JP2015047371A - Ｘ線画像処理装置、ｘ線診断装置およびｘ線画像処理プログラム - Google Patents

Ｘ線画像処理装置、ｘ線診断装置およびｘ線画像処理プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】マッピング法を実行するマッピングシステムが発生する電磁場によって生じたＸ線画像上のノイズを低減すること。
【解決手段】特定部２１は、電磁場の作用を受けたＸ線検出器７からの出力信号に基づく第１のＸ線画像に画像処理を施して、第１のＸ線画像に含まれるＸ線検出器７への電磁場の作用に起因するノイズ成分に特徴的なノイズ特性を特定する。決定部２３は、特定されたノイズ特性に基づいて、第１のＸ線画像に含まれるＸ線検出器７への電磁場の作用に起因するノイズ成分を低減するためのフィルタ特性を決定する。
【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線画像処理装置、Ｘ線診断装置およびＸ線画像処理プログラムに関する。
不整脈や頻拍等の治療を行なうためのカテーテル・アブレーション治療がある。カテーテル・アブレーション治療において術者は、不整脈の発生部位や頻拍の原因となる副伝導路を探し出し、高周波エネルギーをカテーテル電極に通電して心筋の一部を焼灼する。近年、カテーテル先端を焼灼部位まで移動するためのナビゲーション手法として、電磁場を用いてカテーテル電極の先端の位置を測定することで、心臓の形態情報と電位情報とを同時に３次元的に示した電位マップを発生するマッピング法が用いられている。
しかし、例えば電位マップを見ながらＸ線透視を行う場合、Ｘ線診断装置のＸ線検出器であるＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）は電磁場に曝される。ＦＰＤにより収集された画像データは、マッピング法を実行するシステム（以下、マッピングシステムと呼ぶ）から発生する電磁場の影響を受けノイズが混入してしまうことがある。電磁場の影響を小さくするため、ＦＰＤの前面にパーマロイを設置する。しかしパーマロイはマッピングシステムからの電磁場だけでなくＸ線も減弱させてしまう。Ｘ線画像を、パーマロイを用いないときと同程度の画質にするためには、Ｘ線の照射線量を増やさなければならない。
目的は、マッピング法を実行するマッピングシステムが発生する電磁場によって生じたＸ線画像上のノイズを低減することができるＸ線画像処理装置、Ｘ線診断装置およびＸ線画像処理プログラムを提供することにある。
本実施形態に係るＸ線画像処理装置は、電磁場の作用を受けたＸ線検出器からの出力信号に基づく第１のＸ線画像に画像処理を施して、前記第１のＸ線画像に含まれる前記Ｘ線検出器への電磁場の作用に起因するノイズ成分に特徴的なノイズ特性を特定する特定部と、前記特定されたノイズ特性に基づいて、前記第１のＸ線画像に含まれる前記Ｘ線検出器への電磁場の作用に起因するノイズ成分を低減するためのフィルタ特性を決定する決定部と、を具備する。
本実施形態に係るＸ線診断装置とマッピングシステムとの接続を示す図。 本実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す図。 図２のＸ線画像発生部により発生されるＸ線画像の一例を示す図。 図２のシステム制御部の制御のもとに行われる電磁場ノイズ低減処理の典型的な流れを模式的に示す図。 図２の特定部により発生される実部のフーリエ変換画像の一例を示す図。 図２の特定部により発生される虚部のフーリエ変換画像の一例を示す図。 図２の特定部により発生される、２次元周波数空間におけるＸ線画像の自己相関関数マップの一例を示す図。 図２の特定部により発生される、第１範囲および第２範囲におけるノイズ判定関数の一例を示す図。 図２の特定部によるノイズ存在範囲の特定を説明するための図。 図２の決定部により決定されたフィルタ特性を有するノイズ低減フィルタの一例を示す図。 図２の決定部により発生される、遮断領域と通過領域との境界を滑らかにしたノイズ低減フィルタの一例を示す図。 図２の発生部により発生された、電磁場ノイズ低減画像の一例を示す図。 変形例２に係る電磁場ノイズ低減画像の一例を示す図。
以下、図面を参照しながら実施形態に係るＸ線画像処理装置、Ｘ線診断装置およびＸ線画像処理プログラムを説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置１とマッピングシステム２との接続を示す図である。Ｘ線診断装置１とマッピングシステム２とは、典型的には、同一の手術室に設置される。Ｘ線診断装置１は、ネットワークを介して、マッピングシステム２に接続される。マッピングシステム２は、電磁場を用いてカテーテル電極の先端の位置を測定することで、心臓の形態情報と電位情報とを同時に３次元的に示した電位マップを発生する。マッピングシステム２は、ネットワークを介して、マッピング法により生成された電位マップをＸ線診断装置１に送信する。後述するように、マッピングシステム２から発生された電磁場は、Ｘ線診断装置１に作用する。電磁場の作用下においてＸ線診断装置１により発生されたＸ線画像には、当該電磁場のＸ線診断装置１への作用に起因するノイズが混入される。
