JP2009082320A

JP2009082320A - Ｘ線撮影装置、画像処理装置および画像処理プログラム

Info

Publication number: JP2009082320A
Application number: JP2007254075A
Authority: JP
Inventors: Naotaka Sato; 直高佐藤; Yoshinori Shimizu; 義訓清水; Masayuki Nishiki; 雅行西木
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2009-04-23

Abstract

【課題】撮影装置を搭載したアームを回転して回転撮影を行った際に、アームの回転に伴う振動などに起因して生じる回転画像のぶれをなくすこと。
【解決手段】画像位置ズレ計算部１２０が、画像フレーム間の位置ずれを補正するデータをマーカを用いて事前に作成し、補正テーブル１２１に格納する。そして、画像ブレ補正部１３０が補正テーブル１２１を用いて回転ＤＳＡ画像および回転ＤＡ画像に生じるブレを補正して表示部８に表示する。
【選択図】図２

Description

この発明は、撮影装置を搭載したアームを回転して回転撮影を行った際に、アームの回転に伴う振動などに起因して生じる回転画像のぶれを補正する技術に関する。

従来から、循環器系に関するＸ線撮影においては、被検体の撮影目的部位に造影剤を注入する前に撮影した画像、すなわち、マスク像と、造影剤を注入した後に撮影した画像、すなわち、コントラスト像の濃度値を引算処理（サブトラクション）することで、造影剤が存在する部分のみを抽出した画像、すなわち、サブトラクション像を得る手法が実施されている。

このサブトラクション像を得るために行われる撮影のことを、一般に、“ＤＳＡ（＝デジタル・サブトラクト・アンギオ）撮影”と称している。このＤＳＡ撮影には、Ｘ線管球およびＸ線検出器を保持する保持装置を静止した状態で撮影する方法の他に、Ｘ線管球およびＸ線検出器を保持する保持装置を水平方向に移動させながら撮影を行うステッピングＤＳＡ撮影と、回転させながら撮影を行う回転ＤＳＡ撮影とがある。

サブトラクション像を抽出するには、完全に一致する位置からマスク像とコントラスト像を得て、これらをサブトラクションすることが好ましい。しかし、Ｘ線管球及びＸ線検出器を保持する保持装置を同位置に停止させる制御を行っても、機構系の位置ずれ（ステッピングＤＳＡの場合は撮影位置、回転ＤＳＡの場合は撮影角度）が少なからず発生するために、厳密な意味で、完全に一致する位置から、マスク像とコントラスト像を得ることは困難である。

その結果、マスク像とコントラスト像との間に位置ずれが生じてしまい、これらから得られるサブトラクション像は不鮮明なものになってしまう。そこで、マスク像とコントラスト像との間に生じる位置ずれを自動調整するオートピクセルシフトが行われている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−２３４９５６号公報

しかしながら、回転ＤＳＡ撮影の場合には、マスク像とコントラスト像との間に生ずる位置ずれ以外に、図８に示すように、アームの回転に伴う振動などによって回転画像の表示にぶれが生じるという問題がある。また、コントラスト像だけを用いる回転ＤＡ撮影の場合にも同様の問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、アームの回転に伴う振動などに起因して回転ＤＳＡ画像や回転ＤＡ画像の表示に生ずるぶれを自動的に補正することができるＸ線撮影装置、画像処理装置および画像処理プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、アームを回転させながら被検体を撮影して該被検体の回転画像を表示する機能を備えたＸ線撮影装置であって、アームの回転に起因する画像のぶれを補正し、該補正した回転画像を表示する回転画像表示手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項８記載の本発明は、撮影装置を搭載したアームを回転させながら撮影された回転画像を表示する画像処理装置であって、アームの回転に起因する画像のぶれを補正し、該補正した回転画像を表示する回転画像表示手段を備えたことを特徴とする。

また、請求項９記載の本発明は、撮影装置を搭載したアームを回転させながら撮影された回転画像を表示する画像処理プログラムであって、アームの回転に起因する画像のぶれを補正し、該補正した回転画像を表示する回転画像表示手順をコンピュータに実行させることを特徴とする。

請求項１、８または９記載の本発明によれば、アームの回転に起因する画像のぶれを補正して回転画像を表示するよう構成したので、アームの振動などに起因する回転画像の不規則な変動を防ぐことができる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るＸ線撮影装置、画像処理装置および画像処理プログラムの好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例では、本発明を循環器用Ｘ線診断装置に適用した場合を中心に説明する。

