JP2012165983A

JP2012165983A - Ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP2012165983A
Application number: JP2011031545A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Notohara; 大介能登原; Kazuyoshi Nishino; 和義西野
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2012-09-06

Abstract

【課題】簡易な構成でありながら、散乱線を大幅に減少させることが可能なＸ線撮影装置を提供する
【解決手段】被検者に向けてＸ線を照射するＸ線管３１と、このＸ線管３１を被検者に沿って移動させるＸ線管移動部８３と、フラットパネルディテクタ１１と、被検者とフラットパネルディテクタ１１の間の被検者に近接した位置に配置されＸ線を通過させるスリットを備えたスリット板と、このスリット板をＸ線移動部８３によるＸ線管３１の移動と同期させて被検者に沿って移動させるスリット板移動部６１と、フラットパネルディテクタ１１により検出した画像を一定時間毎に取り込むとともに、それらの画像をつなぎ合わせる画像処理部８１とを備える。
【選択図】図５

Description

この発明は、Ｘ線撮影装置に関し、特に、デュアルエナジーサブトラクションを利用して被検者の骨密度の測定を行う場合等に好適なＸ線撮影装置に関する。

このようなＸ線撮影装置においては、Ｘ線管から出射されたＸ線は、被検体を通過してフラットパネルディテクタ等のＸ線検出器に到達する。このときには、被検者を構成している原子とＸ線との光電効果または、コンプトン効果による相互作用により、Ｘ線束は減弱または散乱される。この散乱線は、被検者のコントラストの低下といった画質の劣化の原因となる。このため、従来のＸ線撮影装置においては、散乱線除去グリッドをＸ線検出器の上部に装着し、撮影領域外の領域をコリメータで絞るなどして、散乱線を低減するようにしている。

なお、特許文献１には、コーンビームを用いてＸ線ＣＴ撮影を行う放射線撮影時に、放射線源と放射線検出器との間に、スリットを夫々有する１組の遮蔽板を、両スリットが放射線源と直線状に整列するように配し、１組の遮蔽板を常に放射線源と両スリットが直線状に整列した状態を維持したままで放射線が被写体を走査する方向にステップ状に移動し、その移動のステップ毎に前記放射線源、前記１組の遮蔽板、及び前記放射線検出器を前記被写体の周りに回転させつつ放射線画像の撮影を行う放射線画像撮影装置が開示されている。

特開２０００−２６２５１５号公報

デュアルエナジーサブトラクションを利用して被検者の骨密度の測定を行う場合等においては、散乱線除去グリッドを利用しただけでは、骨密度の正確な測定が可能となる程度まで散乱線を除去することが困難である。なお、特許文献１に記載された放射線画像撮影装置は、撮影対象が異なるものであり、また、装置構成も複雑となる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、簡易な構成でありながら、散乱線を大幅に減少させることができ、例えば、デュアルエナジーサブトラクションを利用した骨密度の測定等においても、正確な測定ができる程度に散乱線の影響を防止することが可能なＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、被検者に向けてＸ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管を前記被検者に沿って移動させるＸ線管移動機構と、前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記被検者と前記Ｘ線検出器の間の前記被検者に近接した位置に配置され、Ｘ線を通過させるスリットを備えたスリット板と、前記スリット板を、前記Ｘ線移動機構によるＸ線管の移動と同期させて、前記被検者に沿って移動させるスリット板移動機構と、前記Ｘ線検出器により検出した画像を一定時間毎に取り込むとともに、それらの画像をつなぎ合わせる画像処理部とを備えたことを特徴とする。

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Ｘ線検出器は静止した状態で被検者を通過したＸ線を検出するとともに、前記画像処理部は、一定時間毎に取り込んだ前記Ｘ線検出器による検出画像を最大値投影法を利用してつなぎ合わせる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記Ｘ線検出器を、前記Ｘ線管および前記スリット板と同期させて、前記被検者に沿って移動させるＸ線検出器移動機構をさらに備えるとともに、前記画像処理部は、一定時間毎に取り込んだ前記Ｘ線検出器による検出画像を前記Ｘ線検出器移動機構によるＸ線検出器の位置情報を利用してつなぎ合わせる。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記スリット板と前記Ｘ線検出器との間に、散乱線除去グリットを備える。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、前記Ｘ線管に高電圧が付与されたときの前記Ｘ線検出器の検出画像と前記Ｘ線管に低電圧が付与されたときの前記Ｘ線検出器の検出画像とに対してサブトラクション処理を行うサブトラクション処理部と、前記サブトラクション処理部によるサブトラクション処理結果から、被検者の骨密度の測定を行う骨密度測定部とを備えている。

