JP2010075555A - Ｘ線画像診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】関心領域として抽出された部位の視認性として、被験者の体格ばらつきまたは使用される装置の性能によらず安定した性能を提供することができるＸ線画像診断装置を提供することである。
【解決手段】Ｘ線画像診断装置の実使用時前に、所定の物質で作製された複数の異なる厚さを有する階段状のファントムを用いて、複数のＸ線エネルギーにより前記所定の物質の厚さに対するＸ線吸収特性を事前に収集してデジタル画像処理装置２１の記憶部２１ａ内の換算厚さ値テーブル２８に保存する。そして、該装置の実使用時に使用されたＸ線照射によるＸ線エネルギーと画像濃度レベルから、所定の各検査部位のＸ線吸収度合いを、コントローラ２０及びデジタル画像処理装置２１内でファントム換算厚に換算して、デュアルエネルギーサブトラクションに必要な２種以上の最適なＸ線エネルギーを算出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、Ｘ線を生体に照射し体内の情報を画像として得る、Ｘ線画像診断装置の改良に関するものである。

医療の分野に関するもので、特にＸ線画像診断及びＸ線画像を用いた治療の分野において使用されるものである。

異なる２種類のＸ線エネルギー(デュアルエネルギー)を使用するＸ線画像診断装置に於いて、デュアルエネルギーサブトラクションのアプリケーションは、乳房撮影及び胸部撮影等に使用されており、微小石灰の乳腺組織からの抽出、軟部部位の肋骨からの抽出等に役立っている。

しかし、こうしたアプリケーションに必要となる２種類のＸ線エネルギーの選択は、従来からの経験則に基づいていた（例えば、下記特許文献１参照）。
特開２００８−７３１１５号公報

前述したように、このアプリケーションに必要となる２種類のＸ線エネルギーの選択は、操作者の従来からの経験則に基づいている。したがって、被験者の体格ばらつき、及び使用されるＸ線画像診断装置の性能から、何時もその経験則が最適値とは限らないものであった。それ故、得られたデュアルエネルギーサブトラクション画像は、その関心領域の抽出性にばらつきが生じていた。

したがって本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、デュアルエネルギーサブトラクションのアプリケーションを使用するＸ線画像診断装置に於いて、関心領域として抽出された部位の視認性として、被験者の体格ばらつきまたは使用される装置の性能によらず安定した性能を提供することができるＸ線画像診断装置を提供することである。

すなわち本発明のＸ線画像診断装置は、デュアルエネルギーサブトラクションのアプリケーションを有するＸ線画像診断装置に於いて、該Ｘ線画像診断装置の実使用時前に、所定の物質で作製された複数の異なる厚さを有する階段状のファントムを用いて、複数のＸ線エネルギーにより前記所定の物質の厚さに対するＸ線吸収特性を事前に収集して保存し、前記Ｘ線画像診断装置の実使用時に使用されたＸ線照射によるＸ線エネルギーと画像濃度レベルから、所定の各検査部位のＸ線吸収度合いを前記階段ファントムの厚さ値であるファントム換算厚に換算して、デュアルエネルギーサブトラクションに必要な２種以上の最適なＸ線エネルギーを算出することを特徴とする。

また、本発明は、デュアルエネルギーサブトラクションのアプリケーションを有するＸ線画像診断装置に於いて、該装置の実使用時前に、所定の物質で作製された複数の異なる厚さを有する階段状のファントムを用いて、Ｘ線発生器による複数のＸ線エネルギーにより前記所定の物質の厚さに対するＸ線吸収特性を事前に収集して記憶する記憶手段と、前記装置の実使用時に使用されたＸ線照射によるＸ線エネルギーと画像濃度レベルから、所定の各検査部位のＸ線吸収度合いを前記階段ファントムの厚さ値であるファントム換算厚に換算して、デュアルエネルギーサブトラクションに必要な２種以上の最適なＸ線エネルギーを算出する算出手段と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、デュアルエネルギーサブトラクションのアプリケーションを使用するＸ線画像診断装置に於いて、関心領域として抽出された部位の視認性として、被験者の体格ばらつきまたは使用される装置の性能によらず安定した性能を提供することができるＸ線画像診断装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るＸ線画像診断装置を示すもので、（ａ）はシステム全体の構成を示したブロック図、（ｂ）は（ａ）のデジタル画像処理装置内の記憶部に記憶されている各種テーブルの例を示した図である。

