JP6625428B2 - X-ray CT apparatus and image processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、X線CT装置、および画像処理装置に関する。 An embodiment of the present invention relates to an X-ray CT device and an image processing device.
近年、シリコンをベースとした光電子増倍器の開発が盛んになると共に、光電子増倍器を用いたX線CT(Computed Tomography:コンピュータ断層撮影)装置等の放射線検出装置の開発が進んでいる。X線CT装置では、被検体を透過したX線が検出され、X線の減弱率に対応するCT値を画素値とする被検体の断面画像(再構成画像)が再構成される。具体的には、物質(被検体)をX線が通過する時のX線の減弱率は、骨または水等のように、物質の種類によって異なるので、被検体を通過するX線強度を、被検体を周回しながら検出器により検出された投影データを基に、減弱率を被検体の断面で再構成することで被検体の内部の構造を可視化する。 In recent years, the development of a silicon-based photomultiplier has become active, and the development of a radiation detection device such as an X-ray CT (Computed Tomography) device using the photomultiplier has been advanced. In the X-ray CT apparatus, X-rays transmitted through the subject are detected, and a cross-sectional image (reconstructed image) of the subject having a CT value corresponding to the X-ray attenuation rate as a pixel value is reconstructed. Specifically, the rate of attenuation of X-rays when the X-rays pass through a substance (subject) differs depending on the type of the substance, such as bone or water. The internal structure of the subject is visualized by reconstructing the attenuation rate on the cross section of the subject based on the projection data detected by the detector while orbiting the subject.
さらに、近年では、被検体の内部を、より詳細に把握するために、投影データから各物質の密度を算出するX線CT装置も実用されている。このような密度を算出するために、同じ物質でもエネルギーおよび物質の密度によって減弱率が異なる性質から、デュアルエナジーCT装置を用いて、X線管の管電圧を2種類に切り替えて2回投影して、2つの物質の密度画像を求める方法がある。X線には種々のエネルギーのフォトンが含まれているが、管電圧が異なると、エネルギー分布も異なる。上述の方法では、以下の2つのルートで2つの物質の密度画像を求めている。 Furthermore, in recent years, an X-ray CT apparatus that calculates the density of each substance from projection data has been put to practical use in order to grasp the inside of a subject in more detail. In order to calculate such a density, the same substance is different in the attenuation rate depending on the energy and the density of the substance. Therefore, using a dual energy CT apparatus, the X-ray tube is switched to two types of tube voltage and projected twice. Then, there is a method of obtaining a density image of two substances. X-rays contain photons of various energies, but the energy distribution is different if the tube voltage is different. In the above-described method, density images of two substances are obtained by the following two routes.
(1)2種類の管電圧の投影データ→2種類の管電圧の減弱率画像→2物質の密度画像
(2)2種類の管電圧の投影データ→2種類の物質のX線透過距離→2物質の密度画像
(1) Projection data of two kinds of tube voltages → Attenuation rate image of two kinds of tube voltages → Density image of two substances (2) Projection data of two kinds of tube voltages → X-ray transmission distance of two kinds of substances → 2 Material density image
ここで、X線の単位長さあたりの減弱率である線減弱係数、または、空気もしくは水等の線減弱係数の相対値であるCT値を画素値として持つ画像(再構成画像)を減弱率画像と称するものとし、物質の密度を画素値として持つ画像を密度画像と称するものとする。また、線減弱係数は、物質の種類、密度、およびフォトンのエネルギーで一意に決まるので、求められた2種類の物質の密度から特定のエネルギーを想定した減弱率画像を合成でき、これをモノクロマティック画像と呼ぶ。モノクロマティック画像を合成するエネルギーを調整することで注目する物質のコントラストを向上することができる。 Here, an image (reconstructed image) having, as a pixel value, a line attenuation coefficient which is an attenuation rate per unit length of an X-ray or a CT value which is a relative value of a linear attenuation coefficient of air or water as a pixel value. An image having a material density as a pixel value is referred to as a density image. In addition, since the linear attenuation coefficient is uniquely determined by the type of substance, the density, and the energy of the photon, an attenuation rate image assuming a specific energy can be synthesized from the obtained densities of the two substances, and this can be combined with a monochromatic image. Called an image. By adjusting the energy for synthesizing the monochrome image, the contrast of the substance of interest can be improved.
しかし、上述の方法では、想定した2種類の物質と異なる物質が存在した場合に、求めた物質の密度の誤差が大きくなるが、求めた密度画像およびモノクロマティック画像では、その誤差の発生、すなわち、異なる物質の存在を判別できないという問題点がある。 However, in the above-described method, when a substance different from the assumed two kinds of substances is present, an error in the obtained density of the substance becomes large. In the obtained density image and the monochrome image, the error occurs, that is, However, there is a problem that the presence of different substances cannot be determined.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、想定した物質とは異なる物質の存在の有無を判別することができるX線CT装置、および画像処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to provide an X-ray CT apparatus and an image processing apparatus capable of determining the presence or absence of a substance different from an assumed substance.
実施形態のX線CT装置は、取得部と、第1生成部と、第2生成部と、再構成部と、第1比較部と、第1通知部と、を備える。取得部は、検出器により検出された被検体を通過した放射線のエネルギーごとのX線の量を示すスペクトルに基づく投影データを取得する。第1生成部は、投影データから、被検体に存在する物質として選択された複数の物質それぞれの密度画像である第1密度画像を生成する。第2生成部は、第1密度画像から、特定のエネルギーのモノクロマティック画像を生成する。再構成部は、特定のエネルギーに対応する投影データを再構成して再構成画像を生成する。第1比較部は、モノクロマティック画像と再構成画像との画素値について比較する。第1通知部は、第1比較部による比較結果を通知する。 The X-ray CT apparatus according to the embodiment includes an acquisition unit, a first generation unit, a second generation unit, a reconstruction unit, a first comparison unit, and a first notification unit. The acquisition unit acquires projection data based on a spectrum indicating the amount of X-rays for each energy of radiation that has passed through the subject and detected by the detector. The first generation unit generates, from the projection data, a first density image that is a density image of each of a plurality of substances selected as a substance existing in the subject. The second generation unit generates a monochrome image having a specific energy from the first density image. The reconstruction unit reconstructs projection data corresponding to specific energy to generate a reconstructed image. The first comparing unit compares the pixel values of the monochrome image and the reconstructed image. The first notification unit notifies a result of the comparison by the first comparison unit.
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るX線CT装置、および画像処理装置を詳細に説明する。また、以下の図面において、同一の部分には同一の符号が付してある。ただし、図面は模式的なものであるため、具体的な構成は以下の説明を参酌して判断すべきものである。 Hereinafter, an X-ray CT apparatus and an image processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following drawings, the same portions are denoted by the same reference numerals. However, since the drawings are schematic, specific configurations should be determined in consideration of the following description.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係るX線検査装置の全体構成図である。図1を参照しながら、X線検査装置1の全体構成の概要を説明する。
(1st Embodiment)
FIG. 1 is an overall configuration diagram of the X-ray inspection apparatus according to the first embodiment. The outline of the overall configuration of the
X線CT装置の一例であるX線検査装置1は、図1に示すように、放射線の一例であるX線を被検体40に透過させてエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルとして検出することにより、計測範囲42上の被検体40の投影断面41の断面画像を得るスペクトラルCT装置またはフォトンカウンティングCT装置等である。X線検査装置1は、図1に示すように、架台装置10と、寝台装置20と、コンソール装置30(画像処理装置)と、を備えている。
As shown in FIG. 1, an
架台装置10は、被検体40に対してX線を照射して透過させ、上述のスペクトルを検出する装置である。架台装置10は、X線管11と、回転フレーム12と、検出器13と、照射制御部14と、架台駆動部15と、データ収集部16と、を備えている。
The
X線管11は、照射制御部14から供給される高電圧によりX線を発生する真空管であり、被検体40に対してX線ビーム11aを照射する。X線管11から照射されるX線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルは、X線管11の管電圧、管電流、および、線源に用いるターゲット(例えば、タングステン等)の種類によって定まる。そして、X線管11から照射されたX線は、被検体40を透過する際に、被検体40を構成する物質の状態に応じてX線のエネルギーが減弱(X線の各エネルギーのフォトン数が減少)し、各エネルギーのフォトン数が減少してスペクトルが変化する。
The
