(57)【要約】【課題】客観的にＣＴ画質を評価すると共に客観的にＣＴ画像再構成用の再構成パラメーターを設定することのできるＣＴ画像評価装置及びＣＴ画像評価方法を提供する。【解決手段】Ｘ線によってスキャン領域をスキャンして生成されたＣＴ画像の評価に用いられるＣＴ画像評価装置であって、前記スキャンで得られたデータに基づきＣＴ画像再構成を利用して生成された少なくとも標準物質領域が含まれるＣＴ画像を入力するＣＴ画像入力ユニットであって、前記標準物質領域は、前記スキャン領域における標準物質装置が設けられている所定領域である、ＣＴ画像入力ユニットと、前記ＣＴ画像における前記標準物質領域の再構成データ、及び前記標準物質装置の既知のＣＴデータに基づいて、前記ＣＴ画像評価用の評価指標を計算する評価指標計算ユニットと、前記評価指標に基づいて、前記ＣＴ画像を評価するＣＴ画像評価ユニットと、を備える。【選択図】図５
2015058355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線によってスキャン領域をスキャンして生成されたＣＴ画像の評価に用いられるＣＴ画像評価装置であって、
前記スキャンで得られたデータに基づきＣＴ画像再構成を利用して生成された少なくとも標準物質領域が含まれるＣＴ画像を入力するＣＴ画像入力ユニットであって、前記標準物質領域は、前記スキャン領域における標準物質装置が設けられている所定領域である、ＣＴ画像入力ユニットと、
前記ＣＴ画像における前記標準物質領域の再構成データ、及び前記標準物質装置の既知のＣＴデータに基づいて、前記ＣＴ画像評価用の評価指標を計算する評価指標計算ユニットと、
前記評価指標に基づいて、前記ＣＴ画像を評価するＣＴ画像評価ユニットと、
を備えることを特徴とするＣＴ画像評価装置。
【請求項２】
前記評価指標計算ユニットは、ノイズ強度を計算して前記評価指標とし、
前記ノイズ強度は、
前記ＣＴ画像における前記標準物質領域の再構成データと前記標準物質装置の既知のＣＴデータとの差に基づいて計算される、前記標準物質領域の再構成データの絶対的ノイズ強度であるか、又は
前記標準物質装置の既知のＣＴデータが前記標準物質領域全体で一致する場合に、前記ＣＴ画像における前記標準物質領域の再構成データと前記標準物質領域の再構成データの平均値との差に基づいて計算される、前記標準物質領域の再構成データの相対的ノイズ強度であることを特徴とする請求項１に記載のＣＴ画像評価装置。
【請求項３】
前記ＣＴ画像評価ユニットは、前記ノイズ強度と画質ランクとの所定の対応関係によって、前記ノイズ強度に基づいて前記ＣＴ画像の画質ランクを確定し、それによって、前記ＣＴ画像を評価することを特徴とする請求項１又は２に記載のＣＴ画像評価装置。
【請求項４】
前記ＣＴ画像入力ユニットは、複数の再構成パラメーターに基づきＣＴ画像再構成をそれぞれ利用して生成された複数のＣＴ画像を入力し、
前記評価指標計算ユニットは、前記複数のＣＴ画像それぞれの前記標準物質領域の再構成データ、及び前記標準物質装置の既知のＣＴデータに基づいて、前記複数のＣＴ画像それぞれの前記評価指標を計算し、
前記ＣＴ画像評価装置は、
前記複数のＣＴ画像に対して前記評価指標の最適値を計算すると共に、前記評価指標と前記再構成パラメーターとの対応関係に基づいてＣＴ画像再構成用の最適再構成パラメーターを決定する再構成パラメーター決定ユニットを更に備えることを特徴とする請求項１に記載のＣＴ画像評価装置。
【請求項５】
前記再構成パラメーター決定ユニットは、前記複数のＣＴ画像に対して、各ＣＴ画像が最適ＣＴ画像として選択された回数を重みとして、ＣＴ画像の前記評価指標を加重平均し、それによって、前記評価指標の最適値を計算することを特徴とする請求項４に記載のＣＴ画像評価装置。
【請求項６】
前記評価指標計算ユニットは、エッジ先鋭度及び／又はノイズ強度を計算して前記評価指標とすることを特徴とする請求項４又は５に記載のＣＴ画像評価装置。
【請求項７】
前記エッジ先鋭度は、前記ＣＴ画像における前記標準物質領域の再構成データに含まれるエッジ点の総数及び各エッジ点に対応するエッジ幅に基づいて計算されるエッジ勾配であり、
前記ノイズ強度は、
前記ＣＴ画像における前記標準物質領域の再構成データと前記標準物質装置の既知のＣＴデータとの差に基づいて計算される、前記標準物質領域の再構成データの絶対的ノイズ強度であるか、又は
前記標準物質装置の既知のＣＴデータが前記標準物質領域全体で一致する場合に、前記ＣＴ画像における前記標準物質領域の再構成データと前記標準物質領域の再構成データの平均値との差に基づいて計算される、前記標準物質領域の再構成データの相対的ノイズ強度であることを特徴とする請求項６に記載のＣＴ画像評価装置。
【請求項８】
前記標準物質領域に設けられる前記標準物質装置は、一体の環状形、一体の矩形、別体の複数の矩形、別体の複数の円形のうちのいずれかであり、いずれも前記スキャン領域でスキャンしようとするスキャン対象を均等に囲むように配置されることを特徴とする請求項１又は４に記載のＣＴ画像評価装置。
【請求項９】
Ｘ線によってスキャン領域をスキャンして生成されたＣＴ画像の評価に用いられるＣＴ画像評価方法であって、
前記スキャンで得られたデータに基づきＣＴ画像再構成を利用して生成された少なくとも標準物質領域が含まれるＣＴ画像を入力するＣＴ画像入力ステップであって、前記標準物質領域は、前記スキャン領域における標準物質装置が設けられている所定領域である、ＣＴ画像入力ステップと、
前記ＣＴ画像における前記標準物質領域の再構成データ、及び前記標準物質装置の既知のＣＴデータに基づいて、前記ＣＴ画像評価用の評価指標を計算する評価指標計算ステップと、
