JP5241335B2 - Ｘ線画像診断装置及び画像処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線画像診断装置において撮影された撮影画像を処理するための画像処理技術に関する。

医療診断を目的としたＸ線画像診断装置として、従来からＸ線検出部に光電子増倍管を用いた撮影方式が広く普及している。このように光電子増倍管で光変換した撮影画像をアナログ的に処理し、モニタ上に表示する撮影方式は、アナログ・イメージ・インテンシファイアと呼ばれている。

しかし、近年では、このようなアナログ・イメージ・インテンシファイアに代わって、Ｘ線をディジタル的に検出し、撮影画像を形成するディジタルＸ線撮影方式のＸ線画像診断装置（以下、ディジタルＸ線画像診断装置と称す）が普及しつつある。

ディジタルＸ線画像診断装置の代表的なものの一つとして、検出デバイスにフラット・パネル・ディテクタ（以下、ＦＰＤとする）を用いる装置が挙げられる。

ＦＰＤは、例えば、Ｘ線に対して感度を持ち、検出したＸ線の強度に応じた電気信号に変換して出力する固体撮像素子から構成されるユニットを備える。あるいはＸ線のエネルギーを吸収してそれに応じた強度の蛍光を発する蛍光体と、可視光に感度を持ち光強度に応じた電気信号に変換する光電変換素子とを組み合わせたユニットを備える。そして、これらのユニットと、該ユニットからのアナログ信号をディジタル化するＡ／Ｄ変換器を備える。

このようなＦＰＤを用いたディジタルＸ線画像診断装置は、従来のアナログ・イメージ・インテンシ・ファイアを用いたＸ線画像診断装置に比べ、より広いダイナミックレンジを実現することができ、且つ、より高精細な画像を得ることができる。更に、最近では、動画撮影時のフレームレートも、従来のイメージ・インテンシ・ファイアに劣らない性能を持つようになってきている。

これに加え、ディジタルＸ線画像診断装置は、撮影画像をディジタルで取り扱うことできることから、処理時、伝送時、蓄積時に劣化が無く、より高度な画像処理を行うことができるという利点がある。

このように、ディジタルＸ線画像診断装置の普及は、高画質化による診断精度の向上に寄与することができる。更に、ディジタルの特徴を生かしたデータ管理や、ディジタルネットワークと組み合わせることによる他の医療装置との連携など、新たな医療形態の実現にも寄与することができる。

近年、このような新たな医療形態として、遠隔医療サービスが注目されつつある。

従来、総合病院を有さない離島など、専門医療が受けられない地域では、救急医療や高度な装置を用いた検査・治療を行うことが難しかった。このため、このような地域では、救急医療の場合には専門外の医師が初期治療を行った上で、高度医療に対応できる総合病院に搬送することが一般的であった。しかしながら、受け入れ先の病院の選定や受け入れ先の病院までの搬送に時間がかかることが少なくなかった。

これに対して、離島の診療所と都市圏の総合病院との間にデータ伝送できる通信路を敷設し、遠隔医療サービスを提供することができれば、離島のＸ線画像診断装置によって取得された撮影画像を総合病院の専門医が閲覧するといったことが可能となる。

このようにＸ線画像診断システムを用いた遠隔医療サービスを実現することにより、高度医療施設が存在しない地域においても、専門医の指示のもとでより高度な検査治療サービスを受けることが可能となる。

ところで、このような遠隔医療サービスの実現にあたっては、伝送される撮影画像は診断・治療に十分な品質でなければならず、特に診断能の観点から十分に高精細でなければならないことは言うまでもない。同時に、特に動画による診断・治療の場合には、診断・治療指示に十分なフレームレートが確保されている必要がある。

ところが、実際に使用可能な伝送帯域には制約があることが多く、それゆえに撮影画像を効率良く圧縮符号化し、情報量を削減して伝送することが必要となってくる。一方で、撮影画像は診断・治療目的に使われるものであることから、画質の劣化を引き起こすような過度な圧縮符号化を施すことは許されない。

したがって、このような遠隔医療サービスの実現にあたっては、必要な画質の撮影画像を、伝送可能な実効帯域の中で効率良く伝送すること（つまり、効率的な伝送と高精細な画質の維持との両立）が重要となってくる。

ここで、このような効率的な伝送と高精細な画質の維持とを両立するためには、撮影画像の圧縮符号化方式を選択的に変更することが有効である。圧縮符号化方式を選択的に変更するための技術としては、例えば、下記特許文献１及び特許文献２が知られている。

下記特許文献１には、指定した関心領域とそれ以外の領域とで、取得する情報量（フレームレート・Ｘ線量）及び圧縮符号化方式を変える構成が開示されている。また、下記特許文献２には、生体的な変化を検出し、検出した変化に基づいて圧縮符号化方式を変更する構成が開示されている。下記特許文献２では、生体的な変化の観点から、より重要と思われるフレームを可逆圧縮方式で損失無く圧縮符号化し、それ以外のフレームを非可逆圧縮方式で効率良く圧縮符号化することとしている。
特開平６−２０９９２６号公報 特開平１−１８９７７２号公報

しかしながら、上記特許文献１及び２に開示された構成は、そもそも遠隔医療サービスの実現を前提としたものではなく、撮影画像を伝送可能な実効帯域内に圧縮符号化するよう制御することを目的としたものではない。このため、遠隔医療サービスにそのまま適用したとしても、伝送可能な実効帯域を超えてしまうことが考えられる。

