JPH03289277A - エネルギーサブトラクション画像生成方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、画像全面にわたってより正確にサブトラクシ
ョン処理の行なわれた画像を生成する方法および装置に
関するものである。

（従来の技術） 記録された放射線画像を読み取って画像データを得、こ
の画像データに適切な画像処理を施した後、画像を再生
記録することが種々の分野で行われている。たとえば、
後の画像処理に適合するように設計されたガンマ値の低
いＸ線フィルムを用いてＸ線画像を記録し、このＸ線画
像が記録されたフィルムからＸ線画像を読み取って電気
信号に変換し、この電気信号（画像データ）に画像処理
を施した後コピー写真等に可視像として再生することに
より、コントラスト、シャープネス、粒状性等の画質性
能の良好な再生画像を得ることの出来るシステムが開発
されている（特公昭ｆｉｌ　−５１９３号公報参照）。

また本出願人により、放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線
、電子線、紫外線等）を照射するとこの放射線エネルギ
ーの一部が蓄積され、その後可視光等の励起光を照射す
ると蓄積されたエネルギーに応じた光量の輝尽発光光を
放射する蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）を利用して、人
体等の被写体の放射線画像を一部シート状の蓄積性蛍光
体に撮影記録し、蓄積性蛍光体シートをレーザ光等の励
起光で走査して輝尽発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発
光光を光電的に読み取って画像信号を得、この画像信号
に基づいて被写体の放射線画像を写真感光材料等の記録
材料、ＣＲＴ等に可視像として出力させる放射線記録再
生システムがすでに提案されている（特開昭５５−１２
４２９号、同５Ｂ−１１３９５号。

同５５−１１３４０号、同５Ｂ−１８４８４５号、同５
５−１１６３４０号等）。

このシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真シ
ステムと比較して極めて広い放射線露光域にわたって画
像を記録し得るという実用的な利点を有している。すな
わち、放射線露光量に対する、蓄積後に励起によって発
光する輝尽発光光の光量が極めて広い範囲に渡って比例
することが認められており、従って種々の撮影条件によ
り放射線露光量がかなり大幅に変動しても、蓄積性蛍光
体シートより放射される輝尽発光光を読取りゲインを適
当な値に設定して光電変換手段により読み取って電気信
号（画像データ）に変換し、この画像データを用いて写
真感光材料、ＣＲＴ等の表示装置に放射線画像を可視像
として出力することによって、放射線露光量の変動に影
響されない放射線画像を得ることができる。

上記のようにＸ線フィルムや蓄積性蛍光体シート等を用
いるシステムにおいて、記録された複数の放射線画像を
読み取って複数の画像データを得た後、これらの画像デ
ータに基づいて上記放射線画像のサブトラクション処理
を施すことがある。

ここで、放射線画像のサブトラクション処理とは、互い
に異なった条件で撮影された複数の放射線画像の差に対
応する画像を得る処理をいい、具体的にはこれら複数の
放射線画像を所定のサンプリング間隔で読み取って各放
射線画像に対応する複数のディジタルの画像信号を得、
これら複数のディジタルの画像信号の各対応するサンプ
リング点毎に減算処理を施すことにより、放射線画像中
の特定の被写体部分のみを強調または抽出した放射線画
像を得る処理をいう。

このサブトラクション処理には基本的には次の二つがあ
る。すなわち、造影剤の注入により被写体の特定の部分
（たとえば人体を被写体としたときの血管等）が強調さ
れた放射線画像から造影剤か注入されていない放射線画
像を引き算（サブトラクト）することによって被写体の
特定の部分（たとえば血管等）を抽出するいわゆる時間
サブトラクションと、被写体の特定の部分か互いに異な
るエネルギーを有する放射線に対して異なる放射線吸収
率を有することを利用して、同一の被写体に対して互い
に異なるエネルギーを有する放射線を照射してこれら互
いに異なるエネルギーを有する各放射線による複数の放
射線画像を得、これら複数の放射線画像を適当に重み付
けしてその差を演算することによって被写体の特定部分
を抽出するいわゆるエネルギーサブトラクションとがあ
る。本出願人も蓄積性蛍光体シートを用いたエネルギー
サブトラクションについて提案している（特開昭５９−
８３４８８号公報、特開昭６０−２２５５４１号公報参
照）。