前記評価指標に基づいて、前記ＣＴ画像を評価するＣＴ画像評価ステップと、
を含むことを特徴とするＣＴ画像評価方法。
【請求項１０】
前記ＣＴ画像入力ステップでは、複数の再構成パラメーターに基づきＣＴ画像再構成をそれぞれ利用して生成された複数のＣＴ画像を入力し、
前記評価指標計算ステップでは、前記複数のＣＴ画像それぞれの前記標準物質領域の再構成データ、及び前記標準物質装置の既知のＣＴデータに基づいて、前記複数のＣＴ画像それぞれの前記評価指標を計算し、
前記ＣＴ画像評価方法は、
前記複数のＣＴ画像に対して前記評価指標の最適値を計算すると共に、前記評価指標と前記再構成パラメーターとの対応関係に基づいてＣＴ画像再構成用の最適再構成パラメーターを決定する再構成パラメーター決定ステップを更に含むことを特徴とする請求項９に記載のＣＴ画像評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＴ画像評価装置及びＣＴ画像評価方法に関し、特に、標準物質装置を利用してＣＴ画質の客観的な評価指標を提供するＣＴ画像評価装置及びＣＴ画像評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ）技術は人体の検査に広く適用されており、ＣＴ画像は疾病診断の基礎として既に３０年の歴史がある。ＣＴ画像再構成技術を研究して放射線量を低下させ、ＣＴの画質を高め、画像アーチファクトを低減させることは、常に研究と臨床において注目される点であった。
【０００３】
このため、非特許文献１等の従来技術において多くのＣＴ画像再構成方法が提示されており、これらの方法の多くは実際のＣＴ製品に応用されている。各種のＣＴ製品にはそれぞれのＣＴ画像再構成方法が使用されているので、生成される画質も異なる。従来のＣＴ画質の良し悪し（品質ランク）は、放射線科の熟練した医師の判断に基づいて出された結論である。医師によって経験が異なり、画質に対する個人的なニーズも異なるので、このような画質の評価方法は主観的である。例えば、或るＣＴ画像の医師Ａの評価ランクは初期癌の診断に用いることができるランクであるが、医師Ｂの評価では画質が低すぎて診断するには不十分であると認識されるかもしれない。
【０００４】
しかし、遠隔診療とＰＡＣＳ（画像保存通信システム）が発展するにつれて、ＣＴ画像の臨床応用は次第にかつてないほど広がっていき、このような新たな情勢を背景として、ＣＴ画質の評価基準に対して新たなニーズ、より高いニーズがでてきた。主観的な判断方法では新たなニーズを満たすことが難しくなった。
【０００５】
上述した新たなニーズに対して、「客観」的な評価方法がいくつか提示され、且つ研究されている。基本的な考え方は、ＣＴ画像において一致性の高い領域を探して統計分析するというものである。しかし、医療に応用されるＣＴ画像は、スキャンした人体の切断面から一致性領域を選択すること自体が問題である。まず領域の一致性の保証が難しく、次に領域の境界の確定も難しく、ＣＴにおけるエッジぼやけ度の評価指標をこれらの領域を通じて得ることはできない。最後に、これらの領域の選択もやはり主観的である。
【０００６】
このため、従来技術ではＣＴ画質を評価する場合、主観的な要素を避けることができず、客観的にＣＴ画質を評価することが難しかった。
【０００７】
また、ＣＴメーカーは、ＣＴ画像再構成の再構成パラメーターを設定する場合、同様に、ＣＴ画質に対する医師の評価に基づいて、ＣＴ画像におけるノイズ強度とエッジぼやけ度とをトレードオフ制御している。このように、従来技術ではＣＴ画質を評価する場合、客観的にＣＴ画質を評価することが難しかった。したがって、ＣＴメーカーは、ＣＴ画像再構成の再構成パラメーターを設定する場合にも、主観的な要素を避けることができず、客観的にＣＴ画像再構成の再構成パラメーターを設定することが難しかった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Medical Image Reconstruction、 Gengsheng Zeng、 ISBN-10: 364205367X、 Springer、 1st Edition (April 26、 2010)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の背景に基づいて、本発明は、スキャン領域に設けられた既知の標準物質装置を利用して、客観的にＣＴ画質を評価すると共に客観的にＣＴ画像再構成用の再構成パラメーターを設定することのできるＣＴ画像評価装置及びＣＴ画像評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明のＣＴ画像評価装置は、Ｘ線によってスキャン領域をスキャンして生成されたＣＴ画像の評価に用いられるＣＴ画像評価装置であって、スキャンで得られたデータに基づきＣＴ画像再構成を利用して生成された少なくとも標準物質領域が含まれるＣＴ画像を入力するＣＴ画像入力ユニットであって、標準物質領域は、スキャン領域における標準物質装置が設けられている所定領域である、ＣＴ画像入力ユニットと、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データ、及び標準物質装置の既知のＣＴデータに基づいて、ＣＴ画像評価用の評価指標を計算する評価指標計算ユニットと、評価指標に基づいて、ＣＴ画像を評価するＣＴ画像評価ユニットとを備えることを特徴とする。
【００１１】
本発明のＣＴ画像評価装置によると、スキャン領域における所定領域に設けられた標準物質装置の既知のＣＴデータ、及び評価しようとするＣＴ画像における標準物質領域の再構成データに基づき、評価指標を計算してＣＴ画像を評価する。このため、客観的な評価指標に基づいて、客観的にＣＴ画質を評価することができる。