特に、上記特許文献１の場合、フレーム内に、診断に必要である部分とそうでない部分とが存在する場合には圧縮符号化の効果が期待できる。しかしながら、例えば透視撮影などのように、Ｘ線照射量を可能な限り少なくし、注目領域にのみＸ線を照射し、注目領域以外は撮影を行わない場合には、効果がない。

また、上記特許文献２の場合、上記特許文献１のように空間的に圧縮符号化方式を変更するのではなく、時間的に圧縮符号化方式を変更するため、或る程度の効果は期待できる。しかしながら、生体的な変化に依存してデータ量が決まるため、伝送可能な実行帯域内に収まるとは限らない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、Ｘ線画像診断システムを用いて実現される遠隔医療サービスへの適用に好適であって、撮像画像の効率的な伝送と高精細な画質の維持とを両立させることが可能な画像処理技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明に係るＸ線画像診断装置は以下のような構成を備える。即ち、
被検体にＸ線を照射し、該被検体を撮影することにより得られた複数枚の撮影画像を、制御装置に伝送するＸ線画像診断装置であって、
伝送可能な単位時間あたりの伝送量を算出する第１の算出手段と、
前記被検体を撮影する際の撮影条件のうち、各撮影画像のデータ量及び単位時間あたりに撮影される撮影画像の枚数に関する条件を取得する取得手段と、
前記取得手段により取得された条件のもとで撮影される撮影画像を、第１の圧縮率で圧縮した場合のデータ量と、第２の圧縮率で圧縮した場合のデータ量とをそれぞれ算出する第２の算出手段と、
前記第１の圧縮率で圧縮する撮影画像と、前記第２の圧縮率で圧縮する撮影画像とを混合して、前記複数枚の撮影画像を伝送する場合における単位時間あたりの伝送量が、前記第１の算出手段により算出された伝送量より小さくなるように、該混合の比率を決定する決定手段と、
前記決定手段により決定された比率で前記第１または第２の圧縮率を用いることにより圧縮された前記複数枚の撮影画像を伝送する伝送手段と、
前記第１の圧縮率で圧縮される撮影画像を撮影する場合のＸ線量と、前記第２の圧縮率で圧縮される撮影画像を撮影する場合のＸ線量とを制御するＸ線制御手段とを備える。

本発明によれば、Ｘ線画像診断システムを用いて実現される遠隔医療サービスへの適用に好適であって、撮像画像の効率的な伝送と高精細な画質の維持とを両立させることが可能な画像処理技術を提供することが可能となる。

以下、図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について説明する。

［第１の実施形態］
１．Ｘ線画像診断システムの構成
図１は、本発明は第１の実施形態にかかるＸ線画像診断システムの全体構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態にかかるＸ線画像診断システム１００は、Ｘ線画像診断装置１０１と遠隔制御装置１０２とを備える。Ｘ線画像診断装置１０１は、例えば、離島の診療所に設置され、遠隔制御装置１０２は、例えば、総合病院に設置され、両装置は通信路を介して通信可能に接続されている。

これにより、遠隔制御装置１０２では、遠隔からＸ線画像診断装置１０１を操作したり、Ｘ線画像診断装置１０１にて撮影された撮影画像を表示・記録したりすることができる。

２．Ｘ線画像診断装置の構成
図２は、Ｘ線画像診断装置１０１の内部構成を示す図である。なお、本実施形態では、Ｘ線画像診断装置１０１が、Ｃアーム型のＸ線画像診断装置である場合について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図２において、２１０はＣアーム装置であり、アームの両端にＸ線発生部２１１とＸ線撮影部２１２とを備えており、Ｘ線発生部２１１から照射されたＸ線が、被検体２０１を透過し、Ｘ線撮影部２１２で検出される。

Ｘ線撮影部２１２は、従来では、アナログ・イメージ・インテンシファイアが主流であったが、近年ではフラット・パネル・ディテクタ（ＦＰＤ）が用いられることが多い。

Ｃアーム装置２１０は、検査の目的や撮影部位に応じて移動・回転することが可能であり、Ｘ線画像診断装置１０１は、Ｃアーム装置２１０を駆動するためのアーム駆動部２２０を有している。

２３０は制御装置であり、被検体２０１に関する情報の入力や撮影条件の設定に基づいて、Ｘ線画像診断装置１０１全体を制御する。なお、制御装置２３０の詳細については、後述する。

２４０は設定入出力部であり、被検体２０１に関する情報や撮影条件の設定、あるいはＸ線画像診断装置１０１に対する操作を、Ｘ線画像診断装置１０１に付属の入力デバイス、あるいは遠隔制御装置１０２から受け付けるインタフェースとして機能する。

設定入出力部２４０は、被検体２０１に関する情報や撮影条件の設定を受け付ける設定入力部２４１を備える。また、設定入力部２４１によって設定された各種設定値やＸ線画像診断装置の装置状態を表示するための設定表示部２４２を備える。更に、遠隔制御装置１０２によって設定された設定値を受信するための設定受信部２４３を備える。

設定入力部２４１は、照明スイッチやタッチパネルつき液晶ディスプレイ等により実現される。なお、照射スイッチはハンドスイッチやフットペダルなどにより実現される。また、設定表示部２４２は、例えば、ディスプレイ等により実現される。

２５０は画像処理部であり、Ｘ線撮影部２１２において取得された撮影画像のノイズ除去処理等を行うことで、診断・読影に適した形態に画像処理する。

２６０は圧縮符号化部であり、画像処理部２５０によって画像処理された撮影画像を、伝送に適した形態に圧縮符号化する。本実施形態においては、圧縮符号化部２６０は、撮影画像毎（フレーム単位で）可逆圧縮処理と非可逆圧縮処理とを切り替える機能を備える。

