JPH0263439A - X線画像サブトラクションの方法 - Google Patents

X線画像サブトラクションの方法

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JPH0263439A
JPH0263439A JP1103625A JP10362589A JPH0263439A JP H0263439 A JPH0263439 A JP H0263439A JP 1103625 A JP1103625 A JP 1103625A JP 10362589 A JP10362589 A JP 10362589A JP H0263439 A JPH0263439 A JP H0263439A
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image
data
subtraction
low
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JP1103625A
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Gary S Keyes
ギャリイ・シルベスター・キーズ
Thomas W Lambert
トーマス・ウェイン・ランバート
Stephen James Riederer
ステファン・ジェイムス・リエドラー
Barry N Stone
バリイ・ニュウェル・ストーン
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General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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    • HELECTRICITY
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はX線画像サブトラクション方法並びにこの方
法を実施する装置に関する。
ディジタル形X線画像サブトラクション装置が、身体の
血管を映像化する為に現在使われている。 サブトラク
ションの手順は、マスク像と呼ばれる、身体の関心のあ
る領域(関心領域)のX線画像を作ることを含む。 マ
スク像をディジタル化し、マスク像の画素を表わすディ
ジタル・データをディジタル・フレーム記憶装置に入れ
る。
成る時刻に、普通はマスク像を得る直前に、沃素化化合
物の様なX線造影剤を静脈注射する。 造影剤が関心領
域にある血管に到達すると、一連のX線画像を撮影し、
それらをディジタル・データに変換する。 次に、マス
ク像データ又は造影剤が到達する前の造影前画像データ
を造影剤が到達した後の造影時画像データから減算して
、両方の画像に共通な全ての軟らかい組織並びに骨構造
を相殺し又は減算して除き、こうして造影剤を含む血管
が一層よく見える様にする。 この方法は、造影前画像
と造影時雨像の間に成る時間経過がある為、経時サブト
ラクション・イメージング方法と普通呼ばれる。 経時
サブトラクション方法を実施する/形式の装置が、米国
特許第a、2oas、υ号に記載されている。
経時サブトラクション方法に伴う7つの問題は主に軟ら
かい組織の動きの為、マスク偉と造影時像の間の整合が
実質的に失われることがあることである。 2つの記憶
された画像の間で軟らかい組織又は他の何かが動くと、
サブトラクション像即ち差像にほけ又はアーチファクト
(artifact)が生じ、造影剤を含む血管の所望
の画像が歪み又は消されることになる。
経時サブトラクションでは、普通は無意識的に動かない
骨の相殺又は減算は良好に行なうことが出来る場合が多
いが、のみ下し、息づかい、ぜん動、及び血管の膨張と
収縮の様な組織の不随意の動きによって、成るアーチフ
ァクト又は整合外れが起ることがある。
別の画像サブトラクション方法はエネルギ・サブトラク
シジンと呼ばれるものである。 エネルギ・サブトラク
ションは、人体又は任意の材料によるX線減衰がX線エ
ネルギに依存した現象であり、このエネルギ依存性が平
均の原子番号が異なる材料では異なっていることに基づ
いている。
エネルギ・サブトラクション方法では、人体の中の関心
領域のX線画像を、X線管に公称像キロボールド(kV
)を印加して求め、こうして身体を介して投射されるビ
ームが、低い平均エネルギを持つ帯域内のエネルギ・ス
ペクトル分布を持つ様にする。 ディジタル形螢光透視
法では、X線イメージ・インテンシファイヤ管を使って
画像を求め、それをビデオ・カメラで見ることにより、
カメラの信号をディジタル化し、画像フレームとして貯
蔵する。 比較的低エネルギの画像を求めた後、X線管
に相対的に一層高いkVを印加して、その結果−層高い
平均エネルギのスペクトル帯を用いて別の画像を撮影す
る。 普通の組織の検査では、造影剤が全く力い状態で
、2つの画像を撮影することが出来る。 血管造影法の
検査では、血管内に沃素化化合物の様なX線造影剤が存
在する時に2つの画像を求める。
どの場合も、平均エネルギが高いときの画像の画素デー
タを平均エネルギが低いときの画像のデータから減算し
て、差像が残る様にする。 減算の前、軟らかい組織を
相殺する様に、データに糧々の重みをかけ、又は倍率を
かけるのが普通である。 データは骨も少なくする様に
倍率をかけることが出来る。 然し、血管造影法による
検査で実際に見ようとする沃素化造影剤の大部分をも除
去せずに、骨構造を除去し又は相殺することは出来ない
イメージ・インテンシファイヤを用いてデータを収集し
た時、幾つかの影響により、サブトラクション偉すなわ
ち差像に明るさの非一様性本生ずる。 インテンシファ
イヤの入力螢光スクリーンの成る区域から他の区域への
光の拡散又は帰還により、ヘイズ(haze)に似たベ
ール状のギラつきが生ずる。 幅の広いX線ビームのX
線が、X線通路の間で、エネルギ依存性をもって身体の
組織によって散乱されることも、画像のコントラストを
失う原因になる。 イメージ番インテンシファイヤの入
力発光体で種々のエネルギのX線が差別的に検出される
ことによっても、明るさの付加的な非一様性を生ずる。
 このどの現象もエネルギ・サブトラクション法だけで
は完全になくすことが出来ない。
露出を行なうのに平均X線エネルギが低並びに高のスペ
クトル帯を用いる改良された混成サブトラクション方法
が、79と/年!月!日に出願された係属中の米国特許
出願通し番号筒xg4ごタダ号に提案されている。 こ
の混成サブトラクション方法は、エネルギ拳サブトラク
ション方法と経時サブトラクション方法の組合せを用い
る。 混成サブトラクションでは、2つの相異なる平均
X線エネルギで、即ち、X線管に2種類の異なるキロボ
ルトを印加してXaT#J儂を撮影し、人体の様な不均
質な物体内の軟らかい組織による信号を抑圧する様な形
で、画像が組合される。
こ\で、低及び高の平均エネルギ又はエネルギ・スペク
トル帯を持つX線ビームは種々の方法で得られることに
注意されたい。 7つの方法は、X線管に一定のキロボ
ルト(kV)を印加し、交互に2種類の異なるフィルタ
をビーム中に介在配置することである。 7つのフィル
タはX線ビームを軟らかくするものであυ、即ち、低エ
ネルギの平均エネルギ帯より高い高エネルギ・スペクト
ルを除去するものである。 典型的には、所望の低エネ
ルギ・スペクトル帯が決定され、k−エツジより低いX
線エネルギの所で減衰が比較的小さく、k−エツジより
高いエネルギに対して減衰が大きいフィルタを選んで、
こういう高エネルギ・スペクトルを除去する。 セリウ
ム又はエルビウムの様な希土類元素で作られたフィルタ
がその例である。 他方のフィルタは高エネルギ・ビー
ムを硬くするもので、低エネルギ帯を強く減衰させ又は
吸収する材料で構成される。 この為、高エネルギ・ス
ペクトル−フィルタは、例えばアルミニウム、鋼又は真
鍮に゛することが出来る。
低及び高の平均エネルギを持つX線ビームを発生する別
の方法は、X線管に印加される電圧を低レベルと高レベ
ルの間で切換えるものである。
更に別の方法は、X線管に印加する電圧を切換えると共
に、それに応じてフィルタを切換えるものである。 こ
れが好ましい方法である。
混成サブトラクションでは、最初に平均エネルギが低の
X線ビーム(以下低エネルギ・ビーム又は低エネルギ・
スペクトル帯と呼ぶ)を人体に投射し、次いで、静脈注
射したX線造影剤がまだ関心のある解剖学的な領域内の
血管に入らない時に、平均エネルギが一層高いX線ビー
ム(以下高エネルギ・ビーム又は高エネルギ・スペクト
ル帯と呼ぶ)を投射することにより、マスク像を求める
。 2s類のエネルギで得られた主に骨並びに軟らかい
組織で構成される画像は、適当な定数を用いて倍率をか
けられ又は重みをかけられ、その後減算されて、軟らか
い組織の変化による信号が抑圧され且つ骨構造が残る様
なマスク像を発生する。 次に1静脈注射した沃素化化
合物又はその他のX線造影剤が関心領域内の血管に到達
した時、/対の高及び低エネルギのX線画像に対するデ
ータを求める。 この/対の画像に対するデータは、最
初の/対の画像で使われたのと同じ一定の重み係数の作
用を受け、そしてこの対の一方の画像を他方から減算し
て、この結果得られた造影時画像が、骨構造と造影剤を
含む血管とを表わすデータを持つ様にする。 混成サブ
トラクションの最終工程は、2重エネルギの造影時画像
を2重エネルギの造影前マスク像から減算して、骨構造
を抑圧又は相殺し、造影剤を含む血管だけを分離するこ
とである。 経時サブトラクション方法のみの場合に較
べた混成サブトラクション方法の主な利点は、両方の2
重エネルギ画像で軟らかい組織が抑圧され又は相殺され
ている為、軟らかい組織の動きによるアーチファクトの
影響が少なくなることである。
混成サブトラクション方法は、マスク像を求めてから造
影時画像を求めるまでの時間の間に動いたかも知れない
ものを除去するには良い方法である。 然し、単に造影
詩画像を造影前マスク像から減算する普通の経時サブト
ラクションの際に、動きが全くなければ、一般的に経時
サブトラクション像(経時サブトラクションによる差像
)の方が混成サブトラクション像(混成サブトラクショ
ンによる差像)よシも信号対雑音比(SNR)が−層良
