高性能CT再構成ソフトウェア・3DビューアーTomoShop®の紹介

CT画像再構成

標準コーンビームX線CT装置(下左図)は、 各方向から撮影した複数の透視画像に対して様々な処理を行うことによって、 対象物体の3次元CT画像を得ることができます。

一般的に、CT画像再構成は、下右図に示したようなステップで行われます。 下右図のCT画像再構成の流れにおいて、 様々なフォーマットの透視画像を読む機能、 透視画像に対してのノイズ軽減機能、 再構成画像に対してのアーチファクト軽減機能、 膨大な計算量を必要とする逆投影過程の高速化機能、 様々な撮影システムに対しての新しいアルゴリズムの実装は、 TomoShop® の目的となっています。

standard_ct_scan

標準コーンビームCTスキャンの図

recon_step

CT画像再構成の工程の流れ

TomoShop® を用いて、コーンビームCT画像再構成を行う場合のメリットは次の幾つかの方面にあります。

1. 高速な断層再構成

TomoShop® による画像再構成の高速性を示すため、 標準の円軌道コーンビームCT装置で撮影した360枚の512×512画素の投影データから512x512x512画素の3次元画像をFDK[2]法で再構成する場合、 計算時間および実装環境を以下に示します[1]。

  • PC: ノート型PC
  • OS:Windows 7
  • CPU: Intel® Core™ i7-363QM @2.4GHz
  • メモリー:16.0GB
  • GPU:NVIDIA GeForce GTX 680M
  • 重み計算+フィルタ計算+逆投影計算:1.5 秒

CUDA™とは?

CUDA™は、NVIDIAの並列計算アーキテクチャです。
GPUのパワーを利用することにより、計算処理能力を劇的に向上させ処理時間短縮等のを期待することができます。

2. 高画質の断層像

コーンビームCT装置において、投影データの元になるFPD (Flat Panel Detector) などの検出器で測定した生データの精度は、再構成画像の画質に影響を及ぼします。 例えば、X線強度が正確に測定されていない場合、 再構成画像のエッジ部分を強調し過ぎるなどの画質劣化が生じます。
(ビームハードニングに起因するカッピング効果)
TomoShop® は、下の図で示したように、 様々な劣化要因の影響を軽減する処理を組み込んでいます[1]。

raw_data_artifact

また、画像再構成アルゴリズムの選択も画質を決める重要な要因ですが、 TomoShop®のCFDK[1]法およびCUDAで高速化できるように変形したTFDK[1,3]法では、 弊社特有のフィルタを掛ける手法を用いることによって、 下の図に示したようにコーンビームアーチファクトの軽減が実現できました。

3. 様々な装置に適用可能な高汎用性

1.ノーマル逆投影、Omni逆投影、オフセットスキャン・アルゴリズム

コーンビームCT装置は、利用分野や検査目的によって装置の幾何学的な設計が異なり、 それに伴ってスキャン軌道と検出器の配置が変わります。 例えば、標準のコーンビームCT装置では、FDK[2]法などを用いて再構成できますが、 乳がん検査用ディジタルTomosynthesis装置では、検出器の配置が違うため、 FDK[2]法をそのまま使用することはできません。

TomoShop® では、標準な円軌道のほかに、 楕円軌道・多角形軌道など非標準な撮影軌道にも拡張して、 様々な撮影幾何系に対応できる汎用性の高いOmni逆投影アルゴリズムを組み込んでいます[1]。

サンプルの中心からX線の照射の中心をずらすオフセットスキャンに対応しております。

2. 部分再構成

TomoShop® は、部分的に逆投影処理を行うことによって、 対象物体を部分的に再構成できます。 実際の非破壊検査では、対象物体の撮像範囲を全部検査する必要がなく、 撮像範囲のある部分だけを検査する必要があります。この要望に応じて、 TomoShop® では、ユーザーが検査しようとする対象物体の検査領域をパラメータで設定し、 それに応じて対象物体の検査領域を高速に再構成できるようにしています。

3. ズーム再構成

TomoShop® は、ユーザーの要望に応じて対象物体を拡大(縮小)して再構成できます。 断層装置では、検出器の画素サイズ、X線源から回転中心までの距離、 X線源から検出器までの距離によって、対象物体の標準ボクセルサイズが決められています。 これと比較して、TomoShop® は、ユーザーが与えたボクセルサイズによって、 対象物体を再構成できます。

4. 傾斜CT画像再構成

5. ヘリカルCT画像再構成

6. マルチカメラ対応

マルチ検出器に対応します。

MultiCamera_Japanese

7.マルチX線源対応

マルチX線源に対応します。

MultiX-ray_Japanese

8.水平並行(直進)起動系に対応

インライン自動検査システム等で使用される水平並行(直進)起動系に対応した
HT エディション・シリーズ があります。

linearct0 linearct1

[1] 李 美花、工藤博幸, CUDAによるコーンビームCT画像再構成の高速化とツールキット開発, 映像情報メディカル, Vol. 40, No. 13, pp. 1194-1198, 2008年12月.

[2] L.A. Feldkamp, L.C. Davis and J.W. Kress, Practical Cone-Beam Algorithm ,J. Opt. Doc. Am. A 1, pp. 612-619, 1984.

[3] M. Grass, T. Koehler and R. Proksa, 3D Cone-Beam CT Reconstruction for Circular Trajectories, Phys. Med. Biol. Vol. 45, No. 2, pp. 329-347, 2000.

※画像及び説明文は緑野リサーチの許可を得て使用しております。

 

PAGETOP
Copyright © 高性能CT再構成ソフトウェア TomoShop® All Rights Reserved.
Powered by WordPress & BizVektor Theme by Vektor,Inc. technology.