JPH0677578B2 - 医用画像の撮影体位判別方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、放射線画像等の医用画像における人体の撮影
体位を自動的に判別する方法に関するものである。

（従来の技術） ある種の蛍光体に放射線（Ｘ線、α線、β線、γ線、電
子線、紫外線等）を照射すると、この放射線エネルギー
の一部が蛍光体中に蓄積され、この蛍光体に可視光等の
励起光を照射すると、蓄積されたエネルギーに応じて蛍
光体が輝尽発光を示すことが知られており、このような
性質を示す蛍光体は蓄積性蛍光体（輝尽性蛍光体）呼ば
れる。

この蓄積性蛍光体を利用して、人体等の被写体の放射線
画像情報を一旦蓄積性蛍光体のシートに記録し、この蓄
積性蛍光体シートをレーザ光等の励起光で走査して輝尽
発光光を生ぜしめ、得られた輝尽発光光を光電的に読み
取って画像信号を得、この画像信号に基づき写真感光材
料等の記録材料、CRT等の表示装置に被写体の放射線画
像を可視像として出力させる放射線画像情報記録再生シ
ステムが本出願人によりすでに提案されている。（特開
昭55-12429号、同56-11395号など。） このシステムは、従来の銀塩写真を用いる放射線写真シ
ステムと比較して極めて広い放射線露出域にわたって画
像を記録しうるという実用的な利点を有している。すな
わち、蓄積性蛍光体においては、放射線露光量に対して
蓄積後に励起によって輝尽発光する発光光の光量が極め
て広い範囲にわたって比例することが認められており、
従って種々の撮影条件により放射線露光量がかなり大幅
に変動しても、蓄積性蛍光体シートより放射される輝尽
発光光の光量を読取ゲインを適当な値に設定して光電変
換手段により読み取って電気信号に変換し、この電気信
号を用いて写真感光材料等の記録材料、CRT等の表示装
置に放射線画像を可視像として出力させることによっ
て、放射線露光量の変動に影響されない放射線画像を得
ることができる。

ところで、上記のシステムにおいては、撮影条件の変動
による影響をなくし、あるいは観察読影適性の優れた放
射線画像を得るために、蓄積性蛍光体シートに蓄積記録
された放射線画像情報の記録状態、あるいは胸部、腹部
などの被写体の部位、単純撮影、造影撮影などの撮影方
法等によって決定される記録パターン（以下、これらを
総称する場合には、「蓄積記録情報」という。）を観察
読影のための可視像の出力に先立って把握し、この把握
した蓄積記録情報に基づいて読取ゲインを適当な値に調
節し、また、記録パターンのコントラストに応じて分解
能が最適化されるように収録スケールファクターを決定
し、さらに読取画像信号に対して階調処理等の画像処理
が行なわれる場合には、画像処理条件を最適に設定する
のが望ましい。

このように可視像の出力に先立って放射線画像の蓄積記
録情報を把握する方法として、特開昭58-67240号に開示
された方法が知られている。この方法は、観察読影のた
めの可視像を得る読取り操作（以下、「本読み」とい
う。）の際に照射すべき励起光よりも低いレベルの励起
光を用いて、前記本読みに先立って予め蓄積性蛍光体シ
ートに蓄積記録されている放射線画像の蓄積記録情報を
把握するための読取り操作（以下、「先読み」とい
う。）を行ない、放射線画像の蓄積記録の概要を把握
し、本読みを行なうに際して、この先読み情報に基づい
て読取ゲインを適当に調節し、収録スケールファクター
を決定し、あるいは画像処理条件を決定するものであ
る。

上記の方法によれば、蓄積性蛍光体シートに蓄積記録さ
れている放射線画像情報の記録状態および記録パターン
を本読みの前に予め把握することができるので、格別に
広いダイナミックレンジを有する読取系を使用しなくと
も、この記録情報に基づいて読取ゲインを適当に調節
し、収録スケールファクターを決定し、またこの記録パ
ターンに応じた信号処理を読取り後の電気信号に対して
施すことにより、観察読影適性に優れた放射線画像を得
ることが可能になる。

