JP3554129B2 - Radiography equipment - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、放射線により被写体の撮影を行う放射線撮影装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
(1) 図33は第1の従来例の放射線撮影装置の構成図を示し、放射線を発生する放射線源である放射線照射手段1の前方に、被写体Sの透過放射線像を撮像する放射線画像撮影手段2が配置され、放射線照射手段1と放射線画像撮影手段2は、操作者が撮影条件設定手段3で設定した撮影条件、例えば管電圧や管電流や照射時間に基づいて放射線を照射し被写体Sの撮影を行う。
【0003】
(2) また、従来の放射線撮影はフィルムと増感紙を組み合わせたシステムで行っているが、近年ではコンピュータの発展と共に各種のデジタル画像撮影装置が開発されて臨床にも使用されている。その1つである輝尽性蛍光体シートを利用した撮影装置は、被写体Sの放射線画像を輝尽性蛍光体シートに一旦記録し、その後にレーザー光等の励起光をその輝尽性蛍光体シートに照射して輝尽性発光させ、この光を光電的に読み取って得た画像信号に基づいて、被写体Sの放射線画像を銀塩フィルムやCRTディスプレイに表示している。
【0004】
また、光検出アレーを利用した撮影装置は、被写体Sの放射線画像をシンチレータやイメージインテンシファイアで可視像に変換し、この可視像を光検出アレーにより画像信号に変換し、この信号に基づいて被写体の放射線画像を銀塩フィルムやCRTディスプレイに表示している。
【0005】
(3) 更に、医療分野の放射線撮影では、再撮影を行うことなく高品質な画像を得るために、放射線撮影の条件設定を被写体Sの状態や特性に適合させる必要がある。即ち、放射線の照射野、線質、放射線量の最適化を図ることが求められ、デジタル放射線画像においては、見易くするために適切な画像処理が求められている。
【0006】
図34は第2の従来例の放射線撮影装置の構成図を示し、放射線照射手段1から放射線を被写体Sに照射すると、放射線に対する被写体Sの吸収や散乱等の相互作用により、被写体Sの内部構造に応じて放射線が強度変調かつ散乱され、放射線画像撮影手段2に到達して放射線画像となる。なお、放射線画像撮影手段2の前に配置するグリッド4は、この散乱放射線を除去し放射線画像のコントラストを改善するためのものである。
【0007】
一般に、放射線画像撮影手段2は照射放射線量に比例した強度の蛍光を発する蛍光体CaWO4等と銀塩フィルムとから成り、被写体Sは潜像としてフィルムに記録され、現像処理後に蛍光量の対数に比例した濃度を与える可視画像として提示され、診断や検査等に使用される。
【0008】
また、輝尽性蛍光を発するBaFBr:Eu蛍光体、及びBaF:Eu蛍光体を塗布したイメージングプレートを使用したコンピューテッドラジオグラフィ(CR)装置も使用されている。このCR装置は、被写体Sの放射線画像をイメージングプレートに一旦記録し、その後にレーザー光等の励起光をそのイメージングプレートに照射して輝尽性発光させ、この光を光電的に読み取って得た画像信号に基づいて、被写体Sの放射線画像を銀塩フィルムやCRTディスプレイに表示している。
【0009】
更に最近では、放射線画像撮影手段2に微小な光電変換素子やスイッチング素子等から成る画素を格子状に配列した光電変換装置を使用し、デジタル画像を取得する技術が開発されている。
【0010】
(4) また、放射線撮影では再撮影することなく高品質な画像を得ることが重要であり、被写体Sの状態や特性と放射線撮影装置の状態や特性に応じた最適放射線撮影条件を選択する必要がある。即ち、放射線照射野の絞り込み、放射線の線質、照射線量の最適化を図る必要がある。更に、放射線撮影画像をデジタル的に処理する場合には、被写体Sの体位判別や輪郭抽出等が必要となる。
【0011】
放射線照射野を絞るためには、従来放射線発生装置の直後に鉛製の絞りを設け、手動でこの絞りを動かすことにより行っており、放射線の広がりを確認するためには、放射線照射手段1と共役の位置に可視光源を設け、その投影光が絞りにより欠られる度合いを人間が目視することにより行っている。その他に、X線透視撮影装置ではテレビモニタで予め照射範囲を確認している。
【0012】
また、放射線線質及び照射線量の設定においては、撮影者が被写体Sの体位、撮影部位から適正条件を判断して設定を行うか、撮影者が被写体Sの体位や撮影部位情報を装置に入力し、装置が適正条件を自動設定している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
(イ)しかしながら上述の従来例(1) においては、観察し易い放射線画像を得るために操作者は最適な撮影条件を設定する必要があるので、撮影方式により放射線照射手段1と放射線画像撮影手段2の位置関係を変更し、その都度両者の距離をメジャーで計測しなければならない。更に、撮影装置の据付後等の装置の使用経験の浅い時期には、照射条件表などを作成し、それを参照しながら撮影する必要があり、この照射条件表を作成する場合には、被写体Sとなる被検者に接触して胸測計などの器具を使用して胸厚を直接計測する必要がある。
【0014】
(ロ)また、上述の従来例(2) においては、撮影時の条件設定不良でオーバ露光又はアンダ露光となった場合に、最適な濃度とコントラストの画像を出力するための画像処理手段を具備している装置や、この画像処理を最適に行うために、被写体Sの撮影体位や撮影部位や照射野を判別する判別手段を具備している装置がある。しかし、これらの判別に被写体Sの放射線画像を使用しているために、標本化数が例えば1024×1024、量子化数が12ビットと画像サイズが大きく、演算に時間が掛かったり、散乱放射線の影響によって被写体Sのパターンマッチングや照射野認識を正確に行うことが難しい等の問題点がある。
【0015】
(ハ)また、上述の従来例(3) においては、放射線照射手段1からの放射線の照射野を絞り込むために、放射線照射手段1の直前に設けた可動放射線絞り5を手動で調節しており、放射線照射手段1と共役位置に光源6を設け、その投影光が可動放射線絞り5で欠られる度合いを目視し照射野の確認を行っている。この場合に、操作者は投影光を見るために放射線照射手段1側に立つ必要があり、被写体Sが代る度に放射線可動絞り5の幅を調整しなければならないので、極めて煩雑な作業が必要となる。特に胸部撮影の場合には、同一の被写体Sに対して正面像と側面像を交互に撮影するために、絞りの幅を1回ずつ調整しなければならず、この煩雑さのために、幅の狭い側面像に対しても可動放射線絞り5を絞らずにそのまま撮影する場合もある。
【0016】
しかし、このように放射線可動絞り5を絞らずに開放にした状態で、被写体Sの側面像を撮影した場合には、撮影に無効な領域まで放射線照射を行うことになり、人体で吸収されない所謂素抜け状態の放射線が、その照射線量を自動制御するためのフォトタイマ受光部7へ直接到達する。従って、この素抜け放射線により照射線量の検出誤差が増大し、正しく照射線量を検出できないという問題が生ずる。
【0017】
また、通常胸部の正面と側面は放射線の線質を変えて撮影するが、現在は操作者が体位を目視で確認し、放射線発生装置の操作卓の放射線管電圧を切換えて、胸部の正面と側面の撮影を行っている。
【0018】
放射線用イメージインテンシファイアとテレビカメラを組み合わせた放射線透視撮影装置においては、フィルム撮影に先立って、放射線透視観察をテレビモニタ上で行うので、放射範囲も目視で確認することができる。この場合に、操作者は放射線照射手段の側に立つ必要はなく、遠隔操作で絞りの調節を行うことも可能である。しかし、この絞りの調節を自動化するために被写体透視像から被写体領域の抽出をしようとすると、散乱放射線等の影響で輪郭がぼけるので、領域抽出が困難になる。しかも、被写体Sは放射線透視観察時にも放射線を照射されていることになる。
【0019】
一方、イメージングプレートを使用したCR装置では、先読みと呼ばれる微弱なレーザー光を使用した粗い走査で信号レベルを把握して被写体領域の抽出を行って、本読みの走査条件を最適化するが、これは被写体Sの撮影後に行うために、撮影自体を最適化するには役立たない。また、被写体領域の抽出は放射線透視撮影装置の場合と同様に、散乱放射線等の影響があり相当に難しい。
【0020】
このように、放射線撮影装置の撮影条件等の設定は、操作者が目視で被写体Sを観察し、被写体Sの大きさに合わせて照射野を絞り、正面撮影、側面撮影に応じて放射線線質を調整し、フォトタイマのゲイン切換えを手動操作で行っている。
【0021】
しかし、放射線撮影装置側からは、被写体Sの状態や特性を認識する情報を操作者に依存しなければならないので、特に被写体領域を正確に認識することは困難である。また、操作者が作業負荷を低減するために、被写体S毎の設定、例えば照射野を絞る等の作業を省略する場合もあり、この結果、画質が適正でない撮影が行われてしまう場合がある。例えば、撮影に無効な領域まで放射線放射を行うと、素抜け放射線の影響でフォトタイマが誤認識をして、所望の照射線量が与えられず、有効な放射線画像を得られない場合がある。また、被写体Sが肉薄となる正面像か肉厚となる側面像かにより、放射線の到達量に差異を生ずるために放射線の線質を切換えないと、有効な放射線画像が得られず、不必要な放射線放射を行うことになる。
