(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
断層撮影装置で撮影した被検体の断層画像についてイメージフィルターにより画像の鮮鋭化を行うにあたり、
前記イメージフィルターのマスク定数を前記断層画像を撮影したときの前記被検体のスライス厚に応じて定める、
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項２】
断層撮影装置で撮影した被検体の断層画像についてイメージフィルターにより画像の鮮鋭化を行う画像処理装置であって、
前記イメージフィルターのマスク定数を前記断層画像を撮影したときの前記被検体のスライス厚に応じて定めるマスク定数設定手段、
を具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
被検体をＸ線ビームでスライスして得られる透過Ｘ線データに基づいて被検体の断層画像を撮影するＸ線ＣＴ装置であって、
前記断層画像についてイメージフィルターにより画像の鮮鋭化を行う画像処理手段と、
前記イメージフィルターのマスク定数を前記断層画像を撮影したときの前記被検体のスライス厚に応じて定めるマスク定数設定手段と、
を具備することを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像処理方法および装置並びにＸ線ＣＴ装置に関し、特に、断層撮影装置で撮影した断層像について画像の鮮鋭化を行う画像処理方法および装置の改良、並びにそのような画像処理装置を備えたＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、Ｘ線ＣＴ(computed tomography) 装置によって肺野の断層像を撮影した場合、細い血管等の像を見やすくするために、画像の鮮鋭化処理が行われる。画像の鮮鋭化処理には例えばラプラシアン・フィルター(Laplasian filter)等のイメージフィルタ(image filter)が用いられる。イメージフィルタは、そのエッジ(edge)強調作用によって画像の鮮鋭化を行う。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
肺野の断層像は、診断目的に応じて、例えば１〜１０ｍｍの範囲で種々のスライス(slice) 厚で撮影される。その場合、あるスライス厚の断層像に適合したイメージフィルタは、他のスライス厚の断層像に対しては必ずしも適合せず、画像の鮮鋭化に過不足が生じる。
【０００４】
これは、同一太さの血管でも、スライス厚が変わるとパーシャルボリューム効果の相違により、画像を再構成したときのＣＴ値が変わるためである。例えば、１０ｍｍスライスで撮影した血管像のＣＴ値は、１ｍｍスライスで撮影したものに較べてかなり低い値になり、周囲の組織とのコントラスト(contrast)が低下する。したがって、このような１０ｍｍスライスの画像の鮮鋭化すなわちエッジ強調に適したイメージフィルターは、１ｍｍスライスの画像に対しては過剰な強調を行うものとなり、かえって画質を低下させる。
【０００５】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、スライス厚に応じて適切な鮮鋭化を行う画像処理方法および装置、並びにスライス厚に応じて適切に鮮鋭化された断層画像を得るＸ線ＣＴ装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
〔１〕上記の課題を解決する第１の発明は、断層撮影装置で撮影した被検体の断層画像についてイメージフィルターにより画像の鮮鋭化を行うにあたり、前記イメージフィルターのマスク定数を前記断層画像を撮影したときの前記被検体のスライス厚に応じて定めることを特徴とする。
【０００７】
第１の発明では、イメージフィルターのマスク定数を断層画像を撮影したときの被検体のスライス厚に応じて設定し、スライス厚に適合したマスク定数でフィルタリングを行う。このため、スライス厚に応じて適切な鮮鋭化を行う画像処理方法を実現することができる。
【０００８】
〔２〕上記の課題を解決する第２の発明は、断層撮影装置で撮影した被検体の断層画像についてイメージフィルターにより画像の鮮鋭化を行う画像処理装置であって、前記イメージフィルターのマスク定数を前記断層画像を撮影したときの前記被検体のスライス厚に応じて定めるマスク定数設定手段を具備することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明では、マスク定数設定手段により、イメージフィルターのマスク定数を断層画像を撮影したときの被検体のスライス厚に応じて設定し、スライス厚に適合したマスク定数でフィルタリングする。このため、スライス厚に応じて適切な鮮鋭化を行う画像処理装置を実現することができる。
【００１０】
