画像処理装置およびプログラム並びに画像診断装置
【課題】再構成画像において、空間分解能の低下を抑えつつ、ストリークアーチファクトを低減することができる画像処理装置を実現させる。
【解決手段】再構成画像Ｐの高周波成分を表す画像を生成する生成手段と、生成手段により生成された画像において、１つの画素を注目画素ＡＰとし、画素値の所定の基準値に対する大小関係が同じである画素が注目画素ＡＰを含めて直線方向Ｄ３にＮ個以上連続して並んでいる画素パターンＣＰを検出する処理を行い、この画素パターンが検出された場合に、注目画素ＡＰを、再構成画像Ｐにおけるストリークアーチファクトの成分ｓｔを表す画素の候補として検出する検出手段と、検出手段により検出された候補に基づいて、再構成画像Ｐにおけるストリークアーチファクトを低減する低減手段とを備える構成とする。
【解決手段】再構成画像Ｐの高周波成分を表す画像を生成する生成手段と、生成手段により生成された画像において、１つの画素を注目画素ＡＰとし、画素値の所定の基準値に対する大小関係が同じである画素が注目画素ＡＰを含めて直線方向Ｄ３にＮ個以上連続して並んでいる画素パターンＣＰを検出する処理を行い、この画素パターンが検出された場合に、注目画素ＡＰを、再構成画像Ｐにおけるストリークアーチファクトの成分ｓｔを表す画素の候補として検出する検出手段と、検出手段により検出された候補に基づいて、再構成画像Ｐにおけるストリークアーチファクトを低減する低減手段とを備える構成とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再構成画像におけるストリークアーチファクト（streak artifact）を低減する画像処理装置およびプログラム（program）並びに画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置や磁気共鳴イメージング（imaging）装置などの画像診断装置により得られる再構成画像には、線状のストリークアーチファクトを生じることがある。例えば、Ｘ線ＣＴ装置の場合、装置の機械的な精度不足、適切でない撮影条件、撮影対象物の動きなどによって、ストリークアーチファクトが生じる。アーチファクトは、撮影対象物の状態を正しく現しておらず、観察者に間違った情報を与える危険性がある。そのため、このようなストリークアーチファクトは、除去もしくは低減されることが望ましい。
【０００３】
従来、このようなストリークアーチファクトを低減する方法として、投影データ（data）を、フィルタ（filter）等を用いて平滑化する方法が提案されている（例えば、特許文献１，要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２３６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この方法は、投影データの平滑化による空間分解能の低下という重い副作用を伴う。そのため、一般的に、この方法は、Ｘ線低線量などにより非常に顕在なアーチファクトが生じており、これを低減するために多少の空間分解能の低下もやむを得ないと考えられるような特殊な状況下において用いられる。
【０００６】
別の方法として、再構成画像においてストリークアーチファクトを検出し、これを元の再構成画像から減算等して取り除く方法が考えられる。ただし、検出精度が高くない状態でアーチファクトを低減しようとすると、ピンポイント（pin-point）での低減処理が難しくなり、やはり空間分解能の低下という副作用が生じやすい。上記のような特殊な状況下で生じるストリークアーチファクトの場合には、その顕在さから検出は可能と考えられる。しかし、例えば肋骨からのアーチファクトのような一般的な状況下で生じるストリークアーチファクトの場合には、正常な陰影との区別がつきづらく、その検出は非常に難しい。そのため、これまでのところ、再構成画像において、空間分解能の低下を抑えつつ、ストリークアーチファクトを低減することが可能な方法は提案されていない。
【０００７】
このような事情により、再構成画像において、空間分解能の低下を抑えつつ、ストリークアーチファクトを低減することができる画像処理装置、およびそのためのプログラム、並びにこのような画像処理装置を備えている画像診断装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の観点の発明は、再構成画像の高周波成分を表す画像を生成する生成手段と、前記生成手段により生成された画像において、１つの画素を注目画素とし、画素値の所定の基準値に対する大小関係が同じである画素が該注目画素を含めて直線方向にＮ個以上連続して並んでいる画素パターン（pattern）を検出する処理を行い、該画素パターンが検出された場合に、該注目画素を、前記再構成画像におけるストリークアーチファクトの成分を表す画素の候補として検出する検出手段と、前記検出手段により検出された候補に基づいて、前記再構成画像におけるストリークアーチファクトを低減する低減手段とを備えている画像処理装置を提供する。
【０００９】
ここで、「所定の基準値」は、高周波成分の上に凸となる画素値の変化、および、下に凸となる画素値の変化のベースになる値とすることができる。例えば、「高周波成分を表す画像」が、高周波成分の上に凸となる画素値の変化を正で表し、下に凸となる画素値の変化を負で表す画像である場合には、「所定の基準値」を、０（零）とすることができる。なお、「高周波成分を表す画像」の画素値を全体的にシフトした場合には、「所定の基準値」も同様にシフトさせる。
【００１０】
第２の観点の発明は、前記生成手段が、前記再構成画像から該再構成画像の平滑化画像を減算して、前記高周波成分を表す画像を生成する上記第１の観点の画像処理装置を提供する。
【００１１】
第３の観点の発明は、前記低減手段が、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像を減算することにより、前記ストリークアーチファクトを低減する上記第１の観点または第２の観点の画像処理装置を提供する。
【００１２】
第４の観点の発明は、前記低減手段が、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像における画素の画素値を、前記再構成画像もしくは該再構成画像の平滑化画像における該画素の対応画素の画素値に応じて重み付けして減算する上記第３の観点の画像処理装置を提供する。
【００１３】
第５の観点の発明は、前記低減手段が、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像を、前記再構成画像の再構成に用いられた再構成関数の種類に応じて重み付けして減算する上記第３の観点の画像処理装置を提供する。
【００１４】
第６の観点の発明は、前記検出手段により検出された候補を絞り込む絞込手段をさらに備えており、前記低減手段が、絞り込まれた候補である画素に基づいて、前記アーチファクトを低減する上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。
【００１５】
第７の観点の発明は、前記検出手段が、複数の直線方向に対して前記画素パターンを検出する処理を行い、前記絞込手段が、前記検出手段により候補として検出された画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向が２以上あり、これら２以上の直線方向の広がり角度が許容角度を超えている画素を候補から外す上記第６の観点の画像処理装置を提供する。
【００１６】
第８の観点の発明は、前記絞込手段が、前記検出手段により候補として検出された画素であって、該画素の画素値、または、前記再構成画像もしくは該再構成画像の平滑化画像における該画素の対応画素の画素値が所定の範囲に含まれている画素を候補から外す上記第６の観点または第７の観点の画像処理装置を提供する。
【００１７】
第９の観点の発明は、前記絞込手段が、前記検出手段により候補として検出された画素により構成される画像において点状に分布する画素を候補から外す上記第６の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。
【００１８】
第１０の観点の発明は、前記絞込手段が、前記検出手段により候補として検出された画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向がストリークアーチファクトの発生要因によって定まる所定の方向である画素を候補から外す上記第６の観点から第９の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。
【００１９】
第１１の観点の発明は、前記絞込手段が、前記検出手段により候補として検出された画素により構成される画像において、画素の１つを注目候補とし、該注目候補を含む局所領域内に含まれる他の候補の画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向が該注目候補と許容角度内で一致している画素の数が所定値以下である場合に、該注目候補を候補から外す上記第６の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。
【００２０】
第１２の観点の発明は、コンピュータ（computer）を、上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置として機能させるためのプログラムを提供する。
【００２１】
第１３の観点の発明は、上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を備えている画像診断装置を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
上記観点の発明によれば、ストリークアーチファクトの成分を表す画素の候補を、そのストリークの長さ、濃淡、位置等に対して柔軟に検出し、当該画素を精度よく検出することができ、再構成画像において、空間分解能の低下を抑えつつ、ストリークアーチファクトを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】ガントリを側面から見たときの図である。
【図３】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるストリークアーチファクト低減処理に関わる部分の機能ブロック（block）図である。
【図４】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるストリークアーチファクト低減処理のフローチャート（flowchart）である。
【図５】ストリーク画素候補検出処理のフローチャートである。
【図６】ストリークアーチファクトを含むＣＴ画像の一例を示す図である。
【図７】ＣＴ画像の高周波成分を表す高周波画像の一例を示す図である。
【図８】連続画素パターンの検出ライン（line）方向の一例を示す図である。
【図９】検出される連続画素パターンの例を示す図である。
【図１０】ストリーク方向がばらつくストリーク画素候補を候補から外す候補絞込みの事例を示す図である。
【図１１】点状のストリーク画素候補を候補から外す候補絞込みの事例を示す図である。
【図１２】ストリーク方向が略同じである他の候補が周囲に少ないストリーク画素候補を候補から外す候補絞込みの事例を示す図である。
【図１３】ストリーク画素候補により構成されるストリーク画像の一例を示す図である。
【図１４】ストリークアーチファクトが低減されたストリーク低減画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、発明の実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【００２６】
