JP2024066111A - Medical image processing device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本明細書及び図面に開示の実施形態は、医用画像処理装置及び方法に関する。 The embodiments disclosed in this specification and the drawings relate to medical image processing devices and methods.
デュアルエナジーCT(Dual Energy CT)やフォトンカウンティングCTでは、仮想単色エネルギー[keV]の計算が可能である。仮想単色エネルギー変化に伴うCT値変化により人体組織の組成診断が可能である。仮想単色エネルギー変化に伴うCT値変化は、仮想単色エネルギー変化に伴う仮想単色X線画像(Virtual monochromatic X-ray image)での階調度(濃度又は輝度)変化として視覚的に捉えられる。具体的には、複数の仮想単色エネルギーに対応する複数の仮想単色X線画像を順番に切り替えて表示する画像送りにより、読影医等が、人体組織のCT値変化を階調度変化として視覚的に把握している。しかしながら、視覚的な把握では、定量性のある正確な組成診断を行うことができない。 Dual Energy CT and Photon Counting CT allow calculation of virtual monochromatic energy [keV]. The change in CT value associated with the change in virtual monochromatic energy allows for a diagnosis of the composition of human tissue. The change in CT value associated with the change in virtual monochromatic energy is visually perceived as a change in gradation (density or brightness) in a virtual monochromatic X-ray image associated with the change in virtual monochromatic energy. Specifically, by switching between and displaying multiple virtual monochromatic X-ray images corresponding to multiple virtual monochromatic energies in sequence, doctors who interpret images can visually grasp the change in CT value of human tissue as a change in gradation. However, accurate quantitative composition diagnosis cannot be performed through visual perception.
本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、仮想単色エネルギーを利用した組成診断の精度及び効率を向上することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。 One of the problems that the embodiments disclosed in this specification and the drawings attempt to solve is to improve the accuracy and efficiency of composition diagnosis using virtual monochromatic energy. However, the problems that the embodiments disclosed in this specification and the drawings attempt to solve are not limited to the above problem. Problems corresponding to the effects of each configuration shown in the embodiments described below can also be positioned as other problems.
実施形態に係る医用画像処理装置は、設定部、生成部及び表示制御部を有する。設定部は、被検体に関するCT画像に組成診断対象を表す線を設定する。生成部は、前記線に含まれる複数の位置毎の仮想単色エネルギー変化に伴うCT値変化を表す特性画像を生成する。表示制御部は、前記特性画像を表示機器に表示する。 The medical image processing device according to the embodiment has a setting unit, a generating unit, and a display control unit. The setting unit sets a line representing a composition diagnosis target in a CT image of a subject. The generating unit generates a characteristic image representing a change in CT value associated with a change in virtual monochromatic energy for each of a plurality of positions included in the line. The display control unit displays the characteristic image on a display device.
以下、図面を参照しながら、医用画像処理装置及び方法の実施形態について詳細に説明する。 Below, we will explain in detail the embodiments of the medical image processing device and method with reference to the drawings.
本実施形態に係る医用画像処理装置は、デュアルエナジーCTやフォトンカウンティングCT等のスペクトラルCTにより収集されたCT画像に対して画像処理を行うコンピュータである。医用画像処理装置は、X線コンピュータ断層撮影装置に含まれるコンピュータでもよいし、画像処理サーバや画像ビューア等のX線コンピュータ断層撮影装置から独立したコンピュータでもよいし、画像処理が可能であれば如何なるコンピュータでもよい。以下の説明のため、本実施形態に係る医用画像処理装置は、X線コンピュータ断層撮影装置に含まれるコンピュータであるとする。 The medical image processing device according to this embodiment is a computer that performs image processing on CT images collected by a spectral CT such as a dual energy CT or a photon counting CT. The medical image processing device may be a computer included in an X-ray computed tomography device, or may be a computer independent of the X-ray computed tomography device such as an image processing server or an image viewer, or may be any computer capable of image processing. For the purposes of the following explanation, the medical image processing device according to this embodiment is assumed to be a computer included in an X-ray computed tomography device.
本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置には、第3世代CT、第4世代CT等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態に適用可能である。ここで、第3世代CTは、X線管と検出器とが一体として被検体の周囲を回転するRotate/Rotate-Typeである。第4世代CTは、リング状にアレイされた多数のX線検出素子が固定され、X線管のみが被検体の周囲を回転するStationary/Rotate-Typeである。また、本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置には、X線管と検出器との1個のペアを回転リングに搭載した一管球型にも、X線管と検出器との複数のペアを回転リングに搭載した多管球型にも適用可能であるが、以下の説明においては、一管球型であるとする。 The X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment is available in various types, such as third-generation CT and fourth-generation CT, and any of these types can be applied to this embodiment. Here, the third-generation CT is a rotate/rotate type in which the X-ray tube and detector rotate around the subject as a unit. The fourth-generation CT is a stationary/rotate type in which a large number of X-ray detection elements arrayed in a ring shape are fixed and only the X-ray tube rotates around the subject. In addition, the X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment can be applied to a single-tube type in which one pair of an X-ray tube and a detector is mounted on a rotating ring, or a multi-tube type in which multiple pairs of an X-ray tube and a detector are mounted on a rotating ring, but in the following explanation, it is assumed to be a single-tube type.
本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置は、スペクトラルCTを実行する。本実施形態に係るスペクトラルCTは、デュアルエナジーCT及びフォトンカウンティングCTを含むものとする。以下の説明のため、本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置は、デュアルエナジーCTを実行するものとする。 The X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment performs spectral CT. Spectral CT according to this embodiment includes dual energy CT and photon counting CT. For the purposes of the following description, the X-ray computed tomography apparatus according to this embodiment performs dual energy CT.
図1は、本実施形態に係るX線コンピュータ断層撮影装置1の構成を示す図である。X線コンピュータ断層撮影装置1は、X線管11から被検体Pに対してX線を照射し、照射されたX線をX線検出器12で検出する。X線コンピュータ断層撮影装置1は、X線検出器12からの出力に基づいて被検体Pに関するCT画像を生成する。 Figure 1 is a diagram showing the configuration of an X-ray computed tomography apparatus 1 according to this embodiment. The X-ray computed tomography apparatus 1 irradiates X-rays from an X-ray tube 11 to a subject P, and detects the irradiated X-rays with an X-ray detector 12. The X-ray computed tomography apparatus 1 generates a CT image of the subject P based on the output from the X-ray detector 12.
図1に示すように、X線コンピュータ断層撮影装置1は、架台10、寝台30及びコンソール40を有する。なお、図1では説明の都合上、複数個所に架台10が図示されているが、X線コンピュータ断層撮影装置1に実装される架台10は1個でもよいし複数個でもよい。架台10は、被検体PをX線CT撮影するための構成を有するスキャン装置である。寝台30は、X線CT撮影の対象となる被検体Pを載置し、被検体Pを位置決めするための搬送装置である。コンソール40は、架台10を制御するコンピュータである。例えば、架台10及び寝台30はCT検査室に設置され、コンソール40はCT検査室に隣接する制御室に設置される。架台10、寝台30及びコンソール40は互いに通信可能に有線または無線で接続されている。なお、コンソール40は、必ずしも制御室に設置されなくてもよい。例えば、コンソール40は、架台10及び寝台30とともに同一の部屋に設置されてもよい。また、コンソール40が架台10に組み込まれてもよい。コンソール40は、医用画像処理装置の一例である。 As shown in FIG. 1, the X-ray computed tomography apparatus 1 has a gantry 10, a bed 30, and a console 40. For convenience of explanation, the gantry 10 is illustrated in multiple places in FIG. 1, but the number of gantry 10 mounted on the X-ray computed tomography apparatus 1 may be one or multiple. The gantry 10 is a scanning device having a configuration for X-ray CT imaging of the subject P. The bed 30 is a transport device for placing the subject P to be subjected to X-ray CT imaging and positioning the subject P. The console 40 is a computer that controls the gantry 10. For example, the gantry 10 and the bed 30 are installed in a CT examination room, and the console 40 is installed in a control room adjacent to the CT examination room. The gantry 10, the bed 30, and the console 40 are connected to each other by wire or wirelessly so that they can communicate with each other. The console 40 does not necessarily have to be installed in the control room. For example, the console 40 may be installed in the same room as the gantry 10 and the bed 30. The console 40 may also be incorporated into the gantry 10. The console 40 is an example of a medical image processing device.
図1に示すように、架台10は、X線管11、X線検出器12、回転フレーム13、X線高電圧装置14、制御装置15、ウェッジ16、コリメータ17及びデータ収集回路(DAS:Data Acquisition System)18を有する。 As shown in FIG. 1, the gantry 10 has an X-ray tube 11, an X-ray detector 12, a rotating frame 13, an X-ray high voltage device 14, a control device 15, a wedge 16, a collimator 17, and a data acquisition circuit (DAS: Data Acquisition System) 18.
X線管11は、X線を被検体Pに照射する。具体的には、X線管11は、熱電子を発生する陰極と、陰極から飛翔する熱電子を受けてX線を発生する陽極と、陰極と陽極とを保持する真空管とを含む。X線管11は、高圧ケーブルを介してX線高電圧装置14に接続されている。陰極と陽極との間には、X線高電圧装置14により管電圧が印加される。管電圧の印加により陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔する。陰極から陽極に向けて熱電子が飛翔することにより管電流が流れる。X線高電圧装置14からの高電圧の印加及びフィラメント電流の供給により、陰極(フィラメント)から陽極(ターゲット)に向けて熱電子が飛翔し、熱電子が陽極に衝突することによりX線が発生される。例えば、X線管11には、回転する陽極に熱電子を照射することでX線を発生させる回転陽極型のX線管がある。 The X-ray tube 11 irradiates the subject P with X-rays. Specifically, the X-ray tube 11 includes a cathode that generates thermoelectrons, an anode that receives thermoelectrons flying from the cathode and generates X-rays, and a vacuum tube that holds the cathode and anode. The X-ray tube 11 is connected to the X-ray high voltage device 14 via a high-voltage cable. A tube voltage is applied between the cathode and the anode by the X-ray high voltage device 14. Thermoelectrons fly from the cathode to the anode due to the application of the tube voltage. Thermoelectrons fly from the cathode to the anode, causing a tube current to flow. Thermoelectrons fly from the cathode (filament) to the anode (target) due to the application of high voltage and the supply of filament current from the X-ray high voltage device 14, and X-rays are generated when the thermoelectrons collide with the anode. For example, the X-ray tube 11 includes a rotating anode type X-ray tube that generates X-rays by irradiating a rotating anode with thermoelectrons.
