JP2010194261A - Ｘ線撮影装置及びｘ線画像処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】骨画像から軟部組織画像へ、或いは軟部組織画像から骨画像へ連続的に変化する画像を表示可能なＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】被検体を撮影可能な撮影部と、高電圧撮影画像と低電圧撮影画像を収集するデータ収集部と、収集した高電圧撮影画像と低電圧撮影画像を所定の係数で減算処理し、それぞれ異なる組織を観察するための第１、第２の画像を生成する演算部と、高電圧撮影画像及び低電圧撮影画像のいずれか一方を基本画像として設定する設定部と、第１、第２の画像を解析してそれぞれ画素値ヒストグラムを生成し、ヒストグラムの幅と位置が基本画像の各組織のヒストグラムと一致するように調整するヒストグラム調整部と、基本画像とヒストグラム調整された画像を所定の比率で合成する画像合成部を具備する。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線撮影装置に係り、Ｘ線管に高電圧を与えて撮影した高電圧撮影画像と低電圧を与えて撮影した低電圧撮影画像とを処理して診断に適した画像情報を得るＸ線撮影装置及びＸ線画像処理方法に関する。

従来、医用画像診断装置として、Ｘ線撮影装置やＸ線ＣＴ装置などが普及しており、コンピュータ技術の利用により各種の医用画像データを生成することができるようなっている。

またＸ線撮影装置においては、Ｘ線デュアルエナジー撮影と呼ばれる撮影方法も知られている。Ｘ線デュアルエナジー撮影は、Ｘ線管に高電圧を与えて撮影した高電圧撮影画像（高電圧画像）と、低電圧を与えて撮影した低電圧撮影画像（低電圧画像）とをそれぞれ収集し、高電圧画像と低電圧画像を所定の係数で減算処理することにより差分画像を生成するものである。

Ｘ線デュアルエナジー撮影によれば、上記係数を或る値に設定すると差分画像から骨部が消去された軟部組織画像が得られ、別の係数に設定すると骨部だけが残った骨画像を得ることができる。したがって、これら高電圧画像、低電圧画像、軟部組織画像、骨画像を観察することで注目部位の診断に適した画像を得ることができる。

特許文献１には、Ｘ線デュアルエナジー撮影方法の一例が記載されている。この例では、高電圧画像と低電圧画像を所定の係数で重み付け減算処理する処理手段を備えている。

ところで、従来のＸ線撮影装置によれば、通常は１画像の読影で済むのに対し、Ｘ線デュアルエナジー撮影では、高電圧画像、低電圧画像、軟部組織画像及び骨画像といった異なる情報を持つ４つの独立した画像を読影するため、診断に多くの労力と時間を費やしていた。

また高電圧画像あるいは低電圧画像際では観察できない部分がある場合、軟部組織画像や骨画像の読影により補うことになるが、表示画像の切り替えにより視線が移動するため、観察対象がどの部分であったか分からなくなるという不具合があった。

特開２００７−２３６７６６号公報

従来のＸ線デュアルエナジー撮影方法では、高電圧画像、低電圧画像、軟部組織画像及び骨画像を読影するため、診断に多くの労力と時間を費やしていた。また高電圧画像や低電圧画像から軟部組織画像や骨画像に切り替えて読影する場合、表示画像の切り替えにより視線が移動するため、観察対象がどの部分であったか分からなくなるという不具合があった。

本発明は、このような事情に鑑み、注目領域から視線を動かさずに、骨画像から軟部組織画像へ、或いは軟部組織画像から骨画像へ連続的に変化する画像を表示可能なＸ線撮影装置及びＸ線画像処理方法を提供することを目的とする。

請求項１記載の本発明のＸ線撮影装置は、Ｘ線管及び前記Ｘ線管と対向配置したＸ線検出器を含み、被検体を撮影可能な撮影部と、前記Ｘ線管の管電圧が第１の電圧のときに撮影した高電圧撮影画像と前記第１の電圧よりも低い第２の電圧のときに撮影した低電圧撮影画像を収集するデータ収集部と、前記データ収集部で収集された高電圧撮影画像と低電圧撮影画像を所定の係数で減算処理し、それぞれ異なる組織を観察するための第１、第２の画像を生成する演算部と、前記高電圧撮影画像及び前記低電圧撮影画像のいずれか一方を基本画像として設定する設定部と、前記第１、第２の画像を解析してそれぞれ画素値ヒストグラムを生成し、ヒストグラムの幅と位置が前記基本画像の前記各組織のヒストグラムと一致するように前記係数を用いて調整するヒストグラム調整部と、前記基本画像と前記ヒストグラム調整された第１、第２の画像を所定の比率で合成する画像合成部と、前記画像合成部の出力を表示する表示部と、を具備することを特徴とする。

また請求項７記載の本発明のＸ線画像処理方法は、Ｘ線管の管電圧が第１の電圧のときに被検体を撮影した高電圧撮影画像と、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧のときに前記被検体を撮影した低電圧撮影画像を収集し、収集した前記高電圧撮影画像と前記低電圧撮影画像を所定の係数で減算処理し、それぞれ異なる組織を観察するための第１、第２の画像を生成し、前記高電圧撮影画像及び前記低電圧撮影画像のいずれか一方を基本画像として設定し、前記第１、第２の画像を解析してそれぞれ画素値ヒストグラムを生成し、ヒストグラムの幅と位置が前記基本画像の前記各組織のヒストグラムと一致するように前記係数を用いて調整し、前記基本画像と前記ヒストグラム調整された第１、第２の画像を所定の比率で合成して表示部に表示することを特徴とする。

本発明によれば、Ｘ線デュアルエナジー撮影検査において、視線を注目領域から動かさずに、骨画像から軟部組織画像へ、或いは逆方向に連続的に変化させながら表示できるので、確実に注目領域に関する診断情報を得ることができる。また視線を移動せずに注目領域の骨部または軟部組織画像をルーペ表示することができる。したがって、読影効率を向上することができる。

