(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線イメージにおける自動輝度システム（ＡＢＳ）のサンプリング・ウインドウのサイズ、位置および形状を決定し、閉ループ型Ｘ線イメージング・システムにおけるイメージの輝度を調整する方法であって、 （ａ）発生器のｋＶｐ値の関数に基いて前記ＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズを決定するステップと、 （ｂ）イメージの対象領域内の空間的グレースケール分布に基いて前記ＡＢＳサンプリング・ウインドウの位置を決定するステップと、 （ｃ）前記システムにおけるＸ線の視準に基いてＡＢＳサンプリング・ウインドウの形状を決定するステップと、 （ｄ）前記ステップ（ａ）から（ｃ）において修正されたようなＡＢＳサンプリング・ウインドウから得たデータに従ってイメージの輝度制御を調整することにより、不適正な患者の位置、患者の大きさの変更、および胴部から末梢部へのイメージ形成の急速な変更の望ましくない影響を補償するステップと、を含む方法。
【請求項２】
前記自動輝度システム（ＡＢＳ）のサンプリング・ウインドウのサイズを決定する前記ステップが、 高電圧発生器からのキロボルト単位の電位値を用いてＡＢＳサンプリング・ウインドウに対するセンチメートル単位の直径を見出すステップと、 全イメージの直径に関するＡＢＳサンプリング・ウインドウの百分率を得るため、イメージインテンシファイアーモードでセンチメートル単位で直径を除すステップと、 前記ＡＢＳサンプリング・ウインドウの直径を、前記全イメージ径のＡＢＳサンプリング・ウインドウの百分率に設定するステップと、を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項３】
高電圧発生器からのキロ単位の電位値を用いて、前記自動輝度システム（ＡＢＳ）のサンプリング・ウインドウに対するセンチメートル単位の直径を見出す前記ステップが、前記キロボルト単位の電位値から４０を差し引き、この値を２で除すことを更に含む請求項２記載の方法。
【請求項４】
発生器のｋＶｐ値の関数に基いて自動輝度システム（ＡＢＳ）のサンプリング・ウインドウのサイズを決定する前記ステップが、発生器のｋＶｐ値の関数とイメージ受容器モードとに基いてＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズを決定することを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項５】
自動輝度システム（ＡＢＳ）のサンプリング・ウインドウのサイズを決定する前記ステップが、イメージインテンシファイアーのサイズとイメージインテンシファイアーの拡大モードとに基いて、倍増管モードを決定することを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項６】
自動輝度システム（ＡＢＳ）のサンプリング・ウインドウのサイズを決定する前記ステップが、全イメージの視野径の最大サイズおよび最小サイズを制限するＡＢＳサンプリング・ウインドウ・サイズを選択することを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項７】
自動輝度システム（ＡＢＳ）のサンプリング・ウインドウが、全イメージの視野径の４０ないし７０パーセントになるように制限される請求項６記載の方法。
【請求項８】
システムにおけるＸ線の視準に基いて、自動輝度システム（ＡＢＳ）のサンプリング・ウインドウの形状を決定する前記ステップが、前記ＡＢＳサンプリング・ウインドウへの視準の侵入を勘案するように前記サンプリング・ウインドウを修正することを更に含む請求項１記載の方法。
【請求項９】
自動輝度システム（ＡＢＳ）のサンプリング・ウインドウの位置を決定する前記ステップが、 （１）処理されるイメージ内の対象領域を選定するステップと、 （２）前記対象領域を複数のセグメントへ分割するステップと、 （３）前記セグメントの比例的グレースケール値を比較することによって、イメージ内のグレースケール分布に基いてＡＢＳサンプリング・ウインドウの位置を決定するステップと、を更に含む請求項１記載の方法。
【請求項１０】
１つのＸ線イメージにおける自動輝度システム（ＡＢＳ）のサンプリング・ウインドウのサイズ、位置および形状を決定し、調整されるＡＢＳサンプリング・ウインドウにおけるグレースケール・データに応答して閉ループ型Ｘ線イメージング・システムにおけるイメージの輝度に対する調整を行う装置であって、 選定されたセグメントが対象領域内の望ましい統計的グレースケール分布を有する、空間的グレースケール分布に基きＸ線イメージング・システムから受取るＸ線イメージに前記ＡＢＳサンプリング・ウインドウを定置するためＸ線イメージング・システムに結合された位置プロセッサと、 前記位置プロセッサに結合されて、発生器のｋＶｐ値の関数に基いて前記ＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズを決定するサイズ・プロセッサと、 前記サイズ決定プロセッサに結合されて、Ｘ線イメージング・システムにおけるＸ線の視準に基いて前記ＡＢＳサンプリング・ウインドウの形状を決定する形状プロセッサと、 前記形状プロセッサに結合されて、前記ＡＢＳサンプリング・ウインドウのデータを受取りＡＢＳサンプリング・ウインドウ・データに基いて統計的情報を生成する統計値プロセッサと、 前記統計値プロセッサに結合されて、該統計値プロセッサから取得された修正ＡＢＳサンプリング・ウインドウに関する統計的情報に従ってイメージの輝度を調整することにより、不適正な患者位置、患者の大きさにおける変化および胴部から末梢部へのイメージングの迅速な変化の望ましくない影響を補償する自動輝度制御装置と、を備える装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景
