(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フルオロスコピー画像を処理する医用イメージング・システム（１０）であって、
検出器アレイ（１６）と、
１以上の放射線源（１４）と、
前記検出器アレイ及び前記放射線源に結合されているコンピュータ（１８）とを備えており、
該コンピュータは、
物体を走査し（３２）、
ベースライン画像を形成するために複数の暗画像を取得し、
前記ベースライン画像が形成された後に第１の放射線画像を取得し、
前記第１の放射線画像を取得した後に複数の第２の暗画像を取得し、
前記複数の第２の暗画像に基づいて複数の遅延画像を形成し、
前記複数の遅延画像及び前記ベースライン画像を用いて羃乗則の複数のパラメータを決定して（３８）、該決定したパラメータを含む前記羃乗則の対数−対数補外を実行する（４０）ように構成されている、医用イメージング・システム（１０）。
【請求項２】
前記コンピュータ（１８）は、前記ベースライン画像を形成するために前記複数の暗画像を平均するようにさらに構成されている、請求項１に記載の医用イメージング・システム（１０）。
【請求項３】
フルオロスコピー画像を処理するために、前記コンピュータ（１８）は、遅延補正したフルオロスコピー画像を形成するために１以上のフルオロスコピー画像から前記対数−対数補外値を減算するようにさらに構成されている、請求項１に記載の医用イメージング・システム（１０）。
【請求項４】
前記コンピュータ（１８）は、減算の前に前記対数−対数補外を空間フィルタ処理するようにさらに構成されている、請求項１乃至３のいずれかに記載の医用イメージング・システム（１０）。
【請求項５】
前記複数の遅延画像は前記複数の第２の暗画像から前記ベースライン画像を減算することにより形成される、請求項１に記載の医用イメージング・システム（１０）。
【請求項６】
フルオロスコピー画像を処理するコンピュータ（１８）により実行可能なプログラムで符号化されているコンピュータ読み取り可能な媒体であって、
前記プログラムは、
１以上の放射線源及び１以上の検出器アレイを含むイメージング・システムで物体を走査し、
ベースライン画像を形成するために複数の暗画像を取得し、
前記ベースライン画像が形成された後に第１の放射線画像を取得し、
前記第１の放射線画像を取得した後に複数の第２の暗画像を取得し、
前記複数の第２の暗画像に基づいて複数の遅延画像を形成し、
前記複数の遅延画像及び前記ベースライン画像を用いて羃乗則の複数のパラメータを決定し、
該決定したパラメータを含む前記羃乗則の対数−対数補外を実行すべく前記コンピュータに指示するように構成されている、コンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項７】
フルオロスコピー画像を処理するために、前記プログラムは、前記ベースライン画像を形成するために前記複数の暗画像を平均することを実行すべく前記コンピュータに指示するように構成されている、請求項６に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項８】
フルオロスコピー画像を処理するために、前記プログラムは、遅延補正したフルオロスコピー画像を形成するために１以上のフルオロスコピー画像から前記対数−対数補外値を減算することを実行すべく前記コンピュータに指示するように構成されている、請求項６に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項９】
前記プログラムは、減算の前に前記対数−対数補外を空間フィルタ処理することを実行すべく前記コンピュータに指示するように構成されている、請求項５乃至８のいずれかに記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項１０】
前記複数の遅延画像は前記複数の第２の暗画像から前記ベースライン画像を減算することにより形成される、請求項６に記載のコンピュータ読み取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は一般的には、イメージング・システムに関し、さらに具体的には、フルオロスコピー画像を処理する方法及び装置に関する。
【０００２】
少なくとも幾つかの公知のイメージング・システムでは、放射線源が円錐形状のビームを投射し、ビームは患者等の被撮像物体を透過して放射線検出器の矩形アレイに入射する。
