JP4634591B2

JP4634591B2 - Ｘ線診断装置

Info

Publication number: JP4634591B2
Application number: JP2000298642A
Authority: JP
Inventors: 久典加藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP2002102212A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、診断に重要な部分の濃度、コントラストを適切に表示するオートウィンドウを有するＸ線診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線診断装置とは、被験者の体内を透過したＸ線の強弱を濃淡画像として表示する画像装置であり、診断・治療等の目的に応じて種々のものが存在する。この透過したＸ線像を可視化する手段は、大きく分けて撮影と透視の二つの方法に分けられる。例えば、透視を利用したＸ線診断装置では、収集したＸ線画像をテレビジョンのモニタにリアルタイムに動画として観察することができ、即時性に優れている。
【０００３】
一般に、収集されたＸ線画像の画素値は広い範囲に分布するため、そのまま濃度変換して表示してもコントラストが小さな画像となってしまい、診断に適した画像にはならない。
【０００４】
そこで、通常のＸ線診断装置は、一般にウィンドウと呼ばれる機能を有している。この機能は、画素値の一部分を出力値全体に拡張するように変換し、画像の濃度及びコントラストを改善して見やすくするものである。さらに、画素値と出力値との対応関係を画素値の分布状況に応じて自動的に決定するオートウィンドウ機能がある。このオートウィンドウ機能は、診断に適した画像を表示するために、見たい画像（例えばＲＯＩ内）の画素値の最大値及び最小値を対応させる各出力値を指示することで、特定の画素値−出力値対応関係を決定し、画像を見やすくするものである。具体的には、次の様な処理を行う。
【０００５】
図４は、従来のＸ線診断装置におけるリニアウィンドウと称される仕組みを説明するための図である。図４（ａ）は、画像ＡにおけるＲＯＩ内の画素値ヒストグラム（上段）と、当該ヒストグラムに応じて算出されたウィンドウ（下段）を示している。また、図４（ｂ）は、画像ＢにおけるＲＯＩ内の画素値ヒストグラム（上段）と、当該ヒストグラムに応じて算出されたウィンドウ（下段）を示している。なお、図４の各ヒストグラムは、ウィンドウの前段処理にて閾値処理された画素に限定される場合もある。
【０００６】
まず、図４（ａ）において、従来のウィンドウでは、ＲＯＩ内画像の画素値のうち、最大値を対応させる出力値及び最小値を対応させる出力値を決定することで、画素値（ＩＮＰＵＴ）と出力値（ＯＵＴＰＵＴ）との変換直線Ａを決定する。表示されるＸ線画像に関する各画素値は、図４（ａ）下段図に示す変換直線Ａに基づいて対応する出力値へと変換される。
【０００７】
ところで、一般に、消化管及び非血管系の造影検査では、一連の検査で多様な体位、Ｉ．Ｉ．サイズ、分割撮影が使用される。これに対応して、撮影された画像のヒストグラム分布の形状は多様化し、例えば図４（ｂ）上段図に示すように、診断に重要な部分のヒストグラム中の位置が図４（ａ）とは異なる位置に変化する画像Ｂが撮影されることもある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、画像Ｂに対して上述した従来の方法にてウィンドウの算出を行うと、図４（ｂ）下段図に示すように、診断に重要な領域は、上述した画像Ａとは異なる出力値にて変換されることになる。すなわち、従来のウィンドウによれば、診断に重要な領域が変換される濃度は、ヒストグラムの形状によってばらつきが生じる。その結果、当該診断に重要な領域について適切な濃度、コントラストを表示することができず、診断しづらい画像が表示される可能性がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、例えば消化管及び非血管系の造影検査等において画素値が如何なる分布状況になっても、各分布状況に応じて、診断に重要な部分の濃度、コントラストを常に適切に画像表示し得るＸ線診断装置を提供することを目的としている。
