KR20070077093A

KR20070077093A - 화상 표시 장치 및 ｘ선 ｃｔ 장치

Info

Publication number: KR20070077093A
Application number: KR1020070005644A
Authority: KR
Inventors: 아키히코 니시데; 아키라 하기와라
Original assignee: 지이 메디컬 시스템즈 글로발 테크놀러지 캄파니 엘엘씨
Priority date: 2006-01-19
Filing date: 2007-01-18
Publication date: 2007-07-25
Also published as: NL1033252C2; US20070172104A1; US8009890B2; JP2007190182A; DE102007003517A1; NL1033252A1; CN101032409A; CN101032409B; JP4901222B2

Abstract

본 발명은 다열 X선 검출기, 또는 플랫 패널 X선 검출기(24)로 대표되는 매트릭스 구조의 2 차원 X선 영역 검출기를 가진 X선 CT 장치(100)의 컨벤셔널 스캔 또는 시네 스캔 또는 헬리컬 스캔에 의해 단층 화상이 화상 테이블 진행 방향에 대응하는 z 방향으로 배열되는 연속적인 단층 화상과 같은 3 차원 표시 화상으로부터 추출된 2 차원 표시하여 화상 개선을 실현하기 위한 것이다. 이를 위해 본 발명의 화상 처리 장치(6)는 표시될 상기 2 차원 화상의 단면 방향에 따라서 변화하는 화상 필터 처리를, 상기 3 차원 화상에 대해 수행하는 화상 필터 처리 수단을 포함한다.

Description

화상 표시 장치 및 Ｘ선 ＣＴ 장치{IMAGE DISPLAY APPARATUS AND X-RAY CT APPARATUS}

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

도 2는 X선 발생 장치(X선관) 및 다열 X선 검출기를 xy 평면에서 본 설명도,

도 3은 X선 발생 장치(X선관) 및 다열 X선 검출기를 yz 평면에서 본 설명도,

도 4는 피검체 촬영의 흐름을 나타내는 흐름도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 X선 CT 장치의 화상 재구성의 개략 동작을 나타내는 흐름도,

도 6은 전처리의 상세를 나타내는 흐름도,

도 7은 3 차원 화상 재구성 처리의 상세를 나타내는 흐름도,

도 8은 재구성 영역상의 라인을 X선 투과 방향으로 투영하는 상태를 나타내는 개념도,

도 9는 X선 검출기 면에 투영한 라인을 나타내는 개념도,

도 10은 투영 데이터 Dr(view, x, y)를 재구성 영역 상에 투영한 상태를 나타내는 개념도,

도 11은 재구성 영역상의 각 화소의 역투영 화소 데이터 D2를 나타내는 개념도,

도 12는 역투영 화소 데이터 D2를 화소 대응으로 전체 뷰에 대해 가산하여 역투영 데이터 D3을 얻는 상태를 나타내는 설명도,

도 13은 원형의 재구성 영역상의 라인을 X선 투과 방향으로 투영하는 태이터를 나타내는 개념도,

도 14는 X선 CT 장치의 촬영 조건 입력 화면을 나타내는 설명도,

도 15는 z 방향의 적응형 화상 필터에 의한 xz 평면의 MPR 화상에 있어서의 z 방향의 번짐을 나타내는 설명도,

도 16은 주목 화소와 그 근방 화소를 나타내는 설명도,

도 17은 xz 평면을 MPR 표시한 경우의 시선 방향을 나타내는 설명도,

도 18의 (a)는 xy 평면, xz 평면의 MPR 화상에 있어서의 적응형 화상 필터를 적용하는 방향을 나타내는 설명도이고, 도 18의 (b)는 사선 단면의 MPR 화상에 있어서의 적응형 화상 필터를 적용하는 방향을 나타내는 설명도,

도 19는 원래의 단층 화상을 나타내는 모식도,

도 20은 에지 보존을 행하지 않고 노이즈를 저감한 단층 화상을 나타내는 모식도,

도 21은 에지 보존을 행하여 노이즈를 저감한 단층 화상을 나타내는 모식도,

도 22는 단층 화상 내의 주목 화소와 주목 화소 근방 영역을 나타내는 설명도,

도 23은 특정한 구조물이 없는 경우의 주목 화소 근방 영역의 균일한 CT 값 분포를 나타내는 설명도,

도 24는 구조물 A, B가 존재하는 경우의 불균일한 주목 화소 근방 영역의 CT 값 분포의 예 1을 나타내는 설명도,

도 25는 구조물 C가 존재하는 경우의 불균일한 주목 화소 근방 영역의 CT 값 분포의 예 2를 나타내는 설명도,

도 26은 주목 화소의 근방 영역을 나타내는 설명도,

도 27은 공간 분해능을 유지 또는 강조한 적응형 노이즈 저감 필터의 동작을 나타내는 흐름도,

도 28은 MPR 표시 화상 평면의 시선 방향과 1 차원 방향으로 넓어지는 주목 화소 근방 영역을 나타내는 설명도,

도 29는 MPR 표시 화상 평면의 시선 방향과 2 차원 방향으로 넓어지는 주목 화소 근방 영역을 나타내는 설명도,

도 30의 (a)는 1 차원 화상 필터의 주목 화소 근방 영역을 나타내는 설명도이고, 도 30의 (b)는 2 차원 화상 필터의 주목 화소 근방 영역을 나타내는 설명도이며, 도 30의 (c)는 3 차원 화상 필터의 주목 화소 근방 영역을 나타내는 설명도,

도 31의 (a)는 비대칭인 1 차원 화상 필터의 주목 화소 근방 영역을 나타내는 설명도이고, 도 31의 (b)는 비대칭인 2 차원 화상 필터의 주목 화소 근방 영역을 나타내는 설명도이며, 도 32의 (c)는 비대칭인 3 차원 화상 필터의 주목 화소 근방 영역을 나타내는 설명도,

도 32는 MPR 표시 화상 평면의 시선 방향과 3 차원 방향으로 넓어지는 주목 화소 근방 영역을 나타내는 설명도,

도 33은 3 차원 표시 화상의 시선 방향 변경을 나타내는 설명도,

도 34는 MPR 표시의 단면 변환 시야 방향 변경을 나타내는 설명도,

도 35는 3 차원 단면 표시 화면 예를 나타내는 설명도.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

l : 조작 콘솔 2 : 입력 장치

3 : 중앙 처리 장치 5 : 데이터 수집 버퍼

6 : 모니터 7 : 기억 장치

10 : 촬영 테이블 12 : 크래들

20 : 주사 갠트리 21 : X선관

22 : X선 콘트롤러 23 : 콜리메이터

24 : 다열 X선 검출기 26 : 회전부 콘트롤러

27 : 주사 갠트리 경사 콘트롤러 28 : X선 필터

29 : 제어 콘트롤러 30 : 슬립 링

100 : X선 CT 장치

본 발명은, 의료용 X선 CT(Computed Tomography) 장치, 또는 산업용 X선 CT 장치에 있어서의 컨벤셔널 스캔(conventional scan; 액셜 스캔(axial scan)이라고도 칭함), 시네 스캔(cine scan), 헬리컬 스캔(helical스캔), 가변 피치 헬리컬 스캔(variable pitch scan), 또는 헬리컬 셔틀 스캔(helical shuttle scan )의 연속 단층 화상으로 이루어지는 3 차원 화상 표시 화상의 화질 개선을 실현하는 화상 표시 장치 및 X선 CT 장치에 관한 것이다.

종래에는, 다열 X선 검출기에 의한 X선 CT 장치 또는 플랫 패널(flat panel)로 대표되는 매트릭스(matrix) 구조의 2 차원 X선 영역(area) 검출기에 의한 X선 CT 장치의 테이블(table) 진행 방향인 z 방향으로 연속한 단층 화상에 있어서, 3 차원 화상 표시 방법의 하나인 MPR(Multi Plane Reformat) 표시를 행하여, 도 15와 같이 xz 평면 또는 xy 평면의 MPR 표시를 행하고 있었다. 이 경우에 xy 평면의 단층 화상에 z 방향의 적응형 화상 필터(adaptive filter : 액티브 필터)를 적용하면, xy 평면에 있어서 S/N 비 개선, 아티팩트(artifact) 저감 등의 효과가 있음에도 불구하고, xz 평면 또는 yz 평면의 MPR 표시 화상에 있어서, z 방향으로 공간 분해능이 열화하여, 화질이 열화해 버린다고 하는 문제가 있었다.

그러나, 다열 X선 검출기 X선 CT 장치 또는 플랫 패널로 대표되는 2 차원 X선 영역 검출기에 의한 X선 CT 장치에 있어서, X선 콘 빔(cone beam)의 콘 각이 커져, 각각의 검출기 채널(channel)이 미세하게 됨에 따라서, 1장의 단층 화상은 희미해지고, X선 선량이 일정한 조건에서는, 단층 화상의 S/N 비는 나빠지는 경향이 있다. 그러나, X선 선량은 피검체의 X선 선단의 관점으로부터 증가시킬 수 없다. 이 때문에, 얇은 단층 화상의 각 화소의 S/N 비를 개선하여, 공간 분해능은 떨어지지 않는 적응형 화상 필터어댑티브 필터)가 요구된다. 한편, 3 차원 화소 표시의 하나인 MPR 표시에 있어서는, 화소를 xy 평면, yz 평면, xz 평면의 여러 가지 방향으로부터 관찰하는 것이 있다. 이 때문에, 상기 적응형 화상 필터를, 임의의 고정의 방향에서 적용하고 있으면, xy 평면, yz 평면, xz 평면 중 어느 하나에 있어서 공간 분해능의 열화가 보이게 된다.

이 때문에, 표시 방향, 시선 방향이 동적으로 변하는 것에 따라, 동적으로 필터를 적용하는 방향을 변화시키는 적응형 화상 필터가 요구된다. 이 때, 적응형 화상 필터는 동적으로 표시 시에 실시간으로 적용하도록 하면 좋다.

따라서, 본 발명의 목적은, 다열 X선 검출기, 또는 플랫 패널 X선 검출기로 대표되는 매트릭스 구조의 2 차원 X선 영역 검출기를 가진 X선 CT 장치의 컨벤셔널 스캔(액셜 스캔), 시네 스캔, 헬리컬 스캔, 가변 피치 헬리컬 스캔 또는 헬리컬 셔틀 스캔의 연속 단층 화상인 3 차원 화상을 3 차원 표시할 때에, 어느 쪽의 시선 방향으로부터 보더라도 S/N 비가 개선되어, 아티팩트가 저감되며, 공간 분해능이 열화하지 않는 3 차원 표시 화상을 표시할 수 있는 화상 표시 장치 및 X선 CT 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명은, 다열 X선 검출기, 또는 플랫 패널 X선 검출기로 대표되는 매트릭스 구조의 2 차원 X선 영역 검출기를 가진 X선 CT 장치의 컨벤셔널 스캔(액셜 스캔), 시네 스캔, 헬리컬 스캔, 가변 피치 헬리컬 스캔 또는 헬리컬 셔틀 스캔의 연 속 단층 화상인 3 차원 화상을 3 차원 표시할 때에, 3 차원 화상을 2 차원의 모니터에 표시하는 2 차원 화상을 작성할 때에, 그 표시 방향, 시선 방향 또는 그 2 차원 화상 평면에 평행이 아닌 방향으로 화상 필터 또는 적응형 화상 필터를 적용하면, 화상의 공간 분해능의 열화를 인식하지 않고 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 실행할 수 있다.

