KR900005434B1 - 혈관 x-선 촬영 장치 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

혈관 X-선 촬영 장치 및 그 방법

제1도는 새로운 하이브리드 영상 감산 방법을 실행하기 위한 X-선 시스템의 블록선도.

제2도는 원형 영상의 좌측 하단 사분면에서 거의 검은색으로 나타낸 불규칙 형태의 부위인 이동 아티팩트를 도시하며 가장 밝은 부위가 조영제가 주입된 혈관 특히 경동맥을 나타내는 시차 감산 영상도.

제3도는 이동 아티팩트를 나타내는 부위(R_a)가 표시된 영상에서 커서로 표시된 구형으로 한정된 시차 감산 영상도.

제4도는 배경 또는 옵셋을 나타내는 부위(R_b)가 커서로 한정된 시차 감산 영상도.

제5도는 부위(R_s)가 조영제로 체워진 관심있는 혈관에서 양호한 신호 또는 영상 밀도를 나타내는 시차 감산 영상도.

제6도는 백색 구형으로 표시된 2개의 부위(R_h)가 변형된 하이브리드 감산 영상이 시차 감산 영상 대신 대체된 부위인 시차 감산 영상도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : X-선관 14 : X-선 전원

21 : 영상 증강 장치 42 : 디지탈 비데오 처리기

56 : 표시 제어기 메모리

본 발명은 통상 디지탈 감산 X-선 촬영법(DSA, Digital Subtraction angiography)으로 불려지는 X-선 영상 감산 방법 및 이러한 방법을 수행하는 장치에 관한 것이다.

디지탈 감산 혈관 X-선 촬영법은 신체내의 혈관을 가시화시키는 X-선 처리 과정이다. 상기 과정은 관심 대상의 혈관을 포함하는 해부학적 부위의 마스트 영상이라 불리는 X-선 영상의 생성을 포함한다. 상기 마스크 영상은 디지탈화되고, 마스크 영상에서 화상 소자(픽셀)을 나타내는 디지탈 데이타는 디지탈 프레임 메모리에 기억된다.

때로는 통상 마스크 영상이 얻어지기 바로 전에, 요오드화 혼합물과 같은 X-선 조영체기 혈액 순환기 게통에 주입된다. 조영제가 관심있는 부위의 혈관에 도달하였을 때, 일련의 X-선 영상이 생성되어, 상기 영상은 디지탈 데이타로 변환된다. 마스크 또는 조영제 주입전의 영상 데이타는 조영제 주입후의 영상 데이타로부터 감해져 상기 두 영상에 공통적으로 있는 연조직과 뼈의 구조를 상쇄시키거나 제거하며 상기의 경우 혈관에 주입된 조영제를 표시하는 데이타는 그대로 유지된다. 상기의 개력적으로 기술된 방법은 통상적으로 조영제 주입전의 영상과 조영제 주입후의 영상을 얻는 사이의 실제적인 시간 경과 때문에 통상 시차 감산 영상법이라고 불려진다.

시차 감산 방법과 연관된 문제점중 하나는 우선 연조직의 움직임으로 인해 조영제 주입전의 마스크 영상과 조영제 주입후의 영상사이에 실제적인 표시의 손실이 있을 수 있다는 것이다. 조영제 주입전과 주입후의 영상을 얻는 동안 연조직의 이동 또는 다른 어떤것의 이동은 감해진 또는 차영상 데이타의 표시에서 나타나는 아티팩트(Artifact)를 만들며, 상기 아티팩트는 조영제에 의해 만들어지는 내벽을 갖는 혈관의 희망 영상을 폐색시킨다.

시차 감산을 이용하여, 통상 무의식적으로 움직이지 않는 골격을 양호하게 상쇄시키거나, 감하는 것이 때로는 가능하다. 그러나 두 영상 사이의 어떤 아티팩트 또는 픽셀의 잘못된 표시는 삼키는 것, 호흡, 연동운동 및 혈관의 확장 및 수축으로 인한 것과 같은 불수의 조직(involuntary tissue) 운동의 결과로 인해 유발된다.

다른 영상 감산 방법은 통상적으로 에너지 감산이라 불려진다. 에너지 감산은 신체나 물질에 의한 X-선 감쇄는 X-선 에너지 의존 형성이며 평균 원자수가 다른 물질에 대해서는 에너지 의존성이 다르다는 사실을 근거로 한다. 에너지 감산에서 혈관을 포함하는 해부학적인 영역의 X-선 영상은 X-선관에 인가된 명목상 낮은 킬로 전압(KV)으로 얻어져 그래서 신체를 통해 투시된 빔은 낮은 평균 에너지를 가진 대역내의 에너지 스펙트럼 분포를 갖는다. 비교적 낮은 에너지 영상이 얻어진후, 다른 영상은 X-선관에 인가된 비교적 높은 KV로 얻어져 스팩트럼 대역은 보다 높은 평균 에너지를 갖는다.

쌍을 이루는 2대의 영상은 반대 순서로 이루어질 수 있는데 즉, 높은 에너지 노출이 낮은 에너지 노출보다 선행될 수 있다. 일관성과 편의를 의해 본원기서는 낮은 에너지 노출이 먼저 이루어지는 것으로 가정한다. 낮은 에너지와 높은 에너지 영상은 통상적으로 조영제 주입전과 주입후의 시차 감산의 전형적으로 10초인 비교적 긴 시간 간격에 비해 아주 짧은 시간 간격인 33밀리초이내에서 이루어진다. 그래서, 환자의 움직임으로 인한 아티팩트의 가능성은 에너지 감산으로 상당히 감소된다. 통상적인 조직 연구에서는 2개의 영상이 조영제없이도 만들어질 수 있다. 혈관 X-선 촬영법 연구에 있어서, 2개의 영상은 혈관에 제공된 요오드 혼합물과 같은 X-선 조영제가 있을 때 얻어진다. 어떤 경우, 높은 평균 에너지 영상 픽셀 데이타는 낮은 평균 에너지 영상 데이타로부터 감산되며, 2개 영상 사이의 차를 나타내는 데이타가 남는다. 감하지 전에, 데이타는 감산에 의한 연조직의 상쇄를 일으키도록 여러 가지로 웨이트 또는 스케일된다. 데이타는 또한 뼈의 상쇄를 일으키도록 웨이트될 수 있다. 그러나, 혈관을 한정하여 가시화하게 하는데 의존되는 요오드화 조영제로부터 감하지 아니하고는 골격 구조를 상쇄시키는 것이 불가능하다.

하이브리드 감산이라 불리는 방법은 에너지와 시차 감산 방법의 조합된 것을 이용한다. 하이브리드 감산에서, X-선 영상은 2개의 다른 평균 X-선 에너지로 즉, X-선관에 인가된 2개의 다른 킬로 볼트 전압으로 얻어지며, 연조직으로 인한 신호를 억제하는 방식으로 영상이 조합된다. 에너지 스펙트럼 대역에서 낮은 평균 에너지와 높은 평균 에너지를 가진 X-선 빔을 얻는 방법은 널리 공지되어 있다. 한가지 방법은 일정한 킬로 전압을 X-선관의 애노드에 인가하고, 빔에서 2개의 다른 필터를 교대로 삽입하는 것이다. 한종류의 필터는 X-선 빔을 약하게, 즉 낮은 평균 에너지 대역 이상의 에너지 스펙트럼을 제거하기 위한 것이며, 상기 필터는 K-연부 이하의 에너지를 가진 X-선 광자에 대커서는 비교적 낮은 감쇄를 가지며 K-연부 이상의 에너지에 대해서 높은 감쇄를 가져 높은 에너지 스펙트럼을 제거할 수 있다. 다른 필터는 높은 에너지 빔을 강하게 하며, 낮은 에너지 스펙트럼을 상당히 감쇄시키거나 흡수하는 재질로 만들어진다.

낮은 평균 에너지 및 높은 평균 에너지 X-선 빔은 또한 X-선관에 낮은 KV를 교대로 인가하여 얻을 수 있다. 낮은 에너지와 높은 에너지의 X-선 빔을 발생하는 양호한 방법은 전압이 인가된 X-선관과 그에 상당한 필터를 바꾸는 것이다.

하이브리드 감산에서, 마스크는 낮은 평균 에어지 X-선 빔(이하에서 저에너지 빔 또는 저에너지 스펙트럼 대역이라 함)이 신체를 통해 투사시키고 다음에 혈액 순환기 계통내에 주입된 X-선 조영제가 검사되어진 해부학적인 영역에 있는 혈관에 들어가기 전에 높은 평균 에너지 X-선 빔을 투사시킴으로써 얻는다. 2개의 에너지에서 얻어진 뼈 및 연조직으로 구성된 영상을 생성하는 픽셀 강도에 대응하는 신호는 적정 상수(K)를 이용하여 스케일 또는 웨이트되며, 다음에 영상은 감산되어 연조직의 변화로 신호는 억제되고, 골격 구조는 남아있는 마스크 영상이 생성된다. 한쌍의 고에너지 및 저에너지 X-선 영상을 위한 데이타는 조영제를 구성하는 주입된 요오드화 혼합물이 검사부위의 혈관에 도달하였을 때 얻어진다. 상기 한쌍의 영상에 대한 데이타는 제1쌍의 영상에 사용된 일정한 웨이팅 계수를 처리하여 얻어지며, 상기 한쌍의 영상중 하나는 다른 영상으로부터 감산하여 조영제 주입후 나타난 영상은 뼈와 조영제를 함유한 혈관을 나타내는 데이타를 포함하게 된다. 하이브리드 감산에서 최종 단계는 시차 감산과 동일하며 이중에너지 조영제 주입 영상을 이중에너지 조영제 주입전 마스크 영상으로부터 감산하는 것을 포함하여 골격 구조를 삭제 또는 폐지시키고 조영제 함유 혈관를 분리시킨다. 시차 감산 단독에 비해 하이브리드 감산의 주요 장점은 연조직 이동 아티팩트에 대한 감도가 저감되는데 이것은 연조직이 상기 두 개의 이중에너지 영상에서 삭제된거나 폐지되기 때문이다.

