JP5468190B2 - 画像表示装置及びｘ線ｃｔ装置 - Google Patents

Description

本発明は、体軸方向に多列のＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置に係り、特に、体軸方向のコーン角を忠実に再現できるアルゴリズムを用いて画像を再構成したり、再構成できる範囲を明示したりする画像表示装置及びＸ線ＣＴ装置に関する。

公知のＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置は、患者等の被検体を間にして、Ｘ線管と多チャンネルのＸ線検出素子を複数の列状に備えるＸ線検出器とを対向配置し、これらを、被検体の周りに３６０°に亘って回転させながら、Ｘ線管からＸ線ビームを患者の所定部位に照射する。そして、所定部位を透過したＸ線量をＸ線検出器により投影データとして計測し、このデータを基にコンピュータを用いて画像再構成処理することによって、所定部位のＣＴ画像を取得する。

俗称として“マルチ”と呼ばれる公知の多列型Ｘ線ＣＴ装置には、２列から６４列までが現在、世の中に存在している。多列型Ｘ線ＣＴ装置の従来技術として、次のようなものがある。
特開２００４−３０５５２７号公報

Ｘ線検出素子の体軸方向の長さ、Ｘ線管と被検体の距離、ＦＯＶ（ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ）及びコーン角にも因るが、列数が６４列以上のＸ線検出器を用いた場合、ＣＴ画像上にはＸ線のコーン角による投影データの相対的な不足から生じる画質劣化領域と、投影データが相対的に十分な画質非劣化領域とが生じることが想定される。しかし、従来の２列から６４列までのＸ線検出器では、ＣＴ画像上で画質劣化領域及び画質非劣化領域の表示を区別する必要は殆どなかった。

また、現状の６４列のＸ線検出器よりもスライス方向の長さが大きなＸ線検出器を使用して収集したＣＴ画像上の画質劣化領域をマスクしようとした場合、オペレータはＣＴ検査時にマスクがかかる範囲を判別できず、必要としているスキャン範囲が目的の被検体を捕らえているのか否かをスキャン前に判別することができない。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、投影データが相対的に十分である画質非劣化領域の表示形式を適切に変更処理した表示画像を生成することで、検査及び読影を良好に行なうことができる画像を提供できる画像表示装置及びＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像表示装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、ＣＴ画像を表示する画像表示装置において、対向する投影角度のデータ領域と比較して、重ならないデータ領域の一部を再構成した領域である画質劣化領域の位置に関する情報を、Ｘ線検出器の検出素子列の位置であるスライス位置に基づいて演算する領域演算部と、前記画質劣化領域の位置に関する情報に基づいて、前記画質劣化領域と前記画質劣化領域以外の領域とを識別可能な形態で、前記ＣＴ画像を表示させる表示処理部とを有する。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、請求項２に記載したように、ＣＴ画像を画像再構成するＸ線ＣＴ装置において、対向する投影角度のデータ領域と比較して重ならないデータ領域の一部を再構成した領域である画質劣化領域の位置に関する情報を、Ｘ線検出器の検出素子列の位置であるスライス位置に基づいて演算する領域演算部と、前記画質劣化領域と前記画質劣化領域以外の領域とを識別できるように、前記ＣＴ画像に対して画像処理を行なう画像処理部とを有する。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置は、上述した課題を解決するために、請求項９に記載したように、ＣＴ画像を画像再構成するＸ線ＣＴ装置において、対向する投影角度のデータ領域と比較して重ならないデータ領域の一部を再構成した領域である画質劣化領域の位置に関する情報を、Ｘ線検出器の検出素子列の位置であるスライス位置に基づいて演算する領域演算部と、前記画質劣化領域を識別できるように、前記ＣＴ画像に対して画像処理を行なう画像処理部とを有する。

本発明に係る画像表示装置及びＸ線ＣＴ装置によると、投影データが相対的に十分である画質非劣化領域の表示形式を適切に変更処理した表示画像を生成することで、検査及び読影を良好に行なうことができる画像を提供できる。

本発明に係る画像表示装置及びＸ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

なお、Ｘ線ＣＴ装置には、Ｘ線管とＸ線検出器とが１体として被検体の周囲を回転する回転／回転（ＲＯＴＡＴＥ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプと、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転する固定／回転（ＳＴＡＴＩＯＮＡＲＹ／ＲＯＴＡＴＥ）タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施の形態を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプとして説明する。また、１スライスのＣＴ画像データを再構成するには、被検体の周囲１周、約３６０°分の投影データが、またハーフスキャン法でも１８０°＋ビュー角分の投影データが必要とされる。いずれの再構成方式にも本実施の形態を適用可能である。また、入射Ｘ線を電荷に変換するメカニズムは、シンチレータ等の蛍光体でＸ線を光に変換し更にその光をフォトダイオード等の光電変換素子で電荷に変換する間接変換形と、Ｘ線による半導体内の電子正孔対の生成及びその電極への移動すなわち光導電現象を利用した直接変換形とが主流である。Ｘ線検出素子としては、それらのいずれの方式を採用してもよい。また、近年では、Ｘ線管とＸ線検出器との複数のペアを回転フレームに搭載したいわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置の製品化が進み、その周辺技術の開発が進んでいる。本実施の形態では、従来からの一管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であっても、多管球型のＸ線コンピュータ断層撮影装置であってもいずれにも適用可能である。ここでは、一管球型として説明する。