なお、X線を発生させるハードウェアはX線管11に限られない。例えば、X線管11に代えて、第5世代方式を用いてX線を発生させることにしても構わない。第5世代方式は、電子銃から発生した電子ビームを集束させるフォーカスコイルと、電磁偏向させる偏向コイルと、被検体Pの半周を囲い偏向した電子ビームが衝突することによってX線を発生させるターゲットリングとを含む。 The hardware that generates X-rays is not limited to the X-ray tube 11. For example, instead of the X-ray tube 11, X-rays may be generated using a fifth-generation system. The fifth-generation system includes a focus coil that focuses the electron beam generated from the electron gun, a deflection coil that electromagnetically deflects the beam, and a target ring that surrounds half of the subject P and generates X-rays when the deflected electron beam collides with the target ring.
X線検出器12は、X線管11から照射され被検体Pを通過したX線を検出し、検出されたX線の線量に対応した電気信号をデータ収集回路18に出力する。X線検出器12は、チャネル方向に複数のX線検出素子が配列されたX線検出素子列がスライス方向(列方向)に複数配列された構造を有する。X線検出器12は、例えば、グリッド、シンチレータアレイ及び光センサアレイを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。シンチレータは、入射X線量に応じた光量の光を出力する。グリッドは、シンチレータアレイのX線入射面側に配置され、散乱X線を吸収するX線遮蔽板を有する。なお、グリッドは、コリメータ(1次元コリメータ又は2次元コリメータ)と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、シンチレータからの光の光量に応じた電気信号に変換する。光センサとしては、例えば、フォトダイオードが用いられる。なお、X線検出器12は、直接変換型の検出器であってもよい。 The X-ray detector 12 detects X-rays irradiated from the X-ray tube 11 and passing through the subject P, and outputs an electrical signal corresponding to the detected X-ray dose to the data acquisition circuit 18. The X-ray detector 12 has a structure in which multiple X-ray detection element rows, each of which has multiple X-ray detection elements arranged in the channel direction, are arranged in the slice direction (row direction). The X-ray detector 12 is, for example, an indirect conversion type detector having a grid, a scintillator array, and an optical sensor array. The scintillator array has multiple scintillators. The scintillator outputs a light amount corresponding to the amount of incident X-ray. The grid is arranged on the X-ray incidence surface side of the scintillator array, and has an X-ray shielding plate that absorbs scattered X-rays. The grid may also be called a collimator (one-dimensional collimator or two-dimensional collimator). The optical sensor array converts the light from the scintillator into an electrical signal corresponding to the amount of light. For example, a photodiode is used as the optical sensor. The X-ray detector 12 may be a direct conversion type detector.
回転フレーム13は、X線管11とX線検出器12とを回転軸(Z軸)回りに回転可能に支持する円環状のフレームである。具体的には、回転フレーム13は、X線管11とX線検出器12とを対向支持する。回転フレーム13は、固定フレーム(図示せず)に回転軸回りに回転可能に支持される。制御装置15により回転フレーム13が回転軸回りに回転することによりX線管11とX線検出器12とを回転軸回りに回転させる。回転フレーム13は、制御装置15の駆動機構からの動力を受けて回転軸回りに一定の角速度で回転する。回転フレーム13の開口部19には、画像視野(FOV)が設定される。 The rotating frame 13 is an annular frame that supports the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 so that they can rotate around a rotation axis (Z-axis). Specifically, the rotating frame 13 supports the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 facing each other. The rotating frame 13 is supported by a fixed frame (not shown) so that it can rotate around the rotation axis. The control device 15 rotates the rotating frame 13 around the rotation axis, thereby rotating the X-ray tube 11 and the X-ray detector 12 around the rotation axis. The rotating frame 13 receives power from a drive mechanism of the control device 15 and rotates around the rotation axis at a constant angular velocity. An image field of view (FOV) is set in an opening 19 of the rotating frame 13.
なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム13の回転軸又は寝台30の天板33の長手方向をZ軸方向、Z軸方向に直交し床面に対し水平である軸方向をX軸方向、Z軸方向に直交し床面に対し垂直である軸方向をY軸方向と定義する。 In this embodiment, the rotation axis of the rotating frame 13 in the non-tilted state or the longitudinal direction of the top plate 33 of the bed 30 is defined as the Z-axis direction, the axis direction perpendicular to the Z-axis direction and horizontal to the floor surface is defined as the X-axis direction, and the axis direction perpendicular to the Z-axis direction and perpendicular to the floor surface is defined as the Y-axis direction.
X線高電圧装置14は、高電圧発生装置及びX線制御装置を有する。高電圧発生装置は、変圧器(トランス)及び整流器等の電気回路を有し、X線管11に印加する高電圧及びX線管11に供給するフィラメント電流を発生する。X線制御装置は、X線管11が照射するX線に応じた出力電圧の制御を行う。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であっても構わない。X線高電圧装置14は、架台10内の回転フレーム13に設けられてもよいし、架台10内の固定フレーム(図示しない)に設けられても構わない。 The X-ray high voltage device 14 has a high voltage generator and an X-ray control device. The high voltage generator has electrical circuits such as a transformer and a rectifier, and generates a high voltage to be applied to the X-ray tube 11 and a filament current to be supplied to the X-ray tube 11. The X-ray control device controls the output voltage according to the X-rays emitted by the X-ray tube 11. The high voltage generator may be of a transformer type or an inverter type. The X-ray high voltage device 14 may be provided on the rotating frame 13 in the gantry 10, or on a fixed frame (not shown) in the gantry 10.
ウェッジ16は、被検体Pに照射されるX線の線量を調節する。具体的には、ウェッジ16は、X線管11から被検体Pへ照射されるX線の線量が予め定められた分布になるようにX線を減衰する。例えば、ウェッジ16としては、ウェッジフィルタ(wedge filter)やボウタイフィルタ(bow-tie filter)等のアルミニウム等の金属板が用いられる。 The wedge 16 adjusts the dose of X-rays irradiated to the subject P. Specifically, the wedge 16 attenuates the X-rays so that the dose of X-rays irradiated from the X-ray tube 11 to the subject P has a predetermined distribution. For example, a metal plate such as aluminum, such as a wedge filter or bow-tie filter, is used as the wedge 16.
コリメータ17は、ウェッジ16を透過したX線の照射範囲を限定する。コリメータ17は、X線を遮蔽する複数の鉛板をスライド可能に支持し、複数の鉛板により形成されるスリットの形態を調節する。なお、コリメータ17は、X線絞りと呼ばれる場合もある。 The collimator 17 limits the irradiation range of the X-rays that have passed through the wedge 16. The collimator 17 slidably supports multiple lead plates that block X-rays, and adjusts the shape of the slits formed by the multiple lead plates. The collimator 17 is sometimes called an X-ray aperture.
データ収集回路18は、X線検出器12により検出されたX線の線量に応じた電気信号をX線検出器12から読み出す。データ収集回路18は、読み出した電気信号を増幅し、ビュー期間に亘り電気信号を積分することにより当該ビュー期間に亘るX線の線量に応じたデジタル値を有する投影データを収集する。データ収集回路18は、例えば、投影データを生成可能な回路素子を搭載した特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)により実現される。デジタルデータは、非接触データ伝送装置等を介してコンソール40に伝送される。 The data collection circuitry 18 reads out an electrical signal from the X-ray detector 12 that corresponds to the X-ray dose detected by the X-ray detector 12. The data collection circuitry 18 amplifies the read electrical signal and integrates the electrical signal over a view period to collect projection data having a digital value that corresponds to the X-ray dose over the view period. The data collection circuitry 18 is realized, for example, by an application specific integrated circuit (ASIC) equipped with circuit elements capable of generating projection data. The digital data is transmitted to the console 40 via a non-contact data transmission device or the like.
制御装置15は、コンソール40の処理回路44の撮影制御機能441に従いX線CT撮影を実行するためにX線高電圧装置14やデータ収集回路18を制御する。制御装置15は、CPU(Central Processing Unit)あるいはMPU(Micro Processing Unit)等を有する処理回路と、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構とを有する。処理回路は、ハードウェア資源として、CPU等のプロセッサとROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)等のメモリとを有する。また、制御装置15は、ASICやフィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA)により実現されてもよい。また、制御装置15は、他の複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)又は単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)により実現されてもよい。制御装置15は、コンソール40若しくは架台10に取り付けられた、後述する入力インターフェース43からの入力信号を受けて、架台10及び寝台30の動作制御を行う機能を有する。例えば、制御装置15は、入力信号を受けて回転フレーム13を回転させる制御や、架台10をチルトさせる制御、及び寝台30及び天板33を動作させる制御を行う。なお、架台10をチルトさせる制御は、架台10に取り付けられた入力インターフェースによって入力される傾斜角度(チルト角度)情報により、制御装置15がX軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム13を回転させることによって実現される。なお、制御装置15は架台10に設けられてもよいし、コンソール40に設けられても構わない。 The control device 15 controls the X-ray high voltage device 14 and the data acquisition circuit 18 to perform X-ray CT imaging according to the imaging control function 441 of the processing circuit 44 of the console 40. The control device 15 has a processing circuit having a CPU (Central Processing Unit) or MPU (Micro Processing Unit), etc., and a driving mechanism such as a motor and an actuator. The processing circuit has a processor such as a CPU and a memory such as a ROM (Read Only Memory) or a RAM (Random Access Memory) as hardware resources. The control device 15 may also be realized by an ASIC or a Field Programmable Gate Array (FPGA). The control device 15 may also be realized by another Complex Programmable Logic Device (CPLD) or Simple Programmable Logic Device (SPLD). The control device 15 has a function of receiving an input signal from an input interface 43 (described later) attached to the console 40 or the gantry 10 and controlling the operation of the gantry 10 and the bed 30. For example, the control device 15 receives an input signal and performs control to rotate the rotating frame 13, control to tilt the gantry 10, and control to operate the bed 30 and the tabletop 33. Note that the control to tilt the gantry 10 is realized by the control device 15 rotating the rotating frame 13 around an axis parallel to the X-axis direction based on inclination angle (tilt angle) information input by an input interface attached to the gantry 10. Note that the control device 15 may be provided in the gantry 10 or in the console 40.
寝台30は、基台31、支持フレーム32、天板33及び寝台駆動装置34を備える。基台31は、床面に設置される。基台31は、支持フレーム32を、床面に対して垂直方向(Y軸方向)に移動可能に支持する筐体である。支持フレーム32は、基台31の上部に設けられるフレームである。支持フレーム32は、天板33を回転軸(Z軸)に沿ってスライド可能に支持する。天板33は、被検体Pが載置される柔軟性を有する板である。 The bed 30 comprises a base 31, a support frame 32, a top plate 33, and a bed drive device 34. The base 31 is placed on the floor surface. The base 31 is a housing that supports the support frame 32 so that it can move vertically (Y-axis direction) relative to the floor surface. The support frame 32 is a frame provided on the upper part of the base 31. The support frame 32 supports the top plate 33 so that it can slide along the rotation axis (Z-axis). The top plate 33 is a flexible plate on which the subject P is placed.
