JP5137252B2 - 放射線画像撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射線画像検出器の検出範囲よりも広い範囲の長尺撮影に対応した放射線画像撮影装置に関するものである。

従来、医療分野などにおいて、被写体に対し放射線画像検出器を移動させて複数の位置で撮影した画像を合成する長尺撮影が行われることがある。この場合、放射線画像検出器の移動範囲が長いこと（例えば180cm）が要求される。一方、移動範囲が長いにもかかわらずガタや回転が少ない精密ステージなどを用いてしまうとコストが膨大になる。そのため、放射線画像検出器を移動させる機構は支柱を兼ねたアルミ押出レールとベアリングで構成されることが多い。この場合、アルミ押出レールのソリや曲がりがあってもスムーズに稼働するように、レールとベアリングの間には隙間（ガタツキ）を持たせている。

特に、全脊柱の画像を得るための長尺撮影では、ある関節から関節までの長さや角度を計測するため、通常の撮影に比べて合成に要求される精度が厳しい。特に放射線画像検出器の検出面に垂直な軸回りの回転誤差（傾き）は画像重複領域のズレとなるため，他の誤差に比べて要求精度がさらに厳しい。

ここで、上述した機械的な位置ずれが生じた場合であっても複数の放射線画像を合成することができるように、放射線画像検出器に設けられたマーカーに基づいて行うことが提案されている。（たとえば特許文献１参照）。特許文献１には、放射線画像検出器に放射線を遮断するマーカーを四隅に設けることにより、放射線画像内にマーカー像が映り込むようにし、複数の放射線画像内に映り込んだマーカー像を基準に放射線画像内における被写体の回転を補正することが開示されている。
特開２００１−３０７０８５号公報

しかし、特許文献１のようにマーカーを用いて傾きを検出する場合、放射線画像からマーカーを検出するという画像認識処理が必要になり、傾き補正を行うのに時間が掛かってしまうという問題がある。

そこで、本発明は、放射線画像の傾き補正を高速に行うことができる放射線画像検出撮影装置を提供することを目的とする。

本発明の放射線画像撮影装置は、被写体へ放射線を照射する放射線源と、放射線源から照射され被写体を透過した放射線を放射線画像として検出する放射線画像検出器と、放射線画像検出器の放射線検出面に沿って放射線画像検出器を平行に移動させる検出器移動手段と、検出器移動手段による放射線画像検出器の移動範囲において放射線画像検出器の位置毎に放射線画像検出器の傾き角度を記憶したヨーイングテーブルと、放射線画像検出器の位置を変えて複数回撮影することにより複数の放射線画像に対し、ヨーイングテーブルを用いて各放射線画像が撮影された際の位置に応じた傾きの補正を行う画像補正手段と、画像補正手段により補正された複数の放射線画像を合成した合成画像を生成する画像合成手段とを備えたことを特徴とするものである。

ここで、放射線画像検出器は、被写体を透過した放射線を放射線画像として検出するものであればその方式を問わず、たとえばいわゆるＴＦＴ（薄膜トランジスタ）方式の放射線画像検出器であってもよいし、いわゆる光読出方式の放射線画像検出器であってもよい。

なお、ヨーイングテーブルは、放射線画像検出器の位置毎に傾き角度が記憶されたものであればどのように作成されたものであってもよく、たとえば放射線画像検出器上に鉛直方向に延びた治具を配置した状態で放射線撮影を行うことにより校正用画像を取得し、取得した校正用画像内における治具の像の傾き角度を検出し、検出した傾き角度と放射線画像検出器の位置情報とを関連づけることにより作成されたものであってもよいし、放射線画像検出器に傾きセンサをつけた状態で放射線画像検出器を移動させることにより作成されたものであってもよい。

また、ヨーイングテーブルは、各位置の傾き角度とともに傾き角度の回転中心を記憶したものであってもよい。

さらに、画像補正手段は、入力手段からの入力にしたがい放射線画像の傾きを補正する機能を有するものであり、ヨーイングテーブル内に記憶された傾き角度を入力手段による補正を行ったときの傾き角度に更新するものであってもよい。

