JP5074054B2

JP5074054B2 - Ｘ線画像診断装置

Info

Publication number: JP5074054B2
Application number: JP2007036060A
Authority: JP
Inventors: 真弥勝間田; 克己鈴木
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2007-02-16
Filing date: 2007-02-16
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-02-16
Also published as: JP2008200075A

Description

本発明は、X線源から曝射されたX線を、X線絞りを用いて照射野を設定し、検出器を介して画像化するX線診断装置に関する。

従来、X線診断装置において、X線絞りは診断が必要な部分以外への被検者への被曝を低減する他、X線の散乱線を減少させ画質を向上させる。診察時は画像の白黒を反転させて表示するためX線源と検出器の位置関係と、絞りの開口もしくは絞り位置の情報を用いて画像のX線絞りの領域と照射野を判別する方法がとられている(例えば、特許文献1)。

特開平5-122610号公報

しかし、上記方法ではX線絞りの位置を位置検出器で検出するため、位置検出器によって検出されたX線絞りの位置情報では、X線絞りの開口部分の画像領域について階調処理などの画像処理を行うために用いるにはその位置精度が不足しているという未解決の問題があった。本発明の目的は、高精度なX線絞りの位置検出が可能なX線画像診断装置を提供することにある。

上記目的は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、被検体に照射するＸ線照射範囲を制限するＸ線絞りと、Ｘ線絞りの位置を検出するＸ線絞り位置検出部と、被検体を透過したＸ線を検出し電気信号として出力するＸ線検出器と、電気信号を画像データとして記憶する画像記憶部と、を有するＸ線画像診断装置であって、Ｘ線絞り位置検出部によって検出されたＸ線絞りの位置情報と、画像記憶部によって記憶された画像データと、に基づいて、Ｘ線検出器における前記Ｘ線絞りによって制限された領域の境界線を検出するための領域を特定するＸ線絞り位置検出領域特定部を有し、Ｘ線絞り位置検出領域特定部によって特定された領域内の画像データの画素値を用いて境界線を検出する境界線検出手段を備えたことによって達成される。

本発明は、高精度なX線絞りの位置が検出可能なX線画像診断装置を提供するという効果を奏する。

本発明のX線診断装置の実施の形態について、以下図面を用いて説明する。

図1は、本発明のX線診断装置の実施の構成例を示す模式図である。本発明の実施の形態のX線診断装置は、被検体1にX線を照射するX線源2と、前記被検体1へのX線の照射範囲を制限するX線絞り3と、前記X線絞り3の挿入位置を検出するX線絞り位置検出部4と、X線源2と対向配置され前記被検体1を透過したX線を電気信号として出力するX線検出器5と、X線検出器5より出力される電気信号を画像データとして記憶する画像記憶部6と、画像記憶部6に記憶されている画像データに対して各種画像処理を施す画像処理部7と、前記画像処理部7より出力される画像データを診断画像として表示する表示部8と、前記X線絞り位置検出部4より出力されるX線絞り挿入位置と前記記憶部6に記憶されている画像データよりX線絞り3の挿入位置を検出するための領域を特定するX線絞り位置検出領域特定部9と、X線絞り位置検出領域特定部9で特定された領域に対して領域に対して高速化するための間引き数を決定する検出領域間引き数設定部10と、検出領域間引き数設定部10により決定された検出精度に従い画像記憶部6に記憶されている画像データよりX線絞り挿入位置の検出を行なう間引き数出部11と、を有している。

最初に、本発明のX線診断装置の詳細な動作について説明する。X線絞り3を用いて被検体の診断部位にX線照射領域を絞り、X線源2から被検者1の延長線上にあるX線検出器5にX線を照射する。X線検出器5でX線が電気信号に変換され出力されその信号を画像データとして画像記憶部6でメモリ等の記憶装置に保存する。保存されたデータは画像処理部７から読み込まれて画像処理を行った後ディスプレイ等の表示部8へ出力される。X線絞りは、照射時にX線絞り位置検出部4から絞りの位置情報や、SID、管球角度等の情報がX線絞り位置検出領域特定部9へと送られ、それらの情報を元に画像中のX線絞りの位置を算出される。

次に、画像記憶部6から画像データを読み込み算出された照射野の位置を元に範囲を決め切り出す。このとき、切り出す範囲は予め撮影部位ごと定めた値によって切り出す。図2に、斜入時のX線絞り位置検出領域特定部9を説明するための模式図を示す。同図はX線源2から被検体1とその延長線上にあるX線検出器5へX線を照射したときのX線照射位置12とX線源の管球の角度検出器に誤差があった場合の検出器情報のX線照射位置13とX線検出器5のデータから画像化した画像データ14とそのデータ内の照射野15とX線絞り領域16と斜入時のX線絞り検出領域17を示している。

