JPH04303427A - 放射線画像処理方法および放射線画像処理装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は医療用ディジタルＸ線写
真の画像処理に関するものである。より具体的には、医
療用ディジタルＸ線写真の画像処理を組織毎に異なる条
件で処理するための方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線写真のような医用画像は疾患の画像
診断などに多く用いられている。このＸ線写真を得るた
めに，被写体を透過したＸ線を蛍光体層（蛍光スクリ−
ン）に照射し，これにより可視光を生じさせてこの可視
光を銀塩を使用したフィルムに照射して現像した，いわ
ゆるスクリ−ン／フィルム法（以下Ｓ／Ｆ法）によるＸ
線写真が利用されている。このようにして得られたＸ線
フィルムは枚数が増えてくるとフィルムの管理のための
広いスペ−スが必要であり、患者の時間変化を観察する
場合、比較フィルムを取り出す手間が大変なため、フィ
ルムリ−ダ−で写真をディジタル情報に変化させ、光デ
ィスクに記録しておく方法も行われている。又、デジタ
ル画像においては、不適性な条件で撮影されたフィルム
であっても、より適性な画像となるように画像処理する
ことも可能である。

【０００３】一方，高感度，高解像度のＸ線撮像システ
ムとして，蓄積性（輝尽）蛍光体を使用する方法が利用
され始めていのいる。このような方式に関しては，基本
的な方式として，米国特許第３，８５９，５２７に詳し
く述べられている。このシステムに使用される蛍光体は
，Ｘ線などの放射線のエネルギ−をうけると，そのエネ
ルギ−の一部を蓄積する。この状態は比較的安定であり
，しばらくあるいは長時間にわたって保持される。この
状態にある蛍光体に，励起光として働く第１の光を照射
すると，蓄積されているエネルギーが第２の光（輝尽発
光光）となって放出される。この時，第１の光は，可視
光に限らず，赤外線から紫外線の範囲の広い波長の光が
使われる。第２の光も赤外線のものから紫外線のものま
で各種ある。その違いも，使用する蛍光体材料に依存す
る。この第２の電磁波を受光し，光電変換器で電気信号
に変換したあと，ディジタル信号化してディジタル画像
情報として得る方法である。

【０００４】図１および図２にフィルムリ−ダ−によっ
てディジタル画像を得る場合のフロ−およびフィルムリ
−ダ−の構成例を示す。図２の１はフィルム搬送経路、
２は搬送用ロ−ラ−、３はレ−ザ−走査系で細く絞られ
たレ−ザ−はフィルム上をラスタ−走査し、その透過光
を５透過光受光素子アレイ等で光電変換して画像情報と
する。印画紙の場合は４反射光受光素子アレイ等で光電
変換する。

【０００５】図３および図４に輝尽蛍光体を用いてディ
ジタル画像を得る場合の構成を示す。図３は撮影部と読
取り部が別々の装置で構成されている例で、図４は撮影
部と読取り部が一つの装置でできている例である。図３
および図４において、１１はＸ線発生部、１２は被写体
、１３は照射Ｘ線、１４は撮影台、１５は輝尽蛍光体板
もしくはシ−ト、１６は読取り専用機、１７は輝尽蛍光
体板もしくはシ−トの挿入部、１８は搬送経路、１９は
読取り部、２０は消去部、２１は輝尽蛍光体板もしくは
シ−トの取り出し部、２２，２４　は画像情報伝達経路
、２３は画像処理部、２５は画像表示部、２６は立位型
撮像装置を示す。Ｘ線発生部から照射されたＸ線は被写
体を通して撮影台あるいは撮像装置内の輝尽蛍光体板も
しくはシ−トに潜像を形成する。撮影台の場合はその後
読取り専用機の輝尽蛍光体板もしくはシ−トの挿入部に
挿入される。その場合、輝尽蛍光体板もしくはシ−トは
マガジンあるいはカセッテ内に入っていてもよい。いず
れの場合も、輝尽蛍光体板もしくはシ−トは自動的に読
取り部に送られ、潜像を読み取られる。読み取られた画
像情報は画像処理されたあと、ＣＲＴ画像として、ある
いは、Ｘ線フィルムにハ−ドコピ−される。一方、読取
り終了後の輝尽蛍光体板もしくはシ−トは、残像を消去
され、撮影部に戻されるか、図３の場合は読取り装置か
ら取り出されて撮影台に装填される。

【０００６】以上が輝尽蛍光体を用いたデジタルＸ線撮
像システムの概略である。このシステムはＳ／Ｆ法によ
るＸ線画像に比べ、放射線被曝量が少ない、撮影ミスが
少ない、などの長所を持つが、最大の長所はＸ線画像と
して直接デジタル画像が得られる点である。

【０００７】フィルムリ−ダ−を用いる場合も輝尽蛍光
体を用いる場合も、いずれもディジタル画像が得られる
が、ディジタル画像の特色は記録のためのスペ−スが少
なくて済むこととか検索が容易であること等のほか重要
な点は画像処理が可能であることである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これまで、ディジタル
画像の画像処理方法に関しては多くの報告がなされてお
り、医療用のディジタルＸ線画像についても多くの提案
がなされている。特に、空間周波数処理の方法について
は、図５のようなｎ×ｎの空間をボケマスクとし、その
平均値をＳｍ　とし、中心の画素Ｓｉｊの処理を行うと
き、強調係数Ｋを用いた（１）　式が有名である。ただ
し、Ｑは処理後の画素値である。（１）　式は一般の画
像処理で行われているボケマスク内の全ての画素につい
て異なる強調係数を乗じる空間周波数処理に比べ、計算
数が少ないため、ｎが大きいときでも実用的な処理式と
して知られている。

