JP2011036433A - Ｘ線診断装置、及びｘ線診断画像生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】造影血管の背景の除去特性を向上させるとともに、造影血管のコントラストを向上させることで、血管の位置の視認性を向上させたＸ線診断装置を提供する。
【解決手段】Ｘ線データを基にＸ線画像データを生成する画像生成部００５と、造影剤を注入された前記被検体を透過し検出されたＸ線を基にボトムホールド画像データを生成するボトムホールド処理手段と、前記第１のＸ線データにおける画素値を基に平均処理画像データを生成する平均処理部００６と、ボトムホールド画像データと平均処理画像データとの画素値を比較し、重みを決定する重み決定部００８と、重みを基に画像を合成する画像合成部００９と、合成された画像データと、造影剤を注入しない被検体を透過し検出されたＸ線を基に生成された第２のＸ線画像データとを比較し、ロードマップ画像を生成するロードマップ画像生成部０１０とを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、循環器放射線診断等におけるＸ線診断装置及びＸ線診断画像生成方法に関し、さらに詳しくは、カテーテルを被検体の目的部位に導くための支援手段としてロードマップ像を得るＸ線診断装置及びＸ線診断画像生成方法に関する。

インターベンションや血管造影検査においては、カテーテルを例えば足の付け根付近から血管に挿入し、血管内を進めて目的の部位までカテーテルを誘導することが行われる。このカテーテル、もしくはカテーテル内を通したガイドワイヤーを目的の位置まで誘導する際、Ｘ線画像の透視下でこれらを行うことになる。しかしＸ線画像では造影剤などで強調しない限り血管の位置を把握することは困難である。また、血管を把握できるように造影剤を流し続けると、腎機能に障害が起こる危険性がある。そこで一度造影剤を流して撮影した画像と、Ｘ線透視画像を重ね合わせた画像である透視ロードマップ画像（以下では、「ロードマップ画像」ということがある。）を表示する技術（透視ロードマップ法）が用いられている。この技術は、造影剤を流さなくても血管の位置がある程度判別することができるため、特に血管構造が複雑でカテーテル、ガイドワイヤーが入り難い場合に使用されることが多い。

透視ロードマップ法では、まず、診断・治療の対象となる被検体に対して造影剤を投与した状態で所定方向から第１のＸ線画像（以下、「参照画像」と呼ぶ。）を収集する。これを、以下では予備透視という。次に、診断・治療時に前記被検体の略同一方向においてリアルタイムで得られる第２のＸ線画像（以下、「透視画像」と呼ぶ。）を収集する。これを、以下では本透視という。そして、透視画像と参照画像とを並列配置あるいは合成することによって透視ロードマップ画像を生成する方法が行なわれてきた。

特に血管を強調表示する方法として、透視画像と参照画像とを減算することで血管以外の部分の画素値を落として血管部分の画素を表示する方法がある。

従来、この様な血管をより強調表示する場合における透視ロードマップ画像を作成する際には、透視画像中の各画素の最低画素値を検出し画像を生成するというボトムホールド処理により造影血管を捕らえた参照画像が作成されていた。例えば特許文献１参照。以下では、このボトムホールド処理によって生成された画像をボトムホールド画像という。

特開平６−２９２０８５号公報

しかし、特許文献１に記載されている従来の技術では透視画像にはＸ線のノイズが重畳している。そのため、ボトムホールド処理により画像のレベルが本来より低下してしまう。そして、画素値の分布幅はＸ線ノイズの特性により画素値の平均レベルに依存するため、ノイズの大きさはＸ線の強度によって変わる。具体的には、Ｘ線の強度が平均的に大きい場合にはＸ線のノイズの分布は大きくなり、Ｘ線の強度が平均的に小さい場合にはＸ線のノイズの分布は小さくなる。そのため、画像のレベル低下の程度が異なることになり、必要以上のレベル低下が発生し画質を悪化させてしまう。その一例を図６を参照して説明する。ここで、図６は従来のロードマップ画像作成を説明するための図である。例えば、図６に示す骨の背後６０１と軟部組織の背後６０２とでは、軟部組織の背後６０２のほうがＸ線の強度が大きいため、軟部組織の背後６０２の部分のＸ線のノイズの分布が大きくなってしまう。そのため、ボトムホールド画像の画素値の透視画像を時間方向に平均して得られる画像の画素値に対する差分値は、軟部組織の背後６０４の部分では骨の背後６０３の部分よりも低くなる。そのため、ロードマップ画像では、軟部組織の背後６０５のように引き残しが多く発生してしまう場合がある。

また、透視ロードマップ画像においては、造影血管の画像は血管の太さを示すことよりも血管の位置を示すことが重要である。すなわち、透視ロードマップ画像では、造影された血管のパターンのコントラストが高く、明瞭に見えることが望ましい。しかし、従来の技術ではボトムホールド処理を造影血管だけでなく、背景部分にも適用するため、背景部分の画素値も低下してしまい、本来得られるはずのコントラストを得ることが困難であった。

