JP5347554B2 - 放射線撮像装置およびゲインキャリブレーション方法 - Google Patents

Description

この発明は、被検体を透過した放射線をフラットパネルディテクタで検出することにより放射線撮像を行う放射線撮像装置およびフラットパネルディテクタのゲインキャリブレーション方法に関する。

このような放射線撮像装置の一種として、Ｘ線撮像装置が知られている。このＸ線撮像装置は、Ｘ線管から被検体に向けてＸ線を照射し、被検体を通過したＸ線をフラットパネルディテクタ（フラットパネル型放射線検出器：ＦＰＤ）により検出し、検出されたＸ線に基づいてＸ線画像を得るものである。

このＸ線撮像装置に使用されるフラットパネルディテクタは、Ｘ線変換層の下に蓄積容量とＴＦＴ素子が格子状に配列されており、各画素が独立して電化を蓄積することで、解像度や感度の劣化、歪みのないＸ線画像が取得できるものである。

しかしながら、このようなフラットパネルディテクタにおいて、各画素から得られた電荷に基づいて所望の最終画像を得るためには、種々の補正が必要となる。このような補正の代表的なものとしては、Ｘ線が照射されていないときの零点（オフセット）のバラツキを補正するオフセット補正、Ｘ線の照射エネルギーに対する感度のバラツキを補正するゲイン補正、欠陥画素を周囲の正常画素から補完する欠陥画素補正などがあげられる。これらについては、予めキャリブレーションにより各画素の特性マップを得ておき、撮影時にはその特性マップを利用して補正を行うことで所望の画像が得られるようにしている。

そして、ゲインキャリブレーションを行う場合には、フラットパネルディテクタの表面に遮蔽物が存在しない状態でフラットパネルディテクタにＸ線を一様照射し、そのときのフラットパネルディテクタ全面の各画素の感度のバラツキを調べて特性マップを作成するのが一般的である（特許文献１参照）。

特開２００６−２６３３３９

このような放射線撮像装置に使用されるフラットパネルディテクタには、その前面に位置決め用のターゲットが配設されているものがある。このターゲットは、放射線透視時に被検体における撮像位置の位置決め等を行うためのものであり、通常、フラットパネルディテクタの前面から取り外すことは困難である。このため、フラットパネルディテクタの前面にこのようなターゲットが存在したままでキャリブレーションを実行した場合には、ターゲットを含んだ状態で特性マップが作成されることになるため、放射線透視時に特性が打ち消されて、位置決め用のターゲットの画像が見えなくなってしまうと言う問題が生ずる。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、フラットパネルディテクタの表面に位置決め用のターゲットが配設されたままでも、このターゲットの画像を消去することなくキャリブレーションを実行することが可能な放射線撮像装置およびゲインキャリブレーション方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、被検体を透過した放射線を、その前面に配置されたターゲットを介してフラットパネルディテクタで検出することにより放射線撮像を行う放射線撮像装置であって、前記フラットパネルディテクタで撮像されるターゲットの画像の画素値を、放射線透視時にターゲットの画像が表示されるような画素値に変更する変更手段と、前記変更手段によりターゲットの画像の画素値を変更した状態で、フラットパネルディテクタのゲイン特性マップを作成するマップ作成手段とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フラットパネルディテクタに放射線を照射して得た一様照射画像から、前記ターゲットの画像を抽出する抽出手段を備え、前記変更手段は、前記抽出手段により抽出したターゲットの画像の画素値を変更する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記フラットパネルディテクタで撮像されるターゲットの位置情報に基づいて、前記ターゲットの画像を記憶する記憶手段を備え、前記変更手段は、前記記憶手段に記憶したターゲットの画像の画素値を変更する。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の発明において、前記変更手段は、前記ターゲットの画像の画素値を、一様照射画像におけるターゲット画像を除いた領域の平均値、または、一様照射画像のターゲットに隣接する領域の画像の画素値に変更する。

