JP2005058651A - X-ray ct system, and apparatus and method of image processing - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-resolution tomogram without depending on the size of a subject. <P>SOLUTION: Width information d<SB>w</SB>is acquired, for example, from a maximum value d<SB>T</SB>of a profile when the projection angle is 0° and an area S of the profile (step S6). When the area of the profile is large or d<SB>T</SB>-d<SB>w</SB>is in the range near 0, a high-frequency component of a reconstitution function is adjusted to be controlled (step S9), and back projection is performed using the adjusted reconstitution function. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、被検体にＸ線を複数方向から投影して得られる投影データに基づき、高品質な被検体断層像を提供するためのＸ線ＣＴシステム等における画像処理技術に関する。   The present invention relates to an image processing technique in an X-ray CT system or the like for providing a high-quality tomographic image of a subject based on projection data obtained by projecting X-rays onto a subject from a plurality of directions.

Ｘ線ＣＴ（Computerized Tomography）システムは、被検体に複数方向からＸ線を投影するスキャンを行い、被検体を透過した各方向からのＸ線より得られる投影データに基づいて画像再構成処理を行うことによって、診断部位の断層像を提供する。   An X-ray CT (Computerized Tomography) system performs scanning to project X-rays from a plurality of directions on a subject, and performs image reconstruction processing based on projection data obtained from the X-rays transmitted from each direction through the subject. Thus, a tomographic image of the diagnostic site is provided.

断層像の画質を改善するために、これまでにさまざまな画像処理技術が提案され、実際に導入されている。例えば、再構成処理の前処理として、あるいは再構成処理の後処理として、断層像に現れるアーチファクトを除去するための補正などが行われる。   In order to improve the image quality of tomographic images, various image processing techniques have been proposed and introduced. For example, correction for removing artifacts appearing in the tomographic image is performed as pre-processing of reconstruction processing or as post-processing of reconstruction processing.

しかしながら、上記したような補正処理では画質の改善に限界がある。特に、体格の大きい太った被検体などによるＳ／Ｎの低下した場合に対しては、画像再構成処理後の空間フィルタ処理では画質の改善に限界があり、不自然な画像になってしまう。   However, the correction processing as described above has a limit in improving the image quality. In particular, when the S / N is reduced due to a large physique subject or the like, the spatial filter processing after the image reconstruction processing has a limit in image quality improvement, resulting in an unnatural image.

そこで、この発明は、被検体の断面積に依存することなく、より高画質の断層像を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a higher-quality tomographic image without depending on the cross-sectional area of the subject.

本発明の第１の側面は、被検体に複数方向からＸ線を照射することで収集された投影データを入力し、その投影データと所定の再構成関数とに基づいて被検体の断層像を生成する画像処理装置に関する。この画像処理装置は、被検体の断面積に対応する情報を取得する取得手段と、取得した前記被検体の断面積に対応する情報に基づいて、前記再構成関数を調整する調整手段と、調整後の再構成関数を用いて被検体の断層像を再構成する再構成手段とを有することを特徴とする。   According to a first aspect of the present invention, projection data acquired by irradiating a subject with X-rays from a plurality of directions is input, and a tomographic image of the subject is obtained based on the projection data and a predetermined reconstruction function. The present invention relates to an image processing apparatus to be generated. The image processing apparatus includes an acquisition unit that acquires information corresponding to a cross-sectional area of the subject, an adjustment unit that adjusts the reconstruction function based on the acquired information corresponding to the cross-sectional area of the subject, and an adjustment Reconstructing means for reconstructing a tomographic image of the subject using a later reconstruction function.

前記取得手段は、少なくとも１つの投影角度における各Ｘ線パスのＸ線減衰量を示すプロファイルに基づいて前記被検体の断面積に対応する情報を取得することが好ましい。例えば実施形態によれば、被検体の断面積に対応する情報は、少なくとも１つの投影角度のプロファイルにおける最大値と、そのプロファイルがなす面積とに基づいて取得される。この場合、前記調整手段は、前記プロファイルがなす面積とそのプロファイルの最大値との関数で、前記再構成関数の高周波成分を抑制するように調整を行う。   The acquisition unit preferably acquires information corresponding to a cross-sectional area of the subject based on a profile indicating an X-ray attenuation amount of each X-ray path at at least one projection angle. For example, according to the embodiment, the information corresponding to the cross-sectional area of the subject is acquired based on the maximum value in the profile of at least one projection angle and the area formed by the profile. In this case, the adjustment means performs adjustment so as to suppress the high-frequency component of the reconstruction function as a function of the area formed by the profile and the maximum value of the profile.

本発明の第２の側面は、被検体に複数方向からＸ線を照射することで収集された投影データを入力し、所定の再構成関数を用いて被検体の断層像を生成する画像処理方法に関し、被検体の断面積に対応する情報を取得する取得ステップ、取得した前記被検体の断面積に対応する情報に基づいて、前記再構成関数を調整する調整ステップ、調整後の再構成関数を用いて被検体の断層像を再構成する再構成ステップを有することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided an image processing method for inputting projection data collected by irradiating a subject from a plurality of directions and generating a tomographic image of the subject using a predetermined reconstruction function. The obtaining step for obtaining information corresponding to the cross-sectional area of the subject, the adjusting step for adjusting the reconstruction function based on the obtained information corresponding to the cross-sectional area of the subject, and the reconstruction function after adjustment And a reconstruction step for reconstructing a tomographic image of the subject.

