(57)【要約】【課題】リアルタイムに変化する残像の減衰特性を対応した残像補正処理が可能なＸ線画像診断装置を提供する。【解決手段】被検者１にＸ線を照射するＸ線源３と、Ｘ線源３と被検者１を挟んで対向配置され被検者１の透過Ｘ線をＸ線画像として検出するＸ線平面検出器４と、Ｘ線平面検出器４により検出されたＸ線画像を画像処理する画像処理部８と、画像処理部８により画像処理されたＸ線画像を表示するモニタ９とを備え、画像処理部８に組み込まれた残像補正処理部は、複数のＸ線透視又はＸ線撮影の各モードに応じたＸ線平面検出器４の残像の減衰情報を記憶する減衰テーブル１２と、減衰テーブル１２に記憶されたＸ線平面検出器４の残像の減衰情報に基づき経時的に減衰される残像の補正演算を行う演算部１３とを具備する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者にＸ線を照射するＸ線発生部と、このＸ線発生部と前記被検者を挟んで対向配置され前記被検者の透過Ｘ線をＸ線画像として検出するＸ線平面検出器と、このＸ線平面検出器により検出されたＸ線画像を表示する表示装置とを備えたＸ線診断装置において、複数のＸ線透視又はＸ線撮影の各モードに応じた前記Ｘ線平面検出器の残像の減衰情報を記憶する手段と、この記憶手段に記憶された前記Ｘ線平面検出器の残像の減衰情報に基づき経時的に減衰される残像の補正演算を行う手段とを備えたことを特徴するＸ線画像診断装置。
【請求項２】
請求項１のＸ線画像診断装置において、前記記憶手段により記憶された複数の残像減衰情報のうちの数値の依存性に応じて重み付け演算する手段を備え、前記補正演算手段は、前記記憶手段に記憶されたＸ線平面検出器の残像の減衰情報と前記重み付け演算手段により演算された重み付け演算結果とに基づき残像の補正演算を行うことを特徴とするＸ線画像診断装置。
【請求項３】
請求項１のＸ線画像診断装置において、前記記憶手段はＸ線画像の読み出し画素単位毎にＸ線平面検出器の残像の減衰情報記憶することを特徴とするとするＸ線画像診断装置。
【請求項４】
請求項１のＸ線画像診断装置において、前記記憶手段は、複数回連続して撮影するとき、連続撮影枚数・撮影間隔に応じてＸ線平面検出器の残像の減衰情報記憶すると共に、前記補正演算手段は、前記連続撮影の期間をある時間毎に区切り、各期間の枚数と重み係数からなる評価関数により、前記記憶手段に記憶された前記Ｘ線平面検出器の残像の減衰情報を選択し、その選択された前記Ｘ線平面検出器の残像の減衰情報に基づき経時的に減衰される残像の補正演算を行うことを特徴とするＸ線画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は残像補正機能を有したＸ線平面検出器を備えたＸ線画像診断装置に係り、特に経時的に変化する残像の減衰特性をリアルタイムに補正することが可能なＸ線画像診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、Ｘ線画像診断装置におけるＸ線画像はデジタル化が半導体技術の進歩によって進んでいる。とりわけ、液晶ディスプレイの技術を応用した半導体Ｘ線検出器の開発が進み、撮影と透視に使われるようになった。Ｘ線画像診断装置は、撮影と透視を交互に行って診断、治療のためのガイド表示を行うものである。その際、撮影画像にて得られた電気信号が、引き続き行った透視において残像として検出器の中に残り、透視画像にゴーストとして現れ診断に影響を与える場合があった。その補正方法としては、［特許文献１］に記載されている。この文献には、本手法は、第１の照射の終了に続いてデジタル検出器から画像データをサンプリングして残存画像の減衰をモデル化することを含む。モデル化された減衰に基づいて、残存画像の更なる減衰を予測する。予測された減衰値を用いて、後続の照射において減衰する残存画像を補正し又は補償する。これにより、ディジタル・イメージング・システムにおける画像残存を補償する手法を提供できるものであった。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２４３４５４号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術では、画素毎に異なる大きさの残像に対してその減衰特性を演算する必要があり、リアルタイムな残像補正処理を実現するためには、大規模な演算器が必要となるので、電気回路の実装技術的に現実的ではなかった。