이와 같이, MPR 화상과 같은 3 차원 화상을 표현하는 2 차원 화상의 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행하는 경우에는, S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있는 적응형 화상 필터를, 3 차원 화상을 2 차원의 모니터에 표시하는 2 차원 화상에 수직인 방향, 또는 평행이 아닌 방향으로 적용하면, 이 방향이 시선 방향이 되기 때문에 적응형 화상 필터에 의해 공간 분해능이 열화하더라도 2 차원 화상 상에서는 인식할 수 없다. 이와 같이, 항상 시선 방향을 고려하여 동적으로 적응형 화상 필터를 적용하여 공간 분해능을 열화시키지 않고 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치 및 X선 CT 장치를 제공함으로써 상기 과제를 해결한다.

제 1 관점에서는, 본 발명은, 3 차원 화상으로부터 추출된 2 차원 화상을 표시하는 화상 표시 장치로서, 표시될 상기 2 차원 화상의 단면 방향에 따라서 변화하는 화상 필터 처리를, 상기 3 차원 화상에 대해 수행하는 화상 필터 처리 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치를 제공한다.

상기 제 1 관점에서의 화상 표시 장치에서는, 3 차원 화상의 단면 표시에 있어서, 3 차원 화상의 표시 단면 방향에 따라서, 그 단면상에서 공간 분해능이 열화한 것을 인식하지 않는 방향으로 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있는 적응형 화상 필터 또는 화상 필터를 적용하는 것에 의해, 공간 분해능을 열화시키지 않고 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있다.

제 2 관점에서는, 본 발명은, X선 발생 장치 및 X선 발생 장치에 대향하여 X선을 검출하는 2 차원 X선 영역 검출기를, X선 검출 장치 및 X선 영역 검출기의 대향하는 중간 위치에 대응하는 회전 중심의 주위에 회전 운동을 시키면서, 중간 위치에 존재하는 피검체를 투과한 X선 투영 데이터를 수집하는 X선 데이터 수집 수단)과, X선 데이터 수집 수단으로부터 수집된 투영 데이터를 화상 재구성하는 화상 재구성 수단과, 화상 재구성된 단층 화상을 표시하는 화상 표시 수단과, 수집 및 표시를 행할 때에 이용된 촬영 조건을 설정하는 촬영 조건 설정 수단을 포함하며, 화상 표시 수단은, 피검체를 탑재하는 크래들의 진행 방향에 대응하는 z 방향으로 연속적인 단층 화상으로 이루어지는 3 차원 화상으로부터 2 차원 화상을 추출하는 화상 필터 처리 수단을 포함하며, 화상 필터 처리는, 상기 표시될 2 차원 화상의 단면 방향에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 2 관점에서의 X선 CT 장치에서는, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP(Maximum Intensity Projection) 표시된 화상, 재투영 표시된 화상은 모두 2 차원 화상으로 변환되어 2 차원의 모니터상에 표시된다. 즉, 2 차원 화상에 대한 시선 방향이 존재한다. 시각적으로는 시선 방 향으로 공간 분해능의 열화는 인식하지 못한다. 이 때문에, 공간 분해능이 열화한 것을 인식할 수 없는 방향으로 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있는 적응형 화상 필터 또는 화상 필터를 적용하는 것에 의해, 공간 분해능을 열화시키지 않고 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있다.

제 3 관점에서는, 본 발명은, 제 2 관점의 X선 CT 장치에 있어서, 상기 화상 표시 수단이, 화상 필터 처리의를 위한 화상 필터 계수를 변환시키는 것을 특징으로 하는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 3 관점에서의 X선 CT 장치에서는, 화상 표시 수단에 의해, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상에 대하여, 시선 방향으로 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 실행할 수 있도록 화상 필터 계수를 조정함으로써, 시선 방향으로부터 공간 분해능의 열화를 관측할 수 없도록 할 수 있다.

제 4 관점에서는, 본 발명은, 제 2 또는 제 3 관점의 X선 CT 장치에 있어서, 상기 화상 필터 처리 수단이, 상기 표시될 상기 2 차원 화상의 단면 방향과 직교하는 방향으로 상기 화상 필터 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 4 관점에서의 X선 CT 장치에서는, 화상 표시 수단에 의해, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상은 2 차원 화상으로 변환되어 모니터 상에 표시되지만, 이들 화상에 대해 통상 시선 방향 모니터 표시 평면의 수직 방향, 즉, 이들 모니터에 표시 되는 2 차원 화상 평면의 수직 방향이다. 이 때문에, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상의 평면에 대하여 수직인 방향으로 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있는 적응형 화상 필터 또는 화상 필터를 적용하는 것에 의해, 시선 방향으로부터 보아 공간 분해능을 열화시키지 않고 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있다.

제 5 관점에서는, 본 발명은, 제 2 관점 내지 제 4 관점 중 어느 하나에 기재된 X선 CT 장치에 있어서, 상기 화상 필터 처리 수단은, 상기 화상 필터 처리를 실시하는 주목 화소 및 상기 주목 화소의 근방 화소의 화상 특징량에 적응한 적응형 화상 필터를 이용하여 화상 필터 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 5 관점에서의 X선 CT 장치에서는, 화상 필터 처리 수단에 의해, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상에 대하여, 시선 방향으로 화상 필터를 적용하여 시선 방향으로는 공간 분해능을 열화시키지 않도록 가장하여, 시선 방향의 S/N 비 개선, 아티팩트 저감 화상 필터를 적용할 때에, 그 화상 필터의 주목 화소 및 그 근방의 화소의 화상 특징량에 의존하여, 화상 필터를 적용하는 화소를 선택함으로써, 근방 화소에 적응시킨 적응형 화상 필터를 이용하는 쪽이, 보다 공간 분해능의 열화를 억제하여 S/N 비 개선, 아티팩트 저감의 효과를 낼 수 있다.

제 6 관점에서는, 본 발명은, 제 5 관점에 기재된 X선 CT 장치에 있어서, 상기 화상 특징량은, 상기 주목 화소 및 상기 근방 화소에 대한 CT 값을 포함하는 것 을 특징으로 하는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 6 관점에서의 X선 CT 장치에서는, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상에 대하여, 시선 방향으로 적응형 화상 필터를 적용하는 경우에, 화상 필터를 적용하는 화소를 화상 특징량에 의해 선택하여 근방 화소에 적응시킨 적응형 화상 필터를 적용한다. 이 화상 특징량으로서, 주목 화소 및 그 근방의 각 화소의 CT 값을 이용해도 충분히 효과를 낼 수 있다.

제 7 관점에서는, 본 발명은, 제 5 또는 제 6 관점의 X선 CT 장치에 있어서, 상기 화상 특징량은, 상기 주목 화소 및 상기 근방 화소의 CT 값의 표준 편차를 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 7 관점에서의 X선 CT 장치에서는, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상에 대하여, 시선 방향으로 적응형 화상 필터를 적용하는 경우에, 화상 필터를 적용하는 화소를 화상 특징량에 의해 선택하여 근방 화소에 적응시킨 적응형 화상 필터를 적용한다. 이 화상 특징량으로서, 주목 화소 및 그 근방의 각 화소값의 표준 편차를 이용해도 충분히 효과를 낼 수 있다.

제 8 관점에서는, 본 발명은, 제 2 관점 내지 제 7 관점 중 어느 하나에 기재된 X선 CT 장치에 있어서, 상기 2 차원 화상은, MPR 화상 혹은 MIP 화상인 것을 특징으로 하는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 8 관점에서의 X선 CT 장치에서는, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상 중, 다른 3 차원 표시 화상인 볼륨 랜더링 3 차원 표시 화상이나, MIP 표시 화상이 3 차원 화상의 깊이를 가진 화소의 정보도 포함시켜, 2 차원 화상으로 압축하여 표시하고 있는 데 대하여, 특히 MPR 표시되는 화상은 연속 단층 화상인 3 차원 단층 화상이 있는 평면을 잘단하여 얻어진 깊이가 없는 화상이다. 이 때문에, 시선 방향, 혹은 표시 평면에 수직인 방향을 명확하게 정할 수 있어, 화상 필터 또는 적응형 화상 필터의 효과를 갖게 하는 방향이 한정하기 쉽다. 이 때문에, 효과적으로 공간 분해능을 열화시키지 않고 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있다.

제 9 관점에서는, 본 발명은, 제 2 관점 내지 제 8 관점 중 어느 하나에 기재된 X선 CT 장치에 있어서, 상기 화상 필터 처리 수단은, 3 차원 화상 필터를 이용하여 화상 필터 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 9 관점에서의 X선 CT 장치에서는, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상을 모니터에 표시하는 경우, 모니터에 수직인 방향, 혹은 시선 방향은 3 차원 공간 내의 어느 쪽의 방향도 취할 수 있다. 이 때문에, 화상 필터 또는 적응형 화상 필터도 효과가 있는 방향을 3 차원적으로 자유롭게 전환되는 것이 바람직하다. 이 때문에, 화상 필터 또는 적응형 화상 필터는 3 차원 화상 필터이면 항상 임의의 방향으로도 대응할 수 있어, 효과적으로 공간 분해능을 열화시키지 않고 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있다.

제 10 관점에서는, 본 발명은, 제 2 관점 내지 제 9 관점 중 어느 하나에 기 재된 X선 CT 장치에 있어서, 상기 화상 필터 처리 수단은, 2 차원 화상 필터 혹은 1 차원 필터를 이용하여 화상 필터 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 10 관점에서의 X선 CT 장치에서는, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상을 모니터에 표시하는 경우, 모니터에 수직인 방향, 혹은 시선 방향이 어느 정도 한정되고 있는 경우가 있다. 이 때문에, 화상 필터 또는 적응형 화상 필터도 2 차원 화상 필터 또는 1 차원 필터이면 모니터에 2 차원 화상으로서 표시된 3 차원 표시 화상, MPR 표시 화상, MIP 처리 화상에 수직인 방향, 혹은 시선 방향으로 공간 분해능을 열화시키지 않고 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있다.

제 11 관점에서는, 본 발명은, 제 2 관점 내지 제 10 관점 중 어느 하나에 기재된 X선 CT 장치에 있어서, 상기 화상 필터 처리 수단은, 상기 화상이 표시되면서 상기 표시될 화상의 단면 방향의 변화에 의해 상기 화상 필터 처리를 동적으로 변화시키는 것을 특징으로 하는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 11 관점에서의 X선 CT 장치에서는, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상을 모니터에 표시하는 경우에 시선을 여러 가지 방향으로 움직여 보는 경우에 있어서는, 시선 방향을 추적하여 항상 시선 방향으로 맞춰 동적으로(다이내믹하게) 화상 필터 처리를 행하여, 그 처리에 의한 시선 방향의 공간 분해능의 열화를 인식하지 않도록 할 수 있다. 이러한 방법에 의해, 공간 분해능을 열화시키지 않고 S/N 비 개 선, 아티팩트 저감을 행할 수 있다.

제 12 관점에서는, 본 발명은, 제 2 관점 내지 제 11 관점 중 어느 하나에 기재된 X선 CT 장치에 있어서, 상기 화상 필터 처리 수단은, 상기 화상이 표시되면서 상기 3 차원 화상에 대해 화상 필터 처리의 처리 방향을 최적화하는 최적화 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 X선 CT 장치를 제공한다.

상기 제 12 관점에서의 X선 CT 장치에서는, 화상 재구성된 단층 화상 또는 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상을 모니터에 표시하는 경우, 여러 가지 방향으로 회전된 피검체의 3 차원 화상이더라도, 시선 방향으로 항상 합한 최적의 방향을 찾아, 그 방향으로 효과가 있는 방향을 합한 2 차원 화상 필터를 적용할 수 있다. 이렇게 하여, 공간 분해능을 열화시키지 않고 S/N 비 개선, 아티팩트 저감을 행할 수 있다.

