JP4460901B2

JP4460901B2 - Ｘ線診断装置及び画像処理方法

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Publication number: JP4460901B2
Application number: JP2004010926A
Authority: JP
Inventors: 賢一小川
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2024-01-19
Also published as: JP2005198975A

Description

本発明は、透過Ｘ線を基に被検体の所要部位の画像を取得し、その画像を読影して被検体の診断を行なう技術に係り、特に、画像上に発生するハレーションを黒化処理し、又はハレーションの発生を低減できるＸ線診断装置及び画像処理方法に関する。

Ｘ線により消化管等の所要部位を透視・撮影するＸ線診断装置では、被検体にＸ線が照射され、被検体を透過した透過Ｘ線は、Ｘ線ＴＶ装置に入射して光信号に変換され、この光信号がＴＶカメラで光学像として撮影される。この撮影を所定の透視条件（所定強度の透視によるＸ線曝射）の元で行なうと、ディスプレイ装置の画面上に、被検体の透視画像を殆どリアルタイムに表示することができる。

Ｘ線診断装置は被検体の間接撮影を行なう装置であり、操作者は、被検体内部の造影剤の流れや動きをディスプレイ装置の画面上に時系列的に表示して観察することができる。最近では、被検体を透過した透過Ｘ線を電気信号に変換する平面検出器の装置も商品化されている。また、Ｘ線診断装置は、透過Ｘ線を直接にＸ線フィルムに感光させてＸ線像を得る、いわゆる直接撮影も行なうことができる。

画像の画像処理の中には、透過像を扱う拡大／諧調／空間フィルタ処理と、時系列的に蓄積された画像の最小値／最大値トレース処理、サブトラクション処理、及びノイズを除去するための加算処理等がある。

続いて、Ｘ線診断装置を用いて透過Ｘ線像を撮影する際の手順の一例を説明する。

操作者は、患者年齢、性別、検査対象の所要部位及び特殊事項（患者状態、妊娠状態、医学的注意事項、造影剤アレルギー及び特殊な介助）等の情報を基にして管電圧を定める。さらに、操作者は、管電流及び透視パルス時間等の透視条件（以下、「初期透視条件」という。）を設定し、この初期透視条件に合致したＸ線が被検体に照射され、得られた透視画像をディスプレイ装置の画面上に表示する。そして、操作者は、所望の診断領域がＸ線撮影範囲になるようにＸ線管、Ｉ．Ｉ．（Image Intensifier）等を位置決めする。

また、撮影Ｘ線スイッチを押して被検体に撮影用Ｘ線を照射し、撮影位置・角度毎に記憶されたマスク画像とコントラスト画像とのサブトラクションを実施する。そして、サブトラクション画像を殆どリアルタイムで表示する血管系の検査や、バリウムのような造影剤を使用した非血管系の消化管検査では、ディスプレイ装置の画面上に、画像をリアルタイムで表示しながら診断し、必要に応じてプリントする（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−３５４５９３号公報（第３頁−第５頁、図１）

透視撮影下で連続的に検査するＸ線診断装置では、診断する部位の形状や被検体を透過する透過Ｘ線の角度（指示器の矢状面（ＣＲＡ／ＣＡＵ）及び横断面（ＲＡＯ／ＬＡＯ）の角度）によっては、Ｘ線照射野絞りを構成する鉛羽の機械的なダレ（設定位置からのずれ）が問題となる。消化管検査やＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）のような検査では、Ｘ線照射中にダレを補正できないので、直接線を防止する適切なＸ線照射野絞りの設定を行ないながら、被検体の良好な透過像を得ることは事実上困難であった。

そこで実際は、ネガ表示の画像の方が診断効果が高い場合にネガ表示の画像でみると、ハレーションによって画像が見にくいときがある。このとき、ネガ表示の画像をわざわざポジ表示にして、診断効果を落としてまでして読影しなければならない（または、その逆のケース）等、装置の制約として臨床上の問題となっている。

また、Ｘ線照射野絞りのダレを考慮するために、直接線を無視してＸ線照射野絞りの開口度を広くとり直接線近傍の部位の透過像を優先するように撮影を行なうと、散乱線による被検体の被曝と、透過像近傍のハレーションが診断の妨げなるという欠点が露呈する。特に、頭部、頸部、胸部及び四肢といった部位の画像にはハレーションが発生し易い。

一方、Ｘ線照射野絞りのダレを考慮しても直接線が生じないように、Ｘ線照射野絞りの開口度を狭くとり被検体の被爆及びハレーションが減少するように撮影を行なうと、画面上でＸ線照射野絞り近傍に相当する所要部位の像が欠けてしまうという欠点が露呈する。

Ｘ線照射野絞りの開口度を広く又は狭くとろうとすると、どちらにしても、Ｘ線照射野絞りの開口度を微妙に制御する技術が必要となる。また、Ｘ線照射野絞りの開口度を制御できない場合には視野角を広く取る必要があるが、この視野角を瞬時に判断して実施するには高度な検査技術を要する。そのため、事前に患者***や位置の確認を行ないながら、Ｘ線照射野絞りの開口度を開く方向に、診断する所要部位の像が全く欠けないような最大公約数的なＸ線照射野絞りの開口度を設定することしかできなかった。また、制御が難しい場合には、検査を止めて、適切な補償フィルタを介して被検体にＸ線を照射するなどして撮影することしかできない。

すなわち、Ｘ線照射野絞りの開口度を広く又は狭くとろうとすると、Ｘ線照射野絞りのダレによるハレーションを防ぐために余分な操作（手間）がかかり、そのため、検査時間を長くして、被検体の過剰被曝を生じさせる。

