JP2008043430A - Method and apparatus for evaluating x-ray image - Google Patents
Method and apparatus for evaluating x-ray image Download PDFInfo
- Publication number
- JP2008043430A JP2008043430A JP2006220111A JP2006220111A JP2008043430A JP 2008043430 A JP2008043430 A JP 2008043430A JP 2006220111 A JP2006220111 A JP 2006220111A JP 2006220111 A JP2006220111 A JP 2006220111A JP 2008043430 A JP2008043430 A JP 2008043430A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- noise
- ray
- physical quantity
- roi
- ray image
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims description 28
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 19
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 9
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 3
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000012854 evaluation process Methods 0.000 description 2
- 230000007274 generation of a signal involved in cell-cell signaling Effects 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
Abstract
Description
この発明は、各ステップごとに得られたX線画像に基づいてX線画像を評価するX線画像評価方法およびその装置に係り、特に、X線画像の粒状性を評価する技術に関する。 The present invention relates to an X-ray image evaluation method and apparatus for evaluating an X-ray image based on an X-ray image obtained at each step, and more particularly to a technique for evaluating the graininess of an X-ray image.
X線画像を印刷出力あるいは画面に表示出力した場合には、X線画像が粒状にざらついて出力されるときがある。これを「粒状性」と呼んでいる。X線画像の粒状性を悪くする要因としては、X線量子による量子ノイズ、電気による電気ノイズ、X線検出器などの構造による構造ノイズなどがあるが、最も支配的なのは量子ノイズである。なお、電気ノイズとしては、例えば電気回路などに起因する。また、構造ノイズとしては、例えば画像上に現れる二次元的なパターン(縦縞や横縞などのパターン)があり、X線検出器の入射面に配設されたX線グリッドのパターンなどの固有パターンに起因する。量子ノイズによる粒状性を表す指標には、X線から変換された光子(以下、「X線光子」と略記する)を捕獲する効率であるX線捕獲効率(DQE)がある。 When an X-ray image is printed out or displayed on a screen, the X-ray image may be output with graininess. This is called “granularity”. Factors that deteriorate the granularity of X-ray images include quantum noise due to X-ray quanta, electrical noise due to electricity, and structural noise due to the structure of an X-ray detector, etc., but quantum noise is the most dominant. In addition, as electrical noise, it originates in an electrical circuit etc., for example. In addition, as the structural noise, for example, there are two-dimensional patterns (patterns such as vertical stripes and horizontal stripes) appearing on the image, which are specific patterns such as an X-ray grid pattern arranged on the incident surface of the X-ray detector. to cause. An index representing the granularity due to quantum noise includes X-ray capture efficiency (DQE), which is the efficiency of capturing photons converted from X-rays (hereinafter abbreviated as “X-ray photons”).
しかしながら、実際には各医療施設でX線捕獲効率DQEを直接に測定するのは困難である。また、通常のX線捕獲効率DQEは撮影線量によって測定されたものであり、X線画像が透視撮影によって得られた透視画像の場合には、透視条件でのX線捕獲効率DQEの測定では量子ノイズ以外のノイズが含まれてしまう。したがって、透視画像の場合には、本来のX線捕獲効率DQEのみを測定することは不可能である。 However, in practice, it is difficult to directly measure the X-ray capture efficiency DQE at each medical facility. In addition, the normal X-ray capture efficiency DQE is measured by the imaging dose. When the X-ray image is a fluoroscopic image obtained by fluoroscopic imaging, the measurement of the X-ray capture efficiency DQE under fluoroscopic conditions is a quantum Noise other than noise will be included. Therefore, in the case of a fluoroscopic image, it is impossible to measure only the original X-ray capture efficiency DQE.
また、透視画像の粒状性は、X線検出器の検出面(パネル面)への入射線量(パネル入射線量)と線質とに大きく依存する。被曝の低減と透視画像の粒状性とは相反する面がある。したがって、被曝の低減を図ろうとする場合には、そのときの透視画像のノイズの構成がどうなっているのかを知る必要がある。透視画像の粒状性の改善について、X線捕獲効率DQEを向上させればいいのか、または電気ノイズ等の他のノイズを減らせばいいのかを判断できるノイズ測定法が必要である。そのためには、各ノイズを分離して求めて、特に量子ノイズを求めて、その指標であるX線捕獲効率DQEを求めることが必要である。また、X線捕獲効率DQEがわからないと、粒状性の悪いX線画像を撮像する撮像装置を出荷する恐れがある。このように、X線捕獲効率DQEがわかることが求められる。 The granularity of the fluoroscopic image greatly depends on the incident dose (panel incident dose) to the detection surface (panel surface) of the X-ray detector and the radiation quality. There is a conflict between the reduction in exposure and the granularity of the fluoroscopic image. Therefore, when trying to reduce exposure, it is necessary to know what the noise configuration of the fluoroscopic image is at that time. In order to improve the granularity of the fluoroscopic image, there is a need for a noise measurement method that can determine whether the X-ray capture efficiency DQE should be improved or other noise such as electrical noise should be reduced. For this purpose, it is necessary to obtain each noise separately, in particular to obtain quantum noise, and obtain the X-ray capture efficiency DQE that is an index thereof. Further, if the X-ray capture efficiency DQE is not known, there is a risk of shipping an imaging device that captures X-ray images with poor graininess. Thus, it is required to know the X-ray capture efficiency DQE.
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、X線捕獲効率を求めてX線画像を容易に評価することができるX線評価方法およびその装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide an X-ray evaluation method and apparatus for easily evaluating an X-ray image by obtaining X-ray capture efficiency. To do.
この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、請求項1に記載の発明は、各ステップごとに得られたX線画像に基づいてX線画像を評価する方法であって、i番目のステップにおけるX線量子による量子ノイズをNq(i)とするとともに、i番目のステップにおけるX線画像の信号をS(i)として、i番目のステップにおける電気による電気ノイズをNe(i)として、i番目のステップにおける総合ノイズをNt(i)として、i番目のステップにおける物理量をVq(i)としたときに、その物理量Vq(i)が、
Vq(i)={Nq(i)}2/S(i)
=[{Nt(i)}2−{Ne(i)}2]/S(i)
なる式で前記物理量Vq(i)を求めて、その物理量Vq(i)に基づいて、X線から変換された光子であるX線光子を捕獲する効率であるX線捕獲効率を求めることで、X線画像を評価することを特徴とするものである。
In order to achieve such an object, the present invention has the following configuration.
That is, the invention described in
Vq (i) = {Nq (i)} 2 / S (i)
= [{Nt (i)} 2 − {Ne (i)} 2 ] / S (i)
The physical quantity Vq (i) is obtained by the following formula, and, based on the physical quantity Vq (i), by obtaining an X-ray capture efficiency that is an efficiency of capturing an X-ray photon that is a photon converted from an X-ray, An X-ray image is evaluated.
[作用・効果]請求項1に記載の発明によれば、Vq(i)={Nq(i)}2/S(i)=[{Nt(i)}2−{Ne(i)}2]/S(i)なる式で、i番目のステップにおける物理量Vq(i)を求める。なお、Nq(i)はi番目のステップにおける量子ノイズ、S(i)はi番目のステップにおけるX線画像の信号、Ne(i)はi番目のステップにおける電気ノイズ、Nt(i)はi番目のステップにおける総合ノイズである。Vq(i)={Nq(i)}2/S(i)のように、物理量Vq(i)は量子ノイズNg(i)の指標であり、{Nq(i)}2/S(i)=[{Nt(i)}2−{Ne(i)}2]/S(i)のように各ノイズを分離することが可能である。したがって、各ノイズを分離して物理量Vq(i)を求めることができる。この物理量Vq(i)はX線捕獲効率の指標でもあるので、物理量Vq(i)に基づいてX線捕獲効率を求めてX線画像を容易に評価することができる。 [Operation and Effect] According to the first aspect of the present invention, Vq (i) = {Nq (i)} 2 / S (i) = [{Nt (i)} 2 − {Ne (i)} 2 ] / S (i) is used to determine the physical quantity Vq (i) at the i-th step. Nq (i) is quantum noise in the i-th step, S (i) is an X-ray image signal in the i-th step, Ne (i) is electrical noise in the i-th step, and Nt (i) is i Total noise in the second step. As Vq (i) = {Nq (i)} 2 / S (i), the physical quantity Vq (i) is an index of the quantum noise Ng (i), and {Nq (i)} 2 / S (i) = [{Nt (i)} 2 − {Ne (i)} 2 ] / S (i) It is possible to separate each noise. Therefore, the physical quantity Vq (i) can be obtained by separating each noise. Since this physical quantity Vq (i) is also an index of the X-ray capture efficiency, the X-ray image can be easily evaluated by obtaining the X-ray capture efficiency based on the physical quantity Vq (i).