１．発明の分野
本発明は、ｘ線イメージング装置に関する。特に、本発明は、自動輝度制御サンプリング・ウインドウを用いる閉ループ・イメージング・システムにおける自動輝度制御に関する。
２．技術水準
Ｘ線イメージング・システムは、周知の医療用診断および介入処置ツールである。Ｘ線は、高電圧発生装置がｘ線管へ電力を供給するときに発生される。１つの回路が、Ｘ線管のフィラメントを加熱することにより、Ｘ線管をＸ線照射のため用意する。第２の回路が、前記フィラメント（または、カソード）からＸ線管内のアノードに向けてｘ線を加速する高電圧の電位を生成する。
【０００２】
Ｘ線管のフィラメントは、電流により加熱されると電子を放出するコイル状のタングステン・ワイヤである。これは、低電圧の回路である。フィラメントの加熱には比較的少ない電力で済み、フィラメント電流における小さな変動がＸ線管電流における大きな変動を生じる結果となる。
【０００３】
フィラメントから放出される電子は、タングステン・ターゲット（アノード）の一点へ集束される。Ｘ線光子は、電子が介在するとき、タングステン・アノード内で急激な減速によって生成される。ターゲット面は、Ｘ線管の出力ウインドウの方向にＸ線を反射するように角度が付されている。
【０００４】
高電圧発生装置制御部とそのＸ線ビームの透過に対する作用との間の関係を理解し、更に診断イメージ品質について理解するためには、Ｘ線ビームの強度がキロボルト単位の電位（ｋＶｐ）およびＸ線管に印加されるＸ線管電流（ｍＡ）と共に変動することを思い出すことが重要である。生成されるＸ線光子の品質および強度は、ｋＶｐに略々完全に依存する。
【０００５】
放射線の照射は有害であるので、全ての実用的な方法は、患者に対するＸ線被曝を減じるように用いられる。１つの方法は、Ｘ線を部分的あるいは完全に吸収する材料を用いてＸ線ビームを視準することである。適正なビーム視準は、減衰されない（阻害されない）Ｘ線光子がイメージインテンシファイアー（ｉｍａｇｅ  ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）に達することを阻止することによって、ビデオ・イメージング・システムの補佐をも行う。
【０００６】
様々な臨床的処置が、独自のビーム視準要件を有する。最も一般的なシステムは、固定型、可調整リーフ型および可調整型絞りの視準の組合わせを用いる。システムはまた、独立的なモータ駆動制御部および位置フィードバックと共に組合わせ絞りおよびリーフ型視準装置をも用いることができる。
【０００７】
患者の診察中に、Ｘ線光子が、患者を透過した後にイメージインテンシファイアーその他のＸ線集束装置の使用により光子へ変換されるときに、イメージが生成される。Ｘ線光子は、イメージインテンシファイアーの入力面に当たる前に、生体組織および種々の質量および組成の材料を透過する。Ｘ線は、Ｘ線ビームの経路に存在する全てのものを透過するかあるいはこれにより吸収される。Ｘ線がイメージインテンシファイアーの入力スクリーンに当たると、Ｘ線光子が光の光子へ変換される。光電カソード内部で、光の光子が、電子へ変換されて静電レンズにより出力発光体に対し集束される。この出力発光体は再び電子を光の光子へ変換し、この発光体でイメージがイメージインテンシファイアーの出力ウインドウにおいて見える。
【０００８】
この段階で、イメージにおける物体の実際のサイズすなわち寸法を計算するには、１）イメージインテンシファイアーのサイズ、２）イメージインテンシファイアーの静電レンズの倍率、および３）物体のイメージインテンシファイアーの面からの距離に関わる倍率を知る必要がある。
【０００９】
ビデオ・カメラが、イメージがイメージインテンシファイアーの出力に表示されるときこのイメージを捕捉する。自動輝度システム（ＡＢＳ）制御アプリケーションが、イメージの輝度の統計値に基いてカメラの利得、ｋＶｐおよびｍＡを動的に決定する。ＡＢＳサンプリング・ウインドウ内領域のピーク輝度および平均輝度は、ＡＢＳ制御パラメータ（ｋＶｐ、ｍＡおよびカメラ利得）の設定時の周知の係数として用いられる。また、イメージインテンシファイアーはフラット・パネルＸ線イメージ受容器あるいは他の走査イメージ型Ｘ線受容器のような他の種類のイメージ受容器でもあると言うべきである。
【００１０】
患者が診察中にＸ線ビーム下に移動されるとき、人体の組織および骨格の異なる厚さおよび密度を通過するに伴い、Ｘ線ビームの減衰の変化のゆえにビデオ・イメージの輝度が変化する。イメージの輝度のこのような変動を補償するために、種々の自動輝度補償システムが改良されてきた。
【００１１】
