JP4903660B2 - 放射線画像処理装置及び処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、被写体に対してエネルギの異なる放射線を照射し、前記エネルギ毎に得られた複数の放射線画像情報を処理することで、所望の撮影部位の放射線画像情報を取得する放射線画像処理装置及び処理方法に関する。

例えば、医療分野においては、放射線源から放射線を被写体（患者）に照射し、被写体を透過した放射線を放射線変換パネルに導いて放射線画像情報に変換した後、所望の画像処理を施す放射線画像処理装置が広汎に使用されている。処理された放射線画像情報は、表示装置を用いて表示することで診断等に利用される。

なお、放射線変換パネルには、放射線を電荷情報に変換して蓄積し、電気信号として読み出すことのできる固体検出器や、放射線エネルギを蛍光体に蓄積し、レーザビーム等の励起光を照射することで、蓄積された放射線エネルギに応じて輝尽発光する蓄積性蛍光体パネル等がある。

このような放射線画像処理装置を用いて、被写体の関心領域、例えば、肋骨の下部に配置される心臓や肺等の軟部組織を抽出する方法が実用化されている。この方法は、肋骨等の骨部と心臓等の軟部組織とで放射線の吸収特性が異なることを利用し、被写体に対してエネルギの異なる放射線を照射することで、撮影条件の異なる２種類の放射線画像情報を取得し、これらの放射線画像情報の差分を所定の重み付けをして求めることにより、骨部又は軟部組織を抽出するものである（特許文献１参照）。

ところで、被写体の組織は、その内部構造によって放射線の吸収特性が異なっており、関心領域の適切な画像を取得するためには、その特性を考慮した画像処理を施す必要がある。また、例えば、被写体が骨折部分であり、その骨折部分に固定材としてギプスが装着されている場合には、ギプス及び骨部の放射線吸収特性を考慮した画像処理を施さなければならない。

そこで、特許文献２では、所定の撮影条件に基づく放射線を被写体に照射して第１放射線画像情報を取得した後、前記第１放射線画像情報を分析して得た情報に従って撮影条件を変更して第２放射線画像情報を取得し、これらの第１放射線画像情報及び第２放射線画像情報を用いて関心領域の画像を生成する方法を開示している。

特開２００２−３２５７５６号公報 特開２００２−３３０９５４号公報

しかしながら、特許文献２の場合、第１放射線画像情報に基づき、第２放射線画像情報を取得するための撮影条件を算出しているため、第２放射線画像情報を取得する前に被写体が動いてしまうと、適切な放射線画像情報を得ることができなくなってしまう。

また、被写体に装着される固定材には、ギプスのように石膏を材料としたものや、グラスファイバを材料としたものがあり、しかも、石膏を用いた固定材は、被写体に装着した当初の水分が多いときと、ある程度の時間が経過して固化したときとで、放射線の吸収特性が変化するため、その特性をも考慮した画像処理が必要となる。この場合、特許文献２に開示された技術では、第１放射線画像情報から適切な撮影条件を設定できる保証はなく、また、第１放射線画像情報と第２放射線画像情報との差分を求める際の適切な重み付け係数を設定することも困難である。

本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、固定材が装着された被写体における所望の撮影部位の良好な放射線画像情報を取得することのできる放射線画像処理装置及び処理方法を提供することを目的とする。

