(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源から射出され、被写体を透過した放射線を検出して前記被写体の放射線画像を表す放射線画像信号を出力する放射線画像検出器および前記放射線源のうちの少なくとも一方を前記被写体の周りを周回させるとともに、所定の撮影角度毎の前記放射線の前記被写体への照射によって前記放射線画像検出器から出力された前記撮影角度毎の前記放射線画像信号を取得する放射線画像取得部と、該放射線画像取得部よって取得された前記撮影角度毎の放射線画像信号に基づいて逐次近似法による再構成を行って前記被写体の断層画像を生成する断層画像生成部とを備えた放射線断層画像生成装置において、
前記断層画像生成部が、
前記逐次近似法による反復演算回数が互いに異なる複数の再構成画像を生成する再構成部と、
前記放射線画像信号に基づいて構造に関する情報を取得し、該構造の関する情報に基づいて、前記断層画像が生成される領域を互いに異なる構造に関する情報を有するエッジ領域と非エッジ領域に分割する領域分割部と、
該領域分割部によって分割されたエッジ領域と非エッジ領域について、互いに異なる反復演算回数の再構成画像を用いた部分断層画像をそれぞれ生成し、該生成した前記エッジ領域と前記非エッジ領域の部分断層画像を用いて前記被写体の断層画像を生成する画像合成部とを備えたものであることを特徴とする放射線断層画像生成装置。
【請求項２】
前記構造に関する情報がエッジ情報であり、
前記領域分割部が、前記エッジ情報に基づいてエッジらしさの指標値を算出し、該指標値が所定の閾値を超える領域を前記エッジ領域と判定し、前記指標値が前記閾値以下の領域を前記非エッジ領域と判定するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項３】
前記構造に関する情報がモルフォロジー演算によって検出されたエッジ構造であり、
前記領域分割部が、前記エッジ構造の領域を前記エッジ領域として判定し、前記エッジ構造以外の領域を前記非エッジ領域として判定するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項４】
前記領域分割部が、前記エッジ領域と前記非エッジ領域との境界線を有し、かつ所定の幅を有する領域を境界領域として判定し、前記断層画像が生成される領域を前記エッジ領域と前記非エッジ領域と前記境界領域に分割するものであることを特徴とする請求項２または３記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項５】
前記構造に関する情報がエッジ情報であり、
前記領域分割部が、前記エッジ情報に基づいてエッジらしさの指標値を算出し、該指標が第１の閾値以下の領域を前記非エッジ領域と判定し、前記指標値が前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を超える領域を前記エッジ領域として判定し、前記指標値が前記第１の閾値を超えてかつ前記第２の閾値以下である領域を境界領域として判定し、前記断層画像が生成される領域を前記エッジ領域と前記非エッジ領域と前記境界領域とに分割するものであることを特徴とする請求項１記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項６】
前記断層画像生成部が、
前記断層画像が生成される領域を複数の領域に分割した領域であって、前記部分断層画像を生成する際に用いられる前記再構成画像の反復演算回数を決定するための複数の反復回数決定領域が設定され、該反復回数決定領域毎について、前記再構成部において生成された複数の再構成画像を用いて前記反復演算の収束度合に関する情報を取得し、該取得した収束度合に関する情報に基づいて、前記反復回数決定領域毎について、前記部分断層画像を生成する際に用いられる前記再構成画像の反復演算回数を決定する反復演算回数決定部を備え、
前記画像合成部が、前記エッジ領域および前記非エッジ領域に対応する前記反復回数決定領域の反復演算回数の再構成画像に基づいて前記エッジ領域および前記非エッジ領域の部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項２または３記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項７】
前記反復演算回数決定部が、前記反復回数決定領域毎について、前記収束度合に関する情報を複数取得し、該取得した複数の収束度合に関する情報に基づいて、第１の反復演算回数と該第１の反復演算回数より大きい第２の反復演算回数とを決定するものであり、
前記画像合成部が、前記エッジ領域および前記非エッジ領域に対応する前記反復回数決定領域の前記第１の反復演算回数以上かつ前記第２の反復演算回数以下の反復演算回数の再構成画像を用いて、前記エッジ領域および前記非エッジ領域の部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項６記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項８】
前記複数の収束度合に関する情報が、前記反復回数決定領域内の前記複数の再構成画像の平均値および標準偏差の収束度合に関する情報であり、
前記反復演算回数決定部が、前記平均値の収束度合に関する情報に基づいて前記第１の反復演算回数を決定し、前記標準偏差の収束度合に関する情報に基づいて前記第２の反復演算回数を決定するものであることを特徴とする請求項７記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項９】
前記画像合成部が、前記エッジ領域については前記第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、前記非エッジ領域については前記第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項７または８記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項１０】
前記断層画像生成部が、
前記断層画像が生成される領域を複数の領域に分割した領域であって、前記部分断層画像を生成する際に用いられる前記再構成画像の反復演算回数を決定するための複数の反復回数決定領域が設定され、該反復回数決定領域毎について、前記再構成部において生成された複数の再構成画像を用いて前記反復演算の収束度合に関する情報を取得し、該取得した収束度合に関する情報に基づいて、前記反復回数決定領域毎について、前記部分断層画像を生成する際に用いられる前記再構成画像の反復演算回数を決定する反復演算回数決定部を備え、
前記画像合成部が、前記エッジ領域、前記非エッジ領域および前記境界領域のそれぞれに対応する前記反復回数決定領域の反復演算回数の再構成画像に基づいて、前記エッジ領域、前記非エッジ領域および前記非エッジ領域の部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項４記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項１１】
前記反復演算回数決定部が、前記反復回数決定領域毎について、前記収束度合に関する情報を複数取得し、該取得した複数の収束度合に関する情報に基づいて、第１の反復演算回数と該第１の反復演算回数より大きい第２の反復演算回数とを決定するものであり、
前記画像合成部が、前記エッジ領域、前記非エッジ領域および前記境界領域のそれぞれに前記反復回数決定領域の前記第１の反復演算回数以上かつ前記第２の反復演算回数以下の反復演算回数の再構成画像を用いて、前記エッジ領域、前記非エッジ領域および前記境界領域の部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項１０記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項１２】
前記複数の収束度合に関する情報が、前記反復回数決定領域内の前記複数の再構成画像の平均値および標準偏差の収束度合に関する情報であり、
前記反復演算回数決定部が、前記平均値の収束度合に関する情報に基づいて前記第１の反復演算回数を決定し、前記標準偏差の収束度合に関する情報に基づいて前記第２の反復演算回数を決定するものであることを特徴とする請求項１１記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項１３】
前記画像合成部が、前記エッジ領域については前記第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、前記非エッジ領域については前記第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、前記境界領域については前記第２の反復演算回数よりも小さく、かつ前記第１の反復演算回数よりも大きい反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項１１または１２記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項１４】
