JP2010240054A

JP2010240054A - Ｘ線診断装置及び画像処理装置

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Publication number: JP2010240054A
Application number: JP2009089960A
Authority: JP
Inventors: Kae Aoki; 香絵青木
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2010-10-28
Anticipated expiration: 2029-04-02
Also published as: JP5534699B2

Abstract

【課題】Ｘ線診断装置及び画像処理装置において、目的部位の診断に適したＤＥ画像を表示すること。
【解決手段】Ｘ線診断装置１０は、被検体に対して、第１線質を用いたＸ線撮影と、第１線質より小さい第２線質を用いたＸ線撮影とを行なうように制御するＸ線撮影制御部３１と、第１線質を用いたＸ線撮影によって生成される第１画像と、第２線質を用いたＸ線撮影によって生成される第２画像とを記憶する画像メモリ１３と、第１画像内の代表値群としての画素値群を取得すると共に、第２画像内の代表値群としての画素値群を取得する代表値演算部３２２と、第１画像内の代表値群間の画素値の幅を第１幅として算出すると共に、第２画像内の代表値群間の画素値の幅を第２幅として算出する幅演算部３２３と、第１幅及び第２幅の比を算出する比演算部３２４と、比を重み係数とし、第１画像及び第２画像を基にデュアルエナジー画像を生成する係数処理部３３と、を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、デュアルエナジーサブトラクション方式を用いたＸ線撮影に使用されるＸ線診断装置及び画像処理装置に関する。

Ｘ線診断装置によるＸ線撮影法の一つであるデジタルサブトラクション法の中に、同一撮影位置で管電圧を変えて線質の異なるＸ線による２枚の画像を撮影し、各画像の濃度値に重み係数（ｗ値）を掛けて（重み係数を加えたり、下駄を履かせたりする等も可能）、対応する画素毎に引算を行なうことにより、撮影画像の中から例えばＸ線吸収の大きい骨等を消去した画像や、逆にＸ線吸収の小さい軟組織等を消去した画像を得るデュアルエナジー（ＤＥ）サブトラクション法と呼ばれるものがある。

Ｘ線診断装置は、重み係数を変化させることで、軟部組織を除去した骨だけの画像や、骨を除去した軟部組織だけのＤＥ画像を取得することができる。Ｘ線診断装置では、照射Ｘ線のエネルギーに対応する重み係数がテーブルとして予め決定されている。

デュアルエナジーサブトラクション方式を用いたＸ線診断装置として、３極Ｘ線管を用いて、フィラメント電流を低管電圧撮影時に許容最大電流を流す電流値に設定し、高管電圧撮影時にはグリッドに負の電圧を印加して、高管電圧に対する許容最大電流以下になるように制御し、低管電圧撮影時にはグリッドに印加する電圧を０にして低管電圧に対する許容最大電流を流すようにする装置がある（例えば、特許文献１参照。）。

また、デュアルエナジーサブトラクション方式を用いたＸ線診断装置として、特許文献２のような装置がある。

特開２００８−７３１１５号公報特開２００２−３５９７８１号公報

予め決定された重み係数のテーブルを用いてＤＥ画像を生成すると、被検体の体厚等の個人差によって、輝度のばらついたＤＥ画像が生成されるので、診断者の技量によって診断がばらつく可能性があった。

本発明は、上述のような事情を考慮してなされたもので、目的部位の診断に適したＤＥ画像を表示できるＸ線診断装置及び画像処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線診断装置は、上述した課題を解決するために、被検体に対して、第１線質を用いたＸ線撮影と、前記第１線質より小さい第２線質を用いたＸ線撮影とを行なうように制御する制御部と、前記第１線質を用いたＸ線撮影によって生成される第１画像と、前記第２線質を用いたＸ線撮影によって生成される第２画像とを記憶する記憶手段と、前記第１画像における観察対象組織の画素値の分布範囲を表した第１範囲と、前記第２画像における観察対象組織の画素値の分布範囲を表した第２範囲とを求める算出手段と、前記第１範囲及び前記第２範囲に基づいて重み係数を求め、前記重み係数を用いて前記第１画像及び前記第２画像の差分画像を生成する画像生成手段と、を有する。