【００１０】
請求項１に記載の発明は、第１の出力値及び第２の出力値を入力するための入力手段と、収集したＸ線画像に対して、診断対象を含む第１の領域と、前記診断対象を含み前記第１の領域よりも小さい第２の領域と、を設定するための領域設定手段と、前記第１の領域内に存在する画素の値の中央値、平均値、最大値、最小値の少なくともいずれか一つを第１の基準値とし、前記第２の領域内に存在する画素の値の中央値或いは平均値を第２の基準値として求める手段と、前記第１の基準値が前記第１の出力値に、前記第２の基準値が前記第２の出力値に変換される画素値と出力値との変換則を決定し、当該変換則に基づいて前記Ｘ線画像に関する画素値を出力値に変換する変換手段と、を具備することを特徴とするＸ線診断装置である。
【００１１】
このような構成によれば、例えば消化管及び非血管系の造影検査等において画素値が如何なる分布状況になっても、各分布状況に応じて、診断に重要な部分の濃度、コントラストを常に適切に画像表示し得るＸ線診断装置を実現することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。本発明は、透視によるＸ線診断装置及び撮影によるＸ線診断装置の双方について適用可能である。以下、簡単のため透視によるＸ線診断装置を例として説明を行う。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置１０の概略構成を示した図である。
【００１４】
図１において、Ｘ線診断装置１０は、Ｘ線センサ１２、Ａ／Ｄ変換器１４、画像処理部１６、記憶部１８、外部記憶媒体１９、オートウィンドウ処理部２０、階調処理部２１、表示処理部２２、モニタ２４、レーザイメージャ２６、画像機器２８、入力装置３０を有している。
【００１５】
Ｘ線センサ１２は、図示していないＸ線発生手段から発せられたＸ線透過データを検出し、Ａ／Ｄ変換器１４へ出力する。例えば、検出器として半導体デバイスを使用した平面検出器を使用した場合には、当該Ｘ線センサ１２は、マトリックス状に配列され入射したＸ線を電荷情報に変換する複数の画素電極等であり、また、Ｘ線蛍光増倍管（イメージ・インテンシファイア：以下、Ｉ．Ｉ．と称する。）と光学系とから構成される検出器を使用した場合には、Ｉ．Ｉ．等である。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換器１４は、Ｘ線センサ１２からのアナログ信号をデジタル信号に変換する。
【００１７】
画像処理部１６は、収集された画像データに対してエッジ強調処理等の各種画像処理を行う。また、画像処理部１６は、収集されたＸ線画像データの輝度計算、計算された輝度に基づくＸ線条件の決定、当該Ｘ線条件の高電圧発生手段（図示せず）へのフィードバック等の制御を実行する。
【００１８】
記憶部１８は、Ａ／Ｄ変換器１４からのデジタル透視画像データを入力し、フレーム毎に記憶する記憶部である。
【００１９】
外部記憶媒体１９は、Ｘ線画像データを記録するリムーバブルな記録媒体（例えば、ＤＶＤ、ＭＯ等）である。
【００２０】
オートウィンドウ処理部２０は、本発明の特徴的な部分であり、後述する形態にてウィンドウの算出処理を行う。なお、ウィンドウの算出とは、画素値（ＩＮＰＵＴ）と出力値（ＯＵＴＰＵＴ）との変換則を決定する処理であり、例えばリニアウィンドウの場合には、図３（ａ）下段図及び図３（ｂ）下段図に示す様に、画素値（ＩＮＰＵＴ）と出力値（ＯＵＴＰＵＴ）とを対応付ける直線を決定する処理である。
【００２１】
階調処理部２１は、画像処理部１６より入力した画像データを、オートウィンドウ処理部２０で決定した変換則に基づいて変換する。なお、画像によっては、さらに非線形変換（いわゆるγカーブによる変換）を施す場合がある。
