JP5047945B2 - X-ray CT scan simulator apparatus, X-ray CT apparatus, and X-ray CT scan simulator program - Google Patents
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Description
本発明は、X線CTスキャンシミュレータ装置、X線CT装置、及びX線CTスキャンシミュレータプログラムに関し、特に画像ノイズのシミュレーションや適切な撮影条件の事前検討に対して有用な技術に関するものである。 The present invention relates to an X-ray CT scan simulator apparatus, an X-ray CT apparatus, and an X-ray CT scan simulator program, and particularly to a technique useful for image noise simulation and prior examination of appropriate imaging conditions.
本出願は、日本国特許法に基づく特許出願特願2006-103547号、及び特願2007-059408号に基づくパリ優先権主張を伴う出願であり、特願2006-103547号及び特願2007-059408号の利益を享受するために参照による援用を受ける出願である。 This application is a patent application claiming priority based on Japanese Patent Application No. 2006-103547 and Japanese Patent Application No. 2007-059408 based on the Japanese Patent Law. No. 2006-103547 and No. 2007-059408 This application is incorporated by reference to enjoy the benefits of the issue.
従来のX線CT装置は、X線源から扇形上に照射されるX線を1列の検出器で検出していたが、近年ではコーン型に照射されるX線を多列の検出器で検出マルチスライスCTが実用化されている。また検出器の多列化だけでなく薄化も著しい。 Conventional X-ray CT devices detect X-rays radiated onto a fan shape from an X-ray source with a single-row detector, but in recent years, X-rays radiated in a cone shape are detected with a multi-row detector. Detection multi-slice CT has been put into practical use. Not only the number of detectors but also the thinning is remarkable.
X線CT装置の技術革新は検出器だけにとどまらず、ガントリ回転速度の高速化の進んでおり、短時間で広範囲のデータ収集が可能になってきている。従来に比べてはるかに広い範囲をスキャンすることが可能となったため、従来と同じ管電流で撮影した場合、被曝線量の増加が顕著になる。さらに比較的撮影範囲が狭い場合であってもCT PerfusionやECGのように撮影時間が長いために局所線量が高い検査も増加している。 Technological innovations in X-ray CT systems are not limited to detectors, and the speed of gantry rotation has been increasing, enabling a wide range of data to be collected in a short time. Since a much wider range can be scanned compared to the conventional case, the increase in the exposure dose becomes remarkable when photographing with the same tube current as in the conventional case. Even when the imaging range is relatively narrow, examinations with high local dose are increasing due to the long imaging time, such as CT Perfusion and ECG.
以上の理由から低管電圧撮影や低管電流撮影などの低線量撮影による被曝低減が重要となってくるが、低線量撮影は画像ノイズの増加を招く。また画像ノイズはスライス厚に依存するため、薄いスライス厚での撮影は画像ノイズの増加を招く。 For these reasons, it is important to reduce exposure by low-dose imaging such as low-tube voltage imaging and low-tube current imaging. However, low-dose imaging causes an increase in image noise. Since image noise depends on the slice thickness, photographing with a thin slice thickness causes an increase in image noise.
無用なX線被曝を抑制しながら被写体の体型によらず均一な画質を得るために、特許文献1に示されているようなX線自動露出機構( Auto Exposure Control : AEC)と呼ばれる技術が実用化されている。AECでは通常、目標とする画像SDを操作者が指定し、この目標SDになるような管電圧値、管電流値が自動的に設定される。
A technique called Auto Exposure Control (AEC) as shown in
どのぐらいのSDの画像ならば診断に適した画像が得られるかは、疾患の種類や大きさによって異なる。また同じ疾患であっても検査目的( 検診であるか精密検査であるか)によって求められる画質は異なる。このため被曝量を抑制しつつ検査目的や疾患、被検体の大きさに応じた最適な撮影条件を設定するのは容易ではない。よって検査前にある撮影条件でどのような画像が得られるかを知ることは臨床上有用であり、最適な撮影条件を検討するためのシミュレーション技術が提案されている( 特許文献2、特許文献3参照)。
The number of SD images that can be used for diagnosis depends on the type and size of the disease. Even for the same disease, the required image quality differs depending on the purpose of the examination (whether it is a medical examination or a close examination). For this reason, it is not easy to set the optimal imaging conditions according to the examination purpose, the disease, and the size of the subject while suppressing the exposure dose. Therefore, it is clinically useful to know what kind of image can be obtained under certain imaging conditions before the examination, and simulation techniques for examining the optimal imaging conditions have been proposed (
特許文献1に開示されている技術では、所望のノイズ量やSD値の画像を得る事ができる。しかし無用な被曝を抑制しながら検査目的に適した画像が得るための最適な目標SD値を設定するのは容易ではなく、豊富な経験や高度な知識を必要とするという問題がある。
With the technique disclosed in
特許文献2に開示されている技術では、任意の撮影条件においてどのような画像が得られるか、撮影前にシミュレーションすることができる。画面に表示されるシミュレーション画像を見ながら視覚的に画質を確認できるため、特許文献1に開示されている技術に比べると最適な撮影条件の設定は簡便化されている。しかし、特許文献2に開示されている技術では、撮影部位ごとにさまざまなSDを持つサンプル画像をあらかじめ用意しておく必要があるため、用意すべきサンプル画像は膨大な量にのぼる。また撮影条件から予想されるSDの画像がサンプル画像中にない場合、それに近いSDを持つ二つの画像から補間処理によってシミュレーション画像を作成する。このため撮影条件によっては誤差が大きくなる恐れがありシミュレーション精度の信頼性に欠ける可能性があるという問題がある。
With the technique disclosed in
特許文献3に開示されている技術では、計測した投影データに対して量子ノイズと電気ノイズを加算してから再構成を行うことでシミュレーション画像を作成する。よって、特許文献2に開示されている技術のように補間処理は含まれておらず、シミュレーションの精度は向上するものと考えられる。しかしシミュレーション画像の作成には実測した投影データを必要とするため、被検者を過去に撮影した履歴がある場合にしか適用できないという問題がある。
In the technique disclosed in
また、特許文献3の別の実施形態に開示されている技術では、再構成画像にあらかじめ作成してあるノイズパターン画像を加算する方法が示されている。この方法の場合、撮影条件に応じて様々なノイズパターン画像をあらかじめ用意する必要がある。管電圧、管電流、FOVなどの各撮影パラメータにはそれぞれ多くのパターンを持っているため、全ての撮影条件に対応するには、膨大な量のノイズパターン画像を用意しなければならないという問題がある。
Further, in the technique disclosed in another embodiment of
本発明の目的は、膨大なサンプル画像やノイズパターン画像を用意することなく、被検者を過去に撮影した履歴の有無にかかわらず精度の高いシミュレーションが可能なX線CTスキャンシミュレータ装置、X線CT装置、及びX線CTスキャンシミュレータプログラムを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an X-ray CT scan simulator device, an X-ray CT scan simulator device, and an X-ray CT simulation device capable of highly accurate simulation regardless of whether or not there is a history of taking a subject in the past without preparing enormous sample images and noise pattern images. To provide a CT apparatus and an X-ray CT scan simulator program.
上記問題を解決するために、本発明に係るX線CTスキャンシミュレータ装置は、基準画像を格納する画像格納手段と、所望画像のノイズ目標値を設定する目標ノイズ値設定手段と、前記設定された目標ノイズ値に基づきノイズ画像を生成するノイズ画像生成手段と、前記生成されたノイズ画像と前記基準画像を合成してシミュレーション画像を作成するシミュレーション画像作成手段と、前記シミュレーション画像を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problem, an X-ray CT scan simulator apparatus according to the present invention includes an image storage unit that stores a reference image, a target noise value setting unit that sets a noise target value of a desired image, and the set Noise image generation means for generating a noise image based on a target noise value, simulation image generation means for generating a simulation image by synthesizing the generated noise image and the reference image, and display means for displaying the simulation image It is characterized by providing.
また、本発明に係るX線CT装置は、被検体にX線を照射するX線源と、前記X線源に対抗配置され前記被検体を透過したX線を検出するX線検出器と、前記X線源と前記X線検出器を搭載し前記被検体の周囲を回転する回転装置と、前記X線検出器により検出された複数方向の透過X線量に基づき前記被検体の断層像を再構成する画像再構成装置と、前記X線の照射条件と画像再構成の条件を入力する撮影条件入力装置と、前記断層像を表示する画像表示装置と、を備えたX線CT装置であって、さらに前記X線CTスキャンシミュレータ装置を搭載したことを特徴とする。 Further, the X-ray CT apparatus according to the present invention, an X-ray source that irradiates a subject with X-rays, an X-ray detector that is disposed opposite to the X-ray source and detects X-rays transmitted through the subject, A tomographic image of the subject is reproduced based on a rotating device that is mounted with the X-ray source and the X-ray detector and rotates around the subject, and transmitted X-ray doses in a plurality of directions detected by the X-ray detector. An X-ray CT apparatus comprising: an image reconstruction device to be configured; an imaging condition input device for inputting the X-ray irradiation conditions and image reconstruction conditions; and an image display device for displaying the tomographic image. Further, the X-ray CT scan simulator device is further mounted.
また、本発明に係るX線CTスキャンシミュレータプログラムは、基準画像を取得するステップと、所望画像のノイズ目標値を設定するステップと、前記設定された目標ノイズ値に基づきノイズ画像を生成するステップと、前記生成されたノイズ画像と前記基準画像を合成してシミュレーション画像を作成し出力するステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。 The X-ray CT scan simulator program according to the present invention includes a step of acquiring a reference image, a step of setting a noise target value of a desired image, and a step of generating a noise image based on the set target noise value. And causing the computer to execute a step of creating and outputting a simulation image by combining the generated noise image and the reference image.
本発明によれば、X線CTスキャンシミュレータにおいて、過去の撮影履歴の有無によらず、目標SD値の条件でどのような画像が得られるかをシミュレーションすることで、被検者を計測する前に最適な撮影条件を検討することができるという効果がある。 According to the present invention, in the X-ray CT scan simulator, before measuring the subject by simulating what kind of image is obtained under the condition of the target SD value regardless of the presence or absence of the past imaging history There is an effect that it is possible to examine the optimum shooting conditions.
