JP4474779B2

JP4474779B2 - Ｘ線ｃｔ装置

Info

Publication number: JP4474779B2
Application number: JP2001067173A
Authority: JP
Inventors: 滝人酒井; 義徳山下
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2001-03-09
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: JP2002263098A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、関心部位から収集した信号データに基づきスライス像を画像化するためのＸ線ＣＴ装置に係り、特にアーティファクト成分を抑制したスライス像を得るための技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のＸ線ＣＴ装置では、画像化するスライスの信号データだけを元にしてアーティファクト成分を抽出し、その成分を除去する処理を行った後に、信号データからスライス像を再構成して画像化している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような構成を有する従来例の場合には、次のような問題がある。
すなわち、特にマルチスライスで各スライスが薄い場合には、各スライスにおける信号データのＳ／Ｎ比が悪いので、アーティファクト成分がノイズ成分に埋もれてしまう。したがって、アーティファクト除去処理を施しても十分にアーティファクト成分を除去することができないという問題がある。そのため、スライス像を再構成するとアーティファクトが含まれる画像品質の低いものとなる。
【０００４】
なお、スライスが薄い場合には信号データ自体のＳ／Ｎ比が悪いので、それ自体のスライス像を再構成してもアーティファクトが目立つ度合いは比較的小さい。しかし、表示処理の際にそのスライスの前後に位置するスライスの信号データを単純に加算した場合にはＳ／Ｎ比が向上するので、ノイズ成分に埋もれていたアーティファクト成分が再構成によって浮き上がる。そのためスライス像にアーティファクトが目立つようになる。
【０００５】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、Ｓ／Ｎ比を向上させた上でアーティファクト除去処理を行うことにより、目的スライスのアーティファクト成分を十分に除去してスライス像の画質を向上することができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の発明は、関心部位から収集した信号データに基づいてスライス像を画像化するＸ線ＣＴ装置において、画像化するスライスを目的スライスとし、この目的スライスに隣接する各スライスに対応する信号データを、スライス位置に応じた重み付けにより目的スライスの信号データに加算してアーティファクト抽出用データを生成し、このアーティファクト抽出用データからアーティファクト成分を抽出し、このアーティファクト成分に基づき目的スライスに対してアーティファクト除去処理を施してから目的スライスについてスライス像の再構成処理を行う画像処理手段を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記画像処理手段は、既に収集してあるスライスの信号データだけを目的スライスに加算することを特徴とするものである。
【０００８】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記画像処理手段は、隣接する各スライスの位置が目的スライスから離れるにつれて重みを小さくして、各スライスの信号データを目的スライスに加算することを特徴とするものである。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記画像処理手段は、目的スライスの信号データと各スライスの信号データとの強度の相関性をさらに考慮して、各スライスの信号データを目的スライスに加算することを特徴とするものである。
【００１０】
〔作用〕
請求項１に記載の発明の作用は次のとおりである。
すなわち、目的スライスに隣接する各スライスに対応する信号データは、目的スライスに対する位置に応じて強い相関があるので、スライス位置に応じた重み付けにより各スライスの信号データを加算してアーティファクト抽出用データを生成する。このアーティファクト抽出用データから抽出されたアーティファクト成分に基づき目的スライスからアーティファクト成分を除去する処理を施して目的スライスのＳ／Ｎ比を向上させる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明によれば、目的スライスに隣接する各スライスのうち、既に収集してあるスライスだけを対象にして各スライスの位置に応じて信号データを加算するので、目的スライスの信号データが収集された時点で処理を行うことができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明によれば、目的スライスに近いほど相関が強くなるので重み付けを大きくし、目的スライスから離れるほど相関が弱くなるので重み付けを小さくして信号データを加算する。
【００１３】
また、請求項４に記載の発明によれば、関心部位のボリュームがスライスごとに大きく異なっている場合には、各スライス間で信号データの強度が急激に変わることになる。その状態で目的スライスに対する各スライスの位置だけに応じて信号データを加算すると十分にＳ／Ｎ比を向上できないことがあるが、信号データ強度の相関をさらに考慮することによってそのような不都合を解消できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
図１はこの発明の一実施例に係り、Ｘ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１５】
天板１は、被検体Ｍを載置するものであり、Ｘ線を透過する材料で構成されている。天板１の上方には、図示しないガントリの内周部に取り付けられ、Ｘ線ファンビーム（図中に点線で示す）を放射するＸ線管３が配備されている。また、天板１を挟んだＸ線管３の対向位置には、Ｘ線検出素子５が多数個円弧状に配列されてなるＸ線検出アレイ７が配備されている。これらのＸ線管３とＸ線検出アレイ７は、対向配置状態を保ったまま回動部９によって被検体Ｍの体軸Ｚ周りに回転される。
【００１６】
上記の回動部９の制御は、操作制御部１１を介して行われる。また、この操作制御部１１は、Ｘ線管３のＸ線強度などを調節する高圧制御部１３を制御する。Ｘ線管３からの***Ｘ線を受け、被検体Ｍを透過したＸ線はＸ線検出アレイ７によって検出された後、ＤＡＳ（データ収集部）１５によって収集される。
【００１７】
また、データメモリ１７は、ＤＡＳ１５が収集した信号を異なる***角度ごとに関連づけられた信号データとして格納する。データの収集及び格納が完了すると、データ処理部１９が、スライス像を表示する対象である目的スライスに対して、隣接したスライスの信号データを反映させてアーティファクト抽出用画像を生成し、これからアーティファクト成分を抽出して目的スライスからアーティファクトの除去を行う。次に、目的スライスの再構成を行ってからモニタ２１にスライス像の表示を行う。
【００１８】
上述したデータ処理部１９におけるスライスの信号データの反映のさせ方には以下のような形態が挙げられる。
【００１９】
＜第１実施例＞
図２は目的スライスの前後のスライスを反映させる例の説明に供する模式図であり、図３はその処理の流れを示したフローチャートである。
【００２０】
上記の構成のＸ線ＣＴ装置によって関心部位を対象に複数枚のスライスが撮影され、図２に示すように各スライスが位置しているものとする。ここで画像化の対象であるスライスを目的スライス＃ｎとし、その前に位置する（先に収集されている）スライスを符号＃ｎ−１，＃ｎ−２，＃ｎ−３とし、その後に位置するスライスを符号＃ｎ＋１，＃ｎ＋２，＃ｎ＋３とする。
【００２１】
ステップＳ１
まず、上述したようにＸ線管３とＸ線検出アレイ７とを対向配置させたまま、回動部９により被検体Ｍの体軸Ｚ周りに回転させる。これにより関心部位についての複数枚のスライスの信号データが収集されて順次にデータメモリ１７に格納される。
【００２２】
ステップＳ２
目的スライス＃ｎに対して隣接するスライスの信号データを反映させる。
例えば、目的スライス＃ｎの前後に位置する２スライス分の信号データを目的スライス＃ｎに反映させる場合には、目的スライス＃ｎに前の位置で隣接するスライス＃ｎ−１，＃ｎ−２と、後ろの位置で隣接するスライス＃ｎ＋１，＃ｎ＋２の信号データを反映させる。
【００２３】
具体的には、目的スライス＃ｎに近いスライスほど相関が強いので大きく重み付けを行い、離れるに従って相関が弱いので小さくしてゆくのである。例えば、目的スライス＃ｎの重みを１とした場合には、前後のスライスごとに次のような相対的な重み付けを行う。
【００２４】