本発明の放射線画像撮影装置によれば、被写体へ放射線を照射する放射線源と、放射線源から照射され被写体を透過した放射線を放射線画像として検出する放射線画像検出器と、放射線画像検出器の放射線検出面に沿って放射線画像検出器を平行に移動させる検出器移動手段と、検出器移動手段による放射線画像検出器の移動範囲において放射線画像検出器の位置毎に放射線画像検出器の傾き角度を記憶したヨーイングテーブルと、放射線画像検出器の位置を変えて複数回撮影することにより複数の放射線画像に対し、ヨーイングテーブルを用いて各放射線画像が撮影された際の位置に応じた傾きの補正を行う画像補正手段と、画像補正手段により補正された複数の放射線画像を合成した合成画像を生成する画像合成手段とを備えたことにより、検出器移動手段において放射線画像検出器が移動した際、放射線画像検出器の傾きには各位置毎に再現性があることを利用し、予め各位置毎に傾き角度を記憶したヨーイングテーブルを用いて放射線画像の傾き補正を高速に行うことができる。

なお、ヨーイングテーブルが、放射線画像検出器上に鉛直方向に延びた治具を配置した状態で放射線撮影を行うことにより校正用画像を取得し、取得した校正用画像内における治具の像の傾き角度を検出し、検出した傾き角度と放射線画像検出器の位置情報とを関連づけることにより作成されたものであれば、実際の放射線撮影の手順に沿って取得された校正用画像に基づいて傾き角度を検出するため、精度良く放射線画像の傾きを補正することができる。

また、画像補正手段が、入力手段からの入力にしたがい放射線画像の傾きを補正する機能を有するものであり、ヨーイングテーブル内に記憶された傾き角度を入力手段による補正を行ったときの傾き角度に更新するものであるとき、検出器移動手段の経時変化等によりヨーイングテーブルに記憶された放射線画像検出器の各位置における傾き角度が現実の傾き角度からずれてしまった場合であっても、当該ずれを修正した傾き角度に更新することができ、精度良く放射線画像の傾きを補正することができる。
さらに、ヨーイングテーブルが、各位置の傾き角度とともに傾き角度の回転中心を記憶したものであれば、回転中心が放射線画像の中心からずれた場合であっても正確に傾きの補正をすることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の好ましい実施の形態の一例である放射線画像検出装置を示す概略側面図、図２は本発明の放射線画像検出装置の好ましい実施形態を示すブロック図である。この放射線画像検出装置１は、いわゆる被写体の異なる部位を複数回に分けて撮影を行う長尺撮影と被写体の所定の部位を撮影する通常撮影との２種類の撮影を行なうことができるものである。そして、長尺撮影を行なう場合は衝立１３を取り付けて撮影を行い、通常撮影を行う場合は衝立１３を取り外して撮影を行う。

放射線画像検出装置１は、放射線源２、放射線画像検出器３、撮影制御手段２０、画像補正手段３０、画像合成手段４０を備えている。放射線源２は、被写体Ｓに対し放射線を照射するものであって、撮影制御手段２０により制御されている。図１の放射線画像検出器３は、被写体Ｓを透過した放射線からなる放射線画像情報を静電潜像として蓄積し、蓄積した静電潜像を読み取ることにより放射線の透過率分布を放射線画像として検出するものである。なお、放射線画像検出器３は放射線を検出して画像情報として出力するものであればその構成を問わず、たとえばＴＦＴ方式の固体検出器であってもよいし光読出方式の固体検出器であってもよい。

検出器移動手段１１は、放射線画像検出器３を検出面に沿って鉛直方向（矢印Ｚ方向）に移動させるものであって、たとえばレールおよびベアリングとモータ等の駆動手段とにより構成されている。一方、放射線源移動手段１２は、放射線画像検出器３の位置に合わせて放射線の照射位置が変更するように放射線源２を鉛直方向（矢印Ｚ方向）移動させるものである。なお、図１においては、放射線源２が放射線画像検出器３に同期して移動させることにより照射位置を変更するようにしているが、放射線源２を揺動させることにより放射線の照射位置を変更させるようにしてもよい。

撮影制御手段２０は放射線画像検出装置１の撮影動作を制御するものであって、被写体Ｓに対する撮影範囲に関する情報および実際の撮影範囲に関する情報に基づいて、被写体Ｓの部位と放射線源２および放射線画像検出器３の位置とを自動的に対応付け、各撮影において最適な放射線量で撮影を行なうよう各装置を制御する。撮影制御手段２０は例えば１回目の撮影は被写体Ｓの頭部近傍、２回目の撮影は被写体Ｓの胸部近傍、というように制御しこれに基づいて放射線量を決定する。