하이브리드 감산은 마스크 영상과 조영제 주입후의 영상을 얻는 사이의 시간동안 움직일 수 있는 어떤 요소를 제거하는데 양호한 방법이다. 그러나, 조영제가 주입된 저 또는 고에너지 영상은 단순히 조영제 주입전 마스크 영상으로부터 감산되어지는 동상의 시차 감산 동안 이동이 존재치 않으면, 시차 감산 영상이 이용될 수 있는데, 이것은 상기 영상은 일반적으로 합성 감산 영상보다 신호 대 잡음비(SNR)가 양호하기 때문이다. 높은 SNR은 주어진 잡음 레벨에서 보다 양호한 대비를 갖는 영상을 표시한다.

어떤 검사 과정에서 연조직 운동의 가능성이 높은 것으로 알려져있다. 경동맥의 대측분기(contralateral bifurcation) 검사한 한 예이다. 표준 DSA 경동맥 검사의 50퍼센트 정도는 환자가 무엇을 삼키거나 또는 요오드화 조영제의 존재에 대한 무의식적인 반응으로 인해 연조직 운동 아티팩트를 가진 영상을 만들어낸다. 합성 감산이 상기 아티팩트를 없애는데 효과적이긴 하지만, 시차 감산보다는 본질적으로 낮은 SNR을 갖는 영상을 나타낸다. 영상집적 및 잡음감소등을 사용하여 SNR을 개선신키기 위한 여러가지 노력이 시도되었다. 하이브리드 감산된 영상에서의 잡음은 X-선 영상 판단을 위한 진단을 보다 어렵게 하기 때문에 시차적으로 감산된 영상과 하이브리드 감산된 영상을 별개로 그리고 동시에 표시하는 방법이 실행되어 왔다. 시차 감산 영상은 이동 아티팩트가 있는 곳을 제외하고는 전체적으로 양호한 품질의 영상을 제공한다. 하이브리드 감산된 영상은 이동 아티팩트가 생기지 않지만, 시차 감산된 영상보다 많은 잡음 또는 다른 잡음 구조를 갖는다. 상기 하이브리드 영상 및 시차 영상을 별개의 필름 또는 비데오 모니터 스크린 위에 표시하면, 방사선 전문가는 2개의 영상을 보고 시차 감산 영상에서는 이동 아티팩트에 의해 전체적으로 불명료하게 되고 하이브리드 영상에서는 잡음 또는 낮은 SNR에 의해 저하될 수 있는 혈관의 상태를 판단한다.

하이브리드 DSA가 가진 두 번째 문제는 영상을 감산할 때 이동 아티팩트의 제거를 위한 적당한 웨이팅 계수 또는 상수 K에 대해 전문가가 판단을 하는 것이다. 이와같은 것을 비데오 모니터상의 결과를 보면서 경험적으로 판단하며, 종종 전체검사시간을 많이 소요하게 한다. 또한 숙련되지 않은 기술자는 적당한 위이팅 계수를 선택할 수없으므로 아히브리드 감산 기술의 충분한 장점을 깨닫을 수 없다.

본 발명의 목적은 상당한 이동 아티팩트가 상기 영상에 존재하는 경우 관심있는 부위에서 아티팩트를 포함하는 최소한 영역은 하이브리드 영상을 만드는 과정에서 영향을 받을 수 있고, 몇가지의 보정 처리가 실행된 후 상기 영역은 시차 영상에 결합되어 그 결과로 시차 영상에서 아티팩트를 뺀것과 같은 진단 정보를 전체 영상이 갖는 그러한 시차 감산 영상을 발생표시하는 방법과 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고 및 저에너지차 영상 데이타가 이동 아티팩트의 적절한 감산 또는 삭제를 얻기 위해 배율되어야 할 계수 또는 상수 K의 자동 결정을 제공하는 것이다..

새로운 방법에 있어서, 고 및 저에너지 시차 영상이 얻어지고 그리고 상기 영상을 표시한 디지탈 데이타가 예를들어 자기 디스크상에 기억된다. 영상 획득과정은 1982년 4월 26일자 출원된 키스씨밀 그외 공동인의 미합중국 특허 출원 제371, 683호에 기술되어 있다.

영상 획득은 관심있는 혈관을 포함하는 해부학적인 부위를 일련의 연속쌍의 고 및 저평균 에너지 X-선 빔에 노출시키는 것을 포함한다. 상기 순차는 혈액순환기 계통에 주입된 조영제의 관심있는 혈관에 도달하지 않았을 때 시작한다. 고 및 저에너지 노출쌍은 조영제가 관심있는 혈관에 도달했을때와 혈관을 빠져나갈 시기에 바로 연속적으로 얻어진다. 주영제 주입전 저에너지 영상이 다음 합하여지고 그래서 저에너지 조영제 주입 영상이 생긴다. 합산된 영상은 웨이트되며, 하나는 다른 하나로부터 감산이 되어 만약 이동 아티팩트가 없다면 가장 양호한 영상인 하나의 저에너지 시차 영상을 나타내는 데이타를 생성시킨다. 고에너지 조영제 주입전 영상과 조영제 주입후 영상은 또한 합하여질 수 있고 웨이트되고 또한 감산이 될 수 있어서 저에너지 시차 영상의 대비를 갖지 않더라도 고에너지 시차 영상을 생성할 수 있다.

양호한 조영제 주입전 저에너지 영상은 어떠한 조영제 주입후 저에너지 영상과 결합이 되어 저에너지 시차 영상을 만든다. 그러나 앞선 기술된 합산 또는 집적처리가 가장 양호한 영상을 만든다.

고 및 저에너지 조영제 주입 및 비주입 노출에 대한 데이타는 항시 기억 장치에서 검색될 수 있기 때문에, 상기 데이타는 어느때라도 하이브리드 감산 영상을 현상하는데 유용하다. 상기 언금된 바와 같이 하이브리드 영상은 적당한 웨이팅 상수 또는 계수로 저에너지 및 고에너지 시차 영상을 배율시켜서 얻어진다. 따라서 웨이티드 영상이 감산될때 즉 결합될 때 골격과 연조직은 삭제될 것이며 요드화 혼합물을 포함하는 혈관을 볼 수 있도록 남아있다. 그러나, 하이브리드 영상은 실제로 잡음을 포함하고 있을 것이다.

본 발명에 따라서, 가장 양호한 시차 영상은 비데오 모니터상에 표시되며, 상기 영상을 나타내는 디지탈 픽셀 데이타는 표시 제어기의 메모리에 기억되어 있다. 이동 아티팩트가 비데오 신호의 한극성에 대해 존재한다고 가정하면, 아티팩트는 검은색 또는 거의 검은색에 가까운 불규칙하게 한정된 영역과 그부근에 밝은 영역으로 명백하게 영상에서 나타나며 그로 인해 상기 영역에서 요오드 조영제가 존재하여 볼 수 있는 조직의 실제 형태를 불분명하게 만들 것이다. 만약 비데오 신호가 반대 극성을 갖는다면, 아티팩트는 흰색으로 나타날 것이다.

본원에서 비데오 신호 극성이 이동 아티팩트를 검은색으로 나타나게 된다고 가정한다. 때로는 이동 아티팩트의 부분이 존재하지만, 대부분은 영상이 선명하여 진단을 할 수 있다. 새로운 방법은 원치않는 이동 아티팩트가 존재하는 영역에서 시차 영상으로 대체되거나 또는 패치되는 소정영역의 하이브리드 영상을 만드는 것이 가능하다.

사용자의 견지에서 볼때, 본 발명은 이동 아티팩트를 포함하는 표시된 시차 영상에서 4개의 부위를 한정하는 것을 포함한다. 상기 부위는 예를들어 트랙볼에 의해 제어되는 커서에 의해 표시가 된다. 제1부위는 환자의 움직임에 의해 발생된 아티팩트를 포함하는 하나이상의 부위이다. 임의로 선택된 제1부위는 첨자 "a"가 아티팩트를 표시하는 R_a로 표시된다.

R_a로 표시된 제2부위는 "s"가 신호를 표시하는 양호한 요오드 조영제 신호를 우세적으로 포함한다. 제2부위는 흰색으로 나타나는 오직 요오드 혼합물만이 존재하는 혈관의 경계부내에서 선택이 될 수 있다.