２７０は画像送信部であり、圧縮符号化部２６０において圧縮符号化された撮影画像を所定の通信プロトコルで伝送する。伝送された撮影画像は遠隔制御装置１０２が備える受信部３４０によって受信される。画像送信部２７０と受信部３４０との間の通信プロトコルとして、本実施形態では、例えばＴＣＰ／ＩＰなどを用いることとするが、本発明はこれに限定されず、特定の専用通信プロトコルを用いるようにしても良い。

２８０は画像表示部であり、撮影画像を表示する。２９０は画像記録部であり、撮影画像をＸ線画像診断装置１０１内に保存する。

次に、制御装置２３０の詳細構成について説明する。

２３２は主制御部である。主制御部２３２では、内蔵された中央演算装置が、バス、メモリなどの各種リソース管理や、各制御部のジョブ及びタスクの管理、ならびにシーケンス制御などを行う。

２３１はアーム制御部であり、主制御部２３２からの命令信号により、アーム駆動部２２０を制御する。

２３３は入出力制御部であり、主制御部２３２からの命令信号により、設定入出力部２４０を制御する。

２３４はＸ線制御部であり、主制御部２３２からの命令信号により、Ｘ線発生部２１１に対して、照射に必要なパラメータ（管電圧、管電流、照射パルス幅）を決定し、Ｘ線発生部２１１を制御する。

２３５は画像処理制御部であり、主制御部２３２からの命令信号により、画像処理部２５０の各種画像処理用のパラメータを算出したり、あるいは画像処理シーケンスを制御したりする。

２３６は圧縮符号化方式選択部であり、主制御部２３２からの命令信号により、圧縮符号化部２６０が行う圧縮符号化方式を選択する。また、圧縮符号化方式選択部２３６は、圧縮符号化部２６０が必要とするパラメータの算出などを行い、圧縮符号化部２６０に送信する。

２３７は画像送信制御部であり、画像送信部２７０が通信を行う際の通信プロトコルを選択したり、通信フローを制御したりする。また、画像送信制御部２３７は、画像送信部２７０を監視し、伝送可能な実効帯域を測定し、測定値を取得する機能も有している。

３．遠隔制御装置の構成
次に、図３を用いて遠隔制御装置１０２について説明する。

遠隔制御装置１０２は操作者がＸ線画像診断装置１０１を遠隔地から操作するための装置であり、図３は、遠隔制御装置１０２の内部構成を示している。

図３において、３１０は装置制御部であり、遠隔制御装置１０２全体を制御する。なお、装置制御部３１０の詳細は後述する。３２０は設定入力部であり、操作者からの設定を受け付ける。設定入力部３２０は、設定入力部２４１と同様に、照明スイッチやタッチパネルつき液晶ディスプレイ等により実現される。あるいは、Ｘ線画像診断装置１０１から離れており、清潔に保つ必要が無いため、設定入力部３２０は、キーボードなどの入力デバイス等により実現されても良い。

３３０は設定表示部であり、設定入力部３２０によって設定された設定値、あるいは遠隔制御装置１０２の装置状態を表示する。

３４０は受信部であり、画像送信部２７０から伝送される撮影画像を受信する。３７０は画像記録部であり、受信部３４０によって受信された撮影画像を記録する。画像記録部３７０はハードディスクに代表される磁気ディスクや、半導体メモリなどにより実現されても良い。

３５０は画像伸張部であり、受信部３４０によって受信された撮影画像を伸張する。画像伸張部３５０は、可逆圧縮方式、非可逆圧縮方式のいずれの圧縮符号化方式の撮像画像に対する処理にも対応できるよう構成されているものとする。

３６０は画像表示部であり、画像伸張部３５０によって伸張された撮影画像を表示する。画像表示部３６０は、伸張した撮影画像を十分表示できる解像度を持った液晶モニタにより実現される。

次に装置制御部３１０の詳細について説明する。

３１２は主制御部であり、３１１、３１３から３１７の各制御部あるいは、ＣＰＵ、メモリ、入出力デバイスなど遠隔制御装置１０２のリソース（不図示）を制御する。

３１３は入出力制御部であり、設定入力部３２０からの入力を受け付け、設定表示部３３０に設定値を表示するための制御を行う。

３１１は設定送信部であり、入出力制御部３１３で受け付けた設定値をＸ線画像診断装置１０１に伝送する。

３１４は受信制御部であり、主制御部３１２からの命令信号により、受信部３４０のプロトコル制御を行う。

３１５は記録・再生制御部であり、主制御部３１２からの命令信号により、画像記録部３７０の記録または再生を制御したり、記録・再生時のパラメータを計算したりする。

３１６は画像伸張制御部であり、主制御部３１２からの命令信号により、画像伸張部３５０の伸張方式の選択等を行い、画像伸張部３５０を制御する。

３１７は表示制御部であり、主制御部３１２からの命令指令に基づいて画像表示部３６０が撮影画像を表示するための制御を行う。

４．Ｘ線画像診断装置における処理の流れ
次に、Ｘ線画像診断装置１０１における撮影画像の取得・伝送処理の流れを図４のフローチャートを用いて説明する。

図４は、Ｘ線画像診断装置１０１が撮影画像を取得し伝送する処理の流れを示すフローチャートである。

ステップＳ４０１では、伝送可能な実効帯域に関する情報を取得する。本実施形態では、画像送信制御部２３７が画像送信部２７０のデータ伝送時のフロー制御を監視しており、統計的に通信路の実効帯域を算出する（第１の算出手段）。