前記画像合成部が、前記エッジ領域については前記第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、前記非エッジ領域については前記第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、前記境界領域については、前記エッジ領域に近い部分ほど前記第２の反復演算回数に近い反復演算回数の再構成画像を用いるとともに、前記非エッジ領域に近い部分ほど前記第１の反復演算回数に近い反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項１１または１２記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項１５】
前記画像合成部が、前記エッジ領域については前記第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、前記非エッジ領域については前記第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、前記境界領域については、前記エッジ領域に近い部分ほど前記第２の反復演算回数の再構成画像の重み付けを大きく設定するとともに、前記非エッジ領域に近い部分ほど前記第１の反復演算回数の重み付けを大きく設定して重み付け加算した再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項１１または１２記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項１６】
前記断層画像生成部が、
前記断層画像が生成される領域を複数の領域に分割した領域であって、前記部分断層画像を生成する際に用いられる前記再構成画像の反復演算回数を決定するための複数の反復回数決定領域が設定され、該反復回数決定領域毎について、前記再構成部において生成された複数の再構成画像を用いて前記反復演算の収束度合に関する情報を取得し、該取得した収束度合に関する情報に基づいて、前記反復回数決定領域毎について、前記部分断層画像を生成する際に用いられる前記再構成画像の反復演算回数を決定する反復演算回数決定部を備え、
前記画像合成部が、前記エッジ領域、前記非エッジ領域および前記境界領域のそれぞれ
に対応する前記反復回数決定領域の反復演算回数の再構成画像に基づいて、前記エッジ領域、前記非エッジ領域および前記境界領域の部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項５記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項１７】
前記反復演算回数決定部が、前記反復回数決定領域毎について、前記収束度合に関する情報を複数取得し、該取得した複数の収束度合に関する情報に基づいて、第１の反復演算回数と該第１の反復演算回数より大きい第２の反復演算回数とを決定するものであり、
前記画像合成部が、前記エッジ領域、前記非エッジ領域および前記境界領域のそれぞれ
に対応する前記反復回数決定領域の前記第１の反復演算回数以上かつ前記第２の反復演算回数以下の反復演算回数の再構成画像を用いて、前記エッジ領域、前記非エッジ領域および前記境界領域の部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項１６記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項１８】
前記複数の収束度合に関する情報が、前記反復回数決定領域内の前記複数の再構成画像の平均値および標準偏差の収束度合に関する情報であり、
前記反復演算回数決定部が、前記平均値の収束度合に関する情報に基づいて前記第１の反復演算回数を決定し、前記標準偏差の収束度合に関する情報に基づいて前記第２の反復演算回数を決定するものであることを特徴とする請求項１６または１７記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項１９】
前記画像合成部が、前記エッジ領域については前記第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、前記非エッジ領域については前記第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、前記境界領域については、前記指標値が前記第１の閾値に近いほど前記第１の反復演算回数に近い反復演算回数の再構成画像を用いるとともに、前記指標値が前記第２の閾値に近いほど前記第２の反復演算回数に近い反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項１７または１８記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項２０】
前記画像合成部が、前記エッジ領域については前記第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、前記非エッジ領域については前記第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、前記境界領域については、前記指標値が前記第１の閾値に近いほど前記第１の反復演算回数の再構成画像の重み付けを大きく設定するとともに、前記指標値が前記第２の閾値に近い部分ほど前記第１の反復演算回数の重み付けを大きく設定して重み付け加算した再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものであることを特徴とする請求項１７または１８記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項２１】
前記領域分割部が、前記第２の反復演算回数の再構成画像に基づいて前記エッジ情報を取得するものであることを特徴とする請求項７から９、１１から１５、１７から２０いずれか１項記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項２２】
前記第１の反復演算回数が所定の下限値より小さくならないように決定するとともに、前記第２の反復演算回数が所定の上限値と超えないように決定することを特徴とする請求項７から９、１１から１５、１７から２０いずれか１項記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項２３】
前記再構成部が、前記エッジ領域および前記非エッジ領域の部分断層画像を構成する再構成画像を生成する際、前記第２の反復演算回数が決定した時点で反復演算を終了するものであることを特徴とする請求項７から９、１１から１５、１７から２０いずれか１項記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項２４】
前記反復演算回数決定部が、前記複数の反復回数決定領域についてそれぞれ前記第１の反復演算回数の候補および前記第２の反復演算回数の候補を決定した後、前記反復回数決定領域毎の前記第１の反復演算回数の候補の平均値、最大値または最小値を前記第１の反復演算回数として決定するとともに、前記反復回数決定領域毎の前記第２の反復演算回数の候補の平均値、最大値または最小値を前記第２の反復演算回数として決定するものであることを特徴とする請求項７から９、１１から１５、１７から２０いずれか１項記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項２５】
前記反復回数決定領域が、前記断層画像が生成される領域をメッシュ状に区切った領域であることを特徴とする請求項６から２４いずれか１項記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項２６】
前記領域分割部が、前記放射線画像信号を用いて解析的手法によって得られた再構成画像に基づいて前記構造に関する情報を取得するものであることを特徴とする請求項１から２５いずれか１項記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項２７】
前記エッジ情報が１次微分値から算出されるものであることを特徴とする請求項２または５項記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項２８】
前記エッジ情報が２次微分値から算出されるものであることを特徴とする請求項２または５記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項２９】
前記エッジ情報が標準偏差から算出されるものであることを特徴とする請求項２または５記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項３０】
