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【発明の名称】 コリメーションを用いて収集した医用診断画像のコントラストを強調させるための方法及び装置
【発明者】 【氏名】アール・ラリー・アンデルトン
【要約】 【課題】コリメータを用いながら収集した表示診断画像のコントラストを調整する。

【解決手段】コリメータ（１３０）はＸ線源（１０２）の近傍に配置させ、Ｘ線の一部分を阻止している。検出器はＸ線を受け取り、被検体を示す被検体データ（２１６）とコリメータ（１３０）を示すコリメータ・データ（２０４、２０６）とを生成させる。位置検出器はＸ線源の撮像域に対するコリメータの位置を特定する。ゲート制御モジュールは被検体データ及びコリメータ・データを受け取り、被検体データの少なくとも一部分を通過させる。ゲート制御モジュールはコリメータの位置に基づいてコリメータ・データの少なくとも一部分を阻止する。ディスプレイ（１２６）は、ゲート制御モジュールが通過させた被検体データの該一部分に基づいてＸ線画像を表示させる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】被検体をＸ線で照射するＸ線源（１０２）と、前記Ｘ線源（１０２）の近傍に配置させ前記Ｘ線の一部分を阻止しているコリメータ（１３０）と、前記Ｘ線源（１０２）からのＸ線を受け取ると共に被検体を示す被検体データ（２１６）及び前記コリメータ（１３０）を示すコリメータ・データ（２０４、２０６）を生成させている検出器と、前記Ｘ線源（１０２）の撮像域に対する前記コリメータ（１３０）の位置を特定する位置検出器（１３１）と、前記被検体データ（２１６）及びコリメータ・データ（２０４、２０６）を受け取っているゲート制御モジュールであって、前記被検体データ（２１６）の一部分は少なくとも通過させ、前記コリメータ（１３０）の前記位置に基づいて前記コリメータ・データ（２０４、２０６）の少なくとも一部分は阻止しているゲート制御モジュールと、少なくとも前記ゲート制御モジュールが通過させた前記被検体データ（２１６）の前記部分に基づいてＸ線画像（２０２）を表示するディスプレイ（１２６）と、を備えるＸ線システム（１００）。
【請求項２】 さらに、前記Ｘ線画像（２０２）の表示に影響を及ぼすような前記被検体データ（２１６）の前記部分のヒストグラム（１８２）を生成させるヒストグラム作成器（１１８）を備える請求項１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項３】 さらに、前記被検体データ（２１６）を包含しかつ前記コリメータ・データ（２０４、２０６）を除外したヒストグラム（１８２）を生成させるヒストグラム作成器（１１８）を備える請求項１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項４】 さらに、前記コリメータ・データ（２０４、２０６）と独立に前記ディスプレイのコントラストを自動的に調整するコントラスト・モジュールを備える請求項１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項５】 前記ゲート制御モジュールは、前記Ｘ線源（１０２）及び前記検出器が生成するすべての被検体データ（２１６）を通過させている、請求項１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項６】 前記ゲート制御モジュールは、前記被検体データ（２１６）のうち関心領域（２０８）の外部にある少なくとも前記部分セクションを阻止している、請求項１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項７】 前記ゲート制御モジュールは、前記コリメータ（１３０）の前記位置に基づいて関心領域（２０８）を規定すると共に、関心領域（２０８）範囲内にある前記被検体データ（２１６）のみを通過させている、請求項１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項８】 前記ゲート制御モジュールは、前記コリメータ（１３０）の前記位置に基づいて関心領域（２０８）を規定すると共に、前記関心領域（２０８）の外部にあるすべての前記被検体データ（２１６）及びコリメータ・データ（２０４、２０６）を阻止している、請求項１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項９】 さらに、前記コリメータ（１３０）の位置、向き、形状及び辺縁（２７２）のうちの少なくとも１つを前記コリメータ（１３０）の前記位置に基づいてコリメータ・マーカ（２６６）として特定するコリメータ計算モジュール（１３２）であって、前記ゲート制御モジュールは前記コリメータ・マーカ（２６６）に基づいて前記コリメータ・データ（２０４、２０６）を阻止しているコリメータ計算モジュール（１３２）を備える請求項１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項１０】 