JPH0444545B2 - - Google Patents

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JPH0444545B2
JPH0444545B2 JP62247132A JP24713287A JPH0444545B2 JP H0444545 B2 JPH0444545 B2 JP H0444545B2 JP 62247132 A JP62247132 A JP 62247132A JP 24713287 A JP24713287 A JP 24713287A JP H0444545 B2 JPH0444545 B2 JP H0444545B2
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JP
Japan
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data
function
curve
image
disturbance
Prior art date
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Application number
JP62247132A
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Japanese (ja)
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JPS6486942A (en
Inventor
Kazunori Saeki
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GE Healthcare Japan Corp
Original Assignee
Yokogawa Medical Systems Ltd
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Publication date
Application filed by Yokogawa Medical Systems Ltd filed Critical Yokogawa Medical Systems Ltd
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Publication of JPS6486942A publication Critical patent/JPS6486942A/en
Publication of JPH0444545B2 publication Critical patent/JPH0444545B2/ja
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  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Image Analysis (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、X線断層撮影装置の断層像における
造影剤動態を示す曲線に近似するγ関数曲線を設
定し、設定された該γ関数曲線の種々の特性を計
算画像として構成する画像処理装置に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention sets a γ function curve that approximates a curve showing contrast agent dynamics in a tomographic image of an X-ray tomography apparatus, and The present invention relates to an image processing device that configures various characteristics of images as calculated images.

(従来の技術) X線断層撮影装置はX線を被検体の周囲から照
射して断層像を得る装置である。この断層撮影の
技法として、水溶性造影剤を静脈注射し、造影剤
が逐次吸収されるために血管、臓器等の映像が時
間の経過に従つて変化する経過の画像を観察して
病変部の診断を行う方法がある。断層像のある1
点又はある関心部位の時系列の測定データは、横
軸を時間軸とし、縦軸にCTナンバの変化をとつ
た場合、第3図に示すγ関数曲線になるとされて
おり、従つて測定データに最も近似するγ関数曲
線を設定(以下γフイツテイングという)すれば
測定データに最もよく近似するとされている。第
3図は同一スライス面の中の或る箇所のデータを
示すものであり、図において、丸印はその箇所の
各時刻(各スライス)における測定データで、最
も近似するγ関数曲線21で結ばれている。この
γ関数は(1)式で表される。
(Prior Art) An X-ray tomography apparatus is a device that obtains a tomographic image by irradiating X-rays from around a subject. In this tomography technique, a water-soluble contrast agent is injected intravenously, and as the contrast agent is absorbed sequentially, images of blood vessels, organs, etc. change over time. There are ways to make a diagnosis. 1 with tomographic image
Time-series measurement data of a point or a certain region of interest is said to form a γ function curve as shown in Figure 3 when the horizontal axis is the time axis and the vertical axis is the change in CT number. It is said that setting a γ function curve that most closely approximates the measured data (hereinafter referred to as γ fitting) will best approximate the measured data. Figure 3 shows data at a certain point in the same slice plane, and in the figure, the circles are measured data at each time (each slice) at that point, connected by the most approximate γ function curve 21. It is. This γ function is expressed by equation (1).

f=K(t−t0)〓exp{−β(t−t0)} ……(1) (発明が解決しようとする問題点) γフイツテイングの方法としてグリツドサーチ
法等で誤差を最小とするパラメータを漸近的に捜
し出す方法や、γ関数を他の関数例えば対数関数
で変換して正規方程式に持ち込む等の方法があ
る。前者の漸近法では非常に多くのデータを必要
とし、しかも解が得られるとは限らない。又、後
者の対数関数による場合、データ値の小さい領域
では誤差が大きい等、計算量の膨大さや、精度の
点で問題があつて、実用には適しなかつた。従つ
て、正確なγフイツテイングを行うことは困難で
あり、そのγ関数曲線を用いて作成する計算画像
は高画質の見易いものを得ることは一層困難であ
つた。
f=K(t- t0 )〓exp{-β(t- t0 )}...(1) (Problem to be solved by the invention) As a method of gamma fitting, minimize the error by using grid search method etc. There are methods such as finding the parameters asymptotically, or converting the γ function with another function, such as a logarithmic function, and bringing it into the normal equation. The former asymptotic method requires an extremely large amount of data and does not always yield a solution. Furthermore, in the case of using the latter logarithmic function, there are problems in terms of the enormous amount of calculation and accuracy, such as large errors in areas where data values are small, and it is not suitable for practical use. Therefore, it is difficult to perform accurate γ-fitting, and it is even more difficult to obtain a high-quality and easily viewable calculated image created using the γ-function curve.

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、そ
の目的は、γフイツテイング時における計算量を
減少させ、短時間で精度の高いγフイツテイング
を行い、高画質の計算画像を作成することのでき
る画像処理装置を実現することにある。
The present invention has been made in view of the above points, and its purpose is to reduce the amount of calculation during γ-fitting, perform highly accurate γ-fitting in a short time, and create a high-quality calculated image. The objective is to realize an image processing device.