前記エッジ情報がバンドパスフィルタ処理の値またはハイパスフィルタ処理の値から算出されるものであることを特徴とする請求項２または５記載の放射線断層画像生成装置。
【請求項３１】
放射線源から射出され、被写体を透過した放射線を検出して前記被写体の放射線画像を表す放射線画像信号を出力する放射線画像検出器および前記放射線源のうちの少なくとも一方を前記被写体の周りを周回させるとともに、所定の撮影角度毎の前記放射線の前記被写体への照射によって前記放射線画像検出器から出力された前記撮影角度毎の前記放射線画像信号を取得し、該撮影角度毎の放射線画像信号に基づいて逐次近似法による再構成を行って前記被写体の断層画像を生成する放射線断層画像生成方法において、
前記逐次近似法による反復演算回数が互いに異なる複数の再構成画像を生成し、
前記放射線画像信号に基づいて、前記断層画像が生成される領域を互いに異なる構造に関する情報を有するエッジ領域と非エッジ領域に分割し、
該領域分割部によって分割されたエッジ領域と非エッジ領域について、互いに異なる反復演算回数の再構成画像を用いた部分断層画像をそれぞれ生成し、
該生成した前記エッジ領域と前記非エッジ領域の部分断層画像を用いて前記被写体の断層画像を生成することを特徴とする放射線断層画像生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線画像検出器を被写体の周りを周回させることによって、所定の撮影角度毎の放射線画像信号を取得し、その撮影角度毎の放射線画像信号に基づいて再構成処理を行って被写体の断層画像を生成する放射線断層画像生成方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、放射線源と放射線画像検出器とを被写体を中心として対向させて配置し、これらの組を被写体を中心として周回させて、様々な角度から放射線を照射して放射線画像を撮像し、その各角度の放射線画像を用いて断層画像を再構成して任意断面を表示する放射線断層画像撮影表示システムが臨床で広く利用されている。
【０００３】
ここで、上述した放射線断層画像撮影表示システムにおける断層画像の再構成法として、断層の線吸収係数を行列でモデル化し、統計学的な考え方を用いて解く逐次近似法がある。
【０００４】
逐次近似法は、各撮影角度の放射線画像に基づいて、反復計算を繰り返して対象の断層画像を得る再構成法である．一般的に代数的または統計学的手法と呼ばれる再構成法がこれに当たり、ＭＬ−ＥＭ（Maximum Likelihood - Expectation Maximization）法やＯＳ−ＥＭ（Orderd Subsets Expectation Maximization）法などがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００７−２０２７００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、上述した逐次近似法においては、反復演算を繰り返すほど得られる断層画像のシャープネスが向上し、真の解に近づいていくことになる。しかしながら、その反面、演算前の放射線画像にノイズが含まれている場合には、反復演算回数を重ねるほど次第にノイズが増加していくことになる。
【０００７】
図１０（Ａ）は、反復演算回数を重ねたときの放射線画像における平坦部のＳ／Ｎを示すものであり、図１０（Ｂ）は、同様に反復演算回数を重ねたときの放射線画像における石灰化などの小構造物のコントラストの変化を示したものである。
【０００８】
逐次近似法においては、シャープネスおよび解の精度の観点からはできるだけ反復演算回数を重ねることが望ましいが、このように反復演算回数を重ねると、臓器内部などといった平坦部のような比較的シャープネスを必要としない領域では、図１０（Ａ）に示すように、余計にノイズを増加させてしまう。そのため、平坦部で高いＳ／Ｎを得ようとして反復演算回数を少なくすると、全体的にボケた画像となってしまいエッジのシャープネスや石灰化等のコントラストが劣化した断層画像となってしまう。すなわち、逐次近似法においては、小構造物のシャープネスおよびコントラストと、平坦部のＳ／Ｎとはトレードオフの関係にあり、これらを両立した断層画像を取得することができなかった。
【０００９】
なお、特許文献１においては、逐次近似法ではなく、ＦＢＰ法（Filter Back Projection）を用いて再構成画像を生成する方法が提案されており、心臓、肺、軟部および骨などの部位毎に異なる再構成関数を定義し、異なる再構成関数を使って複数の再構成像を生成し、これらの再構成像を合成することが提案されているが、上述したような逐次近似法に特有の問題点およびその解決策については何の提案もなされていない。
【００１０】
本発明は，上記事情に鑑み、逐次近似法を用いて再構成を行って断層画像を生成する放射線断層画像生成方法および装置において、小構造物のシャープネスおよびコントラストと、平坦部のＳ／Ｎとの両方を向上することができる放射線断層画像生成方法および装置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】
【００１１】
本発明の放射線断層画像生成装置は、放射線源から射出され、被写体を透過した放射線を検出して被写体の放射線画像を表す放射線画像信号を出力する放射線画像検出器および放射線源のうちの少なくとも一方を被写体の周りを周回させるとともに、所定の撮影角度毎の放射線の被写体への照射によって放射線画像検出器から出力された撮影角度毎の放射線画像信号を取得する放射線画像取得部と、放射線画像取得部よって取得された撮影角度毎の放射線画像信号に基づいて逐次近似法による再構成を行って被写体の断層画像を生成する断層画像生成部とを備えた放射線断層画像生成装置において、断層画像生成部が、逐次近似法による反復演算回数が互いに異なる複数の再構成画像を生成する再構成部と、放射線画像信号に基づいて構造に関する情報を取得し、その構造の関する情報に基づいて断層画像が生成される領域を互いに異なる構造に関する情報を有する複数の分割領域に分割する領域分割部と、領域分割部によって分割された各分割領域の構造に関する情報に基づいて、分割領域毎に互いに異なる反復演算回数の再構成画像を用いた部分断層画像を生成し、その生成した分割領域毎の部分断層画像を用いて被写体の断層画像を生成する画像合成部とを備えたものであることを特徴とする。
【００１２】
また、上記本発明の放射線断層画像生成装置においては、構造に関する情報をエッジ情報とし、領域分割部を、エッジ情報に基づいてエッジらしさの指標値を算出し、その指標値が所定の閾値を超える領域をエッジ領域と判定し、指標値が閾値以下の領域を非エッジ領域と判定し、エッジ領域と非エッジ領域とを分割領域として領域分割するものとできる。
【００１３】
また、構造に関する情報をモルフォロジー演算によって検出されたエッジ構造とし、領域分割部を、エッジ構造の領域をエッジ領域として判定し、エッジ構造以外の領域を非エッジ領域として判定し、エッジ領域と非エッジ領域とを分割領域として領域分割するものとできる。
【００１４】
また、領域分割部を、エッジ領域と非エッジ領域との境界線を有し、所定の幅を有する領域を境界領域として判定し、エッジ領域と非エッジ領域と境界領域とを分割領域として領域分割するものとできる。
【００１５】
また、構造に関する情報をエッジ情報とし、領域分割部を、エッジ情報に基づいてエッジらしさの指標値を算出し、その指標が第１の閾値以下の領域を非エッジ領域と判定し、指標値が第１の閾値よりも大きい第２の閾値を超える領域をエッジ領域として判定し、指標値が第１の閾値を超えてかつ第２の閾値以下である領域を境界領域として判定し、エッジ領域と非エッジ領域と境界領域とを分割領域として領域分割するものとできる。
【００１６】
また、断層画像生成部を、断層画像が生成される領域を複数の領域に分割した領域であって、部分断層画像を生成する際に用いられる再構成画像の反復演算回数を決定するための複数の反復回数決定領域が設定され、その反復回数決定領域毎について、再構成部において生成された複数の再構成画像を用いて反復演算の収束度合に関する情報を取得し、その取得した収束度合に関する情報に基づいて、反復回数決定領域毎について、部分断層画像を生成する際に用いられる再構成画像の反復演算回数を決定する反復演算回数決定部を備えたものとし、画像合成部を、分割領域に対応する反復回数決定領域の反復演算回数の再構成画像に基づいて分割領域毎の部分断層画像を生成するものとできる。
【００１７】
また、反復演算回数決定部を、反復回数決定領域毎について、収束度合に関する情報を複数取得し、その取得した複数の収束度合に関する情報に基づいて、第１の反復演算回数とその第１の反復演算回数より大きい第２の反復演算回数とを決定するものとし、画像合成部を、分割領域に対応する反復回数決定領域の第１の反復演算回数以上かつ第２の反復演算回数以下の反復演算回数の再構成画像を用いて分割領域毎の部分断層画像を生成するものとできる。
【００１８】
