JP5155714B2 - Ｘ線画像撮影装置 - Google Patents

Description

本発明はＸ線画像撮影装置に係り、特に複数枚のＸ線画像を撮影し、これらのＸ線画像を連結して１枚の長尺撮影画像を取得する技術に関する。

単純Ｘ線撮影において、背骨全体や足全体などの長尺領域を撮影対象とした長尺撮影が行われることがある。

従来のコンピュータＸ線撮影（computed radiography：ＣＲ）は、Ｘ線フイルムの代わりに蓄積性蛍光体シート（イメージングプレート（ＩＰ））を用いたＸ線撮影であり、このＣＲにおいては、長尺撮影を行う場合には、ＩＰを重複させて撮影を行い、それぞれのＩＰから読み取った画像を合成することにより長尺画像を得るようにしている（特許文献１）。また、この際、ＩＰ重複領域に鉛などのマーカーを設置することにより、精度のよい位置合わせを可能にしている。

一方、近年、単純Ｘ線撮影において、上記ＣＲ方式から新たに大面積のＸ線平面検出器（フラットパネルディテクタ：ＦＰＤ）によってＸ線を電気信号に変換してそのまま読み取るＤＲ（デジタル・ラジオグラフィ）方式が提案され、このＦＰＤを使った長尺撮影も実施されてきている（特許文献２、３）。
特開２０００−２３２９７６号公報 特開２００４−３５８２５４号公報 特表２００６−５００１２６号公報

ところで、特許文献２、３に記載のＦＰＤを使用した長尺撮影では、ショット間で被験者の体動が生じてしまう可能性があり、体動が生じた場合には、複数のＸ線画像の連結を適正に行うことができず、正確な計測に支障をきたすため、再撮影をする必要がある。

途中で体動が起こっていても、合成画像を見て初めて気付くケースもあり、最後まで撮影してから再撮影を行うのは非効率である。

また、体動が起こった後のショットは無意味になるので、被験者の被曝も増えることとなる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、長尺撮影時の被験者の体動の見落としを減らすことができ、Ｘ線撮影を途中で停止することができ、無駄な被曝を低減することができるＸ線画像撮影装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために請求項１に係るＸ線画像撮影装置は、被験者にＸ線を照射するＸ線発生部と、入射するＸ線を電気信号に変換して画像信号として出力するＸ線平面検出器と、長尺撮影時の撮影範囲を設定する撮影範囲設定手段と、前記設定された撮影範囲を複数に分割して撮影する際の複数の照射野領域を決定する照射野領域決定手段であって、隣接する照射野領域間で所定の重複領域が生じるように各照射野領域を決定する照射野領域決定手段と、前記Ｘ線発生部とＸ線平面検出器とを連動させて、前記決定された各照射野領域毎にＸ線撮影を順次行う撮影制御手段と、前記長尺撮影時に被験者の体動を認識する体動認識手段と、前記体動認識手段によって被験者の体動が認識されると、警告を発生する警告発生手段と、前記Ｘ線平面検出器の前方の所定位置に設置され、被験者が移動しないように支持するための衝立であって、長尺撮影時に撮影された複数枚のＸ線画像間の位置合わせ用のマーカーが取り付けられた衝立と、を備え、前記体動認識手段は、前記Ｘ線平面検出器から出力される画像信号に基づいて前記長尺撮影時に撮影された隣接する画像の重複領域の画像間の移動量を検出する移動量検出手段と、前記検出された移動量が所定の閾値を越えた場合に体動があったと判別する判別手段とを有し、前記移動量検出手段は、前記長尺撮影時に撮影された隣接する画像の重複領域の画像間を前記マーカーによって位置合わせしたときの画像間の位置を基準にして、前記隣接する画像の重複領域の画像どうしが最も一致するときの移動量を検出することを特徴としている。

請求項１に係る発明によれば、Ｘ線平面検出器等を移動させながら長尺撮影を行っているときに、被験者の体動が認識されると、警告を発生するようにしたため、撮影を途中で停止させることができる。尚、撮影の停止は、緊急停止スイッチ等を操作することで行うことができる。２枚の画像の画像間の移動量から体動を認識するようにしているため、長尺撮影時に３枚以上の撮影を行う場合に有効である。また、位置合わせ用のマーカーで位置合わせしたときの画像間の位置を基準にして移動量を検出するようにしたため、体動のみの移動量を検出することができる。尚、隣接する画像の重複領域の画像どうしが最も一致するときの移動量は、一方の画像中に存在するパターンと同じものが、他の画像中のどの部分に存在するかを相関演算により求める、テンプレートマッチングによって検出することができる。

