JPH0747060A - Inside diameter measuring method of cylindrical object - Google Patents
Inside diameter measuring method of cylindrical objectInfo
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Landscapes
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、内部に流体が流れてＸ
線吸収特性を経時的に変化すると共に、直径方向に経時
的に膨脹または収縮する円筒状物体に対し、Ｘ線を照射
して内径を測定する円筒状物体の内径測定装置に関し、
より詳しくは、生体中における血管に造影剤を注入して
血管径を測定する円筒状物体の内径測定方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
A cylindrical body inner diameter measuring device for measuring the inner diameter by irradiating X-rays to a cylindrical object that expands or contracts in the diametrical direction with time while changing the radiation absorption characteristics with time,
More specifically, the present invention relates to a method for measuring the inner diameter of a cylindrical object by injecting a contrast agent into a blood vessel in a living body to measure the blood vessel diameter.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来から、内部に流体が流れて直径方向
に経時的に膨脹または収縮する円筒状物体に対し、内径
を間接的に測定する方法が様々に開発されている。特
に、生体中における血管径の測定方法は、循環器系疾患
の診断や血液循環器系生理機構の解明などの前提とし
て、血管構造を解明するために要望されている。このよ
うな測定方法の一つに、透過物質の厚さに比例して減衰
するＸ線の吸収特性に着目し、Ｘ線写真画像の濃度情報
から血管径を定量化するものがある。2. Description of the Related Art Conventionally, various methods have been developed for indirectly measuring the inner diameter of a cylindrical object in which a fluid flows inside and expands or contracts in the diameter direction over time. In particular, a method of measuring a blood vessel diameter in a living body is demanded for elucidating a blood vessel structure as a prerequisite for diagnosing a circulatory system disease and elucidating a blood circulatory system physiological mechanism. As one of such measurement methods, there is a method in which the blood vessel diameter is quantified from the density information of the X-ray photographic image, paying attention to the X-ray absorption characteristic that attenuates in proportion to the thickness of the permeable substance.
【０００３】まず、造影剤を注入された血管をフィルム
と密着させ、Ｘ線源の照射方向と血管の直径方向がほぼ
平行になるように配置し、血管にＸ線を照射する。次
に、フィルム上のＸ線写真画像を画像入力装置で取り込
み、映像出力信号を得る。この映像出力値にバックグラ
ウンド値を除去するなどの補正を行った後、映像出力信
号のピーク値とＸ線写真画像の写真濃度との関係を示す
特性曲線、及び、Ｘ線写真画像の写真濃度とＸ線相対露
光量との関係を示す特性曲線を用いて、Ｘ線相対露光量
を算出する。このＸ線相対露光量と血管径との関係を表
す実験式に基づいて、血管径を決定する。First, a blood vessel in which a contrast medium is injected is brought into close contact with a film, and the blood vessel is placed so that the irradiation direction of the X-ray source and the diameter direction of the blood vessel are substantially parallel to each other, and the blood vessel is irradiated with X-rays. Next, the X-ray photographic image on the film is captured by the image input device to obtain a video output signal. A characteristic curve showing the relation between the peak value of the video output signal and the photographic density of the X-ray photographic image, and the photographic density of the X-ray photographic image The X-ray relative exposure amount is calculated using the characteristic curve showing the relationship between the X-ray relative exposure amount. The blood vessel diameter is determined based on an empirical formula representing the relationship between the X-ray relative exposure amount and the blood vessel diameter.
【０００４】なお、このような先行技術は、文献「Ｘ線
写真からの血管径の計測法、電子通信学会技術研究報
告、ＭＢＥ８４−７８、２９８（１９８５）、ｐ７−１
４」などに詳細に記載されている。Incidentally, such a prior art is disclosed in the literature "Measuring method of blood vessel diameter from X-ray photograph, Technical Report of IEICE, MBE 84-78, 298 (1985), p7-1.
4 ”and the like.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の血管径の測定方法では、Ｘ線相対露光量と血管径と
の関係を表す実験式は、血管に注入された造影剤の濃度
に依存している。実際の生体では、通常の血管径は経時
的に微小変化すると共に、造影剤は血液と混合されて血
管の測定位置から流れ去ってしまう。そのため、造影剤
の濃度が血管の各位置で時々刻々と変化するにつれて、
血管のＸ線吸収特性も変化していく。したがって、血管
径の測定は、造影剤の濃度が十分に高い時に限定されて
しまうという問題がある。However, in the above-mentioned conventional method for measuring a blood vessel diameter, the empirical formula representing the relationship between the X-ray relative exposure dose and the blood vessel diameter depends on the concentration of the contrast medium injected into the blood vessel. ing. In an actual living body, the normal blood vessel diameter slightly changes with time, and the contrast agent mixes with blood and flows away from the measurement position of the blood vessel. Therefore, as the concentration of the contrast agent changes momentarily at each position of the blood vessel,
The X-ray absorption characteristics of blood vessels also change. Therefore, there is a problem that the measurement of the blood vessel diameter is limited when the concentration of the contrast agent is sufficiently high.
【０００６】また、高濃度の造影剤は生体の健康に悪影
響を及ぼすので、短時間で測定する必要がある。したが
って、血管径の測定精度に対する信頼性が低くなるとい
う問題がある。Further, since a high concentration of contrast medium adversely affects the health of the living body, it is necessary to measure it in a short time. Therefore, there is a problem that the reliability of the measurement accuracy of the blood vessel diameter becomes low.
