JP4559723B2

JP4559723B2 - 放射線ｃｔ装置、画像処理装置、及び画像処理方法

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Publication number: JP4559723B2
Application number: JP2003373646A
Authority: JP
Inventors: 陽介岡本; 美和奥村; 佳弘池田; 恭子藤澤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2003-10-31
Filing date: 2003-10-31
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2023-10-31
Also published as: JP2005131287A

Description

本発明は、Ｘ線などの放射線を用いてＣＴ（コンピュータ断層撮影）を行う放射線ＣＴ装置、並びに、この放射線ＣＴによる再構成された画像データを処理する画像処理装置及び画像処理方法に係り、とくに、再構成画像の画質及び診断能の向上を可能にした放射線ＣＴ装置、画像処理装置、及び画像処理方法に関する。

現在の医療診断において、Ｘ線ＣＴ（コンピュータ断層撮影）装置は、いまや必須のモダリティとなっていることから、このＸ線ＣＴ装置によって得られる画像の質に求められる要求にも高いものがある。

この画質を向上させる上で、ノイズの低減は必須の課題である。つまり、Ｘ線ＣＴにより再構成された画像（ＣＴ画像）から低コントラストの信号を発見するためには、ノイズを十分に低減する必要がある。ＣＴ画像のノイズは、撮影系に内在するフォトンノイズに因るところが大きく、このノイズはＸ線照射量を増やすことにより抑制することが可能である。しかしながら、これは、患者への放射線被曝量が増大してしまうという問題に繋がるので、むやみにＸ線照射量を増加させれば済むというものでは無い。この被曝量の低減の問題は、特許文献１においても考慮されているように重要である。

そこで、通常は、Ｘ線照射量を抑えてＸ線被曝量を増大させずに、スライス厚の大きなＣＴ画像を撮影し、このＣＴ画像に画像処理を施すことで、ノイズを低減するという手法が用いられている。スライス厚を大きく設定することで、検出器に入射するＸ線量を増やすことができるため、フォトンノイズを抑制することができる。また、スライス厚の大きな画像の場合、一般的な平滑フィルタなどの画像処理フィルタを施すことで、その画像ノイズをさらに除去することができる。また、単純な平滑フィルタではなく、画像化対象のエッジを鈍らせずに、画像ノイズを除去するフィルタの開発もいくつか試みられている。
特開平４−２２４７３６号公報

しかしながら、上述した画像処理フィルタによる平滑化の手法の場合、スライス厚の大きな１枚のＣＴ画像に平滑化のための２次元の画像処理フィルタを掛けるだけであったことから、ＣＴ画像から微弱な信号を発見する上で、必ずしも十分なノイズ低減を行なうことができなかった。

また、スライス厚の大きなＣＴ画像に、エッジ強調などの強調処理を施した場合、スライス厚が大きいがゆえに、微小サイズの信号変化を消失又は平準化させることも多く、画像の診断能の低下が余儀なくされていた。

そこで、本発明は、上述した現状に鑑みてなされたもので、放射線被曝を抑制しつつ、ＣＴ画像からノイズを十分に低減して画質を向上させることを、その主要な目的とする。

また、本発明は、かかる主要目的を達成させるとともに、強調処理を施した場合でも、微小サイズの信号変化の消失や平準化を抑えて、かかる局所的な信号変化に拠る診断能を確実に確保することを、別の目的とする。

上述した主要目的を達成するために、本発明の１つの態様によれば、放射線ＣＴ装置により得られた被検体の複数のスライスの再構成した画像データを処理する画像処理装置が提供される。この画像処理装置は、前記複数のスライスのうちの少なくとも２枚のスライスの画像データにノイズ低減用の３次元のフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、このフィルタ処理手段によりフィルタ処理された少なくとも２枚のスライスを含む複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねたスライスの画像データを生成する画像束ね手段とを備えたことを特徴とする。また、この画像処理装置は、前記複数のスライスそれぞれの画像データにノイズ低減用のフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、このフィルタ処理手段によりフィルタ処理された複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねたスライスの画像データを生成する画像束ね手段と、前記フィルタ処理手段によりフィルタ処理が施された前記複数のスライスの夫々に画像のエッジ成分を強調する処理を施すエッジ強調手段と、このエッジ強調手段により強調処理された各スライスの画像と前記フィルタ処理する前の各スライスの画像とを可変の重み付け係数で重み付けして相互に画素毎に加算して混合する混合手段とを備え、この混合手段により混合された複数のスライスの画像データを前記画像束ね手段に提供するようにしたことを特徴とする。

また、本発明の別の態様によれば、被検体に向けて放射線を曝射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出する検出器とを備え、前記被検体を前記放射線でスキャンして当該被検体の複数のスライスの画像データを再構成するようにした放射線ＣＴ装置において、前記複数のスライスのうちの少なくとも２枚のスライスの画像データにノイズ低減用の３次元のフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、このフィルタ処理手段によりフィルタ処理された少なくとも２枚のスライスを含む複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねたスライスの画像データを生成する画像束ね手段とを備えたことを特徴とする。また、本発明の別の態様によれば、被検体に向けて放射線を曝射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出する検出器とを備え、前記被検体を前記放射線でスキャンして当該被検体の複数のスライスの画像データを再構成するようにした放射線ＣＴ装置において、前記複数のスライスそれぞれの画像データにノイズ低減用のフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、このフィルタ処理手段によりフィルタ処理された少なくとも２枚のスライスを含む複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねたスライスの画像データを生成する画像束ね手段と、前記フィルタ処理手段によりフィルタ処理が施された前記複数のスライスの夫々に画像のエッジ成分を強調する処理を施すエッジ強調手段と、このエッジ強調手段により強調処理された各スライスの画像と前記フィルタ処理する前の各スライスの画像とを可変の重み付け係数で重み付けして相互に画素毎に加算して混合する混合手段とを備え、この混合手段により混合された複数のスライスの画像データを前記画像束ね手段に提供するようにしたことを特徴とする。

