JP2010200824A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射線を用いた撮像画像を有効に利用する。
【解決手段】画像診断システム１０に設けられる画像処理装置２６では、放射線を用いた撮像によって得られる画像データに対して、濃度補正部３６でシェーディング補正などの濃度補正を行う。この後、画像処理装置では、濃度補正された画像データに対して感度補正、ダイナミックレンジ圧縮、周波数処理及び階調処理を行うことにより、診断画像となる画像データを生成する。また、画像処理装置には、骨塩定量部４８が設けられており、濃度補正された画像データを用いて骨塩定量を行う。周波数処理部４２では、周波数処理を行うときの周波数処理パラメータを、骨塩定量の判定結果を用いて設定する。これにより、高品質の診断画像が得られると共に、骨塩定量の判定結果を合わせて表示することにより、診断画像を用いた的確な診断を支援することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、被写体を透過した放射線に基づいて被写体像を形成する画像形成装置に関する。

医療分野においては、人などを検査対象（被検者）として、被検者の撮像部位を透過した放射線を、放射線受光媒体で受光して撮像を行う。この撮像によって得られる放射線エネルギーの分布を電気信号に変換することにより、診断用の画像（診断画像）を得るようにしている。すなわち、生体では、組織によって放射線の吸収が異なり、撮像部位によって放射線受光媒体で検出される放射線エネルギーも変化する。ここから、放射線エネルギーの分布に基づいて診断画像が生成されている。

放射線受光媒体としては、蓄積性蛍光体からなる層を有するシート（蓄積性蛍光体シート）がある。蓄積性蛍光体は、放射線が照射されることにより放射線エネルギーを吸収し、放射線エネルギーを吸収した状態では、レーザ光などの励起光が照射されることにより、輝尽発光が生じる。

ここから、被写体を透過した放射線によって蓄積性蛍光体シートへ放射線画像情報を記録する撮像を行い、この蓄積性蛍光体シートへ励起光を走査しながら照射し、これにより発せられる蛍光を時系列的に読み取ることにより、放射線画像情報に基づいた画像、すなわち、被写体像が得られる。

ところで、放射線を用いた被写体像の撮像は、診断画像の作成のみでなく、骨塩定量の検査にも多用されている。また、放射線画像を用いた骨塩定量を行うための各種の定量方法が提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）
一方、放射線を用いた診断画像の作成は、被検体の各種の部位で行われ、また、骨塩定量も、被検者の任意の部位の骨格を撮像して行うことができる。ただ、診断画像の形成と骨塩定量とは、別々に撮像された画像が用いられている。すなわち、画像診断を行うときには、画像診断用の撮像及び画像形成処理が行われ、骨塩定量を行うときには、骨塩定量のための撮像が行われている。このために、被検者に対する放射線の照射回数が増えることがある。

特開平５−９５９４０号公報 特開平６−３２７６６９号公報 特開平８−２８０６５６号公報

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、放射線を用いた撮影画像を有効に利用する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、被写体を透過して放射線受光媒体で受光された放射線から得られる画像データに基づいて被写体像を形成し、形成した被写体像を表示手段に表示する画像形成装置であって、前記被写体を透過した放射線から得られる画像データに基づいて骨塩定量を行う骨塩定量手段と、前記被写体を透過した放射線から得られる画像データに対して、予め設定された強調度に基づいて周波数処理を行う周波数処理手段と、前記周波数処理手段によって得られた画像データに基づいた被写体像と共に、前記骨塩定量手段によって得られる骨塩定量の判定結果を前記表示手段に表示する表示処理手段と、を含む。

この発明によれば、放射線を用いて撮像することにより得られる画像データに基づいて、診断画像となる被写体像を生成し、表示手段に表示する。これと共に、被写体像を形成するために撮像した画像データを用いて、骨塩定量を行い、判定結果を被写体象と合わせて表示手段に表示する。

一般に、骨塩定量を行うときには放射線受光媒体で受光された放射線に応じた画像データに対して、濃度ムラを補正するシェーディング補正などが行われ、この後に、例えば、ＭＤ法などによって骨塩定量が成される。

また、各種の診断に用いられる診断画像は、放射線受光媒体で受光された放射線に応じた画像データに対して、シェーディング補正が施された画像データに対して、周波数変換処理、階調処理などが施される。これにより、撮像部位のエッジが強調された画像が得られる。

