JP5316123B2 - 放射線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、被検体の透視画像を取得する放射線撮影装置に係り、特に、短冊画像を合成して単一の放射線透視画像を生成する放射線撮影装置に関する。

医療機関には、被検体の透視画像を取得する放射線撮影装置５１が配備されている。この様な放射線撮影装置５１は、図１２に示すように被検体Ｍを載置する天板５２と、天板５２の上側に設けられた放射線源５３と、天板５２の下側に設けられた放射線検出器５４と、放射線検出器５４の放射線を検出する検出面を覆うように設けられたフォトタイマ５５とを備えている。放射線源５３と放射線検出器５４とは、相対位置を保った状態で天板５２に対して移動できるようになっている。また、フォトタイマ５５は、被検体Ｍを透過した放射線の強度を検出することができる。

放射線撮影装置５１は、図１３のように被検体Ｍの体側方向Ｓに伸びた短冊画像Ｐを複数枚取得し、これらをつなぎ合わせて単一の放射線透視画像Ｑを生成する構成となっている。この様な撮影を行うことで、間接放射線の入射を抑制してコントラストの高い放射線透視画像Ｑが取得できる。この短冊画像Ｐを取得する動作について説明する。まず放射線源５３から放射線が照射される。この放射線は、被検体Ｍ，フォトタイマ５５を透過した後、放射線検出器５４に入射する。

フォトタイマ５５に入射した放射線のほとんどは放射線検出器５４へと向かう。しかし、中には、フォトタイマ５５で検出されるものもある。このようにフォトタイマ５５は、入射する放射線の線量を測定しており、放射線の照射開始から積算した放射線の線量が一定量となったところで放射線源５３の放射線照射を中止させる。つまり、フォトタイマ５５は、短冊画像Ｐを取得する際の露出時間を決定する目的で設けられているのである。

このフォトタイマ５５の構成について説明する。フォトタイマ５５は、図１４に示すように、２枚の透明板５５ａ，５５ｂが枠５５ｃを挟むように固定された構成となっている。透明板５５ａ，５５ｂの各々の中央部には、円形の電極が設けられている。そして、透明板５５ａ，５５ｂ，および枠５５ｃによって閉ざされた空間内には、キセノンガスが充満しており、キセノン原子は、放射線に当たってイオン化する。これが透明板５５ａ，５５ｂの両電極によって検出される。つまり、フォトタイマ５５は、両電極に挟まれた領域Ｒにおける放射線の線量をモニタすることで、短冊画像Ｐを取得する際の露出時間を決定する。

特開２００７−２７５２２８号公報

しかしながら、従来の構成によれば、次の様な問題点がある。
すなわち、従来構成では、放射線の露出時間が正しく決定されない場合がある。放射線撮影装置５１は、上述の短冊画像Ｐをつなぎ合わせて単一の放射線透視画像を取得するモード以外に、放射線検出器５４に一回だけ放射線を照射して、これを基に放射線透視画像を取得するモードが用意されている。放射線検出器５４の検出面は、ほぼ正方形をしており、これと同一形状の放射線透視画像が取得されるのである。フォトタイマ５５の電極の形状と大きさは、この単発の撮影において好適な露出時間を求めることができるようになっている。したがって、図１５に示すように、放射線の線量が計測される領域Ｒａ，Ｒｂが短冊画像Ｐａ，Ｐｂからはみ出してしまう場合がある。この様な状態であると、短冊画像Ｐａ，Ｐｂを構成しないはみ出した領域の放射線線量も加味して露出時間を決めてしまうことになる。そうなると、短冊画像Ｐが露出不足、露出過多となってしまう可能性が出て来る。

しかも、一連の短冊画像Ｐに写りこむ被検体Ｍの形状は、一定ではない。被検体Ｍの胸部における短冊画像をＰａとし、被検体Ｍの脚部における短冊画像をＰｂとする。フォトタイマ５５は短冊画像Ｐａを取得する時点で、図１５におけるＡの位置に存しており、そのときの領域はＲａである。このとき、領域Ｒａの全域は、被検体Ｍに含まれる。

そこから短冊画像Ｐを次々と撮影していき、短冊画像Ｐｂを撮影する時点における領域Ｒｂは、被検体Ｍの両足を架橋する位置に存することになり、その中央部には、被検体Ｍは存在しない。したがって、領域Ｒｂを参照して露出時間を決定すると、放射線が強いと判断して放射線の照射は速やかに終了する。

短冊画像Ｐｂを取得する時点で、例えば、図１５に示すように全域が被検体Ｍの片足に包含される領域をＲｉとしたとき、領域Ｒｉにおける放射線の線量を参照して露出時間を決定することができれば、短冊画像Ｐｂの線量は好適なものとなる。しかし、実際は、フォトタイマ５５は被検体Ｍの両足の間の何も写りこまない領域も加味して露出時間を決定するので、被検体Ｍの両足は、露出不足の状態で短冊画像Ｐｂに写りこむ。

この様に、一連の短冊画像Ｐを取得する時点において、短冊画像Ｐの露出時間を決定するのに参照される領域が好適なものとなっていないので、被検体Ｍが極端に明るく、もしくは極端に暗く写りこんだ短冊画像Ｐが取得されることになる。