【００２２】
表示処理部２２は、入力したＸ線透視画像データの信号列を、出力先に応じたフォーマットに信号変換する
モニタ２４は、表示処理部２２により出力された画像データを表示する。
【００２３】
レーザイメージャ２６は、画像デジタルデータをレーザ光線を用いて画像フィルムに出力する出力装置である。
【００２４】
画像機器２８は、本Ｘ線診断装置と組み合わせて使用可能な、他の医療用画像機器である。
【００２５】
入力装置３０は、キーボードや各種スイッチ、マウス等を備えた入力手段であり、例えば後述するウィンドウ算出のためのＲＯＩを設定するためのインタフェースである。
【００２６】
（オートウィンドウ処理部）
次に、本発明の重要な部分であるオートウィンドウ処理部２０の構成について、図２に基づいて説明する。
【００２７】
図２は、オートウィンドウ処理部２０の概略構成を示している。図２に示すように、オートウィンドウ処理部２０は、画像データ抽出部２００、統計演算部２０２、ウィンドウ計算部２０４を有している。
【００２８】
画像データ抽出部２００は、画像処理部１６から入力した撮影画像に関する画素値のうち、操作者によって指定されたＲＯＩ内画像に関する画素値のみを抽出し、統計演算部２０２へ出力する。
【００２９】
統計演算部２０２は、ＲＯＩ内の画素値に関するヒストグラムを生成する。また、統計演算部２０２は、操作者によって入力装置３０を介して指定された「方式」に基づいて、ヒストグラムから基準値算出に使用する画素値の範囲を選択し、該範囲内の画素値から「方式」で指定された基準値（すなわち、最大値、最小値、平均値、中央値等のうちのいずれか）を算出し後段のウィンドウ算出部２０４へ入力する。
【００３０】
ウィンドウ計算部２０４は、前段の統計演算部２０２からの基準値を入力し、操作者によって入力装置３０を介して入力された出力値に基づいて、ウィンドウの算出すなわち画素値から出力値への変換則を決定する。「出力値」とは、各基準値を入力値とした場合に、対応させる出力値を指し、上記「入力された出力値」とは、後述する基準値を対応させる出力値を指す。従って、当該出力値は、採用する基準値の数だけ入力される。また、予め作成された各基準値と出力値とのテーブルをもとに、自動的に設定される構成であってもよい。
【００３１】
次に、上記のように構成したＸ線診断装置１０が実施するウィンドウの算出処理を説明する。本発明に係るＸ線診断装置１０が行うウィンドウ算出の重要な点は、ウィンドウ算出のための２以上の異なるＲＯＩを設定し、当該複数のＲＯＩから算出された少なくとも平均画素値或いは中央画素値を含む複数の画素値を基準として、画素値（ＩＮＰＵＴ）と出力値（ＯＵＴＰＵＴ）とを対応付ける直線を決定することである。ここで、直線決定の基準とする平均画素値或いは中央値、最大値、最小値等の画素値（ＩＮＰＵＴ）を「基準値」と定義する。
【００３２】
なお、本発明の効果を明確にするため、以下の説明で使用される画像Ａ及び画像Ｂは、図４の画像Ａ及び画像Ｂと同一のものとする。また、以下の説明では設定するＲＯＩを二つとし、ウィンドウ算出のための基準値は、平均値及び最小値とする。これらの値を基準値として採用するのは、造影剤が付着する診断に重要な領域をウィンドウ算出の基準としたいからである。
【００３３】
まず、操作者は、モニタ２４に表示されたＸ線画像（画像Ａ又は画像Ｂ）に対して、第１のＲＯＩと第２のＲＯＩとを設定する。第１のＲＯＩは当該ＲＯＩ内画素の画素値のうちの最小値を算出するためのものであり、また、第２のＲＯＩは当該ＲＯＩ内画素の画素値の平均値を算出するためのものである。
【００３４】
ここで、第１のＲＯＩは、通常に表示されるＸ線画像（すなわち、フルサイズのＸ線画像）全体とすることが好ましい。なぜなら、画像中の最小画素値は、通常造影剤の存在を反映したものであり、診断に関係した領域であることが多く、階調を付けて画像化する必要があるからである。また、第２のＲＯＩは、当該診断に重要な領域の二重造影による粘膜面や背景となる筋肉等を抽出するために、診断に重要な領域に設定することが好ましい。
