(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
腎臓結石を含む対象領域の２つのコンピュータ断層撮影画像が異なるＸ線エネルギーで記録され、２つのコンピュータ断層撮影画像の生データから対象領域の２つの画像データセットが再構成され、２つの画像データセットがそれぞれのＸ線エネルギーにおいて対象領域のボクセルのＸ線減弱値を含んでいるコンピュータ断層撮影による腎臓結石型の自動差別化方法において、
対象領域の少なくとも１つの関心断層の各ボクセルであって、２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、２つの画像データセットから、ボクセルの２つのＸ線減弱値またはそれぞれの画像データセットにおいてボクセルの周りに予め定められたボリューム内のボクセルのＸ線減弱値の平均によって得られる２つの平均Ｘ線減弱値と、それぞれのＸ線エネルギーにおける純粋な尿の予め定められたＸ線減弱値ｏ1，ｏ2とにより、次の式
ｒ＝（ｘ1−ｏ1）／（ｘ2−ｏ2）
（ｘ1，ｘ2はそれぞれのＸ線エネルギーにおけるＸ線減弱値または平均Ｘ線減弱値である）
で比ｒが算出され、
それぞれのボクセルがｒの大きさに依存して少なくとも２つの腎臓結石型のうちの１つに割り付けられることを特徴とするコンピュータ断層撮影による腎臓結石型の自動差別化方法。
【請求項２】
少なくとも１つの腎臓結石型のボクセルが対象領域のコンピュータ断層撮影画像内においてカラーで強調されて表示されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、先ず、ボクセルの周りに予め定められた広がりを有する３次元ボリューム範囲が決定され、このボリューム範囲内において、腎臓結石を表わす予め定められた基準を満たすＸ線減弱値を有する全てのボクセルが選択され、各画像データセットについて個別に、選択されたボクセルの平均Ｘ線減弱値が算出され、両平均Ｘ線減弱値から比ｒが決定されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、先ず、ボクセルの周りに予め定められた広がりを有する３次元ボリューム範囲が決定され、このボリューム範囲内において、腎臓結石を表わす予め定められた基準を満たすＸ線減弱値を有する全てのボクセルが選択され、ボリューム範囲内において選択されたボクセルの個数が決定され、当該個数に対して予め定められた閾値と比較され、
各画像データセットについて個別に、選択されたボクセルの平均Ｘ線減弱値が算出され、両平均Ｘ線減弱値から比ｒが決定され
選択されたボクセルの個数が当該個数に対して予め定められた閾値を上回るボクセルにおいてのみ、平均Ｘ線減弱値の算出および平均Ｘ線減弱値の比ｒの決定が実行されることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
予め定められた基準として、ボクセルの２つのＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす閾値を上回ることが定められることを特徴とする請求項３又は４記載の方法。
【請求項６】
予め定められた基準として、ボクセルの複合Ｘ線減弱値ｘmが腎臓結石を表わす閾値を上回ることが定められ、複合Ｘ線減弱値ｘmが次の計算規則、すなわち、
ｘm＝（ｘ1−ｍ・ｘ2）／（１−ｍ）、ただし、ｍ＝−ｑ2／ｒua,max
（ｘ1，ｘ2は異なる両Ｘ線エネルギーにおけるボクセルの２つのＸ線減弱値であり、ｒua,maxは尿酸のための比ｒの上側の閾値であり、ｑは２つの画像データセットの画像の画像ノイズの比である）
から得られることを特徴とする請求項３又は４記載の方法。
【請求項７】
画像ノイズの比ｑが前処理ステップにおいて２つの画像データセットまたは前もって記録されたトポグラムから決定されることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
