JP2012024516A - 放射線画像撮影表示方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】立体視画像を構成する各放射線画像の撮影方向に応じて放射線画像検出器の検出面の傾きを変更するような場合においても、画像全体を適切に立体視することができる立体視画像を表示する。
【解決手段】各撮影方向に応じて放射線画像検出器の検出面の傾きを変更するとともに、その傾けた検出面上に投影された各放射線画像を、立体視画像の所望の視点方向に直交する面上にそれぞれ投影した各投影放射線画像を用いて立体視画像を表示する。
【選択図】図５

Description

本発明は、互いに異なる撮影方向から被写体を撮影することによって取得した撮影方向毎の放射線画像を用いて立体視画像を表示する放射線画像撮影表示方法および装置に関するものである。

従来、複数の画像を組み合わせて表示することにより、視差を利用して立体視できることが知られている。このような立体視できる画像（以下、立体視画像またはステレオ画像という）は、同一の被写体を異なる方向から撮影して取得された互いに視差のある複数の画像に基づいて生成される。

そして、このような立体視画像の生成は、デジタルカメラやテレビなどの分野だけでなく、放射線画像撮影の分野においても利用されている。すなわち、被験者に対して互いに異なる方向から放射線を照射し、その被験者を透過した放射線を放射線画像検出器によりそれぞれ検出して互いに視差のある複数の放射線画像を取得し、これらの放射線画像に基づいて立体視画像を生成することが行われている。そして、このように立体視画像を生成することによって奥行感のある放射線画像を観察することができ、より診断に適した放射線画像を観察することができる。

ここで、一般的に放射線画像撮影装置においては、被写体において散乱した散乱線が放射線画像検出器内に入射するのを防止するため、放射線画像検出器の検出面側に、散乱線を除去するためのグリッドが配置される。

そして、上述したような散乱線の問題は、立体視画像を撮影する放射線画像撮影装置においても同様であり、たとえば、特許文献１および特許文献２においては、グリッドを使用した立体視画像の放射線画像撮影装置が提案されている。

特開２００４−７３４４９号公報 特開２００４−８１３３０号公報

しかしながら、立体視画像を撮影する放射線画像撮影装置においては、所定の輻輳角をなすような撮影方向から放射線を照射するため、たとえば、撮影方向に対するグリッドの向きを固定するようにした場合、放射線の光軸方向とグリッドにおけるスリットの放射線透過方向が一致しない場合があり、放射線画像の画質の劣化を招くことになる。

そこで、たとえば、撮影方向に対してグリッドの受光面が略垂直になるようにグリッドの受光面および放射線画像検出器の検出面の向きを変更することが考えられるが、このようにした場合、図８に示すように、放射線画像検出器の検出面の向きの変更に対して、被写体の位置は撮影台に設置されたまま固定となるので、放射線画像検出器の検出面上に投影される放射線画像Ｐは、図８における右側と左側とで被写体Ｍと検出面との距離が異なることになり、右側が疎な状態となり左側が密な状態となって輻輳のある放射線画像となってしまう。

立体視画像を構成する各放射線画像においてこのように輻輳がついた場合、立体視画像の端部において２枚の放射線画像間で所望の視差以上に大きくずれが生じ、立体視が困難となる。

本発明は、上記の事情に鑑み、立体視画像を構成する各放射線画像の撮影方向に応じて放射線画像検出器の検出面の傾きを変更するような場合においても、画像全体を適切に立体視することができる立体視画像を表示することができる放射線画像撮影表示方法および装置を提供することを目的とする。

本発明の放射線画像撮影表示方法は、互いに異なる複数の撮影方向から被写体へ放射線を照射し、その放射線の照射による撮影方向毎の放射線画像を放射線画像検出器によって検出し、その検出した複数の放射線画像を用いて立体視画像を表示する放射線画像撮影表示方法において、各撮影方向に応じて放射線画像検出器の検出面の傾きを変更するとともに、その傾けた検出面上に投影された各放射線画像を、立体視画像の所望の視点方向に直交する面上にそれぞれ投影した各投影放射線画像を用いて立体視画像を表示することを特徴とする。