図２は、本実施形態に係るＸ線診断装置１の構成を示す図である。Ｘ線診断装置１は、撮像機構３とＸ線画像処理装置４とを有する。撮像機構３は、Ｘ線管５と、高電圧発生部６と、Ｘ線検出器７と、支持機構８と、支持機構駆動部９と、Ｘ線画像発生部１０と、Ｘ線制御部１１とを有する。
Ｘ線管５は、高電圧発生部６に接続される。高電圧発生部６は、Ｘ線管５に印加する管電圧を発生する。Ｘ線管５は、高電圧発生部６からの管電圧の印加とフィラメント電流の供給とを受けてＸ線を発生する。高電圧発生部６は、Ｘ線制御部１１からの制御信号に応じて管電圧を印加する。高電圧発生部６は、Ｘ線制御部１１からの制御信号に応じてフィラメント電流を供給する。
Ｘ線検出器７は、Ｘ線管５において発生され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器７は、例えば平面検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：以下、ＦＰＤと呼ぶ）により実現される。ＦＰＤは、光を電気信号に変える光電変換膜を有する。光電変換膜は、入射Ｘ線を電気信号に変換する。光電変換膜によって発生された電気信号は、図示しないアナログディジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：以下、Ａ／Ｄ変換器と呼ぶ）に出力される。Ａ／Ｄ変換器は、電気信号をディジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換器は、ディジタルデータをＸ線画像発生部１０に出力する。
詳細は後述するが、Ｘ線検出器７は、マッピングシステム２により発生された電磁場に曝される。Ｘ線画像発生部１０により発生されたＸ線画像は、マッピングシステム２により発生された電磁場のＸ線検出器７への作用に起因するノイズ成分を含んでいる。このノイズ成分を電磁場ノイズと呼ぶことにする。
支持機構８は、Ｘ線管５とＸ線検出器７とを移動可能に支持する。具体的には、支持機構８は、例えば、図示していないＣアームとＣアーム支持部とを有する。Ｃアームは、Ｘ線管５とＸ線検出器７とを、互いに向き合うように搭載する。
支持機構駆動部９は、後述するシステム制御部２９の制御のもとで、支持機構８を駆動する。具体的には、支持機構駆動部９は、Ｘ線制御部１１からの制御信号に応じた駆動信号をＣアーム支持部に供給して、Ｃアームを所定の方向にスライド、回転させる。Ｘ線診断時においては、Ｘ線管５とＸ線検出器７との間に、天板１２に載置された被検体Ｐが配置される。天板１２は、後述する入力部２５を介した操作者からの指示に従って、寝台により移動可能に支持される。
Ｘ線画像発生部１０は、Ｘ線検出器７から出力されたディジタルデータに前処理を施して、Ｘ線画像を発生する。前処理とは、Ｘ線検出器７におけるチャンネル間の感度不均一の補正、および脱落に関する補正等である。Ｘ線画像発生部１０は、発生したＸ線画像を特定部２１に出力する。なお、Ｘ線画像発生部１０は、発生したＸ線画像を後述する記憶部２８に出力してもよい。
Ｘ線画像処理装置４は、特定部２１と、判定部２２と、決定部２３と、ノイズ低減画像発生部２４と、入力部２５と、表示部２６と、インターフェース部２７と、記憶部２８と、システム制御部２９とを有する。
特定部２１は、Ｘ線画像に画像処理を施し、マッピングシステム２により発生された電磁場のＸ線検出器７への作用に起因する電磁場ノイズに特徴的なノイズ特性を特定する。ノイズ特性は、決定部２３による、電磁場ノイズを低減するためのフィルタ（以下、ノイズ低減フィルタと呼ぶ）のフィルタ特性の決定に用いられる。また、ノイズ特性は、判定部２２によるノイズ低減フィルタの適用の有無の判定に用いられる。
判定部２２は、特定部２１により特定されたノイズ特性に基づいて、Ｘ線画像へのノイズ低減フィルタの適用の有無を決定する。
決定部２３は、特定部２１により特定されたノイズ特性に基づいて、ノイズ成分を低減するためのフィルタ特性を決定する。
ノイズ低減画像発生部２４は、決定部２３により決定されたフィルタ特性を有するノイズ低減フィルタをＸ線画像に適用し、電磁場ノイズ成分が低減されたＸ線画像を発生する。以下、電磁場ノイズ成分が低減されたＸ線画像を、電磁場ノイズ低減画像と呼ぶことにする。
入力部２５は、操作者が所望するＸ線条件、Ｘ線撮影位置、Ｘ線透視位置、Ｘ線撮影あるいはＸ線透視の開始および終了などを入力する。入力部２５は、操作者などからの各種指示、命令、情報、選択、設定などを後述するシステム制御部２９に入力する。入力部２５は、上記各種指示、命令、情報、選択、設定などを入力するためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、マウス・ホイール、キーボード等の入力デバイスを有する。なお、入力デバイスは、表示部２６における表示画面を覆うタッチパネルでもよい。
