專利名稱：三維圖像處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)造影前后的圖像生成血管的三維圖像的三維圖像處理裝置。
背景技術(shù)：
頭部的血管走行非常復(fù)雜，特別在動(dòng)脈瘤的病例中，為了決定能夠確認(rèn)動(dòng)脈瘤的收縮(neck)的最佳觀察角度，另外為了掌握收縮和擴(kuò)張(dome)的關(guān)系或動(dòng)脈瘤和主血管/附近的毛細(xì)血管等的關(guān)系，所以大多攝影3D-DSA(三維數(shù)字基層結(jié)構(gòu)脈搏描繪器)。
在3D-DSA中，通過一邊旋轉(zhuǎn)X射線管等或患者一邊循環(huán)進(jìn)行攝影，而在注入造影劑的前和后分別收集攝影方向不同的多個(gè)圖像。一般，將注入造影劑前收集到的血管沒有被造影的2維攝影圖像稱為掩模(mask)圖像，將注入造影劑后收集到的血管被造影了的2維投影圖像稱為對(duì)比度(contrast)圖像。通過使攝影方向統(tǒng)一并對(duì)注入前后的圖像進(jìn)行減法運(yùn)算，主要抽出造影了的血管部分。所以，是通過對(duì)抽出了血管部分的圖像進(jìn)行三維再構(gòu)成處理，而生成血管的精細(xì)的三維圖像的方法。將該三維圖像稱為3D-DSA像。
如眾所周知的那樣，造影劑的注入對(duì)于患者來說是很大的負(fù)擔(dān)。特別是在頭部的脈搏描繪器檢查的情況下，在開始注入造影劑的瞬間，患者會(huì)感到頭部急劇地發(fā)熱，還會(huì)有某種近似疼痛的感覺。其結(jié)果是患者在開始注入造影劑的瞬間會(huì)使頭部移動(dòng)。作為其對(duì)策，會(huì)用帶子固定頭部等，但由于完全的固定會(huì)給患者帶來痛苦，所以難以完全防止動(dòng)作。因此，在掩模圖像和對(duì)比度圖像之間，容易產(chǎn)生幀內(nèi)的身體位置偏離的情況。該位置偏離會(huì)在3D-DSA像上出現(xiàn)偽像。
為了減輕因該位置偏離造成的偽像，可以考慮在掩模圖像和對(duì)比度圖像之間修正位置偏離后對(duì)兩者進(jìn)行減法運(yùn)算。但是，實(shí)際上，位置偏離是立體的變位，因此現(xiàn)狀是通過位置偏離修正產(chǎn)生的偽像的減輕效果并不高(參照特開平5-137711號(hào)公報(bào)、特開2005-80285號(hào)公報(bào))。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在根據(jù)造影前后的圖像生成血管的三維圖像的三維圖像處理裝置中，提高對(duì)由于造影前后的被檢體的動(dòng)作造成的偽像的減輕效果。
本發(fā)明的第一個(gè)方面提供一種三維圖像處理裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)、與上述被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件；根據(jù)上述多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第一三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成，根據(jù)上述多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成的再構(gòu)成部件；通過基于上述第一、第二三維圖像的數(shù)據(jù)之間的解剖學(xué)構(gòu)造的比較，修正上述第一三維圖像相對(duì)于上述第二三維圖像的位置偏離，來生成第三三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件；通過對(duì)上述第二三維圖像的數(shù)據(jù)和上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，而生成第四三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件。
本發(fā)明的第二方面提供一種三維圖像處理裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)、與上述被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件；根據(jù)上述多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第一三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成，并根據(jù)上述多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成的再構(gòu)成部件；基于上述第一、第二三維圖像的數(shù)據(jù)之間的部分區(qū)域的比較，計(jì)算上述第一三維圖像相對(duì)于上述第二三維圖像的位置偏離量的位置偏離量計(jì)算部件；通過根據(jù)上述計(jì)算出的位置偏離對(duì)上述第一三維圖像進(jìn)行修正，來生成第三三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件；通過對(duì)上述第二三維圖像的數(shù)據(jù)和上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，生成第四三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件。