異なるＸ線エネルギーにおいて対象領域の２つのコンピュータ断層撮影画像から得られかつそれぞれのＸ線エネルギーにおける対象領域のボクセルのＸ線減弱値を含んでいる対象領域の２つの画像データセットを記憶するための記憶ユニットと、
対象領域の少なくとも１つの関心断層の各ボクセルであって、２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、２つの画像データセットから、ボクセルの２つのＸ線減弱値またはそれぞれの画像データセットにおいてボクセルの周りに予め定められたボリューム内のボクセルのＸ線減弱値の平均によって得られる２つの平均Ｘ線減弱値と、それぞれのＸ線エネルギーにおける純粋な尿の予め定められたＸ線減弱値ｏ1，ｏ2とにより、次の式
ｒ＝（ｘ1−ｏ1）／（ｘ2−ｏ2）
（ｘ1，ｘ2はそれぞれのＸ線エネルギーにおけるＸ線減弱値または平均Ｘ線減弱値である）、
で比ｒを算出するように構成されている決定モジュールとを備え、
それぞれのボクセルにｒの大きさに依存して少なくとも２つの腎臓結石型のうちの１つが割り付けられることを特徴とするコンピュータ断層撮影による腎臓結石型の自動差別化装置。
【請求項９】
決定モジュールは、２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、先ず、ボクセルの周りに予め定められた広がりを有する３次元ボリューム範囲を決定し、このボリューム範囲内において、腎臓結石を表わす予め定められた基準を満たすＸ線減弱値を有する全てのボクセルを選択し、各画像データセットについて個別に、選択されたボクセルの平均Ｘ線減弱値を算出して両平均Ｘ線減弱値から比ｒを決定するように構成されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１０】
決定モジュールは、２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、先ず、ボクセルの周りに予め定められた広がりを有する３次元ボリューム範囲を決定し、このボリューム範囲内において、腎臓結石を表わす予め定められた基準を満たすＸ線減弱値を有する全てのボクセルを選択し、ボリューム範囲内において選択されたボクセルの個数を決定して、当該個数に対して予め定められた閾値と比較し、各画像データセットについて個別に、選択されたボクセルの平均Ｘ線減弱値を算出して両平均Ｘ線減弱値から比ｒを決定し、かつ選択されたボクセルの個数が当該個数に対して予め定められた閾値を上回るボクセルにおいてのみ、平均Ｘ線減弱値の算出および平均Ｘ線減弱値の比ｒの決定を実行するように構成されていることを特徴とする請求項８記載の装置。
【請求項１１】
予め定められた基準として、ボクセルの２つのＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす閾値を上回ることが定められていることを特徴とする請求項９又は１０記載の装置。
【請求項１２】
予め定められた基準として、ボクセルの複合Ｘ線減弱値ｘmが腎臓結石を表わす閾値を上回ることが定められ、複合Ｘ線減弱値ｘmが次の計算規則、
ｘm＝（ｘ1−ｍ・ｘ2）／（１−ｍ）、ただし、ｍ＝−ｑ2／ｒua,max
（ｘ1，ｘ2は異なる両Ｘ線エネルギーにおけるボクセルの２つのＸ線減弱値であり、ｒua,maxは尿酸のための比ｒの上方の閾値であり、ｑは２つの画像データセットの画像の画像ノイズの比である）
