JP2010075245A - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線画像検出器の検出範囲よりも広い範囲の長尺撮影に対応した放射線画像撮影装置において、従来のものと比較して被験者に対する被爆線量を低減させる。
【解決手段】側縁にコリメータ像ＯＣが映り込むように放射線撮影が行われた後、このコリメータ像ＯＣを基準として放射線撮影時の放射線画像検出器３の傾きによる各放射線画像Ｐ１、Ｐ２の傾きが補正される。そして、傾きが補正された複数の放射線画像Ｐ１、Ｐ２を合成することにより合成画像ＳＰが生成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数の放射線画像を合成する長尺撮影に対応した放射線画像検出装置に関するものである。

従来、医療分野などにおいて、被写体に対し放射線画像検出器を移動させて複数の位置で撮影した画像を合成する長尺撮影が行われることがある。この場合、放射線画像検出器の移動範囲が長いこと（例えば180cm）が要求される。一方、移動範囲が長いにもかかわらずガタや回転が少ない精密ステージなどを用いてしまうとコストが膨大になる。そのため、放射線画像検出器を移動させる機構は支柱を兼ねたアルミ押出レールとベアリングで構成されることが多い。この場合、アルミ押出レールのソリや曲がりがあってもスムーズに稼働するように、レールとベアリングの間には隙間（ガタツキ）を持たせている。

特に、全脊柱の画像を得るための長尺撮影では、ある関節から関節までの長さや角度を計測するため、通常の撮影に比べて合成に要求される精度が厳しい。特に放射線画像検出器の検出面に垂直な軸回りの回転誤差（傾き）は画像重複領域のズレとなるため，他の誤差に比べて要求精度がさらに厳しい。

ここで、上述した機械的な位置ずれが生じた場合であっても複数の放射線画像を合成することができるように、放射線画像検出器に設けられたマーカーに基づいて行うことが提案されている。（たとえば特許文献１参照）。特許文献１には、放射線画像検出器に放射線を遮断するマーカーを四隅に設けることにより、放射線画像内にマーカー像が映り込むようにし、複数の放射線画像内に映り込んだマーカー像を基準に放射線画像内における被写体の回転を補正することが開示されている。
特開２００１−３０７０８５号公報

しかし、特許文献１において、マーカーを配置する位置は，なるべく画像に写らないように両端付近とする必要がある。このため例えば脊椎のみ撮影したい場合でも，幅方向の全領域にＸ線を照射する必要があり患者の幅方向の被爆量が多くなってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、被験者に対する被爆線量を低減させることができる放射線画像撮影装置を提供することを目的とする。

本発明の放射線画像撮影装置は、被写体へ照射する放射線の照射範囲を決定するコリメータを備えた放射線源と、放射線源から照射され被写体を透過した放射線を放射線画像として検出する放射線画像検出器と、放射線画像検出器を検出面に沿って平行に移動させる検出器移動手段と、放射線画像内に放射線画像検出器の移動方向に沿って延びるコリメータの像が含まれるように放射線源のコリメータを制御する撮影制御手段と、放射線画像検出器により検出された放射線画像内のコリメータ像を基準として放射線画像の傾きを補正する画像補正手段と、画像補正手段により補正された複数の放射線画像を合成した合成画像を生成する画像合成手段とを備えたことを特徴とするものである。

ここで、放射線画像検出器は、被写体を透過した放射線を放射線画像として検出するものであればその方式を問わず、たとえばいわゆるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）方式の放射線画像検出器であってもよいし、いわゆる光読出方式の放射線画像検出器であってもよい。

なお、コリメータは、照射範囲を決定するものであればその構造を問わないが、それぞれ独立して平行移動する直線状に形成された４枚のコリメータ羽根からなるものであって、４枚のコリメータ羽根に囲まれた閉空間の大きさにより照射範囲が決定されるものであることが好ましい。