（発明が解決しようとする問題点） ところが以上述べたようにして放射線画像情報の読取条
件および／または画像処理条件を決定すると、同一の被
写体を撮影体位を変えて撮影した場合に、それぞれの再
生画像において該被写体中の関心領域の濃度が変わって
しまうことがある。以下、このことについて詳しく説明
する。例えば胸椎を診断するために第2A図に示すように
胸部を正面から撮影した場合と、第2B図に示すように側
面から撮影した場合を考える。正面撮影の場合、関心領
域である胸椎Ｋは、放射線が透過しにくい縦隔部と重な
るので蓄積性蛍光体シートにおいて胸椎部分の蓄積放射
線量は低く、この部分は低発光量部分となる。一方側面
撮影の場合、胸椎Ｋは放射線の透過しやすい肺野Ｐと重
なるので、蓄積性蛍光体シートにおいて胸椎部分の蓄積
放射線量は高く、この部分は高発光量部分となる。そし
て正面撮影の場合もまた側面撮影の場合も、蓄積性蛍光
体シートからの読取画像信号の最大値Smax、最小値Smin
はさして変わらないから、従来から行なわれているよう
に該最大値Smax、最小値Sminに基づいて決定される読取
条件および／または画像処理条件は、双方の場合でほぼ
同一となる。したがってこのような読取条件および／ま
たは画像処理条件の下で画像読取りを行ない再生画像を
得ると、胸椎部分は、正面撮影の画像においては比較的
低濃度となり、一方側面撮影の画像においては比較的高
濃度となってしまう。

また、以上述べたような先読みは行なわず、本読みによ
って得た読取画像信号に基づいて画像処理条件を適切に
設定することも考えられるが、このような場合において
も、上記の問題は同様に生じる。

上記のような問題を解消するため従来は、蓄積性蛍光体
シートからの放射線画像情報読取りを行なう際に、その
シートにはどのような体位で被写体が撮影されているか
ということを逐一読取装置または画像処理装置に入力
し、この入力された撮影体位情報に応じて前述の読取条
件および／または画像処理条件を設定するようにしてい
る。

しかし、各蓄積性蛍光体シートの読取処理の度に上記の
ような撮影体位情報を逐一入力する作業は大変面倒であ
り、また撮影体位情報を誤って入力してしまうことも起
こりやすい。

そこで本発明は、上記蓄積性蛍光体シート等に記録され
ている医用画像の撮影体位を自動的に判別することがで
きる方法を提供することを目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明による医用画像の撮影体位判別方法は、前述の蓄
積性蛍光体シートからの読取処理等によって得られる画
像信号、すなわち人体の透過画像を担う画像信号の、画
像中で人体を横切る所定方向に沿った分布を求め、この
信号値分布のパターンに近似した関数を求めたのち、こ
の関数の２次導関数を求め、次いでこの２次導関数が上
記パターンの略中央に対応する領域においてとる値が正
であるか負であるかを求め、この正、負に応じて上記画
像の撮影体位を判別することを特徴とするものである。

（作用） 例えば人体の胸部の放射線画像について考えてみると、
第2A図、第2B図に直線Ｌで示す画像左右方向の信号値
（濃度）分布、すなわち体軸に直角な方向の信号値分布
は、正面撮影画像においては大略第3A図のようなものと
なり、一方側面撮影画像においては大略第3B図のような
ものとなる。つまり正面撮影画像（第2A図参照）にあっ
ては左右方向中央部に放射線が透過しにくい胸椎Ｋ、縦
隔部が位置し、一方側面撮影画像（第2B図参照）にあっ
ては、中央部に放射線が良好に透過する肺野Ｐが位置
し、両端部近傍に放射線が透過しにくい胸椎Ｋと心臓Ｃ
が位置するので、上述のような分布となるのである。な
お上記画像左右方向の信号値分布としては、第2A図、第
2B図の直線Ｌに沿った画素列の信号値分布を考えてもよ
いし、あるいは上記直線Ｌに略直交する方向の各画素列
の信号合計値や平均値の分布を考えてもよい。