【０００９】Ｑ＝Ｓｉｊ＋Ｋ（Ｓｉｊ−Ｓｍ　）・・・
（１）（１）　式で使用するＫは画素値によって連続的
に変更することも提案されており、あるいは、（２）　
式のようにＳ−Ｓｍ　の値によって強調係数を変えたり
、Ｑ＝Ｓ＋ｆ（Ｓ　−　Ｓｍ　）　・（Ｓ−Ｓｍ　）・
・・（２）あるいは、Ｗａｌｌｉｓ　ｆｉｌｔｅｒ　と
して知られる（３）　式のように標準偏差値σを用いた
処理方式もある。ただし、ＡとＢは定数である。

【００１０】 Ｑ＝Ｓ＋（Ａ／σ＋Ｂ）（Ｓ−Ｓｍ　）・・・（３）こ
れらはボケマスクの平均値あるいは分散とＳとの関係で
強調係数を変更しようとするもので、効果的ではあるが
、いずれも、以下に述べるＳ／Ｆ法場合と共通の欠点を
有する。

【００１１】Ｓ／Ｆ法で、たとえば、胸部Ｘ線写真を撮
影すると、普通、肺野部は全体として適当な黒さの中に
白い血管が写っており、椎体および横隔膜部と心臓部は
より低濃度に写り、椎体は若干見えるものの肺野部以外
の部分は殆ど情報の得られない写真となる。意識的に肺
野部以外の部分をコントラスト良く写そうとすると肺野
部の濃度は増大し、血管は見にくい状態の写真となる。 その原因は人間の目で一度に見ることの出来る濃度のダ
イナミックレンジが狭いことにある。

【００１２】しかし、疾患は肺野部にだけ存在するわけ
ではなく、胸椎、心臓、肋骨，横隔膜の裏の肺野部にも
疾患は存在しうるわけで、もし１枚の胸部Ｘ線写真で全
ての解剖学的領域が診断出来るなら、そのようなＸ線写
真こそ理想的なものと言える。

【００１３】ディジタルＸ線写真は、本来自由に画像処
理が可能であり、理想的な画像を提供できるであろうと
期待されていたが、現実にはそうではなかった。画像処
理（強調処理）をした画像は確かに、胸椎部と心臓部の
肺野は若干よく見えるようになったが、反面、肺野部は
血管も強調されるため、その強調された部分に眼を奪わ
れ、画像処理をしなければ良く見えていた早期癌のよう
な疾患の診断が困難になるという結果を招いた。

【００１４】このような状況であるため、フィルムに画
像を描かせる際、一枚のフィルムに２つの胸部画像を描
かせる手法が考え出された。即ち、例えば左側に画像処
理を施さない通常の胸部Ｘ線写真と同様の画像を示し、
右側にエッジ強調処理をした画像を示す方法である。こ
の２つの画像を一枚のフィルムに示すことによって、肺
野部は左画像で診断し、椎体及び横隔膜部と心臓部は右
側の画像で診断することが可能となったが、一枚のフィ
ルムに２つの画像を表示するため、画像の大きさが実際
の胸部の大きさに比べ、小さくならざるを得ない。或い
は、ライフサイズの画像を同一撮影の画像に対して２枚
表示することは価格面で不利となることは避けられなか
った。

【００１５】そこで、１枚のフィルムで肺野部と同様に
縦隔部や心臓・腹部がよく見えるような写真にするため
の努力がなされており、例えば、Ｓ／Ｆ法において補償
フィルターを用いて、肺野部には厚めのＸ線吸収層を配
し、心臓・腹部には少し薄めのＸ線吸収層を配し、縦隔
部には薄めのＸ線吸収層を配する方法である。この手法
は効果的であり、縦隔部のみならず他の解剖学的領域も
かなり診断確率を高めることが報告されている。この方
法は一種の階調処理であり、かつ、解剖学的部位を人体
の外形から推定し、解剖学的部位別に階調性を変える方
法であると理解できる。しかし、被検者一人一人に補償
フィルタ−を当てがう面倒さ、一人一人異なるサイズの
補償フィルタ−を作る面倒さが存在する。

【００１６】従って、このＳ／Ｆ法における補償フィル
タ−の効果をディジタルＸ線画像の処理によって得たい
とすることは当然であり、公開特許公報昭６１−３５０
６９に以下の方法が提案されている。

【００１７】即ち、輝尽蛍光体を用いて得られたディタ
ルＸ線画像をまずＣＲＴに表示し、例えば、胸部Ｘ線画
像の場合、Ｘ線透過率の低い縦隔部とＸ線透過率の高い
肺野部の境界をＣＲＴ上で目視認識し、ＣＲＴを見なが
ら各解剖学的領域に存在する画素の画素信号（以下、画
素値）に所定信号（以下、所定値）をＸ線透過率が低い
場合は加算し、Ｘ線透過率が高い場合は減算する方法で
ある。或いは、輝尽蛍光体シ−トと被写体の大きさが大
略一定であるから濃度補正する画素の領域をパタ−ン化
してコンピュ−タに記憶させ、その記憶に従って自動的
に所定値を加算する方法である。これらの結果、視覚的
に見易い放射線画像を得ることができるが、画像濃度範
囲が狭くなるので階調処理をすることでコントラストを
大きく設定することができると記載されている。

