JP7118750B2 - 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、放射線画像に係る画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。

近年、医療分野では被験者の脊髄や下肢の全体や全身を撮影するといった、観察領域が広い撮影（以下、長尺撮影と称する）が行われている。特許文献１には、複数の放射線検出装置（放射線撮影装置）を並べて撮影することで、長尺撮影を行うことができる放射線撮影システムが開示されている。この放射線撮影システムには、可搬型の放射線検出装置が用いられる。複数台の放射線検出装置を専用の長尺用架台に設置することで長尺撮影を行い、架台から１台だけ取り出して一般撮影を行う、といった使い回しが可能である。

特開２０１２－０４０１４０号公報

放射線検出器を使い回すことにより、長尺撮影時の放射線検出器の並び順や向きが変わると、各放射線検出器の出力する画像の並び順や向きが変わってしまう。このため、例えば、操作者が、放射線検出器の配置が変わらないよう意識する、また、並び順や向きが変わる場合はそれを把握し、放射線撮影システム上で回転・並び替えの操作を行うことで対処できる。しかしながら、操作者の負担が増加するという問題があった。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたもので、操作者による負担を増すことなく、適切な長尺画像を合成することを目的とする。

そこで、本発明は、画像処理装置であって、第１の撮影の際に架台に装着された複数の放射線装置の相対的な位置及び角度を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶された複数の放射線検出装置それぞれの相対的な位置及び角度に基づいて、第１の撮影の次の第２の撮影において複数の放射線検出装置により得られた複数の画像を合成する合成手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、操作者による負担を増すことなく、適切な長尺画像を合成することができる。

放射線撮影システムの全体図である。 撮影台の方向の説明図である。 画像処理装置のハードウェア構成図である。 画像処理装置の機能構成図である。 画像処理を示すフローチャートである。 角度設定処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る放射線撮影システムの全体図である。放射線撮影システムは、放射線を発生させる放射線発生部１１２を備えている。放射線発生部１１２は、照射範囲１１４に放射線を照射することができる。放射線発生部１１２は、床面又は天井に設置された支持部（図示しない。）を介して設置されている。放射線発生部１１２の照射面には、放射線を遮蔽する絞り（図示しない。）が設置されている。操作者は、放射線を遮蔽する絞りを制御することにより、放射線発生部１１２から照射される放射線の照射範囲１１４を設定することができる。

放射線撮影システムは、複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４を備えている。なお、放射線撮影システムが備える放射線検出装置の数は２以上であればよく、実施形態に限定されるものではない。複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４は、いずれも被検者Ａを通過した放射線を検出し、放射線に応じた画像データを出力するものである。画像データを放射線画像と言い換えることもできる。放射線検出装置１２０、１２２、１２４は、被検者を透過した放射線を、透過放射線量に相当する電荷として検出する。放射線検出装置１２０、１２２、１２４には、例えば、放射線を電荷に変換するａ－Ｓｅなどの放射線を直接的に電荷に変換する直接変換型センサや、ＣｓＩなどのシンチレータとａ－Ｓｉなどの光電変換素子を用いた間接型センサが用いられる。さらに、放射線検出装置１２０、１２２、１２４は、検出された電荷をＡ／Ｄ変換することにより、画像データを生成し、画像処理装置１００へ出力する。

放射線検出装置１２０、１２２、１２４は、撮影台１１０内に収納されている。撮影台１１０は、矩形の筐体であり、筐体内は中空である長尺架台である。また、撮影台１１０は、複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４を保持する機能を有している。図１に示すように、撮影台１１０は、床面に対して直立させるように設置される。被検者Ａは、撮影台１１０の長手方向に沿って設置される。撮影台１１０は、被検者Ａを支える支持機能を有している。

図１では、撮影台１１０の長手方向が鉛直方向となるように、すなわち、撮影台１１０が床面に対して直立するように撮影台１１０が設置される。この設置方向を立位と称する。なお、図２（ａ）に示すように、撮影台１１０の長手方向が水平方向となるように、すなわち、撮影台１１０が床面に対して平行となるように撮影台１１０が設置されてもよい。この設置方向を臥位と称する。また、図２（ｂ）に示すように、撮影台１１０の長手方向が水平方向となり、かつ横手方向が鉛直となるように撮影台１１０が設置されてもよい。この設置方向を側臥位と称する。

