JP3770669B2 - Ｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転運動するＸ線源のＸ線を検出して該回転運動をする断層面に対応する断層画像を得るＸ線ＣＴ装置に係り、特に画像ぼけを修正するフィルタ処理の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のＸ線ＣＴ装置は、スキャナ部と画像再構成部を有している。スキャナ部はＸ線源とＸ線検出器を対向配置し、これらの位置関係を維持しながら回転可能としたものである。このスキャナ部へは、Ｘ線源とＸ線検出器の間にベッドに寝載した被検体を挿入する。前記Ｘ線検出器は、被検体の所望する断面を被検体と被検体の周りの空気も含めたＸ線に対する検出信号を得る。画像再構成部は、前記検出信号から被検体と被検体の周りの空気を含めた断層画像を得るとともに、前記断層画像のマトリクスサイズより小さいｍ×ｎ（ｍ、ｎは３以上の整数）の小マトリクスの画素データを読み出し、各画素データに所望の重みづけ係数を乗じた計算処理を前記断層画像のアドレスを更新して行うフィルタ処理を行う。この種のフィルタ処理は、Ｘ線の照射ムラなど様々な要素から起因する画像ボケを補正するものである。
【０００３】
また、前記断層画像を画面に表示する際には、有効視野（以下「ＦＯＶ」という）と呼ばれる円形領域を設定する。このＦＯＶとは、断層画像で画面に表示したとき被検体と被検体の周囲の空気の断層面が表示された領域のうちの前記回転運動の中心軸に対応づけた画像中心点から被検体の断層画像領域が最も診断しやすい領域に応じ被検体の部位毎にその半径を設定してなる円形領域である。この空気部分の画素値は、たとえば「−１０００」で一律に設定されていた。そして、画面の表示領域でＦＯＶから外れる部分（以下「背景領域」という）の画素値にも、前記空気部分と同じ値が一律に設定されていた。
【０００４】
また、前記フィルタ処理は、小マトリクスのアドレス更新が断層画像全体の各画素点で行われていた。
【０００５】
ところで、前記断層画像の表示に際し、被検体の診断部位で、例えば肺野の気管支部分などの画素値が「−１０００」を若干下回るものがあり、この部分に階調を合わせると前記空気部分と背景領域が同じ画素値に設定されているので、両者の区別ができなくなってしまった。そこで、これらを区別するために前記背景領域の画素値を一律に例えば「−２０００」に設定することとした。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記フィルタ処理は、小マトリクスのアドレス更新が断層画像全体の各画素点で行われていたので、上記背景領域を区別した上で前記フィルタ処理を実行すると、ＦＯＶと背景領域付近に偽画像が表示される、または、フィルタ処理を行っているにも拘わらず、にじみやぼけが画像に現れることもあるという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、断層画像上にＦＯＶと背景領域付近に偽画像やぼけ、にじみが出現することを防ぎ、この種の偽画像やぼけ、にじみのない断層画像を表示できるＸ線ＣＴ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、回転運動しながらファン状Ｘ線を放射するＸ線源と、このＸ線源に対向配置され同じく回転しながらＸ線源からのＸ線を検出し検出信号を出力するＸ線検出器と、この検出信号から断層画像を再構成する画像再構成演算手段を備え、前記画像再構成演算手段は前記断層画像のマトリクスサイズより小さいｍ×ｎ（ｍ，ｎは３以上の整数）の小マトリクスの画素データを読み出す手段を具備したＸ線ＣＴ装置において、前記小マトリクスの４隅の画像データの全ての画素データの値が所定のしきい値より大きいときは各画素毎に重みを選択して計算画素値を出力し、それ以外の場合は小マトリクスの中央の画像データの値を計算画素値として出力して画像再構成することにより達成される。
また、上記Ｘ線ＣＴ装置において、上記しきい値を設定入力可能な選択条件入力手段を備え、上記画素毎の重みは予め記憶された複数のフィルタマスクデータのいずれかから選択され適用されることにより達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明のＸ線ＣＴ装置の一実施の形態について、図面を用いて説明する。
図１は本発明のＸ線ＣＴ装置の構成例を示すブロック図、図２は図１の画像再構成演算部の構成例を示すブロック図、図３は図２の画像再構成部のフィルタ処理の動作の一例を示すフローチャート、図４は一画素におけるフィルタ処理の原理を示し、背景領域とＦＯＶの境界領域を除く領域（以下「通常領域」という）に使用する例を示す図、図５は一画素におけるフィルタ処理の原理を示し、背景領域とＦＯＶを境界領域（以下単に「境界領域」という）に使用する例を示す図である。
