JP5239585B2 - X-ray imaging device - Google Patents
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Description
本発明はFPD(フラットパネル型X線検出器)などの二次元X線検出器と、散乱X線を除去するグリッドを備えた一般X線撮像装置あるいはCアーム形X線装置などに係り、特にグリッド影の除去に関する。 The present invention relates to a two-dimensional X-ray detector such as an FPD (flat panel X-ray detector) and a general X-ray imaging apparatus or a C-arm type X-ray apparatus having a grid for removing scattered X-rays. Regarding removal of grid shadows.
FPDなどの二次元でX線を検出できる検出器を備えたX線撮像装置では、X線が被検者を透過する時発生する散乱X線を除去しコントラストの高い画像を得るために、検出器の前方全面に亘ってグリッドが配設されている。グリッドはX線吸収部材を所定のピッチで配置して構成されている。 In an X-ray imaging apparatus equipped with a detector capable of detecting X-rays in two dimensions, such as FPD, detection is performed in order to remove scattered X-rays generated when X-rays pass through the subject and obtain a high-contrast image. A grid is disposed over the entire front surface of the vessel. The grid is configured by arranging X-ray absorbing members at a predetermined pitch.
散乱X線を除去するグリッドを備えたX線撮像装置では、グリッドを構成するX線吸収部材によりX線が吸収されて所定のピッチで画像に縞状の影が現れる欠点がある。グリッドによる縞状の影を除去する方法について、各種提案されているが、周波数フィルタでこの縞状の影を除去する方式が、最も一般的な方法である。 An X-ray imaging apparatus provided with a grid that removes scattered X-rays has a drawback that X-rays are absorbed by an X-ray absorbing member constituting the grid, and striped shadows appear in an image at a predetermined pitch. Various methods for removing striped shadows by the grid have been proposed, and a method of removing the striped shadows by a frequency filter is the most common method.
一方、X線源と二次元X線検出器との距離(以下SIDという)を変化させることができる装置においては、そのSIDに応じて、縞状の影の位置及び形状が変化することになる。当該形状の変化は、照射中心から離れるに従って、縞状の影が太くなる態様で現れる。すなわち、中心と周辺部とで縞状の影の空間周波数が異なることになる。従って、単に周波数フィルタによって縞を除去することは困難である。このような装置に対応するべき、複数の撮像条件で被検者を介さずグリッドだけで撮像したグリッド像を記憶しておき、実際に被検者を撮像した画像を、記憶されているグリッド像の中でその撮像条件に一致しているグリッド像で除算することにより前記画像からグリッド像を除去する方法が提案されている(特願2008−014603号)。 On the other hand, in an apparatus that can change the distance between the X-ray source and the two-dimensional X-ray detector (hereinafter referred to as SID), the position and shape of the striped shadow change according to the SID. . The change in the shape appears in such a manner that the striped shadow becomes thicker as the distance from the irradiation center increases. That is, the spatial frequency of the striped shadow differs between the center and the peripheral part. Therefore, it is difficult to simply remove the fringes with a frequency filter. A grid image that is captured by only the grid without passing through the subject under a plurality of imaging conditions that should correspond to such an apparatus is stored, and an image that is actually captured of the subject is stored in the stored grid image In Japanese Patent Application No. 2008-014603, a method of removing a grid image from the image by dividing by a grid image that matches the imaging condition is proposed (Japanese Patent Application No. 2008-014603).
また、グリッドを構成するX線吸収部材の配列ピッチをX線平面検出器の画素のピッチと同じ又はその整数倍とし、X線平面検出器と一体化することにより、モアレ像(X線平面検出器の画素のピッチとグリッドのピッチが相違している時に生じる周期の長いうねり)の発生を防止している(例えば特許文献1参照)。当該従来技術において、上記縞状の影を除去する技術を適用すれば、グリッドによって散乱線を物理的に除去しつつ、X線吸収部材の影による画像への悪影響を低減させることができるよう工夫されている。
しかし、上述の方法によってグリッドの縞状の影を除去するには、画像上における縞状の影の位置を正確に特定する必要がある。この点、縞状の影の位置は、グリッドを二次元X線検出器に固定していたとしても、X線源と二次元X線検出器との位置関係により変化する。また、X線源と二次元X線検出器とが対向した状態で支持されている場合であっても、縞状の影の位置は、支持機構のたわみ等により変化する場合がある。 However, in order to remove the striped shadow of the grid by the above-described method, it is necessary to accurately specify the position of the striped shadow on the image. In this regard, the position of the striped shadow changes depending on the positional relationship between the X-ray source and the two-dimensional X-ray detector even if the grid is fixed to the two-dimensional X-ray detector. Even when the X-ray source and the two-dimensional X-ray detector are supported in an opposed state, the position of the striped shadow may change due to the deflection of the support mechanism or the like.