【０００７】そこで、本発明は、以上の問題点に鑑みて
なされたものであり、Ｘ線吸収特性及び内径が経時的に
変化する円筒状物体に対し、高精度に内径を測定する円
筒状物体の内径測定方法を提供することを目的とする。Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and is a cylindrical object for measuring the inner diameter with high accuracy for a cylindrical object whose X-ray absorption characteristics and inner diameter change with time. It is an object of the present invention to provide a method for measuring the inner diameter of.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、外部と異なるＸ線吸収特性を有する流
体が内部を流れる円筒状物体にＸ線を照射し、円筒状物
体の中心軸及びＸ線の進行方向に垂直な直線上でＸ線吸
収特性に基づく投影プロファイルを測定することによ
り、投影プロファイルから円筒状物体の内径を算出する
円筒状物体の内径測定方法において、投影プロファイル
を対数変換し、この投影プロファイルから外部が寄与し
たレベルを減算する第１の工程と、この第１の工程で算
出された投影プロファイルを微分し、この投影プロファ
イルの勾配が極大または極小となる直線上の二つの位置
に挟まれた区間を算出する第２の工程と、この区間内か
ら所定の間隔で複数位置を選択し、第１の工程で算出さ
れた投影プロファイル、投影プロファイルの勾配からこ
れら複数位置に対応してそれぞれ第１のデータ値、第２
のデータ値を抽出する第３の工程と、これら第１及び第
２のデータ値にそれぞれ最小二乗法を用いて第１の工程
で算出された投影プロファイルを適正化し、この投影プ
ロファイルにおける基底レベルから変化する二つのエッ
ジの間隔から円筒状物体の内径を算出する第４の工程と
を備えることを特徴とする。In order to achieve the above object, the present invention irradiates a cylindrical object in which a fluid having X-ray absorption characteristics different from the outside flows with X-rays, and In the inner diameter measuring method for a cylindrical object, the inner diameter of the cylindrical object is calculated from the projection profile by measuring the projection profile based on the X-ray absorption characteristics on a straight line perpendicular to the central axis and the traveling direction of the X-ray. Is logarithmically transformed, and the first step of subtracting the level contributed by the outside from this projection profile and the projection profile calculated in this first step are differentiated to obtain a straight line with the maximum or minimum gradient of this projection profile. The second step of calculating the section sandwiched between the above two positions and the projection profile calculated in the first step by selecting a plurality of positions at predetermined intervals from this section. , The first data value respectively corresponding to the plurality position from the slope of the projection profiles, second
The third step of extracting the data values of the above, and the least squares method for each of these first and second data values to optimize the projection profile calculated in the first step, And a fourth step of calculating the inner diameter of the cylindrical object from the distance between the two changing edges.
【０００９】[0009]
【作用】本発明によれば、円筒状物体にＸ線を照射する
と、円筒状物体の内部を流れる流体が外部と異なるＸ線
吸収特性を有することにより、円筒状物体の中心軸及び
Ｘ線の進行方向に垂直な直線上で投影プロファイルが測
定される。According to the present invention, when a cylindrical object is irradiated with X-rays, the fluid flowing inside the cylindrical object has different X-ray absorption characteristics from the outside, so that the central axis of the cylindrical object and the X-ray The projection profile is measured on a straight line perpendicular to the direction of travel.
【００１０】第１の工程では、この投影プロファイルを
対数変換し、円筒状物体の外部が寄与したレベルを減算
することにより、円筒状物体の内部を流れる流体の平均
吸収係数、及び円筒状物体におけるＸ線進行方向の厚さ
にほぼ比例するように、投影プロファイルが算出され
る。In the first step, this projection profile is logarithmically transformed and the level contributed by the outside of the cylindrical body is subtracted to obtain the average absorption coefficient of the fluid flowing inside the cylindrical body and the cylindrical body. The projection profile is calculated so as to be almost proportional to the thickness in the X-ray traveling direction.
【００１１】しかしながら、この投影プロファイルで
は、円筒状物体にＸ線を照射するＸ線源は理想的な点Ｘ
線源ではないので、円筒状物体の周辺部を投影した部分
が平坦化されている。そのため、円筒状物体の内部と外
部の境界で基底レベルから変化する二つのエッジが滑ら
かであるので、これらのエッジの間隔から円筒状物体の
内径を明瞭に判定することができない。However, in this projection profile, the X-ray source for irradiating a cylindrical object with X-rays has an ideal point X.
Since it is not a radiation source, the projected portion of the peripheral portion of the cylindrical object is flattened. Therefore, since the two edges that change from the base level are smooth at the boundary between the inside and the outside of the cylindrical object, the inner diameter of the cylindrical object cannot be clearly determined from the interval between these edges.
【００１２】そこで、第２の工程では、第１の工程で算
出された投影プロファイルを微分することにより、その
勾配が極大または極小となる二つの位置が算出される。
そのため、投影プロファイルにおける二つの極値間以外
の部分は、平坦化の影響を大きく受けている部分として
判別される。Therefore, in the second step, the projection profile calculated in the first step is differentiated to calculate two positions where the gradient is maximum or minimum.
Therefore, the portion other than between the two extreme values in the projection profile is discriminated as the portion greatly affected by the flattening.