請求項１に記載の発明によれば、スリットを通過したＸ線のみを利用して画像を構成することから、簡易な構成でありながら散乱線を大幅に減少させることができる。このため、デュアルエナジーサブトラクションを利用した骨密度の測定等においても、正確な測定ができる程度に散乱線の影響を防止することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、最大値投影法を利用して検出画像をつなぎ合わせることにより、容易に、Ｘ線撮影画像を得ることが可能となる。また、Ｘ線検出器を静止した状態でＸ線撮影を実行できるので、装置構成を簡易なものとすることが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、Ｘ線検出器移動機構によるＸ線検出器の位置情報を利用して検出画像をつなぎ合わせることにより、容易に、Ｘ線撮影画像を得ることが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、スリット板とＸ線検出器との間に配設された散乱線除去グリットの作用により、散乱線の影響をより小さなものとすることが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、サブトラクション処理後に、骨密度を正確に測定することが可能となる。

この発明の第１実施形態に係るＸ線撮影装置を使用してＸ線撮影を行う様子を示す説明図である。スリット板３４の平面図である。Ｘ線照射部３を、懸垂保持部４および水平移動部５とともに示す斜視図である。コリメータ３２の概要図である。この発明の第１実施形態に係るＸ線撮影装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。制御部８０におけるサブトラクション処理部８２を示すブロック図である。画像のつなぎ合わせ処理を模式的に示す説明図である。この発明の第２実施形態に係るＸ線撮影装置を使用してＸ線撮影を行う様子を示す説明図である。この発明の第２実施形態に係るＸ線撮影装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係るＸ線撮影装置を使用してＸ線撮影を行う様子を示す説明図である。

このＸ線撮影装置は、被検者Ｍを横たわらせた状態で撮影するための臥位テーブル１２と、Ｘ線管３１とコリメータ３２とを備えるＸ線照射部３と、このＸ線照射部３を天井面から昇降可能な状態で懸垂保持する懸垂保持部４と、Ｘ線照射部３を天井面に沿って水平移動させる水平移動機構５とを備える。Ｘ線照射部３は、懸垂保持部４および水平移動部５により、図１に示すＸ、Ｙ、Ｚ方向に移動可能に構成されている。また、このＸ線撮影装置は、Ｘ線を通過させるスリットを備えたスリット板３４と、このスリット板３４を一方向に往復移動させるためのスリット板移動部６１と、散乱線除去グリッド３６と、Ｘ線検出器としてのフラットパネルディテクタ１１とを備える。

図２は、上述したスリット板３４の平面図である。

このスリット板３４は、Ｘ線を遮蔽可能な金属板から構成され、このスリット板３４には、Ｘ方向（被検者の体軸と直交する方向）を向くスリット３５が形成されている。このスリットの幅（Ｙ方向の寸法）は、例えば、１センチメートル程度となっている。なお、このスリット板３４は、被検者Ｍにできるだけ近い位置に配置される。

図３は、Ｘ線照射部３を、懸垂保持部４および水平移動部５とともに示す斜視図である。

この水平移動部５は、懸垂保持部４に連結された支持部５１と、天井面５９に敷設された一対の固定レール５２と、この固定レール５２に沿って移動可能に接続された一対の可動レール５３とを備える。懸垂保持部４は、支持部５１を介して可動レール５３に接続されており、この支持部５１は、固定レール５２に沿った移動方向（Ｙ方向）に可動レール５３と一体的に移動するとともに、固定レール５２に沿った移動方向と直交する方向（Ｘ方向）に、可動レール５３に沿って移動可能に接続されている。

懸垂保持部４は、支持部５１に連結された伸縮部４１を備える。この伸縮部４１は、鉛直方向（図２に示すＺ方向）に伸縮可能に構成されており、伸縮部４１の下端部には、Ｘ線照射部３が、水平方向を向く軸４２を介して揺動可能に接続されている。このＸ線照射部３は、軸４２を中心に揺動することにより、水平方向および鉛直方向に、選択的にＸ線を照射可能となっている。

図４は、上述したコリメータ３２の概要図である。

このコリメータ３２は、４枚のコリメータリーフ３３を備える。Ｘ線管３１からのＸ線はこれら４枚のコリメータリーフ３３により遮蔽され、矩形状のＸ線の照射野Ｅが形成される。

図５は、この発明の第１実施形態に係るＸ線撮影装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。

このＸ線撮影装置は、装置全体を制御する制御部８０を有する。この制御部８０は、後述する画像処理部８１、サブトラクション処理部８２および骨密度測定部８４を備える。また、この制御部８０は、上述したＸ線管３１と、フラットパネルディテクタ１１と、液晶表示パネル等から構成される表示部１２と接続されている。また、この制御部８０は、スリット板３４のＹ方向の移動を制御するための上述したスリット板移動部６１と接続されている。さらに、この制御部８０は、上述したＸ線管３１のＸ、Ｙ、Ｚ方向の移動を制御するためのＸ線管移動部８３と接続されている。