【0022】
(ニ)また、上述の従来例(4) においては、集団検診に代表される撮影サイクルの早い撮影現場においては、被写体Sが変る度に行う鉛製の絞りの位置の調整が煩わしく、特に胸部撮影においては1人の被写体Sに対し正面像と側面像を交互に撮影する場合があり、1回毎に調整を行わなければならない。このために、絞りを開放した状態で撮影することがあり、この状態で側面像のように幅の少ない被写体Sを撮影すると、人体に吸収されない素抜け放射線の影響により放射線照射量を自動制御する自動露光手段のフォトタイマの検出誤差が増大し、適切な照射線量が得られないことになる。その結果、取得した画像から十分な被写体情報が得られないために、再撮影を余儀なくされる。
【0023】
更に、手動設定される放射線線質の最適化は画質の向上のために必要であるが、被写体部位又は被写体体位等で最適条件が異なるために、鉛製の絞りと同様に被写体S毎の設定は極めて煩わしく、このために全ての被写体Sを同一条件で撮影することになる。また、正面撮影と側面撮影の被写体体位では散乱線の到達量に差異が存在する等の原因により、フォトタイマのゲインを切換えないと有効な放射線画像を得られないという問題もあり、何れの場合も不適切な撮影が行われる危険性がある。
【0024】
(ホ)結局のところ何れの場合にも、被写体に正確に応じた撮影には困難が伴うことになる。
【0025】
本発明の目的は、上述の課題を解決し、被写体の光学的手段による二次元像を得て撮影条件を決定することにより、良好な放射線像を得ることができる放射線撮影装置を提供することにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る放射線撮影装置は、被写体に放射線を放射する放射線放射手段と、被写体の放射線画像を取得する放射線画像撮影手段と、被写体に向けて発光する光源と、該光源からの光束を受光して光学的手段による被写体の二次元像を得る被写体情報取得手段と、前記二次元像に基づいて被写体の体位又は部位を判定し、該判定に基づいて放射線撮影のための撮影条件を決定する撮影条件決定手段とを備えることを特徴とする。
【0029】
【発明の実施の形態】
図1は第1の参考例の放射線撮影装置の構成図を示し、放射線を発生する放射線源である放射線照射手段10の前方には、被写体Sを介して被写体Sの放射線画像を撮影する放射線画像撮影手段11が配置され、放射線照射手段10の近傍には、放射線照射手段10から放射線画像撮影手段11及び/又は被写体Sまでの距離を非接触で計測する自動距離計測手段12が配置されている。
【0030】
操作者が管電圧、管電流、照射時間等の撮影条件を設定して放射線照射の制御を行う撮影条件設定手段13の出力は、放射線照射手段10に接続され、放射線画像撮影手段11の出力は撮影条件設定手段13に接続されている。また、自動距離計測手段12の出力は距離情報を提示する距離情報提示手段14に接続されている。
【0031】
患者である被写体Sが放射線撮影手段11の前面に位置し、操作者は各種の撮影条件を撮影条件入力手段13により設定する。放射線照射手段10から発した放射線は、被写体Sを透過して放射線画像撮影手段11に至り、被写体Sの放射線画像が撮影される。このとき、自動距離計測手段12により、放射線照射手段10から放射線画像撮影手段11及び/又は被写体Sまでの距離が非接触で計測され、距離情報提示手段14に提示される。
【0032】
図2は自動距離計測手段12による距離計測の説明図を示し、自動距離計測手段12は例えばLEDやLD等の光源15、光源15からの光束を細光に絞り観察面上に光スポットPを形成する投影光学系16、CCDやPSD等の位置検出素子17、位置検出素子17上に光スポット像P’を結像する結像光学系18から構成されている。
【0033】
光源15から出射した光束は、投影光学系16によって細い光束に絞られ、観察面上に小さい光スポットPを形成する。この光スポットPは結像光学系18によって位置検出素子17上に結像され、光スポット像P’を形成する。観察面上の光スポット像P’と自動距離計測手段12までの相対距離Zは、位置検出素子17上のこの光スポット像P’の座標から算出することができる。
【0034】
図2において、結像光学系18の主点を原点Oとし、Z=−dの位置に位置検出素子17の結像面を配置し、X=Lの位置に投影光学系16の主点を配置したとする。原点Oに対しφ方向に照射した光束により観察面上に形成された光スポット像P’が、原点Oからθ方向に観察される場合には、光スポット像P’までの相対距離Dは次式により求められる。
D=(L× tanθ× tanφ) /( tanθ+ tanφ)
【0035】
ただし、位置検出素子17上の光スポット像P’の座標をxとすると、角度θは次式により求められる。
θ= tan−1(x/d)
【0036】
放射線照射手段10から放射線画像撮影手段11までの距離は、放射線画像撮影手段11の前面、例えば胸当て面に光スポットPを投影して、上式から相対距離Dとして求め、放射線照射手段10から被写体Sまでの距離は、被写体Sの表面に光スポットPを投影して、同様に上式から相対距離Dとして求める。
【0037】
図3は放射線画像撮影手段11としてX線撮影用フィルムチェンジャ20を使用した場合の断面図を示し、放射線Xが入射する側に2枚の増感紙21a、21bを内側に貼った圧板22a、22bが配置され、撮影時には前側増感紙21aと後側増感紙21bの間にフィルムFを挟み、フィルムFを前側圧板22aと後側圧板22bによって密着して保持するようになっている。
【0038】
そしてその後方に、フィルムFを透過した放射線Xの強度を検出する放射線強度検出手段23と、真空ポンプ24が配置され、更にその後方には、未撮影フィルムFを収納するサプライマガジン25aと、撮影済みフィルムF’を収納するレシーブマガジン25bが配置されている。そして上方には、サプライマガジン25aから未撮影フィルムFを撮影位置に搬送し、撮影済みフィルムF’をレシーブマガジン25bに搬送するためのローラ対26a、26b、26cと、ローラ対26a、26b、26cを駆動するモータ27が配置されている。
【0039】
上述の構成のフィルムチェンジャ20で撮影を行う際には、先ずモータ27によりローラ対26a、26bが駆動されて、未撮影フィルム収納サプライマガジン25aから1枚のフィルムFが取り出され、後側増感紙21bが貼られた後側圧板22bの前面に送り込まれる。そして、図示しない後側圧板駆動機構により後側圧板22bが矢印Aの方向に駆動されて、フィルムFは前側圧板22aに貼られた前側増感紙21aに押し付けられ、更に真空ポンプ24の作動により前後の増感紙21a、21b間に真空密着される。フィルムFが前後増感紙21a、21b間に完全に密着されて撮影可能状態になった後に、操作者の操作により放射線照射手段10から放射線が照射され、被写体Sを透過した放射線の放射線画像が撮影される。
【0040】
更に、放射線画像撮影手段11においては、被写体Sを透過した放射線は放射線強度検出手段23に入射して放射線強度が検出され、この放射線強度情報は後述するルックアップテーブル作成手段に設定されて、ルックアップテーブルの作成に利用される。
【0041】
図4は輝尽性蛍光体シートを用いた放射線画像撮影手段11の断面図を示し、この放射線画像撮影装置には、輝尽性蛍光体シートPに放射線画像情報を蓄積記録し、これに励起光を照射し、蓄積記録された画像情報に応じて輝尽発光する光を検出して画像情報を読み取り、この光信号を電気信号に変換して再生する放射線画像情報記録読取装置30が用いられている。
【0042】
この放射線画像情報記録読取装置30には、輝尽性蛍光体シートPを搬送するためのエンドレスベルト31a、31b、31c、31dが直方体状の4辺に配置されており、これらのエンドレスベルト31a〜31dは図示しない例えばチェーンやギア等の伝達機構と、駆動源となるモータ32に接続されている。エンドレスベルト31bの近傍には、レーザー光源33とフォトマル34から成り、輝尽性蛍光体シートPに蓄積記録された放射線情報を読み取る読取手段35が配置され、エンドレスベルト31dの近傍には、蛍光灯等の消去光源36から成り、輝尽性蛍光体シートPの残存エネルギを放出させる消去手段37が配置されている。
【0043】
先ず、輝尽性蛍光体シートPはエンドレスベルト31dにおいて消去手段37の消去光源36から出射された消去光によって残存エネルギが放出された後に、図示しない制御手段によりモータ32が駆動され、伝達機構を介してエンドレスベルト31a〜31dが駆動されて、輝尽性蛍光体シートPが放射線入射位置に搬送される。エンドレスベルト31aにおいて放射線Xが照射された輝尽性蛍光体シートPは、読取手段35が配置されたエンドレスベルト31bに移動し、輝尽性蛍光体シートPにレーザー光源33からのレーザー光が照射され、輝尽性蛍光体シートPの放射線画像情報に応じた強度の輝尽発光光がフォトマル34により受光される。これにより、輝尽性蛍光体シートPに蓄積記録された放射線画像情報が光電的に読み取られ、この放射線画像情報は後述するルックアップテーブル作成手段に転送されて、ルックアップテーブルの作成に利用され、また図示しない画像処理手段にも転送される。
【0044】