図１は、本発明に係るＸ線ＣＴ装置の実施の形態を示すブロック図である。

図１は、Ｘ線ビームを照射するＸ線源と体軸方向に多列の検出素子を具備するＸ線検出器とを回転軸を中心に回転させながら投影データを収集し、Ｘ線ビームのコーン角を考慮した逆投影処理を行なってスライス毎にＣＴ画像を画像再構成するＸ線ＣＴ装置１０を示す。このＸ線ＣＴ装置１０には、被検体Ｍ（患者Ｍ１やシリンダＭ２等）をＸ線でスキャンするための架台（ガントリ）１１と、その架台１１の空洞部内を、載置した被検体Ｍを体軸方向（ｚ軸方向）に搬送するためのテーブル１２と、架台１１の動作を制御すると共に架台１１から送られたデータに基づいてＣＴ画像（アキシャル像）等を再構成し、出力（表示）する操作コンソール１３とが備えられる。

架台１１は、チルト方向（図示しない）に動作することができ、その架台１１には、回転部１５及び固定部を有する。架台１１の回転部１５には、Ｘ線管２１、コリメータ２２、開口制御モータ２３、Ｘ線検出器２４及びデータ収集部（ＤＡＳ：ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）２５が設けられる。Ｘ線管２１及びコリメータ２２とＸ線検出器２４とは互いに架台１１空洞部を挟んで、すなわち、被検体Ｍを挟んで対向する位置に設けられる。回転部１５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。

また、固定部には、メインコントローラ３１、ＩＦ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）３２ａ，３２ｂ、Ｘ線管コントローラ３３、開口制御モータドライバ３４、回転モータ３５、回転モータドライバ３６、テーブルモータ３７及びテーブルモータドライバ３８が設けられる。

Ｘ線発生源であるＸ線管２１は、Ｘ線管コントローラ３３によって駆動が制御され、Ｘ線管２１の管球（図示しない）からＸ線検出器に向かってＸ線を照射する。

コリメータ２２は、開口制御モータドライバ３４によって駆動が制御され、Ｘ線管２１から照射したＸ線の照射範囲を制限するための開口を有する。

Ｘ線検出器２４は、コリメータ２２および空洞部を経由してきたＸ線管２１からのＸ線を検出するｚ軸方向に多列の検出素子（複数の構成（列数及びチャンネル数等）の異なる検出素子でもよい。）を具備する。Ｘ線検出器２４のスライス方向には、Ｘ線検出素子が６４列以上、例えば２５６列並設されている。

データ収集部２５は、Ｘ線検出器２４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。

メインコントローラ３１は、ＩＦ３２ａを介して操作コンソール１３から受信した各種コマンドの解析を行ない、それに基づいてＸ線管コントローラ３３、開口制御モータドライバ３４、回転モータドライバ３６、テーブルモータドライバ３８及びデータ収集部２５に対して各種制御信号を出力する。

Ｘ線管コントローラ３３は、Ｘ線管２１に駆動信号を送信する。その制御信号によってＸ線管２１は、Ｘ線を発生する。

開口制御モータドライバ３４は、開口制御モータ２３に駆動信号を送信する。その制御信号によって開口制御モータ２３は、コリメータ２２の開口幅を調整する。

回転モータドライバ３６は、回転モータ３５に駆動信号を送信する。その駆動信号によって回転モータ３５は、回転部１５が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回転部１５を回転させる。

テーブルモータドライバ３８は、テーブルモータ３７に駆動信号を送信する。その駆動信号によってテーブルモータ３７は、テーブル１２をｚ軸方向に搬送する。

また、データ収集部２５で収集されたデータは、ＩＦ３２ｂを介して操作コンソール１３に送出される。

操作コンソール１３は、コンピュータをベースとして構成されている、いわゆるワークステーションであり、病院基幹のＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークＮと相互通信可能である。操作コンソール１３は、大きくは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４１、メモリ４２、ＨＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｃ）４４、ＩＦ４５ａ，４５ｂ，４５ｃ、入力装置４６及び表示装置４７等の基本的なハードウェアから構成される。ＣＰＵ４１は、共通信号伝送路としてのバスＢ１を介して、操作コンソール１３を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、操作コンソール１３は、記録媒体ドライブ４８を具備する場合もある。

ＣＰＵ４１は、オペレータによって入力装置４６が操作等されることにより指令が入力されると、メモリ４２に記憶しているプログラムを実行する。又は、ＣＰＵ４１は、ＨＤ４４に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されＩＦ４５ｃで受信されてＨＤ４４にインストールされたプログラム、又は記録媒体ドライブ４８に装着された記録媒体から読み出されてＨＤ４４にインストールされたプログラムを、メモリ４２にロードして実行する。

メモリ４２は、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の要素を兼ね備え、ＩＰＬ（Ｉｎｉｔｉａｌ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（Ｂａｓｉｃ Ｉｎｐｕｔ／Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｙｓｔｅｍ）及びデータを記憶したり、ＣＰＵ４１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いたりする記憶装置である。

ＨＤ４４は、不揮発性の半導体メモリ等によって構成される。ＨＤ４４は、操作コンソール１３にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）や、データを記憶する記憶装置である。また、ＯＳに、ユーザに対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力装置４６によって行なうことができるＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。

