(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
天板上に被検体を寝載して計測位置へ移動させる被検体テーブルと、上記計測位置を中心にしてＸ線管球とＸ線検出器とが対向配置され該計測位置の周りに回転されてＸ線管球から被検体にＸ線を放射しこの透過Ｘ線をＸ線検出器で検出するスキャナと、上記Ｘ線検出器からの検出信号を数値化した計測データを用いて画像処理を行う画像処理装置と、この画像処理装置からの画像信号を画像として表示する表示装置とを有するＸ線ＣＴ装置において、
上記画像処理装置内にて入力した計測データに対数変換を施す対数変換手段の前段に、上記入力した計測データに対し所定量のバイアス値ｂを加算するバイアス加算手段を設け、
上記バイアス値ｂは、上記Ｘ線検出器のチャンネル番号をｉとし天板の移動方向のサンプリング点をｊとして、上記Ｘ線管球からのＸ線照射なしで計測を行った場合の計測データｘi,jを、上記Ｘ線検出器の各チャンネル毎に標準偏差計算をした場合のチャンネル番号ｉでの標準偏差をσiとし、この標準偏差σiのチャンネル番号ｉに関する最大値をmax(σi)としたときに、
【数１】
0003589769.tif 000013
で表される範囲のものとし、
上記被検体の診断部位の断層像の計測の前にて、その断層像を計測する位置を決定するためのＸ線透過像の計測時にて上記Ｘ線検出器への入射Ｘ線量が少ない場合に生じるアーチファクトを抑制するために、上記バイアス加算手段でバイアス加算処理を行うことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
上記バイアス加算手段は、入力した計測データの値に応じてバイアス値の量を変化させ、このバイアス値を上記計測データに対し加算するようにしたことを特徴とする請求項１記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
上記バイアス加算手段は、入力した計測データについて所定期間内での最小値を求め、この最小値によりバイアス値を最適化して上記計測データに対し加算するようにしたことを特徴とする請求項１記載の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、計測位置を中心にして対向配置されたＸ線管球とＸ線検出器とを該計測位置の周りに回転すると共に該Ｘ線管球から被検体にＸ線を放射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出して被検体の診断部位の断層像を計測し表示するＸ線ＣＴ装置に関し、特に上記断層像を計測する位置を決定するためのＸ線透過像(以下「スキャノグラム像」という）に生じるまだら状アーチファクトを抑制することができるＸ線ＣＴ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のＸ線ＣＴ装置は、図３に示すように、天板１上に被検体２を寝載し該被検体２を計測位置へ移動させる被検体テーブル３と、上記計測位置の被検体２を中心にしてＸ線管球４とＸ線検出器５とが対向配置されると共に上記被検体２の周りに回転されＸ線管球４から被検体２にＸ線を放射しこの透過Ｘ線をＸ線検出器５で検出するスキャナ６と、上記Ｘ線管球４に高電圧を印加する高電圧発生装置７と、上記Ｘ線管球４からのＸ線の放射を制御するＸ線制御装置８と、上記Ｘ線検出器５からの検出信号を数値化した計測データを用いて画像処理を行う画像処理装置９と、この画像処理装置９からの画像信号を画像として表示すると共に操作指令や計測条件を入力する操作卓１０とを有して成っていた。
【０００３】