本發(fā)明的第三方面提供一種三維圖像處理裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)、與上述被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件；根據(jù)上述多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第一三維圖像的數(shù)據(jù)和分辨率比上述第一三維圖像的數(shù)據(jù)低的第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成，根據(jù)上述多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第三三維圖像的數(shù)據(jù)和分辨率比上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)低的第四三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成的再構(gòu)成部件；計(jì)算上述第二三維圖像相對(duì)于上述第四三維圖像的位置偏離量的位置偏離量計(jì)算部件；通過根據(jù)上述計(jì)算出的位置偏離對(duì)上述第一三維圖像進(jìn)行修正，來生成第五三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件；通過對(duì)上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)和上述第五三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，生成第六三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件。
通過以下的具體說明和實(shí)施例能夠了解本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)。但本發(fā)明并不只限于此，可以有各種變形和組合。


圖1是本實(shí)施例的三維圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是圖1的X射線攝影裝置的外觀圖。
圖3是表示本實(shí)施例的攝影步驟的概要的圖。
圖4是表示圖1的三維圖像處理裝置的3D血管圖像生成處理步驟的圖。
圖5是表示圖1的三維再構(gòu)成處理部件的處理步驟的圖。
圖6A是用于補(bǔ)足圖5的失真修正處理的表示失真的圖。
圖6B是用于補(bǔ)足圖5的失真修正處理的表示沒有失真的正方格子形狀的投影圖像的圖。
圖7A是用于補(bǔ)足圖4的位置偏離檢測(cè)的前處理的表示三維掩模圖像的像素值直方圖的圖。
圖7B是用于補(bǔ)足圖4的位置偏離檢測(cè)的前處理的表示三維對(duì)比度圖像的像素值直方圖的圖。
圖8A是用于補(bǔ)足圖4的位置偏離檢測(cè)的前處理的表示“三維對(duì)比度圖像的具有閾值以上的像素值的像素”的圖。
圖8B是用于補(bǔ)足圖4的位置偏離檢測(cè)的前處理的表示“將像素值置換為0值的像素”的圖。
圖9是表示本實(shí)施例的變形例子的其他處理步驟的流程圖。
圖10是圖9的圖像再構(gòu)成處理(縮小)的補(bǔ)足圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，X射線診斷裝置具有X射線攝影機(jī)構(gòu)10、三維圖像處理裝置1。X射線攝影機(jī)構(gòu)10如圖2所示，具有X射線管球12和X射線檢測(cè)器14。X射線檢測(cè)器14由圖像增強(qiáng)器(intensifier)15和TV照相機(jī)16構(gòu)成?；蛘?，檢測(cè)器14由具有矩陣狀排列的半導(dǎo)體檢測(cè)元件的平面檢測(cè)器(FPD平面型X射線檢測(cè)器)構(gòu)成。X射線管球12同時(shí)被安裝在檢測(cè)器14和C形臂160上。臥臺(tái)的頂板50上的被檢體P被配置在X射線管球12和檢測(cè)器14之間。C形臂160被支持在從天井底板163吊下的支柱164上。C形臂160能夠相對(duì)于垂直的三個(gè)軸A、B、C進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
三維圖像處理裝置1以控制部件37為中心，具有A/D轉(zhuǎn)換器21、輸入設(shè)備22、存儲(chǔ)部件23、濃度模糊修正部件31、三維再構(gòu)成處理部件32、位置偏離修正部件33、減法處理部件34、三維圖像處理部件35、仿射變換部件36、D/A轉(zhuǎn)換器38、顯示部件39。A/D轉(zhuǎn)換器21與檢測(cè)器14連接。D/A轉(zhuǎn)換器38與顯示部件39連接。輸入設(shè)備22具有鍵盤和鼠標(biāo)。存儲(chǔ)部件23存儲(chǔ)經(jīng)由A/D轉(zhuǎn)換器21輸入的二維圖像數(shù)據(jù)(掩模圖像數(shù)據(jù)、對(duì)比度圖像數(shù)據(jù))、三維圖像數(shù)據(jù)(體積數(shù)據(jù)volume data)等各種數(shù)據(jù)。濃度模糊修正部件31對(duì)掩模圖像數(shù)據(jù)和對(duì)比度圖像數(shù)據(jù)實(shí)施用于修正依存于裝置的濃度模糊的處理。具體地說，通過分別從被檢體的掩模圖像數(shù)據(jù)和對(duì)比度圖像數(shù)據(jù)中，減去反映了在X射線管球12和檢測(cè)器14之間的攝影區(qū)域沒有配置任何物體、或經(jīng)由勻質(zhì)仿真(phantom)從與檢查攝影時(shí)相同的攝影方向攝影而事前取得的依存于裝置的濃度模糊的圖像數(shù)據(jù)，來進(jìn)行濃度模糊修正。
三維再構(gòu)成處理部件32具有以下的功能修正圖像失真的失真修正處理功能；根據(jù)與同一被檢體有關(guān)的攝影方向不同的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)而再構(gòu)成三維圖像(以下稱為三維掩模圖像)的數(shù)據(jù)，并根據(jù)與同一被檢體有關(guān)的攝影方向不同的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)而再構(gòu)成三維圖像(以下稱為三維對(duì)比度圖像)的數(shù)據(jù)的功能。失真修正功能只在檢測(cè)器14由圖像增強(qiáng)器構(gòu)成的情況下進(jìn)行處理，在檢測(cè)器14由平面檢測(cè)器構(gòu)成時(shí)實(shí)際上不需要。
