JP2009082370A - 放射線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺の被検体の任意の像面における二次元投影画像を容易に得るようにして、放射線撮影装置を使用した医療作業の短縮化を有効に図る。
【解決手段】放射線源１４と放射線変換パネル１８とを被検体１６を挟んで互いに反対方向に同期移動させるトモシンセシス制御機構２４とを有するトモシンセシス撮影装置１２と、トモシンセシス撮影装置１２による撮影範囲を被検体１６の長尺方向に移動する長尺移動機構２８と、１つの撮影範囲で撮影された複数の放射線画像情報から１つの三次元画像を得る三次元画像再構成手段３０と、複数の撮影範囲に対応して得られた三次元画像再構成手段３０からの複数の三次元画像を被検体１６の長尺方向に合わせて連結する三次元画像連結手段３２と、連結後の三次元画像に基づいて、任意に設定される像面での二次元投影画像を作成する投影画像作成手段３４とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射線源と、前記放射線源から出射され、被検体を透過した放射線を検出し、放射線画像情報に変換する放射線変換パネルとを有する放射線撮影装置に関し、特に、長尺の被検体をトモシンセシス撮影装置を利用して撮影する場合に好適な放射線撮影装置に関する。

従来、長尺の被検体を撮影する放射線撮影装置として、例えば特許文献１〜３に示す放射線撮影装置が提案されている。

特許文献１には、歯列外側面を１枚の画像として得ることができる画像読取装置が開示されている。この画像読取装置は、歯列外側面を一部分ずつ撮影した後、部分画像を正確に合成して歯列外側面の全体画像を得る。具体的には、歯列外側面の一部分を部分画像として一部分ずつ撮像するデジタルカメラと、デジタルカメラから歯列外側面までの距離を撮像距離として測距する距離センサと、部分画像及びこの部分画像を撮像した際の撮像距離を記憶するメモリと、撮像距離に基づいて総ての部分画像の撮像倍率を等倍に変換する撮像倍率変換手段と、部分画像の複数を合成した合成画像を作成する画像合成手段とを有する。

特許文献２には、非対称ジオメトリを用いて放射線トモシンセシス画像を収集するシステムであって、画質を最大限にする最適な全掃引角度を有するシステムが開示されている。このシステムは、Ｘ線検出器と、Ｘ線検出器に配向してＸ線を照射することができるＸ線源とを備え、画像収集の際に、θ１≠θ０である非対称画像収集ジオメトリを用い、θ１は、Ｘ線検出器の中心線の一方の側の掃引角度であり、θ０はＸ線検出器の中心線の反対側の掃引角度である。

特許文献３には、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Ｘ線撮影装置が開示されている。このＸ線撮影装置によれば、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。

特開２００４−２０２０６９号公報 特開２００５−６６３４３号公報 特開２００６−１４１９０４号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術は、デジタルカメラによる複数の部分画像をつなぎ合わせて１つの歯列外側面の画像を作成するものであるが、複数の二次元画像を平面的に配列してつなぐだけであるため、実際の三次元の歯列外側面とはかけ離れた画像になってしまうという問題がある。

特許文献２記載の技術は、胸部等の比較的狭い範囲の三次元的な放射線画像を得る場合に有効であるが、人体の背骨や脚の骨等のような長尺部位の三次元放射線画像を得ることができないという問題がある。

特許文献３記載の技術は、二次元画像による撮影であるため、視点を変えて確認したい場合に、再度撮影しなければならないという問題がある。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、トモシンセシス撮影にて取得される三次元画像を利用して、長尺の被検体の任意の像面における二次元投影画像を容易に得ることができ、放射線撮影装置を使用した医療作業の短縮化を有効に図ることができる放射線撮影装置を提供することを目的とする。

本発明に係る放射線撮影装置は、放射線源と、前記放射線源から出射され、長尺の被検体を透過した放射線を検出し、放射線画像情報に変換する放射線変換パネルと、前記放射線源を移動する第１移動機構と、前記放射線変換パネルを移動する第２移動機構と、前記放射線源と前記放射線変換パネルとを前記被検体を挟んで互いに反対方向に同期移動させるトモシンセシス制御機構とを有するトモシンセシス撮影装置と、前記トモシンセシス撮影装置による撮影範囲を前記被検体の長尺方向に移動する長尺移動機構と、１つの撮影範囲で撮影された複数の放射線画像情報から１つの三次元画像を得る三次元画像再構成手段と、複数の撮影範囲に対応して得られた前記三次元画像再構成手段からの複数の三次元画像を前記被検体の長尺方向に合わせて連結する三次元画像連結手段と、前記三次元画像連結手段にて得られた連結後の三次元画像に基づいて、任意に設定される像面での二次元投影画像を作成する投影画像作成手段とを有することを特徴とする。