さらに、本発明の別の態様によれば、放射線ＣＴ装置により得られた被検体の複数のスライスの再構成した画像データを処理する画像処理方法において、前記複数のスライスのうちの少なくとも２枚のスライスの画像データにノイズ低減用の３次元のフィルタ処理を施し、このフィルタ処理された少なくとも２枚のスライスを含む複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねることを特徴とする。また、本発明の別の態様によれば、放射線ＣＴ装置により得られた被検体の複数のスライスの再構成した画像データを処理する画像処理方法において、前記複数のスライスそれぞれの画像データにノイズ低減用のフィルタ処理を施し、フィルタ処理が施された前記複数のスライスの夫々に画像のエッジ成分を強調する処理を施し、この強調処理された各スライスの画像と前記フィルタ処理する前の各スライスの画像とを可変の重み付け係数で重み付けして相互に画素毎に加算して混合し、この混合された複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねることを特徴とする。

本発明によれば、放射線ＣＴ撮影によって得られた複数の薄いスライス画像（再構成画像）をフィルタ処理してから束ねることによって、スライス厚の大きなＣＴ画像を得る。複数の薄いスライス画像それぞれに対して３次元の画像処理フィルタを施し、その後束ねることで、２次元の画像処理フィルタをかけていた従来の手法と比べて、放射線被曝量を抑えつつ、大きなノイズ低減効果を得ることができる。

以下、本発明の係る放射線ＣＴ装置、画像処理装置、及び画像処理方法の好適な実施形態を説明する。

なお、この実施形態は、放射線ＣＴ装置として、Ｘ線ＣＴ装置（又はＣＴスキャナ）を採用する例を説明することとし、このＸ線ＣＴ装置は、本発明に係る画像処理装置及び画像処理方法を機能的に実施する構成を採用している。このように、かかる画像処理装置及び画像処理方法をＸ線ＣＴ装置の内部でＸ線撮影と一体に行なう構成に代えて、Ｘ線ＣＴ装置とは別体で成る、例えばスタンドアロンの又はオンラインのコンピュータを画像処理装置として採用してもよい。このコンピュータには、可搬式の記録媒体を介して、又は、通信手段を介してＸ線ＣＴ装置で撮影された複数のスライスの再構成された画像データが提供される。

図１に、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の一形態であるマルチスライスＣＴ装置１００の概略構成を示している。このマルチスライスＣＴ装置１００は、マルチスライスのヘリカルスキャンを行うことができるのみならず、コンベンショナルスキャン（シングルスライススキャン及びマルチスライススキャン）をできるようになっている。

このマルチスライスＣＴ装置１００は、被検体（例えば患者）Ｐを載置させる図示しない寝台と、被検体Ｐを挿入して診断を行うための診断用開口部ＯＰを有し、被検体Ｐの投影データの収集を行う架台Ｇと、架台Ｇ全体の動作を制御するとともに、投影データを収集し、この投影データに基づいて画像再構成処理や画像表示等を行うデータ処理ユニットＵとを備えている。

寝台は、図示しない寝台駆動部の駆動により、その長手方向にスライド可能な天板を有する。通常、被検体Ｐは、その体軸方向が長手方向に一致するように載置される。

架台Ｇは、その診断用開口部ＯＰに挿入された被検体Ｐを挟んで対向配置された放射線源としてのＸ線管１０１及び放射線検出器としての２次元のＸ線検出器１０３を備えるほか、スイッチ群１０３ａ（図３参照）、データ収集回路（ＤＡＳ）１０４、非接触のデータ伝送装置１０５、架台駆動部１０７、及びスリップリング１０８を備えている。

Ｘ線管１０１、Ｘ線検出器１０３、及びデータ収集装置１０４は、架台Ｇ内で回転可能な回転リング１０２に設けられており、架台駆動部１０７からの駆動制御により回転リング１０２が回転することで、架台３の診断用開口ＯＰ内に挿入された被検体Ｐの体軸方向に平行な回転中心軸の周りに両者が一体で回転可能になっている。回転リング１０２は、１回転あたり１秒以下という高速速度で回転駆動される。

Ｘ線管１０１は、有効視野領域ＦＯＶ内に載置された被検体Ｐに対してコーンビーム（四角錐）状又はファンビーム状のＸ線を発生する。Ｘ線管１０１には、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電圧、管電流）が高電圧発生装置１０９からスリップリング１０８を介して供給される。これにより、Ｘ線管１０１は、回転中心軸に並行なスライス方向及びこのスライス方向に直交するチャンネル方向の２方向に広がる、いわゆるコーンビームＸ線又はファンビームＸ線を発生する。通常の診断では、被検体Ｐが寝台の長手方向に沿って天板に載るので、スライス方向は被検体Ｐの体軸方向に一致する。

なお、架台Ｇ内のＸ線管１０１と被検体Ｐとの間には、Ｘ線管１０１のＸ線焦点から曝射されたコーン状又はファン状のＸ線ビームを整形し、所要の大きさのＸ線ビームを形成するためのコリメータ（図示せず）が設けられている。