ＩＦ４５ａ，４５ｂ，４５ｃは、各規格に応じた通信制御を行なう。ＩＦ４５ａ，４５ｂは架台１１と通信を行なうものであり、架台１１のＩＦ３２ａ，３２ｂにそれぞれ接続される。また、ＩＦ４５ｃは、電話回線を通じてネットワークＮに接続することができる機能を有しており、これにより、操作コンソール１３は、ＩＦ４５ｃからネットワークＮ網に接続することができる。

入力装置４６としては、オペレータによって操作が可能なキーボード及びマウス等が挙げられ、操作に従った入力信号がＣＰＵ４１に送られる。入力装置４６を介してユーザは、スライス方向におけるＸ線曝射領域の幅（後述する）を操作コンソール１３に入力することができる。また、入力装置４６を介してユーザは、ＣＴ画像を得るためのスキャン範囲（後述する）を設定入力することができる。

表示装置４７としては、モニタ等が挙げられる。表示しようとするイメージデータを展開するＶＲＡＭ（Ｖｉｄｅｏ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ、図示しない）等のメモリにイメージデータ等を展開することで、画像を表示装置４７に表示する。

記録媒体ドライブ４８は、記録媒体の着脱が可能となっており、記録媒体に記録されたデータ（プログラムを含む）を読み出して、バス上に出力し、また、バスを介して供給されるデータを記録媒体に書き込む。このような記録媒体は、いわゆるパッケージソフトウエアとして提供することができる。

図２は、操作コンソール１３の機能ブロック図である。

図１に示した操作コンソール１３のＣＰＵ４１がプログラムを実行することによって、操作コンソール１３は、領域演算部５５、ＣＴスキャン実行部５６、投影データ記録部５７及び画像処理部５８として機能する。なお、各部５５乃至５８はプログラムを実行することによって機能する場合を説明するがその場合に限定されるものではない。各部５５乃至５８の一部又は全部は、操作コンソール１３にハードウェアとして有するものであってもよい。

領域演算部５５は、コーン角の影響により投影データの相対的な不足やノイズ及び画像ひずみ等から投影データの収集範囲の端付近に生じる画質劣化領域（低画質領域）の位置に関する情報を、スライス位置に基づいて演算する。具体的には、領域演算部５５は、撮像空間の径の外側領域と、コーン角の影響による投影データの収集範囲の端付近に生じる画質劣化領域の位置に関する情報と、画質劣化領域以外の領域であって投影データが相対的に十分な画質非劣化領域（画質正常領域）の位置に関する情報とを、スライス方向の位置情報に基づいてそれぞれ演算する。領域演算部５５は、画質非劣化領域生成部６１、撮像空間外領域マップ生成部６２及び画質劣化領域マップ生成部６３を有する。

ここで、撮像空間（ＦＯＶ：Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｅｗ）とｚ軸方向の距離（後述するＶＤＳ）とによって形成される領域に対して各投影角度（ビュー角度）にてＸ線照射を行なう場合、ある投影角度の投影データとその対向する（１８０度前後の差異がある）投影角度の投影データとの両方が存在する場合がある。その場合、ある投影角度の投影データのデータ領域とその対向する投影角度のデータ領域とを比較して、重ならないデータ領域の一部を再構成した領域を画質劣化領域と定義する。

画質非劣化領域生成部６１は、撮像空間の径と、Ｘ線検出器２４の体軸方向の幅と、Ｘ線源及びＸ線検出器２４の距離と、最端スライス断面における画質非劣化領域の径とを基に、回転部１５の回転軸を中心とする各スライス断面上に生じる画質非劣化領域を生成する機能を有する。

図３は、患者Ｍ１の所要部位の撮像空間を示すサジタル断面図である。

図３に示す撮像空間のｘ軸方向は基準物質を充填した円筒形の模型、例えば水ファントム、の数及び配置等によって決まり、ｚ軸方向に軸心をもつ円筒形の撮像空間の径（Ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ＿Ｆｉｅｌｄ＿Ｏｆ＿Ｖｉｅｗ：Ｃａｌｉｂ＿ＦＯＶ）を表し、また、ｚ軸方向はＸ線検出器２４のｚ軸方向におけるＸ線曝射領域の幅（Ｄｅｔｅｃｔｏｒ＿Ｓｉｚｅ：ＤＳ）ないし再構成が可能なスライス位置の範囲（再構成ＦＯＶ）を表す。Ｃａｌｉｂ＿ＦＯＶは、ｚ軸方向を軸心としたシリンダの径によって決まるので、ｚ軸方向の変化によっては変化せずに一定である。

画質非劣化領域生成部６１は、サジタル断面系において、Ｃａｌｉｂ＿ＦＯＶと、ＤＳと、Ｘ線源及びＸ線検出器２４の距離（Ｆｏｃｕｓ＿Ｃｅｎｔｅｒ＿Ｄｉｓｔａｎｃｅ：ＦＣＤ）と、回転部１５の回転軸を中心としＸ線検出器２４のｚ軸方向の最端スライス断面（再構成ＦＯＶの最端部）における画質非劣化領域の直径であるＭｉｎｉｍｕｍ＿Ｍａｓｋ＿ＦＯＶ（ＭＭ＿ＦＯＶ）とを基に、回転部１５の回転軸を中心とした再構成ＦＯＶ内の各スライス断面上に生じる画質非劣化領域の大きさ（直径）（Ｍａｓｋ＿ＦＯＶ：Ｍ＿ＦＯＶ）を生成する。なお、ＭＭ＿ＦＯＶは、オペレータによって入力装置４６を用いて適宜入力されるものであってもよいし、予め設定したものであってもよい。また、ＭＭ＿ＦＯＶとして予め設定したものを用いる場合、検査部位毎や、オペレータ毎に設定されるものであってもよい。

