JP2020014801A - X-ray imaging device - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本発明はX線撮影装置に関し、特に、被検者の体厚情報に応じて撮像を行う技術に関する。 The present invention relates to an X-ray imaging apparatus, and more particularly to a technique for performing imaging according to body thickness information of a subject.
X線撮影装置を用いた透視撮影では、X線を被検者に照射し、被検者を透過したX線をX線検出器で検出する。照射されたX線が被検者の体内で反射・散乱すると、二次的なX線(散乱X線)が生じる。そしてこの散乱X線が多くなると、撮影された画像の画質(コントラスト)が低下する。そこで画質向上を目的として、被検者と検出器の間に散乱X線を吸収するグリッドを配置して撮像する方法があるが、この方法では、照射されたX線がグリッドにより減衰するため、X線の出力を上げて撮像を行う必要があり、被ばく線量の増加が課題となる。 In fluoroscopic imaging using an X-ray imaging apparatus, a subject is irradiated with X-rays, and the X-rays transmitted through the subject are detected by an X-ray detector. When the irradiated X-rays are reflected and scattered in the body of the subject, secondary X-rays (scattered X-rays) are generated. When the amount of the scattered X-rays increases, the image quality (contrast) of the captured image decreases. Therefore, for the purpose of improving the image quality, there is a method of arranging a grid for absorbing scattered X-rays between the subject and the detector to take an image. In this method, since the irradiated X-rays are attenuated by the grid, It is necessary to perform imaging by increasing the output of X-rays, and an increase in exposure dose becomes a problem.
上記課題に対し、被ばく線量の低減と高画質化を目的として、一般に、散乱X線を除去する画像処理(例えば、散乱X線補正処理やグリッドレス処理)が行われる。 In order to reduce the exposure dose and improve the image quality, image processing for removing scattered X-rays (for example, scattered X-ray correction processing and gridless processing) is generally performed to solve the above-mentioned problems.
散乱X線補正処理は、散乱X線の主成分が低周波成分であることに着目し、元画像を低周波フィルタ(散乱X線推定フィルタ)に掛けることで散乱X線を推定し、推定した散乱X線を元画像から差し引く方法である。散乱X線の量は被検者の体厚や照射野の広さの影響を受けるため、高精度な散乱X線補正処理には、被検者の体厚、照射野の広さ情報を正確に取得する必要がある。 The scattered X-ray correction process focuses on the fact that the main component of the scattered X-ray is a low-frequency component, estimates the scattered X-ray by applying the original image to a low-frequency filter (scattered X-ray estimation filter), and estimates the scattered X-ray. This is a method of subtracting scattered X-rays from an original image. Since the amount of scattered X-rays is affected by the thickness of the subject and the size of the irradiation field, accurate scattered X-ray correction processing requires accurate information on the thickness of the subject and the size of the irradiation field. Need to get to.
具体的には図15に示すように、散乱X線補正処理では、画素毎の階調、X線管焦点・受像面間距離(SID)、照射するX線条件から一意の体厚が求められるよう、実験データを基にこれらの要素と体厚との関係を示すテーブルを作成し、体厚の画素値(f画素値)を推定する(fは関数を意味する)。そしてX線条件から算出される体厚の画素値を元画像画素値から引き、体厚(f体厚)を推定する。そして体厚の推定値から低周波フィルタ(LPF)を作成し、この低周波フィルタを用いて散乱X線推定画像を描出する。 Specifically, as shown in FIG. 15, in the scattered X-ray correction processing, a unique body thickness is obtained from the gradation for each pixel, the distance between the X-ray tube focal point and the image receiving surface (SID), and the X-ray irradiation conditions. Thus, a table showing the relationship between these factors and the body thickness is created based on the experimental data, and the pixel value (f pixel value ) of the body thickness is estimated (f means a function). Then, the body thickness pixel value calculated from the X-ray condition is subtracted from the original image pixel value to estimate the body thickness (f body thickness ). Then, a low-frequency filter (LPF) is created from the estimated value of the body thickness, and an estimated scattered X-ray image is drawn using the low-frequency filter.
しかし、従来の散乱X線補正処理では、被検者以外(例えば、被検者周辺に配置されている金属物)からのX線反射や、X線管球の経年変化による照射X線量の低下などが考慮されないため、体厚の推定値と現実値に差異が生じることがあった。 However, in the conventional scattered X-ray correction processing, the X-ray reflection from other than the subject (for example, a metal object arranged around the subject) or a decrease in the irradiation X-ray dose due to the secular change of the X-ray tube. In some cases, differences between the estimated value and the actual value of the body thickness may occur because the considerations are not taken into account.
これに対し、特許文献1には、人体パターンを用いたパターンマッチングと光学センサと距離センサを使用した体厚測定の方法が開示されている。この方法では、光学センサと被検者の体表までの距離と、光学センサとテーブルまでの距離との差から体厚を測定している。
On the other hand,
上述した特許文献1の体厚測定方法では、一度に取得できる体厚情報は光学センサからある一箇所までの距離であるが、被検者の体厚は部位毎に異なるため、画像を取得したい部位全体の体厚を一度に測定することが困難であった。
In the body thickness measurement method of
本発明は、X線画像の取得に用いる被検者の体厚の測定精度および測定効率を向上することを目的とする。 An object of the present invention is to improve measurement accuracy and measurement efficiency of a body thickness of a subject used for acquiring an X-ray image.
本発明のX線撮影装置は、複数の異なる位置に配置されて被検者の体厚データを複数方向から取得する体厚検出器と、複数の体厚検出器により取得された各体厚データを用いて体厚マップを生成する体厚演算部とを備えることを特徴とする。 An X-ray imaging apparatus according to the present invention includes a body thickness detector arranged at a plurality of different positions to acquire body thickness data of a subject from a plurality of directions, and body thickness data acquired by the plurality of body thickness detectors. And a body thickness calculation unit that generates a body thickness map using
本発明によれば、三次元的な体厚マップを生成するので、X線画像の取得に用いる被検者の体厚の測定精度および測定効率を向上することができる。 According to the present invention, since a three-dimensional body thickness map is generated, it is possible to improve the measurement accuracy and the measurement efficiency of the body thickness of the subject used for acquiring the X-ray image.