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
<第一実施形態>
[ハードウェア構成]
図1は本発明に係るX線CTスキャンシミュレータを搭載したX線CT装置の好ましい実施の形態を示す図である。本発明に係るX線CTスキャンシミュレータを搭載したX線CT装置1は、ガントリ2を含み、ガントリ2はガントリ2の対向面上に位置するX線源3とコリメータ4と検出器アレイ5とを有する。<First embodiment>
[Hardware configuration]
FIG. 1 is a diagram showing a preferred embodiment of an X-ray CT apparatus equipped with an X-ray CT scan simulator according to the present invention. An
検出器アレイ5は図示しない寝台上の被検者を透過したX線を検出する検出器素子6によって形成される。検出器素子6は横列の形、または複数の並列な横列の形に配置されている。各々の検出器素子6は、入射したX線ビームの強度、言い換えるとX線ビームが被検者を透過した際の減衰を表す電気信号を発生させる。
The
X線源3からX線7が照射された状態でガントリ2が回転中心8を中心にして回転することでX線投影データが収集される。カントリ2やX線源3は、X線CT装置1の制御部9により制御される。
X-ray projection data is collected by rotating the
制御部9は、X線制御手段10とガントリ制御手段11とDAS( データ収集システム)12を含み、検出器素子6からのアナログ信号はDAS12によってデジタル信号に変換される。デジタル化されたX線データは演算処理手段13内の再構成手段19によって再構成され、演算処理手段13内の保存手段22に格納される。
The control unit 9 includes an X-ray control means 10, a gantry control means 11, and a DAS (data acquisition system) 12, and an analog signal from the detector element 6 is converted into a digital signal by the
演算処理手段13はコンピュータなど演算処理装置であり、被写体の体厚を求める体厚推定手段14と、体厚を水等価厚に変換し被写体と同等のX線吸収量を持つ水ファントムを求める近似モデル算出手段15と、過去に撮影した画像における画像SDを求める画像SD算出手段16と、所望SDの画像を作成するために元画像( 基準画像とも言う)に加算すべきノイズ量を求める加算ノイズ量算出手段17と、被写体と等価なX線吸収量をもつ近似モデルの投影データを発生する水近似モデル投影データ作成手段18と、投影データから画像再構成を行う再構成手段19と、ノイズを加算した近似モデルの投影データとノイズを加算しない近似モデルの投影データからノイズ画像を求めるノイズ画像作成手段20と、元画像にノイズ画像を加算することでシミュレーション画像を求めるシミュレーション画像作成手段21と、ハードディスクなどの保存手段22と、メモリなどの一時格納手段23と、マウスやキーボードなどの入力手段24から構成されている。 Arithmetic processing means 13 is an arithmetic processing unit such as a computer, and body thickness estimation means 14 that obtains the body thickness of the subject, and an approximation that obtains a water phantom having an X-ray absorption equivalent to the subject by converting the body thickness to a water equivalent thickness Model calculation means 15, image SD calculation means 16 for obtaining an image SD in an image taken in the past, and addition noise for obtaining a noise amount to be added to an original image (also referred to as a reference image) in order to create an image of a desired SD A quantity calculation means 17, a water approximation model projection data creation means 18 that generates projection data of an approximate model having an X-ray absorption equivalent to the subject, a reconstruction means 19 that performs image reconstruction from the projection data, and noise Noise image creation means 20 for obtaining a noise image from the projection data of the approximate model added and the projection data of the approximate model not adding noise, and a simulation image by adding the noise image to the original image Simulation image generating means 21 for obtaining a storage means 22 such as a hard disk, temporary storage means 23 such as a memory, and an input means 24 such as a mouse or keyboard.
また図示しないDigital Signal Processor( DSP)やMicro Processor Unit( MPU)、Central Processing Unit( CPU)の少なくとも一つを備える。画像表示手段25は、演算処理手段13と一体化した、あるいは独立したディスプレイなどの表示装置である。図1では制御部9と演算処理手段13を分離しているが、両者は一体化していてもよい。また再構成手段19は演算処理手段13と独立した演算器でもよい。
Further, at least one of a digital signal processor (DSP), a micro processor unit (MPU), and a central processing unit (CPU) (not shown) is provided. The image display means 25 is a display device such as a display integrated with the arithmetic processing means 13 or independent. In FIG. 1, the control unit 9 and the
[X線CTスキャンシミュレータの構成]
図2は本実施例のX線CTスキャンシミュレータ200の構成図である。X線CTスキャンシミュレータ200は、画像格納手段である保存手段22と目標ノイズ値設定手段である入力手段24とノイズ画像生成手段30とシミュレーション画像作成手段21とを備える。[Configuration of X-ray CT scan simulator]
FIG. 2 is a configuration diagram of the X-ray
保存手段22は、X線CTスキャンシミュレータ200が作成するシミュレーション画像の基準となる基準画像を格納する。基準画像は、被検体を過去にCT撮影して得られた過去画像、または人体の内部組織を忠実に再現した人体ファントムを予めCT撮影して得られた人体ファントム画像である。人体ファントム画像の撮影には充分なX線量を用い、鮮明な画像が得られるようにする。
The
入力手段24は、目標ノイズ値を入力するためのものであり、具体的にはキーボード、マウスなどである。 The input means 24 is for inputting a target noise value, and specifically, is a keyboard, a mouse or the like.
ノイズ画像生成手段30は、入力手段24で入力された目標ノイズ値に基づいて、ノイズ画像を生成し出力する。ノイズ画像生成手段30は、体厚推定手段14と近似モデル算出手段15と近似モデル投影データ作成手段18と画像SD算出手段16と加算ノイズ量算出手段17とノイズ画像作成手段20とを備える。
The noise image generation means 30 generates and outputs a noise image based on the target noise value input by the input means 24. The noise image generating means 30 includes a body thickness estimating means 14, an approximate model calculating means 15, an approximate model projection data creating means 18, an image SD calculating means 16, an added noise amount calculating means 17, and a noise
体厚推定手段14は、被検体の体厚を取得する。体厚は、操作者が手入力しても良いし、スキャノグラムから求めても良い。また基準画像が過去画像である場合は後述する方法により自動推定しても良い。 The body thickness estimation means 14 acquires the body thickness of the subject. The body thickness may be manually input by the operator or may be obtained from a scanogram. If the reference image is a past image, it may be automatically estimated by a method described later.
近似モデル算出手段15は、体厚推定手段14が推定した体厚に基づき、近似モデルを算出する。近似モデルは、被検体と同等のX線吸収量を持つように水で近似したモデル( 以下、水近似モデル)でもよく、被検体の平均CT値から求められる被検体と同等のX線吸収量を持つ仮想物質によるモデル( 以下、平均CT値物質近似モデル)でもよい。近似モデルの算出方法について後述する。 The approximate model calculating means 15 calculates an approximate model based on the body thickness estimated by the body thickness estimating means 14. The approximate model may be a model approximated with water so as to have the same amount of X-ray absorption as the subject (hereinafter referred to as water approximation model), and the amount of X-ray absorption equivalent to the subject obtained from the average CT value of the subject A model using a virtual substance having the following (hereinafter referred to as an average CT value substance approximate model) may be used. A method for calculating the approximate model will be described later.
近似モデル投影データ作成手段18は、近似モデル算出手段15が算出した近似モデルへ模擬的にX線を照射して投影データを作成する。投影データの作成方法については後述する。 The approximate model projection data creating means 18 creates projection data by irradiating the approximate model calculated by the approximate model calculating means 15 in a simulated manner with X-rays. A method for creating projection data will be described later.
画像SD算出手段16は、基準画像のノイズ量を算出する。基準画像のノイズ量の算出方法については後述する。 The image SD calculation means 16 calculates the noise amount of the reference image. A method for calculating the noise amount of the reference image will be described later.
加算ノイズ量算出手段17は、入力手段24により設定された目標ノイズ値と、画像SD算出手段16により算出されたノイズ量に基づき、基準画像に加算すべきノイズ量を算出する。
Based on the target noise value set by the
ノイズ画像作成手段20は、近似モデル投影データに加算すべきノイズ量を加算して得られる加算投影データを再構成することにより、ノイズ画像を作成する。 The noise image creating means 20 creates a noise image by reconstructing the added projection data obtained by adding the amount of noise to be added to the approximate model projection data.
シミュレーション画像作成手段21は、ノイズ画像生成手段30により生成されたノイズ画像と、基準画像を合成し、シミュレーション画像を作成する。
The simulation
[処理の流れ]
図3は本実施形態における、シミュレーション画像を作成する方法を示した処理フローである。まずシミュレーション対象となる被検者において、過去に同一部位を撮影した履歴があるか否かを検索し(ステップS201)、撮影履歴がある場合には過去に撮影した画像( 過去画像)を元画像に設定する(ステップS202)。[Process flow]
FIG. 3 is a processing flow showing a method for creating a simulation image in the present embodiment. First, in the subject to be simulated, it is searched whether there is a history of imaging the same part in the past (step S201), and if there is an imaging history, an image captured in the past (past image) is the original image (Step S202).
撮影履歴がない場合には人体の内部組成を忠実に再現したファントム( 人体ファントム)を撮影した画像を元画像に設定する(ステップS203)。人体ファントムの画像はあらかじめ用意しておく。公知例において、人体ファントムの画像は撮影部位ごとに様々なSDの画像を用意する必要があるが、本発明においては鮮明な画像が得られるよう十分な線量で撮影した画像が各部位ごとに一つあれば、言い換えるとSDの小さい画像を各部位ごとに一つ用意すれば十分である。 If there is no shooting history, an image obtained by shooting a phantom (human body phantom) that faithfully reproduces the internal composition of the human body is set as the original image (step S203). Prepare an image of the human phantom in advance. In the publicly known example, it is necessary to prepare various SD images for human body phantoms for each imaging region, but in the present invention, an image captured with a sufficient dose is obtained for each region so that a clear image can be obtained. If so, in other words, it is sufficient to prepare one image with a small SD for each part.
またFOVに関しては、各部位ごとに代表的なFOVで撮影しておき、これを適宜、拡大縮小することでシミュレーションにおけるFOVと一致させればよい。よって公知例のようにSDごと、FOVごとに膨大な量の人体ファントム画像を用意する必要はない。 As for the FOV, it is only necessary to take a photograph with a representative FOV for each part, and to enlarge or reduce this appropriately to match the FOV in the simulation. Therefore, it is not necessary to prepare an enormous amount of human phantom images for each SD and FOV as in the known example.
次に、被検体の体厚を自動推定する(ステップS204)。体厚はスキャノグラムから求めてもよく、後述するような方法を用いてもよい。ステップS204において体厚を操作者が直接入力してもよいが、操作者の負担を低減するためには体厚を自動推定する方が望ましい。 Next, the body thickness of the subject is automatically estimated (step S204). The body thickness may be obtained from a scanogram, or a method as described later may be used. Although the operator may directly input the body thickness in step S204, it is desirable to automatically estimate the body thickness in order to reduce the burden on the operator.