(問題点を解決するための手段) 前記の問題点を解決する第1の発明は、X線断
層撮影装置の断層像における造影剤動態を示す曲
線に近似するγ関数曲線を設定し、設定された該
γ関数曲線の種々の特性を計算画像として構成す
る画像処理装置において、造影剤注入を伴う映像
の時間的に変化する測定データの先頭データ(造
影剤到達直前のデータ)を座標の原点とする座標
変換を行い座標変換により負となるデータを正の
値に移行するデータクリツプ手段と、γ関数を対
数変換した3元1次方程式を格納して前記データ
クリツプ手段からのデータによつて係数の置換を
行う対数変換手段と、対数変換手段の出力データ
に重み付けを行なう重み付け手段と、外乱による
曲線の乱れを補正するために外乱データを除去す
る外乱除去手段と、該外乱除去手段からの外乱除
去後のデータに基づきγ関数の未知パラメータを
演算により求めて近似するγ関数曲線の設定を行
うγ関数決定手段とから成るγフイツテイング手
段を具備することを特徴とし、第2の発明は、X
線断層撮影装置の断層像における造影剤動態を示
す曲線に近似するγ関数曲線を設定し、設定され
た該γ関数曲線の種々の特性を計算画像として構
成する画像処理装置において、造影剤注入を伴う
映像の時間内に変化する測定データの先頭データ
(造影剤到達直前のデータ)を座標の原点とする
座標変換を行い座標変換により負となるデータを
正の値に移行するデータクリツプ手段と、γ関数
を対数変換した3元1次方程式を格納して前記デ
ータクリツプ手段からのデータによつて係数の置
換を行う対数変換手段と、対数変換手段の出力デ
ータに重み付けを行なう重み付け手段と、外乱に
よる曲線の乱れを補正するために外乱データを除
去する外乱除去手段と、該外乱除去手段からの外
乱除去後のデータに基づきγ関数の未知パラメー
タを演算により求めて近似するγ関数曲線の設定
を行うγ関数決定手段とから成るγフイツテイン
グ手段と、前記γフイツテイング手段の動作を制
御し、該γフイツテイング手段の出力のγ関数決
定パラメータにより計算してγ関数曲線に基づく
計算画像を作成するデータコントロール手段と、
該データコントロール手段による演算過程におい
て計算不能となつた部分の画素を補間して計算画
像を完成させる補間手段とを具備することを特徴
とするものである。
(Means for Solving the Problems) A first invention for solving the above problems sets a γ function curve that approximates a curve showing contrast agent dynamics in a tomographic image of an X-ray tomography apparatus, and In an image processing device that configures various characteristics of the γ function curve as a calculation image, the first data of the temporally changing measurement data of the image accompanied by contrast agent injection (the data immediately before the contrast agent arrives) is used as the origin of the coordinates. a data clipping means that performs coordinate transformation and converts negative data to positive values; logarithmic conversion means for performing the replacement, weighting means for weighting the output data of the logarithm conversion means, disturbance removal means for removing disturbance data to correct the disturbance of the curve due to the disturbance, and disturbance removal means for removing the disturbance data from the disturbance removal means. The second invention is characterized by comprising a γ function determining means for calculating unknown parameters of the γ function based on the removed data and setting a γ function curve to be approximated.
In an image processing device that sets a γ function curve that approximates a curve showing contrast agent dynamics in a tomographic image of a line tomography device, and configures various characteristics of the set γ function curve as a calculation image, contrast agent injection is performed. data clipping means for performing coordinate transformation using the leading data (data immediately before the arrival of the contrast agent) of the measurement data that changes within the time of the accompanying video as the origin of the coordinates, and converting negative data to positive values by the coordinate transformation; logarithmic conversion means for storing a three-dimensional linear equation obtained by logarithmically converting the γ function and replacing the coefficients with data from the data clipping means; weighting means for weighting the output data of the logarithmic conversion means; A disturbance removal means for removing disturbance data in order to correct the disturbance of the curve due to the disturbance removal means, and setting of a γ function curve to approximate by calculating unknown parameters of the γ function based on the data after the disturbance removal from the disturbance removal means. a γ-fitting means comprising a γ-function determining means to perform the operation; and a data control for controlling the operation of the γ-fitting means and creating a calculation image based on a γ-function curve by calculating with a γ-function determining parameter output from the γ-fitting means. means and
The present invention is characterized by comprising an interpolation means for interpolating pixels in a portion that cannot be calculated during the calculation process by the data control means to complete a calculated image.

(作用) 造影剤動態を示す測定データに近似するγ関数
を対数変換により1次方程式に変換して計算量を
減少させ、精度向上、外乱除去の手段を講じてγ
関数曲線を設定し、各画素毎に設定したγ関数曲
線から計算画像データを演算し、計算不能になつ
た画素に対してはデータを補間して滑らかな計算
画像を作成する。
(Effect) The γ function, which approximates the measured data showing the contrast agent dynamics, is converted into a linear equation by logarithmic transformation to reduce the amount of calculation, improve accuracy, and take measures to remove disturbances.
A function curve is set, and calculation image data is calculated from the γ function curve set for each pixel, and data is interpolated for pixels that cannot be calculated to create a smooth calculation image.