本発明に係る放射線画像処理装置は、被写体に対してエネルギの異なる放射線を照射し、前記エネルギ毎に得られた複数の放射線画像情報を処理することで、所望の撮影部位の放射線画像情報を取得する放射線画像処理装置において、
固定材が装着された前記被写体に放射線を照射する放射線源と、
異なる撮影条件に従って前記放射線源を制御する放射線源制御部と、
前記固定材及び前記被写体を透過した放射線を受け、放射線画像情報に変換する放射線変換パネルと、
前記固定材の種類に応じた前記撮影条件を含む処理条件を記憶する処理条件記憶部と、
前記固定材の種類に対応する前記処理条件を前記処理条件記憶部より選択する処理条件選択部と、
選択された前記処理条件に従い、異なる前記撮影条件毎に前記放射線変換パネルから取得した前記放射線画像情報に対して画像処理を施す画像処理部と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る放射線画像処理方法は、被写体に対してエネルギの異なる放射線を照射し、前記エネルギ毎に得られた複数の放射線画像情報を処理することで、所望の撮影部位の放射線画像情報を取得する放射線画像処理方法において、
前記被写体に装着された固定材の種類に応じた撮影条件を含む処理条件を設定するステップと、
設定された異なる前記撮影条件に従って放射線源を制御し、前記固定材及び前記被写体を介して放射線変換パネルに放射線を照射するステップと、
異なる前記撮影条件毎に前記放射線変換パネルから取得した前記放射線画像情報に対して、設定された前記処理条件による画像処理を施すステップと、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、被写体に装着された固定材の種類に応じた撮影条件を含む処理条件を設定することで、固定材が装着された被写体の所望の撮影部位の良好な放射線画像情報を取得することができる。

図１は、本実施形態の放射線画像処理装置１０の構成ブロック図である。

放射線画像処理装置１０は、石膏（ギプス）やグラスファイバからなる固定材１１が装着された被写体１２に放射線Ｘを照射する放射線源１４と、設定された管電圧、管電流、照射時間等の撮影条件に基づいて放射線源１４を制御する放射線源制御部１６と、被写体１２を透過した放射線Ｘを電荷情報としての放射線画像情報に変換する放射線固体検出器１８（放射線変換パネル）と、放射線固体検出器１８によって検出された放射線画像情報に対して画像処理を施す画像処理部２０と、前記撮影条件を含む処理条件を図２に示す処理条件テーブル２２として記憶する処理条件記憶部２４と、処理条件記憶部２４から所望の放射線画像情報を得るための処理条件を選択する処理条件選択部２６と、画像処理部２０によって処理された放射線画像情報を表示する表示部２８と、表示部２８を制御する表示制御部３０とを備える。

ここで、画像処理部２０では、固定材１１が装着された被写体１２に対してエネルギの異なる放射線Ｘを照射して得られる複数の放射線画像情報を荷重減算することで、被写体１２の所望の撮影部位の放射線画像情報を求める処理が行われる。荷重減算処理は、第１撮影条件で得られた放射線画像情報をＳ₁、第２撮影条件で得られた放射線画像情報をＳ₂、重み付け係数をαとして、画像処理後の放射線画像情報Ｓを、
Ｓ＝α・Ｓ₁＋Ｓ₂
として求める処理である。

なお、抽出した所望の撮影部位の画像のコントラスト及び濃度を適切なものとするため、係数Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃を用いて、画像処理後の放射線画像情報Ｓを、
Ｓ＝Ｋ₁・Ｓ₁＋Ｋ₂・Ｓ₂＋Ｋ₃
として求めるようにしてもよい。この場合、係数Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃は、撮影部位を抽出するための重み付け係数と画像の階調特性とによって決定される。

第１撮影条件（Ｓ₁）、第２撮影条件（Ｓ₂）及び重み付け係数αは、被写体１２の被曝線量を最小にすることを考慮した上で、被写体１２に装着される固定材１１の種類及び撮影部位に応じた図２に示す処理条件テーブル２２として設定される。第１撮影条件（Ｓ₁）及び第２撮影条件（Ｓ₂）は、放射線源１４に設定される管電圧及び管電流に係る条件である。また、処理条件Ａは、石膏からなる固定材１１が装着された膝部を抽出する条件、処理条件Ｂは、石膏からなる固定材１１が装着された腕部を抽出する条件、処理条件Ｃは、グラスファイバからなる固定材１１が装着された膝部を抽出する条件、処理条件Ｄは、グラスファイバからなる固定材１１が装着された腕部を抽出する条件である。

