(57)【要約】【課題】スキャン条件に応じて発生するノイズを正確に推定する。【解決手段】サンプル画像Ｓａを再投影処理し再投影データＲ１を生成後、その再投影データＲ１においてシミュレーションスキャン条件Ｓ２に対応して含まれるノイズを、サンプルスキャン条件Ｓ１とシミュレーションスキャン条件Ｓ２とに基づいて推定しノイズ推定データＮＳを生成する。そして、シミュレーションスキャン条件Ｓ２に対応してシミュレートされるシミュレーション画像を、再投影データＲ１とノイズ推定データＮＳとに基づいて生成する。【選択図】図６
2006212308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線で被検体をスキャンすることにより前記被検体の断層面についての画像を生成する放射線断層撮影装置であって、
第１スキャン条件に基づいて放射線でスキャンされ生成された被検体の断層面についてのサンプル画像を用いて、前記第１スキャン条件と異なる第２スキャン条件に基づいてスキャンされ生成される画像をシミュレートする画像シミュレート部
を備え、
前記画像シミュレート部は、
前記サンプル画像を再投影処理することにより再投影データを生成する再投影処理部と、
前記第１スキャン条件と前記第２スキャン条件とに基づいて、前記再投影データにおいて前記第２スキャン条件に対応して含まれるノイズを推定することによりノイズ推定データを生成するノイズ推定部と、
前記再投影データと前記ノイズ推定データとに基づいて、前記第２スキャン条件に対応してシミュレートされるシミュレーション画像を生成するシミュレーション画像生成部と
を有する
放射線断層撮影装置。
【請求項２】
前記ノイズ推定部は、前記第１スキャン条件において発生する第１ノイズデータと、前記第２スキャン条件において発生する第２ノイズデータとを、スキャン条件とノイズとの関係に基づいて算出すると共に、前記再投影データをハイパスフィルタ処理することによって前記再投影データにおけるノイズ成分からなるノイズ抽出データを生成した後に、前記第２ノイズデータを前記第１ノイズデータで除算し生成された除算データと、前記ノイズ抽出データとを積算することによって前記ノイズ推定データを生成し、
前記シミュレーション画像生成部は、前記再投影データをローパスフィルタ処理することによって、前記再投影データからノイズ成分が除去されたノイズ除去データを生成すると共に、前記ノイズ除去データに前記ノイズ推定データを加算してノイズ加算データを生成した後に、前記ノイズ加算データに基づいて前記シミュレーション画像を生成する
請求項１に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項３】
前記シミュレーション画像を表示する表示部を
有する
請求項１または２に記載の放射線断層撮影装置。
【請求項４】
前記ノイズ推定部は、前記第１スキャン条件と前記第２スキャン条件として、管電流と管電圧とスライス厚との少なくとも１つのスキャン条件に基づいて、前記ノイズ推定データを生成する
請求項１から３のいずれかに記載の放射線断層撮影装置。
【請求項５】
第１スキャン条件に基づいて放射線でスキャンされ生成された被検体の断層面についてのサンプル画像を用いて、前記第１スキャン条件と異なる第２スキャン条件に基づいてスキャンされ生成される画像をシミュレートする放射線画像シミュレーション方法であって、
前記サンプル画像を再投影処理することにより再投影データを生成する第１ステップと、
前記第１スキャン条件と前記第２スキャン条件とに基づいて、前記再投影データにおいて前記第２スキャン条件に対応して含まれるノイズを推定することによりノイズ推定データを生成する第２ステップと、
前記再投影データと前記ノイズ推定データとに基づいて、前記第２スキャン条件に対応してシミュレートされるシミュレーション画像を生成する第３ステップと
を有する
放射線画像シミュレーション方法。
【請求項６】
前記第２ステップにおいては、前記第１スキャン条件において発生する第１ノイズデータと、前記第２スキャン条件において発生する第２ノイズデータとを、スキャン条件とノイズとの関係に基づいて算出すると共に、前記再投影データをハイパスフィルタ処理することによって前記再投影データにおけるノイズ成分からなるノイズ抽出データを生成した後に、前記第２ノイズデータを前記第１ノイズデータで除算し生成された除算データと、前記ノイズ抽出データとを積算することによって前記ノイズ推定データを生成し、
前記第３ステップにおいては、前記再投影データをローパスフィルタ処理することによって、前記再投影データからノイズ成分が除去されたノイズ除去データを生成すると共に、前記ノイズ除去データに前記ノイズ推定データを加算してノイズ加算データを生成した後に、前記ノイズ加算データに基づいて前記シミュレーション画像を生成する
請求項５に記載の放射線画像シミュレーション方法。
【請求項７】
前記シミュレーション画像を表示する第４ステップを
有する
請求項５または６に記載の放射線画像シミュレーション方法。
【請求項８】
前記第２ステップにおいては、前記第１スキャン条件と前記第２スキャン条件として、管電流と管電圧とスライス厚との少なくとも１つのスキャン条件に基づいて、前記ノイズ推定データを生成する
請求項５から７のいずれかに記載の放射線画像シミュレーション方法。
【請求項９】
第１スキャン条件に基づいてスキャンされ生成された被検体の断層面についてのサンプル画像を用いて、前記第１スキャン条件と異なる第２スキャン条件に基づいてスキャンされ生成される画像をシミュレートする画像シミュレーション装置であって、
前記サンプル画像を再投影処理することにより再投影データを生成する再投影処理部と、