寝台駆動装置34は、寝台30の筐体内に収容される。寝台駆動装置34は、被検体Pが載置された支持フレーム32と天板33とを移動させるための動力を発生するモータ又はアクチュエータである。寝台駆動装置34は、コンソール40等による制御に従い作動する。 The bed drive device 34 is housed within the housing of the bed 30. The bed drive device 34 is a motor or actuator that generates power to move the support frame 32 on which the subject P is placed and the tabletop 33. The bed drive device 34 operates under the control of the console 40, etc.
コンソール40は、メモリ41、ディスプレイ42、入力インターフェース43及び処理回路44を有する。メモリ41とディスプレイ42と入力インターフェース43と処理回路44との間のデータ通信は、バス(BUS)を介して行われる。なお、コンソール40は架台10とは別体として説明するが、架台10にコンソール40又はコンソール40の各構成要素の一部が含まれてもよい。 The console 40 has a memory 41, a display 42, an input interface 43, and a processing circuit 44. Data communication between the memory 41, the display 42, the input interface 43, and the processing circuit 44 is performed via a bus. Note that although the console 40 is described as being separate from the gantry 10, the gantry 10 may include the console 40 or some of the components of the console 40.
メモリ41は、種々の情報を記憶するHDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)、集積回路記憶装置等の記憶装置である。メモリ41は、例えば、投影データや再構成画像データを記憶する。メモリ41は、HDDやSSD等以外にも、CD(Compact Disc)、DVD(Digital Versatile Disc)、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体であってもよい。メモリ41は、フラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ41の保存領域は、X線コンピュータ断層撮影装置1内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。メモリ41には、後述するデータベースを記憶する。 The memory 41 is a storage device such as an HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or integrated circuit storage device that stores various information. The memory 41 stores, for example, projection data and reconstructed image data. In addition to an HDD or SSD, the memory 41 may be a portable storage medium such as a CD (Compact Disc), DVD (Digital Versatile Disc), or flash memory. The memory 41 may be a drive device that reads and writes various information between the memory 41 and a semiconductor memory element such as a flash memory or a RAM (Random Access Memory). The storage area of the memory 41 may be in the X-ray computed tomography apparatus 1 or in an external storage device connected via a network. The memory 41 stores a database, which will be described later.
ディスプレイ42は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ42は、処理回路44によって生成されたCT画像や、操作者からの各種操作を受け付けるためのGUI(Graphical User Interface)等を出力する。ディスプレイ42としては、種々の任意のディスプレイが、適宜、使用可能となっている。例えばディスプレイ42として、液晶ディスプレイ(LCD:Liquid Crystal Display)、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ、有機ELディスプレイ(OELD:Organic Electro Luminescence Display)又はプラズマディスプレイが使用可能である。また、ディスプレイ42は、架台10に設けられてもよい。また、ディスプレイ42は、デスクトップ型でもよいし、コンソール40本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。 The display 42 displays various information. For example, the display 42 outputs CT images generated by the processing circuit 44, a GUI (Graphical User Interface) for receiving various operations from the operator, and the like. As the display 42, various arbitrary displays can be used as appropriate. For example, as the display 42, a liquid crystal display (LCD), a cathode ray tube (CRT) display, an organic electroluminescence display (OELD), or a plasma display can be used. The display 42 may also be provided on the stand 10. The display 42 may also be a desktop type, or may be configured as a tablet terminal or the like capable of wireless communication with the console 40 main body.
入力インターフェース43は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路44に出力する。例えば、入力インターフェース43は、投影データを収集する際の収集条件や、CT画像を再構成する際の再構成条件、CT画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等を操作者から受け付ける。入力インターフェース43としては、例えば、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等が適宜、使用可能となっている。なお、本実施形態において、入力インターフェース43は、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、タッチパッド及びタッチパネルディスプレイ等の物理的な操作部品を備えるものに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路44へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース43の例に含まれる。また、入力インターフェース43は、架台10に設けられてもよい。また、入力インターフェース43は、コンソール40本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。 The input interface 43 accepts various input operations from the operator, converts the accepted input operations into electrical signals, and outputs the electrical signals to the processing circuit 44. For example, the input interface 43 accepts from the operator the collection conditions for collecting projection data, the reconstruction conditions for reconstructing CT images, and the image processing conditions for generating post-processed images from CT images. As the input interface 43, for example, a mouse, a keyboard, a trackball, a switch, a button, a joystick, a touchpad, a touch panel display, and the like can be used as appropriate. In this embodiment, the input interface 43 is not limited to one having physical operation parts such as a mouse, a keyboard, a trackball, a switch, a button, a joystick, a touchpad, and a touch panel display. For example, an electrical signal processing circuit that receives an electrical signal corresponding to an input operation from an external input device provided separately from the device and outputs the electrical signal to the processing circuit 44 is also included as an example of the input interface 43. The input interface 43 may also be provided on the pedestal 10. The input interface 43 may also be configured as a tablet terminal or the like capable of wireless communication with the console 40 main body.
処理回路44は、入力インターフェース43から出力される入力操作の電気信号に応じてX線コンピュータ断層撮影装置1全体の動作を制御する。処理回路44は、X線検出器12から出力された電気信号に基づいて画像データを生成する。例えば、処理回路44は、ハードウェア資源として、CPUやMPU、GPU等のプロセッサとROMやRAM等のメモリとを有する。処理回路44は、メモリに展開されたプログラムを実行するプロセッサにより、撮影制御機能441、再構成機能442、設定機能443、特性画像生成機能444、表示制御機能445及び貼付機能446等を実行する。各機能441~446は単一の処理回路で実現される場合に限らない。複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能441~446を実現するものとしても構わない。 The processing circuit 44 controls the operation of the entire X-ray computed tomography apparatus 1 in response to the electrical signals of the input operations output from the input interface 43. The processing circuit 44 generates image data based on the electrical signals output from the X-ray detector 12. For example, the processing circuit 44 has a processor such as a CPU, MPU, or GPU, and a memory such as a ROM or RAM, as hardware resources. The processing circuit 44 executes an imaging control function 441, a reconstruction function 442, a setting function 443, a characteristic image generation function 444, a display control function 445, and a pasting function 446, etc., by a processor that executes a program expanded in the memory. Each of the functions 441 to 446 is not limited to being realized by a single processing circuit. A processing circuit may be configured by combining multiple independent processors, and each processor may execute a program to realize each of the functions 441 to 446.
撮影制御機能441において処理回路44は、被検体Pに対してデュアルエナジーCTスキャンを行うためX線高電圧装置14と制御装置15とデータ収集回路18とを制御する。デュアルエナジーCTスキャンにおいてX線高電圧装置14は、第一の管電圧と当該第一の管電圧に比して低い第二の管電圧とを交互にX線管11に印加し、データ収集回路18は、第一の管電圧に対応する投影データと第二の管電圧に対応する投影データとを交互に収集する。ここで、第一の管電圧を高管電圧、第二の管電圧を低管電圧と呼ぶ。 In the imaging control function 441, the processing circuitry 44 controls the X-ray high voltage device 14, the control device 15, and the data acquisition circuitry 18 to perform a dual energy CT scan on the subject P. In a dual energy CT scan, the X-ray high voltage device 14 alternately applies a first tube voltage and a second tube voltage lower than the first tube voltage to the X-ray tube 11, and the data acquisition circuitry 18 alternately acquires projection data corresponding to the first tube voltage and projection data corresponding to the second tube voltage. Here, the first tube voltage is called the high tube voltage, and the second tube voltage is called the low tube voltage.
再構成機能442において処理回路44は、データ収集回路18から出力された投影データに基づいて被検体Pに関するCT画像を生成する。CT画像は、各画素に含まれる物質の減弱係数を評価するCT値の空間分布を表す。処理回路44は、CT画像を、任意断面の断面画像や任意視点方向のレンダリング画像に変換する。変換は、入力インターフェース43を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて行われる。例えば、処理回路44は、CT画像にボリュームレンダリングや、サーフェスボリュームレンダリング、画像値投影処理、MPR(Multi-Planer Reconstruction)処理、CPR(Curved MPR)処理等の3次元画像処理を施して、任意視点方向のレンダリング画像データを生成する。 In the reconstruction function 442, the processing circuitry 44 generates a CT image of the subject P based on the projection data output from the data acquisition circuitry 18. The CT image represents the spatial distribution of CT values that evaluate the attenuation coefficient of the substance contained in each pixel. The processing circuitry 44 converts the CT image into a cross-sectional image of an arbitrary cross section or a rendering image of an arbitrary viewpoint direction. The conversion is performed based on an input operation received from the operator via the input interface 43. For example, the processing circuitry 44 performs three-dimensional image processing such as volume rendering, surface volume rendering, image value projection processing, MPR (Multi-Planer Reconstruction) processing, and CPR (Curved MPR) processing on the CT image to generate rendering image data of an arbitrary viewpoint direction.
デュアルエナジーCTにおいては種々のCT画像を生成可能である。例えば、処理回路44は、高管電圧印加時の投影データに基づいて高管電圧に対応するCT画像を生成したり、低管電圧印加時の投影データに基づいて低管電圧に対応するCT画像を生成したりすることが可能である。これらCT画像は、管電圧値に対応するX線フォトンエネルギーを略最大値に有するエネルギースペクトラルを有する多色X線での撮影により収集されるCT画像であり、多色X線画像とも呼ばれる。また、処理回路44は、高管電圧印加時の投影データと低管電圧印加時の投影データとに基づいて、任意の仮想単色エネルギーに関する仮想単色X線画像を生成する。仮想単色X線画像は、任意の単一のX線フォトンエネルギー(仮想単色エネルギー)を有する単色X線での撮影により収集され得るCT画像である。仮想単色エネルギーは、仮想単色X線画像が仮定する単一のX線フォトンエネルギーを意味する。 In dual energy CT, various CT images can be generated. For example, the processing circuitry 44 can generate a CT image corresponding to a high tube voltage based on projection data when a high tube voltage is applied, and generate a CT image corresponding to a low tube voltage based on projection data when a low tube voltage is applied. These CT images are CT images collected by imaging with polychromatic X-rays having an energy spectrum with an X-ray photon energy corresponding to the tube voltage value at its approximate maximum value, and are also called polychromatic X-ray images. In addition, the processing circuitry 44 generates a virtual monochromatic X-ray image relating to any virtual monochromatic energy based on projection data when a high tube voltage is applied and projection data when a low tube voltage is applied. A virtual monochromatic X-ray image is a CT image that can be collected by imaging with monochromatic X-rays having any single X-ray photon energy (virtual monochromatic energy). The virtual monochromatic energy means a single X-ray photon energy assumed by a virtual monochromatic X-ray image.
