간 t_n+1 각각에 생성된 화소의 값에는 0.05의 공간 필터링 계수 b를 승산한다. 시간 t_n 바로 앞의 시간 t_n-1과, 시간 t_n 바로뒤 시간 t_{n+ 1} 각각에 생성된 화소로서 주목 화소와 xyz 공간에서 같은 위치로부터, x, y, z방향 각각에 따라서 이웃하는 화소의 화소값에는, 0.01의 공간 필터링 계수 c를 승산한다. 그 후, 상기 각 화소와 공간 필터링 계수의 곱을 가산하고, 그 합을 주목 화소의 화소값으로 한다.

도 19는 4차원으로 형성된 5 필터링 계수의 노이즈 개선용 4차원 공간 필터의 예를 나타낸다. 도 19에서, a, b, c는 각 화소의 화소값에 승산되는 공간 필터링 계수를 나타내고 있으며, 예를 들면, a는 0.76, b는 0.01, c는 0.005로 설정된다.

이 경우에, 도 19에 도시하는 바와 같이 예를들면, 시간 t_n에 생성된 주목 화소의 화소값에, 0.76의 공간 필터링 계수 a를 승산한다. 이 주목 화소와 같은 시 간 t_n에, x, y, z방향을 따라서 주목 화소에 이웃하는 화소의 화소값에는, 0.01의 공간 필터링 계수 b를 승산한다. 주목 화소의 이웃에 인접하는 화소의 화소값에는, 0.005의 공간 필터링 계수 b를 승산한다. 또한, 그 주목 화소와 같은 시간 t_n에, xy 평면에 있어서 x, y 방향 각각으로부터 45°경사진 방향과, xz 평면에 있어서 x, z방향 각각으로부터 45°경사진 방향을 따라서 주목 화소에 이웃하는 화소의 화소값에는 0.005의 공간 필터링 계수 c를 승산한다. 그리고, 시간 t_n에 생성된 주목 화소와 xyz 공간에서 같은 위치에서, 시간 t_n 바로 앞의 시간 t_n-1과, 시간 t_n 바로 뒤의 시간 t_n+1 각각에 생성된 화소의 화소값에는, 0.01의 공간 필터링 계수 b를 승산한다. 그리고, 시간 t_n 바로 앞의 시간 t_n-1과, 시간 t_n 바로뒤의 시간 t_n+1 각각 에 생성된 화소에서 주목 화소와 xyz 공간에서 같은 위치로부터, x, y, z방향 각각에 따라서 이웃하는 화소의 화소값에는, 0.005의 공간 필터링 계수 c를 승산한다. 시간 t_n에 생성된 주목 화소와 xyz 공간에서 같은 위치에서 시간 t_n 바로 앞의 시간 t_n-2과, 시간 t_n 바로 뒤의 시간 t_n+2 각각에 생성된 화소의 화소값에는 0.005의 공간 필터링 계수 c를 승산한다. 이후에, 각 화소와 공간 필터링 계수의 곱을 가산하여 주목 화소의 화소값으로 한다.

노이즈 개선용 4차원 공간 필터에 포함된 공간 필터는 어떤 주목 화소이건 어떤 화소가 이웃하고 있건, 일정한 공간 필터링을 수행하는 수동적인 필터이다.

도 20은 CT 값에 의존한 노이즈를 개선하는 4차원 공간 필터의 예를 도시하 고 있고, 도 21은 CT 값에 의존한 계조를 강조하고 노이즈를 개선하는 4차원 공간 필터의 예를 나타낸다. 4차원 공간 필터 각각에 의해 구현되는 공간 필터 처리는 CT 값에 의존하여 중첩하는 공간 필터링 계수가 변한다. 도 20(a)와 도 21(a)는 3차원 화상에 포함된 필터링하는 모양을 도시하는 도면이다. 여기서, a, b, c는 각 화소의 화소값에 승산되는 공간 필터링 계수를 나타내고 있다. 한편, 도 20(b)와 도 21(b)는 제 1 필터와 제 2 필터를 이용하여 필터링할 때, 제 1 필터와 제 2 필터 각각에 대한 공간 필터링 계수와, 각 화소의 CT 값과의 관계를 도시하는 도면이다.