次に、ステップS204で得られた体厚をもとに水等価厚を求め、この水等価厚をもった近似モデルを算出する(ステップS205)。水等価厚および近似モデルの算出方法は後述する。次に元画像における画像SDを算出する(ステップS206)。元画像における画像SDの算出方法については後述する。 Next, a water equivalent thickness is obtained based on the body thickness obtained in step S204, and an approximate model having this water equivalent thickness is calculated (step S205). The calculation method of the water equivalent thickness and the approximate model will be described later. Next, the image SD in the original image is calculated (step S206). A method for calculating the image SD in the original image will be described later.
次に目標画像SD値を入力する(ステップS207)。ここで入力するSD値は操作者が所望する任意のSD値である。ステップS207ではSD値を直接入力してもよく、X線条件( 管電圧、管電流、スライス厚等)を入力してもよい。この場合、入力されたX線条件と近似モデルの大きさからSDに換算すればよい。 Next, the target image SD value is input (step S207). The SD value input here is an arbitrary SD value desired by the operator. In step S207, the SD value may be input directly, or X-ray conditions (tube voltage, tube current, slice thickness, etc.) may be input. In this case, the input X-ray condition and the size of the approximate model may be converted into SD.
次に、ステップS206で求めた元画像におけるSD値とステップS207で入力された目標SD値を比較し、元画像に加算すべきノイズ量を算出する(ステップS208)。 Next, the SD value in the original image obtained in step S206 is compared with the target SD value input in step S207, and the amount of noise to be added to the original image is calculated (step S208).
次に近似モデルの投影データを作成する(ステップS209)。投影データは、ノイズを含まない理想系のものと、ステップS208で得られたノイズ量の分だけノイズを加算したものの二種類を作成する。 Next, projection data of the approximate model is created (step S209). Two types of projection data are created: an ideal system that does not include noise, and a projection data in which noise is added by the amount of noise obtained in step S208.
次にステップS209で得られたノイズなしの投影データとノイズを加算した投影データからノイズ画像を作成する(ステップS210)。ノイズ画像は、ノイズを加算した投影データの再構成画像と、ノイズを加算しない投影データの再構成画像とを差分する、またはノイズを加算した投影データとノイズを加算しない投影データを差分してから再構成することで得られる。次にステップS202またはステップS203で設定した元画像にステップS210で得られたノイズ画像を加算し、シミュレーション画像を作成する(ステップS211)。 Next, a noise image is created from the noise-free projection data obtained in step S209 and the projection data obtained by adding the noise (step S210). The noise image is obtained by subtracting the difference between the reconstructed image of the projection data added with noise and the reconstructed image of the projection data not adding noise, or the difference between the projection data added with noise and the projection data not adding noise. Obtained by reconfiguration. Next, the noise image obtained in step S210 is added to the original image set in step S202 or step S203 to create a simulation image (step S211).
[体厚の推定方法]
S204の体厚の推定方法について説明する。図4に体厚推定方法を示す。まず元画像30から被検体内の画素の画素値が1でその他の画素の画素値は0であるようなマスク画像31を作成し、マスク画像31における慣性主軸32を求める。マスク画像31の作成方法は特開2004-097665号公報に開示されているような方法を用いてもよく、その他公知の任意の方法でよい。[Body thickness estimation method]
The body thickness estimation method in S204 will be described. Fig. 4 shows the body thickness estimation method. First, a mask image 31 in which the pixel value of the pixel in the subject is 1 and the pixel values of the other pixels are 0 is created from the
ここで慣性主軸32とマスク画像31の輪郭の交点P1,P2間の距離が慣性主軸方向の体厚となる。慣性主軸32は慣性主軸q、座標( x,y)における画素をI( x,y)とおくと、以下の数1式に従って求められる。
Here, the distance between the intersections P1, P2 of the inertia main axis 32 and the contour of the mask image 31 is the body thickness in the inertia main axis direction. The inertial main axis 32 is obtained according to the following
{数1}
{Number 1}
数1式中のa,b,cは以下の数2式で表される。
In the
{数2}
{Number 2}
体厚の推定には、スキャノグラムを用いる方法もある。スキャノグラムを解析し、被検体内で減衰したX線の最大減衰量からAP方向( またはLR方向)の体厚が求められる。 There is also a method using a scanogram for estimating the body thickness. The scanogram is analyzed, and the body thickness in the AP direction (or LR direction) is obtained from the maximum attenuation amount of X-rays attenuated in the subject.
[体厚から水等価厚および近似モデルを算出する方法]
S205の体厚から水等価厚および近似モデルを算出する方法について説明する。図4を用いて前述した手法から、体厚が得られる。ここで図4に示す慣性主軸32上で元画像31内に位置する画素の画素値をスキャンしその平均CT値をCAとすると、慣性主軸方向の水透過長L1は次の数3式で求められる。[Method of calculating water equivalent thickness and approximate model from body thickness]
A method of calculating the water equivalent thickness and the approximate model from the body thickness of S205 will be described. The body thickness can be obtained from the method described above with reference to FIG. Here, when the pixel value of the pixel located in the original image 31 on the inertial main axis 32 shown in FIG. 4 is scanned and the average CT value is CA, the water permeation length L1 in the inertial main axis direction is obtained by the following equation (3). It is done.
{数3}
{Number 3}
数3式においてlはP1,P2間の距離を表す。ここで被検体を水等価と仮定すれば、数3式で得られるL1が慣性主軸方向の水等価厚となる。慣性主軸に垂直な方向の水等価厚は被検体の断面を楕円と仮定して求めればよい。マスク内の全画素の平均画素値をCSとすると、慣性主軸に垂直な方向の水等価厚L2は次の数4式で求められる。
In
{数4}
{Number 4}
数4式においてSはマスク内の画素数すなわち面積を表す。元画像と重心が等しく、長軸長がL1は( またはL2)、短軸長がL2は( またはL1)であるような楕円が近似モデルとなる。
In
スキャノグラムから体厚を求めた場合には、任意の減衰量に対する水の深さは既知であるので、被検体を水等価と仮定すれば前述のAP方向( またはLR方向)の体厚からAP方向( またはLR方向)の水等価厚は計算可能である。LR方向( またはAP方向)の水等価厚は被検体の断面を楕円と仮定して求めればよい。 When the body thickness is obtained from the scanogram, the water depth for an arbitrary amount of attenuation is known, so if the subject is assumed to be water equivalent, the AP direction from the body thickness in the AP direction (or LR direction) described above is used. The water equivalent thickness (or LR direction) can be calculated. The water equivalent thickness in the LR direction (or AP direction) may be obtained assuming that the cross section of the subject is an ellipse.
楕円の面積と減衰量の総和は比例すると考えられ、楕円の面積は楕円の長軸と短軸の積に比例するので、減衰量の総和( =楕円の面積)とAP方向( またはLR方向)の水等価厚( =楕円の短軸または長軸)からLR方向( またはAP方向)の水等価厚( =楕円の長軸または短軸)を計算する事が可能である。こうして算出された楕円が近似モデルとなる。なおスキャノグラムから水等価厚を求める手法はこれに限らず任意の公知の方法でよい。 The sum of the area of the ellipse and the attenuation is considered to be proportional, and the area of the ellipse is proportional to the product of the major and minor axes of the ellipse, so the sum of the attenuation (= the area of the ellipse) and the AP direction (or LR direction) It is possible to calculate the water equivalent thickness (= ellipse major axis or minor axis) in the LR direction (or the ellipse major axis) from the water equivalent thickness (= ellipse minor axis or major axis). The ellipse thus calculated becomes an approximate model. The method for obtaining the water equivalent thickness from the scanogram is not limited to this, and any known method may be used.
近似モデルは、上述のように水等価厚に基づいて撮影対象全体を水ファントムで近似してもよいが、撮影対象中に骨と軟部組織などX線吸収特性が大きく異なるものが含まれている場合には、撮影対象を臓器ごとにセグメンテーションし、セグメンテーションした部位ごとに異なるX線吸収物質で近似することが望ましい。セグメンテーションした各部位には、後述する投影データ作成時に次式で得られる吸収係数μαを割り当てればよい。 As described above, the approximate model may approximate the entire object to be imaged with a water phantom based on the water equivalent thickness, but the object to be imaged includes those with greatly different X-ray absorption characteristics such as bone and soft tissue. In this case, it is desirable to segment the object to be imaged for each organ and approximate it with different X-ray absorbing materials for each segmented region. What is necessary is just to assign the absorption coefficient (micro | micron | mu) (alpha) obtained by following Formula at the time of the projection data preparation mentioned later to each segmented part.
{数5}
{Equation 5}
ここで、μwは水のX線吸収係数、△CTはセグメンテーションした各部位のCT値と空気のCT値の差である。なお、セグメンテーションには任意の公知の手法を用いればよい。このセグメンテーションは、例えば頭部の撮影において、楕円の外縁から所定の幅の内側の領域を骨( 頭蓋骨)に近似させるためにカルシウムの吸収係数を割り当て、その領域よりも更に内側の領域は軟部組織に近似させるために水の吸収係数を割り当てるように用いてもよい。 Here, μw is the water X-ray absorption coefficient, and ΔCT is the difference between the CT value of each segmented part and the CT value of air. Any known technique may be used for segmentation. This segmentation assigns a calcium absorption coefficient in order to approximate the inner area of a predetermined width from the outer edge of the ellipse to the bone (skull), for example, when photographing the head, and the area further inside than that area is soft tissue. May be used to assign a water absorption coefficient to approximate
[元画像における画像SDを算出する方法]
S206の元画像における画像SDを算出する方法について説明する。スライス位置zにおけるCT画像Img( z)を再構成するために使用するビュー数をMとし、便宜的なビュー番号mをm=0〜M-1とする。一回転あたりのビュー数をNとした時、使用ビュー数Mは一回転あたりのビュー数Nと必ずしも等しくない。ここで、X線減弱指数Tは使用するビュー番号の関数T( m)として表すことができる。ビュー番号m=0〜M-1におけるX線減弱指数Tの最大値をTmax( 0:M-1)とし、この時に基準管電流値i_refを対応させると仮定した場合、ビュー番号mに対する管電流値iv( m)は次の数6式のようになる。[Method of calculating image SD in original image]
A method for calculating the image SD in the original image in S206 will be described. The number of views used for reconstructing the CT image Img (z) at the slice position z is M, and the convenient view number m is m = 0 to M−1. When the number of views per rotation is N, the number of used views M is not necessarily equal to the number of views N per rotation. Here, the X-ray attenuation index T can be expressed as a function T (m) of the view number to be used. Assuming that the maximum value of the X-ray attenuation index T in view number m = 0 to M-1 is Tmax (0: M-1), and the reference tube current value i_ref is assumed to correspond at this time, the tube current for view number m The value iv (m) is expressed by the following equation (6).