従って、複数の撮像条件で被検者を介さずグリッドだけで撮像したグリッド像を記憶しておき、実際に被検者を撮像した画像を、記憶されているグリッド像の中でその撮像条件に一致しているグリッド像で除算することにより前記画像からグリッド像を除去する方法によっても、正確にグリッド像を除去することができない。 Therefore, a grid image captured by only the grid without passing through the subject under a plurality of imaging conditions is stored, and an image actually captured by the subject is stored in the stored grid image as the imaging condition. Even by the method of removing the grid image from the image by dividing by the matching grid image, the grid image cannot be accurately removed.
本発明は、上記の問題を解決するために、次のような構成を採用する。
すなわち、X線を照射するX線源と、当該X線を検出する二次元X線検出器と、前記X線源と前記二次元X線検出器との間に配置され、複数のX線吸収部材を有する散乱線除去用グリッドと、前記散乱線除去用グリッド上に配置された複数のマーカーと、該二次元X線検出器から画像を収集する画像収集手段と、当該収集された画像からマーカーの投影位置を抽出するマーカー投影位置検出手段と、あらかじめ被検体を介さずに収集された第1画像から抽出された第1マーカー投影位置及び、被検体を介して収集された第2画像から抽出された第2マーカー投影位置に基づき前記第1画像を変形させた画像に基づいて、前記第2画像を補正することにより、前記X線吸収部材の投影像が除去された画像を得るグリッド影除去手段とを有することを特徴とする。
The present invention adopts the following configuration in order to solve the above problems.
That is, an X-ray source that irradiates X-rays, a two-dimensional X-ray detector that detects the X-rays, and a plurality of X-ray absorptions disposed between the X-ray source and the two-dimensional X-ray detector. A scattered radiation removing grid having a member, a plurality of markers arranged on the scattered radiation removing grid, an image collecting means for collecting an image from the two-dimensional X-ray detector, and a marker from the collected image A marker projection position detecting means for extracting the projection position of the first marker, a first marker projection position previously extracted from the first image collected without passing through the subject, and a second image collected via the subject Grid shadow removal that obtains an image from which the projected image of the X-ray absorbing member is removed by correcting the second image based on an image obtained by deforming the first image based on the projected second marker position Having means The features.
本発明は、前記X線源と前記二次元X線検出器との距離たるSIDを検出するSID検出手段を有し、前記グリッド影除去手段は、あらかじめ複数のSIDにおいて被検体を介さずに収集された画像を記憶し、当該記憶された画像のうちから、前記第2画像を収集した際のSIDに最も近いSIDで収集された画像を用いることを特徴とするX線撮像装置を含む。 The present invention has SID detection means for detecting an SID that is the distance between the X-ray source and the two-dimensional X-ray detector, and the grid shadow removal means collects a plurality of SIDs in advance without passing through the subject. And an X-ray imaging apparatus using an image collected with an SID closest to the SID when the second image is collected among the stored images.
更に本発明は、前記X線吸収部材の投影像が除去された画像におけるマーカーの投影像を補正するマーカー投影画像補正手段を更に有することを特徴とするX線撮像装置を含む。 The present invention further includes an X-ray imaging apparatus further comprising marker projection image correcting means for correcting a projected image of the marker in the image from which the projected image of the X-ray absorbing member has been removed.
被検者より発生する散乱X線がグリッドにより除去されコントラストの良い、またグリッドによる縞状の影などのノイズが少ないX線透視画像が得られる。 Scattered X-rays generated from the subject are removed by the grid, and an X-ray fluoroscopic image with good contrast and less noise such as striped shadows by the grid is obtained.