図2で、X線源の角度検出器の誤差が微小だったとしても、X線検出器5の位置まで誤差が比例的に大きくなるため、本手法では斜入時のX線絞り検出領域17にあるように、その他の撮影法に比べ広い範囲(例えば、数値はあくまで例であるが斜入でない場合の20mm外側の範囲等)を設定することで必ず検出領域にX線絞りの境界が入るようにすることができる。逆に、FPDとX線源が固定されたような装置の場合等は検出器が少ない分位置情報が正確なので検出範囲は狭く(例えば、数値は一例であるが斜入でない場合の5mm内側の範囲等)設定できる。

次に、X線絞り位置検出領域特定部9で得られた画像について検出領域間引き数設定部10で画像の特徴量を元に間引きを行う。また、この間引きは絞り境界に対して垂直方向に行うので検出の精度への影響は少ない。

以下に、特徴量による間引きを3例説明する。

図3は検出領域の大きさによって間引き数を変動させる手法を示している。図3aは絞り領域16と照射野15に対し検出領域が、小さい検出領域18と大きい検出領域19と定まった場合を示している。図3bはそれぞれの検出領域の大きさによって間引きする行又は列が定まった様子を示している。小さい検出領域18は元々処理に時間が掛からず、間引くと検出に影響がでる場合もあるので間引きをしていない。大きい検出領域19はそのままでは処理時間が掛かるため間引き数を大きくとるように設定する。図3cは間引き後の小さい検出領域の間引き画像22と大きい検出領域の間引き画像23を示している。この手法は、X線絞りの境界が直接線が入っている等境界が判別しやすい部位で有効で精度は変わらないように画像サイズを小さくできる。

次にもう一つの間引きの例を説明する。図4は、検出領域のコントラストの大きさによって間引き数を変動させる手法を示している。図4aは絞り領域16と輝度に変化のある照射野15でX線絞りの検出領域24が定まった場合を示している。図4bは、検出領域24の拡大像25に対するコントラスト画像26と、コントラストの低い部分を大きく間引きし、コントラストの大きい部分を小さく間引いた、間引き数の設定と間引き行の設定27と、元画像に対する間引き行の対応図28を示している。このとき、コントラストが大きい部分の間引きを少なくするのは、X線絞りの境界が検出しし易いためであり、間引きによる検出の妨が起こらないようにしている。図4cは、コントラストの大きさによって間引きした間引き画像29を示している。また、このコントラストの大きさは、検出領域内での相対値を用いる。この手法は、X線絞りの境界が判別しにくい部位に有効で、コントラストの強い画素を優先的に残すように間引き後の画素を取得できるので画像サイズが小さくなっても境界が検出しにくくはならない。

また、2つを併用する手法を次に説明する。図5は、X線絞り検出領域の、コントラストと領域の大きさによる間引きを説明するための模式図を示している。
図5aはX線絞り領域16と輝度の変化のある照射野15で検出領域30と検出領域31が定まった場合を示している。
図5bは検出領域30の拡大図32と検出領域31の拡大図33と、それぞれの検出領域からコントラスト図を作りそのコントラストの大きさから間引きを設定した、検出領域30のコントラスト画像に間引き数の設定を加えた画像34と検出領域31のコントラスト画像に間引き数の設定を加えた画像35と、コントラストの間引き数の設定を元の画像に対応させた、検出領域30の元画像に間引き行の設定を加えた画像36と検出領域31の元画像に間引き行の設定を加えた画像37を示している。
図5cは、検出領域30のコントラストによる間引き後画像38と、検出領域31のコントラストによる間引き後画像39を示している。
図5dは、図5cのそれぞれの画像に対して領域の大きさに対する間引き数の設定をした、検出領域30の間引き数の設定を加えた画像40と検出領域31の間引き数の設定を加えた画像41を示している。
図5eは、コントラストによる間引きと領域の大きさによる間引きを行った最終画像、検出領域30の最終間引き画像42と検出領域31の最終間引き画像を示している。この手法は、コントラストによる間引きをすることでコントラストの高い画素を残し、間引きによる検出率の低下を防ぎ、更に併用して領域の大きさによる間引きをすることでコントラストによる間引きで検出領域が十分間引けなかった場合でも、最終画像を元の検出領域画像の大きさに掛からずほぼ一定にすることが出来る。この手法は、X線絞りと照射野の境界のコントラストが小さい部分があり更にその照射野の大きさが大きい場合に有効である。