図１に示すように、本Ｘ線ＣＴ装置は、ガントリ（gantry）２、撮影テーブル（table）４、および操作コンソール（console）６を備えている。ガントリ２は、Ｘ線管２０を有している。Ｘ線管２０から放射されたＸ線（不図示）は、アパーチャ（aperture）２２により、例えば扇状のファンビーム（fan
beam）やコーンビーム（cone beam）などのＸ線ビームとなるように成形され、Ｘ線検出器２４に照射される。
【００２７】
Ｘ線検出器２４は、扇状のＸ線ビームの広がり方向（チャネル（channel）方向という）および厚み方向（列方向という）に、２次元的に配列された複数のＸ線検出素子を有している。
【００２８】
Ｘ線検出器２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は、Ｘ線検出器２４の個々のＸ線検出素子による検出データを投影データとして収集する。Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（controller）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略している。
【００２９】
Ｘ線コントローラ２８がＸ線管２０に供給する管電圧および管電流に関するデータが、データ収集部２６によって収集される。なお、Ｘ線コントローラ２８とデータ収集部２６との接続関係については図示を省略している。
【００３０】
アパーチャ２２は、アパーチャコントローラ３０によって制御される。なお、アパーチャ２２とアパーチャコントローラ３０との接続関係については図示を省略している。
【００３１】
以上のＸ線管２０からアパーチャコントローラ３０までのものが、ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略している。
【００３２】
撮影テーブル４は、図示しない被検体をガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。
【００３３】
操作コンソール６は、中央処理装置６０を有している。中央処理装置６０は、例えばコンピュータ等によって構成されている。中央処理装置６０には、制御インタフェース（interface）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。中央処理装置６０は、制御インタフェース６２を通じてガントリ２および撮影テーブル４を制御する。
【００３４】
ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、アパーチャコントローラ３０および回転コントローラ３６が、制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略している。
【００３５】
中央処理装置６０には、また、データ収集バッファ（buffer）６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータが、データ収集バッファ６４を通じて中央処理装置６０に入力される。
【００３６】
中央処理装置６０は、操作者による操作に応じて本スキャン（scan）のスキャン計画処理を行う。また、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビュー（view）の投影データを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（filtered
back projection）法による３次元画像再構成処理等が用いられる。操作者は、観察部位や目的に合わせて画像再構成に用いる再構成関数（カーネル）を選択することができる。再構成関数としては、例えば、標準関数、軟部用関数、高解像度関数などが用意されている。
【００３７】
中央処理装置６０は、また、再構成画像であるＣＴ画像上に生じたストリークアーチファクトを低減するために、ストリークアーチファクト低減処理を行う。なお、ストリークアーチファクトは、投影データ上のＸ線フォトンノイズ（photon noise）、Ｘ線検出器２４の検出素子の配列ピッチ（pitch）によるチャネル方向の空間分解能、被検体内の高Ｘ線吸収体の存在等に起因して生じる。
【００３８】
中央処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像および本Ｘ線ＣＴ装置の機能を実現するためのプログラム等を記憶している。
【００３９】
中央処理装置６０には、また、表示装置６８と入力装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、中央処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。入力装置７０は、操作者によって操作され、各種の指示や情報等を中央処理装置６０に入力する。操作者は、表示装置６８および入力装置７０を使用してインタラクティブ（interactive）に本Ｘ線ＣＴ装置を操作する。
【００４０】
図２は、ガントリを側面から見たときの図である。図２に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、アパーチャ２２により扇状のＸ線ビーム４００となるように成形され、Ｘ線検出器２４に照射されるようになっている。このようなＸ線ビーム４００の扇面に体軸を交差させて、撮影テーブル４に載置された被検体８がＸ線照射空間に搬入される。
【００４１】
Ｘ線照射空間は、ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。Ｘ線ビーム４００によってスライス（slice）された被検体８の像が、Ｘ線検出器２４に投影される。Ｘ線検出器２４によって、被検体８を透過したＸ線が検出される。被検体８に照射するＸ線ビーム４００の厚みｔｈは、アパーチャ２２のアパーチャの開度により調節される。
【００４２】
Ｘ線管２０、アパーチャ２２およびＸ線検出器２４は、それらの相互関係を保ったまま被検体８の体軸の周りを回転する。１スキャン（scan）当たり複数のビュー、例えば１０００ビュー程度の投影データが収集される。投影データの収集は、Ｘ線検出器２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系統によって行われる。
【００４３】
データ収集バッファ６４に収集された投影データに基づいて、中央処理装置６０により断層像の生成すなわち画像再構成が行われる。
【００４４】
なお、ここでは、図２に示すように、被検体８の体軸方向、すなわち撮影テーブル４の被検体８の搬送方向をｚ方向とする。また、鉛直方向をｙ方向、ｙ方向およびｚ方向に直交する水平方向をｘ方向とする。
【００４５】
これより、本実施形態によるストリークアーチファクト低減処理について説明する。
【００４６】
図３は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるストリークアーチファクト低減処理に関わる部分の機能ブロック図である。また、図４は、本実施形態によるストリークアーチファクト低減処理のフローチャートである。
【００４７】
図３に示すように、本Ｘ線ＣＴ装置は、高周波画像生成部６０１、ストリーク画素候補検出部６０２、候補絞込部６０３、およびストリークアーチファクト低減部６０４を有している。
【００４８】
記憶装置６６には、既に再構成されたＣＴ画像が記憶されているものとする。
【００４９】
ステップ（step）Ｓ１では、高周波画像生成部６０１が、図６に示すようなストリークアーチファクトを含むＣＴ画像Ｐを記憶装置６６から読み出して取得する。
【００５０】
ステップＳ２では、高周波画像生成部６０１が、ＣＴ画像Ｐを平滑化してＣＴ平滑化画像ＰＦを生成する。
【００５１】
ステップＳ３では、高周波画像生成部６０１が、ＣＴ画像ＰからＣＴ平滑化画像ＰＦを減算して、図７に示すような、ＣＴ画像Ｐのエッジ（edge）成分すなわち高周波成分を表す高周波画像ＰＨを生成する。一般的に、このような高周波画像ＰＨでは、高周波成分の上に凸となる画素値の変化、すなわちＣＴ画像Ｐにおける上に凸となる画素値（ＣＴ値）の変化が、正の画素値で現れ、高周波成分の下に凸となる画素値の変化、すなわちＣＴ画像Ｐにおける下に凸となる画素値（ＣＴ値）の変化が、負の画素値で現れる。したがって、高周波画像ＰＨでは、ストリークアーチファクトの成分ｓｔが、正の画素値を持つ画素が直線状に連続して並ぶ画素パターン、および、負の画素値を持つ画素が直線状に連続して並ぶ画素パターンとして現れる（以下、これらの画素パターンを連続画素パターンという）。
【００５２】
ステップＳ４では、ストリーク画素候補検出部６０２が、高周波画像ＰＨ上で、ストリークアーチファクトの成分ｓｔを表す画素の候補（以下、ストリーク画素候補という）を検出する処理（以下、ストリーク画素候補検出処理という）を行う。
【００５３】
ここで、ストリーク画素候補検出処理について詳しく説明する。図５は、ストリーク画素候補検出処理のフローチャートである。
【００５４】
ステップＳ４１では、高周波画像ＰＨにおける１つの画素ＰＨijを注目画素ＡＰとして選択する。
【００５５】
ステップＳ４２では、所定の方向を連続画素パターンの検出ライン方向として選択する。ここでは、図８に示すように、３６０°を均等に分ける１２方向Ｄ１〜Ｄ１２を定め、これらのうち１つの方向を検出ライン方向Ｄｋとして選択する。
【００５６】
ステップＳ４３では、注目画素ＡＰを通り、検出ライン方向Ｄｋに延びる検出ラインＬak設定する。
【００５７】
ステップＳ４４では、検出ラインＬak上で、画素値の所定の基準値に対する大小関係が同じである画素が、注目画素ＡＰを含めてＮ個以上並んでいる連続画素パターンを検出する処理を行う。ここでは、一例として、所定の基準値を０（零）とし、画素値の正負が注目画素ＡＰと同じである画素（以下、同類画素という）が注目画素ＡＰを含めて連続してＮ個以上並んでいる連続画素パターンを検出する処理を行う。このような連続画素パターンが検出された場合にはステップＳ４５に進み、検出されなかった場合にはステップＳ４６に進む。なお、ここでは、ＣＴ画像Ｐおよび高周波画像ＰＨの画像サイズとして、５１２×５１２画素のマトリクスを想定する。この場合、上記Ｎ個は、例えば５〜２０個程度であり、７〜１５個程度が好適である。本例では、Ｎ個＝１１個とする。
【００５８】
図９に、検出される連続画素パターンの一例を示す。本例では、上記のように、高周波画像ＰＨの画像サイズ（size）として、５１２×５１２画素のマトリクス（matrix）を想定している。検出ライン方向は方向Ｄ３である。検出ラインＬa3上で注目画素ＡＰを中心に両側に１０画素ずつ含まれる領域を連続画素確認領域Ｒとし、同類画素が注目画素ＡＰを含めて１１個連続して並んでいるものを連続画素パターンとして検出する。（ａ）は、注目画素ＡＰに対して同類画素が両側にほぼ対称にある連続画素パターンＣＰ１を示している。（ｂ）は、注目画素ＡＰに対して同類画素が片側にある連続画素パターンＣＰ２を示している。（ｃ）は、注目画素ＡＰに対して同類画素が両側に非対称にある連続画素パターンＣＰ３を示している。
【００５９】
このように、注目画素ＡＰが仮にストリークアーチファクトの端に位置していたとしても、その注目画素ＡＰをストリーク画素候補として検出することができ、この検出方法は非常に柔軟性が高いことが分かる。
【００６０】
ステップＳ４５では、注目画素Ａを、ストリーク画素候補に決定する。このとき、連続画素パターンが検出された検出ライン方向Ｄｋを、このストリーク画素候補のストリーク方向と定義する。
【００６１】
