JP2000217036A - X線画像撮影装置 - Google Patents

X線画像撮影装置

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JP2000217036A JP11017462A JP1746299A JP2000217036A JP 2000217036 A JP2000217036 A JP 2000217036A JP 11017462 A JP11017462 A JP 11017462A JP 1746299 A JP1746299 A JP 1746299A JP 2000217036 A JP2000217036 A JP 2000217036A
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N23/00Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
    • G01N23/20Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by using diffraction of the radiation by the materials, e.g. for investigating crystal structure; by using scattering of the radiation by the materials, e.g. for investigating non-crystalline materials; by using reflection of the radiation by the materials

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シェーディングの発生を抑制する。 【解決手段】 ゲイン補正画像はグリッドの有無、種類
に拘らずグリッドなし画像を使用され、ゲイン画像は画
像記憶部43に保存されており、前処理部41の制御に
よりグリッド検知手段の結果から画像処理パラメ―タ記
憶部44の内部に保存されている画像処理パラメータテ
ーブルが参照され、対応するゲイン画像が画像記憶部4
3からダウンロードされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、特にグリッドを使
用して撮影が行われるX線画像撮影装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】或る種の蛍光体にX線、α線、β線、γ
線、電子線、紫外線等の放射線を照射すると、この放射
線エネルギの一部が蛍光体中に蓄積される。この蛍光体
に可視光等の励起光を照射することにより、蓄積された
エネルギ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或
いは輝尽性蛍光体と呼ばれている。
【0003】従来からこの蓄積性蛍光体を利用し、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ー光等の
励起光を用いて走査することにより輝尽発光光を発光さ
せ、得られた輝尽発光光を光電的に読み取り画像信号を
得ている。この画像信号に基づいて、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、例えば特開昭55−12429号公報、同56
−11395号公報等により開示されている。
【0004】また近年においては、半導体センサを使用
し同様にX線画像を撮影する装置が開発されている。こ
れら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、極めて広範囲の放射線露出域に渡っ
て画像を記録できるという実用的な利点を有している。
即ち、極めて広範囲のダイナミックレンジのX線を光電
変換手段により読み取り、電気信号に変換する。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することによ
り、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。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来例に示す蓄積性蛍光体を用いるアナログ撮影におい