いので、経時サブトラクション像を使うことが出来る。
 SNRが一層高いと、表示される画像は所定の雑音レ
ベルに於けるコントラストが一層よくなる。
人体によるXSビームの散乱も考慮される。
画像の散乱はX線ビームのエネルギ、ビーム通路の長さ
並びに透過する物体の密度に関係する。混成サブトラク
ション方法では、広い断面積を持つX線ビームを使うこ
とによる散乱は、この散乱がエネルギ・サブトラクショ
ンを行う各対の画像に対して路間じであるから、あまり
問題にならない。
従って、対の画像を減算する時(差像を求める時)、画
像の明るさの非一様性に対する散乱の影響は減算によっ
てなくなる。
繰返して云えば、ディジタル形混成螢光透視法は、軟ら
かい組織の動きに影響されず、骨を実効的に相殺し、X
線イメージ・インターフェイス並びにビデオ・カメラに
於ける散乱並びにその他の非直線的な影響を第1次的に
除去すると云う利点がある。
この発明の主な目的は、ディジタル形混成サブトラクシ
ョン方法並びにディジタル形経時サブトラクション方法
を高速に且つ正確に同時に実施する装置を提供すること
である。
別の目的は、経時サブトラクション又は混成サブトラク
ションに基づく差像を随意選択によって表示することで
ある。 云い換えれば、この発明の装置並びに方法は、
利用者が経時サブトラクション像を表示することが出来
る様にし、動き又はその他のアーチファクトの為に画像
の品質が低下している様に見えた場合、混成サブトラク
ション像を検索して表示することが出来る様にする。
この発明の/実施例では、低エネルギの造影前画像デー
タ並びに低X線エネルギの造影時画像データを記憶装置
又は磁気記憶媒質に記憶して、これらのデータを減算し
て、信号対雑音比の高い経時サブトラクション像を得ら
れる様にする。利用者の随意選択により、画像を収集し
た後、再処理様式で、記憶されたデータを使って混成サ
ブトラクション像を発生する。 この時、低及び高エネ
ルギ画像に対する係数又は重み係数の組合せは、動きに
よるアーチファクトをなくすと共に、その結果性ずる画
像から軟らかい組織並びに骨を相殺する様に最適にする
ことが出来る。
この発明の別の実施例では、基本的には、低エネルギ画
像及び高エネルギの造影前画像を収集し、そのデータを
別々に記憶装置に記憶する。次に、低エネルギの生の造
影時画像を撮影し、そのデータを実時間で、記憶されて
いる低エネルギの造影前画像データから減算し、差像を
低エネルギ経時サブトラクション像として記憶する。 
同様に、高エネルギの生の造影時画像を撮影し、そのデ
ータを記憶されている高エネルギの造影前画像から減算
し、その差像を高エネルギ経時サブトラクション像とし
て記憶する。 次に、混成サブトラクション像を得る為
、低及び高エネルギの経時サブトラクション像に適当な
係数を倍率として1乗じ、減算して、′混成サブトラク
ション像として記憶し、表示し又はその両方を行なう。
この発明の上に述べた特徴並びにその他の更に特定の特
徴がどの様に達成されるかは、次に図面について螢光透
視装置で多重又は混成ディジタル・サブトラクション並
びに経時サブトラクションを行なうこの発明の装置の図
示の実施例を説明する所から明らかべなろう。
ディジタル形螢光透視法でX線画像を求めるのに必要な
装置が、第1図の左側領域に示されている。 患者は橢
円10で示す。 患者の骨構造が11と記した形によっ
て示されている。 腎臓の動脈、頚動脈又は大動脈の様
な血管を12に示してあり、これは骨構造と同じ視野の
中にあるものとして示しである。 勿論、この発明の最
終的な目的は、血管が骨の上又は下に重なシ、動き易い
軟らかい組織によって囲まれていても、沃素化合物の溶
液の様なX線造影剤で充たされた時の血管を見える様に
することである。
X線管13を使ってX線露出を行なう。 X線管は普通
の陽極又はターゲット14と電子ビーム放出フィラメン
ト又は陰極14とを有する。X線管電源15が逓昇変圧
器及び整流器の様な部品を持っていて、陽極14及び陰
極14′の間に高いキロボルトを印加して、ターゲット
14からX線光子のビームを放出し、患者を介してX線
露出を行なう。 X線管電源に対する制御装置がX線制
御装置を表わすブロック16で示されている。ホストC
PUシステム制御器17が、図に示してない成る同期及
びタイミング回路と共に、装置のタイミング並びに同期
作用を行なう。 ホストCPUシステム制御器17はア
ドレス/データ母線85を持ち、これが制御器を入出力
(Ilo)インターフェイス84と結合する。 読出専
用記憶装置(ROM)86及び即時呼出し記憶装置(R
AM)87が母線に結合されている。 制御器は後で説
明する。 こ\では、ホストCPUシステム制御器17
が適当な時刻にI10インターフェイス84及び母線1
8を介して信号を供給し、その結果X線制御装置がX線
管電源が低いキロボルト(kV)又は高いキロボルトを
X線管の陽極14と陰極14の間に印加する様にする。
 印加される各々のキロボルトで、X線光子エネルギの
スペクトル分布を持つビームが発生される。 即ち、こ
\では、低い平均エネルギを表わすのに低kVを用い、
比較的高い平均エネルギを表わすのに高kVを用いる。
 例として云うと、ディジタル形螢光透視法では、典型
的な低平均エネルギのX線光子スペクトルは、乙0乃至
?!キロボルトの範囲内のX線管ピーク・キロボルトの
印加に対応し、典型的な高のピーク・キロボルトは/3
0乃至/フタキロボルトの範囲内である。 X線管の電
流レベル並びにX線ビームの強度は典型的にはX線撮影
法で用いられる値である。 高エネルギ又は低エネルギ
のビームのX線露出の期間又は持続時間は、例として云
うと、典型的にはグ乃至<toomsの範囲内であるが
、これに制約されない。 例としてのコ重キロボルト並
びにそれに伴う2重エネルギのX線電源が、/9!0年
//月/と日に出願された係属中の米国特許出願通し番
号筒、20i0り!号に記載されている。
ディジタル形螢光透視法では、回転フィルタ円板19を
X線源13と患者10の間に介在配置して、低エネルギ
のX線ビームを発生する時は一層高いスペクトル帯をr
波して除くと共に、−層高いエネルギのX線ビームを発
生する時は、−層低いスペクトル部分をP波して除くこ
とが好ましい。 これは、低及び高エネルギ・ビームの
間のスペクトル分布の違いを最大にする為に行なわれる
。 円板19の両半分はLO(低)及びHI(高)と記
されている。 夫々のフィルタの組成の例は前に説明し
た。
第1図で、高エネルギ又は低エネルギのX線露出が行な
われている間に、患者10から出て来るX線画像を含む
ビームが、普通の電子式X線イメージ・インテンシファ
イヤ20の様な画素受容体に入る。 X線線量は、前に
説明したサブトラクション方法に用いられる典型的なX
線撮影レベルであシ、これに較べて螢光透視法では一層
低い線量レベルが陣われる。
インテンシファイヤ20は彎曲した光電陰極21を持ち
、これがX線画像を螢光像に変換し、その後電子像に変
換する。 この電子像が発光体スクリーン22に集束さ
れる。 発光体スクリーンが電子像を光像に変換する。
 テレビジョン・カメラ又はビデオ・カメラ23がスク
リーン22に焦点を合せている。 光像をカメラが変換
することKよって得られたアナログ・ビデオ信号がケー
ブル24を介してアナログ多重化器(MUX>2’7の
一方の入力に出力される。 この多重化器の出力は線2
6を介してアナログ・ディジタル変換器(ADC)25
の入力に結合される。  この発明では、ビデオ・カメ
ラのターゲット(図に示してない)を順次走査様式でフ
レーム毎に走査し又は読出す。 即ち、1.OHzの電
力線路周波数を基本とするテレビジョン方式では、ビデ
オ・カメラの画像フレームが7738秒すなわち約33
m5で読出され、又は走査される。 ビデオ・カメラの
走査ビームは、X線露出の間消去されており、露出が完
了する後まで、読出し又は走査を行なわない。ビデオ・
カメラの動作様式並びに特性について更に詳しいことは
、/9ざ7年77373日に出願された係属中の米国特
許出願通し番号筒3.27,007号を参照されたい。
23に示す様なビデオ・カメラを2個用いてもよい。 
一方のカメラを使って低X線エネルギの画像を求め、他
方を使って高X線エネルギの画像を求めるディジタル形
螢光透視装置が、/り27年7月2と日に出願された係
属中の米国特許出願通し番号筒、2.1!g 、2Q5
’号に記載されている。
こ\で説明している実施例では、7つのビデオ・カメラ
23を使っているが、ビデオ・カメラのターゲットの順
次走査によって得られたアナログ・ビデオ信号が、画素
を表わすディジタル数に変換され、その値が画素の強度
又は輝度レベルに対応する。 アナログ・ビデオ信号が
アナログ・ディジタル変換器(ADC)25によって、
例えば画素あ九り/θビットのディジタル・ワードに変
換され又は量子化される。 ADC25の出力が母線2
8を介して入力処理装置(IP)29の入力に結合され
る。 この入力装置は破線の囲みの中にあるディジタル
形ビデオ処理装置(DVP)31の入力段である。 I
P 29がルックアップ・テーブルを構成していて、A
DC25から来る線形のディジタル画素値を対応する対
数値に変換し、この対数値が入力処理装置から母線30
に出力される。
母線30は点35で母線36と2つの分岐母線37 、
37’に分れる。 母線36はブロック38で示した演
算処理装置の7つの入力である。 演算処理装置は第2
図に詳しく示してあり、後で必要に応じて説明する。 
分岐母線37.37が夫々のMUX 39.40,41
.42の入力に結合される。この各々のMUXの別の入
力が循環(w raparound )母線43に結合
されている。 この循環母線は演算処理装置38の出力
母線44に接続されている。
ディジタル形ビデオ処理装置(DVP)31の他の主な
部品は、夫k FMA 、FMB 、 FMC、FMD
 (7)符号を付したyつの完全フレーム記憶装置45
゜46.47,48である。 後で説明する螢光透視装
置の好ましい動作様式と考えられる様式では、3つの完
全フレーム記憶装置しか必要としないが、別の有用な様
式では、グっの記憶装置が必要である。 この例では、
完全フレーム記憶装置45乃至48は、1つの画像フレ
ームを構成する画素に対応するj/2 X j/、2!
