JPH03133277A - エネルギーサブトラクション画像の形成方法および装置 - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は放射線画像のサブトラクション処理、詳細には
放射線画像のデジタルサブトラクション処理において、
サブトラクション処理のパラメータを最適化するサブト
ラクション画像の形成方法およびその装置に関するもの
である。

（従来の技術） 従来より放射線画像のデジタルサブトラクションが公知
となっている。この放射線画像のデジタルサブトラクシ
ョンとは、異なった条件で撮影した２つの放射線画像を
光電的に読み出してデジタル画像信号を得た後、これら
のデジタル画像信号を両画像の各画素を対応させて所定
のパラメータにより減算処理し、放射線画像中の特定の
構造物の画像を形成するための差信号を得る方法であり
、このようにして得た差信号を用いて特定構造物のみが
抽出された放射線画像を再生することができる。

このサブトラクション処理には、基本的に次の２つの方
法がある。即ち、造影剤注入により特定の構造物が強調
された放射線画像の画像信号から、造影剤が注入されて
いない放射線画像の画像信号を減算（サブトラクト）す
ることによって特定の構造物を抽出するいわゆる時間サ
ブトラクション処理と、同一の被写体に対して相異なる
エネルギー分布を有する放射線を照射し、それにより特
定の構造物が特有の放射線エネルギー吸収特性を有する
ことを利用して特定構造物が異なる画像を２つの放射線
画像間に存在せしめ、その後この２つの放射線画像の画
像信号間で適当な重みづけをした上で、すなわち適当な
パラメータを決定した上で減算（サブトラクト）を行な
い、特定の構造物の画像を抽出するいわゆるエネルギー
サブトラクション処理である。

このサブトラクション処理は特に医療用のＸ線写真の画
像処理において診断上きわめて有効な方法であるため、
近年大いに注目され、電子工学技術を駆使してその研究
、開発が盛んに進められている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前述のような骨と軟部組織とを含む被写
体の放射線画像についてエネルギーサブトラクションを
行なって骨または軟部組織を消去したサブトラクション
画像を得た場合、前記パラメータは必ずしも常に、ある
いは画像全体に亘って最適であるとは限らない。これは
、ショット毎にＸ線の管電圧等の放射線エネルギーが変
動したり、Ｘ線が単色でないことに起因して、被写体の
厚みが変わる場所毎に実効的な吸収係数が異なるためで
あると考えられる。

そこで本発明は、上述のような軟部組織抽出画像の画質
を常に、また画像全体に亘って良好なものとするため、
サブトラクション処理のためのパラメータを最適なもの
とすることができるエネルギーサブトラクション画像の
形成方法、およびその方法を実施する装置を提供するこ
とを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明のエネルギーサブトラクション画像の形成方法は
、骨と軟部組織とを含む被写体を透過したそれぞれエネ
ルギーが異なる放射線を照射されて形成された、前記被
写体の少なくとも一部の画像情報が互いに異なる放射線
画像を検出してデジタル画像信号に変換し、各画像の対
応する画素間で所定のパラメータを用いてこのデジタル
画像信号の減算を行なって放射線画像の前記骨または軟
部組織が消去された画像を形成する差信号を得るエネル
ギーサブトラクションにおいて、前記放射線画像を多数
のブロックに分割し、分割されたブロック毎に最適の仮
パラメータを決定し、各ブロック間でパラメータが連続
的に変化するように前記仮パラメータを平滑化して各画
素毎に最終パラメータを求め、この最終パラメータによ
ってサブトラクション処理を行なうことを特徴とするも
のである。

そして上記方法は、放射線画像を検出してデジタル画像
信号に変換する画像読取手段と、前記放射線画像を多数
に分割したブロック毎に最適の仮パラメータを決定する
仮パラメータ決定手段と、 この仮パラメータを画素毎に連続的に変化するよう平滑
化して画素毎に最終パラメータを求める最終パラメータ
決定手段と、 骨および軟部組織を含む同一の被写体を透過したエネル
ギーの互いに異なる放射線の照射により形成された、該
被写体の少なくとも一部の画像情報が互いに異なる放射
線画像を前記画像読取手段によって得た各デジタル画像
信号の対応する画素間で前記最終パラメータを用いて減
算を行ない、それによって前記骨が消去された画像を形
成する差信号を得るサブトラクション演算手段とからな
る装置によって実施されうる。

なお、上記放射線画像の検出とは、例えば放射線画像を
蓄積記録した蓄積性蛍光体シートに励起光を走査して放
射線画像を輝尽発光光に変換してこれを光電的に読み出
す方法や、イメージインテンシファイアを使用する方法
や、フィルムデジタイザを使用する方法等種々の方法を
含むものである。