図１（ａ）に於いて、本実施形態のＸ線画像診断装置１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線発生器１２と、線質調整フィルタ１３と、Ｘ線絞り１４とを有したＸ線発生部と、被検者１５を載置する寝台１７と、Ｘ線検出器１８と、システム制御用のコントローラ２０と、デジタル画像処理装置２１と、テレビジョン（ＴＶ）モニタ２２と、Ｘ線診断装置操作パネル２３と、Ｘ線曝射スイッチ２４と、を有して構成されている。

前記Ｘ線管１１は、Ｘ線発生器１２から高電圧の電力供給を受けて、線質調整フィルタ１３、Ｘ線絞り１４を経て、被検者１５を介してＸ線検出器１８に向けてＸ線を放射する。Ｘ線発生器１２は、デジタル画像処理装置２１を介してコントローラ２０によって、管電圧及びフィラメント電流が任意に調整されるようになっている。尚、コントローラ２０は、このＸ線画像診断装置全体の制御動作を司るものであり、Ｘ線管１１によるＸ線の発生の制御と同期して、Ｘ線検出器１８及びデジタル画像処理装置２１の制御も併せて行う。

Ｘ線検出器１８は、前記Ｘ線管１１より被検者１５を介して入射するＸ線を検出して、その強度に応じた電気信号をコントローラ２０に出力する。このコントローラ２０内で変換された画像データは、デジタル画像処理装置２１内の記憶部２１ａに出力される。

この記憶部２１ａ内には、使用されるＸ線エネルギーの値が示されたＸ線エネルギーテーブル２７と、後述する階段ファントム換算値に於ける関心領域の抽出される部位（第１の部位）と打ち消したい部位（第２の部位）の厚さ（階段ファントム換算値）が示された換算厚さ値テーブル２８と、Ｘ線条件テーブル２９とを有している。

図２は、本実施形態のＸ線画像診断装置の装置実使用時前のデータ収集に使用するための階段ファントム３１の例を示した図である。

階段ファントム３１の材質は特に問わないが、その携帯性及び入手性の観点から、アルミニウムまたは銅等によって作成されることが好ましい。そのステップに於ける厚さについては、事前曝射に用いられる所定のＸ線エネルギーに於いて得られる画像濃度レベルが、略０〜最大値までが表現可能な厚さを準備しておくことが必要である。また、所定のＸ線エネルギーは、各診断部位に於ける関心領域部位、及び打ち消す部位が表示されていることが重要であり、診断部位毎にそれが分解能良く表示される最も低いＸ線エネルギーが用いられることが重要である。

図３は、図２に示される階段ファントム３１を使用して得られた各ステップに於ける厚さに対するＸ線画像濃度レベル特性を示した図である。

事前曝射に用いられる所定のＸ線エネルギーの他に、実使用される複数のＸ線エネルギー(図３の例では５本)にて本特性は装置の実使用時前に収集される。本実施形態のためのデータとして、前述したデジタル画像処理装置２１内の記憶部２１ａに保存される。また、これらのデータを収集した時のｍＡｓ条件も同様に保存される。

次に、関心領域として抽出したい部位及び打ち消したい部位の、階段ファントム換算厚値への変換方法について説明する。これは、コントローラ２０及びデジタル画像処理装置２１にて行われる。