【００１８】しかし、上記の方法は以下の欠点を有する
。第１に、ＣＲＴに一度画像を表示させて解剖学的部位
の境界を認識する工程があることは迅速な画像処理を妨
げる。第２に、輝尽蛍光体シ−トの大きさを大略一定に
することは可能だが、被写体の大きさは子供と大人、男
女の差、肥満体とスリム体、あるいは、撮影時に輝尽蛍
光体シ−トの同一個所に被写体を設置することの再現性
を考えても大略一定と仮定することができないことは明
らかである。解剖学的領域の境界の位置が予定された輝
尽蛍光体シ−トの位置とずれた場合、同一解剖学的領域
のある部分は所定値を加算し、別の部分は所定値を加算
しないことになり、それらの部分にはアーチファクトが
生ずることは避けられないであろう。従って、このよう
な方法では自動的に解剖学的領域の境界を求めたことに
はならない。

【００１９】以上説明したように、一枚のＸ線写真で全
ての組織・部位の診断が可能となる撮影方法あるいは画
像処理方法が望まれていた。また、Ｓ／Ｆ法の補償フィ
ルタ−と同様の効果をデジタルＸ線画像に対して自動的
に得ることが求められていたが、実現はされていなかっ
た。

【００２０】よって、本発明の目的は、一枚のＸ線画像
で全ての組織・部位の診断が可能となることを目的とす
る画像処理方法を提供すると共に、更には、Ｓ／Ｆ法の
補償フィルターと同様の効果をデジタルＸ線画像に対し
て自動的に得ることである。

【００２１】

【課題を解決する為の手段】上記課題を解決する為に、
本発明は、デジタルＸ線装置において、前記デジタルＸ
線装置によって読み取られた複数画素及び各画素に対応
する画素値を記憶する手段と、前記記憶手段に記憶され
た複数画素のうち特定の画素範囲を特定の画素値又は画
素値範囲に応じて、特定の画素領域に区別する手段と、
前記特定の画素領域に区別された各画素領域に応じて、
各画素領域毎に異なる画像処理条件下で画像処理するこ
とを特徴とする。

【００２２】又、前記デジタルＸ線装置によって読み取
られた複数画素及び各画素に対応する画素値を記憶する
記憶手段と、前記記憶手段に記憶された複数画素値のう
ち特定画素値領域に区別する手段と、前記特定の区別さ
れた各画素漁期に応じて、各画素領域毎に異なる画素処
理条件で画像処理することも特徴とする。

【００２３】又、異なる構成として、デジタルＸ線装置
において、前記デジタルＸ線装置によって読み取られた
複数画素値を有する画素の画素値の頻度曲線を自動的に
スムージングする第１の工程と、前記第１の工程の後に
特定の画素値範囲を特定の解剖学的領域に対応する画素
値範囲に応じて画像処理条件を変える第３の工程と、該
処理条件によって画像処理を行う工程を含む放射線画像
処理方法を提供する。

【００２４】更に、デジタルＸ線画像において、前記デ
ジタルＸ線装置によって読み取られた画像の各１ライン
毎に、解剖学領域間の境界の画素を自動的に判別する第
１の工程、各解剖学的領域に属する画素に対し、各解剖
学的領域によって異なる画像処理条件で画像処理する第
２の工程を含むことを特徴とする放射線画像処理方法も
提供する。

【００２５】

【作用】上記の構成によると、読み取られた画素値に応
じて、複数の画素から、特定の領域を区別し、その領域
毎に、画像処理条件を変化させる。この場合、前記領域
は、人体を撮影した場合は、人体のある特定の解剖学的
領域から得られた領域となる。従って、本発明では、異
なる解剖学的領域に自動的に処理条件を変化させること
が出来るのである。

【００２６】更に、詳しく説明すると、解剖学的領域を
区別する手段としては、読み取られた複数画素を有する
画素の画素値の頻度曲線を自動的にスムージングし、特
定の解剖学的領域自動判別しても良い。

【００２７】又、領域を区別する際には、読み取られた
画像の少なくとも１ライン毎に、異なる解剖学的領域間
の境界を判別しても良い。

【００２８】

【実施例】デジタル画像の空間周波数処理式は前述の（
１）　式〜（３）式のように幾つか提案されており、し
かも、画素値によって強調係数を変化させようとする考
えは既にある。しかし、実際に得られるデジタル画像の
画素値とその画素値が解剖学的領域との関係は必ずしも
明らかではなかった。即ち、被写体は一人一人厚みと体
質（筋肉質とか脂肪質）が異なるものであり、どのよう
に画像情報を巧みに得ても、解剖学的領域間の境界にあ
る画素の位置および画素値は一致しない。従って、本発
明の目的を達成するためには、まず、画素値と解剖学的
領域との関係、或いは、画素値とＸ線透過量の大小関係
との関係を求める手段が必要であり、且つ、解剖学的領
域間の境界にある画素値を確実に求める手段が必要とな
る。しかも、一枚毎の画像について、手間と時間を掛け
てそれらを求めることは実際の診療の場では許されない
。即ち、自動的にかつ高速に求める必要がある。