また、複数の収束度合に関する情報を、反復回数決定領域内の複数の再構成画像の平均値および標準偏差の収束度合に関する情報とし、反復演算回数決定部を、平均値の収束度合に関する情報に基づいて第１の反復演算回数を決定し、標準偏差の収束度合に関する情報に基づいて第２の反復演算回数を決定するものとできる。
【００１９】
また、画像合成部を、エッジ領域である分割領域については第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、非エッジ領域である分割領域については第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものとできる。
【００２０】
また、画像合成部を、エッジ領域である分割領域については第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、非エッジ領域である分割領域については第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、境界領域である分割領域については第２の反復演算回数よりも小さく、かつ第１の反復演算回数よりも大きい反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものとできる。
【００２１】
また、画像合成部を、エッジ領域である分割領域については第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、非エッジ領域である分割領域については第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、境界領域である分割領域については、エッジ領域に近い部分ほど第２の反復演算回数に近い反復演算回数の再構成画像を用いるとともに、非エッジ領域に近い部分ほど第１の反復演算回数に近い反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものとできる。
【００２２】
また、画像合成部を、エッジ領域である分割領域については第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、非エッジ領域である分割領域については第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、境界領域である分割領域については、エッジ領域に近い部分ほど第２の反復演算回数の再構成画像の重み付けを大きく設定するとともに、非エッジ領域に近い部分ほど第１の反復演算回数の重み付けを大きく設定して重み付け加算した再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものとできる。
【００２３】
また、画像合成部を、エッジ領域である分割領域については第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、非エッジ領域である分割領域については第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、境界領域である分割領域については、上記指標値が上記第１の閾値に近いほど第１の反復演算回数に近い反復演算回数の再構成画像を用いるとともに、上記指標値が上記第２の閾値に近いほど第２の反復演算回数に近い反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものとできる。
【００２４】
また、画像合成部を、エッジ領域である分割領域については第２の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、非エッジ領域である分割領域については第１の反復演算回数の再構成画像を用いて部分断層画像を生成し、境界領域である分割領域については、上記指標値が上記第１の閾値に近いほど第１の反復演算回数の再構成画像の重み付けを大きく設定するとともに、上記指標値が上記第２の閾値に近い部分ほど第１の反復演算回数の重み付けを大きく設定して重み付け加算した再構成画像を用いて部分断層画像を生成するものとできる。
【００２５】
また、領域分割部を、第２の反復演算回数の再構成画像に基づいてエッジ情報を取得するものとできる。
【００２６】
また、反復演算回数決定部を、第１の反復演算回数が所定の下限値より小さくならないように決定するとともに、第２の反復演算回数が所定の上限値と超えないように決定するものとできる。
【００２７】
また、再構成部を、分割領域毎の部分断層画像を構成する再構成画像を生成する際、第２の反復演算回数が決定した時点で反復演算を終了するものとできる。
【００２８】
また、反復演算回数決定部を、複数の反復回数決定領域についてそれぞれ第１の反復演算回数の候補および第２の反復演算回数の候補を決定した後、反復回数決定領域毎の第１の反復演算回数の候補の平均値、最大値または最小値を第１の反復演算回数として決定するとともに、反復回数決定領域毎の第２の反復演算回数の候補の平均値、最大値または最小値を第２の反復演算回数として決定するものとできる。
【００２９】
また、反復回数決定領域を、断層画像が生成される領域をメッシュ状に区切った領域とすることができる。
【００３０】
また、領域分割部を、放射線画像信号を用いて解析的手法によって得られた再構成画像に基づいて構造に関する情報を取得するものとできる。
【００３１】
また、エッジ情報を１次微分値から算出することができる。
【００３２】
また、エッジ情報を２次微分値から算出することができる。
【００３３】
また、エッジ情報を標準偏差から算出することができる。
【００３４】
また、エッジ情報をバンドパスフィルタ処理の値またはハイパスフィルタ処理の値から算出することができる。
【００３５】
ここで、上記「エッジ情報」とは、線状に延びるエッジだけでなく点構造の情報も含むものとする。
【００３６】
また、上記「エッジ構造」とは、線状に延びるエッジだけでなく点構造も含むものとする。
【００３７】
本発明の放射線断層画像生成方法は、放射線源から射出され、被写体を透過した放射線を検出して被写体の放射線画像を表す放射線画像信号を出力する放射線画像検出器および放射線源のうちの少なくとも一方を被写体の周りを周回させるとともに、所定の撮影角度毎の放射線の被写体への照射によって放射線画像検出器から出力された撮影角度毎の放射線画像信号を取得し、その撮影角度毎の放射線画像信号に基づいて逐次近似法による再構成を行って被写体の断層画像を生成する放射線断層画像生成方法において、逐次近似法による反復演算回数が互いに異なる複数の再構成画像を生成し、放射線画像信号に基づいて、断層画像が生成される領域を互いに異なる構造に関する情報を有する複数の分割領域に分割し、その各分割領域の構造に関する情報に基づいて、分割領域毎に互いに異なる反復演算回数の再構成画像を用いた部分断層画像を生成し、その生成した分割領域毎の部分断層画像を用いて被写体の断層画像を生成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の放射線断層画像生成方法および装置によれば、逐次近似法による反復演算回数が互いに異なる複数の再構成画像を生成し、断層画像が生成される領域を互いに異なる構造に関する情報を有する複数の分割領域に分割し、その各分割領域の構造に関する情報に基づいて、分割領域毎に互いに異なる反復演算回数の再構成画像を用いた部分断層画像を生成し、その生成した分割領域毎の部分断層画像を用いて被写体の断層画像を生成するようにしたので、互いに異なる構造を有する分割領域毎に、その構造に応じた反復演算回数の再構成画像を割り当てることができる。たとえば、小構造物を含む分割領域には反復演算回数が比較的多い再構成画像を割り当て、平坦部である分割領域には反復演算回数が比較的少ない再構成画像を割り当てることができるので、小構造物のシャープネスおよびコントラストと、平坦部のＳ／Ｎとの両方を向上した断層画像を生成することができる。
【００３９】
また、本発明は逐次近似法を対象としたものであるが、上述したように特許文献１には、ＦＢＰ法によって再構成して断層画像を生成する方法において、領域ごとに異なるフィルタ関数で再構成した画像を合成することが提案されている。以下、この特許文献１に記載の手法の問題点と、本発明の利点について述べる。
【００４０】
特許文献１に記載の手法や本発明のように、異なる再構成画像を合成する場合には、各再構成画像の粒状感（ノイズなどのザラザラした構造の大きさや鮮鋭度など）が同じでないと、合成した後の断層画像が不自然になってしまう。
【００４１】
特許文献１に記載の手法のように、ＦＢＰ法でフィルタ関数を領域毎に変えると、ノイズの大きさだけでなく、周波数特性も変わるため、各再構成画像の粒状感も変わってしまう。図１１（Ａ）はRampフィルタとSheppフィルタとを用いて再構成を行った断層画像の画素値を示している。
【００４２】
一方、逐次近似法は反復回数を変えても、図１１（Ｂ）に示すように、ノイズの大きさが変わるだけで、粒状感は変わらない。したがって、異なる反復演算回数の画像を合成しても、特許文献１に記載の手法に比べて断層画像の不自然さを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の放射線断層画像撮影装置の第１の実施形態を用いた放射線断層画像撮影表示システムの概略構成図