本発明に係る画像処理装置は、上述した課題を解決するために、被検体に対する第１線質を用いたＸ線撮影によって生成される第１画像と、前記第１線質より小さい第２線質を用いたＸ線撮影によって生成される第２画像とを記憶する記憶手段と、前記第１画像における観察対象組織の画素値の分布範囲を表した第１範囲と、前記第２画像における観察対象組織の画素値の分布範囲を表した第２範囲とを求める算出手段と、前記第１範囲及び前記第２範囲に基づいて重み係数を求め、前記重み係数を用いて前記第１画像及び前記第２画像の差分画像を生成する画像生成手段と、を有する。

本発明に係るＸ線診断装置及び画像処理装置によると、目的部位の診断に適したＤＥ画像を表示できる。

ＤＥ画像の生成方法を示す概念図。本実施形態のＸ線診断装置の全体構成を示す概略図。画像処理装置の構成を示す図。第１実施形態のＸ線診断装置の機能を示すブロック図。高エネルギー画像、低エネルギー画像のそれぞれについての画素値のヒストグラムを示す図。低エネルギー画像のヒストグラム上の代表値としての直線性のピークにおける画素値の求め方を説明するための図。低エネルギー画像のヒストグラム上の代表値としての胸部の最高・最低画素値の求め方を説明するための図。高エネルギー画像に基づく代表値群間の幅の求め方を説明するための図。低エネルギー画像に基づく代表値群間の幅の求め方を説明するための図。第２実施形態のＸ線診断装置の機能を示すブロック図。第３実施形態のＸ線診断装置の機能を示すブロック図。

本発明に係るＸ線診断装置及び画像処理装置の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

まず、ＤＥ（デュアルエナジー）画像の生成方法について説明する。

物質（透過係数μ、厚さｘ）を透過した透過Ｘ線のエネルギー（線質、透過力）Ｉは、Ｘ線管から照射された単色Ｘ線のエネルギーＩ０を用いて次の式のように表せる。

また、透過Ｘ線のエネルギーＩに比例する値をＬＯＧ変換した信号ｓは、次の式（１）のように表せる。

さらに、高エネルギーＩ０_Ｈの単色Ｘ線が軟部組織（透過係数μ_ａＨ、厚さｘ_ａ）と骨（透過係数μ_ｂＨ、厚さｘ_ｂ）とが混在する被検体を透過してＬＯＧ変換された信号Ｓ_Ｈと、低エネルギーＩ０_Ｌの単色Ｘ線を軟部組織（透過係数μ_ａＬ、厚さｘ_ａ）と骨（透過係数μ_ｂ、厚さｘ_ｂ）とが混在する被検体を透過してＬＯＧ変換された信号Ｓ_Ｌとは、次の式（２）及び（３）のように表せる。なお、透過係数は入射されるＸ線のエネルギーに依存する。

重み係数ｗをつけて、上記式（２）及び（３）の差分をとると次の式（４）のように表せる。

ここで、次の式（５）に示すような重み係数ｗが求められれば、上記式（４）を基に骨（ｘ_ｂ）がキャンセルされて軟部組織のＤＥ画像が得られる一方、次の式（６）に示すような重み係数ｗが求められれば、上記式（４）を基に軟部組織（ｘ_ａ）がキャンセルされて骨のＤＥ画像が得られる。

図１は、ＤＥ画像の生成方法を示す概念図である。

図１に示すように、高エネルギーのＸ線（高い管電圧によるＸ線）を用いた撮影によって生成された高エネルギー画像Ｉ_Ｈと、低エネルギーのＸ線（低い管電圧によるＸ線）を用いた撮影によって生成された低エネルギー画像Ｉ_Ｌとのうち一方、例えば低エネルギー画像Ｉ_Ｌのデータに重み係数ｗを乗じて差分処理することで、差分画像としてのＤＥ画像Ｉ_ＤＥが生成される。

本実施形態のＸ線診断装置は、上記式（５）のμ_ｂＨとμ_ｂＬとの比を精度よく求めて重み係数ｗを求め、骨がキャンセルされた軟部組織のＤＥ画像Ｉ_ＤＥを精度よく生成するものである。また、本実施形態のＸ線診断装置は、上記式（６）のμ_ａＨとμ_ａＬとの比を精度よく求めて重み係数ｗを求め、軟部組織がキャンセルされた骨のＤＥ画像Ｉ_ＤＥを精度よく生成するものである。

