JP2010167015A

JP2010167015A - Ｘ線画像診断装置

Info

Publication number: JP2010167015A
Application number: JP2009010869A
Authority: JP
Inventors: Kunio Shiraishi; 邦夫白石
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2009-01-21
Filing date: 2009-01-21
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2029-01-21
Also published as: JP5361407B2

Abstract

【課題】Ｘ線画像の背景部分の画素入れ替え処理を行う。
【解決手段】分離部７ａは、検出器から供給された信号を、骨や血管の一部などの有益な情報を有する信号部分と、生体以外の部分であって有益な情報を有さない背景部分に分離する。画素入替部７ｂは、分離部７ａで分離された信号部分と背景部分のうち、背景部分について、乱数発生を用いて画素の入れ替え処理行い、画素の入れ替え処理が行われた画像をメモリ７ｃに書き込む。ノイズ低減部７ｄは、メモリ７ｃに書き込まれた対象画像を読み出し、加算平均処理やリカーシブフィルタなどを用いてノイズを低減する。表示制御部７ｅは、ノイズ低減部７ｄでノイズ低減され、かつ、ノイズ低減部７ｄの前段部で異なる乱数を用いて背景処理された対象画像をモニタ８に表示させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線画像診断装置に関し、特に、Ｘ線画像のノイズを低減するＸ線画像診断装置に関する。

従来、動画観察を目的とした透視や撮影においては、Ｘ線照射レートよりモニタに表示されるフレームレートの方が高い。例えば、１５frame/sのＸ線照射レートで撮影されたＸ線画像を３０frame/sのフレームレートでモニタに表示させる場合、画像が更新されるまで同じ画像を繰り返し表示していた。これは、メモリへの書き込みと読み出しが別のレートで扱われるためである。このように、表示のフレームレートを上げ、フリッカを起こさないようにしてＸ線画像を表示させることができる。

また、Ｘ線画像診断装置以外の装置で撮影レートより高い表示レートでモニタに表示させる場合、前後のフレームを用いて動き検出処理により信号を検出し、検出した信号の移動量を求めて中間フレーム画像を生成する方法がある。この方法によって、画像のノイズを低減させることができる。

このように、撮影レートを表示レートに変換する技術はさまざま提案されている。例えば、特許文献１には、超音波スキャンのフレームレートをテレビスキャン方式のフレームレートに変換する技術が提案されている。この技術によって、超音波スキャンフレーム番号が同じデータを重複して記憶することがなく、テレビスキャン方式に変換後のフレームやフィールド中に超音波スキャンフレーム番号が異なるデータが混在してしまうことを解消することが可能となる。

特開平１１−７６２４３号公報

しかしながら、高い表示レートに合わせて同じ画像を繰り返し表示させたとしても、観察者のフレームレートの見え方は１５frame/sのままであり、ノイズが止まって見えてしまう課題があった。

また、Ｘ線画像診断装置以外で適用されているような前後のフレームを用いる場合には、画像処理にフレーム遅れが生じる課題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、フレーム遅れが生じることなくＸ線画像のノイズを低減することができるＸ線画像診断装置を提供することである。

請求項１記載の発明の特徴は、被検体に照射するＸ線を発生するＸ線発生手段と、被検体を透過したＸ線を検出する検出手段と、検出手段により検出されたＸ線に基づいたＸ線画像を、観察領域部分と背景部分に分離する分離手段と、分離手段が分離した背景部分の画素入れ替え処理を行う画素入れ替え手段と、画素入れ替え手段により背景部分の画素入れ替え処理が行われたＸ線画像の表示を制御する表示制御手段とを備える。

本発明によれば、Ｘ線画像の背景部分の画素入れ替え処理を行うことで、フレーム遅れが生じることなくＸ線画像のノイズを低減することが可能となる。

Ｘ線画像診断装置の構成例を示す図である。画像処理部の機能構成例を示すブロック図である。画素入れ替え処理を説明するための図である。画素入れ替え処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係るＸ線画像診断装置の構成例を示す図である。

図１に示すように、Ｘ線画像診断装置には、Ｘ線発生部１、検出器２、高電圧発生部３、Ｃ形アーム４、支持部５、寝台６、画像処理部７、モニタ８、システム制御部９、寝台制御部１０、支持部制御部１１、および操作部１２が備えられている。

Ｘ線発生部１は、Ｘ線管球１ａとＸ線絞り器１ｂとを有する。Ｘ線管球１ａは、高電圧発生部３によって印加される高電圧とフィラメント電流に基づいてＸ線を発生し、寝台６上の被検体Ｐに向けてこのＸ線を照射する。Ｘ線絞り器１ｂは、Ｘ線管球１ａのＸ線照射野を成形する。このＸ線発生部１は、被検体Ｐに照射するＸ線を発生するＸ線発生手段として機能する。