図5は光検出器アレーを使用した放射線画像撮影手段11の断面図を示し、放射線Xが入射する側にシンチレータ40が配置され、シンチレータ40に隣接して光検出器アレー41が配置されている。そして、光検出器アレー41には駆動回路42の出力が接続されている。
【0045】
放射線Xが入射すると、シンチレータ40において高エネルギX線によって蛍光体の母体物質が励起され、再結合する際の結合エネルギにより可視領域の蛍光が得られる。なお、この蛍光はCaWO4やCdWO4などの母体自身によるものや、CsI:TlやZnS:Ag等の母体内に付活された発光中心物質によるものがある。そして、駆動回路42は光検出器アレー41を駆動し、光子を電気信号に変換し、各画素から電気信号を読み出す。駆動回路42で得た放射線画像情報は後述するルックアップテーブル作成手段に転送され、ルックアップテーブルの作成に利用される。また、放射線画像情報は図示しない画像処理手段にも転送される。
【0046】
図6は光検出アレー41の等価回路の構成図を示し、ここでは検出素子として二次元アモルファスシリコンセンサが使用されているが、例えばその他の電荷結合素子等の固体撮像素子又は光電子倍増管のような素子を使用しても、A/D変換部の機能及び構成は同様である。
【0047】
光検出アレー41の1個の素子は、光検出部50と電荷の蓄積及び読み取りを制御するスイッチングTFT51とから構成され、一般にはガラス基板上に配設されたアモルファスシリコン(αSi)から成っている。光検出部50中のコンデンサ52は単に寄生キャパシタンスを有する光ダイオードでもよいし、光ダイオード53と検出器のダイナミックレンジを改良する追加コンデンサ52を並列に含んでいる光検出器としてもよい。
【0048】
光ダイオード53のアノードAは共通電極であるバイアス配線Lbに接続され、カソードKはコンデンサ52に蓄積された電荷を読み出すための制御自在なスイッチングTFT51に接続されている。スイッチングTFT51は光ダイオード53のカソードKと電荷読出用増幅器54との間に接続された薄膜トランジスタであり、スイッチングTFT51と増幅器54との間に容量素子55とリセット用のスイッチング素子56が並列に接続されている。
【0049】
スイッチングTFT51と信号電荷により、リセット用スイッチング素子56が操作されて、コンデンサ52がリセットされた後に、放射線の放射により光ダイオード53において放射線量に応じた電荷が発生して、コンデンサ52に蓄積される。その後に、再度スイッチングTFT51と信号電荷により、リセット用スイッチング素子56が操作されて、容量素子55に電荷が転送され、光ダイオード53によって蓄積された量が電位信号として増幅器54により読み出され、A/D変換されて入射放射線量が検出される。
【0050】
図7は第2の参考例の放射線撮影装置の構成図を示し、図1における自動距離計測手段12と距離情報提示手段14の間に、被写体厚算出手段60が接続され、この被写体算出手段60は自動距離計測手段12で計測された放射線照射手段10から放射線画像撮影手段11及び/又は被写体Sまでの距離を基に被写体Sの体厚を算出する。その他は第1の参考例と同様である。
【0051】
被写体Sの体厚は、放射線画像撮影手段11の前面、例えば胸当て面に光スポットを投影して求めた放射線画像撮影手段11と自動距離計測手段12の相対距離、及び被写体Sに光スポットを投影して求めた被写体Sと自動距離計測手段12の相対距離の差から算出する。そして、距離情報提示手段14は自動距離計測手段12で得た距離情報及び/又は被写体厚算出手段60で得た体厚情報を提示する。
【0052】
上述の参考例では、被写体S上に光スポットを投影して、その1点までの距離を算出しているが、図8に示すように光源61から照射されたレーザー光を回転ミラー62を使用して被写体S上を光スポットで走査することにより、被写体Sの光切断面の体厚を計測することもできる。また、図9に示すように光源61から照射されたレーザー光をシリンドリカルレンズ63を使用して1本の帯のように広げて被写体Sに投影しても、被写体Sの光切断面の体厚を計測することも可能である。同様に、図10に示すように光源61から照射されたレーザー光をシリンドリカルミラー64に反射させて、被写体の光切断面の体厚を計測することもできる。
【0053】
図11は第3の参考例の放射線撮影装置の構成図を示し、放射線画像撮影手段11と撮影条件入力手段13と自動距離計測手段12は、ルックアップテーブルを作成するルックアップテーブル作成手段65に接続されている。以下では、その他の第1及び第2の参考例と同様な部分は説明を省略する。
【0054】
図12は被写体Sである被検者の胸厚に対するmAs値(管電流×照射時間)の関係を表したルックアップテーブルとなるグラフ図を示し、管電圧100、120kVpについて、胸厚が17、18、19、20、21、22、23cmの被検者を透過した放射線の強度情報又は放射線画像情報が、或る一定の値を出力したときのmAs値をプロットし、指数関数や二次関数により近似させている。
【0055】
ここでは、胸厚が異なる7人の被検者について、mAs値との関係を求めた例を示しているが、より多数の被検者に対して胸厚とmAs値との関係を求めて平均化すれば、より正確にルックアップテーブルを作成することができる。また、ルックアップテーブルの作成は、実際に被検者のデータを利用しなくても、人体と同等の透過率の物質から成るファントムを使用して行ってもよい。
【0056】
ルックアップテーブルは管電圧、胸厚、mAs値以外に、撮影距離、撮影部位、撮影体位、被写体Sの体厚、増感紙の種類、フィルムの種類、散乱放射線除去フィルタの種類、付加フィルタの種類等の撮影条件も情報として保持することができ、例えば各管電圧について胸厚とmAs値との関係を表す近似関数式や、この近似関数式から求めた数値を全て又は一部をメモリ又はHD等の記録媒体に保持したものでもよい。
【0057】
図13は第4の参考例の放射線撮影装置の構成図であり、撮影条件自動決定手段66が放射線照射手段10、放射線画像撮影手段11、撮影条件入力手段13、被写体厚算出手段60にそれぞれ接続されている。以下では、その他の第1、第2、第3の参考例と同様な部分は説明を省略する。
【0058】
撮影条件自動決定手段66により例えば図12に示したルックアップテーブルを使用して撮影条件を決定するには、先ず操作者が撮影条件入力手段13で管電圧と管電流を設定して、撮影条件自動決定手段66が照射時間を決定する照射時間決定モードにおいて、例えば撮影条件入力手段13で設定された管電流がA(mA)、管電圧が100(kVp)で、被写体厚算出手段60で被検者の胸厚を21.5(cm)と計測した場合には、ルックアップテーブルを参照すると、mAs値は2.9に設定すればよいことが分かり、照射時間T(秒)は、2.9/Aより決定することができる。
【0059】
次に、操作者が撮影条件入力手段13により管電圧と照射時間を設定して、撮影条件自動決定手段66が管電流を決定する管電流決定モードにおいて、例えば撮影条件入力手段13で設定された照射時間がT(秒)、管電圧が100(kVp)で、被写体厚算出手段60で被検者の胸厚を21.5(cm)と計測した場合には、管電流(mA)は、2.9/Tにより決定することができる。
【0060】
更に、操作者が撮影条件入力手段13で管電流と照射時間を設定して、撮影条件自動決定手段66が管電圧を決定する管電決定モードにおいて、例えば撮影条件入力手段13で設定された管電流が40(mA)、照射時間が0.05(秒)、即ちmAs値が2で、被写体厚算出手段60で被検者の胸厚を21.5(cm)と計測した場合には、ルックアップテーブルを参照して2mAsと胸厚21.5(cm)が交差する点cの100(kVp)と120(kVp)までの比α対βから、管電圧は100+{α/(α+β)}×(120‐100)(kVp)と決定することができる。なお、より多くの管電圧、例えば5(kVp)毎のルックアップテーブルを保持すれば、より正確な管電圧を決定することができる。
【0061】
図14は第5の参考例の放射線撮影装置の構成図を示し、放射線を発生する放射線照射手段70の前方には、被写体Sを透過した放射線画像を撮影するために、例えば輝尽性蛍光体や光検出アレー等を受像面に使用した放射線画像撮影装置71が配置されており、放射線照射手段70の近傍には被写体Sの可視画像を撮影する可視画像撮影手段72が配置されている。
【0062】
放射線画像撮影手段71の出力は画像処理手段73に接続され、画像処理手段73は放射線画像撮影手段71で得た画像情報のヒストグラム解析、階調補正、周波数強調等の画像処理機能を有する。また、可視画像撮影手段72の出力は位置対応手段74に接続され、位置対応手段74には放射線画像撮影手段71の出力も接続されている。更に、可視画像撮影手段72の出力は画像処理条件決定手段75に接続され、画像処理条件決定手段75の出力は画像処理手段73に接続されている。これにより、画像処理条件決定手段75は可視画像撮影手段72で得た可視画像情報に基づいて、画像処理手段73の画像処理条件を決定する機能を有する。
【0063】
図15は可視画像撮影手段72の構成図を示し、可視画像撮影手段72は結像レンズ76、放射線に対して高透過性を有する折返しミラー77、CCDカメラ78、放射線照射を任意の大きさに加減する可動絞り79から構成されており、CCDカメラ78は例えば標本化数が512×512、量子化数が8ビットで、白黒と汎用の画像処理装置で扱える可視画像が得られる構造のものとされている。なお、放射線の光軸と可視画像撮影手段72の光軸を同一軸に記してあるが、位置関係の校正が行われていれば、同一光軸を使用しなくともよい。
