JP6291812B2 - 医療用画像撮影システム - 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、
被写体の関節部を撮影するために被写体を保持する被写体台と、
撮影された被写体の画像信号に基づいて生成される各種の再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を再構成して生成するコントローラーと、
を備えるX線タルボ撮影装置と、
前記X線タルボ撮影装置の前記コントローラーが生成した前記再構成画像中または前記再構成画像を用いて生成された画像中に特定しまたは特定された前記関節部の骨部の端部、および前記微分位相画像中または前記微分位相画像を用いて生成された画像中に特定しまたは特定された前記関節部の軟骨の端部の少なくとも一方に基づいて、前記微分位相画像中または前記微分位相画像を用いて生成された画像中の前記関節部の軟骨の厚みを測定する画像処理装置と、
を備え、
前記画像処理装置は、
前記微分位相画像または前記微分位相画像を用いて生成された画像に写った前記軟骨の端部上に指定された位置から、画像における縦方向および横方向で最も近い前記関節部の骨部の端部上の点をそれぞれ割り出し、
割り出した各点の間の前記関節部の骨部の端部を対象として、前記軟骨の端部上に指定された位置から前記関節部の骨部の端部までの最短距離を算出し、
算出した前記最短距離を、当該指定された位置における前記関節部の軟骨の厚みとして測定することを特徴とする。
本実施形態に係る医療用画像撮影システムの構成について説明する。図1は、本実施形態に係る医療用画像撮影システムの全体構成を表す概略図である。本実施形態では、医療用画像撮影システム100は、X線タルボ撮影装置1と画像処理装置50とを備えている。
X線タルボ撮影装置1は、前述したように、タルボ干渉計やタルボ・ロー干渉計を用いたX線撮影装置であるが、タルボ干渉計等を構築する基本となるタルボ効果とは、一定の周期でスリットが設けられた第1格子(G1格子)を可干渉性(コヒーレント)のX線が透過すると、X線の進行方向に一定周期でその格子像を結ぶ現象をいう(例えば前述した特許文献2参照)。この格子像は自己像と呼ばれ、タルボ干渉計等では、自己像を結ぶ位置に第2格子(G2格子)を配置することでモアレ縞を生じさせることができる。そして、照射されるX線内に被写体を配置すると、被写体によりモアレ縞に歪みが生じる。X線タルボ撮影装置1では、このようにして被写体によりモアレ縞に歪みが生じたモアレ画像を撮影するように構成される。以下、本実施形態に係るX線タルボ撮影装置1の構成等について説明する。
一方、本実施形態に係る医療用画像撮影システム100では、図1に示すように、X線タルボ撮影装置1のコントローラー19には、LAN(Local Area Network)等のネットワークを介して画像処理装置50が接続されている。本実施形態では、画像処理装置50は、X線タルボ撮影装置1のコントローラー19と同様に汎用コンピューターで構成されているが、専用の処理装置として構成することも可能である。また、本実施形態では、画像処理装置50は、CRT(Cathode Ray Tube)やLCD(Liquid Crystal Display)等で構成される表示部51や、キーボードやマウス等で構成される入力手段52を備えている。
被写体である患者の関節部の骨部の端部は、図2(A)、(B)に示すように、吸収画像中や微分位相画像中、或いは図示を省略した小角散乱画像中に明確に写るため、それらの再構成画像を用いることで、関節部の骨部の端部の画像中の位置を特定することができる。そこで、この構成例1では、画像処理装置50は、まず、再構成画像に基づいて関節部の骨部の端部の位置を特定する。
上記の構成例1では、微分位相画像中に関節部の骨部の端部の位置を特定し、特定した関節部の骨部の端部の位置と、ユーザーにより指定された関節部の軟骨の端部上の位置Pとの最短距離を算出し、その最短距離をその指定された位置Pにおける軟骨の厚みRとして定量的に測定する場合について説明した。
また、上記の構成例1では、微分位相画像中に関節部の骨部の端部のみを特定し、構成例2では、微分位相画像中に関節部の軟骨の端部のみを特定する場合について説明した。しかし、微分位相画像中に両者をともに特定するように構成することも可能である。このように構成すれば、画像処理装置50は、ユーザーが微分位相画像中の関節部の軟骨の端部上に位置Pを指定した場合には上記の構成例1を用い(図4等参照)、また、ユーザーが微分位相画像中の関節部の骨部の端部上に位置pを指定した場合には上記の構成例2を用いて(図6等参照)、指定した位置P、pにおける軟骨の厚みRを定量的に測定することが可能となる。