なお、上記スキャナ６のＸ線管球４とＸ線検出器５は、中心部に被検体２を挿入する開口部を有する回転円盤１１上にて対向位置に取り付けられ、この回転円盤１１はスキャナ駆動装置１２で所定方向に回転されるようになっている。そして、上記Ｘ線管球４から放射されたＸ線ビーム１３は、コリメータ１３′によってスライス方向に制限され、被検体２を透過してその透過Ｘ線が多チャンネル型のＸ線検出器５で検出され、この検出信号が計測回路１４によって増幅されると共にＡ／Ｄ変換され、数値データ化が行われるようになっている。また、上記画像処理装置９は、上記計測回路１４から入力した計測データに対数変換を施す対数変換器１５と、この対数変換器１５からの出力データに対しエア補正を施すエア補正器１６と、このエア補正器１６からの出力データに対し輪郭強調などの二次元フィルタリング処理を行う二次元フィルタリング器１７とから成る。さらに、符号１８は、上記スキャナ６及び被検体テーブル３に制御信号を送るスキャナ・テーブル制御装置を示している。また、符号１９は、操作卓１０に設置されたテレビモニタなどの表示装置を示している。
【０００４】
次に、図３に示す従来のＸ線ＣＴ装置におけるスキャノグラム像の計測方法について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。まず、操作者は、図３に示す操作卓１０を用いて、被検体２のスキャノグラム像の計測に必要な種々の操作指令や計測条件を入力する（ステップＡ）。次に、これら入力された操作指令や計測条件から必要な制御信号を、画像処理装置９を介してＸ線制御装置８とスキャナ・テーブル制御装置１８に送り、計測準備動作をする（ステップＢ）。次に、上記Ｘ線制御装置８とスキャナ・テーブル制御装置１８とから、被検体テーブル３及びスキャナ６並びにＸ線管球４などに制御信号を送り、所定条件でスキャノグラム像の計測が行えるよう一連の制御を行って、計測開始の命令待ちになる（ステップＣ）。そして、操作者が操作卓１０を用いて計測開始命令を入力すると、上記ステップＣは“ＹＥＳ”側へ進んでステップＤに入り、被検体２の体軸方向に沿ってスキャノグラム像の計測を開始する。
【０００５】
これにより、図３においてＸ線管球４からＸ線が放射され、Ｘ線ビーム１３が被検体２を透過し、この透過Ｘ線をＸ線検出器５で検出して計測回路１４へ送る。この計測回路１４は、天板１の移動方向（スライス方向）の所定のサンプリング点において多チャンネル型のＸ線検出器５の各チャンネルの出力を計測し、Ａ／Ｄ変換して数値データ化した上で画像処理装置９へ転送する（ステップＥ）。このとき、上記計測回路１４の出力データは、次の式（１）のように表される。
0003589769.tif 000002
ただし、ｘｉ，ｊは、Ｘ線検出器５のチャンネル番号をｉとし天板１の移動方向のサンプリング点をｊとした場合の計測回路１４の出力データを示す。
Ｉｉは、被検体２や天板１などの減弱体が無い場合の平均的なｘｉ，ｊの値を示す。
ｅは、自然対数の底を示す。
0003589769.tif 000003
Ｓｉ，ｊはＸ線検出器５のチャンネル番号をｉとし天板１の移動方向のサンプリング点をｊとした場合のＸ線透過経路を示し、μ（ｓ）は上記Ｘ線透過経路Ｓｉ，ｊ上のＸ線吸収係数分布を示し、ｄｓはＳｉ，ｊ上の積分線素を示している。
【０００６】
上記画像処理装置９内では、入力した計測データについて対数変換器１５で対数変換を行う（ステップＦ）。この対数変換の処理は、次の式（２）のように表される。
0003589769.tif 000004
ここで、ｌｏｇｘｉ，ｊ及びｌｏｇＩｉは自然対数をとることを意味するものとしても一般性を失わない。そして、上記式（１）及び式（２）に出てくるＩｉは、予め被検体２や天板１などの減弱体が無い状態でＸ線ビーム１３を計測することによって容易に求められる。
【０００７】
次に、上記対数変換器１５で対数変換された計測データは、エア補正器１６に入力してエア補正が施される（ステップＧ）。すなわち、予め求めておいたＩｉを用いて上記式（２）に示すｙｉ，ｊに対して次の式（３）によるエア補正処理を行う。
0003589769.tif 000005
