JPH0759764A

JPH0759764A - Ｘ線撮影方法および装置

Info

Publication number: JPH0759764A
Application number: JP6008354A
Authority: JP
Inventors: Rika Baba; 理香馬場; Takeshi Ueda; 健植田; Keiji Umetani; 啓二梅谷; Yoichi Onodera; 洋一小野寺; Masayuki Tsuneoka; 雅幸常岡; Hisatake Yokouchi; 久猛横内
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1993-01-29
Filing date: 1994-01-28
Publication date: 1995-03-07
Anticipated expiration: 2018-04-28
Also published as: JP3400060B2

Abstract

(57)【要約】【目的】肺野部等の広い領域で高い空間分解能を有し
たＸ線撮影を実時間ＤＲ方式によって実現でき、また、
再撮影，撮影条件の変更等が容易にでき、精密診断を可
能とし、更に、スループットを向上することが可能なＸ
線撮影装置を提供すること。【構成】Ｘ線検出系と被検体との相対位置を変化させ
る撮影視野設定機構を設け、該撮影視野設定機構によ
り、前記被検体の複数の着目部位に対して、それぞれの
着目部位を前記Ｘ線検出系の視野の中央部に設定し、か
つ、前記複数の着目部位の間の中間部分を少なくとも１
回の撮影視野に含ませるように、それぞれの撮影視野の
設定を制御する如く構成したことを特徴とするＸ線撮影
方法および装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はＸ線撮影方法および装置
に関し、特に胸部等の大視野を必要とする撮影に好適な
Ｘ線撮影方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、Ｘ線の透過像を撮影する方式とし
て、Ｘ線フィルムを使用する方式と、Ｘ線画像をディジ
タル画像として撮影するディジタルラジオグラフィ(以
下、「ＤＲ」と略記する)方式とがある。後者のＤＲで
は、画像処理による診断能の向上が期待でき、電子的に
画像を蓄積，保管，検索することができる。胸部用のＤ
Ｒとしては、Ｘ線フィルムにより撮影されたＸ線像をデ
ィジタル化するフィルムディジタイザ方式，Ｘ線フィル
ムに代わり輝尽性蛍光体を用い、潜像をレーザビーム走
査により読み取り画像化するイメージングプレート方
式，線状Ｘ線ビームと１次元検出器を組み合わせたスキ
ャノグラフィ方式，Ｘ線像を光学像に変換して増幅する
Ｘ線イメージインテンシファイア(以下、「Ｘ線ＩＩ」と
略記する)と光学像を電気信号に変換するテレビカメラ
とから構成されるＸ線イメージインテンシファイアテレ
ビカメラ方式(以下、「Ｘ線ＩＩ−ＴＶ方式」と略記する)
等がある。これらのＤＲ方式のうちで、Ｘ線ＩＩ−ＴＶ
方式は実時間ＤＲとも呼ばれ、撮影画像の即時表示・蓄
積の機能を持ち、１回の撮影・処理に要する時間は最小
である。このため、撮影の成功失敗が即座に判定でき、
１回の検査に要する時間が短いため、集団検診に適して
いる。また、一方では、撮影から診断までに必要とされ
る時間が短く、即時診断も可能であり、撮影条件を変更
しての再撮影を可能とするだけでなく、連続撮影，動画
像撮影，透視等の機能を持たせることも可能であるた
め、病院における緊急な診断や精密診断にも適してい
る。なお、Ｘ線ＩＩ−ＴＶ方式以外の方式では、撮影か
ら読み出しまでに３０秒以上を要する。上記Ｘ線ＩＩ−
ＴＶ方式でＸ線検出系と被検体との相対位置を変えなが
ら、Ｘ線検出系の視野よりも広い範囲の目的撮影部位を
複数回に分割してＸ線像を撮影する方法としては、例え
ば、「エレクトロメディカ,第60巻,第１号,第2-5頁，１
９９２年」（Ｅlectromedica60(1992)No.1,pp.2-5)に開
示された方法が知られている。この方法は、被検体の撮
影体位は寝台上の仰臥位とし、Ｘ線源と上記Ｘ線検出系
とを一体化して、被写体に対して一方向に直線上を平行
移動する方法であり、例えば、下肢の血管造影像を撮影
し、複数枚の画像を接合して表示するというものであ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】Ｘ線ＩＩ−ＴＶ方式
は、上述のような優れた特長を持っているが、胸部用の
ＤＲ方式としては、これまで視野サイズと空間分解能の
どちらかが他の方式より劣るという問題があった。すな
わち、大視野を超高解像度で撮影することが可能なＸ線
ＩＩを製作することは技術的に困難である。胸部視野の
撮影に必要な約４０cm角を確保できる大視野のＸ線ＩＩ
としては、「ラジオロジー,1989年,5月号の第300頁(Ｒad
iology(1989,May)pp.300)」に記載の４７cmのＸ線ＩＩが
あるが、空間分解能は他の方式より劣る。また、Ｘ線Ｉ
Ｉの特徴として、視野の中心から離れるに従って空間分
解能が低下するという問題がある。そのため、肺の撮影
において、Ｘ線ＩＩの解像度の高い中心部分は縦隔中心
部を撮影し、肺野部は解像度の低下した周辺部分で撮影
することになってしまう。なお、前記「エレクトロメデ
ィカ」誌の技術は、Ｘ線ＩＩ−ＴＶ方式で複数回に分割
して撮影された画像を、写真で切り貼りして接合表示し
ており、コンピュータ上では画像合成を行っていない。
また、特に着目する複数個の部位が、Ｘ線ＩＩの画質が
最良である中央部で撮影することはなされていない。ま
た、画像接合に先立って、検出系に起因する感度の補正
や画像の幾何学的歪の補正が実施されていないことは、
表示された画像からも明白である。画像の接合部の濃度
は不連続になっており、接合部付近の血管系は十分な画
質では表示されていない。さらに、上述の如き、Ｘ線源
とＸ線検出系を一体化して、被写体との相対位置を平行
に変化させる従来の複数回撮影法では、被検体を横切る
Ｘ線ビームが平行ビームでなく拡散ビームであるため、
Ｘ線源とＸ線検出系とを被検体に対して相対的に移動さ
せることにより、被検体上の位置は同じでも、複数回の
撮影でＸ線ビームの入力角度が異なる。従って、このビ
ームの入力角度の違いから、奥行き方向の「画像ずれ」が
起こり、画像の接合を正確に行うことができないという
問題があった。この具対的な例を、図１２に示した。こ
の例では、Ｘ線源３とＸ線検出系１６とを一体化して、
仰臥位の被検体１７に平行に移動させている。この場
合、前述の如く、被検体１７を横切るＸ線ビームは拡散
ビームであるため、Ｘ線源３がＡ点にある場合に腹面上
のＰで示される位置を通るＸ線ビームは背面ではＱで示
される位置を通り、Ｘ線源３がＢ点にある場合に腹面上
のＰで示される位置を通るＸ線ビームは背面ではＲで示
される位置を通ることになる。Ｘ線画像は透過像である
ので、上で得られた２枚の画像を接合しようとする場
合、腹面上のＰで示される位置が重なるように接合する
と、背面では、片方の画像はＱ、片方の画像はＲを接合
することになり、画像が正確に接合できないことになる
という訳である。本発明は上記事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは、従来の技術における上
述の如き問題を解消し、必要な視野サイズと肺野部の広
範な領域で高い空間分解能を有するＸ線撮影を、実時間
ＤＲ方式によって実現し、即時表示・診断を可能にする
ことによって、再撮影，撮影条件変更，精密診断等の可
能性を拡大し、更に、スループットを向上することによ
り、集団検診を可能にするＸ線撮影方法および装置を提
供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、Ｘ
線源，該Ｘ線源からの出射Ｘ線の範囲を制限するＸ線ス
リット，散乱Ｘ線を遮蔽するＸ線グリッド，被検体を透
過したＸ線を検出するＸ線検出系，該Ｘ線検出系の移動
機構および前記Ｘ線検出系からの出力信号を収集して被
検体の画像を得るための演算処理を行う信号処理装置お
よび該信号処理装置の演算結果である被検体の画像を表
示する表示装置を有するＸ線撮影装置において、前記被
検体の複数の着目部位に対して、それぞれの着目部位を
前記Ｘ線検出系の視野の中央部に設定し、かつ、前記複
数の着目部位の間の中間部分を少なくとも１回の撮影視
野に含ませるように、それぞれの撮影視野を設定するこ
とを特徴とするＸ線撮影方法、または、前記Ｘ線撮影装
置において、前記Ｘ線検出系と被検体との相対位置を変
化させるための撮影視野設定機構を設け、該撮影視野設
定機構により、前記被検体の複数の着目部位に対してそ
れぞれの着目部位を前記Ｘ線検出系の視野の中央部に設
定し、かつ、前記複数の着目部位の間の中間部分を少な
くとも１回の撮影視野に含ませるように、それぞれの撮
影視野の設定を制御する如く構成したことを特徴とする
Ｘ線撮影装置により達成される。