回転フレーム12は、X線管11と検出器13とを、被検体40を挟んで対向するように支持するリング状の支持部材である。
The rotating
検出器13は、チャネル毎に、X線管11から照射されて被検体40を透過したX線であるX線ビーム11bのエネルギーごとのフォトン数を検出する検出器である。すなわち、検出器13は、チャネル毎に、後述する図3に示すようなX線のエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルを検出する。ここで、検出器13により検出されたスペクトルを、以下、「検出スペクトル」という場合があるものとする。検出器13は、図1に示すように、回転フレーム12の周方向に回転しながら、ビュー毎にスペクトルを検出する。ここで、ビューとは、回転フレーム12の周方向の1周360°のうち、所定角度ごとに検出器13によりスペクトルが検出される場合の角度のことをいうものとする。すなわち、検出器13が0.5°ごとにスペクトルを検出する場合、1ビュー=0.5°というものとする。検出器13は、チャネル方向(回転フレーム12の周方向)に複数の検出素子が配列された検出素子列が、被検体40の体軸方向(スライス方向)(図1に示すZ軸方向)に沿って複数列配列された2次元アレイ型検出器である。なお、検出器13の検出素子列は、フォトカウンティング型検出素子と積分型検出素子との組み合わせで構成されていてもよい。また、X線管11と検出器13との組が、複数組設置されているものとしてもよい。
The
照射制御部14は、高電圧を発生して、発生した高電圧をX線管11に供給する装置である。
The
架台駆動部15は、回転フレーム12を回転駆動させることで、被検体40を中心とした円軌道上でX線管11および検出器13を回転駆動させる装置である。なお、架台駆動部15は、X線管11および検出器13の双方を回転駆動させる構成に限定されるものではない。例えば、検出器13は、回転フレーム12の周方向に1周分にわたって検出素子が配列されて構成されており、架台駆動部15は、X線管11のみを回転駆動させる構成であってもよい。
The
データ収集部16は、検出器13によりチャネル毎に検出されたエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルのデータを収集する装置である。そして、データ収集部16は、収集したスペクトルのデータそれぞれに対して増幅処理またはA/D変換処理等を行なって、コンソール装置30に出力する。例えば、データ収集部16は、収集したスペクトルのデータに対して上述の増幅処理またはA/D変換処理等を行ったデータを、所定幅のエネルギー帯(エネルギービン)ごと(以下、単に「エネルギーごと」という場合もあるものとする)のサイノグラム(被検体サイノグラム)として、コンソール装置30に出力する。
The
寝台装置20は、被検体40を載せる装置であり、図1に示すように、寝台駆動装置21と、天板22とを、備えている。
The
天板22は、被検体40が載置されるベッド等の寝台である。寝台駆動装置21は、天板22に載置される被検体40の体軸方向(Z軸方向)へ移動させることによって、被検体40を回転フレーム12内に移動させる装置である。
The top 22 is a bed such as a bed on which the subject 40 is placed. The
コンソール装置30は、操作者によるX線検査装置1に対する操作を受け付け、架台装置10によって収集されたデータから断面画像(復元画像)を再構成する装置である。コンソール装置30は、図1に示すように、入力装置31と、表示装置32と、スキャン制御部33と、画像処理部34と、画像記憶部35と、システム制御部36と、を備えている。
The
入力装置31は、X線検査装置1を操作する操作者が各種指示を操作入力するための装置であり、操作入力された各種コマンドをシステム制御部36に送信する装置である。入力装置31は、例えば、マウス、キーボード、ボタン、トラックボール、またはジョイスティック等である。
The
表示装置32は、入力装置31を介して操作者から操作指示を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)を表示したり、後述する画像記憶部35が記憶する復元画像(断面画像)を表示する装置である。表示装置32は、例えば、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、LCD(Liquid Crystal Display:液晶ディスプレイ)、または有機EL(Organic Electro−Luminescence)ディスプレイ等である。
The
スキャン制御部33は、照射制御部14、架台駆動部15、データ収集部16、および寝台駆動装置21の動作を制御する処理部である。具体的には、スキャン制御部33は、回転フレーム12を回転させながら、X線管11からX線を連続的または間欠的に出射させることで、X線スキャンを実行させる。例えば、スキャン制御部33は、天板22を移動させながら回転フレーム12を連続回転させて撮像を行なうヘリカルスキャン、または、被検体40の周りを回転フレーム12が1回転して撮像を行い、続いて被検体40が載置された天板22を所定量ずらして再び回転フレーム12が1回転して撮影を行うノンヘリカルスキャンを実行させる。
The
画像処理部34は、データ収集部16から受信したサイノグラムから被検体の断面画像を再構成する処理部である。画像処理部34のブロック構成および動作の詳細については、後述する。
The
画像記憶部35は、画像処理部34による再構成処理により生成された断面画像(復元画像)を記憶する機能部である。画像記憶部35は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、または光ディスク等の記憶装置である。
The
システム制御部36は、架台装置10、寝台装置20およびコンソール装置30の動作を制御することによって、X線検査装置1の全体の制御を行う処理部である。具体的には、システム制御部36は、スキャン制御部33を制御することにより、架台装置10および寝台装置20による被検体40のスペクトルのデータの収集動作を制御する。また、システム制御部36は、画像処理部34を制御することにより、断面画像の再構成処理を制御する。また、システム制御部36は、画像記憶部35から断面画像を読み出して、表示装置32に断面画像を表示させる。
The
なお、データ収集部16によって、収集したスペクトルのデータから所定のエネルギー帯ごとのサイノグラムが生成されるものとしたが、これに限定されるものではない。すなわち、データ収集部16は、収集したスペクトルのデータを画像処理部34に送信し、画像処理部34によって、スペクトルのデータから所定幅のエネルギー帯ごとのサイノグラムが生成されるものとしてもよい。
Although the
図2は、サイノグラムを説明する図である。図3は、特定のチャネルで検出されたエネルギーのスペクトルの一例を示す図である。図4は、被検体サイノグラムの例を示す図である。図2〜4を参照しながら、サイノグラムおよび検出器13で検出されるスペクトルについて説明する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a sinogram. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an energy spectrum detected in a specific channel. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a subject sinogram. The sinogram and the spectrum detected by the
架台装置10のデータ収集部16は、検出器13により検出された、図3に示すようなエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルからサイノグラムを生成する。ここで、サイノグラムとは、図2に示すサイノグラム1001のように、X線管11のビュー毎、検出器13のチャネル毎の測定値を画素値として並べたデータである。以降の説明では、ビュー毎かつチャネル毎の測定値を画素値と見立て、サイノグラムを画像として扱うものとする。このうち、X線管11から照射されたX線が被検体40を透過して検出器13により検出されたスペクトル(図3参照)から生成されたサイノグラムを被検体サイノグラムというものとする。そして、被検体40を配置せずに、X線が空気だけを通過して検出器13により検出されたスペクトルから生成されたサイノグラムを空気サイノグラムというものとする。被検体サイノグラムおよび空気サイノグラムの画素値は、例えば、検出器13により測定値として検出されたフォトン数である。
The
また、検出器13は、ビュー毎、かつ、チャネル毎にエネルギーごとのフォトン数で示されるスペクトルを検出するので、データ収集部16は、X線管11の1周分のX線スキャンにより、図4に示すような、エネルギーごとの被検体サイノグラム1011を得ることができる。図4に示す例では、スペクトルを4つのエネルギー帯に分割して、エネルギー帯ごとに4つの被検体サイノグラム1011a〜1011dが得られる場合を示している。なお、図4では、4つのエネルギー帯に分割する例を示したが、この分割数に限定されるものではない。また、復元画像(減弱率画像)および後述する密度画像のS/N比の向上の観点から、再構成時、および物質密度の推定時に使用するエネルギー帯は、フォトン数が均一であることが望ましい場合がある。これを実現するために、例えば、以下の2つの方法がある。
In addition, since the
(方法1)サイノグラムを生成する段階で、フォトン数が均一となるようなエネルギー帯で分割する。
(方法2)まず、細かく分割しておき(例えば、1[keV]毎に分割)、再構成または物質密度の推定を行う段階で、フォトン数を合算する。
(Method 1) At the stage of generating a sinogram, division is performed in an energy band such that the number of photons becomes uniform.
(Method 2) First, the photons are finely divided (for example, divided every 1 [keV]), and the number of photons is added at the stage of reconstructing or estimating the material density.
図5は、第1の実施形態の画像処理部のブロック構成の一例を示す図である。図6は、X線のエネルギーに対する線減弱係数の特性の例を示す図である。図7は、物質特定優先順位テーブルの構成例を示す図である。図5〜7を参照しながら、本実施形態の画像処理部34のブロック構成および各ブロックの動作について説明する。
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of a block configuration of the image processing unit according to the first embodiment. FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a characteristic of a linear attenuation coefficient with respect to X-ray energy. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of the substance identification priority order table. The block configuration of the
図5に示すように、画像処理部34は、投影データ取得部341(取得部)と、第1生成部342と、第2生成部343と、再構成部344と、差分判定部345(第1比較部、第1判定部)と、変更部346と、を備えている。
As illustrated in FIG. 5, the
投影データ取得部341は、データ収集部16から、被検体40のサイノグラムである被検体サイノグラムを投影データとして受信して取得する機能部である。ここで、投影データ取得部341により取得された被検体サイノグラムは、上述のように、データ収集部16によってエネルギーごとに生成されたサイノグラム(エネルギー別のサイノグラム)である。
The projection
第1生成部342は、被検体40に存在する可能性がある物質を設定し、投影データ取得部341から受け取った被検体サイノグラムを用いて、設定した物質ごとの密度画像を生成する機能部である。以下、密度画像における密度は、単位体積あたりに含まれる特定の物質の質量(単位としては、例えば[mg/cm3]等を用いる)を示すものとして説明する。設定する物質としては、被検体40が人体または動物の場合は、水、骨、脂肪、造影剤を被検体40に注入している場合ではその造影剤、血管のプラーク部分ではカルシウム、血栓および血管壁の繊維質など、ならびに、ステント等の体内にある金属等が想定される。
The
まず、図6を参照しながら、物質のX線のエネルギーに対する線減弱係数の特性について説明する。図6では、X線のエネルギーに対する線減弱係数の特性の例として、造影剤の一種であるヨードおよびカルシウム、ならびに水の特性が示されている。具体的には、図6では、ヨードについては、密度が20[mg/cm3]の場合、カルシウムについては、密度が100[mg/cm3]の場合、そして、水については、濃度が100[%]の場合の特性が示されている。図6に示すように、エネルギーが大きくなるほど線減弱係数は、いずれの物質についても原則として連続的に小さくなる。ただし、図6のヨードの特性のように、K吸収端等のように光電効果が生じるエネルギーを超えるときに線減弱係数は不連続に増加する。K吸収端のエネルギーは元素によって異なり、ヨードの場合、図6に示すように約33[keV]である。このように、エネルギーに対する線減弱係数の特性は、物質によって異なる。 First, the characteristics of the linear attenuation coefficient of a substance with respect to X-ray energy will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows, as examples of the characteristics of the linear attenuation coefficient with respect to the energy of X-rays, the characteristics of iodine and calcium, which are a kind of contrast agent, and water. Specifically, in FIG. 6, for iodine, the density is 20 [mg / cm3], for calcium, the density is 100 [mg / cm3], and for water, the concentration is 100 [%]. ] Are shown. As shown in FIG. 6, as the energy increases, the linear attenuation coefficient of any substance decreases continuously in principle. However, as in the case of the iodine characteristic in FIG. 6, the linear attenuation coefficient increases discontinuously when the energy exceeding the photoelectric effect occurs, such as the K absorption edge. The energy at the K absorption edge differs depending on the element. In the case of iodine, it is about 33 [keV] as shown in FIG. Thus, the characteristics of the linear attenuation coefficient with respect to energy differ depending on the substance.
