JP2000102526A - Ｘ線映像の散乱放射効果補正装置 - Google Patents

Ｘ線映像の散乱放射効果補正装置

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 実際の散乱放射映像の正確な測定を行う。 【構成】 Ｘ線映像の散乱放射効果補正装置において、
ディジタル映像信号から平均映像強度を決定する平均化
装置３０を有し、点拡がり関数と映像信号との畳み込み
により得られる変換映像マトリックスの要素の強度値の
制御のもとで、変換映像マトリックスの要素に対する加
重係数の選定のために記憶装置において強度と関連する
加重係数とによる多数の対を含む表を形成するべく、平
均映像強度を入力信号とする計算装置をさらに有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｘ線装置から発生
されたディジタル映像信号が、強度値の映像マトリック
スに変換され、この映像マトリックスが、点拡がり関数
との前記映像信号の畳み込みによって変換映像マトリッ
クスに変換され、前記変換映像マトリックスの各マトリ
ックス要素の加重係数との乗算により散乱映像マトリッ
クスが形成され、前記散乱映像マトリックスのマトリッ
クス要素を前記映像マトリックスの対応するマトリック
ス要素から減算することにより、補正された映像マトリ
ックスが形成される、Ｘ線映像中の散乱放射効果を補正
する方法に関するものである。
【０００２】本発明はまた、Ｘ線源と、映像搬送Ｘ線ビ
ームをビデオ信号に転換するＸ線検出器と、入力信号が
前記ビデオ信号により形成され且つ出力信号がディジタ
ル映像信号となるアナログ−ディジタル変換器と、前記
ディジタル映像信号から強度値の映像マトリックスを形
成し且つその映像マトリックスを点拡がり関数による畳
み込みによって変換映像マトリックスに変換する変換装
置と、局所強度値に依存する加重係数を決定する記憶装
置と、前記加重係数により加重された変換映像マトリッ
クスを前記映像マトリックスから減算する装置とを備え
るＸ線映像の散乱放射効果を補正する装置にも関するも
のである。
【０００３】
【従来の技術】この種の方法は、「医学と生理学」（
Ｍｅｄ．Ｐｈｙｓ．）の第１４巻，第３号，１９８７年
５／６月号の第３３０〜３３４頁から既知である。
【０００４】この刊行物には弱められたＸ線ビームの空
間的強度分布から散乱放射電磁界を算定することにより
Ｘ線映像を処理する方法が記載されている。この方法
は、映像を横切るぼけとして現れてしまう結像しない成
分により“汚染”された元の映像から測定された強度分
布から散乱放射映像を減算することによって、より高い
コントラストを有する補正された映像を復元するもので
ある。散乱放射が無い場合には、強度の対数と照射方向
における距離との間に線形関係が存在する。散乱放射に
対する補正によって、量的な精度が濃度計的に増加し、
相対的な厚さの相違が映像から計算される。とりわけ伝
播方向でのＸ線ビームの減衰に加えて、減衰させる物体
からの電子への散乱も生じるので、物体により減衰され
るＸ線ビームの空間的強度分布は、映像に寄与しない成
分を含んでいる。散乱Ｘ線の強度分布は、いわゆる点拡
がり関数による一次入射ビームの畳み込みとして説明で
きる。検出された強度は、その一次強度に対する概算値
として取られる。物体のあらゆる実際の映像は、点拡が
り関数により空間的に拡散される。Ｘ線ビームにより照
射された場合の厚い物体の後ろの一次放射に対する散乱
放射の比は、薄い物体の後ろの一次放射に対する散乱放
射の比より高いので、一次ビームから散乱放射を計算す
る場合に、畳み込まれた一次ビームも、局部伝達に依存
する加重係数によって加重されねばならない。散乱放射
電磁界の計算の精度は、特に、局所加重係数の測定精度
に依存する。先に示した刊行物では、かかる局所加重係
数がＸ線管の管電圧の固定した設定値及び焦点と検出器
との間の固定した距離によって測定される。補正回路で
は、局所加重係数が表にプロットされる。検出されたＸ
線映像の映像マトリックス中の要素の強度値に依存し
て、局所加重係数が選択され、それにその畳み込みされ
た映像マトリックスの対応するマトリックス要素が乗算
される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この種の方法は、局所
加重係数が映像パラメータの一つの固定された調節値に
適用できるのみであると言う欠点を有する。管電圧や、
管電流、Ｘ線の焦点位置、患者テーブル、患者と映像増