さらに、前記コリメータ（１３０）の前記位置に基づいて前記コリメータ・データ（２０４、２０６）と前記被検体データ（２１６）の間の境界を特定するコリメータ計算モジュール（１３２）であって、前記ゲート制御モジュールは前記境界に基づいて前記コリメータ・データ（２０４、２０６）を阻止しているコリメータ計算モジュール（１３２）を備える請求項１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項１１】被検体をＸ線で照射するＸ線源（１０２）と、前記Ｘ線源（１０２）の近傍に配置させ前記Ｘ線の一部分を阻止しているコリメータ（１３０）と、前記Ｘ線源（１０２）からのＸ線を受け取ると共に被検体を示す被検体データ（２１６）及び前記コリメータ（１３０）を示すコリメータ・データ（２０４、２０６）を生成させている検出器と、前記コリメータ（１３０）の位置、向き、形状及び辺縁（２７２、２７４）のうちの少なくとも１つを前記コリメータ（１３０）の前記位置に基づいて特定するコリメータ計算モジュール（１３２）と、前記被検体データ（２１６）及びコリメータ・データ（２０４、２０６）を受け取っているゲート制御モジュールであって、前記被検体データ（２１６）の一部分は少なくとも通過させ、前記コリメータ（１３０）の前記位置に基づいて前記コリメータ・データ（２０４、２０６）の少なくとも一部分は阻止しているゲート制御モジュールと、少なくとも前記ゲート制御モジュールが通過させた前記被検体データ（２１６）の前記部分に基づいてＸ線画像（２０２）を表示するディスプレイ（１２６）と、を備えるＸ線システム（１００）。
【請求項１２】 さらに、前記被検体データ（２１６）を包含しかつ前記コリメータ・データ（２０４、２０６）を除外したヒストグラム（１８２）を生成させるヒストグラム作成器（１１８）を備える請求項１１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項１３】 前記ゲート制御モジュールは前記被検体データ（２１６）のうち関心領域（２０８）の外部にあるセクションを阻止している、請求項１１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項１４】 前記ゲート制御モジュールが前記被検体データ（２１６）と実質的に同様の関心領域（２０８）を規定している、請求項１１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項１５】 前記辺縁（２７２、２７４）により前記コリメータ・データ（２０４、２０６）と前記被検体データ（２１６）の間の境界が規定されており、前記ゲート制御モジュールは前記境界に基づいて前記コリメータ・データ（２０４、２０６）を阻止している、請求項１１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項１６】 さらに、前記被検体データ（２１６）に関する最小及び最大のグレイスケール値を自動的に特定するコントラスト・モジュールを備える請求項１１に記載のＸ線システム（１００）。
【請求項１７】 Ｘ線画像（２０２）のコントラストを強調するための方法であって、コリメータ（１３０）により部分的に阻止されたＸ線源（１０２）に被検体を曝露させるステップと、被検体を示す被検体データ（２１６）及びコリメータ（１３０）を示すコリメータ・データ（２０４、２０６）を検出するステップと、コリメータ（１３０）の位置を示す位置データを特定するステップと、前記位置データに基づいて前記コリメータ・データ（２０４、２０６）を阻止するように前記被検体データ（２１６）及びコリメータ・データ（２０４、２０６）をゲート制御するステップと、前記被検体データ（２１６）の少なくとも一部分に基づいてＸ線画像（２０２）を表示するステップと、を含む方法。
【請求項１８】 前記ゲート制御のステップがさらに、前記被検体データ（２１６）の一部分を阻止することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】 前記Ｘ線画像（２０２）の表示に利用する最小及び最大のグレイスケール値を前記被検体データ（２１６）の少なくとも一部分に基づいて自動的に計算するステップをさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】 前記位置データが前記コリメータ（１３０）の位置、向き、形状及び辺縁（２７２、２７４）のうちの少なくとも１つを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２１】 前記ゲート制御のステップがさらに、前記被検体データ（２１６）の一部分がその内部にありかつ前記コリメータ・データ（１３０）のすべてがその外部にあるような関心領域（２０８）を前記位置データに基づいて規定することを含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】 前記コリメータ・データ（２０４、２０６）と独立に特定されており、前記Ｘ線画像（２０２）の表示に利用されるような最小及び最大のグレイスケール値を自動的に計算するステップをさらに含む請求項１７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明のある種の実施形態は医用診断システムに関し、詳細には、コリメータを用いながら収集した表示診断画像のコントラストを調整するための技法及び装置に関する。
【０００２】
【発明の背景】心臓検査システム、放射線撮影システム、及び透視検査システムなど、患者の一連の内部画像を作成するにはＸ線システムがよく知られている。患者はＸ線に曝露させ、次いでこのＸ線を患者を透過させた後に検出している。この放射線は、モニター上にリアルタイムで表示される連続した画像の系列が作成されるようにパルス動作を受けている。このＸ線は患者を透過する際に減衰を受ける。画像において、Ｘ線が受けた減衰の量は表示させる画素のグレイスケール・レベルにより表現される。グレイスケール・レベル間のコントラストはその減衰量を表している。