【0064】
このような構成により、放射線照射手段70から被写体Sに放射線が出射され、被写体Sを透過した放射線は放射線画像撮影手段71に至り、放射線画像が撮影される。そして、画像処理手段73により画像処理が行われて、図16に示すような撮像領域Bを有する被写体Sの放射線画像情報が得られる。また、可視画像撮影手段72のCCDカメラ78により、図17に示すような撮像領域Cの可視画像が撮影される。
【0065】
ここで、例えば放射線画像撮影手段71の放射線入射側の目印Mを基準にして、放射線画像撮影手段71の撮像領域BとCCDカメラ78の撮像領域Cとを対応させ、可視画像撮影手段71で得た可視画像情報と、放射線画像撮影手段71で得た画像情報との座標位置の関係を、位置対応手段74により対応付けることができる。なお、可視情報と放射線情報は1対1に対応するわけではなく、例えば可視情報が512×512画素、放射線情報が1024×1024画素の画像から成る場合には、可視情報の1画素は放射線情報の4画素に対応する。また、可視画像情報はレンズで結像させているために、画像の周辺部が歪んでいる場合があるが、この歪みは補正して放射線情報と対応させることが好ましい。
【0066】
先ず、画像処理条件決定手段75が照射野の判別を行う照射野決定手段を具備する場合には、放射線照射手段70の可動絞り79により、放射線照射野を任意の大きさに加減することができるので、図18に示すように放射線画像撮像領域Bを照射領域B1と可動絞り24でマスクされた非照射領域B2に分割する。更に、図19に示すように可視画像撮影手段72で撮影した可視画像情報を、二値化処理により照射野領域C1と非照射野領域C2とに分割する。これら領域C1、C2は位置対応手段74により放射線画像情報の領域B1、B2それぞれと対応付けることができるので、画像処理手段73では放射線画像情報の照射野領域B1に対して画像処理を施こす。
【0067】
次に、画像処理条件決定手段75が被写体Sの正面撮影と側面撮影との体位判別を行う体位判別手段を具備する場合には、図20、図21に示すように可視画像撮影手段72で得た可視画像情報の正面撮影像Dと側面撮影像Eを、二値化処理により被写体領域D1とE1及び非被写体領域D2とE2に分割する。例えば、被写体領域D1、E1の幅(両矢線の長さ)及び/又は画像の中心(点線)に対する対称性及び/又は腕部の有無等を基に判断して、正面撮影Dか側面撮影Eかの体位判別を行う。そして、画像処理手段73に判別した体位情報を送り、被写体領域D1、E1に対して各体位に適した画像処理を施こす。
【0068】
最後に、画像処理条件決定手段75が被写体Sの撮影部位の判別を行う撮影部位判別手段を具備する場合は、可視画像撮影手段72で得た可視画像情報から、二値化処理により図22に示すような二値化画像Fを作成する。この二値化画像Fと予め用意した頭部テンプレートG1、胸部テンプレートG2、手部テンプレートG3との比較、例えば二値化画像Fと各部位テンプレートG1、G2、G3とを各画素毎に誤差を求め、この誤差の総和と予め決めた閾値とを比較し、閾値よりも小さい場合をその時の部位とする等の撮影部位判別を行う。そして、部位情報を画像処理手段73に送り、放射線画像情報の被写体領域に対して各部位に適した画像処理を施こす。なお、ここでは、頭部、胸部、手部のみについて説明したが、腹部、足部等も同様な方法で部位判別が可能である。
【0069】
図23は第1の実施例の放射線撮影装置の構成図を示し、放射線照射手段80の前面に、折返しミラー81、可動絞り82、被写体S、放射線撮影ユニット83が順次に配列され、折返しミラー81の入射方向に光源84が配置されている。放射線撮影ユニット83はグリッド85、フォトタイマ受光部86、放射線画像撮影手段87から成り、本実施例と図35に示した第2の従来例との相違点は、放射線画像撮影手段87の前面に、被写体Sの二次元情報を得るための可視光センサを具備する被写体情報取得手段88を配置したことである。
【0070】
このように、被写体情報取得手段88を設けたことにより、放射線画像撮影手段87との間で1対1の対応が可能となるので、被写体Sの放射線画像と二次元情報の対応が容易になり、可搬型の放射線撮影ユニット83を形成する際は特に有利である。なお、実際に使用する光の波長域は人体に無害なものであれば可視光に限定するものではない。
【0071】
図24〜図28は被写体情報取得手段88の斜視図を示し、図24は複数個のCdTe等の半導体素子である光電変換素子89から構成された被写体情報取得手段88を示し、被写体情報取得手段88の前面には、被写体Sが被写体情報取得手段88に直接触れないように、光に対し透明な被写体受けカバー90が配置されている。図25はアモルファスシリコン(αSi)等の光電変換面センサである光検出アレー91から構成された被写体情報取得手段88である。また、図26はライン状の光電変換素子であるラインセンサ92と駆動手段93から構成された被写体情報取得手段88を示し、ラインセンサ92の走査と直交方向に駆動することにより、被写体Sの二次元情報が得られる。この場合の駆動手段93はガイド駆動スクリュと駆動モータとから成り、放射線照射時にはラインセンサ92を放射線の照射領域外に待避させるようになっている。
【0072】
更に、図27は光伝達手段94とライン状の光電変換素子であるラインセンサ95から構成された被写体情報取得手段88であり、この場合は光伝達手段94の端面にラインセンサ95が取り付けられて、ラインセンサ95が光伝達手段94の光を効率良く受光するように配置されている。そして、光伝達手段94はアクリル樹脂等の放射線の吸収率が一様な物質のロッド96を、ラインセンサ95の画素数に相当する本数だけ積層して構成され、この積層されたロッド96は光の入射位置がそれぞれ異なり、光の入射パターンにより被写体Sの二次元情報を得ることができるようになっている。
【0073】
また、図28は光伝達手段94の斜視図で、ロッド96は途中で光が伝達しないように2分され、それぞれのロッド96に光が入射する開口部97が設けられ、両端面にライン状の光電変換素子であるラインセンサ97が取り付けられており、これにより2倍の情報量を得ることができる。
【0074】
このような被写体情報取得手段88は、被写体Sのシルエット像又は被写体Sで光が遮ぎられることによる光の入射の有無によって、被写体Sの二次元情報を得ることができるが、図23に示した可視光や赤外光を発する光源84を点灯することにより、より明確な被写体Sの二次元情報を得ることができる。また、光源84の照明光以外の周辺光や室光の影響を補正する周辺光補正手段を使用すれば、光源84を点灯していないときの被写体情報取得手段88が得る周辺光情報を、光源84を点灯したときの被写体情報取得手段88が得る入射光情報から減算することにより、更に明確な被写体Sの二次元情報を得ることができる。
【0075】
このように、被写体情報取得手段88に可視光や赤外光を使用しているので人体に対し無害であり、被写体情報取得手段88で取得する可視情報、例えばシルエット像をテレビモニタ上に表示することにより、遠隔操作も可能である。
【0076】
図29は第2の実施例の放射線撮影装置の構成図であり、第1の実施例の放射線撮影装置に、被写体情報取得手段88で得た被写体Sの二次元情報に基づいて、撮影条件決定を行う撮影条件決定手段99が付加されている。
【0077】
この撮影条件決定手段99は被写体Sの二次元情報に基づいて次の順序で撮影条件の決定を行う。
【0078】
(1) 被写体Sの正面か側面かの体位判定を行って放射線の線質つまり放射線管電圧を決定する。
(2) 被写体Sの部位の判定を行って放射線の線質を決定する。
(3) 照射範囲を決定し可動放射線絞り82の絞り範囲を決定する。
(4) 被写体Sの撮影範囲を決定する。
(5) フォトタイマ受光部86の有効領域を決定する。
(6) フォトタイマのゲイン切換えを決定する。
(7) 放射線画像撮影手段87から放射線画像情報を読み出すときの読取範囲を決定する。
(8) 放射線画像撮影手段87から読み出した放射線画像情報を画像処理する際の処理パラメータを決定する。
(9) レーザープリンタ等で放射線画像情報を出力するフィルムのサイズを決定する。
【0079】
このように、撮影条件決定手段99において被写体Sの二次元情報を使用しているために、放射線画像情報の散乱放射線によるぼけの影響がなく、輪郭抽出等の処理が容易で、より適切な撮影条件決定を行うことができる。
【0080】
上述の第1、第2の実施例においては、放射線照射手段80の線質や線量の設定、可動絞り82の設定、被写体Sの輪郭抽出等の放射線画像の画像処理パラメータの設定に必要となる被写体Sの二次元情報を、容易に取得することが可能となり、取得した被写体Sの二次元情報に基づいて、放射線照射手段80の線質や線量の設定、可動絞り82の設定等の撮影条件決定を正確かつ容易に行うことができる。
【0081】
図30は第3の実施例の構成図を示し、X線を照射するX線管球100の前面には、X線に対し高い透過率特性を有する折返しミラー101、可動絞り102、被写体S、フォトタイマ受光部103を有する放射線撮影手段104が順次に配列され、折返しミラー101の反射方向に結像レンズ105、CCDカメラ106が配置されている。この放射線撮影装置は被写体Sとして人体胸部を撮影し、撮影画像から医療上有用な被写体情報を取得する際に、放射線照射野を最適条件に自動設定することが可能である。