（発明か解決しようとする課題） 上記エネルギーサブトラクション処理に関し、被写体の
放射線撮影を行なう際、所定のエネルギー分布を有する
放射線を被写体に照射すると、被写体の各部分毎に放射
線透過率が異なり、しかも低エネルギーの放射線はど透
過率が低いため、放射線が被写体と透過するにしたがっ
て放射線のエネルギー分布が全体として高エネルギー側
に片寄るいわゆるビームハードニングの現象が生じ、し
かもこの片寄りの程度は被写体の各部分毎に異なること
となる。

一方、上記エネルギーサブトラクション処理は、互いに
エネルギーの異なる放射線に対する被写体を構成する各
組織の放射線透過率の相違を利用して該被写体の所望と
する組織の陰影が抽出もしくは強調された画像を得るも
のであるため、被写体の各部分毎に互いに程度の異なる
ビームハードニングが生じると、画像のある一部領域で
は不要な組織がきれいに消去されて所望とする組織のみ
を抽出すことができても、画像の他の一部領域では不要
な組織の陰影か残ってしまうという現象が生し、このこ
とがサブトラクション処理後の画像の画質を低下させる
一因となっていた。

本発明は、上記事情に鑑み、被写体の各部分毎にビーム
ハードニングの程度が異なっても、その影響を十分に低
減させ、したがって高画質のサブトラクション画像を得
ることのできるエネルギーサブトラクション画像生成方
法および装置を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明のエネルギーサブトラクション画像生成方法は、 互いにエネルギーの異なる複数の放射線を該複数の放射
線に対して互いに放射線吸収率の異なる複数の組織から
構成される被写体に照射して得られた複数の放射線画像
のそれぞれを表わす複数の画像データのうちの一つの画
像データ、もしくはこれら複数の画像データに基づいて
求められた前記複数の放射線画像の平均的な画像を表わ
す画像データに応じて、各画素毎にパラメータを変更し
ながら該各画素のサブトラクション処理を行なうことに
より、前記被写体中の所望とする組織の陰影が抽出もし
くは強調されたサブトラクション画像を表わすサブトラ
クション画像データを求めることを特徴とするものであ
る。

また、本発明のエネルギーサブトラクション画像生成装
置は、上記エネルギーサブトラクション画像生成方法を
実施した装置であり、 互いにエネルギーの異なる複数の放射線を該複数の放射
線に対して互いに放射線吸収率の異なる複数の組織から
構成される被写体に照射して得られた複数の放射線画像
のそれぞれを表わす複数の画像データのうちの一つの画
像データ、もしくはこれら複数の画像データに基づいて
求められた前記複数の放射線画像の平均的な画像を表わ
す画像データを変数とする、サブトラクション処理のパ
ラメータを表わす関数を記憶しておくパラメータ記憶手
段、および 前記パラメータ記憶手段に記憶された関数に基づいて求
められた各画素毎のパラメータを用いて該各画素のサブ
トラクション処理を行なうことにより、前記被写体中の
所望とする組織の陰影か抽出もしくは強調されたサブト
ラクション画像を表わすサブトラクション画像データを
求めるサブトラクション演算手段を備えたことを特徴と
するものである。

（作　　用） ビームハードニングは放射線が入射する被写体の前面と
該被写体から射出する背面との間の、被写体の厚み方向
のトータルとしての透過率により定まり、したがってビ
ームハードニングの各部分毎の差は、放射線画像上で濃
度（画像データの値）と相関かある。そこで本発明は、
画像データに応じて画像の各部分毎にサブトラクション
処理のパラメータを変更しながら画像全体にわたってサ
ブトラクション処理を施すようにしたものである。

