JP2015217109A - Ｘ線撮影装置およびｘ線画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長尺の関心部位のＸ線画像（長尺画像）を短時間で、かつ精度よく生成することのできるＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】複数のＸ線画像を接合して長尺画像を得る長尺画像生成部１６を有する。長尺画像生成部１６は、複数の領域が重なり合う位置において被検体の関心部位とＸ線検出器との距離に基づいてＸ線画像の重なり合う部分を除去する重なり除去部１６ａと、この重なり除去部１６ａに、長尺領域の長手方向に沿った被検体の関心部位の距離の変化を設定する関心部位設定部１６ｂと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、長尺画像生成部を有するＸ線撮影装置に関する。

Ｘ線撮影装置は、被検体にＸ線を照射し、透過Ｘ線をＸ線検出器で検出することで被検体のＸ線画像を得るための電気信号を得る。そして、この電気信号を、Ｘ線撮影装置に備えた画像処理部で処理することにより、Ｘ線撮影装置の表示部にＸ線画像や透視画像を表示し、診断に利用する。

診断対象が、全脊椎や下肢全域など１回の撮影で全体を撮影できない部位である場合、対象部位に対してＸ線検出器等を動作させ、Ｘ線撮影を複数回行い、複数枚のＸ線画像を得る。そしてそれらをつなぎ合わせ、長尺の画像とし、診断に利用する。

Ｘ線は、Ｘ線源から円錐状に照射されるため、Ｘ線画像の端部は画像が歪みやすく、特に関心部位が天板から一定の高さを有する場合は、Ｘ線検出器に表示される関心部位の画像が、実物よりも大きく表示され、この歪みが大きくなる。

このような問題を解決するため、特許文献１では、被検体を支持する天板からの距離を考慮して、二つの画像のずれ量を計算する方法が開示されている。

特開２０１３−１０６７０８号公報

近年、全脊椎や下肢骨全体等の長尺の関心部位について、歪みのない高精度な長尺画像を生成し、その画像を見ながら被検者の診断を行いたいという要望がある。高精度な歪みのない長尺画像を得るためには、１枚のＸ線画像の中央部の狭い領域の画像のみを用い、これを多数枚、精度よくつなぎ合わせる必要がある。例えば、下肢骨全体の高精度な長尺画像を得ようとすると、背の高い被検者の場合には、５０枚以上のＸ線画像をつなぎ合わせる場合がある。

特許文献１では、関心部位の高さ方向の距離として１点のみを入力しており、複数枚のＸ線画像をつなぎ合わせる場合には、つなぎ合わせる箇所ごとにその位置の関心部位と天板との距離をそれぞれ入力する必要がある。そのため、特許文献１の技術で、歪みのない高精度な長尺のＸ線画像を得ようとすると、５０枚以上のＸ線画像のつなぎ目の一つ一つについて、それが被検体のどこに位置するかを操作者が一つ一つ認識し、それぞれつなぎ目で関心部位が天板からどのような高さにあるかを求め、つなぎ目ごとに一つ一つ入力しなければならない。そのため、操作者には膨大な作業が求められ、歪みのない高精度な長尺Ｘ線画像を生成するのに、長時間を要する。

本発明の目的は、長尺の関心部位のＸ線画像（長尺画像）を短時間で、かつ精度よく生成することのできるＸ線撮影装置を提供することにある。

本発明にかかるＸ線撮影装置は、複数のＸ線画像を接合して長尺画像を得る長尺画像生成部を有する。そして、この長尺画像生成部は、複数の領域が重なり合う位置において被検体の関心部位とＸ線検出器との距離に基づいてＸ線画像の重なり合う部分を除去する重なり除去部と、この重なり除去部に、長尺領域の長手方向に沿った被検体の関心部位の前記距離の変化を設定する関心部位設定部と、を備える。

本発明にかかるＸ線撮影装置により、長い範囲にわたる関心部位のＸ線画像を容易にかつ精度よく生成することが可能になる。

本発明の実施形態にかかるＸ線撮影装置の構成図である。 図１のＸ線撮影装置による長尺撮影時のＸ線源１０の移動を示す説明図である。 Ｘ線画像の重なり合う部分の除去量計算方法の説明図である。 Ｘ線画像の重なり合う部分の除去量計算方法の説明図である。 重なり合う部分の除去前の、隣接するＸ線画像を示す図である。 重なり合う部分の除去後の、隣接するＸ線画像を示す図である。 重なり合う部分を重畳した後の、隣接するＸ線画像を示す図である。 図１のＸ線撮影装置の動作を示すフローチャート（前半）である。 図１のＸ線撮影装置の動作を示すフローチャート（後半）である。 図１のＸ線撮影装置の入力部の画面例１を示す図である。 図１のＸ線撮影装置の入力部の画面例２を示す図である。 図１のＸ線撮影装置の入力部の画面例３（脊椎のテンプレート）を示す図である。 図１のＸ線撮影装置の入力部の画面例３（下肢骨のテンプレート）を示す図である。 図１のＸ線撮影装置の入力部の画面例４（脊椎用の手入力の受付画面）を示す図である。 図１のＸ線撮影装置の入力部の画面例４（下肢骨用の手入力の受付画面）を示す図である。 図１のＸ線撮影装置の入力部の画面例５を示す図である。 図１のＸ線撮影装置の入力部の画面例６（透視画像とテンプレートの重畳表示画面）を示す図である。

本発明の一実施形態のＸ線撮影装置について説明する。

＜Ｘ線撮影装置の構成＞
本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置の構成について説明する。図１には、本発明の実施形態にかかるＸ線撮影装置の構成図を示す。本実施形態にかかるＸ線撮影装置は、被検体２０にＸ線を照射するＸ線源１０と、このＸ線源１０に対向配置されるＸ線検出器１２と、被検体２０を搭載する天板２１と、Ｘ線源１０やＸ線検出器１２を動作させる制御部３０と、複数のＸ線画像を接合して長尺画像を得る長尺画像生成部１６と、を有する。また、図１のＸ線撮影装置は、上記構成の他に、画像記憶部１４および画像表示部１６１を備えている。