位置偏離修正部件33確定三維對(duì)比度圖像和三維掩模圖像的位置偏離，即三維對(duì)比度圖像的座標(biāo)系上的被檢體位置和三維掩模圖像的座標(biāo)系上的被檢體位置之間的偏離的方向和距離，同時(shí)依照該確定了的位置偏離的方向和距離，對(duì)三維對(duì)比度圖像和三維掩模圖像的身體位置和方向進(jìn)行調(diào)整。減法處理部件34具有在二維或三維下對(duì)對(duì)比度圖像和三維掩模圖像進(jìn)行減法運(yùn)算的功能。仿射變換部件36對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行放大處理、移動(dòng)處理。圖像處理部件35根據(jù)三維圖像的數(shù)據(jù)，通過表面透視處理(surface rendering processing)，產(chǎn)生顯示圖像的數(shù)據(jù)。
接著，說明本實(shí)施例的動(dòng)作。C形臂164能夠通過電動(dòng)機(jī)如螺旋槳那樣高速地旋轉(zhuǎn)。通過該旋轉(zhuǎn)，能夠在短時(shí)間在被檢體的周圍以180度以上的角度旋轉(zhuǎn)。一邊這樣地旋轉(zhuǎn)C形臂164，一邊如圖3所示例的那樣，一邊使攝影方向從RAO(第一斜位方向)變化到LAO(第二斜位方向)，一邊以一度間隔循環(huán)進(jìn)行攝影，并收集所得到的旋轉(zhuǎn)角度為200度的200張投影圖像的數(shù)據(jù)。在A/D轉(zhuǎn)換器21中將所收集到的200張掩模圖像的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部件23中。在造影劑注入前和注入后，2次地進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)的收集。在注入造影劑前收集200張掩模圖像的數(shù)據(jù)，并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部件23中。使攝影方向從LAO(第二斜位方向)恢復(fù)為RAO(第一斜位方向)，然后在注入造影劑后，在經(jīng)過了與攝影部位對(duì)應(yīng)的適合的延遲時(shí)間后，在同一條件下循環(huán)進(jìn)行攝影，收集200張的投影圖像(對(duì)比度圖像)，存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部件23中。
在攝影結(jié)束后，在任意的時(shí)期，開始進(jìn)行用于生成三維血管圖像的圖像處理。在本實(shí)施例的圖像處理裝置中，具備2種圖像處理模式。由操作者任意決定使用2種圖像處理模式的哪一個(gè)生成三維血管圖像。一個(gè)圖像處理模式與現(xiàn)有的一樣，通過對(duì)攝影方向所對(duì)應(yīng)的掩模圖像和對(duì)比度圖像進(jìn)行減法運(yùn)算，并將所得到的200張減法圖像提供給三維再構(gòu)成處理，來生成三維血管圖像。另一個(gè)圖像處理模式是新的方法，根據(jù)攝影方向不同的200張掩模圖像而再構(gòu)成三維圖像(三維掩模圖像)，同樣根據(jù)攝影方向不同的200張對(duì)比度圖像而再構(gòu)成三維圖像(三維對(duì)比度圖像)。然后，在三維掩模圖像和三維對(duì)比度圖像之間修正位置偏離后進(jìn)行減法運(yùn)算，生成三維血管圖像。在注入造影劑之后患者移動(dòng)了的情況下，該移動(dòng)并不是平面的移動(dòng)。因此，無法通過像素位移那樣的二維修正來抑制其偽像。在本實(shí)施例中，在三維空間中檢測(cè)出患者的三維移動(dòng)，通過三維地進(jìn)行修正，能夠有意地抑制偽像。以下，說明該后者的新的圖像處理。
如圖4所示，首先，在濃度模糊修正部件31中，對(duì)掩模圖像和對(duì)比度圖像的每個(gè)圖像修正濃度模糊。接著，如圖5所示那樣，在下一個(gè)步驟中進(jìn)行三維再構(gòu)成處理部件32的失真修正。在此，為了簡(jiǎn)單而考慮正方形格子狀地等間隔縱橫排列了直線(wire)的仿真(phantom)。如果在檢測(cè)器14的例如圖像增強(qiáng)器15的前面鋪開該仿真進(jìn)行攝影，則理想的應(yīng)該是如圖6(b)所示那樣得到正方形格子狀的投影圖像，但實(shí)際上如圖6(a)那樣，在因圖像增強(qiáng)器15的前面的形狀造成的枕形失真、因地磁等造成的S字形失真等的影響下，會(huì)產(chǎn)生失真。因此，預(yù)先收集圖6(a)的圖像數(shù)據(jù)，作為格子點(diǎn)從該數(shù)據(jù)中抽出直線和直線的交點(diǎn)。如果該格子點(diǎn)本來沒有失真，則應(yīng)該等間隔地排列，因此通過等間隔地排列格子點(diǎn)來進(jìn)行修正。另外利用周圍的格子點(diǎn)的數(shù)據(jù)對(duì)格子點(diǎn)以外的點(diǎn)進(jìn)行修正。另外，由于失真分布在每個(gè)角度上不同，所以保存從所收集到的每個(gè)角度的仿真投影像測(cè)量出的失真分布表，根據(jù)它來修正失真。另外，在檢測(cè)器14是FPD時(shí)，不需要該失真修正。
在下一個(gè)步驟中，進(jìn)行三維再構(gòu)成處理部件32的三維再構(gòu)成處理。作為再構(gòu)成方法的一個(gè)例子，在此表示由費(fèi)爾德坎普(Feldkamp)等提出的過濾背投影法的情況，如圖5所示，對(duì)攝影方向不同的200張圖像例如施加shepp&Logan或Ramachandran那樣的適當(dāng)?shù)木矸e濾波。接著，通過進(jìn)行逆投影運(yùn)算(背投影back project)，而再構(gòu)成三維圖像。在此，將再構(gòu)成區(qū)域定義為與X射線管球12向所有方向射出的X射線束內(nèi)接的圓筒。在該圓筒內(nèi)，必須例如三維地以投影到檢測(cè)器14的一個(gè)檢測(cè)元件的寬度上的再構(gòu)成區(qū)域中心部分的長(zhǎng)度d進(jìn)行離散化，得到離散點(diǎn)的數(shù)據(jù)的再構(gòu)成像。但是，在此表示了離散間隔的一個(gè)例子，因裝置或制造商，該裝置也會(huì)有不同，因此基本上使用由裝置定義的離散間隔即可。
