Ｘ線ＣＴ装置及び画像処理装置
【課題】 再構成画像に対する架台振動の影響の程度や、架台振動の発生原因の特定を容易化する。
【解決手段】 一実施形態におけるＸ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有し、これらＸ線源及びＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部と、Ｘ線検出器により収集されたデータを用いて再構成画像データを生成する再構成部と、被検体として所定のファントムを用いた際にＸ線検出器によって収集されたデータに基づき再構成部によって生成される再構成画像データに関し、該画像データに含まれるファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、この抽出部による抽出結果、又はこの抽出結果を解析して得られる情報を出力する出力部と、を備えている。
【解決手段】 一実施形態におけるＸ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有し、これらＸ線源及びＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部と、Ｘ線検出器により収集されたデータを用いて再構成画像データを生成する再構成部と、被検体として所定のファントムを用いた際にＸ線検出器によって収集されたデータに基づき再構成部によって生成される再構成画像データに関し、該画像データに含まれるファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、この抽出部による抽出結果、又はこの抽出結果を解析して得られる情報を出力する出力部と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被検体にＸ線を曝射して断層像の撮影を行うＸ線ＣＴ（Computer Tomography）装置及び該装置によって撮影された画像を処理する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線源を被検体の体軸を中心として回転させるとともに、Ｘ線源にＸ線を被検体に向けて照射させ、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出して得られる投影データに基づき断層像を再構成するものであり、疾病の診断、治療や手術計画の立案等を始めとする多くの医療行為において重要な役割を果たしている。
【０００３】
一般的に、Ｘ線ＣＴ装置においては、Ｘ線焦点の軌道が真円であると仮定して画像を再構成している。そのため、上記Ｘ線源やＸ線検出器が搭載された架台の回転時における振動は、再構成画像の画質、特に空間分解能を劣化させる直接的な要因となる。
【０００４】
このような事実に鑑み、従来、回転時の架台振動を測定し、その値が小さくなるように架台の各部や設置状態を調整することで、振動の抑制が図られていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記架台振動の測定方法としては、架台に含まれる各機構の変位を直接的、あるいは間接的に測定する方法が用いられている。代表的な手法としては、実際に架台を回転させ、この状態で架台の各部の変位を測定する方法が挙げられる。
【０００６】
しかしながら、このような従来の測定方法には種々の問題が存在している。
【０００７】
例えば、測定結果である振動値が非常に小さくてもその周波数が高ければ再構成画像において目立つことがある。逆に、測定結果である振動値が大きくても１回転に亘って低周波な傾向であれば、画質への影響は無視できる程に小さいこともある。このように、架台振動の測定結果とその振動の画質への影響との関係が１対１に対応するとは限らない。
【０００８】
また、測定対象部分の各々について種々の方向への振動値を測定しなければならないため、測定に必要な設備が大掛かりになってしまう。
【０００９】
このような事情から、再構成画像に対する架台振動の影響の程度や、架台振動の発生原因の特定を容易化するための手段を講じる必要があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような目的を達成すべく、一実施形態におけるＸ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有し、これらＸ線源及びＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部と、Ｘ線検出器により収集されたデータを用いて再構成画像データを生成する再構成部と、被検体として所定のファントムを用いた際にＸ線検出器によって収集されたデータに基づき再構成部によって生成される再構成画像データに関し、該画像データに含まれるファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、この抽出部による抽出結果、又はこの抽出結果を解析して得られる情報を出力する出力部と、を備えている。
【００１１】
また、一実施形態における画像処理装置は、所定のファントムの断層像を含む再構成画像データを記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された再構成画像データに含まれるファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、この抽出部による抽出結果、又はこの抽出結果を解析して得られる情報を出力する出力部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】架台振動に起因して発生するアーチファクトを説明するための図。
【図３】第１の実施形態における動作を説明するためのフローチャート。
【図４】同実施形態におけるＣＴ値プロファイルを説明するための図。
【図５】同実施形態において作成されるＣＴ値プロファイルの一例を示す図。
【図６】同実施形態において作成される周波数スペクトルの一例を示す図。
【図７】第２の実施形態における画像処理部の構成を示す図。
【図８】同実施形態における動作を説明するためのフローチャート。
【図９】第３の実施形態におけるデータベースの構成を示す図。
【図１０】同実施形態における動作を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する要素については同一の符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１４】
（第１実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。
［Ｘ線ＣＴ装置の全体構成］
図１は、本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、架台装置Ａと、コンソール装置Ｂとで構成されている。
【００１５】
架台装置Ａは、被検体にＸ線を曝射し当該被検体を透過したＸ線を検出して投影データ（又は生データ）を取得する。なお、Ｘ線ＣＴシステムの撮影系には、Ｘ線管球と検出器システムとが一体として被検体の周囲を回転する回転／回転(ROTATE/ROTATE) タイプや、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管球のみが被検体の周囲を回転する固定／回転(STATIONARY/ROTATE)タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプのＸ線ＣＴ装置を例として説明する。
【００１６】
図１に示すように、架台装置Ａは、固定部１０、回転部１１、寝台１２、Ｘ線管球１３、検出器システム１４、データ収集回路（ＤＡＳ）１５、データ伝送部１６、架台寝台駆動部１７、給電部１８、高電圧発生部１９等を有している。
【００１７】
Ｘ線管球１３は、Ｘ線を発生する真空管であり、回転部１１に設けられている。検出器システム１４は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する検出器システムであり、Ｘ線管球１３に対向する向きで回転部１１に取り付けられている。
【００１８】
回転部１１には開口部１１０が設けられており、この開口部１１０内に寝台１２が配置されている。寝台１２のスライド天板には被検体Ｐが載置される。架台寝台駆動部１７は、開口部１１０に挿入された被検体Ｐの体軸方向に平行な中心軸のまわりで回転部１１を高速回転させつつ、寝台１２を上記体軸方向に移動させる。このようにして被検体Ｐが広範囲にスキャンされる。
【００１９】
データ収集回路１５は、ＤＡＳチップが配列された複数のデータ収集素子列を有し、検出器システム１４で検出されたＭ×Ｎの全チャンネルに関する膨大なデータ（１ビューあたりのＭ×Ｎチャンネル分のデータを以下「生データ」という）を入力し、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理等の後、一括して光通信を応用したデータ伝送部１６を介して固定部１０側に伝送する。
【００２０】
固定部１０には、商用交流電源等の外部電源から動作電力が供給される。固定部１０に供給された動作電力は、例えばスリップリングである給電部１８を介して回転部１１の各部に伝達される。
【００２１】
