JP2006346263A - Ｘ線血管造影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像階調変換機能であるＡＷＣをより適切に機能させるために画像内にデータ検出領域であるゲートエリアを設定しても、血管造影装置でパルスＸ線を繰り返し照射して心臓等の撮影を行うとき撮影中に撮影角度を変化させると画像内でゲートエリアが不適当な位置に移動してＡＷＣが適切に機能しなくなる。
【解決手段】システム制御装置１の記憶装置にそれぞれの検査部位および撮影角度に対して最適と思われるゲートエリアをあらかじめ記憶させておき、撮影中はシステム制御装置１がＣ型アーム制御装置６を経由して撮影角度を監視し、撮影画像一枚毎にその検査部位および撮影角度に対応して記憶しているゲートエリアを設定することにより、常に最適な階調で表示された画像を得ることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は医学的な診断などに用いられるＸ線血管造影装置に関し、特に画像モニタに表示される画像のコントラストおよび輝度を自動調整する機能を有するＸ線血管造影装置に関する。

Ｘ線透視撮影装置では例えばイメージインテンシファイア（以下ＩＩと呼ぶ）とテレビカメラから成る撮像系から得られるＸ線画像の映像信号をモニタ装置に送って表示するとき、一枚毎の撮影画像に対して常に最適なコントラストと明るさで表示するよう自動制御する機能を持つものがある。この機能はＡＷＣ（オート・ウインドウ・コントロール）と呼ばれる一種の自動諧調変換機能であり、撮影画像一枚毎にその画像の中の最も明るい画素値（以下最大値と呼ぶ）と最も暗い画素値（以下最小値と呼ぶ）を検出して、これらの値がそれぞれモニタ装置で白レベルおよび黒レベルの明るさで表示され、その間の大きさの画素値については最大値と最小値の差に対する当該画素値と最小値の差の比率に対応した白黒間のグレイレベルで表示するように、その画像の全画素について画素値の変換をリアルタイムで行うものである。この機能により撮像系から得られるＸ線画像の映像信号のダイナミックレンジが変化しても、モニタ装置の表示画像のコントラストと輝度が撮影画像一枚毎に自動的に最適な状態に調整される（例えば特許文献１参照）。

しかしながらこの機能には、例えば直接線の入射部分あるいはそれに近い異常に明るい部分が存在する画像についてはその部分が白レベルに割り当てられるため、本来の観察目的である領域のコントラストが低下してしまう欠点がある。このような不都合を回避するために検出する最大値および最小値にそれぞれ限界値を設けたり、画像内で最大値および最小値を検出する領域（以下ゲートエリアと呼ぶ）を限定する方法がとられている。

以下ゲートエリアを設定して機能させるＡＷＣについて図６および図５を用いて説明する。術者がこれから撮影しようとする検査部位や撮影角度を考慮してシステム制御装置（図示しない）の操作パネル（図示しない）によってゲートエリアの設定を行うと、システム制御装置から画像処理装置２のゲートエリア制御回路４にゲートエリアを規定するデータが入力される。その後Ｘ線が照射されるとテレビカメラ（図示しない）からＡＤ変換器２ＡにＸ線画像のビデオ信号が入力される。ビデオ信号はＡＤ変換器２Ａによりデジタル化されてＡＷＣ回路３内の画像メモリ３Ｄに書き込まれる。デジタル化された画像データは画像メモリ３Ｄに撮影画像一枚分書き込まれた後データ変換テーブル３Ｃに出力される。画像データはルックアップテーブルであるデータ変換テーブル３Ｃによって階調変換され、その後ＤＡ変換器２Ｂにより再度ビデオ信号に戻されてモニタ装置（図示しない）に出力され画像表示される。

ＡＤ変換器２Ａによりデジタル化された画像データは画像メモリ３Ｄに書き込まれるとともに、ピーク検出回路３Ａにも送られる。ピーク検出回路３Ａは画像データについて各画像フレーム毎に最大値と最小値を検出する。ただしゲートエリア制御回路４はシステム制御装置から事前に受け取っているゲートエリアを規定するデータにもとづき、ピーク検出回路３Ａの動作をゲートエリア内の画素に限って有効とする。これによりピーク検出回路３Ａはゲートエリア内の画像データについて最大値と最小値を検出し演算回路３Ｂに出力する。