一連の短冊画像Ｐを取得するに際し、領域の形状を変化させることができれば、露出は好適なものとなる。しかし、いったん撮影が始まってしまうとフォトタイマ５５を交換することはできない。そもそも短冊画像Ｐを撮影するたびにフォトタイマ５５を交換する構成とすること自体が現実的ではない。

本発明は、この様な事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、露出時間等の撮影条件を好適なものとしながら一連の短冊画像を取得することができる放射線撮影装置を、フォトタイマを省略した構成で実現することにある。

本発明は、上述の課題を解決するために次の様な構成をとる。
すなわち、請求項１に記載の放射線撮影装置は、被検体を載置する天板と、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線源、および前記放射線検出手段の相対位置を保った状態で両者を前記天板に対して移動させる移動手段と、前記移動手段を制御する移動制御手段と、前記放射線検出手段から出力された検出信号を基に断片画像を生成する画像生成手段と、前記断片画像のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、前記ヒストグラムに基づいて次回撮影の撮影条件を決定する撮影条件決定手段と、前記撮影条件に基づいて放射線源を制御する放射線源制御手段と、前記放射線源、および前記放射線検出手段を前記天板に対して移動させながら連写された一連の断片画像をつなぎ合わせて単一の放射線透視画像を生成するつなぎ合わせ手段と、参照値を記憶する参照値記憶手段とを更に備え、前記撮影条件決定手段は、前記ヒストグラムの重心を取得する重心取得手段と、前記ヒストグラムの重心の画素値と前記参照値とを比較して、撮影条件を決定する比較手段とを備え、前記参照値記憶手段は、前記断片画像の位置を示す位置情報と、前記参照値とが連関した参照表を記憶し、前記比較手段は、前記参照表と前記断片画像の前記天板に対する相対位置とによって次回撮影の断片画像に対応した参照値を取得し、これと前記ヒストグラムの重心とを比較することを特徴とするものである。

［作用・効果］本発明の放射線撮影装置によれば断片画像を連続して行う構成となっており、ヒストグラム生成手段は、断片画像を取得するたびにそれらのヒストグラムを生成する。このヒストグラムに基づいて次回撮影の撮影条件が決定される。すなわち、今回撮影された断片画像から次回撮影される断片画像の撮影条件を決定するのである。断片画像の撮影条件を決定する際、未だ行っていない撮影の条件を決定しなければならならず、断片画像の撮影条件を正確に知ることは難しい。フォトタイマを利用すれば、撮影を行いながら撮影条件を決定することができるのであるが、これを用いても正確な撮影条件を決定できない。

しかし、本発明によれば、撮影時期が経時的に隣接する断片画像に写りこむ被検体像は、ほぼ同様であるものと見なすことでこの困難を解決する。放射線源、および放射線検出手段を天板に対して移動させながら断片画像を次々と取得する構成において、今回撮影された断片画像と次回撮影される断片画像とは、似通った画像となることを利用するのである。この様に今回撮影された断片画像から次回撮影される断片画像の撮影条件を決定し、一連の断片画像を取得してこれをつなぎ合わせれば、被検体が診断に好適な画素値分布でもって写りこんだ放射線撮影装置が提供できる。また、本発明の構成は、撮影条件決定手段の具体的な構成を示すものである。撮影条件決定手段は、ヒストグラムの重心の画素値と参照値とを比較することで撮影条件を決定するのである。さらに、本発明によれば、より自由度の高い放射線撮影が可能となる。被検体の部位によって、骨組織が多い部分と、軟組織が多い部分とがある。したがって、比較手段が参照する参照値を被検体の部位によって変更したほうがよい場合もある。上述の構成によれば、断片画像の位置を示す位置情報と、参照値とが連関した参照表を有するので、被検体の部位によって参照値を重み付けすることができる。

また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載の放射線撮影装置において、移動制御手段は、一連の断片画像を撮影する際、放射線源、および放射線検出手段を一方向に移動させることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成によれば、撮影時期が経時的に隣接する断片画像に写りこむ被検体像は、より確実に似通ったものとなる。１方向に沿って被検体Ｍの断片画像を取得すると、取得時期が経時的に隣接する断片画像は、位置的にも隣接することになるからである。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２のいずれかに記載の放射線撮影装置において、輝度上限値を記憶する輝度上限値記憶手段を更に備え、ヒストグラムにおける輝度上限値から明るい側の領域をヒストグラムからトリミングすることにより明るい側の領域を重心取得手段の重心取得に利用させない上側トリミング手段を更に備えることを特徴とするものである。