請求項５に記載の発明は、被検体を透過した放射線を、その前面に配置されたターゲットを介してフラットパネルディテクタで検出することにより放射線撮像を行う放射線撮像装置であって、前記フラットパネルディテクタに放射線を照射して得た一様照射画像から、前記ターゲットの画像を抽出する抽出手段と、フラットパネルディテクタのゲイン特性マップを作成するマップ作成手段と、前記抽出手段により抽出したターゲット画像の位置を一定の画素値とすることにより、ターゲットの画像を表示するターゲット表示手段とを備えることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記ターゲット表示手段は、前記抽出手段で抽出したターゲットの画像を放射線撮像時に表示する。

請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記抽出手段は、前記一様照射画像に対してフィルターを適用した後、その画像から前記一様照射画像を減算することにより、前記ターゲットの画像を抽出する。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の発明において、前記フィルターはメディアンフィルターである。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、Ｎ×１のメディアンフィルターと１×Ｎのメディアンフィルターを、互いに直交する方向に適用する。

請求項１０に記載の発明は、請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の発明において、ターゲットの画像を抽出した後の画像をターゲット判定閾値を用いて二値化処理することにより、ノイズを除去する。

請求項１１に記載の発明は、被検体を透過した放射線を、その前面に配置されたターゲットを介してフラットパネルディテクタで検出することにより放射線撮像を行う放射線撮像装置におけるフラットパネルディテクタのゲインキャリブレーション方法において、前記フラットパネルディテクタに放射線を照射して一様照射画像を得る一様照射工程と、前記一様照射画像に対してメディアンフィルターを適用するメディアンフィルター処理工程と、前記メディアンフィルター処理工程後の画像から前記一様照射画像を減算することにより前記ターゲットの画像を抽出するターゲット抽出工程と、前記抽出工程において抽出したターゲットの画像の画素値を、一様照射画像におけるターゲット画像を除いた領域の平均値、または、一様照射画像のターゲットに隣接する領域の画像の画素値に変更する変更工程と、前記変更工程後の画像を利用してフラットパネルディテクタのゲイン特性マップを作成するマップ作成工程とを備えることを特徴とする。

請求項１、請求項５および請求項１１に記載の発明によれば、フラットパネルディテクタの表面に位置決め用のターゲットが配設されたままでも、ターゲットの画像を消去することなくキャリブレーションを実行することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、一様照射画像からターゲットの画像を抽出することから、実際のターゲットの位置を正確に表示することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、予め記憶したターゲットの画像の画素値を変更することから、画像処理に要する時間を短縮することが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、ターゲットの画像を本来のままの正確なものとして表示することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、抽出手段で抽出したターゲットの画像を、放射線撮像時に表示することが可能となる。

請求項７に記載の発明によれば、一様照射画像に対してフィルターを適用した後その画像から一様照射画像を減算することにより、ターゲットの画像のみを効果的に抽出することが可能となる。

請求項８に記載の発明によれば、エッジを残したままノイズ除去を行うメディアンフィルターの作用により、ターゲットの画像を鮮明に抽出することができる。

請求項９に記載の発明によれば、互いに直交する一方向に対してのみフィルター処理を行うＮ×１のメディアンフィルターと１×Ｎのメディアンフィルターとの作用により、抽出処理に要する時間を長くすることなくターゲットの画像を抽出することが可能となる。

請求項１０に記載の発明によれば、ターゲット判定閾値による二値化処理により、不要なノイズを除去することが可能となる。

この発明の第１実施形態に係る放射線撮像装置の概要図である。 この発明の第１実施形態に係るキャリブレーション動作を示すフローチャートである。 画像表示部５に表示される表示画像を示す概要図である。 画像表示部５に表示される表示画像を示す概要図である。 画像表示部５に表示される表示画像を示す概要図である。 画像表示部５に表示される表示画像を示す概要図である。 この発明の第２実施形態に係る放射線撮像装置の概要図である。 この発明の第２実施形態に係るキャリブレーション動作を示すフローチャートである。 この発明の第３実施形態に係る放射線撮像装置の概要図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明の第１実施形態に係る放射線撮像装置の概要図である。

