JP5201453B2 - Ｘ線撮影装置及び線量指標値表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線撮影装置及び線量指標値表示装置に係り、特にＸ線撮影の際に用いられたＸ線量の評価を行う技術に関する。

特許文献１には、Ｘ線撮影画像において、撮影に用いられた線量の指標となる値を提供できる装置についての技術が開示されている。
特開２００１−１４９３５９号公報

しかしながら、上記の技術では、提供された線量指標を基に、適切な線量により撮影が行われたかどうかを判断するために予備知識を必要としていた。そのため、この予備知識の有無によって誰もが同等の評価を行えない可能性があるという問題があった。

本発明はこのような事情を鑑みてなされたもので、検者の予備知識の有無に関わらず、画質の評価が可能なＸ線撮影装置及び線量指標値表示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、本発明に係るＸ線撮影装置及び線量指標値表示装置は、今回の撮影時に使用されたＸ線量を、その撮影に使用されたオーダに対応して定められた標準的な線量指標値を基準としたときの相対値として表された偏差指標値を算出・表示する。

より詳しくは、本発明に係るＸ線撮影装置は、 Ｘ線を発生させるＸ線源と、前記Ｘ線源に対向配置され、前記Ｘ線を検出して画像データを出力するＸ線検出器と、前記画像データの画素値を代表する代表画素値と前記Ｘ線検出器の感度値とに基づいて、前記画像データを撮影したときのＸ線量の指標となる線量指標値を算出する線量指標値算出手段と、前記線量指標値が、前記画像データの撮影に適用されたオーダにおいて標準的に用いられるＸ線量の指標を示す標準線量指標値を基準としたときの相対値として表された偏差指標値を算出する偏差指標値算出手段と、前記偏差指標値を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする
ここでいう「オーダ」とは、Ｘ線撮影を行う被検体の部位情報や撮影に必要な各種設定値を定めた情報をいう。

また、本発明に係る線量指標表示装置は、Ｘ線撮影装置が撮影して得た画像データと、前記撮影に適用されたオーダ、前記撮影に用いられたＸ線検出器の感度値と、を取得する取得手段と、前記画像データの画素値を代表する代表画素値と前記Ｘ線検出器の感度値とに基づいて、前記画像データの撮影に用いられたＸ線量の指標となる線量指標値を算出する線量指標値算出手段と、前記線量指標値が、前記オーダにおいて標準的に用いられるＸ線量の指標を示す標準線量指標値を基準としたときの相対値として表された偏差指標値を算出する偏差指標値算出手段と、前記偏差指標値を表示する表示手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、検者の予備知識の有無に関わらず、一定したＸ線量の評価が可能なＸ線撮影装置及び線量指標値表示装置を提供することができる。

以下、添付図面に従って本発明に係るＸ線撮影装置及び線量指標値表示装置の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は本発明にかかるＸ線撮影装置のハードウェア構成図である。

本発明のＸ線撮影装置１は、Ｘ線管１１と、Ｘ線管１１を支持する支持器１２、Ｘ線管１１に設定した管電圧、管電流、曝射時間に従って、Ｘ線管１１に高電圧を加圧するＸ線発生装置１３、Ｘ線管１１から曝射されるＸ線の照射野を制限する絞り装置１４と、Ｘ線管１１と被検体３０を挟んで対向配置され、被検体３０の透過Ｘ線を検出して画像データを出力するＸ線平面検出器であって、半導体により構成されたＸ線検出素子を２次元方向に配列して形成されたＦＰＤ（Flat Panel Detector）１５と、ＦＰＤ１５のＸ線入射面に備えられ、ＦＰＤに入射したＸ線量を検出するイオンチャンバ１６と、ＦＰＤ１５から送信されてくるＸ線画像を表示用に階調変換し、表示画像に変換する画像処理装置１７と、画像処理装置１７を操作する操作パネル１８と、階調変換した画像を表示する画像表示装置１９と、曝射ハンドスイッチ２０と、を有する。

