医療用データ処理装置およびそれを備えた診断装置
【課題】画像の視認性が損なわれないようにメディアンフィルタ処理を施すことにより視認性を向上させる上で邪魔となるノイズ成分を確実に除去することができる医療用データ処理装置を提供する。
【解決手段】本発明における画素の変換動作は、処理対象の画素とその周辺の画素とにおける画素値を比較して対象画素の画素値の順位を求め、この順位に応じて行ったり行わなかったりするのである。このように、本発明によればデータ処理を画素の全てについて行わないようにしている。これにより、空間データＤａ１が保持する被検体Ｍの像を劣化させることなく、空間データＤａ１のノイズを除去することができる。
【解決手段】本発明における画素の変換動作は、処理対象の画素とその周辺の画素とにおける画素値を比較して対象画素の画素値の順位を求め、この順位に応じて行ったり行わなかったりするのである。このように、本発明によればデータ処理を画素の全てについて行わないようにしている。これにより、空間データＤａ１が保持する被検体Ｍの像を劣化させることなく、空間データＤａ１のノイズを除去することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像に現れるノイズを除去する医療用データ処理装置およびそれを備えた診断装置に関し、特にメディアンフィルタ処理を施す医療用データ処理装置およびそれを備えた診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機関には、放射線で被検体の画像を撮影する放射線撮影装置が備えられている。このような放射線撮影装置が撮影する画像には、図１１に示すようなスパイク状のノイズが現れることがある。
【０００３】
図１１においてノイズは、周囲の画素よりも明るい明点、または周囲の画素よりも暗い暗点として画像上に現れている。このような明点、暗点が画像に現れると画像の視認性を悪化させてしまう。
【０００４】
そこで、従来の構成によれば、画像にメディアンフィルタ処理を施すことで画像上における明点、暗点を除去するようになっている。メディアンフィルタ処理により明点、暗点を構成していた画素の画素値は、この画素の周辺の画素値に置き換えられる。すると、画像上の明点、暗点は画像から消去される（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
従来のメディアンフィルタ処理について説明する。図１２は、明点ａについてメディアンフィルタ処理がされている様子を示している。画像上における明点ａに位置する画素の画素値は、この画素の周辺画素の画素値と比べて極端に高くなっている。メディアンフィルタ処理を明点ａに施すと、明点ａに位置する画素およびその周辺画素の画素値を高い順に順番付けする。図１２においては、各画素には、１番から９番まで順番付けがされていることになる。そして、各画素における中間の順位となっている画素の画素値が選択される。図１２においては、選択される画素は５番目の画素の画素値（中間画素値）である。そして、明点ａに位置する画素の画素値を中間画素値に置き換える。
【０００６】
図１２における明点ａに位置する画素の画素値は、周辺画素と比べて極端に高いのであるから、明点ａの画素は順番付けにおいて１番となる。つまり、明点ａの画素は中間の順位（５位）を占めることができないので、明点ａの画素の画素値は中間画素値とされることはない。従って、画像にメディアンフィルタ処理を施すと、画像に現れていた明点は、全て消去されることになる。
【０００７】
また、メディアンフィルタ処理により画像上の暗点も消去される。暗点に位置する画素の画素値は、周辺画素と比べて極端に低いので、メディアンフィルタ処理の際、暗点の画素は中間の順位を占めることができないからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２３６９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の構成によれば、次のような問題点がある。
すなわち、従来の構成によれば、メディアンフィルタ処理によりかえって視認性が悪化してしまう場合がある。メディアンフィルタ処理は、置き換えを行おうとする画素およびその周辺画素から構成される画素群において、画素値の統計精度が良好でバラつきが少ないことを前提としているからである。画素の統計精度が悪くバラついている画像にメディアンフィルタ処理を施すと、画像の視認性が悪化することがある。
【００１０】
従来のメディアンフィルタ処理によれば、画素値の置き換え動作を画像上の全ての画素について行うのであり、明点、暗点のみに動作するものではない。したがって、メディアンフィルタ処理を画像に施すと、明点、暗点でない部分でも画素値の置き換えが起こる。
【００１１】
一般的に、画像における明点、暗点でない画素は、画素値が周辺画素のものと似通っているから、画像上で目立たないのである。したがって、明点、暗点でない画素は、順番付けにおいて、５番目の順位を占めることができなくても、５番目に近い順位を占めることになる。つまり、明点、暗点でない画素の画素値は、５番目の順位を占める画素値と似通っているのである。したがって、画像において明点、暗点でない画素の画素値は、メディアンフィルタ処理により、これと似通った画素値に置き換えられると考えられる。これらのことからすると、画素値の置き換えを画像の全域で行っても、画像の視認性が極端に悪くなることはないことになる。従来の構成はこの考えに基づいている。しかし、この考えは置き換えられる前の画素値が置き換え後の画素値に近似している場合についてのみ成り立つのである。
【００１２】
この考えが成り立たないものとして、画素の統計精度が悪くバラついている画像がある。この画像における画素値は周辺画素と比べて異なっている。このような画像の具体例として、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)画像などがある。
【００１３】
メディアンフィルタ処理により画像の劣化が生じる様子について説明する。いま、統計精度が悪くバラついている画像のエッジ部で、画素が明るいものと暗いものとに二極化している画像部分についてメディアンフィルタ処理を施すものとする。すなわち図１３に示すように、画像において明点とはなっていないものの明るい方に分類される画素Ｂ３に対してメディアンフィルタ処理を行うものとする。画素Ｂ３に対応する周辺画素としては、この画素の画素値に近い明るいもの（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４，Ｂ５で表記）が４個と、この画素値から遠くかけ離れた暗いもの（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で表記）が４個あるとする。画素の明るさは、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の順であるとする。画素Ｂ１〜Ｂ５同士、および画素Ｄ１〜Ｄ４同士の画素値は互いに似通っているが、明るい画素Ｂ１〜Ｂ５のうち一番暗いもの（画素Ｂ５）と暗い画素Ｄ１〜Ｄ４のうち一番明るいもの（画素Ｄ１）との間には画素値に大きな隔たりがあるものとする。
【００１４】
画素Ｂ３は、３番目に明るく、５番目の画素を占めることができない。５番目の順位には画素Ｂ５が占めているので、画素Ｂ３の画素値は画素Ｂ５の画素値に置き換えられる。画素Ｂ１〜Ｂ５同士の間では画素値は似通っているのであるから、この場合は一般的なメディアンフィルタ処理と同様に画像の劣化はさほど生じない。
【００１５】
ところが、図１４に示すように画素Ｂ３の周辺画素として、明るいもの（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４で表記）が３個と、暗いもの（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５で表記）が５個ある場合は事情が異なる。この場合の５番目の順位には画素Ｄ１が占めている。従って、画素Ｂ３の画素値は画素Ｄ１の画素値に置き換えられる。このように明るい画素Ｂ３の画素値がこれと大きく隔たりのある暗い画素Ｄ１の画素値に変更されるのである。つまり、画素が明るいものと暗いものとに二極化している画像部分においてメディアンフィルタ処理を施すと、明点、暗点でない画素の画素値が大きくかけ離れた値に変更される場合が生じてしまうのである。
【００１６】
明点、暗点でない画素は、視認性の観点からメディアンフィルタ処理によっても画素値が変更されないことが理想である。従来構成が想定するように、画素値の統計精度が良好でバラつきが少ない画像においては、たとえ画像の全域にメディアンフィルタ処理を施したとしても、この理想から大きくかけ離れた動作とはならない。画素値がこれに似通った画素値に変更されるだけだからである。
【００１７】
しかし、統計精度が悪くバラついている画像は、従来構成が想定していない画像であり、上述とは事情が異なっている。この様な画像にメディアンフィルタ処理を施すと、画像の部分によっては明るい画素と暗い画素とが相互に入れ替えられ、理想と大きくかけ離れた動作がされてしまう。具体的には、被検体の情報を表した明るい画素がメディアンフィルタ処理により周辺の暗い画素に変えられる。このようにして、メディアンフィルタ処理は画像が有する被検体の情報を攪乱してしまう。つまり、従来のメディアンフィルタ処理では、視認性の高い画像を取得することができない場合があるのである。
【００１８】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、画像の視認性が損なわれないようにメディアンフィルタ処理を施すことにより視認性を向上させる上で邪魔となるノイズ成分を確実に除去することができる医療用データ処理装置およびそれを備えた診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る医療用データ処理装置は、画素が配列されることにより構成されるデータに処理を施すことにより、データに現れるノイズを除去する医療用データ処理装置であって、処理対象の画素を含んだ領域に属する画素群において画素値の順に画素に順位を付して、処理対象の画素の順位に応じて画素値の変換動作から除外するかどうかを判定する判定手段と、処理対象の画素の画素値を判定手段によって中間の順位が付された画素の画素値に変換する変換手段とを備え、変換手段はデータを構成する画素の各々について動作する際に判定手段が除外した画素については変換動作を行わないことを特徴とするものである。
【００２０】
［作用・効果］本発明の構成によれば、データを劣化させずしてノイズを除去することができる医療用データ処理装置が提供できる。すなわち、本発明における画素の変換動作は、処理対象の画素とその周辺の画素とにおける画素値を比較して対象画素の画素値の順位を求め、この順位に応じて行ったり行わなかったりするのである。このように、本発明によればデータ処理を画素の全てについて行わないようにしている。これにより、データが保持する被検体の像を劣化させることなく、データのノイズを除去することができる。
【００２１】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ａ）処理対象の画素が最上位のときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００２２】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。すなわち、処理対象の画素が最上位のときは変換動作を行わせるようにし、それ以外のときは変換動作を行わせないようにすれば、データ上の強い画質劣化の要因となっているノイズを確実に除去することができる。処理対象の画素の画素値が周辺領域に属する各画素の画素値と大きくかけ離れていれば、処理対象の画素の順位は周辺領域中で１位となる可能性が高く、処理対象の画素がノイズ成分を写し込んでいる可能性も高い。上述の構成は、この様なノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点のみにデータ処理を施すことにより、ノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点の画素値のみを周辺領域中で目立たない画素値に変更する。これによりデータ上のノイズは確実に除去されるとともに、画素値の変換動作が極力少ないものとなるので、画像の劣化が抑制される。
【００２３】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ｂ）処理対象の画素が最下位のときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００２４】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。すなわち、処理対象の画素が最下位のときは変換動作を行わせるようにし、それ以外のときは変換動作を行わせないようにすれば、データ上の強い画質劣化の要因となっているノイズを確実に除去することができる。処理対象の画素の画素値が周辺領域に属する各画素の画素値と大きくかけ離れていれば、処理対象の画素の順位は周辺領域中で１位となっていない場合、最下位となっている可能性が高く、処理対象の画素がノイズ成分を写し込んでいる可能性も高い。上述の構成は、この様なノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点のみにデータ処理を施すことにより、ノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い暗点の画素値のみを周辺領域中で目立たない画素値に変更する。これによりデータ上のノイズは確実に除去されるとともに、画素値の変換動作が極力少ないものとなるので、画像の劣化が抑制される。