なお、本実施形態では、Ｘ線画像診断装置１０１が起動される段階で、実効帯域を算出することとしているが、本発明はこれに限定されず、撮影画像を伝送する際に、逐次、実効帯域を算出するように構成しても良い。また、通信路が専用線で実施される場合など、おおよそ伝送可能な実効帯域に変化がない場合にあっては、実効帯域を算出する工程を省略し、予め所定の帯域をプリセットして設定しておくようにしても良い。

ステップＳ４０２では、操作者からの撮影条件の入力を受け付ける。ステップＳ４０２では、設定入出力部２４０において、操作者の指定する撮影条件が受け付けられる（取得手段）。撮影条件としては、例えば、所望の診断・治療の内容や撮影画像のサイズ、撮影時間及びフレームレート（被検体に対する撮影を単位時間あたりに複数回行うことにより得られる撮影枚数）などの情報が受け付けられる。

ステップＳ４０３では、圧縮符号化方式選択部２３６が圧縮符号化方式を選択する。なお、圧縮符号化方式の選択は、ステップＳ４０１とステップＳ４０２において得られた、伝送可能な実効帯域と撮影条件とに基づいて選択される。なお、ここで用いられる撮影条件とは、伝送すべき撮影画像のサイズ及びフレームレートである。

具体的には、単位時間あたりの伝送量が伝送可能な実効帯域以下になるように可逆圧縮するフレームと、非可逆圧縮するフレームとの組み合わせを決定する。なお、ステップＳ４０３は、主制御部２３２において実行されるものとし、主制御部２３２による組み合わせ決定のための詳細な処理（圧縮符号化方式決定処理）については、図５を用いて後述するものとする。

ステップＳ４０４では、Ｘ線照射条件を決定する。具体的には、ステップＳ４０２において得られた撮影条件と、ステップＳ４０３において決定された、圧縮符号化方式の組み合わせに関する情報とに基づいて、Ｘ線照射条件（管電圧、管電流、照射パルス幅）を決定する。

なお、ステップＳ４０３において決定される圧縮符号化方式が複数存在する場合には、圧縮符号化方式の数だけＸ線照射条件を決定する。Ｘ線照射条件決定処理の詳細については、図６を用いて後述するものとする。

ステップＳ４０５では、照射指示の受信の有無を判定する。ステップＳ４０５は、主制御部２３２によって実行され、Ｘ線画像診断装置１０１の設定入力部２４１か、遠隔制御装置１０２の設定入力部３２０のいずれかからの照射指示の入力の有無を判定する。

ステップＳ４０５において、照射指示を受信したと判定された場合には、ステップＳ４０６に移行する。一方、照射指示を受信していないと判定された場合には、ステップＳ４１１へ移行する。

ステップＳ４０６ではＸ線照射条件を選択する。ステップＳ４０６は、Ｘ線制御部２３４によって実行され、ステップＳ４０４で決定されたＸ線照射条件のうち、処理対象のフレームが可逆圧縮するフレームか、非可逆圧縮するフレームかに応じて当該フレームのＸ線照射条件を選択する。なお、Ｘ線照射条件の選択処理の詳細については、図７を用いて後述する。

ステップＳ４０７では、Ｘ線照射を実行する。ステップＳ４０７は、Ｘ線発生部２１１によって実行され、その照射タイミング等は主制御部２３２及びＸ線制御部２３４によって、ステップＳ４０６で選択されたＸ線照射条件に基づいて制御される。ステップＳ４０７で照射されたＸ線は被検体２０１を透過し、Ｘ線撮影部２１２で検出されることで、撮影画像が形成される。

ステップＳ４０８では、形成された撮影画像に対して適切な画像処理を行う。ステップＳ４０８は、画像処理部２５０によって実行され、その制御は画像処理制御部２３５によって行われる。

画像処理部２５０は、処理対象のフレームが可逆圧縮するフレームか、非可逆圧縮するフレームかについての情報に基づいて、適切な画像処理を施す。

例えば、非可逆圧縮するフレームであれば、後のステップで圧縮効率を高める目的、あるいは、モアレを除去する目的で、平滑化フィルタ処理を実行する。

一方、非可逆圧縮するフレームの場合、ステップＳ４０７で選択されるＸ線量が、可逆圧縮するフレームのＸ線量に対して、少なく設定されているため、ダイナミックレンジが狭い撮影画像となっている。したがって、ダイナミックレンジの補正処理を実行する。

ただし、ダイナミックレンジの補正処理については、遠隔制御装置１０２側で行っても良い。その場合、非可逆圧縮するフレームについては、有効ビット数を減少させてデータ量を落とすこともできる。

ステップＳ４０９では圧縮符号化処理を行う。ステップＳ４０９は、ステップＳ４０３によって決定された圧縮符号化方式を用いて、圧縮符号化部２６０にて実行される。圧縮符号化方式選択部２３６は、圧縮符号化部２６０に対して、可逆圧縮するフレームと非可逆圧縮するフレームとで、それぞれに対応する圧縮符号化方式を指示する。

ステップＳ４１０では撮影画像の伝送を行う。ステップＳ４１０の処理は、画像送信部２７０によって実行される。

ステップＳ４１１では、終了指示受信の有無を判定する。ステップＳ４１１は、主制御部２３２によって、設定入出力部２４０によって得られた、操作者の終了指示の有無に基づいて判定される。