X선 CT 장치에서, 주목 화소의 화소값인 CT 값 및 그 화소의 종류에 의존하여 공간 필터링이 달라진다. 즉, 주목 화소가 어떤 부위의 조직을 나타내고 있는지 예컨대, 부드러운 조직, 뼈 조직 또는 폐야의 조직있는지에 기초해서 중첩하는 필터가 전환된다. 일반적으로 부드러운 조직에서는 보다 매끄러운(smoother) 화질이 요구되기 때문에 노이즈가 개선되는 공간 필터가 요구된다. 뼈나 폐야에서는 미세한 구조를 보려하기 때문에 고주파 성분을 강조하는 것과 같은 계조 강조되는 공간 필터가 요구된다.

구체적으로는, 도 20(a)에 도시하는 바와 같이 도 19에 도시된 각 공간 필터링 계수 a, b, c가, a=0.28, b=0.05, c=0.01인 제 1 필터와, a=1, b=0, c=0인 제 2 필터가 사용된다. 도 20(b)에 도시하는 바와 같이 CT 값에 따라서, 제 1 필터와 제 2 필터에 정의된 공간 필터링 계수를 서로 바꿈으로써 공간 필터링 계수가 전환된다. 이로써 제 1 필터와 제 2 필터가 전환된다.

마찬가지로, 도 21(a)에 도시하는 바와 같이 도 19에 도시된 각 공간 필터링 계수 a, b, c가, a=2.12, b=-0.01, c=-0.01인 제 1 필터와, a=0.76, b=0.01, c=0.005인 제 2 필터가 사용된다. 도 21(b)에 도시하는 바와 같이 CT 값에 따라서, 제 1 필터와 제 2 필터에 정의된 공간 필터링 계수를 바꿈으로써 공간 필터링 계수가 전환된다. 이로써, 제 1 및 제 2 필터가 전환된다.

도 22는 CT 값에 의존한 공간 필터링의 흐름을 나타낸다.

단계 F1에서, 복수개 공간 필터 중 화소값(CT 값)의 범위, R₁, R₂,…R_N 각각의 범위에 중첩되는 공간 필터 Fk가 선택된다. 이 때에, 화소값(CT)값의 범위 R₁, R₂,…R_N는 각각이 오버랩하지 않고 전 CT 값 범위를 커버한다. 즉, 이하의 수학식 (19), (20)에 도시하는 바와 같이 범위를 정한다. 단, R_K는 각각 R_K의 범위에서 CT 값 하한값과 R_K의 CT 값 상한값으로 나타내어지는 CT 값의 범위이다.

단계 F2에서, i, j, k는 1로 초기화된다. 이로써, 공간 필터링에 대해 초기화가 수행된다. 여기서, i는 단층상의 x좌표이며, j는 단층상의 y좌표이며, k는 CT 값의 범위의 번호이다.

단계 F3에서, 공간 필터링되는 주목 화소 G(i, j)로 표시되는 CT 값은 화소값(CT 값)의 범위 R_K에 드는지 (단, 화상(단층상) G(i, j)은 행열로 표시된 N 화소 를 갖는다)를 판단한다. 그렇다면(YES) 단계 F5로, 아니면(NO) 단계 F4로 간다.

단계 F4에서, k에는 1이 더해지고, 즉 k=k+1로 설정된다. 단계 F3로 돌아간다.

단계 F5에서, 화소값(CT 값)범위 R_K에 대응하는 공간 필터 F_K가 화소값에 중첩된다.

단계 F6에서, i가 N인지를 판단한다. 그렇다면(YES) 단계 F8로, 아니면(NO) 단계 F7로 간다. 여기서 N은, 단층상의 화소수 크기이다.

단계 F7에서, i에는 1이 더해지고, 즉 i=i+1로 설정된다. 단계 F3로 돌아간다.

단계 F8에서, i=1이다.

단계 F9에서, j는 N인지를 판단한다. 그렇다면(YES) 종료하고, 아니면(NO) 단계 F10로 간다.

단계 F10에서, j에는 1이 더해지고, 즉 j=j+1로 설정된다. 단계 F3로 돌아간다.