次にＸ線撮影装置１の制御例を説明する。まず、検者が操作パネル１８により部位情報を含むオーダを指定すると、そのオーダに合った線量条件が操作パネル１８からＸ線発生装置１３へ送信される。Ｘ線発生装置１３は受信した管電圧、管電流、曝射時間を設定し、絞り装置１４により照射野が調節される。続いて、検者が曝射ハンドスイッチ２０を押下すると、Ｘ線管１１からＸ線が曝射される。被検体３０を透過したＸ線はＦＰＤ１５にて収集され、イオンチャンバ１６が入射したＸ線量を計測し、その計測値に基づいて、曝射が停止される。収集されたＸ線画像情報は、画像処理装置１７によって表示用に階調変換される。変換されたＸ線画像は、画像表示装置１９に送信され、画像が表示される。

画像処理装置１７は、データを記憶する記憶手段２１を内蔵し、または外付けされ、その記憶手段２１には、後述するステップＳ４で使用するパラメータテーブル６０と、ステップＳ６及びステップＳ８で使用する標準線量指標値テーブル６１と、ステップＳ８で使用する線量指標値テーブル６２とが格納される。

図８（ａ）はパラメータテーブル６０、図８（ｂ）は標準線量指標値テーブル、図８（ｃ）は、線量指標値テーブル６２を示す。

パラメータテーブル６０は、画像データから代表画素値を算出する際に使用するパラメータをオーダに対応させて格納したテーブルである。

標準線量指標値テーブル６１は、オーダと、標準線量指標値と、その標準線量指標値を算出する基礎となった撮影回数を示す標準線量指標累積サンプル数（以下「累積サンプル数」という。）と、を互いに関連付けて格納したテーブルである。

線量指標値テーブル６２は、Ｘ線撮影装置が撮影した回数を示す撮影シーケンス番号（タイムスタンプでもよい）と、オーダと、撮影毎に得られる線量指標値と、を互いに関連付けて格納したテーブルである。

次に図２に基づいて、画像処理装置１７にインストールされた線量指標値表示プログラムについて説明する。図２は、線量指標値表示プログラムを示すブロック図である。

線量指標値表示プログラムは、Ｘ線画像を読み込む画像読込部１７ａと、読み込まれたＸ線画像に関心領域（以下「ＲＯＩ」という。）を設定するＲＯＩ設定部１７ｂと、ＲＯＩの画素値を代表する代表画素値を算出する代表画素値算出部１７ｃと、読み込まれたＸ線画像の線量指標値を算出する線量指標値算出部１７ｄと、線量指標値がそのオーダにおける標準的なＸ線量を示す標準線量指標値を基準としたときの相対値として表された偏差指標値を算出する偏差指標値算出部１７ｅと、標準線量指標値を過去に撮影されたＸ線画像の画素値に基づいて算出し、更に今回の撮影により得られたＸ線画像の線量指標値を用いて標準線量指標値を更新する標準線量指標値算出部１７ｆと、を備える。

これらのプログラムは画像処理装置が備える図示しない主メモリにロードされ、図示しないＣＰＵにより実行させることによりその機能を果たす。

次に実施形態の動作について図３を用いて説明する。

（ステップＳ１）
画像読込部１７ａが、ＦＰＤ１５から１４ｂｉｔデータからなるＸ線画像を取得する（Ｓ１）。更に、画像読込部１７ａは、Ｘ線画像を撮影するときに適用されたオーダを示すオーダ情報と、ＦＰＤ１５の感度値情報とを取得する。

（ステップＳ２）
ＲＯＩ設定部１７ｂが、ステップＳ１で取得したＸ線画像にＲＯＩを設定する（Ｓ２）。ＲＯＩの設定は、イオンチャンバ１６の領域を用いる方法と、エッジ処理によりエッジを抽出し、そのエッジ内をＲＯＩとして設定する方法とがある。また、絞り位置と直接Ｘ線領域の認識とを用いて被検体が撮影された領域（以下「被検体領域」という。）を抽出し、その被検体領域をＲＯＩに設定する方法もある。