【図２】本発明の放射線断層画像撮影装置の第１の実施形態を用いた放射線断層画像撮影表示システムにおける放射線検出部とコンピュータの内部構成を示すブロック図
【図３】本発明の放射線断層画像撮影装置の第１の実施形態を用いた放射線断層画像撮影表示システムの作用を説明するためのフローチャート
【図４】本発明の放射線画像撮影装置の第１の実施形態を用いた放射線断層画像撮影表示システムにおいて設定される反復回数決定領域の一例を説明するための図
【図５】平均値の収束度に基づいて第１の反復演算回数を決定する方法を説明するための図
【図６】標準偏差の収束度に基づいて第２の反復演算回数を決定する方法を説明するための図
【図７】エッジ領域ＥＲ、非エッジ領域ＮＥＲおよび境界領域ＢＲの一例を示す図
【図８】本発明の放射線断層画像撮影装置の第２の実施形態を用いた放射線断層画像撮影表示システムにおけるコンピュータの内部構成を示すブロック図
【図９】本発明の放射線断層画像撮影装置の第２の実施形態を用いた放射線断層画像撮影表示システムの作用を説明するためのフローチャート
【図１０】（Ａ）逐次近似法における反復演算回数と平坦部のＳ／Ｎとの関係の一例を示すグラフ、（Ｂ）逐次近似法における反復演算回数と小構造物のコントラストとの関係の一例を示すグラフ
【図１１】（Ａ）ＦＢＰ法を用いて異なる２つの関数に基づいて再構成した画像の一例を示す図、（Ｂ）逐次近似法を用いて異なる２つの反復演算回数によって再構成した画像の一例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、図面を参照して本発明の放射線断層画像生成装置の第１の実施形態を用いた放射線断層画像撮影表示システムについて説明する。本放射線断層画像撮影表示システムは、断層画像の生成方法に特徴を有するものであるが、まず、本放射線断層画像撮影表示システム全体の概略構成について説明する。図１は、本放射線断層画像撮影表示システムの概略構成を示す図である。
【００４５】
本放射線断層画像撮影表示システムは、図１に示すように、被写体Ｐの放射線画像の撮影を行なう撮影装置１と、被写体Ｐを支持するための支持台であるベッド２２と、撮影装置１に接続され、撮影装置１の制御を行うとともに、撮影により得られた放射線画像信号の処理を行うコンピュータ３０と、このコンピュータ３０に接続されたモニタ３１とを備えている。
【００４６】
撮影装置１は、円錐状の放射線を射出する放射線源１０、放射線源１０から射出された放射線を検出する放射線検出部１１、放射線源１０および放射線検出部１１が端部にそれぞれ対向して設けられ、これらを保持するＣアーム１２と、このＣアーム１２を回転させる回転駆動部１５と、回転駆動部１５を保持するアーム２０と備えている。
【００４７】
Ｃアーム１２は、回転駆動部１５に対して、回転軸Ｃの周りに３６０°回転可能に取り付けられている。また、アーム２０は可動部２０ａを備えるとともに、天井に対して移動可能に設置された基部２１に保持されている。そして、Ｃアーム１２は、基部２１を移動させることによって撮影室内において広範の位置に移動可能であるとともに、アーム２０の可動部２０ａを可動させることによって回転方向（回転軸角度）も変更可能に構成されている。
【００４８】
放射線源１０と放射線検出部１１とは回転軸Ｃを間に挟んで対向配置されており、放射線断層画像撮影を行うときには、回転軸Ｃ、放射線源１０、放射線検出部１１の互いの位置関係は固定された状態で、Ｃアーム１２が回転駆動部１５によって１８０°〜３６０°回転させられる。
【００４９】
図２に、放射線検出部１１とコンピュータ３０の内部の概略構成を示すブロック図を示す。
【００５０】
放射線検出部１１は、図２に示すように、被写体Ｐを透過した放射線の照射を受けて電荷を発生し、被写体Ｐの放射線画像を表す放射線画像信号を出力する放射線画像検出器１１ａと、放射線画像検出器１１ａから出力された放射線画像信号に対して所定の信号処理を施す信号処理部１１ｂとを備えている。
【００５１】
放射線画像検出器１１ａは、放射線画像の記録と読出しを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線画像検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線画像検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチをオン・オフされることによって放射線画像信号が読みだされる、いわゆるＴＦＴ読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。
【００５２】
信号処理部１１ｂは、放射線画像検出器１１ａから読み出された電荷信号を電圧信号に変換するチャージアンプなどからなるアンプ部や、アンプ部から出力された電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部などを備えている。
【００５３】
コンピュータ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）および半導体メモリやハードディスクやＳＳＤ等のストレージデバイスなどを備えており、これらのハードウェアによって、放射線画像取得部４０、逐次近似法再構成部４１、再構成画像記憶部４２、反復演算回数決定部４３、領域分割部４４、画像合成部４５および撮影制御部４６が構成されている。
【００５４】
放射線画像取得部４０は、Ｃアーム１２の各撮影角度おける被写体Ｐへの放射線の照射によって放射線画像検出器１１ａにより検出された放射線画像信号を取得するものである。
【００５５】
逐次近似法再構成部４１は、放射線画像取得部４０によって取得された各撮影角度の複数の放射線画像信号が入力され、その入力された複数の放射線画像信号を用いて、逐次近似法を用いて再構成を行って被写体の断層画像を生成するものである。具体的には、本実施形態においては、逐次近似法の一つとしてＭＬ−ＥＭ（Maximum Likelihood - Expectation Maximization）法を用いるが、これに限らず、ＯＳ−ＥＭ（Orderd Subsets Expectation Maximization）法、ＭＡＰ-ＥＭ（Maximum A Posteriori - Expectation Maximization）法、その他、ＡＲＴ（Algebraic Reconstruction Techniques）、ＳＩＲＴ法（Simultaneous Interactive Reconstruction Techniques）、ＳＡＲＴ（Statistical Algebraic Reconstruction Techniques）、ＩＲＴ（Iterative Reconstruction Techniques）などを用いることができる。
【００５６】
また、逐次近似法再構成部４１は、上述したように逐次近似法による反復演算処理を行うものであるが、本実施形態においては、１回の演算処理毎に生成された断層画像を順次再構成画像記憶部４２に出力するものである。すなわち、１回目の演算処理の断層画像、２回目の演算処理の断層画像、３回目の演算処理の断層画像、・・・Ｍ回目の演算処理の断層画像を順次再構成画像記憶部４２に出力するものである。
【００５７】
再構成画像記憶部４２は、逐次近似法再構成部４１から順次出力された演算回数毎の断層画像を記憶するものである。
【００５８】
反復演算回数決定部４３には、断層画像が生成される領域を複数の領域に分割した反復回数決定領域が予め設定されており、反復演算回数決定部４３は、その反復回数決定領域毎について、逐次近似法再構成部４１において生成された演算回数毎の断層画像を用いて反復演算の収束度合に関する情報を取得し、その取得した収束度合に関する情報に基づいて、反復回数決定領域毎の反復演算回数を決定するものである。本実施形態においては、反復演算の収束度合に関する情報として、平均値と標準偏差とを取得する。なお、各反復回数決定領域の反復演算回数の決定方法については後で詳述する。
【００５９】
領域分割部４４は、再構成画像記憶部４２に記憶された所定の演算回数の断層画像に基づいて、構造に関する情報を取得し、その構造の関する情報に基づいて断層画像が生成される領域を互いに異なる構造に関する情報を有する複数の分割領域に分割し、その分割領域の情報を画像合成部４５に出力するものである。本実施形態においては、構造に関する情報としてエッジに関する情報を取得する。なお、エッジに関する情報とは、線状に延びるエッジだけでなく点構造も含むものとする。
【００６０】
エッジに関する情報を取得する方法としては、所定の演算回数の断層画像の１次微分値、２次微分値または標準偏差や、上記断層画像にバンドパスフィルタ処理やハイパスフィルタ処理を施したフィルタ処理済画像の画素値などに基づいてエッジに関する情報の指標値を算出することができる。なお、フィルタ処理画像については、ラプラシアンピラミッドのように複数の周波数帯域の画像を用いるようにしてもよい。このような指標値の取得方法については、エッジや点などの構造を有する領域を抽出する方法として公知であるので、詳細な説明は省略する。