また、透視用Ｘ線を照射しながら、ＡＢＣ（Auto Brightness Control）制御によって、Ｘ線照射野絞り近傍のハレーションエリアを認識することができないので、再び、勘によりＸ線照射野絞りを再調整する作業が必要となる。しかも、各撮影毎に被検体Ｐの動きや保持装置の動きに応じて、忠実に再現性よくＸ線照射野絞りの開口度を設定するには高度な技術が要求される。

よって、実際に撮影した画像を表示する際のＸ線照射野絞り近傍のハレーションや、Ｘ線照射野絞りのダレを含んで黒化処理した表示による診断しやすい形でのフィルム等への出力が不可能であった。

また、Ｉ．Ｉ．の性質上、出力像周辺部のひずみ（糸巻きひずみ）により、画像の周辺部は中央部に比べて引き延ばされた像になり、Ｘ線照射野絞りをうまく調整できずにハレーション発生の原因となる。ひずみは、Ｉ．Ｉ．サイズ１２インチで像ひずみ率約５％、９インチで約３％程度である。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、Ｘ線照射野絞りの機械的なダレやＩ．Ｉ．の採用によるひずみに起因して発生する画像上のハレーションを黒化処理でき、読影可能な画像を表示することができるＸ線診断装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。

また、本発明の他の目的は、Ｘ線照射野絞りの機械的なダレやＩ．Ｉ．の採用によるひずみに起因して発生する画像上のハレーションを低減でき、読影可能な画像を表示することができるＸ線診断装置及び画像処理方法を提供することにある。

本発明に係るＸ線診断装置は、上述した課題を解決するために、Ｘ線を曝射する放射線源と、前記放射線源の出射側に、前記Ｘ線を絞って不要部位への照射を防ぐＸ線照射野絞りと、前記Ｘ線照射野絞りの開口度を制御するＸ線照射野絞り制御部と、前記放射線源から曝射されるＸ線を被検体に照射して、この被検体を透過する透過Ｘ線を検出して得られる画像から前記Ｘ線照射野絞りの開口側の端部に相当するＸ線照射野絞りエッジ座標を算出し、このＸ線照射野絞りエッジ座標からＸ線照射野絞りエリアを認識して黒化処理する黒化処理手段と、前記画像からハレーションエッジ座標を算出し、このハレーションエッジ座標及び前記Ｘ線照射野絞りエリアからハレーションエリアを認識し、所定のグラデーション黒化処理関数に基づいて前記ハレーションエリア内の画素値がグラデーションとなるように前記ハレーションエリアを黒化処理するグラデーション黒化処理手段と、が設けられた。

本発明に係る画像処理方法は、上述した課題を解決するために、Ｘ線を被検体に照射して、この被検体を透過する透過Ｘ線を検出して得られる画像からＸ線照射野絞りの開口側の端部に相当するＸ線照射野絞りエッジ座標を算出し、このＸ線照射野絞りエッジ座標からＸ線照射野絞りエリアを認識するＸ線照射野絞りエリア認識工程と、前記画像からハレーションエッジ座標を算出し、このハレーションエッジ座標及び前記Ｘ線照射野絞りエッジ座標からハレーションエリアを認識するハレーションエリア認識工程と、所定のグラデーション黒化処理関数に基づいて前記ハレーションエリア内の画素値がグラデーションとなるように前記ハレーションエリアを黒化処理するグラデーション黒化処理工程と、前記Ｘ線照射野絞りエリアを黒化処理する黒化処理工程と、を有する。

また、本発明に係る画像処理方法は、透視用Ｘ線を被検体に照射して、この被検体を透過する透過Ｘ線を基に前記被検体を透視して得られるポジ表示の透視画像をネガ表示の透視画像に変換させるネガ変換工程と、前記ネガ表示の透視画像からＸ線照射野絞りの開口側の端部に相当するＸ線照射野絞りエッジ座標を算出し、このＸ線照射野絞りエッジ座標からＸ線照射野絞りエリアを認識するＸ線照射野絞りエリア認識工程と、前記ポジ表示の透視画像からハレーションエッジ座標を算出し、このハレーションエッジ座標及び前記Ｘ線照射野絞りエッジ座標からハレーションエリアを認識するハレーションエリア認識工程と、前記ハレーションエリアが所定の大きさになるまで、前記Ｘ線照射野絞りの開口部を調整するＸ線照射野絞り調整工程と、を有する。

本発明に係るＸ線診断装置及び画像処理方法によると、Ｘ線照射野絞りの機械的なダレやＩ．Ｉ．の採用によるひずみに起因して発生する画像上のハレーションを黒化処理でき、読影可能な画像を表示することができる。

また、本発明に係るＸ線診断装置及び画像処理方法によると、Ｘ線照射野絞りの機械的なダレやＩ．Ｉ．の採用によるひずみに起因して発生する画像上のハレーションを低減でき、読影可能な画像を表示することができる。

本発明に係るＸ線診断装置及び画像処理方法の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係るＸ線診断装置の本実施形態を示すブロック図、図２は、保持装置を示す斜視図である。

図１に示されるように、Ｘ線診断装置１０には、大きくは、保持装置（透視撮影台とも呼ばれる）１１と本体制御部１２とが備えられる。保持装置１１は、実際に被検体Ｐが入室して透視・撮影を受けるＸ線テレビ室に設置される一方、本体制御部１２は、操作室に設置されるものである。なお、Ｘ線テレビ室にも、近接操作卓を設置してもよい。