仮想単色X線画像の生成手順は例えば以下の通りである。まず、処理回路44は、高管電圧印加時の投影データと低管電圧印加時の投影データとに基づいて、第一の基準物質の密度値の空間分布を表す第一の基準物質画像、第二の基準物質の密度値の空間分布を表す第二の基準物質画像及び第三の基準物質の密度値の空間分布を表す第三の基準物質画像を生成する。次に処理回路44は、生成対象の仮想単色エネルギーにおける第一の基準物質、第二の基準物質及び第三の基準物質の減弱係数を取得する。仮想単色エネルギー毎の第一の基準物質、第二の基準物質及び第三の基準物質の減弱係数が登録されたテーブルは予めメモリ41等に記憶されている。処理回路44は、生成対象の仮想単色エネルギーが設定された場合、当該仮想単色エネルギーに対応する第一の基準物質、第二の基準物質及び第三の基準物質の減弱係数を当該テーブルから読み出す。そして処理回路44は、読み出した仮想単色エネルギーに対応する第一の基準物質、第二の基準物質及び第三の基準物質の減弱係数と、第一の基準物質画像と、第二の基準物質画像と、第三の基準物質画像とに基づいて、生成対象の仮想単色エネルギーに対応する仮想単色X線画像を生成する。第一の基準物質、第二の基準物質及び第三の基準物質の組合せは基準物質対と呼ばれる。第一の基準物質、第二の基準物質及び第三の基準物質の種類は特に限定されないが、以下の実施形態においては、第一の基準物質は脂肪であり、第二の基準物質は軟部組織、第三の基準物質はヨードであることを想定する。 The procedure for generating a virtual monochromatic X-ray image is, for example, as follows. First, the processing circuitry 44 generates a first reference material image representing the spatial distribution of the density value of the first reference material, a second reference material image representing the spatial distribution of the density value of the second reference material, and a third reference material image representing the spatial distribution of the density value of the third reference material based on the projection data when a high tube voltage is applied and the projection data when a low tube voltage is applied. Next, the processing circuitry 44 acquires the attenuation coefficients of the first reference material, the second reference material, and the third reference material in the virtual monochromatic energy to be generated. A table in which the attenuation coefficients of the first reference material, the second reference material, and the third reference material for each virtual monochromatic energy are registered is stored in advance in the memory 41 or the like. When the virtual monochromatic energy to be generated is set, the processing circuitry 44 reads out the attenuation coefficients of the first reference material, the second reference material, and the third reference material corresponding to the virtual monochromatic energy from the table. The processing circuit 44 then generates a virtual monochromatic X-ray image corresponding to the virtual monochromatic energy to be generated based on the attenuation coefficients of the first reference material, the second reference material, and the third reference material corresponding to the read virtual monochromatic energy, and the first reference material image, the second reference material image, and the third reference material image. A combination of the first reference material, the second reference material, and the third reference material is called a reference material pair. The types of the first reference material, the second reference material, and the third reference material are not particularly limited, but in the following embodiment, it is assumed that the first reference material is fat, the second reference material is soft tissue, and the third reference material is iodine.
設定機能443において処理回路44は、再構成機能442により生成されたCT画像に、組成診断対象を表す線を設定する。組成診断対象を表す線を関心線と呼ぶことにする。関心線は、直線又は曲線である。関心線が設定されるCT画像は、多色X線画像でもよいし、仮想単色X線画像でもよい。 In the setting function 443, the processing circuitry 44 sets a line representing the composition diagnosis target in the CT image generated by the reconstruction function 442. The line representing the composition diagnosis target is called a line of interest. The line of interest is a straight line or a curved line. The CT image in which the line of interest is set may be a polychromatic X-ray image or a virtual monochromatic X-ray image.
特性画像生成機能444において処理回路44は、設定機能443により設定された関心線に含まれる複数の位置毎の仮想単色エネルギー変化に伴うCT値変化を表す特性画像を生成する。特性画像は、第一の特性画像と第二の特性画像とを含む。第一の特性画像は、第一軸が仮想単色エネルギーに規定され第二軸が関心線上の位置に規定された2次元画像である。第一の特性画像の各画素には仮想単色CT値、又は当該仮想単色CT値に対応する階調値或いは色値が割り当てられる。仮想単色CT値は、仮想単色X線画像に割り当てられるCT値を意味する。第二の特性画像は、関心線上の複数の位置にそれぞれ対応する複数のCT値変化曲線を含む2次元画像である。複数のCT値変化曲線各々は、第一軸が仮想単色エネルギーに規定され、第二軸が仮想単色CT値に規定されたグラフに描画される。 In the characteristic image generating function 444, the processing circuit 44 generates a characteristic image showing the change in CT value associated with the change in virtual monochromatic energy for each of the multiple positions included in the line of interest set by the setting function 443. The characteristic image includes a first characteristic image and a second characteristic image. The first characteristic image is a two-dimensional image in which the first axis is defined as the virtual monochromatic energy and the second axis is defined as a position on the line of interest. Each pixel of the first characteristic image is assigned a virtual monochromatic CT value, or a gradation value or color value corresponding to the virtual monochromatic CT value. The virtual monochromatic CT value means the CT value assigned to the virtual monochromatic X-ray image. The second characteristic image is a two-dimensional image including multiple CT value change curves corresponding to multiple positions on the line of interest. Each of the multiple CT value change curves is drawn on a graph in which the first axis is defined as the virtual monochromatic energy and the second axis is defined as the virtual monochromatic CT value.
表示制御機能445において処理回路44は、種々の情報をディスプレイ42に表示する。一例として、処理回路44は、多色X線画像や仮想単色X線画像等のCT画像、第一の特性画像や第二の特性画像等の特性画像を表示する。 In the display control function 445, the processing circuitry 44 displays various information on the display 42. As an example, the processing circuitry 44 displays CT images such as polychromatic X-ray images and virtual monochromatic X-ray images, and characteristic images such as a first characteristic image and a second characteristic image.
貼付機能446において処理回路44は、特性画像生成機能444により生成された特性画像を、被検体Pに関する読影レポートに貼付する。貼付された特性画像は、第一の特性画像及び/又は第二の特性画像である。 In the pasting function 446, the processing circuitry 44 pastes the characteristic image generated by the characteristic image generating function 444 onto the image interpretation report for the subject P. The pasted characteristic image is the first characteristic image and/or the second characteristic image.
以下、仮想単色エネルギーを利用した組成診断に係る医用画像処理装置40の動作例について説明する。 Below, we will explain an example of the operation of the medical image processing device 40 for composition diagnosis using virtual monochromatic energy.
図2は、仮想単色エネルギーを利用した組成診断の処理手順を示す図である。図2の処理の開始前において、撮影制御機能441により、被検体Pに対してデュアルエナジーCTスキャンが行われ、高管電圧印加時の投影データと低管電圧印加時の投影データとが収集され、再構成機能442により、診断目的断面に関するCT画像が生成されているものとする。ヨードが注入された被検体Pに対してデュアルエナジーCTスキャンが行われたものとする。ヨードは悪性腫瘍に対して特異的に集積する薬剤が標識されているものとする。すなわち、ヨードの集積濃度と悪性腫瘍の蓋然性との間には正の相関があるものとする。 Figure 2 is a diagram showing the processing procedure for composition diagnosis using virtual monochromatic energy. Before the start of the processing in Figure 2, a dual energy CT scan is performed on the subject P by the imaging control function 441, projection data when a high tube voltage is applied and projection data when a low tube voltage is applied are collected, and a CT image of the diagnostic cross section is generated by the reconstruction function 442. A dual energy CT scan is performed on the subject P into which iodine has been injected. The iodine is labeled with a drug that specifically accumulates in malignant tumors. In other words, there is a positive correlation between the concentration of iodine accumulation and the probability of a malignant tumor.
図2に示すように、処理回路44は、表示制御機能445の実現により、診断目的断面に関するCT画像を表示する(ステップS1)。診断目的断面は、組成診断の目的臓器を含む断面に設定されるとよい。一例として、診断目的断面は、入力インターフェース43を介した操作者の指示に従い設定されるとよい。操作者は、読影医等の医療従事者を想定する。他の例として、診断目的断面は、再構成機能442により生成された3次元CT画像(ボリュームデータ)から目的臓器を任意の画像処理により抽出し、抽出された目的臓器を含む任意の断面が所定のアルゴリズムに従い設定されてもよい。表示されるCT画像としては、高管電圧に対応する多色X線画像、低管電圧に対応する多色X線画像、第一の基準物質である脂肪の密度値の空間分布を表す基準物質画像である脂肪密度画像、第二の基準物質である軟部組織の密度値の空間分布を表す基準物質画像である軟部組織密度画像、第三の基準物質であるヨードの密度値の空間分布を表す基準物質画像であるヨード密度画像、任意の仮想単色エネルギーに関する仮想単色X線画像等が表示されればよい。肝臓の場合、軟部組織は肝実質に対応する。表示されるCT画像の種類は、操作者により入力インターフェース43を介して選択されてもよい。処理回路44は、当該CT画像をディスプレイ42に表示する。 2, the processing circuitry 44 displays a CT image of a diagnostic target section by implementing the display control function 445 (step S1). The diagnostic target section may be set to a section including a target organ for composition diagnosis. As an example, the diagnostic target section may be set according to an instruction from an operator via the input interface 43. The operator is assumed to be a medical professional such as a radiologist. As another example, the diagnostic target section may be set according to a predetermined algorithm by extracting a target organ from a three-dimensional CT image (volume data) generated by the reconstruction function 442 by arbitrary image processing, and an arbitrary section including the extracted target organ may be set. As the CT images to be displayed, a polychromatic X-ray image corresponding to a high tube voltage, a polychromatic X-ray image corresponding to a low tube voltage, a fat density image which is a reference material image representing the spatial distribution of the density value of fat as a first reference material, a soft tissue density image which is a reference material image representing the spatial distribution of the density value of soft tissue as a second reference material, an iodine density image which is a reference material image representing the spatial distribution of the density value of iodine as a third reference material, a virtual monochromatic X-ray image relating to an arbitrary virtual monochromatic energy, etc. may be displayed. In the case of the liver, the soft tissue corresponds to the liver parenchyma. The type of CT image to be displayed may be selected by the operator via the input interface 43. The processing circuitry 44 displays the CT image on the display 42.
ステップS1が行われると処理回路44は、設定機能443の実現により、CT画像に関心線を設定する(ステップS2)。関心線は、組成診断の対象として設定される。 When step S1 is performed, the processing circuitry 44 sets a line of interest in the CT image by implementing the setting function 443 (step S2). The line of interest is set as the target for composition diagnosis.
図3は、関心線I13の設定例を示す図である。図3に示すように、CT画像I1には目的臓器の画像領域(以下、目的臓器領域)I11が描画されている。目的臓器領域には、組成診断の対象部位の画像領域(以下、対象部位領域)I12が含まれている。目的臓器は、特に限定されないが、肝臓を想定している。また、対象部位は、肝実質に発生した腫瘍を想定している。 Figure 3 is a diagram showing an example of setting the line of interest I13. As shown in Figure 3, an image region of a target organ (hereafter, target organ region) I11 is drawn on a CT image I1. The target organ region includes an image region of a target site for composition diagnosis (hereafter, target site region) I12. The target organ is not particularly limited, but is assumed to be the liver. In addition, the target site is assumed to be a tumor occurring in the liver parenchyma.
