JP4506119B2 - ディジタルサブトラクション装置およびディジタルアンギオグラフィ装置並びにディジタルサブトラクション像の表示方法 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

この発明は、医療分野、工業分野などに用いられる、被検体の撮像部位をＸ線透視撮像してその撮像部位のサブトラクション像を得るディジタルサブトラクション装置に係り、特に、所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去した画像である高周波数成分除去画像に基づいてサブトラクションを行う技術に関する。

従来のディジタルサブトラクション装置としては、例えば、医療分野で用いられる、被検体の所定の撮像部位のサブトラクション像を得るディジタルアンギオグラフィ装置がある。この装置では、造影剤が投与される前の被検体の所定の撮影部位をＸ線透視撮影装置で撮影し、造影剤が投与された被検体の同じ部位を撮影する。造影剤が投与される前のＸ線透過像（以下、これを「マスク像」という）は血管像などの高周波数成分がない画像であるとともに、造影剤が投与された被検体のＸ線透過像（以下、これを「ライブ像」という）は血管像などの高周波成分が残っている画像であり、両画像とのサブトラクションを行ってサブトラクション像を得ている。

かかる方法では、造影剤の投与の前後で２回にわたって被検体を撮影するので、効率的でないうえに被検体の体動などによって両画像間の撮影部位がずれる可能性がある。そこで、近年では、造影剤が投与された被検体の所定部位を１回のみ撮影し、ライブ像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去した画像である高周波数成分除去画像をマスク像として求め、ライブ像とそのマスク像とのサブトラクションを行っている。かかる方法では、造影剤の投与後の被検体を１回のみ撮影するので、効率的で、かつ両画像間の撮影部位がずれることもない（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、Ｘ線透視撮像毎に、関心物の空間的形状（大きさや形など）の傾向が異なるような場合において、全てに渡って適正なしきい値を用意しておくことは事実上不可能であり、標準値から外れた関心物、すなわち、設定されたしきい値では十分に除去されない関心物については、好適なサブトラクション像を得ることができないという問題がある。そこで、サブトラクション像を表示させて対話的に設定しながら、与えられた変更指示に従ってしきい値を変更することで上述した問題を解決することが試みられている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平０８−３０８８２３号公報（第２−４頁、図３） 特開２００２−３５４３４１号公報（第３−８頁、図３）

しかしながら、上述した特許文献２の場合には、次のような問題がある。以下、図１１を参照して説明する。図１１は各画像をプロファイルとして模式的に表した図である。図１１（ａ）は、太い血管のときのライブ像およびマスク像に関するプロファイル、図１１（ｂ）は、同じく太い血管のときのサブトラクション像に関するプロファイル、図１１（ｃ）は、細い血管のときのライブ像およびマスク像に関するプロファイル、図１１（ｄ）は、同じく細い血管のときのサブトラクション像に関するプロファイルである。また、図１１（ａ）および図１１（ｃ）中の実線はライブ像に関するプロファイル、破線はマスク像に関するプロファイル、図１１（ｂ）および図１１（ｄ）中の実線はサブトラクション像に関するプロファイル、２点鎖線はライブ像に関するプロファイルである。

すなわち、しきい値を変更するだけでは、それによって得られたサブトラクション像において、例えば血管像のＸ線透過値が本来の値よりも低下してしまう現象が発生してしまう。

太い血管の場合には、血管のエッジ部分を除いては低周波であるので、図１１（ａ）に示すように、マスク像に関するプロファイルはライブ像に対してほとんど除去されない。このように高周波成分の除去の効果が小さいので、サブトラクション像に関するプロファイルは、図１１（ｂ）に示すように、エッジ部分を除いて透過値はほとんど０の値をもつが、エッジ部分は強調されているので好適なサブトラクション像を得ることができる。

一方、細い血管の場合には、好適なサブトラクション像を得るためには、太い血管のときと相違して、細い血管像そのものを強調する必要がある。しかし、図１１（ｃ）に示すように、太い血管のときと比較して高周波成分の除去の効果が大きいので、マスク像に関するプロファイルはライブ像に対して除去される結果、図１１（ｄ）に示すように、サブトラクション像のＸ線透過値は、本来のライブ像のものよりも低くなってしまう。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、被検体の撮像部位のサブトラクション像を好適に得ることができるディジタルサブトラクション装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。

すなわち、請求項１に記載の発明は、被検体の所定の撮像部位のサブトラクション像を得るためのディジタルサブトラクション装置であって、（ａ）前記撮像部位にＸ線を照射し、その部位のＸ線透過像を撮像するＸ線透視手段と、（ｂ）前記Ｘ線透過像をディジタルデータに変換するデータ変換手段と、（ｃ）前記ディジタルデータに変換されたＸ線透過像から、あるいは前記ディジタルデータに変換されたＸ線透過像に関する画像である基本画像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去した画像である高周波数成分除去画像を得る周波数特性変換手段と、（ｄ）前記基本画像と高周波数成分除去画像とのサブトラクションを行い、その撮影部位のサブトラクション像を求める演算手段と、 （ｅ）前記演算手段によるサブトラクションの際に基本画像と高周波数成分除去画像との結果に基づいて、それぞれの画像に対して差分演算係数を調整して重み付けを行う重み付け差分調整手段と、（ｆ）前記差分演算係数の調整指示が入力される操作盤と、（ｇ）前記サブトラクション像を表示するモニタとを備え、（ｈ）前記演算手段は、前記操作盤より与えられた調整指示により前記差分演算係数を調整して重み付けを対話的に変更したサブトラクション像を前記モニタにリアルタイムで表示させることを特徴とするものである。