上記蓄積性蛍光体シートを使用する方法とは、例えば特
開昭５８−１６３３４０号公報に示されるように、きわ
めて広い放射線露出域を有する蓄積性蛍光体シートを使
用し、これらの蛍光体シートに前述のように異なった条
件で同一の被写体を透過した放射線を照射して、これら
の蛍光体シートに特定構造物の画像情報が異なる放射線
画像を蓄積記録し、これらの蓄積画像を励起光による走
査により読み出してデジタル信号に変換する方法である
。上記蓄積性蛍光体シートとは、例えば特開昭５５−１
２４２９号公報に開示されているように放射線（Ｘ線、
α線、β線、γ線、電子線、紫外線等）を照射するとそ
の放射線エネルギーの一部を蛍光体中に蓄積し、その後
可視光等の励起光を照射すると蓄積された放射線エネル
ギー量に応じて蛍光体が輝尽発光を示すもので、きわめ
て広いラチチュード（露出域）を有し、かつ著しく高い
解像力を有するものである。したがって、この蛍光体シ
ートに蓄積記録された放射線画像情報を利用して前記デ
ジタルサブトラクションを行なえば、放射線量が変動し
ても常に十分な画像情報を得ることができ、診断能の高
い放射線画像を得ることができる。

本発明におけるブロック毎の最適の仮パラメータの決定
は、例えばブロック毎にマニュアルで決定してもよいが
、−旦適当に予め設定したパラメータマ軟部組織が消去
された骨部画像を作成し、その骨部画像をエツジ強調、
２値化処理等の画像処理によって強調し、一方、骨部が
消去された軟部画像をパラメータをある範囲で変えて多
数作成し、前記強調した骨部画像とこれら多数の軟部画
像との相互相関が最低となるパラメータを選択し、これ
を最適の仮パラメータとする方法とすることにより、自
動的に相当の精度でブロック毎に最適のパラメータを決
定することができる。上記相互相関を見る方法としては
、例えば各画素間の差分の２乗和が最低となるものを相
関が最低であるとする方法が採用できる。

なお上述のように本発明方法においては、画素毎に決定
されたパラメータによってサブトラクション処理された
放射線画像が形成されるから、全体として見やすい画像
となるように、画像の濃度範囲あるいはコントラスト範
囲あるいは濃度範囲およびコントラスト範囲に合わせて
濃度補正（画像をＣＲＴに表示する場合等においては輝
度補正）あるいはコントラスト補正あるいは濃度および
コントラスト補正するのが好ましい。

（発明の作用と効果） 本発明のエネルギーサブトラクション画像の形成方法に
よれば、画像を多数のブロックに分割し、そのブロック
毎に求められた最適のパラメータによってサブトラクシ
ョンを行なうから、画像の各局所毎に最適なサブトラク
ションを行なった画像が得られる。したがって、Ｘ線の
単色でないことに起因して、厚みが異なり、吸収係数が
異なる場所毎に不完全となるエネルギーサブトラクショ
ンが、画像全体に亘って完全になり、全体として消去す
べきものは消去された見やすいサブトラクション画像を
得ることができる。

また、ｘｌ源の線管の変動にも対応して常に最適なサブ
トラクションを行なうことができる。

（実　施　例） 以下、図面に示す実施態様に基づいて本発明の詳細な説
明する。

第１Ａ図は２枚の蓄積性蛍光体シートＡ、Ｂに、肺野や
血管等の軟部組織と骨とを有する同一の被写体１を透過
したＸ線２を、それぞれエネルギーを変えて照射する状
態を示す。すなわち第１の蓄積性蛍光体シートＡに被写
体１のＸ線透過像を蓄積記録し、次いで短時間内で蓄積
性蛍光体シートＡ、Ｂを素早く取り替えると同時に、Ｘ
線源３の管電圧を変えて、透過Ｘ線のエネルギーが異な
る被写体１のＸ線画像を蓄積性蛍光体シートＢに蓄積記
録する。このとき蓄積性蛍光体シートＡとＢとで被写体
１の位置関係は同じとする。

また、第１Ｂ図は２枚の蓄積性蛍光体シートＡ１Ｂを重
ね、この間に放射線エネルギーを一部吸収するフィルタ
Ｆを介在させて被写体１と透過したＸ線２を、照射する
状態を示すもので、これによりエネルギーの大きさの異
なる放射線を蓄積性蛍光体シートＡ、Ｂに同時に照射す
るもの（いわゆるワンショットエネルギーサブトラクシ
ョン）である。ワンショットエネルギーサブトラクショ
ンについては特開昭５９−８３４８６号に詳細が開示さ
れている。