画像補正手段３０は、放射線画像取得時の放射線画像検出器３の位置に基づいて、ヨーイングテーブルＹＴを参照して傾きを補正するものである。ここで、ヨーイングテーブルＹＴには、たとえば図３に示すような放射線画像検出器３の位置に対応する傾き角度θが記憶されている。

このヨーイングテーブルＹＴは以下のように作成される。まず、放射線画像検出器３の検出面側に鉛直な治具を配置し、図４に示すように、放射線画像検出器３の位置を変えながら治具を撮影して複数の校正用画像Ｐｃ１、Ｐｃ２が取得される。そして、この校正用画像Ｐｃ１、Ｐｃ２中の治具像の傾きが各放射線画像検出器３の各位置Ｚ１、Ｚ２における傾き角度θ１、θ２として検出される。すると、図３に示す各位置Ｚと傾き角度θとが関連づけされたヨーイングテーブルＹＴが生成される。このように、実際に行われる放射線撮影と同じ手順で校正用画像Ｐｃ１、Ｐｃ２を取得し、校正用画像Ｐｃ１、Ｐｃ２から傾き角度θを検出することにより、より精度良く放射線画像の傾き補正を行うことができる。

図２の画像補正手段３０は、撮影制御手段２０から各放射線画像の検出時における位置情報を取得し、取得した位置情報に関連づけされた傾き角度θをヨーイングテーブルＹＴから抽出する。その後、画像補正手段３０はヨーイングテーブルＹＴから抽出した傾き角度θを用いて各放射線画像の傾きを補正する。たとえば放射線画像検出器３が位置Ｚ１、Ｚ２に位置決めされ図５Ａ、図５Ｂに示すような複数の放射線画像Ｐ１、Ｐ２が取得されたとき、画像補正手段３０は、ヨーイングテーブルＹＴから位置Ｚ１における傾き角度θ１を抽出し（図３参照）、放射線画像Ｐ１の傾きを補正する。同様に、画像補正手段３０は、ヨーイングテーブルＹＴから位置Ｚ２における傾き角度θ２を抽出し（図３参照）、放射線画像Ｐ２の傾きを補正する。

なお、説明の便宜上、図３−５において回転中心が放射線画像の中心部分にある場合について例示しているが、放射線源２もしくは放射線画像検出器３の傾き角度θは検出器移動手段１１の構成（レールとベアリングとの関係）に起因するものであり、必ずしも傾きの回転中心ＣＰが放射線画像検出器３の中心になるとは限らない。そこで、ヨーイングテーブルＹＴに傾き角度θとともに回転中心ＣＰを各位置に対応付けて記憶するようにしても良い。このとき画像補正手段３０はヨーイングテーブルＹＴに記憶された回転中心ＣＰに対し傾き角度−θ分だけ放射線画像Ｐ１を回転させるようになる。

さらに、画像補正手段３０は、入力手段５からの入力にしたがい放射線画像の傾きを補正する機能を有していてもよい。すなわち、表示部に表示された放射線画像に基づき、操作者がマウスやキーボード等の入力手段５を用いて回転補正を加える場合がある。このとき、画像補正手段３０は、入力手段５により回転補正が行われたときの傾き角度θを検出し、ヨーイングテーブルＹＴ内に記憶された傾き角度を更新する。これにより、検出器移動手段１１の経時変化等によりヨーイングテーブルＹＴに記憶された傾き角度θの再現性がずれた場合であっても最適な傾き角度θに更新して、次回の放射線撮影時においては手動で回転補正をする必要がないよう精度良く回転補正を行うことができる。

図２の画像合成手段４０は、長尺撮影時に取得された複数の放射線画像Ｐ１、Ｐ２を合成して図６に示すような合成画像ＳＰを生成するものである。ここで、複数の放射線画像Ｐ１、Ｐ２の位置合わせは、１ラインずつパターンマッチングを行い、相関が最大となった場所で合成を行なう。さらに、画像合成手段４０は、互いに隣接する画像のオーバーラップ部ＯＲを加算平均処理により合成する。なお、合成処理については、加算平均処理に限定されるものではなく、重み付け加算処理等の公知の画像処理で行なってもよい。