ここから、本発明では、前記被写体を透過した放射線から得られる画像データに基づいた周波数処理を行うことにより、表示手段に表示する被写体像の画像データを生成する。これに加え、周波数処理に用いる前記被写体を透過した放射線から得られる画像データに基づいて骨塩定量を行う、この計測結果を、被写体像と共に表示手段に表示する。

これにより、骨塩定量のみのために被検者に放射線が照射されるのを抑えることができる。すなわち、本発明は、各種の画像診断のために撮像される放射線画像を用い、骨塩定量をおこなう。

このような本発明では、前記被写体を透過した放射線から得られる画像データに対して濃度ムラ補正を施す濃度補正手段を含み、前記骨塩定量手段及び前記周波数処理手段が、前記濃度補正手段によって補正された画像データに対する処理を行うものであれば良い。

また、本発明は、前記周波数処理手段が、前記骨塩定量手段の判定結果をパラメータとして前記強調度を設定し、設定した強調度が得られるように前記周波数処理を行う。

これにより、骨密度、骨塩量値などに拘わらず鮮明な骨格画像が得られる。

以上説明したように本発明によれば、表示手段に被写体像を表示するために、被写体を透過した放射線から得られる画像データを用いて骨塩定量を行う。これにより、骨塩定量のためだけに放射線を用いた撮像を行うのを抑制することができる。また、骨塩定量の判定結果に基づいて周波数処理を行うので、高品質の被写体像が得られるという効果を有する。

画像処理装置の要部の概略構成を示す機能ブロック図である。 （Ａ）は画像診断システムに適用される撮像装置の一例を示す概略図、（Ｂ）は画像診断システムに適用される画像処理装置の一例を示す概略図である。 （Ａ）は周波数処理を行ったときのエッジ部の濃度変化の概略を示す線図、（Ｂ）は周波数処理を省略したときのエッジ部の濃度変化の概略を示す線図である。 撮像部位の一例とする左手の骨格構造を示す概略図である。 （Ａ）は画像処理装置で得られる診断画像の一例を示す概略図、（Ｂ）は（Ａ）の診断画像の元となる撮影画像の一例を示す概略図である。 モニタ上での診断画像の表示の一例を示す概略図である。

以下に図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。図２（Ａ）には、本発明の実施の形態に係る画像診断システム１０に適用可能な撮像システム１２の概略構成が示されている。この撮像装置１２は、放射線を発する放射線光源１４を備えている。また、撮像装置１２には、放射線光源１４から発せられて被写体である人（被検者）を透過した放射線が照射される撮像ステージ１６を備えている。

この撮像ステージ１６には、放射線受光媒体として、例えば、蓄積性蛍光体による層を有する蓄積性蛍光体シートが配置されている。蓄積性蛍光体は放射線が照射されることにより放射線エネルギーを吸収して保持する。また、放射線エネルギーを吸収した蓄積性蛍光体は、レーザ光などの励起光が照射されることにより輝尽発光が生じ、吸収している放射線エネルギーに応じた蛍光を発する。

ここから、蓄積性蛍光体シートは、放射線が照射されることにより、照射された放射線に応じた放射線エネルギー分布の放射線画像情報が記録される（撮像）。この蓄積性蛍光体シートに励起光を走査しながら照射し、蓄積性蛍光体シートから発せられる蛍光を時系列的に読み取ることにより、診断画像となる放射線画像情報に応じた画像データが得られる。

なお、放射線受光媒体としては、これに限らず、放射線が照射されることにより照射された放射線エネルギーに応じた電気信号を出力する放射線受光素子を、マトリックス状に配置した変換パネルを用い、該変換パネルから出力される電気信号を時系列的に読み取って画像データを生成するものであっても良い。

撮像装置１２では、被検者の任意の部位の放射線画像の撮像を行うことができるようになっており、ここから、撮像ステージ１６としては、例えば、ベッド式のテーブル１８Ａと、スタンド式のパネル１８Ｂを含むことができる。被検者が載るベッド式のテーブル１８Ａには、その下方に、放射線受光媒体が収容された撮像部２０Ａが設けられ、この撮像部２０Ａが、被験者の撮像部位に合わせてテーブル１８Ａの下方を移動される。また、スタンド式のパネル１８Ｂは、放射線受光媒体が収容された撮像部２０Ｂが一体で設けられており、パネル１８Ｂが被検者の撮像部位に合わせて昇降される。

