ＣＴ投影データの差分画像再構成方法及び装置
【課題】差分（ＣＴ）画像の計算時間を短縮し、リアルタイムに観察可能とする。
【解決手段】ＣＴ投影データ１４から差分画像２０を再構成する際に、投影データのままで時系列の投影データ１４とマスク投影データ１０の差分（１８）をとり、該差分（１８）から差分画像２０を再構成する。
【解決手段】ＣＴ投影データ１４から差分画像２０を再構成する際に、投影データのままで時系列の投影データ１４とマスク投影データ１０の差分（１８）をとり、該差分（１８）から差分画像２０を再構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＴ投影データから差分画像を再構成するための方法及び装置に係り、特に、２５６列ＣＴで血管造影検査を行なう際に用いるのに好適な、リアルタイムに造影血管の観察が可能なＣＴ投影データの差分画像再構成方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴ装置の技術の進歩により、２５６列検出器を搭載したＣＴの開発が行なわれている。これは、１回転１２８ｍｍの撮像視野を持ち、従来の多列検出器ＣＴよりも３〜４倍広い範囲を取得でき、リアルタイムに３次元画像を観察することができる。それ故、様々な角度から被写体を観察することができる。
【０００３】
透視装置等を用いて、心臓や脳等の臓器の血管造影をする際に、骨や他の臓器があると、観察したい血管が正確に診断できない。そのため、造影血管のみを抽出するために、造影前の画像をマスク画像として、造影画像から差分画像を得ている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
ＣＴ装置を用いても、投影装置と同様に血管造影検査が行なわれるが、血管を３次元又は４次元で観察できるところが異なる。ＣＴ画像を用いて、マスクＣＴ画像と造影ＣＴ画像の差分をとることでも、造影血管のみを抽出することが可能である（特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２９２０８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１９９２７９号公報
【特許文献３】特開２０００−２０１９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来は、図１の右上破線部Ａ及び図２に例示する如く、ＣＴを駆動（ステップ１００）して、例えば１０回転分の投影データを取得（ステップ１０２）した後、先にボリュームデータを再構成（ステップ１０４）し、次いで各ボリュームの差分処理（ステップ１０６）を最後（ステップ１０８）迄行なって、差分ＣＴ画像（ステップ１１０）を得て表示（ステップ１１２）していたので、処理に時間がかかる。特に、２５６列ＣＴとなると、データ量が大きく、しかも時系列にＣＴ画像を作成するため、そのデータ量は膨大になり、計算時間がかかる。例えば１０秒撮影を行ない、０．１秒ずつ時間をずらして再構成すると、１００個のボリュームデータが作成される。１ボリュームに２５６枚のＣＴ画像が含まれているので、２５６００枚のデータとなる。このように、処理に時間がかかる差分計算のデータ量が多いために、計算量が多く、従来は、リアルタイムに造影血管の観察を行うのは困難であった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、ＣＴ差分画像の計算時間を短縮し、リアルタイムに観察可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＣＴ投影データから差分画像を再構成する際に、投影データのままで時系列の投影データとマスク投影データの差分をとり、該差分からＣＴ画像を再構成するようにして、前記課題を解決したものである。
【０００９】
本発明は、又、ＣＴ投影データから差分画像を再構成するための差分画像再構成装置であって、投影データのままで時系列の投影データとマスク投影データの差分をとる手段と、該差分からＣＴ画像を再構成する手段と、を備えることにより、同じく前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＣＴ画像を作成する元のデータである投影データ（生データとも称する）の時点で、ＣＴ画像を再構成する前に、マスク投影データと投影データの差分をとり、該差分からＣＴ画像を再構成するようにしたので、計算時間を大幅に短縮することができる。
【００１１】
例えばＣＴの回転時間１秒で１０秒撮影した場合、１秒目の投影データをマスク投影データとして、残りの９回転分の差分計算を行ない、通常のＣＴ画像再構成を行なうようにした場合には、時間がかかる差分計算は９個のデータ処理でよく、再構成も短時間で行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