例えば、米国特許第４，５７３，１８３号においては、自動輝度制御装置がビデオ信号からのイメージの平均輝度を取得する。このような平均輝度情報は、カメラ制御用のビデオ利得信号を生じ、かつＸ線管電源を制御する輝度フィードバック信号を生じるのに用いられる。輝度フィードバック信号に応答して、Ｘ線管電源がＸ線管に対するバイアス電圧およびフィラメント電流を生じ、これによりイメージインテンシファイアーにより形成されるＸ線イメージの輝度を調整する。ビデオ・カメラの利得または絞りを変更することにより、モニターに結果として生じるイメージ輝度もまた制御される。従って、自動輝度制御装置へ与えられるフィードバックは、イメージの輝度に影響を及ぼすＸ線照射およびカメラの利得を修正する。このフィードバック制御は、患者のＸ線吸収における変化に拘わらず、定常イメージ表示輝度を生じるように校正することができる。標準的な自動輝度制御装置は、共通平均輝度値（ｃｏｍｍｏｎ  ａｖｅｒａｇｅ  ｂｒｉｇｈｎｅｓｓ  ｖａｌｕｅ）、ピーク輝度、あるいはイメージに対する諸値の組合わせからビデオ利得および輝度フィードバック信号を取得する。しかし、共通輝度フィードバック信号は、モニターに生成されるイメージに影響を及ぼすこれらシステム・パラメータの理想的制御に及ばない結果に終わる。
【００１２】
技術水準の別の事例は、米国特許第４，７０３，４９６号に教示されている。この特許は明らかに、各ビデオ・イメージ領域における画素の輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅｓ）が平均イメージ輝度に比例する電圧を持つ信号を生じるように平均化されることを教示する。
【００１３】
前記平均輝度値は、Ｘ線管の励起およびビデオ利得を制御することによりビデオ・イメージの輝度を最適レベルで実質的に一定に維持するフィードバック信号として用いられる。しかし、このシステムは、Ｘ線管の電流、バイアス電圧およびビデオ利得を調整するため３つの別個のループを用いる点において比較的複雑である。
【００１４】
上記のシステムは、複雑でありかつ保守が困難である。従って、操作が比較的簡単であり、患者の不適正な位置、患者の大きさの変化および胴部から末梢部への迅速な変化のイメージ形成の影響を補償が可能である自動輝度通信システムを提供することが技術水準に勝る利点となろう。
【００１５】
発明の目的および概要
本発明の目的は、閉ループ型イメージング・システムにおける自動的な輝度システム（ＡＢＳ）の制御のための方法を提供することにある。
【００１６】
別の目的は、Ｘ線最大減衰がイメージの中心にならない状況を補償することができるＡＢＳサンプリング領域の境界を画定するためサンプリング・ウインドウを用いるＡＢＳに対する方法を提供することにある。
【００１７】
別の目的は、減衰しないＸ線光子の領域がイメージング領域内にある状況を補償することができるＡＢＳサンプリング領域を用いるＡＢＳに対する方法を提供することにある。
【００１８】
別の目的は、サンプリング・ウインドウの位置がイメージ内の空間的グレースケール分布（ｓｐａｔｉａｌ  ｇｒａｙ  ｓｃａｌｅ  ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）の関数として調整可能であるＡＢＳサンプリング・ウインドウを用いるＡＢＳに対する方法を提供することにある。
【００１９】
別の目的は、サンプリング・ウインドウのサイズがイメージインテンシファイアーのサイズ、イメージインテンシファイアーの拡大モードおよびイメージに対するｋＶｐの関数として調整可能であるＡＢＳサンプリング・ウインドウを用いるＡＢＳに対する方法を提供することにある。
【００２０】
別の目的は、サンプリング・ウインドウの形状が視準の関数として調整可能であるＡＢＳサンプリング・ウインドウを用いるＡＢＳに対する方法を提供することにある。
【００２１】
別の目的は、イメージ処理システム内で動的関数（ｄｙｎａｍｉｃ  ｆｕｎｃｔｉｏｎ）として構成され、これにより不適正な患者の位置、患者の大きさの変化および胴部から末梢部への迅速な変化のイメージ形成にも拘わらず最適なイメージングを提供するＡＢＳに対する方法を提供することにある。
【００２２】
本発明の望ましい実施の形態は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウを用いる閉ループ型イメージング・システムにおける自動輝度制御を提供する方法である。ＡＢＳサンプリング・ウインドウの位置および形状は、関心イメージ領域内のデータから得る統計的情報に従って調整される。
【００２３】
本発明の第１の特質においては、ＡＢＳサンプリング・ウインドウは、イメージ内の空間的グレースケール分布の関数として移動される。
本発明の第２の特質においては、イメージの中心ではなくＡＢＳに対する最も有効なサンプリング領域を決定するため各々が分析されるセグメントへイメージが分割される。
【００２４】
本発明の第３の特質においては、イメージへの視準の侵食が勘案される。
本発明の第４の特質においては、ｋＶｐ、イメージインテンシファイアーのサイズおよび拡大モードに従ってＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズが調整される。
【００２５】
本発明の第５の特質においては、ＡＢＳサンプリング・ウインドウの移動が、アルゴリズムに対して時間的平均処置を加えることによって減殺される。
本発明の第６の特質においては、グレースケール値に対して閾値が用いられることにより、アルゴリズムに対する極値の影響を制限する。
【００２６】
本発明の上記および他の目的、特徴、利点および代替的な特質については、当業者には以降の詳細な記述を添付図面に関して参照することにより明らかになるであろう。
【００２７】
発明の詳細な記述
まず、本発明の種々の構成要素が参照番号を付され、当業者による本発明の実施および使用を可能にするように論述される図面を参照する。以降の記述が本発明の原理の例示に過ぎないことを理解し、頭書の請求の範囲を限定するものと見なすべきではい。