具体的には、X線画像に基づいて信号S(i)および総合ノイズNt(i)を求める。そして、電気ノイズNe(i)が各ステップによらずに一定であるとして、上述した式で求められた物理量Vq(i)のステップに対するバラツキが最小値になるように電気ノイズNe(i)を求める(請求項2に記載の発明)。物理量Vq(i)のステップに対するバラツキが最小値になるように電気ノイズNe(i)を求めるには、電気ノイズNe(i)を様々な値に設定して、その設定された電気ノイズNe(i)を上述した式に代入して得られた物理量Vq(i)のステップに対するバラツキを設定毎にそれぞれ求める。そのバラツキが最小値になるように設定された電気ノイズNe(i)が求めるべき電気ノイズの値となる。この手法として代表的なものとして最小自乗法があり、最小自乗法の場合にはバラツキは自乗平均誤差に相当する。 Specifically, the signal S (i) and the total noise Nt (i) are obtained based on the X-ray image. Then, assuming that the electric noise Ne (i) is constant regardless of each step, the electric noise Ne (i) is set so that the variation with respect to the step of the physical quantity Vq (i) obtained by the above-described equation becomes a minimum value. Obtained (the invention according to claim 2). In order to obtain the electric noise Ne (i) so that the variation with respect to the step of the physical quantity Vq (i) becomes the minimum value, the electric noise Ne (i) is set to various values, and the set electric noise Ne ( For each setting, the variation of the physical quantity Vq (i) obtained by substituting i) into the above-described equation is obtained. The electric noise Ne (i) set so that the variation becomes the minimum value is the electric noise value to be obtained. As a representative method, there is a least square method. In the case of the least square method, the variation corresponds to a mean square error.
また、求められた信号S(i)、総合ノイズNt(i)および電気ノイズNe(i)に基づいて、物理量Vq(i)を求め、各ステップにおける物理量Vq(i)の平均値に基づいて、上述したX線捕獲効率を求める(請求項3に記載の発明)。各ステップにおける物理量Vq(i)の平均値が、最終的に求められるVq値となる。また、求められた総合ノイズNt(i)および電気ノイズNe(i)に基づいて、量子ノイズNq(i)を求める(請求項4に記載の発明)。総合ノイズNt(i)および電気ノイズNe(i)が求まれば、上述した式にS(i)を除算した式{Nq(i)}2={Nt(i)}2−{Ne(i)}2によって、量子ノイズNq(i)を求めることができる。 Further, the physical quantity Vq (i) is obtained based on the obtained signal S (i), the total noise Nt (i), and the electric noise Ne (i), and based on the average value of the physical quantity Vq (i) in each step. The X-ray capture efficiency described above is obtained (the invention according to claim 3). The average value of the physical quantity Vq (i) in each step is the Vq value finally obtained. Further, the quantum noise Nq (i) is obtained based on the obtained total noise Nt (i) and electrical noise Ne (i) (the invention according to claim 4). If the total noise Nt (i) and the electrical noise Ne (i) are obtained, an expression {Nq (i)} 2 = {Nt (i)} 2 − {Ne (i) obtained by dividing S (i) by the above-described expression. )} 2 , the quantum noise Nq (i) can be obtained.
また、請求項5に記載の発明は、各ステップごとに得られたX線画像に基づいてX線画像を評価する装置であって、X線に基づいて信号処理を行ってX線画像を求める信号処理手段を備え、その信号処理手段は、
i番目のステップにおけるX線量子による量子ノイズをNq(i)とするとともに、i番目のステップにおけるX線画像の信号をS(i)として、i番目のステップにおける電気による電気ノイズをNe(i)として、i番目のステップにおける総合ノイズをNt(i)として、i番目のステップにおける物理量をVq(i)としたときに、その物理量Vq(i)が、
Vq(i)={Nq(i)}2/S(i)
=[{Nt(i)}2−{Ne(i)}2]/S(i)
なる式で前記物理量Vq(i)を求めて、その物理量Vq(i)に基づいて、X線から変換された光子であるX線光子を捕獲する効率であるX線捕獲効率を求める信号処理を行って、X線画像を評価することを特徴とするものである。
The invention described in
The quantum noise due to X-ray quanta in the i-th step is defined as Nq (i), the X-ray image signal in the i-th step is defined as S (i), and the electrical noise due to electricity in the i-th step is defined as Ne (i ), When the total noise in the i-th step is Nt (i) and the physical quantity in the i-th step is Vq (i), the physical quantity Vq (i) is
Vq (i) = {Nq (i)} 2 / S (i)
= [{Nt (i)} 2 − {Ne (i)} 2 ] / S (i)
The physical quantity Vq (i) is obtained by the following formula, and signal processing for obtaining the X-ray capture efficiency, which is the efficiency of capturing the X-ray photons that are photons converted from the X-rays, based on the physical quantity Vq (i). And performing X-ray image evaluation.
[作用・効果]請求項5に記載の発明によれば、信号処理手段を備えることで、請求項1に記載の発明を好適に実施することができる。
[Operation and Effect] According to the invention described in
この発明に係るX線画像評価方法およびその装置によれば、Vq(i)={Nq(i)}2/S(i)=[{Nt(i)}2−{Ne(i)}2]/S(i)なる式で、i番目のステップにおける物理量Vq(i)を求めることで、各ノイズを分離して物理量Vq(i)を求めることができる。この物理量Vq(i)はX線捕獲効率の指標でもあるので、物理量Vq(i)に基づいてX線捕獲効率を求めてX線画像を容易に評価することができる。 According to the X-ray image evaluation method and apparatus according to the present invention, Vq (i) = {Nq (i)} 2 / S (i) = [{Nt (i)} 2 − {Ne (i)} 2 ] / S (i), the physical quantity Vq (i) at the i-th step can be obtained to separate the noises to obtain the physical quantity Vq (i). Since this physical quantity Vq (i) is also an index of the X-ray capture efficiency, the X-ray image can be easily evaluated by obtaining the X-ray capture efficiency based on the physical quantity Vq (i).
以下、図面を参照してこの発明の実施例を説明する。
図1は、実施例に係るX線画像評価装置のブロック図であり、図2は、実施例に用いられる測定用ファントムの透視画像および測定場所を示した概略図である。なお、本実施例では、X線画像評価装置において後述する信号処理部以外の構成(例えばX線管やフラットパネル型X線検出器)は、出荷後にはX線透視撮影装置に用いられるものとして、以下を説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of an X-ray image evaluation apparatus according to an embodiment, and FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a fluoroscopic image and a measurement location of a measurement phantom used in the embodiment. In the present embodiment, the configuration other than the signal processing unit described later in the X-ray image evaluation apparatus (for example, an X-ray tube or a flat panel X-ray detector) is used for the X-ray fluoroscopic apparatus after shipment. The following will be described.
