Ｘ線撮像装置

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【発明の名称】	Ｘ線撮像装置
【発明者】	【氏名】角村卓是【住所又は居所】東京都千代田区内神田１丁目１番１４号株式会社日立メディコ内【氏名】植田健【住所又は居所】東京都千代田区内神田１丁目１番１４号株式会社日立メディコ内
【要約】	【課題】Ｍａｓｋ像とＬｉｖｅ像セットのずれ量を自動で算出して回転・平行移動して位置ずれを補正する。【解決手段】

【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線源と、
前記Ｘ線源に対向して配置されたＸ線投影データを検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを被検体の周囲で回転させる回転手段と、
前記Ｘ線検出器が検出した同位置及び同角度で撮影された撮影条件の異なる二種類のＸ線投影データに基づいて得られた一の画像及び他の画像を差分処理して差分画像を作成する差分処理手段と、
前記差分画像の中から前記一の画像及び他の画像の位置ずれの量を比較するための基準画素値を検索する基準画素値検索手段と、
前記一の画像を少なくとも一の方向に移動させる画像シフト手段と、
前記画像シフト手段によって移動させた一の画像と前記他の画像とを差分処理した結果得られる画素値及び前記基準画素値を比較して、位置ずれが最も少ない方向及び位置ずれの量を決定するシフト方向検索手段と、
前記シフト方向検索手段により決定された位置ずれが最も少ない方向及び位置ずれの量に従って前記一の画像を移動させ、その移動させた前記一の画像と前記他の画像とを差分処理して差分画像を作成する画像処理手段と、
前記差分画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】
前記一の画像において前記基準画素値が検出された画素を中心とする関心領域を設定する関心領域設定手段を更に備え、
前記差分処理手段は、前記一の画像の関心領域と、その関心領域に対応する他の画像の領域とを差分処理して関心領域の差分画像を作成し、
前記シフト方向検索手段は、前記関心領域の差分画像から得られた画素値と前記基準画素値とを比較する、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
【請求項３】
前記差分処理手段が作成した差分画像を対数変換して対数変換画像を作成する対数変換処理手段を更に備え、
前記基準画素値検索手段は、前記対数変換処理手段によって得られた対数変換画像中の画像特徴値に基づいて基準画素値を検索する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線撮像装置。
【請求項４】
前記Ｘ線検出器は、造影剤条件、Ｘ線エネルギー条件の少なくとも一つが異なる二種類のＸ線投影データを検出する、
ことを特徴とする請求項１乃至３の一つに記載のＸ線撮像装置。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線撮像装置に係り、特に被検体に造影剤を注入した際にＸ線を照射して得たＸ線画像（Ｌｉｖｅ像）と造影剤を注入せずにＸ線を照射して得たＸ線画像（Ｍａｓｋ像）とを差分することによって造影剤で満たされた領域のみを抽出するＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）撮影を行うＸ線撮像装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＤＳＡ撮影では、Ｍａｓｋ像とＬｉｖｅ像での撮影位置が全く同位置の場合、造影剤以外の部分は差分によって除去される。
【０００３】
しかし撮影機構のずれや被検体の体動などによりＭａｓｋ像とＬｉｖｅ像で撮影する位置が異なり、必ずしも造影剤以外の部分が完全に除去されない。このような場合、Ｘ線投影画像及びそれらの複数セットから再構成して作成した断層画像上に位置ずれによるアーチファクトが出現する。
【０００４】
この位置ずれによるアーチファクトを低減するものとして、従来、Ｍａｓｋ像又はＬｉｖｅ像のどちらか一方を手動で上下左右方向に平行移動させてもう一方の位置に合わせる方法がある。