Ｘ線画像の撮影時に、イオンチャンバ１６が用いられる場合には、Ｘ線画像において、ＦＰＤ１５の入射面に設置されたイオンチャンバ１６が位置している領域をＲＯＩに設定してもよい。

図４は、イオンチャンバ１６の領域を元にＲＯＩを設定した図であって、図４（ａ）は、頚部側面を撮影した画像４０上にＲＯＩ５０を設定した例、図４（ｂ）は、腰部側面を撮影した画像４１上にＲＯＩ５１を設定した例を示す。イオンチャンバ１６は、撮影時の線量測定に使用されるため、その領域の画素値を用いることでより正確に入射線量を反映した線量指標値の算出が期待できる。

また、ＲＯＩ設定部１７ｂが、被検体領域をエッジ抽出処理、すなわち画素値のプロファイルを微分することでエッジを抽出する処理を用いて抽出し、この領域をＲＯＩに設定してもよい。

図５は、エッジ抽出処理により被検体領域を抽出してＲＯＩを設定した例を示す図であり、頚部側面を撮影した画像４３から黒線で表示したエッジを抽出し、そのエッジ内をＲＯＩ５３として設定する。

更に、ＲＯＩ設定部１７ｂは、照射野の位置情報と撮影条件から算出された絞りと直接線にあたる画素値の除去を行い、被検体領域を抽出してもよい。図４（ａ）及び図４（ｂ）において縁に沿った黒い領域（右上から左下への斜線を用いてハッチングされている領域）は、絞り位置に対応する入射面状の領域、すなわち絞り装置によりＸ線が遮蔽されている領域を示す。また図４（ａ）及び図４（ｂ）において白く表示された領域（左上から右下への斜線を用いてハッチングされている領域）は、直接線にあたる領域、すなわち、Ｘ線が被検体を通らず直接ＦＰＤ１５に入射した領域を示す。画像４０及び画像４１から、絞り位置に対応する入射面状の領域と直接線にあたる領域とを除くことにより、被検体領域のみを抽出することができる。

被検体領域を抽出することによりＲＯＩを設定する場合は、イオンチャンバがＸ線平面検出器に搭載されているか否か、またイオンチャンバを撮影時に使用したか否かを問わず、ＲＯＩを設定することができる。

（ステップＳ３）
代表画素値算出部１７ｃは、ステップＳ２で設定された抽出されたＲＯＩを構成する画素の画素値の分布を示すヒストグラムを生成する（Ｓ３）。図６は、本ステップで生成されるヒストグラムを示す。

（ステップＳ４）
代表画素値算出部１７ｃは、ステップＳ３で生成されたヒストグラムを解析することによりＲＯＩの代表画素値を算出する（Ｓ４）。

代表画素値はＲＯＩの中央値・平均値・最頻値・重心値から求めてもよい。

また、代表画素値算出部１７ｃは、図６のヒストグラムからヒストグラム累積値を算出し、図７に示すヒストグラム累積値グラフを生成する。そして、図８（a）のパラメータテーブル６０から、オーダ毎に決められた累積率ｒを抽出し、図７のヒストグラム累積値グラフにおいて累積率ｒに相当する画素値を代表画素値としてもよい。図７は、頭部正面の画像のヒストグラム累積値表示の例であり、オーダ毎に決められている累積値は「頭部正面」の場合、仮にｒとして表示している。

（ステップＳ５）
線量指標値算出部１７ｄは、ステップＳ４で算出された代表画素値（例えばヒストグラムの中央値）をＦＰＤ１５固有の感度値で除した値を線量指標値として算出する（Ｓ５）。例えば、代表画素値として中央値１１００、ＦＰＤ感度値を１６０とすると線量指標値は、６．８７５になる。この線量指標値を表示可能にしてもよい。

（ステップＳ６）
偏差指標値算出部１７ｅは、撮影前に取得したオーダ情報に基づいて、標準的に使用される線量を示す標準線量指標値を、画像処理装置１７が備える記憶手段に格納された標準線量指標値テーブル６１から抽出する（Ｓ６）。