本発明の放射線画像撮影表示装置は、互いに異なる複数の撮影方向から被写体へ放射線を照射する放射線照射部と、放射線照射部による放射線の照射による撮影方向毎の放射線画像を検出する放射線画像検出器と、放射線画像検出器によって検出された複数の放射線画像を用いて立体視画像を表示する表示部とを備えた放射線画像撮影表示装置において、各撮影方向に応じて放射線画像検出器の検出面の傾きを変更する傾き変更機構を備え、表示部が、傾き変更機構によって傾けられた検出面上に投影された各放射線画像を、立体視画像の所望の視点方向に直交する面上にそれぞれ投影した各投影放射線画像を用いて立体視画像を表示するものであることを特徴とする。

また、上記本発明の放射線画像撮影表示装置においては、放射線を透過する部分と放射線を吸収する部分とを交互に配列したグリッドを放射線画像検出器の検出器面側に設け、傾き変更機構を、放射線画像検出器の検出面とともに、グリッドの受光面の傾きも変更するものとできる。

また、検出面上に投影された各放射線画像を、立体視画像の所望の視点方向に直交する面上にそれぞれ投影した各投影放射線画像を生成する画像補正部を設けることができる。

また、画像補正部を、各撮影方向の角度に基づいて各投影放射線画像を生成するものとできる。

また、立体視画像の所望の視点方向に直交する面を、放射線画像検出器の検出面よりも放射線照射部側に設定することができる。

また、被写体が設置される撮影台を設け、その撮影台の被写体設置面の向きを固定するようにできる。

また、立体視画像の所望の視点方向に直交する面を被写体設置面とすることができる。

また、放射線画像検出器とグリッドとを１つの筐体内に収容することができる。

また、筐体を、各撮影方向に応じて回転するものとできる。

本発明の放射線画像撮影表示方法および装置によれば、各撮影方向に応じて放射線画像検出器の検出面の傾きを変更するとともに、その傾けた検出面上に投影された各放射線画像を、立体視画像の所望の視点方向に直交する面上にそれぞれ投影して各投影放射線画像を生成するようにしたので、上述したような輻輳の付いてない各投影放射線画像を用いて立体視画像を表示することによって画像全体を適切に立体視することができる立体視画像を表示することができる。

本発明の立体視画像撮影表示装置の一実施形態を用いた乳房画像撮影表示システムの概略構成図 図１に示す乳房画像撮影表示システムのアーム部を図１の右方向から見た図 図１に示す乳房画像撮影表示システムのコンピュータ内部の概略構成を示すブロック図 本発明の立体視画像撮影表示装置の一実施形態を用いた乳房画像撮影表示システムの作用を説明するためのフローチャート 放射線画像検出器の検出面上に投影された放射線画像を仮想投影面上に投影する方法を説明するための図 放射線画像検出器の検出面上に投影された放射線画像を仮想投影面上に投影する方法を説明するための図 放射線画像検出器の検出面上に投影された放射線画像を仮想投影面上に投影するその他方法を説明するための図 放射線画像の撮影方向に応じて放射線画像検出器の検出面の傾きを変更した場合の問題点を説明するための図

以下、図面を参照して本発明の放射線画像撮影表示装置の一実施形態を用いた乳房画像撮影表示システムについて説明する。図１は、本実施形態の乳房画像撮影表示システム全体の概略構成を示す図である。

本実施形態の乳房画像撮影表示システム１は、図１に示すように、乳房画像撮影装置１０と、乳房画像撮影装置１０に接続されたコンピュータ２と、コンピュータ２に接続されたモニタ３および入力部４とを備えている。

そして、乳房画像撮影装置１０は、図１に示すように、基台１１と、基台１１に対し上下方向（Ｚ方向）に移動可能であり、かつ回転可能な回転軸１２と、回転軸１２により基台１１と連結されたアーム部１３を備えている。なお、図２には、図１の右方向から見たアーム部１３を示している。