処理回路44は、対象部位領域I12を通過するように関心線I13を設定する。関心線I13は、始点PSと終点PEとを結ぶ直線として設定される。関心線I13は、操作者により入力インターフェース43を介して手動的に設定されてもよいし、画像処理により自動的に設定されてもよい。関心線の幅は、1画素に設定されるものとする。関心線I13は、直線に限定されず、曲線でもよい。曲線の場合、閉じた曲線でもよいし開いた曲線でもよい。関心線に関する上記各種設定パラメータは、操作者により入力インターフェース43を介して任意に設定可能である。 The processing circuit 44 sets a line of interest I13 so that it passes through the target area I12. The line of interest I13 is set as a straight line connecting the starting point PS and the ending point PE. The line of interest I13 may be set manually by the operator via the input interface 43, or may be set automatically by image processing. The width of the line of interest is set to one pixel. The line of interest I13 is not limited to a straight line, and may be a curved line. If it is a curved line, it may be a closed curve or an open curve. The above various setting parameters related to the line of interest can be arbitrarily set by the operator via the input interface 43.
関心線I13は複数の位置を含む。一例として、当該位置は解剖学的に区分された領域を意味する。図3に示すように、関心線I13は、位置RA、RB及びRCを含む。位置RAは、目的臓器外の画像領域に対応する。位置RBは、目的臓器である肝臓の肝実質に対応する。位置RCは、目的臓器のうちの組成診断の対象部位である腫瘍に対応する。 The line of interest I13 includes multiple positions. As an example, the positions refer to anatomically divided regions. As shown in FIG. 3, the line of interest I13 includes positions RA, RB, and RC. Position RA corresponds to an image region outside the target organ. Position RB corresponds to the hepatic parenchyma of the liver, which is the target organ. Position RC corresponds to a tumor, which is a target site of composition diagnosis in the target organ.
ステップS2が行われると処理回路44は、特性画像生成機能444の実現により、第一の特性画像を生成する(ステップS3)。第一の特性画像は、関心線軸と仮想単色エネルギー軸とにより規定される2次元平面における仮想単色CT値の分布を表す。処理回路44は、ステップS2において設定された関心線と被検体Pに関する複数の仮想単色エネルギーにそれぞれ対応する複数の仮想単色X線画像とに基づいて、第一の特性画像を生成する。 When step S2 is performed, the processing circuitry 44 generates a first characteristic image by implementing the characteristic image generation function 444 (step S3). The first characteristic image represents the distribution of virtual monochromatic CT values in a two-dimensional plane defined by the line of interest axis and the virtual monochromatic energy axis. The processing circuitry 44 generates the first characteristic image based on the line of interest set in step S2 and multiple virtual monochromatic X-ray images that respectively correspond to multiple virtual monochromatic energies related to the subject P.
図4は、図3に示す関心線I13に基づく第一の特性画像I2の一例を示す図である。図4に示すように、第一の特性画像I2は、横軸が仮想単色エネルギー[keV]に規定され、縦軸が関心線上の位置に規定された2次元画像であり、各画素には仮想単色CT値、又は当該仮想単色CT値に対応する階調値或いは色値が割り当てられる。一例として、第一の特性画像II2の下端が関心線I13の始点PSに設定され、上端が関心線I13の終点PEに設定される。 Figure 4 is a diagram showing an example of a first characteristic image I2 based on the line of interest I13 shown in Figure 3. As shown in Figure 4, the first characteristic image I2 is a two-dimensional image whose horizontal axis is defined as the virtual monochromatic energy [keV] and whose vertical axis is defined as the position on the line of interest, and each pixel is assigned a virtual monochromatic CT value, or a gradation value or color value corresponding to the virtual monochromatic CT value. As an example, the lower end of the first characteristic image II2 is set to the starting point PS of the line of interest I13, and the upper end is set to the end point PE of the line of interest I13.
第一の特性画像I2の生成手順は例えば以下の通りである。まず、処理回路44は、第一の特性画像I2のテンプレートマップを用意する。テンプレートマップの各画素には、仮想単色CT値が割り当てられていない。テンプレートマップ(第一の特性画像I2)の縦軸の画素数は、一例として、関心線を構成する画素数に比例するものとする。次に処理回路44は、関心線I13の各位置について、複数の仮想単色X線画像における同一位置の仮想単色CT値を特定する。各位置に複数の画素が含まれる場合、複数の画素の仮想単色CT値の平均値や最大値、最小値、中間値等の統計値が、当該位置の仮想単色CT値として特性される。そして処理回路44は、特定された仮想単色CT値を、テンプレートマップにおける対応画素に割り当てる。これにより第一の特性画像I12が生成される。第一の特性画像の表示のため、各画素に仮想単色CT値の他、当該仮想単色CT値に対応する階調度(濃度)が割り当てられてもよい。 The procedure for generating the first characteristic image I2 is, for example, as follows. First, the processing circuitry 44 prepares a template map for the first characteristic image I2. A virtual monochromatic CT value is not assigned to each pixel of the template map. The number of pixels on the vertical axis of the template map (first characteristic image I2) is, for example, proportional to the number of pixels constituting the line of interest. Next, the processing circuitry 44 identifies the virtual monochromatic CT value of the same position in the multiple virtual monochromatic X-ray images for each position of the line of interest I13. When multiple pixels are included in each position, the average, maximum, minimum, intermediate, or other statistical value of the virtual monochromatic CT values of the multiple pixels is characterized as the virtual monochromatic CT value of the position. Then, the processing circuitry 44 assigns the identified virtual monochromatic CT value to the corresponding pixel in the template map. This generates the first characteristic image I12. In order to display the first characteristic image, in addition to the virtual monochromatic CT value, each pixel may be assigned a gradation (density) corresponding to the virtual monochromatic CT value.
なお、第一の特性画像I2の縦軸の画素数は、関心線I13に沿う画素の個数に比例する必要はない。換言すれば、関心線I13上の1個の位置に対応する、第一の特性画像I2における画像領域の縦軸の画素数(トレース幅)は、任意の画素数に設定可能である。例えば、関心線I13上の各位置の長さ(関心線I13に沿う画素の個数)が異なる場合であっても、第一の特性画像I2の各位置のトレース幅を同一幅に規格化してもよい。 The number of pixels on the vertical axis of the first characteristic image I2 does not need to be proportional to the number of pixels along the line of interest I13. In other words, the number of pixels on the vertical axis (trace width) of the image area in the first characteristic image I2 corresponding to one position on the line of interest I13 can be set to any number of pixels. For example, even if the length of each position on the line of interest I13 (the number of pixels along the line of interest I13) is different, the trace width of each position in the first characteristic image I2 may be standardized to the same width.
図4に示すように、第一の特性画像I2は、関心線上の各位置における仮想単色エネルギーの変化に伴う仮想単色CT値の変化を表すことができる。具体的には、関心線上の位置RAについては、仮想単色エネルギー変化に依らず仮想単色CT値が一定である。関心線上の位置RBについては、仮想単色エネルギーが高くなるにつれて仮想単色CT値が下降するが次第に下降の程度は緩やかになる。関心線上の位置RCについては、仮想単色エネルギーが低くなるにつれて仮想単色CT値が上昇している。物質各々についての、仮想単色エネルギーの変化に伴う仮想単色CT値の変化は経験的知識として既知である。したがって、操作者等は、第一の特性画像I2を観察することにより、関心線上の各位置に存在する物質を推定することが可能である。 As shown in FIG. 4, the first characteristic image I2 can represent the change in the virtual monochromatic CT value associated with the change in virtual monochromatic energy at each position on the line of interest. Specifically, for position RA on the line of interest, the virtual monochromatic CT value is constant regardless of the change in virtual monochromatic energy. For position RB on the line of interest, the virtual monochromatic CT value decreases as the virtual monochromatic energy increases, but the rate of decrease gradually becomes gentler. For position RC on the line of interest, the virtual monochromatic CT value increases as the virtual monochromatic energy decreases. The change in the virtual monochromatic CT value associated with the change in virtual monochromatic energy for each substance is known as empirical knowledge. Therefore, an operator, etc. can estimate the substance present at each position on the line of interest by observing the first characteristic image I2.
ステップS3が行われると処理回路44は、特性画像生成機能444の実現により、第二の特性画像を生成する(ステップS4)。第二の特性画像は、関心線上の位置毎の仮想単色エネルギー変化に伴う仮想単色CT値のグラフである。処理回路44は、ステップS3において生成された第一の特性画像に基づいて第二の特性画像を生成する。 When step S3 is performed, the processing circuitry 44 generates a second characteristic image by implementing the characteristic image generation function 444 (step S4). The second characteristic image is a graph of the virtual monochromatic CT value associated with the change in virtual monochromatic energy for each position on the line of interest. The processing circuitry 44 generates the second characteristic image based on the first characteristic image generated in step S3.
図5は、図4に示す第一の特性画像I2に基づく第二の特性画像I3の一例を示す図である。図5に示すように、第二の特性画像I3は、関心線上の複数の位置にそれぞれ対応する複数のCT値変化曲線を表す2次元画像である。複数のCT値変化曲線各々は、横軸が仮想単色エネルギー[keV]に規定され、第二軸が仮想単色CT値に規定されたグラフに描画される。なお、図5においては、位置RBに対応するCT値曲線と位置RCに対応するCT値変化曲線とが描画されている。 Figure 5 is a diagram showing an example of a second characteristic image I3 based on the first characteristic image I2 shown in Figure 4. As shown in Figure 5, the second characteristic image I3 is a two-dimensional image representing a plurality of CT value change curves respectively corresponding to a plurality of positions on the line of interest. Each of the plurality of CT value change curves is drawn on a graph whose horizontal axis is defined as the virtual monochromatic energy [keV] and whose second axis is defined as the virtual monochromatic CT value. Note that in Figure 5, a CT value curve corresponding to position RB and a CT value change curve corresponding to position RC are drawn.
第二の特性画像I3の生成手順は例えば以下の通りである。まず、処理回路44は、第一軸が仮想単色エネルギーに規定され、第二軸が仮想単色CT値に規定されたグラフを読み出す。当該グラフにはまだCT値変化曲線が割り当てられていない。次に処理回路44は、第一の特性画像における各位置について、仮想単色エネルギー毎の仮想単色CT値を特定する。そして処理回路44は、特定された仮想単色エネルギー毎の仮想単色CT値をグラフに割り当てる。第二の特性画像I3が生成される。なお、CT値変化曲線は、仮想単色エネルギー軸に関して移動平均処理された曲線でもよい。 The procedure for generating the second characteristic image I3 is, for example, as follows. First, the processing circuit 44 reads out a graph in which the first axis is defined as the virtual monochromatic energy and the second axis is defined as the virtual monochromatic CT value. A CT value change curve has not yet been assigned to the graph. Next, the processing circuit 44 identifies the virtual monochromatic CT value for each virtual monochromatic energy for each position in the first characteristic image. Then, the processing circuit 44 assigns the identified virtual monochromatic CT value for each virtual monochromatic energy to the graph. The second characteristic image I3 is generated. Note that the CT value change curve may be a curve that has been subjected to moving average processing with respect to the virtual monochromatic energy axis.
