JPH09122117A - Ｘ線画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 Ｘ線の曝射範囲を調整する可動絞りが画像処
理の支障とならないようにする。 【解決手段】 この発明の画像処理装置は、医用Ｘ線機
器からのＸ線画像信号を入力してフレームメモリ１４へ
記憶するとともに、絞り位置検出部７からの絞り位置信
号に基づいて、信号処理エリア調整手段（ＣＰＵ１５）
により絞りの像の出現エリアが除かれた信号処理エリア
を画定して、フレームメモリ１４に記憶されているＸ線
画像信号のうち信号処理エリアに対応するＸ線画像信号
に対して画像処理手段（例えば階調変換部１６）が信号
処理を行う構成を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線透視撮影装
置やＸ線ＣＴ等の医用Ｘ線機器のＸ線画像信号を入力し
て信号処理を行うためのＸ線画像処理装置に関し、特
に、Ｘ線の曝射範囲（照射野）を変えるための可動絞り
が画像処理の妨げとならないようにするための技術に関
する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線透視撮影装置などの医用Ｘ線機器で
は、可動絞り（コリメータ）を介して被検体（患者）に
Ｘ線を曝射するとともに、被検体の透過Ｘ線像を撮像し
て得られたＸ線画像をＴＶモニタなどに表示する構成と
なっているが、さらに画像処理装置を組み合わせ、撮像
により得られるＸ線画像信号を入力してコントラスト強
調などの画像処理を施しＸ線画像を観察し易いようにし
て表示することが行われている。

【０００３】一方、医用Ｘ線機器のＸ線管の前面に配設
される可動絞りは、Ｘ線の曝射範囲を調整する働きをす
る。通常はＸ線の曝射範囲と透過Ｘ線像の撮影範囲とが
概ね一致するように絞りの位置を設定しておくことか
ら、モニタの画面上のＸ線画像には絞りの像が出て来な
い。ただ、透視する部位によってはＸ線の曝射範囲を狭
くする必要があって可動絞りを曝射中心に近い位置まで
進出させることがあるが、この場合には、絞りの像がＸ
線画像中に現れる。

【０００４】例えば、食道を撮影する場合はＸ線の曝射
範囲をずっと狭くして首の真ん中だけにＸ線曝射を行
う。人間の首は、食道のある中央部に比べて左右両側部
はＸ線透過率が高く、首全体を撮像すると、Ｘ線画像で
は両側部が非常に明るくなってハレーションを起こし、
肝心の食道のところの観察が難しくなるから、曝射範囲
を狭くして首の真ん中だけを撮像するのである。その結
果、食道を撮影したＸ線画像の場合、図１１に示すよう
に、食道像Ｔの左右に絞りの像（黒色領域）Ｓが大きく
現出することになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｘ線画
像中に絞りの像Ｓが現出するとＸ線画像処理装置での信
号処理に支障をきたすという問題がある。例えば、食道
像Ｔのコントラストを充分に強調することが出来ない。
食道像Ｓでは画像濃度が高い目である（Ｘ線画像信号の
強度が比較的大きい）が、絞りの像Ｓでは画像濃度が極
端に低い（Ｘ線画像信号強度が非常に小さい）。したが
って、Ｘ線画像全体では、Ｘ線画像信号の強度が広い範
囲にわたることになり、各Ｘ線画像信号の強度をモニタ
画面における表示明度（明るさ）と対応した階調変換を
行う際、絞りの像ＳのＸ線画像信号のある強度の低い領
域にも階調段数を振り分けなければならず、その分、食
道像ＳのＸ線画像信号のある強度の高い領域に割り振る
階調段数が減ってしまい、肝心な食道像Ｓのところのコ
ントラストが充分に強調できなくなることから、画像処
理を施してもＸ線画像が観察し易いものにならない。

【０００６】さらに、可動絞りの位置を動かしながら
（Ｘ線曝射範囲を変化させながら）Ｘ線画像を得る一
方、Ｘ線画像中の特定部位の被検部位の動きを抽出する
という信号処理を行う場合があるが、この場合には、可
動絞りの動きが被検部位の動きと誤って捉えられて肝心
の被検部位の動きが正確に掴めなくなるという問題が起
こる。