から得られることを特徴とする請求項９又は１０記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腎臓結石を含む対象領域の２つのコンピュータ断層撮影画像が異なるＸ線エネルギーで記録され、２つのコンピュータ断層撮影画像の生データから対象領域の２つの画像データセットが再構成され、２つの画像データセットがそれぞれのＸ線エネルギーにおいて対象領域のボクセルのＸ線減弱値を含んでいるコンピュータ断層撮影による腎臓結石型の自動差別化方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間または動物の体内における異なる腎臓結石型の認識および区別は、治療に関する判定にとって非常に重要である。異なる腎臓結石型とみなされるのは、例えば尿酸結石、シスチン結石、シュウ酸結石、または水酸化燐灰石結石である。とりわけ、尿酸結石とその他の腎臓結石型とを差別化（区別）することは重要である。なぜならば、尿酸結石の治療はその他の型の治療と明白に異なっているからである。
【０００３】
これまで腎臓結石型を差別化（区別）するために３つの異なる方法が知られている。第１の方法では、血液中における尿酸濃度の化学的決定が行なわれる。高濃度は尿酸結石が存在し得ることへの注意を促す。第２の方法では、尿から固形成分が濾別される。例えば階段を上がることによる肉体的な運動後に腎臓結石の成分が時々尿中において検出され、適切に検査される。第３の方法では、腎臓結石が同時の診断および治療で既に取り除かれる手術が行なわれる。通常のコンピュータ断層撮影による腎臓結石の分類は困難をともなってのみ可能である。なぜならば腎臓結石は純粋なぎっしり詰まった物質として現われないからである。例えば純粋なカルシウム−シュウ酸塩は、Ｘ線減弱値において、結晶化された尿酸結石と明白に区別されにもかかわらず、実際にはＸ線減弱値が非常に類似していることがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、手術なしに少なくとも２つの腎臓結石型の自動差別化（区別）を可能にする腎臓結石型の差別化方法ならびに装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
腎臓結石型の差別化方法に関する課題は、本発明によれば、腎臓結石を含む対象領域の２つのコンピュータ断層撮影画像が異なるＸ線エネルギーで記録され、２つのコンピュータ断層撮影画像の生データから対象領域の２つの画像データセットが再構成され、２つの画像データセットがそれぞれのＸ線エネルギーにおいて対象領域のボクセルのＸ線減弱値を含んでいるコンピュータ断層撮影による腎臓結石型の自動差別化方法において、
対象領域の少なくとも１つの関心断層の各ボクセルであって、２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、２つの画像データセットから、ボクセルの２つのＸ線減弱値またはそれぞれの画像データセットにおいてボクセルの周りに予め定められたボリューム内のボクセルのＸ線減弱値の平均によって得られる２つの平均Ｘ線減弱値と、それぞれのＸ線エネルギーにおける純粋な尿の予め定められたＸ線減弱値ｏ1，ｏ2とにより、次の式
ｒ＝（ｘ1−ｏ1）／（ｘ2−ｏ2）
（ｘ1，ｘ2はそれぞれのＸ線エネルギーにおけるＸ線減弱値または平均Ｘ線減弱値である）
で比ｒが算出され、
それぞれのボクセルがｒの大きさに依存して少なくとも２つの腎臓結石型のうちの１つに割り付けられることによって解決される（請求項１）。
【０００６】
本発明のよる方法の実施態様は次の通りで列記される。
少なくとも１つの腎臓結石型のボクセルが対象領域のコンピュータ断層撮影画像内においてカラーで強調されて表示される（請求項２）。
２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、先ず、ボクセルの周りに予め定められた広がりを有する３次元ボリューム範囲が決定され、このボリューム範囲内において、腎臓結石を表わす予め定められた基準を満たすＸ線減弱値を有する全てのボクセルが選択され、各画像データセットについて個別に、選択されたボクセルの平均Ｘ線減弱値が算出され、両平均Ｘ線減弱値から比ｒが決定される（請求項３）。