【００１３】さらに、第３の工程では、この極値間から
所定の間隔で選択された複数位置に対応し、第１の工程
で算出された投影プロファイル及びその勾配のデータ値
をそれぞれ算出し、第４の工程では、これらのデータ値
に最小二乗法を適用することにより、平坦化の影響が大
きい部分を除去され、円筒状物体の中心部を投影して平
坦化されていない部分に基づいて、投影プロファイルが
適正化される。そのため、この投影プロファイルでは、
円筒状物体の内部と外部の境界で基底レベルから変化す
る二つのエッジが鋭角化されるので、これらのエッジの
間隔から円筒状物体の内径が明瞭に算出される。Further, in the third step, the projection profile calculated in the first step and the data value of the gradient thereof are calculated corresponding to a plurality of positions selected at predetermined intervals from the extreme values, In the fourth step, the least squares method is applied to these data values to remove the areas that are significantly flattened and to project the central portion of the cylindrical object based on the unflattened areas. , The projection profile is optimized. So in this projection profile,
Since the two edges changing from the base level are sharpened at the boundary between the inside and the outside of the cylindrical object, the inner diameter of the cylindrical object can be clearly calculated from the interval between these edges.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明に係る実施例の構成および作用
について、図１ないし図６を参照して説明する。なお、
図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重
複する説明を省略する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure and operation of an embodiment according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In addition,
In the description of the drawings, the same elements will be denoted by the same reference symbols, without redundant description.
【００１５】図１に、本発明に係る円筒状物体の内径測
定装置の一実施例の構成を示す。Ｘ線源１１は、所定波
長のＸ線１２を発生して出射部から出射する。このＸ線
１２の光路上には、被写体１３が配置されており、さら
にこのＸ線１２の光路の延長線上に、Ｘ線撮像装置１４
の受光部が配置されている。また、Ｘ線撮像装置１４で
受光したＸ線像に対して画像処理を行うために、撮像制
御装置１５、画像処理装置１６、表示装置１７、位置情
報入力装置１８及び印刷装置１９が配置されている。FIG. 1 shows the configuration of an embodiment of the inner diameter measuring device for a cylindrical object according to the present invention. The X-ray source 11 generates X-rays 12 having a predetermined wavelength and emits the X-rays from the emission unit. A subject 13 is arranged on the optical path of the X-ray 12, and an X-ray imaging device 14 is provided on an extension of the optical path of the X-ray 12.
Is arranged. Further, in order to perform image processing on the X-ray image received by the X-ray imaging device 14, the imaging control device 15, the image processing device 16, the display device 17, the position information input device 18, and the printing device 19 are arranged. There is.
【００１６】被写体１３は、内部に血管を含む組織を有
する生体である。この血管には、周囲の組織とＸ線吸収
特性を大きく異なる造影剤が注入されており、血液と共
に流れている。また、Ｘ線撮像装置１４は、受光したＸ
線像をその強度分布に基づいて電気信号に変換するＸ線
ビジコンである。なお、被写体１３は、そのＸ線像が過
度に拡大されないように、Ｘ線撮像装置１４の受光部に
近接して配置される。The subject 13 is a living body having a tissue containing blood vessels inside. A contrast medium having an X-ray absorption characteristic greatly different from that of the surrounding tissue is injected into this blood vessel and flows together with blood. In addition, the X-ray imaging device 14 receives the received X
It is an X-ray vidicon that converts a line image into an electric signal based on its intensity distribution. The subject 13 is arranged close to the light receiving unit of the X-ray imaging device 14 so that the X-ray image is not enlarged excessively.
【００１７】撮像制御装置１５は、Ｘ線撮像装置１４か
らの出力信号を増幅してディジタル化し、ビデオ信号と
して出力するカメラコントロールユニットである。ま
た、画像処理装置１６は、撮像制御装置１５からの出力
信号に基づいて被写体１３の画像を構成し、被写体１３
中の血管などの円筒状物体の内径を演算するワークステ
ーションである。また、表示装置１７は、画像処理装置
１６からの出力信号に基づいて被写体１３の画像、この
画像中の円筒状物体に対する指定情報及びこの円筒状物
体の内径について演算した結果を表示するＴＶモニタで
ある。また、位置情報入力装置１８は、表示装置１７に
表示された被写体１３の画像における円筒状物体の指定
情報を画像処理装置１６に出力するマウスである。さら
に、印刷装置１９は、画像処理装置１６からの出力信号
に基づいて被写体１３中の円筒状物体の内径について演
算した結果を印刷するプリンタである。The image pickup control device 15 is a camera control unit which amplifies an output signal from the X-ray image pickup device 14, digitizes it, and outputs it as a video signal. Further, the image processing device 16 forms an image of the subject 13 based on the output signal from the imaging control device 15, and the subject 13
It is a workstation that calculates the inside diameter of a cylindrical object such as a blood vessel. The display device 17 is a TV monitor that displays the image of the subject 13, the designation information for the cylindrical object in the image, and the calculation result of the inner diameter of the cylindrical object based on the output signal from the image processing device 16. is there. Further, the position information input device 18 is a mouse that outputs the designation information of the cylindrical object in the image of the subject 13 displayed on the display device 17 to the image processing device 16. Further, the printing device 19 is a printer that prints the result of calculating the inner diameter of the cylindrical object in the subject 13 based on the output signal from the image processing device 16.
【００１８】図２に、本発明に係る円筒状物体の内径測
定装置における画像処理装置の内部構成を示す。画像処
理装置１６では、データバス２２を介して中央処理部２
１、入力部２３、フレームメモリ２４、内臓ハードディ
スク２５及び出力部２６が配置されている。中央処理部
２１は、制御部、主記憶部及び演算部を備えており、被
写体１３の画像を構成し、この画像中の円筒状物体の内
径を演算する。また、フレームメモリ２４は、Ｘ線像１
枚分の画像データを格納する。さらに、内臓ハードディ
スク２５は、フレームメモリ２４に格納されたＸ線像の
画像データを順次格納する。FIG. 2 shows the internal structure of the image processing apparatus in the cylindrical object inner diameter measuring apparatus according to the present invention. In the image processing device 16, the central processing unit 2 is connected via the data bus 22.
