JP5994299B2

JP5994299B2 - Ｘ線撮影装置

Info

Publication number: JP5994299B2
Application number: JP2012053910A
Authority: JP
Inventors: 大介能登原; 小野　圭介; 圭介小野; 森　一博; 一博森
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2012-03-12
Filing date: 2012-03-12
Publication date: 2016-09-21
Anticipated expiration: 2032-03-12
Also published as: JP2013184017A

Description

この発明は、デュアルエナジーサブトラクション撮影を行うＸ線撮影装置に関し、特に、デュアルエナジーサブトラクションを利用して被検者の骨密度の測定を行う場合等に好適なＸ線撮影装置に関する。

特許文献１には、撮影対象の被検体へ照射するＸ線ビームとしてスリット状（短冊状）のＸ線ビームを使用し、スリット状Ｘ線ビームのＸ線エネルギーが高い時の高エネルギーＸ線画像とスリット状Ｘ線ビームのＸ線エネルギーが低い時の低エネルギーＸ線画像を取得してから、高エネルギーＸ線画像と低エネルギーＸ線画像を画像サブトラクション処理してサブトラクション画像を取得するスリット状Ｘ線ビームを用いたデュアルエネルギー方式のＸ線撮像装置が開示されている。この特許文献１に記載のＸ線撮像装置においては、Ｘ線管とＸ線ビームをスリット状に整形するコリメータとを、被検者の体軸方向に、被検者に対して平行移動させることにより、長尺状の画像を得る構成となっている。

また、特許文献２には、Ｘ線発生器を被検者の体軸方向に揺動させることにより、一般撮影を実行するＸ線装置が開示されている。

特許第４７５６３６６号公報特開２０１０−１６２１７５号公報

図６は、上述した特許文献１にも記載されている従来のデュアルエナジーサブトラクション撮影を行うＸ線撮影装置を示す概要図である。また、図７は、このＸ線撮影装置によるＸ線の照射状態を示す説明図である。

このＸ線撮影装置は、Ｘ線管３１と、Ｘ線ビームをスリット状に整形するための複数のコリメータリーフ３３を有するコリメータ３２とを、テーブル１３上に載置された被検者Ｍの体軸方向（図６における左右方向）に、被検者Ｍに対して平行移動させ、被検者Ｍを通過したＸ線をＸ線検出器としてのフラットパネルディテクタ１１により測定するものである。このＸ線撮影装置においては、被検者Ｍの体軸方向に対して複数のスリット状の画像を撮影し、これらの画像をつなぎ合わせることにより、被検者Ｍの体軸方向に伸びる長尺状の画像を得ることができる。

そして、このＸ線撮影装置においては、Ｘ線管３１に高電圧が付与されたときのフラットパネルディテクタ１１の検出画像と、Ｘ線管３１に低電圧が付与されたときのフラットパネルディテクタ１１の検出画像とに対して、サブトラクション処理を実行することにより、骨部組織の画像と軟部組織の画像とを個別に得ることが可能となる。

ところで、このようにＸ線管３１をコリメータ３２とともに移動させてＸ線撮影を行うＸ線撮影装置によりＸ線撮影を行う場合には、Ｘ線の重複照射領域についての問題点を考慮する必要がある。すなわち、図７に示すように、被検者ＭにおいてＸ線画像を得る必要がある観察点とフラットパネルディテクタ１１によるＸ線の検出面との間には、所定の距離Ｄが存在する。このため、スリット状の画像を互いにつなぎ合わせるときには、先のＸ線ビームによりフラットパネルディテクタ１１に投影される観察点の像の位置Ａと、後のＸ線ビームによりフラットパネルディテクタ１１に投影される観察点の像の位置Ｂとが異なることになる。このため、Ｘ線画像の連結時に、Ｘ線の重複照射領域における幾何拡大の影響を考慮して連結を行う必要が生じる。

