JP2006141904A

JP2006141904A - Ｘ線撮影装置

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Publication number: JP2006141904A
Application number: JP2004339712A
Authority: JP
Inventors: Shuji Sugano; 修二菅野; Shigeyuki Ikeda; 重之池田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-06-08

Abstract

【課題】一つの平面検出器を移動させて複数の分割撮影範囲を撮影してディジタル長尺撮影を行なう際の平面検出器の位置合わせを精度良く行なう。
【解決手段】被検者１の長尺撮影範囲Cを連続する複数の撮影範囲ＡとＢに分割し、隣り合う撮影範囲同士の一部に重複する撮影領域Ｃを設ける。Ｘ線検出装置４は、一つの平面検出器４ａを有し、Ｘ線照射装置２を長尺撮影範囲の中心の垂線上にＸ線管２ａの焦点が一致する位置に保持装置３で保持し、Ｘ線検出装置を複数の分割撮影範囲を含む位置に保持装置５で保持する。Ｘ線検出装置の位置を検出するゴムバンド１ａに装着されたマーカーを被検者の重複領域内に固定し、このマーカーの撮影画像データを用いてＸ線検出装置を分割撮影位置まで移動する距離を演算手段１０ａで求め、この距離に対応する位置にＸ線検出装置を保持し、分割撮影を撮影し、これらの画像を連結して長尺画像を得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、X線撮影装置に係り、特に全脊椎撮影や全下肢撮影のような長尺撮影が可能なX線撮影装置に関する。

X線撮影装置において、主に骨の計測を目的として、全脊椎撮影や全下肢撮影を行なって被写体全体を把握する、いわゆる長尺撮影という撮影方法がある。
この長尺撮影において、従来のスクリーン・フィルムシステムでは、長尺フィルムを増感紙(スクリーン)と共に長尺カセッテに収納して撮影を行っていた。

このスクリーン・フィルムシステムに対して、X線画像を直接ディジタル画像として撮影するために、上記の長尺フィルムを用いずに、輝尽性蛍光体検出器を利用したディジタルX線画像入力方式を用いて長尺撮影行なうものがある。
このディジタルX線画像入力方式は、輝尽性蛍光体検出器の撮影範囲が上記長尺フィルムよりも狭いので、前記輝尽性蛍光体検出器を格納した複数のカセッテをお互いに部分的に重なり合うように配列し、専用のカセッテホルダーに格納して撮影したり、あるいは、複数の輝尽性蛍光体検出器を、互いに部分的に重なり合うように配列し係止して撮影するものである。

近年、ディジタルX線画像入力方式として、ディジタル画像がリアルタイムで得られる半導体式ディジタルX線検出器を用いたX線撮影装置が実用化され、長尺撮影も可能なものが要求されるようになってきた。
この半導体式ディジタルX線検出器には種々の方式があるが、その一例に、被検体を透過したX線を光に変換するシンチレータと、このシンチレータから出力される光を電荷に変換するフォトダイオード(例えば、アモルファスシリコン型)とから構成され、フォトダイオードの電荷をスイッチング素子(例えば、TFT(Thin Film Transistor))を経由して読み出すことによってX線画像を得るものがあり、一般には平面検出器と呼ばれている。

このような特徴を有する平面検出器を用いて長尺ディジタル撮影を行なう場合、上記輝尽性蛍光体検出器を格納したカセッテに比べて大きな体積を占めるために、前記平面検出器を重ね合わせに配置して使用することはできない。

そこで、X線検出器にイメージインテンシファイアを用いて下肢ステップDSA(ディジタル・サブトラクション・アンギオグラフィ)の長尺撮影を行うものが特許文献1に開示されており、この特許文献1には前記イメージインテンシファイアに代えて一つの平面検出器を用いた装置構成であっても良いことが記載されている。
この下肢ステップDSAの長尺撮影は、必要な長尺撮影の視野を得るために、該長尺撮影範囲を連続する複数の撮影範囲に分割し、この分割した隣り合う撮影範囲同士の一部に重複する撮影領域を設けて、前記分割した複数の撮影位置にX線検出器とX線管とを連動移動して複数回撮影し、撮影終了後、各画像を連結して下肢血管の長尺画像を得るものである。
特開2001-269333号公報

全脊椎撮影や全下肢撮影で必要とされる視野は、半切フィルムが2枚(横35.6cm、縦86.4cm)程度を必要とするので、このような広い視野を有する平面検出器は無いため、特許文献1のように、長尺撮影範囲を分割して撮影し、これらの画像を連結して一つの長尺画像とする必要がある。

しかし、上記特許文献1による従来の長尺撮影は、一つの平面検出器とX線管とを連動移動させて分割した複数の撮影範囲を複数回撮影しなければならないので、拡大系の関心部位の位置がずれて撮影されることになる。
したがって、X線強度分布が分割した撮影範囲の位置によって異なるものとなり、これによって上記分割した隣り合う撮影範囲同士の重複する部分の画像が歪み、該画像の濃度に差を生じる。