【０００５】
またＭａｓｋ像とＬｉｖｅ像を撮影した機構的位置を記憶し、その機構的位置のずれ量を基にして画像を平行移動させて補正する方法（特許文献１）や、Ｍａｓｋ像とＬｉｖｅ像上でずれ量を算出するための基準画素を選択し、その画素の濃度差からずれ量を算出して補正する方法（特許文献２）や、Ｍａｓｋ像をフィルタ処理や平滑化処理等でぼかしてＬｉｖｅ像と差分することにより位置ずれを補正する方法（特許文献３）など、様々な補正方法がある。
【特許文献１】特開２００３－２５００８７号公報
【特許文献２】特開平８－３１７２８７号公報
【特許文献３】特開平８－３０８８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、百～数百に及ぶ複数の投影画像を要する３次元ＤＳＡ撮影では、手動で１枚１枚の位置ずれを補正する方法では多大な労力を要する。
【０００７】
また特許文献１に記載の補正方法の場合は、機構的位置情報のみであり、被検体の体動は考慮されていない。また特許文献２に記載の補正方法の場合でも、基準画素を手動で設定しなければならず、上記手動による位置ずれ補正の場合と同様の課題が残る。更に特許文献３の補正方法の場合はＭａｓｋ像をぼかしているため、画像の解像度が低下する。
【０００８】
本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、それぞれの回転角度で撮影されたＭａｓｋ像とＬｉｖｅ像のセットの位置ずれ量を自動で算出して回転・平行移動して位置ずれを補正し、ＤＳＡ像または被検体の周囲で撮影された複数のＤＳＡ像を再構成した断層像における位置ずれアーチファクトを低減することができるＸ線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明に係るＸ線撮像装置は、Ｘ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源に対向して配置されたＸ線投影データを検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを被検体の周囲で回転させる回転手段と、前記Ｘ線検出器が検出した同位置及び同角度で撮影された撮影条件の異なる二種類のＸ線投影データに基づいて得られた一の画像及び他の画像を差分処理して差分画像を作成する差分処理手段と、前記差分画像の中から前記一の画像及び他の画像の位置ずれの量を比較するための基準画素値を検索する基準画素値検索手段と、前記一の画像を少なくとも一の方向に移動させる画像シフト手段と、前記画像シフト手段によって移動させた一の画像と前記他の画像とを差分処理した結果得られる画素値及び前記基準画素値を比較して、位置ずれが最も少ない方向及び位置ずれの量を決定するシフト方向検索手段と、前記シフト方向検索手段により決定された位置ずれが最も少ない方向及び位置ずれの量に従って前記一の画像を移動させ、その移動させた前記一の画像と前記他の画像とを差分処理して差分画像を作成する画像処理手段と、前記差分画像を表示する表示手段と、を備える。
【００１０】
また本発明に係るＸ線撮像装置は、前記一の画像において前記基準画素値が検出された画素を中心とする関心領域を設定する関心領域設定手段を更に備え、前記差分処理手段は、前記一の画像の関心領域と、その関心領域に対応する他の画像の領域とを差分処理して関心領域の差分画像を作成し、前記シフト方向検索手段は、前記関心領域の差分画像から得られた画素値と前記基準画素値とを比較する。
【００１１】
また、本発明に係るＸ線撮像装置は、前記差分処理手段が作成した差分画像を対数変換して対数変換画像を作成する対数変換処理手段を更に備え、前記基準画素値検索手段は、前記対数変換処理手段によって得られた対数変換画像中の画像特徴値に基づいて基準画素値を検索する。
【００１２】
また、前記Ｘ線検出器は、造影剤条件、Ｘ線エネルギー条件の少なくとも一つが異なる二種類のＸ線投影データを検出する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、同位置・同角度で撮影された撮影条件の異なる２つの画像において、どちらか一方を移動させて両者の位置ずれを補正し、両者の差分画像の位置ずれを低減する。これにより差分画像及び複数の差分画像を再構成した断層像における位置ずれアーチファクトを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に従って本実施の形態に係るＸ線撮像装置の好ましい実施の形態について詳説する。