【０００７】この発明は、上記の事情に鑑み、Ｘ線の曝
射範囲を調整する可動絞りが画像処理の支障とならない
Ｘ線画像処理装置を提供することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上述の課題
を達成するため、次のような構成をとる。すなわち、こ
の発明に係るＸ線画像処理装置では、可動絞り（コリメ
ータ）を介して被検体にＸ線を曝射するＸ線曝射手段
と、被検体の透過Ｘ線像を撮像してＸ線画像信号を出力
する撮像手段とを具備する医用Ｘ線機器の前記Ｘ線画像
信号を入力して格納する信号記憶手段と、この信号記憶
手段に記憶されたＸ線画像信号の信号処理を行う画像処
理手段を備えた装置において、前記可動絞りの位置を検
出して絞り位置信号を出力する絞り位置検出手段と、前
記絞り位置信号に基づいて、Ｘ線画像における信号処理
エリアから絞りの像の出現エリアが除かれるように調整
する信号処理エリア調整手段とを備えているというもの
である。

【０００９】

【作用】この発明のＸ線画像処理装置で信号処理が実行
される際の作用は次の通りである。医用Ｘ線機器のＸ線
曝射手段から可動絞りを介して被検体にＸ線が曝射され
る一方、撮像手段により被検体の透過Ｘ線像が撮像され
てＸ線画像信号がＸ線画像処理装置へ出力される。Ｘ線
画像処理装置では、信号記憶手段がＸ線画像信号を入力
して記憶するとともに、絞り位置検出手段が可動絞りの
位置を示す絞り位置信号を検出している。そして、信号
処理エリア調整手段が、絞り位置信号に基づいてＸ線画
像における信号処理対象エリアから絞りの像の出現エリ
アを除く調整を行っていて、Ｘ線画像処理装置の画像処
理手段は、絞りの像の出現エリアが除かれた信号処理エ
リアのＸ線画像信号だけに対し信号処理を実行すること
ができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】続いて、図面を参照しながら、こ
の発明の一実施例を説明する。図１は、実施例のＸ線画
像処理装置が組み込まれたＸ線透視撮影装置の要部構成
を示すブロック図、図２は、Ｘ線透視撮影装置の本体の
外観を示す斜視図である。実施例のＸ線透視撮影装置に
は、天板１に搭載された被検体ＭにＸ線を曝射するため
のＸ線曝射手段が設けられているとともに、被検体Ｍの
透過Ｘ線像を撮像する撮像手段が設けられている。

【００１１】Ｘ線曝射手段は、Ｘ線管２とＸ線管２の前
面に取り付けられた可動絞り（コリメータ）３を備え、
可動絞り３の位置設定に応じてＸ線の曝射範囲が変化す
る構成になっている。可動絞り３は、天板１の幅方向に
平行なＸ方向（図２に示す）と、天板１の長手方向に平
行なＹ方向（図２に示す）それぞれに対して設置されて
おり、図３に示すように、Ｘ方向に関しては絞りリーフ
３ａ，３ｂが移動可能に配設されており、Ｙ方向に関し
ては絞りリーフ３ｃ，３ｄが移動可能に配設されてい
る。これら絞りリーフ３ａ〜３ｄは鉛等のＸ線透過率の
低いＸ線遮蔽材料を用いて作られている。両可動絞り３
は、独立して位置設定できるものであるが、構成・動作
が実質的に同じであるので、以下では必要のない限り一
方の可動絞りを例にとって説明する。勿論、図４に実線
で図示するように、絞りリーフが開かれるにつれてＸ線
曝射範囲Ｗが広がってゆき、図４に破線で図示するよう
に、絞りリーフが閉じられるにつれてＸ線曝射範囲Ｗが
狭くなってゆく。