撮影台１１０には、放射線検出装置１２０、放射線検出装置１２２、放射線検出装置１２４が撮影台１１０の長手方向に沿って配置される。このとき、放射線検出装置の一部を重ねながら複数の放射線検出装置が配置される。例えば、図１に示すように、放射線検出装置１２０と放射線検出装置１２２は、一部が空間的に互いに重なるように配置される。このとき、放射線検出装置１２０と放射線検出装置１２２の撮影可能領域は互いに重なっている。同様にして、放射線検出装置１２２と放射線検出装置１２４は、一部が空間的に互いに重なるように配置される。このとき、放射線検出装置１２２と放射線検出装置１２４の撮影可能領域は互いに重なっている。また、放射線検出装置１２２は、放射線検出装置１２０と放射線検出装置１２４の背面側、つまり放射線発生部１１２から遠い位置に配置されている。なお、他の例としては、放射線検出装置１２０を放射線検出装置１２２の背面側、放射線検出装置１２２を放射線検出装置１２４の背面側に配置してもよい。

また、放射線撮影システムは、放射線検出装置から出力された画像データに対して画像処理を行ない、画像を生成する画像処理装置１００を備えている。画像処理装置１００は、複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４及び撮影台１１０と有線または無線のネットワーク又は専用線で接続されている。放射線検出装置１２０、１２２、１２４は、放射線発生部１１２で発生した放射線を撮像し、画像データを画像処理装置１００に出力する。画像処理装置１００は、コンピュータ上で動作するアプリケーション機能を有している。画像処理装置１００は、複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４の動作を制御する。

画像処理装置１００はまた、放射線発生部１１２の放射線を発生するタイミングと放射線の撮影条件を制御したり、複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４の画像データを撮影するタイミング及び出力するタイミングを制御したりする。画像処理装置１００は、複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４に対して同時に撮影を行わせ、複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４に対して同時に画像データを出力させることができる。画像処理装置１００はまた、複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４から出力された画像データに対して、ノイズ除去、トリミングや回転といった画像処理を行なうことができる。

被検者Ａは、撮影台１１０に置かれた踏み台上に立ち、複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４及び放射線発生部１１２に対して位置決めされる。本実施形態においては、放射線検出装置１２２の中心に垂直に放射線が入射する角度となるように、撮影台１１０が設置されている。放射線発生部１１２から複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４に向け照射された放射線は、被検者Ａを透過して複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４に到達して検出される。複数の放射線検出装置１２０、１２２、１２４で得られた画像データは、画像処理装置１００で合成処理され、被検者Ａの合成画像が生成される。合成画像は、観察領域が広い長尺撮影によって取得される長尺画像である。画像処理装置１００は、長尺画像を表示する。

図３は、画像処理装置１００のハードウェア構成図である。画像処理装置１００は、ＣＰＵ３０１と、ＲＯＭ３０２と、ＲＡＭ３０３と、ＨＤＤ３０４と、表示部３０５と、操作部３０６と、通信部３０７とを有している。ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２に記憶された制御プログラムを読み出して各種処理を実行する。ＲＡＭ３０３は、ＣＰＵ３０１の主メモリ、ワークエリア等の一時記憶領域として用いられる。ＨＤＤ３０４は、各種データや各種プログラム等を記憶する。表示部３０５は、各種情報を表示する。操作部３０６は、キーボードやマウスを有し、ユーザによる各種操作を受け付ける。通信部３０７は、ネットワークを介して外部装置との通信処理を行う。

なお、後述する画像処理装置１００の機能や処理は、ＣＰＵ３０１がＲＯＭ３０２又はＨＤＤ３０４に格納されているプログラムを読み出し、このプログラムを実行することにより実現されるものである。また、他の例としては、ＣＰＵ３０１は、ＲＯＭ３０２等に替えて、ＳＤカード等の記録媒体に格納されているプログラムを読み出してもよい。

また、他の例としては、画像処理装置１００の機能や処理の少なくとも一部は、例えば複数のＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、及びストレージを協働させることにより実現してもよい。また、他の例としては、画像処理装置１００の機能や処理の少なくとも一部は、ハードウェア回路を用いて実現してもよい。