【００１５】
Ｘ線撮像装置は、それぞれの回転角度で撮影されたＭａｓｋ像とＬｉｖｅ像のセットのずれ量を自動で算出して回転・平行移動して位置ずれを補正し、ＤＳＡ像または被検体の周囲で撮影された複数のＤＳＡ像を再構成した断層像における位置ずれアーチファクトを低減する。まず、Ｘ線撮像装置のハードウェア構成を説明する。図１は、Ｘ線撮像装置のハードウェア構成を示す概略構成図である。
【００１６】
図１に示すようにＸ線撮像装置は、Ｘ線画像を撮影するＸ線撮影装置１０と、Ｘ線撮影置１０によって撮影されたＸ線投影データを処理する画像処理装置２０と、画像処理装置２０によって画像処理を行った医用画像を表示する画像表示装置３０と、キーボード４１やマウス４２など画像表示装置３０に表示されているソフト上のボタン等を操作する外部入力装置４０とから構成されている。
【００１７】
Ｘ線撮影装置１０は、Ｘ線を照射するＸ線源１１、Ｘ線源１１から照射され被検体と透過したＸ線を検出してＸ線投影データを出力するＸ線検出器１２、Ｘ線源１１とＸ線検出器１２を支える支持器１３、支持器１３を制御する制御器１４とからなる。
【００１８】
画像処理装置２０は、二つの画像の位置ずれ補正処理プログラムに従った処理を行う中央処理装置（CPU）２１と、画像表示装置３０に表示する画像の一時的な記憶、演算を行う画像の一時的な展開、及びプログラム実行時の作業領域となるメモリ２２と、複数の画像を格納するとともに、オペレーティングシステム（OS）、上記位置ずれ補正処理プログラムを含む各種のソフトウェア等が格納される磁気ディスク２３と、画像の入出力を行うインターフェース（I/F）２４とを備える。
【００１９】
次に図２に基づいて画像処理装置２０の機能を説明する。図２は、画像処理装置２０の機能を示すブロック図である。
【００２０】
ＣＰＵ２１は、プログラムである差分処理手段２１ａ、対数変換処理手段２１ｂ、基準画素値検索手段２１ｃ、関心領域設定手段２１ｄ、画像シフト手段２１ｅ、シフト方向検索手段２１ｆ、画像処理手段２１ｇを実行する。差分処理手段２１ａ、対数変換処理手段２１ｂ、基準画素値検索手段２１ｃ、関心領域設定手段２１ｄ、画像シフト手段２１ｅ、シフト方向検索手段２１ｆは、磁気ディスク２３に記憶されており、ＣＰＵ２１により適宜メモリ２２に読み出されて実行される。
【００２１】
差分処理手段２１ａは、二つの画像を差分処理して差分画像を作成する。対数変換処理手段２１ｂは、差分処理手段２１ａで得られた差分画像を対数変換して対数変換画像を作成する。基準画素値検索手段２１ｃは、対数変換画像の中から位置ずれ補正の比較基準となる基準画素値及びその画素値に対応する画素を検索する。関心領域設定手段２１ｄは、画像の部分領域を関心領域として設定する。画像シフト手段２１ｅは、画像を所定方向に平行または回転移動させる。画像処理手段２１ｇは、シフト後のＭａｓｋ像とＬｉｖｅ像とを差分処理して差分画像を生成する。
【００２２】
次に本実施の形態に係る画像処理装置２０の処理の内容を図３乃至９について説明する。図３は画像処理装置２０のＣＰＵ２１が実行する位置ずれ補正処理の流れを示すフローチャートである。図４は、Ｍａｓｋ像を示す模式図である。図５は、Ｌｉｖｅ像を示す模式図である。図６は、差分画像を示す模式図である。図７は、差分対数画像内の最小値座標を基にして設定した関心領域を示す模式図である。図８は、Ｍａｓｋ像のシフト方向を示す模式図である。図９は、Ｍａｓｋ像をシフトするシフト量の決定方法を説明する図でシフト量が大きい時の状態を示す模式図である。図１０は、Ｍａｓｋ像をシフトするシフト量の決定方法を説明する図で、シフト量が小さい時の状態を示す模式図である。以下図３の各ステップに沿って説明する。なお以下の説明では、造影剤を注入する前に撮影した画像をＭａｓｋ像６０（図４）、造影剤を注入した際の画像をＬｉｖｅ像６１（図５）として説明する。
【００２３】
（ステップＳ１）
