JP6601230B2

JP6601230B2 - 放射線撮影装置

Info

Publication number: JP6601230B2
Application number: JP2016006823A
Authority: JP
Inventors: 知宏中矢; 和義西野; 大介能登原
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2016-01-18
Filing date: 2016-01-18
Publication date: 2019-11-06
Anticipated expiration: 2036-01-18
Also published as: JP2017127342A

Description

この発明は、スリット状の放射線の照射野により撮影された複数の画像をつなぎ合わせることにより１枚の放射線画像を作成する、スロット撮影とも呼称される放射線撮影を実行する放射線撮影装置に関する。

このような放射線撮影装置としてのＸ線撮影装置は、被検者に向けて放射線を照射する放射線照射部としてのＸ線管と、この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線の照射野を形成する複数のコリメータリーフを備えたコリメータと、Ｘ線管とコリメータとを一体として被検者の体軸方向に移動させることによりスリット状のＸ線の照射野を被検者の体軸方向に移動させる照射野移動機構と、Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、スリット状のＸ線の照射野により撮影された複数の画像をつなぎ合わせることにより１枚のＸ線画像を作成する画像処理部と、を備えている(特許文献１参照)。

特開２０１５−１００６４２号公報

例えば、被検者の骨密度の測定を行う場合には、撮影範囲の全域において高精細な画像を取得するために、上述したスロット撮影が実行される。このとき、腰椎と大腿骨の骨密度を測定する場合等においては、例えば、Ｘ線検出器として９インチのサイズを有するフラットパネルディテクタを使用し、スリット状のＸ線の照射野の幅の設定値を、例えば、２５ｍｍとして複数回のＸ線撮影を実行する。このような場合において、実際のスリット幅が設定値より小さかった場合には、撮影した画像間に隙間が生じることになり、正確な骨密度の測定が不可能となる。また、実際のスリット幅が設定値より大きかった場合には、被検者に対して不要な被曝が生じることになる。

従来、Ｘ線撮影時のスリット幅の調整を実行するときには、コリメータにおけるコリメータリーフ間の距離をスリット撮影の設定値となるように設定した上で、撮影対象物がない状態でＸ線撮影を実行し、そのときのフラットパネルディテクタによるＸ線の検出幅をオペレータが測定することにより、コリメータリーフ間の距離を補正していた。このときには、オペレータによりフラットパネルディテクタによるＸ線の検出幅を測定するという手作業が介在することから、その入力値に誤差が生じ、調整後のスリット幅に精度ムラが生じるという問題があった。

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、コリメータリーフの位置を正確に調整し、スリット状の放射線の照射領域を精度よく設定することが可能な放射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、被検者に向けて放射線を照射する放射線照射部と、前記放射線照射部から照射された放射線の照射領域を制限することによりスリット状の放射線の照射野を形成する複数のコリメータリーフを備えたコリメータと、前記放射線照射部と前記コリメータとを移動させることにより、前記スリット状の放射線の照射野を前記被検者の体軸方向に移動させる照射野移動機構と、前記放射線照射部から照射され前記被検者を通過した放射線を検出する放射線検出器と、前記スリット状の放射線の照射野により撮影された複数の画像をつなぎ合わせることにより、１枚の放射線画像を作成する画像処理部と、を備えた放射線撮影装置であって、前記コリメータにおけるコリメータリーフを、前記スリット状の放射線の照射野の幅を放射線撮影時の設定値とするための位置に移動させ、そのときの前記スリット状の放射線の照射野を前記放射線検出器により検出して所定画素値以上の領域を放射線の照射野と認定することにより、前記スリット状の放射線の照射野の幅を測定する照射野幅測定部と、前記照射野幅測定部により測定した前記スリット状の放射線の照射野の幅と、放射線撮影時の照射野の幅の設定値とを比較することにより、それらの差異を演算する比較部と、前記比較部により演算した前記スリット状の放射線の照射野の幅と照射野の幅の設定値との差異に基づいて前記コリメータリーフの位置を補正する位置補正部と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記放射線照射部に高電圧が付与されたときの前記放射線検出器の検出画像と前記放射線検出器に低電圧が付与されたときの前記放射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部によるサブトラクション処理結果から、前記被検者の骨密度の測定を行う骨密度測定部と、をさらに備える。

請求項１に記載の発明によれば、照射野幅測定部により測定したスリット状の放射線の照射野の幅に基づいてコリメータリーフの位置を補正することから、スリット状の放射線の照射領域を精度よく設定することが可能となる。このため、不要な被曝を生ずることなく、正確に放射線撮影を実行することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、スリット状の放射線の照射領域を精度よく設定することにより、サブトラクション処理を利用した骨密度測定を正確に実行することが可能となる。

この発明に係るＸ線透視撮影装置の斜視図である。コリメータ１２におけるコリメータリーフ４０を模式的に示す斜視図である。この発明に係るＸ線透視撮影装置の主要な制御系を示すブロック図である。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。Ｘ線撮影を実行するときのＸ線管１１およびコリメータ１２の移動動作を示す説明図である。画像のつなぎ合わせ処理を模式的に示す説明図である。スリット幅の調整時にフラットパネルディテクタ１４により撮影されたＸ線画像を示す模式図である。スリット幅の調整時にフラットパネルディテクタ１４により検出された画素値を示すグラフである。

