JP4497644B2 - 放射線撮影装置、放射線画像補正方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置を用いたデジタルＸ線撮影システムに関するものであり、複数の画像撮影条件に対応した補正処理を制御するデジタルＸ線撮影装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
医療診断を目的とするＸ線撮影には、増感紙とＸ線写真フィルムを組み合わせたフィルムスクリーンシステムがよく行われている。この方法によれば、被写体を通過したＸ線は、被写体の内部情報を含み、それが増感紙によってＸ線の強度に比例した可視光に変換され、Ｘ線写真フィルムを感光させ、Ｘ線画像をフィルム上に形成する。フィルムスクリーンシステムでは、撮影する線量や部位に応じてフィルムや増感紙を交換していた。
【０００３】
また最近では、Ｘ線を蛍光体によってＸ線の強度に比例した可視光に変換し、それを光電変換素子を用いて電気信号に変換し、それをＡ／Ｄ変換機でデジタル変換するＸ線デジタル撮影装置が使用されはじめている。この光電変換素子としては、アモルファスシリコンを用いたものがあり、センサユニットを大画面かつ薄く軽量に形成することが可能である。また、フィルムに比較して広いダイナミックレンジを持つため、従来フィルムスクリーンシステムで用いられているような撮影方法をカバーし、放射線量の変動に影響されない画像を撮影することが可能になる。
【０００４】
それゆえデジタルＸ線撮影システムにおいては、フィルムスクリーンシステムで撮影する線量や部位に応じてフィルムや増感紙を交換していたように、取得した画像データの中から画像処理によって必要なデータを処理し、診断画像を提供する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでＸ線センサは画素毎に感度特性が異なるため、同一の光に対して蓄積する電荷の量が異なる。この感度を均一に出力するように補正するのがゲイン補正処理として知られている。
【０００６】
被検査体が無い状態で均一Ｘ線を照射して、出力値を正規化したものを補正テーブルとして記憶する。このゲイン補正テーブルを作成するための撮影を、キャリブレーション撮影と呼ぶ。
【０００７】
しかしながらセンサの持つリニアリティ特性があり、広いダイナミックレンジを単一のゲイン補正情報で補正処理すると、センサのリニアリティが保証できない線量域において補正エラーを起こし、画像上にアーチファクトが見えてしまうことがある。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するために成されたものであり、最適な補正情報を用いることにより、補正エラーの発生を抑止することのできるＸ線撮影装置、Ｘ線画像補正方法及び記憶媒体を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の放射線撮影装置は、放射線を検出する固体撮像素子を備えた放射線撮影装置であって、撮像画像の画素値が所定値を超える場合には、前記固体撮像素子に対応する、高線量用の第１のゲイン補正情報を選択し、超えない場合には、前記固体撮像素子に対応する、通常線量用の第２のゲイン補正情報を選択する選択手段を備え、前記選択されたゲイン補正情報を用いて、前記撮像画像に対して補正処理を行うようにしている。
【００１３】
本発明の放射線画像補正方法は、放射線を検出して得られた撮像画像を補正する放射線画像補正方法であって、撮像画像の画素値が所定値を超える場合には、前記放射線を検出する固体撮像素子に対応する、高線量用の第１のゲイン補正情報を選択し、超えない場合には、前記固体撮像素子に対応する、通常線量用の第２のゲイン補正情報を選択するステップを有し、
前記選択したゲイン補正情報を用いて、前記撮像画像に対して補正処理を行うようにしている。
【００１５】