画像処理装置２０は、I/F２４を介してＸ線撮影装置１０から被検体に造影剤を注入する前に撮影したＭａｓｋ像６０及び注入後に撮影したＬｉｖｅ像６１を読み込み、磁気ディスク２３に格納する（Ｓ１）。Ｍａｓｋ像６０とＬｉｖｅ像６１とは、Ｘ線撮影装置１０により同位置・同角度から撮影された画像セットである。
【００２４】
（ステップＳ２）
画像処理装置２０は、Ｓ１で読み込んだＭａｓｋ像６０及びＬｉｖｅ像６１を対応する画素毎に差分処理を行ない、差分画像６２（図６）を作成する。この差分画像６２には造影血管が残る。次に画像処理装置２２０は、差分画像６２を下記の数１式によって対数変換し、差分対数画像を作成する（Ｓ２）。
【００２５】
【数１】

【００２６】
この差分対数画像により、差分して残った部分、例えば造影血管が白く表示される。
【００２７】
（ステップＳ３）
画像処理装置２０は、差分対数画像の中の位置ずれが最も大きい画素を検索する。具体的には、差分対数画像内の最小画素値Minとその最小画素値を検出した座標M（x,y）を求める（Ｓ３）。本実施の形態では、差分対数画像の画素値が負の値であるため最小値を使って基準画素値を定めるが、画素値が正の値である場合には最大値を使う。また、最小値、最大値の他、分散値、標準偏差値を用いて基準画素値を定めても良い。
【００２８】
（ステップＳ４）
画像処理装置２０はＳ３で求めた座標M（ｘ,y）を中心として、図７に示すように切り出し領域サイズNを一辺の長さとする関心領域６３を設定する（Ｓ４）。Nは予め設定しておく。
【００２９】
（ステップＳ５）
画像処理装置２０は、Ｍａｓｋ像６０をM（x,y）を中心として所定方向、例えば図８の左上（１）方向にシフトさせる。シフトさせる量は予め決めておく。
【００３０】
（ステップＳ６）
画像処理装置２０は、Ｓ５でシフトさせたＭａｓｋ像６０とＬｉｖｅ像６１とについて、関心領域６３を構成する各画素についてＳ２と同様の差分処理及び対数変換処理を行い、差分対数画像を作成する。
【００３１】
（ステップＳ７）
画像処理装置２０は、Ｓ６で作成した差分対数画像についてＳ３と同様の処理を行い、関心領域６３を構成する各画素の差分処理結果のうち最も位置ずれが大きい画素に対応する画素値である最小画素値Min１とその最小画素値Min１が検出された座標M１（x,y）を求める。一の画像の関心領域と他の画像の対応する領域との差分画像を対数変換した画像の中から基準画素値を検索することにより、一の画像及び他の画像の全領域の差分処理した結果に基づいて位置ずれ補正する場合に比べて速く処理を進めることができる。
【００３２】
（ステップＳ８）
画像処理装置２０は、図８に示す９方向のうち、Ｓ５でシフトさせた方向を除く残りの８方向、例えば、上（２）、右上（３）、左（４）、中心（５）、右（６）、左下（７）、下（８）、右下（９）についてＳ５からＳ７までの処理を繰り返す。そして、８枚の差分対数画像について、最小画素値Min２～Min９とその最小画素値が検出された座標M２（x,y）～M９（x,y）を求める（Ｓ８）。
【００３３】
なお、Ｓ５の１方向及びＳ８の８方向にシフトさせる量について、予め一定値を設定する他に、はじめはシフト量Ｌ１を大きく設定して大まかに位置を推定し（図９）、繰り返しが行われる毎にシフト量Ｌ２（Ｌ２＜Ｌ１）を減らして細かく推定する（図１０）方法を用いてもよい。
【００３４】
（ステップＳ９）
画像処理装置２０は、Ｓ７で求めた１方向及びＳ８で求めた８方向のうち、最も位置ずれが少ない方向を検索する。本実施の形態では、差分対数画像の画素値が負の値で求められるため、最小画素値Min１～Min９の中から最大値を求めるが、差分対数画像の画素値が正の値で求められる場合には、最小画素値Min１～Min９の最小値を検索する。そしてその画素値に対応する画素も検索する。
【００３５】
（ステップＳ１０）
Ｓ９で検索した最大値とＳ３で求めた最小画素値Minとを比較する（Ｓ１０）。最大値がＳ３で求めた最小画素値Minよりも大きい場合には、最大値に対応するシフト方向Ｓにシフトさせた方が位置ずれが小さくなるため、シフト方向Ｓと座標Ｓ（x,y）を磁気ディスク２３またはメモリ２２に記憶する。この座標Ｓ（x,y）は、前記M１（x,y）～M９（x,y）の何れかである。最大値がＳ３で求めた最小画素値Min以下である場合には、Ｓ２で求めた差分対数画像が最も位置ずれが少ない画像であるため、画像表示装置３０にＳ２で求めた差分対数画像を表示して終了する。