さらに、透視ロードマップ画像における造影血管の画像は、血管の太さを示すことよりも血管の位置を示すことが重要である。しかし、従来は、Ｘ線の造影剤による減弱の結果として得られた画像情報をそのまま使用していたため、血管の位置とＸ線透過方向の血管の太さの両方を表す画像となっており、血管が細くなるにつれて造影された血管の陰影が薄くなり、血管の位置の視認性という観点からは不十分な画像となっていた。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、造影血管の背景の除去特性を向上させるとともに、造影血管のコントラストを向上させることで、血管の位置の視認性を向上させたＸ線診断装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、Ｘ線を被検体に照射するＸ線照射手段と、前記被検体を透過したＸ線を検出しＸ線データを生成するＸ線検出手段と、前記Ｘ線データを基にＸ線画像データを生成する画像生成手段と、造影剤を注入された前記被検体を透過し検出されたＸ線を基に生成され複数のフレームで構成された第１のＸ線画像データにおける各フレーム中の同一の画素の最低画素値を検出し、前記各画素の前記最低画素値を基にボトムホールド画像データを生成するボトムホールド処理手段と、前記第１のＸ線データにおける前記各フレーム中の同一の画素の画素値を基に平均処理を行い、前記各画素の平均処理された画素値を基に平均処理画像データを生成する平均処理手段と、前記ボトムホールド画像データと前記平均処理画像データとの画素値を比較し、合成時における双方の画像の各画素の画素値の重みを決定する重み決定手段と、前記ボトムホールド画像データと前記平均処理画像データとを前記重みを基に各画素値に対し重みづけを行った上で合成する画像合成手段と、前記合成された画像データと、前記造影剤を注入しない前記被検体を透過し検出されたＸ線を基に前記画像生成手段により生成された第２のＸ線画像データとを比較し、ロードマップ画像を生成するロードマップ画像生成手段と、前記ロードマップ画像を表示部に表示させる表示制御手段と、を備えることを特徴とするものである。

請求項６に記載のＸ線診断画像生成方法は、造影剤が注入された被検体を透過したＸ線を検出し第１のＸ線データを生成する段階と、前記第１のＸ線データを基に複数のフレームで構成された第１のＸ線画像データを生成する画像生成段階と、前記第１のＸ線画像データを基に、前記各フレーム中の同一の画素の最低画素値を検出し、各画素の前記最低画素値を基にボトムホールド画像データを生成するボトムホールド処理段階と、前記第１のＸ線画像データを基に、前記各フレーム中の同一の画素の画素値を基に平均処理を行い、各画素の平均処理された画素値を基に平均処理画像データを生成する平均処理段階と、前記ボトムホールド画像データと前記平均処理画像データとの画素値を比較し、合成時における双方の画像の各画素の画素値の重みを決定する重み決定段階と、前記重みを基に各画素値に対し合成のための重みづけを行い前記ボトムホールド画像データと前記平均処理画像データとを合成する画像合成段階と、造影剤を注入していない前記被検体を透過したＸ線を検出し第２のＸ線データを生成する段階と、前記第２のＸ線データを基に第２のＸ線画像データを生成する第２画像生成手段と、前記合成した画像データと前記第２のＸ線画像データとを比較しロードマップ画像を生成するロードマップ画像生成段階と、前記ロードマップ画像を表示部に表示させる表示段階と、を有することを特徴とするものである。

請求項１に記載のＸ線診断装置及び請求項６に記載のＸ線診断画像生成方法によると、ボトムホールド画像と平均処理画像とに重みづけを行いその重みづけを用いて生成した造影剤を用いて生成したＸ線画像を第２のＸ線画像から減算してロードマップ画像を生成する構成である。これにより、造影血管の除去特性を向上させ血管の視認性を向上させたロードマップ画像を生成することが可能となる。

本発明に係るＸ線診断装置のブロック図 予備透視における本実施形態に係るＸ線診断装置の参照画像データの生成のフローチャート 本透視における本実施形態に係るＸ線診断装置のロードマップ画像生成のフローチャート 画素値の合成の計算を説明するためのモデルの図 第２の実施形態に係るボトムホールド画像データの画素値の重みを算出する関数のグラフを表す図 従来のロードマップ画像作成を説明するための図

〔第１の実施形態〕
以下、この発明の第１の実施形態に係るＸ線診断装置について説明する。図１は本発明に係るＸ線診断装置の機能を表すブロック図である。本実施形態に係るＸ線診断装置は、被検体に造影剤を注入しＸ線を照射してＸ線画像（参照画像）を生成する予備透視を本透視に先立って予め行い、その後、実際の治療・診断時に被検体に造影剤を注入せずにＸ線を照射して、先の予備透視におけるＸ線画像（参照画像）を利用してロードマップ画像を生成する本透視を行う構成である。すなわち、本実施形態に係るＸ線診断装置は、予備透視によってＸ線画像（参照画像）の生成を行う参照画像生成モードと本透視によってＸ線画像（ロードマップ画像）の生成を行うロードマップ処理モードの２つの処理モードを有する。

Ｘ線照射部００１は、インバータ、高圧トランス、及びフィラメントで構成される電子銃並びにターゲット（いずれも、図示しない。）を有する。フィラメントとターゲットとの間にインバータ及び高圧トランスで発生させた高電圧をかけ、フィラメントから飛び出した電子をターゲットに衝突させることでＸ線を発生させる。そして、Ｘ線照射部００１は、発生させたＸ線を被検体に照射する。このＸ線照射部００１が本発明における「Ｘ線照射手段」にあたる。

Ｘ線検出部００２、シンチレータ及びフォトダイオード（いずれも図示しない）で構成された平面検出部００３、並びに画像データ生成部００４で構成されている。平面検出部００３における、シンチレータは、被検体を通過したＸ線を吸収して蛍光を発生する。フォトダイオードは、シンチレータで発生した蛍光を受信して電子に変換する。平面検出部００３は、変換した電子を蓄積する。そして、画像データ生成部００４は、蓄積された電子をＸ線画像信号として読みだし、Ｘ線データを生成する。このときＸ線検出部００２は、時間経過に沿って各画素におけるＸ線データを生成する。ここで、時間毎のＸ線データを集めたものを１つのフレームという。つまり、Ｘ線検出部００２は、複数のフレームで構成されたＸ線データを生成する。そして、Ｘ線検出部００２は、複数のフレームで構成されたＸ線データが、画像生成部００５へ出力される。このＸ線検出部００２が本発明における「Ｘ線検出手段」にあたる。