본 발명의 화상 표시 장치 또는 X선 CT 장치에 의하면, 다열 X선 검출기, 또는 플랫 패널 X선 검출기로 대표되는 매트릭스 구조의 2 차원 X선 영역 검출기를 가진 X선 CT 장치의 컨벤셔널 스캔(액셜 스캔) 또는 시네 스캔 또는 헬리컬 스캔 또는 가변 피치 헬리컬 스캔 또는 헬리컬 셔틀 스캔의 연속 단층 화상인 3 차원 화상을 3 차원 표시할 때에, 어느 쪽의 시선 방향으로부터 보더라도 S/N 비가 개선되어, 아티팩트가 저감되며, 공간 분해능을 열화시키지 않는 3 차원 표시 화상을 표시할 수 있는 X선 CT 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.

(발명의 실시예)

이하, 도면에 나타내는 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 또, 이에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

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

조작 콘솔(1)은, 화상 표시 장치를 행하여, 조작자의 입력을 접수하는 촬영 조건 설정 수단인 입력 장치(2)와 전처리, 화상 재구성 처리, 후처리 등을 실행하는 화상 재구성 수단 및 화상 필터 처리 수단을 포함하는 중앙 처리 장치(3)와, 주사 갠트리(20)에서 수집한 X선 검출기 데이터를 수집하는 데이터 수집 버퍼(5)와, X선 검출기 데이터를 전처리하여 구해진 투영 데이터로부터 화상 재구성한 단층 화상을 표시하는 모니터(6)와 프로그램이나 X선 검출기 데이터나 투영 데이터나 X선 단층 화상을 기억하는 기억 장치(7)를 구비하고 있다.

촬영 조건의 입력은, 이 촬영 조건 설정 수단인 입력 장치(2)로부터 입력되어, 기억 장치(7)에 기억된다. 도 14에 촬영 조건 입력 화면의 예를 나타낸다.

촬영 테이블(10)은, 피검체를 탑재하여 주사 갠트리(20)의 개구부에 출납하는 크래들(cradle)(12)을 구비하고 있다. 크래들(12)은, 촬영 테이블(10)에 내장되는 모터에 의해 승강 및 테이블의 직선 이동이 행하여진다.

주사 갠트리(20)는, X선 발생 장치인 X선관(21)과, X선 콘트롤러(controller)(22)와, 콜리메이터(collimator)(23)와, 빔 형성 X선 필터(28)와, 다열 X선 검출기(24)와, DAS(Data Acquisition System)(25)와, 피검체의 체축의 주위에 회전하고 있는 X선관(21) 등을 제어하는 회전부 콘트롤러(26)와, 제어 신호 등을 조작 콘솔(1)이나 촬영 테이블(10)과 교환하는 제어 콘트롤러(29)를 구비하고 있다. 여기서, X선 콘트롤러(22), DAS(25), 회전부 콘트롤러(26) 및 제어 콘트롤러(29)는, X선 데이터 수집 수단을 행한다.

빔 형성 X선 필터(28)는, 촬영 중심인 회전 중심으로 향하는 X선의 방향으로는 필터의 두께가 가장 얇고, 주변부로 감에 따라서 필터의 두께가 두꺼우며, X선을 보다 흡수할 수 있도록 되어 있는 X선 필터이다. 이 때문에, 원형 또는 타원형에 가까운 단면 형상의 피검체의 체표면의 피폭을 적게 할 수 있도록 되어 있다. 또한, 주사 갠트리 경사 콘트롤러(27)에 의해, 주사 갠트리(20)는, z 방향의 전방 및 후방에 대략 ±30도만큼 경사질 수 있다.

X선 발생 장치인 X선관(21)과 다열 X선 검출기(24)는, 회전 중심, IC의 주위를 회전한다. 연직 방향을 y 방향으로 하고, 수평 방향을 X 방향으로 하여, 이들에 수직인 테이블 및 크래들 진행 방향을 z 방향으로 할 때, X선관(21) 및 다열 X선 검출기(24)의 회전 평면은, xy 평면이다. 또한, 크래들(12)의 이동 방향은, z 방향이다.

도 2 및 도 3은, X선관(21)과 다열 X선 검출기(24)의 기하학적 배치를 xy 평면 또는 yz 평면으로부터 본 설명도이다. X선관(21)은, 콘 빔 CB라고 불리는 X선 빔을 발생한다. 콘 빔 CB의 중심축 방향이 y 방향으로 평행할 때를, 뷰(view) 각도 0도로 한다.

다열 X선 검출기(24)는, z 방향으로, 예컨대 256열의 X선 검출기 열을 갖는다. 또한, 각 X선 검출기 열은, 채널 방향으로, 예컨대(1024) 채널의 X선 검출기 채널을 갖는다.

도 2에서는, X선관(21)의 X선 초점을 나간 X선 빔이 빔 형성 X선 필터(28)에 의해, 재구성 영역 P의 중심에서는 보다 많은 X선가, 재구성 영역 P의 주변부에서는 보다 적은 X선이 조사되도록 X선 선량을 공간적으로 제어한 후에, 재구성 영역 P의 내부에 존재하는 피검체에 X선이 흡수되고, 투과한 X선이 다열 X선 검출기(24)에 의해 X선 검출기 데이터로서 수집된다.

도 3에서는, X선관(21)의 X선 초점을 나간 X선 빔은, 콜리메이터(23)에 의해 단층 화상의 슬라이스 두께 방향으로 제어되어, 즉, 회전 중심축 IC에서 X선 빔폭이 D로 되도록 제어되어, 회전 중심축 IC 부근에 존재하는 피검체에 X선이 흡수되고, 투과한 X선은 다열 X선 검출기(24)에 의해 X선 검출기 데이터로서 수집된다.

X선이 조사되어, 수집된 투영 데이터는, 다열 X선 검출기(24)로부터 DAS(25)에서 A/D 변환되어, 슬립 링(slip ring)(30)을 경유하여 데이터 수집 버퍼(5)에 입력된다. 데이터 수집 버퍼(5)에 입력된 데이터는, 기억 장치(7)의 프로그램에 의해 화상 재구성 수단을 이루는 중앙 처리 장치(3)에서 처리되어, 단층 화상으로 화상 재구성되어 모니터(6)에 표시된다. 또, 중앙 처리 장치(3)는, 화상 필터 처리 수단도 포함하며, 후술하는 화상 필터 처리도 실행한다.

도 4는, 본 실시예에 따른 X선 CT 장치의 동작의 개요를 나타내는 흐름도이다.

단계 P1에서는, 피검체를 크래들(12)에 탑재하여, 위치 정렬을 행한다. 크래들(12)의 위에 탑재된 피검체는 각 부위의 기준점에 주사 갠트리(20)의 슬라이스 광(slice light) 중심 위치를 맞춘다.

단계 P2에서는, 스카우트(scout) 화상 수집을 행한다. 스카우트 화상은 통상 0도, 90도로 촬영하지만 부위에 따라서는, 예컨대, 머리 부위와 같이, 90도 스카우트 화상뿐인 경우도 있다. 스카우트 화상 촬영의 상세에 대해서는 후술한다.

단계 P3에서는, 촬영 조건 설정을 행한다. 통상 촬영 조건은, 스카우트 화상 위에 촬영하는 단층 화상의 위치, 크기를 표시하면서 촬영을 행한다. 이 경우에, 헬리컬 스캔, 피치 헬리컬 스캔, 헬리컬 셔틀 스캔, 컨벤셔널 스캔(액셜 스캔) 또는 시네 스캔 1 회분의 전체로서의 X선 선량 정보의 표시를 행한다. 또한, 시네 스캔에 있어서는, 회전수 또는 시간을 입력하면 그 관심 영역에서의 입력된 회전수만큼, 또는 입력된 시간만큼의 X선 선량 정보가 표시된다.

단계 P4에서는, 단층 화상 촬영을 행한다. 단층 화상 촬영의 상세에 대해서는 후술한다.

도 5는, 본 발명의 X선 CT 장치(100)의 단층 화상 촬영 및 스카운트 화상 촬영 조작의 개략을 도시하는 흐름도이다.

단계 S1에서는, 헬리컬 스캔에서는, X선관(21)과 다열 X선 검출기(24)를 피검체의 주위에 회전시키고, 또한 촬영 테이블(10) 상의 크래들(12)을 테이블 직선 이동시키면서 X선 검출기 데이터의 데이터 수집 동작을 행하여, 뷰 각도 view와, 검출기 열 번호 j와, 채널 번호 i로 나타내어지는 X선 검출기 데이터 D0(view, j, i)에 테이블 직선 이동 z 방향 위치 Ztable(view)를 부가시키고, X선 검출기 데이터를 수집하는 헬리컬 스캔에 있어서는, 일정 속도의 범위의 데이터 수집을 행한다.

또한, 가변 피치 헬리컬 스캔 또는 헬리컬 셔틀 스캔에 있어서는, 일정 속도의 범위의 데이터 수집에 부가하여, 가속 시, 감속 시에 있더라도 데이터 수집을 행하는 것으로 한다.

또한, 컨벤셔널 스캔(액셜 스캔) 또는 시네 스캔에 있어서는 촬영 테이블(10)상의 크래들(12)을 임의의 z 방향 위치로 고정시킨 채로, 데이터 수집계를 1 회전 또는 복수 회전시켜 X선 검출기 데이터의 데이터 수집을 행한다. 필요에 따라서, 다음 z 방향 위치로 이동한 후에, 재차 데이터 수집계를 1 회전 또는 복수 회전시켜 X선 검출기 데이터의 데이터 수집을 행한다. 또한, 스카우트 화상 촬영에서는, X선관(21)과 다열 X선 검출기(24)를 고정시켜, 촬영 테이블(10)상의 크래들(12)을 직선 이동시키면서 X선 검출기 데이터의 데이터 수집 동작을 행하는 것으로 한다.

단계 S2에서는, X선 검출기 데이터 D0(view, j, i)에 대하여 전처리를 행하여, 투영 데이터로 변환한다. 전처리는, 도 6과 같이 단계 S21 오프셋 보정, 단계 S22 대수 변환, 단계 S23 X선 선량 보정, 단계 S24 감도 보정으로 이루어진다.

스카우트 화상 촬영의 경우에는, 전처리된 X선 검출기 데이터를 채널 방향의 화소 사이즈 및 크래들 직선 이동 방향인 z 방향의 화소 사이즈(size)를 모니터(6)의 표시 화소 사이즈에 맞추어 표시함으로써 스카우트 화상으로서 완성된다.

단계 S3에서는, 전처리된 투영 데이터 D1(view, j, i)에 대하여, 빔 하드닝(beam hardening) 보정을 실행한다. 단계 S3 빔 하드닝 보정에서는, 전처리 S2의 감도 보정 S24가 실행된 투영 데이터를 Dl(view, j, i)로 하고, 단계 S3 빔 하드닝 보정의 후의 데이터를 D11(view, j, i)라고 하면, 단계 S3 빔 하드닝 보정은 이하의 수학식(1)과 같이, 예컨대 다항식 형식으로 나타내어진다.

이 때, 검출기의 각 j 열마다 독립된 빔 하드닝 보정을 행할 수 있기 때문에, 촬영 조건에서 각 데이터 수집계의 관 전압이 상이하면, 각 열마다의 검출기의 X선 에너지 특성의 차이를 보정할 수 있다.

단계 S4에서는, 빔 하드닝 보정된 투영 데이터 D11(view, j, i)에 대하여, z 방향(열 방향)의 필터를 적용하는 z 필터 콘볼루션 처리를 행한다. 즉, 각 뷰 각도, 각 데이터 수집계에서의 전처리 후, 빔 하드닝 보정된 다열 X선 검출기 Dl1(view, j, i)(여기서, i=1∼CH, j=1∼ROW)의 투영 데이터에 대하여, 열 방향으로, 예컨대 하기의 수학식(2), 수학식(3)에 나타내는 것과 같은 열 방향 필터 사이즈가 5 열인 필터를 적용한다.

단,

로 한다. 보정된 검출기 데이터 D12(view, j, i)는 이하의 숙학식(4)와 같이 된다.