図２は、第１実施形態のＸ線診断装置の全体構成を示す概略図である。

図２は、第１実施形態のＸ線診断装置１０を示す。そのＸ線診断装置１０は、Ｘ線管１１、Ｘ線検出装置１２、画像メモリ１３、画像処理装置１４、コントローラ１５及び高電圧供給器１６を備える。

Ｘ線管１１は、高電圧供給器１６から高電圧電力の供給を受けて、この高電圧電力の条件に応じて被検体（患者Ｐの所定部位）に向かってＸ線を曝射する。Ｘ線管２１は、被検体を撮影するための撮影Ｘ線を曝射することができる。

Ｘ線検出装置１２は、Ｘ線管１１の出射側に設けられ、被検体を透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出装置１２は、平面検出器（ＦＰＤ：ｆｌａｔｐａｎｅｌｄｅｔｅｃｔｏｒ）１２ａ、ゲートドライバ１２ｂ及びデータ生成部１２ｃを備える。なお、Ｘ線検出装置１２は、ＣＲ（ｃｏｍｐｕｔｅｄｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ）系や、Ｉ．Ｉ．（ｉｍａｇｅｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）−ＴＶ系であってもよい。

平面検出器１２ａは、被検体を透過したＸ線を電荷に変換して蓄積する。ゲートドライバ１２ｂは、平面検出器１２ａに蓄積された電荷をＸ線画像信号として読み出す。データ生成部１２ｃは、読み出された電荷を画像データに変換する。データ生成部１２ｃは、平面検出器１２ａから読み出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器（図示しない）と、電荷・電圧変換器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図示しない）と、平面検出器１２ａからライン単位でパラレルに読み出される画像信号をシリアルな信号に変換するパラレル・シリアル変換器（図示しない）とを備える。

画像メモリ１３は、データ生成部１２ｃからのＸ線画像を記憶する。

図３は、画像処理装置１４の構成を示す図である。

画像処理装置１４は、ＣＰＵ２１、包括メモリ２２、ＨＤＤ（ｈａｒｄｄｉｓｋｄｒｉｖｅ）２３、通信制御装置２４、ディスプレイ２５及び入力装置２６を有する。

ＣＰＵ２１は、半導体で構成された電子回路が複数の端子を持つパッケージに封入されている集積回路（ＬＳＩ）の構成をもつ制御装置である。ＣＰＵ２１は、医師及び技師等のオペレータによって入力装置２６が操作等されることにより指令が入力されると、包括メモリ２２に記憶しているプログラムを実行する。又は、ＣＰＵ２１は、ＨＤＤ２３のＨＤ（ｈａｒｄｄｉｓｋ）に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送され通信制御装置２４で受信されてＨＤにインストールされたプログラム、又は記録媒体用のドライブ（図示しない）に装着された記録媒体から読み出されてＨＤにインストールされたプログラムを、包括メモリ２２にロードして実行する。

包括メモリ２２は、ＲＯＭ（ｒｅａｄｏｎｌｙｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）等の要素を兼ね備える構成をもつ記憶装置である。包括メモリ２２は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌｐｒｏｇｒａｍｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔｓｙｓｔｅｍ）及びデータを記憶したり、ＣＰＵ２１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いたりする記憶装置である。

ＨＤＤ２３は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクであるＨＤを着脱不能で内蔵する構成をもつ読み取り装置である。ＨＤは、画像処理装置１４にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）や、データを記憶する。また、ＯＳに、ユーザに対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力装置２６によって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌｕｓｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。

通信制御装置２４は、各規格に応じた通信制御を行なう。通信制御装置２４は、ネットワークＮに接続することができる機能を有しており、これにより、Ｘ線診断装置１０は、通信制御装置２４からネットワークＮ網に接続することができる。

ディスプレイ２５は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（ｃａｔｈｏｄｅｒａｙｔｕｂｅ）等によって構成される。ディスプレイ２５は、ビデオ信号に基づいて、ＤＥ画像を種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に表示する機能を有する。

入力装置２６としては、オペレータによって操作が可能なキーボード及びマウス等によって構成される。入力装置２６による操作に従った入力信号は、ＣＰＵ２１に送られる。

図２に示すコントローラ１５は、図示しないＣＰＵ及びメモリを含んでいる。コントローラ１５は、画像処理装置１４のＣＰＵ２１からの指示に従って、高電圧供給器１６の動作を制御する。