なお図１では、被検体２０を立位で天板２１に搭載するように表したが、仰臥位で被検体２０を天板２１に搭載する構成にすることも可能である。なお、立位で被検体２０を天板２１に搭載する場合は、被検体２０を天板２１の表面に接するように立たせることにより、被検体２０の位置決めを行うことができる。

Ｘ線源１０は、Ｘ線を発生させるＸ線管装置と、Ｘ線照射領域を設定するＸ線絞り装置１０ａとを有する。また、Ｘ線源１０には、特定のエネルギーのＸ線を選択的に透過させるＸ線フィルタを配置することも可能である。

Ｘ線源１０とＸ線検出器１２との間には、被検体２０を搭載する天板２１が配置される。よって、Ｘ線検出器１２は、天板２１を挟んで被検体２０と対向する位置にある。

Ｘ線源１０に対向して配置されるＸ線検出器１２は、被検体２０を透過したＸ線を検出する。本実施形態に係るＸ線検出器１２は、Ｘ線を検出する複数の検出素子を二次元アレイ状に配置する構成であり、Ｘ線源１０から照射され、被検体２０を透過したＸ線の入射量に応じた電気信号を、検出素子ごとに出力しＸ線画像とする。

制御部３０は、Ｘ線源制御部１１およびＸ線検出器制御部１３を備える。Ｘ線源制御部１１は、Ｘ線源１０の移動や曝射を制御する。Ｘ線検出器制御部１３は、Ｘ線検出器１２の移動や、取得したＸ線画像データの画像記憶部１４の転送を制御する。

制御部３０は、Ｘ線源１０とＸ線検出器１３とを同期させて、天板２１に対し相対的に移動させる。移動方向は、図２に示すように、天板２１の主平面に対し平行で、かつ被検体２０の体軸方向である。制御部３０は、操作者が指定した長尺領域を、被検体２０の体軸方向に沿って複数の領域に分割し、それぞれの領域にＸ線源１０からＸ線を照射させる。被検体２０を透過したＸ線は、Ｘ線検出器１２で検出される。Ｘ線検出器１２は、複数の領域に対応する複数のＸ線画像を、長尺画像生成部１６へ出力する。なお、長尺領域を分割した複数の領域は、隣り合う部分が一部重なり合うように設定する。

例えば、制御部３０は、Ｘ線源制御部１１を介して、操作者が指定した長尺領域内で、Ｘ線源１０を予め定めた距離ｄずつ被検体２０の体軸方向に、かつ、天板２１の表面に平行に移動させ、それぞれの位置でＸ線を被検体２０に照射する。このとき、Ｘ線源１０の移動距離ｄは、図２のように、Ｘ線検出器１２検出面におけるＸ線照射領域の体軸方向の長さｋより小さく設定される。これにより、隣合うＸ線照射領域の端部が互いに重なり合う。また、制御部３０は、Ｘ線源１０の移動に同期してＸ線検出器１２を移動させるように、Ｘ線検出器制御部１３を制御する。

Ｘ線源１０の移動の距離ｄは、予め定めた値を用いることも可能であるし、操作者から設定された値を用いることも可能である。また、長尺領域全体の体軸方向の長さと、撮影枚数の指定を操作者から受け付け、制御部３０が予め定めた演算により、距離ｄを求める構成にすることも可能である。また、隣り合うＸ線照射領域が重なり合えば、距離ｄは、一定でなくてもよい。また、Ｘ線源１０の移動速度は、一定であっても、変化してもよい。

なお、Ｘ線絞り装置１０ａは、被検体２０の無効被ばくを低減するために、Ｘ線照射領域が重なり合い、この後に説明する重なり除去部１６ａで除去される領域には実際には被検体２０にＸ線が照射されないように遮蔽する。なお、Ｘ線検出器１２は、遮蔽領域もＸ線の検出を行うので、遮蔽領域もＸ線画像に含まれる。よって、本実施形態では、Ｘ線照射領域は、遮蔽領域を含むものとして以下説明する。

長尺画像生成部１６は、重なり除去部１６ａと、関心部位設定部１６ｂとを備える。重なり除去部１６ａは、被検体２０の長尺領域を分割した複数の領域が互いに重なり合う位置で、被検体２０内の関心部位と、Ｘ線検出器１２との距離ｓに基づいて、Ｘ線画像の重なり合う部分を除去する。ここで関心部位とＸ線検出器１２との距離ｓとは、図３のように関心部位からＸ線検出器１２へおろした垂線の長さを意味し、点Ａは、被検体２０の関心部位上の点である。

長尺画像生成部１６の関心部位設定部１６ｂは、重なり除去部１６ａに対して、被検体２０の長尺領域の長手方向に沿った、被検体２０の関心部位の、距離ｓの変化を設定する。例えば脊椎全体が関心部位である場合、脊椎は湾曲した形状であるため、長尺領域の長手方向において、関心部位とＸ線検出器１２との距離ｓが変化している。本実施形態では、関心部位設定部１６ｂが、重なり除去部１６ａに対して、距離ｓの変化を長尺領域の長手方向に沿って設定する。

重なり除去部１６ａは、関心部位設定部１６ｂが設定した、長尺領域の長手方向に沿った、被検体２０の関心部位の距離ｓの変化から、個々のＸ線照射領域が重なり合う位置での距離ｓを抽出し、この抽出した距離ｓを用いてＸ線画像の重なり合う幅を求める。重なり合う幅のＸ線画像を除去し、隣り合う画像をつなぎ合わせる。これにより、関心部位の長尺画像を生成する。重なり合う部分を除去し、画像をつなぎ合わせる処理方法については後で詳しく説明する。生成された長尺画像は、画像表示部１６１に表示される。