【００２５】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ａ，Ｂ）処理対象の画素が最上位または最下位のときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００２６】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。上述の構成によれば、データ上において輝点、暗点として現れているノイズは確実に除去される。
【００２７】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ｃ）処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間の順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００２８】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。処理対象の画素が周辺領域において輝点となっていても、周辺領域に別の輝点が存在する場合、処理対象の画素の順位は１位となるとは限らない。上述の構成によれば、画素値処理動作を除外する順位に幅を持たせているので、データに輝点が多く存在する場合であっても、データ上のノイズは確実に除去される。
【００２９】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ｄ）処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００３０】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。処理対象の画素が周辺領域において暗点となっていても、周辺領域に別の暗点が存在する場合、処理対象の画素の順位は最下位となるとは限らない。上述の構成によれば、画素値処理動作を除外する順位に幅を持たせているので、データに暗点が多く存在する場合であっても、データ上のノイズは確実に除去される。
【００３１】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ｃ）処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間の順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているか、（Ｄ）処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００３２】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。上述の構成によれば、データに輝点・暗点が多く存在する場合であっても、データ上において輝点、暗点として現れているノイズは確実に除去される。
【００３３】
また、上述の医療用データ処理装置において、データは、画素が３次元的に配列された３次元データであればより望ましい。
【００３４】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。３次元データは、様々な解析画像の基となるデータである。したがって、３次元データに対してノイズ除去処理をいったん施しておけば、後段の処理でノイズ除去処理をせずとも、視認性に優れた画像を提供できるのである。
【００３５】
また、上述の医療用データ処理装置において、データは、画素が２次元的に配列された画像データであればより望ましい。
【００３６】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。画像解析をする場合において、常に３次元データが取得できるとは限らない。本発明の構成は２次元データしか手に入らない場合であっても２次元データに現れるノイズを確実に除去することができる。
【００３７】
また、上述の医療用データ処理装置を搭載した診断装置であって、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する検出手段とを備えればより望ましい。
【００３８】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。すなわち、上述のデータ処理装置を放射線透過により被検体の断層像を取得するタイプの放射線断層撮影装置に適用すれば、撮影時の放射線量が少なくノイズを多く含むデータしか取得できない場合であっても、このノイズを除去することができる。
【００３９】
また、上述の医療用データ処理装置を搭載した診断装置であって、被検体から発せられる放射線を検出する検出器リングを備え、ポジトロン放出型断層撮影装置として構成されていればより望ましい。
【００４０】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。すなわち、上述のデータ処理装置を被検体から放射された放射線を測定することにより断層像を取得するタイプの放射線断層撮影装置に適用すれば、取得される放射線のカウント数が少なくノイズを多く含むデータしか取得できない場合であっても、このノイズを除去することができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の構成によれば、データを劣化させずしてノイズを除去することができる医療用データ処理装置が提供できる。すなわち、本発明における画素の変換動作は、処理対象の画素とその周辺の画素とにおける画素値を比較して対象画素の画素値の順位を求め、この順位に応じて行ったり行わなかったりするのである。このように、本発明によればデータ処理を画素の全てについて行わないようにしている。これにより、データが保持する被検体の像を劣化させることなく、データのノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１に係るデータ処理装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係る空間データを説明する模式図である。
【図３】実施例１に係る処理データを説明する模式図である。
【図４】実施例１に係るデータ処理装置の動作を説明する模式図である。
【図５】実施例１に係るデータ処理装置の動作を説明する模式図である。
【図６】実施例１に係るデータ処理装置の動作を説明する模式図である。
【図７】実施例２に係るＸ線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図８】実施例２に係るＸ線断層撮影装置の動作を説明するフローチャートである。
【図９】実施例３に係る断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１０】本発明の１変形例に係るデータ処理装置の動作を説明する模式図である。
【図１１】従来構成のデータ処理装置を説明する模式図である。
【図１２】従来構成のデータ処理装置を説明する模式図である。
【図１３】従来構成のデータ処理装置を説明する模式図である。
【図１４】従来構成のデータ処理装置を説明する模式図である。
【実施例１】
【００４３】
実施例１に係るデータ処理装置１は、図１に示すように、被検体Ｍを包含した空間データＤａ１を入力すると、空間データＤａ１に含まれるスパイク状のノイズが除去された処理データＤａ２が出力される構成となっている。空間データＤａ１とは、各種の断層撮影装置を用いて被検体Ｍを撮影した時に得られる被検体Ｍの内部を示す生データである。空間データＤａ１は、本発明の３次元データに相当する。
【００４４】
実施例１に係るデータ処理装置１は、図１に示すように、空間データＤａ１における処理対象の画素に対して変換動作を行うかどうかを判定する判定部１３と、判定部１３の判定に従って画素値の変換動作を行う変換部１４とを有している。判定部１３は、本発明の判定手段に相当し、変換部１４は、本発明の変換手段に相当する。
【００４５】
空間データＤａ１は、図２に示す様に、被検体Ｍを３次元空間上に包含する３次元マトリックスデータとなっている。この空間データＤａ１は、放射線断層撮影装置により検出されたデータ（例えば輝度）が各ボクセルに配列されているものである。空間データＤａ１は、放射線断層撮影装置の撮影視野内に被検体Ｍを導入した状態で取得されたものである。空間データＤａ１は、直方体の空間内にボクセルが配列されて構成される。放射線断層撮影装置の撮影視野は円柱状であるのに空間データＤａ１が直方体を表すものとなっているのは、この様にするとデータの保持に都合がよいからである。直方体を表す空間データＤａ１の内部には、円柱形状となっている放射線断層撮影装置の視野範囲の全域が含まれる。
【００４６】
このように、空間データＤａ１は、放射線断層撮影装置が断層画像を生成する前の段階の３次元再構成データに相当している。
【００４７】
処理データＤａ２は、図３に示すように図２で説明した空間データＤａ１と同様な３次元マトリックスデータで、空間データＤａ１にノイズ除去処理を施したものとなっている。処理データＤａ２は、空間データＤａ１から図２の網掛けで示したノイズ成分が除去されたものとなっている。この処理データＤａ２を再構成すると、ノイズを含まない視認性に優れた断層画像が生成できる。
【００４８】
変換部１４の動作について説明する。変換部１４は、空間データＤａ１を構成するボクセル（画素）の各々について、画素値の置き換えを行う。変換部１４の具体的な動作は以下の通りである。図４は、空間データＤａ１を構成する画素ａに対して変換部１４が動作している様子を示している。変換部１４は画素ａを処理対象の画素として認識するとともに処理対象の画素ａを含んだ領域Ｒａを認識する。この領域は、処理対象の画素ａを中心に縦横高さ方向に３×３×３ボクセルの領域となっている。図４においては領域Ｒａの縦横のみに注目しているので領域Ｒａは９個の画素を含む正方形状となっている。しかし、実際の領域Ｒａは２７個の画素を含む立方体形状である。
【００４９】
変換部１４は、領域Ｒａに属する画素のうち、中間的な画素値を選択し、この画素値を処理対象の画素ａの画素値に変換する。そして、変換部１４は、この変換動作終了後の画素ｖを空間データＤａ１の配列に倣って配列して、処理データＤａ２を生成する。変換部１４は、空間データＤａ１を構成する画素の各々について同様の処理を行う。そこで変換部１４の動作の際には処理対象の画素が変更される度に領域Ｒａもこれに追従して移動することになる。
【００５０】
変換部１４の変換動作について更に説明する。図５は、画素値が９０４となっている処理対象の画素に変換部１４が動作している様子を示している。変換部１４は、領域Ｒａに属する画素を画素値の順に並べたときに中間の順位となっている画素の画素値（図５においては７０）を読み取って、処理対象の画素の画素値を個の中間順位に係る画素値に変換することにより処理データＤａ２を生成する。なお、図５においては、説明の便宜上、明るい方から数えても暗い方から数えても順位が５位（中間順位）となっている画素の画素値を変換部１４が読み取る構成となっている。しかし、これは、図５においては比較対象の画素値を９つに限定しているからである。実際は、領域Ｒａには、２７個の画素値があるのであるから、変換部１４の動作において画素値を読み取る画素の順位は、明るい方から数えても暗い方から数えても１３位である。この順位付けは後述の判定部１３が行う。
【００５１】
この様に変換部１４は、空間データＤａ１を構成する画素値の各々に領域Ｒａを規定するテンプレートフィルタを作用させることにより、空間データＤａ１にメディアンフィルタ処理を施す処理部となっている。これにより、空間データＤａ１に含まれるノイズ成分が除去される。
【００５２】
本発明の特徴的な構成は、変換部１４が空間データＤａ１を構成する画素の全てにメディアンフィルタ処理をするわけではないことにある。変換部１４は、空間データＤａ１におけるある画素にはメディアンフィルタ処理を行わない。いずれの画素にメディアンフィルタ処理を施すかどうかの判定は判定部１３が行う。
【００５３】
判定部１３は、処理対象の画素に対応する画素群において、画素値の順に画素に順位を付す。これにより、各画素に１位から９位（実際には１位から２７位）までの順位が画素値の順に判定部１３によって付されることになる。図５の領域Ｒａにおいては、９０４の画素値が最も明るい画素値なので、この画素が１位となる。
【００５４】
判定部１３は、処理対象の画素の順位が１位のとき、この画素を変換部１４が行う変換動作を行うべきものと判定する。したがって、変換部１４は、処理対象の画素の順位が１位のとき、処理対象の画素にメディアンフィルタ処理を施す。
【００５５】
処理対象の画素の順位が領域Ｒａに属する各画素と比べて画素値で大きく引き離して１位となっているとすると、処理対象の画素は、ノイズ成分を写し込んでいる可能性が高いことを意味し、領域Ｒａの中で処理対象の画素が際立って明るい点として現れていることになる。この様な輝点は、空間データＤａ１の中で目立つ存在であり、断層画像におけるスパイク状のノイズの原因となる。変換部１４は、この輝点の画素の画素値をその画素の周辺部における中間的な画素値に置き換える。このようにすることで、空間データＤａ１に現れていた輝点は、消去されることになる。
