(57)【要約】【課題】ＳＮ比を低下させないで高速に骨のような特定の物質によるＸ線吸収の影響を抑制した画像を得ることが可能な放射線画像撮像装置を提供する。【解決手段】同一の被写体からエネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像を得、該２種類のＸ線画像の違いを用いて、被写体中の特定の物質によるＸ線吸収を画像化する画像処理部５がある。画像処理部５は、上記特定の物質によるＸ線吸収画像を用いて、上記エネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像またはそれらを合成した合成画像に対する画像処理のパラメータを制御する階調変換処理部５２１を備えている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の被写体からエネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像を得るＸ線画像取得手段と、該２種類のＸ線画像の違いを用いて、被写体中の特定の物質によるＸ線吸収を画像化する画像処理手段を備えた放射線画像撮像装置において、上記画像処理手段は、上記特定の物質によるＸ線吸収画像を用いて、上記エネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像またはそれらを合成した合成画像に対する画像処理のパラメータを制御する手段を備えたことを特徴とする放射線画像撮像装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記特定の物質によるＸ線吸収画像を平滑化した画像を用いて、上記エネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像またはそれらの合成画像に対する画像処理のパラメータを制御することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮像装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記特定の物質によるＸ線吸収画像を用いて、上記エネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像の合成処理のパラメータを制御することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮像装置。
【請求項４】
上記制御手段は、上記特定の物質によるＸ線吸収画像を用いて、上記エネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像またはそれらの合成画像に対する階調変換処理のパラメータを制御することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮像装置。
【請求項５】
上記制御手段は、上記特定の物質によるＸ線吸収画像を用いて、上記エネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像またはそれらの合成画像に対する空間フィルタ処理のパラメータを制御することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は放射線画像撮像装置に係り、特に同一の被写体から得られたエネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像及びそれらの合成画像の画質向上に寄与できる技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、同一の被写体を二つの線質で撮影し、それらの撮影画像に適当な重みを付けて差分を取ることにより、線質による吸収係数の変化の違いを画像化するエネルギーサブトラクション法という撮影法がある。この撮影法は胸部画像から障害陰影である骨像を除いて肺野の結節の存在診断などに用いられている（［非特許文献１］参照）。
【０００３】
また、２枚のイメージングプレートを使い、その間に線質フィルタを挟むことにより、１回の撮影でエネルギー特性の異なる２種類の画像を得るエネルギーサブトラクション法もある（［非特許文献２］参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
「Ｘ線イメージング」、飯沼他著、コロナ社（東京）、２００１年、ｐ．３６，１６０）
