JP6485278B2 - 画像処理方法およびx線透視撮影装置 - Google Patents
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- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Description
すなわちX線透視撮影装置において、生成されるX線画像Cに帯状または線状のアーティファクトAFが発生する場合がある(図13左図、矢印参照)。アーティファクトAFの各々は、FPDの読み出し方向Reに直交する方向に延伸している(図13右図)。
すなわち、本発明に係る画像処理方法は、X線管から被検体に対して照射されたX線をX線検出器が検出してX線検出信号に変換するX線変換工程と、前記X線変換工程において変換された前記X線検出信号を用いてX線画像を生成する画像生成工程と、前記画像生成工程において生成された前記X線画像の画素値を、前記X線画像に発生する帯状のアーティファクトが延伸する、前記X線検出器の読み出し方向に直交する方向に平均化して平均画素値プロファイルを生成する画像平均化工程と、前記画像平均化工程において生成された平均画素値プロファイルの全体を近似する近似曲線を算出する近似曲線生成工程と、前記近似曲線生成工程において生成された前記近似曲線の値と、前記平均画素値プロファイルの値との差を差分値として算出する差分値算出工程と、前記差分値算出工程において算出された前記差分値を、前記X線画像における画素値の各々から減算することにより前記X線画像を補正する画像補正工程とを備えることを特徴とするものである。
すなわち、本発明に係るX線透視撮影装置は、被検体にX線を照射するX線管と、前記被検体を透過したX線を検出してX線検出信号を出力するX線検出手段と、前記X線検出手段が出力するX線検出信号を用いてX線画像を生成する画像生成部と、前記X線画像に発生する帯状のアーティファクトが延伸する、前記X線検出手段の読み出し方向に直交する方向に前記X線画像の画素値を平均化して平均画素値プロファイルを生成する画像平均化手段と、前記平均画素値プロファイルの全体を近似する近似曲線を算出する近似曲線生成手段と、前記平均画素値プロファイルの値と前記近似曲線の値との差を差分値として算出する差分値算出手段と、前記X線画像における画素値の各々から前記差分値を減算することにより前記X線画像を補正する画像補正手段とを備えることを特徴とするものである。
次に実施例1に係るX線透視撮影装置7を適用した、放射線治療装置1の動作について説明する。図3(a)は実施例1に係るX線透視撮影装置7を適用した、放射線治療装置1の動作の工程を説明するフローチャートである。実施例1では放射線治療装置1を用いて、動体追跡照射法による放射線治療を行う場合を例にとって説明する。またX線管9aおよび9bがX線を照射する照射位置は、図1(a)に示す位置とする。
放射線治療を行うにあたり、まず臥位体勢をとる被検体Mを天板3に載置する。そして被検体Mの呼吸や拍動、すなわち被検体Mの体動によって移動する患部Bの位置情報を得るべく、X線透視によるX線画像の生成を行う。すなわち術者は入力部41を操作してX線管9aおよびX線管9bの各々に対し、それぞれ異なる斜め方向からX線を断続的に照射させる。入力部41に入力される指示の内容は主制御部47を介してX線照射制御部23へ送信される。X線照射制御部23の制御に従い、X線管9aは被検体MへX線Haを照射し、X線管9bはX線Hbを照射する。
補正前画像Cの画像処理を行うに際し、まず補正前画像Cの画素値の情報に基づいて平均画素値プロファイルを生成する。補正前画像Pを構成する全画素における画素値の情報は画像生成部27から平均値演算部29へ送信される。平均値演算部29は補正前画像Cの画素値をアーティファクトAFの延伸する方向、すなわちS方向に平均化する演算処理を行うことにより、読み出し方向Reについての平均画素値プロファイルを生成する。
補正前画像Cについて生成された平均画素値プロファイルPの情報は平均値演算部29から近似式演算部31へ送信される。近似式演算部31は平均画素値プロファイルPを近似する近似曲線Qを算出する(図7参照)。実施例1において、近似式演算部31は平均画素値プロファイルPのデータに対して最小二乗法を用いることにより、平均画素値プロファイルPを近似する近似曲線Qとしてn次多項式F(x)を算出する。近似曲線Qである多項式F(x)の次数nは条件に応じて好適な値を適宜選択してよい。n列目の画素Dに係る近似曲線Qの値をQ(n)とする。Q(n)の値は、n次多項式F(x)にnを代入した値であるF(n)に相当する。