【００１２】
本発明のＣＴ画像評価装置において、評価指標計算ユニットは、ノイズ強度を計算して評価指標としてもよい。ノイズ強度は、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データと標準物質装置の既知のＣＴデータとの差に基づいて計算される、標準物質領域の再構成データの絶対的ノイズ強度であるか、又は、標準物質装置の既知のＣＴデータが標準物質領域全体で一致する場合に、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データと標準物質領域の再構成データの平均値との差に基づいて計算される、標準物質領域の再構成データの相対的ノイズ強度である。
【００１３】
ここで、ＣＴ画質の評価指標としてノイズ強度を利用している。また、標準物質装置の既知のＣＴデータ及び評価しようとするＣＴ画像における標準物質領域の再構成データに基づいてノイズ強度を計算することによって、客観的な評価指標を提供し、客観的にＣＴ画質を評価することができる。
【００１４】
本発明のＣＴ画像評価装置において、ＣＴ画像評価ユニットは、ノイズ強度と画質ランクとの所定の対応関係によって、ノイズ強度に基づいてＣＴ画像の画質ランクを確定し、それによって、ＣＴ画像を評価するようにしてもよい。
【００１５】
ここで、ノイズ強度と画質ランクとの間に所定の対応関係を設けている。この所定の対応関係に基づくと、客観的な評価指標であるノイズ強度が一定の場合に、ＣＴ画像の画質ランクが一定になる。すなわち、従来のような主観的な要素を完全に避けて、ＣＴ画像に対して客観的で統一的な評価基準を提供することができる。
【００１６】
本発明のＣＴ画像評価装置において、ＣＴ画像入力ユニットは、複数の再構成パラメーターに基づきＣＴ画像再構成をそれぞれ利用して生成された複数のＣＴ画像を入力し、評価指標計算ユニットは、複数のＣＴ画像それぞれの標準物質領域の再構成データ、及び標準物質装置の既知のＣＴデータに基づいて、複数のＣＴ画像それぞれの評価指標を計算し、ＣＴ画像評価装置は、複数のＣＴ画像に対して評価指標の最適値を計算すると共に、評価指標と再構成パラメーターとの対応関係に基づいてＣＴ画像再構成用の最適再構成パラメーターを決定する再構成パラメーター決定ユニットを更に備えるようにしてもよい。
【００１７】
ここで、複数の再構成パラメーターを利用して複数のＣＴ画像を生成すると共に、この複数のＣＴ画像に対して客観的な評価指標の最適値を計算する。さらに、評価指標と再構成パラメーターとの対応関係を確立し、ＣＴ画像再構成用の最適再構成パラメーターを決定する。したがって、客観的にＣＴ画像再構成用の再構成パラメーターを設定することができる。また、従来は人為的であった再構成パラメーター選択プロセスをデバイスの内部処理を通じて実現することができるので、例えば補間等の種々の手段を通じて、再構成パラメーターの正確性を大幅に引き上げることができ、従来では再構成パラメーターの正確性を引き上げるために医師が大量のＣＴ画像を選択する際に費やしていた作業量を節減することができる。
【００１８】
本発明のＣＴ画像評価装置において、再構成パラメーター決定ユニットは、複数のＣＴ画像に対して、各ＣＴ画像が最適ＣＴ画像として選択された回数を重みとして、ＣＴ画像の評価指標を加重平均し、それによって、評価指標の最適値を計算するようにしてもよい。
【００１９】
ここで、再構成パラメーターを決定する際に評価指標の最適値を計算する方法が提示された。したがって、一つより多くのＣＴ画像が最適ＣＴ画像として選択された場合には、これらのＣＴ画像の評価指標を総合して評価指標の最適値を計算すると共に、最適再構成パラメーターを決定することができる。再構成パラメーターの客観性及び正確性が大幅に引き上げられ、従来では再構成パラメーターの正確性を引き上げるために医師が大量のＣＴ画像を選択する際に費やしていた作業量を節減することができる。
【００２０】
本発明のＣＴ画像評価装置において、評価指標計算ユニットは、エッジ先鋭度及び／又はノイズ強度を計算して評価指標とするようにしてもよい。
【００２１】
ＣＴ画像では、エッジぼやけ度とノイズ強度とには互いにトレードオフする関係がある。評価指標としてエッジぼやけ度及びノイズ強度のうちのいずれかを用いると共にこの評価指標の最適値に基づいて最適な再構成パラメーターを確定することによって、この再構成パラメーターによって生成されたＣＴ画像におけるエッジぼやけ度とノイズ強度とをトレードオフし、最終的な総合効果の良いＣＴ画像を得ることができる。
【００２２】
本発明のＣＴ画像評価装置において、エッジぼやけ度は、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データに含まれるエッジ点の総数及び各エッジ点に対応するエッジ幅に基づいて計算されるエッジ勾配であり、ノイズ強度は、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データと標準物質装置の既知のＣＴデータとの差に基づいて計算される、標準物質領域の再構成データの絶対的ノイズ強度であるか、又は、標準物質装置の既知のＣＴデータが標準物質領域全体で一致する場合に、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データと標準物質領域の再構成データの平均値との差に基づいて計算される、標準物質領域の再構成データの相対的ノイズ強度であるようにしてもよい。
【００２３】
