JP2008229135A - Radiation image photographing system, radiation image processing device and program thereof - Google Patents
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Images
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Abstract
Description
本発明は、エネルギー分布の異なる複数の放射線による放射線画像を用いて画像中の特定の画像成分を分離するための放射線画像撮影システム、放射線画像処理装置およびそのプログラムに関するものである。 The present invention relates to a radiographic imaging system, a radiographic image processing apparatus, and a program thereof for separating specific image components in an image using radiographic images of a plurality of radiations having different energy distributions.
従来、高低2種類のエネルギーの放射線を透過させた時の被写体を構成する物質の減衰量の違いを利用して、骨部分と軟部の画像に分離するエネルギーサブトラクション処理が知られている。このエネルギーサブトラクション処理を利用して、骨部を除去した軟部画像を生成し、軟部に現れた陰影を観察して診断性能を向上させるようにしたものがあった。しかし、胸部画像において、軟部画像のみ観察して陰影を見つけても肋骨の位置がわからないため、軟部に現れた陰影の解剖学的な位置を把握するのは困難であった。 2. Description of the Related Art Conventionally, an energy subtraction process for separating a bone part image and a soft part image using a difference in attenuation amount of a substance constituting a subject when two types of high and low energy radiation are transmitted is known. In some cases, this energy subtraction process is used to generate a soft part image from which a bone part has been removed, and to improve the diagnostic performance by observing a shadow appearing on the soft part. However, in the chest image, it is difficult to grasp the anatomical position of the shadow appearing in the soft part because the position of the rib is not known even if the shadow is found by observing only the soft part image.
そこで、エネルギーサブトラクション処理により軟部画像と骨部画像に一旦分離した後に、コントラストを低下させた骨部画像を軟部画像と合成することによって、軟部を観察しやすくするとともに骨部の位置を確認することができるようにしたものが提案されている(例えば、特許文献1など)。 Therefore, after separating the soft part image and the bone part image once by energy subtraction processing, the bone part image with reduced contrast is synthesized with the soft part image, thereby making it easy to observe the soft part and confirming the position of the bone part. There has been proposed one that can be used (for example, Patent Document 1).
また、異なるエネルギーの放射線を照射した画像から生成した骨部の骨密度分布の画像と軟部組織の体脂肪率分布の画像とを1枚の画像に合成して表示するようにして、体脂肪率と骨密度との関係の把握が容易するものが提案されている(例えば、特許文献2)。 Further, the body fat percentage is generated by combining the image of the bone density distribution of the bone part and the image of the body fat percentage distribution of the soft tissue generated from the images irradiated with radiations of different energies into one image. There has been proposed one that makes it easy to understand the relationship between bone density and bone density (for example, Patent Document 2).
さらに、異なるエネルギーのX線を照射した2枚の画像からエネルギーを任意に変化させた中間エネルギーの合成画像を生成し、さらに、注目部位の位置情報を損なうことがないように同一画面上で合成画像をさまざまに変化させながら診断できるようにして、診断を効率化するものも提案されている(例えば、特許文献3など)。
ところで、上述のエネルギーサブトラクション処理の応用形態は、特許文献1や特許文献2に示されているように、空間的に分かれた位置に存在する組織を放射線吸収特性の違いに基づいて分離して観察しようというものである。
By the way, the application form of the above-mentioned energy subtraction processing is, as shown in Patent Literature 1 and
しかしながら、実際には、胸部の軟部組織に結節が存在する場合であっても、その結節を構成する物質の違いによって結節の陰影が軟部画像上に表れたり骨部画像上に表れたりすることがある。具体的には、結節に集まる血流の量や造影剤を用いて撮影したか否かによって、結節が必ずしも軟部画像上に現れるとは限らない。 However, in practice, even if a nodule exists in the soft tissue of the chest, the shadow of the nodule may appear on the soft part image or on the bone part image due to the difference in the material constituting the nodule. is there. Specifically, the nodule does not necessarily appear on the soft part image depending on the amount of blood flow collected in the nodule and whether or not the image is taken using a contrast medium.
このように、結節の物質の違いに応じてサブトラクション後の各画像の表れ方が異なるので、この陰影を構成する物質が診断上有用な情報となるが、このような構成する物質についての情報が得られるものは存在しなかった。 In this way, the appearance of each image after subtraction differs depending on the difference in the nodule substance, so that the substance constituting this shadow is useful information for diagnosis, but information on such a constituent substance is not available. There was nothing to be obtained.
そこで、本発明では、放射線画像上に表れた注目する領域を構成する物質を確認できる放射線画像撮影システム、放射線画像処理装置およびそのプログラムを提供することを目的とするものである。 Therefore, an object of the present invention is to provide a radiographic image capturing system, a radiographic image processing apparatus, and a program thereof that can confirm a substance constituting a region of interest that appears on a radiographic image.
本発明の放射線画像処理装置は、同一の被写体を透過した互いに異なるエネルギー分布の放射線により得られた複数の放射線画像から生成された、それぞれが前記被写体を構成する放射線吸収特性の異なる複数の成分の分布を表す複数の成分画像を記憶する成分画像記憶手段と、
前記各成分画像上の対応する位置における各成分の分布量から、前記被写体上の各位置を構成する各成分の構成比率を算出する成分比算出手段と、
前記算出した各成分の構成比率を前記各成分画像上の対応する位置と対応付けて表示する構成比率表示手段とを備えることを特徴とするものである。
The radiological image processing apparatus according to the present invention includes a plurality of components generated from a plurality of radiographic images obtained by radiation having different energy distributions that have passed through the same subject, and each of the components having different radiation absorption characteristics constituting the subject. Component image storage means for storing a plurality of component images representing the distribution;
Component ratio calculating means for calculating the component ratio of each component constituting each position on the subject from the distribution amount of each component at the corresponding position on each component image;
And a component ratio display unit that displays the calculated component ratio of each component in association with a corresponding position on each component image.