【００２８】
望ましい実施の形態の詳細な記述に進む前に本発明の全般を把握することは役立とう。従って、本発明が、ＡＢＳサンプリング・ウインドウを用いる自動輝度システム（ＡＢＳ）を有効に提供することが判る。イメージ内にＡＢＳサンプリング・ウインドウを画定する２つの特性は、１）ウインドウの位置と、２）ウインドウの形状である。
【００２９】
ＡＢＳサンプリング・ウインドウの位置は、関心セグメントのイメージ領域の平均グレースケール値を比較することによって決定される。ＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズは、ｋＶｐと、イメージインテンシファイアーのサイズおよび倍率の値に基いて調整される。更に、ＡＢＳサンプリング・ウインドウの形状もまた、ＡＢＳサンプリング・ウインドウにおける視準に基いて調整される。
【００３０】
本発明の望ましい実施の形態は、閉ループ型イメージング・システムにおけるＡＢＳに関するものである。当該方法は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウにおいて働くことによりイメージング・システムの最適なイメージングを提供する能力を改善するダイナミックＡＢＳ機能を提供する。システムを自動化することにより、優れた診断情報を有するイメージが生成される。
【００３１】
図１は、ビデオ・イメージ１０の正面図である。対象領域サイズ（Ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  Ｉｎｔｅｒｅｓｔ  Ｓｉｚｅ：ＲＯＩＳｉｚｄｅ）は、円形ブランキング領域（ｃｉｒｃｕｌａｒ  ｂｌａｎｋｉｎｇ  ａｒｅａ）１２内に確保される。同図において、対象領域ＲＯＩ１４が四角の領域として示されるが、これはまた、後に説明するように円形あるいは他の任意の形状の選択もあり得る。円形ブランキング領域１２外の領域１６は、実施すべき計算とは関連しない情報を含む。全ての有効情報が円形ブランキング領域１２の内部に示される。対象領域サイズは、以下に述べる画素数を規定する。
【００３２】
イメージについてのある特性は、ＡＢＳウインドウの位置決めおよびサイズ決めのため本発明において用いられる方法を理解するために認識されねばならない。第一に、イメージにおける暗い区域は、イメージにおける最も濃いすなわち最も密度の高い解剖学的構造を表わしている。同図では、ある区域が顕著な解剖学的特性すなわち特徴部位を表わすに充分な大きさであるイメージ領域として規定されている。
【００３３】
イメージにおける最も濃い画素の場所は、最も濃い画素が金属装具あるいは類似の素材であり得るので、ＡＢＳサンプリング・ウインドウに対する最適な中心位置にはなることが少ないことを理解すべきである。更にまた、全ての遮断されない（視準されない）イメージ領域のグレースケール組成は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウ位置を決定するための有効情報を提供する。
【００３４】
図２は、Ｘ線照射されている脚部３８における最大の解剖学的密度の領域（例えば、股関節３４）がイメージ３０において中心にない臨床Ｘ線イメージを表わしている。ＡＢＳサンプリング・ウインドウ３２もまた、ＡＢＳサンプリング・ウインドウ３２をターゲット・イメージ３０内で中心に置く従来の方法を用いて示される。図２におけるＡＢＳサンプリング・ウインドウはまた、減衰されないＸ線光子を含む領域４０を含んでいる。平均あるいはピークのグレースケール値計算に減衰しないＸ線光子を含めることで、誤解を生じる出力を生じる。結果として、利得あるいはｋＶｐは、イメージが既に充分に明るいとＡＢＳシステムが確認するゆえに充分に高いレベルに上げられることはない。
【００３５】
図３は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウ３６が本発明の方法を用いて位置決めされる場所を示している。イメージのグレースケールのレンジは、ＡＢＳサンプリング・ウインドウ３６をイメージ３０における患者の密な解剖学的構造３４上で中心付けることによって最適化される。本発明の方法により定置されるＡＢＳサンプリング・ウインドウ３６が減衰しないＸ線光子の捕捉を避けることに注意すべきである。ＡＢＳウインドウの位置変更およびサイズ変更もまた、適正なダイナミック・レンジにおける主題となる解剖学的構造を視認するため適正なｋＶｐ、ｍＡおよび利得が用いられることを保証するため、より高密度の解剖学的構造の領域を捕捉する。換言すれば、解剖学的的イメージは、減衰されないＸ線光子の領域が位置変更の結果として最小化されるゆえに過度に濃くはならず、患者の解剖学的構造の濃い領域がＸ線の強度の決定時に勘案されることになる。
【００３６】
次に図４において、ＡＢＳサンプリング・ウインドウの移動のため本発明において用いられる方法は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウ１４の左半部６０における平均グレースケール値を右半部６２の平均グレースケール値と比較して水平（Ｘ軸のオフセット）量を決定する。また、本文の開示に基いて、左半部または右半部が全イメージ１２に比較することができることもまた明らかであるが、ＡＢＳサンプリング・ウインドウの半部を比較することが更に有効である。全イメージ１０の先のブランキングされた領域１６は考慮に入れない。
【００３７】