【０００３】骨や様々な種類の組織は減衰させるＸ線の量が様々であり、したがってこれらは様々なコントラスト・レベルで検出され画像モニター上に表示される。例えば、骨は筋肉と比べてより大きな度合いでＸ線を減衰させることになり、周囲の解剖構造と比べてより暗く表示されることがある。軟部組織のみを含む解剖構造領域は、軟部組織と骨の両者を含む解剖構造領域と比べてより狭いコントラスト範囲を有することがある。さらに、散乱放射線によってもコントラスト範囲が狭くなり、あるいは極めて大柄な患者を撮影するために使用するｋＶｐレベルを上昇させた場合にもコントラスト範囲が狭くなる。
【０００４】システムが検出した放射線のレベルは、ルックアップ・テーブルまたは伝達関数により、表示させる画像のコントラストと関連付けている。換言すると、システムは伝達関数を使用してある特定の放射線レベルをそのディスプレイのある特定のグレイスケール・レベルに割り当てている。システムは、伝達関数の形状（例えば、傾斜、オフセット、など）を変化させることによって、表示する画像に対するコントラストの範囲をある具体的なグレイスケール・レベル範囲に関連付けて変更している。システムは、様々な数学的モデルまたは形状を表す複数の伝達関数を有することがあり、この複数の伝達関数から１つの伝達関数を選択して１つまたは複数の表示画像のコントラストを制御している。異なる手順に対して、あるいは異なる解剖構造を撮影する際に特定の１つの伝達関数が選択される。
【０００５】ある手順中に複数の像を表示させるために使用するコントラスト範囲は、システムによって設定されその手順全体にわたって一定に保たれることがある。したがって、検出した放射線のあるレベル（すなわち、具体的な１つの輝度レベル）には、１回のスキャンまたは一連のスキャン全体に対して具体的な１つのグレイスケール・レベルが割り当てられている。このことは、患者内で様々なコントラスト範囲を有する関心エリアを同じ手順中にスキャンするような場合に有利ではなく、このため、コントラストがばらついて表示されることがある。幾つかの像は、極めて暗いエリアと極めて明るいエリアを含むような高コントラスト・レベルで表示され、一方、別の像は低コントラストで明るく表示される、すなわち消失することがある。オペレータは、解剖構造内のコントラストの変化が補正されるように表示画像のコントラストを調整する選択が可能であるが、この操作は、時間がかかり、誤りを起こしやすく、また異なる組織を検査するごとに反復する必要がある。
【０００６】ある手順（透視検査、心臓検査、放射線検査、その他）の全体にわたって提供するコントラストをより一定にするために、自動コントラスト補償アルゴリズムが提案されている。自動コントラスト補償（すなわち、コントラスト管理）は、診断上の有用性を高めたより満足な画像を提示するために利用される。これらの画像は、収集を受けると最大及び最小の輝度レベルに関して検討される。次いで、この最大及び最小輝度レベルを用いて新たなグレイスケール伝達関数を決定し、表示画像のコントラストが強調される。したがって、放射線医は、同じ手順中にコントラストを手動調整せずに、骨を含んだ像と軟部組織のみを含んだ像とを観察することができる。
【０００７】しかしながら、自動コントラスト補償アルゴリズムは、コリメータを使用する場合などで放射線が阻止された領域からのデータによる影響も受ける。コリメータは、Ｘ線ビームの一部分または複数の部分を阻止し、診断対象でない身体部位への照射を最小にしている。コリメータを使用する場合で、自動コントラスト補償が有効になっている場合、これにより最小輝度レベルを特定し、コリメータから検出したデータに対して利用可能なグレイスケールのうちの低い側の端、すなわち最小輝度レベルが割り当てられるようにコントラストを調整する。したがって、解剖学的関心領域の表示に利用可能なグレイスケール範囲が縮小され、表示させた解剖構造データはコントラストの急激な低下を示す。
【０００８】コリメータの影響を排除しようとする試みの中で、コリメータを実際に配置した場所によらず画像のうちコリメータによる妨害を受けないある小さいエリアから最大及び最小輝度レベルを決定することが提案されている。しかしながら、輝度レベルを撮像域のある狭い領域に基づいて制御すると、コリメータを全く用いないかほとんど妨害を与えないコリメータを用いる場合など、より広い撮像域に対するコントラスト強調が犠牲となることがある。この方法では、高コントラストの解剖構造を撮影する場合にその解剖構造のグレイスケール・データが失われる結果となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本産業分野において、コリメータを使用した際に表示診断画像のコントラストを調整するための方法及び装置であって上述すると共にこれまで経験された問題に対処した方法及び装置に対する必要性が存在する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】少なくとも１つの実施形態では、被検体をＸ線で照射するＸ線源を利用したＸ線システムを提供する。このＸ線源の近傍にはコリメータを配置し、そのＸ線の一部分を阻止させている。検出器によりＸ線源からのＸ線を受け取り被検体を示す被検体データとコリメータを示すコリメータ・データとを生成させている。Ｘ線源の撮像域に対するコリメータの位置は位置検出器により特定している。ゲート制御モジュールは被検体データ及びコリメータ・データを受け取り、被検体データの少なくとも一部分を通過させている。ゲート制御モジュールはコリメータの位置に基づいてコリメータ・データの少なくとも一部分を阻止している。ゲート制御モジュールが通過させた被検体データの該少なくとも一部分に基づいてディスプレイはＸ線画像を表示する。