また、画像合成手段４０は、合成前に各放射線画像Ｐ１、Ｐ２の濃度特性を調整する機能を有していてもよい。濃度調整には公知の技術を用いることができ、たとえば放射線画像Ｐ１、Ｐ２についてヒストグラムを作成し、このヒストグラムに基づいて濃度やコントラストが互いに近似するように自動調整を行なう。このとき、所定の基準画像（例えば一枚目に撮影された画像等）の濃度やコントラストを基準として、各画像の濃度やコントラストを調整してもよいし、予め基準とする濃度やコントラストを設定しておき、これを基準に各画像の濃度やコントラストを調整してもよい。

このように、予めヨーイングテーブルＹＴを用意しておき、放射線画像取得時の放射線画像検出器３の位置に応じて傾きの補正を行うことにより、高速に傾き補正を行うことができる。すなわち、従来のように、マーカーに基づいて傾き補正を行う場合、パターンマッチングを行う必要があるため、時間が掛かってしまい高速な補正を行うことができない。一方、放射線画像検出器３の傾きは上述したレールとベアリングとの関係等の機械的構造に起因するものであるため、放射線画像検出器３の各位置によって発生する傾き角度θは再現性が高い。このことを利用して予めヨーイングテーブルＹＴを用意しておき、ヨーイングテーブルＹＴから検索した傾き角度θを用いて傾き補正を行うことにより、高速に傾き補正を行うことができる。

図７は本発明の放射線画像検出装置の動作例の一例を示すフローチャートであり、図１から図７を参照して放射線画像検出装置の動作例について説明する。まず、被写体Ｓが衝立１３の前に立った状態で、放射線源２と放射線画像検出器３との位置決めが行われる（ステップＳＴ１）。その後、放射線源２から放射線が被写体Ｓに照射され、放射線画像検出器３により被写体Ｓを透過した放射線が放射線画像として検出される（ステップＳＴ２）。そして、放射線源２と放射線画像検出器３との位置を変えながら所定の回数分の放射線撮影が行われることにより複数の放射線画像Ｐ１、Ｐ２が検出される（ステップＳＴ１〜ＳＴ３）。

次に、画像補正手段３０において、放射線画像Ｐ１の取得時における放射線画像検出器３の位置情報Ｚ１に基づきヨーイングテーブルＹＴを参照して傾き角度θ１が抽出される。同様に、放射線画像Ｐ２の取得時における放射線画像検出器３の位置情報Ｚ２に基づきヨーイングテーブルＹＴを参照して傾き角度θ２が抽出される。そして、抽出した傾き角度θ１、θ２を用いて各放射線画像Ｐ１、Ｐ２の傾きが補正される（ステップＳＴ５、図５Ａ、Ｂ参照）。その後、画像合成手段４０により傾きが補正された複数の放射線画像ＰＲ１、ＰＲ２が合成されて長尺の合成画像ＳＰが生成される（ステップＳＴ６、図６参照）。

上記実施の形態によれば、被写体へ放射線を照射する放射線源２と、放射線源２から照射され被写体を透過した放射線を放射線画像として検出する放射線画像検出器３と、放射線画像検出器３の放射線検出面に沿って放射線画像検出器を平行に移動させる検出器移動手段１１と、検出器移動手段１１による放射線画像検出器の移動範囲において放射線画像検出器３の位置Ｚ毎に放射線画像検出器３の傾き角度θを記憶したヨーイングテーブルＹＴと、放射線画像検出器３の位置Ｚを変えて複数回撮影することにより複数の放射線画像Ｐ１、Ｐ２に対し、ヨーイングテーブルＹＴを用いて各放射線画像Ｐ１、Ｐ２が撮影された際の位置に応じた傾きの補正を行う画像補正手段３０と、画像補正手段３０により補正された複数の放射線画像を合成した合成画像ＳＰを生成する画像合成手段４０とを備えたことにより、検出器移動手段１１により放射線画像検出器３が移動した際、放射線画像検出器３の傾きには各位置毎に再現性があることを利用し、予め各位置Ｚ毎に傾き角度θを記憶したヨーイングテーブルＹＴを用いて放射線画像の傾き補正を高速に行うことができる。

