JP2009273603A - Dynamic image capturing system - Google Patents
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Images
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Abstract
Description
本発明は、動態画像撮影システムに関する。 The present invention relates to a dynamic image capturing system.
医療の分野では、検査対象部位を放射線撮影した画像を用いて医師による読影診断が行われている。放射線撮影においては、被写体となる患者の被曝量を最低限に抑えるため、放射線源の前面に取り付けられた照射野絞りを調整することにより関心領域にのみ放射線が照射されるようにしている。 In the medical field, interpretation diagnosis is performed by a doctor using an image obtained by radiographing a region to be examined. In radiography, in order to minimize the exposure dose of a patient as a subject, radiation is irradiated only to a region of interest by adjusting an irradiation field stop attached to the front surface of the radiation source.
照射野絞りの調整は、撮影技師により行われるのが一般的であり、撮影技師が患者の概観から大よその検査対象部位の位置の見当をつけて放射線照射野を調整している。また、例えば、入力されたパラメータに基づいて放射線源及び照射野絞りを制御する技術も提案されている(例えば、特許文献1参照)。
ところで、近年、従来のフィルム/スクリーンや輝尽性蛍光体プレートを用いた放射線の静止画撮影及び診断に対し、FPD(flat panel detector)等の半導体イメージセンサを利用して検査対象部位の動態画像を撮影し、診断に応用する試みがなされるようになってきている。具体的には、半導体イメージセンサの画像データの読取・消去の応答性の早さを利用し、半導体イメージセンサの読取・消去のタイミングと合わせて放射線源からパルス状の放射線を連続照射し、1秒間に複数回の撮影を行って、検査対象部位の動態を撮影する。撮影により取得された一連の複数枚の画像を順次表示することにより、医師は検査対象部位の一連の動きを認識することが可能となる。 By the way, in recent years, in contrast to conventional radiographic still image photography and diagnosis using a film / screen or photostimulable phosphor plate, a dynamic image of a site to be examined using a semiconductor image sensor such as an FPD (flat panel detector) Attempts have been made to take images and apply them to diagnosis. More specifically, the pulsed radiation is continuously irradiated from the radiation source in accordance with the read / erase timing of the semiconductor image sensor by utilizing the quickness of the read / erase response of the image data of the semiconductor image sensor. Take multiple shots per second to capture the dynamics of the area to be examined. By sequentially displaying a series of a plurality of images acquired by imaging, a doctor can recognize a series of movements of a region to be examined.
動態撮影される部位としては、例えば、心臓がある。しかし、心臓のように患者の外観から大よその位置を把握することが困難な部位は、放射線照射野をその部位だけに正確に絞り込むことができないという問題があった。 An example of a part to be imaged dynamically is a heart. However, there is a problem that a site such as the heart where it is difficult to grasp the approximate position from the appearance of the patient cannot be narrowed down to the radiation field accurately.
本発明の課題は、外観から位置や大きさを把握できない検査対象部位であっても放射線照射野を検査対象部位の領域に絞り込み、被写体の被曝を必要最低限に抑えることである。 An object of the present invention is to narrow down the radiation field to the region of the inspection target region even if it is the inspection target region whose position and size cannot be grasped from the appearance, and to minimize the exposure of the subject.
上記課題を解決するため、請求項1に記載の発明は、
人体における検査対象部位に放射線を照射する放射線源と、前記放射線の照射方向前方位置に配置され放射線照射野を制限する照射野絞りと、前記検査対象部位を透過した前記放射線源からの放射線を検出する放射線検出部と、を有する撮影部を備え、当該撮影部により前記検査対象部位を複数回連続撮影することにより前記検査対象部位の動態を示す複数の画像データを取得する動態撮影を行う動態画像撮影システムであって、
前記動態撮影前に前記撮影部に少なくとも前記検査対象部位のサイズが最大となったときのタイミングで撮影を行わせて画像データを取得し、当該取得された画像データから前記検査対象部位が最大となったときの画像領域を抽出し、この抽出された前記検査対象部位の領域に基づいて、前記検査対象部位に放射線照射野を制限するための前記放射線源の位置及び放射線照射野サイズを算出し前記撮影部に設定する制御部を備え、
前記撮影部は、前記制御部により設定された前記放射線源の位置及び放射線照射野サイズに基づいて前記動態撮影時における前記放射線源の位置及び前記照射野絞りの開口範囲を調整し、動態撮影を行う。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