上記の信号値分布のパターンを前述のように関数に近似
させた場合、周知の通りその２次導関数は、上記関数す
なわち信号値分布パターンが下に凸となっている領域で
は正の値をとり、一方この信号値分布パターンが上に凸
となっている領域では負の値をとる。ここで第3A図、第
3B図の信号値分布パターンの画像左右方向中央部近辺に
注目してみると、第3A図のパターンでは下に凸となって
おり、一方第3B図のパターンでは上に凸となっている。
したがってこの胸部撮影画像においては、画像左右方向
中央部近辺の領域において上記２次導関数がとる値を調
べ、その値が正である場合は正面撮影画像、反対に負で
ある場合は側面撮影画像と判別することができる。

（実施例） 以下、図面に示す実施例に基づいて本発明を詳細に説明
する。

第１図は本発明方法により人体の撮影体位を判別するよ
うに構成された放射線画像情報記録再生システムの一例
を示すものである。この放射線画像情報記録再生システ
ムは基本的に、放射線画像撮影部20、先読み用読取部3
0、本読み用読取部40、および画像再生部50から構成さ
れている。放射線画像撮影部20においては、例えばＸ線
管球等の放射線源100から被写体（被検者）101に向け
て、放射線102が照射される。この被写体101を透過した
放射線102が照射される位置には、先に述べたように放
射線エネルギーを蓄積する蓄積性蛍光体シート103が配
置され、この蓄積性蛍光体シート103に被写体101の透過
放射線画像情報が蓄積記録される。

このようにして被写体101の放射線画像情報が記録され
た蓄積性蛍光体シート103は、移送ローラ等のシート移
送手段110により、先読み用読取部30に送られる。先読
み用読取部30において先読み用レーザ光源201から発せ
られたレーザ光202は、このレーザ光202の励起によって
蓄積性蛍光体シート103から発せられる輝尽発光光の波
長領域をカットするフィルター203を通過した後、ガル
バノメータミラー等の光偏向器204により直線的に偏向
され、平面反射鏡205を介して蓄積性蛍光体シート103上
に入射する。ここでレーザ光源201は、励起光としての
レーザ光202の波長域が、蓄積性蛍光体シート103が発す
る輝尽発光光の波長域と重複しないように選択されてい
る。他方、蛍光体シート103は移送ローラ等のシート移
送手段210により矢印206の方向に移送されて副走査がな
され、その結果、蛍光体シート103の全面にわたってレ
ーザ光202が照射される。ここで、レーザ光源201の発光
強度、レーザ光202のビーム径、レーザ光202の走査速
度、蓄積性蛍光体シート103の移送速度は、先読みの励
起光（レーザ光202）のエネルギーが、後述する本読み
用読取部40で行なわれる本読みのそれよりも小さくなる
ように選択されている。

上述のようにレーザ光202が照射されると、蓄積性蛍光
体シート103は、それに蓄積記録されている放射線エネ
ルギーに対応した光量の輝尽発光光を発し、この発光光
は先読み用光ガイド207に入射する。輝尽発光光はこの
光ガイド207内を導かれ、射出面から射出してフォトマ
ルチプライヤー等の光検出器208によって受光される。
該光検出器208の受光面には、輝尽発光光の波長域の光
のみを透過し、励起光の波長域の光をカットするフィル
ターが貼着されており、輝尽発光光のみを検出し得るよ
うになっている。検出された輝尽発光光は蓄積記録情報
を担持する電気信号に変換され、増幅器209により増幅
される。増幅器209から出力された信号はA/D変換器211
によりディジタル化され、先読み画像信号Spとして本読
み用読取部40の本読み制御回路314に入力される。この
本読み制御回路314は、先読み画像信号Spが示す蓄積記
録情報に基づいて、例えばヒストグラム解析等により、
読取ゲイン設定値ａ、収録スケールファクター設定値
ｂ、再生画像処理条件設定値ｃを決定する。