【００２９】まず、ディジタル画像のどの画素値領域が
どの組織に対応しているかを判別する方法について説明
する。今、ディジタル画像が胸部Ｘ線撮影によって得ら
れたものとする。椎体および横隔膜部はＸ線が透過し難
く、肺野部は透過し易い。心臓部は中間程度であり、被
写体のない部分、すなわち、素通しの部分は最も透過量
が多い。Ｘ線の透過量の少ない部分の画素値が小さい値
をとりＸ線の透過量の多い部分の画素値が大きい値をと
るとすると、その画素値の頻度曲線（ヒストグラム）は
普通は図６のようになる。このヒストグラムの中には４
つの山と３つの谷があり、左側からそれぞれ、椎体及び
横隔膜部、心臓部、肺野部及び素通し部に対応している
。

【００３０】したがって、谷の部分を認識すれば、ヒス
トグラム上で各組織・部位と画素値との対応をとること
ができる。一般にこのような場合、一次微分を行い、微
分値が負から正へ変化する箇所での微分値０である点を
求め、谷とするるが、図６から分かるように、デジタル
Ｘ線画像のヒストグラムは大きな山谷の他に、微小な凹
凸が無数にあり、このまま微分を行うと微分値が０であ
る画素値は無数に現れる。この点がディジタルＸ線画像
のヒストグラムの特徴である。したがって、微分の前に
、スム−ジングすることが不可欠である。スム−ジング
の方法としては移動平均がよい。

【００３１】すなわち、たとえば画素値０から２０まで
の頻度の平均値を画素値１１の頻度とし、１から２１の
平均値を画素値１２の頻度とし、画素値１ずつ移動して
平均値を求めていく方法である。平均の数（画素値の幅
）は微小凹凸が少なくとも２以上は必要であり、１０以
内がよい。なぜなら、２以下ではスム−ジング効果が小
さく、本来見出したい以上に微分値が０になる確率が高
くなり、１０以上では谷部が平坦になることがあり、谷
部の画素値の判別が難しくなることがある。

【００３２】スムージングの移動平均の幅は微小変動の
幅を周波数解析したあと上記のように決定することも一
つの方法であるが、別の方法として、移動平均の幅をど
の程度にすれば良いかは幾つかの画像を実際に処理すれ
ば経験的に知ることが出来るものであり、全画素値幅の
２００分の１ないし２０分の１である。

【００３３】とるべき移動平均の幅の範囲が上記のよう
に広い理由は，全画素値幅がどの位なのかによって異な
るからである。全画素値幅が１０２４の場合は移動平均
の幅を大きくしても良いが、２５６の場合は小さくしな
いとスムージングの結果、本来頻度曲線のもっている低
周波数の形状が変形してしまう。

【００３４】これらの演算の結果、図７に示すようなス
ム−ジングされたヒストグラムと微分値０の点が得られ
る。たとえば、胸部Ｘ線画像の場合には谷が３つ現れる
はずだが、実際には予定された谷部の数以上の谷部が検
出されることえあり、スム−ジングの移動平均の幅を大
きくしてスム−ジングし直すことで解決できる。たとえ
ば、全画素値が０から１０２３までの１０２４階調を持
つており、微小な山谷のピッチが画素値幅にして１０で
ある場合、画素値幅２０で移動平均した結果、７個の谷
が検出されたなら、次に画素値幅３０で移動平均してス
ム−ジングする。

【００３５】上記のように、検出された谷（解剖学的領
域間の境界）の数を予め決定しておいて、その数になる
ように検出条件を変化させることも一つの方法であるが
、この方法は場合によっては収斂迄に時間を要すること
があり、以下に別の方法を提示する。

【００３６】例えば、胸部デジタルＸ線画像の場合、頻
度曲線は通常図６のようになり、この頻度曲線の中には
４つの山と３つの山があり、左側からそれぞれ、椎体及
び横隔膜部、心臓部、肺野部及び素通し部に対応してい
ることは先に述べたが、頻度が０でない画素値の幅に対
する各解剖学的領域の占める比率は略一定である為、ス
ムージングをＸ線透過量の大きい画素値から小さい画素
値の方向に全画素値幅の９０パーセント乃至８５パーセ
ントから始め、頻度曲線が移動平均の幅の間に全頻度数
の１００００分の１乃至１００００分の１０以上の差で
急嵯に立ち上がる画素値を第１の画素値領域の境界とす
ると，この画素値より大きな画素値は解剖学的領域のな
い素通しの部分か及び肋骨の外郭部である。更に、スム
ージングを進め、１００００分の１乃至１００００分の
５以上の差の有る谷が乱せない間の最も大きな頻度を示
すピークを第１の山とし、更に、第１の山との差が１０
０００分の１乃至１００００分の５以上の谷を第２の境
界とするなら、この境界は通常（肺炎等の疾病が無い場
合）、肺と心臓の裏側の肺の境界を意味する。更に、第
１の山を見出すときと同様に第２の山を見出し、更に、
第２の山との差が１００００分の５ないし１００００分
の１０以上の谷を第３の画素値領域の境界とすると、こ
の境界は、心臓の裏側の肺と椎骨との境界を意味する。

【００３７】この方法を行えば、通常は頻度曲線の画素
値領域の境界は解剖学的領域との境界と同一になるが、
肺炎とか一部無気性の肺の場合は、画素値領域の境界は
解剖学的領域の境界とは同一でなく、正確に表現すれば
、本来正常な各解剖学的領域におけるＸ線透過量から期
待される画素値の境界を検出することになる。そして、
この結果は本発明における解剖学的領域に対応した画素
値領域毎に画像処理条件を変化させるという目的にそっ
たものである。何故なら、従来の手法ではＸ線透過量の
低い肺もコントラストが低く，椎体とか心臓部あるいは
横隔膜部と同様診断しにくい画像であり、それらを全て
診断し易い画像とすることが本発明の目的であるからで
ある。