このように、本実施形態では、関心部位設定部１６ｂが、長尺領域の長手方向に沿って被検体の関心部位とＸ線検出器１２との距離ｓの変化を設定するため、湾曲した形状や複雑な形状の関心部位であっても、その形状とＸ線検出器１２との距離ｓの変化のみに着目して、重なり除去部１６ａに設定することができる。すなわち、関心部位設定部１６ｂは、複数のＸ線照射領域の複数の重なり合う部分が、体軸方向のどの位置にあるかを把握することなく、距離ｓの変化を重なり除去部１６ａに設定することができる。よって、距離ｓの設定が容易になるだけでなく、多数枚のＸ線照射領域をつなぎ合わせる場合であっても、重なり合う部分の距離ｓを正確に抽出することが可能になり、精度の高い関心部位の長尺画像を生成することができる。

関心部位設定部１６ｂは、予め定められた関心部位の距離ｓの変化を重なり除去部１６ａに設定するために、長尺画像生成部１６は、入力部１５１を備え、この入力部１５１を介して、操作者による、被検体２０の関心部位の距離ｓの変化の入力、または、予め定めた距離ｓの変化の種類の選択を受け付ける構成にすることが望ましい。

例えば、長尺画像生成部１６は、長尺画像の長手方向と、天板の上面に対する垂直方向とを２軸とする二次元画像を画像表示部１６１等に表示させ、二次元画像によって長尺領域の長手方向に沿った距離ｓの変化を操作者に対して表示する構成にすることができる。これにより、この二次元画像上に、被検体２０の生体情報に基づいて予め定めておいた複数種類の長尺領域の長手方向に沿った距離ｓの変化を表す複数のテンプレートを長尺画像生成部１６が表示し、入力部１５１は、操作者による複数種類のテンプレートの選択を受け付ける構成にすることが可能になる。

また、長尺画像生成部１６は、入力部１５１を介して、テンプレートの表す距離ｓの値の補正を操作者から受け付ける構成にしてもよい。

また、入力部１５１が、上述の二次元画像上で、長尺領域の長手方向に沿った距離ｓの変化を表す線の入力を操作者から受け付ける構成にすることもできる。

さらに、長尺画像生成部１６は、上述の二次元画像上に、関心部位の距離ｓが判断可能な方向から予め撮影しておいた被検体２０のＸ線画像と、被検体２０の生体情報に基づいて予め定めておいた長尺領域の長手方向に沿った距離ｓの変化を表す、１以上のテンプレートとを重畳表示する構成にしてもよい。この場合、入力部１５１は、テンプレートの表す関心部位の距離ｓの補正を操作者から受け付ける構成にすることが望ましい。

また、長尺画像生成部１６は、上述の二次元画像上に、関心部位の距離ｓが、判断可能な方向から予め撮影しておいた被検体のＸ線画像と、Ｘ線画像から画像処理により抽出した、Ｘ線画像に含まれる関心部位の長尺領域の長手方向に沿った変化を表す線とを重畳表示する構成にすることも可能である。

ここで、重なり除去部１６ａが、隣り合う２つのＸ線画像から重なり合う部分を除去してつなぎ合わせる処理について説明する。

まず、隣り合う２つのＸ線画像の重なり合う範囲（重なり合う幅）の算出方法の原理について図２から図４を用いて説明する。図３と図４において、Ｘ線源１０の位置等は同じ配置であり、図３は後述の間隔Ｙの定義、図４は後述の間隔Ｘの定義を説明している。

図３及び図４において、点Ｅ及び点Ｈは、ｎ番目の撮影時とｎ＋１番目の撮影時のＸ線源１０の位置を表す。ｎ番目の撮影で照射されたＸ線のビーム形状は、三角形ＥＦＧで表され、ｎ＋１番目の撮影で照射されたＸ線のビーム形状は、三角形ＨＩＪで表される。Ｘ線源１０が点Ｅの位置から照射したＸ線の、Ｘ線検出器１２上の照射領域の長尺領域の長手方向の両端は、点Ｆ及び点Ｇである。同様に、Ｘ線源１０が点Ｈの位置から照射したＸ線の照射領域の両端は、点Ｉ及び点Ｊである。Ｘ線照射領域の長尺領域の長手方向の長さＦＧおよびＩＪの値を、それぞれｋとする。Ｘ線源１０の移動距離ｄは、ｋより小さく設定される。

ここで、被検体２０の関心部位の長尺領域の長手方向に沿った形状を図３、図４において線分３１で表すと、ｎ番目の撮影時のＸ線源１０の位置（点Ｅ）とｎ＋１番目の撮影時のＸ線源１０の位置（点Ｈ）の中点Ｐを通り、線分ＥＨに垂直な線分３２上に位置する関心部位は、点Ａで表される。点ＡからＸ線検出器１２までの距離はｓである。Ｘ線源１０とＸ線検出器１２との距離をＬとすると、関心部位の点ＡからＸ線源１０までの距離はＬ−ｓで表すことができる。

図４のように、点ＥにＸ線源１０があるｎ番目の撮影の場合、関心部位の点Ａの像は、Ｘ線画像上では点Ａ”となる。点ＨにＸ線源１０があるｎ＋１番目の撮影の場合、関心部位の点Ａの像は、Ｘ線画像上では点Ａ’となる。よって、点Ａ”と点Ａ’とが一致するように、ｎ番目のＸ線画像とｎ＋１番目のＸ線画像をつなぎ合わせる必要がある。このとき、ｎ番目のＸ線画像の点Ａ”から端部Ｇまでの領域の画像は、ｎ＋１番目の画像の中央領域に含まれ、ｎ＋１番目のＸ線画像の点Ａ’から端部Ｉまでの領域の画像は、ｎ番目のＸ線画像の中央領域に含まれているので、重なり除去部１６ａは、これらの領域Ａ”ＧとＩＡ’をＸ線画像から除去する。

除去すべき領域Ａ”Ｇの幅、および、領域ＩＡ’の幅を重なり除去部１６ａは、以下のように求める。まず、点Ａと点Ａ”の間隔をＸとする。三角形ＡＥＨと三角形ＡＡ”Ａ’は相似形であるので、間隔Ｘは、次の式（１）により算出できる。