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示すように、X線撮影装置1は、被検者100を乗せるテーブル102と、被検者100にX線を照射するX線照射部104と、X線照射部104に対向する位置に配置されて被検者100を透過したX線を検出するX線検出部112と、X線検出部112から出力されたX線信号に対して画像処理を行なう画像処理部114と、画像処理部114から出力されたX線画像を記憶する画像記憶部116と、X線画像を表示する表示部118とを備える。
As shown in FIG. 1, the
またX線撮影装置1は、X線照射部104の被検者100側に複数の絞り羽根を有して被検者100に対するX線照射領域を設定するX線絞り106と、X線照射部104に電力供給を行なう高電圧発生部110とを備える。さらにX線撮影装置1は、各構成要素を制御する制御部120と、術者の操作により制御部120に対して各種指令を行なう操作部122とを備えている。
Further, the
X線検出部112は、例えば、X線を検出する複数の検出素子が2次元アレイ状に配置されて構成されており、X線照射部104から照射されて被検者100を透過したX線を検出し、検出したX線量に応じたX線信号を生成する。具体的には、X線検出部112で検出されたX線は、電荷として画素毎に蓄積コンデンサ(図示しない)に蓄積される。そして、画素毎に蓄積された電荷に基づくX線信号が画像処理部114に出力される。
The
さらにX線撮影装置1は、複数の異なる位置に配置されて被検者100の体厚データを複数方向から取得する体厚検出器220と、複数の体厚検出器220により取得された各体厚データを用いて体厚マップを生成する体厚演算部240とを備える。
Further, the
体厚検出器220は、被検者100を複数の方向から検出できる位置に固定され、それぞれの方向から被検者100の赤外線像を取得する。具体的な体厚検出器220の配置例については後で詳しく説明する。
The
各体厚検出器220は、図2に示すように、赤外線像を受光するための赤外線検出器221と、赤外線検出器221を保護するレンズ222と、カバー223により構成される。レンズ222が赤外線検出器221の受光面側に配置され、カバー223は赤外線検出器221の受光面とは反対の面側に配置されており、レンズ222とカバー223は赤外線検出器221を挟むようにして配置されている。
As shown in FIG. 2, each
赤外線検出器221は、例えば、赤外線を検出する複数の検出素子が二次元アレイ状に配列された赤外線アレイセンサであり、被検者100が発する赤外線を検出して、検出した二次元の赤外線画像を形成している体厚データを体厚演算部240に送出する。
The
体厚演算部240は、各位置に配置された複数の体厚検出器220から受信した各二次元画像を用いて、被検者100の三次元体厚マップを生成する。
The body
画像処理部114は、X線検出部112から出力されたX線信号を画像処理し、画像処理されたX線画像を出力する。画像処理は、ガンマ変換、階調変換処理、X線画像の拡大・縮小等である。
The
また画像処理部114は、体厚演算部240が算出した被検者100の体厚マップを用いて散乱X線補正処理を実行する。具体的には、画像処理部114は、被検者100の体厚マップから散乱X線推定フィルタを作成し、散乱X線推定フィルタを用いて、散乱X線の描出された散乱X線推定画像を生成する。さらに画像処理部114は、X線画像の画素値と散乱X線推定画像の画素値との差分をとって、散乱X線の補正(除去)されたX線散乱補正画像を取得する。
The
本実施形態では、制御部120の機能は、CPUとメモリを備えた計算機により実現することができる。演算や制御のプログラムは、予め記憶装置に格納しておいてもよいし、外部から取り込みCPUがアップロードして実行することもできる。なお、演算部の機能の一部は、ASIC(Application Speciric Integrated Circuit)やFPGA(Field Programable Gate Array)等のハードウェアで実現することも可能である。
In the present embodiment, the function of the
以下、体厚検出器220の設置例について、図3、4を参照して説明する。まずは、X線撮影装置1の機構の詳細を説明する。X線撮影装置1には、床面に設置されるスタンド部10と、被検者100を載せる寝台としても機能する支持枠30と、支持枠30をスタンド部10に対して移動可能に支持する支持腕部20と、支持枠30に対して移動可能に連結された支柱部50とを備えている。支持枠30の上部には、被検者100を乗せるテーブル102が設けられている。以下の各図において、テーブル102の短手方向をX方向、テーブル102の長手方向をY方向とする。また、XY平面に対して直交する方向、すなわち、テーブル102の被検者100の載置面に直交する方向をZ方向とする。
Hereinafter, an installation example of the
スタンド部10は、撮影台全体(支持腕部20、支持枠30、支柱部50等)を支える筐体である。スタンド部10の内部には、支持腕部20をスタンド部10に対して昇降させる昇降機構、および支持腕部20をスタンド部10に対して回転させる回転機構が収納されているため、支持腕部20に支持される支持枠30は、Z方向に昇降可能であるとともに、所定のX方向の軸を中心として回転可能である。また、支持枠30は、支持腕部20に設けられたスライド機構により、支持腕部20に対してY方向に移動可能である。
The
また、支柱部50は、支持枠30の内部に設けられたX線照射部移動機構により、支持枠30に対してY方向とX方向にスライド可能である。さらにX線照射部移動機構には、所定のX方向の軸を中心に支柱部50を回転移動させる斜入部51が固定されている。斜入部51と支柱部50は、一体となってスライドすることができる。
The
支柱部50の先端には、X線照射部104が設けられているため、X線照射部104は、X線照射部移動機構により、支柱部50と共にY方向及びX方向に移動可能である。X線照射部104は、高電圧発生部110から電力供給を受けてX線を発生させるX線管を有する。X線照射部104は、特定のエネルギーのX線を選択的に透過させるX線フィルタなどを有していてもよい。
Since the
斜入部51の内部には、支柱部50を支持枠30に対して所定のX方向の軸を中心に回転させる支柱部斜入機構が設けられている。この支柱部50の回転は、制御部120に設けられた支柱部回転制御部132(図1)によって制御される。
Inside the
支柱部50の先端には、X線照射部104を支柱部50に連結するX線照射部回転部105が設けられている。またX線照射部回転部105の内部には、X線照射部104を支柱部50に対して所定のY方向の軸を中心に回転させるX線照射部斜入機構が設けられている。このX線照射部104の回転は、制御部120に設けられたX線照射部回転制御部130(図1)によって制御される。
An X-ray
支柱部50のうち、支持枠30に対向する側には圧迫部90が設けられている。圧迫部90は、被検者100の関心領域を圧迫しながら撮影を行なうためのものである。
A
さらに支持枠30の内部には、X線検出部112を支持枠30に対してX方向およびY方向にスライドさせる不図示のX線検出部移動機構が設置されている。
Further, an X-ray detection unit moving mechanism (not shown) that slides the
各部材をスライドまたは回転させる上述した各機構は、図示しないが、モータ、スプロケット、スプロケットを連結するチェーンなど、公知の機構から構成される。 Although not shown, each of the above-described mechanisms for sliding or rotating each member includes a known mechanism such as a motor, a sprocket, and a chain connecting the sprockets.
