JP6305747B2 - 医用画像処理装置及びｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明の一態様としての本実施形態は医用画像処理装置及びＸ線診断装置に関する。

従来から、同一被検体に対して撮像時期が異なる２以上の画像を比較読影し、両画像間の差異に基づいて被検体の検査を行うことが行われている（例えば、特許文献１参照）。

また、Ｘ線医用画像診断の分野では、被検体の血管の閉塞状態や開通状態等を診断するために造影剤を用いた撮像が行われている。この種の造影剤撮像では、造影剤を注入する前に撮像した画像（以下、マスク画像と呼ぶ）と、造影剤を注入した後に撮像した画像（以下、コントラスト画像と呼ぶ）との間で差分処理を行って差分画像を生成する手法がしばしば用いられている。

差分画像では、造影剤の投入前後で輝度がほとんど変化しない骨部や実質部が消去される一方、造影剤投入の前後で輝度が変化する血管部を目立たせることができる。このため、差分画像は造影剤投入後の血管を観察する上で非常に有用である。なお、この造影剤投入前後の差分画像から血管画像を得る手法を、ＤＳＡ(Digital Subtraction Angiography)と呼ぶ。

特開２００２−１５７５９３号公報

差分画像において骨部等の背景を完全に消去するためには、マスク画像の撮像時と、コントラスト画像の撮像時において、被検体に全く動きが無いことが前提条件となる。しかしながら、現実には、マスク画像の撮像時とコントラスト画像の撮像時との間で被検体（患者）には何らかの動きがあり、この動きによってマスク画像とコントラスト画像との位置ずれが生じる。位置ずれが生じると、差分画像において骨部等の背景（血管以外の部分）が、位置ずれした分だけ消え残ることになり、この消え残りが差分画像におけるアーチファクトとなる。

このアーチファクトを低減するために、マスク画像とコントラスト画像のいずれか一方の画像を上下左右方向に移動させて、或いは回転移動させて位置合わせする手法が用いられている。しかしながら、被検体の動きは、マスク画像やコントラスト画像の投影面に平行な方向の動き（２次元面内での平行移動や回転移動）だけではなく、ねじれ等を伴う３次元的な動きであるのが一般的である。そして、マスク画像やコントラスト画像は、このような３次元的な動きが２次元面内に投影された画像である。このため、マスク画像やコントラスト画像を上下左右方向に平行移動させたり、回転移動させたりするだけでは、位置ずれによる消え残り（アーチファクト）を完全には除去することができない。

そこで、被検体の３次元的な動きがあったとしても、この動きによる血管以外の消え残り（アーチファクト）を差分画像から除去することができる医用画像処理装置及びＸ線診断装置が要望されている。

本実施形態の医用画像処理装置は、被検体に造影剤を投入する前に撮像したマスク画像と、前記造影剤の投入後に撮像したコントラスト画像とを差分処理して差分画像を生成する差分画像生成部と、前記差分画像上において、画素値が所定の第１の閾値よりも高い部位を白部とし、画素値が所定の第２の閾値よりも低い部位を黒部とするとき、前記差分画像の所定範囲内に前記白部と前記黒部のペアが存在するか否かを判定する白黒ペア判定部と、前記白黒ペアが存在する場合、前記差分画像から前記白部の画素を除去する除去処理部と、備えたことを特徴とする。

本実施形態のＸ線診断装置の外観構造を示す概略図。 床置き式Ｃアームのみを有する方式のＸ線診断装置のより具体的な構成例を示す図。 医用画像処理装置の機能構成例を示す機能ブロック図。 本実施形態に係る医用画像処理装置の動作の一例を示すフローチャート。 従来の医用画像処理装置での位置合わせ方法を説明する図。 従来の医用画像処理装置での位置合わせ方法の問題点を説明する図。 本実施形態に係る医用画像処理装置の第１の実施形態の仮想直線の設定及び白部と黒部とを説明した図。 本実施形態に係る医用画像処理装置の第１の実施形態の白黒ペア判定部における判定方法を説明した図。 本実施形態に係る医用画像処理装置の第１の実施形態の除去処理部の処理を説明した図。 本実施形態に係る医用画像処理装置の第１の実施形態において、差分画像に複数の方向の仮想直線を設定する例を説明した図。 本実施形態に係る医用画像処理装置の第２の実施形態の差分画像への仮想帯状領域の設定を説明した図。