表示部２６は、Ｘ線画像等の種々の情報を表示する。例えば、表示部２６は、電磁場ノイズ低減画像を表示する。また、表示部２６は、後述するインターフェース部２７を介してマッピングシステム２から取り込まれた電位マップを表示する。なお、表示部２６は、ノイズ低減フィルタが適用されていないＸ線画像を表示してもよい。
インターフェース部２７は、ネットワークを介してマッピングシステム２や、図示していないＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ）や他のコンピュータに接続される。インターフェース部２７は、マッピングシステム２から電位マップを取り込む。取り込まれた電位マップは、表示部２６に出力される。
記憶部２８は、後述する入力部２５から供給される操作者の指示を記憶する。例えば、記憶部２８は、下限周波数、判定定数、ノイズ閾値およびフィルタ幅を記憶する。なお、下限周波数、ノイズ閾値およびフィルタ幅は、入力部２５で操作者の指示により変更されてもよい。なお、記憶部２８は、電磁場ノイズ低減画像を発生するためのプログラム（以下、ノイズ低減処理プログラムと呼ぶ）を記憶してもよい。
システム制御部２９は、本実施形態に係るＸ線診断装置１の中枢として機能する。システム制御部２９は、記憶部２８からノイズ低減処理プログラムを読み出して展開し、ノイズ低減処理プログラムに従ってＸ線診断装置１の各部を統括的に制御する。当該統括的制御により、電磁場ノイズ低減処理が実行される。
以下、システム制御部２９の制御のもとに行われる電磁場ノイズ低減処理について説明する。なお、以下の説明を具体的に行うため、Ｘ線診断装置１とマッピングシステム２とを利用したカテーテル・アブレーション治療を具体例に挙げて説明する。
カテーテル・アブレーション治療は、心臓の治療手法の一つである。カテーテル・アブレーション治療は、不整脈の発生部位や頻脈の原因となる副伝送路を探し出し、高周波エネルギーを電極カテーテルに設けられた電極に通電して心筋の一部を焼灼する手法である。マッピングシステム２は、電磁場を利用して電極の位置を検出する。マッピングシステム２は、検出された電極の位置と電極により検出された電位とに基づいて電位マップを発生する。電位マップは、心臓の形態情報と電位情報とを同時に３次元的に示す画像である。このような電位マップの発生方法は、マッピング法と呼ばれている。
一方、カテーテル・アブレーション治療においてＸ線診断装置によりＸ線透視が行われる。Ｘ線透視によりＸ線画像がリアルタイムで発生される。ユーザは、電位マップとＸ線画像とを観察しながら電極カテーテルを焼灼部位まで移動させ、電極カテーテルを操作して焼灼部位を焼灼する。
上記のように、マッピング法を実行するマッピングシステム２は、電磁場を発生する。マッピングシステム２が設置された手術室にはＸ線診断装置１も設置されている。従ってＸ線診断装置１のＦＰＤ７は、マッピングシステム２により発生された電磁場の作用下にある。電磁場の作用下にあるＦＰＤ７により収集されたＸ線画像は、当該電磁場のＦＰＤ７への作用に起因して電磁場ノイズを含んでしまう。
図３は、図２のＸ線画像発生部１０により発生される、電磁場ノイズを含むＸ線画像の一例を示す図である。図３に示すように、カテーテル・アブレーション治療において発生されたＸ線画像には、電極カテーテルやワイヤ等の治療器具に由来する画像領域（以下、治療器具領域と呼ぶ）が描出されている。電磁場ノイズにより治療器具領域の視認性が悪化している。従って操作者は、治療器具の位置を明確に把握することができない。
電磁場ノイズは、特徴的なノイズ特性を有する。具体的には、図３の場合、電磁場ノイズは、縦方向に配列された縞状のアーチファクトとしてＸ線画像に描出される。電磁場ノイズのノイズ特性は、画像特性と周波数特性とに分類される。画像特性は、Ｘ線画像上に描出される電磁場ノイズの画像空間上の性質である。画像特性としては、縞状アーチファクトの配列方向や配列ピッチが挙げられる。配列ピッチは、隣合う縞状アーチファクトの中心間間隔である。周波数特定は、電磁場ノイズの周波数空間上の性質である。周波数特性は、電磁場ノイズ成分が存在する周波数軸（以下、ノイズ周波数軸と呼ぶ）や、ノイズ周波数軸上における電磁場ノイズ成分が存在する周波数範囲（以下、ノイズ存在範囲と呼ぶ）が挙げられる。画像特性と周波数特性とは独立ではなく互いに相関している。例えば、縞状アーチファクトの配列方向は、ノイズ周波数軸の方向に依存する。また、縞状アーチファクトの配列ピッチは、ノイズ存在範囲に依存する。なお、図３において縞状アーチファクトの配列方向は、Ｘ線画像の縦方向であるとしたが、横方向である場合もある。電磁場ノイズの画像パターンは、ＦＰＤ７のピクセルピッチや読み出し方法などに依存する。