ては、撮影の際に散乱線を減少させる様々なグリッドが
使用されているが、半導体センサを用いるデジタル撮影
においては、サンプリングピッチとグリッドの周波数の
関係等からモアレ縞やシェーディングが発生してしま
う。シェーディングの発生する原因の1つとしては、移
動グリッドの場合には、ゲイン画像を撮影した際と被検
体を撮影した際の画像収集時間が異なることから、グリ
ッド運動の様子が異なり特殊な模様が発生する。
【0006】本発明の目的は、上述の問題点を解消し、
グリッドを着脱する手段を用いて、シェーディングのな
い画像を得ることのできるX線画像撮影装置を提供する
ことにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るX線画像撮影装置は、X線デジタル画像
撮影装置において、被写体を透過したX線分布を検出す
るセンサ手段と、X線の散乱線を減少させるためのグリ
ッドを着脱するためのグリッド着脱手段と、前記センサ
手段で収集した画像データを画像処理して出力するため
の画像処理手段とを有し、該画像処理手段においてゲイ
ン補正をする際にゲイン補正画像として前記グリッドの
有無に拘らずグリッド無し画像を使用することを特徴と
する。
【0008】また、本発明に係るX線画像撮影装置は、
X線デジタル画像撮影装置において、被写体を透過した
X線分布を検出するセンサ手段と、X線の散乱線を減少
させるためのグリッドの種類又は及び有無を検出するグ
リッド検出手段と、前記センサ手段で収集した画像デー
タを画像処理して出力するための画像処理手段とを有
し、該画像処理手段においてゲイン補正をする際にゲイ
ン補正画像として前記グリッドの種類に拘らずグリッド
無し画像を使用することを特徴とする。
【0009】本発明に係るX線画像撮影装置は、X線デ
ジタル画像撮影装置において、被写体を透過したX線分
布を検出するセンサ手段と、X線の散乱線を減少させる
ためのグリッドを介して前記センサ手段で収集した画像
データを画像処理して出力するための画像処理手段とを
有し、該画像処理手段においてゲイン補正をする際にゲ
イン補正画像としてグリッド無し画像を使用することを
特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明を図示の実施例に基づいて
詳細に説明する。図1はX線デジタル画像撮影装置の概
略図、図2はX線撮影装置の平面図をそれぞれ示してい
る。X線デジタル画像撮影装置はX線発生部1、架台
2、X線撮影部3、X線撮影部3を制御する制御部4、
X線撮影部3と制御部4を接続するケーブル5、制御部
4において処理された信号を表示するモニタ6から構成
されている。
【0011】また、X線撮影部3は架台2の可動部2a
を介して上下に移動でき、この上下動により被写体の位
置に合わせて自由に高さを変えることが可能とされ、X
線撮影部3とX線発生部1との間に位置した被写体の所
定位置の撮影ができるようになっている。
【0012】X線撮影部3の筐体11内には、放射線像
検出器12とこの放射線検出器12から信号を読み出す
読取回路13から成るX線受像部14、被写体の散乱線
を除去するグリッドを含むグリッドユニット15が内蔵
されている。また、このグリッドユニット15の側面に
はハンドル15aが設けられており、更にX線撮影部3
の側面には開閉可能なカバー16がヒンジ17を介して
取り付けられている。
【0013】グリッドユニット15とX線受像部14
は、X線撮影部3の筐体11内に並列に配置されてお
り、カバー16を開けハンドル15aを引いてグリッド
ユニット15をX線撮影部3の外部へ取り出すことが可
能とされている。
【0014】制御部4は記憶回路13から供給された画
像デジタル信号のノイズの低減や、エッジ強調等のフィ
ルタリング処理を行う画像処理部18、X線受像部14
及び画像処理部18に電源を供給する電源部19から構
成されている。X線撮影部3と制御部4との接続は、信
号線及び電源線から成るケーブル5により接続されてお
り、このケーブル5はフレキシブルチューブ20により
覆われて保護されている。フレキシブルチューブ20は
柔軟な材質であるため、X線撮影部3の上下動に追従可
能となっている。
【0015】このような構成のX線撮影装置システムに
おいて、患者の撮影位置にX線撮影部3を移動し、X線
発生部1からX線を曝射し撮影する。そして、X線撮影