A radiation source that irradiates radiation to a region to be examined in the human body, an irradiation field stop that is disposed in front of the radiation irradiation direction to limit the radiation field, and detects radiation from the radiation source that has passed through the region to be examined A dynamic image for performing dynamic imaging for obtaining a plurality of image data indicating the dynamics of the examination target region by continuously imaging the examination target region a plurality of times by the imaging unit. A shooting system,
Before the dynamic imaging, the imaging unit is allowed to perform imaging at least when the size of the examination target part is maximized to acquire image data, and the examination target part is determined to be maximum from the acquired image data. The image area is extracted, and the position of the radiation source and the radiation field size for limiting the radiation field to the examination target part are calculated based on the extracted region of the examination target part. A control unit for setting in the photographing unit;
The imaging unit adjusts the position of the radiation source and the aperture range of the irradiation field stop at the time of the dynamic imaging based on the position of the radiation source and the size of the irradiation field set by the control unit, and performs dynamic imaging. Do.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、
前記検査対象部位の動態サイクルを検出するサイクル検出部を備え、
前記制御部は、前記サイクル検出部による検出結果に基づいて、前記検査対象部位のサイズが最大となったときのタイミングを判断し前記撮影部に撮影を行わせる。
The invention according to claim 2 is the invention according to
A cycle detection unit for detecting a dynamic cycle of the examination target site;
The control unit determines a timing when the size of the examination target portion is maximized based on a detection result by the cycle detection unit, and causes the imaging unit to perform imaging.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、
前記検査対象部位は心臓であり、
前記制御部は、前記動態撮影前に、前記撮影部に心室のサイズが最大となったときのタイミング及び心房のサイズが最大となったときのタイミングで撮影を行わせて画像データを取得し、当該取得された画像データのそれぞれから心臓領域を抽出し、当該抽出された心臓領域を重ね合わせた領域に基づいて前記放射線源の位置及び放射線照射野サイズを算出する。
The invention according to claim 3 is the invention according to
The site to be examined is a heart,
Prior to the dynamic imaging, the control unit acquires image data by performing imaging at a timing when the size of the ventricle is maximized and a timing when the size of the atrium is maximized. A heart region is extracted from each of the acquired image data, and the position of the radiation source and the radiation field size are calculated based on a region obtained by superimposing the extracted heart regions.
本発明によれば、外観から位置や大きさを把握できない検査対象部位であっても放射線照射野を検査対象部位の領域に絞り込み、被写体の被曝を必要最低限に抑えることが可能となる。 According to the present invention, the radiation field can be narrowed down to the region of the inspection target region even if it is the inspection target region whose position and size cannot be grasped from the appearance, and the exposure of the subject can be suppressed to the minimum necessary.
(動態画像撮影システム100の構成)
まず、構成を説明する。
図1に、本実施の形態における動態画像撮影システム100の全体構成を示す。
図1に示すように、動態画像撮影システム100は、撮影装置1と、撮影用コンソール2とが通信ケーブル等により接続され、撮影用コンソール2と、診断用コンソール3とがLAN(Local Area Network)等の通信ネットワークNを介して接続されて構成されている。
(Configuration of dynamic image capturing system 100)
First, the configuration will be described.
FIG. 1 shows the overall configuration of a dynamic image capturing
As shown in FIG. 1, in the dynamic image capturing
(撮影装置1の構成)