演算回路３Ｂは例えば図５に示すような入出力関係の表、すなわちゲートエリア内の画素値の最大値または最小値をそれぞれモニタ装置の表示上の白レベルまたは黒レベルに相当する画素値に変換し、その間の大きさの画素値については最大値と最小値の差に対する当該画素値と最小値の差の比率に対応した黒白間のグレイレベルに変換し、最大値を越える数値については白レベル、最小値より小さい数値については黒レベルに変換する表をデータ変換テーブル３Ｃ上に作成する。

上述のようなデータ変換テーブル３Ｃの作成は入力される画像一枚毎に繰り返されるので、一連の撮影中に撮影角度の変更等によりテレビカメラからのビデオ信号のダイナミックレンジが変化しても、画像処理装置２からは常に表示画像のコントラストと輝度が最適な状態になるビデオ信号がモニタ装置に出力されるだけでなく、撮影画像に対してゲートエリアを適切に設定することによりゲートエリア外にゲートエリア内の最大値より大きい画素や最小値より小さい画素があっても関心領域であるゲートエリア内の画像についてはそれらの影響を受けることなく最適のコントラストと輝度で表示される。

特開平１０−１３６２６１号公報

上記のゲートエリアを設定して機能させるＡＷＣについても、パルスＸ線を高速で繰り返し照射して心臓の動き等を撮影するデジタルシネ撮影等で撮影中に撮影角度を変更する場合、撮影開始時の画像を想定して直接線の入射部分等の異常に明るい部分を避けるようにゲートエリアを設定しても、その後撮影中に撮影角度を変更すると異常に明るい部分がゲートエリア内に入ってくることがある。この場合異常に明るい部分が白レベルに割り当てられるため、関心領域のコントラストが低下して観察しやすい画像が得られなくなる。本発明はこのような不都合を解消することを目的とする。

請求項１の発明は上記の目的を達成するために、Ｘ線管装置と、前記Ｘ線管装置から照射されたＸ線を受光してＸ線画像を撮影するＸ線撮像装置と、被検体を載置する検診台と、前記Ｘ線管装置と前記Ｘ線撮像装置を対向して回転可能に保持し、その間に位置する前記被検体の撮影角度の変更が可能なＸ線保持装置と、前記Ｘ線管装置に高電圧を供給する高電圧発生器と前記Ｘ線撮像装置から出力される撮影画像を表示するモニタ装置により構成されるＸ線血管造影装置において、撮影部位を指定する撮影部位指定手段と、撮影部位および撮影角度に応じて撮影画像中の画像領域を記憶する画像領域記憶手段と、前記Ｘ線保持装置により設定された撮影角度を読み取る撮影角度読取手段と、一枚の画像撮影ごとに、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に対応して前記画像領域記憶手段から読み出された画像領域をもとに決定されたその撮影に対応する画像領域の濃度値にもとづいて前記モニタ装置のコントラストまたは輝度を自動調整する自動階調調整手段を設けたＸ線血管造影装置を提供する。

請求項２の発明は上記の目的を達成するために、Ｘ線管装置と、前記Ｘ線管装置から照射されたＸ線を受光してＸ線画像を撮影するＸ線撮像装置と、被検体を載置する検診台と、前記Ｘ線管装置と前記Ｘ線撮像装置を対向して回転可能に保持し、その間に位置する前記被検体の撮影角度の変更が可能なＸ線保持装置と、前記Ｘ線管装置に高電圧を供給する高電圧発生器と前記Ｘ線撮像装置から出力される撮影画像を表示するモニタ装置により構成されるＸ線血管造影装置において、撮影画像の任意の領域を指定する画像領域指定手段と、撮影部位を指定する撮影部位指定手段と、撮影角度を指定する撮影角度指定手段と、撮影部位および撮影角度に応じて前記画像領域指定手段により指定される画像領域を記憶する画像領域記憶手段と、前記Ｘ線保持装置により設定された撮影角度を読み取る撮影角度読取手段と、一枚の画像撮影ごとに、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に対応して前記画像領域記憶手段から読み出された画像領域をもとに決定されたその撮影に対応する画像領域の濃度値にもとづいて前記モニタ装置のコントラストまたは輝度を自動調整する自動階調調整手段を設けたＸ線血管造影装置を提供する。

請求項３の発明は上記の目的を達成するために、一枚の画像撮影ごとに、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に対応して前記画像領域記憶手段から読み出された画像領域をもとに決定されたその撮影に対応する画像領域は、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に対応して前記画像領域記憶手段に記憶されている画像領域である請求項１記載のＸ線血管造影装置を提供する。