ここでパラメータ変更の基となる画像データは、上記複
数の放射線画像のうちのいずれか一つの放射線画像を表
わす画像データを採用してもよいが、これら複数の放射
線画像のそれぞれを表わす複数の画像データに基づいて
、これら複数の放射線画像の平均的な画像を求め、この
平均的な画像を表わす画像データに応じてパラメータを
変更することにより、この平均的な画像は上記の複数の
放射線画像のいずれよりもノイズ成分が低減化されるた
め、このノイズ成分がサブトラクション処理に及ぼす悪
影響を押えることができる。

ここで画像データに応じてパラメータをどのように変更
するかは、通常あらかじめ実験的、経験的に定められる
。本発明者の実験によると、放射線画像を得るための放
射線のエネルギー分布等の撮影系について固定された条
件で撮影を行ない、被写体が例えば大人の胸部とした場
合、様々の体格の人の放射線撮影を行なった場合であっ
ても、画像データを変数とした同一のパラメータの関数
を用いて、十分な精度で、被写体の各部分毎にビームハ
ードニングの程度が異なることによるサブトラクション
画像への悪影響を防止することができる。また、被写体
か大人の胸部と子供の胸部胸部と腹部等極端に異なる場
合にはそれぞれについてパラメータの関数をあらかじめ
求めておくことが好ましい。

尚、本発明においては必須なものではないが、上記ノイ
ズ成分による悪影響をさらに積極的に押えるために、本
発明のサブトラクション処理を行なうに先立って放射線
画像の低空間周波数成分が抽出もしくは強調された画像
を表わす画像データを求め、この画像データに応じてパ
ラメータを変更することが好ましい。この場合にどの程
度ゆるやかな変動までを考慮するかは、画像に含まれる
ノイズの程度、所望とするサブトラクション処理の精度
等により適宜窓められる。

（実　施　例） 以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明す
る。尚ここでは前述した蓄積性蛍光体シートを用いる例
について説明する。

第１図は、Ｘ線撮影装置の概略図である。

このＸ線撮影装置１のＸ線管２から発せられたＸ線３に
より被写体（人体の胸部）４が照射される。被写体４を
透過したＸ線３ａは第一の蓄積性蛍光体シート５に照射
され、Ｘ線３ａのエネルギーのうち比較的低エネルギー
のＸ線が該第−の蓄積性蛍光体シート５に蓄積され、こ
れにより該シート５に被写体４のＸ線画像が蓄積記録さ
れる。シート５を透過したＸ線３ｂはさらに低エネルギ
ーのＸ線をカットするフィルタ６を透過し、該フィルタ
６を透過した高エネルギーＸ線３ｃが第二の蓄積性蛍光
体シート７に照射される。これにより該シート７にも被
写体４のＸ線画像が蓄積記録される。

被写体４には、サブトラクション処理を行なうにあたっ
て２つのＸ線画像の位置合わせを行なうための基準とな
る２つのマーク８が付されている。

尚、上記Ｘ線撮影装置は一回の撮影で２つのシー４５．
７にＸ線画像を蓄積記録するものであるが、時間的に相
前後した２つのタイミングでそれぞれ１枚ずつ撮影を行
なってもよい。

第２図は、Ｘ線画像読取装置と本発明のエネルギーサブ
トラクション画像生成装置の一実施例である画像処理表
示装置の斜視図である。

第１図に示すＸ線撮影装置１で撮影か行なわれた後、第
一および第二の蓄積性蛍光体シート５゜７が一枚ずつＸ
線画像読取装置１０の所定位置にセットされる。ここで
は、第一の蓄積性蛍光体シート５に蓄積記録された第一
のＸ線画像の読取りの場合について説明する。