本発明の記憶媒体は、前記放射線画像補正方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶するようにしている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る、病院のＸ線撮影室２０のシステム構成を示すブロック図である。平面センサユニットを備えた医療用デジタルＸ線撮影装置２１は、大画面光電変換装置３を含む立位センサユニット１と、センサユニット１およびＸ線発生装置２４との曝射の同期、画像取得、さらには撮影画像の画像処理を行うコントロールユニット７、操作者とのユーザーＩ／Ｆ（インタフェイス）であるタッチパネル装置８のサブシステムから構成される。
【００１７】
立位センサユニット１と、撮影した画像データを蓄えるキャプチャボード１０とは、電源、画像転送および制御信号用のデータ線９を介して接続されている。
【００１８】
ホストＣＰＵボード１１で動作するプログラムにより生成した画面は、ビデオＩ／Ｆ１５を介してユーザーＩ／Ｆであるタッチパネル装置８に表示される。本撮影装置のユーザーである医師あるいは技師は、画面上に表示した画像で表されるボタンを押し、デジタルＸ線撮影システムを操作する。ホストＣＰＵボード１１上で動作するプログラムにより、ボタンに対応する座標データをシリアルＩ／Ｆ１４を介してホストＣＰＵボード１１へ転送し、この情報に基づいてホストＣＰＵボード１１は、押下ボタンに対応するプログラム処理を行い、画面構成を変化させたり、コントロールユニット７の状態を変化させ、ユーザーの入力に反応して撮影動作を行う。
【００１９】
１２は、ホストＣＰＵで動作するプログラムを格納するハードディスクであり、撮影に必要となる補正情報や、撮影した画像を一時的に蓄える役割も兼ねる。１６は、コントロールユニットの内部バス、１３は撮影画像を外部機器にＬＡＮ２２を介して送信するためのネットワークＩ／Ｆである。
【００２０】
２６はＸ線撮影装置２１において本発明に係る制御プログラムを実行するホストＣＰＵ、２７は本発明に係る制御プログラムが記憶されるＲＡＭであり、制御プログラム３０は、ハードディスク１２から読み込み、制御プログラムＲＡＭ２７上で動作する。２８は制御プログラムＲＡＭ２７上に確保した撮影画像を格納するためのメモリで、２９は補正用画像を格納するためのメモリである。
【００２１】
図３は、センサユニット１で撮影した画像データの加工工程を示す模式図である。コントロールユニット７にセンサユニット１を接続した時、センサユニット１の構成情報４０、例えばセンサのシリアルナンバーなどを転送する。前記構成情報４０に従い、補正テーブル検索手段４１を用いて補正テーブルをハードディスク１２から検索し、ゲイン補正情報４３を取得する。Ｘ線撮影装置で曝射を行うと、センサユニット１で撮像した画像データ４２を取得する。この画像データ４２に対してゲイン補正情報４３を用いて、画像処理手段４４で画像処理を行い、補正済み画像４５を取得する。
【００２２】
この補正済み画像４５に診断用の画像処理を画像処理手段４６で行い、診断画像４７を得る。制御プログラムは、診断画像４７を画像送信手段４８にてＬＡＮ経由で外部の画像表示装置や医療用のプリンタに転送し、画像は診断に供される。
【００２３】
画像の補正処理について詳述する。画像処理手段４４では、撮影画像４２を補正画像４３で除算し、正規化した補正画像に対する比の画像を求める。図２に補正画像４３と被験者の内部情報を含む撮影画像の例を示す。図２は、センサのある１ライン３５のプロファイル例で、 Ｘ線源の持つシェーディングおよび画素毎のゲイン情報を持つ補正画像が３６、通常撮影画像の内のす抜け部が３７，３８は人体を透過した部分を示している。
【００２４】
この画素毎の除算処理によって、画素毎のゲインとＸ線源の持つシェーディングを同時に補正する。
【００２５】
図４は、センサのある１画素における、Ｘ線量と出力値の関係を示す特性図であり、入射するＸ線量に対して蓄積した画像を１４ビットのＡ／Ｄ変換機で取り出した図である。前述のゲイン補正方法はセンサの出力値がＸ線にリニアリティを持つ５１の領域で利用できる。ある照射線量５０を代表点として各画素の出力を補正画像として作成しておき、４３に示す補正画像と撮影画像４２とに対し補正処理手段４４によって補正処理を実行することで、補正済みの１２ビット画像４５を出力する。具体的には撮影画像を記憶手段２８に、補正画像を記憶手段２９に記憶させ、ＣＰＵ２６がプログラム３０による除算処理を画素毎に実行し、補正済みの画像を記憶手段２８に取得することができる。
【００２６】