ステップＳ４１１において、終了指示を受信したと判定された場合には、Ｘ線画像診断装置１０１は、終了の手続きを行い、処理を停止する。一方、終了指示を受信していないと判定された場合には、ステップＳ４０５に戻る。

５．Ｘ線画像診断装置における処理の詳細
図４を用いて説明した、Ｘ線画像診断装置１０１における撮影画像取得・伝送処理を構成する各工程の詳細な処理の流れについて説明する。

５．１ 圧縮方式決定処理（ステップＳ４０３）の詳細
まず、図５を用いて、圧縮方式決定処理（ステップＳ４０３）の詳細について説明する。

図５は、圧縮方式決定処理（ステップＳ４０３）の詳細な流れを示すフローチャートである。

ステップＳ５０１では、撮影画像の圧縮符号化の要否を判定する。ステップＳ５０１は、主制御部２３２によって実行される。主制御部２３２は、図４のステップＳ４０１において取得された伝送可能な実効帯域と、ステップＳ４０２において取得された撮影条件とに基づいて、撮影画像を圧縮符号化する必要があるか否かを判定する。

具体的には、ステップＳ４０１において取得された伝送可能な実効帯域（単位時間あたりの伝送量）と、撮影画像１枚あたりのサイズと、撮影画像の階調と、１秒あたりのフレームレートとに基づいて、以下の式（１）の不等号が成立するか否かにより判定する。

ＷＥ＞Ｓ×Ｎ×Ｆ （１）
ここで、ＷＥは実効帯域（ビット／秒）を、Ｓは１フレーム当たりの撮影画像のサイズ（画素）を、Ｎは撮影画像の階調（ビット）を、Ｆは１秒当たりのフレームレート（枚／秒）を、それぞれ表わす。

式（１）において不等号が成立する場合には、圧縮符号化の必要はないと判定し、この場合、すべての撮影画像は非圧縮として伝送される。

一方、式（１）において不等号が成立しない場合には、ステップＳ５０２に移行する。

ステップＳ５０２では、可逆期待圧縮率（第１の圧縮率）を算出する。ステップＳ５０２は、圧縮符号化方式選択部２３６によって実行される。圧縮符号化方式選択部２３６は、専用の記憶領域を備え、被検体の部位毎のプロファイル画像を内蔵している。プロファイル画像は、Ｘ線撮影部２１２において取得しうる最高精細な撮影画像である。

圧縮符号化方式選択部２３６は、図４のステップＳ４０２において指定された撮影部位に適したプロファイル画像を選択し、該選択されたプロファイル画像を、ステップＳ４０１で指定された画像サイズや階調にリサンプルする。これにより、実際の撮影画像に近いプロファイル画像を得る。

圧縮符号化方式選択部２３６は、圧縮符号化部２６０に対して、プロファイル画像を圧縮符号化するように指示し、圧縮符号化部２６０における圧縮符号化結果から可逆期待圧縮率（第１の圧縮率）を取得する（第２の算出手段）。

ステップＳ５０３では、非可逆圧縮の要否を判定する。ステップＳ５０３では、主制御部２３２によって実行される。主制御部２３２は、図４のステップＳ４０１で得られた伝送可能な実効帯域ＷＥとステップＳ５０２において得られた可逆期待圧縮率とに基づいて、撮影画像を非可逆圧縮する必要があるか否かを判定する。なお、可逆期待圧縮率とは、原画像の圧縮符号化後のデータ量／原画像のデータ量であり、以下、ＣＲと称することとする。

非可逆圧縮の要否は例えば下記の式（２）に基づいて判定される。

ＷＥ＞Ｓ×Ｎ×Ｆ×ＣＲ （２）
式（２）の不等号が成立する場合には、圧縮符号化方式決定処理を終了する。この場合、全ての撮影画像を可逆圧縮したうえで伝送を行う。

一方、式（２）の不等号が成立しない場合には、ステップＳ５０４に移行する。

ステップＳ５０４では、非可逆期待圧縮率（第２の圧縮率）を算出する。ステップＳ５０４は、主制御部２３２によって実行される。主制御部２３２は、専用の記憶領域を備え、被検体の部位毎のプロファイル画像を内蔵している。プロファイル画像は、Ｘ線撮影部２１２により取得しうる最高精細な撮影画像である。主制御部２３２では、該プロファイル画像の中から最も撮影条件（部位・撮影角度・Ｘ線条件等）の近いプロファイル画像を選択し、該選択されたプロファイル画像を、ステップＳ４０２で指定された画像サイズや階調にリサンプルする。これにより、実際の撮影画像に近いプロファイル画像を得る。

主制御部２３２では、圧縮符号化方式選択部２３６を通じて、圧縮符号化部２６０に対して、ステップＳ５０４で得られたプロファイル画像を非可逆圧縮するように指示する。そして、圧縮符号化部２６０における圧縮符号化結果から非可逆期待圧縮率を取得する（第２の算出手段）。

ステップＳ５０５では、可逆・非可逆圧縮の混合比率を決定する。ステップＳ５０５は、主制御部２３２によって実行される。主制御部２３２は、ステップＳ４０１において取得された伝送可能な実効帯域ＷＥと、ステップＳ５０２において算出された可逆期待圧縮率（ＣＲ）とステップＳ５０４において算出された非可逆期待圧縮率とに基づいて、決定する。

