JP6079204B2 - 医用画像システム - Google Patents
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Description
X線を照射するX線源と、
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配置され、前記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、
被写体の関節部分を撮影するために被写体を保持する被写体台と、
を備えるタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたX線撮影装置と、
前記X線撮影装置で撮影された被写体の画像信号に基づいて、前記被写体の微分位相画像、X線の吸収画像及び小角散乱画像のうち、少なくとも微分位相画像を生成する画像処理手段と、
を備え、
前記画像処理手段は、前記微分位相画像、前記X線の吸収画像及び前記小角散乱画像のいずれかに基づいて画像中における前記関節部分の骨部の端部の位置を特定し、特定した前記骨部の端部の位置に基づいて前記微分位相画像における前記関節部分の軟骨部の端部を検出して、前記微分位相画像において、前記関節部分の軟骨部の端部の周の長さと、前記関節部分の骨部の端部と前記関節部分の軟骨部の端部との距離と、前記関節部分の骨部の端部と前記関節部分の軟骨部の端部とで囲まれる部分の面積との3つのうちのいずれかを、前記関節部分の軟骨部の特徴量として定量的に計測することを特徴とする。
前述したように、本発明に係る医用画像システムは、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いたX線撮影装置を備える医用画像システムとして構成される。
X線撮影装置1は、図1に示すように、X線源11と、マルチスリット12を含む第1のカバーユニット120と、被写体台13、第1格子14、第2格子15、及びX線検出器16を含む第2のカバーユニット130と、支柱17と、本体部18と、基台部19とを備える。
d2=R2d1/(R1α) …(2)
R1/d0=zp/d2 …(3)
1/d0=α/d1−1/d2 …(4)
ここで、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計に共通する原理について説明する。図3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、このように自己像がz方向に一定の間隔をおいて形成される現象をタルボ効果という。
図1に示した他の構成要素について説明すると、被写体台13は、被写体の関節部分を撮影するために被写体を保持するための保持台である。また、X線検出器16は、図示を省略するが、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、これらの変換素子によって生成された電気信号を画像信号として読み取る装置である。
次に、本実施形態に係る医用画像システムにおける画像処理手段5の構成やその作用等について説明する。また、本実施形態に係る医用画像システムの作用についてもあわせて説明する。
微分位相画像における関節部分の軟骨部の位置等を検出するために、本実施形態では、画像処理手段5は、まず、X線の吸収画像や微分位相画像、小角散乱画像の中から関節部分の骨部の端部の位置を特定するように構成されている。
次に、本実施形態に係る医用画像システムの画像処理手段5において、上記のようにして検出した関節部分の軟骨部の情報を基にして、軟骨部の特徴量を定量的に計測することについて、特徴量としていくつかの例を挙げて説明する。
関節部分の軟骨部の特徴量の例として、例えば図8に示すように、上記のようにして微分位相画像中に特定された関節部分の骨部の端部Bと、検出された軟骨部の端部Aとの距離Rを定量的に計測することが可能である。
Rp={(x1−X2)2+(y1−Y2)2}1/2 …(5)
として算出される。そして、このようにして算出された画素数で表される距離Rpを、微分位相画像の拡大率とX線撮影装置1における画素サイズとに基づいて実際の距離Rに換算して算出して計測するように構成することが可能である。
なお、図示を省略するが、上記の[例1]において、例えば、画像処理装置5が、画像を表示する表示手段や、放射線技師等のオペレーターからの指示を入力するキーボードやマウス等の入力手段を備えるように構成し、表示手段上に微分位相画像や直線L等を表示し、例えば入力手段を介してオペレーターが入力した直線L上での軟骨部の距離R(すなわち厚さ)を算出するように構成することも可能である。
また、上記の[例1]のように、軟骨部の1カ所の距離R、特にすり減り易い円弧状の領域の中央部分の軟骨部の距離Rのみを算出するように構成する代わりに、或いはそれと並行して、関節部分の、少なくとも円弧で近似可能な領域における距離Rの最大値Rmaxや最小値Rmin、最大値と最小値との差分ΔR、或いは距離Rの平均値Raveのうちの少なくとも1つを算出して計測するように構成することも可能である。
なお、上記の[変形例1]と同様に構成し、例えば、例えばオペレーターが入力手段を介して軟骨部の距離R(すなわち厚さ)を算出すべき領域を指定すると、指定された領域について、軟骨部の距離Rの最大値Rmaxや最小値Rmin等を算出するように構成することも可能である。
また、上記の[例1]や[例2]のように構成する代わりに、或いはそれらと並行して、軟骨部の断面積Sを計測するように構成することも可能である。