特許文献２に記載されたような一般的なＸ線撮影を行う場合には、例えば、骨部の形状の観察が重視されることから、上述した重複投影部分についても幾何学的な条件を考慮してつなぎ合わせを行うことは可能ではある。しかしながら、デュアルエナジーサブトラクションを利用して被検者の骨密度の測定を行う場合等においては、骨部の画像の画素値自体を正確に把握する必要があることから、Ｘ線の重複照射領域のつなぎ合わせ時に画素値を正確に再現するためには、複雑な計算が必要となる。

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、スリット状に絞ったＸ線を利用してデュアルエナジーサブトラクション撮影を行う場合においても、複雑な計算を行って画像を連結することなく、正確に画素値を再現することが可能なＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、被検者に向けてＸ線を照射するＸ線管と、前記Ｘ線管を当該Ｘ線管における焦点を中心に前記被検者の体軸方向に揺動させるＸ線管揺動手段と、前記Ｘ線管から照射されたＸ線の照射領域を制限することによりスリット状のＸ線照射野を形成するコリメータ手段と、前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、を備え、前記Ｘ線管を前記被検者の体軸方向に揺動させながら前記Ｘ線検出器により検出したＸ線を一定時間毎に取り込んで複数のＸ線画像を得ることにより、前記被検者に対してデュアルエナジーサブトラクション撮影を行うＸ線撮影装置であって、前記Ｘ線管に高電圧が付与されたときの前記Ｘ線検出器の検出画像と前記Ｘ線管に低電圧が付与されたときの前記Ｘ線検出器の検出画像とに対してサブトラクション処理を行うサブトラクション処理部と、前記サブトラクション処理後の画像をつなぎ合わせる画像処理部と、前記サブトラクション処理部によりサブトラクション処理され、前記画像処理部によりつなぎ合わせた画像から、前記被検者の骨密度の測定を行う骨密度測定部と、を備えたことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、スリット状に絞ったＸ線を利用してデュアルエナジーサブトラクション撮影を行う場合においても、従来のように、複雑な計算を行って画像を連結することが不要となる。従って、デュアルエナジーサブトラクション撮影を利用したＸ線撮影時に、正確な画像を得ることができ、より正確に画素値を再現することが可能となる。

これにより、サブトラクション処理結果を利用して、被検者の骨密度を正確に測定することが可能となる。

この発明に係るＸ線撮影装置を使用してＸ線撮影を行う様子を示す説明図である。コリメータ３２の概要図である。この発明に係るＸ線撮影装置の主要な制御系を示すブロック図である。サブトラクション処理部８２を示すブロック図である。画像のつなぎ合わせ処理を模式的に示す説明図である。従来のＸ線撮影装置を示す概要図である。従来のＸ線撮影装置によるＸ線の照射状態を示す説明図である。

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、この発明に係るＸ線撮影装置を使用してＸ線撮影を行う様子を示す説明図である。

このＸ線撮影装置は、被検者Ｍを横たわらせた状態で撮影するための臥位テーブル１３と、Ｘ線管３１と、複数のコリメータリーフ３３を備えたコリメータ３２と、このＸ線管３１をその焦点３９を中心に被検者Ｍの体軸方向に揺動させる後述するＸ線管揺動部と、被検者Ｍを通過したＸ線を検出するためのＸ線検出器としてのフラットパネルディテクタ１１とを備える。

図２は、上述したコリメータ３２の概要図である。

このコリメータ３２は、４枚のコリメータリーフ３３を備える。Ｘ線管３１からのＸ線はこれら４枚のコリメータリーフ３３により遮蔽され、矩形状のＸ線の照射野Ｅが形成される。そして、これらのコリメータリーフ３３の位置を調整することにより、スリット状のＸ線照射野を形成することが可能となる。なお、４枚のコリメータリーフ３３を備えるコリメータ３２によりスリット状のＸ線照射野を形成するかわりに、スリットが形成されたスリット板を利用してＸ線照射野を形成するようにしてもよい。この発明に係るコリメータ手段とは、このような構成をも含む概念である。