제3부위는 이동 아티팩트에 의해 불분명하게 된 혈관을 상세하게 나타내기 위해 하이브리드 감산이 실행되어진 부위이다. 제3부위는 R_h로 표시하며 "h"는 하이브리드를 의미한다. 시차 감산 영상에서 소위 제3부위중 하나이상의 부위는 하이브리드 영상 대체용으로 표시될 수 있다.

제4부위는 다르게는 배경 R_b이라 불리는 옵셋을 측정하기 위해 사용되며, 여기서 "b"는 배경을 의미한다. 배경 또는 옵셋은 영상 어느곳에서나 존재한다. 그러나 거의 밝거나 또는 회색이며 고대비 영역의 외부에 놓여 있는 영역에서는 구분할 수 없다. 일정양의 옵셋은 영상을 획득한 후 각 디지탈 픽셀값에 적당하게 부가될 수 있다. 이러한 것을 행함으로써 저에너지와 고에너지 영상에서 대응하는 픽셀이 서로 감산될 때 음수 발생을 피할 수 있다. 예를들어 회색영상 범위는 0 내지 255 범위일 수 있다. 예를들어 약 100정도의 옵셋을 주입시키면 가장 밝거나 또는 가장 낮은 강도의 범위가 생기게 되며, 이것으로써 감산의 결과가 항상 양으로 되는 것이 보증된다. 음수의 픽셀값은 영상에서는 의미가 없다. 만약 컴퓨터가 양수를 취급하는데만 필요로 되면 계산 시간을 감소시킬 수 있다.

4개의 부위 R_a, R_s, R_b, R_h에서 포함된 데이타는 컴퓨터 처리기에 의해 아티팩트를 포함하는 영역 대신에 시차 영상으로 대체 또는 패치될 하이브리드 영상을 나타내는 데이타를 발생하는데 사용됨으로써 R_h부위에 실제로 있는 혈관을 가시화할 수 있게 한다. 본 발명에 따라서 컴퓨터는 영상 획득과정에서 생기는 이동 부분을 적당하게 삭제시키는 웨이팅 계수 "k"를 계산하도록 프로그램되어 있다. 또한 새롭게 발생된 하이브리드 영상 부위에 있는 각 픽셀에 첨가되는 옵셋 O^＊및 각 픽셀의 배율되어질 이득 G를 계산하며, 하이브리드 영상에서 픽셀의 강도는 시차 영상에의 강도와 같게 되는데 즉, 상기 두 영상에서 대비는 똑같게 되며, 배경 또는 옵셋도 똑같아진다.

본원에 첨부된 도면을 참고로 다음에서 보다 상세히 기술하기로 한다.

높은 에너지의 낮은 조영제의 주입 및 비주입 X-선 노출의 교번순서는 상기에서 개략적으로 설명된 바와같이 이루어지고, 생성된 각 영상프레임을 디지탈 픽셀 데이타가 기억되어 있다고 가정한다. 또한 저에너지 조영제 비주입 마스크 영상(하나의 상기 영상 또는 여러개의 합해진 영상으로 구성됨)은 조영제 주입 영상으로부터 상응하게 감산하여 시차척으로 감산된 영상을 나타내는 데이타를 발생한다고 가정한다. 시차 영상 데이타는 비데오 모니터의 음극선관 스크린상에 영상을 표시하게 하는 비데오 표시 제어기의 메모리에 기억된다. 표시된 시차 영상은 일반적으로 진단에 양호하게 쓰일 수 있으나 아티팩트를 구성하는 검은 부위와 같이 상세히 나타나지 않는 영역을 포함하며 아티팩트는 임계영역에서 혈관을 불명확하게 만드는 것으로 가정을 한다. 상기의 경우 아티팩트를 포함하는 영역만을 하이브리드 영상으로 대체하는 것은 본 발명을 구성하는 방법을 사용하여 표시하고 이루어질 수 있다.

고에너지 시차 감산 영상이 발생되어 하이브리드 감산 영상의 후속 발생을 위해 프레임 메모리에서 기억이 된다. 고에너지 시차 감산 영상은 표시될 필요는 없으나 희망한다면 필요에 따라 표시될 수도 있다. 간략화하기 위하여 고에너지 시차 감산 영상은 저에너지 시차 감산 영상보다 양호하지 않으므로 고에너지 영상은 임의 관심대상의 부위에서 하이브리드 영상 대체를 위해 처리하지 않기로 한다.

상기 방법은 높은 에너지 또는 낮은 에너지 시차 영상이 3개의 성분으로 구성된다는 전제사실에 근거를 두고 있다. 따라서, 다음과 같은 방정식이 얻어진다.

여기서 I₁은 낮은 에너지(낮은 KV)이며, I_h는 고에너지(높은 KV) 시차 영상 전체를 나타낸다.

I_s,1(I_s,h)는 각각 낮은 에너지와 높은 에너지 시차 영상의 신호성분을 나타낸다. 이것은 혈관을 나타내는 X-선 조영제를 나타내기 때문에 아주 유용한 신호성분이다.

I_s,1(I_s,h)는 아티팩트로 인한 낮은 에너지와 높은 에너지 시차 영상의 신호성분을 나타낸다.

O₁(O_h)는 영상 감산후 양수 픽셀값이 되도록 하기위해 낮은 에너지와 높은 에너지 영상 데이타에 부가되는 배경 또는 옵셋 신호성분을 나타낸다.

요약하자면, "I"은 낮은 에너지를 나타내고 "h"는 높은 에너지이며, "a"는 아티팩트, "s"는 유용한 신호를 "o"는 옵셋을 나타낸다.

하이브리드 영상의 표현방식에서 "H"는 다음과 같이 표시된다.

여기서 "K"는 시차 영상이 감산될 때 조영제로 인한 신호는 남겨놓고 조직운동으로 인한 아티팩트를 삭제시키기 위해 높은 KV 영상, In, 픽셀 데이타는 가배율되어야 하는 웨이팅 계수 또는 하이브리드 결합 계수이다.

제(3)식을 제(1)식과 제(2)식에 대하여 고쳐쓰면 다음과 같다.

아티팩트가 있고 감산하거나 삭제되어야 할 아티팩트 a 신호가 있기 때문에 제(4)식에서 괄호속의 항은 낮은 KV와 높은 KV의 시차 영상에서 아티팩트 신호의 측정된 신호로부터 K의 적정치가 결정되는 경우에 제로로 만들 수 있다. 따라서,

아티팩트 신호의 분포가 어떻게 측정되는가를 다음에서 기술하기로 한다.

제(3)식에서 기술된 하이브리드 영상대신에, 새로운 하이브리드 H^＊는 다음과 같이 정의된다.

여기서 G는 하이브리드 영상 H^＊에서 신호를 발생하는 요오드로 인해 대비를 유지하기 위해 H^＊에서 패칭에 의해 제거된 이동 아티팩트를 갖게 하는 시차 영상에서의 대비와 같은 값으로 기본 하이브리드 영상 H, 픽셀 데이타, 또는 영상 프레임이 배율되어야 하는 이득 계수이다.

O^＊는 아티팩트 제거에 영향을 받는 저에너지 시차 영상에서와 같은 값으로, 새로운 하이브리드 영상에서 옵셋을 유지하는 옵셋 계수이다.

제(6)식에서 H는 제(4)식에서 제1항, 제2항, 제5항, 제6항으로 구성되어 있다. 제(4)식에서 괄호속의 항은 기본 하이브리드 영상 H를 발생항에 있어서 아티팩트가 제(5)식의 K선택에 의해 삭제되기 때문에 생략된다.

제(5)식에서 주어진 K의 값을 제(4)식에서 대입한 결과를 제(1)식과 비교하면 다음과 같다.

및

영상은 X선 영상 증강 장치의 출력 형광면상에서 나타나는 X선 영상의 광학적 영상 변형을 나타내는 비데오 카메라를 통해 얻어진다. 옵셋은 카메라에서 출력되는 아나로그 비데오 신호에 부가될 수 있다. 그러나, 동일한 옵셋 값이 신호에 첨가되어도, 낮은 KV와 높은 KV영상에서 생기는 실제 옵셋은 디지탈화된 픽셀로 전환된 후 다를 수도 있다. 그 한가지 이유는 비데오 카메라와 그 전자장치 연결은 영상에서 다른 휘도 레벨에 대해 비선형적으로 응답할 수 있기 때문이다. 다른 이유는 아나로그-디지탈 변환기가 다른 레벨로 된 신호 또는 다른 시차로 얻어진 영상에 대해 상이하게 응답하기 때문이다. 후술된 바와같이, 본 발명에 따라서, 저에너지 및 고에너지 시차 영상에서의 실제 옵셋 O₁, O_h은 표시된 낮은 에너지 시차 영상에 패치될 하이브리드 영상 H^＊을 형성하는데 사용하기 위해 정해질 수 있다.

지금부터 이동 아티팩트를 포함하는 시차 영상에서 선택된 부위에 삽입이 되었을 때, 픽셀 강도 범위 또는 휘도와 상대 대비에서 주변 시차 영상을 매치시키고, 진단에 대해 아티팩트에 의해 없어진 영상 정보를 복원할 수 있고, 이동 아티팩트가 없는 새로 하이브리드 영상을 발생하기 위해 제(6 또는 6a) 식에서 필요한 변수 K, G 및 O^＊를 결정하는 방법을 기술하기로 한다.