ここで、体厚検出器220の取り付け位置の例について説明する。本例では、3つの体厚検出器220a〜220cが、X線撮影装置1に配設されていて、互いに直交する3方向から、それぞれ被検者100の正面(腹側から見た面)・側面・上面(頭部側から見た面)の赤外線像を取得する。体厚検出器220a〜220cが赤外線像を取得する範囲が重なる領域R(図4)の体厚を体厚演算部240が算出し、この領域R内にX線照射部104からX線が照射される。
Here, an example of an attachment position of the
被検者100の正面を検出する体厚検出器220aは、受光面がテーブル102に向かい合うように、X線絞り106の周囲に設けられたフレームに取り付けられる。上述の通りX線照射部104はX方向及びY方向にスライド可能なため、体厚検出器220aも、X線照射部104およびX線絞り106と一体となってX方向及びY方向にスライド可能である。また、支柱部50が支持枠30に対してX方向の軸を中心に回転可能なため、X線絞り106に取り付けられた体厚検出器220aも、支柱部50と共に回転可能である。さらに、X線照射部104がX線照射部回転部105により支柱部50に対してY方向の軸を中心に回転可能なため、体厚検出器220aも、X線照射部104と一体となって回転可能である。
The
被検者100の側面を検出する体厚検出器220bは、受光面がテーブル102上に載置される被検者100に向かい合うように、支柱部50に取り付けられる。被検者100の上面を検出する体厚検出器220cは、受光面がテーブル102上に載置される被検者100に向かい合うように、検出器固定具250によってテーブル102に固定される。体厚検出器220b、220cが配置される高さは、被検者100の体厚を検出可能なテーブル102からの高さであることが好ましい。また、体厚検出器220cは、足の厚みを測定可能なように被検者100の頭部が配置される側の端部に設置されることが好ましい。テーブル102の一端に被検者100の足を受ける踏み台が配置されている場合、体厚検出器220cは、その踏み台とは反対のテーブル102の他端に設けられていることが好ましい。
The
以上説明した体厚検出器220a〜220cの配置は、以下の実施形態1〜3において共通する構成である。なお、体厚検出器は3つが互いに直交して配置される例に限らず、2つ以上が異なる位置に配置されていればよい。以上の通り、X線体厚検出器220a〜220cが、被検者100の体厚データを複数方向からそれぞれ取得するため、被検者100の取得したい領域R全体の三次元的な体厚を一度に測定することができ、X線画像の取得に用いる被検者の体厚の測定精度および測定効率が向上する。
The arrangement of the
<実施形態1>
[体厚マップZの生成方法]
以下、図5〜7を参照して被検者100の体厚マップZの生成方法について説明する。本実施形態では、複数の体厚検出器220a〜220cが取得する体厚データを用いて、領域Rの三次元マップとして体厚マップZが得られる。被検者100の体厚マップZの生成は、X線照射部104が被検者100にX線を照射し、画像処理部114がX線検出部112から出力されたX線信号を画像処理してX線画像I1(図8)を生成する動作と並行して実施される。本例の体厚検出器220においては、8×8の2次元アレイ赤外線検出器221を使用し、被検者100の体厚測定を行うものとして説明する。
<First embodiment>
[Generation method of body thickness map Z]
Hereinafter, a method of generating the body thickness map Z of the subject 100 will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, a body thickness map Z is obtained as a three-dimensional map of the region R using body thickness data acquired by the plurality of
[ステップS11]
図5に示すように、体厚マップZの生成が開始されると、体厚検出器220が被検者100の複数方向からの体厚を検出したデータを取得する。体厚検出器220の検出領域Rは、必ずしも被検者100の全身でなくてよく、体厚検出器220は、少なくとも被検者100にX線を照射する範囲を検出すればよい。本例では体厚検出器220aが、被検者100の正面(腹側)から体厚データ(画像)Aを取得し、体厚検出器220bが、被検者100の側面からの体厚データ(画像)Bを取得し、体厚検出器220cが、被検者100の上面(頭部側)からの体厚データ(画像)Cを取得する。
[Step S11]
As shown in FIG. 5, when the generation of the body thickness map Z is started, the
体厚データA、B、Cは、赤外線検出器221の検出素子アレイに相当する画素アレイであり、次式(1−1)〜(1−3)に示すようにそれぞれ、m列×n行(m、nは自然数であり、図6、7に示すように、本例ではm=8、n=8)のマトリクス状で表現することができる。
The body thickness data A, B, and C are pixel arrays corresponding to the detection element array of the
体厚データを二値化した場合、体厚検出器220a〜cは、被検者100を検出した画素の画素値を「1」とし、被検者100を検出しなかった画素の画素値を「0」として体厚データを取得する。その場合、図6、7に示すような被検者100の体厚データA、B、Cはそれぞれ次式(2−1)〜(2−3)のように示すことができる。
When the body thickness data is binarized, the
[ステップS12]
次に、体厚演算部240が、体厚データA、B、Cより、被検者100を側面から見た体厚の体厚データ(マップ)Xと、上面から見た体厚の体厚データ(マップ)Yを演算する。
[Step S12]
Next, the body
被検者100の検出領域Rの体厚データX、Yはそれぞれ、次式(3−1)、(3−2)から導かれる。 The body thickness data X and Y of the detection region R of the subject 100 are derived from the following equations (3-1) and (3-2), respectively.