〔作用・効果〕請求項１に記載の発明によれば、被検体の所定の撮像部位に対して、Ｘ線透視手段でＸ線透過像を撮像し、データ変換手段でディジタルデータに変換する、あるいはデータ変換手段でディジタルデータに変換後にＸ線透過像に関する画像である基本画像を得る。このディジタルデータに変換されたＸ線透過像、あるいは基本画像は、関心物の高周波数成分が残っている画像であり、これをライブ像として用いる。一方、周波数特性変換手段は、ディジタルデータに変換されたＸ線透過像から、あるいはその基本画像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去した画像である高周波数成分除去画像を得る。この高周波数成分除去画像は、関心物の高周波数成分が除去された画像であり、これをマスク像として用いる。演算手段は、ライブ像（基本画像）からマスク像（高周波数成分除去画像）をサブトラクションしてサブトラクション像を求める。この演算手段によるサブトラクションの際に、重み付け差分調整手段は、基本画像と高周波数成分除去画像との結果に基づいて、それぞれの画像に対して差分演算係数を調整して重み付けを行う。基本画像と高周波数成分除去画像との結果に基づいて、それぞれの画像に対して差分演算係数を調整して重み付けを行うので、基本画像と高周波数成分除去画像との結果に応じて、好適なサブトラクション像になり得る任意の差分演算係数を設定することができ、その重み付けによって被検体の撮像部位のサブトラクション像を好適に得ることができる。

なお、重み付け差分調整手段は、基本画像と高周波数成分除去画像との結果に基づいて、それぞれの画像に対して差分演算係数を調整して重み付けを行う際には、通常に用いられる表示手段に表示した基本画像と高周波数成分除去画像との結果に基づいて手動で行ってもよいし、基本画像と高周波数成分除去画像との画素値の結果に基づいて、通常に用いられる演算手段によって自動で行ってもよい。

請求項１のディジタルサブトラクション装置において、与えられた変更指示に従ってしきい値周波数を変更するしきい値周波数変更手段を備えるの（請求項３に記載の発明）が好ましい。請求項１の発明としきい値周波数変更手段とを組み合わせることで、しきい値周波数の変更指示により、しきい値周波数変更に係る新たなサブトラクション像が得られるので、適正なしきい値を対話的に設定することができ、被検体の撮像部位のサブトラクション像をより一層好適に得ることができる。

この発明のディジタルサブトラクション装置において、基本画像の一例は、ディジタルデータに変換されたＸ線透過像である（請求項４に記載の発明）。この一例の場合には、Ｘ線透過像でもある基本画像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去した画像である高周波数成分除去画像を得て、演算手段は、ライブ像（基本画像）からマスク像（高周波数成分除去画像）をサブトラクションしてサブトラクション像を求める。

基本画像の他の一例は、以下のようなものがある。すなわち、ディジタルサブトラクション装置は、ディジタルデータに変換されたＸ線透過像の高周波数成分を強調した画像である高周波数成分強調画像を得る第２の周波数特性変換手段を備え、基本画像はその高周波数成分強調画像であって、Ｘ線透過像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去することで高周波数成分除去画像を得る（請求項５に記載の発明）。この一例の場合には、演算手段は、高周波数成分強調画像でもあるライブ像（基本画像）からマスク像（高周波数成分除去画像）をサブトラクションしてサブトラクション像を求める。この高周波数成分強調画像と高周波数成分除去画像とのサブトラクションを行うことで、その撮像部位の関心物をより強調したサブトラクション像を求める。従って、関心物をより強調したサブトラクション像を得る場合であっても、サブトラクション像を好適に得ることができる。

また、基本画像のさらなる他の一例は、以下のようなものがある。すなわち、ディジタルサブトラクション装置は、ディジタルデータに変換されたＸ線透過像を順次取り込み、複数回数分の撮像で得られたＸ線透過像の平均画像を求める積分処理手段を備え、基本画像はその平均画像であって、基本画像である平均画像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去することで高周波数成分除去画像を得る（請求項６に記載の発明）。この一例の場合には、基本画像であるライブ像（平均画像）から請求項１に記載の発明と同様の処理で高周波数成分除去画像を得ているので、ライブ像およびマスク像のＳ／Ｎ比が向上する。演算手段は、平均画像でもあるライブ像（基本画像）からマスク像（高周波数成分除去画像）をサブトラクションしてサブトラクション像を求めているので、高画質なサブトラクション像を得る場合であっても、サブトラクション像を好適に得ることができる。

以上の説明から明らかなように、この発明によれば、重み付け差分調整手段を備え、その重み付け差分調整手段が、演算手段によるサブトラクションの際に基本画像と高周波数成分除去画像との結果に基づいて、それぞれの画像に対して差分演算係数を調整して重み付けを行うので、その重み付けによって被検体の撮像部位のサブトラクション像を好適に得ることができる。

以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

図１は、本実施例に係るＸ線ディジタルアンギオグラフィ装置の全体構成を示す正面図であり、図２は、Ｘ線透視装置を側面から見た図であり、図３は、画像処理部の構成を示すブロック図である。