まず、本実施例１に係る循環器用Ｘ線診断装置の構成について図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施例１に係る循環器用Ｘ線診断装置の斜視図であり、図２は、本実施例１に係る循環器用Ｘ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。

図２に示すように、この循環器用Ｘ線診断装置は、Ｘ線管１と、Ｘ線絞り２と、Ｘ線検出器３と、アーム４と、天板５と、高電圧発生器６と、Ｘ線制御部７と、画像処理部１００と、表示部８と、システム制御部９と、操作部１０と、支持器制御部１１とを有する。なお、Ｘ線検出器３、アーム４、天板５および表示部８については図１にも示す。

Ｘ線管１は、高電圧発生器６から供給される高電圧を用いてＸ線を発生し、Ｘ線絞り２は、Ｘ線管１が発生したＸ線の一部を遮蔽することによって照射野を制御する。Ｘ線検出器３は、天板５上の患者Ｐを透過したＸ線を検出し、アーム４は、Ｘ線管１、Ｘ線絞り２およびＸ線検出器３を保持する。また、アーム４は、患者Ｐの周りを回転することができる。

Ｘ線制御部７は、高電圧発生器６が発生する高電圧をシステム制御部９からの指示に基づいて制御することによってＸ線の発生を制御し、画像処理部１００は、Ｘ線検出器３が検出したＸ線に基づいて画像を表示部８に表示する。システム制御部９は、循環器用Ｘ線診断装置全体を制御し、操作部１０は、循環器用Ｘ線診断装置に関する操作を操作者から受け付けてシステム制御部９に通知する。支持器制御部１１は、システム制御部９の指示に基づいてアーム４の回転などを制御する。

次に、画像処理部１００が行う回転画像のぶれ補正について説明する。画像処理部１００は、回転画像データ生成部１１０と、画像位置ズレ計算部１２０と、画像ブレ補正部１３０とを有する。

回転画像データ生成部１１０は、Ｘ線検出器３が検出したＸ線に基づいて、回転ＤＳＡ画像や回転ＤＡ画像などを表示するための画像データを生成する処理部であり、例えば、ＤＳＡ画像を生成するためのサブトラクション処理などを行う。

画像位置ズレ計算部１２０は、アーム４の回転に伴う振動などによって生じる回転画像のぶれを防ぐために、画像フレーム間の位置ずれを補正するデータを作成し、補正テーブル１２１に格納する処理部である。

具体的には、この画像位置ズレ計算部１２０は、図３（ａ）に示す十字マーカあるいは図３（ｂ）に示すヘリックスファントムなどのマーカを天板５に設置してアーム４を回転させながら撮影された画像のデータを用いて補正データを作成する。補正データの作成は、アーム４の回転に伴う画像上でのマーカの特定の点の軌跡の計算値からの位置ずれに基づいて行う。なお、補正データの作成は、患者Ｐの撮影を行う前に行われる。

図４は、補正テーブル１２１の一例を示す図である。同図に示すように、この補正テーブル１２１は、アーム４の回転角度ごとに画像のＸ軸方向およびＹ軸方向の位置ずれ補正量をピクセル数で記憶する。例えば、アーム４の回転角度が「θ₁」である場合には、Ｘ軸方向の補正量はピクセル量で「ｘ₁」であり、Ｙ軸方向の補正量はピクセル量で「ｙ₁」である。

画像ブレ補正部１３０は、補正テーブル１２１を用いて回転ＤＳＡ画像および回転ＤＡ画像に生じるブレを補正して表示部８に表示する処理部である。このマーカ画像ブレ補正部１３０が、補正テーブル１２１を用いて回転ＤＳＡ画像および回転ＤＡ画像に生じるブレを補正して表示部８に表示することによって、アーム４の振動などに起因する回転画像の不規則な変動を防ぐことができる。

このように、本実施例１では、画像位置ズレ計算部１２０が、画像フレーム間の位置ずれを補正するデータをマーカを用いて事前に作成し、補正テーブル１２１に格納する。そして、画像ブレ補正部１３０が補正テーブル１２１を用いて回転ＤＳＡ画像および回転ＤＡ画像に生じるぶれを補正して表示部８に表示する。したがって、回転画像の不規則な変動を防ぎ、見やすい画像を提供することができる。

ところで、上記実施例１では、患者を撮影する前に、あらかじめ補正データを作成して補正テーブル１２１に格納し、回転画像を表示する際に補正テーブル１２１を用いて画像のぶれを補正する場合に説明した。しかしながら、あらかじめ補正データを作成することなく、アーム４の振動などに起因する回転画像のぶれを補正して表示するようにすることもできる。そこで、本実施例２では、あらかじめ補正データを作成することなく、アーム４の振動などに起因する回転画像のぶれを補正して表示する場合について説明する。