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、この発明に係る放射線撮影装置としてのＸ線透視撮影装置の斜視図である。

このＸ線透視撮影装置は、被検者に対してＸ線撮影およびＸ線透視を実行可能なものであり、基台１９上に立設された主支柱１５と、この主支柱１５に対して昇降可能に配設された保持部１６と、この保持部１６に回転可能に連結された天板１３と、Ｘ線管１１およびコリメータ１２を支持する支柱１７と、天板１３の表面の下方におけるＸ線管１１と対向する位置に配設されたＸ線検出器としてのフラットパネルディテクタ１４とを備える。

保持部１６は、Ｚ方向に昇降可能となっている。また、天板１３は、天板１３の長手方向と直交し、かつ、水平方向を向く軸（図１に示すＹ方向を向く軸）を中心として回転可能となっている。また、支柱１７とフラットパネルディテクタ１４とは、天板１３の長手方向に互いに独立し、あるいは、互いに同期して往復移動可能となっている。さらに、Ｘ線管１１およびコリメータ１２は、支柱１７とともに、Ｚ方向に昇降可能となっている。

図２は、上述したコリメータ１２におけるコリメータリーフ４０を模式的に示す斜視図である。

上述したコリメータ１２は、４枚のコリメータリーフ４０を備える。Ｘ線管１１の焦点から照射されたＸ線は、その一部がこれら４枚のコリメータリーフ４０により遮断されることにより、矩形状のＸ線照射野Ｒを形成する。後述するスロット撮影を実行するときには、これら４枚のコリメータリーフ４０により、スリット状のＸ線の照射野が形成される。

図３は、この発明に係るＸ線透視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線透視撮影装置は、装置全体を制御する制御部８０を備える。この制御部８０は、上述したＸ線管１１、コリメータ１２、フラットパネルディテクタ１４と接続されている。また、この制御部８０は、支柱１７を介してＸ線管１１およびコリメータ１２をＸ方向に移動させるＸ線管移動部８８と接続されている。さらに、この制御部８０は、Ｘ線撮影画像やＸ線透視画像を表示するための液晶表示パネル等の表示部２０とも接続されている。

また、この制御部８０は、スロット撮影時に画像のつなぎ合わせ処理等の画像処理を実行する画像処理部８１と、後述するサブトラクション処理を実行するサブトラクション処理部８２と、後述する骨密度の測定を行う骨密度測定部８３を備える。また、この制御部８０は、スロット撮影時におけるスリット状のＸ線の照射野の幅を設定するためのスリット幅設定部８４を備える。このスリット幅設定部８４は、スリット状のＸ線の照射野の幅を測定する照射野幅測定部８５と、照射野幅測定部８５により測定したスリット状のＸ線の照射野の幅とＸ線の照射野の幅の設定値とを比較することによりそれらの差異を演算する比較部８６と、比較部８６により演算したスリット状のＸ線の照射野の幅と照射野の幅の設定値との差異に基づいてコリメータリーフ４０の位置を補正する位置補正部８７と、を備える。

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、骨密度の測定のためにサブトラクション処理を実行するためのものであり、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１１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１４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１１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１４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２０に送られ、表示部２０においてサブトラクション画像が表示される。

最初に、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たスロット撮影を実行することにより、被検者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。図５は、Ｘ線撮影を実行するときのＸ線管１１およびコリメータ１２の移動動作を示す説明図である。

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スロット撮影を行う場合には、図２に示すコリメータ１２におけるコリメータリーフ４０の位置を調整することによりスリット状のＸ線の照射野を形成する。そして、この状態において、図３に示すＸ線管移動部８８により、図５に示すように、Ｘ線管１１とコリメータ１２とを、被検者の体軸方向に沿って水平方向に移動させる。

このＸ線撮影時においては、Ｘ線管１１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１４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、このＸ線画像に対して、サブトラクション処理部８２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６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１１とコリメータ１２とを被検者の体軸方向にそって水平方向に移動させながらフラットパネルディテクタ１４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６に示す画像Ｐ１からＰ６を得ることができる。なお、図６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１２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とにより、一枚の画像Ｐが作成される。しかる後、つなぎ合わせ処理が終了した被検者の骨部の画像Ｐに基づいて、骨密度測定部８３により骨密度の測定を行う。

以上のようなデュアルエナジーサブトラクションを利用したスロット撮影を実行する場合においては、実際のスリット幅が設定値より小さかった場合には、撮影した画像間に隙間が生じることになり、正確な骨密度の測定が不可能となる。また、実際のスリット幅が設定値より大きかった場合には、被検者に対して不要な被曝が生じることになる。以下、この発明の特徴部分であるスリット状のＸ線の照射野におけるスリット幅の調整工程について説明する。なお、このスリット幅の調整工程は、上述したデュアルエナジーサブトラクションを利用したスロット撮影を行う前に、予め、実行される。