【００５６】
また、判定部１３は、処理対象の画素の順位が１位を占めるほど明るいものではないとき（順位が最上位よりも低い順位のとき），この画素を変換部１４が行う変換動作から除外するべきものと判定する。したがって、変換部１４は、この場合、処理対象の画素にメディアンフィルタ処理を施さないで、処理対象の画素値をそのまま処理データＤａ２に配列する。すなわち、図６に示す様に処理対象の画素が３位に順位付けされたときは、変換部１４は動作しない。
【００５７】
判定部１３が変換部１４の動作の是非を判定させるようにしたことについての意味について説明する。図６におけるＢが示す部分は、画素値が２００台となっており、領域Ｒａの中で明るい方の画素で構成されている。一方、Ｄが示す部分は、画素値が１００に満たず、領域Ｒａの中で暗い方の画素で構成されているものである。
【００５８】
図６において、画素値が２２３となっている画素は順位が３位となっており、その画素は、周辺の領域Ｒａの中で目立っているものとはいえない。つまり、この画素は、領域Ｒａの中で明るい点として現れることがなく、この画素の画素値を変換しても空間データＤａ１のノイズ除去の効果はないのである。
【００５９】
しかし、仮に、変換部１４が空間データＤａ１の全域について画素値の変換をするようにすると、図６においては、２２３となっている画素値が、中間順位に係る画素値（７０）に変換されることになる。つまり、この場合、明部分Ｂに属する画素の画素値が、暗部分Ｄに属する画素の画素値に置き換えられてしまう。このように明部分Ｂに係る画素の画素値が暗部分Ｄに係る画素の画素値に変換されると、明部分Ｂ同士で画素値が変換される場合と比べて、画素値が大きく減少するように変換されることになる。結果として、図６における処理対象の画素は、ノイズの原因でもないのに大きく減少させられることになる。
【００６０】
ノイズの原因でない画素にまで大きな画素値の変換をしてしまうと、生成された処理データＤａ２は、空間データＤａ１の情報を十分に保持していない劣化したものとなってしまう。実施例１の構成は、この様な動作を防ぐ目的で、空間データＤａ１におけるノイズ成分でない画素に対しては、画素値の変換動作をしないようにしている。
【００６１】
空間データＤａ１に属する画素の各々がノイズ成分となっているかは、画素に付される順位を元に決められる。すなわち、画素に付される順位が１位のときは、この画素は空間データＤａ１において際立って明るく現れているノイズ成分であるものとし、画素に付される順位が最上位よりも低い順位のとき、この画素は空間データＤａ１において目立たないものであり、被検体Ｍを表した画素であるものとしている。
【００６２】
判別部１３の実際の動作について説明する。判定部１３は、空間データＤａ１を基に処理対象の画素について画素値の変換動作をするかどうかを表した判定データＨと、領域Ｒａ内の画素の位置とその画素の順位が関連づけられたテーブルとを変換部１４に送出し、変換部１４は、これに基づいて処理データＤａ２を生成する。
【００６３】
処理データＤａ２は、断層画像生成部１７に送出される。断層画像生成部１７は、３次元マトリックスデータとなっている処理データＤａ２を用いて断層画像を生成する。断層画像は、被検体Ｍの断層像を写し込んだ画像である。断層画像生成部１７は、処理データＤａ２の全体に輝度調節などのデータ処理をして、被検体Ｍをある平面で裁断したときの断層像が写り込んだ断層画像を生成する。
【００６４】
操作卓２６は、術者（術者）の指示を入力させる目的で設けられている。記憶部２８は、判定部１３，変換部１４が参照するパラメータ等の動作に関する情報の一切を記憶する。
【００６５】
主制御部２７は、各制御部を統括的に制御する目的で設けられている。この主制御部２７は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各部１３，１４を実現している。
【００６６】
以上のように、実施例の構成によれば、空間データＤａ１を劣化させずしてノイズを除去することができる医療用データ処理装置１が提供できる。すなわち、実施例における画素の変換動作は、処理対象の画素とその周辺の画素とにおける画素値を比較して対象画素の画素値の順位を求め、この順位に応じて行ったり行わなかったりするのである。このように、実施例によればデータ処理を画素の全てについて行わないようにしている。これにより、空間データＤａ１が保持する被検体Ｍの像を劣化させることなく、空間データＤａ１のノイズを除去することができる。
【００６７】
具体的には、実施例１の構成においては処理対象の画素が最上位（１位）のときは変換動作を行わせるようにし、それ以外のときは変換動作を行わせないようにしている。これにより空間データＤａ１上のノイズを確実に除去することができる。処理対象の画素の画素値が領域Ｒａに属する各画素の画素値と大きくかけ離れていれば、処理対象の画素の順位は領域Ｒａ中で１位となる可能性が高く、処理対象の画素がノイズ成分を写し込んでいる可能性も高い。上述の構成は、この様なノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点のみにデータ処理を施すことにより、ノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点の画素値のみを領域Ｒａ中で目立たない画素値に変更する。これにより空間データＤａ１上のノイズは確実に除去されるとともに、画素値の変換動作が極力少ないものとなるので、画像の劣化が抑制される。
【００６８】
また、空間データＤａ１は、様々な解析画像の基となる空間データＤａ１である。したがって、空間データＤａ１に対してノイズ除去処理をいったん施しておけば、後段の処理でノイズ除去処理をせずとも、視認性に優れた画像を提供できるのである。
【実施例２】
【００６９】
次に、実施例２に係る放射線断層撮影装置について説明する。実施例２における放射線断層撮影装置は、実施例１におけるデータ処理装置をＣＴ装置に組み込んだものとなっている。実施例２におけるＸ線は本発明における放射線に相当し、ＦＰＤはフラットパネル・ディテクタの略である。
【００７０】
まず、実施例２に係るＸ線断層撮影装置について説明する。Ｘ線断層撮影装置２０は、図７に示す様に被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の伸びる方向に貫通した貫通孔を有するガントリ１０とを備えている。天板２は、ガントリ１０の貫通孔に挿通されており、天板２を支持する支持台２ａに対して天板２の伸びる方向に進退自在に移動することができる。この天板２の移動は天板移動機構１５が行う。天板移動制御部１６は、天板移動機構１５を制御するものである。
【００７１】
ガントリ１０の内部には、Ｘ線を照射するＸ線管３と、Ｘ線を検出するＦＰＤ４とが設けられている。Ｘ線管３から照射されたＸ線は、ガントリの貫通孔を横切るように通過して、ＦＰＤ４に到達する。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の検出手段に相当する。
【００７２】
Ｘ線管制御部６は、所定の管電流、管電圧、パルス幅でＸ線管３を制御する目的で設けられている。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３から発せられ、被検体Ｍを透過したＸ線を検出して検出信号を生成する。この検出信号は、画像生成部１１に送出され、そこで被検体Ｍの投影像が写り込んだ透視画像Ｐ０が生成される。空間データ生成部１２は、画像生成部１１で生成された透視画像Ｐ０を基に、Ｘ線の通過の易さを表した輝度が３次元的に配列された空間データＤａ１を生成する。データ処理部１８は、実施例１における判定部１３，変換部１４，および断層画像生成部１７をまとめて表しているものであり、本発明の中核である。データ処理部１８に空間データＤａ１を入力すると断層画像Ｐが出力される。
【００７３】
Ｘ線管３およびＦＰＤ４の回転について説明する。Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、回転機構７により、天板２の伸びる方向に伸びた中心軸を中心に一体的に回転される。回転制御部８は回転機構７を制御するものである。
【００７４】
表示部２５は、Ｘ線撮影により取得された断層画像Ｐを表示する目的で設けられている。操作卓２６は、術者によるＸ線照射開始などの指示を入力させる目的で設けられている。また、主制御部２７は、各制御部を統括的に制御する目的で設けられている。この主制御部２７は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部６，８，１６および各部１１，１２，１８を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。記憶部２８は、撮影に用いられるパラメータ、画像処理に伴って生成される中間画像等のＸ線断層撮影装置２０の制御に関するパラメータの一切を記憶する。
【００７５】
＜Ｘ線断層撮影装置の動作＞
次に、Ｘ線断層撮影装置２０の動作について説明する。実施例２に係るＸ線断層撮影装置２０を用いて被検体の断層画像Ｐを取得するには、図８に示すように、まず、被検体Ｍが天板２に載置されて（被検体載置ステップＳ１），透視画像Ｐ０の撮影が開始される（撮影開始ステップＳ２）。そして、断層画像Ｐが生成される（解析画像生成ステップＳ３）。以降、これらの各ステップについて順を追って説明する。
【００７６】
＜被検体載置ステップＳ１，撮影開始ステップＳ２＞
撮影に先立って、被検体Ｍが天板２に載置される。術者が操作卓２６を通じてＸ線断層撮影装置２０に断層撮影開始の指示を行うと、天板２が摺動し、被検体Ｍがガントリ１０の貫通孔の内部に導入される（図７参照）。Ｘ線管制御部６は、記憶部２８に記憶されている照射時間・管電流・管電圧に従い、Ｘ線を間欠的に照射する。その間に回転機構７は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４を回転させる。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３が照射したＸ線のうち被検体Ｍを通過してきたＸ線を検出し、このときの検出データを画像生成部１１に送出する。
【００７７】
画像生成部１１は、ＦＰＤ４から送出された検出データを画像化して、Ｘ線の強さがマッピングされた透視画像Ｐ０を生成する。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３がＸ線を照射する度に検出データを画像生成部１１に送出するので、画像生成部１１は、複数枚の透視画像Ｐ０を生成することになる。Ｘ線管３およびＦＰＤ４が回転移動されながら複数枚の透視画像Ｐ０が取得されるのであるから、透視画像Ｐ０の各々には、被検体Ｍの透視像が透視する方向を変えながら写り込んでいることになる。Ｘ線管３およびＦＰＤ４が撮影開始から一回転したところで、Ｘ線管３はＸ線の照射を終了する。
【００７８】
撮影開始後の天板２の移動について説明する。Ｘ線断層撮影装置２０は、一度の撮影で被検体Ｍの一部分しか撮影できない。Ｘ線断層撮影装置２０の撮影視野におけるＺ方向の幅が被検体ＭのＺ方向の幅よりも小さいからである。そこで、実施例２の構成によれば、天板２の摺動とＸ線管３・ＦＰＤ４が一回転して終了する撮影とを交互に繰り返し行うことで、被検体Ｍの全体像について断層画像を取得するようにしている。
【００７９】
＜解析画像生成ステップＳ３＞
透視画像Ｐ０は、空間データ生成部１２に送出される。空間データ生成部１２では、方向を変えながら撮影されることにより被検体Ｍの立体的な構造に関する情報を有している一連の透視画像Ｐ０を再構成してＸ線の通過の易さを表した輝度が３次元的に配列された空間データＤａ１を生成する。この空間データＤａ１は、データ処理部１８に送出され、各種画像処理が行われて断層画像Ｐが生成される。この様にして生成された断層画像Ｐが表示部２５に表示されて撮影は終了となる。
【００８０】
以上のように実施例１のデータ処理装置１を放射線透過により被検体Ｍの断層像を取得するタイプの放射線断層撮影装置に適用すれば、撮影時の放射線量が少なくノイズを多く含む空間データＤａ１しか取得できない場合であっても、このノイズを除去することができる。
【実施例３】
【００８１】
続いて実施例３に係る放射線断層撮影装置３０について説明する。実施例３に係る放射線断層撮影装置３０は、実施例１におけるデータ処理装置をＰＥＴ装置に組み込んだものとなっている。
【００８２】
放射線断層撮影装置３０は、図９に示す様に、ガントリ１０ａを有している。このガントリ１０ａは、Ｚ方向に伸びた貫通孔を有しており、天板２が挿通されている。
【００８３】
ガントリ１０ａの内部にはガントリ１０ａの形状にならって開口を有し、リング状となっている検出器リング３２が設けられている。この検出器リング３２は、γ線を検出可能な検出器がリング状に配列されて構成されている。
【００８４】