また、複数回の撮影を連続して行う場合、例えば、１回目の撮影の後の残像がまだ残っている間に、２回目の撮影が行われることがあれば残像の減衰特性の演算は複雑になる。このような複雑な残像の減衰特性を演算することへの配慮がなかった。
【０００５】
本発明の目的は、リアルタイムに変化する残像の減衰特性を対応した残像補正処理が可能なＸ線画像診断装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、被検者にＸ線を照射するＸ線発生部と、このＸ線発生部と前記被検者を挟んで対向配置され前記被検者の透過Ｘ線をＸ線画像として検出するＸ線平面検出器と、このＸ線平面検出器により検出されたＸ線画像を表示する表示装置とを備えたＸ線診断装置において、複数のＸ線透視又はＸ線撮影の各モードに応じた前記Ｘ線平面検出器の残像の減衰情報を記憶する手段と、この記憶手段に記憶された前記Ｘ線平面検出器の残像の減衰情報に基づき経時的に減衰される残像の補正演算を行う手段とを備えたことを特徴するＸ線画像診断装置によって達成される。
【０００７】
また、前記記憶手段により記憶された複数の残像減衰情報のうちの数値の依存性に応じて重み付け演算する手段を備え、前記補正演算手段は、前記記憶手段に記憶されたＸ線平面検出器の残像の減衰情報と前記重み付け演算手段により演算された重み付け演算結果とに基づき残像の補正演算を行ってもよい。
【０００８】
また、前記記憶手段はＸ線画像の読み出し画素単位毎にＸ線平面検出器の残像の減衰情報記憶してもよい。
【０００９】
また、前記記憶手段は、複数回連続して撮影するとき、連続撮影枚数・撮影間隔に応じてＸ線平面検出器の残像の減衰情報記憶してもよい。
【００１０】
また、前記補正演算手段は、前記連続撮影の期間をある時間毎に区切り、各期間の枚数と重み係数からなる評価関数により、前記記憶手段に記憶された前記Ｘ線平面検出器の残像の減衰情報を選択し、その選択された前記Ｘ線平面検出器の残像の減衰情報に基づき経時的に減衰される残像の補正演算を行ってもよい。
【００１１】
【発明の実施形態】
以下、本発明に係るＸ線画像診断装置の実施形態について図を用いて説明する。
【００１２】
図１は本発明のＸ線画像診断装置の各実施形態に共通するブロック図、図２は図１の画像処理部に組み込まれた残像補正処理部を示すブロック図、図３は図２の減衰テーブルに記憶される残像時間減衰率の１例をグラフ化した図である。
【００１３】
Ｘ線画像診断装置は、図１に示されるように、Ｘ線を発生するＸ線管などのＸ線源３と、Ｘ線源４と対向配置されるＸ線平面検出器４と、Ｘ線源４とＸ線平面検出器３を支持するＣアーム５と、Ｘ線画像診断装置を設置する床にＣアーム５を立設する脚部６と、Ｘ線源４と電気的に接続されるＸ線発生用高電圧電源７と、Ｘ線平面検出器３と電気的に接続される画像処理部８と、画像処理部８と電気的に接続されるモニタ９とを有している。
【００１４】
Ｘ線源３は寝台２に乗せられた被検者１にＸ線を照射する。Ｘ線平面検出器４は被検者１を透過したＸ線をＸ線画像として検出する。Ｃアーム５は脚部６に立設されＸ線源３とＸ線平面検出器４との対向配置関係を維持しながら回転や平行移動ができるようになっている。Ｘ線発生用高電圧電源７はＸ線源４に電源を供給する。画像処理部８はＸ線平面検出器４により検出されるＸ線画像を入力し、モニタ９に表示する際に診断に好適なようにフィルタ処理等の画像処理を行う。モニタ９は画像処理部８により画像処理されたＸ線画像を表示する。
【００１５】
まず、第一の実施形態の画像処理部８に組み込まれた残像補正処理部は、図２に示されるように、Ｘ線平面検出器４と電気的に接続される画像メモリ１０と、画像メモリ１０と電気的に接続される減衰テーブル１１と、Ｘ線平面検出器４及び減衰テーブル１１と電気的に接続される演算器１２と、撮影信号、透視信号などのモード毎の制御信号及びモニタ９に表示するための画像同期信号の各信号線と電気的に接続されると共に、前記画像メモリ１０、減衰テーブル１１及び演算器１２と電気的に接続される制御部１３とを有している。
【００１６】