また、請求項４に係る発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線撮影装置において、輝度下限値を記憶する輝度下限値記憶手段を更に備え、ヒストグラムにおける輝度下限値から暗い側の領域をヒストグラムからトリミングすることにより暗い側の領域を重心取得手段の重心取得に利用させない下側トリミング手段を更に備えることを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成は、より撮影条件の決定にふさわしいヒストグラムの重心の画素値を取得することができる。ヒストグラムにおける輝度上限値から明るい側の領域には、被検体が写りこんでいない非常に明るい画素値が高頻度で密集し、ピークを形成している。また、ヒストグラムにおける輝度下限値から暗い側の領域には、被検体に埋め込まれた人工関節などの金属に由来する非常に暗い画素値が高頻度で密集し、別のピークを形成している。上側トリミング手段は、明るい側の領域を重心取得手段の重心取得に利用させず、下側トリミング手段は、暗い側の領域を重心取得手段の重心取得に利用させない。この様にすることで、被検体自体によらない成分が無視された状態でヒストグラムの重心の画素値が取得されるので、より撮影条件の決定にふさわしいヒストグラムの重心の画素値を取得することができる。

また、請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線撮影装置において、初回撮影条件を記憶する初回撮影条件記憶手段を更に備え、撮影条件決定手段は、初回撮影条件に基づいて一連の連写における初回の断片画像の撮影条件を決定することを特徴とするものである。

［作用・効果］上述の構成は、初回の断片画像の取得に関する具体的な構成を示すものである。断片画像の撮影条件は、前回取得された断片画像を基に決定されているのであるから、初回の断片画像の撮影条件はどのように決定するかという問題が生じる。上述の構成によれば、初回撮影条件を別途に記憶しており、これを用いて初回の断片画像を取得するのである。

本発明の放射線撮影装置によれば断片画像を連続して行う構成となっており、今回撮影された断片画像から次回撮影される断片画像の撮影条件を決定する。放射線源、および放射線検出手段を天板に対して移動させながら断片画像を次々と取得する構成において、今回撮影された断片画像と次回撮影される断片画像とは、似通った画像となる。本発明によれば、撮影時期が経時的に隣接する断片画像に写りこむ被検体像は、ほぼ同様であるものと見なす。この様に今回撮影された断片画像から次回撮影される断片画像の撮影条件を決定し、一連の断片画像を取得してこれをつなぎ合わせれば、被検体が診断に好適な画素値分布でもって写りこんだ放射線撮影装置が提供できる。

実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係るコリメータの構成を説明する斜視図である。 実施例１に係る情報記憶部の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る露出時間決定部の構成を説明する機能ブロック図である。 実施例１に係る動作を説明するフローチャートである。 実施例１に係る短冊画像を説明する模式図である。 実施例１に係るヒストグラムの編集を説明する模式図である。 実施例１に係るヒストグラムの編集を説明する模式図である。 実施例１に係るヒストグラムの編集を説明する模式図である。 実施例１に係る短冊画像を説明する模式図である。 本発明の１変形例に係る構成を説明する模式図である。 従来構成の放射線撮影装置を説明する図である。 従来構成の放射線撮影装置を説明する図である。 従来構成の放射線撮影装置を説明する図である。 従来構成の放射線撮影装置を説明する図である。

次に、実施例１に係る放射線撮影装置の構成を図面を参照しながら説明する。なお、実施例１におけるＸ線は、本発明の放射線に相当する。

＜装置の構成＞
実施例１に係る放射線撮影装置１は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板２と、天板２の上部に設けられたＸ線ビームを照射するＸ線管３と、天板２の下部に設けられたＸ線ビームを検出するフラット・パネル・ディテクタ（ＦＰＤ）４と、Ｘ線管３の照射時間、管電流、管電圧を制御するＸ線管制御部６と、ＦＰＤ４から出力される検出信号を基に被検体Ｍの一部が写りこんだ短冊画像Ｐを生成する画像生成部１１と、短冊画像ＰのヒストグラムＨ０を生成するヒストグラム生成部１２と、ヒストグラムＨ０を編集する上側トリミング部１３，下側トリミング部１４と、編集されたヒストグラムＨ０ｕＬを基に露出時間を決定する露出時間決定部１５とを備えている。

Ｘ線管制御部６は、本発明の放射線源制御手段に相当し、Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当する。また、ＦＰＤ４は、本発明の放射線検出手段に相当し、上側トリミング部１３は、本発明の上側トリミング手段に相当する。また、画像生成部１１は、本発明の画像生成手段に相当し、下側トリミング部１４は、本発明の下側トリミング手段に相当する。また、ヒストグラム生成部１２は、本発明のヒストグラム生成手段に相当する。短冊画像Ｐは、本発明の断片画像に相当する。

また、放射線撮影装置１は、短冊画像Ｐをつなぎ合わせるつなぎ合わせ部１８と、Ｘ線管３を移動させるＸ線管移動機構２１と、これを制御するＸ線管移動制御部２２と、ＦＰＤ４を移動させるＦＰＤ移動機構２３と、これを制御するＦＰＤ移動制御部２４とを備えている。この他、放射線撮影装置１は、各種情報を記憶する情報記憶部２５と、術者の指示を入力させる操作卓２６と、Ｘ線透視画像Ｑを表示させる表示部２７とを備えている。つなぎ合わせ部１８は、本発明のつなぎ合わせ手段に相当し、Ｘ線管移動機構２１，ＦＰＤ移動機構２３は、本発明の移動手段に相当する。Ｘ線管移動制御部２２，ＦＰＤ移動制御部２４は、本発明の移動制御手段に相当する。