이하에서 설명될 X-선 촬상 장치를 이용하여, 저에너지 조영제 주입 영상으로부터 저에너지 조영제 비주입 또는 마스크 영상을 감산하여 얻을 수 있는 양호한 시차 영상을 나타내는 데이타가 얻어졌다고 가정한다.

상기 영상 프레임을 위한 픽셀 데이타는 비데오 표시 제어기의 메모리내에 있고, 상기 데이타에서 발생된 영상은 제2도에서와 같이 비데오 모니터의 음극선관 스크린상에 표시된다. 혈관은 X-선 조영제가 주입되어 표시되는 것으로 고려된다. 도시된 실시예에서, 영상을 얻는 동안 조직의 이동으로 인한 전형적인 아티팩트는 제2도에 있는 원형 시차 영상의 좌하단 사분면에서 검은색 섬으로 나타난다. 따라서, 영상의 그밖의 다른 곳은 분명하게 나타나더라도, 이동 아티팩트에 의해 제거된 부위에서와 같이 어느 혈관이 보이는 것을 결정하는 것이 불가능하다. 그래서 상기 아티팩트 영역만을 하이브리드 영상으로 대체하는 것이 요구된다.

다음에서 상세히 논의하기로 하겠지만, 상기 장치는 컴퓨터와 영상 데이타 처리를 위한 적당한 메모리를 구비한다. 또한 사용자에 의해 어느 방향으로 회전될 수 있는 트랙볼을 포함하여 표시된 시차 영상에서 어떤 규칙 또는 불규칙 부위 주의를 추적하고 표시하기 위해 커서를 만들어 모니터 스크린상에 이동시킨다. 당분간 컴퓨터 시스템은 표시된 시차 감산 영상 위에 나타난 커서 추적에 의해 에워싸인 모든 픽셀의 좌표를 정하는 능력을 가지고 있는 것으로 고려된다.

새로운 아티팩트를 제거하는 방법에 있어서, 오퍼레이터는 표시된 시차 감산 영상에서 관심 있는 부위를 4개의 부위로 만들거나 선택하도록 요구된다. 제1부위(R_a)는 보다 큰 아티팩트를 포함하는 부위의 샘플이다.

상기 부위는 제3도에서 원형 영상 영역의 좌하단 사분면에 있는 백색 구형 윤곽으로 한정되어 있다. 상기 한정된 부위는 나중에 상세히 설명되는 바와같이 커서 표시 트랙볼을 사용하여 표시 스크린상에 표시된다. 상기 한정된 부위에 있는 픽셀의 좌표는 컴퓨터 메모리에 보관되어 있다. 한정된 부위는 R_a와 같은 변수를 표시하는 부위를 포함하는데 필요한 어떤 형태를 가질 수 있다. 상기 부위는 예를들어 원형일 수도 있고 사각형 또는 배모형일 수도 있다.

선택 규정되어야 할 관심있는 제2부위 R_a는 혈관에서X-선 불투명체의 밀도를 나타내는 것이다. 상기 부위는 제5도에서 영상의 우하단 사분면에서 나타나는 백색 구형 윤곽으로 한정되어 있다. 상기 부위는 균일한 밀도 때문에 조영제가 분명히 채워져 있는 혈관에서 한정된 것이다. 수직장축을 가진 타원형 또는 평행사변형 부위가 이러한 경우에 이용될 수도 있다. 어떤 경우에라도 한정된 R_a에서의 픽셀 좌표는 정해져 컴퓨터 메모리에 기억된다. R_s는 아주 양호한 선명도로써 가시화될 수 있는 혈관을 나타내는 양호한 신호이다.

제3대상 부위는 배경 또는 옵셋 밀도 R_b를 나타내며 제4도에서 백색 구형으로 도시되어 있다.

옵셋 R_b'은 거의 밀도 변화가 없고, 해부학적 구조 변화가 없는 시차 감산 영상에서 영역을 찾음으로써 비숙련 오포레이터에 의해서도 식별될 수 있다. 옵셋은 본질적으로 배경이며, 색조가 나타난 영상에서 배경 또는 대부분의 면적 균일한 것을 감지함으로써 누구라도 쉽게 결정할 수 있다. 관심 대상 부위 R_b에서 픽셀의 좌표는 계산되어 컴퓨터 메모리에 기억된다.

제4관심 부위 RH는 표시된 시차 감산 영상에서 대응 부위를 대신하여 하이브리드 감산 영상이 대체되는 부위이다. 제6도에서 백색으로 표시된 2개의 커서로 한정된 구형은 오퍼레이터가 다른 형태의 연속적인 2개 부위가 변형된 하이브리드 감산 영역이 대체되어 가장 양호한 상태를 판단할 수 있는 것을 도시한다. 물론, 상기 부위는 인접할 필요는 없으며 하이브리드 영상 대체에 의해 장점을 나타내는 2개 이상의 부위가 한정될 수도 있다.

제6도의 실시예에서, 부위 R_h는 명확한 아티팩트를 포함하는 영역에다 불명확한 영역을 합한 것을 포함하도록 오퍼레이터에 의해 선택이 된다. R_h영역에서 픽셀의 좌표는 시차 감산 영상으로부터 결정된다.

제6도는 완성된 제품이다. 변형된 하이브리드 감산 영상이 앞으로 설명될 방법에 의해 이미 삽입되어 있다.

기본적인 제2도의 시차 감산 영상에서 나타난 이동 아티팩트 Ra는 감소된다. 아티팩트에 의해 앞에서 불명확하게 된 혈관 형태는 진단용으로 가시될 수 있다. 물론 진단을 위해 영상이 표시되었을 때, 커서는 사라져서 진단하는 사람에게 방해가 되지 않는다.

오퍼레이터는 4개의 관심 부위는 순서없이 선택될 수 있다는 것을 인식하고 있다. 상술된 4개의 관심 부위가 규정된 후, 다음 동작이 실행된다.

1. 배경 부위 R_b로 규정된 커서내에서 낮은 KV와 높은 KV시차 영상에 대해서 각각 따로따로 모든 픽셀 강도값의 합을 만든다. 같은 부위 R_b는 낮은 KV와 높은 KV영상에서 사용된다. 상기 합계는 옵셋 O₁, O_h을 규정하며, 다음과 같이 주어진다.

여기서, L은 결정된 부위 R_b에서 픽셀의 총수를 의미한다.

2. 부위 R_a를 나타내는 커서로 규정된 아티팩트내에서 낮은 KV와 높은 KV시차 영상에 대해 각각 따로따로 모든 픽셀 강도값의 합계를 만든다. 동일 부위 R_a는 낮은 KV 및 높은 KV영상에서 사용된다. 상기 합계는 다음과 같이 주어진다.

여기서, N은 관심 대상의 옵셋 부위에서 픽셀의 수 L과 관심 대상의 조졍제 신호 부위에서 픽셀수 M과는 통상적으로 다르며 또한 다를 수 있는 규정 부위 R_a에서의 픽셀수이다. I는 부위 R_a에서의 강도를 나타낸다.

3. 이동 아티팩트의 삭제를 위해 제(5)식에 따라 최적 웨이팅 계수 "K"의 값을 산출하는 선행한 동작 2단계에서 합의 비를 계산한다.

4. 혈관에서 X-선 조영제로 인한 유효 신호를 나타내는 규정된 관심 부위 R_s내에서, 낮은 KV 및 높은 KV시차 영상에 대해 따로따로 픽셀 강도값의 합을 만든다. 동일한 부위 R_s는 낮은 KV와 높은 KV영상에서 사용된다. 부위 R_s는 상기 합은 다음과 같이 주어진다.

여기서 M은 R_s부위에서 픽셀의 수를 나타낸다.

5. 시차 영상에서와 같은 대비를 유지하는 하이브리드 영상 이득 계수 G를 결정하기 위해 선형 동작 4단계에서의 합의 비를 계산하여 (7)식에 대입시킨다.

6. K, G, O₁및 O_h의 값을 (8)식에 대입시켜 하이브리드 영상에 부가될 옵셋 O_s를 결정한다.

7. 선택된 관심 부위 R_h내의 각 픽셀에 대해, (6)식을 사용하여 시차 영상에서 규정된 부위 R_h에 삽입될 하이브리드 영상 H^＊을 만드는 강도값을 계산하여 K, G 및 O^＊값을 구한다.

8. 낮은 에너지 시차 영상에서, 부위 R_h내의 픽셀값을 선행 동작 7에서 계산된 픽셀값으로 대체하여, 생성된 합성 또는 패치 영상을 비데오 모니터상에 표시한다.

상술된 과정으로부터 대부분의 시차 영상 전체를 통해 통상 존재하는 비교적 높은 신호 대 잡음의 비를 유지하는 것을 알 수 있다. 이동 아티팩트가 있는 곳에서, 적당한 하이브리드 감산이 수행되어 아티팩트를 제거시킨다. 이동 아티팩트가 삭제된 하이브리드 영상을 만들기 위한 적당한 웨이팅 계수 "K"를 찾기 의해 오퍼레이터가 시행 착오를 범하지 않는다. 삽입 제한된 영역의 변형된 하이브리드 영상은 시차 영상의 대비와 강도 레벨에 적합하며, 그래서 제한된 하이브리드 영상이 패치드인 되는 것을 검출하는 것이 거의 불가능하다.