本実施例に係るX線評価装置は、図1に示すように、X線をファントムPHに照射するX線管1と、ファントムPHを透過したX線を検出するフラットパネル型X線検出器2(以下、「FPD」と呼ぶ)と、検出されたX線に基づいて信号処理を行ってX線画像(ここでは透視画像)を評価する信号処理部3とを備えている。信号処理部3は、この発明における信号処理手段に相当する。
As shown in FIG. 1, an X-ray evaluation apparatus according to the present embodiment includes an
ファントムPHは測定用であって、図1に示すステップ状(階段状)に厚みが厚くなる形状であってもよいし、図2に示すように等方性のあるものであってもよい。後述する図4〜図6のX線画像評価処理では、図2に示す等方性のあるファントムPHを使用する。 The phantom PH is for measurement, and may have a stepped shape (stepped shape) shown in FIG. 1 or a shape that is isotropic as shown in FIG. In the X-ray image evaluation processing shown in FIGS. 4 to 6 described later, the isotropic phantom PH shown in FIG. 2 is used.
図2に示す等方性のあるファントムPHの透視画像は、関心領域ROIが9つに分かれている。図2に示すように、ROI1,ROI2,ROI3,ROI4,ROI5,ROI6,ROI7,ROI8,ROI9とする。そして、ROI1,ROI2,ROI3,ROI4,ROI5,ROI6,ROI7,ROI8,ROI9の順に各ステップに区分けしてX線画像の信号をFPD2で検出して得る。なお、ROI1,ROI2,ROI3,ROI4,ROI5,ROI6,ROI7,ROI8,ROI9の順にファントムPHの厚さが厚くなるとする。図2に示す透視画像のためのファントムPHとして、例えば銅板が用いられ、ROI1ではファントムPHの厚みは0.5mm程度であり、ROI9では厚みは4mm程度である。
The perspective image of the isotropic phantom PH shown in FIG. 2 has nine regions of interest ROI. As shown in FIG. 2, it is assumed that ROI 1 , ROI 2 , ROI 3 , ROI 4 , ROI 5 , ROI 6 , ROI 7 , ROI 8 , ROI 9 . Then, ROI 1 , ROI 2 , ROI 3 , ROI 4 , ROI 5 , ROI 6 , ROI 7 , ROI 8 , ROI 9 are divided into respective steps in this order, and an X-ray image signal is detected by
信号処理部3は、第1画像メモリ部31と積分部32と減算部33とROI設定部34と第2画像メモリ部35と第3画像メモリ部36と演算部37とを備えている。第1画像メモリ部31は、FPD2で検出された複数フレーム(例えば30フレーム程度)分のX線画像の信号を書き込んで記憶する。つまり、第1画像メモリ部31は連続画像用のメモリである。積分部32は、第1画像メモリ部31に記憶された複数フレーム分のX線画像の信号を読み出して、各フレームのX線画像を加算して積分画像を求める。つまり、積分部32は、構造ノイズを除去するための構造ノイズからなる積分画像を求める。
The
減算部33は、第1画像メモリ部31に記憶された複数フレーム分のX線画像のうち、代表となる1フレーム分のX線画像の信号を読み出して、その読み出されたX線画像の信号から積分部32で求められた積分画像を減算して、量子ノイズおよび電気ノイズからなるノイズ画像を求める。つまり、減算部33は、構造ノイズからなる積分画像を減算することで、構造ノイズが除去されて量子ノイズおよび電気ノイズのみを抽出する。ROI設定部34は、上述した図2に示すROI1,ROI2,ROI3,ROI4,ROI5,ROI6,ROI7,ROI8,ROI9を設定する。
The subtracting
第2画像メモリ部35は、ROI設定部34で設定されたROI1,ROI2,ROI3,ROI4,ROI5,ROI6,ROI7,ROI8,ROI9と、減算部33で求められたノイズ画像とに基づいて、各ステップにおけるROI毎のノイズ画像の標準偏差を書き込んで記憶する。このノイズ画像の標準偏差は総合ノイズでもあるので、第2画像メモリ部35は、総合ノイズ用のメモリである。第3画像メモリ部36は、ROI設定部34で設定されたROI1,ROI2,ROI3,ROI4,ROI5,ROI6,ROI7,ROI8,ROI9と、上述した代表となる1フレーム分のX線画像の信号とに基づいて、各ステップにおけるROI毎のX線画像の信号の平均値を書き込んで記憶する。
The second
演算部37は、第3画像メモリ部36に記憶されたX線画像の信号の平均値を読み出すとともに、第2画像メモリ部35に記憶された総合ノイズを読み出して、これらの信号(の平均値)および総合ノイズに基づいて物理量を求める。このときに、量子ノイズも求まる。
The
ステップをROIに対応させて、ROI1を1番目のステップとし、ROI2を2番目のステップとし、ROI3を3番目のステップとし、ROI4を4番目のステップとし、ROI5を5番目のステップとし、ROI6を6番目のステップとし、ROI7を7番目のステップとし、ROI8を8番目のステップとし、ROI9を9番目のステップとする。ここでi番目のステップでの関心領域はROIiとなり、iは(1≦i≦9)を満たす。 Steps correspond to ROIs, ROI 1 is the first step, ROI 2 is the second step, ROI 3 is the third step, ROI 4 is the fourth step, and ROI 5 is the fifth step It is assumed that ROI 6 is the sixth step, ROI 7 is the seventh step, ROI 8 is the eighth step, and ROI 9 is the ninth step. Here, the region of interest in the i-th step is ROI i , and i satisfies (1 ≦ i ≦ 9).
i番目のステップにおける量子ノイズをNq(i)とし、i番目のステップにおけるX線画像の信号(の平均値)をS(i)とし、i番目のステップにおける電気ノイズをNe(i)とし、i番目のステップにおける総合ノイズをNt(i)とする。また、i番目のステップにおける物理量をVq(i)とする。 The quantum noise in the i-th step is Nq (i), the X-ray image signal (average value) in the i-th step is S (i), the electrical noise in the i-th step is Ne (i), The total noise in the i-th step is Nt (i). Further, the physical quantity in the i-th step is assumed to be Vq (i).
[Vqの定義]
次に、物理量Vq(i)の一般的な定義について、図3を参照して説明する。図3(a)は、FPDでの画像収集モデルであり、図3(b)は、各画像の信号の生成過程である。なお、i番目のステップを表す“(i)”を省略して、信号をSとし、物理量をVqとする。フラットパネル型X線検出器(FPD)2(図1を参照)は、図3(a)に示すように、FPDセンサ部21とFPDセンサ制御部22とからなる。
[Definition of Vq]
Next, a general definition of the physical quantity Vq (i) will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows an image acquisition model in FPD, and FIG. 3B shows a signal generation process for each image. Note that “(i)” representing the i-th step is omitted, the signal is S, and the physical quantity is Vq. The flat panel X-ray detector (FPD) 2 (see FIG. 1) includes an
FPDセンサ部21は、X線から変換された光子であるX線光子を捕獲して、捕獲されたX線光子を電子(電気信号)へ変換する。このときのX線光子を捕獲する効率を「X線捕獲効率」と呼ぶとともに、X線光子から電子へ変換する効率を「光子電子変換効率」と呼ぶ。
The
FPDセンサ制御部22は、一定のX線量に対して一定の画像信号が得られるように感度補正を行い、かつ用途に応じてディジタルゲインを行う。上述したX線捕獲効率をDQEとし、光子電子変換効率をfとし、FPDセンサ制御部22でのディジタルゲインをgとすると、X線入射から画像信号の出力までの信号、ノイズは、以下のように詳述できる(図3(b)を参照)。
The FPD
光子統計の理論から、図3(b)に示すようにS´個の(X線)光子が入射されたとき、その揺らぎ(ノイズ)は√(S´)個になることは知られている。X線捕獲効率DQEを乗じることで信号はDQE×S´、揺らぎ(ノイズ)は√(DQE×S´)となる。 From the theory of photon statistics, it is known that when S ′ (X-ray) photons are incident as shown in FIG. 3B, the fluctuation (noise) becomes √ (S ′). . By multiplying by the X-ray capture efficiency DQE, the signal becomes DQE × S ′, and the fluctuation (noise) becomes √ (DQE × S ′).