【００１２】図１に戻って、Ｘ線曝射に関しては、操作
部４で設定された曝射条件に従ってＸ線曝射制御部５か
らＸ線管２に対する必要な制御がなされて、被検体Ｍに
対してＸ線が曝射される。可動絞り３に関しては、操作
部４からのリモートコントロールにより絞り開閉制御部
６が作動して各絞りリーフを設定位置に移動させる一
方、可動絞り３の移動に伴い抵抗値が変化するポテンシ
ョメータ等で構成される絞り位置検出部７が、可動絞り
３の位置を検出して絞り位置信号を出力する。絞り開閉
制御部６としては、絞りリーフをアームで揺動可能に吊
り下げ支持するとともに、モータ駆動式の回転伝達機構
にアームを連結しておき、設定位置に応じてアームの角
度を変化させることにより、絞りリーフ３ａ〜３ｄを前
後に移動させるという構成などが挙げられる。

【００１３】撮像手段は、イメージインテンシファイア
８と後段に接続されたＴＶ（テレビ）カメラ部９を備
え、イメージインテンシファイア８の出力面に結ばれる
光像をＴＶカメラ部９が撮影し、その映像信号をＸ線画
像信号として出力する。実施例装置では、Ｘ線管２が床
に設置された基台から延びる回動フレーム（Ｃ型フレー
ムの場合もある）Ｆの先端に取り付けられた状態で天板
１の上側に位置し、イメージインテンシファイア８が天
板１の下側に位置していて、操作部４よりの指令でフレ
ーム駆動部１０が作動して回動フレームＦが移動した場
合も常にＸ線管２とイメージインテンシファイア８の対
面状態が保たれる構成となっている。フレーム駆動部１
０としては、電動モータとラック・ピニオンの組み合わ
せなどが使われる。

【００１４】天板１は、図２に示すように、Ｘ，Ｙ，Ｚ
の直交する３方向についての移動が独立で行える構成に
なっている。Ｚ方向はＸ線管２およびイメージインテン
シファイア８を結ぶ方向に平行な方向（天板１の面に垂
直な方向）である。天板１の移動は操作部４からのリモ
ートコントロールで行える。操作部４より移動を指令す
る信号が出されると、天板駆動部１１が作動して天板１
が設定された距離だけ移動する。天板駆動部１１として
は、電動モータとラック・ピニオンの組み合わせなどが
使われる。

【００１５】また、図２に示すように、天板１の下側に
は、Ｘ線像をＸ線フィルム（記録媒体）に撮影記録する
ための速写撮影機１２が配設されており、操作部４で設
定された撮影条件に従って、速写撮影機１２がＸ線像を
適時にＸ線フィルムに自動的に撮影記録する構成となっ
ている。速写撮影機１２としては、例えば、カセッテレ
ス速写撮影機が使われる。カセッテレス速写撮影機の場
合、フィルムマガジンから取り出された未撮影フィルム
が、フィルム装填位置でフィルムキャリッジへ移され
て、撮影時、このフィルムキャリッジが撮影位置へ移動
して撮影が行われた後、フィルムが撮影済フィルム貯蔵
用のフィルムマガジンへ返還されるようになっている。
なお、被検体Ｍの透過Ｘ線像を撮影記録する記録媒体と
してＸ線フイルム以外に、Ｘ線イメージングプレートな
どが用いられてもよい。さらに、速写撮影機１２の代わ
りに磁気ディスク等の記憶装置にディジタル信号のかた
ちでＸ線画像を記録するような録画機構が用いられても
よい。

【００１６】一方、ＴＶカメラ部９から出力された映像
信号は、ＡＤ変換器１３でディジタル化されてから、フ
レームメモリ１４のマトリックスアドレス方式の各メモ
リセルへＸ線画像信号として記憶される。図５および図
６は、食道の透過Ｘ線像のＸ線画像信号を取り込んだフ
レームメモリ１４の記憶内容をＸ線画像と対応させて模
式的に示した図である。フレームメモリ１４のＸ方向の
アドレスとＹ方向のアドレスは表示用のモニタ１８の画
面のＸ，Ｙ方向の画素列に対応している。フレームメモ
リ１４のマトリクス構成としては、例えば１０２４×１
０２４のものが例示される。そして、実施例の場合、フ
レームメモリ１４における円Ｃで囲まれるエリアが自動
的に設定されて、円Ｃの内側のＸ線画像信号だけが表示
・信号処理対象とされる。勿論、表示・信号処理対象を
円Ｃの内側に限るという自動的設定はなくてもよい。