전자는 2개의 영상을 갖는 것이 필요하며, 전제 시차 영상과 전체 하이브리드 영상 또는 서로 인접한 표시는 제거된다. 많은 잡음이 수정되지 않은 종래의 하이브리드 영상으로부터 실제 진단 정보를 유도하는 어려움이 줄어들었다. 영상 취득 이후에 단지 오퍼레이터에 의해 최적화 절차를 위해 필요한 4개의 대상영역을 한정하는 절차가 있다.

지금부터, 동시에 표시된 시차 영상에서 이동 아티팩트를 포함한 부위를 하이브리드 감산 영상으로 대체하는 양호한 방법에 포함된 단계에 대해서 기술하고자 하며, 영상 데이타를 처리하는 새로운 하드웨어 구성을 제1도를 참고로 설명하기로 한다.

교대로 밀접하게 연속적인 높은 에너지 및 낮은 에너지(고 KV 및 저 KV)를 얻는데 포함된 제1도의 부품은 공지되어 있으며, 에노드(11), 캐소드(12) 및 제어 그리드(13)를 갖는 X-선관을 구비한다. X-선 전원은 블록(14)으로 표시되어 있다. 상기 전원은 통상의 고 전압 상승 변압기, 정류기, 스위칭 회로를 포함하고 있으나, 이중 어느것도 도시하지는 않았다. 본 발명의 목적은 상기 전압이 애노드(11)와 캐소드(12)사이에서, 예를들어 70KV정도의 낮은 킬로볼트(KV)와 약 130KV 정도의 높은 에너지의 KV를 교대로 순간 연속적으로 인가할 수 있어서, 낮은 평균 광전 에너지와 높은 평균 광전 에너지를 가진 X-선 빔을 각각 방출할 수 있다는 것을 인식하기에 충분하다. 이동 가능한 X-선 필터(15)는 낮은 KV와 높은 KV빔과 동기적으로 빔에 삽입될 수 있어야 한다. 낮은 KV와 높은 KV 빔의 X-선 광전 에너지 스팩트럼을 협소시키는데 적당한 필터는 본 기술에서 잘 알려져 있다.

바이어스 전압 공급부는 블록(16)으로 표시되어 있다. 낮은 KV가 X-선관 애노드에 인가될때, 바이어스 전압 공급부는 제로 바이어스 전압을 제어 그리드(13)에 인가하도록 제어되어지며, 이 경우, 높은 KV가 애노드에 인가되고, 부바이어스 전압이 그리드에 인가될때의 전류에 비해 X-선관의 전류는 더 높을 것이다. 낮은 에너지와 높은 에너지 X-선 펄스의 타이밍과 동기화는 전압(14)을 제어하는 종래의 X-선 시스템 제어기로 달성된다. 낮은 에너지 빔과 높은 에너지 빔의 발생을 위한 적당한 X-선 전원에 관해서는 다니앨즈 및 그와 공동인의 제4, 361, 901호에 기술되어 있다.

한쌍의 연속적인 낮은 에너지와 높은 에너지 X-선 빔은 타원부(18)로 표시된 신체를 통해 투사되며, 이 타원부(18)는 예를들어 상태가 결정될 수 있는 두갈래 혈관(19)을 나타내며, 이것의 상태는 디지탈 감산 혈관 X-선 촬영법으로 정해진다. X-선 빔의 투사되는 해부학적인 부위에서 연조직, 뼈 및 혈관을 포함하는 X-선 영상 증강 장치(21)의 입력 형광체(20)상에 맺힌다. 대응하는 광학 영상은 증강 장치의 출력 형광체(22)상에 나타난다. 비데오 카메라(23)는 광학 영상을 촬상하여 이것을 라인(20)상에서 출력되는 아나로그 비데오 신호를 변환시킨다.

상기 아나로그 신호는 아나로그-디지탈 변환기(ADC)(25)에 의해 디지탈 신호로 변환된다. 상기 디지탈 신호값은 각 영상 프레임을 구성하는 화상 소자(픽셀)의 강도에 대응한다. 디지탈 값은 통상적으로 12비트 길이로 되어 있다. 상기 디지탈 값은 블록(27)으로 표시된 메모리 제어부인 시스템 부품에 입력된다. 제1도를 참조하여 지금까지 기술된 구조와 기능은 디지탈 플루오르그래피 기술에 포함된 것으로 일반적으로 잘 공지되어 있다.

제1도의 시스템은 블록(35)으로 표시된 시스템제어기인 호스트 중앙처리장치(CPU)에 의해 제어된다. CPU블럭(35)은 프로그램 명령어용 메모리와 연산 시스템과 산술 논리 회로 등 일반적으로 호스트 CPU부품을 포함하는 완전한 컴퓨터 처리 시스템을 나타낸다. 시스템과의 오퍼레이터 인터페이스는 블록(36)으로 표시된 사용자 단말기이다. 블록(36)은 다중 디지탈 신호라인(37)을 이용하여 시스템과의 양방향 통신을 위해 CPU(35)에 결합되어 있다. 오퍼레이터는 단말기와 연관된 키보드(38)를 사용하여 X-선 영상 취득 절차와 영상 데이타 처리 절차를 선택한다. 수동 스위치(39)는 CPU(35) 바로 옆에 표시되어 있다. 상기 스위치가 순간적으로 단락될 때, X-선 노출 순서를 실행하기 위한 초기화 기능과 동작을 수행하도록 CPU에게 통지한다. 상기 동작은 여러가지 가운데서도 스위치(39)의 단락으로부터 낮은 에너지 및 높은 에너지 조영제 비주입 노출의 개시까지의 시간과 X-선 불투명과체 또는 조영제가 주입되어져야할 시간을 측정하는 것을 포함하여, 상기 절차를 수행할 때 조영제 주입전 영상도 또한 획득된다.

제1도에 있어서, 낮은 에너지 및 높은 에너지 영상 데이타를 그대로 최초 영상 취득동안 메모리 제어부(27)에 제공하며, 이들 데이타는 다중 디지탈 라인(40. 41)을 통해 디지탈 처리기(42)에 이어지는 2개의 동일한 영상 데이타 체널로 출력된다. 제1채널은 기록 어드레스 제어부(43), 메모리(A 또는 44), 판독 어드레스 제어부(45)와 버퍼(46)를 포함한다. 제2채널은 기록 어드레스 제어부(47)와 메모리(B 또는 48), 판독 어드레스 제어부(49)와 버퍼(50)를 포함한다. 상기에서 나열된 부품과, 메모리 제어부(27)와 디지탈 처리기(42)는 모두 시스템 제어CPU(35)외부에서 실행되는 타이밍 및 제어버스(51)에 연결되어 있어서 시스템에 있는 모든 부품은 CPU에 의해 제어되어 소정의 특수 기능을 수행하며, 그리고 초기 영상 데이타 취득 동안과 영상 데이타 재처리 동안 적당한 시기에 소정의 기능을 수행한다.

처리기(42)로부터의 데이타 출력 라인 또는 버스(52)는 (53)으로 표시된 이른바 기억 처리기의 블록에 입력된다. 기억 처리기(53)는 근본적으로 (54)로 표시된 디지탈 디스크 레코더와 인터페이싱하기 위한 장치이다.

처리기(53)는 한번에 최소한 4개의 영상 프레임 이상을 나타내는 데이타를 보유하기 위한 디지탈 메모리(도시하지 않음)을 포함한다. 영상 데이타는 처리기(42)로부터 버스(52)로 출력이 되고, 다시 궤환 또는 랩어라운드 버스(55)에 의해 메모리 제어부(27)에 돌려진다. 또한 영상 데이타는 기억 처리기(53)를 통해 디스크 레코더(54)로부터 억세스될 수 있으며, 랩어라운드 버스(55)를 이용하여 메모리 제어부(27)에 공급될 수 있다. 상기와 같은 것은 예를들어 이미 언급하였던 바와같이, 이동 아티팩트를 나타내는 시차 영상 부위에서 대체를 위해 관심 부위의 하이브리드 감산 영상을 형성하는 것과 연관하여 이루어진다.

지금부터 초기 영상 취득이 현재 진행되고 있다고 가정하자, 낮은 에너지와 높은 에너지 영상을 위한 디지탈 데이타는 곧장 출력 버스(40 및 41)중의 하나로부터 기억처리기(53)에 직접 공급되고, 다음 기억용 디지탈 디스크에 공급된다. 바꾸어 말하자면, 채널의 부품은 CPU제어 신호에 의해 설정되어 획득된 영상을 간단히 통과시킨다. 그러므로, 초기 데이타 즉, 낮은 에너지와 높은 에너지와 노출에 대한 각 데이타는 디스크(54)상에 기억되고, 그래서 데이타는 항상 다른 X-선 노출 필요없이도 원하는 방법으로의 처리를 위해 항상 사용 가능하다.