【０００５】

【作用】本発明に係るＸ線撮影方法および装置において
は、着目する複数の部位をＸ線検出系の検出視野の中央
部で撮影するので、着目部位の画質を最良の条件で得る
ことができる。被検体が人体の胸部の場合、これによ
り、肺野部分の診断能を向上させることができる。ま
た、複数の着目部位間の中間領域を少なくとも１回の撮
影視野に含むので、視野に欠損を生じることがなく、必
要な領域のすべてを撮影できる。更に、高解像度Ｘ線Ｉ
Ｉ−ＴＶ系を使用することにより、即時表示・診断が可
能になり、スループットが向上する。具体的には、複数
回の撮影を行うことにより、両肺をカバーする画像を得
ることができる。また、複数の画像を合成することによ
り、１台の表示装置で診断が行うことが可能になる。検
出器系の感度と画像の幾何学的歪と濃度を補正すること
により、画像合成時のつなぎ目におけるこれら特性のず
れを減らし、診断をより正確に行なうための、ディジタ
ルＸ線撮影装置を実現することができる。なお、必要な
撮影視野を覆う大きさを持つＸ線グリッドを使用し、Ｘ
線源と上述のＸ線グリッドの位置関係をグリッドの設計
条件、すなわち、直接線を効果的に透過して散乱線を遮
蔽する条件で固定することにより、検出系を移動させて
も前述のＸ線グリッドの散乱線遮蔽効果を有効に発揮さ
せることができる。また、高解像度Ｘ線ＩＩ−ＴＶ系を
使用することにより、即時表示・診断が可能になり、ま
た、スループットが向上する。Ｘ線スリット位置を移動
することにより、被検体の余分な被曝を遮蔽することが
できる。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。図１は、本発明の一実施例に係る胸部用Ｘ
線撮影装置の概略構成を示す側面図である。本実施例に
係る胸部用Ｘ線撮影装置は、撮像制御装置１，Ｘ線管用
高電圧発生装置２，Ｘ線管３，Ｘ線しぼりおよびフィル
タ４，Ｘ線スリット５，Ｘ線グリッド６，Ｘ線イメージ
インテンシファイア(以下、「Ｘ線ＩＩ」ともいう)７，光
学レンズ系８，光学しぼり９，超高精細テレビカメラ１
０，画像収集・処理装置１１，画像表示装置１２，記録
装置１３，破線の囲みで示されるＸ線検出系１６の移動
を行う移動機構１４，移動制御装置１５等により構成さ
れる。被検者の撮影体位は、立位，寝台上の仰臥位ある
いは伏臥位とされる。立位では、Ｘ線検出系はＸ線入射
面が床面に対して垂直に位置する場合(図１に示す例)を
標準とする。仰臥位では、Ｘ線は下から照射され、検出
器は寝台の上で、Ｘ線入射面が下向きに位置する場合を
標準とする。伏臥位では、Ｘ線は上から照射され、検出
器は寝台の下で、Ｘ線入射面が上向きに位置する場合を
標準とする。また、本実施例に係る撮影装置において
は、Ｘ線検出系１６が複数の撮影の間に、水平な直線上
を、紙面を貫通する方向に移動する構成となっている。