【0082】
X線管球100から被写体Sに向けて放射線を照射し、放射線撮影手段104により被写体Sを透過した放射線強度分布を画像化する。フォトタイマ受光部103は撮影装置感度特性に適合した放射線入力を行うと共に、異常な胸部被爆を防御し、撮影に適合した放射線量を検知した時点でX線管球100の制御装置に照射停止信号を送信する。また、可動絞り102は胸部放射線撮影において無効な領域への放射線照射を遮断し、フォトタイマ受光部103の誤動作及び放射線撮影に不必要な放射線照射を回避している。一方、CCDカメラ106は放射線照射を行わずに被写体位置情報を得るために、結像レンズ105及び折り返しミラー101を介して可視被写体像を観察している。
【0083】
有効照射野を判定し、放射線撮影つまり本撮影における実際の照射野の最適条件を自動設定するために、本撮影直前にCCDカメラ106で被写体像を撮影し、図31に示すような被写体像S’による被写体位置情報を取得する。ここで、CCDカメラ106の撮影領域H1の内側に、可動絞り102を開放にしたときの本撮影受像領域H2が存在し、被写体像S’の背景に背景像T’が存在する。背景像T’は被写体像S’との識別能が高くかつ正確で容易な被写体領域抽出が可能なように、CCDカメラ106の受光特性に合わせて被写体像S’と異なる色調等を持たせることが好ましい。そして、色調等で被写体位置情報から本撮影受像領域H2内の被写体像S’と背景像T’を2値化する被写体領域抽出手段により、図32(a) に示すように被写体領域S1を抽出する。
【0084】
次に、最適撮影条件決定手段、本実施例の場合は胸部撮影における適正照射野決定手段を用いて、本撮影における適正照射野Lを決定する。正面撮影において抽出した被写体領域S1を垂直方向に積算することにより、(b) に示すようにヒストグラムを作成し、垂直方向に分布の少ない腕部領域を判別して胸部と識別するが、側面撮影のように腕部が存在しない被写体Sではこの手順は省略される。そして、残された胸部の幅に合わせて、(a) の可動絞りエッジN1及びN2に示すように最適な目標放射線照射野Lを決定する。
【0085】
最後に、可動絞り102を自動設定して、本撮影を行うための準備を終了する。また、撮影者が自動設定を望まない場合には、最適放射線照射野Lと現在設定されている照射状態を比較して不適性さを閾値判定し、結果を警告表示してもよい。
【0086】
本実施例では、被写体位置情報取得手段としてCCDカメラ106及び結像レンズ105を使用したが、CCDカメラ106以外に二次元撮像管でも可能である。また、放射線の光軸と被写体位置情報取得手段の光軸を同一軸に配置したが、本撮影受像位置が校正されていれば同一光軸を使用しなくてもよい。更に、被写体位置情報取得手段としては、レーザー走査とその反射光を受光する光センサにより撮影面において強度分布を求める構成や、既存の照明と撮影面手前に配置した光ファイバ列と光センサにより被写体投影分布を受光する構成でもよい。また、本実施例では可動絞り102を水平方向のみ可動としたが、頭部及び下腹部保護のために垂直方向にも可動絞り102を配置してもよい。
【0087】
このように第3の実施例においては、本撮影直前に被写体領域S1を容易にかつ正確に抽出し、本撮影における最適撮影条件を自動設定して提示することによって、不適切な撮影条件による本撮影ミスを防ぐことができる。また、本撮影直前に被写体領域S1を抽出し、本撮影に最適の照射野を自動設定して撮影者に提示することができ、更に被写体領域S1からフォトタイマ受光部103の有効領域を決定することができる。また、被写体領域S1から正面撮影と側面撮影の被写体Sの体位判定を行って、体位に応じたフォトタイマのゲインを決定することができる。更に、被写体領域S1を予め用意した参照テーブルと照合することにより、撮影部位を判定することができ、撮影部位に応じた管電圧を自動設定して撮影者に提示することができるので、放射線露光量不良の本撮影ミスを防止することができる。
【0088】
なお、素抜け放射線の影響による誤動作を防ぐためには、フォトタイマ受光領域を最適条件に自動設定する放射線撮影装置も考えられる。この場合に、第3の実施例の被写体位置情報取得手段、被写体領域抽出手段が使用され、被写体胸部輪郭を抽出する。フォトタイマ受光部103の受光部領域内で被写体領域以外の部分を使用しないとか、重み付けを行う等の最適条件決定手段を使用して、本撮影におけるフォトタイマの実質有効領域を決定し自動設定する。
【0089】
また、正面撮影・側面撮影による散乱放射線の相違を補正するために、フォトタイマゲインの切換えを自動設定することもできる。第3の実施例の被写体位置情報取得手段、被写体領域抽出手段が使用され、被写体胸部輪郭を抽出する。被写体Sの幅及び左右対称性及び腕部の有無を閾値判断して、正面撮影か側面撮影かを判定し、フォトタイマゲインを既存の正面撮影用又は側面撮影用の値に切換える。なお、誤判定を防ぐために、判定結果を表示手段を使用して撮影者に提示するのみに留めてもよい。
【0090】
更に、撮影部位による放射線透過画像の被写体コントラストを最適化する放射線線質の自動設定もできる。この場合は、放射線線質調整は実質的にX線管球100の管電圧で決定される。第3の実施例の被写体位置情報取得手段、被写体領域抽出手段を使用し、被写体領域を抽出し、抽出した被写体領域を予め用意した頭部、胸部、腹部、手部、足部の撮影部位参照テーブルに照合し、パターンマッチングを行って被写体部位を判定する。判定された部位に対して、予め用意した部位毎の推奨管球管電圧参照テーブルを照合し、本撮影の管電圧を自動設定するか又は推奨管電圧として表示する。
【0091】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明に係る放射線撮影装置によれば、光学的手段による被写体の二次元像を得て撮影条件を決定し撮影を行うので、撮影目的に合致した良好な放射線像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の参考例の構成図である。
【図2】第1の参考例の自動距離計測の説明図である。
【図3】第1の参考例の銀塩フィルムによる放射線画像撮影手段の断面図である。
【図4】第1の参考例の輝尽性蛍光体による放射線画像撮影手段の断面図である。
【図5】第1の参考例の光検出アレーによる放射線画像撮影手段の断面図である。
【図6】第1の参考例の光検出部の電気回路の構成図である。
【図7】第2の参考例の構成図である。
【図8】第2の参考例の回転ミラーによる体厚計測の説明図である。
【図9】第2の参考例のシリンドリカルレンズによる体厚計測の説明図である。
【図10】第2の参考例のシリンドリカルミラーによる体厚計測の説明図である。
【図11】第3の参考例の構成図である。
【図12】第3の参考例の胸厚に対するmAs値の関係のグラフ図である。
【図13】第4の参考例の構成図である。
【図14】第5の参考例の構成図である。
【図15】第5の参考例の可視画像撮影手段の構成図である。
【図16】第5の参考例の放射線画像撮像領域の説明図である。
【図17】第5の参考例のCCDカメラ撮像領域の説明図である。
【図18】第5の参考例の放射線画像撮像領域の説明図である。
【図19】第5の参考例のCCDカメラ撮像領域の説明図である。
【図20】第5の参考例の体位判別の正面図である。
【図21】第5の参考例の側面図である。
【図22】第5の参考例の部位判別の説明図である。
【図23】第1の実施例の構成図である。
【図24】第1の実施例の複数の光電変換素子による放射線撮影ユニットの斜視図である。
【図25】第1の実施例の光検出アレーによる放射線撮影ユニットの斜視図である。
【図26】第1の実施例のラインセンサと駆動手段による放射線撮影ユニットの斜視図である。
【図27】第1の実施例の光伝達手段とラインセンサによる放射線撮影ユニットの斜視図である。
【図28】第1の実施例の光伝達手段の斜視図である。
【図29】第2の実施例の構成図である。
【図30】第3の実施例の構成図である。
【図31】第3の実施例の被写体位置情報の説明図である。
【図32】第3の実施例の被写体領域情報処理方法の説明図である。
【図33】第1の従来例の構成図である。
【図34】第2の従来例の構成図である。
【符号の説明】
10、70、80、100 放射線照射手段
11、71、81、104 放射線画像撮影手段
12 自動距離計測手段
13 撮影条件入力手段
14 距離情報提示手段
40 シンチレータ
41 光検出アレー
60 被写体厚算出手段
65 ルックアップテーブル作成手段
66、99 撮影条件決定手段
72 可視画像撮影手段
73 画像処理手段
74 位置対応手段
75 画像処理条件決定手段
78、100 CCDカメラ
79、82、102 可動絞り
83 放射線撮影ユニット
86、103 フォトタイマ受光部
88 被写体情報取得手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a radiation imaging apparatus that captures an image of a subject using radiation.