次にX線絞りの検出部について説明する。図6は、検出領域間引き数決定部10から間引き後の画像を取得し、画像からエッジを検出するためのエッジ検出部111と、エッジからX線絞りと思われる候補を選び出す候補点設定部112と、その候補点から直線を検出する直線検出部113と、検出した直線からX線絞り領域を決める絞り領域設定部114と、検出したX線領域の位置情報出力部115を示している。エッジ検出の手法としては、それぞれの間引きした画像に対し内側に立ち上がるエッジを微分やフィルタなどをもちいることで抽出することができる。候補点の設定は、エッジ画像の外側の画素や閾値以上の輝度値を持つ画素等、X線絞りの条件として適しているものを用いることでエッジの中から設定する。直線検出部113における直線近似法は例えば一般的なHough変換や最小近似法等を用いる。絞り境界の設定は、直線近似で求められた直線によって閉じられた領域を検出することで設定することができる。最後に、検出された絞り領域の情報を画像処理部7へ送り、画像処理部7で原画像と重ねて絞り領域を示す等した後、表示部8に送りモニタ等に表示する。

以上説明したように、本実施形態によれば、X線源2より被検体1に照射するX線に対しX線遮蔽物によりX線の照射範囲を可変設定するX線絞り3と、X線絞り3の挿入位置情報を検出する挿入位置検出部4と、X線源1と対向配置され前記照射範囲の被検体1の透過X線データを検出するX線検出器5と、X線検出器5によって検出された透過X線データを表示する表示部8とを備え、前記挿入位置検出部4によって検出されたX線絞り3の挿入位置に基づきX線検出器5の読み出しアドレスを算出するX線絞り位置検出領域特定部9と、前記算出された読み出しアドレスによって特定されるX線検出器5からの読み出し領域のサンプリング点を設定する検出領域間引き数設定部10と、前記設定されたサンプリング点の画素データを用いて挿入位置検出部4によって検出されたX線絞り3の挿入位置よりも高精度な情報を検出するX線絞り挿入位置検出部11とをさらに備えるので、より高精度なX線絞りの位置検出が可能となる。

本発明の構成例を示す模式図。斜入時のX線絞り位置検出領域特定手段を説明するための模式図。 X線絞り検出領域の、領域の大きさによる間引きを説明するための模式図。 X線絞りの検出領域の、コントラストによる間引きを説明するための模式図。 X線絞り検出領域の、コントラストと領域の大きさによる間引きを説明するための模式図。 X線絞り挿入位置検出部の構成例を示す模式図。

符号の説明

１被検体
２ X線源
３ X線絞り
４ X線絞り位置検出部
５ X線検出器
６画像記憶部
７画像処理部
８表示部
９ X線絞り位置検出領域特定部
１０検出領域間引き数設定部
１１ X線絞り挿入位置検出部

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検体に照射するＸ線照射範囲を制限するＸ線絞りと、前記Ｘ線絞りの位置を検出するＸ線絞り位置検出部と、前記被検体を透過したＸ線を検出し電気信号として出力するＸ線検出器と、前記電気信号を画像データとして記憶する画像記憶部と、を有するＸ線画像診断装置において、前記Ｘ線絞り位置検出部によって検出されたＸ線絞りの位置情報と、前記画像記憶部によって記憶された画像データと、に基づいて、
前記Ｘ線検出器における前記Ｘ線絞りによって制限された領域の境界線を検出するための領域を特定するＸ線絞り位置検出領域特定部と、前記Ｘ線絞り位置検出領域特定部によって特定された領域内の前記画像データの画素値を用いて前記境界線を検出する境界線検出手段と、前記Ｘ線絞り位置検出領域特定部によって特定された領域の大きさが大きくなるに従い、間引き数を増加させる方向で変動させて前記特定された領域内の画素を間引く間引き手段と、を有し、
前記Ｘ線絞り位置検出領域特定部によって特定する領域の形状は、前記Ｘ線検出器に対する、前記Ｘ線源から照射するＸ線の角度が傾くに従い、大きさを増加させる方向で変動する四角形状であり、前記間引き手段は、前記四角形状の長手方向に対し所定の間隔にて画素を間引き、前記境界線検出手段は、前記間引き手段によって前記特定された領域内の画素が間引かれた場合、間引かれた画素を用いて前記境界線を検出することを特徴とするＸ線画像診断装置。