捕獲されたX線光子は光子電子変換効率fによって電子に変換されるが、そのときの信号はDQE×S´×f、揺らぎ(ノイズ)は{√(DQE×S´)}×fとなって、FPD2のパネル面(検出面)から出力される。
The captured X-ray photons are converted into electrons by the photon electron conversion efficiency f. At that time, the signal is DQE × S ′ × f, and the fluctuation (noise) is {√ (DQE × S ′)} × f. And output from the panel surface (detection surface) of the
このように出力された信号および揺らぎ(ノイズ)は、X線捕獲効率DQEによる劣化分だけ感度補正される。この補正では、各々を(DQE×f)で除算することで1/(DQE×f)で正規化し、その結果、信号はS´に戻る。一方、揺らぎ(ノイズ)は{√(DQE×S´)}×f/(DQE×f)=√(S´/DQE)となる。 The signal and fluctuation (noise) output in this way are corrected for sensitivity by the amount of deterioration due to the X-ray capture efficiency DQE. In this correction, each is normalized by 1 / (DQE × f) by dividing by (DQE × f), so that the signal returns to S ′. On the other hand, the fluctuation (noise) is {√ (DQE × S ′)} × f / (DQE × f) = √ (S ′ / DQE).
FPDセンサ制御部22では、一定の(入射)X線量に対して一定の(画像信号の)出力値を出力するようにゲインを調節するようになっている。その最終のゲイン調整をgとすると、最終信号SはS´×g(S=S´×g …(1))、揺らぎ(ノイズ)、すなわち量子ノイズNqは、{√(S´/DQE)}×gとなる(Nq={√(S´/DQE)}×g …(2))。
The FPD
物理量VqをNq2/Sで定義する(Vq=Nq2/S …(3))。上記(1)式および(2)式を(3)式に代入することで、物理量Vqはg/DQEとなり(Vq=g/DQE …(4))、物理量Vqはディジタルゲインgに比例し、X線捕獲効率DQEに反比例するようになる。以上、このように定義した物理量Vqは、X線捕獲効率DQEを表す指標となる。 The physical quantity Vq is defined as Nq 2 / S (Vq = Nq 2 / S (3)). By substituting the above equations (1) and (2) into equation (3), the physical quantity Vq becomes g / DQE (Vq = g / DQE (4)), the physical quantity Vq is proportional to the digital gain g, It becomes inversely proportional to the X-ray capture efficiency DQE. As described above, the physical quantity Vq defined in this way is an index representing the X-ray capture efficiency DQE.
[Vqの測定方法]
次に、物理量Vq(i)などの測定を含んだX線画像評価処理について、図4〜図6を参照して説明する。図4は、一連のX線画像評価処理を示したフローチャートであり、図5は、各ステップにおける各信号やノイズや自乗平均誤差を一覧にした表であり、図6は、最小自乗法によって電気ノイズNe(i)を求めるときのグラフである。なお、上述したように図2に示す等方性のあるファントムPHを使用する。
[Measurement method of Vq]
Next, X-ray image evaluation processing including measurement of the physical quantity Vq (i) will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a flowchart showing a series of X-ray image evaluation processes, FIG. 5 is a table listing each signal, noise, and root mean square error at each step, and FIG. 6 is an electric diagram by the least square method. It is a graph when calculating | requiring noise Ne (i). As described above, the isotropic phantom PH shown in FIG. 2 is used.
(ステップS1)ファントムの透視画像
X線管1(図1を参照)からファントムPHにX線を照射して、ファントムPHを透過したX線をフラットパネル型X線検出器2(図1を参照)が検出する。このときの透視画像は図2に示すようになる。この透視画像は1フレーム分のX線画像の信号であり、第1画像メモリ部31(図1を参照)に書き込んで記憶する。
(Step S1) Perspective image of phantom X-ray tube 1 (see FIG. 1) emits X-rays to phantom PH, and X-rays transmitted through phantom PH are converted into flat panel X-ray detector 2 (see FIG. 1). ) Is detected. The fluoroscopic image at this time is as shown in FIG. This fluoroscopic image is an X-ray image signal for one frame, and is written and stored in the first image memory unit 31 (see FIG. 1).
(ステップS2)30フレームに到達?
30フレームに到達したか否かを判断する。もし、30フレームに達していなければ、ステップS1に戻り、30フレーム分のX線画像の信号を連続的に収集する。もし、30フレーム分に達していれば、30フレーム分のX線画像の信号を取得したとして、次のステップS3に進む。第1画像メモリ部31に記憶された1フレーム分のX線画像の信号を1フレームから順に、S1,S2,…,SF,…,S29,S30とする(1≦F≦30)。
(Step S2) Reached 30 frames?
It is determined whether or not 30 frames have been reached. If it has not reached 30 frames, the process returns to step S1 and X-ray image signals for 30 frames are continuously collected. If it has reached 30 frames, it is determined that X-ray image signals for 30 frames have been acquired, and the process proceeds to the next step S3. The signals of the X-ray image for one frame stored in the first image memory unit 31 are set as S 1 , S 2 ,..., S F ,..., S 29 , S 30 in order from 1 frame (1 ≦ F ≦ 30).
(ステップS3)各フレームのX線画像の加算
積分部32(図1を参照)は、第1画像メモリ部31に記憶された30フレーム分のX線画像の信号S1,S2,…,SF,…,S29,S30を読み出して、各フレームのX線画像を加算して積分画像を求める。この積分画像をSADDとすると、積分画像SADDは下記(5)式のように表される。
(Step S3) Addition of X-ray Images of Each Frame The integration unit 32 (see FIG. 1) stores signals S 1 , S 2 ,..., 30 frames of X-ray images stored in the first image memory unit 31. S F ,..., S 29 , S 30 are read out, and the X-ray image of each frame is added to obtain an integrated image. When this integrated image is SADD , the integrated image SADD is expressed by the following equation (5).
SADD=ΣSF …(5)
ただし、ΣSFは、S1,S2,…,SF,…,S29,S30の総和である。このように、連続画像である各フレームのX線画像を加算すれば、その加算で得られた積分画像SADDはランダムのノイズが減弱し、主構造と構造ノイズのみの画像になる。
S ADD = ΣS F (5)
However, ΣS F is the sum of S 1 , S 2 ,..., S F ,..., S 29 , S 30 . In this way, if the X-ray images of each frame, which are continuous images, are added, the integrated image SADD obtained by the addition is reduced in random noise, and becomes an image of only the main structure and structural noise.
(ステップS4)X線画像から積分画像の減算
減算部33(図1を参照)は、第1画像メモリ部31に記憶された30フレーム分のX線画像の信号S1,S2,…,SF,…,S29,S30のうち、代表となる1フレーム分のX線画像の信号を読み出す。ここでは、代表となる1フレーム分のX線画像の信号としてS1を選択する。なお、代表となる1フレーム分のX線画像の信号はS1に限定されず、S1,S2,…,SF,…,S29,S30の中から任意に選択すればよい。その読み出されたX線画像の信号S1から積分部32で求められた積分画像SADDを減算して、ノイズ画像を求める。このノイズ画像をSNOISEとすると、ノイズ画像SNOISEは下記(6)式のように表される。
(Step S4) Subtraction of integral image from X-ray image The subtraction unit 33 (see FIG. 1) stores signals S 1 , S 2 ,..., 30 frames of X-ray images stored in the first image memory unit 31. Of S F ,..., S 29 , S 30 , a representative X-ray image signal for one frame is read out. Here, you select the S 1 as a signal for one frame of the X-ray image as a representative. Note that the signal of one frame of the X-ray image as a representative is not limited to S 1, S 1, S 2 , ..., S F, ..., it may be arbitrarily selected from S 29, S 30. The read X-ray integral image S ADD obtained by the
SNOISE=S1−SADD …(6)
構造ノイズからなる積分画像SADDを減算することで、構造ノイズが除去されて量子ノイズおよび電気ノイズのみが抽出されて、減算されて得られたノイズ画像SNOISEは、量子ノイズおよび電気ノイズからなる画像になる。
S NOISE = S 1 -S ADD (6)
By subtracting the integral image S ADD composed of structural noise, the structural noise is removed and only the quantum noise and electrical noise are extracted, and the noise image S NOISE obtained by the subtraction is composed of quantum noise and electrical noise. Become an image.
