JP4164644B2 - Ｘ線画像診断装置 - Google Patents
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- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus for radiation diagnosis, e.g. combined with radiation therapy equipment
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線検出器を用いたＸ線画像診断装置に係り、特にＸ線装置との接続を簡略化することにより広い汎用性を有するＸ線画像診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線画像診断装置は、被検体へのＸ線照射に伴ってＸ線検出器から出力されるＸ線画像をＴＶモニタなどに表示する構成となっている。Ｘ線検出器は、被検体を透過したＸ線情報を、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などのシンチレータを有するイメージインテンシファイア（以下Ｉ. Ｉ. と記す）により光に変換し、この光をテレビカメラ等によって画像情報に変換していた。
【０００３】
画像処理装置は、テレビカメラから得られた画像を画像収集ボードなどを用いてメモリへ収集したり、各種画像処理を行ったり、ハードディスク装置（ＨＤＤ）へ記録したり、表示ボードへ画像転送してＴＶモニタへ表示することにより診断を可能としていた。 Ｘ線画像を取り込むためには、テレビカメラのフレームタイミングに同期してＸ線を曝射する必要があり、従来はテレビカメラが画像処理装置から供給される同期信号に合わせて動作し、そのカメラのタイミングに合わせてＸ線を曝射していた。
【０００４】
図６に従来型のＤＲ（ディジタル・ラジオグラフィー）装置の構成を示す。
【０００５】
図中、１はＸ線管球、２は被検体、３はＩ. Ｉ. 、４はテレビカメラ、５はＸ線発生器、６は透視（Fluoroscopy ）スタートスイッチ、７は撮影（Radiography ）スタートスイッチ、８はフレームグラバーボード、９はディスプレイ、１０はハードディスク装置、１１は中央処理装置（ＣＰＵ）、１２はＸ線インターフェース、１３は同期制御回路を示す。
【０００６】
Ｘ線発生器５により制御されたＸ線管球１は、被検体２にＸ線を照射し、被検体２を透過したＸ線は、Ｉ. Ｉ. ３にて光信号に変換され、テレビカメラ４にて画像信号に変換される。この画像信号は、フレームグラバーボード８にて取り込まれ、ＣＰＵｌｌの制御によりディスプレイ９に表示されると共にハードディスク装置１０に記録される。
【０００７】
これらの画像の取り込みを行うためには、Ｘ線制御と画像取り込みのタイミングを制御する必要があり、同期制御回路１３とＸ線インターフェース１２とが必要となる。 また、テレビカメラ４も外部同期が必要となり、同期制御回路１３から同期信号がテレビカメラ４へ供給され、その同期信号に同期して動作する。実際の制御シーケンスを図７に示す。
【０００８】
図中、Vsync はテレビカメラ４の画像の垂直同期信号、Rsw は撮影スタートスイッチ７からのスタート信号、ExposureはＸ線発生器５からのＸ線曝射信号、Image はテレビカメラ４からの有効画像信号を示す。
【０００９】
テレビカメラ４がVsync に同期して画像を取り込んでいる状態で、Vsync とは非同期でRsw の信号が入力される。 実際には撮影スタートスイッチ７からの信号をＸ線インターフェース１２が受信し、同期制御回路１３へ情報を伝える。 同期制御回路１３ではその信号を受けて次のVsync に同期したタイミングでＸ線を曝射する制御信号をＸ線インターフェース１２へ出力し、Ｘ線インターフェース１２はＸ線発生器５にＸ線曝射信号を出力する。次に、Ｘ線を曝射した次のVsync のタイミングで画像情報をフレームグラバーボード８へ取り込み命令を出力して１画像の撮影が終了する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような撮影を実施するには、外部同期可能なテレビカメラ４や同期制御回路１３が必要であった。このような、Ｘ線画像をデジタル化して画像診断を行う装置は近年急速に普及しているが、上記外部同期が実現できる特別なカメラや同期制御回路１３を使用せずに画像取り込みができれば、低価格のシステムを提供することが可能となる。
【００１１】