本発明の一実施形態におけるＸ線撮影装置の全体構成図。 同実施形態に係る画像データ処理部を中心にしたブロック図。 同実施形態に係る演算部の動作を説明する説明図。 同実施形態に係るヒストグラムを示す説明図。 同実施形態に係る骨画像の生成過程を示すヒストグラム。 同実施形態に係る軟部組織画像の生成過程を示すヒストグラム。 同実施形態に係る骨画像のヒストグラム幅の調整を示す説明図。 同実施形態に係る軟部組織画像のヒストグラム幅の調整を示す説明図。 同実施形態に係る画像合成部の動作を説明する説明図。 同実施形態に係る画像合成部の別の動作を説明する説明図。 画像合成部の変形例の動作を説明する説明図。 本発明の第２の実施形態に係る画像データ処理部を中心にしたブロック図。 第２の実施形態に係る画像データ処理部の動作を説明する説明図。 本発明の第３の実施形態に係る画像データ処理部を中心にしたブロック図。 第３の実施形態に係る画像データ処理部の動作を説明する説明図。

以下、この発明の一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、本発明のＸ線撮影装置の全体構成を示すブロック図である。図１において、Ｘ線撮影装置１０は、Ｘ線撮影部１１とコンピュータシステム２０から成る。Ｘ線撮影部１１は、Ｘ線管１２とＸ線絞り器１３を含むＸ線照射部と、被検体Ｐを透過したＸ線を２次元的に検出し、検出結果に基づいてＸ線投影データを生成するＸ線検出器（ＦＰＤ）１４を備えている。Ｘ線管１２とＸ線検出器１４は、撮影部を構成する。

Ｘ線管１２は、Ｘ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）より放出された電子を高電圧により加速してタングステン陽極に衝突させＸ線を発生する。Ｘ線絞り器１３は、撮影対象部位のみにＸ線を照射し、被検体Ｐに対する被曝線量の低減と、画質向上を目的として設けている。平面検出器１４は、Ｘ線絞り器１３によって形成された開口を通過し被検体Ｐの関心領域を透過したＸ線によるＸ線像を検出する。

Ｘ線検出器１４は、被検体Ｐが載置される撮影台１５に設けている。Ｘ線検出器１４は、被検体の関心領域を透過したＸ線を電荷に変換して蓄積するものであり、Ｘ線を検出する微小な検出素子を列方向及びライン方向に２次元的に配列して構成している。

各々の検出素子は、Ｘ線を感知し入射Ｘ線量に応じて電荷を生成する光電膜と、この光電膜に発生した電荷を蓄積する電荷蓄積コンデンサと、電荷蓄積コンデンサに蓄積された電荷を所定のタイミングで読み出すＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を備えている。尚、Ｘ線像の検出方式には、Ｘ線を直接電荷に変換する方式のほかに、Ｘ線を一旦光に変換したのち電荷に変換する方式がある。

Ｘ線検出器１４から読み出された電荷は電圧に変換され、さらにＡ／Ｄ変換器によりデジタル信号に変換されて出力される。Ｘ線検出器１４からのデジタル信号は、データ収集部１６を介して読み出され、コンピュータシステム２０のバスライン２１にデジタル投影データを伝送する。尚、Ｘ線管１２には高電圧発生部１７が接続されており、高電圧発生部１７からＸ線管１２に対して管電圧、管電流が供給される。

コンピュータシステム２０は、バスライン２１に接続されたシステム制御部２２、操作部２３、表示部２４、画像データ処理部２５、データ記憶部２６を備えている。システム制御部２２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ等を有し、Ｘ線撮影装置１０の各ユニットを統括的に制御する。

操作部２３は、医師等のユーザが各種コマンドの入力等を行なうもので、操作コンソール、キーボード、トラックボール、ジョイスティック、マウス、マウスホイール等の入力デバイスや、表示パネルあるいは各種スイッチ等を備えたインタラクティブなインターフェースである。

また操作部２３は、被検体情報の入力、Ｘ線絞り器１３の制御信号の入力を行う。また撮影台１５の位置や、Ｘ線管１２の管電圧や管電流を含むＸ線照射条件の設定等を行なう。また表示部２４は、画像データ等の表示を行う。

画像データ処理部２５は、データ収集部１６からのＸ線投影データに基づいて診断用の画像データを生成する。またデータ記憶部２６は、生成された画像データを記憶する。画像データ処理部２５における画像データの処理や、データ記憶部２６に対する画像データの記憶や画像データの読み出しは、システム制御部２２の制御のもとに行われる。

また、システム制御部２２には、高電圧発生部１７を制御する高電圧制御部２７と、Ｘ線絞り器１３を制御する絞り制御部２８、及び撮影台１５の位置を制御する制御部（図示せず）を有し、これら高電圧制御部２７と、絞り制御部２８等をシステム制御部２２によって制御する。

高電圧発生部１７は、Ｘ線管１２の陰極から発生した熱電子を加速するために、陽極と陰極の間に印加する電圧を発生させるものであり、高電圧制御部２７は、操作部２３から入力されたＸ線照射条件に基いて、高電圧発生部１７の管電流／管電圧、照射時間、照射繰り返し周期等を制御する。またＸ線デュアルエナジー撮影を行う場合には、Ｘ線管１２の管電圧を第１の電圧（高電圧）と、第１の電圧よりも低い第２の電圧（低電圧）に切り替えて撮影を行う。

次に、図２を参照して本発明の特徴部である画像データ処理部２５について説明する。図２は、本発明のＸ線撮影装置１０を、画像データ処理部２５を中心に示したブロック図である。