(ステップS5)X線画像の信号の平均値の取得
第3画像メモリ部36(図1を参照)は、ROI設定部34(図1を参照)で設定されたROI1,ROI2,ROI3,ROI4,ROI5,ROI6,ROI7,ROI8,ROI9と、上述した代表となる1フレーム分のX線画像の信号S1とに基づいて、各ステップにおけるROI毎のX線画像の信号(の平均値)であるS(i)を書き込んで記憶する。つまり、各関心領域ROIに含まれる各画素における平均値をROI毎にそれぞれ求め、その平均値をROI毎のX線画像の信号S(i)とする。
(Step S5) Acquisition of Average Value of X-Ray Image Signal The third image memory unit 36 (see FIG. 1) is set to ROI 1 , ROI 2 , ROI 3 set by the ROI setting unit 34 (see FIG. 1). , ROI 4 , ROI 5 , ROI 6 , ROI 7 , ROI 8 , ROI 9 and the X-ray image signal S 1 of one representative frame as described above, the X-ray image for each ROI in each step S (i), which is the signal (average value), is written and stored. That is, an average value in each pixel included in each region of interest ROI is obtained for each ROI, and the average value is used as an X-ray image signal S (i) for each ROI.
したがって、ROI1でのX線画像の信号は、1番目のステップにおけるX線画像の信号S(1)となり、ROI2でのX線画像の信号は、2番目のステップにおけるX線画像の信号S(2)となり、ROI3でのX線画像の信号は、3番目のステップにおけるX線画像の信号S(3)となり、ROI4でのX線画像の信号は、4番目のステップにおけるX線画像の信号S(4)となり、ROI5でのX線画像の信号は、5番目のステップにおけるX線画像の信号S(5)となり、ROI6でのX線画像の信号は、6番目のステップにおけるX線画像の信号S(6)となり、ROI7でのX線画像の信号は、7番目のステップにおけるX線画像の信号S(7)となり、ROI8でのX線画像の信号は、8番目のステップにおけるX線画像の信号S(8)となり、ROI9でのX線画像の信号は、9番目のステップにおけるX線画像の信号S(9)となる。つまり、ROIiでのX線画像の信号は、i番目のステップにおけるX線画像の信号S(i)となる。 Therefore, the X-ray image signal at ROI 1 becomes the X-ray image signal S (1) at the first step, and the X-ray image signal at ROI 2 becomes the X-ray image signal at the second step. S (2), the X-ray image signal in ROI 3 becomes the X-ray image signal S (3) in the third step, and the X-ray image signal in ROI 4 becomes the X-ray signal in the fourth step. The X-ray image signal at ROI 5 becomes the X-ray image signal S (5) at the fifth step, and the X-ray image signal at ROI 6 becomes the sixth image signal S (4). The X-ray image signal S (6) at the ROI 7 is obtained , and the X-ray image signal at the ROI 7 becomes the X-ray image signal S (7) at the seventh step, and the X-ray image signal at the ROI 8 is obtained. Is the X-ray image in the 8th step Signal S (8) next to the signal of the X-ray image in the ROI 9 is a signal S (9) of the X-ray images in the ninth step. That is, an X-ray image signal at ROI i is an X-ray image signal S (i) in the i-th step.
(ステップS6)総合ノイズの取得
第2画像メモリ部35(図1を参照)は、ROI設定部34で設定されたROI1,ROI2,ROI3,ROI4,ROI5,ROI6,ROI7,ROI8,ROI9と、減算部33で求められたノイズ画像SNOISEとに基づいて、各ステップにおけるROI毎のノイズ画像の標準偏差を書き込んで記憶する。このノイズ画像の標準偏差は総合ノイズでもある。ROIiでの総合ノイズNt(i)は、下記(7)式のように表される。
(Step S6) Acquisition of Total Noise The second image memory unit 35 (see FIG. 1) is set to ROI 1 , ROI 2 , ROI 3 , ROI 4 , ROI 5 , ROI 6 , ROI 7 set by the
Nt(i)=
√[Σ[SNOISE−Σ{SNOISE/n}]2/(n−1)] …(7)
上記(7)式は、上述したように標準偏差(分散の平方根)を表す式でもある。なお、Σ{SNOISE/n}はROIiに含まれる各画素におけるSNOISEの相加平均である。
Nt (i) =
√ [Σ [S NOISE −Σ {S NOISE / n}] 2 / (n−1)] (7)
The equation (7) is also an equation representing the standard deviation (square root of variance) as described above. Note that Σ {S NOISE / n} is an arithmetic average of S NOISE in each pixel included in ROI i .
したがって、ROI1での総合ノイズは、1番目のステップにおける総合ノイズNt(1)となり、ROI2での総合ノイズは、2番目のステップにおける総合ノイズNt(2)となり、ROI3での総合ノイズは、3番目のステップにおける総合ノイズNt(3)となり、ROI4での総合ノイズは、4番目のステップにおける総合ノイズNt(4)となり、ROI5での総合ノイズは、5番目のステップにおける総合ノイズNt(5)となり、ROI6での総合ノイズは、6番目のステップにおける総合ノイズNt(6)となり、ROI7での総合ノイズは、7番目のステップにおける総合ノイズNt(7)となり、ROI8での総合ノイズは、8番目のステップにおける総合ノイズNt(8)となり、ROI9での総合ノイズは、9番目のステップにおける総合ノイズNt(9)となる。つまり、ROIiでの総合ノイズは、i番目のステップにおける総合ノイズNt(i)となる。 Therefore, the total noise at ROI 1 is the total noise Nt (1) at the first step, and the total noise at ROI 2 is the total noise Nt (2) at the second step, and the total noise at ROI 3 Is the total noise Nt (3) at the third step, the total noise at ROI 4 is the total noise Nt (4) at the fourth step, and the total noise at ROI 5 is the total noise at the fifth step. The total noise at ROI 6 becomes the total noise Nt (6) at the sixth step, and the total noise at ROI 7 becomes the total noise Nt (7) at the seventh step. Overall noise at 8, total noise Nt (8) next to the eighth step, integrated noise in ROI 9 is The total noise Nt (9) in the ninth step. That is, the total noise at ROI i is the total noise Nt (i) at the i-th step.
(ステップS7)電気ノイズの分離・物理量の算出
演算部37(図1を参照)は、第3画像メモリ部36に記憶されたX線画像の信号S(i)を読み出すとともに、第2画像メモリ部35に記憶された総合ノイズNt(i)を読み出して、これらの信号S(i)および総合ノイズNt(i)に基づいて物理量Vq(i)を求める。物理量Vq(i)を求めるには、量子ノイズおよび電気ノイズのみに抽出されたノイズ画像SNOISEに基づく総合ノイズNt(i)から各ノイズを分離して電気ノイズNe(i)を求める。このときに、分離された量子ノイズNq(i)も求まる。
(Step S7) Electric Noise Separation / Physical Quantity Calculation The calculation unit 37 (see FIG. 1) reads the X-ray image signal S (i) stored in the third image memory unit 36, and also uses the second image memory. The total noise Nt (i) stored in the
具体的には、総合ノイズNt(i)と量子ノイズ・電気ノイズとの関連性を考慮すると、ランダムノイズではそのパワー(分散)が総合ノイズと量子ノイズ・電気ノイズとの間で等しくなる。すなわち、標準偏差である総合ノイズNt(i)の2乗はノイズ画像SNOISEの分散となり、そのノイズ画像SNOISEの分散が、量子ノイズに関する画像の分散と電気ノイズに関する画像の分散との和になる。したがって、総合ノイズNt(i)の2乗は、量子ノイズNq(i)の2乗と電気ノイズNe(i)の2乗との和になり、下記(8)式のように表される。 Specifically, considering the relationship between the total noise Nt (i) and the quantum noise / electrical noise, the power (dispersion) of the random noise is equal between the total noise and the quantum noise / electrical noise. That is, the square of the total noise Nt (i), which is the standard deviation, is the variance of the noise image S NOISE , and the variance of the noise image S NOISE is the sum of the variance of the image relating to quantum noise and the variance of the image relating to electrical noise. Become. Therefore, the square of the total noise Nt (i) is the sum of the square of the quantum noise Nq (i) and the square of the electric noise Ne (i), and is expressed as the following equation (8).