また、既存のＸ線テレビカメラシステム（即ち、透視画像を内部同期テレビカメラのビデオ信号をＴＶモニタへ表示し、画像取り込みはＸ線フイルムを用いたシステム）などに、後からデジタル化を行い画像診断を可能とする要求が増えており、そのような要求に低価格で対応するためには既存のシステムの大幅な改造を行うことなく実現する必要があった。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、外部同期のテレビカメラや同期制御回路を追加することなく、容易にＸ線画像を取り込むことができるＸ線画像診断装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１に係るＸ線画像診断装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向配置され、前記Ｘ線源から照射されるＸ線と非同期の所定のフレームレートで前記被検体の透過Ｘ線に対応するＸ線画像を取り込んで出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器から所定のフレームレートで出力される各フレームの画像がＸ線曝射が行われたＸ線画像か否かを判定する有効画像認識部であって、前記所定のフレームレートで出力される各フレームの画像の画像データの平均値を算出し、前記算出する手段により算出された平均値を用いて、前記各フレームの画像が前記Ｘ線画像であるか否かを判定する有効画像認識部と、前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを表示及び／又は記録する手段と、を備えたことを特徴としている。
請求項２に係るＸ線画像診断装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向配置され、前記Ｘ線源から照射されるＸ線と非同期の所定のフレームレートで前記被検体の透過Ｘ線に対応するＸ線画像を取り込んで出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器から所定のフレームレートで出力される各フレームの画像がＸ線曝射が行われたＸ線画像か否かを判定する有効画像認識部であって、前記所定のフレームレートで出力される各フレームの画像の画像データの平均値を算出し、前記算出された平均値であって、Ｘ線が曝射されなかった画像の画像データの平均値にマージンを持たせた値を閾値とし、前記算出された各フレームの画像データの平均値が前記閾値を超える場合には、前記Ｘ線画像であると判定する有効画像認識部と、前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを表示及び／又は記録する手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項３に係るＸ線画像診断装置は、請求項１又は２に記載のＸ線画像診断装置において、前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを出力する手段は、前記Ｘ線画像と判定された画像が複数のフレームにわたって連続すると、これらの連続したＸ線画像を加算する処理を前記Ｘ線画像がなくなるまで行い、前記加算されたＸ線画像を出力することを特徴とする。
請求項４に係るＸ線画像診断装置は、請求項１又は２に記載のＸ線画像診断装置において、前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを出力する手段は、最初にＸ線画像と判定された画像を記録する第１のメモリと、前記第１のメモリに記録された画像の次のフレームの画像が前記有効画像認識部によりＸ線画像と判定された場合には、該次のフレームの画像を記録する第２のメモリと、前記第２のメモリに記録された画像の次のフレームの画像が前記有効画像認識部によりＸ線画像と判定されない場合には、前記第１のメモリ及び前記第２のメモリに記録された画像を加算して出力する手段と、で構成されたことを特徴とする
【００１４】
前記Ｘ線検出器としては、Ｉ．Ｉ．−テレビカメラ（ＣＣＤカメラ）や、シンチレータとフォトダイオードと変換された電荷を読み出すスイッチング素子とからなる２次元Ｘ線センサ（Ｘ線平面センサ）などが適用される。
【００１５】
内部同期のＸ線検出器（Ｘ線源から照射されるＸ線とは非同期の所定のフレームレートで透過Ｘ線に対応するＸ線画像を取り込んで出力するＸ線検出器）を用いて、Ｘ線曝射をＸ線検出器とは非同期で行い、前記Ｘ線検出器から所定のフレームレートで出力される各フレームの画像がＸ線曝射が行われたＸ線画像か否かを画像情報から自動的に判定する。そして、Ｘ線画像と判定された画像のみを表示及び／又は記録する。尚、Ｘ線画像と判定された画像が複数のフレームにわたって連続する場合には、これらの連続したＸ線画像を加算した画像を表示及び／又は記録する。
【００１６】
これにより、内部同期の低価格のカメラなどを使用することが可能となり、Ｘ線は任意のタイミングで曝射できるのでＸ線発生器の改造を必要とせず、ローコストで短期間に据付も実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るＸ線画像処理装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
図１は本発明に係るＸ線画像診断装置の実施の形態の概略構成を示す模式図である。
【００１９】
図中、１はＸ線管球、２は被検体、３はイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）、４１は内部同期で動作するテレビカメラ、５はＸ線発生器、６は透視スタートスイッチ、７は撮影スタートスイッチ、１４は有効画像認識機能を有するフレームグラバーボード、９はディスプレイ、１０はハードディスク装置、１１は中央処理装置（ＣＰＵ）を示す。
