JP2004201945A - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】撮影部位や画像診断に適した階調で、高速に放射線画像を出力できる放射線画像撮影装置を安価に提供することを目的とする。
【解決手段】撮影部位のデータや放射線の照射条件に基づき、被検者Ｍの身体に透過して蛍光体パネル２０に到達する放射線の強度を示す値の範囲（検知範囲Ｒｍ）を見積もる。読取手段２で検知可能な放射線の強度を示す値の範囲（入力範囲Ｒｉ）は、読取手段２で設定可能かつ検知範囲Ｒｍが収まる範囲で最も小さい範囲となるよう設定される。
読取手段２から画像出力手段４に向けて送信される画像データのダイナミックレンジは、取り扱い可能なダイナミックレンジの上限値が低い方の手段に揃えて設定される。
【選択図】 図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線画像撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
放射線画像撮影装置は、放射線照射手段から照射され、被検体である被検者の身体を透過して到達した放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、中性子線、電子線、紫外線等）を読取手段が検知することで、放射線強度データを得るとともに、この放射線強度データを処理して病気診断等に適用する放射線画像を得る。放射線画像撮影装置の一例として、Ｘ線を用いるＸ線画像撮影装置が医療現場で多数用いられている。
【０００３】
Ｘ線画像撮影装置に備えられ、Ｘ線を検知して画像データを得る読取手段としては、例えば、Ｘ線を読取手段に備えられた輝尽性蛍光体パネルに到達させ、この輝尽性蛍光体パネルで放射線がエネルギー変換されることで発生した蛍光をフォトマルチプライヤのような光電変換装置で走査して検知する形式のもの等が知られている。
【０００４】
こうして読取手段で得られた線強度データを適宜変換して、プリンタやＣＲＴディスプレーといった画像出力手段で出力することにより、Ｘ線画像が得られる。
【０００５】
従来のＸ線画像撮影装置では、Ｘ線強度データを得るための光電変換装置の感度を、個々の診療科からＸ線科に提出された撮影オーダ表に従って、オペレータが手動で設定するか、ＨＩＳ(Hospital Information System、病院情報システム）もしくはＲＩＳ(Radiology Information System、Ｘ線科情報システム)と呼ばれる病院内情報システムを通じて伝送された情報に基づいて自動的に設定するかしていた。
また、最近、放射線照射部から照射されるＸ線の強度に応じて光電変換装置の感度を自動的に調節する技術が開発されている。（例えば特許文献１）
【０００６】
また、従来のＸ線画像撮影装置では、読取手段で読み取り可能なＸ線強度のダイナミックレンジと、画像出力手段で表現可能なＸ線強度のダイナミックレンジとが異なる場合が多くあった。
【０００７】
ところで、Ｘ線画像撮影で、正確な画像診断を行なうことのできるＸ線画像を得るためには、撮影されたＸ線画像の濃度分解能が、撮影される部位や撮影の目的に応じて適宜調整されることにより、適切な階調でＸ線画像が出力される必要がある。また、画像診断を円滑に行なえるよう、Ｘ線画像撮影からＸ線画像出力までの工程を高処理速度で、安価に行なうためには、Ｘ線画像撮影装置内でやり取りするＸ線強度データの情報量を最適化する必要がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２１４７２８号公報（第３頁、第３図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のＸ線画像撮影装置では、読取手段によるＸ線の感度をオペレータが手動で設定する場合には感度調整の操作が煩雑となり、病院内情報システムで伝送されたデータに基づいて自動設定する場合や、特許文献１の場合には、例えば個々の被検者の体厚や撮影される部位に応じて適切な感度を設定するといったことができなかった。また、特許文献１の場合では、光電変換装置の感度はＸ線強度に基づいて自動的に設定されるものの、ダイナミックレンジについては自動的には調節できなかった。そのため、いずれの場合でも適切な精度で、かつ画像診断に適した階調で出力されたＸ線画像を得ることが困難であった。
【００１０】
また、例えば、Ｘ線画像撮影装置において、読取手段では、検知可能なＸ線強度のダイナミックレンジが４０９６階調に対応するものであるのに対し、画像出力手段で表現可能なダイナミックレンジは２５６階調に対応するものであるといった場合、従来のＸ線画像撮影装置では読取手段で４０９６階調に対応した１２ビットのＸ線強度データを出力し、そのままの画像データサイズで画像出力のための展開等の処理を行なった後に画像出力手段で２５６階調に対応した８ビットのデータに変換していたので、画像信号の伝送や処理に余分な時間と経費とを要していた。
【００１１】