【００１１】少なくとも１つの実施形態では、被検体をＸ線で照射するためにＸ線源を利用したＸ線システムを提供する。コリメータによりＸ線の一部分を阻止しており、コリメータはＸ線源の近傍に配置している。検出器によりＸ線源からのＸ線を受け取り被検体を示す被検体データとコリメータを示すコリメータ・データとを生成させている。コリメータの位置、向き、形状、及び辺縁のうちの少なくとも１つはコリメータ計算モジュールによりコリメータの位置に基づいて特定される。ゲート制御モジュールは被検体データ及びコリメータ・データを受け取り、被検体データの少なくとも一部分を通過させると共にコリメータの位置に基づいてコリメータ・データの少なくとも一部分を阻止している。ゲート制御モジュールが通過させた被検体データの該一部分に少なくとも基づいてディスプレイはＸ線画像を表示する。
【００１２】少なくとも１つの実施形態では、Ｘ線画像のコントラストを強調するための方法を提供する。被検体は、コリメータにより部分的に阻止されたＸ線源に曝露させる。被検体を示す被検体データ及びコリメータを示すコリメータ・データを検出する。コリメータの位置を示す位置データを特定している。被検体データとコリメータ・データは、この位置データに基づいてコリメータ・データを阻止するようにゲート制御している。Ｘ線画像は被検体データの該少なくとも一部分に基づいて表示させる。
【００１３】以上の説明、並びに本発明の実施形態に関する以下の詳細な説明を添付の図面と共に読むことによりさらに理解が深まるであろう。しかし、本発明は添付の図面に示した配置及び手段に限定されないことを理解すべきである。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態による自動コントラスト補償を利用したＸ線透視検査システムを表している。透視検査システム１００は、Ｘ線ビーム１０３を被検体または患者１０４の方向に導いているＸ線源１０２を含む。患者１０４は、ヒト、動物、試験用ファントーム、あるいは解剖学的構造を含むその他の対象とすることがある。イメージ・インテンシファイア１０６は患者１０４を透過した放射線を検出し画像を生成させている。この画像は光学系１０８を介してＣＣＤビデオ・カメラ１１０に転送される。ＣＣＤビデオ・カメラ１１０はアナログの映像信号を発生させ、この映像信号はアナログ・デジタル変換器（ＡＤＣ）１１２によりディジタル信号に変換している。任意選択では、このＡＤＣ１１２はＣＣＤビデオ・カメラ１１０内に包含させることがある。別法として、イメージ・インテンシファイア１０６、光学系１０８及びＣＣＤビデオ・カメラ１１０をフラットパネル検出器に置き換えることができる。次いでこのディジタル信号は画像処理装置１１４に送られる。メモリ１１５は、このディジタル信号データと透視検査システム１００により利用されるその他のデータとを格納するために使用することができる。
【００１５】透視検査システム１００は、関心領域（ＲＯＩ）ゲート１１６と、ヒストグラム作成器１１８と、オートコントラスト・アルゴリズム１２０と、を自動コントラスト補償を実行するように協調させて含んでいる。ＲＯＩゲート１１６、ヒストグラム作成器１１８及びオートコントラスト・アルゴリズム１２０は、図１では別々に図示しているが、これらは、画像処理装置１１４や透視検査システム１００の別の構成要素によりそのすべてが実行されているようなソフトウェアを構成していることもある。別法として、ＲＯＩゲート１１６、ヒストグラム作成器１１８及びオートコントラスト・アルゴリズム１２０の各機能は、個別のディジタル信号処理ボードなど別々のハードウェアにより実行させることもある。制御パネル１２８は、自動コントラスト補償を有効にするためや患者データを入力するためなどオペレータによるデータ入力のために利用することができる。
【００１６】コリメータ１３０は、Ｘ線ビーム１０３の一部分または複数の部分を阻止するために利用することができる。コリメータ１３０は、１つまたは複数の羽根から構成させることができる。検出器１３１はコリメータの位置１３０を検出している。コリメータ計算モジュール１３２はコリメータ位置データを読み取ると共に、このコリメータ位置データを利用して関心領域を計算している。この関心領域は、表示させる画像の拠り所となる収集データのエリアを規定することができる。この関心領域は、収集したデータのうち阻止される部分を特定するためにＲＯＩゲート１１６により利用することができる。したがって、阻止されたデータはヒストグラム作成器１１８が作成するヒストグラムに影響を及ぼすことがない。オートコントラスト・アルゴリズム１２０はヒストグラム内の最大値及び最小値を特定する。オートコントラスト・アルゴリズム１２０の出力は表示用ルックアップ・テーブル（ＬＵＴ）１２２に送られる。表示用ＬＵＴ１２２は、オートコントラスト・アルゴリズム１２０により特定されたパラメータを使用し、画像処理装置１１４からのディジタル画像データ内での検出放射線のレベルを、選択したルックアップ・テーブルまたは伝達関数に関連付ける。ディジタル・アナログ変換器（ＤＡＣ）１２４は、表示用ＬＵＴ１２２の出力をディジタルからアナログに変換し、このアナログ信号をディスプレイ１２６に渡している。ディスプレイ１２６は次いで、患者１０４の診断画像を表示する。
【００１７】図２は、本発明の実施の一形態によるコリメータを利用せずに収集した診断画像を表している。モニター１４０または同様の装置は、ディスプレイ１２６により表示しているような診断画像１４２を表示させる。関心領域ゲート１１６は、事前定義のパラメータまたはコリメータ計算モジュール１３２からのデータを利用して関心領域１４４の外部にあるディジタル画像データを阻止している。関心領域１４４は診断画像１４２の一部分であり、また典型的には、診断画像１４２の直径の６０パーセントから１００パーセントにあたる。例えば、関心領域１４４は９０パーセントに固定することがある。関心領域１４４内の診断データは、ヒストグラム作成器１１８によるヒストグラムの作成に使用されることになる。