공간 필터링으로서 시계열 3차원 공간 필터 처리 또는 4차원 공간 필터 처리를 이용함으로써, 각 CT 값의 범위에 따른 적절한 공간 필터링이 효과적으로 수행될 수 있다.

주목 화소의 값에 의존한 공간 필터링이 설명된다. 주목 화소뿐만 아니라, 이웃하는 화소의 특성도 고려하여 공간 필터링을 수행하면, 더 적절한 공간 필터링 을 수행할 수 있다.

도 25(a), 도 25(b)는 주목 화소의 근방 영역에 속하는 화소값을 나타내는 히스토그램 및 주목 화소의 값과 근방 영역에 속하는 화소값의 관계를 각각 나타내고 있다. 도 25(a), 도 25(b)에서, m은 근방 영역에 속하는 화소값의 평균치이며, s는 근방 영역의 화소값의 표준 편차이며, a는 정수이다. 여기서, 화상 특성의 일예로서 CT 값을 들고 있다. 이는 다른 화상 특성값에도 동일하게 적용된다.

도 25(c)에 도시하는 바와 같이 주목 화소의 좌표를 (i, j)로 하면, x좌표가 i-b에서 i+b까지의 범위를, y좌표가 j-c에서 j+c까지의 범위를 근방 영역으로 한다.

도 25(a)는 근방 영역의 화상 특성이 주목 화소와 유사한 경우를 도시하고 있고, 도 25(b)는 근방 영역의 화상 특성이 주목 화소와 유사하지 않는 경우를 도시하고 있다.

도 25(a)에서, 근방 영역에 속하는 화소값의 평균치를 m이라고 하고, 근방 영역의 화소값의 표준편차를 s라 하면, 주목 화소는 (m-aㆍs)부터 있어 (m+aㆍs)까지의 범위에 들어간다. 도 25(b)에서, 근방 영역에 속하는 화소값의 평균치를 m이라고 하고, 근방 영역의 화소값의 표준편차를 s라 하면, 주목 화소는 (m-aㆍs)부터 있어 (m+aㆍs)까지의 범위에 들어가지 않는다.

즉, 도 25(a)에서, 주목 화소는 근방 영역의 화상 특성에 유사하다. 그러나, 도 25(b)에서, 주목 화소는 근방 영역의 화상 특성에 유사하지 않다. 즉, 주목 화소는 다른 특성을 갖는 화소로 판단된다.

이러한 판단 기준으로 주목 화소와 근방 영역의 화상 특성이 유사한지 여부를 판단한다. 결과적으로, 각각의 경우에 따른 공간 필터링을 적절히 적용할 수 있다.

도 23은 이러한 아이디어를 적용한 근방 영역의 화상 특성에 의존하는 공간 필터 처리의 흐름을 나타낸다.

단계 F101에서, 이웃하는 화소값과의 차이를 나타내는 임계값 a 및 이웃하는 화소의 크기 b×c의 파라미터를 정한다. 이로써, 공간 필터링에 필요한 파라미터를 설정한다.

단계 F102에서, i, j는 1로 설정된다. 이로써, 공간 필터링을 초기화한다.

단계 F103에서, 주목 화소 G(i, j)의 근방 영역(G(i-b, j), G(i+ b, j)) 및 (G(i, j-c), G(i, j+ c)) 각각의 화소값의 평균치 m 및 근방 영역 각각의 화소값 각각의 표준 편차 s를 구한다.

단계 F104에서, 주목 화소 G(i, j)의 화소값은 (m-aㆍs)에서 (m+ aㆍs)의 화소값(CT 값) 범위에 드는지 판단한다. 그렇다면(YES) 단계 F105로 가고, 아니라면(NO) 단계 F106로 간다.

단계 F105에서, 필터 F1가 중첩된다. 그 다음, 단계 F107로 간다.

단계 F106에서, 필터 F2가 중첩된다. 그 다음, 단계 F107로 간다.

단계 F107에서, i는 N인지를 판단한다. 그렇다면(YES), 단계 F109로 간다. 그렇지 않다면(NO), 단계 F108로 간다.

단계 F108에서, i에 1이 더해지며, 즉 i=i+1으로 설정된다. 이후에 단계 F103로 돌아간다.