【０００３】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及びフォトダイオードを含むもののような幾つかの公知の放射線検出器では、「遅延（lag）」信号が生ずる場合がある。遅延は、過去の照射履歴による画像信号の依存性である。幾つかの公知の医療応用では、高放射線照射から、低照射を利用するフルオロスコピー・モードへの移行が必要とされる。高照射からの遅延信号は、フルオロスコピー画像に高照射画像のゴースト画像の形態のアーティファクトを混入させる場合がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面では、フルオロスコピー画像を処理する方法を提供する。この方法は、１以上の放射線源及び１以上の検出器アレイを含むイメージング・システムで物体を走査する工程と、ベースライン画像を形成するために複数の暗画像を取得する工程と、ベースライン画像に続いて複数の遅延画像を取得する工程と、１以上の遅延画像及び１以上のベースライン画像を用いて羃乗則の複数のパラメータを決定する工程と、決定したパラメータを含む羃乗則の対数−対数補外を実行する工程とを含んでいる。
【０００５】
もう一つの側面では、検出器アレイと、１以上の放射線源と、検出器アレイ及び放射線源に結合されているコンピュータとを含むフルオロスコピー画像を処理する医用イメージング・システムを提供する。コンピュータは、物体を走査し、ベースライン画像を形成するために複数の暗画像を取得し、ベースライン画像に続いて複数の遅延画像を取得し、１以上の遅延画像及び１以上のベースライン画像を用いて羃乗則の複数のパラメータを決定して、決定したパラメータを含む羃乗則の対数−対数補外を実行すべく医用イメージング・システムに指示するように構成されている。
【０００６】
さらにもう一つの側面では、フルオロスコピー画像を処理するコンピュータにより実行可能なプログラムで符号化されているコンピュータ読み取り可能な媒体を提供する。プログラムは、イメージング・システムで物体を走査し、ベースライン画像を形成するために複数の暗画像を取得し、ベースライン画像に続いて複数の遅延画像を取得し、１以上の遅延画像及びベースライン画像を用いて羃乗則の複数のパラメータを決定して、決定したパラメータを含む羃乗則の対数−対数補外を実行すべくコンピュータに指示するように構成されている。
【０００７】
本発明のさらにもう一つの側面では、フルオロスコピー画像を処理する方法を提供する。この方法は、１以上の放射線源及び１以上の検出器アレイを含むイメージング・システムで物体を走査する工程と、ベースライン画像を形成するために複数の暗画像を取得する工程と、ベースライン画像に続いて１以上の第一の放射線画像を取得する工程と、第一の放射線画像に続いて第二の暗画像を取得する工程と、第二の暗画像に続いて第二の放射線画像を取得する工程とを含んでいる。この方法はまた、第二の暗画像からベースライン画像を減算することにより遅延予測画像を形成する工程と、１以上の遅延補正したフルオロスコピー画像を形成するために１以上の後続の放射線画像から遅延予測画像を減算する工程とを含んでいる。
【０００８】
本発明のさらにもう一つの観点では、フルオロスコピー画像を処理する方法を提供する。この方法は、１以上の放射線源及び１以上の検出器アレイを含むイメージング・システムで物体を走査する工程を含んでいる。この方法はさらに、１以上の放射線源及び１以上の検出器アレイを含むイメージング・システムで物体を走査する工程と、ベースライン画像を形成する工程と、暗画像に続いて１以上の放射線画像を取得する工程と、ｎ＞１としてｎフレーム毎に一つの暗画像を取得する工程とを含んでいる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１について説明する。実施形態の一例では、ディジタル・イメージング・システム１０が、被撮像物体１２を表わす複数の二次元画像を形成する。画像の形成は、例えば心臓フルオロスコピーにおける患者の心臓のような関心のある物体の診断を実行する等で行なわれるがこれに限定されない。システム１０は、Ｘ線源１４のような放射線源１４と、投影データを収集する１以上の検出器アレイ１６とを含んでいる。明確に述べると、一実施形態では、システム１０は、物体１２を透過して検出器アレイ１６に入射するＸ線の円錐形状のビームを投射する放射線源１４を含んでいる。検出器アレイ１６は、心臓１２のような関心のある物体全体についての画像が形成されるように複数のピクセル（図示されていない）が行及び列を成して配列したパネル構成として作製されている。各々のピクセルがフォトダイオードのような光センサを含んでおり、光センサは切り換えトランジスタを介して二つの別個のアドレス線、一つの走査線及び一つのデータ線に結合されている。シンチレータ材料及びピクセル光センサに入射した放射線は、ダイオードに跨がる電荷の変化を通じて、Ｘ線とシンチレータとの相互作用によって発生する光量の測定値を与える。結果として、各々のピクセルが、検出器アレイ１６に入射したＸ線ビームの物体１２による減弱後の強度を表わす電気信号を発生する。