図４は、Ｍ＿ＦＯＶの生成方法を説明する図である。なお、図４では、撮像空間の重心位置を基点としたｘｚ座標系（サジタル断面系）における第１象限のみを平面的に示すものとする。よって、図４では、Ｃａｌｉｂ＿ＦＯＶは半径としての１／２＿Ｃａｌｉｂ＿ＦＯＶと、ＤＳは１／２＿ＤＳと、ＭＭ＿ＦＯＶは半径としての１／２＿ＭＭ＿ＦＯＶと表される。また、図４において、回転部１５の回転軸を中心とする各スライス断面上に画質非劣化領域として生じるサジタル断面上の部分に、便宜上、ハッチングを施している。

例えば、図１に示した入力装置４６を用いてオペレータが操作コンソール１３にＭＭ＿ＦＯＶを入力することによって、そのＭＭ＿ＦＯＶと、ＦＣＤと、ＤＳとから、Ｘ線検出器２４におけるｚ軸方向の仮想の幅（Ｖｉｒｔｕａｌ＿Ｄｅｔｅｃｔｏｒ＿Ｓｉｚｅ：ＶＤＳ）が、次の式（１）によって演算される。なお、図４では、ＶＤＳは１／２＿ＶＤＳと表される。

また、所要のスライス位置におけるｚ軸方向の座標（Ｄｉｓｔ）は、Ｘ線検出器２４のｚ軸方向の中心に具備される検出素子の列数（Ｓｓｅｇ）と所要のスライス位置における検出素子の列数（ｓｅｇ）との差の絶対値と、検出素子の大きさ（ＳｅｇＳｉｚｅ）とから、次の式（２）によって演算される。

よって、所要のスライス位置における暫定のＭ＿ＦＯＶ（ｔｍｐＭ＿ＦＯＶ）が、次の式（３）によって演算される。すなわち、ｔｍｐＭ＿ＦＯＶは、スライス位置によって変化することになる。

また、各スライス位置において、Ｃａｌｉｂ＿ＦＯＶ及びｔｍｐＭ＿ＦＯＶを基に、次の式（４）によって小さい方をＭ＿ＦＯＶとして取得する。

例えば、図４中のスライス位置Ｓ１の場合のＭ＿ＦＯＶは、次の式（５）のようになる。

また、スライス位置Ｓ２の場合のＭ＿ＦＯＶは、次の式（６）のようになる。

図２に示した撮像空間外領域マップ生成部６２は、Ｃａｌｉｂ＿ＦＯＶと、再構成ＦＯＶとを基に、一般的な手法にて、再構成中心を中心とした各スライス断面上における撮像空間の径の外側領域である撮像空間外領域マップを生成する機能を有する。

画質劣化領域マップ生成部６３は、Ｃａｌｉｂ＿ＦＯＶと、再構成ＦＯＶと、画質非劣化領域生成部６１で生成したＭ＿ＦＯＶとを基に、再構成中心を中心とした各スライス断面上に生じる画質劣化領域の画質劣化領域マップを生成する機能を有する。なお、図４に示すように、再構成ＦＯＶ内のスライス位置によっては、画質劣化領域の径（割合）が変化する。

図５は、ＣＴ断面（アキシャル断面）における撮像空間外領域マップ及び画質劣化領域マップの一例を示す図である。

図５は、図４に示したスライス位置Ｓ２のスライス断面であって、図１に示した回転部１５の回転軸を再構成中心とした場合の撮像空間外領域マップＴ１及び画質劣化領域マップＴ２を示す。画質劣化領域マップＴ２は、円形の内枠（図中の破線）と外枠（図中の実線）とに挟まれたドーナツ状のマップとなる。

なお、架台１１のチルト角が０°の場合は図５に示すように画質劣化領域マップＴ２の内枠及び外枠（撮像空間外領域マップＴ１の内枠）は円形になるが、架台１１のチルト角が０°以外の場合は、楕円形となる。また、図５は、回転部１５の回転軸を再構成中心とした場合の各マップを示しているがその場合に限定されるものではなく、回転部１５の回転軸と再構成中心とが異なる場合であってもよい。その場合、画質劣化領域マップＴ２の内枠及び外枠には一部欠けが発生する場合がある。

なお、図４に示したスライス位置Ｓ１のスライス断面であって、図１に示した回転部１５の回転軸を再構成中心とした場合、画質劣化領域マップＴ２は生成されない。

図２に示したＣＴスキャン実行部５６は、架台１１の回転部１５を回転させ、ＣＴスキャンを実行して投影データを収集する機能を有する。ＣＴスキャンでは、まず、被検体Ｍを回転部１５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２１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２４で検出する。そして、この透過Ｘ線の検出を、Ｘ線管２１とＸ線検出部２４を被検体Ｍの周囲を回転させながら（すなわち、投影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度分行なう。検出された各透過Ｘ線は、データ収集部２５でディジタル値に変換されて投影データとしてＩＦ３２ｂを介して操作コンソール１３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。