高電圧発生部１９は、高電圧変圧器、フィラメント加熱変換器、整流器、高電圧切替器等で構成されており、給電部１８から供給される動作電力を高電圧変換してＸ線管球１３に供給する。
【００２２】
次に、コンソール装置Ｂについて説明する。コンソール装置Ｂは、前処理部２０、ホストコントローラ２１、再構成部２２、記憶部２３、入力部２４、画像処理部２５、表示部２６、及びデータ／制御バス３０等を備えている。
【００２３】
前処理部２０は、データ伝送部１６を介してデータ収集回路１５から生データを受け取り、感度補正やＸ線強度補正を実行する。なお、当該前処理部２０によって前処理が施された生データは、「投影データ」と呼ばれる。
【００２４】
ホストコントローラ２１は、撮影処理、データ処理、画像処理等の各種処理に関する統括的な制御を行う。
【００２５】
再構成部２２は、所定の再構成パラメータ（再構成領域サイズ、再構成マトリクスサイズ、関心部位を抽出するための閾値等）に基づいて投影データを再構成処理することで、所定のスライス分の再構成画像データを生成する。
【００２６】
記憶部２３は、収集した生データ、投影データ、再構成画像データ等の各種データを記憶する。
【００２７】
入力部２４は、キーボードや各種スイッチ、マウス等を備え、スライス厚やスライス数等の各種スキャン条件の入力等に用いられる。
【００２８】
画像処理部２５は、再構成部２２により生成された再構成画像データに対して、ウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の表示のための画像処理を行い、表示部２６に出力する。また、画像処理部２５は、オペレータの指示に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像の生成を行い、表示部２６に出力する。出力された画像データは、表示部２６においてＸ線ＣＴ画像として表示される。
【００２９】
データ／制御バス３０は、各ユニット間を接続し、各種データ、制御信号、アドレス情報等を送受信するための信号線である。
【００３０】
なお、画像処理部２５は本実施形態における画像処理装置として機能し、所定のメモリに記憶されたコンピュータプログラムをプロセッサにて実行することで、抽出部２５１、解析部２５２、及び出力部２５３としての機能を実現する。これら各部２５１〜２５３の動作については図３の説明にて後述する。
【００３１】
［架台振動によるアーチファクト］
さて、上記のような構成のＸ線ＣＴ装置１にて被検体がスキャンされ、生成される再構成画像には、回転部１１の回転や寝台１２の動作に伴う架台装置Ａの振動（以下、架台振動）に起因したアーチファクトが発生し得る。このようなアーチファクトにつき、図２を用いて説明する。
【００３２】
図示した（Ａ），（Ｂ）は、いずれもＸ線ＣＴ装置１のＦＯＶ中にインパルス応答を発生するワイヤファントム（例えば０．１ｍｍ程度の銅線）を回転部１１の回転軸と平行に配置してスキャンし、再構成した画像の一例を示している。各図（Ａ）（Ｂ）の中心付近に存在する高輝度部分が上記ワイヤファントムの断層像（以下、ワイヤファントム像Ｗ）である。
【００３３】
（Ａ）においては、架台振動の影響が無視できる程に小さく、ワイヤファントム像Ｗの輪郭が略真円形を成している。一方、（Ｂ）においては架台振動の影響が許容できない程大きく、ワイヤファントム像Ｗの輪郭が蛇行して真円形を成していない。このアーチファクトは、例えば架台振動によってＦＣＤ（焦点からその回転中心までの距離）や検出器システム１４のセンターチャンネル値等が回転中に変化しているにも関わらず、再構成時にそれらを考慮していないために発生したエラー成分であると考えられる。
【００３４】
［架台振動評価］
上記のようなアーチファクトの発生原因となる架台振動の程度を評価すべく、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、図３のフローチャートに示す流れの処理を実行する機能を備えている。この処理は、例えばユーザが入力部２４を操作してメンテナンスモードを起動し、同処理の実行を指示したことに応じて開始される。
【００３５】
なお、この処理を開始するに当り、ユーザは寝台１２上に所定のファントムを設置しておく。本実施形態においては、このファントムとして上記ワイヤファントムを用いるものとする。また、上記ワイヤファントムは、回転部１１の回転中心から若干外れた位置（例えば５０ｍｍ程度）において、回転部１１の回転軸と平行に設置する。このように回転中心を外してワイヤファントムを設置するのは、回転中心付近にて発生する架台装置Ａの振動に因らないアーチファクトの影響を除外して後述の処理を実施するためである。
【００３６】
このようにワイヤファントムが設置された状態で処理が開始されると、先ずホストコントローラ２１が架台寝台駆動部１７を制御して回転部１１を回転させるとともに、給電部１８及び高電圧発生部１９を介してＸ線管球１３に電圧を供給してＸ線を発生させ、当該ワイヤファントムをスキャンする（ステップＳ１）。このとき検出器システム１４で検出された生データはデータ収集回路１５及びデータ伝送部１６等を介して前処理部２０に送られ、各種補正を経て生成された投影データが記憶部２３に記憶される。
【００３７】
その後、再構成部２２が記憶部２３に記憶された投影データを用いて所定の再構成手法により再構成画像データを生成し、生成したデータを記憶部２３に記憶する（ステップＳ２）。
【００３８】
続いて、上記抽出部２５１、解析部２５２、及び出力部２５３による処理が開始される。
【００３９】
すなわち、先ず抽出部２５１がステップＳ２にて記憶部２３に記憶された再構成画像データに含まれるワイヤファントム像Ｗの位置を特定する（ステップＳ３）。この処理においては、例えば予め画像処理部２５内のメモリにワイヤファントム像Ｗの位置を示す設定情報を記憶しておき、この設定情報を用いて再構成画像データに含まれるワイヤファントム像Ｗの重心位置を特定する。この場合、ステップＳ１，Ｓ２の処理を行う際に、上記設定情報にて示される位置にワイヤファントムを設置する必要がある。
【００４０】
また、ワイヤファントム像Ｗの位置を特定する他の方法としては、例えば再構成画像データに含まれる各画素のＣＴ値（画素値）を用いて自動的に特定する方法を採用し得る。この方法においては、再構成画像データ中のＣＴ値が最も高い位置をワイヤファントム像Ｗの重心位置とみなせばよい。
【００４１】
ワイヤファントム像Ｗの位置を特定した後、抽出部２５１は、再構成画像データに含まれる当該ワイヤファントム像Ｗを囲う軌跡上に存在する画素のＣＴ値を抽出し、アーチファクトのＣＴ値プロファイルを作成する（ステップＳ４）。
【００４２】
ここで、本実施形態におけるＣＴ値プロファイルについて具体的に説明する。図４は、図２に示した画像（Ａ）（Ｂ）に含まれるワイヤファントム像Ｗの拡大図である。本実施形態においては、ワイヤファントム像Ｗの周囲を囲う軌跡Ｌ上に存在する画素のＣＴ値を再構成画像データから抽出し、それらを軌跡Ｌの円周方向（ラジアン方向）に沿って並べることでアーチファクトのＣＴ値プロファイルを作成する。なお、軌跡Ｌは、ステップＳ３にて特定した重心位置を中心とする真円形である。この軌跡Ｌの直径（或いは半径）は、例えば予め画像処理部２５内のメモリに記憶しておいてもよいし、再構成画像データに含まれる各画素のＣＴ値等を用い、ワイヤファントム像Ｗを囲うように自動的に設定されてもよい。
【００４３】
このような手法で作成されるＣＴ値プロファイルは、例えば図５のような変化を示す。この図は、横軸を角度（０度〜３６０度）、縦軸をＣＴ値としたグラフ形式にて２パターンのＣＴ値プロファイル（実線Ｘａ及び破線Ｘｂ）を示すものである。
【００４４】
実線Ｘａは、全体としてＣＴ値の変化が小さく、かつ、その変化の周期も大きい。このような場合には、図２における画像（Ａ）のように、架台振動の影響が無視できる程に小さいと推定される。
【００４５】
一方、破線Ｘｂは、実線Ｘａに比べてＣＴ値の変化が大きく、その変化の周期も小さい。このような場合には、図２における画像（Ｂ）のように、架台振動の影響が許容できない程に大きいと推定される。
【００４６】
ステップＳ４にてＣＴ値プロファイルを作成した後、解析部２５２が当該プロファイルを用いて種々の解析を行う（ステップＳ５）。特に本実施形態において、解析部２５２は、ステップＳ３にて作成されたＣＴ値プロファイルの周波数スペクトルを作成する。この周波数スペクトルは、例えば回転部１１の回転速度（例えば０．３５秒程度）を考慮してＦＦＴ（高速フーリエ変換）などの周知の手法を用いることで作成すればよい。
【００４７】
解析部２５２によって作成される周波数スペクトルの一例を図６に示す。この図は、横軸を周波数（Frequency）、縦軸を振幅（Amplitude）として周波数スペクトルをグラフ形式にて示すものであり、１１Ｈｚ付近にて振幅が大幅に増大している。このような周波数スペクトルに基づけば、プロファイルされたアーチファクトが約１１Ｈｚの固有周波数を持つと推定される。
【００４８】
ＣＴ値プロファイルの解析を行った後、出力部２５３が当該ＣＴ値プロファイル及び解析結果である周波数スペクトルを表示部２６に表示出力する（ステップＳ６）。但し、周波数スペクトル以外の解析結果、例えば当該スペクトルから特定されるアーチファクトの固有周波数等も併せて表示部２６に表示出力してもよい。また、ＣＴ値プロファイル及び解析結果は、図示せぬプリンタによる印刷や、通信ユニットを介して接続された機器へのデータ送信等で出力されてもよい。さらに、ＣＴ値プロファイルや解析結果は、図５，図６に示したようなグラフ形式で出力されてもよいし、他のグラフ形式、あるいはＣＴ値プロファイルや解析結果に含まれる数値のまま出力されてもよい。