２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、先ず、ボクセルの周りに予め定められた広がりを有する３次元ボリューム範囲が決定され、このボリューム範囲内において、腎臓結石を表わす予め定められた基準を満たすＸ線減弱値を有する全てのボクセルが選択され、ボリューム範囲内において選択されたボクセルの個数が決定され、当該個数に対して予め定められた閾値と比較され、
各画像データセットについて個別に、選択されたボクセルの平均Ｘ線減弱値が算出され、両平均Ｘ線減弱値から比ｒが決定され
選択されたボクセルの個数が当該個数に対して予め定められた閾値を上回るボクセルにおいてのみ、平均Ｘ線減弱値の算出および平均Ｘ線減弱値の比ｒの決定が実行される（請求項４）。
予め定められた基準として、ボクセルの２つのＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす閾値を上回ることが定められる（請求項５）。
予め定められた基準として、ボクセルの複合Ｘ線減弱値ｘmが腎臓結石を表わす閾値を上回ることが定められ、複合Ｘ線減弱値ｘmが次の計算規則、すなわち、
ｘm＝（ｘ1−ｍ・ｘ2）／（１−ｍ）、ただし、ｍ＝−ｑ2／ｒua,max
（ｘ1，ｘ2は異なる両Ｘ線エネルギーにおけるボクセルの２つのＸ線減弱値であり、ｒua,maxは尿酸のための比ｒの上側の閾値であり、ｑは２つの画像データセットの画像の画像ノイズの比である）
から得られる（請求項６）。
画像ノイズの比ｑが前処理ステップにおいて２つの画像データセットまたは前もって記録されたトポグラムから決定される（請求項７）。
【０００７】
腎臓結石型の自動差別化装置に関する課題は、本発明によれば、
異なるＸ線エネルギーにおいて対象領域の２つのコンピュータ断層撮影画像から得られかつそれぞれのＸ線エネルギーにおける対象領域のボクセルのＸ線減弱値を含んでいる対象領域の２つの画像データセットを記憶するための記憶ユニットと、
対象領域の少なくとも１つの関心断層の各ボクセルであって、２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、２つの画像データセットから、ボクセルの２つのＸ線減弱値またはそれぞれの画像データセットにおいてボクセルの周りに予め定められたボリューム内のボクセルのＸ線減弱値の平均によって得られる２つの平均Ｘ線減弱値と、それぞれのＸ線エネルギーにおける純粋な尿の予め定められたＸ線減弱値ｏ1，ｏ2とにより、次の式
ｒ＝（ｘ1−ｏ1）／（ｘ2−ｏ2）
（ｘ1，ｘ2はそれぞれのＸ線エネルギーにおけるＸ線減弱値または平均Ｘ線減弱値である）、
で比ｒを算出するように構成されている決定モジュールとを備え、
それぞれのボクセルにｒの大きさに依存して少なくとも２つの腎臓結石型のうちの１つが割り付けられることによって解決される（請求項８）。
【０００８】
本発明による装置の実施態様は次の通り列記される。
決定モジュールは、２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、先ず、ボクセルの周りに予め定められた広がりを有する３次元ボリューム範囲を決定し、このボリューム範囲内において、腎臓結石を表わす予め定められた基準を満たすＸ線減弱値を有する全てのボクセルを選択し、各画像データセットについて個別に、選択されたボクセルの平均Ｘ線減弱値を算出して両平均Ｘ線減弱値から比ｒを決定するように構成されている（請求項９）。
決定モジュールは、２つの画像データセットの２つの関連したＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る各ボクセルについて、先ず、ボクセルの周りに予め定められた広がりを有する３次元ボリューム範囲を決定し、このボリューム範囲内において、腎臓結石を表わす予め定められた基準を満たすＸ線減弱値を有する全てのボクセルを選択し、ボリューム範囲内において選択されたボクセルの個数を決定して、当該個数に対して予め定められた閾値と比較し、各画像データセットについて個別に、選択されたボクセルの平均Ｘ線減弱値を算出して両平均Ｘ線減弱値から比ｒを決定し、かつ選択されたボクセルの個数が当該個数に対して予め定められた閾値を上回るボクセルにおいてのみ、平均Ｘ線減弱値の算出および平均Ｘ線減弱値の比ｒの決定を実行するように構成されている（請求項１０）。