第1生成部342は、以下のように、上述した物質のX線のエネルギーに対する線減弱係数の特性を利用して、設定した物質ごとに密度を算出し、密度画像を生成する。X線のエネルギーEの減弱率画像(復元画像、再構成画像)の座標(x,y)の線減弱係数をμ(x,y,E)、物質Mの密度画像の座標(x,y)の密度をρ(x,y,M)、エネルギーEの物質Mが濃度100[%]の場合の線減弱係数を(μ)M(E)、物質Mが濃度100[%]の場合の密度を(ρ)Mとすると、線減弱係数μ(x,y,E)は、以下の式(1)で表される。
式(1)の線減弱係数(μ)M(E)、および密度(ρ)Mは、物質Mの理論値として既知の値である。また、式(1)の(μ)M(E)/(ρ)Mは、いわゆる質量減弱係数に相当する。第1生成部342は、具体的には、まず、特定のエネルギー帯を設定し、投影データ取得部341から、設定したエネルギー帯の被検体サイノグラムを受け取り、受け取った被検体サイノグラムから減弱率サイノグラムを生成する。具体的には、第1生成部342は、設定したエネルギー帯の被検体サイノグラムにおいてビュー毎、かつ、チャネル毎に減弱率を算出し、この減弱率を画素値とする減弱率サイノグラムを生成する。設定するエネルギー帯としては、例えば、30〜32[keV]、34〜36[keV]、60〜62[keV]等を選ぶ。また、設定するエネルギー帯は、ある一つのエネルギーとしてもよいが、連続する複数のエネルギーをまとめたエネルギー帯とすれば、フォトン数が多くなるので再構成の精度を向上させることができる。減弱率の算出方法としては、X線管11から照射されるX線のフォトン数が既知である場合、ビュー毎、かつ、チャネル毎に、減弱率=(X線管11からそのチャネルおよびそのビューにおいて照射されたフォトン数)/(被検体40を透過して検出器13によりそのチャネルおよびそのビューで検出されたフォトン数)として、減弱率を算出する。一方、X線管11から照射されるX線のフォトン数が未知である場合、第1生成部342は、予め、被検体40を配置せずに検出器13により検出されたスペクトルを入力し、そのスペクトルから空気サイノグラムを生成しておく。そして、ビュー毎、かつ、チャネル毎に、減弱率=(空気サイノグラムのフォトン数(画素値))/(被検体サイノグラムのフォトン数(画素値))として、減弱率を算出する。なお、被検体40を配置した場合のフォトン数をA、被検体40を配置しない場合のフォトン数をBとした場合に、例えば、log(B/A)を算出してこれを減弱率サイノグラムの画素値(減弱率)としてもよい。
The linear attenuation coefficient (μ) M (E) and the density (ρ) M in Expression (1) are known values as the theoretical values of the substance M. Further, (μ) M (E) / (ρ) M in the equation (1) corresponds to a so-called mass attenuation coefficient. Specifically, the
次に、第1生成部342は、生成した減弱率サイノグラムに対して、周知の技術である逆投影法または逐次近似法等によって再構成し、線減弱係数μ(x,y,E)を求める。線減弱係数は、X線を透過させる物質の種類および密度によって異なるため、その分布を再構成画像で可視化することにより、被検体40内部の構造を認識することができる。
Next, the
上述のように再構成の方法として、逆投影法を採用する場合、まず、あるビューにおいて検出器13で検出された測定値を再構成すべき画像全体に書き込み、これをすべてのビューにおいて行う。この場合、被検体40が存在しないところにも値が残るため、ぼやけた画像が得られるが、エッジを強調してアーチファクトを低減するフィルタによるフィルタ処理によって、エッジを強調してぼやけを相殺することにより鮮明な再構成画像を得る。フィルタ処理の方法は、フーリエ変換して周波数領域上で実行する方法、または、実空間においてコンボリューション(たたみ込み演算)により行う方法のいずれでもよい。このように、フィルタを用いて再構成画像を補正する方法を、特に、フィルタ補正逆投影法(FBP(Filtered Back Projection)法)と呼ぶ。
As described above, when the back projection method is employed as a reconstruction method, first, a measurement value detected by the
また、再構成の方法として、逐次近似法を採用する場合、まず、仮の画像を予め用意し、各ビューにおいてX線を照射していく。そして、仮の画像の画素値が、実際に検出器13において検出された測定値より小さい場合、仮の画像の画素値を増加させていく。逆に、仮の画像の画素値が、実際に検出器13において検出された測定値より大きい場合、仮の画像の画素値を減少させていく。この動作を繰り返すことによって、仮の画像の画素値を、真の断面画像の画素値と等しくなるように変更して再構成画像を得る。逐次近似法には、OS−EM(Orderd Subset Expectation Maximization)法、およびML−EM(Maximum Likelihood Expectation Maximization)法等の種々の方法がある。
When the successive approximation method is adopted as a reconstruction method, first, a provisional image is prepared in advance, and X-rays are emitted in each view. When the pixel value of the temporary image is smaller than the measured value actually detected by the
次に、第1生成部342は、求めた線減弱係数μ(x,y,E)を用いて、上述の式(1)により、密度ρ(x,y,M)だけが未知の連立方程式を求め、設定したエネルギー帯の数と、設定した物質の数とを等しくすることによって、座標(x,y)ごとに、密度ρ(x,y,M)を解として算出する。そして、第1生成部342は、算出した密度ρ(x,y,M)を座標(x,y)ごとに画素値として配置した密度画像を生成する。第1生成部342は、生成した密度画像を、第2生成部343に送る。
Next, the
なお、一般に、求められた線減弱係数μ(x,y,E)には誤差が含まれるので、設定するエネルギー帯の数を、設定する物質の数よりも多くして方程式の数を増やし、最小二乗法等を用いることで、密度ρ(x,y,M)の誤差を軽減することができる。また、線減弱係数μ(x,y,E)は、設定したエネルギー帯での平均値となるので、線減弱係数(μ)M(E)もそのエネルギー帯での平均値とする。 In general, since the obtained linear attenuation coefficient μ (x, y, E) includes an error, the number of energy bands to be set is made larger than the number of substances to be set, and the number of equations is increased. By using the least-squares method or the like, an error in the density ρ (x, y, M) can be reduced. Also, since the linear attenuation coefficient μ (x, y, E) is an average value in the set energy band, the linear attenuation coefficient (μ) M (E) is also an average value in the energy band.
また、第1生成部342により設定された物質に、被検体40には実際に存在しない物質が設定されたとすると、存在しない物質は密度が0、存在する物質はその密度が正しく算出されるのが理想であるが、実際は、計測誤差および計算誤差等により、算出される密度にも誤差が生じる。特に、未知数である物質の数が多いほど、密度の誤差も大きくなる。そこで、まずは、存在する可能性が低い、または、存在しても微量の物質は設定対象から除いて、物質の数を最小限にとどめることにより、主要な物質の密度を高精度に求めることができる。
If a substance that does not actually exist in the subject 40 is set as the substance set by the
第2生成部343は、第1生成部342から受け取った密度画像の密度ρを、上述の式(1)の右辺に代入し、特定のエネルギー(以下、「差分比較エネルギー」という場合がある)を設定し、設定した差分比較エネルギーの(μ)M(E)/(ρ)Mを用いて、差分比較エネルギーの線減弱係数μ(x,y,E)を算出する機能部である。そして、第2生成部343は、算出した線減弱係数μ(x,y,E)を座標(x,y)ごとに画素値として配置したモノクロマティック画像を生成する。第2生成部343は、生成したモノクロマティック画像を、差分判定部345に送る。
The
なお、第2生成部343により設定され差分比較エネルギーは、第1生成部342により設定されたエネルギーと一致していてもよい。
Note that the difference comparison energy set by the
再構成部344は、投影データ取得部341から受け取った被検体サイノグラムを再構成して再構成画像を生成する機能部である。具体的には、再構成部344は、まず、投影データ取得部341から、第2生成部343により設定された差分比較エネルギーの被検体サイノグラムを受け取り、受け取った被検体サイノグラムから減弱率サイノグラムを生成する。再構成部344による減弱率サイノグラムの生成方法は、上述の第1生成部342による減弱率サイノグラムの生成方法と同様である。
The
そして、再構成部344は、生成した減弱率サイノグラムに対して、周知の技術である逆投影法または逐次近似法等によって再構成して再構成画像を生成する。再構成部344は、生成した再構成画像を、差分判定部345に送る。再構成部344により生成される再構成画像は、特定のエネルギーである差分比較エネルギーの被検体サイノグラム、すなわち、フォトン数が少ないエネルギーに基づく被検体サイノグラムに基づいて生成されるので、ノイズを含む可能性があるが、その画素値である線減弱係数は正しい値であるとみなすことができる。
Then, the reconstructing
差分判定部345は、第2生成部343により生成されたモノクロマティック画像と、再構成部344により生成された再構成画像との比較結果である差分(第1差分)を求め、その差分について判定する機能部である。
The
第1生成部342より密度が正しく算出されている場合、その密度を用いて第2生成部343により生成された差分比較エネルギーのモノクロマティック画像と、再構成部344により生成されたその差分比較エネルギーの再構成画像との画素値についての差分は、ほぼ0となる。一方、第1生成部342により算出された密度が誤っている場合、モノクロマティック画像と、再構成画像とは、異なる画像となり、差分が生じることになる。
When the density is correctly calculated by the
そこで、差分判定部345は、モノクロマティック画像および再構成画像の画像全体の画素値の差分の絶対値の総和が、所定値(第1所定値)以下である場合、第1生成部342により生成された密度画像の密度は、十分に高い精度であると判定する。一方、差分判定部345は、差分の絶対値の総和が、所定値よりも大きい場合、密度画像の密度の精度が不十分であると判定し、第1生成部342により密度を再度求める(以下、「再処理をする」という場合がある)必要がある旨の情報を含む再処理情報を生成して、変更部346に送る。