ステップＳ４６では、検出ライン方向Ｄｋとして選択されている方向は最後の方向であるか、すなわち、検出ライン方向Ｄｋとして他に選択すべき方向がないかを判定する。最後の方向である場合には、ステップＳ４７に進む。最後の方向でない場合には、ステップＳ４２に戻り、別の方向を検出ライン方向に選択する。
【００６２】
ステップＳ４７では、注目画素ＡＰとして選択されている画素は最後の画素であるか、すなわち、注目画素ＡＰとして他に選択すべき画素がないかを判定する。最後の画素である場合には、ストリーク画素候補検出処理を終了する。最後の画素でない場合には、ステップＳ４１に戻り、別の画素を注目画素に選択する。
【００６３】
ステップＳ５では、候補絞込部６０３が、２以上のストリーク方向を持ち、それら２以上の方向がばらついているストリーク画素候補を候補から外す。
【００６４】
ストリークアーチファクトはストリーク状の画像である。そのため、このような候補の絞込みを行えば、ストリークアーチファクトの成分、すなわちストリーク状の画像の成分を表す画素である蓋然性の低い候補を排除することができる。
【００６５】
例えば、候補絞込部６０３は、ストリーク画素候補のうち１つの候補画素を注目候補ＡＣとして選択する。注目候補ＡＣのストリーク方向が２つ以上あり、かつ、これら２つ以上のストリーク方向の含まれる広がり角度θが所定の許容角度βを超えているか否かを判定する。この判定で肯定された場合には、注目候補ＡＣはストリーク状の画像の成分を表していないものとみなし、注目候補ＡＣを候補から外す。一方、この判定で否定された場合には、注目候補ＡＣはストリーク状の画像の成分を表しているものとみなし、注目候補ＡＣを候補に残す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、検出されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００６６】
なお、許容角度βは、例えば５°〜４５°程度であり、３６０°を均等に分ける１２方向で検出処理を行うのであれば、±１方向分で３０°などとすることができる。
【００６７】
図１０に本ステップＳ５による候補絞込みの事例を示す。本例では、許容角度βは３０°（±１方向）である。（ａ）は、１２の検出ライン方向Ｄ１〜Ｄ１２のうち方向Ｄ３，Ｄ４をストリーク方向に持つストリーク画素候補Ｃ１を示している。この場合、ストリーク方向としての方向Ｄ３，Ｄ４が含まれる広がり角度θは１５°であり、許容角度βの３０°を超えないので、このストリーク画素候補Ｃ１は候補として残す。なお、この際、後に行われるさらなる候補の絞込みを容易にするため、ストリーク方向を方向Ｄ３またはＤ４のいずれか１つに決定しておくとよい。（ｂ）は、方向Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４をストリーク方向に持つストリーク画素候補Ｃ２を示している。この場合、広がり角度θは３０°であり、許容角度βの３０°を超えないので、このストリーク画素候補Ｃ２は候補として残す。なお、このストリーク画素候補Ｃ２のストリーク方向は、例えば真中を取って方向Ｄ３に決定する。（ｃ）は、方向Ｄ２〜Ｄ５をストリーク方向に持つストリーク画素候補Ｃ３を示している。この場合、広がり角度θは４５°であり、許容角度βの３０°を超えているので、このストリーク画素候補Ｃ３は候補から外す。（ｄ）は、方向Ｄ３，Ｄ６をストリーク方向に持つストリーク画素候補Ｃ４を示している。この場合も、広がり角度θは４５°であり、許容角度βの３０°を超えているので、このストリーク画素候補Ｃ４は候補から外す。
【００６８】
ステップＳ６では、候補絞込部６０３が、被検体の特定の組織上に位置するストリーク画素候補を候補から外す。
【００６９】
被検体の組織や物質の中には、造影血管や肋骨などのように、ＣＴ画像Ｐにおいてストリーク状の陰影として現れやすいものがある。そこで、このような候補の絞込みを行えば、元々ストリーク状になって現れやすい特定の組織や物質上の候補を排除し、正しく描写された組織等の陰影がストリークアーチファクトの成分として誤検出されることを防ぐことができる。
【００７０】
例えば、候補絞込部６０３は、ストリーク画素候補のうち１つの候補画素を注目候補ＡＣとして選択する。ＣＴ画像ＰもしくはＣＴ平滑化画像ＰＦにおける注目候補ＡＣの対応画素の画素値、または注目候補ＡＣの画素値が、上記特定の組織や物質を表す画素値に相当する所定の数値範囲γに含まれているか否かを判定する。この判定で肯定された場合には、注目候補ＡＣが上記特定の組織や物質上の候補であるとみなし、注目候補ＡＣを候補から外す。一方、この判定で否定された場合には、注目候補ＡＣは上記特定の組織や物質上の候補ではないとみなし、注目候補ＡＣを候補に残す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、ステップＳ５で検出されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００７１】
ステップＳ７では、候補絞込部６０３が、ストリーク画素候補により構成される画像において点状に分布している、すなわち他の候補と空間的に連続的に繋がっていないストリーク画素候補を候補から外す。
【００７２】
ストリークアーチファクトは直線性を有している。したがって、ストリーク画素候補が真にストリークアーチファクトの成分を表す画素であれば、通常、点状に分布することはない。そこで、このような候補の絞込みを行えば、ストリークアーチファクトの成分を表す画素である蓋然性の低い候補を排除することができる。
【００７３】
例えば、候補絞込部６０３は、ストリーク画素候補により構成される画像において、候補画素の１つを注目候補ＡＣとして選択する。そして、この注目候補ＡＣを含む比較的狭い局所領域ＲＫ１を設定する。この局所領域ＲＫ１内に含まれる他のストリーク画素候補であって、ストリーク方向が注目候補ＡＣのそれと所定の許容角度δ１以内で一致しているストリーク画素候補の数を求める。求めた候補の数が所定の閾値η１以下であるか否かを判定する。この判定で肯定された場合には、注目候補ＡＣの近傍領域において、ストリーク方向が一致する候補同士が密集して存在しておらず、注目候補ＡＣは点状に分布しているものとみなし、注目候補ＡＣを候補から外す。一方、この判定で否定された場合には、注目候補ＡＣは点状に分布しておらず、他の候補と繋がりがあるものとみなし、注目候補ＡＣを候補に残す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、ステップＳ６で残されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００７４】
なお、局所領域ＲＫ１は、例えば、ＣＴ画像Ｐの画像サイズが５１２×５１２画素のマトリクスである場合に、３×３画素や５×５画素の領域とすることができる。
【００７５】
また、許容角度δ１は、設定される検出ライン方向の数を考慮して経験的に決めることができ、通常では０°〜４５°程度である。例えば、３６０°を均等に分ける１２方向で検出処理を行うのであれば、０°または±１方向で±１５°とすることができる。また例えば、３６０°を均等に分ける１６方向で検出処理を行うのであれば、０°または±１方向で±１２．５°などとすることができる。
【００７６】
また、閾値η１は局所領域ＲＫ１の大きさを考慮して経験的に決めることができる。例えば、局所領域ＲＫ１が３×３画素のマトリクスであれば、閾値η１は１〜６程度であり、２〜４程度が好適である。また例えば、局所領域ＲＫ１が５×５画素のマトリクスであれば、閾値η１は２〜１４程度であり、４〜９程度が好適である。
【００７７】
図１１に本ステップＳ７による候補絞込みの事例を示す。本例では、局所領域ＲＫ１は注目候補ＡＣを中心とする５×５画素のマトリクスである。数字の入っている画素はストリーク画素候補である。画素内の数字はストリーク方向を示しており、例えば数字「４」は方向Ｄ４を意味する。閾値η１は４である。許容角度δ１は０°、つまりストリーク方向が注目候補ＡＣと完全に一致している候補だけを計数する。（ａ）は、局所領域ＲＫ１内に、ストリーク方向が注目候補ＡＣと同じである他の候補が多く含まれている例を示している。注目候補ＡＣのストリーク方向は方向Ｄ４である。ストリーク方向がこれと一致する他の候補の数は１０個であり、閾値η１である４を超えているので、注目候補ＡＣは候補に残す。（ｂ）は、局所領域ＲＫ１内に、ストリーク方向が注目候補ＡＣと同じである他の候補があまり含まれていない例を示している。注目候補ＡＣのストリーク方向は方向Ｄ４である。ストリーク方向がこれと一致する他の候補の数は２個であり、閾値η１である４以下であるので、注目候補ＡＣは候補から外す。
【００７８】
ステップＳ８では、候補絞込部６０３が、所定の方向にストリーク方向を有しているストリーク画素候補を、候補から外す。
【００７９】
ストリークアーチファクトのストリーク方向は、そのアーチファクトが発生する要因によって定まることが多い。また、そのストリーク方向は、ＣＴ画像において一定の方向ではなく、自身の画素位置に応じて変化することが多い。例えば、検出器のチャネル方向の分解能に起因するストリークアーチファクトは、ＣＴ画像の再構成中心すなわちアイソセンタ（iso-center）を中心とする円周方向に沿って現れることが多い。そのため、このような候補の絞込みを行えば、必要に応じて、特定の要因によって発生するストリークアーチファクトのみを低減対象にしたり、逆に低減対象から外したりすることができる。
【００８０】
例えば、候補絞込部６０３は、ストリーク画素候補により構成される画像において、候補画素の１つを注目候補ＡＣとして選択する。注目候補ＡＣの画素位置にて、ある特定の要因によりストリークアーチファクトが発生すると仮定した場合における、そのアーチファクトのストリーク方向を求める。求めたストリーク方向と注目候補ＡＣのストリーク方向とが一致するか否かを判定する。この判定で肯定された場合には、注目候補ＡＣは、特定の要因により発生するストリークアーチファクトの成分を表すものとみなし、注目候補ＡＣを候補から外す。一方、この判定で否定された場合には、注目候補ＡＣは、特定の要因により発生するストリークアーチファクトの成分を表すものではないとみなし、注目候補ＡＣを候補に残す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、ステップＳ７で残されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００８１】
ステップＳ９では、候補絞込部６０３が、ストリーク方向が同一または類似する他の候補が周辺に少ないストリーク画素候補を、候補から外す。
【００８２】
ストリークアーチファクトは、直線が縞状になって現れる。したがって、ストリークアーチファクトの成分を表す画素は、局所領域内において密集し、そのストリーク方向は略一定である。そのため、このような候補の絞込みを行えば、ストリークアーチファクトの成分を表す画素である蓋然性の低い候補を排除することができる。
【００８３】
例えば、候補絞込部６０３は、ストリーク画素候補により構成される画像において、候補画素の１つを注目候補ＡＣとして選択する。そして、この注目候補ＡＣを含む比較的広い局所領域ＲＫ２を設定する。なお、この局所領域ＲＫ２は、ステップＳ７で説明した局所領域ＲＫ１より大きい。この局所領域ＲＫ２内に含まれる他のストリーク画素候補であって、ストリーク方向が注目候補ＡＣのそれと所定の許容角度δ２以内で一致しているストリーク画素候補の数を求める。求めた候補の数が所定の閾値η２以下であるか否かを判定する。この判定で肯定された場合には、注目候補ＡＣの周辺において、注目候補ＡＣとストリーク方向が略一致する他の候補が少ないとみなし、注目候補ＡＣを候補から外す。一方、この判定で否定された場合には、注目候補ＡＣの周辺において、注目候補ＡＣとストリーク方向が略一致する他の候補が多いとみなし、注目候補ＡＣを候補に残す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、ステップＳ８で残されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００８４】