上記問題を解決するため、本発明は、画像診断に適した精度と階調で、安価かつ容易に放射線画像を高速で出力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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被検体の放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置であって、放射線を照射する放射線照射手段と、前記放射線照射手段から前記被検体に向けて放射線が照射された際に、前記被検体を介して一平面上に入射した放射線の強度を読取可能な状態に変換する画像変換部と、作成すべき画像データの各画素ごとに前記画像変換部から前記放射線強度を読み取るための、前記放射線強度を読み取る際の感度及びダイナミックレンジの少なくとも一方を変更自在に設定可能な読取部と、前記読取部で読み取られた各画素ごとの前記放射線強度に基づいて前記画像データを作成して出力する画像データ作成部と、前記読取部及び前記画像データ作成部を制御する制御部と、を有した読取手段と、を備え、前記制御部は、前記放射線照射手段から放射線が照射される際の照射条件のデータと、前記被検体の種類及び前記被検体の放射線画像が撮影される部位のデータとに基づいて、前記画像変換部から読み取られる前記放射線強度が分布する範囲である検知範囲を見積もるとともに、前記制御部は、前記読取部が前記放射線強度を読み取る際の感度及びダイナミックレンジの少なくとも一方を、前記読取部で読み取り可能な放射線強度の範囲である入力範囲が、前記検知範囲を含むように設定することを特徴とする。
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、被検体を介して一平面上に到達した放射線は画像変換部でエネルギー変換され、読み取り可能な形態となる。そして読取部ではこの変換されたエネルギーを検知することで、作成する画像データの各画素ごとの放射線強度を測定し、読み取る。読み取られた放射線強度は画像データ作成部で画像データに変換される。上記読み取りに先立ち、放射線照射手段が放射線を照射した際の照射条件のデータ、放射線画像を撮影する被検体の種類のデータ（例えば被検体が人体である場合にはその年齢や性別といったデータ）、被検体の部位のデータといったデータに基づき、読取部により読み取られた放射線強度が分布する範囲である検知範囲が見積もられるとともに、この検知範囲が、読取部により読み取り可能な放射線強度の範囲である入力範囲に含まれるようにして読取部の感度及びダイナミックレンジの少なくとも一方が設定される。
【００１４】
このことにより、読取部の感度が高すぎるため、画像変換部において低強度で放射線が到達した領域に対応する画素の放射線強度を読み取れなかったり、読取部が読み取り可能な放射線強度の上限が低すぎるために画像変換部において高強度で放射線が到達した領域に対応する画素において読取部のサチレーションが発生したりするといったことが容易に回避される。よって、各画素における放射線強度を、煩雑な設定操作を経ずに正確に読み取ることが可能となる。したがって、被検体の画像診断に適した階調及び精度を有する放射線画像を容易かつ確実に撮影できる放射線画像撮影装置を作成することができる。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の放射線画像撮影装置において、前記感度及び前記ダイナミックレンジの少なくとも一方は、前記入力範囲が、前記読取手段で設定可能で、かつ、前記検知範囲が含まれる範囲で最小となるように設定されることを特徴とする。
【００１６】
請求項２に記載の発明によれば、読取部の分解能を最大限に活用し、各画素ごとの放射線強度を高い強度分解能で容易かつ低コストで読み取ることができる。したがって、被検体の画像診断に適した階調の放射線画像を示す値を安価かつ容易に撮影できる放射線画像撮影装置を作成することができる。
【００１７】
請求項３に記載の発明は、請求項１もしくは請求項２に記載の放射線画像撮影装置において、前記読取手段が出力する画像データを形成する画像データ値のうち、前記検知範囲の最小値よりも所定量以上低い数値で放射線強度が読み取られた画素に対応する画像データ値は前記最小値として出力されるとともに、前記検知範囲の最大値よりも所定量以上高い数値で放射線強度が読み取られた画素に対応する画像データ値は前記最大値として出力されることを特徴とする。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、読取部で読み取られた各画素ごとの放射線強度の画像データ値のうち、検知範囲よりも所定値以上離れた値を持つものは最小値または最大値の画像データ値として出力される。この様にして被検体の放射線画像を与える画像データを読取手段から出力することで、放射線画像撮影装置の各構成要素における放射線強度分解能を最大限に活用して放射線画像を出力することができる。よって、放射線画像を出力する際、画像診断に必要な部分における階調を画像診断に最適な階調とすることが容易かつ安価に行なえる。従って、被検体の画像診断に最適な階調で放射線画像を容易に出力できる放射線画像撮影装置を作成することができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明は、請求項１もしくは請求項２に記載の放射線画像撮影装置において、前記読取手段が出力する画像データを形成する画像データ値のうち、前記検知範囲の最小値よりも所定量以上低い数値で放射線強度が読み取られた画素に対応する画像データ値と前記検知範囲の最大値よりも所定量以上高い数値で放射線強度が読み取られた画素に対応する画像データ値とは、それら以外の画像データ値よりも低い強度分解能で出力されることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明によれば、読取部で読み取られた各画素ごとの放射線強度のうち、検知範囲内にあるものは高い強度分解能で出力され、検知範囲よりも所定値以上はなれた値を持つものは検知範囲内にあるデータ値よりも低い強度分解能で出力される。このことで、請求項３と同様の効果を奏することができる。