図５は、垂直方向（Ｙ軸）のオフセット値の決定のためＡＢＳサンプリング・ウインドウ１４の上半部６４と下半部６６との間に同じ形式の比較が行われることを示す。
【００３８】
記述ならびに構成を明瞭にするため、本発明の方法は、イメージにおける象限に対する平均グレースケールを計算し、次いで適正な象限を組合わせて、次に全ての象限の平均グレースケールの和に比較される半部を形成する。要約すると、これは、先に述べたように一方の半部を他方の半部に比較する。図６は、イメージＲＯＩ１４が象限に分割される図１のイメージ１０の正面図である。区分された領域Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４は、統計的情報がＡＢＳサンプリング・ウインドウの調整のため用いられている領域を画定する。セグメントの形状が視準の補正のためクリップして影響を受けることを知ることは重要である。しかし、セグメント（すなわち、象限）の数、場所および形状は、特定の構成に依存して変化し得る。
【００３９】
セグメントＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が図６において隣接しているように示されるが、これらセグメントは接触する必要はない。これらセグメントは相互に離間されても、あるいは重なってもよい。イメージの４つの象限の平均グレースケール値の比較は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウに対する比例的な位置調整を行うのに充分な情報を提供する。先に述べたように、各象限が同じ形状あるいは面積を持つことは不要である。各象限のグレースケール平均を比較することで、象限ごとにサンプルされた画素の比に拘わらずそれらの統計的重みを均等化する。
【００４０】
セグメント化の後、次のステップはイメージの各セグメントに対する平均グレースケール値を決定することである。イメージの任意の選択可能部分に対する平均グレースケール値の計算方法は、当業者には周知である。例えば、グレースケール値は、完全に黒の画素に等しいゼロ（０）と、完全に白い画素に等しい２５５との間で変化し得る。患者の組織、骨格あるいは他の素材の障害がないゆえに減衰されないＸ線ビームを提示する画素は、一般にグレースケール値２５５を割当てられる。対照的に、Ｘ線光子が物体を透過し得ないときは、画素は一般にゼロの値が割当てられる。従って、Ｘ線光子の一部により少なくとも透過された組織、骨格その他の素材を提示する画素は０から２５５にわたる絶対スケールにおける値が割当てられることになる。当業者がグレースケール値を１２ビット、１６ビット、あるいは必要に応じてそれ以上（例えば、１２ビット＝０−４０９５）に拡張し得ることは明らかである。
【００４１】
これら平均グレースケール値が全てのセグメントに対して決定された後、次のステップは、ＡＢＳサンプリング・ウインドウに対するＸ軸およびＹ軸上のオフセット値を計算することである。このオフセット値は、セグメント内の空間的なグレースケール分布の関数として決定される。
【００４２】
図６において、ＲＯＩ１４は４つの等しいセグメントへ分割された。従って、望ましい方法により用いられる式は、下式（１）および（２）に示される。
【００４３】
【式１】
0004606593.tif 000002
【００４４】
Ｘoff＝(ＲＯＩＳize／２)−(ＲＯＩＳize＊(Ｑ２％ＧＳ＋Ｑ４％ＧＳ))
但し、Ｘoffは、ＡＢＳサンプリング・ウインドウのＸオフセット値
ＲＯＩＳizeは、ＲＯＩのＸ軸を横切る画素の合計数
Ｑ２％ＧＳは、第２のセグメント内のグレースケール分布の百分率
Ｑ４％ＧＳは、第４のセグメント内のグレースケール分布の百分率
【００４５】
【式２】
0004606593.tif 000003
【００４６】
Ｙoff＝(ＲＯＩＳize／２)−(ＲＯＩＳize＊(Ｑ３％ＧＳ＋Ｑ４％ＧＳ))
但し、Ｙoffは、ＡＢＳサンプリング・ウインドウへ印加されるＹオフセット値
ＲＯＩＳizeは、ＲＯＩのＹ軸を横切る画素の合計数
Ｑ３％ＧＳは、第３のセグメント内のグレースケール分布の百分率
Ｑ４％ＧＳは、第４のセグメント内のグレースケール分布の百分率
式１および式２に対する結果を計算するためには、最初に１つのセグメント内のグレースケール分布の百分率を計算することが必要である。この結果は、式３を用いて決定される。
【００４７】
【式３】
0004606593.tif 000004
【００４８】
Ｑ（ｎ）％ＧＳ＝Ｑ（ｎ）ＡverageＧＳ／ＳumＯｆＱＡverages
但し、Ｑ（ｎ）％ＧＳは、セグメントｎ内のグレースケール分布の百分率
Ｑ（ｎ）ＡverageＧＳは、セグメントｎ内の平均グレースケール分
布
ＳumＯｆＡverageは、セグメント１ないしｎの全てにおける平均グレースケール分布の和
Ｘオフセット値およびＹオフセット値が決定されると、ＡＢＳサンプリング・ウインドウがこのオフセット値に従って移動される。本文の開示に基いて、各式もまた、機能的に等しい式を生じるようにＱ１を用いて生成できることが判る。
【００４９】
前ページに記述した実施の形態において、図６におけるセグメントＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４が全てイメージＲＯＩ１４の中心に一致することが記載されている。従って、Ｘオフセット値およびＹオフセット値がイメージＲＯＩ１４の中心から、あるいはイメージＲＯＩ１４のエッジに沿うどの点からでも印加されるオフセット値になるものと見なすことができる。結果は同じものになる。ＡＢＳサンプリング・ウインドウは適正に移動されることになる。