以上のようにして先読みを完了した蓄積性蛍光体シート
103は本読み用読取部40へ移送される。本読み用読取部4
0において本読み用レーザ光源301から発せられたレーザ
光302は、このレーザ光302の励起によって蓄積性蛍光体
シート103から発せられる輝尽発光光の波長領域をカッ
トするフィルター303を通過した後、ビームエクスパン
ダー304によりビーム径の大きさが厳密に調整され、ガ
ルバノメータミラー等の光偏向器305によって直線的に
偏向され、平面反射鏡306を介して蓄積性蛍光体シート1
03上に入射する。光偏向器305と平面反射鏡306との間に
はｆθレンズ307が配され、蓄積性蛍光体シート103上を
走査するレーザ光302のビーム径が均一となるようにさ
れている。他方、蓄積性蛍光体シート103は移送ローラ
などのシート移送手段320により矢印308の方向に移送さ
れて副走査がなされ、その結果、蓄積性蛍光体シート10
3の全面にわたってレーザ光が照射される。このように
レーザ光302が照射されると、蓄積性蛍光体シート103は
それに蓄積記録されている放射線エネルギーに対応した
光量の輝尽発光光を発し、この発光光は本読み用光ガイ
ド309に入射する。本読み用光ガイド309の中を全反射を
繰返しつつ導かれた輝尽発光光はその射出面から射出さ
れ、フォトマルチプライヤー等の光検出器310によって
受光される。光検出器310の受光面には、輝尽発光光の
波長域のみを選択的に透過するフィルターが貼着され、
光検出器310が輝尽発光光のみを検出するようになって
いる。

蓄積性蛍光体シート103に記録されている放射線画像を
示す輝尽発光光を光電的に検出した光検出器310の出力
は、前記制御回路314が決定した読取ゲイン設定値ａに
基づいて読取ゲインが設定された増幅器311により、適
正レベルの電気信号に増幅される。増幅された電気信号
はA/D変換器312に入力され、収録スケールファクター設
定値ｂに基づいて、信号変動幅に適した収録スケールフ
ァクターでディジタル信号に変換されて信号処理回路31
3に入力される。上記ディジタル信号は、この信号処理
回路313において、観察読影適性の優れた放射線画像が
得られるように再生画像処理条件設定値ｃに基づいて例
えば階調処理等の画像処理（信号処理）され、出力され
る。

信号処理回路313から出力された読取画像信号（本読み
画像信号）Soは、画像再生部50の光変調器401に入力さ
れる。この画像再生部50においては、記録用レーザ光源
402からのレーザ光403が光変調器401により、上記信号
処理回路313から入力される本読み画像信号Soに基づい
て変調され、走査ミラー404によって偏向されて写真フ
ィルム等の感光材料405上を走査する。そして感光材料4
05は上記走査の方向と直交する方向（矢印406方向）に
走査と同期して移送され、感光材料405上に、上記本読
み画像信号Soに基づく放射線画像が出力される。放射線
画像を再生する方法としては、このような方法の他、前
述したCRTによる表示等、種々の方法を採用することが
できる。

