专利名称：医用图像处理装置以及医用图像处理方法
技术领域：
实施方式在此公开一般涉及医用图像处理装置以及医用图像处理方法。
背景技术：
在X射线计算机断层摄影(Computed Tomography 以下称为X射线CT)装置中， 为了实现更高的分辨率，噪音是来自取得X射线CT图像的初期时的重要问题。发展噪音降低技术中主要关注的问题在于维持关注的临床医学上重要的生物体组织的构造。关于该一点，与低通滤波器有关的技术作为有效性的噪音降低滤波器而被周知。然而，在被噪音降低处理后的图像中，临床上的生物体组织的构造存在被丢失的倾向。即，低通滤波器的技术一般是为了改良图像(例如，X射线CT图像等)中的大的构造的检测灵敏度，而从该图像中消除高频分量的技术。然而，低通滤波器对图像中的边缘(像素值骤变的区域)进行平滑处理，其结果使小的生物体组织的构造的检测灵敏度降低。因此，低通滤波器将减少图像本质性的分辨率。对该低通滤波器实施若干的改良。例如，以往技术中的低通滤波器的改良技术是判断在局部上是否存在边缘，对看作没有存在边缘的临近区域的多个三维像素值进行平均化。其他以往技术中的低通滤波器的改良技术在用于执行临近的多个三维像素之间的加权平均的X射线CT的体数据内，基于对特别的局部位置的噪音重复计算所得的标准偏差。然而，这些噪音降低方法不特别以维持关注的特别的生物体组织的构造为目的。对比来讲，近年来的X射线CT的噪音降低的配合利用具有依赖于图像的扩散系数的各向异性扩散滤波器作为噪音降低滤波器来实施。某图像中的生物体组织的构造通过各向异性扩散滤波器定向地进行平滑。作为具体例子，使用了各向异性扩散滤波器的X射线 CT图像的噪音降低方法对于如被伸长、清晰化后的管那样的生物体组织的构造，仅在沿着边缘的方向进行平滑处理。不管计算机进行的复杂计算如何，各向异性平滑技术在维持关注的生物体组织的构造之上，为了降低噪音被提高注意。一些以往技术中的各向异性平滑技术关于在图像数据中维持关注的小的生物体组织的构造这一目的上被进行改良。然而，这些以往技术并不理想，需要决定不被滤波器处理那样的区域。该区域表示潜在地存在关联性的应该被维持的生物体组织的构造。各向异性扩散噪音降低方法与系统都残留这样的问题要对维持对包含X射线CT装置的多种方式以及更大范围使用多维信号等产生的重建图像中的临床上重要的生物体组织的构造进行改良。CN 102525529 A
发明内容
目的在于提供一种维持医用图像中的生物体组织的构造的同时，执行降低噪音的处理的医用图像处理装置以及医用图像处理方法。本实施方式涉及的医用图像处理装置的特征在于，包括各向异性扩散处理部，对于由多个信号值构成的医用图像数据执行各向异性扩散处理；权重产生部，根据上述医用图像数据，产生与上述多个信号值分别对应的多个权重，上述各向异性扩散处理部使用上述权重，对上述医用图像数据反复执行规定次数的上述各向异性扩散处理。能够在维持医用图像中的生物体的构造的同时，执行降低噪音的处理。
图1为表示与本实施方式相关的X射线计算机断层摄影装置结构的结构图。图2为表示有关与本实施方式相关的自适应加权各向异性扩散(Adaptively Weighted Anisotropic Diffusion)方法的例示的步骤，或本实施方式的处理顺序的流程图。图3A为表示与本实施方式相关的与针对某尖锐边缘的梯度和拉普拉斯算子对应的强度水平的图。图;3B为表示与本实施方式相关的与针对某钝边缘的梯度和拉普拉斯算子对应的强度水平的图。图4A为表示与本实施方式相关的应用自适应加权各向异性扩散之前的最初的重建图像的一个例子的图。图4B为表示与本实施方式相关的通过自适应加权各向异性扩散产生的扩散图像的一个例子的图。图4C为表示与本实施方式相关的通过自适应加权锐化各向异性扩散产生的扩散图像的一个例子的图。符号说明L···机架、2…旋转环、3…X射线管、4…X射线滤波器、5…X射线检测器、6…床板、 7···高电压产生部、8···Χ射线控制部、9…架台床控制部、10···系统控制器、11···数据收集部、 12…处理部、13···后处理部、14···显示部、131…各向异性扩散处理部、132…权重产生部、 133…图像产生部
具体实施例方式一般，关于一个实施方式，医用图像处理装置包括各向异性扩散处理部与权重产生部。各向异性扩散处理部对于由多个信号值构成的医用图像数据执行各向异性扩散处理。权重产生部根据上述医用图像数据，产生与上述多个信号值分别对应的多个权重。上述各向异性扩散处理部使用上述权重，对上述医用图像数据反复执行规定次数的上述各向异性扩散处理。本实施方式不限定于X射线计算机断层摄影装置(以下称为X射线CT)。例如，本实施方式可应用于核磁共振成像装置(Magnetic Resonance Lnaging 以下称为MRI)以及超声波诊断装置等其他医用图像诊断装置。在以下实施方式中，作为一个例子针对含有了X射线CT装置的医用图像处理装置进行说明。另外，本实施方式并不限定于医用图像诊断装置，还可广泛地应用于医用图像处理装置单体以及取得多维信号值的医用图像诊断装置