しかしながら、撮影部位によっては被写体が存在しない領域、いわゆるす抜け部も画像中に含まれる。この直接Ｘ線が入射する部分において、フィルムの場合は過剰な露光量のため黒くなるだけであるが、Ｘ線検出器である固体撮像素子の場合はリニアリティ特性が失われる飽和領域５２にまでＸ線が照射されるとゲイン補正エラーを起こし、図５の９０に示すような飽和線量に対応する画像領域においてセンサを構成する画素エレメントのパターンがアーチファクトとして現れてしまう。
【００２７】
そこで、リニアリティ特性が失われる飽和領域においても正確な補正を行うため、キャリブレーション撮影時に、飽和領域５２の中から複数の代表点５３における線量で均一照射を行い、高線量用の補正画像を取得する。例えば図８の表示画面８７に示すように、照射線量をあらかじめ設定しておいた複数の条件に変更しユーザに複数回撮影を繰り返させることで、高線量用の補正画像を取得し、補正情報を作成する。作成した補正情報は図７に示すように高線量用の補正情報８２としてセンサ毎に保存しておく。
【００２８】
実際の使用方法を図１と図６を用いて説明する。まず、ユーザーである技師は患者２の胸部撮影に際し、撮影する患者情報、例えば患者名、生年月日、性別等をコントロールユニット７に入力する。次にホストＣＰＵ２６は、立位センサユニット１から、センサシリアルナンバー１００１１という構成情報６０を取得する。
【００２９】
ホストＣＰＵ２６は補正テーブル検索手段６１により、現在のセンサユニットの構成を補正する条件を補正テーブル格納メモリであるハードディスク１２からサーチする。ハードディスク１２には、例えば図７に示すようにＩＤ情報と線量に対応する複数の補正テーブルが格納してあり、通常線量用の補正情報８１と、高線量用の補正情報８２とが検索される。そこで、このテーブルからゲイン補正データｗｈｉｔｅ１００１１．０およびｗｈｉｔｅ１００１１．１を読み取り、補正テーブルメモリ２９に両方ロードする。センサのシリアルナンバー保持手段としては、電源のＯＮ／ＯＦＦに関わらず内容を保持し得るフラッシュメモリや、工場出荷時に設定するＤＩＰスイッチ等が考えられる。
【００３０】
続いて撮影画像の画像処理条件決定のために、ユーザーに胸部の撮影オブジェクトを表すボタンを選択させる。以上の準備の後、ユーザーは患者を整位して、Ｘ線発生装置２４の曝射ボタンを押す。
【００３１】
Ｘ線発生装置２４と、コントロールユニット７とは、Ｘ線１／Ｆ２５を介してＸ線曝射を同期し、Ｘ線発生装置２４から出力されたＸ線は、被写体２を通過してＸ線センサユニット１に入射する。この際入射したＸ線には、被写体２の内部情報が含まれており、グリッド５を通して散乱Ｘ線を遮断した後、蛍光体４でＸ線の強度に比例した可視光に変換され、光電変換装置３によってその可視光に比例した電荷に蓄積される。
【００３２】
そして、蓄積した電荷をＡ／Ｄ変換によってデジタル化し、コントロールユニット７内部のキャプチャボード１０に転送する。転送された画像データは一時的に格納し、ホストＣＰＵボード１１上の画像メモリ２８に転送する。ホストＣＰＵ２６でプログラムによる補正処理を行った後、タッチパネル装置８に確認用画像として表示する。この時、胸部画像にはす抜け部が存在しないため使用した補正情報は通常線量用のみである。
【００３３】
次に、センサユニット１で腰椎の撮影を行う。ユーザーは腰椎の撮影条件が設定されたボタンを押す。腰椎撮影のボタンには、胸部撮影に対して高線量の設定がなされており、照射野のうち患者の体を外れる部分、いわゆるす抜け部分に高線量のＸ線が照射される。このす抜け部分において、センサの感度が飽和する線量に達すると、前述のリニアリティを保証できない場合があり、画像上にアーチファクトとして出現することがある。
【００３４】
そこで撮影画像６２を入力として、図６に示すように予め設定しておいた閾値７１、例えば14000を越えない画素値の場合、通常線量の補正情報６３を７２に出力し、閾値７１以上の画素値の場合、高線量用の補正情報６４を７２に出力するような補正情報選択手段６５を設ける。そして、撮影画像６２の画素をこの補正画素の選択出力７２で除算する処理を画素毎に画像処理手段６６で行い、補正済み画像６７を得ることができる。