【００１７】可動絞り３が充分に開かれてＸ線曝射範囲
が広い場合、図５に示すように、Ｘ線画像中に絞りの像
は現出しないが、食道像Ｔの両側には非常に明るい斜線
域Ｇがあらわれてハレーションが起こることから、食道
像Ｔが観察し難くなる。そこで、可動絞り３をずっと閉
めて（絞りリーフ３ａ，３ｂを曝射中心に近づけて）Ｘ
線の曝射範囲を狭くすると、図６に示すように、斜線域
Ｇのところに絞りの像Ｓが進出して来て、ハレーション
がおさまり、その結果、食道像Ｔが観察し易くなる。

【００１８】一方、絞り位置検出部７からは可動絞り３
の位置を示す絞り位置信号がＣＰＵ１５に送り込まれ
る。可動絞り３の各対の絞りリーフはＸ線曝射中心に対
して対称に変位するので、フレームメモリ１４の画像中
心と前記Ｘ線曝射中心とが一致するように予め設定して
おけば、Ｘ線曝射中心からの可動絞り３の変位量を検出
することによって、フレームメモリ１４内における可動
絞り３の位置を容易に算定することができる。ＣＰＵ１
５は絞り位置信号に基づいて、フレームメモリ１４にお
ける可動絞り３の左右の（前縁）位置のアドレスＸＡ，
ＸＢを速やかに算定するとともに、円Ｃの内側でかつＸ
方向のアドレスＸＡからアドレスＸＢの間のエリアを信
号処理エリアＱと画定する。したがって、絞りの像Ｓの
現出エリアは信号処理エリアから必ず除外されることに
なる。つまり、信号処理エリア調整手段により、絞り位
置信号に基づいてＸ線画像における信号処理対象エリア
から絞りの像の出現エリアが除かれる調整がなされるの
である。この信号処理エリア調整手段は、ＣＰＵ１５と
その動作プログラム等を中心に構成される。

【００１９】信号処理エリアＱにあるＸ線画像信号に信
号処理としての階調変換を行う場合、エリアＱ内のＸ線
画像は画素濃度が中間トーンから高濃度トーンであっ
て、例えば、処理対象のＸ線画像信号の強度範囲が３０
０〜８６０であるとする。これに０〜１０２３の段数
（１０ビット）の階調変換を施す。この場合のＸ線画像
信号の強度と階調との変換特性を図７に示す。Ｘ線画像
信号の強度が３００未満の領域は全て階調０と変換さ
れ、Ｘ線画像信号の強度が３００以上の領域は、階調０
〜１０２３が直線的に割り振られる。もし、従来のよう
に、信号処理エリアに絞りの像Ｓの現出エリアも含まれ
た円Ｃの内側全エリアのＸ線画像信号に対して階調変換
を行うとすると、処理対象のＸ線画像信号の強度範囲が
０〜３００も含むもの（全体では０〜８６０）となり、
これに０〜１０２３の段数の階調変換を施すとすると、
Ｘ線画像信号の強度と階調との変換特性は図８に示すと
おりとなる。

【００２０】図７および図８の階調変換特性を示す直線
の傾きは画像のコントラストに比例しており、傾きが強
いほどコントラストは良くなる。Ｘ線画像信号の単位強
度あたりに割り振られる階調段数が増えるからである。
図７に示す実施例の階調変換特性の場合の方が、図８に
示す従来の階調変換特性の場合よりも直線の傾きが強
く、モニタ１８の画面には実施例の方がずっとコントラ
ストのよい食道像Ｓが映し出されることになる。