本実施例のＸ線ディジタルアンギオグラフィ装置は、ベッド１、Ｘ線透視手段としてのＸ線透視装置２、画像処理部３、表示手段としてのモニタ４、制御部５、操作盤６などを備えて構成されている。

ベッド１は、床面に設置されたベッド基台１１と天板１２を備えている。被検体Ｍは天板１２上に載置される。この天板１２はモータ１３の駆動で水平移動可能であり、天板１２上の被検体ＭとＸ線透視装置２との相対的な位置関係を被検体Ｍの体軸方向に変位することができる。モータ１３の駆動制御は、制御部５により行われる。

Ｘ線透視装置２は、Ｘ線管２１、撮像系２２を支持するＣ型アーム２３がベッド１の近傍に定置された装置基台２４の上部に支持されて構成されている。Ｃ型アーム２３は、モータ２５の駆動で図２の矢印方向に変位可能に装置基台２４に支持されており、Ｘ線管２１、撮像系２２を被検体Ｍの体軸回りに変位可能に構成し、Ｘ線透過像の撮像方向の調整が可能となっている。モータ２５の駆動制御は制御部５により行われる。

Ｘ線管２１と撮像系２２とはＣ型アーム２３の両端部に取り付けられており、天板１２上の被検体Ｍを挟み込んだ状態で対向配置されている。Ｘ線管２１から被検体Ｍの任意の撮像部位に向けて照射され、被検体Ｍを透過したＸ線は、撮像系２２で受像され、その部位のＸ線透過像が撮像される。Ｘ線管２１からのＸ線の照射は、Ｘ線高電圧発生装置２６から所定の電力（Ｘ線管電圧およびＸ線管電流）がＸ線管２１に供給されて行われる。Ｘ線高電圧発生装置２６からＸ線管２１への所定の電力の供給は制御部５に制御されて行われる。撮像系２２は、イメージインテンシファイアやテレビカメラなどで構成されている。撮像されたＸ線透過像は画像処理部３に与えられる。

画像処理部３は、図３に示すように、データ変換手段としてのＡ／Ｄ（アナログtoディジタルデータ）変換器３１、高周波除去手段としての周波数特性変換回路３２、遅延回路３３、演算手段としての演算器３４、階調変換回路３５、Ｄ／Ａ（ディジタルtoアナログ）変換器３６で構成されている。さらには、後述するライブ像を記憶するライブ像メモリ部３３ａ、マスク像を記憶するマスク像メモリ部３２ａを備えて構成されている。これらのメモリ部３２ａ，３３ａは、ＲＯＭ（Read-OnlyMemory）やＲＡＭ（Random-AccessMemory）などに代表される記憶媒体などで構成されている。周波数特性変換回路３２は、この発明における周波数特性変換手段に相当し、演算器３４は、この発明における演算手段に相当する。

造影剤が投与された被検体Ｍの所定の撮像部位のＸ線透過像が撮像されると、撮像系２２からのその像の画像信号（アナログ信号）は、Ａ／Ｄ変換器３１でディジタルデータに変換され基本画像が得られる。この基本画像は、骨格などの低周波数成分や、造影剤が投与された血管像などの高周波数成分を含んだ画像であり、これをライブ像として用いる。この基本画像（ライブ像）は、周波数特性変換回路３２と遅延回路３３とに与えられる。周波数特性変換回路３２は、基本画像から血管像などの高周波数成分を除去しマスク像を得る。演算器３４では、遅延回路３３を経て供給されるライブ像と、周波数特性変換回路３２を経て供給されるマスク像とのサブトラクションを行いサブトラクション像を求めて階調変換回路３５に与える。階調変換回路３５では、サブトラクション像をモニタ４に表示したとき見やすい画像にするために、サブトラクション像を構成する各画素の濃度を調整（全画素を対象に、各画素の濃度に所定濃度を加算したり減算する）する。階調変換されたサブトラクション像はＤ／Ａ変換器３６に与えられ、そこでＤ／Ａ変換されてモニタ４に表示される。遅延回路３３は、周波数特性変換回路３２での処理時間による時間的な遅れを補償するために設けており、これにより、ライブ像とマスク像とが同期されて演算器３４に供給される。なお、画像処理部３を構成する各部の動作制御は、制御部５により行われる。

遅延回路３３に与えられたライブ像は、ライブ像メモリ部３３ａに書き込まれて記憶され、モニタ４での表示時や、後述する重み付け処理の時にライブ像メモリ部３３ａから読み出される。周波数特性変換回路３２に与えられて得られたマスク像は、マスク像メモリ部３２ａに書き込まれて記憶され、モニタ４での表示時や、後述する重み付け処理の時にマスク像メモリ部３２ａから読み出される。

周波数特性変換回路３２は、基本画像（ライブ像）から血管像などの高周波数成分を除去して高周波数成分除去画像（マスク像）を得る。この周波数特性変換回路３２は、図３に示すように、しきい値変更手段７に接続されており、しきい値変更手段７から変更指示（しきい値周波数を変更させるための指示）が与えられるようになっており、この変更指示に従ってしきい値周波数が変更される。このしきい値変更手段７は、制御部５の機能のうちで画像処理部３の周波数特性変換回路３２を制御する機能と、操作盤６の機能のうちでしきい値周波数の変更指示を制御部５に与える機能とを備えたものであり、制御部５および操作盤６の構成のうちの一部の構成に属するものである。しきい値変更手段７は、この発明におけるしきい値周波数変更手段に相当する。

