(57)【要約】【課題】  透視動作において連続で画像を取得している最中に補正用の基準画像の更新を行うには、画像取得を都度停止する必要があった。【解決手段】  画像処理装置は、Ｘ線を発生させる発生手段およびＸ線を検出してＸ線に応じた画像データを出力する検出手段と接続され、発生手段がＸ線を発生しない状態で検出手段から得られる画像データを基準画像として用いて、Ｘ線に応じた画像データを補正してＸ線画像として出力する画像処理装置であって、検出手段の周辺の温度の計測結果を取得し、発生手段から連続的にＸ線を発生させて検出手段からＸ線画像を取得する間に、温度の変化の量が所定値より大きくなった場合、Ｘ線の発生を一時的に停止するように発生手段を制御し、発生手段がＸ線の発生を一時的に停止している間に検出手段から取得した画像データを用いて基準画像を更新する。【選択図】  図３
2013013442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生させる発生手段および当該Ｘ線を検出して当該検出したＸ線に応じた画像データを出力する検出手段と接続され、前記発生手段がＸ線を発生しない状態で前記検出手段から得られる画像データを基準画像として用いて、前記Ｘ線に応じた画像データを補正してＸ線画像として出力する画像処理装置であって、
前記検出手段の周辺の温度の計測結果を取得する取得手段と、
前記発生手段から連続的にＸ線を発生させて前記検出手段からＸ線画像を取得する間に、前記温度の変化の量が所定値より大きくなった場合、Ｘ線の発生を一時的に停止するように前記発生手段を制御する制御手段と、
前記発生手段がＸ線の発生を一時的に停止している間に前記検出手段から取得した画像データを用いて前記基準画像を更新する更新手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、取得した前記温度の変化が上昇であるか下降であるかに応じて、異なる前記所定値を用いることを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記画像処理装置は、補正した後の画像を記録し保存するための撮影モードと、当該画像をリアルタイムに表示するための透視モードの少なくとも二つの動作モードを有し、前記更新手段は、透視モードにおいてのみ基準画像の更新を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
補正した後の画像データを表示する表示手段をさらに備え、
前記表示手段は、前記発生手段がＸ線の発生を一時的に停止している間、前記発生手段がＸ線を発生している間に出力したＸ線画像を表示することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像処理装置。
【請求項５】
Ｘ線を発生させる発生手段および当該Ｘ線を検出して当該検出したＸ線に応じた画像データを出力する検出手段と接続され、前記発生手段がＸ線を発生しない状態で前記検出手段から得られる画像データを基準画像として用いて、前記Ｘ線に応じた画像データを補正してＸ線画像として出力する画像処理装置における画像処理方法であって、
取得手段が前記検出手段の周辺の温度の計測結果を取得するステップと、
制御手段が、前記発生手段から連続的にＸ線を発生させて前記検出手段からＸ線画像を取得する間に、前記温度の変化の量が所定値より大きくなった場合、Ｘ線の発生を一時的に停止するように前記発生手段を制御するステップと、
更新手段が、前記発生手段がＸ線の発生を一時的に停止している間に前記検出手段から取得した画像データを用いて前記基準画像を更新するステップと、
を備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項６】
コンピュータを請求項１から４のいずれか１項に記載の画像処理装置が備える各手段として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出したＸ線から得られる画像データを基準画像を用いて補正する画像処理装置、画像処理方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線画像診断装置は、被写体を中央に配した一方にＸ線発生装置、もう一方にＸ線検出器とを対向配置してＸ線照射を行い、Ｘ線検出器からの信号出力から画像情報を得て各種診断に用いるものである。
【０００３】
画像をデジタル信号として出力するＸ線平面検出器は、Ｘ線を可視光に変換する蛍光体と、可視光を電荷に変換する光電変換素子とスイッチング素子（ＴＦＴ）から構成される画素をマトリクス的に配列した光電変換パネルを組み合わせて構成される。近年、Ｘ線平面検出器の普及が進み、Ｘ線画像診断において応用可能な分野が増えている。例えば、イメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）が用いられることが多かったＸ線透視装置、連続撮影装置などへ普及が進んでいる。