【００１８】図３は、本発明の実施の一形態に従って関心領域から作成したヒストグラム及び伝達関数を表している。ヒストグラム作成器１１８は、関心領域１４４の内部で生データ範囲１５６に及ぶような画像処理装置１１４が出力したディジタル画像データを利用してヒストグラム１５０を作成している。ヒストグラム１５０の作成に用いるディジタル画像データは、コリメータ１３０により覆われた領域内に位置するディジタル画像データを含まない。オートコントラスト・アルゴリズム１２０は、ディジタル画像データのヒストグラム１５０内において、検出最小値（検出ＭＩＮ）１５２と最大値（ＭＡＸ）１５４とを決定する。表示用ＬＵＴ１２２はこの検出ＭＩＮ１５２及びＭＡＸ１５４の値を利用して表示コントラスト範囲１５８に及ぶ伝達関数１６０を作成している。
【００１９】単に一例として、その表示コントラスト範囲１５８は、０が黒（ｂｌａｃｋ）を、また２５５が白（ｗｈｉｔｅ）を表しているような２５６個の離散的グレイスケール・レベルに分割させることがある。典型的な透視検査システムでは、関心領域１４４の平均値を表示コントラスト範囲１５８の上側半分に表示することがある。例えば、画像のうちの明るい方の要素を１８０〜２００の範囲内のある値で表示し、一方、最も暗い要素を５０〜１００の範囲内で表示させることがある。
【００２０】ヒストグラム作成器１１８は、ディジタル画像データを比較する相手方となるメモリ１１５内に格納した値からなるテーブルにより構成させることがある。別法として、ヒストグラム作成器１１８は、別の電子回路を利用し、ディジタル画像データ内で白、黒、及びグレイの様々なレベルを検出することができる。ピークの白（最大）信号とピークの黒（最小）信号を利用すると、アナログ回路を駆動させるためのオフセット値及びゲイン値を生成させることができる。このアナログ回路は、例えば制御パネル１２８を介してオペレータによりある一定のレベル未満であると特定された黒値を棄却するようなアナログ・ゲートまたはクリッパー回路と組み合わせることができる。
【００２１】ヒストグラム作成器１１８は、その水平軸が生データ範囲１５６にわたるディジタル画像データに関する関心領域１４４内にある検出放射線のレベルを表し、その垂直軸がディスプレイ１２６上で利用可能な表示コントラスト範囲１５８を表すようなグラフ上にヒストグラム１５０をプロットしている。表示コントラスト範囲１５８は、黒から白までの１つのグレイスケールとすることがある。別法として、表示コントラスト範囲１５８は、各色が信号値すなわち検出放射線のある１つのレベルまたは１つのレベル帯を表しているようなカラースケールにより表示することがある。ヒストグラム作成器１１８は、ヒストグラム１５０に各ピクセルの値をプロットすることができる。任意選択では、ディジタル画像データを１０画素平方などの画素グループに分割し、この各画素グループの平均値をプロットすることがある。ヒストグラム作成器１１８は、収集した個別の各画像ごとにヒストグラム１５０をプロットすることや、収集したある一定比率の画像に関してヒストグラム１５０をプロットすることがある。
【００２２】ヒストグラム１５０を作成した後、オートコントラスト・アルゴリズム１２０は生データ範囲１５６において検出ＭＩＮ１５２及びＭＡＸ１５４の値を決定する。検出ＭＩＮ１５２は関心領域１４４内の最低の検出値、すなわち、関心領域１４４内で検出放射線が最小の点（複数のこともある）である。検出ＭＩＮ１５２であるか検出ＭＩＮ１５２未満の検出放射線を有する画素は、ディスプレイ１２６上で、グレイスケールの最も暗い要素（すなわち、黒あるいは殆ど黒）で表示させることがある。ＭＡＸ１５４は、関心領域１４４内の最も高い検出値であり、検出放射線が最大の点（複数のこともある）を示している。ＭＡＸ１５４であるかＭＡＸ１５４を超える検出放射線を有する画素は、ディスプレイ１２６上で最も明るい要素（すなわち、白）で表示させることがある。
【００２３】さらに、矛盾した値を排除するためにヒストグラム１５０をさらにフィルタ処理することがある。例えば、検出ＭＩＮ１５２を特定するためには、オートコントラスト・アルゴリズム１２０は、ヒストグラム１５０上で所定の画素数を超える値が１０個続けてプロットされるなど満たすべき条件を設定することがある。ＭＡＸ１５４を決定するためには、その上側の端に同様の制約条件を設定することがある。したがって、ヒストグラム１５０の最小及び最大側の端に存在するノイズは処理対象から外すことができる。別法として、オートコントラスト・アルゴリズム１２０はヒストグラム１５０が１％振幅のしきい値に近づきこのしきい値と融合する際にヒストグラム１５０のグラジエントすなわち傾斜が事前定義のレベル未満であるという条件を設定することがある。任意選択では、検出ＭＩＮ１５２及びＭＡＸ１５４を特定する前に、畳み込みカーネルまたはウィンドウを利用し、ヒストグラム１５０をスプライン関数または３次関数によりスムージングすることがある。ヒストグラム１５０内で検出ＭＩＮ１５２及びＭＡＸ１５４の値を特定するためには別の方法も存在すること、並びに適当な任意の方法を利用できることを理解すべきである。
【００２４】検出ＭＩＮ１５２及びＭＡＸ１５４を特定した後、表示用ＬＵＴ１２２により検出ＭＩＮ１５２からＭＡＸ１５４までの伝達関数１６０を描き、さらにヒストグラム１５０の放射線レベルを平行移動させディスプレイ１２６の全コントラスト範囲が占有されるようにする。したがって典型的には、検出ＭＩＮ１５２に垂直軸上でゼロか殆どゼロの値が割り当てられ、ＭＡＸ１５４には垂直軸上で値２５５が割り当てられる。伝達関数１６０はメモリ１１５内に格納することができる。伝達関数１６０は非線形として図示しているが任意の伝達関数を使用できることを理解すべきである。例えば、伝達関数は、線形（図５に示す伝達関数１８４など）、対数、指数、Ｓ字状、双曲正接（ｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃ ｔａｎｇｅｎｔ）、あるいはどの数学モデルにも当てはまらない別の形状とすることができる。