個のディジタル値の配列を記憶することが出来る。
第1図の一番右側にDVPの2つの出力MUX49.5
1がある。フレーム記憶装置45(FMA)からの出力
母線52が演算処理装置38の7つの入力53に結合さ
れると共に、共通母線54に結合されたMUX  49
.51の入力に結合される。同様に、FMB (46)
の出カ母I!55が演算処理装置38の別の入力56に
結合されると共に、MUX49.51の入力にも結合さ
れた共通母線57に結合される。 FMC(47)がら
の出力母線58が演算処理装置の入力59に結合される
と共に、MUX49.51の入力にも結合された共通母
線60に結合される。 演算処理装置の出力母線44は
MUX  49.51の対応する入力にも結合される。
任意の処理状態にある直儂を表わすディジタル・データ
は、DVP  31の任意の7つのMUX49.51か
ら出力することが出来る。 例えば、MUX  49は
その出力母線7oを介してルックアップ・テーブル(L
UT)’71に画像データを出力することが出来る。 
この画像データがこの後ディジタル・アナログ変換器(
DAC)72に供給され、そこでディジタルの画素デー
タがアナログ・ビデオ信号に変換されて、ブロック73
で示したビデオ磁気ディスク記録装置の様な大容量記憶
装置に記憶される。 後で明らかになるが、ビデオ記録
装置73は、例えば、低X線エネルギ及び高X線エネル
ギの画像、経時サブトラクション像及び混成サブトラク
ション像に対応する画像フレームの画素データをアナロ
グ眉号形式で記憶する為に使うことが出来る。 ビデオ
記録装置73は任意の種類のそれまでに収集した画像を
表示することが出来る様にすると共に1後で更に詳しく
説明する様に、画像データの再処理も出来る様にする。
即ち、アナログ・ビデオ記録装置73からの出力線74
が前に述べたアナログ信号MUX  27の別の入カフ
5に通じており、その後、アナログ・ビデオ信号がAD
C25に入力され、そこで信号が再びディジタルの画素
値に変換されてから、DVP31に於ける再処理の為に
、入力処理装置29に送り返される。 勿論、入力処理
装置29にあるルックアップ・テーブル(図に示してな
い)がこの時線形様式で作用する。 これは、もう7回
対数変換をする必要がないからである。
画像がテレビジョン・モニタ78のスクリーン77に表
示される。 テレビジョンΦモニタはMUX  51の
出力母線79から来た信号によって駆動される。 出力
母線79はLUT  80の入力に通じておシ、このL
UTは、ディジタルの画素データに作用して、テレビジ
ョン番モニタのダイナミック・レンジ全体を埋める様に
それを拡張する様な伝達関数を持っている。 データが
LUT80で修正された後、ディジタル・アナログ変換
器(DAC)81に送られ、そこで信号がアナログ・ビ
デオ信号に変換されて、テレビジョン・モニタ78を作
動する。
利用者は利用者コンソール82を通じて上記装置と連絡
する。 このコンソールは利用者の要請を入力する為の
キーボード82を持っている。
装置に於けるタイミング、制御並びにデータの転送と操
作は、/9ざ7年77373日に出願された係属中の米
国特許出願通し番号第32X3θ7号に詳しく記載され
ている。
この発明を理解するのに十分な程度に1制御装置の説明
をする。 基本的な画像データの収集、経時サブトラク
ション、混成サブトラクション並びにデータの再処理等
を含む徨々のX線方式を実行する為のプログラムが、ホ
ストCPUであるシステム制御器17の記憶装置(図に
示してない)に記憶されている。 システム制御器17
がコンソール82からの利用者の要請に応答して、[処
方」と呼ぶ命令の組を入出力(Ilo)インターフェイ
ス・モジュール84及び両方向アドレス/データ母線8
5を介して即時読出記憶装置(RAM)87に送る。 
読出専用記憶装置(ROM)86、I10インターフェ
イス88及びディジタル・ビデ、を処理装[CPU(D
VP−CPU)制御器89もそれぞれの母線によって母
線85に結合されている。
DVP−CPU制御器89が、ROM  86に記憶さ
れている解釈プログラムを使って、処方を解釈し、この
処方を実行するのに必要な機能を遂行する様に、装置の
種々の部品を設定する。 例えばディジタル・ビデオ処
理装置31の入力処理装置29は線形様式又は対数変換
様式で動作する様に設定することが出来る。 MUX 
 27.39乃至42゜49.50の様な種々の多重化
器を選択的に作動し又は不作動にすることが出来る。 
フレーム記憶装置45乃至48は読出し又は書込みに設
定することが出来る。 演算処理装置38は選ばれた様
式で動作する様に設定することが出来る。 装置内のこ
れらの部品並びにこれまで説明しなかったその他の部品
は図に示してないレジスタを持っていて、これがDVP
−CPU制御器89から符号ワードを受取る。  この
符号ワードで、ビットが、必要に応じて部品を制御する
様に又はデータ通路を変える様にセットされ又はセット
されない。 動作符号ワードを部品のレジスタに伝達す
る母線は個別に示してないが、I10インターフェイス
88に結合された母線部分90によって包括的に示しで
ある。 前掲米国特許出願通し番号第32130’)号
に記載されている様に、画像データを収集している間、
DVP  31内のデータ通路は変更しない。
データ通路は、ビデオ・カメラ23の垂直消去期間の間
だけ変更される。 こ\で説明している装置のハードウ
ェアは、この米国特許出願とは異なる形で配置されてい
て、前に説明した経時サブトラクション処理及び混成サ
ブトラクション処理を行なうことが出来る様になってい
る。
一般的に云うと、利用者の要請によるX線方式に応答し
て処方を実行する様に装置の初期設定をした後、X線制
御装置16に結合された手動のスイッチ16′を一時的
に閉じるまで、X線画像データの収集は開始されない。
 DVP−CPU制御器89が両方向母線18を介して
X線制御装置16に作動信号又は用意完了信号符号を供
給して、装置の全ての機能が適正な時間関係にある場合
にのみ、Xlsがオンになる。 カメラ制御インターフ
ェイス又はモジュール91がDVP −CPU制御器の
母線85及びビデオ・カメラに結合され、ビデオ・カメ
ラ23を制御する。 例えば、カメラのターゲットはX
線露出の間消去され、露出に続くフレーム時間の間、屓
次様式で読出されるが、これは後で説明する。
第1図の演算処理装置38の主な部品が第一図に示され
ている。 演算処理装置はMUX  95゜96.97
を有する。 これらのMUXが夕つの入力を持ち、その
任意のもの又は全てが前に第1図について説明した母線
53.56,36.59及び62を介してデータを受取
る。  72ビツト母線98がMUX95(7)出力を
演算論理装置(ALU) To。
の7つの入力99に結合する。 母線101がMUX9
6の出力を掛算器(MULT)102の入力に結合する
。 母線103がMULT  102の出力をALU1
05の1つの入力104に結合する。MULT  10
2は別の入力母線106を持つ−Cいる。 ディジタル
の形に表わした重み係数又は倍率ktをDVP−CPU
制御器89から母線106を介してMULT102に入
力し、■几TlO2の入力母線101から供給された画
像データに、必要な時、ktを乗することが出来る様に
する。 ktは低X線エネルギの画像データに対する重
み係数又は倍率である。
1M109力MUX97ノ出力ヲ別ノMULT110の
入力に結合する。 母線111が、高X線エネルギで得
られる画像データに対する重み係数khをDVP −C
PU 制御器89からMULTlloに供給出来る様に
している。 母線113がMULTIIOの出力なAL
U 105の他方の入力114に結合する。
ALU 105の出力が母線115を介して、必要に応
じて利得を発生する伝達関数を持つルックアップ・テー
ブル(LUT)1160入力に結合される。
LUT 116 (7)出力カ母M11’7 ヲ介1.