同時計数部３３は、検出器リング３２から出力された検出データに同時計数処理を施す目的で設けられている。この同時計数部３３により検出器リング３２の異なる部分に同時に入射した消滅γ線対の検出頻度と検出位置とが特定される。同時計数部３３は、同時計数の結果を空間データ生成部３４に出力する。空間データ生成部３４は、同時計数部３３が特定した消滅γ線対の検出頻度と検出位置とを基に、消滅γ線対の発生位置を算出し、消滅γ線対の発生強度が３次元的にマッピングされた空間データＤａ１を生成する。データ処理部１８は、実施例１における判定部１３，変換部１４，および断層画像生成部１７をまとめて表しているものであり、本発明の中核である。データ処理部１８に空間データＤａ１を入力すると断層画像Ｐが出力される。
【００８５】
放射線断層撮影装置３０を用いて断層画像Ｐを生成するには、まず、被検体Ｍに陽電子放出型の放射性薬剤が注射される。放射性薬剤は、被検体Ｍの病巣などの特定の部分に集中する性質を有している。放射性薬剤は陽電子を放出し、この陽電子は１８０度反対方向に飛び去る消滅γ線対を発生させる。したがって、被検体Ｍからは、消滅γ線対が放射されることになる。放射性薬剤の分布は被検体内で異なっているのであるから、消滅γ線対の発生の頻度は被検体Ｍの部分によって異なっていることになる。
【００８６】
放射性薬剤の注射から十分に時間が経過した後、被検体Ｍは天板２に載置される。術者が操作卓２６を通じて放射線断層撮影装置３０にＰＥＴ画像撮影開始の指示を行うと、天板２が摺動し、被検体Ｍがガントリ１０ａの貫通孔の内部に導入される（図９参照）。この時点から検出器リング３２は、消滅γ線対の検出を開始し、空間データ生成部３４が消滅γ線対の発生強度が３次元的にマッピングされた空間データＤａ１を生成する。なお、撮影の際に、放射線断層撮影装置３０のＺ方向における視野範囲が被検体Ｍの全身をカバーしきれないときは、天板２をＺ方向に摺動させながら空間データＤａ１の生成をするようにしてもよい。
【００８７】
この空間データＤａ１は、データ処理部１８に送出され、処理データＤａ２に変換された後、断層画像Ｐが生成される。従って、データ処理部１８では、画像処理を被検体Ｍごとに独立して施すことにより断層画像Ｐを生成するのである。この様にして生成された断層画像Ｐが表示部２５に表示されて撮影は終了となる。
【００８８】
以上のように、上述のデータ処理装置１を被検体Ｍから放射された放射線を測定することにより断層像を取得するタイプの放射線断層撮影装置に適用すれば、取得される放射線のカウント数が少なくノイズを多く含む空間データＤａ１しか取得できない場合であっても、このノイズを除去することができる。ＰＥＴ装置で撮影をしようとすると、計数できる消滅γ線対に制限があるので、生成される断層画像は、暗い部分と明るい部分が二極化した画像になりやすい。従って本発明のデータ処理装置１は、特にＰＥＴ画像のノイズ除去に優れている。
【００８９】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。
【００９０】
（１）実施例１における判定部１３は、処理対象の画素の順位が１位であるかそれ以外であるかによって異なる動作をするようになっていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、処理対象の画素の順位が１位以外であっても、変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。例えば図１０の一列目における符号Ｆに示すように、処理対象の画素の順位が１位または２位であるとき、判定部１３は変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。一方、図１０の一列目における符号Ｇに示す位置に処理対象の画素が配する場合、判定部１３は変換部１４の変換動作を行わせることになる。図１０一列目では処理対象の画素の画素値は７４０となっているので、順位は２位となっている。従って、処理対象の画素の画素値は、変換部１４によって中間順位に係る画素値（７０）に変えられる。このように、判定部１３は、処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているときは変換動作を行わせるように判定するように構成してもよい。図１０一列目における上位参考順位は、２位である。上位参考順位は適宜変更することができる。
【００９１】
処理対象の画素が領域Ｒａにおいて輝点となっていても、領域Ｒａに別の輝点が存在する場合、処理対象の画素の順位は１位となるとは限らない。上述の構成によれば、画素値処理動作を除外する順位に幅を持たせているので、空間データＤａ１に輝点が多く存在する場合であっても、空間データＤａ１上のノイズは確実に除去される。
【００９２】
（２）実施例１における判定部１３は、処理対象の画素の順位が１位であるかそれ以外であるかによって異なる動作をするようになっていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、判定部１３が処理対象の画素の順位が最下位の場合に変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。
【００９３】
この様に、処理対象の画素が最下位のときは変換動作を行わせるようにし、それ以外のときは変換動作を行わせないようにすれば、空間データＤａ１上のノイズを確実に除去することができる。処理対象の画素の画素値が領域Ｒａに属する各画素の画素値と大きくかけ離れていれば、処理対象の画素の順位は領域Ｒａ中で１位となっていない場合、最下位となっている可能性が高く、処理対象の画素がノイズ成分を写し込んでいる可能性も高い。上述の構成は、この様なノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点のみにデータ処理を施すことにより、ノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い暗点の画素値のみを周辺領域中で目立たない画素値に変更する。これにより空間データＤａ１上のノイズは確実に除去されるとともに、画素値の変換動作が極力少ないものとなるので、画像の劣化が抑制される。
【００９４】
（３）上述の変形例における判定部１３は、処理対象の画素の順位が最下位であるかそれ以外であるかによって異なる動作をするようになっていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、処理対象の画素の順位が最下位以外であっても、変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。例えば図１０の二列目における符号Ｓに示すように、処理対象の画素の順位が最下位または８位（最下位よりも１つだけ高い順位）であるとき、判定部１３は変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。一方、図１０の二列目における符号Ｔに示す位置に処理対象の画素が配する場合、判定部１３は変換部１４の変換動作を行わせることになる。図１０二列目では処理対象の画素の画素値は３６となっているので、順位は８位となっている。従って、処理対象の画素の画素値は、変換部１４によって中間順位に係る画素値（４３０）に変えられる。このように、判定部１３は、処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定するように構成してもよい。図１０二列目における下位参考順位は、８位である。下位参考順位は適宜変更することができる。
【００９５】
処理対象の画素が領域Ｒａにおいて暗点となっていても、領域Ｒａに別の暗点が存在する場合、処理対象の画素の順位は最下位となるとは限らない。上述の構成によれば、画素値処理動作を除外する順位に幅を持たせているので、空間データＤａ１に暗点が多く存在する場合であっても、空間データＤａ１上のノイズは確実に除去される。
【００９６】
（４）実施例１における判定部１３は、処理対象の画素の順位が１位であるかそれ以外であるかによって異なる動作をするようになっていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、判定部１３が処理対象の画素の順位が最上位または最下位の場合に変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。この場合、処理対象の画素が図１０の三列目の符号Ｆ，Ｓが示す順位に位置するときは、変換部１４の変換動作は行われず、符号Ｆ，Ｓが示す順位に位置しないときは、変換部１４の変換動作が行われることになる。
【００９７】
（５）上述の変形例における判定部１３は、処理対象の画素の順位が最上位または最下位であるかそれ以外であるかによって異なる動作をするようになっていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、処理対象の画素の順位が最上位または最下位以外であっても、変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。例えば図１０の四列目における符号Ｆ，Ｓに示すように、処理対象の画素の順位が最上位、２位、最下位、または８位（最下位よりも１つだけ高い順位）であるとき、判定部１３は変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。このように、判定部１３は、処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間の順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているか、処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定するように構成してもよい。図１０四列目における上位参考順位は、２位であり、下位参考順位は、８位である。上位参考順位および下位参考順位は適宜変更することができる。
【００９８】
（６）実施例１の構成は３次元マトリックスデータに作用するものであったが、画素が２次元的に配列された画像データに作用させるようにしてもよい。このとき、図４を用いて説明した領域Ｒａは、２次元的な矩形領域となる。画像解析をする場合において、常に空間データＤａ１が取得できるとは限らない。実施例の構成は２次元データしか手に入らない場合であっても２次元データに現れるノイズを確実に除去することができる。
【符号の説明】
【００９９】
Ｄａ１ 空間データ（３次元データ）
３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（検出手段）
１３ 判定部（判定手段）
１４ 変換部（変換手段）
３２ 検出器リング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像に現れるノイズを除去する医療用データ処理装置およびそれを備えた診断装置に関し、特にメディアンフィルタ処理を施す医療用データ処理装置およびそれを備えた診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機関には、放射線で被検体の画像を撮影する放射線撮影装置が備えられている。このような放射線撮影装置が撮影する画像には、図１１に示すようなスパイク状のノイズが現れることがある。
【０００３】
図１１においてノイズは、周囲の画素よりも明るい明点、または周囲の画素よりも暗い暗点として画像上に現れている。このような明点、暗点が画像に現れると画像の視認性を悪化させてしまう。
【０００４】
そこで、従来の構成によれば、画像にメディアンフィルタ処理を施すことで画像上における明点、暗点を除去するようになっている。メディアンフィルタ処理により明点、暗点を構成していた画素の画素値は、この画素の周辺の画素値に置き換えられる。すると、画像上の明点、暗点は画像から消去される（例えば特許文献１参照）。
【０００５】
従来のメディアンフィルタ処理について説明する。図１２は、明点ａについてメディアンフィルタ処理がされている様子を示している。画像上における明点ａに位置する画素の画素値は、この画素の周辺画素の画素値と比べて極端に高くなっている。メディアンフィルタ処理を明点ａに施すと、明点ａに位置する画素およびその周辺画素の画素値を高い順に順番付けする。図１２においては、各画素には、１番から９番まで順番付けがされていることになる。そして、各画素における中間の順位となっている画素の画素値が選択される。図１２においては、選択される画素は５番目の画素の画素値（中間画素値）である。そして、明点ａに位置する画素の画素値を中間画素値に置き換える。
【０００６】
図１２における明点ａに位置する画素の画素値は、周辺画素と比べて極端に高いのであるから、明点ａの画素は順番付けにおいて１番となる。つまり、明点ａの画素は中間の順位（５位）を占めることができないので、明点ａの画素の画素値は中間画素値とされることはない。従って、画像にメディアンフィルタ処理を施すと、画像に現れていた明点は、全て消去されることになる。
【０００７】
また、メディアンフィルタ処理により画像上の暗点も消去される。暗点に位置する画素の画素値は、周辺画素と比べて極端に低いので、メディアンフィルタ処理の際、暗点の画素は中間の順位を占めることができないからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−２３６９７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の構成によれば、次のような問題点がある。