【００１０】
放射線源１４の動作はコンピュータ１８によって制御される。コンピュータ１８は、放射線源１４及び検出器１６に電力信号及びタイミング信号を供給する。一実施形態では、コンピュータ１８は画像プロセッサ２０を含んでいる。代替的には、コンピュータ１８及びプロセッサ２０は別個の構成要素であってもよい。かかる場合、コンピュータ１８は、トリガ発生器１８として機能する。画像プロセッサ２０は、検出器１６からサンプリングされてディジタル化された放射線データを受け取って、本書に記載するような高速画像処理を実行する。被撮像物体１２を表わす処理済二次元画像は、コンピュータ１８への入力として印加される。コンピュータ１８は、本書に記載する諸機能を実行するようにプログラムされており、本書で用いられるコンピュータという用語は、マイクロコントローラ、マイクロコンピュータ、プログラマブル論理コントローラ、特定応用向け集積回路、及び他のプログラマブル回路を指すものとする。
【００１１】
利用時には、関心のある物体１２がシステム１０の視野の範囲内に位置するように、すなわち心臓１２が放射線源１４と検出器アレイ１６との間に延在する被撮像空間の範囲内に配置されるように、患者を配置する。次いで、心臓１２の画像を取得して、関心のある空間の複数の放射線画像又はフルオロスコピー画像を形成する。
【００１２】
図２は、方法３０を示す流れ図であって、方法３０は、１以上の放射線源１４（図１に示す）及び１以上の検出器アレイ１６（図１に示す）を含むイメージング・システム１０（図１に示す）で物体１２（図１に示す）を走査する工程３２を含んでいる。
【００１３】
一実施形態では、物体１２を走査する工程３２は、複数の暗画像を取得する工程３４を含んでいる。Ｘ線及び光を存在させないで暗画像又はオフセット画像を取得する工程３２は暗走査に相当しており、僅かに負となる信号を発生する。この負の電荷は、検出器アレイ１６（図１に示す）のような検出器アレイ内のフォトダイオードが初期化又は走査されているときに当該フォトダイオードによって「保持」されている。保持されている電荷は、経時的に徐々に「漏洩」して、引き続き読み取られるピクセルに対して正の信号を加える。利用時には、複数回の暗走査を実行して複数の画像を取得３４する。これら複数の暗画像を共に平均してベースライン画像を形成する。
【００１４】
一実施形態では、羃乗則を用いてさらに高次の遅延予測値を取得することができる。利用時には、ベースライン画像に続いて複数の遅延画像を取得３６する。ベースライン画像に続いて取得３６された複数の遅延画像からベースライン画像を減算する。複数の遅延画像及び１以上のベースライン画像を用いて羃乗則の複数のパラメータを決定３８する。本書で用いられる羃乗則とは、単一項の関数ｆ（ｘ）＝ｘm＋ｃを指しており、ここで、従属変数ｘは指数を有しており、すなわちｘは何らかの羃ｍで増加し、また定数ｃを含んでいる。
【００１５】
図３は、図２に記載した方法の実施形態の一例のグラフ図である。一実施形態では、二つの遅延画像の対数−対数補外を実行して、各々のピクセルについて近似的な羃乗則時間従属性を補外する。羃乗則時間従属性から、かかる対数−対数プロット上で直線が得られ、この補外手法は、遅延が羃乗則に従う程度までは実効的となる。傾き及び切片は各々のピクセル毎に個々に算出されるので、補正は、画像全体にわたる照射の変動に起因するもののようなピクセル間での羃乗則の指数の変動には関与しない。
【００１６】
代替的には、２よりも多い遅延画像の対数−対数補外を実行して近似的な羃乗則時間従属性を補外する。対数−対数補外を用いて将来のフレームでの遅延を予測することができ、この予測値を減算して補正された信号を得ることができる。例えば、図３を参照すると、５つ毎に放射線パルスが低下させられて暗画像が取得され、すなわちフレーム１９及びフレーム２４は暗く、フレーム２０乃至フレーム２３は照射される。暗フレーム１９及び２４を用いてフレーム２５及びフレーム２８についての遅延を補外し、これらのフレームを補正することができる。この過程は、後続の照射されたフレームを補外するのに用いられる暗フレームの各々の連続した対について継続することができる。各々の補外は将来に向かって短時間しか拡がっていないので、暗フレームは雑音に対する感受性が比較的低い。代替的には、任意の量の照射されたフレームを低下させてもよい。