1, an input unit 23, a frame memory 24, a built-in hard disk 25, and an output unit 26 are arranged. The central processing unit 21 includes a control unit, a main storage unit, and a calculation unit, forms an image of the subject 13, and calculates the inner diameter of the cylindrical object in this image. In addition, the frame memory 24 uses the X-ray image 1
The image data for one sheet is stored. Further, the built-in hard disk 25 sequentially stores the image data of the X-ray image stored in the frame memory 24.
【００１９】次に、上記実施例の動作について説明す
る。図３に、本発明に係る円筒状物体の内径測定方法に
おける原理を示す。Next, the operation of the above embodiment will be described. FIG. 3 shows the principle of the method for measuring the inner diameter of a cylindrical object according to the present invention.
【００２０】まず、被写体１３の所定の被照射部位にお
ける血管に造影剤を注入した後、Ｘ線源１１からＸ線１
２を出射する。このＸ線１２は、被写体１３における所
定の被照射部位を透過してＸ線撮像装置１４の検出面３
２で受光され、被写体１３のＸ線像を投影する。この被
写体１３を透過したＸ線１２は、血管３１を通過してい
ない場合は血管３１の周囲組織に吸収されて減衰し、血
管３１を通過している場合はさらに血管３１の内部を流
れる造影剤により大きく吸収されて減衰している。First, after injecting a contrast medium into a blood vessel in a predetermined irradiation site of the subject 13, the X-ray source 11 emits X-rays 1.
2 is emitted. The X-rays 12 pass through a predetermined irradiation site of the subject 13 and the detection surface 3 of the X-ray imaging device 14.
The light is received at 2, and an X-ray image of the subject 13 is projected. The X-ray 12 that has passed through the subject 13 is absorbed by the tissue surrounding the blood vessel 31 and attenuates when it does not pass through the blood vessel 31, and further passes through the blood vessel 31 when it passes through the blood vessel 31. Is greatly absorbed and attenuated by.
【００２１】検出面３２は、血管３１の中心軸及びＸ線
１２の進行方向に直交しており、この検出面３２上で受
光されたＸ線１２は、Ｘ線撮像装置１４により被写体１
３のＸ線像として強度を検出され、二次元的な強度分布
に対応する電気信号に変換される。この電気信号は、撮
像制御装置１５により増幅され、ビデオ信号として出力
された後にＡ／Ｄ変換される。The detection surface 32 is orthogonal to the central axis of the blood vessel 31 and the traveling direction of the X-rays 12, and the X-rays 12 received on the detection surface 32 are detected by the X-ray imaging device 14 as the subject 1.
The intensity is detected as an X-ray image of No. 3, and is converted into an electric signal corresponding to a two-dimensional intensity distribution. This electric signal is amplified by the image pickup control device 15, is output as a video signal, and is then A / D converted.
【００２２】画像処理装置１６では、撮像制御装置１５
からのビデオ信号は、中央処理部２１の制御信号に基づ
いて入力部２３からフレームメモリ２４に直接転送さ
れ、１枚のＸ線像ごとにフレームメモリ２４に画像デー
タとして格納される。この画像データは、中央処理部２
１によりさらに内臓ハードディスク２５に一つのファイ
ルとして順次格納される。フレームメモリ２４に格納さ
れた画像データは、中央処理部２１の制御信号に基づい
てデータバス２２により転送され、出力部２６から出力
される。In the image processing device 16, the image pickup control device 15
The video signal from is directly transferred from the input unit 23 to the frame memory 24 based on the control signal of the central processing unit 21, and is stored as image data in the frame memory 24 for each X-ray image. This image data is stored in the central processing unit 2.
By 1, the files are sequentially stored in the internal hard disk 25 as one file. The image data stored in the frame memory 24 is transferred by the data bus 22 based on the control signal of the central processing unit 21, and output from the output unit 26.
【００２３】画像処理装置１６からの画像データは、表
示装置１７により被写体１３の二次元画像として構成さ
れて画面表示される。このとき、使用者が位置情報入力
装置１８を移動操作すると、表示装置１７の画面表示中
のカーソルは、画像処理装置１６の出力信号に基づいて
血管像１７０の所望位置に移動される。続いて、使用者
が位置情報入力装置１８をスイッチ操作すると、サンプ
ルライン１７１が画像処理装置１６の出力信号に基づい
て血管像１７０の所望位置にその中心軸に直交して表示
される。The image data from the image processing device 16 is displayed as a two-dimensional image of the subject 13 on the screen by the display device 17. At this time, when the user operates the position information input device 18, the cursor displayed on the screen of the display device 17 is moved to a desired position of the blood vessel image 170 based on the output signal of the image processing device 16. Subsequently, when the user operates the position information input device 18, the sample line 171 is displayed at a desired position of the blood vessel image 170 at right angles to the central axis thereof based on the output signal of the image processing device 16.
【００２４】画像処理装置１６は、サンプルライン１７
１を血管の指定情報として設定し、サンプルライン１７
１上の投影プロファイル３４を演算処理し、血管像１７
０の内径を算出する。この処理結果は、画像処理装置１
６により表示装置１７あるいは印刷装置１９に出力され
る。The image processing device 16 includes a sample line 17
1 is set as the blood vessel designation information, and the sample line 17
The projection profile 34 on 1 is arithmetically processed to obtain the blood vessel image 17
Calculate the inner diameter of 0. This processing result is the image processing device 1.
6 outputs to the display device 17 or the printing device 19.