「異なるエネルギー分布の放射線により得られた複数の放射線画像」は、被写体に異なるエネルギー分布の放射線を照射して得られた放射線画像であっても、被写体を透過した放射線のエネルギー分布が異なるようにして得られた放射線画像であってもよい。 “Multiple radiographs obtained by radiation with different energy distributions” are designed so that the energy distribution of the radiation transmitted through the subject is different even if the subject is a radiation image obtained by irradiating the subject with radiation having a different energy distribution. The radiation image obtained in this way may be used.
「放射線吸収特性の異なる複数の成分」とは、放射線が透過した被写体の各組織を構成する複数の放射線吸収特性の異なる成分を意味し、「成分画像」は、放射線画像を各成分に分離した画像である。 “Multiple components with different radiation absorption characteristics” means a plurality of components with different radiation absorption characteristics constituting each tissue of a subject through which radiation has passed, and “Component images” are obtained by separating a radiation image into each component. It is an image.
また、本発明のプログラムは、コンピュータを、同一の被写体に放射線を透過した異なるエネルギー分布の放射線により得られた複数の放射線画像から生成された、それぞれが前記被写体を構成する放射線吸収特性の異なる複数の成分の分布を表す複数の成分画像から、前記各成分画像上の対応する位置における各成分の分布量から、前記被写体上の各位置を構成する各成分の構成比率を算出する成分比算出手段と、
前記算出した各成分の構成比率を前記各成分画像上の対応する位置と対応付けて表示する構成比率表示手段として機能させるものである。
In addition, the program of the present invention allows a computer to generate a plurality of radiation images generated from a plurality of radiation images obtained by radiation having different energy distributions through which radiation is transmitted to the same subject, each having a different radiation absorption characteristic constituting the subject. Component ratio calculating means for calculating the component ratio of each component constituting each position on the subject from the distribution amount of each component at the corresponding position on each component image from a plurality of component images representing the distribution of each component When,
It functions as a component ratio display means for displaying the calculated component ratio of each component in association with the corresponding position on each component image.
「成分画像上の対応する位置」とは、各成分画像中の被写体の構造物が対応する位置をいう。 The “corresponding position on the component image” refers to a position corresponding to the structure of the subject in each component image.
また、放射線画像処理装置が、前記放射線画像上の注目位置を指定する注目位置指定手段をさらに備え、
前記成分比算出手段が、前記指定された注目位置における各成分の構成比率を算出するものであり、
前記構成比率表示手段が、前記算出した各成分の構成比率を前記注目位置に対応付けて表示するものであってもよい。
Further, the radiographic image processing apparatus further includes an attention position designation means for designating an attention position on the radiation image,
The component ratio calculating means calculates a component ratio of each component at the designated position of interest;
The component ratio display means may display the calculated component ratio of each component in association with the target position.
また、放射線画像処理装置が、前記放射線画像より注目領域を抽出する注目領域抽出手段をさらに備え、
前記成分比算出手段が、前記抽出された注目領域における各成分の構成比率を算出するものであり、
前記構成比率表示手段が、前記注目領域内における構成比率を表示するものであってもよい。
The radiological image processing apparatus further includes an attention area extraction unit that extracts an attention area from the radiation image,
The component ratio calculating means calculates a component ratio of each component in the extracted region of interest;
The component ratio display means may display a component ratio in the region of interest.
「注目領域抽出手段」は、異常陰影などの周囲の組織とは異なる様相を呈している画像部分を注目領域として抽出するものをいい、具体例として、コンピュータによる画像診断の支援機能を用いて抽出するものがある。 “Attention area extraction means” is a means to extract an image part that is different from the surrounding tissue, such as abnormal shadows, as an attention area. As a specific example, extraction using an image diagnosis support function by a computer There is something to do.
また、前記被写体を構成する複数の成分が、少なくとも軟部成分、骨成分、骨よりも原子番号の高い元素からなる重元素成分を含むものであってもよい。 Further, the plurality of components constituting the subject may include at least a soft part component, a bone component, and a heavy element component composed of an element having an atomic number higher than that of the bone.
「軟部成分」とは、生体の骨組織(骨成分)を除く結合組織の成分であり、線維組織、脂肪組織、血管、横紋筋、平滑筋、末梢神経組織(神経節と神経線維)等が含まれる。 “Soft tissue component” is a component of connective tissue excluding living bone tissue (bone component), such as fibrous tissue, adipose tissue, blood vessel, striated muscle, smooth muscle, peripheral nerve tissue (ganglion and nerve fiber), etc. Is included.
「重元素成分」の具体例としては、血液に含まれる鉄や造影剤や体内に埋め込まれたカテーテルのガイドワイヤの材質である金属等が挙げられる。 Specific examples of the “heavy element component” include iron that is contained in blood, a contrast medium, and a metal that is a material for a guide wire of a catheter embedded in the body.
さらに、本発明の放射線画像撮影システムは、同一の被写体に放射線を透過した異なるエネルギー分布の放射線によりN(≧2)枚の放射線画像を得る放射線画像撮影装置と、
前記被写体を構成するM(2≦M≦N)個の放射線吸収特性の異なる成分の放射線吸収特性の差異に応じて、前記N枚の放射線画像から前記被写体を構成するM個の成分のうちの複数の成分を分離して、それぞれ分離した複数の成分の分布を表す複数の前記成分画像を生成する成分画像生成手段をさらに有した前記放射線画像処理装置とを備えることを特徴とするものである。
Furthermore, the radiographic image capturing system of the present invention includes a radiographic image capturing apparatus that obtains N (≧ 2) radiographic images by radiation having different energy distributions that transmit the radiation to the same subject,
According to the difference in radiation absorption characteristics of the M (2 ≦ M ≦ N) components having different radiation absorption characteristics constituting the subject, of the M components constituting the subject from the N radiation images. The radiation image processing apparatus further comprising: a component image generating unit that separates a plurality of components and generates a plurality of component images representing distributions of the separated components. .