高電圧供給器１６は、コントローラ１５による制御の下、Ｘ線管１１に高電圧電力を供給する。

図４は、第１実施形態のＸ線診断装置の機能を示すブロック図である。

図３に示すＣＰＵ２１がプログラムを実行することによって、Ｘ線診断装置１０は、Ｘ線撮影制御部３１、係数設定部３２及び係数処理部３３として機能する。なお、各部３１乃至３３は、Ｘ線診断装置１０の機能として備えられるものとして説明するが、Ｘ線診断装置１０にハードウェアとして備えられるものであってもよい。

Ｘ線撮影制御部３１は、同一の被検体に対して、高エネルギーＸ線及び低エネルギーＸ線を用いて、２枚のＸ線画像（高エネルギー画像Ｉ_Ｈ、低エネルギー画像Ｉ_Ｌ）を撮影するようにコントローラ１５を制御する機能を有する。

係数設定部３２は、Ｘ線撮影制御部３１による制御によって画像メモリ１３に記憶された高エネルギー画像Ｉ_Ｈ、低エネルギー画像Ｉ_Ｌを基に、上記式（４）に付加された重み係数ｗを設定する機能を有する。係数設定部３２は、ヒストグラム生成部３２１、代表値演算部３２２、幅演算部３２３及び比演算部３２４を有する。

ヒストグラム生成部３２１は、Ｘ線撮影制御部３１の制御によって生成される高エネルギー画像Ｉ_Ｈ、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのそれぞれについての画素値のヒストグラム（図５に図示）を生成する機能を有する。なお、図５に示すヒストグラムについて、一般的に、出力される画像データの画素値は、線量に対してＬＯＧ変換されている。よって、これらのヒストグラムの横軸の画素値は、線量のＬＯＧに比例する値となっている。

図４に示す代表値演算部３２２は、高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラム上の代表的な画素値（代表値）群を求める一方、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラム上の代表値群を求める機能を有する。代表値としては、ヒストグラム上の直接線のピークにおける画素値、被検体内の最高画素値、及び被検体内の最低画素値等が挙げられる。

図６，図７は、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラム上の代表値群の求め方の一例としての胸部のヒストグラムを示す図である。図６は、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラム上の代表値としての直線性のピークにおける画素値の求め方を説明するための図である。図７は、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラム上の代表値としての胸部の最高・最低画素値の求め方を説明するための図である。

図６に示すように、ヒストグラムの高画素値側（右側）からみて閾値Ａ１を超える最初のピークにおける画素値や、最も頻度の高いピークにおける画素値を、直接線のピークにおける画素値とする。

図７に示すように、ヒストグラムの直接線を除いた部分が、胸部のヒストグラムと言える。そして、胸部のヒストグラムの高画素値側からみて最初に頻度が閾値Ａ２を超える頻度に相当する画素値を最高画素値とする。また、図７に示すように、胸部のヒストグラムの低画素値側（左側）からみて最初に閾値Ａ３を超える頻度に相当する画素値を最低画素値とする。

また、図４に示す幅演算部３２３は、高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく代表値群間の幅と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく代表値群間の幅とを求める機能を有する。

図８は、高エネルギー画像Ｉ_Ｈに基づく代表値群間の幅の求め方を説明するための図である。図９は、低エネルギー画像Ｉ_Ｌに基づく代表値群間の幅の求め方を説明するための図である。

図８，図９に示すように、胸部内の最高画素値は胸部内の比較的薄い軟部組織を表しているとみなせ、最低画素値は胸部内の比較的厚い軟部組織を表しているとみなせる。なお、ヒストグラムの最低画素値には、厳密には骨等の画素値も入ってしまうが、ヒストグラムの最低画素値を胸部の軟部組織の厚い部分と判断してもほとんど影響はない。

ここで、幅演算部３２３は、高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく代表値群間の幅と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく代表値群間の幅とを求める第１例として、高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく直接線の画素値と比較的薄い軟部組織の画素値との幅と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく直接線の画素値と比較的薄い軟部組織の画素値との幅を求める。

胸部の高エネルギー画像Ｉ_Ｈ及び低エネルギー画像Ｉ_Ｌの中で、比較的薄い軟部組織の画素値を胸部内の最高画素値とすると、幅演算部３２３は、各ヒストグラムにより、直接線の画素値と比較的薄い軟部組織の画素値との幅をそれぞれ求めることができる。一方、比較的薄い軟部組織（厚さｘ_ａ１、透過係数μ_ａ）とすると、上記式（１）により比較的薄い軟部組織を透過することによって減衰した信号ｓ´は次の式（７）のように表せる。