従来の方法で、造影血管のみを抽出する場合、図１中に破線部Ａで示したように、造影無しのＣＴ画像（マスクＣＴ画像）と、時系列撮影した造影ＣＴ画像の差分をとっていた。即ち、図２で説明したように、まず造影無しの投影データ（マスク生データ）１０を例えばＢＰ（Backprojection）により再構成し、マスクＣＴ画像１２のボリュームを作成する。次に、造影ＣＴ撮影を時系列に行なって、生の投影データ（生データ）１４を得、シネＣＴ画像１６のボリュームを得て、マスクＣＴ画像１２との差分（ＣＴ）画像（ＣＴＡ（angiography）画像）２０のボリュームを得ていた。この場合、ＣＴ画像を再構成する時間間隔を短くするほど、又、撮影時間が長くなるほど、シネＣＴ画像１６の枚数は増加するので、差分計算量も増加する。
【００１４】
これに対して、図１の左下実線部Ｂ及び図３に示すように、本発明により、投影データ１４の時点でマスク生データ１０との差分計算（ステップ１２０）を行うようにして、ＣＴの回転数分の差分処理（ステップ１２２）を行ない、差分投影データ１８を得、これを時系列に再構成（ステップ１２４）して差分（ＣＴ）画像２０とすることで、計算量を大幅に減らすことができる。両方法で作成したＣＴ画像は、後で説明するように、同じ画質を有する。
【００１５】
本発明を実施するための装置の構成例を図４に示す。
【００１６】
図において、３０は、Ｘ線発生部３２、投影像収集部３４、ＣＴ駆動部３６及びＣＴ制御部３８を含むＣＴ、４０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４及びＲＡＭ４６を含む画像取得出力部、５０は例えばＣＲＴモニタである。
【００１７】
前記ＣＰＵ４２は、例えば投影像取得手段４２Ａと、差分処理手段４２Ｂと、再構成手段４２Ｃと、表示手段４２Ｄの機能を含む。
【００１８】
前記ＲＡＭ４６は、取得画像メモリ４６Ａと、差分画像メモリ４６Ｂと、再構成画像メモリ４６Ｃの機能を含む。
【実施例１】
【００１９】
水ファントムのＣＴ撮影を行なってマスク画像とした。次に、水ファントムに球を入れて同様にＣＴ撮影を行なった。差分法にて画像を作成すると、水ファントムが取り除かれ、球のみのＣＴ画像が作成されるはずである。ここで、本発明による投影データ差分法の投影データとマスク投影データ、そしてそれらの差分投影データの例を図５に示す。投影データ画像（ａ）の真ん中にある丸が球である。マスク投影データ（ｂ）には水ファントムのみが映っている。そして、差分投影データ（ｃ）では、球のみが抽出されている。
【００２０】
本発明と従来の差分法にて画像を作成したものを図６に示す。いずれの差分法でも球の抽出が可能である。
【００２１】
ここで、この差分法の画質を定量的に評価した。即ち、水ファントムを２秒間撮影し、１枚目をマスクデータとし、２秒目のデータと差分計算を行なった。このようにして得られたＣＴ画像の画像ノイズとＣＴ値均一性を調べた。評価には、図７に示すように、直径１７ｍｍのＲＯＩ（Ｒegion of Ｉntrest）を８個、２２ｍｍの等間隔に置き、このＲＯＩ内のＣＴ値の標準偏差をＣＴ画像ノイズ、平均値をＣＴ値均一性とした。
【００２２】
結果を図８に示す。画像ノイズは、本発明法で１７．９ＨＵ（Ｈounsfield Ｕuit）、従来法は１８．６ＨＵである。ＣＴ値均一性は本発明法が０．６７ＨＵ、従来法が０．４６ＨＵで、画質はほとんど同じであり、画質を損なうことなく、計算時間を短縮できることが確認できた。
【実施例２】
【００２３】
臨床評価を行なうために、豚の頭部血管造影を行なった。２４秒間のＣＴ撮影を行ない、再構成時間間隔は０．１秒とした。よって、２４０個のボリュームデータが作成され、ＣＴ画像枚数は６１４４０枚となる。
【００２４】
ここで、本発明を行なった投影データを図９に示す。造影血管のみがきれいに抽出されていることがわかる。
【００２５】
次に、ＣＴ画像、従来のＣＴ画像差分法、本発明の投影データ差分法で作成したＣＴ画像を、時系列的に図１０に示す。一番上のＣＴ画像（Ａ）では、骨や組織が邪魔で造影血管が全て見えないが、差分を行なうと、造影血管の染まり方が正確に観察できる。このときの差分の計算時間は、従来のＣＴ画像差分法（Ｂ）で７６分（＝２３９ボリューム×１９秒／ボリューム）、本発明の生データ差分法（Ｃ）で１１．５分（２３回転×３０秒／回転）であり、計算時間は１／７であった。
【００２６】
なお、前記実施形態では、ソフトウェアで差分計算を行ない、ＣＴ画像再構成はハードウェアを使用したが、将来的には差分計算もハードウェアを用いたとしても、７倍の計算時間の差は短縮されない。