【０００４】
こうしたＸ線透視、連続撮影などの長時間にわたる動作を行う装置においては、電気部品の発熱に関する課題が顕著になってきている。Ｘ線平面検出器の光電変換素子における暗電流の量、およびスイッチング素子が電荷を転送する能力である転送量は、画素ごとにばらつきがあるため、これらはあらかじめ取得した規準画像を用いて補正される。しかし、これら暗電流および転送量は温度特性を持っており、さらにこの特性も画素ごとに異なる。補正のための規準画像を得たときの温度に対して、画像取得が継続している間に温度上昇するような変化があると、各画素からの信号出力値にＸ線入力情報とは異なるばらつきが生じてしまう。この結果、出力画像に実際の濃度と異なる濃度を有する部分が発生して被写体の異常を発見しづらくなったり、経時的に濃度が変化して観察しづらい画像になったりするため、好ましくない。また、長時間の動作を行うほど電気部品の発熱が大きくなり、再現度の高い画像を安定して得ることが困難となる。
【０００５】
この課題に対して、特許文献１では、透視に先だって温度を取得し、予め記憶された入出力特性及び入出力特性を取得した時点の温度と比較して画像の構成を行うことを提案している。しかしながら、長時間におよぶ透視の最中において、画像取得中にも連続的に温度は変化しているため、適正なタイミングで補正用の基準画像を更新する必要がある。この課題に対して、特許文献２では、温度が基準温度と比較して所定値以上の上昇又は下降があった場合には、基準画像の更新が必要である旨を操作者に通知する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１０−２６０４８７号公報
【特許文献２】特開２００７−１８５３７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２では、基準画像の更新が必要であることを操作者に通知した後、透視動作を中断して更新ボタンを押下することで更新作業が行われる。すなわち、透視動作において連続で画像を取得している最中に補正用の基準画像の更新を行うには、画像取得を都度停止しなくてはならないという課題があった。一方、基準画像の更新を行わずに画像取得を継続した場合は、十分な画質を維持するのが困難になるという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る画像処理装置は、Ｘ線を発生させる発生手段および当該Ｘ線を検出して当該検出したＸ線に応じた画像データを出力する検出手段と接続され、前記発生手段がＸ線を発生しない状態で前記検出手段から得られる画像データを基準画像として用いて、前記Ｘ線に応じた画像データを補正してＸ線画像として出力する画像処理装置であって、前記検出手段の周辺の温度の計測結果を取得する取得手段と、前記発生手段から連続的にＸ線を発生させて前記検出手段からＸ線画像を取得する間に、前記温度の変化の量が所定値より大きくなった場合、Ｘ線の発生を一時的に停止するように前記発生手段を制御する制御手段と、前記発生手段がＸ線の発生を一時的に停止している間に前記検出手段から取得した画像データを用いて前記基準画像を更新する更新手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、長時間の連続動画取得中において、センサパネルの温度変化の影響による画像劣化を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】Ｘ線画像診断装置の機能構成を示すブロック図。
【図２】温度計測結果から補正データ更新の判断および発令を行う手順の一例を示すフローチャート。
【図３】透視動作の開始後、終了までの手順の一例を示すフローチャート。
【図４】画像取得のタイミングの一例を示すタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１２】
＜＜実施形態１＞＞
図１は、本実施形態に係るＸ線画像診断装置の機能構成を示すブロック図である。Ｘ線を発生し照射するＸ線管１００と、Ｘ線を受信するＸ線検出器１０１が互いに対向するように配置されて撮影系を構成している。Ｘ線管１００は不図示の支持機構により支えられ、Ｘ線照射の向きや高さ等の位置を調整可能に構成される。Ｘ線検出器１０１も不図示の支持機構に支えられており、Ｘ線管１００や被写体Ｍに対する位置決めに対応している。
【００１３】