すなわち、従来の構成によれば、メディアンフィルタ処理によりかえって視認性が悪化してしまう場合がある。メディアンフィルタ処理は、置き換えを行おうとする画素およびその周辺画素から構成される画素群において、画素値の統計精度が良好でバラつきが少ないことを前提としているからである。画素の統計精度が悪くバラついている画像にメディアンフィルタ処理を施すと、画像の視認性が悪化することがある。
【００１０】
従来のメディアンフィルタ処理によれば、画素値の置き換え動作を画像上の全ての画素について行うのであり、明点、暗点のみに動作するものではない。したがって、メディアンフィルタ処理を画像に施すと、明点、暗点でない部分でも画素値の置き換えが起こる。
【００１１】
一般的に、画像における明点、暗点でない画素は、画素値が周辺画素のものと似通っているから、画像上で目立たないのである。したがって、明点、暗点でない画素は、順番付けにおいて、５番目の順位を占めることができなくても、５番目に近い順位を占めることになる。つまり、明点、暗点でない画素の画素値は、５番目の順位を占める画素値と似通っているのである。したがって、画像において明点、暗点でない画素の画素値は、メディアンフィルタ処理により、これと似通った画素値に置き換えられると考えられる。これらのことからすると、画素値の置き換えを画像の全域で行っても、画像の視認性が極端に悪くなることはないことになる。従来の構成はこの考えに基づいている。しかし、この考えは置き換えられる前の画素値が置き換え後の画素値に近似している場合についてのみ成り立つのである。
【００１２】
この考えが成り立たないものとして、画素の統計精度が悪くバラついている画像がある。この画像における画素値は周辺画素と比べて異なっている。このような画像の具体例として、ＰＥＴ(Positron Emission Tomography)画像などがある。
【００１３】
メディアンフィルタ処理により画像の劣化が生じる様子について説明する。いま、統計精度が悪くバラついている画像のエッジ部で、画素が明るいものと暗いものとに二極化している画像部分についてメディアンフィルタ処理を施すものとする。すなわち図１３に示すように、画像において明点とはなっていないものの明るい方に分類される画素Ｂ３に対してメディアンフィルタ処理を行うものとする。画素Ｂ３に対応する周辺画素としては、この画素の画素値に近い明るいもの（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４，Ｂ５で表記）が４個と、この画素値から遠くかけ離れた暗いもの（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４で表記）が４個あるとする。画素の明るさは、Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４の順であるとする。画素Ｂ１〜Ｂ５同士、および画素Ｄ１〜Ｄ４同士の画素値は互いに似通っているが、明るい画素Ｂ１〜Ｂ５のうち一番暗いもの（画素Ｂ５）と暗い画素Ｄ１〜Ｄ４のうち一番明るいもの（画素Ｄ１）との間には画素値に大きな隔たりがあるものとする。
【００１４】
画素Ｂ３は、３番目に明るく、５番目の画素を占めることができない。５番目の順位には画素Ｂ５が占めているので、画素Ｂ３の画素値は画素Ｂ５の画素値に置き換えられる。画素Ｂ１〜Ｂ５同士の間では画素値は似通っているのであるから、この場合は一般的なメディアンフィルタ処理と同様に画像の劣化はさほど生じない。
【００１５】
ところが、図１４に示すように画素Ｂ３の周辺画素として、明るいもの（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ４で表記）が３個と、暗いもの（Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４，Ｄ５で表記）が５個ある場合は事情が異なる。この場合の５番目の順位には画素Ｄ１が占めている。従って、画素Ｂ３の画素値は画素Ｄ１の画素値に置き換えられる。このように明るい画素Ｂ３の画素値がこれと大きく隔たりのある暗い画素Ｄ１の画素値に変更されるのである。つまり、画素が明るいものと暗いものとに二極化している画像部分においてメディアンフィルタ処理を施すと、明点、暗点でない画素の画素値が大きくかけ離れた値に変更される場合が生じてしまうのである。
【００１６】
明点、暗点でない画素は、視認性の観点からメディアンフィルタ処理によっても画素値が変更されないことが理想である。従来構成が想定するように、画素値の統計精度が良好でバラつきが少ない画像においては、たとえ画像の全域にメディアンフィルタ処理を施したとしても、この理想から大きくかけ離れた動作とはならない。画素値がこれに似通った画素値に変更されるだけだからである。
【００１７】
しかし、統計精度が悪くバラついている画像は、従来構成が想定していない画像であり、上述とは事情が異なっている。この様な画像にメディアンフィルタ処理を施すと、画像の部分によっては明るい画素と暗い画素とが相互に入れ替えられ、理想と大きくかけ離れた動作がされてしまう。具体的には、被検体の情報を表した明るい画素がメディアンフィルタ処理により周辺の暗い画素に変えられる。このようにして、メディアンフィルタ処理は画像が有する被検体の情報を攪乱してしまう。つまり、従来のメディアンフィルタ処理では、視認性の高い画像を取得することができない場合があるのである。
【００１８】
本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、画像の視認性が損なわれないようにメディアンフィルタ処理を施すことにより視認性を向上させる上で邪魔となるノイズ成分を確実に除去することができる医療用データ処理装置およびそれを備えた診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る医療用データ処理装置は、画素が配列されることにより構成されるデータに処理を施すことにより、データに現れるノイズを除去する医療用データ処理装置であって、処理対象の画素を含んだ領域に属する画素群において画素値の順に画素に順位を付して、処理対象の画素の順位に応じて画素値の変換動作から除外するかどうかを判定する判定手段と、処理対象の画素の画素値を判定手段によって中間の順位が付された画素の画素値に変換する変換手段とを備え、変換手段はデータを構成する画素の各々について動作する際に判定手段が除外した画素については変換動作を行わないことを特徴とするものである。
【００２０】
［作用・効果］本発明の構成によれば、データを劣化させずしてノイズを除去することができる医療用データ処理装置が提供できる。すなわち、本発明における画素の変換動作は、処理対象の画素とその周辺の画素とにおける画素値を比較して対象画素の画素値の順位を求め、この順位に応じて行ったり行わなかったりするのである。このように、本発明によればデータ処理を画素の全てについて行わないようにしている。これにより、データが保持する被検体の像を劣化させることなく、データのノイズを除去することができる。
【００２１】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ａ）処理対象の画素が最上位のときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００２２】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。すなわち、処理対象の画素が最上位のときは変換動作を行わせるようにし、それ以外のときは変換動作を行わせないようにすれば、データ上の強い画質劣化の要因となっているノイズを確実に除去することができる。処理対象の画素の画素値が周辺領域に属する各画素の画素値と大きくかけ離れていれば、処理対象の画素の順位は周辺領域中で１位となる可能性が高く、処理対象の画素がノイズ成分を写し込んでいる可能性も高い。上述の構成は、この様なノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点のみにデータ処理を施すことにより、ノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点の画素値のみを周辺領域中で目立たない画素値に変更する。これによりデータ上のノイズは確実に除去されるとともに、画素値の変換動作が極力少ないものとなるので、画像の劣化が抑制される。
【００２３】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ｂ）処理対象の画素が最下位のときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００２４】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。すなわち、処理対象の画素が最下位のときは変換動作を行わせるようにし、それ以外のときは変換動作を行わせないようにすれば、データ上の強い画質劣化の要因となっているノイズを確実に除去することができる。処理対象の画素の画素値が周辺領域に属する各画素の画素値と大きくかけ離れていれば、処理対象の画素の順位は周辺領域中で１位となっていない場合、最下位となっている可能性が高く、処理対象の画素がノイズ成分を写し込んでいる可能性も高い。上述の構成は、この様なノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点のみにデータ処理を施すことにより、ノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い暗点の画素値のみを周辺領域中で目立たない画素値に変更する。これによりデータ上のノイズは確実に除去されるとともに、画素値の変換動作が極力少ないものとなるので、画像の劣化が抑制される。
【００２５】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ａ，Ｂ）処理対象の画素が最上位または最下位のときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００２６】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。上述の構成によれば、データ上において輝点、暗点として現れているノイズは確実に除去される。
【００２７】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ｃ）処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間の順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００２８】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。処理対象の画素が周辺領域において輝点となっていても、周辺領域に別の輝点が存在する場合、処理対象の画素の順位は１位となるとは限らない。上述の構成によれば、画素値処理動作を除外する順位に幅を持たせているので、データに輝点が多く存在する場合であっても、データ上のノイズは確実に除去される。
【００２９】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ｄ）処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００３０】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。処理対象の画素が周辺領域において暗点となっていても、周辺領域に別の暗点が存在する場合、処理対象の画素の順位は最下位となるとは限らない。上述の構成によれば、画素値処理動作を除外する順位に幅を持たせているので、データに暗点が多く存在する場合であっても、データ上のノイズは確実に除去される。
【００３１】
また、上述の医療用データ処理装置において、判定手段は、（Ｃ）処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間の順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているか、（Ｄ）処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定すればより望ましい。
【００３２】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。上述の構成によれば、データに輝点・暗点が多く存在する場合であっても、データ上において輝点、暗点として現れているノイズは確実に除去される。
【００３３】
また、上述の医療用データ処理装置において、データは、画素が３次元的に配列された３次元データであればより望ましい。
【００３４】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。３次元データは、様々な解析画像の基となるデータである。したがって、３次元データに対してノイズ除去処理をいったん施しておけば、後段の処理でノイズ除去処理をせずとも、視認性に優れた画像を提供できるのである。
【００３５】
また、上述の医療用データ処理装置において、データは、画素が２次元的に配列された画像データであればより望ましい。