検出器２は、２次元状に配列された複数のＸ線検出素子を有し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出手段として機能する。検出器２は、検出したＸ線に基づいたＸ線画像信号を画像処理部７に出力する。

高電圧発生部３は、Ｘ線制御部３ａとＸ線発生器３ｂとを有する。Ｘ線制御部３ａは、システム制御部９の制御の下、Ｘ線発生器３ｂの高電圧発生を制御する。Ｘ線発生器３ｂは、Ｘ線制御部３ａの制御の下、Ｘ線管球１ａに高電圧を印加し、フィラメント電流を供給する。

Ｃ形アーム４は、支持部５に少なくとも直交３軸に関して回転自在に支持され、寝台６上の被検体Ｐを間にしてＸ線発生部１と検出器２とを対向するように保持する。寝台６には、被検体Ｐが載置される。

画像処理部７は、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、およびRAM（Random Access Memory）などを実装した専用の画像処理装置または汎用のコンピュータで構成され、検出器２から供給されたＸ線画像信号を信号部分と背景部分に分離した後、背景部分の画素の入れ替え処理を行う。画像処理部７は、背景部分の画素の入れ替え処理が行われた結果をモニタ８に表示させる。信号部分とは、骨や血管の一部などの有益な情報を有しており、背景部分とは、生体以外の部分であり、有益な情報を有していない。

システム制御部９は、CPU、ROM、およびRAMなどを実装した汎用のコンピュータで構成され、Ｘ線画像診断装置の各部を統括的に制御する。システム制御部９は、操作部１２からの入力信号に基づいて、Ｘ線発生部３のＸ線発生の制御、画像処理部７の画像演算処理の制御、寝台制御部１０の寝台６の移動制御、および支持部制御部１１の支持部５のアーム支持制御などを実行する。

寝台制御部１０は、システム制御部９の制御の下、寝台６が所定の速度で、かつ、所定の距離を移動するように制御する。

支持部制御部１１は、システム制御部９の制御の下、支持部５がＣ形アーム４を、所定の回転速度で回転させるように制御する。

操作部１２は、キーボードやマウスなどを有しており、操作者によって指示入力された撮影条件等をシステム制御部９に供給する。

なお、画像処理部７とシステム制御部９は、１つの汎用のコンピュータで構成するようにしてもよいし、別々のコンピュータで構成するようにしてもよい。

図２は、画像処理部７の機能構成例を示すブロック図である。図２に示す機能部のうちの少なくとも一部は、画像処理部７のCPUにより画像処理アプリケーションが実行されることによって実現される。図２に示すように、画像処理部７は、分離部７ａ、画素入替部７ｂ、メモリ７ｃ、ノイズ低減部７ｄ、および表示制御部７ｅとから構成される。

分離部７ａは、検出器２から供給された信号を、骨や血管の一部などの有益な情報を有する信号部分（観察領域部分）と、生体以外の部分であって有益な情報を有さない背景部分に分離する分離手段として機能する。分離した信号部分と背景部分は、画素入替部７ｂに供給される。

画素入替部７ｂは、分離部７ａで分離された信号部分と背景部分のうち、背景部分について、乱数発生を用いて画素の入れ替え処理を行う画素入れ替え手段として機能する。画素の入れ替え処理が行われた画像は、メモリ７ｃに書き込まれる。

例えば、１５frame/sのＸ線照射レートで撮影された対象画像を３０frame/sの表示レートでモニタ８に表示させる場合、画素入替部７ｂは、図３に示すように、第１の乱数で対象画像Ｐの背景部分Ｂの画素入れ替え処理を行い、第１の乱数で背景部分Ｂの画素の入れ替え処理が行われた対象画像をメモリ７ｃに書き込む。次に、画素入替部７ｂは、第２の乱数で対象画像Ｐの背景部分Ｂの画素入れ替え処理を行い、第２の乱数で背景部分Ｂの画素の入れ替え処理が行われた対象画像をメモリ７ｃに書き込む。

つまり、同じ対象画像Ｐの背景処理を異なる乱数を用いて２回行い、メモリ７ｃに書き込むことで、後述する表示制御処理部７ｅは、異なる乱数を用いて背景処理された対象画像を読み出してモニタ８に表示させることができる。そのため、観察者には、あたかも背景のみフレームレートが高速化されたように見え、結果的に、観察者の目の残像と合成されてノイズが低減されたように見えることになる。

なお、図３に示す１乃至２５の数字は、画素の入れ替え処理を明示するために画素毎に付与したものである。また、図３の例では、説明をわかりやすくするために、背景部分Ｂの一部に注目しているが、実際には、信号部分Ｓを含まない全ての背景部分について画素の入れ替え処理が行われる。画素の入れ替え処理は、図３の例で示すような縦５画素×横５画素のブロック毎に行うようにしてもよいし、あるいは、全ての画素を対象に行うようにしてもよい。