【００３８】このようにして、４つの画素値領域に区分
けし、次に、各４つの画素値領域毎に色を決めて色分け
した画像あるいは白黒の輝度を変えた画像をＣＲＴに表
示して、通常の画像と比較するとそれぞれの画素値領域
と組織領域とが正確に対応しているかどうかが分かる。 前記スム−ジングおよび一次微分の方法はこの方法を用
いて正しく区分けできていることを確認の上、決めた方
法である。

【００３９】次に、空間周波数処理の方法について説明
する。本発明の空間周波数処理は基本的には、解剖学的
領域毎に対応する画素値領域を求め、各画素値領域毎に
最適の空間周波数処理を施すことにある。また、エッジ
強調度に関しては、肺野部の強調度を極く僅かあるいは
なしとし、椎体および横隔膜部、心臓部については強調
度を大きくすることである。

【００４０】（１）式の場合、Ｋは椎体及び横隔膜部で
は１．０〜１０．０、心臓部では０．７〜７．０、肺野
部では０〜１．５の範囲にあり、かつ、図８のように、
重複しないように画素値に対して一定値を含む、あるい
は、含まない単調減少もしくは単調増加関数（輝度反転
の場合）の形をとることが好ましい。

【００４１】（２）式における処理画素の画素値とボケ
マスクの平均値の差（ΔＳ＝Ｓ−Ｓｍ　）によって強調
度を変える考え方は、ｆ（Ｓ−Ｓｍ　）を数式で表した
ものでなく、ルックアップテ−ブルに書き込んでおく方
式をとることで、（１）式あるいは（３）式にも適用で
きる。このΔＳによる変え方は幾つかの方法があり、た
とえば、ΔＳ＝０のとき、Ｋ＝０で、ΔＳの絶対値が大
きくなるに従って一定値を含むもしくは含まない単調増
加関数の形をとる場合、あるいは、ΔＳの絶対値が大き
くなるに従って単調増加し、一旦最大値を取り、そのあ
とは、単調減少する方法、あるいは、ΔＳ＝０のとき最
大値をとり、ΔＳの絶対値が小さくなるに従って単調減
少する方法であり、いずれの方法も使用可能であるが（
図９）、最大値は（１）式の場合と同等の値をとること
が望ましい。

【００４２】（３）式の場合は、ボケマスクの標準偏差
σによって強調度を変える方法であり、σが大きいとき
にはノイズの強調を大きくしないよう小さな強調をかけ
、σが小さいときは大きな強調をかける方法であるが、
σが１のとき、Ａ＋Ｂの値が（１）式の場合と同等の値
をとることが望ましい。

【００４３】ボケマスクの大きさに関しても、解剖学的
領域に対応する画素値領域を求め、その画素値領域に応
じたボケマスクの大きさを与えることがよい。すなわち
、心臓・腹部および縦隔部は比較的小さなボケマスクと
し、肺野部は大きなボケマスクとするのがよい。

【００４４】具体的なボケマスクの大きさは、心臓・腹
部および縦隔部では４〜８ｍｍ、肺野部では３〜５ｍｍ
がよい。図１０は、上記処理のフローチャートを示した
もので、この例は１ラインの画素値から解剖学的領域の
境界を求め、画像処理を行う時を示す。

【００４５】図１０を参照すると、先ず、輝尽蛍光体を
用いて、画像を読み取った後に、メモリにその画素値を
格納する。前記格納された画素の１ラインについてスム
ージングを行い、一次微分を行い、極大極小点を検出し
、解剖学的領域の境界を判別する。境界点はメモリ等に
記憶しておく。全ラインについて、境界判別を行った後
に、前記記憶された境界点から領域が区分けされるので
、その区分に応じて、前述した空間周波数処理を行う。

【００４６】図１１は、各１ラインずつ、解剖学的領域
間の画素の境界を求めるのでは無く、頻度曲線から解剖
学的領域間の境界に相当する画素値の境界を求め、その
画素値の境界で区切られた領域の画素値に対して自動的
に画像処理を行う時のフローチャートを示す。この方式
では、全ラインについて解剖学的領域の境界を指定する
必要がないため、処理が短時間で済み、且つメモリも少
なくて済む利点がある。図１１は，画像の画素値全体の
ヒストグラムを求めた後にスムージング処理を行い、一
次微分を行い、正負判定により、解剖学的領域の境界値
を求める。次に、メモリに記憶された１ライン分につい
て、前記解剖学的領域の境界値から、その１ライン内の
画素値がどの解剖学的領域に属するかを判定する。

【００４７】全ラインについて、上記判定処理が終了し
た後に、上述した空間周波数処理を行う。又、本発明は
、解剖学的領域に対応する画素値領域を自動的に判別し
、その各組織・部位に対応する画素値領域毎に適切な階
調曲線を自動的に判別し、その各組織・部位に対応する
画素値領域毎に適切な階調曲線を適用することである。 あるいは、最終的な出力であるＸ線フィルムへのハ−ド
コピ−にしても、ＣＲＴへの表示にしても、そのダイナ
ミックレンジが限られていることから、階調度を圧縮す
ることなく、Ｘ線フィルム或いはＣＲＴのダイナミック
レンジを最大限に用いて、かつ、各組織・部位毎への階
調性の配分のバランスをとることも基本的な考え方の一
つであり、前述の補償フィルタ−の持つ効果を画像処理
によって達成しようとするものであるが、補償フィルタ
−を用いる場合のようにＸ線透過率分布が狭くなる補償
をすることによって感度分解能を悪化させることない方
法を提供するものである。

