JP3443948B2 - 放射線撮像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は医用診断等に用いられる
Ｘ線画像をはじめとする放射線画像の撮像装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】放射線を利用して対象物の像を得る装置
として、複数の画素が配列された検出器に、線源から被
写体の情報を含んだ放射線束を入射させ、その強度情報
を、例えばＣＲＴやレーザイメージャーの画面上に表現
する放射線撮像装置がある。

【０００３】また、この種の放射線撮像装置では、従
来、放射線フォトンの入射により検出器から発生するパ
ルス信号を計数し、その計数値を画像の濃度情報とす
る、いわゆるフォトン（量子）計数方式が採用されてい
るものもある。そして、このような画像情報をＣＲＴま
たはレーザイメージャーに出力する際には、従来、量子
（線量）計数値そのもの値、あるいは log変換後の値を
使用していた。

【０００４】ところが、ＣＲＴやレーザイメージャーは
一般に表示階調の範囲が狭いため、その階調再現特性に
基づく濃度範囲外の濃度をもつ画素については、濃度値
が飽和した状態つまり同一レベルの白または黒レベルと
して表示される。そこで、通常は、画像を見やすくする
ためにウインドウ処理が施されている。

【０００５】その処理方法としては、例えば、８bit の
表示階調（２５６階調）をもつＣＲＴ等に、検出画素値
つまり線量計数値またはその log変換値ｎ0 に対して、
表示中心値ｃ、ウインドウ幅２ｗで出力するときには、
出力画素値ｄ（ｎ0 ）＝２５６＊（ｎ0 −（ｃ−
ｗ））／２ｗ ・・・・(A) の計算を行うといった手法
が採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、量子計数方
式で放射線画像を得る場合、均一な物質を被写体として
撮像したときでも、透過線量の計数値（検出値）ｎは、
真の計数値Ｎに対してゆらぎ（ポアソン分布；Ｎ−√Ｎ
＜ｎ＜Ｎ＋√Ｎ，６８％）がある。

【０００７】そして、このようなゆらぎのある画像を表
示するにあたり、上記したウインドウ処理により表示値
（画素値）を計算したデータを使用すると、本来統計的
に見て同質のゆらぎが、画素の計数値に応じてその値の
大きい画素ほど強調されてしまい（図４参照）、本来の
被写体のもつざらつきと区別がつかず読影の妨げとな
る。

【０００８】本発明はそのような事情に鑑みてなされた
もので、各画素の線量計数値（絶対計数値）の大小に関
わらず、統計的なゆらぎが均一な画像表示を得ることの
できる放射線撮像装置の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、第１の発明の放射線撮像装置は、被写体を透過した
放射線線量の検出により得られた各画素の線量計数値
を、表示すべき像のデータに変換するデータ演算部を有
し、そのデータ演算部が、各画素の線量計数値ｎについ
てそれぞれ√ｎを求めてその各√ｎに比例した値を算出
し、この演算結果を当該放射線画像の画像データとして
表示手段に出力するように構成されていることによって
特徴づけられる。

【００１０】また、同じ目的を達成するため、第２の発
明の放射線撮像装置は、被写体を透過した放射線線量の
検出により得られた各画素の線量計数値に基づいて表示
を行う表示器と、その表示の中心値及びウインドウ幅を
制御する表示演算処理部と、表示中心値を設定するため
の中心値設定手段と、ウインドウ幅演算部を備え、その
ウインドウ幅演算部は、上記中心値設定部で設定される
中心値ｃを基に√ｃを求め、この√ｃに比例した値をウ
インドウ幅の演算値として出力するように構成され、そ
のウインドウ幅の演算値及び中心値設定部で設定された
中心値に基づいて、表示演算処理部が上記表示制御を行
うように構成されていることによって特徴づけられる。

【００１１】

【作用】まず、画素値（線量計数値）ｎの統計的ゆらぎ
を√ｎとすると、そのゆらぎの範囲は、 ｎ−√ｎ＜ｎ＜ｎ＋√ｎ となる。この式の各項を√ｎで割ると、 √ｎ−１＜√ｎ＜√ｎ＋１ ・・・・(B) となり、ゆらぎ成分が画素値ｎに関係なく一定となる。

【００１２】以上の点に着目して、第１の発明の放射線
撮像装置では、各画素の表示値を線量計数値ｎに対して
√ｎに比例した値とすることにより、統計的なゆらぎを
均一にしている。

【００１３】一方、上記した(A)式を使用してウインド
ウ処理を行った場合に表示中心値ｃを変えると、表示ウ
インドウ幅に対する統計的なゆらぎが均一とならない。
原因は、 (A)式にｎ／２ｗの項が含まれており、そのｎ
（画素値）のゆらぎ幅（±√ｎ）が、ｎの大小に関係し
て変化するためである。これを解消するには、２√ｎ／
２ｗの値がｎの大小に関わらず一定となるようにすれば
よい。

