(57)【要約】【課題】  コーンビームCT装置において、コロナル画像、サジタル画像等の断面変換画像から直線を検出し、直線除去してアキシャル画像からリングの除去を行うことを特徴とする。ＣＢＣＴにおいては、リングが複数のアキシャル画像で連続に発生する場合がある。これは検出器の特性がＺ軸方向に特徴的な場合があるからである。Ｚ軸方向に特徴がでる場合の例としては、蛍光体や検出器の接続線、あるいは読出し系の特性ばらつきが考えられる。他方、前述の公開技術の問題点としては、一般に画像処理技術においては、画像から円を検出する処理は複雑になることである。【解決手段】  ２次元X線検出器手段、前記検出データから３次元再構成をする手段、３次元再構成画像から断面変換画像を作成する手段、断面変換画像から直線を検出する手段、検出した直線を断面変換画像から減算する手段からなる画像処理装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元X線検出器手段、前記検出データから３次元再構成をする手段、３次元再構成画像から断面変換画像を作成する手段、断面変換画像から直線を検出する手段、検出した直線を断面変換画像から減算する手段からなる画像処理装置。
【請求項２】
請求項１において、3次元再構成画像中の処理後断面変換画像に相当する断面画像を処理後断面画像に置き換えることを特徴とする。
【請求項３】
請求項１において、断面変換はコロナル画像又はサジタル画像であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＸ線等の放射線を利用して画像撮影を行うＸ線ＣＴ装置等の放射線一般を使用して被検体内の放射線特性分布を画像化する放射線撮像装置に関する。特には、コーンビームCT装置において、コロナル画像、サジタル画像等の断面変換画像から直線を検出し、直線除去してアキシャル画像からリングの除去を行うことを特徴とする。
【背景技術】
【０００２】
従来、被検体に対してＸ線を曝射し、該被検体を透過或いは被検体で散乱したＸ線をＸ線検出器で検出し、このＸ線検出出力（Ｘ線のフォトン数）に基づいて被検体の透視画像、断層像或いは三次元画像を撮像するＸ線ＣＴ装置が知られている。係るＸ線ＣＴ装置として、コーンビームＣＴ装置が開発されている。通常のＸ線ＣＴ装置では、Ｘ線ビームはＺ方向に薄く切り出されており、ファンビームと呼ばれるが、コーンビームＣＴ（ＣＢＣＴ）では、Ｚ方向にも広がったＸ線ビームを用い、このＸ線ビームはコーンビームと呼ばれる。
【０００３】
ところで、リングアーティファクトは、検出器の補正エラーに起因してアキシャル画像に発生する。CBCTにおいても同様にリングが発生する。リングアーティファクトを再構成画像から除去する方法は種々提案されている。以下例をあげると、アキシャル画像から円を検出する方法として、再構成画像のマトリクス中心から実質的に等距離のピクセル位置にある画素値の平均値と前記ピクセル位置を含む帯状領域の画素値の標準偏差との比に基づいて偽像を検出する、ことを特徴とする偽像検出方法が開示されている。（例えば、特許文献１参照）
他の公知技術としては、Ｘ線ビームの開き角αと線源の角度位置βとで定義、又は投影角とチャンネル番号とで定義される被検体断層面の投影データから２次元の断層画像を再構成するＸ線ＣＴ装置において、投影データから得た直交座標系ｘ−ｙで定義されたｘ−ｙ再構成画像を、距離ｒと角度θとからなる回転座標系ｒ−θに座標変換してｒ−θの２次元画像を得、  このｒ−θ画像からθ方向誤差を、ｒ−θの２次元のフィルタ処理によってｒ−θ誤差画像として抽出し、この抽出したｒ−θ誤差画像を、上記直交座標系ｘ−ｙに座標変換してｘ−ｙ誤差画像を得、このｘ−ｙ誤差画像を前記ｘ−ｙ再構成画像から差し引いた、ことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。（例えば、特許文献２参照）
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】特登録03333469公報（［特許請求の範囲］）