前記第１スキャン条件と前記第２スキャン条件とに基づいて、前記再投影データにおいて前記第２スキャン条件に対応して含まれるノイズを推定することによりノイズ推定データを生成するノイズ推定部と、
前記再投影データと前記ノイズ推定データとに基づいて、前記第２スキャン条件に対応してシミュレートされるシミュレーション画像を生成するシミュレーション画像生成部と
を有する
画像シミュレーション装置。
【請求項１０】
前記ノイズ推定部は、前記第１スキャン条件において発生する第１ノイズデータと、前記第２スキャン条件において発生する第２ノイズデータとを、スキャン条件とノイズとの関係に基づいて算出すると共に、前記再投影データをハイパスフィルタ処理することによって前記再投影データにおけるノイズ成分からなるノイズ抽出データを生成した後に、前記第２ノイズデータを前記第１ノイズデータで除算し生成された除算データと、前記ノイズ抽出データとを積算することによって前記ノイズ推定データを生成し、
前記シミュレーション画像生成部は、前記再投影データをローパスフィルタ処理することによって、前記再投影データからノイズ成分が除去されたノイズ除去データを生成すると共に、前記ノイズ除去データに前記ノイズ推定データを加算してノイズ加算データを生成した後に、前記ノイズ加算データに基づいて前記シミュレーション画像を生成する
請求項９に記載の画像シミュレーション装置。
【請求項１１】
前記シミュレーション画像を表示する表示部を
有する
請求項９または１０に記載の画像シミュレーション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線断層撮影装置、放射線断層画像シミュレーション方法および画像シミュレーション装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置などの放射線断層撮影装置は、被検体を放射線でスキャンして得られる投影データに基づいて、被検体の断層面についての画像を再構成により生成する。放射線断層撮影装置は、医療用途や産業用途などの広範な用途で利用されている。たとえば、放射線断層撮影装置は、造影剤を血管に注入することにより、血管部分が高コントラストな画像を得ている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
放射線断層撮影装置を用いて被検体をスキャンする際においては、まず、スキャン条件を設定する。ここでは、画像のノイズが所望なレベルになるように、スキャン条件を設定する（たとえば、特許文献２，特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−２５３０７９号公報
【特許文献２】特開２００１−１７００３７号公報
【特許文献３】特開平１１−２３５３３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
スキャン条件を設定する際においては、その設定したスキャン条件にて生成される画像のノイズが所望なレベルになるように、ノイズを事前に推定し、そのノイズの推定に基づいて、最適なスキャン条件を決定している。
【０００６】
このようにノイズを推定する際には、事前に被検体をスキャンすることによって得られたローデータを用いている。このため、画像に水ファントムで取った一定のノイズを付加したのでは、構造物の状況による低カウント値のノイズが正確に推定できない場合があり、最適なスキャン条件を設定することが困難な場合があった。また、放射線断層撮影装置に応じてローデータの保存形式が異なる場合があるために、ノイズを推定することが困難になり、最適なスキャン条件を設定することが困難な場合があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、画像のノイズを正確に推定可能であり、最適なスキャン条件を設定することが容易な放射線断層撮影装置，放射線断層画像シミュレーション方法、画像シミュレーション装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の放射線断層撮影装置は、放射線で被検体をスキャンすることにより前記被検体の断層面についての画像を生成する放射線断層撮影装置であって、第１スキャン条件に基づいて放射線でスキャンされ生成された被検体の断層面についてのサンプル画像を用いて、前記第１スキャン条件と異なる第２スキャン条件に基づいてスキャンされ生成される画像をシミュレートする画像シミュレート部を備え、前記画像シミュレート部は、前記サンプル画像を再投影処理することにより再投影データを生成する再投影処理部と、前記第１スキャン条件と前記第２スキャン条件とに基づいて、前記再投影データにおいて前記第２スキャン条件に対応して含まれるノイズを推定することによりノイズ推定データを生成するノイズ推定部と、前記再投影データと前記ノイズ推定データとに基づいて、前記第２スキャン条件に対応してシミュレートされるシミュレーション画像を生成するシミュレーション画像生成部とを有する。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の放射線画像シミュレーション方法は、第１スキャン条件に基づいて放射線でスキャンされ生成された被検体の断層面についてのサンプル画像を用いて、前記第１スキャン条件と異なる第２スキャン条件に基づいてスキャンされ生成される画像をシミュレートする放射線画像シミュレーション方法であって、前記サンプル画像を再投影処理することにより再投影データを生成する第１ステップと、前記第１スキャン条件と前記第２スキャン条件とに基づいて、前記再投影データにおいて前記第２スキャン条件に対応して含まれるノイズを推定することによりノイズ推定データを生成する第２ステップと、前記再投影データと前記ノイズ推定データとに基づいて、前記第２スキャン条件に対応してシミュレートされるシミュレーション画像を生成する第３ステップとを有する。