（ステップＳ７）
偏差指標値算出部１７ｅは、ステップＳ５で得られた線量指標値とステップＳ６で抽出した標準線量指標値とを用いて、線量指標値が標準線量指標値を基準とした時の相対値として示された偏差指標値を算出・表示する（Ｓ７）。

偏差指標値算出部１７ｅは、式（１）または式（２）により偏差指標値を求め、これを表示する。
[数１]
偏差指標値=１０×Log10(線量指標値/標準線量指標値) ・・・（１）
[数２]
偏差指標値＝（線量指標値/標準線量指標値）]×１００・・・（２）
例えば、線量指標値５００、標準線量指標値１０００の場合、式（１）によれば１０×Log10(５００/１０００)＝−３となり、偏差指標値は−３となる。また、同様の例において、式（２）によれば、(５００/１０００)×１００＝５０（％）となり、偏差指標値は５０％となる。

（ステップＳ８）
標準線量指標値算出部１７ｆは、Ｓ５で算出した線量指標値と、標準線量指標値テーブル６１の中の標準線量指標値及び累積サンプル数と、を使って曝射毎に標準線量指標値を更新する（Ｓ８）。

標準線量指標値は、Ｘ線撮影装置１から出力された画像データに基づく線量指標値から算出されるので、Ｘ線撮影装置１ごとの標準値になる。

標準線量指標値を更新する方法として、以下に２例を示す。

（標準線量指標値を更新する第一の方法）
第一の方法は、標準線量指標値テーブル６１の標準線量指標値と累積サンプル数（ｘ）とを用いて算出・更新する方法である。標準線量指標値算出部１７ｆは、標準線量指標値にＸ線画像の累積サンプル数（ｘ）を乗算することで標準線量指標値のサンプル数分の総和を求め、これにＳ５で求めた今回の撮影による線量指標値を加算し、この加算値を累積サンプル数に１を加えた値で除す。式（３）は、上記処理を示す。

これにより、今回の撮影により得られた線量指標値を反映した新たな標準線量指標値を算出することができる。
標準線量指標値算出部１７ｆは、式（３）に従い新しい標準線量指標値を算出し、標準線量指標値テーブル６１の該当レコードを上書きする。

（標準線量指標値を更新する第二の方法）
第二の方法は撮影するごとに得られる線量指標値と、Ｘ線撮影装置１において何回目の撮影かを示す回数情報と、に基づいて毎回の線量指標値を用いて標準指標値を算出・更新する方法である。

標準線量指標値算出部１７ｆは、直近の撮影から所定回数（例えば１５００回）前までさかのぼり、線量指標値の平均を算出し標準線量指標値を算出する。式（４）は、第二の方法を示す。
式（４）におけるＡ１は、ステップＳ５で求めた線量指標値に相当する。

標準線量指標値算出部１７ｆが、今回の撮影により得られた線量指標値と上記所定回数のうち最も古いときに得られた線量指標値とを入れ替えて再計算することにより、今回の撮影により得られた線量指標値を反映させた新しい標準線量指標値を算出することができる。算出された新しい標準線量指標値は、標準線量指標値算出部１７ｆにより標準線量指標値テーブル６１に上書きされ、標準線量指標値の更新がされる。

本実施形態の標準線量指標値は、Ｘ線撮影装置１が撮影したＸ線画像に基づいて算出されるため、装置毎の標準値を定めることができる。そのため、病院ごと（より詳しくは装置毎）に異なる標準値を用いて線量評価を行うことができる。

さらに、標準線量指標値を毎回の曝射に応じて更新するため、直近のデータを反映した標準値に基づく評価をすることができ、例えば、その病院における画像処理が変更になった場合にも、徐々にその画像処理に応じた標準値へ修正をすることができる。

本実施形態では、装置毎の標準線量指標値を算出・更新するが、病院内に複数の撮影装置がある場合には、装置識別情報に基づいて、一の撮影装置において同一のオーダにより得られた線量指標値だけを抽出することにより撮影装置毎の標準線量指標値を算出することができる。