デジタル画像処理装置２１の記憶部２１ａ内には、前述したように、Ｘ線エネルギーテーブル２７の他に、診断部位毎に各被検体厚（階段ファントム換算値）に於ける関心領域の抽出される部位と打ち消したい部位の厚さ（階段ファントム換算値）が示された換算厚さ値テーブル２８(図４参照）が用いられる所定のＸ線エネルギー毎に保存されている。また、Ｘ線条件テーブル２９（図５参照）も、同様にデジタル画像処理装置２１の記憶部内に保存されており、基準となる画像濃度が得られるためのｍＡｓ条件が各Ｘ線エネルギー及び推定被検体厚（階段ファントム換算値）毎に記憶されている。

いま、ある検査部位が指定され、事前曝射が所定のＸ線エネルギー及び基準画像濃度が得られるためのｍＡｓを以って照射されると、それらＸ線条件とＸ線条件テーブル２９の内容がデジタル画像処理装置２１内で比較される。これにより、本検査に於ける推定被検体厚（階段ファントム換算値）が導出される。

次に、この推定値を以って、換算厚さ値テーブル２８を確認する作業が同様に実施される。これにより、関心領域として抽出したい部位と打ち消したい部位が、それぞれ階段ファントム換算値でどの厚さなのかが導出される。

そして、事前曝射により得られＴＶモニタ２２に表示されている画像上に於いて、この導出された両部位が、果たして操作者の意図するものであるかを、その後に引き続き実行されるデュアルエネルギーサブトラクション画像のための曝射の前に確認されることも重要である。

尚、ＴＶモニタ２２に表示されている画像上に於いて、スーパーインポーズの技術等により、前記両部位を着色表示しても良い。これまでのプロセスにより、関心領域の抽出される部位及び打ち消したい部位の階段ファントム換算厚値が指定できているので、図３に示される特性図中から事前曝射に用いられた所定のＸ線エネルギーの特性曲線を用いて、その時の出力画像濃度レベルを知ることができ、その濃度に相応する画素をＴＶモニタ２２上にて着色表示することができる。

ここで、一方若しくは両方の部位が操作者の意図するものでなかった場合は、意図する部位をデジタル画像処理装置２１に準備されている機能を用いて、ＴＶモニタ２２の表示画像上にマークする。デジタル画像処理装置２１は、このマークされた位置の出力画像濃度レベルを読み取ることで、同様に、図３の特性図を使用することで、正確に最終的な両部位の位置を特定することができる。このようにして、前述した両部位の換算厚さ値を補正することができる。尚、表示画像上から意図する部分を再入力することで、これを更新することができる。

次に、デュアルエネルギーの診断画像を収集するためのＸ線エネルギー条件の自動選択方法について、図３を参照して説明する。

いま、説明を簡略化するために、関心領域の抽出される部位と打ち消したい部位が、それぞれ３ｍｍと９ｍｍであったとする。デュアルエネルギーサブトラクションの方法としては、抽出したい関心部位(関心領域の抽出される部位)の濃度が(同打ち消したい部位)背景部位の厚さに影響受けない、Ｌｏｇサブトラクションであることが望ましい。以下、Ｌｏｇサブトラクションが使用されたとして説明する。

抽出したい関心部位と、打ち消したい（背景）部位との基準コントラストをＡとすると、
｜［Ｌｏｇ{高Ｘ線エネルギー（３mm）}−Ｌｏｇ｛低Ｘ線エネルギー（３mm）}］
−［Ｌｏｇ{高Ｘ線エネルギー（９mm）}−Ｌｏｇ｛低Ｘ線エネルギー（９mm）}］｜
＝Ａ
が得られるための高Ｘ線エネルギー及び低Ｘ線エネルギーが求める解となる。

この時、被験者への被曝低減の観点から、両ペアは極力の高Ｘ線エネルギーであることが望ましく、高Ｘ線エネルギーは、図３の特性図に於いてＥｎｅｒｇｙ５に固定して、Ａに最も近づく低Ｘ線エネルギーを算出することが望ましい。Ａの値は、診断部位毎に適切なものがデジタル画像処理装置２１内の記憶部２１ａに事前に保存されているものとする。