この式（３）を見れば明らかなように、エア補正後のデータｚｉ，ｊは、Ｘ線透過経路Ｓｉ，ｊ上のＸ線吸収係数の分布にのみ依存する（ｘｉ，ｊ＞０の場合）。
【０００８】
次のステップＨでは、被検体２についてスライス方向の所定の距離分だけスキャノグラム像の計測動作が完了したかどうかを判断している。画像処理装置９がスキャノグラム像の計測動作が完了したと判断すると、上記ステップＨは“ＹＥＳ  ”側へ進んでステップＩに移行する。そして、二次元フィルタリング器１７により、輪郭強調等の適当な二次元フィルタリング処理を行って（ステップＩ）スキャノグラム像を作成する。その後、このように作成されたスキャノグラム像を画像処理装置９から操作卓１０へ転送し（ステップＪ）、表示装置１９へ送ってその画面にスキャノグラム像を表示する。これにより、最終的にスキャノグラム像の計測を終了する。そして、上記表示装置１９に表示されたスキャノグラム像により、骨格や臓器等の位置関係を見ながら診断部位の断層像計測の位置を予め計画し、この計画に従って断層像の計測を行うこととなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来のＸ線ＣＴ装置においては、被検体２のスキャノグラム像の計測において、該被検体２の大きさやスライス厚さ、Ｘ線管電流等の計測条件等によりＸ線検出器５への入射Ｘ線量が非常に少ない場合は、スキャノグラム像の対応する部分に白黒のまだら状アーチファクトが発生し、骨格や臓器等の画像が読影できなくなることがあった。すなわち、Ｘ線検出器５に入射するＸ線量が非常に少ないと、各種のノイズの影響により、前述の式（２）においてｘi,j≦０になる場合が生じ、この場合は対数変換器１５による対数変換ができなくなってしまうものであった。
【００１０】
このようなときは、上記対数変換器１５内でｘｉ，ｊの値を適宜の正の値に代替していた。例えば計測データｘｉ，ｊが“０”又はマイナスであるときは、“１”以上の値に置き換えて対数変換をしていた。この結果、計測データｘｉ，ｊが本来の情報を反映しなくなり、前述の式（３）においてｚｉ，ｊがＸ線透過経路Ｓｉ，ｊ上のＸ線吸収係数の分布とは無関係な値になってしまうことがあった。そして、このような部分があちこちに表われると、スキャノグラム像としてはまだら状アーチファクトが発生することとなる。この場合は、被検体２のその部分の生体構造がわからなくなり、診断部位の位置決めが正しくできなくなるものであった。
【００１１】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被検体の診断部位の断層像を計測する位置を決定するためのスキャノグラム像に生じるまだら状アーチファクトを抑制することができるＸ線ＣＴ装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によるＸ線ＣＴ装置は、天板上に被検体を寝載して計測位置へ移動させる被検体テーブルと、上記計測位置を中心にしてＸ線管球とＸ線検出器とが対向配置され該計測位置の周りに回転されてＸ線管球から被検体にＸ線を放射しこの透過Ｘ線をＸ線検出器で検出するスキャナと、上記Ｘ線検出器からの検出信号を数値化した計測データを用いて画像処理を行う画像処理装置と、この画像処理装置からの画像信号を画像として表示する表示装置とを有するＸ線ＣＴ装置において、上記画像処理装置内にて入力した計測データに対数変換を施す対数変換手段の前段に、上記入力した計測データに対し所定量のバイアス値ｂを加算するバイアス加算手段を設け、上記バイアス値ｂは、上記Ｘ線検出器のチャンネル番号をｉとし天板の移動方向のサンプリング点をｊとして、上記Ｘ線管球からのＸ線照射なしで計測を行った場合の計測データｘi,jを、上記Ｘ線検出器の各チャンネル毎に標準偏差計算をした場合のチャンネル番号ｉでの標準偏差をσiとし、この標準偏差σiのチャンネル番号ｉに関する最大値をmax(σi)としたときに、数１で表される範囲のものとし、上記被検体の診断部位の断層像の計測の前にて、その断層像を計測する位置を決定するためのＸ線透過像の計測時にて上記Ｘ線検出器への入射Ｘ線量が少ない場合に生じるアーチファクトを抑制するために、上記バイアス加算手段でバイアス加算処理を行うものである。