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、被検体の放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置であって、放射線を照射する放射線照射手段と、前記放射線照射手段から前記被検体に向けて放射線が照射された際に、前記被検体を介して一平面上に入射した放射線の強度を読取可能な状態に変換する画像変換部と、作成すべき画像データの各画素ごとに前記画像変換部から前記放射線強度を読み取るための、前記放射線強度を読み取る際の感度及びダイナミックレンジの少なくとも一方を変更自在に設定可能な読取部と、前記読取部で読み取られた各画素ごとの前記放射線強度に基づいて前記画像データを作成して出力する画像データ作成部と、前記読取部及び前記画像データ作成部を制御する制御部と、を有した読取手段と、前記読取手段から出力された前記画像データに基づいて前記被検体の放射線画像を出力する画像出力手段と、を備えるとともに、前記制御部は、前記読取部で読み取る放射線強度、前記読取手段と前記画像出力手段との間で送受信される画像データにおける放射線強度、及び前記画像出力手段が前記被検体の放射線画像を出力する際の放射線強度のダイナミックレンジを互いに一致して設定することを特徴とする。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、読取部で画素ごとの放射線強度を読み取る際のダイナミックレンジと、読取手段と画像出力手段との間で送受信される画像データにおける放射線強度のダイナミックレンジと、画像出力手段が被検体の放射線画像を出力する際の放射線強度のダイナミックレンジとは一致して設定される。このことで、読取部で読み取られた画素ごとの放射線強度のデータが有効に活用されるので、被検体の画像診断に適した階調の放射線画像を容易かつ安価に撮影できる放射線画像撮影装置を作成することができる。それに加えて、画像データの抽出を行なう回路を備えずに放射線画像撮影手段を作成することができるので、高速に放射線画像を容易かつ安価に出力できる放射線画像撮影装置を作成することができる。
【００２３】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の放射線画像撮影装置において、前記読取手段から前記画像出力手段に向けて出力される画像データにおける画素ごとの放射線強度のダイナミックレンジが、前記読取手段で検知可能な画素ごとの放射線強度のダイナミックレンジの上限値、及び前記画像出力手段で前記被検体の放射線画像として出力可能な画像データにおける画素ごとの放射線強度のダイナミックレンジの上限値のうち、低い方の上限値とほぼ同じ値に設定されることを特徴とする。
【００２４】
請求項６に記載の発明によれば、放射線画像撮影装置内でやり取りされる画像データのダイナミックレンジは読取手段で読み取り可能な画像データにおける画素ごとの放射線強度のダイナミックレンジの最大値か、画像出力手段で表現可能な画像データにおける画素ごとの放射線強度のダイナミックレンジの最大値のうち、小さいほうの値に揃えて設定される。
【００２５】
このことで、放射線画像撮影装置内で処理される画像データの情報量が最小限に抑えられる。このことで、上記画像データの伝送や格納に要する構成要素の容量を低く抑えたり、演算装置で上記画像データを変換する演算速度を向上させたりすることが容易となる。よって、短時間で放射線画像を容易かつ安価に撮影、出力できる放射線画像撮影装置を作成することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る放射線画像診断装置の一例であるＸ線画像撮影装置１００の概要について、適宜図面を参照して説明する。なお、本実施例では、本発明を被検体として人体の画像を撮影するＸ線画像撮影装置１００に適用するものとして説明を行なうが、本発明を適用する放射線画像撮影装置にこれに限らない。また、図１では被検体である被検者Ｍが立った姿勢でＸ線画像を撮影する立位型Ｘ線画像撮影装置１００を例に取り、描図を行なったが、本発明が適用されるＸ線画像撮影装置１００はこれに限らない。
【００２７】
Ｘ線画像撮影装置１００は、Ｘ線照射手段１、読取手段２、コントローラ３、画像出力手段４等を備えて構成される。
Ｘ線照射手段１は放射線照射手段であり、読取手段２と対向して設置され、Ｘ線照射部１１、Ｘ線制御部１２、照射量読取部１３等を備えて構成される。Ｘ線照射部１１は図示しないＸ線発生管や上記Ｘ線発生管に高電圧を印加するための高電圧電力を供給する高圧電源等を備えて構成され、被検者Ｍに向けてＸ線を照射する。Ｘ線制御部１２はＸ線照射部１１を制御する。
【００２８】
照射量読取部１３は、Ｘ線照射部１１が被検者Ｍに向けてＸ線を照射した際の管電圧、電流、照射時間及び照射距離をそれぞれ出力する管電圧出力回路１３１、電流出力回路１３２、照射時間出力回路１３３及び距離出力回路１３４を備えるとともに、各出力回路１３１〜１３４の出力値に基づいてＸ線照射部１１から被検者Ｍに向けて照射されたＸ線の照射量及び波長を算出し、この照射量及び波長と、照射距離とを出力するＸ線照射量出力回路１３５を備える。
【００２９】
読取手段２は、蛍光体パネル２０、ディテクタ２１、ディテクタ駆動器２２、制御部２３、レーザビーム照射部２４、増幅器２５、ハロゲンランプ２６、Ｘ線ＩＦ部２７等を備えて構成される。また、ディテクタ２１、ディテクタ駆動器２２及び増幅器２５は読取部を構成する。
【００３０】
蛍光体パネル２０は画像変換部であり、平面上に輝尽性蛍光体の微結晶が塗布された板状体を備える。蛍光体パネル２０を形成する輝尽性蛍光体は、Ｘ線照射手段１から照射され、被検体である被検者Ｍの身体を透過して入射したＸ線によって励起され、このＸ線のエネルギーを蓄積することで、被検者Ｍの画像を記憶する。Ｘ線で輝尽性蛍光体を励起することにより蓄えられたエネルギーは、レーザビーム照射部２４でレーザビームを照射された際、発光により放出される。このことにより、蛍光体パネル２０に到達したＸ線はＸ線強度として読み取り可能な状態に変換される。