画像データ処理部２５は、演算部３１と、ヒストグラム調整部３２と、画像合成部３３と、画像処理部３４を有する。演算部３１は、バスライン２１に接続されており、Ｘ線撮影部１１によってＸ線デュアルエナジー撮影モードで撮影した高電圧撮影画像（以下、高電圧画像という）と、低電圧撮影画像（以下、低電圧画像という）が入力される。尚、デュアルエナジー撮影以外の通常モードで撮影したＸ線投影データは、点線ライン３５を介して画像処理部３４に入力される。

演算部３１、ヒストグラム調整部３２、画像合成部３３は直列的に接続されており、画像処理部３４の出力は表示インターフェース（Ｉ／Ｆ）３６を介して表示部２４に供給され、表示Ｉ／Ｆ３６は、操作部２３に接続されている。

演算部３１では、高電圧画像と低電圧画像を所定の係数で減算処理を行い、それぞれ異なる組織（例えば骨部と軟部組織）を観察するための第１の画像及び第２の画像を生成する。以下の説明では、減算処理による第１の画像として骨画像を生成し、第２の画像とて軟部組織画像を生成する例を説明する。

ヒストグラム調整部３２は、被検体の骨部と軟部組織の画像を解析して画素値ヒストグラムを生成し、ヒストグラム幅の調整、ヒストグラム位置の調整を行う（詳細は後述）。また画像合成部３３は、高電圧画像又は低電圧画像のいずれか一方を基本画像とし、この基本画像とヒストグラム調整した骨画像又は軟部組織画像とを合成する。さらに、画像処理部３４は、合成した画像に、周波数強調、ガンマ処理等の画像処理を行い、表示部２４に出力する。

次に画像データ処理部２５の動作を図３〜図１０を参照して説明する。Ｘ線デュアルエナジー撮影では、Ｘ線管に高電圧及び低電圧を供給して同じ部位を撮影し、高電圧画像Ｉｈと低電圧画像Ｉｌを取得することができる。管電圧、Ｘ線量、線質フィルタなどの撮影条件は、予め登録された条件から選択する。また、高電圧画像Ｉｈと低電圧画像Ｉｌの２画像のずれを最小にするため、鼓動の同じ位相で曝射する心電同期等、既存の技術を用いることもある。

そして、これら高電圧画像Ｉｈと低電圧画像Ｉｌを所定の係数で減算処理することで差分画像を得ることができ、係数を変えることにより軟部組織画像Ｉｓｔと骨画像Ｉｂを得ることができる。

図３は演算部３１の動作を説明する図であり、Ｉｈは高電圧画像を示し、Ｉｌは低電圧画像を示している。図３（ａ）で示すように、低電圧画像Ｉｌに或る係数Ｗｂを掛け、高電圧画像Ｉｈから減算することで、骨だけが残った骨画像Ｉｂ（＝Ｉｈ−Ｉｌ・Ｗｂ）を得ることができる。また図３（ｂ）で示すように、低電圧画像Ｉｌに別の係数Ｗｓｔを掛け、高電圧画像Ｉｈから減算することで、骨が消去された軟部組織画像Ｉｓｔ（＝Ｉｈ−Ｉｌ・Ｗｓｔ）を得ることができる。以下、差分画像を得るための係数を差分係数Ｗｂ，Ｗｓｔと呼ぶ。

差分係数Ｗｂ，Ｗｓｔは撮影部位、管電圧、体厚等に応じて設定し、予め登録しておいた最適値を使用する。差分画像のアーチファクト削減のため、差分計算の前に２画像のずれ補正を行っておくと良い。

ところで、高圧画像Ｉｈと低圧画像Ｉｌを差分係数Ｗｂ，Ｗｓｔを用いて減算処理し、骨画像Ｉｂ及び軟部組織画像Ｉｓｔを生成する場合、各画像の骨部或いは軟部組織の画素値の分布が異なるため、高圧画像Ｉｈ又は低圧画像Ｉｌと骨画像Ｉｂ及び軟部組織画像Ｉｓｔを単純に合成すると濃度が変わったりして正確な合成画像が得られない。

図４〜図６は、骨画像Ｉｂ及び軟部組織画像Ｉｓｔの生成過程について説明した図である。

図４（ａ）は、高電圧をＸ線管１２に与えて骨部だけを撮影したと仮定した時の骨部ａ１と直接線ｃ１のヒストグラムを示している。横軸は画素値であり、縦軸は頻度を表している。尚、直接線ｃ１は被検体Ｐを透過することなくＸ線管１２からＸ線検出器１４に直接照射されたＸ線画像を示しており、図３で示す被検体の外側に白く表示された画像のヒストグラムである。尚、図４（ａ）において骨部のヒストグラムａ１の幅をＢｈとし、骨部ａ１と直接線ｃ１との間の幅をＤＢｈとし、直接線ｃ１の画素値をＤｈで表わす。

図４（ｂ）は、高電圧をＸ線管１２に与えて軟部組織だけを撮影したと仮定した時の軟部組織ｂ１と直接線ｃ１のヒストグラムを示している。このとき軟部組織のヒストグラムｂ１の幅をＳＴｈとし、軟部組織ｂ１と直接線ｃ１との間の幅をＤＳＴｈとし、直接線ｃ１の画素値をＤｈで表わす。

また図４（ｃ）は、低電圧をＸ線管１２に与えて骨部だけを撮影したと仮定した時の骨部ａ２と直接線ｃ１のヒストグラムを示している。このときの骨部のヒストグラムａ２の幅をＢｌとし、骨部ａ２と直接線ｃ２との間の幅をＤＢｌとし、直接線ｃ２の画素値をＤｌで表わす。