また、標準線量指標値は、過去の画像データから算出したが、一般的にそのオーダで使用される線量を基に設定値を標準線量指標値テーブル６１に格納してもよい。その設定値を毎回の偏差指標値の算出に使用してもよいし、初期値として設定値を使用し、曝射毎に更新することで標準線量指標値のカスタマイズも可能になる。

図９は、本実施形態の画面表示例を示す模式図である。図９の画面７０は、検者が撮影したＸ線画像をプレビュー画面として用い、再撮影の要否を判断に供されてもよい。再撮影が不要であれば、続いてトリミング処理が行われる。また、画面７０は、検者が、診断時の線量評価に用いてもよい。

画面７０には、Ｘ線画像７１と、Ｘ線画像７１に基づいて算出された線量指標値７２、Ｘ線画像７１のオーダ（図９では「頚部側面」に相当する。）に対応する標準線量指標値７３、線量指標値７２及び標準線量指標値７３の表示／非表示を切り替えるラジオボタン７４、偏差指標値の％表示７５、偏差指標値のスケール７６とＸ線画像７１の偏差指標値を示す矢印７７とが表示される。偏差指標値の表示は、上記に限らない。

本実施形態によれば、閲覧対象となるＸ線画像の線量指標値を、装置毎の標準線量指標値を基準としたときの偏差指標値として表示することができるので、線量の多少の評価にあたり、検者の予備知識の有無に関わらず、一定の評価を提供することができる。

本実施形態においては、ＲＯＩを設定し、そのＲＯＩの画素値から線量指標値を求めたが、ＲＯＩを設定することなく、Ｘ線画像全体の画素値から線量指標値の算出の基礎となる代表画素値を求めてもよい。

また、本実施形態では、ステップＳ１で読み込んだＸ線画像を使って標準線量指標値の更新を行ったが、より最近撮影されたＸ線画像の線量指標値の標準線量指標値に対する寄与率がより大きくなるように重みづけをしてもよい。さらに、偏差指標値に閾値を設定し、その閾値を超える及び下回る線量指標値は、更新対象としないように構成してもよい。これにより、線量を著しく間違って撮影されたＸ線画像が標準線量指標値に影響を与えないようにすることができる。

本実施形態では、図２に示す線量指標値表示プログラムをＦＰＤ１５に接続された画像処理装置１７にインストールしたが、これらのプログラムをＸ線撮影装置１とは接続されていない画像処理装置、例えば検者の机上に設置されたパソコンにインストールし、図示しない院内ＬＡＮなどのネットワークを経由して取得した画像のビューアソフトとして機能させることも可能である。

本発明に係るＸ線撮影装置のハードウェア構成図。 本発明に係る線量指標値表示プログラムのブロック図。 本発明の処理例を示すフローチャート。 ＲＯＩを、イオンチャンバ領域を用いて設定した例を示す模式図であって、図４（ａ）は頚部側面を撮影した画像上にＲＯＩを設定した例を示す模式図であり、図４（ｂ）は腰部側面を撮影した画像上にＲＯＩを設定した例を示す模式図である。 ＲＯＩを、被検体抽出処理を用いて設定した例を示す模式図であって、頚部側面を撮影した画像上にＲＯＩを設定した例を示す。 ＲＯＩにおけるヒストグラムを示す模式図。 ヒストグラム累積率を示す模式図。 画像処理装置１７に格納されたテーブルを示す模式図であって、図８（ａ）は代表画素値を算出するときのパラメータを定めたパラメータテーブル、図８（ｂ）は標準線量指標値テーブル６１を示す模式図、図８（ｃ）は、線量指標値を記憶した線量指標値テーブルを模式図。 本実施形態に係る画面表示例を示す模式図。

符号の説明

１：Ｘ線撮影装置、１１：Ｘ線管、１２：支持器、１３：Ｘ線発生装置、１４：絞り装置、１５：ＦＰＤ、１６：イオンチャンバ、１７：画像処理装置、１８：操作パネル、１９：画像表示装置、２０：曝射ハンドスイッチ

