JP5935693B2 - 医用画像表示方法 - Google Patents
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Description
画像処理手段と、表示手段と、表示制御手段と、を備える医用画像表示システムの医用画像表示方法であって、
前記画像処理手段により、X線を照射するX線源と、前記X線の照射軸方向と直交する方向に配列された第1格子及び第2格子と、被写体台と、照射されたX線に応じて電気信号を生成する変換素子が2次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取るX線検出器と、を有する縞走査型撮影装置、又はフーリエ変換型撮影装置において被写体を撮影することにより取得された画像信号に基づいて、X線吸収画像、微分位相画像、及び小角散乱画像を作成する画像処理工程と、
前記表示制御手段により、前記画像処理工程において作成されたX線吸収画像を前記表示手段に表示する第1の表示工程と、
前記表示制御手段により、前記画像処理工程において作成された微分位相画像、及び小角散乱画像のうちいずれか1つを前記表示手段の同一位置に前記X線吸収画像に替えて当該画像を切替表示する第2の表示工程と、
前記表示制御手段により、前記画像処理工程において作成された微分位相画像、及び小角散乱画像のうちの残る画像を前記表示手段の同一位置に前記画像に替えて前記切替表示する第3の表示工程と、
を含む。
前記医用画像表示システムに更に備えられた異常陰影候補検出手段が、前記画像処理工程で生成された少なくとも1つの画像に対して、異常陰影候補検出処理を行う工程を有し、
前記表示制御手段により、前記異常陰影候補検出処理が行われた画像が前記表示手段に表示される時、当該画像と共に、前記異常陰影候補検出処理の結果を表示する。
前記医用画像表示システムに更に備えられた異常陰影候補検出手段が、前記画像処理工程で生成された各画像に対して、同一アルゴリズムで異常陰影候補検出処理を行う工程を有し、
前記表示制御手段により、前記各画像と共に、前記異常陰影候補検出処理の結果を前記表示手段に表示する。
図1に、本実施形態に係る医用画像表示システムを示す。医用画像表示システムは、X線撮影装置1とコントローラ5を備える。X線撮影装置1は、縞走査型撮影装置として機能する第1の撮影モードと、フーリエ変換型撮影装置として機能する第2の撮影モードとを有する装置である。縞走査型撮影装置は、縞走査法による再構成画像用にタルボ・ロー干渉計により複数ステップで撮影を行い、複数のモアレ画像を生成するものである。フーリエ変換型撮影装置は、フーリエ変換法による再構成画像用に1又は2方向で撮影を行い、1又は2のモアレ画像を生成するものである。
本実施形態においては、X線撮影装置1は、手指を被写体として撮影する装置として説明するが、これに限定されるものではない。
距離d2は、一般的に放射線科の撮影室の高さは3(m)程度又はそれ以下であることから、少なくとも3000(mm)以下であることが好ましい。なかでも、距離d2は400〜2500(mm)が好ましく、さらに好ましくは500〜2000(mm)である。
X線源11の焦点と第1格子14間の距離(d1+d3)は、好ましくは300〜5000(mm)であり、さらに好ましくは400〜1800(mm)である。
X線源11の焦点と第2格子15間の距離(d1+d3+d4)は、好ましくは400〜5000(mm)であり、さらに好ましくは500〜2000(mm)である。
それぞれの距離は、X線源11から照射されるX線の波長から、第2格子15上に第1格子14による格子像(自己像)が重なる最適な距離を算出し、設定すればよい。
X線源11は、緩衝部材17aを介して保持されている。緩衝部材17aは、衝撃や振動を吸収できる材料であれば何れの材料を用いてもよいが、例えばエラストマー等が挙げられる。X線源11はX線の照射によって発熱するため、X線源11側の緩衝部材17aは加えて断熱素材であることが好ましい。
X線の焦点径は、0.03〜3(mm)が好ましく、さらに好ましくは0.1〜1(mm)である。
マルチスリット12のスリット周期をw0(μm)、第1格子14のスリット周期をw1(μm)とすると、スリット周期w0は下記式により求めることができる。
w0=w1・(d3+d4)/d4
当該式を満たすように周期w0を決定することにより、マルチスリット12及び第1格子14の各スリットを通過したX線により形成される自己像が、それぞれ第2格子15上で重なり合い、いわばピントが合った状態とすることができる。