撮影装置1は、例えば、呼吸に伴う肺の膨張及び収縮の形態変化、心臓の拍動等の、周期性(サイクル)をもつ人体の動態を撮影する撮影部である。動態撮影は、検査対象部位に対し、放射線を連続照射して複数の画像を取得(即ち、連続撮影)することにより行う。この連続撮影により得られた一連の画像を動態画像と呼ぶ。また、動態画像を構成する複数の画像のそれぞれをフレーム画像と呼ぶ。
撮影装置1は、図1に示すように、放射線発生装置11、放射線照射制御装置12、放射線検出部13、読取制御装置14、サイクル検出センサ15、サイクル検出装置16等を備えて構成されている。図2A、図2Bに、動態撮影時における放射線発生装置11、被写体M、放射線検出部13の位置関係を示す。図2Aは、放射線発生装置11及び放射線検出部13を側面から模式的に示した図であり、図2Bは、放射線発生装置11及び放射線検出部13を上面から模式的に示した図である。
(Configuration of the photographing apparatus 1)
The
As shown in FIG. 1, the
放射線発生装置11は、図2Aに示すように、放射線源111と、照射野絞り112とを備えて構成される。放射線源111は放射線管であり、放射線照射制御装置12の制御に従って、被写体Mに対し放射線(X線)を照射する。照射野絞り112は、放射線発生装置11の放射線放射口に設けられており、放射線照射制御装置12により制御される図示しないモータ等の駆動部に駆動されて開閉することにより放射線検出部13における放射線照射野を調整する。
放射線発生装置11は、支軸114を介して支持基軸113に支持されている。支持基軸113は、放射線照射制御装置12により制御される図示しないモータ等の駆動部に駆動されて昇降するものであり、この支持基軸113の昇降により放射線発生装置11の高さ(被写体Mの頭−足方向)の位置が変更可能に構成されている。また、支軸114は、放射線照射制御装置12により制御される図示しないモータ等の駆動部に駆動されて支持基軸113に対して左右方向(放射線検出部13の放射線入射面における被写体Mの頭−足方向に垂直な方向。図2Bに矢印Aで示す。)にスライド可能になっており、支軸114の左右方向の移動により放射線発生装置11、即ち放射線源111の左右方向の位置が変更可能に構成されている。
The
The
放射線照射制御装置12は、撮影用コンソール2に接続されており、撮影用コンソール2から入力された放射線照射条件に基づいて放射線発生装置11を制御して放射線撮影を行う。撮影用コンソール2から入力される放射線照射条件は、例えば、連続照射時のパルスレート、パルス幅、パルス間隔、撮影開始/終了タイミング、X線管電流の値、X線管電圧の値、フィルタ種、初期照射野サイズ等である。パルスレートは、単位時間あたり(ここでは1秒あたり)の放射線照射回数であり、後述するフレームレートと一致している。パルス幅は、放射線照射1回当たりの放射線照射時間である。パルス間隔は、連続撮影において、1回の放射線照射開始から次の放射線照射開始までの時間であり、後述するフレーム間隔と一致している。
また、放射線照射制御装置12は、撮影用コンソール2から入力された放射線源111の位置情報(床面からの高さ及び支持基軸113を基準とした左右位置)に基づいて支持基軸113を昇降させたり、支軸114を左右方向に移動させたりすることにより放射線源111の位置を調整する。更に、放射線照射制御装置12は、撮影用コンソール2から入力された放射線照射野サイズの情報に基づいて照射野絞り112を開閉させる。
The radiation
Further, the radiation
放射線検出部13は、FPD等の半導体イメージセンサにより構成される。FPDは、例えば、ガラス基板等を有しており、基板上の所定位置に、放射線発生装置11から照射されて少なくとも被写体Mを透過した放射線をその強度に応じて検出し、検出した放射線を電気信号に変換して蓄積する複数の画素がマトリックス状に配列されている。各画素は、例えばTFT(Thin Film Transistor)等のスイッチング部により構成されている。
放射線検出部13は、図2Aに示すように、被写体Mを挟んで放射線発生装置11と対向する位置に配置される。放射線検出部13は、支持基軸131に沿って昇降可能に支持されており、撮影技師による図示しないフットスイッチ等の操作により被写体Mの高さに応じて放射線検出部13の位置(床面からの高さ)を調整可能となっている。
The
As illustrated in FIG. 2A, the
読取制御装置14は、撮影用コンソール2に接続されており、撮影用コンソール2から入力された画像読取条件に基づいて放射線検出部13の各画素のスイッチング部を制御して、当該各画素に蓄積された電気信号の読み取りをスイッチングしていき、放射線検出部13に蓄積された電気信号を読み取ることにより、画像データを取得する。そして、取得した画像データを撮影用コンソール2に出力する。画像読取条件は、例えば、フレームレート、フレーム間隔、画素サイズ、画像サイズ(マトリックスサイズ)等である。フレームレートは、単位時間あたり(ここでは1秒あたり)に取得するフレーム画像数であり、パルスレートと一致している。フレーム間隔は、連続撮影において、1回のフレーム画像の取得動作開始から次のフレーム画像の取得動作開始までの時間であり、パルス間隔と一致している。
なお、パルス間隔及びフレーム間隔は、パルスレート、フレームレートから求められる。
The
The pulse interval and frame interval are obtained from the pulse rate and frame rate.
ここで、放射線照射制御装置12と読取制御装置14は互いに接続され、互いに同期信号をやりとりして放射線照射動作と画像の読み取りの動作を同調させるようになっている。
Here, the radiation
サイクル検出センサ15は、被写体Mの検査対象部位の状態を検出して検出情報をサイクル検出装置16に出力する。サイクル検出センサ15としては、例えば、検査対象部位が肺(換気)の場合、呼吸モニタベルト、CCD(Charge Coupled Device)カメラ、光
学カメラ、スパイロメータ等を適用することができる。また、検査対象部位が心臓である場合、心電計等を適用することができる。
The
サイクル検出装置16は、サイクル検出センサ15により入力された検出情報に基づいて、検査対象部位の動態のサイクル数(単位時間当たりのサイクル数。例えば、検査対象部位が肺(換気)の場合は呼吸数(回/秒)、心臓の場合は心拍数(回/秒))、及び現在の検査対象部位の状態が1サイクル中のどの状態であるかを検出し、検出結果(サイクル情報)を撮影用コンソール2の制御部21に出力する。
例えば、サイクル検出装置16は、検査対象部位が肺(換気)の場合は、サイクル検出センサ15(呼吸モニタベルト、CCDカメラ、光学カメラ、スパイロメータ等)により肺の状態が吸気から呼気への変換点であることを示す検出情報が入力されたタイミングを1サイクルの基点とし、次にこの状態が検出されるタイミングまでの間を1サイクルとして認識する。
また、サイクル検出装置16は、検査対象部位が心臓(血流を含む)の場合は、サイクル検出センサ15(心電計等)によりR波が入力されたタイミングを基点とし、次にR波が検出されるタイミングまでの間を1サイクルとして認識する。
そして、1秒当たりに認識したサイクル数をサイクル数として検出する。
Based on the detection information input by the
For example, when the examination target site is lung (ventilation), the
In addition, when the examination target site is a heart (including blood flow), the
The number of cycles recognized per second is detected as the number of cycles.