本実施形態の医用画像処理装置及びＸ線診断装置について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態の医用画像処理装置１を含むＸ線診断装置２の外観構造を示す。図１に示すＸ線診断装置２は、天井走行式Ωアーム及び床置き式Ｃアームを備える、所謂バイプレーン型のＸ線診断装置２である。

Ｘ線診断装置２は、床置き式Ｃアーム２０を保持する保持装置２１、天井走行式Ωアーム２３を保持する天井機構２４、画像モニタ２５、寝台装置２６、操作制御部２７、医用画像処理装置１（図１では図示を省略）等を備えている。

実施形態のＸ線診断装置２は、図１の構成に限定されるものではなく、床置き式Ｃアーム２０のみ、或いは天井走行式Ωアーム２３のみを備える構成でもよい。

図２は、床置き式Ｃアーム２０のみを有する方式のＸ線診断装置２のより具体的な構成例を示す図である。図２に示すように、Ｃアーム２０の下方側にはＸ線照射装置２００が設けられ、Ｃアーム２０の上方側にはＸ線検出装置２１０が設けられている。

Ｘ線照射装置２００は、Ｘ線管（Ｘ線源）２０１と可動絞り装置２０２とを有して構成されている。Ｘ線管２０１は、高電圧供給装置２０３から高電圧電力の供給を受けて、高電圧電力の条件に応じてＸ線を発生する。Ｘ線管２０１によって発生したＸ線は、寝台装置２６の天板２６１に横臥する被検体Ｓを透過して、Ｃアーム２０の上部にあるＸ線検出装置２１０に達する。

Ｘ線検出装置２１０は、ＦＰＤ（平面検出器：ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）２１１及びＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ ｔｏ ｄｅｇｉｔａｌ）変換回路２１２を備えている。ＦＰＤ２１１で検出されたＸ線は電気信号に変化され、さらにＡ／Ｄ変換回路２１２によってデジタル化され、医用画像処理装置１に送られる。

操作制御部２７は、図示しない操作パネルを介したユーザの操作によって、或いは医用画像処理装置１からの指示に応じて、Ｃアーム２０や寝台装置２６を駆動する他、Ｘ線照射装置２００やＸ線検出装置２１０を制御する。

なお、Ｘ線診断装置２から医用画像処理装置１を除いた構成により、Ｘ線診断部３を構成する。

図３は、医用画像処理装置１の機能構成例を示す機能ブロック図である。図３に示す各機能は、医用画像処理装置１が具備するプロセッサに所定のプログラムを実行させることによるソフトウェア処理で実現することができる。この他、各機能はＡＳＩＣ等のハードウェアで実現しても良いし、ハードウェアによる処理とソフトウェア処理とを組み合わせて実現してもよい。

図３に示すように、医用画像処理装置１は、Ｘ線画像生成部１１０、Ｘ線画像記憶部１２０、差分画像生成部１３０、ピクセルシフト処理部１４０、白黒ペア判定部１５０、除去処理部１６０、表示部１７０の機能を有する。

Ｘ線画像生成部１１０は、Ｘ線検出装置２１０で検出され、Ａ／Ｄ変換回路２１２によってデジタル化されたＸ線信号に基づき、Ｘ線画像を生成する。Ｘ線画像生成部１１０で生成されるＸ線画像には、造影剤を注入する前に撮像した、マスク画像と、造影剤を注入した後に撮像したコントラスト画像とがある。

Ｘ線画像記憶部１２０は、Ｘ線画像生成部１１０で生成したマスク画像とコントラスト画像とを記憶する。

差分画像生成部１３０は、Ｘ線画像記憶部１２０からマスク画像とコントラスト画像とを取得し、マスク画像とコントラスト画像との間で差分処理を行って差分画像を生成する。

ピクセルシフト処理部１４０は、差分画像生成部１３０を生成する際に、マスク画像とコントラスト画像の２次元的な位置ずれを補正する、ピクセルシフト処理を行う。ピクセルシフト処理については後述する。

白黒ペア判定部１５０は、ピクセルシフト処理部１４０で処理した差分画像に、アーチファクトが残存している場合、そのアーチファクトを検出するための白黒ペア判定を行う。白黒ペア判定については後述する。

除去処理部１６０は、白黒ペア判定部１５０で検出したアーチファクトを取り除く処理を行う。白黒ペア判定に基づきアーチファクトを取り除く処理については後述する。

表示部１７０は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、差分画像生成部１３０、ピクセルシフト処理部１４０、除去処理部１６０、で処理された画像がそれぞれ表示される。