モータ部121aは、マイクロステップ駆動に切り替え可能なパルスモータであり、制御部181(図8参照)からの制御に応じて駆動され、ギア部121bを介してギア部121cをX線照射軸(図3に一点鎖線Rで示す)を中心として回転させる。ギア部121cは、ホルダー12bに保持されたマルチスリット12を装着するための開口部121eを有している。ギア部121cを回転させることにより、開口部121eに装着されたマルチスリット12をX線照射軸周りに回転させ、マルチスリット12のスリット配列方向を可変することができる。なお、撮影において、マルチスリット12は0°〜90°程度回転できればよいので、ギア部121cは全周にある必要はなく、図3に2点鎖線で示す範囲(正逆回転方向にそれぞれ90°)で回転できればよい。
開口部121eは、ホルダー12bに保持されたマルチスリット12を上部から嵌め込むことが可能な形状及びサイズとなっている。ここでは、開口部121eにおけるスリット配列方向のサイズw4はホルダー12bにおけるスリット配列方向のサイズW2より若干大きくなっており、マルチスリット12をスリット配列方向にスライドさせることが可能となっている。なお、開口部121eにおけるスリット配列方向に直交する方向のサイズw3は、ホルダー12bにおけるスリット配列方向に直交する方向のサイズW1との精密嵌合可能な寸法としており、ホルダー12bを開口部121eに装着すると、ホルダー12bに設けられたラック12aは開口部121eの外に、後述するピニオン122cと係合可能に配置される。
モータ部122aは、例えば、制御部181からの制御に応じて駆動され、ギア部122bを介してピニオン122cを回転させる。ピニオン122cは、マルチスリット12のラック12aと係合して回転することで、マルチスリット12をスリット配列方向に移動させる。
被写体ホルダー130上には、更に被写体姿勢を安定させるため、指間スペーサ133を備えることが好ましい。また、患者毎に手や指間の大きさは異なるので、患者毎の手のひらの形状に合わせて被写体ホルダー130を作成しておき、撮影時には、その患者用の被写体ホルダー130を被写体台13にマグネット等で取り付けることが好ましい。腕から手首までの荷重は被写体台13が支えるので、被写体ホルダー130は指先部分の加重と患者が上方から押さえる力に耐えるものであればよく、安価で量産が可能なプラスチック成形とすることが可能である。
d4=(m+1/2)・w1 2/λ
なお、mは整数であり、λはX線の波長である。
X線源11のX線管の焦点径;300(μm)、管電圧:40(kVp)、付加フィルタ:アルミ1.6(mm)
X線源11の焦点からマルチスリット12までの距離d1 : 240(mm)
マルチスリット12から第1格子14までの距離d3 :1110(mm)
マルチスリット12から第2格子15までの距離d3+d4:1370(mm)
マルチスリット12のサイズ:10(mm四方)、スリット周期:22.8(μm)
第1格子14のサイズ:50(mm四方)、スリット周期:4.3(μm)
第2格子15のサイズ:50(mm四方)、スリット周期:5.3(μm)
ここで、本実施形態において、第1格子14は、複数のスリットが配列されてなる円形状の格子部140と、この格子部140を開口部212aに取り付けるための第1ホルダー部141及び第2ホルダー部142と、により構成されている(図6参照)。第1ホルダー部141は、格子部140の外周に取り付けられた、開口部212aと略同じ半径(外周の半径)の部材であり、第1格子14の装着時に開口部212aと嵌合する。第2ホルダー部142は、第1ホルダー部141より更に外側に取り付けられた、開口部212aよりやや半径(外周の半径)の大きい部材である。第2ホルダー部142は、その外周の一部がギア加工されている。また、第2ホルダー部142の外周の所定位置には、突起部142aが設けられている。
第2格子15は、複数のスリットが配列されてなる円形状の格子部150と、この格子部150を開口部212aに取り付けるためのホルダー部151と、により構成されている。ホルダー部151は、開口部212aの半径と略同様の半径を有する円盤状の部材である。格子部150はホルダー部151の中央部上面に保持されている(図6参照)。