本発明の第３の側面は、被検体に複数方向からＸ線を照射することで投影データを収集し、収集した投影データと所定の再構成関数とに基づいて被検体の断層像を生成するＸ線ＣＴシステムに関する。このＸ線ＣＴシステムは、被検体の断面積に対応する情報を取得する取得手段と、取得した前記被検体の断面積に対応する情報に基づいて、前記再構成関数を調整する調整手段と、調整後の再構成関数を用いて被検体の断層像を再構成する再構成手段とを有することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, projection data is collected by irradiating a subject with X-rays from a plurality of directions, and a tomographic image of the subject is generated based on the collected projection data and a predetermined reconstruction function. The present invention relates to an X-ray CT system. The X-ray CT system includes an acquisition unit that acquires information corresponding to the cross-sectional area of the subject, an adjustment unit that adjusts the reconstruction function based on the acquired information corresponding to the cross-sectional area of the subject, And reconstructing means for reconstructing a tomographic image of the subject using the adjusted reconstruction function.

本発明の第４の側面は、コンピュータによって実行されるプログラムに係り、当該コンピュータに、被検体に複数方向からＸ線を照射することで収集された投影データを入力する入力ステップ、被検体の断面積に対応する情報を取得する取得ステップ、取得した前記被検体の断面積に対応する情報に基づいて、所定の再構成関数を調整する調整ステップ、入力した投影データと調整後の再構成関数とに基づいて被検体の断層像を再構成する再構成ステップ、を実行させることを特徴とする。   A fourth aspect of the present invention relates to a program executed by a computer, and an input step for inputting projection data collected by irradiating the subject with X-rays from a plurality of directions to the computer. An acquisition step of acquiring information corresponding to the area, an adjustment step of adjusting a predetermined reconstruction function based on the acquired information corresponding to the cross-sectional area of the object, input projection data and an adjusted reconstruction function; A reconstruction step for reconstructing a tomographic image of the subject based on the above is executed.

本発明によれば、被検体のサイズに依存することなく、より高画質の断層像を提供することができる。   According to the present invention, a higher-quality tomographic image can be provided without depending on the size of the subject.

以下、図面を参照して実施形態について詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings.

図１は、実施形態に係るＸ線ＣＴシステムの構成を示す図である。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an X-ray CT system according to the embodiment.

図示の如く、本システムは、被検体へのＸ線照射と被検体（患者）を透過したＸ線を検出するガントリ１００と、ガントリ１００に対して各種動作設定を行うとともに、ガントリ１００から出力されてきたデータに基づいて断層像を再構成し出力（表示）する操作コンソール２００を含む構成である。   As shown in the figure, the present system performs X-ray irradiation on a subject and X-rays transmitted through the subject (patient), and various operation settings are performed on the gantry 100 and is output from the gantry 100. The operation console 200 is configured to reconstruct and output (display) a tomogram based on the received data.

ガントリ１００は、その全体の制御をつかさどるメインコントローラ１をはじめ以下の構成を備える。   The gantry 100 includes the following configuration including the main controller 1 that controls the entire system.

２ａおよび２ｂは操作コンソール２００との通信を行うためのインタフェース、３はテーブル１１上に横たえた被検体を図面に垂直な方向（一般に患者の体軸の方向に一致する方向であり、以下、ｚ軸方向という。）に搬送するための空洞部を有する回転部であり、その内部には、Ｘ線発生源であるＸ線管４、そのＸ線管４の駆動を制御するＸ線管コントローラ５、Ｘ線の照射範囲を制限するための開口を有するコリメータ６、コリメータ６のｚ軸方向の開口幅を調整するための開口制御モータ７、その開口制御モータ７の駆動を制御する開口制御モータドライバ８が設けられている。   2a and 2b are interfaces for communicating with the operation console 200, and 3 is a direction perpendicular to the drawing of the subject laid on the table 11 (generally a direction that coincides with the direction of the patient's body axis, hereinafter z It is a rotating part having a hollow part for conveying in the axial direction), and inside thereof is an X-ray tube 4 that is an X-ray generation source, and an X-ray tube controller 5 that controls driving of the X-ray tube 4. A collimator 6 having an aperture for limiting the X-ray irradiation range, an aperture control motor 7 for adjusting the aperture width of the collimator 6 in the z-axis direction, and an aperture control motor driver for controlling the drive of the aperture control motor 7 8 is provided.

また、回転部３には、コリメータ６および空洞部を経由してきたＸ線管４からのＸ線を検出するための複数（例えば1,000個）の検出チャネルを有するＸ線検出部１４、および、Ｘ線検出部１４の各検出チャネルの出力に基づき投影データとして収集するデータ収集部１５も備える。Ｘ線管４およびコリメータ６とＸ線検出部１４とは、互いに空洞部を挟んで、すなわち、被検体を挟んで、対向する位置に設けられる。回転部３は、その位置関係を維持した状態で空洞部の周りを回転するように構成されている。この回転は、回転モータドライバ１０からの駆動信号により駆動される回転モータ９によって行われる。また、被検体を載置するテーブル１１は、ｚ軸方向への搬送がなされるが、その駆動は、テーブルモータドライバ１３からの駆動信号により駆動されるテーブルモータ１２によって行われる。   The rotating unit 3 includes an X-ray detection unit 14 having a plurality of (for example, 1,000) detection channels for detecting X-rays from the X-ray tube 4 that has passed through the collimator 6 and the cavity, and X A data collection unit 15 that collects projection data based on the output of each detection channel of the line detection unit 14 is also provided. The X-ray tube 4 and the collimator 6 and the X-ray detection unit 14 are provided at positions facing each other with the cavity therebetween, that is, with the subject interposed therebetween. The rotating unit 3 is configured to rotate around the cavity while maintaining the positional relationship. This rotation is performed by the rotary motor 9 driven by a drive signal from the rotary motor driver 10. Further, the table 11 on which the subject is placed is transported in the z-axis direction, and is driven by a table motor 12 driven by a drive signal from the table motor driver 13.