画像メモリ１０は、撮影又は透視のモードでＸ線照射終了後にモードを切換えてＸ線を照射する前に、透視モードにおける画像、すなわち残像画像を記憶する。撮影終了後から予め定めた時間後の画像を毎回記憶することにより撮影におけるＸ線平面検出器３の入射Ｘ線量に応じた残像画像を得ることができる。画像記憶は制御部１３によって行い、Ｘ線発生用高電圧電源７から撮影信号又は透視信号を入力し記憶する。減衰テーブル１１は、画像メモリ１０に残像画像を記憶した直後から、透視画像のアドレスに応じて減衰量を記憶する。つまり、減衰テーブル１１には残像が時間によって減衰する様子が記憶してある。この残像の減衰の割合は、図３に示すような減衰特性にて予め記憶してある。その減衰特性をグラフ化すると、縦軸に減衰率、横軸はフレーム数、すなわち画像メモリ１０に記憶してからの経過時間に対応する。この減衰テーブルは、予め所定のＸ線量にて撮影を行い、その後、Ｘ線を遮断した状態で複数フレームの残像画像を記憶して、その減衰の様子を測定することにより求めることができる。また、Ｘ線量を変えて同様の計測を行えば、その変えたＸ線量の下での残像量に応じた減衰テーブルを作成することができる。演算器１２は、撮影後のフレームに応じた残像量が重畳した透視画像からその残像量を引くことにより、ゴーストを低減あるいは除去した透視画像を求める。
【００１７】
第一の実施形態のＸ線画像診断装置に動作について説明する。ここでは、Ｘ線画像を得るモードが撮影モードから透視モードに切換える例を説明する。減衰テーブル１１には透視モードでの時間に伴って減衰する減衰残像画像が記憶されている。Ｘ線源３は寝台２に乗せられた被検者１にＸ線を照射する。Ｘ線平面検出器４は被検者１を透過したＸ線を透視画像として検出する。画像処理部８に組み込まれた残像補正処理部は、画像メモリ１０に残像画像を前回の撮影終了後から予め定めた時間後の画像を毎回記憶する画像記憶は制御部１３によって行い、Ｘ線発生用高電圧電源７から撮影信号又は透視信号を入力し記憶する。減衰テーブル１１は、画像メモリ１０に残像画像を記憶した直後から、透視画像のアドレスに応じて減衰量を記憶する。演算器１２は、撮影後のフレームに応じた残像量が重畳した透視画像からその残像の減衰量を引くことにより、ゴーストを低減あるいは除去した透視画像を求める。モニタ９はゴーストが低減あるいは除去された透視画像を表示する。
【００１８】
以上説明したように、第一の実施形態のＸ線画像診断装置によれば、画像処理部８に組み込まれた残像補正処理部は、複数のＸ線透視又はＸ線撮影の各モードに応じたＸ線平面検出器４の残像の減衰情報を記憶する減衰テーブル１２と、減衰テーブル１２に記憶されたＸ線平面検出器４の残像の減衰情報に基づき経時的に減衰される残像の補正演算を行う演算部１３と備えているので、減衰テーブル１２に記憶される複数のＸ線透視又はＸ線撮影の各モードに応じたＸ線平面検出器４の残像の減衰情報に基づいて演算部１３が経時的に減衰される残像の補正演算を行うから、リアルタイムに変化する残像の減衰特性を対応した残像補正処理が可能となる。
【００１９】
次に、撮影モードが連続するとは限らないが、１回目の撮影による残像があるうちに、２回目の撮影を行う場合の例を第二の実施形態として説明する。図４は残像が消滅する前に次の撮影が行われる場合の残像補正処理部の構成例を示すブロック図である。第二の実施形態が第一の実施形態と異なる点は画像メモリ１０と減衰テーブル１１をそれぞれに画像メモリ１０ａ，１０ｂと減衰テーブル１１ａ，１１ｂと２つずつ有することと、２つ有する減衰テーブル１１ａ、１１ｂを重み付け処理して記憶する重みテーブル１４を有することと、演算器１２が重みテーブル１４により重み付け処理した結果によって残像を除去することである。
【００２０】
上記第二の実施形態のＸ線画像診断装置に動作について説明する。１回目の撮影では制御部１３は重み付けテーブル１４において、減衰テーブル１１ａからの出力を全て演算器１２に出力するように制御を行う。次に２回目の撮影が行われた時には、画像メモリ１０ｂに残像画像を記録し画像メモリ１０ａに記録された残像画像を用いた残像量選出とは独立に、減衰テーブル１１ｂを用いた残像量の算出を行い重み付けテーブル１４に出力する。重み付けテーブル１４では、１回目の撮影の残像成分が無い、もしくは少ない画像領域では、２回目の撮影の残像量の重みを増やす。１回目の撮影の残像成分が多く、２回目の撮影による残像成分が少ない場合は、１回目の残像成分の重みを増やす。１回目の撮影の残像成分及び２回目撮影の残像成分共に多い場合は、比率に応じて重み付けを行えばよい。