図４は、本実施形態に係る医用画像処理装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

Ｓ１０１では、Ｘ線画像生成部１１０が造影剤投入前のＸ線画像であるマスク画像を生成し、Ｘ線画像記憶部１２０に格納する。

Ｓ１０３では、Ｘ線画像生成部１１０が造影剤投入後のＸ線画像であるコントラスト画像を生成し、Ｘ線画像記憶部１２０に格納する。

Ｓ１０５では、ピクセルシフト処理部１４０が、Ｘ線画像記憶部１２０から取得したマスク画像とコントラスト画像の位置ずれを補正するピクセルシフト処理を行う。マスク画像とコントラスト画像の位置ずれによって生じるアーチファクトはミスレジストレーションアーチファクトと呼ばれる（以下、ミスレジアーチファクトと略称する）。ミスレジアーチファクトは、マスク画像とコントラスト画像とで位置ずれが生じている部位の輪郭部分に生じる。

Ｓ１０７では、差分画像生成部１３０がマスク画像とコントラスト画像とを差分処理して差分画像を生成し、表示部１７０に表示する。

図５は、従来の医用画像処理装置での位置合わせ方法を説明する図である。図５では、骨部と血管部が投影されたＸ線画像を取得した例を示している。図５（ａ）は、造影剤投入前の「マスク画像Ａ」を示しており、図５（ｂ）は、造影剤投入後の「コントラスト画像Ｂ」を示している。図５（ａ）は造影剤投入前であるため、血管部は破線で示すように、Ｘ線画像に投影されない。一方、図５（ｂ）は造影剤投入後であるため、血管部は実線で示すように、Ｘ線画像に投影されており、骨部と血管部の双方が黒く投影される。このように、Ｘ線を透過しにくい部分は画素値が小さな信号として黒く投影される。血管を造影する検査では、造影箇所のみを観察するために、造影剤投入前の画像（マスク画像）から造影剤投入後の画像（コントラスト画像）を差し引き、血管部以外の部分（たとえば、骨部）を除去した画像を取得する。

造影剤が撮像領域に到達するには一定の時間が必要である。そのため、それぞれの画像を取得する間に被検体Ｓの体動などにより、撮像位置がずれる場合がある。図５（ｂ）では、「コントラスト画像Ｂ」における骨部と血管部の画像（いずれも黒く描画されている）の他、「マスク画像Ａ」の撮像時と「コントラスト画像Ｂ」の撮像時との間で位置ずれが生じたことを示すために、「マスク画像Ａ」における骨部と血管部の位置を破線で参考表示している（破線が「コントラスト画像Ｂ」に実際に表示されるわけではない）。

図５（ｂ）では、「マスク画像Ａ」の撮像時と、「コントラスト画像Ｂ」の撮像時との間で、被検体Ｓが矢印Ｘで示した方向に投影面に沿って平行移動した例を示している。

図５（ｃ）は、図５（ａ）の「マスク画像Ａ」と、位置ずれが生じた図５（ｂ）の「コントラスト画像」とを位置ずれ補正等の処理を行うことなくそのまま差分処理して生成した差分画像（Ａ−Ｂ）を示している。

なお、以下の説明では、造影剤投入前の画像（マスク画像Ａ）から造影剤投入後の画像（コントラスト画像Ｂ）を減算した差分画像（Ａ−Ｂ）を生成するものとして説明するが、逆に、造影剤投入後の画像（コントラスト画像Ｂ）から造影剤投入前の画像（マスク画像Ａ）を減算して差分画像（Ｂ−Ａ）を生成しても良い。

図５（ａ）のマスク画像Ａの撮像時には血管に造影剤が投入されていないため、マスク画像Ａの画素値はほぼ背景と等価となる。このため、差分画像（Ａ−Ｂ）の血管部においては、「コントラスト画像Ｂ」に描画された血管部の黒部（低い画素値）だけが反映された白部のみの画像となる。つまり、位置ずれがあったとしても、差分画像（Ａ−Ｂ）上の血管部では、位置ずれによるミスレジアーチファクトは発生しない。