【０００７】ここで、上述のテレビカメラ１０は、撮像
素子として高解像度撮像管２０を使用している。また、
Ｘ線ＩＩ７の有効入力視野径は約１４インチで、片肺と
縦隔部の領域をカバーする視野系を有する。Ｘ線検出系
１６は、Ｘ線入力面が床面に対して垂直に、かつ、Ｘ線
管３とＸ線入力面の中心とを結んだ中心線と垂直に位置
するように設定されている。上述の各部の機能の概要
は、以下の通りである。撮影制御装置１は、Ｘ線検出系
１６を片肺と縦隔部の領域をカバーする２つの所定の位
置でＸ線撮影するための撮影シーケンス、すなわち、２
つのＸ線パルスのパルス幅とパルス間隔，高電圧(Ｘ線
管電圧)，管電流およびＸ線検出系１６の移動シーケン
スを規定する。移動制御装置１５は、移動機構１４を制
御することにより、Ｘ線撮影時には、Ｘ線検出系１６を
前記の２つの所定の位置のそれぞれで、静止状態を保持
し、かつ、前述の２つのＸ線パルス間で移動させる如く
制御する。これにより、前述の２つの位置で、引き続い
て２回のＸ線撮影を実行することが可能となる。

【０００８】また、Ｘ線スリット５は、Ｘ線を透過する
一定の幅を有し、検出系の移動方向と同一方向に移動す
るものであり、撮影位置に従って移動する。Ｘ線グリッ
ド６は、２回の撮影に必要な視野を覆う大きさを有し、
その周囲はＸ線遮蔽板で覆われている。また、Ｘ線グリ
ッド６は、Ｘ線グリッドを構成するＸ線吸収板が撮像管
の走査方向と垂直になるように配置されている。高電圧
発生装置２は、撮影シーケンスに従って電圧，電流を発
生し、Ｘ線管３はＸ線を発生する。被検体１７を透過し
たＸ線は、Ｘ線グリッド６により散乱線が遮蔽されて減
衰した後、Ｘ線ＩＩ７に入射する。Ｘ線ＩＩ７の入力蛍
光面１８上に投射されたＸ線像は、Ｘ線ＩＩ７の働きに
より、出力蛍光面１９上の可視光像に変換される。光学
レンズ系８は、この可視光像をテレビカメラ１０へ結像
する。テレビカメラ１０は、画像をビデオ信号に変換
し、画像収集・処理装置１１に入力する。

【０００９】画像収集・処理装置１１は、上述のビデオ
信号をＡ／Ｄ変換し、内部のフレームメモリに記憶し、
得られた２枚のディジタルＸ線像に対して、上記Ｘ線検
出系による画像の幾何学的歪の補正と、画像の濃度レベ
ルのシェーディング補正とを行い、上述の２枚の画像に
共通に含まれる被写体部位が一致するように２枚の画像
を合成し、画像処理を行い、画像表示装置１２へ画像を
表示し、記録装置１３へ画像を蓄積する。画像表示装置
１２は、片肺画像および合成画像を表示する機能を有
し、左右の片肺画像を左右に並べて観察することも可能
である。図２に、撮影シーケンスおよび移動シーケンス
の一例を示す。まず、Ｘ線検出系１６が片肺と縦隔部の
領域をカバーする位置(Ａ位置)と、もう一方の片肺と縦
隔部の領域をカバーする位置(Ｂ位置)とを決定する。上
述のＡ位置およびＢ位置の代表例は、それぞれ、体軸か
ら８５mm左および右の位置である。

【００１０】最初に、Ｘ線検出系１６の位置を、Ａ位置
に設定する。テレビカメラの動作モードは、図２に示し
た代表例では毎秒３０フレーム，１０００本走査モード
でビデオ信号を読み出す。この場合の読み出し時間は３
３msである。図２に示したＸ線の照射時間は５msの場合
である。照射時間は、例えば、３０ms程度に設定するこ
とも可能である。Ｘ線の照射が行われるフレームでは、
テレビカメラは、フレームブランキング動作により読み
出し走査を停止してＸ線像を撮像面に蓄積し、次のフレ
ームでフレームブランキング動作を停止して読み出し走
査を行い、１枚目の画像データとして画像収集・処理装
置に記憶する。次に、Ｘ線検出系１６の位置をＢ位置へ
移動する。平均移動速度の代表例は約５０cm/sであり、
この場合には、移動に３３０msを要する。Ｂ位置への移
動後、Ａ位置の場合と同様にして撮影が行われ、２枚目
の画像データが収集される。

【００１１】図３に、画像合成アルゴリズムの一例を示
す。本アルゴリズムは、複数枚のディジタルＸ線像に対
して、それぞれ、Ｘ線ＩＩ−ＴＶ系による画像に感度補
正と幾何学的歪補正を行う画像補正処理と、複数枚の画
像に共通に含まれる被写体部位が一致するように、複数
枚の画像を合成して濃度補正を行う画像合成処理とから
成る。画像補正処理は、胸部Ｘ線像の撮影に先立って補
正用テーブルを作成する前処理と、撮影後のデータを補
正する後処理に分けられる。前処理では、感度補正のた
めの感度補正係数テーブルと幾何学的歪補正のための位
置対応テーブルとを作成する。感度補正係数テーブル作
成のためには、Ｘ線透過率が一様なファントムを撮影
し、位置対応テーブル作成のためには、ファントム内の
各構成要素の位置が既知である標準ファントムを撮影す
る。