図６は、制御部８０におけるサブトラクション処理部８２を示すブロック図である。

このサブトラクション処理部８２は、高電圧撮影時に使用される高電圧画像メモリ９１、ＬＯＧ変換部９２および重みづけ部９３と、低電圧撮影時に使用される低電圧画像メモリ９４、ＬＯＧ変換部９５および重みづけ部９６と、サブトラクション処理を実行するサブトラクション部９７とを備える。

Ｘ線管３１に高電圧値が付与された場合には、フラットパネルディテクタ１１により測定された高電圧画像が高電圧画像メモリ９１に記憶される。高電圧画像メモリ９１に記憶された高電圧画像は、ＬＯＧ変換部９２において対数処理が行われて画像信号に変換された後、重み付け部９３にて体厚情報等に応じた重み係数が乗算される。同様に、Ｘ線管３１に低電圧値が付与された場合には、フラットパネルディテクタ１１により測定された低電圧画像が低電圧画像メモリ９４に記憶される。低電圧画像メモリ９４に記憶された低電圧画像は、ＬＯＧ変換部９５において対数処理が行われた後、重みづけ部９６にて体厚情報等に応じた重み係数が乗算される。対数処理および重みづけ処理された高電圧画像と低電圧画像に対しては、サブトラクション部９７において、減算処理であるサブトラクション処理がなされる。サブトラクション処理されたサブトラクション像は、画像処理部８１において画像処理された後に表示部１２に送られ、表示部１２においてサブトラクション画像が表示される。

以上のような構成を有するＸ線撮影装置において、デュアルエナジーサブトラクションを利用して被検者Ｍの骨密度の測定を行う場合のＸ線撮影動作について説明する。

このＸ線撮影装置によりデュアルエナジーサブトラクションを利用した撮影を行う場合には、図４に示すコリメータ３２におけるコリメータリーフ３３の位置を調整して、被検者Ｍに照射されるＸ線の照射領域をスリット板３４におけるスリット３５の幅に対応させる。この状態において、Ｘ線管３１からＸ線を照射する。そして、図５に示すＸ線管移動部８３の制御により、Ｘ線管３１を被検者Ｍの体軸に沿ってＹ方向に一定速度で移動させる。また、図１および図５に示すスリット板移動部６１の制御により、スリット板３４を、Ｘ線管３１に移動と同期させてＹ方向に移動させる。

この状態においては、Ｘ線管３１から出射され、コリメータ３２によりＸ線照射野が調整されたＸ線は、被検者Ｍに照射される。このときには、Ｘ線の散乱光が発生する。しかしながら、この散乱光は、スリット板３４により遮断され、スリット板３４のスリット３５を通過したＸ線のみが散乱線除去グリッド３６に到達する。そして、この散乱線除去グリッド３６においてさらに散乱光が除去されたＸ線が、フラットパネルディテクタ１１に到達する。

フラットパネルディテクタ１１により検出されたＸ線画像は、制御部８０の制御により一定時間毎に画像処理部８１に取り込まれ、この画像処理部８１においてつなぎ合わせ処理が行われる。このつなぎ合わせ処理は、最大値投影法（ＭＩＰ／ＭａｘｉｍｕｍｉｎｔｅｎｓｉｔｙＰｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）を利用して実行される。

図７は、画像のつなぎ合わせ処理を模式的に示す説明図である。

Ｘ線管３１とスリット板３４とをＹ方向に同期して移動させながらフラットパネルディテクタ１１により検出した画像を一定時間毎に取り込んだ場合には、例えば、図７に示す画像Ｐ１乃至Ｐ６を得ることができる。なお、図７においては、説明の便宜上６枚の画像のみを図示しているが、実際には、スリット板３４に形成されたスリット３５の幅に対応して撮影領域全域を網羅する多数の画像が得られることになる。

これらの画像に対して、画像処理部８１は最大値投影法を利用してつなぎ合わせ処理を実行する。この場合には、各画像を重ね合わせた上で、その輝度が最大となる領域のみを抽出する。これにより、図７に示す撮影画像Ｐが形成される。そして、このような処理を高電圧と低電圧で実行した上で、サブトラクション処理部８２においてサブトラクション処理を実行することにより、被検者Ｍの骨部の画像を抽出することができる。

そして、被検者Ｍの骨部の画像に基づいて、骨密度測定部８４により骨密度の測定を行う。この場合に、被検者Ｍに近接した位置に配置されたスリット板３４の作用により、被検者Ｍにおいて生ずる散乱光がフラットパネルディテクタ１１に入射することを防止していることから、再現性がよい高精度の画像を得ることができ、骨密度の測定を高精度に実行することが可能となる。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図８は、この発明の第２実施形態に係るＸ線撮影装置を使用してＸ線撮影を行う様子を示す説明図である。また、図９は、この発明の第２実施形態に係るＸ線撮影装置の主要な電気的構成を示すブロック図である。なお、上述した第１実施形態と同様の部材については、同一の符号を付して詳細な説明を省略する。