上記の構成例1〜3では、ユーザーが微分位相画像中に指定した位置P、pと、特定された関節部の骨部の端部や軟骨の端部との最短距離を算出し、算出した最短距離を、指定された位置P、pにおける軟骨の厚みRとして定量的に測定することについて説明した。
一方、上記の構成例4において、微分位相画像に特定した関節部の骨部の端部上に複数の点を設定する代わりに、微分位相画像に特定した関節部の軟骨の端部上に複数の点を設定するように構成することも可能である。すなわち、画像処理装置50は、微分位相画像中の関節部の軟骨の端部上に設定した複数の点に基づいて、またはユーザーにより設定された複数の点に基づいて、軟骨の端部を直線または曲線で近似し、関節部の軟骨の端部上に指定された位置Pにおける直線または曲線の法線上にて軟骨の厚みRを定量的に測定するように構成することが可能である。
上記の構成例4や構成例5で、微分位相画像を含む再構成画像中に写っている関節部の骨部の端部や、微分位相画像中に写っている関節部の軟骨の端部を、円弧で近似する場合について説明した。そして、それをさらに敷衍して、微分位相画像やそれを含む再構成画像を極座標変換し、極座標変換した画像上で関節部の軟骨の厚みRを定量的に測定するように構成することが可能である。
以上のように、上記のX線タルボ撮影装置1や画像処理装置50を有する本実施形態に係る医療用画像撮影システム100によれば、例えば上記の構成例1〜6に示したように、画像処理装置50で、X線タルボ撮影装置1のコントローラー19が生成した微分位相画像中(または微分位相画像を用いて生成された画像中。以下同じ。)に特定された関節部の骨部の端部や軟骨の端部に基づいて関節部の軟骨の厚みRを定量的に測定することが可能となる。そして、関節部の軟骨の厚みRの測定処理が、従来のように読影医等の経験や技量等に依存せず、画像処理装置50において自動的に定量的に行われるため、軟骨の厚みRを安定的に測定することが可能となる。
なお、以上の説明では、指定された位置P、pにおける関節部の軟骨の厚みRを定量的に測定することについて説明したが、この他にも、例えば、軟骨の厚みRを複数の位置P、pで測定し、指定された複数の位置P、pにおいてそれぞれ測定した関節部の軟骨の厚みRの最大値や最小値、平均値、最大値や平均値と最小値との差分、最小値の最大値や平均値に対する比等の特徴量を算出するように構成することも可能である。
ところで、上記の軟骨の厚みに関する特徴量の算出等の説明の中で、疾病等を有している患者の関節部における軟骨の変形前の本来の厚みR*を推定することについて説明した。そして、この軟骨の変形前の厚みR*や形状等の推定は、上記のように、当該関節部とは別の疾病等により変形を生じていない関節部における軟骨の厚みRanotherに基づいて推定するほか、例えば以下のようにして推定するように構成することが可能である。
例えば、画像処理装置50は、微分位相画像中に特定された関節部の骨部の端部に基づいて、当該関節部の軟骨の変形前の形状を推定するように構成することが可能である。具体的には、例えば上記の構成例1のようにして微分位相画像中に関節部の骨部の端部を特定する(図3や図4等参照)。そして、図7や図8に示したように、特定した関節部の骨部の端部上に少なくとも3個の点を設定し、或いは設定された少なくとも3個の点に基づいて骨部の端部を円弧で近似し、近似した円弧の中心O(図8参照)の位置を特定する。そして、中心Oと特定された関節部の骨部の端部上の各位置との距離を所定倍に拡大することで、当該関節部の軟骨の変形前の形状を推定することができる。
また、上記のように、特定された関節部の骨部の端部の形状をそのまま拡大して関節部の軟骨の変形前の端部の形状として推定する代わりに、前述したように、特定された関節部の骨部の端部を円弧で近似し、その近似した円弧を拡大して関節部の軟骨の変形前の端部の形状として推定するように構成することも可能である。そして、この場合も、関節部の骨部の端部を近似した円弧の半径すなわち中心Oからの距離rを、測定された関節部の軟骨の厚みRの最大値にあわせたり、当該関節部における軟骨の標準的な厚みの数値やモデル等にあわせるようにする等して拡大して、拡大した円弧を軟骨の変形前の端部の形状として推定するように構成することも可能である。
一方、例えば図10に示すように、微分位相画像中に関節部の軟骨の端部Aを特定した場合に、軟骨に欠損Dが生じている場合がある。なお、Bは関節部の骨部の端部を表す。そこで、このような場合には、例えば、軟骨の端部の欠損を生じていない部分の形状に基づいて凸包絡を求める等して軟骨の欠損Dがない状態に復元することにより、関節部の軟骨の変形前の形状(図10における破線参照)を推定するように構成することも可能である。