(実施例) 以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。
(Example) Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第1図は第1の発明のγフイツテイング装置の
一実施例の構成ブロツク図である。図において、
1は複数のスキヤンによるスライスで得られた、
複数の断層像ある一点又はある関心部位の時系列
の測定データを、先頭データの時刻及びCTナン
バを基準とする座標系に変換し、その際にCTナ
ンバが負になるデータを0に近い正の値に置き換
えるデータクリツプ装置で、入力データに対し次
のように処理する。入力データの一例を第4図に
示し、このデータに対する処理を説明する。図中
の各点は各時刻におけるスライスのデータをプロ
ツトしてものである。各データに付した番号はデ
ータ番号で、データ1は時刻T1における1番目
のスライスのCTナンバCT1のデータ、データi
は時刻Tiにおけるi番目のスライスのCTナンバ
CH1のデータを示している。データクリツプ装置
1は第4図のデータをγフイツテイングするため
に先頭データ即ち造影剤到達直前のデータである
データ1の時刻T1とCTナンバCT1を基準とする
座標系に変換する。座標変換されたデータを第5
図に示す。第5図のグラフにおいて、データ2は
CTナンバの増分が負になつているので、データ
クリツプ装置1は負のデータを予め設定されてい
る0に近い或る値A(A>0)に置き換える。従
つて、座標変換は(2)式のように行われる (Ti、CTi)→(ti、Mi′) ……(2) 但し、 ti=Ti−T1 Mi′=CTi−CT1(CTi−CT1≧Aの時) =A(CTi−CT1<Aの時) 2は(1)式のγ関数の式を対数変換して1次方程
式の形で保持し、データクリツプ装置1の出力デ
ータを前記方程式の係数に逐次代入する対数変換
装置で、(1)式のγ関数の式を対数変換して(3)式に
示す3元1次方程式の形で保持している。
FIG. 1 is a structural block diagram of an embodiment of the γ-fitting device of the first invention. In the figure,
1 was obtained by slicing with multiple scans,
Convert time-series measurement data of a single point in multiple tomographic images or a certain region of interest into a coordinate system based on the time and CT number of the first data, and at that time, convert data whose CT number is negative to a positive value close to 0. The data clipping device processes the input data as follows. An example of input data is shown in FIG. 4, and processing for this data will be explained. Each point in the figure is a plot of slice data at each time. The number assigned to each data is the data number, and data 1 is the data of CT number CT 1 of the first slice at time T 1 , data i
is the CT number of the i-th slice at time Ti
Data for CH 1 is shown. In order to γ-fit the data shown in FIG. 4, the data clipping device 1 converts the data shown in FIG. 4 into a coordinate system based on the time T1 and CT number CT1 of data 1, which is the leading data, that is, the data immediately before the arrival of the contrast agent. The coordinate transformed data is
As shown in the figure. In the graph of Figure 5, data 2 is
Since the increment of the CT number is negative, the data clipping device 1 replaces the negative data with a preset value A close to 0 (A>0). Therefore, the coordinate transformation is performed as shown in equation (2) (T i , CT i )→(t i , M i ′) ...(2) However, t i =T i −T 1 M i ′= CT i − CT 1 (when CT i − CT 1 ≧A) = A (when CT i − CT 1 <A) A logarithmic conversion device that sequentially substitutes the output data of the data clipping device 1 into the coefficients of the equation is used to logarithmically transform the equation of the γ function in equation (1) to obtain the three-dimensional linear equation shown in equation (3). It is held in the form of

M=ax+by+cz ……(3) 但し、 M=logef(以下logeを単にlogと記す) x=log K、y=α、z=β a=1 b=log(t−t0) c=−(t−t0) データクリツプ装置1において、座標変換され
た出力データ(ti,Mi′)から(3)式各係数Mi、bi
ciが与えられる。従つて、(3)式は(4)式のようにな
る。t0は後に定めるまで適当な値を当て嵌めてお
く(第3図参照) x+biy+ciz−Mi=0 ……(4) 3は前記対数変換装置2の出力データにより測
定データを求めても、それは対数空間のものであ
つて測定データの小さい領域に大きく影響される
フイツテイングになつて実空間での近似に対して
は精度が悪いため、これを補正し、対数空間での
フイツテイングを実空間でのフイツテイングと等
価にするための重み付け装置である。γ関数の決
定は(5)式に示すように、各測定点iにおける(4)式
の方程式の左辺が0にならない場合の残差をei′と
おき、その2乗和を最小とするx、y、zを求め
ると、(1)式のγ関数のK、α、βが求まつてγ関
数を決定できる。
M=ax+by+cz...(3) However, M=log e f (hereinafter log e is simply written as log) x=log K, y=α, z=β a=1 b=log(t-t 0 ) c =-(t- t0 ) In the data clipping device 1, each coefficient M i , b i ,
c i is given. Therefore, equation (3) becomes equation (4). Apply an appropriate value to t 0 until it is determined later ( see Figure 3) However, since it is in logarithmic space, it is a fitting that is greatly affected by a small area of measured data, and the accuracy is poor for approximation in real space. This is a weighting device to make it equivalent to fitting in real space. To determine the γ function, as shown in equation (5), set the residual error when the left side of equation (4) at each measurement point i is not 0 as e i ', and minimize the sum of its squares. When x, y, and z are found, K, α, and β of the γ function in equation (1) are found, and the γ function can be determined.

oi=1 ei2oi=1 (x+biy+ciz−Mi)2 ……(5) (5)式の評価は既述のように対数空間のものなの
で、精度を良くするためにMiの関数である重み
関数wiで(5)式を評価することにより対実空間精度
を(5)式に比べて向上させる。
oi=1 e i2 = oi=1 (x+b i y+c i z−Mi) 2 ...(5) As mentioned above, the evaluation of equation (5) is in logarithmic space, so the precision is In order to improve the accuracy, real space accuracy is improved compared to equation (5) by evaluating equation (5) using a weighting function w i that is a function of M i .