绝由寸T。图1为表示与本实施方式相关的X射线计算机断层摄影装置的结构的结构图。投影数据测量系统具有机架1。机架1收纳有X射线管3与二维阵列型的X射线检测器5。所谓X射线管3与二维阵列型的X射线检测器5被按着相对的朝向以横穿被检体的方式安装在旋转环2上。被检体被载置在床的床板6上。旋转环2围绕预先决定的旋转轴旋转。此时，床以预先决定的速度，沿着旋转轴移动床板6。架台床控制部9同时控制床板6的直线移动与旋转环2的旋转。投影数据(医用图像数据)在X射线管3在收集螺旋状数据中相对于床板6描绘螺旋状轨道期间或X射线管在收集圆形数据中相对于床板6描绘圆形轨道期间被收集。X射线管3放射具有如锥形束那样外形的X射线束。锥形束通过X射线滤波器4 朝向被检体。X射线控制部8向高电压产生部7供给触发信号。高电压产生部7通过接收触发信号，从而向X射线管3施加高电压。系统控制器10控制X射线控制部8与架台床控制部9双方。通过该控制，X射线从X射线管3以固定的角度间隔被连续地或间断地放射。 此时，旋转环2以预先决定的旋转速度来旋转，床板6以预先决定的移动速度来移动。透过被检体的X射线通过二维阵列型的X射线检测器5，被检测为电信号。X射线检测器5具有多个X射线检测元件。多个X射线检测元件被排列成一维的列。多个列为了构成2维列而被捆。在某状况下，X射线检测元件分别与1个通道对应。数据收集部11对从二维阵列型的X射线检测器5的各个通道输出的输出信号进行放大。数据收集部11为了生成投影数据而将放大后的信号转换为数字信号。处理部12对投影数据执行各种处理任务。例如，处理部12对投影数据执行数据的采样、移位、滤波以及逆投影、重建等所要求的操作。处理部12按照预先决定的算法，在图像区域对投影数据进行逆投影。一般情况， 基于距离因子的权重被附加给逆投影后的数据。距离因子与从X射线管3的位置到重建的像素为止的距离L的倒数成比例。另外，距离因子也可以与1/L或1/L2成比例。并且，加权后的附加数据的冗余度也可以在对每个像素执行逆投影处理期间任意应用。逆投影处理一般得到在将X射线产生源和检测器的受光元件连结的射线上存在的像素的数据值(逆投影数据)。另外，也可以利用各种方法执行该处理。处理部12在三维图像重建的各三维像素(三维的像素)中，决定反映吸收X射线的逆投影数据。在使用了锥形束X射线的圆形的扫描系统中，图像化的区域(有效摄像视野)为以旋转轴为中心的半径为R的圆筒形。处理部12定义该图像化区域中的多个三维像素。处理部12发现针对各三维像素的逆投影数据。根据逆投影数据而编集三维图像数据或断层图像数据。处理部12或其他部执行与重建图像的噪音降低相关联的任务。最终， 显示部14显示三维图像、根据三维图像数据的重建断层图像、和由后述的图像产生部133 产生的图像等。本实施方式中的后处理部13对三维衰减映射(体数据)或重建图像等执行噪音降低处理。另外，后处理部13也可以对投影数据或与投影数据有关的信号值(例如原始数据等)执行噪音降低处理。体数据或重建图像通过以上叙述的测定或投影数据而被生成。一般情况，至少维持某种生物体组织构造的分辨率，当降低与该构造或该构造周围有关的噪音时，预想所重建的X射线CT图像的质量被改善。X射线CT图像的临床上重要的生物体组织的构造具有大的生物体组织构造与小的生物体组织构造。例如，大的生物体组织的构造(以下称为大构造)是指骨头、大动脉、肝脏等，另一方面，小的生物体组织的构造(以下称为小构造)是指小管、石灰沉淀、多个支气管等。后处理部13具有各向异性扩散处理部131、权重产生部132以及图像产生部133。 各向异性扩散处理部131维持各种大小的有关联性的生物体组织的构造或该构造周围的边缘，并且为了降低噪音对重建图像或体数据执行自适应加权各向异性扩散(Adaptively Weighted Anisotropic Diffusion 以下称为AWAD)处理。大构造与小构造的周围的噪音通过该各向异性扩散处理维持这些构造的边缘并降低。并且，AWAD通过一边维持边缘一边降低噪音，对于小构造具有多个的优点。较多存在的以往各向异性扩散技术能够降低大构造或相对缓慢地变化的生物体组织的构造以及这些构造周围的噪音，但AWAD能够对小构造特别是扩散图像恢复图像的实质性详细的构造。为了理解本实施方式的AWAD的应用方法，首先，针对一般的各向异性扩散处理的概念，说明下面的方程式。各向异性扩散处理如利用以下方程式(Ia)定义的方式，通过加上依赖指向性的传导系数D，作为线性扩散方程式的扩张而被提供。以下便于简单的说明， 将执行各向异性扩散处理的对象设为体数据的三维像素值。另外，作为执行各向异性扩散处理的图像的对象也可以是重建图像的像素值或原始数据的信号值。