本実施形態に係るＸ線診断装置１は、上記特徴的なノイズ特性を利用して電磁場ノイズ低減処理を行う。
以下、電磁場ノイズ低減処理について図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係るシステム制御部２９の制御のもとに行われる電磁場ノイズ低減処理の典型的な流れを模式的に示す図である。
なお、本実施形態に係る電磁場ノイズ低減処理は、Ｘ線透視のもとに行われるものとする。Ｘ線透視の場合、Ｘ線管５は、Ｘ線制御部１１の制御に応じてＸ線を継続的または間欠的に発生する。Ｘ線検出器７は、Ｘ線管５において発生されたＸ線を繰り返し検出する。Ｘ線画像発生部１０は、Ｘ線検出器７から出力されたディジタルデータに基づいて、Ｘ線画像を繰り返し発生する。システム制御部２９の制御のもと、Ｘ線画像発生部１０によって発生された複数のＸ線画像各々に対して、以下の電磁場ノイズ低減処理が施される。
まず、システム制御部２９は、特定部２１に、Ｘ線画像にフーリエ変換を施させる（ステップＳ１）。ステップＳ１において特定部２１は、Ｘ線画像にフーリエ変換を施すことで、フーリエ変換画像を発生する。フーリエ変換画像は、実部のフーリエ変換画像と虚部のフーリエ変換画像とを含む。図５は、図２の特定部２１により発生される実部のフーリエ変換画像の一例を示す図である。図６は、図２の特定部２１により発生される虚部のフーリエ変換画像の一例を示す図である。図５および図６は、色の濃淡で各画像の画素値を表している。
ステップＳ１が行われるとシステム制御部２９は、特定部２１に、２次元周波数空間におけるＸ線画像の自己相関関数マップを発生させる（ステップＳ２）。ステップＳ２において特定部２１は、ステップＳ１で得られた実部のフーリエ変換画像の画素値の二乗を計算する。特定部２１は、ステップＳ１で得られた虚部のフーリエ変換画像の画素値の二乗を計算する。特定部２１は、２次元周波数空間上の各点において、実部のフーリエ変換画像および虚部のフーリエ変換画像の二乗値を加算することにより、２次元周波数空間におけるＸ線画像の自己相関関数マップを発生する。図７は、図２の特定部２１により発生される、２次元周波数空間におけるＸ線画像の自己相関関数マップの一例を示す図である。図７は、色の濃淡で画素値を表している。なお、自己相関関数マップのマトリクスサイズはＸ線画像と同一であってもよいし、微分計算範囲に制限されてもよい。ここで、微分計算範囲は、ステップＳ３からＳ７において、ノイズ特性を特定するための演算処理に用いる計算範囲である。微分計算範囲は、水平周波数軸上の微分計算範囲と、垂直周波数軸上の微分計算範囲から成る。以下の説明を具体的にするために、水平周波数軸上の微分計算範囲は、図７に図示したように、水平周波数軸上の０以上かつ所定値以下で規定される範囲とする。所定値は、例えば、水平方向のＸ線画像マトリクスサイズを２で除した値である。垂直水平周波数軸上の微分計算範囲は、図７に図示したように、垂直周波数軸上の０以上かつ所定値以下で規定される範囲とする。所定値は、例えば、垂直方向のＸ線画像マトリクスサイズを２で除した値である。以下の説明を具体的にするために、水平方向のＸ線画像マトリクスサイズと垂直方向のＸ線画像マトリクスサイズは等しいとする。すなわち、水平周波数軸上の微分計算範囲と垂直水平周波数軸上の微分計算範囲も等しい。
ステップＳ２が行われるとシステム制御部２９は、特定部２１に、第１範囲および第２範囲におけるノイズを判定するための関数（以下、ノイズ判定関数と呼ぶ）を決定させる（ステップＳ３）。ここで、第１範囲および第２範囲は、記憶部２８に記憶された下限周波数に基づいて規定される。第１範囲および第２範囲は、下限周波数以上かつ所定値以下で規定される範囲である。所定値は、例えば、マトリクスサイズを２で除した値である。なお、下限周波数は、ノイズ成分よりも画像の信号成分を多く含む周波数０近傍の周波数範囲を後述するノイズ低減フィルタによる遮断対象から除外することで、周波数０近傍の周波数の振幅を低減させないために設定される。具体的には、下限周波数は、ノイズ成分よりも画像の信号成分を多く含む周波数０近傍の周波数範囲の値より大きく、かつ所定値より小さい正数に設定されるとよい。第１範囲および第２範囲は、ステップＳ３からＳ７によってノイズを判定し、ノイズ特性を特定するために用いられる。
ステップＳ３において特定部２１は、自己相関関数マップの第１範囲に沿った画素値変化に演算を施すことにより、第１範囲におけるノイズ判定関数を決定する。特定部２１は、自己相関関数マップの第２範囲に沿った画素値変化に演算を施すことにより、第２範囲におけるノイズ判定関数を決定する。図８は、図２の特定部２１により発生される、第１範囲および第２範囲におけるノイズ判定関数の一例を示す図である。第１範囲におけるノイズ判定関数の値は、自己相関関数マップの第１範囲に沿った画素値変化の水平周波数に関する微分値の絶対値である。第２範囲におけるノイズ判定関数の値は、自己相関関数マップの第２範囲に沿った画素値変化の垂直周波数に関する微分値の絶対値である。