具体的には、下記の式（３）が成り立つように、単位時間あたりの可逆圧縮するフレーム数（以下、ＦＲとする）と非可逆圧縮するフレーム数（以下、ＦＬとする）とを決定する。なお、非可逆期待圧縮率とは、原画像の圧縮符号化後のデータ量／原画像のデータ量であり、以下、ＣＬと称することとする。

ＷＥ＞Ｓ×Ｎ×（ＣＲ×ＦＲ＋ＣＬ×ＦＬ） （３）
ただし Ｆ＝ＦＲ＋ＦＬである。

ステップＳ５０６では、ステップＳ５０５において決定された可逆・非可逆圧縮の混合比率の妥当性を判定する。ステップＳ５０６の処理は、主制御部２３２によって実行される。主制御部２３２は、図４のステップＳ４０２において取得された撮影条件と、ステップＳ５０５において得られた可逆圧縮フレーム数ＦＲと非可逆圧縮フレーム数ＦＬとの組み合わせと、非可逆期待圧縮率ＣＬ（データ損失）が妥当なものであるかを判定する。

例えば、可逆圧縮フレーム数ＦＲの混合比率が撮影条件に基づいて従前に決定されている閾値以下である場合には妥当でないと判定し、再度ステップＳ５０４に戻る。この場合、非可逆期待圧縮率ＣＬを高める一方で、可逆圧縮フレーム数ＦＲを増加させたうえで、再度、混合比率の妥当性を判定する。一方、混合比率が、従前に決定されている閾値より大きい場合には、妥当であると判定し、圧縮符号化方式決定処理を終了する。

５．Ｘ線画像診断装置における詳細な処理の流れ
５．１ Ｘ線照射条件決定処理の流れ
次に、図６を用いてＸ線照射条件決定処理（ステップＳ４０４）の詳細について説明する。

図６は、Ｘ線照射条件決定処理（ステップＳ４０４）の詳細を示すフローチャートである。

ステップＳ６０１では、可逆圧縮フレーム撮影用照射線量を決定する。ステップＳ６０１の処理は、Ｘ線制御部２３４によって実行される。Ｘ線制御部２３４では、Ｘ線発生部２１１が可逆圧縮フレームＦＲを撮影する際の管電圧、管電流及び照射パルス幅を、ステップＳ４０２において設定されたＸ線照射条件に基づいて決定する。

ステップＳ６０２では、非可逆圧縮フレーム撮影用照射線量を決定する。ステップＳ６０２の処理は、Ｘ線制御部２３４によって実行される。Ｘ線制御部２３４では、Ｘ線発生部２１１が非可逆圧縮フレームＦＬを撮影する際の管電圧、管電流を、ステップＳ６０１によって決定された管電圧・管電流に基づいて決定する。ステップＳ６０２において決定される管電圧（ＶＬ）は、ステップＳ６０１において決定される管電圧（ＶＲ）より小さい値である。

ステップＳ６０３では、非可逆圧縮フレーム撮影用照射時間を決定する。ステップＳ６０３の処理は、Ｘ線制御部２３４によって実行される。Ｘ線制御部２３４は、Ｘ線発生部２１１が非可逆圧縮フレームＦＬを撮影する際の照射パルス幅を、ステップＳ６０１において決定された管電圧・管電流と、ステップＳ６０２において決定された管電圧・管電流に基づいて決定する。

ステップＳ６０３において決定される照射パルス幅は、可逆圧縮フレーム撮影用のものよりも長く、且つステップＳ６０２において決定される管電圧・管電流と合わせた場合のＸ線量が、可逆圧縮フレームＦＲのＸ線量と同じかそれ以下になるように調整される。

５．２ Ｘ線照射条件選択処理の流れ
次に、図７を用いてＸ線照射条件選択処理（ステップＳ４０６）の詳細について説明する。

図７は、Ｘ線照射条件選択処理（ステップＳ４０６）の詳細な流れを示すフローチャートである。

ステップＳ７０１では、圧縮符号化方式を判定する。ステップＳ７０１における処理は、主制御部２３２によって実行される。主制御部２３２では、ステップＳ４０３において決定された、可逆圧縮フレームＦＲと非可逆圧縮フレームＦＬとに応じて、そのどちらの撮影であるかを判定し、Ｘ線制御部２３４に通知する。

ステップＳ７０１における判定の結果、可逆圧縮フレームＦＲの撮影であると判定された場合には、ステップＳ７０２に進む。ステップＳ７０２では、Ｘ線制御部２３４が、可逆圧縮フレームＦＲに対応する照射条件（第１の照射条件）でＸ線量を決定する。

一方、ステップＳ７０１における判定の結果、非可逆圧縮フレームＦＬの撮影であると判定された場合には、ステップＳ７０３に進む。ステップＳ７０３では、Ｘ線制御部２３４が、非可逆圧縮フレームＦＬに対応する照射条件（第２の照射条件）でＸ線量を決定する。

以上説明したように、本実施形態にかかるＸ線画像診断装置１０１では、伝送可能な実効帯域と設定された撮影条件とに基づいて、可逆圧縮フレームと非可逆圧縮フレームとを組み合わせることにより、実効帯域の中で効率的に伝送を行う。

また、可逆圧縮フレーム及び非可逆圧縮フレームに応じた管電圧・管電流により撮影を行う。更に、非可逆圧縮フレームにおいては、照射パルス幅を可逆圧縮フレームに比べて長くするように構成することにより、動きぼけを利用した画像の平滑化を行う。