Ｘ線検出器１０３は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するデバイスであり、Ｘ線検出素子を互いに直交する２方向（スライス方向及びチャンネル方向を成す）それぞれにアレイ状に複数個配列され、これにより２次元のＸ線検出器を成している。本実施形態では、Ｘ線検出器１０３は、複数（例えば３８個）の検出器モジュールから構成され、複数の検出モジュールがチャンネル方向に配列される。

図２には、そのうちの１つの検出器モジュール１０３０の展開図を示している。検出器モジュール１０３０は、シンチレータと、フォトダイオードからなる複数の検出素子１０３１，１０３２を有するフォトダイオードチップとを有している。複数の検出素子１０３１、１０３２は、チャンネル方向とスライス方向との２方向に関してマトリクス状に配列される。なお、本実施形態におけるマルチスライスＣＴ装置では、複数の検出器モジュール１０３０のそれぞれは、平面的ではなく、Ｘ線管１０１の焦点を中心とした１つの円弧に沿って配列される。

検出器モジュール１０３０は、上述したように複数の検出素子１０３１、１０３２を有するフォトダイオードチップとともに、スイッチングチップ（スイッチング群１０３ａを成す）、ＤＡＳチップ（ＤＡＳ１０４を成す）を有している。これらフォトダイオードチップ、スイッチングチップ、ＤＡＳチップは、単一のリジッドなプリント配線板上に実装される。

一方の検出素子１０３１は、スライス方向に関する幅が１．０ｍｍで、チャンネル方向に関する幅が０．５ｍｍの有感域を備えている。他方の検出素子１０３２は、スライス方向に関する幅が０．５ｍｍで、チャンネル方向に関する幅が０．５ｍｍの有感域を備えている。

フォトダイオードの有感域の幅は、Ｘ線管の回転中心軸上での換算値として定義される。つまり、「１ｍｍの有感域幅を有するフォトダイオード」とは、「Ｘ線管の回転中心軸上で１ｍｍに相当する有感域幅を有するフォトダイオード」を意味している。このため、Ｘ線が放射状に拡散することを考慮すると、フォトダイオードの実際の有感域の幅は、Ｘ線焦点と回転中心軸との距離に対するＸ線焦点とフォトダイオードの有感域との実際の距離の比率に従って、１ｍｍより若干広くなる。

０．５ｍｍ幅の検出素子１０３２は、スライス方向に例えば１６個並べられる。なお、スライス方向に並べられた１６個の検出素子１０３２を、第１の検出素子列群と称する。また、１ｍｍ幅の検出素子１０３１は、スライス方向に関し、第１の検出素子列群の両側それぞれに、検出素子１０３２の配列個数よりも少ない複数個、例えば１２個ずつ並べられる。スライス方向Ｃに並べられた１２個の検出素子１０３１を、それぞれ第２の検出素子列群と称する。

これにより、本実施形態では、Ｘ線検出器１０３はチャンネル方向（行方向）に９１２個、スライス方向（列方向）に４０個の検出素子が配列されて成る。尚、本実施形態のＸ線検出器１０３は、０．５ｍｍ幅の検出素子と１．０ｍｍ幅の検出素子により不均等ピッチの２次元検出器を形成しているが、均等サイズの検出素子を行・列方向に配列された２次元検出器でも良く、また検出素子サイズも０．５ｍｍ、１．０ｍｍではなく、１．２５ｍｍ幅の検出素子など本例に限定されることはない。

このようなＸ線検出器１０３で検出されたデータ（２次元投影データ）は、スイッチ群１０３ａを介して、チップ化されているＤＡＳ１０４に一旦集められる。

具体的には、Ｘ線検出器１０３の各検出素子により検出されたＸ線投影データは、スイッチ群１０３ａを介して例えば各チャンネルの検出素子列（４０列の検出素子１０３１、１０３２）より少ない複数列分（例えば１６列など）のデータ収集素子を有するＤＡＳ１０４に送られる。

このＸ線投影データをＤＡＳ１０４へデータ転送するために、スイッチ群１０３ａはホストコントローラ１１０から制御信号を受ける。これにより、スイッチ群１０３ａは、指令された撮影スライス幅（＝撮影スライス厚×スライス数）から割り出された各検出素子列の要否及び必要な切換先に応じてオンオフ動作して、Ｘ線検出器１０３からＤＡＳ１０４への転送経路を形成する。このため、撮影スライス厚及びスライス数に応じて、スイッチ群１０３ａにより、Ｘ線投影データがスライス方向の列同士で画素毎に加算される。すなわち、投影データが指定された列毎に束ねられて、所要列数の２次元の投影データが生成される。

ただし、本Ｘ線ＣＴ装置において最小のスライス厚である０．５ｍｍに基づく撮影スライス幅（＝０．５ｍｍ×最大１６スライス）が指定されているときには、前述した検出素子１０３２に関わる検出素子列による検出のみで済む。このため、コリメータの開口もスライス方向中央部の第１の検出素子列群に照準を合わせるように制御されるとともに、スイッチ群１０３ａもスライス方向中央部の検出素子１０３２による検出素子列をそれぞれＤＡＳ１０４に束ね処理無しで転送するように、そのスイッチ経路がオンオフされる。

ＤＡＳ１０４から出力される２次元投影データは、一括して光通信を応用した非接触データ伝送装置１０５を介して後述のデータ処理ユニットＵに伝送される。尚、ここでは、データ伝送装置としては、スリップリング等の接触データ伝送装置でも良い。