なお、処理条件は、第１撮影条件（Ｓ₁）及び第２撮影条件（Ｓ₂）を固定とし、固定材１１の種類及び撮影部位に応じて重み付け係数αのみを設定してもよい。同様に、重み付け係数αを固定とし、固定材１１の種類及び撮影部位に応じて第１撮影条件（Ｓ₁）及び第２撮影条件（Ｓ₂）を設定してもよい。また、固定材１１が石膏の場合、被写体１２に装着した当初の水分が多いときと、ある程度の時間が経過して固化したときとで、放射線Ｘの吸収特性が変化する。従って、重み付け係数αは、固定材１１を被写体１２に装着してからの経過時間ｔの関数α（ｔ）として設定するようにしてもよい。

図３は、放射線固体検出器１８の回路構成ブロック図である。放射線固体検出器１８は、センサ基板３８と、ゲート線駆動回路４４と、信号読出回路４６と、ゲート線駆動回路４４及び信号読出回路４６を制御するタイミング制御回路４８とを備える。

センサ基板３８は、放射線Ｘを感知して電荷を発生させるアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の物質からなる光電変換層５１を行列状の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）５２のアレイの上に配置した構造を有し、発生した電荷を蓄積容量５３に蓄積した後、各行毎にＴＦＴ５２を順次オンにして、電荷を画像信号として読み出す。図３では、光電変換層５１及び蓄積容量５３からなる１つの画素５０と１つのＴＦＴ５２との接続関係のみを示し、その他の画素５０の構成については省略している。なお、アモルファスセレンは、高温になると構造が変化して機能が低下してしまうため、所定の温度範囲内で使用する必要がある。各画素５０に接続されるＴＦＴ５２には、行方向と平行に延びるゲート線５４と、列方向と平行に延びる信号線５６とが接続される。各ゲート線５４は、ゲート線駆動回路４４に接続され、各信号線５６は、信号読出回路４６に接続される。

本実施形態の放射線画像処理装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、オペレータは、処理条件選択部２６を用いて、処理条件記憶部２４から所望の処理条件を選択する（ステップＳ１）。例えば、石膏からなる固定材１１が装着された被写体１２の膝部の放射線画像情報を取得する場合、処理条件記憶部２４に記憶されている処理条件テーブル２２から処理条件Ａを選択する。

選択された処理条件のうち、第１撮影条件（Ｓ₁）及び第２撮影条件（Ｓ₂）が放射線源制御部１６に設定される（ステップＳ２）。

撮影条件が設定された放射線源制御部１６は、先ず、第１撮影条件（Ｓ₁）に基づく管電圧及び管電流で放射線源１４を制御して放射線Ｘを固定材１１を介して被写体１２に照射することで、１ショット目の撮影を行う（ステップＳ３）。

固定材１１及び被写体１２を透過した放射線Ｘは、放射線固体検出器１８のセンサ基板３８を構成する各画素５０の光電変換層５１によって電気信号に変換され、蓄積容量５３に電荷として蓄積される。次いで、各蓄積容量５３に蓄積された被写体１２の１ショット目の放射線画像情報Ｓ₁である電荷情報は、タイミング制御回路４８からゲート線駆動回路４４及び信号読出回路４６に供給されるタイミング制御信号に従い、センサ基板３８から読み出される。

すなわち、ゲート線駆動回路４４は、タイミング制御回路４８からのタイミング制御信号に従ってゲート線５４の１つを選択し、選択されたゲート線５４に接続されている各ＴＦＴ５２のベースに駆動信号を供給する。一方、信号読出回路４６は、タイミング制御回路４８からのタイミング制御信号に従い、電荷検出回路５７に接続されている信号線５６を行方向に順次切り替えながら選択する。選択されたゲート線５４及び信号線５６に対応する画素５０の蓄積容量５３に蓄積された放射線画像情報Ｓ₁に係る電荷情報は、画像信号として画像処理部２０に供給される。行方向に配列された各画素５０から画像信号が読み出された後、ゲート線駆動回路４４は、列方向の次のゲート線５４を選択して駆動信号を供給し、信号読出回路４６は、選択されたゲート線５４に接続されたＴＦＴ５２から同様にして画像信号を読み出す。以上の動作を繰り返すことにより、センサ基板３８に蓄積された二次元の放射線画像情報Ｓ₁が読み出され、画像処理部２０に供給される（ステップＳ４）。