【００１２】感度補正係数テーブルを作成するために、
Ｘ線透過率が一様なファントムを撮影し、検出器の感度
データを各画素ごとに計測する。このデータをそのま
ま、あるいは、平滑化処理により高周波ノイズを低減し
たものを感度補正係数テーブルとする。Ｘ線検出面での
ｘｙ座標系において、Ｘ線投射強度をＡ(ｘ，ｙ)、被写
体のＸ線透過率分布をＴ(ｘ，ｙ)、散乱線分布をＳ
(ｘ，ｙ)、Ｘ線検出面の感度分布をＨ(ｘ，ｙ)とする
と、被写体の撮影データＤ(ｘ，ｙ)は、Ｄ(ｘ，ｙ)＝{Ｔ(ｘ，ｙ)＋Ｓ(ｘ，ｙ)}・Ｈ(ｘ，ｙ)・Ａ
(ｘ，ｙ) となり、Ｘ線透過率が一様なファントムの撮影データＢ
(ｘ，ｙ)は、Ｂ(ｘ，ｙ)＝ｋ・Ｈ(ｘ，ｙ)・Ａ(ｘ，ｙ) (ｋ：定数) となる。

【００１３】感度分布補正演算の一例としては、下記の
式(１)の左辺の演算を行う。 lnＤ(ｘ，ｙ)−lnＢ(ｘ，ｙ) ＝ln{Ｔ(ｘ，ｙ)＋Ｓ(ｘ，ｙ)}−lnｋ・・・・(１) この場合、補正結果は式(１)の右辺となり、散乱線分布
は補正されずに残る。散乱線分布の補正方法としては、
散乱線を別に計測しておき、式(１)の演算結果を補正す
る方法がある。また、後述するように、画像を接合した
ときに、濃度差の補正を行うことにより、散乱線分布の
補正を行うことができる。位置対応テーブル作成のため
に、ファントム内の各構成要素の位置が既知である標準
ファントムを撮影する。この撮影画像の解析により、こ
れらの各構成要素の元の位置と測定位置との関係を知る
ことができる。元の位置座標をパラメータとし、測定画
像のどの座標に対応するかの関係を、位置対応テーブル
とする。

【００１４】一般には、完全に対応する画素は、測定画
像のディスクリートな位置には存在しないから、歪の無
い画像のすべての画素の座標について、近傍の測定画像
の座標を用いて内挿および外挿演算により求める。内挿
および外挿には、最近傍補間(０次補間)法，ラグランジ
ュ補間法，標本化関数補間法，スプライン補間法等の各
種の補間法から、いずれかの方法を選択して用いる。図
４に、標準ファントムの一例を示す。格子点のみに穴を
開けたファントムを用いる場合、位置対応テーブルも格
子の交点の画素位置のみに対応する測定画像の座標が入
ることになる。そこで、格子の交点の画素位置以外のテ
ーブルを４点ラグランジュ法で内挿および外挿を行うと
すれば、４つの格子の交点で囲まれる斜線部の画素は内
挿、それ以外の画素は外挿を行うことになる。後処理で
は、被検体の撮影により得られた入力画像について、ま
ず、感度補正が行われる。これは、入力画像のメモリ上
の座標の入力に対して、感度補正係数を感度補正係数テ
ーブルから求め、この係数で入力画像の値を除すること
により行う。

【００１５】次に、幾何学的歪の補正が行われる。この
ために、歪の無い(元の位置の)画像の各画素に対して、
位置対応テーブルから測定画像上の対応する画素を求
め、測定画像におけるその画素の濃度値をもって、歪の
無い画像の濃度値とする。ただし、一般には、完全に対
応する画素は、測定画像のディスクリートな位置には存
在しないから、歪の無い画像のすべての画素の濃度値に
ついて、近傍の測定画像の濃度値を用いて内挿および外
挿演算により求める。内挿および外挿には、最近傍補間
(０次補間)法，ラグランジュ補間法，標本化関数補間
法，スプライン補間法等の各種の補間方法から、いずれ
かを選択して用いる。画像補正処理の後、画像合成処理
を行う。画像合成処理では、まず、画像の接合のための
接合位置を決定した後、接合位置に従って座標系を統一
して画像を接合し、濃度補正を行う。

【００１６】図５に、接合位置の決定法の例を示す。図
５は、２回撮影の例を示しており、２個の円は、それぞ
れの撮影位置での検出系の視野を示している。図５(ａ)
は、複数のＸ線像に共通に現れる被検体の特徴(特定の
骨のエッジ等)を基準点にする方法である。図５(ａ)で
は、第１胸椎から第５胸椎までの胸椎と肋骨を示してあ
る。これらの骨の任意のエッジの１点、例えば黒丸印で
示した第２胸椎のエッジの角をマーカーとして用いる。
図５(ｂ)は、被検体に予めマーカーを付加してＸ線撮影
を行い、複数枚のＸ線像に共通に含まれるマーカーの位
置を基準点にする方法である。図５(ｂ)では、マーカー
に円形の金属片を用いた例を示す。図５(ｃ)は、既知の
透過率と位置関係を持つマーカーファントムを被検体に
重ねて撮影し、マーカーファントムの一部分、例えば黒
丸印で示した格子点を基準点にする方法である。この方
法では基準点を決定すると同時に、マーカーファントム
の位置における得られた画像の値から検出系の感度を、
得られた画像におけるマーカーファントムの位置関係か
ら歪を測定し、感度補正と幾何学的歪補正に用いること
ができる。