本発明の実施例について図1〜図5を参照して説明する。図1は、本発明の実施例によるX線撮像装置の概略構成を示す図である。図2は、本発明の実施例によるグリッド4の概略構成を示す図である。図3、4は、2つの画像で算出したマーカー投影位置と照射野を示す図である。図5は、本発明の実施例によるX線撮像装置の動作を示す図である。
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an X-ray imaging apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of the
本発明の実施例によるX線撮像装置は、図1に示すとおり、X線を発生するX線源3と、前記X線が被検者Pを透過時発生する散乱X線を除去するグリッド4と、例えばFPDで構成される二次元X線検出器6と、二次元X線検出器6の出力の画像処理などを行う画像処理器7と、画像データなどを記憶する記憶装置8と、画像や操作画面を表示する表示器9と、グリッド4と二次元X線検出器6で構成される移動部10と、これを駆動する移動制御器11と、X線源3に高電圧を供給する高電圧発生器2と、高電圧発生器2と移動制御器11や装置全体を制御する制御装置1などで構成される。
As shown in FIG. 1, an X-ray imaging apparatus according to an embodiment of the present invention includes an X-ray source 3 that generates X-rays, and a
グリッド4には、図2に示すとおり、散乱線を除去するためのX線吸収部材41が所定のピッチで配置されている。また、X線透過率が例えば20%〜40%程度の部材で構成されたマーカーM1〜M4が四隅に配設されている。以下、複数存在するマーカーを総称する際には、適宜マーカーMと称する。また、n番目のマーカーMをマーカーMnと称する。
As shown in FIG. 2,
マーカーMとしては、撮像のために照射する可能性のある範囲のX線強度(X線源3に加える管電圧、管電流、時間)において、マーカーMの透過X線を、二次元X線検出器6で検知可能な程度のX線透過率を有していればどのような材質でも使用可能である。例えば厚さ2mm程度のアルミニウム板であれば、当該条件を具備する。 As the marker M, two-dimensional X-ray detection is performed on the transmitted X-ray of the marker M at the X-ray intensity (tube voltage, tube current, time applied to the X-ray source 3) in a range that may be irradiated for imaging. Any material can be used as long as it has an X-ray transmittance that can be detected by the device 6. For example, an aluminum plate having a thickness of about 2 mm satisfies the conditions.
本発明の実施例によるX線撮像装置の動作について、図5を参照して説明する。
(ステップS1)
図1の構成から被検者Pを除外した状態で、SIDをΔSIDずつ変化させながら撮像し、画像Gpを得る。以降、i回目に撮像した画像Gpを画像Gpiとし、その際の、SID検出手段で検出したSIDをSIDiとする。
マーカー投影位置検出手段12によって、各画像GpiにおけるマーカーMnの投影位置Pni=(xpni,ypni)を算出する。当画像Gpi、SIDi及びPniをセットにして、記憶装置8へ保存する。ΔSIDは、50mmとする。
The operation of the X-ray imaging apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
(Step S1)
In a state where the subject P is excluded from the configuration of FIG. 1, imaging is performed while changing the SID by ΔSID, and an image Gp is obtained. Hereinafter, the image Gp picked up at the i-th time is set as an image Gp i, and the SID detected by the SID detection unit at that time is set as SID i .
By the marker projection position detecting means 12, the projection position P ni = (x pni, y pni) marker Mn in each image Gp i is calculated. The image Gp i , SID i and P ni are set and stored in the
なお、ステップS1で撮影した画像Gpi、記憶装置8は、それぞれ、本発明の第1画像、第1画像記憶装置の一例である。
The image Gp i photographed in step S1 and the
(ステップS2)
次に、図1に示すとおり被検者Pを撮像して画像Goを得る。画像Goは、本発明における第2画像に相当する。また、この時のSIDをSIDoとする。
(Step S2)
Next, as shown in FIG. 1, the subject P is imaged to obtain an image Go. The image Go corresponds to the second image in the present invention. The SID at this time is SID o .
(ステップS3)
当該画像Goから、マーカーMの投影像を走査してエッジを抽出し、その中心位置平均を算出して、投影位置Poni=(xPoni,yPoni)を算出する。このとき、4個のマーカーMのうち、画像が明確な3個を選択して、投影位置Poniを算出することとしてもよい。ただし、当該選択処理は必須ではなく、全てのマーカーMの投影像の位置を用いても良い。また、2個のマーカーMを用いることとしても良い。複数の投影位置Poniを算出する限りにおいて、その個数を種々変更可能である。
(Step S3)
From the image Go, an edge is extracted by scanning the projected image of the marker M, and calculates an average center position thereof, a projection position Po ni = (x Poni, y Poni) is calculated. In this case, among the four markers M, the image has selected three distinct, may calculate the projection position Po ni. However, the selection process is not essential, and the positions of the projection images of all the markers M may be used. Two markers M may be used. As long as a plurality of projection positions Poni are calculated, the number can be variously changed.