【００２５】
上記のように重み付けを行って目的スライス＃ｎに隣接するスライスの信号データを目的スライス＃ｎに反映させることでアーティファクト抽出用画像を生成する。これによりアーティファクト抽出用画像におけるアーティファクト成分を含んだ信号成分が最大で２．５倍になる。その一方で（ランダム）ノイズ成分は１／√２．５となる。したがって、隣接スライスを反映させた目的スライス＃ｎのアーティファクト抽出用画像における信号データは、Ｓ／Ｎ比が最大で√２．５倍になる。
【００２６】
ステップＳ３
目的スライス＃ｎを対象にしてアーティファクト除去を施す。
上記の処理によって目的スライス＃ｎのアーティファクト抽出用画像はＳ／Ｎ比が最大で√２．５倍に改善されているので、アーティファクト成分が浮き出しており、十分にアーティファクト成分を除去することが可能となっている。
【００２７】
具体的には、アーティファクト抽出用画像からアーティファクト成分を抽出した後に、上記のようにしてアーティファクト抽出用画像を求めた際に反映させた重み付けを考慮する。つまり、上記の説明では、アーティファクト抽出用画像に元の２．５倍の画像成分が含まれているので、アーティファクト成分をその倍率で除算する。そして、このアーティファクト成分を目的スライス＃ｎから差し引くことにより、目的スライス＃ｎからアーティファクト成分が十分に除去される。
【００２８】
ステップＳ４
上記のようにして十分にアーティファクト成分を除去した目的スライス＃ｎの信号データを対象にしてスライス像の再構成を行う。
【００２９】
ステップＳ５
再構成した目的スライス＃ｎのスライス像をモニタ２１に出力して表示させる。このようにして表示された目的スライス＃ｎのスライス像は、上述した各処理によって高品質の画質となっている。
【００３０】
なお、上記の例では目的スライス＃ｎの前後に隣接する２スライス分の信号データを反映させるようにしたが、１スライス分だけにしてもよく、また３スライス分あるいはそれ以上のスライスを反映させるようにしてもよい。
【００３１】
＜第２実施例＞
上記の実施例では目的スライス＃ｎの前後のスライスを反映させたが、この実施例では、目的スライスよりも時間的に前のスライスだけを反映させる点において異なる。
【００３２】
この実施例について図４を参照して説明する。なお、図４は目的スライス＃ｎの前に位置するスライスだけを反映させる例の説明に供する模式図である。
【００３３】
上述した実施例のようにして関心部位を対象にして複数枚のスライスが撮影され、目的スライス＃ｎまでが撮影されたものとする。
【００３４】
そして、上述したステップＳ２では、例えば、目的スライス＃ｎの前に位置する２スライス分の信号データを目的スライス＃ｎに対して反映させるものとする。つまり、スライス＃ｎ−１，＃ｎ−２の信号データを目的スライス＃ｎに反映させる。
【００３５】
例えば、目的スライス＃ｎの重みを１とした場合には、前のスライスごとに次のような相対的な重み付けを行う。
【００３６】