なお、許容角度δ２は、設定される検出ライン方向の数を考慮して経験的に決めることができ、通常では０°〜４５°程度である。例えば、３６０°を均等に分ける１２方向で検出処理を行うのであれば、０°または±１方向で±１５°とすることができる。また例えば、３６０°を均等に分ける１６方向で検出処理を行うのであれば、０°または±１方向で±１２．５°などとすることができる。また、閾値η２は局所領域ＲＫ２の大きさを考慮して経験的に決めることができる。例えば、局所領域ＲＫ２が７×７画素のマトリクスであれば、閾値η２は３〜２０程度であり、６〜１３程度が好適である。また例えば、局所領域ＲＫ２が９×９画素のマトリクスであれば、閾値η２は５〜２６程度であり、８〜１７程度が好適である。
【００８５】
図１２に本ステップＳ９による候補絞込みの事例を示す。本例では、局所領域ＲＫ２は注目候補ＡＣを中心とする９×９画素のマトリクスである。閾値η２は８である。許容角度δは０°、つまりストリーク方向が注目候補ＡＣと完全に一致している候補だけを計数する。画素内の数字はストリーク方向を示しており、例えば「４」は方向Ｄ４を意味する。（ａ）は、局所領域ＲＫ２内に、ストリーク方向が注目候補ＡＣと同じである他の候補が多く含まれている例を示している。注目候補ＡＣのストリーク方向は方向Ｄ４である。ストリーク方向がこれと一致する他の候補の数は２９個であり、閾値η２である８を超えているので、注目候補ＡＣは候補に残す。（ｂ）は、局所領域ＲＫ２内に、ストリーク方向が注目候補ＡＣと同じである他の候補があまり含まれていない例を示している。注目候補ＡＣのストリーク方向は方向Ｄ４である。ストリーク方向がこれと一致する他の候補の数は４個であり、閾値η２である８以下であるので、注目候補ＡＣは候補から外す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、ステップＳ８で残されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００８６】
ステップＳ１０では、候補絞込部６０３が、再び、点状に分布しているストリーク画素候補を候補から外す。
【００８７】
ストリーク画素候補により構成される画像において点状に分布しているストリーク画素候補については、ステップＳ７にて一度排除している。しかし、ステップＳ８，Ｓ９にて、さらに候補の絞込みを行っているため、その後、点状に分布しているストリーク画素候補が発生している可能性がある。そこで、再度、点状に分布しているストリーク画素候補を排除して、候補の確度を高める。なお、本ステップＳ１０の処理は、ステップＳ７の処理と同じでよい。
【００８８】
ステップＳ１１では、ストリークアーチファクト低減部６０４が、ステップＳ５〜Ｓ１０を経て絞り込まれたストリーク画素候補により構成されるストリークアーチファクト画像Ｓを生成する。図１３にストリークアーチファクト画像Ｓの一例を示す。
【００８９】
ステップＳ１２では、ストリークアーチファクト低減部６０４が、ストリークアーチファクト画像Ｓを平滑化してストリークアーチファクト平滑化画像ＳＦを生成する。
【００９０】
ステップＳ１３では、ストリークアーチファクト低減部６０４が、ＣＴ画像Ｐからストリークアーチファクト平滑化画像ＳＦを減算して、ストリークアーチファクトが低減されたストリーク低減画像Ｐ′を生成する。図１４にストリーク低減画像Ｐ′の一例を示す。
【００９１】
なお、このストリーク低減画像Ｐ′の生成においては、ＣＴ画像Ｐから、ストリークアーチファクト平滑化画像ＳＦではなく、ストリークアーチファクト画像Ｓを減算してもよい。しかし、ストリークアーチファクト平滑化画像ＳＦを減算した方が、より自然に描写されたストリーク低減画像Ｐ′が得られる。ストリーク低減画像Ｐ′の生成には、例えば次式を用いる。
【００９２】
Ｐij′← Ｐij − α×ＳＦij ・・・（数式１）
ここで、Ｐij′はストリーク低減画像Ｐ′における座標（ｉ，ｊ）の画素値、ＰijはＣＴ画像Ｐにおける座標（ｉ，ｊ）の画素値、ＳＦijはストリークアーチファクト平滑化画像おける座標（ｉ，ｊ）の画素値である。また、αは０＜α≦１のゲインである。
【００９３】
なお、ゲインαは一定値でもよいが、可変であってもよい。例えば、ゲインαを、ＣＴ画像Ｐを再構成する際に用いた再構成関数の種類に応じて変化させてもよい。このようにすれば、ＣＴ画像の画質（解像度の高低など）に応じて、ストリークアーチファクトの低減度と、画像の減算による高周波ノイズの発生度とのバランスを最適化することができる。また例えば、ゲインαを、ＣＴ画像Ｐにおける座標（ｉ，ｊ）の画素値Ｐij、または、ＣＴ平滑化画像ＰＦにおける座標（ｉ，ｊ）の画素値ＰＦijに応じて変化させてもよい。このようにすれば、ＣＴ画像Ｐにおける組織の種類に応じて、上記バランスを最適化することができる。特に、ＣＴ平滑化画像ＰＦの画素値に応じて変化させる場合、ＣＴ画像Ｐにおけるノイズによってゲインαが大きく振られることがないので、より自然に描写されたストリーク低減画像Ｐ′を得ることができる。
【００９４】
以上、上記の実施形態によれば、ストリーク画素候補を、そのストリークの長さ、方向、濃淡、位置等に対して柔軟に検出し、ストリークアーチファクトの成分を表す画素を精度よく検出することができ、ＣＴ画像において、空間分解能の低下を抑えつつ、ストリークアーチファクトを低減することができる。
【００９５】
特に、上記の実施形態では、ストリーク画素候補の絞込みを種々の観点から行っているので、ストリーク画素候補がストリークアーチファクトの成分を真に表す画素であることの確度を高めることができ、ストリークアーチファクト低減時の空間分解能の低下を強力に抑えることができる。
【００９６】
なお、発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加・変更等が可能である。
【００９７】
例えば、ストリーク画素候補の絞込み処理の組合せや順番は、上記の実施形態に限定されず、幾つかの観点による絞込み処理を省略したり、別の観点による絞込み処理を追加したり、順番を入れ換えたりしてもよい。また、絞込み処理の具体的な内容も、上記の実施形態に限定されない。
【００９８】
また、上記のストリークアーチファクト低減処理に関わる機能ブロックを有している画像処理装置、コンピュータをこのような画像処理装置として機能させるためのプログラム、このような画像処理装置を備えている他の画像診断装置もまた発明の実施形態の一例である。例えば、発明の実施形態を磁気共鳴イメージング装置とし、ストリークアーチファクト低減処理の対象をＭＲ画像としてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
２ ガントリ
４ 撮影テーブル
６ 操作コンソール
８ 被検体
２０ Ｘ線管
２２ アパーチャ
２４ Ｘ線検出器
２５ コリメータ板
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ
３０ アパーチャコントローラ
３４ 回転部
３６ 回転コントローラ
６０ 中央処理装置
６２ 制御インタフェース
６４ データ収集バッファ
６６ 記憶装置
６８ 表示装置
７０ 入力装置
４００ Ｘ線ビーム
６０１ 高周波画像生成部
６０２ ストリーク画素候補検出部
６０３ 候補絞込部
６０４ ストリークアーチファクト低減部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、再構成画像におけるストリークアーチファクト（streak artifact）を低減する画像処理装置およびプログラム（program）並びに画像診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置や磁気共鳴イメージング（imaging）装置などの画像診断装置により得られる再構成画像には、線状のストリークアーチファクトを生じることがある。例えば、Ｘ線ＣＴ装置の場合、装置の機械的な精度不足、適切でない撮影条件、撮影対象物の動きなどによって、ストリークアーチファクトが生じる。アーチファクトは、撮影対象物の状態を正しく現しておらず、観察者に間違った情報を与える危険性がある。そのため、このようなストリークアーチファクトは、除去もしくは低減されることが望ましい。
【０００３】
従来、このようなストリークアーチファクトを低減する方法として、投影データ（data）を、フィルタ（filter）等を用いて平滑化する方法が提案されている（例えば、特許文献１，要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３２３６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、この方法は、投影データの平滑化による空間分解能の低下という重い副作用を伴う。そのため、一般的に、この方法は、Ｘ線低線量などにより非常に顕在なアーチファクトが生じており、これを低減するために多少の空間分解能の低下もやむを得ないと考えられるような特殊な状況下において用いられる。
【０００６】
別の方法として、再構成画像においてストリークアーチファクトを検出し、これを元の再構成画像から減算等して取り除く方法が考えられる。ただし、検出精度が高くない状態でアーチファクトを低減しようとすると、ピンポイント（pin-point）での低減処理が難しくなり、やはり空間分解能の低下という副作用が生じやすい。上記のような特殊な状況下で生じるストリークアーチファクトの場合には、その顕在さから検出は可能と考えられる。しかし、例えば肋骨からのアーチファクトのような一般的な状況下で生じるストリークアーチファクトの場合には、正常な陰影との区別がつきづらく、その検出は非常に難しい。そのため、これまでのところ、再構成画像において、空間分解能の低下を抑えつつ、ストリークアーチファクトを低減することが可能な方法は提案されていない。
【０００７】
このような事情により、再構成画像において、空間分解能の低下を抑えつつ、ストリークアーチファクトを低減することができる画像処理装置、およびそのためのプログラム、並びにこのような画像処理装置を備えている画像診断装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１の観点の発明は、再構成画像の高周波成分を表す画像を生成する生成手段と、前記生成手段により生成された画像において、１つの画素を注目画素とし、画素値の所定の基準値に対する大小関係が同じである画素が該注目画素を含めて直線方向にＮ個以上連続して並んでいる画素パターン（pattern）を検出する処理を行い、該画素パターンが検出された場合に、該注目画素を、前記再構成画像におけるストリークアーチファクトの成分を表す画素の候補として検出する検出手段と、前記検出手段により検出された候補に基づいて、前記再構成画像におけるストリークアーチファクトを低減する低減手段とを備えている画像処理装置を提供する。
【０００９】
ここで、「所定の基準値」は、高周波成分の上に凸となる画素値の変化、および、下に凸となる画素値の変化のベースになる値とすることができる。例えば、「高周波成分を表す画像」が、高周波成分の上に凸となる画素値の変化を正で表し、下に凸となる画素値の変化を負で表す画像である場合には、「所定の基準値」を、０（零）とすることができる。なお、「高周波成分を表す画像」の画素値を全体的にシフトした場合には、「所定の基準値」も同様にシフトさせる。
【００１０】