Ｘ＝ｓ・ｄ／（Ｌ−ｓ） ・・・（１）

ｎ番目とｎ＋１番目の撮影のＸ線照射領域が重なり合う領域の両端は、ｎ番目のＸ線照射領域の端部の点Ｇと、ｎ＋１番目のＸ線照射領域の端部の点Ｉの間の領域であり、この領域の幅をＹとする。Ｘ線照射領域の端部の点Ｆと点Ｉの間の間隔はｄであり、Ｘ線照射領域の幅ＦＧおよびＩＪは、それぞれｋであるので幅Ｙは、下式（２）により算出される。
Ｙ＝ｋ−ｄ ・・・（２）

ここでは、関心部位の点Ａは、Ｘ線源１０の位置（点Ｅ，点Ｆ）の中点Ｐを通る線分３２上の点であるので、間隔Ｘおよび幅Ｙは、線分３２に対して、左右対称である。よって、除去すべき領域Ａ”Ｇの幅と、領域ＩＡ’の幅は等しく、下式（３）により算出される。

ＩＡ’＝Ａ”Ｇ＝（Ｙ−Ｘ）／２・・・（３）

重なり除去部１６ａは、上記式（１）〜（３）と、関心部位の位置ＡとＸ線検出器１２との距離ｓを用いて、除去すべき領域Ａ”Ｇの幅、および、領域ＩＡ’の幅を求める。点Ａは、ここでは、ｎ回目とｎ＋１回目の撮像時のＸ線源１０の位置（点Ｅ、点Ｈ）の中点Ｐを通る線分３２上に位置する関心部位であるので、重なり除去部１６ａは、制御部３０が設定したＸ線源１０の位置（点Ｅ、点Ｈ）の座標を受け取り、中点Ｐの座標を求め、関心部位設定部１６ｂが設定した関心部位の距離ｓの変化から、中点Ｐを通る線分３２上の点Ａにおける距離ｓを抽出する。抽出した距離ｓを用いて上記式（１）〜（３）を演算する。なお、上記式（１）〜（３）に用いるｄ、Ｌおよびｋの値のうち、ｄおよびＬは、制御部３０が設定したＸ線源１０の位置（点Ｅ、点Ｈ）の座標から求めた値を用いるか、もしくは、これらが予め定めた値である場合にはその値を用いる。ｋは、Ｘ線照射領域の幅ＦＧおよびＩＪであり、Ｘ線検出器１２の検出領域の幅に対応しているので、Ｘ線検出器１２の検出領域のサイズにより予め定められた値を用いる。

図５は、重なり合う部分の除去前の、隣接するＸ線画像を示す図であり、図６は除去後の、隣接するＸ線画像を示す図である。重なり除去部１６ａは、図５に示すように、式（１）〜（３）で求めた幅（Ｙ−Ｘ）／２の重なり合う部分をｎ回目およびｎ＋１回目のＸ線画像の端部から除去した後、図６に示すように、両画像をつなぎ合わせることにより、点Ａを接続位置とする長尺画像を作成できる。また、重なり合う部分を除去することにより、画像の端にある歪部分がカットされるため、歪の少ない長尺画像が得られる。重なり除去部１６ａは、上記処理を、Ｘ線照射領域が重なり合う領域ごとに行う。

このように、長尺領域の長手方向に沿った、被検体２０の関心部位ＡとＸ線検出器１２との距離ｓの変化が関心部位設定部１６ｂにより設定されているため、重なり領域の点Ａの重なり幅を高精度に求め、長尺画像を得ることができる。

また、図７に示すように、画像の端をカットして連結するのではなく画像の端をいわゆる「のりしろ」として残し、点Ａの像Ａ’と像Ａ”が重なるようにｎ回目の画像とｎ＋１回目の画像の端を重ね合わせて表示してもよい。この際、２枚の画像が重畳される領域は、２枚の画像の画素値を加算して表示してもよいし、２つの画像の画素値の平均値等の所定の処理を施した値を表示することも可能である。

また、上述した重なり除去部１６ａの処理では、２枚のＸ線画像の接続位置（点Ａ）を、Ｘ線源１０の位置（点Ｅ、点Ｈ）の中点Ｐを通る線分３２上の関心部位の点Ａとしているが、点Ａの位置は、この位置に限定されるものではない。点Ａは、２枚のＸ線画像の重なる領域内にあればよい。関心領域設定部１６ｂは、体軸方向に沿った関心部位の距離ｓの変化を設定しているため、重なり除去部１６ａは、任意の位置の距離ｓを抽出して、画像の除去量を算出可能である。

＜Ｘ線撮影装置の動作＞
次に、本実施形態のX線撮影装置の動作を図８、図９のフローチャート等を用いて説明する。なお、図８、図９のフローチャートの動作は、制御部３０および長尺画像生成部１６によって実行されるが、これらの動作は、X線撮影装置に内蔵されるＣＰＵが、予め定められたプログラムを読み込んで実行するソフトウエアによって実現することが可能である。また、ソフトウエアに限らず、ＡＳＩＣや、プログラマブルＩＣ（例えばＦＰＧＡ）等のハードウエアにより、制御部３０および長尺画像生成部１６の動作を実現することも可能である。

制御部３０は、ステップ００１（以下「Ｓ００１」のように記す）において、図１０のように被検体２０の被検者情報（年齢と性別）の入力を操作者から受け付ける画面（画面例１）を画像表示部１６１に表示させ、入力部１５１を介して操作者から年齢と性別の入力を受け付けたならば、撮影動作の制御を開始する。なお、図１０の画面例１には、被検者の身長および体重の入力を受け付ける領域も含まれるが、これらについては、必要に応じて、後のステップで受け付ける。また、被検者情報として、被検者２０の名前やカルテの番号などの情報をさらに受け付ける構成にしてもよい。