로 된다. 또, 채널의 최대값은 CH, 열의 최대값은 ROW라고 하면, 이하의 수학식(5), 수학식(6)과 같이 된다.

또한, 열 방향 필터 계수를 각 채널마다 변화시키면 화상 재구성 중심으로부터의 거리에 따라서 슬라이스 두께를 제어할 수 있다. 일반적으로 단층 화상에서는 재구성 중심에 비해 주변부 쪽이 슬라이스 두께가 두껍게 되기 때문에, 열 방향 필터 계수를 중심부와 주변부에서 변화시키고, 열 방향 필터 계수를 중심부 채널 부근에서는 열 방향 필터 계수의 폭을 널리 변화시키면, 주변부 채널 부근에서는 열 방향 필터 계수의 폭을 좁게 변화시키면서, 슬라이스 두께는 주변부에서도 화상 재구성 중심부에서도 균일하게 가까이 하는 것도 가능하다.

이와 같이, 다열 X선 검출기(24)의 중심부 채널과 주변부 채널의 열 방향 필터 계수를 제어해 주는 것에 의해, 슬라이스 두께도 중심, 부와 주변부에서 제어할 수 있다. 열 방향 필터로 슬라이스 두께를 약간 두껍게 하면, 아티팩트, 노이즈 모두 대폭 개선된다. 이에 따라 아티팩트 개선 정도, 노이즈 개선 정도도 제어할 수 있다. 즉, 3 차원 화상 재구성된 단층 화상, 즉, xy 평면 내의 화질을 제어할 수 있다. 또한 그 밖의 실시예로서 열 방향(z 방향) 필터 계수를 역콘볼루션(deconvolution : 디콘볼루션) 필터로 하는 것에 의해, 얇은 슬라이스 두께의 단층 화상을 실현하는 것도 가능하다.

단계 S5에서는, 재구성 함수 콘볼루션 처리를 행한다. 즉, 퓨리에(Fourier) 변환하고, 재구성 함수를 적용하어, 역퓨리에 변환한다. 재구성 함수 콘볼루션 처리 S5에서는, z 필터 콘볼루션 처리 후의 데이터를 D12로 하여, 재구성 함수 콘볼루션 처리 후의 데이터를 D13, 콘볼루션하는 재구성 함수를 Kernel(j)이라고 하면, 재구성 함수 콘볼루션 처리는, 이하의 수학식(7)과 같이 나타내어진다.

즉, 재구성 함수 kernel(j)는, 검출기의 각 j 열마다 독립된 재구성 함수 콘볼루션 처리를 행할 수 있기 때문에, 각 열마다의 노이즈 특성, 공간 분해능 특성의 차이를 보정할 수 있다.

단계 S6에서는, 재구성 함수 콘볼루션 처리한 투영 데이터 D13(view, ji)에 대하여, 3 차원 역투영 처리를 행하여, 역투영 데이터 D3(x, y, z)을 구한다. 화 질 재구성되는 화상은 z축에 수직인 면, xy 평면에 3 차원 화상 재구성된다. 이하의 재구성 영역 P는, xy 평면에 평행한 것으로 한다. 이 3 차원 역투영 처리에 대해서는, 도 5를 참조하여 후술한다.

단계 S7에서는, 역투영 데이터 D3(x, y, z)에 대하여 화상 필터 콘볼루션, CT 값 변환 등의 후처리를 행하여, 단층 화상 D31(x, y)을 얻는다. 후처리의 화상 필터 콘볼루션 처리에서는, 3 차원 역투영 후의 단층 화상을 D31(x, y, z)로 하고, 화상 필터 콘볼루션 후의 데이터를 D32(x, y, z), 단층 화상 평면인 xy 평면에 있어서 콘볼루션되는 2 차원의 화상 필터를 Filter(z)이라고 하면, 이하의 수학식(8)과 같이 된다.

즉, 검출기의 각 j 열마다 독립된 화상 필터 콘볼루션 처리를 행할 수 있기 때문에, 각 열마다의 노이즈 특성, 공간 분해능 특성의 차이를 보정할 수 있다. , 또는 이 2 차원의 화상 필터 콘볼루션 처리의 후에, 하기에 나타내는 화상 공간 z 방향 필터 콘볼루션 처리를 행하더라도 좋다. 또한, 이 화상 공간 z 방향 필터 콘볼루션 처리는 2 차원 화상 필터 콘볼루션 처리 전에 행하여도 좋다. 또한, 3 차원의 화상 필터 콘볼루션 처리를 행하여, 이 2 차원의 화상 필터 콘볼루션 처리와, 화상 공간 z 방향 필터 콘볼루션 처리의 양쪽을 겸하는 것과 같은 효과를 내더라도 좋다.

화상 공간 z 방향 필터 콘볼루션 처리에서는, 화상 공간 z 방향 필터 콘볼루 션 처리된 단층 화상을 D33(x, y, z), 2 차원의 화상 필터 콘볼루션 처리된 단층 화상을 D32(x, y, z)라고 하면,

로 된다. 단, v(i)는 z 방향의 폭이 21+l의 화상 공간 z 방향 필터 계수로 이하와 같은 계수열로 된다.

헬리칼 스캔에 있어서는, 화상 공간 필터 계수 v(i)는, z 방향 위치에 의존하지 않는 화상 공간 z 방향 필터 계수로서 좋지만, 특히 z 방향으로 검출기 폭이 넓은 2 차원 X선 영역 검출기 혹은 다열 X선 검출기(24)를 이용한 경우에, 컨벤셔널 스캔(액셜 스캔) 또는 시네 스캔에 있어서는, 화상 공간 z 방향 필터 계수 v(i)는, z 방향의 X선 검출기의 열의 위치에 의존한 화상 공간 z 방향 필터 계수이면, 각 단층 화상의 열 위치에 의존한 상세한 조정을 행할 수 있기 때문에 더욱 효과적이다. 얻어진 단층 화상은 모니터(6)에 표시된다.

도 7은, 3 차원 역투영 처리(도 5의 단계 S6)의 상세를 나타내는 흐름도이다. 본 실시예에서는, 화상 재구성되는 화상은, z축에 수직인 면인 xy 평면에 3 차원 화상 재구성된다. 이하의 재구성 영역 P은, xy 평면에 평행한 것으로 한다.

단계 S61에서는, 단층 화상의 화상 재구성에 필요한 전체 뷰(즉, 360도분의 뷰또는「180도분+팬 각도분」의 뷰) 중 하나의 뷰에 착안하여, 재구성 영역 P의 각 화소에 대응하는 투영 데이터 Dr를 추출한다.

도 8(a), 도 8(b)에 도시하는 바와 같이, xy 평면에 평행한 512×512 화소의 정방형의 영역을 재구성 영역 P로 하고, y=0의 x축에 평행한 화소열 L0, y=63의 화소열 L63, y=127의 화소열 L127, y=191의 화소열 L191, y=255의 화소열 L255, y=3l9의 화소열 L319, y=383의 화소열 L383, y=447의 화소열 L447, y=511의 화소열 L511를 예로 취하면, 이들 화소열 L0∼L511을 X선 투과 방향으로 다열 X선 검출기(24)의 면에 투영한 도 9에 나타내는 바와 같이 라인 T0∼T511상의 투영 데이터를 추출하면, 이들이 화소열 L0∼L511의 투영 데이터 Dr(view, x, y)로 된다. 단, x, y는 단층 화상의 각 화소(x, y)에 대응한다.

X선 투과 방향은, X선관(21)의 X선 초점과 각 화소와 다열 X선 검출기(24)와의 기하학적 위치에 의해서 결정되지만, X선 검출기 데이터 D0(view, j, i)의 z 좌표 z(view)가 테이블 직선 이동 z 방향 위치 Ztable(view)로서 X선 검출기 데이터에 첨부되어 알려져 있기 때문에, 가속·감속중인 X선 검출기 데이터 D0(view, j, i)라도 X선 초점, 다열 X선 검출기의 데이터 수집 기하학계 중에 있어, X선 투과 방향을 정확하게 구할 수 있다.

또, 예컨대 화소열 L0을 X선 투과 방향으로 다열 X선 검출기(24)의 면에 투영한 라인 T0과 같이, 라인의 일 부가 다열 X선 검출기(24)의 채널 방향의 밖으로 나간 경우에는, 대응하는 투영 데이터 Dr(view, x, y)를 「0」로 한다. 또한, z 방향의 밖으로 나간 경우에는, 투영 데이터 Dr(view, x, y)를 외삽하여 구한다. 이와 같이, 도 10에 도시하는 바와 같이, 재구성 영역 P의 각 화소에 대응하는 투영 데이터 Dr(view, x, y)를 추출할 수 있다.

도 7로 되돌아가서, 단계 S62에서는, 투영 데이터 Dr(view, x, y)에 콘 빔재구성 가중 계수를 승산하여, 도 11에 나타내는 같은 투영 데이터 D2(view, x, y)를 작성한다. 여기서, 콘 빔 재구성 가중 계수 w(i, j)는 이하와 같다. 팬 빔 화상 재구성의 경우는, 일반적으로, view=βa에서 X선관(21)의 초점과 재구성 영역 P 상(xy 평면상)의 화소 g(x, y)를 연결하는 직선이 X선 빔의 중심축 BC에 대하여 하는 각도를 γ로 하고, 그 대향 뷰를 view=β b로 할 때, 이하의 수학식(11)과 같이 된다.

재구성 영역 P 상의 화소 g(x, y)를 지나는 X선 빔과 그 대향 X선 빔이 재구성 평면 P과 하는 각도를, αa, αb라고 하면, 이들에 의존한 콘 빔 재구성 가중 계수 ωa, ωb를 곱하여 가산하고, 역투영 화소 데이터 D2(0, x, y)를 구한다. 이 경우, 수학식(12)과 같이 된다.

또, 콘 빔 재구성 가중 계수의 대향 빔끼리의 합은, 수학식(13)과 같이 된다.

콘 빔 재구성 가중 계수 ωa, ωb를 곱하여 가산함으로써, 콘 각 아티팩트를 저감할 수 있다. 예컨대, 콘 빔 재구성 가중 계수 ωa, ωb는, 다음 수학식에 의해 구한 것을 이용할 수 있다. 또, ga는 뷰 βa의 가중 계수, gb는 뷰 βb의 가중 계수이다.

팬 빔 각의 1/2를 γmax라고 할 때, 이하의 수학식(14) 내지 수학식(19)와 같이 된다.

(여기서, 예컨대, q=1로 함)

예컨대, ga, gb의 일례로서, max[..]를, 값이 큰 쪽을 채용하는 함수라고 하면, 이하의 수학식(20), 수학식(21)과 같이 된다.

또한, 팬 빔 화상 재구성의 경우는, 거리 계수를 재구성 영역 P 상의 각 화소에 더 승산한다. 거리 계수는, X선관(21)의 초점으로부터 투영 데이터 Dr에 대응하는 다열 X선 검출기(24)의 검출기 열 j, 채널 i까지의 거리를 r0으로 하고, X선관(21)의 초점으로부터 투영 데이터 Dr에 대응하는 재구성 영역 P 상의 화소까지의 거리를 r1이라고 할 때, (r1/r0)²이다.

또한, 평행 빔 화상 재구성의 경우는, 재구성 영역 P 상의 각 화소에 콘 빔 재구성 가중 계수 w(i, j)만을 승산하면 좋다.

단계 S63에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 미리 클리어해 놓은 역투영 데이터 D3(x, y)에, 투영 데이터 D2(view, x, y)를 화소 대응으로 가산한다.