請求項２に示すように請求項１に記載のＸ線画像撮影装置において、前記衝立に取り付けられた体動検出手段を更に備え、前記体動認識手段は、前記体動検出手段の検出出力に基づいて前記長尺撮影時の被験者の体動を認識することを特徴としている。前記体動検出手段としては、例えば被験者を支える衝立の移動（振動）、又は衝立に対する被験者の移動を検出するものが適用できる。

請求項３に示すように請求項１又は２に記載のＸ線画像撮影装置において、前記警告発生手段は、音により警告を発生することを特徴としている。音としては、ブザー音や警告音声が考えられる。

請求項４に示すように請求項１から３のいずれかに記載のＸ線画像撮影装置において、前記警告発生手段は、警告を表示する表示手段によって警告を発生することを特徴としている。前記表示手段としては、警告ランプや警告メッセージを表示するモニタ装置などが考えられる。

請求項５に示すように請求項１から４のいずれかに記載のＸ線画像撮影装置において、前記撮影制御手段は、前記体動認識手段によって被験者の体動が認識されると、前記長尺撮影を停止させることを特徴としている。

本発明によれば、長尺撮影時の被験者の体動が認識された場合には、警告を発生するようにしたため、被験者の体動を目視で確認する必要がなく、あるいは目視での体動の見落としを減らすことができる。尚、撮影中の体動が確認されると、Ｘ線撮影を途中で停止することができ、これにより無駄な被曝を低減することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係るＸ線画像撮影装置の好ましい実施の形態について説明する。

＜装置構成＞
図１は本発明に係るＸ線画像撮影装置の外観を示す概略模式図であり、図２はＸ線画像撮影装置の実施の形態を示すブロック図である。

図１及び図２に示すように、このＸ線画像撮影装置１０は、主としてＸ線管懸垂機２０、立位スタンド３０、衝立４０、Ｘ線コントローラ５０、操作コンソール６０、画像処理部７０、音声処理部８０、体動検出器９０等から構成されている。

Ｘ線管懸垂機２０は、Ｘ線源２２を支持し、このＸ線源２２を天井走行式の水平駆動部１４によって水平方向に移動させるとともに、垂直駆動部１６によって垂直（鉛直）方向に移動させる。また、Ｘ線源２２は、回転駆動部１８によって回転駆動できるようになっており、これによりＸ線の照射方向が制御できるようになっている。

Ｘ線源２２は、Ｘ線管２３と、Ｘ線可動絞り（コリメータ）２４と、照射野ランプ２５と、ミラー２６とを備えている。

Ｘ線管２３は、高電圧発生部１２から印加される高電圧によりＸ線を放射する。コリメータ２４は、Ｘ線を制限する上下左右の絞り羽根を有し、これらの絞り羽根がコリメータ駆動部２８によって駆動され、Ｘ線管２３から放射されるＸ線の照射野を調節する。

照射野ランプ２５は、照射野ランプ電源２７から加えられる電源により点灯し、ミラー２６及びコリメータ２４を介して照明光を被験者に照射する。被験者の体表に照射された照明光によってＸ線が照射される照射野を確認することができる。

立位スタンド３０は、Ｘ線平面検出器（ＦＰＤ）３２を支持し、このＦＰＤ３２をＦＰＤ垂直駆動部３４によって垂直（鉛直）方向に移動させる。

ＦＰＤ３２は、入射するＸ線を電気信号に変換し、この電気信号をＸ線画像信号として画像処理部７０に出力する。画像処理部７０は、入力する画像信号に対してオフセット(暗電流)補正、ノイズ除去、階調変換等の各種の画像処理を行い、長尺撮影時には複数の画像を連結する処理等を行い、モニタ装置７２に表示するＸ線画像信号を生成する。また、画像処理部７０は、本発明に係る被験者の体動認識用の画像処理を行い、その体動の認識結果をＸ線コントローラ５０及びモニタ装置７２に出力する。尚、画像処理部７０での体動認識用の画像処理の詳細については後述する。

衝立４０は、長尺撮影時に立位スタンド３０の前方の所定位置に設置され、被験者が移動しないように支持するもので、衝立４０には鉛などのマーカー４２が鉛直方向に所定の間隔で埋め込まれている。尚、このマーカー４２は、衝立４０の左右にそれぞれ埋め込まれている。

操作コンソール６０は、Ｘ線照射スイッチ、緊急停止スイッチ、撮影条件の入力部、通常撮影／長尺撮影の切り替えを行うスイッチ等を含み、操作コンソール６０での操作指示入力は、Ｘ線コントローラ５０に加えられる。

Ｘ線コントローラ５０は、中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラム、各種パラメータ等を記憶する記憶手段を有してマイクロプロセッサ構成を有しており、ＣＰＵは、操作コンソール６０からの入力信号及び前記処理プログラムにより本装置全体を統括制御する。