【００３６】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。画像解析をする場合において、常に３次元データが取得できるとは限らない。本発明の構成は２次元データしか手に入らない場合であっても２次元データに現れるノイズを確実に除去することができる。
【００３７】
また、上述の医療用データ処理装置を搭載した診断装置であって、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する検出手段とを備えればより望ましい。
【００３８】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。すなわち、上述のデータ処理装置を放射線透過により被検体の断層像を取得するタイプの放射線断層撮影装置に適用すれば、撮影時の放射線量が少なくノイズを多く含むデータしか取得できない場合であっても、このノイズを除去することができる。
【００３９】
また、上述の医療用データ処理装置を搭載した診断装置であって、被検体から発せられる放射線を検出する検出器リングを備え、ポジトロン放出型断層撮影装置として構成されていればより望ましい。
【００４０】
［作用・効果］上述の構成は、本発明の医療用データ処理装置のより具体的に構成を示すものとなっている。すなわち、上述のデータ処理装置を被検体から放射された放射線を測定することにより断層像を取得するタイプの放射線断層撮影装置に適用すれば、取得される放射線のカウント数が少なくノイズを多く含むデータしか取得できない場合であっても、このノイズを除去することができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の構成によれば、データを劣化させずしてノイズを除去することができる医療用データ処理装置が提供できる。すなわち、本発明における画素の変換動作は、処理対象の画素とその周辺の画素とにおける画素値を比較して対象画素の画素値の順位を求め、この順位に応じて行ったり行わなかったりするのである。このように、本発明によればデータ処理を画素の全てについて行わないようにしている。これにより、データが保持する被検体の像を劣化させることなく、データのノイズを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１に係るデータ処理装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係る空間データを説明する模式図である。
【図３】実施例１に係る処理データを説明する模式図である。
【図４】実施例１に係るデータ処理装置の動作を説明する模式図である。
【図５】実施例１に係るデータ処理装置の動作を説明する模式図である。
【図６】実施例１に係るデータ処理装置の動作を説明する模式図である。
【図７】実施例２に係るＸ線断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図８】実施例２に係るＸ線断層撮影装置の動作を説明するフローチャートである。
【図９】実施例３に係る断層撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図１０】本発明の１変形例に係るデータ処理装置の動作を説明する模式図である。
【図１１】従来構成のデータ処理装置を説明する模式図である。
【図１２】従来構成のデータ処理装置を説明する模式図である。
【図１３】従来構成のデータ処理装置を説明する模式図である。
【図１４】従来構成のデータ処理装置を説明する模式図である。
【実施例１】
【００４３】
実施例１に係るデータ処理装置１は、図１に示すように、被検体Ｍを包含した空間データＤａ１を入力すると、空間データＤａ１に含まれるスパイク状のノイズが除去された処理データＤａ２が出力される構成となっている。空間データＤａ１とは、各種の断層撮影装置を用いて被検体Ｍを撮影した時に得られる被検体Ｍの内部を示す生データである。空間データＤａ１は、本発明の３次元データに相当する。
【００４４】
実施例１に係るデータ処理装置１は、図１に示すように、空間データＤａ１における処理対象の画素に対して変換動作を行うかどうかを判定する判定部１３と、判定部１３の判定に従って画素値の変換動作を行う変換部１４とを有している。判定部１３は、本発明の判定手段に相当し、変換部１４は、本発明の変換手段に相当する。
【００４５】
空間データＤａ１は、図２に示す様に、被検体Ｍを３次元空間上に包含する３次元マトリックスデータとなっている。この空間データＤａ１は、放射線断層撮影装置により検出されたデータ（例えば輝度）が各ボクセルに配列されているものである。空間データＤａ１は、放射線断層撮影装置の撮影視野内に被検体Ｍを導入した状態で取得されたものである。空間データＤａ１は、直方体の空間内にボクセルが配列されて構成される。放射線断層撮影装置の撮影視野は円柱状であるのに空間データＤａ１が直方体を表すものとなっているのは、この様にするとデータの保持に都合がよいからである。直方体を表す空間データＤａ１の内部には、円柱形状となっている放射線断層撮影装置の視野範囲の全域が含まれる。
【００４６】
このように、空間データＤａ１は、放射線断層撮影装置が断層画像を生成する前の段階の３次元再構成データに相当している。
【００４７】
処理データＤａ２は、図３に示すように図２で説明した空間データＤａ１と同様な３次元マトリックスデータで、空間データＤａ１にノイズ除去処理を施したものとなっている。処理データＤａ２は、空間データＤａ１から図２の網掛けで示したノイズ成分が除去されたものとなっている。この処理データＤａ２を再構成すると、ノイズを含まない視認性に優れた断層画像が生成できる。
【００４８】
変換部１４の動作について説明する。変換部１４は、空間データＤａ１を構成するボクセル（画素）の各々について、画素値の置き換えを行う。変換部１４の具体的な動作は以下の通りである。図４は、空間データＤａ１を構成する画素ａに対して変換部１４が動作している様子を示している。変換部１４は画素ａを処理対象の画素として認識するとともに処理対象の画素ａを含んだ領域Ｒａを認識する。この領域は、処理対象の画素ａを中心に縦横高さ方向に３×３×３ボクセルの領域となっている。図４においては領域Ｒａの縦横のみに注目しているので領域Ｒａは９個の画素を含む正方形状となっている。しかし、実際の領域Ｒａは２７個の画素を含む立方体形状である。
【００４９】
変換部１４は、領域Ｒａに属する画素のうち、中間的な画素値を選択し、この画素値を処理対象の画素ａの画素値に変換する。そして、変換部１４は、この変換動作終了後の画素ｖを空間データＤａ１の配列に倣って配列して、処理データＤａ２を生成する。変換部１４は、空間データＤａ１を構成する画素の各々について同様の処理を行う。そこで変換部１４の動作の際には処理対象の画素が変更される度に領域Ｒａもこれに追従して移動することになる。
【００５０】
変換部１４の変換動作について更に説明する。図５は、画素値が９０４となっている処理対象の画素に変換部１４が動作している様子を示している。変換部１４は、領域Ｒａに属する画素を画素値の順に並べたときに中間の順位となっている画素の画素値（図５においては７０）を読み取って、処理対象の画素の画素値を個の中間順位に係る画素値に変換することにより処理データＤａ２を生成する。なお、図５においては、説明の便宜上、明るい方から数えても暗い方から数えても順位が５位（中間順位）となっている画素の画素値を変換部１４が読み取る構成となっている。しかし、これは、図５においては比較対象の画素値を９つに限定しているからである。実際は、領域Ｒａには、２７個の画素値があるのであるから、変換部１４の動作において画素値を読み取る画素の順位は、明るい方から数えても暗い方から数えても１３位である。この順位付けは後述の判定部１３が行う。
【００５１】
この様に変換部１４は、空間データＤａ１を構成する画素値の各々に領域Ｒａを規定するテンプレートフィルタを作用させることにより、空間データＤａ１にメディアンフィルタ処理を施す処理部となっている。これにより、空間データＤａ１に含まれるノイズ成分が除去される。
【００５２】
本発明の特徴的な構成は、変換部１４が空間データＤａ１を構成する画素の全てにメディアンフィルタ処理をするわけではないことにある。変換部１４は、空間データＤａ１におけるある画素にはメディアンフィルタ処理を行わない。いずれの画素にメディアンフィルタ処理を施すかどうかの判定は判定部１３が行う。
【００５３】
判定部１３は、処理対象の画素に対応する画素群において、画素値の順に画素に順位を付す。これにより、各画素に１位から９位（実際には１位から２７位）までの順位が画素値の順に判定部１３によって付されることになる。図５の領域Ｒａにおいては、９０４の画素値が最も明るい画素値なので、この画素が１位となる。
【００５４】
判定部１３は、処理対象の画素の順位が１位のとき、この画素を変換部１４が行う変換動作を行うべきものと判定する。したがって、変換部１４は、処理対象の画素の順位が１位のとき、処理対象の画素にメディアンフィルタ処理を施す。
【００５５】
処理対象の画素の順位が領域Ｒａに属する各画素と比べて画素値で大きく引き離して１位となっているとすると、処理対象の画素は、ノイズ成分を写し込んでいる可能性が高いことを意味し、領域Ｒａの中で処理対象の画素が際立って明るい点として現れていることになる。この様な輝点は、空間データＤａ１の中で目立つ存在であり、断層画像におけるスパイク状のノイズの原因となる。変換部１４は、この輝点の画素の画素値をその画素の周辺部における中間的な画素値に置き換える。このようにすることで、空間データＤａ１に現れていた輝点は、消去されることになる。
【００５６】
また、判定部１３は、処理対象の画素の順位が１位を占めるほど明るいものではないとき（順位が最上位よりも低い順位のとき），この画素を変換部１４が行う変換動作から除外するべきものと判定する。したがって、変換部１４は、この場合、処理対象の画素にメディアンフィルタ処理を施さないで、処理対象の画素値をそのまま処理データＤａ２に配列する。すなわち、図６に示す様に処理対象の画素が３位に順位付けされたときは、変換部１４は動作しない。
【００５７】
判定部１３が変換部１４の動作の是非を判定させるようにしたことについての意味について説明する。図６におけるＢが示す部分は、画素値が２００台となっており、領域Ｒａの中で明るい方の画素で構成されている。一方、Ｄが示す部分は、画素値が１００に満たず、領域Ｒａの中で暗い方の画素で構成されているものである。
【００５８】
図６において、画素値が２２３となっている画素は順位が３位となっており、その画素は、周辺の領域Ｒａの中で目立っているものとはいえない。つまり、この画素は、領域Ｒａの中で明るい点として現れることがなく、この画素の画素値を変換しても空間データＤａ１のノイズ除去の効果はないのである。
【００５９】
しかし、仮に、変換部１４が空間データＤａ１の全域について画素値の変換をするようにすると、図６においては、２２３となっている画素値が、中間順位に係る画素値（７０）に変換されることになる。つまり、この場合、明部分Ｂに属する画素の画素値が、暗部分Ｄに属する画素の画素値に置き換えられてしまう。このように明部分Ｂに係る画素の画素値が暗部分Ｄに係る画素の画素値に変換されると、明部分Ｂ同士で画素値が変換される場合と比べて、画素値が大きく減少するように変換されることになる。結果として、図６における処理対象の画素は、ノイズの原因でもないのに大きく減少させられることになる。
【００６０】
ノイズの原因でない画素にまで大きな画素値の変換をしてしまうと、生成された処理データＤａ２は、空間データＤａ１の情報を十分に保持していない劣化したものとなってしまう。実施例１の構成は、この様な動作を防ぐ目的で、空間データＤａ１におけるノイズ成分でない画素に対しては、画素値の変換動作をしないようにしている。
【００６１】
空間データＤａ１に属する画素の各々がノイズ成分となっているかは、画素に付される順位を元に決められる。すなわち、画素に付される順位が１位のときは、この画素は空間データＤａ１において際立って明るく現れているノイズ成分であるものとし、画素に付される順位が最上位よりも低い順位のとき、この画素は空間データＤａ１において目立たないものであり、被検体Ｍを表した画素であるものとしている。
【００６２】
判別部１３の実際の動作について説明する。判定部１３は、空間データＤａ１を基に処理対象の画素について画素値の変換動作をするかどうかを表した判定データＨと、領域Ｒａ内の画素の位置とその画素の順位が関連づけられたテーブルとを変換部１４に送出し、変換部１４は、これに基づいて処理データＤａ２を生成する。
【００６３】
処理データＤａ２は、断層画像生成部１７に送出される。断層画像生成部１７は、３次元マトリックスデータとなっている処理データＤａ２を用いて断層画像を生成する。断層画像は、被検体Ｍの断層像を写し込んだ画像である。断層画像生成部１７は、処理データＤａ２の全体に輝度調節などのデータ処理をして、被検体Ｍをある平面で裁断したときの断層像が写り込んだ断層画像を生成する。
【００６４】
操作卓２６は、術者（術者）の指示を入力させる目的で設けられている。記憶部２８は、判定部１３，変換部１４が参照するパラメータ等の動作に関する情報の一切を記憶する。
【００６５】
主制御部２７は、各制御部を統括的に制御する目的で設けられている。この主制御部２７は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各部１３，１４を実現している。
