JP5376766B2 - Ｘ線撮影装置、ｘ線撮影方法およびｘ線画像表示方法 - Google Patents

Description

この発明は、被写体を透過したＸ線を検出する第一のＸ線検出器および第一のＸ線検出器より視野が小さい第二のＸ線検出器を備えたＸ線撮影装置のＸ線撮影技術に関する。

被写体を透過したＸ線をＸ線検出器で検出して被写体を撮影するＸ線撮影装置には、二つのＸ線検出器を備えたものがある（例えば、特許文献１参照）。図９は、二つのＸ線検出器を備えたＸ線撮影装置を説明するための説明図である。同図に示すように、このＸ線撮影装置は、二つのＸ線検出器すなわちＸ線検出器２１ａおよび２１ｂを備える。

Ｘ線検出器２１ａは、ＦＰＤ（Flat Panel Detector：平面検出器）であり、画素サイズは１５０−２００μｍ、視野は２０ｃｍ−４０ｃｍである。図１０は、ＦＰＤの構成の一例を示す図である。同図に示すように、ＦＰＤは、Ｘ線を検出する検出素子２１−１、検出素子２１−１が検出したＸ線を電荷に変換する光電膜２１−２、光電膜２１−２によって変換された電荷を蓄積する電荷蓄積コンデンサ２１−３、電荷蓄積コンデンサ２１−３に蓄積された電荷をゲードドライバ２２の信号に基づいて信号出力線２１−５に読み出すＴＦＴ２１−４が画素ごとにマトリックス上に配置されて構成される。

ＦＰＤでは、ＴＦＴ２１−４を小さくすることができないため、画素サイズを小さくすることができない。したがって、ＦＰＤの画素サイズは５０μｍが限界である。ただし、画素サイズを５０μｍとすると、１辺４０ｃｍのＦＰＤでは画素数が１６００万にもなり、画像メモリや画像処理に過大のハードウェアが必要となる。このため、画素サイズを５０μｍとすることは現実的ではなく、画素サイズは１５０−２００μｍとなる。

Ｘ線検出器２１ｂは、Ｘ線検出器２１ａと比較して高精細（高解像度）だが視野が狭い検出器であり、画素サイズは２０μｍ程度、視野は２０−３０ｍｍ程度である。図１１は、かかる小視野高精細のＸ線検出器の構成の一例を示す図である。同図に示すように、このＸ線検出器は、ＣＣＤ２１−６上にシンチレータ２１−７としてＣsIを乗せ、容器２１−８に格納して構成される。ここで、ＣＣＤ２１−６は、単結晶Ｓi素材から作るので、１辺４０ｃｍのような大視野を実現することはできない。

図９に示したＸ線撮影装置では、通常、Ｘ線検出器２１ａを使って撮影が行われるが、詳細観察が必要な病変などが発見されると、Ｘ線発生部１が発生するＸ線の視野内にＸ線検出器２１ｂが挿入され、病変部の高精細撮影が実施される。

Ｘ線検出器２１ｂの画素サイズは２０μｍ程度と非常に小さいので、Ｘ線検出器２１ｂを用いて撮影された画像の拡大率はきるだけ小さくしたほうが良い。ここで、拡大率は、図１２に示すように、Ｘ線焦点と関心部位との距離をｄ１とし、Ｘ線焦点とＸ線検出器との距離をｄ２とすると、ｄ２／ｄ１である。したがって、拡大率を小さくするためには、ｄ２をできるだけ小さくすること、すなわちＸ線検出器２１ｂをできるだけ被検体に密着させることが必要となる。このため、Ｘ線検出器２１ｂは、図９に示すように、Ｘ線検出器２１ａよりＸ線発生部１に近い位置に置かれる。