そこで、X線強度分布を一様にするために、X線照射野が長尺撮影範囲と一致する位置にX線管を固定し、これに対向するX線検出器を複数の分割した撮影範囲に移動して撮影する方法が考えられるが、この際のX線検出器の位置合わせは数cm程度の精度を要するので、これを手動で行うと、その操作に手間がかかり煩雑なものとなる。

また、長尺撮影範囲を分割して撮影し、これらの画像を連結して一つの長尺画像とするためには、前記分割した隣り合う撮影範囲同士の重複する部分の画像データから前記分割した画像を連結するための条件を求め(例えば、特開2002-44413号公報に開示されている画像処理方法等)、この条件に基づいて画像を連結する必要がある。
しかし、このような方法で画像を連結するためには、前記重複範囲を広くしなければならないので、これによって長尺撮影範囲が狭くなり、所望の長尺画像が得られなくなる場合も考えられる。
そこで、前記重複範囲を可能な限り狭くして、複雑な画像処理を行わずとも分割した画像を連結する方法が必要となる。

本発明の目的は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、一つの平面検出器を移動させて複数の分割撮影範囲を撮影してディジタル長尺撮影を行なう際の前記平面検出器の位置合わせを精度良く容易に行なえること、及び分割画像の連結の簡単化を図ることができる長尺撮影が可能なX線撮影装置を提供することにある。

上記目的は、以下の手段によって達成される。
(１)被検者にX線を照射するX線照射手段とこのX線照射手段と対向配置され該被検者を透過したX線信号を検出するX線検出手段とを有した撮影手段と、この撮影手段を前記被検者の対軸方向に変位させる変位手段と、前記被検者に対し連続する複数の撮影範囲に設定し、この設定された隣り合う撮影範囲同士の一部に重複する領域を設け、前記撮影手段で前記被検者の複数の撮影範囲を撮影して得られた画像データを収集する画像データ収集手段と、前記複数の画像データを連結して長尺画像データを作成する長尺画像データ作成手段と、この長尺画像データに画像処理を施して長尺画像を表示する画像表示手段とを備えたX線撮影装置において、前記X線検出手段の位置を検出する前記被検者の重複領域内に装着されたマーカーと、このマーカーの撮影画像データを用いて前記X線検出手段を前記撮影位置まで移動する距離を演算する距離演算手段と、前記移動距離に対応する位置に前記X線検出手段を移動制御する位置制御手段とを備えたものである。

上記の構成によれば、被検者の重複領域内にマーカーを装着し、このマーカーの撮影画像からマーカーの位置を求めて、該マーカーの位置を基準にして分割した撮影範囲までの移動距離を距離演算手段で求め、前記位置制御手段で前記X線検出手段を前記移動距離に対応する位置に移動制御し、自動的にX線検出手段を前記撮影範囲の位置に保持するようにしたので、長尺撮影における平面検出器の位置決めの煩雑な作業を解消することができる。

(２)前記マーカーの撮影画像データは、事前に前記X線検出手段を任意の位置に保持し、前記距離演算手段で前記位置から前記重複領域の前記マーカーを撮影する位置までの距離を演算して、この距離に対応する位置に前記位置制御手段により前記X線検出手段を移動制御して撮影することにより得る。

(３)前記長尺画像データは、前記重複領域に撮影されたマーカー同士の位置を合わせ、前記重複領域の上位画像データのマーカーよりも下の領域をトリミングした画像データと、前記重複領域の下位画像データのマーカーよりも上の領域をトリミングした画像データとを連結して作成する。

このようにして分割画像を連結することにより、従来のように複雑な画像処理を行わずとも簡単に長尺画像を作成することができる。
さらに、前記マーカーの位置合わせにより画像を連結することができるので、分割した画像を連結するための重複範囲は必要最小限にまで狭くすることができ、これによって従来よりも長尺撮影範囲を広くすることができる。

被検者の重複領域内に設けたマーカーの撮影画像から分割した撮影範囲までの移動距離を求めて自動的にX線検出手段を前記撮影範囲の位置に移動制御するようにしたので、長尺撮影における一つの平面検出器を有するX線検出手段の位置決めを精度良く容易に行えるようになり、従来の煩雑な作業を軽減することができる。

また、前記重複領域に撮影されたマーカー同士の位置を合わせて分割した画像データを連結するようにしたので、従来のような複雑な画像処理を行うことなく、簡単に長尺画像を得ることができる。

本発明に係るX線撮影装置の好ましい実施の形態について、長尺撮影を行なうX線撮影装置として、X線照射位置及びX線検出位置を容易に移動調整できる天井から保持する天井吊りのX線照射装置と、床置きのX線検出装置とを組み合わせたシステムを用いて、以下添付図面に従って詳細に説明する。