なお、上記の[例1]〜[例3]においては、例えば図9(A)に示すように、微分位相画像中に軟骨部の端部Aの一部のみが撮影されており、軟骨部Aの端部の全体が撮影されていない状態になる場合もある。
また、上記の[例1]〜[例3]のように構成する代わりに、或いはそれらと並行して、関節部分の軟骨部の端部Aの周の長さWを計測するように構成することも可能である。軟骨部の端部Aの周の長さWとは、例えば図8に示される軟骨部の端部Aの上端から下端までの全域にわたる長さをいう。
なお、軟骨部に欠けや割れ等の破壊が生じている場合、将来的には欠けや割れ等の部分を鮮明に撮影することが可能となる可能性はある。しかし、現状の医用画像システムでは、欠けや割れ等の部分は鮮明には撮影されず、例えば図10に示すように、軟骨部に欠けや割れ等の破壊が生じている部分では、端部Aが撮影されない状態(図中のDで示されている部分参照)になることが分かっている。
以上のように、本実施形態に係るタルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いたX線撮影装置1を備える医用画像システムによれば、画像処理手段5は、X線の吸収画像や微分位相画像、小角散乱画像のいずれかに基づいて画像中における関節部分の骨部の端部Bの位置を特定し、特定した骨部の端部Bの位置に基づいて、微分位相画像における軟骨部の端部Aを検出する。そして、検出した関節部分の軟骨部の端部A等に基づいて軟骨部の特徴量を定量的に、すなわち数値化して計測するように構成した。
5 画像処理手段
11 X線源
13 被写体台
16 X線検出器
A 関節部分の軟骨部の端部
B 関節部分の骨部の端部
R 距離(特徴量)
r 距離
Rave 距離の平均値(特徴量)
Rmax 距離の最大値(特徴量)
Rmin 距離の最小値(特徴量)
S 面積(特徴量)
W 軟骨部の端部の周の長さ(特徴量)
x X線の照射軸方向と直交する方向
z X線の照射方向
ΔR 距離の最大値と最小値との差分(特徴量)
Claims (8)
- X線を照射するX線源と、
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配置され、前記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、
被写体の関節部分を撮影するために被写体を保持する被写体台と、
を備えるタルボ干渉計又はタルボ・ロー干渉計を用いたX線撮影装置と、
前記X線撮影装置で撮影された被写体の画像信号に基づいて、前記被写体の微分位相画像、X線の吸収画像及び小角散乱画像のうち、少なくとも微分位相画像を生成する画像処理手段と、
を備え、
前記画像処理手段は、前記微分位相画像、前記X線の吸収画像及び前記小角散乱画像のいずれかに基づいて画像中における前記関節部分の骨部の端部の位置を特定し、特定した前記骨部の端部の位置に基づいて前記微分位相画像における前記関節部分の軟骨部の端部を検出して、前記微分位相画像において、前記関節部分の軟骨部の端部の周の長さと、前記関節部分の骨部の端部と前記関節部分の軟骨部の端部との距離と、前記関節部分の骨部の端部と前記関節部分の軟骨部の端部とで囲まれる部分の面積との3つのうちのいずれかを、前記関節部分の軟骨部の特徴量として定量的に計測することを特徴とする医用画像システム。 - 前記画像処理手段は、前記関節部分の軟骨部の特徴量を、前記微分位相画像の拡大率及び前記X線撮影装置の画素サイズに基づいて算出して計測することを特徴とする請求項1に記載の医用画像システム。
- 前記画像処理手段は、前記特徴量が前記関節部分の骨部の端部と前記関節部分の軟骨部の端部との距離である場合、前記距離として、前記距離の最大値、最小値、最大値と最小値との差分、又は平均値のうちの少なくとも1つを算出して計測することを特徴とする請求項1又は2に記載の医用画像システム。
- 前記画像処理手段は、前記特徴量が前記関節部分の骨部の端部と前記関節部分の軟骨部の端部との距離である場合、円弧で近似可能な前記関節部分の領域における前記距離を計測することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の医用画像システム。
- 前記画像処理手段は、前記微分位相画像において、前記円弧の曲率中心を求め、前記曲率中心を通過する直線上において前記距離を、前記関節部分の軟骨部の厚さとして測定することを特徴とする請求項4に記載の医用画像システム。
- 前記画像処理手段は、前記微分位相画像における特定された前記関節部分の骨部の端部と、当該微分位相画像中に検出することができた前記関節部分の軟骨部の端部との距離の情報に基づいて、前記軟骨部の形状を推定することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の医用画像システム。
- 前記画像処理手段は、前記微分位相画像において、前記関節部分の軟骨部の端部の周の長さ、又は、前記関節部分の骨部の端部と前記関節部分の軟骨部の端部とで囲まれる部分の面積を、前記関節部分の軟骨部の特徴量として定量的に計測することを特徴とする請求項1又は2に記載の医用画像システム。
- 前記画像処理手段は、前記特徴量が前記関節部分の骨部の端部と前記関節部分の軟骨部の端部とで囲まれる部分の面積である場合、前記面積を前記関節部分の軟骨部の断面積として計測することを特徴とする請求項1、2又は7のいずれか一項に記載の医用画像システム。
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