將再構(gòu)成了的三維掩模圖像的數(shù)據(jù)和三維對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)部件23轉(zhuǎn)送到圖像處理部件35，例如通過體積透視(volumerendering)等方法，三維地進(jìn)行顯示。在此顯示的三維圖像是包含血管、骨、軟組織等的原始信息的三維圖像。
接著，由位置偏離修正部件33進(jìn)行對(duì)三維掩模圖像和三維對(duì)比度圖像之間的位置偏離進(jìn)行修正而進(jìn)行位置統(tǒng)一的處理。首先，作為位置偏離修正的前處理，在位置偏離修正部件33中，進(jìn)行濃度變換處理。在位置偏離修正部件33中，作成三維掩模圖像的像素值直方圖(圖7(a))、三維對(duì)比度圖像的像素值直方圖(圖7(b))并進(jìn)行比較。通過從三維對(duì)比度圖像的像素值直方圖減去三維掩模圖像的像素值直方圖，而抽出與造影劑對(duì)應(yīng)的部分(圖7(b)的斜線部分)。實(shí)際上，為了除去噪聲的影響，作為與造影劑對(duì)應(yīng)的部分而確定規(guī)定的頻度以上的在像素值軸上連續(xù)的部分。作為識(shí)別造影劑分布的區(qū)域和其他區(qū)域的閾值，決定與造影劑對(duì)應(yīng)的部分的最小值(或最大值)。如圖8(a)、圖8(b)所示，將具有三維對(duì)比度圖像的大于等于(或小于等于)該閾值的像素值的像素作為對(duì)象，將該像素值置換為0值。
前處理的下一個(gè)步驟是位置偏離檢測(cè)。確定三維對(duì)比度圖像和三維掩模圖像的位置偏離。典型地說，確定三維掩模圖像相對(duì)于三維對(duì)比度圖像的位置偏離，但也可以相反地確定三維對(duì)比度圖像相對(duì)于三維掩模圖像的位置偏離，還可以確定三維對(duì)比度圖像相對(duì)于基準(zhǔn)位置的位置偏離和三維掩模圖像相對(duì)于同一基準(zhǔn)位置的位置偏離。在此，說明確定三維掩模圖像相對(duì)于三維對(duì)比度圖像的位置偏離的情況。將確定該位置偏離，定義為確定三維對(duì)比度圖像的坐標(biāo)系上的被檢體位置和三維掩模圖像的坐標(biāo)系上的被檢體位置之間的與XYZ軸有關(guān)的偏離的距離、以及與XYZ軸有關(guān)的旋轉(zhuǎn)角度。
作為位置偏離檢測(cè)方法，計(jì)算三維對(duì)比度圖像和三維掩模圖像之間的相關(guān)系數(shù)，并相對(duì)于XYZ的3軸一點(diǎn)一點(diǎn)地移動(dòng)三維掩模圖像相對(duì)于三維對(duì)比度圖像的位置，同時(shí)循環(huán)進(jìn)行該相關(guān)系數(shù)的計(jì)算處理。其結(jié)果是將相關(guān)系數(shù)的最低點(diǎn)判斷為對(duì)應(yīng)位置，存儲(chǔ)到該位置的移動(dòng)向量。在此，相關(guān)計(jì)算可以如下這樣記述。
CR(Δx,Δy,Δz)=1TΣz=0NΣy=0NΣx=0N{D[f1(x+Δx,y+Δy,z+Δz)-f2(x,y,z)]}2]]>在此， 進(jìn)而，T是進(jìn)行了相關(guān)計(jì)算后的像素塊的個(gè)數(shù)。如果全部像素塊是相關(guān)計(jì)算的對(duì)象，則T＝(N+1)3。但是，在函數(shù)D中，將血管部分的像素塊或從再構(gòu)成區(qū)域超出的區(qū)域從計(jì)算對(duì)象排除。因此，T＜(N+1)3。
在此，f1(x+Δx，y+Δy，z+Δz)與三維掩模圖像對(duì)應(yīng)，f2(x，y，z)與三維對(duì)比度圖像對(duì)應(yīng)。N是三維掩模圖像和三維對(duì)比度圖像的像素塊矩陣大小，(Δx，Δy，Δz)是位移向量。CR(Δx，Δy，Δz)是相關(guān)計(jì)算的結(jié)果，一邊使Δx、Δy、Δz分別在從-Δ到+Δ之間位移，一邊求出相關(guān)計(jì)算結(jié)果，作為位置偏離檢測(cè)出其值最小的位移向量。另外，在該公式中無法表現(xiàn)地，在進(jìn)行相關(guān)計(jì)算時(shí)，對(duì)于在位置偏離修正的前處理中設(shè)置為0的三維對(duì)比度圖像f2(x，y，z)＝0的部分的區(qū)域以外，不進(jìn)行計(jì)算。相關(guān)計(jì)算的范圍是-Δ到+Δ，計(jì)算的步長(zhǎng)(Δx，Δy，Δz的步長(zhǎng))是每δ。進(jìn)而，在該公式中，只表現(xiàn)了位移，但也需要導(dǎo)入旋轉(zhuǎn)角度Δθx、Δθy、Δθz，并與角度的偏離一起進(jìn)行檢測(cè)。Δθx、Δθy、Δθz分別表示繞著X軸、Y軸、z軸的旋轉(zhuǎn)，一邊在-θ到+θ之間每Δθ地進(jìn)行變化，一邊進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，求出最小值的偏離量。另外，如果導(dǎo)入角度變化，則公式變得非常復(fù)雜，所以在此省略。
另外，在此，使用全部圖像數(shù)據(jù)計(jì)算相關(guān)系數(shù)，但為了減少計(jì)算量，也可以局限于構(gòu)成三維圖像的全部區(qū)域中的一部分的部分區(qū)域而計(jì)算偏離量。為了除了造影效果而提高偏離量計(jì)算精度，將部分區(qū)域設(shè)置在非造影區(qū)域中。在非造影區(qū)域中，典型的是選擇作為解剖學(xué)構(gòu)造的骨構(gòu)造。在頭部檢查的情況下，理想的是將頭蓋底構(gòu)造選擇為部分區(qū)域。將包含由操作者限定了的頭蓋底部分的探索范圍作為對(duì)象，通過與骨對(duì)應(yīng)的閾值處理能夠比較容易地抽出頭蓋底構(gòu)造。