【００２５】さらに、使用者が表示装置１７における血
管像１７０の所望位置を同様にして次々と選択すること
により、それぞれの血管径が経時的に算出され、表示装
置１７あるいは印刷装置１９に出力される。また、被写
体１３における被照射部位を変更して以上の操作を繰り
返すことにより、多数の血管像が撮像され、これらの血
管径が測定される。Further, the user similarly selects desired positions of the blood vessel image 170 on the display device 17 one after another, whereby the respective blood vessel diameters are calculated over time and output to the display device 17 or the printing device 19. It Further, by changing the irradiated region of the subject 13 and repeating the above operation, a large number of blood vessel images are captured and the diameters of these blood vessels are measured.
【００２６】次に、上記実施例における血管径の算出方
法について説明する。図４に、本発明に係る円筒状物体
の内径測定方法におけるＸ線吸収特性の算出方法を示
す。Next, the method of calculating the blood vessel diameter in the above embodiment will be described. FIG. 4 shows a method for calculating X-ray absorption characteristics in the method for measuring the inner diameter of a cylindrical object according to the present invention.
【００２７】ここでは、Ｘ線源１１を理想的な点Ｘ線源
と仮定する。また、被写体１３のＸ線照射方向における
厚さをＬ0 とし、血管３１の半径をｒとする。また、被
写体１３におけるＸ線入射面、Ｘ線出射面との血管３１
との距離を、それぞれＬ1 、Ｌ2 とする。さらに、血管
３１の内部をＸ線が通過した距離をＬ3 とする。すなわ
ち、 Ｌ0 ＝Ｌ1 ＋Ｌ2 ＋Ｌ3 （１） となる。Here, it is assumed that the X-ray source 11 is an ideal point X-ray source. Further, the thickness of the subject 13 in the X-ray irradiation direction is L 0, and the radius of the blood vessel 31 is r. In addition, the blood vessel 31 on the X-ray entrance surface and the X-ray exit surface of the subject 13
Let the distances to and be L 1 and L 2 , respectively. Furthermore, the distance that the X-ray has passed through the inside of the blood vessel 31 is L 3 . That is, L 0 = L 1 + L 2 + L 3 (1).
【００２８】次に、被写体１３に対する入射Ｘ線の強度
として単位面積当たりの入射粒子数をＮとすると、血管
３１の外部を通過した透過Ｘ線の強度Ｉ1 、血管３１の
内部を通過した透過Ｘ線の強度Ｉ2 は、 Ｉ1 ＝Ｎｅｘｐ（−μ0 Ｌ0 ） （２） Ｉ2 ＝Ｎｅｘｐ｛−μ0 （Ｌ1 ＋Ｌ2 ）−μ1 Ｌ3 ｝ （３） となる。ただし、μ0 、μ1 （＞μ0 ）は、それぞれ血
管３１の外部及び内部におけるＸ線に対する平均吸収係
数である。Next, assuming that the number of incident particles per unit area is N as the intensity of the incident X-rays on the subject 13, the intensity I 1 of the transmitted X-rays passing through the outside of the blood vessel 31 and the transmission of the light passing through the inside of the blood vessel 31. The intensity I 2 of the X-ray is I 1 = Nexp (−μ 0 L 0 ) (2) I 2 = Nexp {−μ 0 (L 1 + L 2 ) −μ 1 L 3 } (3) However, μ 0 and μ 1 (> μ 0 ) are average absorption coefficients for X-rays outside and inside the blood vessel 31, respectively.
【００２９】これら式（２）、（３）の両辺において対
数をとると、 ｌｎＩ1 ＝−μ0 Ｌ0 ＋ｌｎＮ （４） ｌｎＩ2 ＝−μ0 （Ｌ1 ＋Ｌ2 ）−μ1 Ｌ3 ＋ｌｎＮ （５） となる。Taking logarithms on both sides of these equations (2) and (3), lnI 1 = -μ 0 L 0 + lnN (4) lnI 2 = -μ 0 (L 1 + L 2 ) -μ 1 L 3 + lnN (5)
【００３０】さらに、式（１）、（４）、（５）を連立
させると、 ｌｎＩ2 ＝ｌｎＩ1 −（μ1 −μ0 ）Ｌ3 （６） を得る。Furthermore, if equations (1), (4) and (5) are combined, lnI 2 = lnI 1- (μ 1 -μ 0 ) L 3 (6) is obtained.
【００３１】ここで、Ｘ線の進行方向に直交する軸をｘ
軸とし、このｘ軸上で血管３１の内部を直径に沿って通
過したＸ線が交差する点を原点とする。よって、Ｌ3 は
定数ではなく、関数Ｌ3 （ｘ）であるので、 Ｌ3 （ｘ）＝２（ｒ2 −ｘ2 ）1/2 （７） となる。したがって、ｉ1 ＝ｌｎＩ1 ，ｉ2 （ｘ）＝ｌ
ｎＩ2 ，Ａ＝μ1 −μ０とおくと、式（６）は、 ｉ２ （ｘ）＝ｉ1 −２Ａ（ｒ2 −ｘ2 ）1/2 （−ｒ≦ｘ≦ｒ） （８） ｉ2 （ｘ）＝ｉ1 （ｘ＜−ｒ，ｒ＜ｘ） （９） となる。これら式（８）、（９）をグラフ化すると、図
５（ａ）に示す投影プロファイルｉ2 （ｘ）を得る。Here, the axis orthogonal to the traveling direction of the X-ray is x
The axis is taken as the origin, and the point at which the X-rays passing through the inside of the blood vessel 31 along the diameter intersect on this x-axis is taken as the origin. Therefore, since L 3 is not a constant but a function L 3 (x), L 3 (x) = 2 (r 2 −x 2 ) 1/2 (7). Therefore, i 1 = lnI 1 , i 2 (x) = 1
Assuming that nI 2 and A = μ 1 −μ 0 , the formula (6) has the following formula: i 2 (x) = i 1 −2A (r 2 −x 2 ) 1/2 (−r ≦ x ≦ r) (8 ) I 2 (x) = i 1 (x <−r, r <x) (9). When these equations (8) and (9) are graphed, the projection profile i 2 (x) shown in FIG. 5A is obtained.