【非特許文献２】
「医用画像・放射線機器ハンドブック」（２００１年）、日本画像医療システム工業会、ｐ．８０−８１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来技術のエネルギーサブトラクション法は、二つの画像の違いを画像化しているので、基本的に原画像よりＳＮ比が低下する。ＳＮ比低下による画質劣化を防ぐには人体に有害なＸ線などの放射線被曝を増加させる必要がある場合があり、被検体へのより少ない放射線被曝の検査の要求に応えることが困難であった。
【０００６】
また、軟部抽出画像と骨部抽出画像を交互に用いる繰り返し処理があるがその処理には、エッヂ保存平滑化と呼ばれる画素ごとにエッヂ部に属するかの判定処理が含まれ多くの処理時間を要する。このため、迅速にエネルギーサブトラクション法を行いたいというニーズに応えることが困難であった。
【０００７】
本発明の目的は、ＳＮ比を低下させないで高速に骨のような特定の物質によるＸ線吸収の影響を抑制した画像を得ることが可能な放射線画像撮像装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、同一の被写体からエネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像を得るＸ線画像取得手段と、該２種類のＸ線画像の違いを用いて、被写体中の特定の物質によるＸ線吸収を画像化する画像処理手段を備えた放射線画像撮像装置において、上記画像処理手段は、上記特定の物質によるＸ線吸収画像を用いて、上記エネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像またはそれらを合成した合成画像に対する画像処理のパラメータを制御する手段を備えたことを特徴とする放射線画像撮像装置によって達成される。
【０００９】
また、上記制御手段は、上記特定の物質によるＸ線吸収画像を平滑化した画像を用いて、上記エネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像またはそれらの合成画像に対する画像処理のパラメータを制御してもよい。
【００１０】
また、上記制御手段は、上記特定の物質によるＸ線吸収画像を用いて、上記エネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像の合成処理のパラメータを制御してもよい。
【００１１】
また、上記制御手段は、上記特定の物質によるＸ線吸収画像を用いて、上記エネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像またはそれらの合成画像に対する階調変換処理のパラメータを制御してもよい。
【００１２】
また、上記制御手段は、上記特定の物質によるＸ線吸収画像を用いて、上記エネルギー特性の異なる２種類のＸ線画像またはそれらの合成画像に対する空間フィルタ処理のパラメータを制御してもよい。
【００１３】
具体的には、ＳＮ比が低下した軟部や骨部抽出画像をそのまま用いるのではなく、原画像やその合成画像に対する画像処理を、画像の各部分が軟部や骨部に含まれる度合いに応じて最適化するように、抽出画像を使って画像処理パラメータの制御を行う。
【００１４】
また、画像処理パラメータの局所的変化が新たなノイズ源とならないように、画像処理パラメータ制御に使う抽出画像には平滑化処理を施すことが考えられるが、平滑化の影響はパラメータだけで、画像処理された画像には及ばない。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の放射線画像撮像装置について図面を参照して説明する。
図１は本発明の放射線画像撮像装置の全体構成のブロック図、図２は図１の画像処理部５のブロック図、図３乃至６は画像処理部５中の重み係数ＬＵＴ記憶部５１９の内容を示すグラフである。
【００１６】
放射線画像撮像装置は、図１に示すように、Ｘ線管１と、Ｘ線管１と電気的に接続されるＸ線高電圧発生器２と、Ｘ線管１と被写体を挟んで対向配置されるＸ線平面検出器３と、Ｘ線高電圧発生器２と電気的に接続される撮影制御器４と、Ｘ線平面検出器３と電気的に接続される画像処理部５と、画像処理部５と電気的に接続される画像観察装置６と、撮影制御器４と電気的に接続される撮影スイッチ７とを有している。
【００１７】