단계 S64에서는, 단층 화상의 화상 재구성에 필요한 전체 뷰(즉, 360도분의 뷰 또는 「180도분+팬 각도분」의 뷰)에 대하여, 단계 S61∼S63을 반복하여, 도 12에 도시하는 바와 같이, 역투영 데이터 D3(x, y)를 얻는다. 또, 도 13(a), 도 13(b)에 도시하는 바와 같이, 재구성 영역 P을 512×512 화소의 정방형의 영역으로 하지 않고, 직경 512 화소의 원형의 영역으로 해도 좋다.

상기한 바와 같은 화상 재구성 방법에 의해, 촬영 테이블(10) 또는 크래들(l2)의 진행 방향인 z 방향으로 수직인 xy 평면의 단층 화상을 z 방향으로 연속적으로 화상 재구성을 행할 수 있다. 이 z 방향으로 연속적인 단층 화상을 3 차원 화상으로서, 3 차원 볼륨·랜더링(volume Rendering) 표시로 3 차원 표시된 화상, MPR 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상 등의 3 차원 표시 방법에 의해, 2 차원 화상으로 된 화상을 모니터(6)에 표시할 수 있다.

3 차원 화상을 상기한 바와 같은 여러 가지 방법으로 2 차원 화상으로 하는 경우에는, 반드시 시선 방향이라는 것이 있어, 그 방향으로 화상이 처리되어 2 차원 화상으로 되어 모니터(6)에 표시된다. 즉, 모니터(6)의 깊이 방향이 시선 방향으로 된다.

통상, 시선의 깊이 방향으로 화상의 공간 분해능이 열화하더라도 인식하기 어렵다. 예컨대, MIP 표시, 재투영 표시와 같이 깊이 방향을 통해 투과되어 보이는 방법에 있어서도, 깊이 방향의 화상의 공간 분해능의 열화는 인식하기 어렵다. MPR 표시, 3 차원 볼륨 랜더링 표시와 같이 깊이 방향을 통해 투과되어 보이지 않는 방법이면, 더욱 깊이 방향의 화상의 공간 분해능의 열화는 인식되지 않는다. 본 실시예에 있어서는 이 점을 포인트로 하고 있다.

이러한 2 차원의 모니터(6)에 표시된 2 차원 화상에 차원을 떨어뜨린 3 차원 화상의 표시상의 특징을 이용하여, 노이즈 저감, 아티팩트 저감을 고려한다. 통 상, xy 평면에 화상 재구성된 단층 화상은 z 방향인 슬라이스 두께 방향으로 평활화 필터를 적용하면, 노이즈를 저감하거나, 아티팩트를 저감할 수 있다. 예컨대, 도 17에 있어서, z 방향으로 연속인 단층 화상에 의한 3 차원 화상의 xz 평면을 MPR 표시한 경우의 시선 방향은 y 방향으로 된다. 이 경우, 예컨대 y 방향으로 1 차원의 평활화 필터를 적용하더라도, x 방향, z 방향으로는 평활화 필터는 적용되어 있지 않기 때문에, xz 평면을 보고 있는 한은, y 방향의 1 차원 평활화 필터에 의한 공간 분해능의 열화는 시선 방향으로부터 인식되지 않는다.

마찬가지로, 도 18(a)와 같이, xy 평면을 보는 경우에는, z 방향으로 적응형 화상 필터(어댑티브·필터)나 평활화 필터를 적용하면, x 방향, y 방향으로 평활화 필터는 적용되어 있지 않기 때문에, xy 평면을 보는 한은 공간 분해능의 열화는 시선 방향으로부터는 인식되지 않는다.

또한, xz 평면을 보는 경우에는, y 방향으로 적응형 화상 필터(어댑티브·필터)나 평활화 필터를 적용하면, x 방향, z 방향으로 평활화 필터는 적용되어 있지 않기 때문에, xz 평면을 보는 한은 공간 분해능의 열화는 시선 방향으로부터는 인식되지 않는다. 또한, 도 18(b)와 같이, 사선 단면을 보는 경우에는, 사선 단면에 수직인 방향으로 적응형 화상 필터나 평활화 필터를 적용하면, 사선 단면에 평행한 방향으로는 평활화 필터는 적용되어 있지 않기 때문에, 사선 단면을 보는 한은 공간 분해능의 열화는 시선 방향으로부터 인식되지 않는다.

최근에는 수동적인 필터가 아니라, 적응형 필터를 이용하는 것에 의해, 공간 분해능을 떨어뜨리지 않고, 노이즈 저감, 아티팩트 저감을 행할 수 있도록 되어 오 고 있다. 본 실시예에서는, 적응형 필터를 이용한 예를 서술하고 있지만, 수동적인 필터라도 마찬가지의 효과는 있다.

예컨대, 도 18에 도시하는 바와 같이, 3 차원 화상의 중이 있는 일부의 3× 3×3의 국소 영역을 출력한 경우에, 중심에 있는 주목 화소와 그 근방의 3×3×3의 범위에 있는 26 화소(3×3×3-1=26)의 근방 화소에 대하여, 수동적인 3 차원 화상 필터이면, 예컨대 도 16의 수동적 화상 필터의 예 1로서 주목 화소 및 그 근방에 있는 3×3×3의 범위에 있는 26 화소(3×3×3-1=26)의 근방 화소에 모두 1/27의 필터 계수를 넣으면, 26 근방의 근방 화소와 주목 화소의 합계 27 화소분의 평균값을 주목 화소에 넣은 3 차원 화상 필터를 실현한다. 도 16의 예 2의 수동적 화상 필터에서는, 근방 화소와 주목 화소의 19 화소의 평균값을 주목 화소에 넣는다. 도 16의 예 3의 수동적 화상 필터에서는, 근방 화소와 주목 화소의 7 화소의 평균값을 주목 화소에 넣는다.

또한, 능동적인 적응형 필터에 있어서는, 이하에 서술하는 실시예 1에 도시하는 바와 같이, 그 국소적인 화상 특징을 파악하여, 형상 검출을 행하여, 그 형상 검출에 의해 각 영역마다 노이즈를 저감할 수 있다.

일반적으로는 평활화 필터 등을 하면, 노이즈 저감을 행하는 것은 가능하지만, 공간 분해능이 저하해 버린다. 공간 분해능을 저하시키지 않고 노이즈 제거, 노이즈 저감을 행하기 위해서는, 화상 내의 물체 형상, 물체 영역을 판별, 인식하거나, 또는 물체의 경계, 윤곽, 물체 영역, 에지를 검출하여, 물체의 윤곽, 에지를 손상하지 않고 저장한 채로 노이즈 제거를 할 수 있는 것이 이상적이다.

이하의 실시예 1,2,3에서는, 적응형 노이즈 제거 필터, 적응형 노이즈 저감 필터의 예, 그것을 이용하여 시선 방향, 깊이 방향으로 노이즈 저감 필터를 적용한 예, 또한 시선 방향이 변화된 경우가 동적인 노이즈 저감 필터의 예를 나타낸다.

실시예 1 : 적응형 노이즈 제거 필터, 적응형 노이즈 저감 필터의 예를 나타낸다.

실시예 2 : 3 차원 화상을 표시했을 때의 깊이 방향으로 노이즈 저감 필터를 적용한 예를 나타낸다.

실시예 3 : 3 차원 화상을 표시했을 때의 시선 방향이 변화된 경우가 동적인 노이즈 저감 필터의 예를 나타낸다.

(실시예 1)

실시예 1에 있어서는, 공간 분해능을 떨어뜨리지 않는, 적응형 노이즈 제거 필터, 적응형 노이즈 저감 필터의 실시예를 이하에 나타낸다. 본 실시예 1에 있어서는, 주로 X선 CT 장치의 단층 화상에 대하여, 공간 분해능을 열화시키지 않고, 동시에 S/N 비, 노이즈를 개선, 아티팩트를 저감할 수 있는 화상 필터를 나타낸다.

그 기본적인 개념은 에지 검출을 화소에 적응하면서, 주목 화소와 그 근방 화소의 영역 내의 각각의 화소가 구조물의 것인식 노이즈인 것인식의 인식을 행한다. 그것에 의해, 고주파 성분을 가지는 부분은 유지하고, 노이즈 부분은 평활화한다고 하는, 공간 분해능의 보존과 평활화의 모순된 처리를 동시에 효율적으로 실행할 수 있다.

구체적인 효과로서, X선 CT 장치에서는 X선관 전류값을 낮추어 X선 피폭을 낮춘 경우에 있어서, 피검체에 대해 X선 피폭 저감이라고 하는 점에서 유효하지만, 화상의 S/N 비가 나쁘게 되어, 노이즈가 증가하게 되어 버려, X선 CT 장치의 단층 화상의 진단능의 저하를 야기해 버린다. 그와 같은 점을 개선하기 위해서, X선관 전류값을 저감하여 X선 조사 선량을 저감하더라도 노이즈를 저감시키는 화상 필터를 실현하는 것은 유효하다. 또한, 단층 화상 내의 구조물의 공간 분해능을 더 유지, 또는 개선하여, 강조 또는 첨예화할 수 있으면, 단층 화상의 진단능을 향상시킬 수 있어 유효하다.

이러한 배경으로부터 단층 화상의 구조물의 형상을 유지, 또는 강조하여, 노이즈만을 더욱 저감시키는 방법은 여러 가지로 제안되어 있다. 그 대부분은 그 형상의 연속성을 보거나, 주파수 공간상의 임의의 특정한 주파수 데이터를 강조 또는 저감시키는 방법이 많다. 그 형상 검출 알고리즘은, 화상 내의 어느 구조물에 대해서도 일정하다. 화상의 특징을 파악하여 더욱 효과적이고 또한 효율적으로 노이즈 저감을 행하는 것은 하지 않는다.

이상과 같은 배경에 기인하여, 본 실시예 1에서는, 형상 검출을 화상의 특징에 적응하여 동적으로 실행하는 화상 필터의 알고리즘을 나타낸다.

우선, 도 19에 본래의 단층 화상을 나타낸다. 이 예에서는 폐 부위의 기관이나 혈관이 화상상의 배경의 공기 영역의 노이즈 때문에 선명하게 투영해 내지 않고, 분별하는 것이 어렵게 되어 있다. 다음에 도 20에 도 19의 화상으로부터 노이즈를 저감한 화상을 나타낸다. 단, 도 20은 에지 검출을 행하는 형상 인식을 행하 지 않는 평활화의 경우의 예이며, 노이즈를 저감하는 동시에 기관이나 혈관의 말단 부분과 같은 미세한 구조 부분도 번지게 되고, 공간 분해능을 열화시켜 미세 구조 정보를 손실하는 것이 많다. 또한, 도 21의 예에서는 에지 검출 및 에지 강조를 동시에 실행하는 노이즈 저감의 경우를 나타낸다. 이러한 에지 강조를 수반하는 평활화에서는, 미세한 구조 부분도 평활화하여, 동시에 노이즈를 저감할 수 있다.

그와 같은 에지 강조, 에지 첨예화와 노이즈 평활화를 동시에 행하는 종래 기술의 예로서 이하의 (1) 형상의 연속성, (2) 주파수 공간의 처리를 생각한다.

(1) 에지 검출에 형상의 연속성을 보는 경우에 대하여 생각한다. 임의의 주목 화소의 근방 화소가 마찬가지인 화상 특징량의 경향을 가지는 경우, 그것은 동일한 형상이라고 인식하여, 그 화소끼리 평활화 처리를 행한다. 예컨대, X선 CT 장치에 있어서의 단층 화상에서는 화상 특징량으로서는 CT 값 또는 CT 값의 표준 편차 등을 생각할 수 있다. 또한 화상 특징량이 마찬가지인 경향의 구조물이면 첨예화 처리를 행한다. 그러나, 이러한 경우, 마찬가지인 화상 특징량의 경향을 어떻게 정의하면 좋을지, 형상물의 종류에 의해서 마찬가지인 화상 특징량의 경향을 어떻게 정의할까 등의 문제를 생각할 수 있다. 또한, 형상의 연속성을 보고 있는 경우, 마찬가지인 화상 특징량의 경향을 갖는 것이 불연속으로 나타난 경우, 불연속인 것 끼리의 평활화 처리를 행하는 것은 불가능하다.