【００３５】
画像データ抽出部２００は、第１のＲＯＩ内に存在する全ての画素についての画素値を抽出し、統計演算部２０２に出力する。また、画像データ抽出部２００は、第２のＲＯＩ内に存在する全ての画素についての画素値を抽出し、統計演算部２０２に出力する（図２参照）。
【００３６】
続いて、統計演算部２０２において、直接線やＸ線可動絞り等の影響を排除するため、さらに閾値処理を施す。このとき、第１のＲＯＩに関する閾値処理は、Ｘ線可動絞りをカットするよう下限の閾値のみを設定することが好ましい。この設定により、Ｘ線可動絞りの有無に影響されずに造影剤部分の最小値を抽出することが可能である。また、第２のＲＯＩに関する閾値処理は、骨、造影剤をカットするように下限の閾値を設定し、ガス、肺野、直接線をカットするように上限の閾値を設定することが好ましい。この設定により、二重造影の粘膜面や背景となる筋肉のみを抽出することができるからである。
【００３７】
統計演算部２０２は、閾値処理した第１のＲＯＩに対応する画素値に基づいて、第１のＲＯＩに関するヒストグラムを作成し、最小画素値を算出する。また、統計演算部２０２は、第２のＲＯＩに対応する画素値に基づいて、第２のＲＯＩに関するヒストグラムを作成し、平均画素値を算出する。
【００３８】
図３（ａ）上段図は画像Ａにおける第１のＲＯＩ内の画素値ヒストグラムを、中段図は画像Ａにおける第２のＲＯＩ内の画素値ヒストグラムをそれぞれ示している。また、図３（ｂ）上段図は画像Ｂにおける第１のＲＯＩ内の画素値ヒストグラムを、中段図は画像Ｂにおける第２のＲＯＩ内の画素値ヒストグラムをそれぞれ示している。言うまでもないが、各ヒストグラムの最大分布近傍が診断に重要な領域に対応しているのは、当該重要な領域に付着した造影剤の影響によるものである。
【００３９】
ウィンドウ計算部２０４は、統計演算部２０２において求められた最小値（最小画素値）、及び平均値（平均画素値）と、別途入力された（当該最小値と平均値をそれぞれ対応させる）各出力値とから、図３（ａ）下段図或いは図３（ｂ）下段図に示すようにＩＮＰＵＴ−ＯＵＴＰＵＴを対応づける直線を決定する。
【００４０】
階調処理部２１は、当該直線に基づいて画像全体の画素に関する画素値を濃度値へと変換し、さらに画像によっては所定のガンマカーブによる変換を施し、各濃度値を表示処理部２２へ出力する。
【００４１】
表示処理部２２は、入力した濃度値に基づいてＸ線画像をモニタ２４へ表示する。
【００４２】
以上の処理を経て、Ｘ線画像Ａを適切な濃度及びコントラストにて表示することが可能である。
【００４３】
ここで注目すべき点は、画像Ａに関するウィンドウを示した図３（ａ）下段図と、画像Ｂに関するウィンドウを示した図３（ｂ）下段図とを比較した場合、診断に重要な領域がほぼ同一の出力値にて変換されていることである。
【００４４】
すなわち、図４に示した従来のウィンドウによれば、診断に重要な領域が変換される出力値は、ヒストグラムの形状によってばらつきが生じていた。その結果、当該診断に重要な領域は、画像毎に異なる濃度・コントラストで表示されてしまうため、診断しずらくなることがあった。
【００４５】
これに対し、本Ｘ線診断装置１０は、特に診断領域を代表する平均値を所定の出力値に対応させることで、常に診断に重要な領域がほぼ同一の出力値に変換させることができる。また、造影剤情報を反映する最小値を所定の出力値に対応させることで、診断に必要な造影剤情報を正確な出力値に変換させることができる。
【００４６】
従って、以上述べた構成によれば、画素値のヒストグラムが如何なる形状（分布状況）になったとしても、各ヒストグラム分布に応じて、診断に重要な部分の濃度、コントラストを常に適切に表示し得るウィンドウを算出するＸ線診断装置を実現することができる。