Therefore, when the sum of the absolute values of the differences between the pixel values of the entire image of the monochrome image and the reconstructed image is equal to or smaller than a predetermined value (first predetermined value), the
なお、差分判定部345によって画素値の差分の絶対値の総和が求められるものとしたが、これに限定されるものではなく、例えば、画素値の差分の二乗和等の他の誤差尺度を用いてもよい。
Note that the sum of the absolute values of the pixel value differences is calculated by the
また、差分判定部345は、モノクロマティック画像および再構成画像の画像全体の画素値についての差分を求めるものとしたが、これに限定されるものではなく、画像において血管部等の注目領域がある場合、その注目領域における画素値について差分を求めるものとしてもよい。
Further, the
また、差分判定部345は、モノクロマティック画像および再構成画像の領域ごと、または画素ごとに差分を求め、その領域ごと、または画素ごとに再処理をする必要の有無を再処理情報に含めるものとしてもよい。
Further, the
また、差分判定部345により求められたモノクロマティック画像と再構成画像との比較結果(例えば、差分の情報)は、例えば、表示装置32(第1通知部の一例)により表示されるようにしてもよい。この場合、比較結果を通知する方法としては、表示装置32により表示させることに限定されない。例えば、図示しない音声出力装置(第1通知部の一例)による音声により比較結果を通知するものとしてもよく、ランプ表示装置(第1通知部の一例)のランプの点灯または点滅等により比較結果を通知するものとしてもよい。
The comparison result (for example, difference information) between the monochrome image and the reconstructed image obtained by the
変更部346は、差分判定部345から受け取った再処理情報に従って、密度を算出する物質、または線減弱係数μを求めるエネルギー帯の設定を変更する機能部である。具体的には、変更部346は、密度を算出する物質、または線減弱係数μを求めるエネルギー帯の設定を変更するための変更情報を生成して、第1生成部342に送る。第1生成部342は、変更部346から受け取った変更情報に従って、物質の設定、または、線減弱係数μを求めるエネルギー帯の設定を変更し、再度、設定変更後の各物質の密度を算出する。第2生成部343は、第1生成部342により生成された密度画像からモノクロマティック画像を再度、生成する。そして、差分判定部345は、第2生成部343により再度生成されたモノクロマティック画像と、再構成部344により生成された再構成画像との差分を求め、その差分について判定する。上述の一連の動作を、密度の精度が十分に高いと判定されるまで、または、所定回数に達するまで、変更部346による物質およびエネルギー帯の設定を変更しながら繰り返す。
The changing
変更部346は、例えば、予め、プラーク部分で血栓または脂肪が存在しないと想定して、第1生成部342により他の物質だけを設定して密度が算出されていたのであれば、血栓または脂肪を、密度を算出する物質として設定変更するための変更情報を生成する。また、変更部346は、例えば、予め、金属は存在しないと想定していたのであれば、金属を、密度を算出する物質として設定変更するための変更情報を生成する。また、変更部346は、例えば、密度の算出精度を向上させるために、第1生成部342により設定された物質の線減弱係数の相対的な大小関係が異なるエネルギー帯に設定変更するための変更情報を生成する。なお、変更部346による線減弱係数μのエネルギー帯の変更は、例えば、予め決められたパターンに従って行われるものとしてもよい。
The changing
なお、変更部346が、差分判定部345から受け取った再処理情報に従って、密度を算出する物質を追加設定する場合、例えば、図7の物質特定優先順位テーブル2000(優先順位情報)が示す優先順位に従って、物質を追加設定するものとしてもよい。物質特定優先順位テーブル2000は、例えば、画像記憶部35(図1参照)等の記憶部に予め記憶されているものとすればよい。例えば、第1生成部342は、物質特定優先順位テーブル2000を参照して、被検体40に含まれる物質として想定される物質を、優先順位が1および2である水およびヨードであると想定して設定して密度画像を生成したが、差分判定部345により密度の精度が不十分であると判定された場合を考える。この場合、変更部346は、物質特定優先順位テーブル2000を参照し、次に優先順位の高いカルシウムが被検体40に含まれると想定して、追加設定するための変更情報を生成して、第1生成部342に送る。第1生成部342は、変更情報に従って、被検体40に含まれる物質が水、ヨードおよびカルシウムであるものと想定して、再度、各物質の密度を算出する。なお、上述では変更部346が、密度を算出する物質を追加設定する動作について説明したが、同様に物質特定優先順位テーブル2000等を参照して、優先順位が低い物質を削除設定するものとしてもよい。また、物質特定優先順位テーブル2000は、図7に示すように、テーブル形式としているが、物質と優先順位とを関連付ける情報であればどのような形式の情報であってもよい。
Note that when the changing
また、変更部346による密度を算出する物質、または線減弱係数μを求めるエネルギー帯の設定の変更は、操作者による入力装置31に対する操作に従って行われるものとしてもよい。
Further, the change of the substance for calculating the density or the setting of the energy band for obtaining the linear attenuation coefficient μ by the changing
また、変更部346は、差分判定部345から受け取った再処理情報に、画像の部分ごと、または画素ごとに再処理をする必要の有無の情報が含まれている場合、再処理が必要な部分または画素ごとに、上述と同様の方法で密度を再度算出するための変更情報を生成するものとすればよい。
If the reprocessing information received from the
また、第2生成部343により差分比較エネルギーが設定されるものとしているが、設定される差分比較エネルギーは1つに限定されるものではない。すなわち、第2生成部343は、N個(N>1)の差分比較エネルギーを設定し、第2生成部343は、N個のモノクロマティック画像を生成し、再構成部344は、N個の再構成画像を生成するものとしてもよい。これによって、差分判定部345は、同じ差分比較エネルギー同士のN組それぞれの差分を用いることができ、より多くのエネルギーにおいて詳細に密度の精度を確認することができる。
In addition, the difference comparison energy is set by the
また、第2生成部343は、差分比較エネルギーの大きさを連続的に切り替えながらモノクロマティック画像を生成し、再構成部344は、差分エネルギーを連続的に切り替えながら再構成画像を生成して、差分判定部345は、連続的に切り替えられる差分比較エネルギー毎にモノクロマティック画像と、再構成画像との差分を求めるものとしてもよい。この場合、あるエネルギーで不連続に差分が大きくなった場合、K吸収端がそのエネルギーである物質が想定外に存在する可能性が高いため、変更部346は、その物質を追加設定するための変更情報を生成し、第1生成部342は、その物質を追加設定して、再度、密度を算出するものとしてもよい。ここで、あるエネルギーで不連続に差分が大きくなった場合とは、例えば、差分の変化量が所定値(第2所定値)を超えた場合とすればよい。K吸収端は物質によって既知なので、K吸収端が検出された場合に特定される物質が被検体40に含まれる可能性が高いので、物質の密度を高精度に求めることができる可能性も高くなる。
Further, the
また、図5に示す投影データ取得部341、第1生成部342、第2生成部343、再構成部344、差分判定部345および変更部346は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図5で独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図5の1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。
The projection
図8は、第1の実施形態の画像処理部の動作の一例を示すフローチャートである。図8を参照しながら、第1の実施形態の画像処理部34による画像処理の全体動作について説明する。
FIG. 8 is a flowchart illustrating an example of the operation of the image processing unit according to the first embodiment. The overall operation of the image processing by the
<ステップS11>
投影データ取得部341は、データ収集部16により生成された被検体40のサイノグラムである被検体サイノグラムを投影データとして受信して取得する。そして、ステップS12へ移行する。
<Step S11>
The projection
<ステップS12>
第1生成部342は、特定のエネルギー帯を設定し、投影データ取得部341から、設定したエネルギー帯の被検体サイノグラムを受け取り、受け取った被検体サイノグラムから減弱率サイノグラムを生成する。次に、第1生成部342は、生成した減弱率サイノグラムに対して、周知の技術である逆投影法または逐次近似法等によって再構成し、線減弱係数μ(x,y,E)を求める。次に、第1生成部342は、求めた線減弱係数μ(x,y,E)を用いて、上述の式(1)により、密度ρ(x,y,M)だけが未知の連立方程式を求め、設定したエネルギー帯の数と、設定した物質の数とを等しくすることによって、座標(x,y)ごとに、密度ρ(x,y,M)を解として算出する。そして、第1生成部342は、算出した密度ρ(x,y,M)を座標(x,y)ごとに画素値として配置した密度画像を生成する。第1生成部342は、生成した密度画像を、第2生成部343に送る。そして、ステップS13へ移行する。
<Step S12>
The
<ステップS13>
第2生成部343は、第1生成部342から受け取った密度画像の密度ρを、上述の式(1)の右辺に代入し、差分比較エネルギーを設定し、設定した差分比較エネルギーの(μ)M(E)/(ρ)Mを用いて、差分比較エネルギーの線減弱係数μ(x,y,E)を算出する。そして、第2生成部343は、算出した線減弱係数μ(x,y,E)を座標(x,y)ごとに画素値として配置したモノクロマティック画像を生成する。第2生成部343は、生成したモノクロマティック画像を、差分判定部345に送る。
<Step S13>
The
再構成部344は、投影データ取得部341から、第2生成部343により設定された差分比較エネルギーの被検体サイノグラムを受け取り、受け取った被検体サイノグラムから減弱率サイノグラムを生成する。そして、再構成部344は、生成した減弱率サイノグラムに対して、周知の技術である逆投影法または逐次近似法等によって再構成して再構成画像を生成する。再構成部344は、生成した再構成画像を、差分判定部345に送る。そして、ステップS14へ移行する。
The
<ステップS14>