保持装置１１には、図２に示されるように、床に対して固定された保持装置本体１４と、この保持装置本体１４に対して上下運動（図中Ｉ方向）及び回転運動（図中Ｊ方向）に移動可能に取付けられる天板保持機構１５と、この天板保持機構１５に対して左右動（Ｃ−ＬＡＴ：図中Ｈ方向）、上下動（Ｃ−ＶＥＲＴ：図中Ｇ方向）及びローリング（ＲＯＬＬ：図中Ｆ方向）を自在とする天板１６と、保持装置本体１４に対して床と略平行な方向（図中Ａ方向）にスライド可能に取付けられるＣアーム保持機構１７と、このＣアーム保持機構１７との取付け位置を中心に長手動（Ｃ−ＬＯＮＧ：図中Ａ方向）、回動（ＬＡＯ／ＲＡＯ：図中Ｂ方向）及び円弧動（ＣＲＡ／ＣＡＵ：図中Ｃ方向）を自在とするＣアーム１８とが設けられる。

Ｃアーム１８の一方の端部には放射線源としてのＸ線管２０が、Ｃアーム１８のもう一方の端部には天板１６を挟むようにＸ線管２０と対向する位置に透過Ｘ線を入射させＴＶ映像信号を出力するＸ線ＴＶ装置１９が設けられる。

Ｃアーム１８の一方の端部に設けられるＸ線管２０は、図１に示されるように、本体制御部１２に設けられる高電圧発生装置２２から高電圧電力の供給を受けて、この高電圧電力の条件に応じてＸ線を曝射するようになっている。Ｘ線管２０の出射側には、複数枚の鉛羽で構成されＸ線管２０で発生したＸ線を絞って不要部位へのＸ線照射を防ぐＸ線照射野絞り２３が設けられる。なお、Ｘ線照射野絞り２３の出射側に、アクリル等で形成されハレーションを防止するために所定量の照射Ｘ線を減衰させる補償フィルタが設けられてもよい。

また、Ｃアーム１８のもう一方の端部に設けられるＸ線ＴＶ装置１９には、透過Ｘ線を入射させるＩ．Ｉ．（Image Intensifier）２１が設置され、このＩ．Ｉ．２１の天板１６側には被検体Ｐを透過したＸ線の散乱光をカットするＸ線グリッド２６が、Ｉ．Ｉ．２１の出力側には変換された光学像を適切な大きさに補正する光学系２７と補正された光学像をＴＶ映像信号に変換するＴＶカメラ（又は撮影素子）２８が具備される。Ｉ．Ｉ．２１は、図示しない入力蛍光面、光電陰極、収束（フォーカス）電極、陽極及び出力蛍光面で構成される大形の真空管、入力窓並びに高圧電源等からなり、ＴＶカメラ２８のＴＶ映像信号は、本体制御部１２に送られるようになっている。なお、Ｉ．Ｉ．２１からＴＶカメラ２８までの映像系は、平面検出器に置き換えられてもよい。

次に、本体制御部１２には、システムコントローラ３１を中心に、Ｘ線管２０に印加する高電圧を発生させる高電圧発生装置２２の制御を行なうＸ線コントローラ３２と、Ｘ線照射野絞り２３の開口度を制御するＸ線照射野絞り制御部３３と、天板１６等の移動を制御する保持装置制御部３６と、Ｉ．Ｉ．２１の制御を行なうＩ．Ｉ．制御部４１と、ＴＶカメラ２８の制御を行なうＴＶカメラ制御部４８と、ＴＶカメラ２８にて変換されたＴＶ映像信号とＸ線制御条件、保持制御条件及び画像処理条件等の撮影条件を関連付けて記憶する記憶部５１と、この記憶部５１に記憶された画像やリアルタイムにＴＶカメラ２８で得た画像等を表示するディスプレイ装置５２と、得られた被検体Ｐの画像に対し拡大／諧調／空間フィルタ処理、及びノイズを除去するための加算処理等を行なう画像処理部５３と、透視画像の、Ｘ線照射野絞り２３によって絞らされたエリアであるＸ線照射野絞りエリアを認識して黒化処理する黒化処理手段５５と、透視画像の、Ｘ線照射野絞り２３の内側に発生するハレーションエリアを認識してグラデーション黒化処理するグラデーション黒化処理手段５６と、複数のグラデーション黒化処理関数を格納したグラデーション黒化処理関数ＤＢ５７と、一般的にＰ（ポジ）表示である透視画像をＮ（ネガ）表示に反転させるＰ／Ｎ反転処理手段５８とが設けられる。

また、本体制御部１２には、操作者によって入力操作可能であるキーボード及びマウス等の操作パネル６１が設けられ、操作パネル６１からの入力信号をシステムコントローラ３１に入力できるようになっている。

次いで、Ｘ線診断装置１０の動作について説明する。

まず、図１に示されるように、被検体Ｐが天板１６上に載った後、被検体Ｐの過去に撮影された画像とは関係なく独立して通常撮影を行ない、続けて、過去に撮影された被検体Ｐの画像に基づいて経過観察撮影を行なう。なお、本実施形態の説明は、回転ＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）撮影を行なう場合のものである。

操作者によって本体制御部１２に設ける操作パネル６１を介してシステムコントローラ３１に、撮影を行なう被検体Ｐに関する方法が入力される。この情報の入力は、操作者が操作パネル６１に対して直接的に行なうか、又は予め所定の端末から入力された情報をネットワーク（図示しない）等を介して間接的に行なう。操作者は被検体Ｐの確認を行なうと、通常撮影を行なうか経過観察撮影を行なうかを選択する。この選択は、被検体Ｐの情報に基づいて、操作者によって被検体Ｐ毎に設定される。