図４は、画像処理装置１００の機能構成図である。画像処理装置１００は、通信制御部４０１と、受付部４０２と、画像記憶部４０３と、検出装置情報記憶部４０４と、判定部４０５と、合成部４０６と、補正部４０７と、表示制御部４０８と、撮影制御部４０９と、を有している。通信制御部４０１は、外部装置との通信を制御する。受付部４０２は、操作部３０６を介して入力された情報を受け付ける。画像記憶部４０３は、放射線検出装置１２０、１２２、１２４から出力された画像データを時間情報と共に記憶する。

検出装置情報記憶部４０４は、放射線検出装置１２０、１２２、１２４の識別情報と、位置角度情報と、を対応付けて記憶する。ここで、位置角度情報は、放射線検出装置１２０、１２２、１２４の撮影台１１０に対する相対的な位置及び角度（向き）を示す情報である。操作者が操作部３０６を介して、放射線検出装置１２０、１２２、１２４の位置角度情報を入力すると、受付部４０２がこれを受け付け、検出装置情報記憶部４０４へ格納する。本処理は、管理処理の一例である。また、撮影台１１０は、装着されたデバイス（放射線検出装置１２０、１２２、１２４）の撮影台１１０における相対的な位置、角度及び識別情報を検出する検出部を有するものとする。通信制御部４０１は、撮影台１１０から位置及び角度を示す位置角度情報と識別情報を受信し、これを検出装置情報記憶部４０４へ格納する。なお、検出装置情報記憶部４０４の初期状態においては、位置角度情報として、位置及び角度の初期値が設定されているものとする。ここで、初期値は、撮影台１１０の上から順に放射線検出装置１２０、１２２、１２４の順の設置位置で、各デバイスの配置方向は０°とする。なお、初期値は任意の値でよく、実施形態に限定されるものではない。

判定部４０５は、直前の画像の合成時に参照された、放射線検出装置１２０、１２２、１２４の配置を参照することができるか否かを判定する。本処理については、後に詳述する。合成部４０６は、放射線検出装置１２０、１２２、１２４それぞれから得られた３つの画像を合成し、長尺画像を得る。例えば、図１に示す例では、放射線検出装置１２０から出力された画像データが上方に、放射線検出装置１２４から出力された画像データが下方に、放射線検出装置１２２から出力された画像データがその間に位置決めされる。合成部４０６は、これらの位置情報と、放射線検出装置の向きと、に基づいて、複数の画像を合成し、長尺画像を得る。補正部４０７は、長尺画像に対し、ノイズ除去等の補正を行う。表示制御部４０８は、補正後の長尺画像を表示部３０５に表示するよう制御する。撮影制御部４０９は、放射線撮影を制御する。

図５は、画像処理装置１００による画像処理を示すフローチャートである。Ｓ５００において、通信制御部４０１は、処理時点において撮影台１１０に装着されているデバイスの識別情報を取得する。なお、他の例としては、処理時点において撮影台１１０に装着されているデバイスの識別情報は、ユーザ操作に応じて入力されるものとしてもよい。この場合には、受付部４０２が識別情報を受け付ける。そして、判定部４０５は、撮影台１１０に装着されているデバイスの識別情報と、検出装置情報記憶部４０４に記憶されている識別情報とが一致するか否かを判定する。本実施形態においては、撮影台１１０には３つのデバイスが装着されるため、３つの識別情報すべてが一致するか否かを判定する。判定部４０５は、３つの識別情報すべてが一致する場合には（Ｓ５００でＹＥＳ）、処理をＳ５０１へ進める。判定部４０５は、いずれかの識別情報が一致しない場合には（Ｓ５００でＮＯ）、処理をＳ５０２へ進める。

Ｓ５０１において、判定部４０５は、デバイスの入れ替えが行われた可能性があるか否かを判定する。少なくとも２つのデバイスが取り外された場合に、デバイスの設置位置が変更される可能性が生じる。そこで、判定部４０５は、２つのデバイスが取り外された場合に、デバイスの入れ替えが行われた可能性があると判定する。なお、撮影台１１０は、デバイスの着脱センサを備えており、通信制御部４０１は、撮影台１１０から着脱センサの検出結果を受信することで、デバイスが取り外されたか否かを判断することができる。判定部４０５は、デバイスの入れ替えが行われた可能性がある場合には（Ｓ５０１でＹＥＳ）、処理をＳ５０２へ進める。判定部４０５は、デバイスの入れ替えが行われた可能性がない場合には（Ｓ５０１でＮＯ）、処理をＳ５０３へ進める。