米国特許第６２８５７３９号明細書

二つのＸ線検出器を備えたＸ線撮影装置では、Ｘ線検出器２１ａで撮影した画像の観察中に病変が見つかった場合に、術者がＸ線検出器２１ｂを操作して病変部の撮影をできるだけ簡単に行えることが必要となる。しかしながら、Ｘ線検出器２１ｂの視野が正確に病変部に合うようにＸ線検出器２１ｂを操作することは簡単ではないという問題がある。また、Ｘ線検出器２１ｂで撮影した病変部の画像とＸ線検出器２１ａで撮影した周辺画像を別々に観察するだけでは、病変部を正確に観察することができない場合もある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、術者が二つのＸ線検出器を用いて病変部などの詳細な観察を効率良く行うことを可能とするＸ線撮影装置、Ｘ線撮影方法およびＸ線画像表示方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、被写体を透過したＸ線を検出する第一のＸ線検出器および該第一のＸ線検出器より視野が小さい第二のＸ線検出器を用いてそれぞれ撮影された第一の画像および第二の画像を表示するＸ線撮影装置であって、前記第一の画像上で第二の画像の撮影領域の指定を受け付ける第二画像撮影領域指定受付手段と、前記第二画像撮影領域受付手段により受け付けられた第二の画像の撮影領域を撮影する位置に第二のＸ線検出器を移動する第二Ｘ線検出器移動手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、被検体を透過したＸ線を検出する第一のＸ線検出器および該第一のＸ線検出器より視野が小さい第二のＸ線検出器を用いてそれぞれ撮影された第一の画像および第二の画像を表示するＸ線撮影装置であって、第二の画像の撮影領域が第一の画像の撮影領域の一部に対応する場合に、第一の画像の対応する位置に第二の画像を表示する画像表示手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、被写体を透過したＸ線を検出する第一のＸ線検出器および該第一のＸ線検出器より視野が小さい第二のＸ線検出器を用いてそれぞれ撮影された第一の画像および第二の画像を表示するＸ線撮影装置によるＸ線撮影方法であって、前記第一の画像上で第二の画像の撮影領域の指定を受け付ける第二画像撮影領域指定受付ステップと、前記第二画像撮影領域受付ステップにより受け付けられた第二の画像の撮影領域を撮影する位置に第二のＸ線検出器を移動する第二Ｘ線検出器移動ステップとを含んだことを特徴とする。

また、本発明は、被検体を透過したＸ線を検出する第一のＸ線検出器および該第一のＸ線検出器より視野が小さい第二のＸ線検出器を用いてそれぞれ撮影された第一の画像および第二の画像を表示するＸ線撮影装置によるＸ線画像表示方法であって、第二の画像の撮影領域が第一の画像の撮影領域の一部に対応する場合に、第一の画像の対応する位置に第二の画像を表示する画像表示ステップを含んだことを特徴とする。

本発明によれば、術者は、第一の画像上で第二の画像の撮影領域を簡単に指定することができる。

また、本発明によれば、術者は、周辺の画像と対比しながら第二の画像観察することができる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るＸ線撮影装置、Ｘ線撮影方法およびＸ線画像表示方法の好適な実施例を詳細に説明する。

まず、本実施例に係るＸ線撮影装置の構成について説明する。図１は、本実施例に係るＸ線撮影装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このＸ線撮影装置は、Ｘ線発生部１と、Ｘ線検出部２と、機構部３と、高電圧発生部４と、Ｃアーム５と、天板６と、画像処理部７と、表示部８と、操作部９と、システム制御部１０とを有する。

Ｘ線発生部１は、天板６上の被検体に照射するＸ線を発生する装置であり、高電圧発生部４から供給される高電圧を用いてＸ線を発生するＸ線管１１と、Ｘ線管１１が発生したＸ線の一部を遮蔽することによって照射野を制御するＸ線絞り器１２とを有する。

Ｘ線検出部２は、被検体を透過したＸ線を検出して画像データを生成する装置であり、被検体を撮影する場合に通常用いられる平面検出器であるＸ線検出器２１ａと、Ｘ線検出器２１ａより小視野高精細で病変部などの詳細観察に用いられるＸ線検出器２１ｂと、Ｘ線検出器２１ａから電荷を取り出すゲートドライバ２２と、Ｘ線検出器２１ａにより検出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器２３と、電荷・電圧変換器２３により変換された電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器２４とを有する。