幅管との間の距離、映像増幅管の入口スクリーンの有効
断面積、その他が変えられた場合には、局所加重係数の
新しいバージョンが測定されねばならない。更に、検出
された映像からの局所加重係数の決定の間に、その映像
は明るさの突然遷移を含みうるので、その局所加重係数
は、当該映像内の短い距離にわたって比較的大きく変化
し得る。これにより、計算された散乱放射映像内に傾斜
を生じる。これはすなわち、位置の関数として緩慢にし
か変化しない実際の散乱放射映像の貧弱な近似となる。
【０００６】本発明の目的は、前述した欠点を回避する
ことのできるＸ線映像中の散乱放射効果を補正する方法
を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】これを達成するために、
本発明による方法は、前記変換映像マトリックスのマト
リックス要素に対する前記加重係数の選定は、前記変換
映像マトリックスのマトリックス要素の強度値によって
決定されることを特徴とする。
【０００８】この変換映像マトリックスは、比較的高い
周波数が平均化により除去された映像マトリックスの拡
散変形体である。変換映像マトリックスの映像要素に関
連する加重係数が、変換映像マトリックスの強度値と、
関連する加重係数とにより形成された多数の対を含む表
から選択される場合には、加重係数の空間的変化は比較
的小さい。
【０００９】本発明による方法の好適な変形は、強度の
関数としての加重係数の変化が、前記Ｘ線装置の映像パ
ラメータの調節値により同時決定されることを特徴とす
る。この映像パラメータの調節値への加重係数の自動適
用は毎回再び加重係数を決定する必要性を排除する。
【００１０】本発明による方法の別の好適な変形は、強
度の関数としての加重係数が強度Ｉ ０より高い強度に対
しては単調減少関数により与えられ、前記関数の垂直オ
フセットが平均映像強度により直線的に変化することを
特徴とする。
【００１１】照射される物体の厚さの減少に対して、散
乱放射成分の強度の畳み込まれた一次強度に対する局所
比率を表現する加重係数が減少することは既知である。
強度による加重係数の変化の垂直差異すなわちオフセッ
トは、Ｘ線管の管電圧及び管電流、照射されるべき物体
とＸ線検出器例えばＸ線映像増幅管の入口スクリーンと
の間の距離、散乱放射格子の存在及び検出表面の表面積
の“共通”調節、及びパルス動作の場合にはパルス持続
期間によって高度に決定される。Ｘ線管の電圧及び電流
の設定あるいはパルス持続期間は、患者の厚さに依存
し、散乱放射成分もまたそれに依存している。５０ｋＶ
〜７０ｋＶの管電圧及び照射されるべき物体とＸ線検出
器の入口スクリーンとの間の５〜２０ｃｍの距離に対
し、垂直オフセットは平均映像強度のほぼ線形関数とし
て説明され得る。垂直オフセットについての平均映像強
度の近くの映像強度の変化の影響は、もし必要ならば、
ハイオーダ効果として考慮に入れることができる。散乱
放射格子の存在は垂直オフセットに影響を有し、そのオ
フセットは散乱放射格子が存在しないときに一層高くな
る。狭いＸ線ビームは少ししか散乱放射を発生しないか
ら、比較的小さい直径を有するＸ線検出器の入口スクリ
ーンに対して及び狭いビームへ平行にされた関連するＸ
線ビームに対しては、垂直オフセットは比較的大きい直
径を有する入口スクリーン及び関連するより広いＸ線ビ
ームに対してよりも低い。
【００１２】比較的大きい横断寸法を有する均質な物体
が照射される場合には、加重係数は一定ではなくて映像
平面にわたって変化する。これは多数の影響による。散
乱放射格子は一般に中心でよりも縁部で一層有効であ
る。しかしながら、映像平面の縁部での点が映像平面の
中心の近くに位置する点よりも実質的に少ししか散乱放
射を受けないと言う事実によって映像の明るさの変化に
おいて顕著となる。ビーム形状と検出器の入口スクリー
ンの曲率とのせいで、検査されるべき物体とＸ線検出器
との間のＸ線によりたどられる通路は、映像の中心でよ
りも映像の縁部での方が長く、従って散乱放射線の相対
的寄与は当該中心でよりも当該縁部での方が小さい。Ｘ
線管の陽極の形状によって、放射線の強度と硬度とは映
像の一方の側から他方の側まで変化する（傾斜効果（he
eleffect）と呼ばれる）。従って、散乱放射線の相対的
寄与は変化する。空間的補正マトリックスの対応する要
素による散乱映像マトリックスの要素の乗算により、こ
うして起こる映像不均質を低減するよう映像補正がなさ
れる。
【００１３】本発明による方法の別の好適な変形は、映
像搬送映像の映像縁部から前記点拡がり関数の半分の幅