另外，使用全部圖像數(shù)據(jù)計(jì)算相關(guān)系數(shù)，但為了減少計(jì)算量，也可以最初使用像素塊矩陣大小小的縮小圖像進(jìn)行計(jì)算，一邊一點(diǎn)一點(diǎn)地恢復(fù)原始圖像的大小，一邊計(jì)算位移量。例如，如果設(shè)N＝512，則最初將5123的三維掩模圖像和三維對(duì)比度圖像縮小為323的大小，并在大小為323的三維掩模圖像和大小為323的三維對(duì)比度圖像之間進(jìn)行計(jì)算。接著，在323之間的計(jì)算完成后，在643之間進(jìn)行計(jì)算。這時(shí)，將在323之間計(jì)算的結(jié)果作為643之間的計(jì)算的初始值，開始進(jìn)行計(jì)算。具體地說，例如假設(shè)作為在323之間計(jì)算的結(jié)果使三維掩模圖像旋轉(zhuǎn)(Δθx、Δθy、Δθz)，然后在位移了(2Δx、2Δy、2Δz)的狀態(tài)下，相關(guān)計(jì)算值為最小。接著，在643之間進(jìn)行計(jì)算時(shí)，使三維掩模圖像旋轉(zhuǎn)(Δθx、Δθy、Δθz)，然后在位移(2Δx、2Δy、2Δz)的基礎(chǔ)上，根據(jù)它開始相關(guān)計(jì)算。然后，一邊順序?qū)⑾袼貕K矩陣大小放大到643、1283、2563、5123，逐漸提高分辨率，一邊循環(huán)進(jìn)行計(jì)算，求出位置偏離量。該方法的特征是不僅能夠大幅地削減計(jì)算量，還通過在最初粗略地進(jìn)行探索，接著細(xì)微地進(jìn)行探索，能夠防止求出的不是最優(yōu)解，而是接近的準(zhǔn)最優(yōu)解。
下一個(gè)步驟是位置修正。如果設(shè)在位置偏離檢測(cè)處理中確定了的位置偏離為(Δθx0、Δθy0、Δθz0)、(Δx0、Δy0、Δz0)，則使三維掩模圖像旋轉(zhuǎn)(Δθx0、Δθy0、Δθz0)，然后位移(Δx0、Δy0、Δz0)，生成修正了位置偏離后的三維掩模圖像。
下一個(gè)步驟是減法處理。在減法處理部件34中，從三維對(duì)比度圖像減去進(jìn)行了位置偏離修正后的三維掩模圖像。由此，生成三維血管圖像。將所生成的三維血管圖像的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)送到三維圖像處理部件35，例如實(shí)施體積透視等的處理。然后進(jìn)行顯示。
在上述說明中，對(duì)三維掩模圖像進(jìn)行位置偏離修正，但也可以對(duì)三維對(duì)比度圖像進(jìn)行。
另外，在上述中，由操作者選擇處理模式，但也可以由系統(tǒng)自動(dòng)地進(jìn)行判斷。如下這樣進(jìn)行判斷。針對(duì)二維掩模圖像和對(duì)比度圖像的減法圖像，從第一幀到第N幀(假設(shè)收集到N幀)對(duì)每個(gè)像素檢查是否是與造影劑的信號(hào)相反的方向的大一定值以上的信號(hào)。在此，如果設(shè)造影劑的信號(hào)為負(fù)，則將具有大于等于閾值Th的像素值的像素判斷為偽像。求出偽像的像素值的總和，如果該總和大于等于一定值，則判斷為患者移動(dòng)了，進(jìn)行附加有移動(dòng)修正的再構(gòu)成，如果小于，則進(jìn)行沒有移動(dòng)修正的再構(gòu)成。在此，說明了求出像素值的總和的例子，但也可以求出判斷為偽像的像素?cái)?shù)，如果該像素?cái)?shù)大于等于一定值，則判斷為患者移動(dòng)了，進(jìn)行附加有移動(dòng)修正的再構(gòu)成，如果小于，則進(jìn)行沒有移動(dòng)修正的再構(gòu)成。
另外，在上述中，順序地進(jìn)行全部步驟的處理，但通過并列地進(jìn)行處理，能夠進(jìn)一步提高速度。如圖9所示，具體地說，作為第一階段，再構(gòu)成三維對(duì)比度圖像。這時(shí)，對(duì)于再構(gòu)成圖像，像素塊矩陣大小不是5123，而作為2563的縮小圖像進(jìn)行再構(gòu)成。在將5123的區(qū)域全體縮小為2563的再構(gòu)成方法中，作為其做法可以最初將投影數(shù)據(jù)從5122縮小為2562進(jìn)行再構(gòu)成，也可以原樣地使用投影數(shù)據(jù)，在再構(gòu)成計(jì)算時(shí)如圖10所示，跳過一個(gè)像素塊進(jìn)行再構(gòu)成，或者作為代表值求出8個(gè)相鄰的像素塊的中心的值。在第二階段中，通過體積透視等的方法，三維地顯示作為縮小圖像的三維對(duì)比度圖像。在此，所顯示的三維圖像是具有血管、骨、軟組織等的信息的圖像。在第三階段中，作為縮小圖像而再構(gòu)成三維掩模圖像。這時(shí)，以同樣的2563的大小對(duì)再構(gòu)成圖像進(jìn)行再構(gòu)成。在第四階段中，在這些作為縮小圖像的三維掩模圖像和三維對(duì)比度圖像之間檢測(cè)位置偏離。在第五階段中，與第四階段并行地，以5123的全大小對(duì)三維掩模圖像和三維對(duì)比度圖像進(jìn)行再構(gòu)成。在第六階段中，通過依照在位置偏離檢測(cè)中決定的位移、旋轉(zhuǎn)角度對(duì)全大小的三維掩模圖像進(jìn)行位置偏離修正并進(jìn)行減法運(yùn)算，而生成三維的血管圖像。例如通過體積透視等的方法，三維地顯示該三維的血管圖像。