【００３１】
ディテクタ２１は読取部の一部をなす。ディテクタ２１は、レーザビーム照射部２４とともに蛍光体パネル２０上を走査し、Ｘ線照射後の蛍光体パネル２０にレーザビームを照射した際に発光する光を検知し、その強度を測定することで、蛍光体パネル２０上の画素ごとのＸ線強度を測定し、読み取って蛍光体パネル２０に記憶された被検者Ｍの画像を読み取る。
【００３２】
ここで、蛍光体パネル２０上の画素とは、蛍光体パネル２０に記憶された画像を読むため、蛍光体パネル２０を観念上適当な大きさ及び形状に分割して形成された領域のことを示す。蛍光体パネル２０上の画素の大きさ及び形状は、Ｘ線画像撮影装置１００により、被検者ＭのＸ線画像を被検者Ｍの画像診断に十分適用可能な空間分解能を付与して出力できるとともに、上記Ｘ線画像の撮影と出力が被検者Ｍや医療機関にとって多大な負担とならない程度の時間と経費で行なえるよう、適宜決定される。
【００３３】
ディテクタ２１は集光体２１１、フィルタ２１２、フォトマルチプライヤ２１３等を備えて構成される。集光体２１１は蛍光体パネル２０から発光した光を集光する。フィルタ２１２は集光体２１１で集光された光のうち、余分な成分を除去する。
【００３４】
フォトマルチプライヤ２１３は、蛍光体パネル２０で発光され、フィルタ２１２を透過した光が入射した際、入射した光の強度に対応して電流が変動する形態のアナログ信号を発生し、蛍光体パネル２０上の各画素ごとのＸ線強度を与える信号としてコントローラ３に向けて送信する。ディテクタ２１は、図示しないディテクタ移動部の作動によって適宜移動し、蛍光体パネル２０を走査する。
【００３５】
ここで、本発明に係るＸ線画像撮影装置に適用されるフォトマルチプライヤ２１３で、Ｘ線強度を読み取る際の、光の検知感度は、ディテクタ駆動器２２により印加される電圧により適宜設定が可能である。上記フォトマルチプライヤ２１３で検知可能なＸ線強度の範囲（図３におけるＲｉ）も検知感度が設定されるのと同時に設定される。また、フォトマルチプライヤ２１３における最小信号値と最大信号値の比、すなわちダイナミックレンジは、通常４桁すなわち１：１００００以上である。
【００３６】
ディテクタ駆動器２２は読取部の一部をなし、感度設定回路２２１、電源回路２２２等を備えて構成される。電源回路２２２は、フォトマルチプライヤ２１３に高電圧を印加するための電力を供給する。感度設定回路２２１は、制御部２３の制御に基づいて電源回路２２２で発生する電力の電圧を調節してフォトマルチプライヤ２１３の感度を制御する。
【００３７】
レーザビーム照射部２４は、レーザビーム発生部２４１、走査器２４２、反射器２４３等を備えて構成される。レーザビーム発生部２４１は、Ｘ線照射後の蛍光体パネル２０からディテクタ２１に向けて発光させるためのレーザビームを発生させる。走査器２４２及び反射器２４３は、レーザビーム発生部２４１で発生したレーザビームを、蛍光体パネル２０上の各画素に対応した領域に逐次到達させるため、上記ディテクタ移動部と連動してレーザビームによる走査を行なう。
【００３８】
増幅器２５は画像データ作成部をなし、電流電圧変換回路２５１、電圧増幅回路２５２、Ａ／Ｄ変換回路２５３等を備えて構成される。電流電圧変換回路２５１は、ディテクタ２１が出力した、時系列で電流が変動する形態のＸ線強度を与える強度信号を、時系列で電圧が変動する形態の信号に変換する。電圧増幅回路２５２は電流電圧変換回路２５１から出力された信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換回路２５３は電圧増幅回路２５２で増幅された信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換等の変換処理を行ない、画像データとしてコントローラ３に向けて出力する。
【００３９】
ここで、読取部及び読取手段２から出力される画像データのダイナミックレンジは、Ａ／Ｄ変換回路２５３で変換され、出力されるデジタル信号のビット数に依存する。従って、例えば、Ａ／Ｄ変換回路２５３から出力されるデジタル信号のビット数が１２ビットである場合、Ａ／Ｄ変換回路２５３から２の１２乗すなわち４０９６階調での画像データが出力され、このとき最小信号値と最大信号値との比は１：４０９６となる。
【００４０】
上述の様にＡ／Ｄ変換回路２５３で信号を変換、出力する際のダイナミックレンジ及び出力可能な強度範囲である出力範囲（図３におけるＲｏ）は、制御部２３によって設定される。
【００４１】
読取手段２とコントローラ３とは、汎用インターフェイス（ＩＥＥＥ１３９４イーサネット等）または専用線で接続されており、読取手段２で読み取られ、変換、増幅された画像信号はこれらを通じてコントローラ３へ出力される。ここで、ＩＥＥＥとはThe Institute of Electrical and Electoronics Engineersによる規格である。また、読取手段２とコントローラ３とは別々の筐体に収納されているが、同じ筐体中に設けて一体化し、１台の装置として構成することもできる。
【００４２】
ハロゲンランプ２６は、ディテクタ２１による蛍光体パネル２０上の画素ごとのＸ線強度の読み取り終了後、蛍光体パネル２０に消去光を照射して蛍光体パネル２０上の残像を消去する。Ｘ線ＩＦ部２７はＸ線照射手段１と接続されており、Ｘ線照射手段１と読取手段２との信号のやり取りを仲介する。制御部２３は、コントローラ３の後述する装置制御部３２から伝達される制御データに基づき、読取手段２の各構成要素を制御する。