oi=1 ei 2oi=1 (wiei′)2oi=1 {(x+biy+ciz−Mi)wi2 ……(6) 上記の重み関数wiは色々考えられるが、その一
例を第6図を参照して説明する。今、実空間での
データ集合Xに対してこれを対数変換した場合
logXについて考察する。第6図は実空間でのデ
ータxに対するY=logXの曲線を示した図であ
る。図において、Pの座標を(X0、logX0)とす
ると、データPの横座標Xの変化に対する縦座標
Yの変化の敏感さは、曲線logXの点Pにおける
微係数1/X0で表すことができる。従つて、微
係数の逆数を対数空間での残差に乗ずることによ
つて任意のデータXに対して対数変換によつて生
じる非直線性の影響を受けないγフイツテイング
が可能になる。以上のことから対数空間への変換
の場合、w(X)は、w(X)=1/(1/X)=X
とすればよい。重み付け装置3において(6)式のwi
をwi=Mi′にして、この式を保持し、入力データ
のti、Mi′を逐次代入することにより実空間と等
価なγフイツテイングを得ることができる。従つ
て対数空間補正の重み関数で補正した式は(7)式の
通りになる。
oi=1 e i 2 = oi=1 (w i e i ′) 2 = oi=1 {(x+b i y+c i z−M i )w i } 2 ……(6) Above Although various weighting functions w i can be considered, one example will be explained with reference to FIG. 6. Now, if we logarithmically transform this data set X in real space,
Consider logX. FIG. 6 is a diagram showing a curve of Y=logX for data x in real space. In the figure, if the coordinates of P are (X 0 , logX 0 ), the sensitivity of the change in the ordinate Y to the change in the abscissa X of data P is expressed by the differential coefficient 1/X 0 at the point P of the curve logX be able to. Therefore, by multiplying the residual in logarithmic space by the reciprocal of the differential coefficient, it becomes possible to perform γ fitting on arbitrary data X without being affected by nonlinearity caused by logarithmic transformation. From the above, in the case of conversion to logarithmic space, w(X) = 1/(1/X) = X
And it is sufficient. In the weighting device 3, w i of equation (6)
By setting w i =M i ′, maintaining this formula, and successively substituting input data t i and M i ′, it is possible to obtain γ fitting equivalent to that in real space. Therefore, the equation corrected by the weight function of logarithmic space correction is as shown in equation (7).

oi=1 ei 2oi=1 {(x+biy+ciz−Mi)Mi′}2 ……(7) 4は重み付け装置3からの重み付けされた各ス
ライスのデータが血液の再循環等の影響によりカ
ーブの立下り時に第7図のように2次的ピークを
持つたり、カーブの立下りが鈍つたりする外乱に
よるデータの誤差を除く外乱除去装置である。図
において、(1、2、3、…m…p…n)は測定
データで、m+1は立下りの鈍化したデータ、デ
ータpは2次的ピークを示すデータである。測定
データを結んでいる曲線は求めるべきγ関数の曲
線で、データm+1、データp等は外乱によつて
本来のデータの正しい値を示していないと見付さ
れるデータである。外乱除去装置4には測定デー
タ中に現われるピーク値PV(第7図参照)に対す
る100分比RPを予め設定しておく。測定データが
ピーク値PVに対し(RP/100)×PV以下に落ち
る最初のスライスの測定データmを見付けて、こ
の測定データmをγフイツテイングに使用する最
終データとする。従つて、外乱除去装置4は(7)式
を(8)式のように変換する。
oi=1 e i 2 = oi=1 {(x+b i y+c i z−M i )M i ′} 2 ...(7) 4 indicates that the weighted data of each slice from the weighting device 3 is This is a disturbance removal device that eliminates data errors caused by disturbances such as having a secondary peak at the falling edge of the curve as shown in FIG. 7 or slowing down the falling edge of the curve due to the influence of blood recirculation. In the figure, (1, 2, 3, . . . m . . . p . . . n) are measured data, m+1 is data with a slow fall, and data p is data showing a secondary peak. The curve connecting the measured data is the curve of the γ function to be determined, and data m+1, data p, etc. are data found to not represent the correct value of the original data due to disturbance. The disturbance removal device 4 is preset with a 100-minute ratio RP with respect to the peak value PV appearing in the measurement data (see FIG. 7). The measurement data m of the first slice whose measurement data falls below (RP/100)×PV with respect to the peak value PV is found, and this measurement data m is used as the final data to be used for γ fitting. Therefore, the disturbance removal device 4 converts equation (7) into equation (8).

E=ni=1 {(x+biy+ciz−Mi)Mi′}2 ……(8) 但し、 m;γフイツテイングに使用する最後データ E;評価する残差の2乗和 5は前記外乱除去装置4で得られた(8)式の残差
の2乗和Eを最小にする変数の値を求め、γ関数
を決定するγ関数決定装置で、次のような演算を
行う。即ち、(8)式から次式ように偏微分を0とお
く正規方程式をたてる。
E= ni=1 {(x+biy+c i z−M i )M i ′} 2 ...(8) However, m: Last data used for γ fitting E: Sum of squares of residuals to be evaluated 5 is the above The value of the variable that minimizes the sum of squares E of the residual errors in equation (8) obtained by the disturbance removal device 4 is determined, and the following calculation is performed by the γ function determination device that determines the γ function. That is, from equation (8), a normal equation with the partial differential set to 0 is established as shown in the following equation.