なお本例では、m=n=8として各画素を二値化するため、体厚データX、Yの各画素値は、それぞれ次式(4−1)、(4−2)のように計算することができる。 In this example, since each pixel is binarized with m = n = 8, each pixel value of body thickness data X and Y is calculated as in the following equations (4-1) and (4-2), respectively. can do.
そして、式(2−1)〜(2−3)に示した被検者100の体厚データA、B、Cから導かられる体厚データX、Yは、それぞれ次式(5−1)、(5−2)のように示すことができる。 The body thickness data X, Y derived from the body thickness data A, B, C of the subject 100 shown in the equations (2-1) to (2-3) are respectively expressed by the following equations (5-1), It can be shown as (5-2).
[ステップS13]
次に、体厚演算部240は、体厚データX、Yから最終的な三次元の体厚データ(マップ)Zを求める。体厚マップZは次の数式(6)のように示すことができる。体厚マップZの各画素には、体厚データX、Yの各画素の画素値を比較して小さい画素値を採用する。なお本例では、m=n=8であるため、体厚マップZの各画素は、数式(7)から導くことができる。
[Step S13]
Next, the
(数7)
zij = min{ xij, yij }
(1≦i≦8、1≦j≦8) (7)
(Equation 7)
z ij = min {x ij , y ij }
(1 ≦ i ≦ 8, 1 ≦ j ≦ 8) (7)
そして、式(5−1)、(5−2)に示した被検者100の体厚データX、Yから導かられる体厚データZは、それぞれ次式(8)のように示すことができる。 Then, the body thickness data Z derived from the body thickness data X and Y of the subject 100 shown in the equations (5-1) and (5-2) can be expressed as the following equation (8). .
以上の通り、体厚検出器220が互いに直交する3方向から検出した体厚データA、B、Cから、体厚演算部240によって被検者100の検出領域Rの三次元体厚マップZが生成される。
As described above, from the body thickness data A, B, and C detected by the
[撮像方法]
以下、図8を参照して、実施形態1での体厚マップZを用いたX線撮像方法の全体の流れについて説明する。体厚マップZは、撮影したX線の散乱X線を補正処理するために使用される。
[Imaging method]
Hereinafter, an overall flow of the X-ray imaging method using the body thickness map Z in the first embodiment will be described with reference to FIG. The body thickness map Z is used for correcting the scattered X-rays of the captured X-rays.
[ステップS1]
まず、術者が操作部122を操作することで、X線撮影装置1に散乱X線補正処理の開始を指示する。散乱X線補正処理では、体厚検出器220、体厚演算部240、画像処理部114が連携することにより、散乱X線を推定した散乱X線推定フィルタが生成される(詳細は以下のステップS1A、S1Bで説明する)。生成した散乱X線推定フィルタは、X線画像I1を補正して散乱X線がX線画像I1に与える影響を取り除くために用いられる。X線画像I1は、散乱X線補正処理の開始を術者が指示した後に得られる。具体的にはまず、術者は操作部122を操作し、透視撮影処理開始を指示する。透視撮影処理の開始指示に従い、X線照射部104が被検者100に対してX線を照射し、被検者100を透過したX線が、X線検出部112で検出される。X線検出部112が検出したX線を画像処理部114が処理し、X線画像I1が得られる。なお術者は、散乱X線補正処理の開始指示と同時に、X線画像I1の取得を指示してもよい。
[Step S1]
First, the operator operates the
[ステップS1A]
散乱X線補正処理においては、まず体厚検出器220と体厚演算部240により、被検者100の体厚推定(体厚マップZの生成)が上述の通りに実施される。なお、体厚演算部240は、生成した体厚マップZの情報を制御部120に送信し、制御部120は、体厚演算部240から受信した被検者100の体厚情報に応じてX線の照射条件を決定してもよい。これにより、画像処理部116は、被検者100の体厚に応じたX線画像I1を生成することができる。生成されたX線画像I1は、画像記憶部116に記憶される。
[Step S1A]
In the scattered X-ray correction processing, first, the
[ステップS1B]
次に、体厚マップZに応じた散乱X線推定フィルタ(fLPF(f体厚))が生成される。具体的には、体厚演算部240は、体厚マップZの演算を完了したら、体厚マップZを画像処理部114に送出する。画像処理部114は、算出された体厚マップZを体厚推定値(f体厚)として、体厚推定値に基づき、図15に示した公知の方法と同様に散乱X線推定フィルタを生成する。なお体厚演算部240は、体厚マップZから生成される三次元体厚画像や被検者100の体厚の数値などを表示部118に表示してもよい。
[Step S1B]
Next, a scattered X-ray estimation filter (f LPF (f body thickness )) corresponding to the body thickness map Z is generated. Specifically, when the calculation of the body thickness map Z is completed, the body