【００２１】図７のＸ線画像信号の階調変換特性は、Ｃ
ＰＵ１５から階調変換部１６に送られてルックアップテ
ーブルとして設定される。ルックアップテーブルの設定
が出来ると、階調変換部１６は送られくる処理対象のＸ
線画像信号をルックアップテーブルを参照して逐次階調
変換して次々と出力する。ＤＡ変換器１７は階調変換さ
れたＸ線画像信号をアナログ化してからモニタ１８へ送
り込むことになる。

【００２２】なお、上記は、絞りの像ＳがＸ線画像の左
右に現れる場合であったが、絞りの像ＳがＸ線画像の上
下に現れる場合は、曝射中心に近づくのが、絞りリーフ
３ａ，３ｂではなくて絞りリーフ３ｃ，３ｄであるとと
もに、Ｘ方向とＹ方向が入れ変わる他は実質的に同じで
ある。

【００２３】続いて、以上に説明したＸ線透視撮影装置
においてＸ線画像信号に対する信号処理を行いながらＸ
線透視撮影を行うときの様子を、図９に示すフローチャ
ートを参照しながら説明する。 〔ステップＳ１〕 天板１に被検体Ｍを載せ、Ｘ線管２
とイメージインテンシファイア３の間へ被検体Ｍの撮影
部位（例えば首部分）がくるようにする。

【００２４】〔ステップＳ２〕 撮影部位の首に合わせ
て曝射範囲が狭くなるように、可動絞り３の位置を設定
する。

【００２５】〔ステップＳ３〕 Ｘ線管２から被検体Ｍ
にＸ線を曝射するとともに、透過Ｘ線像の撮像を行い、
フレームメモリ１４にＸ線画像信号を記憶する。

【００２６】〔ステップＳ４〕 ＣＰＵ１５では絞り位
置信号に基づいて、可動絞り３の（前縁）位置に対応す
るＸ方向のアドレス番地ＸＡ，ＸＢを算定するととも
に、円Ｃの内側でかつアドレス番地ＸＡからアドレス番
地ＸＢの間のエリアを信号処理エリアＱと画定する。

【００２７】〔ステップＳ５〕 ＣＰＵ１５が信号処理
エリアＱ内のＸ線画像信号の強度範囲を求めるととも
に、それに従って階調変換特性を画定して、ルックアッ
プテーブルに設定する。

【００２８】〔ステップＳ６〕 信号処理エリアＱ内の
Ｘ線画像信号が階調変換部１６へ送られて階調変換され
てからモニタ１８へ送り込まれる。

【００２９】〔ステップＳ７〕 モニタ８の画面にコン
トラストの良い食道像Ｔが映し出される。

【００３０】〔ステップＳ８〕 モニタ画面で撮影箇所
（例えば、食道像Ｔ）を確認した後、操作部６からのリ
モートコントロールにより速写撮影機２１を駆動してＸ
線フィルムに食道像Ｔを撮影記録する。

【００３１】この発明は、上記実施例に限られるもので
はなく、例えば、以下のように変形実施することが可能
である。 （１） 上記実施例では、絞り位置検出手段が、可動絞
り３の移動に伴い抵抗値が変化するポテンショメータ等
により可動絞り３の位置を直に検出する構成であった
が、下記のように、Ｘ線画像信号を利用して可動絞り３
の位置を間接的に検出する構成のものが他の実施例とし
て挙げられる。すなわち、Ｘ線画像の中央の水平走査線
に相応するところ（Ｘ方向のアドレス番地０〜１０２
３、Ｙ方向のアドレス番地５１１）のＸ線画像信号の強
度の走査プロファイルＰは、例えば図１０に示す通りで
ある。図１０の走査プロファイルＰをみると、左右の絞
りの像Ｓの現出エリアは継続して信号強度が略０であ
り、絞りの像Ｓの現出エリアを外れるところでは信号強
度が急激な立ち上がりをみせる。