所定位置にセットされた、第一のＸ線画像か蓄積記録さ
れた蓄積性蛍光体シート５は、図示しない駆動手段によ
り駆動されるエンドレスベルト等のシート搬送手段１５
により、矢印Ｙ方向に搬送（副走査）される。一方、レ
ーザ光源（６から発せられた光ビーム１７はモータ１８
により駆動され矢印Ｚ方向に高速回転する回転多面鏡１
９によって反射偏向され、ｆθレンズ等の集束レンズ２
０を通過した後、ミラー２）により光路をかえて蓄積性
蛍光体シート１４に入射し、副走査の方向（矢印Ｙ方向
）と略直角な矢印Ｘ方向に主走査する。蓄積性蛍光体シ
ー１−１４の、光ビーム１７が照射された箇所からは、
蓄積記録されているＸ線画像情報に応じた光量の輝尽発
光光２２が発せられ、この輝尽発光光２２は光ガイド２
３によって導かれ、フォトマルチプライヤ（光電子増倍
管）２４によって光電的に検出される。光ガイド２３は
アクリル板等の導光性材料を成形して作られたものであ
り、直線状をなす入射端面２３ａが蓄積性蛍光体シート
１４上の主走査線にそって延びるように配され、円環状
に形成された射出端面２３ｂにフォトマルチプライヤ２
４の受光面が結合されている。入射端面２３ａから光ガ
イド２３内に入射した輝尽発光光２２は、該光ガイド２
３の内部を全反射を繰り返して進み、射出端面２３ｂか
ら射出してフォトマルチプライヤ２４に受光され、放射
線画像を表わす輝尽発光光２２がフォトマルチプライヤ
２４によって電気信号に変換される。

フォトマルチプライヤ２４から出力されたアナログ信号
Ｓは、ログアンプ２５で対数的に増幅された後、Ａ／Ｄ
変換器２Ｂに人力され、サンプリングされて、ディジタ
ルの画像信号ＳＯが得られる。この画像信号ＳＯは第一
の蓄積性蛍光体シート５に蓄積記録された第一のＸ線画
像を表わすものであり、第一の画像信号ＳＯ工と呼ぶ。

この第一の画像信号Ｓ０１は画像処理表示装置３ｏ内の
内部メモリに一旦記憶される。

この画像処理表示装置３０は、本発明のエネルギーサブ
トラクション画像生成装置の一実施例を内包するもので
あり、種々の指示を人力するキーボード３１．指示のた
めの補助情報や画像信号に基づく可視画像を表示するＣ
ＲＴデイスプレィ３２、補助記憶媒体としてのフロッピ
ィディスクが装填され駆動されるフロッピィディスクド
ライブ部３３、およびＣＰＵや内部メモリが内蔵された
本体部３４が備えられている。

次に上記と同様にして、第二の蓄積性蛍光体シート７に
蓄積記録された第二のＸ線画像を表わす第二の画像信号
Ｓ０２が得られ、この第二の画像信号ＳＯ□も画像処理
表示装置２ｏ内の内部メモリに一旦記憶される。

第３図は、画像処理表示装置内の内部メモリに記憶され
た第一および第二のＸ線画像を表わす２つの画像信号Ｓ
○１＋Ｓ○２に基づいて、該画像処理表示装置内で行な
われる処理の流れを表わした図である。

画像処理表示装置内の内部メモリに記憶された、第一お
よび第二のＸ線画像信号ＳＯ工、ＳＯ□は、第３図に示
すそれぞれ第一のＸ線画像４１．第二のＸ線画像４２を
担持する信号である。第一のＸ線画像４１は比較的低エ
ネルギーＸ線による画像であり、第二のＸ線画像４２は
比較的高エネルギーＸ線による画像であるが、互いに軟
部および骨部の濃度は異なるものの両者ともこれら軟部
および骨部の双方が記録された原画像である。