【００１７】接合位置を決定するための基準点は複数枚
のＸ線像に共通に含まれることが望ましく、共通に含ま
れる場合の接合方法は、後段で図６を用いて説明する。
基準点が１視野にしか含まれない場合には、被写体空間
に対する基準点の座標が既知であるようにすることによ
り、画像を接合することができる。例えば、図５(ｃ)の
マーカーファントムの例では、白抜き丸印で示した４つ
の格子点の被写体空間における位置座標が既知であれ
ば、接合することができる。複数枚のディジタル画像の
合成方法としては、例えば、特開平2-264372号公報に開
示されている方法を用いることができる。この方法は、
複数のディジタル画像上で共通に写っている２点を抽出
し、この２点を結ぶ直線を接合線として画像を接合し、
各画像の平均濃度分布を算出し、画像の各画素の明暗レ
ベルを調節するものである。

【００１８】図６に、画像接合方法の一例を示す。図６
は、２枚のＸ線像に２個の基準点が共通に含まれる場合
を示しており、画像Ｌ上の接合位置を点Ａ１，Ｂ１、画
像Ｒ上の接合位置を点Ａ２，Ｂ２とする。ここで、Ａ１
とＡ２，Ｂ１とＢ２は被写体の同一部分で対応する位置
である。Ａ１とＡ２，Ｂ１とＢ２が一致するように、２
枚の画像の座標系を統一する。座標の変換にはアフィン
変換を用い、内挿および外挿された位置対応テーブルを
用いる。座標変換後、対応する接合位置が一致するよう
に２枚の画像を重ねる。接合位置Ａ１とＡ２の一致した
点をＡ、Ｂ１とＢ２の一致した点をＢとし、視野の境界
線の交点をＣ，Ｄとすると、折線ＣＡＢＤを接合線とし
て、その左側は画像Ｌ、右側は画像Ｒを用いて接合す
る。接合位置が複数の場合、各々一致した接合位置と視
野の境界線の交点をつなげた折線を接合線として、接合
を行う。

【００１９】接合後、接合位置での濃度の不連続を補正
するために、画像Ｌと画像Ｒの重複部分の濃度補正を行
う。図７に、濃度補正の一例を示す。ここで、画像Ｌの
画素値をｌ、画像Ｒの画素値をｒで表わすものとする。
本発明では、２枚の画像のいずれか一方にのみ含まれる
領域については、その画像の値を保存し、両方に含まれ
る領域については、以下に示すアルゴリズムによって計
算された補正係数に従って濃度補正を行う。ラインＧ上
の濃度補正を、図７(ｂ)に示す。ここで、接合線上での
画素値は、接合線上での画像Ｌと画像Ｒの画素値の平均
値とする。接合線近傍では、接合線上で画像Ｌと画像Ｒ
の画素値の変化が連続になるように、画素値に補正係数
を乗算する。補正係数は、図７(ｃ)に示すように、接合
線上で画像Ｌと画像Ｒの画素値が連続になるように線形
に変化させるものとし、１ライン(Ｘ軸方向)ごとに計算
される。

【００２０】以下に、補正係数の決定法の一例を示す。
接合線上での画素値を接合線上での画像Ｌと画像Ｒの画
素値の平均値とすると、接合線上での補正量ｍは、式
(２)で表わされる。ｍ＝(ｌ−ｒ)／２・・・・(２) ここで、ｍは縦方向(Ｙ軸方向)に不連続となり、接合線
上での補正量がｍとなるように設定した補正係数も、図
７(ｄ)に示すように縦方向に不連続となる。従って、こ
の補正係数で濃度変換を行うと、変換後の画像の濃度は
１ライン毎に横方向には連続だが縦方向には不連続とな
る。縦方向にも連続な補正係数とするために、接合線上
での補正量を式(３)で表されるｍ’とする。ここで、ｉ
はＸ軸方向、ｊはＹ軸方向の画素位置を表わす。ｍ’は、図７(ａ)に示すように、ｍを横ｐ画素、縦ｑ画
素のウィンドウで平滑化した値である。

【００２１】接合線上での補正量がｍ’となるように設
定した補正係数は、図７(ｅ)に示すように縦方向にも連
続となる。この補正係数で濃度変換を行えば、変換後の
画像の濃度は、１ライン毎に横方向にも縦方向にも連続
となる。上記実施例においては、Ｘ線ＩＩが片肺と縦隔
部をカバーする入力視野の大きさを有し、複数回撮影と
しては最小撮影回数である２回の撮影で胸部全体を視野
に含むことができ、撮影および画像処理に必要とされる
時間が最短である。胸部用Ｘ線撮影装置としては、合成
画像の視野の形状は、正方形に近いものが好ましい。撮
影時間は、呼吸を停止して胸部の動きを最小限に制限す
るために、２秒以下であることが望ましい。本実施例で
は、Ｘ線ＩＩの入力視野が円形でその直径が３０〜４５
ｃｍ程度であり、２回の撮影の間の相対的移動距離が上
述の入力視野の直径のおよそ１／２であり、合成画像の
視野が１辺の長さが直径のおよそ(√３)／２倍の正方形
となっており、好適である。また、撮影時間は約０.５
秒以下であり、好適である。

【００２２】上記実施例においては、移動機構はＸ線検
出系が、複数の撮影の間に水平な直線上を移動する構成
となっている。この構成は、胸部の撮影に適していると
同時に、重量物である検出系の移動に適している。移動
軌道は、直線軌道の他に、図８に示す円軌道が考えられ
る。直線軌道が移動方向を反転させなければならないの
に対し、円軌道ではその必要がないため、機構が簡略化
できる利点がある。撮影回数については、Ｘ線ＩＩが１
２インチ程度の小型の場合は、胸部撮影には４回の撮影
が好ましい。その場合の検出系は、図９に示す円軌道上
を移動する方法が、正方形に近い視野を得ることができ
るので好ましい。次に、本発明の第２の実施例の概略構
成を示す図として、Ｘ線撮影装置の上面図を図１０に示
す。本実施例に係るＸ線撮影装置においては、まず、Ｘ
線源３および被検体１７の位置は固定とし、撮影時に
は、Ｘ線源３とＸ線入力面の中心とを結んだ中心線上の
一定位置にＸ線源３があり、かつ、Ｘ線入力面が中心線
にほぼ垂直となるようにＸ線検出系１６を移動させる。
そのために撮影系は、Ｘ線管３を中心とした円弧上を移
動する。