노출 순차 동안 얻어진 임의 낮은 에너지(저 KV) 또는 높은 에너지(고 KV) 조영제 비주입 및 조영제 주입형상 및 임의 시차 또는 에너지차 영상은 언제라도 시스템에 표시가 될 수 있다. 영상 프레임을 표시하기 위해, 이것을 나타내는 디지탈 픽셀 데이타는 디스크 레코더(54)로부터 억세스되어 블록(56)으로 표시된 비데오 표시 제어기의 전 프레임 메모리에 기억된다. 이들 디지탈 데이타는 버스(57 또는 58)에 의해 전송된다.

공지된 바와같이, 비데오 표시 제어기는 영상 프레임을 위한 디지탈 픽셀 데이타는 기억할 수 있으며, 피셀 신호를 본질적으로 라스터 주사 포맷으로 출력할 수도 있다. 비데오 표시 제어 메모리(56)로부터 출력된 디지탈 신호값은 디지탈 -아나로그 변환기(DAC, 59)에서 아나로그 비대오 신호로 변환된다. 아나로그 비데오 신호는 음극선 스크린상에서 혈관(19a)의 영상이 표시되는 라스터 주사식 비데오 모니터(60)를 구동시킨다.

앞서 기술한 바와같이, 표시부상에 있는 시차 영상의 이동 이티팩트를 포함하는 영역을 에워싸고 있는 관심 부위에서 하이브리드 영상의 발생은 트랙볼에 의해 발생된 커서로써 4개 영역을 표시하는 것을 필요로 한다.

상기 부위는 R_a(주로 아티팩트) R_h(배경 또능 옵셋 영역), Rs(혈관에서의 X-선 조영제에 의한 픽셀의 강도 또는 희망의 신호), R_h(하이브리드 감산 영상으로 대체될 시차 영상에서의 부위)를 나타내도록 선택된다. 트랙볼은 제1도에서 블록(62)으로 표시되어 있다. 그래픽 또는 커서 발생기에 대해서는 리제위스키씨 및 그외 공동인의 미합중국 특허 제4, 245, 244와 스리니바산씨와 그외 공동인의 미국 특허 제4, 454, 507호에 잘 기술되어 있다.

본 발명의 목적을 위하여 트랙볼 제어부의 볼(63)은 모든 방향으로 회전될 수 있으며, 제2도에서 R_a, R_b, R_s, R_h와 같이 소정의 폐쇄 부위를 표시하는 비데오 표시 스크린(61)상에서 밝은 커서를 한정하기 위해 대응 X, Y좌표에서 일련의 펄스를 발생할 수 있기에 충분하다. 트랙볼 펄스는 라인(64)에 의해 전달되며 스크린상에 표시되는 영상 위에 기록된 커서를 한정하기 위해 DAC(59)에서 비데오 신호내로 주입된다. 비데오 표시 제어기 메모리(56)에 기억된 시차 영상은 커서 신호에 의해 영향을 받지 않는다.

트랙볼은 버스(65)를 이용하여 타이밍 및 제어 버스(51)에 연결된다. 커서 신호 정보는 4개의 부위를 한정하는 커서를 위한 위치 및 좌표 데이타를 기억하는 버스(66)를 이용하여 호스트 CPU(35)에 공급된다.

영상 데이타 처리, 영상 데이타의 취급 및 산술연산은 디지탈 비데오 처리기(DVP, 42)에서 실행된다. 적합한 DVP는 본 출원의 양수인에게 양도된 미국특허 제4, 449, 195호에 기술되어 있다. 상기 특허에서는 DVP가 산술 논리 장치, 멀티플렉서 및 버스에 상호 연결된 메모리로 구성된다는 것을 나타낸다. 호스트 CPU와 DVP사이에 삽입된 처리 제어기가 있다. DVP는 라인(34)을 통해 비데오 카메라(23)에 타이밍 신호를 공급한다. 이러한 것은 영상 데이타 취득에 방해를 가하지 않고 수직 귀선 소거 동안 일정한 동작이 실행되게 한다. 호스트 CPU는 영상 취득 및 영상 데이타 처리를 통제하는 프로그램을 가지고 있다. 영상 취득과 같은 기능이 수행될 때, CPU는 적은 수의 적당한 다지탈 명령어를 처리기 제어기에 보낸다. 처리기는 상기 명령어를 선택된 부품 및 DVP에서의 데이타 경로를 다양하게 활성화 또는 비활성화 시키는 일련의 코맨드 워드로 변환시켜 따라서 상기 부품은 낮은 KV와 높은 KV영상 픽셀을 합산 또는 적분시키거나, 적당한 계수로 영상 데이타를 배율시키고, 최초의 픽셀 데이타를 자연대수로 변환시키며, 영상을 결합 또는 감산시키는 것과 같은 희망 연산을 수행할 것이다.

그러나 특허된 DVP제어 방법은 본 발명에 따라 제공되어져야 할 몇가지 특징이 결여되어 있는 예를들어, 종래의 시스템에서 하나의 메모리가 데이타를 연산하여 그 결과를 다른 메모리에 기록할 목적으로 판독될때, 다른 메모리의 모든 영역에서 기록된다. 바꾸어 말하자면, 메모리의 전체에서 기록하고 판독하거나 어느 메모리에서는 기록 및 판독하지 않는 것은 실제의 연산 시간을 소모한다.

본 발명에 따라서, 부위 R_a, R_b, R_s, R_h에서와 같은 영상 프레임의 선택된 부분내에서 픽셀을 판독 및 기록하게 하는 모드가 기술되어 있다. 따라서 예를들어, CPU가 상기 몇개의 부위에서 픽셀을 합산하여 시차 영상 데이타를 포함하는 표시 제어기에 하이브리드 영상의 부분을 전달해야만 하는 경우 단지 관심 부분의 픽셀만을 취급될 필요가 있다.

제1도에서, 블록(70)는 처리기 제어기이다. 이것은 제어 및 타이밍 버스(71)와 데이타 버스(72)를 이용하여 CPU(55)에 연결되어 있다. 양방향성 버스(73)는 처리기 제어기(70)를 DVP(42)에 연결한다. 앞서 기술된 바와같이 호스트 CPU는 커서 범위에 의해 식별된 영상 픽셀의 위치를 기억하고 있다. 전체 하이브리드 영상은 사용자 단말기(36)를 사용하여 상기 영상을 형성하기 위한 코맨드를 제공하는 오퍼레이터에 응답하여 형성된다. 상기 하이브리드 영상은 디지탈 디스크(54)로 부터의 데이타에 근거하여 형성되고, DVP(42)내의 몇개 전 프레임 메모리중의 하나에 기억된다. 새로운 또는 변형된 하이브리드 영상 H^＊은 DVP에 있는 산술 논리 장치가(6a)식을 실행함으로써 형성된다. 그 결과는 DVP에 있는 메모리에 기억이 된다. CPU는 이미 이득 G와 O^＊를 계산하여 DVP에 있는 산술 장치에 처리 제어기(70)를 이용하여 전달한다. 나머지 하여야 할 일은 표시된 시차 영상에서 대응하는 부위를 대치하기 위해 커서에 의해 규정된 변형 하이브리드 영상의 영역 R_h을 단지 대체하는 것이다.

변형된 하이브리드 영상은 최소한의 시간으로 시차 영상에서 선택된 부위 R_h내로 기록되는데 왜냐하면 본 변형에 따라서 R_h의 한정된 경계부내에서의 픽셀만이 이미 형성되어 DVP메모리에 기억된 변형 하이브리드 영상으로 부터 추출되기 때문이다. 고속도로 기록을 하기 위해 예를들어 특정한 기록 어드레스 제어 및 판독 어드레스 제어부(43, 45)가 제공된다. 상기 제어부는 비종래의 방식으로 디지탈 메모리에 기록하고 메모리로부터 판독한다.

통상적으로, 랜덤 억세스 메모리(RAM)는 메모리 어레이내에 기록될 픽셀 데이타가 일시적으로 기억되는 레지스터를 포함한다. 그러나, 메모리내로의 기록이 가능할 때, 데이타 전송 시간이 개시되며 메모리내의 모든 영역이 순차화될때까지 끝나지 않는다. 바꾸어 발하자면 메모리내에 기록하고 판독하는 것이 전부 다 이루어지거나 또는 전혀 이루어지지 않는다. 모든 메모리에 기록하면 대부분을 0으로 기록하더라도 상당한 시간이 걸린다.

본 발명에 있어서, 변형된 하이브리드 영상의 부위 R_h내에서의 픽셀만을 기록하고 판독하는 것이 요구될 뿐이다.

본 발명에 따라서 전체 낮은 에너지 시차 감산 영상 프레임이(44)로 표시된 메모리 A에 로드된다.

시차 감산 영상을 얻기 위해, 최초 픽셀 데이타가 디지탈 디스크(54)로부터 디지탈 처리기(42)에 전달되며 여기서 개개의 디지탈 픽셀값이 자연대수값으로 변환된다.