〔３〕上記の課題を解決する第３の発明は、被検体をＸ線ビームでスライスして得られる透過Ｘ線データに基づいて被検体の断層画像を撮影するＸ線ＣＴ装置であって、前記断層画像についてイメージフィルターにより画像の鮮鋭化を行う画像処理手段と、前記イメージフィルターのマスク定数を前記断層画像を撮影したときの前記被検体のスライス厚に応じて定めるマスク定数設定手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
第３の発明では、マスク定数設定手段により、イメージフィルターのマスク定数を断層画像を撮影したときの被検体のスライス厚に応じて設定し、スライス厚に適合したマスク定数でフィルタリングする。このため、スライス厚に適合した画像の鮮鋭化が行える。すなわち、スライス厚に応じて適切に鮮鋭化された断層画像を得るＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【００１２】
第３の発明において、前記マスク定数にリコン関数に基づく補正を加味することが、さらに適切な鮮鋭化を行う点で好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。
【００１４】
図１にＸ線ＣＴ装置のブロック図を示す。本装置は本発明の実施の形態の一例である。なお、本装置の構成によって本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。また、本装置の動作によって本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００１５】
〔構成〕
本装置の構成を説明する。図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１００は、操作コンソール(console) １と、撮影テーブル(table) １０と、走査ガントリ(gantry)２０とを具備している。
【００１６】
操作コンソール１は、操作者の指示や情報等を入力する入力装置２と、スキャン(scan)や画像再構成および鮮鋭化のための画像処理等を実行する中央処理装置３と、制御信号等を撮影テーブル１０や走査ガントリ２０へ出力する制御インタフェース(interface) ４と、走査ガントリ２０で取得したデータを収集するデータ収集バッファ(buffer)５と、画像等を表示するＣＲＴ(cathod-ray tube) ６と、各種のデータや再構成画像およびプログラム等を記憶する記憶装置７とを具備している。中央処理装置３は、例えばコンピュータ等によって構成される。
【００１７】
撮影テーブル１０は、図示しない被検体を走査ガントリ２０のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。撮影テーブル１０の進退は制御インタフェース４によって制御される。
【００１８】
走査ガントリ２０は、Ｘ線管３０と、Ｘ線ビーム(beam)を形成するコリメータ(collimater)５０と、検出器アレイ(array) ６０と、Ｘ線照射のタイミングや照射量を調整するＸ線コントローラ(controller)２１と、コリメータ５０のＸ線通過開口（アパーチャ(aperture)）を調整するコリメータコントローラ２２と、検出器アレイ６０が検出したデータを収集するデータ収集部２３と、被検体の体軸の周りにＸ線管３０や検出器アレイ６０等を回転させる回転コントローラ２４とを具備している。
【００１９】
図２に、Ｘ線管３０およびコリメータ５０と検出器アレイ６０の相互関係を示す。図２の（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。Ｘ線管３０から放射されたＸ線は、コリメータ５０により偏平な扇状のＸ線ビームＸｒに成形され、検出器アレイ６０に照射される。
【００２０】
Ｘ線ビームＸｒの扇面に体軸を交叉させて被検体が搬入される。この状態を図３に示す。同図に示すように、扇状のＸ線ビームＸｒによってスライス（slice)された被検体ＯＢの投影像が検出器アレイ６０に投射される。被検体ＯＢのアイソセンタ(isocenter) におけるＸ線ビームＸｒの厚みが、スライス厚ｔｈを与える。スライス厚ｔｈはコリメータ５０のアパーチャによって調節される。
【００２１】
Ｘ線管３０、コリメータ５０および検出器アレイ６０はこの関係を保ったまま被検体ＯＢの周りを回転（スキャン）する。スキャンの１回転当たり複数（例えば１０００）のビュー(view)角度で被検体の投影データが収集される。投影データの収集は、検出器アレイ６０−データ収集部２３−データ収集バッファ５の系統によって行われる。
【００２２】
データ収集バッファ５に収集された投影データに基づいて、中央処理装置３により画像再構成が行われる。画像再構成は、１回転のスキャンで得られた例えば１０００ビューの投影データを、例えばフィルタード・バックプロジェクション(filtered back-projection)処理すること等により行われる。
【００２３】