機構部３は、Ｘ線検出器２１ａおよび２１ｂ、Ｃアーム５ならびに天板６を移動する装置であり、Ｘ線検出器２１ａおよび２１ｂを移動するＸ線検出器移動機構３１と、Ｃアーム５を回転したり移動したりするＣアーム回動・移動機構３２と、天板６を移動する天板移動機構３３と、システム制御部１０の指示に基づいてＸ線検出器移動機構３１、Ｃアーム回動・移動機構３２および天板移動機構３３を制御する機構制御部３４とを有する。

高電圧発生部４は、Ｘ線発生部１がＸ線の発生に必要とする高電圧を供給する装置であり、システム制御部１０の指示に基づいて高電圧の発生を制御してＸ線の発生を制御するＸ線制御部４１と、高電圧を発生する高電圧発生器４２とを有する。

Ｃアーム５は、Ｘ線発生部１ならびにＸ線検出器２１ａおよび２１ｂを保持するアームであり、天板６は、被検体を乗せる板である。画像処理部７は、Ｘ線検出部２により生成された画像データを処理する処理部であり、再構成演算やサブトラクション演算などを行う画像演算回路７１と、画像データを記憶する画像データ記憶回路７２とを有する。

表示部８は、画像データ記憶回路７２に記憶された画像を表示する装置であり、モニタ８２への表示を制御する表示制御部８１と、画像を表示するモニタ８２とを有する。操作部９は、術者による操作を受け付けるコンソールであり、システム制御部１０は、術者の操作に基づいてＸ線診断装置全体を制御する装置である。

次に、Ｘ線検出器２１ｂを用いた撮影について説明する。図２は、図１に示したＸ線撮影装置の構成のうちＸ線検出器２１ｂを用いた撮影に関連する構成を示す図である。なお、図２では、モニタ８２がモニタ８２ａおよびモニタ８２ｂから構成され、Ｘ線検出器２１ａを用いて撮影された被検体の画像がモニタ８２ａに表示されているものとする。

Ｘ線検出器２１ｂを用いた撮影では、表示制御部８１が、モニタ８２ａに表示した被検体の画像に対して術者がポインティングデバイス８３を使用して指定した撮影領域を受け付ける。図３は、モニタ８２ａ上でのポインティングデバイス８３を使用した撮影領域の指定を説明するための説明図である。同図に示すように、術者は、Ｘ線検出器２１ａによる画像８４上でマウス等のポインティングデバイス８３を使用して矩形８５を移動することによって、Ｘ線検出器２１ｂによる撮影領域を指定する。

そして、表示制御部８１が受け付けた撮影領域を撮影できる位置にＸ線検出器２１ｂを移動するようにシステム制御部１０が検出器動作制御部３４ｂに指示する。具体的には、システム制御部１０は検出器移動指示部１０１を有し、検出器移動指示部１０１が、モニタ８２ａ上で指定された撮影領域の画面座標系における座標をＸ線検出器２１ｂの物理座標系における座標に変換し、検出器動作制御部３４ｂにＸ線検出器２１ｂの移動を指示する。そして、検出器動作制御部３４ｂが、Ｘ線検出器移動機構３１を制御してＸ線検出器２１ｂを移動する。なお、検出器動作制御部３４ｂは、機構制御部３４の一部である。

図４は、Ｘ線検出器移動機構３１のうちのＸ線検出器２１ｂの移動機構の一例を示す図である。同図に示すように、この移動機構は、Ｘ線検出器２１ｂをＸ線検出器２１ａに対してＸ方向にする移動するＸ方向駆動機構３１ａとＹ方向にする移動するＹ方向駆動機構３１ｂとを備える。