【００２０】
内部同期で動作するテレビカメラ４１は、Ｘ線の出力の有無に関わらず、所定のフレームレート（例えば、３０フレーム／秒）で画像データをフレームグラバーボード１４に出力する。
【００２１】
また、Ｘ線発生器５は、撮影スタートスイッチ７からスタート信号を受け取ると、Ｘ線撮影用の所定のＸ線を曝射する。次に、フレームグラバーボード１４の有効画像認識機能に関して説明する。
【００２２】
図２はフレームグラバーボード１４の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【００２３】
このフレームグラバーボード１４は、フレームメモリ１５、１６、１８と、切替えスイッチ１７と、有効画像認識部１９とから構成されている。
【００２４】
前記テレビカメラ４１から入力した画像データはフレームメモリ１５に記録され、次にフレームメモリ１６に転送記録されると共に有効画像認識部１９にも転送される。有効画像認識部１９では、フレームメモリ１５から入力した画像データの平均値を算出し、その算出した平均値を用いて、入力した画像データがＸ線が出力された画像であるか否かを判定する。
【００２５】
Ｘ線が曝射されなかった画像の場合、取り込まれる画像データはテレビカメラ４１のダークノイズであるため、前記有効画像認識部１９は、そのダークノイズの平均値にマージンを持たせた値を閾値とし、入力した画像データの平均値が前記閾値を越える場合には、有効画像であると判定することができる。また、ノイズを低減するためにメディアンフィルタを用いてもよく、ヒストグラムを作成してダークノイズ画像と有効画像とを識別しても良い。
【００２６】
上記方法にて判定した結果を用いて切替えスイッチ１７を切り替え、有効画像データのみをフレームメモリ１８に記録してその画像をハードディスク装置１０に記録したりディスプレイ９に表示する。
【００２７】
以上説明した処理により実際の撮影を行う場合のシーケンスを図３に示す。
【００２８】
図中、Vsync はテレビカメラ４１の画像の垂直同期信号、Rsw は撮影スタートスイッチ７からのスタート信号、ExposureはＸ線発生器５からのＸ線曝射信号、Image はテレビカメラ４１からの有効画像信号を示す。
【００２９】
テレビカメラ４１の内部同期信号に非同期で撮影スタート信号Rsw が発生し、Ｘ線発生器５から所定のＸ線が曝射される。
【００３０】
図３はテレビカメラ４１の１フレームの間にＸ線曝射が終了した場合に関して示している。この場合は、有効画像はＸ線が曝射された次のフレームに得られるので、この画像をフレームグラバーボード１４が取り込むことができる。
【００３１】
次に、Ｘ線曝射期間が１フレームを越えて行われる場合、もしくは同期信号Vsync の前後にまたがって行われる場合の処理について説明する。
【００３２】
Ｘ線曝射期間が１フレーム以内であっても、 非同期で曝射が行われて連続する２フレームに画像データが現れる場合、もしくは曝射時間が１フレームを超えて行われた場合には、Ｘ線画像と判定される画像が複数のフレームにわたって連続する。ＣＰＵ１１は、これらの連続したＸ線画像を加算処理することにより、Ｘ線撮影画像を取得することができる。
【００３３】
図６に曝射時間が１フレーム期間（１／３０秒）を超えた場合のシーケンスを示す。 テレビカメラ４１の内部同期信号とは非同期で撮影スタート信号Rsw が発生し、Ｘ線発生器５から所定のＸ線が曝射される。 ２フレームにわたって曝射が行われているので、Ｘ線画像は２フレーム連続して得られることになり、これらの２フレームのＸ線画像を加算することにより１枚のＸ線画像を作成することが出来る。 複数のフレームにわってＸ線が曝射された場合は、必ず連続して有効画像が出力されるので、最初に有効画像が得られた次の画像をチェックし、有効画像がなくなるまで加算処理を行えばよい。 この方法では、加算枚数に応じたダークノイズが加算されるが、 通常撮影における入射光量は十分大きいので診断に必要な画質を得ることは可能である。
【００３４】
また、 被検体２の体厚が厚く必要線量を曝射した場合に体側で透過Ｘ線が多く予想以上の光がテレビカメラ４１に入力する場合でも、２フレームに分割して読み出すことによりテレビカメラ４１におけるハレーションの発生を防止することができる。
【００３５】
この実施の形態では、フレームグラバーボード１４にて有効画像認識処理を実現したが、全ての画像を取り込む汎用のフレームグラバーボードを用いて、テレビカメラ４１から画像を全てＣＰＵ１１に取り込み、図２に示した有効画像認識処理を、ＣＰＵ１１とＣＰＵ１１内のメモリとソフトウエアを用いて行ってもよい。近年のＣＰＵとメモリのアクセス速度の高速化により、図２に示した処理のフレームメモリをＣＰＵのメモリ上で実現し、認識処理をＣＰＵでリアルタイムに実現することも可能であり、更なるコストの低減を図ることができる。
【００３６】
また、有効画像の加算処理をフレームグラバーボード１４にて実現することも可能であり、その実施の形態を図５に示す。