【００４８】具体的には、従来Ｘ線フィルムが被写体の
Ｘ線透過率に対して図１２のようなフィルム感度特性を
持たせていたのに対し、本発明では図１３、図１４に示
すように、解剖学的領域毎に異なる階調曲線を用いる。 解剖学的領域の境界は人体特に胸部では比較的明瞭な境
界線を示しており、境界における画素値（Ｘ線透過度）
は急激に変化する。画素値の頻度曲線が谷を持つのはそ
のためであり、谷部の画素値の頻度が０でないのは、平
均的な解剖学的領域毎の画素値の中に血管のような放射
線透過量の異なる多数の微細構造が存在し、その部分が
谷部の画素値を示すことが多いためである。したがって
、図１３、図１４のように階調処理前の２つ以上の画素
値が階調処理後に同一の画素値をとってもそれは、表示
位置が異なるため画像表示の段階では不自然には見えな
い。

【００４９】しかし、このように表示が異なる為画像表
示の段階では不自然に見えないとはいっても、解剖学的
領域の境界の場所では不連続の処理条件を適用すること
になくので、異なる解剖学的領域で同一の画素値を非常
に差のなる階調曲線で階調処理すると境界でアーチフエ
クトを生じることがあり、従来のＳ／Ｆ法によるＸ線写
真と掛け離れたイメージを与えるので好ましくない。従
って、アーチフエクトを生じない程度のことなる階調曲
線を準備することが肝要である。

【００５０】又、通常のＳ／Ｆ法によるＸ線画像、或い
は、デジタル画像でコントラストが悪く、良く見えない
解剖学的領域は、前述の通り、椎体及び横隔膜部と心臓
部であるから、椎体及び横隔膜部のコントラストを良く
する様に濃度範囲を拡げ、心臓部は濃度を高くするが，
濃度範囲はそれ程拡げず、且つ、全画素値の階調曲線を
一本の連続した単調減少関数あるいは単調増加関数の形
にすることは、アーチフエクトを生じさせないで全解剖
学的領域を見易いものとする点で効果は大きいことが判
った。但し、肺野部の濃度範囲は椎体及び横隔膜部の濃
度範囲を広げた分だけ狭くなるが、バランスを図ること
によって、全体が見易いものとする点で効果は大きいこ
とが判った。

【００５１】こうすることで、肺野部に対しては従来の
Ｓ／Ｆ法での肺野部を重視した写真と同様の画像を得、
心臓・腹部および縦隔部に対しては胸椎とか血管がよく
見える画像とすることができる。その結果、従来の単純
な階調曲線の変化による方法に比べ、１枚の画像の中で
全ての組織・部位を診断し易い状態にする点ではるかに
効果のあるものである。

【００５２】より詳細な実施形態について説明すると、
フィルムリ−ダ−で、あるいは、ＣＣＤカメラで、ある
いは輝尽蛍光体を用いて得られたＸ線画像の１ラインＬ
の画素値曲線は、たとえば胸部を撮影した場合、図１５
に示すように解剖学的領域外で最も大きな画素値（以下
、Ｘ線透過率の高い部分の画素が大きな画素値を持つも
のとする。）を示し、肋骨の外郭部で小さくなり、肺野
部では解剖学的領域外ほどではないがかなり大きく、つ
いで縦隔部で最も小さな値となる。このように非常に差
のある画素値曲線であるから、１ラインの画素値曲線を
見ればそのラインの画素値曲線のどこの部分がどの解剖
学的領域に所属するかはほとんど一目瞭然である。しか
し、全てのラインの画素値曲線を目視でみてライン毎に
各解剖学的領域の判別をするのではＣＲＴに画像を表示
して解剖学的領域の境界を目視認識する以上に時間がか
かり過ぎる。したがって、自動的に判別する方法として
ディジタルＸ線画像の１ラインの画素値列の移動平均を
用いたスム−ジング処理後、一次微分を行い、微分値の
極大値、極小値を組織領域間の境界とすることがよい（
図１６）。これらの自動判別はディジタルＸ線画像の取
り込み直後に行い、１ライン毎に組織・部位の画素領域
の境界の画素番号と組織・部位を記憶させておき、階調
処理を行うときにそれらの値を用いて階調曲線の選択を
してもよいし、あるいは、階調処理を行う直前に自動判
別をしてもよい。１ライン毎に解剖学的領域の画素領域
を自動判別をする方法の別の例を以下に示す。まず、全
画素の画素値の頻度曲線を作る。ただし、頻度曲線は全
画素でなくても例えば、４画素とか６４画素に１画素を
サンプリングして作ってもよい。この頻度曲線は解剖学
的領域毎に別れた多峰性の曲線である。従って、その極
小の部分が解剖学的領域毎の境界を表す。極小値を求め
るときは、まず移動平均によるスム−ジングを行い、次
いで、一次微分をし、微分値が負から正に変化する点を
求める。その画素値を境界として１ライン毎の画素値列
の中の解剖学的領域（図１７）。特に、ディジタルＸ線
画像が医療用胸部ディジタルＸ線画像である場合、判別
する組織は、組織外、肺野部、心臓・腹部および縦隔部
の４つとし、体側の皮膚は腹部と同様に扱ってよい。