ここで、評価指標の具体的な計算手段が提示された。すなわち、エッジ先鋭度としてエッジ勾配を計算するか、又は、ノイズ強度として相対的ノイズ強度又は絶対的ノイズ強度を計算することによって、評価指標を客観的かつ正確に計算することができる。
【００２４】
本発明のＣＴ画像評価装置において、標準物質領域に設けられる標準物質装置は、一体の環状形、一体の矩形、別体の複数の矩形、別体の複数の円形のうちのいずれかであり、いずれもスキャン領域でスキャンしようとするスキャン対象を均等に囲むように配置されるようにしてもよい。
【００２５】
ここで、標準物質領域における標準物質装置のいくつかの好ましい配置形態が具体的に列記された。したがって、スキャン領域における標準物質装置の配置位置をより理解しやすくすることができ、標準物質装置のＣＴデータをよりよく理解することができるようになった。
【００２６】
また、上記の各技術方案のＣＴ画像評価装置の各ユニットに対応する各ステップでＣＴ画像評価方法を実行することによっても、本発明を実現することができる。また、ＣＴ画像評価方法の各ステップを反映してコンピュータープログラム、又はこのコンピュータープログラムを記録した記録媒体によっても、本発明を実現することができる。
【発明の効果】
【００２７】
このように、本発明は、ＣＴ画像の評価指標として標準物質装置に基づいてノイズ強度又はエッジぼやけ度を計算すると共に、評価指標であるノイズ強度に基づいてＣＴ画像の品質ランクを評価するか、又は、評価指標であるノイズ強度及び／又はエッジぼやけ度に基づいてＣＴ画像再構成用の再構成パラメーターを設定することによって、客観的にＣＴ画質を評価し、客観的にＣＴ画像再構成用の再構成パラメーターを設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＣＴ画質評価において存在する技術的課題を示す図である。
【図２】ＣＴ画像再構成におけるノイズ強度とエッジぼやけ度とのトレードオフを示す図である。
【図３】本発明のＣＴ画像評価装置を備えたＣＴ画像再構成システムの構成図である。
【図４Ａ】標準物質装置の配置位置の一例を示す模式図である。
【図４Ｂ】標準物質装置のいくつかの配置形態を示す模式図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係るＣＴ画像評価装置の構成図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係るＣＴ画像評価方法のフローチャートである。
【図７】標準物質装置に基づくノイズ強度の計算を示す図である。
【図８】ノイズ強度に基づく画質ランクの評価を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係るＣＴ画像評価装置の構成図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るＣＴ画像評価方法のフローチャートである。
【図１１Ａ】標準物質装置に基づくエッジ先鋭度の計算を示す図である。
【図１１Ｂ】標準物質装置に基づくエッジ先鋭度の計算の際に利用するエッジ幅の模式図である。
【図１２】ノイズ強度又はエッジ先鋭度に基づく再構成パラメーターの決定を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下において、図面及び具体的な実施形態と組み合わせて本発明を更に詳細に説明する。また、図中、同一部分又は相当する部分には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００３０】
まず、従来技術においてＣＴ画質の評価の際に存在する技術的課題を更に詳細に説明する。図１は、ＣＴ画質評価において存在する技術的課題を示す図である。図１に示すように、図中、Ｘ線線量の違いによってＣＴ画像の品質は異なり、同じＸ線線量における同じＣＴ画像であっても、それぞれの医師によって品質ランクの評価が異なることがよくある。画質評価結果に対する医師の定義の違いが現代のＣＴ画像診断においていくつかの問題を引き起こしている。協働医療及び遠隔医療が発展する趨勢の中で、それぞれの医師が１つのＣＴ画像に基づいて患者を診断する場合があり、それぞれの医師によって同じ画像に対する品質の定義が異なるので、画質自体が原因で診断結果が異なってしまうおそれがある。このような場合には、客観的に測定した品質定義基準が必要である。
【００３１】
次に、本発明のＣＴ画像評価装置及びＣＴ画像品質評価方法を説明する前に、ＣＴ画像再構成におけるノイズ強度とエッジぼやけ度とのトレードオフ関係を説明する。図２は、ＣＴ画像再構成におけるノイズ強度とエッジぼやけ度とのトレードオフを示す図である。図２に示すように、ＣＴ画像再構成において、確定した再構成アルゴリズム及び所与の線量のもとで、Ｘ線で再構成される画像のノイズ強度とエッジぼやけ度とにはトレードオフ関係がある。例えば、確定した再構成アルゴリズム及び所与の線量のもとで、再構成パラメーターの違いによって、再構成後のＣＴ画像Ａ、ＣＴ画像Ｂ、ＣＴ画像Ｃにおいて、エッジぼやけ度は順に減少するがノイズ強度は順に増大している。したがって、ＣＴ画質の評価指標としてノイズ強度又はエッジぼやけ度を利用して、再構成後のＣＴ画質を反映することが考えられる。
【００３２】
次に、本発明のＣＴ画像評価装置を備えたＣＴ画像再構成システムを詳細に説明する。図３は、本発明のＣＴ画像評価装置を備えたＣＴ画像再構成システムの構成図である。図３に示すように、ＣＴ画像再構成システムには主に、ＣＴスキャン装置３０１と、ＣＴ画像処理装置３０２と、ＣＴ画像出力装置３０３とが含まれる。
【００３３】