上述した第１実施形態に係るＸ線撮影装置は、フラットパネルディテクタ１１が静止した状態でＸ線撮影を実行しているのに対し、この第２実施形態に係るＸ線撮影装置は、フラットパネルディテクタ１１をＸ線管３１およびスリット板３４と同期してＹ方向に移動させながらＸ線撮影を実行するものである。

すなわち、この第２実施形態に係るＸ線撮影装置は、フラットパネルディテクタ１１を散乱線除去グリッド３６とともに、Ｘ線管３１およびスリット板３４と同期してＹ方向に移動させるフラットパネルディテクタ移動部６２を備える。そして、Ｘ線撮影時においては、このフラットパネルディテクタ移動部６２により、フラットパネルディテクタ１１を散乱線除去グリッド３６とともに、Ｘ線管３１およびスリット板３４と同期してＹ方向に移動させながら、上述した第１実施形態の場合と同様にＸ線撮影を実行する。

フラットパネルディテクタ１１により検出されたＸ線画像は、制御部８０の制御により一定時間毎に画像処理部８１に取り込まれ、この画像処理部８１においてつなぎ合わせ処理が行われる。この第２実施形態においては、このつなぎ合わせ処理は、フラットパネルディテクタ移動部６２によるフラットパネルディテクタ１１の位置情報を利用して実行される。すなわち、この実施形態においては、フラットパネルディテクタ移動部６２はフラットパネルディテクタ１１の位置を常に検出している。そして、画像処理部８１は、一定時間毎に取り込んだフラットパネルディテクタ１１による検出画像を、フラットパネルディテクタ移動部６２により検出したフラットパネルディテクタ１１の位置情報を利用してつなぎ合わせる。

この実施形態においても、上述した第１実施形態と同様、被検者Ｍに近接した位置に配置されたスリット板３４の作用により、被検者Ｍにおいて生ずる散乱光がフラットパネルディテクタ１１に入射することを防止していることから、再現性がよい高精度の画像を得ることができ、骨密度の測定を高精度に実行することが可能となる。

３Ｘ線照射部
４懸垂保持部
５水平移動機構
１１フラットパネルディテクタ
１２臥位テーブル
３１Ｘ線管
３２コリメータ
３３コリメータリーフ
３４スリット板
３５スリット
３６散乱線除去グリッド
６１スリット移動部
６２フラットパネルディテクタ移動部
８０制御部
８１画像処理部
８２サブトラクション処理部
８３Ｘ線管移動部
８４骨密度測定部
９１高電圧メモリ
９２ＬＯＧ変換部
９３重みづけ部
９４低電圧メモリ
９５ＬＯＧ変換部
９６重みづけ部
９７サブトラクション部

Claims

被検者に向けてＸ線を照射するＸ線管と、
前記Ｘ線管を前記被検者に沿って移動させるＸ線管移動機構と、
前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記被検者と前記Ｘ線検出器の間の前記被検者に近接した位置に配置され、Ｘ線を通過させるスリットを備えたスリット板と、
前記スリット板を、前記Ｘ線移動機構によるＸ線管の移動と同期させて、前記被検者に沿って移動させるスリット板移動機構と、
前記Ｘ線検出器により検出した画像を一定時間毎に取り込むとともに、それらの画像をつなぎ合わせる画像処理部と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線検出器は静止した状態で被検者を通過したＸ線を検出するとともに、
前記画像処理部は、一定時間毎に取り込んだ前記Ｘ線検出器による検出画像を最大値投影法を利用してつなぎ合わせるＸ線撮影装置。
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線検出器を、前記Ｘ線管および前記スリット板と同期させて、前記被検者に沿って移動させるＸ線検出器移動機構をさらに備えるとともに、
前記画像処理部は、一定時間毎に取り込んだ前記Ｘ線検出器による検出画像を前記Ｘ線検出器移動機構によるＸ線検出器の位置情報を利用してつなぎ合わせるＸ線撮影装置。
請求項１から請求項３のいずれかに記載のＸ線撮影装置において、
前記スリット板と前記Ｘ線検出器との間に、散乱線除去グリットを備えるＸ線撮影装置。
請求項１から請求項４のいずれかに記載のＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線管に高電圧が付与されたときの前記Ｘ線検出器の検出画像と前記Ｘ線管に低電圧が付与されたときの前記Ｘ線検出器の検出画像とに対してサブトラクション処理を行うサブトラクション処理部と、
前記サブトラクション処理部によるサブトラクション処理結果から、被検者の骨密度の測定を行う骨密度測定部と、
を備えたＸ線撮影装置。