そして、Ｘ線撮影装置１は、各部６，１１，１２，１３，１４，１５，１８，２２，２４を統括的に制御する主制御部３１を備えている。主制御部３１は、ＣＰＵによって構成され、種々のプログラムを実行することにより、各部を実現している。また、上述の各部は、それらを担当する演算装置に分割されて実行されてもよい。

Ｘ線管３にはコリメータ３ａが備えられている。コリメータ３ａは、Ｘ線管３に付設されており、Ｘ線管３から照射されるＸ線をコリメートして、４角錐形状のＸ線ビームＢとするものである。このコリメータ３ａの詳細について説明する。コリメータ３ａは、図２に示すように、鏡像対称に移動する１対のリーフ３ｂを有し、同じく鏡像対称に移動するもう１対のリーフ３ｂを備えている。このコリメータ３ａは、リーフ３ｂを移動させることで、ＦＰＤ４が有するＸ線検出面の全面にコーン状のＸ線ビームＢを照射させることもできれば、たとえば、ＦＰＤ４の中心部分だけにファン状のＸ線ビームＢを照射させることもできる。なお、Ｘ線ビームＢには中心軸Ｃが設定されている。この中心軸Ｃを基準として各リーフ３ｂは、鏡像対称に移動するのである。なお、リーフ３ｂの対の一方は、４角錐形状となっているＸ線ビームの体軸方向Ａの広がりを調整するものであり、もう一方のリーフ３ｂの対は、Ｘ線ビームの体側方向Ｓの広がりを調整するものである。コリメータ３ａの開度の変更は、コリメータ移動機構２９が行う。コリメータ制御部３０は、コリメータ移動機構２９を制御するものである。

情報記憶部２５は、図３に示すように、参照値を記憶する参照値記憶部２５ａと、輝度上限値を記憶する輝度上限値記憶部２５ｂと、輝度下限値を記憶する輝度下限値記憶部２５ｃと、初回撮影条件を記憶する初回撮影条件記憶部２５ｄとを備えている。輝度上限値記憶部２５ｂは、本発明の輝度上限値記憶手段に相当し、初回撮影条件記憶部２５ｄは、本発明の初回撮影条件記憶手段に相当する。また、参照値記憶部２５ａは、本発明の参照値記憶手段に相当し、輝度下限値記憶部２５ｃは、本発明の輝度下限値記憶手段に相当する。

露出時間決定部１５は、図４に示すように、重心取得部１５ａと比較部１５ｂを備えている。これらの詳細については、後述のものとする。

＜動作説明＞
この様なＸ線撮影装置１の動作について説明する。Ｘ線撮影装置１において、Ｘ線透視画像Ｑの取得は、図５に示すように、被検体Ｍを天板２に載置する載置ステップＳ１と、初回短冊画像Ｐ０を取得する初回短冊画像取得ステップＳ２と、短冊画像ＰのヒストグラムＨ０を生成するヒストグラム取得ステップＳ３と、ヒストグラムＨ０を編集するヒストグラム編集ステップＳ４と、ヒストグラムの重心Ｇを取得する重心取得ステップＳ５と、重心Ｇの画素値から露出時間ｔを取得する露出時間取得ステップＳ６と、露出時間ｔを更新して短冊画像Ｐを取得する短冊画像取得ステップＳ７と、取得された短冊画像Ｐをつなぎ合わせて単一のＸ線透視画像Ｑを取得するつなぎ合わせステップＳ８と、Ｘ線透視画像Ｑを表示する表示ステップＳ９との各ステップを行うことでなされる。以降、各ステップの詳細について順を追って説明する。露出時間ｔは、本発明の撮影条件に相当する。

＜載置ステップＳ１，初回短冊画像取得ステップＳ２＞
まず、天板２に被検体Ｍが載置される（図１参照）。術者が操作卓２６を通じてＸ線透視画像Ｑの取得の指示を行うと、Ｘ線管移動制御部２２，およびＦＰＤ移動制御部２４は、Ｘ線管３，およびＦＰＤ４の相対的位置関係を保った状態で、天板２の長手方向（体軸方向Ａ）に沿って移動させ、Ｘ線管３，およびＦＰＤ４は、Ｘ線透視画像Ｑの視野における体軸方向Ａの一端に移動される。この位置から両者３，４は、体軸方向Ａに沿って直線的に同一方向、同一速度でＸ線透視画像Ｑの他端に向かいながら短冊画像を連写していくことになる。

コリメータ３ａは、体軸方向Ａに沿って移動する一対のリーフ３ｂを接近させるとともに、体側方向Ｓに沿って移動する１対のリーフ３ｂを離間させる。すると、コリメータ３ａから出射されるＸ線ビームは、図２に示すようにファン状のファンビームとなり、ＦＰＤ４における体側方向Ｓに伸びた帯状の領域Ｒ（図６参照）に入射するのである。