ＣＴスキャン装置３０１には主に、基本的なＸ線スキャナー３０４と、標準物質装置３０５とが含まれる。Ｘ線スキャナー３０４は、Ｘ線によってスキャン領域におけるスキャン対象をスキャンする。なお、スキャン対象は例えば人体等である。標準物質装置３０５は、図４Ａ、図４Ｂにおいて具体的に述べる。
【００３４】
ＣＴ画像処理装置３０２は、例えば汎用のプロセッサー又は専用の集積回路によって実現され、主に、画像再構成用のＣＴ画像生成装置３０６と、画質評価用のＣＴ画像評価装置３０７とを含む。ＣＴ画像生成装置３０６は、ＣＴスキャン装置３０１で出力されたスキャンデータに基づき、ＣＴ画像再構成を利用して、ＣＴ画像を生成する。ＣＴ画像評価装置３０７は本発明の主な特徴であり、後述することにする。
【００３５】
ＣＴ画像出力装置３０３は、典型的にはＣＴ画像表示装置であり、ＣＴ画像処理装置３０２によって出力されたＣＴ画像をスクリーンに表示する。もちろん、ＣＴ画像出力装置は、ＣＴ画像表示装置に限定されず、ＣＴ画像処理装置３０２によって出力されたＣＴ画像をネットワークを通じて送信するデータ伝送インタフェース、ＣＴ画像処理装置３０２によって出力されたＣＴ画像をプリントするプリンター等であってもよい。
【００３６】
標準物質装置３０５を具体的に説明する。本発明は、ＣＴスキャン装置３０１に標準物質装置３０５を増設している。図４Ａは、標準物質装置の配置位置の一例を示す模式図である。図４Ａに示すように、ＣＴスキャン装置３０１の従来のＸ線スキャナー３０４では、回転軌道４０１がＸ線源４０２及び検出器４０３の回転軌道である。標準物質装置３０５の一例として、標準物質４０４が、スキャン対象である人体スキャン領域４０５の周囲に設けられる。ここで、標準物質は、例えばシリコン等の非金属材料、合成高分子材料等の有機材料、又は鉄、銅等の金属材料等の任意の高純度固形材料から構成されてもよい。材料の純度及び一致性が高いほど良く、そうすると、標準物質に対応するＣＴデータが或る定数になりやすく、各材料から作られる標準物質に対応するＣＴデータを、予め実験、測定して得ることができ、これが既知のＣＴデータとなる。図４Ｂは、標準物質装置のいくつかの配置形態を示す模式図である。図４Ｂに示すように、人体スキャン領域（図の中心付近の楕円領域）の周囲に配置される標準物質４０４は、一体の環状形、一体の矩形、別体の複数の矩形、別体の複数の円形のうちのいずれかであってもよく、いずれもスキャン対象である人体スキャン領域を均等に囲むように配置される。なお、標準物質４０４の形状は限定されず、配置位置も限定されないが、スキャン領域における標準物質４０４の位置を知ることによって、ＣＴ画像における標準物質に対応する画素領域（標準物質領域ともいう）を得る必要がある。なお、標準物質はスキャン対象である人体スキャン領域の周囲に均等に配置されることが好ましく、本発明においては環状形を模式図として説明する。
【００３７】
（第１の実施形態）
次に、本発明の第１の実施形態に係るＣＴ画像評価装置及びＣＴ画像評価方法を具体的に説明する。本発明の第１の実施形態に係るＣＴ画像評価装置及びＣＴ画像評価方法は、客観的にＣＴ画質を評価するのに用いられる。
【００３８】
図５は、本発明の第１の実施形態に係るＣＴ画像評価装置の構成図である。図５に示すように、本発明の第１の実施形態に係るＣＴ画像評価装置３０７は、Ｘ線によってスキャン領域をスキャンして生成されたＣＴ画像の評価に用いられ、ＣＴ画像入力ユニット５０１と、評価指標計算ユニット５０２と、ＣＴ画像評価ユニット５０３とを備える。ＣＴ画像入力ユニット５０１は、ＣＴ画像生成装置３０６によって生成されたＣＴ画像を入力する。上述したように、このＣＴ画像は、スキャンで得られたデータに基づきＣＴ画像再構成を利用して生成される少なくとも標準物質領域が含まれるＣＴ画像であり、標準物質領域は、スキャン領域における標準物質装置３０５が設けられている所定領域である。評価指標計算ユニット５０２は、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データ、及び標準物質装置３０５の既知のＣＴデータに基づいて、ＣＴ画像評価用の評価指標を計算する。ＣＴ画像評価ユニット５０３は、計算された評価指標に基づいて、ＣＴ画像を評価すると共に、評価結果を出力する。
【００３９】
図６は、本発明の第１の実施形態に係るＣＴ画像評価方法のフローチャートである。図６に示すように、本発明の第１の実施形態に係るＣＴ画像評価方法は、Ｘ線によってスキャン領域をスキャンして生成されたＣＴ画像の評価に用いられ、ＣＴ画像入力ステップ６０１と、評価指標計算ステップ６０２と、ＣＴ画像評価ステップ６０３とを含む。ＣＴ画像入力ステップ６０１では、スキャンで得られたデータに基づきＣＴ画像再構成を利用して生成された少なくとも標準物質領域が含まれるＣＴ画像を入力する。評価指標計算ステップ６０２では、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データ、及び標準物質装置３０５の既知のＣＴデータに基づいて、ＣＴ画像評価用の評価指標を計算する。ＣＴ画像評価ステップ６０３では、評価指標に基づいて、ＣＴ画像を評価する。
【００４０】
上述したように、評価指標としてノイズ強度を用いることができる。図７は、標準物質装置に基づくノイズ強度の計算を示す図である。図７に示すように、評価指標計算ユニット５０２は、評価指標計算ステップ６０２において、標準物質装置３０５の既知のＣＴデータの実際の値Ｉｒ７０１、及び標準物質領域の再構成データの画像の値
【００４１】
【数１】
2015058355.tif 000003
を利用して、ノイズ強度ＳＤｎｏｉｓｅを計算する。