【００３７】
図中、１５、１６、１８、２０、２１はフレームメモリ、１７は切替えスイッチ、１９は有効画像認識部、２２は画像演算部を示す。有効画像認識部１９は、図２に示した方法にて有効画像を識別し、最初の有効画像をフレームメモリ１８に記録する。次のフレームの画像も有効画像の場合は、その有効画像を引き続きフレームメモリ２０に記録する。次のフレームの画像が有効画像でない場合は、フレームメモリ１８とフレームメモリ２０の画像を画像演算処理部２２にて加算して画像出力を行う。
【００３８】
画像演算部２２での演算処理は、有効画像認識部１９から有効画像であるか否かを示す情報を入手することで制御可能である。フレームメモリ１８、２０、２１は、予め予想できる最大Ｘ線照射時間に合わせて必要フレーム数だけ準備すればよい。フレームグラバーボード１４で加算処理も行うことにより、ＣＰＵ１１の処理が軽減されるため、低価格のＣＰＵを用いることができる。
【００３９】
尚、透視スタートスイッチ６が操作されると、Ｘ線発生器５により制御されるＸ線管球１からＸ線撮影時よりも低線量のＸ線が、例えば数１００フレームにわたって連続的に出射され、その結果、テレビカメラ４１からは有効画像が数１００フレームにわたって連続的に出力されることになる。この場合、フレームグラバーボード１４では、Ｘ線撮影時に予想できる最大Ｘ線照射時間を越えて有効画像を連続して入力する場合には、透視時の画像と判断して各フレームの画像を加算せずに出力するようにしてもよいし、透視スタートスイッチ６から透視スタート信号を入力すると、各フレームの画像を加算せずに出力するようにしてもよい。
【００４０】
この実施の形態では、内部同期のテレビカメラ４１を用いたが、フレームグラバーボードの中には同期信号を出力するものもあり、外部同期のテレビカメラを用いても問題ないことは言うまでもなく、図３及び図４に示したシーケンスをそのまま実現することができる。
【００４１】
また、この実施の形態では、Ｉ．Ｉ．３とテレビカメラ４１によってＸ線信号を画像信号に変換したが、２次元Ｘ線センサ（平面センサ）等を用いても全く問題ない。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内部同期の低価格のカメラなどを使用することが可能となり、Ｘ線は任意のタイミングで曝射できるのでＸ線発生器の改造を必要とせず、装置の低価格化を図ることができる。また、内部同期のカメラを有する既納品の装置に対し、有効画像認識機能を有するフレームグラバーボードの追加などの僅かな改造を加えることで、Ｘ線撮影機能を追加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線画像診断装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図
【図２】図１に示したフレームグラバーボードの実施の形態を示すブロック図
【図３】本発明における撮影シーケンスを示すタイミングチャート
【図４】曝射時間が１フレームを超えた場合の撮影シーケンスを示すタイミングチャート
【図５】図１に示したフレームグラバーボードの他の実施の形態を示すブロック図
【図６】従来のＤＲ装置の概略構成を示すブロック図
【図７】従来のＤＲ装置の撮影シーケンスを示すタイミングチャート
【符号の説明】
１…Ｘ線管球、２…被検体、３…イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）、５…Ｘ線発生器、６…透視スタートスイッチ、７…撮影スタートスイッチ、９…ディスプレイ、１０…ハードディスク装置、１１…中央処理装置（ＣＰＵ）、１４…フレームグラバーボート、４１…テレビカメラ
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線検出器を用いたＸ線画像診断装置に係り、特にＸ線装置との接続を簡略化することにより広い汎用性を有するＸ線画像診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、Ｘ線画像診断装置は、被検体へのＸ線照射に伴ってＸ線検出器から出力されるＸ線画像をＴＶモニタなどに表示する構成となっている。Ｘ線検出器は、被検体を透過したＸ線情報を、例えばヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などのシンチレータを有するイメージインテンシファイア（以下Ｉ. Ｉ. と記す）により光に変換し、この光をテレビカメラ等によって画像情報に変換していた。
【０００３】
画像処理装置は、テレビカメラから得られた画像を画像収集ボードなどを用いてメモリへ収集したり、各種画像処理を行ったり、ハードディスク装置（ＨＤＤ）へ記録したり、表示ボードへ画像転送してＴＶモニタへ表示することにより診断を可能としていた。 Ｘ線画像を取り込むためには、テレビカメラのフレームタイミングに同期してＸ線を曝射する必要があり、従来はテレビカメラが画像処理装置から供給される同期信号に合わせて動作し、そのカメラのタイミングに合わせてＸ線を曝射していた。
【０００４】