[ステップS2]
画像処理部114は、画像記憶部116が記憶していたX線画像I1を読み出し、生成した散乱X線推定フィルタを、X線画像I1に掛け合わせて散乱X線推定画像I2を取得する。
[Step S2]
The
[ステップS3]
画像処理部114は、X線画像I1の画素値と散乱X線推定画像I2との画素値の差をとることで、被検者100の体厚に応じてX線散乱が補正されたX線散乱補正画像I3を取得する。X線散乱補正画像I3は、表示部118に表示され、画像記憶部116に記憶される。なお、補正処理の停止指示は、操作部122より術者の指示によって行われ、処理開始後に停止指示があるまで、体厚測定は継続されてもよいし、体厚測定の開始・停止指示は、X線透視撮影の開始・停止と連動してもよい。
[Step S3]
The
以上に説明したように本実施形態のX線撮影装置1によれば、被検者100を複数方向から検出して生成した三次元的な体厚マップZから、散乱X線を除去したX線画像を描出することができる。またX線撮影装置1では、体厚マップZを用いることにより、被検者100の体厚を複数方向から検出して取得したい部位全体の体厚を一度に測定し、画像を描出することができるため、X線画像の取得に用いる被検者の体厚の測定精度および測定効率が向上する。
As described above, according to the
<実施形態2>
実施形態2では、実施形態1を基本として、支柱部50がスタンド部10に対してX方向の軸を中心に回転した状態で被検者100のX線画像を取得する場合(以下、テーブル102の長手方向に斜入透視撮影する場合という)の体厚マップZ2の生成方法について図9〜12を参照して説明する。図9は、斜入時の体厚計算を適用した体厚マップ生成のフローチャートを示し、図10は、長手方向の斜入透視撮影時のX線撮影装置1の全体構成を示し、図11は、X線照射部104から照射されるX線の放射角とX線検出部112との関係を示し、図12は、斜入時の体厚計算方法を示している。
<Embodiment 2>
In the second embodiment, based on the first embodiment, a case where an X-ray image of the subject 100 is acquired in a state where the
図9に示すように実施形態2では、実施形態1の手法で算出した被検者100の体厚マップZ(ステップS11〜S13)に対して、支柱部50の支持枠30に対する傾きθsと、X線の放射角により修正を施して、体厚マップZ2を算出する(ステップS14)。実施形態2の具体的なフローについては後で説明する。
As shown in FIG. 9, in the second embodiment, the inclination θ s of the
まず、支柱部50の傾きθs及びX線の放射角と、被検者100の体厚との関係ついて図10、11を参照して説明する。装置の構成で説明したように、体厚検出器220aは支柱部50と一体となってX方向の軸を中心に回転可能である。また、X線はX線照射部104からX線絞り106を通って放射状に照射される。
First, the relationship between the inclination θ s of the
図10に示すように、支柱部50をテーブル102の被検者100の載置面に直交する向きに対して傾きθsだけ傾けた斜入透視撮影時には、X線照射部104の照射面がテーブル102の被検者100の載置面に対して平行に向かい合う状態で撮影する場合(以下、垂直撮影時という)と比べると、被検者100の体内を透過するX線の透過距離が長くなる。すなわち、体厚は、斜入透視撮影時、垂直撮影時よりも長いものとして計算する必要がある。一方、図11に示すように放射状に出射されたX線は、角度ごとに被検者100内を透過する距離が異なるため、X線の透過距離は、放射角度により、体厚検出器220が計測する体厚距離とは異なる値となる。
As shown in FIG. 10, at the time of oblique penetration fluoroscopic imaging in which the
つまり、長手方向の斜入透視撮影時には、支柱部50の傾きθsとX線の放射角の2つの要素によって、被検者100の体内を透過するX線の透過距離が変化する。そのため、実施形態2では、体厚演算部240が、傾きθsとX線の放射角の2つの要素を体厚マップZに反映させ、被検者100の体内を透過するX線の透過距離Z2ij(1≦i≦m、1≦j≦n)を示すマップ(体厚マップZ2)を算出する。
In other words, at the time of oblique perspective radiography in the longitudinal direction, the transmission distance of the X-ray that passes through the body of the subject 100 changes depending on two factors, the inclination θ s of the
以下、図9に戻り、実施形態2のフローについて詳しく説明する。実施形態2において、算出した体厚マップZ2を用いたX線撮像処理全体のステップは、体厚マップZを用いたX線撮像処理全体のステップS1〜S3(図8)と同様である。また上述の通り、ステップS11〜S13で体厚マップZを生成する方法は、実施形態1と同じである。 Hereinafter, returning to FIG. 9, the flow of the second embodiment will be described in detail. In the second embodiment, the steps of the entire X-ray imaging process using the calculated body thickness map Z2 are the same as the steps S1 to S3 (FIG. 8) of the entire X-ray imaging process using the body thickness map Z. As described above, the method of generating the body thickness map Z in steps S11 to S13 is the same as in the first embodiment.