メインコントローラ１は、インタフェース２ａを介して受信した各種コマンドの解析を行い、それに基づいて上記のＸ線管コントローラ５、開口制御モータドライバ８、回転モータドライバ１０、テーブルモータドライバ１３、およびデータ収集部１５に対し、各種制御信号を出力することになる。   The main controller 1 analyzes various commands received via the interface 2a, and based on the analysis, the X-ray tube controller 5, the aperture control motor driver 8, the rotary motor driver 10, the table motor driver 13, and the data collecting unit. 15, various control signals are output.

また、データ収集部１５で収集されたデータは、インタフェース２ｂを介して操作コンソール２００に送出される。   The data collected by the data collection unit 15 is sent to the operation console 200 via the interface 2b.

一方、操作コンソール２００は、いわゆるワークステーションであり、図示するように、装置全体の制御を司るＣＰＵ５１、ブートプログラム等を記憶しているＲＯＭ５２、主記憶装置として機能するＲＡＭ５３をはじめ、以下の構成を備える。   On the other hand, the operation console 200 is a so-called workstation, and as shown in the figure, the CPU 51 that controls the entire apparatus, the ROM 52 that stores the boot program, the RAM 53 that functions as the main storage device, and the following configuration are included. Prepare.

ＨＤＤ５４は、ハードディスク装置であって、ここにＯＳのほか、ガントリ１００に各種指示を与えたり、ガントリ１００より受信したデータに基づいて断層像を再構成し、表示するための画像処理プログラムが格納されている。また、ＶＲＡＭ５５は表示しようとするイメージデータを展開するメモリであり、ここにイメージデータ等を展開することでＣＲＴ５６に表示させることができる。５７および５８はそれぞれ、各種設定を行うためのキーボードおよびマウスである。また、５９および６０はガントリ１００と通信を行うためのインタフェースであり、それぞれガントリ１００のインタフェース２ａおよび２ｂに接続される。   The HDD 54 is a hard disk device, and stores an image processing program for giving various instructions to the gantry 100 and reconstructing and displaying a tomographic image based on data received from the gantry 100 in addition to the OS. ing. The VRAM 55 is a memory for developing image data to be displayed, and can be displayed on the CRT 56 by developing the image data or the like here. Reference numerals 57 and 58 denote a keyboard and a mouse for performing various settings, respectively. Reference numerals 59 and 60 are interfaces for communicating with the gantry 100, and are connected to the interfaces 2a and 2b of the gantry 100, respectively.

実施形態におけるＸ線ＣＴシステムの構成は概ね上記のとおりである。かかる構成のＸ線ＣＴシステムにおいて、投影データの収集は例えば次のように行われる。   The configuration of the X-ray CT system in the embodiment is generally as described above. In the X-ray CT system having such a configuration, collection of projection data is performed as follows, for example.

まず、被検体を回転部３の空洞部に位置させた状態でｚ軸方向の位置を固定し、Ｘ線管４からのＸ線ビームを被検体に照射し（Ｘ線の投影）、その透過Ｘ線をＸ線検出部１４で検出する。そして、この透過Ｘ線の検出を、Ｘ線管４とＸ線検出部１４を被検体の周囲を回転させながら（すなわち、投影角度（ビュー角度）を変化させながら）複数N（例えば、N=1,000）のビュー方向で、360度分行う。   First, the position in the z-axis direction is fixed in a state where the subject is positioned in the cavity of the rotating unit 3, the subject is irradiated with the X-ray beam from the X-ray tube 4 (projection of X-rays), and transmitted X-rays are detected by the X-ray detector 14. Then, this transmitted X-ray is detected by rotating the X-ray tube 4 and the X-ray detector 14 around the subject (that is, changing the projection angle (view angle)) to a plurality of N (for example, N = 1,000) view direction, 360 degrees.

検出された各透過Ｘ線は、データ収集部１５でディジタル値に変換されて投影データとしてインタフェース２ｂを介して操作コンソール２００に転送される。これら一連の工程を１つの単位として１スキャンとよぶ。そして、順次ｚ軸方向にスキャン位置を所定量移動して、次のスキャンを行っていく。このようなスキャン方式はコンベンショナルスキャン方式（またはアキシャルスキャン方式）とよばれる。もっとも、投影角度の変化に同期してテーブル１１を所定速度で移動させることでスキャン位置を移動させながら（Ｘ線管４とＸ線検出部１４とが被検体の周囲をらせん状に周回することになる）投影データを収集する、いわゆるヘリカルスキャン方式であってもよい。   Each detected transmission X-ray is converted into a digital value by the data acquisition unit 15 and transferred to the operation console 200 via the interface 2b as projection data. A series of these processes is called one scan as one unit. Then, the scan position is sequentially moved by a predetermined amount in the z-axis direction, and the next scan is performed. Such a scanning method is called a conventional scanning method (or an axial scanning method). However, the table 11 is moved at a predetermined speed in synchronization with the change in the projection angle, and the scan position is moved (the X-ray tube 4 and the X-ray detector 14 circulate around the subject in a spiral shape). It may be a so-called helical scan system that collects projection data.

操作コンソール２００は、ガントリ１００から転送されてくる投影データをＨＤＤ５４に格納するとともに、例えば、所定の再構成関数とたたみ込み演算を行い、バックプロジェクション処理により断層像を再構成する。ここで、操作コンソール２００は、スキャン処理中にガントリ１００から順次転送されてくる投影データからリアルタイムに断層像を再構成し、常に最新の断層像をＣＲＴ５６に表示させることが可能である。さらに、ＨＤＤ５４に格納されている投影データを呼び出して改めて画像再構成を行わせることも可能である。   The operation console 200 stores the projection data transferred from the gantry 100 in the HDD 54 and performs a convolution operation with a predetermined reconstruction function, for example, and reconstructs a tomographic image by back projection processing. Here, the operation console 200 can reconstruct a tomographic image in real time from projection data sequentially transferred from the gantry 100 during the scanning process, and can always display the latest tomographic image on the CRT 56. Furthermore, it is also possible to call up the projection data stored in the HDD 54 and perform image reconstruction again.