部3により撮影された被写体の画像情報は、デジタル信
号としてケーブル5により画像処理部18に伝送され、
グリッド使用の有無、種類に応じて種々の画像処理が行
われる。
【0016】図3はグリッドユニット15の正面図、図
4は図3のA−A線に沿った断面図を示している。グリ
ッドユニット15はハンドル15a、グリッド本体15
b、グリッド保持部21から構成されており、X線撮影
部3内に装着されるグリッド本体15bは、固定部材2
2を介して枠状のグリッド保持部21に固定されてお
り、このグリッド保持部21は強度を向上させるために
4辺が直角に曲げられている。この曲げられた4辺の
内、ハンドル15aと対向する面の側面の端部には凸状
の突起23、24、25が等間隔に形成されている。ま
た、X線撮影部3内にはスイッチ取付板26が設けら
れ、これらのスイッチ取付板26には突起23、24、
25と対向するようにマイクロスイッチ27、28、2
9が設けられ、各マイクロスイッチ27、28、29は
リード線30を介してグリッド判別回路31に接続され
ている。
【0017】そして、X線撮影部3にグリッドユニット
15が装着された際には、グリッド保持部21に設けら
れた突起23によりマイクロスイッチ27がオフ状態か
らオン状態になるように配置されている。同様に、マイ
クロスイッチ28、29はそれぞれ突起24、25によ
りオフ状態からオン状態となるようになっている。各マ
イクロスイッチ27、28、29のオン、オフ状態は、
リード線30によりグリッド判別回路31に伝達され、
グリッド本体15bの有無やグリッド本体15bの種類
が判定される。
【0018】例えば、マイクロスイッチ27、28、2
9が全てオン状態であれば、第1の特性Aのグリッド本
体15bが装着されていると識別し、マイクロスイッチ
27だけがオン状態であれば、第2の特性Bのグリッド
本体15bが装着されていると識別し、また、マイクロ
スイッチ23、24、25の全てがオフ状態であればグ
リッド本体15b自体が装着されていないと識別するよ
うに設定することが考えられる。
【0019】このような設定はこの例に限定されず、マ
イクロスイッチ27、28、29のオン、オフ状態の組
み合わせにより種々の設定が可能である。また、検出手
段もマイクロスイッチ27、28、29に限らず、磁力
を利用したリードスイッチや光を利用したフォトスイッ
チでもよく、また検出手段の個数も必要に応じて選択す
ることができる。
【0020】更に、上述した実施例においては静止した
グリッド本体15bを使用する場合について説明した
が、このような検知方法は静止したグリッド本体15b
のみならず、撮影時にX線受像部14に対してグリッド
本体15bを移動させて撮影する撮影装置にも適用可能
である。例えば、X線撮影部3内にグリッド本体15b
を移動させるモータ等の駆動手段を別に設け、グリッド
本体15bがグリッド保持部21に対して移動可能に構
成し、撮影時には駆動手段によりグリッド本体15bの
みを所定の速度で移動させることができる。
【0021】この場合に、上述した実施例と同様にグリ
ッド保持部21に設けられた検知手段をそのまま使用す
ることができ、グリッド本体15bの移動と無関係にグ
リッド有無又はグリッド本体15bの特性を識別するこ
とができる。
【0022】このような検知手段をグリッド本体15b
に直接設けることなく、共通のグリッド保持部21に設
けることにより、次のような利点が挙げられる。つま
り、グリッド比に依存するグリッド厚さに拘らず、撮影
装置内のグリッド挿入部を同一形状に簡略化することが
でき、グリッドを移動させる撮影の場合には、グリッド
の移動毎にマイクロスイッチのオン、オフが繰り返され
ることがないので耐久性が向上する。また、撮影装置か
らグリッドを着脱する際にグリッドを保護することがで
きる。更に、X線撮影部3内のグリッド本体15bの存
在を検知すると共に、グリッドを移動する撮影の場合に
のみグリッド駆動手段を動作させるようにすれば、X線
撮影部3内にグリッド本体15bを装着していない状態
やグリッドを固定して撮影する場合において、誤ってグ
リッド駆動手段を駆動させてしまうことを防止すること
ができる。
【0023】また、上述のようなグリッド検知用のマイ
クロスイッチ27、28、29を使用せずに、撮影前に
グリッド駆動手段、例えばモータのみを作動させたとき
や撮影中のモータに加わる負荷により変動するパラメー