Ｓ５０２において、判定部４０５は、検出装置情報記憶部４０４に記憶されている位置角度情報をクリアする。すなわち、判定部４０５は、位置角度情報を初期値に戻す。判定部４０５は、その後処理をＳ５０４へ進める。Ｓ５０３において、判定部４０５は、前回の放射線撮影により得られた画像を合成する際に参照された位置角度情報、すなわち、検出装置情報記憶部４０４に記憶されている位置角度情報を検出装置情報記憶部４０４から読み出す。判定部４０５は、その後処理をＳ５０４へ進める。Ｓ５０４において、撮影制御部４０９は、放射線撮影を実行するよう制御する。

次に、Ｓ５０５において、合成部４０６は、Ｓ５０３において読み出した位置角度情報に基づいて、適宜画像を回転、再配置した状態で、３つの画像を合成し、長尺画像を得る。作成された長尺画像は、表示制御部４０８により、表示部３０５に表示される。操作者は、表示部３０５に表示された長尺画像を目視によって確認し、画像の向き及び配置に誤りがあれば、正しい向き及び配置となるようユーザ操作を行う。

次に、Ｓ５０６において、判定部４０５は、画像の回転又は再配置の少なくとも一方の指示が行われた場合には（Ｓ５０６でＹＥＳ）、処理をＳ５０７へ進める。判定部４０５は、画像の回転及び再配置が行われていない場合には（Ｓ５０６でＮＯ）、処理を終了する。Ｓ５０７において、判定部４０５は、検出装置情報記憶部４０４の位置角度情報を、画像の回転及び再配置に係る変更後の位置角度情報で上書きする。以上で、処理を終了する。

以上のように、本実施形態に係る画像処理装置１００は、第１の撮影により得られた画像に対して利用された位置角度情報を、第１の撮影の次の第２の撮影により得られた画像の合成時に利用する。これにより、操作者は、放射線検出装置の位置や向きを設定しなくてよい。したがって、画像処理装置１００は、操作者による負担を増すことなく、適切な長尺画像を合成することができる。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る放射線撮影システムについて、第１の実施形態に係る放射線撮影システムと異なる点を主に説明する。第２の実施形態においては、放射線検出装置１２０、１２２、１２４は、加速度計を有するものとする。図６は、第２の実施形態に係る画像処理装置１００による角度設定処理を示すフローチャートである。角度設定処理は、角度の設定を行う処理であり、図５を参照しつつ説明したＳ５０３において実行される処理である。第２の実施形態においては、画像処理装置１００は、位置については位置角度情報の値を読み込むが、角度については、角度設定処理においてその値の読み込みを行う。

Ｓ６００において、判定部４０５は、撮影台１１０の設置方向を判定する。判定部４０５は、臥位の場合には（Ｓ６００でＹＥＳ）、処理をＳ６０１へ進める。判定部４０５は、臥位でない場合には（Ｓ６００でＮＯ）、処理をＳ６０２へ進める。Ｓ６０１において、判定部４０５は、前回の位置角度情報の角度の値を読み込む。以上で処理が終了する。臥位では、撮影台１１０が床面に対して並行に設定されているため、加速度計の値から放射線検出装置が撮影台１１０にどのような方向で設置されているか判断することができない。このため、臥位の場合には、前回の位置角度情報の角度の値を読み込むこととした。