この放射線撮像装置は、Ｘ線を利用したＸ線撮像装置であり、Ｘ線管１からテーブル３上の被検体４に向けてＸ線を照射し、被検体４を通過したＸ線をフラットパネルディテクタ２により検出し、検出されたＸ線に基づいてＸ線画像を得るものである。この放射線撮像装置は、フラットパネルディテクタ２により検出され、画像処理部７で画像処理されたＸ線による映像信号を利用して、放射線透視像を表示する画像表示部５を備える。なお、フラットパネルディテクタ２の前面には、十字状の形状を有する位置決め用のターゲットが配設されている。図１においては、画像表示部５にターゲットの画像が表示された状態を示している。

この画像処理部７は、後述するように、フィルター処理部７２と減算部７３とからなりターゲットの画像の抽出処理を行う抽出部７１と、二値化処理を行う二値化処理部７４と、ターゲットの画像の画素値に対して変更処理を行う変更部７５と、ゲイン特性マップを作成するマップ作成部７６とを備える。

次に、この放射線撮像装置を使用して画像を撮像する前にキャリブレーションを実行する処理動作について説明する。図２は、この発明の第１実施形態に係るキャリブレーション動作を示すフローチャートである。また、図３乃至図６は、画像表示部５に表示される表示画像を示す概要図である。

キャリブレーションを行う場合には、最初に、図１に示す被検体４がない状態で、Ｘ線管１からフラットパネルディテクタ２に放射線を照射することにより、フラットパネルディテクタ２の一様照射画像ａ１を取得する（ステップＳ１）。この状態においては、図３に示すように、一様照射画像ａ１には、ターゲットの画像ｂ１が映し出されている。なお、図３におけるストライプ状の領域は、フラットパネルディテクタ２のゲインのムラに基づき一様照射画像ａ１に表れる輝度のムラを表現している。

次に、ターゲットの画像を抽出する抽出処理工程を実行する。この抽出処理工程は、メディアンフィルター処理工程（ステップＳ２）と減算処理工程（ステップＳ３）から構成される。すなわち、この抽出処理工程においては、最初に、図１に示すフィルター処理部７２により、図３に示すように、一様照射画像ａ１に対してＮ×１のメディアンフィルターと１×Ｎのメディアンフィルターを、互いに直交する方向に適用する（ステップＳ１）。そして、図１に示す減算部７３により、もとの一様照射画像ａ１からメディアンフィルターを適用した後の画像を減算する（ステップＳ３）。これにより、図４に示すように、突出したターゲットの画像ｂ２を抽出することができる。

ここで、上述したＮの大きさは、ターゲットのサイズにより決定されるフィルターサイズである。メディアンフィルター処理によりターゲットの画像を消去するためには、Ｎのサイズはターゲットの幅方向の画素数の２倍以上とする必要がある。

なお、上述した実施形態においては、フィルター処理にメディアンフィルターを使用しているが、このメディアンフィルターに替えて、ローパスフィルター等の他のフィルターを適用することも可能である。但し、ローパスフィルターを使用した場合には、抽出後のターゲットの画像が鈍る傾向がある。これに対し、メディアンフィルターを使用した場合には、エッジを残したままノイズ除去を行うメディアンフィルターの作用により、抽出後のターゲットの画像ｂ２を鮮明なものとすることが可能となる。

また、上述した実施形態においては、Ｎ×１のメディアンフィルターと１×Ｎのメディアンフィルターを、互いに直交する方向に適用することにより、ターゲットの画像を抽出している。このように行数または列数が１のメディアンフィルターを利用した場合には、フィルター処理を高速に実行することができる。そして、これらのフィルターを互いに直交する方向に対して適用して画像の全面をフィルター処理することにより、Ｎ×Ｎのメディアンフィルターを使用した場合と比較して、フィルター処理に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。