画像生成部００５は，Ｘ線検出部００２から入力されたＸ線データに対して、オフセット補正、Ｘ線強度補正、及び欠陥画素の補正などを施す。そして、画像生成部００５は、前述の補正処理を施したデータを再構成し画像データを生成する。そして、画像生成部００５は、参照画像生成モードの場合、生成した画像データを平均処理部００６及びボトムホールド処理部００７へ出力する。また、ロードマップ処理モードの場合、画像生成部００５は、生成した画像データをロードマップ画像生成部０１０へ出力する。すなわち、画像生成部００５からは、各フレームに対応する画像データが、平均処理部００６及びボトムホールド処理部００７、又はロードマップ画像生成部０１０へ出力される。この画像生成部００５が本発明における「画像生成手段」にあたる。

平均処理部００６は、入力された時系列的な複数フレームにおける同一画素の画素値を画素毎に抽出する。次に、平均処理部００６は、同一画素における時系列的に抽出した複数の画素値の平均を求める。平均処理部００６は、この画素値の平均を求める処理をすべての画素について行い、それらをまとめて平均処理画像データを生成する。この平均処理画像データは、一枚の画像に対応する画像データになっている。平均処理部００６は、生成した平均処理画像データを、重み決定部００８及び画像合成部００９へ出力する。この平均処理部００６は本発明における「平均処理手段」にあたる。

ボトムホールド処理部００７は、入力された時系列的な複数フレームにおける同一画素の画素値を画素毎に抽出する。次に、ボトムホールド処理部００７は、抽出した時系列的な複数の画素値の最低画素値を求める。ここで、最低画素値とは同一の画素における時系列的な複数の画素値のうち最小値の画素値を指す。ボトムホールド処理部００７は、この最低画素値を求める処理をすべての画素について行い、それらをまとめてボトムホールド画像データを生成する。このボトムホールド画像データは、一枚の画像に対応する画像データになっている。ボトムホールド処理部００７は、生成したボトムホールド画像データを、重み決定部００８及び画像合成部００９へ出力する。このボトムホールド処理部００７は本発明における「ボトムホールド処理手段」にあたる。

重み決定部００８は、ＣＰＵ等の画像処理演算部及びハードディスクやメモリなどの記憶部で構成されている。重み決定部００８は、重みづけを行うための閾値を自己が有する記憶部に予め記憶している。ここで、本実施形態における重みづけの「重み」とは平均処理画像及びボトムホールド画像それぞれの画素を合成するときにどのくらいの比率でそれぞれの画像を使用して合成するかを表すものである。そして、該閾値は、Ｘ線のゲイン値、線量、画像の解像度、画素の大きさ、造影剤の量や濃度などによって決定することが望ましい。Ｘ線のゲイン値、線量、画像の解像度、画素の大きさなどの要素は使用する装置の特性によって決まり、造影剤の量や濃度に等の要素は検査の一般的な値によって決定できるので、該閾値はＸ線診断装置の出荷時に設定することが可能である。この重み決定部００８は本発明における「重み決定手段」にあたる。

重み決定部００８は、ボトムホールド画像データにおける画素値と平均処理画像データにおける画素値との差分を求める。さらに、重み決定部００８は、求めた差分と閾値を比較し、求めた差分が閾値よりも大きい場合にはボトムホールド画像データの重みを１に、平均処理画像データの重みを０にする。また、重み決定部００８は、求めた差分が閾値よりも小さい場合にはボトムホールド画像データの重みを０に、平均処理画像データの重みを１にする。重み決定部００８は、以上の重みづけをすべての画素について行う。

そして、重み決定部００８は、各画素におけるボトムホールド画像データ及び平均画像データの重みを画像合成部００９へ出力する。

画像合成部００９は、平均処理部００６から平均処理画像の入力を受ける。また、画像合成部００９は、ボトムホールド処理部００７からはボトムホールド画像の入力を受ける。さらに、画像合成部００９は、重み決定部００８から平均処理画像及びボトムホールド画像それぞれの重みの入力を受ける。この画像合成部００９は本発明における「画像合成手段」にあたる。

画像合成部００９は、取得した重みを基に平均処理画像とボトムホールド画像を合成する。具体的には、画像合成部００９は、重み決定部００８から平均処理画像及びボトムホールド画像のいずれかが１で他方が０という重みが画素毎に送られてくる。そこで、画像合成部００９は、平均処理画像の重みが１でボトムホールド画像の重みが０の場合、その画素における画素値を平均処理画像の画素値とする。また反対に、画像合成部００９は、平均処理画像の重みが０でボトムホールド画像の重みが１の場合、その画素における画素値をボトムホールド画像の画素値とする。以上の処理を画像合成部００９は、すべての画素について行い１枚の参照画像データを生成する。画像合成部００９は、生成した参照画像データをロードマップ画像生成部０１０へ出力する。

ロードマップ画像生成部０１０は、ＣＰＵ及びハードディスクやメモリといった記憶媒体で構成された記憶部０１１を有する。このロードマップ画像生成部０１０は本発明における「ロードマップ画像生成手段」にあたる。

参照画像生成モードの場合、ロードマップ画像生成部０１０は、画像合成部００９から参照画像データの入力を受ける。ロードマップ画像生成部０１０は、取得した参照画像データを記憶部０１１へ記憶する。