これら第一および第二のＸ線画像信号ＳＯ１゜ＳＯ２は
第２図に示す画像処理表示装置３０内の内部メモリから
読み出され、先ずこれら２つの画像信号ＳＯ工、ＳＯ□
がそれぞれ担持する各Ｘ線画像４１．４２の相対的な位
置合わせが画像信号上で行なわれる（特開昭５８−１［
１３３３８号公報参照）。この位置合わせは、第１図に
示す２つのマーク８が重なるように２つのＸ線画像を相
対的に直線的な移動および回転移動を行なうことにより
行なわれる。

この後、Ｘ線画像の低空間周波数か強調された平滑化画
像か求められる。

この平滑化画像は２つのＸ線画［１１４１，４２のいず
れかに基づいて求めてもよいが、本実施例ではこれらの
Ｘ線画像４１．４２に含まれるノイズ成分をより低減す
るため、これらのＸ線画像４１．４２の互いに対応する
各画素毎に、式 ％式％（１） に従って演算を行なうことにより重ね合わせ画像を求め
、この重ね合わせた画像を平滑化することにより平滑化
画像が求められる。本実施例では、重ね合わせ画像の各
画素に対し、該各画素の周囲の多数の画素にそれぞれ対
応する多数の画像データＳ○の平均値を求めることによ
り、この平均値により平滑化画像を表わす平滑化画像信
号ＳＳＭが求められる。

この平滑化画像信号ＳＳＭが求められた後、各画素毎に
式 Ｓ　１−Ｋａ　　−５Ｏｚ　　　Ｋｂ　ＳＯ２＋Ｋｃ　
　　−（２）に従ってサブトラクション処理が行なわれ
、被写体４の骨部の陰影が消去されるとともに軟部の陰
影のみが抽出された軟部画像４３（第３図参照）が求め
られる。ここで、Ｋａ、Ｋｂは２つの画像信号ｓｏ１．
ｓｏ□の重みづけを定めるパラメータ、Ｋｃはバイアス
分を定めるパラメータであり、本実施例では各パラメー
タＫａ、Ｋｂ、Ｋｃとも平滑化画像信号ＳＳＭの関数で
ある。

第４図は、このパラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃの関数の一
例を表わした図である。

第４図（ａ）に示すようにパラメータＫａ、Ｋｂは平滑
化画像信号ＳＳＭの値が大きくなるに従って単調に増加
する関数であり、しかも常にＫａ＞Ｋｂとなっている。

また第４図（ｂ）に示すようにパラメータＫｃも単調増
加関数となっている。

平滑化画像信号ＳＳＭを変数とした関数としてのパラメ
ータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃがあらかじめ画像処理表示装置３
０内のメモリ（本発明にいうパラメータ記憶手段）に記
憶されており、上記（２）式に従ってサブトラクション
処理を行なう際に参照される。

上記（２）式に従って求められた軟部画像信号Ｓ１は画
像処理表示装置３０のＣＲＴデイスプレィ３２に送られ
、この軟部画像信号Ｓ１に基づく可視画像がＣＲＴデイ
スプレィ３２に再生表示される。

尚、上記実施例では上記（２）式にあられれた全てのパ
ラメータＫａ、Ｋｂ、Ｋｃとも平滑化画像信号ＳＳＭを
変数とした関数であるとして説明したが、例えばＫｃを
定数とする等全パラメータが関数である必要はない。

また上記実施例では各パラメータは重ね合わせ画像を平
滑化した平滑化画像を表わす平滑化画像信号ＳＳＭを変
数とした関数であるとして説明したが、各パラメータは
平滑化画像信号ＳＳＭの関数である必要はなく、Ｘ線画
像４１．４２に混入しているノイズレベル、求めるべき
軟部画像４３の所望とする画質レベル等により、重ね合
わせ画像を表わす画像信号ＳＯ（上記（１）式参照）の
関数であってもよく、Ｘ線画像４１．４２を表わす画像
信号ＳＯ０゜Ｓ０２のいずれか一方の関数であってもよ
い。

また上記実施例は軟部画像信号Ｓ１を求める例であるが
骨部画像４４（第３図参照）を観察対象とする場合は、
骨部画像用のパラメータ関数を用いて骨部画像信号Ｓ２
を求めればよい。