{数6} iv( m) = i_ref * exp( T( m) - Tmax( 0:M-1))
一方、スキャナが一回転する時間trotが基準時間trot_refに等しく、その間はX線減弱指数Tが一定値であり、管電圧としてxv、管電流値iとして基準管電流値i_refを用いたとし、一回転中のビュー数N_refに均等な重み付けをして、再構成フィルタ関数gを用い、画像厚thkを基準画像厚thk_refとして再構成した場合の画像ノイズ分散値Vは、X線減弱指数Tの関数として次の数7式のように表される。{Equation 6} iv (m) = i_ref * exp (T (m)-Tmax (0: M-1))
On the other hand, assuming that the time trot for which the scanner makes one revolution is equal to the reference time trot_ref, and the X-ray attenuation index T is a constant value during that time, xv is used as the tube voltage, and the reference tube current value i_ref is used as the tube current value i. The image noise variance value V when the image thickness thk is reconstructed as the reference image thickness thk_ref using the reconstruction filter function g with equal weighting on the rotating view number N_ref is a function of the X-ray attenuation index T As shown in the following equation (7).
{数7}
{Number 7}
前述の数6式で表される管電流値iv( m)を用いた場合の画像ノイズ分散予測値V*は次の数8式のように表される。 The image noise variance prediction value V * when the tube current value iv (m) expressed by the above-described equation 6 is used is expressed by the following equation 8.
{数8}
{Number 8}
ここで数8式のw( m)は各ビューに対して適用されるビュー方向重みである。元画像において管電圧、管電流、再構成フィルタ関数、画像厚等の各パラメータは既知であるから、式8に従って元画像における画像ノイズ分散予測値V*を算出することができ、V*の平方根から元画像におけるSD値が求められる。 Here, w (m) in Expression 8 is a view direction weight applied to each view. Since the parameters such as tube voltage, tube current, reconstruction filter function, and image thickness are known in the original image, the image noise variance prediction value V * in the original image can be calculated according to Equation 8, and the square root of V * To obtain the SD value in the original image.
[加算ノイズ量を算出する方法]
S208の加算ノイズ量を算出する方法について説明する。X線粒子( フォトン)のエネルギーをE、X線粒子の数( フォトン数)をPとおく。Eは管電圧kVの、Pは管電圧kVと管電流mAに依存して決まる量であり、フォトンノイズ( フォトンのSD)Nqの分散は次の数9式のようになる。[Method for calculating the amount of additive noise]
A method of calculating the added noise amount in S208 will be described. Let X be the energy of X-ray particles (photons), and P be the number of X-ray particles (photons). E is the tube voltage kV, P is an amount determined depending on the tube voltage kV and tube current mA, and the dispersion of photon noise (SD of photons) Nq is expressed by the following equation (9).
{数9}
{Number 9}
ここでβは装置に依存して決まる定数であり、βは被写体なしで撮影した際の信号強度から経験的に求められる。gは検出器のエネルギー変換効率、ηは検出器のX線検出効率である。元画像( SDはσ0)を撮影したX線条件におけるフォトンエネルギー、フォトン数、フォトンノイズ、システムノイズをそれぞれE0,P0,Nq0,Ns0とし、シミュレーション画像( SDはσt)におけるフォトンエネルギー、フォトン数、フォトンノイズをそれぞれEt,Pt,Nqt,Nstとすると、シミュレーション画像を得るために元画像に加算すべきフォトンノイズ量Naddの分散は次の数10式のようになる。 Here, β is a constant determined depending on the apparatus, and β is obtained empirically from the signal intensity when photographing without a subject. g is the energy conversion efficiency of the detector, and η is the X-ray detection efficiency of the detector. The photon energy, the number of photons, the photon noise, and the system noise in the X-ray conditions when the original image (SD is σ0) is taken as E0, P0, Nq0, and Ns0, respectively, and the photon energy, the number of photons in the simulation image (SD is σt), Assuming that photon noise is Et, Pt, Nqt, and Nst, respectively, the variance of the photon noise amount Nadd that should be added to the original image to obtain a simulation image is expressed by the following equation (10).
{数10}
{Number 10}
計算の簡略化のために、数10式中のシステムノイズの項を無視してもよいが、精細なシミュレーションを行うにはフォトンノイズだけでなくシステムノイズの影響も考慮することが望ましい。各撮影条件におけるシステムノイズはX線が透過しないような十分に厚い鉛板でX線管球を遮蔽してスキャンすることで得られる。
For simplification of calculation, the term of system noise in
加算ノイズ量を算出する方法については、次のような方法も考えられる。元画像におけるSDをσ0、目標画像SDをσtとする。元画像にノイズ画像を加算しシミュレーション画像を作る場合、ノイズ画像におけるSDσaは、次の数11式で求められる。 As a method for calculating the amount of added noise, the following method is also conceivable. SD in the original image is σ0, and the target image SD is σt. When a noise image is added to the original image to create a simulation image, SDσa in the noise image is obtained by the following equation (11).
{数11}
{Number 11}
図5は、水ファントムにおける透過長とSDの関係を示した一例である。図5に示すカーブは、様々な径の水ファントムを撮影しその際のSDを計測することで得られる。図5に示すカーブは使用するCTスキャナで設定可能なすべての管電圧ごとに用意することが望ましい。ステップS205において前述のような方法を用いることにより近似モデルの透過長( 透過厚)は求まっているので、図5に示すカーブを参照すれば数11式で算出されたσaを得るようなmAs値が得られる。任意のmAs値におけるノイズ量はファントムを実測することにより経験的に求められるので、これを加算ノイズ量とすればよい。
FIG. 5 is an example showing the relationship between transmission length and SD in a water phantom. The curves shown in FIG. 5 can be obtained by photographing water phantoms of various diameters and measuring SD at that time. It is desirable to prepare the curve shown in FIG. 5 for every tube voltage that can be set by the CT scanner to be used. Since the transmission length (transmission thickness) of the approximate model is obtained by using the method as described above in step S205, referring to the curve shown in FIG. 5, the mAs value for obtaining σa calculated by
図5に示すカーブは代表的なmAs値におけるカーブのみをあらかじめ用意し、他のmAs値におけるカーブはSDがmAs値の平方根に比例することを利用して算出してもよい。ただしこの場合、システムノイズが目立つような撮影条件においては誤差が大きくなる可能性があるので、使用するCT装置において設定可能なすべてのmAs値に対してカーブをあらかじめ用意する事が望ましい。 The curve shown in FIG. 5 may be prepared in advance by preparing only a curve at a typical mAs value, and curves at other mAs values may be calculated using the fact that SD is proportional to the square root of the mAs value. However, in this case, an error may increase under imaging conditions in which system noise is conspicuous. Therefore, it is desirable to prepare curves in advance for all mAs values that can be set in the CT apparatus to be used.
[近似モデルの投影データ作成方法]
S209の近似モデルの投影データ作成方法について説明する。図6に投影データの作成方法の説明図を示す。エネルギーEを持つX線のエネルギー強度をIEとすると、IEは次式で表される。[How to create projection data of approximate model]
The approximate model projection data creation method of S209 will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram of a method for creating projection data. When the energy intensity of X-rays with energy E and I E, I E is expressed by the following equation.
{数12}
{Number 12}
ここでNはアボガドロ数、ρ、Aはそれぞれターゲットの密度および原子量、m0は電子の質量、cは光速、T0は入射電子のエネルギー、Qは一つの電子から放射されるX線のエネルギー強度である。QはフォトンエネルギーEと電子エネルギーTの比E/Tで決まる近似式であり、下記の非特許文献1おいて近似式が求められている。
Where N is the Avogadro number, ρ and A are the target density and atomic weight, m0 is the mass of the electron, c is the speed of light, T0 is the energy of the incident electron, and Q is the energy intensity of the X-ray emitted from one electron. is there. Q is an approximate expression determined by the ratio E / T of photon energy E and electron energy T. In
{数13}
{Number 13}
TK,LはK、L電子軌道から電子を除去するのに必要なエネルギーであり、Ichの絶対強度を非特許文献3に記載されている値と比較すれば得ることができる。
TK and L are energy required to remove electrons from the K and L electron orbits, and can be obtained by comparing the absolute intensity of Ich with the value described in
{数14}
{Number 14}
ここでNaddは、前述の加算ノイズである。図7に透過パス長算出の概要を示す。任意の点( 例えばアイイソセンター)を原点とするような三次元座標系を考えればX線源や検出器、近似モデルの幾何学的な座標が得られ、近似モデル70の外周は楕円の方程式で、任意の検出器に入射したX線経路は直線の方程式で表現できる。 Here, Nadd is the above-described additive noise. FIG. 7 shows an outline of calculation of the transmission path length. Considering a three-dimensional coordinate system with an arbitrary point (e.g., IISO center) as the origin, the geometric coordinates of the X-ray source, detector, and approximate model can be obtained. Thus, an X-ray path incident on an arbitrary detector can be expressed by a linear equation.
楕円と直線の交点を求める方法は既知であるから、二つの交点の座標は容易に求められ、交点間の距離すなわち透過パス長( L1やL2)が得られる。このような演算をすべてのX線経路について行えばよい。図7の例では、簡単のためにX線吸収係数μ1の楕円模擬人体の中にX線吸収係数μ2の楕円模擬臓器が配置されている場合について示したが、より多くの個数の臓器や異なる形状の臓器が配置されている場合についても同様にして投影データが得られることは同業者ならば容易に理解されるであろう。 Since the method for obtaining the intersection of the ellipse and the straight line is known, the coordinates of the two intersections can be easily obtained, and the distance between the intersections, that is, the transmission path length (L1 and L2) can be obtained. Such an operation may be performed for all X-ray paths. In the example of FIG. 7, for the sake of simplicity, an elliptical simulated organ with an X-ray absorption coefficient μ2 is arranged in an elliptical simulated human body with an X-ray absorption coefficient μ1, but a larger number of organs and different organs are shown. Those skilled in the art will readily understand that projection data can be obtained in the same manner even when a shape-shaped organ is arranged.