これに対して、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、骨部は、造影剤投入の前後のいずれにおいても、黒い画像（即ち、低い画素値をもつ画像）として描画される。このため、「マスク画像Ａ」と「コントラスト画像Ｂ」との間に位置ずれが発生すると、差分画像（Ａ−Ｂ）では骨部の一部が除去されないことになる。つまり、図５（ｃ）に示したように、「マスク画像Ａ」の骨部と「コントラスト画像Ｂ」骨部とが重ならない部分が白く、或いは黒く表示されることになる。このように、体動により生じた位置ずれによって、コントラスト画像から除去できない部分が生じると、差分画像に白色或いは黒色のミスレジアーチファクトが混入することになる。差分画像上では、血管部が白色で描画されるため、特に白色のミスレジアーチファクトが存在すると読影する際に観察対象である血管部を正しく判別できなくなる。

そこで、差分画像を生成する際に、取得したコントラスト画像及びマスク画像のいずれか一方の位置に合わせて、他方の画像を上下あるいは左右方向に平行移動させて、或いは回転移動させて、２つの画像を幾何学的に位置合わせする処理を行う。このような位置合わせ処理をピクセルシフト処理と呼んでいる。図５（ｃ）に示した例では、「コントラスト画像Ｂ」時と「マスク画像Ａ」時とで被検体Ｓは矢印Ｘの方向に平行移動していることから、「コントラスト画像Ｂ」を矢印Ｘと逆方向に同じだけ平行移動させた「コントラスト画像Ｂ’」を生成し、「マスク画像Ａ」と重ね合わせることで位置ずれを解消することができる。このように、ピクセルシフト処理は、撮像位置のずれを補正することで被検体Ｓの体動による２次元的な画像のずれを補正することができる。

ピクセルシフト処理は、公知の位置合わせ技術を用いて装置が自動的に行ってもよいし、表示部１７０に「マスク画像Ａ」と「コントラスト画像Ｂ」とを表示させ、ユーザが一方の画像をマウス等のポインティングデバイスを利用して平行移動や回転移動をさせ、手動で位置合わせしてもよい。

図５（ｄ）は、図５（ｂ）で取得したコントラスト画像Ｂをマスク画像Ａの位置に合わせてピクセルシフト処理を施した「コントラスト画像Ｂ’」と、「マスク画像Ａ」との差分画像を示している。図５（ｄ）では、図５（ｃ）で観察されるような骨部のミスレジアーチファクトが差分画像から除去されていることがわかる。

しかしながら、被検体Ｓの体動は、マスク画像やコントラスト画像の投影面に平行な方向の動き（２次元面内での平行移動や回転移動）だけではなく、ねじれ等を伴う３次元的な動きであるのが一般的である。

図６は、このような３次元的な動きに起因するミスレジアーチファクトが、上記のピクセルシフト処理だけでは除去できないことを説明する図である。

図６（ａ）は、図５（ａ）と同様の「マスク画像Ａ」である。図６（ｂ）は「コントラスト画像Ｂ」である。図６（ｂ）は、図６（ａ）の「マスク画像Ａ」の撮像時に対して、「コントラスト画像Ｂ」の撮像時では、被検体Ｓは左側（矢印Ｘで示した方向）に投影面に沿って平行移動し、かつ、骨部の上部と下部の間の角度が矢印Ｙの方向に広がる動きを取っている。

図６（ｃ）は、位置ずれが生じた図６（ａ）の「マスク画像Ａ」と、図６（ｂ）の「コントラスト画像Ｂ」とをピクセルシフト処理を行わずに生成した差分画像（Ａ−Ｂ）を示している。図６（ｃ）の差分画像においては、図５（ｃ）で示した差分画像よりも骨部下部の部分に大きなミスレジアーチファクトが観察される。

一方、図６（ｄ）は、図６（ａ）の「マスク画像Ａ」と、図６（ｂ）の「コントラスト画像Ｂ」にピクセルシフト処理を施した後の「コントラスト画像Ｂ’」と図６（ａ）の「マスク画像Ａ」とを差分処理した差分画像（Ａ−Ｂ’）を示している。図６（ｄ）は「コントラスト画像Ｂ」を矢印Ｘと逆方向に平行移動させたピクセルシフト処理を施した「コントラスト画像Ｂ’」を用いた差分画像（Ａ−Ｂ’）である。図６（ｄ）の左上に示す骨部上部のミスレジアーチファクトはピクセルシフト処理により解消されたが、左下に示す骨部下部のミスレジアーチファクトは解消されていない。このように、ピクセルシフト処理は被検体Ｓの投影面に対して平行な動きによる位置ずれよって生じたミスレジアーチファクトは除去することができるものの、骨の関節部の回転等に起因する骨部全体の形状の変化（関節部の角度の変化）による位置ずれや、投影面に沿う方向とは異なる方向の３次元的な動きが２次元面内に投影されたことによる位置ずれよって生じたミスレジアーチファクトは除去することができない。