続けて、図３に示されたフローチャートにより、Ｘ線診断装置１０における通常撮影の動作を説明する。

マスク画像とコントラスト画像を撮影するに先立って、マスク画像とコントラスト画像を撮影する場合よりＸ線強度を比較的小さくした透視用Ｘ線にて、被検体Ｐの所要部位の透視撮影が行なわれる（ステップＳ１）。具体的には、操作者は、天板１６に被検体Ｐが載った後、システムコントローラ３１、Ｘ線コントローラ３２及び高電圧発生装置２２を介して、Ｘ線管２０から被検体Ｐに透視用Ｘ線を照射させる。被検体Ｐに透視用Ｘ線を照射させながら、操作者は、保持装置制御部３６を介して透視用Ｘ線の透過する部分が最大限広くなるように、被検体Ｐを透過するＸ線の角度（ＬＡＯ／ＲＡＯ，ＣＲＡ／ＣＡＵ）を決定する。

被検体Ｐに照射された透視用Ｘ線によって、被検体Ｐを透過した透過Ｘ線は、Ｘ線ＴＶ装置１９のＸ線グリッド２６により散乱線の除去が行なわれ、Ｉ．Ｉ．２１に入射される。Ｉ．Ｉ．２１では、入射したＸ線量に応じた光信号が発生し、この光信号は光学系２７で補正された後、ＴＶカメラ２８によってＴＶ映像信号である電気信号に変換される。ＴＶカメラ２８によって変換されたＴＶ映像信号は、Ａ／Ｄ変換器（図示しない）によってデジタル信号に変換され、所望の画像処理が施された後、Ｄ／Ａ変換器（図示しない）によって再度ＴＶ映像信号に変換される。このＴＶ映像信号は本体制御部１２に設けるディスプレイ装置５２に送られ、ディスプレイ装置５２の画面上に、透視画像としてリアルタイムに表示される（ステップＳ２）。

ステップＳ１による透視撮影を行ないながら、ディスプレイ装置５２の画面上にリアルタイムに表示されるリアルタイム画像、又は透視撮影により得られた画像を一旦記憶部５１に記憶し、記憶部５１から読出されて再生表示された画像を参照して、操作者は、回転ＤＳＡ撮影におけるマスク画像及びコントラスト画像の撮影として適切なＸ線制御条件及び保持制御条件を設定する（ステップＳ３）。ここで、Ｘ線制御条件とは、被検体ＰにどのようなＸ線を照射するかを決定する条件で、例えばＸ線管２０の管電圧及び管電流並びにＸ線照射野絞り２３の制御条件である。また、保持制御条件とは、保持装置１１を制御するための条件で、例えば図２に示された各部の位置条件である。なお、回転ＤＳＡ撮影におけるマスク画像とコントラスト画像の撮影に際するＸ線制御条件及び保持制御条件はほぼ同じ条件（Ｃアーム１８の円弧方向のスライド運動が逆になる等、異なる場合もある）である。

ここで、特にＸ線制御条件のうちＸ線照射野絞り２３の設定について説明すると、透視撮影された被検体Ｐの画像上で、特に撮影しなくてもよい不要部位にＸ線が照射されている場合には、不要部位にＸ線が照射されないようにＸ線照射野絞り２３の位置設定を行なう。また、保持制御条件のうち特に各部の位置条件の設定は、被検体Ｐの観察したい所要部位が撮影されるように、操作者が操作パネル６１を操作することにより行なわれる。

次に、回転ＤＳＡ撮影が行なわれ、マスク画像とコントラスト画像が撮影される（ステップＳ４）。ここではマスク画像及びコントラスト画像は、被検体Ｐの体軸方向に対して略垂直なＸ線撮影画像である。システムコントローラ３１は、ステップＳ３で設定された保持制御条件に基づいて自動的に、天板１６及びＣアーム１８を適正な位置に設定する。なお、マスク画像及びコントラスト画像の撮影中には、天板１６は移動せず、またＣアーム１８も円弧方向へスライド以外の運動は行なわれない。つまり、Ｘ線管２０からＸ線が照射される前に、天板１６及びＣアーム１８等は、Ａ，Ｂ及びＤ乃至Ｊ方向にはそれぞれ移動し、撮影中は固定された状態である。

マスク画像とコントラスト画像の撮影中には、Ｃアーム１８がＣ方向にのみスライド移動することにより所定のスライド角度毎に断続的にＸ線が照射され、複数回の撮影が行なわれる。この複数回の撮影で得られた画像データに基づいて、マスク画像とコントラスト画像が作成されることになる。なお、このスライド移動は予め操作者により設定された回転速度で自動的に行なわれる。

図４は、Ｉ．Ｉ．２１の軌跡を示す概略図である。

図４に示されたＸ線診断装置１０は、保持装置本体１４と被検体Ｐが載せられた天板１６とを示す。Ｘ線診断装置１０におけるマスク画像の撮影は、Ｃアームの端部に設けるＩ．Ｉ．が初期位置（Start Position）から始まり、終了位置（Final Position）まで移動するまで行なわれる。なお、上述したように、マスク画像はＩ．Ｉ．がStart Positionから始まりFinal Positionまで移動した時に得られる画像データから作成され、コントラスト画像は、Ｉ．Ｉ．がFinal Positionから始まりStart Positionまで移動した時に得られる画像データから作成される、としてもよい。