本発明において、前記像面を設定するための入力装置を有するようにしてもよい。

本発明において、前記トモシンセシス撮影装置における前記トモシンセシス制御機構は、前記放射線源及び前記放射線変換パネルを前記被検体の長尺方向に沿って移動するように前記第１移動機構及び前記第２移動機構を制御するようにしてもよい。

本発明において、前記トモシンセシス撮影装置における前記トモシンセシス制御機構は、前記放射線源及び前記放射線変換パネルを前記被検体の長尺方向と直交する方向に沿って移動するように前記第１移動機構及び前記第２移動機構を制御するようにしてもよい。

以上説明したように、本発明に係る放射線撮影装置によれば、トモシンセシス撮影にて取得される三次元画像を利用して、長尺の被検体の任意の像面における二次元投影画像を容易に得ることができ、放射線撮影装置を使用した医療作業の短縮化を有効に図ることができる。

以下、本発明に係る放射線撮影装置の実施の形態例を図１〜図７を参照しながら説明する。

本実施の形態に係る放射線撮影装置１０は、図１に示すように、トモシンセシス撮影装置１２を有する。

このトモシンセシス撮影装置１２は、放射線源１４と、該放射線源１４から出射され、長尺の被検体１６を透過した放射線を検出し、放射線画像情報に変換する放射線変換パネル１８と、放射線源１４を移動する第１移動機構２０と、放射線変換パネル１８を移動する第２移動機構２２と、放射線源１４と放射線変換パネル１８とを被検体１６を挟んで互いに反対方向に同期移動させるトモシンセシス制御機構２４とを有する。放射線変換パネル１８は、例えばカセッテ２６のケーシング内に収容されている。なお、本実施の形態において、トモシンセシス制御機構２４は、放射線源１４の中心と放射線変換パネル１８の中心とを結ぶ線と放射線源１２からの照射方向とが略一致する状態で放射線源１２と放射線変換パネル１８とを被検体１６を挟んで互いに反対方向に同期移動させるようになっている。

さらに、放射線撮影装置１０は、上述したトモシンセシス撮影装置１２に加えて、該トモシンセシス撮影装置１２による撮影範囲を被検体１６の長尺方向に移動する長尺移動機構２８と、１つの撮影範囲で撮影された複数の放射線画像情報から１つの三次元画像を得る三次元画像再構成手段３０と、複数の撮影範囲に対応して得られた三次元画像再構成手段３０からの複数の三次元画像を被検体の長尺方向に合わせて連結する三次元画像連結手段３２と、該三次元画像連結手段３２にて得られた連結後の三次元画像に基づいて、任意に設定される像面での二次元投影画像を作成する投影画像作成手段３４と、これら各種手段を制御するコンピュータ３６とを有する。

トモシンセシス撮影装置１２のトモシンセシス制御機構２４は、図２Ａ〜図２Ｃ及び図３Ａ〜図３Ｃに示すように、放射線源１４及び放射線変換パネル１８（カセッテ２６）を被検体１６の長尺方向に沿って移動するように第１移動機構２０及び第２移動機構２２を制御する。その他、図４Ａ〜図４Ｃに示すように、放射線源１４及び放射線変換パネル１８を被検体１６の長尺方向と直交する方向に沿って移動するように第１移動機構２０及び第２移動機構２２を制御するようにしてもよい。

ここで、放射線変換パネル１８は、図５に示すように、放射線を感知して電荷を発生させるアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の物質からなる光電変換層５１を行列状の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）５２のアレイの上に配置した構造を有し、発生した電荷を蓄積容量５３に蓄積した後、各行毎にＴＦＴ５２を順次オンにして、電荷を画像信号として読み出す。図２では、光電変換層５１及び蓄積容量５３からなる１つの画素５０と１つのＴＦＴ５２との接続関係のみを示し、その他の画素５０の構成については省略している。なお、アモルファスセレンは、高温になると構造が変化して機能が低下してしまうため、所定の温度範囲内で使用する必要がある。従って、カセッテ２６内に放射線変換パネル１８を冷却する手段を配設することが好ましい。