図４に戻り、図４のＳ１０９では、ミスレジアーチファクトの除去処理を実施するか否かを判定する。ピクセルシフト処理後に差分処理を行った差分画像を表示部１７０に表示させ、差分画像に残留したミスレジアーチファクトの発生状況をユーザが判断し、その判断結果に基づいてユーザが入力した実施指令信号等に基づいて、ミスレジアーチファクトの除去処理を実施するか否かが判定される。ミスレジアーチファクトの除去処理を実施する場合は、Ｓ１１１以降の処理が行われ、除去処理を実施しない場合は、Ｓ１２３の除去処理後の差分画像、すなわちピクセルシフト処理のみを実施した差分画像が表示部１７０に表示される。

Ｓ１１１では、白黒ペア判定部１５０が、差分画像生成部１３０で生成した差分画像上の画素値に基づき、差分画像の所定範囲内に白部と黒部のペアが存在するか否かを判定する。差分画像上において画素値が所定の閾値よりも高い部位を白部とし、画素値が所定の閾値よりも低い部位を黒部とする。Ｓ１１１では、この白部と黒部の判定を行うに当たり、差分画像上に差分画像を密に覆う複数の仮想直線を設定する。

図７は、本実施形態に係る医用画像処理装置１の第１の実施形態の仮想直線の設定、及び骨部の位置ずれによって生じる白部と黒部について説明した図である。図７（ａ）は、差分画像への仮想直線の設定を説明した図である。このうち、図７（ａ）に示した差分画像は、図６（ｄ）で示したピクセルシフト処理を施した差分画像（Ａ−Ｂ’）と同じものである。白黒ペア判定部１５０で、白黒ペア判定の際に仮想直線の設定が行われる。図７（ａ）に示した差分画像上の複数の横線が仮想直線である。このように、仮想直線は、差分画像を覆うように、所定の１方向に沿う平行直線群として設定されている。設定された複数の仮想直線のそれぞれに対して白部と黒部の判定が実施される。

図７（ｂ）の上段の図は、図７（ａ）にＸ−Ｘ’で示した１本の仮想直線に対応するマスク画像Ａの画素値のグラフであり、図７（ｂ）の下段の図はピクセルシフト処理を施したコントラスト画像Ｂ’の画素値のグラフを示している。いずれも、横軸は差分画像の横幅を示しており、縦軸は画素値の大きさを示している。グラフ上で画素値がプラス方向に大きな値を示す部分は、投影画像上に白く表示され、マイナス方向に大きな値を示す部分は黒く表示される。また、画素値がゼロとなる部分は背景部分であり、白と黒の中間の明度として、灰色に表示される。

図６（ａ）で示したように、マスク画像Ａでは、骨部は黒く表示され、血管部は表示されていない。したがって、図７（ｂ）の上段に示したマスク画像Ａの画素値の変化は、骨部に該当する箇所に画素値がマイナスとなる部分があり、血管部の部分には画素値の変化が見られない。

一方、図６（ｂ）で示したように、コントラスト画像Ｂでは、骨部も血管部も黒く表示されている。コントラスト画像Ｂをピクセルシフト処理したコントラスト画像Ｂ’においても同様に、骨部も血管部も黒く表示される。したがって、図７（ｂ）の下段に示したコントラスト画像Ｂ’の画素値の変化は、骨部に該当する箇所に画素値がマイナスとなる部分があり、血管部の部分にも画素値がマイナスとなる部分がある。

また、骨部を示す画素値の範囲は、被検体Ｓの動きにより、図７（ｂ）上段に示したマスク画像Ａより、図７（ｂ）下段に示したコントラスト画像Ｂ’のほうが、左にずれている。したがって、図７（ｂ）上段に示したマスク画像Ａと、図７（ｂ）下段に示したコントラスト画像Ｂ’との差分画像（Ａ−Ｂ’）を生成すると、図７（ｃ）に示すように、骨部の画素値は、画素値が重複する箇所を除き、プラスの画素値を示す範囲と、マイナスの画素値を示す範囲とになる。一方、血管部はマスク画像Ａにおいて画素値はほぼゼロであるため、コントラスト画像Ｂ’のプラスの画素値の符号が反転してプラスとなる。