【００１３】
また、上記バイアス加算手段は、入力した計測データの値に応じてバイアス値の量を変化させ、このバイアス値を上記計測データに対し加算するようにしてもよい。
【００１４】
さらに、上記バイアス加算手段は、入力した計測データについて所定期間内での最小値を求め、この最小値によりバイアス値を最適化して上記計測データに対し加算するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるＸ線ＣＴ装置の実施の形態を示す全体構成のブロック図である。このＸ線ＣＴ装置は、計測位置を中心にして対向配置されたＸ線管球とＸ線検出器とを該計測位置の周りに回転すると共に該Ｘ線管球から計測位置の被検体にＸ線を放射し、その透過Ｘ線をＸ線検出器で検出して診断部位の断層像を計測し表示するもので、図１に示すように、被検体テーブル３と、スキャナ６と、高電圧発生装置７と、Ｘ線制御装置８と、画像処理装置９と、操作卓１０とを有して成る。
【００１６】
上記被検体テーブル３は、天板１上に被検体２を寝載し該被検体２を後述のスキャナ６の計測位置へ移動させるもので、上記天板１が矢印Ｐ，Ｑのように前後方向に移動可能とされている。スキャナ６は、上記天板１上に寝載されて矢印Ｐ方向に移動してきた被検体２についてＸ線を放射すると共にその透過Ｘ線を検出するもので、中心部に被検体２を挿入する開口部を有する回転円盤１１上にＸ線管球４とＸ線検出器５とが対向配置され、この回転円盤１１がスキャナ駆動装置１２で所定方向に回転されるようになっている。これにより、上記Ｘ線管球４とＸ線検出器５とが被検体２の周りに回転され、Ｘ線管球４から放射されたＸ線ビーム１３がコリメータ１３′によってスライス方向に制限され、被検体２を透過してその透過Ｘ線が多チャンネル型のＸ線検出器５で検出される。そして、上記Ｘ線検出器５から出力された検出信号は、計測回路１４で増幅されると共にＡ／Ｄ変換され、数値データ化されて出力されるようになっている。
【００１７】
高電圧発生装置７は、上記スキャナ６内のＸ線管球４に高電圧を印加するもので、後述のＸ線制御装置８から送られる制御信号により動作し、例えば２〜５ｍｓの高電圧パルスを上記Ｘ線管球４に印加するようになっている。Ｘ線制御装置８は、上記Ｘ線管球４からのＸ線の放射を制御するもので、画像処理装置９を介してＣＴスキャンに必要な制御信号が入力され、管電圧及び管電流などの制御信号を上記高電圧発生装置７へ送出するようになっている。
【００１８】
また、画像処理装置９は、上記スキャナ６内のＸ線検出器５から出力された検出信号を計測回路１４で数値化した計測データを用いて画像処理を行うもので、上記計測回路１４から入力した計測データに対数変換を施す対数変換器１５と、この対数変換器１５からの出力データに対しエア補正を施すエア補正器１６と、このエア補正器１６からの出力データに対し輪郭強調などの二次元フィルタリング処理を行う二次元フィルタリング器１７とから成る。
【００１９】
さらに、操作卓１０は、上記画像処理装置９で作成され出力された画像信号を入力して画像として表示すると共に、各種の操作指令や計測条件を入力するもので、一部にテレビモニタなどの表示装置１９を備えている。なお、図１において、符号１８は、上記スキャナ６及び被検体テーブル３に制御信号を送るスキャナ・テーブル制御装置を示している。
【００２０】