【００４９】
以上で図３のフローチャートに示した一連の処理が終了する。
【００５０】
Ｘ線ＣＴ装置１のメンテナンスを行う者は、このようにして表示部２６に表示されるＣＴ値プロファイルを参照することで、再構成画像中のワイヤファントム像Ｗの周囲に発生したアーチファクトの程度を定量的に把握し、架台振動の再構成画像に対する影響の有無を容易に判定することができる。
【００５１】
また、表示されたＣＴ値プロファイルや周波数スペクトルは、架台振動の発生原因を特定するための有効な手がかりとなる。しかも、ＣＴ値プロファイルや周波数スペクトルはグラフ形式で表示されるため、アーチファクトの振動の様子や固有周波数を視覚的に把握し易い。
【００５２】
メンテナンスを行う者は、例えばＣＴ値プロファイルの振幅がある程度の大きさを持つ場合等には架台振動の画質への影響が無視できないと判断し、周波数スペクトルから特定される固有周波数にて経験的に想定される架台装置Ａの不良部位に対し、必要な処置を施せばよい。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
【００５４】
本実施形態は、第１の実施形態にて説明したＣＴ値プロファイルに基づき、Ｘ線ＣＴ装置１側で自動的に架台振動の画質に及ぼす影響が許容範囲か否かを判定する点で、第１の実施形態と異なる。
【００５５】
本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１の構成は、基本的に図１に示したものと同一である。但し図７に示すように、本実施形態における画像処理部２５は、抽出部２５１、解析部２５２、及び出力部２５３に加え、異常判定部２５４を備えている。異常判定部２５４は、各部２５１〜２５３と同様に、所定のメモリに記憶されたコンピュータプログラムをプロセッサにて実行することで実現される。
【００５６】
本実施形態におけるメンテナンスモードにおいては、図３のフローチャートに示した流れの処理に代え、図８のフローチャートに示す流れの処理が実行される。すなわち、先ず第１の実施形態と同様にワイヤファントムをスキャンし（ステップＳ１）、再構成画像データを生成し（ステップＳ２）、再構成画像データに含まれるワイヤファントム像Ｗの位置を特定し（ステップＳ３）、再構成画像データに含まれる当該ワイヤファントム像Ｗの周囲に存在するアーチファクトのＣＴ値プロファイルを作成し（ステップＳ４）、当該プロファイルを用いて種々の解析を行い（ステップＳ５）、ＣＴ値プロファイル及び解析結果を表示部２６に表示出力する（ステップＳ６）。
【００５７】
その後、上記異常判定部２５４が架台装置Ａにおいて異常振動が発生しているか否かを判定する（ステップＳ７）。この処理においては、例えばステップＳ４にて作成されたＣＴ値プロファイルに含まれる各ＣＴ値の最大値ＣＴmaxと最小値ＣＴminとの差分ΔＣＴ（＝｜ＣＴmax−ＣＴmin｜）を求め、この差分ΔＣＴが予め定められた閾値ＣＴx以上である場合（ΔＣＴ≧ＣＴx）には異常振動有りと判定し、閾値ＣＴx未満である場合（ΔＣＴ＜ＣＴx）には異常振動無しと判定する。
【００５８】
また、異常振動発生の有無は、ＣＴ値プロファイルの０度〜３６０度間における振動の周波数Ｆに基づいて判定してもよい。すなわち、周波数Ｆが十分大きい場合や十分小さい場合には再構成画像において当該プロファイルに係るアーチファクトが目立たなくなることに鑑み、周波数Ｆが下限値Ｆmin以上かつ上限値Ｆmax以下である場合（Ｆmin≦Ｆ≦Ｆmax）に異常振動無しと判定し、下限値Ｆmin未満あるいは上限値Ｆmaxを超える場合（Ｆ＜Ｆmin，Ｆ＞Ｆmax）に異常振動有りと判定する。
【００５９】
さらに、これら２通りの判定方法を組み合わせてもよい。すなわち、上記差分ΔＣが閾値ＣＴx以上かつ上記周波数Ｆが下限値Ｆmin未満である場合（ΔＣＴ≧ＣＴx，Ｆ＜Ｆmin）、及び、上記差分ΔＣが閾値ＣＴx以上かつ上記周波数Ｆが上限値Ｆmaxを超える場合に（ΔＣＴ≧ＣＴx，Ｆ＞Ｆmax）、異常振動有りと判定する。
【００６０】
なお、上記閾値ＣＴx、下限値Ｆmin、上限値Ｆmaxは、これらが再構成画像への影響が許容できる程度と許容できない程度とを隔てる値となるよう、実験的、経験的、あるいは理論的に定めればよい。
【００６１】
このような手法による判定の結果、異常振動無しと判定されたとき（ステップＳ８のＮｏ）、出力部２５３が異常振動は発生していない旨のメッセージを表示部２６に表示する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ７にて異常振動有りと判定されたとき（ステップＳ８のＹｅｓ）、出力部２５３が異常振動が発生している旨のメッセージを表示部２６に表示する（ステップＳ１０）。但し、ステップＳ９，Ｓ１０においては、図示せぬプリンタによる印刷や、通信ユニットを介して接続された機器へのデータ送信、あるいは図示せぬスピーカからの音声出力等で判定結果が報知されてもよい。
【００６２】
ステップＳ９あるいはステップＳ１０の後、図８のフローチャートに示した一連の処理が終了する。
【００６３】
このように、本実施形態においては架台装置Ａで異常振動が発生しているか否かが自動的に判定され、その結果が報知される。そのため、メンテナンスを行う者は自ら異常振動の有無を判定する必要がないので、当該判定に要していた手間が省ける。
【００６４】
その他、第１の実施形態と同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００６５】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、第２の実施形態にて説明した異常振動発生の有無の判定の結果、異常振動が発生していると判定されたときに、その発生原因として疑われる事項をＸ線ＣＴ装置１が報知する点で、第２の実施形態と異なる。
【００６６】
本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１の構成は、基本的には第２の実施形態にて説明したものと同一である。但し記憶部２３には、図９に示すような構成のデータベース２３１が記憶されている。このデータベース２３１は、アーチファクトの種々の固有周波数に対し、そのアーチファクトの発生原因として疑われる事項（疑義事項）を対応付けて構成されている。各周波数及びそれに対応する疑義事項は、例えば経験的に得られた結果を当該データベース２３１に登録したものである。
【００６７】
本実施形態におけるメンテナンスモードにおいては、図８のフローチャートに示した流れの処理に代え、図１０のフローチャートに示す流れの処理が実行される。すなわち、先ず第１，第２の実施形態と同様にワイヤファントムをスキャンし（ステップＳ１）、再構成画像データを生成し（ステップＳ２）、再構成画像データに含まれるワイヤファントム像Ｗの位置を特定し（ステップＳ３）、再構成画像データに含まれる当該ワイヤファントム像Ｗの周囲に存在するアーチファクトのＣＴ値プロファイルを作成し（ステップＳ４）、当該プロファイルを用いて種々の解析を行い（ステップＳ５）、ＣＴ値プロファイル及び解析結果を表示部２６に表示出力する（ステップＳ６）。その後、異常振動発生の有無を判定し（ステップＳ７）、異常振動無しと判定されたときには（ステップＳ８のＮｏ）、異常振動が発生していない旨のメッセージを表示出力する（ステップＳ９）。
【００６８】
一方、異常振動有りと判定されたときには（ステップＳ８のＹｅｓ）、異常振動が発生している旨のメッセージを表示出力する（ステップＳ１０）。さらにこの場合、ステップＳ５にて作成した周波数スペクトルに基づき、解析部２５２がアーチファクトの固有周波数Ｆxを特定する（ステップＳ１１）。この処理においては、例えば図６に示したように周囲よりも大幅に振幅が増大する周波数を特定し、その周波数をアーチファクトの固有周波数Ｆxとみなせばよい。
【００６９】
アーチファクトの固有周波数Ｆxが特定された後、解析部２５２が当該固有周波数Ｆxに近似する周波数をデータベース２３１から検索する（ステップＳ１２）。この処理においては、例えば予め定められた誤差εを固有周波数Ｆxから減算して得られる下限値と、同誤差εを固有周波数Ｆxに加算して得られる上限値とで区切られる範囲内に在る周波数を、固有周波数Ｆxに近似するものとみなせばよい。
【００７０】
この検索の結果、データベース２３１から固有周波数Ｆxに近似する周波数が発見された場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、出力部２５３が当該発見した周波数に対応付けられた疑義事項をデータベース２３１から読み出し、読み出した疑義事項を固有周波数Ｆxとともに表示部２６に表示する（ステップＳ１４）。
【００７１】
ステップＳ９またはステップＳ１４の後、あるいはステップＳ１２にてデータベース２３１から固有周波数Ｆxに近似する周波数が発見されない場合（ステップＳ１３のＮｏ）、図１０のフローチャートに示した一連の処理が終了する。
【００７２】
このように、本実施形態においては異常振動の発生原因として疑われる事項が自動的に表示部２６に表示出力される。このような構成であれば、異常振動の発生原因の特定が極めて容易になるので、異常振動に対処するためのメンテナンス作業が大幅に効率化される。