【特許文献２】特開平11-070106公報（［特許請求の範囲］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＣＢＣＴにおいては、リングが複数のアキシャル画像で連続に発生する場合がある。これは検出器の特性がＺ軸方向に特徴的な場合があるからである。Ｚ軸方向に特徴がでる場合の例としては、蛍光体や検出器の接続線、あるいは読出し系の特性ばらつきが考えられる。他方、前述の公開技術の問題点としては、一般に画像処理技術においては、画像から円を検出する処理は複雑になることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、本発明においては、CBCTに使用される２次元検出器がＺ軸方法に特徴的となることを考慮して、断面変換画像中から直線を抽出してリングアーティファクトを除去する。
【０００６】
請求項１の発明によれば、２次元X線検出器手段、前記検出データから３次元再構成をする手段、3次元再構成画像から断面変換画像を作成する手段、断面変換画像から直線を検出する手段、検出した直線を断面変換画像から減算する手段からなることを特徴とする。請求項２の発明によると、請求項１の発明において、３次元再構成画像中の処理後断面変換画像に相当する断面画像を処理後断面画像に置き換えることを特徴とする。請求項３の発明によると、請求項１の発明において、断面変換はコロナル画像又はサジタル画像であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように本発明によれば、複数のアキシャル画像で連続するリングアーティファクトを高速、安定に除去することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の好ましい実施形態を、添付図面（図１乃至６）を参照しながら詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明のアウトラインを説明するための概念図である。２次元検出手段を使用したＣＢＣＴでは、複数の２次元投影データ１が収集される。複数の２次元投影データ１を逆ラドン変換２することにより、３次元ボクセル３が形成される。３次元ボクセル３は基本的にはアキシャル画像の積み上げと解釈することができる。逆ラドン変換２直後のアキシャル画像は、処理前アキシャル画像９に示すようにリングアーティファクトが存在する。
【００１０】
３次元ボクセル３から断面変換することにより処理前コロナル画像４を得ることができる。この処理前コロナル画像４では、アキシャル面でのリングアーティファクトは直線として観察することができる。処理前コロナル画像４を直線検出手段５に入力して、直線状のアーティファクトを検出し当該直線をライン欠陥と見立てて周囲から補間６すると、直線状のアーティファクトのない処理後コロナル画像７を得ることが出来る。このコロナル画像を３次元ボクセル３の対応するコロナル画像と置換８するが、これを順次断面位置のことなるコロナル画像で適用すると、処理後アキシャル画像１０に示すようなリングアーティファクトが低減されたアキシャル画像を得ることができる。
【００１１】
図２は、実施例の構成例である。X線焦点１１から発射されたX線は、人体１６を透過したのちに胸当て１３板及び散乱線除去グリッド（図示しない）を通過した後に２次元検出器１２に到達する。
【００１２】
２次元検出器１２は、半導体センサから構成され、１画素が２５０ｘ２５０μｍ、センサ外形が４３ｘ４３ｃｍである。画素数は１７２０ｘ１７２０画素である。２次元検出器１２で取得されたデータは、再構成手段１４に転送されて画像再構成がされる。Ｘ線焦点１１と２次元検出器１２の幾何学的配置によりファン角φ、コーン角が決定される。本実施例では、正方形の２次元検出器を使用しているので、ファン角とコーン角は同じである。
【００１３】