図３は、本実施形態における２次元のＸ線検出器１０３，スイッチ群１０３ａ，及びＤＡＳ１０４の構造を模式的に示す斜視図である。同図に示すように、Ｘ線検出器１０３は、検出素子がアレイ状に並べられており、スイッチ群１０３ａは、例えばスイッチ基板上にＦＥＴ等のスイッチング素子を実装して構成されている。また、ＤＡＳ１０４のデータ収集素子は、Ｘ線検出器１０３の各検出素子と同様にアレイ状に配列されている。

ＤＡＳ１０４の各データ収集素子は、送られたＸ線投影データに対して増幅処理やＡ／Ｄ変換処理等を施して、被検体Ｐの１６スライス、８スライス、４スライスなど複数スライス分のデジタル量の投影データを生成する。

データ処理ユニットＵは、ホストコントローラ１１０を中心として、データ補正等の前処理を行う前処理装置１０６、記憶装置１１１、補助記憶装置１１２、データ処理装置１１３、再構成装置１１４、入力装置１１５、及び表示装置１１６がデータ／制御バス１１６を介して相互に接続されている。

前処理装置１０６は、非接触データ伝送装置１０５より伝送されてきた投影データに感度補正やＸ線強度補正等を施す。前処理装置１０６において感度補正やＸ線強度補正等を受けた３６０゜（１回転）の分の２次元投影データは記憶装置１１１に一旦記憶される。

再構成装置１１４は、記憶装置１１１に記憶された投影データにファンビーム再構成方式又はコーンビーム再構成方式の再構成処理を施して各スライスの断層像データを再構成する。これにより、複数のスライスの画像データから成る３次元の画像データ（ボリュームデータ）が生成される。

再構成された３次元の画像データは、直接に、あるいは、記憶装置１１１に一旦記憶された後、データ処理装置１１３に送られる。このデータ処理装置１１３により、操作者の指示に応じて、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、レンダリング処理による特定臓器の３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像データに変換されて、表示装置１１６に表示される。

このデータ処理装置１１３は、さらに、後述するように、本発明に係る画像データ（再構成データ）に対する後処理を実行するようになっている。

ホストコントローラ１１０は、例えば以下に述べるような制御を実行して、Ｘ線透過データ（投影データ）の収集処理を行う。

具体的には、ホストコントローラ１１０は、操作者から入力装置１１５を介して入力された情報に基づくスライス厚等のスキャン条件を内部メモリに格納し、この格納されたスキャン条件（あるいは、マニュアルモードにおいて操作者から直接設定されたスキャン条件）に基づいて高電圧発生装置１０９、寝台駆動部、架台駆動部１０７、及び寝台の体軸方向への送り量、送り速度、架台（Ｘ線管球２０１４及び放射線検出器１０３）の回転速度、回転ピッチ、及びＸ線の曝射タイミング等を制御しながら、当該高電圧発生装置１０９、寝台駆動部、架台駆動部１０７を駆動させる。これにより、被検体の所望の撮影領域に対して多方向からコーン状のＸ線ビームが照射され、被検体の撮影領域を透過した透過Ｘ線を、放射線検出器１０３の各検出素子を介してＸ線透過データとして検出することができる。

同時に、ホストコントローラ１１０は、入力装置１１５にて設定されたスキャン条件（特に、撮影スライス幅（撮影スライス厚×スライス数））に基づき、必要に応じて、スイッチ群１０３ａのスイッチング素子のオン／オフを制御する。これにより、Ｘ線検出器１０３の検出素子（フォトダイオード）の列とＤＡＳ１０４のＤＡＳ素子列との接続状態がスライス厚に応じて変更される、いわゆるＤＡＳ前の信号束ね（列相互の信号の加算）が可能になっている。

また、ホストコントローラ１１０は、上述したスイッチ群１０３ａの接続状態（オンオフ動作）の制御に加え、ＤＡＳ１０４におけるデータ収集に使用するスライス方向のＤＡＳ列数を切り換える。これにより、スキャン条件や再構成条件に対応した複数スライスのＸ線投影データがＤＡＳ１０４から出力される。

なお、上述したデータ処理ユニットＵのうち、ホストコントローラ１１０、入力装置１１５、及び表示装置１１６は、装置側と操作者との間のインタラクティブなインターフェースであり、操作者が実際のスキャン前に撮影計画を立てるときに使用する撮影計画作成システム１２０としても機能する。

この撮影計画作成システム１２０による撮影計画作成機能には、検査対象部位、スキャンから画像記録までのフロー、データ収集のためのスキャン条件、画像再構成を行うための再構成条件、再構成された画像を表示及び記録するための画像表示・記録条件、再構成後の画像データの後処理のための後処理条件などの入力及び設定が含まれる。

この撮影計画作成システム１２０の支援のもとで、操作者は、検査対象部位、スキャンから画像記録までのフロー、スキャン条件、再構成条件、画像表示・記録条件、後処理条件を含む撮影計画（スケジュール）の設定を行う。設定されたスケジュールに従ってホストコントローラ１１０は架台及び寝台を制御し、そのスケジュールを順次実行する。

図４及び図５には、撮影スケジュール設定画面の例を示している。ここでは、撮影スケジュール設定画面として、スキャンスケジュールを設定するための画面を示している。

この撮影スケジュール設定画面の右上欄には、Ｘ線管とＸ線検出器を固定した状態で天板を移動することにより得られたデータに基づいて作成されたスキャノグラムが表示される。このスキャノグラム上にスキャン範囲を設定するための枠線が表示される。この枠線を拡大／縮小、移動、回転操作することにより、全スキャンエリア（スキャンしたい全範囲）を設定することができる。