∂/∂xE=0 ∂/∂yE=0 ∂/∂zE=0 この連立方程式を(9)式のように記述する。 ∂/∂xE=0 ∂/∂yE=0 ∂/∂zE=0 This simultaneous equation is written as equation (9).

〓〓=〓 ……(9) ここで、(9)式を解くためにはx、y、z以外の
もう一つのパラメータt0((3)式参照)を決定しな
ければならない。そのため本実施例の装置では、
後述のように選んだ数個〜数十個の値を(8)式の
bi、ciのt0に代入してそれぞれ独立に(9)式を解き、
その結果、得た全部のγフイツテイング中残差の
2乗和Eが最小になるK、α、β、t0によりγ関
数を決定する。前記の数個〜数十個の0値の選び
方を第8図に示す。予めフイツテイング開始時刻
決定点を定めるピーク値PVに対する100分比AP
とフイツテイング繰り返し回数Nを設定してお
く。各スライス毎の測定データ(図の丸印)と
(AP/100)×PVの値とを比較して、(AP/100)
×PVを超える始めてのスライスを見付け、その
時刻をTとする。次の次式のように選んだ値をt0
としてN回のγフイツテイングを行う。
〓〓=〓 ...(9) Here, in order to solve equation (9), another parameter t 0 (see equation (3)) other than x, y, and z must be determined. Therefore, in the device of this embodiment,
Several to several dozen values selected as described later are expressed in equation (8).
Substituting b i and c i into t 0 and solving equation (9) independently,
As a result, the γ function is determined by K, α, β, and t 0 that minimize the square sum E of all the obtained γ-fitting residuals. FIG. 8 shows how to select the several to several tens of 0 values mentioned above. 100 minute ratio AP to peak value PV that determines the fitting start time point in advance
and the number of fitting repetitions N. Compare the measurement data for each slice (circle mark in the figure) with the value of (AP/100) x PV, and calculate (AP/100)
Find the first slice that exceeds ×PV, and let T be the time at which it occurs. The value chosen as in the following equation is t 0
γ fitting is performed N times.

t0=ΔT×j 但し、 ΔT=T/N、 j=0、1、2、…N−1 N回のγフイツテイングの結果、Eが最小にな
つた時のγフイツテイングを求める関数として決
定する。
t 0 =ΔT×j However, ΔT=T/N, j=0, 1, 2,...N-1 Determine as a function to obtain the γ-fitting when E becomes the minimum as a result of N-times γ-fitting .

前記のようにして決定されたt0が第8図に示す
位置であるとする。t0の直後のスライスをlとす
ると、l−1以前のスライスは使用しないことに
なる。しかしながら、γフイツテイングには使用
しないが、残差の2乗和Eの評価には(10)式に示す
ように用いて、いかなるt0についても正しい評価
が行えるようにしている。
Assume that t 0 determined as described above is the position shown in FIG. If the slice immediately after t 0 is 1, the slices before 1-1 will not be used. However, although it is not used for γ fitting, it is used for evaluating the sum of squares E of the residuals as shown in equation (10), so that a correct evaluation can be made for any t0 .

E=l-1i=1 Mi 2ni=l {(x+biy+ciz−Mi)Mi′}2 ……(10) (10)式において、右辺第1項はγフイツテイング
に使用しないライスの測定データ、第2項はγフ
イツテイングに使用するスライスで、l〜mまで
のスライスが(9)式に反映されている。γ関数決定
装置5は上記のようにN回のt0について(9)式の正
規方程式を解き、残差の2乗和Eが最小となつた
時のK、α、β、t0をもつて求めるγ関数として
決定する。
E= l-1i=1 M i 2 + ni=l {(x+b i y+c i z−M i ) M i ′} 2 ...(10) In equation (10), the first term on the right side is The second term, which is the measurement data of the rice not used for γ fitting, is the slice used for γ fitting, and the slices l to m are reflected in equation (9). The γ function determining device 5 solves the normal equation (9) for N times t 0 as described above, and has K, α, β, and t 0 when the sum of squares E of the residuals is minimum. It is determined as the γ function obtained by

上記のように構成されたγフイツテイング装置
の動作を説明する。X線検出器において検出され
た複数のスキヤンによるスライスで得られたデー
タ群は、データクリツプ装置1により最初のデー
タの時刻及びCTナンバを基準とする座標系に変
換され、座標変換によつて負になるデータがあれ
ば、或る定めた0に近い正の値Aに置き換えられ
る。この出力データ群の座標(ti,Mi′)は対数
変換装置2に入力される。対数変換装置2におい
ては、予め対数変換されて3元1次方程式とされ
たγ関数の方程式の係数がMi、bi、ciで置換さ
れ、スライスの数に等しい方程式群を作る。
The operation of the γ fitting device configured as described above will be explained. The data group obtained by slices from multiple scans detected by the X-ray detector is converted by the data clipping device 1 into a coordinate system based on the time and CT number of the first data, and the negative data is If there is data that becomes 0, it is replaced with a predetermined positive value A close to 0. The coordinates (t i , M i ') of this output data group are input to the logarithmic conversion device 2 . In the logarithmic transformation device 2, the coefficients of the equation of the γ function, which has been logarithmically transformed into a three-dimensional linear equation, are replaced by M i , b i , and c i to create a group of equations equal to the number of slices.