つぎに、制御部３０は、撮影条件の入力を操作者から受け付ける画面（不図示）を画像表示部１６１に表示させ、操作者が入力部１５１を介して長尺撮影モードを選択した場合には、撮影部位（上半身または下半身）の選択をさらに受け付ける（Ｓ００２〜Ｓ００３）。撮影部位（上半身または下半身）の選択は、撮影部位が上半身か下半身かにより体の厚みが異なるため、Ｘ線源１０から照射するＸ線の強度を予め定めた異なる強度に設定するために受け付ける。さらに、制御部３０は、撮影モード（低被曝モードまたは高精細モード）の選択を入力部１５１を介して操作者から受け付ける（Ｓ００４）。低被曝モードは、長尺画像を構成する個々の画像の、長尺画像の長手方向の幅が大きく、つなぎ合わせる画像枚数が少ないため、撮影回数が少なく、低被曝となる撮影モードである。高精細モードは、撮影した複数画像の歪みの少ない中央領域のみを用いて長尺画像を構成するモードであり、つなぎ合わせる画像枚数が多いが、低被曝モードよりも歪みの少ない高精細な長尺画像が得られる。操作者は、診察に必要な画像の精度に応じていずれかの撮影モードを入力部１５１を介して選択する。

次にＳ００５で、制御部３０は、図１１に示す画面例２を画像表示部１６１に表示させ、関心部位とＸ線検出器１２との距離ｓの体軸方向についての変化の設定方法の選択を入力部１５１を介して操作者から受け付ける。図１１の画面例では、４つの設定方法の中から一つを操作者が選択することができる。４つの設定方法は、以下の通りである。
１．テンプレート（複数のテンプレートから操作者が一つを選択する）、
２．手入力（操作者が手入力で距離ｓの体軸方向についての変化を入力する）、
３．測定（透視撮影により関心部位を測定することにより距離ｓの体軸方向の変化を測定する）、
４．測定＋テンプレート（透視撮影画像とテンプレートとを重畳表示し、テンプレートの修正を受け付ける）
操作者は、上記１〜４のうちの一つの方法を選択する。

その後、制御部３０は、比較的弱いＸ線を連続的にＸ線源１０が被検体２０に照射し、Ｘ線検出器１２が検出したＸ線画像を動画（透視画像）で画像表示部１６１に表示する透視撮影を実行させ、操作者から長尺撮影の開始位置の設定を受け付ける（Ｓ００６，Ｓ００７）。このとき、操作者が入力部１５１を操作することにより、Ｘ線源１０の位置、すなわち透視撮影する位置を任意に変更することができる。これにより、操作者は、透視画像を見ながら長尺撮影の開始すべき位置を決定し、入力部１５１を介して開始位置として設定する。開始位置は、制御部３０内のメモリに格納される。開始位置が設定されたならば、さらに制御部３０は透視撮影を継続させ、Ｘ線源１０を移動させて操作者から長尺撮影の終了位置の設定を受け付ける（Ｓ００８，Ｓ００９）。受け付けた終了位置は、制御部３０内のメモリに格納される。制御部３０は、終了位置を受け付けたならば透視撮影を終了する。なお、ここでは、透視画像を表示しながら開始位置および終了位置の設定を受け付けたが、本発明はこの方法に限られるものではない。例えば、Ｘ線源１０がＸ線照射領域を示すガイド光の照射装置を備えている場合には、Ｓ００６，Ｓ００８において、透視撮影の代わりにガイド光を被検体２０に照射してもよい。操作者は被検体のガイド光の範囲によりＸ線の照射領域を視認することにより開始位置および終了位置を決定し、入力部１５１を介して制御部３０に設定することができる。

つぎに、制御部３０は、メモリからＳ００７、Ｓ００９で格納した開始位置と終了位置を読み出し、開始位置までＸ線源１０を移動させる（Ｓ０１０）。そして、Ｓ００３で受け付けた撮影部位（上半身または下半身）に対応する予め定められたＸ線照射強度で、Ｓ００４で選択を受け付けた撮影モード（低被曝モードまたは高精細モード）の個々の画像幅（長尺画像の長手方向）に対応する予め定めた距離ｄずつＸ線源１０を移動させ、それぞれの位置で撮影を行う（Ｓ０１１）。これにより、距離ｄごとにＸ線画像を取得し、長尺撮影が実行される。Ｘ線源１０の位置が、メモリから読み出した終了位置に到達したならば、制御部３０は長尺撮影を終了させる。長尺撮影で取得した複数枚のＸ線画像は、長尺画像生成部１６に受け渡す。長尺画像生成部１６は、受け取った画像を内蔵するメモリに格納する。

次に、制御部３０は、長尺画像生成部１６の関心部位設定部１６ｂに、関心部位の距離ｓの変位の選択または入力を操作者から受け付けるように指示する。

関心部位設定部１６ｂは、図９のＳ４０１、Ｓ１０１，Ｓ２０１で上述のＳ００５で制御部３０が操作者から受け付けた設定方法を判別し、図１１の画面例で「１．テンプレート」の選択を受け付けている場合（Ｓ１０１）には、以下のように動作する。

関心部位設定部１６ｂは、Ｓ１０２において、上述の図１０の被検体情報の入力画面例１を画像表示部１６１に表示させ、被検体２０の身長と体重の入力を操作者から受け付ける。そして、関心部位設定部１６ｂは、受け付けた被検体の身長と体重、および、制御部１０がＳ００３で受け付けた撮影部位の組み合わせ、に対応する複数のテンプレートを、予め関心領域内のメモリに格納されているテンプレートのデータベースから読み出して、図１２、図１３の画面例３のように表示する（Ｓ１０３）。テンプレートは、関心部位（脊椎や下肢骨）とＸ線検出器１２との距離ｓの値の、長尺画像の長手方向についての変化を曲線または線分の集合で示している。図１２、図１３の画面例の各テンプレートにおいて、縦軸は、長尺画像の長手方向（被検体２０）の体軸方向であり、横軸は、天板の主平面に対する垂直方向である。

図１２の３つのテンプレートは、Ｓ００３で上半身が選択されていた場合に表示されるテンプレートの例であり、脊椎の湾曲の強さの異なる３種類のテンプレートが表示されている。これらテンプレートの脊椎の長さは、Ｓ１０２で操作者によって入力された身長に対応している。図１３の３つのテンプレートは、Ｓ００３で下半身が選択されていた場合に表示されるテンプレートの例であり、ひざの曲り具合の異なる３種類のテンプレートが表示されている。これらテンプレートの下肢骨の長さは、Ｓ１０２で入力された身長に対応している。