図４（ｄ）は、低電圧をＸ線管１２に与えて軟部組織だけを撮影したと仮定した時の軟部組織のヒストグラムｂ２を示している。このとき軟部組織のヒストグラムｂ２の幅をＳＴｌとし、軟部組織ｂ２と直接線ｃ２との間の幅をＤＳＴｌとし、直接線ｃ２の画素値をＤｌで表わす。

一方、演算部３１では、高圧画像Ｉｈと低圧画像Ｉｌを差分係数Ｗｂを用いて減算処理し骨画像Ｉｂを生成する。図５（ａ），（ｂ）は、骨部ａ１、軟部組織ｂ１、直接線ｃ１のヒストグラムを示し、図５（ｃ），（ｄ）は、差分係数Ｗｂを乗じたときの骨部ａ３、軟部組織ｂ３、及び直接線ｃ３のヒストグラムを示している。係数Ｗｂを乗じることで、骨部ａ３、軟部組織ｂ３、直接線ｃ３のヒストグラムの位置及びヒストグラムの幅もそれぞれ変わる。

このときの骨部ａ３のヒストグラムの幅をＢｌ・Ｗｂとし、骨部ａ３と直接線ｃ３の間の幅をＤＢｌ・Ｗｂとし、直接線ｃ３の画素値をＤｌ・Ｗｂで表わす。また軟部組織ｂ３のヒストグラムの幅をＳＴｌ・Ｗｂとし、軟部組織ｂ３と直接線ｃ３の間の幅をＤＳＴｌ・Ｗｂとし、直接線ｃ３の画素値をＤｌ・Ｗｂで表わす。

骨画像Ｉｂの生成は、図５（ｅ）で示すように（ａ）と（ｃ）のヒストグラムを減算処理することで求められる。減算により生成された骨部ａ０１と直接線ｃ０１の位置は入れ替わる。また骨画像Ｉｂのヒストグラムａ０１の幅は、Ｂｌ・Ｗｂ−Ｂｈで表わされ、ヒストグラムａ０１と直接線ｃ０１の間の幅は、ＤＢｌ・Ｗｂ−ＤＢｈで表わされ、直接線ｃ０１の画素値は、Ｄｈ−Ｄｌ・Ｗｂで表わされる。

また骨画像Ｉｂの生成は、軟部組織を消すことでもあり、図５（ｆ）で示すように（ｂ）と（ｄ）のヒストグラムを減算処理することになる。このときの係数Ｗｂは、軟部組織を消すため、
ＳＴｈ＝ＳＴｌ・Ｗｂ …（１）
ＤＳＴｈ＝ＤＳＴｌ・Ｗｂ …（２）
の関係が成り立つような値に設定され、残った直接線ｃ０１の画素値は、Ｄｈ−Ｄｌ・Ｗｂとなる。

さらに演算部３１は、高圧画像Ｉｈと低圧画像Ｉｌを差分係数Ｗｓｔを用いて減算処理し軟部組織画像Ｉｓｔを生成する。図６（ａ），（ｂ）は、骨部ａ１と軟部組織ｂ１のヒストグラムを示し、図６（ｃ），（ｄ）は、差分係数Ｗｓｔを乗じたときの骨部ａ４、軟部組織ｂ４、及び直接線ｃ４のヒストグラムを示している。係数Ｗｓｔを乗じることで、骨部ａ４、軟部組織ｂ４、直接線ｃ４のヒストグラムの位置及びヒストグラムの幅もそれぞれ変わる。

このときの骨部ａ４のヒストグラムの幅をＢｌ・Ｗｓｔとし、骨部ａ４と直接線ｃ４の間の幅をＤＢｌ・Ｗｓｔとし、直接線ｃ４の画素値をＤｌ・Ｗｓｔで表わす。また軟部組織ｂ４のヒストグラムの幅をＳＴｌ・Ｗｓｔとし、軟部組織ｂ４と直接線ｃ４の間の幅をＤＳＴｌ・Ｗｓｔとし、直接線ｃ４の画素値をＤｌ・Ｗｓｔで表わす。

軟部組織画像Ｉｓｔの生成は、図６（ｅ）で示すように（ｂ）と（ｄ）のヒストグラムを減算処理することで求められる。減算により生成された軟部組織ｂ０１と直接線ｃ０２のヒストグラムが得られる。また軟部組織ｂ０１の幅はＳＴｈ−ＳＴｌ・Ｗｓｔで表わされ、ヒストグラムｂ０１と直接線ｃ０２の間の幅は、ＤＳＴｈ−Ｓｔｌ・Ｗｓｔで表わされ、直接線ｃ０２の画素値はＤｈ−Ｄｌ・Ｗｓｔで表わされる。

また軟部組織画像Ｉｓｔの生成は、骨部を消すことでもあり、図６（ｆ）で示すように（ａ）と（ｃ）のヒストグラムを減算処理することになる。このときの係数Ｗｓｔは骨部を消すため、
Ｂｈ＝Ｂｌ・Ｗｓｔ …（３）
ＤＢｈ＝ＤＢｌ・Ｗｓｔ …（４）
の関係が成り立つような値に設定され、残った直接線ｃ０２の画素値は、Ｄｈ−Ｄｌ・Ｗｓｔとなる。

図５（ｅ）、図６（ｅ）から分かるように、骨画像Ｉｂと軟部組織画像Ｉｓｔのヒストグラムは、図４の高電圧画像Ｉｈ又は低電圧画像Ｉｌのヒストグラムに比べて幅と位置が異なっている。

そこで次段のヒストグラム調整部３２は、骨画像Ｉｂ及び軟部組織画像Ｉｓｔを基本画像（高電圧画像Ｉｈ又は低電圧画像Ｉｌ）に合成する際に、骨画像Ｉｂ及び軟部組織画像Ｉｓｔのヒストグラムの幅と位置が基本画像の骨部と軟部組織のヒストグラムと一致するように調整する。