通常撮影時（１枚のＸ線画像を撮影する場合）には、Ｘ線源２２の高さとＦＰＤ３２の高さとが一致するように自動連動し、Ｘ線撮影の効率性・確実性が図られている。

また、本発明に係る長尺撮影時（撮影範囲を変えて複数のＸ線画像を撮影する場合）には、ＦＰＤ３２の位置を制御するとともに、Ｘ線の照射野領域を制御しながら、自動的に複数回の撮影を実施する。

音声処理部８０は、Ｘ線コントローラ５０からの指令により各種の音声信号や、ブザー信号を生成し、スピーカ８２に出力し、スピーカ８２は入力する信号に基づいて音声メッセージ（警告音声を含む）やブザー音（警告音）を発生する。

体動検出器９０は、衝立４０に取り付けられて被験者の体動を検出するもので、例えば、体動検出器９０としては、衝立４０のつかまり棒（図示せず）に設けた揺れやひねりを検出するセンサ、左右の足が載る位置にそれぞれ設けられた体重計を有し、体重移動を検出するセンサなどが考えられる。
＜発明の実施の形態＞
図３は上記Ｘ線管懸垂機２０、立位スタンド３０、Ｘ線コントローラ５０、操作コンソール６０、画像処理部７０、音声処理部８０、スピーカ８２等の長尺撮影時における機能を示す機能ブロック図である。
［撮影手段１００］
図３において、撮影手段１００は、前述したＸ線管懸垂機２０、立位スタンド３０、Ｘ線コントローラ５０等を含み、長尺撮影時に撮影範囲が設定され、Ｘ線照射スイッチがＯＮされると、撮影範囲を複数に分割（隣接する画像間の重複領域にマーカー４２が撮影されるように分割）し、これらの分割された各撮影範囲に対応して、ＦＰＤ３２を移動させるとともに、Ｘ線源２２から照射されるＸ線のＸ線照射方向及びコリメータ絞り角度を制御しながら、順番に撮影を行う。

尚、長尺撮影時に撮影範囲の設定は、照射野ランプ２５を点灯し、被験者の体表に照射された照明光の範囲を、Ｘ線源２２の高さと、コリメータ２４の絞り角度とを調節することによって行われる。尚、長尺撮影範囲の設定方法は、照射野ランプ２５を使用する方法に限らず、操作コンソール６０を使用して長尺撮影範囲の上端位置及び下端位置を手動で設定するようにしてもよい。
［体動認識手段１１０］
体動認識手段１１０は、長尺撮影時の２枚目以降のＸ線撮影が終了すると、隣接する画像間の重複領域の画像どうしが最も一致するときの移動量を検出する。

図４は長尺撮影時に取得された２枚の画像Ａ，Ｂの重複領域Ｃの画像に基づいて被験者の体動を認識する画像処理の一例を示す図である。

同図に示すように、被験者の体動によって表れる２枚の画像Ａ，Ｂの重複領域Ｃの画像の移動量を、一方の画像（画像Ａの重複領域中に存在するテンプレート画像Ｔ）と同じものが、他の画像（画像Ｂの重複領域）中のどの部分に存在するか探索するテンプレートマッチングによって検出する。

具体的には、テンプレート画像Ｔと、画像Ｂの重複領域から順次探索される同じサイズの探索対象画像Ｉとの相関値を演算し、相関値が最大になったときのテンプレート画像Ｔの基準位置（体動がない場合に相関が最大になる位置）からの画素ずらし量（移動量）を検出する。

そして、検出された移動量が、想定される移動量（所定の閾値）を越えた場合には、体動があったと認識する。尚、所定の閾値としては、ＦＰＤ３２を移動させた場合の位置決め誤差（例えば、０．５ｍｍ）に相当する画素数が考えられる。

また、この実施の形態では、重複領域にマーカー４２が写るように撮影しているが、このマーカー４２が一致するように画像を連結する場合には、マーカー４２によって位置合わせしたときの位置を基準位置として、前記移動量を検出する。この場合、体動があったか否かの閾値は、０近傍にすることができる。
［警告発生手段１２０］
警告発生手段１２０は、上記体動認識手段１１０によって被験者の体動が認識された場合に、警告を発生する。

警告の発生方法としては、音声処理部８０を介してスピーカ８２から警告を示すブザー音を発生させる方法、警告音声を発生させる方法、又はモニタ装置７２の画面上に警告マークや警告メッセージを表示する方法が考えられる。もちろん、音と表示の両者によって警告を発生するようにしてもよい。