[0002]
[Prior art]
(1) FIG. 33 shows a configuration diagram of a radiation imaging apparatus according to a first conventional example, in which a radiation image imaging means for imaging a transmitted radiation image of a subject S in front of radiation irradiation means 1 which is a radiation source for generating radiation. The radiation irradiating means 1 and the radiation image photographing means 2 irradiate the radiation based on the photographing conditions set by the operator with the photographing condition setting means 3, for example, the tube voltage, the tube current and the irradiation time. Take a picture.
[0003]
(2) Conventional radiography is performed using a system combining a film and an intensifying screen. In recent years, with the development of computers, various digital image photographing apparatuses have been developed and are being used clinically. An imaging device using a stimulable phosphor sheet, one of which is to record a radiation image of the subject S once on the stimulable phosphor sheet, and then emit excitation light such as laser light to the stimulable phosphor sheet A radiation image of the subject S is displayed on a silver halide film or a CRT display based on an image signal obtained by irradiating the sheet with photostimulable light and photoelectrically reading the light.
[0004]
An imaging device using a light detection array converts a radiation image of the subject S into a visible image using a scintillator or an image intensifier, converts the visible image into an image signal using the light detection array, and converts the image signal into a signal. A radiation image of the subject is displayed on a silver halide film or a CRT display based on the image.
[0005]
(3) Further, in radiography in the medical field, it is necessary to adapt the condition setting of radiography to the state and characteristics of the subject S in order to obtain a high-quality image without performing re-imaging. That is, it is required to optimize a radiation field, a radiation quality, and a radiation dose, and in a digital radiation image, appropriate image processing is required to make it easy to see.
[0006]
FIG. 34 shows a configuration diagram of a radiation imaging apparatus of a second conventional example. When radiation is irradiated from the radiation irradiating means 1 to the subject S, the internal structure of the subject S is affected by the interaction of the subject S with the radiation such as absorption and scattering. The radiation is intensity-modulated and scattered in accordance with, and reaches the radiation image capturing means 2 to become a radiation image. The
[0007]
Generally, the radiation image capturing means 2 is a phosphor CaWO that emits fluorescence having an intensity proportional to the irradiation radiation dose. Four The subject S is recorded on the film as a latent image, is presented as a visible image giving a density proportional to the logarithm of the amount of fluorescence after the development processing, and is used for diagnosis and inspection.
[0008]
Also, a computed radiography (CR) device using a BaFBr: Eu phosphor emitting stimulable fluorescence and an imaging plate coated with the BaF: Eu phosphor has been used. This CR apparatus temporarily records a radiation image of the subject S on an imaging plate, and thereafter irradiates the imaging plate with excitation light such as laser light to cause stimulable emission, and photoelectrically reads this light to obtain the image. A radiation image of the subject S is displayed on a silver halide film or a CRT display based on the image signal.
[0009]
More recently, a technique has been developed for acquiring a digital image using a photoelectric conversion device in which pixels composed of minute photoelectric conversion elements, switching elements, and the like are arranged in a grid pattern in the radiation image capturing means 2.
[0010]
(4) In radiation imaging, it is important to obtain high-quality images without re-imaging, and it is necessary to select optimal radiation imaging conditions according to the state and characteristics of the subject S and the state and characteristics of the radiation imaging apparatus. There is. That is, it is necessary to narrow down the radiation irradiation field and optimize the radiation quality and irradiation dose. Further, when the radiographic image is digitally processed, it is necessary to determine the position of the subject S and extract the contour.
[0011]
Conventionally, a lead diaphragm is provided immediately after the radiation generator and the diaphragm is manually moved to narrow the radiation irradiation field. A visible light source is provided at the position of the conjugate, and the degree to which the projection light is lost by the aperture is visually observed by a human. In addition, in the X-ray fluoroscopic apparatus, the irradiation range is confirmed in advance on a television monitor.
[0012]
In setting the radiation quality and the irradiation dose, the photographer determines appropriate conditions based on the body position and imaging region of the subject S and performs the setting, or the photographer inputs the body position and imaging region information of the object S to the apparatus. Then, the device automatically sets appropriate conditions.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
(B) However, in the above-mentioned conventional example (1), the operator needs to set the optimal imaging conditions in order to obtain a radiation image that is easy to observe. The positional relationship between the two needs to be changed, and each time the distance between the two must be measured with a measure. In addition, during a period of inexperience in using the apparatus, such as after installation of the imaging apparatus, it is necessary to create an irradiation condition table or the like and perform photographing while referring to the irradiation condition table. It is necessary to directly measure the chest thickness using an instrument such as a chest measurement device in contact with the subject who becomes S.
[0014]
(B) Further, in the above-mentioned conventional example (2), when over-exposure or under-exposure occurs due to improper setting of photographing conditions, an image processing means for outputting an image with optimum density and contrast is provided. There is a device that performs the image processing, and a device that includes a determining unit that determines a photographing position, a photographing site, and an irradiation field of the subject S in order to optimally perform the image processing. However, since the radiation image of the subject S is used for these determinations, the sample size is large, for example, 1024 × 1024, the quantization number is 12 bits, and the image size is large. There are problems such as difficulty in accurately performing pattern matching and irradiation field recognition of the subject S due to the influence.
[0015]
(C) In the above-mentioned conventional example (3), the
[0016]
However, when a side image of the subject S is photographed in a state where the movable
[0017]
Usually, the front and sides of the chest are imaged with different radiation qualities, but at present, the operator visually checks the body position, switches the radiation tube voltage on the console of the radiation generator, and connects the front and the chest. I am shooting the side.
[0018]
In a radiographic imaging apparatus in which a radiation image intensifier and a television camera are combined, radiographic observation is performed on a television monitor prior to film shooting, so that the radiation range can be visually checked. In this case, the operator does not need to stand on the side of the radiation irradiating means, and can adjust the aperture by remote control. However, if an attempt is made to extract a subject area from a subject perspective image in order to automate the adjustment of the aperture, the contour is blurred due to the effects of scattered radiation and the like, so that it becomes difficult to extract the area. In addition, the subject S is also irradiated with the radiation during the fluoroscopic observation.