再構成された画像すなわち被検体ＯＢの断層画像は記憶装置７に記憶される。記憶装置７に記憶された断層画像は、入力装置２を通じて操作者から与えられる指令に応じて読み出され、ＣＲＴ６に可視像として表示される。
【００２４】
中央処理装置３は、例えばラプラシアン・フィルター等で実現される図示しないイメージフィルターを備えている。このイメージフィルターによって、断層画像を鮮鋭化するための画像処理（フィルタリング）が行われる。
【００２５】
具体的には、２次元のマスク(mask)と画像データとのコンボリューション(convolution) が行われる。イメージフィルターは中央処理装置３のデータ処理機能によって実現される。中央処理装置３は、本発明における画像処理手段の実施の形態の一例である。
【００２６】
中央処理装置３は、イメージフィルターのマスク定数を断層画像のスライス厚に応じて設定する機能を備えている。中央処理装置３は本発明におけるマスク定数設定手段の実施の形態の一例である。
【００２７】
例えばマトリクスサイズ(matrix size) が３×３のラプラシアン・フィルターを用いる場合、次式で与えられるマスクが用いられる。
【００２８】
【数１】
0003720512.tif 000002
【００２９】
マスクを一般的に、
【００３０】
【数２】
0003720512.tif 000003
【００３１】
と表したとき、
【００３２】
【数３】
0003720512.tif 000004
【００３３】
の関係を満足するようにマスク定数Ａ，Ｂが設定される。これによって、Ａを定めることによりＢが一義的に定まる。
Ａを大きく選ぶほどＢとの差が拡大してエッジ強調度が増し、画像の鮮鋭化作用が強まる。画像の鮮鋭化のためには、コントラストが低い画像ほどエッジ強調度を高める必要がある。例えば細い血管の像等は、パーシャル・ボリューム効果により、スライス厚が厚いほどコントラストが低下する。そこで、本装置では、スライスが厚い画像ほどエッジ強調度を高めるようにしている。
【００３４】
そのために、マスク定数Ａの値をスライス厚の増加に応じて増加させるようにしている。すなわち、例えば、図４に示すようにスライス厚ｔｈとマスク定数Ａの関係が定められる。同図に示すように、マスク定数Ａはスライス厚ｔｈの関数となり、
【００３５】
【数４】
0003720512.tif 000005
【００３６】
で表される。
関数の形は例えば実験的手法によって決定される。具体的には、例えば、同一の元画像についてマスク定数Ａ（およびＢ）の異なる鮮鋭化処理をそれぞれ施し、得られた各画像の画質を評価することによりＡの最適値を決定し、このようにして得られた各スライス厚毎のＡの最適値に対して関数フィッティング(fitting) を行うことにより関数が求められる。
【００３７】
関数化する代わりに、スライス厚毎のＡ（およびＢ）の値をテーブル(table) 化して記憶装置７に記憶するようにしてもよい。これはマスク定数を簡便に求める点で好ましい。それに対して、関数化は任意のスライス厚に対するマスク定数を自在に算出する点で好ましい。
【００３８】
〔動作〕
本装置の動作を説明する。スキャンすべきスライス位置、リコン(reconstruction)関数、スライス厚ｔｈ等のパラメータ(parameter) が入力装置２を通じて操作者により設定される。この設定に基づいて中央処理装置３から制御インタフェース４に指令が与えられる。この指令に基づいて制御インタフェース４は操作ガントリ２０および撮影テーブル１０を制御してスキャンを実行する。スキャンによって収集された投影データに基づいて断層画像が再構成され、それがＣＲＴ６に表示されて診断に供される。
【００３９】
表示画像について鮮鋭化が必要なときは、操作者は入力装置２を通じて鮮鋭化処理を指令する。これによって、中央処理装置３により例えばラプラシアン・フィルターを用いた画像鮮鋭化処理が行われる。
【００４０】
図５に、鮮鋭化処理のフロー図を示す。以下、同図によって画像鮮鋭化動作を説明する。
動作を開始すると、ステップＳＴ１において、スライス厚と再構成関数（リコン関数）に関する情報の取得が行われる。これによって、鮮鋭化処理すべき画像のスライス厚ｔｈを示すデータとリコン関数に関する情報が取得される。これらのデータおよび情報は、再構成画像データのいわゆるヘッダー(header)情報として記憶装置７に記憶されており、それらが読み出される。
【００４１】
次に、ステップＳＴ２において、マスクの作成またはマスクの選択が行われる。マスクの作成は、（４）式に基づいてスライス厚ｔｈに対応したマスク定数Ａを求め、このＡを用いて（３）式によりマスク定数Ｂを求めてマスクＭを決定する。マスクの選択は、記憶装置７に記憶されているテーブルからスライス厚ｔｈに対応するマスク定数ＡおよびＢを選んで、マスクＭを決定する。
【００４２】