[ステップS14]
ステップS14において、支柱部50の傾きθsと、X線の放射角の角度を用いて、被検者100に対するX線の照射角度に応じた体厚マップZ2を体厚マップZから再計算する。
[Step S14]
In step S14, the body thickness map Z2 corresponding to the X-ray irradiation angle with respect to the subject 100 is recalculated from the body thickness map Z using the inclination θ s of the
なお支柱部50を傾きθsだけ傾ける際、図1の支柱部回転制御部132が、支柱部50をテーブル102の被検者100の載置面に直交する向きに対して傾けるように支柱部斜入機構(不図示)に指示する。支柱部斜入機構は、支柱部回転制御部132からの指示を受けて支柱部50を支持枠30に対して回転させる。支柱部回転制御部132は、制御した支柱部50の傾きθsの情報を、体厚演算部240へ送信する。
Note when tilting the
X線の照射角度については、角度ごとに被検者100を透過する透過距離を求めるために、X線の放射角を所定の角度範囲ごとに分割し、分割した放射角度ごとに透過距離を求める。分割数は特に限定されないが、ここでは放射されるX線の角度は、図11に示すように、体厚検出器220の分解能nに応じてn等分し、それぞれの放射角をθ1〜θnと定義する。放射角θ1〜θnの角度は、予め体厚演算部240が記憶している。
Regarding the X-ray irradiation angle, the X-ray emission angle is divided for each predetermined angle range, and the transmission distance is calculated for each of the divided emission angles in order to obtain the transmission distance that passes through the subject 100 for each angle. . Number of divisions is not particularly limited, wherein the angle of the X-rays emitted is, as shown in FIG. 11, n aliquoted according to the resolution n of the
このステップS14では、具体的には、体厚演算部240が、ステップS13で生成された体厚マップZの各画素に対して、支柱部50の傾きθsとX線の放射角θN(1≦N≦n)を用いた数式(11)(後で詳しく説明する)により、斜入透視撮影時のX線の透過距離Z2ijの計算を行い、被検者100の体厚マップZ2を生成する。透過距離Z2ijを示すマップが体厚マップZ2であり、体厚マップZは、体厚検出器220が検出する被検者100の体厚距離Zijを示すマップである。斜入透視撮影時、X線の透過距離Z2ijは、傾きθsと放射角θNにより、体厚距離Zijとは異なる値になる。
In step S14, specifically, the body
次に、体厚距離Zijから透過距離Z2ijを算出する計算式について図12を参照して説明する。本例では、体厚検出器220が被検者100の体厚を検出する領域R内で、被検者100の体厚マップZ2を生成する。
Next, a calculation formula for calculating the transmission distance Z2ij from the body thickness distance Zij will be described with reference to FIG. In this example, the
ここで、領域R内の太線で示す三角形から体厚距離Zmnと透過距離Z2mnとの関係式を導くと、関係式は次式(9)で示すことができる(なお、−90°<θs<90°)。この数式(9)を一般化すると、体厚マップZの各画素値zijから、傾きθsと放射角θNを用いて、体厚マップZ2の各画素値z2ijを求めることができる(数式(10))。 Here, when the relational expression between the body thickness distance Z mn and the transmission distance Z2 mn is derived from the triangle indicated by the thick line in the region R, the relational expression can be expressed by the following expression (9) (−90 ° < θ s <90 °). When this equation (9) is generalized, each pixel value z2 ij of the body thickness map Z2 can be obtained from each pixel value z ij of the body thickness map Z using the inclination θ s and the radiation angle θ N ( Equation (10)).
(数9)
Zmn : Z2mn = π/2-(θs+θn) : π/2 (9)
(Equation 9)
Z mn : Z2 mn = π / 2- (θ s + θ n ): π / 2 (9)
(数10)
z2ij= π・zij / (π-2(θs+θN)) (10)
(Equation 10)
z2 ij = π · z ij / (π−2 (θ s + θ N )) (10)
この数式(10)から求められる画素値より、体厚マップZ2は、次式(11)のように示すことができる。 From the pixel value obtained from the equation (10), the body thickness map Z2 can be expressed as the following equation (11).
以上の通り、実施形態2では、X線照射部104から照射されるX線の放射角度や支柱部50の回転角度毎に、被検者100の体内を透過する透過距離Z2ijを算出して体厚マップZ2を算出することができる。また体厚マップZ2を用いてX線撮影を行えば、X線の照射角度の違いによる被検者100の体内を透過するX線の距離の違いを考慮して、散乱X線補正を行うことができる。
As described above, in the second embodiment, the transmission distance Z2 ij that passes through the body of the subject 100 is calculated for each radiation angle of the X-rays emitted from the
<実施形態3>
実施形態3では、実施形態1を基本として、X線照射部104が支柱部50に対してY方向の軸を中心に回転した状態で被検者100のX線画像を取得する場合(以下、テーブル102の短手方向に斜入透視撮影する場合という)の体厚マップZ3の生成方法について図13を参照して説明する。図13は、短手方向斜入透視撮影時のX線撮影装置1の全体構成を示している。
<Embodiment 3>
In the third embodiment, based on the first embodiment, a case in which an X-ray image of the subject 100 is acquired in a state where the
実施形態3は、実施形態2と同様に体厚マップZから、傾きを用いて体厚マップを修正するが、算出時に用いる傾きの方向が異なる。具体的には、実施形態3は、上述したX線の放射角と、X線照射部104の支柱部50に対する傾きθeを考慮して、被検者100に対するX線の照射角度に応じた体厚マップZ3を算出する。すなわち、実施形態3では、図9に示したフローのステップS14の体厚マップZ2を体厚マップZ3と読み替えることができ、体厚演算部240は、体厚マップZの各画素に対して、後述する数式(13)を用いて体厚マップZ3を算出する。
In the third embodiment, the body thickness map is corrected using the inclination from the body thickness map Z, as in the second embodiment, but the direction of the inclination used at the time of calculation is different. Specifically, in the third embodiment, the radiation angle of the X-ray to the subject 100 is determined in consideration of the radiation angle of the X-ray and the inclination θ e of the
X線照射部104の支柱部50に対する傾きθeについて説明する。装置の構成で説明した通り、X線照射部104は、X線照射部回転制御部130によってその回転が制御され、Y方向の軸を中心に回転可能である。また体厚検出器220aはX線照射部104と一体となって回転可能である。
The inclination θ e of the
また、X線は図11に示した通り、被検者100に向けて、テーブル102の被検者100の載置面に直交する向きに対して斜め(ここでは放射角θ1〜θn)に照射される。 Further, as shown in FIG. 11, the X-ray is inclined toward the subject 100 with respect to the direction orthogonal to the mounting surface of the subject 100 on the table 102 (here, the radiation angles θ 1 to θ n ). Is irradiated.