ここで、比較的薄い軟部組織により減衰した信号ｓ´、及び、直接線の画素値と比較的薄い軟部組織の画素値との幅は同等とみなすことができる。よって、幅演算部３２３は、上記式（７）の透過係数μ_ａをμ_ａＨとして、高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムを基に直接線の画素値と比較的薄い軟部組織の画素値との幅（μ_ａＨ×ｘ_ａ１）を算出し、また、上記式（７）の透過係数μ_ａをμ_ａＬとして、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムを基に直接線の画素値と比較的薄い軟部組織の画素値との幅（μ_ａＬ×ｘ_ａ１）を算出する。

比演算部３２４は、幅演算部３２３によって算出された高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく代表値群間の幅と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく代表値群間の幅とを基に、比を求める機能を有する。例えば、比演算部３２４は、次の式（８）に示すように、高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく直接線の画素値及び比較的薄い軟部組織の画素値の幅（μ_ａＨ×ｘ_ａ１）と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく直接線の画素値及び比較的薄い軟部組織の画素値の幅（μ_ａＬ×ｘ_ａ１）との比を求める。

上記式（６），（８）によると、比演算部３２４は、高エネルギー画像Ｉ_Ｈに基づく直接線の画素値及び比較的薄い軟部組織の画素値の幅（μ_ａＨ×ｘ_ａ１）と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌに基づく直接線の画素値及び比較的薄い軟部組織の画素値の幅（μ_ａＬ×ｘ_ａ１）との比を求めることで、軟部組織がキャンセルされた骨のＤＥ画像Ｉ_ＤＥを生成するための重み係数ｗを求めることができる。

また、幅演算部３２３は、高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく代表値群間の幅と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく代表値群間の幅とを求める第２例として、高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく比較的薄い軟部組織の画素値と比較的厚い軟部組織の画素値との幅と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく比較的薄い軟部組織の画素値と比較的厚い軟部組織の画素値との幅を求める。

胸部の高エネルギー画像Ｉ_Ｈ及び低エネルギー画像Ｉ_Ｌの中で、比較的厚い軟部組織の画素値を胸部での最低画素値とすると、幅演算部３２３は、各ヒストグラムにより、比較的薄い軟部組織と厚い軟部組織の画素値の幅を求めることができる。一方、比較的薄い軟部組織の厚さをｘ_ａ１、比較的厚い軟部組織の厚さをｘ_ａ２、軟部組織の透過係数をμ_ａとすると、比較的薄い軟部組織を透過することによって減衰した信号と比較的厚い軟部組織を透過することによって減衰した信号との差Δｓ´は、次の式（９）のように表される。

なお、比較的厚い軟部組織と比較的薄い軟部組織とでは、厳密には同一の透過係数とならないこともある。しかし、重要なのは骨と軟部組織の透過係数の差であるので、軟部組織同士で同一の透過係数としても差し支えない。

ここで、比較的薄い軟部組織を透過することによって減衰した信号と比較的厚い軟部組織を透過することによって減衰した信号との差Δｓ´、及び、比較的薄い軟部組織の画素値と比較的厚い軟部組織の画素値との幅は同等とみなすことができる。よって、幅演算部３２３は、上記式（９）の透過係数μ_ａをμ_ａＨとして、高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムを基に比較的薄い軟部組織の画素値と比較的厚い軟部組織の画素値との幅（μ_ａＨ×（ｘ_ａ２−ｘ_ａ１））を算出し、また、上記式（９）の透過係数μ_ａをμ_ａＬとして、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムを基に比較的薄い軟部組織の画素値と比較的厚い軟部組織の画素値との幅（μ_ａＬ×（ｘ_ａ２−ｘ_ａ１））を算出する。

比演算部３２４は、次の式（１０）に示すように、高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく比較的薄い軟部組織の画素値及び比較的厚い軟部組織（観察対象組織）の分布範囲の画素値の幅（μ_ａＨ×（ｘ_ａ２−ｘ_ａ１））と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく比較的薄い軟部組織（観察対象組織）の分布範囲の画素値及び比較的厚い軟部組織の画素値の幅（μ_ａＬ×（ｘ_ａ２−ｘ_ａ１））との比を求める。