(2) 화상을 주파수 공간으로 치환하여, 특정한 주파수 성분을 강조 또는 평활화하는 것을 생각한다. 이러한 경우, 임의의 주파수 성분을 형상변화 또는 노이즈라고 인식하는 것인가 라고 하는 점에 기술적인 곤란이 있다고 생각할 수 있다. 예컨대, 나이키스트(Nyquist) 주파수 이상을 노이즈 성분이라고 생각하는 것도 가능하지만, 나이키스트 이상의 주파수 성분을 불연속적으로 제거하면 화상상에 부자연스러운 아티팩트가 나타나게 되어 버린다. 또한 스트리크(streak)와 같은 아티팩트에 있어서는 나이키스트 이상의 주파수에 한하지는 않는다. 또한 형상 변화의 주파수도 나이키스트 이상에 있을 가능성이 있다. 이와 같이 나이키스트 이상을 모두 노이즈라 정의하는 것도 어렵고, 정밀한 에지 보존의 평활화 처리는 이 주파수 공간상의 처리에서는 어렵다.

본 실시예 1에서는, X선 CT 장치의 단층 화상에 대해서는 화소값인 CT 값을 바탕으로 하여 생각한다. 본 실시예 1의 특징을 몇 개의 단계로 나누어 설명한다. 그 때의 단층 화상, 주목 화소, 주목 화소 근방 영역에 있어서는, 도 22와 같이 표시된다.

본 실시예 1에서는, 에지 형상 인식의 판단 기준을 주목 화소 및 그 근방 영역의 화상 특징량에 따라 동적으로 변화시킨다. 그 판단 기준으로서 화소값인 CT 값의 표준 편차값을 생각한다.

이와 같이, 표준 편차값을 기준으로서 에지 인식의 판단 기준, 즉, 첨예화, 평활화의 판단 기준을 주목 화소 및 그 근방 영역의 화상 특징에 맞추어 동적으로 변화시킴으로써, 노이즈가 적은 부분에서는 평활화 처리를 억제하여, 평활화의 악영향을 억제한다. 이 후에 에지 형상의 인식에 대하여 설명하지만, 평활화량이 작을수록 에지를 저장하기 쉽게 하기 때문이다. 반대로 노이즈의 많은 곳에서는 평활화 처리를 강하게 하여, 노이즈 저감의 효과를 얻는다. 이와 같이 노이즈가 많 은 부분에서는 노이즈 또는 아티팩트의 악영향으로 공간 분해능이 저하하고 있기 때문에, 원래 고 선명의 형상은 인식할 수 없고, 저주파 성분으로 표시되는 구조만 관찰할 수 있기 때문에, 어느 정도는 평활화 처리를 강하게 해도 구조물 내에지의 열화의 악영향은 적게 할 수 있다.

첨예화에 대해서도 마찬가지로 표준 편차값을 기준으로 하여 에지 인식의 판단 기준, 즉, 첨예화, 평활화의 판단 기준을 주목 화소 및 그 근방 영역의 화상 특징에 맞춰 동적으로 변화시키고, 그 결과, 에지가 있다고 판단된 경우는 강조 처리를 행한다. 반대로 에지가 있다고 판단되지 않는 경우는 강조 처리를 행하지 않고, 강조 처리의 악영향에 의한 노이즈를 증가시키지는 않는다. 이와 같이 에지가 있다고 판단되는 케이스(case)는, 노이즈는 인식되지 않도록 하기 때문에, 먼저 서술한 노이즈 평활화 처리는 모순되지 않는다.

구체적인 에지 형상 인식 방법으로서는 처리 영역 내의 화소의 표준 편차값 또는 표준 편차값을 변수로 하는 함수값을 구하고, 그 표준 편차값으로부터 임계값을 구하며, 그 임계값 내의 화소에 대해서는 마찬가지의 구조물로서 평활화 처리를 행한다. 이와 같이 표준 편차값에 준거하여 평활화의 정도를 구하기 때문에, 노이즈가 적은 곳은 평활화를 약하게 하고, 노이즈의 많은 곳은 평활화를 강화할 수 있다. 또한, 이러한 처리이면, 불연속인 화소이더라도 화소값인 CT 값 및 표준 편차값으로 판별한 마찬가지의 형상물을 포함하는 화소를 검출하고, 평활화 처리를 행할 수 있다.

단순히 처리 영역 내의 표준 편차값을 구한 경우, 노이즈가 많고 표준 편차 값이 높은 것이거나, 그렇지 않으면 처리 영역 내에 구조물이 포함되기 때문에 표준 편차값이 높은 것을 판별할 수 없다. 만약 구조물이 포함되기 위해서 표준 편차값이 높게 되어, 그 높은 표준 편차값으로 높은 임계값이 설정되고, 그 결과, 평활화 처리가 강하게 되면, 결과적으로 구조물의 정보가 손실되는 것으로 된다. 이러한 것을 방지하기 위해서 처리 영역 내의 국소적인 표준 편차값을 구하여, 그 처리 영역 내의 표준 편차값이 노이즈에 의한 표준 편차값의 것이거나 구조물에 의한 표준 편차값의 것인지의 형상 인식을 행한다.

상기한 바와 같은 국소적인 표준 편차값을 구하면 동시에 처리 영역 내 전체의 표준 편차값도 구한다. 전체적인 표준 편차값에 비해 국소적인 표준 편차값이 충분히 작은 때에는 처리 영역 내에 구조물이 있다고 판단하여, 상기에서 구한 임계값을 기준으로 하여 구조물이 상이한 화소를 판별해서, 그 화소에 대하여 강조 처리를 행한다.

도 27에 본 실시예 1의 공간 분해능을 유지 또는 강조한 적응형 노이즈 저감 필터의 동작을 나타내는 간단한 흐름도를 나타낸다. 이 흐름 도면에 따라 이하와 같은 순서로 처리를 행한다.

단계 E1에서는, 주목 화소 근방 영역의 데이터를 판독한다.

단계 E2에서는, 화소값을 작은 순서대로 소팅한다.

단계 E3에서는, 처리 영역 내의 전체의 표준 편차값인 전체 표준 편차를 구한다.

단계 E4에서는, 국소적인 표준 편차값인 최소 표준 편차값을 구한다. 이 국 소 적표준 편차값을 위한 데이터 사이즈인 최소 표준 편차 영역은 파라미터의 하나로서 조정 가능하다. 이 때, 근방 화소 및 근방 화소 영역 내에 특정한 구조물이 없는 경우, 소팅된 처리 영역 내의 데이터의 분포는, 도 23과 같이 특정한 플랫인 부분을 갖지 않는 것과 같은 단조 증가의 형상으로 된다고 생각할 수 있다. 또는 전체적으로 플랫인 그래프로 된다고 생각할 수 있지만, 이것은 도 23의 경사가 작은 케이스로서 생각할 수 있다. 또한, 이 때, 국소적 표준 편차값을 위한 데이터 사이즈인 최소 표준 편차 영역을 처리 영역의 데이터 사이즈의 1/3 정도로 설정하면, 도 23에 표시되는 바와 같이 전체의 표준 편차값과 최소 표준 편차값의 차는 3배 정도의 차이라고 생각할 수 있다.

단계 E5에서는, 이것에 대하여 처리 영역 내에 특정한 구조물이 존재하는 경우는, 도 24 또는 도 25와 같이 통상 소팅된 처리 영역 내의 데이터 분포는 특정한 플랫인 부분과 경사 부분에 경향을 인식할 수 있을 수 것으로 생각된다. 단, 이것들의 그래프로 보이는 것과 같은 CT 값이 천이하는 부분에 구조물이 없다고 한다면 실제로 이 천이 부분에도 구조물은 있을 가능성은 있다고 생각되지만, 국소적인 처리 영역 내에 한정하면 구조물이 존재하는 경우 역시 도 24나 도 25와 같이, 구조물은 데이터 분포의 플랫인 부분으로서 관찰된다고 생각할 수 있다. 예컨대, 도 26와 같은 국소적인 처리 영역에서 생각하면, 이 예에서는 공기 부분도 구조물이라고 생각하면 폐 부위의 기관·혈관과 그 백그라운드(background) 공기의 2개의 구조물로 분리할 수 있어, 각각 기관·혈관과 공기 부분은 2개의 플랫인 CT 값의 히스토그램 분포로 분리할 수 있다고 생각할 수 있다. 또한, 히스토그램 분포의 경 사 부분에서는 그 화상을 관찰한 경우, CT 값의 히스토그램 분포가 플랫이 아니기 때문에 그 노이즈를 상세하게 관찰할 수 없다. 반대로 플랫인 CT 값의 데이터 분포로 대표되는 구조물은 그 노이즈를 용이하게 관찰할 수 있기 때문에, 주로 이들의 플랫인 부분을 주목하여 처리 대상으로 한다.

이와 같이 플랫인 국소적인 표준 편차값을 최소 표준 편차값으로 한다. 이와 같이 국소적인 최소 표준 편차값은 처리 영역 내에 구조물이 있는 경우와, 없는 경우에서는 그 값이 크게 상이하고, 환언하면 최소 표준 편차값에 의해서 처리 영역 내의 구조물을 구별할 수 있다.

단, 보다 정확하게 처리 영역 내의 구조물의 존재를 확인하기 위해서 전체표준 편차값과 최소 표준 편차값을 비교한다. 상술한 바와 같이 국소적 표준 편차값을 위한 데이터 사이즈를 처리 영역의 데이터 사이즈의 1/3 정도로 설정하면, 또한 처리 영역 내에 구조물이 있는 경우는 도 24나 도 25와 같이 전체 표준 편차값과 최소 표준 편차값이 크게 상이하다. 이와 같이 전체 표준 편차값과 최소 표준 편차값을 비교함으로써 처리 영역 내에 구조물이 있는지 여부를 판단할 수 있다.

상기한 바와 같이 처리 영역 내에 구조물이 있는 지 여부의 정도의 지표를 형상 특징값으로서 구한다. 형상 특징값은, 상술한 바와 같이 전체 표준 편차값과 최소 표준 편차값의 비로부터 산출된다.

단계 E6에서는, 이상과 같이 구한 최소 표준 편차값으로부터 최소 임계값과 최대 임계값을 구한다. 예를 들면, 임의의 조정 가능한 계수를 최소 표준 편차값에 곱하는 것에 의해 각각의 임계값을 구한다. 또한, 이 때 임계값은 2개가 아니 라 하나 또는 3개 이상이라도 상관없다.

상기한 바와 같이 구한 형상 특징값을 이용하여 처리 영역 내의 각 화소에 대하여 강조 처리를 행할지, 평활화 처리를 행할지 판단한다. 강조 처리의 경우, 최대 임계값을 또한 비교하여, 크다면 상이한 형상물이라고 인식하여 강조(첨예화) 처리의 가중 계수를 구한다.

이상과 같이 구한 최소 임계값과 최대 임계값을 이용하여 처리 영역 내의 화상 평활화를 위한 가중 계수를 구한다. 예를 들면, 최소 임계값 이내의 화소에 대한 가중 계수를 1로 하고, 최대 임계값 이내의 화소에 대하여 가중 계수를 0.5로 하며, 최대 임계값 이상의 가중 계수는 0.0으로 한다. 또는 임계값에 따라 완만하게 변화하도록 계산식을 준비하여 가중 계수를 구하는 방법도 생각할 수 있다. 이와 같이 최소 표준 편차값에 따라 임의의 일정한 CT 값 이내의 화소를 동일한 구조물이라고 판단하여 그 같은 구조물끼리의 화소끼리 평활화를 행한다. 또한, HCLEO 임계값과 비교해 놓은 정도 이상의 차가 있고, 또한 형상 특징값으로 상이한 구조물이 존재한다고 판단된 경우에는 첨예화를 행하는 강조 처리용의 가중 계수를 구한다.