【００７３】
その他、第１，第２の実施形態と同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００７４】
（変形例）
なお、上記各実施形態に開示された構成は、実施段階において各構成要素を適宜変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。
【００７５】
（１）上記各実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１内の画像処理部２５によって抽出部２５１、解析部２５２、出力部２５３、及び異常判定部２５４等が実現され、これら各部２５１〜２５４によってステップＳ３〜Ｓ１４の処理が行われるとした。しかしながら、Ｘ線ＣＴ装置１とは別途の画像処理装置にてステップＳ３〜Ｓ１４の処理を実行するようにしてもよい。この場合、上記画像処理装置としては、パーソナルコンピュータや病院内のネットワークに接続されたサーバ、あるいはステップＳ３〜Ｓ１４の処理を実行させるべく構成された専用のコンピュータシステム等の種々の装置を採用し得る。また、このような画像処理装置にて処理するための再構成画像データは、Ｘ線ＣＴ装置１の記憶部に記憶されたものを読み出すようにしてもよいし、当該画像処理装置に設けられた記憶部に記憶されたもの、あるいはＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリ等の記憶媒体に記憶されたものを読み出すようにしてもよい。
【００７６】
（２）上記各実施形態では、被検体としてワイヤファントムを採用し、図３，図８，図１０に示した処理が実行されるとした。しかしながら、ファントムとしてはワイヤ以外のものを採用してもよい。また、断面が円形でないファントムを用いる場合には、軌跡Ｌをそのファントムの形状に合せて変形させるなど、上記各実施形態にて開示した構成を適宜修正すればよい。
【００７７】
（３）上記各実施形態では、プロセッサがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、抽出部２５１、解析部２５２、出力部２５３、及び異常判定部２５４が実現されるとした。しかしながら、これに限らず上記コンピュータプログラムを所定のネットワークからＸ線ＣＴ装置１や上記（１）にて説明した画像処理装置にダウンロードしてもよいし、同様の機能を記録媒体に記憶させたものをこれらＸ線ＣＴ装置１や上記画像処理装置にインストールしてもよい。記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリ等を利用でき、かつＸ線ＣＴ装置１や上記画像処理装置に接続されたデバイスが読み取り可能な記録媒体であれば、その形態はどのようなものであってもよい。また、このように予めインストールやダウンロードにより得る機能は、Ｘ線ＣＴ装置１や上記画像処理装置内部のＯＳ（Operating System）等と協働してその機能を実現させるものであってもよい。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１…Ｘ線ＣＴ装置、Ａ…架台装置、Ｂ…コンソール装置、Ｐ…被検体、１１…回転部、１２…寝台、１３…Ｘ線管球、１４…検出器システム、２２…再構成部、２５…画像処理部、２６…表示部、２３１…データベース、２５１…抽出部、２５２…解析部、２５３…出力部、２５４…異常判定部、Ｗ…ワイヤファントム像、Ｌ…軌跡
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被検体にＸ線を曝射して断層像の撮影を行うＸ線ＣＴ（Computer Tomography）装置及び該装置によって撮影された画像を処理する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線ＣＴ装置は、Ｘ線源を被検体の体軸を中心として回転させるとともに、Ｘ線源にＸ線を被検体に向けて照射させ、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出して得られる投影データに基づき断層像を再構成するものであり、疾病の診断、治療や手術計画の立案等を始めとする多くの医療行為において重要な役割を果たしている。
【０００３】
一般的に、Ｘ線ＣＴ装置においては、Ｘ線焦点の軌道が真円であると仮定して画像を再構成している。そのため、上記Ｘ線源やＸ線検出器が搭載された架台の回転時における振動は、再構成画像の画質、特に空間分解能を劣化させる直接的な要因となる。
【０００４】
このような事実に鑑み、従来、回転時の架台振動を測定し、その値が小さくなるように架台の各部や設置状態を調整することで、振動の抑制が図られていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記架台振動の測定方法としては、架台に含まれる各機構の変位を直接的、あるいは間接的に測定する方法が用いられている。代表的な手法としては、実際に架台を回転させ、この状態で架台の各部の変位を測定する方法が挙げられる。
【０００６】
しかしながら、このような従来の測定方法には種々の問題が存在している。
【０００７】
例えば、測定結果である振動値が非常に小さくてもその周波数が高ければ再構成画像において目立つことがある。逆に、測定結果である振動値が大きくても１回転に亘って低周波な傾向であれば、画質への影響は無視できる程に小さいこともある。このように、架台振動の測定結果とその振動の画質への影響との関係が１対１に対応するとは限らない。
【０００８】
また、測定対象部分の各々について種々の方向への振動値を測定しなければならないため、測定に必要な設備が大掛かりになってしまう。
【０００９】
このような事情から、再構成画像に対する架台振動の影響の程度や、架台振動の発生原因の特定を容易化するための手段を講じる必要があった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記のような目的を達成すべく、一実施形態におけるＸ線ＣＴ装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有し、これらＸ線源及びＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部と、Ｘ線検出器により収集されたデータを用いて再構成画像データを生成する再構成部と、被検体として所定のファントムを用いた際にＸ線検出器によって収集されたデータに基づき再構成部によって生成される再構成画像データに関し、該画像データに含まれるファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、この抽出部による抽出結果、又はこの抽出結果を解析して得られる情報を出力する出力部と、を備えている。
【００１１】
また、一実施形態における画像処理装置は、所定のファントムの断層像を含む再構成画像データを記憶する記憶部と、この記憶部に記憶された再構成画像データに含まれるファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、この抽出部による抽出結果、又はこの抽出結果を解析して得られる情報を出力する出力部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態におけるＸ線ＣＴ装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】架台振動に起因して発生するアーチファクトを説明するための図。
【図３】第１の実施形態における動作を説明するためのフローチャート。
【図４】同実施形態におけるＣＴ値プロファイルを説明するための図。
【図５】同実施形態において作成されるＣＴ値プロファイルの一例を示す図。
【図６】同実施形態において作成される周波数スペクトルの一例を示す図。
【図７】第２の実施形態における画像処理部の構成を示す図。
【図８】同実施形態における動作を説明するためのフローチャート。
【図９】第３の実施形態におけるデータベースの構成を示す図。
【図１０】同実施形態における動作を説明するためのフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、いくつかの実施形態につき、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する要素については同一の符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００１４】
（第１実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。
［Ｘ線ＣＴ装置の全体構成］
図１は、本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１の全体構成を示すブロック図である。同図に示すように、Ｘ線ＣＴ装置１は、架台装置Ａと、コンソール装置Ｂとで構成されている。
【００１５】
架台装置Ａは、被検体にＸ線を曝射し当該被検体を透過したＸ線を検出して投影データ（又は生データ）を取得する。なお、Ｘ線ＣＴシステムの撮影系には、Ｘ線管球と検出器システムとが一体として被検体の周囲を回転する回転／回転(ROTATE/ROTATE) タイプや、リング状に多数の検出素子がアレイされ、Ｘ線管球のみが被検体の周囲を回転する固定／回転(STATIONARY/ROTATE)タイプ等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本発明を適用可能である。ここでは、現在、主流を占めている回転／回転タイプのＸ線ＣＴ装置を例として説明する。