第２の観点の発明は、前記生成手段が、前記再構成画像から該再構成画像の平滑化画像を減算して、前記高周波成分を表す画像を生成する上記第１の観点の画像処理装置を提供する。
【００１１】
第３の観点の発明は、前記低減手段が、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像を減算することにより、前記ストリークアーチファクトを低減する上記第１の観点または第２の観点の画像処理装置を提供する。
【００１２】
第４の観点の発明は、前記低減手段が、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像における画素の画素値を、前記再構成画像もしくは該再構成画像の平滑化画像における該画素の対応画素の画素値に応じて重み付けして減算する上記第３の観点の画像処理装置を提供する。
【００１３】
第５の観点の発明は、前記低減手段が、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像を、前記再構成画像の再構成に用いられた再構成関数の種類に応じて重み付けして減算する上記第３の観点の画像処理装置を提供する。
【００１４】
第６の観点の発明は、前記検出手段により検出された候補を絞り込む絞込手段をさらに備えており、前記低減手段が、絞り込まれた候補である画素に基づいて、前記アーチファクトを低減する上記第１の観点から第５の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。
【００１５】
第７の観点の発明は、前記検出手段が、複数の直線方向に対して前記画素パターンを検出する処理を行い、前記絞込手段が、前記検出手段により候補として検出された画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向が２以上あり、これら２以上の直線方向の広がり角度が許容角度を超えている画素を候補から外す上記第６の観点の画像処理装置を提供する。
【００１６】
第８の観点の発明は、前記絞込手段が、前記検出手段により候補として検出された画素であって、該画素の画素値、または、前記再構成画像もしくは該再構成画像の平滑化画像における該画素の対応画素の画素値が所定の範囲に含まれている画素を候補から外す上記第６の観点または第７の観点の画像処理装置を提供する。
【００１７】
第９の観点の発明は、前記絞込手段が、前記検出手段により候補として検出された画素により構成される画像において点状に分布する画素を候補から外す上記第６の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。
【００１８】
第１０の観点の発明は、前記絞込手段が、前記検出手段により候補として検出された画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向がストリークアーチファクトの発生要因によって定まる所定の方向である画素を候補から外す上記第６の観点から第９の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。
【００１９】
第１１の観点の発明は、前記絞込手段が、前記検出手段により候補として検出された画素により構成される画像において、画素の１つを注目候補とし、該注目候補を含む局所領域内に含まれる他の候補の画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向が該注目候補と許容角度内で一致している画素の数が所定値以下である場合に、該注目候補を候補から外す上記第６の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を提供する。
【００２０】
第１２の観点の発明は、コンピュータ（computer）を、上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置として機能させるためのプログラムを提供する。
【００２１】
第１３の観点の発明は、上記第１の観点から第１１の観点のいずれか一つの観点の画像処理装置を備えている画像診断装置を提供する。
【発明の効果】
【００２２】
上記観点の発明によれば、ストリークアーチファクトの成分を表す画素の候補を、そのストリークの長さ、濃淡、位置等に対して柔軟に検出し、当該画素を精度よく検出することができ、再構成画像において、空間分解能の低下を抑えつつ、ストリークアーチファクトを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】ガントリを側面から見たときの図である。
【図３】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるストリークアーチファクト低減処理に関わる部分の機能ブロック（block）図である。
【図４】本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるストリークアーチファクト低減処理のフローチャート（flowchart）である。
【図５】ストリーク画素候補検出処理のフローチャートである。
【図６】ストリークアーチファクトを含むＣＴ画像の一例を示す図である。
【図７】ＣＴ画像の高周波成分を表す高周波画像の一例を示す図である。
【図８】連続画素パターンの検出ライン（line）方向の一例を示す図である。
【図９】検出される連続画素パターンの例を示す図である。
【図１０】ストリーク方向がばらつくストリーク画素候補を候補から外す候補絞込みの事例を示す図である。
【図１１】点状のストリーク画素候補を候補から外す候補絞込みの事例を示す図である。
【図１２】ストリーク方向が略同じである他の候補が周囲に少ないストリーク画素候補を候補から外す候補絞込みの事例を示す図である。
【図１３】ストリーク画素候補により構成されるストリーク画像の一例を示す図である。
【図１４】ストリークアーチファクトが低減されたストリーク低減画像の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、発明の実施形態について説明する。
【００２５】
図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示す図である。
【００２６】
図１に示すように、本Ｘ線ＣＴ装置は、ガントリ（gantry）２、撮影テーブル（table）４、および操作コンソール（console）６を備えている。ガントリ２は、Ｘ線管２０を有している。Ｘ線管２０から放射されたＸ線（不図示）は、アパーチャ（aperture）２２により、例えば扇状のファンビーム（fan
beam）やコーンビーム（cone beam）などのＸ線ビームとなるように成形され、Ｘ線検出器２４に照射される。
【００２７】
Ｘ線検出器２４は、扇状のＸ線ビームの広がり方向（チャネル（channel）方向という）および厚み方向（列方向という）に、２次元的に配列された複数のＸ線検出素子を有している。
【００２８】
Ｘ線検出器２４にはデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６は、Ｘ線検出器２４の個々のＸ線検出素子による検出データを投影データとして収集する。Ｘ線管２０からのＸ線の照射は、Ｘ線コントローラ（controller）２８によって制御される。なお、Ｘ線管２０とＸ線コントローラ２８との接続関係については図示を省略している。
【００２９】
Ｘ線コントローラ２８がＸ線管２０に供給する管電圧および管電流に関するデータが、データ収集部２６によって収集される。なお、Ｘ線コントローラ２８とデータ収集部２６との接続関係については図示を省略している。
【００３０】
アパーチャ２２は、アパーチャコントローラ３０によって制御される。なお、アパーチャ２２とアパーチャコントローラ３０との接続関係については図示を省略している。
【００３１】
以上のＸ線管２０からアパーチャコントローラ３０までのものが、ガントリ２の回転部３４に搭載されている。回転部３４の回転は、回転コントローラ３６によって制御される。なお、回転部３４と回転コントローラ３６との接続関係については図示を省略している。
【００３２】
撮影テーブル４は、図示しない被検体をガントリ２のＸ線照射空間に搬入および搬出するようになっている。
【００３３】
操作コンソール６は、中央処理装置６０を有している。中央処理装置６０は、例えばコンピュータ等によって構成されている。中央処理装置６０には、制御インタフェース（interface）６２が接続されている。制御インタフェース６２には、ガントリ２と撮影テーブル４が接続されている。中央処理装置６０は、制御インタフェース６２を通じてガントリ２および撮影テーブル４を制御する。
【００３４】
ガントリ２内のデータ収集部２６、Ｘ線コントローラ２８、アパーチャコントローラ３０および回転コントローラ３６が、制御インタフェース６２を通じて制御される。なお、それら各部と制御インタフェース６２との個別の接続については図示を省略している。
【００３５】
中央処理装置６０には、また、データ収集バッファ（buffer）６４が接続されている。データ収集バッファ６４には、ガントリ２のデータ収集部２６が接続されている。データ収集部２６で収集されたデータが、データ収集バッファ６４を通じて中央処理装置６０に入力される。
【００３６】
中央処理装置６０は、操作者による操作に応じて本スキャン（scan）のスキャン計画処理を行う。また、データ収集バッファ６４を通じて収集した複数ビュー（view）の投影データを用いて画像再構成を行う。画像再構成には、例えばフィルタード・バックプロジェクション（filtered
back projection）法による３次元画像再構成処理等が用いられる。操作者は、観察部位や目的に合わせて画像再構成に用いる再構成関数（カーネル）を選択することができる。再構成関数としては、例えば、標準関数、軟部用関数、高解像度関数などが用意されている。
【００３７】
中央処理装置６０は、また、再構成画像であるＣＴ画像上に生じたストリークアーチファクトを低減するために、ストリークアーチファクト低減処理を行う。なお、ストリークアーチファクトは、投影データ上のＸ線フォトンノイズ（photon noise）、Ｘ線検出器２４の検出素子の配列ピッチ（pitch）によるチャネル方向の空間分解能、被検体内の高Ｘ線吸収体の存在等に起因して生じる。
【００３８】
中央処理装置６０には、また、記憶装置６６が接続されている。記憶装置６６は、各種のデータや再構成画像および本Ｘ線ＣＴ装置の機能を実現するためのプログラム等を記憶している。
【００３９】
中央処理装置６０には、また、表示装置６８と入力装置７０がそれぞれ接続されている。表示装置６８は、中央処理装置６０から出力される再構成画像やその他の情報を表示する。入力装置７０は、操作者によって操作され、各種の指示や情報等を中央処理装置６０に入力する。操作者は、表示装置６８および入力装置７０を使用してインタラクティブ（interactive）に本Ｘ線ＣＴ装置を操作する。
【００４０】
図２は、ガントリを側面から見たときの図である。図２に示すように、Ｘ線管２０から放射されたＸ線は、アパーチャ２２により扇状のＸ線ビーム４００となるように成形され、Ｘ線検出器２４に照射されるようになっている。このようなＸ線ビーム４００の扇面に体軸を交差させて、撮影テーブル４に載置された被検体８がＸ線照射空間に搬入される。
【００４１】
Ｘ線照射空間は、ガントリ２の筒状構造の内側空間に形成される。Ｘ線ビーム４００によってスライス（slice）された被検体８の像が、Ｘ線検出器２４に投影される。Ｘ線検出器２４によって、被検体８を透過したＸ線が検出される。被検体８に照射するＸ線ビーム４００の厚みｔｈは、アパーチャ２２のアパーチャの開度により調節される。
【００４２】