図1は、本発明が適用されるX線撮影システムの全体構成を示す図である。
この図1のX線撮影システムは、被検者1にX線を照射するX線照射装置2と、このX線照射装置2を天井から吊って保持する天井吊り保持装置3と、前記被検者1を挟んで前記X線照射装置2と対向して配置される一つの平面検出器を有するX線検出装置4と、このX線検出装置4を床上に保持する床置式保持装置5と、システム全体を制御する各種パラメータを設定するための操作器と表示器を備えた制御操作卓6と、この制御操作卓6で設定した各種パラメータに基づいて撮影を制御する撮影制御装置7と、この撮影制御装置7から出力される撮影条件に対応した高電圧を発生し、これを前記X線照射装置2のX線管 2aに印加するX線高電圧装置8と、前記X線検出装置4で検出したX線検出信号を読み出して画像データを収集する画像データ収集装置9と、この画像データ収集装置9で収集した画像データに各種の画像処理を施して所望の画像データを得る画像処理装置10と、この画像処理装置10で処理された画像データを表示画像に変換制御する表示制御装置11と、この表示制御装置11で処理されたX線画像を表示する画像表示装置12とで構成される。
前記被検者1の長尺撮影範囲のほぼ中心部となる腹部の上部付近から背中にかけての胴体周囲にマーカー付きのゴム製のバンド(マーカー固定具)1aを巻いて前記平面検出器の位置決め用及び画像連結用マーカー(図示省略)が装着されている。
なお、立位撮影台13は、X線検出装置4を被検者1の対軸方向に上下動させることができ、被検者1を立位の姿勢に整位するためのものである。

X線照射装置2は、被検者1にX線を曝射するX線管2aと、このX線管2aから曝射されたX線を被検者に無駄なX線を照射しないようにX線照射範囲(照射野と呼ぶ)を制限するX線可動絞り装置2bとからなる。
X線可動絞り装置2bは、該装置に備えられた鉛羽根を左右に移動させて照射野を制限するもので、被検者の撮影範囲に合わせて自動的に照射野を制限するものでも、手動にて照射野を制限するものでも良い。
この照射野は、前記X線照射装置2に内蔵されているX線照射範囲確認用投光器(図示省略)からの光によって照らされる光照射領域の目視により、前記X線可動絞り装置2bの羽根の位置を調整することで設定される。
また、X線照射装置2には、前記投光器をオン、オフするスイッチが設けられている(図示省略)。

天井吊り保持装置3は、X線照射装置2を上下、左右に移動可能な駆動機構を備え、X線照射装置2を撮影位置に保持する。
この保持装置3には、被検者の撮影位置に移動調整するための操作器(図示省略)を備えており、この操作器で手動により前記制御操作卓5で設定された撮影部位に対応する位置に移動させて、この位置にX線照射装置2を保持する。
なお、X線照射装置2の位置決めは、該X線照射装置の位置決め制御装置を設けて、前記X線照射装置2の位置を制御操作卓5で設定した撮影位置の目標値に一致するように制御する構成でも良い。

X線検出装置4は、被検者1を透過したX線信号を検出する2次元の平面検出器(Flat Panel Detector)4aと、この平面検出器4aの前面に被検者から発生した散乱線を除去するためのX線グリッド(図示省略)と、これらを一体に保持する保持器(図示省略)から成り、これらを一セット備えている。
平面検出器4aは、従来の技術の欄に記載した如く、平板状のシンチレータとフォトダイオードアレイから成り、フォトダイオードの電荷はスイッチング素子を経由して読み出される。
平面検出器4aによってX線像が撮像されると、平面検出器4aのフォトダイオードアレイの各素子に、X線像のX線量分布に対応した電荷が蓄積される。従って、フォトダイオードアレイの各素子はX線画像の各画素に対応し、フォトダイオードアレイの各素子に蓄積された電荷は画像データ(画素値)に対応する。
なお、散乱線を除去するX線グリッドを備えることによって、散乱線による画質低下(カブリ)を防ぐことができる。

床置式保持装置5は、前記平面検出器4aとグリッドを備えたX線検出装置4を保持する床上に置かれた保持装置で、X線検出装置4を上下に移動可能な駆動装置5aと、前記X線検出装置4を撮影位置に移動制御する位置制御装置5bと、X線検出装置の移動量を計測するためのパルスエンコーダ5cが前記駆動装置5aに連結されている。
この保持装置5には、被検者の撮影位置に移動調整するための操作器(図示省略)を備えており、この操作器で手動によりX線検出装置4の位置合わせを行うこともできるように構成されている。

制御操作卓6は、キーボードやマウス等の入力装置(図示省略)、タッチパネル付きの表示装置(図示省略)などを備え、各種の撮影オーダや該撮影オーダに対応したX線照射条件(管電圧、管電流、照射時間)、X線照射装置2及びX線検出装置4の撮影位置の設定、平面検出器4aの画像の読み出し開始命令の出力等、各種パラメータの設定及びシステム全体を制御する機能を備えている。