図３は、この発明に係るＸ線撮影装置の主要な制御系を示すブロック図である。

このＸ線撮影装置は、装置全体を制御する制御部８０を有する。この制御部８０は、画像処理部８１と、サブトラクション処理部８２と、骨密度測定部８４とを備える。また、この制御部８０は、上述したＸ線管３１と、コリメータ３２と、フラットパネルディテクタ１１と、液晶表示パネル等から構成される表示部１２とに接続されている。さらに、この制御部８０は、上述したＸ線管揺動部８３と接続されている。このＸ線管揺動部８３は、図１に示すように、Ｘ線管３１をその焦点３９を中心に被検者Ｍの体軸方向に揺動させるためのものであり、Ｘ線管３１を揺動駆動するための駆動手段としてのモータ８５と接続されている。

図４は、制御部８０におけるサブトラクション処理部８２を示すブロック図である。

このサブトラクション処理部８２は、高電圧撮影時に使用される高電圧画像メモリ９１、ＬＯＧ変換部９２および重みづけ部９３と、低電圧撮影時に使用される低電圧画像メモリ９４、ＬＯＧ変換部９５および重みづけ部９６と、サブトラクション処理を実行するサブトラクション部９７とを備える。

Ｘ線管３１に高電圧値が付与された場合には、フラットパネルディテクタ１１により測定された高電圧画像が高電圧画像メモリ９１に記憶される。高電圧画像メモリ９１に記憶された高電圧画像は、ＬＯＧ変換部９２において対数処理が行われて画像信号に変換された後、重みづけ部９３にて体厚情報等に応じた重み係数が乗算される。同様に、Ｘ線管３１に低電圧値が付与された場合には、フラットパネルディテクタ１１により測定された低電圧画像が低電圧画像メモリ９４に記憶される。低電圧画像メモリ９４に記憶された低電圧画像は、ＬＯＧ変換部９５において対数処理が行われた後、重みづけ部９６にて体厚情報等に応じた重み係数が乗算される。対数処理および重みづけ処理された高電圧画像と低電圧画像に対しては、サブトラクション部９７において、減算処理であるサブトラクション処理がなされる。サブトラクション処理されたサブトラクション像は、画像処理部８１において後述するつなぎ合わせ処理を含む画像処理をなされた後に表示部１２に送られ、表示部１２においてサブトラクション画像が表示される。

以上のような構成を有するＸ線撮影装置において、デュアルエナジーサブトラクションを利用して被検者Ｍの骨密度の測定を行う場合のＸ線撮影動作について説明する。

このＸ線撮影装置によりデュアルエナジーサブトラクションを利用した撮影を行う場合には、図２に示すコリメータ３２におけるコリメータリーフ３３の位置を調整することによりスリット状のＸ線照射野を形成する。また、図１に示す視野サイズ（撮影領域）Ｌに対応したＸ線管３１の揺動角度θを、ＳＩＤ（Ｘ線管焦点・受像面間距離）を利用して決定する。この状態において、Ｘ線管３１からＸ線を照射するとともに、Ｘ線管揺動部８３の制御でモータ８５を回転させることにより、Ｘ線管３１をその焦点３９を中心に被検者Ｍの体軸方向に揺動させてＸ線撮影を実行する。

このＸ線撮影時においては、Ｘ線管３１に対して高電圧と低電圧とが交互に印加される。このときに、フラットパネルディテクタ１１により検出されたＸ線画像は、制御部８０の制御により、一定時間毎に画像処理部８１に取り込まれる。しかる後、このＸ線画像に対して、サブトラクション部９７においてサブトラクション処理がなされる。そして、サブトラクション処理後の画像に対しては、画像処理部８１においてつなぎ合わせ処理が行われる。