図４のＳ１１３では、白黒ペア判定部１５０が仮想直線上の画素値の大きさに基づき、白部と黒部とを判定し、それらがペアであるかどうか判定するために、白部及び黒部の領域を仮想直線上で両方向に所定の範囲まで拡大し、重複領域を求める。

Ｓ１１５では、重複領域内に白部が存在するか否か判定し、重複領域内に白部が存在する場合は、Ｓ１１７で除去処理部１６０がミスレジアーチファクトの除去を行う。

一方、重複領域内に白部が存在しない場合は、Ｓ１２１ですべての仮想直線を処理したかが判定され、すべての仮想直線を処理していない場合は、Ｓ１１９で次の仮想直線に移動し、Ｓ１１３から同じ処理をすべての仮想直線について処理が完了するまで繰り返す。Ｓ１２１ですべての仮想直線を処理したと判定される場合は、除去処理後の差分画像が表示部１７０に表示される。

図８は、本実施形態に係る医用画像処理装置１の第１の実施形態の白黒ペア判定部１５０における判定方法を説明した図である。図８（ａ）は、図７（ｃ）と実質的に同じ図であり、マスク画像Ａと、コントラスト画像Ｂ’との差分画像（Ａ−Ｂ’）における骨部の画素値のグラフを示している。図８（ａ）では、プラスの画素値を示す部位が、所定の第１の閾値よりも高いことが示されている。したがって、図８（ａ）に示されたプラスの画素値を示す部位は、白部であると判定することができる。同様に、マイナスの画素値を示す部位は、所定の第２の閾値よりも低いことが示されている。したがって、図８（ａ）に示されたマイナスの画素値を示す部位は黒部と判定することができる。

白黒ペア判定部１５０は、白部と黒部とを判定した後、それらがペアであることを判定する。図８（ｂ）から図８（ｄ）は白黒ペアの判定方法を説明した図である。まず、図８（ｂ）に示されるように、白部の領域をその中心から仮想直線に沿って所定の範囲まで両方向に拡大する。所定の範囲とは、ユーザによりミスレジアーチファクトを除去するために指定された範囲に基づいて定められてもよいし、骨部の解剖学的な大きさ等に基づいて定められてもよい。同様に、黒部の領域もその中心から仮想直線に沿って所定の範囲まで両方向に、白部の領域と同じだけ、拡大する。このように拡大した領域を、それぞれ、拡大白部領域及び拡大黒部領域とよぶ。白黒ペア判定部１５０は、それぞれの拡大領域が重なり合う重複領域を検出する（図４のＳ１１３）。

図８（ｃ）に示されたように、白部及び黒部を拡大していくと、その拡大白部領域及び拡大黒部領域とが重なり合う重複領域内に、白部または黒部が存在するようなる。図８（ｄ）に示すように、斜線で示された重複領域内に白部（格子線で示した箇所）が存在する場合、白黒ペア判定部１５０は仮想直線上に白部と黒部のペアが存在すると判定する（図４のＳ１１５のＹｅｓ）。一方、仮想直線上で黒部とペアとならない白部は、ミスレジアーチファクトとは判定されない（図４のＳ１１５のＮｏ）。

この重複領域内に存在する白部が、図７（ａ）で示された骨部のミスレジアーチファクトであり、除去すべきアーチファクトとして特定される。これに対して、上述したように、血管部は差分画像上において白部のみとして描画されるため、仮想直線上の血管部周辺において白黒のペアは存在しない。このため、血管部の白い画像は、ミスレジアーチファクトとして判定されることはない。このように、白黒ペア判定部１５０は、白部と黒部を判定し、さらに、それらが所定の範囲内に存在するペアであることを判定することで、ミスレジアーチファクトとしての白部、即ち、除去すべき白部を特定する。

図９は、本実施形態に係る医用画像処理装置１の第１の実施形態の除去処理部１６０の処理をさらに説明する図である。図９（ａ）は、図８（ｄ）と同じ図を示しており、重複領域に除去対象の白部が含まれることを示している。図９（ｂ）は、図７（ｃ）と同様に、除去対象の白部を除去する前の差分画像（Ａ−Ｂ’）の画素値を示している。図９（ｄ）は、図９（ｂ）の除去対象の白部を除去する前の差分画像（Ａ−Ｂ’）である。図９（ｄ）が示すように、除去処理を行う前では、骨部の投影箇所に白く表示されたミスレジアーチファクトが混入している。図９（ｂ）において白部と判定される部位は、差分画像（Ａ−Ｂ’）上で白く表示され、黒部と判定される部位は黒く表示される。それ以外の画素値がゼロとなる背景部分は灰色で表示される。血管部を造影した場合、白く投影される血管部のみを観察対象とするため、同様に白く表示されるミスレジアーチファクトが混入すると、投影画像の読影に支障をきたす。