図5に示すように、第二の特性画像I3は、関心線上の各位置に対応する、仮想単色X線エネルギー変化に伴うCT値変化曲線をグラフ形式で表すことができる。具体的には、位置RBのCT値変化曲線は、仮想単色エネルギーが高くなるにつれて仮想単色CT値が下降していることを表し、位置RCのCT値変化曲線は、仮想単色エネルギーが低くなるにつれて仮想単色CT値が上昇していることを表している。したがって、操作者等は、第二の特性画像I3を観察することにより、関心線上の各位置に存在する物質を推定することが可能である。 As shown in FIG. 5, the second characteristic image I3 can graphically represent CT value change curves associated with changes in virtual monochromatic X-ray energy corresponding to each position on the line of interest. Specifically, the CT value change curve at position RB represents a decrease in the virtual monochromatic CT value as the virtual monochromatic energy increases, and the CT value change curve at position RC represents an increase in the virtual monochromatic CT value as the virtual monochromatic energy decreases. Therefore, by observing the second characteristic image I3, an operator or the like can estimate the substance present at each position on the line of interest.
第二の特性画像は、第一の特性画像に比して、グラフ形式であるので、仮想単色X線エネルギー変化に伴う仮想単色CT値変化を直感的に把握することが可能である。一方、第一の特性画像は、第二の特性画像に比して、関心線軸と仮想単色エネルギー軸とで規定される2次元画像であるので、関心上の各位置相互の空間的な位置関係と共に、仮想単色X線エネルギー変化に伴う仮想単色CT値変化を把握することが可能である。 Compared to the first characteristic image, the second characteristic image is in a graph format, so it is possible to intuitively grasp the change in virtual monochromatic CT value associated with the change in virtual monochromatic X-ray energy. On the other hand, compared to the second characteristic image, the first characteristic image is a two-dimensional image defined by the line of interest axis and the virtual monochromatic energy axis, so it is possible to grasp the change in virtual monochromatic CT value associated with the change in virtual monochromatic X-ray energy, as well as the spatial relationship between each position of interest.
ステップS4が行われると処理回路44は、表示制御機能445の実現により、第一の特性画像及び第二の特性画像を表示する(ステップS5)。ステップS5において処理回路44は、第一の特性画像及び第二の特性画像をディスプレイ42に表示する。処理回路44は、第一の特性画像及び第二の特性画像を並べて表示してもよいし、一枚ずつ順番に表示してもよい。第一の特性画像及び第二の特性画像を表示することにより、仮想単色エネルギーを使用した組成診断が可能になる。なお、処理回路44は、第一の特性画像及び第二の特性画像に加え、関心線が描画されたCT画像を表示してもよい。また、処理回路44は、第一の特性画像及び第二の特性画像の何れか一方のみを表示してもよい。 When step S4 is performed, the processing circuitry 44 displays the first characteristic image and the second characteristic image by implementing the display control function 445 (step S5). In step S5, the processing circuitry 44 displays the first characteristic image and the second characteristic image on the display 42. The processing circuitry 44 may display the first characteristic image and the second characteristic image side by side, or may display them one by one in sequence. Displaying the first characteristic image and the second characteristic image enables composition diagnosis using virtual monochromatic energy. In addition to the first characteristic image and the second characteristic image, the processing circuitry 44 may display a CT image on which a line of interest is drawn. Furthermore, the processing circuitry 44 may display only one of the first characteristic image and the second characteristic image.
本実施形態によれば、第一の特性画像及び/又は第二の特性画像を表示するのみにより、関心線における対象部位の仮想単色エネルギー変化に伴うCT値変化を視覚的に把握することができる。したがって、本実施形態によれば、対象部位に関する組成診断に関する操作者の手間や労力を、複数の仮想単色エネルギーに対応する複数の仮想単色X線画像を順番に切り替えて表示する画像送りに比して、削減することができる。 According to this embodiment, by simply displaying the first characteristic image and/or the second characteristic image, the change in CT value associated with the change in virtual monochromatic energy of the target area on the line of interest can be visually grasped. Therefore, according to this embodiment, the operator's time and effort in diagnosing the composition of the target area can be reduced compared to image scrolling, which switches between and displays multiple virtual monochromatic X-ray images corresponding to multiple virtual monochromatic energies in sequence.
ステップS5が行われると処理回路44は、貼付機能446の実現により、第一の特性画像及び第二の特性画像を読影レポートに貼付する(ステップS6)。読影レポートは、組成診断の対象部位について作成されることを想定する。読影レポートは、処理回路44による表示制御機能445の実現により、ディスプレイ42に表示される。 When step S5 is performed, the processing circuitry 44 pastes the first characteristic image and the second characteristic image into the image interpretation report by implementing the pasting function 446 (step S6). It is assumed that the image interpretation report is created for the target area for composition diagnosis. The image interpretation report is displayed on the display 42 by implementing the display control function 445 by the processing circuitry 44.
図6は、読影レポートI4の一例を示す図である。図6に示すように、読影レポートI4には、CT画像I41と所見欄I42とが含まれる。CT画像I41としては、対象部位の読影に有効であると判断された代表的な画像が選択される。一例として、図3と同様、目的臓器である肝臓と対象部位である腫瘍とが描画されたCT画像I41が想定される。所見欄I42には、操作者等により所見が入力され表示される。一例として、「肝臓にがんの疑い」等の対象部位に関する所見文が入力及び表示される。 Figure 6 is a diagram showing an example of an image interpretation report I4. As shown in Figure 6, image interpretation report I4 includes a CT image I41 and a findings section I42. A representative image that is determined to be effective for interpretation of the target area is selected as the CT image I41. As an example, a CT image I41 is assumed in which the liver, which is the target organ, and the tumor, which is the target area, are depicted, as in Figure 3. Findings are input by an operator or the like and displayed in the findings section I42. As an example, a finding statement regarding the target area, such as "suspected cancer in the liver," is input and displayed.
図6に示すように、読影レポートI4には、ステップS2において関心線が設定されたCT画像I43、ステップS3において生成された第一の特性画像I44、ステップS4において生成された第二の特性画像I45が貼付される。CT画像I43、第一の特性画像I44及び第二の特性画像I45の貼付は、入力インターフェース43を介して操作者等の指示を介して行われるとよい。貼付されたCT画像I43、第一の特性画像I44及び第二の特性画像I45は、読影レポートI4に表示される。読影レポートI4にCT画像I43、第一の特性画像I44及び第二の特性画像I45が貼付されることにより、所見の根拠として機能するので、読影レポートI4の信頼性が向上し、測定結果の保管も容易になる。 As shown in FIG. 6, the CT image I43 in which the line of interest was set in step S2, the first characteristic image I44 generated in step S3, and the second characteristic image I45 generated in step S4 are attached to the image interpretation report I4. The CT image I43, the first characteristic image I44, and the second characteristic image I45 may be attached via an instruction from an operator or the like via the input interface 43. The attached CT image I43, the first characteristic image I44, and the second characteristic image I45 are displayed on the image interpretation report I4. By attaching the CT image I43, the first characteristic image I44, and the second characteristic image I45 to the image interpretation report I4, they function as the basis for the findings, improving the reliability of the image interpretation report I4 and making it easier to store the measurement results.
なお、読影レポートI4には、CT画像I43、第一の特性画像I44及び第二の特性画像I45の全てが貼付される必要はなく、第一の特性画像I44及び第二の特性画像I45の何れか一方が貼付されればよい。また、ステップS5における第一の特性画像I44及び/又は第二の特性画像I45の表示の代わりに、CT画像I43、第一の特性画像I44及び第二の特性画像I45が貼付された読影レポートI4が表示されてもよい。また、ステップS6における貼付処理は、読影レポートを作成しない場合等には行われる必要はない。 It is not necessary for all of the CT image I43, the first characteristic image I44, and the second characteristic image I45 to be attached to the image reading report I4; it is sufficient for either the first characteristic image I44 or the second characteristic image I45 to be attached. Also, instead of displaying the first characteristic image I44 and/or the second characteristic image I45 in step S5, the image reading report I4 to which the CT image I43, the first characteristic image I44, and the second characteristic image I45 have been attached may be displayed. Also, the attachment process in step S6 does not need to be performed in cases where an image reading report is not created, etc.
ステップS6が行われると本実施形態に係る組成診断が終了する。 Once step S6 is performed, the composition diagnosis according to this embodiment is completed.
図2に示す組成診断は一例であり、本実施形態の要旨を変更しない限り種々の追加、変更及び/又は削除が可能である。 The composition diagnosis shown in FIG. 2 is an example, and various additions, modifications, and/or deletions are possible without changing the gist of this embodiment.
(変形例1)
変形例1に係る第一の特性画像は、関心線に含まれる複数の位置各々について、仮想単色CT値の変化が仮想単色エネルギーの変化に対して正の相関又は負の相関することを表現する。以下、変形例1について説明する。
(Variation 1)
The first characteristic image according to the first modification expresses that, for each of a plurality of positions included in the line of interest, a change in the virtual monochromatic CT value is positively correlated or negatively correlated with a change in the virtual monochromatic energy. Hereinafter, the first modification will be described.
図7は、変形例1に係る第一の特性画像I5の一例を示す図である。図7に示すように、第一の特性画像I5は、横軸が仮想単色エネルギー[keV]に規定され、縦軸が関心線上の位置に規定された2次元画像であり、各画素には仮想単色エネルギーの基準値I50に対応する仮想単色CT値に対する各仮想単色CT値の差、又は当該差に対応する階調値或いは色値が割り当てられる。第一の特性画像I5の仮想単色エネルギー特性は図4に示す第一の特性画像I2の仮想単色エネルギー特性と同一であるとする。基準値I50は、如何なる仮想単色エネルギーに設定されてもよいが、一例として、臨床での使用可能性の高い20keV~160keVの中から設定されるとよい。本実施例において基準値I50は40keVに設定されたことを想定する。差が閾値以上且つ正の値であることは、仮想単色エネルギーの変化に対して仮想単色CT値の変化に正の相関があることを意味し、差が閾値以上且つ負の値であることは、仮想単色エネルギーの変化に対して仮想単色CT値の変化に負の相関があることを意味する。差が閾値未満であることは、仮想単色エネルギーの変化に対して仮想単色CT値の変化が無相関であることを意味する。 7 is a diagram showing an example of the first characteristic image I5 according to the first modification. As shown in FIG. 7, the first characteristic image I5 is a two-dimensional image in which the horizontal axis is defined as the virtual monochromatic energy [keV] and the vertical axis is defined as the position on the line of interest, and each pixel is assigned the difference between each virtual monochromatic CT value and the virtual monochromatic CT value corresponding to the reference value I50 of the virtual monochromatic energy, or the gradation value or color value corresponding to the difference. The virtual monochromatic energy characteristic of the first characteristic image I5 is assumed to be the same as the virtual monochromatic energy characteristic of the first characteristic image I2 shown in FIG. The reference value I50 may be set to any virtual monochromatic energy, but as an example, it is preferable to set it from 20 keV to 160 keV, which is highly usable in clinical practice. In this embodiment, it is assumed that the reference value I50 is set to 40 keV. A difference equal to or greater than the threshold and a positive value means that there is a positive correlation between the change in virtual monochromatic CT value and the change in virtual monochromatic energy, and a difference equal to or greater than the threshold and a negative value means that there is a negative correlation between the change in virtual monochromatic CT value and the change in virtual monochromatic energy. A difference less than the threshold means that there is no correlation between the change in virtual monochromatic CT value and the change in virtual monochromatic energy.