差分判定部345は、第2生成部343により生成されたモノクロマティック画像と、再構成部344により生成された再構成画像との差分を求め、その差分について判定する。例えば、差分判定部345は、モノクロマティック画像および再構成画像の画像全体の画素値の差分の絶対値の総和が、所定値以下である場合(ステップS14:Yes)、第1生成部342により生成された密度画像の密度は、十分に高い精度であると判定し、画像処理が終了する。一方、差分判定部345は、差分の絶対値の総和が、所定値よりも大きい場合(ステップS14:No)、密度画像の密度の精度が不十分であると判定し、第1生成部342により再処理をする必要がある旨の情報を含む再処理情報を生成して、変更部346に送り、ステップS15へ移行する。
<Step S14>
The
<ステップS15>
変更部346は、差分判定部345から受け取った再処理情報に従って、密度を算出する物質、または線減弱係数μを求めるエネルギー帯の設定を変更する。具体的には、変更部346は、密度を算出する物質、または線減弱係数μを求めるエネルギー帯の設定を変更するための変更情報を生成して、第1生成部342に送る。そして、ステップS12へ戻る。
<Step S15>
The
上述のステップS12〜S15の一連の動作を密度の精度が十分に高いと判定されるまで(ステップS14)、変更部346による物質およびエネルギー帯の設定を変更しながら繰り返す。なお、上述のように所定回数に達するまで繰り返すものとしてもよい。
The series of operations in steps S12 to S15 described above are repeated while changing the setting of the substance and the energy band by the changing
以上のように、第2生成部343は、特定のエネルギーである差分比較エネルギーの線減弱係数μを算出してモノクロマティック画像を生成し、再構成部344は、その差分比較エネルギーの被検体サイノグラムから、画素値である線減弱係数が正しいとみなせる再構成画像を生成し、差分判定部345は、モノクロマティック画像と再構成画像との差分を判定し、モノクロマティック画像と再構成画像との一致度を判定するものとしている。これによって、差分が大きくモノクロマティック画像の画素値である線減弱係数が正しくない、すなわち、密度画像の密度が精度よく算出されていないことが判別でき、被検体40に含まれると想定した物質とは異なる物質の存在の有無を判別することができる。さらに、被検体40に含まれると想定した物質の構成が異なることが判別された場合、他の物質を追加もしくは削除設定、または、線減弱係数μを求めるエネルギー帯の設定の変更をすることで、正しい密度画像を生成することができる。
As described above, the
<変形例>
図9は、第1の実施形態の変形例の画像処理部のブロック構成の一例を示す図である。図9を参照しながら、本実施形態の変形例に係る画像処理部34aのブロック構成および各ブロックの動作について、第1の実施形態の画像処理部34と相違する点を中心に説明する。第1の実施形態においては、モノクロマティック画像と再構成画像との差分が所定値よりも大きい場合、変更部346が、差分判定部345の再処理情報に従って、自動で、密度を算出する物質、または線減弱係数μを求めるエネルギー帯の設定を変更するための変更情報を生成する動作を説明した。本変形例においては、操作者が変更情報を手動で生成する動作について説明する。なお、本変形例に係るX線検査装置の構成は、図1に示す画像処理部34が画像処理部34aに置換された構成である。
<Modification>
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a block configuration of an image processing unit according to a modification of the first embodiment. With reference to FIG. 9, the block configuration of the
図9に示すように、画像処理部34aは、投影データ取得部341と、第1生成部342と、第2生成部343と、再構成部344と、差分算出部345a(第1算出部)と、を備えている。さらに、本変形例に係るX線検査装置は、入力部311と、表示部321(第1通知部の一例)と、を備えている。なお、画像処理部34aの投影データ取得部341、第1生成部342、第2生成部343および再構成部344の動作は、それぞれ、図5に示す画像処理部34の投影データ取得部341、第1生成部342、第2生成部343および再構成部344の動作と同様である。
As shown in FIG. 9, the
差分算出部345aは、第2生成部343により生成されたモノクロマティック画像と、再構成部344により生成された再構成画像との比較結果である差分を求める機能部である。差分算出部345aは、例えば、モノクロマティック画像および再構成画像を構成する各画素の画素値の差分を求め、それぞれの差分を画素値とする差分画像を生成して、表示部321に送信する。
The difference calculation unit 345a is a functional unit that obtains a difference that is a comparison result between the monochrome image generated by the
表示部321は、差分算出部345aにより求められたモノクロマティック画像と再構成画像との比較結果である差分の情報(例えば、差分画像)を表示する機能部である。表示部321は、図1に示す表示装置32によって実現される。
The
入力部311は、表示部321に表示されたモノクロマティック画像と再構成画像との差分情報を確認した操作者が、密度を算出する物質、または線減弱係数μを求めるエネルギー帯の設定を変更する操作を入力する機能部である。入力部311は、操作入力された変更情報を第1生成部342に送信する。操作者は、例えば、表示部321に表示された差分画像を確認して、注目する領域で差分が大きい部分等、密度の精度を上げたい部分を、入力部311を介して手動で操作入力し、入力部311は、操作入力された情報を変更情報として、第1生成部342に送信する。入力部311は、図1に示す入力装置31によって実現される。
The
以上のように、操作者が、モノクロマティック画像と再構成画像との差分の情報を表示部321で確認し、変更情報を、入力部311を介して手動で操作入力するものとしている。これによって、操作者の考えを、被検体40に含まれる物質、または線減弱係数μを求めるエネルギー帯の設定を変更する処理に反映することができ、操作者の考えに沿って密度の精度を向上させることができる。
As described above, the operator confirms the information on the difference between the monochrome image and the reconstructed image on the
なお、差分算出部345aにより求められたモノクロマティック画像と再構成画像との比較結果(例えば、差分の情報)を操作者に対して表示部321により表示しているものとしたが、比較結果を通知する方法としては、表示部321により表示させることに限定されない。例えば、図示しない音声出力装置(第1通知部の一例)による音声により比較結果を通知するものとしてもよく、ランプ表示装置(第1通知部の一例)のランプの点灯または点滅等により比較結果を通知するものとしてもよい。
The comparison result (for example, difference information) between the monochrome image and the reconstructed image obtained by the difference calculation unit 345a is displayed on the
(第2の実施形態)
本実施形態の画像処理部について、第1の実施形態の画像処理部34と相違する点を中心に説明する。第1の実施形態においては、被検体サイノグラムから減弱率サイノグラムおよび線減弱係数を求め、その線減弱係数、および設定した物質から、その物質の密度画像を生成する動作について説明した。本実施形態においては、減弱率サイノグラムから、直接、密度画像を生成する動作について説明する。
(Second embodiment)
The image processing unit according to the present embodiment will be described focusing on differences from the
図10は、第2の実施形態の画像処理部の第1生成部のブロック構成の一例を示す図である。図11は、投影データと線減弱係数との関係を説明する図である。図12は、画素の寄与度を説明する図である。図10〜12を参照しながら、本実施形態の画像処理部の第1生成部342aのブロック構成および各ブロックの動作について説明する。
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a block configuration of a first generation unit of the image processing unit according to the second embodiment. FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between projection data and a line attenuation coefficient. FIG. 12 is a diagram illustrating the contribution of pixels. The block configuration of the
本実施形態の画像処理部は、図5に示す第1の実施形態の画像処理部34の第1生成部342を、図10に示す第1生成部342aで置換した構成を有する。すなわち、第1生成部342aは、第1生成部342と同様に、投影データ取得部341から被検体サイノグラムを入力し、密度画像を生成して、第2生成部343に出力する機能部である。図10に示すように、第1生成部342aは、更新値算出部3421(算出部、第2比較部)と、判定部3422(第2判定部)と、密度画像生成部3423(更新部、第4生成部)と、画像記憶部3424と、仮想投影部3425(第3生成部、第5生成部)と、を有する。
The image processing unit of this embodiment has a configuration in which the
更新値算出部3421は、投影データ取得部341から受け取った被検体サイノグラムから生成した減弱率サイノグラムと、仮想投影部3425により生成された仮想投影サイノグラム(暫定投影データ)との比較結果である差分(第2差分)を算出し、その差分が小さくなるように画素ごとの更新値を生成する機能部である。
The update
更新値算出部3421は、具体的には、まず、特定のエネルギー帯を設定し、投影データ取得部341から、設定したエネルギー帯の被検体サイノグラムを受け取り、受け取った被検体サイノグラムから減弱率サイノグラムを生成する。減弱率サイノグラムの画素値である減弱率の算出方法は、第1の実施形態で上述した方法と同様である。なお、被検体40を配置した場合のフォトン数をA、被検体40を配置しない場合のフォトン数をBとした場合に、例えば、log(B/A)を算出してこれを減弱率サイノグラムの画素値(減弱率)とすればよい。
Specifically, the update
次に、更新値算出部3421は、仮想投影部3425から仮想投影サイノグラムを受け取り、下記の式(2)により、チャネル、ビューおよびエネルギー(エネルギー帯)毎に、仮想投影サイノグラムと減弱率サイノグラムとの差分Dを算出する。すなわち、更新値算出部3421は、設定した各エネルギー帯の減弱率サイノグラムについて、画素ごとに仮想投影サイノグラムとの差分Dを算出する。
Next, the update
D=(仮想投影サイノグラムの画素値)−(減弱率サイノグラムの画素値)