Claims (8)

1. Ｘ線を発生させるＸ線源と、
   前記Ｘ線源に対向配置され、前記Ｘ線を検出して画像データを出力するＸ線検出器と、を備えたＸ線撮影装置であって、
   前記画像データの画素値を代表する代表画素値及び前記Ｘ線検出器の感度値に基づいて、前記画像データを撮影したときのＸ線量の指標となる線量指標値を算出する線量指標値算出手段と、
   同一の前記Ｘ線撮影装置が過去に出力した前記画像データを基に算出された線量指標値に基づいて、前記画像データの撮影に適用されたオーダにおいて標準的に用いられるＸ線量の指標を示す標準線量指標値を算出する標準線量指標値算出手段であって、前記過去に出力した画像データのうち、より最近撮影された画像データを基に算出された線量指標値の前記標準線量指標値に対する寄与率がより大きくなるように重み付けをして、前記標準線量指標値を算出する標準線量指標値算出手段と、
   前記標準線量指標値を基準としたときの相対値として前記線量指標値を表した偏差指標値を算出する偏差指標値算出手段と、
   前記偏差指標値を表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記標準線量指標値算出手段は、前記画像データを基に算出された線量指標値を加えて、再度、前記標準線量指標値の算出を行うことにより、前記標準線量指標値の更新を行う、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 前記標準線量指標値算出手段は、前記画像データを基に算出された線量指標値に対応する前記偏差指標値が、予め設定された閾値を超える又は下回る場合に、当該線量指標値を、前記標準線量指標値の更新に用いない、
   ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
4. 前記偏差指標値算出手段は、下記式（１）又は式（２）のいずれかに従って前記偏差指標値を算出する、
   ［数１］
   偏差指標値=１０×Ｌｏｇ１０（線量指標値／標準線量指標値） （１）
   ［数２］
   偏差指標値＝（線量指標値／標準線量指標値）×１００ （２）
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のＸ線撮影装置。
5. 前記画像データにおいて、所望する領域を関心領域として設定する関心領域設定手段を更に備え、
   前記線量指標値算出手段は、前記関心領域の画素値に基づいて前記代表画素値を算出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＸ線撮影装置。
6. 前記線量指標値算出手段は、前記関心領域の画素値の分布を示すヒストグラムを作成し、そのヒストグラムの累積率に基づいて前記代表画素値を算出する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
7. 前記代表画素値を算出するために用いるパラメータを、前記オーダに対応させて格納するパラメータ格納手段を更に備え、
   前記線量指標値算出手段は、前記パラメータ格納手段から前記画像データの撮影に適用されたオーダに対応するパラメータを抽出し、そのパラメータを用いて前記代表画素値を算出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＸ線撮影装置。
8. Ｘ線撮影装置が撮影して得た画像データ、前記撮影に適用されたオーダ、及び前記撮影に用いられたＸ線検出器の感度値を取得する取得手段と、
   前記画像データの画素値を代表する代表画素値及び前記Ｘ線検出器の感度値に基づいて、前記画像データの撮影に用いられたＸ線量の指標となる線量指標値を算出する線量指標値算出手段と、
   同一の前記Ｘ線撮影装置が過去に出力した画像データを基に算出された線量指標値に基づいて、前記画像データの撮影に適用されたオーダにおいて標準的に用いられるＸ線量の指標を示す標準線量指標値を算出する標準線量指標値算出手段であって、前記過去に出力した画像データのうち、より最近撮影された画像データを基に算出された線量指標値の前記標準線量指標値に対する寄与率がより大きくなるように重み付けをして、前記標準線量指標値を算出する標準線量指標値算出手段と、
   前記オーダにおいて標準的に用いられるＸ線量の指標を示す標準線量指標値を基準としたときの相対値として前記線量指標値を表した偏差指標値を算出する偏差指標値算出手段と、
   前記偏差指標値を表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とする線量指標値表示装置。