权利要求
1.一种医用图像处理装置，其特征在于，包括各向异性扩散处理部，对于由多个信号值构成的医用图像数据执行各向异性扩散处理；权重产生部，根据上述医用图像数据，产生与上述多个信号值分别对应的多个权重， 上述各向异性扩散处理部使用上述权重，对上述医用图像数据反复执行规定次数的上述各向异性扩散处理。
2.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于上述各向异性扩散处理部通过非齐次各向异性非线性扩散滤波器，执行上述各向异性扩散处理，上述非齐次各向异性非线性扩散滤波器的非齐次项是对基准医用图像数据和通过上述各向异性扩散处理进行了平滑后的医用图像数据之差乘上与上述多个信号值分别对应的上述权重所得到的项。
3.根据权利要求2所述的医用图像处理装置，其特征在于 上述非齐次各向异性非线性扩散滤波器通过来提供，u(tn+1)是重复次数为第n+1次的信号值，u(tn)是重复次数为第η次的信号值， U0是施加给上述非齐次各向异性非线性扩散滤波器之前的初始信号值，W是与上述初始信号值对应的权重。
4.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于上述权重产生部根据上述医用图像数据中的边缘，产生上述多个权重。
5.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于 上述医用图像数据为体数据，上述信号值为三维像素值。
6.根据权利要求2所述的医用图像处理装置，其特征在于上述基准医用图像数据为执行上述各向异性扩散处理之前的医用图像数据。
7.根据权利要求4所述的医用图像处理装置，其特征在于 上述权重产生部使用拉普拉斯算子边缘检测，产生上述权重。
8.根据权利要求4所述的医用图像处理装置，其特征在于 上述权重产生部使用索贝尔边缘检测，产生上述权重。
9.根据权利要求4所述的医用图像处理装置，其特征在于 上述权重产生部使用曲率边缘检测，产生上述权重。
10.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于上述权重在重复了上述规定次数的上述各向异性扩散处理中是不变的。
11.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于上述医用图像数据为在上述各向异性扩散处理之前被预先平滑了的医用图像数据。
12.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于上述基准医用图像数据为根据执行上述各向异性扩散处理之前的医用图像数据与规定的参数锐化了的医用图像数据。
13.根据权利要求12所述的医用图像处理装置，其特征在于 上述锐化了的医用图像数据通过
14.根据权利要求1所述的医用图像处理装置，其特征在于 上述各向异性扩散处理部存储预先设定的时标，上述各向异性扩散处理在特定的时间间隔内执行， 上述规定次数是上述时标除以上述特定的时间间隔所得到的数。
15.根据权利要求14所述的医用图像处理装置，其特征在于上述特定的时间间隔比上述医用图像数据的维数的2倍的倒数小。
16.一种图像处理方法，其特征在于，包括对于由多个信号值构成的医用图像数据执行各向异性扩散处理的步骤；以及根据上述医用图像数据，产生与上述多个信号值分别对应的多个权重的步骤， 执行上述各向异性扩散处理的步骤包含使用上述权重，对上述医用图像数据反复执行规定次数的上述各向异性扩散处理的步骤。
全文摘要
提供一种一边维持医用图像中的生物体组织的构造，一边执行降低噪音的处理的医用图像处理装置以及医用图像处理方法。本实施方式涉及的医用图像处理装置具备各向异性扩散处理部(131)，对于通过多个信号值构成的医用图像数据执行各向异性扩散处理；权重产生部(132)，根据上述医用图像数据，产生与上述多个信号值分别对应的多个权重，上述各向异性扩散处理部(131)使用上述权重，对上述医用图像数据反复执行规定次数的上述各向异性扩散处理。
文档编号G06T5/00GK102525529SQ20111033242
公开日2012年7月4日 申请日期2011年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者M·D·西尔弗, 杨智 申请人:东芝医疗系统株式会社, 株式会社东芝