次に、被写体101の撮影体位を自動的に判別する本発明
方法について説明する。A/D変換器211から出力された先
読み画像信号Spは、前述のように本読み制御回路314に
入力されるとともに、撮影体位判別回路500に入力され
る。第４図はこの撮影体位判別回路500の構成を詳しく
示すものであり、以下この第４図を参照して説明する。
撮影体位判別回路500の信号抽出加算部511は上記先読み
画像信号Spを受け、該画像信号Spから画像上下方向（直
線Ｌに直交する方向）に延びる各画素列G₁、G₂、G₃……
Gn（第５図参照）単位で信号を抽出し、それらの信号を
各画素列毎に加算する。こうして得られるｎ通りの加算
信号H₁、H₂、H₃……Hnは、それぞれが各画素列の濃度合
計値を示し、全体では画像左右方向の濃度分布を示すこ
とになる。なおこの加算信号の代わりに各画素列毎の抽
出信号の平均値が用いられてもよい。つまりこの平均値
も、上記と同様に画像左右方向の濃度分布を示す。この
画像左右方向の信号値（濃度）分布は、蓄積性蛍光体シ
ート103に記録されている画像が胸部画像の場合は、前
述のように正面撮影画像、側面撮影画像でそれぞれ第3A
図、第3B図図示のようなものとなる。以下、この胸部画
像を例にとって説明する。上記ｎ通りの加算信号Ｈ＝
H₁、H₂、H₃……Hnは、関数決定部512に送られる。この
関数決定部512は、該情報Ｈが示す信号値分布のパター
ンに近似する関数ｆ（Ｘ）を求める（Ｘは画像左右方向
位置を示す。）この関数ｆ（Ｘ）は例えば重回帰分析法
を用いる等により、高次の多項式からなる関数として求
めることができる。こうして求められた関数ｆ（Ｘ）を
示す情報Ｆは、２次微分演算部513に送られる。２次微
分演算部513は、この情報Ｆが示す関数ｆ（Ｘ）を２次
微分してその２次導関数ｆ″（Ｘ）を求め、該２次導関
数ｆ″（Ｘ）を示す情報Ｆ″を判別部514に送る。この
判別部514には領域指定部515から、画像左右方向中央位
置Xmを示す情報ｍが入力される。判別部514はこの情報
ｍに基づいて、２次導関数ｆ″（Ｘ）が上記中央位置Xm
においてとる値ｆ″（Xm）を求める。そして該判別部51
4は、このｆ″（Xm）の値が負の値であれば先読み画像
信号Spが担う画像が側面撮影画像であると判別して補正
信号Ｔを出力し、ｆ″（Xm）の値が正の値であれば正面
撮影画像であると判別して上記補正信号Ｔは出力しな
い。この補正信号Ｔは、第１図図示のゲイン補正回路50
7に送られる。この補正回路507は上記補正信号Ｔを受け
ると、本読み制御回路314が前述のようにして決定した
読取ゲイン設定値ａを、読取ゲインを下げるように補正
する。前述したように画像読取条件および画像処理条件
が一定なら、胸部側面撮影の再生画像において胸椎Ｋの
部分の濃度は、正面撮影の場合に比べてより高くなって
しまう。そこで上記のようにｆ″（Xm）の値が負値であ
る場合、つまり側面撮影画像の読取り時に読取ゲインを
下げれば、本読み画像信号Soが全体的に低レベルとな
り、感光材料405に記録される再生放射線画像の濃度が
全体的に低くなる。その結果、この胸部側面の再生画像
における胸椎Ｋの部分の濃度が、正面撮影の再生画像に
おける胸椎部分濃度と揃うようになる。なお読取ゲイン
の適正な補正量は、実験あるいは経験に基づいて求める
ことができる。

また上記実施例では画像信号Spの画素列毎の加算値を求
めるようにしているが、予め各画素毎の画像信号Spを所
定のしきい値と比較して２値化し、この２値化データに
ついて前記と同様の処理を行なうようにしてもよい。

また第2A図、第2B図の直線Ｌに沿った方向の信号値分布
は、上述した画素列G₁、G₂、G₃……Gn毎の画像信号合計
値あるいは平均値を演算して求める他、第６図に示すよ
うにこの直線Ｌに沿った画素列の各画素D₁、D₂、D₃……
Dnについての信号値がそのまま該分布を示すから、これ
らの信号を抽出することによって求めてもよい。

また２次導関数ｆ″（Ｘ）に代入する値は上記の中央位
置Xmに限られるものではなく、対象画像の代表的な信号
値（濃度）分布パターンに応じて適当に定めればよい。

上記の例においては、正面撮影画像に対しては本読み制
御回路314が決定した読取ゲインそのままで読取りを行
ない、側面撮影画像の読取り時に読取ゲインを低く補正
しているが、これとは反対に側面撮影画像に対しては本
読み制御回路314が決定した読取ゲインそのままで読取
りを行ない、正面撮影画像の読取り時に読取ゲインを高
く補正するようにしてもよい。また再生画像の濃度を調
節するには、以上述べたように読取ゲインを変える他、
A/D変換器312における収録スケールファクターの条件を
変えたり、信号処理回路313における階調処理の条件を
変える等してもよい。またこれらの濃度調整方法を併用
してもかまわない。