【００５０】
ＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズは、発生器のｋＶｐ値、およびイメージインテンシファイアーのサイズおよび拡大モードに基いて決定される。適正な関係が、本発明においてｋＶｐ値と解剖学的な構造のイメージングとの間に生成されることになる。すなわち、
【００５１】
【式４】
0004606593.tif 000005
【００５２】
ｋＶｐ＝４０＋（２×ｃｍ単位の解剖学的構造厚さ）
このような適正な関係は、大半の解剖学的部分が側方向および同一方向において略々同じ断面寸法を持つという本発明において実現される洞察に基いて定義された。このような関連付けは、ＡＢＳサンプリング・ウインドウとｋＶｐ値との間の関係を生成するのに用いられ、ここでＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズは所与の式を解くことによって得られる。
【００５３】
【式５】
0004606593.tif 000006
【００５４】
ＡＢＳウインドウ直径（ｃｍ）＝（ｋＶｐ−４０）÷２
ＡＢＳウインドウ直径（イメージ受容器あるいはイメージインテンシファイアーの表面に投射されるとき）もまた、イメージインテンシファイアーサイズおよび拡大モードに関連付けられ、従ってイメージインテンシファイアーのモードは正規化されるはずである。これは、それぞれのケースに対するイメージインテンシファイアーの視野径により上式から計算されるＡＢＳサンプリング・ウインドウ直径を除すことによって行われる。
【００５５】
例えば、ｋＶｐ値は解剖学的厚さで１０ｃｍに、従って解剖学的構造の適正な幅あるいは高さに対応する６０ｋＶｐであるものとしよう。更に、イメージインテンシファイアーに対して投射される計算されたサンプリング・ウインドウ直径は１０ｃｍ、すなわち最初は２３ｃｍ視野のイメージ径の４０％となる。従って、２３ｃｍのイメージインテンシファイアー（あるいは、類似のイメージ受容器）が１４ｃｍの拡大モードで操作されるならば、全スクリーンのサンプリング・ウインドウの比率は１０／１４すなわち７１パーセントである。このように、ＡＢＳサンプリング直径は、その時の視野のイメージ径の７１パーセントでなければならない。本文の開示に基いて、本発明の適用あるいは式４および式５において用いた定数がＡＢＳウインドウとｋＶｐ値との間の所望のサイズを決定する関係に従って修正され得ることが理解されよう。
【００５６】
ｋＶｐ値がＡＢＳサンプリング・ウインドウにおいて見出されるデータによって修正されるから、ＡＢＳサンプリング・ウインドウが不安定にならないように径の範囲は上限および下限を持たねばならない。例えば、患者の指（例えば、１ｃｍの厚さ）のような小さな解剖学的構造部分がＸ線システムにおいて視認されるならば、暗いセグメントのどこに指があるかが判らないので、位置決定法を実際にＡＢＳウインドウが指を通過して移動できるようにして、サイズ決定の修正の結果としてＡＢＳサンプリング・ウインドウを小さくすることが可能である。ＡＢＳサンプリング・ウインドウは視認された解剖学的構造を見失うならば、減衰されないＸ線光子を捕捉するのみで、従って指のイメージは暗くなり不安定になる。患者の解剖学的構造がある百分率のイメージ・サイズを越えると、サイズの増加により得られる利点がないのでＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズを増大する理由がないため、上限が存在する。例えば、患者の胴部でイメージが一杯になるならば、ある点を越えてＡＢＳサンプリング・ウインドウ直径を大きくしてもｋＶｐ値に見るべき影響を及ぼさない。
【００５７】
ウインドウ直径に対する上限および下限は、実験によって決定することができる。望ましい直径比率は、下限がイメージ径の約４０パーセントであり、上限はその約７０パーセントである。直径の限度は、イメージインテンシファイアーのサイズ、イメージインテンシファイアーの拡大モードおよび特定のＸ線用途に応じて変動し得る。
【００５８】
本発明の方法の望ましい実施の形態が各セグメント内の平均グレースケールを全ての象限に対するグレースケール平均値の和に比較するから、セグメントは同じ面積あるいは均等な寸法を持つことは要求されない。このことは、視準器の侵入によりＲＯＩ（対象領域）を修正する必要があるときに有利となる。
【００５９】
絞り型視準器およびリーフ型視準器は、Ｘ線バリアを提供して患者への被曝を減じる。視準器がイメージ領域へ侵入すると、視準器は暗い縁部を生じる。視準器位置を決めることができるならば、これら暗部は、平均グレースケール・データを集めているときに除去しなければならない。図７は、どのようにセグメント寸法を視準により修正するかを示している。
【００６０】
望ましい実施の形態のステップは図８に示される。最初のステップ２０は、イメージのＲＯＩおよび対応するＡＢＳサンプリング・ウインドウを選定することである。次のステップ２２は、イメージのＲＯＩを必要なセグメントの数、サイズおよび形状へ分割することである。次のステップ２４は、式３で得られるようにイメージＲＯＩの各セグメントごとに平均グレースケール値を決定することである。次のステップ２６は、式１、式２、式３において決定された値に従ってＡＢＳサンプリング・ウインドウに対するＸ軸およびＹ軸のオフセット値を見出すことである。次のステップ２８は、ステップ２６において決定されたオフセット値に従ってＡＢＳサンプリング・ウインドウを移動することである。