【００４３】
コントローラ３は画像処理部３１及び装置制御部３２を備えて構成される。装置制御部３２は制御部２３を介して読取手段２を制御する。さらに、装置制御部３２はＸ線画像撮影装置１００に組み込まれた画像出力手段４を認識してそのデータを読取手段２に出力する。画像処理部３１は読取手段２から出力された信号を展開し、格納するとともに画像出力手段４に向けて出力する。
【００４４】
画像出力手段４は例えばプリンタ、ＣＲＴディスプレー、フィルム焼付け装置といった画像出力装置であり、画像処理部３１から入力した画像データに基づいて被検者ＭのＸ線画像を黒白画像として出力する。このとき、上記画像データを構成する画像データ値は、各画像データ値の大小に対応した黒色の濃度として表現される。ここで、本実施例におけるＸ線画像撮影装置１００に適用される画像出力手段４では、通常８ビットで画像出力処理が行なわれる。従って、上記画像出力手段４では、２の８乗すなわち２５６階調での濃度分解能で画像が出力される。
【００４５】
図２に示すように、Ｘ線照射手段１の照射量読取部１３と、コントローラ３の装置制御部３２との間では、イーサネット５を介してＤＩＣＯＭ規格によりデータ通信が行なわれるようになっており、例えばＸ線照射量出力回路１３５からＸ線の照射条件データ等のデータが装置制御部３２に送信される。
【００４６】
ここで、ＤＩＣＯＭ規格とは、Digital Imaging and COmmunications in Medicineの略であり、「医用デジタル画像と通信」に関する標準規格である。このＸ線画像読取装置ではＤＩＣＯＭの現時点での最新バージョンＰＳ３．−１９９９を満たすが、さらに改定された場合にはその改定に対応できるように構成できる。
【００４７】
また、図２の様に、読取手段２は、Ｘ線制御部１２との間でＸ線ＩＦ部２７を介して互いに信号のやり取りを行なう。コントローラ３の装置制御部３２には、Ｘ線ＩＦ部２７と図２に示す読取手段２のフォトマルチプライヤ２１３の感度設定回路２２１が接続されている。
【００４８】
また、図１、図２に示す読取手段２の感度設定回路２２１は、Ｘ線照射量出力回路１３５から送信されたＸ線照射量等の照射条件データと照射距離とに基づいてフォトマルチプライヤ２１３に印加する電圧を設定するようになっている。具体的には、胸部撮影の様に低Ｘ線照射量でのＸ線撮影では高感度となるように印加電圧を高くし、腰椎撮影のように高Ｘ線照射量でのＸ線撮影の時には低感度となるように印加電圧を低くする。Ｘ線照射手段１において撮影部位ごとに適切なＸ線照射量、波長と照射距離とを設定し、かかるＸ線総量と照射距離とに基づいてフォトマルチプライヤ２１３の印加電圧が設定されることで、フォトマルチプライヤ２１３の感度が適切にかつ自動的に設定される。
【００４９】
次に、図面を参照して本発明に係るＸ線画像撮影装置１００によるＸ線画像撮影の手順を説明する。
【００５０】
Ｘ線画像撮影にあたっては、まず、被検者Ｍの年齢、性別といったデータや、被検者Ｍの身体においてＸ線画像を撮影する部位のデータ、及び上記部位へＸ線を照射する照射条件とを装置制御部３２に入力する（Ｓ０１）。被検者Ｍのデータ及び撮影部位のデータは、被検者Ｍの診療を行なう診療科からオペレータに届けられた撮影オーダ表に従ってオペレータにより手動で入力されるか、ＨＩＳまたはＲＩＳを通じて装置制御部３２に自動的に入力される。
【００５１】
さらに、オペレータは、撮影部位、撮影目的と被検者Ｍの体格とを総合して管電圧、管電流、照射時間、照射距離といった照射条件を決定し、Ｘ線照射手段１に適宜入力した後、Ｘ線照射を行なう（Ｓ０２）。Ｘ線照射手段１から照射されたＸ線は被検者Ｍの身体を透過して蛍光体パネル２０に到達し、蛍光体パネル２０の輝尽性蛍光体を励起する。こうして蛍光体パネル２０に被検者Ｍの画像が記憶される。
【００５２】
Ｘ線照射後、管電圧出力回路１３１、電流出力回路１３２、照射時間出力回路１３３及び距離出力回路１３４からＸ線を照射した際の各照射条件がＸ線照射量出力回路１３５に出力される。Ｘ線照射量出力回路１３５では、各出力回路１３１〜１３４から出力されたデータに基づき、Ｘ線照射部１１から照射されるＸ線の波長及び照射量といったデータを算出するとともに、これらのデータと照射距離とを照射条件データとして読取手段２及び装置制御部３２へ送信する（Ｓ０３、Ｓ１１）。
【００５３】
ここで、Ｘ線照射部１１から照射されるＸ線の波長は、Ｘ線発生管の特性に基づき、Ｘ線発生管に印加された電圧から求められる。また、照射量は、Ｘ線発生管に流された電流と照射時間との積から求められる。
【００５４】
装置制御部３２では、Ｘ線照射量出力回路１３５から入力された照射条件データ、被検者Ｍのデータ及び撮影部位のデータに基づいて、被検者Ｍの身体を透過して蛍光体パネル２０上の各画素に到達するＸ線の強度を示す値の分布範囲である検知範囲Ｒｍを見積もる（Ｓ１２）。
【００５５】
ここで、上記検知範囲Ｒｍは、蛍光体パネル２０に照射され、各画素にそのエネルギーが蓄積されるＸ線の強度を示す値が、例えば図３におけるグラフＧ１で示すように分布する場合において、しきい値ｔよりも多い数の画素が存在するＸ線強度の範囲として定義される。
【００５６】
ここで、しきい値ｔは、被検者Ｍの画像診断に十分に適用可能な明瞭さでＸ線画像を出力できる範囲で、読取手段２から出力される画像データの大きさが最小となるよう適宜決定される。また、検知範囲Ｒｍの見積もり方法は、Ｘ線の被検体及び撮影する部位に対する透過性、蛍光体パネル２０のＸ線に対する官能性や、試験、実験結果を踏まえて適宜決定される。
【００５７】