尚、Ｘ線発生器１２により実現されるＸ線管電圧は、一般的には１〜２ｋＶｐのピッチで設定可能であり、また線質調整フィルタ１３についても、３〜４種類が準備されていることが一般的である。しかし、これによって得られる全てのＸ線エネルギーについて、前述した階段ファントム３１を使用して図３に示される特性図のデータをデジタル画像処理装置２１内に保存しておくことは得策ではない。

そこで、デジタル画像処理装置２１内には、所定の離散的な条件で収集された図３に示されるデータのみを保存しておき、同様にデジタル画像処理装置２１内に保存されている補間公式を用いて、最終的なデュアルエネルギーサブトラクションに使用されるＸ線エネルギーのペアを選択することが好ましい。

照射されるＸ線エネルギーは、Ｘ線管１１の電圧と線質調整フィルタ１３の設定により決定される。よって、デジタル画像処理装置２１内に目的のＸ線エネルギーを得るための両者の組み合わせを示すＸ線エネルギーテーブル２７を有している。このＸ線テーブルエネルギー２７を使用することで、Ｘ線管電圧と線質調整フィルタ１３を指定することができる。

最終的なＸ線の照射のためのｍＡｓの設定は、推定被験者体厚（階段ファントム換算値）、使用するＸ線エネルギーが既に求められていることから、Ｘ線条件テーブル２９を使用することで、デュアルエネルギーサブトラクション画像収集のためのｍＡｓ条件は、自ずと導出することができる。

このように、本実施形態によれば、デュアルエネルギーサブトラクションのアプリケーションに於いて、関心領域として抽出された部位の視認性として、被験者の体格ばらつきまたは使用されるＸ線画像診断装置の性能によらず、安定した性能を提供することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

更に、上述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の一実施形態に係るＸ線画像診断装置を示すもので、（ａ）はシステム全体の構成を示したブロック図、（ｂ）は（ａ）のデジタル画像処理装置内の記憶部に記憶されている各種テーブルの例を示した図である。 本実施形態のＸ線画像診断装置の装置実使用時前のデータ収集に使用するための階段ファントム３１の例を示した図である。 図２に示される階段ファントム３１を使用して得られた各ステップに於ける厚さに対するＸ線画像濃度レベル特性を示した図である。 換算厚さ値テーブルの説明をするための一例を示した図である。 Ｘ線条件テーブルの説明図をするための一例を示した図である。

符号の説明

１０…Ｘ線画像診断装置、１１…Ｘ線管、１２…Ｘ線発生器、１３…線質調整フィルタ、１４…Ｘ線絞り、１５…被検者、１７…寝台、１８…Ｘ線検出器、２０…コントローラ、２１…デジタル画像処理装置、２１ａ…記憶部、２２…テレビジョン(ＴＶ)モニタ、２３…Ｘ線診断装置操作パネル、２４…Ｘ線曝射スイッチ、２７…Ｘ線エネルギーテーブル、２８…換算厚さ値テーブル、２９…Ｘ線条件テーブル。

Claims (10)