【００２７】
又、前記説明においては、本発明が２５６列ＣＴによる造影検査に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、カテーテル検査等において、診断対象以外の物体を消し、診断並びに治療領域のリアルタイムの観察にも同様に適用できる。適用製品も２５６列ＣＴに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来法及び本発明法を比較して示す線図
【図２】従来の処理手順を示す流れ図
【図３】本発明の処理手順を示す流れ図
【図４】本発明を実施するための装置の構成例を示すブロック図
【図５】画質評価に用いた投影データとマスク投影データ及び差分投影データを示す図
【図６】図５の画像を従来法及び本発明法により画像作成した例を示す図
【図７】画質評価に用いた例を示す図
【図８】画質評価結果を示す図
【図９】臨床評価に際して本発明法を行なった投影データを示す図
【図１０】図９から（Ａ）ＣＴ画像、（Ｂ）従来のＣＴ画像差分法、（Ｃ）本発明の投影データ差分法で作成した差分ＣＴ画像を時系列に示す図
【符号の説明】
【００２９】
１０…マスク投影データ（生データ）
１２…マスクＣＴ画像
１４…投影データ（生データ）
１６…シネＣＴ画像
１８…差分投影データ（生データ）
２０…差分ＣＴ画像
３０…ＣＴ
３２…Ｘ線発生部
３４…投影像収集部
３６…ＣＴ駆動部
３８…ＣＴ制御部
４０…画像取得出力部
５０…ＣＲＴモニタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＴ投影データから差分画像を再構成するための方法及び装置に係り、特に、２５６列ＣＴで血管造影検査を行なう際に用いるのに好適な、リアルタイムに造影血管の観察が可能なＣＴ投影データの差分画像再構成方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＴ装置の技術の進歩により、２５６列検出器を搭載したＣＴの開発が行なわれている。これは、１回転１２８ｍｍの撮像視野を持ち、従来の多列検出器ＣＴよりも３〜４倍広い範囲を取得でき、リアルタイムに３次元画像を観察することができる。それ故、様々な角度から被写体を観察することができる。
【０００３】
透視装置等を用いて、心臓や脳等の臓器の血管造影をする際に、骨や他の臓器があると、観察したい血管が正確に診断できない。そのため、造影血管のみを抽出するために、造影前の画像をマスク画像として、造影画像から差分画像を得ている（特許文献１、２参照）。
【０００４】
ＣＴ装置を用いても、投影装置と同様に血管造影検査が行なわれるが、血管を３次元又は４次元で観察できるところが異なる。ＣＴ画像を用いて、マスクＣＴ画像と造影ＣＴ画像の差分をとることでも、造影血管のみを抽出することが可能である（特許文献３参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２９２０８６号公報
【特許文献２】特開２００２−１９９２７９号公報
【特許文献３】特開２０００−２０１９２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来は、図１の右上破線部Ａ及び図２に例示する如く、ＣＴを駆動（ステップ１００）して、例えば１０回転分の投影データを取得（ステップ１０２）した後、先にボリュームデータを再構成（ステップ１０４）し、次いで各ボリュームの差分処理（ステップ１０６）を最後（ステップ１０８）迄行なって、差分ＣＴ画像（ステップ１１０）を得て表示（ステップ１１２）していたので、処理に時間がかかる。特に、２５６列ＣＴとなると、データ量が大きく、しかも時系列にＣＴ画像を作成するため、そのデータ量は膨大になり、計算時間がかかる。例えば１０秒撮影を行ない、０．１秒ずつ時間をずらして再構成すると、１００個のボリュームデータが作成される。１ボリュームに２５６枚のＣＴ画像が含まれているので、２５６００枚のデータとなる。このように、処理に時間がかかる差分計算のデータ量が多いために、計算量が多く、従来は、リアルタイムに造影血管の観察を行うのは困難であった。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解消するべくなされたもので、ＣＴ差分画像の計算時間を短縮し、リアルタイムに観察可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＣＴ投影データから差分画像を再構成する際に、投影データのままで時系列の投影データとマスク投影データの差分をとり、該差分からＣＴ画像を再構成するようにして、前記課題を解決したものである。