(撮影用コンソール2の構成)
撮影用コンソール2は、放射線照射条件や画像読取条件を撮影装置1に出力して撮影装置1による放射線撮影及び放射線画像の読み取り動作を制御するとともに、撮影装置1により取得された画像データを撮影技師によるポジショニングの確認や診断に適した画像であるか否かの確認のために表示する装置である。
撮影用コンソール2は、図1に示すように、制御部21、記憶部22、操作部23、表示部24、通信部25等を備えて構成され、各部はバス26により接続されている。
(Configuration of the shooting console 2)
The imaging console 2 outputs radiation irradiation conditions and image reading conditions to the
As shown in FIG. 1, the imaging console 2 includes a
制御部21は、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory
)等により構成される。制御部21のCPUは、操作部23の操作に応じて、記憶部22に記憶されているシステムプログラムや、撮影制御処理プログラムを始めとする各種処理プログラムを読み出してRAM内に展開し、展開されたプログラムに従って撮影用コンソール2各部の動作や、撮影装置1の放射線照射動作及び読み取り動作を集中制御する。制御部21には、図示しないタイマが接続されている。
The
) Etc. The CPU of the
記憶部22は、不揮発性の半導体メモリやハードディスク等により構成される。記憶部22は、制御部21で実行される各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメータ、或いは処理結果等のデータを記憶する。例えば、記憶部22は、後述する撮影制御処理を実行するための撮影制御処理プログラムを記憶している。また、記憶部22は、撮影対象となり得る各検査対象部位の部位名に対応付けて、その検査対象部位に応じた撮影条件(放射線照射条件及び画像読取条件)を記憶している。各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部21は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
The
操作部23は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部21に出力する。また、操作部23は、表示部24の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部21に出力する。
The
表示部24は、LCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)等のモニタにより構成され、制御部21から入力される表示信号の指示に従って、操作部23からの入力指示やデータ等を表示する。
The
通信部25は、LANアダプタやルータやTA(Terminal Adapter)等を備え、通信ネットワークNに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。
The
(診断用コンソール3の構成)
診断用コンソール3は、撮影用コンソールから送信された画像データを表示して医師が読影診断するための装置である。
診断用コンソール3は、図1に示すように、制御部31、記憶部32、操作部33、表示部34、通信部35等を備えて構成され、各部はバス36により接続されている。
(Configuration of diagnostic console 3)
The diagnostic console 3 is a device for displaying image data transmitted from the imaging console and performing a diagnostic interpretation by a doctor.
As shown in FIG. 1, the diagnostic console 3 includes a
制御部31は、CPU、RAM等により構成される。制御部31のCPUは、操作部33の操作に応じて、記憶部32に記憶されているシステムプログラムや、各種処理プログラムを読み出してRAM内に展開し、展開されたプログラムに従って診断用コンソール3各部の動作を集中制御する。
The
記憶部32は、不揮発性の半導体メモリやハードディスク等により構成される。記憶部32は、制御部31で実行される各種プログラムやプログラムにより処理の実行に必要なパラメータ、或いは処理結果等のデータを記憶する。これらの各種プログラムは、読取可能なプログラムコードの形態で格納され、制御部31は、当該プログラムコードに従った動作を逐次実行する。
The
操作部33は、カーソルキー、数字入力キー、及び各種機能キー等を備えたキーボードと、マウス等のポインティングデバイスを備えて構成され、キーボードに対するキー操作やマウス操作により入力された指示信号を制御部31に出力する。また、操作部33は、表示部34の表示画面にタッチパネルを備えても良く、この場合、タッチパネルを介して入力された指示信号を制御部31に出力する。
The
表示部34は、LCDやCRT等のモニタにより構成され、制御部31から入力される表示信号の指示に従って、操作部33からの入力指示やデータ等を表示する。
The
通信部35は、LANアダプタやルータやTA等を備え、通信ネットワークNに接続された各装置との間のデータ送受信を制御する。
The
(動態画像撮影システム100の動作)
次に、上記動態画像撮影システム100における動作について説明する。
図3に、動態撮影時の撮影用コンソール2及び撮影装置1における処理の流れを示す。
(Operation of the dynamic image capturing system 100)
Next, the operation in the dynamic
FIG. 3 shows the flow of processing in the imaging console 2 and the
まず、撮影技師により操作部23が操作され、被写体Mの患者情報(被写体Mの氏名、身長、体重、年齢、性別等)の入力、検査対象部位の指定入力等が行われる(ステップS1)。以下、撮影技師により「心臓」が指定されたこととして説明する。
First, the