画像補正手段は、コリメータ像を基準として放射線画像の傾きを補正するものであればよく、たとえばコリメータ像のエッジ部分と放射線画像の端部との傾き角度を検出する角度検出手段と、角度検出手段により検出された傾き角度分だけ放射線画像を回転させる画像回転手段とを備えたものであってもよい。このとき、角度検出手段が、放射線画像内のエッジ部分の位置により放射線画像検出器の回転中心を検出する機能を有するものであってもよい。

さらに、画像合成手段は、各放射線画像の濃度特性が同一になるように調整した後に各放射線画像を合成するようにしてもよい。

本発明の放射線画像撮影装置によれば、被写体へ照射する放射線の照射範囲を決定するコリメータを備えた放射線源と、放射線源から照射され被写体を透過した放射線を放射線画像として検出する放射線画像検出器と、放射線画像検出器を検出面に沿って平行に移動させる検出器移動手段と、放射線画像内に放射線画像検出器の移動方向に沿って延びるコリメータの像が含まれるように放射線源のコリメータを制御する撮影制御手段と、放射線画像検出器により検出された放射線画像内のコリメータ像を基準として放射線画像の傾きを補正する画像補正手段と、画像補正手段により補正された複数の放射線画像を合成した合成画像を生成する画像合成手段とを備えたことにより、従来のように放射線画像検出器の端部に位置するマーカーに放射線を照射しなくても、放射線画像の傾き補正および位置合わせを行うことができるため、被写体に対する幅方向の被爆線量を低減させることができる。

なお、画像補正手段が、コリメータ像のエッジ部分と放射線画像の端部との傾き角度を検出する角度検出手段と、角度検出手段により検出された傾き角度分だけ放射線画像を回転させる画像回転手段とを有するものであれば、略直線状に形成されているコリメータ像のエッジ部分を利用して精度良く傾き角度を検出することができる。

また、角度検出手段が、放射線画像内のエッジ部分の位置により放射線画像検出器の回転中心を検出する機能を有するものであれば、放射線画像検出器の中心が回転中心にならない場合であっても精度良く放射線画像の傾きを補正することができる。

さらに、コリメータが、それぞれ独立して平行移動する直線状に形成された４枚のコリメータ羽根からなるものであって、４枚のコリメータ羽根に囲まれた閉空間の大きさにより照射範囲が決定されるものであれば、コリメータ像の傾き角度がコリメータの傾きに依存することがなく、精度良く放射線画像検出器自体の傾き角度を検出して放射線画像の回転を補正することができる。

さらに、画像合成手段が、各放射線画像の濃度特性が同一になるように調整した後に各放射線画像を合成するものであるとき、複数の放射線画像を合成した合成画像の画質を向上させることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の好ましい実施の形態の一例である放射線画像撮像システムを示す概略側面図である。図１の放射線画像検出装置１は、いわゆる被写体の異なる部位を複数回に分けて撮影を行う長尺撮影と被写体の所定の部位を撮影する通常撮影との２種類の撮影を行なうことができるものである。そして、長尺撮影を行なう場合は衝立１３を取り付けて撮影を行い、通常撮影を行う場合は衝立１３を取り外して撮影を行う。

放射線画像検出装置１は、放射線源２、放射線画像検出器３、撮影制御手段２０等を備えている。放射線源２は、被写体Ｓに対し放射線を照射するものであって、Ｘ線管２ａとコリメータ２ｂを有している。図２は放射線源２の一例を示す模式図である。図２のコリメータ２ｂはＸ線管２ａから照射される放射線の照射範囲を調整するものであってたとえば４枚のコリメータ羽根（鉛板）からなっている。４枚のコリメータ羽根はそれぞれ独立して矢印Ｙ方向もしくは矢印Ｚ方向に平行移動するように設けられており、コリメータ羽根に囲まれた矩形空間の大きさにより照射範囲が決定される。ここで、上述のようにコリメータ羽根は直線状に形成されているため、放射線画像内に映し出されるコリメータ像ＯＣは直線状に延びたものとなる（図４参照）。