露出時間決定部１５は、情報記憶部２５より初回撮影条件を読み出す。初回撮影条件は、管電圧、管電流、露出時間等がプリセットされたＸ線管３の制御条件である。情報記憶部２５には、複数の初回撮影条件が記憶されており、撮影の目的に合わせて露出時間決定部１５に読み出される初回撮影条件を選択することができる。術者は、操作卓２６を通じてこの選択を行う。

露出時間決定部１５は、初回撮影条件をＸ線管制御部６に送出する。Ｘ線管制御部６は、初回撮影条件に基づいてＸ線管３を制御する。Ｘ線管３は、初回撮影条件の管電圧、管電流で、露出時間が示す期間の間、Ｘ線を出力する。コリメータ３ａから出射したファンビームは、被検体Ｍを透過したあと、ＦＰＤ４における体側方向Ｓに伸びた帯状の領域Ｒに入射する。ＦＰＤ４から出力されたＸ線の検出信号は、画像生成部１１に送出され、そこで被検体Ｍの透視像を写しこんだ初回短冊画像Ｐ０が生成される。初回短冊画像Ｐ０は、ＦＰＤ４におけるＸ線が入射した部分のみで生成される。したがって初回短冊画像Ｐ０は、上述のＦＰＤ４における帯状の領域Ｒと同一形状の細長状の画像となっている。

＜ヒストグラム取得ステップＳ３＞
初回短冊画像Ｐ０は、ヒストグラム生成部１２に送出され、初回短冊画像Ｐ０のヒストグラムＨ０が生成される。ヒストグラムＨ０は、初回短冊画像Ｐ０を構成する画素の画素値の分布を示すもので、視覚的には図７に示すように画素値ｘと頻度ｆとの関連性を示すグラフで表すことができる。

＜ヒストグラム編集ステップＳ４＞
生成されたヒストグラムＨ０は、上側トリミング部１３に送出される。ヒストグラムＨ０は、３つのピークで構成される。ヒストグラムＨ０における明るい側のピークａは、ＦＰＤ４における被検体Ｍでマスクされない部分に由来する。すなわち、図１５における領域Ｄのような部分に由来するのである。この部分では、Ｘ線が被検体Ｍの減弱を受けないでＦＰＤ４に入射するので、検出されるＸ線の線量は強く、領域Ｄの間で一様である。したがって、初回短冊画像Ｐ０のヒストグラムＨ０には、明るい画素値側に（画素値が高い側に）鋭いピークとして現れる。また、ヒストグラムＨ０に現れるなだらかなピークｂは、ＦＰＤ４における被検体Ｍでマスクされる部分に由来する。この部分では、Ｘ線が被検体Ｍの減弱を受けてＦＰＤ４に入射するので、検出されるＸ線の線量は初回短冊画像Ｐ０の部分によって様々な値をとる。したがって、初回短冊画像Ｐ０のヒストグラムＨ０には、ピークａよりもやや暗い画素値側に（画素値が低い側に）ある幅を持って現れるのである。

上側トリミング部１３は、ヒストグラムＨ０からピークａをトリミングする。すなわち、上側トリミング部１３は、情報記憶部２５が記憶する輝度上限値を読み出して、ヒストグラムＨ０における輝度上限値からこれよりも明るい側の領域の頻度ｆを全て０に書き換える。すると、生成されたヒストグラムＨ０ｕからは、図８に示すように、ヒストグラムＨ０のピークａがトリミングされたものとなっている。

ヒストグラムＨ０ｕは、下側トリミング部１４に送出される。被検体Ｍに人工関節などの金属が埋め込まれている場合、金属は、Ｘ線を通過させにくいので、金属は短冊画像において被検体Ｍではありえない程度に暗く写りこむ。この様な金属に由来する画素は、ヒストグラムＨ０において、極めて暗い領域に現れ、図７においては、ピークｃのように現れる。ピークｃは、同様な低い画素値が高い頻度で現れることで比較的鋭いピークとしてヒストグラムＨ０に現れているのである。ヒストグラムＨ０ｕにおいても、このピークｃは除去されず、ヒストグラムＨ０より承継されている。

下側トリミング部１４は、ヒストグラムＨ０ｕからピークｃをトリミングする。すなわち、下側トリミング部１４は、情報記憶部２５が記憶する輝度下限値を読み出して、ヒストグラムＨ０ｕにおける輝度下限値からこれよりも暗い側の領域の頻度ｆを全て０に書き換える。すると、生成されたヒストグラムＨ０ｕＬからは、図９に示すように、ピークｃがトリミングされている。

この様に上側トリミング部１３，および下側トリミング部１４は協働してヒストグラムＨ０を編集し、ヒストグラムＨ０ｕＬを生成する。

＜重心取得ステップＳ５＞
ヒストグラムＨ０ｕＬは、露出時間決定部１５に備えられた重心取得部１５ａに送出される。重心取得部１５ａは、ヒストグラムＨ０ｕＬを分析してこれの重心Ｇの画素値を取得する。ヒストグラムＨ０ｕＬの重心Ｇの画素値とは、それが有するピークｂ（トリミングされずに残ったピーク）をちょうど２等分する位置の画素値ｘ１である（図９参照）。すなわち、画素値ｘ１から明るい領域についてピークｂをｘについて積分した積分値と、画素値ｘ１から暗い領域についてピークｂをｘについて積分した積分値とがちょうど同じであるということである。重心取得部１５ａは、本発明の重心取得手段に相当する。