次いで、撮影用コンソール2の制御部21により、指定された検査対象部位に応じた放射線照射条件が記憶部22から読み出されて放射線照射制御装置12に設定されるとともに、指定された検査対象部位に応じた画像読取条件が記憶部22から読み出されて読取制御装置14に設定される(ステップS2)。
Next, the
設定された放射線照射条件の中には初期照射野サイズが含まれており、撮影装置1においては、放射線照射制御装置12の制御により、放射線検出部13における放射線照射野が設定された初期照射野サイズとなるよう照射野絞り112が調整される(ステップS3)。
The set radiation irradiation conditions include the initial irradiation field size. In the
撮影技師は、撮影用コンソール2において検査対象部位の指定等を行うと、撮影装置1においてポジショニングを行う(ステップS4)。即ち、撮影装置1の放射線検出部13の前に被写体Mである患者を立たせ、図示しないフットスイッチ等の操作により放射線検出部13の高さを調整する。放射線検出部13の高さの情報は、読取制御装置14を介して放射線照射制御装置12に伝達され、放射線照射制御装置12の制御により放射線源111が放射線検出部13の放射線入射面の中心位置に対向する位置になるように放射線発生装置11の位置が移動される。
When the imaging engineer designates the examination target part on the imaging console 2, the imaging engineer performs positioning on the imaging apparatus 1 (step S4). That is, the patient who is the subject M is placed in front of the
撮影用コンソール2においては、操作部23の操作による撮影開始の指示の入力が待機され、操作部23により撮影開始指示が入力されると(ステップS5;YES)、制御部21によりプレ撮影制御が行われ(ステップS6)、撮影装置1においては、制御部21の制御に従ってプレ撮影が実施される(ステップS7)。プレ撮影は、動態撮影の本撮影前に行われる撮影である。本実施の形態では、放射線照射野の調整を行うための画像解析用の画像データを取得するためにプレ撮影が実施される。
In the photographing console 2, an input of a photographing start instruction by operating the
プレ撮影では、まず、制御部21によりサイクル検出装置16にサイクル検出開始の指示が出力され、サイクル検出センサ15及びサイクル検出装置16による被写体Mの検査対象部位の動態のサイクル検出が開始される。サイクル検出装置16により検査対象部位の動態が所定の状態であることが検出されると、制御部21により検査対象部位の大きさ(サイズ)が最大となったと判断される。そして、放射線照射制御装置12及び読取制御装置14に撮影開始指示が出力され、放射線が照射されて撮影が実施される。例えば、検査対象部位が心臓であり、サイクル検出センサ15が心電計である場合、サイクル検出装置16によりR波が入力されたタイミングが検出されると、制御部21により心室が最大の状態となったと判断され、撮影が実施される。これにより、およそ心室が最大となるタイミングでの画像を取得することができる。また、サイクル検出装置16によりT波が立ち下がったタイミングが検出されると、制御部21により心房が最大の状態となったと判断され、撮影が実施される。これにより、およそ心房が最大となるタイミングでの画像を取得することができる。なお、本実施の形態では、後述するようにプレ撮影で取得された画像は検査対象部位の領域抽出に用いるだけであるので、本撮影時よりも1フレームに対する管電流時間積を下げることで、被写体Mの被曝低減を図ることが可能である。
In pre-imaging, first, the
プレ撮影により取得された画像データは、撮影用コンソール2に送信される(ステップS8)。撮影用コンソール2においては、制御部21により、プレ撮影により取得された画像データから検査対象部位の領域抽出が行われる(ステップS9)。
Image data acquired by pre-shooting is transmitted to the shooting console 2 (step S8). In the imaging console 2, the
例えば、検査対象部位が心臓である場合、撮影により取得された画像データにおける心臓領域の抽出は、以下の(1)〜(4)の処理により行うことができる。
(1)肺野領域の抽出する。
心臓領域周辺にある肺野領域は、放射線(X線)の透過量が多いため、その周辺の領域に比べて信号値が高くなり、心臓領域では肺野に比べて信号値が低くなる。そこで、まず、各画素の信号値から濃度ヒストグラムを作成し、判別分析法等によって閾値を求める。次いで、求められた閾値より高信号の領域を肺野領域の候補として抽出する。次いで、候補領域の境界付近でエッジ検出を行い、境界付近の小領域でエッジが最大となる点を境界に沿って抽出していく。そして、抽出されたエッジ点を多項式関数で近似して肺野領域の境界線を取得する。
(2)肺野領域の外接矩形領域内の濃度ヒストグラムを作成し、判別分析法等によって閾値を求め、閾値より低信号の領域を心臓の候補領域として抽出する。
(3)心臓の候補領域内でエッジ検出を行い、所定の大きさ以上のエッジ点を抽出する。
(4)抽出されたエッジ点と心臓の候補領域の境界線とからなるエッジ画像に対して、心臓形のテンプレートでテンプレートマッチングを行い、相関値が最大となる位置でのテンプレート領域を心臓領域として認識する。
なお、心臓の候補領域に対して、相対的に拡大/縮小したテンプレートでの相関値を算出し、相関値が最大となる位置を求めることで、より正確に心臓領域を特定することができる。
For example, when the examination target site is the heart, the extraction of the heart region in the image data acquired by imaging can be performed by the following processes (1) to (4).
(1) Extract a lung field region.