−(ALU 100の他方の入力118に結合される。
 ALUlooの出力母線44が、第1図の演算処理装
置38の出力に示した同じ母線44に対応する。
低及び高エネルギの重み係数に!及びkh#−i。
必要に応じて、夫々掛算器102.110 K入力する
ことが出来ることに注意されたい。 実例では、利用者
が、テレビジョン・モニタ78のスクリーンに画像が表
示されるのを見ながら、演算処理装置38のMULT 
l 02及び110を介して、画像データに対する異な
る重み係数の値を加えることが出来る様にしている。 
重み係数の選び方忙より。
利用者は1表示される画像の中で骨又は軟らかい組織の
好ましい相殺が得られる様な係数を選ぶことが出来る。
 ホストCPU制御器17の記憶装置に相異なる重み係
数を記憶しておき、利用者用コンソールのキーボード8
2′で選ぶことが出来る。
3つの記憶装置FMA、FMB、FMCを用いるこの発
明の実施例では、利用者が、kl及びkhの値を、画像
の再処理の間、最適の相殺を達成する任意の値に変える
ことが出来る様にするキー・スイッチが設けられている
。 yつの記憶装置F MA 、FMB 。
FMC,FMD  を用いる実施例では、 kz及びk
hD値は手順が開始される前に選ばれるが、再処理の間
に変えることも出来る。
第3図は、血管中のX線造影剤の濃度が時間と共に変わ
る様子を示すグラフである。  この例では、造影剤を
時刻0に静脈注射したと仮定している。  70秒より
少し短い時間で、造影剤が混じつ念血液が関心領域内の
血管に入り始める。
約/!秒で、造影剤の濃度が最大になり1.23秒に向
って時間が経つにつれて段々薄くなる。 この場合、造
影剤の注射と、到着と、それが出て行く間の時間はこれ
より長くなったり短くなったりすることがある。
第り図は経時サブトラクション、エネルギーサブトラク
ション及び混成サブトラクションの間の基本的な違いを
示している。
第4図の経時サブトラクションでは、約!秒(第3図で
見て)と云う様に、造影剤が到着する前に、X線撮影レ
ベルのキロボルトをX線管のターゲットに印加して、X
線露出を行ない、マスク像用の画素データを求め、これ
を記憶する。 その後1次にT、。に、造影剤が関心領
域に到達したと思われる注射後の時刻に、一連のX出を
開始する。 注射後の一連の画像データは、それらが得
られた時に記憶すると仮定する。 次忙、マスク像から
7つの注射後の画像(造影時画像)、そして別の注射後
の画像(造影時画像)を減算して。
注射前のマスクgR(造影前画像)と注射後の儂(造影
時画像)に共通なものを全て相殺し、造影剤で充たされ
た血管が残る様にする。 次に、コントラスト並び忙解
儂度又は鮮明さが最高の血管を写す画像をみつける為に
、差像を相次いで表示する。 これは必ずしも、造影剤
の濃度が最大の所で得られた画像ではない。
第Z図のエネルギ・サブトラクションでは。
造影剤が検討している血管に到着する少し前又は後から
始めて、/対又は更に多くの対の低及び高kVのX線露
出、即ち、低及び高平均エネルギの霧出を行なう。 例
えば、低エネルギの露出をT10 %そして高エネルギ
の露出なT;。で行なう様にして、一連の低及び高エネ
ルギの対の露出を開始することが出来、T、51c於け
る造影剤の濃度のピークを通越すまで続けることが出来
る。 典型的には、低エネルギの露出#133m5のテ
レビジョン・フレーム時間内に行ない、ビデオ会カメラ
のターゲットの続出しけその間消去しておく。 ターゲ
ットは、次のフレームの間に読出すことが出来、この間
1画像フレームを同時たディジタル化して画素データと
し、記憶する。 対の内の高エネルギの露出は1次のフ
レーム時間の間に行ない。
その次のフレームの間に読出し、この結果得られ死生の
高エネルギのディジタル化した画素データを対応する記
憶された低エネルギのデータから減算して、差像フレー
ムを発生し、後で表示する為に、これを一連の他の差像
と共にディスクに記憶することが出来る。 エネルギ・
サブトラクションでは、低エネルギ及び高エネルギの一
方又は他方又は両方に対するデータは、両方の画像に共
通な軟らかい組織を相殺し又は減算によってなくす様に
倍率をかける。 然し、骨を相殺する様釦倍率をかける
と、血管中の造影剤も幾分か相殺されることになって望
ましくない。 信号対雑音比も低下する。 エネルギ・
サブトラクションの有利な特徴は、/対の内の低エネル
ギ及び高エネルギの画像が時間的に接近して得られるの
で、これらの画像の間で組織の不随意の動きの為に整合
が目立って失われることがないことである。 エネルギ
・サブトラクションでは、高エネルギ及び低エネルギの
対の露出の合間忙身体の実質的な動きがあっても、有害
々影響けない。
混成サブトラクションを行なう新しい2つの方法を第4
図について説明する。 7つの方法は。
時刻T5の様忙、造影剤が到着する前に、低エネルギ及
び高エネルギの7対の露出をたて続けに行なう。  こ
れらの露出は、身体の動きが殆んど起り得ない様に、数
テレビジョンーフレーム時間内に行なうのが普通である
。 一連のこの様な対を7秒の間隔で行なうことが出来
る。 接近して相次ぐ/対の内の2つの画像を組合せ又
は減算し、その結果得られる造影前差像を記憶する。 
 この儂を作るための画素データは、減算の前忙、軟ら
かい組織が相殺されて骨構造が残る様に、倍率をかけ又
は係数をかける。 Tloの様に、造影剤が到着すると
、接近して相次ぐ低エネルギ及び高エネルギの対の露出
を−続きとして行なう。  これらの像を作るためのデ
ータは、前と同じ倍率を用いて倍率をかけ、その後減算
して、軟らかい組織をやはり相殺して、骨構造と造影剤
を含む血管が残る造影時差像(7つ又は複数)を発生す
る。
この後、任意の造影時差像を任意の造影前差像から減算
して、その両者に共通のものをことごとく相殺し、造影
剤で充たされた血管の夫々の像が残る様にする。
この発明で好ましいと考えられる別の混成サブトラクシ
ョン方法は、第4図のT5から始まる時の様に、造影剤
が到着する前に、低エネルギ及び高エネルギの露出をた
て絖けに行ない、低エネルギの露出儂をこの後経時サブ
トラクション偉を作るためのマスクとして使うものであ
る。 造影剤が到着した時、同様な低エネルギ及び高エ
ネルギの対の露出を行なう。 この後任意の低エネルギ
の造影時画像を任意の低エネルギの造影前画像から減算
して1倍率を使わずに、経時サブトラクション像な発生
して表示する。 然し、混成サブトラクション像を発生
することが出来る様な処理又は再処理の為に1画像デー
タを取扱い且つ利用出来る様にする。 経時サブトラク
ション像のノイズが小さく、、a合が良好で、コントラ
ストの解像度が良ければ、混成サブトラクション像を発
生する必要はない。 混成サブトラクション像を発生し
た方がよいと思われる場合、画像データが記憶装置に入
っているから、造影前画像及び造影時画像の成る組合せ
により、診断の目的にとって十分に満足し得る混成サブ
トラクション像が得られる確率が高く2こうして患者を
そのま\にして手順を繰返す必要を避けることが出来る
典型的には、ディジタル形サブトラクション方法では、
低エネルギ及び高エネルギのX線露出は、普通のX線撮
影法で使われるものと対応する放射強度又はX線管の電
流で行なわれる。 例として云うと、これに制約するつ
もりはないが、高エネルギ及び低エネルギの各々の露出
は典型的には持続時間がグ乃至グθQmsである。 3
3m5のテレビジョン・フレーム時間より短い露出が、
ストップ・モーションにとって最本効果的である。
一般的に造影剤は注射してから約3乃至20秒後に、関
心のある血管に到着する。 こ\で説明した装置を用い
て行なわれる大抵の手順では、それまでに得られ念低エ
ネルギ又は高エネルギの画像の画素データは、−時的に
記憶装置に記憶することが出来る。 後で得られる画像
は、その収集時間の間1便宜的に生の画像と呼ぶ。 エ
ネルギ曇サブトラクションを用いる場合、/対の内の低
エネルギの露出は必ずしも高エネルギの露出より前に行
なう必要がないことは明らかである。 データの取扱い
が正しければ、この順序は逆にすることが出来る。 ど
の対でも、一方又は他方を最初にすることが出来る。
次に混成サブトラクション方法並びに経時サブトラクシ
ョン方法の数学的な背景を説明する。
画素データが対数値に変換される混成サブトラクション
で汀、造影前画像又はマスク像は次の様に表わされる。
場=μl、txt+/″4 bxb Mh=μh、txt+μh、bxb(2)造影時画像又
は生の画像は次の様に表わされる。
Ll!=μ1.txt+μ1.bXb+μ1.1xi(
3)Lh”μh、t xt ”μh、b xb ” μ
h、i xi     f4)こ\でM及びLはマスク
像及び生の儂を表わし、添字のl及びhFi夫々低エネ
ルギ及び高エネルギのビームを表わし、添字のt、 b
及びiは夫々材料の組織、骨及び沃素造影剤を表わす。
 X線線形減衰係数なμで表わし、ビーム中忙ある材料
の厚さをXで表わす。
低及び高X線エネルギに於ける画像の重みをかけた又は
倍率をかけた組合せは次の様に表わされる。
M−klM、+khMh L : k、 L、 + khLh こ\でMは低エネルギ及び高エネルギの造影前画像又は
マスク像の対を組合せ又は減算した結果であり、LFi
低エネルギ及び高エネルギの生の造影時画像の対を組合
せ又は減算した結果である。
k#i乗数であり、これは式(5)及び(6)の代数的
な減算が行なわれる時、任意の密度を持つ材料が相殺さ