このようにして、少なくとも一部の画像情報が異なる２
つの放射線画像を２枚の蓄積性蛍光体シートＡ、Ｂに蓄
積記録する。次にこれら２枚の蓄積性蛍光体シートＡＳ
Ｂから、第２図に示すような画像読取手段によってＸ線
画像を読み取り、画像を表わすデジタル画像信号を得る
。先ず、蓄積性蛍光体シートＡを矢印Ｙの方向に副走査
のために移動させながら、レーザー光源ＩＯからのレー
ザー光１１を走査ミラー１２によってＸ方向に主走査さ
せ、蛍光体シートＡから蓄積Ｘ線エネルギーを、蓄積記
録されたＸ線画像にしたがって輝尽発光光１３として発
散させる。輝尽発光光１３は透明なアクリル板を成形し
て作られた集光板１４の一端面からこの集光板１４の内
部に入射し、中を全反射を繰返しつつフォトマル１５に
至り、輝尽発光光１３の発光量が画像信号Ｓとして出力
される。この出力された画像信号Ｓは増幅器とＡ／Ｄ変
換器を含む対数変換器ＩＢにより対数値（ｌｏｇｓ）の
デジタル画像信号１　ｏｇＳ＾に変換される。このデジ
タル画像信号ｌｏｇｓ＾は例えば磁気ディスク等の記憶
媒体１７に記憶される。次に、全く同様にして、もう１
枚の蓄積性蛍光体シートＢの記録画像が読み出され、そ
のデジタル画像信号ｌｏｇＳＢが同様に記憶媒体１７に
記憶される。

上記のようにして得られたデジタル画像信号ｌｏｇＳ＾
、ｌｏｇｓＢに基づいて、適当なパラメータを用いてサ
ブトラクション処理を行なう。このサブトラクション処
理に用いるパラメータは従来の方法により決定するが、
それによりパラメータが決定された後は、通常のサブト
ラクション処理により、骨部を除去した軟部画像が得ら
れる。

勿論、必要に応じて軟部を除去した骨部画像も得られる
。

上記パラメータの決定は、以下のようにして行なわれる
。

第３図に示すように、放射線画像を多数のブロックＢｕ
＋ＢＩ２・・・Ｂ□に分割する。それぞれの分割された
ブロック毎に予め設定した最適と思われるパラメータで
サブトラクション処理を施し、骨部画像を作成する。そ
の骨部画像をエツジ強調、２値化処理等の画像処理によ
って強調し、一方、骨部が消去された軟部画像をパラメ
ータをある範囲で変えて多数作成し、前記強調した骨部
画像とこれら多数の軟部画像との相互相関が最低となる
パラメータを選択し、これを最適の仮パラメータとする
。この相互相関が最低となるパラメータは、各画素間の
差分の２乗和、すなわち、強調された骨部画像の画素の
画像信号５ａｌｌと、軟部画像のそれに対応する画素の
画像信号８７Ｂとの差分の２乗和Σ（Ｓａ＋Ｉ　　５Ｔ
ＩＩ　）　２を、パラメータを変えて得た多数の軟部画
像について演算し、それが最小値となる軟部画像のパラ
メータを、最適の仮パラメータとする。すなわち、これ
が最小値となるということは、最もよく骨部が消えてい
るということを意味するからである。

次に、このようにして決定された仮パラメータを、各ブ
ロックの中心画素に対して適用し、それら各・ブロック
の中心画素の間に位置する他の画素については、その中
心画素に対して決定された仮パラメータを基にして、平
滑化（補間）を行なって全体としてパラメータに画素毎
に連続的に変化するようにする。

この平滑化（補間）の方法としては、各種の公知の補間
方法を採用することができる。

このようにして滑らかにつないだ連続的に変化するパラ
メータが画素毎に決定されたら、このパラメータにより
各画素についてサブトラクション演算を行ない、最適な
サブトラクション画像を得る。

サブトラクションの方法については、例えば特開昭５８
−１６３３９号、同５８−１６３３４０号、同５９−８
３４８６号等に多数開示がある。

なお、上記実施例では予め設定した適当なパラメータで
骨部画像を作り、これを強調した画像と、パラメータを
変えて作った多数の骨消去画像との相互相関を見て最適
な仮パラメータを決定しているが、これを基にして予め
設定した適当なパラメーで軟部画像を作り、これを強調
処理した画像を、パラメータを変えて作った多数の骨消
去画像との相互相関を見て、最適な仮パラメータを決定
するようにしてもよい。