【００１６】
図１に示すように、架台装置Ａは、固定部１０、回転部１１、寝台１２、Ｘ線管球１３、検出器システム１４、データ収集回路（ＤＡＳ）１５、データ伝送部１６、架台寝台駆動部１７、給電部１８、高電圧発生部１９等を有している。
【００１７】
Ｘ線管球１３は、Ｘ線を発生する真空管であり、回転部１１に設けられている。検出器システム１４は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する検出器システムであり、Ｘ線管球１３に対向する向きで回転部１１に取り付けられている。
【００１８】
回転部１１には開口部１１０が設けられており、この開口部１１０内に寝台１２が配置されている。寝台１２のスライド天板には被検体Ｐが載置される。架台寝台駆動部１７は、開口部１１０に挿入された被検体Ｐの体軸方向に平行な中心軸のまわりで回転部１１を高速回転させつつ、寝台１２を上記体軸方向に移動させる。このようにして被検体Ｐが広範囲にスキャンされる。
【００１９】
データ収集回路１５は、ＤＡＳチップが配列された複数のデータ収集素子列を有し、検出器システム１４で検出されたＭ×Ｎの全チャンネルに関する膨大なデータ（１ビューあたりのＭ×Ｎチャンネル分のデータを以下「生データ」という）を入力し、増幅処理、Ａ／Ｄ変換処理等の後、一括して光通信を応用したデータ伝送部１６を介して固定部１０側に伝送する。
【００２０】
固定部１０には、商用交流電源等の外部電源から動作電力が供給される。固定部１０に供給された動作電力は、例えばスリップリングである給電部１８を介して回転部１１の各部に伝達される。
【００２１】
高電圧発生部１９は、高電圧変圧器、フィラメント加熱変換器、整流器、高電圧切替器等で構成されており、給電部１８から供給される動作電力を高電圧変換してＸ線管球１３に供給する。
【００２２】
次に、コンソール装置Ｂについて説明する。コンソール装置Ｂは、前処理部２０、ホストコントローラ２１、再構成部２２、記憶部２３、入力部２４、画像処理部２５、表示部２６、及びデータ／制御バス３０等を備えている。
【００２３】
前処理部２０は、データ伝送部１６を介してデータ収集回路１５から生データを受け取り、感度補正やＸ線強度補正を実行する。なお、当該前処理部２０によって前処理が施された生データは、「投影データ」と呼ばれる。
【００２４】
ホストコントローラ２１は、撮影処理、データ処理、画像処理等の各種処理に関する統括的な制御を行う。
【００２５】
再構成部２２は、所定の再構成パラメータ（再構成領域サイズ、再構成マトリクスサイズ、関心部位を抽出するための閾値等）に基づいて投影データを再構成処理することで、所定のスライス分の再構成画像データを生成する。
【００２６】
記憶部２３は、収集した生データ、投影データ、再構成画像データ等の各種データを記憶する。
【００２７】
入力部２４は、キーボードや各種スイッチ、マウス等を備え、スライス厚やスライス数等の各種スキャン条件の入力等に用いられる。
【００２８】
画像処理部２５は、再構成部２２により生成された再構成画像データに対して、ウィンドウ変換、ＲＧＢ処理等の表示のための画像処理を行い、表示部２６に出力する。また、画像処理部２５は、オペレータの指示に基づき、任意断面の断層像、任意方向からの投影像、３次元表面画像等のいわゆる疑似３次元画像の生成を行い、表示部２６に出力する。出力された画像データは、表示部２６においてＸ線ＣＴ画像として表示される。
【００２９】
データ／制御バス３０は、各ユニット間を接続し、各種データ、制御信号、アドレス情報等を送受信するための信号線である。
【００３０】
なお、画像処理部２５は本実施形態における画像処理装置として機能し、所定のメモリに記憶されたコンピュータプログラムをプロセッサにて実行することで、抽出部２５１、解析部２５２、及び出力部２５３としての機能を実現する。これら各部２５１〜２５３の動作については図３の説明にて後述する。
【００３１】
［架台振動によるアーチファクト］
さて、上記のような構成のＸ線ＣＴ装置１にて被検体がスキャンされ、生成される再構成画像には、回転部１１の回転や寝台１２の動作に伴う架台装置Ａの振動（以下、架台振動）に起因したアーチファクトが発生し得る。このようなアーチファクトにつき、図２を用いて説明する。
【００３２】
図示した（Ａ），（Ｂ）は、いずれもＸ線ＣＴ装置１のＦＯＶ中にインパルス応答を発生するワイヤファントム（例えば０．１ｍｍ程度の銅線）を回転部１１の回転軸と平行に配置してスキャンし、再構成した画像の一例を示している。各図（Ａ）（Ｂ）の中心付近に存在する高輝度部分が上記ワイヤファントムの断層像（以下、ワイヤファントム像Ｗ）である。
【００３３】
（Ａ）においては、架台振動の影響が無視できる程に小さく、ワイヤファントム像Ｗの輪郭が略真円形を成している。一方、（Ｂ）においては架台振動の影響が許容できない程大きく、ワイヤファントム像Ｗの輪郭が蛇行して真円形を成していない。このアーチファクトは、例えば架台振動によってＦＣＤ（焦点からその回転中心までの距離）や検出器システム１４のセンターチャンネル値等が回転中に変化しているにも関わらず、再構成時にそれらを考慮していないために発生したエラー成分であると考えられる。
【００３４】
［架台振動評価］
上記のようなアーチファクトの発生原因となる架台振動の程度を評価すべく、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、図３のフローチャートに示す流れの処理を実行する機能を備えている。この処理は、例えばユーザが入力部２４を操作してメンテナンスモードを起動し、同処理の実行を指示したことに応じて開始される。
【００３５】
なお、この処理を開始するに当り、ユーザは寝台１２上に所定のファントムを設置しておく。本実施形態においては、このファントムとして上記ワイヤファントムを用いるものとする。また、上記ワイヤファントムは、回転部１１の回転中心から若干外れた位置（例えば５０ｍｍ程度）において、回転部１１の回転軸と平行に設置する。このように回転中心を外してワイヤファントムを設置するのは、回転中心付近にて発生する架台装置Ａの振動に因らないアーチファクトの影響を除外して後述の処理を実施するためである。
【００３６】
このようにワイヤファントムが設置された状態で処理が開始されると、先ずホストコントローラ２１が架台寝台駆動部１７を制御して回転部１１を回転させるとともに、給電部１８及び高電圧発生部１９を介してＸ線管球１３に電圧を供給してＸ線を発生させ、当該ワイヤファントムをスキャンする（ステップＳ１）。このとき検出器システム１４で検出された生データはデータ収集回路１５及びデータ伝送部１６等を介して前処理部２０に送られ、各種補正を経て生成された投影データが記憶部２３に記憶される。
【００３７】
その後、再構成部２２が記憶部２３に記憶された投影データを用いて所定の再構成手法により再構成画像データを生成し、生成したデータを記憶部２３に記憶する（ステップＳ２）。
【００３８】
続いて、上記抽出部２５１、解析部２５２、及び出力部２５３による処理が開始される。
【００３９】
すなわち、先ず抽出部２５１がステップＳ２にて記憶部２３に記憶された再構成画像データに含まれるワイヤファントム像Ｗの位置を特定する（ステップＳ３）。この処理においては、例えば予め画像処理部２５内のメモリにワイヤファントム像Ｗの位置を示す設定情報を記憶しておき、この設定情報を用いて再構成画像データに含まれるワイヤファントム像Ｗの重心位置を特定する。この場合、ステップＳ１，Ｓ２の処理を行う際に、上記設定情報にて示される位置にワイヤファントムを設置する必要がある。
【００４０】
また、ワイヤファントム像Ｗの位置を特定する他の方法としては、例えば再構成画像データに含まれる各画素のＣＴ値（画素値）を用いて自動的に特定する方法を採用し得る。この方法においては、再構成画像データ中のＣＴ値が最も高い位置をワイヤファントム像Ｗの重心位置とみなせばよい。
【００４１】
ワイヤファントム像Ｗの位置を特定した後、抽出部２５１は、再構成画像データに含まれる当該ワイヤファントム像Ｗを囲う軌跡上に存在する画素のＣＴ値を抽出し、アーチファクトのＣＴ値プロファイルを作成する（ステップＳ４）。
【００４２】
ここで、本実施形態におけるＣＴ値プロファイルについて具体的に説明する。図４は、図２に示した画像（Ａ）（Ｂ）に含まれるワイヤファントム像Ｗの拡大図である。本実施形態においては、ワイヤファントム像Ｗの周囲を囲う軌跡Ｌ上に存在する画素のＣＴ値を再構成画像データから抽出し、それらを軌跡Ｌの円周方向（ラジアン方向）に沿って並べることでアーチファクトのＣＴ値プロファイルを作成する。なお、軌跡Ｌは、ステップＳ３にて特定した重心位置を中心とする真円形である。この軌跡Ｌの直径（或いは半径）は、例えば予め画像処理部２５内のメモリに記憶しておいてもよいし、再構成画像データに含まれる各画素のＣＴ値等を用い、ワイヤファントム像Ｗを囲うように自動的に設定されてもよい。
【００４３】
このような手法で作成されるＣＴ値プロファイルは、例えば図５のような変化を示す。この図は、横軸を角度（０度〜３６０度）、縦軸をＣＴ値としたグラフ形式にて２パターンのＣＴ値プロファイル（実線Ｘａ及び破線Ｘｂ）を示すものである。