【００２５】図４は、本発明の実施の一形態によりコリメータを利用して収集した診断画像を表している。図４には、モニター１７０、診断画像１７２及び関心領域１７４など図２に示したのと同じ構成要素が組み込まれている。診断画像１７２は、被検体データ１６８からなるエリアとコリメータ・データ１７６及び１７８からなるエリアとから構成されている。コリメータ１３０の羽根は不透過性であるため、放射線はこの羽根をほとんど透過しないか全く透過しない。
【００２６】図５は、本発明の実施の一形態に従ってコリメータ羽根を含む関心領域内の検出放射線から作成した２つのヒストグラムと１つの伝達関数を表している。ヒストグラム作成器１１８は関心領域１７４からの生データ範囲１９４を利用し、ヒストグラム１８０及び１８２を作成している。ヒストグラム１８０は、コリメータ羽根からのコリメータ・データ１７６及び１７８からなる第１の分布である。検出ＭＩＮ１８６は生データ範囲１９４内で検出される最低の放射線レベルである。ヒストグラム１８２は、図３のヒストグラム１５０と同じ被検体または患者１０４の被検体データ１６８からなる第２の分布である。
【００２７】コリメータ１３０を使用する場合、オートコントラスト・アルゴリズム１２０は検出ＭＩＮ１８６を検出可能な最低放射線として特定する。次いで、表示用ＬＵＴ１２２は表示コントラスト範囲１９２に関する検出ＭＩＮ１８６及びＭＡＸ１９０に基づいて伝達関数１８４を作成する。コリメータ・データ１７６及び１７８は伝達関数１８４の下側レベルにより表され、また被検体データ１６８は伝達関数１８４の上側レベルに押し込められる。したがって、被検体データ１６８は表示コントラスト範囲１９２より狭いコントラスト範囲１９６により表示される。
【００２８】図６は本発明の実施の一形態によるコリメータ及びコリメータ位置データを利用して収集した診断画像を表している。図６には、モニター２００、診断画像２０２、被検体データ２１６、コリメータ・データ２０４及び２０６など図４に示したのと同じ構成要素が組み込まれている。しかし、関心領域２０８は検出器１３１により提供されるデータを利用して計算してある。コリメータ１３０の羽根は対称であるため、関心領域２０８は診断画像２０２の中心に位置させることができ、コリメータ・データ２０４と２０６の完全に内側にあるように図示している。したがって、関心領域２０８は被検体データ２１６だけを含み、コリメータ１３０の向きにより影響を受けないようにすることができる。
【００２９】図６の関心領域２０８は、コリメータ・データ２０４及び２０６の内部で診断画像２０２の範囲内の中心にある円で図示している。しかし、関心領域２０８は、コリメータ・エッジ２１０及び２１２により規定される長方形など任意の大きさまたは任意の形状とすることができる。次いで、関心領域２０８は被検体データ２１６のすべて、または殆どすべてを含むことができる。別法として、オペレータは関心領域２０８の大きさ及び／または形状を規定し、さらにコリメータ・エッジ２１０及び２１２により規定されるエリア範囲で制御パネル１２８を用いて関心領域２０８を移動させ、被検体データ２１６を選択することができる。したがって、オペレータは、ディスプレイ１２６により表示される被検体データ２１６のコントラストをさらに制御することができる。
【００３０】図７は、本発明の実施の一形態によるコリメータ位置データを利用したヒストグラム及び伝達関数を表している。ヒストグラム２２０は、生データ範囲２３０を含む関心領域２０８内で収集した被検体データ２１６を示している。図６に示すように、関心領域２０８は、被検体データ２１６の一部分を含んでいるが、コリメータ・データ２０４及び２０６は含まない。オートコントラスト・アルゴリズム１２０はヒストグラム２２０に対応したＭＩＮ２２２及びＭＡＸ２２４を決定する。次いで、表示用ＬＵＴ１２２はＭＩＮ２２２からＭＡＸ２２４までの伝達関数２２６を描く。コリメータ位置データを使用してコリメータ・データ２０４及び２０６を含まない関心領域２０８を特定することにより、伝達関数２２６は、コリメータ・データ２０４及び２０６（ＭＩＮ２２２未満のデータ）に黒または殆ど黒の値を割り当てることで表示コントラスト範囲２２８の利用を最大限とする。
【００３１】診断データを表示する際に黒及び白に対して最大グレイスケール値を使用することは望ましくないことがある。したがって、オートコントラスト・アルゴリズム１２０は緩和（ｍｏｄｅｒａｔｉｏｎ）値を利用して表示用ＬＵＴ１２２が使用する最大値及び最小値を緩和させることができる。これにより、ＭＩＮ２２２未満の値に黒の値（または、殆ど黒の値）を割り当てて、ＭＩＮ２２２未満のデータを解剖構造データと区別することができる。
【００３２】図８は、本発明の実施の一形態によるコリメータ及びＸ線源を表している。コリメータ２５０は、図１に示すようにコリメータ２５０がＸ線源２５２と患者１０４の間に来るようにしてＸ線源２５２に装着させている。コリメータ２５０は、１つまたは複数のコリメータ羽根２５４及び２５６と、フレーム２５８とから構成させることができる。コリメータ２５０は、ｘ軸２６０及びｙ軸２６２により規定される面などｘ−ｙ平面内に来るように配置することができる。したがって、コリメータ２５０はｘ軸２６０及びｙ軸２６２に対して回転させることができる。別法として、コリメータ２５０はフレーム２５８内でのコリメータ羽根２５４及び２５６の回転を可能にするように製作することができる。