Since the lung field around the heart region has a large amount of radiation (X-ray) transmission, the signal value is higher than the surrounding region, and the signal value is lower in the heart region than the lung field. Therefore, first, a density histogram is created from the signal value of each pixel, and a threshold value is obtained by a discriminant analysis method or the like. Next, a region having a signal higher than the obtained threshold is extracted as a lung field region candidate. Next, edge detection is performed near the boundary of the candidate area, and a point where the edge is maximum in a small area near the boundary is extracted along the boundary. Then, the extracted edge point is approximated by a polynomial function to obtain a boundary line of the lung field region.
(2) A density histogram in a circumscribed rectangular region of the lung field region is created, a threshold value is obtained by a discriminant analysis method or the like, and a region having a signal lower than the threshold value is extracted as a cardiac candidate region.
(3) Edge detection is performed within a candidate region of the heart, and edge points having a predetermined size or more are extracted.
(4) Template matching is performed with a heart-shaped template on the edge image composed of the extracted edge point and the boundary line of the cardiac candidate region, and the template region at the position where the correlation value is maximized is set as the heart region. recognize.
It should be noted that the heart region can be specified more accurately by calculating the correlation value in the template that is relatively enlarged / reduced with respect to the candidate region of the heart and obtaining the position where the correlation value is maximized.
次いで、制御部21により、抽出された検査対象部位の領域に基づいて、検査対象部位に放射線照射野を制限するように、本撮影における放射線照射野サイズ、放射線源111の位置が決定される(ステップS10)。ステップS10では、具体的に、抽出された検査対象部位の領域の外接矩形(外接円)を算出し、その中心位置と外接矩形のサイズを算出する。そして、算出した中心位置を本撮影での放射線源111の位置、算出した外接矩形のサイズ+所定マージン(例えば、中心位置基準にα%膨張)を本撮影での放射線照射野サイズに決定する。検査対象部位が心臓の場合は、心室が最大となったタイミングで取得された画像データと、心房が最大となったタイミングで取得された画像データのそれぞれから抽出した心臓領域を重ね合わせた領域を算出し、心臓領域を重ね合わせた領域の外接矩形(外接円)を求め、その中心位置を本撮影での放射線源111の位置、外接矩形のサイズ+所定マージン(例えば、中心位置基準にα%拡張)を本撮影での放射線照射野サイズに決定する。
Next, the
ステップS10において決定された本撮影における放射線照射野サイズ及び放射線源111の位置情報は放射線照射制御装置12に設定される(ステップS11)。撮影装置1においては、放射線照射制御装置12の制御により、放射線検出部13における放射線照射野がこの設定された放射線照射野サイズとなるように照射野絞り112が調整される。また、放射線照射制御装置12の制御により、放射線源111の位置情報に基づいて放射線発生装置11の高さ及び/又は左右方向の位置が変更される(ステップS12)。
The radiation irradiation field size and the position information of the
図4に、検査対象部位を心臓とした場合の初期照射野(図4においてF1で示す)とプレ撮影に基づき調整した放射線照射野(図4においてF2で示す)を模式的に示す。初期照射野F1は初期照射野サイズに基づいて調整された放射線照射野であり、肺野全体を含む範囲となっている。プレ撮影により取得した画像データを用いて画像解析を行い、被写体Mの外観から判断できない心臓領域を特定し、特定された心臓領域に基づいて照射野絞り112の調整及び放射線源111の位置の調整を行うことで、放射線照射野は照射野F2、即ち、心臓領域Hに絞られる。このように、プレ撮影に基づく画像解析により被写体Mの外観から把握できない検査対象部位を特定し、必要最低限に放射線照射野を絞ることにより、検査対象部位以外の不要な被曝を低減することが可能となる。
FIG. 4 schematically shows an initial irradiation field (indicated by F1 in FIG. 4) and a radiation irradiation field (indicated by F2 in FIG. 4) adjusted based on pre-imaging when the examination target site is the heart. The initial irradiation field F1 is a radiation irradiation field adjusted based on the initial irradiation field size, and is a range including the entire lung field. Image analysis is performed using image data acquired by pre-imaging, a heart region that cannot be determined from the appearance of the subject M is specified, and the adjustment of the
放射線照射野サイズ及び放射線源111の位置設定後、撮影用コンソール2においては、制御部21により本撮影制御が行われ(ステップS13)、撮影装置1においては、制御部21の制御に従って本撮影が実施される(ステップS14)。
After setting the radiation field size and the position of the