このような撮像ステージ１４を備えた撮像装置１２では、放射線光源１４がロボットアームなどのアーム２２に取り付けられ、撮像ステージ１４（テーブル１８Ａ又はパネル１８Ｂ）及び被検者の撮像部位に応じて放射線を発する位置及び方向が変更される。

また、撮像装置１２は、例えば、放射線光源１４と一体に操作イッチ２４が設けられ、この操作スイッチ２４の操作によって撮像ステージ１６の選択（テーブル１８Ａ又はパネル１８Ｂ）、撮像部位の選択、撮像ステージ１６（テーブル１８Ａ又はパネル１８Ｂ）の高さ調整及び放射線光源１４の移動調整などを行うことができる。

一方、画像診断システム１０は、放射線の照射によって得られる被写体像を再現する画像処理装置２６を含んでいる。図２（Ｂ）に示されるように、画像処理装置２６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ及びＨＤＤなどの記憶媒体がバスによって接続された一般的構成のパーソナルコンピュータに、ＰＣＩボードなどを付加して構成された装置本体２８を備えている。

画像処理装置２６は、この装置本体２８に、各種の表示を行なうＣＲＴ、ＬＣＤなどのディスプレイによって形成されるモニタ３０、各種の入力操作を行うキーボードやポインタによって形成される入力デバイス３２を含んでいる。

図１に示されるように、画像診断システム１０では、撮像装置１２と画像処理装置２６とが、直接又は間接的に接続され、撮像装置１２によって撮像されて得られた画像データ（生データ）が画像処理装置２６に読み込まれる。このときの画像データの取得方法としては、撮像装置１２で用いる放射線受光媒体に応じた構成を適用することができる。

すなわち、撮像装置１２が放射線受光素子を用いたものであれば、撮像装置１２と画像処理装置２６とを電気的に接続して、撮像装置１２で得られる画像データを、画像処理装置２６が読み込むものであればよい。また、撮像装置１２が蓄積性蛍光体シートへ放射線画像情報を記録することにより被写体像の撮像を行う構成であるときには、蓄積性蛍光体シートから放射線画像情報を読み取るスキャナなどの読取り装置３４を設ければよい。なお、読取り装置３４としては、蓄積性蛍光体シートに励起光を照射しながら、この励起光によって蓄積性蛍光体シートから発せられる蛍光を時系列的に読み取って電気信号に変換する構成を適用することができる。

画像処理装置２６の装置本体２８には、濃度補正部３６が形成されている。この濃度補正部３６では、例えば、放射線受光媒体から得られる画像データ（生データ）に対して、放射線受光媒体で生じる濃度ムラに対するシャーデング補正を行う。また、放射線受光媒体から放射線のエネルギー分布を読み取って電気信号に変換するときに、装置の機差によって装置ごとに濃度が異なることがある。このような機差に対する濃度補正は、読取り装置ごとで行われるが、この濃度補正部３６で行われるものであっても良い。これにより、生の画像データに対して、放射線受光媒体、撮像装置１２に起因する濃度ムラ、読取り装置の機差に起因する濃度ムラにたいする補正が施される。

また、装置本体２８には、感度補正部３８、ダイナミックレンジ圧縮部４０、周波数処理部４２、階調処理部４４及び表示処理部４６が形成されており、シェーディング補正が施された画像データに対して、感度補正、ダイナミックレンジの圧縮が施された後、周波数処理部４２で周波数処理が行われる。

また、周波数処理が施された画像データは、階調処理部４４で階調処理が施されて、適正な濃度及び階調の診断画像が表示処理部４６でモニタ３０に表示される。

ここで、周波数処理部４２では、例えば、近傍画素の平均から平滑化画像を作成し、この平滑化画像と元の画像との差分画像を求め、さらに、この差分画像に対して濃度に依存した強調処理を施し、元の画像に加える。このときに、周波数処理部４２では、差分画像に対し非線形変換処理を行い、変換された各差分画像の総和を用いて周波数強調を行う。