また、撮影スケジュール設定画面の上欄の中央部には被検体（患者）情報欄が、さらにはその左欄にはデータ収集後の処理設定欄が表示される。

さらに、これらの被検体情報欄及び処理設定欄の下側には、操作者が必要に応じて操作する各種のボタンが表示されている。このボタンには、被曝線量、スキャン時間、スキャンと再構成のトータル時間、画質、及び管球ＯＬＰ（Ｘ線管のオーバー・ロード・プロテクション）を優先指令するためのボタンＢ１〜Ｂ５、及び、操作者の意思確認を行うための確認ボタンＣがある。

さらに、この設定画面の下欄には、スキャンスケジュール表が表示される。このスキャンスケジュール表には、予定する複数のスキャンオペレーション１，２がその時系列順に縦に配列されている。操作者は、スキャンオペレーションの新規（追加）、複写、消去の各機能を使って所望するスキャンオペレーションを所望順に配列していく。

各スキャンオペレーションの行には、操作者がトリガボタンを押した任意時刻を起点とした各スキャンオペレーションの開始時間、スキャンオペレーション間の休止時間、スキャンオペレーション各々のスキャンの範囲（開始／終了位置）、スキャンモード（コンベンショナルスキャン（マルチスライススキャン、シングルスライススキャン）／ヘリカルスキャン）、及びヘリカルピッチが配列されている。

スキャンスケジュール表に隣接して、メインボタン、連続スキャン、再構成（リコン）パラメータ、ウインドウ条件、後処理条件などの各種のボタンが配列されている。図４は、メインボタンをクリックしたときの表示されるパラメータの種類を例示している。例えば、このメインパラメータには、スキャンオペレーションの回数、高電圧発生装置からＸ線管１０１へ供給される管電圧、管電流、スキャン速度（スキャントータル時間）、ＦＯＶのサイズ、撮影スライス幅（撮影スライス厚×スライス数）、スキャン範囲、スキャンオペレーション間の天板の移動量、等の条件の項目が配列されている。連続スキャン、再構成パラメータ、及びウインドウ条件のボタンをクリックしたときにも、それぞれの必要なパラメータを設定できるようになっている。

また、後処理条件のボタンをクリックしたときに表示されるパラメータの種類を図５に例示する。この後処理パラメータには、参考用の「撮影スライス幅」（メインパラメータとして既設定）のほかに、「束ね厚」、「エッジ強調処理の要否」、「表示モード」、「後処理した画像データ（後処理結果）の保存の要否」が含まれる。

束ね厚は、後述するように、ノイズ低減処理を施した薄いスライスを束ねるスライス厚（ｍｍ）を指定する量である。例えば、撮影スライス幅が０．５ｍｍ厚×１６スライスのときには、自動的に、８ｍｍの束ね厚が指定される。エッジ強調処理は、ノイズ低減処理を施した後の薄いスライスの画像において撮影対象のエッジ（縁）を強調するための処理である。

また、表示モードは、本発明に基づいて行なった束ね処理画像をどのような態様で表示するかについて指定する項目である。本実施形態では、束ねたスライスの画像を、束ねる前の薄いスライスの画像（オリジナル画像）と共に表示するマルチ表示モード、及び、束ねたスライスの画像を単独で表示するシングル表示モード１のほか、束ねる前の薄いスライスの画像（オリジナル画像）を単独で表示するシングル表示モード２が用意されている。

さらに、後処理結果の保存の要否は、後処理した画像データを表示するだけで良いのか（後処理結果を残さない）、又は、後処理した画像データを表示するとともに記憶装置に保存する（後処理結果を残す）ことを選択的に指定する項目である。

これらの後処理パラメータの設定も、ほかのパラメータと同様に、オペレータとの間でインターラクティブに行なわれる。

続いて、図６〜９を参照して、本実施形態に係るマルチスライスＣＴ装置の動作を説明する。

なお、以下の動作例にあっては、被検体Ｐの撮影されるスライスは、本発明に従って後処理により束ねられて厚いスライスに生成することを前提とした薄い複数のスライスから成り、この薄いスライスを「マイクロスライス（ここでは１ｍｍ以下）」と呼ぶことにする。つまり、このマイクロスライスの画像データは、撮影したままのオリジナルの画像データともなる。

このマイクロスライスとして、検出器１０２における最小の検出幅に対応した最小スライス厚を、つまり、本実施形態では０．５ｍｍ厚をその全検出素子列数以下の数で指定した場合には、ＤＡＳ１０４の前段における束ね処理は実行されない。具体例として、スライス厚０．５ｍｍ×１６スライスの場合がこれに該当する。スライス厚１ｍｍ×８スライスが指定されている場合には、ＤＡＳ１０４の前段（又は後段）における束ね処理が実行されて、１ｍｍスライス厚のオリジナルの画像データが生成されることになる。

撮影が開始されると、撮影計画作成システム１２０によりオペレータとの間でインターラクティブにスキャン計画が立てられる（ステップＰ１）。このスキャン計画のときには、前述したように後処理条件も合わせて設定される（図５参照）。この後処理条件の設定において、オペレータは所望厚（つまり、束ね厚）のスライス（例えば８ｍｍ厚）を指定するだけで済み、マイクロスライスの厚さ及び数はシステム側で自動的に指定する（例えば０．５ｍｍ厚×１６枚）ようにしてもよいし、マイクロスライスの厚さ及び数までもオペレータに指定させるようにしてもよい。この後処理条件の設定により、図５の画面例に示したように、少なくとも撮影スライス幅（撮影スライス厚×スライス数：メインボタンのクリック時に設定済み）、束ね厚（所望の画像厚）、束ね処理後の表示モード、及び束ね処理結果の保存の要否が決まる。