なお、より精密なシミュレーションを行うには、投影データの作成において補償フィルタやシンチレーターにおけるX線の減弱も考慮することが望ましい。本実施の形態では近似モデルの擬似投影データを作成することで投影データを得ているが、もし過去に撮影履歴がある場合には、CT画像を再投影することで投影データを得てもよい。 In order to perform a more accurate simulation, it is desirable to consider the attenuation of X-rays in the compensation filter and scintillator when creating projection data. In the present embodiment, projection data is obtained by creating pseudo-projection data of an approximate model. However, if there is an imaging history in the past, projection data may be obtained by reprojecting a CT image. .
[画面表示]
シミュレーション画像の表示は、目標画像SD値のシミュレーション画像だけを画面に表示してもよいが、図8に示すような表示を行ってもよい。図8中のkVpt, mAstは、目標画像SD値のシミュレーション画像を得るための管電圧、mAs値であり、図8の例では目標画像SD値のシミュレーション画像80を中央に、管電圧、mAs値を適宜変更した場合のシミュレーション画像81を周囲に並べて表示している。[Screen display]
For the display of the simulation image, only the simulation image of the target image SD value may be displayed on the screen, but the display as shown in FIG. 8 may be performed. KVpt and mAst in FIG. 8 are tube voltage and mAs value for obtaining a simulation image of the target image SD value. In the example of FIG. 8, the tube image and mAs value are centered on the
目標画像SD値は操作者が任意に指定するパラメータであるが、設定した目標画像SD値が検査目的を達するのに最適であるとは限らない。よって目標画像SD値のシミュレーション画像だけを表示するようなユーザーインターフェース( 以下[UI]という)では、最適な撮影条件を検討していく過程で目標画像SD値を何度も変更しながらシミュレーション画像を作り直す工程が必要となる。 The target image SD value is a parameter arbitrarily designated by the operator, but the set target image SD value is not necessarily optimal for reaching the inspection purpose. Therefore, in a user interface that displays only the simulation image of the target image SD value (hereinafter referred to as [UI]), the simulation image can be displayed while changing the target image SD value many times in the process of examining the optimum shooting conditions. A rework process is required.
しかし図8のように目標画像SD値のシミュレーション画像だけでなくX線条件を適宜変更させた場合のシミュレーション画像も並べて表示することにより、シミュレーション画像を作り直す工程が大幅に低減できるだけでなく、各SDの画像を簡便に比較でき、最適な撮影条件の設定が容易になる。 However, as shown in Fig. 8, not only the simulation image of the target image SD value but also the simulation image when the X-ray conditions are appropriately changed are displayed side by side, so that not only the process of recreating the simulation image can be greatly reduced, but also each SD These images can be easily compared, and it is easy to set optimal shooting conditions.
図8の例ではmAs値と管電圧値を変更した場合について示したが、変更するパラメータはこれら二つに限らず、撮影スライス厚、再構成スライス厚、再構成関数、ヘリカルピッチなどの任意のパラメータでよい。また図8の例では、縦方向、横方向ともに3枚ずつ、計9枚の画像を並べて表示したが、画像を並べる枚数やレイアウトはこれに限られず任意のものでよい。 In the example of FIG. 8, the case where the mAs value and the tube voltage value are changed is shown, but the parameters to be changed are not limited to these two, and any arbitrary parameters such as the imaging slice thickness, the reconstruction slice thickness, the reconstruction function, the helical pitch, etc. It can be a parameter. In the example of FIG. 8, a total of nine images are displayed side by side in the vertical and horizontal directions, but the number and layout of the images are not limited to this and may be arbitrary.
なお、画面上で任意の画像を選択すれば、その際のX線条件が撮影プロトコルとして登録され、シミュレーション対象となった患者を撮影する際にその撮影プロトコルが自動的に撮影条件に設定されるようなシステムならば臨床上の有用性は増すであろう。 If an arbitrary image is selected on the screen, the X-ray condition at that time is registered as an imaging protocol, and the imaging protocol is automatically set as the imaging condition when imaging a patient that is a simulation target. Such a system would increase clinical utility.
<第二実施形態>
図8ではいくつかのSDを持つシミュレーション画像を並べて表示する例について示したが、図8で並べたシミュレーション画像のうちの一つを選択すると、並列表示した二つの軸のパラメータを固定し、その他のパラメータを変えた複数のシミュレーション画像を並べて表示するようにしてもよい。<Second embodiment>
8 shows an example in which simulation images with several SDs are displayed side by side, but when one of the simulation images arranged in FIG. 8 is selected, the parameters of the two axes displayed in parallel are fixed, and the others A plurality of simulation images with different parameters may be displayed side by side.
図9は、本実施の形態を示す画面表示例である。図9( a)では、縦軸を管電圧kVp、横軸を管電圧mAsとし、ステップS211で生成したシミュレーション画像80を中央に、管電圧、mAs値を適宜変更した場合のシミュレーション画像81を周囲に並べて表示している。ここで、ユーザがマウスによりシミュレーション画像80をクリックして選択すると、シミュレーション画像80の管電圧、管電流kVpt, mAstを固定し、その他のパラメータ、例えばヘリカルピッチ( HP)と再構成関数( F1,F2,F3)を変化させたシミュレーション画像82を生成する。
FIG. 9 is a screen display example showing this embodiment. In FIG. 9 (a), the vertical axis is the tube voltage kVp, the horizontal axis is the tube voltage mAs, the
そして、図9( a)で選択したシミュレーション画像80を中央に、それと同じ管電流及び管電圧であって、異なるHP、再構成関数を用いたシミュレーション画像82を周辺に並べて表示してもよい( 図9( b))。
Then, the
これにより、まず二つのパラメータについて設定し、次に更なるパラメータを変えたときのシミュレーション画像を見ながら、最適なX線撮影条件を検討することができる。 Thereby, it is possible to examine optimum X-ray imaging conditions while first setting two parameters and then viewing a simulation image when further parameters are changed.
上記では、最初に管電流と管電圧との組み合わせを決め、続いてヘリカルピッチと再構成関数とを決めたが、パラメータの組み合わせや決定順序はこれに限らない。 In the above description, the combination of the tube current and the tube voltage is first determined, and then the helical pitch and the reconstruction function are determined. However, the combination of parameters and the order of determination are not limited to this.
<第三実施形態>
第三実施形態は、シミュレーション画像を確認し、そのときのX線撮影条件をスキャン撮影の撮影条件に流用する実施形態である。<Third embodiment>
In the third embodiment, a simulation image is confirmed, and the X-ray imaging conditions at that time are used as imaging conditions for scan imaging.
例えば、図8や図9( b)に「撮影条件決定」アイコン90を備えておく。そして、図8や図9( b)においてシミュレーション画像を一つマウスでクリックして選択し、続いて撮影条件決定アイコン90をマウスでクリックすると、選択されたシミュレーション画像の撮影条件( FOV、撮影スライス厚、再構成関数、HP、画像スライス厚、管電圧、管電流)を示す情報が、X線CT装置1の制御部9へ送信される。制御部9のX線制御手段10は、受信した撮影条件に従ってスキャン撮影を行う。
For example, a “shooting condition determination” icon 90 is provided in FIGS. 8 and 9B. In FIG. 8 and FIG. 9 (b), one simulation image is selected by clicking with the mouse, and then the shooting condition determination icon 90 is clicked with the mouse, and then the shooting condition (FOV, shooting slice) of the selected simulation image is selected. Information indicating (thickness, reconstruction function, HP, image slice thickness, tube voltage, tube current) is transmitted to the control unit 9 of the
図8のように、管電圧及び管電流を決定し、その他の撮影条件、例えば、FOV、撮影スライス厚など、スキャン撮影に必要な撮影条件の全てがシミュレータから送信されない場合には、X線CT装置1の制御部9は、受信した撮影条件を自動入力し、不足している撮影条件はユーザに入力をさせる。
When the tube voltage and tube current are determined as shown in FIG. 8 and all other imaging conditions such as FOV and imaging slice thickness are not transmitted from the simulator, X-ray CT The control unit 9 of the
本実施形態により、シミュレーション画像を見ながら決定した撮影条件をX線CT装置に送信することができ、その撮影条件を自動入力してスキャン撮影を行うことができる。 According to the present embodiment, the imaging conditions determined while viewing the simulation image can be transmitted to the X-ray CT apparatus, and the imaging conditions can be automatically input to perform scanning imaging.
<第四実施形態>
SDは同等でノイズパターンが異なるシミュレーション画像を並べて表示してもよい。ノイズのランダム性のために、まったく同一のX線条件で同一の被検体を撮影した場合であっても、ノイズの現れ方、すなわちノイズパターンは異なる。したがって疾患の大きさや位置とノイズパターンの兼ね合いから、同一のX線条件で撮影した場合であっても疾患が見えにくくなる場合がある。よって特に精密検査においては、どのようなノイズパターンになっても確実に疾患が発見できるような撮影条件を設定する必要がある。<Fourth embodiment>
SD may be displayed side by side with the same simulation images with the same noise pattern. Due to the randomness of noise, the appearance of noise, that is, the noise pattern is different even when the same subject is imaged under exactly the same X-ray conditions. Therefore, the disease may be difficult to see even if the image is taken under the same X-ray conditions because of the balance between the size and position of the disease and the noise pattern. Therefore, particularly in close examinations, it is necessary to set imaging conditions that can reliably detect a disease regardless of the noise pattern.
このような場合には、SDは同等でノイズパターンが異なるシミュレーション画像を並べて表示するようなUIが臨床上有用であろう。図10は、同SD値でノイズパターンが異なる九つのシミュレーション画像85を並列表示した画面表示例である。ノイズを示すドットの数( 大きな点一つと小さな点八つ)は同一であるが、ドットが点在する位置は、各シミュレーション画像で異なる。このようなシミュレーション画像を表示することにより、ノイズパターンを考慮して撮影条件を決定することができる。
In such cases, a UI that displays simulation images side by side with the same SD but different noise patterns would be clinically useful. FIG. 10 is a screen display example in which nine
また、近年、非特許文献4に示されているような解像度低下を抑制しながらノイズ除去が可能な画像フィルタを用いて画像のSNを改善することで被曝線量を低減する手法が導入されている。
In recent years, a technique has been introduced that reduces the exposure dose by improving the SN of an image using an image filter that can remove noise while suppressing a decrease in resolution as shown in
例えば前述の図8の場合と同様にして、任意のパラメータを縦軸、横軸に選択してX線条件を適宜変更させた場合のフィルタリング処理後のシミュレーション画像を並べて表示する場合、画像フィルタの処理パラメータ( 平滑化レベル、先鋭化レベルなど)が変更されるとそれに従ってフィルタリング処理後のシミュレーション画像の表示が切り替わることが望ましい。 For example, in the same way as in the case of FIG. 8 described above, when arbitrary parameters are selected on the vertical axis and the horizontal axis and the simulation images after filtering processing when the X-ray conditions are appropriately changed are displayed side by side, When the processing parameters (smoothing level, sharpening level, etc.) are changed, it is desirable to switch the display of the simulation image after the filtering process accordingly.