図７は、ヒストグラム調整部３２による骨画像Ｉｂのヒストグラム幅の調整過程を示す説明図であり、図８は、軟部組織画像Ｉｓｔのヒストグラム幅の調整過程を示す説明図である。

即ち、図５（ｅ）の骨画像Ｉｂのヒストグラムａ０１の幅は、Ｂｌ・Ｗｂ−Ｂｈであるから、これに（３）式を代入すると、
Ｂｌ（Ｗｂ−Ｗｓｔ）＝Ｂｈ（Ｗｂ−Ｗｓｔ）／Ｗｓｔ …（５）
が得られる。

また図５（ｅ）の骨部ａ０１と直接線Ｃ０１の間の幅はＤＢｌ・Ｗｂ−ＤＢｈであるから、これに（４）式を代入すると、
ＤＢｌ（Ｗｂ−Ｗｓｔ）＝ＤＢｈ（Ｗｂ−Ｗｓｔ）／Ｗｓｔ …（６）
が得られる。

したがって、図５（ｅ）の骨部のヒストグラム画像Ｉｂに、−Ｗｓｔ／（Ｗｂ−Ｗｓｔ）を乗じることで、図７（ａ）で示すように、図４（ａ）と同じヒストグラム幅を有するヒストグラムに変換することができる。

また、図５（ｅ）の骨部のヒストグラム画像Ｉｂに、−１／（Ｗｂ−Ｗｓｔ）を乗じることで、図７（ｂ）で示すように、図４（ｃ）と同じヒストグラム幅を有するヒストグラムに変換することができる。

一方、図６（ｅ）の軟部組織画像Ｉｓｔのヒストグラムｂ０１の幅は、ＳＴｈ−ＳＴｌ・Ｗｓｔであるから、これに（１）式を代入すると、
ＳＴｌ（Ｗｂ−Ｗｓｔ）＝ＳＴｈ（Ｗｂ−Ｗｓｔ）／Ｗｂ …（７）
が得られる。

また図６（ｅ）の軟部組織のヒストグラムｂ０１と直接線ｃ０２の間の幅は、ＤＳＴｈ−ＤＳＴｌ・Ｗｓｔであるから、これに（２）式を代入すると、
ＤＳＴｌ（Ｗｂ−Ｗｓｔ）＝ＤＳＴｈ（Ｗｂ−Ｗｓｔ）／Ｗｂ …（８）
が得られる。

したがって、図６（ｅ）の軟部組織画像Ｉｓｔに、Ｗｂ／（Ｗｂ−Ｗｓｔ）を乗じることで、図８（ａ）で示すように、図４（ｂ）と同じヒストグラム幅を有するヒストグラムに変換することができる。

また図６（ｅ）の軟部組織画像Ｉｓｔに、１／（Ｗｂ−Ｗｓｔ）を乗じることで、図８（ｂ）で示すように、図４（ｄ）と同じヒストグラム幅を有するヒストグラムに変換することができる。こうしてヒストグラ調整部３２は、骨画像Ｉｂと軟部組織画像Ｉｓｔのヒストグラム幅の調整を行う。

さらに、ヒストグラ調整部３２は、ヒストグラム幅を調整した合成用の骨画像Ｉｂ、軟部組織画像Ｉｓｔのヒストグラム位置の調整を行う。ヒストグラム位置の調整は、骨部及び軟部組織のヒストグラム位置が図４の（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に合うよう調整する。

即ちヒストグラ調整部３２は、ヒストグラムのピーク検出など、既存の技術を用いて、高圧画像Ｉｈ、低圧画像Ｉｌ及びヒストグラム幅が調整された後の直接線の画素値を求める。また高圧画像Ｉｈ及び低圧画像Ｉｌの各直接線の画素値と、ヒストグラム幅が調整された後の直接線ｃ１，ｃ２の画素値との差分を求める。

そして、差分に相当する分だけ骨画像Ｉｂ、軟部組織画像Ｉｓｔのヒストグラムの位置をシフトする。

つまり、図７（ａ）のヒストグラムの位置を、高圧画像Ｉｈの直接線の画素値と直接線ｃ１の画素値との差分だけシフトする。このシフトした画像を高圧時の骨画像Ｉｂ−ｈとする。同様に、図８（ａ）のヒストグラムの位置を、高圧画像Ｉｈの直接線の画素値と直接線ｃ１の画素値との差分だけシフトする。このシフトした画像を高圧時の軟部組織画像Ｉｓｔ−ｈとする。

また図７（ｂ）のヒストグラムの位置を、低圧画像Ｉｌの直接線の画素値と直接線ｃ１の画素値との差分だけシフトする。このシフトした画像を低圧時の骨画像Ｉｂ−ｌとする。さらに図８（ｂ）のヒストグラムの位置を、低圧画像Ｉｌの直接線の画素値と直接線ｃ２の画素値との差分だけシフトする。このシフトした画像を低圧時の軟部組織画像Ｉｓｔ−ｌとする。

ヒストグラム位置の調整により、骨画像Ｉｂ−ｈのヒストグラムは、図４（ａ）のヒストグラム位置と実質的に同じになり、軟部組織画像Ｉｓｔ−ｈのヒストグラムは、図４（ｂ）のヒストグラム位置と実質的に同じになる。また骨画像Ｉｂ−ｌのヒストグラムは、図４（ｃ）のヒストグラム位置と実質的に同じになり、軟部組織画像Ｉｓｔ−ｌのヒストグラムは、図４（ｄ）のヒストグラム位置と実質的に同じになる。

したがって、合成用の骨画像及び軟部組織画像のヒストグラムの幅と位置が、基本画像（高圧画像又は低圧画像）の骨部及び軟部組織のヒストグラムと一致するように調整することができる。