そして、モニタ８２ａ上で術者によって指定された撮影領域を撮影できる位置にＸ線検出器２１ｂが移動すると、表示制御部８１が、Ｘ線検出器２１ｂが検出したＸ線に基づいて生成された画像信号を受け取り、モニタ８２ａ上で術者によって指定された撮影領域に表示する。

図５は、Ｘ線検出器２１ｂによる画像のモニタ８２ａ上での表示方法を説明するための説明図である。同図に示すように、表示制御部８１は、Ｘ線検出器２１ｂによる画像８６およびＸ線検出器２１ｂの容器部分の画像を、Ｘ線検出器２１ａによる画像８４上で術者によって指定された撮影領域にオーバーラップして表示する。

このように、検出器移動指示部１０１が、モニタ８２ａ上で指定された撮影領域の画面座標系における座標を物理座標系における座標に変換し、検出器動作制御部３４ｂにＸ線検出器２１ｂの移動を指示し、検出器動作制御部３４ｂが、Ｘ線検出器移動機構３１を制御してＸ線検出器２１ｂを移動することによって、術者は病変部などを簡単な操作で高精細表示することができる。

また、表示制御部８１が、Ｘ線検出器２１ｂによる画像８６を、Ｘ線検出器２１ａによる画像８４上で術者によって指定された撮影領域にオーバーラップして表示することによって、術者は、病変部などを周辺領域と比較しながら詳細に観察することができる。

なお、ここでは、Ｘ線検出器２１ａによる画像８４は、Ｘ線検出器２１ｂが移動する直前の画像であるが、Ｘ線検出器２１ａによる画像８４としてＸ線検出器２１ａによるリアルタイム画像を表示することもできる。また、Ｘ線検出器２１ｂによる画像８６としては、１ショット画像とすることもリアルタイム画像とすることもできる。

また、図５では、Ｘ線検出器２１ｂを用いて撮影した画像をそのまま表示する場合について説明したが、Ｘ線検出器２１ｂはＸ線検出器２１ａと比較して高精細であることから、撮影した画像を拡大して表示することもできる。図６は、Ｘ線検出器２１ｂを用いて撮影した画像の拡大表示を説明するための説明図である。同図に示すように、拡大表示では、術者から指示があると、表示制御部８１は、Ｘ線検出器２１ｂによる画像８６（図５参照）の拡大画像８７をＸ線検出器２１ａによる画像８４にオーバーラップして表示する。このように、表示制御部８１が、Ｘ線検出器２１ｂによる画像を拡大して表示することによって、術者は病変部などの詳細を正確に観察することができる。

また、Ｘ線検出器２１ｂはＸ線検出器２１ａと感度が異なるため、図７に示すように、Ｘ線検出器２１ｂを用いて得られる画像とＸ線検出器２１ａを用いて得られる画像では、画素値の頻度分布が異なる。このため、表示制御部８１は、Ｘ線検出器２１ｂによる画像の階調をＸ線検出器２１ａによる画像の階調とは異なる画素値に対応させ、それぞれの画像で最適階調となるように階調処理を行う。このように、表示制御部８１が、Ｘ線検出器２１ｂによる画像およびＸ線検出器２１ａによる画像のそれぞれで最適階調となる階調処理を行うことによって、両方の画像とも鮮明に表示することができる。

次に、本実施例に係るＸ線撮影装置による小視野高精細画像表示処理の処理手順について説明する。図８は、本実施例に係るＸ線撮影装置による小視野高精細画像表示処理の処理手順を示すフローチャートである。

同図に示すように、この小視野高精細画像表示処理では、表示制御部８１が、Ｘ線検出器２１ａを用いて撮影された画像をモニタ８２ａに表示し、Ｘ線検出器２１ｂを用いて撮影される矩形領域の指定を術者から受け付ける（ステップＳ１）。

そして、検出器移動指示部１０１が、術者によって指定された矩形領域の画面座標系における座標をＸ線検出器２１ｂの物理座標系の座標に変換し（ステップＳ２）、矩形領域を撮影できるように検出器動作制御部３４ｂにＸ線検出器２１ｂの移動を指示する（ステップＳ３）。