図７は、スリット幅の調整時にフラットパネルディテクタ１４により撮影されたＸ線画像を示す模式図であり、図８は、そのときのフラットパネルディテクタ１４により検出された画素値を示すグラフである。なお、図８においては、図７におけるＹ方向（スリット状のＸ線の照射野の長手方向）のある位置におけるＸ方向（スリット状のＸ線の照射野の幅方向）の画素値の変化を示しており、図８における縦軸は画素値を示し、横軸はＸ方向の位置を示している。

スリット状のＸ線の照射野のスリット幅を調整するときには、最初に、コリメータ１２におけるコリメータリーフ４０間の距離をスリット撮影の設定値となるように設定した上で、撮影対象物がない状態でＸ線撮影を実行する。そして、図８に示すように、このときのスリット状のＸ線の照射野の幅方向に対して、フラットパネルディテクタ１４によりＸ線を検出した時の画素値Ｔのプロファイルを作成する。

次に、図３に示すスリット幅設定部８４における照射野幅測定部８５により、フラットパネルディテクタ１４により検出された画素値Ｔが、そのときのＸ線条件から設定される目標輝度値に対して予め設定された閾値Ｓを超える領域の幅Ｗを測定する。この閾値Ｓは、例えば、フラットパネルディテクタ１４によりＸ線を検出した時の画素値Ｔの最大値が４００００であった場合には、１５０００程度の値に設定される。

そして、スリット幅設定部８４における比較部８６により、照射野幅測定部８５により測定したスリット状のＸ線の照射野の幅ＷとＸ線の照射野の幅の設定値とを比較することによりそれらの差異を演算する。しかる後、スリット幅設定部８４における位置補正部８７により、比較部８６により演算したスリット状のＸ線の照射野の幅ＷとＸ線の照射野の幅の設定値との差異に基づいてコリメータリーフ４０の位置を補正する。例えば、Ｘ線の照射野の幅の設定値が２５ｍｍであり、照射野幅測定部８５により測定したスリット状のＸ線の照射野の幅Ｗが３０ｍｍであった場合には、比較部８６により演算される差異は５ｍｍとなる。このときには、位置補正部８７は、スリット状のＸ線の照射野の幅が５ｍｍだけ狭くなるように、Ｘ線の照射野の幅を規制している一対のコリメータリーフ４０を互いに近接する方向に移動させる。

このようにしてスリット状のＸ線の照射野におけるスリット幅の調整工程を実行することにより、スリット状の放射線の照射領域を精度よく設定することが可能となることから、不要な被曝を生ずることなく、正確に放射線撮影を実行することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、フラットパネルディテクタ１４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１４を被検者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、サブトラクション処理により被検者の骨密度の測定を行うＸ線透視撮影装置にこの発明を適用した場合について説明したが、スロット撮影を実行するその他の放射線撮影装置にこの発明を適用してもよい。

１１Ｘ線管
１２コリメータ
１４フラットパネルディテクタ
４０コリメータリーフ
８０制御部
８１画像処理部
８２サブトラクション処理部
８３骨密度測定部
８４スリット幅設定部
８５照射野幅測定部
８６比較部
８７位置補正部
８８Ｘ線管移動部

Claims

被検者に向けて放射線を照射する放射線照射部と、
前記放射線照射部から照射された放射線の照射領域を制限することによりスリット状の放射線の照射野を形成する複数のコリメータリーフを備えたコリメータと、
前記放射線照射部と前記コリメータとを移動させることにより、前記スリット状の放射線の照射野を前記被検者の体軸方向に移動させる照射野移動機構と、
前記放射線照射部から照射され前記被検者を通過した放射線を検出する放射線検出器と、
前記スリット状の放射線の照射野により撮影された複数の画像をつなぎ合わせることにより、１枚の放射線画像を作成する画像処理部と、
を備えた放射線撮影装置であって、
前記コリメータにおけるコリメータリーフを、前記スリット状の放射線の照射野の幅を放射線撮影時の設定値とするための位置に移動させ、そのときの前記スリット状の放射線の照射野を前記放射線検出器により検出して所定画素値以上の領域を放射線の照射野と認定することにより、前記スリット状の放射線の照射野の幅を測定する照射野幅測定部と、
前記照射野幅測定部により測定した前記スリット状の放射線の照射野の幅と、放射線撮影時の照射野の幅の設定値とを比較することにより、それらの差異を演算する比較部と、
前記比較部により演算した前記スリット状の放射線の照射野の幅と照射野の幅の設定値との差異に基づいて前記コリメータリーフの位置を補正する位置補正部と、
を備えたことを特徴とする放射線撮影装置。
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
前記放射線照射部に高電圧が付与されたときの前記放射線検出器の検出画像と前記放射線検出器に低電圧が付与されたときの前記放射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部によるサブトラクション処理結果から、前記被検者の骨密度の測定を行う骨密度測定部と、
をさらに備える放射線撮影装置。