(57)【要約】【課題】  複数の採光野を用いて自動露出を行なうのに際し、コントラストが極端な箇所を含む採光野をより的確に除去できるＸ線画像診断装置を提供する。【解決手段】  本発明Ｘ線画像診断装置は、被検体100にＸ線を照射するＸ線発生器1と、被検体を透過したＸ線を可視光学像に変換出力するＸ線検出器2とを有する。この可視光学像に基づいて複数の採光野を決定し、各採光野データを抽出する採光野決定手段71と、各採光野データから平均値以外の主統計量を求め、主統計量と主しきい値とを比較し、主しきい値の規定要件を満たす採光野データを選択する主選択手段73を有する。そして、主選択手段73で選択された各採光野データに基づいて、Ｘ線発生器に対してＸ線条件の制御を行う自動露出制御手段74を備える。【選択図】図１
2005143672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線発生器と、
被検体を透過したＸ線を可視光学像に変換出力するＸ線検出器と、
この可視光学像に基づいて複数の採光野を決定し、各採光野データを抽出する採光野決定手段と、
各採光野データから平均値以外の主統計量を求め、主統計量と主しきい値とを比較し、主しきい値の規定要件を満たす採光野データを選択する主選択手段と、
主選択手段で選択された各採光野データに基づいて、前記Ｘ線発生器に対してＸ線条件の制御を行う自動露出制御手段とを備えることを特徴とするＸ線画像診断装置。
【請求項２】
前記複数の採光野データから主統計量とは異なる副統計量を求め、副統計量と副しきい値とを比較し、副しきい値の規定要件を満たす採光野データを選択する副選択手段を有し、
前記主選択手段は、副選択手段で選択された採光野データから主統計量を求めることを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項３】
前記主統計量は、各採光野データの最大値と最小値が利用されることを特徴とする請求項1または２に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項４】
前記主統計量が、各採光野データの標準偏差値であることを特徴とする請求項1または２に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項５】
前記副統計量が、各採光野データの平均値であることを特徴とする請求項２に記載のＸ線画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線画像診断装置に関するものである。特に、複数の採光野のデータに基づいてＸ線自動露出の制御を行なう際、より適正なＸ線の自動露出が行なえるように一部の採光野を選択することができるＸ線画像診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線画像をデジタル画像として計測する装置として、例えば、Ｘ線管と、このＸ線管に対向配置されたイメージインテンシファイヤ（以下I.I.という）とを具える医療用Ｘ線装置が知られている。
【０００３】
被検体はＸ線管とI.I.との間に位置され、Ｘ線管からＸ線が照射される。被検体を透過したＸ線はI.I.で可視光線の光学像に変換され、さらに光学像は光学系を経て所定のサイズに変換される。続いて、この光学像はTVカメラで撮影されてアナログ画像データとして出力され、A/D変換器を介してデジタル画像データに変換される。そして、このデジタル画像データは必要な画像処理が施された後、Ｘ線透視画像としてモニタに表示される。
【０００４】
通常、Ｘ線画像診断装置では、Ｘ線透視画像の輝度を一定に保つために、フィードバック制御により自動的にＸ線管の管電圧、管電流等のＸ線条件を調整する自動露出制御方法（Automatic  Brightness  Control：ABC）を用いている（特許文献１、特許文献２参照）。例えば、TVカメラから出力されるビデオ画像データを複数の採光野に分割し、その各採光野におけるビデオ信号（画素値）の平均値を算出して、その平均値がしきい値以内か否かを判定する。この判定により、この平均値がしきい値外（露出超過または露出不足）であった採光野は除外する。さらに、この判定で除去されなかった採光野の画素値の平均値をABCの制御回路へと送る。ABCの制御回路では、採光野の画像の平均輝度が一定となるように、高電圧装置からＸ線管球に送られる管電圧（kV）や管電流（mA）の値を制御し、Ｘ線透視画像の輝度を自動調整する。このフィードバックによる自動露出制御は、所定の時間周期で繰り返し行なわれている。
【０００５】
【特許文献１】特開昭57-88698号公報
【特許文献２】特開平7-282990号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の技術では、極端なコントラストとなる箇所を含む採光野を的確に除去できない場合がある。その結果、得られたＸ線透視画像が適正な露出とならず、診断にも悪影響を与える可能性があった。
【０００７】