制御部１５１は、Ｘ線管１００やＸ線検出器１０１等のハードウェアの制御や各種ソフトウェアの制御を行う。制御部１５１で用いる各種プログラム、各種パラメータ等はデータ格納部１５５に格納されている。操作部１６０は、撮影や透視の開始、終了を操作入力するための部分であり、曝射スイッチやフットペダルのようなＯＮ／ＯＦＦスイッチ、またはキーボード、マウス、タッチパネル等が併用される場合もある。画像取得部１５２は、Ｘ線検出器１０１から出力された電気信号を画像データとして取得する。補正処理部１５３は、診断装置の構成や運用時の条件に応じて、画像データの画素毎の固有の入出力特性を補正する処理を加える。この補正処理は、一般に暗電流補正（オフセット補正）と呼ばれるような処理である。また、より高精度な再現性を得る必要がある場合は、ゲイン補正と呼ばれる補正処理も同時に行う。補正処理を加えられた画像データは、画像処理部１５４において、観察や診断に適した形に画像処理を加えられ、画像表示部１７０に結果として表示される。
【００１４】
暗電流補正に関しては、特許文献１に詳しく述べられているのでここでは説明しないが、補正に必要な基準画像の取得方法を以下に説明する。
【００１５】
Ｘ線管１００からのＸ線照射の無い状態で、Ｘ線検出器１０１を動作させる。そうするとＸ線情報を受容することなく、平面検出器の内部的に生じる暗電流のみが検出される。こうして画像取得部１５２で取得されたものが暗電流補正における基準画像である。本発明におけるＸ線画像診断装置では、Ｘ線の照射が行われていない限りにおいて、いつのタイミングでも基準画像の取得を行うことができる。補正に必要な基準画像はデータ格納部１５５に格納・保存され、また、必要に応じて上書き更新可能である。
【００１６】
なお、制御部１５１、画像取得部１５２、補正処理部１５３、画像処理部１５４、データ格納部１５５は、それぞれコンピュータ１５０の一部分であり、Ｘ線管１００とＸ線検出器１０１はコンピュータ１５０に接続されている。また、画像表示部１７０は、一般的なコンピュータ用ディスプレイである。
【００１７】
温度計測手段１０２は、Ｘ線検出器１０１の周辺の温度を計測して制御部１５１に計測結果を送信する。温度計測手段１０２は、Ｘ線検出器１０１の近くに設けられるほど正確な温度を計測できる。温度計測手段１０２は、例えば、Ｘ線検出器１０１の支持機構や、パネル形状のＸ線検出器１０１において、当該パネルを支持する外枠等、Ｘ線検出器１０１の周辺に設置される。
【００１８】
図２は、温度計測結果から基準画像更新の判断および発令を行う手順の一例を示すフローチャートである。特に断らない限り、各ステップの動作を行う主体となるのは制御部１５１である。図２の手順は、透視動作を実行している間、実行し続けられる。
【００１９】
図２のフローチャートでは、まず、透視を継続するか否かを判断する（Ｓ１）。透視を継続しない場合（Ｓ１でＮｏ）、すなわち動作を停止する場合は処理を終了する。透視を継続する場合（Ｓ１でＹｅｓ）、Ｓ２〜Ｓ６の各ステップを順次行う。まず、温度計測手段１０２により第一温度計測を行う（Ｓ２）。計測結果の温度をＴａとする。既定の時間（ｔ）待機（Ｓ３）した後、温度計測手段１０２により第二温度計測を行う（Ｓ４）。計測結果の温度をＴｂとする。続いて、ＴａとＴｂの差分と、所定の温度差基準値ΔＴｏとを比較する（Ｓ５）。ＴａとＴｂの差分がΔＴｏ以下である場合は、Ｓ１に戻る。ＴａとＴｂの差分が所定値ΔＴｏを超えていた場合、基準画像更新の必要があると判断し、更新の発令を行う（Ｓ６）。その後はＳ１に戻り手順を繰り返す。温度値Ｔａ、Ｔｂは都度上書き更新して扱う。
【００２０】
ここで、ΔＴｏは、温度変化と画像の再現性の関係を実験等で確認することによって求まるものであり、時間ｔによっても最適値が変わってくる数値である。このため、場合によって、ΔＴｏと時間ｔを変更可能なパラメータとして扱ってもよい。この場合、データ格納部１５５に、装置の設定や環境条件に応じたテーブルを複数格納しておき、各々の条件で最適なΔＴｏと時間ｔを選択適用してもよく、ΔＴｏと時間ｔを使用者が自在に設定することとしてもよい。また、ＴａとＴｂの差分が同じだったとしても、Ｔａ＞Ｔｂの場合とＴａ＜Ｔｂの場合により、すなわち温度が上昇したか下降したかにより、最適なΔＴｏ値が異なることになる場合もある。この場合、Ｓ５での判断の条件を複数の式で設定しておくことにより、さらに的確な判断が可能となる。
【００２１】
図３は、本実施形態に係るＸ線画像診断装置において、透視動作を開始してから終了するまでの手順の一例を示すフローチャートである。特に断らない限り、各ステップの動作を行う主体となるのは制御部１５１である。
【００２２】