【００４２】
ノイズ強度ＳＤｎｏｉｓｅの一例として、標準物質領域の再構成データの絶対的ノイズ強度を用いることができ、評価指標計算ユニット５０２が、評価指標計算ステップ６０２において、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データと標準物質装置３０５の既知のＣＴデータとの差に基づいて計算する。例えば、この標準物質領域の再構成データの絶対的ノイズ強度は、標準物質領域の再構成データの画像の値
【００４３】
【数２】
2015058355.tif 000004
と標準物質装置３０５の既知のＣＴデータの実際の値Ｉｒとの差の二乗平均値によって代表され、下記式によって求めることができる。式中、Ｎは、標準物質領域における画素点の総数である。
【００４４】
【数３】
2015058355.tif 000005
【００４５】
又は、ノイズ強度ＳＤｎｏｉｓｅの一例として、標準物質装置３０５の既知のＣＴデータが標準物質領域全体で一致する場合には、標準物質領域の再構成データの相対的ノイズ強度を用いることができる。これは、評価指標計算ユニット５０２が、評価指標計算ステップ６０２において、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データと標準物質領域の再構成データの平均値との差に基づいて計算する。例えば、この標準物質領域の再構成データの相対的ノイズ強度は、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データの画像の値
【００４６】
【数４】
2015058355.tif 000006
と、標準物質領域の再構成データの画像の値
【００４７】
【数５】
2015058355.tif 000007
の平均値と、の差の二乗平均値によって代表され、下記式によって求めることができる。式中、Ｎは、標準物質領域における画素点の総数である。
【００４８】
【数６】
2015058355.tif 000008
【００４９】
また、例えばノイズ強度の評価指標に基づいて画質ランクを評価する場合、ＣＴ画像評価ユニット５０３は、ＣＴ画像評価ステップ６０３において、ノイズ強度と画質ランクとの所定の対応関係によって、ノイズ強度に基づいてＣＴ画像の画質ランクを確定し、それによって、ＣＴ画像を評価する。図８は、ノイズ強度に基づく画質ランクの評価を示す図である。図８に示すように、ノイズ強度ＳＤｎｏｉｓｅによって画像の品質ランクＬｑｕａｌｉｔｙを下記の式の通りに確定する。
【００５０】
【数７】
2015058355.tif 000009
【００５１】
例えば、ノイズ強度が大きいほど画像の品質ランクが低くなり、反対にノイズ強度が小さいほど品質ランクが高くなると規定すると、ノイズ強度が強まるに連れて画像の品質ランクは低下する。したがって、関係関数として例えば下記の式のような複数の減少関数を選択することができる。
【００５２】
【数８】
2015058355.tif 000010
【００５３】
これらの減少関数のパラメーターλ、β等は例えばＣＴ画像再構成システムの製造メーカーによって確定され、ＳＤｎｏｉｓｅに基づいて計算してｆ（ｘ）を得て、最終的にはｆ（ｘ）の範囲に基づいていくつかのランクに区分する。
【００５４】
本発明の第１の実施形態のＣＴ画像評価装置によると、スキャン領域における所定領域に設けられた標準物質装置の既知のＣＴデータ、及び評価しようとするＣＴ画像における標準物質領域の再構成データに基づいて、評価指標が計算されると共にＣＴ画像が評価される。したがって、客観的な評価指標に基づいて、客観的にＣＴ画質を評価することができる。
【００５５】
また、ＣＴ画質の評価指標としてノイズ強度が利用される。しかも、標準物質装置の既知のＣＴデータ、及び評価しようとするＣＴ画像における標準物質領域の再構成データに基づいてノイズ強度を計算することによって、客観的な評価指標を提供し、客観的にＣＴ画質を評価することができる。
【００５６】
また、ノイズ強度と画質ランクとの間に所定の対応関係が設けられる。この所定の対応関係に基づくと、客観的な評価指標であるノイズ強度が一定の場合に、ＣＴ画像の画質ランクが一定になる。すなわち、従来のような評価者の主観的な要素を完全に避けて、ＣＴ画像に対して客観的で統一的な評価を提供することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係るＣＴ画像評価装置及びＣＴ画像評価方法を具体的に説明する。本発明の第２の実施形態に係るＣＴ画像評価装置及びＣＴ画像評価方法は、ＣＴ画像再構成用の再構成パラメーターを客観的に設定するのに用いられる。
【００５８】
図９は、本発明の第２の実施形態に係るＣＴ画像評価装置の構成図である。図９に示すように、本発明の第２の実施形態に係るＣＴ画像評価装置３０７’と第１の実施形態に係るＣＴ画像評価装置３０７との相違点は、ＣＴ画像入力ユニット９０１及び評価指標計算ユニット９０２の機能が異なり、且つ再構成パラメーター決定ユニット９０３が追加されている点にある。具体的には、ＣＴ画像入力ユニット９０１は、複数の再構成パラメーターに基づきＣＴ画像再構成をそれぞれ利用して生成された複数のＣＴ画像、すなわち、ＣＴ画像生成装置３０６から入力される複数のＣＴ画像を入力する。評価指標計算ユニット９０２は、複数のＣＴ画像それぞれの標準物質領域の再構成データ、及び標準物質装置３０５の既知のＣＴデータに基づいて、複数のＣＴ画像それぞれの評価指標を計算する。再構成パラメーター決定ユニット９０３は、複数のＣＴ画像に対して評価指標の最適値を計算すると共に、評価指標と再構成パラメーターとの対応関係に基づいてＣＴ画像再構成用の最適再構成パラメーターを決定する。