以上胸部の正面撮影画像と側面撮影画像とを判別する実
施例について説明したが、本発明はその他の部位、さら
にはその他の撮影体位を判別するためにも適用されう
る。すなわち、ある共通の部位の画像において撮影体位
が異なれば、各撮影体位の画像についての前記信号値分
布のパターンが、所定部分において一方は下に凸、他方
は上に凸となることが多いので、前記２次導関数がこの
中央部分においてとる値の正負に応じて撮影体位を正し
く判別することができる。

また以上の実施例においては、先読み画像信号Spを利用
して撮影体位を判別しているが、前述のような先読みを
行なわず、本読み画像信号Soに基づいて信号処理回路31
3における画像処理条件を設定するような場合は、この
本読み画像信号Soを利用して撮影体位を判別するように
してもよい。また上記実施例においては、判別した撮影
体位に応じて再生画像の濃度を補正するようにしている
が、本発明は、その他の目的のために撮影体位を判別す
る際にも勿論適用可能である。

さらに上記実施例においては、蓄積性蛍光体シート103
に記録された画像の撮影体位を判別しているが、本発明
はこのような蓄積性蛍光体シート103に記録された放射
線画像のみならず、その他の医用画像の撮影体位を判別
するために適用することも勿論可能である。

（発明の効果） 以上詳細に説明した通り本発明の医用画像の撮影体位判
別方法によれば、医用画像の撮影体位を自動的に正確に
判別することができる。したがって、本方法を先に述べ
たような放射線画像情報記録再生システムに適用すれ
ば、被写体の撮影体位が異なっても、再生画像における
関心領域の濃度を一定に揃えることができ、よって放射
線画像の診断性能を大いに高めることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により撮影体位を判別する放射線画
像情報記録再生システムの一例を示す概略図、 第2A図および第2B図は、被写体の撮影体位が異なる放射
線画像の例を示す概略図、 第3A図および第3B図は、被写体の撮影体位を変えて撮影
がなされた放射線画像の所定方向の濃度分布の例を示す
グラフ、 第４図は本発明方法を実施する装置の例を示すブロック
図、 第５図と第６図はそれぞれ、本発明に係る濃度分布を求
めるための信号抽出を説明する説明図である。 20…放射線画像撮影部、30…先読み用読取部 40…本読み用読取部、100…放射線源 101…被写体、102…放射線 103…蓄積性蛍光体シート 201…先読み用レーザ光源 202…先読み用レーザ光 204…先読み用光偏向器 208…先読み用光検出器 210…先読み用シート移送手段 301…本読み用レーザ光源 302…本読み用レーザ光 305…本読み用光偏向器 310…本読み用光検出器、311…増幅器 312…A/D変換器、313…信号処理回路 314…制御回路 320…本読み用シート移送手段 500…撮影体位判別回路 507…読取ゲイン補正回路 511…信号抽出加算部、512…関数決定部 513…２次微分演算部、514…判別部 515…領域指定部 ａ…読取ゲイン設定値 ｂ…収録スケールファクター設定値 ｃ…画像処理条件設定値 D₁〜Dn…所定方向と平行な画素列の各画素 Ｆ…関数を示す情報 Ｆ″…２次導関数を示す情報 G₁〜Gn…所定方向と直交する方向の画素列 Ｈ…加算信号、ｍ…中央位置を示す情報 Sp…先読み画像信号、So…本読み画像信号 Ｔ…補正信号

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】人体の透過画像を担う画像信号の、画像中
   で人体を横切る所定方向に沿った分布を求め、この信号
   値分布のパターンに近似した関数を求めたのち、この関
   数の２次導関数を求め、次いでこの２次導関数が前記パ
   ターンの略中央に対応する領域においてとる値が正であ
   るか負であるかを求め、この正、負に応じて前記画像の
   撮影体位を判別することを特徴とする医用画像の撮影体
   位判別方法。
2. 【請求項２】前記信号値の分布として、前記所定方向に
   略直交する方向の画素列各々における信号値の合計値ま
   たは平均値の分布を用いることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の医用画像の撮影体位判別方法。
3. 【請求項３】前記信号値の分布として、前記所定方向と
   平行な画素列における信号値の分布を用いることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の医用画像の撮影体位
   判別方法。