次に、上記検知範囲Ｒｍに基づき、ディテクタ２１で検知可能な画素ごとのＸ線強度の範囲である入力範囲Ｒｉが設定される（Ｓ１３）。入力範囲Ｒｉは、フォトマルチプライヤ２１３で設定可能かつ検知範囲Ｒｍを含む範囲で、最も幅の小さな範囲が設定される（Ｓ１３）。この様にして入力範囲Ｒｉを設定することで、フォトマルチプライヤ２１３の強度分解能を最大限に活用し、各画素ごとのＸ線強度を極めて高い強度分解能で読み取ることが可能となる。
【００５８】
ここで、入力範囲Ｒｉは、好ましくは、最小値が検知範囲Ｒｍの最小値より後述する所定値ｄだけ低いとともに、最大値が検知範囲Ｒｍの最大値より所定値ｄだけ高くなるように設定される。
【００５９】
引き続いて、Ａ／Ｄ変換回路２５３から出力される画像データのダイナミックレンジが設定される。ここで、本実施例においては、フォトマルチプライヤ２１３で１：１００００のダイナミックレンジでＸ線強度を読み取れるので、Ａ／Ｄ変換回路２５３では最大１３ビット（８１９２階調）というダイナミックレンジが設定可能である。一方、本実施例では、画像出力手段４から画像を出力する際のＸ線強度のダイナミックレンジは８ビット（２５６階調）である。装置制御部３２は、画像出力手段４から送信（Ｓ２１）された信号に基づいて画像出力手段４のダイナミックレンジを認識し、上記ダイナミックレンジの値を制御部２３に送信する。
【００６０】
制御部２３は、Ａ／Ｄ変換回路２５３で出力される画像データのダイナミックレンジを、画像出力手段４で出力可能なダイナミックレンジに揃えてＡ／Ｄ変換回路２５３を制御する。すなわち、Ａ／Ｄ変換回路２５３で変換され、出力される画像データのダイナミックレンジは、本実施例では８ビットに設定される（Ｓ１４）。こうして、Ｘ線画像撮影装置１００で出力されるＸ線画像の階調が決定される。
【００６１】
さらに、Ａ／Ｄ変換回路２５３から画像データとして出力される画素ごとのＸ線強度の範囲である出力範囲Ｒｏが設定される。出力範囲Ｒｏは、検知範囲Ｒｍにおける最小値より所定値ｄだけ低い値から、検知範囲Ｒｍの最大値より所定値ｄだけ高い値にわたる範囲値として決定される（Ｓ１５）。このとき、Ａ／Ｄ変換回路２５３から出力される画像データにおけるＸ線強度の分解能は、出力範囲Ｒｏを上記画像データの階調数で割った商として決定される。
【００６２】
なお、上記所定値ｄは、ディテクタ２１による走査前に見積もられた検知範囲Ｒｍと、ディテクタ２１で実測される画素ごとのＸ線強度が分布する範囲との間に誤差が発生した場合でも、上記実測されるＸ線強度のうち、読み取り画素数がしきい値ｔを超えるＸ線強度が出力範囲Ｒｏ内に収まるよう、フォトマルチプライヤ２１３及びディテクタ駆動器２２の精度や実験・試験結果を踏まえ、統計学的方法で適宜決定される。
【００６３】
こうして読取手段２によるＸ線強度の入力条件及び出力条件を決定後、読取手段２は蛍光体パネル２０に形成された被検者Ｍの画像の読み取りを開始する。まず、Ｘ線照射量、被検者Ｍのデータ、撮影部位等に基づいて決定された入力範囲Ｒｉに対応した印加電圧でフォトマルチプライヤ２１３に電圧を印加し、レーザビーム照射部２４と連動しながらディテクタ２１で蛍光体パネル２０上を走査し、蛍光体パネル２０上の各画素に到達したＸ線の強度を示す値を読み取る（Ｓ１６）。
【００６４】
フォトマルチプライヤ２１３は蛍光体パネル２０に到達した各画素ごとのＸ線強度に応じてＸ線強度信号を出力する。上記Ｘ線強度信号は増幅器２５で変換、増幅された後、Ａ／Ｄ変換回路２５３に入力される。Ａ／Ｄ変換回路２５３では、上記Ｘ線強度信号を、制御部２３で設定されたダイナミックレンジのデジタル信号（本実施例では８ビット）に変換する。
【００６５】
Ａ／Ｄ変換回路２５３は、上記Ｘ線強度信号に対し、蛍光体パネル２０上の画素の大きさ及び蛍光体パネル２０上をディテクタ２１とレーザビーム照射部２４が走査する速度に対応した間隔でサンプリングを行なう。上記サンプリングで得られたサンプル値のうち、出力範囲Ｒｏ内にあるものは、それぞれ対応する強度値の画像データ値に変換する。また、出力範囲Ｒｏより高強度側に外れたサンプル値は出力範囲Ｒｏの最大値に対応した画像データ値に変換し、出力範囲Ｒｏより低強度側に外れたサンプル値は出力範囲Ｒｏの最小値に対応した画像データ値に変換する。
【００６６】
上述の手順により、Ａ／Ｄ変換回路２５３で発生したデジタル信号は、画像データとして画像処理部３１に出力される。画像処理部３１では、Ａ／Ｄ変換回路２５３から入力した画像データを展開し、画像出力手段４に出力する（Ｓ１７）。こうして、蛍光体パネル２０に形成された被検者ＭのＸ線画像が画像出力手段４により出力される（Ｓ２２）。
【００６７】
この様に、被検体ＭのＸ線画像を撮影する際、ディテクタ２１で測定され、読み取られる画素ごとのＸ線強度の分布範囲である検知範囲Ｒｍを見積もり、この検知範囲Ｒｍが含まれるようにフォトマルチプライヤ２１３の印加電圧を設定し、ディテクタ２１で読み取り可能なＸ線強度の範囲である入力範囲Ｒｉを設定することで、被検体Ｍの画像診断に適した精度と階調を有するＸ線画像を容易かつ確実に撮影できるＸ線画像撮影装置１００を作成することができる。
【００６８】
すなわち、見積もられた検知範囲Ｒｍに基づいてフォトマルチプライヤ２１３の感度及び読み取り範囲を設定することで、Ｘ線画像出力に必要な画素であるにも関らず、照射されたＸ線の強度があるレベルより低い画素を読み落としたり、照射されたＸ線の強度があるレベルより高い画素におけるＸ線強度を最大値と読み違えたりするといった事態を容易に回避することができる。
【００６９】
また、入力範囲Ｒｉを、フォトマルチプライヤ２１３において設定可能かつ検知範囲Ｒｍを含む範囲で最も小さな範囲となるように設定することで、フォトマルチプライヤ２１３の強度分解能を最大限に活用することができる。よって、低コストで容易に各画素ごとの高い強度分解能でのＸ線強度の読み取りを行なうことができる。