【００５９】
図１０は、本発明の第２の実施形態に係るＣＴ画像評価方法のフローチャートである。図１０に示すように、本発明の第２の実施形態に係るＣＴ画像評価方法と第１の実施形態に係るＣＴ画像評価方法との相違点は、ＣＴ画像入力ステップ１００１及び評価指標計算ステップ１００２の動作が異なり、且つ再構成パラメーター決定ステップ１００３が追加されている点にある。ＣＴ画像入力ステップ１００１では、複数の再構成パラメーターに基づきＣＴ画像再構成をそれぞれ利用して生成された複数のＣＴ画像が入力される。評価指標計算ステップ１００２では、複数のＣＴ画像それぞれの標準物質領域の再構成データ、及び標準物質装置３０５の既知のＣＴデータに基づいて、複数のＣＴ画像それぞれの評価指標が計算される。再構成パラメーター決定ステップ１００３では、複数のＣＴ画像に対して評価指標の最適値を計算すると共に、評価指標と再構成パラメーターとの対応関係に基づいて、ＣＴ画像再構成用の最適再構成パラメーターが決定される。
【００６０】
再構成パラメーター決定ユニット９０３が再構成パラメーター決定ステップ１００３において複数のＣＴ画像に対して評価指標の最適値を計算する具体例としては、複数のＣＴ画像に対して、各ＣＴ画像が最適ＣＴ画像として選択された回数を重みとして、ＣＴ画像の評価指標を加重平均し、それによって、評価指標の最適値を計算することができる。
【００６１】
上述したように、ＣＴ画像のエッジぼやけ度とノイズ強度との間にはトレードオフ関係がある。このため、再構成パラメーターを調整してノイズ強度を減少させると、エッジぼやけ度が増大する。反対に、パラメーターを調整してエッジをより先鋭化しようとする（ぼやけ度が減少する）と、ノイズ強度が増大する。このため、最終的には出荷されるＣＴ画像再構成システムにおいてメーカーが再構成パラメーター（具体的にどのようなパラメーターかはメーカーが使用するアルゴリズムによって決まる）を設定する必要があり、ノイズ強度とエッジぼやけ度とをトレードオフし、最終的な総合効果の良い画像を得ることができるようにする。このため、評価指標としてエッジぼやけ度及び／又はノイズ強度を用いることができる。
【００６２】
次に、評価指標としてエッジ先鋭度ＥＧを用いた際の計算方法を具体的に説明する。図１１Ａは、標準物質装置に基づくエッジ先鋭度の計算を示す図である。図１１Ａに示すように、評価指標計算ユニット９０２が、評価指標計算ステップ１００２において、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データの画像の値
【００６３】
【数９】
2015058355.tif 000011
及び標準物質装置３０５の既知のＣＴデータの実際の値Ｉｒ１１０１に基づいて、エッジ先鋭度ＥＧを計算する。図１１Ｂは、標準物質装置に基づくエッジ先鋭度を計算する際に利用するエッジ幅の模式図である。図１１Ｂに示すように、例えば既知の標準物質装置３０５の実際のエッジが先鋭である場合には、エッジ先鋭度はエッジ勾配によって表される。この場合、エッジ先鋭度は、ＣＴ画像における標準物質領域の再構成データの画像の値
【００６４】
【数１０】
2015058355.tif 000012
に含まれるエッジ点の総数、及び各エッジ点に対応するエッジ幅に基づいて、下記式によって求めることができる。
【００６５】
【数１１】
2015058355.tif 000013
【００６６】
式中、ｅｘはエッジ点を表し、Ｎｅｘはエッジ点の総数を表し、ＥＷは図１１Ｂに示すようにエッジ幅（画素距離）、すなわち、標準物質のエッジにおける高い値から低い値までの移行区間の距離を表す。計算されたエッジ先鋭度は、再構成画像における標準物質のエッジぼやけの指標であり、エッジぼやけ度が大きいほど、ＥＷは大きく、エッジ先鋭度ＥＧは小さくなり、一方、エッジが先鋭になる（すなわちエッジぼやけ度が小さくなる）ほど、エッジ先鋭度ＥＧは大きくなる。
【００６７】
また、評価指標としてノイズ強度を用いる際の計算方法は第１の実施形態と同じであり、ここでは繰り返さない。
【００６８】
次に、本発明の第２の実施形態におけるノイズ強度又はエッジ先鋭度に基づいて再構成パラメーターを決定する具体例を詳細に説明する。図１２は、ノイズ強度又はエッジ先鋭度に基づく再構成パラメーターの決定を示す図である。
【００６９】
図１２に示すように、エッジ先鋭度及び／又はノイズ強度の最適トレードオフに対応する再構成パラメーター（一般的にはフィルター関数のパラメーター）を得るために、まず、プロセス１２０１において、複数のパラメーター（パラメーター１、パラメーター２、……、パラメーターＫ）のテストを行う。ＣＴ画像再構成によって複数のＣＴ画像（画像１、画像２、……、画像Ｋ）を得ると共に、各ＣＴ画像に対応するエッジ先鋭度及び／又はノイズ強度（［ＥＧ、ＳＤ］１、［ＥＧ、ＳＤ］２、……、［ＥＧ、ＳＤ］Ｋ）を計算する。
【００７０】
プロセス１２０２において、これらの画像を複数の医師に提供して、医師毎にエッジ先鋭度とノイズ強度とのトレードオフが最適だと思われる画像を選択させる。
【００７１】
プロセス１２０３において、選択の結果に基づいて加重平均された最適エッジ先鋭度ＥＧｂｅｓｔ及び／又は最適ノイズ強度（ＳＤｎｏｉｓｅ）ｂｅｓｔを計算する。例えば、下記式に基づいてそれぞれ計算することができる。式中、ＥＧｉは画像ｉのエッジ先鋭度であり、（ＳＤｎｏｉｓｅ）ｉは画像ｉのノイズ強度であり、ｓｔｉは画像ｉが選択された回数である。
【００７２】
【数１２】
2015058355.tif 000014
【００７３】