＜露出時間取得ステップＳ６＞
重心Ｇの画素値は、比較部１５ｂに送出される。比較部１５ｂは、情報記憶部２５より参照値を読み出して重心Ｇの画素値と比較する。参照値は、重心Ｇの画素値の理想値を示すものであるので、重心Ｇの画素値が参照値からどの程度ずれているかで短冊画像Ｐの輝度が明るすぎるのか、それとも暗すぎるのか判断する。比較部１５ｂは、重心Ｇの画素値が参照値よりも暗いものとなっていた場合、初回短冊画像Ｐの露出時間は短すぎたと判断し、露出時間ｔを長いものとして、これを新しい露出時間ｔ１とする。新しく求められた露出時間ｔ１は、Ｘ線管制御部６に送出される。逆に、重心Ｇの画素値が参照値よりも明るいものとなっていた場合、露出時間ｔ１は短くされる。比較部１５ｂは、本発明の比較手段に相当する。

比較部１５ｂが行う露出時間の調整は、重心Ｇの画素値と露出時間の長さとが線形的な関係を持つものとして求めることができる。例えば重心値Ｇの画素値が参照値の１．２倍だったとすると、初回短冊画像Ｐ０を撮影したときの露出時間ｔ０を１／１．２倍したものが新たな露出時間ｔ１となる。なお、重心Ｇの画素値と露出時間の長さとの関係式を実測などにより予め求めておき、この関係式を情報記憶部２５に記憶させる構成とすることもできる。比較部１５ｂは、重心Ｇの画素値と露出時間の長さとを関係式に当てはめることで新しい露出時間ｔ１を算出する。

＜短冊画像取得ステップＳ７＞
Ｘ線管３，およびＦＰＤ４は、それぞれを担当する制御部２２，２４の制御にしたがって体軸方向Ａに所定のピッチ（これは、情報記憶部２５に記憶される）だけ移動する。この移動について説明する。図１０に示すように、初回短冊画像Ｐ０の撮影時におけるＸ線管３，およびＦＰＤ４の視野範囲と、初回短冊画像Ｐ０に隣接する短冊画像Ｐ１の撮影時におけるＸ線管３，およびＦＰＤ４の視野範囲とは、一部オーバーラップしている。これは初回短冊画像Ｐ０に限らず、隣接する全ての短冊画像Ｐ０〜Ｐ４が互いに体軸方向Ａ方向からオーバーラップしている。初回短冊画像Ｐ０についてのオーバーラップ部分を図１０に示すように部分Δｐ０とすれば、短冊画像Ｐ１〜Ｐ３には、同様な部分Δｐ１〜Δｐ３のそれぞれが設けられている。Δｐ０〜Δｐ３の幅は、体軸方向Ａに１ｃｍ程度である。

初回短冊画像Ｐ０を撮影してからＸ線管３，およびＦＰＤ４が移動し終えると、Ｘ線管制御部６は、新しい露出時間ｔ１を基にＸ線管３を制御し、これにＸ線を照射させる。これを基に画像生成部１１は短冊画像Ｐ１を生成する。得られた短冊画像Ｐ１は、ヒストグラム生成部１２に送出され、上述のステップＳ３〜Ｓ６を経て、更に露出時間ｔ２が算出される。この露出時間ｔ２は、次回の短冊画像Ｐ２を取得するのに使用される。

この様に、短冊画像Ｐ０〜Ｐｎを取得する際に、用いられる露出時間は、初回短冊画像Ｐ０においては、初回透視条件の露出時間ｔ０であり、短冊画像Ｐｎにおいては、前回の短冊画像Ｐｎ−１をヒストグラム解析して得られた露出時間ｔｎである。この様に、実施例１の構成は、今回の短冊画像で得られた露出時間を次回の短冊画像の取得に用いるのである。

なお、画像生成部１１は、短冊画像にこれが生成された順番のシリアルナンバーを付加する。シリアルナンバーは本発明の位置情報に相当する。しかもＸ線管３，およびＦＰＤ４は、被検体Ｍの体軸方向に沿って一方向に移動しながら短冊画像Ｐ０〜Ｐｎを取得する。したがって、互いに経時的に隣接する短冊画像は、位置的についても互いに隣接することになる。

ヒストグラム取得ステップＳ３〜短冊画像取得ステップＳ７は、全ての短冊画像Ｐの取得が終了するまで続けられる。最終回の短冊画像Ｐの取得が終了した時点で、次のステップ以降が実行される。

＜つなぎ合わせステップＳ８，表示ステップＳ９＞
短冊画像Ｐ０〜Ｐｎは、ヒストグラム生成部１２だけでなくつなぎ合わせ部１８にも送出される。つなぎ合わせ部１８は、短冊画像Ｐ０〜Ｐｎを順にオーバーラップさせながら配列し（図１０参照）、これらをつなぎ合わせていき、単一のＸ線透視画像Ｑを取得する。つなぎ合わせ時における短冊画像Ｐ０〜Ｐｎを配列する間隔は、つなぎ合わせ部１８が情報記憶部２５に記憶されているピッチを参照して決定される。最後にＸ線透視画像Ｑが表示部２７に表示されてＸ線撮影装置１の動作は終了となる。