本發(fā)明并不只限于這些實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的宗旨的范圍內(nèi)在實(shí)施階段可以有各種變形和組合，而這些變形和組合也包含在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種三維圖像處理裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)、與上述被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件；根據(jù)上述多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第一三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成，根據(jù)上述多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成的再構(gòu)成部件；通過基于上述第一、第二三維圖像的數(shù)據(jù)之間的解剖學(xué)構(gòu)造的比較，修正上述第一三維圖像相對(duì)于上述第二三維圖像的位置偏離，來生成第三三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件；通過對(duì)上述第二三維圖像的數(shù)據(jù)和上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，而生成第四三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件。
2.一種三維圖像處理裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)、與上述被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件；根據(jù)上述多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第一三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成，根據(jù)上述多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成的再構(gòu)成部件；通過基于上述第一、第二三維圖像的數(shù)據(jù)之間的解剖學(xué)構(gòu)造的比較，修正上述第二三維圖像相對(duì)于上述第一三維圖像的位置偏離，來生成第三三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件；通過對(duì)上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)和上述第一三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，而生成第四三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述位置偏離修正部件限定于部分區(qū)域中地，確定上述第二三維圖像與上述第一三維圖像的位置偏離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述部分區(qū)域是非造影區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述解剖學(xué)構(gòu)造是骨構(gòu)造。
6.根據(jù)權(quán)利要求5記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述解剖學(xué)構(gòu)造是頭蓋底構(gòu)造。
7.根據(jù)權(quán)利要求1記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述位置偏離修正部件一邊相對(duì)于上述第二三維圖像逐次地使上述第一三維圖像位移規(guī)定量，一邊確定上述第一三維圖像相對(duì)于上述第二三維圖像的位置偏離。
8.一種三維圖像處理裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)、與上述被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件；根據(jù)上述多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第一三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成，并根據(jù)上述多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成的再構(gòu)成部件；基于上述第一、第二三維圖像的數(shù)據(jù)之間的部分區(qū)域的比較，計(jì)算上述第一三維圖像相對(duì)于上述第二三維圖像的位置偏離量的位置偏離量計(jì)算部件；通過根據(jù)上述計(jì)算出的位置偏離對(duì)上述第一三維圖像進(jìn)行修正，來生成第三三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件；通過對(duì)上述第二三維圖像的數(shù)據(jù)和上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，生成第四三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件。
9.一種三維圖像處理裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)、與上述被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件；根據(jù)上述多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第一三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成，并根據(jù)上述多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成的再構(gòu)成部件；基于上述第一、第二三維圖像的數(shù)據(jù)之間的部分區(qū)域的比較，計(jì)算上述第二三維圖像相對(duì)于上述第一三維圖像的位置偏離量的位置偏離量計(jì)算部件；通過根據(jù)上述計(jì)算出的位置偏離量對(duì)上述第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行修正，來生成第三三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件；通過對(duì)上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)和上述第一三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，生成第四三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件。