【００３２】したがって、Ｙ方向のアドレス番地５１１
の線をＸ方向のアドレス番地０の方からアドレス番地の
数値の多い方へ順にＸ線画像信号の強度を調べてゆき、
最初に一定レベルＬを越えたところを左側の可動絞り３
の位置（アドレス番地ＸＡ）と判定するとともに、Ｙ方
向のアドレス番地５１１の線をＸ方向のアドレス番地１
０２３の方からアドレス番地の数値の少ない方へ順にＸ
線画像信号の強度を調べてゆき、最初に一定レベルＬを
越えたところを右側の可動絞り３の位置（アドレス番地
ＸＢ）と判定する。判定基準の一定レベルＬは、例え
ば、絞り端部のＸ線の滲み現象やノイズなどを考慮して
Ｘ線画像信号強度の上限値の５％程度とすることが一例
として示される。アドレス番地ＸＡ，ＸＢを求めたあと
は実施例と全く同様である。

【００３３】（２） 上記実施例では、Ｘ線画像信号の
階調変換特性をルックアップテーブルとして設定した
が、図７のＸ線画像信号の階調変換特性を数式化してＸ
線画像信号の強度を関数に代入して逐次階調を算定する
構成としたものが他の実施例として挙げられる。

【００３４】（３） 上記実施例では、画像処理の一例
としてコントラスト調整を挙げたが、この発明はこれに
限定されず、可動絞りの像が本来のＸ線画像処理に悪影
響を及ぼすおそれのある種々の画像処理（例えば、可動
絞りを動かしながら被検部位を透視して、被検部位の動
きを検出するような画像処理）に適用することができ
る。

【００３５】

【発明の効果】この発明のＸ線透視撮影装置によれば、
絞りの像の出現エリアが除かれた信号処理エリアのＸ線
画像信号だけに対し信号処理を実行するので、絞りの像
の影響が信号処理に組み込まれなくなり、Ｘ線画像の注
目エリアのコントラストの強調が足りなかったり、可動
絞りの動きが被検部位の動きと誤って捉えられたりする
ような不都合が解消されるなど、可動絞りが画像処理の
支障となることはなくなり、より適切な画像処理が行え
るようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例のＸ線透視撮影装置の要部構成を示すブ
ロック図である。

【図２】実施例のＸ線透視撮影装置の本体を示す部分斜
視図である。

【図３】可動絞りの設置状況を示す概略斜視図である。

【図４】可動絞りの位置とＸ線曝射範囲の関係を説明す
るための模式図である。

【図５】フレームメモリの記憶内容の一例をあらわす模
式図である。

【図６】フレームメモリの記憶内容の他の例をあらわす
模式図である。

【図７】実施例でのＸ線画像信号の階調変換特性を示す
グラフである。

【図８】従来例でのＸ線画像信号の階調変換特性を示す
グラフである。

【図９】実施例装置によるＸ線透視撮影動作の流れを示
すフローチャートである。

【図１０】Ｘ線画像信号の強度の走査プロファイルを示
す波形図である。

【図１１】従来のＸ線画像を示す図である。

【符号の説明】

１…天板 ２…Ｘ線管 ３…可動絞り ８…イメージインテンシファイア ９…ＴＶカメラ部 １４…フレームメモリ １５…ＣＰＵ Ｑ…信号処理エリア

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可動絞り（コリメータ）を介して被検体
   にＸ線を曝射するＸ線曝射手段と、被検体の透過Ｘ線像
   を撮像してＸ線画像信号を出力する撮像手段とを具備す
   る医用Ｘ線機器の前記Ｘ線画像信号を入力して格納する
   信号記憶手段と、この信号記憶手段に記憶されたＸ線画
   像信号の信号処理を行う画像処理手段を備えたＸ線画像
   処理装置において、前記可動絞りの位置を検出して絞り
   位置信号を出力する絞り位置検出手段と、前記絞り位置
   信号に基づいて、Ｘ線画像における信号処理エリアから
   絞りの像の出現エリアが除かれるように調整する信号処
   理エリア調整手段とを備えていることを特徴とするＸ線
   画像処理装置。