以下、本実施形態における操作コンソール２００の処理内容を図２のフローチャートを参照しながら、詳しく説明する。   Hereinafter, the processing content of the operation console 200 in the present embodiment will be described in detail with reference to the flowchart of FIG.

図２は、実施形態における操作コンソール２００の処理を示すフローチャートである。このフローチャートに対応するプログラムは、ＨＤＤ５４にインストールされている画像処理プログラムに含まれ、ＲＡＭ５３にロードされてＣＰＵ５１によって実行されるものである。   FIG. 2 is a flowchart illustrating processing of the operation console 200 in the embodiment. A program corresponding to this flowchart is included in the image processing program installed in the HDD 54, loaded into the RAM 53, and executed by the CPU 51.

ステップＳ１およびＳ２は、スキャン計画段階にあたる処理で、ステップＳ１では、まず被検体（患者）の撮影部位を選択する。具体的には、例えば、「頭部」、「胸部」、「腹部」、．．．等の候補部位から選択する。また、部位の選択前に、「小児」か「成人」かを選択させるようにしてもよい。ここで選択された部位によって、スキャン範囲、Ｘ線管４に印加する電圧、電流値等の撮影プロトコル（スキャン条件）のデフォルト値が決定されることになる。   Steps S1 and S2 are processes corresponding to the scan planning stage. In step S1, an imaging region of a subject (patient) is first selected. Specifically, for example, “head”, “chest”, “abdomen”,. . . Select from candidate sites such as In addition, “child” or “adult” may be selected before selecting a part. The default value of an imaging protocol (scanning condition) such as a scanning range, a voltage applied to the X-ray tube 4, and a current value is determined depending on the region selected here.

次に、ステップＳ２では、スキャン設定として、上記の部位選択によって決定されたデフォルトの撮影プロトコル（スキャン条件）を確認し、必要に応じて手動変更を加えていく。このステップは、スキャン範囲やスライス幅等をビジュアルに決めるための被検体の透視像を得るために、スカウトスキャンとよばれる撮影処理を含んでもよい。   Next, in step S2, the default imaging protocol (scanning conditions) determined by the above-described region selection is confirmed as scan settings, and manual changes are made as necessary. This step may include an imaging process called a scout scan in order to obtain a fluoroscopic image of a subject for visually determining a scan range, a slice width, and the like.

スカウトスキャンとは、ガントリ１００におけるＸ線管４を所定角度に固定したまま、すなわち、Ｘ線の投影角度を固定したまま、被検体を載せたテーブル１１をｚ軸方向に搬送して行われるスキャンをいう。より詳しくは、テーブル１１の移動中、Ｘ線管４を駆動し、Ｘ線検出部１４より１次元の透過Ｘ線強度を順に得て、それを連続して得ることで被検体の２次元Ｘ線像を透視像として得る。   The scout scan is a scan performed by transporting the table 11 on which the subject is placed in the z-axis direction while the X-ray tube 4 in the gantry 100 is fixed at a predetermined angle, that is, the X-ray projection angle is fixed. Say. More specifically, while the table 11 is moving, the X-ray tube 4 is driven, and the one-dimensional transmitted X-ray intensity is sequentially obtained from the X-ray detection unit 14, and the two-dimensional X of the subject is obtained continuously. A line image is obtained as a perspective image.

なお、実施形態におけるＸ線ＣＴシステムは、好ましくは、Ｘ線量を決定するＸ線管４に与える電流（管電流）の値を被検体のスキャン位置に応じて自動制御する機能（Auto mA機能とよばれる。）を有する。このAuto mA機能を用いると、Ｘ線減衰量が異なる被検体の部位に応じた適切なＸ線量を設定することができ、無駄な被曝を抑えつつ、良好なＳ／Ｎを有する断層像を得ることができる。   The X-ray CT system in the embodiment preferably has a function of automatically controlling the value of the current (tube current) applied to the X-ray tube 4 for determining the X-ray dose according to the scan position of the subject (Auto mA function and Called). By using this Auto mA function, it is possible to set an appropriate X-ray dose according to the part of the subject with different X-ray attenuation, and obtain a tomographic image having a good S / N while suppressing unnecessary exposure. be able to.

Auto mA機能は、体幅／体厚情報に基づいて各スキャン位置における管電流値を算定するのが一般的である。そのためAuto mA機能を用いる場合には、図３に示すように、Ｘ線管４を被検体の真上にあたる投影角度０°に位置させてのスカウトスキャン、または、Ｘ線管４を被検体の真横にあたる投影角度９０°に位置させてのスカウトスキャン、の少なくともいずれかを行い、図４に示すように、２種類のうちのどちらかの透視像（以下、「スカウト像」という。）を得ることになる。図４の（ａ）、（ｂ）はそれぞれ、投影角度０°のスカウトスキャンによって得られたスカウト像、投影角度９０°のスカウトスキャンによって得られたスカウト像の例を示している。入力されたスカウト像は例えばＲＡＭ５３に格納される。   The Auto mA function generally calculates the tube current value at each scan position based on the body width / body thickness information. Therefore, when the Auto mA function is used, as shown in FIG. 3, a scout scan with the X-ray tube 4 positioned at a projection angle of 0 ° directly above the subject, or the X-ray tube 4 of the subject At least one of scout scans at a projection angle of 90 °, which is directly beside, is performed, and as shown in FIG. 4, one of two types of fluoroscopic images (hereinafter referred to as “scout images”) is obtained. It will be. 4A and 4B show examples of a scout image obtained by a scout scan with a projection angle of 0 ° and a scout image obtained by a scout scan with a projection angle of 90 °, respectively. The input scout image is stored in the RAM 53, for example.