ここで、X線撮影装置1は、縞走査法による再構成画像用に複数ステップで撮影を行う第1の撮影モードと、フーリエ変換法による再構成画像用に1又は2方向で撮影を行う第2の撮影モードとを有している。縞走査法用の撮影において要求される第1格子14のスリット方向と第2格子15のスリット方向との相対角度は第2格子の周期と画像サイズと縞の本数に依存する。縞走査法においては、モアレ画像における干渉縞の本数が少ないほど、また、干渉縞が鮮明なほど、このモアレ画像に基づいて作成される再構成画像が鮮明となることが知られている(非特許文献2参照)。そこで、第2格子の周期を5.3μm、60mm角の画像の中に干渉縞が0〜3本程度にすると仮定すると、相対角度は0度〜±0.015度とする必要がある。一方、フーリエ変換法用の撮影において要求される第1格子14のスリット方向と第2格子15のスリット方向との相対角度はX線検出器16の画素ピッチと空間分解能に依存する。一般的に使用される検出器(空間分解能30μm〜200μm)とすると、その相対角度は0.4度〜3度とする必要がある。よって、第1の撮影モードと第2の撮影モードを切り替えて撮影を行うためには、撮影モードに応じて第1格子と第2格子の相対角度を調整する必要がある。しかし、例えば、上記構成において、縞走査法の角度の0.005度のずれは、縞1周期分に相当する。縞走査法で常に縞が広がった状態を維持するためには、ミリ度の精度での調整が要求されるため、手動で第1格子14及び第2格子15のスリット方向の相対角度を調整するのは困難である。
そこで、X線撮影装置1においては、相対角調整部213により、操作部182で設定された撮影モードに応じて第1格子14と第2格子15の相対角度を自動的に調整することが可能となっている。
なお、このときの回転角度は1度程度と小さいため、まず、モータ部213aのパルスモータにより、突起部142aが基準位置215にくるまで反時計周りに第2ホルダー部142を回転させ、突起部142aが基準位置215に来たことが図示しないセンサにより検知されたら、第2ホルダー部142の回転方向を時計回りに切り替えてマイクロステップ駆動より第2ホルダー部142を回転させることが好ましい。
第2ホルダー部142は図示しないバネに付勢されており、モータ部213aの駆動により第1ギア213bと第2ホルダー部142との係合が解除されると、バネの付勢力により突起部142aがストッパー214の位置に戻る。即ち、第1格子14と第2格子15が第1の撮影モードに最適な相対角度に戻る。
格子回転部210は、また、相対角度が調整された第1格子14及び第2格子15を被写体に対してX線照射軸周り(図6に点線Rで示す)に一体的に回転させることができる。
ここで、1次元格子(スリット)を用いるタルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計では、第1格子14及び第2格子15のスリット方向と平行に線状に延びる構造物は鮮明に撮影することができないという特性がある。よって、被写体の注目すべき構造物の配置方向に応じて、第1格子14及び第2格子15のスリット方向の角度を調整する必要がある。格子回転部210は、以下の機構により第1格子14及び第2格子15をその相対角度を維持したまま一体的にX線照射軸周りに回転させ、被写体の注目すべき構造物の配置方向に対する第1格子14及び第2格子15のスリット方向の角度を調整することができる。
このように、回転トレイ212を手動で回転させるので、患者が触れる範囲に第1格子14及び第2格子15を一体的に回転させるための電気コード等を設ける必要がなく、安全性を確保することができる。
図7A、図7Bに示すように、保持部分171には、格子回転部210の回転トレイ212と精密嵌合するサイズであり、回転トレイ212を回転可能に保持する開口部171aと、回転トレイ212の回転角度を固定するためのトレイ固定部材171bと、が設けられている。開口部171aの底部とX線検出器16の載置部の間は、X線の透過を妨げないように、中空とするか又はX線透過率の高いアルミやカーボン等とすることが好ましい。トレイ固定部材171bは、凹部212b〜212eの何れかがトレイ固定部材171bと対向するように位置したときにその対向する凹部に係合するボールと、ボールを図7A、図7Bの矢印方向に誘導するための図示しないスライドガイド(押圧バネのガイド)により構成されている。凹部212b〜212eの何れかがトレイ固定部材171bと対向する位置で回転トレイ212の回転が停止すると、トレイ固定部材171bのスライドガイドにより、対向している凹部にボールが係合するとともに、凹部に設けられた角度検知センサ(SE1〜SE4の何れか)によりボールの係合が検知されて制御部181に検知信号が出力される。これにより、制御部181は、回転トレイ212の回転角度、即ち、第1格子14及び第2格子15の回転角度を検知できるようになっている。