請求項４の発明は上記の目的を達成するために、一枚の画像撮影ごとに、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に対応して前記画像領域記憶手段から読み出された画像領域をもとに決定されたその撮影に対応する画像領域は、前記画像領域記憶手段に記憶されている画像領域のうちその撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に最も近くてより大きい角度に対応した画像領域と、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に最も近くてより小さい角度に対応した画像領域とから算出された画像領域である請求項１記載のＸ線血管造影装置を提供する。

本発明により一連の繰り返し撮影中に撮影角度が変更されても、撮影部位とそれに対する撮影角度ごとに直接線入射部等の異常に明るい部分を避けて設定されたゲートエリアを事前に記憶部に記憶させておき、一枚撮影するごとに記憶部から撮影部位と撮影角度に対応したゲートエリアを読み出して使用するので、モニタ装置の表示画像のコントラストと輝度は撮影画像毎に常に最適な状態に自動調整され、常に観察に適した階調の画像が表示される。

請求項１の発明が実施するための最良の形態なので、請求項１の発明の実施例を以下に図１〜図４を用いて説明する。

図１は血管造影装置の概略の構成の一例を示している。術者（図示しない）は被検者１４を検診台１５に載せた後、通常コンピュータ、記憶装置およびインターフェース部等により構成されるシステム制御装置１に接続された操作パネル５を操作して、高電圧発生器７からＸ線管装置１０に高電圧を印加してＸ線透視を行う。Ｘ線管装置１０から発生したＸ線は被検者１４を透過してＩＩ１１、光学系１２およびテレビカメラ１３により構成される受光撮像系により受光撮像され、ビデオ信号としてテレビカメラ１３から画像処理装置２を経由してモニタ装置１６に出力され表示される。術者はモニタ装置１６に表示された透視像を見ながら例えば左心室のデジタルシネ撮影を行うためのカテーテル操作やＣ型アーム装置９のアーム部の回転等による撮影角度の設定等を行う。なお検診台制御装置８は検診台１５の動作を制御するためのものであり、また画像処理装置２の出力は必要に応じて録画装置１７に録画される。

透視下での撮影準備が終了したら術者は透視を終了し、再度操作パネル５を操作して検査部位等撮影内容に関する設定を行う。なおシステム制御装置１内の記憶装置にはゲートエリア情報が過去の経験等からそれぞれの検査部位および撮影角度に対して最適と思われるゲートエリアを指定するためにあらかじめ記憶登録されている。具体的には術者がこの装置で検査するすべての検査部位についてそれぞれ例えば撮影角度５度毎に過去の経験等から最適と思われるゲートエリアをモニタ装置１６の画面上に操作パネル５を操作して例えば矩形として描くことにより、画面上での矩形の各頂点のアドレスがゲートエリア情報としてシステム制御装置１の記憶装置に記憶される。

また本実施例では撮影術式はパルス状のＸ線を高速に繰り返し照射して動画を撮影するデジタルシネ撮影とし、左心室を図４に示すように最初撮影角度Ａ°で撮影し、途中でＣアームを被検者１４の体軸まわりに回転させて撮影角度Ｂ°で撮影する場合について説明する。なお左心室に関しては撮影角度Ａ°あるいはＢ°のいずれについてもゲートエリア情報は事前にシステム制御装置１の記憶装置に記憶されているものとする。なお図４の１０および１１はそれぞれＣ型アーム装置（図示しない）に対向して取り付けられたＸ線管装置およびＩＩである。以下図２のフローチャートによって本発明によるＡＷＣ機能の説明を行う。

操作パネル５の操作により撮影指示が入力されると[Ｓ１]、システム制御装置１は記憶部から現在の検査部位として左心室を、またＣ型アーム制御装置６から撮影角度Ａ°を読み込む[Ｓ２]。次にシステム制御装置１は左心室の撮影角度Ａ°に対するゲートエリア情報があらかじめ記憶装置に登録されているか確認する[Ｓ３]。

ゲートエリア情報は設定可能な全検査部位に対して登録されているが撮影角度については例えば５°毎にしか登録されていないので、設定された撮影角度に対してゲートエリア情報が登録されていない場合、システム制御装置１は近傍の角度に対して登録されているゲートエリア情報から設定された撮影角度に対するゲートエリア情報を作成する。この方法については後述する[Ｓ４]。