オペレータは、長尺撮影中に警告等によって被験者の体動を確認すると、緊急停止スイッチを操作することによって、撮影を途中で停止させることができる。
＜他の実施の形態＞
上記の実施の形態では、画像処理部７０によって隣接する画像の重複領域の画像のずれ量を検出することにより被験者の体動を認識するようにしたが、これに限らず、衝立４０に設置した体動検出器９０の検出結果に基づいて被験者の体動を検出するようにしてもよい。

即ち、体動検出器９０の検出値と、被験者の体動があった場合の検出される所定の閾値とを比較し、前記検出値が所定の閾値を越える場合には、被験者に体動があったものと認識する。

この体動検出器９０によって被験者の体動を認識する場合には、たとえば長尺撮影時の１枚目の撮影後、２枚目の画像の撮影前に被験者の体動を認識することができ、２枚目以降の撮影を停止させることができる。

また、この実施の形態では、長尺撮影中に被験者の体動が認識された場合には、警告を発生させるようにしたが、警告の発生とともに、その後の撮影を自動的に停止させるようにしてもよい。これによれば、オペレータが警告等によって被験者の体動を確認してから、直ちに緊急停止スイッチを操作する必要がなくなり、あるいは緊急停止スイッチが操作されるまでの間に次の撮影が行われることを防止することができる。

更に、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいことは言うまでもない。

図１は本発明に係るＸ線画像撮影装置の外観を示す概略模式図である。 図２はＸ線画像撮影装置の実施の形態を示すブロック図である。 図３はＸ線管懸垂機、立位スタンド、Ｘ線コントローラ、操作コンソール、画像処理部、音声処理部、スピーカ等の長尺撮影時における機能を示す機能ブロック図である。 図４は長尺撮影時に取得された２枚の画像の重複領域Ｃの画像に基づいて被験者の体動を認識する画像処理の一例を示す図である。

符号の説明

１０…Ｘ線画像撮影装置、１４…水平駆動部、１６…垂直駆動部、１８…回転駆動部、２０…Ｘ線管懸垂機、２２…Ｘ線源、２３…Ｘ線管、２４…Ｘ線可動絞り（コリメータ）、２８…コリメータ駆動部、３０…立位スタンド、３２…Ｘ線平面検出器（ＦＰＤ）、３４…ＦＰＤ垂直駆動部、４０…衝立、４２…マーカー、５０…Ｘ線コントローラ、６０…操作コンソール、７０…画像処理部、８０…音声処理部、８２…スピーカ、９０…体動検出器、１００…撮像手段、１１０…体動認識手段、１２０…警告発生手段

Claims (5)

1. 被験者にＸ線を照射するＸ線発生部と、
   入射するＸ線を電気信号に変換して画像信号として出力するＸ線平面検出器と、
   長尺撮影時の撮影範囲を設定する撮影範囲設定手段と、
   前記設定された撮影範囲を複数に分割して撮影する際の複数の照射野領域を決定する照射野領域決定手段であって、隣接する照射野領域間で所定の重複領域が生じるように各照射野領域を決定する照射野領域決定手段と、
   前記Ｘ線発生部とＸ線平面検出器とを連動させて、前記決定された各照射野領域毎にＸ線撮影を順次行う撮影制御手段と、
   前記長尺撮影時に被験者の体動を認識する体動認識手段と、
   前記体動認識手段によって被験者の体動が認識されると、警告を発生する警告発生手段と、
   前記Ｘ線平面検出器の前方の所定位置に設置され、被験者が移動しないように支持するための衝立であって、長尺撮影時に撮影された複数枚のＸ線画像間の位置合わせ用のマーカーが取り付けられた衝立と、を備え、
   前記体動認識手段は、前記Ｘ線平面検出器から出力される画像信号に基づいて前記長尺撮影時に撮影された隣接する画像の重複領域の画像間の移動量を検出する移動量検出手段と、前記検出された移動量が所定の閾値を越えた場合に体動があったと判別する判別手段とを有し、
   前記移動量検出手段は、前記長尺撮影時に撮影された隣接する画像の重複領域の画像間を前記マーカーによって位置合わせしたときの画像間の位置を基準にして、前記隣接する画像の重複領域の画像どうしが最も一致するときの移動量を検出することを特徴とするＸ線画像撮影装置。
2. 前記衝立に取り付けられた体動検出手段を更に備え、
   前記体動認識手段は、前記体動検出手段の検出出力に基づいて前記長尺撮影時の被験者の体動を認識することを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像撮影装置。
3. 前記警告発生手段は、音により警告を発生することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線画像撮影装置。
4. 前記警告発生手段は、警告を表示する表示手段によって警告を発生することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のＸ線画像撮影装置。
5. 前記撮影制御手段は、前記体動認識手段によって被験者の体動が認識されると、前記長尺撮影を停止させることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のＸ線画像撮影装置。

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