撮影制御装置7は、制御操作卓6で設定したX線照射条件に対応するX線制御信号を生成して後述のX線高電圧装置7を制御する。
また、X線照射装置2及びX線検出装置4を所定の位置に保持し、X線可動絞り装置2bによるX線照射野の制限、撮影の開始と終了、平面検出器4aのX線検出信号の読み出し指令の出力等の制御を行う。

X線高電圧装置8は、X線照射装置2のX線管2aの陰極であるフィラメントに電流を流して該フィラメントを所定の温度に加熱しておき、前記X線管2aの陽極と陰極間に印加する直流の高電圧(以下、これを管電圧と呼ぶ)を発生する装置で、この高電圧の印加により前記X線管2aからX線が曝射される。
X線量の制御は、前記X線管2aの陰極であるフィラメントに流れる電流を制御してX線管の陽極と陰極に流れる電流(以下、管電流と呼ぶ)の制御により行う。
このように、X線高電圧装置8は設定された撮影条件に対応した管電圧、管電流、撮影時間を制御するものである。

画像データ収集装置9は、撮影終了後に平面検出器2aで検出したX線検出信号の読み出しを制御する読み出し制御部9aと、この読み出したデータを記憶する読み出しデータメモリ9bとで構成される。

画像処理装置10は、前記読み出しデータメモリ9bに記憶されている複数の分割撮影画像データを連結して長尺画像データの作成、前記被検者の背中に固定した平面検出器の位置決め用及び画像連結用マーカーの位置の検出、前記平面検出器の撮影位置への移動量の計算、及び前記長尺画像データに並べ替えや補間を行って、画面の向き・大きさを操作する処理や、階調変換、平滑化、鮮鋭化を行って、コントラスト操作する処理等を行い、目的に対応した長尺画像を得るための演算等を行う演算部10aと、この演算部で作成された画像データを記憶する画像データメモリ10bとで構成される。

表示制御装置11と画像表示装置12は、画像表示媒体によって、モニタのγ特性、濃度特性等の表示特性が異なること、及び表示媒体の解像度が異なることにより、各処理のパラメータが異なるので、それぞれの表示特性に合わせた画像処理を表示制御装置11で行い、この処理された表示データをD/A変換して画像表示装置12に長尺画像を表示するものである。

次に、上記図1のX線撮影システムで長尺撮影を行う動作について説明する。
本実施例による長尺撮影は、一つの平面検出器4aを有するX線検出装置4を、撮影範囲A(肺野)と撮影範囲B(腹部)に位置決めして、肺野から腹部に亘っての全脊椎立位撮影を行う例である。

全脊椎立位撮影で必要とされる撮影範囲は、半切フィルムが2枚(横35.6cm，縦86.4cm)程度であるので、図2に示すように、一つの平面検出器4aを移動させて撮影範囲Aと撮影範囲Bの位置で2回の撮影を行ない、撮影終了後、二つの画像を連結して長尺画像を得るものとする。

図2において、一つの平面検出器4aの有効視野を43cm×43cmとし、撮影範囲Aと撮影範
囲Bとの重複部分を2cmとすると、平面検出器4aを39cm上下移動させることにより、43cm
×82cmの大きな視野での撮影が可能になる。

X線照射装置2(X線管2aとX線可動絞り装置2b)を、前記撮影範囲Aと撮影範囲Bを連結して得られる撮影範囲Cに被検者1の関心領域全体(82cm)を照射できる幾何学系に配置する。すなわち、図1の撮影範囲Cの中心とX線管の焦点が一致する位置にX線照射装置2を配置し、保持する。

X線検出装置4は、図3に示すように、撮影開始前に平面検出器4aの検出中心部が撮影範囲Cの中心になる位置に配置しておき、1回目と2回目のそれぞれの撮影時に撮影範囲A、撮影範囲Bに移動して撮影する。

前記1回目の撮影終了後に、前記2回目の撮影範囲BへのX線検出装置の移動量を求めるために、後述の被検者の背中に固定したマーカーの位置を検出する撮影を行なう(マーカー撮影)。

したがって、本長尺撮影の例における撮影オーダは以下の三つとなり、これらの撮影オーダにおける平面検出器4aの配置と該検出器の距離の移動量を図4に示す。
(１)全脊椎(立位AP、上部)
上記1回目の撮影範囲Aを撮影するオーダで、平面検出器4aは図1及び図4(b)の位置に配置され、被検者の前部(Anterior)である腹側から被検者の後部(Posterior)である背側に向けてX線を照射して撮影する。
(２)全脊椎(立位AP、下部、マーカー)
上記マーカーを撮影するオーダで、X線検出装置4を被検者の肺野から腹部に向う方向に移動して、平面検出器4aを図4(c)の位置に配置し、X線可動絞り装置で後述のマーカーの撮影が可能な範囲にX線照射野を制限し、被検者の前部である腹側から後部である背側に向けてX線を照射して前記マーカーを撮影する。
(３)全脊椎(立位AP、下部)
上記2回目の撮影範囲Bを撮影するオーダで、平面検出器4aを図4(d)の位置に配置して、被検者の前部である腹側から被検者の後部である背側に向けてX線を照射して撮影する。