단계 F109에서, i는 1로 초기화된다.

단계 F110에서, j는 N인지를 판단한다. 그렇다면(YES), 종료한다. 그렇지 않다면(NO) 단계 F111로 간다.

단계 F111에서, j에 1이 더해지며, 즉 j=j+1으로 설정된다. 이후에 단계 F103로 돌아간다.

공간 필터링으로서 시계열 3차원 공간 필터링 또는 4차원 공간 필터링을 채택함으로써, 근방 영역의 화상 특성에 의존하는 공간 필터링을 효과적으로 실행할 수 있다.

도 3의 단계 S9에서, 4차원 공간 필터링이 수행되어서 노이즈가 저감되고, 계조가 강조되어서, 결과로 나온 단층상이 표시된다. 그렇지 않으면 도 24에 도시된 바와 같이, 3차원 MPR 표시 또는 3차원 표시가 수행된다. MPR 표시란 복수의 단층상으로부터 생성된 3차원 화상을 zx 평면, zy 평면, 또는 그 외의 경사면을 변화시켜서 표시하는 표시 방법이다.

본 실시예에 따르면, 시간적으로 변화되는 3차원 화상을 시계열 3차원 화상의 4차원 화상으로서, 시간적으로 변화되는 2차원 화상을 시계열 2차원 화상의 3차원 화상으로서, 시간적으로 변화되는 N-1차원 화상을 시계열 N-1차원 화상의 N차원 화상으로서, 시간축 및 전공간축 방향의 정보를 이용하여 화질을 개선한다.

본 실시예에 따르면, 다열 X선 검출기 또는 플랫 패널 X선 검출기로 대표되는 매트릭스 형상의 2차원 에어리어 X선 검출기를 가진 X선 CT 장치에 의해 수행되 는 종래의 스캔(축 스캔) 또는 시네 스캔 또는 헬리컬 스캔에 의해 생성되는 시계열 3차원 화상 또는 시계열 2차원 화상의 품질을, 시간축 및 공간축 방향의 정보를 이용하여 개선한다. 결과적으로, 목표로 하는 화질을 보다 낮은 X선 선량으로 실현할 수 있다.

위에 설명된 바와 같이, 본 실시예에 따른 X선 CT 장치(100)는 피검체를 X선로 스캔함으로써 생성된 투영 데이터 아이템에 근거하여, 그 피검체의 단층상으로 이루어진 3차원 화상을, 시간축 방향으로 순차적으로 재구성한다. 본 실시예에서, 중앙 처리 장치(3)는 시간축 방향으로 순차적으로 생성한 3차원 화상을 공간 필터링 처리하고, 또한 시간축 방향으로 필터링한다. 예를들면, 노이즈 제거나 계조 강조를 위한 필터링을 공간축 방향과 시간축 방향으로 수행한다. 모니터(6)에서, 중앙 처리 장치(3)에 의해서 필터링된 3차원 화상을, 그 생성된 시간에 대응하여 순차적으로 표시한다. 시간축 방향으로도 필터링하기 때문에, 본 실시예는 시간축 방향으로 순차적으로 생성한 3차원 화상의 품질을 향상할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 중앙 처리 장치(3)는 복수 종류의 필터링을 수행할 수 있다. 주목 화소의 화소값에 따라서 재구성된 3차원 화상 데이터에 포함된 주목화소에 대해서 복수 종류의 필터링으로부터 선택하여 조합한다. 예를들면, 주목 화소 자신의 화소값에 기초해서 복수 종류의 필터링을 순차적으로 선택하여 조합한다. 또한, 주목 화소와, 그 주목 화소에 이웃하는 화소의 차분값에 기초해서, 복수 종류의 필터링을 순차적으로 선택하여 조합한다. 그 후, 중앙 처리 장치(3)는 시간축 방향으로 순차적으로 생성된 3차원 화상 데이터 아이템 각각에 포함된 주목 화소에 대하여 선택된 종류의 필터링을 순차적으로 실시한다. 예를들면, 주목 화소의 화소값이 소정 범위 내인 경우에는 화소값이 그대로 출력된다. 목적 화소의 값이 그 소정 범위 외인 경우에는, 노이즈 제거용 필터링을 실시한 후의 값을 화소값으로서 출력한다. 결과적으로, 본 실시예에 따라서 시간축 방향으로 순차적으로 재구성된 3차원 화상의 품질을 향상할 수 있다.