【００６６】
以上のように、実施例の構成によれば、空間データＤａ１を劣化させずしてノイズを除去することができる医療用データ処理装置１が提供できる。すなわち、実施例における画素の変換動作は、処理対象の画素とその周辺の画素とにおける画素値を比較して対象画素の画素値の順位を求め、この順位に応じて行ったり行わなかったりするのである。このように、実施例によればデータ処理を画素の全てについて行わないようにしている。これにより、空間データＤａ１が保持する被検体Ｍの像を劣化させることなく、空間データＤａ１のノイズを除去することができる。
【００６７】
具体的には、実施例１の構成においては処理対象の画素が最上位（１位）のときは変換動作を行わせるようにし、それ以外のときは変換動作を行わせないようにしている。これにより空間データＤａ１上のノイズを確実に除去することができる。処理対象の画素の画素値が領域Ｒａに属する各画素の画素値と大きくかけ離れていれば、処理対象の画素の順位は領域Ｒａ中で１位となる可能性が高く、処理対象の画素がノイズ成分を写し込んでいる可能性も高い。上述の構成は、この様なノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点のみにデータ処理を施すことにより、ノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点の画素値のみを領域Ｒａ中で目立たない画素値に変更する。これにより空間データＤａ１上のノイズは確実に除去されるとともに、画素値の変換動作が極力少ないものとなるので、画像の劣化が抑制される。
【００６８】
また、空間データＤａ１は、様々な解析画像の基となる空間データＤａ１である。したがって、空間データＤａ１に対してノイズ除去処理をいったん施しておけば、後段の処理でノイズ除去処理をせずとも、視認性に優れた画像を提供できるのである。
【実施例２】
【００６９】
次に、実施例２に係る放射線断層撮影装置について説明する。実施例２における放射線断層撮影装置は、実施例１におけるデータ処理装置をＣＴ装置に組み込んだものとなっている。実施例２におけるＸ線は本発明における放射線に相当し、ＦＰＤはフラットパネル・ディテクタの略である。
【００７０】
まず、実施例２に係るＸ線断層撮影装置について説明する。Ｘ線断層撮影装置２０は、図７に示す様に被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の伸びる方向に貫通した貫通孔を有するガントリ１０とを備えている。天板２は、ガントリ１０の貫通孔に挿通されており、天板２を支持する支持台２ａに対して天板２の伸びる方向に進退自在に移動することができる。この天板２の移動は天板移動機構１５が行う。天板移動制御部１６は、天板移動機構１５を制御するものである。
【００７１】
ガントリ１０の内部には、Ｘ線を照射するＸ線管３と、Ｘ線を検出するＦＰＤ４とが設けられている。Ｘ線管３から照射されたＸ線は、ガントリの貫通孔を横切るように通過して、ＦＰＤ４に到達する。Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の検出手段に相当する。
【００７２】
Ｘ線管制御部６は、所定の管電流、管電圧、パルス幅でＸ線管３を制御する目的で設けられている。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３から発せられ、被検体Ｍを透過したＸ線を検出して検出信号を生成する。この検出信号は、画像生成部１１に送出され、そこで被検体Ｍの投影像が写り込んだ透視画像Ｐ０が生成される。空間データ生成部１２は、画像生成部１１で生成された透視画像Ｐ０を基に、Ｘ線の通過の易さを表した輝度が３次元的に配列された空間データＤａ１を生成する。データ処理部１８は、実施例１における判定部１３，変換部１４，および断層画像生成部１７をまとめて表しているものであり、本発明の中核である。データ処理部１８に空間データＤａ１を入力すると断層画像Ｐが出力される。
【００７３】
Ｘ線管３およびＦＰＤ４の回転について説明する。Ｘ線管３およびＦＰＤ４は、回転機構７により、天板２の伸びる方向に伸びた中心軸を中心に一体的に回転される。回転制御部８は回転機構７を制御するものである。
【００７４】
表示部２５は、Ｘ線撮影により取得された断層画像Ｐを表示する目的で設けられている。操作卓２６は、術者によるＸ線照射開始などの指示を入力させる目的で設けられている。また、主制御部２７は、各制御部を統括的に制御する目的で設けられている。この主制御部２７は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することにより各制御部６，８，１６および各部１１，１２，１８を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。記憶部２８は、撮影に用いられるパラメータ、画像処理に伴って生成される中間画像等のＸ線断層撮影装置２０の制御に関するパラメータの一切を記憶する。
【００７５】
＜Ｘ線断層撮影装置の動作＞
次に、Ｘ線断層撮影装置２０の動作について説明する。実施例２に係るＸ線断層撮影装置２０を用いて被検体の断層画像Ｐを取得するには、図８に示すように、まず、被検体Ｍが天板２に載置されて（被検体載置ステップＳ１），透視画像Ｐ０の撮影が開始される（撮影開始ステップＳ２）。そして、断層画像Ｐが生成される（解析画像生成ステップＳ３）。以降、これらの各ステップについて順を追って説明する。
【００７６】
＜被検体載置ステップＳ１，撮影開始ステップＳ２＞
撮影に先立って、被検体Ｍが天板２に載置される。術者が操作卓２６を通じてＸ線断層撮影装置２０に断層撮影開始の指示を行うと、天板２が摺動し、被検体Ｍがガントリ１０の貫通孔の内部に導入される（図７参照）。Ｘ線管制御部６は、記憶部２８に記憶されている照射時間・管電流・管電圧に従い、Ｘ線を間欠的に照射する。その間に回転機構７は、Ｘ線管３およびＦＰＤ４を回転させる。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３が照射したＸ線のうち被検体Ｍを通過してきたＸ線を検出し、このときの検出データを画像生成部１１に送出する。
【００７７】
画像生成部１１は、ＦＰＤ４から送出された検出データを画像化して、Ｘ線の強さがマッピングされた透視画像Ｐ０を生成する。ＦＰＤ４は、Ｘ線管３がＸ線を照射する度に検出データを画像生成部１１に送出するので、画像生成部１１は、複数枚の透視画像Ｐ０を生成することになる。Ｘ線管３およびＦＰＤ４が回転移動されながら複数枚の透視画像Ｐ０が取得されるのであるから、透視画像Ｐ０の各々には、被検体Ｍの透視像が透視する方向を変えながら写り込んでいることになる。Ｘ線管３およびＦＰＤ４が撮影開始から一回転したところで、Ｘ線管３はＸ線の照射を終了する。
【００７８】
撮影開始後の天板２の移動について説明する。Ｘ線断層撮影装置２０は、一度の撮影で被検体Ｍの一部分しか撮影できない。Ｘ線断層撮影装置２０の撮影視野におけるＺ方向の幅が被検体ＭのＺ方向の幅よりも小さいからである。そこで、実施例２の構成によれば、天板２の摺動とＸ線管３・ＦＰＤ４が一回転して終了する撮影とを交互に繰り返し行うことで、被検体Ｍの全体像について断層画像を取得するようにしている。
【００７９】
＜解析画像生成ステップＳ３＞
透視画像Ｐ０は、空間データ生成部１２に送出される。空間データ生成部１２では、方向を変えながら撮影されることにより被検体Ｍの立体的な構造に関する情報を有している一連の透視画像Ｐ０を再構成してＸ線の通過の易さを表した輝度が３次元的に配列された空間データＤａ１を生成する。この空間データＤａ１は、データ処理部１８に送出され、各種画像処理が行われて断層画像Ｐが生成される。この様にして生成された断層画像Ｐが表示部２５に表示されて撮影は終了となる。
【００８０】
以上のように実施例１のデータ処理装置１を放射線透過により被検体Ｍの断層像を取得するタイプの放射線断層撮影装置に適用すれば、撮影時の放射線量が少なくノイズを多く含む空間データＤａ１しか取得できない場合であっても、このノイズを除去することができる。
【実施例３】
【００８１】
続いて実施例３に係る放射線断層撮影装置３０について説明する。実施例３に係る放射線断層撮影装置３０は、実施例１におけるデータ処理装置をＰＥＴ装置に組み込んだものとなっている。
【００８２】
放射線断層撮影装置３０は、図９に示す様に、ガントリ１０ａを有している。このガントリ１０ａは、Ｚ方向に伸びた貫通孔を有しており、天板２が挿通されている。
【００８３】
ガントリ１０ａの内部にはガントリ１０ａの形状にならって開口を有し、リング状となっている検出器リング３２が設けられている。この検出器リング３２は、γ線を検出可能な検出器がリング状に配列されて構成されている。
【００８４】
同時計数部３３は、検出器リング３２から出力された検出データに同時計数処理を施す目的で設けられている。この同時計数部３３により検出器リング３２の異なる部分に同時に入射した消滅γ線対の検出頻度と検出位置とが特定される。同時計数部３３は、同時計数の結果を空間データ生成部３４に出力する。空間データ生成部３４は、同時計数部３３が特定した消滅γ線対の検出頻度と検出位置とを基に、消滅γ線対の発生位置を算出し、消滅γ線対の発生強度が３次元的にマッピングされた空間データＤａ１を生成する。データ処理部１８は、実施例１における判定部１３，変換部１４，および断層画像生成部１７をまとめて表しているものであり、本発明の中核である。データ処理部１８に空間データＤａ１を入力すると断層画像Ｐが出力される。
【００８５】
放射線断層撮影装置３０を用いて断層画像Ｐを生成するには、まず、被検体Ｍに陽電子放出型の放射性薬剤が注射される。放射性薬剤は、被検体Ｍの病巣などの特定の部分に集中する性質を有している。放射性薬剤は陽電子を放出し、この陽電子は１８０度反対方向に飛び去る消滅γ線対を発生させる。したがって、被検体Ｍからは、消滅γ線対が放射されることになる。放射性薬剤の分布は被検体内で異なっているのであるから、消滅γ線対の発生の頻度は被検体Ｍの部分によって異なっていることになる。
【００８６】
放射性薬剤の注射から十分に時間が経過した後、被検体Ｍは天板２に載置される。術者が操作卓２６を通じて放射線断層撮影装置３０にＰＥＴ画像撮影開始の指示を行うと、天板２が摺動し、被検体Ｍがガントリ１０ａの貫通孔の内部に導入される（図９参照）。この時点から検出器リング３２は、消滅γ線対の検出を開始し、空間データ生成部３４が消滅γ線対の発生強度が３次元的にマッピングされた空間データＤａ１を生成する。なお、撮影の際に、放射線断層撮影装置３０のＺ方向における視野範囲が被検体Ｍの全身をカバーしきれないときは、天板２をＺ方向に摺動させながら空間データＤａ１の生成をするようにしてもよい。
【００８７】
この空間データＤａ１は、データ処理部１８に送出され、処理データＤａ２に変換された後、断層画像Ｐが生成される。従って、データ処理部１８では、画像処理を被検体Ｍごとに独立して施すことにより断層画像Ｐを生成するのである。この様にして生成された断層画像Ｐが表示部２５に表示されて撮影は終了となる。
【００８８】
以上のように、上述のデータ処理装置１を被検体Ｍから放射された放射線を測定することにより断層像を取得するタイプの放射線断層撮影装置に適用すれば、取得される放射線のカウント数が少なくノイズを多く含む空間データＤａ１しか取得できない場合であっても、このノイズを除去することができる。ＰＥＴ装置で撮影をしようとすると、計数できる消滅γ線対に制限があるので、生成される断層画像は、暗い部分と明るい部分が二極化した画像になりやすい。従って本発明のデータ処理装置１は、特にＰＥＴ画像のノイズ除去に優れている。
【００８９】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。
【００９０】
（１）実施例１における判定部１３は、処理対象の画素の順位が１位であるかそれ以外であるかによって異なる動作をするようになっていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、処理対象の画素の順位が１位以外であっても、変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。例えば図１０の一列目における符号Ｆに示すように、処理対象の画素の順位が１位または２位であるとき、判定部１３は変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。一方、図１０の一列目における符号Ｇに示す位置に処理対象の画素が配する場合、判定部１３は変換部１４の変換動作を行わせることになる。図１０一列目では処理対象の画素の画素値は７４０となっているので、順位は２位となっている。従って、処理対象の画素の画素値は、変換部１４によって中間順位に係る画素値（７０）に変えられる。このように、判定部１３は、処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているときは変換動作を行わせるように判定するように構成してもよい。図１０一列目における上位参考順位は、２位である。上位参考順位は適宜変更することができる。
【００９１】
処理対象の画素が領域Ｒａにおいて輝点となっていても、領域Ｒａに別の輝点が存在する場合、処理対象の画素の順位は１位となるとは限らない。上述の構成によれば、画素値処理動作を除外する順位に幅を持たせているので、空間データＤａ１に輝点が多く存在する場合であっても、空間データＤａ１上のノイズは確実に除去される。