上記三つの撮影オーダは、制御操作卓6のメモリ(図示省略)に記憶されており、本長尺撮影の指令を制御操作卓の入力装置(図示省略)から入力すると、該制御操作卓のタッチパネル付きの表示装置(図示省略)に前記撮影オーダが表示されるので、1回目の撮影時に該タッチパネルをタッチして全脊椎(立位AP、上部)を選択して撮影を開始する。
この1回目の撮影が終了すると自動的に次のマーカー撮影、2回目の撮影が実行されるようにプログラム化しておいても良いし、又は、それぞれの撮影後に次の撮影オーダを入力して撮影を行っても良い。
本実施例における撮影オーダは自動的に更新されるものとして説明する。

図5は、図1の実施例装置による本長尺撮影の進行状況を経時的に示すフローチャートである。

［ステップS1］平面検出器の位置決め用及び画像連結用マーカーの装着
図1に示すように、被検者1の長尺撮影範囲Cのほぼ中心部となる腹部の上部付近から背中にかけての胴体周囲にマーカー付きのゴム製のバンド1a(マーカー固定具)を巻いて、平面検出器の位置決め用及び画像連結用マーカーを装着する。

［ステップS2］X線照射装置の位置決めとマーカーの固定
被検者を立位撮影台13に案内し、該撮影台に立位の姿勢に整位する。
X線照射装置2の保持装置3を左右に移動してX線管の焦点と被検者間の距離が所定の拡大系になる位置に該X線照射装置を配置する。
前記X線照射装置内に在るX線照射範囲確認用投光器(図示省略)からの光束によって得られる光照射範囲を目視しながらX線照射装置2を上下に移動させて該X線照射装置からの光束の中心と被検者の長尺撮影範囲Cの中心とが一致する位置に前記X線照射装置を配置し、この位置に保持すると共に、前記マーカーを長尺撮影範囲Cの中心における被検者の背中の横幅内の任意の距離を有する2ヶ所に固定する。
この場合のマーカーは、当然、前記長尺撮影範囲を分割した隣り合う撮影範囲同士の一部に設けた重複領域内に固定されることになる。

［ステップS3］撮影オーダの選択
制御操作卓6の表示装置(図示省略)に表示されている、「全脊椎長尺撮影」の撮影オーダを選択すると、該表示装置には上記三つの撮影オーダが表示され、この中から1回目の撮影である、「全脊椎(立位AP、上部)」を選択する。

［ステップS4］撮影範囲AへのX線検出装置の位置決めとX線照射野の制限
以下の方法によりX線検出装置4を図1に示す撮影範囲Aの位置に保持する。
この位置決めは、撮影準備時に平面検出器4aを該検出器の検出中心部が撮影範囲Cの中心になる図3の位置に配置されているので、図4(a)に示すように、この位置から19.5cm移
動することにより、撮影範囲Aの位置に配置することができる。
すなわち、平面検出器の長さ(43cm)と、該検出器の検出中心部から上端までの長さ(21.5cm)がわかっているので、これらの関係から撮影範囲Aまでの移動距離は19.5cmとなる。

この移動距離は、予め制御操作卓6の入力装置(図示省略)から入力してX線検出装置4の位置制御装置5(b)に記憶されているので、該位置制御装置5(b)は、前記制御操作卓6からのX線検出装置4の移動指令により、X線検出装置4の駆動装置5aを駆動してX線検出装置の移動を開始し、その移動量を前記駆動装置に連結された移動量計測用エンコーダー5cの出力パルスをカウントして移動距離を計測し、移動距離19.5cmの位置に停止させて、図4(b)に示す撮影範囲Aの位置に前記X線検出装置4を保持する。
この結果、平面検出器4aは、被検者1の関心領域全体(82cm)の上位半分以上(43cm)を撮影できる撮影範囲Aの位置に配置され、X線照射野はX線可動絞り装置2bにより平面検出器4aの有効視野に制限される。

［ステップS5］上位半分以上(43cm)の撮影とX線検出データの収集
上記1回目の撮影を行なうもので、制御操作卓6で設定した撮影条件に基づいてX線高電圧装置8で生成された管電圧、管電流に対応するX線をX線管2aから曝射して、上位半分以上(43cm)の撮影を行なう。
撮影が終了すると、画像収集装置9の読み出し制御部9aからの読み出し制御信号により、平面検出器4aで検出したX線画像データを読み出し、これを読み出しデータメモリ9bに記憶する。
このX線画像データを画像処理装置10、表示制御装置11で各種の処理を施して画像表示装置12に表示される画像は、図6に示すように、肺野と全脊椎の半分の骨部と2ケのマーカーが写された画像となる。