と等しい距離以内にある映像部分の前記点拡がり関数に
よる畳み込みの間、前記映像部分の不正確な平均化が、
前記空間的補正マトリックスの対応する要素と前記散乱
映像マトリッスクの要素の乗算により事実上補償される
ことを特徴とする。
【００１４】各映像点での強度値が近辺の映像点の強度
値で加重された平均値により得られるように、点拡がり
関数による映像信号の畳み込みに基づき、映像縁部から
点拡がり関数の半分の幅以内にある映像点が不正確な値
を得ることになる。これは、平均化が映像縁部の外側に
あって且つその強度値が任意値を与えられ得る映像点に
より行われるからである。空間的補正を用いて、これら
の映像点は正しい平均値に合わせて変えられ得る。これ
は例えば点拡がり関数と完全な白映像を畳み込み基準値
として零に等しくない強度値を取ることによって実現さ
れ得る。散乱映像マトリックスがこの逆基準値により形
成された補正マトリックスによって乗算された場合に
は、縁部点はそれらの元の平均値へ再び合わせ戻され
る。補正マトリックスは空間補正マトリックスに含まれ
得る。
【００１５】上記の方法を実施するＸ線映像の散乱放射
効果補正装置は、Ｘ線源と、映像搬送Ｘ線ビームをビデ
オ信号に転換するＸ線検出器と、入力信号が前記ビデオ
信号により形成され且つ出力信号がディジタル映像信号
となるアナログ−ディジタル変換器と、前記ディジタル
映像信号から強度値の映像マトリックスを形成し且つそ
の映像マトリックスを点拡がり関数による畳み込みによ
って変換映像マトリックスに変換する変換装置と、局所
強度値に依存する加重係数を決定する記憶装置と、前記
加重係数により加重された変換映像マトリックスを前記
映像マトリックスから減算する装置とを備えるＸ線映像
の散乱放射効果を補正する装置において、ディジタル映
像信号から平均映像強度を決定する平均化装置を有し、
前記変換映像マトリックスの要素の強度値の制御のもと
で、前記変換映像マトリックスの要素に対する前記加重
係数の選定のために前記記憶装置において強度と関連す
る加重係数とによる多数の対を含む表を形成するべく、
前記平均映像強度を入力信号とする計算装置をさらに有
する、ことを特徴とする。
【００１６】該装置において、前記計算及び記憶装置の
入力信号は、前記加重係数を計算するために当該映像パ
ラメータの調節値を含むものとしてもよい。
【００１７】また、前記変換映像マトリックスの要素を
空間的補正マトリックスの対応マトリックス要素により
乗算する装置を有するものとしてもよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しつつ、
本発明による方法の幾つかの変形例を詳細に説明する。
【００１９】図１は、回転陽極３を有するＸ線管１を示
している。この回転陽極３は、Ｘ線ビーム５を発射し、
このビームは、コリメータ７により平行にされ且つ物体
８を照射した後にＸ線映像増幅管９により検出されるＸ
線ビーム４を放射する。Ｘ線映像増幅管９の入口スクリ
ーン１１は、Ｘ線の照射方向から逸脱する伝播方向を有
するＸ線の一部を遮断する散乱放射格子１０を有する。
上記Ｘ線映像増幅管９においては、映像搬送Ｘ線ビーム
５が映像搬送光ビーム１３に転換される。半透明鏡１５
は、光ビーム１３を写真カメラ１７により写真フィルム
上に結像する部分とテレジビョン・カメラ装置１９によ
りビデオ信号に転換される部分とに分離する。かかるビ
デオ信号は、アナログ−ディジタル変換器２１によりデ
ィジタル化され、補正回路２２内で当該ビデオ信号は、
Ｘ線映像から散乱放射効果を除去するように補正され
る。補正回路２２は読取ユニット２３から、例えばＸ線
管１の電圧及び電流、物体８と入口スクリーン１１との
間の距離その他のごとき、映像パラメータに対する調節
値を受信する。補正された映像信号は、テレビジョン・
モニター２５に表示され得る。
【００２０】図２は、映像強度の関数としての加重係数
の変化を示している。この曲線の垂直オフセットは、Ｘ
線管１の電流及び電圧を測定基準としている物体８の厚
さにより同時決定される。
【００２１】図３（Ａ）は、空間的補正マトリックスの
マトリックス要素の列に対する補正値の分布を表す曲線
ａを示している。散乱放射は、この列の中心近くで最大
寄与を呈し、その影響は曲線ｂに従って縁部の方向によ
り減少する。上記傾斜効果のために、補正値は、一方の
映像縁部から反対側の映像縁部まで減少する分布をもっ
て線ｃと曲線ｂとの重畳によって表現される。
【００２２】図３（Ｂ）は、空間補正マトリックスのマ
トリックス要素の行に対する補正値の分布を示す。上記