次に、図１に示す二値化処理部７４により、ターゲットの画像を抽出した後の画像をターゲット判定閾値を用いて二値化処理することにより、ノイズを除去するノイズ除去処理工程を実行する（ステップＳ４）。すなわち、メディアンフィルター処理工程と減算処理工程を実行してターゲットの画像を抽出した画像には、ノイズが含まれている。このノイズを、予め設定したターゲット判定用の閾値で二値化処理する。これにより、ターゲットの位置が最終的に特定される。

次に、図１に示す変更部７５により、図３に示す最初の一様照射画像ａ１において、ターゲットの画像の画素値を、もとの一様照射画像ａ１におけるターゲット画像ｂ１を除いた領域の平均値、または、もとの一様照射画像ａ１のターゲットに隣接する領域の画像の画素値に変更する変更処理工程を実行する（ステップＳ５）。これにより、図５に示すように、ターゲットのない画像ａ２を得ることができる。

そして、図１に示すマップ作成部７６により、この画像ａ２を利用して、フラットパネルディテクタ２のゲイン特性マップを作成するマップ作成工程を実行する（ステップＳ６）。これにより、ターゲットの影響を防止しながらゲイン特性マップを作成することができる。このため、その後のＸ線撮影工程における透視時においては、図６に示すように、画像表示部５に表示される画像ａ３中にターゲットの画像ｂ３を表示することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、変更処理工程においてターゲットの画像の画素値を、もとの一様照射画像ａ１におけるターゲット画像ｂ１を除いた領域の平均値、または、もとの一様照射画像ａ１のターゲットに隣接する領域の画像の画素値に変更している。これは、もとの一様照射画像ａ１におけるターゲット画像ｂ１を除いた領域の平均値、または、もとの一様照射画像ａ１のターゲットに隣接する領域の画像の画素値が、ターゲットが存在しなかったら取り得るであろう値であると考えられるためである。但し、ターゲットの画像の画素値をその他の値に変更してもよい。この画素値は、その後のＸ線撮影工程における透視時において、画像表示部５に表示される画像ａ３中にターゲットの画像ｂ３が表示されるような値であれば、どのような値でもよい。但し、この画素値を、ターゲットが存在しなかったら取り得るであろう値とした場合には、ターゲットの画像を本来のままの正確なものとして表示することが可能となる。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図７は、この発明の第２実施形態に係る放射線撮像装置の概要図である。

この第２実施形態に係る放射線撮像装置は、第１実施形態に係る放射線撮像装置の画像処理部７における変更部７５のかわりに、画像処理部８においてターゲットの画像を表示するためのターゲット表示部８５が配設されている点が第１実施形態と異なっている。

図８は、この発明の第２実施形態に係るキャリブレーション動作を示すフローチャートである。なお、この第２実施形態において、上述した第１実施形態と同様の部材や工程については、詳細な説明を省略する。

キャリブレーションを行う場合には、最初に、フラットパネルディテクタ２の一様照射画像ａ１を取得する（ステップＳ１１）。この状態においては、図３に示すように、一様照射画像ａ１には、ターゲットの画像ｂ１が映し出されている。次に、第１実施形態と同様のメディアンフィルター処理工程（ステップＳ１２）と減算処理工程（ステップＳ１３）とにより、ターゲットの画像を抽出する抽出処理工程を実行する。これにより、図４に示すように、突出したターゲットの画像ｂ２を抽出することができる。次に、ノイズ除去処理工程を実行する（ステップＳ１４）。これにより、ターゲットの位置が最終的に特定される。

次に、フラットパネルディテクタ２のゲイン特性マップを作成するマップ作成工程を実行する（ステップＳ１５）。これまでの工程により、フラットパネルディテクタ２のキャリブレーションが行われる。但し、この状態においては、ターゲットを含んだ状態でゲイン特性マップが作成されることになるため、その後のＸ線撮影工程における透視時においては、画像表示部５にターゲットの画像は表示されない。