【００１０】
本発明のＸ線ＣＴ装置は、図１に示すように、スキャナ部１と画像再構成部２と画像表示部３を有している。スキャナ部１は、Ｘ線源とＸ線検出器を対向配置したまま被検体を仮想的に切る断層平面に沿って、Ｘ線源はＸ線を曝射しながら、Ｘ線検出器はＸ線源からのＸ線を検出しながら回転でき、被検体とその周りの空気をともに該断層平面に対応したＸ線の検出信号を断層画像が作れるまで得る。
【００１１】
画像再構成部２は、該検出信号から断層画像を再構成するとともに、この断層画像を鮮鋭に表示するためにフィルタ処理をする。画像表示部３は、画像表示モニタを具備しており、フィルタ処理した断層画像を該モニタの画面に表示する。
【００１２】
画像再構成部２は、図２に示すように、画像再構成演算部２１と第１のフィルタマスクデータ記憶部２２と第２のフィルタマスクデータ記憶部２３とフィルタマスクデータ選択部２４と選択条件入力部２５と画素データ検出制御部２６とフィルタ演算部２７を備えている。画像再構成演算部２１は断層画像を再構成して、被検体と被検体の部位の大きさ等から決まるＦＯＶに該当する円形領域に画素値「−１０００」をＦＯＶの外側の背景領域には画素値「−２０００」をそれぞれ一律に設定する。第１のフィルタマスクデータ２２は、図４に示すように、例えば読み出した５×５の画像マトリクスのそれぞれの画素値について乗じる通常領域用の５×５の画像マトリクス（図中右方に示す）を記憶する。第２のフィルタマスクデータ２３は、図５に示すように、例えば読み出した５×５の画像マトリクスのそれぞれの画素値について乗じる境界領域用の５×５の画像マトリクス（図中右方に示す）を記憶する。フィルタマスクデータ選択部２４は、通常領域用の画像マトリクスが記憶された第１のフィルタマスクデータ２２と境界領域用の画像マトリクスが記憶された第２のフィルタマスクデータ２３を切り替える。選択条件入力部２５は、あるしきい値を境にフィルタマスクデータ選択部２４を通常領域か境界領域かの何れかに制御されるかを決めるしきい値を設定入力する。画素データ検出制御部２６は、前記画像マトリクスの４隅の画素データを読み出し、これらの画素データのうちの全ての画素データが前記しきい値以下であるかを判定し、全ての画素データが前記しきい値を超えるときは通常領域として、少なくとも一つの画素データが前記しきい値以下であるときは境界領域として計算するようにフィルタマスクデータ選択部２４を制御する。フィルタ演算部２７は、画素データ検出制御部２６の制御に基づいて選択したフィルタマスクデータでフィルタ演算する。ここでは、しきい値を「−２０００」とする。
【００１３】
次に、本発明のフィルタ処理の原理について、図４、図５を用いて説明する。例えば５１２×５１２マトリクスのＣＴ画像（画素値（多くの場合、ＣＴ値に対応づけている）：＋４０００〜−１９９９、背景領域の画素値：−２０００とする）画像に対して予め設定されたｍ×ｎ演算マトリクスの中心を断層画像上の座標点（ｉ，ｊ）に当てはめて、この中心にｍ×ｎの画像マトリクスを定義し、この画像マトリクス分の画素データを読み出す。ここでは、５×５の画像マトリクスの例を挙げるので、前記中心の画素データをＤｉ，ｊとしたとき、Ｄｉ−２，ｊ−２〜Ｄｉ＋２，ｊ＋２の２５個の画素データを読み出すこととなる。図４に示す例は、フィルタマスクデータが通常領域（画素値：＋４０００〜−１９９９）で、中心点とその他の２４点のそれぞれの画素データを適当に重み付けして、計算画素値Ｄ’ｉ，ｊを求めるためのものである。図５に示す例は、フィルタマスクデータが境界領域（画素値：＋４０００〜−２０００）で、中心点の画素データをそのままの値で計算画素値Ｄ’ｉ，ｊとするためのものである。フィルタ演算部２７は、これらのフィルタマスクデータ（Ｗ０，０〜Ｗ４，４）を通常領域か境界領域かによって選択し、選択したフィルタマスクデータを前記小マトリクスに乗じる。即ち、通常領域の計算画素値Ｄ’ｉ，ｊは（数１）に示すようになり、境界領域の計算画素値Ｄ’ｉ，ｊは（数２）に示すようになる。
【００１４】
このようなフィルタマスクデータを選択すれば、計算画素値Ｄ’ｉ，ｊの四隅のデータがしきい値を超えていれば、通常領域としてフィルタ処理を行い、しきい値以下であれば境界領域としてフィルタ処理を行わず、中心点の画素値をそのまま出力することになるから、ＦＯＶと背景領域の間に出ていた円形枠状の偽画像やぼけ、にじみを断層画像上に現れないことを、本願の発明者は検証した。
【００１５】
次に、本発明のＸ線ＣＴ装置フィルタ処理の動作を、図３を用いて説明する。ここでは、説明を簡単にするために、一画素だけの処理に着目し、小マトリクスは５×５とする。