そして、画像処理装置50は、上記の推定手法1〜3等に基づいて推定した関節部の軟骨の変形前の端部の形状を、当該軟骨が写っている微分位相画像(図11(A)参照)や極座標変換された微分位相画像(図11(B)参照)に重ね合わせて表示するように構成することが可能である。なお、図11(A)、(B)においても、Aは微分位相画像中や極座標変換された微分位相画像中に特定された関節部の軟骨の端部を表し、Bは関節部の骨部の端部を表す。また、一点鎖線で表されるA*は推定された関節部の軟骨の変形前の端部の形状を表す。
また、微分位相画像中に推定された関節部の軟骨の変形前の形状A*と画像中に特定したまたは特定された関節部の軟骨の端部の形状A(図11(A)参照)、或いは、極座標変換された微分位相画像中に推定された関節部の軟骨の変形前の形状A*と画像中に特定したまたは特定された関節部の軟骨の端部の形状A(図11(B)参照)に基づいて、関節部の軟骨のすり減り具合等を表す関節部の軟骨の形状に関する特徴量を算出するように構成することも可能である。
以上のように、上記のX線タルボ撮影装置1や画像処理装置50を有する本実施形態に係る医療用画像撮影システム100によれば、例えば上記の推定手法1〜3に示したように、画像処理装置50で、微分位相画像中や極座標変換された微分位相画像中に特定された関節部の骨部の端部や軟骨の端部に基づいて当該関節部の軟骨の変形前の形状を推定するように構成し、例えば、軟骨の端部と、推定した関節部の軟骨の変形前の端部の形状とを画像中に重ね合わせて表示することで、医師等がそれらを見比べて、関節部の軟骨にどの程度の変形が生じているかを視覚的に容易に認識して的確に診断することが可能となる。
11a X線源
13 被写体台
16 X線検出器
19 コントローラー
50 画像処理装置
100 医療用画像撮影システム
A 関節部の軟骨の端部
A* 関節部の軟骨の変形前の端部
B 関節部の骨部の端部
O 円弧の中心
P 軟骨の端部上に指定された位置
p 骨部の端部上に指定された位置
p1、p2、p3 点(複数の点、3個の点)
Q1 位置Pから画像における縦方向に最も近い関節部の骨部の端部上の点
Q2 位置Pから画像における横方向に最も近い関節部の骨部の端部上の点
R 関節部の軟骨の厚み
r 中心からの距離
θ 中心周りの角度
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、
被写体の関節部を撮影するために被写体を保持する被写体台と、
撮影された被写体の画像信号に基づいて生成される各種の再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を再構成して生成するコントローラーと、
を備えるX線タルボ撮影装置と、
前記X線タルボ撮影装置の前記コントローラーが生成した前記再構成画像中または前記再構成画像を用いて生成された画像中に特定しまたは特定された前記関節部の骨部の端部、および前記微分位相画像中または前記微分位相画像を用いて生成された画像中に特定しまたは特定された前記関節部の軟骨の端部の少なくとも一方に基づいて、前記微分位相画像中または前記微分位相画像を用いて生成された画像中の前記関節部の軟骨の厚みを測定する画像処理装置と、
を備え、
前記画像処理装置は、
前記微分位相画像または前記微分位相画像を用いて生成された画像に写った前記軟骨の端部上に指定された位置から、画像における縦方向および横方向で最も近い前記関節部の骨部の端部上の点をそれぞれ割り出し、
割り出した各点の間の前記関節部の骨部の端部を対象として、前記軟骨の端部上に指定された位置から前記関節部の骨部の端部までの最短距離を算出し、
算出した前記最短距離を、当該指定された位置における前記関節部の軟骨の厚みとして測定することを特徴とする医療用画像撮影システム。 - 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、
被写体の関節部を撮影するために被写体を保持する被写体台と、
撮影された被写体の画像信号に基づいて生成される各種の再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を再構成して生成するコントローラーと、
を備えるX線タルボ撮影装置と、
前記X線タルボ撮影装置の前記コントローラーが生成した前記再構成画像中または前記再構成画像を用いて生成された画像中に特定しまたは特定された前記関節部の骨部の端部、および前記微分位相画像中または前記微分位相画像を用いて生成された画像中に特定しまたは特定された前記関節部の軟骨の端部の少なくとも一方に基づいて、前記微分位相画像中または前記微分位相画像を用いて生成された画像中の前記関節部の軟骨の厚みを測定する画像処理装置と、