れる様に調節することが出来る。 こういう乗数は、実
験的な測定によってその値を決定するか、或いは#に述
べた様に、利用者がkの種々の値を試してみることが出
来る様にして、サブトラクション像を表示した時、利用
者が次々に別の値を試して、どれにすると、アーチファ
クトの相殺が最もよく、且つ造影剤を含む血管のコント
ラストが最善になる様な血管の画像が得られるかを判断
出来る様にすることにより、最適にすることが出来る。
 式(5)及び(6)の乗数には、軟らかい組織を減算
してなくし又は相殺する様に選ばれる。
組合せの係数は軟らかい組織による画素の値を相殺する
様に選ぶことが出来る。 式(1)及び(2)を式(5
)に代入すると、その結果は次の機尾なる。
M=(k、μJ、t ” khμh、t ) xt ”
(k、μz、b ” kh μh、b ) xb   
 (71これはxt(組織の厚さ)の係数をゼロに等し
くすることにより、組織の相殺が達成し得ることを示し
ている。 従って、組織を相殺する為の組合せ係数の比
は次の通りである。
D=M−L マスク像及び生の儂の両方に同じ比を使う。
弐(1)、 (21、(3)及び(4)を式(5)及び
(6)に代入して5式(8)を使うと 混成方法の最後の工程は、骨の影を除く為に。
エネルギ減算したマスク像及び生の像の時間減算である
。 即ち こ\でDは、骨並びに組織の両方を表わす画素の値が相
殺され又は減算によって消えた混成サブトラクション像
データである。
弐αυを式(5)及び(6)で直接的に表わすと、その
結果は次の様になる。
D = k、M、 + khMh−k、 L、 −kh
Mh=に、(M、−L、)+Kh(Mh−Lh)=kl
TIl+ k h Th(12 こ\でTJ及びThけ夫々低エネルギ及び高エネルギの
経時サブトラクション像又は差像を表わす。
従って、線形混成サブトラクションでは、エネルギ・サ
ブトラクション及び経時サブトラクションを行なう順序
は問題ではない。
この発明の7つの特徴として、第1図に示す装置を特定
の様式で動作させることにより、低エネルギ及び高エネ
ルギのマスク像のデータ及び低エネルギ及び高エネルギ
の生の画像データを収集する間、係数(k、r及びkh
又はkh/に、)を決定したり、或いは使う必要はない
。  これに伴って。
経時サブトラクション像がテレビジョン・スクリーン7
7に表示される。 経時サブトラクシジン像で、軟らか
い組織の動きによるアーチファクトがあまりなく、造影
剤で充たされた血管が明瞭に限定されていれば、混成サ
ブトラクションに進むことは不要である。 この場合、
この発明では。
経時サブトラクション像のデータは、単に低X線エネル
ギの造影時画像データ(Lりを低X線エネルギの造影前
画像又はマスク像データ(M、)から減算した結果であ
る。  この結果得られた低エネルギの差像は、どの混
成サブトラクション像の組合せに較べても、SNRが一
層高いと云う利点がある。 混成サブトラクション方法
の必要があると判れば、この方法を再処理様式で実施す
る。
この時、この発明に従って係数kを用いる。
前段に述べた動作様式を次に第1図及び第3図と1部分
5A及び5Bから成るit図の時間線図について説明す
る。 第!図の部分Aは、X線露出及びテレビジョン・
カメラの読出しの時間順序であり1部分Bはビデオ処理
装置の時間順序である。 最初釦、マスク像を作るディ
ジタル画素データを2つの工程で求めなければならない
(11th−)、図のテレビジョン−フレーム「1」の
間、低X線エネルギ(低kV)の造影前霧出を行ない、
その間カメラの読出しは消去しておく。
次のフレーム「2」の間、ビデオ・カメラ又はテレビジ
ョン・カメラ23のターゲットをj[次走査様式で読出
し又は走査し、その結果得られたディジタル画素データ
を第1図の完全フレーム記憶装置FMAに記載する。
(2)  低kvの露出に対するカメラの読出しの直後
、第!A図のフレーム「3」の間、高エネルギ(高kV
)の造影前露出を行なう。 次にフレーム「4」で、カ
メラのターゲットを順次走査様式で走査し、その結果得
られたディジタル・デー夕をFMBに記憶する。 第!
A図の続くフし一ム「5」の間、テレビジョン拳カメラ
のターゲットを消す。
この後、次に述べる様に、関心のある血管に造影剤が到
着すると予想される時刻から開始して。
造影詩画像な収集する。
(3)第!A図の最初のテレビジョン・フレーム「1」
の間、低エネルギの造影時露出を行ない。
その間テレビジョン・カメラのターゲットを消し。
第夕人図の次のフレーム「2」の間、カメラのターゲッ
トを順次様式で走査する。  この画像に対する生のデ
ィジタル画素データを母線36を介して演算処理装置3
8に供給すると同時に、記憶されている低kVの造影前
画素データをFMAから演算処理装置の入力53に供給
する。 演算処理装置ノALU 105で、低エネルギ
の生の造影時画素データを記載されている低エネルギの
造影前データから減算し、その結果得られた低エネルギ
の経時サブトラクション像データを母線44に出力する
(4)第夕図の部分5Bの期間「6」で示す様に、低エ
ネルギ経時サブトラクション像としてFMCに順次走査
形式で記憶する為、上記のFMAの画像から生の画像を
減算した経時サブトラクション像データを母線43及び
MUX41を介して読み込む。  FMCに装入された
時、FMCからビデオ速度で、奇数番号の水平走査線の
画素データを読出し1次に偶数番号の水平走査線の画素
データを読出す。 云い換えれば、飛越し様式でFMC
を読出すことにより、走査の変換を行ない、第5図の部
分5Bの期間「7」に示す様に、母線58及び63を介
してMUX49に、そして母線70及びDAC’72を
介してLUT7iに供給して。
低kVの経時サブトラクション像をディスク記録装置7
31C7ナログ飛越し画像形式で記載する。
低エネルギの経時サブトラクション像の内容なFMCか
ら飛越し様式で供給して、MUX51に1次いでLUT
 8Q及びDAC81に出力して、アナログ飛越し画像
形式でテレビジョン・スクリーン77に表示する。
(51gtA図のフレーム「3」k示すよう忙。
最後の低エネルギの生の造影時露出のカメラの読出しの
直後に、高エネルギの生の造影時露出を行ない、フレー
ム「4」で、カメラのターゲットを順次様式で走査し、
フレーム「5」でテレビジョン・カメラを消す。 演算
処理装置のALU 105を使って、この高エネルギの
生の造影時画像の画素データを、前に述べた工程λでF
MBに記憶されている造影前マスク像の画素データから
減算する。
この結果得られた高エネルギの経時サブトラクション像
データを第!B図の期間「8」で、順次走査形式でFM
Cに記憶する。 前の工程グと同じ(、FMCを飛越し
様式で読出し、 MUX49.LUT71及びDAC7
2を介して出力し、第!B図の期間「9」に、飛越し形
式で高エネルギの経時サブトラクション像として、ディ
スク記録装置73に記憶する。
工程3乃至夕は、追加の低エネルギ及び高エネルギの経
時サブトラクション像を求め、それを飛越し形式でアナ
ログ・ビデオ記録装置73に記憶する為に、何回か繰返
すことが出来る。 第3図は、関心のある血管内の造影
剤の濃度を時間に対して示す典型的なグラフである。 
7例として。
時刻、0に、又は造影剤を注射してから約2秒までの時
間の内の任意の時に、高エネルギ及び低エネルギの造影
前マスク像のデータを求めることが出来る。 造影時の
露出は、造影剤がまだX線の視野内にない2秒の直前忙
開始することが出来る。
この為1例えば7秒の間隔で、一連の高及び低エネルギ
の造影時画像の対が得られる。 2秒の所で、少量の造
影剤が現われる。 約75秒の所で得られた画像はコン
トラストが最高である。 コントラストが最大の低エネ
ルギ及び高エネルギの画像データは、夫々記憶されてい
る低エネルギ及び高エネルギの造影前マスクから減算す
るのに最良であることもあるし、ないこともある。 例
えば、コントラストが最大の造影時画像は、軟らかい組
織の動きによるアーチファクトを持つことがある。 コ
ントラストが最大になる前又は後に得られた造影時デー
タは、アーチファクトが−層少なく、低エネルギ及び高
エネルギの造影前画像データとの整合が一層よくて、経
時サブトラクション像を発生するのに、コントラストが
最大ではないデータを使う方が望ましいことがある。 
代りの造影前マスク儂、又は造影時範囲内にあるが、コ
ントラストが最大ではない像を選び、任意の7つの高エ
ネルギの造影時画像をそれと組合せて。
最適のコントラストを持つ経時サブトラクション像をみ
つけることが出来る。 然し、別のマスクの選択は、そ
の動きが選ばれた造−影時画像の動きと合う場合、動き
によるアーチファクトをなくすだけである。 得られる
最善の経時サブトラクション像を求めて探す7つの理由
は、この様な像が普通は最適の信号対雑音比(SNR)
を持っているからである。
軟らかい組織の動きが目立ったアーチファクトを作る原
因にならないか、或いは低エネルギの経時サブトラクシ
ョン像に軟らかい組織の動きが存在しない場合、最終的
な低エネルギの経時サブトラクション像(7つ又は複数
)の信号対雑音比を更に改善することが出来ることが判
った。 この改善は、低エネルギの経時サブトラクショ
ン像単独に較べて、最終像を得るため、高エネルギの経
時サブトラクション像に対して、低エネルギの経時サブ
トラクション像の成る重みをかけた又は倍率をかけたも
のを、減算ではなく加算することによって達成される。