【００３６】
（ステップＳ１１）
画像処理装置２０は、Ｓ１０で記憶したシフト方向ＳにＭａｓｋ像６０をシフトする（Ｓ１１）。
【００３７】
（ステップＳ１２）
画像処理装置２０は、S（ｘ,y）を関心領域の中心M（ｘ,y）に設定する（Ｓ１２）。
【００３８】
（ステップＳ１３）
画像処理装置２０は、Ｓ４からＳ１２までの処理を指定した回数（図３では３回）繰り返すか、又はＳ９で求めたシフト方向Ｓが中心位置か（すなわち既に最もずれが少なく、シフトさせる必要がないか）を判断する（Ｓ１３）。「Ｙｅｓ」であれば繰返処理を終了し、Ｓ１４へ進む。「Ｎｏ」であればＳ４へ戻る。ここでシフト方向Ｓが中心位置である場合には、Ｓ３で求めた最小画素値MinとMin１～Min９の最小値（中心（５）における最小値Min５に相当）とが一致する。
【００３９】
（ステップＳ１４）
画像処理装置２０は、Ｌｉｖｅ像６１とシフト処理後のＭａｓｋ像６０との差分対数画像を作成し、画像表示装置３０に表示する（Ｓ１４）。
【００４０】
Ｍａｓｋ像６０とＬｉｖｅ像６１とからなる画像セットが複数ある場合には、次のＭａｓｋ像６０及びＬｉｖｅ像６１からなる画像セットを読み込んでＳ１からＳ１４の処理を繰り返す。この繰返し処理により作成された差分画像を再構成して再構成画像を作成しても良い。
【００４１】
本実施の形態により、画像処理装置２０が読み込んだＭａｓｋ像６０及びＬｉｖｅ像６１の差分画像のうち、最も差分が小さい画素の画素値を基準画素値として自動検出し、その基準画素値に基づいて位置ずれを補正する方向及び量を決定する。これにより、手動で位置決め補正をする必要がなくなるため、３次元ＤＳＡ撮影のように百～数百セットの画像セットがある場合にも位置合わせも効率よく位置決め補正をすることができる。
【００４２】
また上記実施の形態では、Ｓ２において造影血管が白く写った画像を生成するために差分対数画像６３を作成したが、数１式による対数処理を行なわず、差分処理のみに基づいて差分画像を作成しても良い。
【００４３】
上記実施の形態では、Ｓ４においてＭ×Ｎの関心領域について差分処理を行い差分対数画像を生成したが、処理領域を設定せずにＭａｓｋ画像及びＬｉｖｅ画像全体について差分対数画像を作成しても良い。
【００４４】
また、上記実施の形態では造影剤の投与前と投与後との画像について差分画像を作成したが、異なるＸ線撮影条件により撮影された二種類の画像について差分画像を作成しても良い。
【００４５】
上記実施の形態ではＣ型アームＸ線ＣＴ装置を用いて説明したが、Ｃ型アームＸ線ＣＴ装置の他、ガントリタイプのＸ線ＣＴ装置や、平面透視像を撮影するＸ線撮像装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】Ｘ線ＣＴ装置のハードウェア構成を示す概略構成図
【図２】図１の画像処理装置のブロック図
【図３】位置ずれ補正処理の流れを示すフローチャート
【図４】Ｍａｓｋ像を示す模式図
【図５】Ｌｉｖｅ像を示す模式図
【図６】差分画像を示す模式図
【図７】差分対数画像内の最小値座標を基にして設定した関心領域を示す模式図
【図８】Ｍａｓｋ像のシフト方向を示す模式図
【図９】Ｍａｓｋ像をシフトするシフト量の決定方法を説明する図でシフト量が大きい時の状態を示す模式図
【図１０】Ｍａｓｋ像をシフトするシフト量の決定方法を説明する図でシフト量が小さい時の状態を示す模式図
【符号の説明】
【００４７】
１…Ｘ線撮像装置、１０…Ｘ線撮影装置、１１…Ｘ線源、１２…Ｘ線検出器、１３…支持器、１４…制御装置、２０…画像処理装置、２１…ＣＰＵ、２２…メモリ、２３…磁気ディスク、２４…Ｉ／Ｆ、３０…画像表示装置、４０…外部入力装置、４１…キーボード、４２…マウス

【出願人】	【識別番号】０００１５３４９８【氏名又は名称】株式会社日立メディコ【住所又は居所】東京都千代田区内神田１丁目１番１４号
【出願日】	平成１７年１月７日（２００５．１．７）
【代理人】	【識別番号】１０００８３１１６【弁理士】【氏名又は名称】松浦憲三
【公開番号】	特開２００６－１８７５１１（Ｐ２００６－１８７５１１Ａ）
【公開日】	平成１８年７月２０日（２００６．７．２０）
【出願番号】	特願２００５－２４８２（Ｐ２００５－２４８２）