【０００９】
本発明は、又、ＣＴ投影データから差分画像を再構成するための差分画像再構成装置であって、投影データのままで時系列の投影データとマスク投影データの差分をとる手段と、該差分からＣＴ画像を再構成する手段と、を備えることにより、同じく前記課題を解決したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ＣＴ画像を作成する元のデータである投影データ（生データとも称する）の時点で、ＣＴ画像を再構成する前に、マスク投影データと投影データの差分をとり、該差分からＣＴ画像を再構成するようにしたので、計算時間を大幅に短縮することができる。
【００１１】
例えばＣＴの回転時間１秒で１０秒撮影した場合、１秒目の投影データをマスク投影データとして、残りの９回転分の差分計算を行ない、通常のＣＴ画像再構成を行なうようにした場合には、時間がかかる差分計算は９個のデータ処理でよく、再構成も短時間で行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１３】
従来の方法で、造影血管のみを抽出する場合、図１中に破線部Ａで示したように、造影無しのＣＴ画像（マスクＣＴ画像）と、時系列撮影した造影ＣＴ画像の差分をとっていた。即ち、図２で説明したように、まず造影無しの投影データ（マスク生データ）１０を例えばＢＰ（Backprojection）により再構成し、マスクＣＴ画像１２のボリュームを作成する。次に、造影ＣＴ撮影を時系列に行なって、生の投影データ（生データ）１４を得、シネＣＴ画像１６のボリュームを得て、マスクＣＴ画像１２との差分（ＣＴ）画像（ＣＴＡ（angiography）画像）２０のボリュームを得ていた。この場合、ＣＴ画像を再構成する時間間隔を短くするほど、又、撮影時間が長くなるほど、シネＣＴ画像１６の枚数は増加するので、差分計算量も増加する。
【００１４】
これに対して、図１の左下実線部Ｂ及び図３に示すように、本発明により、投影データ１４の時点でマスク生データ１０との差分計算（ステップ１２０）を行うようにして、ＣＴの回転数分の差分処理（ステップ１２２）を行ない、差分投影データ１８を得、これを時系列に再構成（ステップ１２４）して差分（ＣＴ）画像２０とすることで、計算量を大幅に減らすことができる。両方法で作成したＣＴ画像は、後で説明するように、同じ画質を有する。
【００１５】
本発明を実施するための装置の構成例を図４に示す。
【００１６】
図において、３０は、Ｘ線発生部３２、投影像収集部３４、ＣＴ駆動部３６及びＣＴ制御部３８を含むＣＴ、４０は、ＣＰＵ４２、ＲＯＭ４４及びＲＡＭ４６を含む画像取得出力部、５０は例えばＣＲＴモニタである。
【００１７】
前記ＣＰＵ４２は、例えば投影像取得手段４２Ａと、差分処理手段４２Ｂと、再構成手段４２Ｃと、表示手段４２Ｄの機能を含む。
【００１８】
前記ＲＡＭ４６は、取得画像メモリ４６Ａと、差分画像メモリ４６Ｂと、再構成画像メモリ４６Ｃの機能を含む。
【実施例１】
【００１９】
水ファントムのＣＴ撮影を行なってマスク画像とした。次に、水ファントムに球を入れて同様にＣＴ撮影を行なった。差分法にて画像を作成すると、水ファントムが取り除かれ、球のみのＣＴ画像が作成されるはずである。ここで、本発明による投影データ差分法の投影データとマスク投影データ、そしてそれらの差分投影データの例を図５に示す。投影データ画像（ａ）の真ん中にある丸が球である。マスク投影データ（ｂ）には水ファントムのみが映っている。そして、差分投影データ（ｃ）では、球のみが抽出されている。
【００２０】
本発明と従来の差分法にて画像を作成したものを図６に示す。いずれの差分法でも球の抽出が可能である。
【００２１】
ここで、この差分法の画質を定量的に評価した。即ち、水ファントムを２秒間撮影し、１枚目をマスクデータとし、２秒目のデータと差分計算を行なった。このようにして得られたＣＴ画像の画像ノイズとＣＴ値均一性を調べた。評価には、図７に示すように、直径１７ｍｍのＲＯＩ（Ｒegion of Ｉntrest）を８個、２２ｍｍの等間隔に置き、このＲＯＩ内のＣＴ値の標準偏差をＣＴ画像ノイズ、平均値をＣＴ値均一性とした。
【００２２】
結果を図８に示す。画像ノイズは、本発明法で１７．９ＨＵ（Ｈounsfield Ｕuit）、従来法は１８．６ＨＵである。ＣＴ値均一性は本発明法が０．６７ＨＵ、従来法が０．４６ＨＵで、画質はほとんど同じであり、画質を損なうことなく、計算時間を短縮できることが確認できた。
【実施例２】
【００２３】
臨床評価を行なうために、豚の頭部血管造影を行なった。２４秒間のＣＴ撮影を行ない、再構成時間間隔は０．１秒とした。よって、２４０個のボリュームデータが作成され、ＣＴ画像枚数は６１４４０枚となる。
【００２４】