また、このコリメータ羽根の移動は撮影制御手段２０により制御されており、特に矢印Ｚ方向に延びるコリメータ羽根は管球回転や放射線源２自体の平行移動に拘わらず、矢印Ｚ方向に対し略平行に位置決めされるように制御される。

図１の放射線画像検出器３は、被写体Ｓを透過した放射線からなる放射線画像情報を静電潜像として蓄積し、蓄積した静電潜像を読み取ることにより放射線の透過率分布を放射線画像として検出するものである。なお、放射線画像検出器３は放射線を検出して画像情報として出力するものであればその構成を問わず、たとえばＴＦＴ方式の固体検出器であってもよいし光読出方式の固体検出器であってもよい。

検出器移動手段１１は、放射線画像検出器３を検出面に沿って鉛直方向（矢印Ｚ方向）に移動させるものであって、たとえばレールおよびベアリングとモータ等の駆動手段とにより構成されている。一方、放射線源移動手段１２は、放射線画像検出器３の位置に合わせて放射線の照射位置が変更するように放射線源２を鉛直方向（矢印Ｚ方向）移動させるものである。なお、図１においては、放射線源２が放射線画像検出器３に同期して移動させることにより照射位置を変更するようにしているが、放射線源２を揺動させることにより放射線の照射位置を変更させるようにしてもよい。

図１の撮影制御手段２０は放射線画像検出装置１の撮影動作を制御するものであって、被写体Ｓに対する撮影範囲に関する情報および実際の撮影範囲に関する情報に基づいて、被写体Ｓの部位と放射線源２および放射線画像検出器３の位置とを自動的に対応付け、各撮影において最適な放射線量で撮影を行なうよう各装置を制御する。撮影制御手段２０は例えば１回目の撮影は被写体Ｓの頭部近傍、２回目の撮影は被写体Ｓの胸部近傍、というように制御しこれに基づいて放射線量を決定する。

さらに、撮影制御手段２０は放射線源２から照射される放射線の照射野が放射線画像検出器３の幅の範囲内に収まるようにコリメータ２ｂの動作を制御する機能を有している。これにより、図４Ａ、図４Ｂに示すように、放射線画像Ｐ１、Ｐ２の両側端に放射線画像検出器３の移動方向（矢印Ｚ方向）に沿って略直線状のエッジ部分ｅｄｇを有するコリメータ像ＯＣが映し出される。

図３は本発明の放射線画像検出装置の好ましい実施形態を示すブロック図である。図３の放射線画像検出装置１は画像補正手段３０、画像合成手段４０をさらに有している。画像補正手段３０は、放射線画像検出器３により検出された放射線画像内のコリメータ像ＯＣを基準として放射線画像の傾きを補正するものであって、角度検出手段３１、画像回転手段３２とを備えている。

角度検出手段３１はコリメータ像ＯＣのエッジ部分ｅｄｇと放射線画像Ｐ１、Ｐ２の縁Ｐｓとの傾き角度θを検出するものである。ここで、放射線画像検出器３が回転して傾いた状態で放射線撮影が行われた場合、図４Ａに示すように、放射線画像Ｐの側縁Ｐｓとコリメータ像ＯＣのエッジ部分ｅｄｇとは傾き角度θだけ傾いたものとなり、角度検出手段３１はこの傾き角度θを検出する。一方、図４Ｂに示すように、放射線画像検出器３が回転して傾いていない状態で放射線撮影が行われた場合、放射線画像Ｐ２の側縁Ｐｓとコリメータ像ＯＣのエッジ部分ｅｄｇとは略平行になり角度検出手段３１はθ＝０°として検出する。