Ｘ線管１は被写体にＸ線を照射する。Ｘ線高電圧発生器１はＸ線管１にＸ線を発生させるための電源を供給する。Ｘ線平面検出器３は被写体を透過したＸ線を検出し、Ｘ線画像に変換して出力する。撮影制御器４は撮影スイッチ７からの信号を受けてＸ線高電圧発生器２に制御信号を供給する。画像処理部５はＸ線平面検出器３から出力されたＸ線画像を診断に供するように画像処理して出力する。画像観察装置６は画像処理部５からの画像処理されたＸ線画像を表示する。撮影スイッチ７は操作者が所望のタイミングで、Ｘ線をＸ線管１より発生できるように操作入力するものである。
【００１８】
次に、画像処理部５は、図２に示すように、Ｘ線平面検出器３と電気的に接続される対数変換ルックアップテーブル（ＬＵＴ）５１０と、対数変換ＬＵＴ５１０と電気的に接続される切換器５１１と、切換器５１１と電気的に接続される低エネルギー画像記憶部５１３及び高エネルギー画像記憶部５１２と、低エネルギー画像記憶部５１３及び高エネルギー画像記憶部５１２と電気的に接続される重み付け差分処理部５１４と、重み付け差分処理部５１４と電気的に接続される骨部抽出画像記憶部５１５と、骨部抽出画像記憶部５１５と電気的に接続される平滑化処理部５１６と、平滑化処理部５１６と電気的に接続される平滑化骨部抽出画像記憶部５１７と、平滑化骨部抽出画像記憶部５１７と電気的に接続される重み係数ＬＵＴ記憶部５１９と、重み係数ＬＵＴ記憶部５１９と電気的に接続される加算平均処理部５１８と、加算平均処理部５１８と電気的に接続される合成画像記憶部５２０と、重み係数ＬＵＴ記憶部５１９、合成画像記憶部５２０、骨部用諧調特性記憶部５２２及び軟部用諧調特性記憶部５２３と電気的に接続される階調変換処理部５２１と、階調変換処理部５２１と電気的に接続される階調変換合成画像記憶部５２４と、階調変換合成画像記憶部５２４と電気的に接続される高域強調空間フィルタ処理部５２５とを有している。
【００１９】
対数変換ＬＵＴ５１０は画像信号３１を対数変換して出力する。切替器５１１は高エネルギー画像と低エネルギー画像とを切替える。高エネルギー画像記憶部５１２は高エネルギー画像を記憶する。低エネルギー画像記憶部５１３は低エネルギー画像を記憶する。重み付け差分処理部５１４は高エネルギー画像記憶部５１２に記憶された高エネルギー画像と、低エネルギー画像記憶部５１３に記憶された低エネルギー画像との重み付け差分を行い、骨部抽出画像を得る。骨部抽出画像記憶部５１５は骨部抽出画像を記憶する。平滑化処理部５１６は骨部抽出画像に平滑処理を行う。平滑化骨部抽出画像記憶部５１７は平滑処理された骨部抽出画像を記憶する。重み係数ＬＵＴ記憶部５１９は加算平均処理部５１８、階調変換処理部５２１及び高域強調空間フィルタ５２５に各種重み付け係数を供給する。加算平均処理部５１８は重み係数ＬＵＴ記憶部５１９により供給される低エネルギー画像重みＷＬ５１９０と高エネルギー画像重みＷＨ５１９１に基づき高エネルギー画像記憶部５１２に記憶された高エネルギー画像と、低エネルギー画像記憶部５１３に記憶された低エネルギー画像との重み付け加算平均し、合成画像を得る。合成画像記憶部５２０は加算平均処理部５１８により得られた合成画像を記憶する。階調変換処理部５２１は重み係数ＬＵＴ記憶部５１９から階調ＬＵＴ選択重みＷＧ５１９２、骨部用階調特性記憶部５２２より骨部用階調特性及び軟部用階調特性記憶部５２３より軟部用階調特性とが供給され、合成画像記憶部５２０から読み出された合成画像を階調変換処理する。階調変換合成画像記憶部５２４は階調変換処理部５２１により処理された合成画像を記憶する。高域強調空間フィルタ処理部５２５は、重み係数ＬＵＴ記憶部５１９により供給される高域強調係数ＫＦ５１９３に基づき階調変換合成画像記憶部５２４より読み出された出力画像を高域強調空間フィルタ処理し、処理後画像信号５０として画像観察装置６に出力する。
【００２０】
次に、放射線画像撮像装置の動作について説明する。
操作者が撮影スイッチ７を押すと、撮影トリガ信号７０が撮影制御器４に入力する。撮影制御器４は撮影トリガ信号７０の立ち上り後、照射開始信号４０をＸ線高電圧発生器２に出力し、Ｘ線高電圧発生器２はそれを受けて、通常「高」状態にある高／低エネルギー切替信号４１に従い高圧の管電圧をＸ線管１に印加し、１回目のＸ線照射を行う。１回目の照射が終わると、Ｘ線平面検出器３は原画像信号３０高／低エネルギー切替信号４１に従う切替器５１１を介して高エネルギー画像記憶部５１２に高エネルギー画像として記憶する。
【００２１】