【００１４】そこで、第２の発明の放射線撮像装置で
は、表示中心値ｃが変化するとウインドウ幅２ｗが√ｃ
に比例して変化するようにして、２√ｎ／２ｗの値をほ
ぼ一定とするようにしている。すなわち、ウインドウ幅
２ｗ＝Ａ＊√ｃ、 Ａ＝比例定数として、ウインドウ幅
に対するゆらぎ幅２√ｎの比２√ｎ／（Ａ＊√ｃ）をほ
ぼ一定とすることによって表示中心値ｃが変化しても、
統計的なゆらぎ成分がほぼ一定になるように表示する。
ｎ＝ｃとなる中心値階調では、ウインドウ幅に対する表
示ゆらぎ幅の比は２√ｃ／Ａ＊√ｃ＝２／Ａ＝一定とな
る。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を、以下、図面に基づいて説
明する。図１は第１の発明の撮像装置の実施例の構成図
である。

【００１６】まず、放射線検出部１は、複数個の画素が
アレイ状に配列された放射線検出器と、これに接続され
るアンプ、コンパレータ及びカウンタ（いずれも図示せ
ず）によって構成されており、検出器の各画素に入射し
た線量を求め、その計数値を出力するように構成されて
いる。この放射線検出部１が出力する計数値は、各画素
ごとに画像メモリ２に格納される。

【００１７】さて、この実施例で注目すべきところは、
画像メモリ２に格納した各画素の計数値を、表示すべき
像の画像データに変換するデータ演算部３が、各画素の
計数値ｎについてそれぞれ√ｎを求めて、その演算結果
を当該放射線画像の画像データとして表示画面上に出力
するように構成されている点にある。

【００１８】そして、以上のように各画素の表示値を√
ｎとすることで、図２のグラフ及び先の(B) 式（作用の
欄；参照）に示すように、統計的なゆらぎ成分が、画素
の計数値ｎの大小に関わらず一定（＝１）となる。

【００１９】ここで、以上の実施例において、データ演
算部３でα＊√ｎ（α；定数）の演算を行って、画面上
に出力する表示値を√ｎに比例した値；α√ｎを表示値
として画面上に出力しても、同等な効果を達成できるこ
とは言うまでもない。

【００２０】図３は第２の発明の撮像装置の実施例の構
成図である。この例の装置は、放射線検出部１、画像メ
モリ２、表示演算処理部１３及びＣＲＴ１４によって構
成されており、その表示演算処理部１３には、表示の中
心値及びウインドウ幅をそれぞれ設定するための中心値
設定器１５及びウインドウ幅設定器１６が接続されてい
る。また、これら設定器１５，１６と表示演算処理部１
３との間にウインドウ幅演算部１７が接続されている。

【００２１】表示演算処理部１３は、画像メモリ２に格
納した各画素の計数値をＣＲＴ１４に表示する際に表示
の中心値ｃとウインドウ幅２ｗを制御するもので、その
表示の制御に、ウインドウ幅演算部１７で求められた演
算値を用いることが、この発明実施例において注目すべ
きところである。

【００２２】すなわち、ウインドウ幅演算部１７は、中
心値設定器１５の操作（例えばダイヤル操作等）により
設定された表示中心値ｃに対して√ｃを計算する計算器
１７ａと、その√ｃとウインドウ幅設定用の比例定数Ａ
とを掛け合わせる掛算器１７ｂを備え、この掛算値が表
示演算処理部１３での演算処理に使用される。

【００２３】なお、ウインドウ幅設定器１６のダイヤル
操作等により比例定数Ａは変更でき、ウインドウ幅を任
意の値に設定することができるが、この実施例では、最
初ｃ＝１００の時に設定したウインドウ幅２ｗ1＝４０
を初期値として、比例定数Ａ＝４が設定されているとし
て、以後、表示中心値ｃを変更する場合でも、その比例
定数Ａは変更せずに固定しておく。

【００２４】次に、この実施例の作用を述べる。まず、
最初の読影を、例えば中心値ｃ1 ＝１００，ウインドウ
幅２ｗ1 ＝４０で行っていたとし、この後に、中心値ｃ
のみをｃ＝２００，ｃ＝４００，ｃ＝６００，ｃ＝８０
０に順次変更して、それぞれ読影を行うという手順を仮
定し、この条件で、本発明実施例の処理と、従来のウイ
ンドウ処理との数値的な比較を行ったところ、次の表１
に示す結果が得られた。なお、従来の表示法の数値は上
記した(A) 式を基に計算を行った。