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の画像シミュレーション装置は、第１スキャン条件に基づいてスキャンされ生成された被検体の断層面についてのサンプル画像を用いて、前記第１スキャン条件と異なる第２スキャン条件に基づいてスキャンされ生成される画像をシミュレートする画像シミュレーション装置であって、前記サンプル画像を再投影処理することにより再投影データを生成する再投影処理部と、前記第１スキャン条件と前記第２スキャン条件とに基づいて、前記再投影データにおいて前記第２スキャン条件に対応して含まれるノイズを推定することによりノイズ推定データを生成するノイズ推定部と、前記再投影データと前記ノイズ推定データとに基づいて、前記第２スキャン条件に対応してシミュレートされるシミュレーション画像を生成するシミュレーション画像生成部とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像のノイズを正確に推定可能であり、最適なスキャン条件を設定することが容易な放射線断層撮影装置，放射線断層撮影方法、画像ノイズシミュレーション装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明にかかる実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明にかかる実施形態のＸ線ＣＴ装置１についての全体構成を示すブロック図であり、図２は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１における要部を示す構成図である。
【００１４】
図１に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ２と、操作コンソール３と、被検体搬送部４とを有し、スキャン条件に基づいて被検体をＸ線でスキャンすることによって得られた被検体の投影データを用いて、被検体の断層面についての画像を再構成し生成する。
【００１５】
走査ガントリ２について説明する。
【００１６】
走査ガントリ２は、操作コンソール３からの制御信号ＣＴＬ３０ａに基づいて、被検体搬送部４により撮影空間２９に移動された被検体をＸ線でスキャンして、その被検体の投影データを得る。走査ガントリ２は、図１に示すように、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出器２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６と回転部２７とガントリコントローラ２８とを有する。
【００１７】
図３は、走査ガントリ２において、Ｘ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出器２３との配置関係を示す図である。
【００１８】
図３に示すように、走査ガントリ２においては、被検体が搬入される撮影空間２９を挟むように、Ｘ線管２０とＸ線検出器２３とが配置されている。そして、コリメータ２２が、Ｘ線管２０からのＸ線を成形するように配置されている。そして、走査ガントリ２は、被検体の体軸方向ｚを中心にして、Ｘ線管２０とコリメータ２２とＸ線検出器２３とを被検体の周囲で旋回させる。これにより、被検体の周囲における複数のビュー方向からＸ線管２０がＸ線を照射し、Ｘ線管２０から被検体を透過するＸ線をＸ線検出器２３が検出して、投影データを生成する。走査ガントリ２の各部について、順次、説明する。
【００１９】
Ｘ線管２０は、たとえば、回転陽極型であり、Ｘ線を被検体に照射する。Ｘ線管２０は、図２に示すように、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５１に基づいて、所定強度のＸ線を被検体の撮影領域にコリメータ２２を介して照射する。Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、コリメータ２２によって、たとえば、コーン状に成形され、Ｘ線検出器２３に照射される。そして、Ｘ線管２０は、被検体の周囲のビュー方向からＸ線を被検体に照射するために、被検体の体軸方向ｚを中心に回転部２７によって被検体の周囲を回転移動する。つまり、Ｘ線管２０は、被検体搬送部４が被検体を撮影空間２９に移動する方向に沿った軸を中心にして、被検体の周囲を旋回する。
【００２０】
Ｘ線管移動部２１は、図２に示すように、Ｘ線コントローラ２５からの制御信号ＣＴＬ２５２に基づいて、Ｘ線管２０の放射中心を、走査ガントリ２における撮影空間２９内の被検体の体軸方向ｚに移動させる。
【００２１】
コリメータ２２は、図２に示すように、Ｘ線管２０とＸ線検出器２３との間に配置されている。コリメータ２２は、たとえば、チャネル方向ｉと列方向ｊとにそれぞれ２枚ずつ設けられた板により構成されている。コリメータ２２は、コリメータコントローラ２６からの制御信号ＣＴＬ２６１に基づいて、各方向に設けられた２枚の板を独立して移動させ、Ｘ線管２０から照射されたＸ線をそれぞれの方向において遮ってコーン状に成形し、Ｘ線の照射範囲を調整する。
【００２２】
Ｘ線検出器２３は、Ｘ線管２０から照射され被検体を透過するＸ線を検出し、被検体の投影データを生成する。Ｘ線検出器２３は、Ｘ線管２０と共に、回転部２７によって被検体の周囲を回転する。そして、被検体の周囲から照射され、被検体を透過するＸ線を検出して投影データを生成する。
【００２３】