図５は、画像のつなぎ合わせ処理を模式的に示す説明図である。

Ｘ線管３１とコリメータ３２とを被検者Ｍの体軸方向に揺動させながらフラットパネルディテクタ１１により検出した画像を一定時間毎に取り込んだ場合には、例えば、図５に示す画像Ｐ１乃至Ｐ６を得ることができる。なお、図５においては、説明の便宜上６枚の画像のみを図示しているが、実際には、コリメータ３２により形成されたスリット状のＸ線照射野の幅に対応して撮影領域全域を網羅する多数の画像が得られることになる。そして、これらの画像に対して、画像処理部８１がつなぎ合わせ処理を実行する。このとき、このＸ線撮影装置においては、Ｘ線管３１とコリメータ３２とを被検者Ｍの体軸方向に揺動させながらＸ線撮影を実行することから、図６および図７に示すＸ線撮影装置のように、複雑な計算を行う必要はない。

しかる後、つなぎ合わせ処理が終了した被検者Ｍの骨部の画像に基づいて、骨密度測定部８４により骨密度の測定を行う。

なお、Ｘ線管３１とコリメータ３２とを被検者Ｍの体軸方向に揺動させながらＸ線撮影を実行する場合においては、図６および図７に示すＸ線撮影装置のように、Ｘ線管３１とコリメータ３２とを被検者Ｍの体軸方向に平行移動させながらＸ線撮影を実行する場合Ｘ線撮影装置の場合と比較して、図１に示す視野サイズＬの両端付近において、被検者ＭのＸ線画像に伸びが生ずることになる。しかしながら、この実施形態のようにデュアルエナジーサブトラクションを利用して被検者Ｍの骨密度の測定を行う場合においては、骨部の形状よりも、骨部の画素値が重要となることから、被検者ＭのＸ線画像に伸びが生じても、それが問題となることはない。

なお、上述した実施形態においては、図１に示すように、視野サイズＬがフラットパネルディテクタ１１のサイズ内に収まっていることから、フラットパネルディテクタ１１を固定してＸ線撮影を実行しているが、さらに長尺の領域の撮影を実行する場合においては、フラットパネルディテクタ１１を被検者Ｍの体軸方向に移動させながらＸ線撮影を実行すればよい。

また、上述した実施形態においては、Ｘ線管３１に対して高電圧と低電圧とを交互に印加することにより、高電圧画像と低電圧画像とを順次取得しているが、視野サイズＬの全域において高電圧画像を取得した後、視野サイズＬの全域において低電圧画像を取得するようにしてもよい。

１１フラットパネルディテクタ
１２表示部
１３臥位テーブル
３１Ｘ線管
３２コリメータ
３３コリメータリーフ
３９焦点
６１スリット移動部
６２フラットパネルディテクタ移動部
８０制御部
８１画像処理部
８２サブトラクション処理部
８３Ｘ線管揺動部
８４骨密度測定部
８５モータ
９１高電圧メモリ
９２ＬＯＧ変換部
９３重みづけ部
９４低電圧メモリ
９５ＬＯＧ変換部
９６重みづけ部
９７サブトラクション部

Claims

被検者に向けてＸ線を照射するＸ線管と、
前記Ｘ線管を当該Ｘ線管における焦点を中心に前記被検者の体軸方向に揺動させるＸ線管揺動手段と、
前記Ｘ線管から照射されたＸ線の照射領域を制限することによりスリット状のＸ線照射野を形成するコリメータ手段と、
前記Ｘ線管から照射され前記被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
を備え、
前記Ｘ線管を前記被検者の体軸方向に揺動させながら前記Ｘ線検出器により検出したＸ線を一定時間毎に取り込んで複数のＸ線画像を得ることにより、前記被検者に対してデュアルエナジーサブトラクション撮影を行うＸ線撮影装置であって、
前記Ｘ線管に高電圧が付与されたときの前記Ｘ線検出器の検出画像と前記Ｘ線管に低電圧が付与されたときの前記Ｘ線検出器の検出画像とに対してサブトラクション処理を行うサブトラクション処理部と、
前記サブトラクション処理後の画像をつなぎ合わせる画像処理部と、
前記サブトラクション処理部によりサブトラクション処理され、前記画像処理部によりつなぎ合わせた画像から、前記被検者の骨密度の測定を行う骨密度測定部と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。