ここで、複数回の撮影で得られた画像データ、画像データに基づいて作成されたマスク画像及びコントラスト画像を基にしてＰ／Ｎ変換等の画像処理を行なうと、画像処理された画像上に、保持装置１１の角度と重力によるＸ線照射野絞り２３の機械的なダレや、Ｉ．Ｉ．２７の採用によるひずみに起因してハレーションが発生する。このハレーションは、所要部位の形状によっても大きさ、位置が変化する。

よって、記憶部５１に、ハレーションの領域（以下、「ハレーションエリア」という。）をグラデーション黒化処理するための、所要のスライド角度におけるグラデーション黒化処理関数が記憶されていないかが判断される（ステップＳ５）。ステップＳ５の判断にてＹｅｓ、すなわち、記憶部５１に所要のスライド角度におけるグラデーション黒化処理関数が記憶されていないと判断された場合、黒化処理手段５５では、画像データ、マスク画像又はコントラスト画像を用いて、一般的な数学的手法によって、Ｘ線照射野絞り２３を構成する鉛羽の開口側の端部に相当する画像上のＸ線照射野絞りエッジの検出が行なわれる。このＸ線照射野絞りエッジの検出によって、Ｘ線照射野絞り２３のダレの影響を受けたＸ線照射野絞りエリアが認識される（ステップＳ６）。ディスプレイ装置４３の画面上の画素（座標（Ｘ，Ｙ））の光量値（０〜２５６階調）を示す画素値の変化が大きいため、Ｘ線照射野絞りエッジは、画素値の変化に対して微分（差分）演算を行なえば検出できる。

例えば微分演算によると注目画素の微分値は、注目画素を囲む８画素を用いて、水平（Ｘ軸）方向の画素値変化と垂直（Ｙ軸）方向の画素値変化から求められる。そして、得られた微分値のうち、所要のＸ線照射野絞りエッジ用閾値を超える微分値が求められる。この微分値をもつ画素の座標（Ｘ，Ｙ）を、Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）（ｃ＝１，２，…、ｄ＝１，２，…）とする。そして、複数のＸ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）から形成される多角形の外側を、Ｘ線照射野絞りエリアと認識する。なお、注目画素の画素値として、注目画素の画素値とその近傍画素の画素値とを平均し、平均された平均画素同士の微分値からＸ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）を求めてもよい。

また、グラデーション黒化処理手段５６では、ステップＳ６と同様に画像データ、マスク画像又はコントラスト画像を用いて、一般的な数学的手法によって、Ｘ線照射野絞り２３の内側の画像上に発生するハレーションのハレーションエッジの検出が行なわれる。このハレーションエッジの検出によって、ハレーションエリアが認識される（ステップＳ７）。例えば微分演算によると注目画素の微分値は、注目画素を囲む８画素を用いて、水平方向の画素値変化と垂直方向の画素値変化から求められる。そして、得られた微分値のうち、所要のハレーションエッジ用閾値を超える微分値が求められる。この微分値をもつ画素の座標（Ｘ，Ｙ）を、ハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）（ｅ＝１，２，…、ｆ＝１，２，…）とする。そして、複数のハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）から形成される多角形の外側でありステップＳ６にて認識されたＸ線照射野絞りエリアの内側を、ハレーションエリアと認識する。なお、注目画素の画素値として、注目画素の画素値とその近傍画素の画素値とを平均し、平均された平均画素同士の微分値からハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）を求めてもよい。

続いて、画像上に、ステップＳ７にて認識されたハレーションエリアがグラフィックとして重ねられ、ディスプレイ装置５２の画面上に描画又はカラー表示される（ステップＳ８）。操作者は、ハレーションエリアがグラフィック化された画像を見ながら、ハレーションエリアの位置及び大きさを確認することができる。

次いで、操作者がマウス等のポインティングデバイスを操作することによって、グラデーション黒化処理関数ＤＢ５７に格納された複数のグラデーション黒化処理関数（二次又は高次関数）のうち、ステップＳ７にて認識されたハレーションエリアの大きさ（Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）とハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）の座標差）に対応した所要のグラデーション黒化処理関数が選択される（ステップＳ９）。

図５は、グラデーション黒化処理関数の例を示すグラフである。

図５の横軸はハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）を基準「０」とした場合の、ハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）とＸ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）の座標差を示し、縦軸は画素値を示す。グラデーション黒化処理関数は、Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）とハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）の座標差が大きくなるに従って減衰する関数として示される。ステップＳ９では、図５に示された複数のグラデーション黒化処理関数のうち、ステップＳ６及びＳ７にて認識されたＸ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）及びハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）の座標差に応じたグラデーション黒化処理関数が選択される。

複数のグラデーション黒化処理関数のうち、所要のグラデーション黒化処理関数が選択されると、その選択されたグラデーション黒化処理関数は、Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）とハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）の間の座標に適用され、Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）とハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）の間の座標の画素値が変換され、画像上のハレーションエリアがグラデーション黒化処理される（ステップＳ１０）。

図６は、画面上の座標（Ｘ，Ｙ）と画素値の関係を示すグラフである。

図６に示されたグラフの横軸は画面上の座標（Ｘ，Ｙ）、例えばＹ＝ｙの場合のＸを、縦軸は座標毎の画素値を表す。Ｙ＝ｙの場合のＸ線照射野絞りエッジ座標（ｃ_１，ｙ）とハレーションエッジ座標（ｅ_１，ｙ）の間の座標、Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ_２，ｙ）とハレーションエッジ座標（ｅ_２，ｙ）の間の座標では、共に画素値の変動が大きいことがわかる。ステップＳ１０では、Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ_１，ｙ）とハレーションエッジ座標（ｅ_１，ｙ）の間の座標、Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ_２，ｙ）とハレーションエッジ座標（ｅ_２，ｙ）の間の座標に、選択された所要のグラデーション黒化処理関数をそれぞれ適用する。