ここで、本発明においては、上記画像処理装置９内にて入力した計測データに対数変換を施す手段としての対数変換器１５の前段に、上記入力した計測データに対し所定量のバイアス値を加算する手段としてバイアス加算器２０が設けられている。このバイアス加算器２０は、対数変換器１５へ入力する計測データが"０”又はマイナスにならないように、予め所定量の数値データを一率に加算するようになっている。そして、被検体の診断部位の断層像の計測の前にて、その断層像を計測する位置を決定するためのＸ線透過像の計測時にて上記Ｘ線検出器５への入射Ｘ線量が少ない場合に生じるアーチファクトを抑制するために、上記バイアス加算器２０でバイアス加算処理を行う。
【００２１】
次に、このように構成された本発明のＸ線ＣＴ装置におけるスキャノグラム像の計測方法について、図２に示すフローチャートを参照して説明する。本発明におけるスキャノグラム像の計測方法は、図４に示す従来装置の場合とほとんど同じであるが、ステップＥとステップＦとの間にステップＥ′を挿入した点が異なっている。以下の説明においては、図４に示す手順と同じステップについては説明を省略し、上記ステップＥ′を挿入したことによる相違点についてその手順を説明することとする。
【００２２】
まず、ステップＡ→Ｂ→Ｃ→Ｄ→Ｅと進み、ステップＥで図１に示す計測回路１４から前述の式（１）に示す計測データｘｉ，ｊが出力され、画像処理装置９へ転送される。この画像処理装置９へ転送された計測データｘｉ，ｊは、バイアス加算器２０へ入力し、バイアス加算の処理が行われる（ステップＥ′）。このバイアス加算の処理は、次の式（４）のように表される。
0003589769.tif 000006
ただし、ｂは、所定量のバイアス値（＞０）を示す。
ｑｉ，ｊは、Ｘ線検出器５のチャンネル番号ｉ，天板１の移動方向のサンプリング点ｊにおけるバイアス加算後の出力データ（＞０）を示す。
【００２３】
上述の式（４）における所定量のバイアス値ｂとしては、例えば式（５）のように表される。
0003589769.tif 000007
ただし、σｉは、Ｘ線管球４からのＸ線照射なしで計測を行った場合の計測データｘｉ，ｊを、Ｘ線検出器５の各チャンネル毎に標準偏差計算をした場合のチャンネル番号ｉでの標準偏差を示す。
0003589769.tif 000008
【００２４】
上記バイアス加算器２０でバイアス加算後の出力データｑｉ，ｊは、次の対数変換器１５へ入力して対数変換が施される（ステップＦ）。この対数変換の処理は、前述の式（４）と式（１）とを用いて、次の式（６）のように表される。
0003589769.tif 000009
ただし、ｕｉ，ｊは、対数変換後の出力データを示す。
【００２５】
次に、上記対数変換器１５で対数変換して出力されたデータｕｉ，ｊは、エア補正器１６に入力してエア補正が施される（ステップＧ）。このエア補正の処理は、上述の式（６）を用いて、次の式（７）のように表される。
0003589769.tif 000010
ただし、ｒｉ，ｊは、エア補正後の出力データを示す。ここで、Ｉｉ≫ｂとすると、すなわちＸ線の減弱が著しくない場合は、
0003589769.tif 000011
となり、上記の式（７）は、
0003589769.tif 000012
となり、前述の式（３）とほぼ等価となる。
【００２６】
その後、図４に示す手順と同様にステップＨ→Ｉ→Ｊと進み、ステップＪでスキャノグラム像を画像処理装置９から操作卓１０へ転送し、表示装置１９へ送ってその画面にスキャノグラム像を表示する。このとき、前記ステップＥ′のバイアス加算により、ステップＦにおける対数変換は、一率にバイアス値が加算された正のデータについて対数変換の処理を行うので、従来のようなまだら状アーチファクトの発生を抑えることができる。このことから、操作者は、画質の良いスキャノグラム像により生体構造を観察することができ、診断部位の位置決めを正しく行うことができる。
【００２７】