図２に示すように、Ｘ線検出器２３は、複数のチャネルを備えるように、複数の検出素子２３ａからなる。Ｘ線検出器２３は、たとえば、回転部２７によってＸ線管２０が被検体の体軸方向ｚを中心にして、被検体の周囲を回転する回転方向に沿ったチャネル方向ｉと、Ｘ線管２０が回転部２７によって回転する際に中心軸となる回転軸方向に沿った列方向ｊとに検出素子２３ａがアレイ状に２次元的に配列されている。Ｘ線検出器２３は、２次元的に配列された複数の検出素子２３ａによって、円筒な凹面状に湾曲した面を形成している。
【００２４】
Ｘ線検出器２３を構成する検出素子２３ａは、たとえば、固体検出器として構成されており、Ｘ線を光に変換するシンチレータ（図示なし）と、シンチレータが変換した光を電荷に変換するフォトダイオード（図示なし）とを有する。なお、検出素子２３ａは、これに限定されるものではなく、たとえば、カドミウム・テルル（ＣｄＴｅ）等を利用した半導体検出素子、あるいはキセノン（Ｘｅ）ガスを利用した電離箱型の検出素子２３ａであって良い。
【００２５】
データ収集部２４は、Ｘ線検出器２３からの投影データを収集するために設けられている。データ収集部２４は、Ｘ線検出器２３のそれぞれの検出素子２３ａが検出した投影データを収集して、操作コンソール３に出力する。図２に示すように、データ収集部２４は、選択・加算切換回路（ＭＵＸ，ＡＤＤ）２４１とアナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）２４２とを有する。選択・加算切換回路２４１は、Ｘ線検出器２３の検出素子２３ａによる投影データを、情報処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０３に応じて選択し、あるいは組み合わせを変えて足し合わせ、その結果をアナログ−デジタル変換器２４２に出力する。アナログ−デジタル変換器２４２は、選択・加算切換回路２４１において選択あるいは任意の組み合わせで足し合わされた投影データをアナログ信号からデジタル信号に変換して情報処理装置３０に出力する。
【００２６】
Ｘ線コントローラ２５は、図２に示すように、情報処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０１に応じて、Ｘ線管２０に制御信号ＣＴＬ２５１を出力し、Ｘ線の照射を制御する。Ｘ線コントローラ２５は、たとえば、Ｘ線管２０の管電流や照射時間などを制御する。また、Ｘ線コントローラ２５は、情報処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０１に応じて、Ｘ線管移動部２２１に対し制御信号ＣＴＬ２５２を出力し、Ｘ線管２０の放射中心を体軸方向ｚに移動するように制御する。
【００２７】
コリメータコントローラ２６は、図２に示すように、情報処理装置３０からの制御信号ＣＴＬ３０２に応じてコリメータ２２に制御信号ＣＴＬ２６１を出力し、Ｘ線管２０から放射されたＸ線を成形するようにコリメータ２２を制御する。
【００２８】
回転部２７は、図１に示すように、円筒形状であり、内部に撮影空間２９が形成されている。回転部２７は、ガントリコントローラ２８からの制御信号ＣＴＬ２８に応じて、たとえば、モーター（図示なし）を駆動し、撮影空間２９内における被検体の体軸方向ｚを中心に回転する。回転部２７には、Ｘ線管２０とＸ線管移動部２１とコリメータ２２とＸ線検出器２３とデータ収集部２４とＸ線コントローラ２５とコリメータコントローラ２６とが搭載されている。回転部２７は、各部が被検体の周囲を回転するように移動させ、撮影空間２９に搬入される被検体と各部との位置関係を回転方向にて相対的に変化させる。回転部２７が回転することによって、被検体の周囲から複数のビュー方向ごとにＸ線管２０がＸ線を被検体に照射することが可能になり、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器２３がそれぞれのビュー方向ごとに検出することが可能になる。
【００２９】
ガントリコントローラ２８は、図１および図２に示すように、操作コンソール３の情報処理装置３０による制御信号ＣＴＬ３０４に基づいて、回転部２７に制御信号ＣＴＬ２８を出力し、回転部２７を回転するように制御する。
【００３０】
操作コンソール３について説明する。
【００３１】
操作コンソール３は、図１に示すように、情報処理装置３０と、画像ノイズシミュレーション装置３２と、入力装置４１と、表示装置５１と、記憶装置６１とを有する。各部について、順次、説明する。
【００３２】
操作コンソール３における情報処理装置３０は、オペレータにより入力装置４１に入力される指令に基づいて、種々の処理を実施する。情報処理装置３０は、コンピュータと、このコンピュータを種々の手段として機能させるプログラムとを含む。
【００３３】
図４は、情報処理装置３０の構成を示すブロック図である。
【００３４】
情報処理装置３０は、図４に示すように、制御部３０１とスキャン画像生成部３０２とスキャン条件設定部３０３とを有する。各部は、コンピュータを種々の手段として機能させるプログラムを含む。
【００３５】
制御部３０１は、Ｘ線ＣＴ装置１の各部を制御するために設けられている。たとえば、制御部３０１は、スキャン条件設定部３０３により設定されたスキャン条件に基づいて、制御信号ＣＴＬ３０ａを各部に出力し、スキャンを実行させる。具体的には、制御部３０１は、被検体搬送部４に制御信号ＣＴＬ３０ｂを出力し、被検体搬送部４に被検体を撮影空間２９へ搬送させて移動させる。そして、制御部３０１は、ガントリコントローラ２８に制御信号ＣＴＬ３０４を出力して、走査ガントリ２の回転部２７を回転させる。そして、制御部３０１は、Ｘ線管２０からＸ線の照射するように、制御信号ＣＴＬ３０１をＸ線コントローラ２５に出力する。そして、制御部３０１は、制御信号ＣＴＬ３０２をコリメータコントローラ２６に出力し、コリメータ２２を制御してＸ線を成形する。また、制御部３０１は、制御信号ＣＴＬ３０３をデータ収集部２４に出力し、Ｘ線検出器２３の検出素子２３ａが得る投影データを収集するように制御する。