このようなスカウトスキャンを終えると、操作コンソール２００のＣＲＴ５６に表示されるスキャン計画画面にスカウト像が表示され、スキャン範囲やスライス位置を示す線もそれに重畳して表示される。オペレータはこのスカウト像を見ながらスキャン計画を進めることができる。   When such a scout scan is completed, a scout image is displayed on the scan plan screen displayed on the CRT 56 of the operation console 200, and lines indicating the scan range and the slice position are also superimposed on the screen. The operator can proceed with the scan plan while viewing the scout image.

以上のスキャン計画を経て、ステップＳ３で、オペレータからのキーボード５７またはマウス５８の入力に応じて、設定されたコンベンショナルスキャンまたはヘリカルスキャンの撮影プロトコル（スキャン条件）を含むスキャン指示をガントリ１００に送出する。ガントリ１００はこれに応じて、撮影プロトコル（スキャン条件）に従いスキャンを開始する。   After the above scan plan, in step S3, a scan instruction including the set conventional scan or helical scan imaging protocol (scan condition) is sent to the gantry 100 in accordance with the input of the keyboard 57 or mouse 58 from the operator. . In response to this, the gantry 100 starts scanning according to the imaging protocol (scanning condition).

そして、ガントリ１００より転送されてくる各スライス位置の投影データを入力し（ステップＳ４）、その投影データに対し、対数変換、線質硬化（Beam Hardning）補正、Ｘ線検出器の感度補正等の、所定の前処理を行う（ステップＳ５）。   Then, projection data at each slice position transferred from the gantry 100 is input (step S4), and logarithmic conversion, beam hardening (Beam Hardning) correction, X-ray detector sensitivity correction, and the like are performed on the projection data. A predetermined pre-process is performed (step S5).

従来の手法によれば、この前処理された投影データとあらかじめ用意された再構成関数とに基づいて画像再構成が行われることになる。その後、再構成処理後のデータに対して、例えば断層像に現れるアーチファクトを除去するための補正処理などが適用される。   According to the conventional method, image reconstruction is performed based on the preprocessed projection data and a reconstruction function prepared in advance. Thereafter, for example, correction processing for removing artifacts appearing in the tomographic image is applied to the data after the reconstruction processing.

しかしながら、上記したような補正処理では画質の改善に限界があり、特に、体格の大きい太った被検体などによるＳ／Ｎの低下した場合に対しては、画像再構成処理後の空間フィルタ処理では画質の改善に限界があり、不自然な画像になってしまう。   However, there is a limit to the improvement in image quality in the correction processing as described above, and in particular, in the case where the S / N is reduced due to a large physique subject or the like, the image quality is improved in the spatial filter processing after the image reconstruction processing. There is a limit to the improvement of the image, resulting in an unnatural image.

そこで、本件発明者は、太った被検体については、断面積の大きさに依存して使用する再構成関数の特性を調整することで画質の改善を図ることを提案する。そのためには、まず、被検体の断面積に対応する情報を取得して、その情報に基づいて被検体の「太っている」程度を求め、その度合で再構成関数の高周波領域を劣化させる。では、それをどのようにして行うのかを、図５を用いて説明する。   Therefore, the present inventor proposes to improve the image quality of a fat subject by adjusting the characteristics of the reconstruction function used depending on the size of the cross-sectional area. For this purpose, first, information corresponding to the cross-sectional area of the subject is acquired, the degree of “fat” of the subject is obtained based on the information, and the high-frequency region of the reconstruction function is degraded to that extent. Now, how to do this will be described with reference to FIG.

図５は、投影角度０°において被検体にＸ線を照射したときに収集される投影データを示す図である。   FIG. 5 is a diagram showing projection data collected when the subject is irradiated with X-rays at a projection angle of 0 °.

同図において、Ｘ線管４から強度Ｉ_０のＸ線が、投影角度０°として真上方向から被検体に照射される（同図（ａ））。ＡはＸ線が照射される被検体（テーブル１１に横たわっている）の断層面を示している。Ｘ線検出器１４の各検出チャネル（ｃｈ）では、Ｘ線パスに係る吸収係数の通路積分量だけ減衰した強度ＩのＸ線が投影データとして検出される（同図（ｂ））。これが上記したステップＳ４で操作コンソール２００に入力される。操作コンソール２００では、これをＸ線減衰量を表すかたちに変形するため、次式で示すような対数変換を行う（上記したステップＳ５における前処理として行われる。）。 In the figure, an X-ray having an intensity of I ₀ is irradiated from the X-ray tube 4 onto the subject from directly above at a projection angle of 0 ° ((a) in the figure). A shows a tomographic plane of a subject (which lies on the table 11) irradiated with X-rays. In each detection channel (ch) of the X-ray detector 14, X-rays having intensity I attenuated by the path integral amount of the absorption coefficient related to the X-ray path are detected as projection data ((b) in the figure). This is input to the operation console 200 in step S4 described above. The operation console 200 performs logarithmic conversion as shown by the following equation in order to transform it into a form representing the X-ray attenuation (performed as the preprocessing in step S5 described above).

ｐ＝−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉ_０） p = −log (I / I ₀ )

この所定の投影角度における各Ｘ線パスのＸ線減衰量を「プロファイル」という。このプロファイルが同図（ｃ）に示される。このＸ線減衰量を示すプロファイルがなす形状は、おおよそ被検体の断面形状に対応して形成される。したがって、このプロファイルの最大値は概ね体厚ｄ_Tに対応し、各検出チャネルのプロファイル値の合計、（すなわち、プロファイルがなす面積Ｓ）は概ねその被検体の断面の大きさに対応する。 The X-ray attenuation amount of each X-ray path at the predetermined projection angle is referred to as “profile”. This profile is shown in FIG. The shape formed by the profile indicating the X-ray attenuation is approximately corresponding to the cross-sectional shape of the subject. Therefore, the maximum value of this profile generally corresponds to the body thickness d _T, and the sum of the profile values of each detection channel (that is, the area S formed by the profile) generally corresponds to the size of the cross section of the subject.