 欲しい大部分の情報は低エネルギの経時サブトラクシ
ョン像にあるから。
低エネルギの経時サブトラクション像には高エネルギの
像よりも重みを与える。 低エネルギの経時サブトラク
ション像は一層よいコントラストを持つ。 勿論、前尤
述べた工程で使われる画像を収集してディスクに記憶す
る順序の為、ディスクには幾つかの低及び高エネルギの
経時サブトラクション像があり、従って、任意の低エネ
ルギの経時サブトラクション像に重みをかけて前に述べ
た様に任意の高エネルギの経時サブトラクション像に加
算し、造影剤のコントラストが最良の最終像を求めるこ
とが出来る。
動きによるアーチファクトのない経時サブトラクション
像がみつからない場合、混成サブトラクション方法を実
施するのがよい。 混成サブトラクションは、低及び高
エネルギの画像を減算する時、軟らかい組織が完全釦減
算して消える為。
軟らかい組織の動きの影響を全く受けない。 更に、こ
の差像な作る基になった前の経時サブトラクションの際
の霧出の結果として、既に骨が相殺されている。 混成
サブトラクションのSNB、は典型的には経時サブトラ
クションのSNRの約半分である。 従って、これは、
コントラストが最大の画像に対して約3秒以内に接近し
ない様な。
前段に述べた様な別のマスクを選ぶことに相当する。 
動きを止めることに関する限り、経時サブトラクション
で得られるのと同じSNRに対し、混成サブトラクショ
ンは!θ倍乃至700倍よいことが判った。
この発明では、上に述べたイメージング順序が完了した
後、幾つかの低エネルギ及び幾つかの高エネルギの経時
サブトラクション像フレームに対するデータが、飛越し
形式で、ディスク記録装置73にアナログ・ビデオ信号
として記憶される。
この内の任意の経時サブトラクション像をテレビジョン
・モニタ78に表示することが出来る。
低kVの経時サブトラクション偉ケ、その8NRが最高
であるから、屓次表示して、どの画像によると、骨が最
も完全に相殺されて、血管が最高のコントラストで見ら
れるかを決定することが好ましい。 軟らかい組織の動
きによるアーチファクトが存在することによって、混成
サブトラクション方法を実施すべきであると判った場合
、この発明では、混成サブトラクションの為の全てのデ
ータが既にアナログ・ビデオ・ディスクに記憶されてい
るから、追加の露出を行なう必要はない。
混成サブトラクションは、単にアナログ記録装置73の
磁気ディスクに記憶されている情報を再処理するだけで
あり、これは後で更に詳しく説明する。
今述べた様に検査する為に、低エネルギの経時サブトラ
クション像を表示する為、その各々を表わす飛越しアナ
ログ信号が母線79を介してADC25に出力され、そ
こでディジタル信号に再び変換される。 次にディジタ
ル画素信号が変更なし尾、ディジタル・ビデオ処理装置
31を通され、MUX51から母線79を介してLUT
 8Q及びDAC81に出力され、アナログ・ビデオ信
号に変換して、テレビジョン・モニタ78を駆動する。
記憶されている経時サブトラクション偉を頴番に表示す
ることは、コンソール82のキーボード82′を使って
行なうことが出来る。 次に混成サブトラクションの為
、任意の低エネルギの造影時画像を低エネルギの造影前
画像から減算したこと忙よって得られた差像の画素デー
タ、即ち、低エネルギの経時サブトラクション像のデー
タをアナログ・ディスク記録装置33から検索し、再び
ディジタル化した後、FMAに記憶する。 視野にある
造影剤が最大になる様な低エネルギの経時サブトラクシ
ョン偉が、普通使うのに好ましい画像である。 この低
エネルギの経時サブトラクション像のデータをFMAに
記憶して、飛越し様式で読出す。 これは、前にこの様
式で記録装置73のディスクに記憶されていたからであ
る。
FMAが一杯になったら、対応する高エネルギの経時サ
ブトラクション像に対するデータをディスクから呼出し
、演算処理装置38を使って対応する低エネルギの経時
サブトラクション偉と画素毎に組合せる為に、  FM
Bに保持することが出来る。 処理装置38でしなけれ
ばならないことは1式α2に従って、低エネルギ及び高
エネルギの経時サブトラクション偉を組合せることであ
る。
これらの像では、動かない軟らかい組織並びに骨は既に
相殺されており、造影剤で充たされた血管の画像と、軟
らかい組織の動きによるアーチファクトとが残つている
。 こういうアーチファクトを除く為、低エネルギの組
合せを表わす画素データに適当な係数kitを乗じ、高
エネルギの組合せに適当な係数khを乗じて、軟らかい
組織を相殺しなければならない。 この為、FMAから
の画像データが演算処理装置38にあるMULT102
に供給され、そこで各々の画素の値にklを乗じ。
FMB からのデータをこれに対応してMULTIIO
に送り、そこでデータにkhを乗する。 MULT10
2及び110からの対応する画素データが次にALU1
05で減算される。 LUT116及びALUlooで
利得並びにオフセットが導入され、データが混成サブト
ラクション参ディジタル画素データとして、演算処理装
置の母線44に出力される。
この画素データはビデオ処理装置の出力MUX51を介
して送り、テレビジョン・スクリーン77に混成サブト
ラクション像を表示出来る様にする為のアナログ・ビデ
オ信号に変換することが出来る。
混成サブトラクション画素データは、ビデオ処理装置3
1のMUX49から送出して、希望忙よって将来表示す
る為に、アナログ・ビデオ信号に変換してディスク記録
装置73に記憶すること本出来る。
式(8)で示す様に1組織の動きが整合外れのアーチフ
ァクトの重要な原因になる為に最も重要である軟らかい
組織の相殺は、式(8)の右辺に等しくなる様にkの比
を選ぶことによって達成し得る。
この比を第1次近似として使うことが出来る。
前に説明した様に、利用者には係数の異なる値を利用出
来る様にすることが出来る。  この為、FMA及びF
MBからの画像データに反復的に種々の係数を作用させ
て、利用者が、テレビジョン・スクリーン77を見るこ
とにより、どの混成サブトラクション偉が、最善のコン
トラスト並びに解像度で、造影剤で充たされた血管を示
すかを判定することが出来る様にする。 更に、低エネ
ルギ及び高エネルギの成る順序の経時サブトラクション
像が作られると仮定しているから、そのどれでもアナロ
グ−ビデオ記録装置から検索して、前に述べ念様に処理
し、最善の混成サブトラクション像を選ぶことが出来る
。 画像データの再処理手順は、勿論追加のX線露出を
行なうことを必要とせずに実施される。
上建述べた方法は、3つの完全フレーム記憶装置FA4
メ、、 FMB、 FMCで構成される装置を用いて実
施される。 低kVの経時サブトラクション像又は混成
サブトラクション像をその収集中に表示し、且つ収集中
にこれらの像を記憶することが出来る様にする別の方法
は、グつの完全フレーム記憶装置FMA、FMB、FM
C,FMD(FMD #i参参照番号グセ図示されてい
る)が第1図に示す様に必要となる別の実施例の装置を
用いる。 この方法では、前に収集した経時サブトラク
ション像を再処理しなくても、混成サブトラクション像
を得ることが出来る。 混成サブトラクション像が収集
過程の間に発生される。 この別の装置の構成と方法を
、主に第1図及び第3図と1部分にA及び6B図に分れ
た第6図の時間線図を参照して説明する。
前に説明した実施例の場合と同じく、最初の動作は2つ
の工程でマスク像を収集することである。
(1)第3図の部分gAのフレーム「1」に示す様に、
低エネルギの造影前X線露出を行ない、この時テレビジ
ョン拳カメラのターゲットを消しておき1部分乙Aのフ
レーム「2」に示す様に。
霧出が終了した後、順次走査様式でビデオ・カメラ23
のターゲットを読出し、その結果得られるディジタル画
素データを完全フレーム記憶装置FMAに記憶する。
(2)低エネルギ画像の読出しの後の最初のフレーム期
間の始めに、高エネルギの造影前X線露出を行ない1部
分6人のフレーム「4」に示す様に、露出が終了した後
のフレームの間、lI次走査様式でビデオ・カメラ23
のターゲットを読出し。
その結果得られたディジタル・データを記憶装置FMB
  に記憶スる。 次のフレーム「5」の間。
テレビジョン−カメラのターゲットを消す。
この2つの工程が完了した後、普通は数秒間が経過した
後、第3図の5秒の直前と云う様に。
造影剤が血管に到着すると予想される直前から始めて1
次の様に成る順序の造影時画像フレームを求める。
(3)部分乙AのフレームrlJの間、低エネルギのX
線露出を行ない、フレーム2に示す様に、露出が終了し
た後、順次走査様式でビデオ・カメラ23のターゲット
な読出す。 こうして得られた実時間の又は生の低エネ
ルギ造影時ディジタル画素が発生される時5部分乙Aの
フレーム「2」及び部分6Bの期間「6」の一致で示す
様に、演算処理装置のALU105 を使って、FMA
に記憶されている低エネルギの造影前データから順次様
式でこの生のディジタル画素を減算する。 各々の対応
する画素の減算結果を、低エネルギの経時サブトラクシ
ョン像として1部分乙Bの期間「6」に示す様に、順次
形式で相次いでFMCに記憶する。
(4)その前の低エネルギの造影前露出に対してカメラ
の読出しをした直後、部分乙Aのフレーム「3」に示す
様に、高エネルギの造影時X線露出を行なう。 高エネ
ルギの露出の間、部分、4;Aのフレーム「3」並びに
部分6Bの期間「7」に示す様に、FMCから飛越し形