次いで、放射線源制御部１６は、第２撮影条件（Ｓ₂）に基づく管電圧及び管電流で放射線源１４を制御して放射線Ｘを固定材１１を介して被写体１２に照射することで、２ショット目の撮影を行う（ステップＳ５）。なお、２ショット目の撮影は、予め設定されている第２撮影条件（Ｓ₂）に基づき、１ショット目の撮影に続き直ちに行われるため、１ショット目と２ショット目との撮影間において被写体１２が動くことによるモーションアーチファクトが生じることはない。

放射線固体検出器１８によって検出された２ショット目の放射線画像情報Ｓ₂は、１ショット目の放射線画像情報Ｓ₁と同様にして読み出され、画像処理部２０に供給される（ステップＳ６）。

一方、画像処理部２０には、処理条件選択部２６により処理条件記憶部２４から選択された処理条件を構成する重み付け係数αが設定される（ステップＳ７）。

そこで、画像処理部２０は、放射線固体検出器１８から供給された放射線画像情報Ｓ₁、Ｓ₂と、処理条件記憶部２４から選択された重み付け係数αとを用いて、放射線画像情報Ｓを、
Ｓ＝α・Ｓ₁＋Ｓ₂
として算出する（ステップＳ８）。

なお、固定材１１の種類が石膏の場合、被写体１２に装着してからの経過時間よって放射線Ｘの吸収特性が異なっている。そこで、重み付け係数αを固定材１１を被写体１２に装着してからの経過時間ｔの関数α（ｔ）とし、放射線画像情報Ｓを、
Ｓ＝α（ｔ）・Ｓ₁＋Ｓ₂
として算出するようにしてもよい。

算出された放射線画像情報Ｓは、表示制御部３０によって表示部２８に表示される（ステップＳ９）。この場合、表示部２８には、被写体１２に装着された固定材１１の種類に応じて算出された放射線画像情報Ｓに基づき、所望の撮影部位の放射線画像が表示される。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えば、２回のショットで得られた放射線画像情報Ｓ₁、Ｓ₂を用いて放射線画像情報Ｓを求める代わりに、撮影条件の異なる３回以上のショットで得られた放射線画像情報を用いて放射線画像情報Ｓを求めるようにしてもよい。撮影条件の異なる３回のショットで得られた放射線画像情報Ｓ₁〜Ｓ₃を用いる場合、撮影部位を抽出するための重み付け係数と画像の階調特性とによって決定される係数Ｋ₁〜Ｋ₄を用いて、放射線画像情報Ｓは、
Ｓ＝Ｋ₁・Ｓ₁＋Ｋ₂・Ｓ₂＋Ｋ₃・Ｓ₃＋Ｋ₄
として求めることができる。なお、係数β、γを用いて上式を簡略化し、
Ｓ＝β・Ｓ₁＋γ・Ｓ₂＋Ｓ₃
としてもよい。

また、照射された放射線Ｘを直接電荷情報に変換する放射線固体検出器１８に代えて、シンチレータによって放射線Ｘを一旦可視光に変換し、その可視光を電荷情報に変換する構成からなる放射線検出器を利用することもできる。また、放射線Ｘを静電潜像として蓄積した後、読取光を照射することで電荷情報として読み出す光読出方式の放射線検出器を利用することもできる。さらに、放射線エネルギを蛍光体に蓄積し、レーザビーム等の励起光を照射することで、蓄積された放射線エネルギに応じて輝尽発光する蓄積性蛍光体パネルを利用することもできる。