【００２５】

【表１】

【００２６】この比較結果から明らかなように、計数値
ｎに対するゆらぎ幅２√ｎとウインドウ幅２ｗｘ（＝Ａ
＊√ｃ）との比（２√ｎ／２ｗｘ）は、従来の表示法
〔上述した(A)式を基に計算〕では、中心値ｃが大きく
なっていって表示する元のデータ値ｎが大きくなるにつ
れ変化するのに対し、本発明実施例では、中心値ｃに対
して一定（２√ｃ／４√ｃ＝50.0%）であること、すな
わち、上記した表示演算処理により統計的なゆらぎがほ
ぼ均一な画像を表示できることが確認できた。

【００２７】さらに、表示される最大値ｎでの比較例と
して、表１のｃ＝４００の場合について述べる。第２の
発明の実施例（請求項２の発明の実施例）では、ｃ＝４
００、２ｗ＝８０で表示される最大値＝４００＋４０＝
４４０であるから、表示ゆらぎ／表示幅＝２√４４０／
８０＝５２％となっており、中心値の表示ゆらぎが常に
５０％になるのに対して２％増加する。しかし、表示中
心値ｃを変えても表示画像はほぼ均一な表示ゆらぎを維
持しているといえる。この「ほぼ均一な表示ゆらぎ」
は、第１の発明（請求項１の発明）の「均一な表示ゆら
ぎ」に劣るが、第２の発明（請求項２）の方法は簡便で
高速であるという特徴がある。すなわち、第１の発明で
は全画素の√を計算するため時間がかかるが、第２の発
明によれば、従来のウインドウ処理にたった１回の√計
算と１回の掛算を加えるだけであり、高速に実行できる
特徴がある。ここで、この第２の発明の実施例におい
て、ウインドウ演算部１７でα＊√ｃ（α＝定数）を計
算して、表示ウインドウ幅２ｗが表示中心値ｃに対して
α√ｃに比例して変化するようにしてもよい。

【００２８】なお、本発明の装置は、透過放射線の線量
検出系と、そのデータ演算系または表示演算処理系の双
方の機能を備えている装置であってもよいし、あるい
は、検出系を切り離してデータ演算系または表示演算処
理系のみを備えた装置とし、既存の撮像装置において表
示を行うための演算処理を行う装置として利用してもよ
い。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の放射線撮
像装置によれば、Ｘ線透過像等の画像を表示するにあた
り、各画素の表示値を量子計数値ｎに対して√ｎに比例
した値に変換して、この変換後の画像データを画面上に
出力するか、または、各画素の計数値をＣＲＴ等に表示
する際に、表示中心値ｃに対して、その表示ウインドウ
幅２ｗが、√ｃに比例して変化するように構成したの
で、いずれの場合でも、計数値の統計的なゆらぎを、均
一もしくはほぼ均一とすることができる。その結果、被
写体がもつ本来のざらつきの読影し易い放射線画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の撮像装置の実施例の構成図

【図２】その実施例の作用説明図で真の計数値に対する
ゆらぎの範囲を示すグラフ

【図３】第２の発明の撮像装置の実施例の構成図

【図４】従来のウインドウ処理の問題点を説明するため
の図で真の計数値に対するゆらぎの範囲を示すグラフ

【符号の説明】

１ 放射線検出部 ２ 画像メモリ ３ データ演算部 １３ 表示演算処理部 １４ ＣＲＴ １５ 中心値設定器 １６ ウインドウ幅設定器 １７ ウインドウ幅演算部 １７ａ 計算器（√ｃ） １７ｂ 掛算器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 5/32 A61B 6/00 - 6/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体を透過した放射線線量を検出し、
   その検出結果から各画素の線量計数値を得て表示手段に
   放射線像を表示する装置において、上記検出で得られた
   各画素ごとの線量計数値を表示すべき像のデータに変換
   するデータ演算部を有し、そのデータ演算部が、各画素
   の線量計数値ｎについてそれぞれ√ｎを求めてその各√
   ｎに比例した値を算出し、この演算結果を当該放射線画
   像の画像データとして表示手段に出力するように構成さ
   れていることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 【請求項２】 被写体を透過した放射線線量を検出し、
   その検出結果から各画素の線量計数値を得て表示手段に
   放射線像を表示する装置において、上記検出で得られた
   各画素の線量計数値に基づいて表示を行う表示器と、そ
   の表示の中心値及びウインドウ幅を制御する表示演算処
   理部と、表示中心値を設定するための中心値設定手段
   と、ウインドウ幅演算部を備え、そのウインドウ幅演算
   部は、上記中心値設定部で設定される中心値ｃを基に√
   ｃを求め、この√ｃに比例した値をウインドウ幅の演算
   値として出力するように構成され、そのウインドウ幅の
   演算値及び上記中心値設定部で設定された中心値に基づ
   いて、上記表示演算処理部が上記の表示制御を行うよう
   に構成されていることを特徴とする放射線画像処理装
   置。