また、図４に示すように、ヨーイングテーブルＹＴが、放射線画像検出器３上に鉛直方向に延びた治具を配置した状態で放射線撮影を行うことにより校正用画像Ｐｃを取得し、取得した校正用画像Ｐｃ内における治具の像の傾き角度を検出し、検出した傾き角度と放射線画像検出器３の位置Ｚとを関連づけることにより作成されたものであれば、実際の放射線撮影の手順に沿って取得された校正用画像Ｐｃに基づいて傾き角度θを検出するため、精度良く放射線画像の傾きを補正することができる。

また、図２のように、画像補正手段３０が、入力手段５からの入力にしたがい放射線画像の傾きを補正する機能を有するものであり、ヨーイングテーブルＹＴ内に記憶された傾き角度θを入力手段５による補正を行ったときの傾き角度θに更新するものであるとき、検出器移動手段１１の経時変化等によりヨーイングテーブルＹＴに記憶された放射線画像検出器３の各位置Ｚにおける傾き角度θが現実の傾き角度からずれてしまった場合であっても、当該ずれを修正した傾き角度θに更新することができ、精度良く放射線画像の傾きを補正することができる。

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されない。たとえばヨーイングテーブルＹＴは、校正用画像に基づいて作成する場合について例示しているが、たとえば傾きセンサを放射線画像検出器３に取付け、傾きセンサにより傾き角度θを検出するようにしてもよい。

本発明の放射線画像検出装置の好ましい実施形態を示す概略図 本発明の放射線画像検出装置の好ましい実施形態を示すブロック図 図２のヨーイングテーブルの一例を示すグラフ 図３のヨーイングテーブルを作成する様子を示す模式図 図３の放射線画像検出器が傾いた状態で検出された放射線画像の一例を示す模式図 図３の放射線画像検出器が傾いていない状態で検出された放射線画像の一例を示す模式図 図３の画像合成手段により合成された合成画像の一例を示す模式図 本発明の放射線画像検出装置の動作例を示すフローチャート

符号の説明

１ 放射線画像検出装置
２ 放射線源
３ 放射線画像検出器
５ 入力手段
１１ 検出器移動手段
２０ 撮影制御手段
３０ 画像補正手段
４０ 画像合成手段
Ｐ１、Ｐ２ 放射線画像
Ｐｃ 校正用画像
Ｓ 被写体
ＳＰ 合成画像
ＹＴ ヨーイングテーブル

Claims (4)

1. 被写体へ放射線を照射する放射線源と、
   該放射線源から照射され前記被写体を透過した前記放射線を放射線画像として検出する放射線画像検出器と、
   該放射線画像検出器の放射線検出面に沿って該放射線画像検出器を平行に移動させる検出器移動手段と、
   該検出器移動手段による前記放射線画像検出器の移動範囲において該放射線画像検出器の位置毎に該放射線画像検出器の傾き角度を記憶したヨーイングテーブルと、
   前記放射線画像検出器の位置を変えて複数回撮影することにより複数の放射線画像に対し、前記ヨーイングテーブルを用いて前記各放射線画像が撮影された際の位置に応じた傾きの補正を行う画像補正手段と、
   該画像補正手段により補正された前記複数の放射線画像を合成した合成画像を生成する画像合成手段と
   を備えたことを特徴とする放射線画像検出装置。
2. 前記ヨーイングテーブルが、前記放射線画像検出器上に鉛直方向に延びた治具を配置した状態で放射線撮影を行うことにより校正用画像を取得し、取得した該校正用画像内における前記治具の像の傾き角度を検出し、検出した前記傾き角度と前記放射線画像検出器の位置情報とを関連づけることにより作成されたものであることを特徴とする請求項１記載の放射線画像検出装置。
3. 前記画像補正手段が、入力手段からの入力にしたがい前記放射線画像の傾きを補正する機能を有するものであり、前記ヨーイングテーブル内に記憶された前記傾き角度を前記入力手段による補正を行ったときの傾き角度に更新するものであることを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像検出装置。
4. 前記ヨーイングテーブルが、前記各位置の前記傾き角度とともに該傾き角度の回転中心を記憶したものであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像検出装置。

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