この場合左心室の撮影角度Ａ°に対するゲートエリア情報はあらかじめ記憶装置に登録されているので、システム制御装置１は対応するゲートエリア情報を画像処理装置２のゲートエリア制御回路４に出力する。具体的には図３（ａ）に示すように左心室の撮影角度Ａ°の画像２０を想定して設定されているゲートエリア２０Ａの４個の頂点の画像上のアドレス（ａ１，Ａ１）、（ａ２，Ａ１）、（ａ１，Ａ２）、（ａ２，Ａ２）が出力される[Ｓ５]。

その後システム制御装置１は高電圧発生器７およびＸ線管装置１０によりパルス状のＸ線照射を一回行い、そのＸ線画像がＩＩ１１、光学系１２、テレビカメラ１３により構成される受光撮像系により撮影されビデオ信号として画像処理装置２に入力される。画像処理装置２のＡＷＣ機能に関する部分は背景技術の項で図６および図５を用いて説明したとおりであり、ビデオ信号はＡＤ変換器２Ａによりデジタル化され、ＡＷＣ回路３によって階調変換された後ＤＡ変換器２Ｂにより再度ビデオ信号に戻されてモニタ装置１６に出力され表示される。なお録画装置１７には撮影画像がデジタルデータとして記録される[Ｓ６]。

システム制御装置１はデジタルシネ撮影のパルス間隔に相当する遅延時間経過[Ｓ７]後、術者による操作パネル５からの撮影指示が継続しているか確認し[Ｓ８]、継続している場合Ｃ型アーム制御装置６から撮影角度を再度読み込む[Ｓ９]。そして撮影角度がＡ°のままで変更されていなければ[Ｓ１０]ゲートエリア制御回路４のゲートエリア情報を書き換えることなくＳ６に戻って再度パルス状のＸ線照射を一回行いその画像の収集を行う[Ｓ６]。

上記の動作によりＸ線照射とその画像の収集を繰り返している間にＣ型アーム装置９のアームが被検者１４の体軸まわりに撮影角度Ｂ°まで回転された場合、Ｓ９でＣ型アーム制御装置６から読み込まれた撮影角度はそれまでのＡ°からＢ°に変更されているので[Ｓ１０]、Ｓ３に戻って再度対応するゲートエリアの登録を確認する[Ｓ３]。

左心室の撮影角度Ｂ°に対するゲートエリア情報も図３（ｂ）に示すような左心室の撮影角度Ｂ°の画像２１を想定して設定されているゲートエリア２１Ａの４個の頂点の画像上のアドレス（ｂ１，Ｂ１）、（ｂ２，Ｂ１）、（ｂ１，Ｂ２）、（ｂ２，Ｂ２）によりあらかじめ記憶装置に登録されているので、システム制御装置１はこれを新たなゲートエリア情報として画像処理装置２のゲートエリア制御回路４に出力する。これにより画像処理装置２のＡＷＣ回路３の階調変換特性が変更される[Ｓ５]。そしてその後撮影される画像は撮影角度Ｂ°に最適と考えられる特性で階調変換されて表示される[Ｓ６]。

その後撮影を繰り返している途中で術者による操作パネル５からの撮影実行指示が終了していることが確認されると[Ｓ８]、システム制御装置１は一連の撮影を終了する[ＥＮＤ]。

なお設定された撮影角度に対してゲートエリア情報が登録されていない場合、システム制御装置１は近傍の角度に対して登録されているゲートエリア情報から設定された撮影角度に対するゲートエリア情報を作成する[Ｓ４]。具体的には、ゲートエリア情報が登録されている撮影角度のうち設定された撮影角度に最も近くてより大きい角度に対応した画像領域と、最も近くてより小さい角度に対応した画像領域を表す２個の矩形について、対応する４個の頂点のそれぞれの画像上のアドレスの荷重平均値を各頂点のアドレスとする矩形をゲートエリアとする。

上記の実施例でゲートエリア情報を矩形の４個の頂点の画像上のアドレスとしたが、矩形の場合２個の頂点のアドレスでも十分であり、１個の頂点のアドレスと縦横の長さでもよい。

上記の実施例でゲートエリア情報を少なくするため矩形としたが、ゲートエリアについては特に形状にこだわるものではなく任意の形状でよい。

上記の実施例では術者により撮影指示が入力されている間繰り返し撮影を行いその間に撮影角度を変更する例について説明したが、繰り返し撮影を行っている間中撮影角度を変更しない場合、および撮影指示が入力されるごとに一枚の画像撮影を行う場合にも本発明は有効である。