高周波数成分除去画像を得るには、以下のようにする。すなわち、基本画像を構成する周波数成分を空間／周波数変換処理で取り出し、所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去し、これに周波数／空間変換処理を施して、基本画像からしきい値周波数以上の周波数成分を除去した高周波数成分除去画像を得ている。上述した空間／周波数変換処理としては、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）、カルーネン・レーベ変換、ＤＣＴ（離散コサイン変換）、アダマール変換などの各変換方式がある。また、空間／空間変換処理としては、前記空間／周波数変換処理の逆変換（逆ＦＦＴ、逆カルーネン・レーベ変換、逆ＤＣＴ、逆アダマール変換など）がある。

上述した演算器３４は、基本画像（ライブ像）と高周波数成分除去画像（マスク像）とのサブトラクションを行い、サブトラクション像を求める。この演算器３４は、図３に示すように、差分演算係数調整部８に接続されており、このサブトラクションの際に、差分演算係数調整部８は、モニタ４での基本画像と高周波数成分除去画像との結果に基づいて、それぞれの画像に対して差分演算係数を調整して重み付けを行う。この差分演算係数調整部８は、制御部５の機能のうちで画像処理部３の演算器３４を制御する機能と、操作盤６の機能のうちで差分演算係数の調整指示を制御部５に与える機能とを備えたものであり、制御部５および操作盤６の構成のうちの一部の構成に属するものである。差分演算係数調整部８は、この発明における重み付け差分調整手段に相当する。

図１，図２に戻って、制御部５は、操作盤６からの各種の指示などによって、各装置、各部の駆動制御や動作制御を行う。例えば、制御部５は、操作盤６から、差分演算係数の調整指示を受けると、差分演算係数を調整して調整された差分演算係数を演算器３４に与える。この制御部５は、例えば、後述する動作を実現するプログラムを遂行するＣＰＵ（中央処理装置）で構成されている。

操作盤６は、撮像部位や条件の設定、処理開始指示、差分演算係数を調整する調整指示などを、操作者が行うためのものである。操作盤６における、フィルタサイズを変更する構成としては、例えば、マウス、トラックボール、キーボード、ジョイスティックなどの入力装置が挙げられる。

上記構成を有する本実施例装置の動作を以下に説明する。

まず、被検体Ｍのある１箇所の撮像部位（例えば胸部）のサブトラクション像を得る場合の動作を説明する。

この場合、まず、操作者により操作盤６から設定された撮像部位や条件（撮像方向など）に従って、制御部５は、モータ１３を駆動制御して被検体Ｍを載置した天板１２を水平移動させ、設定された撮像部位（胸部とする）を、Ｘ線管２１、撮像系２２の間の撮像位置に位置させ、モータ２５を駆動制御してＸ線管２１、撮像系２２を被検体Ｍ（の撮像部位）の体軸回りに変位させ、撮像方向を調節する。この状態を図４に示す。図４では、撮像部位ＳＢの下方からＸ線を照射してＸ線透過像を撮像するように撮像方向が調節されている。

次に、被検体Ｍに造影剤を投与する。なお、造影剤を投与してから上記位置合わせ動作などを行ってもよい。いずれにしても、以下の撮像動作の前に、被検体Ｍに造影剤を投与しておき、撮像部位ＳＢに造影剤が拡散した状態で操作者が操作盤６から処理開始を指示し、以下の撮像動作が実行される。

処理開始が指示されると、制御部５はＸ線高電圧発生装置２６を制御して、Ｘ線管２１に所定の電力を供給させてＸ線を照射させ、造影剤が拡散された撮像部位ＳＢのＸ線透過像を撮像させる。そして、制御部５は、画像処理部３の各部を制御して、基本画像（ライブ像）を得るとともに、その基本画像からマスク像を求める。このライブ像は、ライブ像メモリ部３３ａに一時的に記憶されるとともに、このマスク像は、マスク像メモリ部３２ａに一時的に記憶される。そして、サブトラクション像を得るために、各メモリ部３２ａ，３２ｂに一時的に記憶された各画像を読み出す。各メモリ部３２ａ，３２ｂから読み出されたライブ像とマスク像とのサブトラクションを行わせサブトラクション像をモニタ４に表示させる。

従って、ある撮像部位のサブトラクション像を得るための被検体へのＸ線照射は１回でよく、１フレームの基本画像からマスク像とライブ像を得ているので、被検体の体動によるマスク像とライブ像の画像のずれも完全に無い。

ここで仮に、モニタ４に表示されたサブトラクション像が好適なものでない場合には、操作者は操作盤６によってしきい値周波数の変更指示を入力するとともに、差分演算係数の調整指示を入力する。なお、この発明ではしきい値周波数の変更指示に関する入力は必ずしも必要ではない。ここで、差分演算係数の調整指示について図５を参照して説明する。図５（ａ）は、モニタ４に表示されたサブトラクション像に関するプロファイルであり、図５（ｂ）は、差分演算係数を調整して重み付けによって得られた新たなサブトラクション像に関するプロファイルである。図５では、説明の便宜上、ライブ像に関するプロファイルを２点鎖線で図示するが、モニタ４での表示の際には、マスク像メモリ部３２ａから読み出されたマスク像や、ライブ像メモリ部３３ａから読み出されたライブ像をも表示させてもよい。

