JPS59103648A - Ｘ線撮像装置 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、ｘａ撮像装置の技術分野に属する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来のＸ線撮像装置には、被写体についての２枚のＸ線
画像間でサブトラクションを行ない、血管に注入した造
影剤による画像濃度の変化分を抽出することにより得ら
れた血管形を診断情報として提供する手法を採用するも
のがある〇しかしながら、前記手法は、選択した２枚の
Ｘ線画像を単に減算しているので、前記手法を採用する
Ｘ線撮像装置によるサブトラクション像は、ＳｌＮ比が
悪いという欠点がある〇 〔発明の目的〕 この発明は、前記事情に鑑み、しかも、サブトラクショ
ン処理はＸ線画像の時間に対する微分処理であることに
着目してなされたものであり、ＳｌＮ比の良好な診断情
報金得ることのできるＸ線撮像装置を提供することを目
的とするものであるＯ 〔発明の概要〕 前記目的を達成するためのこの発明の概要は、被写体に
Ｘ線を曝射するＸ＃発生器と、被写体を透過したＸ線を
検出するＸ線検出器とを有するＸ線撮像装置において、
経時変化する被写体についてのＸ線透過データを所定時
間間隔でサンプリングして得た平面画像データをフレー
ム毎に格納する画像メモリと、前記サンプリングされた
平面画像データにおける所望の時点での変化分を算出す
るだめの互いに異なる複数の微分フィルタ係数を有し、
前記画像メモリ中の各フレームに格納された平面画像デ
ータと前記微分フィルタ係数とを乗する複数の乗算器と
、前記複数の乗算器よりの出力を加算する加算器とを具
備し、所定時間における微分画像を出力することｆ：特
徴とするものである０ 〔発明の実施例〕 先ず、この発明についてその原理的説明をするＯＸ線画
像を画素の集合体とするとき、経時的に撮像して得た複
数のＸ線画像についての特定の画素における経時的濃度
変化ｔ　ｆ　（ｒｚＴ）とする。ここで、ＴはＸ線画像
のサンプル間隔であり、たとえばＸ’ｌｌ撮像装置がビ
デオ信号系を採用するときには、Ｔは１フイ一ルド時間
あるいは１フレ一ム時間となる。また、ルはサンプリン
グナンバである。

さて、従来のＸ線撮像装置におけるサブトラクション処
理は、２枚のＸ線画像を単に減算しているのでシグナル
分が減少する一方ノイズ分は増加するためにＳｌＮ比が
悪い０しかし、サブトラクション処理の本質は、異なる
時点でのＸｉ両画像微分処理をし、濃度変化の犬訪い画
素を抽出することに他ならない。

そこで、この発明においては、　ＳｌＮ比の高い診断情
報を得るために、サンプリングした４枚以上のＸ線画像
を用いて所定時点Ｏでの微分画像を第１式に従って求め
ることを、その原理とする。

ただし、第１式においてＡはゲインを与える係数であり
、Ｃｋはサンプリングした各Ｘ、９３画像についての微
分フィルタ係数であって、次の第２式の争件を満足する
（すなわち、サンプリングした各Ｘ線画像についての各
微分フィルタ係数はいずれも相異なる。）。

ｃｋ〆Ｃｊ　　・・・・・・　（２） （ｋ〆））、（Ａ、ノー−Ｎ、−Ｎ−１−１，・・・・
・・ｔ　Ｎ＋　’　）前記第１式の示すところは、第１
図に示すように、サンプリング点−Ｎ、−Ｎ−１−１，
・・・・・・Ｎ−１−１におけるＸ線画像を用いて、サ
ンプリング点の中間における微分画像を求めることであ
る。

次に、前記原理を具体化するこの発明の一構成例につい
て説明する。

第２図において、この発明の一実施例であるＸ線撮像装
置は、Ａ／Ｄ変換器１でデジタル化したＸ線透過データ
全所定時間間隔でサンプリングするプリプロセスユニッ
ト２と、プリプロセスユニット２でサンプリングされた
平面画像データをフレーム毎に格納する画像メモリたと
えばフレームメモリ３−１．３−２　、・　、３−ｒＬ
と、互いに異なる微分フィルタ係数Ｃｋを有し、フレー
ムメモリ３−１．３−２．・・・、６−ｎから読み出さ
れた平面画像データー＃１．＃２．・・・＃ルと前記微
分フィルタ係数とを乗する複数の乗算器４−１．４−２
゜−−−４−ｎと、前記各乗算器４−１　、４−２　、
　・。

４−ｎの乗算結果を加算し、その加算結果をさらに定数
倍する、換言すると増幅する加算増幅器５と、プリプロ
セスユニット２より出力される平面画像データ＃１．＃
２．・・・＃ｒＬをいずれのフレームメモリ３−１．３
−２．・・・、３−ｎに格納し、また、フレームメモリ
３−１．５−２．・・・、６−ルに格納された平面画像
データ＄１．＄２．・・・。