・・・(2)
D = (pixel value of virtual projection sinogram) − (pixel value of attenuation rate sinogram)
... (2)
更新値算出部3421により算出された差分DがD>0の場合、後述の密度画像生成部3423により設定された物質の密度および質量、ならびに線減弱係数がいずれも正の値であることから、後述の密度画像生成部3423により生成される暫定密度画像の画素値を減少させれば差分Dは小さくなる。更新値算出部3421は、例えば、暫定密度画像の画素ごとの、そのチャネルおよびビューでの寄与度と、物質ごとのそのエネルギーでの(μ)M(E)/(ρ)M(上述の式(1)参照)と、別に定める調整パラメータとを差分Dに乗じた値を更新値(>0)として物質ごとに算出する。そして、後述するように、密度画像生成部3423は、物質ごとの暫定密度画像の画素値から、更新値算出部3421により算出された更新値で減算する。
When the difference D calculated by the update
一方、更新値算出部3421により算出された差分DがD<0の場合、後述の密度画像生成部3423により生成される暫定密度画像の画素値を増加させれば差分Dは小さくなる。更新値算出部3421は、上述と同様に、更新値(<0)を物質ごとに算出する。そして、後述するように、密度画像生成部3423は、物質ごとの暫定密度画像の画素値から、更新値算出部3421により算出された更新値で減算する。この場合、更新値は負の値なので、暫定密度画像の画素値は増加することになる。
On the other hand, when the difference D calculated by the update
さらに、更新値算出部3421により算出された差分DがD=0の場合、仮想投影サイノグラムおよび減弱率サイノグラム(の画素値)は一致するので、更新値算出部3421は、更新値を算出しない。または、この場合、更新値算出部3421は、更新値を0とする。
Furthermore, when the difference D calculated by the update
更新値算出部3421は、算出した更新値を、判定部3422に送る。なお、更新値算出部3421は、変更部346(図5参照)から変更情報を受け取った場合、変更情報に従って、例えば、設定したエネルギー帯を変更し、再度、投影データ取得部341から設定変更したエネルギー帯の被検体サイノグラムを受け取り、上述の更新値を算出する。
The update
判定部3422は、更新値算出部3421により算出された更新値が所定値以下となったか否かを判定する機能部である。更新値が所定値(第3所定値)以下になった場合、後述する密度画像生成部3423により生成される暫定密度画像の画素値が正しい密度に近づいたものと判断できる。また、判定部3422は、更新値に対する判定結果と、更新値算出部3421から受け取った更新値とを密度画像生成部3423に送る。なお、実際には、上述のように更新値は正負の値を取り得るので、更新値の絶対値について判定を行えばよい。また、判定部3422は、更新値が所定値以下であるか否かを判定するものしたが、これに限定されるものではなく、判定回数(すなわち、後述する密度画像生成部3423による更新処理の回数)が所定回数に達したか否かを判定するものとしてもよい。
The
密度画像生成部3423は、画像記憶部3424に記憶された暫定的な密度画像(以下、「暫定密度画像」という)を読み出して取得し、その暫定密度画像に対して、判定部3422から受け取った更新値により逐次更新する機能部である。具体的には、密度画像生成部3423は、まず、被検体40に存在する可能性がある物質を設定し、設定した物質ごとに画像記憶部3424から初期の暫定密度画像を読み出して取得する。初期の暫定密度画像としては、例えば、全画素値を一定値とした画像とする。次に、密度画像生成部3423は、暫定密度画像の画素値から、判定部3422から受け取った更新値で減算することによって、暫定密度画像を更新する。そして、密度画像生成部3423は、更新した暫定密度画像を、画像記憶部3424に記憶させ、かつ、仮想投影部3425に送る。さらに、密度画像生成部3423は、判定部3422から受け取った判定結果が、更新値が所定値以下であることを示す場合、更新した暫定密度画像を正式な密度画像として、第2生成部343(図5参照)に送る。なお、密度画像生成部3423は、変更部346(図5参照)から変更情報を受け取った場合、変更情報に従って、例えば、被検体40に存在する可能性がある物質の設定を変更し、再度、初期の暫定密度画像に対する更新処理を行う。
The density
画像記憶部3424は、上述のように初期の暫定密度画像、および、更新された暫定密度画像を記憶する機能部である。画像記憶部3424は、例えば、図示しない記憶装置により実現される。なお、画像記憶部3424は、図1に示す画像記憶部35により実現されてもよい。
The
仮想投影部3425は、密度画像生成部3423から受け取った物質ごとの暫定密度画像から、上述の減弱率サイノグラムと同じチャネル、ビューおよびエネルギー(エネルギー帯)毎に、仮想投影サイノグラムを生成する機能部である。
The virtual projection unit 3425 is a functional unit that generates a virtual projection sinogram for each of the same channel, view, and energy (energy band) as the above-described attenuation rate sinogram from the provisional density image for each substance received from the density
ここで、各エネルギー(エネルギー帯)の減弱率サイノグラムから再構成される再構成画像の線減弱係数μ(x,y,E)は、密度ρ(x,y,M)を用いて、上述の式(1)により算出される。 Here, the linear attenuation coefficient μ (x, y, E) of the reconstructed image reconstructed from the attenuation rate sinogram of each energy (energy band) is obtained by using the density ρ (x, y, M) as described above. It is calculated by equation (1).
また、チャネルをα、ビューをβ、被検体40を配置した場合のX線のエネルギーEのフォトン数をId(α,β,E)、被検体40を配置しない場合のX線のエネルギーEのフォトン数をI0(α,β,E)とした場合、仮想投影サイノグラムの画素値log(I0(α,β,E)/Id(α,β,E))は、図11に示す投影ビームsの経路(ここでは、sと表す)に沿った積分であって、下記の式(3)によって表される。
この式(3)に、上述の式(1)で示される線減弱係数μ(x,y,E)を代入すると、下記の式(4)が得られる。
仮想投影部3425は、設定された物質Mごとの暫定密度画像の画素値である密度ρ(x,y,M)から、式(4)によって、仮想投影サイノグラムの画素値log(I0(α,β,E)/Id(α,β,E))を算出して、上述の減弱率サイノグラムと同じチャネル、ビューおよびエネルギー(エネルギー帯)毎に、仮想投影サイノグラムを生成する。すなわち、仮想投影部3425は、各チャネル、ビューおよびエネルギーEに対して、まず、チャネルおよびビューで定まる投影ビームsの経路に沿って各物質Mの密度を積分し、その物質Mが濃度100[%]の場合の(μ)M(E)/(ρ)Mを乗じて得られる値をすべての物質Mで加算する。 The virtual projection unit 3425 calculates the pixel value log (I 0 (α) of the virtual projection sinogram from the density ρ (x, y, M), which is the pixel value of the provisional density image for each substance M, according to Expression (4). , Β, E) / Id (α, β, E)) to generate a virtual projection sinogram for each of the same channels, views, and energies (energy bands) as the attenuation sinogram described above. That is, the virtual projection unit 3425 first integrates the density of each substance M along the path of the projection beam s determined by the channel and view for each channel, view, and energy E, and the substance M has a concentration of 100 [ %], The value obtained by multiplying by (μ) M (E) / (ρ) M is added for all the substances M.
実際には、暫定密度画像は離散データであるので、投影ビームsの経路に沿った積分は、例えば、図12に示すように、密度画像1101を構成する画素1111のうち、塗り潰して示した各チャネルに至る投影ビームsと画素1111との重なり部分1112の面積を、その画素の寄与度(必要に応じて、その投影ビームsにおいて正規化する)とする。そして、仮想投影部3425は、密度画像1101において投影ビームsが重なる画素について、画素値に寄与度を乗じた値を加算した値を密度ρの積分値とする。
Actually, since the provisional density image is discrete data, the integration along the path of the projection beam s is performed, for example, as shown in FIG. The area of the overlapping
仮想投影部3425は、生成した仮想投影サイノグラムを更新値算出部3421に送る。
The virtual projection unit 3425 sends the generated virtual projection sinogram to the update
なお、画素値の更新は、チャネル、ビュー、およびエネルギーの組ごとに行わなくても、例えば、あるビューとあるエネルギーとの組における、すべてのチャネルについてまとめた、更新値で画素値を更新すれば、それらチャネルは並列に処理でき、処理時間を短縮できる。または、同様に、ビューについてまとめたり、エネルギーについてまとめたりしても同様の効果がある。 It should be noted that the pixel value is not updated for each channel, view, and energy pair. For example, the pixel value may be updated with an updated value that summarizes all channels in a certain view and certain energy pair. If these channels can be processed in parallel, the processing time can be reduced. Alternatively, the same effect can be obtained by summarizing the views and the energy.