操作者は、図１２または図１３のように表示された複数のテンプレートの中から、被検体２０の年齢や性別を考慮して、被検体２０の実際の脊椎の湾曲やひざの曲り具合に最も近いテンプレートを選択する。関心部位設定部１６ｂは、入力部１５１を介して、操作者によるテンプレートの選択を受け付ける。例えば、図１２または図１３の例では、画像表示部１６１に表示された画面上で、入力部１５１を介して、それぞれ真ん中のテンプレートが操作者から矢印によって選択され、関心部位設定部１６ｂはこの選択を受け付けている。関心部位設定部１６ｂは、選択を受け付けたテンプレートの示す距離ｓの長手方向の変化を重なり除去部１６ａに設定する。

重なり除去部１６ａは、Ｓ０１２において制御部３０が長尺撮影によって取得した複数の画像を、長尺画像生成部１６のメモリから読み出し、上述の式（１）〜（３）を用いて、隣り合う画像が重なり合う領域ごとに、重なり合う幅を算出し、重なり合う領域を除去し、接合する（Ｓ５０１〜Ｓ５０２）。これにより、Ｓ５０１〜５０３において、関心部位設定部１６ｂに設定された距離ｓの変化から、画像の重なり合う領域ごとに、関心部位の点の距離ｓをそれぞれ抽出し、上述の式（１）〜（３）を用いて、画像の重なり合う領域の幅を求め、重なり合う領域をそれぞれ除去して画像を接合する。具体的には、Ｓ５０１において、重なり除去部１６ａは、上述のＳ０１１の長尺撮影において各画像を撮影した際のＸ線源１０の長尺の長手方向の位置、距離ｄ、および、Ｘ線源１０とＸ線検出器１２の距離Ｌを受け取る。そして、ｎ回目とｎ＋１回目の撮影時のＸ線源１０の位置の中点Ｐの位置を求めて、その中点Ｐを通る線分３２と、Ｓ１０３で選択されたテンプレートの曲線（または線分）の交点を点Ａとする（図３参照）。点Ａの位置のテンプレートの距離ｓを、関心部位設定部１６ｂに設定されたテンプレートの距離ｓの変化から抽出する。重なり除去部１６ａは、抽出した距離ｓと、上記受け取った距離ｄ、Ｌと、予め定められているＸ線画像の幅ｋと、上述の式（１）〜（３）を用いて、ｎ回目とｎ＋１回目のＸ線画像の除去すべき領域（ＩＡ’、Ａ”Ｇ）の幅を算出する。算出した除去すべき領域を除去し、ｎ回目とｎ＋１回目のＸ線画像を接合する。この処理を、すべてのＸ線画像の重なり領域に行うことにより、長尺画像を生成し、表示する（Ｓ５０３）。

このように被検体の身長や体重ごとに予め用意されたテンプレートを選択することにより、操作者は、容易にかつ短時間に関心部位のＸ線検出器１２との距離ｓの変化を入力することができる。

次に、上述のＳ００５において制御部３０が、画面例１の「２．手入力」の選択を受け付けている場合について説明する。関心部位設定部１６ｂは、図９のフローのＳ４０１，Ｓ１０１，Ｓ２０１により、上記「２」が選択されていることを判別したならば、Ｓ２０２に進み、上述のＳ００７，Ｓ００９で制御部３０が受け付けた長尺撮影の開始位置と終了位置とを読み出し、Ｓ２０３に進んで図１４、図１５のように、関心部位（脊椎や下肢骨）とＸ線検出器１２との距離ｓの変化を、操作者が手入力するための画面（画面例４）を画像表示部１６１に表示させる。この入力用の画面は、長尺画像の長手方向と、天板の主平面に対する垂直方向とを２軸とする二次元画像であり、Ｓ２０２で読み込んだ開始位置と終了位置をそれぞれ示す線１４１，１４２が表示されている。開始位置から終了位置までの範囲にわたって、操作者は、被検体２０の関心領域（脊椎や下肢骨）とＸ線検出器１２との距離ｓの長手方向についての変化を示す線１４３を、入力部１５１を介して手入力で画面上に描くことにより入力する。例えば、画像表示部１６１がタッチパネルである場合には、指やペンで画面をなぞることにより線を入力することができる。また、ポインティングデバイスであるタッチペンやマウス等により画面上に線を入力してもよい。

関心部位設定部１６ｂは、入力を受け付けた線１４３の示す距離ｓの長手方向の変化を重なり除去部１６ａに設定する。これを受けて重なり除去部１６ａは、上述のＳ５０１〜５０３を実行し、長尺画像を生成し、表示する。Ｓ５０１〜Ｓ５０３の処理については、すでに説明した通りであるので、ここでは説明を省略する。

このように、操作者が距離ｓを示す線１４３を手入力することにより、操作者の経験に基づいた、関心部位の距離ｓの変化を入力することができるという利点がある。よって、例えば、通常のテンプレートでは対応することが難しい被検体２０の場合にも対応することができ、精度の高い長尺画像を生成できる。

次に、上述のＳ００５において制御部３０が、画面例１の「３．測定」の選択を受け付けた場合のフローについて説明する。関心部位設定部１６ｂは、図９のフローのＳ４０１，１０１，２０１により上記「３」が選択されていることを判別したならば、Ｓ３０２で図１６に示す画面例５を画像表示部１６１に表示させる。これにより、操作者に、被検体２０を側面から透視撮影するように促す。これを受けて操作者は、立位の被検体２０に対して、９０°横向きになるように促し、体の側面、即ち、関心部位の距離ｓが測定可能な画像が撮影可能な面を、Ｘ線源１０に向けて立ってもらうように促す。