【００３６】
スキャン画像生成部３０２は、前述の走査ガントリ２のデータ収集部２４が収集した投影データに基づいて、被検体の断層面の画像を計算により再構成する。具体的には、スキャン画像生成部３０２は、投影データに対して、感度補正、ビームハードニング補正などの前処理を実施後、フィルタ処理逆投影法などの画像再構成法によって画像再構成を行い、被検体の断層面の画像を生成する。ここでは、回転部２７により回転されるＸ線管２０から照射され、被検体を透過したＸ線により得られる被検体の投影データに基づいて、被検体の断層面についての画像を生成する。
【００３７】
スキャン条件設定部３０３は、スキャン条件についてオペレータにより入力された指令に基づいて、被検体をスキャンするスキャン条件を設定する。本実施形態においては、スキャン条件設定部３０３は、オペレータにより入力装置４１に入力された指令に基づいて、画像をシミュレーションするためのシミュレーションスキャン条件を設定する。具体的には、スキャン条件設定部３０３は、スキャン条件として、Ｘ線管２１に供給する管電流値や、被検体を撮像する際のスライス厚などの条件を設定する。そして、オペレータによりスキャンを実施する指令を受けた際には、その設定したスキャン条件についての指令を制御部３０１に出力し、スキャンを実施させる。
【００３８】
操作コンソール３における画像シミュレーション装置３２は、スキャン条件設定部３０３によって設定されたシミュレーションスキャン条件に基づいてスキャンされ生成される被検体の断層面の画像をシミュレートする。画像シミュレーション装置３２は、コンピュータと、このコンピュータを種々の手段として機能させるプログラムとを含むように構成されている。なお、詳細は後述するが、画像シミュレート装置３２は、被検体の断層についてのサンプル画像を用いて、そのサンプル画像が生成された際のサンプルスキャン条件と異なるシミュレーションスキャン条件にて生成される画像をシミュレートする。
【００３９】
図５は、画像シミュレーション装置３２の構成を示すブロック図である。
【００４０】
画像シミュレーション装置３２は、図５に示すように、サンプル画像記憶部３２１と、再投影処理部３２２と、ノイズ推定部３２３と、シミュレーション画像生成部３２４とを有する。各部について、順次、説明する。
【００４１】
サンプル画像記憶部３２１は、メモリを含み、スキャン条件設定部３０３により設定されたシミュレーションスキャン条件と異なるサンプルスキャン条件に基づいてスキャンされて得られた被検体の断層面についてのサンプル画像を記憶する。ここでは、サンプル画像記憶部３２１は、サンプル画像が生成された際のサンプルスキャン条件に関連付けてサンプル画像を記憶する。たとえば、サンプル画像記憶部３２１は、シミュレーションスキャン条件として設定された管電流値と異なる管電流値のサンプルスキャン条件にて得られた投影データに基づいて、スキャン画像生成部３０２が生成した画像を、サンプル画像として記憶すると共に、そのサンプル画像に対応するサンプルスキャン条件を記憶する。また、たとえば、サンプル画像記憶部３２１は、他のＸ線ＣＴ装置により生成された被検体の断層面についての画像を、サンプル画像として記憶する。このように、サンプル画像記憶部３２１は、事前に生成された被検体の断層面についての画像を、サンプル画像として記憶する。
【００４２】
再投影処理部３２２は、サンプル画像記憶部３２１により記憶されたサンプル画像に対して再投影処理を実施することにより、サンプル画像の再投影データを生成する。具体的には、再投影処理部３２２は、サンプルスキャン条件による投影データに基づいて生成されたサンプル画像の周囲から、そのサンプル画像の断層面に沿うように、複数方向から投影する再投影処理を実施し、再投影データを生成する。なお、再投影処理部３２２は、コンピュータに当該機能を実施させるプログラムを含むように構成されている。
【００４３】
ノイズ推定部３２３は、再投影処理部３２２により生成された再投影データにおいてシミュレーションスキャン条件に対応して含まれるノイズを推定することによりノイズ推定データを生成する。ここでは、サンプル画像記憶部３２１によりサンプル画像に対応して記憶されているサンプルスキャン条件と、スキャン条件設定部３０３により設定されたシミュレーションスキャン条件とに基づいて、ノイズ推定データを生成する。具体的には、ノイズ推定部３２３は、サンプルスキャン条件において発生する第１ノイズデータと、シミュレーションスキャン条件において発生する第２ノイズデータとを、スキャン条件とノイズとの関係に基づいて算出する。ここでは、ノイズ推定部３２３は、スキャン条件と、校正チャネルのノイズとの関係をルックアップテーブルとしてメモリに記憶しており、このルックアップテーブルを用いて、第１ノイズデータと第２ノイズデータとを算出する。また、ノイズ推定部３２３は、再投影処理部３２２により生成された再投影データをハイパスフィルタ処理することによって、その再投影データにおけるノイズ成分を抽出しノイズ抽出データを生成する。その後、ノイズ推定部３２３は、第２ノイズデータを第１ノイズデータで除算し生成された除算データと、ノイズ抽出データとを積算することによって、ノイズ推定データを生成する。
【００４４】