また、本発明は人体の胸部のＸ線画像に限られるもので
はなく、例えば人体の乳房のＸ線画像において、乳腺が
強調された画像もしくは悪性腫瘍が強調された画像を求
める場合であってもよく、一般に被写体中の所望とする
組織が強調もしくは抽出された画像を得る際に適用する
ことができるものである。

さらに、上記実施例は、蓄積性蛍光体シートを用いた例
であるが、本発明は蓄積性蛍光体シートを用いたものに
限られるものではなくＸ線フィルム（撮影に際して一般
に増感スクリーンと組合わされる）等を用いたものにも
適用することができる。

（発明の効果） 以上詳細に説明したように、本発明のエネルギーサント
ラクション画像生成方法および装置は、放射線画像の低
空間周波数成分が抽出もしくは強調された平滑化画像を
表わす平滑化画像データを求め、各画素に対応する平滑
化画像データに応じてパラメータを変更しながらサブト
ラクション処理を行なうようにしたため、被写体の部分
毎に異なるビームハードニングの悪影響を十分に低減さ
せ、高画質のサブトラクション画像を得ることかできる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、Ｘ線撮影装置の概略図、 第２図は、Ｘ線画像読取装置と、本発明のエネルギーサ
ブトラクション画像生成装置の一実施例である画像処理
表示装置の斜視図、 第３図は、画像処理表示装置内で行なわれる処理の流れ
を表わした図、 第４図は、サブトラクション処理のパラメータ関数の一
例を表わした図である。 １・・・Ｘ線撮影装置　　　　２・・・Ｘ線管３、３ａ
、　３ｂ、　３ｃｍＸ線　　４・・被写体５・・・第一
の蓄積性蛍光体シート ６・・・フィルタ ７・・・第二の蓄積性蛍光体シート ８・・・マーク １６・・・レーザ光源１９・・・回転多面鏡２２・・・
輝尽発光光　　　　　２３・・・光ガイド２４・・・フ
ォトマルチプライヤ ２５・・・ログアンプ　　　　　２６・・・Ａ／Ｄ変換
器３０・・・画像処理表示装置　　４１．４２・・・原
画像４３・・・軟部画像　　　　　　４４・・・骨部画
像筒 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いにエネルギーの異なる複数の放射線を該複数
   の放射線に対して互いに放射線吸収率の異なる複数の組
   織から構成される被写体に照射して得られた複数の放射
   線画像のそれぞれを表わす複数の画像データのうちの一
   つの画像データ、もしくはこれら複数の画像データに基
   づいて求められた前記複数の放射線画像の平均的な画像
   を表わす画像データに応じて、各画素毎にパラメータを
   変更しながら該各画素のサブトラクション処理を行なう
   ことにより、前記被写体中の所望とする組織の陰影が抽
   出もしくは強調されたサブトラクション画像を表わすサ
   ブトラクション画像データを求めることを特徴とするエ
   ネルギーサブトラクション画像生成方法。
2. （２）互いにエネルギーの異なる複数の放射線を該複数
   の放射線に対して互いに放射線吸収率の異なる複数の組
   織から構成される被写体に照射して得られた複数の放射
   線画像のそれぞれを表わす複数の画像データのうちの一
   つの画像データ、もしくはこれら複数の画像データに基
   づいて求められた前記複数の放射線画像の平均的な画像
   を表わす画像データを変数とする、サブトラクション処
   理のパラメータを表わす関数を記憶しておくパラメータ
   記憶手段、および 前記パラメータ記憶手段に記憶された関数に基づいて求
   められた各画素毎のパラメータを用いて該各画素のサブ
   トラクション処理を行なうことにより、前記被写体中の
   所望とする組織の陰影が抽出もしくは強調されたサブト
   ラクション画像を表わすサブトラクション画像データを
   求めるサブトラクション演算手段を備えたことを特徴と
   するエネルギーサブトラクション画像生成装置。