【００３２】ここで、変換関数として ｆ（ｘ）＝（ｉ2 （ｘ）−ｉ1 ）2 （１０） を用いると、 ｆ（ｘ）＝−４Ａ2 ｘ2 ＋４Ａ2 ｒ2 （１１） となるので、 ａ＝４Ａ2 、ｂ＝４Ａ2 ｒ2 （１２） とおくと、 ｆ（ｘ）＝−ａｘ2 ＋ｂ （−ｒ≦ｘ≦ｒ） （１３） ｆ（ｘ）＝０ （ｘ＜−ｒ，ｒ＜ｘ） （１４） となる。これら式（１３）、（１４）をグラフ化する
と、図５（ｂ）に示す変換プロファイルｆ（ｘ）を得
る。When f (x) = (i 2 (x) -i 1 ) 2 (10) is used as the conversion function, f (x) =-4A 2 x 2 + 4A 2 r 2 (11) Therefore, if a = 4A 2 and b = 4A 2 r 2 (12), then f (x) = − ax 2 + b (−r ≦ x ≦ r) (13) f (x) = 0 (x < -R, r <x) (14). By converting these expressions (13) and (14) into a graph, a conversion profile f (x) shown in FIG. 5B is obtained.
【００３３】次に、式（１３）、（１４）を微分する
と、 ｆ´（ｘ）＝−２ａｘ （−ｒ≦ｘ≦ｒ） （１５） ｆ´（ｘ）＝０ （ｘ＜−ｒ，ｒ＜ｘ） （１６） となる。これら式（１５）、（１６）をグラフ化する
と、図５（ｃ）に示す変換プロファイルの勾配ｆ´
（ｘ）を得る。Next, differentiating the expressions (13) and (14), f '(x) =-2ax (-r≤x≤r) (15) f' (x) = 0 (x <-r, r <x) (16). When these equations (15) and (16) are graphed, the gradient f ′ of the conversion profile shown in FIG.
Get (x).
【００３４】しかしながら、実際のＸ線源１１は、理想
的な点Ｘ線源ではないので、有限の大きさがある出射部
からＸ線１２を発光する。そのため、図３に示すよう
に、Ｘ線撮像装置１４のＸ線検出面３２では、血管３１
の周辺部付近を投影した位置にボケ３３が発生するの
で、その投影プロファイル３４には、ボケ３３の影響に
より揺らぎのような平坦化部３５が生じる。したがっ
て、図６（ａ）、（ｂ）に示すように、投影プロファイ
ルｉ2 （ｘ）及び変換プロファイルｆ（ｘ）では、血管
３１とその周辺組織との境界領域が不明瞭になるので、
血管径の測定精度が低下するという問題がある。However, since the actual X-ray source 11 is not an ideal point X-ray source, the X-ray 12 is emitted from the emitting portion having a finite size. Therefore, as shown in FIG. 3, on the X-ray detection surface 32 of the X-ray imaging apparatus 14, the blood vessel 31
Since the blurring 33 is generated at the position where the vicinity of the peripheral portion is projected, the projection profile 34 has a flattening portion 35 like a fluctuation due to the influence of the blurring 33. Therefore, as shown in FIGS. 6A and 6B, in the projection profile i 2 (x) and the conversion profile f (x), the boundary region between the blood vessel 31 and its surrounding tissue becomes unclear,
There is a problem that the measurement accuracy of the blood vessel diameter decreases.
【００３５】このような問題を解決するためには、血管
３１の中央部付近を投影して平滑化されていない部分の
実測値に基づいて、投影プロファイルを適正化する必要
がある。In order to solve such a problem, it is necessary to optimize the projection profile on the basis of the actual measurement value of the portion where the central portion of the blood vessel 31 is projected and is not smoothed.
【００３６】まず、式（１０）により、投影プロファイ
ルｉ2 （ｘ）を変換プロファイルｆ（ｘ）を得る。この
変換プロファイルｆ（ｘ）を微分し、図６（ｃ）に示す
ように、変換プロファイルの勾配ｆ´（ｘ）を得る。こ
の変換プロファイルの勾配変化ｆ´（ｘ）から、変換プ
ロファイルｆ（ｘ）における勾配の極大値及び極小値を
とる位置ｘ＝α、βを決定する。First, the conversion profile f (x) is obtained from the projection profile i 2 (x) by the equation (10). The conversion profile f (x) is differentiated to obtain a conversion profile gradient f ′ (x) as shown in FIG. From the gradient change f ′ (x) of the conversion profile, the positions x = α and β at which the maximum and minimum values of the gradient in the conversion profile f (x) are obtained are determined.
【００３７】次に、区間α≦ｘ≦βにおいて所定の間隔
で複数の位置を選択し、これらに対応する変換プロファ
イルｆ（ｘ）、変換プロファイルの勾配ｆ´（ｘ）の実
測値をそれぞれ抽出する。Next, a plurality of positions are selected at a predetermined interval in the section α≤x≤β, and the measured values of the conversion profile f (x) and the conversion profile gradient f '(x) corresponding thereto are extracted. To do.