本実施形態に係る放射線画像処理装置の構成ブロック図である。 放射線画像処理装置の処理条件記憶部に記憶される処理条件テーブルの説明図である。 放射線固体検出器の回路構成ブロック図である。 放射線画像処理装置の動作フローチャートである。

符号の説明

１０…放射線画像処理装置
１１…固定材
１２…被写体
１４…放射線源
１６…放射線源制御部
１８…放射線固体検出器
２０…画像処理部
２２…処理条件テーブル
２４…処理条件記憶部
２６…処理条件選択部
２８…表示部
３０…表示制御部

Claims (12)

1. 被写体に対してエネルギの異なる放射線を照射し、前記エネルギ毎に得られた複数の放射線画像情報を処理することで、所望の撮影部位の放射線画像情報を取得する放射線画像処理装置において、
   固定材が装着された前記被写体に放射線を照射する放射線源と、
   異なる撮影条件に従って前記放射線源を制御する放射線源制御部と、
   前記固定材及び前記被写体を透過した放射線を受け、放射線画像情報に変換する放射線変換パネルと、
   前記固定材の種類に応じた前記撮影条件を含む処理条件を記憶する処理条件記憶部と、
   前記固定材の種類に対応する前記処理条件を前記処理条件記憶部より選択する処理条件選択部と、
   選択された前記処理条件に従い、異なる前記撮影条件毎に前記放射線変換パネルから取得した前記放射線画像情報に対して画像処理を施す画像処理部と、
   を備えることを特徴とする放射線画像処理装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記固定材の種類は、石膏又はグラスファイバであることを特徴とする放射線画像処理装置。
3. 請求項１記載の装置において、
   前記撮影条件は、前記固定材の種類に応じて設定される前記放射線源の管電圧及び管電流に係る条件であることを特徴とする放射線画像処理装置。
4. 請求項１記載の装置において、
   前記処理条件は、前記撮影部位に係る条件を含むことを特徴とする放射線画像処理装置。
5. 請求項１記載の装置において、
   前記処理条件は、前記放射線変換パネルから取得した複数の前記放射線画像情報を荷重減算するための重み付け係数に係る条件であることを特徴とする放射線画像処理装置。
6. 請求項５記載の装置において、
   前記重み付け係数は、前記固定材の種類が石膏であるとき、前記固定材を前記被写体に装着してからの経過時間に応じて設定されることを特徴とする放射線画像処理装置。
7. 被写体に対してエネルギの異なる放射線を照射し、前記エネルギ毎に得られた複数の放射線画像情報を処理することで、所望の撮影部位の放射線画像情報を取得する放射線画像処理方法において、
   前記被写体に装着された固定材の種類に応じた撮影条件を含む処理条件を設定するステップと、
   設定された異なる前記撮影条件に従って放射線源を制御し、前記固定材及び前記被写体を介して放射線変換パネルに放射線を照射するステップと、
   異なる前記撮影条件毎に前記放射線変換パネルから取得した前記放射線画像情報に対して、設定された前記処理条件による画像処理を施すステップと、
   を含むことを特徴とする放射線画像処理方法。
8. 請求項７記載の方法において、
   前記固定材の種類は、石膏又はグラスファイバであることを特徴とする放射線画像処理方法。
9. 請求項７記載の方法において、
   前記撮影条件は、前記固定材の種類に応じて設定される前記放射線源の管電圧及び管電流に係る条件であることを特徴とする放射線画像処理方法。
10. 請求項７記載の方法において、
    前記処理条件は、前記撮影部位に係る条件を含むことを特徴とする放射線画像処理方法。
11. 請求項７記載の方法において、
    前記画像処理は、前記処理条件である重み付け係数を用いて、前記放射線変換パネルから取得した複数の前記放射線画像情報を荷重減算する処理であることを特徴とする放射線画像処理方法。
12. 請求項１１記載の方法において、
    前記重み付け係数は、前記固定材の種類が石膏であるとき、前記固定材を前記被写体に装着してからの経過時間に応じて設定されることを特徴とする放射線画像処理方法。

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