アーム部１３はアルファベットのＣの形をしており、その一端には撮影台１４および撮影ユニット１５が、その他端には撮影台１４と対向するように放射線照射部１６が取り付けられている。アーム部１３の回転および上下方向の移動は、基台１１に組み込まれたアームコントローラ３１により制御される。

また、撮影台１４は放射線を透過する材料から形成されるものであるとともに、アーム部１３に対し回転可能に構成されており、基台１１に対してアーム部１３が回転したときでも、撮影台１４の向きは基台１１に対し固定された向きとすることができる。

撮影ユニット１５の内部には、フラットパネルディテクタ等の放射線画像検出器１５ａと、グリッド１５ｂと、放射線画像検出器１５ａからの電荷信号の読み出しを制御する検出器コントローラ３３が備えられている。また、撮影台１４の内部には、放射線画像検出器１５ａから読み出された電荷信号を電圧信号に変換するチャージアンプや、チャージアンプから出力された電圧信号をサンプリングする相関２重サンプリング回路や、電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部などが設けられた回路基板なども設置されている。

また、撮影ユニット１５は、アーム部１３に対し回転可能に構成されており、ステレオ画像を構成する２枚の放射線画像の撮影方向に応じて傾きを変更可能に構成されている。そして、撮影ユニット１５内の検出器コントローラ３３は、２枚の放射線画像の撮影方向をそれぞれ取得し、各放射線画像の撮影において、各撮影方向に対して放射線画像検出器１５ａの検出面およびグリッド１５ｂの受光面が略直交するように撮影ユニット１５を回転させて傾斜させるものである。

放射線画像検出器１５ａは、放射線画像の記録と読出しを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線画像検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線画像検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチをオン・オフされることによって放射線画像信号が読みだされる、いわゆるＴＦＴ読出方式のものや、読取光を照射することによって放射線画像信号が読み出される、いわゆる光読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。

グリッド１５ｂは、散乱線を除去するためのものであり、放射線を吸収する部材と、放射線を透過する部材とを縞状または格子状となるように交互に配置して形成されたものである。

放射線照射部１６の中には放射線源１７と、放射線源コントローラ３２が収納されている。放射線源コントローラ３２は、放射線源１７から放射線を照射するタイミングと、放射線源１７における放射線発生条件（管電流、時間、管電流時間積等）を制御するものである。

また、アーム部１３の中央部には、撮影台１４の上方に配置されて乳房を押さえつけて圧迫する圧迫板１８と、その圧迫板１８を支持する支持部２０と、支持部２０を上下方向（Ｚ方向）に移動させる移動機構１９が設けられている。圧迫板１８の位置、圧迫圧は、圧迫板コントローラ３４により制御される。

コンピュータ２は、中央処理装置（ＣＰＵ）および半導体メモリやハードディスクやＳＳＤ等のストレージデバイスなどを備えており、これらのハードウェアによって、図３に示すような制御部８ａ、放射線画像記憶部８ｂ、画像補正部８ｃおよび表示制御部８ｄが構成されている。

制御部８ａは、各種のコントローラ３１〜３５に対して所定の制御信号を出力し、システム全体の制御を行うものである。具体的な制御方法については後で詳述する。

放射線画像記憶部８ｂは、放射線画像検出器１５ａによって取得された放射線画像信号を予め記憶するものである。

画像補正部８ｃは、撮影方向に応じて傾けられた放射線画像検出器１５ａの検出面上に投影された各放射線画像を、立体視画像の所望の視点方向に直交する面上にそれぞれ投影した各投影放射線画像を生成するものである。本実施形態においては、上記視点方向を０°方向とし、画像補正部８ｃは、０°方向に直交する面上、すなわち撮影台１４の乳房設置面上に各放射線画像を投影した各投影放射線画像を生成するものとする。なお、この各投影放射線画像の生成方法については、後で詳述する。また、本実施形態においては、上述したように上記視点方向を０°方向としたが、その他の方向としてもよい。