【００２３】また、円弧上を移動する代わりに、回動中
心を持つステージ上にＸ線検出系１６を設定し、Ｘ線検
出系１６の中心を複数回撮影のための所定の位置に移動
するための直線移動系と検出系自身をＸ線源３に対面さ
せるための回転系を併用する移動機構が利用できる。こ
れにより、主要な動きが直線運動となり、Ｘ線検出系１
６の高速移動が可能となるという効果が得られる。な
お、上記実施例では、Ｘ線管３を固定した例を示した
が、他の実施例としては、Ｘ線管３のＸ線検出系１６に
対する向きを一定にする方法もある。これにより、Ｘ線
強度分布を一定にすることができ、焦点サイズを小さく
し、分解能を高めることができる。また、Ｘ線検出系と
被検体の相対的位置を変化させる手段としては、Ｘ線検
出系１６を移動させる方法の他に、被検体１７を移動さ
せる方法がある。その場合には、図１１に示すように、
Ｘ線源３およびＸ線検出系１６の位置は、Ｘ線源３とＸ
線検出系１６の中心とを結んで中心線に対してＸ線入力
面がほぼ垂直になるように固定し、撮影時の被検体１７
の位置は、Ｘ線源３と被検体１７の中心とを結んだ中心
線上の一定位置にＸ線源３があり、かつ、被検体１７が
中心線にほぼ垂となるようにすればよい。

【００２４】なお、被検体のみを移動する方法には、検
出系に対して直接的な振動を与えないので、振動ノイズ
による影響を避けられる利点がある。Ｘ線検出系と被検
体の相対的位置を変化させることにより、目的撮影部位
を複数回に分割して撮影するための手段としては、前記
いくつかの実施例に示した方法の他に、被検体と検出系
の両方を同時にあるいは時系列的に移動する方法があ
る。両方を同時に移動する方法には、移動時間を短縮で
きる効果がある。また、Ｘ線照射時にも、検出系と被検
体の相対位置を連続的に変化させることにより、移動機
構を簡略化することができる。撮像管を用いる超高精細
カメラでは、走査線数と垂直方向の解像度に比較して走
査線方向の解像度は一般に低いので、Ｘ線グリッドを構
成するＸ線吸収板が撮像管の走査線方向と垂直である場
合には、該Ｘ線吸収板の像、即ちグリッドパターンが撮
影された画像上でぼけ、目視による診断で障害にならな
い効果がある。

【００２５】上記実施例においては、Ｘ線検出系とし
て、Ｘ線ＩＩと撮像管を利用するテレビカメラを用いた
Ｘ線ＩＩ−ＴＶ方式を採用している。この方式は、実時
間Ｘ線撮影系として技術開発が最も進歩し普及している
方式であり、２１００本走査や４２００本走査の超高精
細カメラの利用も可能であり、高解像度Ｘ線像を比較的
容易に得ることができる特長がある。また、この方式に
よる場合には、Ｘ線透視が可能であり、撮影の位置合せ
も容易に可能である。また、実時間で画像読み出しが可
能であるので、Ｘ線検出系１６が撮影位置に移動した後
には、短時間のうちに次の撮影が可能であり、連続撮影
も可能である。テレビカメラの撮像素子として撮像管を
用い、その走査線方向を複数の撮影のためのＸ線検出系
の移動方向と平行にすることにより、複数回の撮影によ
り得られた画像の位置合わせを平行移動のみで可能と
し、合成画像の生成処理の演算を単純化し、複数回撮影
から合成画像までに要する時間を短縮する効果がある。

【００２６】また、テレビカメラとしては、上記実施例
に述べた撮像管を用いる方式以外にＣＣＤ撮像素子を用
い、その画素配列が複数の撮影のためのＸ線検出系の移
動方向と平行であることを特長とすることができる。撮
像管を用いるカメラでは、読み出し走査時に機械的な振
動を与えると、撮像管内部の電極の固有新動の影響でノ
イズが発生して障害になる場合がある。また、機械的な
振動を除去した後にも、ノイズの減衰に一定の時間を要
する場合がある。一方、ＣＣＤ素子は固体素子であり、
振動によるノイズの発生がないので、Ｘ線照射後に画像
読み出しと同時に検出器系の移動を開始することがで
き、移動終了後、直ちに次の画像の撮影を開始すること
ができる。このため、画像合成のための複数枚のＸ線像
の撮影を高速で行うことができ、検出器系の移動時間に
おける被検体の動きが合成画像におよぼす影響を減少す
ることができる。

【００２７】Ｘ線検出系としては、Ｘ線ＩＩとテレビカ
メラの組み合わせのみに留まらず、蛍光板とテレビカメ
ラの組み合わせにも拡張できることは明らかである。こ
の場合は、蛍光板に起因する画像の幾何学的歪と画像の
低空間周波数成分の感度むらはＸ線ＩＩに比較して小さ
いために画像補正と合成がより容易であるという利点が
ある。ただし、高解像度蛍光板の感度はＸ線ＩＩの感度
より低いので、テレビカメラとしてはアバランシェ動作
を行う超高感度撮像管等の高感度撮像デバイスまたは冷
却型ＣＣＤ素子のような超低雑音撮像デバイスを使用す
る。本発明の利用分野は単に胸部撮影のみにとどまら
ず、体格の大きな被検者の、例えば、大腸のような大型
の臓器のＸ線撮影に対しても有効である。また、全身の
血管造影においても、画像の繋ぎ目部分を滑らかに表示
できるので、その近傍の血管の診断に好適である。ま
た、本発明に係るディジタルＸ線撮影装置は、従来のＸ
線撮影装置で可能な多くの応用も可能であり、それらの
適用範囲を拡大するものである。例えば、断層撮影，拡
大撮影，ステレオ撮影等の画像を、従来より大視野かつ
高精細画像に拡張することができる。