오퍼레이터는 하나의 적분된 데이타 셋트가 낮은 에너지 시차 감산 영상을 얻기 위해 다른 셋트로부터 감산되기 전에 낮은 에너지 조영제 비주입 영상 데이타 전체 또는 몇 개와 동일 숫자의 조영제 주입 영상 데이타를 적분 또는 합산의 선택을 할 수 있으며, 또는 감산을 위해 하나의 양호한 조영제 비주입과 하나의 조영제 주입영상을 선택할 수 있다. 어떤 경우라도, 낮은 에너지 시차 감산 영상은 디지탈 처리기(42)로부터 메모리(A 또는 44)에 랩어라운드 버스(55)를 이용하여 로드된다.

전체 변형된 하이브리드 영상 H^＊은 상술한 바와같이 안가된 적당한 이들 G 및 옵셋 O^＊으로 디지탈 처리기(42)에서 동일하게 형성되며, 상기 영상은 메모리(B 또는 48)에 로드된다.

그리고는 시차 감산 영상에서 대체될 변형 하이브리드 영상 H^＊이 메모리 B로부터 판독되고(판독 어드레스 제어부(49)를 이용하여), 디지탈 비데오 처리기(42), 랩어라운드 버스(55) 및 기록 어드레스 제어부(43)를 통과함으로써, R_h로 규정된 메모리 A에서 대응하는 픽셀값을 중복 기록한다. 따라서, 시차 영상은 관심 부위가 삽입된 변형 하이브리드 영상을 만든다. 완전히 조합된 시차 및 변형 하이브리드 영상 데이타는 디지탈 비데오 처리기(42)를 통해 메모리 A로부터 판독되어 표시 제어기 메모리(56)에 기록된다. 제6도에서와 같이 변형된 하이브리드 영상이 부분적으로 대체된 시차 영상은 비데오 모니터(60)상에서 영상(19a)으로 표시된다.

상기 영상(19a)은 기본적으로 조영제가 채워진 관심 대상의 혈관이다. 이동 아티팩트는 제거되어 있으나 적합한 시차 영상에서 아티팩트에 의해 이전에 불명확했던 혈관 부위가 잘 나타나 있어서, 정확한 혈관 상태의 진단이 이루어질 수 있다.

시차 영상의 이동 아티팩트 포함 부위에서 하이브리드 영상을 대체하는 양호한 방법이 상기에서 기술되었다. 양호한 방법에서, 웨이팅 계수는 오퍼레이터의 연관이 없이 결정되며 변형되고 정확한 대체 하이브리드 영상을 만드는 시간이 짧아졌다. 변형된 하이브리드 영상을 이동 아티팩트를 포함하는 시차 감산 영상 부위에 삽입하는 새로운 개념은 다른 방법으로 수행될 수도 있다. 가장 근본적인 해결 방법은 간단하게 시차 감산 영상을 표시하며 아티팩트를 포함하는 R_h부위를 커서를 사용하여 규정하는 것이다. 시차 감산 영상 프레임은 메모리 A와 표시 제어기 메모리(56)에 기억된다. 일반적인 하이브리드 감산 영상은 방샐될 수 있으며, 메모리 B에 기억된다.

메모리 A내의 시차 감산 영상에서 부위 R_h에 있는 픽셀의 값은 상술된 바와같이 하이브리드 감산 영상에서 대응하는 부위에 있는 픽셀로 대체될 수 있다. 다음 변형되지 않은 하이브리드 영역을 가진 시차 영상이 표시될 수 있다.

이러한 방법은 하이브리드 영상이 시차 영상과 같은 휘도 레벨 또는 옵셋 뿐만 아니라 대비를 통상적으로 갖지는 않더라도 하이브리드 감산 단계로 이동 아티팩트를 감소시킨 결과로 인해 진단 효율을 개선시킨다.

상기 절에서 기술된 방법에 있어서, 상기 시스템에 웨이팅 계수 K의 여러 가지 다른 값을 선택하기 위한 오퍼레이터 제어수단이 구비되어 있다고 가정하면, 조영제가 주입된 혈관은 남겨놓고 모든 것을 양호하게 삭제할 수 있는 값이 사용될 것이다. 특수한 처리 절차를 위한 K의 가장 양호한 값이 기억이 된다. 상기 근본적인 방법은 하이브리드 영상 H을 얻기 위해 제(3)식을 실행하여 간단히 얻을 수 있다. 독특한 특징은 하이브리드 감산 영상 부위를 시차 감산 영상에 대체하는 것이다.

상술된 기본적인 방법은 시차 및 하이브리드 감산 영상에서 대비를 일치시키는 다른 단계를 부가하여 개선된다. 오퍼레이터가(3)식의 우변을 여러 다른 이득계수 G_g로 배율시키는 수단이 제공되어 있어서, 제(3)식은 다음과 같이 된다.

상기 (3a)식에서 (3)식의 경우과 같이, 초기 영상 데이타는 낮은 에너지 시차 감산과 높은 에너지 시차 감산 영상이 형성되기 전에 동일한 대수로 변환된다.

상기에서 기술된 방법은 대비를 일치시키는 것 뿐만 아니라 시차 및 데체된 하이브리드 감산 영상에서 옵셋 또는 배경 레벨을 일치시킴으로써 아직 더 개선될 수도 있다. 본 시스템에는 시차 휘도 레벨과 대비 보정된 하이브리드 대체 영상을 매칭시키는 것이 발견될 때까지 오퍼레이터가 픽셀에 부가될 수 있는 여러 가지 옵셋값 O_b을 시험해 볼수 있는 수단이 제공되어 있다. 이것은 다음과 같이 표현된다.

Claims (8)

1. 디지탈 감산 혈관 X-선 촬영 방법으로서 해부학적 부위의 시차 감산 영상을 형성하고 상기 영상을 구성하는 화상 소자(픽셀)의 강도에 대응하는 디지탈 신호값을 기억하는 단계와, 상기 디지탈 신호값을 아나로그 비데오 신호로 변환하여 비데오 모니터상에 시차 감산 영상의 표시를 실행하게 하는 단계와, 하이브리드 감산 영상을 형성하고, 상기 하이브리드 감산 영상을 구성하는 픽셀의 강도에 대응하는 디지탈 신호값을 기억하는 단계와, 상기 픽셀 신호값이 상기 하이브리드 영상에서 대응 부위의 대응 픽셀 신호의 값으로 대체될 부위를 상기 시차 감산 영상에서 규정하는 단계와, 대응하는 픽셀 신호값 대신에 상기 하이브리드 영상의 부위에서 나온 디지탈 픽셀 신호값을 상기 기억된 시차 감산 영상에 삽입하는 단계와, 조합 생성된 영상을 나타내는 디지탈 픽셀 신호를 아나로그 비데오 신호로 변환하여 비데오 모니터상에 최종 영상의 표시를 실행하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 혈관 X-선 촬영 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 시차 감산 영상은 조직에 주입된 X-선 조영제가 관심있는 혈관에 도달되기 전에 실행된 비교적 낮은 에너지 X-선 노출의 강기 조영제가 관심있는 혈관에 도달된 후에 실행된 비교적 낮은 에너지 X-선 노출중 대응하는 하나 또는 동일수의 집적 영상을 나타내는 픽셀 신호값을 감산하여 생성된 낮은 에너지 시차 감산 영상인 혈관 X-선 촬영 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하이브리드 영상에서 대응하는 규정 부위에 포함된 픽셀 신호값을 이득계수로 배율시키는 단계를 포함하며, 상기 이득 게수는 조합된 영상이 표시될 때 삽입된 하이브리드 감산 영상의 픽셀이 시차 감산 영상의 픽셀과 동일한 대비를 갖도록 하기 위한 값인 혈관 X-0선 촬영방법.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 하이브리드 영상에 대응하는 규정 부위에 포함된 픽셀 신호값에 일정한 상수값을 가산하는 단계를 포함하며, 상기 상수는 조합된 영상이 표시될 때, 삽입된 하이브리드 감산 영상에서의 픽셀이 시차 감산 영상에서의 픽셀과 동일한 휘도를 갖도록 하기 위한 값인 혈관 X-선 촬영 방법.
5. 제3항에 있어서, 상기 하이브리드 영상에서 최소한 대응하는 규정 부위에 포함된 픽셀 신호값에 상수값을 가산하는 단계를 포함하며, 상기 상수는 조합된 영상이 표시될 때, 삽입된 하이브리드 감산 영상에서의 픽셀이 시차 감산 영상의 픽셀과 동일한 휘도를 갖도록 하는 혈관 X-선 촬영 방법.
6. 아티팩트를 포함하는 시차 감산 영상의 부위가 변형된 하이브리드 감산 영상으로 대체되어 아티팩트에 의해 불명료하게 된 혈관을 가시화할 수 있는 디지탈 감산 혈관 X-선 촬영 방법으로서, 시차 감산 영상 프레임을 형성하여, 상기 영상을 구성하는 화상 소자(픽셀)의 강도에 대응하는 디지탈 신호값을 제1디지탈 메모리에 기억하는 단계와, 상기 픽셀 신호값을 아날로그 비데오 신호 변환 하여 비데오 모니터상에 시차 감산 영상의 표시를 실행하는 단계와, 아티팩트를 포함하여, 픽셀이 변형된 하이브리드 영상(H^＊)의 픽셀로 대체될 상기 시차 영상에서의 부위인 상기 시차감산 영상의 부위(R_h)를 최소한 포함하는 하이브리드 감산 영상을 형성하고, 하이브리드 감산 영상에서 최소한 강기 부위를 나타내는 대응 디지탈 픽셀 신호를 제2디지탈 메모리에 기억하는 단계와, 상기 하이브리드 감산 영상에서의 상기 부위(R_h)에 있는 각 픽셀값을 상기 변형된 하이브리드 영상에서의 상대 대비를 시차 영상에서의 대비와 같도록 하는 이득 계수 G로 배율시키고, 또한 H^＊하이브리드 영상에서의 픽셀의 상대 휘도를 상기 시차 영상에서의 휘도와 같게 유지시키는상기와 같이 배율된 옵셋 신호값(O^＊)을 각 하이브리드 픽셀값에 가산하여 변형된 하이브리드 영상 H^＊을 발생하는 단계와, 상기 제1메모리에 있는 상기 시차 영상의 부위 R^＊의 픽셀 신호값을 대응하는 변형 하이브리드 영상 픽셀 신호값으로 대체하여 시차 영상에서의 상기 부위 R_h에 상기 변형 하이브리드 영상의 표시를 제공하는 혈관 X-선 촬영 방법.
7. 이동 아티팩트를 포함하는 시차 감산 영상에서의 부위를 변형된 하이브리드 감산 영상으로 대체하여 아티팩트에 의해 불명확하게 된 X-선 조영제 주입된 혈관을 가시화할 수 있게 하는 디지탈 감산 혈관 X-선 촬영 방법으로서, 관심있는 혈관을 포함하는 조직의 일부를 X-선 조영제가 혈관에 도달하기 전(조영제 주입전)에 낮은 KV와 높은 KV의 X-선 빔에 교대로 노출시키고, 상기 조영제가 혈관에 도달된 후(조영제 주입후) 낮은 KV와 높은 KV의 X-선 빔에 교대로 노출시키는 단계와, 조영제 주입전 및 조영제 주입후의 낮은 KV영상과 조영제 주입전 및 조영제 주입후의 높은 KV 영상 또는 동일수의 낮은 KV 및 높은 KV조영제 주입전과 조영제 주입후 영상의 집적을 감산하여 낮은 KV시차 감산 영상(I₁)과 높은 KV시차 감산 영상 (I_h)을 각각 발생하며, 상기 영상을 구성하는 화상 소자(픽셀)의 강도를 나타내는 디지탈 값을 기억시키는 단계와, 표시 제어기 메모리에서 양호한 I₁에 대한 디지탈 픽셀값을 영상에서 픽셀 위치에 대응하는 위치에 기억시키고, 상기 픽셀값을 아나로그 비데오 신호로 변환하여, 낮은 KV의 시차 영상(I₁)을 표시하도록 비데오 모니터를 구동시키는 단계와, 픽셀 강도가 아티팩트를 나타내는 부위 R_a와 픽셀의 강도가 혈관에서 X-선 조영제를 나타내는 부위 R_s와, 픽셀의 강도가 영상 신호값에서 배경 또는 옵셋을 나타내는 부위 R_b와, 부위가 변형된 하이브리드 영상으로 대체될 아티팩트를 포함하는 부위 R_h를 상기 표시된 시차 감산, 영상에서 임의 순서로 규정하는 단계와, 배경 부위 R_b내에서, 낮은 KV와 높은 KV시차 감사 영상의 모든 픽셀 세기값을 따로따로 합산하여 옵셋값 LO₁, LO_h을 각각 산출하는 단계(여기서 L는 R_b부위에서 픽셀의 수를 표시함)와, 아티팩트 부위 R_a내에서 낮은 KV와 높은 KV시차 감산 영상에서의 모든 픽셀 세기 값의 합 A₁및 A_h를 형성하는 단계와, 여기서