そのため、短手方向の斜入透視撮影時には、体厚演算部240は、傾きθeと、X線の放射角θN(1≦N≦n)の2つの要素を体厚マップZに反映させ、被検者100の体内を透過するX線の透過距離Z3ij(1≦i≦m、1≦j≦n)を示すマップ(体厚マップZ3)を生成する。斜入透視撮影時、X線の透過距離Z3ijは、傾きθeと、X線の放射角θNにより、体厚距離Zijとは異なる値になる。
Therefore, at the time of oblique perspective imaging in the short direction, the body
図1のX線照射部回転制御部130がX線照射部104を、テーブル102の被検者100の載置面に直交する向きに対して傾きθeだけ傾けるようにX線照射部回転部105に指示すると、X線照射部回転部105は、X線照射部104を支柱部50に対して回転させる。X線照射部回転制御部130は、制御したX線照射部104の傾きθeの情報を、体厚演算部240へ送信する。
The X-ray irradiation unit
体厚演算部240は、ステップS14において、図12に示した領域R内で、被検者100の体厚マップZ3を生成する。本例では、領域R内のX線の傾きθsは傾きθeと読み替え、被検者100の透過距離Z2ijは、透過距離Z3ijと読み替えることができる。
In step S14, the body
また、体厚マップZの各画素値zijと体厚マップZ3の各画素値z3ijとの関係式は、数式(10)のθsをθeと読み替え、z2ijをz3ijと読み替えた次式(12)で示すことができる(なお、−90°<θe<90°)。 Further, relation between each pixel value z3 ij of body thickness maps each pixel value z ij and body thickness map of Z Z3 is read as e a theta s Equation (10) theta, were read as the z2 ij z3 ij It can be represented by the following equation (12) (-90 ° <θ e <90 °).
(数12)
z3ij= π・zij / (π-2(θe+θN)) (12)
(Equation 12)
z3 ij = π · z ij / (π-2 (θ e + θ N )) (12)
この数式(12)から求められる画素値より、体厚マップZ3は、次式(13)のように示すことができる。 From the pixel value obtained from the equation (12), the body thickness map Z3 can be expressed as the following equation (13).
以上の通り、実施形態3では、X線照射部104から照射されるX線の放射角度やX線照射部104の回転角度毎に、被検者100の体内を透過する透過距離Z3ijを考慮した体厚マップZ3を算出することができる。また体厚マップZ3を用いてX線撮影を行えば、X線の入射角度の違いによる被検者100の体内を透過するX線の距離の違いを考慮して、散乱X線補正を行うことができる。
As described above, in the third embodiment, the transmission distance Z3 ij that passes through the body of the subject 100 is considered for each radiation angle of the X-ray emitted from the
<変形例>
なお、実施形態2で説明した傾きθsと実施形態3で説明した傾きθeの両方を考慮した体厚マップや、傾きθsと傾きθeに加えて放射角θNを考慮した体厚マップを生成してもよい。傾きθsと傾きθeに加えて放射角θNを考慮した体厚マップZ4を生成する場合、図14に示す透過距離Z4mnの画素値z4mnと体厚距離Zmnの画素値zmnとの関係は、次式(14)で表すことができる。この数式(14)を一般化すると、体厚マップZの各画素値zijから、傾きθs、θeと放射角θNを用いて、体厚マップZ4の各画素値z4ijを求めることができる(数式15)。
<Modification>
A body thickness map considering both the inclination θ s described in the second embodiment and the inclination θ e described in the third embodiment, and a body thickness considering a radiation angle θ N in addition to the inclination θ s and the inclination θ e. A map may be generated. When generating the inclination theta s and inclination theta e in addition the body thickness map Z4 Considering radiation angle theta N, the pixel values z mn of transmission distance Z4 mn pixel values z4 mn and body thickness distance Z mn shown in Figure 14 Can be expressed by the following equation (14). When this equation (14) is generalized, each pixel value z4 ij of the body thickness map Z4 is obtained from each pixel value z ij of the body thickness map Z using the inclinations θ s and θ e and the radiation angle θ N. (Equation 15).
(数14)
z4mn = √(amn 2+bmn 2+zmn 2)
= √(zmn 2 ・tan(θs+θn)2 + zmn 2 ・tan(θe+θn)2 +zmn 2) (14)
= zmn √(tan(θs+θn)2+ tan(θe+θn)2+1)
(Equation 14)
z4 mn = √ (a mn 2 + b mn 2 + z mn 2 )
= √ (z mn 2・ tan (θ s + θ n ) 2 + z mn 2・ tan (θ e + θ n ) 2 + z mn 2 ) (14)
= z mn √ (tan (θ s + θ n ) 2 + tan (θ e + θ n ) 2 +1)
(数15)
z4ij= zij・√(tan(θs+θN)2+ tan(θe+θN)2+1) (15)
(Equation 15)
z4 ij = z ij · √ ( tan (θ s + θ N) 2 + tan (θ e + θ N) 2 +1) (15)
この数式(15)から求められる画素値より、体厚マップZ4は、次式(16)のように示すことができる。 From the pixel value obtained from the equation (15), the body thickness map Z4 can be expressed as the following equation (16).