操作部１６０からの操作入力により透視動作が開始される。最初に基準画像を取得し（Ｓ１１）、基準画像の更新を行う（Ｓ１２）。基準画像の更新は既存の基準画像を上書き保存することで行う。Ｓ１１及びＳ１２は使用者にタイムラグとして認識されない程度の極めて短い時間で行われる。その後、Ｘ線管１００からＸ線の発生と照射が開始される（Ｓ１３）。そして、Ｘ線検出器１０１において、被写体Ｍを透過したＸ線像の検出が行われ（Ｓ１４）、画像取得部１５２により画像データが取得される（Ｓ１５）。取得された画像データは、補正処理部１５３において、基準画像を用いて補正処理が施される（Ｓ１６）。そして、画像処理部１５４により、表示するための画像処理を行い（Ｓ１７）、画像表示部１７０へ画像を表示する（Ｓ１８）。その後、基準画像の更新が必要な場合の発令があったか否かを判定する（Ｓ１９）。そして、発令があった場合（Ｓ１９でＹｅｓ）はＳ２２へ、無かった場合（Ｓ１９でＮｏ）はＳ２０へ進む。Ｓ２０では、操作者から透視終了の入力が入っているか否かを判定し、入力があればＳ２１へ進み、無ければＳ１４に戻ってＸ線検出を再度行う。Ｓ２１では、Ｘ線の発生と照射を終了し透視の動作を終了する。一方、Ｓ２２では、Ｘ線の発生と照射を一時的に停止する。そして、基準画像取得（Ｓ１１）を再度行う。
【００２３】
以上のプロセスにより、本実施形態のＸ線画像診断装置では、自動で基準画像の更新が行われる。すなわち、長時間の透視実行中においても、所定の温度変化を検知し、適切に基準画像の更新が行うため、画像の再現性の劣化しない状態での画像診断が継続可能である。また、温度の変化の量が所定値を超えた場合にのみ基準画像を更新するため、更新頻度を必要最低限にすることが可能となる。
【００２４】
なお、ここまでの説明では、画像がリアルタイムで表示されることによって診断等に用いる透視動作について述べてきた。本実施形態に係るＸ線画像診断装置においては、その他に画像データの保存を行う撮影動作を行うようにしてもよい。また、透視動作を行う透視モードと撮影を行う撮影モードの２つの動作モードを用意しておき、これらを操作部１６０からの入力に応じて使い分けるようにしてもよい。
【００２５】
なお、撮影モードの場合は、画像処理部１５４にて生成された処理済みの画像データをデータ格納部１５５に保存する。なお、保存する画像は、透視動作と同様のプロセスで時間的に連続の複数の画像を取得し、一連のものとしてまとめた動画像としてもよいし、１枚の静止画像としてもよい。
【００２６】
なお、静止画像の取得・保存を行う撮影においては、１回の画像取得を終えるとＸ線の発生と照射を停止する。このため、図３におけるフローチャートのＳ１９とＳ２０の手順が不要となる。１回の撮影ごとに１回の基準画像を取得するので、動作中に更新の必要が無く、更新発令を行う必要がない。一方、動画像の取得・保存を行う撮影においては、多くの場合、長時間におよぶ連続的な画像取得を実行することは稀である。このため、撮影動作中には基準画像の更新は行なわずとも画像品質が劣化するおそれは少ない。図３におけるフローチャートのＳ２２からＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３までの動作は、極めて短い時間で行うとはいえ、記録に残す画像中にブランクのフレームが生じる可能性がある。また、撮影動作においては、取得した画像を診断に用いるまでに、適切な修正を加えて観察しやすくする機会があり、リアルタイムで補正を行わずとも診断に不都合が生じにくい。
【００２７】
これに対して、リアルタイムで診断に用いる透視動作での画像取得では、長時間連続で動作させられることも相まって、リアルタイムに適切なタイミングで基準画像を更新して、再現性の良い画質を維持するメリットが大きい。このため、本実施形態に係るＸ線画像診断装置では、撮影モードと透視モードを使い分ける場合に、透視モードにおいてのみ基準画像の更新を行うようにしてもよい。これにより、撮影モードにおいては、基準画像の更新を行わないことにより、画像処理に係る演算を省略することができ、透視モードでは、正確な画像処理を実行することが可能となる。
【００２８】
＜＜実施形態２＞＞
本実施形態に係るＸ線画像診断装置について、実施形態１と異なる特徴的な点に着目して説明する。なお、本実施形態に係るＸ線画像診断装置は、装置のシステム構成と基本的な透視動作のフローは実施形態１で説明したＸ線画像診断装置と同様である。
【００２９】
図４は、本実施形態に係るＸ線画像診断装置の画像取得のタイミングチャートの一例である。図４は、図３のフローチャートの透視動作中における所定の期間において、Ｘ線照射動作と画像取得動作の時間変化を示している。なお、図４において、横軸は時間、２０１はＸ線照射のＯＮとＯＦＦの状態の切り替わり、そして２０２は画像取得のＯＮとＯＦＦの状態の切り替わりを示す。
【００３０】
