(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体のＸ線画像を撮影する撮影手段と、
この撮影手段によって得られたＸ線画像データに対して空間フィルタ処理を施す空間フィルタ処理手段と、
この空間フィルタ処理手段によって空間フィルタ処理の施された後のＸ線画像データおよび前記撮影手段によって得られた元のＸ線画像データに対して、前記元のＸ線画像データの入力レベルに応じてそれぞれ同一の入出力特性の階調変換係数によって、階調変換処理を施す階調変換処理手段と、
この階調変換処理手段により処理された両方のＸ線画像データの一方から他方を減算し、前記元のＸ線画像データの成分が除去された高周波成分のみの信号を出力する減算手段と、
この減算手段の出力を前記撮影手段によって得られた元のＸ線画像データに加算する加算手段と
を具備することを特徴とするＸ線画像診断装置。
【請求項２】
前記減算手段からの出力信号を、その信号レベルに応じて微小信号は強調し過大信号は抑制するように調整する信号レベル調整手段を更に備え、
この信号レベル調整手段によって調整された信号を、前記加算手段によって前記元のＸ線画像データに加算す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】
前記空間フィルタ処理手段の係数を、前記元のＸ線画像の画像レベルに応じて変更することを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のＸ線画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線画像診断装置に係り、特に撮影したＸ線画像の明るさ部分に応じて適切な画像処理を施すようにしたＸ線画像診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年医療の分野では、患者への負担を最小限にとどめながら十分な治療効果を発揮させる最小侵襲治療（Minimally  Invasive  Treatment：ＭＩＴ）の考え方が注目されているとともに、術後における患者の生活の質（Quality  of  Life：ＱＯＬ）の向上も重視されるようになってきている。
このような流れの中で、Ｘ線画像診断装置を用いて、循環器系病変部や消化器系病変部などの検査・治療に、ＩＶＲ（Interventional  Radiology）と呼ばれる手技が取り入れられるようになってきた。この手技は、患者に対して外科的な開腹手術などを行なわず、各種のカテーテルや内視鏡を経皮的に体内へ挿入することによって、疾患部の同定、検査、治療、経過観察などを行なうものである。したがってこの手技は、外科的な手術を伴わないので、患者に対する侵襲が少なくなり、肉体的リスクや精神的負担が軽減されるとともに、経済的な負担も軽減されることが期待されるものである。
このＩＶＲ手技では、例えばカテーテルなどの検査冶具を患者の血管内に挿入し、Ｘ線画像診断装置によって対象部位を透視撮影しながら、そのカテーテルなどを目的とする疾患部へと導き、疾患部が血管の狭窄部分であればバルーンなどによってその狭窄部分を膨らませることによって治療し、治療効果をＸ線撮影画像などによって確認している。なおカテーテルは、このカテーテルを通して血管内に挿入されるガイドワイヤに沿って目的部位へと案内されるものである。
【０００３】
図６は、モニタ１に表示された患者（被検体）２の胸部から腰部にかけてのＸ線画像を模式的に示したものであり、背骨３、肺野４、心臓５、横隔部６とともに、カテーテル７とこのカテーテル７内に挿入されているガイドワイヤ８が示されている。ところで、カテーテルなどを挿入した状態で対象部位をＸ線撮影したり透視撮影したりすると、図６から明らかなように、Ｘ線の吸収の少ない部位（例えば肺野４）は明るく、逆にＸ線の吸収の多い部位（例えば横隔部６）は暗く表示される。そして、このような背景画像の中に埋もれているカテーテル７やガイドワイヤ８を鮮明に描出させるために、従来から、原画像データに空間フィルタ処理を施すことが行われていた。
図７は、空間フィルタの種々の特性を示したものであり、これら各種特性の空間フィルタは、予めＸ線画像診断装置の画像処理部のＲＯＭなどに用意されていて、適宜所望の係数を有するものを選択して使用できるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、被検体２の背景画像の中に埋もれているカテーテル７やガイドワイヤ８を観察する場合、画面中には明るい部分もあれば暗い部分もあり、カテーテル７やガイドワイヤ８は、画面中の明るい部分や暗い部分の区別なく、種々の明るさの部位にわたって表示される。そして、Ｘ線画像に空間フィルタ処理を施す際には、種々の特性の中から適正な係数の空間フィルタを選択したとしても、画像の明るい部分あるいは暗い部分の切り分けなく、画像全体に対して一律に空間フィルタ処理が施されることになる。そのため、画像の暗い部分（例えば横隔部６）に比べて明るい部分（例えば肺野４）は、Ｘ線が多く入っていてＳ／Ｎが良いので、その部分の輪郭を強調しようとすると、画像の暗い部分のノイズも強調される結果となってしまうという問題があった。