   

   이며 N은 규정된 아티팩트 부위 R_a에서의 픽셀수를 나타내고, 새로운 하이브리드 감산 영상 H^＊에서 아티팩트를 삭제하는 가장 적당한 웨이팅 계수

   

   를 계산하는 단계와,

   

   로 표현되는 하이브리드 감산 영상(H)을 생성하는 단계와, 여기서 계수 "K"는 높은 KV와 낮은 KV시차 감산 영상에 있는 아티팩트를 위해 곱해져야 하는 값을 가지어 조영제 주입 및 비주입 사이의 조작 운동으로 인한 아티펙트를 삭제하여 영상이 감산될 때 조영제로 인한 신호값은 그대로 남게하며, 조영제 부위 R_s에서 낮은 KV와 높은 KV시차 감산 영상의 모든 픽셀 강도값의 합 S₁, S_h을 형성하는 단계와 , 여기서

   

   M은 조영제 부위 R_s에서의 픽셀수를 나타내며,

   

   으로 표현되는 새로운 합성 영상 H^＊을 규정하는 단계와, 여기서 G는 표시된 시차 감산 영상에서 X-선 조영제의 강도에 상관하여 시차 감산 영상에서 존재하는 것과 동일한 대비를 새로운 하이브리드 영상에서 유지하는 이득계수이며, O^＊는 낮은 KV시차 감산 영상에서와 같은 동일한 강도로 배경을 유지하는 옵셋(무신호 이상의 배경)값이며 : (I₁-KI_h)는 제1변형 하이브리드 영상 H와 등가이며 :

   

   하이브리드 감산 영상 H에서의 부위 R_h에 있는 모든 픽셀의 값을 G로 곱하고 각 픽셀에 O^＊의 값을 더하여 H^＊를 계산하고, 표시된 시차 감산 영상에서 규정된 동일 부위 R_h내에서 새로운 하이브리드 영상 H^＊을 위한 픽셀의 값을 산출하는 단계와, 시차 감산 영상을 나타내는 상기 표시 제어기 메모리의 픽셀값을 부위 R_h에서만 상기 계산된 픽셀값 H^＊로 대치시켜 비데오 모니터상에서 단일 영상의 표시를 위해 시차 감산 영상에 새로운 하이브리드 감산 영상을 대치시키는 단계를 구비하는 혈관 X-선 촬영 방법.
8. 시차 감산 영상의 규정된 부위에 변형 하이브리드 감산 영상을 대체하는데 적합한 다지탈 감산 혈관 X-선 촬영 장치로서, 시차 감산 X-선 영상과 하이브리드 감산 X-선 영상을 나타내는 각 디지탈 픽셀신호 어레이를 발생하는 수단(23, 25)과 디지탈 시차 감산 영상 신호값을 기억하기 위한 메모리와 텔레비젼 모니터를 제어하기 위해 상기 디지탈 신호값을 아나로그 비데오 신호로 변환하는 수단을 갖고 상기 영상을 표시하는 비데오 표시 제어기 메모리(56)와, 하이브리드 영상 픽셀값 각각을 이득 계수로 곱하고 각 옵셋값에 가산하여 하이브리드 감산 영상을 나타내는 디지탈 픽셀 신호값을 변형시키고, 상기 시차 감산 영상에서의 대응 부위에 대체하기 위한 상기변형 신호 어레이의 규정된 부위에서 디지탈 픽셀 신호의 선택을 할 수 있도록 하기 위해 디지탈 메모리(53)에 상기 변형 하이브리드 영상 신호 어레이를 기억하도록 동작하는 디지탈 비데오 처리기(42)와, 입출력 수단과, 메모리 어레이와, 상기 메모리 수단이 어레이에 상기 데이타를 기록하도록 인에이블될 때까지 입력 디지탈 데이타가 기억되어지는 입력레지스터를 갖는 다른 메모리 수단(54)과, 상기 다른 메모리 입력 수단을 하이브리드 디지탈 픽셀 신호를 기억하는 상기 메모리에 결합하는 수단 및 상기 출력 수단을 상기 표시 제어기 메모리에 결합하는 수단과, 상기 표시 제어기 메모리에서 상기 대등하는 위치에 기록될 하이브리드 영상에서의 픽셀의 위치를 나타내는 데이타를 가짐으로써, 상기 변형된 하이브리드 영상의 최소한의 일부분을 상기 시차 감산 영상에 패치시키는 시스템 제어기(35)와, 상기 다른 메모리용 기록 어드레스 제어수단(43, 47)과 판독 어드레스 제어 수단(45, 49)을 구비하며, 상기 기록 어드레스 제어 수단은 픽셀 데이타가 상기 입력 레지스터에서 상기 다른 메모리 어레이로 어드레스됨으로써 인에이블링 신호에 응답하며, 상기 판독 어드레스 제어 수단은 상기 판독 어드레스 제어 수단이 어드레스된 위치에 있는 데이타를 판독 가능함으로써 동일한 인에이블링 신호에 응답하며, 상기 시스템 제어기(35)는 상기 픽셀이 상기 다른 메모리의 입력 수단에 결합됨에 따라 상기 하이브리드 영상의 상기 규정된 부위의 상기 픽셀 위치에 도달될때만 상기 인에이블링 신호를 제공하여 상기 규정 부위에서의 하이브리드 영상 픽셀 값만이 상기 다른 메모리의 위치로 어드레스되며, 상기 하이브리드 영상 픽셀값만이 상기 표시 제어기 메모리에 결합되어 상기 시차 영상의 대응하는 위치에서 픽셀을 대체시키는 혈관 X-선 촬영 장치.

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