予め定められた基準として、ボクセルの２つのＸ線減弱値の平均値が腎臓結石を表わす閾値を上回ることが定められている（請求項１１）。
予め定められた基準として、ボクセルの複合Ｘ線減弱値ｘmが腎臓結石を表わす閾値を上回ることが定められ、複合Ｘ線減弱値ｘmが次の計算規則、
ｘm＝（ｘ1−ｍ・ｘ2）／（１−ｍ）、ただし、ｍ＝−ｑ2／ｒua,max
（ｘ1，ｘ2は異なる両Ｘ線エネルギーにおけるボクセルの２つのＸ線減弱値であり、ｒua,maxは尿酸のための比ｒの上方の閾値であり、ｑは２つの画像データセットの画像の画像ノイズの比である）
から得られる（請求項１２）。
【０００９】
本発明による方法においては、差別化（区別）すべき腎臓結石型を含む対象領域の２つのコンピュータ断層撮影画像が異なるＸ線スペクトル分布において記録され、２つのコンピュータ断層撮影画像の生データから対象領域の２つの画像データセットが再構成される。２つの画像データセットがそれぞれのＸ線スペクトル分布において対象領域のボクセルのＸ線減弱値を含んでいる。このＸ線減弱値とは、減弱値係数μであると理解することができると同様に、ＣＴ値のように減弱値係数μから導き出された値であると理解することもできる。２つのコンピュータ断層撮影画像の記録のために、多重エネルギーコンピュータ断層撮影装置、好ましくは、異なるＸ線スペクトル分布もしくは異なるＸ線エネルギーによる２つのコンピュータ断層撮影画像の記録が同時にまたは少なくともほぼ同時に可能であるいわゆる二重エネルギーコンピュータ断層撮影装置が使用される。異なるＸ線スペクトル分布により２つのコンピュータ断層撮影画像を作成するための種々の技術は原則的に専門家に知られている。このために、例えば異なるＸ線管電圧の複数のＸ線源、異なるスペクトル感度を有する異なる検出器、Ｘ線源および／またはＸ線検出器の前における異なるフィルタ、または前記技術の組み合わせが使用可能である。
【００１０】
本発明による方法では、対象領域の少なくとも１つの関心断層の各ボクセルについて、２つの画像データセットから、比ｒが、それぞれのボクセルの割り当てられた両Ｘ線減弱値からの平均値が腎臓結石を表わす予め定められた閾値を上回る場合に算出される。比ｒが次の式により得られる。
ｒ＝（ｘ1−ｏ1）／（ｘ2−ｏ2）
【００１１】
この式において、ｘ1は異なる２つのＸ線エネルギーの一方において測定されたボクセルの減弱値またはこのＸ線エネルギーにおいて平均化されたＸ線減弱値であり、これについては後で詳述する。同じように、ｘ2は他方のＸ線エネルギーにおいて測定されたボクセルの減弱値または相応に平均化されたＸ線減弱値である。両Ｘ線減弱値ｘ1，ｘ2は、２つの画像データセットから直接に取り出されるか、または２つの画像データセットから算出される。更に発生する値ｏ1，ｏ2は両Ｘ線エネルギーにおける純粋な尿のＸ線減弱値である。これらの値は予め定められる。これらは既知であるか、または前もって決定されるとよい。
【００１２】
比ｒの算出の基礎は３物質分解にあり、この３物質分解においては、基礎物質の尿と、第１の腎臓結石型、特に尿酸結石と、他の腎臓結石型との混合からなるそれぞれのボクセルが解釈される。他の腎臓結石型としては、例えばシスチン結石、シュウ酸結石または水酸化燐灰石結石が考慮の対象となる。シミュレーションに基づいて、比ｒは一定の化学的組成の結石に関してほんの僅かしか対象直径に依存しないことが認識された。この場合にｒの高い値は、例えば水酸化燐灰石結石またはシュウ酸結石のようなカルシウム含有結石を意味する。ｒの中間の値はシスチン結石（高い硫黄含有量）について測定される。ｒの低い値は尿酸結石について生じる。このようにしてｒに対する閾値または値範囲の相応の設定によって異なる腎臓結石型の識別、特に他の腎臓結石型に対する尿酸結石の識別が可能である。