Ｓ６０２においては、判定部４０５は、通信制御部４０１を介して放射線検出装置１２０、１２２、１２４の加速度計の計測結果を取得し、これを角度として設定する。次に、Ｓ６０３において、判定部４０５は、側臥位か否かを判定する。判定部４０５は、側臥位の場合には（Ｓ６０３でＹＥＳ）、処理をＳ６０４へ進める。判定部４０５は、側臥位でない場合には（Ｓ６０３でＮＯ）、処理を終了する。Ｓ６０４において、合成部４０６は、加速度計の計測結果（出力値）を撮影台１１０の回転方向と反対の方向に９０度回転させた値を、角度の値として読み込む。以上で処理が終了する。立位及び側臥位の場合には、加速度計の計測結果から放射線検出装置の設置方向を判断することができる。そこで、このように立位及び側臥位の場合には、加速度計の計測結果を角度の値として読み込む。なお、第２の実施形態に係る放射線撮影システムの構成及び処理は、第１の実施形態に係る放射線撮影システムの構成及び処理と同様である。

以上、上述した各実施形態によれば、操作者による負担を増すことなく、適切な長尺画像を合成することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

本発明は、上述の実施形態の１以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける１つ以上のプロセッサーがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、１以上の機能を実現する回路（例えば、ＡＳＩＣ）によっても実現可能である。

１００ 画像処理装置
１２０、１２２、１２４ 放射線検出装置
４０４ 検出装置情報記憶部
４０５ 判定部
４０６ 合成部

Claims (10)

1. 第１の撮影の際に架台に装着された複数の放射線装置の相対的な位置及び角度を記憶する記憶手段と、
   前記記憶手段に記憶された複数の放射線検出装置それぞれの相対的な位置及び角度に基づいて、前記第１の撮影の次の第２の撮影において複数の放射線検出装置により得られた複数の画像を合成する合成手段と
   を有することを特徴とする画像処理装置。
2. 前記第１の撮影における複数の放射線装置の相対的な位置及び角度と、前記第２の撮影における複数の放射線装置の相対的な位置及び角度とが一致するか否かを判定する判定手段を有し、
   前記合成手段は、前記判定手段による判定の結果に基づいて、前記第２の撮影によって前記複数の放射線検出装置により得られた複数の画像を合成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
3. 前記記憶手段は、前記第１の撮影の際の前記複数の放射線検出装置それぞれの識別情報を、相対的な位置及び角度と共に記憶し、
   前記合成手段は、前記第２の撮影に用いられる放射線検出装置の識別情報と、前記記憶手段に記憶されている前記識別情報とが等しい場合に、前記第１の撮影の際の各放射線検出装置の相対的な位置及び角度に基づいて、複数の画像を合成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
4. 前記第２の撮影に用いられる放射線検出装置の識別情報と、前記記憶手段に記憶されている前記識別情報とが異なる場合に、前記記憶手段に記憶されている相対的な位置及び角度を予め設定された初期値に変更する管理手段をさらに有することを特徴とする請求項３に記載の画像処理装置。
5. 前記画像の再配置及び回転の少なくとも一方の指示を受け付ける第１の受付手段と、
   前記指示に基づいて、前記記憶手段に記憶されている相対的な位置及び角度のうち少なくとも一方を変更する管理手段と
   をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
6. 各放射線装置の相対的な位置及び角度を受け付ける第２の受付手段と、
   前記第２の受付手段が受け付けた相対的な位置及び角度を前記記憶手段に記憶させる管理手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。
7. 前記合成手段は、前記長尺架台の設置方向が臥位の場合に、前記記憶手段に記憶されている角度を参照することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の画像処理装置。
8. 前記合成手段は、前記長尺架台の設置方向が立位又は側臥位の場合に、前記記憶手段に記憶されている角度に替えて、前記放射線検出装置に設置された加速度計の計測結果を参照することを特徴とする請求項７に記載の画像処理装置。
9. 画像処理装置が実行する画像処理方法であって、
   第１の撮影の際に架台に装着された複数の放射線装置の相対的な位置及び角度を記憶する記憶手段に記憶された複数の放射線検出装置それぞれの相対的な位置及び角度に基づいて、前記第１の撮影の次の第２の撮影において前記複数の放射線検出装置により得られた複数の画像を合成する合成ステップを含むことを特徴とする画像処理方法。
10. コンピュータに、
    第１の撮影の際に架台に装着された複数の放射線装置の相対的な位置及び角度を記憶する記憶手段に記憶された複数の放射線検出装置それぞれの相対的な位置及び角度に基づいて、前記第１の撮影の次の第２の撮影において前記複数の放射線検出装置により得られた複数の画像を合成する合成ステップを実行させるためのプログラム。

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