近似曲線Qの情報、すなわちn次多項式F(x)の情報は平均画素値プロファイルPの情報とともに、近似式演算部31から差分値演算部33へ送信される。差分値演算部33は平均画素値プロファイルPの値と近似曲線Qの値との差分とることにより、差分値Jを算出する。一例として、n列目の画素Dにおける差分値J(n)の値は、n列目の画素列における平均画素値プロファイルPの値すなわち平均画素値Anと、n列目の画素列における近似曲線Qの値すなわちQ(n)との差分によって算出される。ステップS4の工程は本発明における差分値算出工程に相当する。
画像補正部35は補正前画像Cを構成する全画素の画素値から、差分値Jを減算することにより、補正前画像Cの補正を行う。具体的には1列目の画素Dにおける画素値E(1,1)〜E(1024,1)の各々から、1列目の画素Dについて差分値演算部33が算出した差分値J(1)を減算する。そしてn列目の画素Dにおける画素値E(1,n)〜E(1024,n)の各々から、n列目の画素Dについて差分値演算部33が算出した差分値J(n)を減算する。
アーティファクトを除去する画像処理が行われた後、補正後画像Tを用いてマーカの位置を算出する。すなわち補正後画像Taおよび補正後画像Tbの画像情報はそれぞれ画像補正部35からマーカ位置算出部37へ送信される。マーカ位置算出部37は補正後画像Taおよび補正後画像Tbの各々に映し出されるマーカRの位置に基づいて、被検体MにおけるマーカRの三次元位置情報を算出する。
マーカ位置算出部37はさらにマーカRの三次元位置情報に基づいて、治療放射線である放射線Gを照射すべきか否かを判定する。被検体Mにおける患部Bの位置は、被検体Mの体動に従って周期的に移動する。患部Bの近傍に載置されたマーカRと患部Bとの相対位置は不変であるので、被検体Mの体動に起因する患部Bの移動に従ってマーカRの三次元位置は周期的に変位する。
実施例1に係るX線透視撮影装置7は平均値演算部29と、近似式演算部31と、差分値演算部33と、画像補正部35とを備えている。平均値演算部29は補正前画像に対してアーティファクトAFが延伸する所定の方向Sへ画素値を平均化することにより平均画素値プロファイルPを生成する。近似式演算部31は多項式近似を行うことにより、平均画素値プロファイルPの全体を近似する近似曲線Qを算出する。差分値演算部33はアーティファクトAFの延伸方向Sに延伸し、読み出し方向Reに並ぶ画素列の各々について、平均画素値プロファイルPの値と近似曲線Qの値との差を差分値として算出する。
実施例2に係るX線透視撮影装置では、1フレーム目の補正前画像について算出された近似曲線Q1を2フレーム目以降の補正前画像に対して適用する。この場合、平均画素値プロファイルの全体を近似する多項式近似を行って近似曲線Qを算出する工程は、2フレーム目以降において省略できる。その結果、補正前画像からアーティファクトを除去する画像処理に要する時間を大きく低減できる。
重み付け処理部49は近似式演算部31の後段に設けられており、差分値演算部33の前段に設けられている。重み付け処理部49は近似式演算部31が生成した近似曲線の各々を適宜重み付け加算する演算処理をすることにより、直近に生成された補正前画像を補正するために用いる近似曲線を新たに生成する。重み付け処理部49が重み付け演算処理を行う構成としてはリカーシブフィルタなどが挙げられる。重み付け処理部49は本発明における重み付け処理手段に相当する。
ステップS3においてkフレーム目の補正前画像Cに係る近似曲線Qkが算出された後、近似曲線Qkの情報は近似式演算部31から重み付け処理部49へ送信される。また重み付け処理部49には1フレーム目から(k−1)フレーム目までの各補正前画像Cに係る近似曲線Q1〜Q(k−1)までの情報がそれぞれ送信されている。
Zk=(1−α)・Q(k−1)+α・Qk … (1)
実施例1に係るステップS4において、差分値演算部33は平均画素値プロファイルPkの値と近似曲線Qkの値との差分をとることにより、kフレーム目の補正前画像Cから減算補正するための差分値Jを算出する。一方、実施例3に係るステップS4において、差分値演算部33は平均画素値プロファイルPkの値と処理後近似曲線Zkの値との差分をとることにより、kフレーム目の補正前画像Cから減算補正するための差分値Jを算出する。
このような実施例3に係る構成では、画像フレーム間で輝度パターンが大きく変化する場合であっても、X線透視によって断続的に得られるX線画像群の全体、すなわち動画全体についての視認性が低下することを回避できる。X線透視では例えば15〜30FPS程度の高いフレームレートで多数のX線画像を生成し、生成されたX線画像群を断続的に表示する。術者はいわゆる動画として表示されるX線画像群を参照して各種治療行為を実行する。