図３に実施例１のシステムブロック図を示す。システム全体はコンピュータシステムにより構成される。ＢＵＳ２４はコンピュータの内部バスと考えることができ、このＢＵＳを介して制御信号やデータの送信受信が行われる。制御手段１８はコンピュータのＣＰＵである。インタフェース手段２１を介して撮影開始の指示が出される。撮影の指示がされると、制御手段１８からの指示により人体１６が固定された回転テーブル１５が回転を開始する。制御手段１８は回転テーブル１５から発生されるエンコーダ信号（図示しない）を監視し、所定の一定速度、及び角度に到達したかを確認する。所定の一定速度、及び角度に到達した時点でＸ線発生手段１１に信号を送りＸ線曝射を開始する。該エンコーダ信号はデータの積分タイミング決定にも使用される。
【００１４】
テーブル一回転あたり２５０００パルスを発生させるエンコーダを使用する場合に、一回転に対して１０００ビューの投影データを収集するとすれば、エンコーダ信号２５パルス毎に２次元検出器１２からデータが収集されることになる。制御手段１８では該エンコードパルスをカウントして２５パルス毎に積分信号を発生させて、２次元検出器１２に到達したＸ線量をカウントする。本実施例においては、Ｘ線は連続に発生されることを想定しているが、これに限定されるものでなく、該エンコーダ信号をもとに２次元検出器１２の積分区間に合わせてパルス状のＸ線を発生させてもよい。２次元検出器１２からのデータはＢＵＳ２４を介して逐次的に再構成手段１４に転送される。データの転送は、回転テーブル１５が所定の回転角度を回転し、所定のビュー数が収集されるまで続く。Ｘ線曝射が完了した直後に最後の投影データが収集される。
【００１５】
収集された投影データは、再構成手段１４に転送され３Ｄボクセルの再構成がされる。再構成手段１４は、前処理、フィルタ処理、逆投影処理から構成される。前処理は、オフセット処理、ＬＯＧ変換、ゲイン補正、欠陥補正から構成される。フィルタ処理では、ラマチャンドラン関数あるいはシェップローガン関数が一般的であり、本実施例でもこれらを使用する。フィルタ処理されたデータは逆投影される。これらフィルタ処理から逆投影までのアルゴリズムは、フェルドカンプのアルゴリズムを使用している。逆投影が完了してＣＴの断面画像が再構成されると断面は画像表示手段１９に表示される。ここで、再構成アルゴリズムは、フェルドカンプのアルゴリズムを使用するが、これに限定されるものではない。参考文献には、フェルドカンプ（Ｆｅｌｄｋａｍｐ）とデイビス（Ｄａｖｉｓ）およびクレス（Ｋｒｅｓｓ）が記載した方法（「実用コーンビームアルゴリズム」（”Ｐｒａｃｔｉｃａｌ  Ｃｏｎｅ−Ｂｅａｍ  Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ”），Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ１，６１２〜６１９，１９８４がある。
【００１６】
再構成された３次元ボクセルは、３次元ボクセル保存手段２０に保存される。断面変換手段２２は、制御手段１８に指示により所定の枚数のコロナル画像を作成して、直線検出手段１７に転送する。直線検出手段１７は、コロナル画像中からアーティファクトに対応する直線成分を抽出して、前記受信したコロナル画像から前記直線成分を補間処理して、３次元ボクセル保存手段２０に送信する。３次元ボクセル保存手段２０は、直線アーティファクトが除去された処理後コロナル画像を対応するコロナル画像に置き換える。所定の枚数のコロナル画像に対して上記処理が繰り返され、処理が完了すると処理後３次元ボクセル画像が画像表示手段１９に表示される。
【００１７】
図５に示した実施例のフローチャートを用いて説明する。インタフェース手段２１を介して撮影開始の指示が出される（Ｓ１０１）。撮影の指示がされると、インタフェース手段２１に撮影準備完了の表示がされる（図示しない）。制御手段１８からの指示により、回転テーブル１５が回転を開始する（Ｓ１０２）。
【００１８】
制御手段１８は回転テーブル１５から発生されるエンコーダ信号（図示しない）を監視し、所定の一定速度、及び角度に到達したかを確認する。所定の一定速度、及び角度に到達した時点でＸ線発生手段１１に信号を送りＸ線曝射を開始する。回転テーブル１５が所定の回転角度を回転し、所定のビュー数（プロジェクション数）に達すれば、制御手段１８はＸ線発生手段に指令して、Ｘ線の曝射を停止する。その後回転テーブル１５を減速させながら停止まで制御する（Ｓ１０３）。収集されたデータは再構成手段１４に転送されて、３次元ボクセルが再構成される（Ｓ１０４）。