そして、検出器動作制御部３４ｂが、Ｘ線検出器２１ｂを移動し（ステップＳ４）、Ｘ線検出器２１ｂが術者によって指定された矩形領域を撮影する位置に移動すると、Ｘ線検出器２１ｂを用いた撮影を開始する。

そして、表示制御部８１が、Ｘ線検出器２１ｂで検出されたＸ線に基づく画素値をＸ線検出器２１ｂの感度に関して最適になるように階調変換し（ステップＳ５）、Ｘ線検出器２１ａによる画像上で術者によって指定された矩形領域にＸ線検出器２１ｂを用いて撮影した画像を表示する（ステップＳ６）。

上述してきたように、本実施例では、表示制御部８１がＸ線検出器２１ａによる画像上での術者による矩形領域の指定を受け付け、検出器移動指示部１０１がその矩形領域の画面座標系における座標をＸ線検出器２１ｂの物理座標系の座標に変換する。そして、検出器移動指示部１０１は矩形領域を撮影できるようにＸ線検出器２１ｂの移動を検出器動作制御部３４ｂに指示し、検出器動作制御部３４ｂがＸ線検出器２１ｂを移動する。したがって、術者は簡単な操作で病変部などの高精細画像をモニタ８２ａに表示させることができる。

また、本実施例では、表示制御部８１が、Ｘ線検出器２１ａを用いて撮影された画像上で術者によって指定された矩形領域にＸ線検出器２１ｂを用いて撮影された画像をオーバーラップして表示することとしたので、術者は病変部などの詳細を周辺の画像と対比しながら観察することができる。

また、本実施例では、表示制御部８１が、Ｘ線検出器２１ｂを用いて撮影した画像を術者からの指示に基づいて拡大して表示することとしたので、術者は病変部などをより詳細に観察することができる。

また、本実施例では、表示制御部８１が、Ｘ線検出器２１ｂで検出されたＸ線に基づく画素値をＸ線検出器２１ｂの感度に関して最適になるように階調変換することとしたので、Ｘ線検出器２１ａおよび２１ｂの感度が異なる場合にも、それぞれのＸ線検出器による画像を鮮明に表示することができる。

なお、本実施例では、Ｘ線検出器２１ｂがＸ線検出器２１ａと比較して高精細である場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、Ｘ線検出器２１ｂがＸ線検出器２１ａと比較してＸ線の検出範囲が大きく異なるなど、Ｘ線検出器２１ａとＸ線検出器２１ｂの特徴が異なる場合に同様に適用することができる。

以上のように、本発明は、Ｘ線を用いて患者などを撮影する場合に有用であり、特に、特徴が異なる二つのＸ線検出器を操作して観察する場合に適している。

本実施例に係るＸ線撮影装置の構成を示す機能ブロック図である。 図１に示したＸ線撮影装置の構成のうちＸ線検出器２１ｂを用いた撮影に関連する構成を示す図である。 モニタ８２ａ上でのポインティングデバイス８３を使用した撮影領域の指定を説明するための説明図である。 Ｘ線検出器移動機構３１のうちのＸ線検出器２１ｂの移動機構の一例を示す図である。 Ｘ線検出器２１ｂによる画像のモニタ８２ａ上での表示方法を説明するための説明図である。 Ｘ線検出器２１ｂを用いて撮影した画像の拡大表示を説明するための説明図である。 オーバーラップさせる二つの画像それぞれの最適階調変換を説明するための説明図である。 本実施例に係るＸ線撮影装置による小視野高精細画像表示処理の処理手順を示すフローチャートである。 二つのＸ線検出器を備えたＸ線撮影装置を説明するための説明図である。 ＦＰＤの構成の一例を示す図である。 小視野高精細のＸ線検出器の構成の一例を示す図である。 拡大率の定義を示す図である。