そこで、本実施形態に係る医用画像処理装置１の除去処理部１６０で、このミスレジアーチファクトに相当する箇所を除去する。

図９（ｃ）は、除去すべき白部の画素値をゼロにした場合を示している。このように、除去すべき白部の画素値をゼロにすることによって、図９（ｅ）に示すように、骨部の投影箇所に白く表示されたミスレジアーチファクトを除去することができる。

図９（ｃ）では同時に、黒部の画素値もゼロにしている。黒部と判定される部位は、差分画像上で血管部とは区別することができるが、他のＸ線透過率の高い部分、たとえば空気など、と誤認する場合があるため無いほうが好ましい。そこで、除去すべき白部とペアとなる黒部の画素値もゼロにすることで、差分画像（Ａ−Ｂ’）から骨部を完全に除去することができる。

上述したように、本実施形態に係る医用画像処置装置１は、白部と黒部とのペアを識別し、ペアとなる白部と黒部の画素値をゼロとし、背景部分と同じ扱いとすることで差分画像上からミスレジアーチファクトを除去している。このように、ピクセルシフト処理で完全に除去することができない、体動による体の角度の変化やねじれ等を伴う３次元的な動きにより生じたミスレジアーチファクトを除去することで、造影対象である血管部を観察しやすい、より良好な差分画像を生成することができる。

ここまで説明してきた第１の実施形態では、仮想直線の設定は１方向のみであったが、その変形例として、複数の方向にそれぞれ沿った複数の平行直線群を設定してもよい。

図１０は、本実施形態に係る医用画像処理装置１の第１の実施形態において、差分画像に複数の方向の仮想直線を設定する例を説明した図である。図１０には、図７（ａ）で示した差分画像（Ａ−Ｂ’）と同じ差分画像が表示されている。図１０に示す第１の仮想直線群は、図７（ａ）で示した仮想直線群と同じである。これに対して、第２の仮想直線群は、第１の仮想直線群とは異なる方向に設定する。例えば、第１の仮想直線群に対して４５度だけ回転させた方向に設定する。

たとえば、被検体Ｓの動きの方向と、第１の仮想直線群の方向とが直交するような場合、第１の仮想直線群の直線上では、白部と黒部のペアが形成できないため、ミスレジアーチファクトを削除することができない。そこで、図１０に示すように、複数の方向で仮想直線群を設定し、白黒ペア判定を行うことで、ミスレジアーチファクトの検出精度を向上させることができる。図１０では、２方向の仮想直線群を示したが、２方向にかぎらず、ミスレジアーチファクトの検出精度と、それを処理する白黒ペア判定部１５０の性能に応じて最適な方向数を設定すればよい。

さらに、第２の実施形態として、仮想直線を一定の幅を持たせた帯状の仮想帯状領域として設定してもよい。

図１１は、本実施形態に係る医用画像処理装置１の第２の実施形態の差分画像への仮想帯状領域の設定を説明した図である。図１１には、図７（ａ）で示した差分画像（Ａ−Ｂ’）と同じ差分画像が表示されている。図１１に示すように、この差分画像を密に覆う複数の仮想帯状領域を設定し、それぞれの仮想帯状領域上において、白部と黒部の判定を行う。図８（ａ）と同様に、画素値が所定の第１の閾値よりも高い部位を白部とし、画素値が所定の第２の閾値よりも低い部位を黒部とする。そして、仮想帯状領域上に白部と黒部の重複領域があるペアが存在するか否かを複数の仮想帯状領域のそれぞれに対して判定する。

図１１に示したように、仮想直線群ではなく、仮想帯状領域群を設定することにより、白黒ペア判定部１５０で行う処理量が減少し、効率よく判定を行うことができる。また、図１０で示した複数方向から仮想直線群を設定する変形例を仮想帯状領域群に適用する場合も、白黒ペア判定部１５０で行う処理量が減少しているため、より多くの方向の仮想帯状領域群を設定し、白黒ペア判定を行うことができる。