ロードマップ処理モードの場合、ロードマップ画像生成部０１０は、画像生成部００５からＸ線画像データの入力を受ける。このＸ線画像データは治療・診断時に撮像されたＸ線画像データであり、リアルタイム（撮像した画像データの記憶及び再読み出しを行わない）で表示部０１４にされる画像データ（以下では、「リアルタイム画像データ」という。）である。ロードマップ画像生成部０１０は、取得したリアルタイム画像データに対し対数変換処理（Ｌｏｇ変換処理）を行う。また、ロードマップ画像生成部０１０は、記憶部０１１から参照画像データを読み出し、該読み出した参照画像データに対し対数変換処理を行う。そして、ロードマップ画像生成部０１０は、対数変換処理を施した参照画像データから、対数変換処理を施したリアルタイム画像データを減算しロードマップ画像を生成する。ロードマップ画像生成部０１０は、生成したロードマップ画像を画像処理部０１２へ出力する。

画像処理部０１２は、ロードマップ画像生成部０１０からロードマップ画像の入力を受ける。画像処理部０１２は、取得したロードマップ画像に対し空間強調処理及び階調変換処理などの画像処理を行う。そして、画像処理部０１２は画像処理を施したロードマップ画像を表示制御部０１３へ出力する。

表示制御部０１３は、画像処理部０１２からロードマップ画像の入力を受ける。そして、表示制御部０１３は、入力されたロードマップ画像を表示部０１４に表示させる。この表示制御部０１３は本発明における「表示制御手段」にあたり、表示部０１４は本発明における「表示手段」にあたる。

次に、図２及び図３を参照して、本実施形態に係るＸ線診断装置の予備透視及び本透視におけるロードマップ画像生成の動作を説明する。ここで、図２は予備透視における本実施形態に係るＸ線診断装置の参照画像データの生成のフローチャートである。図３は本透視における本実施形態に係るＸ線診断装置のロードマップ画像生成のフローチャートである。まず、図２を参照して本実施形態に係るＸ線診断装置の予備透視における参照画像データの生成の動作を説明する。

ステップＳ００１：Ｘ線照射部００１は、寝台に載置された被検体に向けてＸ線を照射する。

ステップＳ００２：操作者は、Ｘ線照射中に載置されている被検体に対し造影剤を注入。

ステップＳ００３：Ｘ線検出部００２の平面検出部００３は、被検体を通過したＸ線を検出し電子に変換し蓄積する。さらに、Ｘ線検出部００２の画像データ生成部００４は、蓄積された電子を読み出しＸ線画像データを生成する。Ｘ線検出部００２は、生成したＸ線データを画像生成部００５へ出力する。

ステップＳ００４：画像生成部００５は、入力されたＸ線データに対し、オフセット補正、Ｘ線強度補正、及び血管画素の補正などを施し、Ｘ線画像データを生成する。画像生成部００５は、生成したＸ線画像データを平均処理部００６及びボトムホールド処理部００７へ出力する。

ステップＳ００５：平均処理部００６は、入力されたＸ線画像データの各フレームにおける同一画素の画素値を抽出し、平均値を算出する。そして、平均処理部００６は、算出した各画素における画素値の平均値をまとめて１枚の平均処理画像データを生成する。平均処理部００６は、生成した平均処理画像データを画像合成部００９及び重み決定部００８へ出力する。

ステップＳ００６：ボトムホールド処理部００７は、入力されたＸ線画像データの各フレームにおける同一画素の画素値を比較して最低画素値を求める。そして、ボトムホールド処理部００７は、求めた各画素における最低画素値をまとめて１枚のボトムホールド画像データを生成する。ボトムホールド処理部００７は、生成したボトムホールド画像データを画像合成部００９及び重み決定部００８へ出力する。

ここで、図２では一例として、平均画像データの作成（ステップＳ００５）を行った後に、ボトムホールド画像データの作成（ステップＳ００６）を行っているが、この２つのステップは順序が逆でもよく、また２つのステップを並列処理することも可能である。

ステップＳ００７：重み決定部００８は、入力された平均処理画像データとボトムホールド画像データとにおける同一の特定の画素（任意の画素）を取り出し、該画素における平均処理画像データにおける画素値とボトムホールド画像データにおける画素値との差分を求める。

ステップＳ００８：重み決定部００８は、求めた差分と予め記憶している閾値とを比較する。求めた差分が閾値よりも大きい場合にはステップＳ００９に進む。求めた差分が閾値以下の場合にはステップＳ０１０に進む。

ステップＳ００９：重み決定部００８は、平均処理画像データの重みを０とし、ボトムホールド画像データの重みを１とする。重み決定部００８は、求めた重みを画像合成部００９へ出力する。

ステップＳ０１０：重み決定部００８は、平均処理画像データの重みを１とし、ボトムホールド画像データの重みを０とする。重み決定部００８は、求めた重みを画像合成部００９へ出力する。

ステップＳ０１１：画像合成部００９は、重み決定部００８から入力された重みを基に、前記特定の画素における画素を求める。具体的には、ボトムホールド画像データの重みが１の場合には前記特定の画素における画素値をボトムホールド画像データにおける画素値とし、平均処理画像データの重みが１の場合には前記特定の画素における画素値を平均処理画像データにおける画素値とする。

ステップＳ０１２：重み決定部００８及び画像合成部００９は、フレーム内の全ての画素について画素値の決定が行われたか否かを判断する。フレーム内の全ての画素の画素値が決定した場合にはステップＳ０１３に進む。まだ画素値が決定していない画素が残っている場合にはステップＳ００７からステップＳ０１１を繰り返す。

ステップＳ０１３：画像合成部００９は、求めたフレーム内の各画素の画素値を集めて参照画像データを生成する。さらに、画像合成部００９は生成した参照画像データをロードマップ画像生成部０１０へ出力し、ロードマップ画像生成部０１０は、入力された参照画像データを自己が有する記憶部０１１に記憶する。