なお、撮影スライス幅と束ね厚との関係は、撮影スライス幅＝束ね厚になるようにデフォルト設定しておいてもよいし、撮影スライス幅＞束ね厚となる束ね厚をその都度、インターラクティブに設定するようにしてもよい。

このスキャン計画が済むと、ガントリＧを中心とした撮影系が駆動され、指定されたスキャンモードでのスキャンが実行される。この結果、２次元のＸ線投影データが各ビュー毎に収集される（ステップＰ２）。

この投影データは前処理装置１０６により所定項目の前処理が施されて、例えば補助記憶装置１１２に一時保管される（ステップＰ３）。

そこで、再構成装置１１４は、この一時保管されている投影データを適宜なタイミングで読み出して、指定された再構成アルゴリズムに基づく再構成処理を実行する（ステップＰ４）。この再構成により、例えば図７に示す如く、スキャン部位（例えば頭部）の検査対象領域を成す複数のマイクロスライスＳ１〜Ｓｎの再構成された画像データ（再構成データ）が、オリジナル画像データとして得られる。

このオリジナル画像データは常に記憶装置１１１に保管される（ステップＰ５）。この保管されるオリジナル画像は、例えばスライス厚０．５ｍｍ×１６スライス（ｎ＝１６）である。

この後、図６のステップＳ１以降の処理で示されるように、データ処理装置１１３により、再構成データに対する後処理が実行される。

まず、オペレータの指示を検出して後処理を実行するべきか否かを判断し（ステップＳ１）、かかる後処理を実行すべきときには、データ処理装置１１３は、その処理をステップＳ２に移行させる。

このステップＳ２における処理は、マイクロスライスの画像データの記憶装置１１１からの読出し、各マイクロスライスに対するノイズ低減のための３次元フィルタ処理、及び各マイクロスライスに対するエッジ強調処理である。これらの処理に関するサブルーチンを図８に示す。

これを詳述すると、まず、複数のマイクロスライスの画像のそれぞれを順次読み出して、これに、３次元の画像処理フィルタを適用する（ステップＳ２_１〜Ｓ２_３，Ｓ２_７，Ｓ２_８）。この画像処理フィルタは例えば、画像ノイズの除去、画像の鮮鋭化などを目的とするが、複数の画像を貫いた３次元の画像処理フィルタを適用することで、その効果は高まる。ある画素（ｘ，ｙ，ｚ）を中心とした３×３×３の近傍領域における平均値フィルタ（３次元平滑フィルタ）の例を式（１）に示す。ここで、ｆ（ｘ，ｙ，ｚ）は画素（ｘ，ｙ，ｚ）におけるＣＴ値、ｆ´（ｘ，ｙ，ｚ）はフィルタ適用後の画素（ｘ，ｙ，ｚ）におけるＣＴ値を表す。

ｎをマイクロスライス画像のＩＤとすると、１６枚に分割して撮影したマイクロスライスの場合には、撮影した順に１，２，・・・１６の数字が割り振られる。画像ｎはｎ番目に撮影された画像を表している。

画像ｎの平滑化は、式（２）の近傍５×５×５画素からなる３次元フィルタを用いて演算される。

こうして画像処理された複数のマイクロスライス画像を、後述するように束ねることで、微弱信号の発見が容易な、高画質なＣＴ画像を得ることができる。

実際に、マイクロスライス画像を束ねることで画質を向上させることができる好適な例として人間の頭部が挙げられる。人間の頭部を撮影する場合、従来はスライス厚８ｍｍ、線量４５０ｍＡｓのように、スライス厚を大きくしていたが、本発明を実施するイメージングの場合には、間の頭部の対象領域８ｍｍをスライス厚０．５ｍｍで１６分割して撮影した１６枚のマイクロスライスの画像が最初に取得される。線量は４５０ｍＡｓ（スキャン速度１．５ｓｅｃ）、管電圧は１２０ｋＶに設定できることが分かっている。

次いで、エッジ強調処理が実行される（ステップＳ２_１，Ｓ２_４〜Ｓ２_８）。

エッジの抽出には、上記（２）式で得られた平滑画像を用いて３次元の微分演算を適用する。こうして得られたエッジ情報を元に、エッジ成分の強い領域ではオリジナル画像に重み付けし、反対にエッジ成分の弱い領域では平滑画像に重み付けして、両者を混合する。これを１６枚の画像全てに適用する。

このように各マイクロスライスの画像に対する３次元のフィルタ処理及びエッジ強調処理が終わると、オペレータの操作に基づいて束ね処理を実行するか否かを判断する（ステップＳ３）。なお、この判断処理は省略して、システム側で常に束ね処理を実行するようにしてもよい。

束ね処理を実行する場合には、データ処理装置１１３は、全マイクロスライス又はその一部のマイクロスライスの画像の画素値を画素毎に相互に加算・平均して平均値を演算し、これにより、１枚の所望の束ね厚の画像を生成する（ステップＳ４）。この束ね処理により、例えばスライス厚０．５ｍｍ×１６枚のマイクロスライスが、８ｍｍ×１枚の画像に束ねられる。