{Nt(i)}2={Nq(i)}2+{Ne(i)}2 …(8)
一方、上記(3)式のように物理量VqはNq2/Sで定義されることから、上記(8)式を用いて物理量Vq(i)は下記(9)式のように表される。
{Nt (i)} 2 = {Nq (i)} 2 + {Ne (i)} 2 (8)
On the other hand, since the physical quantity Vq is defined by Nq 2 / S as in the above expression (3), the physical quantity Vq (i) is expressed as in the following expression (9) using the above expression (8).
Vq(i)={Nq(i)}2/S(i)
=[{Nt(i)}2−{Ne(i)}2]/S(i) …(9)
すなわち、物理量Vq(i)はX線光子の揺らぎ、つまり量子ノイズNq(i)が対象になるが、上述したようにX線画像が透視画像の場合には、その透視画像の中に電気ノイズNe(i)や構造ノイズも含まれてしまう。そこで、これらのノイズを分離する必要がある。構造ノイズについては、上述したステップS4で構造ノイズが除去される。したがって、電気ノイズNe(i)を求めて、それを分離すれば、残りの量子ノイズNq(i)も求めることができて、物理量Vq(i)も求めることができる。なお、各ROI毎に透視線量は異なるが、電気ノイズNe(i)や構造ノイズを分離して除いてしまえば、各ステップにおけるVq(i)は互いに等しくなると考えられる。つまり、物理量Vqは、X線画像の信号S(i)の大きさに関係なく、FPD2のX線捕獲効率VQE、システムのディジタルゲインgのみに依存するからである。
Vq (i) = {Nq (i)} 2 / S (i)
= [{Nt (i)} 2 − {Ne (i)} 2 ] / S (i) (9)
That is, the physical quantity Vq (i) is subject to fluctuations in X-ray photons, that is, quantum noise Nq (i). When the X-ray image is a fluoroscopic image as described above, electrical noise is included in the fluoroscopic image. Ne (i) and structural noise are also included. Therefore, it is necessary to separate these noises. Regarding the structural noise, the structural noise is removed in step S4 described above. Therefore, if the electrical noise Ne (i) is obtained and separated, the remaining quantum noise Nq (i) can be obtained, and the physical quantity Vq (i) can also be obtained. Although the fluoroscopic dose differs for each ROI, it is considered that Vq (i) in each step becomes equal if the electrical noise Ne (i) and the structural noise are separated and removed. That is, the physical quantity Vq depends only on the X-ray capture efficiency VQE of the
具体的には、放射線の分野では、放射線の測定で得られる測定値はポアソン分布に従うとして取り扱っている(「診療放射線技術(上巻) 南江堂 立入弘、稲邑清也 監修 P386」など)。ポアソン分布の平均値mと標準偏差σとは次の関係がある。すなわち、σ=√mとなる。これから、つまり物理量Vqは、上記(9)式中のVq(i)={Nq(i)}2/S(i)にしたがうと、Vq(i)={Nq(i)}2/S(i)=m/σ2=一定値になるといえる。このことから、物理量Vqは、X線画像の信号S(i)の大きさに関係なく、VQEやgのみに依存するといえる。このことは、後述する図7のグラフにおいて、線量を変えたとしても物理量Vqが変化していないことを示している。したがって、入射線量を精度よく規定しなくても、物理量Vqを測定することができる。 Specifically, in the field of radiation, the measurement values obtained from radiation measurements are handled according to the Poisson distribution (“Radiation Technology for Medical Care (Vol. 1) Nanedo Tatsuhiro Iida, supervised by Inaya Kiyoya P386”). The average value m of Poisson distribution and the standard deviation σ have the following relationship. That is, σ = √m. Now, that the physical quantity Vq is, according to the above (9) Vq in formulas (i) = {Nq (i )} 2 / S (i), Vq (i) = {Nq (i)} 2 / S ( i) = m / σ 2 = constant value. From this, it can be said that the physical quantity Vq depends only on VQE and g irrespective of the magnitude of the signal S (i) of the X-ray image. This indicates that the physical quantity Vq does not change even if the dose is changed in the graph of FIG. 7 described later. Therefore, the physical quantity Vq can be measured without precisely defining the incident dose.
そのためには、分離すべき電気ノイズNe(i)を、本実施例では最小自乗法によって求める。電気ノイズNe(i)が各ステップによらずに一定であるとして、上記(9)式で求められた物理量Vq(i)のステップに対するバラツキが最小値になるように電気ノイズNe(i)を求める。本実施例のように最小自乗法の場合には、バラツキは自乗平均誤差になる。したがって、各ステップ毎に求められた信号S(i)および総合ノイズNt(i)を、図5に示すように並べて、各ステップにおける信号S(i)と総合ノイズNt(i)とを互いに対応させる。このとき、電気ノイズNe(i)が各ステップによらずに一定であるので、例えば、電気ノイズNe(i)をNe1,Ne2,…,NeJ,…の各値に設定して、その設定された電気ノイズNe(i)を上記(9)式に代入して得られた物理量Vq(i)のステップに対するバラツキを設定毎にそれぞれ求める。 For this purpose, the electric noise Ne (i) to be separated is obtained by the least square method in this embodiment. Assuming that the electric noise Ne (i) is constant regardless of each step, the electric noise Ne (i) is set so that the variation with respect to the step of the physical quantity Vq (i) obtained by the above equation (9) becomes the minimum value. Ask. In the case of the least square method as in the present embodiment, the variation is a mean square error. Therefore, the signal S (i) and the total noise Nt (i) obtained at each step are arranged as shown in FIG. 5, and the signal S (i) and the total noise Nt (i) at each step correspond to each other. Let At this time, since the electrical noise Ne (i) is constant regardless of each step, for example, the electrical noise Ne (i) is set to each value of Ne 1 , Ne 2 ,..., Ne J ,. The variation of the physical quantity Vq (i) obtained by substituting the set electrical noise Ne (i) into the above equation (9) is obtained for each setting.
図5では、例えば電気ノイズNe(i)をNeJの値に設定した場合の一覧である。この設定されたNeJは、各ステップによらずに一定であるとしているので、各ステップで電気ノイズNe(i)をNeJの値に常に設定する。その設定されたNeJの値上記(9)式に代入すると、得られた物理量Vq(i)は、図5に示すとおりである。本実施例では、物理量Vq(i)の自乗平均誤差を物理量Vq(i)のステップに対するバラツキとしているので、自乗平均誤差であるΣ[Vq(i)−Σ{Vq(i)/9}]2が最小値になるような電気ノイズNe(i)を設定すればよい。ただし、ΣVq(i)は、Vq(1),Vq(2),…,Vq(9)の総和であり、Σ{Vq(i)/9}はVq(i)の相加平均である。 FIG. 5 is a list when the electric noise Ne (i) is set to a value of Ne J , for example. Since the set Ne J is assumed to be constant regardless of each step, the electric noise Ne (i) is always set to the value of Ne J at each step. When the set value of Ne J is substituted into the above equation (9), the obtained physical quantity Vq (i) is as shown in FIG. In the present embodiment, since the mean square error of the physical quantity Vq (i) is a variation with respect to the step of the physical quantity Vq (i), Σ [Vq (i) −Σ {Vq (i) / 9}] which is the mean square error. The electrical noise Ne (i) may be set so that 2 becomes the minimum value. However, ΣVq (i) is the sum of Vq (1), Vq (2),..., Vq (9), and Σ {Vq (i) / 9} is an arithmetic mean of Vq (i).