こうして、ヒストグラムの位置を調整したあと、次の画像合成部３３では、高電圧画像Ｉｈ又は低電圧画像Ｉｌと、ヒストグラム調整した骨画像（Ｉｂ−ｈ，Ｉｂ−ｌ）と軟部組織画像（Ｉｓｔ−ｈ，Ｉｓｔ−ｌ）を合成処理する。ヒストグラム調整したことにより違和感なく合成することができる。

図９は、合成処理の動作を説明する図である。図９において、ステップＳ１は高電圧画像Ｉｈと低電圧画像Ｉｌの減算処理を行って軟部組織画像Ｉｓｔ（＝Ｉｈ−Ｉｌ・Ｗｓｔ）を得るステップである。ステップＳ２は、高電圧画像Ｉｈと低電圧画像Ｉｌの減算処理を行って骨画像Ｉｂ（＝Ｉｈ−Ｉｌ・Ｗｂ）を得るステップである。

ステップＳ３は、差分係数Ｗｓｔ，Ｗｂを用いて軟部組織画像Ｉｓｔのヒストグラムの幅と位置を高電圧画像Ｉｈの軟部組織のヒストグラムに合わせるステップである。またステップＳ４は、差分係数Ｗｓｔ，Ｗｂを用いて骨画像Ｉｂのヒストグラムの幅と位置を高電圧画像Ｉｈの骨部のヒストグラムに合わせるステップである。

次のステップＳ５は、高電圧画像Ｉｈと軟部組織画像Ｉｓｔ−ｈを所定の比率で合成（加算）するとともに、高電圧画像Ｉｈと骨画像Ｉｂ−ｈを所定の比率で合成（加算）するステップである。

このステップＳ５では、表示部２４上に画像変更のためのスライドバー４０を表示し、マウスなどで操作する。例えば、ステップＳ６で示すスライドバー４０が中央の場合、高電圧画像Ｉｈが１００％のデータを次の画像処理部３４に出力する。スライドバー４０が図の左端にあるときは、軟部組織画像Ｉｓｔ−ｈが１００％のデータを画像処理部３４に出力する。スライドバー４０が図の右端にあるときは骨画像Ｉｂ−ｈが１００％のデータを画像処理部３４に出力する。

またスライドバー４０がセンターと端部（左または右）の中間位置にあるときは、その位置に応じた重み係数で高電圧画像Ｉｈと軟部組織画像Ｉｓｔ−ｈ又は骨画像Ｉｂ−ｈを加算する。例えば重み係数を０から１の範囲に設定し、スライドバー４０が図９の位置あるときは、ａ：ｂの比率で軟部組織画像Ｉｓｔ−ｈと高電圧画像Ｉｈとを加算する。こうして高電圧画像Ｉｈを中心に、軟部組織画像ＩＳＴ−ｈ及び画像Ｉｂ−ｈに連続的に変化する画像を出力することができる。

図１０は、合成処理の別の動作を説明する図である。図１０において、ステップＳ１１は、高電圧画像Ｉｈと低電圧画像Ｉｌの減算処理を行って軟部組織画像Ｉｓｔ（＝Ｉｈ−Ｉｌ・Ｗｓｔ）を得るステップである。ステップＳ１２は、高電圧画像Ｉｈと低電圧画像Ｉｌの減算処理を行って骨画像Ｉｂ（＝Ｉｈ−Ｗｂ・Ｉｌ）を得るステップである。

ステップＳ１３は、差分係数Ｗｓｔ，Ｗｂを用いて軟部組織画像Ｉｓｔのヒストグラムの幅と位置を低電圧画像Ｉｌの軟部組織のヒストグラムに合わせるステップである。またステップＳ１４は、差分係数Ｗｓｔ，Ｗｂを用いて骨画像Ｉｂのヒストグラムの幅と位置を低電圧画像Ｉｂの骨部のヒストグラムに合わせるステップである。

次のステップＳ１５は、低電圧画像Ｉｌと軟部組織画像Ｉｓｔ−ｌを所定の比率で合成（加算）するとともに、低電圧画像Ｉｌと骨画像Ｉｂ−ｌを所定の比率で合成（加算）するステップである。

例えば、ステップＳ１６で示すスライドバー４０が中央の場合、低電圧画像Ｉｌが１００％のデータを次の画像処理部３４に出力する。スライドバー４０が図の左端にあるときは、軟部組織画像Ｉｓｔ−ｌが１００％のデータを画像処理部３４に出力する。スライドバー４０が図の右端にあるときは骨画像Ｉｂ−ｌが１００％のデータを画像処理部３４に出力する。

またスライドバー４０がセンターと端部（左または右）の中間位置にあるときは、その位置に応じた重み係数で低電圧画像Ｉｌと軟部組織画像Ｉｓｔ−ｌ又は骨画像Ｉｂ−ｌを加算する。こうして低電圧画像Ｉｌを中心に、軟部組織画像Ｉｓｔ−ｌ及び骨画像Ｉｂ−ｈに連続的に変化する画像を出力することができる。

中心画像、即ち基本画像を高電圧画像Ｉｈとするか、低電圧画像Ｉｌとするかは、撮影部位等に応じてシステム制御部２２によって自動的に設定される。或いは操作部２３の操作によって操作者が設定することができる。例えば、胸部撮影なら通常の撮影に近い高電圧画像Ｉｈを基本画像とする。システム制御部２２又は操作部２３は、基本画像を設定する設定部としての機能を有する。

こうして、スライドバー４０が中央にあるときを画像表示の初期状態とし、ここで第１段階の読影を行う。表示された画像は従来の画像に近いので、第１段階での所要時間、読影精度は従来と同等になる。異常がない場合は、この段階で読影完了となり診断効率は従来と変わらない。