【００３８】次に、変換プロファイルの勾配ｆ´（ｘ）
について、Ｍ1 個の実測値（ｘi ，ｙi ）に対する式
（１５）の理論値（ｘi ，ｆ´（ｘi ））の誤差に対す
る平方和 Ｅ1 ＝Σ｛ｙi −ｆ´（ｘi ）｝2 （１７） を算出し、このＥ1 のａに関する偏微分係数を０とする
と、 ａ＝−（Σｘi ｙi ）／（２Σｘi 2 ） （１８） を得る。Next, the gradient f '(x) of the conversion profile
, The sum of squares E 1 = Σ {y i −f ′ (of the theoretical value (x i , f ′ (x i )) of the equation (15) with respect to M 1 actually measured values (x i , y i ). x i )} 2 (17) and assuming that the partial differential coefficient of E 1 with respect to a is 0, a = − (Σx i y i ) / (2Σx i 2 ) (18) is obtained.
【００３９】また、変換プロファイルｆ（ｘ）につい
て、Ｍ2 個の実測値（ｘi ，ｇi ）に対する式（１３）
の理論値（ｘi ，ｆ（ｘi ））との誤差に対する平方和 Ｅ2 ＝Σ｛ｇi −ｆ（ｘi ）｝2 （１９） を算出し、このＥ2 のｂに関する偏微分係数を０とする
と、 ｂ＝（Σｇi ＋ａΣｘi 2 ）／Ｍ2 （２０） を得る。Further, with respect to the conversion profile f (x), the equation (13) for the M 2 actually measured values (x i , g i ).
The square sum E 2 = Σ {g i −f (x i )} 2 (19) for the error with the theoretical value (x i , f (x i )) of E 2 is calculated, and the partial differential coefficient of E 2 with respect to b is calculated. Is set to 0, b = (Σg i + aΣx i 2 ) / M 2 (20) is obtained.
【００４０】したがって、式（１２）により、 Ｌ3 ＝２ｒ＝２（ｂ／ａ）1/2 （２１） であるから、式（１８）、（２０）から算出したａ、ｂ
を式（２１）に代入すると、血管３１の内径Ｌ3 を得
る。すなわち、最小二乗法で適正化された変換プロファ
イルｆ（ｘ）が０となる二つのエッヂの間隔から、血管
３１の内径Ｌ3 が算出される。Therefore, since L 3 = 2r = 2 (b / a) 1/2 (21) is obtained from the equation (12), a and b calculated from the equations (18) and (20) are obtained.
Is substituted into the equation (21), the inner diameter L 3 of the blood vessel 31 is obtained. That is, the inner diameter L 3 of the blood vessel 31 is calculated from the interval between the two edges where the conversion profile f (x) optimized by the least squares method becomes 0.
【００４１】以上の方法によれば、投影プロファイルの
勾配に対して二つの極値を求めることにより、血管の周
辺部付近を投影して平滑化の影響を大きく受けている部
分のデータを最小限に除去し、投影プロファイルが最小
二乗法で適正化されるので、血管径は十分高い精度で算
出される。According to the above method, the two extreme values are obtained with respect to the gradient of the projection profile to minimize the data of the portion which is projected near the peripheral portion of the blood vessel and is greatly affected by the smoothing. And the projection profile is optimized by the least squares method, the blood vessel diameter is calculated with sufficiently high accuracy.
【００４２】また、Ｘ線照射時に血管内部を流れる造影
剤の濃度に基づいて投影プロファイルが測定されるの
で、造影剤濃度及び血管径が経時的に変化している場合
においても、血管径は精度良く算出される。Since the projection profile is measured on the basis of the concentration of the contrast agent flowing inside the blood vessel during X-ray irradiation, the blood vessel diameter can be accurately measured even when the contrast agent concentration and the blood vessel diameter change with time. Well calculated.
【００４３】本発明は上記諸実施例に限られるものでは
なく、種々の変形が可能である。The present invention is not limited to the above embodiments, but various modifications can be made.
【００４４】例えば、上記実施例では、血管径を測定対
象としているが、周囲の構造物に対してＸ線吸収特性が
大きく異なる円筒状物体であれば、測定対象とすること
ができる。For example, in the above embodiment, the blood vessel diameter is measured, but a cylindrical object whose X-ray absorption characteristics greatly differ from surrounding structures can be measured.
【００４５】[0045]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、円筒状物体に対応するＸ線の投影プロファイルに
おいて、勾配が極大または極小となる二つの位置に挟ま
れた区間を算出することにより、円筒状物体の周辺部を
投影して平坦化の影響を大きく受けている部分が最小限
に除去され、円筒状物体の中央部を投影して平坦化され
ていない部分に最小二乗法が適用されるので、投影プロ
ファイルが良好に適正化される。そのため、この投影プ
ロファイルでは、円筒状物体の内部と外部の境界で基底
レベルから変化する二つのエッジが鋭角化されるので、
これらのエッジの間隔から円筒状物体の内径を高精度に
算出することができるという効果がある。As described in detail above, according to the present invention, in an X-ray projection profile corresponding to a cylindrical object, a section sandwiched between two positions where the gradient is maximum or minimum is calculated. As a result, the part that is projected on the peripheral part of the cylindrical object and is greatly affected by the flattening is removed to the minimum, and the central part of the cylindrical object is projected and the least squares method is applied to the part that is not flattened. Is applied, the projection profile is well optimized. Therefore, in this projection profile, the two edges changing from the ground level are sharpened at the boundary between the inside and the outside of the cylindrical object,
There is an effect that the inner diameter of the cylindrical object can be calculated with high accuracy from the interval between these edges.
【００４６】また、本発明によれば、Ｘ線照射時におけ
る円筒状物体の内部を流れる流体のＸ線吸収特性に基づ
いて、投影プロファイルを測定している。そのため、流
体のＸ線吸収特性及び円筒状物体の内径が経時的に変化
する場合においても、円筒状物体の内径を高精度で測定
することができるという効果がある。Further, according to the present invention, the projection profile is measured based on the X-ray absorption characteristics of the fluid flowing inside the cylindrical object during X-ray irradiation. Therefore, even if the X-ray absorption characteristics of the fluid and the inner diameter of the cylindrical object change with time, there is an effect that the inner diameter of the cylindrical object can be measured with high accuracy.