단계 E7에서는, 각각의 가중 계수값은 전체의 합으로서 1.0으로 되도록 정규화를 행한다.

단계 E8에서는, 이와 같이 동일한 구조물이라고 생각되는 화소끼리 평활화를 행하여 노이즈 개선을 행할 수 있고, 또한 상이한 구조물의 화소끼리 강조 처리를 행함으로써 구조물의 경계를 보다 첨예화할 수 있어, 에지 강조를 실행할 수 있다. 또한 그 때의 평활화, 첨예화는 처리 영역의 화상 특징량에 따라 동적이기 때문에, 효율적이고 또한 효과적인 처리를 행할 수 있다.

단계 E9에서는, 단층 화상 내의 영역이 종료한지를 판단하여, 예(YES)이면 처리를 종료하고, 아니오(NO)이면 단계 E1로 되돌아간다. 본 실시예 1의 효과에서는, X선 CT 장치의 단층 화상에 있어서의 구조물의 공간 분해능을 유지 또는 향상하고, 또한 노이즈를 저감할 수 있다. 그 결과, X선 조사 선량을 저감하더라도, 종래와 마찬가지의 노이즈의 단층 화상을 얻을 수 있어, 그 결과 피검체에 대한 X선 피폭을 저감시킬 수 있다.

또한, 노이즈 저감을 위한 평활화, 해상도 향상을 위한 강조 처리를 동적으로 변화하기 때문에, 노이즈 저감의 필요가 없는 국소적인 처리 영역에서는 평활화의 정도를 적게 하여 동시에 구조물의 해상도를 향상시키고, 반대로 스트리크 아티팩트를 포함하는 것과 같은 노이즈가 많은 부분에서는 평활화의 정도를 강하게 하여 노이즈 저감의 정도를 크게 할 수 있다. 이와 같이 노이즈가 많은 부분에서는 원래 상세한 구조물이 붕괴되고 있기 때문에, 어느 정도 평활화의 정도를 강하게 하더라도 공간 분해능에 대하여 악영향은 크지 않다. 또한 별도인 효과에서는 스트리크도 노이즈로서 인식하여 저감할 수도 있다.

본 실시예에서는 주로 1장의 단층 화상으로서 2 차원 화상으로 설명을 하여 왔지만, 이것을 복수 장의 단층 화상으로서 3 차원 화상으로 그 형상 인식을 행하는 것도 가능하다. 이와 같이 3 차원 화상을 이용하여 형상 인식을 행하는 경우, 그 정보량이 많기 때문에 더욱 정확하게 형상 인식을 행할 수 있다고 생각할 수 있 다.

또한 일반적인 동화상에 대해서도 본 실시예 1의 개념을 전개할 수도 있다. 예컨대, 일반적인 2 차원 화상을 시간축에 대해 복수 장 관측하고, 그 형상을 인식한다. 화상 내에서 움직이지 않은 부분은 그 형상의 분해능을 향상시키면서 노이즈를 제거할 수 있어, 움직임이 있는 부분은 복수의 시간축상의 화상으로서 관측하면 노이즈가 많다고 간주되어, 평활화 처리가 강하게 된다. 그러나 움직임이 있는 부분은 원래 인간의 째로 인식할 수 있는 분해능은 낮기 때문에, 평활화 처리를 강화하더라도 매끄러운 화상으로 한 쪽이 노이즈가 적다고 느껴진다. 동시에 움직임이 적은 곳은 첨예화되고 또한 평활되어 화질의 향상을 실감하기 용이하다. 이와 같이 본 실시예 1은 일반적인 동화상에 대해서도 동적으로 형상 인식, 에지 강조, 평활화를 행하여, 더욱 효과적, 효율적인 화상 처리를 행할 수 있다.

종래의 에지 강조와 노이즈 평활화를 위한 화상 처리는 그 에지로 구성되는 구조물의 연속성을 관찰하거나, 주파수에 의한 조작을 생각할 수 있지만, 그 보존의 정도 또는 평활화의 강도는 동적으로 변화하지 않는다. 본 실시예 1에서는 그 첨예화 및 평활화의 강도를 동적으로 변화시키고 있기 때문에, 구조물 첨예화, 노이즈 저감을 국소적인 처리 영역에 따라서 효과적으로 행할 수 있다. 그 결과, 종래의 에지 강조화, 노이즈 평활화를 종래와 마찬가지의 정도로 가능하였다고 해서, 노이즈가 많은 부분에서는 종래 이상으로 효과적으로 노이즈를 저감할 수 있다. 또한, 스트리크 등의 아티팩트를 포함하는 부분은 노이즈가 많다고 인식되기 때문에, 스트리크 저감의 효과가 있는 점도 신규성이 있다.

(실시예 2)

실시예 1에 있어서는, 공간 분해능을 떨어뜨리지 않는 적응형 노이즈 제거 필터, 적응형 노이즈 저감 필터의 실시예를 나타내었다. 실시예 2에 있어서는, 그 공간 분해능을 떨어뜨리지 않는 적응형 노이즈 저감 필터를 3 차원 화상의 표시 시의 깊이 방향, 시선 방향으로 적용하는 예를 나타낸다.

실시예 1에 있어서는, 도 16과 같은 근방 화소를 생각하고 있었지만, 이 근방 화소 영역은 x, y, z 방향으로 넓어져 있기 때문에 시선 방향으로만 효과가 있는 것은 아니고, x, y, z 방향으로 균일하게 효과가 있다. 예컨대, 도 28에 연속 단층 화상의 3 차원 화상을 단면 변환한 MPR 표시 화상 평면을 나타낸다. MPR 표시 화상 평면을 정면에서 본 경우, 시선 방향은 MPR 표불 화상 평면에 수직인 방향으로 된다. 이 경우에 주목 화소의 근방 영역을 시선 방향과 평행하게 취한다.

예컨대, 도 28과 같이 주목 화소와 주목 화소 근방 영역을 MPR 표시 화상 평면에 수직하게 취한다. 도 30(a)에는, 주목 화소 1 화소와 근방 화소가 8 화소인 경우의 1 차원 필터의 주목 화소 근방 영역의 예를 나타낸다. 이 주목 화소 근방 영역 내에서, 실시예 1과 같은 공간 분해능을 유지 또는 강조하여, 노이즈를 저감하는 적응형 필터를 실현할 수 있다. 이 1 차원 필터를 MPR 표시 화상의 전체 화소에 콘볼루션함으로써, 공간 분해능을 유지 또는 강조한 노이즈 저감을 행할 수 있다.

이 경우, 시선 방향으로만 화소의 평활화를 행하기 때문에, 시선에 평행한 방향인 깊이 방향으로만 화소는 흐려지고, 시선으로 평행이 아닌 방향으는 화소는 흐려지지 않는다. 즉, 시각적으로는 화소의 번짐은 인식할 수 없다. 또, 이 경우, 주목 화소에 대한 근방 영역은 8 화소가 아니더라도 다른 화소수라도 마찬가지의 효과는 기대할 수 있다.

또한, 반드시 주목 화소를 중심으로 시선 방향의 전후에서 대칭일 필요도 없고, 비대칭에서도 마찬가지의 효과는 기대할 수 있다. 도 31(a)에 비대칭인 1 차원 필터의 주목 화소 근방 영역의 예를 나타낸다.

다음에, 도 28에서는 1 차원 필터의 예인 것이, 도 29에서는 2 차원 화상 필터로 된 예를 나타낸다. 도 29에는, 도 28과 같이 연속 단층 화상의 3 차원 화상을 단면 변환한 MPR 표시 화상 평면을 나타낸다. MPR 표시 화상 평면을 정면에서 본 경우, 시선 방향은 MPR 표시 화상 평면에 수직인 방향으로 된다. 이 경우에 주목 화소의 근방 영역을, 시선 방향과 평행하게 취한다.

예컨대, 도 29와 같이 주목 화소와 2 차원의 주목 화소 근방 영역을 MPR 표시 화상 평면에 수직하게 취한다. 도 30(b)에는, 주목 화소 1 화소와 2 차원으로 넓어지는 근방 화소가 18(=3×3×2) 화소의 경우의 2 차원 화상 필터의 주목 화소 근방 영역의 예를 나타낸다.

또, 이 경우, MPR 표시 화상은 그 표면의 화소를 표시하기 때문에, 그 표면의 다음 층 또는 앞의 층의 화소는 표시되지 않는다. 이 때문에, 표면의 다음 층 또는 앞의 층 또는 그것보다 더 앞의 층의 화소를 노이즈 저역에서 이용해도, MPR 표시 화상의 표면 화면의 공간 분해능은 손상되지 않는다. 이 때문에, 표면의 다음 층 또는 그 안의 층 또는 표면의 앞의 층 혹은 그 바로 앞의 층에 2 차원적으로 넓어지는 주목 화소 근방 영역이 유효하게 작용한다.

이 주목 화소 근방 영역 내에서, 실시예 1과 같은 공간 분해능을 유지 또는 강조하여 노이즈를 저감하는 적응형 필터를 실현할 수 있다. 이 2차원 화상 필터를 MPR 표시 화상의 전에 화소에 콘볼루션함으로써, 공간 분해능을 유지 또는 강조한 노이즈 저감을 실행할 수 있다.

이 경우, 시선 방향 및 MPR 표시 화상의 표면의 다음 층 또는 그 안의 층 또는 표면의 앞의 층 또는 그 바로 앞의 층에 2 차원적으로 넓어지는 주목 화소 근방 영역에서만 화소의 평활화를 행하기 때문에, 시선으로 평행한 방향인 깊이 방향으로만 화소는 번지고, 시선으로 평행이 아닌 방향으로는 화소는 흐려지지 않는다. 즉, 시각적으로는 화소의 번짐은 인식할 수 없다.

또, 이 경우, 주목 화소에 대한 근방 영역은, 반드시 18 화소가 아니더라도 다른 화소수라도 마찬가지의 효과는 기대할 수 있다. 또한, 반드시 주목 화소를 중심으로 시선 방향의 전후로 대칭일 필요도 없고, 비대칭이라도 마찬가지의 효과는 기대할 수 있다. 도 31(b)에 비대칭인 2 차원 화상 필터의 주목 화소 근방 영역의 예를 나타낸다.

다음에, 도 28에서는 1 차원 필터의 예, 도 29에서는 2 차원 화상 필터의 예인 것을, 도 32에서는 3 차원 화상 필터로 된 예를 나타낸다. 도 32에는, 도 28, 도 29과 마찬가지로 연속 단층 화상의 3 차원 화상을 단면 변환한 MPR 표시 화상 평면을 나타낸다. MPR 표시 화상 평면을 정면으로부터 본 경우, 시선 방향은 MPR 표시 화상 평면에 수직인 방향으로 된다. 이 경우 2주목 화소의 근방 영역을 시선 방향과 평행하게 취한다. 예컨대, 도 32와 같이 주목 화소와 3 차원의 주목 화소 근방 영역을 MPR 표시 화상 평면에 수직하게 취한다. 도 30(c)에는 주목 화소1 화소와 3 차원으로 넓어지는 근방 화소가 54(=3×3×3×2) 화소의 경우의 3 차원 화상 필터의 주목 화소 근방 영역의 예를 나타낸다.

또, 이 경우 MPR 표시 화상은 그 표면의 화소를 표시하기 때문에, 그 표면의 다음 층 또는 앞의 층의 화소는 표시되지 않는다. 이 때문에, 표면의 다음 층 또는 앞의 층 또는 그보다 다음 층 또는 앞의 층의 화소를 노이즈 저감에 이용하더라도, MPR 표시 화상의 표면의 화소의 공간 분해능은 잃어지지 않는다. 이 때문에, 표면의 다음 층 또는 그 안의 층 또는 표면의 앞의 층 또는 그 바로 앞의 층에 3 차원적으로 넓어지는 주목 화소 근방 영역이 유효하게 작용된다.