X線検出器16としては、FPD(Flat Panel Detector)を用いることができる。FPDにはX線をシンチレータを介して光電変換素子により電気信号に変換する間接変換型、X線を直接的に電気信号に変換する直接変換型があるが、何れを用いてもよい。
なお、CCD(Charge Coupled Device)、X線カメラ等の撮影手段をX線検出器16として用いてもよい。
まずFPDはリセットを行い、前回の撮影(読取)以降に残存する不要な電荷を取り除く。その後、X線の照射が開始するタイミングで電荷の蓄積が行われ、X線の照射が終了するタイミングで蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。なお、リセットの直後や画像信号の読み取り後等に、オフセット補正用のダーク読み取りを行う。
制御部181は、CPU(Central Processing Unit)やRAM(Random Access Memory)等から構成され、記憶部185に記憶されているプログラムとの協働により、X線撮影装置1の各部を制御するとともに各種処理を実行する。例えば、制御部181は、後述する撮影制御処理をはじめとする各種処理を実行する。
表示部183は制御部181の表示制御に従って、ディスプレイに操作画面やX線撮影装置1の動作状況等を表示する。
記憶部185は、制御部181により実行されるプログラム、プログラムの実行に必要なデータを記憶している。また、記憶部185はX線検出器16によって得られたモアレ画像を記憶する。
制御部51は、CPU(Central Processing Unit)やRAM(Random Access Memory)等から構成され、記憶部55に記憶されているプログラムとの協働により、後述する縞走査法による再構成画像作成・表示処理、フーリエ変換法による再構成画像作成・表示処理をはじめとする各種処理を実行する。
また、記憶部55は、操作部52により設定された設定情報、例えば、図14BのステップS22や図21のステップS43において表示する画像の種類や画像の表示の切替タイミング等を部位情報やユーザIDに対応付けて記憶する。
また、記憶部55は、X線検出器16によって得られたモアレ画像、モアレ画像に基づき作成された診断用の再構成画像を撮影オーダ情報に対応付けて記憶する。
また、記憶部55は、病変の典型的な症例を示す参照画像(詳細後述)を病変名及び画像の種類(縞走査法orフーリエ変換法、吸収画像or微分位相画像or小角散乱画像)等と対応付けて記憶する。
更に、記憶部55は、X線検出器16に対応するゲイン補正データ、欠陥画素マップ等を予め記憶する。
X線撮影装置1においては、通信部184によりコントローラ5から撮影条件の設定情報等が受信されると、X線撮影準備が実行される。
図10に示すように、X線源11から照射されたX線が第1格子14を透過すると、透過したX線がz方向に一定の間隔で像を結ぶ。この像を自己像といい、自己像が形成される現象をタルボ効果という。自己像を結ぶ位置に第2格子15が平行に配置され、当該第2格子15はその格子方向が第1格子14の格子方向と平行な位置からわずかに傾けられているので、第2格子15を透過したX線によりモアレ画像Mが得られる。X線源11と第1格子14間に被写体Hが存在すると、被写体HによってX線の位相がずれるため、図10に示すようにモアレ画像M上の干渉縞は被写体Hの辺縁を境界に乱れる。この干渉縞の乱れを、モアレ画像Mを処理することによって検出し、被写体像を画像化することができる。これがタルボ干渉計及びタルボ・ロー干渉計の原理である。
なお、第2の撮影モードによりモアレ画像を得る場合には、マルチスリット12の移動は行わず、1回撮影又は被写体とスリット方向を90度回転させて2回撮影を行う。
次いで、格子回転部210の相対角調整部213が制御され、第1格子14と第2格子15の相対角度が第1の撮影モードに最適となるように(突起部142aがストッパー214に接触する位置にくるように)第1格子14が回転される。これにより、第1格子14と第2格子15の相対角度が調整される(ステップS102)。
一般的には、マルチスリット12と第1格子14との相対角度が少ないほど、干渉縞の鮮明性の高いモアレ画像が得られる。しかし、マルチスリット12は発熱部であるX線源11近傍に配置されるので熱影響を受けやすい。そのため、マルチスリット12の変形等を考慮して、マルチスリット12を回転トレイ212と同じ角度だけ回転させるだけでなく、モータ部121aをマイクロステップ駆動させてステップS105〜S108における微調整を行うことが有効である。