例えば、被検者への無効被曝を除去するために、ある採光野8内に鉛で形成された絞り9が挿入されることがある（図6参照）。この絞りは、他の構造物と比べてコントラスト差が大きくつく被写体である。そのため、採光野内に絞りが挿入されると、その採光野より出力される画素値も大きく変化する。
【０００８】
一方、各採光野の選択基準は画素値の平均値であるため、ある採光野の一部にコントラストが極端に強い絞りなどが存在しても、この採光野における画素値の平均値がしきい値内となって除去されない場合がある。このような局部的にコントラストが極端な箇所がある採光野を選択して自動露出制御に利用すると、適正な露出にＸ線条件を制御することが難しく、その結果、得られた画像は診断にも影響を与える可能性があった。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その主目的は、複数の採光野を用いて自動露出を行なうのに際し、コントラストが極端な箇所を含む採光野をより的確に除去できるＸ線画像診断装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、採光野データの平均値以外の統計量を用いて採光野の選択を行なうことで上記の目的を達成する。
【００１１】
本発明Ｘ線画像診断装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線発生器と、被検体を透過したＸ線を可視光学像に変換出力するＸ線検出器とを有する。また、この可視光学像に基づいて複数の採光野を決定し、各採光野データを抽出する採光野決定手段と、各採光野データから平均値以外の主統計量を求め、主統計量と主しきい値とを比較し、主しきい値の規定要件を満たす採光野データを選択する主選択手段を有する。そして、主選択手段で選択された各採光野データに基づいて、前記Ｘ線発生器に対してＸ線条件の制御を行う自動露出制御手段を備えることを特徴とする。
【００１２】
採光野データが所定のしきい値内かどうかを判断する基準量として、平均値以外の統計量を用いることで、従来の平均値を用いた採光野データの選択よりも一層的確な採光野データの選択ができ、より正確な自動露出制御を行なうことができる。
【００１３】
主統計量としては、各採光野データの最大値と最小値を利用することが挙げられる。より具体的には、(1)最大値が主しきい値の上限以下、最小値が主しきい値の下限以上にあること、(2)最小値が主しきい値の下限以上で、最大値と最小値の差が主しきい値の規定範囲内にあること、(3)最大値が主しきい値の上限以下で、最大値と最小値の差が主しきい値の規定範囲内にあることにより採光野データの選択を行えばよい。その他の主統計量としては、各採光野データの標準偏差値が挙げられる。この場合、標準偏差が主しきい値の規定範囲内かどうかで採光野データの選択を行なう。
【００１４】
さらに、主統計量による採光野データの選択に加えて、副統計量による採光野データの選択を行なっても良い。すなわち、前記複数の採光野データから主統計量とは異なる副統計量を求め、副統計量と副しきい値とを比較し、副しきい値の規定要件を満たす採光野データを選択する副選択手段を設ける。そして、前記主選択手段は、副選択手段で選択された採光野データから主統計量を求めることとすればよい。
【００１５】
この場合、異なる統計量により採光野データの選択を行なう主選択手段と副選択手段の双方による複数段階の選択を行なうことで、より適切な採光野データの選択を行なうことができる。
【００１６】
この副統計量としては、各採光野データの平均値を用いることが好適である。その場合、まず副選択手段において平均値が副しきい値の規定要件を満たすかどうかで採光野データの選択が行なわれ、さらに主選択手段により平均値以外の統計量により採光野データの選択が行なわれる。
【００１７】
本発明装置において、Ｘ線検出部は被検体を透過したＸ線を可視光線に変換し、画像データとして出力できるものであれば良い。特に、アナログ画像データではなくデジタル画像データを出力できるものが好ましい。代表的には、FPD（Flat  Panel  Detector）が挙げられる。FPDであれば、I.I.からTVカメラさらにはA/D変換器までが一体となった機能を有し、出力データがデジタル画像データであるため、最大値、最小値、標準偏差を用いた処理が実用的な時間で容易に可能である。
【００１８】
また、Ｘ線の自動露出を行なう方式としては、光学系からの光信号による制御方式と、画像データによる制御方式とがあり、本発明ではいずれの方式でも構わない。例えば、前者は、I.I.と光学系を介して変換された可視光学像のうち、採光野に対応する光学像の光信号を光学系に設けられたハーフミラー等のフォトピックアップにより分岐し、光電変換器で電気信号に変換して自動露出制御手段に出力する。一方、後者は、光学系から信号を取り出すのではなく、TVカメラから出力されるビデオ画像データあるいはFPDから出力されるデジタル画像データのうち、採光野に対応するビデオ画像データを抽出して自動露出制御手段に出力する。特に、本発明ではFPDからのデジタル画像データを用いて採光野の抽出や、採光野データの統計処理を行なう方式が好適である。
【発明の効果】
【００１９】