以上のように、本発明のＸ線撮影装置１によれば短冊画像Ｐを連続して行う構成となっており、ヒストグラム生成部１２は、短冊画像Ｐを取得するたびにそれらのヒストグラムＨを生成する。このヒストグラムＨに基づいて次回撮影の撮影条件が決定される。すなわち、今回撮影された短冊画像Ｐから次回撮影される短冊画像Ｐの撮影条件を決定するのである。短冊画像Ｐの撮影条件を決定する際、未だ行っていない撮影の条件を決定しなければならならず、短冊画像Ｐの撮影条件を正確に知ることは難しい。フォトタイマを利用すれば、撮影を行いながら撮影条件を決定することができるのであるが、これを用いても正確な撮影条件を決定できない。

しかし、本発明によれば、撮影時期が経時的に隣接する短冊画像Ｐに写りこむ被検体像は、ほぼ同様であるものと見なすことでこの困難を解決する。Ｘ線管３，およびＦＰＤ４を天板２に対して移動させながら短冊画像Ｐを次々と取得する実施例１の構成において、今回撮影された短冊画像Ｐと次回撮影される短冊画像Ｐとは、似通った画像となることを利用するのである。この様に今回撮影された短冊画像Ｐから次回撮影される短冊画像Ｐの撮影条件を決定し、一連の短冊画像Ｐを取得してこれをつなぎ合わせれば、被検体が診断に好適な画素値分布でもって写りこんだＸ線撮影装置１が提供できる。

また、実施例１の構成によれば、Ｘ線管３，ＦＰＤ４が１方向に沿って移動しながら被検体Ｍの短冊画像Ｐを取得する。すると撮影時期が経時的に隣接する短冊画像Ｐに写りこむ被検体像は、確実に似通ったものとなる。取得時期が経時的に隣接する短冊画像Ｐは、位置的にも隣接することになるからである。

実施例１の構成は、より撮影条件の決定にふさわしいヒストグラムＨの重心Ｇの画素値を取得することができる。ヒストグラムＨにおける輝度上限値から明るい側の領域には、被検体が写りこんでいない非常に明るい画素値が高頻度で密集し、ピークａを形成している。また、ヒストグラムＨにおける輝度下限値から暗い側の領域には、被検体に埋め込まれた人工関節などの金属に由来する非常に暗い画素値が高頻度で密集し、ピークｃを形成している。上側トリミング部１３は、明るい側の領域を重心取得部１５ａにおける重心Ｇの取得に利用させず、下側トリミング部１４は、暗い側の領域を重心取得部１５ａにおける重心Ｇの取得に利用させない。この様にすることで、被検体自体によらない成分が無視された状態でヒストグラムＨの重心Ｇの画素値が取得されるので、より撮影条件の決定にふさわしいヒストグラムＨの重心Ｇの画素値を取得することができる。

そして、実施例１の構成は、初回短冊画像Ｐ０の取得に関する具体的な構成を示すものである。短冊画像Ｐの撮影条件は、前回取得された短冊画像Ｐを基に決定されているのであるから、初回短冊画像Ｐ０の撮影条件はどのように決定するかという問題が生じる。実施例１の構成によれば、初回撮影条件を別途に記憶しており、これを用いて初回の短冊画像Ｐを取得するのである。

本発明は、上述の実施例の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。

（１）上述の実施例では、短冊画像Ｐ０〜Ｐｎについて同一の参照値を使用していたが、本発明はこれに限られない。すなわち、短冊画像Ｐ０〜Ｐｎのそれぞれについて異なる参照値Ｒｅｆ０〜Ｒｅｆｎを用いて露出時間ｔ１〜ｔｎを決定してもよい。この場合、参照値記憶部２５ａは、短冊画像Ｐ０〜Ｐｎのシリアルナンバー（短冊画像Ｐ０〜Ｐｎの位置情報）と参照値Ｒｅｆ０〜Ｒｅｆｎとが連関した参照表を記憶している（図１１参照）。比較部１５ｂは、参照表に基づいて短冊画像Ｐ０〜Ｐｎの各々にふさわしい参照値Ｒｅｆ０〜Ｒｅｆｎを比較に用いる。なお、最後に取得される短冊画像については、必ずしも参照表にリストアップされていなくてもよい。この様にすることで、より自由度の高いＸ線撮影装置１が提供できる。被検体において、踝など骨が多い部位については特にＸ線の強度を上げたい場合がある。そこで、参照値を短冊画像Ｐ０〜Ｐｎの位置に応じて重み付けしておく構成となっているのである。なお、短冊画像Ｐｎに連関している参照値Ｒｅｆｎは、次回に撮影される短冊画像Ｐｎ＋１の撮影に好適なように設定される。すなわち、踝が写りこむ短冊画像Ｐｎ＋１のＸ線強度を上げたければ、その前に撮影される短冊画像Ｐｎに連関される参照値Ｒｅｆｎが他の参照地と比べて高いものとする必要がある。被検体の部位によって、骨組織が多い部分と、軟組織が多い部分とがある。したがって、比較部１５ｂが参照する参照値を被検体の部位によって変更したほうがよい場合もあるのである。上述の構成によれば、短冊画像Ｐの位置を示す位置情報と、参照値とが連関した参照表を有するので、被検体の部位によって参照値を重み付けすることができる。