1. デュアルエネルギーサブトラクションのアプリケーションを有するＸ線画像診断装置に於いて、
   該Ｘ線画像診断装置の実使用時前に、所定の物質で作製された複数の異なる厚さを有する階段状のファントムを用いて、複数のＸ線エネルギーにより前記所定の物質の厚さに対するＸ線吸収特性を事前に収集して保存し、前記Ｘ線画像診断装置の実使用時に使用されたＸ線照射によるＸ線エネルギーと画像濃度レベルから、所定の各検査部位のＸ線吸収度合いを前記階段ファントムの厚さ値であるファントム換算厚に換算して、デュアルエネルギーサブトラクションに必要な２種以上の最適なＸ線エネルギーを算出することを特徴とするＸ線画像診断装置。
2. 前記Ｘ線照射は、前記所定の各検査部位のＸ線吸収度合いを所定の物質換算厚さ値にするためのものであり、常時所定のＸ線エネルギーで、且つ実曝射前の事前曝射により行われることを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。
3. 前記アプリケーションが使用される前記所定の各検査部位にて、前記ファントム換算厚で求められた推定被験者体厚毎に関心領域として抽出及び打消しが求められる第１及び第２の部位それぞれの前記ファントム換算厚の値を予め保存し、
   前記事前曝射により得られた画像から算出された、前記ファントム換算厚で求められた実際の被験者体厚情報を基に、前記指定部位それぞれの換算厚さ値を補正することを特徴とする請求項２に記載のＸ線画像診断装置。
4. 前記関心領域として抽出される第１の部位と、該抽出される電圧の周辺の打消しが求められる第２の部位間での、前記関心領域を視認するためのデュアルエネルギーサブトラクション画像コントラスト基準値を、予め保存し、
   前記複数のＸ線エネルギーによる前記階段ファントム換算厚の値に対するＸ線吸収特性、及び前記指定部位の前記ファントム換算厚の情報を用いることで、当該コントラスト値が得られる最も高いＸ線エネルギーのペアを選択することを特徴とする請求項３に記載のＸ線画像診断装置。
5. 前記関心領域として抽出及び打消しが求められる第１及び第２の部位それぞれの前記階段ファントム換算厚さ値を、前記事前曝射による画像上で選択表示させ、意図しない領域が指定されていた場合には表示画像上から意図する部分を再入力することでこれを更新する機能を有することを特徴とする請求項３に記載のＸ線画像診断装置。
6. デュアルエネルギーサブトラクションのアプリケーションを有するＸ線画像診断装置に於いて、
   該装置の実使用時前に、所定の物質で作製された複数の異なる厚さを有する階段状のファントムを用いて、Ｘ線発生器により照射される複数のＸ線エネルギーにより前記所定の物質の厚さに対するＸ線吸収特性を事前に収集して記憶する記憶手段と、
   前記装置の実使用時に使用されたＸ線照射によるＸ線エネルギーと画像濃度レベルから、所定の各検査部位のＸ線吸収度合いを前記階段ファントムの厚さ値であるファントム換算厚に換算して、デュアルエネルギーサブトラクションに必要な２種以上の最適なＸ線エネルギーを算出する算出手段と、
   を具備することを特徴とするＸ線画像診断装置。
7. 前記Ｘ線発生器は、前記所定の各検査部位のＸ線吸収度合いを所定の物質換算厚さ値にするために、常時所定のＸ線エネルギーで、且つ実曝射前の事前曝射により照射されることを特徴とする請求項６に記載のＸ線画像診断装置。
8. 前記記憶手段は、前記アプリケーションが使用される前記所定の各検査部位にて、前記ファントム換算厚で求められた推定被験者体厚毎に関心領域として抽出及び打消しが求められる第１及び第２の部位それぞれの前記ファントム換算厚の値を予め記憶し、
   前記事前曝射により得られた画像から算出された、前記ファントム換算厚で求められた実際の被験者体厚情報を基に、前記指定部位それぞれの換算厚さ値を補正する処理手段を更に具備することを特徴とする請求項７に記載のＸ線画像診断装置。
9. 前記記憶手段は、前記関心領域として抽出される第１の部位と、該抽出される電圧の周辺の打消しが求められる第２の部位間での、前記関心領域を視認するためのデュアルエネルギーサブトラクション画像コントラスト基準値を予め記憶し、
   前記複数のＸ線エネルギーによる前記階段ファントム換算厚の値に対するＸ線吸収特性、及び前記指定部位の前記ファントム換算厚の情報を用いることで、当該コントラスト値が得られる最も高いＸ線エネルギーのペアを選択する選択手段を更に具備することを特徴とする請求項８に記載のＸ線画像診断装置。
10. 前記処理手段は、前記関心領域として抽出及び打消しが求められる第１及び第２の部位それぞれの前記階段ファントム換算厚さ値を、前記事前曝射による画像上で選択表示させ、所望しない領域が指定されていた場合には表示画像上から所望する部分を再入力することでこれを更新することを特徴とする請求項８に記載のＸ線画像診断装置。

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