プロセス１２０４において、プロセス１２０１における複数のパラメーター（パラメーター１、パラメーター２、……、パラメーターＫ）、並びにエッジ先鋭度及び／又はノイズ強度（［ＥＧ、ＳＤ］１、［ＥＧ、ＳＤ］２、……、［ＥＧ、ＳＤ］Ｋ）に基づいて、それぞれ曲線あてはめをして、パラメーターとエッジ先鋭度との関係関数Ｆ１及び／又はパラメーターとノイズ強度との関係関数Ｆ２を得る。
【００７４】
最後に、最適エッジ先鋭度及び／又はノイズ強度に基づいて、関係関数Ｆ１及び／又はＦ２によって最適再構成パラメーターを確定する。エッジ先鋭度又はノイズ強度のみを用いる場合には、唯一の最適再構成パラメーターが１つ得られる。エッジ先鋭度及びノイズ強度を同時に用いる場合には、２つの最適再構成パラメーターＰ１及びＰ２が得られ、このうちのいずれか１つを最適再構成パラメーターとして選択することができる。
【００７５】
本発明の第２の実施形態に係るＣＴ画像評価装置及びＣＴ画像評価方法によると、複数の再構成パラメーターを利用することによって複数のＣＴ画像を生成すると共に、この複数のＣＴ画像に対して上記の客観的な評価指標の最適値を計算する。さらに、評価指標と再構成パラメーターとの対応関係を確立し、ＣＴ画像再構成用の最適な再構成パラメーターを決定する。したがって、客観的にＣＴ画像再構成用の再構成パラメーターを設定することができる。また、従来は人為的であった再構成パラメーター選択プロセスをデバイスの内部処理を通じて実現することができるので、例えば、補間等の種々の手段を通じて、再構成パラメーターの正確性を大幅に引き上げることができ、従来では再構成パラメーターの正確性を引き上げるために医師が大量ＣＴ画像を選択する際に費やしていた作業量を節減することができる。
【００７６】
また、一つより多くのＣＴ画像が最適ＣＴ画像として選択された場合には、これらのＣＴ画像の評価指標を総合して評価指標の最適値を計算すると共に、最適な再構成パラメーターを決定することができる。再構成パラメーターの客観性及び正確性が大幅に引き上げられ、従来では再構成パラメーターの正確性を引き上げるために医師が大量のＣＴ画像を選択する際に費やしていた作業量を節減することができる。
【００７７】
また、ＣＴ画像では、エッジぼやけ度とノイズ強度とには互いにトレードオフする関係がある。評価指標としてエッジぼやけ度及びノイズ強度のうちのいずれかを用いると共にこの評価指標の最適値に基づいて最適な再構成パラメーターを決定することによって、この再構成パラメーターに基づいて生成されたＣＴ画像におけるエッジぼやけ度とノイズ強度とをトレードオフし、最終的な総合効果の良いＣＴ画像を得ることができる。
【００７８】
以上、本発明の具体的な実施形態を図面を参照しながら説明した。なお、上記で説明した具体的な実施形態は、単に本発明の具体例であって、本発明を理解するのに用いられ、本発明の範囲を限定するものではない。当業者は、本発明の技術的思想に基づいて、具体的な実施形態について、各種変形、組み合わせ、及び要素の合理的な省略を行ってもよく、これによって得られる形態も本発明の範囲内に含まれる。
【００７９】
例えば、上記の実施形態では、評価指標として、エッジ先鋭度であるエッジ勾配、並びにノイズ強度である絶対的ノイズ強度及び相対的ノイズ強度を具体的に用いたが、本発明の評価指標はこれに限定されず、標準物質装置に基づいてＣＴ画像の品質を評価することさえできればよく、実際の状況に応じて種々の変更を行ってもよい。例えば、エッジ先鋭度を計算する場合には、ＣＴ画像における標準物質領域のエッジ領域をガウス平滑化によってぼかし処理し、画像の変化を再計算して求めてもよい。
【００８０】
例えば、第２の実施形態において、エッジ先鋭度及びノイズ強度をそれぞれ用いることによって２つの最適再構成パラメーターを求めた場合には、このうちのいずれか１つのパラメーターを選択するようにしたが、これに限定されず、更に、この２つの最適再構成パラメーターに基づいて、平均値又は中間値を取る等適宜演算することによって、最終的な最適再構成パラメーターを求めてもよい。
【００８１】
例えば、第１の実施形態ではＣＴ画像評価ユニット５０３を備えた場合を説明し、第２の実施形態では再構成パラメーター決定ユニット９０３を備えた場合を説明したが、２つの実施形態を組み合せて、ＣＴ画像評価ユニット５０３と再構成パラメーター決定ユニット９０３とを共に備えて、第１の実施形態及び第２の実施形態の機能を共に実現してもよいことは言うまでもない。
【００８２】
例えば、第１の実施形態では、評価指標としてノイズ強度を用い、減少関数を利用して画質ランクを計算したが、本発明はこれに限定されず、評価指標に対応して客観的に画質ランクを確定することさえできればよく、評価指標としてエッジ先鋭度等の他の指標を用いるか、又は他の対応関係を利用して画質ランクを計算してもよい。
【図１】
2015058355.tif 000015
【図２】
2015058355.tif 000016
【図３】
2015058355.tif 000017
【図４Ａ】
2015058355.tif 000018
【図４Ｂ】
2015058355.tif 000019
【図５】
2015058355.tif 000020
【図６】
2015058355.tif 000021
【図７】
2015058355.tif 000022
【図８】
2015058355.tif 000023
【図９】
2015058355.tif 000024
【図１０】
2015058355.tif 000025
【図１１Ａ】
2015058355.tif 000026
【図１１Ｂ】
2015058355.tif 000027
【図１２】
2015058355.tif 000028