【００６１】
そして、領域分割部４４は、上述したような方法を用いて算出されたエッジに関する情報としての指標値に、閾値処理を施すことによって領域分割を行うものである。具体的には、本実施形態においては、第１の閾値と第１の閾値よりも大きい第２の閾値を設定し、上記指標値が第１の閾値以下である場合には、エッジや点構造が比較的少ない非エッジ領域として判定し、第２の閾値より大きい場合には、エッジや点構造が比較的多いエッジ領域として判定し、第１の閾値より大きく第２の閾値以下である場合には、エッジ領域と非エッジ領域との境界部分である境界領域として判定する。
【００６２】
なお、本実施形態においては、上述したように２つの閾値を用いて３種類の領域に分割するようにしたが、これに限らず、１つの閾値のみを用いてエッジ領域と非エッジ領域の２種類の領域に分割するようにしてもよい。また、１つの閾値のみを用いてエッジ領域と非エッジ領域の２種類の領域に分割した後、さらにその境界線を含む所定の幅の領域を境界領域として再判定するようにしてもよい。
【００６３】
また、エッジ領域を判定する方法としては、上述したような閾値判定処理に限らず、モルフォロジー処理による方法を用いるようにしてもよい。モルフォロジー処理によるエッジ領域の判定方法は、画像の膨張および収縮処理を組み合わせることによって実現されるが、この方法についても公知なので詳細な説明は省略する。モルフォロジー処理によって検出された領域をエッジ領域として判定し、その他の領域を非エッジ領域として判定するようにすればよい。そして、この場合にも、上述したようにエッジ領域と非エッジ領域の２種類の領域に分割した後、さらにその境界線を含む所定の幅の領域を境界領域として再判定するようにしてもよい。
【００６４】
画像合成部４５は、領域分割部４４から出力されたエッジ領域、非エッジ領域および境界領域を示す情報と、反復演算回数決定部４３において決定された反復回数決定領域毎の反復演算回数と、再構成画像記憶部４２に記憶された互いに異なる演算回数の複数の断層画像とを用いて、各分割領域に対して、その分割領域に対応する反復回数決定領域の反復演算回数の断層画像を割り当てて分割領域毎の部分断層画像を生成し、その各分割領域の部分断層画像を合成することによって全体の断層画像を生成するものである。なお、分割領域毎の部分断層画像の生成方法については後で詳述する。
【００６５】
撮影制御部４６は、回転駆動部１５によるＣアーム１２の回転動作と、放射線源１０から射出される放射線の照射タイミングとを駆動制御するものである。具体的な制御方法については後で詳述する。
【００６６】
モニタ３１は、コンピュータ３０から出力された被写体の断層画像を表す画像信号に基づいて、断層画像もしくは複数枚の断層画像によって構成される３次元画像を表示するものである。
【００６７】
次に、第１の実施形態の放射線断層画像撮影表示システムの作用について、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００６８】
まず、被写体Ｐをベッド２２上に横たわらせ、被写体Ｐの体の略中心を回転軸Ｃとして、この回転軸Ｃを挟んで放射線源１０と放射線検出部１１とが対称位置に配されるようにＣアーム１２の位置決めが行なわれる。Ｃアーム１２の移動は、使用者によるコンピュータ３０の操作に基づいて行なわれる。
【００６９】
次に、撮影者によって所定の入力部を用いて撮影条件が入力された後、撮影開始ボタンが押下されて撮影開始指示が入力され、Ｃアーム１２の回転動作が開始される。そして、Ｃアーム１２が予め設定された回転角度になったときに撮影制御部４６から放射線源１０に制御信号が出力され、その制御信号に応じて放射線源１０から放射線が射出され、被写体Ｐを透過した放射線が放射線画像検出器１１ａによって検出されるとともに、その放射線画像検出器１１ａによって検出された電荷信号の読出しが行われる。なお、本実施形態においては４°ピッチの回転角度で撮影が行われるものとする。
【００７０】
そして、放射線画像検出器１１ａから読み出された電荷信号は、信号処理部１１ｂにおいて所定の処理が施された後、コンピュータ３０に出力され、各回転角度の放射線画像信号が放射線画像取得部４０によって取得される（Ｓ１０）。そして、撮影角度が撮影終了角度に達した時点でＣアーム１２の回転が停止され、撮影が終了する。
【００７１】
次に、放射線画像取得部４０によって取得された回転角度毎の放射線画像信号が逐次近似法再構成部４１に出力され、逐次近似法再構成部４１は、入力された複数の放射線画像信号に対して１回目の演算処理を施して断層画像を生成し（Ｓ１２）、その１回目の演算処理の断層画像が再構成画像記憶部４２に出力されて記憶される（Ｓ１４）。
【００７２】
そして、再構成画像記憶部４２に記憶された１回目の演算処理の断層画像は、反復演算回数決定部４３に出力される。上述したように反復演算回数決定部４３に、断層画像が生成される領域を複数の領域に分割した反復回数決定領域が予め設定されている。本実施形態においては、図４に示すように断層画像が生成される領域を矩形のメッシュ状に区切った反復回数決定領域が予め設定されているものとする。なお、反復回数決定領域の設定方法としては、これに限らず、たとえば矩形以外の形状のメッシュ状に区切るようにしてもよい。
【００７３】
そして、反復演算回数決定部４３は、予め設定された反復回数決定領域毎について、その領域内の断層画像の平均値および標準偏差をそれぞれ算出する（Ｓ１６）。そして、各反復回数決定領域の平均値および標準偏差がそれぞれ収束しているか否かを判定する（Ｓ１８〜Ｓ２６）。
【００７４】
平均値が収束しているか否かの判定は、本実施形態においては、図５に示すように、各反復回数決定領域について、縦軸を平均値、横軸を反復演算回数としてプロットし、そのプロットした平均値からなるグラフの傾きが所定の閾値よりも小さくなったときに収束したものと判定する。また、標準偏差が収束しているか否かの判定は、図６に示すように、各反復回数決定領域について、縦軸を標準偏差の逆数、横軸を反復演算回数としてプロットし、そのプロットした標準偏差の逆数からなるグラフの傾きが所定の閾値よりも小さくなったときに収束したものと判定する。
【００７５】
なお、ここでは１回目の演算処理の断層画像であるので、当然に収束していないので、その収束していないことを示す信号が逐次近似法再構成部４１に出力され、逐次近似法再構成部４１において２回目の演算処理が行われ（Ｓ１２）、その２回目の演算処理の断層画像が再構成画像記憶部４２に記憶された後、反復演算回数決定部４３に再び入力される。
【００７６】
そして、再び、反復演算回数決定部４３において、反復回数決定領域毎について、断層画像の平均値および標準値がそれぞれ算出され、反復演算回数決定部４３は、各反復回数決定領域について、上述したようにして平均値および標準偏差が収束したか否かを判定する。
【００７７】
そして、各反復回数決定領域の平均値および標準偏差が収束するまでは、上記と同様にして逐次近似法再構成部４１における演算処理と、平均値および標準偏差が収束したか否かの判定が繰り返される。そして、たとえば、所定の反復回数決定領域の平均値が収束した場合には（Ｓ１８，ＹＥＳ）、その収束したときの断層画像の反復演算回数が上記所定の反復回数決定領域の第１の反復演算回数の候補として保存される（Ｓ２０）。また、たとえば、所定の反復回数決定領域の標準偏差の逆数が収束した場合には（Ｓ２２，ＹＥＳ）、その収束したときの断層画像の反復演算回数が上記所定の反復回数決定領域の第２の反復演算回数の候補として保存される（Ｓ２４）。
【００７８】
反復演算回数決定部４３は、全ての反復回数決定領域の平均値と標準偏差が収束したか否かを順次判定する（Ｓ２６）。なお、一般的に、標準偏差の収束の方が平均値の収束よりも遅く、第２の反復演算回数の方が第１の反復演算回数よりも大きくなる。したがって、最終的には標準偏差のみ収束判定が行われることになる。
【００７９】
そして、まだ標準偏差が収束していない反復回数決定領域が残っている場合には、現在の判定対象の演算回数が所定の上限値以下であるか否かが判定される（Ｓ２８）。なお、この上限値については予め設定されているものとする。
【００８０】
そして、現在の判定対象の断層画像の演算回数が所定の上限値に達していない場合には、再び、逐次近似法再構成部４１における演算処理を反復して行い、上記と同様に全ての反復回数決定領域の標準偏差が収束したか否かが判定される。一方、まだ標準偏差が収束していない反復回数決定領域が残っているが、現在の判定対象の断層画像の演算回数が所定の上限値となっている場合には、その上限値の反復演算回数をその収束していない反復回数決定領域の第２の反復演算回数として決定する（Ｓ３２）。なお、その他の平均値および標準偏差が既に収束している反復回数決定領域については、反復演算回数が上限値になった時点において既に保存されている第１および第２の反復演算回数の候補が、最終的な第１および第２の反復演算回数として決定される。