Ｘ線管２０、アパーチャ２２およびＸ線検出器２４は、それらの相互関係を保ったまま被検体８の体軸の周りを回転する。１スキャン（scan）当たり複数のビュー、例えば１０００ビュー程度の投影データが収集される。投影データの収集は、Ｘ線検出器２４−データ収集部２６−データ収集バッファ６４の系統によって行われる。
【００４３】
データ収集バッファ６４に収集された投影データに基づいて、中央処理装置６０により断層像の生成すなわち画像再構成が行われる。
【００４４】
なお、ここでは、図２に示すように、被検体８の体軸方向、すなわち撮影テーブル４の被検体８の搬送方向をｚ方向とする。また、鉛直方向をｙ方向、ｙ方向およびｚ方向に直交する水平方向をｘ方向とする。
【００４５】
これより、本実施形態によるストリークアーチファクト低減処理について説明する。
【００４６】
図３は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるストリークアーチファクト低減処理に関わる部分の機能ブロック図である。また、図４は、本実施形態によるストリークアーチファクト低減処理のフローチャートである。
【００４７】
図３に示すように、本Ｘ線ＣＴ装置は、高周波画像生成部６０１、ストリーク画素候補検出部６０２、候補絞込部６０３、およびストリークアーチファクト低減部６０４を有している。
【００４８】
記憶装置６６には、既に再構成されたＣＴ画像が記憶されているものとする。
【００４９】
ステップ（step）Ｓ１では、高周波画像生成部６０１が、図６に示すようなストリークアーチファクトを含むＣＴ画像Ｐを記憶装置６６から読み出して取得する。
【００５０】
ステップＳ２では、高周波画像生成部６０１が、ＣＴ画像Ｐを平滑化してＣＴ平滑化画像ＰＦを生成する。
【００５１】
ステップＳ３では、高周波画像生成部６０１が、ＣＴ画像ＰからＣＴ平滑化画像ＰＦを減算して、図７に示すような、ＣＴ画像Ｐのエッジ（edge）成分すなわち高周波成分を表す高周波画像ＰＨを生成する。一般的に、このような高周波画像ＰＨでは、高周波成分の上に凸となる画素値の変化、すなわちＣＴ画像Ｐにおける上に凸となる画素値（ＣＴ値）の変化が、正の画素値で現れ、高周波成分の下に凸となる画素値の変化、すなわちＣＴ画像Ｐにおける下に凸となる画素値（ＣＴ値）の変化が、負の画素値で現れる。したがって、高周波画像ＰＨでは、ストリークアーチファクトの成分ｓｔが、正の画素値を持つ画素が直線状に連続して並ぶ画素パターン、および、負の画素値を持つ画素が直線状に連続して並ぶ画素パターンとして現れる（以下、これらの画素パターンを連続画素パターンという）。
【００５２】
ステップＳ４では、ストリーク画素候補検出部６０２が、高周波画像ＰＨ上で、ストリークアーチファクトの成分ｓｔを表す画素の候補（以下、ストリーク画素候補という）を検出する処理（以下、ストリーク画素候補検出処理という）を行う。
【００５３】
ここで、ストリーク画素候補検出処理について詳しく説明する。図５は、ストリーク画素候補検出処理のフローチャートである。
【００５４】
ステップＳ４１では、高周波画像ＰＨにおける１つの画素ＰＨijを注目画素ＡＰとして選択する。
【００５５】
ステップＳ４２では、所定の方向を連続画素パターンの検出ライン方向として選択する。ここでは、図８に示すように、３６０°を均等に分ける１２方向Ｄ１〜Ｄ１２を定め、これらのうち１つの方向を検出ライン方向Ｄｋとして選択する。
【００５６】
ステップＳ４３では、注目画素ＡＰを通り、検出ライン方向Ｄｋに延びる検出ラインＬak設定する。
【００５７】
ステップＳ４４では、検出ラインＬak上で、画素値の所定の基準値に対する大小関係が同じである画素が、注目画素ＡＰを含めてＮ個以上並んでいる連続画素パターンを検出する処理を行う。ここでは、一例として、所定の基準値を０（零）とし、画素値の正負が注目画素ＡＰと同じである画素（以下、同類画素という）が注目画素ＡＰを含めて連続してＮ個以上並んでいる連続画素パターンを検出する処理を行う。このような連続画素パターンが検出された場合にはステップＳ４５に進み、検出されなかった場合にはステップＳ４６に進む。なお、ここでは、ＣＴ画像Ｐおよび高周波画像ＰＨの画像サイズとして、５１２×５１２画素のマトリクスを想定する。この場合、上記Ｎ個は、例えば５〜２０個程度であり、７〜１５個程度が好適である。本例では、Ｎ個＝１１個とする。
【００５８】
図９に、検出される連続画素パターンの一例を示す。本例では、上記のように、高周波画像ＰＨの画像サイズ（size）として、５１２×５１２画素のマトリクス（matrix）を想定している。検出ライン方向は方向Ｄ３である。検出ラインＬa3上で注目画素ＡＰを中心に両側に１０画素ずつ含まれる領域を連続画素確認領域Ｒとし、同類画素が注目画素ＡＰを含めて１１個連続して並んでいるものを連続画素パターンとして検出する。（ａ）は、注目画素ＡＰに対して同類画素が両側にほぼ対称にある連続画素パターンＣＰ１を示している。（ｂ）は、注目画素ＡＰに対して同類画素が片側にある連続画素パターンＣＰ２を示している。（ｃ）は、注目画素ＡＰに対して同類画素が両側に非対称にある連続画素パターンＣＰ３を示している。
【００５９】
このように、注目画素ＡＰが仮にストリークアーチファクトの端に位置していたとしても、その注目画素ＡＰをストリーク画素候補として検出することができ、この検出方法は非常に柔軟性が高いことが分かる。
【００６０】
ステップＳ４５では、注目画素Ａを、ストリーク画素候補に決定する。このとき、連続画素パターンが検出された検出ライン方向Ｄｋを、このストリーク画素候補のストリーク方向と定義する。
【００６１】
ステップＳ４６では、検出ライン方向Ｄｋとして選択されている方向は最後の方向であるか、すなわち、検出ライン方向Ｄｋとして他に選択すべき方向がないかを判定する。最後の方向である場合には、ステップＳ４７に進む。最後の方向でない場合には、ステップＳ４２に戻り、別の方向を検出ライン方向に選択する。
【００６２】
ステップＳ４７では、注目画素ＡＰとして選択されている画素は最後の画素であるか、すなわち、注目画素ＡＰとして他に選択すべき画素がないかを判定する。最後の画素である場合には、ストリーク画素候補検出処理を終了する。最後の画素でない場合には、ステップＳ４１に戻り、別の画素を注目画素に選択する。
【００６３】
ステップＳ５では、候補絞込部６０３が、２以上のストリーク方向を持ち、それら２以上の方向がばらついているストリーク画素候補を候補から外す。
【００６４】
ストリークアーチファクトはストリーク状の画像である。そのため、このような候補の絞込みを行えば、ストリークアーチファクトの成分、すなわちストリーク状の画像の成分を表す画素である蓋然性の低い候補を排除することができる。
【００６５】
例えば、候補絞込部６０３は、ストリーク画素候補のうち１つの候補画素を注目候補ＡＣとして選択する。注目候補ＡＣのストリーク方向が２つ以上あり、かつ、これら２つ以上のストリーク方向の含まれる広がり角度θが所定の許容角度βを超えているか否かを判定する。この判定で肯定された場合には、注目候補ＡＣはストリーク状の画像の成分を表していないものとみなし、注目候補ＡＣを候補から外す。一方、この判定で否定された場合には、注目候補ＡＣはストリーク状の画像の成分を表しているものとみなし、注目候補ＡＣを候補に残す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、検出されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００６６】
なお、許容角度βは、例えば５°〜４５°程度であり、３６０°を均等に分ける１２方向で検出処理を行うのであれば、±１方向分で３０°などとすることができる。
【００６７】
図１０に本ステップＳ５による候補絞込みの事例を示す。本例では、許容角度βは３０°（±１方向）である。（ａ）は、１２の検出ライン方向Ｄ１〜Ｄ１２のうち方向Ｄ３，Ｄ４をストリーク方向に持つストリーク画素候補Ｃ１を示している。この場合、ストリーク方向としての方向Ｄ３，Ｄ４が含まれる広がり角度θは１５°であり、許容角度βの３０°を超えないので、このストリーク画素候補Ｃ１は候補として残す。なお、この際、後に行われるさらなる候補の絞込みを容易にするため、ストリーク方向を方向Ｄ３またはＤ４のいずれか１つに決定しておくとよい。（ｂ）は、方向Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４をストリーク方向に持つストリーク画素候補Ｃ２を示している。この場合、広がり角度θは３０°であり、許容角度βの３０°を超えないので、このストリーク画素候補Ｃ２は候補として残す。なお、このストリーク画素候補Ｃ２のストリーク方向は、例えば真中を取って方向Ｄ３に決定する。（ｃ）は、方向Ｄ２〜Ｄ５をストリーク方向に持つストリーク画素候補Ｃ３を示している。この場合、広がり角度θは４５°であり、許容角度βの３０°を超えているので、このストリーク画素候補Ｃ３は候補から外す。（ｄ）は、方向Ｄ３，Ｄ６をストリーク方向に持つストリーク画素候補Ｃ４を示している。この場合も、広がり角度θは４５°であり、許容角度βの３０°を超えているので、このストリーク画素候補Ｃ４は候補から外す。
【００６８】
ステップＳ６では、候補絞込部６０３が、被検体の特定の組織上に位置するストリーク画素候補を候補から外す。
【００６９】
被検体の組織や物質の中には、造影血管や肋骨などのように、ＣＴ画像Ｐにおいてストリーク状の陰影として現れやすいものがある。そこで、このような候補の絞込みを行えば、元々ストリーク状になって現れやすい特定の組織や物質上の候補を排除し、正しく描写された組織等の陰影がストリークアーチファクトの成分として誤検出されることを防ぐことができる。
【００７０】
例えば、候補絞込部６０３は、ストリーク画素候補のうち１つの候補画素を注目候補ＡＣとして選択する。ＣＴ画像ＰもしくはＣＴ平滑化画像ＰＦにおける注目候補ＡＣの対応画素の画素値、または注目候補ＡＣの画素値が、上記特定の組織や物質を表す画素値に相当する所定の数値範囲γに含まれているか否かを判定する。この判定で肯定された場合には、注目候補ＡＣが上記特定の組織や物質上の候補であるとみなし、注目候補ＡＣを候補から外す。一方、この判定で否定された場合には、注目候補ＡＣは上記特定の組織や物質上の候補ではないとみなし、注目候補ＡＣを候補に残す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、ステップＳ５で検出されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００７１】
ステップＳ７では、候補絞込部６０３が、ストリーク画素候補により構成される画像において点状に分布している、すなわち他の候補と空間的に連続的に繋がっていないストリーク画素候補を候補から外す。
【００７２】
ストリークアーチファクトは直線性を有している。したがって、ストリーク画素候補が真にストリークアーチファクトの成分を表す画素であれば、通常、点状に分布することはない。そこで、このような候補の絞込みを行えば、ストリークアーチファクトの成分を表す画素である蓋然性の低い候補を排除することができる。
【００７３】
例えば、候補絞込部６０３は、ストリーク画素候補により構成される画像において、候補画素の１つを注目候補ＡＣとして選択する。そして、この注目候補ＡＣを含む比較的狭い局所領域ＲＫ１を設定する。この局所領域ＲＫ１内に含まれる他のストリーク画素候補であって、ストリーク方向が注目候補ＡＣのそれと所定の許容角度δ１以内で一致しているストリーク画素候補の数を求める。求めた候補の数が所定の閾値η１以下であるか否かを判定する。この判定で肯定された場合には、注目候補ＡＣの近傍領域において、ストリーク方向が一致する候補同士が密集して存在しておらず、注目候補ＡＣは点状に分布しているものとみなし、注目候補ＡＣを候補から外す。一方、この判定で否定された場合には、注目候補ＡＣは点状に分布しておらず、他の候補と繋がりがあるものとみなし、注目候補ＡＣを候補に残す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、ステップＳ６で残されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００７４】