【００６１】
次のステップ３０は、発生器のｋＶｐ、およびイメージインテンシファイアーのサイズおよび拡大モードの値に基いてＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズを決めることである。次に、ステップ３２において、サンプリング・ウインドウが視準器のサンプリング領域への侵入を考慮して修正される。最後に、イメージング・システムは、ＡＢＳサンプリング・ウインドウにおける必要な測定を行うことにより、ステップ３４においてイメージの輝度を調整するのに用いられるＡＢＳ値を決定する。この測定は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウ内の統計的イメージ画素データの収集を含む。この情報は、ＡＢＳ制御論理モジュール内部で行われる調整を決定するため入力として与えられるピークおよび平均の画素値を含む。ＡＢＳサンプリング・ウインドウの位置、サイズおよび形状を改善すると、Ｘ線システムにより生成される解剖学的構造イメージにおけるグレースケール値の良好なダイナミック・レンジを提供する。ＡＢＳサンプリング・ウインドウに対して本発明の方法により行われる調整は、良好な医療および診断の情報をＸ線イメージから集めることを可能にする。
【００６２】
図９は、システムが臨床イメージについてのモデル化テストにおいてどのように働くかの図示として示される。特に、臨床イメージ４０がコンピュータのディスプレイのウインドウ内に示される。ＡＢＳサンプリング・ウインドウ４２からの統計値がイメージング・システムの閉ループ制御のためＡＢＳ制御システムへ提供されることを思い出すべきである。
【００６３】
表示ウインドウには、サイズ決定方法および画素サンプリング方法により通常提供される値のモデル化のため入力される選択可能な値が、プログラム・ウインドウの左下のコーナーに存在する。これらの値は、サイズ４４、オフセット値４６、粒度４８、ダーク・クリップ５０、直径５２およびオフセット係数５４を含む。
【００６４】
サイズ４４は、画素におけるサンプング・ウインドウのサイズを示す。サイズ４６は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウへ与えられるべき画素におけるオフセット値を指す。粒度４８は、画素のサンプリング・レベルを指す。例えば、サンプリングは、画素が間引かれて１つの象限あるいはセグメントにおいて２番目ごと、４番目ごと、８番目ごとなどにサンプルされるならば、速度を上げることができる。ダーク・クリップ５０は、後で述べるグレースケール閾値を指す。直径５２は、先に述べたように、ｋＶｐおよびイメージインテンシファイアーサイズおよび倍率により制御される、画素数でのＡＢＳサンプリング・ウインドウの直径を指す。オフセット係数５４は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウの中心の原点からの移動を減じる量を指す。
【００６５】
先に述べたダーク・クリップ５０は、閾値である。あるグレースケール値（垂足面（ｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃ）装置あるいは減衰されないＸ線ビームなどの）に対しては、セグメントに対する読みを劇的に歪めることが可能である。ダーク・クリップ５０は、グレースケール値の設定範囲外にあるグレースケール値をシステムが無視することを可能にする。本発明の望ましい実施の形態においては、画素のグレースケール値の有効範囲を上限および下限に設定することができる。例えば、５０ないし２００の範囲を確定することもできる。このような範囲は、非常に明るい値および非常に暗い値を除くダーク・クリップおよびホワイト・クリップの閾値を確定する。クリッピング値の実際の範囲は、適合空間サンプリング、ダーク・マスク・サンプリングあるいは直接的な実験などの種々の要因により決定することができる。
【００６６】
図１０は、式１、式２、式３の結果を決定する計算の結果ページとして示される。示されたサンプル数は、図９における臨床イメージ４０の分析結果である。この結果は、−４２のＸオフセット値および−３９のＹオフセット値が得られたことを示す。ＲＯＩＳｉｚｅ値がＲＯＩの正方形の辺の長さあるいはＲＯＩ円領域の画素数による直径であることに注目されたい。
【００６７】
４つのセグメントＱ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４に対するＱ（ｎ）パーセントのグレースケール値は、比較的大きな範囲の値を網羅する。これらの値は、イメージＲＯＩにおけるイメージ全体を構成する各セグメントの光画素の百分率である。Ｑ１に対する平均グレースケール値が５６．９３であり、これはセグメントがやや暗い（０ないし２５５のスケールにおいて）ことを意味することに注目されたい。
【００６８】
図１１は、Ｘ線システムで用いられる本発明を示している。絞り型およびリーフ型視準器１０２を透過するｘ線１０４を生じるＸ線管は、１００で示される。次に、ｘ線１０４は患者１０６を透して倍増管１０８（イメージインテンシファイアー）へ進み、この倍増管が更にビデオ・カメラ１１０により検出することができるイメージを生じる。ビデオ信号１１１はイメージ・プロセッサに対する入力となり、このプロセッサが更に、先に詳細に述べたようにＡＢＳサンプリング・ウインドウ・プロセッサ１１４により処理されるディジタル・イメージ・データ１２４を生じる。本発明のＡＢＳサンプリング・ウインドウ・プロセッサ１１４は、発生器のｋＶｐ値１３０、およびイメージインテンシファイアーのサイズおよび拡大モード１２２に基いてＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズを決定する。