【００２８】

【発明の効果】以上、詳細に説明した如く、本発明によ
れば、肺野部等の広い領域で高い空間分解能を有したデ
ィジタルＸ線撮影を実時間ＤＲ方式によって実現でき、
即時表示・診断が可能となるので、再撮影，撮影条件の
変更等が容易にでき、精密診断を可能とし、更に、スル
ープットを向上することが可能なディジタルＸ線撮影装
置を実現できるという顕著な効果を奏するものである。
より具体的に述べれば、本発明によれば、胸部用ＤＲ等
において、直接線を効果的に透過して散乱線を遮蔽し、
必要の無い視野におけるＸ線を遮蔽することにより、Ｘ
線検出器の視野よりも広い範囲の部位を高い空間分解能
でＸ線撮影し、かつ、余分な被曝を防ぐことが可能なＸ
線撮影方法および装置を実現できるという顕著な効果を
奏するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るディジタルＸ線撮影装
置の概略構成を示す側面図である。

【図２】実施例に係るディジタルＸ線撮影装置における
撮影のシーケンスと検出器の移動のシーケンスを示す図
である。

【図３】実施例に係る画像補正および合成アルゴリズム
の一例を示す図である。

【図４】実施例に係る標準ファントムの一例を示す図で
ある。

【図５】実施例における接合位置の一例を示す図であ
る。

【図６】実施例における画像の接合の一例を示す図であ
る。

【図７】実施例における濃度補正と補正係数の一例を示
す図である。

【図８】実施例に係る検出系の移動軌道の一例を示す図
である。

【図９】実施例に係る検出系の移動軌道の他の一例を示
す図である。

【図１０】本発明の一実施例に係るＸ線撮影装置の上面
図である。

【図１１】本発明の一実施例に係るＸ線撮影装置の上面
図である。

【図１２】従来技術の問題点を説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１撮影制御装置２高電圧発生装置３Ｘ線管４Ｘ線しぼりおよびフイルタ５Ｘ線スリット６Ｘ線グリッド７Ｘ線ＩＩ８光学レンズ系１０テレビカメラ１１画像収集・処理装置１２画像表示装置１３記録装置１４移動機構１５移動制御装置１６Ｘ線検出系１７被検体２０高解像度撮像管