を備え、
前記画像処理装置は、前記再構成画像または前記再構成画像を用いて生成された画像に写った前記骨部の端部上に指定された位置から前記特定しまたは特定された前記関節部の軟骨の端部までの最短距離を算出し、算出した前記最短距離を、当該指定された位置における前記関節部の軟骨の厚みとして測定することを特徴とする医療用画像撮影システム。 - 前記画像処理装置は、前記骨部の端部上に指定された位置から、画像における縦方向および横方向で最も近い前記関節部の軟骨の端部上の点をそれぞれ割り出し、割り出した各点の間の前記関節部の軟骨の端部を対象として、前記骨部の端部上に指定された位置から前記関節部の軟骨の端部までの最短距離を算出することを特徴とする請求項2に記載の医療用画像撮影システム。
- 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、
被写体の関節部を撮影するために被写体を保持する被写体台と、
撮影された被写体の画像信号に基づいて生成される各種の再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を再構成して生成するコントローラーと、
を備えるX線タルボ撮影装置と、
前記X線タルボ撮影装置の前記コントローラーが生成した前記再構成画像中または前記再構成画像を用いて生成された画像中に特定しまたは特定された前記関節部の骨部の端部、および前記微分位相画像中または前記微分位相画像を用いて生成された画像中に特定しまたは特定された前記関節部の軟骨の端部の少なくとも一方に基づいて、前記微分位相画像中または前記微分位相画像を用いて生成された画像中の前記関節部の軟骨の厚みを測定する画像処理装置と、
を備え、
前記画像処理装置は、前記関節部の軟骨の端部または前記骨部の端部を円弧で近似した場合の当該円弧の中心周りの角度と当該中心からの距離とを成分とする極座標に極座標変換し、極座標変換した前記微分位相画像上または前記微分位相画像を用いて生成された画像上で前記関節部の軟骨の厚みを測定することを特徴とする医療用画像撮影システム。 - 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、
被写体の関節部を撮影するために被写体を保持する被写体台と、
撮影された被写体の画像信号に基づいて生成される各種の再構成画像のうち、少なくとも微分位相画像を再構成して生成するコントローラーと、
を備えるX線タルボ撮影装置と、
前記X線タルボ撮影装置の前記コントローラーが生成した前記再構成画像中または前記再構成画像を用いて生成された画像中に特定しまたは特定された前記関節部の骨部の端部、および前記微分位相画像中または前記微分位相画像を用いて生成された画像中に特定しまたは特定された前記関節部の軟骨の端部の少なくとも一方に基づいて、前記微分位相画像中または前記微分位相画像を用いて生成された画像中の前記関節部の軟骨の厚みを測定する画像処理装置と、
を備え、
前記画像処理装置は、
前記特定しまたは特定された前記関節部の骨部の端部上に設定しまたは設定された少なくとも3個の点に基づいて前記骨部の端部を円弧で近似し、
近似した円弧の中心を算出し、前記骨部の端部上に指定された位置と前記円弧の中心とを通る直線上にて前記関節部の軟骨の厚みを測定し、
近似した円弧の半径を拡大して生成される新たな円弧を、当該関節部の軟骨の変形前の形状として推定することを特徴とする医療用画像撮影システム。 - 前記画像処理装置は、前記極座標変換された前記関節部の骨部の端部を平行移動させて、極座標変換された当該関節部の軟骨の変形前の形状として推定することを特徴とする請求項4に記載の医療用画像撮影システム。
- 前記画像処理装置は、推定した前記関節部の軟骨の変形前の形状を、当該軟骨が写っている前記微分位相画像または前記微分位相画像を用いて生成された画像、または極座標変換された前記微分位相画像または前記微分位相画像を用いて生成された画像に重ね合わせて表示することを特徴とする請求項5または請求項6に記載の医療用画像撮影システム。
- 前記画像処理装置は、前記微分位相画像または前記微分位相画像を用いて生成された画像、または極座標変換された前記微分位相画像または前記微分位相画像を用いて生成された画像を用いて推定された前記関節部の軟骨の変形前の形状と、特定したまたは特定された前記関節部の軟骨の端部の形状とに基づいて、前記関節部の軟骨の形状に関する特徴量を算出することを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の医療用画像撮影システム。
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