【００２１】
以上説明したように、第二の実施形態のＸ線画像診断装置によれば、１回目の撮影の残像が消えきらない状況で２回目の撮影を行ったときでも、リアルタイムに変化する残像の減衰特性を対応した残像補正処理が可能となる。
また、残像成分は１２０〜１５０秒程度でほとんど影響しなくなることが多いため、頻繁に撮影と透視を繰り返すシステムでは、画像メモリ１０と減衰テーブル１１を必要なだけ準備し重みテーブル１４の容量を増やすことにより、残像補正が精度の良くできることは言うまでもない。
【００２２】
次に、Ｘ線平面検出器から読出す画素単位が異なるときの例を第三の実施形態として説明する。図５は１画素単位で読み出す（１×１）と４画素を加算平均して１画素に纏めて読出す（２×２）とが減衰テーブルである残像補正処理部の構成例を示すブロック図である。第三の実施形態が第一の実施形態と異なる点は減衰テーブル１１が１×１、２×２用の減衰テーブル１１ｃ，１１ｄをそれぞれ有することと、画像信号を画素の読出し単位毎に切換えるマルチプレクサ１５ａ，１５ｂを有することと、２×２用の加算平均器１６を有することと、演算器１２がマルチプレクサ１５ｂにより切換えられた読出し画素によって残像を除去することと、制御部１３が１×１又は２×２の読出し画素を決定する透視モード信号を加えて入力され、その入力信号により制御部１３が動作することである。
【００２３】
上記第三の実施形態のＸ線画像診断装置に動作について説明する。撮影後に２×２読み出し透視を行った際には、制御部１１によりマルチプレクサ１５ａを制御し、画像メモリ１０の出力を２×２読み出し透視用減衰テーブル１１ｄに入力し、２×２の画像に対して第一の実施例と同様な補正手段を行う。同様に、１×１読み出し透視を行った際には、制御部１３によりマルチプレクサ１５ａを制御し、画像メモリ１０の出力を１×１用減衰テーブル１１ｃに入力し、１×１の画像に対して第一の実施形態と同様な補正手段を行う。ところで、透視中に読み出し画素サイズを変更した際には、画像メモリ１０に記録されている画像と補正すべき透視画像のサイズが異なる。撮影前に２×２の読み出し透視を行った際には、画像メモリ１０には２×２透視が記録される。同様に、１×１読み出し透視を行った際には、画像メモリ１０には１×１透視の残像が記録される。通常、透視画像は高速な処理が要求されるため、画像処理８への入力は２×２読み出し用のサイズが扱われる。このため画像メモリ１０も２×２読み出し透視用の記録サイズとなっている。この場合、撮影前に２×２透視を行い、撮影後に２×２から高精細の１×１透視へ変更を行った際には、画像メモリ１０からの読み出しアドレスを変更し、画像メモリ１０に記録された画像のうちの１×１透視画像領域分のみを１×１用減衰テーブル１１ｃに送る。この時、画像メモリ１０の１画素を減衰テーブル１２内の４画素に入力する。また、撮影前に１×１透視を行い、その後１×１撮影を行い、さらにその撮影後に１×１透視から２×２透視へ変更を行った際には、減衰テーブルへ入力する前に、記録メモリ１０内の隣接４画素を加算平均して２×２減衰テーブル１１ｄに出力する。このとき、記録メモリ１０に２×２透視の全領域が記録されていないが、通常１×１透視による拡大透視を行う際には、表示領域以外にはＸ線を遮蔽する絞りを挿入するため、表示領域以外の部分の撮影後の残像補正は不要である。
【００２４】
以上説明したように、第三の実施形態のＸ線画像診断装置によれば、Ｘ線平面検出器からの読出し画素単位が異なるときでも、リアルタイムに変化する残像の減衰特性を対応した残像補正処理が可能となる。
【００２５】
次に、撮影モードが連続する場合の例を第四の実施形態として説明する。図６に非連続撮影（単発）と連続撮影の両方の残像補正が可能な残像補正処理部の構成例を示すブロック図、図７は図６の連続撮影用減衰テーブル１〜４に記憶される残像の減衰率特性をグラフ化した例、図８は連続撮影が繰り返される間の減衰時間ｔを求める例を示す図、図９は連続撮影の残像の減衰情報を合成する評価関数によって最終的にリアルタイムな残像を求める決定テーブルを求めるための原理図である。
【００２６】