図６に従来型のＤＲ（ディジタル・ラジオグラフィー）装置の構成を示す。
【０００５】
図中、１はＸ線管球、２は被検体、３はＩ. Ｉ. 、４はテレビカメラ、５はＸ線発生器、６は透視（Fluoroscopy ）スタートスイッチ、７は撮影（Radiography ）スタートスイッチ、８はフレームグラバーボード、９はディスプレイ、１０はハードディスク装置、１１は中央処理装置（ＣＰＵ）、１２はＸ線インターフェース、１３は同期制御回路を示す。
【０００６】
Ｘ線発生器５により制御されたＸ線管球１は、被検体２にＸ線を照射し、被検体２を透過したＸ線は、Ｉ. Ｉ. ３にて光信号に変換され、テレビカメラ４にて画像信号に変換される。この画像信号は、フレームグラバーボード８にて取り込まれ、ＣＰＵｌｌの制御によりディスプレイ９に表示されると共にハードディスク装置１０に記録される。
【０００７】
これらの画像の取り込みを行うためには、Ｘ線制御と画像取り込みのタイミングを制御する必要があり、同期制御回路１３とＸ線インターフェース１２とが必要となる。 また、テレビカメラ４も外部同期が必要となり、同期制御回路１３から同期信号がテレビカメラ４へ供給され、その同期信号に同期して動作する。実際の制御シーケンスを図７に示す。
【０００８】
図中、Vsync はテレビカメラ４の画像の垂直同期信号、Rsw は撮影スタートスイッチ７からのスタート信号、ExposureはＸ線発生器５からのＸ線曝射信号、Image はテレビカメラ４からの有効画像信号を示す。
【０００９】
テレビカメラ４がVsync に同期して画像を取り込んでいる状態で、Vsync とは非同期でRsw の信号が入力される。 実際には撮影スタートスイッチ７からの信号をＸ線インターフェース１２が受信し、同期制御回路１３へ情報を伝える。 同期制御回路１３ではその信号を受けて次のVsync に同期したタイミングでＸ線を曝射する制御信号をＸ線インターフェース１２へ出力し、Ｘ線インターフェース１２はＸ線発生器５にＸ線曝射信号を出力する。次に、Ｘ線を曝射した次のVsync のタイミングで画像情報をフレームグラバーボード８へ取り込み命令を出力して１画像の撮影が終了する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
以上のような撮影を実施するには、外部同期可能なテレビカメラ４や同期制御回路１３が必要であった。このような、Ｘ線画像をデジタル化して画像診断を行う装置は近年急速に普及しているが、上記外部同期が実現できる特別なカメラや同期制御回路１３を使用せずに画像取り込みができれば、低価格のシステムを提供することが可能となる。
【００１１】
また、既存のＸ線テレビカメラシステム（即ち、透視画像を内部同期テレビカメラのビデオ信号をＴＶモニタへ表示し、画像取り込みはＸ線フイルムを用いたシステム）などに、後からデジタル化を行い画像診断を可能とする要求が増えており、そのような要求に低価格で対応するためには既存のシステムの大幅な改造を行うことなく実現する必要があった。
【００１２】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、外部同期のテレビカメラや同期制御回路を追加することなく、容易にＸ線画像を取り込むことができるＸ線画像診断装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために請求項１に係るＸ線画像診断装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向配置され、前記Ｘ線源から照射されるＸ線と非同期の所定のフレームレートで前記被検体の透過Ｘ線に対応するＸ線画像を取り込んで出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器から所定のフレームレートで出力される各フレームの画像がＸ線曝射が行われたＸ線画像か否かを判定する有効画像認識部であって、前記所定のフレームレートで出力される各フレームの画像の画像データの平均値を算出し、前記算出する手段により算出された平均値を用いて、前記各フレームの画像が前記Ｘ線画像であるか否かを判定する有効画像認識部と、前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを表示及び／又は記録する手段と、を備えたことを特徴としている。
請求項２に係るＸ線画像診断装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向配置され、前記Ｘ線源から照射されるＸ線と非同期の所定のフレームレートで前記被検体の透過Ｘ線に対応するＸ線画像を取り込んで出力するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器から所定のフレームレートで出力される各フレームの画像がＸ線曝射が行われたＸ線画像か否かを判定する有効画像認識部であって、前記所定のフレームレートで出力される各フレームの画像の画像データの平均値を算出し、前記算出された平均値であって、Ｘ線が曝射されなかった画像の画像データの平均値にマージンを持たせた値を閾値とし、前記算出された各フレームの画像データの平均値が前記閾値を超える場合には、前記Ｘ線画像であると判定する有効画像認識部と、前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを表示及び／又は記録する手段と、を備えたことを特徴とする。