画像回転手段３２は、角度検出手段３１により検出された傾き角度θ分だけ放射線画像Ｐ１、Ｐ２を回転させるものである。つまり、図４Ａに示すように、放射線画像Ｐの側縁Ｐｓとコリメータ像ＯＣのエッジ部分ｅｄｇと傾き角度θだけ傾いている場合、画像回転手段３２は放射線画像Ｐ１を−θだけ回転する補正を行い、補正後の放射線画像ＰＲ１を出力する。一方、図４Ｂに示すように、傾き角度θ＝０°の場合、画像回転手段３２は修正を行わないで放射線画像ＰＲ２を出力する。

なお、説明の便宜上、図４Ａにおいて回転中心ＣＰは放射線画像Ｐ１の中心部分にある場合について例示しているが、角度検出手段３１は、この回転中心ＣＰもコリメータ像ＯＣから検出し、検出した回転中心ＣＰと傾き角度θとを用いて補正するようにしてもよい。すなわち、放射線源２もしくは放射線画像検出器３の傾き角度θは検出器移動手段の構成（レールとベアリングとの関係）に起因するものであり、このため、傾きの回転中心ＣＰが放射線画像検出器３の中心になるとは限らない。一方、回転中心ＣＰが放射線画像Ｐ１の中心からずれた場合、ずれた分だけエッジ部分ｅｄｇも放射線画像Ｐ１内で矢印Ｙ方向もしくは矢印Ｚ方向にシフトすることになる。よって、角度検出手段３１は、傾きの回転中心ＣＰは放射線画像Ｐ１内におけるコリメータ像ＯＣのエッジ部分ｅｄｇの位置によって検出することができる。そして画像補正手段３０は検出した回転中心ＣＰに対し傾き角度−θ分だけ放射線画像Ｐ１を回転させる。

図３の画像合成手段４０は、長尺撮影時に取得された複数の放射線画像Ｐ１、Ｐ２を合成して図５に示すような合成画像ＳＰを生成するものである。ここで、画像合成手段４０は放射線画像Ｐ内に映し出されたコリメータ像ＯＣを基準として複数の放射線画像Ｐを合成する。このとき、複数の放射線画像Ｐ１、Ｐ２の位置合わせは、１ラインずつパターンマッチングを行い、相関が最大となった場所で合成を行なう。さらに、画像合成手段４０は、互いに隣接する画像のオーバーラップ部ＯＲを加算平均処理により合成する。なお、合成処理については、加算平均処理に限定されるものではなく、重み付け加算処理等の公知の画像処理で行なってもよい。

なお、画像合成手段４０は、合成前に各放射線画像Ｐ１、Ｐ２の濃度特性を調整する機能を有していてもよい。濃度調整には公知の技術を用いることができ、たとえば放射線画像Ｐ１、Ｐ２についてヒストグラムを作成し、このヒストグラムに基づいて濃度やコントラストが互いに近似するように自動調整を行なう。このとき、所定の基準画像（例えば一枚目に撮影された画像等）の濃度やコントラストを基準として、各画像の濃度やコントラストを調整してもよいし、予め基準とする濃度やコントラストを設定しておき、これを基準に各画像の濃度やコントラストを調整してもよい。また、画像合成手段４０は、合成画像ＳＰからコリメータ像ＯＣを除去するトリミング処理を行う機能を有している。

このように、画像補正手段３０において放射線画像中のコリメータ像ＯＣを基準として位置合わせを行うことにより、従来のようにマーカーを用いて位置合わせを行う場合に比べて被写体への放射線曝射量を低減することができる。すなわち、従来の放射線画像検出器においてマーカーは関心領域内に入り込まないように検出面の四隅に設けられている。このため、マーカーを放射線画像内に映り込ませるためには、たとえ関心領域が中心部分のみの場合であっても常に放射線画像検出器３の全面に放射線を照射する必要がある。

一方、コリメータ像ＯＣを基準に位置合わせを行う場合、関心領域にのみ放射線が照射されるような照射野に設定しても確実に位置合わせを行うことができる。したがって、たとえば脊髄の長尺放射線撮影を行う場合、マーカー像を得るために肋骨部分等の他の部位に照射するということが不要になり、被写体への放射線曝射量を低減することができる。