シミュレーション画像生成部３２４は、再投影処理部３２２により生成された再投影データと、ノイズ推定部３２３により生成されたノイズ推定データとに基づいて、シミュレーションスキャン条件に対応してシミュレートされるシミュレーション画像を生成する。具体的には、シミュレーション画像生成部３２４は、再投影処理部３２２により生成された再投影データをローパスフィルタ処理することによって、その再投影データからノイズ成分が除去されたノイズ除去データを生成する。その後、その生成したノイズ除去データに、ノイズ推定部３２３により生成されたノイズ推定データを加算してノイズ加算データを生成する。そして、シミュレーション画像生成部３２４は、その生成したノイズ加算データに基づいて、シミュレーションスキャン条件にて得られる画像としてシミュレートされたシミュレーション画像を生成する。たとえば、逆投影法により、ノイズ加算データからシミュレーション画像を生成する。
【００４５】
操作コンソール３の入力装置４１は、たとえば、キーボードやマウスなどにより構成されている。入力装置４１は、オペレータの入力操作に基づいて、スキャン条件や被検体の情報などの各種情報を情報処理装置３０に入力する。
【００４６】
操作コンソール３の表示装置５１は、たとえば、ＣＲＴを含み、情報処理装置３０からの指令に基づき、表示面に画像を表示する。たとえば、表示装置５１は、スキャン画像生成部３０２が再構成した被検体の断層面の画像を画面に表示する。また、表示装置５１は、画像ノイズシミュレーション装置３２のシミュレーション画像生成部３２４により生成されたシミュレーション画像を表示する。
【００４７】
操作コンソール３の記憶装置６１は、メモリにより構成されており、プログラムなどのデータを記憶する。記憶装置６１は、その記憶されたデータが必要に応じて情報処理装置３０にアクセスされる。
【００４８】
被検体搬送部４について説明する。
【００４９】
被検体搬送部４は、撮影空間２９の内部と外部との間で被検体を搬送する。被検体搬送部４は、被検体が載置される載置面が形成されているテーブルを含み、その載置面で被検体を支持する。被検体は、たとえば、仰向けになるようにテーブルに寝かされて、被検体搬送部４のテーブルに支持される。そして、被検体搬送部４は、テーブル移動部（図示なし）によって、載置面に載置される被検体の体軸方向ｚに沿った水平方向Ｈと、水平面に対して垂直な鉛直方向Ｖとにテーブルを移動し、撮影空間２９の内部に被検体を搬入する。そして、被検体搬送部４は、スキャン条件に応じて撮影空間２９内でテーブルを移動することにより、被検体がスキャンされる撮影領域の位置を移動させる。
【００５０】
なお、上記の本実施形態において、Ｘ線ＣＴ装置１は、本発明の放射線断層撮影装置に相当する。また、本実施形態の画像シミュレーション装置３２は、本発明の画像シミュレーション装置および画像シミュレート部に相当する。また、本実施形態の表示装置５１は、本発明の表示部に相当する。また、本実施形態のサンプルスキャン条件は、本発明の第１スキャン条件に相当する。また、本実施形態のシミュレーションスキャン条件は、本発明の第２スキャン条件に相当する。また、本実施形態の再投影処理部３２２は、本発明の再投影処理部に相当する。また、本実施形態のノイズ推定部３２３は、本発明のノイズ推定部に相当する。また、本実施形態のシミュレーション画像生成部３２４は、本発明のシミュレーション画像生成部に相当する。
【００５１】
本実施形態のＸ線ＣＴ装置１における動作について説明する。
【００５２】
図６は、本実施形態のＸ線ＣＴ装置１において、シミュレーションスキャン条件に基づいて生成される被検体の断層面についての画像をシミュレートする動作を示すフロー図である。
【００５３】
画像のノイズをシミュレートする際においては、図６に示すように、まず、ノイズをシミュレーションするためのシミュレーションスキャン条件Ｓ２を設定する（Ｓ１１）。
【００５４】
ここでは、オペレータにより入力装置４１に入力された指令に基づいて、スキャン条件設定部３０３が、シミュレーションスキャン条件Ｓ２を設定する。具体的には、シミュレーションスキャン条件Ｓ２として、Ｘ線管２１に供給する管電流値や、被検体を撮像する際のスライス厚、スキャンタイムなどの条件を設定する。
【００５５】
つぎに、サンプル画像Ｓａについての再投影データＲ１を生成する（Ｓ２１）。
【００５６】
ここでは、オペレータにより入力装置４１に入力された指令に基づいて、サンプル画像記憶部３２１が記憶しているサンプル画像Ｓａについての画像データを、再投影処理部３２２が取得する。その後、サンプル画像記憶部３２１により記憶されたサンプル画像Ｓａに対して再投影処理部３２２が再投影処理を実施することにより、サンプル画像の再投影データを生成する。
【００５７】
図７は、再投影処理を説明するための図であり、図７において、図７（ａ）は、サンプル画像Ｓａから再投影データＲ１を生成する再投影処理を示す図であり、一方、図７（ｂ）は、再投影処理により取得される再投影データＲ１を示す図である。
【００５８】
再投影処理を実施する際においては、図７（ａ）において矢印で示すように、サンプル画像Ｓａの周囲からサンプル画像Ｓａの断層面に沿うように再投影処理部３２２がサンプル画像Ｓａを投影する。そして、図７（ｂ）に示すように、チャネルＣＨに対応するカウント値Ｃｏｕｎｔとして示される再投影データＲ１を、再投影処理部３２２が取得する。なお、再投影データＲ１は、各ビューに応じて取得される。
【００５９】
つぎに、再投影データＲ１において、シミュレーションスキャン条件Ｓ２に対応して含まれるノイズを推定し、ノイズ推定データＮＳを生成する。（Ｓ３１）。
【００６０】