ステップ．３１
５１２×５１２のマトリクスの断層画像上のある座標点（ｉ，ｊ）を中心とする５×５の小マトリクスのそれぞれの画素データを読み出す（データリード）。
ステップ．３２
前記小マトリクスの左上隅の画素データが−２０００以下の条件が成立するかを判定して、条件不成立の場合はステップ３３を実行し、条件成立の場合はステップ３７を実行する（Ｄｉ−２，ｊ−２≦−２０００？）。
ステップ．３３
前記小マトリクスの右上隅の画素データが−２０００以下の条件が成立するかを判定して、条件不成立の場合はステップ３４を実行し、条件成立の場合はステップ３７を実行する（Ｄｉ−２，ｊ＋２≦−２０００？）。
ステップ．３４
前記小マトリクスの左下隅の画素データが−２０００以下の条件が成立するかを判定して、条件不成立の場合はステップ３５を実行し、条件成立の場合はステップ３７を実行する（Ｄｉ＋２，ｊ−２≦−２０００？）。
ステップ．３５
前記小マトリクスの右下隅の画素データが−２０００以下の条件が成立するかを判定して、条件不成立の場合はステップ３６を実行し、条件成立の場合はステップ３７を実行する（Ｄｉ＋２，ｊ＋２≦−２０００？）。
ステップ．３６
通常画像用のフィルタマスクデータを選択し、ステップ３８を実行する（通常領域用データの選択）。
ステップ．３７
境界画像用のフィルタマスクデータを選択し、ステップ３８を実行する（境界領域用データの選択）。
ステップ．３８
ステップ３６又はステップ３７で選択したフィルタマスクデータに基づいて、フィルタ処理を行う（フィルタ処理実行）。
【００１６】
以上述べた本実施の形態は、しきい値となっている画素値が前記小マトリクスの４隅の少なくとも一つでも該当すれば、フィルタ処理を実質的に行わないから、断層画像上に現れる偽画像やぼけ、にじみを防止することができる。
【００１７】
また、小マトリクスの数やしきい値の数値などそれぞれの例示は、本発明の理解を助けるものであって、これらに限定されないことはいうまでもない。
また、小マトリクスの例を奇数で説明したが、偶数の場合でも画像中心を囲む４画素のうちの任意の画素を代表して中心画素データとして設定してもよい。
また、しきい値によってフィルタマスクデータを選択するもので説明したが、前述の偽画像やにじみ、ぼけなどは大きな画素データの変化量によって起因するものであるから、前記しきい値に代えて変化量を設定してもよい。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、以上述べたような構成を有し、これら構成が上述したように作用するから、断層画像上のＦＯＶと背景領域付近に偽画像やぼけ、にじみが出現することを防ぎ、この種の偽画像やぼけ、にじみのない断層画像を表示するＸ線ＣＴ装置が提供できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ線ＣＴ装置の構成例を示すブロック図。
【図２】図１の画像再構成演算部の構成例を示すブロック図。
【図３】図２の画像再構成部のフィルタ処理の動作の一例を示すフローチャート。
【図４】一画素における通常領域のフィルタ処理の原理の例を示す図。
【図５】一画素における境界領域のフィルタ処理の原理の例を示す図。
【符号の説明】
２２ 第１のフィルタマスクデータ記憶部
２３ 第２のフィルタマスクデータ記憶部
２４ フィルタマスクデータ選択部
２５ 選択条件入力部
２６ 画素データ検出部
２７ フィルタ演算部
【数１】

【数２】

Claims (2)

1. 回転運動しながらファン状Ｘ線を放射するＸ線源と、このＸ線源に対向配置され同じく回転しながらＸ線源からのＸ線を検出し検出信号を出力するＸ線検出器と、この検出信号から断層画像を再構成する画像再構成演算手段を備え、前記画像再構成演算手段は前記断層画像のマトリクスサイズより小さいｍ×ｎ（ｍ，ｎは３以上の整数）の小マトリクスの画素データを読み出す手段を具備したＸ線ＣＴ装置において、前記画像再構成演算手段は、前記小マトリクスの４隅の画像データの全ての画素データの値が所定のしきい値より大きいときは各画素毎に重みを選択して計算画素値を出力し、それ以外の場合は小マトリクスの中央の画像データの値を計算画素値として出力して画像再構成することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
2. 上記しきい値を設定入力可能な選択条件入力手段を備え、上記画素毎の重みは予め記憶された複数のフィルタマスクデータのいずれかから選択され適用されることを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。

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