処理回路44は、正の相関のある画素と負の相関のある画素とを視覚的に区別して表示する。具体的には、正の相関の画素には、例えば、青色の色値が割り当てられ、負の相関のある画素には、正の相関の画素に割り当てられた色値とは異なる色値、例えば、赤色の色値が割り当てられる。無相関の画素は、正の相関の画素及び負の相関の画素に割り当てられた色値とは異なる色値、例えば、灰色の色値が割り当てられるとよい。また、差の値に応じて色が濃くなるように色値が設定されてもよい。例えば、位置RBの基準値I50を下回る画像領域I51,I53は、図5の位置RBのCT変化曲線と比較すれば分かる通り、負の相関であり、赤色で表示され、基準値I50を上回る画像領域I52,I54は、無相関であり、灰色で表示される。位置RCの画像領域I55は、図5の位置RCのCT変化曲線と比較すれば分かる通り、正の相関であり、青色で表示される。 The processing circuit 44 visually distinguishes between pixels with positive correlation and pixels with negative correlation. Specifically, pixels with positive correlation are assigned a color value, for example, blue, and pixels with negative correlation are assigned a color value different from the color value assigned to pixels with positive correlation, for example, red. Pixels with no correlation may be assigned a color value different from the color values assigned to pixels with positive correlation and pixels with negative correlation, for example, gray. Color values may also be set so that the color becomes darker according to the difference value. For example, image regions I51 and I53 below the reference value I50 at position RB are negatively correlated and displayed in red, as can be seen by comparing with the CT change curve at position RB in FIG. 5, and image regions I52 and I54 above the reference value I50 are uncorrelated and displayed in gray. Image region I55 at position RC is positively correlated and displayed in blue, as can be seen by comparing with the CT change curve at position RC in FIG. 5.
このように変形例1によれば、仮想単色CT値の変化量をカラーコード化する。これにより操作者は、仮想単色CT値変化の相関を色で簡易に把握することが可能である。また、仮想単色CT値の変化量をカラーコード化するので、組織の組成を色で区別することが可能である。例えば、肝臓の組成診断において、赤色で表示されている部分は、ヨードすなわち腫瘍であり、青色で表示されている部分は、脂肪である等が分かる。また、正の相関と負の相関だけでなく、無相関の区域を設けることにより、相関の強い部分に着目することができる。また、無相関に属する部分の組成、例えば、肝実質であることを判断することも可能になる。 In this way, according to the first modification, the amount of change in the virtual monochromatic CT value is color coded. This allows the operator to easily grasp the correlation of the changes in the virtual monochromatic CT value by color. In addition, since the amount of change in the virtual monochromatic CT value is color coded, it is possible to distinguish the composition of tissues by color. For example, in a liver composition diagnosis, it is clear that the part displayed in red is iodine, i.e., a tumor, and the part displayed in blue is fat. Furthermore, by providing not only positive correlation and negative correlation, but also uncorrelated areas, it is possible to focus on the parts with strong correlation. It is also possible to determine the composition of the part that belongs to the uncorrelated area, for example, that it is liver parenchyma.
(変形例2)
変形例2に係る第二の特性画像は、関心線に含まれる複数の位置にそれぞれ対応する複数のCT値変化曲線に加え、目的臓器に関する健常者の標準的なCT値変化曲線を含む。以下、変形例2について説明する。
(Variation 2)
The second characteristic image according to the second modification includes a standard CT value change curve of a healthy subject for the target organ in addition to a plurality of CT value change curves respectively corresponding to a plurality of positions included in the line of interest.
図8は、変形例2に係る第二の特性画像I6の一例を示す図である。図8に示すように、第二の特性画像I6は、位置RBのCT値変化曲線と位置RCのCT値変化曲線に加え、健常者の目的臓器である肝臓の軟部組織である肝実質のCT値変化曲線が表示される。メモリ41には、予め収集された、健常者の複数の部位にそれぞれ対応する複数のCT値変化曲線を記憶しており、処理回路44は、操作者等による入力インターフェース43を介した指示に従い任意の部位に関する健常者のCT値変化曲線を選択して表示することができる。表示する健常者のCT値変化曲線は、一の部位に関するものに限定されず、二以上の部位に関するCT値変化曲線が表示されてもよい。このように、被検体のCT値変化曲線に加え、健常者のCT値変化曲線を表示することにより、目的臓器や対象部位を健常者との間で比較することが可能になる。 8 is a diagram showing an example of the second characteristic image I6 according to the second modification. As shown in FIG. 8, in addition to the CT value change curve at the position RB and the CT value change curve at the position RC, the second characteristic image I6 displays the CT value change curve of the liver parenchyma, which is the soft tissue of the liver, which is the target organ of the healthy person. The memory 41 stores a plurality of CT value change curves corresponding to a plurality of parts of the healthy person that have been collected in advance, and the processing circuit 44 can select and display the CT value change curve of the healthy person for any part according to an instruction by an operator or the like via the input interface 43. The CT value change curve of the healthy person to be displayed is not limited to one part, and CT value change curves for two or more parts may be displayed. In this way, by displaying the CT value change curve of the healthy person in addition to the CT value change curve of the subject, it becomes possible to compare the target organ or target part with that of the healthy person.
(変形例3)
上記実施例において関心線の幅は一画素であるとした。変形例1に係る関心線の幅は複数画素に設定されるものとする。この場合、第一の特性画像の各画素には、関心線の幅方向の複数画素に割り当てられた複数仮想単色CT値の、最大値や最小値、平均値、中間値等の統計値が割り当てられるとよい。これによりノイズを低減することが可能である。なお、関心線の位置に依らずに幅は一定に設定されてもよいし、位置に応じて幅が異ならせて設定されてもよい。また、目的臓器や対象部位の種別及び/又は大きさに応じて関心線の幅が設定されてもよい。
(Variation 3)
In the above embodiment, the width of the line of interest is one pixel. The width of the line of interest in the first modification is set to multiple pixels. In this case, each pixel of the first characteristic image may be assigned a statistical value such as a maximum value, a minimum value, an average value, or a median value of multiple virtual monochromatic CT values assigned to multiple pixels in the width direction of the line of interest. This makes it possible to reduce noise. The width may be set to a constant value regardless of the position of the line of interest, or may be set to a different width depending on the position. The width of the line of interest may also be set depending on the type and/or size of the target organ or target site.
(変形例4)
上記実施例において関心線上の各位置は、解剖学的に区分された領域であるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。変形例4に係る関心線上の各位置は、関心線を構成する1画素又は複数画素に対応するものでもよい。
(Variation 4)
In the above embodiment, each position on the line of interest is an anatomically divided region. However, this embodiment is not limited to this. Each position on the line of interest according to the fourth modification may correspond to one pixel or multiple pixels that constitute the line of interest.
(変形例5)
上記実施例において基準物質対は、脂肪、軟部組織及びヨードの3種類であるとしたが、本実施形態はこれに限定されない。基準物質対は、例えば、水とヨード等の2種類でもよい。2種類の基準物質画像からでも任意の仮想単色エネルギーに対応する仮想単色X線画像を生成可能であることが知られている。
(Variation 5)
In the above embodiment, the reference material pair is three types, namely, fat, soft tissue, and iodine, but the present embodiment is not limited to this. The reference material pair may be two types, for example, water and iodine. It is known that a virtual monochromatic X-ray image corresponding to any virtual monochromatic energy can be generated from two types of reference material images.
(変形例6)
上記実施例については肝臓がんを臨床例に挙げて説明したが、他の如何なる疾患について本実施形態は適用可能である。例えば、痛風の程度の診断に本実施形態は応用してもよい。痛風の程度の診断の場合、基準物質としては尿酸とカルシウムとが設定されるとよい。上記実施例と同様の手法により、第一の特性画像及び/又は第二の特性画像が生成されればよい。第一の特性画像や第二の特性画像における仮想単色エネルギー変化に伴うCT値変化を観察することにより、痛風の程度を把握できることが期待される。
(Variation 6)
Although the above embodiment has been described using liver cancer as a clinical example, the present embodiment can be applied to any other disease. For example, the present embodiment may be applied to diagnosing the degree of gout. In diagnosing the degree of gout, uric acid and calcium may be set as the reference substances. The first characteristic image and/or the second characteristic image may be generated by a method similar to that of the above embodiment. It is expected that the degree of gout can be grasped by observing the change in CT value associated with the change in virtual monochromatic energy in the first characteristic image or the second characteristic image.
(変形例7)
上記実施例に係るスペクトラルCTは、デュアルエナジーCTであるとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。変形例7に係るスペクトラルCTはフォトンカウンティングCTであるとする。以下、変形例7について説明する。
(Variation 7)
The spectral CT according to the above embodiment is a dual energy CT. However, this embodiment is not limited to this. The spectral CT according to the seventh modification is a photon counting CT. The seventh modification will be described below.
フォトンカウンティングCTにおいては、任意の1種類の管電圧によるX線の照射が行われる。X線検出器12としては光子計数型のX線検出器が用いられる。DAS18は、複数のエネルギー・ビンにそれぞれ対応するX線フォトンのカウント値のデータをビュー毎に投影データとして収集する。エネルギー・ビンは、X線検出器12の各検出素子に入射するX線フォトンのエネルギー帯域を表し、仮想単色エネルギーに対応する。処理回路44は、再構成機能442の実現により、複数のエネルギー・ビンにそれぞれ対応する複数の投影データに基づいて、複数のエネルギー・ビンにそれぞれ対応する複数の仮想単色X線画像を再構成する。また、処理回路44は、複数のエネルギー・ビンにそれぞれ対応する複数の投影データに基づいて全エネルギー帯域に関する1個の投影データを生成し、当該投影データに基づいて多色X線画像を生成することも可能である。 In photon-counting CT, X-rays are irradiated with one arbitrary tube voltage. A photon-counting type X-ray detector is used as the X-ray detector 12. The DAS 18 collects data of count values of X-ray photons corresponding to multiple energy bins as projection data for each view. The energy bin represents the energy band of X-ray photons incident on each detection element of the X-ray detector 12, and corresponds to virtual monochromatic energy. The processing circuitry 44 reconstructs multiple virtual monochromatic X-ray images corresponding to multiple energy bins based on multiple projection data corresponding to multiple energy bins by implementing the reconstruction function 442. The processing circuitry 44 can also generate one projection data for the entire energy band based on multiple projection data corresponding to multiple energy bins, and generate a polychromatic X-ray image based on the projection data.