投影データ記録部５７は、架台１１から転送されてくる投影データをＨＤ４４等の記憶装置に記録する機能を有する。

画像処理部５８はＣＴ画像を再構成し、画質劣化領域と画質非劣化領域とを識別できるようにＣＴ画像に対して画像処理（表示処理を含む）を行ない、画像処理後の画像を表示装置４７に表示させる機能を有する。画像処理部５８は、画質劣化領域と画質非劣化領域とが識別可能となるように画像処理の特性を変えるものであり、ＣＴ画像上の階調変換特性及び色調特性のうち少なくとも一方を変える画像処理を行なう。又は、画像処理部５８は、画質劣化領域と画質非劣化領域とが識別可能となるように、ＣＴ画像のデータから画質劣化領域に該当するデータを除去するようにＣＴ画像の画像処理を行なってもよい。又は、画像処理部５８は、画質劣化領域と画質非劣化領域とが識別可能となるように、ＣＴ画像の画質劣化領域部分に対して、非表示にする、色を変える、及び、コントラストを低下させる表示処理のうち少なくとも１つの表示処理を行なってもよい。又は、画質劣化領域と画質非劣化領域とが識別可能となるように、画質劣化領域の内枠（画質劣化領域と画質非劣化領域との境界）に境界線を表示させる表示処理を行なってもよい。具体的には、画像処理部５８は、画像再構成部６６及び表示処理部６７を有する。

画像再構成部６６は、ＣＴスキャン実行部５６で収集して投影データ記録部５７で記録した投影データ、又は、ＨＤ４４等の記憶装置に予め記憶された投影データを基に、各スライス断面上のＣａｌｉｂ＿ＦＯＶ内側（画質劣化領域及び画質非劣化領域）を逆投影（バックプロジェクション）してＣＴ画像（再構成画像）を生成する機能を有する。コンベンショナルスキャン、ダイナミックスキャン及びリアルタイムスキャン等に利用される画像再構成では、ｚ軸方向のコーン角を忠実に再現できるアルゴリズムを用いて再構成を実施する。

表示処理部６７は、表示画像を表示装置４７に表示させる。具体的には、表示処理部６７は、撮像空間外領域マップ処理部６８及び画質劣化領域マップ処理部６９を有する。

撮像空間外領域マップ処理部６８は、スライス毎に、撮像空間外領域マップ生成部６２で生成した撮像空間外領域マップと画像再構成部６６で再構成したＣＴ画像とを再構成中心を基準として合わせ、撮像空間外領域マップ内に該当するピクセル（画素）のピクセル値（画素値）を、画像を視認不可能とするマスク値（例えば、“−２０４８”）に置換する。

画質劣化領域マップ処理部６９は、スライス毎に、画質劣化領域マップ生成部６３で生成した画質劣化領域マップと画像再構成部６６で再構成したＣＴ画像とを再構成中心を基準として合わせ、画質劣化領域マップ内の表示形式を変換する。画質劣化領域マップ処理部６９には、マスク値置換部６９ａ、可変マスク値加算部６９ｂ及び縁取線配置部６９ｃのうち少なくとも１つが設けられる。

マスク値置換部６９ａは、画質劣化領域マップ内に該当するピクセルのピクセル値を、画像を視認不可能とするマスク値に置換する。

可変マスク値加算部６９ｂは、画質劣化領域マップ内のマスクの透明度を可変とするために、画質劣化領域マップ内に該当するピクセルのピクセル値に、可変マスク値を加算する処理を行なう。

縁取線配置部６９ｃは、画質劣化領域マップの枠に縁取り線を配置する処理を行なう。

なお、再構成マトリクス（ボリュームを含む）の画素の大きさによっては、画質劣化領域マップ内の画質劣化領域に該当するピクセルと、画質劣化領域マップ内及び撮像空間外領域マップ内ではない画質非劣化領域に該当するピクセルとの境界付近に、画像劣化領域と画像非劣化領域との両方を含む画素が存在する場合がある。その場合、画像劣化領域と画像非劣化領域との両方を含む画素に対して、画像劣化領域又は画像非劣化領域としての処理を行なってもよいし、グラデーション処理等のように画像劣化領域及び画像非劣化領域とは異なる処理を行なってもよい。

図６，図７及び図８は、ＣＴ画像を含む表示画像の一例を示す模式図である。

図６，図７及び図８に示す表示画像は、図４に示したスライス位置Ｓ２のスライス断面であって、図１に示した回転部１５の回転軸を再構成中心とした場合のＣＴ画像を含む表示画像である。図６は、画質劣化領域マップ処理部６９のマスク値置換部６９ａを機能させ、画質劣化領域マップＴ２内のピクセルのピクセル値をマスク値で置換した表示画像を示す。図７は、画質劣化領域マップ処理部６９の可変マスク値加算部６９ｂを機能させ、画質劣化領域マップＴ２内のピクセルのピクセル値に可変マスク値を加算した表示画像を示す。なお、ピクセル値に可変マスク値を加算した部分に、便宜上、ハッチングを施している。また、図８は、画質劣化領域マップ処理部６９の縁取線配置部６９ｃを機能させ、画質劣化領域マップＴ２の内枠に縁取り線（図中の円形の実線）を配置した表示画像を示す。なお、回転部１５の回転軸と再構成中心とが異なる場合、表示画像に一部欠けが発生する場合がある。