符号の説明

１ Ｘ線発生部
２ Ｘ線検出部
３ 機構部
４ 高電圧発生部
５ Ｃアーム
６ 天板
７ 画像処理部
８ 表示部
９ 操作部
１０ システム制御部
１１ Ｘ線管
１２ Ｘ線絞り器
２１ａ，２１ｂ Ｘ線検出器
２１−１ 検出素子
２１−２ 光電膜
２１−３ 電荷蓄積コンデンサ
２１−４ ＴＦＴ
２１−５ 信号出力線
２１−６ ＣＣＤ
２１−７ シンチレータ
２１−８ 容器
２２ ゲートドライバ
２３ 電荷・電圧変換器
２４ Ａ／Ｄ変換器
３１ Ｘ線検出器移動機構
３１ａ Ｘ方向駆動機構
３１ｂ Ｙ方向駆動機構
３２ Ｃアーム回動・移動機構
３３ 天板移動機構
３４ 機構制御部
３４ａ，３４ｂ 検出器動作制御部
４１ Ｘ線制御部
４２ 高電圧発生器
７１ 画像演算回路
７２ 画像データ記憶回路
８１ 表示制御部
８２、８２ａ、８２ｂ モニタ
８３ ポインティングデバイス
８４ Ｘ線検出器２１ａによる画像
８５ 矩形
８６ Ｘ線検出器２１ｂによる画像
８７ 拡大画像
１０１ 検出器移動指示部

Claims (4)

1. 被写体を透過したＸ線を検出する第一のＸ線検出器および該第一のＸ線検出器より視野が小さい第二のＸ線検出器を用いてそれぞれ撮影された第一の画像および第二の画像を表示するＸ線撮影装置であって、
   前記第一の画像上で第二の画像の撮影領域の指定を受け付ける第二画像撮影領域指定受付手段と、
   前記第二画像撮影領域指定受付手段により受け付けられた第二の画像の撮影領域を撮影する位置に第二のＸ線検出器を移動する第二Ｘ線検出器移動手段と、
   前記第二Ｘ線検出器移動手段により移動された第二のＸ線検出器を用いて撮影された第二の画像を拡大した拡大画像を、前記第二画像撮影領域指定受付手段により前記第一の画像上で指定された前記撮影領域にオーバーラップして表示する画像表示手段と
   を備え、
   前記第一の画像は、前記第一のＸ線検出器によるリアルタイム画像であり、
   前記第二の画像は、前記第二のＸ線検出器によるリアルタイム画像である
   ことを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記画像表示手段は、第一のＸ線検出器と第二のＸ線検出器の感度が異なる場合に、第二の画像に対して第二のＸ線検出器の感度に基づいて第一の画像の階調変換とは異なる階調変換を行って表示することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 第二のＸ線検出器は、第一のＸ線検出器より解像度が高いことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線撮影装置。
4. 被写体を透過したＸ線を検出する第一のＸ線検出器および該第一のＸ線検出器より視野が小さい第二のＸ線検出器を用いてそれぞれ撮影された第一の画像および第二の画像を表示するＸ線撮影装置によるＸ線撮影方法であって、
   前記第一の画像上で第二の画像の撮影領域の指定を受け付ける第二画像撮影領域指定受付ステップと、
   前記第二画像撮影領域指定受付ステップにより受け付けられた第二の画像の撮影領域を撮影する位置に第二のＸ線検出器を移動する第二Ｘ線検出器移動ステップと、
   前記第二Ｘ線検出器移動ステップにより移動された第二のＸ線検出器を用いて撮影された第二の画像を拡大した拡大画像を、前記第二画像撮影領域指定受付ステップにより前記第一の画像上で指定された前記撮影領域にオーバーラップして表示する画像表示ステップと
   を含み、
   前記第一の画像は、前記第一のＸ線検出器によるリアルタイム画像であり、
   前記第二の画像は、前記第二のＸ線検出器によるリアルタイム画像である
   ことを特徴とするＸ線撮影方法。

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