このように、低照射線量で長時間撮影を実行することで、非可逆圧縮時の圧縮率向上と低ノイズ化による高画質化を期待することができる。また、非可逆圧縮フレームの撮影においては、必要以上に高いＸ線量を照射しないので、全体として低被曝線量化の効果も期待できる。

６．遠隔制御装置における処理の流れ
続いて、遠隔制御装置１０２における撮影画像の表示処理について説明する。

６．１ リアルタイム表示処理の流れ
初めに、Ｘ線画像診断装置１０１より伝送された撮影画像を、リアルタイムに表示するリアルタイム表示処理の流れについて図８を用いて説明する。

ステップＳ８０１では、Ｘ線画像診断装置１０１より伝送された撮影画像の、受信部３４０による受信を開始する。

ステップＳ８０２では、受信部３４０によって受信された撮影画像を、画像記録部３７０に記録する。また、同時に受信部３４０によって受信された撮影画像を、リアルタイムに画像伸張部３５０に送信し、画像伸張部３５０により伸張処理を行う。

ステップＳ８０３では、画像伸張部３５０が伸張時に判断した、可逆圧縮フレームか非可逆圧縮フレームかの判断結果を、画像伸張制御部３１６に通知する。

ステップＳ８０４では、伸張された撮影画像を、画像表示部３６０に伝送し、表示画面上に表示する。

ここで、主制御部３１２は設定入力部３２０からの操作を入出力制御部３１３を通して常に受け付けている。したがって、ステップＳ８０５において入出力制御部３１３が撮影画像のリアルタイム表示の停止指示を受け付けるまでは、撮影画像の受信〜表示（ステップＳ８０１〜ステップＳ８０４の処理）が繰り返される。

一方、ステップＳ８０５において、入出力制御部３１３が撮影画像のリアルタイム表示の停止指示を受け付けた場合には、主制御部３１２は表示制御部３１７に対して撮影画像のフレームの更新停止を指示し、ステップＳ８０６に移行する。

ステップＳ８０６では、表示制御部３１７が、主制御部３１２より撮影画像のリアルタイム表示のフレーム更新停止の指示を受けた時刻に最も近い可逆圧縮フレームの撮影画像を表示するよう制御した後、リアルタイム表示処理を終了する。

６．２ 再生表示処理の流れ
次に、画像記録部３７０に記録された撮影画像を、再生表示する場合の再生表示処理の流れについて図９を用いて説明する。

ステップＳ９０１において、画像記録部３７０に記録された撮影画像は、主制御部３１２からの再生指示により読み出される。

ステップＳ９０２では、読み出された撮影画像を画像伸張部３５０に送信し、画像伸張部３５０が伸張処理を行う。

ステップＳ９０３では、画像伸張部３５０による伸張時に判断した、可逆圧縮フレームか非可逆圧縮フレームであるかの判断結果を、画像伸張制御部３１６に通知する。

ステップＳ９０４では、撮影画像の再生表示に際して、通常速度（撮影時のフレームレート）による再生表示処理が指定されているか否かを判定する。ステップＳ９０４において通常速度による再生表示処理が指定されていると判定された場合には、ステップＳ９０５に進む。

ステップＳ９０５では、表示制御部３１７は、読み出された複数枚の撮影画像の全てのフレームを連続的に表示する。

一方、ステップＳ９０４において、通常速度（撮影時のフレームレート）より小さいフレームレートによる再生表示処理が指定されていると判定された場合（単位時間あたりの表示枚数が撮影枚数より小さい場合）には、ステップＳ９０６に進む。

ステップＳ９０６では、表示制御部３１７が、読み出された撮影画像のうち、指定されたフレームレートに相当する枚数の撮影画像を表示するにあたり、可逆圧縮フレームの撮影画像を優先的に表示する。また、例えば、５フレーム／秒以下の速度で、再生表示させる場合には、可逆圧縮フレームのみを選択的に用いて表示する。

以上説明したように、本実施形態では、伝送可能な実効帯域の範囲内で、可逆圧縮によるより高精細な撮影画像と、高い圧縮率により非可逆圧縮された撮影画像とを組み合わせて伝送する構成とした。これにより、高精細且つ高いフレームレートの撮影画像を伝送することが可能となった。

また、本実施形態では、可逆圧縮フレーム、非可逆圧縮フレームのそれぞれに応じたＸ線照射を行う構成とした。これにより、検査・診断にかかるＸ線照射量を減少させることができ、結果として患者の被曝線量を低下させることが可能となった。

さらに、本実施形態では、遠隔制御装置１０２において、リアルタイム表示の場合には全ての撮影画像を表示する一方で、記録された撮影画像を再生表示する場合には、可逆圧縮フレームを優先して表示する構成とした。これにより、再生表示においては、常に高精細な撮影画像により診断を行うことが可能となった。

［他の実施形態］
なお、本発明は、複数の機器（例えばホストコンピュータ、インタフェース機器、リーダ、プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、一つの機器からなる装置（例えば、複写機、ファクシミリ装置など）に適用してもよい。

また、本発明の目的は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録したコンピュータ読取可能な記憶媒体を、システムあるいは装置に供給するよう構成することによっても達成されることはいうまでもない。この場合、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することにより、上記機能が実現されることとなる。なお、この場合、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピ（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。

また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現される場合に限られない。例えば、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。

さらに、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込まれた後、前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。つまり、プログラムコードがメモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって実現される場合も含まれる。