次に、関心領域設定部１６ｂは、Ｓ３０３に進み、上述のＳ００７とＳ００９で格納した撮影の開始位置と終了位置をメモリから読み出す。そして、関心領域設定部１６ｂは、制御部３０に指示し、制御部３０の制御下でＸ線源１０等を開始位置まで移動させ、透視撮影を行いながら終了位置まで移動させる（Ｓ３０４、３０５）。これにより、関心領域設定部１６ｂは、被検体を側面方向から撮影した透視画像を取得し、透視画像に予め定めた画像処理を施して、上記開始位置から終了位置までの脊椎や下肢骨の位置を抽出し、脊椎や下肢骨からＸ線検出器１２までの距離ｓを画像の長手方向について算出する。画像処理の方法として、例えば、透視画像を二値化処理して骨の部位を抽出した後、骨の中で長手方向に長い脊椎や下肢骨を抽出し、天板２１の主平面に垂直な方向について、骨の中心位置を抽出し、その抽出位置とＸ線検出器１２との距離ｓを予め定めた数式により算出する方法を用いることができる。これにより、関心部位設定部１６ｂは、被検体２０について測定した透視画像から長尺領域の長手方向に沿った、関心部位の距離ｓの変化を算出することができる。

関心部位設定部１６ｂは、算出した距離ｓの長手方向の変化を重なり除去部１６ａに設定する。これを受けて重なり除去部１６ａは、上述のＳ５０１〜５０３を実行し、長尺画像を生成し、表示する。Ｓ５０１〜５０３の処理については、すでに説明した通りであるので、ここでは説明を省略する。

このように、被検体２０の側面方向から測定した透視画像から、距離ｓの変化を算出することにより、精度よく距離ｓの変化を求めることができる。よって、精度の高い長尺画像を生成できる。また、距離ｓの変化を、操作者の選択や入力に依存することなく画像処理により算出できるため、操作者が変わっても常に高精度に長尺画像を生成できる。

次に、上述のＳ００５において制御部３０が、画面例１の「４．測定＋テンプレート」の選択を受けつけた場合のフローについて説明する。関心部位設定部１６ｂは、図９のフローのＳ４０１により上記「４」が選択されていることを判別したならば、上述のＳ３０２〜Ｓ３０５と同様に、図１６に示す画面例５を画像表示部１６１に表示させ、操作者に、被検体２０を側面から透視撮影するように促した後、Ｓ００７とＳ００９で格納した撮影の開始位置と終了位置をメモリから読み出し、Ｘ線源１０等を開始位置から終了位置まで移動させ、透視撮影を行う（Ｓ４０２〜Ｓ４０５）。これにより、関心領域設定部１６ｂは、被検体を側面方向から撮影した透視画像を取得する。

つぎに、関心部位設定部１６ｂは、上記Ｓ１０２〜Ｓ１０３と同様に、図１０の被検体情報の入力画面例２を画像表示部１６１に表示させ、被検体２０の身長と体重の入力を操作者から受け付ける（Ｓ４０６）。関心部位設定部１６ｂは、受け付けた被検体の身長と体重、および、制御部１０がＳ００３で受け付けた撮影部位の組み合わせ、に対応する複数のテンプレートを、予め関心領域内のメモリに格納されているテンプレートのデータベースから読み出して、図１２、図１３の画面例３のように表示し、操作者からテンプレートの選択を受け付ける（Ｓ４０７）。

つぎに、関心領域設定部１６ｂは、Ｓ４０３〜Ｓ４０４で取得した開始位置から終了位置まで撮影した透視画像を静止画にした画像と、Ｓ４０７で選択を受け付けたテンプレートとを図１７の画面例６のように重畳した画像を生成し、画像表示部１６１に表示させる（Ｓ４０８）。

そして、関心領域設定部１６ｂは、図１７の画面例６上で、テンプレートの線の修正を操作者から受け付ける。テンプレートの線は、関心部位（脊椎や下肢骨）とＸ線検出器１２との距離ｓの値の変化を示す線であり、この線を、透視画像の関心部位（脊椎や下肢骨）と一致させることにより、実際の被検体２０の関心部位の形状に対応した距離ｓの変化を設定することができる。テンプレートの線の修正は、操作者による入力部１５１のタッチペン等の操作を介して、関心部位設定部１６ｂが受け付ける。

関心部位設定部１６ｂは、修正を受け付けたテンプレートの示す距離ｓの長手方向の変化を重なり除去部１６ａに設定する。これを受けて重なり除去部１６ａは、上述のＳ５０１〜Ｓ５０３を実行し、長尺画像を生成し、表示する。Ｓ５０１〜Ｓ５０３の処理については、すでに説明した通りであるので、ここでは説明を省略する。

このように、被検体２０の側面方向から測定した透視画像とテンプレートとを重畳表示した画像を表示し、テンプレートの修正を受け付けることにより、実際の被検体２０の関心部位の形状に対応した距離ｓを設定することができる。よって、精度の高い長尺画像を生成できる。しかも、透視画像を画像処理する必要がないため、少ない演算量で実際の被検体２０の関心部位の形状に対応した距離ｓを設定することができる。

なお、上述の実施形態では、「４．測定＋テンプレート」を選択した場合に、テンプレート上の関心部位の距離に対して補正を行うとしたが、「１．テンプレート」を選択した場合にも、テンプレートの形状の修正を操作者から受け付ける構成にすることも可能である。

また、上述の実施形態では、Ｘ線源１０の移動をＸ線源制御部１１が制御し、Ｘ線検出器１２の移動をＸ線検出器制御部１３が制御し、制御部３０が両者の移動を同期させるように制御する構成であったが、本発明は、この構成に限られるものではない。例えば、Ｃ字型アーム等の保持部材にＸ線源１０とＸ線検出器１２を対向するように搭載し、アームを被検体２０に沿って移動させることにより、Ｓ００６〜Ｓ０１２の動作や、Ｓ４０４〜Ｓ４０５、Ｓ３０４〜Ｓ３０５の動作を行わせることも可能である。これにより、Ｘ線源１０とＸ線検出器１２の位置を同期させて容易に被検体２０に沿って移動させることができる。