また図11のように、同一のシミュレーション110画像に対して、平滑化レベルと先鋭化レベルを変更した場合のフィルタリング処理後のシミュレーション画像111を並べて表示するようなUIも臨床上有用であろう。
Further, as shown in FIG. 11, a UI that displays the
<第五実施形態>
[X線CTスキャンシミュレータの構成]
図12は本実施形態のX線CTスキャンシミュレータ1200の構成図である。X線CTスキャンシミュレータ1200は、画像格納手段1210と目標ノイズ値設定手段1230とノイズ画像生成手段1240とシミュレーション画像作成手段1244とサンプルノイズ画像編集手段1250を備える。<Fifth embodiment>
[Configuration of X-ray CT scan simulator]
FIG. 12 is a configuration diagram of the X-ray
画像格納手段1210は、X線CTスキャンシミュレータ1200が作成するシミュレーション画像の基準となる基準画像と、複数のサンプルノイズ画像を格納する。基準画像は、被検体を過去にCT撮影して得られた過去画像、または人体の内部組織を忠実に再現した人体ファントムを予めCT撮影して得られた人体ファントム画像である。人体ファントム画像の撮影には充分なX線量を用い、鮮明な画像が得られるようにする。また人体ファントム画像には、部位ごとに代表的なFOVで撮影したものを用意しておけばよい。サンプルノイズ画像は、ノイズ成分のみを含んだ画像である。サンプルノイズ画像は、部位、FOV、FOVと被写体サイズの比、画像再構成時に用いる再構成関数に応じて用意することが望ましい。サンプルノイズ画像の作成方法については既に述べた。
The
目標ノイズ値設定手段1230は、X線CTスキャンシミュレータ1200が作成するシミュレーション画像のノイズ目標値を設定する。目標ノイズ値設定手段1230は、体厚取得手段1231と近似モデル生成手段1232と目標ノイズ値算出手段1233とを備える。なお、目標ノイズ値設定手段1230は、画像ノイズ量を入力する画像ノイズ量入力手段であっても良い。なお、画像ノイズ量とは、通常、均質ファントム像のCT値のバラツキを標準偏差として定義され、画像SD( Standard Deviation)と略称されることがある。
The target noise value setting means 1230 sets the noise target value of the simulation image created by the X-ray
体厚取得手段1231は、被検体の体厚を取得する。体厚は、操作者が手入力しても良いし、スキャノグラムから求めても良く、また基準画像が過去画像である場合は既に述べた方法により自動推定しても良い。
The body
近似モデル生成手段1232は、体厚取得手段1231が取得した体厚に基づき、近似モデルを生成する。近似モデルは、被検体と同等のX線吸収量を持つように水で近似したモデル( 以下、水近似モデル)でもよく、被検体の平均CT値から求められる被検体と同等のX線吸収量を持つ仮想物質によるモデル( 以下、平均CT値物質近似モデル)でもよい。
The approximate
目標ノイズ値算出手段1233は、入力された撮影条件と、近似モデル生成手段1232により生成された近似モデルに基づき画像ノイズ量を算出する。
The target noise
ノイズ画像生成手段1240は、目標ノイズ値設定手段1230により設定された目標ノイズ値に基づいて、ノイズ画像を生成し出力する。ノイズ画像生成手段1240は、サンプルノイズ画像選択手段1220と基準画像ノイズ量算出手段1241と加算ノイズ量算出手段1242とノイズ振幅変更手段1243とを備える。
The noise image generation means 1240 generates and outputs a noise image based on the target noise value set by the target noise value setting means 1230. The noise
サンプルノイズ画像選択手段1220は、複数のサンプルノイズ画像の中から基準画像の撮影条件に応じて一つのサンプルノイズ画像を選択する。サンプルノイズ画像の選択には、撮影条件の中からFOV、FOVと被写体のサイズ比、再構成関数などを参照する。 The sample noise image selection means 1220 selects one sample noise image from a plurality of sample noise images according to the shooting condition of the reference image. To select a sample noise image, reference is made to FOV, the FOV to subject size ratio, the reconstruction function, etc. from among the shooting conditions.
基準画像ノイズ量算出手段1241は、基準画像のノイズ量を算出する。基準画像のノイズ量の算出方法については既に述べた。
The reference image noise
加算ノイズ量算出手段1242は、目標ノイズ値設定手段1230により設定された目標ノイズ値と、基準画像ノイズ量算出手段1241により算出されたノイズ量に基づき、基準画像に加算すべきノイズ量を算出する。
Based on the target noise value set by the target noise
ノイズ振幅変更手段1243は、加算ノイズ量算出手段1242により算出された加算ノイズ量に基づき、サンプルノイズ画像選択手段1220により選択されたサンプルノイズ画像のノイズ振幅を変更する。
The noise
シミュレーション画像作成手段1244は、ノイズ画像生成手段1240により生成されたノイズ画像と、基準画像を合成し、シミュレーション画像を作成する。
The simulation
サンプルノイズ画像編集手段1250は、画像格納手段1210に格納されるサンプルノイズ画像の追加・削除といった編集を行うための手段である。操作者は、サンプルノイズ画像編集手段1250を用いて、仮想ファントムの形状とCT値、重心座標、撮影視野の少なくとも一つを指定し、サンプルノイズ画像の追加を行う。
The sample noise
[処理の流れ]
図13は、本実施形態によりシミュレーション画像を生成するまでの処理の流れを示す図である。大まかな流れは、ステップS1301〜S1303での基準画像の設定、ステップS1304〜S1306での目標ノイズ値の設定、ステップS1307〜S1311でのノイズ画像の生成、ステップS1312でのシミュレーション画像の合成である。以下で各ステップについて説明する。[Process flow]
FIG. 13 is a diagram showing a processing flow until a simulation image is generated according to the present embodiment. A rough flow is setting of a reference image in steps S1301 to S1303, setting of a target noise value in steps S1304 to S1306, generation of a noise image in steps S1307 to S1311, and synthesis of a simulation image in step S1312. Each step will be described below.
(ステップS1301)
X線CTスキャンシミュレータ1200は、シミュレーション対象となる被検体の過去画像を画像格納手段1210の中で検索し、過去に同一部位を撮影した履歴があるか否かを判断する。判断の結果、過去画像があればステップS1302に、なければステップS1303に進む。(Step S1301)
The X-ray
(ステップS1302)
X線CTスキャンシミュレータ1200は、過去画像を基準画像に設定する。
(ステップS1303)
X線CTスキャンシミュレータ1200は、人体ファントム画像を基準画像に設定する。(Step S1302)
The X-ray
(Step S1303)
The X-ray
(ステップS1304)
体厚取得手段1231は、被検体の体厚をスキャノグラムや過去画像から自動推定する。推定方法については既に述べた。操作者が体厚を直接入力してもよいが、操作者の負担を軽減するためには体厚を自動推定する方が良い。(Step S1304)
The body
(ステップS1305)
近似モデル生成手段1232は、S1306で得られた体厚をもとに近似モデルを生成する。近似モデルは、水近似モデルでも、平均CT値物質近似モデルでもよい。近似モデルの算出方法は既に述べた。(Step S1305)
The approximate model generation means 1232 generates an approximate model based on the body thickness obtained in S1306. The approximate model may be a water approximate model or an average CT value substance approximate model. The method for calculating the approximate model has already been described.
(ステップS1306)
目標ノイズ値設定手段1230は、目標ノイズ値を設定する。目標ノイズ値の設定は、操作者が直接手入力して設定しても良いし、S1307で生成された近似モデルと、撮影条件に基づき目標ノイズ値算出手段1233が算出した値を設定しても良い。(Step S1306)
The target noise
(ステップS1307)
X線CTスキャンシミュレータ1200は、S1302若しくはS1303で設定された基準画像の撮影条件の中から、FOV、FOVと被写体のサイズ比、再構成関数を取得する。(Step S1307)
The X-ray
(ステップS1308)
サンプルノイズ画像選択手段1220は、画像格納手段1210の中の複数のサンプルノイズ画像の中からS1305で取得した撮影条件に基づき一つのサンプルノイズ画像を選択する。(Step S1308)
The sample noise
(ステップS1309)
基準画像ノイズ量算出手段1241は、基準画像の画像ノイズ量を算出する。画像ノイズ量の算出方法については既に述べた。(Step S1309)
The reference image noise
(ステップS1310)
加算ノイズ量算出手段1242は、S1308で設定された目標ノイズ値と、S1309で算出した基準画像の画像ノイズ量とに基づき、基準画像に加算すべきノイズ量を算出する。加算ノイズ量の算出方法は既に述べた。(Step S1310)
The added noise amount calculation means 1242 calculates the amount of noise to be added to the reference image based on the target noise value set in S1308 and the image noise amount of the reference image calculated in S1309. The method for calculating the amount of added noise has already been described.
(ステップS1311)
ノイズ振幅変更手段1243は、S1310で算出された加算ノイズ量に応じて、S1305で選択されたサンプルノイズ画像のノイズ振幅を変更する。(Step S1311)
The noise
(ステップS1312)
シミュレーション画像作成手段1244は、S1302若しくはS1303で設定された基準画像と、S1311でノイズ振幅を変更されたサンプルノイズ画像を合成することにより、シミュレーション画像を作成する。(Step S1312)
The simulation
サンプルノイズ画像は、部位、FOV、FOVと被写体サイズの比、再構成関数に応じて用意しておくことが望ましい。人体には、頭部のように縦長の臓器と腹部のように横長の臓器が存在する。ここで被写体のX軸径をRx、Y軸径をRyとする。サンプルノイズ画像は部位毎に作成するが、頭部のような縦長の臓器の場合にはRx/Ryが0.787程度の値に、腹部のような横長の臓器の場合にはRy/Rxが0.787程度の値になるように、前述の仮想ファントムには模擬臓器が配置されていることが望ましく、このような仮想ファントムによってサンプルノイズ画像を作成することが望ましい。 It is desirable to prepare the sample noise image according to the part, the FOV, the ratio of the FOV to the subject size, and the reconstruction function. The human body has a vertically long organ such as the head and a horizontally long organ such as the abdomen. Here, the X-axis diameter of the subject is Rx, and the Y-axis diameter is Ry. Sample noise images are created for each part. Rx / Ry is about 0.787 for vertical organs such as the head, and Ry / Rx is about 0.787 for horizontal organs such as the abdomen. It is desirable that a simulated organ is arranged in the above-described virtual phantom so that the sample noise image is generated, and it is desirable to create a sample noise image using such a virtual phantom.