動作の継続中、通常はＸ線照射ＯＮであり、図中の２０１ａの状態にある。画像取得は一定の周期で行われ、図中の２０２ａで代表されるＯＮ状態と２０２ｂで代表されるＯＦＦ状態を繰り返す。ＯＮ状態でＸ線検出・取得された画像が、前に説明したとおりのプロセスを経て、最終的に画像表示部１７０に表示され、また、一定の周期でＯＦＦ状態がくるごとに表示が更新されていき、連続した透視画像として使用者に認識される。図３におけるフローチャートのＳ２０において透視終了と判定されるまで画像取得はＯＮとＯＦＦの繰り返しを続ける。
【００３１】
ここで、基準画像更新の発令が行われた場合、すなわち図３におけるフローチャートのＳ１９で更新発令があったと判定された場合、Ｓ２２においてＸ線照射停止が行われ、２０１ｂから２０１ｃのように遷移する。また、Ｓ１３においてＸ線照射開始されるが、それにより２０１ｄから２０１ｅのように状態遷移する。一方、画像取得はそれまでと変わりなくＯＮとＯＦＦを繰り返す。このようなタイミング制御で動作が行われた場合、Ｘ線照射ＯＮのときに取得された画像は通常の透視画像であるのに対して、Ｘ線照射ＯＦＦのときに取得された画像は、被写体を透過したＸ線の情報を含まない画像である。すなわち暗電流データを反映した画像となる。したがって、ここで取得できた画像データを基準画像として上書き保存することで、この後の画像補正のために使用することが可能である。ただし、画像取得のタイミングの最中にＸ線照射ＯＮとＸ線照射ＯＦＦの両方の状態を含むタイミングで取得された画像は、透視画像としても基準画像としても用いることはできない。すなわち、図４で２０２ｇの部分で取得された画像は、透視画像としても基準画像としても用いることができない。
【００３２】
一方、図４の２０２ｉはＸ線照射ＯＦＦの状態のみを含むタイミングであるため、基準画像として利用可能になり、このデータは保存を行う。この例では２０２ｉのみの一回の画像取得を基準画像の取得に利用したが、これを繰り返し複数回の画像データの取得を行い、それらを平均化して基準画像として利用する構成をとれば、より安定した基準画像を取得できる。
【００３３】
以上のように基準画像の取得が完了（図３のＳ１１及びＳ１２）すると、Ｘ線照射を開始し（図３のＳ１３）、図４の２０１ｄの部分のように遷移する。この後、最初に説明したのと同様に繰り返しの画像取得が行われ透視動作が継続される。ただし、Ｘ線照射ＯＮに立ち上がり２０１ｅの状態になる以前に取得された画像、すなわち、２０２ｋのタイミングで取得された画像は、２０２ｇと同様に透視画像としても基準画像としても用いることはできない。すなわち、２０２ｍのタイミングで取得された画像から後を透視画像として画像表示の対象とすべきである。なお、２０２ｍのタイミングで取得された画像は新たに更新された基準画像を用いた結果が画像表示されることになる。新しい基準画像を用いた画像補正が行われることにより、Ｘ線検出器１０１に温度変化があった場合でも、その状況に応じた最適な画像補正が可能となる。これにより、連続した透視動作の最中においても再現性にすぐれた画像の表示が可能になり、画像診断の精度を高めることができる。
【００３４】
ところで、図４の例において、２０２ｇ、２０２ｉ、２０２ｋの３度のタイミングの画像が透視画像として利用できないと述べたが、画像表示部１７０に表示される透視画像に途切れが生ずるのは好ましくない。基準画像に相当する画像や、無信号の画像が極めて短い時間であっても表示されると使用者に違和感を与えることになる。そこで、本実施形態に係る画像診断装置では、透視画像として有効な最後の画像、すなわち２０２ｅで取得された画像を繰り返し表示対象とする（ラストイメージホールド）。これは、Ｘ線照射が立ち上がり、図４の２０２ｍのタイミングでの透視画像として有効な画像が取得されるタイミングまで行われる。これにより、使用者に違和感を与えることがなくなり、より快適に利用可能なＸ線画像診断装置を構成できる。
【００３５】
また、図４の例において、透視画像や基準画像として利用できない画像の数を抑制するために、Ｘ線照射のＯＮとＯＦＦを切り替えるタイミングを制御してもよい。例えば、更新発令があった場合に、即座にＸ線照射を一時的に停止するのではなく、更新発令の後、画像取得がＯＦＦになったタイミング、例えば２０２ｈのタイミングでＸ線の照射を一時的に停止するようにしてもよい。これにより、透視画像として使用できない画像の量を低減することができる。
【００３６】
＜＜その他の実施形態＞＞
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。
【図１】
2013013442.tif 000003
【図２】
2013013442.tif 000004
【図３】
2013013442.tif 000005
【図４】
2013013442.tif 000006