また、上記Ｓ３０２においては、立位の被検体２０自身が横向きになるように移動し、Ｘ線源１０を被検体２０の側面に向けたが、本発明の構成はこの構成に限られるものではない。例えば、上述のようにＣ字型アーム等の保持部材にＸ線源１０とＸ線検出器１２を対向して搭載した構成にすることにより、被検体２０を移動させることなく、Ｘ線源１０とＸ線検出器１２との保持部材を、被検体２０の体軸周りに９０°回転させ、被検体２０を側面から撮影することができる。

上述の実施形態では、Ｘ線撮影装置について説明したが、本発明は、別のＸ線撮影装置で撮影された複数のＸ線画像を読み込んで長尺画像を生成する画像処理装置を構成することも可能である。具体的には、図１の長尺画像生成部１６と入力部１５１を備える画像処理装置を構成すればよい。

１０…Ｘ線源、１１…Ｘ線源制御部、１２…Ｘ線検出器、１３…Ｘ線検出器制御部、１４…画像記憶部、１６…長尺画像生成部、１６ａ…重なり除去部１６ａ…関心部位設定部、２０…被検体、２１…天板、１５１…入力部、１６１…画像表示部、Ａ…関心部位の点

Claims (11)

1. 被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
   このＸ線源に対向配置されたＸ線検出器と、
   このＸ線検出器と前記Ｘ線源との間に前記被検体を配置する天板と、
   前記Ｘ線源と前記Ｘ線検出器とを、前記天板に対して相対的に、前記天板に平行に、かつ前記被検体の体軸方向に移動させ、前記被検体の体軸方向に沿った所定の長尺領域を分割した複数の領域に、前記Ｘ線源からそれぞれＸ線を照射させ、前記被検体を透過したＸ線を前記Ｘ線検出器で検出させて前記複数の領域に対応する複数のＸ線画像を出力させる制御部と、
   前記複数のＸ線画像を接合して長尺画像を得る長尺画像生成部と、を有し、
   前記制御部は、前記複数の領域を、隣り合う部分が一部重なり合うように設定し、
   前記長尺画像生成部は、前記複数の領域が重なり合う位置において前記被検体の関心部位と前記Ｘ線検出器との距離に基づいて前記Ｘ線画像の重なり合う部分を除去する重なり除去部と、
   前記重なり除去部に、前記長尺領域の長手方向に沿った前記被検体の関心部位の前記距離の変化を設定する関心部位設定部と、を備える、
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
   前記長尺画像生成部は、操作者による、前記長尺領域の長手方向に沿った前記距離の変化の入力または選択を受け付ける入力部を備える、
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
3. 請求項２に記載のＸ線撮影装置において、
   前記長尺画像生成部は、前記長尺画像の長手方向と、前記天板の主平面に対する垂直方向とを２軸とする二次元画像を前記入力部に表示させ、前記二次元画像によって前記長尺領域の長手方向に沿った前記距離の変化を表示する、
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
4. 請求項３に記載のＸ線撮影装置において、
   前記長尺画像生成部は、前記二次元画像上に被検体の生体情報に基づいて予め定めておいた複数種類の前記長尺領域の長手方向に沿った前記距離の変化を表す複数のテンプレートを表示し、
   前記入力部は、前記操作者による前記複数種類のテンプレートの選択を受け付ける、
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
5. 請求項３に記載のＸ線撮影装置において、
   前記長尺画像生成部は、前記二次元画像上に被検体の生体情報に基づいて予め定めておいた前記長尺領域の長手方向に沿った前記距離の変化を表すテンプレートを表示し、
   前記入力部は、前記操作者による、前記テンプレートの表す前記関心部位の前記距離の補正を受け付ける、
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
6. 請求項３に記載のＸ線撮影装置において、
   前記入力部は、前記二次元画像上で操作者による前記長尺領域の長手方向に沿った前記距離の変化を表す線の入力を受け付ける、
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
7. 請求項３に記載のＸ線撮影装置において、
   前記長尺画像生成部は、前記二次元画像上に、前記関心部位の前記距離が判断可能な方向から予め撮影しておいた前記被検体のＸ線画像と、前記被検体の生体情報に基づいて予め定めておいた前記長尺領域の長手方向に沿った前記距離の変化を表す、１以上のテンプレートとを重畳表示する、
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
8. 請求項７に記載のＸ線撮影装置において、
   前記入力部は、前記操作者による前記テンプレートの表す前記関心部位の前記距離の補正を受け付ける、
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
9. 請求項８に記載のＸ線撮影装置において、
   前記長尺画像生成部は、前記二次元画像上に、前記関心部位の前記距離が、判断可能な方向から予め撮影しておいた前記被検体のＸ線画像と、
   前記Ｘ線画像から画像処理により抽出した、前記Ｘ線画像に含まれる前記関心部位の前記長尺領域の長手方向に沿った変化を表す線とを重畳表示する、
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
10. 請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
    前記重なり除去部は、前記関心部位設定部が設定した、前記長尺領域の長手方向に沿った前記関心部位の前記距離の変化から、前記制御部が設定した前記複数の領域が重なり合う位置における前記距離を抽出し、抽出した前記距離を用いて前記Ｘ線画像の重なり合う部分を求める、
    ことを特徴とするＸ線撮影装置。
11. 予め撮影された、被検体の体軸方向に沿った所定の長尺領域を分割した複数の領域を撮影した複数のＸ線画像を読み込んで、読み込んだ複数のＸ線画像を接合して長尺画像を得る長尺画像生成部を有し、
    前記Ｘ線画像は、隣り合う画像同士の一部が重なり合うように撮影され、
    前記長尺画像生成部は、
    前記複数の領域が重なり合う位置において、前記被検体の関心部位と、前記Ｘ線画像の撮影に用いたＸ線検出器との距離に基づいて、前記Ｘ線画像の重なり合う部分を除去する重なり除去部と、
    前記重なり除去部に、前記長尺領域の長手方向に沿った前記被検体の関心部位の前記距離の変化を設定する関心部位設定部と、を備える、
    ことを特徴とするＸ線画像処理装置。

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