本発明によれば、異なるエネルギー分布の放射線により得られた複数の放射線画像から被写体を構成する放射線吸収特性の異なる複数の成分の分布を表す成分画像を生成して、被写体上の各位置を構成する各成分の構成比率を算出して表示することにより、放射線画像上に表れている陰影などを構成する成分の構成比率を確認して正確な診断を行うことができる。 According to the present invention, a component image representing a distribution of a plurality of components having different radiation absorption characteristics constituting a subject is generated from a plurality of radiation images obtained by radiation having different energy distributions, and each position on the subject is configured. By calculating and displaying the component ratio of each component to be performed, it is possible to confirm the component ratio of the component constituting the shadow or the like appearing on the radiographic image and perform an accurate diagnosis.
また、放射線画像上の注目位置を指定して、指定された注目位置における各成分の構成比率を算出することにより、画像診断医が注目している位置に存在する陰影の構成比を知ることができる。 In addition, by specifying the position of interest on the radiographic image and calculating the composition ratio of each component at the designated position of interest, it is possible to know the composition ratio of the shadow existing at the position that the image diagnostician is paying attention to. it can.
あるいは、放射線画像より異常陰影などの注目領域を自動抽出して、抽出された注目領域における各成分の構成比率を算出することにより、異常陰影などの注目すべき領域を自動的に抽出してその陰影の構成比を知ることができる。 Alternatively, a region of interest such as an abnormal shadow is automatically extracted from a radiographic image, and the composition ratio of each component in the extracted region of interest is calculated, so that a region of interest such as an abnormal shadow is automatically extracted. You can know the composition ratio of the shadow.
軟部成分、骨成分、骨よりも原子番号の高い元素からなる重元素成分に分けることにより、軟部組織と骨組織とを分けて観察することができ、さらに、重元素成分が多い血液などが量が多い場所を観察したり、造影剤が多く分布している場所を確認することができる。さらに、体内に埋め込まれたカテーテルなどを軟部組織や骨組織と分離して観察することができる。 By separating the soft tissue component, the bone component, and the heavy element component consisting of elements with an atomic number higher than that of the bone, the soft tissue and the bone tissue can be observed separately. It is possible to observe places where there are many contrasts and to confirm places where many contrast agents are distributed. Furthermore, a catheter or the like embedded in the body can be observed separately from soft tissue or bone tissue.
以下、図面を参照しつつ、本発明の第1の実施の形態について説明する。図1に、本発明の放射線画像撮影システム1の概略構成図を示す。放射線画像撮影システム1は、検査対象となる被写体に放射線を照射して異なるエネルギー分布の放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置2と、放射線画像撮影装置2で撮影された放射線画像を格納する画像管理サーバ3と、異なるエネルギー分布の放射線により得られた放射線画像を用いて放射線吸収特性の異なる成分を分離した成分画像を用いて、被写体を構成する成分の構成比率を算出する読影ワークステーション4と、これらを接続するネットワーク5とを備える。
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, the schematic block diagram of the radiographic imaging system 1 of this invention is shown. The radiographic image capturing system 1 includes a radiographic image capturing
ネットワーク5は病院内の上記各装置を接続するローカルエリアネットワークである。読影ワークステーション4が他の病院あるいは診療所にも設置されている場合には、ネットワーク5は、各病院のローカルエリアネットワーク同士をインターネットもしくは専用回線で接続した構成としてもよい。いずれの場合にも、ネットワーク5は光ネットワークなど画像情報の高速転送を実現できるものとすることが望ましい。
A network 5 is a local area network that connects the above apparatuses in a hospital. When the
放射線画像撮影装置2は、放射線を照射する放射線照射部と被写体を透過した放射線を検出するFPD(フラットパネルディテクター)などの放射線検出器を備え、同一の被写体を撮影して異なるエネルギー分布の放射線により得られる放射線画像を取得する機能を備える。具体的には、例えば、特開2005-245657に開示されているように、放射線照射部の管電圧を変えて異なるエネルギースペクトルの放射線を同一の被写体に照射し、検出器で放射線画像をそれぞれ撮影する。また、放射線画像撮影装置2はDICOM(Digital Imaging and COmmunications in Medicine)に準拠した送信機能を持つものが好ましく、撮影した放射線画像を画像管理サーバ3に送信する。以下、被写体を透過した放射線のエネルギー分布が異なる放射線画像を指す場合には、放射線画像をエネルギー画像として説明する)。
The
画像管理サーバ3は、放射線画像撮影装置2とネットワーク5で接続され、放射線画像撮影装置2で撮影された放射線画像をDICOMに準拠した受信機能を持つものが好ましく、被写体の患者情報、撮影部、撮影日、撮影したモダリティ(放射線撮影装置、MRI装置、CT装置など)の情報などとともに、DICOMに準拠したフォーマットで放射線画像を保存する。モダリティが放射線撮影装置である場合には、モダリティの情報に撮影情報(管電圧・蓄積性蛍光体シートと付加フィルタの構成等の撮影条件、撮影プロトコル、撮影シーケンス、撮像手法、造影剤の使用有無や注入後の経過時間/使用された色素、放射線核種、放射線量など)が含まれる。また、画像管理サーバ3には、データベースの管理用ソフトウェアがインストールされ、保存されている放射線画像に付帯された種々の情報を用いて放射線画像を検索する機能を備えるように構成される。画像管理サーバ3は、読影ワークステーション4からの画像の閲覧要求をネットワーク5経由で受信すると、保存されている画像を検索し、抽出された画像を要求元の読影ワークステーション4に送信する。
The
読影ワークステーション4は、画像診断医等のユーザによって読影対象画像の閲覧を要求する操作が行われると、画像管理サーバ3に対して閲覧要求を送信し、読影に必要な放射線画像を取得する。そして、その放射線画像をモニタ画面に表示する。
When an operation for requesting browsing of an image to be interpreted is performed by a user such as an image diagnostician or the like, the
また、読影ワークステーション4には、放射線画像処理プログラムがインストールされて、放射線画像処理プログラムが実行されて放射線画像処理装置として機能する。この放射線画像処理プログラムは、CD−ROM等の情報記憶媒体に記憶され、もしくはインターネット等のネットワークを介して配布されてインストールされる。
In addition, a radiographic image processing program is installed in the
読影ワークステーション(放射線画像処理装置)4は、図2に示すように、エネルギー画像から被写体を構成する放射線吸収特性の異なる成分それぞれに分離した各成分の分布を表す成分画像を生成する成分画像生成手段41と、生成した成分画像を記憶する成分画像記憶手段42と、注目位置を指定する注目位置指定手段43と、被写体上の各位置を構成する各成分の構成比率を成分比算出手段44と、算出した各成分の構成比率を前記各成分画像上の注目位置と対応付けて表示装置40のモニタ画面上に表示する構成比率表示手段45とを備える。