上記式（６），（１０）によると、比演算部３２４は、高エネルギー画像Ｉ_Ｈに基づく比較的薄い軟部組織の画素値及び比較的厚い軟部組織の画素値の幅（μ_ａＨ×（ｘ_ａ２−ｘ_ａ１））と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌに基づく比較的薄い軟部組織の画素値及び比較的厚い軟部組織の画素値の幅（μ_ａＬ×（ｘ_ａ２−ｘ_ａ１））との比を求めることで、軟部組織がキャンセルされた骨のＤＥ画像Ｉ_ＤＥを生成するための重み係数ｗを求めることができる。

係数処理部３３は、低エネルギー画像Ｉ_Ｌのデータに係数設定部３２によって設定された重み係数ｗを乗じて高エネルギー画像Ｉ_Ｈから差分することで、ＤＥ画像Ｉ_ＤＥを生成する機能を有する。係数処理部３３によって生成される軟部組織がキャンセルされた骨のＤＥ画像Ｉ_ＤＥは、ディスプレイ２５に表示される。

なお、係数設定部３２は、軟部組織を透過することによって減衰した信号ｓ´を基に軟部組織がキャンセルされた骨のＤＥ画像Ｉ_ＤＥを生成するための重み係数ｗ（上記式（６））を生成するものとして説明したが、その場合に限定されるものではない。係数設定部３２は、骨を透過することによって減衰した信号ｓ´を基に骨がキャンセルされた軟部組織のＤＥ画像Ｉ_ＤＥを生成するための重み係数ｗ（上記式（５））を生成してもよい。

第１実施形態のＸ線診断装置１０によると、予め決定された重み係数ｗのテーブルを用いずに個々の被検体のＸ線画像を基に適宜重み係数ｗを求めるので、目的部位の診断に適したＤＥ画像Ｉ_ＤＥを表示できる。

図１０は、第２実施形態のＸ線診断装置の機能を示すブロック図である。なお、第２実施形態のＸ線診断装置の構成は、図２，図３に示す第１実施形態のＸ線診断装置の構成と同様であるので、説明を省略する。

図３に示すＣＰＵ２１がプログラムを実行することによって、第２実施形態のＸ線診断装置１０Ａは、Ｘ線撮影制御部３１、係数設定部３２Ａ、係数処理部３３及びＲＯＩ（ｒｅｇｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔ）設定部３４として機能する。なお、各部３１乃至３４は、Ｘ線診断装置１０Ａの機能として備えられるものとして説明するが、Ｘ線診断装置１０Ａにハードウェアとして備えられるものであってもよい。係数設定部３２Ａは、ヒストグラム生成部３２１、代表値演算部３２２Ａ、幅演算部３２３Ａ及び比演算部３２４Ａを有する。

ＲＯＩ設定部３４は、高エネルギーのＸ線を用いた撮影によって生成された高エネルギー画像Ｉ_Ｈと、低エネルギーのＸ線を用いた撮影によって生成された低エネルギー画像Ｉ_Ｌとで同一であるとみなされる部分にそれぞれ関心領域としてのＲＯＩを設定する機能を有する。

係数設定部３２Ａは、ＲＯＩ設定部３４によって設定された高エネルギー画像Ｉ_ＨのＲＯＩ内の画素値の平均値等を代表値群の一つとして設定し、低エネルギー画像Ｉ_ＬのＲＯＩ内の画素値の平均値等を代表値群の一つとして設定する。

係数設定部３２Ａの代表値演算部３２２Ａは、高エネルギー画像Ｉ_ＨのＲＯＩ内の画素値の平均値と高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく直接線の画素値とを演算し、また、低エネルギー画像Ｉ_ＬのＲＯＩ内の画素値の平均値と低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく直接線の画素値とを演算する。

幅演算部３２３Ａは、高エネルギー画像Ｉ_ＨのＲＯＩ内の画素値の平均値と高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく直接線の画素値との幅と、低エネルギー画像Ｉ_ＬのＲＯＩ内の画素値の平均値と低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく直接線の画素値との幅を求める。

比演算部３２４Ａは、高エネルギー画像Ｉ_ＨのＲＯＩ内の画素値の平均値と高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく直接線の画素値との幅と、低エネルギー画像Ｉ_ＬのＲＯＩ内の画素値の平均値と低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく直接線の画素値との幅との比を求めることで、ＲＯＩで設定された部分がキャンセルされるような重み係数ｗを求めることができる。