図５は、本実施例２に係る循環器用Ｘ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。なお、ここでは説明の便宜上、図２に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。

図５に示すように、この循環器用Ｘ線診断装置は、図２に示した循環器用Ｘ線診断装置と比較すると、画像処理部１００の代わりに画像処理部２００を有する。画像処理部２００は、Ｘ線検出器３が検出したＸ線に基づいて画像を表示部８に表示する処理部であり、画像位置ズレ計算部１２０の代わりに画像位置ズレ計算部２２０を有し、画像ブレ補正部１３０の代わりに画像ブレ補正部２３０を有する。

画像位置ズレ計算部２２０は、患者Ｐの撮影時に患者Ｐとともに設置された十字マーカやヘリックスファントムなどのマーカがアーム４の回転によって画像上で移動する軌跡の計算値からのずれに基づいて、各画像フレームの補正量を計算する処理部である。

図６は、画像位置ズレ計算部２２０による補正量の計算方法を説明するための説明図である。同図において、特徴点２１は、例えば、十字マーカのいずれかの頂点や十字の中心点である。アーム４が回転することによって、この特徴点２１は、画像上で一定の軌跡２２を描く。この軌跡２２は、マーカの設置する位置を定めておけばあらかじめ計算することができる。そこで、画像位置ズレ計算部２２０は、各画像フレームにおける特徴点２１の位置の計算値と撮影された画像上での位置とのずれ２４に基づいて各画像フレームの補正量を計算する。

画像ブレ補正部２３０は、画像位置ズレ計算部２２０により計算された補正量に基づいて各画像フレームのずれを補正して回転画像を表示部８に表示する。このように、画像位置ズレ計算部２２０が各画像フレームの補正量を計算し、画像ブレ補正部２３０が補正量に基づいて各画像フレームのずれを補正して回転画像を表示することによって、アーム４の振動などに起因する回転画像のぶれをなくすことができる。

なお、画像位置ズレ計算部２２０による補正量の算出および画像ブレ補正部２３０による補正画像の表示は、患者Ｐを撮影しながら行うことも、患者Ｐの撮影画像を再生する場合に行うようにすることもできる。

また、ここでは、マーカの設置する位置を定めておいて特徴点２１の描く軌跡２２をあらかじめ計算しておく場合について説明したが、撮影した画像上での特徴点２１の軌跡の中からいくつかの代表点を選択して代表点を通る軌跡を計算し、患者Ｐの撮影画像を再生する場合に、計算した軌跡からのずれに基づいて画像位置ズレ計算部２２０が補正量を算出するようにすることもできる。また、画像位置ズレ計算部２２０が補正量を算出して補正テーブルに格納し、画像ブレ補正部２３０が補正テーブルを用いて画像を補正するようにすることもできる。また、軌跡の計算式としては、近似曲線を用いることもできる。

次に、本実施例２に係る画像処理部２００による回転画像表示処理の処理手順について説明する。図７は、本実施例２に係る画像処理部２００による回転画像表示処理の処理手順を示すフローチャートである。なお、図７において、時刻ｔは、回転画像撮影開始からの相対時間であり、Δｔは、画像フレーム間の時間差である。

図７に示すように、この回転画像表示処理では、画像位置ズレ計算部２２０が、ｔの初期値をΔｔとし（ステップＳ１）、時刻ｔの十字マーカの位置の計算値、すなわち特徴点の位置の計算値を取得する（ステップＳ２）。そして、時刻ｔの画像から十字マーカの位置を取得し（ステップＳ３）、十字マーカ位置の計算値と画像上での位置のずれに基づいて補正量を計算する（ステップＳ４）。

そして、画像ブレ補正部２３０が、補正量に基づいて時刻ｔの画像を補正し（ステップＳ５）、表示部８に表示する（ステップＳ６）。そして、ｔが回転撮影終了時刻ｔ_e以下であるか否かを判定し（ステップＳ７）、ｔ_e以下である場合には、ｔにΔｔを加え（ステップＳ８）、ステップＳ２に戻って次の画像フレームを処理し、ｔ_e以下でない場合には、処理を終了する。