第四の実施形態が第一の実施形態と異なる点は、減衰テーブル１１が単発用の減衰テーブル１１１、連続撮影用減衰テーブル１〜４（１１２〜１１５）をそれぞれ有することと、画像信号を単発用又は順次連続撮影用１〜４に切換えるマルチプレクサ１５ｃ，１５ｄを有することと、演算器１２がマルチプレクサ１５ｄにより切換えられた読出し画素によって残像を除去することと、制御部１３が連続する撮影枚数、それらの撮影時間を加えて入力され、その入力信号により制御部１３が動作することと、制御部１３の出力信号によりマルチプレクサ１５ｃ，１５ｄの選択信号を作成する決定テーブルを有することである。
【００２７】
上記第四の実施形態のＸ線画像診断装置に動作について説明する。１回目の撮影における残像画像を画像メモリ１０に記録し、減衰テーブル１１１を用いて残像量を求めて透視画像から残像量を引くことによりゴーストが除去した透視画像を出力することは第一の実施形態と同様である。本実施形態の場合には、減衰テーブル１１１には第一の実施形態と同様な単発撮影用の減衰係数が記憶されている。減衰テーブル１１２，１１３，１１４，１１５には図６に示すように連続撮影用に減衰率の異なるテーブルが入力されている。連続撮影においては、減衰率の特定に、画像メモリ値・入射線量・撮影からの経過時間・撮影枚数・撮影間隔がパラメータとして必要になる。このうち、画像メモリ値・入射線量・撮影からの経過時間は単発撮影用減衰テーブルにも用いている。このため、連続撮影用減衰テーブルには撮影枚数・撮影間隔もパラメータとして必要となる。しかし、これら全てのパラメータを含んだテーブルを持つことは回路の実装上難しいため、複数の連続撮影用減衰テーブルを用意することで、撮影枚数・撮影間隔による的確な補正を可能とする。いま図７に示したように４つの連続撮影用減衰テーブル１１２〜１１５を用意した場合について説明する。各テーブルの選択方法として、透視開始前の一定時間毎の枚数に重み付けした評価関数を用いる方法が考えられる。この方法について次に説明する。
【００２８】
評価関数として次のような関数ｆ（ｘ）を用意する。
ｆ（ｘ）＝５ｆ０＋２ｆ１＋１ｆ２
ここで、ｆ０，ｆ１，ｆ２は撮影終了前の時間をある時間毎ｔ０，ｔ１，ｔ２に区切った場合の撮影枚数である。いま図８に示したように１４枚の連続撮影を２５秒行う場合には、２０秒，１０秒，５秒と区切り、各時間内に何枚撮影したかを記憶する。ｆ０が２枚、ｆ１が７枚、ｆ２が３枚の場合には、ｆ（ｘ）＝５×２＋２×７＋１×３＝２７となる。この値を図９に示す決定テーブル１７に入力し、ｆ（ｘ）に対応した連続テーブルを選択する。例えば、０≦ｆ（ｘ）≦１０ならば連続テーブル１、１１≦ｆ（ｘ）≦２０ならば連続テーブル２を選択する。可能な場合には連続撮影用減衰テーブルを増やすことで、撮影間隔・撮影枚数毎に正確な補正が可能となる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明は、リアルタイムに変化する残像の減衰特性を対応した残像補正処理が可能なＸ線画像診断装置を提供するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ線画像診断装置の各実施形態に共通するブロック図。
【図２】図１の画像処理部に組み込まれた残像補正処理部を示すブロック図。
【図３】図２の減衰テーブルに記憶される残像時間減衰率の１例をグラフ化した図。
【図４】残像が消滅する前に次の撮影が行われる場合の残像補正処理部の構成例を示すブロック図。
【図５】１×１と２×２が減衰テーブルである残像補正処理部の構成例を示すブロック図。
【図６】非連続撮影と連続撮影の両方の残像補正が可能な残像補正処理部の構成例を示すブロック図。
【図７】図６の連続撮影用減衰テーブル１〜４に記憶される残像の減衰率特性をグラフ化した例。
【図８】連続撮影が繰り返される間の減衰時間ｔを求める例を示す図。
【図９】連続撮影の残像の減衰情報を合成する評価関数によって最終的にリアルタイムな残像を求める決定テーブルを求めるための原理図。
【符号の説明】
１…被検者、２…寝台、３…Ｘ線源、４…Ｘ線平面検出器、８…画像処理部、９…モニタ、１０…画像メモリ、１１…減衰テーブル、１２…演算器、１３…制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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