図６は本発明の放射線画像検出装置の動作例の一例を示すフローチャートであり、図１から図６を参照して放射線画像検出装置の動作例について説明する。まず、被写体Ｓが衝立１３の前に立った状態で、放射線源２と放射線画像検出器３との位置決めが行われる（ステップＳＴ１）。その後、放射線源２から放射線が被写体Ｓに照射され、放射線画像検出器３により被写体Ｓを透過した放射線が放射線画像として検出される（ステップＳＴ２）。そして、放射線源２と放射線画像検出器３との位置を変えながら所定の回数分の放射線撮影が行われることにより複数の放射線画像Ｐ１、Ｐ２が検出される（ステップＳＴ１〜ＳＴ３）。

次に、画像補正手段３０の角度検出手段３１において、放射線画像検出器３の傾きに起因する各放射線画像Ｐ１、Ｐ２の傾き角度θが検出される（ステップＳＴ４、図４参照）。そして、画像回転手段３２において検出した傾き角度θに基づいて放射線画像Ｐ１、Ｐ２を回転する補正が施される（ステップＳＴ５）。その後、画像合成手段４０により傾きが補正された複数の放射線画像ＰＲ１、ＰＲ２が合成されて長尺の合成画像ＳＰが生成される（ステップＳＴ６、図５参照）。

上記実施の形態によれば、被写体Ｓへ照射する放射線の照射範囲を決定するコリメータ２ｂを備えた放射線源２と、放射線源２から照射され被写体を透過した放射線をコリメータ２ｂの像を含む放射線画像Ｐ１、Ｐ２として検出する放射線画像検出器３と、放射線画像検出器３を検出面に沿って平行に移動させる検出器移動手段１１と、放射線画像Ｐ１、Ｐ２内に放射線画像検出器３の移動方向（矢印Ｚ方向）に沿って延びるコリメータ２ｂの像ＯＣが含まれるように放射線源２のコリメータ２ｂを制御する撮影制御手段２０と、放射線画像検出器３により検出された放射線画像Ｐ１、Ｐ２内のコリメータ像ＯＣを基準として放射線画像Ｐ１、Ｐ２の傾きを補正する画像補正手段３０と、画像補正手段３０により補正された複数の放射線画像Ｐ１、Ｐ２を合成した合成画像ＳＰを生成する画像合成手段４０とを備えたことにより、従来のように放射線画像検出器３の端部に位置するマーカーに放射線を照射しなくても、放射線画像の傾き補正および位置合わせを行うことができるため、被写体に対する幅方向の被爆線量を低減させることができる。

また、図３に示すように、画像補正手段３０が、コリメータ像ＯＣのエッジ部分ｅｄｇと放射線画像Ｐ１、Ｐ２の端部との傾き角度θを検出する角度検出手段３１と、角度検出手段３１により検出された傾き角度θ分だけ放射線画像Ｐ１、Ｐ２を回転させる画像回転手段３２とを有するものであれば、略直線状に形成されているコリメータ像ＯＣのエッジ部分ｅｄｇを利用して精度良く傾き角度θを検出することができる。

さらに、角度検出手段３１が、放射線画像Ｐ１内のエッジ部分ｅｄｇの位置により放射線画像検出器３の回転中心ＣＰを検出する機能を有するものであれば、放射線画像検出器３の中心が回転中心ＣＰにならない場合であっても精度良く放射線画像Ｐ１の傾きを補正することができる。

また、図２に示すように、コリメータ２ｂが、それぞれ独立して平行移動する直線状に形成された４枚のコリメータ羽根からなるものであって、４枚のコリメータ羽根に囲まれた閉空間の大きさにより照射範囲が決定されるものであれば、コリメータ像ＯＣの傾き角度θがコリメータ２ｂの傾きに依存することがなく、精度良く放射線画像検出器３自体の傾き角度θを検出して放射線画像Ｐ１の回転を補正することができる。