体幅情報ｄ_wは、
ｄ_w＝Ｓ／ｄ_w、または、
ｄ_w＝(Ｓ／ｄ_w)・（π／４）
により得られる。 Body width information d _w is
d _w = S / d _w , or
d _w = (S / d _w ) · (π / 4)
Is obtained.

体厚と体幅との比が１に近くなるほどその断面形状は円に近くなるが、断面形状が円に近く、なおかつプロファイルがなす面積（以下、「プロファイル面積」という。）が大きければ、その被検体は「太っている」度合が大きい。   The cross-sectional shape becomes closer to a circle as the ratio of the body thickness to the body width becomes closer to 1, but if the cross-sectional shape is close to a circle and the area formed by the profile (hereinafter referred to as “profile area”) is large. The subject has a high degree of “fat”.

図２のステップＳ６は、被検体が「太っている」度合を判断する処理ステップである。具体的には、被検体の断面積に対応する情報を取得する。実施形態では、投影角度０°のときのプロファイルの最大値ｄ_Ｔおよびプロファイル面積Ｓのときの幅情報ｄ_wを
ｄ_w＝ｄ_T／Ｓ、または、
ｄ_w＝(ｄ_T／Ｓ）・（π／４）
により求める。 Step S6 in FIG. 2 is a processing step for determining the degree to which the subject is “fat”. Specifically, information corresponding to the cross-sectional area of the subject is acquired. In the embodiment, the maximum profile value d _T when the projection angle is 0 ° and the width information d _w when the profile area S is d _w = d _T / S, or
d _w = (d _T / S) · (π / 4)
Ask for.

なお、投影角度０°のときのプロファイルは、ステップＳ４で入力した投影データから抽出してもよいし、スカウトスキャンが行われていれば、ステップＳ２におけるスカウトスキャンで得られらた透視像データを用いてもよい。   The profile when the projection angle is 0 ° may be extracted from the projection data input in step S4. If scout scan is performed, the fluoroscopic image data obtained by the scout scan in step S2 is used. It may be used.

ステップＳ９では、所定の再構成関数（再構成カーネル、フィルタ関数等ともよばれる）を調整する。実施形態では、図６（ａ）で示されるような空間周波数空間での基本関数Ｋ_１（ω）、同図（ｂ），（ｃ）で示されるような修正関数Ｋ_２（ω）、Ｋ_３（ω）を組み合わせて再構成関数を実現する。（ａ），（ｂ），（ｃ）の各関数は例えばＨＤＤ５４に記憶されている。 In step S9, a predetermined reconstruction function (also called a reconstruction kernel, a filter function, etc.) is adjusted. In the embodiment, the basic function K ₁ (ω) in the spatial frequency space as shown in FIG. 6A, the correction functions K ₂ (ω) and K as shown in FIGS. ₃ (ω) is combined to realize the reconstruction function. The functions (a), (b), and (c) are stored in the HDD 54, for example.

同図（ａ）における基本関数Ｋ_１（ω）は、次式で表される。 The basic function K ₁ (ω) in FIG.

（ｂ）の修正関数Ｋ_２（ω）は、高周波成分を抑制するための修正関数であり、具体的には次式で表される。 The correction function K ₂ (ω) in (b) is a correction function for suppressing high-frequency components, and is specifically expressed by the following equation.

また、（Ｃ）の修正関数Ｋ_３（ω）は、（ｂ）とは逆に高周波成分を強調するための修正関数であり、具体的には次式で表される。 Further, the correction function K ₃ (ω) in (C) is a correction function for emphasizing high-frequency components contrary to (b), and is specifically expressed by the following equation.

そして、再構成関数Ｋ（ω）は、次式で表される。   The reconstruction function K (ω) is expressed by the following equation.

Ｋ（ω）＝scale・Ｋ_１（ω）・Ｋ_２（ω）・Ｋ_３（ω）
ただし、scaleは所定のスケーリング係数である。 K (ω) = scale · K ₁ (ω) · K ₂ (ω) · K ₃ (ω)
Here, scale is a predetermined scaling coefficient.

このように、再構成関数をその基本関数と、周波数特性を修正するための修正関数とに分けて記憶すれば、再構成関数の高周波成分の抑制または強調を、修正関数に対する簡単なパラメータの修正で実現することができる。   In this way, if the reconstruction function is stored separately as its basic function and a correction function for correcting the frequency characteristics, suppression or enhancement of the high-frequency component of the reconstruction function can be performed by simply correcting the parameters for the correction function. Can be realized.

さて、以下、このステップＳ９における再構成関数の調整方法について具体例を説明する。ここでは被検体が「太っている」度合に応じて、高周波成分を抑制するように調整を行う。そうすることで断層像のＳ／Ｎを劣化させないようにする。   A specific example of the method for adjusting the reconstruction function in step S9 will be described below. Here, adjustment is performed so as to suppress high-frequency components in accordance with the degree to which the subject is “fat”. By doing so, the S / N of the tomographic image is not deteriorated.

あらかじめ設定されたプロファイル面積の閾値Ｓthを定めておく。撮影プロトコル（スキャン条件）により定められた部位の再構成関数のωr, ωdについて、以下の調整を行う。   A threshold value Sth of a preset profile area is determined. The following adjustments are made for the reconstruction functions ωr and ωd of the region determined by the imaging protocol (scanning conditions).