上記実施形態と同様、多色X線画像や仮想単色X線画像に対して関心線が設定され、複数のエネルギー・ビンにそれぞれ対応する複数の仮想単色X線画像に基づいて第一の特性画像及び/又は第二の特性画像が生成される。設定機能443による関心線の設定処理、特性画像生成機能444による特性画像の生成処理、表示制御機能445による表示処理、貼付機能446による貼付処理は、上記実施例と同様であるので、説明は省略する。 As in the above embodiment, a line of interest is set for a polychromatic X-ray image or a virtual monochromatic X-ray image, and a first characteristic image and/or a second characteristic image is generated based on a plurality of virtual monochromatic X-ray images corresponding to a plurality of energy bins, respectively. The process of setting the line of interest by the setting function 443, the process of generating characteristic images by the characteristic image generating function 444, the display process by the display control function 445, and the process of pasting by the pasting function 446 are the same as in the above embodiment, and therefore will not be described.
(総括)
本実施形態に係る医用画像処理装置は、処理回路44を有する。処理回路44は、設定機能443の実現により、被検体に関するCT画像に組成診断対象を表す関心線を設定する。処理回路44は、特性画像生成機能444の実現により、関心線に含まれる複数の位置毎の仮想単色エネルギー変化に伴うCT値変化を表す特性画像を生成する。処理回路44は、表示制御機能445の実現により、特性画像をディスプレイ42に表示する。
(Summary)
The medical image processing apparatus according to this embodiment includes a processing circuitry 44. The processing circuitry 44 sets a line of interest representing a composition diagnosis target in a CT image relating to a subject by implementing a setting function 443. The processing circuitry 44 generates a characteristic image representing a change in CT value associated with a change in virtual monochromatic energy for each of a plurality of positions included in the line of interest by implementing a characteristic image generation function 444. The processing circuitry 44 displays the characteristic image on the display 42 by implementing a display control function 445.
上記構成によれば、特性画像を観察することにより、CT画像に設定された関心線に対して仮想単色エネルギー特性を視覚的に評価することができる。よって画像送りをする場合に比して、組成診断の精度及び効率が向上する。 According to the above configuration, by observing the characteristic image, it is possible to visually evaluate the virtual monochromatic energy characteristics for the line of interest set in the CT image. This improves the accuracy and efficiency of composition diagnosis compared to the case of image forwarding.
ここで、本実施形態を、閉曲線で囲まれた画像領域(ROI)内の仮想単色エネルギー特性を評価する比較例に対して比較する。比較例において操作者は、定量性のある評価を行うために、ROIの位置及び大きさを一定に設定する必要があるが、それは困難である。ROIはある程度の大きさを有さざるを得ないので、微小な物体のみにROIを設定することはできず、ROIには微小物体とその周囲組織とが含まれてしまう。そのため、微小物体と周囲組織とで平均化された仮想単色エネルギー特性しか評価できず、微小物体の仮想単色エネルギー特性を正確に評価することはできない。また、ROIを境界部のみに設定することはできないので、境界部について仮想単色エネルギー特性を正確に評価することはできない。比較例に比して、本実施形態によれば、CT画像に対して直線又は曲線の関心線を設定するので、大きさを調整する必要がなく、定量性が勝ることが期待される。また、微小な物体に交差するように関心線を設定すればよいため、比較例に比して、微小な物体の仮想単色エネルギー特性を正確に評価することが可能になる。また、境界部に交差又は重なるように関心線を設定することにより、比較例に比して、境界部の仮想単色エネルギー特性を正確に評価することが可能になる。 Here, this embodiment is compared with a comparative example in which virtual monochromatic energy characteristics within an image region (ROI) surrounded by a closed curve are evaluated. In the comparative example, the operator needs to set the position and size of the ROI to a constant value in order to perform a quantitative evaluation, but this is difficult. Since the ROI must have a certain size, it is not possible to set the ROI only on the minute object, and the ROI includes the minute object and its surrounding tissue. Therefore, only the virtual monochromatic energy characteristics averaged between the minute object and the surrounding tissue can be evaluated, and the virtual monochromatic energy characteristics of the minute object cannot be accurately evaluated. In addition, since the ROI cannot be set only on the boundary portion, the virtual monochromatic energy characteristics of the boundary portion cannot be accurately evaluated. Compared to the comparative example, according to this embodiment, a straight or curved line of interest is set on the CT image, so there is no need to adjust the size, and it is expected that the quantitativeness will be superior. In addition, since it is sufficient to set the line of interest so that it intersects with the minute object, it is possible to accurately evaluate the virtual monochromatic energy characteristics of the minute object compared to the comparative example. In addition, by setting the line of interest so that it intersects or overlaps the boundary, it becomes possible to more accurately evaluate the virtual monochromatic energy characteristics of the boundary compared to the comparative example.
以上説明した少なくとも1つの実施形態によれば、仮想単色エネルギーを利用した組成診断の精度及び効率を向上することができる。 According to at least one of the embodiments described above, it is possible to improve the accuracy and efficiency of composition diagnosis using virtual monochromatic energy.
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU、GPU、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC))、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。一方、プロセッサが例えばASICである場合、プログラムが記憶回路に保存される代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図1における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。 The term "processor" used in the above description means, for example, a CPU, a GPU, or an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (for example, a simple programmable logic device (SPLD), a complex programmable logic device (CPLD), and a field programmable gate array (FPGA)), and other circuits. The processor realizes its function by reading and executing a program stored in a memory circuit. Instead of storing a program in a memory circuit, the processor may be configured to directly incorporate the program into the circuit. In this case, the processor realizes its function by reading and executing a program incorporated in the circuit. On the other hand, when the processor is, for example, an ASIC, instead of storing the program in a memory circuit, the function is directly incorporated as a logic circuit in the processor circuit. In addition, each processor in this embodiment is not limited to being configured as a single circuit for each processor, and may be configured as a single processor by combining multiple independent circuits to realize its function. Furthermore, multiple components in FIG. 1 may be integrated into a single processor to achieve the functions.
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、実施形態同士の組み合わせ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同様に、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ものである。 Although several embodiments have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, substitutions, modifications, and combinations of embodiments can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are within the scope of the invention and its equivalents as set forth in the claims, as well as the scope and spirit of the invention.
1 X線コンピュータ断層撮影装置
10 架台
11 X線管
12 X線検出器
13 回転フレーム
14 X線高電圧装置
15 制御装置
16 ウェッジ
17 コリメータ
18 データ収集回路(DAS:Data Acquisition System)
19 開口部
30 寝台
31 基台
32 支持フレーム
33 天板
34 寝台駆動装置
40 医用画像処理装置(コンソール)
41 メモリ
42 ディスプレイ
43 入力インターフェース
44 処理回路
441 撮影制御機能
442 再構成機能
443 設定機能
444 特性画像生成機能
445 表示制御機能
446 貼付機能
1 X-ray computed tomography apparatus 10 Stand 11 X-ray tube 12 X-ray detector 13 Rotating frame 14 X-ray high voltage device 15 Control device 16 Wedge 17 Collimator 18 Data acquisition circuit (DAS: Data Acquisition System)
19 Opening 30 Bed 31 Base 32 Support frame 33 Top plate 34 Bed driving device 40 Medical image processing device (console)
41 Memory 42 Display 43 Input interface 44 Processing circuit 441 Shooting control function 442 Reconstruction function 443 Setting function 444 Characteristic image generation function 445 Display control function 446 Pasting function
Claims (13)
前記線に含まれる複数の位置毎の仮想単色エネルギー変化に伴うCT値変化を表す特性画像を生成する生成部と、
前記特性画像を表示機器に表示する表示制御部と、
を具備する医用画像処理装置。 A setting unit that sets a line representing a composition diagnosis target on a CT image of a subject;
a generating unit that generates a characteristic image representing a change in CT value associated with a change in virtual monochromatic energy for each of a plurality of positions included in the line;
a display control unit that displays the characteristic image on a display device;
A medical image processing device comprising:
前記複数のCT値変化曲線各々は、第一軸が仮想単色エネルギーに規定され、第二軸が仮想単色CT値に規定されたグラフに描画される、
請求項1記載の医用画像処理装置。 the characteristic image is a two-dimensional image including a plurality of CT value change curves respectively corresponding to the plurality of positions,
Each of the plurality of CT value change curves is plotted on a graph in which a first axis is defined as a virtual monochromatic energy and a second axis is defined as a virtual monochromatic CT value.
2. The medical image processing apparatus according to claim 1.
前記第一の特性画像は、第一軸が仮想単色エネルギーに規定され第二軸が前記線上の位置に規定された2次元画像であり、各画素に仮想単色CT値、又は当該仮想単色CT値に対応する階調値或いは色値が割り当てられ、
前記第二の特性画像は、前記複数の位置にそれぞれ対応する複数のCT値変化曲線を含む2次元画像であり、前記複数のCT値変化曲線各々は、第一軸が仮想単色エネルギーに規定され、第二軸が仮想単色CT値に規定されたグラフに描画され、
前記生成部は、前記線に基づいて前記第一の特性画像を生成し、前記第一の特性画像に基づいて前記第二の特性画像を生成する、
請求項1記載の医用画像処理装置。 the characteristic images include a first characteristic image and a second characteristic image;
the first characteristic image is a two-dimensional image in which a first axis is defined as a virtual monochromatic energy and a second axis is defined as a position on the line, and each pixel is assigned a virtual monochromatic CT value or a gradation value or color value corresponding to the virtual monochromatic CT value;
the second characteristic image is a two-dimensional image including a plurality of CT value change curves respectively corresponding to the plurality of positions, each of the plurality of CT value change curves being plotted on a graph having a first axis defined as a virtual monochromatic energy and a second axis defined as a virtual monochromatic CT value;
the generating unit generates the first characteristic image based on the line, and generates the second characteristic image based on the first characteristic image.
2. The medical image processing apparatus according to claim 1.
前記線に含まれる複数の位置毎の仮想単色エネルギー変化に伴うCT値変化を表す特性画像を生成し、
前記特性画像を表示機器に表示する、
ことを具備する医用画像処理方法。
A line representing a composition diagnostic target is set on a CT image of the subject;
generating a characteristic image representing a change in CT value associated with a change in virtual monochromatic energy for each of a plurality of positions included in the line;
displaying the characteristic image on a display device;
A medical image processing method comprising the steps of:
Priority Applications (1)
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