【００１３】
したがって、ｒの決定後にそれぞれのボクセルがｒの大きさに依存して少なくとも２つの腎臓結石型のうちの１つに割り付けられる。これらの相応に分類されたボクセルは、例えばコンピュータ断層撮影画像においてカラーにより強調して表示することができる。異なる腎臓結石型に対して、すなわちｒの大きさに依存して、異なるカラーで表示することも可能である。観察者は、ＣＴ画像において即座に腎臓結石の位置および型を認識することができ、特に腎臓結石が尿酸結石であるか、それとも他の腎臓結石型であるかを認識することができる。
【００１４】
したがって、本発明による方法および装置は、コンピュータ断層撮影により、すなわち手術なしに腎臓結石型の自動差別化（区別）を可能にする。本発明による方法は排泄された結石物質の分析も血液値の分析も必要としない。
【００１５】
方法の有利な実施態様では、それぞれのボクセルのＸ線減弱値ｘ1，ｘ2が平均化によって得られる。この場合に、先ず、以下において中心ボクセルとも呼ばれる該当ボクセルの周りに予め定められた広がりを有する３次元ボリューム範囲が形成される。３次元ボリューム範囲は球形ボリュームであると好ましいが、しかしながら他の形状、例えば直方体形状であってもよい。このボリューム範囲内において、腎臓結石型を表わす予め定められた基準を満たすＸ線減弱値を有する全てのボクセルが選択される。その後、各画像データセットについて個別に、選択されたボクセルの平均Ｘ線減弱値が算出され、このようにして得られる両平均Ｘ線減弱値が比ｒを形成するために利用される。中心ボクセルの隣接ボクセルは高い確率で腎臓結石ボクセルを表示する。このステップは、一定範囲を塗りつぶす手法を用いずに、中心ボクセルの隣接ボクセルの選択を可能にする。
【００１６】
方法の有利な実施態様では、比ｒを決定するためのステップが全てのボクセルについて実行されるのではなく、それらのボクセルのうち次の手法で決定された一部についてのみ実行される。この場合に、３次元ボリューム範囲において、予め定められた基準を満たすＸ線減弱値を有する選択されたボクセルの個数が決定される。この個数が、選択されたボクセルの個数に対して予め定められた閾値を上回る場合には、中心ボクセルについての両Ｘ線減弱値または平均Ｘ線減弱値が利用または決定され、比ｒが算出される。しかしながら、選択されたボクセルの個数が閾値を下回っている場合、この中心ボクセルに関しては、爾後の計算は実行されない。これは、このボクセルが検査対象領域内の腎臓結石を有する部位ではないことに基づいている。
【００１７】
本発明による方法の一実施態様では、３次元ボリューム範囲内のボクセルを選択する基準として、それぞれのボクセルの２つのＸ線減弱値の平均値が腎臓結石の存在のための下限を示す閾値を上回っていなければならないことを利用することができる。
【００１８】
しかしながら、この基準においては、平均値ではなく、２つのコンピュータ断層撮影画像間の画像ノイズ比ｑに依存して重み付けされた値ｘmであって次の規則にしたがって算出される複合Ｘ線減弱値ｘmが基礎として使用されると好ましい。
ｘm＝（ｘ1−ｍ・ｘ2）／（１−ｍ）、ただし、ｍ＝−ｑ2／ｒua,max
【００１９】
画像ノイズ比ｑは、ｑ＝ｄｘ1／ｄｘ2から得られる。ｄｘ1，ｄｘ2は、Ｘ線減弱値ｘ1，ｘ2の統計誤差すなわち標準偏差である。値ｒua,maxは、尿酸に対する比ｒの上側の閾を指定する予め定められた閾値である。この値は既知であるかまたは前もって求めることができる。３次元ボリューム範囲内のボクセルの選択は複合Ｘ線減弱値ｘmに基づいて行なわれる。この複合Ｘ線減弱値ｘmが腎臓結石の存在のための下限を示す閾値を上回っている全てのボクセルが選択される。画像ノイズ比ｑに依存した重み付け平均値である複合Ｘ線減弱値に基づくこの手法によって、ｘmの閾値の近くにおいて画像ノイズによってひき起こされた誤選択の危険が明白に低減されるので、信頼性のある結果が得られる。２つの画像データセットのこのために必要な画像ノイズ比ｑは、使用されたコンピュータ断層撮影装置について既知であるか、または前もって２つの画像データセットから求められてもよく、あるいはその他の画像データセット、例えば前もって取得されたトポグラムから求められてもよい。