【効果】本発明によって、一枚のＸ線画像で全ての組織
・部位の診断が可能となると共に、更には、Ｓ／Ｆ法の
補償フィルターと同様の効果をデジタルＸ線画像に対し
て自動的に得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】フィルムリ−ダ−によってディジタル画像を得
る場合のフロ−を示す図。

【図２】フィルムリ−ダ−の構成例を示す図。

【図３】輝尽蛍光体を用いてディジタル画像を得るデジ
タルＸ線装置で撮影部と読取り部が別々の装置で構成さ
れている例を示す図。

【図４】輝尽蛍光体を用いてディジタル画像を得るデジ
タルＸ線装置で撮影部と読取り部が一つの装置でできて
いる例を示す図。

【図５】ボケマスクの説明図。

【図６】胸部Ｘ線のヒストグラムの例を示す図。

【図７】スムージング後のヒストグラムを示す図。

【図８】組織・部位による強調係数の変化例を示す図。

【図９】Ｓ−Ｓｍによる強調係数の変化例を示す図。

【図１０】１ラインの画素値列から組織境界を求め、画
像処理を行う時のフローチャートを示す図。

【図１１】画素値の頻度曲線から組織境界を求め、画像
処理を行う時のフローチャートを示す図。

【図１２】Ｘ線フイルムの感度曲線例を示す図。

【図１３】組織・部位毎の異なる階調曲線例を示す図。

【図１４】組織・部位毎の異なる階調曲線例を示す図。

【図１５】１ライン上の画素値列を説明する図。

【図１６】階調処理の画像処理を行う時のフローチャー
トを示す図。

【図１７】階調処理の画像処理を行う時のフローチャー
トを示す図。

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】デジタルＸ線装置において、前記デジタル
   Ｘ線装置によって読み取られた複数画素及び各画素に対
   応する画素値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記
   憶された複数画素値のうち特定の画素範囲を特定の画素
   値又は画素値範囲に応じて、特定の画素領域に区別する
   手段と、前記特定の画素領域に区別された各画素領域に
   応じて、各画素領域毎に異なる画像処理条件で画像処理
   することを特徴とする放射線画像処理方法。
2. 【請求項２】デジタルＸ線装置において、前記デジタル
   Ｘ線装置によって読み取られた複数画素及び各画素に対
   応する画素値を記憶する記憶手段と、前記記憶手段に記
   憶された複数画素値のうち特定の画素値領域に区別する
   手段と、前記特定の区別された各画素値領域に応じて、
   各画素領域毎に異なる画像処理条件で画像処理すること
   を特徴とする放射線画像処理方法。
3. 【請求項３】デジタルＸ線装置において、前記デジタル
   Ｘ線装置によって読み取られた複数画素を有する画像の
   画素値の頻度曲線を自動的にスムージングする第１の工
   程と、前記第１の工程の後に特定の画素値範囲を特定の
   解剖学的領域と自動判別する第２の工程と、前記第２の
   工程の後に、該特定の解剖学的領域に対応する画素値範
   囲に応じて画像処理条件を変える第３の工程と、該処理
   条件によって画像処理を行う工程を含むことを特徴とす
   る放射線画像処理方法。
4. 【請求項４】前記第１の工程のスムージングが移動平均
   であり、頻度曲線の微小変動の幅の２倍乃至１０倍、も
   しくは、全画素値幅の２００分の１乃至２０分の１であ
   ることを特徴とする請求項２乃至４記載の放射線画像処
   理方法。
5. 【請求項５】前記第２の工程は、スムージング後の頻度
   曲線を一次微分する工程及び該一次微分値が負から正へ
   の変化点を解剖学的領域の境界であると自動判別する工
   程からなくことを特徴とする請求項２乃至４記載の放射
   線画像処理方法。
6. 【請求項６】前記第１の工程のスムージングの結果、検
   出された谷部の数が、予め決められた谷部の数以上のと
   き、スムージングの移動平均の幅を大きくしてスムージ
   ングし直すことを特徴とする請求項２乃至５記載の放射
   線画像処理方法。
7. 【請求項７】デジタルＸ線画像において、各１ライン毎
   に、解剖学的領域の境界の画素を自動的に判別する工程
   、各解剖学的領域に属する画素に対し，各解剖学的領域
   によって異なる画像処理条件で画像処理条件で画像処理
   する工程を含むことを特徴とする放射線画像処理方法。
8. 【請求項８】デジタルＸ線画像の各１ライン毎の画素値
   例のスムージング処理後、微分値の極大値、極小値を各
   解剖学的領域間の境界とすることを特徴とする請求項７
   記載の放射線画像処理方法。
9. 【請求項９】請求１乃至８記載の放射線画像処理方法に
   おいて、該画像処理方法において、該画像処理が空間周
   波数処理およびもしくは階調処理であることを特徴とす
   る放射線画像処理方法。
10. 【請求項１０】空間周波数処理の処理式がＱ＝Ｓ＋Ｋ（
    Ｓ−Ｓｍ）、もしくは、Ｑ＝Ｓ＋ｆ（Ｓ−Ｓｍ）×（Ｓ
    −Ｓｍ）、あるいは、Ｑ＝Ｓ＋（Ａ／δ＋Ｂ）×（Ｓ−
    Ｓｍ）、（但し、Ｓは処理する画素の画素値、Ｓｍはボ