サブトラクション像のＸ線透過値が、図５（ａ）に示すように、本来のライブ像のものよりも低くなってしまう場合には、差分演算調整係数を調整して重み付けを行う。例えば、ライブ像のプロファイルをＸとし、マスク像のプロファイルをＹとし、それぞれの差分演算係数をＡ，Ｂとし、重み付けされた新たなサブトラクション像のプロファイルをＺとしたときには、次式（１）で表される。

Ｚ＝Ａ＊Ｘ＋Ｂ＊Ｙ＋Ｃ…（１）
ここで、Ｃは、重み付けによって変更されるプロファイルの調整値であって、必ずしも必要でない。

上記（１）式でＡ＝１，Ｂ＝−１とした場合には、重み付けがされていない状態となる。Ａ，Ｂを、モニタ４で表示されたプロファイルの結果に基づいて、操作者は適宜調整を行う。例えば、図５（ｂ）に示すようにサブトラクション像のＸ線透過値のピークが本来のライブ像に一致するように、ＡとＢとを等倍にしてＡ，Ｂを調整してもよい。差分演算係数の調整は、ＡとＢとを等倍にするのに限定されず、Ａを固定，Ｂのみを調整してもよいし、Ａのみを調整、Ｂを固定してもよいし、Ａ，Ｂの双方を互いに違う倍数で調整してもよいのは言うまでもない。

また、操作盤６からしきい値周波数の変更指示を制御部５が受けた場合には、操作盤６からの変更指示に応じたしきい値周波数に変更する。そして、ライブ像メモリ部３３ａに記憶しておいたディジタルデータとしての基本画像（ライブ像）を読み出すとともに、マスク像メモリ部３２ａに記憶しておいた高周波数成分除去画像（マスク像）を読み出すようにする。周波数特性変換回路３２は、しきい値周波数の変更がある場合には変更のあったしきい値周波数に基づいて高周波数成分除去画像を求め、しきい値周波数の変更がない場合には所定のしきい値周波数に基づいて高周波数成分除去画像を求める。

操作盤６から差分演算係数の調整指示を制御部５が受けると、演算器３４により、基本画像（ライブ像）からマスク像（高周波数成分除去画像）をサブトラクションしつつ、差分演算係数を調整して重み付けによって得られたサブトラクション像は、階調変換回路３６やＤ／Ａ変換器３６を介して、新たなサブトラクション像として、モニタ４にリアルタイムに表示される。このように、操作盤６への調整指示入力から、差分演算係数の調整指示に係る重み付けされた新たなサブトラクション像のモニタ４への表示までは、即時に行われる。従って、調整指示に係る重み付けされた新たなサブトラクション像がモニタ４にリアルタイムに表示されるので、適正な差分演算係数を対話的にリアルタイムに設定することができ、モニタ４に表示されるサブトラクション像をモニタリングしながら好適なサブトラクション像を表示させることができる。

次に、被検体ＭとＸ線透視装置２との相対的な位置関係を被検体Ｍの体軸方向に変位させて、例えば、図６に示すように、胸部から腹部にかけての領域ＳＲ内の複数の撮像部位のサブトラクション像を得る場合の動作を説明する。なお、この実施例では、Ｘ線透視装置２を固定し、これに対して被検体Ｍを載置した天板１２を水平移動するように構成しているが、撮像状況をわかり易くするために、図６では、天板１２上の被検体Ｍを固定し、これに対してＸ線透視装置２（Ｘ線管２１、撮像系２２）が変位しているように描いている。

この場合、制御部５は、最初の撮像部位（図では、撮像領域ＳＲの左端部側の撮像部位）を撮像位置に位置させ、撮像方向を調節する。そして、以下の撮像動作の前に被検体Ｍに造影剤を投与しておく。

被検体Ｍの各撮像部位（領域ＳＲ）に造影剤が拡散し、処理開始が指示されると、上記１箇所の撮像領域ＳＢのサブトラクション像を求めた手順と同様の手順で、最初の撮像部位のサブトラクション像を求め、天板１２を図６の左方向に定速で移動させながら、以降の各撮像部位が撮像位置に位置するごとに、その撮像部位のサブトラクション像を順次求めていく。

従って、被検体とＸ線透視装置との相対的な位置関係を被検体の体軸方向に変位させて、複数の連続する撮像部位に対するサブトラクション像を得る場合であっても、被検体へのＸ線曝射線量を必要最小限とし、被検体の体動や撮像する部位のずれなどに起因する、各撮像部位ごとの対となるマスク像とライブ像との画像のずれを完全に無くしている。

ここで仮に、上述の領域ＳＲを撮像している途中で好適なサブトラクション像が得られなくなった場合について説明する。好適なサブトラクション像が得られなくなると、操作者は操作盤６によって差分演算係数の調整指示を入力し、操作盤６から差分演算係数の調整指示を制御部５が受けると、演算器３４により、基本画像（ライブ像）からマスク像（高周波数成分除去画像）をサブトラクションしつつ、差分演算係数を調整して重み付けによって得られた新たなサブトラクション像がモニタ４にリアルタイムに表示されるので、適正な差分演算係数を対話的にリアルタイムに設定することができ、モニタ４に表示されるサブトラクション像をモニタリングしながら好適なサブトラクション像を表示させることができる。