次に、図３を参照して、本実施形態に係るＸ線診断装置の本透視におけるロードマップ画像生成の動作を説明する。

ステップＳ１０１：Ｘ線照射部００１は、載置された被検体に向けてＸ線を照射する。

ステップＳ１０２：Ｘ線検出部００２の平面検出部００３は、被検体を通過したＸ線を検出し電子に変換し蓄積する。さらに、Ｘ線検出部００２の画像データ生成部００４は、蓄積された電子を読み出しＸ線画像データを生成する。Ｘ線検出部００２は、生成したＸ線データを画像生成部００５へ出力する。

ステップＳ１０３：画像生成部００５は、入力されたＸ線データに対し、オフセット補正、Ｘ線強度補正、及び血管画素の補正などを施し、Ｘ線画像データ（リアルタイム画像データ）を生成する。画像生成部００５は、生成したリアルタイム画像データをロードマップ画像生成部０１０へ出力する。

ステップＳ１０４：ロードマップ画像生成部０１０は、記憶部０１１から参照画像データを読み出す。そして、ロードマップ画像生成部０１０は、参照画像データ及びリアルタイム画像データに対しそれぞれ対数変換処理を行う。そして、ロードマップ画像生成部０１０は、対数変換処理を施された参照画像データにおける各画素の画素値から、対数変換処理を施されたリアルタイム画像データにおける各画素の画素値を減算し、ロードマップ画像データを生成する。ロードマップ画像生成部０１０は、生成したロードマップ画像データを画像処理部０１２へ出力する。

ステップＳ１０５：画像処理部０１２は、入力されたロードマップ画像データに対し輪郭強調や階調変換といった画像処理を行う。画像処理部０１２は、画像処理を行ったロードマップ画像データを表示制御部０１３へ出力する。

ステップＳ１０６：表示制御部０１３は、入力されたロードマップ画像データを基に、表示部０１４にロードマップ画像を表示させる。

ここで、本実施形態に係るＸ線診断装置における、ある画素における画素値をモデル的に算出してみる。モデルとして、図４のように、骨の上にある血管部分の画素をＡ、骨の上にある血管以外の部分の画素をＢ、骨以外の部分にある血管部分の画素をＣ、骨以外の部分にある血管以外の部分の画素をＤとする。図４は画素値の合成の計算を説明するためのモデルの図である。さらに、各点の予備透視における画素値をＡ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１とし、本透視における画素値をＡ２、Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２とする。そして、それぞれの画素について平均処理を行った画素値をａＡ１などと表わし、ボトムホールド処理を行った画素値をｂＡ１などと表す。例えば、予備透視での画素Ｃにボトムホールド処理を行った画素値は、ｂＣ１と表わされる。また、以下の説明では本透視の平均的な画像に対するロードマップ画像を説明するため、本透視の各画素での平均化処理を行った画素値を対象として説明する。また、本透視においては血管によるＸ線の減弱は小さいため、血管部分においても血管以外の部分においてもほぼＸ線の強度（すなわち画素値）は変わらないので、Ａ２＝Ｂ２、Ｃ２＝Ｄ２とする。

まず、ボトムホールド画像データのみを施したものを参照画像データとした場合のロードマップ画像データの画素値を説明する。
ロードマップ画像データの点Ａにおける画素値の時間的な平均は、
Ｌｏｇ（ｂＡ１）−Ｌｏｇ（ａＡ２）＝Ｌｏｇ（ｂＡ１）−Ｌｏｇ（ａＢ２）
である。
同様に、
Ｂにおける画素値：Ｌｏｇ（ｂＢ１）―Ｌｏｇ（ａＢ２）
Ｃにおける画素値：Ｌｏｇ（ｂＣ１）―Ｌｏｇ（ａＤ２）
Ｄにおける画素値：Ｌｏｇ（ｂＤ１）―Ｌｏｇ（ａＤ２）
ここで、本透視に関して実際に平均処理をするわけではないが、視覚的に得られる効果を見積もるために、以上の説明では本透視の画像を平均した場合の計算式とした。

ここで、ボトムホールド処理では、背景技術で説明したように、Ｘ線のノイズが画像レベルに依存するため、本来等しくあるべきところのＬｏｇ（ｂＢ１）―Ｌｏｇ（ａＢ２）やＬｏｇ（ｂＤ１）―Ｌｏｇ（ａＤ２）が異なり、ボトムホールド画像上に画像パターンとして残ってしまう。

そして、骨の上における血管と血管以外の部分のコントラスト（画素値の差）は、
｛Ｌｏｇ（ｂＢ１）―Ｌｏｇ（ａＢ２）｝−｛Ｌｏｇ（ｂＡ１）−Ｌｏｇ（ａＢ２）｝
＝Ｌｏｇ（ｂＢ１）−Ｌｏｇ（ｂＡ１）
となる。
同様に、骨以外の部分における血管と血管以外の部分のコントラスト（画素値の差）は、
Ｌｏｇ（ｂＤ１）−Ｌｏｇ（ｂＣ１）
となる。