FOVに関しては、全撮影プロトコルにおいて有り得る全てのFOVについてサンプルノイズ画像を作成することが望ましい。図14はFOVと被写体サイズの比の説明図である。例えば図14に示すように画像901中に被写体902が含まれていたとする。ここで被写体のX軸径をRx、Y軸径をRyとすると、本発明で述べるところのFOVと被写体サイズの比とはRx/FOVまたはRy/FOVの比の事であり、0〜1の実数である。撮影部位によって、被写体サイズはFOVとほぼ同等である場合もあれば、FOVの3割程度にすぎない場合もある。よってFOVと被写体サイズの比が0.3〜1.00の範囲で0.05程度の刻みでサンプルノイズ画像を作成することが望ましい。同一のX線条件で撮影したデータであっても再構成関数によってノイズパターンは異なる。よって臨床で使用される全ての再構成関数に対してサンプルノイズ画像を作成することが望ましい。
For FOV, it is desirable to create sample noise images for all possible FOVs in all imaging protocols. FIG. 14 is an explanatory diagram of the ratio between the FOV and the subject size. For example, assume that a subject 902 is included in an
前述のサンプルノイズ画像はあらかじめ用意するだけでなく、操作者が任意に作成、追加できるような機能が臨床上有用である。操作者がサンプルノイズ画像を追加するために、図15に示すように、前述の仮想ファントムの形状やCT値、重心座標、ノイズ量( SD)、FOVを操作者が任意に指定できるようなGUIが備えられていることが望ましい。また保存されているサンプルノイズ画像一覧を画面上に表示し、操作者が不要と判断したノイズ画像に関しては操作者が任意に削除できるようなGUIが備えられていることが望ましい。 The above-mentioned sample noise image is not only prepared in advance, but a function that can be arbitrarily created and added by an operator is clinically useful. A GUI that allows the operator to arbitrarily specify the shape, CT value, barycentric coordinates, noise amount (SD), and FOV of the above-mentioned virtual phantom so that the operator can add sample noise images as shown in Fig. 15. It is desirable to be provided. In addition, it is desirable to provide a GUI that displays a list of stored sample noise images on the screen and allows the operator to arbitrarily delete noise images that the operator has determined to be unnecessary.
以上の処理により、作成されたシミュレーション画像を表示する際、シミュレーション画像と同時に、S1302若しくはS1303で設定された基準画像とS1305で選択したサンプルノイズ画像、S1311で得られた振幅変更後のサンプルノイズ画像をすべて、あるいは操作者希望する任意の組み合わせについて並べて表示することが望ましい。また、第一実施形態〜第四実施形態で述べたような表示を行っても良い。 Through the above process, when displaying the created simulation image, the reference image set in S1302 or S1303, the sample noise image selected in S1305, and the sample noise image after amplitude change obtained in S1311 are displayed simultaneously with the simulation image. It is desirable to display all of them in a row or for any combination desired by the operator. Moreover, you may perform a display as described in 1st embodiment-4th embodiment.
図16に本発明の適用例を示す。図16(a)は100kV,200mAsで撮影したSDが4.0の頭部CT像120である。図16(b)は図16(a)の元画像120からSdが5.6のシミュレーション画像を作成するために加算するノイズ画像121である。図16(c)は図16(a)の元画像120に図16(b)のノイズ画像121を加算して得られたシミュレーション画像122であり、SDは5.6である。したがって元画像を得た際の撮影条件に比べてmAs値を1/2程度に低減した場合に相当する。 FIG. 16 shows an application example of the present invention. FIG. 16 (a) is a head CT image 120 of SD 4.0 taken at 100kV, 200mAs. FIG. 16B is a noise image 121 that is added to create a simulation image with Sd of 5.6 from the original image 120 in FIG. FIG. 16C is a simulation image 122 obtained by adding the noise image 121 of FIG. 16B to the original image 120 of FIG. 16A, and SD is 5.6. Therefore, this corresponds to a case where the mAs value is reduced to about ½ compared to the photographing condition when the original image is obtained.
シミュレーション画像におけるSDを変更した場合や他の部位においても同様にしてシミュレーション画像を作成できることは同業者ならば容易に理解されるであろう。 Those skilled in the art will readily understand that the simulation image can be created in the same manner when the SD in the simulation image is changed or in other parts.
上記実施形態では、X線CTスキャンシミュレータを搭載したX線CT装置について説明したが、X線撮影機能を有さずシミュレータ機能だけを搭載したX線CTスキャンシミュレータ装置として構成してもよい。 In the above embodiment, an X-ray CT apparatus equipped with an X-ray CT scan simulator has been described. However, an X-ray CT scan simulator apparatus equipped with only a simulator function without an X-ray imaging function may be configured.
また、上記実施形態に記載の機能をコンピュータに実行させるスキャンシミュレータプログラムとして構成し、このプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションにインストールして上記機能を実現してもよい。その場合、シミュレータ画像は、必ずしもスキャンシミュレータプログラムをインストールしたパーソナルコンピュータやワークステーションのモニタに表示させる必要はなく、LANなどのネットワークを介して接続された端末装置にシミュレータ画像を送信し、その端末装置においてシミュレータ画像を表示させてもよい。 Further, the functions described in the above embodiments may be configured as a scan simulator program that causes a computer to execute the functions, and the above functions may be realized by installing this program in a personal computer or a workstation. In that case, the simulator image does not necessarily have to be displayed on the monitor of the personal computer or workstation on which the scan simulator program is installed, and the simulator image is transmitted to a terminal device connected via a network such as a LAN. A simulator image may be displayed.
1 X線CT装置、2 ガントリ、3 X線源、4 コリメータ、5 検出器アレイ、6 検出器素子、7 X線、8 回転中心、9 制御部、10 X線制御手段、11 ガントリ制御手段、12 DAS、13 演算処理手段、14 体厚推定手段、15 近似モデル算出手段、16 画像SD算出手段、17 加算ノイズ量算出手段、18 近似モデル投影データ作成手段、19 再構成手段、20 ノイズ画像作成手段、21 シミュレーション画像作成手段、22 保存手段、23 一時格納手段、24 入力手段、25 画像表示手段 1 X-ray CT system, 2 gantry, 3 X-ray source, 4 collimator, 5 detector array, 6 detector element, 7 X-ray, 8 rotation center, 9 control unit, 10 X-ray control means, 11 gantry control means, 12 DAS, 13 calculation processing means, 14 body thickness estimation means, 15 approximate model calculation means, 16 image SD calculation means, 17 additive noise amount calculation means, 18 approximate model projection data creation means, 19 reconstruction means, 20 noise image creation Means, 21 simulation image creation means, 22 storage means, 23 temporary storage means, 24 input means, 25 image display means
Claims (18)
所望画像のノイズ目標値を設定する目標ノイズ値設定手段と、
前記設定された目標ノイズ値に基づきノイズ画像を生成するノイズ画像生成手段と、
前記生成されたノイズ画像と前記基準画像を合成してシミュレーション画像を作成するシミュレーション画像作成手段と、
前記シミュレーション画像を表示する表示手段と、
を備え、
前記ノイズ画像生成手段は、
被検体の体厚を取得する体厚取得手段と、
前記体厚に基づき前記被検体の近似モデルを生成する近似モデル生成手段と、
前記基準画像のノイズ量を算出する基準画像ノイズ量算出手段と、
前記目標ノイズ値と前記基準画像のノイズ量に基づき前記基準画像に加算する加算ノイズ量を算出する加算ノイズ量算出手段と、
前記近似モデルの投影データである基準投影データと、前記基準投影データに前記加算ノイズ量を加算した加算投影データと、を作成する近似モデル投影データ作成手段と、
前記加算投影データを用いてノイズ画像を再構成するノイズ画像再構成手段と、
を有することを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。Image storage means for storing a reference image;
Target noise value setting means for setting a noise target value of a desired image;
Noise image generation means for generating a noise image based on the set target noise value;
A simulation image creating means for creating a simulation image by combining the generated noise image and the reference image;
Display means for displaying the simulation image;
Equipped with a,
The noise image generation means includes
Body thickness acquisition means for acquiring the body thickness of the subject;
An approximate model generating means for generating an approximate model of the subject based on the body thickness;
Reference image noise amount calculating means for calculating the noise amount of the reference image;
Added noise amount calculating means for calculating an added noise amount to be added to the reference image based on the target noise value and the noise amount of the reference image;
Approximate model projection data creating means for creating reference projection data that is projection data of the approximate model, and addition projection data obtained by adding the amount of added noise to the reference projection data;
Noise image reconstruction means for reconstructing a noise image using the addition projection data;
An X-ray CT scan simulator device characterized by comprising:
前記ノイズ画像作成手段は、前記加算投影データに基づく再構成画像と前記基準投影データに基づく再構成画像とを差分してノイズ画像を作成する、又は前記加算投影データと前記基準投影データとを差分処理して差分投影データを生成し、その差分投影データを再構成してノイズ画像を作成することを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 1 ,
The noise image creation means creates a noise image by subtracting the reconstructed image based on the addition projection data and the reconstructed image based on the reference projection data, or creates a difference between the addition projection data and the reference projection data An X-ray CT scan simulator characterized by generating differential projection data by processing, and reconstructing the differential projection data to create a noise image.
前記近似モデル生成手段は、前記被検体の体厚から推定される水等価厚をもった仮想的な水ファントムからなる近似モデルを算出する、または前記被検体の撮影部位を分割した部位ごとに、その部位のCT値と空気のCT値との差及び水のX線吸収係数から算出されるX線吸収係数を割り当てた近似モデルを算出することを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 1 ,
The approximate model generation means calculates an approximate model composed of a virtual water phantom having a water equivalent thickness estimated from the body thickness of the subject, or for each portion obtained by dividing the imaging region of the subject, An X-ray CT scan simulator device that calculates an approximate model to which an X-ray absorption coefficient calculated from the difference between the CT value of the part and the CT value of air and the X-ray absorption coefficient of water is assigned.