タ量を検知してグリッド本体15bの有無や重量を識別
するようにすれば、新たなグリッド検知手段を設ける必
要がない。具体的には、例えばモータを作動させた時の
モータに流れる電流値をパラメータ量とし、この電流値
が平衡状態になったときの電流値と予め設定された判別
電流値とを比較することにより、グリッド本体15bの
有無や、グリッド本体15bの重量に依存するグリッド
本体15bの特性を識別することができる。グリッド本
体15bの重量に依存するグリッド本体15bの特性と
しては、主にグリッド本体15b内の鉛の量、即ちグリ
ッド密度が考えられる。
【0024】図5は経過時間に対するモータに流れる電
流値を示したグラフ図である。X線撮影部3内にグリッ
ド本体15bが存在しない場合には、モータに加わる負
荷トルクは微小であるため、モータの回転開始からの電
流値は曲線cのように変化し、電流平衡値は電流平衡到
達時間t1以降にIcに収束する。同様に、グリッドA、B
が装着されている場合の電流値はそれぞれ曲線a、bと
なり、電流平衡到達時間t2、t3以降に電流値はそれぞれ
Ia、Ibとなる。グリッドBはグリッドAよりもグリッド
密度が高く重量が大きいため負荷トルクも大きくなり、
電流値はIb>Ia>Icとなる。また、モータの回転立上が
り時の電流値の増加率も曲線b、a、cの順で大きく、
電流平衡到達時間もt3>t3>t1の順で長くなる。
【0025】ここで、判別電流値Ica 、Iab をIb>Iab
>Ia>Ica >Icとなるように予め設定しておくと、電流
平衡到達時間t3以降の電流値iがIca >iであれば、グ
リッドは装着されておらず、Iab >i>Ica 、i>Iab
であれば、装着されているのはそれぞれグリッドA、B
であることが分かり、グリッド有無や種類の識別が可能
となる。本実施例においては、グリッド駆動手段に加わ
る負荷により変動するパラメータ量を平衡状態の電流値
iとしたが、平衡状態に到達するまでの電流値の増加率
や所要時間にしてもよいし、負荷トルクに反比例するモ
ータの回転数を使用しても同様の効果が得られる。
【0026】図6は画像処理部18のブロック回路構成
図を示しており、画像処理部18は上述したような方法
により得られたグリッド本体15bの有無や種類の情報
を利用して、適切な画像処理を選択することができる。
画像処理部18には、前処理部41、QA処理部42、
画像記憶部43、画像処理パラメータ記憶部44、適応
グリッドテーブル記憶部45、ネットワークインタフェ
ース46から構成されている。前処理部41及びQA処
理部42において、オフセット処理、LOG変換、ゲイ
ン補正、グリッド消去処理、周波数強調処理及び階調処
理が順次行われる。
【0027】先ず、オフセット補正が2688×268
8チャンネルから構成される放射線像検出器12の固定
パターンを除去するために行われる。この固定パターン
とは、放射線像検出器12がリセットされた後にX線曝
射を行わない状態において、X線曝射してデータを収集
したと同時間、放射線像検出器12を放置した際に各チ
ャンネルから読み出される値である。具体的には、X線
曝射により得られた14ビットの画像データを一旦、画
像処理部18内のフレームメモリ上へ記憶した後に、X
線曝射をしていない状態において画像データを取り込ん
だときと同条件(積分時間)で、オフセットである14
ビットの固定パターンを取得し、別のフレームメモリヘ
記憶し、次に画像データから固定パターンを減算する。
もし、負のデータが発生した場合には0データに丸め、
結果も14ビットデータとして扱っている。
【0028】LOG変換は上述したオフセット補正が施
された後に、放射線像検出器12から出力された画像デ
ータを線量換算から、X線が減衰してきた物質の吸収係
数Kに換算にルックアップテーブルにより変換する。ま
た、ゲイン補正におけるゲイン画像は基準値4095に
対し、チャンネル間のゲインのばらつきが1/2倍〜2
倍の変化幅を有することを想定し、LOG変換テーブル
L(x)を式(1) のように設定する。 L(x)=K・ln(x) …(1)
【0029】上述したようにオフセット補正の出力は1
4ビットデータであり、値域は0〜16383(214
1)であるため、それらの値に対して正常に出力する対
数テーブルを構成する必要がある。
【0030】ゲイン補正はオフセット補正した画像デー
タをゲイン画像を用いて除去することにより得られるた