上記のように形成された方程式群は、重み付け
装置3において対数空間の精度を実空間の精度に
等価にするためにそれぞれ重み関数wiを乗ぜられ
る。重み付け装置3で重み付けされた方程式群
は、(7)式に示す通りである。重み付け装置3の出
力信号は外乱除去装置4に入力され、各測定デー
タの形成するカーブから立下りの鈍化や、2次的
ピークの影響を除去されてγ関数決定装置5に入
力される。γ関数決定装置5では3元1次方程式
である(4)式のx、y、zで表わされるK、α、β
の他のパラメータt0を決定する操作を行つてγ関
数の式における未知数K、α、β、t0を得て求め
るγ関数を決定する。
The equation groups formed as described above are each multiplied by a weighting function w i in the weighting device 3 in order to make the accuracy in logarithmic space equivalent to the accuracy in real space. The equation group weighted by the weighting device 3 is as shown in equation (7). The output signal of the weighting device 3 is input to a disturbance removing device 4, and the effects of slowing of the fall and secondary peaks are removed from the curve formed by each measurement data, and the signal is input to the γ function determining device 5. The γ function determining device 5 calculates K, α, and β represented by x, y, and z in equation (4), which is a three-dimensional linear equation.
The γ function to be obtained is determined by performing an operation to determine other parameters t 0 and obtaining the unknowns K, α, β, and t 0 in the formula of the γ function.

以上説明したように、第1の発明の実施例によ
れば、次のような利点がある。
As explained above, the embodiment of the first invention has the following advantages.

(1) 測定量を対数変換し、正規方程式を解くこと
による最小2乗近似を行うことで、計算量が大
幅に減少し計算時間に大幅に短縮できる。
(1) By performing least squares approximation by logarithmically transforming the measured quantity and solving a normal equation, the amount of calculation can be significantly reduced and the calculation time can be significantly reduced.

(2) 対数空間での重み付けを行うことにより、実
空間でのγフイツテイングと等価なγフイツテ
イングを行うことができ、γフイツテイング精
度が向上する。
(2) By performing weighting in logarithmic space, it is possible to perform γ fitting equivalent to γ fitting in real space, and the accuracy of γ fitting is improved.

(3) 外乱除去を実現したことにより本来のデータ
による正確なγフイツテイングが可能になる。
(3) Accurate γ-fitting using original data becomes possible by realizing disturbance removal.

(4) t0の決定方法と(10)式による評価により、最適
なγフイツテイング開始時刻を自動的に決定で
きる。
(4) The optimal γ-fitting start time can be automatically determined by the method for determining t 0 and the evaluation using equation (10).

尚、本発明は上記実施例に限定されるものでは
ない。実施例では時間とCTナンバの増分という
データについて説明したが、任意の時系列データ
をγ関数で近似することができる。又、重み関数
の一例としてw(X)=Xを採用しているが、その他
の関数を用いることも可能である。
Note that the present invention is not limited to the above embodiments. In the embodiment, data such as time and CT number increment have been described, but any time series data can be approximated by the γ function. Furthermore, although w(X)=X is used as an example of the weighting function, it is also possible to use other functions.

次に、第2図は第2の発明の計算画像作成装置
の一実施例の構成ブロツク図である。
Next, FIG. 2 is a configuration block diagram of an embodiment of the computational image creation device of the second invention.

図において、11は各スライスによつて得た各
画素のデータを1画素毎にγフイツテイングの演
算を行つて各スライスの測定データに最も良く近
似するγ関数を決定するパラメータのK、α、
β、t0を出力する前記のγフイツテイング装置、
12はスキヤン画像データ入力に基づいて計算画
像を構成するため、γフイツテイング装置11に
各画素毎の測定データにフイツテイングしたγ関
数を求める演算を行わせるように制御し、その結
果、γフイツテイング装置11から得た各画素の
データのγ関数曲線(実質的には前記のパラメー
タK、α、β、t0の数値の入力でγ関数曲線を再
現できる。)を各画素毎にすべて格納し、次いで、
前記のパラメータK、α、β、t0によつてγ関数
曲線を再現して後述のピーク値や、曲線下の面積
等の各種計算画像データを演算するデータコント
ロール装置である。前記の計算画像演算過程にお
いて、過大な数値が出現してオーバーフローする
ような画素があつた場合には計算を中断して計算
中断のマーキングをその画素のデータの代りに格
納する。13はデータコントロール装置12から
入力データ中、計算中断のマーキング見付けた
時、その画素を中心とするN×Nのマトリツクス
に亘つて再度入力データのサーチを行い、N×N
マトリツクス内に有効データがM個以上あつた
時、それら有効データの平均値で計算中断ピクセ
ルのマーキングに置き換えて空白データを埋め、
全部の画素のデータが揃つた時点で、データコン
トロール装置12で構成された計算画像を補充し
て完成させる補間装置である。補間装置13の出
力の計算画像は表示装置(図示せず)に表示され
る。ここで、N、Mの数値は観測する場所、病変
の程度等に応じて適宜定めるものとする。
In the figure, 11 denotes parameters K, α,
the aforementioned γ fitting device outputting β, t 0 ;
12 controls the γ-fitting device 11 to perform calculations to obtain a γ-function fitted to the measurement data of each pixel in order to construct a calculated image based on the input scan image data, and as a result, the γ-fitting device 11 The γ function curve of the data of each pixel obtained from ,
This is a data control device that reproduces a γ function curve using the parameters K, α, β, and t 0 described above and calculates various calculation image data such as a peak value and an area under the curve, which will be described later. In the calculation image calculation process described above, if a pixel occurs that causes an overflow due to the appearance of an excessive numerical value, the calculation is interrupted and a calculation interruption marking is stored in place of the data of that pixel. 13, when a calculation interruption marking is found in the input data from the data control device 12, the input data is searched again across the N×N matrix centered on that pixel, and the N×N
When there are M or more valid data in the matrix, the blank data is filled by replacing the marking of the calculation interrupted pixel with the average value of those valid data,
This is an interpolation device that replenishes and completes the calculated image formed by the data control device 12 when all pixel data is available. The calculated image output from the interpolator 13 is displayed on a display device (not shown). Here, the numerical values of N and M shall be determined as appropriate depending on the observation location, the degree of the lesion, etc.