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被検体のＸ線画像を撮影する撮影手段と、この撮影手段によって得られたＸ線画像データに対して空間フィルタ処理を施す空間フィルタ処理手段と、この空間フィルタ処理手段によって空間フィルタ処理の施された後のＸ線画像データおよび前記撮影手段によって得られた元のＸ線画像データに対して、前記元のＸ線画像データの入力レベルに応じてそれぞれ同一の入出力特性の階調変換係数によって、階調変換処理を施す階調変換処理手段と、この階調変換処理手段により処理された両方のＸ線画像データの一方から他方を減算し、前記元のＸ線画像データの成分が除去された高周波成分のみの信号を出力する減算手段と、この減算手段の出力を前記撮影手段によって得られた元のＸ線画像データに加算する加算手段と、を具備することを特徴とする。
これにより、画像中の明るい部分に対しては強調をより強くするとともに暗い部分については強調を抑えることを可能にしたので、Ｘ線画像全体にわたりシャープで見易い画像とすることができる。
【０００５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のＸ線画像診断装置において、前記減算手段からの出力信号を、その信号レベルに応じて微小信号は強調し過大信号は抑制するように調整する信号レベル調整手段を更に備え、この信号レベル調整手段によって調整された信号を、前記加算手段によって前記元のＸ線画像データに加算することを特徴とする。
これにより、画像中の明るい部分に対しては強調をより強くするとともに暗い部分については強調を抑えるとともに、輪郭のはっきりしている部分を必要以上に強調することがないので、Ｘ線画像全体にわたりシャープで極めて見易い画像とすることができる。
さらに請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のＸ線画像診断装置において、前記空間フィルタ処理手段の係数を、前記元のＸ線画像の画像レベルに応じて変更することを特徴とする。
これにより、画像レベルに応じて空間フィルタ処理を実施することが可能となる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るＸ線画像診断装置の実施の形態について、図１ないし図５を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係るＸ線画像診断装置の、一実施の形態の概略的な構成を示した系統図である。Ｘ線画像診断装置は、例えば略Ｃ字形に湾曲したアーム１１を支持している支持器１０と、アーム１１の一方の端に取着されたＸ線管２０と、アーム１１の他方の端に取着されたＸ線検出器３０と、Ｘ線管２０の管電圧、管電流、Ｘ線パルス幅などの出力条件を制御して、Ｘ線管２０から所望のＸ線を発生させるＸ線発生装置４０と、Ｘ線検出器３０に対するＮＤフィルタの係数や光学絞りの径或いは感度などを計算して制御するＸ線制御器５０と、Ｘ線制御器５０を通して得られる画像信号を処理する画像処理装置６０と、画像処理装置６０から得られる画像や透視像を表示するモニタ７０と、被検体を載置する天板８１を有する寝台８０と、これら支持器１０、Ｘ線発生装置４０、Ｘ線制御器５０、画像処理装置６０、寝台８０などを有機的に制御する演算装置（ＣＰＵ）やメモリを有するシステム制御器９０と、操作者がシステム制御器９０に対して適宜設定値などの入力をするためのキーボードやマウス、トラックボールなどを備えた操作部９１とから構成されている。
なお、Ｘ線検出器３０は、Ｘ線像をイメージインテンシファイア（Image  Intensifier：以下、Ｉ．Ｉ．と略称する。）により可視光像に変換し、Ｉ．Ｉ．の出力蛍光面に形成された可視光像の透過量を制御する光学系を介して前記可視光像をテレビカメラで撮影する形式のものの他、例えばガラス基板上に形成されるスイッチング素子や容量を、Ｘ線を電荷などに変換する光導電膜などで覆うようにした半導体アレイで形成されるフラットパネル型放射線検出器（Flat  Panel  Detector：ＦＰＤ）であってもよい。