    ケマスク内画素値の平均値、Ｑは処理後の画素値であり
    、Ｋ、Ａ、Ｂは係数、ｆ（Ｓ−Ｓｍ）はＳ−Ｓｍの関数
    、δは標準偏差値）であることを特徴とする請求項８記
    載の放射線画像処理方法。
11. 【請求項１１】放射線画像変換方法において、デジタル
    Ｘ線画像が胸部Ｘ線画像であり、判別する解剖学的領域
    が椎体及び横隔膜部、心臓部、肺野部そして解剖学的領
    域が存在しない部分であることを特徴とする請求項２乃
    至９記載の放射線画像処理方法。
12. 【請求項１２】放射線画像変換方法において、デジタル
    Ｘ線画像が胸部Ｘ線画像であり、前記第１の工程のスム
    ージングを、Ｘ線透過量の大きい画素値から小さい画素
    値の方向に全画素幅の９０パーセント乃至８５パーセン
    トから始め、頻度曲線が移動平均の幅の間に全頻度数の
    １００００分の１乃至１００００分の１０以上の差で急
    嵯に立ち上がる画素値を第１の画素値領域の境界とし、
    １００００分の１乃至１００００分の５以上の差のある
    谷が見出せない間の最も大きな頻度を示すピークを第１
    の山とし、更に、第１の山との差が１００００分の１乃
    至１００００分の５以上の谷を第２の画素値領域の境界
    とし、更に、第１の山を見出す時と同様に第２の山を見
    出し、更に、第２の山との差が１００００分の５乃至１
    ００００分の１０以上の谷を第３の画素値領域の境界と
    することを特徴とする請求項２乃至７および９乃至１１
    記載の放射線画像処理方法。
13. 【請求項１３】Ｋあるいは、ｆ（Ｓ−Ｓｍ）若しくはＡ
    ／σ＋Ｂの最大値が、縦隔部に対応する画素値の場合が
    １．０ないし１０．０、心臓・腹部に対応する画素値の
    場合０．７ないし７．０、肺野部に対応する画素値の場
    合０ないし１．５であることを特徴とする請求項９乃至
    １２項記載の放射線画像変換方法。
14. 【請求項１４】Ｋあるいは、ｆ（Ｓ−Ｓｍ）若しくはＡ
    ／σ＋ＢはＸ線透過量が少ない部分の画素値に対し大き
    な値をとり、Ｘ線透過量が多くなるにつれて、一定値を
    含むもしくは含まない単調減少関数であることを特徴と
    する請求項１３記載の放射線画像処理方法。
15. 【請求項１５】椎体及び横隔膜部でのボケマスクの大き
    さが心臓部及び肺野部での大きさより大きいことを特徴
    とする請求項２乃至８記載の放射線画像処理方法。
16. 【請求項１６】少なくとも、画素値の頻度曲線から画素
    値に対応する解剖学的領域を自動的に判別する第１の工
    程、該判別された組織領域の境界をもつ各ライン毎の画
    素領域を求める第２の工程、各解剖学的領域に属する画
    素に対し、解剖学的領域によって異なる階調曲線に基づ
    いて階調処理する第３の工程を含むことを特徴とする画
    像処理方法。
17. 【請求項１７】デジタルＸ線画像が医療用胸部デジタル
    Ｘ線画像であり、判別する解剖学的領域が、椎体および
    横隔膜部、心臓部、肺野部及び解剖学的領域のない部分
    であり、各解剖学的領域毎に異なる階調曲線で階調処理
    することを特徴とする請求項１４乃至１６記載の放射線
    画像処理方法。
18. 【請求項１８】デジタルＸ線画像の画素値の頻度曲線か
    ら画素値に対応する解剖学的領域を判別する手段、該判
    別された各解剖学的領域の境界を持つ画素領域を求める
    手段、該画素領域から各ライン毎に異なる解剖学的領域
    間の境界の画素を判別する手段、各解剖学的領域に属す
    る画素に対し、解剖学的領域によって異なる階調曲線に
    基づいて階調処理する手段を有することを特徴とする画
    素処理装置。
19. 【請求項１９】１乃至１８項きさういのデジタルＸ線画
    像が、Ｘ線フィルムに写された写真をフィルムリーダー
    によって読み取られたものであること、被写体を通過し
    た放射線エネルギの一部を吸収、潜像として蓄積した輝
    尽蛍光体板若しくはシートに励起光を照射することによ
    って放出される輝尽発光光を光電変換器によって電気信
    号として得られたものであることを特徴とする放射線画
    像処理方法。
20. 【請求項２０】被写体を通過した放射線エネルギの一部
    を吸収、潜像として蓄積した輝尽蛍光体板もしくはシー
    トに励起光を照射することによって放出される輝尽発光
    光を光電変換器によって電気信号とし、デジタル信号に
    変換する手段、解剖学的領域によって異なる階調曲線で
    階調処理する手段を少なくとも有することを特徴とする
    放射線画像処理装置。
21. 【請求項２１】被写体を通過した放射線エネルギの一部
    を吸収、潜像として蓄積した輝尽蛍光体板もしくはシー
    トに励起光を照射することによって放出される輝尽発光
    光を光電変換器によって電気信号とし、デジタル信号に
    変化する手段、解剖学的領域によって異なる階調曲線で
    空間周波数処理する手段を少なくとも有することを特徴
    とする放射線画像処理装置。