上記のように構成された実施例の動作を説明す
る。データコントロール装置12は各画素毎のγ
フイツテイングデータを得るためにγフイツテイ
ング装置11に所望の画素のγフイツテイングを
行うように指令し、得たγフイツテイングに基づ
いて予め指定された、例えば次に示すような各種
計算画像の1つを計算する。
The operation of the embodiment configured as described above will be explained. The data control device 12 controls γ for each pixel.
In order to obtain fitting data, the γ fitting device 11 is instructed to perform γ fitting of a desired pixel, and based on the obtained γ fitting, one of the various calculation images specified in advance, such as those shown below, is Calculate.

(1) γ関数曲線の尖頭値(CTナンバ) (2) 座標軸原点から尖頭値に至る時間 (3) 曲線の占める面積 (4) 変曲点幅(曲線の立上りと立下りの各変曲点
間の時間幅) (5) 出現時間(曲線上、測定データのCTナンバ
が尖頭値の15%に達するまで原点からの時間) (6) 平均通過時間(原点からその画素点を通過す
るまでの時間) (7) 修正平均通過時間(平均通過時間から出現時
間を差し引いた時間) (8) 相対流量(修正平均通過時間の逆数) 上記の計算画像の演算過程にオーバーフローが
生じた画素に対しては計算を中断してその旨のマ
ーキングをしておく。補間装置13はそのマーキ
ングを見付けた時近傍のN×Nのデータ中有効な
M個以上のデータによる平均値を求めて補間し、
補間されたデータを含めて計算未了の計算画像演
算を行つて完成し、表示装置に表示させる。
(1) Peak value of the γ function curve (CT number) (2) Time from the origin of the coordinate axis to the peak value (3) Area occupied by the curve (4) Width of the inflection point (each change in the rise and fall of the curve) time width between curved points) (5) Appearance time (time from the origin until the CT number of the measurement data reaches 15% of the peak value on the curve) (6) Average passing time (passing from the origin to that pixel point) (7) Corrected average transit time (time obtained by subtracting appearance time from average transit time) (8) Relative flow rate (reciprocal of corrected average transit time) Pixels where overflow occurred during the calculation process of the above calculation image If so, the calculation is interrupted and a marking is made to that effect. When the interpolation device 13 finds the marking, it interpolates by calculating the average value of M or more valid data among the N×N data in the vicinity.
The unfinished calculation image calculation including the interpolated data is completed and displayed on the display device.