【００１７】
一実施形態では、対数を予め計算してルックアップ・テーブルとして具現化しておくことができ、二点線形補間（対数の）は単純な式となる。各々のピクセルは個々に補正されるので、信号レベルによる羃乗則指数の変動は問題とならない。
【００１８】
一実施形態では、例えば箱形フィルタ等であるがこれに限定されない低域通過空間フィルタを、放射線画像から遅延画像を減算する前に遅延画像に適用して、アーティファクトの数が減少した遅延補正された画像を形成する。もう一つの実施形態では、さらに複雑な低域通過フィルタを用いてもよい。例えば、何らかの量の雑音を含む後続の放射線画像から遅延画像を減算する場合には、遅延補正した画像の雑音は個々の画像の雑音の直交和となる。最も低次の補正方略では、電子雑音Ｎeを含む遅延画像を、量子雑音ＮQ及び電子雑音Ｎeを含む放射線画像から減算する。差画像における実効的な電子雑音は２の平方根倍ずつ増大するが、量子雑音は同じままになる。典型的な照射条件については、典型的なＸ線から電子への変換係数を用いると、遅延補正した画像の雑音に約５％の増大が生ずる。低域通過フィルタは、単純な減算方略及びさらに高次の補正方略のいずれにおいても雑音の減少を容易にする。代替的には、低域通過フィルタを用いない。一実施形態では、多点補外を用いて、後続の遅延画像での雑音の減少を容易にすることもできる。
【００１９】
図４は、フルオロスコピー画像を処理する代替的な方法５０の流れ図である。方法５０は、１以上の放射線源１４（図１に示す）及び１以上の検出器アレイ１６（図１に示す）を含むイメージング・システム１０（図１に示す）で物体１２（図１に示す）を走査する工程５２を含んでいる。
【００２０】
一実施形態では、物体１２を走査する工程５２は、フルオロスコピー・フレーム系列を形成する工程を含んでいる。複数（ｎ個）のフレームから成るフルオロスコピー系列は、物体１２に放射線を照射することにより形成される１以上のフレーム（放射線画像）と、暗走査によって形成される１以上のフレーム（暗画像）とを含んでいる。一実施形態では、暗走査は、フルオロスコピー系列のｎフレーム毎に実行されて、１以上の暗画像を形成する。
【００２１】
利用時には、複数回の暗走査を実行して複数の暗画像を取得５４する。複数の取得５４された暗画像を共に平均してベースライン画像を形成する。ベースライン画像に続いて１以上の第一の放射線画像を取得５６する。次いで、第一の放射線画像に続いて第二の暗画像を取得５８する。第二の暗画像に続いて第二の放射線画像を取得６０する。一実施形態では、１以上の後続の暗画像からベースライン画像を減算６２して遅延画像を形成する。遅延画像は、該当フレームの各々のピクセルについての遅延信号を画定する。代替的には、複数の遅延画像を結合して遅延予測画像すなわち将来のフレームに予測される遅延を形成する。遅延予測画像をフルオロスコピー系列の１以上の後続の放射線画像から減算６４して、１以上の遅延補正したフルオロスコピー画像を形成する。
【００２２】
一実施形態では、ｎフレーム毎に暗画像を取得する。例えば、ｎ＝２の場合には、フルオロスコピー系列は、走査過程全体にわたって暗走査とこれに続く放射線走査とを含む。暗走査と放射線走査とを交互に行なうと、遅延測定値の数の増大が容易になり、パネル読み出しフレーム・レートが二分の一だけ低下して、物体への放射線量が約二分の一だけ減少する。代替的には、残りのフルオロスコピー・パルスの各々の振幅を倍増させることにより操作者が放射線量を倍増させることもできる。利用時には、放射線源の電力及び患者への線量を元の値に戻す。線量を増大させると、信号対雑音比を約２２％だけ増大させることにより画質の向上が容易になる。加えて、人間の視覚系は低域通過時間フィルタとして作用するので、画質と信号対雑音比との間の関係は厳密に線形である訳ではない。従って、画質に影響を与えずに通常の線量の二倍未満の水準まで放射線量を減少させることもできる。
【００２３】
利用時には、フルオロスコピー・フレームは、放射線照射後に読み取られる第一のフレームから開始して順番に番号付けされ、遅延信号の対数対フレーム番号の対数の傾き及び切片を１以上のピクセルについて算出する。代替的には、遅延信号の対数対フレーム番号の対数の傾き及び切片を各々のピクセルについて算出する。後続のフレームの各々について、もう一つの遅延画像を形成し、次いでベース画像から減算して、新たな遅延予測画像を形成６２する。次いで、この新たな遅延予測画像を系列内の次のフルオロスコピー画像から減算６４して、遅延補正したフルオロスコピー画像を形成する。