【０００７】
また、画像処理装置６０は、Ｘ線制御器５０からの画像信号を受け入れる入力インターフェース６１、システム制御器９０との制御信号の授受を行なうＸ線制御インターフェース６２、画像信号にフィルタ処理を施すフィルタ処理部６３、画像信号や輪郭信号に階調変換処理を施す階調変換処理部６４、画像信号を加算したり減算したりする処理を施す演算部６５、各種処理の際に参照するルックアップテーブル部６６、入力インターフェース６１を介して得られる生の（元の）画像データや、フィルタ処理部６３或いは演算部６５などで処理された後の画像データなどを保存するメモリ６７、画像データをビデオ信号に変換するビデオ部６８などを有し、これらはバスライン６９を介して相互に接続されている。
さらに、モニタ７０は通常複数台備えられ、臨床中に参照画像や生の透視像などを同時に表示するようになっている。
このように構成されているＸ線画像診断装置を用いて、例えば患者の血管系についてＩＶＲ手技を実施する場合は、天板８１に載置した患者（被検体）の下肢大動脈へ経皮的にカテーテル７を挿入し、Ｘ線透視下でガイドワイヤ８に沿ってカテーテル7を目的とする疾患部（例えば心臓５）へ導くことになる。そして、このとき得られるＸ線透視像（Ｘ線撮影像でも同様である）に対して、本発明では次のように画像処理を施すので、以下その幾つかの実施の形態について説明する。
【０００８】
図２は、画像処理装置６０における画像処理の、第１の実施形態を説明するために示した説明図である。すなわち、ステップ１として、入力インターフェース６１を介して導入される原画像データを一旦メモリ６７に格納する（ただし、必ずしもメモリ６７に格納する必要はない）。この原画像データの一例の波形は、図３（ａ）に示すようなものとする。
次にステップ２として、入力インターフェース６１を介して導入される原画像データ（または、メモリ６７から読み出した原画像データ）に対して、フィルタ処理部６３において、図７に示したような種々の係数をもつ空間フィルタの中から所望の係数のものを選択して、空間フィルタ処理を施す。図３（ｂ）は、空間フィルタ処理を施した後の波形を示している。さらにステップ３としてルックアップテーブル部６５から所望の階調変換係数６５ａを選択し、階調変換処理部６４によって、ステップ２で空間フィルタ処理の施された原画像データに対して、階調変換処理を施し、階調変換処理の施された画像データをメモリ６７に格納する。よって、階調変換処理を施した後の波形は、図３（ｃ）に示したものとなる。ここで、ステップ３で階調変換処理の施された画像データをデータＡとする。
【０００９】
なお、階調変換係数６５ａは、例えば図４（ａ）に示したような入出力特性を有するものであり、微小入力に対して出力はほとんど変化しないものの、入力があるレベル以上になると、出力が極めて大きくなるような特性をもったものである。これによって、原画像データの明るさに応じて空間フィルタ処理による強調の度合いを変更することができ、暗い部分については強調を抑え、明るい部分に対しては強調をより強くすることができる。ただし、このままでは画像全体の明るさが変わってしまうことになるので、ステップ４およびステップ５の処理によって、高周波成分のみを得るようにする。
すなわち、ステップ４として、入力インターフェース６１を介して導入される原画像データ（または、メモリ６７から再度読み出した原画像データ）に対しても、ルックアップテーブル部６５から先の場合と同じ階調変換係数６５ａを選択して、階調変換処理部６４によって同様の階調変換処理を施す（この処理は、ハード的に別回路を用いれば、ステップ３と並列に処理することができる）。よって、階調変換処理を施した後の波形は、図３（ｄ）に示したものとなる。これをデータＢとする。そしてステップ５へ進み、データＡとデータＢとを演算部６５にて減算し、その結果データＣを得る。この減算処理を施した後の波形は、図３（ｅ）に示したようになる。ここでデータＣは、原画像データ成分が除去された高周波成分のみの信号すなわち輪郭信号であり、空間フィルタの係数が高周波強調用のときは、Ｂ−Ａ＝Ｃとして輪郭信号を得、空間フィルタの係数が低周波強調用のときは、Ａ−Ｂ＝Ｃとして輪郭信号を得ている。
【００１０】
そこで、さらにステップ６へ進み、この輪郭信号Ｃを演算部６５にてメモリ６７から読み出した原画像データに加算する。これによって、原画像データについて、原画像全体の明るさを保ちつつ、暗い部分については強調を抑え、明るい部分に対しては強調をより強くした画像データを得ることができる。図３（ｆ）は、最終的に得られる画像データの波形を示したものである。