本発明は医学的な診断などに用いられるＸ線血管造影装置に関し、特に画像モニタに表示される画像のコントラストおよび輝度を自動調整する機能を有するＸ線血管造影装置に関する。

本発明の実施例を説明するための装置のブロック図である。 本発明の実施例を説明するためのフローチャートである。 それぞれの撮影部位と撮影角度に対応するゲートエリアを模式的に示す図である。 撮影角度を説明するための図である。 データ変換テーブルを説明するための図である。 ＡＷＣ機能を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１：システム制御装置
２：画像処理装置
２Ａ：ＡＤ変換器
２Ｂ：ＤＡ変換器
３：ＡＷＣ回路
３Ａ：ピーク検出回路
３Ｂ：演算回路
３Ｃ：データ変換テーブル
４：ゲートエリア制御回路
５：操作パネル
６：Ｃ型アーム制御装置
７：高電圧発生器
８：検診台制御装置
９：Ｃ型アーム装置
１０：Ｘ線管装置
１１：ＩＩ
１２：光学系
１３：テレビカメラ
１４：被検者
１５：検診台
１６：モニタ装置
１７：録画装置
２０：左心室の撮影角度Ａ°の画像
２０Ａ：ゲートエリア
２１：左心室の撮影角度Ｂ°の画像
２１Ａ：ゲートエリア

Claims (4)

1. Ｘ線管装置と、前記Ｘ線管装置から照射されたＸ線を受光してＸ線画像を撮影するＸ線撮像装置と、被検体を載置する検診台と、前記Ｘ線管装置と前記Ｘ線撮像装置を対向して回転可能に保持し、その間に位置する前記被検体の撮影角度の変更が可能なＸ線保持装置と、前記Ｘ線管装置に高電圧を供給する高電圧発生器と前記Ｘ線撮像装置から出力される撮影画像を表示するモニタ装置により構成されるＸ線血管造影装置において、撮影部位を指定する撮影部位指定手段と、撮影部位および撮影角度に応じて撮影画像中の画像領域を記憶する画像領域記憶手段と、前記Ｘ線保持装置により設定された撮影角度を読み取る撮影角度読取手段と、一枚の画像撮影ごとに、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に対応して前記画像領域記憶手段から読み出された画像領域をもとに決定されたその撮影に対応する画像領域の濃度値にもとづいて前記モニタ装置のコントラストまたは輝度を自動調整する自動階調調整手段を設けたことを特徴とするＸ線血管造影装置。
2. Ｘ線管装置と、前記Ｘ線管装置から照射されたＸ線を受光してＸ線画像を撮影するＸ線撮像装置と、被検体を載置する検診台と、前記Ｘ線管装置と前記Ｘ線撮像装置を対向して回転可能に保持し、その間に位置する前記被検体の撮影角度の変更が可能なＸ線保持装置と、前記Ｘ線管装置に高電圧を供給する高電圧発生器と前記Ｘ線撮像装置から出力される撮影画像を表示するモニタ装置により構成されるＸ線血管造影装置において、撮影画像の任意の領域を指定する画像領域指定手段と、撮影部位を指定する撮影部位指定手段と、撮影角度を指定する撮影角度指定手段と、撮影部位、および撮影角度に応じて前記画像領域指定手段により指定される画像領域を記憶する画像領域記憶手段と、前記Ｘ線保持装置により設定された撮影角度を読み取る撮影角度読取手段と、一枚の画像撮影ごとに、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に対応して前記画像領域記憶手段から読み出された画像領域をもとに決定されたその撮影に対応する画像領域の濃度値にもとづいて前記モニタ装置のコントラストまたは輝度を自動調整する自動階調調整手段を設けたことを特徴とするＸ線血管造影装置。
3. 一枚の画像撮影ごとに、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に対応して前記画像領域記憶手段から読み出された画像領域をもとに決定されたその撮影に対応する画像領域は、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に対応して前記画像領域記憶手段に記憶されている画像領域であることを特徴とする請求項１記載のＸ線血管造影装置。
4. 一枚の画像撮影ごとに、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に対応して前記画像領域記憶手段から読み出された画像領域をもとに決定されたその撮影に対応する画像領域は、前記画像領域記憶手段に記憶されている画像領域のうちその撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に最も近くてより大きい角度に対応した画像領域と、その撮影に対して前記撮影部位指定手段により指定された撮影部位および前記撮影角度読取手段により読み取られた撮影角度に最も近くてより小さい角度に対応した画像領域とから算出された画像領域であることを特徴とする請求項１記載のＸ線血管造影装置。
   

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