【００２０】
コンピュータ断層撮影画像による腎臓結石型の自動差別化装置は、主要構成部分として２つの画像データセットのための記憶ユニットのほかに、上述の方法および場合によってはこの方法の個々の実施態様にしたがって計算および決定を行なう決定モジュールを含む。この決定モジュールは、異なるＸ線スペクトル分布における２つのコンピュータ断層撮影画像のための生データを供給することができるコンピュータ断層撮影装置の画像コンピュータにおいて実現されている。この場合に装置は、２つのコンピュータ断層撮影画像の生データから対象領域の２つの画像データセットを再構成する画像再構成モジュールも含む。
【００２１】
しかしながら、一実施態様において装置は、記憶ユニットを有する決定モジュールならびにインターフェースを含むだけでもよく、このインターフェースを介して、２つのコンピュータ断層撮影画像からの既に再構成された画像データセットが受信される。決定モジュールは、相応の画像表示装置において腎臓結石を表すボクセルのカラー表示を可能にする画像表示モジュールに接続されていると好ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下において、図面を参照しながら実施例に基づいて本発明による方法をもう一度簡潔に説明する。
図１は本発明による方法の実施時における方法経過の例を示し、
図２は本発明による方法において行なわれる３物質分解の具体例を示す。
【００２３】
この例では、二重エネルギーコンピュータ断層撮影装置により、対象に対して、２つの異なるＸ線エネルギーで同時に生データを得る二重エネルギーＣＴ走査が行なわれる。これらの異なるＸ線エネルギーは、使用されるＸ線管の異なる管電圧、この例では８０ｋＶおよび１４０ｋＶの管電圧によって得られる。生データから、公知の再構成アルゴリズムを介して互いに独立に２つのＣＴ画像が再構成される。この場合に得られた２つの画像データセットのそれぞれは、検査ボリュームの各ボクセルについて、それぞれのＸ線エネルギーにおける相応のＨＵ値を有する。
【００２４】
差別化（区別）すべき体物質のＨＵ値は、差別化すべき体物質が検査対象内のさまざまの部位において発生もしくは配置される場合、データ記録と使用されたコンピュータ断層撮影装置とに関係なく、ある程度安定であることが保証されるべきである。しかしながら、このことは大部分の商業上入手可能なコンピュータ断層撮影装置に関しては満たされている。
【００２５】
前処理中に、この例では１つのアキシャル断層が観察される。この断層について８０ｋＶでの画像と１４０ｋＶでの画像との間の画像ノイズ比ｑが既知でない場合、この比ｑは例えば対象直径または空気のＨＵ値の測定されたノイズから近似的に決定可能である。このために、例えば２つの管電圧について、当該断層における特定の閾、例えば−９５０ＨＵを下回る全てのピクセルについての平均ノイズが画像の上半分において算出され、引続いて比が形成される。同様にこの比は、例えば前もって取得されたトポグラムから求めることができる。
【００２６】
処理の主要部分については、検査された断層のほかに、その上および下の複数のボクセル断層も必要である。以下において使用される用語「複合ＨＵ値」は、８０ｋＶおよび１４０ｋＶでのＨＵ値（ｘ80もしくはｘ140）の画像比ｑに依存した重み付け平均値ｘmを意味する。これは、比ｑと後で使用される尿酸に対して予め設定される上側閾値ｒua,maxとから算出される。
ｘm＝（ｘ80−ｍ・ｘ140）／（１−ｍ）、但し、ｍ＝−ｑ2／ｒua,min