ノイズ低減部７ｄは、異なる乱数を用いて背景処理され、メモリ７ｃに書き込まれた対象画像を読み出す。ノイズ低減部７ｄは、読み出した対象画像の信号部分について、同じフレーム間を加算平均処理するか、あるいは、リカーシブフィルタなどを用いてノイズを低減した後、表示制御部７ｅに供給する。なお、加算平均処理は、信号を繰り返し加算して平均化することにより、ランダムに発生するノイズを平均化して０に近づける処理である。リカーシブフィルタは、画像のざらつきを抑えるために使用されるデジタルフィルタである。

表示制御部７ｅは、ノイズ低減部７ｄでノイズ低減され、かつ、ノイズ低減部７ｄの前段部で異なる乱数を用いて背景処理された対象画像をモニタ８に表示させる表示制御手段として機能する。

次に、図４のフローチャートを参照して、画像処理部７が実行する画素入れ替え処理について説明する。この処理では、１５frame/sのＸ線照射レートで撮影された対象画像を３０frame/sの表示レートでモニタ８に表示させる場合の画素入れ替え処理について説明する。

ステップＳ１において、分離部７ａは、検出器２から供給された対象画像を、信号部分と背景部分に分離する。

ステップＳ２において、画素入替部７ｂは、ステップＳ１の処理で分離された背景部分について、１回目の乱数発生により得られた第１の乱数を用いて周辺との画素の入れ替えを行う。

ステップＳ３において、画素入替部７ｂは、ステップＳ２の処理で画素の入れ替えが行われた対象画像をメモリ７ｃに書き込む。

ステップＳ４において、画素入替部７ｂは、ステップＳ１の処理で分離された背景部分について、２回目の乱数発生により得られた第２の乱数を用いて周辺との画素の入れ替えを行う。

ステップＳ５において、画素入替部７ｂは、ステップＳ４の処理で画素の入れ替えが行われた対象画像をメモリ７ｃに書き込む。

以上の処理によって、メモリ７ｃには、異なる乱数を用いて背景部分の画素の入れ替えが行われた対象画像が書き込まれる。この背景部分の画素の入れ替え処理により、ノイズの標準偏差値を変えることはないが、ノイズの周波数を高周波寄りに変換することになり、ノイズが目立ちにくくなる。さらに、ノイズ低減部７ｄによって、メモリ７ｃに書き込まれた対象画像が読み出されてノイズが低減された後、表示制御処理部７ｅによって、異なる乱数を用いて背景処理された対象画像がモニタ８に表示される。これにより、観察者には、あたかも背景のみフレームレートが高速化されたように見え、結果的に、観察者の目の残像と合成されてノイズが低減されたように見えることになる。

以上においては、１５frame/sのＸ線照射レートで撮影された対象画像を３０frame/sの表示レートでモニタ８に表示させる場合の画素入れ替え処理の例について説明したが、これに限らず、例えば、１０frame/sのＸ線照射レートで撮影された対象画像を３０frame/sの表示レートでモニタ８に表示させる場合には、異なる乱数を３回発生させて画素入れ替え処理を３回行うようにすればよく、また、７．５frame/sのＸ線照射レートで撮影された対象画像を３０frame/sの表示レートでモニタ８に表示させる場合には、異なる乱数を４回発生させて画素入れ替え処理を４回行うようにすればよい。すなわち、画素入替部７ｂは、表示レートに合わせて異なる乱数を所定の回数発生し、発生した異なる乱数を用いて繰り返し画素入れ替え処理を行うようにすればよい。

また、DSA（Digital Subtraction Angiography）画像の撮影の場合、背景部分が均一になるため、信号部分と背景部分の分離が容易であり、本実施の形態を適用することで、ノイズ低減の効果が大きくなる。

なおこの発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせたりすることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

１Ｘ線発生部
２検出器
７画像処理部
７ａ分離部
７ｂ画素入替部
７ｅ表示制御部

Claims

被検体に照射するＸ線を発生するＸ線発生手段と、
前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段により検出された前記Ｘ線に基づいたＸ線画像を、観察領域部分と背景部分に分離する分離手段と、
前記分離手段が分離した前記背景部分の画素入れ替え処理を行う画素入れ替え手段と、
前記画素入れ替え手段により前記背景部分の画素入れ替え処理が行われた前記Ｘ線画像の表示を制御する表示制御手段と
を備えることを特徴とするＸ線画像診断装置。
前記画素入れ替え手段は、異なる乱数を発生させ、前記異なる乱数を用いて、所定の回数の画素入れ替え処理を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。
前記表示制御手段は、前記異なる乱数を用いて背景部分の画素入れ替え処理が行われた前記Ｘ線画像の表示を、表示レートに合わせて制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線画像診断装置。