表示制御部８ｄは、画像補正部８ｃにおいて生成された２枚の投影放射線画像信号に基づいてモニタ３に乳房のステレオ画像を表示させるものである。

入力部４は、たとえば、キーボードやマウスなどのポインティングデバイスから構成されるものであり、撮影者による輻輳角を含む撮影条件などの入力や撮影開始指示の入力などを受け付けるものである。

モニタ３は、ステレオ画像の撮影時においては、コンピュータ２から出力された２つの放射線画像信号を用いてステレオ画像を表示可能なように構成されたものである。ステレオ画像を表示する構成としては、たとえば、２つの画面を用いて２つの放射線画像信号に基づく放射線画像をそれぞれ表示させて、これらをハーフミラーや偏光グラスなどを用いることで一方の放射線画像は観察者の右目に入射させ、他方の放射線画像は観察者の左目に入射させることによってステレオ画像を表示する構成を採用することができる。または、たとえば、２つの放射線画像を所定の視差量だけずらして重ね合わせて表示し、これを偏光グラスで観察することでステレオ画像を生成する構成としてもよいし、もしくはパララックスバリア方式およびレンチキュラー方式のように、２つの放射線画像を立体視可能な３Ｄ液晶に表示することによってステレオ画像を生成する構成としてもよい。

次に、本実施形態の乳房画像撮影表示システムの作用について、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、撮影台１４の上に患者の乳房Ｍが設置され、圧迫板１８により乳房Ｍが所定の圧力によって圧迫される（Ｓ１０）。

次に、入力部４おいて、撮影者によって種々の撮影条件が入力された後、撮影開始の指示が入力される。

そして、入力部４において撮影開始の指示があると、まず、制御部８ａが、予め設定されたステレオ画像の撮影のための輻輳角θを読み出し、その読み出した輻輳角θの情報をアームコントローラ３１および検出器コントローラ３３に出力する（Ｓ１２）。なお、本実施形態においては、このときの輻輳角θの情報としてθ＝±２°が予め記憶されているものとするが、これに限らず、撮影者によって入力部４において任意の輻輳角を設定可能である。

そして、アームコントローラ３１において、制御部８ａから出力された輻輳角θの情報が受け付けられると、アームコントローラ３１は、この輻輳角θの情報に基づいて、図２に示すように、アーム部１３が撮影台１４に垂直な方向に対して＋θ°回転するよう制御信号を出力する。すなわち、本実施形態においては、アーム部１３を撮影台１４に垂直な方向に対して＋２°回転するよう制御信号を出力する。

一方、検出器コントローラ３３において、制御部８ａから出力された輻輳角θの情報が受け付けられると、検出器コントローラ３３は、この輻輳角θの情報に基づいて、図２に示すように、放射線画像検出器１５ａの検出面およびグリッド１５ｂの受光面が撮影方向＋θ°に対して略直交するように撮影ユニット１５を回転させる（Ｓ１４）。

そして、上述したようなアーム部１３と撮影ユニット１５の状態において、ステレオ画像を構成する２枚の放射線画像のうちの１枚目の放射線画像の撮影が行われる（Ｓ１６）。具体的には、制御部８ａは、放射線源コントローラ３２および検出器コントローラ３３に対して放射線の照射と放射線画像信号の読出しを行うよう制御信号を出力する。この制御信号に応じて、放射線源１７から放射線が射出され、乳房を＋２°方向から撮影した放射線画像が放射線画像検出器１５ａによって検出され、検出器コントローラ３３によって放射線画像信号が読み出され、その放射線画像信号に対して所定の信号処理が施された後、コンピュータ２の放射線画像記憶部８ｂに記憶される。

次に、アームコントローラ３１は、図２に示すように、アーム部を初期位置に一旦戻した後、撮影台１４に垂直な方向に対して−θ°回転するよう制御信号を出力する（Ｓ１４）。すなわち、本実施形態においては、アーム部１３を撮影台１４に垂直な方向に対して−２°回転するよう制御信号を出力する。