As shown in FIG. 2, the image interpretation workstation (radiation image processing apparatus) 4 generates a component image that represents the distribution of each component separated from the energy image into components having different radiation absorption characteristics. Means 41; component image storage means 42 for storing the generated component image; attention position specifying means 43 for specifying the position of interest; component ratio calculating means 44 for determining the component ratio of each component constituting each position on the subject; And a component ratio display means 45 for displaying the calculated component ratio of each component on the monitor screen of the
成分画像生成手段41は、放射線画像撮影装置2で撮影して得られたエネルギー画像から、被写体を構成する放射線吸収特性の異なる成分の放射線吸収特性の差異に応じて被写体を構成する成分それぞれに分離して、分離した各成分の分布を表す成分画像を生成する。具体的には、軟部成分、骨成分、骨よりも原子番号の高い元素からなる重元素成分の各成分に分ける。
The component image generation means 41 separates each component constituting the subject from the energy image obtained by photographing with the radiation
放射線画像撮影装置2で、管電圧を変えて撮影を行なうと、透過する組織に多く含まれる成分の放射線吸収特性の違いによって、図3(a)(b)に示すように、軟部(網掛け)と骨部(網掛けなし)を透過した放射線量が異なるために画素値が違ってくる。この吸収特性の差異を利用することにより、図3(c)(d)に示すように、被写体を構成する複数の組織の各組織を構成する成分の成分画像に分離することができる。
When the
具体的に、管電圧を変えて3枚のエネルギー画像を撮影したときの成分画像の生成手法について説明する。各エネルギー画像の対数露光量をEn(n=1、2、3)とし、各画像の成分毎の減弱係数をαn、βn、γnとし、各画像の各成分の成分量をts(軟部成分)、tb(骨成分)、th(重元素成分)とすると、次式(1)(2)(3)のように表すことができる。 Specifically, a method for generating a component image when three energy images are taken while changing the tube voltage will be described. The log exposure amount of each energy image is E n (n = 1, 2, 3), the attenuation coefficient for each component of each image is α n , β n , γ n, and the component amount of each component of each image is t If s (soft part component), t b (bone component), and t h (heavy element component), they can be expressed as the following formulas (1), (2), and (3).
E1=const1−α1・ts−β1・tb−γ1・th・・・(1)
E2=const2−α2・ts−β2・tb−γ2・th・・・(2)
E3=const3−α3・ts−β3・tb−γ3・th・・・(3)
ここで、エネルギー画像の対数露光量Enは、被写体を撮影する際に被写体を透過して放射線検出器に照射された放射線量を対数変換したものである。また、constnは各エネルギーの放射線の照射量の対数であり、対数露光量Enの分布から推定したり、撮影条件から推定したりして求めることができる。
E 1 = const1-α 1 · t s -β 1 · t b -γ 1 · t h ··· (1)
E 2 = const2-α 2 · t s -
E 3 = const3-α 3 · t s -
Here, log exposure E n of the energy image is obtained by logarithmically converting the amount of radiation is irradiated through the subject to a radiation detector when photographing an object. Further, constn is the logarithm of the radiation dose of each energy, and can be obtained by estimation from the distribution of the logarithmic exposure dose En or estimation from the imaging conditions.
そこでEn’=constn−Enとすると、上式(1)(2)(3)からもわかるように、被写体を構成する各成分の減弱係数αn、βn、γnで表された3つの連立方程式を解くことによって各成分量を求めることができ、軟部成分画像Is、骨成分画像Ib、重元素成分画像Ihは下記の式(4)で表される。
つまり、3つのエネルギー画像に対して荷重減算処理を行なうことによって、図4に示すように、各画素が3つの成分の情報を含んだ3つのエネルギー画像から、各画素を構成する成分に分離した3つの成分画像を生成することができる。 That is, by performing the load subtraction process on the three energy images, each pixel is separated into the components constituting each pixel from the three energy images including information on the three components as shown in FIG. Three component images can be generated.
荷重減算処理における最適な荷重減算係数wmn(m=s,b,h n=1,2,3)は、ビームハードニングの影響により画素ごとに異なる。また、一つの組織の減弱係数αn、βn、γnは、それ自身とは異なる組織の成分量に影響され、異なる組織の成分量が増すに従って単調減少する。しかし、撮影を行なった部位のそれぞれの場所における組織の成分量は知ることができない。そこで、例えば、特開2002-152593に示されているように、エネルギー分布の異なるエネルギー画像間の対数線量差に依存して減弱係数αn、βn、γnを調整するようにしてもよい。単純に、一つの放射線画像の対数線量Enに依存して減弱係数αn、βn、γnを決めるようにしてもよい。これに従って、式(1)〜(3)を表現すると次式(5)のようになる。 The optimum load subtraction coefficient w mn (m = s, b, h n = 1, 2, 3) in the load subtraction process varies from pixel to pixel due to the effect of beam hardening. In addition, the attenuation coefficients α n , β n , and γ n of one tissue are affected by the amount of components of the tissue different from itself, and monotonously decrease as the amount of components of the different tissue increases. However, it is not possible to know the amount of tissue components at each location of the site where imaging was performed. Therefore, for example, as shown in JP-A-2002-152593, the attenuation coefficients α n , β n , and γ n may be adjusted depending on the logarithmic dose difference between energy images having different energy distributions. . Simply, the attenuation coefficient depends on the logarithmic dose E n of one of the radiation image α n, β n, may be determining the γ n. According to this, the expressions (1) to (3) are expressed as the following expression (5).