また、更新値算出部3421により求められた減弱率サイノグラムと仮想投影サイノグラムとの比較結果(例えば、差分の情報)は、例えば、表示装置32(第2通知部の一例)により表示されるようにしてもよい。この場合、比較結果を通知する方法としては、表示装置32により表示させることに限定されない。例えば、図示しない音声出力装置(第2通知部の一例)による音声により比較結果を通知するものとしてもよく、ランプ表示装置(第2通知部の一例)のランプの点灯または点滅等により比較結果を通知するものとしてもよい。例えば、特定のエネルギーのサイノグラムを受け取った更新値算出部3421が更新値を求め、判定部3422により判定が行われ、密度画像生成部3423により暫定密度画像が更新値により更新され、仮想投影部3425により仮想投影サイノグラムが生成される繰り返し動作が所定回数繰り返された後における、更新値算出部3421により求められた比較結果を表示装置32に表示するものとしてもよい。この場合、表示装置32に表示された比較結果を確認した操作者が入力装置31を介して、密度を算出する物質、またはサイノグラムのエネルギー帯の設定を変更した後に、上述の繰り返し処理を続行させる等の動作としてもよい。
In addition, the comparison result (for example, difference information) between the attenuation rate sinogram and the virtual projection sinogram obtained by the update
また、図10に示す更新値算出部3421、判定部3422、密度画像生成部3423、画像記憶部3424および仮想投影部3425は、機能を概念的に示したものであって、このような構成に限定されるものではない。例えば、図10で独立した機能部として図示した複数の機能部を、1つの機能部として構成してもよい。一方、図10の1つの機能部が有する機能を複数に分割し、複数の機能部として構成するものとしてもよい。
The update
図13は、第2の実施形態の画像処理部の動作の一例を示すフローチャートである。図13を参照しながら、第2の実施形態の画像処理部の第1生成部342aによる密度画像の生成処理の動作を中心に説明する。なお、画像処理部による画像処理のうち、第1生成部342aの密度画像処理以外の処理は、第1の実施形態の画像処理部34による画像処理と同様である。
FIG. 13 is a flowchart illustrating an example of the operation of the image processing unit according to the second embodiment. With reference to FIG. 13, an explanation will be given focusing on the operation of the density image generation processing by the
<ステップS21>
投影データ取得部341(図5参照)は、データ収集部16(図1参照)により生成された被検体40のサイノグラムである被検体サイノグラムを投影データとして受信して取得する。更新値算出部3421は、特定のエネルギー帯を設定し、投影データ取得部341から、設定したエネルギー帯の被検体サイノグラムを受け取り、受け取った被検体サイノグラムから減弱率サイノグラムを生成する。そして、ステップS22へ移行する。
<Step S21>
The projection data acquisition unit 341 (see FIG. 5) receives and acquires, as projection data, a subject sinogram that is a sinogram of the subject 40 generated by the data collection unit 16 (see FIG. 1). The update
<ステップS22>
密度画像生成部3423は、被検体40に存在する可能性がある物質を設定し、設定した物質ごとに画像記憶部3424から初期の暫定密度画像を読み出して取得(設定)する。密度画像生成部3423は、取得した暫定密度画像を、仮想投影部3425に送る。そして、ステップS23へ移行する。
<Step S22>
The density
<ステップS23>
仮想投影部3425は、設定された物質ごとの暫定密度画像の画素値である密度ρ(x,y,M)から、上述の式(4)によって、仮想投影サイノグラムの画素値log(I0(α,β,E)/Id(α,β,E))を算出して、上述の減弱率サイノグラムと同じチャネル、ビューおよびエネルギー(エネルギー帯)毎に、仮想投影サイノグラムを生成する。仮想投影部3425は、生成した仮想投影サイノグラムを更新値算出部3421に送る。そして、ステップS24へ移行する。
<Step S23>
From the density ρ (x, y, M) which is the pixel value of the provisional density image for each set substance, the virtual projection unit 3425 calculates the pixel value log (I 0 ( α, β, E) / Id (α, β, E)) is calculated, and a virtual projection sinogram is generated for each of the same channel, view, and energy (energy band) as the attenuation rate sinogram described above. The virtual projection unit 3425 sends the generated virtual projection sinogram to the update
<ステップS24>
更新値算出部3421は、仮想投影部3425から仮想投影サイノグラムを受け取り、上述の式(2)により、チャネル、ビューおよびエネルギー(エネルギー帯)毎に、仮想投影サイノグラムと減弱率サイノグラムとの差分Dを算出する。すなわち、更新値算出部3421は、設定した各エネルギー帯の減弱率サイノグラムについて、画素ごとに仮想投影サイノグラムとの差分Dを算出する。次に、更新値算出部3421は、例えば、暫定密度画像の画素ごとの、そのチャネルおよびビューでの寄与度と、物質ごとのそのエネルギーでの(μ)M(E)/(ρ)M(上述の式(1)参照)と、別に定める調整パラメータとを差分Dに乗じた値を更新値として物質ごとに算出する。更新値算出部3421は、算出した更新値を、判定部3422に送る。そして、ステップS25へ移行する。
<Step S24>
The update
<ステップS25>
判定部3422は、更新値算出部3421により算出された更新値が所定値以下となったか否かを判定する。更新値が所定値以下になった場合、密度画像生成部3423により生成された暫定密度画像の画素値が正しい密度に近づいたものと判断できる。また、判定部3422は、更新値に対する判定結果と、更新値算出部3421から受け取った更新値とを密度画像生成部3423に送る。更新値が所定値以下である場合(ステップS25:Yes)、ステップS27へ移行し、所定値より大きい場合(ステップS25:No)、ステップS26へ移行する。
<Step S25>
The
<ステップS26>
密度画像生成部3423は、画像記憶部3424に記憶された暫定密度画像を読み出して取得し、その暫定密度画像に対して、判定部3422から受け取った更新値により逐次更新する。具体的には、密度画像生成部3423は、暫定密度画像の画素値から、判定部3422から受け取った更新値で減算することによって、暫定密度画像を更新する。そして、密度画像生成部3423は、更新した暫定密度画像を、画像記憶部3424に記憶させ、かつ、仮想投影部3425に送る。そして、ステップS23へ戻る。
<Step S26>
The density
<ステップS27>
密度画像生成部3423は、判定部3422から受け取った判定結果が、更新値が所定値以下であることを示す場合、更新した暫定密度画像(画像記憶部3424から読み出した暫定密度画像)を正式な密度画像として、第2生成部343(図5参照)に出力する。
<Step S27>
If the determination result received from the
上述のステップS23〜26の一連の動作を更新した暫定密度画像の密度が正しい値であると判定されるまで(ステップS25)、更新値算出部3421による更新値の算出、および、密度画像生成部3423による暫定密度画像の更新を繰り返す。なお、上述のように所定回数に達するまで繰り返すものとしてもよい。
Until it is determined that the density of the provisional density image obtained by updating the series of operations in steps S23 to S26 is a correct value (step S25), the update
以上のように、仮想投影部3425は、密度画像生成部3423から受け取った暫定密度画像から式(4)を用いて、仮想投影サイノグラムを生成し、更新値算出部3421は、仮想投影サイノグラムと減弱率サイノグラムとの差分に基づいて更新値を算出し、密度画像生成部3423は、暫定密度画像に対して、更新値算出部3421により算出された更新値により更新する、という逐次近似法に基づく処理を行う。そして、判定部3422は、更新値算出部3421により算出された更新値(絶対値)が所定値以下であると判定した場合、密度画像生成部3423は、更新した暫定密度画像の画素値が正しい密度であると判断し、その更新した暫定密度画像を正式な密度画像として出力する。これによって、減弱率サイノグラムから、線減弱係数を求めることなく、直接、密度画像を求めることができるので、途中で線減弱係数を求める場合と比較して、発生する誤差を小さくすることができる。
As described above, the virtual projection unit 3425 generates the virtual projection sinogram from the provisional density image received from the density
また、サイノグラムから線減弱係数で構成される再構成画像を生成し、さらに再構成画像から密度画像を生成する場合、再構成画像および密度画像の双方を、記憶手段に記憶させる必要があるが、本実施形態では、サイノグラムから密度画像を直接求めるので、密度画像のみを記憶させておけばよいので、記憶手段の容量を削減することができる。 Further, when generating a reconstructed image composed of the linear attenuation coefficient from the sinogram and further generating a density image from the reconstructed image, both the reconstructed image and the density image need to be stored in the storage unit, In the present embodiment, since the density image is directly obtained from the sinogram, only the density image needs to be stored, so that the capacity of the storage unit can be reduced.
なお、上述の各実施形態では、X線検査装置1がスペクトラルCT装置またはフォトンカウンティングCT装置であるものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、X線検査装置1としてデュアルエナジーCT装置を用いるものとしてもよい。デュアルエナジーCT装置の場合、高低の各管電圧で照射されるX線の2種類のエネルギー帯で、被検体サイノグラムおよび減弱率サイノグラムを生成し、2つの物質の密度の算出の際の2つのエネルギー帯も管電圧で決まるエネルギー帯とし、差分比較エネルギーも管電圧で決まるエネルギー帯のいずれか、または両方とすることで、密度画像の精度を判定することができる。差分が大きい場合には、物質の種類を変更することで密度画像の精度が向上する可能性がある。また、マルチエナジーCT装置についても、X線検査装置1として使用することが可能である。
In each of the embodiments described above, the
また、上述の各実施形態および変形例の画像処理装置(コンソール装置30)は、コンピュータを利用した構成となっている。すなわち、コンソール装置30は、CPU(Central Processing Unit)等の制御装置(図1のスキャン制御部33およびシステム制御部36等)と、ROM(Read Only Memory)またはRAM(Random Access Memory)等の記憶装置と、HDD(Hard Disk Drive)またはCDドライブ等の外部記憶装置(図1の画像記憶部35等)と、キーボードまたはマウス等の入力装置(図1の入力装置31)と、ディスプレイ等の表示装置(図1の表示装置32)とを備えている。
Further, the image processing apparatus (console apparatus 30) of each of the above-described embodiments and modifications has a configuration using a computer. That is, the
ここで、上述のように、投影データ取得部341、第1生成部342、第2生成部343、再構成部344、差分判定部345および変更部346、ならびに、更新値算出部3421、判定部3422、密度画像生成部3423および仮想投影部3425のうち少なくともいずれかがプログラムで実現される場合、コンソール装置30で実行されるそのプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでCD−ROM、フレキシブルディスク(FD)、CD−RまたはDVD(Digital Versatile Disk)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録してコンピュータプログラムプロダクトとして提供される。
Here, as described above, the projection
また、上述の各実施形態および変形例に係る画像処理装置(コンソール装置30)で実行されるプログラムを、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納し、ネットワーク経由でダウンロードさせることにより提供するように構成してもよい。また、上述の各実施形態および変形例に係る画像処理装置(コンソール装置30)で実行されるプログラムをインターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、上述のプログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。 Further, a program to be executed by the image processing device (console device 30) according to each of the above-described embodiments and modifications is stored on a computer connected to a network such as the Internet, and is provided by being downloaded via the network. It may be configured as follows. In addition, the program executed by the image processing device (console device 30) according to each of the above-described embodiments and modifications may be provided or distributed via a network such as the Internet. Further, the above-described program may be configured to be provided by being incorporated in a ROM or the like in advance.