これにより、周波数処理を行わなかった場合、図３（Ｂ）に示される濃度変化がある画像エッジ部に対して、図３（Ａ）に示されるように、濃度変化の上端及び下端が強調される。このときに、予め設定されたパラメータに基づいて強調度Ｅを設定するようにしている。このような診断画像の生成は、これに限らず、公知の構成を適用することができる。

一方、本実施の形態に適用している画像処理装置２６では、装置本体２８に骨塩定量部４８が形成されている。この骨塩定量部４８では、濃度補正部３６で濃度ムラなどに対する補正等が施された画像データを用いて、例えば、ＭＤ法、ＳＸＡ法などの撮像部位に応じた手法を適用して骨塩定量を行う。なお、診断画像の撮像を行うときに、骨塩定量を合わせて行うときには、撮像部位に並べて、撮像画像上で濃度が段階的に変化する一般的構成のスロープ部材（図示省略）を配置し、これにより、撮像画像内に、ＭＤ法を用いた骨塩定量に適用する骨塩ファントム画像が形成される。

ここで、本実施の形態に適用している骨塩定量部４８は、画像データから撮像部位の骨格を特定する。すなわち、人体の骨格構造のうちのどの骨格を含むか否かを特定する。

さらに、骨塩定量部４８では、特定した骨格構造から骨塩定量に適用するように指定された骨部を特定する。例えば、図４に示されるように、撮像部位が左手５０であるときに、左手５０の骨格構造５２を特定し、この後、骨格構造５２に対して骨塩定量と行う部位（骨部）として設定されている第２中手骨５４を抽出する。

この後、特定部位の画像と骨塩ファントム画像を用いて骨塩定量を行う。これにより、診断画像として撮像された放射線画像から骨塩定量が得られる。

また、画像処理装置２６では、骨塩定量を行うと、この骨塩定量に基づいて周波数処理部４２で周波数処理を行うときの強調度Ｅを示す周波数処理パラメータを設定する。

骨塩定量は、骨密度の若年成人（２０歳〜４０歳）平均値を１００％としたときの骨塩量値（比率）であり、周波数処理パラメータは、骨密度又は骨塩量値に基づいて設定する。このときに、例えば、骨塩量値が比較的高いとき（例えば、８０％以上）は、強調度Ｅが大きく（強く）なるようにし、骨塩量値が低いとき（例えば、７９％以下）では、強調度Ｅが小さく（弱く）なるように設定する。なお、骨塩量値に基づいた周波数処理パラメータは、２段階でなく３段階以上で設定しても良い。

また、画像処理装置２６の表示処理部４６は、骨塩定量が行われると、診断画像と共に骨塩定量の検査結果を合わせて表示する。

ここで、被検者の左手５０を例に、診断画像の生成処理を説明する。テーブル１８Ａを用いて撮像部位を左手５０として撮像を行うときには、左手５０をテーブル１８Ａ上に載せ、左手５０を挟んで放射線光源１４と撮像部５０Ａを対向させる。また、パネル１８Ｂを用いて左手５０を撮像するときには、左手５０をパネル１８Ｂに当て、このパネル１８Ａに放射線光源１４を対向させる。また、診断画像の撮像と共に骨塩定量と行うときには、左手５０に並べてスロープ部材を配置する。

図５（Ｂ）には、この撮像されることにより得られる画像データ（生データ）の画像５６を示している。この画像５６には、左手５０の画像５０Ａと共に、濃度が段階的に変化された骨塩ファントム画像５８が含まれる。

画像処理装置２６は、この画像データを読み込むと、先ず、濃度補正部３６でシェーディング補正が施される。この後、感度補正書理、ダイナミックレンジ圧縮処理、周波数処理及び階調処理が順に施される。

一方、画像処理装置２６には、骨塩定量部４８が形成されており、シェーディング補正が施された画像データを用いて、骨塩定量が行われる。

骨塩定量部４８では、画像データの画像から撮像部位を特定し、特定した撮像部位から該当部位の骨格構造を特定する。なお、撮像部位の特定は、例えば、撮像装置１２で撮像を行うときに、撮像部位が入力されていれば、そのときの情報を、撮像装置１２から取得するなどして用いてもよく、また、画像データを読み込むときに撮像部位が特定されていれば、入力デバイス３２からその撮像部位を入力するものであっても良い。