このため、マップ作成工程に引き続き、ターゲット表示工程を実行する（ステップＳ１６）。このターゲット表示工程は、図８に示すターゲット表示部８５が、抽出手段により抽出したターゲット画像の位置を一定の画素値とすることにより、ターゲットの画像を強制的に表示する工程である。なお、ターゲット画像の位置を一定の画素値とするためには、抽出工程で抽出したターゲットの画像をそのまま表示すればよい。但し、ターゲット画像の位置を予め設定した一定の画素値に設定するようにしてもよい。

このように、ターゲット表示部８５により強制的にターゲットの画像を表示するようにした場合においても、その後のＸ線撮影工程における透視時において、図６に示すように、画像表示部５に表示される画像ａ３中にターゲットの画像ｂ３を表示することが可能となる。

次に、この発明のさらに他の実施形態について説明する。図９は、この発明の第３実施形態に係る放射線撮像装置の概要図である。なお、この第３実施形態において、上述した第１、第２実施形態と同様の部材や工程については、詳細な説明を省略する。

上述した第１、第２実施形態においては、いずれも、フィルター処理部７２においてメディアンフィルター処理を行った後、元の一様照射画像からメディアンフィルターを適用した後の画像を減算する抽出部７１によりターゲットの画像を抽出している。そして、上述した第１実施形態においては、変更部７５が、抽出されたターゲットの画像の画素値をＸ線透視時にターゲットの画像が表示されるような画素値に変更している。しかしながら、ターゲットの画像を抽出するかわりに、ターゲットの画像の情報を予め記憶しておき、その位置の画像の画素値をＸ線透視時にターゲットの画像が表示されるような画素値に変更するようにしてもよい。

図９に示すように、この第３実施形態に係る画像処理部９は、図１に示す第１実施形態の画像処理部７における抽出部７１および二値化処理部７３のかわりに、ターゲット画像記憶部９１を備える。このターゲット画像記憶部９１には、前記フラットパネルディテクタで２撮像されるターゲットの位置情報に基づいて、ターゲットの画像が記憶されている。

そして、変更部７５により、ターゲット画像記憶部９１に記憶されたターゲットの画像に対し、その画素値を、もとの一様照射画像におけるターゲット画像を除いた領域の平均値、または、もとの一様照射画像のターゲットに隣接する領域の画像の画素値に変更する変更処理を実行する。これにより、第１実施形態と同様、Ｘ線撮影工程における透視時に、図６に示すように、画像表示部５に表示される画像ａ３中にターゲットの画像ｂ３を表示することが可能となる。

この第３実施形態においては、フィルター処理や減算処理が不要となることから、画像処理に要する時間を短縮することができる。但し、上述した第１実施形態のように、フィルター処理部７２においてメディアンフィルター処理を行った後、元の一様照射画像からメディアンフィルターを適用した後の画像を減算する抽出部７１によりターゲットの画像を抽出した場合には、実際のターゲットの位置を正確に表示することが可能となる。これに対して、この第３実施形態のように、ターゲット画像記憶部９１に記憶されたターゲットの画像を利用した場合には、実際のターゲットの位置とターゲット画像記憶部９１に記憶されたターゲットの画像の位置とに差異があった場合には、画像表示部５に表示された画像ａ３中においてターゲットの画像ｂ３が位置ずれを生ずることになる。

なお、上述した第１，第２、第３実施形態においては、いずれも、Ｘ線撮像工程の前にマップ作成工程を実行しているが、このマップ作成工程はＸ線撮像工程の前に必ず実行する必要はない。このマップ作成工程は、装置が稼働するたびに実行するようにしてもよいし、その他の一定の期間毎に実行するようにしてもよい。

１ Ｘ線管
２ フラットパネルディテクタ
３ テーブル
４ 被検体
５ 画像表示部
７ 画像処理部
８ 画像処理部
９ 画像処理部
７１ 抽出部
７２ フィルター処理部
７３ 減算部
７４ 二値化処理部
７５ 変更部
７６ マップ作成部
８５ ターゲット表示部
９１ ターゲット画像記憶部