干渉縞の鮮明度=(MAX−MIN)/(MAX+MIN)=振幅/平均値
まず、マルチスリット12が停止した状態でX線源11によるX線の照射が開始される。X線検出器16ではリセット後、X線照射のタイミングに合わせて電荷が蓄積され、X線の照射停止のタイミングに合わせて蓄積された電荷が画像信号として読み取られる。これが1ステップ分の撮影である。1ステップ分の撮影が終了するタイミングで、制御部181の制御により駆動部122が起動され、マルチスリット12の移動が開始される。所定量移動すると駆動部122が停止されることによりマルチスリットの移動が停止され、次のステップの撮影が行われる。このようにして、マルチスリット12の移動と停止が所定のステップ数分だけ繰り返され、マルチスリット12が停止したときにX線の照射と画像信号の読み取りが行われる。読み取られた画像信号はモアレ画像として本体部18に出力される。
尚、ダーク画像の取得は、各ステップのモアレ画像取得後に、当該ステップのダーク読取を行って、各ステップ専用のオフセット補正データを生成することとしても良い。
尚、ダーク画像の取得は、各ステップのモアレ画像取得後に、当該ステップのダーク読取を行って、各ステップ専用のオフセット補正データを生成することとしても良い。
なお、被写体無しの複数のモアレ画像及びダーク読取は被写体有りの撮影直後に実施されることが精度的に最も好ましいが、被写体画像の再構成までの時間短縮をはかるために、始業開始等に事前に取得しておいたデータを用いることとしても良い。
コントローラ5においては、通信部54によりモアレ画像が受信されると、受信されたモアレ画像が撮影開始時に指定された撮影オーダ情報と対応付けて記憶部55に記憶される。
次いで、格子回転部210の相対角調整部213が制御され、第1格子14と第2格子15の相対角度が第2の撮影モードに最適となるように(突起部142aがホームポジションから所定角度回転した位置にくるように)調整される(ステップS202)。
撮影が終了すると、本体部18の通信部184からコントローラ5に撮影により得られたモアレ画像が送信される(ステップS211)。
撮影が終了すると、本体部18の通信部184からコントローラ5に、モアレ画像が送信される(ステップS216)。
なお、被写体無しの複数のモアレ画像及びダーク読取は被写体有りの撮影直後に実施されることが精度的に最も好ましいが、被写体画像の再構成までの時間短縮をはかるために、始業開始等に事前に取得しておいたデータを用いることとしても良い。
ステップS13においては、撮影に用いられたX線検出器16に対応する欠陥画素マップ(欠陥画素位置を示すデータ)が記憶部55から読み出され、各モアレ画像における欠陥画素位置マップで示す位置の画素値(信号値)が周辺画素により補間算出される。
具体的な処理としては、各モアレ画像の予め定められた1点の画素の信号値を用いて補正する方法、各モアレ画像間におけるX線検出器16の所定方向の信号値差を補正する(一次元補正する)方法、各モアレ画像間における2次元方向の信号値差を補正する(二次元補正する)方法、の何れであってもよい。
なお、上記サインカーブ形状は、マルチスリット12の開口幅、第1格子14及び第2格子15の周期、及び第1格子及び第2格子の格子間距離に依存し、また、放射光のようなコヒーレント光の場合には三角波形状となるが、マルチスリット効果によりX線が準コヒーレント光として作用する為、サインカーブを描くものとなる。ステップS15の解析は、被写体有りのモアレ画像と被写体無しのモアレ画像についてそれぞれ行われる。
X線撮影装置1では、当該制御情報に従って撮影のタイミングが調整され、再撮影が実行される。
具体的には、複数のモアレ画像の干渉縞を加算することにより吸収画像(X線吸収画像)が作成される(ステップS18)。また、縞走査法の原理を用いて干渉縞の位相が計算され、微分位相画像が作成される(ステップS19)。また、縞走査法の原理を用いて干渉縞のVisibilityが計算され(Visibility=2×振幅÷平均値)、小角散乱画像が作成される(ステップS20)。