【００３３】コリメータ羽根２５４及び２５６は形状を矩形とし、実質的に矩形の照射エリア２６４を得ることができる。別法として、コリメータ羽根２５４及び２５６は例えば、円形、かぎ穴形、または正方形の照射エリア２６４を提供するような別の形状とすることができる。単に一例として、コリメータ羽根２５４及び２５６は、直線経路２５１に沿って互いに近づくように移動させたり、互いに遠ざけるように移動させることができ、または円軌道２５３に沿って回転させることができる。コリメータ・フレーム２５８はコリメータ羽根２５４及び２５６の位置を検知する１つまたは複数の位置センサ２７５〜２７９を含むことがある。位置センサ２７５〜２７９は、電磁式、機械式、光学式、あるいは別の任意のタイプのセンサとすることがある。コリメータ羽根２５４及び２５６はフレーム２５８内で指定した位置に固定させることができ、また照射エリア２６４の形状をオペレータにより広げたり、狭めたり、変形したりすることができる。一方のコリメータ羽根２５４または２５６を移動させることも可能であり、またコリメータ羽根２５４及び２５６の各々が照射エリア２６４の実質的に同じ大きさの部分を妨害するようにしてコリメータ羽根２５４及び２５６を固定させることもできる。
【００３４】単に一例として、コリメータ２５０をＸ線源２５２に取り付けると、コリメータ２５０内の１つまたは複数の位置センサ２７５〜２７９は１つまたは複数のコリメータ羽根２５４及び２５６の位置を検知する。コリメータ計算モジュール１３２は位置センサ２７５〜２７９から位置データを読み取り、この位置データを利用してｘ軸２６０及びｙ軸２６２に対するコリメータ羽根２５４及び２５６の位置を計算する。コリメータ羽根２５４及び２５６の位置は、マーカ２６６または２６８などコリメータ羽根２５４または２５６の一方のエッジの位置を読み取ることにより特定することがある。一方のマーカ２６６または２６８は、関連する位置センサ２７５〜２７９がｘ値、ｙ値及び回転値を特定するデータを提供している場合に利用することができる。別法として、コリメータ羽根２５４または２５６の位置は、マーカ２７０などコリメータ羽根２５４または２５６内のある位置を検知することにより特定することができる。マーカ２７０はコリメータ羽根２５６の中心とし、例えば、ｘ軸２６０及びｙ軸２６２に対するコリメータ羽根２５６の位置に関する基準を提供することがある。複数のマーカ２６６〜２７０を使用してコリメータ羽根２５４または２５６の位置を特定する場合、コリメータ計算モジュール１３２は位置センサ２７５〜２７９が提供するｘ軸２６０及びｙ軸２６２に対するｘ座標及びｙ座標のデータを利用して対応する角度を計算することができる。図８に示すマーカ２６６〜２７０並びにコリメータ・センサ２７５〜２７９の位置及び数は一例であることを理解すべきである。したがって、１つまたは複数のマーカ２６６〜２７０はコリメータ羽根２５４及び２５６上のどこか別の場所に配置させることがあり、また１つまたは複数のコリメータ・センサ２７５〜２７９はコリメータ２５０上のどこか別の場所に配置させることがある。
【００３５】コリメータ計算モジュール１３２は位置データを数値の組に変換することができる。この数値の組は、表示するディジタル画像データを保存するように構成させたビットマップなどの形態をした座標データを含むことができる。コリメータ計算モジュール１３２は、この座標データを利用してコリメータ羽根２５４及び２５６のそれぞれの位置をビットマップの形に「描き出す」ことができる。コリメータ羽根２５４及び２５６の向きは、このビットマップ内で基準座標に対して特定することができる。コリメータ羽根２５４及び２５６の形状も同様に特定することができる。上で検討したように、コリメータ羽根２５４及び２５６の形状は長方形に限定されない。コリメータ羽根２５４及び２５６の向き、形状、及び／または位置を特定することにより、コリメータ羽根２５４及び２５６の辺縁２７２及び２７４を特定することができる。したがって、照射エリア２６４の大きさ、位置及び形状は、辺縁２７２及び２７４の内部にあるため既知である。
【００３６】照射エリア２６４を特定し終えたのち、コリメータ計算モジュール１３２は図６に示すように関心領域２０８を計算する。関心領域２０８は照射エリア２６４内にある１つの円として規定している。上で検討したように、関心領域２０８は任意の形状及び／または大きさとすることができると共に、照射エリア２６４の内部のいずれの位置に配置することもできる。例えば、関心領域２０８は照射エリア２６４内のすべてのディジタル画像データを含むことができる。したがって、関心領域２０８内のディジタル画像データのすべてを利用して表示する診断画像２０２のコントラストを調整することができる。
【００３７】図９は、本発明の実施の一形態による自動コントラスト補償及びコリメータを用いて収集した診断画像のコントラストを強調させるための方法を表している。図９の方法では、オートコントラスト・オプションを有効にする。このオートコントラスト・オプションは例えば、上で検討したようなキーボードやその他の制御パネル１２８を介して有効にすることができる。さらに、表示用ＬＵＴ１２２が伝達関数の計算に使用するルックアップ・テーブルは事前定義されており、メモリ１１５内に格納することができる。
【００３８】ステップ２８０において、コリメータ計算モジュール１３２は位置センサ２７５〜２７９からコリメータ位置情報を読み取る。上で検討したように、コリメータ羽根２５４及び２５６の位置は１つまたは複数の位置センサ２７５〜２７９により特定することができる。１つまたは複数のコリメータ・マーカ２６６〜２７０を用いてコリメータ羽根２５４及び２５６の位置、向き及び形状を特定する場合、このコリメータ位置情報はコリメータ・マーカ２６６〜２７０の形態とすることができる。