このように、本発明装置によれば、平均値以外の統計量を用いることで、従来の平均値を用いた採光野データの選択よりも一層正確な自動露出制御を行なうことができる。特に、採光野データに対して、平均値と平均値以外の統計量を基準として2段階の選択を行なうことで、より一層的確な自動露出制御を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【実施例１】
【００２１】
本発明Ｘ線画像診断装置の実施の形態について図面を用いて説明する。図1は同装置の構成例を示す模式図である。
【００２２】
このＸ線画像診断装置は、被検体100にＸ線を照射するＸ線発生器1と、被検体100を透過したＸ線を光学像として出力するＸ線検出器（FPD）2と、これらＸ線発生器1とＸ線検出器2を対向した状態に保持する円弧状のアーム3と、被検体100が載せられる載置テーブル4とを有する。
【００２３】
Ｘ線発生器1は、高電圧装置10からの所定の電圧が印加されることでＸ線を放出するＸ線管を有する。この高電圧装置10に対する管電圧、管電流は後述するＸ線制御部11からの指令により決定される。また、Ｘ線検出器2にはFPDを用いている。被検体100を透過したＸ線は、FPD2で可視光学像に変換され、デジタル画像データとして出力する。FPD2により得られたデジタル画像データは、カメラコントロールユニット（CCU）5に出力される。CCU5は、デジタル画像データに対してシェーディング補正等の各種補正を行なう。CCU5で各種補正が施された画像データは、Ｘ線透視画像としてモニタ6に表示される。
【００２４】
一方、アーム3および載置テーブル4は、被検体100を任意の方向から撮影できるように、各々可動自在に構成されている。アーム3は、円弧の中心を回転軸としてアームに沿ってスライドし、さらに円弧の中心を通る水平線を軸として回転することができる。また、載置テーブル4は、長手方向軸およびその軸と直交する軸を回転軸として回転可能であると共に、左右方向（載置テーブル長手方向）および前後方向にスライドすることができる。
【００２５】
ここで、FPD2により得られたデジタル画像データは、採光野決定手段71、副選択手段72および主選択手段73を介して自動露出制御手段（ABC）74にも出力され、フィードバックによる自動露出制御が行なわれる。
【００２６】
まず、採光野決定手段71では、FPD2からのデジタル画像データより複数の採光野の決定を行ない、各採光野の採光野データ（画素値）の抽出を行なう。副選択手段72では、平均値を基準として第一段目の採光野の選択を行なう。主選択手段73では、副選択手段で除去されなかった採光野データに対して、最大値と最小値を基準として第二段目の採光野の選択を行なう。そして、自動露出制御手段74では、所定のフィードバック時間周期で繰り返し自動露出制御を行なう。この制御では、採光野の画像の平均輝度が一定となるように、Ｘ線制御部11を介して高電圧装置10からＸ線管球に送られる管電圧（kV）や管電流（mA）の値を調整する。
【００２７】
次に、採光野の決定から自動露出制御を行なうまでの処理手順を図２に基づいて説明する。図２は本発明装置による採光野の決定から副選択手段による処理までの処理手順を示すフローチャートである。
【００２８】
まず、採光野決定手段71で複数の採光野の選択を行なう（S1）。例えば、送られてくる画像データが16×16マトリクスの採光野となるように画素値（画像データ）を加算して採光野としてもよいし、予め検査対象部位などに応じて画像内の任意の位置から複数の採光野領域を抽出するようにしてもよい。採光野領域が決定されたら、その領域のデータを抽出する（S2）。
【００２９】
次に、副選択手段72でコントラストに極端なばらつきのある採光野を除去する。ここでは、まず各採光野における採光野データ（画素値）の平均値を求める（S3）。そして、求められた平均値が所定の副しきい値の規定範囲内かどうかを判断し（S4）、規定範囲内の採光野データを選択し、規定範囲外の採光野データを除去する（S5）。副選択手段72で選択された採光野データは主選択手段に出力される（S6）。
【００３０】
さらに、主選択手段73では、副選択手段72でも除去できなかったコントラスト差の大きい採光野、例えば絞りが挿入された採光野を除去する。図３は主選択手段以降に行なわれる自動露出制御の処理手順を示すフローチャートである。ここでは、まず副選択手段72で選択された採光野データを読み込み（S7）、各採光野データの最大値と最小値を抽出する（S8）。次に、採光野内に絞りが挿入されているか否かを判断するため、最小値と予め設定されている絞り挿入時の採光野データ値である第一主しきい値（Vf）との比較を行う（S9）。最小値がVfより小さい場合には対象となる採光野内に絞りが挿入されているものと判断して、その採光野を除外する（S10）。
【００３１】
最小値がVfより大きい場合、次に、最大値と最小値の差も演算して求める（S11）。その差を予め設定されている第二主しきい値と比較し（S12）、第二主しきい値より大きい場合には採光野内のデータ値の変動が大きいと判断され、その採光野はＸ線条件制御のための対象から除外される（S10）。
【００３２】
以上の第一・第二主しきい値を基準とする判断処理を全ての採光野に対して行い、いずれかの主しきい値の規定を満たさない採光野を除外する。