そこで、図6に示すように横軸に電気ノイズNe(i)をとるとともに、縦軸に自乗平均誤差であるΣ[Vq(i)−Σ{Vq(1)/9}]2をとり、電気ノイズNe(i)をNe1,Ne2,…,NeJ,…の各値に設定して、自乗平均誤差が最小値(図6では「Min」)となるような値(図6では「NeMin」)を見つける。このような値を見つけることで、その値が求めるべき電気ノイズの値となる。 Therefore, as shown in FIG. 6, the horizontal axis represents the electric noise Ne (i), and the vertical axis represents Σ [Vq (i) −Σ {Vq (1) / 9}] 2 that is the mean square error. The electric noise Ne (i) is set to each of Ne 1 , Ne 2 ,..., Ne J ,..., And a value (in FIG. Find "Ne Min "). By finding such a value, that value becomes the value of electrical noise to be obtained.
このように求められた電気ノイズNe(i)を上記(9)式に代入するとともに、先に求められた信号S(i)および総合ノイズNt(i)を上記(9)式に代入することで、物理量Vq(i)を求めることができる。このとき、総合ノイズNt(i)および電気ノイズNe(i)を上記(8)式に代入することで残りの量子ノイズNq(i)も求めることができる。 Substituting the electrical noise Ne (i) obtained in this way into the above equation (9), and substituting the previously obtained signal S (i) and the total noise Nt (i) into the above equation (9). Thus, the physical quantity Vq (i) can be obtained. At this time, the remaining quantum noise Nq (i) can also be obtained by substituting the total noise Nt (i) and the electric noise Ne (i) into the above equation (8).
このように、求められた信号S(i)、総合ノイズNt(i)および電気ノイズNe(i)に基づいて、物理量Vq(i)を求め、各ステップにおける物理量Vq(i)の平均値をも求める。各ステップにおける物理量Vq(i)の平均値はΣVq(i)/9となる(ただし、ΣVq(i)は、Vq(1),Vq(2),…,Vq(9)の総和)。この各ステップにおける物理量Vq(i)の平均値に基づいて、上述したX線捕獲効率DQEを求める。各ステップにおける物理量Vq(i)の平均値が、最終的に求められるVq値となる。また、求められた総合ノイズNt(i)および電気ノイズNe(i)に基づいて、量子ノイズNq(i)を求める。総合ノイズNt(i)および電気ノイズNe(i)が求まれば、上記(9)式にS(i)を除算した式である上記(8)式によって、量子ノイズNq(i)を求めることができる。 As described above, the physical quantity Vq (i) is obtained based on the obtained signal S (i), the total noise Nt (i), and the electric noise Ne (i), and the average value of the physical quantity Vq (i) in each step is obtained. Also ask. The average value of the physical quantity Vq (i) in each step is ΣVq (i) / 9 (where ΣVq (i) is the sum of Vq (1), Vq (2),..., Vq (9)). Based on the average value of the physical quantity Vq (i) in each step, the above-described X-ray capture efficiency DQE is obtained. The average value of the physical quantity Vq (i) in each step is the Vq value finally obtained. Further, the quantum noise Nq (i) is obtained based on the obtained total noise Nt (i) and electrical noise Ne (i). Once the total noise Nt (i) and the electrical noise Ne (i) are obtained, the quantum noise Nq (i) is obtained by the above equation (8), which is an equation obtained by dividing S (i) by the above equation (9). Can do.
本実施例に係るX線画像評価方法によれば、上記(9)式であるVq(i)={Nq(i)}2/S(i)=[{Nt(i)}2−{Ne(i)}2]/S(i)なる式で、i番目のステップにおける物理量Vq(i)を求める。上記(9)式中のVq(i)={Nq(i)}2/S(i)のように、物理量Vq(i)は量子ノイズNg(i)の指標であり、上記(9)式中の{Nq(i)}2/S(i)=[{Nt(i)}2−{Ne(i)}2]/S(i)のように各ノイズを分離することが可能である。したがって、各ノイズを分離して物理量Vq(i)を求めることができる。この物理量Vq(i)はX線捕獲効率DQEの指標でもあるので、物理量Vq(i)に基づいてX線捕獲効率DQEを求めてX線画像(本実施例では透視画像)を容易に評価することができる。 According to the X-ray image evaluation method according to the present embodiment, Vq (i) = {Nq (i)} 2 / S (i) = [{Nt (i)} 2 − {Ne, which is the above equation (9). The physical quantity Vq (i) in the i-th step is obtained by the equation (i)} 2 ] / S (i). The physical quantity Vq (i) is an index of the quantum noise Ng (i) as Vq (i) = {Nq (i)} 2 / S (i) in the above expression (9), and the above expression (9) It is possible to separate each noise as {Nq (i)} 2 / S (i) = [{Nt (i)} 2 − {Ne (i)} 2 ] / S (i) . Therefore, the physical quantity Vq (i) can be obtained by separating each noise. Since this physical quantity Vq (i) is also an index of the X-ray capture efficiency DQE, the X-ray image (the fluoroscopic image in this embodiment) is easily evaluated by obtaining the X-ray capture efficiency DQE based on the physical quantity Vq (i). be able to.
また、図1に示すX線画像評価装置によれば、信号処理部3を備えることで、本実施例に係るX線画像評価方法を好適に実施することができる。
Further, according to the X-ray image evaluation apparatus shown in FIG. 1, the X-ray image evaluation method according to the present embodiment can be suitably implemented by including the
次に、諸条件での評価例を図7〜図10に示す。各図中の「Mean」は、画素値の平均値を示し、入射線量に比例する値であって、「Vq」は、物理量を示し、「Ne2」は、電気ノイズを示す。 Next, evaluation examples under various conditions are shown in FIGS. In each figure, “Mean” represents an average value of pixel values, is a value proportional to the incident dose, “Vq” represents a physical quantity, and “Ne2” represents electrical noise.
図7は管電圧を変えずに線量を変えた例である。図7では、平均値(図7中の「Mean」を参照)は増加しているが、物理量(図7中の「Vq」を参照)や電気ノイズ(図7中の「Ne2」を参照)は変化していない。Vqが変化しないのはVqがX線捕獲効率DQEを間接的に表わす指標だからである。 FIG. 7 shows an example in which the dose is changed without changing the tube voltage. In FIG. 7, the average value (see “Mean” in FIG. 7) increases, but the physical quantity (see “Vq” in FIG. 7) and electrical noise (see “Ne2” in FIG. 7). Has not changed. Vq does not change because Vq is an index that indirectly represents the X-ray capture efficiency DQE.
図8はアース線を意図的に弱化し、電気ノイズを増加させた例である。電気ノイズのみが増加し、Vqに変化はない。 FIG. 8 shows an example in which the ground wire is intentionally weakened to increase electrical noise. Only the electrical noise increases and there is no change in Vq.
図9は線量を一定にして管電圧を変えた場合である。なお、図9中の「Cu」はファントムとして用いられる銅板であって、「0.0mm」や「1.0mm」や「2.0mm」や「3.0mm」は、その厚みをそれぞれ示す。線質が硬くなるほどVqが増加し、X線捕獲効率DQEが劣化していくのがわかる。 FIG. 9 shows the case where the tube voltage is changed with the dose kept constant. In addition, “Cu” in FIG. 9 is a copper plate used as a phantom, and “0.0 mm”, “1.0 mm”, “2.0 mm”, and “3.0 mm” indicate the thicknesses, respectively. It can be seen that Vq increases as the radiation quality becomes harder and the X-ray capture efficiency DQE deteriorates.
図10はシステムのディジタルゲインを変えた一例である。全てに同様の変化が見られる。 FIG. 10 shows an example in which the digital gain of the system is changed. All have similar changes.
この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be modified as follows.
(1)上述した実施例では、X線画像評価装置は、出荷後にはX線透視撮影装置に用いられるものとして説明したが、それ以外のX線撮影装置(例えば断層撮影装置やX線CT装置)に用いられてもよい。 (1) In the above-described embodiments, the X-ray image evaluation apparatus has been described as being used in an X-ray fluoroscopic apparatus after shipment. However, other X-ray imaging apparatuses (for example, a tomographic apparatus and an X-ray CT apparatus) ) May be used.