En = constn−αn (En)×ts−βn (En)×tb−γn (En)×th ・・・(5)
従って、各成分の画像に分離する際の荷重減算係数wmnは、対数線量Enに依存して調整した減弱係数αn、βn、γnに応じて決めればよい。つまり、荷重減算係数wmnは、各エネルギー画像を撮影した放射線のエネルギー分布と被写体を構成する成分の放射線吸収特性の差異に応じて決定することができる。具体的には、実験によって予め求めておくことが可能である。
E n = constn−α n (E n ) × ts−β n (E n ) × tb−γ n (E n ) × th (5)
Therefore, load subtraction factor w mn in separating the image of each component, the logarithmic radiation amount E n-dependent attenuation factor is adjusted by alpha n, beta n, it may be determined in accordance with the gamma n. That is, the load subtraction coefficient w mn can be determined according to the difference between the radiation energy distribution obtained by capturing each energy image and the radiation absorption characteristics of the components constituting the subject. Specifically, it can be obtained in advance by experiments.
実際に荷重減算処理によって各成分画像を求めるときの荷重減算係数wmnは、管電圧や放射線のスペクトル分布上の最大値・ピーク値・平均値によって異なる。そこで、これらの荷重減算処理に用いる荷重減算係数wmnは、この成分画像を生成する際に、ユーザインターフェースから入力されたエネルギー画像の撮影条件に関する情報や、DICOM規格や機器メーカー独自の規格に基づいて付帯されている各エネルギー画像の撮影条件に関する付帯情報に応じて決定することができる。 The load subtraction coefficient w mn when actually obtaining each component image by the load subtraction process varies depending on the maximum value, peak value, and average value on the tube voltage and the spectrum distribution of radiation. Therefore, the load subtraction coefficient w mn used for the load subtraction processing is based on information regarding the imaging conditions of the energy image input from the user interface when generating this component image, the DICOM standard, or a device manufacturer's original standard. It can be determined according to incidental information regarding the imaging conditions of each energy image attached.
また、荷重減算係数wmnは、3つのエネルギー画像の各々の撮影時のエネルギー分布の情報を含んだ撮影情報に応じた組合せに対するテーブルを予め用意しておき、このテーブルを参照することによって決定する方法や、3つのエネルギー画像の各々の撮影情報を入力として、各画像に対する荷重減算係数wmnに対する関数を実装したプログラムを実行することによって決定する方法等が考えられる。 Further, the load subtraction coefficient w mn is determined by preparing a table for combinations according to imaging information including information on energy distribution at the time of imaging of each of the three energy images, and referring to this table. A method, a method of determining by executing a program that implements a function for the load subtraction coefficient w mn for each image, using the imaging information of each of the three energy images as an input, and the like are conceivable.
また、成分画像を生成するときには、3つのエネルギー画像の被写体の同じ位置を表す画素間で画素毎に重みづけ総和を算出する必要があるが、同時に撮影されたエネルギー画像でなくエネルギー画像間で被写体の位置がずれている場合には、各画像中のマーカーや胸郭等の構造物を検出し、検出された構造物を基準とする公知の線形・非線形の変換によって画像間の位置合わせを行うようにしてもよい。 In addition, when generating a component image, it is necessary to calculate a weighted sum for each pixel between pixels representing the same position of the subject of the three energy images, but the subject is not an energy image captured at the same time but between the energy images. If the position of the image is shifted, a structure such as a marker or a rib cage in each image is detected, and alignment between the images is performed by a known linear / nonlinear conversion based on the detected structure. It may be.
あるいは、被写体の胸部に放射線を3回照射してエネルギー画像を取得するときには、被写体の呼吸のタイミングを指示する指示部を有する放射線撮影装置(例えば、特開2005-012248号公報参照)を用いて撮影を行い、3つの画像における呼吸相を一致させることによって、成分画像を生成するときに画像間の位置合わせをしなくとも画素の座標が一致するようにしてもよい。 Alternatively, when an energy image is acquired by irradiating the subject's chest three times with radiation, a radiation imaging apparatus (see, for example, JP-A-2005-012248) having an instruction unit for instructing the timing of breathing of the subject is used. It is also possible to make the coordinates of the pixels coincide with each other without aligning the images when the component images are generated by photographing and matching the respiratory phases in the three images.
上述では、3枚のエネルギー画像から3つの成分画像に分離する場合について説明したが、N個の成分画像を生成するためにはN枚のエネルギー画像を用いれば、N次の連立方程式を解くことによって各成分画像に分離することができる。つまり、M枚(2枚以上)の異なる成分の分布を表す成分画像を生成するためには、M枚より多いN枚のエネルギー画像を用いることで各成分に分離することが可能である。 In the above description, the case where the three component images are separated from the three energy images has been described. However, in order to generate N component images, if N energy images are used, the Nth order simultaneous equations are solved. Can be separated into component images. In other words, in order to generate a component image representing the distribution of M (two or more) different components, it is possible to separate each component by using more N energy images than M.
成分画像記憶手段42は、画像処理装置4のコンピュータ上のメモリやコンピュータに設けられたハードディスクなどの補助記憶装置であり、生成された成分画像が記憶される。
The component image storage means 42 is an auxiliary storage device such as a memory on the computer of the
注目位置指定手段43は、エネルギー画像をモニタ画面上に表示して、ユーザから各成分の構成比を知りたい位置の指定を受け付ける。具体的には、例えば、ユーザがマウスなどのポインティングデバイスでモニタ画面上に表示されているエネルギー画像の被写体を指した位置を受け付ける。指定した位置は、画像上の1点でもよいし、指定した点を中心とした円や矩形の領域であってもよい。あるいは、マウスなどを用いて囲んだ領域であってもよい。位置の指定は、エネルギー画像のいずれかを表示して、位置を指定するのが好ましいが成分画像上で指定してもよい。 The attention position designation means 43 displays an energy image on the monitor screen and accepts designation of a position from which the component ratio of each component is to be known from the user. Specifically, for example, the position where the user points to the subject of the energy image displayed on the monitor screen with a pointing device such as a mouse is received. The designated position may be one point on the image, or may be a circular or rectangular area centered on the designated point. Or the area | region enclosed using the mouse | mouth etc. may be sufficient. The position is preferably specified by displaying one of the energy images and specifying the position, but it may be specified on the component image.