Claims (11)

1. 被検体を透過した放射線を、その前面に配置されたターゲットを介してフラットパネルディテクタで検出することにより放射線撮像を行う放射線撮像装置であって、
   前記フラットパネルディテクタで撮像されるターゲットの画像の画素値を、放射線透視時にターゲットの画像が表示されるような画素値に変更する変更手段と、
   前記変更手段によりターゲットの画像の画素値を変更した状態で、フラットパネルディテクタのゲイン特性マップを作成するマップ作成手段と、
   を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
2. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、
   前記フラットパネルディテクタに放射線を照射して得た一様照射画像から、前記ターゲットの画像を抽出する抽出手段を備え、
   前記変更手段は、前記抽出手段により抽出したターゲットの画像の画素値を変更する放射線撮像装置。
3. 請求項１に記載の放射線撮像装置において、
   前記フラットパネルディテクタで撮像されるターゲットの位置情報に基づいて、前記ターゲットの画像を記憶する記憶手段を備え、
   前記変更手段は、前記記憶手段に記憶したターゲットの画像の画素値を変更する放射線撮像装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の放射線撮像装置において、
   前記変更手段は、前記ターゲットの画像の画素値を、一様照射画像におけるターゲット画像を除いた領域の平均値、または、一様照射画像のターゲットに隣接する領域の画像の画素値に変更する放射線撮像装置。
5. 被検体を透過した放射線を、その前面に配置されたターゲットを介してフラットパネルディテクタで検出することにより放射線撮像を行う放射線撮像装置であって、
   前記フラットパネルディテクタに放射線を照射して得た一様照射画像から、前記ターゲットの画像を抽出する抽出手段と、
   フラットパネルディテクタのゲイン特性マップを作成するマップ作成手段と、
   前記抽出手段により抽出したターゲット画像の位置を一定の画素値とすることにより、ターゲットの画像を表示するターゲット表示手段と、
   を備えることを特徴とする放射線撮像装置。
6. 請求項５に記載の放射線撮像装置において、
   前記ターゲット表示手段は、前記抽出手段で抽出したターゲットの画像を放射線撮像時に表示する放射線撮像装置。
7. 請求項５に記載の放射線撮像装置において、
   前記抽出手段は、前記一様照射画像に対してフィルターを適用した後、その画像から前記一様照射画像を減算することにより、前記ターゲットの画像を抽出する放射線撮像装置。
8. 請求項７に記載の放射線撮像装置において、
   前記フィルターはメディアンフィルターである放射線撮像装置。
9. 請求項８に記載の放射線撮像装置において、
   Ｎ×１のメディアンフィルターと１×Ｎのメディアンフィルターを、互いに直交する方向に適用する放射線撮像装置。
10. 請求項７乃至請求項９のいずれかに記載の放射線撮像装置において、
    ターゲットの画像を抽出した後の画像をターゲット判定閾値を用いて二値化処理することにより、ノイズを除去する放射線撮像装置。
11. 被検体を透過した放射線を、その前面に配置されたターゲットを介してフラットパネルディテクタで検出することにより放射線撮像を行う放射線撮像装置におけるフラットパネルディテクタのゲインキャリブレーション方法において、
    前記フラットパネルディテクタに放射線を照射して一様照射画像を得る一様照射工程と、
    前記一様照射画像に対してメディアンフィルターを適用するメディアンフィルター処理工程と、
    前記メディアンフィルター処理工程後の画像から前記一様照射画像を減算することにより前記ターゲットの画像を抽出するターゲット抽出工程と、
    前記抽出工程において抽出したターゲットの画像の画素値を、一様照射画像におけるターゲット画像を除いた領域の平均値、または、一様照射画像のターゲットに隣接する領域の画像の画素値に変更する変更工程と、
    前記変更工程後の画像を利用してフラットパネルディテクタのゲイン特性マップを作成するマップ作成工程と、
    を備えることを特徴とするゲインキャリブレーション方法。