【００９２】
（２）実施例１における判定部１３は、処理対象の画素の順位が１位であるかそれ以外であるかによって異なる動作をするようになっていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、判定部１３が処理対象の画素の順位が最下位の場合に変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。
【００９３】
この様に、処理対象の画素が最下位のときは変換動作を行わせるようにし、それ以外のときは変換動作を行わせないようにすれば、空間データＤａ１上のノイズを確実に除去することができる。処理対象の画素の画素値が領域Ｒａに属する各画素の画素値と大きくかけ離れていれば、処理対象の画素の順位は領域Ｒａ中で１位となっていない場合、最下位となっている可能性が高く、処理対象の画素がノイズ成分を写し込んでいる可能性も高い。上述の構成は、この様なノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い輝点のみにデータ処理を施すことにより、ノイズ成分を写し込んでいる可能性の高い暗点の画素値のみを周辺領域中で目立たない画素値に変更する。これにより空間データＤａ１上のノイズは確実に除去されるとともに、画素値の変換動作が極力少ないものとなるので、画像の劣化が抑制される。
【００９４】
（３）上述の変形例における判定部１３は、処理対象の画素の順位が最下位であるかそれ以外であるかによって異なる動作をするようになっていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、処理対象の画素の順位が最下位以外であっても、変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。例えば図１０の二列目における符号Ｓに示すように、処理対象の画素の順位が最下位または８位（最下位よりも１つだけ高い順位）であるとき、判定部１３は変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。一方、図１０の二列目における符号Ｔに示す位置に処理対象の画素が配する場合、判定部１３は変換部１４の変換動作を行わせることになる。図１０二列目では処理対象の画素の画素値は３６となっているので、順位は８位となっている。従って、処理対象の画素の画素値は、変換部１４によって中間順位に係る画素値（４３０）に変えられる。このように、判定部１３は、処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定するように構成してもよい。図１０二列目における下位参考順位は、８位である。下位参考順位は適宜変更することができる。
【００９５】
処理対象の画素が領域Ｒａにおいて暗点となっていても、領域Ｒａに別の暗点が存在する場合、処理対象の画素の順位は最下位となるとは限らない。上述の構成によれば、画素値処理動作を除外する順位に幅を持たせているので、空間データＤａ１に暗点が多く存在する場合であっても、空間データＤａ１上のノイズは確実に除去される。
【００９６】
（４）実施例１における判定部１３は、処理対象の画素の順位が１位であるかそれ以外であるかによって異なる動作をするようになっていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、判定部１３が処理対象の画素の順位が最上位または最下位の場合に変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。この場合、処理対象の画素が図１０の三列目の符号Ｆ，Ｓが示す順位に位置するときは、変換部１４の変換動作は行われず、符号Ｆ，Ｓが示す順位に位置しないときは、変換部１４の変換動作が行われることになる。
【００９７】
（５）上述の変形例における判定部１３は、処理対象の画素の順位が最上位または最下位であるかそれ以外であるかによって異なる動作をするようになっていたが、本発明はこの構成に限られない。すなわち、処理対象の画素の順位が最上位または最下位以外であっても、変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。例えば図１０の四列目における符号Ｆ，Ｓに示すように、処理対象の画素の順位が最上位、２位、最下位、または８位（最下位よりも１つだけ高い順位）であるとき、判定部１３は変換部１４の変換動作を行わせないようにしてもよい。このように、判定部１３は、処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間の順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているか、処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定するように構成してもよい。図１０四列目における上位参考順位は、２位であり、下位参考順位は、８位である。上位参考順位および下位参考順位は適宜変更することができる。
【００９８】
（６）実施例１の構成は３次元マトリックスデータに作用するものであったが、画素が２次元的に配列された画像データに作用させるようにしてもよい。このとき、図４を用いて説明した領域Ｒａは、２次元的な矩形領域となる。画像解析をする場合において、常に空間データＤａ１が取得できるとは限らない。実施例の構成は２次元データしか手に入らない場合であっても２次元データに現れるノイズを確実に除去することができる。
【符号の説明】
【００９９】
Ｄａ１ 空間データ（３次元データ）
３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（検出手段）
１３ 判定部（判定手段）
１４ 変換部（変換手段）
３２ 検出器リング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素が配列されることにより構成されるデータに処理を施すことにより、データに現れるノイズを除去する医療用データ処理装置であって、
処理対象の画素を含んだ領域に属する画素群において画素値の順に画素に順位を付して、処理対象の画素の順位に応じて画素値の変換動作から除外するかどうかを判定する判定手段と、
処理対象の画素の画素値を前記判定手段によって中間の順位が付された画素の画素値に変換する変換手段とを備え、
前記変換手段はデータを構成する画素の各々について動作する際に前記判定手段が除外した画素については変換動作を行わないことを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ａ）処理対象の画素が最上位のときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ｂ）処理対象の画素が最下位のときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ａ，Ｂ）処理対象の画素が最上位または最下位のときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ｃ）処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間の順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ｄ）処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ｃ）処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間の順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているか、
（Ｄ）処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の医療用データ処理装置において、
データは、画素が３次元的に配列された３次元データであることを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の医療用データ処理装置において、
データは、画素が２次元的に配列された画像データであることを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の医療用データ処理装置を搭載した診断装置であって、
放射線を照射する放射線源と、
放射線を検出する検出手段とを備えることを特徴とする診断装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の医療用データ処理装置を搭載した診断装置であって、
被検体から発せられる放射線を検出する検出器リングを備え、
ポジトロン放出型断層撮影装置として構成されていることを特徴とする診断装置。
【請求項１】
画素が配列されることにより構成されるデータに処理を施すことにより、データに現れるノイズを除去する医療用データ処理装置であって、
処理対象の画素を含んだ領域に属する画素群において画素値の順に画素に順位を付して、処理対象の画素の順位に応じて画素値の変換動作から除外するかどうかを判定する判定手段と、
処理対象の画素の画素値を前記判定手段によって中間の順位が付された画素の画素値に変換する変換手段とを備え、
前記変換手段はデータを構成する画素の各々について動作する際に前記判定手段が除外した画素については変換動作を行わないことを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ａ）処理対象の画素が最上位のときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項３】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ｂ）処理対象の画素が最下位のときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項４】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ａ，Ｂ）処理対象の画素が最上位または最下位のときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項５】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ｃ）処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間の順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項６】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ｄ）処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項７】
請求項１に記載の医療用データ処理装置において、
前記判定手段は、（Ｃ）処理対象の画素の順位が最上位よりも低い順位で中間の順位よりも高い順位となっている上位参考順位以上となっているか、
（Ｄ）処理対象の画素の順位が中間の順位よりも低い順位で最下位よりも高い順位となっている下位参考順位以下となっているときは変換動作を行わせるように判定することを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の医療用データ処理装置において、
データは、画素が３次元的に配列された３次元データであることを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項９】
請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の医療用データ処理装置において、
データは、画素が２次元的に配列された画像データであることを特徴とする医療用データ処理装置。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の医療用データ処理装置を搭載した診断装置であって、
放射線を照射する放射線源と、
放射線を検出する検出手段とを備えることを特徴とする診断装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の医療用データ処理装置を搭載した診断装置であって、
被検体から発せられる放射線を検出する検出器リングを備え、
ポジトロン放出型断層撮影装置として構成されていることを特徴とする診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−１６５９５１（Ｐ２０１２−１６５９５１Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３０８２２（Ｐ２０１１−３０８２２）
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１６日（２０１１．２．１６）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
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