成分比算出手段44は、成分画像記憶手段42に記憶されている成分画像の対応する位置の画素の画素値から各成分(例えば、骨、軟部、重元素など)の比率を求める。注目位置指定手段43によって、図5に示すように、一点が指定された場合には、指定された点に対応する位置の各成分画像から各成分の構成比を算出する。あるいは、図6に示すように、指定した点を中心とした円や矩形の領域や、マウスなどを用いて囲んだ領域が指定された場合には、指定された領域内に存在する各成分画像の画素全ての画素値の総和や平均値から、領域内の成分の構成比を求めるようにしてもよい。
The component
また、指定した点を中心とした円や矩形の領域や、マウスなどを用いて囲んだ領域が指定された場合、エネルギー画像上のこの領域内に存在する画素のうち画素値が大きく外れた画素は、腫瘍以外の背景画像である場合が多いため、例えば、領域内の画素の平均画素値から大きく外れた画素は除いて構成比を求めるようにしてもよい。また、大きい腫瘍の中に存在する小さい腫瘍を観察したい場合にも、小さい腫瘍を囲むような領域を設定したときに背景にある大きい腫瘍を除いた小さい腫瘍のみの構成比を観察することができる。 In addition, when a circle or rectangle area centered on the specified point or an area surrounded by a mouse is specified, pixels that have a pixel value that is significantly out of the pixels existing in this area on the energy image Is a background image other than a tumor in many cases. For example, the composition ratio may be obtained by excluding pixels that are greatly deviated from the average pixel value of the pixels in the region. In addition, when you want to observe a small tumor that exists in a large tumor, you can observe the composition ratio of only small tumors excluding the large tumor in the background when you set an area surrounding the small tumor. .
構成比率表示手段45は、各成分の構成比率を各成分画像上の対応する位置と対応付けて表示する。モニタ画面上に表示されているエネルギー画像で指定された位置に、対応する各成分画像上の位置の画素から求めた構成比を、図5、6に示すように数値で表示する。構成比は数値で表示してもよいが、図7に示すような円グラフを用いて表示してもよい。あるいは、棒グラフなどでもよく、視認によって確認できるものであればよい。 The composition ratio display means 45 displays the composition ratio of each component in association with the corresponding position on each component image. The composition ratio obtained from the pixel at the position on each corresponding component image is displayed numerically as shown in FIGS. 5 and 6 at the position specified by the energy image displayed on the monitor screen. The composition ratio may be displayed numerically, but may be displayed using a pie chart as shown in FIG. Or a bar graph etc. may be sufficient as long as it can confirm by visual recognition.
次に、図8のフローチャートを用いて、本発明の放射線画像撮影システム1を利用した画像読影のワークフローとその際のデータの流れについて説明する。 Next, the image interpretation workflow using the radiographic imaging system 1 of the present invention and the data flow at that time will be described with reference to the flowchart of FIG.
まず、放射線画像撮影装置2で管電圧を変えて被写体の撮影を行なって、3枚のエネルギー画像I1、I2、I3を撮影する。撮影されたエネルギー画像I1、I2、I3は被写体の患者情報、撮影部位、撮影日、撮影したときの撮影情報を付帯させて、画像管理サーバ3に保存する(S101)。
First, the radiographic
画像診断医が撮影したエネルギー画像I1、I2、I3を読影するために、この医療情報システムへアクセスする。アクセスのためのユーザID・パスワード、指紋等の生体情報等によるユーザ認証は読影ワークステーション4で行なわれる(S102)。 The medical information system is accessed to interpret the energy images I 1 , I 2 , and I 3 taken by the diagnostic imaging doctor. User authentication based on a user ID / password for access, biometric information such as a fingerprint, etc. is performed at the interpretation workstation 4 (S102).
ユーザ認証に成功すると、オーダリングシステムによって発行された画像診断オーダに基づく検査(読影)対象画像リストがディスプレイに表示される。画像診断医は、マウス等の入力機器を用いて検査対象画像リストから読影対象のエネルギー画像I1、I2、I3の検査(画像診断)を選択する。読影ワークステーション4は、選択された画像I1、I2、I3の画像IDを検索キーとする画像管理サーバ3への閲覧要求を行い、この要求に応じた検索を行って、画像管理サーバ3から読影対象のエネルギー画像I1、I2、I3の画像ファイル(便宜上、画像と同じ符号Iで表す)を取得し、要求を送信した読影ワークステーション4にそれらの画像ファイルI1、I2、I3を送信する。読影ワークステーション4は、それらの画像ファイルI1、I2、I3を受信して、ハードディスクに記憶する(S103)。
When the user authentication is successful, an examination (interpretation) target image list based on the image diagnosis order issued by the ordering system is displayed on the display. The image diagnostician uses the input device such as a mouse to select the examination (image diagnosis) of the energy images I 1 , I 2 , and I 3 to be interpreted from the examination image list. The
読影ワークステーション4は、画像診断オーダの内容を解析し、受信した画像I1、I2、I3から軟部・骨・重元素の各成分を分離した成分画像Is、Ib、Ihを生成する処理、すなわち、読影ワークステーション3を本発明による放射線画像処理装置として機能させるプログラムを起動させる。
The
まず、成分画像生成手段41で、各画像ファイルI1、I2、I3に付帯されている情報から各撮影情報の管電圧と各成分の放射線吸収特性に応じた減弱係数αn、βn、γnを用いて、成分画像Is、Ib、Ihを生成してハードディスク(成分画像記憶手段42)に記憶する(S104)。 First, the component image generating means 41 calculates attenuation coefficients α n and β n corresponding to the tube voltage of each photographing information and the radiation absorption characteristics of each component from the information attached to each image file I 1 , I 2 , I 3. , Γ n are used to generate component images I s , I b , I h and store them in the hard disk (component image storage means 42) (S104).