これに対し、本実施形態に係るＸ線画像診断装置を用いた場合の各画素値を求める。ここで、重み決定部００８で決定されたそれぞれの位置における重みづけを以下のようにする。Ａ、Ｂ、Ｃにおける平均画像データの重み付けをそれぞれ、ｗ１_Ａ、ｗ１_Ｂ、ｗ１_Ｃ、ｗ１_Ｄとし、Ａ、Ｂ、Ｃにおけるボトムホールド画像の重みづけをそれぞれ、ｗ２_Ａ、ｗ２_Ｂ、ｗ２_Ｃ、ｗ２_Ｄとする。
このとき、ロードマップ画像における画素Ａの画素値は、
Ｌｏｇ（ｗ１_Ａ・ａＡ１＋ｗ２_Ａ・ｂＡ１）−Ｌｏｇ（ａＢ２）
Ｂの画素値：Ｌｏｇ（ｗ１_Ｂ・ａＢ１＋ｗ２_Ｂ・ｂＢ１）−Ｌｏｇ（ａＢ２）
Ｃの画素値：Ｌｏｇ（ｗ１_Ｃ・ａＣ１＋ｗ２_Ｃ・ｂＣ１）−Ｌｏｇ（ａＤ２）
Ｂの画素値：Ｌｏｇ（ｗ１_Ｄ・ａＤ１＋ｗ２_Ｄ・ｂＤ１）−Ｌｏｇ（ａＤ２）
となる。

ここで、造影剤による画素値の低下が十分に大きい場合（造影剤を使用して撮像した場合には、通常は画素値が十分に低下する。）、血管部分ではボトムホールド画像と平均処理画像の差が十分に大きいため重みづけはボトムホールド画像データが１で平均画像データが０となる。逆に血管以外の部分ではボトムホールド画像と平均処理画像との差が小さいため重みづけはボトムホールド画像データが０で平均画像データが１となる。すなわち、ｗ１_Ａ＝０、ｗ１_Ｂ＝１、ｗ１_Ｃ＝０、ｗ１_Ｄ＝１、ｗ２_Ａ＝１、ｗ２_Ｂ＝０、ｗ２_Ｃ＝１、ｗ２_Ｄ＝０、となる。

したがって、上述した各式よりロードマップ画像における各点の画素値は、
Ａの画素値：Ｌｏｇ（０・ａＡ１＋１・ｂＡ１）−Ｌｏｇ（ａＢ２）
＝Ｌｏｇ（ｂＡ１）−Ｌｏｇ（ａＢ２）
同様に、
Ｂの画素値：Ｌｏｇ（ａＢ１）−Ｌｏｇ（ａＢ２）
Ｃの画素値：Ｌｏｇ（ｂＣ１）−Ｌｏｇ（ａＤ２）
Ｄの画素値：Ｌｏｇ（ａＤ１）−Ｌｏｇ（ａＤ２）
となる。

このように、本実施形態に係るＸ線診断装置では、参照画像の画素値としてＸ線のノイズの影響が少ない血管部分はボトムホールド画像データを使用し、Ｘ線のノイズの影響が大きい血管以外の部分では平均画像データを使用する。そして、Ｌｏｇ（ａＢ１）、Ｌｏｇ（ａＢ２）ともに平均処理を施した画素値であるため、ほぼ同じ値を有するものであり、平均的には画素Ｂ（骨の上の血管以外の部分）の画素値が０となる。これは、画素Ｄ（骨以外の部分の血管以外の部分）も同様であり、平均的には画素Ｄの画素値も０となる。

以上のように、骨及び骨以外の部分で血管以外の部分では、平均的には画素値が０となり、引き残りの発生を軽減することが可能となる。

また、本実施形態に係るＸ線診断装置において、骨の上における血管と血管以外の部分のコントラスト（画素値の差）は、上述の式より、
｛Ｌｏｇ（ａＢ１）−Ｌｏｇ（ａＢ２）｝−｛Ｌｏｇ（ｂＡ１）−Ｌｏｇ（ａＢ２）｝＝Ｌｏｇ（ａＢ１）−Ｌｏｇ（ｂＡ１）
となる。
同様に、骨以外の部分における血管と血管以外の部分のコントラスト（画素値の差）は、
Ｌｏｇ（ａＤ１）−Ｌｏｇ（ｂＣ１）
となる。

これは、ボトムホールド画像データのみを用いてロードマップ画像を生成した場合と比較すると、血管以外の部分の画素値が平均処理を施した画素値を使用している分だけ大きくなる。このため、画素値の差であるコントラストが向上する。

以上で説明したように、本実施形態に係るＸ線診断装置は、ボトムホールド画像と平均処理画像との差分を基に各画像における各画素の画素値の重みを決定し、該重みを用いて参照画像における各画素の画素値を決定する構成である。これにより、Ｘ線ノイズの特性による画像の引き残りを軽減することができる。さらに、血管部分の画素値と背景部分の画素値の差が大きくなるため、血管のコントラストを向上させることができる。

〔第２の実施形態〕
以下、この発明の第２の実施形態に係るＸ線診断装置について説明する。本実施形態に係るＸ線診断装置は、閾値付近でボトムホールド画像データの画素値と平均処理画像データの画素値との差に略比例する重み決定用の関数を用いて重みづけを行うことが第１の実施形態と異なるものである。そこで、以下では、主に前述の関数を用いた重みづけについて説明する。本実施形態に係るＸ線診断装置の機能を表すブロック図も図１で表わされる。以下の説明において、第１の実施形態と同一の符号の機能部は特に説明のない限り同一の機能を有するものとする。

重み決定部００８は、図５に示すような関数を予め記憶している。図５は本実施形態に係るボトムホールド画像データの画素値の重みを算出する関数のグラフを表す図である。図５のグラフは縦軸に重み、横軸にボトムホールド画像データの画素値から平均処理画像の画素値との差分を採っている。図５のグラフで表わされる関数は、閾値Ｐを中心に±５の範囲で画素値の差分に比例しているグラフである。すなわち、ボトムホールド画像データの画素値の重みは、画素値の差分がＰ−５より小さい場合は０であり、画素値の差分がＰ−５からＰ＋５までは０から１まで一次関数的に増えていき、画素値の差分がＰ＋５以上の場合は１である。さらに、このボトムホールド画像データの重みに対応する平均処理画像の重みは、（１−ボトムホールド画像データの重み）として求められる。すなわち、ボトムホールド画像データの画素値の重みが１／３の場合は、平均処理画像データの画素値の重みは（１−１／３）＝２／３となる。