【００８１】
一方、上記上限値の演算回数の範囲内において全ての反復回数決定領域の平均値および標準偏差が収束した場合には（Ｓ２６，ＮＯ）、その時点において各反復回数決定領域について保存されている第１の反復演算回数の候補が、所定の下限値よりも少ないか否かが判定される（Ｓ３０）。なお、この下限値については予め設定されているものとする。
【００８２】
そして、各反復回数決定領域について保存されている第１の反復演算回数の候補が所定の下限値以上である場合には、その時点で逐次近似法再構成部４１における演算処理を終了し、現在保存されている各反復回数決定領域の第１および第２の反復演算回数の候補を最終的な第１および第２の反復演算回数として決定する。一方、現在保存されている第１の反復演算回数の候補が所定の下限値よりも少ない反復回数決定領域がある場合には、その反復回数決定領域については、上記下限値の反復演算回数を最終的な第１の反復演算回数として決定し、その他の反復回数決定領域については現在保存されている第１の反復演算回数を最終的な第１の反復演算回数として決定する。また、現在保存されている第２の反復演算回数の候補が所定の下限値よりも少ない反復回数決定領域がある場合には、再び、逐次近似法再構成部４１における演算処理が、上記下限値に演算回数に達するまで繰り返して行われた後、その反復回数決定領域については、上記下限値の反復演算回数が最終的な第２の反復演算回数として決定され、その他の反復回数決定領域については現在保存されている第２の反復演算回数を最終的な第２の反復演算回数として決定する（Ｓ３２）。
【００８３】
上記のようにして反復演算回数決定部４３は、各反復回数決定領域について、それぞれ第１および第２の反復演算回数を決定し、その情報を画像合成部４５に出力する。なお、上記ようにして第１および第２の反復演算回数を決定した場合、逐次近似法再構成部４１は、全ての反復回数決定領域の第２の反復演算回数が決定した時点で逐次近似法による反復演算処理を終了することになる。
【００８４】
次に、上記のようにして第１および第２の反復演算回数を決定する際に生成した断層画像が再構成画像記憶部４２から領域分割部４４に出力され、領域分割部４４は、入力された断層画像のエッジ情報を算出し、そのエッジ情報に基づいて、上述したエッジ領域、非エッジ領域および境界領域の３種類の領域を抽出して領域分割する（Ｓ３４）。そして、この各領域の情報は領域分割部４４から画像合成部４５に出力される。なお、領域分割部４４が３種類の領域抽出のために用いる断層画像としては、上述した全ての反復回数決定領域の第１および第２の反復演算回数が決定した時点において再構成画像記憶部４２に記憶されている断層画像のうち、最も大きい第２の反復演算回数の断層画像を用いることが望ましい。ただし、これに限定されずその他の断層画像を用いるようにしてもよい。
【００８５】
次に、画像合成部４５は、入力されたエッジ領域、非エッジ領域および境界領域の情報と、各反復回数決定領域の第１および第２の反復演算回数の情報とに基づいて、各領域の部分断層画像を生成し、この部分断層画像を合成して最終的な断層画像を生成する（Ｓ３６）。
【００８６】
図７は、エッジ領域ＥＲ（黒線部分）と、非エッジ領域ＮＥＲ（白色部分）と、境界領域ＢＲ（グレー部分）との一例を示した図である。画像合成部４５は、具体的には、たとえば、エッジ領域ＥＲの範囲については、そのエッジ領域ＥＲに対応する反復回数決定領域の第２の反復演算回数の断層画像を割り当てて部分断層画像を生成し、非エッジ領域ＮＥＲの範囲については、その非エッジ領域ＮＥＲに対応する反復回数決定領域の第１の反復演算回数の断層画像を割り当てて部分断層画像を生成し、境界領域ＢＲの範囲について、その境界領域ＢＲに対応する反復回数決定領域の第１の反復演算回数と第２の反復演算回数との平均値の反復演算回数の断層画像を割り当てて部分断層画像を生成する。このように部分断層画像を生成することによって、エッジ領域ＥＲと、非エッジ領域ＮＥＲと、境界領域ＢＲとにそれぞれ互いに反復演算回数の異なる断層画像を割り当てることができる。また、上述したように反復回数決定領域毎に第１の反復演算回数と第２の反復演算回数が異なることになるので、同じ種類の領域内でも互いに異なる反復演算回数の断層画像が割り当てられることがある。なお、各第１および第２の反復演算回数の断層画像については再構成画像記憶部４２から適宜読み出される。
【００８７】
また、上記説明では、境界領域ＢＲの範囲については、第１の反復演算回数と第２の反復演算回数との平均値の反復演算回数の断層画像を割り当てて部分断層画像を生成するようにしたが、これに限らず、第１の反復演算回数より大きく、第２の反復演算回数より小さい特定の反復演算回数の断層画像を割り当てるようにしてもよく、たとえば、どちらかの反復演算回数に偏った反復演算回数の断層画像を割り当てるようにしてもよい。
【００８８】
また、境界領域ＢＲへの断層画像の割り当て方法としては、たとえば、境界領域ＢＲ内の部分領域（画素単位も含む）についてエッジ領域と非エッジ領域との距離を算出し、その距離に応じて部分領域に割り当てる断層画像の反復演算回数を設定するようにしてもよい。具体的には、部分領域がエッジ領域に近いほど第２の反復演算回数に近い反復演算回数の断層画像を割り当て、部分領域が非エッジ領域に近いほど第１の反復演算回数に近い反復演算回数の断層画像を割り当てる。具体的には、たとえば、エッジ領域から境界領域内の所定の画素までの距離をＡ、非エッジ領域から上記画素までの距離をＢ、第１の反復演算回数をＮ１、第２の反復演算回数をＮ２とした場合、上記画素の反復演算回数ｎを下式に基づいて算出するようにすればよい。なお、ここではエッジ領域から画素までの距離とは、エッジ領域と境界領域との境界線から上記画素までの最短距離とし、非エッジ領域から画素までの距離とは、非エッジ領域と境界領域との境界線から上記画素までの最短距離とする。
【００８９】
ｎ＝（Ｂ×Ｎ２＋Ａ×Ｎ１）／（Ａ＋Ｂ）
また、境界領域ＢＲ内の部分領域（画素単位も含む）毎のエッジらしさの指標値を用い、その指標値に基づいて上記部分領域の反復演算回数を決定するようにしてもよい。ただし、この方法は、領域分割部４４において領域分割する際に、エッジらしさの指標値を用いて分割領域した場合に採用する。
【００９０】
具体的には、境界領域ＢＲ内の部分領域（画素単位も含む）のエッジらしさの指標値が、領域分割する際に用いた第１の閾値に近いほど第１の反復演算回数に近い反復演算回数の断層画像を割り当て、上記部分領域のエッジらしさの指標値が、領域分割する際に用いた第２の閾値に近いほど第２の反復演算回数に近い反復演算回数の断層画像を割り当てるようにする。
【００９１】
具体的には、たとえば、境界領域内の所定の画素のエッジらしさの指標値をＴ、第１の閾値をＴ１、第２の閾値をＴ２、第１の反復演算回数をＮ１、第２の反復演算回数をＮ２とした場合、上記画素の反復演算回数ｎを下式に基づいて算出するようにすればよい。
【００９２】
ｎ＝｛（Ｔ−Ｔ１）×Ｎ２＋（Ｔ２−Ｔ）×Ｎ１｝／（Ｔ２−Ｔ１）
また、境界領域内の部分領域（画素単位も含む）毎に、エッジ領域からの距離と非エッジ領域からの距離に応じて第１の反復演算回数の断層画像と第２の反復演算回数の断層画像とを重み付け加算をした断層画像を割り当てるようにしてもよい。エッジ領域に近いほど第２の反復演算回数の断層画像の重みを増し、非エッジ領域に近いほど第１の反復演算回数の断層画像の重みを増すようにすればよい。具体的には、たとえば、エッジ領域から境界領域内の所定の画素までの距離をＡ、非エッジ領域から上記画素までの距離をＢ、第１の反復演算回数の断層画像の画素値をＰ１、第２の反復演算回数の断層画像の画素値をＰ２とした場合、上記画素の画素値ｐを下式に基づいて算出するようにすればよい。
【００９３】
ｐ＝（Ｂ×Ｐ２＋Ａ×Ｐ１）／（Ａ＋Ｂ）
また、境界領域ＢＲ内の部分領域（画素単位も含む）毎のエッジらしさの指標値を用い、
その指標値に応じて第１の反復演算回数の断層画像と第２の反復演算回数の断層画像とを重み付け加算をした断層画像を割り当てるようにしてもよい。指標値が、領域分割の際に用いた第２の閾値に近いほど第２の反復演算回数の断層画像の重みを増し、指標値が領域分割の際に用いた第１の閾値に近いほど第１の反復演算回数の断層画像の重みを増すようにすればよい。
【００９４】
具体的には、たとえば、境界領域内の所定の画素のエッジらしさの指標値をＴ、第１の閾値をＴ１、第２の閾値をＴ２、第１の反復演算回数の断層画像の画素値をＰ１、第２の反復演算回数の断層画像の画素値をＰ２とした場合、上記画素の画素値ｐを下式に基づいて算出するようにすればよい。
【００９５】
ｐ＝｛（Ｔ−Ｔ１）×Ｐ２＋（Ｔ２−Ｔ）×Ｐ１｝／（Ｐ２−Ｐ１）
そして、上述したようにして画像合成部４５において生成された断層画像を表す画像信号がモニタ３１に出力され、モニタ３１において、その画像信号に基づいて、断層画像もしくは複数枚の断層画像によって構成される３次元画像が表示される。
【００９６】