【００２７】
これと違って、用語「平均ＨＵ値」は、８０ｋＶでのＨＵ値ｘ80と１４０ｋＶでのＨＵ値ｘ140との算術平均として算出される。
【００２８】
その後、検査された断層における各ボクセルについて、当該ボクセルの平均ＨＵ値が腎臓結石のための典型的な閾を上回っている場合は、次の２つのステップが実行される（図１参照）。
【００２９】
１）選択ステップ：検査されたボクセルの３次元の球形の周囲が観察される。腎臓結石のための閾を上回る複合ＨＵ値を有するボクセルのみが使用される。このようにして、先ず、できれば同じ化学的組成を有する全ての隣接ボクセルが選択される。観察されたボリュームにおけるｎminよりも少ないボクセルについて平均ＨＵ値が腎臓結石のためのＨＵ閾を上回る場合、次のステップが省略されて物質割り付けは行われない。もしそうでなければ、これらの選択されたボクセルについて、８０ｋＶでの平均ＨＵ値ｘ80と１４０ｋＶでの平均ＨＵ値ｘ140とが、それぞれ全ての選択されたボクセルのＨＵ値にわたる平均により算出される。球形の周囲の例として７ボクセルの半径が仮定され、閾値ｎminの例として１００ボクセルの値が仮定される。しかしながら、これらの値は用途および画質に応じて異なる選定が可能であることは自明である。
【００３０】
２）３物質分解：選択されたボクセルは、基礎物質の尿（ＨＵ値：ｏ80およびｏ140）と、尿酸結石と、シスチン結石もしくはシュウ酸結石／水酸化燐灰石結石との混合として解釈される。比ｒ、すなわち
ｒ＝（ｘ80−ｏ80）／（ｘ140−ｏ140）
が算出される。
【００３１】
ｒの高い値はカルシウム含有結石（水酸化燐灰石結石、シュウ酸結石）を意味し、ｒの中間の値はシスチン結石（高い硫黄含有量）として測定される。ｒの低い値は尿酸結石について生じる。尿酸結石とあらゆる他の腎臓結石型との区別は、ｒの値における明白な差異に基づいて良好に可能である。なぜならば、尿酸は重い原子を含んでいないからである。しかしながら、画質に応じて本発明による方法は他の腎臓結石型の区別も可能にする。ｒの値を介して決定された物質は、今や中心ボクセルに割り付けられる。画像データセットもしくはその中の関心断層の完全な処理後に、そのようにして作成された物質マップは、発見された腎臓結石型をＣＴ画像においてカラーにより強調するために使用可能である。
【００３２】
図２において、具体例の説明のために、尿、純粋な尿酸、純粋なシスチンおよび純粋なシュウ酸カルシウムのＸ線減弱値がダイアグラムで示されている。このダイアグラムでは８０ｋＶでのＸ線減弱値が１４０ｋＶでのＸ線減弱値に対してプロットされている。純粋な腎臓結石のＸ線減弱値はハッチング領域にある。本発明による方法において使用される比ｒは、純粋な尿におけるデータ点と１つの腎臓結石型のための２つの測定された（または平均化された）Ｘ線減弱値から生じるデータ点との間の接続線の勾配に相当する。本発明による方法においては、異なる腎臓結石型のための接続線の異なる勾配に基づいて、腎臓結石型が差別化（区別）可能である。
【００３３】
方法の実施のために、この例では次のパラメータが必要である。
【表１】
0005207650.tif 000002
【００３４】
たとえ本例において大きさｒが球形のボリュームを基礎に算出されても、もちろん他の基礎をもとにした算出も可能である。例えば、ｒを、完全な結石を含んだ立方体ボリュームのボクセルについて算出することもできる。同様に、結石の中心範囲のみを、あるいは個々のボクセルのみさえも解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明による方法の実施時における方法経過の例を示す流れ図
【図２】本発明による方法で行なわれる３物質分解の具体例を示すダイアグラム
【図１】
0005207650.tif 000003
【図２】
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