なお、本発明の他の実施形態として、図１に示す画像処理装置９内のバイアス加算器２０を、スキャナ６内の計測回路１４から入力した計測データの値の大小に応じてバイアス値の量を変化させ、このバイアス値を上記入力した計測データに対し加算するように構成してもよい。すなわち、バイアス加算器２０内の入力部に、入力した計測データの値を見てこの値の大小に応じて適当なバイアス値を選択するテーブルなどの判断選択手段を設ければよい。このとき、変化させるバイアス値ｂの範囲としては、前述の式（５）に示すような範囲である。この場合は、入力した計測データの値に応じてバイアス値が決定されるので、本来の情報とかけ離れない状態で画像処理を実行することができる。
【００２８】
また、本発明の更に他の実施形態として、図１に示す画像処理装置９内のバイアス加算器２０を、スキャナ６内の計測回路１４から入力した計測データについて所定期間内での最小値を求め、この最小値によりバイアス値を最適化して上記入力した計測データに対し加算するように構成してもよい。すなわち、バイアス加算器２０内の入力部に、入力した計測データについて計測開始時から現在までの期間内における最小値を求めこの最小値によりバイアス値を最適化する演算手段などを設ければよい。この場合も、入力した計測データの最小値に応じてバイアス値が最適化されるので、本来の情報とかけ離れない状態で画像処理を実行することができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、画像処理装置内にて、入力した計測データに対数変換を施す対数変換手段の前段に、上記入力した計測データに対し数１で表される範囲の所定量のバイアス値ｂを加算するバイアス加算手段を設け、このバイアス加算手段でバイアス加算処理を行うことにより、被検体の診断部位の断層像の計測の前にて、その断層像を計測する位置を決定するためのＸ線透過像の計測時にてＸ線検出器への入射Ｘ線量が少ない場合に生じるアーチファクトを抑制することができる。このとき、上記バイアス値ｂが加算された正のデータについて対数変換の処理を行うので、上記断層像を計測する位置を決定するためのＸ線透過像（スキャノグラム像）に生じるまだら状アーチファクトの発生を抑えることができる。このことから、操作者は、画質の良いスキャノグラム像により生体構造を観察することができ、診断部位の位置決めを正しく行うことができる。
また、請求項２に係る発明によれば、上記バイアス加算手段は、入力した計測データの値に応じてバイアス値の量を変化させ、このバイアス値を上記計測データに対し加算するようにしたことにより、上記入力した計測データの値に応じてバイアス値が決定されるので、本来の情報とかけ離れない状態で画像処理を実行することができる。
さらに、請求項３に係る発明によれば、上記バイアス加算手段は、入力した計測データについて所定期間内での最小値を求め、この最小値によりバイアス値を最適化して上記計測データに対し加算するようにしたことにより、上記入力した計測データの最小値に応じてバイアス値が最適化されるので、本来の情報とかけ離れない状態で画像処理を実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるＸ線ＣＴ装置の実施の形態を示す全体構成のブロック図である。
【図２】本発明のＸ線ＣＴ装置におけるスキャノグラム像の計測方法の手順を示すフローチャートである。
【図３】従来のＸ線ＣＴ装置を示す全体構成のブロック図である。
【図４】従来のＸ線ＣＴ装置におけるスキャノグラム像の計測方法の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１…天板
２…被検体
３…被検体テーブル
４…Ｘ線管球
５…Ｘ線検出器
６…スキャナ
７…高電圧発生装置
８…Ｘ線制御装置
９…画像処理装置
１０…操作卓
１４…計測回路
１５…対数変換器
１９…表示装置
２０…バイアス加算器
【図１】
0003589769.tif 000014
【図２】
0003589769.tif 000015
【図３】
0003589769.tif 000016
【図４】
0003589769.tif 000017