本撮影では、サイクル検出装置16により検査対象部位の動態が所定の状態(例えば、心臓の場合で、サイクル検出センサ15が心電計である場合、R波が入力されたタイミング)であることが検出されると、制御部21により放射線照射制御装置12及び読取制御装置14に本撮影開始指示が出力される。撮影装置1においては、放射線照射制御装置12に設定されたパルス間隔で放射線発生装置11により放射線が照射され、放射線検出部13により画像データ(フレーム画像)が取得される。サイクル検出装置16により予め定められた動態サイクル数が検出されると、制御部21により放射線照射制御装置12及び読取制御装置14に撮影終了の指示が出力され、撮影動作が停止される。
In this radiography, the
撮影により取得されたフレーム画像の画像データは順次撮影用コンソール2に送信される(ステップS15)。撮影用コンソール2においては、制御部21により、画像データが撮影順を示す番号と対応付けて記憶部22に保存されるとともに、表示部24に表示される(ステップS16)。撮影技師は、表示された動態画像によりポジショニング等を確認し、撮影により診断に適した画像が取得された(撮影OK)か、再撮影が必要(撮影NG)か、を判断する。そして、操作部23を操作して、判断結果を入力する。
The image data of the frame image acquired by shooting is sequentially transmitted to the shooting console 2 (step S15). In the photographing console 2, the
操作部23の所定の操作により撮影OKを示す判断結果が入力されると(ステップS17;YES)、制御部21により、動態撮影で取得された一連の画像データ、即ち一連のフレーム画像のそれぞれに、動態画像を識別するための識別IDや、患者情報、検査対象部位、放射線照射条件、画像読取条件、撮影順を示す番号、サイクル情報等の情報が付帯され(例えば、DICOM形式で画像データのヘッダ領域に書き込まれ)、通信部25を介して診断用コンソール3に送信される(ステップS18)。そして、本処理は終了する。一方、操作部23の所定の操作により撮影NGを示す判断結果が入力されると(ステップS17;NO)、制御部21により、記憶部22に記憶された一連の画像データが削除され(ステップS19)、本処理は終了する。撮影装置1においては、撮影が終了すると、放射線源111が放射線検出部13の放射線入射面の中心位置に対向する位置に戻される。
When a judgment result indicating photographing OK is input by a predetermined operation of the operation unit 23 (step S17; YES), a series of image data obtained by dynamic photographing, that is, a series of frame images is respectively input by the
なお、制御部21は、本撮影において取得されたフレーム画像から検査対象部位の領域を認識し、認識した領域と放射線照射野端との距離が所定値以下になった場合、新たな放射線照射野サイズを決定して、本撮影中に放射線照射野サイズを変更するよう制御する、もしくは被写体Mである患者に対し静止する指示を表示又は音声出力することとしてもよい。また、本撮影で取得したフレーム画像は、放射線照射野内のデータのみを保存し、その他の不要なデータ領域は削除することが好ましい。
Note that the
診断用コンソール3においては、撮影用コンソール2から連続撮影された一連の画像データが通信部35により受信されると、制御部31により、記憶部32に受信された画像データが保存される。
In the diagnostic console 3, when a series of image data continuously captured from the imaging console 2 is received by the
診断用コンソール3において、操作部33により識別ID等が入力され、診断対象の画像データ(動態画像)が指定されると、制御部31により、記憶部32から指定された動態画像の一連の画像データが読み出される。そして、表示部34に順次表示されることにより、医師の読影診断に供される。
In the diagnostic console 3, when an identification ID or the like is input by the
以上説明したように、動態画像撮影システム100によれば、撮影用コンソール2の制御部21は、撮影装置1を制御して動態撮影の本撮影前に少なくとも検査対象部位のサイズが最大となるタイミングで撮影を行って画像データを取得し、当該取得された画像データから検査対象部位が最大となったときの画像領域を抽出し、この抽出された検査対象部位の領域に基づいて、検査対象部位に放射線照射野を制限するための放射線源111の位置及び放射線照射野サイズを算出し撮影装置1の放射線照射制御装置12に設定する。放射線照射制御装置12は、設定された放射線源111の位置及び放射線照射野サイズに基づいて放射線源111の位置及び照射野絞り112の開口範囲を調整し、制御部21からの制御に応じて本撮影を行う。
As described above, according to the dynamic
従って、被写体Mの外観から位置や大きさを把握できない検査対象部位であっても放射線照射野を検査対象部位の領域に絞り込み、被写体Mの被曝を必要最低限に抑えることが可能となる。 Therefore, even if it is an inspection target part whose position and size cannot be grasped from the appearance of the subject M, it is possible to narrow down the radiation irradiation field to the region of the inspection target part and to suppress the exposure of the subject M to the minimum necessary.
また、サイクル検出装置16による検出結果に基づいて、制御部21で検査対象部位のサイズが最大となったときのタイミングを判断し、そのタイミングでプレ撮影を行うことで、必要最小限のプレ撮影で検査対象部位の領域を特定することが可能となる。
In addition, based on the detection result by the
また、検査対象部位が心臓である場合、心室のサイズが最大となったときのタイミング及び心房のサイズが最大となったときのタイミングでプレ撮影を行って画像データを取得し、当該取得された画像データのそれぞれから心臓領域を抽出し、抽出された心臓領域を重ね合わせた領域に基づいて放射線源111の位置及び放射線照射野サイズを算出するので、心室と心房の何れが最大となったタイミングでも心臓を放射線照射野内に収めることが可能となる。
Further, when the examination target site is a heart, pre-imaging is performed at the timing when the size of the ventricle is maximized and the timing when the size of the atrium is maximized, and image data is acquired. Since the heart region is extracted from each of the image data and the position of the
なお、上述した本実施の形態における記述は、本発明に係る好適な動態画像撮影システムの一例であり、これに限定されるものではない。
例えば、上記の説明では、本発明に係るプログラムのコンピュータ読み取り可能な媒体としてハードディスクや半導体の不揮発性メモリ等を使用した例を開示したが、この例に限定されない。その他のコンピュータ読み取り可能な媒体として、CD-ROM等の可搬型記録媒体を適用することが可能である。また、本発明に係るプログラムのデータを通信回線を介して提供する媒体として、キャリアウエーブ(搬送波)も適用される。
In addition, the description in this Embodiment mentioned above is an example of the suitable dynamic image imaging system which concerns on this invention, and is not limited to this.