ステップＳ３が行われるとシステム制御部２９は、判定部２２に、Ｘ線画像へのノイズ低減フィルタの適用の有無を判定させる（ステップＳ４）。ステップＳ４において判定部２２は、第１範囲におけるノイズ判定関数の最大値と第２範囲におけるノイズ判定関数の最大値とに基づいて、Ｘ線画像へのノイズ低減フィルタの適用の有無を判定する。判定部２２は、第１範囲におけるノイズ判定関数の最大値および第２範囲におけるノイズ判定関数の最大値のうちの大きい方の値を、他方（小さい方の値）で除した商を決定する。図８の場合、第２範囲におけるノイズ判定関数は、図示した最大値を持つ。一方、第１範囲におけるノイズ判定関数は第１範囲においてほぼ０の値であり、最大値もほぼ０である。すなわち、図８では、第２範囲におけるノイズ判定関数の最大値の方が、第１範囲におけるノイズ判定関数よりも大きい。従って、判定部２２は、第２範囲におけるノイズ判定関数の最大値を第１範囲におけるノイズ判定関数の最大値で除した商を決定する。決定された商が大きいということは、第１範囲あるいは第２範囲のうち一方に、強いノイズ成分が存在するということを示す。ここで、第１範囲あるいは第２範囲のうち一方に存在する強いノイズ成分とは、電磁場ノイズである。決定された商に対して判定処理を施すことによって、電磁場ノイズが存在するか否かを判断する。電磁場ノイズが存在するか否かによって、ノイズ低減フィルタの適用の有無を判定する。具体的には、判定部２２は、商が判定定数よりも大きい場合、ノイズ低減フィルタの適用有りと判定する。判定部２２は、商が判定定数よりも小さい場合、ノイズ低減フィルタの適用無しと判定する。判定部２２がノイズ低減フィルタの適用無しと判定した場合、ステップＳ５に進む。
ステップＳ４においてノイズ低減フィルタの適用無しと判定された場合、システム制御部２９は、表示部２６に、Ｘ線画像を表示させる（ステップＳ５）。
ステップＳ４においてノイズ低減フィルタの適用有りと判定された場合、システム制御部２９は、特定部２１に、電磁場ノイズが存在する特定の周波数軸（ノイズ周波数軸）を特定させる（ステップＳ６）。ステップＳ６において特定部２１は、第１範囲におけるノイズ判定関数および第２範囲におけるノイズ判定関数に基づいて、ノイズ周波数軸を特定する。具体的には、特定部２１は、第１範囲におけるノイズ判定関数と第２範囲におけるノイズ判定関数とのうち最大値の大きい一方のノイズ判定関数が属する周波数軸を特定し、特定された軸をノイズ周波数軸に設定する。以下の説明を具体的に行うため、垂直周波数軸がノイズ周波数軸に設定されたとして説明を進める。ここで、水平周波数軸上にノイズ成分が存在するということは、Ｘ線画像において横方向に配列された縞状ノイズが存在することを意味する。垂直周波数軸上にノイズ成分が存在するということは、Ｘ線画像において縦に配列された縞状ノイズが存在することを意味する。ステップＳ６においてノイズ周波数軸を特定することにより、Ｘ線画像における縞状ノイズの配列方向が縦横いずれかを特定することができる。
ステップＳ６が行われるとシステム制御部２９は、特定部２１に、ノイズ成分が存在する特定の周波数範囲（ノイズ存在範囲）を特定させる（ステップＳ７）。ステップＳ７において特定部２１は、特定されたノイズ周波数軸に沿う第１範囲におけるノイズ判定関数あるいは第２範囲におけるノイズ判定関数に閾値処理を施して、ノイズ存在範囲を特定する。図９は、ノイズ存在範囲の特定を説明するための図である。図９は、図８の一部を拡大したものである。特定部２１は、垂直周波数軸上の第２範囲におけるノイズ判定関数を構成する複数の点のうち、絶対値がノイズ閾値より大きく最低の周波数を有する点Ｐ１を決定する。特定部２１は、点Ｐ１の周波数を最低周波数ｆｌとして特定する。特定部２１は、垂直周波数軸上の第２範囲におけるノイズ判定関数を構成する複数の点のうち、絶対値がノイズ閾値より大きく最高の周波数を有する点Ｐ２を決定する。特定部２１は、点Ｐ２の周波数を最高周波数ｆｈとして特定する。特定部２１は、決定された最低周波数ｆｌ以上かつ最高周波数ｆｈ以下の間の周波数範囲を、ノイズ存在範囲に設定する。なお、ノイズ存在範囲は、絶対値が等しい正と負の周波数範囲を含む。ステップＳ７においてノイズ存在範囲は、Ｘ線画像における縞状ノイズの配列ピッチに対応する。
なお、上述の説明において、ノイズ成分に特徴的なノイズ特性として周波数特性の特定について説明を行ったが、特定部２１は、上述のステップＳ１からステップＳ７の代わりに、画像空間における画像処理によって、ノイズ成分に特徴的なノイズ特性として画像パターンの特定を行ってもよい。
ステップＳ７が行われるとシステム制御部２９は、決定部２３に、フィルタ特性を決定させる（ステップＳ８）。ステップＳ８において決定部２３は、ステップＳ７において特定されたノイズ特性に基づいて、フィルタ特性を決定させる。決定部２３は、ステップＳ７において特定されたノイズ存在範囲と記憶部２８に記憶されたフィルタ幅とに基づいて、フィルタ特性を決定する。