ここでは、再投影処理部３２２により生成された再投影データＲ１においてシミュレーションスキャン条件Ｓ２に対応して含まれるノイズを、ノイズ推定部３２３が推定し、ノイズ推定データＮＳを生成する。ノイズ推定部３２３は、サンプル画像記憶部３２１によりサンプル画像Ｓａに対応して記憶されているサンプルスキャン条件Ｓ１と、スキャン条件設定部３０３により設定されたシミュレーションスキャン条件Ｓ２とに基づいて、ノイズ推定データＮＳを生成する。
【００６１】
図８と図９とは、ノイズ推定データＮＳを生成する動作を説明するための図である。図８は、ノイズ推定データＮＳを生成する動作のフロー図であり、一方、図９は、本ステップにて生成されるノイズ抽出データＮＥとノイズ推定データＮＳとを示す図であり、図９（ａ）がノイズ抽出データＮＥを示し、図９（ｂ）がノイズ推定データＮＳを示す。
【００６２】
まず、図８に示すように、サンプルスキャン条件Ｓ１において発生する第１ノイズデータＮ１と、シミュレーションスキャン条件Ｓ２において発生する第２ノイズデータＮ２とを算出する（Ｓ３１１）。
【００６３】
ここでは、サンプルスキャン条件Ｓ１において発生する第１ノイズデータＮ１と、シミュレーションスキャン条件Ｓ２において発生する第２ノイズデータＮ２とを、スキャン条件とノイズとの関係に基づいて、ノイズ推定部３２３が算出する。具体的には、ノイズ推定部３２３は、サンプル画像記憶部３２１が記憶しているサンプル画像Ｓａについてのサンプルスキャン条件Ｓ１についてのデータを取得した後、校正チャネルのノイズとスキャン条件との関係を示すルックアップテーブルを用いて、そのサンプルスキャン条件Ｓ１における校正チャネルについての第１ノイズデータＮ１を算出する。また、これと同様に、シミュレーションスキャン条件Ｓ２についてのデータを取得した後、ルックアップテーブルを用いて、そのシミュレーションスキャン条件における校正チャネルについての第２ノイズデータＮ２を算出する。
【００６４】
つぎに、再投影データＲ１のノイズ成分を抽出してノイズ抽出データＮＥを生成する（Ｓ３１２）。
【００６５】
ここでは、再投影処理部３２２により生成された再投影データＲ１をノイズ推定部３２３が取得する。その後、ノイズ推定部３２３は、その再投影データＲ１をハイパスフィルタ処理することによって、再投影データＲ１におけるノイズ成分を抽出し、図９（ａ）に示すようなノイズ抽出データＮＥを生成する。
【００６６】
つぎに、第２ノイズデータＮ２を第１ノイズデータＮ１で除算した除算データＤと、ノイズ抽出データＮＥとを積算し、ノイズ推定データＮＳを生成する（Ｓ３１３）。
【００６７】
ここでは、ノイズ推定部３２３が第２ノイズデータＮ２を第１ノイズデータＮ１で除算して除算データＤを生成する。その後、図９（ｂ）に示すように、ノイズ推定部３２３は、その除算データＤとノイズ抽出データＮＥとを積算することによって、ノイズ推定データＮＳを生成する。
【００６８】
つぎに、図６に示すように、再投影データＲ１とノイズ推定データＮＳとに基づいて、シミュレーション画像ＳＩを生成する（Ｓ４１）。
【００６９】
ここでは、シミュレーション画像生成部３２４が、再投影処理部３２２により生成された再投影データＲ１と、ノイズ推定部３２３により生成されたノイズ推定データＮＳとに基づいて、シミュレーションスキャン条件Ｓ２に対応してシミュレートされるシミュレーション画像ＳＩを生成する。
【００７０】
図１０と図１１とは、シミュレーション画像ＳＩを生成する動作を説明するための図である。図１０は、シミュレーション画像ＳＩを生成する動作のフロー図であり、一方、図１１は、本ステップにて生成されるノイズ除去データＮＤとノイズ加算データＮＡとを示す図であり、図１１（ａ）がノイズ除去データＮＤを示し、図１１（ｂ）がノイズ加算データＮＡを示す。
【００７１】
図１０に示すように、シミュレーション画像ＳＩを生成する際においては、まず、再投影データＲ１からノイズ成分が除去されたノイズ除去データＮＤを生成する（Ｓ４１１）。
【００７２】
ここでは、再投影処理部３２２により生成された再投影データＲ１をシミュレーション画像生成部３２４が取得し、その再投影データＲ１に対してローパスフィルタ処理することによって、再投影データＲ１からノイズ成分が除去されたノイズ除去データＮＤを図１１（ａ）のように生成する。
【００７３】
つぎに、ノイズ除去データＮＤに、ノイズ推定データＮＳを加算してノイズ加算データＮＡを生成する（Ｓ４１２）。
【００７４】
ここでは、ノイズ推定部３２３により生成されたノイズ推定データＮＳをシミュレーション画像生成部３２４が取得後、前述のようにして生成したノイズ除去データＮＤに、このノイズ推定データＮＳを加算し、ノイズ加算データＮＡを生成する。
【００７５】
つぎに、ノイズ加算データＮＡに基づいて、シミュレーション画像ＳＩを生成する（Ｓ４１３）。
【００７６】
ここでは、シミュレーション画像生成部３２４が、前述のようにして生成したノイズ加算データＮＡに基づいて、シミュレーションスキャン条件にて得られる画像としてシミュレートされたシミュレーション画像を、たとえば、フィルタ処理逆投影法により再構成し生成する。
【００７７】
つぎに、図６に示すように、シミュレーション画像を表示する（Ｓ５１）。
【００７８】
ここでは、シミュレーション画像生成部３２４により生成されたシミュレーション画像を表示装置５１が表示面に表示する。
【００７９】
つぎに、シミュレーション画像が所望な画像品質か否かを判定する（Ｓ６１）。
【００８０】
ここでは、オペレータが表示装置５１に表示されているシミュレーション画像を観察することにより判定する。
【００８１】
シミュレーション画像が所望な画像品質でない場合には、図６に示すように、再度、上記のシミュレーションを実行させる条件をオペレータが入力し、その入力に基づいてシミュレーションスキャン条件を設定する（Ｓ１１）。そして、上記動作を順次実行する。