【００３５】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態によれば、ハードディスク１２に格納した複数の補正情報のうち、センサ３のシリアルナンバーに応じた補正情報を選択し、入力画素毎に通常線量の場合と高線量の場合に応じて補正情報を使い分けることにより、センサ３に対応した補正を行うことが可能となり、かつセンサ３のＸ線量と出力値のリニアリティ特性が失われる領域においても撮像画像の補正を高い精度で行うことが可能となる。
【００３６】
（第２の実施形態）
次に、図９を参照しながら本発明の第２の実施形態について説明する。図９は、第２の実施形態の画像処理工程を示す模式図である。
【００３７】
第１の実施形態において、撮影画像中で被験者の体とす抜け部のエッジが急峻な変動を示す場合がある。この画素において補正情報の切り替えが起こるため、エッジ部の補正が不連続になり、画像として不自然になる可能性がある。そこで、撮影画像１０２からボケ画像１０３を作成し、この画像を補正情報選択手段への入力とし、ボケ画像の画素値に応じて補正情報を選択的に使用することで、エッジ部近傍における補正エラー又はアーチファクトを防ぐことが可能になる。
【００３８】
また、第１の実施形態では補正情報が２つの場合について述べたが、図４で説明した補正可能な領域５２以上の線量が仮に入射した場合には、補正をより適正に行う必要が生じる。そこで、更に補正条件を追加し、それに応じて補正情報１０６を選択する新たな関数を補正値選択手段１０７に加え、例えば補正エラーを起こすピクセル値を１２ビットの最大値４０９５に固定する条件を追加ことで、より好適な補正処理を行うことが可能になる。
【００３９】
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェア処理について説明したが、等価のハードウェア回路によっても実現できることは言うまでもない。
【００４０】
（その他の実施形態）
上記様々な実施形態に示した各機能ブロックおよび処理手順は、ハードウェアにより構成しても良いし、ＣＰＵあるいはＭＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータシステムによって構成し、その動作をＲＯＭやＲＡＭに格納された作業プログラムに従って実現するようにしても良い。また、上記各機能ブロックの機能を実現するように当該機能を実現するためのソフトウェアのプログラムをＲＡＭに供給し、そのプログラムに従って上記各機能ブロックを動作させることによって実施したものも、本発明の範疇に含まれる。
【００４１】
この場合、上記ソフトウェアのプログラム自体が上述した各実施形態の機能を実現することになり、そのプログラム自体、及びそのプログラムをコンピュータに供給するための手段、例えばかかるプログラムを格納した記録媒体は本発明を構成する。かかるプログラムを記憶する記憶媒体としては、上記ＲＯＭやＲＡＭの他に、例えばフロッピーディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｉ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、ｚｉｐ、磁気テープ、あるいは不揮発性のメモリカード等を用いることができる。
【００４２】
また、コンピュータが供給されたプログラムを実行することにより、上述の実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムがコンピュータにおいて稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）あるいは他のアプリケーションソフト等の共同して上述の実施形態の機能が実現される場合にもかかるプログラムは本発明の実施形態に含まれることは言うまでもない。
【００４３】
さらに、供給されたプログラムがコンピュータの機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに格納された後、そのプログラムの指示に基づいてその機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって上述した実施形態の機能が実現される場合にも本発明に含まれることは言うまでもない。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によれば、複数の補正情報から選択的に切り替えて補正処理することで、低濃度部から高濃度部まで濃度分解能を失うことがなく、また補正エラー又はアーチファクトを起こすことが抑止できるため、より好適な補正処理を行うことが可能となり、撮像画像のＳ／Ｎを向上することができる。