［ステップS6］マーカーの撮影
1回目の「全脊椎(立位AP、上部)」の撮影が終了すると、自動的に次の撮影オーダである、「全脊椎(立位AP、下部、マーカー)」が選択されて前記マーカーの撮影が行われる。
X線検出装置4は、図7に示すように、該X線検出装置を被検者の肺野から腹部に向う方向に移動して、X線可動絞り装置で後述のマーカーの撮影が可能な範囲にX線照射野を制限し、被検者の前部である腹側から後部である背側に向けてX線を照射して前記マーカーを撮影する。

マーカーは、長尺撮影範囲のほぼ中心近傍に固定されているので、このマーカーを撮影する平面検出器4aへのX線照射範囲は、図4(c)に示すように、6cm程度あれば十分なので、1回目の撮影位置から前記6cmの照射範囲までのX線検出装置の移動距離は38cmとなる。
この移動距離は既知であるので、これをX線検出装置4の位置制御装置5bに記憶しておき、該X線検出装置の移動量を前記エンコーダー5cの出力パルスをカウントして移動距離を計測し、移動距離38cmの位置で停止して、図7に示すマーカー撮影位置にX線検出装置を保持する。

X線照射野は、X線照射範囲確認用投光器(図示省略)からの光束を目視して全脊椎撮影範囲の中心から±3cmの範囲(図7に示す平面検出器4aの斜線部分)になるようにX線可動絞り装置2bで制限する。

そして、制御操作卓6で設定した撮影条件に基づいてX線高電圧装置8で生成された管電圧、管電流に対応するX線をX線管2aから曝射して、マーカーを撮影する。撮影が終了すると、画像収集装置9の読み出し制御部9aからの読み出し制御信号により、平面検出器4aで検出したマーカーのX線画像データを読み出し、これを読み出しデータメモリ9bに記憶する。
このマーカーのX線画像データを画像処理装置10、表示制御装置11で各種の処理を施して画像表示装置12に表示される画像は図8に示すように、2ケのマーカーと全脊椎骨部の一部が写された画像となる。

このマーカー撮影においては、マーカーのみを撮影するために、そのX線量はX線透視とほぼ同じレベルの前記1回目の撮影の約1/100程度で良い。

［ステップS7］撮影範囲Bまでの移動距離の算出
このステップでは、前記マーカーの位置を求め、現在のX線検出装置の位置(ステップS6でマーカーを撮影した位置)から撮影範囲Bの位置までのX線検出装置の移動距離を算出する。

前記1回目に撮影した画像データと前記マーカー撮影の画像データとから、画像処理装置10の演算部10aで、例えば、マッチトフィルタ処理(パターン情報処理:長尾真著、コロナ社、電子情報通信学会編(電子情報通信学会大学シリーズ)、平成8年12月25日初版第9刷発行、44頁に記載)を行って、テスト画像データの局所領域(マーカー近傍)と、一回目の撮影で得ているマーカーの局所領域との積和演算(画素毎の積和演算)を行った画像データを作成し、その画像データの最大画素値のxy座標から、マーカーの位置を算出する。
具体的一例として、マーカーに71×71画素、画素サイズ143μmの10mmの鉛玉のテンプレートを用いた場合、前記画像の局所領域(71×71の画素サイズ)と前記マーカーのテンプレートとの積和を計算し、その値が最大になる点(鉛玉を2個使用する場合は2点)を連結する領域について画素毎に調べることでマーカーの位置を検出することができる。

前記xy座標の原点(0,0)のxは全脊椎範囲の中心上にあり、yはマーカー撮影時の撮影範囲の中心、すなわち図4(c)の6cmの半分の位置である(長尺撮影範囲の中心)。

上記の結果より、X線検出装置を撮影範囲Bの位置まで移動する距離dyは、検出したマーカーの位置のy座標の平均値と撮影範囲Bの位置との差より求めることができる
マーカーのy座標の位置に平均値を用いるのは、X線検出装置のわずかな傾きがあると、マーカーの画像も傾きをもって撮影されるので、これを水平の位置に正すために、マーカーの全画素のy座標の平均をとってy座標の位置とするためである。

撮影範囲Bの位置は、図2に示すように予めわかっているので、この位置情報は制御操作卓6のメモリに記憶されており、本移動距離の算出時に画像処理装置10の演算部10aに読み出して用いる。