また異常が疑われるが、骨に隠れて診断しづらいとか、逆に骨に異常が疑われる等の場合、スライドバー４０を操作し、第２段階の読影を行う。この操作では、視線を注目領域から動かさずに、骨または軟部組織を徐々に消せるので、注目領域に関する付加的な診断情報を確実に得ることができる。第２段階の読影により、少しの追加時間で診断精度が大きく向上することができる。

次の画像処理部３４は、画像合成部３３で合成した画像に、周波数強調、ガンマ処理、ウインド処理などの画像処理を行う。また操作部２３は、操作コンソール、キーボード、マウスなどで画像選択や、表示、処理変更、転送指示などを行う。これらの指示は、表示Ｉ／Ｆ３６により、画像合成部３３、画像処理部３４にインプットしたり、表示画像上に反映される。
次に本発明の画像データ処理部２５の変形例について図１１を参照して説明する。図１１は、スライドバー４０の位置に応じて表示ウインドを変更する例を示している。図１１において、ステップＳ１〜Ｓ５は図９と同じであるが、ウインドレベルＷＬとウインド幅ＷＷをスライドバー４０の位置に応じて変更する点に特徴がある。

即ち、スライドバー４０が両端及び中央にあるときの各画像（図１１では、Ｉｓｔ−ｈ，Ｉｈ，Ｉｂ−ｈの画像）に適するウインド設定を事前に登録しておくか、或いはヒストグラム解析など既知の技術を用いて自動的に決定する。

スライドバー４０が両端と中央との中間位置にあるときのウインド設定は、３点のウインド設定を補間して求めることができる。補間は図１１のような直線補間でもスプライン補間のような曲線補間でも良い。
これにより、どの状態でも最適な表示画像処理がかけられ、画像の診断能がさらに向上する。尚、スライドバー４０の位置に応じて変更するのは、表示ウインド（Ｗｌ，ＷＷ）に限らずエッジ強調、ガンマカーブ等他の表示パラメータでも良い。また図１１では、図９の変形例を例示したが、図１０のステップＳ１１〜Ｓ１５以降において、ウインドレベルＷＬとウインド幅ＷＷを設定するようにしてもよいことは言うまでもない。

次に本発明のＸ線撮影装置の第２の実施形態について説明する。図１２は、Ｘ線撮影装置の第２の実施形態の構成を示すブロック図である。図１２では、差分係数増減部３７を有する点に特徴がある。

即ち、差分係数増減部３７は、例えば操作部２３に設けたマウスホイールの回転により現在の差分係数を増減し、微調整できるようにしたものである。差分係数の増減について図１３を参照して説明する。

図１３において、ステップＳ１〜Ｓ６は、図９と同じであるが、本実施形態では、例えば図１３のようにスライドバー４０が左半分にある場合、差分係数Ｗｓｔを増減し、スライドバー４０が右半分にある場合、差分係数Ｗｂを増減する。差分係数Ｗｓｔ，Ｗｂを増減した場合、演算部３１、ヒストグラム調整部３２での演算及び処理は再度やり直すことになる。

差分係数の増減の操作は、操作部２３のマウスホイール以外に、例えばマウスの前後ドラッグなどで行うことができる。これにより、同じ画面を見ながら簡便な操作で、より正確に骨部や軟部組織を消去できるので、さらに診断効率を向上させることができる。例えば被検体の体厚が変わると骨部や軟部組織の消え方が変化するため、撮影する部位によって差分係数Ｗｓｔ，Ｗｂを増減すれば、観察に適した表示を行うことができる。

尚、差分係数の増減効果をはっきりさせるために、スライドバー４０が左右両端にある場合に限り差分係数を増減できるようにしても良い。

次に本発明のＸ線撮影装置の第３の実施形態について説明する。図１４は、Ｘ線撮影装置の第３の実施形態の構成を示すブロック図である。図１４では、画像合成部３３に代えて拡大表示機能を有する画像合成部３８を設けた点に特徴がある。

即ち、第３の実施形態では、高電圧画像Ｉｈ又は低電圧画像Ｉｌを表示しているときに、関心領域をクリックすることで、クリックした部分の周辺領域の軟部組織画像或いは骨画像を切り出し、高電圧画像Ｉｈ又は低電圧画像Ｉｌの上にルーペを使用しているかのように所定の倍率で拡大（又は等倍）表示するものである。

例えば図１５に示すように、表示部２４に基本画像４１（例えば高電圧画像Ｉｈ）を表示しているときに、マウス操作によりカーソル４２を関心領域に移動しクリックすると、高電圧画像Ｉｈの上に軟部組織画像４３（Ｉｓｔ−ｈ）の関心領域が所定の倍率で重ね合わされ、ルーペを使用しているかのように拡大表示される。又は骨画像Ｉｂ−ｈを重ね合わせて表示してもよい。

基本画像として高電圧画像Ｉｈ又は低電圧画像Ｉｌのどちらを表示するかは、撮影部位などにより予め決めておく。例えば、胸部撮影なら図１５のように通常の撮影に近い高電圧画像Ｉｈを表示する。また拡大表示する画像として軟部組織画像Ｉｓｔ−ｈを表示するか、骨画像Ｉｂ−ｈを表示するかは、読影者が操作部２３を操作することにより選択可能である。尚、基本画像４１として低電圧画像Ｉｌを表示している場合、ルーペ表示するのは軟部組織画像ＩＳｔ−ｌ或いは骨画像Ｉｂ−ｌとなる。