ここで、本発明を行なった投影データを図９に示す。造影血管のみがきれいに抽出されていることがわかる。
【００２５】
次に、ＣＴ画像、従来のＣＴ画像差分法、本発明の投影データ差分法で作成したＣＴ画像を、時系列的に図１０に示す。一番上のＣＴ画像（Ａ）では、骨や組織が邪魔で造影血管が全て見えないが、差分を行なうと、造影血管の染まり方が正確に観察できる。このときの差分の計算時間は、従来のＣＴ画像差分法（Ｂ）で７６分（＝２３９ボリューム×１９秒／ボリューム）、本発明の生データ差分法（Ｃ）で１１．５分（２３回転×３０秒／回転）であり、計算時間は１／７であった。
【００２６】
なお、前記実施形態では、ソフトウェアで差分計算を行ない、ＣＴ画像再構成はハードウェアを使用したが、将来的には差分計算もハードウェアを用いたとしても、７倍の計算時間の差は短縮されない。
【００２７】
又、前記説明においては、本発明が２５６列ＣＴによる造影検査に適用されていたが、本発明の適用対象はこれに限定されず、カテーテル検査等において、診断対象以外の物体を消し、診断並びに治療領域のリアルタイムの観察にも同様に適用できる。適用製品も２５６列ＣＴに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来法及び本発明法を比較して示す線図
【図２】従来の処理手順を示す流れ図
【図３】本発明の処理手順を示す流れ図
【図４】本発明を実施するための装置の構成例を示すブロック図
【図５】画質評価に用いた投影データとマスク投影データ及び差分投影データを示す図
【図６】図５の画像を従来法及び本発明法により画像作成した例を示す図
【図７】画質評価に用いた例を示す図
【図８】画質評価結果を示す図
【図９】臨床評価に際して本発明法を行なった投影データを示す図
【図１０】図９から（Ａ）ＣＴ画像、（Ｂ）従来のＣＴ画像差分法、（Ｃ）本発明の投影データ差分法で作成した差分ＣＴ画像を時系列に示す図
【符号の説明】
【００２９】
１０…マスク投影データ（生データ）
１２…マスクＣＴ画像
１４…投影データ（生データ）
１６…シネＣＴ画像
１８…差分投影データ（生データ）
２０…差分ＣＴ画像
３０…ＣＴ
３２…Ｘ線発生部
３４…投影像収集部
３６…ＣＴ駆動部
３８…ＣＴ制御部
４０…画像取得出力部
５０…ＣＲＴモニタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＴ投影データから差分画像を再構成する際に、
投影データのままで時系列の投影データとマスク投影データの差分をとり、
該差分からＣＴ画像を再構成することを特徴とするＣＴ投影データの差分画像再構成方法。
【請求項２】
ＣＴ投影データから差分画像を再構成するための差分画像再構成装置であって、
投影データのままで時系列の投影データとマスク投影データの差分をとる手段と、
該差分からＣＴ画像を再構成する手段と、
を備えたことを特徴とするＣＴ投影データの差分画像再構成装置。
【請求項１】
ＣＴ投影データから差分画像を再構成する際に、
投影データのままで時系列の投影データとマスク投影データの差分をとり、
該差分からＣＴ画像を再構成することを特徴とするＣＴ投影データの差分画像再構成方法。
【請求項２】
ＣＴ投影データから差分画像を再構成するための差分画像再構成装置であって、
投影データのままで時系列の投影データとマスク投影データの差分をとる手段と、
該差分からＣＴ画像を再構成する手段と、
を備えたことを特徴とするＣＴ投影データの差分画像再構成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図８】
【図５】
【図６】
【図７】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００７−１７５１９４（Ｐ２００７−１７５１９４Ａ）
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３７５６５９（Ｐ２００５−３７５６５９）
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（３０１０３２９４２）独立行政法人放射線医学総合研究所 (149)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月１２日（２００７．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２７日（２００５．１２．２７）
【出願人】（３０１０３２９４２）独立行政法人放射線医学総合研究所 (149)
【Ｆターム（参考）】
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