上述してきたように、本実施例２では、画像位置ズレ計算部２２０が画像上での十字マーカ位置の計算値からの位置ずれに基づいて補正量を計算し、画像ブレ補正部２３０が補正量に基づいて位置ずれを補正した回転画像を表示することとしたので、アーム４の振動などに起因する回転画像の不規則な変動を防ぐことができる。なお、ここでは、画像フレームごとに補正量を計算することとしたが、所定のフレーム間隔で補正量を算出するようにすることもできる。

なお、本実施例２では、画像位置ズレ計算部２２０が画像上での十字マーカ軌跡の計算値からの位置ずれに基づいて補正量を計算する場合について説明したが、十字マーカなどのマーカを用いることなく、ユーザに画像上で指定された特徴点（寝台のエッジ、骨の角など）の軌跡に対して計算値からの位置ずれに基づいて補正量を計算することもできる。特に、アーム４の回転に対して画像上で不動な点を特徴点として指定させ、不動点からの位置ずれに基づいて補正量を計算することもできる。不動点を用いれば、より簡単に補正量を算出することができる。

また、画像位置ズレ計算部２２０は、画像フレーム間の差分画像がアーム４の回転に伴って変化する際の計算値からのずれに基づいて補正量を計算することもできる。また、患者を撮影した画像の重心がアーム４の回転に伴って移動する軌跡の計算値からのずれに基づいて補正量を計算することもできる。

また、本実施例１および２では、循環器用Ｘ線診断装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、撮影装置を搭載するアームを回転して回転画像を撮影する装置に同様に適用することができる。また、撮影装置を搭載するアームを回転して撮影された回転画像のデータから回転画像を補正して表示する画像処理装置にも同様に適用することができる。また、画像処理部１００および２００については、画像位置ズレ計算部および画像ブレ補正部の機能をソフトウェアによって実現することもできる。

以上のように、本発明は、撮影装置を搭載するアームを回転して回転画像を撮影する装置に有用であり、特に、回転に伴って振動が発生する場合に適している。

本実施例１に係る循環器用Ｘ線診断装置の斜視図である。本実施例１に係る循環器用Ｘ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。マーカの例を示す図である。補正テーブルの一例を示す図である。本実施例２に係る循環器用Ｘ線診断装置の構成を示す機能ブロック図である。画像位置ズレ計算部による補正量の計算方法を説明するための説明図である。本実施例２に係る画像処理部による回転画像表示処理の処理手順を示すフローチャートである。回転ＤＳＡ画像の問題点を説明するための説明図である。

符号の説明

１Ｘ線管
２Ｘ線絞り
３Ｘ線検出器
４アーム
５天板
６高電圧発生器
７Ｘ線制御部
８表示部
９システム制御部
１０操作部
１１支持器制御部
２１特徴点
２２軌跡
２３画像上での位置
２４ずれ
１００，２００画像処理部
１１０回転画像データ生成部
１２０，２２０画像位置ズレ計算部
１３０，２３０画像ブレ補正部

Claims

アームを回転させながら被検体を撮影して該被検体の回転画像を表示する機能を備えたＸ線撮影装置であって、
アームの回転に起因する画像のぶれを補正し、該補正した回転画像を表示する回転画像表示手段
を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
アームの回転に起因する画像のぶれを補正する補正量を記憶した補正量記憶手段をさらに備え、
前記回転画像表示手段は、前記補正量記憶手段により記憶された補正量を用いて画像のぶれを補正することを特徴とするＸ線撮影装置。
前記回転画像表示手段は、被検体の撮影中に所定のマーカがアームの回転に伴って画像上を移動する軌跡の計算値からのずれに基づいて画像のぶれを補正することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
前記回転画像表示手段は、被検体の撮影時にユーザに指定された画像上の点がアームの回転に伴って移動する軌跡の計算値からのずれに基づいて画像のぶれを補正することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
前記画像上の点は、アームの回転に対して動かない不動点であることを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮影装置。
前記回転画像表示手段は、被検体を撮影した画像のフレーム間の差分画像がアームの回転に伴って変化する際の計算値とのずれに基づいて画像のぶれを補正することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
前記回転画像表示手段は、被検体を撮影した画像の重心がアームの回転に伴って移動する軌跡の計算値からのずれに基づいて画像のぶれを補正することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
撮影装置を搭載したアームを回転させながら撮影された回転画像を表示する画像処理装置であって、
アームの回転に起因する画像のぶれを補正し、該補正した回転画像を表示する回転画像表示手段
を備えたことを特徴とする画像処理装置。
撮影装置を搭載したアームを回転させながら撮影された回転画像を表示する画像処理プログラムであって、
アームの回転に起因する画像のぶれを補正し、該補正した回転画像を表示する回転画像表示手順
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。