【００１９】
以下、３次元ボクセルからリングアーティファクトが除去される。リングアーティファクト除去処理を行うか否かは、ユーザインタフェース手段２１を介して指示されるが、同時に何枚のコロナル画像を処理するかも指定される。一般にリングアーティファクトは、画像の中央部分で顕著に発生するので、５１２画素立方で３次元ボクセル再構成された場合は、中心部分の２５６ｘ２５６画素を処理対象領域にする。図５にその例を示すが、これに限定されるものではなくアキシャル画像を操作者が観察して、処理対象領域を変更指定してもよい（Ｓ１０５）。
【００２０】
次に処理対象領域に対応するコロナル画像とサジタル画像の枚数が決定される（Ｓ１０６）。本実施例では、断面変換画像を作成する際に補間処理が生じないように、コロナル画像及びサジタル画像の両方を作成しているが、再構成中心を通るような放射状の断面（オブリーク画像）を計算して直線を検出する方法も考えられる。しかし、オブリーク画像の場合は、直線状のアーティファクトを除去した後に、結果を３次元ボクセルの戻す際に補間処理が必要となり好適でない。図６に作成されるコロナル画像、サジタル画像の領域を示す。コロナル画像、サジタル画像の領域の決定方法は、処理対象領域に内接する最大リングアーティファクトを想定して、当該最大リングアーティファクトを検出できるように設定される。前記領域に対応するコロナル画像とサジタル画像の枚数が決定される。
【００２１】
コロナル画像及びサジタル画像の作成が行われる（Ｓ１０７）。前述したように、本実施例では補間処理が生じないコロナル、サジタル画像が計算される。作成されたコロナル画像の例を、図１の処理前コロナル画像４に示す。Ｚ軸方向に連続するリングが直線として観察できる。
【００２２】
次に断面変換画像から直線の検出を行う（Ｓ１０８）。図７に示すような(1)乃至(5)の短冊状の分割画像に対して２次微分処理を行ってエッジの抽出を行う。前記２次微分画像に対して、縦方向（Ｚ軸方向）の投影データ（積算データ）を作成する。例を図７の右に示す。積算することにより直線アーティファクトによりエッジだけを強調することができる。所定の閾値で２値化することにより直線アーティファクトのＸ座標を特定することができる。直線アーティファクトのＸ座標が特定されれば、その座標の一ラインを対応する分割画像から切り出し、直線アーティファクトのＺ方向の位置を特定する。Ｚ方向の位置は、ラインデータを２次微分し、エッジを閾値処理することで特定できる。
【００２３】
直線アーティファクトのＸ座標、Ｙ座標が特定されれば、当該直線をライン欠陥と解釈して、周辺画素から補間演算して直線アーティファクトを削除した断面変換画像を得ることが出来る。上述の処理を分割した画像ごとに行う。処理後断面変換画像を３次元ボクセルの対応位置に置換して１枚の断面変換画像の処理が完了する（Ｓ１１０）。上記Ｓ１０７からＳ１１０の処理を処理指定された枚数繰り返して（Ｓ１０５）、全撮影処理が完了する（Ｓ１１１）。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の概念図
【図２】実施例の撮影系
【図３】実施例のシステムブロック図
【図４】実施例を実行するフローチャート
【図５】リングアーティファクト除去処理の処理対象領域
【図６】処理対象領域から断面変換画像の切出し図
【図７】直線検出手段の説明図
【符号の説明】
【００２５】
１１  Ｘ線発生手段
１２  ２次元堅検出器
１３  胸当て
１４  再構成手段
１５  回転テーブル
１６  人体
１７  直線検出手段
１８  制御手段
１９  画像表示手段
２１  インタフェース手段
２２  断面変換手段
２４  ＢＵＳ
【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７】
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