次いで、図６に示されたグラフではＹ＝ｙの場合を示したが、Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）とハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）の間の座標の画素値が、画面上のＹ＝ｙ以外のＹ軸全てに亘って変換されて画像のグラデーション黒化処理が行なわれたかを判断する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１の判断にてＹｅｓ、すなわち、Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）とハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）の間の座標の画素値が、画面上のＹ軸全てに亘って変換された場合、Ｙ軸全てに相当するグラデーション黒化処理関数とスライド角度とが記憶部５１に記憶される（ステップＳ１２）。そして、黒化処理手段５５では、ステップＳ６にて認識されたＸ線照射野絞りエリアが黒化処理される（ステップＳ１３）。

一方、ステップＳ１１の判断にてＮｏ、すなわち、Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）とハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）の間の座標の画素値が、画面上のＹ軸全てに亘って変換されていない場合、ハレーションエリア全体について、Ｘ線照射野絞りエッジ座標（ｃ，ｄ）とハレーションエッジ座標（ｅ，ｆ）の間の座標の画素値が変換され、画像のハレーションエリアがグラデーション黒化処理される（ステップＳ１０）。

ステップＳ１０によるハレーションエリアのグラデーション黒化処理、及びステップＳ１３によるＸ線照射野絞りの黒化処理がなされた画像に対して、画像処理部５３により画像処理が施される（ステップＳ１４）。この画像処理は操作者によって手動的に行なわれる処理であってもよく、自動的に行なわれる処理であってもよい。この画像処理は、拡大／諧調／空間フィルタ処理や、時系列的に蓄積されたＸ線透過像の最小値／最大値トレース処理、及びノイズを除去するための加算処理等に加え、サブトラクション処理も含まれる。サブトラクション処理は、マスク画像とコントラスト画像間で行なわれる。マスク画像、コントラスト画像及びサブトラクション画像は被検体Ｐの体軸方向に複数毎作成される。さらに画像処理部５３において、サブトラクション処理が行なわれたサブトラクション画像は、ディスプレイ装置５２の画面上に表示され、必要に応じてイメージャ等にプリントされる（ステップＳ１５）。

画像処理が施されたマスク画像、コントラスト画像及びサブトラクション画像が記憶部５１に記憶される（ステップＳ１６）。また、被検体Ｐの情報、Ｘ線制御条件、保持制御条件及び画像処理条件がこれらの画像に対応して記憶される。

一方、ステップＳ５の判断にてＮｏ、すなわち、記憶部５１に、所要のスライド角度におけるグラデーション黒化処理関数が記憶されていると判断された場合、そのグラデーション黒化処理関数が記憶部５１から読出され（ステップＳ１７）、グラデーション黒化処理手段５６では、リアルタイムに表示される画像に適用され、画像上のハレーションエリアがグラデーション黒化処理される（ステップＳ１８）。

続いて、通常撮影後所定の期間、例えば数日〜数ヶ月程度が経過した後、経過観察撮影が行なわれるが、一般的な経過観察撮影と同様であるので、経過観察撮影については説明を省略する。

本実施形態によると、Ｘ線照射野絞りエリア及びハレーションエリアを自動認識して、ハレーションエリアをグラデーション黒化処理し、Ｘ線照射野絞りエリアを黒化処理することで、Ｘ線照射野絞り２３の機械的なダレやＩ．Ｉ．２１の採用によるひずみに起因して発生する画像上のハレーションを低減でき、読影可能な画像を表示することができる。

図７は、本実施形態の変形例を示し、Ｘ線照射野絞り２３の制御方法を示すフローチャートである。なお、本実施形態の変形例の構成は、図１及び図２に示されたＸ線診断装置１０の構成と同様とする。

図７に示されたフローチャートは、図３に示されたフローチャートのステップＳ１による透視撮影を示すものである。

図１に示されたＸ線診断装置１０にて透視撮影が行なわれ、得られる画像がＰ／Ｎ反転処理手段５８によってＰ／Ｎ反転処理され、透視撮影下で一般的にはポジ表示の画像がネガ表示に変換される（ステップＳ２１）。透視画像のようにポジ表示の画像は、画像上の黒い部分が黒レベルなのか、又はＸ線照射野絞り２３により黒に張り付いているのか判断しづらい事実がある。画像をネガ表示に反転処理すると、Ｘ線照射野絞り２３は白に張り付くため見分けることが容易となる。

ネガ表示に変換された画像を用いて、ステップＳ６のように、画像上のＸ線照射野絞りエリアの認識が行なわれ（ステップＳ２２）、続けて、ポジ表示画像を用いてステップＳ７のように、画像上のハレーションエリアの認識が行なわれる（ステップＳ２３）。

次いで、Ｘ線照射野絞り制御部３３が制御され、Ｘ線照射野絞り２３の鉛羽の位置調整を行なう。例えば、ステップＳ２１にて、被検体Ｐの不要部位にも広くＸ線が照射されるように、Ｘ線照射野絞り２３の開口度を比較的広くとって透視撮影を行ない、Ｘ線照射野絞り２３の鉛羽の位置調整では、Ｘ線照射野絞り２３を、開口部を狭める方向に段階的に自動スライドさせる（ステップＳ２４）。