重み決定部００８は、ボトムホールド処理部００７からボトムホールド画像データを、平均処理部００６から平均処理画像データの入力を受ける。そして、重み決定部００８は、フレーム内の各画素におけるボトムホールド画像データにおける画素値と平均処理画像データにおける画素値との差分を求める。以下の説明では、重み決定部００８が差分を図５におけるｒとして求めた画素（以下では、「画素α」という。）の場合で説明する。

重み決定部００８は、自己が記憶している関数を参照し差分ｒにおけるボトムホールド画像データにおける画素αの画素値の重みを求める。本実施形態では、重み決定部００８は、図５のグラフよりボトムホールド画像データの画素値の重みを２／３と求める。さらに、重み決定部００８は、平均処理画像データにおける画素αの画素値の重みを１−２／３＝１／３と求める。

重み決定部００８は、求めたボトムホールド画像データにおける画素αの画素値の重み２／３、及び平均処理画像データにおける画素αの画素値の重み１／３を画像合成部００９へ出力する。

画像合成部００９は、重み決定部００８からボトムホールド画像データにおける画素αの画素値の重み２／３、及び平均処理画像データにおける画素αの画素値の重み１／３を取得する。また、画像合成部００９は、平均処理部００６から平均処理画像データにおける画素αの画素値の入力を受ける。さらに、画像合成部００９は、ボトムホールド処理部００７からはボトムホールド画像データにおける画素αの画素値の入力を受ける。

画像合成部００９は、画素αの画素値を求める。ここで、画素αが骨の上の血管部分の画素（すなわち、第１の実施形態における画素Ａにあたる画素）とすると、
Ｌｏｇ（ｗ１_Ａ・ａＡ１＋ｗ２_Ａ・ｂＡ１）−Ｌｏｇ（ａＢ２）であり、
ｗ１_Ａ＝１／３、ｗ２_Ａ＝２／３であるので、
Ｌｏｇ（１／３・ａＡ１＋２／３・ｂＡ１）−Ｌｏｇ（ａＢ２）となる。
これは、画素αが他の部分にあたる画素（すなわち、第１の実施形態における画素Ｂ、画素Ｃ，画素Ｄ）でも第１の実施形態で示した式を用いれば算出できる。

画像合成部００９は、各画素に対して上記のようにその画素の画素値を算出し、算出した画素値を集めて１枚のフレームである参照画像データを生成する。

画像合成部００９は、生成した参照画像データをロードマップ画像生成部０１０へ出力する。

本実施形態では、重みを算出する関数を図５のように閾値付近を一次関数としたが、これは差分におおよそ比例する滑らかな関数であればよく、例えば、図５のグラフにおけるＰ±５の部分を滑らかにつなぐようなカーブを用いてもよい。

また、図５の例では重みが変化する範囲をＰ±５としたが、閾値付近で画素値の差分に比例するように重みが変化する関数であれば、重みが変化する範囲には特に制限はなく、Ｐ±Ｎ（Ｎは任意の数）としてもよい。

以上で説明したように、本実施形態に係るＸ線診断装置は、平均処理画像データとボトムホールド画像データを合成して参照画像データを生成する際に、閾値付近で平均処理画像データの画素値とボトムホールド画像データの画素値との差分に比例した滑らかな関数を用いて各画像データの画素値の重みを決定する。これにより、血管の部分と血管以外の部分の境目付近の画素の画素値を滑らかに変化させることができる。これにより、血管部分の画素を誤って表示しなくしてしまう危険を軽減することが可能である。

〔第３の実施形態〕
以下、この発明の第３の実施形態に係るＸ線診断装置について説明する。本実施形態に係るＸ線診断装置は、生成したロードマップ画像データに対し血管を強調する処理を施すことが第１及び第２の実施形態と異なるものである。そこで、以下では、主にロードマップ画像データ作成後の血管の強調処理について説明する。本実施形態に係るＸ線診断装置の機能を表すブロック図も図１で表わされ、点線で表わされた血管強調処理部が第１又は第２の実施形態に加わったものである。以下の説明において、第１又は第２の実施形態と同一の符号の機能部は特に説明のない限り同一の機能を有するものとする。

ロードマップ画像生成部０１０は、参照画像データ及びリアルタイム画像データを用いてロードマップ画像データを生成する。そして、ロードマップ画像生成部０１０は、生成したロードマップ画像データを血管強調処理部０１５へ出力する。

血管強調処理部０１５は、予め閾値を記憶している。該閾値は、血管の部分の画素値よりも高い画素値であって、なるべく血管の部分の画素値に近い値であればよい。ここで、該閾値は、Ｘ線のゲイン値、線量、画像の解像度、画素の大きさ、造影剤の量や濃度などによって決定することが望ましい。さらに、血管強調処理部０１５は、ロードマップ画像データ上の血管部分の画素から画素値を落とすための、任意の画素における画素値に対応して該画素から引く画素値の量を表す強調処理関数を記憶している。本実施形態では、該強調処理関数を画素値＝０及び画素値＝閾値では引く画素値の量＝０であり、画素値の量が画素値＝０から増加していき極大値を取った後に画素値＝閾値まで減少していくなめらかな関数としている。さらに、強調処理関数は、閾値以上では引く画素値の量＝０である。ただし、この関数は画素値＝０及び画素値＝閾値の間で正の値をとる関数であれば特に制限はなく、例えば、閾値以下で１つの正の値をもつ関数でもよい。この場合、画素値が負の値をとった場合には画素値＝０とすればよい。この血管強調処理部０１５は本発明における「血管強調処理手段」にあたる。