【図１】本発明に係る円筒状物体の内径測定装置の一実
施例の構成を示す説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration of an embodiment of an inner diameter measuring device for a cylindrical object according to the present invention.
【図２】本発明に係る円筒状物体の内径測定装置におけ
る画像処理装置の内部構成を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing an internal configuration of an image processing device in the inner diameter measuring device for a cylindrical object according to the present invention.
【図３】本発明に係る円筒状物体の内径測定方法におけ
る原理を示す説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram showing the principle of the method for measuring the inner diameter of a cylindrical object according to the present invention.
【図４】本発明に係る円筒状物体の内径測定方法におけ
るＸ線吸収特性の算出方法を示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method of calculating X-ray absorption characteristics in the method of measuring the inner diameter of a cylindrical object according to the present invention.
【図５】本発明に係る円筒状物体の内径測定方法におい
て、理想の点Ｘ線源を用いた場合の投影プロファイルの
処理過程を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing a process of processing a projection profile when an ideal point X-ray source is used in the method for measuring the inner diameter of a cylindrical object according to the present invention.
【図６】本発明に係る円筒状物体の内径測定方法におい
て、実際のＸ線源を用いた場合の投影プロファイルの処
理過程を示す説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing a process of processing a projection profile when an actual X-ray source is used in the method for measuring the inner diameter of a cylindrical object according to the present invention.
１１…Ｘ線源、１２…Ｘ線、１３…被写体、１４…Ｘ線
撮像装置、１５…撮像制御装置、１６…画像処理装置、
１７…表示装置、１８…位置情報入力装置、１９…印刷
装置、２１…中央処理部、２２…データバス、２３…入
力部、２４…フレームメモリ、２５…内臓ハードディス
ク、２６…出力部、３１…血管、３２…Ｘ線検出面、３
３…ボケ、３４…投影プロファイル、３５…平坦化部、
１７０…血管像、１７１…サンプリングライン。11 ... X-ray source, 12 ... X-ray, 13 ... Subject, 14 ... X-ray imaging device, 15 ... Imaging control device, 16 ... Image processing device,
17 ... Display device, 18 ... Position information input device, 19 ... Printing device, 21 ... Central processing unit, 22 ... Data bus, 23 ... Input unit, 24 ... Frame memory, 25 ... Built-in hard disk, 26 ... Output unit, 31 ... Blood vessels, 32 ... X-ray detection surface, 3
3 ... Blurring, 34 ... Projection profile, 35 ... Flattening part,
170 ... blood vessel image, 171 ... sampling line.
Claims (1)
が内部を流れる円筒状物体にＸ線を照射し、該円筒状物
体の中心軸及び該Ｘ線の進行方向に垂直な直線上で該Ｘ
線吸収特性に基づく投影プロファイルを測定することに
より、該投影プロファイルから該円筒状物体の内径を算
出する円筒状物体の内径測定方法において、 前記投影プロファイルを対数変換し、該投影プロファイ
ルから前記外部が寄与したレベルを減算する第１の工程
と、 この第１の工程で算出された前記投影プロファイルを微
分し、該投影プロファイルの勾配が極大または極小とな
る前記直線上の二つの位置に挟まれた区間を算出する第
２の工程と、 前記区間内から所定の間隔で複数位置を選択し、前記第
１の工程で算出された前記投影プロファイル、該投影プ
ロファイルの勾配から該複数位置に対応してそれぞれ第
１のデータ値、第２のデータ値を抽出する第３の工程
と、 前記第１及び第２のデータ値にそれぞれ最小二乗法を用
いて前記第１の工程で算出された前記投影プロファイル
を適正化し、該投影プロファイルにおける基底レベルか
ら変化する二つのエッジの間隔から前記円筒状物体の内
径を算出する第４の工程とを備えることを特徴とする円
筒状物体の内径測定方法。1. A cylindrical object in which a fluid having X-ray absorption characteristics different from that of the outside flows is irradiated with X-rays, and the cylindrical object has a straight line perpendicular to the central axis and the traveling direction of the X-rays. X
In an inner diameter measuring method of a cylindrical object, which calculates an inner diameter of the cylindrical object from the projection profile by measuring a projection profile based on a line absorption characteristic, the projection profile is logarithmically converted, and the outside is converted from the projection profile. The first step of subtracting the contributed level and differentiating the projection profile calculated in this first step, sandwiched between two positions on the straight line where the gradient of the projection profile is maximum or minimum. A second step of calculating a section, selecting a plurality of positions at a predetermined interval from within the section, and corresponding to the plurality of positions from the projection profile calculated in the first step and the gradient of the projection profile. A third step of extracting a first data value and a second data value, respectively, and a first square method for each of the first and second data values. The fourth step of optimizing the projection profile calculated in the first step, and calculating the inner diameter of the cylindrical object from the interval between two edges changing from the base level in the projection profile. Measuring method of inner diameter of cylindrical object.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5192329A JP2978035B2 (en) | 1993-08-03 | 1993-08-03 | Inside diameter measuring device for cylindrical objects |
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|---|---|---|---|
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0747060A true JPH0747060A (en) | 1995-02-21 |
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ID=16289481
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| JP (1) | JP2978035B2 (en) |
Cited By (5)
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-
1993
- 1993-08-03 JP JP5192329A patent/JP2978035B2/en not_active Expired - Fee Related
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| JP2978035B2 (en) | 1999-11-15 |
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