【００８２】
一方、シミュレーション画像が所望な画像品質である場合には、このシミュレーション画像に対応するシミュレーションスキャン条件を本スキャン条件として決定する。そして、この決定された条件に基づいて、本スキャンを実行する。
【００８３】
以上のように、本実施形態においては、シミュレーションスキャン条件Ｓ２にて得られる画像を、シミュレーションスキャン条件Ｓ２と異なるサンプルスキャン条件Ｓ１で生成された被検体の断層についてのサンプル画像Ｓａを用いて、画像シミュレーション装置３２がシミュレートする。ここで、画像シミュレーション装置３２においては、再投影処理部３２２がサンプル画像Ｓａを再投影処理することにより再投影データＲ１を生成する。その後、その再投影データＲ１においてシミュレーションスキャン条件Ｓ２に対応して含まれるノイズを、ノイズ推定部３２３が、サンプルスキャン条件Ｓ１とシミュレーションスキャン条件Ｓ２とに基づいて推定し、ノイズ推定データＮＳを生成する。そして、シミュレーションスキャン条件Ｓ２に対応してシミュレートされるシミュレーション画像を、シミュレーション画像生成部３２４が、再投影データＲ１とノイズ推定データＮＳとに基づいて生成する。このように、本実施形態は、ノイズを推定する際に、事前に被検体をスキャンされ得られたサンプル画像を用いているため、チャネルカウントに応じたノイズを正確に推定可能になる。特に、パーフュージョン（Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎ）などの低被爆化が要求される用途の場合には、事前に取得した画像データを元にドーズ量の最適化が可能になるため、効果的である。また、サンプル画像は保存形式が統一化されているために、ノイズを推定することが簡便になり、最適なスキャン条件を容易に設定することができる。
【００８４】
なお、本発明の実施に際しては、上記した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形形態を採用することができる。
【００８５】
たとえば、上記の実施形態においては、放射線としてＸ線を用いている例について説明しているが、これに限定されない。たとえば、たとえば、ガンマ線等の放射線を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１は、本発明にかかる実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、本発明にかかる実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の要部を示す構成図である。
【図３】図３は、本発明にかかる実施形態のＸ線ＣＴ装置の走査ガントリにおいて、Ｘ線管とコリメータとＸ線検出器との配置関係を示す図である。
【図４】図４は、本発明にかかる実施形態のＸ線ＣＴ装置において、情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、本発明にかかる実施形態のＸ線ＣＴ装置において、画像ミュレーション装置の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、本発明にかかる実施形態において、シミュレーションスキャン条件に基づいて生成される被検体の断層面についての画像をシミュレートする動作を示すフロー図である。
【図７】図７は、本発明にかかる実施形態において、再投影処理を説明するための図である。
【図８】図８は、本発明にかかる実施形態において、ノイズ推定データを生成する動作のフロー図である。
【図９】図９は、本発明にかかる実施形態において、ノイズ抽出データとノイズ推定データとを示す図である。
【図１０】図１０は、本発明にかかる実施形態において、シミュレーション画像を生成する動作のフロー図である。
【図１１】図１１は、本発明にかかる実施形態において、ノイズ除去データとノイズ加算データとを示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１…Ｘ線ＣＴ装置（放射線断層撮影装置）、
２…走査ガントリ、
３…操作コンソール、
４…被検体搬送部、
２０…Ｘ線管、
２１…Ｘ線管移動部、
２２…コリメータ、
２３…Ｘ線検出器、
２３ａ…検出素子、
２４…データ収集部、
２４１…選択・加算切換回路、
２４２…アナログ−デジタル変換器、
２５…Ｘ線コントローラ、
２６…コリメータコントローラ、
２７…回転部、
２８…ガントリコントローラ、
２９…撮影空間、
３０…情報処理装置、
３１…画像シミュレーション装置（画像シミュレーション装置）、
４１…入力装置、
５１…表示装置（表示部）、
６１…記憶装置、
３０１…制御部、
３０２…スキャン画像生成部、
３０３…スキャン条件設定部、
３２１…サンプル画像記憶部、
３２２…再投影処理部（再投影処理部）、
３２３…ノイズ推定部（ノイズ推定部）、
３２４…シミュレーション画像生成部（シミュレーション画像生成部）
【図１】
2006212308.tif 000003
【図２】
2006212308.tif 000004
【図３】
2006212308.tif 000005
【図４】
2006212308.tif 000006
【図５】
2006212308.tif 000007
【図６】
2006212308.tif 000008
【図７】
2006212308.tif 000009
【図８】
2006212308.tif 000010
【図９】
2006212308.tif 000011
【図１０】
2006212308.tif 000012
【図１１】
2006212308.tif 000013