また、上記実施例では２枚の蓄積性蛍光体シートＡ、　
　Ｂを使用する場合について説明したが、３枚以上の蓄
積性蛍光体シートにそれぞれ異なるエネルギーで放射線
撮影し、それらシートから得られるデジタル画像信号を
減算処理して差信号を得ることも可能であり（例えば３
枚のシートが用いられる場合ＳＯ＝ａｌｏｇＳＡ＋ｂｌ
ｏｇＳＢ　−ｃ　１　ｏｇＳｃ＋ｄ、ここでａ、ｂ、ｃ
は重み係数であり、ｄは差信号１ｏｇＳ（を概略一定濃
度にするようなバイアス成分である）、従って本発明は
このような３枚以上の蓄積性蛍光体シートを使用する場
合にも適用可能である。

また、上述の実施例においては、２枚のシートＡ、Ｂへ
の放射線画像の蓄積記録は、それぞれのシートにエネル
ギーの異なる放射線を別個に照射することによって行な
われるが、複数枚のシートへの放射線画像の蓄積記録の
方法はこれに限られるものではなく、特開昭５９−８３
４８６号に開示されているように、蓄積性蛍光体シート
積層体あるいは蓄積性蛍光体シートーフィルタ積層体を
用いて一回の放射線照射で行なってもよい。すなわち、
複数の蓄積性蛍光体シートそれぞれに、同一の被写体を
透過したエネルギーが互いに異なる放射線が照射される
限りにおいて、特に撮影方法に制限はない。

また、上述の実施例においては、蓄積性蛍光体シートを
検出器として使用する場合について説明したが、放射線
検出器としては、イメージインテンシファイアを使用し
たり、あるいはフィルムに記録された画像をフィルムデ
ジタイザを用いてデジタル画像に変換することも可能で
あり、デジタル画像が得られる限りにおいて、特に放射
線検出方法に１１限はない。

なお以上、「骨」と「軟部組織」という用語を使用して
本発明を説明したが、蓄積性蛍光体シートを用いたエネ
ルギーサブトラクションは例えば、治療用金具等が埋め
込まれた人体の放射線画像から上記金具を消去した画像
を得るため、造影剤が注入された人体の放射線画像から
造影剤を消去した画像を得るため等にも適用されうるち
のであり、本明細書において「骨」とは本発明を実施す
る上で通常の骨と同等の要素とみなせる金属、造影剤等
も含むものとし、また「軟部組織」とは上記「骨」と放
射線吸収特性が異なって、エネルギーサブトラクション
により放射線画像上で抽出されうるちのすべてを含むも
のとする。

【図面の簡単な説明】

第１Ａおよび１８図は本発明における放射線画像の蓄積
記録ステップを示す説明図、 第２図は上記蓄積記録がなされた蓄積性蛍光体シートか
らの放射線画像情報読取りを説明する概略図、 第３図は本発明において多数のブロックに分割された放
射線画像の例を示す図である。 １・・・被写体　　　　　２・・・Ｘ線３・・・Ｘ線源
　　　　　５・・・軟部組織６・・・骨　　　　　　　
ｌＯ・・・レーザー光源１１・・・レーザー光　　　１
２・・・走査ミラー１３・・・輝尽発光光　　　１５・
・・フォトマルＡ、Ｂ・・・蓄積性蛍光体シート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）骨と軟部組織とを含む被写体を透過したそれぞれ
   エネルギーが異なる放射線を照射されて形成された、前
   記被写体の少なくとも一部の画像情報が互いに異なる放
   射線画像を検出してデジタル画像信号に変換し、各画像
   の対応する画素間で所定のパラメータを用いてこのデジ
   タル画像信号の減算を行なって放射線画像の前記骨また
   は軟部組織が消去された画像を形成する差信号を得るエ
   ネルギーサブトラクションにおいて、前記放射線画像を
   多数のブロックに分割し、分割されたブロック毎に最適
   の仮パラメータを決定し、各ブロック間でパラメータが
   連続的に変化するように前記仮パラメータを平滑化して
   各画素毎に最終パラメータを求め、この最終パラメータ
   によってサブトラクション処理を行なうことを特徴とす
   るエネルギーサブトラクション画像の形成方法。
2. （２）放射線画像を検出してデジタル画像信号に変換す
   る画像読取手段と、 前記放射線画像を多数に分割したブロック毎に最適の仮
   パラメータを決定する仮パラメータ決定手段と、 この仮パラメータを画素毎に連続的に変化するよう平滑
   化して画素毎に最終パラメータを求める最終パラメータ
   決定手段と、 骨および軟部組織を含む同一の被写体を透過したエネル
   ギーの互いに異なる放射線の照射により形成された、該
   被写体の少なくとも一部の画像情報が互いに異なる放射
   線画像を前記画像読取手段によって得た各デジタル画像
   信号の対応する画素間で前記最終パラメータを用いて減
   算を行ない、それによって前記骨または軟部組織が消去
   された画像を形成する差信号を得るサブトラクション演
   算手段とからなるエネルギーサブトラクション画像の形
   成装置。