また、上述の各実施形態および変形例に係る画像処理装置(コンソール装置30)で実行されるプログラムは、上述した投影データ取得部341、第1生成部342、第2生成部343、再構成部344、差分判定部345および変更部346、ならびに、更新値算出部3421、判定部3422、密度画像生成部3423および仮想投影部3425のうち少なくともいずれかを含むモジュール構成となっており、実際のハードウェアとしてはCPUが上述の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、上述の各機能部が主記憶装置上にロードされて生成されるようになっている。なお、上述の画像処理装置の各機能部の一部または全部は、ソフトウェアであるプログラムではなく、ハードウェア回路によって実現されてもよい。
The programs executed by the image processing apparatus (console apparatus 30) according to each of the above-described embodiments and modifications include the above-described projection
本発明のいくつかの実施形態および変形例を説明したが、これらの実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態および変形例は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、および変更を行うことができる。これらの実施形態および変形例は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 While some embodiments and modifications of the present invention have been described, these embodiments and modifications are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments and modifications can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and modified examples are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.
1 X線検査装置
10 架台装置
11 X線管
11a、11b X線ビーム
12 回転フレーム
13 検出器
13a チャネル
14 照射制御部
15 架台駆動部
16 データ収集部
20 寝台装置
21 寝台駆動装置
22 天板
30 コンソール装置
31 入力装置
32 表示装置
33 スキャン制御部
34、34a 画像処理部
35 画像記憶部
36 システム制御部
40 被検体
41 投影断面
42 計測範囲
311 入力部
321 表示部
341 投影データ取得部
342、342a 第1生成部
343 第2生成部
344 再構成部
345 差分判定部
345a 差分算出部
346 変更部
1001 サイノグラム
1011、1011a〜1011d 被検体サイノグラム
1101 密度画像
1111 画素
1112 重なり部分
2000 物質特定優先順位テーブル
3421 更新値算出部
3422 判定部
3423 密度画像生成部
3424 画像記憶部
3425 仮想投影部
s 投影ビーム
REFERENCE SIGNS
Claims (17)
前記投影データから、前記被検体に存在する物質として選択された複数の物質それぞれの密度画像である第1密度画像を生成する第1生成部と、
前記第1密度画像から、特定のエネルギーのモノクロマティック画像を生成する第2生成部と、
前記特定のエネルギーに対応する前記投影データを再構成して再構成画像を生成する再構成部と、
前記モノクロマティック画像と前記再構成画像との画素値について比較する第1比較部と、
前記第1比較部による比較結果を通知する第1通知部と、
を備えたX線CT装置。 An acquisition unit that acquires projection data based on a spectrum indicating the amount of X-rays for each energy of radiation that has passed through the subject detected by the detector,
A first generation unit that generates, from the projection data, a first density image that is a density image of each of the plurality of substances selected as the substance existing in the subject;
A second generation unit configured to generate a monochrome image having a specific energy from the first density image;
A reconstruction unit that reconstructs the projection data corresponding to the specific energy to generate a reconstructed image,
A first comparing unit that compares pixel values of the monochrome image and the reconstructed image;
A first notification unit for notifying a comparison result by the first comparison unit;
X-ray CT apparatus comprising:
前記第1差分に対する判定をする第1判定部を、さらに備え、
前記第1生成部は、前記第1判定部による前記第1差分に対する判定結果に基づいて、前記第2密度画像を生成する請求項2に記載のX線CT装置。 The first comparing unit calculates a first difference as a comparison result of pixel values of the monochrome image and the reconstructed image,
A first determination unit configured to determine the first difference,
3. The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein the first generation unit generates the second density image based on a result of the first determination performed on the first difference. 4.
を、さらに備え、
前記第1生成部は、前記比較結果に基づいて前記入力部により受け付けられた前記操作入力の情報に基づいて、前記第2密度画像を生成する請求項2に記載のX線CT装置。 An input unit for receiving an operation input,
Is further provided,
3. The X-ray CT apparatus according to claim 2, wherein the first generation unit generates the second density image based on information of the operation input received by the input unit based on the comparison result.
前記第1生成部は、前記第1判定部により前記第1差分に基づく値が前記第1所定値より大きい場合、前記第2密度画像を生成する請求項3に記載のX線CT装置。 The first determination unit determines whether a value based on the first difference is greater than a first predetermined value,
The X-ray CT apparatus according to claim 3, wherein the first generation unit generates the second density image when a value based on the first difference is larger than the first predetermined value by the first determination unit.
前記再構成部は、前記複数の特定のエネルギーそれぞれに対応する前記投影データを再構成して前記再構成画像を生成し、
前記第1判定部は、複数の前記モノクロマティック画像と、それぞれの前記モノクロマティック画像に対応する前記再構成画像との前記第1差分をそれぞれ算出する請求項3に記載のX線CT装置。 The second generation unit generates the monochrome image for each of the plurality of specific energies from the first density image,
The reconstruction unit reconstructs the projection data corresponding to each of the plurality of specific energies to generate the reconstructed image,
4. The X-ray CT apparatus according to claim 3, wherein the first determination unit calculates the first difference between a plurality of the monochrome images and the reconstructed image corresponding to each of the monochrome images. 5.
前記変更部は、前記第2生成部による前記特定のエネルギーの大きさの連続的な切り替えに伴って、前記第1判定部により算出される前記第1差分の変化量が第2所定値を超えた場合、前記変化量が前記第2所定値を超えた前記特定のエネルギーをK吸収端とする物質を、前記第1生成部に選択させる請求項6に記載のX線CT装置。 The second generation unit generates the monochrome image while continuously switching the magnitude of the specific energy,
The changing unit may be configured such that the change amount of the first difference calculated by the first determination unit exceeds a second predetermined value, with the continuous switching of the specific energy magnitude by the second generation unit. 7. The X-ray CT apparatus according to claim 6, wherein in the case where the change amount exceeds the second predetermined value, the first generation unit is caused to select a substance having the specific energy as a K absorption edge.
前記複数の物質それぞれの暫定的な密度画像である暫定密度画像を更新する更新部と、
前記暫定密度画像から、複数のエネルギー別の暫定的な投影データである暫定投影データを生成する第3生成部と、
前記取得部により取得された前記投影データと、前記暫定投影データとの画素値についての第2差分を算出し、前記第2差分に基づく更新値を算出する算出部と、
前記更新値に対する判定をする第2判定部と、
を有し、
前記更新部は、前記算出部により算出された前記更新値により前記暫定密度画像を更新し、前記第2判定部により前記更新値の絶対値が第3所定値以下となった場合における前記暫定密度画像を、前記第1密度画像として出力する請求項1に記載のX線CT装置。 The first generation unit includes:
An update unit that updates a provisional density image that is a provisional density image of each of the plurality of substances,
A third generation unit that generates, from the provisional density image, provisional projection data that is provisional projection data for each of a plurality of energies;
A calculation unit that calculates a second difference between pixel values of the projection data acquired by the acquisition unit and the provisional projection data, and calculates an update value based on the second difference;
A second determination unit that determines the update value;
Has,
The update unit updates the provisional density image with the update value calculated by the calculation unit, and updates the provisional density when the absolute value of the update value is equal to or less than a third predetermined value by the second determination unit. The X-ray CT apparatus according to claim 1, wherein an image is output as the first density image.
前記投影データに基づいて、前記被検体に存在する物質として選択された複数の物質それぞれの密度画像を生成する第4生成部と、
前記密度画像から、複数のエネルギー別の暫定的な投影データである仮想投影サイノグラムを生成する第5生成部と、
前記複数のエネルギーそれぞれに対応する前記投影データから減弱率サイノグラムを生成し、生成した減弱率サイノグラムと、前記仮想投影サイノグラムとを比較する第2比較部と、
を備えたX線CT装置。 An acquisition unit that acquires projection data based on a spectrum indicating the amount of X-rays for each energy of radiation that has passed through the subject detected by the detector,
A fourth generation unit that generates a density image of each of the plurality of substances selected as the substance existing in the subject based on the projection data;
From the density image, a fifth generation unit that generates a virtual projection sinogram that is temporary projection data for each of a plurality of energies,
A second comparison unit that generates an attenuation rate sinogram from the projection data corresponding to each of the plurality of energies, and compares the generated attenuation rate sinogram with the virtual projection sinogram .
X-ray CT apparatus comprising:
前記X線管から照射された前記放射線のエネルギーを検出する検出器と、
を、さらに備えた請求項1〜15のいずれか一項に記載のX線CT装置。 An X-ray tube that irradiates the radiation around the subject;
A detector for detecting the energy of the radiation emitted from the X-ray tube;
The X-ray CT apparatus according to claim 1, further comprising:
前記投影データから、前記被検体に存在する物質として選択された複数の物質それぞれの密度画像である第1密度画像を生成する第1生成部と、
前記第1密度画像から、特定のエネルギーのモノクロマティック画像を生成する第2生成部と、
前記特定のエネルギーに対応する前記投影データを再構成して再構成画像を生成する再構成部と、
前記モノクロマティック画像と前記再構成画像との画素値について比較する第1比較部と、
前記第1比較部による比較結果を通知する第1通知部と、
を備えた画像処理装置。 An acquisition unit that acquires projection data based on a spectrum indicating the amount of X-rays for each energy of radiation that has passed through the subject;
A first generation unit that generates, from the projection data, a first density image that is a density image of each of the plurality of substances selected as the substance existing in the subject;
A second generation unit configured to generate a monochrome image having a specific energy from the first density image;
A reconstruction unit that reconstructs the projection data corresponding to the specific energy to generate a reconstructed image,
A first comparing unit that compares pixel values of the monochrome image and the reconstructed image;
A first notification unit for notifying a comparison result by the first comparison unit;
An image processing apparatus comprising:
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