10.根據(jù)權(quán)利要求8記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述部分區(qū)域是非造影區(qū)域。
11.根據(jù)權(quán)利要求10記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述非造影區(qū)域是骨構(gòu)造。
12.根據(jù)權(quán)利要求11記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述骨構(gòu)造是頭蓋底構(gòu)造。
13.根據(jù)權(quán)利要求8記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述位置偏離修正部件一邊相對(duì)于上述第二三維圖像逐次地使上述第一三維圖像位移規(guī)定量，一邊確定上述第一三維圖像相對(duì)于上述第二三維圖像的位置偏離。
14.一種三維圖像處理裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)、與上述被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件；根據(jù)上述多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第一三維圖像的數(shù)據(jù)和分辨率比上述第一三維圖像的數(shù)據(jù)低的第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成，根據(jù)上述多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第三三維圖像的數(shù)據(jù)和分辨率比上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)低的第四三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成的再構(gòu)成部件；計(jì)算上述第二三維圖像相對(duì)于上述第四三維圖像的位置偏離量的位置偏離量計(jì)算部件；通過根據(jù)上述計(jì)算出的位置偏離對(duì)上述第一三維圖像進(jìn)行修正，來生成第五三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件；通過對(duì)上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)和上述第五三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，生成第六三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件。
15.一種三維圖像處理裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)、與上述被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件；根據(jù)上述多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第一三維圖像的數(shù)據(jù)和分辨率比上述第一三維圖像的數(shù)據(jù)低的第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成，根據(jù)上述多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第三三維圖像的數(shù)據(jù)和分辨率比上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)低的第四三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成的再構(gòu)成部件；計(jì)算上述第四三維圖像相對(duì)于上述第二三維圖像的位置偏離量的位置偏離量計(jì)算部件；通過根據(jù)上述計(jì)算出的位置偏離量對(duì)上述第三三維圖像進(jìn)行修正，來生成第五三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件；通過對(duì)上述第五三維圖像的數(shù)據(jù)和上述第一三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，生成第六三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件。