【００７０】
これらのことにより、本発明では被検体Ｍの画像診断に適した精度、階調のＸ線画像を安価かつ容易に撮影、出力することのできるＸ線画像撮影装置１００を作成することができる。
【００７１】
さらに、Ａ／Ｄ変換回路２５３でデジタル変換され、出力される画像データにおける各画素ごとのＸ線強度のうち、予め見積もられた検知範囲Ｒｍより所定値ｄ以上低いＸ線強度は最小値の画像データ値に変換され、検知範囲Ｒｍより所定値ｄ以上高いＸ線強度は最大値の画像データ値に変換されることとすることで、フォトマルチプライヤ２１３及び画像出力手段４のＸ線強度分解能を最大限に活用してＸ線画像出力を行なうことができる。よって、被検者Ｍの画像診断に最適な階調でＸ線画像を容易かつ安価に出力することができるＸ線画像撮影装置１００を作成することができる。
【００７２】
また、本実施形態の様に、読取手段２で読み取り可能な画素ごとのＸ線強度のダイナミックレンジの最大値と、画像出力手段４で表現可能な画素ごとＸ線強度のダイナミックレンジの最大値とが異なる場合、小さいほうの最大値に揃えて双方の手段のダイナミックレンジを設定することで、Ｘ線画像撮影装置１００内でやり取りされる画像データを必要最小限に抑えることができる。このことで、画像データを伝送するための伝送経路や、画像データを格納するためのメモリといった構成要素の容量を低く抑えることができる。
【００７３】
それに加えて、画像処理部３１の演算装置で画像データを展開したりする演算速度を向上させたりすることが容易となる。こうして、画像データの伝送や変換といった処理が高速に行なわれることにより、被検者Ｍの画像診断に供されるＸ線画像を迅速に出力することが可能となる。よって、短時間でＸ線画像を撮影し、容易かつ安価に出力することのできるＸ線画像撮影装置１００を作成することが可能となる。
【００７４】
なお、本発明は上述のようなＸ線画像撮影装置１００だけに適用されるものではない。本発明は、放射線として、Ｘ線の他にα線、β線、γ線、中性子線、電子線、紫外線といった粒子線や電磁波を用いた放射線画像撮影装置に適用することとしてもよい。
【００７５】
なお、本発明に係るＸ線画像撮影装置１００によるＸ線画像撮影は上述の実施例に限らない。例えば、フォトマルチプライヤ２１３で読み取られた各画素ごとのＸ線強度の信号をＡ／Ｄ変換回路２５３でデジタル変換する際、出力範囲Ｒｏから外れた数値のＸ線強度は、出力範囲Ｒｏに収まったＸ線強度よりも低い強度分解能で画像データ値に変換することとしてもよい。このことでも、上述の実施例の場合と同様に、フォトマルチプライヤ２１３及び画像出力手段４のＸ線強度分解能を最大限に活用し、被検者Ｍの画像診断に最適な階調でＸ線画像を容易かつ安価に出力することができるＸ線画像撮影装置１００を作成することができる。
【００７６】
また、読取部で入力可能なＸ線強度の分解能と同じ強度分解能でＸ線強度を表現可能な画像出力手段４を適宜適用することで、本発明に係るＸ線画像撮影装置１００を構築することとしてもよい。この場合でも、Ｘ線画像撮影装置１００内で画像データを、ダイナミックレンジの変動に応じて変換するといった過程を省略することができるので、被検者Ｍの画像診断に適した階調のＸ線画像を容易かつ安価に出力できるＸ線画像撮影装置１００を作成することができる。それに加えて、読取部のＸ線強度分解能を最大限に活用することで、被検者Ｍの画像診断に最適なＸ線画像を出力できるＸ線画像撮影装置１００を作成することができる。
【００７７】
なお、本発明に係るＸ線画像撮影装置１００では、フォトマルチプライヤ２１３で読み取られた各画素ごとのＸ線強度の信号をＡ／Ｄ変換回路２５３において予め固定されたビット数でデジタル変換した後、こうして変換された画像データのビット数をさらに画像出力手段４で表現可能なビット数に変換してから画像処理部３１に送信することとしてもよい。
【００７８】
なお、本発明に係るＸ線画像撮影装置１００に適用される読取手段２の形態は上述の例に限らない。例えば、画像変換部として、輝尽性蛍光体が塗布されたプラスチックフィルムを備え、Ｘ線写真フィルムと同様に携帯可能な形態に形成されたイメージングプレートを用いることとしてもよい。この場合、イメージングプレートをカセッテに収納してＸ線照射を行なった後に、イメージングプレートに形成、記憶された画像をＸ線照射手段１と対向しない位置に設置され、読取部を備えた読取手段２で読み取る形態としてもよい。また、読取手段２が、平板状のホルダに画像変換部と読取部とが保持されて構成されたＸ線平面センサを備えることとしてもよい。
【００７９】
また、本発明に係るＸ線画像撮影装置は上述の例に限るものではない。例えば、本発明は、被検体である被検者Ｍが横たわった状態で画像を撮影する臥位型Ｘ線画像撮影装置１００に適用されることとしても良いし、画像撮影の目的に応じてＸ線発生管１１２及び読取手段２の位置及び姿勢を自在に変更できる形態のＸ線画像撮影装置１００に適用されることとしても良い。それに加えて、人体でなく、家畜やペットといった動物を被検体として画像撮影するＸ線画像撮影装置１００に適用されることとしてもよい。
【００８０】
【発明の効果】
本発明によれば、読取部で画素ごとの放射線強度を読み取る際の強度分解能や、画像出力手段で画素ごとの放射線強度を表現する際の強度分解能を最大限に活用するとともに、放射線画像撮影装置内でやり取りされる画像データの量を最適化することで、被検体の画像診断に適した精度と階調を具備した放射線画像を高速で、容易かつ安価に出力することのできる放射線線画像撮影装置を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＸ線画像撮影装置１００の概略図である。