め、ゲイン補正の出力幅は1/8192〜8倍となり、
係数Kは1/8192〜8倍の幅を16ビットの出力に
展開するものであり、式(2)のように求まる。 K=65535/{ln(8)+ln(8192)}=5909.19 …(2)
【0031】また、ゲイン補正は画素毎の光電変換素子
のゲイン補正及び16ビットのLOG変換後の出力を、
対応する12ビットデータに変換することを目的として
いる。
【0032】図7はフローチャート図を示し、ゲイン画
像の作成は先ず、ステップS1で被写体を配置しないオ
フセット補正画像を4回〜16回取得し、各画素ごとの
累積値を画像Wij(i =0〜2687、j =0〜268
7)とする。
【0033】続いて、ステップS2で累積された画像W
ij(i =0〜2687、j =0〜2687)から、画像
中心部分の平均値Aを算出する。この画像中心部分とは
画像中心部の200画素×200画素の領域を取得し、
その4万画素分を用いる。
【0034】ステップS3で累積された画像Wijを平均
値Aを用いて正規化し、平均値Aの値においてLOG変
換の際に、設定した基準値4095となるゲイン画像を
作成する。即ち、基準値4095を中心とした各画素の
ゲインのばらつきであるゲイン画像Sijを、次式(3) の
ように得る。 Sij=Wij/A・4095(i =0〜2687、j =0〜2687)…(3)
【0035】ステップS4で上述したゲイン画像Sijに
対し、式(1) に示したLOG変換式テーブルL(Sij)
を適用する。ただし、K=5909.19、Sij=0の
とき、L(Sij)=0である。 L(Sij)=i nt{K・ln(Sij)+0.5} …(4)
【0036】また、ステップS5としてX線曝射データ
のLOG変換値L(Xij)とゲイン画像との差分を式
(5) に示す。出力値Pijは17ビット符号付データであ
る。 Pij=L(Sij)−L(Xij)=K・1n(Sij/Xij) …(5)
【0037】また、17ビットの符号付減算出力Pijを
12ビットデータに変換する。この変換はLOG変換の
際に説明したように、X線曝射のデータが正規化された
白画像データの1/8192の際に出力0となり、8倍
の際に12ビット出力4095になるように変換され
る。
【0038】ゲイン補正画像はグリッドの有無、種類に
拘らず、グリッドなし画像W1を使用し、ゲイン画像W
1は画像記憶部43に保存されており、前処理部41の
制御によりグリッド検知手段の結果から画像処理パラメ
―タ記憶部44内部に保存されている表1に示すような
画像処理パラメータテーブルが参照され、対応するゲイ
ン画像が画像記憶部43からダウンロードされる。
【0039】 表1 グリッド ゲイン画像 グリッド消去処理 周波数強調処理 階調処理 グリッドなし W1 なし なし ガンマ4.4 グリッドA W1 あり、周波数Fa あり、周波数F1 ガンマ4.0 グリッドB W1 あり、周波数Fb あり、周波数F2 ガンマ4.0 グリッドC W1 あり、周波数Fc あり、周波数F3 ガンマ4.0
【0040】同様に、グリッドの有無及びグリッド種類
によってグリッド消去処理のパラメータが制御される。
グリッド消去処理は固定グリッドシステムの場合にのみ
行われ、移動グリッドシステムの場合は使用されない。
固定グリッドシステムによる撮影の利点は、高速の撮影
が可能であるが、反面でグリッドの縞目が画像に顕在し
て、医師によっては診断の妨げになるとして嫌われる。
そこで、画像中に存在するグリッドを画像処理により消
し去る消去処理が行われる。
【0041】放射線像検出器12系のサンプリング周波
数Fsが決まれば、どのグリッドを使用した場合に、どの
周波数に縞目が発生するかは計算により求めることがで
きる。グリッドの周波数をFgとすると、Fs>Fgであれば
Fgの周波数に縞目ができるのでフィルタ処理によりこれ
を取り除く。このときのバンドカットフィルタの周波数
は、グリッドの種類が検知され、それにより画像処理パ
ラメータ記憶部44内に保存されている画像処理パラメ
ータテーブル中のカット周波数Faが決定される。
【0042】また、Fs<Fgであれば、Fs−(Fg−Fs)=
2Fs−Fgにモアレの縞目が発生することになる。この場
合も同様に、バンドカットフィルタによりこの(2Fs−
Fg)の周波数が、画像処理パラメータテーブルから参照
されてフィルタが構成される。