請求項３に係るＸ線画像診断装置は、請求項１又は２に記載のＸ線画像診断装置において、前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを出力する手段は、前記Ｘ線画像と判定された画像が複数のフレームにわたって連続すると、これらの連続したＸ線画像を加算する処理を前記Ｘ線画像がなくなるまで行い、前記加算されたＸ線画像を出力することを特徴とする。
請求項４に係るＸ線画像診断装置は、請求項１又は２に記載のＸ線画像診断装置において、前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを出力する手段は、最初にＸ線画像と判定された画像を記録する第１のメモリと、前記第１のメモリに記録された画像の次のフレームの画像が前記有効画像認識部によりＸ線画像と判定された場合には、該次のフレームの画像を記録する第２のメモリと、前記第２のメモリに記録された画像の次のフレームの画像が前記有効画像認識部によりＸ線画像と判定されない場合には、前記第１のメモリ及び前記第２のメモリに記録された画像を加算して出力する手段と、で構成されたことを特徴とする
【００１４】
前記Ｘ線検出器としては、Ｉ．Ｉ．−テレビカメラ（ＣＣＤカメラ）や、シンチレータとフォトダイオードと変換された電荷を読み出すスイッチング素子とからなる２次元Ｘ線センサ（Ｘ線平面センサ）などが適用される。
【００１５】
内部同期のＸ線検出器（Ｘ線源から照射されるＸ線とは非同期の所定のフレームレートで透過Ｘ線に対応するＸ線画像を取り込んで出力するＸ線検出器）を用いて、Ｘ線曝射をＸ線検出器とは非同期で行い、前記Ｘ線検出器から所定のフレームレートで出力される各フレームの画像がＸ線曝射が行われたＸ線画像か否かを画像情報から自動的に判定する。そして、Ｘ線画像と判定された画像のみを表示及び／又は記録する。尚、Ｘ線画像と判定された画像が複数のフレームにわたって連続する場合には、これらの連続したＸ線画像を加算した画像を表示及び／又は記録する。
【００１６】
これにより、内部同期の低価格のカメラなどを使用することが可能となり、Ｘ線は任意のタイミングで曝射できるのでＸ線発生器の改造を必要とせず、ローコストで短期間に据付も実現できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るＸ線画像処理装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
図１は本発明に係るＸ線画像診断装置の実施の形態の概略構成を示す模式図である。
【００１９】
図中、１はＸ線管球、２は被検体、３はイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）、４１は内部同期で動作するテレビカメラ、５はＸ線発生器、６は透視スタートスイッチ、７は撮影スタートスイッチ、１４は有効画像認識機能を有するフレームグラバーボード、９はディスプレイ、１０はハードディスク装置、１１は中央処理装置（ＣＰＵ）を示す。
【００２０】
内部同期で動作するテレビカメラ４１は、Ｘ線の出力の有無に関わらず、所定のフレームレート（例えば、３０フレーム／秒）で画像データをフレームグラバーボード１４に出力する。
【００２１】
また、Ｘ線発生器５は、撮影スタートスイッチ７からスタート信号を受け取ると、Ｘ線撮影用の所定のＸ線を曝射する。次に、フレームグラバーボード１４の有効画像認識機能に関して説明する。
【００２２】
図２はフレームグラバーボード１４の第１の実施の形態を示すブロック図である。
【００２３】
このフレームグラバーボード１４は、フレームメモリ１５、１６、１８と、切替えスイッチ１７と、有効画像認識部１９とから構成されている。
【００２４】
前記テレビカメラ４１から入力した画像データはフレームメモリ１５に記録され、次にフレームメモリ１６に転送記録されると共に有効画像認識部１９にも転送される。有効画像認識部１９では、フレームメモリ１５から入力した画像データの平均値を算出し、その算出した平均値を用いて、入力した画像データがＸ線が出力された画像であるか否かを判定する。
【００２５】
Ｘ線が曝射されなかった画像の場合、取り込まれる画像データはテレビカメラ４１のダークノイズであるため、前記有効画像認識部１９は、そのダークノイズの平均値にマージンを持たせた値を閾値とし、入力した画像データの平均値が前記閾値を越える場合には、有効画像であると判定することができる。また、ノイズを低減するためにメディアンフィルタを用いてもよく、ヒストグラムを作成してダークノイズ画像と有効画像とを識別しても良い。
【００２６】
上記方法にて判定した結果を用いて切替えスイッチ１７を切り替え、有効画像データのみをフレームメモリ１８に記録してその画像をハードディスク装置１０に記録したりディスプレイ９に表示する。