一方、検出器コントローラ３３は、輻輳角θの情報に基づいて、図２に示すように、放射線画像検出器１５ａの検出面およびグリッド１５ｂの受光面が撮影方向−θ°に対して略直交するように撮影ユニット１５を回転させる（Ｓ１８）。

そして、上述したようなアーム部１３と撮影ユニット１５の状態において、２枚目の放射線画像の撮影が行われる（Ｓ２０）。

具体的には、上記と同様に、制御部８ａが、放射線源コントローラ３２および検出器コントローラ３３に対して放射線の照射と放射線画像の読出しを行うよう制御信号を出力する。この制御信号に応じて、放射線源１７から放射線が射出され、乳房を−２°方向から撮影した放射線画像が放射線画像検出器１５ａによって検出され、検出器コントローラ３３によって放射線画像信号が読み出され、所定の信号処理が施された後、コンピュータ２の放射線画像記憶部８ｂに記憶される。

そして、放射線画像記憶部８ｂに記憶された２枚の放射線画像信号は、画像補正部８ｃによって読み出され、これらの放射線画像信号に基づいて各投影放射線画像信号が生成される（Ｓ２２）。

画像補正部８ｃは、具体的には、図５に示すようにＸ方向に対して放射線画像検出器１５ａの検出面がθだけ傾いている場合、すなわち撮影角度がθである場合には、検出面に投影された放射線画像の点ｘｒが仮想投影面上の点ｘｖに投影されるように点ｘｖのｘ座標を下式に基づいて算出する。なお、図５に示す仮想投影面とは、ステレオ画像の所望の視点方向に直交する面であり、本実施形態においては上述したとおり撮影台１４の乳房設置面である。
ｘｖ＝ＳＩＤ/｛ｔａｎθ＋（ＳＩＤ/ｘｒ）｝
＝（ＳＩＤ×ｘｒ）/（ｘｒ×ｔａｎθ＋ＳＩＤ）
ただし、ｘｒは検出面上におけるｘ座標の値であり、ＳＩＤとは放射線源１７の焦点位置と放射線画像検出器１５ａの検出面との距離を示すものである。

また、点ｘｖのｙ座標については下式に基づいて算出される。
ｙｖ＝（ＳＩＤ×ｙｒ）/（ＳＩＤ＋ｄ）
ただし、ｄは、図６に示すように点ｘｒと仮想投影面とを結ぶ垂線の長さであり、ｄ＝ｘｒ×ｓｉｎθである。また、ｙｒは検出面上におけるｙ座標である。

そして、画像補正部８ｃは、上述したようにして点ｘｖのｘ座標およびｙ座標を算出することによって、各放射線画像信号を仮想投影面上に投影した各投影放射線画像信号を生成し、各投影放射線画像信号を表示制御部８ｄに出力する。

そして、表示制御部８ｄは、入力された２枚の投影放射線画像信号に基づいてモニタ３に乳房のステレオ画像を表示する（Ｓ２４）。

なお、上記実施形態においては、画像補正部８ｃにおいて投影放射線画像信号を生成する際、図５に示すように、放射線画像検出器１５ａの検出面の中央位置と仮想投影面の中央位置とが交差するように仮想投影面を設定するようにしたが、これに限らず、たとえば、図７に示すように、仮想投影面が、放射線画像検出器１５ａの検出面よりも放射線源１７側になるように設定することが望ましい。このように仮想投影面を設定することによって点ｘｒから点ｘｖへの投影を全て縮小処理とすることができるので投影点が広がらないようにすることができ、立体視し易い画像を表示することができる。なお、このように仮想投影面を設定する場合には、下式によって点ｘｖのｘ座標を算出することができる。
ｘｖ＝ＳＩＤ’/｛ｔａｎθ＋（ＳＩＤ/ｘｒ）｝
＝（ＳＩＤ’×ｘｒ）/（ｘｒ×ｔａｎθ＋ＳＩＤ）
ただし、ＳＩＤ’はＳＩＤ−Ａであり、Ａは、図７に示すように検出面の中央位置から仮想投影面に向かって引いた垂線の長さである。