본 발명의 실시예는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 여러가지의 변형예를 채용할 수 있다는 점에 주의한다.

예를들면, 3차원 화상 재구성법은 종래 공지된 펠트캄프(FeldKamp)법에 의한 3차원 화상 재구성법이 채택될 수도 있고, 다른 3차원 화상 재구성 방법이 채택될 수도 있다.

위의 실시예에서, 검출기 열 방향으로 형성된 다른 계수를 가진 필터를 화상 데이터 아이템에 중첩함으로써, 검출기 열에 의해 생성된 화상 데이터 아이템 사이의 화질의 격차를 조정한다. 결과적으로 각 검출기열에 의해 생성된 데이터 아이템에서 슬라이스 두께 및 아티펙트 또는 노이즈가 적절한 화질을 균일하게 구현한다. 여러가지 필터링 계수가 생각되지만 모두 동일한 효과를 낼 수 있다.

본 발명이 의학용 X선 CT 장치 외에 산업용 X선 CT 장치 또는 X선 CT-PET 시스템 또는 X선 CT-SPECT 장치 등과 같은 다른 장치와 조합해서 이용할 수 있다.

화소값에 의존한 공간 필터링의 실시예에서, 노이즈 개선 및 계조 강조 필터를 이용했다. 다른 방안으로, 다른 기능을 가지는 복수 종류의 공간 필터링을 이용하여도 동일한 효과를 낼 수 있다. 또한, 노이즈 개선 필터 및 계조 강조 필터로 서, 하나의 공간 필터에 의해 형성된 계수가 예로 사용되었다. 물론, 다른 계수라도 동일한 효과를 낼 수 있다.

근방 영역의 화상 특성에 의존한 공간 필터링의 실시예에서, 주목 화소의 특성이 근방 영역의 화상 특성과 유사한지를 판단하는데 통계적인 수법의 평균치와 표준편차를 이용했다. 다른 방법이 채택되어도, 주목 화소의 특성과 근방 영역의 특성을 비교하여 어떤 판단 기준으로 판정을 실행할 수 있는 방법이라면, 동일한 효과를 낼 수 있다.

시네 스캔 또는 헬리컬 스캔을 통해서 생성되는 시계열 3차원 화상을 대상으로 실시예가 설명되었다. 일정 시간 간격으로 촬영된 종래의 스캔(축 스캔)의 단층상이여도 동일한 효과를 낼 수 있다.

도 20, 도 21, 도 22는 주목 화소에 의해 생성된 CT 값에 의존한 4차원 공간 필터가 예를 도시한다. CT 값은 화상 특성의 일예이다. 다른 화상 특성값 예컨대, CT 값의 표준편차값, CT 값의 일차 미분값, CT 값의 2차 미분값, CT 값의 시간차값을 사용해서 4차원 공간 필터를 구현할 수도 있다.

도 23은 근방 영역의 화상 특성에 의존한 4차원 공간 필터의 예를 나타낸다. 화상 특성의 예는 CT 값을 이용했다. 다른 화상 특성값 예컨대, CT 값의 표준 편차값, CT 값의 일차 미분값, CT 값의 2차 미분값, CT 값의 시간차값 등을 이용하여 근방 영역의 화상 특성에 의존한 4차원 공간 필터를 구현할 수 있다. 본 발명의 많은 다양한 실시예가 본 발명의 사상 및 범주를 벗어남없이 이루어질 수 있다. 본 발명은 상세한 설명에 개시된 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 청구항 에 의해 한정된다.

시간적으로 변화되는 3차원 화상을 시계열 3차원 화상의 4차원 화상으로서, 시간적으로 변화되는 2차원 화상을 시계열 2차원 화상의 3차원 화상으로서, 시간적으로 변화되는 N-1차원 화상을 시계열 N-1차원 화상의 N차원 화상으로서, 시간축 및 모든 공간축 방향의 정보를 이용하여 화질을 개선할 수 있다.