すなわち、上述の構成を備えた本実施例装置によれば、演算器３４によるサブトラクションの際に、差分演算係数調整部８は、基本画像（ライブ像）と高周波数成分除去画像（マスク像）とのモニタ４での結果に基づいて、それぞれの画像に対して差分演算係数を調整して重み付けを行う。基本画像と高周波数成分除去画像との結果に基づいて、それぞれの画像に対して差分演算係数を調整して重み付けを行うので、基本画像と高周波数成分除去画像との結果に応じて、好適なサブトラクション像になり得る任意の差分演算係数（本実施例ではＡ，Ｂ）を設定することができ、その重み付けによって被検体の撮像部位のサブトラクション像を好適に得ることができる。

本実施例では、基本画像（ライブ像）は、ディジタルデータに変換されたＸ線透過像である。この場合には、Ｘ線透過像でもある基本画像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去して高周波数成分除去画像（マスク像）を得て、ライブ像（基本画像）からマスク像（高周波数成分除去画像）をサブトラクションしてサブトラクション像を求める。

また、本実施例では、しきい値変更手段７を組み合わせることで、しきい値周波数の変更指示により、しきい値周波数変更に係る新たなサブトラクション像が得られるので、適正なしきい値を対話的に設定することができ、被検体の撮像部位のサブトラクション像をより一層好適に得ることができる。

なお、天板１２を固定し、Ｘ線透視装置２を天板１２上の被検体Ｍの体軸方向に移動させることで、被検体とＸ線透視装置との相対的な位置関係を被検体の体軸方向に変位させるように構成してもよい。

また、被検体Ｍのある部位（例えば、胸部）を撮像位置に位置させた状態で、図７に示すように、Ｘ線管２１、撮像系２２をその部位の回り（体軸回り）に回転変位させながら、各撮像方向からのサブトラクション像を求めることもあるが、このような場合であっても、上記各動作と同様に、被検体ＭへのＸ線曝射線量を必要最小限とし、各撮像方向からのサブトラクション像を求めるための一対のマスク像とライブ像とに画像のずれが生じることがない。

この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例での重み付けは上記（１）式によって行われたが、これに限定されず、通常用いられている重み付けであればよい。

（２）上述した実施例では、モニタ４に表示した基本画像と高周波数成分除去画像との結果（実施例ではモニタ４に表示したサブトラクション像）に基づいて、操作者が操作盤６を介して入力を行うことで、差分演算係数の調整指示を手動で行ったが、モニタ４などに代表される表示手段に表示せずに基本画像と高周波数成分除去画像との画素値の結果に基づいて演算手段によって自動で行ってもよい。もちろん、モニタ４に表示して基本画像と高周波数成分除去画像との画素値の結果に基づいて演算手段によって自動で行ってもよい。例えば、しきい値周波数と差分演算係数との相関関係を予め求め、その相関関係をデータベース化することにより操作者による調整作業がより簡易なものとなる。

モニタ４での基本画像と高周波数成分除去画像との結果は、サブトラクション像に限定されるものでなく、各基本画像、高周波数成分除去画像であってもよいし、サブトラクション像をも含めて、それらの画像を重ね合わせて重畳表示させたものでもよい。

（３）上述した実施例では、基本画像（ライブ像）は、ディジタルデータに変換されたＸ線透過像であったが、後述する高周波数成分強調画像であってもよいし、同じく後述する平均画像であってもよい。基本画像が高周波数成分強調画像の場合については、図８のブロック図を参照して説明するとともに、基本画像が平均画像の場合については、図９、図１０のブロック図を参照して説明する。

先ず、図８について説明する。この図８では、ディジタルデータに変換されたＸ線透過像の高周波数成分を強調するための第２の周波数特性変換回路７１を付設したことを特徴とする。ディジタルデータに変換されたＸ線透過像の高周波数成分を強調する処理は、例えば、空間／周波数変換して得られた各Ｘ線透過像の周波数成分のうちの高周波数成分部分を増分させ、それを周波数／空間変換することで実現できる。第２の周波数特性変換回路７１ではこのような処理を実現するように構成される。

この場合には、演算器３４は、高周波数成分強調画像でもあるライブ像（基本画像）からマスク像（高周波数成分除去画像）をサブトラクションしてサブトラクション像を求め
る。

この高周波数成分強調画像と高周波数成分除去画像とのサブトラクションを行うことで、関心物（例えば血管像）がより強調されたサブトラクション像を得ることができる。また、関心物（例えば血管像）がより強調されたサブトラクション像を得る場合であっても、サブトラクション像をモニタ４にリアルタイムに表示させることができる。

次に、図９、図１０について説明する。この図９では、複数回分の撮像で得られたＸ線透過像の平均画像を求める積分処理部８１を付設したことを特徴とする。積分処理部８１は、図１０（ａ）に示すように、第２の階調変換回路９１と加算器９２とメモリ９３とで構成してもよいし、図１０（ｂ）に示すように加算器９２とメモリ９３と除算器９４とで構成してもよい。

例えば、Ｎ回分の撮像で得られたＸ線透過像の平均画像を求める場合、図１０（ａ）の構成では、順次与えられるＸ線透過像の濃度（Ｘ線透過像を構成する各画素の濃度）を第２の階調変換回路９１で１／Ｎにするように階調変換させ、加算器９２で、メモリ９３に記憶されている加算画像に加算していく。ただし、最初のＸ線透過像が与えられるときには、メモリ９３には何も記憶されていない。