ここで、システムコントローラ３１は、画像中のハレーションエリアが、画像の読影に支障のない所定の大きさであるかを判断する（ステップＳ２５）。ステップＳ２５の判断にてＹｅｓ、すなわち、画像中のハレーションエリアが、画像の読影に支障のない所定の大きさであると判断された場合、Ｘ線照射野絞り２３の自動スライドを終了し、Ｘ線照射野絞り２３の調整終了位置で透視撮影が行なわれ、ディスプレイ装置５２の画面上に、透視画像として表示される（図３に示されたフローチャートのステップＳ２）。

図８は、ディスプレイ装置５２の画面上に表示される透視画像を示し、図８（ａ）は、図３に示されたフローチャートのステップＳ１によって撮影される被検体の理想的な透視画像を、図８（ｂ）は、ステップＳ１によって撮影される被検体の実際の透視画像を、図８（ｃ）は、図７に示されたフローチャートによって撮影される被検体の透視画像をそれぞれ示す。

図８（ａ）には、Ｘ線照射野絞り制御部３３によって位置設定されたＸ線照射野絞り２３の開口側の端部に相当するＸ線照射野絞りエッジＪ１と、このＸ線照射野絞りエッジＪ１から形成されるＸ線照射野Ｋ１と、このＸ線照射野Ｋ１内に表示される被検体の透視画像Ｌ１とを示す。図８（ｂ）には、図８（ａ）と同様にＸ線照射野絞りエッジＪ１を示し、加えて、Ｘ線照射野絞り２３のダレの影響を受け、実際のＸ線照射野絞り２３のエッジに相当するＸ線照射野絞りエッジＪ２と、このＸ線照射野絞りエッジＪ２から形成されるＸ線照射野Ｋ２と、このＸ線照射野Ｋ２内に表示される被検体の透視画像Ｌ２とを示す。

また、図８（ｃ）には、図８（ｂ）と同様にＸ線照射野絞りエッジＪ１，Ｊ２を示し、加えて、Ｘ線照射野絞り２３の開口部を狭めて、図８（ｂ）のＸ線照射野絞りエッジＪ２を内側に自動スライドさせた状態のＸ線照射野絞りエッジＪ３と、このＸ線照射野絞りエッジＪ３から形成されるＸ線照射野Ｋ３と、このＸ線照射野Ｋ３内に表示される被検体の透視画像Ｌ３とを示す。

図３に示されたフローチャートのステップＳ１による撮影のように、被検体に応じてＸ線照射野絞り２３の位置を設定して透視撮影を行なうと、図８（ａ）に示すように、設定通りのＸ線照射野絞り２３に相当する理想的なＸ線照射野絞りエッジＪ１から形成されるＸ線照射野Ｋ１内に被検体の透視画像Ｌ１が得られる。ところが実際には、Ｘ線照射野絞り２３のダレが発生し、Ｘ線照射野絞り２３のダレが発生している状態で透視撮影を行なうと、図８（ｂ）に示すように、Ｘ線照射野絞り２３のエッジがＸ線照射野絞りエッジＪ２の位置となり、Ｘ線照射野Ｋ２が形成されてしまう。このように、Ｘ線照射野絞り２３のダレが発生すると、Ｘ線照射野絞りエッジＪ２近傍に画素値の差が大きくなりハレーションが発生し、Ｘ線照射野Ｋ２内の被検体の透視画像Ｌ２の読影が困難になる。

一方、図７に示されたフローチャートによる撮影では、まず、被検体に応じてＸ線照射野絞り２３の開口度を比較的広めに設定して透視撮影を行ない、図８（ｂ）に示すように、Ｘ線照射野Ｋ２内の被検体の透視画像Ｌ２を得る。そして、ステップＳ２４により、Ｘ線照射野絞り２３の左右の鉛羽を、Ｘ線照射野絞り２３の開口度を狭める方向に非対称（対象でもよい）に自動スライドさせる。Ｘ線照射野絞り２３の開口度を調整して透視撮影を行なうと、図８（ｃ）に示すように、Ｘ線照射野絞り２３のエッジがＸ線照射野絞りエッジＪ３の位置となり、Ｘ線照射野Ｋ３が形成される。このように、Ｘ線照射野絞り２３の開口度を調整して透視撮影を行なうと、Ｘ線照射野絞りエッジＫ３近傍の画素値の差が大きいハレーションエリアが減少し、Ｘ線照射野Ｋ３内の被検体の透視画像Ｌ３の読影が可能になる。

一方、ステップＳ２５の判断にてＮｏ、すなわち、画像中のハレーションエリアが、画像の読影に支障のある大きさであると判断された場合、さらに、Ｘ線照射野絞り２３が、Ｘ線照射野絞り２３の開口部を狭める方向に段階的に自動スライドされる（ステップＳ２４）。

なお、ステップＳ２１によるネガ表示の画像上のハレーションは、ポジ表示の画像上のハレーションと比較して識別しやすい。よって、ステップＳ２４によるＸ線照射野絞り２３の自動スライドは、操作者が画像を見ながら手動的に行なうこともできる。

また、図８（ｃ）では、Ｘ線照射野絞り２３の左右方向の開口度を調整して透視撮影を行なっているが、左右方向と同様に上下方向についても自動スライドできるものとする。

本実施形態の第２変形例によると、Ｘ線照射野絞りエリア及びハレーションエリアを自動認識して、ハレーションエリアをグラデーション黒化処理し、Ｘ線照射野絞りエリアを黒化処理することで、Ｘ線照射野絞り２３の機械的なダレやＩ．Ｉ．２１の採用によるひずみに起因して発生する画像上のハレーションを黒化処理でき、読影可能な画像を表示することができる。