(ステップS4)
現在のSIDoにおける、標準のマーカーMnの位置Prn=(xPrn,yPrn)を算出する。当該位置Prnは、ステップS1で記憶装置8に記憶されているSIDiのうち、SIDoに最も近いものに対応するPniを用いる。更に、次の数1にて補間処理を施すこととすれば、より好ましい。
The position Pr n = (x Prn , y Prn ) of the standard marker Mn in the current SID o is calculated. The position Pr n uses P ni corresponding to the one closest to SID o among the SID i stored in the
(ステップS5)
図3、4は、ステップS3で算出した投影位置Pon(Po1、Po2、Po3、Po4)と、ステップS4で算出した位置Prn(Pr1、Pr2、Pr3、Pr4)とを重ね合わせ軸x、yの二次元座標で表示した図である。参考のために、それぞれに対応する照射野を照射野Vo、Vrとして重ね合わせている。ここで、記憶装置8に記憶されている画像Gpiと画像Go上における各マーカーMnの投影位置を一致させるために、画像Gpiを変形させる量を算出する。本実施例では、当該変形させる量を伸縮率S=(Sx,Sy)及び平行移動量T=(Tx,Ty)として算出する。
すなわち、次の数2の条件を満たすT,Sを算出する。
3 and 4 show the projection position Po n (Po 1 , Po 2 , Po 3 , Po 4 ) calculated in step S3 and the position Pr n (Pr 1 , Pr 2 , Pr 3 , Pr 4 ) calculated in step S4. ) Is displayed in two-dimensional coordinates of the overlapping axes x and y. For reference, the irradiation fields corresponding to each are overlapped as irradiation fields Vo and Vr. Here, in order to match the projection position of each marker Mn on the image Gp i and image Go stored in the
That is, T and S satisfying the following equation 2 are calculated.
(ステップS6)
ステップS5で算出した伸縮率S及び平行移動量Tに基づいて、記憶装置8に記憶された画像Gpiのうち、SIDoに最も近いものを変形させて、補正用の画像Gr(x、y)を作成する。変形の対象とする画像Gpiとして、SIDoに最も近いものを選択することとしたが、より精度を向上させるため、SIDoに対応させて、画像Gpi−1と画像Gpiの中間画像を求めて用いてもよい。当該中間画像は、既知のモーフィング技術により求めることができる。
(Step S6)
Based on the expansion / contraction rate S and the parallel movement amount T calculated in step S5, the image Gp i stored in the
(ステップS7)
ステップS2で得られた画像Goの各画素値を、ステップS6で得られた画像Grの各画素値で除算する補正処理を行う。当該補正処理により、グリッド4及びマーカーMの投影像部分の画素濃度が割り戻されて、マーカーMの影の部分の画像も復元される。
なお、本実施例では演算を除算としたが、引き算であってもよい。また、単なる割り算ではなく、非線形の演算であってもよく、テーブルによる対応付けをしてもよい。その他、伸縮された画像Grを画像Goに適用する限りにおいて、その演算方法を種々変更可能である。
(Step S7)
Correction processing is performed to divide each pixel value of the image Go obtained in step S2 by each pixel value of the image Gr obtained in step S6. By the correction process, the pixel density of the projected image portion of the
In this embodiment, the calculation is division, but subtraction may be used. Further, it is not a simple division, but may be a non-linear calculation or may be associated with a table. In addition, as long as the stretched image Gr is applied to the image Go, the calculation method can be variously changed.
(ステップS8)
マーカーMの投影部分についても、ステップS7の演算により本来の画像が復元されるはずであるが、マーカーMの投影形状が、X線源3の位置ずれなどにより若干変形することが想定される。その場合には、マーカーMの周辺部にアーチファクトが生ずる恐れがある。そこで、マーカーMの影のエッジの部分を周辺画素により補正する。当該補正処理は、本発明におけるマーカー投影画像補正手段に相当する。
なお、本処理は、本発明における必須の構成ではない。
(Step S8)
The original image of the projected portion of the marker M should also be restored by the calculation in step S7, but it is assumed that the projected shape of the marker M is slightly deformed due to the positional deviation of the X-ray source 3 or the like. In that case, there is a possibility that an artifact may occur in the periphery of the marker M. Therefore, the shadow edge portion of the marker M is corrected by the peripheral pixels. The correction process corresponds to the marker projection image correction unit in the present invention.
This process is not an essential configuration in the present invention.