また、図１０（ｂ）の構成では、加算器９２で、順次与えられるＸ線透過像を、メモリ９３に記憶されている加算画像（最初のＸ線透過像が与えられるときには、メモリ９３には何も記憶されていない）に順次加算していき、最後に、メモリ９３に記憶されたＮ回分のＸ線透過像の加算結果を除算器９４で１／Ｎにする。

つまり、図１０（ａ）および図１０（ｂ）のいずれの場合においても、ディジタルデータに変換されたＸ線透過像を順次取り込み、Ｎ回分の撮像で得られたＸ線透過像の平均画像を求める。

この場合には、基本画像であるライブ像（平均画像）から上述した実施例と同様の処理で高周波数成分除去画像を得ている。すなわち、複数回分の撮像で得られたＸ線透過像の平均画像を求めることにより、Ｘ線透過像のＳ／Ｎ比を向上させることができ、この発明では、この平均画像でもある基本画像からマスク像とライブ像とを求めるので、マスク像とライブ像とのＳ／Ｎ比をまとめて向上させることができ、高画質なサブトラクション像を得ることができる。また、高画質なサブトラクション像を得る場合であっても、サブトラクション像をモニタ４にリアルタイムに表示させることができる。

なお、例えば、ある撮像部位に対する１撮像方向からのサブトラクション像を得る場合には、その撮像部位に１方向からのみＸ線照射してＸ線透過像を撮像する動作をＮ回繰り返すことになる。従来装置においても、マスク像やライブ像のＳ／Ｎ比を向上させるために、マスク像とライブ像をそれぞれ複数（Ｎ）回分撮像し、各画像の平均画像を求めることがあるが、この場合、被検体へのＸ線照射は、マスク像とライブ像を別々に撮像するので、２×Ｎ回行うことになる。これに対して、この変形例では被検体へのＸ線照射は従来装置の半分でよい。

また、被検体とＸ線透視装置との相対的な位置関係を被検体の体軸方向に変位させながら、複数の撮像部位のサブトラクション像を得る場合には、対象となる撮像部位の相前後する複数の撮像部位で撮像された複数回分のＸ線透過像からその対象となる撮像部位の平均画像を求めるようにしてもよい。ある部位の周回方向にＸ線管、撮像系を回転変位させながら複数の撮像方向からのサブトラクション像を得る場合も同様に、対象となる撮像方向の相前後する複数の撮像方向から撮像された複数回分のＸ線透過像からその対象となる撮像方向からの平均画像を求めるようにしてもよい。これらの場合でも、被検体へのＸ線曝射線量は従来の場合（従来装置で同様の手順で平均画像を求める場合）の半分になる。

（４）上述した実施例では、基本画像を構成する周波数成分を空間／周波数変換処理で取り出し、所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去し、これに周波数／空間変換処理を施して、基本画像からしきい値周波数以上の周波数成分を除去した高周波数成分除去画像を得ていたが、実空間上で直線形状で表されるテンプレートフィルタでもって基本画像の高周波数成分を実空間上で除去して高周波数成分除去画像を得てもよい。テンプレートフィルタ形状の一例は、互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚ軸で表される、実空間上の３次元直交座標系において、Ｘ，Ｙ軸方向を前記テンプレートフィルタの矩形形状の底面大きさとし、Ｚ軸方向を前記テンプレートのゲインとした四角柱形状であり、他の一例は、Ｘ，Ｙ軸方向を前記テンプレートフィルタの矩形形状の底面大きさとし、Ｚ軸方向を前記テンプレートのゲインとし、Ｚ軸方向に先細りとなる立体形状であって、かつ、テンプレートフィルタのＺ方向の少なくとも中央から先細りの先端部にかけて角錐形状であってもよい。

この発明の実施例に係るディジタルアンギオグラフィ装置の全体構成を示す正面図である。 Ｘ線透視装置を側面から見た図である。 実施例装置に備えられた画像処理部の構成を示すブロック図である。 ある１箇所の撮像部位のサブトラクション像を得る場合の動作を説明するための図である。 （ａ）はモニタに表示されたサブトラクション像に関するプロファイル、（ｂ）は差分演算係数を調整して重み付けによって得られた新たなサブトラクション像に関するプロファイルとして模式的にそれぞれ表した図である。 被検体の体軸方向の複数の撮像部位のサブトラクション像を得る場合の動作を説明するための図である。 ある部位に対する複数の撮像方向からのサブトラクション像を得る場合の動作を説明するための図である。 変形例に係る画像処理部の構成を示すブロック図である。 さらなる変形例に係る画像処理部の構成を示すブロック図である。 （ａ），（ｂ）は図９の積分処理部の構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は従来における各画像をプロファイルとして模式的に表した図である。

２…Ｘ線透視装置
３…画像処理部
７…しきい値変更手段
８…差分演算係数調整部
３１…Ａ／Ｄ変換器
３２…周波数特性変換回路
３４…演算器
Ｍ…被検体

Claims (8)