以上説明したように、本実施例によれば、計算
画像作成時に補間装置を導入したことにより、オ
ーバーフロー等により計算不能な画素の値を周辺
から滑かに補間して補うことが可能となり、画質
の良好な見易い計画画像を得ることができる。
As explained above, according to this embodiment, by introducing an interpolation device when creating a calculation image, it is possible to compensate for pixel values that cannot be calculated due to overflow etc. by smoothly interpolating from the surrounding area, thereby improving image quality. A good, easy-to-see plan image can be obtained.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明によれば、
γフイツテイング時における計算量が大幅に減少
し、短時間で精度の高いγフイツテインが得ら
れ、又、精度の高い画質の計算画像を得る画像処
理装置を実現することができて、実用上の効果は
大きい。
(Effects of the Invention) As explained in detail above, according to the present invention,
The amount of calculation during γ-fitting is significantly reduced, highly accurate γ-fitting can be obtained in a short time, and an image processing device that can obtain calculated images with high precision and quality has been realized, which has practical effects. is big.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は第1の発明γフイツテイング装置の一
実施例の構成ブロツク図、第2図は第2の発明の
計算画像作成装置の一実施例の構成ブロツク図、
第3図は測定データに近似するγ関数曲線の図、
第4図は入力測定データの一例を示す図、第5図
はデータクリツプ装置による座標変換の図、第6
図は実空間と対数空間の関係曲線図、第7図は外
乱を含んだデータの図、第8図はt0決定の説明図
である。 1……データクリツプ装置、2…対数変換装
置、3……重み付け装置、4……外乱除去装置、
5……γ関数決定装置、11……γフイツテイン
グ装置、12……データコントロール装置、13
……補間装置、21……γ関数曲線。
FIG. 1 is a block diagram of the construction of an embodiment of the γ-fitting device of the first invention, FIG. 2 is a block diagram of the construction of an embodiment of the computational image creation device of the second invention,
Figure 3 is a diagram of the γ function curve that approximates the measured data,
Figure 4 is a diagram showing an example of input measurement data, Figure 5 is a diagram of coordinate transformation by the data clipping device, and Figure 6 is a diagram showing an example of input measurement data.
The figure is a relationship curve diagram between real space and logarithmic space, FIG. 7 is a diagram of data including disturbance, and FIG. 8 is an explanatory diagram of t 0 determination. 1... Data clipping device, 2... Logarithmic conversion device, 3... Weighting device, 4... Disturbance removal device,
5... γ function determining device, 11... γ fitting device, 12... data control device, 13
...Interpolator, 21...γ function curve.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 X線断層撮影装置の断層像における造影剤動
態を示す曲線に近似するγ関数曲線を設定し、設
定された該γ関数曲線の種々の特性を計算画像と
して構成する画像処理装置において、造影剤注入
を伴う映像の時間的に変化する測定データの先頭
データ(造影剤到達直前のデータ)を座標の原点
とする座標変換を行い座標変換により負となるデ
ータを正の値に移行するデータクリツプ手段と、
γ関数を対数変換した3元1次方程式を格納して
前記データクリツプ手段からのデータによつて係
数の置換を行う対数変換手段と、対数変換手段の
出力データに重み付けを行なう重み付け手段と、
外乱による曲線の乱れを補正するために外乱デー
タを除去する外乱除去手段と、該外乱除去手段か
らの外乱除去後のデータに基づきγ関数の未知パ
ラメータを演算により求めて近似するγ関数曲線
の設定を行うγ関数決定手段とから成るγフイツ
テイング手段を具備することを特徴とする画像処
理装置。 2 X線断層撮影装置の断層像における造影剤動
態を示す曲線に近似するγ関数曲線を設定し、設
定された該γ関数曲線の種々の特性を計算画像と
して構成する画像処理装置において、造影剤注入
を伴う映像の時間的に変化する測定データの先頭
データ(造影剤到達直前のデータ)を座標の原点
とする座標変換を行い座標変換により負となるデ
ータを正の値に移行するデータクリツプ手段と、
γ関数を対数変換した3元1次方程式を格納して
前記データクリツプ手段からデータによつて係数
の置換を行う対数変換手段と、対数変換手段の出
力データに重み付けを行なう重み付け手段と、外
乱による曲線の乱れを補正するために外乱データ
を除去する外乱除去手段と、該外乱除去手段から
の外乱除去後のデータに基づきγ関数の未知パラ
メータを演算により求めて近似するγ関数曲線の
設定を行うγ関数決定手段とから成るγフイツテ
イング手段と、前記γフイツテイング手段の動作
を制御し、該γフイツテイン手グ段の出力のγ関
数決定パラメータにより計算してγ関数曲線に基
づく計算画像を作成するデータコントロール手段
と、該データコントロール手段による演算過程に
おいて計算不能となつた部分の画素を補間して計
算画像を完成させる補間手段とを具備することを
特徴とする画像処理装置。
[Scope of Claims] 1. An image in which a γ function curve that approximates a curve showing contrast agent dynamics in a tomographic image of an X-ray tomography device is set, and various characteristics of the set γ function curve are configured as a calculation image. In the processing device, a coordinate transformation is performed using the first data of the temporally changing measurement data of the image with contrast agent injection (data immediately before the contrast agent arrives) as the origin of the coordinates, and data that becomes negative due to the coordinate transformation is converted to a positive value. a data clipping means for migrating to
logarithmic conversion means for storing a three-dimensional linear equation obtained by logarithmically converting the γ function and replacing coefficients with data from the data clipping means; weighting means for weighting the output data of the logarithm conversion means;
Disturbance removal means for removing disturbance data in order to correct the disturbance of the curve due to disturbance, and setting of a γ function curve for calculating and approximating unknown parameters of the γ function based on the data after the disturbance removal from the disturbance removal means. 1. An image processing apparatus comprising: a γ fitting means comprising a γ function determining means for performing the following steps. 2. In an image processing device that sets a γ function curve that approximates a curve showing contrast agent dynamics in a tomographic image of an X-ray tomography device, and configures various characteristics of the set γ function curve as a calculation image, the contrast agent Data clipping means that performs coordinate transformation using the leading data of the temporally changing measurement data of the image accompanying the injection (data immediately before the arrival of the contrast agent) as the origin of the coordinates, and converts negative data to positive values by the coordinate transformation. and,
Logarithmic conversion means stores a three-dimensional linear equation obtained by logarithmically converting the γ function and replaces coefficients with data from the data clipping means; weighting means weights the output data of the logarithmic conversion means; A disturbance removal means for removing disturbance data in order to correct the disturbance of the curve, and a γ function curve to be approximated by calculating the unknown parameters of the γ function based on the data after the disturbance removal from the disturbance removal means. γ-fitting means comprising a γ-function determining means; and data for controlling the operation of the γ-fitting means and calculating using a γ-function determining parameter output from the γ-fitting means to create a calculation image based on a γ-function curve. An image processing apparatus comprising: a control means; and an interpolation means for completing a calculated image by interpolating pixels in a portion that cannot be calculated during the calculation process by the data control means.
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