血管強調処理部０１５は、ロードマップ画像データ上の各点の画素値を基に、強調処理関数を参照し、各点に対応する引く画素値の量を求める。そして、血管強調処理部０１５は、ロードマップ画像データ上の各点の画素値から求めた対応する引く画素値の量を減算し各点における画素値を求める。

血管強調処理部０１５は、求めた各点における画素値を集めて１枚のフレームに対応する血管強調処理を施したロードマップ画像データを生成する。

血管強調処理部０１５は、生成したロードマップ画像データを画像処理部０１２へ出力する。

以上で説明したように、本実施形態に係るＸ線診断装置は、ロードマップ画像データを生成した後に、血管部分の画素値を落とすことで血管強調処理を施す構成になっている。これにより、よりコントラストが向上した血管部分の見やすいロードマップ画像を生成および表示することが可能である。

００１ Ｘ線照射部
００２ Ｘ線検出部
００３ 平面検出部
００４ 画像データ生成部
００５ 画像生成部
００６ 平均処理部
００７ ボトムホールド処理部
００８ 重み決定部
００９ 画像合成部
０１０ ロードマップ画像生成部
０１１ 記憶部
０１２ 画像処理部
０１３ 表示制御部
０１４ 表示部
０１５ 血管強調処理部

Claims (6)

1. Ｘ線を被検体に照射するＸ線照射手段と、
   前記被検体を透過したＸ線を検出しＸ線データを生成するＸ線検出手段と、
   前記Ｘ線データを基にＸ線画像データを生成する画像生成手段と、
   造影剤を注入された前記被検体を透過し検出されたＸ線を基に生成され複数のフレームで構成された第１のＸ線画像データにおける各フレーム中の同一の画素の最低画素値を検出し、前記各画素の前記最低画素値を基にボトムホールド画像データを生成するボトムホールド処理手段と、
   前記第１のＸ線データにおける前記各フレーム中の同一の画素の画素値を基に平均処理を行い、前記各画素の平均処理された画素値を基に平均処理画像データを生成する平均処理手段と、
   前記ボトムホールド画像データと前記平均処理画像データとの画素値を比較し、合成時における双方の画像の各画素の画素値の重みを決定する重み決定手段と、
   前記ボトムホールド画像データと前記平均処理画像データとを前記重みを基に各画素値に対し重みづけを行った上で合成する画像合成手段と、
   前記合成された画像データと、前記造影剤を注入しない前記被検体を透過し検出されたＸ線を基に前記画像生成手段により生成された第２のＸ線画像データとを比較し、ロードマップ画像を生成するロードマップ画像生成手段と、
   前記ロードマップ画像を表示部に表示させる表示制御手段と、
   を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
2. 前記重み決定手段は、造影剤による画素値の低下分の期待値から求めた閾値を予め記憶しており、前記ボトムホールド画像データにおける画素値と前記平均処理画像データにおける画素値との差を求め、前記求めた差が前記閾値より大きい値の場合は前記ボトムホールド画像データの画素値の重みを前記平均処理画像データの画素値の重みより大きくし、前記求めた差が前記閾値より小さい値の場合は前記平均処理画像データの重みを前記ボトムホールド画像データの画素値の重みより大きくする、ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
3. 前記重み決定手段は、前記ボトムホールド画像データの画素値又は前記平均処理画像データの画素値の重みの値が、前記閾値付近で前記ボトムホールド画像データの画素値と前記平均処理画像データの画素値との差に略比例して変化する関数を予め記憶しており、該関数に基づいて各画素の重みを決定する、ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線診断装置。
4. 前記ロードマップ画像生成手段は、前記第２のＸ線画像データを対数変換したものと前記合成された画像データを対数変換したものとの差分を求めることで比較を行う、ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
5. 前記ロードマップ画像の血管部分を抽出し、前記ロードマップ画像の該血管部分のコントラストを強調させた画像を生成する血管部分強調手段、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
6. 造影剤が注入された被検体を透過したＸ線を検出し第１のＸ線データを生成する段階と、
   前記第１のＸ線データを基に複数のフレームで構成された第１のＸ線画像データを生成する画像生成段階と、
   前記第１のＸ線画像データを基に、前記各フレーム中の同一の画素の最低画素値を検出し、各画素の前記最低画素値を基にボトムホールド画像データを生成するボトムホールド処理段階と、
   前記第１のＸ線画像データを基に、前記各フレーム中の同一の画素の画素値を基に平均処理を行い、各画素の平均処理された画素値を基に平均処理画像データを生成する平均処理段階と、
   前記ボトムホールド画像データと前記平均処理画像データとの画素値を比較し、合成時における双方の画像の各画素の画素値の重みを決定する重み決定段階と、
   前記重みを基に各画素値に対し合成のための重みづけを行い前記ボトムホールド画像データと前記平均処理画像データとを合成する画像合成段階と、
   造影剤を注入していない前記被検体を透過したＸ線を検出し第２のＸ線データを生成する段階と、
   前記第２のＸ線データを基に第２のＸ線画像データを生成する第２画像生成手段と、
   前記合成した画像データと前記第２のＸ線画像データとを比較しロードマップ画像を生成するロードマップ画像生成段階と、
   前記ロードマップ画像を表示部に表示させる表示段階と、
   を有することを特徴とするＸ線診断画像生成方法。