この束ね画像は、マイクロスライスの段階でそれぞれ平均化されているため、ノイズが小さくかつエッジがシャープな画像になる。なお、スライスの厚さ方向に微小なサイズの信号に対しては、そのサイズに合わせて分割するマイクロスライスのスライス厚を小さくすることで、信号レベルは高まる。そのため、画像処理による微小サイズ信号の強調が容易となり、結果として空間分解能を向上させることもできる。

この処理が終わると、データ処理装置１１３は、束ねた画像のデータを保管するか否かを判断する（ステップＳ５）。この判断は、前述したスキャン計画時の後処理条件（束ね結果の保存の要否）に基づいて行う。ただし、オペレータは、原時点における束ね結果の保存の要否について、スキャン計画時とは異なる条件を所望する場合もあるので、オペレータの意思を再確認する処理を、ステップＳ５の処理の中で行ってもよい。束ね画像のデータを保管する場合には、そのデータは記憶装置１１１に保管される。これにより、束ねられた厚いスライスの画像（例えば８ｍｍスライス厚×１枚）のデータが保管される。

次いで、データ処理装置１１３はスキャン計画で設定された表示モードのパラメータを読み出し（ステップＳ８）、その表示モードを判断する（ステップＳ９、Ｓ１１）。なお、この表示に際しても、オペレータに表示モードの変更を希望するか否かの問い合わせを行うようにしてもよい。

かかる表示モードが「マルチ表示モード」である場合には、図９（ａ）に模式的に示すように、束ねた厚いスライスの画像（例えば８ｍｍ）と束ねる前のマイクロスライスの画像（オリジナル画像：例えば０．５ｍｍ）とが表示装置１１６の同一画面上に例えば分割状態で表示され、対比観察に用いられる（ステップＳ１０）。また、表示モードがシングル表示モード１である場合、図９（ｂ）に示すように、束ねた厚いスライスの画像（例えば８ｍｍ）のみが表示される。さらに、表示モードがシングル表示モード２である場合、図９（ｃ）に示すように、マイクロスライスの画像（例えば０．５ｍｍ）のみが表示される。

以上のように、本実施形態によれば、Ｘ線ＣＴ撮影によって得られた複数の薄いマイクロスライス画像（再構成画像）をフィルタ処理してから束ねることによって、スライス厚の大きな所望のＣＴ画像を得る。このように、複数の薄いマイクロスライス画像それぞれに対して３次元の画像処理フィルタを施し、その後に束ねることで、２次元の画像処理フィルタをかけていた従来の手法と比べて、大きなノイズ低減効果が得られる。同時に、スキャンするスライスの厚さを厚くしていないので、Ｘ線被曝量を増大させることも無い。

また、複数の薄いスライス画像それぞれに信号のエッジ強調処理を施した場合でも、大きなスライス厚によって局所的な信号変化が消失又は弱められてしまうことも少なくなり、微小サイズの信号変化（ＣＴ値の変化）も確実に温存し、観察に供することができる。これにより、画像の高い診断能も確保される。

さらに、このような画像再生後の後処理の各種のパラメータをスキャン計画時に一緒に設定できるので、患者スループットも高められ、ルーチン検査も容易化される。また、実際の後処理時においても、後処理のパラメータを適宜変更可能になっているので、オペレータにとって使い勝手の良い画像処理装置を提供することができる。

なお、図６のステップＳ１〜Ｓ１３の処理は、必ずしもデータ処理装置１１３で行う必要は無く、例えばホストコントローラ１１０で実行させるようにしてもよい。

また、画像処理装置をＸ線ＣＴ装置と一体に構成しない場合には、図６に示したステップＳ１〜Ｓ１３に例示する一連の処理を記録したプログラムを、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）にインストールしておくことで、別体の画像処理装置を提供することができる。

さらに、後処理後の画像の表示モードについても、さらに適宜なモードを用意することができる。後処理により束ねる前後の画像それぞれには、それぞれに特有の情報を有しているので、対比観察などに適した更なる表示モードを設定してもよい。

なお、本発明は上述してきた実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の要旨を逸脱しない範囲で、周知の技術に基づいて更に適宜に変形・展開することもできる。

本発明の実施形態に係る放射線ＣＴ装置としてのＸ線ＣＴ装置（マルチスライスＣＴ装置）の概要を説明するブロック図。実施形態で採用した２次元のＸ線検出器の１つの検出ブロックを説明する図。実施形態で採用したＸ線検出器及びＤＡＳ（画像収集装置）の概要を説明する図。スキャン計画時に表示されるスキャン計画画面の一例（メインボタンのクリック時）を説明する図。スキャン計画時に表示されるスキャン計画画面の一例（後処理条件ボタンのクリック時）を説明する図。実施形態において実行される、スキャン計画から再構成データの保管までの処理、及び、その後の画像データの後処理の流れを示す概略フローチャート。３次元画像データを構成する複数のマイクロスライスの概念を説明する図。画像データの後処理の一部として実行される、３次元フィルタ処理及びエッジ強調処理の流れの概要を示すフローチャート。各種の表示モードを模式的に示す図。

符号の説明

Ｇ架台
Ｕデータ処理装置
Ｐ被検体
１０１Ｘ線管（放射線源）
１０３Ｘ線検出器（放射線検出器）
１０４ＤＡＳ（データ収集装置（回路））
１０６前処理装置
１１０ホストコントローラ
１１１記憶装置
１１２補助記憶装置
１１３データ処理装置（フィルタ処理手段、画像束ね手段、エッジ強調手段、混合手段）
１１４再構成装置
１１５入力装置
１１６表示装置
１２０撮影計画作成システム（スキャン計画手段）