【0043】QA処理の1つである周波数処理も、グリ
ッドによりパラメータが調整される。ここでは、グリッ
ド処理において副作用として弱められた周波数領域が復
元されることと、完全に消去されていないグリッドを強
調することなく、その他の診断に有効な周波数帯域を強
調することが目的である。ステップS5でこれらのフィ
ルタパラメータも検知手段からのグリッド情報を基に、
画像処理パラメータテーブルを検索して決定される。
【0044】最後にステップS6で階調処理を行うが、
一般的にグリッドを使用しない撮影では若干ではある
が、散乱線により画像全体のコントラストが低下する。
これを補正するために、階調処理ではコントラストと上
げて変換することが望ましい。
【0045】なお、表1のテーブルに示した処理に関し
て、グリッドの有無及び種類によりパラメータが変更さ
れる過程を示したが、グリッドに関連する処理はこれに
限定されることはなく、その他にも診断画像の後処理に
関する画像圧縮においても、グリッドを強調しないよう
にパラメータが調整されることが考えられる。また、グ
リッド情報を利用した処理パラメータの調整法の上に限
定されるものでなく、医師や技師の希望により決定され
る。
【0046】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係るX線画
像撮影装置は、グリッド無し画像を補正に使用すること
により、シェーディングの発生を抑制することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の概略図である。
【図2】X線撮影部の平面図である。
【図3】グリッドの正面図である。
【図4】図3のA−A線に沿った断面図である。
【図5】経過時間を基にモータに流れる電流値のグラフ
図である。
【図6】画像処理部のブロック回路構成図である。
【図7】前処理とQA処理のフローチャート図である。
【符号の説明】
1 X線発生部 2 架台 3 X線撮影部 4 制御部 6 表示部 12 放射線像検出器 13 読取回路 14 X線受像部 15 グリッドユニット 18 画像処理部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線デジタル画像撮影装置において、被
    写体を透過したX線分布を検出するセンサ手段と、X線
    の散乱線を減少させるためのグリッドを着脱するための
    グリッド着脱手段と、前記センサ手段で収集した画像デ
    ータを画像処理して出力するための画像処理手段とを有
    し、該画像処理手段においてゲイン補正をする際にゲイ
    ン補正画像として前記グリッドの有無に拘らずグリッド
    無し画像を使用することを特徴とするX線画像撮影装
    置。
  2. 【請求項2】 X線デジタル画像撮影装置において、被
    写体を透過したX線分布を検出するセンサ手段と、X線
    の散乱線を減少させるためのグリッドの種類又は及び有
    無を検出するグリッド検出手段と、前記センサ手段で収
    集した画像データを画像処理して出力するための画像処
    理手段とを有し、該画像処理手段においてゲイン補正を
    する際にゲイン補正画像として前記グリッドの種類に拘
    らずグリッド無し画像を使用することを特徴とするX線
    画像撮影装置。
  3. 【請求項3】 前記ゲイン補正画像として撮影されたデ
    ータの一部の平均値を基準値として、前記基準値との比
    率を各画素のゲイン補正データとする請求項1又は2に
    記載のX線画像撮影装置。
  4. 【請求項4】 X線デジタル画像撮影装置において、被
    写体を透過したX線分布を検出するセンサ手段と、X線
    の散乱線を減少させるためのグリッドを介して前記セン
    サ手段で収集した画像データを画像処理して出力するた
    めの画像処理手段とを有し、該画像処理手段においてゲ
    イン補正をする際にゲイン補正画像としてグリッド無し
    画像を使用することを特徴とするX線画像撮影装置。
  5. 【請求項5】 前記ゲイン補正画像として撮影されたデ
    ータの一部の平均値を基準として、前記基準値との比率
    を各画素のゲイン補正データとする請求項4に記載のX
    線画像撮影装置。
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