各画素５０に接続されるＴＦＴ５２には、行方向と平行に延びるゲート線５４と、列方向と平行に延びる信号線５６とが接続される。各ゲート線５４は、ライン走査駆動部５８に接続され、各信号線５６は、読取回路を構成するマルチプレクサ６６に接続される。

ゲート線５４には、行方向に配列されたＴＦＴ５２をオンオフ制御する制御信号Ｖｏｎ、Ｖｏｆｆがライン走査駆動部５８から供給される。この場合、ライン走査駆動部５８は、ゲート線５４を切り替える複数の第１スイッチＳＷ１と、第１スイッチＳＷ１の１つを選択する選択信号を出力する行アドレスデコーダ６０とを備える。行アドレスデコーダ６０には、カセッテ制御部４６からアドレス信号が供給される。

また、信号線５６には、列方向に配列されたＴＦＴ５２を介して各画素５０の蓄積容量５３に保持されている電荷が流出する。この電荷は、増幅器６２によって増幅される。増幅器６２には、サンプルホールド回路６４を介してマルチプレクサ６６が接続される。マルチプレクサ６６は、信号線５６を切り替える複数の第２スイッチＳＷ２と、第２スイッチＳＷ２の１つを選択する選択信号を出力する列アドレスデコーダ６８とを備える。列アドレスデコーダ６８には、カセッテ制御部４６からアドレス信号が供給される。マルチプレクサ６６には、Ａ／Ｄ変換器７０が接続され、Ａ／Ｄ変換器７０によってデジタル信号に変換された放射線画像情報がカセッテ制御部４６を介して出力され、図１に示すように、コンピュータ３６を介して画像格納用メモリ３８に記憶されることになる。

つまり、トモシンセシス撮影装置１２において撮影が行われるたびに放射線変換パネル１８からの放射線画像情報がコンピュータ３６を介して画像格納用メモリ３８の第１記憶領域１００に格納される。

三次元画像再構成手段３０は、例えばトモシンセシス撮影装置１２にて１つの撮影範囲に対する撮影が終了するたびに、該１つの撮影範囲に対応する複数の放射線画像情報を画像格納用メモリ３８の第１記憶領域１００から読み出して、既知の三次元再構成アルゴリズムによって１つの三次元画像に再構成し、画像格納用メモリ３８の第２記憶領域１０２に格納する。

従って、全ての撮影範囲に対する撮影が終了した段階では、画像格納用メモリ３８の第２記憶領域１０２に、全ての撮影範囲にそれぞれ対応した三次元画像が格納されることになる。

ところで、長尺の被検体１６を複数の撮影範囲に分けて撮影する場合、被検体１６を精度よく撮影するには、各撮影範囲をそれぞれ一部重複させて撮影することが好ましい。この場合、撮影範囲が隣接する各三次元画像には、それぞれ重複部分の画像が含まれていることになる。撮影範囲の順番に従って単純に三次元画像を連結していくと連結部分において重複部分が並んで配列される形となり、実態とは合わないことになる。

そこで、三次元画像連結手段３２は、先ず、重複部分の特定を行う。この重複部分の特定は、例えば予め重複部分の位置情報を把握してテーブル化しておく第１手法や、パターンマッチングによる第２手法が挙げられる。第１手法は、テスト用の長尺の被検体を撮影して予め複数の三次元画像を取得しておき、これらの三次元画像をモニタに表示し、ＣＡＤプログラム等を使用してモニタの画面上で三次元画像を動かしながら重複部分を特定する。特定が済んだ段階で、各三次元画像に含まれる重複部分の情報を情報テーブルに登録する。重複部分の情報としては、被検体１６の長尺方向をｘ方向、それと直交する方向をｙ方向としたとき、ｘ方向に関する相対画素数（長尺方向に重なる相対画素数）とｙ方向に関する符号（正負を示す符号）と相対画素数が挙げられる。特に、正負を示す符号は、正方向であれば、ｘ方向の中心線ｍに対して例えば右方向を示し、負方向であれば、ｘ方向の中心線ｍに対して例えば左方向を示す。図６は、１番目の三次元画像Ｇ１、２番目の三次元画像Ｇ２及び３番目の三次元画像Ｇ３を連結した状態を示すもので、２番目の三次元画像Ｇ２を相対画素数Ｐａだけｘ方向に移動させると共に、相対画素数Ｐｂだけ左側に移動させて１番目の三次元画像Ｇ１と連結し、さらに、３番目の三次元画像Ｇ３を相対画素数Ｐｃだけｘ方向に移動させると共に、相対画素数Ｐｄだけ右側に移動させて２番目の三次元画像Ｇ２と連結した例を示す。この図６において、斜線で示す部分が重複部分である。この第１手法は、テスト用の被検体を撮影したり、三次元画像の重複部分をモニタで確認しながら情報テーブルを作成する必要があるが、一旦、情報テーブルが作成されれば、次のメンテナンス時期まで情報テーブルを使いまわすことができるというメリットがある。