【００４７】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。例えば以下に示す（１）、（２）のように、その要旨を変更しない範囲で種々変形可能である。
【００４８】
（１）上記実施形態においては、二つの基準値として最小値及び平均値を採用する構成であった。これに対し、基準値として最大値び平均値を採用する構成も可能である。さらに、平均値と中央値、双方とも平均値及び中央値とする構成であってもよい。何れの組み合わせであっても、診断に重要な領域を代表する平均値或いは中央値を基準値の一つとして採用することが重要である。
【００４９】
（２）上記実施形態において設定したＲＯＩは２つであり、それに対応して基準値も二つであった。これに対し、一つのＲＯＩに関して例えば平均値と中央値とを算出し、計４つの基準値に基づいてウィンドウを算出する構成であってもよい。また、３つ以上のＲＯＩを設定し、より多くの基準値にてウィンドウを算出する構成であってもよい。二つ以上の基準値に基づいて画素値（ＩＮＰＵＴ）と出力値（ＯＵＴＰＵＴ）とを対応付ける直線を決定する方法としては、最小自乗法等が考えられる。
【００５０】
なお、本願発明は上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその趣旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００５１】
【発明の効果】
以上本発明によれば、例えば消化管及び非血管系の造影検査等において発生する多彩なヒストグラム分布に対応して、診断に重要な部分の濃度、コントラストを常に適切に表示し得るウィンドウを算出するＸ線診断装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置１０の概略構成を示した図である。
【図２】図２は、オートウィンドウ処理部２０の概略構成を示している。
【図３】図３は、本発明に係るＸ線診断装置１０におけるウィンドウの算出動作を説明するための図である。
【図４】図４は、従来のＸ線診断装置におけるリニアウィンドウと称される仕組みを説明するための図である。
【符号の説明】
１０…Ｘ線診断装置
１２…Ｘ線センサ
１４…Ａ／Ｄ変換器
１６…画像処理部
１８…記憶部
１９…外部記憶媒体
２０…オートウィンドウ処理部
２１…階調処理部
２２…表示処理部
２４…モニタ
２６…レーザイメージャ
２８…画像機器
３０…入力装置
２００…画像データ抽出部
２０２…統計演算部
２０４…ウィンドウ計算部

Claims

第１の出力値及び第２の出力値を入力するための入力手段と、
収集したＸ線画像に対して、診断対象を含む第１の領域と、前記診断対象を含み前記第１の領域よりも小さい第２の領域とを設定するための領域設定手段と、
前記第１の領域内に存在する画素の値の中央値、平均値、最大値、最小値の少なくともいずれか一つを第１の基準値とし、前記第２の領域内に存在する画素の値の中央値或いは平均値を第２の基準値として求める手段と、
前記第１の基準値が前記第１の出力値に、前記第２の基準値が前記第２の出力値に変換される画素値と出力値との変換則を決定し、当該変換則に基づいて前記Ｘ線画像に関する画素値を出力値に変換する変換手段と、
を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
前記変換則は、線型変換則であることを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
前記第１及び第２の基準値を求める手段は、各所定の閾値にて閾値処理をした後、前記第１の基準値及び前記第２の基準値を演算することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
前記領域設定手段は、前記第２の領域を異なる形状、大きさにて複数設定可能であること、
を具備することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。