また、点ｘｖのｙ座標については下式に基づいて算出される。
ｙｖ＝（ＳＩＤ’×ｙｒ）/（ＳＩＤ’＋ｄ）
ｄ＝ｘｒ×ｓｉｎθ
なお、上記説明は、本発明の立体視画像表示装置の一実施形態を乳房画像撮影表示システムに適用したものであるが、本発明の被写体としては乳房に限らず、たとえば、胸部や頭部などを撮影する放射線画像撮影表示システムにも本発明を適用することができる。

１ 乳房画像撮影表示システム
２ コンピュータ
３ モニタ
４ 入力部
８ａ 制御部
８ｂ 放射線画像記憶部
８ｃ 画像補正部
８ｄ 表示制御部
１０ 乳房画像撮影装置
１３ アーム部
１４ 撮影台
１５ 撮影ユニット
１５ａ 放射線画像検出器
１５ｂ グリッド
１７ 放射線源
１８ 圧迫板

Claims (10)

1. 互いに異なる複数の撮影方向から被写体へ放射線を照射し、該放射線の照射による撮影方向毎の放射線画像を放射線画像検出器によって検出し、該検出した複数の放射線画像を用いて立体視画像を表示する放射線画像撮影表示方法において、
   前記各撮影方向に応じて前記放射線画像検出器の検出面の傾きを変更するとともに、
   該傾けた検出面上に投影された前記各放射線画像を、前記立体視画像の所望の視点方向に直交する面上にそれぞれ投影した各投影放射線画像を用いて前記立体視画像を表示することを特徴とする放射線画像撮影表示方法。
2. 互いに異なる複数の撮影方向から被写体へ放射線を照射する放射線照射部と、該放射線照射部による放射線の照射による撮影方向毎の放射線画像を検出する放射線画像検出器と、放射線画像検出器によって検出された複数の放射線画像を用いて立体視画像を表示する表示部とを備えた放射線画像撮影表示装置において、
   前記各撮影方向に応じて前記放射線画像検出器の検出面の傾きを変更する傾き変更機構を備え、
   前記表示部が、前記傾き変更機構によって傾けられた検出面上に投影された前記各放射線画像を、前記立体視画像の所望の視点方向に直交する面上にそれぞれ投影した各投影放射線画像を用いて前記立体視画像を表示するものであることを特徴とする放射線画像撮影表示装置。
3. 前記放射線を透過する部分と前記放射線を吸収する部分とを交互に配列したグリッドが前記放射線画像検出器の検出器面側に設けられ、
   前記傾き変更機構が、前記放射線画像検出器の検出面とともに、前記グリッドの受光面の傾きも変更するものであることを特徴とする請求項２記載の放射線画像撮影表示装置。
4. 前記検出面上に投影された前記各放射線画像を、前記立体視画像の所望の視点方向に直交する面上にそれぞれ投影した各投影放射線画像を生成する画像補正部を備えたことを特徴とする請求項２または３記載の放射線画像撮影表示装置。
5. 前記画像補正部が、前記各撮影方向の角度に基づいて前記各投影放射線画像を生成するものであることを特徴とする放射線画像撮影表示装置。
6. 前記立体視画像の所望の視点方向に直交する面が、前記放射線画像検出器の検出面よりも前記放射線照射部側に設定されるものであることを特徴とする請求項２から５いずれか１項記載の放射線画像撮影表示装置。
7. 前記被写体が設置される撮影台を備え、
   該撮影台の被写体設置面の向きが固定されていることを特徴とする請求項２から６いずれか１項記載の放射線画像撮影表示装置。
8. 前記立体視画像の所望の視点方向に直交する面が前記被写体設置面であることを特徴とする請求項７記載の放射線画像撮影表示装置。
9. 前記放射線画像検出器と前記グリッドとが１つの筐体内に収容されていることを特徴とする請求項３記載の放射線画像撮影表示装置。
10. 前記筐体が、前記各撮影方向に応じて回転するものであることを特徴とする請求項９記載の放射線画像撮影表示装置。

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