式で低エネルギの造影時経時サブトラクション像を読出
し、その結果をビデオ・ディスク73に記憶する。
(5)部分乙Aのフレーム「4」に示す様に。
高エネルギの造影時露出が終了した後ρフレームの間、
順次走査様式でビデオ・カメラ23のターゲットを読出
す。  この結果得られた実時間の又は生の造影時ディ
ジタル画素データが発生される時、又は部分gAのフレ
ーム「4」に示す様に順次様式でターゲットから読出さ
れる時、それを。
演算処理装置のALU105を使って、前取てFMBに
記憶されている対応する高エネルギの造影前画素データ
から順次様式で減算する。 各々の対応する画素の減算
結果を、高エネルギ経時サブトラクション像として順次
形式で記憶装置FMDに記憶する。  ターゲットを消
す。
(6)飛越し形式で記憶装置FMCから低エネルギの経
時サブトラクション像データを読出すと同時に、高エネ
ルギの経時サブトラクション像データを飛越し様式で第
4の記憶装置FMDから読出し、FMCから読出した低
エネルギの経時サブトラクション像データを演算処理装
置のMULT102に入力すると共にFMDからの高エ
ネルギの経時サブトラクション像データを同時にMUL
Tlloに入力する。 MULT102で、データに倍
率又は係数kzを乗じ、MULTIIOで、データに係
数khを乗じて、軟らかい組織を相殺する。 MULT
 102及び110で係数を掛けたデータを同時にAL
UIQ5に入力して、−組のデータを他方の組から減算
し、その結果を既に飛越し形式になっている混成サブト
ラクション像としてアナログ・ビデオ・ディスクに記憶
する。
工程3乃至にに示した全ての手順は、造影剤の密度が最
大であるか又は最大に近い時、7つ又は更に多くの儂が
得られる様に保証する為、付加的な造影時画像を得る為
に繰返すべきである。
低エネルギ及び高エネルギの造影前画像データが夫々F
MA及びFMBに保持されており、この為データをFM
C及びFMDに書き換えること釦なるが。
混成サブトラクション過程は繰返して実施することが出
来る。 然し、それまでの全ての混成サブトラクション
像がディスクに記憶されていて、全ての低エネルギの経
時サブトラクション像も記憶されているから、損失はな
い。
以上説明した一連の動作では述べなかったが。
低エネルギの経時サブトラクション像は、それが発生さ
れた時、テレビジョン・スクリーンに表示される。 更
に、7つの手順が完了した後、低エネルギの経時サブト
ラクション像をディスクから呼出して、それらを順次見
ることにより、血管に於けるコントラストが最適である
像をみつけることが出来る。 造影剤で充たされた血管
が軟らかい組織の動きによるアーチファクトによってぼ
やけた場合、対応する混成サブトラクション像をディス
ク記録装置から選択して、検討の最善の像とすることが
出来る。
この発明の実施例を詳しく説明したが、この発明の範囲
は特許請求の範囲の記載によって限定されることを承知
されたい。
【図面の簡単な説明】
第1図は種々の動作様式によって選択的に経時サブトラ
クション像及び混成サブトラクション像を得る装置のブ
ロック図、第2図は第1図に7つのブロックで示した演
算処理装置の更に詳しいブロック図、第3図は造影剤か
静脈注射された後の時間に対し、造影剤の濃度又は密度
を示す典型的な又は7例としてのグラフ、第4図は経時
サブトラクション及びエネルギ・サブトラクション及び
混成サブトラクションの特性並びにその違いを時間に対
して示した線図、第夕図及び第6図は経時サブトラクシ
ョン像及び混成サブトラクション像を得る異なる様式に
関係する時間並びに順序線図である。 主な符号の説明 10 :患者 13 :X線管 16 : X線制御装置 23 : ビデオ・カメラ 29 :入力処理装置(対数処理) 38 :演算処理装置 45.46.47.48  :  フレーム記憶装置7
3 : アナログ・ビデオ記録装置 \0 手おタネ+−47正書(方式)

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)X線造影剤が人体の領域に入る前の造影前X線露
    出を行なうと共に、該造影剤が前記領域に入つた後の造
    影時露出を行ない、何れかの順序で低及び高の平均エネ
    ルギX線ビームを用いて対の露出を順次行ない、露出に
    よつて得られた画像がテレビジョン・カメラのターゲッ
    ト上に形成され、該ターゲットを走査して読出すことに
    よつて得られたアナログ・ビデオ信号が、1フレームを
    構成する画素を表わすディジタル対数データに変換され
    る様にして、人体の領域の中に含まれるX線造影剤によ
    つて限定された人体の領域の可視像を作る方法に於て、 (a)1対の低エネルギ及び高エネルギの造影前X線露
    出の内の選ばれた一方を行ない、該露出が終つた後、前
    記ターゲットを順次走査様式で読出して、その結果得ら
    れる画像フレームについてのディジタル画素データを第
    1の記憶装置に記憶し、該読出しが完了した後、前記1
    対の内の他方の露出を行なつて、該露出が終了した後、
    前記ターゲットを順次走査様式で読出して、その結果得
    られる画像フレームについてのディジタル画素データを
    第2の記憶装置に記憶し、 (b)1対の低エネルギ及び高エネルギの造影時露出の
    内の選ばれた一方を行なつて、前記ターゲットを順次走
    査様式で読出すと同時に、この画像フレームについての
    ディジタル画素データを、同じエネルギで得られた造影
    前の画像についての記憶されている対応するディジタル
    画素データと減算によつて組合せ、その結果得られた差
    像データを第3の記憶装置に記憶し、 (c)第3の記憶装置を読出して前記差像データを、同
    じ高又は低のX線エネルギを用いて得られた経時サブト
    ラクション像の1つとして大容量記憶装置に記憶し、 (d)前記対の低エネルギ及び高エネルギの造影時露出
    の内の他方を行なつて、前記ターゲットを順次走査様式
    で読出すと同時に、この画像フレームについてのディジ
    タル・データを、同じエネルギで得られた造影前の画像
    についての記憶されている対応するディジタル・データ
    と減算によつて組合せ、その結果得られた差像データを
    、高又は低のX線エネルギの内の同じ他方のエネルギに
    よつて得られた他方の経時サブトラクション像として前
    記第3の記憶装置に記憶し、 (e)該第3の記憶装置を再び読出して、そのデータを
    同じ低又は高のX線エネルギを用いて得られた他方の経
    時サブトラクション像として前記大容量記憶装置に記憶
    して、少なくとも1つの低エネルギの経時サブトラクシ
    ョン像を表わすデータ並びに少なくとも1つの高エネル
    ギの経時サブトラクション像を表わすデータが記憶され
    る様にする工程から成る可視像を作る方法。
  2. (2)特許請求の範囲(1)に記載した方法に於て、前
    記第3の記憶装置にある経時サブトラクション像のディ
    ジタル・データが毎回飛越し様式で読出され、該データ
    が対応するアナログ・ビデオ信号に変換され、その後前
    記大容量記憶装置に記憶される方法。
  3. (3)特許請求の範囲(1)又は(2)に記載した方法
    に於て、密に相次ぐ低エネルギ及び高エネルギの追加の
    対の造影時露出を行なつて、低エネルギ経時サブトラク
    ション像データの組と高エネルギ経時サブトラクション
    像データの組とから成る系列を前記大容量記憶装置に記
    憶する為に発生することを含む方法。
  4. (4)特許請求の範囲(1)又は(2)に記載した方法
    に於て、低エネルギ経時サブトラクション像データが前
    記第3の記憶装置から読出されている時に、それを使つ
    てテレビジョン手段を駆動し、該低エネルギ経時サブト
    ラクション像を表示する工程を含む方法。
  5. (5)特許請求の範囲(3)に記載した方法に於て、大
    容量記憶装置に記憶された一連の低エネルギ経時サブト
    ラクション像データの組を使つてテレビジョン手段を駆
    動し、低エネルギ経時サブトラクション像を相次いで表
    示する工程を含む方法。
  6. (6)特許請求の範囲(1)に記載した方法に於て、一
    方のX線エネルギの露出によつて得られた前記ターゲッ
    トの画像を読出した後、他方のX線エネルギの露出が行
    なわれるよりも少なくとも/テレビジョン・フレームだ
    け前に前記ターゲットを消すことを含む方法。
  7. (7)特許請求の範囲(1)に記載した方法に於て、低
    エネルギ経時サブトラクション像を表わすデータ信号を
    使つてテレビジョン手段を駆動して、該低エネルギ経時
    サブトラクション像を表示すると共に、表示された画像
    中に、人体の軟らかい組織の動きによる目立つたアーチ
    ファクトが存在するかどうかを可視的に判断することが
    出来る様にし、この様なアーチファクトがなければ、前
    記低エネルギ経時サブトラクション像データに重みをか
    けて、それを高エネルギ経時サブトラクション像につい
    ての対応するデータと加算して、低エネルギ経時サブト
    ラクション像単独の場合に較べて信号対雑音比を改善し
    た最終的な画像データの組を発生する工程を含む方法。