変形例は他にもあり例えば、実施形態2で、傾きθsと放射角θNのどちらか一方のみを考慮して体厚マップを生成してもよい。その場合、考慮しない方の傾きθsと放射角θNのどちらか一方の値を0として、上述の数式(10)から体厚マップの各画素値z2ijを算出することができる。さらに、実施形態3で、傾きθeと放射角θNのどちらか一方のみを考慮して体厚マップZ3を生成してもよい。その場合、考慮しない方の傾きθeと放射角θNのどちらか一方の値を0として、数式(12)から体厚マップの各画素値z3ijを算出することができる。 Modification There are other example, in the embodiment 2, may be taking into consideration either the inclination theta s and the radiation angle theta N only generates a body thickness map. In that case, it is possible to calculate the inclination theta s towards not considered as 0 to either the value of the emission angle theta N, each pixel value z2 ij body thickness map from the above equation (10). Furthermore, in embodiment 3, it may generate a body thickness map Z3 in consideration of either one of the inclination theta e and the radiation angle theta N only. In that case, it is possible to calculate the inclination theta e of those who do not consider either the value of the emission angle theta N as 0, each pixel value z3 ij body thickness map from the formula (12).
また、傾きθsと傾きθeは、傾きセンサをX線照射部104の周囲と支持枠30の内部に配置することにより、検出されてもよい。
The slope theta s and inclination theta e, by arranging the inclination sensor inside the periphery and the
なお、上述の通り、X線診断装置1において、支持枠30は支持腕部20に対して長手方向にスライドさせることができるが、テーブル102を支持枠30に対して長手方向にスライド自在な構成としてもよい。
As described above, in the X-ray
1・・・X線撮影装置、10・・・スタンド部、20・・・支持腕部、30・・・支持枠、50・・・支柱部、51・・・斜入装置、90・・・圧迫装置、100・・・被検者、102・・・テーブル、104・・・X線照射部、105・・・X線照射部回転部、106・・・X線絞り、110・・・高電圧発生部、112・・・X線検出部、114・・・画像処理部、116・・・画像記憶部、118・・・表示部、120・・・制御部、122・・・操作部、130・・・X線照射部回転制御部、132・・・支柱部回転制御部、220・・・体厚検出器、221・・・赤外線検出器、222・・・レンズ、223・・・カバー、240・・・体厚演算部、250・・・検出器固定具
DESCRIPTION OF
Claims (9)
複数の前記体厚検出器により取得された各体厚データを用いて体厚マップを生成する体厚演算部と、
を備えることを特徴とするX線撮影装置。 A body thickness detector arranged at a plurality of different positions to acquire body thickness data of the subject from a plurality of directions,
A body thickness calculation unit that generates a body thickness map using each body thickness data obtained by the plurality of body thickness detectors,
An X-ray imaging apparatus comprising:
前記体厚演算部により生成された体厚マップを用いて散乱X線推定フィルタを作成し、散乱X線補正処理を実行する画像処理部をさらに備えることを特徴とするX線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1,
An X-ray imaging apparatus, further comprising: an image processing unit that creates a scattered X-ray estimation filter using the body thickness map generated by the body thickness calculation unit and executes a scattered X-ray correction process.
前記体厚検出器は、赤外線を検出する複数の検出素子が二次元アレイ状に配列された赤外線検出器を備えることを特徴とするX線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1,
An X-ray imaging apparatus, wherein the body thickness detector includes an infrared detector in which a plurality of detection elements for detecting infrared light are arranged in a two-dimensional array.
前記体厚演算部は、各位置の前記体厚検出器が取得した二次元画像を用いて、被検者の三次元体厚マップを生成することを特徴とするX線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1,
An X-ray imaging apparatus, wherein the body thickness calculation unit generates a three-dimensional body thickness map of a subject using a two-dimensional image acquired by the body thickness detector at each position.
前記体厚検出器は、前記X線撮影装置の3箇所に配置され、前記体厚演算部は、被検者の互いに直交する3方向からの体厚データを用いることを特徴とするX線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1,
The said body thickness detector is arrange | positioned at three places of the said X-ray imaging apparatus, The said body thickness calculation part uses the body thickness data from three mutually orthogonal directions of a test subject, The X-ray imaging characterized by the above-mentioned. apparatus.
前記体厚演算部は、被検者に対するX線の照射角度に応じて体厚マップを生成することを特徴とするX線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1,
An X-ray imaging apparatus, wherein the body thickness calculating unit generates a body thickness map according to an X-ray irradiation angle with respect to a subject.
X線照射部と、
前記X線照射部を支持する回転可能な支柱部と、
前記支柱部を回転させる支柱部斜入機構とをさらに備え、
前記体厚演算部は、前記支柱部の回転角度ごとの体厚マップを生成することを特徴とするX線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1,
An X-ray irradiator;
A rotatable column supporting the X-ray irradiator;
Further, a strut portion oblique insertion mechanism for rotating the strut portion,
The X-ray imaging apparatus, wherein the body thickness calculation unit generates a body thickness map for each rotation angle of the support.
X線照射部と、
前記X線照射部を支持する支柱部と、
前記支柱部に対して前記X線照射部を回転させるX線照射部斜入機構とをさらに備え、
前記体厚演算部は、前記支柱部に対する前記X線照射部の回転角度ごとの体厚マップを生成することを特徴とするX線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1,
An X-ray irradiator;
A column supporting the X-ray irradiator;
An X-ray irradiation unit oblique insertion mechanism that rotates the X-ray irradiation unit with respect to the support unit,
The X-ray imaging apparatus, wherein the body thickness calculation unit generates a body thickness map for each rotation angle of the X-ray irradiation unit with respect to the support unit.
被検者を透過したX線を検出してX線信号を生成するX線検出部をさらに備え、
前記体厚演算部は、X線の照射角度を前記体厚検出器の分解能に応じて分割し、分割したX線の照射角度に応じて体厚マップを生成することを特徴とするX線撮影装置。 The X-ray imaging apparatus according to claim 1,
An X-ray detector that detects an X-ray transmitted through the subject and generates an X-ray signal;
The body thickness calculation unit divides an X-ray irradiation angle according to the resolution of the body thickness detector and generates a body thickness map according to the divided X-ray irradiation angle. apparatus.
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