さらに、図３の画像合成手段４０が、各放射線画像の濃度特性が同一になるように調整した後に各放射線画像を合成するものであるとき、複数の放射線画像を合成した合成画像の画質を向上させることができる。

さらに、画像合成手段４０が各放射線画像Ｐ１、Ｐ２の濃度特性が同一になるように調整した後に合成するものであるとき、複数の放射線画像Ｐ１、Ｐ２を合成した合成画像ＳＰの画質を向上させることができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。たとえば図３において、コリメータ像ＯＣが両側端に映り込んでいる場合について例示しているが、少なくとも一方の側端側にコリメータ像ＯＣが映り込んでいれば画像補正手段３０は傾き補正を行うことができる。

また、図４、図５に示すように、２枚の放射線画像Ｐ１、Ｐ２を用いて合成画像ＳＰを生成する場合について例示しているが、２枚以上の放射線画像を用いて合成画像ＳＰを生成するようにしてもよい。

本発明の放射線画像検出装置の好ましい実施形態を示す概略図 図２の放射線画像検出装置における放射線源の一例を示す模式図 本発明の放射線画像検出装置の好ましい実施形態を示すブロック図 図３の放射線画像検出器が傾いた状態で検出された放射線画像の一例を示す模式図 図３の放射線画像検出器が傾いていない状態で検出された放射線画像の一例を示す模式図 図３の画像合成手段により合成された合成画像の一例を示す模式図 本発明の放射線画像検出装置の動作例を示すフローチャート

符号の説明

１ 放射線画像検出装置
２ 放射線源
２ａ Ｘ線管
２ｂ コリメータ羽根
３ 放射線画像検出器
１１ 放射線源移動手段
１２ 検出器移動手段
２０ 撮影制御手段
３０ 画像補正手段
３１ 角度検出手段
３２ 画像回転手段
４０ 画像合成手段
ＣＰ 回転中心
ＯＣ コリメータ像
Ｐ１、Ｐ２ 放射線画像
Ｓ 被写体
ＳＰ 合成画像
θ 傾き角度

Claims (5)

1. 被写体へ照射する放射線の照射範囲を決定するコリメータを備えた放射線源と、
   該放射線源から照射され前記被写体を透過した前記放射線を放射線画像として検出する放射線画像検出器と、
   該放射線画像検出器を検出面に沿って平行に移動させる検出器移動手段と、
   前記放射線画像検出器の移動方向に沿って延びるコリメータの像が前記放射線画像内に含まれるように前記放射線源のコリメータを制御する撮影制御手段と、
   前記放射線画像検出器により検出された前記放射線画像内の前記コリメータ像を基準として前記放射線画像の傾きを補正する画像補正手段と、
   該画像補正手段により補正された前記複数の放射線画像を合成した合成画像を生成する画像合成手段と
   を備えたことを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 前記画像補正手段が、前記コリメータ像のエッジ部分と前記放射線画像の縁との傾き角度を検出する角度検出手段と、該角度検出手段により検出された前記傾き角度だけ前記放射線画像を回転させる画像回転手段とを備えたものであることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出装置。
3. 前記角度検出手段が、前記放射線画像内の前記エッジ部分の位置により前記放射線画像検出器の回転中心を検出する機能を有するものであることを特徴とする請求項２記載の放射線画像検出装置。
4. 前記コリメータが、それぞれ独立して平行移動する直線状に形成された４枚のコリメータ羽根からなるものであって、該４枚のコリメータ羽根に囲まれた閉空間の大きさにより照射範囲が決定されるものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像検出装置。
5. 前記画像合成手段が、前記各放射線画像の濃度特性が同一になるように調整した後に該各放射線画像を合成するものであることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の放射線画像撮影装置。

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