  8. (8)特許請求の範囲(1)に記載した方法に於て、経
    時サブトラクション像の中に軟らかい組織の動きによる
    アーチファクトがあれば、それを相殺する混成サブトラ
    クションを行なう工程を含み、該工程は、記憶装置から
    低エネルギ経時サブトラクション像を表わす1フレーム
    の画素データを検索して、該データに係数k_lを乗じ
    、記憶装置から高エネルギ経時サブトラクション像を表
    わす1フレームの画素データを検索して該データに係数
    k_hを乗じ、前記乗算の後、前記低エネルギ及び高エ
    ネルギの経時サブトラクション像の内の一方についての
    データを他方についてのデータから最終的に減算して、
    最終差像フレームの画素データを発生し、このデータを
    使つてテレビジョン手段を駆動して最終像を表示するこ
    とから成り、k_l及びk_hの値は、最終的な減算に
    よつて、軟らかい組織の動きによるアーチファクトが相
    殺されて、造影剤によつて限定された領域が残る様に選
    ばれている方法。
  9. (9)特許請求の範囲(8)に記載した方法に於て、軟
    らかい組織のアーチファクトの相殺を最適にする工程を
    含み、この為、前記最終像が表示された後、選ばれた低
    エネルギ経時サブトラクション像及び選ばれた高エネル
    ギ経時サブトラクション像のデータの内の一方又は他方
    又は両方に、最初に使つた値とは異なる値を持つ係数を
    乗じて最終像を表示し、軟らかい組織のアーチファクト
    の相殺が改善されたかどうかを判定することを含む方法
  10. (10)特許請求の範囲(2)に記載した方法に於て、
    経時サブトラクション像の中に軟らかい組織の動きによ
    るアーチファクトがあれば、それを相殺する混成サブト
    ラクションを行なう工程を含み、該工程は、大容量記憶
    装置から低エネルギ経時サブトラクション像フレームを
    表わすアナログ・ビデオ信号を読出し、該信号をディジ
    タル画素データに変換してこのデータを1つの記憶装置
    に記憶し、高エネルギ経時サブトラクション像フレーム
    を表わすアナログ・ビデオ信号を大容量記憶装置から読
    出して、該信号をディジタル画素データに変換し、この
    データを別の記憶装置に記憶し、低エネルギ経時サブト
    ラクション像のディジタル・データ及び高エネルギ経時
    サブトラクション像のディジタル・データを夫々の記憶
    装置から処理装置に転送して、この処理装置によつて低
    エネルギの画素データに係数k_tを乗ずると共に高エ
    ネルギ画素データに係数k_hを乗じ、一方のフレーム
    の画像データの画素を他方の対応する画素から減算して
    、最終差像フレームの画素データを発生し、この最終デ
    ータを使つてテレビジョン手段を駆動して最終像を表示
    することから成り、k_l及びk_hの値は、最終的な
    減算によつて軟らかい組織の動きによるアーチファクト
    が相殺されて、造影剤によつて限定された領域が残る様
    に選ばれている方法。
  11. (11)特許請求の範囲(10)に記載した方法に於て
    、軟らかい組織によるアーチファクトの相殺を最適にす
    る工程を含み、この為、前記最終像を表示した後、選ば
    れた低エネルギ経時サブトラクション像のデータと選ば
    れた高エネルギ経時サブトラクション像のデータの内の
    一方又は他方又は両方に最初に使つた値とは異なる値を
    持つ係数を乗じ、最終像を表示して、軟らかい組織によ
    るアーチファクトの相殺が改善されたかどうかを判定す
    ることを含む方法。
  12. (12)X線造影剤が人体の或る領域に入る前の造影前
    X線露出を行ない、造影剤が該領域に入つた後の造影時
    露出を行ない、何れかの順序で低及び高の平均エネルギ
    X線ビームを用いて対の露出を順次行ない、露出によつ
    て得られた画像フレームがテレビジョン・カメラのター
    ゲット上に形成され、該ターゲットを走査して読出すこ
    とによつて得られたアナログ・ビデオ信号を/フレーム
    を構成する画素を表わすディジタル対数データに変換す
    ることにより、人体の中に含まれるX線造影剤によつて
    限定された人体の領域の可視像を作る方法に於て、 (a)低X線エネルギの造影前露出を行ない、続くフレ
    ーム時間の間に、前記ターゲットを順次走査様式で読出
    して、該画像フレームに対するディジタル画素データを
    低エネルギ造影前マスク像として第1の記憶装置に記憶
    し、 (b)前記低エネルギの造影前露出を行なう前又は後に
    、その前の露出のターゲットの読出しが完了してから短
    い時間の後に、高エネルギの造影前露出を行ない、続く
    フレーム時間の間に、前記ターゲットを順次走査様式で
    読出して、該画像フレームに対するディジタル画素デー
    タを高エネルギ造影前マスク像として第2の記憶装置に
    記憶し、 (c)低エネルギの生の造影時露出を行なつて、続くフ
    レーム時間の間に、前記ターゲットを順次走査様式で読
    出し、この読出しの間、前記生の低エネルギの造影時デ
    ィジタル画素データを、第1の記憶装置に記憶されてい
    る対応する低エネルギの造影前画素データから減算し、
    その結果得られるデータを、軟らかい組織の動きによる
    アーチファクトがあるとすれば、それ以外の2つの画像
    に共通な略全てのものが減算によつて消えて、実質的に
    造影剤によつて限定された領域だけが残る様な低エネル
    ギ経時サブトラクション像データとして、順次走査形式
    で第3の記憶装置に記憶し、 (d)前記低エネルギの造影時露出を行なう前又は後に
    、生の高エネルギの造影時露出を行ない、この露出時間
    の間に、飛越し走査様式で第3の記憶装置から低エネル
    ギ経時サブトラクション像を読出してそれを大容量記憶
    装置に記憶し、高エネルギの造影時露出に続くフレーム
    時間の間に、前記ターゲットを順次走査様式で読出して
    、その結果得られるディジタル画素データが発生されて
    いる間、それを、前記第2の記憶装置に記憶されている
    高エネルギの造影前画像の対応するディジタル画素デー
    タから減算して、その結果のデータを、軟らかい組織の
    動きによるアーチファクトがあるとすれば、それ以外の
    2つの画像に共通な略全てのものが減算によつて消え且
    つ実質的に造影剤によつて限定された領域だけが残る様
    な高エネルギ経時サブトラクション像として、順次走査
    形式で第4の記憶装置に記憶し、 (e)前記第3の記憶装置から飛越し走査様式で低エネ
    ルギ経時サブトラクション像データを処理手段に読出す
    と同時に、前記第4の記憶装置から飛越し走査様式で高
    エネルギ経時サブトラクション像データを処理手段に読
    出し、該処理手段により低エネルギ画像データに係数k
    _lを乗ずると共に高エネルギ画像データに係数k_h
    を乗じて、軟らかい組織を相殺する様に修正された2組
    のデータを発生し、 (f)前記乗算工程の後、一方の組を他方の組から減算
    して、その結果得られたデータを混成サブトラクション
    像として大容量記憶装置に記憶する工程から成る可視像
    を作る方法。
  13. (13)特許請求の範囲(12)に記載した方法に於て
    、追加の混成サブトラクション像を求める工程を含み、
    該工程は、1つの混成サブトラクション像が大容量記憶
    装置に記憶された後、前記低エネルギ造影前画像データ
    を前記第1の記憶装置に保持すると共に前記高エネルギ
    造影前画像データを第2の記憶装置に保持し、その後、
    低エネルギ造影前マスク像を求めて前記第1の記憶装置
    に記憶する工程並びに高エネルギ造影前マスク画像を求
    めて第2の記憶装置に記憶する工程と云う最初の2つの
    前記工程(a)及び(b)に続く、前記工程(b)乃至
    (f)を繰返して、前記大容量記憶装置に記憶する為に
    、追加の混成サブトラクション像を求めることから成る
    方法。
  14. (14)特許請求の範囲(12)又は(13)に記載し
    た方法に於て、前記低エネルギ経時サブトラクション像
    データを飛越し形式で読出して大容量記憶装置に記憶す
    る間、該データを同時に用いて、低エネルギ経時サブト
    ラクション像をテレビジョン・スクリーンに表示するこ
    とを含む方法。
  15. (15)特許請求の範囲(12)又は(13)に記載し
    た方法に於て、一方のエネルギの露出によつて得られた
    前記ターゲット上の画像を読出した後、他方のX線エネ
    ルギの露出を行なうよりも少なくとも1テレビジョン・
    フレームだけ前に前記ターゲットを消すことを含む方法
JP1103625A 1982-04-26 1989-04-25 X線画像サブトラクションの方法 Pending JPH0263439A (ja)

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