以上の演算によって、平面検出器4aの移動距離は、マーカー撮影時の位置から撮影範囲Bまでの1cmとなる。

［ステップS8］撮影範囲BへのX線検出装置の位置決めとX線照射野の制限
ステップS7で求めた移動距離1cmは、X線検出装置4の位置制御装置5bに入力され、該位置制御装置は、前記制御操作卓6からのX線検出装置の移動指令により、X線検出装置4の駆動装置5aを駆動してX線検出装置の移動を開始し、その移動量を前記駆動装置に連結された移動量計測用エンコーダー5cの出力パルスをカウントして移動距離を計測し、前記移動距離だけ移動した図4(d)に示す位置に停止して、この位置に前記X線検出装置を保持する。

この結果、平面検出器4aは、被検者1の関心領域全体(82cm)の下位半分以上(43cm)を撮影できる撮影範囲Bの位置に配置され、X線照射野はX線可動絞り装置2bにより平面検出器4aの有効視野に制限される。
図9に上記の位置決めによって配置された2回目の撮影時の撮影系を示す。

［ステップS9］下位半分以上(43cm)の撮影とX線検出データの収集
上記2回目の撮影を行なうもので、制御操作卓6で設定した撮影条件に基づいてX線高電圧装置8で生成された管電圧、管電流に対応するX線をX線管2aから曝射して、下位半分以上(43cm)の撮影を行なう。
撮影が終了すると、画像収集装置9の読み出し制御部9aからの読み出し制御信号により、平面検出器4aで検出したX線画像データを読み出し、これを読み出しデータメモリ9bに記憶する。
このX線画像データを画像処理装置10、表示制御装置11で各種の処理を施して画像表示装置12に表示される画像は、図10に示すように、腹部の一部と、全脊椎の半分の骨部と、2ケのマーカーとが写された画像となる。

［ステップS10］長尺画像データの作成
読み出しデータメモリ9bに記憶してある上位半分以上(43cm)の画像データ(図6の画
像に対応)と下位半分以上(43cm)の画像データ(図10の画像に対応)を読み出し、これ
らのデータを画像処理装置10の演算部10aに取り込む。

演算部10aでは、前記上位半分以上の画像のマーカーと下位半分以上の画像のマーカーとの位置合わせを行い、上位半分以上の画像のマーカーよりも下の部分(腹部に近い部分)と下位半分以上の画像のマーカーよりも上の部分(肺野に近い部分)とをそれぞれトリミングして、これらの画像を連結することにより、一枚の長尺画像データを作成する。
この作成された長尺画像データに必要な画像処理(階調処理、ダイナミックレンジ圧縮、エッジ強調処理、縮小、拡大処理等)を前記演算部10aで行なって、関心部位が診断し易いように処理し、この処理した画像データを画像データメモリ10b記憶する。

［ステップS11］長尺画像の表示
ステップS10で作成した長尺画像データを表示制御部11で表示媒体の表示特性に合わせた表示処理を施し、この処理された表示データをD/A変換して画像表示装置12に表示する。図11に上記［ステップS1］から［ステップS11］によって得られた長尺画像を示す。
図11の長尺画像には2ケのマーカーが写っているが、不要な場合は前記マーカーは削除しても良い。

以上の実施例のように、長尺撮影範囲の中心近傍(重複領域内)における被検者の背中の横幅内の任意の距離を有する2ケ所にマーカーを固定し、このマーカーの撮影画像からマーカーの位置を求め、このマーカーの位置を基準にして分割した撮影範囲Aと撮影範囲Bまでの移動距離を計算し、前記X線検出装置の位置制御装置で自動的に平面検出器を撮影範囲Aと撮影範囲Bの位置に配置するようにしたので、長尺撮影における平面検出器の位置決めの煩雑な作業を軽減することができる。

また、撮影範囲Aの画像に写っているマーカーの位置と撮影範囲Bの画像に写っているマーカーの位置とを合わせて、前記撮影範囲Aの画像と撮影範囲Bの画像を連結するようにしたので、従来のように複雑な画像処理を行わずとも簡単に長尺画像を作成することができる。

さらにまた、前記マーカーの位置合わせにより画像を連結することができるので、分割した画像を連結するための重複範囲は必要最小限にまで狭くすることができ、これによって従来よりも長尺撮影範囲を広くすることができる。
したがって、撮影範囲の広い長尺画像を得ることができる。

なお、平面検出器の位置検出用及び画像連結用マーカの位置検出は、1回目の撮影の前に行っても良い。
この場合の平面検出器4aの配置は図12のようになり、平面検出器は最初の準備位置(a)からマーカーの撮影位置(b)までの移動距離は18.5cm、マーカーの撮影位置(b)から1回目の撮影位置(c)間での移動距離は38cm、この1回目の撮影位置(c)から2回目の撮影位置(d)までの移動距離は39cmとなり、これらは上記実施例と同様の方法で位置決めすることができる。