なお説明は省略したが、ステップ５での減算やステップ６での加算に際して、相互の時相を一致させるために、例えば遅延回路などの時相調整手段が必要に応じて介挿されることは言うまでもない。
このように本発明によれば、従来画像全体に対して一律に空間フィルタ処理を施していたため、画像の明るい部分を強調しようとすると、画像の暗い部分のノイズも強調される結果となってしまうという不都合が解消され、画像中の明るい部分に対しては強調をより強くするとともに暗い部分については強調を抑えることができるようになり、Ｘ線画像全体にわたりシャープで見易い画像とすることができる。
【００１１】
次に、本発明に係るＸ線画像診断装置における、画像処理の第２の実施の形態について、図５を参照して説明する。なお、図５は、図２と同様の画像処理装置６０における画像処理の実施形態を説明するために示した説明図であり、ステップ１からステップ５までは、図２に示したものと同様なので、その説明は省略する。
さて、第２の実施の形態では、ステップ５としてデータＡとデータＢとを演算部６５にて減算し、その結果データＣを得た後で、ステップ１０へ進み、ルックアップテーブル部６５から所望の階調変換係数６５ｂを選択して、ステップ５で得たデータＣに対して、階調変換処理部６４において再度階調変換処理を施し、この階調変換処理の施されたデータＤをメモリ６７に格納する。なお、階調変換係数６５ｂは、例えば図４（ｂ）に示したような入出力特性を有するものであり、微小入力に対して出力が極めて大きく変化し、入力があるレベル以上になると、出力はほとんど変化しないような特性をもったものである。よって、データＤは、高周波成分（輪郭信号）の弱い部分のみを強調し、高周波成分（輪郭信号）の強い部分は強調しないように階調変換された輪郭信号である。
そこで、さらにステップ１１へ進み演算部６５において、この階調変換された輪郭信号Ｄをメモリ６７から読み出した原画像データに加算する。これによって、原画像データについて、高周波成分（輪郭信号）の弱い部分のみを強調する一方、高周波成分（輪郭信号）の強い部分は強調しないようにした画像データを得ることができる。なお、階調変換係数６５ｂを変えることによって、微小なノイズを強調しないようにすることもできる。
【００１２】
このように、本実施の形態によれば、画像中の明るい部分に対しては強調をより強くするとともに暗い部分については強調を抑え、輪郭のはっきりしている部分を必要以上に強調することがないので、Ｘ線画像全体にわたりシャープで極めて見易い画像とすることができる。
【００１３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１および請求項２に記載の発明によれば、従来画像全体に対して一律に空間フィルタ処理を施していたため、画像の明るい部分を強調しようとすると、画像の暗い部分のノイズも強調される結果となってしまうという不都合が解消され、画像中の明るい部分に対しては強調をより強くするとともに暗い部分については強調を抑えることを可能とし、Ｘ線画像全体にわたりシャープで見易い画像を得ることができる。よって、ＩＶＲ手技の実施中において、ガイドワイヤやカテーテルの視認性が向上し、術者の負担を軽減することができる。
また、請求項３に記載の発明によれば、輪郭のはっきりしている部分を必要以上に強調することがないので、画像は極めて見易いものとなる。これによっても、ＩＶＲ手技の実施中において、ガイドワイヤやカテーテルの視認性がより向上し、術者の負担をさらに軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線画像診断装置の、一実施の形態の概略的な構成を示した系統図である。
【図２】本発明に係るＸ線画像診断装置における画像処理の、第１の実施形態を説明するために示した説明図である。
【図３】画像処理の各ステップの動作を説明するために示した波形図である。
【図４】階調変換係数の入出力特性を例示した特性図である。
【図５】本発明に係るＸ線画像診断装置における画像処理の、第２の実施形態を説明するために示した説明図である。
【図６】モニタに表示された患者（被検体）の胸部から腰部にかけてのＸ線画像を模式的に示した説明図である。
【図７】空間フィルタの種々の特性を説明するために示した特性図である。
【符号の説明】
６０  画像処理装置
６３  フィルタ処理部
６４  演算部
６５  階調変換処理部
６６  ルックアップテーブル部
６７  メモリ
６９  バスライン
７０  モニタ
９０  システム制御器
【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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