本発明は以上の構成であるから、ステップS6でグリッド4の投影画像の拡大・縮小を行い、グリッド影の位置変化を補正し、精密なグリッド影の位置情報が得られる。従って、特に精密なグリッド影の位置情報をマップとして使用するグリッド影の除去方法の適用ができ、被検者Pより発生する散乱X線がグリッド4により除去されコントラストの良い、またグリッド4による縞状の影などのノイズが少ないX線透視画像が得られる。
Since the present invention has the above-described configuration, the projection image of the
上記実施例では、数2を評価関数として用いることにより、伸縮率Sと平行移動量Tを求めることとしたが、このような方法には限定されない。
例えば、標準のマーカーM1のy座標位置yPr1と、同マーカーM3の位置yPr3との差分をDyPr3とし、同様に、実際の撮影におけるマーカーM1のy座標位置yPo1と、同マーカーM3の位置yPo3との差分をDyPo3とした時、マーカーM1のx座標付近における軸y方向の伸縮率Syを、DyPr3/DyPo3とすることにしてもよい。この場合は、同様の処理を、軸x、y方向それぞれについて、複数の組み合わせについて行うことにより、伸縮率Sを算定することが可能である。
更には、伸縮率S、平行移動量Tを求める点にも限定されない。マーカーMnの投影位置Poni、Pni並びに画像Gp基づいて、画像Goの補正を行う限りにおいて、その補正方法を種々変更可能である。
In the above embodiment, the expansion / contraction rate S and the parallel movement amount T are obtained by using Equation 2 as the evaluation function, but the present invention is not limited to such a method.
For example, the difference between the y coordinate position y Pr1 of the standard marker M1 and the position y Pr3 of the marker M3 is defined as Dy Pr3 . Similarly, the y coordinate position y Po1 of the marker M1 in actual photographing and the marker M3 when the difference between the position y Po3 was Dy Po3, the axis y-direction scaling factor Sy near x-coordinate of the marker M1, may be that the Dy Pr3 / Dy Po3. In this case, it is possible to calculate the expansion / contraction rate S by performing the same processing for a plurality of combinations in each of the axes x and y directions.
Furthermore, it is not limited to the point which calculates | requires the expansion-contraction rate S and the parallel displacement amount T. As long as the image Go is corrected based on the projection positions Po ni and P ni of the marker Mn and the image Gp, the correction method can be variously changed.
本実施例においては、撮像条件の相違はSIDの相違のみであったが、Cアーム形X線装置やコーンビームCT装置のように装置の伸縮・回転などで自重による歪の影響を受ける時は、撮像条件をSID以外にも装置の状態毎に決めて撮像し保存する場合でも本発明は適用可能である。また、図2に示す実施例ではグリッド4の四隅にマーカーMが配設されているが、マーカーMの個数は2個あるいは3個でもよい。なお、マーカーMとしてアルミニウム材を例に挙げたが、ベリリウム材あるいは薄い金属でもよくアルミニウム材に限定されない。上述のとおり装置は種々の構成とすることができ、本発明はこれら変形例を包含する。
In this embodiment, the difference in the imaging conditions is only the difference in the SID. However, when the apparatus is affected by distortion due to its own weight due to expansion / contraction / rotation of the apparatus, such as a C-arm X-ray apparatus or cone beam CT apparatus. The present invention can also be applied to the case where the imaging conditions other than the SID are determined for each apparatus state and captured and stored. In the embodiment shown in FIG. 2, the markers M are arranged at the four corners of the
本発明はFPDなどの二次元X線検出器と、散乱X線を除去するグリッドを備えた一般X線撮像装置あるいはCアーム形X線装置などに関し、特にはグリッド影の除去に関する。 The present invention relates to a two-dimensional X-ray detector such as an FPD and a general X-ray imaging apparatus or C-arm X-ray apparatus including a grid for removing scattered X-rays, and more particularly to removal of grid shadows.
1 制御装置
2 高電圧発生器
3 X線源
4 グリッド
6 二次元X線検出器
7 画像処理器
8 記憶装置
9 表示器
10 移動部
11 移動制御器
12 マーカー投影位置検出手段
41 X線吸収部材
M マーカー
M1 マーカー
M2 マーカー
M3 マーカー
M4 マーカー
P 被検者
Po1 投影位置
Po2 投影位置
Po3 投影位置
Po4 投影位置
Pr1 位置
Pr2 位置
Pr3 位置
Pr4 位置
Vo 照射野
Vr 照射野
x 軸
y 軸
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