이 주목 화소 근방 영역 내에서, 실시예 1과 같은 공간 분해능을 유지 또는 강조하여, 노이즈를 저감하는 적응형 필터를 실현할 수 있다. 이 3 차원 화상 필터를 MPR 표시 화상의 전체 화소에 콘볼루션함으로써, 공간 분해능을 유지 또는 강조한 노이즈 저감을 실행할 수 있다.

이 경우, 시선 방향 및 MPR 표시 화상의 표면의 다음 층 또는 그 안의 층 또는 표면 앞의 층 또는 그 바로 앞의 층에 3 차원적으로 넓어지는 주목 화소 근방 영역으로만 화소의 평활화를 행하기 때문에, 시선으로 평행한 방향인 깊이 방향으로밖에 화소는 흐려지지 않고, 시선으로 평행이 아닌 방향으로는 화소는 흐려지지 않는다. 즉, 시각적으로는 화소의 번짐을 인식할 수 없다.

또, 이 경우, 주목 화소에 대한 근방 영역은, 반드시 54(=3×3×3×2) 화소 가 아니더라도 다른 화소수라도 마찬가지의 효과는 기대할 수 있다. 또한, 반드시 주목 화소를 중심으로 시선 방향의 전후에서 대칭일 필요도 없고, 비대칭이라도 마찬가지의 효과는 기대할 수 있다. 도 31(c)에 비대칭인 3 차원 화상 필터의 주목 화소 근방 영역의 예를 나타낸다.

이상과 같이, 본 실시예 2에 있어서는 MPR 표시 화상을 예로 취하고, 공간 분해능을 떨어뜨리지 않는 적응형 노이즈 저감 필터를 3 차원 화상의 표시 시의 내부 진행 방향, 시선 방향으로 적용하는 예를 나타내었다. 또, 3 차원 표시 화상으로서는 MPR 표시 화상이 아니더라도, 볼륨 랜더링 화상, MIP 표시 화상, 재투영 표시 화상에 있어서도 마찬가지의 효과는 기대할 수 있다.

(실시예 3)

본 실시예 3에 있어서는, 3 차원 화상을 표시했을 때의 시선 방향이 변화된 경우가 동적인 노이즈 저감 필터의 예를 나타낸다. 실시예 2에 있어서는, 3 차원 화상을 표시했을 때의 깊이 방향으로 노이즈 저감 필터를 적용한 예를 나타내었지만, 이 노이즈 저감 필터가 동적으로 변화된 경우도 유효하다는 것을 나타낸다.

일반적으로 3 차원 표시된 3 차원 화상은, 하나의 시선 방향으로서 표시하고 있는 것보다도, 시선 방향을 변경하여, 마치 피검체가 회전한 것처럼 보인 쪽이 3 차원 공간의 확대를 이해하기 쉽다. 예컨대, 도 33에 도시하는 바와 같이, 폐 부위로 조영된 혈관을 표시하는 3 차원 볼륨 랜더링할 때에, 숨은 부분의 확대를 모른 경우 등에는, 시선 방향을 변화시키는 것이 유효하다.

또한, 마찬가지로 도 34에 도시하는 바와 같이, MPR 표시 화상에 있어서도 단면 표시되는 화상이 z축을 중심으로 360도 회전하는 것에 의해, 폐 부위와 조영된 혈관의 각 방향으로의 확대를 인식할 수 있다. 이 경우도 시선 방향을 변화시키는 것이 유효하다.

도 33의 경우에도, 도 34의 경우에도 시선 방향을 변경하는 방향은, 이하의 방법을 생각할 수 있다.

(1) 자동 : 자동으로 0도로부터 360도까지 변화시킨다.

(2) 수동 : 수동으로 관심이 있는 시선 방향 부근을 변경하고 그 화상의 변화 정도를 관측한다.

수동인 경우의 시선 방향을 변화시키는 사용자 인터페이스를 도 35에 나타낸다. 도 35의 좌/상 화면의 사선 단면 화상에 오버랩(overlap) 표시되어 있는 입방체의 틀을 마우스 등으로 취해서 드래그하여, 입방체를 3 차원 공간적으로 회전시킴으로써 사선 단면 표시 화상의 시선 방향을 3 차원 공간 내에서 변화시킨다. 이 시선 방향이 변화될 때마다 표시되어 있는 2 차원 화상의 깊이 방향으로 노이즈 저감 필터를 적용함으로써, 항상 노이즈 저감된 아티팩트가 적어, 공간 분해능이 열화하고 있지 않은 사선 단면를 표시할 수 있다.

이상의 X선 CT 장치(100)에 있어서, 본 발명의 X선 CT 장치, 또는 X선 CT 촬영 방법에 의하면, 다열 X선 검출기, 또는 플랫 패널 X선 검출기로 대표되는 매트릭스 구조의 2 차원 X선 영역 검출기를 가진 X선 CT 장치의 컨벤셔널 스캔(액셜 스캔), 시네 스캔, 헬리컬 스캔, 가변 피치 헬리컬 스캔 또는 헬리컬 셔틀 스캔의 단 층 화상을 z 방향으로 배열하여 연속 단층 화상으로서 3 차원 표시를 행하는 경우에, 어느 쪽의 시선 방향으로부터도 S/N 비가 개선되어 아티팩트가 저감되고 공간 분해능이 열화하지 않는 3 차원 표시 화상을 표시할 수 있다. 즉, 3 차원 표시 화상의 화질 개선을 실현할 수 있는 X선 CT 장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, MPR 표시를 중심으로 설명하고 있지만, 볼륨 렌더링차원 화상 표시된 화상, MIP 표시된 화상, 재투영 표시된 화상이라도 마찬가지의 효과를 낼 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서의 화상 재구성법은, 종래 공지의 펠드캄프(Feldkamp)법에 의한 3 차원 화상 재구성법이라도 좋다. 또한, 다른 3 차원 화상 재구성 방법이라도 좋다. 또는 2 차원 화상 재구성이라도 좋다.

또한, 본 실시예에서는, 컨벤셔널 스캔(액셜 스캔)의 경우에 기재되어 있지만, 시네 스캔, 헬리컬 스캔, 가변 피치 헬리컬 스캔, 헬리컬 셔틀 스캔의 경우도 마찬가지로 효과를 낼 수 있다.

또한, 본 실시예는, 주사 갠트리(20)가 경사하지 않는 경우에 기재되어 있지만, 주사 갠트리(20)가 경사진, 이른바 틸트 스캔(tilt scan)의 경우에도 마찬가지의 효과를 낼 수 있다.

또한, 본 실시예는, 생체 신호에 동기하지 않는 경우에 기재되어 있지만, 생체 신호, 특히 심장 신호에 동기시키더라도 마찬가지의 효과를 낼 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 다열 X선 검출기, 또는 플랫 패널 X선 검출기로 대표되는 매트릭스 구조의 2 차원 X선 영역 검출기를 가진 X선 CT 장치에 대하여 기 재되어 있지만, 1 열의 X선 검출기의 X선 CT 장치에 있어서도 마찬가지의 효과를 낼 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 각 열마다 계수의 다른 열 방향(z 방향) 필터를 콘볼루션함으로써, 화질의 격차를 조정하고, 각 열에서 균일한 슬라이스 두께, 아티팩트, 노이즈의 화질을 실현하고 있지만, 이것으로는 여러 가지 z 방향 필터 계수를 생각할 수 있지만, 모두 마찬가지의 효과를 낼 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 의학용 X선 CT 장치를 바탕으로 기재되어 있지만, 산업용 X선 CT 장치 또는 다른 장치와 조합된 X선 CT-PET 장치, X선 CT-SPECT 장치 등에서 이용할 수 있다.

본 발명의 화상 표시 장치 또는 X선 CT 장치에 의하면, 다열 X선 검출기, 또는 플랫 패널 X선 검출기로 대표되는 매트릭스 구조의 2 차원 X선 영역 검출기를 가진 X선 CT 장치의 컨벤셔널 스캔(액셜 스캔) 또는 시네 스캔 또는 헬리컬 스캔 또는 가변 피치 헬리컬 스캔 또는 헬리컬 셔틀 스캔의 연속 단층 화상인 3 차원 화상을 3 차원 표시할 때에, 어느 쪽의 시선 방향으로부터 보더라도 S/N 비가 개선되어, 아티팩트가 저감되고, 공간 분해능이 열화하지 않는 3 차원 표시 화상을 표시할 수 있는 X선 CT 장치를 실현할 수 있는 효과가 있다.

Claims

3 차원 화상으로부터 추출된 2 차원 화상을 표시하는 화상 표시 장치(6)로서,

표시될 상기 2 차원 화상의 단면 방향에 따라서 변화하는 화상 필터 처리를, 상기 3 차원 화상에 대해 수행하는 화상 필터 처리 수단

을 포함하는 화상 표시 장치.
X선 발생 장치(21) 및 그 X선 발생 장치에 대향하여 X선을 검출하는 2 차원 X선 영역 검출기(24)를, 상기 X선 검출 장치 및 상기 X선 영역 검출기 사이의 위치에 대응하는 회전 중심의 주위에 회전 운동을 시키면서, 상기 위치에 존재하는 피검체를 투과한 X선 투영 데이터를 수집하는 X선 데이터 수집 수단(25)과,

상기 X선 데이터 수집 수단으로부터 수집된 상기 투영 데이터를 화상 재구성하는 화상 재구성 수단과,

상기 화상 재구성된 단층 화상을 표시하는 화상 표시 수단(6)과,

상기 수집 및 상기 표시를 행할 때에 이용된 촬영 조건을 설정하는 촬영 조건 설정 수단을 포함하며,

상기 화상 표시 수단(6)은, 상기 피검체를 탑재하는 크래들의 진행 방향에 대응하는 z 방향으로 연속적인 단층 화상으로 이루어지는 3 차원 화상으로부터 추 출된 2 차원 화상을 표시하는 화상 필터 처리 수단을 포함하며, 상기 화상 필터 처리는, 상기 표시될 2 차원 화상의 단면 방향에 따라 변화하는 X선 CT 장치.
제 2 항에 있어서,

상기 화상 표시 수단은 화상 필터 처리를 위한 화상 필터 계수를 변환시키는 X선 CT 장치.
제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

상기 화상 필터 처리 수단은 상기 표시될 2 차원 화상의 단면 방향과 직교하는 방향으로 상기 화상 필터 처리를 수행하는 X선 CT 장치.
제 2 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화상 필터 처리 수단은, 상기 화상 필터 처리를 실시하는 주목 화소 및 상기 주목 화소의 근방 화소의 화상 특징량에 따라 적응된 적응형 화상 필터를 이용하여 화상 필터 처리를 수행하는 X선 CT 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 화상 특징량은 상기 주목 화소 및 상기 근방 화소에 대한 CT 값을 포함하는 X선 CT 장치.
제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

상기 화상 특징량은 상기 주목 화소 및 상기 근방 화소의 CT 값의 표준 편차를 포함하는 X선 CT 장치.
제 2 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 2 차원 화상은 MPR(Multl Plane Reformat) 화상 혹은 MIP(Maximum Intensity Projection) 화상인 X선 CT 장치.
제 2 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화상 필터 처리 수단은 상기 화상이 표시되면서 상기 표시될 화상의 단면 방향의 변화에 의해 상기 화상 필터 처리를 동적으로 변화시키는 X선 CT 장치.
제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 화상 필터 처리 수단은 상기 화상이 표시되면서 상기 3 차원 화상에 대해 화상 필터 처리의 처리 방향을 최적화하는 최적화 수단을 포함하는 X선 CT 장치.