【００３７】
上記のように重み付けを行って目的スライス＃ｎのアーティファクト抽出用画像を生成することで、目的スライス＃ｎにおけるアーティファクト成分を含んだ信号成分が最大で１．７５倍になる。その一方で（ランダム）ノイズ成分は１／√１．７５となる。したがって、前に位置するスライスを反映させた目的スライス＃ｎのアーティファクト抽出用画像における信号データは、Ｓ／Ｎ比が最大で√１．７５倍になる。
【００３８】
この例によると上述した第１実施例の場合に比べてＳ／Ｎ比の改善度合いが低くなるが、既に収集してあるスライス＃ｎ−１，＃ｎ−２，＃ｎだけを対象にして信号データを反映させるので、目的スライス＃ｎの信号データが収集された時点で処理を行うことができる。したがって、目的スライス＃ｎよりも時間的に後ろに位置するスライスについての信号データの収集を待つ必要がないので、目的スライス＃ｎの撮像が終了した時点で迅速にスライス像の再構成及び表示を行うことができる特徴を有する。
【００３９】
なお、上記の例では目的スライス＃ｎの前に位置する２スライス分の信号データを反映させるようにしたが、１スライス分だけにしてもよく、また３スライス分あるいはそれ以上のスライスを反映させるようにしてもよい。
【００４０】
また、この実施例は、Ｘ線管３とＸ線検出アレイ７の１回転につき薄いスライスを１枚しか収集することができないシングルスライスのＸ線ＣＴ装置において特に有用となる。
【００４１】
＜第３実施例＞
上記各実施例では、スライスの位置関係に応じて信号データを反映させたが、この実施例では関心部位の形状による信号データ強度の相関性をも考慮する。
【００４２】
この実施例について図５を参照して説明する。図５は、スライスの位置に応じて信号データを反映させるとともに、信号強度を考慮する例の説明に供する模式図である。
【００４３】
まず、上記の各実施例で説明したようにして関心部位ＲＯＩを対象にして複数枚のスライスから信号データを収集する。なお、ここでは、関心部位ＲＯＩの形状が図５に示すようなものとして説明する。
【００４４】
次に、目的スライスと隣接するスライスとの位置関係だけでなく、それらの間における信号データの強度の相関性を考慮して隣接するスライスの信号データを目的スライスに反映させる。
【００４５】
なお、各スライスを符号＃１〜＃３で示した場合、関心部位ＲＯＩのボリュームから各スライス＃１〜＃３の信号データ強度の比率が次のようなものであったとして説明する。
【００４６】
スライス＃１０．２
スライス＃２１．０
スライス＃３１．３
【００４７】
中心に位置しているスライス＃２を目的スライスとした場合には、例えば、次のように信号強度の相関性に基づく係数を求める。
【００４８】
スライスの信号データ ≦ 目的スライスの信号データである場合
係数＝（スライスの信号データ／目的スライスの信号データ）×基本係数
【００４９】
スライスの信号データ＞目的スライスの信号データである場合
係数＝（目的スライスの信号データ／スライスの信号データ）×基本係数
【００５０】
ここで、基本係数とは、目的スライスとスライスとの位置関係によって決まる値であり、上述した各実施例に基づいて決定すればよい。
【００５１】
各スライス＃１〜＃３の信号データの比率が上述した値の場合には、各スライスの係数は次のようになる。なお、基本係数はスライス＃１，＃３を０．８とし、目的スライス＃ｎを１．０とする。
【００５２】
スライス＃１の係数＝（０．２／１．０）×０．８＝０．１６
スライス＃２の係数＝（１．０／１．０）×１．０＝１．０
スライス＃３の係数＝（１．０／１．３）×０．８＝０．６１５
【００５３】
このようにスライス＃３は、スライス＃１に比べて係数が大きくなっており、目的スライス＃２に対する位置関係だけでなく、関心部位ＲＯＩの形状に基づく信号データ強度の相関性が考慮されている。これらの係数を各スライス＃１，＃３に適用して、目的スライス＃２のアーティファクト抽出用画像を対象にしてアーティファクト除去を施すことにより、スライスの位置に応じた相関性に加えて関心部位ＲＯＩのボリュームに基づく信号データ強度についての相関性をも考慮してＳ／Ｎ比が改善される。
【００５４】
この実施例では、関心部位ＲＯＩのボリュームが各スライスで大きく異なっている場合、例えば、脳幹などの場合であっても、信号データ強度の相関をも考慮することによってアーティファクト除去処理で十分にアーティファクト成分を除去可能である。
【００５５】