(2)上述した実施例では、X線検出手段はフラットパネル型X線検出器であったが、例えばイメージインテンシファイア(I.I)のように、通常に用いられる検出手段であれば、特に限定されない。 (2) In the above-described embodiment, the X-ray detection means is a flat panel X-ray detector. However, if the detection means is a commonly used detection means such as an image intensifier (II), There is no particular limitation.
(3)上述した実施例では、最小自乗法を例に採って説明するとともに、バラツキとして自乗平均誤差を例に採って説明したが、これに限定されない。バラツキを表わす物理量であれば、単なる平均値との差分でバラツキを表わしてもよい。 (3) In the above-described embodiments, the least square method has been described as an example, and the mean square error has been described as an example of variation. However, the present invention is not limited to this. As long as the physical quantity represents variation, the variation may be represented by a difference from a simple average value.
3 … 信号処理部
Nq(i) … (X線量子による)量子ノイズ
S(i) … (X線画像の)信号
Ne(i) … (電気による)電気ノイズ
Nt(i) … 総合ノイズ
Vq(i) … 物理量
VQE … X線捕獲効率
3 ... Signal processing unit Nq (i) ... Quantum noise (by X-ray quanta) S (i) ... Signal (of X-ray image) Ne (i) ... (Electric) electric noise Nt (i) ... Total noise Vq ( i) ... Physical quantity VQE ... X-ray capture efficiency
Claims (5)
Vq(i)={Nq(i)}2/S(i)
=[{Nt(i)}2−{Ne(i)}2]/S(i)
なる式で前記物理量Vq(i)を求めて、その物理量Vq(i)に基づいて、X線から変換された光子であるX線光子を捕獲する効率であるX線捕獲効率を求めることで、X線画像を評価することを特徴とするX線画像評価方法。 A method of evaluating an X-ray image based on an X-ray image obtained at each step, wherein the quantum noise due to the X-ray quantum in the i-th step is set to Nq (i), and the X-ray image in the i-th step The line image signal is S (i), the electrical noise due to electricity in the i-th step is Ne (i), the total noise in the i-th step is Nt (i), and the physical quantity in the i-th step is Vq ( i), the physical quantity Vq (i) is
Vq (i) = {Nq (i)} 2 / S (i)
= [{Nt (i)} 2 − {Ne (i)} 2 ] / S (i)
The physical quantity Vq (i) is obtained by the following formula, and, based on the physical quantity Vq (i), by obtaining an X-ray capture efficiency that is an efficiency of capturing an X-ray photon that is a photon converted from an X-ray, An X-ray image evaluation method characterized by evaluating an X-ray image.
i番目のステップにおけるX線量子による量子ノイズをNq(i)とするとともに、i番目のステップにおけるX線画像の信号をS(i)として、i番目のステップにおける電気による電気ノイズをNe(i)として、i番目のステップにおける総合ノイズをNt(i)として、i番目のステップにおける物理量をVq(i)としたときに、その物理量Vq(i)が、
Vq(i)={Nq(i)}2/S(i)
=[{Nt(i)}2−{Ne(i)}2]/S(i)
なる式で前記物理量Vq(i)を求めて、その物理量Vq(i)に基づいて、X線から変換された光子であるX線光子を捕獲する効率であるX線捕獲効率を求める信号処理を行って、X線画像を評価することを特徴とするX線画像評価装置。 An apparatus for evaluating an X-ray image based on an X-ray image obtained at each step, comprising signal processing means for performing signal processing based on the X-ray to obtain an X-ray image, the signal processing means comprising: ,
The quantum noise due to X-ray quanta in the i-th step is defined as Nq (i), the X-ray image signal in the i-th step is defined as S (i), and the electrical noise due to electricity in the i-th step is defined as Ne (i ), When the total noise in the i-th step is Nt (i) and the physical quantity in the i-th step is Vq (i), the physical quantity Vq (i) is
Vq (i) = {Nq (i)} 2 / S (i)
= [{Nt (i)} 2 − {Ne (i)} 2 ] / S (i)
The physical quantity Vq (i) is obtained by the following formula, and signal processing for obtaining the X-ray capture efficiency, which is the efficiency of capturing the X-ray photons that are photons converted from the X-rays, based on the physical quantity Vq (i). An X-ray image evaluation apparatus for performing X-ray image evaluation.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006220111A JP4797876B2 (en) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | X-ray image evaluation method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006220111A JP4797876B2 (en) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | X-ray image evaluation method and apparatus |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008043430A true JP2008043430A (en) | 2008-02-28 |
JP4797876B2 JP4797876B2 (en) | 2011-10-19 |
Family
ID=39177764
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2006220111A Active JP4797876B2 (en) | 2006-08-11 | 2006-08-11 | X-ray image evaluation method and apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4797876B2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012057023A1 (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | 富士フイルム株式会社 | Radiographic imaging system and control method for same |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003141535A (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | Image evaluating method, apparatus and program |
-
2006
- 2006-08-11 JP JP2006220111A patent/JP4797876B2/en active Active
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003141535A (en) * | 2001-11-02 | 2003-05-16 | Fuji Photo Film Co Ltd | Image evaluating method, apparatus and program |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012057023A1 (en) * | 2010-10-28 | 2012-05-03 | 富士フイルム株式会社 | Radiographic imaging system and control method for same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4797876B2 (en) | 2011-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5921180B2 (en) | Image processing apparatus, image processing method, and program | |
KR101367747B1 (en) | Radiographic apparatus and control method for the same | |
JP6214226B2 (en) | Image processing apparatus, tomography apparatus, image processing method and program | |
JP6491545B2 (en) | Image processing apparatus, radiation imaging apparatus, image processing method, program, and storage medium | |
US8391577B2 (en) | Radiation image processing apparatus, image processing method, X-ray radioscopy apparatus and control method thereof | |
US20130039561A1 (en) | Image processing apparatus, image processing method and storage medium | |
JP2012029720A (en) | Image processor, image processing method, and radiographic system | |
Wischmann et al. | Correction of amplifier nonlinearity, offset, gain, temporal artifacts, and defects for flat-panel digital imaging devices | |
JP4797876B2 (en) | X-ray image evaluation method and apparatus | |
JP7000582B2 (en) | Charge sharing calibration method and system | |
JP2002034961A (en) | Radiographing apparatus and radiographing method | |
JP4640136B2 (en) | X-ray diagnostic equipment | |
JP2011019591A (en) | X-ray equipment, interpolating method of lost pixel in x-ray detector, and method of creating deficit map in x-ray detector | |
JP2014176565A (en) | Image processor, radiographic apparatus, image processing method, computer program and recording medium | |
JP4242100B2 (en) | X-ray diagnostic apparatus and method for correcting comet artifact in X-ray diagnostic apparatus | |
JP2018149166A (en) | Radiation image processing device | |
JP6305008B2 (en) | Radiation imaging apparatus and control method thereof, radiographic image processing apparatus and method, program, and computer-readable storage medium | |
JP4853314B2 (en) | Radiation imaging device | |
JP2013059511A (en) | Image processing apparatus | |
WO2015059886A1 (en) | Radiographic imaging device and method for controlling same, radiographic image processing device and method, and program and computer-readable storage medium | |
JP2008131981A (en) | Method and apparatus for evaluating and operating image quality and program | |
JP2012130518A (en) | Image processing apparatus, image processing program and x-ray image diagnostic apparatus | |
WO2018055992A1 (en) | Radiography device, radiography system, radiography method, and program | |
JP2008237836A (en) | Radiographic imaging device and method | |
JP6570594B2 (en) | Image processing apparatus, radiation imaging apparatus, image processing method, computer program, and storage medium |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20081014 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110419 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110613 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110705 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110718 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140812 Year of fee payment: 3 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 4797876 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140812 Year of fee payment: 3 |