＃ｎｔ−いずれの乗算器４−１，４−２．・・・、４−
ルに出力するかのスイッチング制御をするコントローラ
８とを有し、前記乗算器４−１．４−２゜・・・、４−
ｎと前記加算増幅器５とで形成される微分フィルタによ
り前記第１式の演算を行ない、得られる微分画像を、Ｄ
／Ａ変換器６を介して表示器７ｆｃとえばＣＲＴモニタ
７に表示するように構成されている。

フレームメモリ３−１．３−２．・・・、６−ｎと乗算
器４−１　、４−２、−、４−　ｎとの数（ｒＬ）およ
び微１゛分フィルタ係数Ｃｋは、たとえば次のようにし
て定めることができる。

その１ サンプリングした平面画像データｆ（ＷＴ）が、最大周
波数物を有する場合、ω０＝π／Ｔと置ける。数学の示
すところによると、前記第１式は次の第３式で表現可能
である。

・・・・・・　（３） また、正確な診断が可能な程度の精度の微分画像ｆ′（
ｎＴ＋Σ）ｔ−得るためには、計算により１０枚程度の
平面画像が必要であるから、前記がとして１０が適当で
ある。

１０個のフレームメモリ３−１．３−２．・・・。

３−１０と前記微分フィルタ係数Ｃｋを有する１０個の
乗算器４−１．４−２．・・・、４−１０と、ゲイン環
ω０／π２を有する加算増幅器５とで前記第６式の演算
を行なって得た微分画像の５′／Ｎ比が、従来のサブト
ラクション法による画像のＳｌＮ比よりも改善されてい
ることを次に示す。

第６図に示すように、ある１画素の経時的濃度変化をｆ
　（ｉりとする。すなわち、 ここで、ＳｏおよびＳＩそれぞれは、微分画像を得よう
とする所定時間前後での濃度データの期待値であり、σ
２はノイズのパワーである。

単純なサブトラクション処理により得た時間Ｏでの微分
画像ｆτ０）のＳｌＮ比は次のようである。

前記第６式の演算によって求めた時間Ｏでの微分画像／
’　（０）の、５７Ｎ比は次のようである。

ｘ　（Ｓｔ−５ｏ） ＝　−・５．６７　・（Ｓｔ−５ｏ） π２ 故にＣ５／Ｎ）％）１＞　　Ｃ５／Ｎ）。。３　である
。したがって、前記その１の場合によると、微分画像の
ＳｌＮ比は、従来のサブトラクション法による微分画像
のＳ／Ｎ比に対し、２０チの改善を行なうことができる
。

その２ その１は平面画像データｆ　（ｎＴ）’が最大周波数を
有する場合であったが、その２は周波数の小さい領域で
の微分特性を忠実にし、かつ微分に伴なうノイズの増加
金最小にする場合である。

この場合、Ｘ線ビデオ信号系において、１枚のフレーム
画像を支配するノイズは、主として、Ｘ線フォトンのゆ
らぎによるノイズと、撮像管プリアンプより発生する熱
によるノイズである。一般に、撮影を開始して一連の画
像な取り終える迄の画像における変化は、造影剤の流入
、流出による陰影の変化であり、この変化は、画像全体
のノイズ変化にそれ程寄与しない場合が多く、画像のノ
イズは終始一定のパワーを持つと考えてよい。

そこで、先ず、微分フィルタ係数ｃｈのフーリエ変換を
Ｃ（ω）とすると、 ｋ＝−ト となる。ここで％Ｃ（ω）を微分特性とすると、Ｃ（ω
）　二　−ノ゛ω とおきかえられる。そして、ω＝０付近で微分をすると
、 となる。

一方、一枚の画像のノイズパワーをσ２とするとき、第
１式による演算では、 となる。ここでＶａｒはパリアンス（分散）を示す。

ノイズを最少にするためには、 ｍｉｎｉｍｉｚｅ　　Σ　　ｌ（１’Ａ１２　　　　　
　・・・・−・（力ｈ−，Ｈ なる条件が必要である。したがって、前記第６式および
第７式を満足する微分フィルタ係数ｃｈは、次のように
なる。

すなわち、第１式におけるＣｋとして第８式で示すＣｋ
を用いると、　ＳｌＮ比の良好な微分画像を得ることが
できる。

なお、前記その２において実現される周波数特性を、Ｎ
をパラメータとして第４図に示す。第４図より明らかな
ように、１回のサンプリング毎に変化するような高周波
ノイズが低減され、造影剤の変化のような大きな周波数
を有するものを強調するノイズ低減フィルタが構成され
る０前記第８式で示すｃｈによりＳｌＮ比が改善される
ことを例証すると、次のようである。

Ｎ＝５の場合 ＝０．１３６３　（Ｓｌ−５＠） Ｃ５／悔。２＝０．１３６３・Ｃ５１−５ｏ）１０．０
６７４・σ１−５６ ０．５σ 故にＣ５／Ｎ）ソ、２＞　Ｃ５／Ｎ）８．□である。