傾斜効果は一方向にのみ変化し、補正マトリックスの行
に対しては一定である（線ｃ）。
【００２３】図４は、ビデオ信号をディジタル化するア
ナログ−ディジタル変換器２１を示している。平均化装
置３０では、平均映像強度が測定される。この平均映像
強度は、計算及び記憶ユニット３４内で、加重係数関数
を発生するために、読取ユニット２３から発生された映
像パラメータの調節値と装置変数と一緒に用いられる。
全強度値と散乱放射の関連する強度値により形成される
多数の対が記憶ユニット３６内に表の形で記憶される。
変換ユニット３２内で決定される変換映像マトリックス
の各要素に対して散乱放射強度が決定される。空間的補
正ユニット３８における空間的補正マトリックスの対応
する要素による散乱映像マトリックスの要素の乗算の後
に、該乗算結果を用いて、補正された映像マトリックス
が元の映像マトリックスから減算出力される。この補正
された映像信号は、テレビジョン・モニター２５に表示
するためにディジタル−アナログ変換器４０によりアナ
ログ信号に変換され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 Ｘ線映像中の散乱放射効果を補正する方法を
実行するＸ線試験装置を示すブロック図。
【図２】 映像強度の関数としての加重係数を示す図。
【図３】 ２つの相互に直角な映像線に沿う空間的補正
態様（Ａ），（Ｂ）を示す図。
【図４】 線図的表現による補正回路のブロック図。
【符号の説明】
１…Ｘ線管 ３…回転陽極 ４…Ｘ線ビーム ５…映像搬送Ｘ線ビーム ７…コリメータ ８…物体 ９…Ｘ線映像増幅管 １０…散乱放射格子 １１…入口スクリーン １３…映像搬送光ビーム １５…半透明鏡 １７…写真カメラ １９…テレビジョン・カメラ装置 ２１…アナログ−ディジタル変換装置 ２２…補正回路 ２３…読取ユニット ２５…テレビジョン・モニター ３０…平均化装置 ３２…変換ユニット ３４…計算及び記憶ユニット ３６…記憶ユニット ３８…空間的補正ユニット ４０…ディジタル−アナログ変換器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 590000248 Ｇｒｏｅｎｅｗｏｕｄｓｅｗｅｇ １, 5621 ＢＡ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ， Ｔｈ ｅ Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 Ｘ線源と、映像搬送Ｘ線ビームをビデオ
    信号に転換するＸ線検出器と、入力信号が前記ビデオ信
    号により形成され且つ出力信号がディジタル映像信号と
    なるアナログ−ディジタル変換器と、前記ディジタル映
    像信号から強度値の映像マトリックスを形成し且つその
    映像マトリックスを点拡がり関数による畳み込みによっ
    て変換映像マトリックスに変換する変換装置と、局所強
    度値に依存する加重係数を決定する記憶装置と、前記加
    重係数により加重された変換映像マトリックスを前記映
    像マトリックスから減算する装置とを備えるＸ線映像の
    散乱放射効果を補正する装置において、 ディジタル映像信号から平均映像強度を決定する平均化
    装置を有し、 前記変換映像マトリックスの要素の強度値の制御のもと
    で、前記変換映像マトリックスの要素に対する前記加重
    係数の選定のために前記記憶装置において強度と関連す
    る加重係数とによる多数の対を含む表を形成するべく、
    前記平均映像強度を入力信号とする計算装置をさらに有
    する、ことを特徴とするＸ線映像の散乱放射効果補正装
    置。
  2. 【請求項２】 前記計算及び記憶装置の入力信号は、前
    記加重係数を計算するために当該映像パラメータの調節
    値を含むことを特徴とする請求項１に記載のＸ線映像の
    散乱放射効果補正装置。
  3. 【請求項３】 前記変換映像マトリックスの要素を空間
    的補正マトリックスの対応マトリックス要素により乗算
    する装置を有することを特徴とする請求項１又は２に記
    載のＸ線映像の散乱放射効果補正装置。
JP11298341A 1988-09-05 1999-10-20 Ｘ線映像の散乱放射効果補正装置 Expired - Fee Related JP3112455B2 (ja)

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