【００６９】
ＡＢＳサンプリング・ウインドウの位置は、式１ないし式３に関して先に述べたように１１４において計算される。次いで最後に、ＡＢＳサンプリング・ウインドウが、必要に応じて、視準器１０２からの視準情報１２８に基きクリップされる。ＡＢＳサンプリング・ウインドウ・プロセッサが一枚の用途特化チップ（ＡＳＩＣ）、複数のＡＳＩＣ、あるいはプログラムされた汎用プロセッサであり得ると言うべきである。
【００７０】
修正されたＡＢＳサンプリング・ウインドウ（ＲＯＩ画定）情報は、次にイメージ・データ・アナライザ１１６へ送られ、このアナライザがＡＢＳサンプリング・ウインドウ内のイメージについての特定の統計情報を生じ、この統計データ１３４がＡＢＳ制御装置１１８へ送られる。利得信号１２６は、受取ったイメージ統計値に基いてＡＢＳ制御装置１１８からカメラ１１０へ送られる。次いで、ＡＢＳ制御装置１１８は、ｋＶｐ（キロボルト）１３８およびｍＡ（ミリアンペア）１３６に対する信号を、システムのイメージの輝度の制御のため受取った統計情報１３４に基いて高電圧（ＨＶ）発生器へ送る。
【００７１】
触れなければならない本発明の幾つかの代替的な実施の形態も存在する。本発明の１つの代替的実施の形態は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズを決定する別の基準を提供することができる。全イメージの平均グレースケールと象限の平均グレースケールとの比率は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズの決定に用いられる。従って、全イメージが異常に明るければ、このことはイメージ内の解剖学的構造が小さいことを示し、サンプリング・ウインドウのサイズを縮減すべきことを示す。
【００７２】
本発明の別の実施の形態においては、ＡＢＳウインドウのサイズを画定する係数が解剖学的な選定手法に基いている。ＡＢＳ用途がイメージ領域における解剖学的構造が例えば側方から見た手首であることを知れば、狭い矩形状のサンプリング・ウインドウが円形のサンプリング・ウインドウより有効な統計的情報を提供する。
【００７３】
オフセット値４６（図９に示される）もまた代替的な実施の形態である。特に、本発明は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウをイメージ中心からＸオフセット値およびＹオフセット値が決定するよりも小さな距離だけ、あるいは大きな距離だけ移動するように構成することができる。このことは、本発明の方法がモニターにおけるイメージに対して最適なＡＢＳを自動的に達成しない場合に、微小な調整に有効であり得る。
【００７４】
別の代替的な実施の形態は、ＡＢＳサンプリング・ウインドウの運動を減衰するための方法を提供する事である。このような減衰効果は、当該方法に対する時間的な平均化を付加することによって達成することができる。換言すれば、動的な（略々リアルタイムな）補償を行うために、フレームごとに、すなわち毎秒３０回まで平均化計算を行うことができる。
【００７５】
先に述べた構成が本発明の原理の応用の例示に過ぎないことを理解すべきである。当業者によれば、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく多くの修正および代替的な構成が得られる。頭書の請求の範囲は、このような修正および代替を包含することを意図するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  円形のブランキング領域内で確保される対象領域（ＲＯＩ）を含むイメージの前面図である。
【図２】  診断用Ｘ線イメージの直接中心にある従来のＡＢＳサンプリング・ウインドウを示す図である。
【図３】  本発明により移動されサイズが決定された後のＡＢＳサンプリング・ウインドウを示す図である。
【図４】  Ｘ軸を横切る２つのセグメントへ分割された対象領域を示す図である。
【図５】  Ｙ軸を横切る２つのセグメントへ分割された対象領域を示す図である。
【図６】  対象領域（ＲＯＩ）が分割された図１のイメージの前面図である。
【図７】  視準に基いて裁断される象限へ分割された対象領域を示す図である。
【図８】  本発明の望ましい実施の形態における諸ステップの概要を示すフローチャートである。
【図９】  臨床的イメージのモデル化テストにおいてシステムがどのように見えるかを示す図である。
【図１０】  式１、２、３へ代入される値と、結果として生じるＸ軸およびＹ軸のオフセット値を示す画面表示である。
【図１１】  ＡＢＳサンプリング・ウインドウのサイズ、位置および形状を修正する調整単位を有するＸ線システムの概略画面図である。
【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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【図１０】
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【図１１】
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