前記近似モデル投影データ作成手段は、仮想的にX線エネルギースペクトルを発生させ、フォトンエネルギー毎に各X線吸収物質のX線吸収係数と透過パス長との乗算値に基づき各フォトンエネルギーにおける投影値を算出し、各エネルギーの寄与率と前記投影値との積和により前記基準投影データ及び前記加算投影データを作成する、又は前記被検体の過去画像を再投影して前記基準投影データ及び前記加算投影データを作成することを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 1 ,
The approximate model projection data creating means virtually generates an X-ray energy spectrum, and for each photon energy, a projection value at each photon energy based on a multiplication value of an X-ray absorption coefficient and a transmission path length of each X-ray absorbing material. And calculating the reference projection data and the addition projection data based on the product sum of the contribution ratio of each energy and the projection value, or reprojecting the past image of the subject and calculating the reference projection data and the addition. An X-ray CT scan simulator characterized by creating projection data.
前記基準画像ノイズ量算出手段は、前記基準画像を撮影したときの撮影条件に基づいて前記基準画像に含まれる画像ノイズ量を算出することを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 1 ,
The X-ray CT scan simulator apparatus characterized in that the reference image noise amount calculating means calculates an image noise amount included in the reference image based on an imaging condition when the reference image is captured.
前記シミュレーション画像作成手段は、前記シミュレーション画像の撮影条件のうちの少なくとも一つの撮影条件、画像フィルタ、及び前記画像ノイズの点在パターン、のいずれかが異なる複数のシミュレーション画像からなるシミュレーション画像群を更に作成し、前記表示手段は、前記シミュレーション画像及び前記シミュレーション画像群を並べて表示することを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 1,
The simulation image creating means further includes a simulation image group consisting of a plurality of simulation images in which at least one of the imaging conditions of the simulation image, an image filter, and the scattered pattern of the image noise are different. The X-ray CT scan simulator apparatus characterized in that the display means creates and displays the simulation image and the simulation image group side by side.
前記表示手段に並べて表示されたシミュレーション画像のうちの一つを選択する選択手段を更に備え、前記表示手段は、撮影条件と複数のシミュレーション画像とを対応させて表示し、前記選択手段により前記シミュレーション画像の一つが選択されると、前記シミュレーション画像作成手段は、選択されたシミュレーション画像の撮影条件のうち、前記表示手段に表示された撮影条件は同一であって他の撮影条件は異なる複数のシミュレーション画像からなるシミュレーション画像群を再度作成し、前記表示手段は、再度作成されたシミュレーション画像群と前記選択されたシミュレーション画像とを並べて表示することを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 6 ,
The image processing apparatus further includes selection means for selecting one of the simulation images displayed side by side on the display means, and the display means displays the imaging conditions and a plurality of simulation images in correspondence with each other, and the simulation is performed by the selection means. When one of the images is selected, the simulation image creating unit is configured to select a plurality of simulations in which the shooting conditions displayed on the display unit are the same among the shooting conditions of the selected simulation image, and the other shooting conditions are different. create a simulation image group including images again, the display means, you and displaying side by side and the simulation image is the selected simulation images created again the X-ray CT scan simulator device.
前記表示手段に表示された前記シミュレーション画像又は前記シミュレーション画像群のうちの一つのシミュレーション画像を指定する指定手段を更に備え、前記表示手段に表示されたシミュレーション画像が指定されると、前記指定されたシミュレーション画像を得るための撮影条件を、前記被検体のスキャン撮影時の撮影条件として出力することを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 6 ,
Further comprising designation means for designating one simulation image of the simulation image or the simulation image group displayed on the display means, and the designated image is designated when the simulation image displayed on the display means is designated. An X-ray CT scan simulator apparatus, wherein imaging conditions for obtaining a simulation image are output as imaging conditions at the time of scanning imaging of the subject.
前記画像格納手段は、さらに複数のサンプルノイズ画像を格納し、前記ノイズ画像生成手段は、前記複数のサンプルノイズ画像から一つのサンプルノイズ画像を撮影条件に応じて選択するサンプルノイズ画像選択手段と、
前記基準画像のノイズ量を算出する基準画像ノイズ量算出手段と、
前記目標ノイズ値と前記基準画像のノイズ量に基づき前記基準画像に加算するノイズ量を算出する加算ノイズ量算出手段と、
前記選択されたサンプルノイズ画像のノイズ振幅を前記加算ノイズ量に基づいて変更するノイズ振幅変更手段と、
を有することを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 1,
The image storage means further stores a plurality of sample noise images, and the noise image generation means selects a sample noise image from the plurality of sample noise images according to a shooting condition; and
Reference image noise amount calculating means for calculating the noise amount of the reference image;
Added noise amount calculating means for calculating a noise amount to be added to the reference image based on the target noise value and the noise amount of the reference image;
Noise amplitude changing means for changing the noise amplitude of the selected sample noise image based on the amount of added noise;
An X-ray CT scan simulator device characterized by comprising:
前記画像格納手段に格納される前記基準画像は、被検体を過去に撮影して得られた過去画像、または人体ファントムを撮影して得られた人体ファントム画像であることを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 9 ,
The reference image stored in the image storage means is a past image obtained by imaging a subject in the past or a human phantom image obtained by imaging a human phantom. Scan simulator device.
前記目標ノイズ値設定手段は、前記被検体の体厚を取得する体厚取得手段と、
前記体厚に基づき前記被検体の近似モデルを生成する近似モデル生成手段と、
前記撮影条件と前記近似モデルに基づき前記目標ノイズ値を算出する目標ノイズ値算出手段と、
を備えることを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 9 ,
The target noise value setting means includes a body thickness acquisition means for acquiring the body thickness of the subject,
An approximate model generating means for generating an approximate model of the subject based on the body thickness;
Target noise value calculating means for calculating the target noise value based on the photographing condition and the approximate model;
An X-ray CT scan simulator device comprising:
前記体厚取得手段は、スキャノグラム撮影して得られたスキャノグラム画像に基づいて前記被検体の体厚を推定する手段、または被検体を過去に撮影して得られた過去画像に基づいて体厚を推定する手段であることを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 11 ,
The body thickness acquisition means is a means for estimating the body thickness of the subject based on a scanogram image obtained by scanogram imaging, or a body thickness based on past images obtained by imaging the subject in the past. An X-ray CT scan simulator device characterized by being an estimation means.
前記近似モデル生成手段は、前記体厚と等価な水等価厚を算出し、その水等価厚を有する近似モデルを算出する手段であることを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 11 ,
The X-ray CT scan simulator device characterized in that the approximate model generation means is means for calculating a water equivalent thickness equivalent to the body thickness and calculating an approximate model having the water equivalent thickness.
前記画像格納手段に格納される複数のサンプルノイズ画像は、部位、撮影視野、撮影視野と被検体サイズの比、画像再構成時用いる再構成関数の異なるサンプルノイズ画像であることを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 9 ,
The plurality of sample noise images stored in the image storage means are sample noise images having different parts, imaging field of view, ratio of imaging field of view to subject size, and reconstruction function used at the time of image reconstruction. Line CT scan simulator device.
仮想ファントムの形状とCT値、重心座標、撮影視野、の少なくとも一つを指定し、サンプルノイズ画像の追加と削除するための編集手段をさらに備えることを特徴とするX線CTスキャンシミュレータ装置。In the X-ray CT scan simulator device of claim 9 ,
An X-ray CT scan simulator device further comprising editing means for specifying at least one of a virtual phantom shape, CT value, barycentric coordinates, and field of view, and adding and deleting sample noise images.
請求項1乃至15のいずれか一項に記載のX線CTスキャンシミュレータ装置を搭載したことを特徴とするX線CT装置。Equipped with an X-ray source that irradiates the subject with X-rays, an X-ray detector that is disposed opposite to the X-ray source and detects X-rays transmitted through the subject, and the X-ray source and the X-ray detector A rotating device that rotates around the subject, an image reconstruction device that reconstructs a tomographic image of the subject based on transmitted X-ray doses in a plurality of directions detected by the X-ray detector, In an X-ray CT apparatus comprising an imaging condition input device that inputs irradiation conditions and image reconstruction conditions, and an image display device that displays the tomographic image,
An X-ray CT apparatus comprising the X-ray CT scan simulator apparatus according to any one of claims 1 to 15 .
所望画像のノイズ目標値を設定するステップと、
前記設定された目標ノイズ値に基づきノイズ画像を生成するステップと、
前記生成されたノイズ画像と前記基準画像を合成してシミュレーション画像を作成し出力するステップと、
をコンピュータに実行させるX線CTスキャンシミュレータプログラムであって、
前記ノイズ画像生成ステップは、
被検体の体厚を取得するステップと、
前記体厚に基づき前記被検体の近似モデルを生成するステップと、
前記基準画像のノイズ量を算出するステップと、
前記目標ノイズ値と前記基準画像のノイズ量に基づき前記基準画像に加算する加算ノイズ量を算出するステップと、
前記近似モデルの投影データである基準投影データと、前記基準投影データに前記加算ノイズ量を加算した加算投影データと、を作成するステップと、
前記加算投影データを用いてノイズ画像を再構成するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするX線CTスキャンシミュレータプログラム。Obtaining a reference image;
Setting a desired noise value for the desired image;
Generating a noise image based on the set target noise value;
Synthesizing the generated noise image and the reference image to generate and output a simulation image;
An X-ray CT scan simulator program Ru cause the computer to execute,
The noise image generation step includes
Obtaining the body thickness of the subject;
Generating an approximate model of the subject based on the body thickness;
Calculating a noise amount of the reference image;
Calculating an addition noise amount to be added to the reference image based on the target noise value and the noise amount of the reference image;
Creating reference projection data that is projection data of the approximate model, and addition projection data obtained by adding the amount of added noise to the reference projection data;
Reconstructing a noise image using the added projection data;
X-ray CT scan simulator program characterized by causing a computer to execute .
前記ノイズ画像生成ステップは、
複数のサンプルノイズ画像から一つのサンプルノイズ画像を撮影条件に応じて選択するステップと、
前記基準画像のノイズ量を算出するステップと、
前記目標ノイズ値と前記基準画像のノイズ量に基づき前記基準画像に加算するノイズ量を算出するステップと、
前記選択されたサンプルノイズ画像のノイズ振幅を前記加算ノイズ量に基づいて変更するステップと、
をコンピュータに実行させることを特徴とするX線CTスキャンシミュレータプログラム。In the X-ray CT scan simulator program of claim 17 ,
The noise image generation step includes
Selecting one sample noise image from a plurality of sample noise images according to shooting conditions;
Calculating a noise amount of the reference image;
Calculating a noise amount to be added to the reference image based on the target noise value and the noise amount of the reference image;
Changing the noise amplitude of the selected sample noise image based on the amount of added noise;
X-ray CT scan simulator program characterized by causing a computer to execute.
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