1. 被検体の所定の撮像部位のサブトラクション像を得るためのディジタルサブトラクション装置であって、
   （ａ）前記撮像部位にＸ線を照射し、その部位のＸ線透過像を撮像するＸ線透視手段と、
   （ｂ）前記Ｘ線透過像をディジタルデータに変換するデータ変換手段と、
   （ｃ）前記ディジタルデータに変換されたＸ線透過像から、あるいは前記ディジタルデータに変換されたＸ線透過像に関する画像である基本画像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去した画像である高周波数成分除去画像を得る周波数特性変換手段と、
   （ｄ）前記基本画像と高周波数成分除去画像とのサブトラクションを行い、その撮影部位のサブトラクション像を求める演算手段と、
   （ｅ）前記演算手段によるサブトラクションの際に基本画像と高周波数成分除去画像との結果に基づいて、それぞれの画像に対して差分演算係数を調整して重み付けを行う重み付け差分調整手段と、
   （ｆ）前記差分演算係数の調整指示が入力される操作盤と、
   （ｇ）前記サブトラクション像を表示するモニタとを備え、
   （ｈ）前記演算手段は、前記操作盤より与えられた調整指示により前記差分演算係数を調整して重み付けを対話的に変更したサブトラクション像を前記モニタにリアルタイムで表示させる
   ことを特徴とするディジタルサブトラクション装置。
2. 被検体の所定の撮像部位のサブトラクション像を得るためのディジタルサブトラクション装置であって、
   （ａ）前記撮像部位にＸ線を照射し、その部位のＸ線透過像を撮像するＸ線透視手段と、
   （ｂ）前記Ｘ線透過像をディジタルデータに変換するデータ変換手段と、
   （ｃ）前記ディジタルデータに変換されたＸ線透過像から、あるいは前記ディジタルデータに変換されたＸ線透過像に関する画像である基本画像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去した画像である高周波数成分除去画像を得る周波数特性変換手段と、
   （ｄ）前記基本画像と高周波数成分除去画像とのサブトラクションを行い、その撮影部位のサブトラクション像を求める演算手段と、
   （ｉ）前記演算手段によるサブトラクションの際に基本画像と高周波数成分除去画像との結果に基づいて、それぞれの画像に対して差分演算係数を調整して重み付けを行うのに前記しきい値周波数と前記差分演算係数との相関関係が予め求められたデータベースを参照して重み付けを行う重み付け差分調整手段と、
   （ｊ）前記しきい値周波数の変更指示が入力される操作盤と、
   （ｋ）前記操作盤より与えられた変更指示に従って前記所定のしきい値周波数を変更するしきい値周波数変更手段と
   を備えることを特徴とするディジタルサブトラクション装置。
3. 請求項１に記載のディジタルサブトラクション装置において、
   前記操作盤は前記しきい値周波数の変更指示も入力され、前記操作盤より与えられた変更指示に従って前記しきい値周波数を変更するしきい値周波数変更手段
   を備えることを特徴とするディジタルサブトラクション装置。
4. 請求項１から３いずれか１つに記載のディジタルサブトラクション装置において、
   前記基本画像は、前記ディジタルデータに変換された前記Ｘ線透過像である
   ことを特徴とするディジタルサブトラクション装置。
5. 請求項１から３いずれか１つに記載のディジタルサブトラクション装置において、
   前記ディジタルデータに変換されたＸ線透過像の高周波数成分を強調した画像である高周波数成分強調画像を得る第２の周波数特性変換手段を備え、
   前記基本画像は、前記高周波数成分強調画像であって、前記高周波数成分除去画像は、Ｘ線透過像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去して得られる
   ことを特徴とするディジタルサブトラクション装置。
6. 請求項１から３いずれか１つに記載のディジタルサブトラクション装置において、
   前記ディジタルデータに変換された前記Ｘ線透過像を順次取り込み、複数回数分の撮像で得られたＸ線透過像の平均画像を求める積分処理手段を備え、
   前記基本画像は、前記平均画像であって、前記高周波成分除去画像は、基本画像である平均画像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去して得られる
   ことを特徴とするディジタルサブトラクション装置。
7. 請求項１から６いずれか１つに記載のディジタルサブトラクション装置において、
   前記所定の部位の血管画像を撮像する
   ことを特徴とするディジタルアンギオグラフィ装置。
8. ディジタルサブトラクション装置におけるサブトラクション像の表示方法において、
   （ｍ）Ｘ線透過像をディジタルデータに変換するデータ変換過程と、
   （ｎ）前記ディジタルデータに変換されたＸ線透過像から、あるいは前記ディジタルデータに変換されたＸ線透過像に関する画像である基本画像から所定のしきい値周波数以上の周波数成分を除去して高周波数成分除去画像を得る周波数特性変換過程と、
   （ｏ）操作盤より前記基本画像と前記高周波数成分除去画像に対して重み付けを行う差分演算係数を調整指示する差分演算係数調整指示過程と、
   （ｐ）前記差分演算係数調整指示過程により調整指示された差分演算係数を前記基本画像と前記高周波数成分除去画像に対して調整して重み付けを行う重み付け差分調整過程と、
   （ｑ）重み付けがされた前記基本画像と重み付けがされた前記高周波数成分除去画像とのサブトラクションを行うことでサブトラクション像を求める演算過程と、
   （ｒ）前記サブトラクション像をリアルタイムでモニタに表示する表示過程とを備え、
   （ｓ）前記差分演算係数調整指示過程（ｏ）から前記表示過程（ｒ）までの過程を繰り返す
   ことを特徴とするディジタルサブトラクション像の表示方法。

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