또한, 다열 X선 검출기 또는 플랫 패널 X선 검출기로 대표되는 매트릭스 형상의 2차원 에어리어 X선 검출기를 가진 X선 CT 장치의 종래의 스캔(축 스캔) 또는 시네 스캔 또는 헬리컬 스캔에 의해 얻어지는 시계열 3차원 화상 또는 시계열 2차원 화상에 대하여, 시간축 및 공간축 방향의 정보를 이용한다. 결과적으로 보다 낮은 X선 선량으로 화질을 개선할 수 있다.

Claims (10)

1. 시간적으로 변화되는 3차원 화상을 입력하는 화상 입력 수단과,

   시간축 방향 및 공간축 방향으로 4차원 공간 필터링을 수행하는 공간 필터 수단(3)과,

   공간 필터링된 3차원 화상을 출력하거나 표시하는 화상 출력/표시 수단(6)을 포함하는

   화상 처리 장치(1).
2. N-1개의 시간적으로 변화되는 독립된 파라미터를 기저로서 사용해서 형성된 시간적으로 변화되는 N-1차원 화상을 수신하는 화상 입력 수단과,

   시간축 방향 및 공간축 방향으로 N차원 공간 필터링을 수행하는 공간 필터 수단(3)과,

   공간 필터링된 N-1차원 화상을 출력하거나 표시하는 화상 출력/표시 수단(6)을 포함하는

   화상 처리 장치(1).
3. 시간적으로 변화되는 3차원 화상을 수신하는 화상 입력 수단과,

   시간축 방향 및 공간축 방향으로 이웃하는 화소를 선택하고, 상기 선택된 이웃하는 화소에 적응형 4차원 공간 필터링을 수행하는 공간 필터 수단(3)과,

   공간 필터링된 3차원 화상을 출력하거나 표시하는 화상 출력/표시 수단을 포함하는

   화상 처리 장치(1).
4. N-1개의 시간적으로 변화되는 독립된 파라미터를 기저로서 사용해서 형성된 시간적으로 변화되는 N-1차원 화상을 수신하는 화상 입력 수단과,

   시간축 방향 및 공간축 방향으로 이웃하는 화소를 선택하고, 상기 선택된 이웃하는 화소에 적응형 N차원 공간 필터링을 수행하는 공간 필터 수단(3)과,

   공간 필터링된 N-1차원 화상을 출력하거나 표시하는 화상 출력/표시 수단(6)을 포함하는

   화상 처리 장치(1).
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 공간 필터 수단(3)은 상기 선택된 이웃하는 화소로서 공간 필터의 중심을 따라 배치된 주목 화소의 화소값에 통계적으로 가까운 값을 가진 화소를 선택하는

   화상 처리 장치(1).
6. X선 발생 장치(21) 및 상기 X선 발생 장치(21)와 마주보는 매트릭스 구조의 2차원 X선 에어리어 검출기(24)를, 상기 X선 발생 장치(21)와 상기 2차원 X선 에어리어 검출기(24) 사이에 위치한 회전 중심 주위에서 회전 운동시키면서, 상기 X선 발생 장치(21)와 상기 2차원 X선 에어리어 검출기(24) 사이에 누워있는 피검체의 투영 데이터 아이템을 수집하는 데이터 수집 수단(20)과,

   상기 수집된 투영 데이터 아이템에 따라서 화상을 재구성하는 화상 재구성 수단(3)과,

   재구성된 단층상을 후처리하는 후처리 수단(3)과,

   후처리된 단층상을 표시하는 단층상 표시 수단(6)과,

   촬영 조건을 설정하는 촬영 조건 설정 수단(2)을 포함하되,

   상기 후처리 수단(3)은 촬영으로 생성된, 시간적으로 변화되는 3차원 화상을 x, y, z방향으로 공간적으로 필터링하며, 여기서 상기 z축은 데이터 수집 시스템이 회전하는 면인 xy 평면에 수직 방향인

   X선 CT 장치(100).
7. X선 발생 장치(21) 및 상기 X선 발생 장치(21)와 마주보는 매트릭스 구조의 2차원 X선 에어리어 검출기(24)를, 상기 X선 발생 장치(21)와 상기 2차원 X선 에어리어 검출기(24) 사이에 위치한 회전 중심 주위에서 회전 운동시키면서, 상기 X선 발생 장치(21)와 2차원 X선 에어리어 검출기(24) 사이에 누워있는 피검체의 투영 데이터 아이템을 수집하는 데이터 수집 수단(20)과,