さらになお、上記実施例では、マーカーを被検者の背中の2ケ所に設ける場合について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、マーカーが撮影可能であれば肺野若しくは腹部の一部に設けても良いし、マーカーの数も2ケ所に限定するものではない。
前記マーカーの数は、該マーカーの位置合わせの容易さや精度の点等から、最小の1ケでも良いし、あるいは3ケ以上でも良い。
1ケの場合は、平面検出器に僅かな傾きがあると、画像が斜めに表示される場合が考えられるが、これは画像処理装置10で補正すれば良い。
また、マーカー数が多ければ該マーカーの横幅の検出位置精度は上がるが、反面、画像処理が多少複雑になる。
したがって、マーカー数は長尺撮影に要求される条件によって任意に選択すれば良い。

また、一つの平面X線検出器を用い、これを二つの撮影領域に移動させて撮影し、これらの撮影画像を連結する例について説明したが、本発明は、撮影領域を二つに限定するものではなく、二つ以上の複数の撮影領域を撮影し、これらの画像を連結して長尺画像を得ることも可能である。
この場合のマーカーは、分割撮影画像が連結可能な位置に設ければ良い。

以上の上記実施例は、同じX線撮影条件で2回撮影する場合であるが、連結画像部分でX線条件が異なっても良い
例えば、被検体の肺野である撮影範囲Aよりも被検体の腹部である撮影範囲Bの方が多くのX線量を必要とする場合は、被検者1の腹部である撮影領域BのX線量を多くして撮影しても良い。
このように、被検者の撮影部位の厚さに対応して、肺野と腹部と異なるX線条件で撮影して画像を連結することによって、被検体の肺野と腹部に亘って、より鮮明な長尺画像を得ることができる。

さらに、以上の実施例は、立位撮影台を用いて肺野と腹部に亘る長尺撮影を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、臥位撮影台を用いたX線撮影装置はもちろんのこと、肺野と腹部に亘る長尺撮影や下肢長尺撮影等の長尺撮影が可能なX線撮影装置であれば、X線照射装置とX線検出装置はどのような組み合わせのシステムにも適用できる。

本発明が適用されるX線撮影システムの全体構成を示す図。本発明における平面検出器で検出する撮影範囲の詳細を示す図。本発明における撮影前の撮影系を示す図。本発明における撮影オーダと平面検出器の配置の関係を示す図。本発明による長尺撮影の進行状況を経時的に示すフローチャート図。本発明の長尺撮影による上位半分の画像。本発明におけるマーカー撮影時の撮影系を示す図。本発明に用いたマーカーの撮影画像。本発明における下位半分の撮影時の撮影系を示す図。本発明の長尺撮影による下位半分の画像。本発明の長尺撮影による長尺画像。本発明の他の実施例における撮影オーダと平面検出器の配置の関係を示す図。

符号の説明

1 被検者、1a マーカー付きゴムバンド、2 X線照射装置、2a X線管、2b X線可動絞り装置、3 X線照射装置の天井吊り保持装置、4 X線検出装置、4a 平面検出器、5 X線検出装置の床置式保持装置、5a X線検出装置の上下移動駆動装置、5b X線検出装置の位置制御装置、5c パルスエンコーダ、6 制御操作卓、7 撮影制御装置、8 X線高電圧装置、9 画像収集装置、9a 読み出し制御部、9b 読み出しデータメモリ、10 画像処理装置、10a 演算部、10b 画像データメモリ、11 表示制御装置、12 画像表示装置、13 立位撮影台

Claims

被検者にＸ線を照射するＸ線照射手段とこのＸ線照射手段と対向配置され該被検者を透過したＸ線信号を検出するＸ線検出手段とを有した撮影手段と、この撮影手段を前記被検者の対軸方向に変位させる変位手段と、前記被検者に対し連続する複数の撮影範囲に設定し、この設定された隣り合う撮影範囲同士の一部に重複する領域を設け、前記撮影手段で前記被検者の複数の撮影範囲を撮影して得られた画像データを収集する画像データ収集手段と、前記複数の画像データを連結して長尺画像データを作成する長尺画像データ作成手段と、この長尺画像データに画像処理を施して長尺画像を表示する画像表示手段とを備えたＸ線撮影装置において、前記Ｘ線検出手段の位置を検出する前記被検者の重複領域内に装着されたマーカーと、このマーカーの撮影画像データを用いて前記Ｘ線検出手段を前記撮影位置まで移動する距離を演算する距離演算手段と、前記移動距離に対応する位置に前記Ｘ線検出手段を移動制御する位置制御手段とを設けたことを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項１において、前記マーカーの撮影画像データは、事前に前記Ｘ線検出手段を任意の基準位置に保持し、前記距離演算手段で前記基準位置から前記重複領域の前記マーカーを撮影する位置までの距離を演算して、この距離に対応する位置に前記位置制御手段により前記Ｘ線検出手段を移動制御して撮影することを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項１または２において、前記重複領域内のマーカー同士の位置を合わせて前記分割画像データを連結することを特徴とするＸ線撮影装置。