【００４４】
実線Ｘａは、全体としてＣＴ値の変化が小さく、かつ、その変化の周期も大きい。このような場合には、図２における画像（Ａ）のように、架台振動の影響が無視できる程に小さいと推定される。
【００４５】
一方、破線Ｘｂは、実線Ｘａに比べてＣＴ値の変化が大きく、その変化の周期も小さい。このような場合には、図２における画像（Ｂ）のように、架台振動の影響が許容できない程に大きいと推定される。
【００４６】
ステップＳ４にてＣＴ値プロファイルを作成した後、解析部２５２が当該プロファイルを用いて種々の解析を行う（ステップＳ５）。特に本実施形態において、解析部２５２は、ステップＳ３にて作成されたＣＴ値プロファイルの周波数スペクトルを作成する。この周波数スペクトルは、例えば回転部１１の回転速度（例えば０．３５秒程度）を考慮してＦＦＴ（高速フーリエ変換）などの周知の手法を用いることで作成すればよい。
【００４７】
解析部２５２によって作成される周波数スペクトルの一例を図６に示す。この図は、横軸を周波数（Frequency）、縦軸を振幅（Amplitude）として周波数スペクトルをグラフ形式にて示すものであり、１１Ｈｚ付近にて振幅が大幅に増大している。このような周波数スペクトルに基づけば、プロファイルされたアーチファクトが約１１Ｈｚの固有周波数を持つと推定される。
【００４８】
ＣＴ値プロファイルの解析を行った後、出力部２５３が当該ＣＴ値プロファイル及び解析結果である周波数スペクトルを表示部２６に表示出力する（ステップＳ６）。但し、周波数スペクトル以外の解析結果、例えば当該スペクトルから特定されるアーチファクトの固有周波数等も併せて表示部２６に表示出力してもよい。また、ＣＴ値プロファイル及び解析結果は、図示せぬプリンタによる印刷や、通信ユニットを介して接続された機器へのデータ送信等で出力されてもよい。さらに、ＣＴ値プロファイルや解析結果は、図５，図６に示したようなグラフ形式で出力されてもよいし、他のグラフ形式、あるいはＣＴ値プロファイルや解析結果に含まれる数値のまま出力されてもよい。
【００４９】
以上で図３のフローチャートに示した一連の処理が終了する。
【００５０】
Ｘ線ＣＴ装置１のメンテナンスを行う者は、このようにして表示部２６に表示されるＣＴ値プロファイルを参照することで、再構成画像中のワイヤファントム像Ｗの周囲に発生したアーチファクトの程度を定量的に把握し、架台振動の再構成画像に対する影響の有無を容易に判定することができる。
【００５１】
また、表示されたＣＴ値プロファイルや周波数スペクトルは、架台振動の発生原因を特定するための有効な手がかりとなる。しかも、ＣＴ値プロファイルや周波数スペクトルはグラフ形式で表示されるため、アーチファクトの振動の様子や固有周波数を視覚的に把握し易い。
【００５２】
メンテナンスを行う者は、例えばＣＴ値プロファイルの振幅がある程度の大きさを持つ場合等には架台振動の画質への影響が無視できないと判断し、周波数スペクトルから特定される固有周波数にて経験的に想定される架台装置Ａの不良部位に対し、必要な処置を施せばよい。
【００５３】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。
【００５４】
本実施形態は、第１の実施形態にて説明したＣＴ値プロファイルに基づき、Ｘ線ＣＴ装置１側で自動的に架台振動の画質に及ぼす影響が許容範囲か否かを判定する点で、第１の実施形態と異なる。
【００５５】
本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１の構成は、基本的に図１に示したものと同一である。但し図７に示すように、本実施形態における画像処理部２５は、抽出部２５１、解析部２５２、及び出力部２５３に加え、異常判定部２５４を備えている。異常判定部２５４は、各部２５１〜２５３と同様に、所定のメモリに記憶されたコンピュータプログラムをプロセッサにて実行することで実現される。
【００５６】
本実施形態におけるメンテナンスモードにおいては、図３のフローチャートに示した流れの処理に代え、図８のフローチャートに示す流れの処理が実行される。すなわち、先ず第１の実施形態と同様にワイヤファントムをスキャンし（ステップＳ１）、再構成画像データを生成し（ステップＳ２）、再構成画像データに含まれるワイヤファントム像Ｗの位置を特定し（ステップＳ３）、再構成画像データに含まれる当該ワイヤファントム像Ｗの周囲に存在するアーチファクトのＣＴ値プロファイルを作成し（ステップＳ４）、当該プロファイルを用いて種々の解析を行い（ステップＳ５）、ＣＴ値プロファイル及び解析結果を表示部２６に表示出力する（ステップＳ６）。
【００５７】
その後、上記異常判定部２５４が架台装置Ａにおいて異常振動が発生しているか否かを判定する（ステップＳ７）。この処理においては、例えばステップＳ４にて作成されたＣＴ値プロファイルに含まれる各ＣＴ値の最大値ＣＴmaxと最小値ＣＴminとの差分ΔＣＴ（＝｜ＣＴmax−ＣＴmin｜）を求め、この差分ΔＣＴが予め定められた閾値ＣＴx以上である場合（ΔＣＴ≧ＣＴx）には異常振動有りと判定し、閾値ＣＴx未満である場合（ΔＣＴ＜ＣＴx）には異常振動無しと判定する。
【００５８】
また、異常振動発生の有無は、ＣＴ値プロファイルの０度〜３６０度間における振動の周波数Ｆに基づいて判定してもよい。すなわち、周波数Ｆが十分大きい場合や十分小さい場合には再構成画像において当該プロファイルに係るアーチファクトが目立たなくなることに鑑み、周波数Ｆが下限値Ｆmin以上かつ上限値Ｆmax以下である場合（Ｆmin≦Ｆ≦Ｆmax）に異常振動無しと判定し、下限値Ｆmin未満あるいは上限値Ｆmaxを超える場合（Ｆ＜Ｆmin，Ｆ＞Ｆmax）に異常振動有りと判定する。
【００５９】
さらに、これら２通りの判定方法を組み合わせてもよい。すなわち、上記差分ΔＣが閾値ＣＴx以上かつ上記周波数Ｆが下限値Ｆmin未満である場合（ΔＣＴ≧ＣＴx，Ｆ＜Ｆmin）、及び、上記差分ΔＣが閾値ＣＴx以上かつ上記周波数Ｆが上限値Ｆmaxを超える場合に（ΔＣＴ≧ＣＴx，Ｆ＞Ｆmax）、異常振動有りと判定する。
【００６０】
なお、上記閾値ＣＴx、下限値Ｆmin、上限値Ｆmaxは、これらが再構成画像への影響が許容できる程度と許容できない程度とを隔てる値となるよう、実験的、経験的、あるいは理論的に定めればよい。
【００６１】
このような手法による判定の結果、異常振動無しと判定されたとき（ステップＳ８のＮｏ）、出力部２５３が異常振動は発生していない旨のメッセージを表示部２６に表示する（ステップＳ９）。一方、ステップＳ７にて異常振動有りと判定されたとき（ステップＳ８のＹｅｓ）、出力部２５３が異常振動が発生している旨のメッセージを表示部２６に表示する（ステップＳ１０）。但し、ステップＳ９，Ｓ１０においては、図示せぬプリンタによる印刷や、通信ユニットを介して接続された機器へのデータ送信、あるいは図示せぬスピーカからの音声出力等で判定結果が報知されてもよい。
【００６２】
ステップＳ９あるいはステップＳ１０の後、図８のフローチャートに示した一連の処理が終了する。
【００６３】
このように、本実施形態においては架台装置Ａで異常振動が発生しているか否かが自動的に判定され、その結果が報知される。そのため、メンテナンスを行う者は自ら異常振動の有無を判定する必要がないので、当該判定に要していた手間が省ける。
【００６４】
その他、第１の実施形態と同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００６５】
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、第２の実施形態にて説明した異常振動発生の有無の判定の結果、異常振動が発生していると判定されたときに、その発生原因として疑われる事項をＸ線ＣＴ装置１が報知する点で、第２の実施形態と異なる。
【００６６】
本実施形態におけるＸ線ＣＴ装置１の構成は、基本的には第２の実施形態にて説明したものと同一である。但し記憶部２３には、図９に示すような構成のデータベース２３１が記憶されている。このデータベース２３１は、アーチファクトの種々の固有周波数に対し、そのアーチファクトの発生原因として疑われる事項（疑義事項）を対応付けて構成されている。各周波数及びそれに対応する疑義事項は、例えば経験的に得られた結果を当該データベース２３１に登録したものである。
【００６７】
本実施形態におけるメンテナンスモードにおいては、図８のフローチャートに示した流れの処理に代え、図１０のフローチャートに示す流れの処理が実行される。すなわち、先ず第１，第２の実施形態と同様にワイヤファントムをスキャンし（ステップＳ１）、再構成画像データを生成し（ステップＳ２）、再構成画像データに含まれるワイヤファントム像Ｗの位置を特定し（ステップＳ３）、再構成画像データに含まれる当該ワイヤファントム像Ｗの周囲に存在するアーチファクトのＣＴ値プロファイルを作成し（ステップＳ４）、当該プロファイルを用いて種々の解析を行い（ステップＳ５）、ＣＴ値プロファイル及び解析結果を表示部２６に表示出力する（ステップＳ６）。その後、異常振動発生の有無を判定し（ステップＳ７）、異常振動無しと判定されたときには（ステップＳ８のＮｏ）、異常振動が発生していない旨のメッセージを表示出力する（ステップＳ９）。
【００６８】