したがって、前記その２の場合によると、微分画像のＳ
ｌＮ比は、従来のサブトラクション法による微分画像の
ＳｌＮ比に対し２８０％の改善を行なうことができる。

以上、この発明の一実施例について詳述したが、この発
明は前記実施例に限定されるものではなく、この発明の
要旨の範囲内で適宜に変形して実施することができるの
はいうまでもない。

たとえば、経時的に微分画像を得る場合、第２図におけ
るフレームメモ！７３−１．３−２．・・・。

５−ｎｔ−巡回使用し、コントローラ８のスイッチング
制御により、たとえば、最新の平面画像ブータボｎ＋１
？最も古い平面画像データ＃１が格納されていたフレー
ムメモリ３−１に格納するように、第２図におけるフレ
ームメモリ３−１．３−２゜・・・、３−ｎを巡回使用
し、複θの乗算器４−１゜４−２．・・・ｅ　４−　ｎ
に入力する平面画像データを次のように順次ずらし、次
いで加算増幅器５で加算すればよい。

（？−Ｎ（＃１）　＋Ｃ−Ｎ＋１　（＃２）＋　・−・
・＋Ｃｙ＋ｌＣ＃ｎ＞＝微分画像１ＣＮ（＃Ａ）＋Ｃ−
Ｎ＋ｔ（＃＆＋１）＋・・・・・・＋ＣＮ＋　１ｃ＃に
＋ｙ＋Ｎ＝微分画像微分画像面定されたマスク像と経時
的に変化するコントラスト像との微分を行なう場合、た
とえば第２図における画像メモリを１０個のフレームメ
モリ３−１．３−２．・・・、３−１０であるとき、５
個のフレームメモリ３−１．３−２．・・・、３−５に
マスク像としたい時点の直前の５フレ一ム分の平面画像
データ＃１．＃２．・・・、　＃５ｔｌ−格納し、その
後、コントラスト像が得られる時点まで待ち、次いで得
られるコントラスト像の画像データ＃６゜＃７．・・・
、＃１１この順ＶＣ５個のフレームメモリ３−６から６
−１０に格納する。そして、フレームメモリ６−１０に
画像データ＃１０が格納された時点から前記第１式の微
分演算を開始して、１枚目の微分画像を得る。６番目の
コントラスト像の画像データ＃１１は、フレームメモリ
ろ−６に格納する。そして、微分演算においては、フレ
ームメモリ３−１．３−２．・・・＃６−５に格納され
ているマスク像である画像データ＃１．＃２゜・・・、
＃５が対応する乗算器４−１．４−２．・・・。

４−５に出力され、フレームメモリろ−６に格納されて
いる画像データ＃１１は乗算器４−１０に、フレームメ
モ！Ｊ３−７に格納されている画像データ＃７は乗算器
４−６に、フレームメモリ３−８に格納されている画像
データ＃８は乗算、器４−７に出力されるようにして微
分演算を開始して２枚目の微分画像を得る。以後同様に
して最新のコントラスト像の画像データを最も古いコン
トラスト画像データを格納しているフレームメモリに格
納し、その最新の画像データが乗算器４−１０に出力さ
れるように画像データの入力される乗算器を一つずつず
らして微分演算をすることにより、ＳｌＮ比の改善され
た微分画像を得ることができる。

また、プリプロセスユニット２において、時間方向にロ
ーパスフィルタをかけてもよく、こうするとなお一層Ｓ
ｌＮ比の改善を行なうことができる。

〔発明の効果〕

この発明によると、乗算器と加算器とで微分フィルタを
構成しているので、簡単な構成でありながら、ＳｌＮ比
の著しく高い、高精度のＸ線透過像を得ることのできる
Ｘ線撮像装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図はサンプリング点から微分フィルタ係数を求める
際に微分フィルタ係数の得られる時点はサンプリング点
の中間であることを示す説明図、第２図はこの発明の一
実施例を示すブロック図、第６図はＳｌＮ比の計算のだ
めのモデルを示す説明図、および、第４図は微分フィル
タの周波数特性を示す説明図でおる。 ３−１　、３−２　、　・、　３−　ＦＬ−・・フレー
ムメモリ、４−１．４−２．・・・、４−ｎ・・・乗算
器、　　５・・・加算増幅器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　被写体にＸ線を曝射するＸ線発生器と、被写
   体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを有するＸ＃
   Ｊ撮像装置において、経時変化する被写体についてのＸ
   線透過データを所定時間間隔でサンプリングして得た平
   面画像データをフレーム毎に格納する画像メモリと、前
   記サンプリングされた平面画像データにおける所望の時
   点での変化分を算出するための互いに異なる複数の微分
   フィルタ係数を有し、前記画像メモリ中の各フレームに
   格納された平面画像データと前記微分フィルタ係数とを
   乗する複数の乗算器と、前記複数の乗算器よりの出力を
   加算する加算器と−を具備し、所定時間における微分画
   像を出力することを特徴とするＸ線撮像装置。
2. （２）前記画像メモ、す中のフン−人数が、少なくとも
   ４であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のＸ線撮像装置。