【００３３】
主選択手段73で除外されることなく選択された採光野データは自動露出制御手段74に出力される（S13）。自動露出制御手段74では、送られてきた各採光野の画像データの平均輝度が一定となるように、高電圧装置10からＸ線管球に送られる管電圧（kV）や管電流（mA）の値をフィードバック制御して、Ｘ線透視画像の輝度を自動調整する。
【００３４】
以上のように、副選択手段と主選択手段という異なる選択基準の２段階の選択を経ることで、絞りが一部に含まれているにも関わらず従来は除去できなかった採光野を確実に除去することができ、より適正な自動露出制御を行なうことができる。
【００３５】
この実施例1では、主選択手段において採光野データの最小値とVfとの比較によって採光野内に絞りが挿入されたか否かを判定したが、Vfと採光野内の全ての画像データとを比較し、Vfより小さい値の画像データが採光野内に占める割合により、採光野内に絞りが挿入されたか否かを判定してもよい。例えば、前記割合が20％以上の場合には対象となる採光野内に絞りが挿入されているものと判定すること等が挙げられる。このときの割合は予め検査対象部位などによって決められているものとすればよい。
【実施例２】
【００３６】
次に、主選択手段における選択基準として標準偏差を用いた実施の形態を説明する。
【００３７】
実施例２においても、装置構成は実施例１と同様であり、自動露出制御の処理手順も副選択手段による採光野データの選択までは実施例１と同様である。本例では、主選択手段における採光野の選択基準として標準偏差を用いる。
【００３８】
標準偏差を用いた主選択手段での処理手順を図４に基づいて説明する。図4は同処理手順を示すフローチャートである。まず、採光野決定手段71より送られた各採光野データを読み込み（S21）、その標準偏差値を求める（S22）。
【００３９】
図5は、絞りが挿入された採光野データの輝度分布を模式的に示したグラフである。図中のVsdが採光野データの標準偏差値を示している。採光野に絞りが挿入された場合、それに伴って絞りの挿入領域（図中領域ａ）と非挿入領域（図中領域b）の輝度差が大きくなり、標準偏差値Vsdも大きくなる。その際、求められた標準偏差値Vsdと予め決められている主しきい値との比較を行い（S23）、主しきい値より大きな標準偏差値を有する採光野データを除外し、そうでない採光野データを選択する。そして、この主選択手段73で選択された採光野データを自動露出制御手段74に出力して（S25）、Ｘ線制御部11を介して高電圧装置10からＸ線管球に送られる管電圧（kV）や管電流（mA）の値を調整する。
【００４０】
この実施例２においても、副選択手段による平均値での選択と、主選択手段による標準偏差での選択の双方を行なうことで、絞りが局部的に挿入された採光野など、データ値の変動が大きい採光野を的確に除外することができる。
【００４１】
なお、上記実施例では、従来行われている平均値による採光野の選択を施した後に平均値とは異なる統計量による採光野の選択を行なったが、平均値による採光野の選択を行なうことなく、平均値とは異なる統計量による採光野の選択のみを行なってもよい。その場合でも、平均値のみによる採光野の選択よりもより的確な採光野の選択を行なうことができる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明Ｘ線画像診断装置は、平均値以外の統計量を用いることで、従来の平均値を用いた採光野データの選択よりも一層正確な自動露出制御を行なうことができる。従って、より高画質のＸ線画像が求められる医療分野において有効な利用が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明Ｘ線画像診断装置の構成例を示す模式図である。
【図２】本発明装置による採光野の決定から副選択手段による処理までの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】主選択手段以降に行なわれる自動露出制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】標準偏差を用いた主選択手段での処理手順を示すフローチャートである。
【図５】絞りが挿入された採光野データの輝度分布を模式的に示したグラフである。
【図６】採光野に絞りが挿入された状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４４】
1  Ｘ線発生器
2  Ｘ線検出器
3  アーム
4  載置テーブル
5  カメラコントロールユニット
6  モニタ
8  採光野
9  絞り
10  高電圧装置
11  Ｘ線制御部
71  採光野決定手段
72  副選択手段
73  主選択手段
74  自動露出制御手段
100  被検体
【図１】
2005143672.tif 000003
【図２】
2005143672.tif 000004
【図３】
2005143672.tif 000005
【図４】
2005143672.tif 000006
【図５】
2005143672.tif 000007
【図６】
2005143672.tif 000008