撮影制御器４は１回目の原画像信号３１の出力が終わると高／低エネルギー切替信号４１を「低」状態に切替えてから２回目の照射開始信号４０を出力し、Ｘ線高電圧発生器２はそれを受けて、高／低エネルギー切替信号４１に従い低圧の管電圧をＸ線管１に印加し、２回目のＸ線照射を行う。２回目の照射が終わると、Ｘ線平面検出器３は原画像信号３０を画像処理装置５に出力し、画像処理装置５は対数変換ＬＵＴ５１０による対数変換後、高／低エネルギー切替信号４１に従う切替器５１１を介して低エネルギー画像記憶部５１３に低エネルギー画像を記憶する。撮影制御器４は２回目の原画像信号３０の出力が終わると高／低エネルギー切替信号４１を「高」状態に切替える。
【００２２】
画像処理装置５は、高エネルギー画像記憶部５１２に記憶された高エネルギー画像と低エネルギー画像記憶部５１３に記憶された低エネルギー画像の重み付け差分を重み付け差分処理部５１４で行うことにより骨部抽出画像を得、骨部抽出画像記憶部５１５に記憶する。該画像に平滑化処理部５１６により平滑化処理を施すことにより平滑化骨部抽出画像５１７を得、これを重み係数ＬＵＴ記憶部５１９に入力することにより画像処理パラメータを制御する。
【００２３】
即ち、高エネルギー画像と低エネルギー画像を加重平均処理部５１８により加算平均処理して合成画像５２０を得るに際し、平滑化骨部抽出画像記憶部５１７から平滑化骨部抽出画像を同時に読出し、重み係数ＬＵＴ記憶部５１９を参照して、画素毎に低エネルギー画像重みＷＬ５１９０、高エネルギー画像重みＷＨ５１９１を得て、これを用いて、加算平均
ＷＬ・（低エネルギー画像）＋ＷＨ・（高エネルギー画像）
を行う。ここで、重みＷＬ、ＷＨは図３に示すように骨部のＸ線吸収が多い所では骨による障害陰影が少ない高エネルギー画像の寄与が大きくなるようにとられている。
【００２４】
また、合成画像記憶部５２０に記憶された合成画像を、階調変換処理部５２１により階調変換処理し、階調変換合成画像を得るに際し、平滑化骨部抽出画像５１７も同時に読出し、重み係数ＬＵＴ記憶部５１９を参照して、画素毎に階調ＬＵＴ選択重みＷＧ５１９２を得て、これを用いて、骨部用階調特性記憶部５２２に記憶された骨部用階調特性と軟部用階調特性記憶部５２３に記憶された軟部用階調特性を
合成ＷＧ・（骨部用階調特性）＋（１−ＷＧ）・（軟部用階調特性）
した特性で変換を行う。
【００２５】
ここで、重みＷＧは図４に示すように骨部のＸ線吸収に応じて、肺野中の肋骨に相当する領域で立上るようにとられており、骨部用階調特性と軟部用階調特性が、それぞれ肋骨領域と肺野領域で図５に示すようにほぼ同じ出力値を出すように設定されているので、肺野領域から肋骨領域への移行で出力値の変化が抑えられ、骨による障害陰影が低減する。
【００２６】
更に、階調変換合成画像記憶部５２４に記憶された階調変換合成画像に高域強調空間フィルタ処理部５２５により高域強調空間フィルタ処理を施して処理後画像信号５０を得るに際し、平滑化骨部抽出画像記憶部５１７より平滑化骨部抽出画像も同時に読出し、重み係数ＬＵＴ記憶部５１９を参照して、画素毎に高域強調係数ＫＦ５１９２を得て、これを用いて強調の程度を制御する。ここで、係数ＫＦは図６に示すように骨部のＸ線吸収が少なくＳＮ比が高い所で強調の程度を高くするようにしている。
【００２７】
本実施形態によれば、軟部用階調特性の肺野領域と骨部用階調特性の肋骨領域がほぼ同じ出力値を出すように設定されているので、肺野領域から肋骨領域への移行で出力値の変化が抑えられ、骨による障害陰影を低減することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明は、ＳＮ比を低下させないで高速に骨のような特定の物質によるＸ線吸収の影響を抑制した画像を得ることが可能な放射線画像撮像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】本発明の放射線画像撮像装置の全体構成のブロック図。
【図２】図１の画像処理部５のブロック図。
【図３】画像処理部５中の各種係数ＬＵＴ５１６の内容を示すグラフ。
【図４】図３と異なる内容を示すグラフ。
【図５】図３乃至図４と異なる内容を示すグラフ。
【図６】図３乃至図５と異なる内容を示すグラフ。
【符号の説明】
５  画像処理部、
５２１  階調変換処理部
【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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