なお、局所領域ＲＫ１は、例えば、ＣＴ画像Ｐの画像サイズが５１２×５１２画素のマトリクスである場合に、３×３画素や５×５画素の領域とすることができる。
【００７５】
また、許容角度δ１は、設定される検出ライン方向の数を考慮して経験的に決めることができ、通常では０°〜４５°程度である。例えば、３６０°を均等に分ける１２方向で検出処理を行うのであれば、０°または±１方向で±１５°とすることができる。また例えば、３６０°を均等に分ける１６方向で検出処理を行うのであれば、０°または±１方向で±１２．５°などとすることができる。
【００７６】
また、閾値η１は局所領域ＲＫ１の大きさを考慮して経験的に決めることができる。例えば、局所領域ＲＫ１が３×３画素のマトリクスであれば、閾値η１は１〜６程度であり、２〜４程度が好適である。また例えば、局所領域ＲＫ１が５×５画素のマトリクスであれば、閾値η１は２〜１４程度であり、４〜９程度が好適である。
【００７７】
図１１に本ステップＳ７による候補絞込みの事例を示す。本例では、局所領域ＲＫ１は注目候補ＡＣを中心とする５×５画素のマトリクスである。数字の入っている画素はストリーク画素候補である。画素内の数字はストリーク方向を示しており、例えば数字「４」は方向Ｄ４を意味する。閾値η１は４である。許容角度δ１は０°、つまりストリーク方向が注目候補ＡＣと完全に一致している候補だけを計数する。（ａ）は、局所領域ＲＫ１内に、ストリーク方向が注目候補ＡＣと同じである他の候補が多く含まれている例を示している。注目候補ＡＣのストリーク方向は方向Ｄ４である。ストリーク方向がこれと一致する他の候補の数は１０個であり、閾値η１である４を超えているので、注目候補ＡＣは候補に残す。（ｂ）は、局所領域ＲＫ１内に、ストリーク方向が注目候補ＡＣと同じである他の候補があまり含まれていない例を示している。注目候補ＡＣのストリーク方向は方向Ｄ４である。ストリーク方向がこれと一致する他の候補の数は２個であり、閾値η１である４以下であるので、注目候補ＡＣは候補から外す。
【００７８】
ステップＳ８では、候補絞込部６０３が、所定の方向にストリーク方向を有しているストリーク画素候補を、候補から外す。
【００７９】
ストリークアーチファクトのストリーク方向は、そのアーチファクトが発生する要因によって定まることが多い。また、そのストリーク方向は、ＣＴ画像において一定の方向ではなく、自身の画素位置に応じて変化することが多い。例えば、検出器のチャネル方向の分解能に起因するストリークアーチファクトは、ＣＴ画像の再構成中心すなわちアイソセンタ（iso-center）を中心とする円周方向に沿って現れることが多い。そのため、このような候補の絞込みを行えば、必要に応じて、特定の要因によって発生するストリークアーチファクトのみを低減対象にしたり、逆に低減対象から外したりすることができる。
【００８０】
例えば、候補絞込部６０３は、ストリーク画素候補により構成される画像において、候補画素の１つを注目候補ＡＣとして選択する。注目候補ＡＣの画素位置にて、ある特定の要因によりストリークアーチファクトが発生すると仮定した場合における、そのアーチファクトのストリーク方向を求める。求めたストリーク方向と注目候補ＡＣのストリーク方向とが一致するか否かを判定する。この判定で肯定された場合には、注目候補ＡＣは、特定の要因により発生するストリークアーチファクトの成分を表すものとみなし、注目候補ＡＣを候補から外す。一方、この判定で否定された場合には、注目候補ＡＣは、特定の要因により発生するストリークアーチファクトの成分を表すものではないとみなし、注目候補ＡＣを候補に残す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、ステップＳ７で残されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００８１】
ステップＳ９では、候補絞込部６０３が、ストリーク方向が同一または類似する他の候補が周辺に少ないストリーク画素候補を、候補から外す。
【００８２】
ストリークアーチファクトは、直線が縞状になって現れる。したがって、ストリークアーチファクトの成分を表す画素は、局所領域内において密集し、そのストリーク方向は略一定である。そのため、このような候補の絞込みを行えば、ストリークアーチファクトの成分を表す画素である蓋然性の低い候補を排除することができる。
【００８３】
例えば、候補絞込部６０３は、ストリーク画素候補により構成される画像において、候補画素の１つを注目候補ＡＣとして選択する。そして、この注目候補ＡＣを含む比較的広い局所領域ＲＫ２を設定する。なお、この局所領域ＲＫ２は、ステップＳ７で説明した局所領域ＲＫ１より大きい。この局所領域ＲＫ２内に含まれる他のストリーク画素候補であって、ストリーク方向が注目候補ＡＣのそれと所定の許容角度δ２以内で一致しているストリーク画素候補の数を求める。求めた候補の数が所定の閾値η２以下であるか否かを判定する。この判定で肯定された場合には、注目候補ＡＣの周辺において、注目候補ＡＣとストリーク方向が略一致する他の候補が少ないとみなし、注目候補ＡＣを候補から外す。一方、この判定で否定された場合には、注目候補ＡＣの周辺において、注目候補ＡＣとストリーク方向が略一致する他の候補が多いとみなし、注目候補ＡＣを候補に残す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、ステップＳ８で残されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００８４】
なお、許容角度δ２は、設定される検出ライン方向の数を考慮して経験的に決めることができ、通常では０°〜４５°程度である。例えば、３６０°を均等に分ける１２方向で検出処理を行うのであれば、０°または±１方向で±１５°とすることができる。また例えば、３６０°を均等に分ける１６方向で検出処理を行うのであれば、０°または±１方向で±１２．５°などとすることができる。また、閾値η２は局所領域ＲＫ２の大きさを考慮して経験的に決めることができる。例えば、局所領域ＲＫ２が７×７画素のマトリクスであれば、閾値η２は３〜２０程度であり、６〜１３程度が好適である。また例えば、局所領域ＲＫ２が９×９画素のマトリクスであれば、閾値η２は５〜２６程度であり、８〜１７程度が好適である。
【００８５】
図１２に本ステップＳ９による候補絞込みの事例を示す。本例では、局所領域ＲＫ２は注目候補ＡＣを中心とする９×９画素のマトリクスである。閾値η２は８である。許容角度δは０°、つまりストリーク方向が注目候補ＡＣと完全に一致している候補だけを計数する。画素内の数字はストリーク方向を示しており、例えば「４」は方向Ｄ４を意味する。（ａ）は、局所領域ＲＫ２内に、ストリーク方向が注目候補ＡＣと同じである他の候補が多く含まれている例を示している。注目候補ＡＣのストリーク方向は方向Ｄ４である。ストリーク方向がこれと一致する他の候補の数は２９個であり、閾値η２である８を超えているので、注目候補ＡＣは候補に残す。（ｂ）は、局所領域ＲＫ２内に、ストリーク方向が注目候補ＡＣと同じである他の候補があまり含まれていない例を示している。注目候補ＡＣのストリーク方向は方向Ｄ４である。ストリーク方向がこれと一致する他の候補の数は４個であり、閾値η２である８以下であるので、注目候補ＡＣは候補から外す。このような処理を、注目候補を順次換えることにより、ステップＳ８で残されたすべてのストリーク画素候補に対して行う。
【００８６】
ステップＳ１０では、候補絞込部６０３が、再び、点状に分布しているストリーク画素候補を候補から外す。
【００８７】
ストリーク画素候補により構成される画像において点状に分布しているストリーク画素候補については、ステップＳ７にて一度排除している。しかし、ステップＳ８，Ｓ９にて、さらに候補の絞込みを行っているため、その後、点状に分布しているストリーク画素候補が発生している可能性がある。そこで、再度、点状に分布しているストリーク画素候補を排除して、候補の確度を高める。なお、本ステップＳ１０の処理は、ステップＳ７の処理と同じでよい。
【００８８】
ステップＳ１１では、ストリークアーチファクト低減部６０４が、ステップＳ５〜Ｓ１０を経て絞り込まれたストリーク画素候補により構成されるストリークアーチファクト画像Ｓを生成する。図１３にストリークアーチファクト画像Ｓの一例を示す。
【００８９】
ステップＳ１２では、ストリークアーチファクト低減部６０４が、ストリークアーチファクト画像Ｓを平滑化してストリークアーチファクト平滑化画像ＳＦを生成する。
【００９０】
ステップＳ１３では、ストリークアーチファクト低減部６０４が、ＣＴ画像Ｐからストリークアーチファクト平滑化画像ＳＦを減算して、ストリークアーチファクトが低減されたストリーク低減画像Ｐ′を生成する。図１４にストリーク低減画像Ｐ′の一例を示す。
【００９１】
なお、このストリーク低減画像Ｐ′の生成においては、ＣＴ画像Ｐから、ストリークアーチファクト平滑化画像ＳＦではなく、ストリークアーチファクト画像Ｓを減算してもよい。しかし、ストリークアーチファクト平滑化画像ＳＦを減算した方が、より自然に描写されたストリーク低減画像Ｐ′が得られる。ストリーク低減画像Ｐ′の生成には、例えば次式を用いる。
【００９２】
Ｐij′← Ｐij − α×ＳＦij ・・・（数式１）
ここで、Ｐij′はストリーク低減画像Ｐ′における座標（ｉ，ｊ）の画素値、ＰijはＣＴ画像Ｐにおける座標（ｉ，ｊ）の画素値、ＳＦijはストリークアーチファクト平滑化画像おける座標（ｉ，ｊ）の画素値である。また、αは０＜α≦１のゲインである。
【００９３】
なお、ゲインαは一定値でもよいが、可変であってもよい。例えば、ゲインαを、ＣＴ画像Ｐを再構成する際に用いた再構成関数の種類に応じて変化させてもよい。このようにすれば、ＣＴ画像の画質（解像度の高低など）に応じて、ストリークアーチファクトの低減度と、画像の減算による高周波ノイズの発生度とのバランスを最適化することができる。また例えば、ゲインαを、ＣＴ画像Ｐにおける座標（ｉ，ｊ）の画素値Ｐij、または、ＣＴ平滑化画像ＰＦにおける座標（ｉ，ｊ）の画素値ＰＦijに応じて変化させてもよい。このようにすれば、ＣＴ画像Ｐにおける組織の種類に応じて、上記バランスを最適化することができる。特に、ＣＴ平滑化画像ＰＦの画素値に応じて変化させる場合、ＣＴ画像Ｐにおけるノイズによってゲインαが大きく振られることがないので、より自然に描写されたストリーク低減画像Ｐ′を得ることができる。
【００９４】
以上、上記の実施形態によれば、ストリーク画素候補を、そのストリークの長さ、方向、濃淡、位置等に対して柔軟に検出し、ストリークアーチファクトの成分を表す画素を精度よく検出することができ、ＣＴ画像において、空間分解能の低下を抑えつつ、ストリークアーチファクトを低減することができる。
【００９５】
特に、上記の実施形態では、ストリーク画素候補の絞込みを種々の観点から行っているので、ストリーク画素候補がストリークアーチファクトの成分を真に表す画素であることの確度を高めることができ、ストリークアーチファクト低減時の空間分解能の低下を強力に抑えることができる。
【００９６】
なお、発明の実施形態は、上記の実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の追加・変更等が可能である。
【００９７】