第２手法のパターンマッチングは、画素単位にあるいは数画素を１つのブロックとし、ブロック単位にパターンマッチングする。パターンマッチングは、画像処理におけるフレーム間の動きベクトルを検出する場合等に使用されているため、容易に適用させることができる。パターンマッチングは、テスト用の被検体を撮影したり、三次元画像の重複部分をモニタで確認しながら情報テーブルを作成する必要がないため、簡便な方法といえるが、画像処理に時間がかかるというデメリットがある。

もちろん、第１手法と第２手法を組み合わせてもよい。この場合、第１手法にて重複部分と思われるおおまかな範囲を情報テーブルを登録しておき、第２手法にてその範囲を対象にパターンマッチングを行うことにより、高速で、且つ、精度よく重複部分を特定することができる。

三次元画像連結手段３２は、各三次元画像についてそれぞれ重複部分が特定された段階で、各重複部分に含まれる画素についてそれぞれ加重平均を行う。例えば１番目の三次元画像と２番目の三次元画像の第１重複部分に含まれる画素についてそれぞれ加重平均を行って第１重複部分の三次元画像とし、次いで、２番目の三次元画像と３番目の三次元画像の第２重複部分に含まれる画素についてそれぞれ加重平均を行って第２重複部分の三次元画像とし、３番目の三次元画像と４番目の三次元画像の第３重複部分に含まれる画素についてそれぞれ加重平均を行って第３重複部分の三次元画像とする。以下同様である。

従って、三次元画像連結手段３２から出力される三次元画像は、長尺の被検体１６に対応した重複部分のない１つの長尺の三次元画像（長尺三次元画像と記す）となる。この長尺三次元画像は、画像格納用メモリ３８の第３記憶領域１０４に格納され、第１出力手段１０６を介してプリンタ１０８に出力、あるいはモニタ１１０に表示されることになる。

そして、投影画像作成手段３４は、第３記憶領域１０４に格納された長尺三次元画像に基づいて、任意に設定される像面での二次元投影画像を作成する。像面の設定は、コンピュータ３６に接続された入力装置１１２（キーボードやマウス等）を用いて行われる。例えばＧＵＩ（グラフィック・ユーザ・インターフェース）方式で入力する場合を想定すると、図７に示すように、モニタ１１０に表示されている長尺三次元画像１１４に対して例えばマウス等の座標入力装置を使って長尺三次元画像１１４を輪切りにするような１つの像面１１６を指定する。このとき、頂点座標を入力して像面１１６を特定してもよい。あるいは、単純に放射線変換パネル１８からの距離を入力して像面１１６を特定してもよい。

投影画像作成手段３４は、像面１１６が設定された段階で、長尺三次元画像１１４の画像メモリ（ＶＲＡＭ）上での座標及びベクトルと像面１１６の画像メモリ（ＶＲＡＭ）上の座標とベクトルに基づいて長尺三次元画像１１４と像面１１６とが重なる複数の頂点座標が求まり、この複数の頂点座標にて特定される面を像面１１６として長尺三次元画像１１４を平行投影して二次元画像（二次元投影画像）を作成する。この二次元投影画像は画像格納用メモリ３８の第４記憶領域１１８に格納され、、第２出力手段１２０を介してプリンタ１０８に出力、あるいはモニタ１１０に表示されることになる。

また、投影画像作成手段３４は、上述した平行投影のほか、入力装置を介しての選択指示に従って、放射線源を視点とし、像面をスクリーン面とした透視変換にて像面に二次元画像を作成するようになっている。この二次元画像の作成手法は、予め設定された放射線源１４と上述のようにして設定された像面１１６のワールド座標に基づいて、放射線源１４を視点とし、像面１１６をスクリーン面として長尺三次元画像１１４を透視変換することによって、像面１１６に、放射線源１４、被検体１６、像面１１６の位置関係に応じて長尺３次元画像１１４の重なり方や拡大率の異なる二次元投影画像が作成されることになる。この二次元投影画像は、上述と同様に、画像格納用メモリ３８の第４記憶領域１１８に格納され、第２出力手段１２０を介してプリンタ１０８に出力、あるいはモニタ１１０に表示される。