なお、上記の説明においては、Ｘ線を***して信号データを収集する際に天板１を移動させるか固定したままかについては特に説明しなかったが、この発明は固定したままであっても移動しながら収集するスパイラル手法であっても適用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１に記載の発明によれば、目的スライスに隣接する各スライスに対応する信号データを、スライス位置に応じた重み付けにより目的スライスに対する位置に応じて加算してアーティファクト抽出用データを生成し、これから抽出されたアーティファクト成分に基づきアーティファクト除去処理を行うことで目的スライスのＳ／Ｎ比を向上できる。したがって、アーティファクト成分が信号成分に埋もれることがなく、アーティファクト除去処理で目的スライスから十分にアーティファクト成分を除去することができる。したがって、目的スライスを再構成して得られるスライス像の画質を向上することができる。
【００５７】
また、請求項２に記載の発明によれば、既に収集してあるスライスだけを対象にして各スライスの位置に応じて信号データを加算するので、目的スライスの信号データが収集された時点で処理を行うことができる。したがって、目的スライスよりも時間的に後ろに位置するスライスについての信号データの収集を待つ必要がないので、迅速にスライス像の再構成及び表示を行うことができる。
【００５８】
また、請求項３に記載の発明によれば、目的スライスに近いほど相関が強くなるので重み付けを大きくし、目的スライスから離れるほど相関が弱くなるので重み付けを小さくして信号データを加算することにより、アーティファクト抽出用画像のアーティファクト成分を十分に抽出できる。
【００５９】
また、請求項４に記載の発明によれば、関心部位のボリュームがスライスごとに大きく異なっている場合であっても、信号データ強度の相関を考慮することによってアーティファクト除去処理で十分にアーティファクト成分を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ｘ線ＣＴ装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】目的スライスの前後のスライスを反映させる例の説明に供する模式図である。
【図３】処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】目的スライスの前のスライスだけを反映させる例の説明に供する模式図である。
【図５】信号強度をも考慮する例の説明に供する模式図である。
【符号の説明】
１ … 天板
Ｍ … 被検体
３ … Ｘ線管
７ … Ｘ線検出アレイ
９ … 回動部
１１ … 操作制御部
１３ … 高圧制御部
１５ … ＤＡＳ
１７ … データメモリ
１９ … データ処理部
２１ … モニタ
＃ｎ … 目的スライス

Claims

関心部位から収集した信号データに基づいてスライス像を画像化するＸ線ＣＴ装置において、画像化するスライスを目的スライスとし、この目的スライスに隣接する各スライスに対応する信号データを、スライス位置に応じた重み付けにより目的スライスの信号データに加算してアーティファクト抽出用データを生成し、このアーティファクト抽出用データからアーティファクト成分を抽出し、このアーティファクト成分に基づき目的スライスに対してアーティファクト除去処理を施してから目的スライスについてスライス像の再構成処理を行う画像処理手段を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記画像処理手段は、既に収集してあるスライスの信号データだけを目的スライスに加算することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記画像処理手段は、隣接する各スライスの位置が目的スライスから離れるにつれて重みを小さくして、各スライスの信号データを目的スライスに加算することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
請求項１または２に記載のＸ線ＣＴ装置において、前記画像処理手段は、目的スライスの信号データと各スライスの信号データとの強度の相関性をさらに考慮して、各スライスの信号データを目的スライスに加算することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。