例えば、被写体有りの再構成画像が微分位相画像である場合には、被写体有りの微分位相画像の各画素の信号値から被写体無しの微分位相画像の対応する(同じ位置の画素)の信号値を減算する処理が行われる(公知文献(A);Timm Weitkamp,Ana Diazand,Christian David, franz Pfeiffer and Marco Stampanoni, Peter Cloetens and Eric Ziegler, X-ray Phase Imaging with a grating interferometer,OPTICSEXPRESS,Vol.13, No.16,6296-6004(2005)、公知文献(B);Atsushi Momose, Wataru Yashiro, Yoshihiro Takeda, Yoshio Suzuki and Tadashi Hattori, Phase Tomography by X-ray Talbot Interferometry for Biological Imaging, Japanese Journal of Applied Physics, Vol.45, No.6A, 2006, pp.5254-5262(2006)参照)。
被写体有りの再構成画像が吸収画像、小角散乱画像である場合には、公知文献(C)に記載されているように、被写体有りの再構成画像の各画素の信号値を被写体無しの再構成画像の対応する画素の信号値で除算する割り算処理が行われる(公知文献(C);F.Pfeiffer, M.Bech,O.Bunk, P.Kraft, E.F.Eikenberry, CH.Broennimann,C.Grunzweig, and C.David,Hard-X-ray dark-field imaging using a grating interferometer, nature materials Vol.7,134-137(2008))。
図18Aに示すように、吸収画像は、被写体の大きな構造の変化を表すという特徴がある。図18Bに示すように、微分位相画像は、被写体の組織辺縁の位相変化を表すという特徴がある。図18Cに示すように、小角散乱画像は、被写体の組織内の散乱を表すという特徴がある。
図19に、ステップS22において表示部53に再構成画像を表示する際の表示方法の一例を示す。図19に示すように、ステップS22においては、吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像の3つの画像が表示部53の同一位置(領域R0)に所定時間毎に順次切り替えて表示される。
図21は、制御部51により実行されるフーリエ変換法による再構成画像作成・表示処理を示すフローチャートである。フーリエ変換法による再構成画像作成・表示処理は、制御部51と記憶部55に記憶されているプログラムとの協働により実行される。
図22B、図23Bに示すように、1枚のモアレ画像をフーリエ変換すると、低周波成分(0次成分と呼ぶ)と干渉縞周波数付近の成分(1次成分と呼ぶ)、又は、0次成分と1次成分に加えさらに高周波成分(X線撮影装置1の干渉性に依存)が並んで得られる。0次成分と1次成分の並ぶ方向はモアレ画像の縞の方向に関係しており、モアレ画像の縞の方向に対して略直角になる。
例えば、図24のA1に示すように、マルチスリット12、第1格子14、第2格子15の格子の向きが縦であった場合、縞走査法用のモアレ画像(第1格子14に対して第2格子をわずかに傾けて得られた画像)の縞は、図24のA2に示すように横となる。フーリエ変換用のモアレ画像(第2格子を更に傾けて得られた画像)の縞は、図24のA3に示すように、図24のA2に比べて細かな横縞となる。フーリエ変換用のモアレ画像をフーリエ変換した画像は、図24のA4に示すように、0次成分、1次成分が縦に並んだ画像となる。
図25のB1に示すように、マルチスリット12、第1格子14、第2格子15の格子の向きが横であった場合、縞走査法用のモアレ画像(第1格子14に対して第2格子をわずかに傾けて得られた画像)の縞は、図25のB2に示すように縦となる。フーリエ変換用のモアレ画像(第2格子を更に傾けて得られた画像)の縞は、図25のB3に示すように、図25のB2に比べて細かな縦縞となる。フーリエ変換用のモアレ画像をフーリエ変換した画像は、図25のB4に示すように、0次成分、1次成分が横に並んだ画像となる。
図26のC1に示すように、マルチスリット12、第1格子14、第2格子15の向きが斜め45°であった場合、縞走査法用のモアレ画像(第1格子14に対してわずかに第2格子を少し傾けて得られた画像)の縞は、図26のC2に示すように斜め45°(スリット方向とは逆方向の斜め)となる。フーリエ変換用のモアレ画像(第2格子を更に傾けて得られた画像)の縞は、図26のC3に示すように、図26のC2と同方向の、より細かな斜め縞となる。フーリエ変換用のモアレ画像をフーリエ変換した画像は、図26のC4に示すように、0次成分、1次成分が縞方向とは逆の斜め45°に並んだ画像となる。