本発明の第１の実施形態にかかるＸ線画像診断システムの全体構成を示す図である。 Ｘ線画像診断装置１０１の内部構成を示す図である。 遠隔制御装置１０２の内部構成を示す図である。 Ｘ線画像診断装置１０１が撮影画像を取得し伝送する処理の流れを示すフローチャートである。 圧縮方式決定処理（ステップＳ４０３）の詳細な流れを示すフローチャートである。 Ｘ線照射条件決定処理（ステップＳ４０４）の詳細な流れを示すフローチャートである。 Ｘ線照射条件選択処理（ステップＳ４０６）の詳細な流れを示すフローチャートである。 Ｘ線画像診断装置１０１より伝送された撮影画像を、リアルタイムに表示するリアルタイム表示処理の流れを示すフローチャートである。 画像記録部３７０に記録された撮影画像を、再生表示する再生表示処理の流れを示すフローチャートである。

Claims (7)

1. 被検体にＸ線を照射し、該被検体を撮影することにより得られた複数枚の撮影画像を、制御装置に伝送するＸ線画像診断装置であって、
   伝送可能な単位時間あたりの伝送量を算出する第１の算出手段と、
   前記被検体を撮影する際の撮影条件のうち、各撮影画像のデータ量及び単位時間あたりに撮影される撮影画像の枚数に関する条件を取得する取得手段と、
   前記取得手段により取得された条件のもとで撮影される撮影画像を、第１の圧縮率で圧縮した場合のデータ量と、第２の圧縮率で圧縮した場合のデータ量とをそれぞれ算出する第２の算出手段と、
   前記第１の圧縮率で圧縮する撮影画像と、前記第２の圧縮率で圧縮する撮影画像とを混合して、前記複数枚の撮影画像を伝送する場合における単位時間あたりの伝送量が、前記第１の算出手段により算出された伝送量より小さくなるように、該混合の比率を決定する決定手段と、
   前記決定手段により決定された比率で前記第１または第２の圧縮率を用いることにより圧縮された前記複数枚の撮影画像を伝送する伝送手段と、
   前記第１の圧縮率で圧縮される撮影画像を撮影する場合のＸ線量と、前記第２の圧縮率で圧縮される撮影画像を撮影する場合のＸ線量とを制御するＸ線制御手段と
   を備えることを特徴とするＸ線画像診断装置。
2. 前記第１の算出手段は、前記Ｘ線画像診断装置と前記制御装置との間の伝送可能な実効帯域を測定することにより得られた測定値に基づいて、前記伝送可能な単位時間あたりの伝送量を算出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。
3. 前記第１の圧縮率は、前記撮影画像を可逆圧縮した場合の圧縮率であり、前記第２の圧縮率は、前記撮影画像を非可逆圧縮した場合の圧縮率であることを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線画像診断装置。
4. 前記決定手段は、
   前記撮影画像１枚あたりのサイズをＳ、前記撮影画像の階調をＮ、前記撮影画像を可逆圧縮した場合の圧縮率をＣＲ、前記撮影画像を非可逆圧縮した場合の圧縮率をＣＬ、前記単位時間あたりに撮影される撮影画像の枚数のうち、可逆圧縮された撮影画像の単位時間あたりの枚数をＦＲ、非可逆圧縮された撮影画像の単位時間あたりの枚数をＦＬ、前記伝送可能な単位時間あたりの伝送量をＷＥとした場合に、ＷＥ＞Ｓ×Ｎ×（ＣＲ×ＦＲ＋ＣＬ×ＦＬ）が成立するように、ＦＲ及びＦＬを算出することで、前記混合の比率を決定することを特徴とする請求項３に記載のＸ線画像診断装置。
5. 前記Ｘ線制御手段は、
   前記第１及び第２の圧縮率のうち、大きい圧縮率で圧縮される撮影画像を撮影する場合のＸ線量が、小さい圧縮率で圧縮される撮影画像を撮影する場合のＸ線量より、小さくなるようにＸ線量を制御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。
6. 被検体にＸ線を照射し、該被検体を撮影することにより得られた複数枚の撮影画像を、制御装置に伝送するＸ線画像診断装置における画像処理方法であって、
   第１の算出手段が、伝送可能な単位時間あたりの伝送量を算出する第１の算出工程と、
   取得手段が、前記被検体を撮影する際の撮影条件のうち、各撮影画像のデータ量及び単位時間あたりに撮影される撮影画像の枚数に関する条件を取得する取得工程と、
   第２の算出手段が、前記取得工程において取得された条件のもとで撮影される撮影画像を、第１の圧縮率で圧縮した場合のデータ量と、第２の圧縮率で圧縮した場合のデータ量とをそれぞれ算出する第２の算出工程と、
   決定手段が、前記第１の圧縮率で圧縮する撮影画像と、前記第２の圧縮率で圧縮する撮影画像とを混合して、前記複数枚の撮影画像を伝送する場合における単位時間あたりの伝送量が、前記第１の算出工程において算出された伝送量より小さくなるように、該混合の比率を決定する決定工程と、
   伝送手段が、前記決定工程において決定された比率で前記第１または第２の圧縮率を用いることにより圧縮された前記複数枚の撮影画像を伝送する伝送工程と、
   Ｘ線制御手段が、前記第１の圧縮率で圧縮される撮影画像を撮影する場合のＸ線量と、前記第２の圧縮率で圧縮される撮影画像を撮影する場合のＸ線量とを制御するＸ線制御工程と
   を備えることを特徴とする画像処理方法。
7. コンピュータを、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線画像診断装置の各手段として機能させるためのプログラムを格納したコンピュータ読取可能な記憶媒体。

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