【００３９】ステップ２８２において、コリメータ計算モジュール１３２はコリメータ２５０が使用状態にあるか否かを判定する。位置センサ２７５〜２７９からコリメータ位置情報が全く読み込まれていない場合は、本フローはステップ２８４に進む。ステップ２８４において、コリメータ計算モジュール１３２は事前定義の関心領域１７４にアクセスすることができる。したがって、関心領域１７４には、上で検討したように診断画像１７２の直径の９０パーセントの大きさを割り当てることがある。事前定義の関心領域１７４はメモリ１１５内に格納することができる。コリメータ位置情報が利用可能にある場合、本フローはステップ２８６に進む。
【００４０】ステップ２８６において、コリメータ計算モジュール１３２はコリメータ位置情報を数値の組に変換する。上で検討したように、この数値の組はビットマップの形態とした座標データを含むことがある。次いで、コリメータ羽根２５４及び２５６の位置を特定している座標データをビットマップの形で描き出す。
【００４１】ステップ２８８において、コリメータ計算モジュール１３２はこの数値の組及び／またはビットマップを利用して関心領域２０８を計算する。辺縁２７２及び２７４を特定することができ、これにより照射エリア２６４を規定することができる。関心領域２０８は、コリメータ計算モジュール１３２が特定した大きさ及び形状のパラメータに基づいて照射エリア２６４内に来るように計算する。関心領域２０８を計算し終えた後、関心領域２０８はＲＯＩゲート１１６に送られる。
【００４２】ステップ２９０において、Ｘ線源１０２は患者１０４をＸ線放射に曝露させる。このＸ線のレベルは例えば、撮影している解剖構造、手順の種類、あるいは患者１０４の大きさにより決定することができる。ステップ２９２において、イメージ・インテンシファイア１０６、光学系１０８、ビデオ・カメラ１１０、ＡＤＣ１１２、並びに画像処理装置１１４を利用して診断画像２０２として表示できるディジタル画像データを収集する。このディジタル画像データは、後でさらに処理を加えるためにメモリ１１５内に格納することができる。
【００４３】ステップ２９４において、ヒストグラム作成器１８８は、ステップ２８８で計算した関心領域２０８などの関心領域２０８内のディジタル画像データに基づいて１つまたは複数のヒストグラムを作成する。関心領域２０８の外部にあるディジタル画像データはＲＯＩゲート１１６によりヒストグラム作成から「ゲート制御（ｇａｔｅｄ）」すなわち除外している。上述したように、ヒストグラム作成器１１８は収集した各画像ごとに１つまたは複数のヒストグラムを作成する場合や、複数の収集画像を組み合わせて１つのヒストグラムを作成することがある。
【００４４】ステップ２９６において、オートコントラスト・アルゴリズム１２０は関心領域２０８内の生データ範囲２３０の最小及び最大値を決定する。例えば、ＭＩＮ２２２及びＭＡＸ２２４は例えば図７に示すようにして決定することができる。次にステップ２９８において、表示用ＬＵＴ１２２は、所定のルックアップ・テーブルと、ステップ２９６のＭＡＸ２２４及びＭＩＮ２２２の値を利用して伝達関数２２６を計算する。この伝達関数２２６によりヒストグラム２２０をグレイスケール・レベルまたは表示コントラスト範囲２２８と関連付けることができる。
【００４５】ステップ３００において、ディスプレイ１２６は、画像処理装置１１４からのディジタル画像データに対して伝達関数２２６を適用することによって診断画像２０２を表示する。ステップ２９６のＭＩＮ２２２は殆ど黒として表示させ、一方ＭＡＸ２２４は白で表示させることがある。上で検討したように、カラースケールを使うこともできる。コリメータは、黒または黒のごく近くで表示させることがある。したがって、概ね表示コントラスト範囲２２８の全体によって解剖構造データを表示することができる。
【００４６】ステップ３０２において、本方法は収集すべき診断画像２０２がもっとあるか否かを判定している。Ｙｅｓの場合、本フローはステップ２９０に戻る。Ｎｏの場合、本フローはステップ３０４に進み、本方法は終了する。
【００４７】Ｘ線ビーム１０３の一部分を阻止するようにコリメータ１３０を使用しながら診断画像２０２を収集するために上述の方法及び装置を使用することによって、診断上の有用性を向上させた診断画像２０２を収集することができる。したがって、コリメータ位置データ並びにオートコントラスト・オプションを利用した透視検査システム１００により、放射線医は、オートコントラストの恩恵を利用しながら解剖構造データの表示でコントラスト範囲が低下する欠点を生じさせずに複数のＸ線像を含むような手順を実施することが可能となる。
【００４８】本発明に関しある種の実施形態を参照しながら記載してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく様々な変更が可能であると共に、等価物による代用が可能であることは当業者であれば理解するであろう。さらに、多くの修正形態により、本発明の範囲を逸脱することなく具体的な状況または材料を本発明の教示に適応させることができる。したがって、開示した特定の実施形態に本発明を限定しようという意図ではなく、本発明により添付の特許請求の範囲の域内に入るすべての実施形態を包含させようとの意図である。
【出願人】 【識別番号】３０００１９２３８
【氏名又は名称】ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー
【出願日】 平成１４年１１月２１日（２００２．１１．２１）
【代理人】 【識別番号】１０００９３９０８
【弁理士】
【氏名又は名称】松本 研一 （外２名）
【公開番号】 特開２００３−１８０６６７（Ｐ２００３−１８０６６７Ａ）
【公開日】 平成１５年７月２日（２００３．７．２）
【出願番号】 特願２００２−３３７７２９（Ｐ２００２−３３７７２９）