次いで、フーリエ変換により得られた画像において、1次成分が図28に示すようにキャリア周波数(=モアレ周波数)分シフトされ、Hanning窓Wで切り出される(ステップS37)。切り出しの窓関数はHanning窓に限定されず、用途に応じてHamming窓、ガウス窓等を使用しても良い。
次いで、切り出された0次成分、1次成分のそれぞれが逆フーリエ変換される(ステップS38)。
なお、図30A〜図30Cにおいては、微分位相画像を示しているが、吸収画像、小角散乱画像においても各手法によるぼけの方向は同様である。
2次元格子を用いてフーリエ変換方式で撮影することも可能だが、縦横ともに1次成分が存在するため、切り出す窓wは縦横ともに狭い範囲に限定される。そのため空間分解能が大きく低下することを避けられない。一方、本方式によれば、1次元格子を使用して、分解能を大きく低下させずに2次元画像を生成することが可能となる。なお、2方向の撮影に基づく合成画像においては、合成画像の四隅部の被写体情報が欠損するが、医用現場の放射線撮影に於いては、一般的に被写体の関心領域を撮影領域の中央部に位置させることが多いので、上記の被写体情報欠損も問題なることが少ない。また、撮影自体も2回で済むため、被写体の体動影響も抑制可能である。
なお、撮影方向の変更(被写体に対するスリット方向の変更)する際には、縞走査法方式と同様に、マルチスリット12、第1格子14及び第2格子15を同時に90°回転させる必要がある。
g(x、y)=√(f1(x、y)^2+f2(x、y)^2)
また、例えば、1回目の撮影画像を赤、2回目の撮影画像を青にする等、カラー表示することとしてもよい。
ステップS43においては、図14BのステップS22で説明したものと同様の表示方法により表示される。即ち、図19に示すように、吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像のうち2種以上の画像が表示部53の同一位置に所定時間毎に順次切り替えて表示される。
なお、上述のように縞走査法による再構成画像はフーリエ変換法による再構成画像よりも鮮明でぼけが少ない。よって、縞走査法による再構成画像の参照画像が記憶部55に存在する場合、図31に示すように、操作部52からの操作に応じて縞走査法による参照画像を循環表示することが好ましい。更に、操作部52からの指示に応じて、同じ種類の診断画像と同じ種類の縞走査法の参照画像同士(例えば、診断画像が吸収画像が表示されているときは縞走査法の吸収画像の参照画像)を領域R1、R2に並べて順次切り替え表示することが好ましい。この場合、操作部52からの切り替え指示に応じて表示する画像の種類を切り替えることとしてもよい。または、同一種類の画像を左右に並べて全ての種類の画像を一画面上に表示することとしてもよい。
このように、従来から診断に用いられ、医師自身が見慣れている吸収画像に対し、各医師が長年の診断で培ってきた診断分解能に基づく1次診断を行い、然る後、微分位相画像及び/または小角散乱画像を表示し、当該画像に基づく再読影を行うことで、異常陰影の有無自体や異常陰影の良性/悪性等の1次診断の結果を自己修正可能となり、また、微分位相画像及び/または小角散乱画像の読影後に、再度、吸収画像の読影を行うと、最初は見えなかった異常陰影や、良性/悪性の差異等が、やがて、視認できるようになり、この診断方法を繰り返すことで、医師は、やがて、新たなステップアップした診断分解能を確立することになり、吸収画像のみに基づく診断であっても、より高精度の診断を行うことができるようになり、好ましい。
例えば、上記実施形態においては、X線撮影装置1を、マルチスリットを有し、マルチスリットを第1格子及び第2格子に対して相対的に移動させることで縞走査法用の複数のモアレ画像を生成するタルボ・ロー干渉計の構成とした例を説明したが、第1格子と第2格子とを一定周期間隔で相対移動させ、一定周期間隔での移動毎にX線源により照射されたX線に応じて放射線検出器が画像信号を読み取る処理を繰り返すことで縞走査法用の複数のモアレ画像を生成するタルボ干渉計としてもよい。そして、タルボ干渉計で生成された複数のモアレ画像を再構成することにより得られる吸収画像、微分位相画像、小角散乱画像を上述のように表示部53の同一位置に順次切り替え表示することとしてもよい。
また、上記実施例では、縞走査方式とフーリエ変換方式(改良型含む)の両方式が可能な装置により撮影された1次元画像データに基づく再構成画像を使用したが、これに限定されるものでは無く、フーリエ変換方式(改良型含む)専用の装置を用いても良い。