For example, in the above description, an example in which a hard disk, a semiconductor nonvolatile memory, or the like is used as a computer-readable medium of the program according to the present invention is disclosed, but the present invention is not limited to this example. As another computer-readable medium, a portable recording medium such as a CD-ROM can be applied. Further, a carrier wave is also applied as a medium for providing program data according to the present invention via a communication line.
その他、動態画像撮影システム100を構成する各装置の細部構成及び細部動作に関しても、本発明の趣旨を逸脱することのない範囲で適宜変更可能である。
In addition, the detailed configuration and detailed operation of each apparatus constituting the dynamic
100 動態画像撮影システム
1 撮影装置
11 放射線発生装置
111 放射線源
112 照射野絞り
113 支持基軸
114 支軸
12 放射線照射制御装置
13 放射線検出部
131 支持基軸
14 読取制御装置
15 サイクル検出センサ
16 サイクル検出装置
2 撮影用コンソール
21 制御部
22 記憶部
23 操作部
24 表示部
25 通信部
26 バス
3 診断用コンソール
31 制御部
32 記憶部
33 操作部
34 表示部
35 通信部
36 バス
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記動態撮影前に前記撮影部に少なくとも前記検査対象部位のサイズが最大となったときのタイミングで撮影を行わせて画像データを取得し、当該取得された画像データから前記検査対象部位が最大となったときの画像領域を抽出し、この抽出された前記検査対象部位の領域に基づいて、前記検査対象部位に放射線照射野を制限するための前記放射線源の位置及び放射線照射野サイズを算出し前記撮影部に設定する制御部を備え、
前記撮影部は、前記制御部により設定された前記放射線源の位置及び放射線照射野サイズに基づいて前記動態撮影時における前記放射線源の位置及び前記照射野絞りの開口範囲を調整し、動態撮影を行う動態画像撮影システム。 A radiation source that irradiates radiation to a region to be examined in the human body, an irradiation field stop that is disposed in front of the radiation irradiation direction to limit the radiation field, and detects radiation from the radiation source that has passed through the region to be examined A dynamic image for performing dynamic imaging for obtaining a plurality of image data indicating the dynamics of the examination target region by continuously imaging the examination target region a plurality of times by the imaging unit. A shooting system,
Before the dynamic imaging, the imaging unit is allowed to perform imaging at least when the size of the examination target part is maximized to acquire image data, and the examination target part is determined to be maximum from the acquired image data. The image area is extracted, and the position of the radiation source and the radiation field size for limiting the radiation field to the examination target part are calculated based on the extracted region of the examination target part. A control unit for setting in the photographing unit;
The imaging unit adjusts the position of the radiation source and the aperture range of the irradiation field stop at the time of the dynamic imaging based on the position of the radiation source and the size of the irradiation field set by the control unit, and performs dynamic imaging. Dynamic imaging system to perform.
前記制御部は、前記サイクル検出部による検出結果に基づいて、前記検査対象部位のサイズが最大となったときのタイミングを判断し前記撮影部に撮影を行わせる請求項1に記載の動態画像撮影システム。 A cycle detection unit for detecting a dynamic cycle of the examination target site;
2. The dynamic image capturing according to claim 1, wherein the control unit determines a timing when the size of the examination target portion is maximized based on a detection result by the cycle detection unit, and causes the imaging unit to perform imaging. system.
前記制御部は、前記動態撮影前に、前記撮影部に心室のサイズが最大となったときのタイミング及び心房のサイズが最大となったときのタイミングで撮影を行わせて画像データを取得し、当該取得された画像データのそれぞれから心臓領域を抽出し、当該抽出された心臓領域を重ね合わせた領域に基づいて前記放射線源の位置及び放射線照射野サイズを算出する請求項1又は2に記載の動態画像撮影システム。 The site to be examined is a heart,
Prior to the dynamic imaging, the control unit acquires image data by performing imaging at a timing when the size of the ventricle is maximized and a timing when the size of the atrium is maximized. The heart region is extracted from each of the acquired image data, and the position of the radiation source and the radiation field size are calculated based on a region obtained by superimposing the extracted heart regions. Dynamic imaging system.
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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- 2008-05-14 JP JP2008126586A patent/JP2009273603A/en active Pending
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