（１）Ｓth≧Ｓの場合、
ωr＝ωr、ωd＝ωd で変化させない。
（２）Ｓth＜Ｓの場合、
ωr＝Ｋ・ωr、ωd＝Ｋ・ωd
ここで、Ｋ＝exp(-k(S/Sth)ⁿ)・exp(-l(|dw-dT|/√S)^m)である。
ただし、k, l, m, nは定数である。 (1) When Sth ≧ S,
Do not change with ωr = ωr, ωd = ωd.
(2) If Sth <S,
ωr = K ・ ωr, ωd = K ・ ωd
Here, K = exp (−k (S / Sth) ⁿ ) · exp (−l (| dw−dT | / √S) ^m ).
However, k, l, m, n are constants.

次のステップＳ８では、投影データと上記のように調整された再構成関数との重畳積分を行う。そして、ステップＳ９で、バックプロジェクションを行うことで断層像が再構成され、ステップＳ１０でその断層像がＣＲＴ５６に表示される。   In the next step S8, superimposition integration of the projection data and the reconstruction function adjusted as described above is performed. In step S9, back projection is performed to reconstruct a tomographic image, and in step S10, the tomographic image is displayed on the CRT 56.

このように、実施形態によれば、被検体の断面積に対応する情報が取得される。より具体的には、いずれか１つの投影角度（例えば０°）におけるプロファイルの最大値ｄ_Tと、少なくともいずれかのプロファイルの面積Ｓとに基づいて、被検体の断面積に対応する情報Ｓ、ｄ_T、ｄ_wが取得される。そして、これらの情報に基づいて再構成関数の周波数特性が調整される。このように再構成関数を調整することによって、被検体が「太っている」場合でも従来の補正処理に比して断層像の画質が改善される。 Thus, according to the embodiment, information corresponding to the cross-sectional area of the subject is acquired. More specifically, based on the maximum value d _T of the profile at any one projection angle (for example, 0 °) and the area S of at least one profile, information S corresponding to the cross-sectional area of the subject, d _T and d _w are acquired. Based on these pieces of information, the frequency characteristics of the reconstruction function are adjusted. By adjusting the reconstruction function in this way, even when the subject is “fat”, the image quality of the tomographic image is improved as compared with the conventional correction processing.

なお、上述した実施形態では、再構成関数の周波数特性を調整するようにしたが、あらかじめ周波数特性の異なる再構成関数を複数種類用意しておき、被検体の断面積に応じた再構成関数を選択して使用するような構成としてもよいであろう。   In the above-described embodiment, the frequency characteristic of the reconstruction function is adjusted. However, a plurality of types of reconstruction functions having different frequency characteristics are prepared in advance, and a reconstruction function corresponding to the cross-sectional area of the subject is prepared. A configuration may be selected and used.

また、上述の実施形態と異なる再構成関数の高周波領域低減方法で、プロファイル面積Ｓの大きな場合（太った被検体の場合）に周波数特性調整を行ってもよい。 In addition, the frequency characteristic may be adjusted when the profile area S is large (in the case of a thick subject) by a high frequency region reduction method using a reconstruction function different from the above embodiment.

また、以上説明した実施形態によれば、本発明はＸ線ＣＴシステムにおける操作コンソール２００の制御処理によって実現されたが、この操作コンソール２００とは独立してスクリーニング検査等のための画像観察用端末（Dr's console）を上記システムに接続し、上述した処理をこの端末に行わせることももちろん可能である。操作コンソール２００および上記画像観察用端末の構成自体は汎用の画像処理装置（ワークステーションやパーソナルコンピュータ等）で実現できるものであるので、上述のとおり、ソフトウェアを同装置にインストールし、それでもって実現することが可能である。   Further, according to the embodiment described above, the present invention is realized by the control processing of the operation console 200 in the X-ray CT system. However, the image observation terminal for screening examinations and the like is independent of the operation console 200. It is of course possible to connect (Dr's console) to the above system and cause the terminal to perform the above-described processing. Since the configuration of the operation console 200 and the image observation terminal itself can be realized by a general-purpose image processing apparatus (workstation, personal computer, etc.), as described above, the software is installed in the apparatus and is realized by that. It is possible.

したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するための、コンピュータにインストールされるプログラム自体および、そのプログラムを格納した記録媒体そのものも本発明を実現するものである。つまり、本発明の特許請求の範囲には、本発明の機能処理を実現するためのプログラム自体および、そのプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も含まれる。   Therefore, the program itself installed in the computer and the recording medium itself storing the program for realizing the functional processing of the present invention by the computer also realize the present invention. That is, the claims of the present invention include the program itself for realizing the functional processing of the present invention and a computer-readable recording medium storing the program.

プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、光ディスク（CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD等）、光磁気ディスク、磁気テープ、メモリカード等がある。   Examples of the recording medium for supplying the program include a flexible disk, an optical disk (CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, etc.), a magneto-optical disk, a magnetic tape, and a memory card.

その他、プログラムの供給方法としては、インターネットを介して本発明のプログラムをファイル転送によって取得する態様も含まれる。   In addition, the program supply method includes a mode in which the program of the present invention is acquired by file transfer via the Internet.

実施形態におけるＸ線ＣＴシステムのブロック構成図である。It is a block block diagram of the X-ray CT system in embodiment. 実施形態における操作コンソールの処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the operation console in embodiment. 実施形態におけるスカウトスキャンの処理を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the process of the scout scan in embodiment. 実施形態におけるスカウトスキャンによって得られる被検体透視像の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the test subject perspective image obtained by the scout scan in embodiment. 被検体にＸ線を照射したときに収集される投影データのようすを示す図である。It is a figure which shows the appearance of the projection data collected when a subject is irradiated with X-rays. 実施形態における再構成関数の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the reconstruction function in embodiment.