なお、図１０に示すＸ線診断装置１０Ａにおいて、図４に示すＸ線診断装置１０と同一機能には同一符号を付して説明を省略する。

第２実施形態のＸ線診断装置１０Ａによると、予め決定された重み係数ｗのテーブルを用いずに個々の被検体のＸ線画像を基に適宜重み係数ｗを求めるので、目的部位の診断に適したＤＥ画像Ｉ_ＤＥを表示できる。

図１１は、第３実施形態のＸ線診断装置の機能を示すブロック図である。なお、第３実施形態のＸ線診断装置の構成は、図２，図３に示す第１実施形態のＸ線診断装置の構成と同様であるので、説明を省略する。

図３に示すＣＰＵ２１がプログラムを実行することによって、第３実施形態のＸ線診断装置１０Ｂは、Ｘ線撮影制御部３１、係数設定部３２Ｂ、係数処理部３３及びＲＯＩ設定部３４として機能する。なお、各部３１乃至３４は、Ｘ線診断装置１０Ｂの機能として備えられるものとして説明するが、Ｘ線診断装置１０Ｂにハードウェアとして備えられるものであってもよい。係数設定部３２Ｂは、ヒストグラム生成部３２１、代表値演算部３２２Ｂ、幅演算部３２３Ｂ及び比演算部３２４Ｂを有する。

係数設定部３２Ｂは、高エネルギー画像と低エネルギー画像とで単一であると思われる部分内に入力装置２６を介して手動ＲＯＩがそれぞれ入力されることで、高エネルギー画像Ｉ_Ｈの手動ＲＯＩ内の画素値の平均値等を代表値群の一つとして設定し、低エネルギー画像Ｉ_Ｌの手動ＲＯＩ内の画素値の平均値等を代表値群の一つとして設定する。

係数設定部３２Ｂの代表値演算部３２２Ｂは、高エネルギー画像Ｉ_Ｈの手動ＲＯＩ内の画素値の平均値と高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく直接線の画素値とを演算し、また、低エネルギー画像Ｉ_Ｌの手動ＲＯＩ内の画素値の平均値と低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく直接線の画素値とを演算する。

幅演算部３２３Ｂは、高エネルギー画像Ｉ_Ｈの手動ＲＯＩ内の画素値の平均値と高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく直接線の画素値との幅と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌの手動ＲＯＩ内の画素値の平均値と低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく直接線の画素値との幅を求める。

比演算部３２４Ｂは、高エネルギー画像Ｉ_Ｈの手動ＲＯＩ内の画素値の平均値と高エネルギー画像Ｉ_Ｈのヒストグラムに基づく直接線の画素値との幅と、低エネルギー画像Ｉ_Ｌの手動ＲＯＩ内の画素値の平均値と低エネルギー画像Ｉ_Ｌのヒストグラムに基づく直接線の画素値との幅との比を求めることで、手動ＲＯＩ内の同一であるとみなされる部分がキャンセルされるような重み係数ｗを求めることができる。

なお、図１１に示すＸ線診断装置１０Ｂにおいて、図４に示すＸ線診断装置１０と同一機能には同一符号を付して説明を省略する。

第３実施形態のＸ線診断装置１０Ｂによると、予め決定された重み係数ｗのテーブルを用いずに個々の被検体のＸ線画像を基に適宜重み係数ｗを求めるので、目的部位の診断に適したＤＥ画像Ｉ_ＤＥを表示できる。

１０，１０Ａ，１０ＢＸ線診断装置
１３画像メモリ
１４画像処理装置
２１ＣＰＵ
３１Ｘ線撮影制御部
３２，３２Ａ，３２Ｂ係数設定部
３３係数処理部
３４ＲＯＩ設定部
３２１ヒストグラム生成部
３２２，３２２Ａ，３２２Ｂ代表値演算部
３２３，３２３Ａ，３２３Ｂ幅演算部
３２４，３２４Ａ，３２４Ｂ比演算部