[0019]
On the other hand, in a CR device using an imaging plate, a signal level is grasped by coarse scanning using a weak laser beam called pre-reading to extract a subject area and optimize scanning conditions for main reading. Since it is performed after the photographing of the subject S, it does not help to optimize the photographing itself. Further, similarly to the case of the radiographic imaging apparatus, the extraction of the subject region is considerably difficult due to the influence of scattered radiation and the like.
[0020]
As described above, the setting of the imaging conditions and the like of the radiation imaging apparatus is performed by the operator observing the subject S visually, narrowing the irradiation field in accordance with the size of the subject S, and setting the radiation quality according to the frontal photographing and the side photographing. Is adjusted, and the gain switching of the photo timer is performed manually.
[0021]
However, it is difficult for the radiation imaging apparatus to accurately recognize the subject area, in particular, because information for recognizing the state and characteristics of the subject S must depend on the operator. Further, in order to reduce the work load, the operator may omit the setting for each subject S, for example, the work of narrowing down the irradiation field, and as a result, an image with inappropriate image quality may be taken. . For example, if radiation is emitted to an area that is invalid for imaging, the phototimer may misrecognize due to the effect of through-radiation, and a desired irradiation dose may not be given, and an effective radiation image may not be obtained. Also, if the radiation quality is not switched to produce a difference in the amount of radiation depending on whether the subject S is a thin front image or a thick side image, an effective radiation image cannot be obtained, Radiation.
[0022]
(D) In the above-mentioned conventional example (4), in the imaging site where the imaging cycle represented by the group examination is fast, the adjustment of the position of the lead stop made every time the subject S changes is cumbersome, and particularly in the chest region. In photographing, a front image and a side image may be alternately photographed for one subject S, and adjustment must be performed each time. For this reason, there is a case where an image is taken with the aperture opened, and when an object S having a small width such as a side image is imaged in this state, the radiation irradiation amount is automatically controlled due to the influence of radiation that is not absorbed by the human body. The detection error of the photo timer of the automatic exposure means increases, and an appropriate irradiation dose cannot be obtained. As a result, since sufficient subject information cannot be obtained from the acquired image, re-imaging is forced.
[0023]
Further, the optimization of the radiation quality set manually is necessary to improve the image quality. However, since the optimum conditions differ depending on the subject part or the subject body position, the setting for each subject S is performed similarly to the case of the lead diaphragm. Is extremely troublesome, so that all subjects S are photographed under the same conditions. In addition, there is a problem that an effective radiation image cannot be obtained unless the gain of the photo timer is switched due to a difference in the amount of scattered radiation reaching the subject body position between the front photographing and the side photographing. There is also a risk that inappropriate shooting will be performed.
[0024]
(E) In any case, in any case, it is difficult to perform photographing accurately according to the subject.
[0025]
An object of the present invention is to solve the above-described problems and to provide a radiographic apparatus capable of obtaining a good radiation image by obtaining a two-dimensional image of an object by optical means and determining imaging conditions. is there.
[0026]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, a radiation imaging apparatus according to the present invention includes: a radiation emitting unit that emits radiation to a subject; a radiation image capturing unit that acquires a radiation image of the subject; a light source that emits light toward the subject; Subject information obtaining means for receiving a light beam from a light source to obtain a two-dimensional image of the subject by optical means, determining a body position or part of the subject based on the two-dimensional image, and performing radiation imaging based on the determination. And a photographing condition determining means for determining the photographing condition.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 shows a configuration diagram of a radiation imaging apparatus according to a first reference example. In front of a
[0030]
The output of the imaging condition setting means 13 for controlling the radiation irradiation by the operator setting the imaging conditions such as the tube voltage, the tube current and the irradiation time is connected to the radiation irradiating means 10 and the output of the radiation
[0031]
The subject S, which is a patient, is located in front of the
[0032]
FIG. 2 is an explanatory view of the distance measurement by the automatic distance measuring means 12. The automatic distance measuring means 12 narrows down the light from the
[0033]
The light beam emitted from the
[0034]
In FIG. 2, the principal point of the imaging
D = (L × tanθ × tanφ) / (tanθ + tanφ)
[0035]
However, if the coordinate of the light spot image P ′ on the
θ = tan-1 (x / d)
[0036]
The distance from the
[0037]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a case where an
[0038]
Behind this, a radiation
[0039]
When photographing is performed by the
[0040]
Further, in the radiation
[0041]
FIG. 4 is a cross-sectional view of a radiation image capturing means 11 using a stimulable phosphor sheet. In this radiation image capturing apparatus, radiation image information is stored and recorded in a stimulable phosphor sheet P, and the radiation image information is excited. A radiation image information recording /
[0042]
In the radiation image information recording and reading
[0043]
First, after the residual energy is released by the erasing light emitted from the erasing
[0044]
FIG. 5 shows a cross-sectional view of the radiation image capturing means 11 using a photodetector array. A scintillator 40 is arranged on the side where the radiation X is incident, and a
[0045]
When the radiation X is incident, the base substance of the phosphor is excited by the high-energy X-rays in the scintillator 40, and the fluorescence in the visible region is obtained by the binding energy at the time of recombination. In addition, this fluorescence is CaWO Four And CdWO Four And a luminescent center substance activated in the host such as CsI: Tl or ZnS: Ag. Then, the
[0046]
FIG. 6 shows a configuration diagram of an equivalent circuit of the
[0047]
One element of the
[0048]
The anode A of the
[0049]
After the switching element for resetting 56 is operated by the switching
[0050]
FIG. 7 shows a configuration diagram of the radiation imaging apparatus of the second reference example. A subject thickness calculating means 60 is connected between the automatic distance measuring means 12 and the distance information presenting means 14 in FIG. Calculates the body thickness of the subject S based on the distance from the radiation irradiating means 10 measured by the automatic distance measuring means 12 to the radiation image capturing means 11 and / or the subject S. Others are the same as the first reference example.
[0051]
The body thickness of the subject S is determined by projecting a light spot on the front surface of the radiographic image capturing means 11, for example, a breast contact surface, the relative distance between the radiation image capturing means 11 and the automatic distance measuring means 12, and projecting the light spot on the subject S. From the relative distance between the subject S and the automatic distance measuring means 12 obtained as described above. The distance information presenting means 14 presents the distance information obtained by the automatic distance measuring means 12 and / or the body thickness information obtained by the subject thickness calculating means 60.
[0052]
In the above-described reference example, the light spot is projected on the subject S and the distance to one point is calculated, but the laser light emitted from the
[0053]
FIG. 11 shows a configuration diagram of the radiation imaging apparatus of the third reference example. The radiation image imaging means 11, the imaging condition input means 13, and the automatic distance measurement means 12 are provided to a lookup table creation means 65 for creating a lookup table. It is connected. In the following, description of other parts similar to those of the first and second reference examples will be omitted.
[0054]
FIG. 12 is a graph diagram showing a look-up table showing the relationship of the mAs value (tube current × irradiation time) with respect to the chest thickness of the subject who is the subject S. For a tube voltage of 100 and 120 kVp, a chest thickness of 17, The mAs value when the intensity information or the radiation image information of the radiation transmitted through the subject of 18, 19, 20, 21, 22, 23 cm outputs a certain value, is plotted, and an exponential function or a quadratic function is used. Approximation.
[0055]
Here, an example is shown in which the relationship between the chest thickness and the mAs value is obtained for seven subjects with different chest thicknesses, but the relationship between the chest thickness and the mAs value is obtained for a larger number of subjects. By averaging, a more accurate look-up table can be created. The creation of the look-up table may be performed using a phantom made of a substance having the same transmittance as that of the human body without actually using the data of the subject.
[0056]
The look-up table includes, besides the tube voltage, chest thickness, and mAs value, the photographing distance, photographing region, photographing position, body thickness of the subject S, intensifying screen type, film type, scattered radiation removing filter type, and additional filter. The imaging conditions such as the type can be stored as information. For example, an approximate function expression representing the relationship between the chest thickness and the mAs value for each tube voltage, and all or a part of the numerical values obtained from the approximate function expression are stored in a memory or The information may be stored in a recording medium such as an HD.
[0057]
FIG. 13 is a configuration diagram of a radiation imaging apparatus according to a fourth reference example, in which an automatic imaging condition determination unit 66 is connected to the
[0058]
In order for the photographing condition automatic determining means 66 to determine the photographing conditions using, for example, the look-up table shown in FIG. 12, the operator first sets the tube voltage and the tube current with the photographing condition input means 13 and In the irradiation time determination mode in which the automatic determination means 66 determines the irradiation time, for example, the tube current set by the imaging condition input means 13 is A (mA), the tube voltage is 100 (kVp), When the examiner's chest thickness is measured to be 21.5 (cm), the look-up table indicates that the mAs value should be set to 2.9, and the irradiation time T (second) is 2 .9 / A.