以上、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、変更を行なうことができる。これらの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。

１ 医用画像処理装置
２ Ｘ線診断装置
２０ 床置き式Ｃアーム
２５ 画像モニタ
２６ 寝台装置
２７ 操作制御部
１１０ Ｘ線画像生成部
１２０ Ｘ線画像記憶部
１３０ 差分画像生成部
１４０ ピクセルシフト処理部
１５０ 白黒ペア判定部
１６０ 除去処理部
１７０ 表示部
２００ Ｘ線照射装置
２０１ Ｘ線管（Ｘ線源）
２０２ 可動絞り装置
２０３ 高電圧供給装置
２１１ ＦＰＤ
２１２ Ａ／Ｄ変換回路
２６１ 天板

Claims (9)

1. 被検体に造影剤を投入する前に撮像したマスク画像と、前記造影剤の投入後に撮像したコントラスト画像とを差分処理して差分画像を生成する差分画像生成部と、
   前記差分画像上において、画素値が、正の所定の第１の閾値よりも高い部位を白部とし、画素値が、負の所定の第２の閾値よりも低い部位を黒部とするとき、前記差分画像の所定範囲内に前記白部と前記黒部の白黒ペアが存在するか否かを判定する白黒ペア判定部と、
   前記白黒ペアが存在する場合、前記差分画像から前記白黒ペアにおける前記白部の画素を除去する除去処理部と、
   を備えたことを特徴とする医用画像処理装置。
2. 前記白黒ペア判定部は、
   前記差分画像を密に覆う複数の仮想直線を設定し、前記仮想直線上において前記白黒ペアが存在するか否かを、前記複数の仮想直線の夫々に対して判定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記白黒ペア判定部は、
   前記白部の領域をその中心から前記仮想直線に沿って所定の範囲まで両方向に拡大した拡大白部領域と、前記黒部の領域をその中心から前記仮想直線に沿って所定の範囲まで両方向に拡大した拡大黒部領域とを求め、前記拡大白部領域と前記拡大黒部領域とが重なりあう重複領域内に前記白部が存在する場合に、前記仮想直線上に前記白黒ペアが存在すると判定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記除去処理部は、
   前記白黒ペアにおける前記白部の画素値をゼロに設定することにより、前記白黒ペアにおける前記白部の画素を除去する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
5. 前記除去処理部は、
   前記白黒ペアにおける前記黒部の画素値がゼロでない場合は、前記白黒ペアにおける前記黒部の画素値をゼロに設定する、
   ことを特徴とする請求項４に記載の医用画像処理装置。
6. 前記白黒ペア判定部は、
   前記複数の仮想直線を、所定の１方向に沿った１つの平行直線群として設定する、ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
7. 前記白黒ペア判定部は、
   前記複数の仮想直線を、複数の方向にそれぞれ沿った複数の平行直線群として設定する、ことを特徴とする請求項２乃至５のいずれか１項に記載の医用画像処理装置。
8. 前記白黒ペア判定部は、
   前記差分画像を密に覆う複数の仮想帯状領域を設定し、それぞれの前記仮想帯状領域上において、画素値が、正の所定の第１の閾値よりも高い部位を白部とし、画素値が、負の所定の第２の閾値よりも低い部位を黒部とするとき、前記仮想帯状領域上に前記白部と前記黒部の白黒ペアが存在するか否かを前記複数の仮想帯状領域の夫々に対して判定し、
   前記除去処理部は、前記白黒ペアが存在する場合、その仮想帯状領域上の前記白黒ペアにおける前記白部の画素を除去する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の医用画像処理装置。
9. 被検体に対してＸ線透視撮像を行うＸ線撮像部と、
   前記被検体に造影剤を投入する前にＸ線透視撮像したマスク画像と、前記造影剤の投入後にＸ線透視撮像したコントラスト画像とを差分処理して差分画像を生成する差分画像生成部と、
   前記差分画像上において、画素値が、正の所定の第１の閾値よりも高い部位を白部とし、画素値が、負の所定の第２の閾値よりも低い部位を黒部とするとき、前記差分画像の所定範囲内に前記白部と前記黒部の白黒ペアが存在するか否かを判定する白黒ペア判定部と、
   前記白黒ペアが存在する場合、前記差分画像から前記白黒ペアにおける前記白部の画素を除去する除去処理部と、
   を備えたことを特徴とするＸ線診断装置。