第３の実施形態によれば、異常が疑われるが骨に隠れて診断しづらいとか、逆に骨に異常が疑われるなどの場合、関心領域をクリックすると、その周辺領域の軟部組織画像、或いは骨画像が切り出され、基本画像（高電圧画像Ｉｈ又は低電圧画像Ｉｌ画像）の上に拡大（又は等倍）表示される。したがって、関心領域をより正確に読影することができる。また、カーソル４２をクリックしたままマウスを移動させると、カーソル４２の位置に対応して切り出す領域と重ね合せる位置がともに移動する。
したがって、高電圧画像Ｉｈ又は低電圧画像Ｉｌを表示している第１段階では、従来の画像に近いので、第１段階の所要時間、読影精度は従来の撮影と同等になる。異常がない場合、読影完了となり診断効率は従来と変わらない。また異常が疑われるが骨に隠れて診断しづらい場合や、逆に骨に異常が疑われるなどの場合は、関心領域をクリックすることで、その周辺領域の軟部組織画像又は骨画像が拡大表示され、ここで第２段階の読影を行う。

第２段階の読影では、視線を移動せずに注目領域の骨部または軟部組織を消せるので、確実に注目領域に関する付加的な診断情報を得ることができる。また第２段階の読影により、少しの追加時間で診断精度が大きく向上する。

以上述べたように本発明によれば、Ｘ線デュアルエナジー撮影検査において、従来の一般撮影検査と同等の時間、精度で第１段階の読影ができる。また視線を注目領域から動かさずに、骨部または軟部組織画像を徐々に消せるので、骨画像から軟部組織画像へ、或いは軟部組織画像から骨画像へ連続的に変化する画像を表示することができる。したがって、確実に注目領域に関する診断情報を得ることができる。また視線を移動せずに注目領域の骨部または軟部組織画像をルーペ表示することができる。これらより、読影効率を向上することができる。

尚、以上の説明に限定されることなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１０…Ｘ線撮影装置
１１…Ｘ線撮影部
１２…Ｘ線管
１３…Ｘ線絞り器
１４…Ｘ線検出器
１５…撮影台
１６…データ収集部
１７…高電圧発生部
２０…コンピュータシステム
２１…バスライン
２２…システム制御部
２３…操作部
２４…表示部
２５…画像データ処理部
２６…データ記憶部
２７…高電圧制御部
２８…絞り制御部
３１…演算部
３２…ヒストグラム調整部
３３…画像合成部
３４…画像処理部
３６…表示インターフェース（Ｉ／Ｆ）
３７…差分係数増減部
３８…画像合成部

Claims (10)

1. Ｘ線管及び前記Ｘ線管と対向配置したＸ線検出器を含み、被検体を撮影可能な撮影部と、
   前記Ｘ線管の管電圧が第１の電圧のときに撮影した高電圧撮影画像と前記第１の電圧よりも低い第２の電圧のときに撮影した低電圧撮影画像を収集するデータ収集部と、
   前記データ収集部で収集された高電圧撮影画像と低電圧撮影画像を所定の係数で減算処理し、それぞれ異なる組織を観察するための第１、第２の画像を生成する演算部と、
   前記高電圧撮影画像及び前記低電圧撮影画像のいずれか一方を基本画像として設定する設定部と、
   前記第１、第２の画像を解析してそれぞれ画素値ヒストグラムを生成し、ヒストグラムの幅と位置が前記基本画像の前記各組織のヒストグラムと一致するように前記係数を用いて調整するヒストグラム調整部と、
   前記基本画像と前記ヒストグラム調整された第１、第２の画像を所定の比率で合成する画像合成部と、
   前記画像合成部の出力を表示する表示部と、を具備するＸ線撮影装置。
2. 前記第１の画像は骨画像であり、前記第２の画像は軟部組織画像であることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。
3. 前記画像合成部での合成比率を連続的に可変する操作部を有し、
   前記基本画像を中心にして前記第１の画像または前記第２の画像へと連続的に変化する合成画像を表示することを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。
4. 前記画像合成部の出力画像の表示パラメータを前記操作部の操作位置に応じて変更する画像処理部を備えたことを特徴とする請求項３記載のＸ線撮影装置。
5. 前記演算部における前記係数を増減する係数増減部を備え、増減した係数で前記減算処理及び前記ヒストグラム調整を行うことを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。
6. さらに前記基本画像の関心領域を指定する操作部を有し、
   前記画像合成部は、前記ヒストグラム調整された第１、第２の画像のいずれか一方から前記関心領域を抽出して前記基本画像上に所定の倍率で重ね合わせることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮影装置。
7. Ｘ線管の管電圧が第１の電圧のときに被検体を撮影した高電圧撮影画像と、前記第１の電圧よりも低い第２の電圧のときに前記被検体を撮影した低電圧撮影画像を収集し、
   収集した前記高電圧撮影画像と前記低電圧撮影画像を所定の係数で減算処理し、それぞれ異なる組織を観察するための第１、第２の画像を生成し、
   前記高電圧撮影画像及び前記低電圧撮影画像のいずれか一方を基本画像として設定し、
   前記第１、第２の画像を解析してそれぞれ画素値ヒストグラムを生成し、ヒストグラムの幅と位置が前記基本画像の前記各組織のヒストグラムと一致するように前記係数を用いて調整し、
   前記基本画像と前記ヒストグラム調整された第１、第２の画像を所定の比率で合成して表示部に表示するＸ線画像処理方法。
8. 前記第１の画像は骨画像であり、前記第２の画像は軟部組織画像であり、
   前記合成比率を連続的に可変することにより、前記基本画像を中心にして前記骨画像または前記軟部組織画像へと連続的に変化する合成画像を前記表示部に表示することを特徴とする請求項７記載のＸ線画像処理方法。
9. 前記演算部における前記係数を増減し、増減した係数で前記減算処理及び前記ヒストグラム調整を行うことを特徴とする請求項７記載のＸ線画像処理方法。
10. 前記基本画像の関心領域を指定し、
    前記ヒストグラム調整された第１、第２の画像のいずれか一方から前記関心領域を抽出して前記基本画像上に所定の倍率で重ね合わせて前記表示部に表示することを特徴とする請求項７記載のＸ線画像処理方法。