Claims

放射線ＣＴ装置により得られた被検体の複数のスライスの再構成した画像データを処理する画像処理装置において、
前記複数のスライスのうちの少なくとも２枚のスライスの画像データにノイズ低減用の３次元のフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、このフィルタ処理手段によりフィルタ処理された少なくとも２枚のスライスを含む複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねたスライスの画像データを生成する画像束ね手段とを備えたことを特徴とする画像処理装置。
放射線ＣＴ装置により得られた被検体の複数のスライスの再構成した画像データを処理する画像処理装置において、
前記複数のスライスそれぞれの画像データにノイズ低減用のフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、このフィルタ処理手段によりフィルタ処理された複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねたスライスの画像データを生成する画像束ね手段と、前記フィルタ処理手段によりフィルタ処理が施された前記複数のスライスの夫々に画像のエッジ成分を強調する処理を施すエッジ強調手段と、このエッジ強調手段により強調処理された各スライスの画像と前記フィルタ処理する前の各スライスの画像とを可変の重み付け係数で重み付けして相互に画素毎に加算して混合する混合手段とを備え、この混合手段により混合された複数のスライスの画像データを前記画像束ね手段に提供するようにしたことを特徴とする画像処理装置。
前記複数のスライスの画像データと前記画像束ね手段により束ねられたスライスの画像データとのうち一方を単独で、又は、双方を同時に表示する画像表示手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
被検体に向けて放射線を曝射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出する検出器とを備え、前記被検体を前記放射線でスキャンして当該被検体の複数のスライスの画像データを再構成するようにした放射線ＣＴ装置において、
前記複数のスライスのうちの少なくとも２枚のスライスの画像データにノイズ低減用の３次元のフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、このフィルタ処理手段によりフィルタ処理された少なくとも２枚のスライスを含む複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねたスライスの画像データを生成する画像束ね手段とを備えたことを特徴とする放射線ＣＴ装置。
被検体に向けて放射線を曝射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出する検出器とを備え、前記被検体を前記放射線でスキャンして当該被検体の複数のスライスの画像データを再構成するようにした放射線ＣＴ装置において、
前記複数のスライスそれぞれの画像データにノイズ低減用のフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、このフィルタ処理手段によりフィルタ処理された複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねたスライスの画像データを生成する画像束ね手段と、前記フィルタ処理手段によりフィルタ処理が施された前記複数のスライスの夫々に画像のエッジ成分を強調する処理を施すエッジ強調手段と、このエッジ強調手段により強調処理された各スライスの画像と前記フィルタ処理する前の各スライスの画像とを可変の重み付け係数で重み付けして相互に画素毎に加算して混合する混合手段とを備え、この混合手段により混合された複数のスライスの画像データを前記画像束ね手段に提供するようにしたことを特徴とする放射線ＣＴ装置。
前記複数のスライスの画像データと前記画像束ね手段により束ねられたスライスの画像データとのうちの一方を単独で、又は、双方を同時に表示する画像表示手段を備えたことを特徴とする請求項４に記載の放射線ＣＴ装置。
被検体に向けて放射線を曝射する放射線源と、前記被検体を透過した放射線を検出する検出器とを備え、前記被検体を前記放射線でスキャンして当該被検体の複数のスライスの画像データを再構成するようにした放射線ＣＴ装置において、
前記複数のスライスのうちの少なくとも２枚のスライスの画像データにノイズ低減用のフィルタ処理を施すフィルタ処理手段と、このフィルタ処理手段によりフィルタ処理された少なくとも２枚のスライスを含む複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねたスライスの画像データを生成する画像束ね手段と、前記スキャンの計画を立てるスキャン計画手段を備え、このスキャン計画手段は、前記束ねられたスライスの画像データの生成及び表示に関する情報を、ユーザからのインターラクティブな情報に基づいて選択的に設定可能な束ね情報設定手段を含み、前記束ね情報設定手段により設定される情報は、前記束ねられるスライスの厚さに加えて、当該束ねられたスライスの表示モード及び当該束ねられたスライスの画像データを保存するか否かの情報のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする放射線ＣＴ装置。
前記検出器は、複数の放射線検出素子列を所定方向に配列した２次元検出器で構成され、前記フィルタ処理手段に提供される前記複数のスライスの画像データは、前記２次元検出器の複数の放射線検出素子列のうちの前記所定方向の幅が最も薄い放射線検出素子列に対応したスライス厚の画像データであることを特徴とする請求項４に記載の放射線ＣＴ装置。
放射線ＣＴ装置により得られた被検体の複数のスライスの再構成した画像データを処理する画像処理方法において、
前記複数のスライスのうちの少なくとも２枚のスライスの画像データにノイズ低減用の３次元のフィルタ処理を施し、このフィルタ処理された少なくとも２枚のスライスを含む複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねることを特徴とする画像処理方法。
放射線ＣＴ装置により得られた被検体の複数のスライスの再構成した画像データを処理する画像処理方法において、
前記複数のスライスそれぞれの画像データにノイズ低減用のフィルタ処理を施し、フィルタ処理が施された前記複数のスライスの夫々に画像のエッジ成分を強調する処理を施し、この強調処理された各スライスの画像と前記フィルタ処理する前の各スライスの画像とを可変の重み付け係数で重み付けして相互に画素毎に加算して混合し、この混合された複数のスライスの画像データを画素毎に相互に加算することで当該複数のスライスを束ねることを特徴とする画像処理方法。