一方、異常振動有りと判定されたときには（ステップＳ８のＹｅｓ）、異常振動が発生している旨のメッセージを表示出力する（ステップＳ１０）。さらにこの場合、ステップＳ５にて作成した周波数スペクトルに基づき、解析部２５２がアーチファクトの固有周波数Ｆxを特定する（ステップＳ１１）。この処理においては、例えば図６に示したように周囲よりも大幅に振幅が増大する周波数を特定し、その周波数をアーチファクトの固有周波数Ｆxとみなせばよい。
【００６９】
アーチファクトの固有周波数Ｆxが特定された後、解析部２５２が当該固有周波数Ｆxに近似する周波数をデータベース２３１から検索する（ステップＳ１２）。この処理においては、例えば予め定められた誤差εを固有周波数Ｆxから減算して得られる下限値と、同誤差εを固有周波数Ｆxに加算して得られる上限値とで区切られる範囲内に在る周波数を、固有周波数Ｆxに近似するものとみなせばよい。
【００７０】
この検索の結果、データベース２３１から固有周波数Ｆxに近似する周波数が発見された場合（ステップＳ１３のＹｅｓ）、出力部２５３が当該発見した周波数に対応付けられた疑義事項をデータベース２３１から読み出し、読み出した疑義事項を固有周波数Ｆxとともに表示部２６に表示する（ステップＳ１４）。
【００７１】
ステップＳ９またはステップＳ１４の後、あるいはステップＳ１２にてデータベース２３１から固有周波数Ｆxに近似する周波数が発見されない場合（ステップＳ１３のＮｏ）、図１０のフローチャートに示した一連の処理が終了する。
【００７２】
このように、本実施形態においては異常振動の発生原因として疑われる事項が自動的に表示部２６に表示出力される。このような構成であれば、異常振動の発生原因の特定が極めて容易になるので、異常振動に対処するためのメンテナンス作業が大幅に効率化される。
【００７３】
その他、第１，第２の実施形態と同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００７４】
（変形例）
なお、上記各実施形態に開示された構成は、実施段階において各構成要素を適宜変形して具体化できる。具体的な変形例としては、例えば次のようなものがある。
【００７５】
（１）上記各実施形態では、Ｘ線ＣＴ装置１内の画像処理部２５によって抽出部２５１、解析部２５２、出力部２５３、及び異常判定部２５４等が実現され、これら各部２５１〜２５４によってステップＳ３〜Ｓ１４の処理が行われるとした。しかしながら、Ｘ線ＣＴ装置１とは別途の画像処理装置にてステップＳ３〜Ｓ１４の処理を実行するようにしてもよい。この場合、上記画像処理装置としては、パーソナルコンピュータや病院内のネットワークに接続されたサーバ、あるいはステップＳ３〜Ｓ１４の処理を実行させるべく構成された専用のコンピュータシステム等の種々の装置を採用し得る。また、このような画像処理装置にて処理するための再構成画像データは、Ｘ線ＣＴ装置１の記憶部に記憶されたものを読み出すようにしてもよいし、当該画像処理装置に設けられた記憶部に記憶されたもの、あるいはＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリ等の記憶媒体に記憶されたものを読み出すようにしてもよい。
【００７６】
（２）上記各実施形態では、被検体としてワイヤファントムを採用し、図３，図８，図１０に示した処理が実行されるとした。しかしながら、ファントムとしてはワイヤ以外のものを採用してもよい。また、断面が円形でないファントムを用いる場合には、軌跡Ｌをそのファントムの形状に合せて変形させるなど、上記各実施形態にて開示した構成を適宜修正すればよい。
【００７７】
（３）上記各実施形態では、プロセッサがメモリに記憶されたコンピュータプログラムを実行することにより、抽出部２５１、解析部２５２、出力部２５３、及び異常判定部２５４が実現されるとした。しかしながら、これに限らず上記コンピュータプログラムを所定のネットワークからＸ線ＣＴ装置１や上記（１）にて説明した画像処理装置にダウンロードしてもよいし、同様の機能を記録媒体に記憶させたものをこれらＸ線ＣＴ装置１や上記画像処理装置にインストールしてもよい。記録媒体としては、ＣＤ−ＲＯＭやＵＳＢメモリ等を利用でき、かつＸ線ＣＴ装置１や上記画像処理装置に接続されたデバイスが読み取り可能な記録媒体であれば、その形態はどのようなものであってもよい。また、このように予めインストールやダウンロードにより得る機能は、Ｘ線ＣＴ装置１や上記画像処理装置内部のＯＳ（Operating System）等と協働してその機能を実現させるものであってもよい。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１…Ｘ線ＣＴ装置、Ａ…架台装置、Ｂ…コンソール装置、Ｐ…被検体、１１…回転部、１２…寝台、１３…Ｘ線管球、１４…検出器システム、２２…再構成部、２５…画像処理部、２６…表示部、２３１…データベース、２５１…抽出部、２５２…解析部、２５３…出力部、２５４…異常判定部、Ｗ…ワイヤファントム像、Ｌ…軌跡
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有し、これらＸ線源及びＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部と、
前記Ｘ線検出器により収集されたデータを用いて再構成画像データを生成する再構成部と、
前記被検体として所定のファントムを用いた際に前記Ｘ線検出器によって収集されたデータに基づき前記再構成部によって生成される再構成画像データに関し、該画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果、又はこの抽出結果を解析して得られる情報を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記軌跡は、前記ファントムの断層像を囲う円形であり、
前記出力部は、前記抽出部によって抽出された各画素値を前記軌跡の円周方向に並べたグラフを出力することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記抽出部による抽出結果を解析して前記軌跡上に存在するアーチファクトの周波数スペクトルを作成する解析部をさらに備え、
前記出力部は、前記解析部によって作成された周波数スペクトル、又は、この周波数スペクトルから特定される前記アーチファクトの固有周波数を出力することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有し、これらＸ線源及びＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部と、
前記Ｘ線検出器により収集されたデータを用いて再構成画像データを生成する再構成部と、
前記被検体として所定のファントムを用いた際に前記Ｘ線検出器によって収集されたデータに基づき前記再構成部によって生成される再構成画像データに関し、該画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果に基づき、前記架台部において異常振動が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
この異常判定部による判定結果を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記異常判定部は、前記抽出部によって抽出された各画素値の最大値と最小値の差分が予め定められた閾値を超える場合に異常振動が発生していると判定し、前記差分が前記閾値を下回る場合に異常振動が発生していないと判定することを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有し、これらＸ線源及びＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部と、
前記Ｘ線検出器により収集されたデータを用いて再構成画像データを生成する再構成部と、
この再構成部によって生成される再構成画像データに表れるアーチファクトの固有周波数に対応付けて、そのアーチファクトの発生原因と推定される事象が登録されたデータベースと、
前記被検体として所定のファントムを用いた際に前記Ｘ線検出器によって収集されたデータに基づき前記再構成部によって生成される再構成画像データに関し、該画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果を解析して前記軌跡上に存在するアーチファクトの固有周波数を特定する解析部と、
この解析部によって特定された固有周波数に関連付けて前記データベースに登録されたアーチファクトの発生原因を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記抽出部による抽出結果に基づき、前記架台部において異常振動が発生しているか否かを判定する異常判定部をさらに備え、
前記出力部は、前記異常判定部によって異常振動が発生していると判定された場合、前記アーチファクトの発生原因を出力し、前記異常判定部によって異常振動が発生していないと判定された場合、前記アーチファクトの発生原因を出力しないことを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部を有するＸ線ＣＴ装置によって生成された、所定のファントムの断層像を含む再構成画像データを記憶する記憶部と、