Claims

被検体に対して、第１線質を用いたＸ線撮影と、前記第１線質より小さい第２線質を用いたＸ線撮影とを行なうように制御する制御部と、
前記第１線質を用いたＸ線撮影によって生成される第１画像と、前記第２線質を用いたＸ線撮影によって生成される第２画像とを記憶する記憶手段と、
前記第１画像における観察対象組織の画素値の分布範囲を表した第１範囲と、前記第２画像における観察対象組織の画素値の分布範囲を表した第２範囲とを求める算出手段と、
前記第１範囲及び前記第２範囲に基づいて重み係数を求め、前記重み係数を用いて前記第１画像及び前記第２画像の差分画像を生成する画像生成手段と、
を有することを特徴とするＸ線診断装置。
前記画像生成手段は、
前記第１画像内の代表値群としての画素値群を取得すると共に、前記第２画像内の代表値群としての画素値群を取得する取得手段と、
前記第１画像内の前記代表値群間の画素値の幅を第１幅として算出すると共に、前記第２画像内の前記代表値群間の画素値の幅を第２幅として算出する幅算出手段と、
前記第１幅及び前記第２幅の比を前記重み係数として算出する比算出手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
前記取得手段は、前記第１画像を構成する画素値群に基づくヒストグラムと、前記第２画像を構成する画素値群に基づくヒストグラムとを基に、前記代表値群をそれぞれ取得する構成とすることを特徴とする請求項２に記載のＸ線診断装置。
前記取得手段は、前記第１画像のヒストグラムを基に前記代表値群としての直接線のピークにおける画素値及び前記被検体内の最高画素値をそれぞれ取得し、前記第２画像のヒストグラムを基に前記代表値群としての直接線のピークにおける画素値及び前記被検体内の最高画素値をそれぞれ取得し、
前記幅算出手段は、前記第１画像に基づく前記直接線の画素値及び前記最高画素値の幅と、前記第２画像に基づく前記直接線の画素値及び前記最高画素値の幅とをそれぞれ求める構成とすることを特徴とする請求項３に記載のＸ線診断装置。
前記取得手段は、前記第１画像のヒストグラムを基に前記代表値群としての前記被検体内の最高画素値及び最低画素値をそれぞれ取得し、前記第２画像のヒストグラムを基に前記代表値群としての前記被検体内の最高画素値及び最低画素値をそれぞれ取得し、
前記幅算出手段は、前記第１画像に基づく前記最高画素値及び前記最低画素値の幅と、前記第２画像に基づく前記最高画素値及び前記最低画素値の幅とをそれぞれ求める構成とすることを特徴とする請求項３に記載のＸ線診断装置。
前記第１画像と、前記第２画像とで同一であるとみなされる部分にそれぞれ関心領域を設定する関心領域設定手段をさらに有し、
前記画像生成手段は、前記関心領域設定手段によって設定された前記第１画像の前記関心領域内の画素値の平均値を前記代表値群の一つとして設定し、前記第２画像の前記関心領域内の画素値の平均値を前記代表値群の一つとして設定する構成とすることを特徴とする請求項２乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
関心領域を入力する関心領域入力手段をさらに有し、
前記画像生成手段は、前記関心領域入力手段を介して入力された、前記第１画像の前記関心領域内の画素値の平均値を前記代表値群の一つとして設定し、前記第２画像の前記関心領域内の画素値の平均値を前記代表値群の一つとして設定する構成とすることを特徴とする請求項２乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
被検体に対する第１線質を用いたＸ線撮影によって生成される第１画像と、前記第１線質より小さい第２線質を用いたＸ線撮影によって生成される第２画像とを記憶する記憶手段と、
前記第１画像における観察対象組織の画素値の分布範囲を表した第１範囲と、前記第２画像における観察対象組織の画素値の分布範囲を表した第２範囲とを求める算出手段と、
前記第１範囲及び前記第２範囲に基づいて重み係数を求め、前記重み係数を用いて前記第１画像及び前記第２画像の差分画像を生成する画像生成手段と、
を有することを特徴とする画像処理装置。
前記画像生成手段は、
前記第１画像内の代表値群としての画素値群を取得すると共に、前記第２画像内の代表値群としての画素値群を取得する取得手段と、
前記第１画像内の前記代表値群間の画素値の幅を第１幅として算出すると共に、前記第２画像内の前記代表値群間の画素値の幅を第２幅として算出する幅算出手段と、
前記第１幅及び前記第２幅の比を前記重み係数として算出する比算出手段と、
を有することを特徴とする請求項８に記載の画像処理装置。