【００４５】
また撮影画像のボケ画像に基づいて補正情報を選択することで、エッジ部の急激な濃度変化部においても補正情報の切り替わりによる違和感又はアーチファクトを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本第明の第１の実施形態である医療用Ｘ線撮影装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ゲイン補正のプロファイル例を示す模式図である。
【図３】Ｘ線撮影装置の画像処理工程図である。
【図４】Ｘ線量とピクセル出力値の例を示す特性図である。
【図５】飽和線領域における補正エラーを起こすプロファイル例を示す模式図である。
【図６】補正情報を選択的に出力する手段を説明するための模式図である。
【図７】センサＩＤと撮影線量に対応する補正テーブルの格納例を示す模式図である。
【図８】複数の線量でキャリブレーション撮影を行わせる画面を示す模式図である。
【図９】第２の実施形態を示す画像処理工程図である。
【符号の説明】
１ 立位センサユニット
２ 被検者
３ 固体撮像装置
７ コントロールユニット
８ タッチパネル装置
９ 画像転送・制御信号線
１０ キャプチャボード
１１ ホストＣＰＵボード
１２ ハードディスク
１６ バス
２１ 医療用Ｘ線撮影装置
２２ ＬＡＮ
２７ ＲＡＭ
２８ 画像格納メモリ
２９ 補正画像格納メモリ
３０ 制御プログラム

Claims (6)

1. 放射線を検出する固体撮像素子を備えた放射線撮影装置であって、
   撮像画像の画素値が所定値を超える場合には、前記固体撮像素子に対応する、高線量用の第１のゲイン補正情報を選択し、超えない場合には、前記固体撮像素子に対応する、通常線量用の第２のゲイン補正情報を選択する選択手段を備え、
   前記選択されたゲイン補正情報を用いて、前記撮像画像に対して補正処理を行うようにしたことを特徴とする放射線撮影装置。
2. 前記固体撮像素子のＩＤ情報に基づいて、前記ゲイン補正情報を記憶手段から検索し、撮像画像を補正するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影装置。
3. 撮像画像に対するボケ画像を作成する画像処理手段と、前記ボケ画像を格納する記憶手段とを更に備え、
   前記選択手段は、前記ボケ画像の画素値が所定値を超える場合には、前記固体撮像素子に対応する、高線量用の第１のゲイン補正情報を選択し、超えない場合には、前記固体撮像素子に対応する、通常線量用の第２のゲイン補正情報を選択するようにしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の放射線撮影装置。
4. 放射線を検出して得られた撮像画像を補正する放射線画像補正方法であって、
   撮像画像の画素値が所定値を超える場合には、前記放射線を検出する固体撮像素子に対応する、高線量用の第１のゲイン補正情報を選択し、超えない場合には、前記固体撮像素子に対応する、通常線量用の第２のゲイン補正情報を選択するステップを有し、
   前記選択したゲイン補正情報を用いて、前記撮像画像に対して補正処理を行うようにしたことを特徴とする放射線画像補正方法。
5. 前記放射線を検出する固体撮像素子のＩＤ情報に基づいて前記固体撮像素子の識別情報を取得するステップと、予め取得しておいた前記ゲイン補正情報を検索するステップと、該ゲイン補正情報を格納するステップとを有し、撮像画像を補正することを特徴とする請求項４に記載の放射線画像補正方法。
6. 請求項４又は５に記載の放射線画像補正方法の各ステップをコンピュータに実行させるためのプログラムを記憶したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。

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