例えば、ストリーク画素候補の絞込み処理の組合せや順番は、上記の実施形態に限定されず、幾つかの観点による絞込み処理を省略したり、別の観点による絞込み処理を追加したり、順番を入れ換えたりしてもよい。また、絞込み処理の具体的な内容も、上記の実施形態に限定されない。
【００９８】
また、上記のストリークアーチファクト低減処理に関わる機能ブロックを有している画像処理装置、コンピュータをこのような画像処理装置として機能させるためのプログラム、このような画像処理装置を備えている他の画像診断装置もまた発明の実施形態の一例である。例えば、発明の実施形態を磁気共鳴イメージング装置とし、ストリークアーチファクト低減処理の対象をＭＲ画像としてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
２ ガントリ
４ 撮影テーブル
６ 操作コンソール
８ 被検体
２０ Ｘ線管
２２ アパーチャ
２４ Ｘ線検出器
２５ コリメータ板
２６ データ収集部
２８ Ｘ線コントローラ
３０ アパーチャコントローラ
３４ 回転部
３６ 回転コントローラ
６０ 中央処理装置
６２ 制御インタフェース
６４ データ収集バッファ
６６ 記憶装置
６８ 表示装置
７０ 入力装置
４００ Ｘ線ビーム
６０１ 高周波画像生成部
６０２ ストリーク画素候補検出部
６０３ 候補絞込部
６０４ ストリークアーチファクト低減部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
再構成画像の高周波成分を表す画像を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された画像において、１つの画素を注目画素とし、画素値の所定の基準値に対する大小関係が同じである画素が該注目画素を含めて直線方向にＮ（２以上の整数）個以上連続して並んでいる画素パターンを検出する処理を行い、該画素パターンが検出された場合に、該注目画素を、前記再構成画像におけるストリークアーチファクトの成分を表す画素の候補として検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された候補に基づいて、前記再構成画像におけるストリークアーチファクトを低減する低減手段とを備えている画像処理装置。
【請求項２】
前記生成手段は、前記再構成画像から該再構成画像の平滑化画像を減算して、前記高周波成分を表す画像を生成する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記低減手段は、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像を減算することにより、前記ストリークアーチファクトを低減する請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記低減手段は、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像における画素の画素値を、前記再構成画像もしくは該再構成画像の平滑化画像における該画素の対応画素の画素値に応じて重み付けして減算する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記低減手段は、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像を、前記再構成画像の再構成に用いられた再構成関数の種類に応じて重み付けして減算する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記検出手段により検出された候補を絞り込む絞込手段をさらに備えており、
前記低減手段は、絞り込まれた候補である画素に基づいて、前記アーチファクトを低減する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記検出手段は、複数の直線方向に対して前記画素パターンを検出する処理を行い、
前記絞込手段は、前記検出手段により候補として検出された画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向が２以上あり、これら２以上の直線方向の広がり角度が許容角度を超えている画素を候補から外す請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記絞込手段は、前記検出手段により候補として検出された画素であって、該画素の画素値、または、前記再構成画像もしくは該再構成画像の平滑化画像における該画素の対応画素の画素値が所定の範囲に含まれている画素を候補から外す請求項６または請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記絞込手段は、前記検出手段により候補として検出された画素により構成される画像において点状に分布する画素を候補から外す請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記絞込手段は、前記検出手段により候補として検出された画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向がストリークアーチファクトの発生要因によって定まる所定の方向である画素を候補から外す請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記絞込手段は、前記検出手段により候補として検出された画素により構成される画像において、画素の１つを注目候補とし、該注目候補を含む局所領域内に含まれる他の候補の画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向が該注目候補と許容角度内で一致している画素の数が所定値以下である場合に、該注目候補を候補から外す請求項６から請求項１１のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
コンピュータを、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の画像処理装置を備えている画像診断装置。
【請求項１】
再構成画像の高周波成分を表す画像を生成する生成手段と、
前記生成手段により生成された画像において、１つの画素を注目画素とし、画素値の所定の基準値に対する大小関係が同じである画素が該注目画素を含めて直線方向にＮ（２以上の整数）個以上連続して並んでいる画素パターンを検出する処理を行い、該画素パターンが検出された場合に、該注目画素を、前記再構成画像におけるストリークアーチファクトの成分を表す画素の候補として検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された候補に基づいて、前記再構成画像におけるストリークアーチファクトを低減する低減手段とを備えている画像処理装置。
【請求項２】
前記生成手段は、前記再構成画像から該再構成画像の平滑化画像を減算して、前記高周波成分を表す画像を生成する請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記低減手段は、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像を減算することにより、前記ストリークアーチファクトを低減する請求項１または請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記低減手段は、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像における画素の画素値を、前記再構成画像もしくは該再構成画像の平滑化画像における該画素の対応画素の画素値に応じて重み付けして減算する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記低減手段は、前記再構成画像から、前記検出された候補である画素により構成されている画像または該画像の平滑化画像を、前記再構成画像の再構成に用いられた再構成関数の種類に応じて重み付けして減算する請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記検出手段により検出された候補を絞り込む絞込手段をさらに備えており、
前記低減手段は、絞り込まれた候補である画素に基づいて、前記アーチファクトを低減する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記検出手段は、複数の直線方向に対して前記画素パターンを検出する処理を行い、
前記絞込手段は、前記検出手段により候補として検出された画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向が２以上あり、これら２以上の直線方向の広がり角度が許容角度を超えている画素を候補から外す請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記絞込手段は、前記検出手段により候補として検出された画素であって、該画素の画素値、または、前記再構成画像もしくは該再構成画像の平滑化画像における該画素の対応画素の画素値が所定の範囲に含まれている画素を候補から外す請求項６または請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記絞込手段は、前記検出手段により候補として検出された画素により構成される画像において点状に分布する画素を候補から外す請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記絞込手段は、前記検出手段により候補として検出された画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向がストリークアーチファクトの発生要因によって定まる所定の方向である画素を候補から外す請求項６から請求項９のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記絞込手段は、前記検出手段により候補として検出された画素により構成される画像において、画素の１つを注目候補とし、該注目候補を含む局所領域内に含まれる他の候補の画素であって、前記画素パターンが検出された直線方向が該注目候補と許容角度内で一致している画素の数が所定値以下である場合に、該注目候補を候補から外す請求項６から請求項１１のいずれか一項に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
コンピュータを、請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の画像処理装置として機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
請求項１から請求項１１のいずれか一項に記載の画像処理装置を備えている画像診断装置。
【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２０１２−４５１２１（Ｐ２０１２−４５１２１Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８８９５６（Ｐ２０１０−１８８９５６）
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２６日（２０１０．８．２６）
【出願人】（３０００１９２３８）ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー (1,125)
【Ｆターム（参考）】
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