【図２】本発明に係るＸ線画像撮影装置１００の要部ブロック図である。
【図３】Ｘ線画像撮影装置１００で見積もられる検知範囲Ｒｍと、Ｘ線画像撮影装置１００で設定される入力範囲Ｒｉ、出力範囲Ｒｏとの関係を示すＸ線強度の分布図である。
【図４】Ｘ線画像撮影装置１００でＸ線検知範囲とダイナミックレンジとを設定する手順を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１ Ｘ線照射手段（放射線照射手段）
２ 読取手段
３ コントローラ
４ 画像出力手段
１１ Ｘ線照射部
１３ 照射量読取部
２０ 蛍光体パネル（画像変換部）
２１ ディテクタ（読取部）
２２ ディテクタ駆動器（読取部）
２３ 制御部
２５ 増幅器（画像データ作成部）
３１ 画像処理部
３２ 装置制御部
１００ Ｘ線画像撮影装置（放射線画像撮影装置）
２１３ フォトマルチプライヤ
２５３ Ａ／Ｄ変換回路
Ｍ 被検者

Claims (6)

1. 被検体の放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置であって、
   放射線を照射する放射線照射手段と、
   前記放射線照射手段から前記被検体に向けて放射線が照射された際に、前記被検体を介して一平面上に入射した放射線の強度を読取可能な状態に変換する画像変換部と、
   作成すべき画像データの各画素ごとに前記画像変換部から前記放射線強度を読み取るための、前記放射線強度を読み取る際の感度及びダイナミックレンジの少なくとも一方を変更自在に設定可能な読取部と、
   前記読取部で読み取られた各画素ごとの前記放射線強度に基づいて前記画像データを作成して出力する画像データ作成部と、
   前記読取部及び前記画像データ作成部を制御する制御部と、を有した読取手段と、を備え、
   前記制御部は、前記放射線照射手段から放射線が照射される際の照射条件のデータと、前記被検体の種類及び前記被検体の放射線画像が撮影される部位のデータとに基づいて、前記画像変換部から読み取られる前記放射線強度が分布する範囲である検知範囲を見積もるとともに、
   前記制御部は、前記読取部が前記放射線強度を読み取る際の感度及びダイナミックレンジの少なくとも一方を、前記読取部で読み取り可能な放射線強度の範囲である入力範囲が、前記検知範囲を含むように設定することを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 前記感度及び前記ダイナミックレンジの少なくとも一方は、前記入力範囲が、前記読取手段で設定可能で、かつ、前記検知範囲が含まれる範囲で最小となるように設定されることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像撮影装置。
3. 前記読取手段が出力する画像データを形成する画像データ値のうち、前記検知範囲の最小値よりも所定量以上低い数値で放射線強度が読み取られた画素に対応する画像データ値は前記最小値として出力されるとともに、前記検知範囲の最大値よりも所定量以上高い数値で放射線強度が読み取られた画素に対応する画像データ値は前記最大値として出力されることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記読取手段が出力する画像データを形成する画像データ値のうち、前記検知範囲の最小値よりも所定量以上低い数値で放射線強度が読み取られた画素に対応する画像データ値と前記検知範囲の最大値よりも所定量以上高い数値で放射線強度が読み取られた画素に対応する画像データ値とは、それら以外の画像データ値よりも低い強度分解能で出力されることを特徴とする請求項１もしくは請求項２に記載の放射線画像撮影装置。
5. 被検体の放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置であって、
   放射線を照射する放射線照射手段と、
   前記放射線照射手段から前記被検体に向けて放射線が照射された際に、前記被検体を介して一平面上に入射した放射線の強度を読取可能な状態に変換する画像変換部と、
   作成すべき画像データの各画素ごとに前記画像変換部から前記放射線強度を読み取るための、前記放射線強度を読み取る際の感度及びダイナミックレンジの少なくとも一方を変更自在に設定可能な読取部と、
   前記読取部で読み取られた各画素ごとの前記放射線強度に基づいて前記画像データを作成して出力する画像データ作成部と、
   前記読取部及び前記画像データ作成部を制御する制御部と、を有した読取手段と、
   前記読取手段から出力された前記画像データに基づいて前記被検体の放射線画像を出力する画像出力手段と、を備えるとともに、
   前記制御部は、前記読取部で読み取る放射線強度、前記読取手段と前記画像出力手段との間で送受信される画像データにおける放射線強度、及び前記画像出力手段が前記被検体の放射線画像を出力する際の放射線強度のダイナミックレンジを互いに一致して設定することを特徴とする放射線画像撮影装置。
6. 前記読取手段から前記画像出力手段に向けて出力される画像データにおける画素ごとの放射線強度のダイナミックレンジが、前記読取手段で検知可能な画素ごとの放射線強度のダイナミックレンジの上限値、及び前記画像出力手段で前記被検体の放射線画像として出力可能な画像データにおける画素ごとの放射線強度のダイナミックレンジの上限値のうち、低い方の上限値とほぼ同じ値に設定されることを特徴とする請求項５に記載の放射線画像撮影装置。

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