【００２７】
以上説明した処理により実際の撮影を行う場合のシーケンスを図３に示す。
【００２８】
図中、Vsync はテレビカメラ４１の画像の垂直同期信号、Rsw は撮影スタートスイッチ７からのスタート信号、ExposureはＸ線発生器５からのＸ線曝射信号、Image はテレビカメラ４１からの有効画像信号を示す。
【００２９】
テレビカメラ４１の内部同期信号に非同期で撮影スタート信号Rsw が発生し、Ｘ線発生器５から所定のＸ線が曝射される。
【００３０】
図３はテレビカメラ４１の１フレームの間にＸ線曝射が終了した場合に関して示している。この場合は、有効画像はＸ線が曝射された次のフレームに得られるので、この画像をフレームグラバーボード１４が取り込むことができる。
【００３１】
次に、Ｘ線曝射期間が１フレームを越えて行われる場合、もしくは同期信号Vsync の前後にまたがって行われる場合の処理について説明する。
【００３２】
Ｘ線曝射期間が１フレーム以内であっても、 非同期で曝射が行われて連続する２フレームに画像データが現れる場合、もしくは曝射時間が１フレームを超えて行われた場合には、Ｘ線画像と判定される画像が複数のフレームにわたって連続する。ＣＰＵ１１は、これらの連続したＸ線画像を加算処理することにより、Ｘ線撮影画像を取得することができる。
【００３３】
図６に曝射時間が１フレーム期間（１／３０秒）を超えた場合のシーケンスを示す。 テレビカメラ４１の内部同期信号とは非同期で撮影スタート信号Rsw が発生し、Ｘ線発生器５から所定のＸ線が曝射される。 ２フレームにわたって曝射が行われているので、Ｘ線画像は２フレーム連続して得られることになり、これらの２フレームのＸ線画像を加算することにより１枚のＸ線画像を作成することが出来る。 複数のフレームにわってＸ線が曝射された場合は、必ず連続して有効画像が出力されるので、最初に有効画像が得られた次の画像をチェックし、有効画像がなくなるまで加算処理を行えばよい。 この方法では、加算枚数に応じたダークノイズが加算されるが、 通常撮影における入射光量は十分大きいので診断に必要な画質を得ることは可能である。
【００３４】
また、 被検体２の体厚が厚く必要線量を曝射した場合に体側で透過Ｘ線が多く予想以上の光がテレビカメラ４１に入力する場合でも、２フレームに分割して読み出すことによりテレビカメラ４１におけるハレーションの発生を防止することができる。
【００３５】
この実施の形態では、フレームグラバーボード１４にて有効画像認識処理を実現したが、全ての画像を取り込む汎用のフレームグラバーボードを用いて、テレビカメラ４１から画像を全てＣＰＵ１１に取り込み、図２に示した有効画像認識処理を、ＣＰＵ１１とＣＰＵ１１内のメモリとソフトウエアを用いて行ってもよい。近年のＣＰＵとメモリのアクセス速度の高速化により、図２に示した処理のフレームメモリをＣＰＵのメモリ上で実現し、認識処理をＣＰＵでリアルタイムに実現することも可能であり、更なるコストの低減を図ることができる。
【００３６】
また、有効画像の加算処理をフレームグラバーボード１４にて実現することも可能であり、その実施の形態を図５に示す。
【００３７】
図中、１５、１６、１８、２０、２１はフレームメモリ、１７は切替えスイッチ、１９は有効画像認識部、２２は画像演算部を示す。有効画像認識部１９は、図２に示した方法にて有効画像を識別し、最初の有効画像をフレームメモリ１８に記録する。次のフレームの画像も有効画像の場合は、その有効画像を引き続きフレームメモリ２０に記録する。次のフレームの画像が有効画像でない場合は、フレームメモリ１８とフレームメモリ２０の画像を画像演算処理部２２にて加算して画像出力を行う。
【００３８】
画像演算部２２での演算処理は、有効画像認識部１９から有効画像であるか否かを示す情報を入手することで制御可能である。フレームメモリ１８、２０、２１は、予め予想できる最大Ｘ線照射時間に合わせて必要フレーム数だけ準備すればよい。フレームグラバーボード１４で加算処理も行うことにより、ＣＰＵ１１の処理が軽減されるため、低価格のＣＰＵを用いることができる。
【００３９】
尚、透視スタートスイッチ６が操作されると、Ｘ線発生器５により制御されるＸ線管球１からＸ線撮影時よりも低線量のＸ線が、例えば数１００フレームにわたって連続的に出射され、その結果、テレビカメラ４１からは有効画像が数１００フレームにわたって連続的に出力されることになる。この場合、フレームグラバーボード１４では、Ｘ線撮影時に予想できる最大Ｘ線照射時間を越えて有効画像を連続して入力する場合には、透視時の画像と判断して各フレームの画像を加算せずに出力するようにしてもよいし、透視スタートスイッチ６から透視スタート信号を入力すると、各フレームの画像を加算せずに出力するようにしてもよい。
【００４０】
この実施の形態では、内部同期のテレビカメラ４１を用いたが、フレームグラバーボードの中には同期信号を出力するものもあり、外部同期のテレビカメラを用いても問題ないことは言うまでもなく、図３及び図４に示したシーケンスをそのまま実現することができる。
【００４１】