この記憶部に記憶された再構成画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果、又はこの抽出結果を解析して得られる情報を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とする画像処理装置。
【請求項９】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部を有するＸ線ＣＴ装置によって生成された、所定のファントムの断層像を含む再構成画像データを記憶する記憶部と、
この記憶部に記憶された再構成画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果に基づき、前記再構成画像データの生成に用いられたＸ線ＣＴ装置の前記架台部において異常振動が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
この異常判定部による判定結果を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とする画像処理装置。
【請求項１０】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部を有するＸ線ＣＴ装置によって生成された、所定のファントムの断層像を含む再構成画像データを記憶する記憶部と、
前記再構成画像データに表れるアーチファクトの固有周波数に対応付けて、そのアーチファクトの発生原因と推定される事象が登録されたデータベースと、
前記記憶部に記憶された再構成画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果を解析して前記軌跡上に存在するアーチファクトの固有周波数を特定する解析部と、
この解析部によって特定された固有周波数に関連付けて前記データベースに登録されたアーチファクトの発生原因を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とする画像処理装置。
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有し、これらＸ線源及びＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部と、
前記Ｘ線検出器により収集されたデータを用いて再構成画像データを生成する再構成部と、
前記被検体として所定のファントムを用いた際に前記Ｘ線検出器によって収集されたデータに基づき前記再構成部によって生成される再構成画像データに関し、該画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果、又はこの抽出結果を解析して得られる情報を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項２】
前記軌跡は、前記ファントムの断層像を囲う円形であり、
前記出力部は、前記抽出部によって抽出された各画素値を前記軌跡の円周方向に並べたグラフを出力することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項３】
前記抽出部による抽出結果を解析して前記軌跡上に存在するアーチファクトの周波数スペクトルを作成する解析部をさらに備え、
前記出力部は、前記解析部によって作成された周波数スペクトル、又は、この周波数スペクトルから特定される前記アーチファクトの固有周波数を出力することを特徴とする請求項１に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項４】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有し、これらＸ線源及びＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部と、
前記Ｘ線検出器により収集されたデータを用いて再構成画像データを生成する再構成部と、
前記被検体として所定のファントムを用いた際に前記Ｘ線検出器によって収集されたデータに基づき前記再構成部によって生成される再構成画像データに関し、該画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果に基づき、前記架台部において異常振動が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
この異常判定部による判定結果を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項５】
前記異常判定部は、前記抽出部によって抽出された各画素値の最大値と最小値の差分が予め定められた閾値を超える場合に異常振動が発生していると判定し、前記差分が前記閾値を下回る場合に異常振動が発生していないと判定することを特徴とする請求項４に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項６】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有し、これらＸ線源及びＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部と、
前記Ｘ線検出器により収集されたデータを用いて再構成画像データを生成する再構成部と、
この再構成部によって生成される再構成画像データに表れるアーチファクトの固有周波数に対応付けて、そのアーチファクトの発生原因と推定される事象が登録されたデータベースと、
前記被検体として所定のファントムを用いた際に前記Ｘ線検出器によって収集されたデータに基づき前記再構成部によって生成される再構成画像データに関し、該画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果を解析して前記軌跡上に存在するアーチファクトの固有周波数を特定する解析部と、
この解析部によって特定された固有周波数に関連付けて前記データベースに登録されたアーチファクトの発生原因を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項７】
前記抽出部による抽出結果に基づき、前記架台部において異常振動が発生しているか否かを判定する異常判定部をさらに備え、
前記出力部は、前記異常判定部によって異常振動が発生していると判定された場合、前記アーチファクトの発生原因を出力し、前記異常判定部によって異常振動が発生していないと判定された場合、前記アーチファクトの発生原因を出力しないことを特徴とする請求項６に記載のＸ線ＣＴ装置。
【請求項８】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部を有するＸ線ＣＴ装置によって生成された、所定のファントムの断層像を含む再構成画像データを記憶する記憶部と、
この記憶部に記憶された再構成画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果、又はこの抽出結果を解析して得られる情報を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とする画像処理装置。
【請求項９】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部を有するＸ線ＣＴ装置によって生成された、所定のファントムの断層像を含む再構成画像データを記憶する記憶部と、
この記憶部に記憶された再構成画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果に基づき、前記再構成画像データの生成に用いられたＸ線ＣＴ装置の前記架台部において異常振動が発生しているか否かを判定する異常判定部と、
この異常判定部による判定結果を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とする画像処理装置。
【請求項１０】
被検体にＸ線を照射するＸ線源、及び、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を対向配置して回転させる架台部を有するＸ線ＣＴ装置によって生成された、所定のファントムの断層像を含む再構成画像データを記憶する記憶部と、
前記再構成画像データに表れるアーチファクトの固有周波数に対応付けて、そのアーチファクトの発生原因と推定される事象が登録されたデータベースと、
前記記憶部に記憶された再構成画像データに含まれる前記ファントムの断層像を囲う軌跡上に存在する画素の画素値を抽出する抽出部と、
この抽出部による抽出結果を解析して前記軌跡上に存在するアーチファクトの固有周波数を特定する解析部と、
この解析部によって特定された固有周波数に関連付けて前記データベースに登録されたアーチファクトの発生原因を出力する出力部と、
を備えていることを特徴とする画像処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−２７３（Ｐ２０１３−２７３Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３１２１（Ｐ２０１１−１３３１２１）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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