3 …天板
5 …治療放射線照射装置
7 …X線透視撮影装置
9 …X線管
11 …FPD(X線検出手段)
21 …コリメータ
23 …X線照射制御部
25 …画像処理部
27 …画像生成部
29 …平均値演算部
31 …近似式演算部(近似曲線算出手段)
33 …差分値演算部(差分値算出手段)
35 …画像補正部(画像補正手段)
37 …マーカ位置算出部
39 …放射線照射制御部
47 …主制御部
49 …重み付け処理部(重み付け処理手段)
Claims (8)
- X線管から被検体に対して照射されたX線をX線検出器が検出してX線検出信号に変換するX線変換工程と、
前記X線変換工程において変換された前記X線検出信号を用いてX線画像を生成する画像生成工程と、
前記画像生成工程において生成された前記X線画像の画素値を、前記X線画像に発生する帯状のアーティファクトが延伸する、前記X線検出器の読み出し方向に直交する方向に平均化して平均画素値プロファイルを生成する画像平均化工程と、
前記画像平均化工程において生成された平均画素値プロファイルの全体を近似する近似曲線を算出する近似曲線生成工程と、
前記近似曲線生成工程において生成された前記近似曲線の値と、前記平均画素値プロファイルの値との差を差分値として算出する差分値算出工程と、
前記差分値算出工程において算出された前記差分値を、前記X線画像における画素値の各々から減算することにより前記X線画像を補正する画像補正工程とを備えることを特徴とする画像処理方法。 - 請求項1に記載の画像処理方法において、
2フレーム目以降の前記X線画像を生成した場合において前記近似曲線生成工程は省略され、
前記差分値算出工程では、前記X線画像について算出された前記平均画素値プロファイルの値と、1フレーム目の前記X線画像において生成された前記近似曲線の値との差を前記差分値として算出する画像処理方法。 - 請求項1に記載の画像処理方法において、
前記近似曲線生成工程の後に、直近に生成された前記近似曲線と過去に生成された前記近似曲線とを重み付け処理することにより、処理後近似曲線を算出する重み付け処理工程をさらに備え、
前記差分値算出工程では、前記平均画素値プロファイルの値と前記重み付け処理工程で算出された前記処理後近似曲線の値との差を前記差分値として算出する画像処理方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の画像処理方法において、
前記近似曲線生成工程は、前記平均画素値プロファイルの全体を近似するn次多項式を前記近似曲線として算出する画像処理方法。 - 被検体にX線を照射するX線管と、
前記被検体を透過したX線を検出してX線検出信号を出力するX線検出手段と、
前記X線検出手段が出力するX線検出信号を用いてX線画像を生成する画像生成部と、
前記X線画像に発生する帯状のアーティファクトが延伸する、前記X線検出手段の読み出し方向に直交する方向に前記X線画像の画素値を平均化して平均画素値プロファイルを生成する画像平均化手段と、
前記平均画素値プロファイルの全体を近似する近似曲線を算出する近似曲線生成手段と、
前記平均画素値プロファイルの値と前記近似曲線の値との差を差分値として算出する差分値算出手段と、
前記X線画像における画素値の各々から前記差分値を減算することにより前記X線画像を補正する画像補正手段とを備えることを特徴とするX線透視撮影装置。 - 請求項5に記載のX線透視撮影装置において、
前記近似曲線生成手段は1フレーム目の前記X線画像についてのみ前記近似曲線を算出し、
前記差分値算出手段は、前記平均画素値プロファイルの値と、前記1フレーム目のX線画像について算出された前記近似曲線の値との差を前記差分値として算出するX線透視撮影装置。 - 請求項5に記載のX線透視撮影装置において、
前記近似曲線生成手段が算出する前記近似曲線の各々を重み付け処理することにより、処理後近似曲線を算出する重み付け処理手段をさらに備え、
前記差分値算出手段は、前記平均画素値プロファイルの値と前記処理後近似曲線の値との差を前記差分値として算出するX線透視撮影装置。 - 請求項5ないし請求項7のいずれかに記載の画像処理方法において、
前記近似曲線生成手段は、前記平均画素値プロファイルの全体を近似するn次多項式を前記近似曲線として算出するX線透視撮影装置。
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