16.一種三維圖像處理裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)、與上述被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件；根據(jù)上述多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第一三維圖像的數(shù)據(jù)和分辨率比上述第一三維圖像的數(shù)據(jù)低的第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成，根據(jù)上述多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第三三維圖像的數(shù)據(jù)和分辨率比上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)低的第四三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成的再構(gòu)成部件；計(jì)算上述第二三維圖像相對(duì)于上述第四三維圖像的第一位置偏離量的位置偏離量計(jì)算部件；使用上述計(jì)算出的第一位置偏離量，計(jì)算上述第一三維圖像相對(duì)于上述第三三維圖像的第二位置偏離量的位置偏離量計(jì)算部件；通過根據(jù)上述計(jì)算出的第二位置偏離量對(duì)上述第一三維圖像進(jìn)行修正，來生成第五三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件；通過對(duì)上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)和上述第五三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，生成第六三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件。
17.一種三維圖像處理裝置，其特征在于包括存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)、與上述被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件；根據(jù)上述多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第一三維圖像的數(shù)據(jù)和分辨率比上述第一三維圖像的數(shù)據(jù)低的第二三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成，根據(jù)上述多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)對(duì)第三三維圖像的數(shù)據(jù)和分辨率比上述第三三維圖像的數(shù)據(jù)低的第四三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行再構(gòu)成的再構(gòu)成部件；計(jì)算上述第四三維圖像相對(duì)于上述第二三維圖像的第一位置偏離量的位置偏離量計(jì)算部件；使用上述計(jì)算出的第一位置偏離量，計(jì)算上述第三三維圖像相對(duì)于上述第一三維圖像的第二位置偏離量的位置偏離量計(jì)算部件；通過根據(jù)上述計(jì)算出的第二位置偏離量對(duì)上述第三三維圖像進(jìn)行修正，來生成第五三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件；通過對(duì)上述第五三維圖像的數(shù)據(jù)和上述第一三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，生成第六三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件。
18.根據(jù)權(quán)利要求14記載的三維圖像處理裝置，其特征在于位置偏離量計(jì)算部件基于上述第二、第四三維圖像的數(shù)據(jù)之間的部分區(qū)域的比較，計(jì)算上述第二三維圖像相對(duì)于上述第四三維圖像的位置偏離量。
19.根據(jù)權(quán)利要求18記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述部分區(qū)域是骨構(gòu)造。
20.根據(jù)權(quán)利要求19記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述骨構(gòu)造是頭蓋底構(gòu)造。
21.根據(jù)權(quán)利要求14記載的三維圖像處理裝置，其特征在于上述位置偏離修正部件一邊相對(duì)于上述第四三維圖像逐次地使上述第二三維圖像位移規(guī)定量，一邊確定上述第二三維圖像相對(duì)于上述第四三維圖像的位置偏離。
全文摘要
本發(fā)明的三維圖像處理裝置具備存儲(chǔ)與被檢體有關(guān)的攝影方向不同的造影前的多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)和造影后的多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)部件(23)；根據(jù)多個(gè)掩模圖像的數(shù)據(jù)再構(gòu)成第一三維圖像的數(shù)據(jù)，根據(jù)多個(gè)對(duì)比度圖像的數(shù)據(jù)再構(gòu)成第二三維圖像的數(shù)據(jù)的再構(gòu)成部件(32)；通過基于第一、第二三維圖像的數(shù)據(jù)之間的解剖學(xué)構(gòu)造的比較，修正第一三維圖像相對(duì)于第二三維圖像的位置偏離，生成第三三維圖像的數(shù)據(jù)的位置偏離修正部件(33)；通過對(duì)第二三維圖像的數(shù)據(jù)和第三三維圖像的數(shù)據(jù)進(jìn)行減法運(yùn)算，生成第四三維圖像的數(shù)據(jù)的處理部件(34)。
文檔編號(hào)G06T17/00GK1781450SQ20051012685
公開日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月24日
發(fā)明者大石悟 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝, 東芝醫(yī)療系統(tǒng)株式會(huì)社