（２）上述の実施例では、短冊画像Ｐ０〜Ｐｎの全域についてのヒストグラムＨ０〜Ｈｎを取得していたが、本発明はこれに限られない。すなわち、短冊画像Ｐ０を例に取ると、これに隣接する短冊画像Ｐ１に近い側の細長状の領域を用いてヒストグラムＨ０を生成してもよい。この様にすることで、より短冊画像Ｐ１の取得に好適な露出時間を決定することができる。

（３）上述した実施例１は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。

（４）上述した実施例１のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。

（５）上述した実施例１において、露出時間決定部１５がヒストグラムＨを基に露出時間を調整していたが、本発明はこれに限られない。露出時間に代えて、管電圧、管電流を調整することもできる。この様な調整は撮影条件決定部１５ｃが行う。撮影条件決定部１５ｃの構成は、露出時間決定部１５のそれと同様である。

１ Ｘ線撮影装置（放射線撮影装置）
２ 天板
３ Ｘ線管（放射線源）
４ ＦＰＤ（放射線検出手段）
６ Ｘ線管制御部（放射線源制御手段）
１１ 画像生成部（画像生成手段）
１２ ヒストグラム生成部（ヒストグラム生成手段）
１３ 上側トリミング部（上側トリミング手段）
１４ 下側トリミング部（下側トリミング手段）
１５ 撮影条件決定部（露出時間決定手段）
１５ａ 重心取得部（重心取得手段）
１５ｂ 比較部（比較手段）
１８ つなぎ合わせ部（つなぎ合わせ手段）
２１，２３ 移動手段
２２，２４ 移動制御手段
２５ａ 参照値記憶部（参照値記憶手段）
２５ｂ 輝度上限値記憶部（輝度上限値記憶手段）
２５ｃ 輝度下限値記憶部（輝度下限値記憶手段）
２５ｄ 初回撮影条件記憶部（初回撮影条件記憶手段）

Claims (5)

1. 被検体を載置する天板と、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する放射線検出手段と、前記放射線源、および前記放射線検出手段の相対位置を保った状態で両者を前記天板に対して移動させる移動手段と、前記移動手段を制御する移動制御手段と、前記放射線検出手段から出力された検出信号を基に断片画像を生成する画像生成手段と、前記断片画像のヒストグラムを生成するヒストグラム生成手段と、前記ヒストグラムに基づいて次回撮影の撮影条件を決定する撮影条件決定手段と、前記撮影条件に基づいて放射線源を制御する放射線源制御手段と、前記放射線源、および前記放射線検出手段を前記天板に対して移動させながら連写された一連の断片画像をつなぎ合わせて単一の放射線透視画像を生成するつなぎ合わせ手段と、参照値を記憶する参照値記憶手段とを更に備え、前記撮影条件決定手段は、前記ヒストグラムの重心を取得する重心取得手段と、前記ヒストグラムの重心の画素値と前記参照値とを比較して、撮影条件を決定する比較手段とを備え、前記参照値記憶手段は、前記断片画像の位置を示す位置情報と、前記参照値とが連関した参照表を記憶し、前記比較手段は、前記参照表と前記断片画像の前記天板に対する相対位置とによって次回撮影の断片画像に対応した参照値を取得し、これと前記ヒストグラムの重心とを比較することを特徴とする放射線撮影装置。
2. 請求項１に記載の放射線撮影装置において、前記移動制御手段は、一連の断片画像を撮影する際、前記放射線源、および前記放射線検出手段を一方向に移動させることを特徴とする放射線撮影装置。
3. 請求項１または請求項２のいずれかに記載の放射線撮影装置において、輝度上限値を記憶する輝度上限値記憶手段を更に備え、前記ヒストグラムにおける輝度上限値から明るい側の領域を前記ヒストグラムからトリミングすることにより明るい側の領域を前記重心取得手段の重心取得に利用させない上側トリミング手段を更に備えることを特徴とする放射線撮影装置。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の放射線撮影装置において、輝度下限値を記憶する輝度下限値記憶手段を更に備え、前記ヒストグラムにおける輝度下限値から暗い側の領域を前記ヒストグラムからトリミングすることにより暗い側の領域を前記重心取得手段の重心取得に利用させない下側トリミング手段を更に備えることを特徴とする放射線撮影装置。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の放射線撮影装置において、初回撮影条件を記憶する初回撮影条件記憶手段を更に備え、前記撮影条件決定手段は、初回撮影条件に基づいて一連の連写における初回の断片画像の撮影条件を決定することを特徴とする放射線撮影装置。

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