次に、注目位置指定手段43でモニタ画面上にエネルギー画像I1、I2、I3のいずれかを表示して、画像診断医が陰影の表れている場所をマウスで指示し、指示された点を受け付けて(S105)、成分比算出手段44でハードディスクに記憶されている成分画像Is、Ib、Ihから指定された点の構成比を求める(S106)。図5、7に示すように、構成比率表示手段45で求めた構成比をモニタ画面上に表示する。あるいは、図6に示すように、注目位置指定手段43で指定した点を中心とした円を指定して、成分比算出手段44でその円内の領域の構成比率を求めて、構成比率表示手段45で求めた構成比をモニタ画面上に表示する(S107)。 Next, the attention position designation means 43 displays one of the energy images I 1 , I 2 , and I 3 on the monitor screen, and the image diagnostician uses the mouse to indicate the location where the shadow appears. The point is received (S105), and the component ratio calculation means 44 calculates the component ratio of the designated point from the component images I s , I b , I h stored in the hard disk (S106). As shown in FIGS. 5 and 7, the composition ratio obtained by the composition ratio display means 45 is displayed on the monitor screen. Alternatively, as shown in FIG. 6, a circle centered on the point designated by the attention position designation means 43 is designated, and the component ratio calculation means 44 obtains the composition ratio of the area within the circle, and the composition ratio display means The composition ratio obtained in 45 is displayed on the monitor screen (S107).
このように指示された注目位置の成分の構成比を表示することによって、成分の割合がひと目でわかり、腫瘍の特性を推測することが可能になる。 By displaying the component ratio of the component at the target position instructed in this way, the proportion of the component can be known at a glance and the characteristics of the tumor can be estimated.
上述では、管電圧を変えて異なるエネルギースペクトルの放射線を同一の被写体に照射して異なるエネルギー画像を取得する場合について説明したが、異なるエネルギー分布をもつ放射線画像を得ることができればいかなる方法を用いてもよく、例えば特開昭60-225541に開示されているように、放射線源からは同一のエネルギー分布の放射線を照射し、異なる特性をもつフィルタを放射線源と被写体の間に配置することで被写体に照射する放射線のエネルギー分布を変えて特性の異なる複数の放射線画像を得るようにしてもよい。あるいは、特開平3-263982に開示されているように、検出側に工夫を施して、2枚の蓄積性蛍光体シートの間に放射線エネルギーを吸収するフィルタを挟んで1回の照射で特性の異なる複数の放射線画像を得るようにしてもよい。 In the above description, the case where different energy spectra are acquired by irradiating the same subject with radiation having different energy spectra by changing the tube voltage has been described, but any method can be used as long as radiation images having different energy distributions can be obtained. For example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 60-225541, a radiation source emits radiation having the same energy distribution, and a filter having different characteristics is disposed between the radiation source and the subject. A plurality of radiation images having different characteristics may be obtained by changing the energy distribution of the radiation applied to. Alternatively, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 3-263982, the detection side is devised, and a filter that absorbs radiation energy is sandwiched between two stimulable phosphor sheets, so that the characteristics can be obtained by one irradiation. A plurality of different radiation images may be obtained.
上述したように各成分の構成比から、観察している陰影の特性を推測することができるが、各成分の構成比から造影剤が病変部に集中している量を推定したり、骨成分の構成比からカルシウム量を推定して骨粗鬆症であるか否かの診断に利用したりすることもできる。 As described above, the characteristics of the shadow being observed can be inferred from the component ratio of each component, but the amount of contrast medium concentrated on the lesion is estimated from the component ratio of each component, or the bone component It is also possible to estimate the amount of calcium from the composition ratio and use it for diagnosis of osteoporosis.
また、このようなフィルタを用いる場合には、成分画像を生成するときの減弱係数αn、βn、γnは、各フィルタに応じて予め実験的に求めておくのが好ましい。 When such a filter is used, it is preferable that the attenuation coefficients α n , β n , and γ n when generating the component image are experimentally obtained in advance for each filter.
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態では、前述の実施の形態と同じ構成には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。本実施の形態が第1の実施の形態と異なる点は読影ワークステーション(放射線画像処理装置)4aである。 Next, a second embodiment will be described. In the present embodiment, the same components as those of the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. This embodiment is different from the first embodiment in an interpretation workstation (radiation image processing apparatus) 4a.
読影ワークステーション(放射線画像処理装置)4aは、図9に示すように、成分画像生成手段41と、成分画像記憶手段42と、エネルギー画像より注目領域を抽出する注目領域抽出手段46と、被写体上の注目領域を構成する各成分の構成比率を成分比算出手段44と、算出した各成分の構成比率を各成分画像上の注目領域と対応付けて表示装置40のモニタ画面上に表示する構成比率表示手段45とを備える。
As shown in FIG. 9, the interpretation workstation (radiation image processing apparatus) 4a includes a component image generation means 41, a component image storage means 42, an attention area extraction means 46 for extracting an attention area from an energy image, The component ratio calculating means 44 for the component ratio of each component constituting the region of interest, and the component ratio for displaying the calculated component proportion of each component on the monitor screen of the
注目領域抽出手段46は、エネルギー画像より注目領域を抽出する。具体的には、モニタ画面上にエネルギー画像のいずれかを表示して、ユーザに各成分の構成比を知りたい陰影上の点を指定させて、指定された点の周囲に存在する異常陰影をCAD機能を用いて抽出する。具体的には、例えばsnakesを用いて輪郭を抽出する。その他、level set法やgraph cut法などを用いて輪郭を抽出するようにしてもよい。
The attention
成分比算出手段44は、抽出された輪郭に対応する位置の成分画像から、各成分の構成比を求める。 The component ratio calculation means 44 calculates the component ratio of each component from the component image at the position corresponding to the extracted contour.