本実施の形態において、検査に適さない画質劣化領域と検査に適した画質非劣化領域とを区別するために画質劣化領域マップ処理部６９のマスク値置換部６９ａを機能させれば、撮像空間外領域マップＴ１と同様に、画質劣化領域マップＴ２のピクセル値をマスク値に置換して、画質非劣化領域にかかるＣＴ画像のみからなる表示画像を表示することができる（図６）。

しかし、画質劣化領域マップＴ２をマスク値に置換すると、画質非劣化領域内の像が患者Ｍ１のどの部分（部位）のものなのか、すなわち、全体に対する位置関係が判別できない場合がある。よって、本実施の形態では、画質劣化領域マップ処理部６９の可変マスク値加算部６９ｂを機能させ、画質劣化領域マップＴ２に施すマスクの透明度を、画質非劣化領域内の像の全体に対する位置関係が判別できる程度に変化させ、画質非劣化領域及び画質劣化領域にかかるＣＴ画像からなる表示画像を表示することができる（図７）。よって、画質劣化領域マップＴ２内の像が低画質であることを示すと共に、画質劣化領域マップＴ２内のマスク下の像が視認できる。なお、画質劣化領域マップＴ２に施すマスクの透明度は、オペレータが設定できるようにする。

また、画質劣化領域マップ処理部６９の縁取線配置部６９ｃを機能させることによって、表示画像を表示することができ（図８）、可変マスク値加算部６９ｂと同様の効果が得られる。なお、縁取り線は、例えば、実線、破線及び太線（ただし、外側に膨らむこと）等からオペレータが自由に選択でき、また、縁取り線の色もオペレータが自由に選択できる。

さらに、図２に示した操作コンソール１３を、位置決め用の画像（スキャノ像）を生成するスキャノ撮影実行部７１及びスキャノ像生成部７２として機能させてもよい。

操作コンソール１３を、スキャノ撮影実行部７１及びスキャノ像生成部７２として機能させる場合、撮像空間外領域マップ生成部６２は、撮像空間の径（Ｃａｌｉｂ＿ＦＯＶ）と、Ｘ線検出器２４の体軸方向の幅（ＤＳ）とを基に、回転部１５の回転軸を中心とした各スライス断面上における撮像空間の径の外側領域から、サジタル断面に生じる撮像空間の径の外側領域の撮像空間外領域マップを生成する機能を有する。画質劣化領域マップ生成部６３は、撮像空間の径と、Ｘ線検出器２４の体軸方向の幅と、画質非劣化領域生成部６１で生成した画質非劣化領域とを基に、回転部１５の回転軸を中心とした各スライス断面上に生じる画質劣化領域から、サジタル断面に生じる画質劣化領域の画質劣化領域マップを生成する機能を有する。

図９は、撮像空間外領域マップ及び画質劣化領域マップの一例を示す図である。

図９は、図１に示した回転部１５の回転軸を中心とした各スライス断面上の撮像空間外領域から生成され、サジタル断面に発生する撮像空間外領域マップＴ１と、同じく画質劣化領域から生成され、サジタル断面に発生する画質劣化領域マップＴ２とを示す。又は、図９は、スキャノ像上の撮像空間外領域から生成され、スキャノ像に発生する撮像空間外領域マップＴ１と、同じく画質劣化領域から生成され、スキャノ像に発生する画質劣化領域マップＴ２とを示す。

また、スキャノ像上に撮像空間外領域マップＴ１と画質劣化領域マップＴ２とが適用される場合、スキャノ像と共に、スキャン範囲を表すマーク（図９中の破線）を重畳した画像を表示してもよい。スキャノ像上に、画質劣化領域マップＴ２を、スキャン範囲と共に明示することで、スキャン範囲と画像化（画質が保たれたデータの画像化）できる範囲とが異なることを明示することができる。なお、画像処理部６７は、スキャノ像の画質劣化領域部分に対して、非表示にする、色を変える、及び、コントラストを低下させる画像処理のうちの少なくとも１つの画像処理を行なってもよい。

スキャノ撮影実行部７１は、スキャノ撮影を実行する機能を有する。スキャノ撮影では、メインコントローラ３１の制御の下で、回転部１５の回転が停止された状態でＸ線照射及びデータ収集が実施される。このスキャノ撮影で収集された投影データは、操作コンソール１３に送られる。

スキャノ像生成部７２は、操作コンソール１３に送られた投影データを、操作コンソール１３のＨＤ４４等の記憶装置を介して収集位置に応じて配列してスキャノ像を生成する機能を有する。

さらに、操作コンソール１３を、断面変換部８１として機能させてもよい。

操作コンソール１３を断面変換部８１として機能させる場合、撮像空間外領域マップ生成部６２は、撮像空間の径（Ｃａｌｉｂ＿ＦＯＶ）と、Ｘ線検出器２４の体軸方向の幅（ＤＳ）とを基に、再構成中心を中心とした各スライス断面上における撮像空間の径の外側領域から、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）断面に生じる撮像空間の径の外側領域の撮像空間外領域マップを生成する機能を有する。画質劣化領域マップ生成部６３は、撮像空間の径と、Ｘ線検出器２４の体軸方向の幅と、画質非劣化領域生成部６１で生成した画質非劣化領域とを基に、再構成中心を中心とした各スライス断面上に生じる画質劣化領域から、ＭＰＲ断面に生じる画質劣化領域の画質劣化領域マップを生成する。