また、第1格子及び第2格子を2次元格子としたフーリエ変換方式専用の撮影装置や、更に焦点位置近傍にマルチ格子(2次元格子)を併用したフーリエ変換方式専用の撮影装置で撮影された2次元画像データに基づく再構成画像に適用しても良い。
また、切替表示に際しては、画像が切替られたことを容易に視認可能なように、各表示画面の彩度(色)を、例えば、黒モノトーン、赤モノトーン、青モノトーンのように切替えても良い。
第2の配置においては、被写体の厚み分だけ、被写体中心と第1格子14は離れることになり、上記の実施形態に比べ感度の点でやや劣ることになるが、一方で、被写体への被曝線量低減を考慮すると、当該配置の方が第1格子14でのX線吸収分だけX線を有効に活用していることになる。
また、被写体位置での実効的な空間分解能は、X線の焦点径、検出器の空間分解能、被写体の拡大率、被写体の厚さ等に依存するが、上記実施例に於ける検出器の空間分解能が120μm(ガウスの半値幅)以下の場合には、第1の配置よりも第2の配置の方が実効的な空間分解能は小さくなる。
感度、空間分解能、及び、第1格子14でのX線吸収量等を考慮して、第1格子14、被写体台13の配置順をきめることが好ましい。
11 X線源
12 マルチスリット
12a ラック
12b ホルダー
121 マルチスリット回転部
121a モータ部
121b ギア部
121c ギア部
121d 支持部
121e 開口部
122 駆動部
122a モータ部
122b ギア部
122c ピニオン
13 被写体台
130 被写体ホルダー
131 楕円形状
133 指間スペーサ
14 第1格子
140 格子部
141 第1ホルダー部
142 第2ホルダー部
142a 突起部
15 第2格子
150 格子部
151 ホルダー部
16 X線検出器
17 保持部
17a 緩衝部材
171a 開口部
171b トレイ固定部材
18 本体部
181 制御部
182 操作部
183 表示部
184 通信部
185 記憶部
18a 駆動部
210 格子回転部
211 ハンドル
212 回転トレイ
212a 開口部
212b〜212e 凹部
213 相対角調整部
213a モータ部
213b 第1ギア
213c 第2ギア
213d レバー
214 ストッパー
5 コントローラ
51 制御部
52 操作部
53 表示部
54 通信部
55 記憶部
Claims (3)
- 画像処理手段と、表示手段と、表示制御手段と、を備える医用画像表示システムの医用画像表示方法であって、
前記画像処理手段により、X線を照射するX線源と、前記X線の照射軸方向と直交する方向に配列された第1格子及び第2格子と、被写体台と、照射されたX線に応じて電気信号を生成する変換素子が2次元状に配置され、当該変換素子により生成された電気信号を画像信号として読み取るX線検出器と、を有する縞走査型撮影装置、又はフーリエ変換型撮影装置において被写体を撮影することにより取得された画像信号に基づいて、X線吸収画像、微分位相画像、及び小角散乱画像を作成する画像処理工程と、
前記表示制御手段により、前記画像処理工程において作成されたX線吸収画像を前記表示手段に表示する第1の表示工程と、
前記表示制御手段により、前記画像処理工程において作成された微分位相画像、及び小角散乱画像のうちいずれか1つを前記表示手段の同一位置に前記X線吸収画像に替えて当該画像を切替表示する第2の表示工程と、
前記表示制御手段により、前記画像処理工程において作成された微分位相画像、及び小角散乱画像のうちの残る画像を前記表示手段の同一位置に前記画像に替えて前記切替表示する第3の表示工程と、
を含む医用画像表示方法。 - 前記医用画像表示システムに更に備えられた異常陰影候補検出手段が、前記画像処理工程で生成された少なくとも1つの画像に対して、異常陰影候補検出処理を行う工程を有し、
前記表示制御手段により、前記異常陰影候補検出処理が行われた画像が前記表示手段に表示される時、当該画像と共に、前記異常陰影候補検出処理の結果を表示する請求項1に記載の医用画像表示方法。 - 前記医用画像表示システムに更に備えられた異常陰影候補検出手段が、前記画像処理工程で生成された各画像に対して、同一アルゴリズムで異常陰影候補検出処理を行う工程を有し、
前記表示制御手段により、前記各画像と共に、前記異常陰影候補検出処理の結果を前記表示手段に表示する請求項1に記載の医用画像表示方法。
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