図１０は、ステップＳ８において決定部２３により決定されたフィルタ特性を有するノイズ低減フィルタの一例を示す図である。上記ノイズ低減フィルタは、遮断領域Ｒ１と通過領域Ｒ２とを有する。遮断領域Ｒ１に属する周波数成分は、除去される。通過領域Ｒ２に属する周波数成分は、維持される。上記ノイズ低減フィルタをＸ線画像のフーリエ変換に適用することにより、Ｘ線画像における遮断領域の周波数成分を遮断することができる。遮断領域Ｒ１の垂直方向の周波数範囲は、ステップＳ７において特定されたノイズ存在範囲に設定される。遮断領域Ｒ１の水平方向の周波数範囲は、記憶部２８に記憶されたフィルタ幅に設定される。
ステップＳ８が行われるとシステム制御部２９は、決定部２３に、フィルタ特性を調整させる（ステップＳ９）。ステップＳ９において決定部２３は、ステップＳ８で決定されたフィルタ特性に重みづけ処理を施すことにより、ノイズ低減フィルタの遮断領域Ｒ１と通過領域Ｒ２との境界を滑らかにする。図１１は、ステップＳ９において決定部２３により発生される、遮断領域Ｒ１と通過領域Ｒ２との境界を滑らかにしたノイズ低減フィルタの一例を示す図である。遮断領域Ｒ１と通過領域Ｒ２との境界を滑らかにすることで、後述するノイズ低減画像発生部２４において発生される電磁場ノイズ低減画像における、アーチファクトを低減することができる。上記アーチファクトは、遮断領域と通過領域との境界の鋭さにより生じる。なお、上記アーチファクトの低減が不要な場合には、ステップＳ９におけるフィルタ特性の決定は、必ずしも行う必要はない。
ステップＳ９が行われるとシステム制御部２９は、ノイズ低減画像発生部２４に、フーリエ変換画像にステップＳ９で決定されたノイズ低減フィルタを適用させる（ステップＳ１０）。フーリエ変換画像にノイズ低減フィルタが適用されることにより、フーリエ変換画像に含まれるノイズ存在範囲に属するノイズ成分が低減される。
ステップＳ１０が行われるとシステム制御部２９は、ノイズ低減画像発生部２４に、電磁場ノイズ低減画像を発生させる（ステップＳ１１）。ステップＳ１０においてノイズ低減画像発生部２４は、ノイズ低減フィルタを適用されたフーリエ変換画像に逆フーリエ変換を施すことで、電磁場ノイズ低減画像を発生する。
ステップＳ１１が行われるとシステム制御部２９は、表示部２６に、電磁場ノイズ低減画像を表示させる（ステップＳ１２）。図１２は、ステップＳ１１においてノイズ低減画像発生部２４により発生された電磁場ノイズ低減低画像の一例を示す図である。換言すれば、図１２の電磁場ノイズ低減画像は、図３のＸ線画像に電磁場ノイズ低減処理を施した後の画像ある。図１２に示すように、フィルタ適用前のＸ線画像に含まれる電磁場ノイズが電磁場ノイズ低減画像には含まれていない。図１２と図３とを比較すれば明らかなように、縞状の電磁場ノイズが電磁場ノイズ低減画像から除去されている。
上記の通り、本実施形態に係るＸ線画像処理装置４は、電磁場ノイズに特徴的なノイズ特性を特定し、特定されたノイズ特性に応じたフィルタ特性を持つノイズ低減フィルタを決定する。すなわち、ノイズ低減フィルタは、適用対象のＸ線画像に含まれる電磁場ノイズに固有のフィルタ特性を有している。このようなノイズ低減フィルタがＸ線画像に適用された場合、ノイズ低減フィルタは、当該Ｘ線画像に含まれる治療器具領域に影響を与えず、電磁場ノイズを除去することができる。従って操作者は、電磁場ノイズ低減画像において治療器具領域を明瞭に視認することができ、治療器具の位置を正確に把握することができる。従って本実施形態に係るＸ線画像処理装置４は、カテーテル・アブレーション治療の手技効率を向上させることができる。
次に、本実施形態に係る変形例について説明する。
（変形例１）
上記の実施形態においてＸ線画像処理装置４は、Ｘ線画像ごとにノイズ特性を特定し、ノイズ低減フィルタを決定した。より詳細には、Ｘ線透視において発生されたＸ線画像毎に当該Ｘ線画像に含まれる電磁場ノイズのノイズ特性を特定し、特定されたノイズ特性に応じたフィルタ特性を決定し、決定されたフィルタ特性を有するノイズ低減フィルタを、当該Ｘ線画像に適用していた。換言すれば、ノイズ特定を特定するためのＸ線画像とノイズ低減フィルタの適用対象のＸ線画像とが同一であった。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。変形例１に係るＸ線画像処理装置４は、１枚のＸ線画像に基づいて特定したノイズ特性を用いてフィルタ特性を決定し、決定されたフィルタ特性を有するノイズ低減フィルタを複数のＸ線画像に適用する。換言すれば、変形例１においては、ノイズ特性を特定するためのＸ線画像とノイズ低減フィルタの適用対象のＸ線画像とが同一である必要はない。以下、変形例１に係るＸ線画像処理装置４の動作例について説明する。