   상기 수집된 투영 데이터 아이템에 따라서 화상을 재구성하는 화상 재구성 수단(3)과,

   재구성된 단층상을 후처리하는 후처리 수단(3)과,

   후처리된 단층상을 표시하는 단층상 표시 수단(6)과,

   촬영 조건을 설정하는 촬영 조건 설정 수단(2)과,

   촬영으로 생성된, 시간적으로 변화되는 투영 데이터 아이템을 시간축 방향, 채널 방향인 공간축 방향, 검출기열 방향, 뷰각에 의해 결정되는 방향으로 공간 필터링하는 전처리 수단을 포함하는

   X선 CT 장치(100).
8. X선 발생 장치(21) 및 상기 X선 발생 장치(21)와 마주보는 매트릭스 구조의 2차원 X선 에어리어 검출기(24)를, 상기 X선 발생 장치(21)와 상기 2차원 X선 에어리어 검출기(24) 사이에 위치한 회전 중심 주위에서 회전 운동시키면서, 상기 X선 발생 장치(21)와 2차원 X선 에어리어 검출기(24) 사이에 누워있는 피검체의 투영 데이터 아이템을 수집하는 데이터 수집 수단(20)과,

   상기 수집된 투영 데이터 아이템에 따라서 화상을 재구성하는 화상 재구성 수단(3)과,

   재구성된 단층상을 후처리하는 후처리 수단(3)과,

   후처리된 단층상을 표시하는 단층상 표시 수단(6)과,

   촬영 조건을 설정하는 촬영 조건 설정 수단(2)을 포함하되,

   상기 후처리 수단(3)은 촬영으로 생성된 시간적으로 변화되는 3차원 화상으로 이루어진 화소로부터, 시간축 방향 및 공간축 방향으로, 즉 x, y, z 방향으로 이웃하는 화소를 선택하는 수단 - 상기 z방향은 데이터 수집 시스템이 회전하는 면 혹은 단층상이 표현되는 면인 xy 평면에 수직 방향임 - 및 상기 선택된 이웃하는 화소에 적응형 공간 필터링을 수행하는 수단을 포함하는

   X선 CT 장치(100).
9. X선 발생 장치(21) 및 상기 X선 발생 장치(21)와 마주보는 매트릭스 구조의 2차원 X선 에어리어 검출기(24)를, 상기 X선 발생 장치(21)와 상기 2차원 X선 에어리어 검출기(24) 사이에 위치한 회전 중심 주위에서 회전 운동시키면서, 상기 X선 발생 장치(21)와 2차원 X선 에어리어 검출기(24) 사이에 누워있는 피검체의 투영 데이터 아이템을 수집하는 데이터 수집 수단(20)과,

   상기 수집된 투영 데이터 아이템에 따라서 화상을 재구성하는 화상 재구성 수단(3)과,

   재구성된 단층상을 후처리하는 후처리 수단(3)과,

   후처리된 단층상을 표시하는 단층상 표시 수단(6)과,

   촬영 조건을 설정하는 촬영 조건 설정 수단(2)과,

   촬영으로 생성된 시간적으로 변화되는 투영 데이터 아이템으로 이루어진 화소로부터, 시간축 방향 및 공간축 방향으로, 즉 x, y, z 방향으로 이웃하는 화소를 선택하는 수단 - 상기 z방향은 데이터 수집 시스템이 회전하는 면 혹은 단층상이 표현되는 면인 xy 평면에 수직 방향임 - 및 상기 선택된 이웃하는 화소에 적응형 공간 필터링을 수행하는 수단을 포함하는 전처리 수단을 포함하는

   X선 CT 장치(100).
10. 제 6 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 후처리 수단(3)은 상기 선택된 이웃하는 화소로서 공간 필터의 중심을 따라 배치된 주목 화소의 화소값에 통계적으로 가까운 값을 가진 화소를 선택하는

    X선 CT 장치(100).

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