断面変換部８１は、画像再構成部６６で再構成した複数枚のＣＴ画像を基に、そのＣＴ画像とは異なるＭＰＲ断面の画像（コロナル像、サジタル像及びオブリーク像等）を再構成し、ＭＰＲ像を生成する機能を有する。

図１０及び図１１は、ＭＰＲ像（サジタル像）を含む表示画像の一例を示す図である。

図１０及び図１１は、水を収容したシリンダＭ２をスキャンして、サジタル面で断面変換したＭＰＲ像を示す。図１０は、画質劣化領域マップ処理部６９のマスク値置換部６９ａを機能させ、ピクセル値をマスク値に置換した画質劣化領域マップＴ２を合わせたＭＰＲ像を示す。一方、図１１は、画質劣化領域マップ処理部６９の縁取線配置部６９ｃを機能させ、画質劣化領域Ｔ２の内枠に縁取線を配置したＭＰＲ像を示す。ここで、図１０及び図１１は、回転部１５の回転軸を再構成中心とした場合の表示画像を示しているがその場合に限定されるものではなく、回転部１５の回転軸と再構成中心とが異なる場合であってもよい。

図１２は、スキャノ像を含む表示画像の一例を示す概要図である。

図１２は、画質劣化領域マップ処理部６９の縁取線配置部６９ｃを機能させ、画質劣化領域Ｔ２の内枠に、スキャン領域又は撮像領域を示す縁取線を配置したスキャノ像を示す。なお、スキャノ像を表示する場合、画質劣化領域の表示又は非表示が選択される。

なお、本実施の形態の技術は、複数のスライス位置毎の複数のＣＴ画像を基に生成する３次元画像の画像処理にも応用できる。画像処理部５８は、複数のスライス位置毎に画質劣化領域と画質非劣化領域の範囲を求めて、画質劣化領域と画質非劣化領域とを識別できるように、複数のスライス位置のＣＴ画像を基に取得した３次元画像に対して画像処理を行なう。

本実施の形態のＸ線ＣＴ装置１０によると、投影データが相対的に十分である画質非劣化領域の表示形式を適切に変更処理した表示画像を生成することで、検査及び読影を良好に行なうことができる画像を提供できる。

図１３は、本発明に係る画像表示装置の実施の形態を示すブロック図である。

図１３は、Ｘ線ビームを照射するＸ線源とスライス方向に沿って多列の検出素子を具備するＸ線検出器とを回転軸を中心に回転させながら投影データを収集し、Ｘ線ビームのコーン角を考慮した逆投影処理を行なってＣＴ画像を画像再構成する一般的なＸ線ＣＴ装置８８と、ネットワークＮを介してＸ線ＣＴ装置８８と通信可能に接続される画像表示装置（ビューア）８９とを示している。

画像表示装置８９は、大きくは、ＣＰＵ９１、メモリ９２、ＨＤ９４、ＩＦ９５、入力装置９６及び表示装置９７等の基本的なハードウェアから構成される。ＣＰＵ４１は、共通信号伝送路としてのバスＢ２を介して、画像表示装置８９を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、画像表示装置８９は、記録媒体ドライブ９８を具備する場合もある。また、画像表示装置８９はネットワークＮを介してＸ線ＣＴ装置８８からＣＴ画像を取得する場合に限定されず、例えば、Ｘ線ＣＴ装置８８で生成したＣＴ画像を記録媒体に記録し、その記録媒体を画像表示装置８９の記録媒体ドライブ９８で読み出すことによってＸ線ＣＴ装置８９からＣＴ画像を取得する場合であってもよい。

ここで、ＣＰＵ９１、メモリ９２、ＨＤ９４、ＩＦ９５、入力装置９６、表示装置９７及び記録媒体ドライブ９８は、図１に示したＣＰＵ４１、メモリ４２、ＨＤ４４、ＩＦ４５、入力装置４６、表示装置４７及び記録媒体ドライブ４８と同等の機能をそれぞれ有するものとして、説明を省略する。

図１４は、画像表示装置８９の機能ブロック図である。

図１３に示した画像表示装置８９のＣＰＵ９１がプログラムを実行することによって画像表示装置８９は、領域演算部５５及び表示処理部６７として機能する。なお、各部５５及び６７はプログラムを実行することによって機能する場合を説明するがその場合に限定されるものではなく、画像表示装置８９にハードウェアとして有するものであってもよい。

領域演算部５５は、図２で説明したように、画質非劣化生成部６１、撮像空間外領域マップ生成部６２及び画質劣化領域マップ生成部６３を有する。

また、表示処理部６７は、図２で説明したように、撮像空間外領域マップ処理部６８及び画質劣化領域マップ処理部６９を有する。

画像表示装置８９の表示処理部６７が、領域演算部５５で演算した画質劣化領域の位置に関する情報に基づいて、画質劣化領域と画質劣化領域以外の領域とを識別可能な形態でＣＴ画像を表示装置９７に表示させることで、医師等の読影者は、表示装置９７上の表示画像を見ながら読影を行なう。よって、読影者は、表示画像によって正確で精度の良い読影を行なえる。

本実施の形態の画像表示装置８９によると、投影データが相対的に十分である画質非劣化領域の表示形式を適切に変更処理した表示画像を生成することで、検査及び読影を良好に行なうことができる画像を提供できる。