変形例１に係るＸ線画像処理装置４は、マッピングシステム２から発生される電磁場の作用下において、Ｘ線透視を開始する前に、電磁場ノイズのノイズ特性特定処理を実行するためのＸ線画像（以下、暗示画像と呼ぶ）を発生するためにＸ線撮影又はＸ線透視を事前に行う。当該暗示画像は、電磁場ノイズが描出されていれば良いため、事前のＸ線撮影又はＸ線透視は、必ずしも被検体を撮像対象とする必要は無い。発生された暗示画像に基づいて、上記実施形態と同様に、当該暗示画像に含まれる電磁場ノイズのノイズ特定が特定され、特定されたノイズ特性に応じたノイズ低減フィルタのフィルタ特性が決定される。決定されたフィルタ特性は、記憶部２８に記憶される。
Ｘ線透視開始後、システム制御部２９の制御のもとＸ線透視が行われる。Ｘ線透視下においてＸ線画像発生部１０は、繰り返しＸ線画像を発生する。ノイズ低減画像発生部２４は、記憶部２８に記憶されたフィルタ特性を読み出す。ノイズ低減画像発生部２４は、Ｘ線画像発生部１０により発生された各Ｘ線画像にフーリエ変換を施し、フーリエ変換画像を発生する。ノイズ低減画像発生部２４は、各フーリエ変換画像に、読み出されたフィルタ特性を有するノイズ低減フィルタを個別に適用する。
上記の通り、変形例１に係るＸ線画像処理装置４は、Ｘ線透視を開始する前にノイズ低減フィルタを決定する。従って、Ｘ線透視時に画像処理にかかる計算量を低減できる。
（変形例２）
上記の変形例１においてＸ線画像処理装置４は、２次元周波数空間上でフーリエ変換画像にノイズ低減フィルタを適用し、逆フーリエ変換を施すことで、電磁場ノイズ低減画像を発生した。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。変形例２に係るＸ線画像処理装置４は、ノイズ低減フィルタに逆フーリエ変換を施し、実空間でＸ線画像にノイズ低減フィルタを適用する。以下、変形例２に係るＸ線画像処理装置４の動作例について説明する。
変形例２において、決定部２３は、事前のＸ線撮影又はＸ線透視により発生された暗示画像に基づいて決定されたノイズ低減フィルタに、逆フーリエ変換を施し、実空間フィルタを発生する。
Ｘ線透視開始後、システム制御部２９の制御のもとＸ線透視が行われる。Ｘ線透視下においてＸ線画像発生部１０は、繰り返しＸ線画像を発生する。ノイズ低減画像発生部２４は、各Ｘ線画像を、事前に決定部２３により決定された実空間フィルタでコンボリューション積分し、電磁場ノイズ低減画像を発生する。
図１３は、変形例２に係る電磁場ノイズ低減画像の一例を示す図である。表示部２６に１枚のＸ線画像を構成する全ての画素が表示されたとき、画像全体における上から半分ほどの範囲はノイズ低減フィルタが適用され、電磁場ノイズが低減されていることを示している。
上記の通り、変形例２に係るＸ線画像処理装置４は、ノイズ低減フィルタに逆フーリエ変換を施し、実空間でＸ線画像に実空間フィルタを適用する。１枚のＸ線画像全体を入手しなくても、実空間フィルタの適用を開始することができる。従って、変形例１に比べ、ノイズ低減フィルタの適用を早く終了することができ、リアルタイムなノイズ低減フィルタの適用が実現できる。
上記説明において、本実施形態に係る電磁場ノイズ低減処理はＸ線透視のもとで行われるとした。しかしながら、本実施形態に係る電磁場ノイズ低減処理は、Ｘ線撮影のもとに行われてもよい。
上述のように、本実施例に係るＸ線診断装置は、マッピングシステム２が発生する電磁場によって生じたＸ線画像上のノイズ成分に特徴的なノイズ特性を、画像処理により特定する。特定されたノイズ特性に基づいて、上記ノイズ成分を低減するためのフィルタを決定する。決定されたノイズ低減フィルタをＸ線画像に適用することで、電磁場ノイズ低減画像を発生することができる。
かくして、本実施形態によれば、マッピング法を実行するマッピングシステム２が発生する電磁場によって生じたＸ線画像上のノイズを低減することができるＸ線画像処理装置、Ｘ線診断装置およびＸ線画像処理プログラムを提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１…Ｘ線診断装置、２…マッピングシステム、３…撮像機構、４…Ｘ線画像処理装置、５…Ｘ線管、６…高電圧発生部、７…Ｘ線検出器、８…支持機構、９…支持機構駆動部、１０…Ｘ線画像発生部、１０…Ｘ線制御部、１１…天板、２１…特定部、２２…判定部、２３…決定部、２４…ノイズ低減画像発生部、２５…入力部、２６…表示部、２７…インターフェース部、２８…記憶部、２９…システム制御部

Claims (16)

  1. 電磁場の作用を受けたＸ線検出器からの出力信号に基づく第１のＸ線画像に画像処理を施して、前記第１のＸ線画像に含まれる前記Ｘ線検出器への電磁場の作用に起因するノイズ成分に特徴的なノイズ特性を特定する特定部と、
    前記特定されたノイズ特性に基づいて、前記第１のＸ線画像に含まれる前記Ｘ線検出器への電磁場の作用に起因するノイズ成分を低減するためのフィルタ特性を決定する決定部と、
    を具備するＸ線画像処理装置。
  2. 前記決定されたフィルタ特性を有するノイズ低減フィルタをノイズ低減対象の第２のＸ線画像に適用し、前記Ｘ線検出器への電磁場の作用に起因するノイズ成分が低減された第３のＸ線画像を発生する発生部をさらに具備する、請求項１記載のＸ線画像処理装置。