また、本実施形態の第２変形例によると、透視撮影下でポジ表示の透視画像をネガ表示に変換し、Ｘ線照射野絞り２３の開口度を調整することで、Ｘ線照射野絞り２３の機械的なダレやＩ．Ｉ．２１の採用によるひずみに起因して発生する画像上のハレーションを低減でき、読影可能な画像を表示することができる。

本発明に係るＸ線診断装置の本実施形態を示すブロック図。本発明に係るＸ線診断装置の保持装置を示す斜視図。Ｘ線診断装置における通常撮影の動作を示すフローチャート。Ｉ．Ｉ．の軌跡を示す概略図。グラデーション黒化処理関数の例を示すグラフ。画面上の座標と画素値の関係を示すグラフ。本実施形態の変形例を示すフローチャート。（ａ），（ｂ），（ｃ）はディスプレイ装置の画面上に表示される透視画像。

符号の説明

１０Ｘ線診断装置
１１保持装置
１２本体制御部
１９Ｘ線ＴＶ装置
２３Ｘ線照射野絞り
３３Ｘ線照射野絞り制御部
５１記憶部
５２ディスプレイ装置
５５黒化処理手段
５６グラデーション黒化処理手段
５７グラデーション黒化処理関数ＤＢ
５８Ｐ／Ｎ反転処理手段

Claims

Ｘ線を曝射する放射線源と、
前記放射線源の出射側に、前記Ｘ線を絞って不要部位への照射を防ぐＸ線照射野絞りと、
前記Ｘ線照射野絞りの開口度を制御するＸ線照射野絞り制御部と、
前記放射線源から曝射されるＸ線を被検体に照射して、この被検体を透過する透過Ｘ線を検出して得られる画像から前記Ｘ線照射野絞りの開口側の端部に相当するＸ線照射野絞りエッジ座標を算出し、このＸ線照射野絞りエッジ座標からＸ線照射野絞りエリアを認識して黒化処理する黒化処理手段と、
前記画像からハレーションエッジ座標を算出し、このハレーションエッジ座標及び前記Ｘ線照射野絞りエリアからハレーションエリアを認識し、所定のグラデーション黒化処理関数に基づいて前記ハレーションエリア内の画素値がグラデーションとなるように前記ハレーションエリアを黒化処理するグラデーション黒化処理手段と、
が設けられたことを特徴とするＸ線診断装置。
前記放射線源から曝射される前記Ｘ線としての透視用Ｘ線を前記被検体に照射して得られるポジ表示である透視画像をネガ表示に変換させるＰ／Ｎ反転処理手段をさらに設け、
前記黒化処理手段は、前記ネガ表示の透視画像から算出される前記Ｘ線照射野絞りエッジ座標からＸ線照射野絞りエリアを認識して黒化処理し、
前記グラデーション黒化処理手段は、前記ポジ表示の透視画像から算出される前記ハレーションエッジ座標、及び前記Ｘ線照射野絞りエリアからハレーションエリアを認識し、前記所定のグラデーション黒化処理関数に基づいて前記ハレーションエリア内の画素値がグラデーションとなるように前記ハレーションエリアを黒化処理することを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
Ｘ線を被検体に照射して、この被検体を透過する透過Ｘ線を検出して得られる画像からＸ線照射野絞りの開口側の端部に相当するＸ線照射野絞りエッジ座標を算出し、このＸ線照射野絞りエッジ座標からＸ線照射野絞りエリアを認識するＸ線照射野絞りエリア認識工程と、
前記画像からハレーションエッジ座標を算出し、このハレーションエッジ座標及び前記Ｘ線照射野絞りエッジ座標からハレーションエリアを認識するハレーションエリア認識工程と、
所定のグラデーション黒化処理関数に基づいて前記ハレーションエリア内の画素値がグラデーションとなるように前記ハレーションエリアを黒化処理するグラデーション黒化処理工程と、
前記Ｘ線照射野絞りエリアを黒化処理する黒化処理工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。
前記ハレーションエリアをグラフィック表示又はカラー表示することを特徴とする請求項３に記載の画像処理方法。
前記グラデーション黒化処理工程では、前記ハレーションエッジ座標と前記Ｘ線照射野絞りエッジ座標の間の座標差を求め、複数のグラデーション黒化処理関数から、前記座標差に対応する前記所定のグラデーション黒化処理関数を選択し、前記所定のグラデーション黒化処理関数によって座標間を黒化処理することを特徴とする請求項３に記載の画像処理方法。
透視用Ｘ線を被検体に照射して、この被検体を透過する透過Ｘ線を基に前記被検体を透視して得られるポジ表示の透視画像をネガ表示の透視画像に変換させるネガ変換工程と、
前記ネガ表示の透視画像からＸ線照射野絞りの開口側の端部に相当するＸ線照射野絞りエッジ座標を算出し、このＸ線照射野絞りエッジ座標からＸ線照射野絞りエリアを認識するＸ線照射野絞りエリア認識工程と、
前記ポジ表示の透視画像からハレーションエッジ座標を算出し、このハレーションエッジ座標及び前記Ｘ線照射野絞りエッジ座標からハレーションエリアを認識するハレーションエリア認識工程と、
前記ハレーションエリアが所定の大きさになるまで、前記Ｘ線照射野絞りの開口部を調整するＸ線照射野絞り調整工程と、
を有することを特徴とする画像処理方法。
前記Ｘ線照射野絞り調整工程は、前記Ｘ線照射野絞りの開口度を狭める方向に段階的に自動スライドさせることを特徴とする請求項６に記載の画像処理方法。