[0059]
Next, in the tube current determination mode in which the operator sets the tube voltage and the irradiation time by the imaging
[0060]
Further, in the tube power determination mode in which the operator sets the tube current and the irradiation time with the imaging
[0061]
FIG. 14 is a block diagram of a radiation imaging apparatus according to a fifth reference example. In order to capture a radiation image transmitted through the subject S, a stimulable phosphor is provided in front of a
[0062]
The output of the radiation
[0063]
FIG. 15 shows a configuration diagram of the visible
[0064]
With such a configuration, radiation is emitted from the
[0065]
Here, the imaging area B of the radiation image imaging means 71 and the imaging area C of the
[0066]
First, when the image processing
[0067]
Next, in a case where the image processing
[0068]
Finally, when the image processing
[0069]
FIG. 23 shows a configuration diagram of the radiation imaging apparatus according to the first embodiment. A
[0070]
Thus, the provision of the subject
[0071]
24 to 28 show perspective views of the subject
[0072]
Further, FIG. 27 shows subject
[0073]
FIG. 28 is a perspective view of the light transmitting means 94. The
[0074]
Such subject
[0075]
As described above, since the subject
[0076]
FIG. 29 is a configuration diagram of the radiation imaging apparatus according to the second embodiment. In the radiation imaging apparatus according to the first embodiment, imaging condition determination is performed based on the two-dimensional information of the subject S obtained by the subject
[0077]
The photographing condition determining means 99 determines photographing conditions in the following order based on the two-dimensional information of the subject S.
[0078]
(1) Judgment of the body position of the front or side of the subject S is performed to determine the radiation quality, that is, the radiation tube voltage.
(2) The site of the subject S is determined to determine the radiation quality.
(3) The irradiation range is determined, and the stop range of the
(4) The photographing range of the subject S is determined.
(5) Determine the effective area of the photo timer
(6) Determine the gain switching of the photo timer.
(7) Determine the reading range when reading out radiation image information from the radiation image capturing means 87.
(8) Processing parameters for performing image processing on the radiation image information read from the radiation image capturing means 87 are determined.
(9) Determine the size of the film for outputting the radiation image information with a laser printer or the like.
[0079]
As described above, since the imaging condition determination unit 99 uses the two-dimensional information of the subject S, there is no influence of blur due to scattered radiation of the radiation image information, and processing such as contour extraction is easy, and more appropriate imaging is performed. A condition decision can be made.
[0080]
In the first and second embodiments described above, it is necessary to set the radiation quality and dose of the radiation irradiating means 80, set the
[0081]
FIG. 30 shows a configuration diagram of the third embodiment. A
[0082]
Radiation is irradiated from the
[0083]
In order to determine the effective irradiation field and automatically set the optimum condition of the actual irradiation field in the radiography, ie, the main radiography, the subject image is taken by the
[0084]
Next, the optimum irradiation field L in the main imaging is determined using the optimum imaging condition determining means, in this embodiment, the appropriate irradiation field determining means in the chest imaging. By vertically integrating the subject area S1 extracted in the frontal shooting, a histogram is created as shown in (b), and the arm area with a small distribution in the vertical direction is identified and identified as the chest. This procedure is omitted for the subject S having no arms as in the above. Then, the optimum target irradiation field L is determined according to the movable diaphragm edges N1 and N2 in (a) according to the width of the remaining chest.
[0085]
Finally, the movable aperture 102 is automatically set, and the preparation for the main photographing is completed. Further, when the photographer does not want the automatic setting, the optimum radiation irradiation field L may be compared with the currently set irradiation state to judge the inappropriateness as a threshold, and the result may be displayed as a warning.
[0086]
In the present embodiment, the
[0087]
As described above, in the third embodiment, the subject area S1 is easily and accurately extracted immediately before the actual photographing, and the optimal photographing conditions in the actual photographing are automatically set and presented. It is possible to prevent shooting errors. In addition, the subject area S1 is extracted immediately before the main shooting, the irradiation field optimal for the main shooting can be automatically set and presented to the photographer, and the effective area of the phototimer
[0088]
Incidentally, in order to prevent malfunction due to the influence of the through-radiation, a radiation imaging apparatus that automatically sets a phototimer light receiving area to an optimum condition is also conceivable. In this case, the subject position information acquiring means and the subject area extracting means of the third embodiment are used to extract the subject's chest contour. The effective effective area of the photo timer in the actual shooting is determined and automatically set by using an optimal condition determining means such as not using a part other than the subject area in the light receiving area of the photo timer
[0089]
In addition, the switching of the phototimer gain can be automatically set in order to correct the difference in scattered radiation between the front and side images. The subject position information acquiring means and the subject area extracting means of the third embodiment are used to extract the subject's chest contour. The width and the symmetry of the subject S and the presence / absence of an arm are determined by thresholds to determine whether the photographing is frontal or lateral, and the phototimer gain is switched to an existing value for frontal photographing or side photographing. In order to prevent an erroneous determination, the determination result may be merely presented to the photographer using the display means.
[0090]
Further, automatic setting of the radiation quality for optimizing the subject contrast of the radiation transmission image depending on the imaging region can also be performed. In this case, the radiation quality adjustment is substantially determined by the tube voltage of the
[0091]
【The invention's effect】
As described above, according to the radiation imaging apparatus according to the present invention, since a two-dimensional image of a subject is obtained by optical means and imaging conditions are determined and imaging is performed, a good radiation image matching the imaging purpose is obtained. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a first reference example.
FIG. 2 is an explanatory diagram of automatic distance measurement according to a first reference example.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a radiation image capturing unit using a silver halide film according to a first reference example.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a radiation image capturing unit using a stimulable phosphor according to a first reference example.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a radiation image capturing unit using a light detection array according to the first reference example.
FIG. 6 is a configuration diagram of an electric circuit of a light detection unit according to a first reference example.
FIG. 7 is a configuration diagram of a second reference example.
FIG. 8 is an explanatory diagram of body thickness measurement using a rotating mirror according to a second reference example.
FIG. 9 is an explanatory diagram of body thickness measurement using a cylindrical lens according to a second reference example.
FIG. 10 is an explanatory diagram of body thickness measurement using a cylindrical mirror according to a second reference example.
FIG. 11 is a configuration diagram of a third reference example.
FIG. 12 is a graph showing the relationship between the chest thickness and the mAs value in the third reference example.
FIG. 13 is a configuration diagram of a fourth reference example.
FIG. 14 is a configuration diagram of a fifth reference example.
FIG. 15 is a configuration diagram of a visible image photographing unit according to a fifth reference example.
FIG. 16 is an explanatory diagram of a radiographic image capturing area according to a fifth reference example.
FIG. 17 is an explanatory diagram of a CCD camera imaging area according to a fifth reference example;
FIG. 18 is an explanatory diagram of a radiographic image capturing area according to a fifth reference example.
FIG. 19 is an explanatory diagram of a CCD camera imaging area according to a fifth reference example;
FIG. 20 is a front view of body position determination according to a fifth reference example;
FIG. 21 is a side view of the fifth reference example.
FIG. 22 is an explanatory diagram of a part determination according to a fifth reference example;
FIG. 23 is a configuration diagram of the first embodiment.
FIG. 24 is a perspective view of a radiation imaging unit using a plurality of photoelectric conversion elements according to the first embodiment.
FIG. 25 is a perspective view of a radiation imaging unit using a light detection array according to the first embodiment.
FIG. 26 is a perspective view of a radiation imaging unit including a line sensor and a driving unit according to the first embodiment.
FIG. 27 is a perspective view of a radiation imaging unit including a light transmission unit and a line sensor according to the first embodiment.
FIG. 28 is a perspective view of the light transmitting means of the first embodiment.
FIG. 29 is a configuration diagram of a second embodiment.
FIG. 30 is a configuration diagram of a third embodiment.
FIG. 31 is an explanatory diagram of subject position information according to the third embodiment.
FIG. 32 is an explanatory diagram of a subject area information processing method according to the third embodiment.
FIG. 33 is a configuration diagram of a first conventional example.
FIG. 34 is a configuration diagram of a second conventional example.
[Explanation of symbols]
10, 70, 80, 100 radiation irradiation means
11, 71, 81, 104 radiation image capturing means
12 Automatic distance measuring means
13 Shooting condition input means
14 Distance information presentation means
40 scintillator
41 Photodetection Array
60 means for calculating subject thickness
65 Look-up table creation means
66, 99 shooting condition determining means
72 Visible image capturing means
73 Image processing means
74 Position correspondence means
75 Image processing condition determining means
78, 100 CCD camera
79, 82, 102 Movable diaphragm
83 Radiation imaging unit
86, 103 Phototimer light receiving unit
88 Subject information acquisition means
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