Claims (11)

被検体に複数方向からＸ線を照射することで収集された投影データを入力し、その投影データと所定の再構成関数とに基づいて被検体の断層像を生成する画像処理装置であって、
被検体の断面積に対応する情報を取得する取得手段と、
取得した前記被検体の断面積に対応する情報に基づいて、前記再構成関数を調整する調整手段と、
調整後の再構成関数を用いて被検体の断層像を再構成する再構成手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus that inputs projection data collected by irradiating a subject with X-rays from a plurality of directions and generates a tomographic image of the subject based on the projection data and a predetermined reconstruction function,
Acquisition means for acquiring information corresponding to the cross-sectional area of the subject;
Adjusting means for adjusting the reconstruction function based on the acquired information corresponding to the cross-sectional area of the object;
Reconstruction means for reconstructing a tomographic image of the subject using the adjusted reconstruction function;
An image processing apparatus comprising: 前記取得手段は、少なくとも１つの投影角度における各Ｘ線パスのＸ線減衰量を示すプロファイルに基づいて前記被検体の断面積に対応する情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 2. The information according to claim 1, wherein the acquisition unit acquires information corresponding to a cross-sectional area of the subject based on a profile indicating an X-ray attenuation amount of each X-ray path at at least one projection angle. Image processing device. 前記取得手段は、少なくとも１つのプロファイルにおける最大値と、プロファイルがなす面積とに基づいて、前記被検体の断面積に対応する情報を取得することを特徴とする請求項２に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 2, wherein the acquisition unit acquires information corresponding to a cross-sectional area of the subject based on a maximum value in at least one profile and an area formed by the profile. . 前記調整手段は、前記プロファイルがなす面積とそのプロファイルの最大値との関数で、前記再構成関数の高周波成分を抑制するように調整を行うことを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 3, wherein the adjustment unit performs adjustment so as to suppress a high-frequency component of the reconstruction function as a function of an area formed by the profile and a maximum value of the profile. . 被検体に複数方向からＸ線を照射することで収集された投影データを入力し、所定の再構成関数を用いて被検体の断層像を生成する画像処理方法であって、
被検体の断面積に対応する情報を取得する取得ステップと、
取得した前記被検体の断面積に対応する情報に基づいて、前記再構成関数を調整する調整ステップと、
調整後の再構成関数を用いて被検体の断層像を再構成する再構成ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法。 An image processing method for inputting projection data collected by irradiating a subject with X-rays from a plurality of directions and generating a tomographic image of the subject using a predetermined reconstruction function,
An acquisition step of acquiring information corresponding to the cross-sectional area of the subject;
An adjustment step of adjusting the reconstruction function based on the acquired information corresponding to the cross-sectional area of the object;
A reconstruction step of reconstructing a tomographic image of the subject using the adjusted reconstruction function;
An image processing method comprising: 前記取得ステップは、少なくとも１つの投影角度における各Ｘ線パスのＸ線減衰量を示すプロファイルに基づいて前記被検体の断面積に対応する情報を取得することを特徴とする請求項５に記載の画像処理方法。 6. The information according to claim 5, wherein the acquiring step acquires information corresponding to a cross-sectional area of the subject based on a profile indicating an X-ray attenuation amount of each X-ray path at at least one projection angle. Image processing method. 前記取得ステップは、少なくとも１つの投影角度の各プロファイルにおける最大値と、プロファイルがなす面積とに基づいて、前記被検体の断面積に対応する情報を取得することを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。 The acquisition step acquires information corresponding to the cross-sectional area of the subject based on a maximum value in each profile of at least one projection angle and an area formed by the profile. Image processing method. 前記調整ステップは、前記プロファイルがなす面積とそのプロファイルの最大値との関数で、前記再構成関数の高周波成分を抑制するように調整を行うことを特徴とする請求項７に記載の画像処理方法。 8. The image processing method according to claim 7, wherein the adjustment step performs adjustment so as to suppress a high-frequency component of the reconstruction function as a function of an area formed by the profile and a maximum value of the profile. . 被検体に複数方向からＸ線を照射することで投影データを収集し、収集した投影データと所定の再構成関数とに基づいて被検体の断層像を生成するＸ線ＣＴシステムであって、
被検体の断面積に対応する情報を取得する取得手段と、
取得した前記被検体の断面積に対応する情報に基づいて、前記再構成関数を調整する調整手段と、
調整後の再構成関数を用いて被検体の断層像を再構成する再構成手段と、
を有することを特徴とするＸ線ＣＴシステム。 An X-ray CT system that collects projection data by irradiating a subject with X-rays from a plurality of directions and generates a tomographic image of the subject based on the collected projection data and a predetermined reconstruction function,
Acquisition means for acquiring information corresponding to the cross-sectional area of the subject;
Adjusting means for adjusting the reconstruction function based on the acquired information corresponding to the cross-sectional area of the object;
Reconstruction means for reconstructing a tomographic image of the subject using the adjusted reconstruction function;
An X-ray CT system comprising: コンピュータに、
被検体に複数方向からＸ線を照射することで収集された投影データを入力する入力ステップ、
被検体の断面積に対応する情報を取得する取得ステップ、
取得した前記被検体の断面積に対応する情報に基づいて、所定の再構成関数を調整する調整ステップ、
入力した投影データと調整後の再構成関数とに基づいて被検体の断層像を再構成する再構成ステップ、
を実行させるためのプログラム。 On the computer,
An input step for inputting projection data collected by irradiating the subject with X-rays from a plurality of directions;
An acquisition step of acquiring information corresponding to the cross-sectional area of the subject;
An adjusting step for adjusting a predetermined reconstruction function based on the acquired information corresponding to the cross-sectional area of the object;
A reconstruction step for reconstructing a tomographic image of the subject based on the input projection data and the adjusted reconstruction function;
A program for running 請求項１０に記載のプログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。 A computer-readable recording medium storing the program according to claim 10.

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