【００２４】
一実施形態では、点を二つだけ取るのではなく、フルオロスコピーの前のフレームへの最小自乗適合を用いてもよい。フルオロスコピーの前のフレームの最小自乗適合によって、雑音への感度を低下させることが容易になる。もう一つの代替的な実施形態では、例えば箱形フィルタ等であるがこれに限定されない低域通過空間フィルタを用いてもよい。
【００２５】
もう一つの実施形態では、１以上のフルオロスコピー画像において遅延予測値を生成する工程６２は、多項式である高次演算子を用いて遅延を予測する工程を含む。本書で用いる多項式とは、多数項の関数を指しており、１以上の項ｆ（ｘn）が従属変数ｘを有しており、ｘは指数を有しておりすなわちｘは何らかの羃ｎで増加する。多項式を用いると、実時間画像処理能力が利用可能である場合に遅延を予測することが容易になり、又は画像処理が実時間で実行されない場合には、対数−対数適合に多項式を用いて、不正確な羃乗則従属性に対処することができる。次数Ｐの多項式は適合にＰ＋１の遅延画像を必要とする。
【００２６】
さらに他の実施形態では、１以上のフルオロスコピー画像において遅延予測値を生成する工程６２は、各々のピクセルについて一定のオフセット値を用いて遅延を予測する工程を含んでいる。利用時には、遅延予測画像をバッファにロードする。フルオロスコピー系列内の次のＮ−１個のフレームから遅延予測画像を減算６４する。遅延予測画像の誤差、従って遅延アーティファクトの可視性は、新たな遅延画像が形成６２されるまで各後続画像毎に増大する。しかしながら、Ｎ＝２である場合には、遅延予測画像を次のフレームから減算６４するのみであるので、アーティファクトの数が減少した遅延補正した画像を形成する。従って、Ｎ＝２と設定すると、上述の誤差増大が解消する。次いで、新たな遅延予測画像を形成６２して、バッファにロードし、以上の過程を繰り返す。
【００２７】
図５は、図４に記載した方法の実施形態の一例の模式図である。ｎ＝３の場合には、三つ毎のフルオロスコピー・パルスが低下させられて暗走査が実行される。遅延は時間と共に減少し、このようなものとして、フレームｉでの遅延はフレームｉ＋１，ｉ＋２，...，ｉ＋ｎでの遅延よりも必ず大きい。結果として、減算後の剰余信号が負のゴースト画像として出現する。図５に示す最上段は、三つ毎のフルオロスコピー・パルスが低下させられて暗走査が実行される場合の実施形態の一例を示している。これら暗フレームのピクセル値は持ち越されて二つの後続のフレームから減算される。加えて、残りのフルオロスコピー・パルスの各々の振幅を１．５倍だけ増大させることにより放射線量を１．５倍だけ増大させることもできる。一般的には、放射線量の係数はｎ／（ｎ−１）である。利用時には、放射線源の電力及び患者への線量を元の値に戻す。
【００２８】
もう一つの実施形態の例では、フルオロスコピー画像を処理する方法を提供する。この方法は、１以上の放射線源及び１以上の検出器アレイを含むイメージング・システムで物体を走査する工程を含んでいる。この方法はさらに、１以上の放射線源及び１以上の検出器アレイを含むイメージング・システムで物体を走査する工程と、ベースライン画像を形成する工程と、暗画像に続いて１以上の放射線画像を取得する工程と、ｎフレーム毎に一つの暗画像を取得する工程と、ｍ＞ｎとしてｍフレーム毎に一つの暗画像を取得する工程とを含んでいる。
【００２９】
様々な特定的な実施形態によって本発明を説明したが、当業者であれば、特許請求の範囲の要旨及び範囲に属する改変を施して本発明を実施し得ることを理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】イメージング・システムの見取り図である。
【図２】フルオロスコピー画像を処理する方法の流れ図である。
【図３】図２に記載した方法の実施形態の一例のグラフ図である。
【図４】フルオロスコピー画像を処理する代替的な方法の流れ図である。
【図５】図４に記載した代替的な方法の実施形態の一例の模式図である。
【符号の説明】
１０  ディジタル・イメージング・システム
１２  被撮像物体
３０、５０  本発明の方法
【図１】
0004289449.tif 000002
【図２】
0004289449.tif 000003
【図３】
0004289449.tif 000004
【図４】
0004289449.tif 000005
【図５】
0004289449.tif 000006