フロントページの続き (72)発明者小野寺洋一東京都国分寺市東恋ケ窪１丁目280番地株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者常岡雅幸東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内 (72)発明者横内久猛東京都千代田区内神田一丁目１番14号株式会社日立メディコ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｘ線源，該Ｘ線源からの出射Ｘ線の範囲
を制限するＸ線スリット，散乱Ｘ線を遮蔽するＸ線グリ
ッド，被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出系，該
Ｘ線検出系の移動機構および前記Ｘ線検出系からの出力
信号を収集して被検体の画像を得るための演算処理を行
う信号処理装置および該信号処理装置の演算結果である
被検体の画像を表示する表示装置を有するＸ線撮影装置
において、前記被検体の複数の着目部位に対して、それ
ぞれの着目部位を前記Ｘ線検出系の視野の中央部に設定
し、かつ、前記複数の着目部位の間の中間部分を少なく
とも１回の撮影視野に含ませるように、それぞれの撮影
視野を設定することを特徴とするＸ線撮影方法。
【請求項２】複数回の撮影によって得られた複数枚の
ディジタルＸ線画像の全部または一部を、１枚または複
数枚のディジタルＸ線像に合成して表示することを特徴
とする請求項１記載のＸ線撮影方法。
【請求項３】前記着目部位を人体の左右の両肺とし、
それぞれの片肺の中心を前記Ｘ線検出系の視野の中心に
設定して、２回の撮影を行うことを特徴とする請求項１
または２記載のＸ線撮影方法。
【請求項４】Ｘ線源，該Ｘ線源からの出射Ｘ線の範囲
を制限するＸ線スリット，散乱Ｘ線を遮蔽するＸ線グリ
ッド，被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出系，該
Ｘ線検出系の移動機構および前記Ｘ線検出系からの出力
信号を収集して被検体の画像を得るための演算処理を行
う信号処理装置および該信号処理装置の演算結果である
被検体の画像を表示する表示装置を有するＸ線撮影装置
において、前記Ｘ線検出系と被検体との相対位置を変化
させるための撮影視野設定機構を設け、該撮影視野設定
機構により、前記被検体の複数の着目部位に対してそれ
ぞれの着目部位を前記Ｘ線検出系の視野の中央部に設定
し、かつ、前記複数の着目部位の間の中間部分を少なく
とも１回の撮影視野に含ませるように、それぞれの撮影
視野の設定を制御する如く構成したことを特徴とするＸ
線撮影装置。
【請求項５】前記各手段に加えて、Ｘ線検出系と被検
体との相対位置を変化させることにより目的撮影部位を
複数回に分割して撮影する撮影制御機構と、複数回の撮
影で得られた画像を、感度補正あるいは幾何学的歪補正
を行って合成する手段を有することを特徴とする請求項
４記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】前記Ｘ線検出系のＸ線検出面が、複数回
の撮影の間に直線軌道上を移動する如く構成したことを
特徴とする請求項４または５のいずれかに記載のＸ線撮
影装置。
【請求項７】前記Ｘ線検出系のＸ線検出面が、複数回
の撮影の間に円軌道上を移動する如く構成したことを特
徴とする請求項４または５のいずれかに記載のＸ線撮影
装置。
【請求項８】前記Ｘ線源，Ｘ線グリッドおよび被検体
を固定し、前記Ｘ線検出系を、被検体の距離および前記
Ｘ線源とＸ線検出系のＸ線入力面の中心との距離が一定
で、かつ、前記Ｘ線入力面の中心とＸ線源とを結ぶ直線
が前記Ｘ線入力面にほぼ垂直となるように移動させて複
数回の撮影を行うことを特徴とする請求項４〜７のいず
れかに記載のＸ線撮影装置。
【請求項９】前記Ｘ線検出系を、回動中心を持つステ
ージ上に設置し、該Ｘ線検出系が回転運動を行うことを
特徴とする請求項８記載のＸ線撮影装置。
【請求項１０】前記Ｘ線検出系を、回動中心を持つス
テージ上に設置し、該Ｘ線検出系が回転運動と平行移動
を併用することを特徴とする請求項８記載のＸ線撮影装
置。
【請求項１１】前記被検体を、複数回の撮影の間に移
動させる手段を有することを特徴とする請求項４〜７の
いずれかに記載のＸ線撮影装置。
【請求項１２】前記Ｘ線検出系と被検体との相対位置
を、撮影のためのＸ線照射時にも連続的に変化させる手
段を有することを特徴とする請求項４〜７および１１の
いずれかに記載のＸ線撮影装置。
【請求項１３】前記Ｘ線グリッドが、必要な撮影視野
を覆う大きさを有するものであり、該Ｘ線グリッドを構
成するＸ線吸収板が撮像管の走査線方向と垂直であるよ
うにＸ線グリッドを配置したことを特徴とする請求項４
〜１２のいずれかに記載のＸ線撮影装置。
【請求項１４】前記複数回の撮影に対応して、前記Ｘ
線検出系のＸ線入射面のうち前記Ｘ線グリッドに覆われ
ていない部分にＸ線遮蔽物を設けることを特徴とする請
求項４〜１３のいずれかに記載のＸ線撮影装置。
【請求項１５】前記Ｘ線スリットの開口部が、前記Ｘ
線検出系の移動方向と同一の方向に移動することを特徴
とする請求項４〜１４のいずれかに記載のＸ線撮影装
置。
【請求項１６】前記Ｘ線源がＸ線管であり、前記Ｘ線
検出系の複数個の撮影位置に対して当該Ｘ線検出系に対
する前記Ｘ線管およびＸ線スリットの向きが同一になる
ように、前記Ｘ線管およびＸ線スリットを移動させるこ
とを特徴とする請求項４〜１５のいずれかに記載のＸ線
撮影装置。
【請求項１７】前記Ｘ線検出系として、Ｘ線イメージ
インテンシファイア，テレビカメラおよびそれらを結合
する光学系から成るＸ線テレビカメラを用いることを特
徴とする請求項４〜１６のいずれかに記載のＸ線撮影装
置。
【請求項１８】前記テレビカメラの撮像素子として撮
像管を用い、その走査線方向が複数回の撮影のためのＸ
線検出系の移動方向と平行であることを特徴とする請求
項４〜１７のいずれかに記載のＸ線撮影装置。
【請求項１９】前記テレビカメラの撮像素子としてＣ
ＣＤ素子を用い、その画素配列が複数回の撮影のための
Ｘ線検出系の移動方向と平行であることを特徴とする請
求項４〜１７のいずれかに記載のＸ線撮影装置。
【請求項２０】前記Ｘ線検出系を構成するＸ線イメー
ジインテンシファイアのＸ線入射面が、人体の片肺と縦
隔部とを一度に撮影できる大きさを有し、それぞれの片
肺と縦隔部とを含む２回の撮影で人体の両肺と縦隔部と
を視野に含む合成Ｘ線像を作成することを特徴とする請
求項４〜１９のいずれかに記載のＸ線撮影装置。
【請求項２１】前記Ｘ線検出系を構成するＸ線イメー
ジインテンシファイアの入力視野が円形であり、前記２
回の撮影の間の移動距離が直径のおよそ１／２であり、
合成画像の視野が、１辺の長さが直径のおよそ(√３)／
２倍の正方形の視野を含むことを特徴とする請求項２０
記載のＸ線撮影装置。
【請求項２２】前記各手段に加えて、被検体のＸ線像
の撮影に先立って補正用テーブルを作成する前処理と、
撮影後のデータを補正する後処理からなる画像補正アル
ゴリズムを有し、複数回の撮影で得られた画像を感度補
正あるいは幾何学的歪補正を行って画像合成することを
特徴とする請求項４〜２１のいずれかに記載のＸ線撮影
装置。
【請求項２３】被検体のＸ線像の撮影に先立って検出
器系の感度補正のための感度補正係数テーブルと幾何学
的歪補正のための位置対応テーブルとを作成し、前記感
度補正係数テーブルの作成のためにＸ線透過率が一様な
ファントムを撮影し、位置対応テーブル作成のためにフ
ァントム内の各構成要素の位置が既知である標準ファン
トムを撮影することを特徴とする請求項２２記載のＸ線
撮影装置。
【請求項２４】被検体の撮影により得られた複数枚の
入力画像について、入力画像のメモリ上の座標の入力に
対して感度補正係数を感度補正係数テーブルから求め、
この係数で入力画像の値を除算することにより画像の補
正を行い、歪の無い画像の各画素に対して位置対応テー
ブルから測定画像上の対応する画素を求め、対応する画
像の値を近傍の測定画像の値を用いて補間演算により求
めることにより幾何学的歪の補正を行うことを特徴とす
る請求項２３記載のＸ線撮影装置。
【請求項２５】前記画像合成処理では、２枚の画像の
接合のための接合位置を決定し、座標系を統一して合成
画像を得、接合部分の濃度補正を行うことを特徴とする
請求項２４記載のＸ線撮影装置。
【請求項２６】前記被検体に予めマーカーを付加して
Ｘ線撮影を行い、複数枚のＸ線像に共通に含まれるマー
カーの位置を基準として画像の接合を行うことを特徴と
する請求項２５記載のＸ線撮影装置。
【請求項２７】既知の透過率と位置関係を持つマーカ
ーファントムを被検体に重ねて撮影し、得られた画像に
おける前記マーカーの位置関係から歪を測定し、補正す
ることを特徴とする請求項２５記載のＸ線撮影装置。