骨塩定量部４８では、撮像部位及び骨格構造が特定されると、撮像部位に対して設定されている骨塩定量に用いる骨部を抽出する。これにより、撮像部位が左手５０であれば左手５０の骨格構造５２から第２中手骨５４が抽出される。

骨塩定量部４８では、抽出した骨部（第２中手骨５４）と、シェーディング補正が施された骨塩ファントム画像５８を用いて骨塩定量を行う。これにより、骨塩量値、骨密度等が得られる。

ここで、周波数処理部４２では、骨塩定量部４８で骨塩定量が行われると、骨塩定量部４８から定量結果である骨塩量値を読み込み、この骨塩量値を周波数処理パラメータとして、周波数処理を行うときの強調度Ｅを設定し、設定に基づいて周波数処理を行う。

このようにして周波数処理を行った後、階調処理が行われることにより、診断画像となる画像が得られる。図５（Ａ）には、このときの一例とする画像６０が示されている。この画像６０では、図５（Ｂ）の画像５６と比較して、撮像部位である左手５０の画像５０Ａが明確にされている。このとき、骨定量値を用いて周波数処理を行うときの強調度Ｅが設定されているために骨格構造５２が明確となっている。

すなわち、骨塩量値が低いときに、強調度Ｅを強くする（大きくする）と、骨格構造５２が全体的に白く強調されてしまう。このときに、強調度Ｅが弱くなる（小さくなる）ように設定されるために、骨格構造５２が明確となる。

また、骨塩量値が高いときに、強調度Ｅが弱いと、骨格構造５２のエッジが不明瞭となることがあるが、このときに、強調度Ｅを強くすることにより、エッジの切れが明確となる。

一方、表示処理部４６では、診断画像の画像データが生成されると、この画像データに応じた診断画像（画像６０）をモニタ３０に表示する。このとき、吹出し６２に示されるように、モニタ３０には、診断画像となる画像６０と共に、骨塩定量の測定結果が例えば、「あなたの持ち密度は、・・・です」、「同年代層に比べて、・・・です」、「若年齢平均に比べて、・・・です」などとして表示される。

このように、画像処理装置２６では、画像診断のために撮像して得られる画像データから、診断画像を生成するのみでなく骨塩定量も行うため、骨塩定量のためだけの撮像が不要となる。

また、画像処理装置２６では、骨塩定量の結果に基づいて周波数処理を行うときの周波数処理パラメータを設定し、この設定に基づいて周波数処理を行う。これにより、骨密度の相違が起因して骨格構造が不明瞭となってしまうのを防止し、高品質の診断画像が得られる。

さらに、画像処理装置２６では、診断画像のみでなく、骨塩定量の測定結果も合わせてモニタ３０に表示するために、診断画像に基づいた骨格構造に対する的確な診断を支援することができる。

なお、以上説明した本実施の形態は、本発明の構成を限定するものではない。本発明は、放射線を用いて診断画像を形成する任意の構成に適用することができる。

１０ 画像診断システム
１２ 撮像装置
２６ 画像処理装置（画像形成装置）
３０ モニタ
３６ 濃度補正部
４２ 周波数処理部
４６ 表示処理部
４８ 骨塩定量部

Claims (3)

1. 被写体を透過して放射線受光媒体で受光された放射線から得られる画像データに基づいて被写体像を形成し、形成した被写体像を表示手段に表示する画像形成装置であって、
   前記被写体を透過した放射線から得られる画像データに基づいて骨塩定量を行う骨塩定量手段と、
   前記被写体を透過した放射線から得られる画像データに対して、予め設定された強調度に基づいて周波数処理を行う周波数処理手段と、
   前記周波数処理手段によって得られた画像データに基づいた被写体像と共に、前記骨塩定量手段によって得られる骨塩定量の判定結果を前記表示手段に表示する表示処理手段と、
   を含む画像形成装置。
2. 前記被写体を透過した放射線から得られる画像データに対して濃度ムラ補正を施す濃度補正手段を含み、前記骨塩定量手段及び前記周波数処理手段が、前記濃度補正手段によって補正された画像データに対する処理を行う請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記周波数処理手段が、前記骨塩定量手段の判定結果をパラメータとして前記強調度を設定し、設定した強調度が得られるように前記周波数処理を行う請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。