このように、本実施の形態に係る放射線撮影装置１０は、トモシンセシス撮影装置１２による撮影範囲を被検体１６の長尺方向に移動する長尺移動機構２８と、１つの撮影範囲で撮影された複数の放射線画像情報から１つの三次元画像を得る三次元画像再構成手段３０と、複数の撮影範囲に対応して得られた三次元画像再構成手段３０からの複数の三次元画像を被検体１６の長尺方向に合わせて連結する三次元画像連結手段３２と、三次元画像連結手段３２にて得られた連結後の三次元画像に基づいて、任意に設定される像面１１６での二次元投影画像を作成する投影画像作成手段３４とを有するようにしたので、トモシンセシス撮影にて取得される三次元画像を利用して、長尺の被検体１６の任意の像面１１６における二次元投影画像を容易に得ることができ、放射線撮影装置１０を使用した医療作業の短縮化を有効に図ることができる。

なお、本発明に係る放射線撮影装置は、上述の実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本実施の形態に係る放射線撮影装置を示す構成図である。 図２Ａ〜図２Ｃは、放射線源及び放射線変換パネルを被検体の長尺方向に沿って移動させ、さらに、トモシンセシス撮影装置を被検体の長手方向に移動させた例を側面から見て示す説明図である。 図３Ａ〜図３Ｃは、放射線源及び放射線変換パネルを被検体の長尺方向に沿って移動させ、さらに、トモシンセシス撮影装置を被検体の長手方向に移動させた例を上面から見て示す説明図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、放射線源及び放射線変換パネルを被検体の長尺方向に直交する方向に沿って移動させ、さらに、トモシンセシス撮影装置を被検体の長手方向に移動させた例を上面から見て示す説明図である。 放射線変換パネルの一構成例を示す回路図である。 三次元画像連結手段による三次元画像の連結を示す説明図である。 投影画像作成手段による長尺三次元画像に対する像面の特定を示す説明図である。

符号の説明

１０…放射線撮影装置 １２…トモシンセシス撮影装置
１４…放射線源 １６…被検体
１８…放射線変換パネル ２０…第１移動機構
２２…第２移動機構 ２４…トモシンセシス制御機構
２６…カセッテ ２８…長尺移動機構
３０…三次元画像再構成手段 ３２…三次元画像連結手段
３４…投影画像作成手段 ３６…コンピュータ
３８…画像格納用メモリ １１４…長尺三次元画像
１１６…像面

Claims (4)

1. 放射線源と、前記放射線源から出射され、長尺の被検体を透過した放射線を検出し、放射線画像情報に変換する放射線変換パネルと、前記放射線源を移動する第１移動機構と、前記放射線変換パネルを移動する第２移動機構と、前記放射線源と前記放射線変換パネルとを前記被検体を挟んで互いに反対方向に同期移動させるトモシンセシス制御機構とを有するトモシンセシス撮影装置と、
   前記トモシンセシス撮影装置による撮影範囲を前記被検体の長尺方向に移動する長尺移動機構と、
   １つの撮影範囲で撮影された複数の放射線画像情報から１つの三次元画像を得る三次元画像再構成手段と、
   複数の撮影範囲に対応して得られた前記三次元画像再構成手段からの複数の三次元画像を前記被検体の長尺方向に合わせて連結する三次元画像連結手段と、
   前記三次元画像連結手段にて得られた連結後の三次元画像に基づいて、任意に設定される像面での二次元投影画像を作成する投影画像作成手段とを有することを特徴とする放射線撮影装置。
2. 請求項１記載の放射線撮影装置において、
   前記像面を設定するための入力装置を有することを特徴とする放射線撮影装置。
3. 請求項１又は２記載の放射線撮影装置において、
   前記トモシンセシス撮影装置における前記トモシンセシス制御機構は、前記放射線源及び前記放射線変換パネルを前記被検体の長尺方向に沿って移動するように前記第１移動機構及び前記第２移動機構を制御することを特徴とする放射線撮影装置。
4. 請求項１又は２記載の放射線撮影装置において、
   前記トモシンセシス撮影装置における前記トモシンセシス制御機構は、前記放射線源及び前記放射線変換パネルを前記被検体の長尺方向と直交する方向に沿って移動するように前記第１移動機構及び前記第２移動機構を制御することを特徴とする放射線撮影装置。

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