また、この実施の形態では、Ｉ．Ｉ．３とテレビカメラ４１によってＸ線信号を画像信号に変換したが、２次元Ｘ線センサ（平面センサ）等を用いても全く問題ない。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、内部同期の低価格のカメラなどを使用することが可能となり、Ｘ線は任意のタイミングで曝射できるのでＸ線発生器の改造を必要とせず、装置の低価格化を図ることができる。また、内部同期のカメラを有する既納品の装置に対し、有効画像認識機能を有するフレームグラバーボードの追加などの僅かな改造を加えることで、Ｘ線撮影機能を追加することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線画像診断装置の実施の形態の概略構成を示すブロック図
【図２】図１に示したフレームグラバーボードの実施の形態を示すブロック図
【図３】本発明における撮影シーケンスを示すタイミングチャート
【図４】曝射時間が１フレームを超えた場合の撮影シーケンスを示すタイミングチャート
【図５】図１に示したフレームグラバーボードの他の実施の形態を示すブロック図
【図６】従来のＤＲ装置の概略構成を示すブロック図
【図７】従来のＤＲ装置の撮影シーケンスを示すタイミングチャート
【符号の説明】
１…Ｘ線管球、２…被検体、３…イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）、５…Ｘ線発生器、６…透視スタートスイッチ、７…撮影スタートスイッチ、９…ディスプレイ、１０…ハードディスク装置、１１…中央処理装置（ＣＰＵ）、１４…フレームグラバーボート、４１…テレビカメラ
Claims (4)
- 被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源と対向配置され、前記Ｘ線源から照射されるＸ線と非同期の所定のフレームレートで前記被検体の透過Ｘ線に対応するＸ線画像を取り込んで出力するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器から所定のフレームレートで出力される各フレームの画像がＸ線曝射が行われたＸ線画像か否かを判定する有効画像認識部であって、前記所定のフレームレートで出力される各フレームの画像の画像データの平均値を算出し、前記算出する手段により算出された平均値を用いて、前記各フレームの画像が前記Ｘ線画像であるか否かを判定する有効画像認識部と、
前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを表示及び／又は記録する手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線画像診断装置。 - 被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源と対向配置され、前記Ｘ線源から照射されるＸ線と非同期の所定のフレームレートで前記被検体の透過Ｘ線に対応するＸ線画像を取り込んで出力するＸ線検出器と、
前記Ｘ線検出器から所定のフレームレートで出力される各フレームの画像がＸ線曝射が行われたＸ線画像か否かを判定する有効画像認識部であって、前記所定のフレームレートで出力される各フレームの画像の画像データの平均値を算出し、前記算出された平均値であって、Ｘ線が曝射されなかった画像の画像データの平均値にマージンを持たせた値を閾値とし、前記算出された各フレームの画像データの平均値が前記閾値を超える場合には、前記Ｘ線画像であると判定する有効画像認識部と、
前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを表示及び／又は記録する手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線画像診断装置。 - 前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを出力する手段は、前記Ｘ線画像と判定された画像が複数のフレームにわたって連続すると、これらの連続したＸ線画像を加算する処理を前記Ｘ線画像がなくなるまで行い、前記加算されたＸ線画像を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線画像診断装置。
- 前記有効画像認識部でＸ線画像と判定された画像のみを出力する手段は、
最初にＸ線画像と判定された画像を記録する第１のメモリと、
前記第１のメモリに記録された画像の次のフレームの画像が前記有効画像認識部によりＸ線画像と判定された場合には、該次のフレームの画像を記録する第２のメモリと、
前記第２のメモリに記録された画像の次のフレームの画像が前記有効画像認識部によりＸ線画像と判定されない場合には、前記第１のメモリ及び前記第２のメモリに記録された画像を加算して出力する手段と、
で構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線画像診断装置。
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