  3. 前記第１のＸ線画像と前記第２のＸ線画像とは同一である、請求項２記載のＸ線画像処理装置。
  4. 前記第１のＸ線画像と前記第２のＸ線画像とは異なる、請求項２記載のＸ線画像処理装置。
  5. 前記特定部は、前記第１のＸ線画像に周波数解析を施して、前記ノイズ成分が存在する特定の周波数軸と特定の周波数範囲とを前記ノイズ特性として特定する、請求項１記載のＸ線画像処理装置。
  6. 前記特定部は、前記第１のＸ線画像の自己相関関数を２次元画像空間から水平周波数軸と垂直周波数軸とにより規定される２次元周波数空間に変換し、前記水平周波数軸上の第１範囲における画素値変化と前記垂直周波数軸上の第２範囲における画素値変化とに基づいて前記特定の周波数軸を特定し、前記特定の周波数軸に沿う画素値変化に閾値処理を施して前記特定の周波数範囲を特定する、請求項５記載のＸ線画像処理装置。
  7. 前記第１範囲と前記第２範囲とは、前記第１のＸ線画像のマトリクスサイズと所定の値とに応じて決定される、請求項６記載のＸ線画像処理装置。
  8. 前記特定部は、前記第１のＸ線画像に画像処理を施して前記第１のＸ線画像上における前記ノイズ成分の配列方向を含む画像パターンを前記ノイズ特性として特定する、請求項１記載のＸ線画像処理装置。
  9. 前記決定部は、前記特定された周波数軸と前記特定された周波数範囲とに基づいて、周波数空間において規定されるフィルタ特性を決定する、請求項５記載のＸ線画像処理装置。
  10. 前記ノイズ低減フィルタは、対応する周波数領域の信号を遮断する遮断領域と、対応する周波数領域の信号を通過させる通過領域とを有し、
    前記決定部は、前記ノイズ低減フィルタに重み付け処理を施すことにより、前記ノイズ低減フィルタにおける遮断領域と通過領域との境界を滑らかにする、請求項９記載のＸ線画像処理装置。
  11. 前記発生部は、
    前記第２のＸ線画像のフーリエ変換画像に対して前記ノイズ低減フィルタを適用し、
    前記ノイズ低減フィルタが適用されたフーリエ変換画像に逆フーリエ変換を施すことにより前記ノイズ成分が低減されたＸ線画像を発生する、
    請求項２記載のＸ線画像処理装置。
  12. 前記発生部は、
    前記第２のＸ線画像に対して、前記ノイズ低減フィルタに逆フーリエ変換を施したフィルタを適用する、
    請求項２記載のＸ線画像処理装置。
  13. 前記第３のＸ線画像を表示する表示部をさらに具備する、請求項２記載のＸ線画像処理装置。
  14. 前記特定されたノイズ特性に基づいて、前記Ｘ線画像へのフィルタの適用の有無を決定する判定部をさらに具備し、
    前記決定部は、前記判定部によりフィルタの適用有りと決定された場合には、前記フィルタ特性を決定し、
    前記決定部は、前記判定部によりフィルタの適用無しと決定された場合には、前記フィルタ特性を決定しない、
    請求項１記載のＸ線画像処理装置。
  15. Ｘ線を発生するＸ線管と、
    前記Ｘ線を検出するＸ線検出器と、
    前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて、第１のＸ線画像および第２のＸ線画像を発生する画像発生部と、
    電磁場の作用を受けた前記Ｘ線検出器からの出力信号に基づく第１のＸ線画像に画像処理を施して、前記第１のＸ線画像に含まれる前記Ｘ線検出器への電磁場の作用に起因するノイズ成分に特徴的なノイズ特性を特定する特定部と、
    前記特定されたノイズ特性に基づいて、前記第１のＸ線画像に含まれる前記Ｘ線検出器への電磁場の作用に起因するノイズ成分を低減するためのフィルタ特性を決定する決定部と、
    前記決定されたフィルタ特性を有するノイズ低減フィルタをノイズ低減対象の第２のＸ線画像に適用し、前記第１のＸ線画像に含まれる前記Ｘ線検出器への電磁場の作用に起因するノイズ成分が低減された第３のＸ線画像を発生する発生部と、
    を具備するＸ線診断装置。
  16. コンピュータに、
    電磁場の作用を受けたＸ線検出器からの出力信号に基づく第１のＸ線画像に画像処理を施して、前記第１のＸ線画像に含まれる前記Ｘ線検出器への電磁場の作用に起因するノイズ成分に特徴的なノイズ特性を特定する機能と、
    前記特定されたノイズ特性に基づいて、前記第１のＸ線画像に含まれる前記Ｘ線検出器への電磁場の作用に起因するノイズ成分を低減するためのフィルタ特性を決定する機能と、
    前記決定されたフィルタ特性を有するノイズ低減フィルタをノイズ低減対象の第２のＸ線画像に適用し、前記第１のＸ線画像に含まれる前記Ｘ線検出器への電磁場の作用に起因するノイズ成分が低減された第３のＸ線画像を発生する機能と、
    を実現させるＸ線画像処理プログラム。
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