本発明に係るＸ線ＣＴ装置の実施の形態を示すブロック図。 操作コンソールの機能ブロック図。 患者の所要部位の撮像空間を示すサジタル断面図。 Ｍ＿ＦＯＶの生成方法を説明する図。 は、ＣＴ断面（アキシャル断面）における撮像空間外領域マップ及び画質劣化領域マップの一例を示す図。 ＣＴ画像を含む表示画像の一例を示す模式図。 ＣＴ画像を含む表示画像の一例を示す模式図。 ＣＴ画像を含む表示画像の一例を示す模式図。 撮像空間外領域マップ及び画質劣化領域マップの一例を示す図。 ＭＰＲ像を含む表示画像の一例を示す図。 ＭＰＲ像を含む表示画像の一例を示す図。 スキャノ像を含む表示画像の一例を示す概要図。 画像表示装置の実施の形態を示すブロック図。 画像表示装置の機能ブロック図。

符号の説明

１０ Ｘ線ＣＴ装置
１３ 操作コンソール
２４ Ｘ線検出器
４６ 入力装置
４７ 表示装置
５５ 領域演算部
５６ ＣＴスキャン実行部
５７ 投影データ記録部
５８ 画像処理部
６１ 画質非劣化領域生成部
６２ 撮像空間外領域マップ生成部
６３ 画質劣化領域マップ生成部
６６ 画像再構成部
６７ 表示処理部
６８ 撮像空間外領域マップ処理部
６９ 画質劣化領域マップ処理部
６９ａ マスク値置換部
６９ｂ 可変マスク値加算部
６９ｃ 縁取線配置部
７１ スキャノ撮影実行部
７２ スキャノ像生成部
８１ 断面変換部
８９ 画像表示装置

Claims (13)

1. ＣＴ画像を表示する画像表示装置において、
   対向する投影角度のデータ領域と比較して、重ならないデータ領域の一部を再構成した領域である画質劣化領域の位置に関する情報を、Ｘ線検出器の検出素子列の位置であるスライス位置に基づいて演算する領域演算部と、
   前記画質劣化領域の位置に関する情報に基づいて、前記画質劣化領域と前記画質劣化領域以外の領域とを識別可能な形態で、前記ＣＴ画像を表示させる表示処理部とを有することを特徴とする画像表示装置。
2. ＣＴ画像を画像再構成するＸ線ＣＴ装置において、
   対向する投影角度のデータ領域と比較して重ならないデータ領域の一部を再構成した領域である画質劣化領域の位置に関する情報を、Ｘ線検出器の検出素子列の位置であるスライス位置に基づいて演算する領域演算部と、
   前記画質劣化領域と前記画質劣化領域以外の領域とを識別できるように、前記ＣＴ画像に対して画像処理を行なう画像処理部とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
3. 前記画像処理部は、前記画質劣化領域と前記画質劣化領域以外の領域とで画像処理の特性を変えるものであり、階調変換特性及び色調特性のうち少なくとも一方を変える画像処理を行なうことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
4. 前記画像処理部は、前記ＣＴ画像のデータから、前記画質劣化領域に該当するデータを除去する画像処理を行なうことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
5. 前記画像処理部は、前記ＣＴ画像上に、前記画質劣化領域と前記画質劣化領域以外の領域との境界を示す境界線を表示させる画像処理を行なうことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
6. 前記画像処理部は、複数のスライス位置毎に前記画質劣化領域と前記画質劣化領域以外の領域の範囲を求めて、前記画質劣化領域と前記画質劣化領域以外の領域とを識別できるように、前記複数のスライス位置のＣＴ画像を基に取得した３次元画像に対して画像処理を行なうことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
7. 前記画質劣化領域以外の領域の大きさを入力可能な入力装置を有し、前記画像処理部は、前記画質劣化領域と前記画質劣化領域以外の領域とを前記画質劣化領域以外の領域の大きさの情報に基づいて求めることを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
8. 前記画像処理部は、前記ＣＴ画像の前記画質劣化領域部分に対して、非表示にする、色を変える、及び、コントラストを低下させる画像処理のうち少なくとも１つの画像処理を行なうことを特徴とする請求項２に記載のＸ線ＣＴ装置。
9. ＣＴ画像を画像再構成するＸ線ＣＴ装置において、
   対向する投影角度のデータ領域と比較して重ならないデータ領域の一部を再構成した領域である画質劣化領域の位置に関する情報を、Ｘ線検出器の検出素子列の位置であるスライス位置に基づいて演算する領域演算部と、
   前記画質劣化領域を識別できるように、前記ＣＴ画像に対して画像処理を行なう画像処理部とを有することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
10. 前記画像処理部は、前記画質劣化領域の画像処理の特性を変えるものであり、階調変換特性及び色調特性のうち少なくとも一方を変える画像処理を行なうことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
11. 前記画像処理部は、前記ＣＴ画像のデータから、前記画質劣化領域に該当するデータを除去する画像処理を行なうことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
12. 前記画像処理部は、前記ＣＴ画像上に、前記画質劣化領域の内枠を示す境界線を表示させる画像処理を行なうことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。
13. 前記画像処理部は、複数のスライス位置毎に前記画質劣化領域の範囲を求めて、前記複数のスライス位置のＣＴ画像を基に取得した３次元画像に対して画像処理を行なうことを特徴とする請求項９に記載のＸ線ＣＴ装置。

Images