このとき、必要に応じてリコン関数に対応したマスクＭの補正が行われる。リコン関数は例えばフィルタード・バックプロジェクション用のカーネル(kernel)であり、再構成された元画像の鮮鋭度に影響をおよぼす。そこで、マスクＭの決定にリコン関数の特性を反映させる。具体的には、例えば、リコン関数が元画像の鮮鋭度を高める傾向を持つものであるときは、Ａの値を減じる方向に補正し、元画像の鮮鋭度を甘くする傾向を持つときは、Ａの値を増す方向に補正する。鮮鋭度が中庸な画像を再構成するリコン関数であるときは、とくに補正を行わない。
【００４３】
次に、ステップＳＴ３において鮮鋭化処理が行われる。すなわち、上記のように作成または選択されたマスクを持つラプラシアン・フィルターにより、画像データのフィルタリングが行われる。
【００４４】
次に、ステップＳＴ４において、鮮鋭化された画像の表示が行われる。これによって、鮮鋭化された断層像がＣＲＴ６に表示される。表示画像は、必要に応じて、図示しないフィルミング(filming) 装置等により写真フィルム等への記録が行われる。
【００４５】
以上は、画像の鮮鋭化をＸ線ＣＴ装置の中央処理装置３によって行うようにした例であるが、画像の鮮鋭化は専用の画像処理装置によって行うようにしても良い。
【００４６】
その例を図６に示す。本装置は、本発明における画像処理装置の実施の形態の一例である。なお、本装置の構成によって本発明の装置に関する実施の形態の一例が示される。また、本装置の動作によって本発明の方法に関する実施の形態の一例が示される。
【００４７】
本装置では、例えばＸ線ＣＴ装置１００等の断層撮影装置で撮影した断層画像を画像記憶部２０１に記憶し、その画像を画像処理部２０２で鮮鋭化処理するように構成されている。画像処理部２０２は、例えばコンピュータ等によって構成される。
【００４８】
画像処理部２０２は上述と同様なイメージフィルターを備えている。すなわち、画像処理部２０２はイメージフィルターの実施の形態の一例である。画像処理部２０２は、また、上述と同様なマスク定数設定手段を備えている。すなわち、画像処理部２０２はマスク定数設定手段の実施の形態の一例である。
【００４９】
画像処理部２０２での鮮鋭化処理は、図５に示したフロー図に従って上述と同様にして行われる。鮮鋭化処理された画像は画像記憶部２０１に記憶され、また、表示部２０３で表示される。
【００５０】
このように専用装置とするのは、異なる断層撮影装置で撮影した断層像を一括して処理する点で好ましい。それに対して、前述のようにＸ線ＣＴ装置に内蔵するのは、装置の物量を削減する点で好ましい。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、第１の発明では、イメージフィルターのマスク定数を断層画像を撮影したときの被検体のスライス厚に応じて設定し、スライス厚に適合したマスク定数でフィルタリングを行うようにしたので、スライス厚に応じて適切な鮮鋭化を行う画像処理方法を実現することができる。
【００５２】
また、第２の発明では、マスク定数設定手段により、イメージフィルターのマスク定数を断層画像を撮影したときの被検体のスライス厚に応じて設定し、スライス厚に適合したマスク定数でフィルタリングするようにしたので、スライス厚に応じて適切な鮮鋭化を行う画像処理装置を実現することができる。
【００５３】
また、第３の発明では、マスク定数設定手段により、イメージフィルターのマスク定数を断層画像を撮影したときの被検体のスライス厚に応じて設定し、スライス厚に適合したマスク定数でフィルタリングするようにしたので、スライス厚に適合した画像の鮮鋭化が行える。すなわち、スライス厚に応じて適切に鮮鋭化された断層画像を得るＸ線ＣＴ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【図２】  本発明の実施の形態の一例の装置におけるＸ線照射・検出系の模式的構成図である。
【図３】  本発明の実施の形態の一例の装置におけるＸ線照射・検出系の模式的構成図である。
【図４】  本発明の実施の形態の一例の装置におけるスライス厚とマスク定数との関係を示す図である。
【図５】  本発明の実施の形態の一例の装置の動作を示すフロー図である。
【図６】  本発明の実施の形態の一例の装置のブロック図である。
【符号の説明】
１００  Ｘ線ＣＴ装置
１  操作コンソール
２  入力装置
３  中央処理装置
４  制御インタフェース
５  データ収集バッファ
６  ＣＲＴ
７  記憶装置
１０  撮影テーブル
２０  走査ガントリ
２１  Ｘ線コントローラ
２２  コリメータコントローラ
２３  データ収集部
２４  回転コントローラ
３０  Ｘ線管
５０  コリメータ
６０  検出器アレイ
ＯＢ  被検体
２０１  画像記憶部
２０２  画像処理部
２０３  表示部
【図１】
0003720512.tif 000006
【図２】
0003720512.tif 000007
【図３】
0003720512.tif 000008
【図４】
0003720512.tif 000009
【図５】
0003720512.tif 000010
【図６】
0003720512.tif 000011