次に、本発明の放射線断層画像生成装置の第２の実施形態を用いた放射線断層画像撮影表示システムについて説明する。第２の実施形態を用いた放射線断層画像撮影表示システムの全体概略構成は図１に示す第１の実施形態の全体概略構成と同様であるが、コンピュータ内の構成が異なる。具体的には、第１の実施形態においては、反復回数決定領域として予め設定されたメッシュ状に区切られた領域を用いるようにしたが、第２の実施形態においては、反復回数決定領域としてエッジ領域、非エッジ領域、境界領域を設定するようにする。すなわち、第２の実施形態は、上述した第１および第２の反復演算回数を決定する際に用いられる反復回数決定領域と、第１の反復演算回数の断層画像または第２の反復演算回数の断層画像を割り当てる際に用いられる分割領域とを同じにしたものである。
【００９７】
図８は、第２の実施形態を用いた放射線断層画像撮影表示システムのコンピュータ３５内の構成を示すブロック図である。第２の実施形態のコンピュータ３５内には、放射線画像取得部４０によって取得された各回転角度の放射線画像信号に基づいて、解析的手法を用いて再構成を行って被写体の断層画像を生成する解析的手法再構成部４７がさらに設けられており、領域分割部４８が、解析的手法再構成部４７によって生成された断層画像に基づいて、エッジ領域、非エッジ領域および境界領域の領域分割を行うようにしたものである。そして、この領域分割部４８によって領域分割されたエッジ領域、非エッジ領域および境界領域が反復回数決定領域として用いられるとともに、第１の反復演算回数の断層画像または第２の反復演算回数の断層画像を割り当てる際にも用いられる。
【００９８】
解析的手法再構成部４７は、具体的には、本実施形態においては、解析的手法の再構成方法としてＦＢＰ（Filter Back Projection）法を用いて断層画像を生成する。なお、実施形態においてはＦＢＰ法を用いるようにしたが、解析的手法であればその他の再構成方法を用いるようにしてもよく、たとえば、ＦＦＴ（Fast Fourier Transform）法やコンボリューション法などを用いることができる。
【００９９】
なお、その他の構成については、上記第１の実施形態と概ね同様である。
【０１００】
次に、第２の実施形態の放射線断層画像撮影表示システムの作用について、図９に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【０１０１】
第２の実施形態の放射線断層画像撮影表示システムにおいても、第１の実施形態と同様にして各回転角度の放射線画像の撮影が行われ、その各回転角度の放射線画像信号が放射線画像取得部４０によって取得される（Ｓ４０）。
【０１０２】
次に、放射線画像取得部４０によって取得された回転角度毎の放射線画像信号が解析的手法再構成部４７に出力され、解析的手法再構成部４７は、入力された複数の放射線画像信号に基づいてＦＢＰ法を用いて断層画像を生成する（Ｓ４２）。
【０１０３】
解析的手法再構成部４７において生成された断層画像は領域分割部４８に出力され、領域分割部４８は、入力された断層画像からエッジ領域、非エッジ領域および境界領域を抽出し、その情報を反復演算回数決定部４３と画像合成部４５とに出力する（Ｓ４４）。なお、エッジ領域、非エッジ領域および境界領域の抽出方法については、第１の実施形態と同様である。
【０１０４】
一方、放射線画像取得部４０によって取得された回転角度毎の放射線画像信号は逐次近似法再構成部４１にも出力され、逐次近似法再構成部４１は、入力された複数の放射線画像信号に対して１回目の演算処理を施して断層画像を生成し（Ｓ４６）、その１回目の演算処理の断層画像が再構成画像記憶部４２に出力されて記憶される（Ｓ４８）。
【０１０５】
そして、再構成画像記憶部４２に記憶された１回目の演算処理の断層画像は、反復演算回数決定部４３に出力される。
【０１０６】
そして、上述したように反復演算回数決定部４３には、予めエッジ領域、非エッジ領域および境界領域の情報が入力されており、このエッジ領域、非エッジ領域および境界領域が反復回数決定領域として設定されている。反復演算回数決定部４３は、この予め設定された反復回数決定領域毎について、その領域内の断層画像の平均値および標準偏差をそれぞれ算出する（Ｓ５０）。
【０１０７】
そして、反復演算回数決定部４３は、第１の実施形態と同様に、各反復回数決定領域の平均値および標準偏差がそれぞれ収束しているか否かを判定するとともに（Ｓ５２〜Ｓ６０）、現在の判定対象の断層画像の反復演算回数が、所定の上限値であるか否か、もしくは所定の下限値以上か否かを判定して（Ｓ６２，Ｓ６４）、各反復回数決定領域について第１および第２の反復演算回数を決定する（Ｓ６６）。なお、Ｓ５２〜Ｓ６６までの処理については、第１の実施形態において説明した図３のＳ１８〜Ｓ３２までの処理と同様であるのでその説明は省略する。
【０１０８】
そして、反復演算回数決定部４３は、各反復回数決定領域について決定した第１および第２の反復演算回数の情報を画像合成部４５に出力する。すなわち、エッジ領域、非エッジ領域および境界領域のそれぞれについて決定した第１および第２の反復演算回数の情報を画像合成部４５に出力する。
【０１０９】
次に、画像合成部４５は、入力されたエッジ領域、非エッジ領域および境界領域の情報と、そのエッジ領域、非エッジ領域および境界領域に対応する第１および第２の反復演算回数の情報とに基づいて、各領域の部分断層画像を生成し、この部分断層画像を合成して最終的な断層画像を生成する（Ｓ６８）。
【０１１０】
具体的には、たとえば、エッジ領域ＥＲの範囲については、エッジ領域ＥＲについて決定された第２の反復演算回数の断層画像を割り当てて部分断層画像を生成し、非エッジ領域ＮＥＲの範囲については、非エッジ領域ＮＥＲについて決定された第１の反復演算回数の断層画像を割り当てて部分断層画像を生成し、境界領域ＢＲの範囲については、境界領域ＢＲについて決定された第１の反復演算回数と第２の反復演算回数との平均値の反復演算回数の断層画像を割り当てて部分断層画像を生成する。このように部分断層画像を生成することによって、エッジ領域ＥＲと、非エッジ領域ＮＥＲと、境界領域ＢＲとにそれぞれ互いに反復演算回数の異なる断層画像を割り当てることができる。なお、各第１および第２の反復演算回数の断層画像については再構成画像記憶部４２から適宜読み出される。
【０１１１】
また、境界領域ＢＲの範囲の断層画像の割り当て方については、上記方法に限らず、第１の実施形態において説明したようなその他の割り当て方法を採用するようにしてもよい。
【０１１２】
また、上記第１および第２の実施形態においては、各反復回数決定領域についてそれぞれ決定された第１および第２の反復演算回数を用いて、エッジ領域、非エッジ領域および境界領域のそれぞれに割り当てられる断層画像の反復演算回数を決定するようにしたが、これに限らず、各反復回数決定領域についてそれぞれ決定された第１の反復演算回数の平均値、最大値または最小値を最終的な第１の反復演算回数として決定するとともに、各反復回数決定領域についてそれぞれ決定された第２の反復演算回数の平均値、最大値または最小値を最終的な第２の反復演算回数として決定し、この最終的に決定された第１および第２の反復演算回数を用いて、エッジ領域、非エッジ領域および境界領域のそれぞれに割り当てわれる断層画像の反復演算回数を決定するようにしてもよい。
【０１１３】
上記第１および第２の実施形態の放射線断層画像撮影表示システムによれば、逐次近似法による反復演算回数が互いに異なる複数の断層画像を生成し、断層画像が生成される領域をエッジ領域、非エッジ領域および境界領域に分割し、その領域毎に互いに異なる反復演算回数の再構成画像を用いた部分断層画像を生成し、その生成した領域毎の部分断層画像を用いて被写体の断層画像を生成するようにしたので、たとえば、小構造物を含む分割領域には反復演算回数が比較的多い再構成画像を割り当て、平坦部である分割領域には反復演算回数が比較的少ない再構成画像を割り当てることができるので、小構造物のシャープネスおよびコントラストと、平坦部のＳ／Ｎとの両方を向上した断層画像を生成することができる。
【０１１４】
また、上記実施形態は、本発明の放射線断層画像撮影装置を、被写体の頭部や胸部の断層画像を撮影する放射線断層画像撮影表示システムに適用したものであるが、被写体はこれらに限らず、たとえば、被写体の乳房の断層画像を撮影する放射線断層画像撮影表示システムに適用するようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１     撮影装置
１０   放射線源
１１   放射線検出部
１１ａ 放射線画像検出器
１１ｂ 信号処理部
１２   Ｃアーム
１５   回転駆動部
３０，３５     コンピュータ
３１   モニタ
４０   放射線画像取得部
４１   逐次近似法再構成部
４２   再構成画像記憶部
４３   反復演算回数決定部
４４，４８     領域分割部
４５   画像合成部
４６   撮影制御部
４７   解析的手法再構成部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図７】
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