構成比率表示手段45は、抽出された輪郭内の成分比をモニタ画面上に表示する。 The composition ratio display means 45 displays the component ratio in the extracted contour on the monitor screen.
本実施の形態の放射線画像撮影システム1を利用した画像読影のワークフローとその際のデータの流れは、前述の実施の形態とほぼ同じであるので詳細な説明は省略する。 The image interpretation workflow using the radiographic imaging system 1 of the present embodiment and the data flow at that time are almost the same as those of the above-described embodiment, and thus detailed description thereof is omitted.
上述では、注目領域抽出手段が指定された点の周囲に存在する陰影を抽出する場合について説明したが、陰影が1つしか現れていないような場合には、画像全体から陰影などの注目領域を自動的に検出して抽出するようにしてもよい。 In the above description, the attention area extraction unit extracts the shadow existing around the specified point. However, when only one shadow appears, the attention area such as the shadow is extracted from the entire image. You may make it detect and extract automatically.
上述の各実施の形態では、読影ワークステーション上に成分画像生成手段を設けた場合について説明したが、放射線画像撮影装置に成分画像生成手段を設けて各成分に分けた成分画像を画像管理サーバに記憶するようにして、読影ワークステーションでは、画像管理サーバから受信した成分画像から成分の構成比を求めるようにしてもよい。 In each of the embodiments described above, the case where the component image generating unit is provided on the interpretation workstation has been described. However, the component image generating unit is provided in the radiographic image capturing apparatus, and the component image divided into each component is stored in the image management server. In this manner, the interpretation workstation may determine the component ratio of the component from the component image received from the image management server.
1 放射線画像撮影システム
2 放射線画像撮影装置
3 画像管理サーバ
4、4a 読影ワークステーション
5 ネットワーク
40 表示装置
41 成分画像生成手段
42 成分画像記憶手段
43 注目位置指定手段
44 成分比算出手段
45 構成比率表示手段
46 注目領域抽出手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
40 display devices
41 Component image generation means
42 Component image storage means
43 Attention position designation means
44 Component ratio calculation means
45 Component ratio display means
46 Region of interest extraction means
Claims (6)
前記各成分画像上の対応する位置における各成分の分布量から、前記被写体上の各位置を構成する各成分の構成比率を算出する成分比算出手段と、
前記算出した各成分の構成比率を前記各成分画像上の対応する位置と対応付けて表示する構成比率表示手段とを備えることを特徴とする放射線画像処理装置。 Stores a plurality of component images generated from a plurality of radiation images obtained by radiation having different energy distributions transmitted through the same subject, each representing a distribution of a plurality of components having different radiation absorption characteristics constituting the subject. Component image storage means for
Component ratio calculating means for calculating the component ratio of each component constituting each position on the subject from the distribution amount of each component at the corresponding position on each component image;
A radiographic image processing apparatus comprising: a component ratio display unit that displays the calculated component ratio of each component in association with a corresponding position on each component image.
前記成分比算出手段が、前記指定された注目位置における各成分の構成比率を算出するものであり、
前記構成比率表示手段が、前記算出した各成分の構成比率を前記注目位置に対応付けて表示するものであることを特徴とする請求項1記載の放射線画像処理装置。 It further comprises attention position designation means for designating the attention position on the radiation image,
The component ratio calculating means calculates a component ratio of each component at the designated position of interest;
The radiographic image processing apparatus according to claim 1, wherein the component ratio display unit displays the calculated component ratio of each component in association with the target position.
前記成分比算出手段が、前記抽出された注目領域における各成分の構成比率を算出するものであり、
前記構成比率表示手段が、前記注目領域内における構成比率を表示するものであることを特徴とする請求項1記載の放射線画像処理装置。 A region of interest extraction means for extracting a region of interest from the radiation image;
The component ratio calculating means calculates a component ratio of each component in the extracted region of interest;
The radiation image processing apparatus according to claim 1, wherein the component ratio display means displays a component ratio in the region of interest.
前記被写体を構成するM(2≦M≦N)個の放射線吸収特性の異なる成分の放射線吸収特性の差異に応じて、前記N枚の放射線画像から前記被写体を構成するM個の成分のうちの複数の成分を分離して、それぞれ分離した複数の成分の分布を表す複数の前記成分画像を生成する成分画像生成手段をさらに有した請求項1から4いずれか記載の放射線画像処理装置とを備えることを特徴とする放射線画像撮影システム。 A radiographic imaging device that obtains N (≧ 2) radiographic images by radiation of different energy distributions that transmit radiation to the same subject;
According to the difference in radiation absorption characteristics of the M (2 ≦ M ≦ N) components having different radiation absorption characteristics constituting the subject, of the M components constituting the subject from the N radiation images. The radiation image processing apparatus according to claim 1, further comprising: a component image generating unit that separates a plurality of components and generates a plurality of the component images representing distributions of the separated components. A radiographic imaging system characterized by that.
同一の被写体に放射線を透過した異なるエネルギー分布の放射線により得られた複数の放射線画像から生成された、それぞれが前記被写体を構成する放射線吸収特性の異なる複数の成分の分布を表す複数の成分画像から、前記各成分画像上の対応する位置における各成分の分布量から、前記被写体上の各位置を構成する各成分の構成比率を算出する成分比算出手段と、
前記算出した各成分の構成比率を前記各成分画像上の対応する位置と対応付けて表示する構成比率表示手段として機能させるプログラム。 Computer
From a plurality of component images that are generated from a plurality of radiation images obtained by radiation having different energy distributions that transmit radiation to the same subject, each representing a distribution of a plurality of components having different radiation absorption characteristics constituting the subject. Component ratio calculating means for calculating a component ratio of each component constituting each position on the subject from a distribution amount of each component at a corresponding position on each component image;
A program for causing the calculated component ratio of each component to function as a component ratio display means for displaying the component ratio in association with a corresponding position on each component image.
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