JP2005046444A - 医療用ｘ線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数枚の画像を部分的に重複して長尺画像を作成する際、重複箇所の濃度むらを軽減することができる医療用Ｘ線装置を提供する。
【解決手段】 被検体にＸ線を照射するＸ線源と、このＸ線源に対向配置されて前記被検体の透過Ｘ線を複数画素のデジタル画像データとして出力するＸ線受像部とを有する。重複箇所を有する複数枚のデジタル画像データが得られるように、Ｘ線源とＸ線受像部とを対向させたまま被検体に対して相対的に所定の方向にスライドさせるスライド機構を有する。さらに、重複した複数枚のデジタル画像データのうち、画像上の同一位置に対応した画素の出力値から最小値を選択し、この最小値を基準として複数枚の画像データが連結された長尺画像を形成する画像処理手段とを有する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、医療用X線装置に関するものである。特に、複数枚の画像を部分的に重複して長尺画像を作成する際、重複箇所の濃度むらを軽減することができる医療用X線装置に関するものである。

X線画像をデジタル画像として計測する装置として、X線イメージインテンシファイヤ（以下I.I.という）とCCDカメラによるDR（Digital Radiography）装置が知られている。

例えば、このような装置は、X線管と、このX線管に対向配置されたI.I.とを具える。被検体はX線管とI.I.との間に位置され、X線管からX線が照射される。被検体を透過したX線はI.I.で可視光線の光学像に変換され、さらに光学像はTVカメラおよびA/D変換器を介してデジタル画像データに変換される。

得られたデジタル画像データは、撮影ごとの撮影画像として一時的に画像メモリに記録される。画像メモリから読み出された画像データは、必要な画像処理が施され、CRTモニタに表示される。

ところで、最近では、下肢全体の血管造影検査や整形外科などでもDR装置が利用されるようになってきており、より広範囲を一画像に表現できる長尺画像の要望が大きくなってきている。

既に、CR（Computed Radiography）装置では複数枚のIP（イメージングプレート）を用いて撮影し、画像処理にて複数枚の画像をつないで長尺画像とすることが行なわれている（例えば特許文献１）。また、DR装置でも透視台の長手方向にX線管とI.I.を対向させたまま移行し、段階的にステップ撮影して複数枚の画像を取得し、画像処理により長尺画像を作成することが行なわれている。

特開2000-375760号公報

しかし、DR装置で撮影した画像から長尺画像を作成すると、各ステップ毎に得た画像の重複箇所において円形視野状の濃度むらが発生し、鮮明な長尺画像を作成することができないという問題がある。

これは、各ステップ毎の画像において、重複箇所の画素の出力値は、理論的には全て同一となるはずであるが、実際にはシェーディングの影響でばらつきが生じることに起因する。シェーディングとは、I.I.の光学画像むらやTVカメラなどの撮像系が持つレンズのむらなどの影響により不規則に発生する画像上のノイズのことである。従来、このばらついた出力値から平均値を求め、その平均値を元に各ステップ毎の画像を画像処理により連結して長尺画像を形成していた。その結果、図６に示すように、画像の重複箇所において円形視野状の濃度むらが発生し、読影時には病変部の正確な位置計測や距離計測に悪影響があった。なお、I.I.とTVカメラの代わりにFPD（Flat Panel Detector）を用いたDR装置では、前記濃度むらは矩形視野状となる。

従って、本発明の主目的は、複数枚の画像を部分的に重複して長尺画像を作成する際、重複箇所の濃度むらを軽減することができる医療用X線装置を提供することにある。

本発明医療用X線装置は、被検体にX線を照射するX線源と、このX線源に対向配置されて前記被検体の透過X線を複数画素のデジタル画像データとして出力するX線受像部と、重複箇所を有する複数枚のデジタル画像データが得られるように、X線源とX線受像部とを対向させたまま所定の方向にスライドさせるスライド機構と、重複した複数枚のデジタル画像データのうち、画像上の同一位置に対応した画素の出力値から最小値を選択し、この最小値を基準として複数枚の画像データが連結された長尺画像を形成する画像処理手段とを有することを特徴とする。

一般に、DR装置では、画像の中心部分と周辺部分の画素の出力値にばらつきがありシェーディングが生じる。従来のように、重複箇所を有する複数枚の画像のうち、重複箇所における画像上の同一位置に対応した画素の出力値の平均値をとって長尺画像を作成したのでは、出力値の理論値との間に大きな差が生じ、むらが発生する。

本発明では、画像上の同一位置に対応した画素の出力値の最小値を求める。そして、この最小値を求める処理を画像の重複箇所における全ての画素について行ない、求めた最小値をその画素の出力値として長尺画像を作成することで、むらの少ない長尺画像を得ることができる。

本発明装置におけるX線受像部は、FPDを用いることが好適である。もちろん、FPDの代わりにI.I.とTVカメラとの組み合わせを用いたものでも良い。

以下、本発明の実施の形態を説明する。
（全体構成）
図１は本発明装置の外観図である。このX線装置は、透視撮影台10と、透視撮影台10の操作を行う操作卓20および画像処理装置30とを具えている。

（透視撮影台）
透視撮影台10は、Cアーム11および天板12を具え、Cアーム11の一端にX線発生部14、他端にX線受像部13を有する。被検体は天板12上に載せられ、X線発生部14と受像部13との間に挟まれて、Cアーム11や天板12の駆動により、被検体に対する照射中心軸（X線発生部とX線受像部を結ぶ軸）の角度を任意に変化させ、所望の角度からX線の撮像が行われる。

X線発生部14には、X線管装置（X線源）と、X線の照射範囲を制限する可動絞りと、X線管装置に高電圧を印加してX線を発生させる高電圧装置とが含まれる。X線受像部13には、被検体を透過したX線を可視光線の光学画像に変換してデジタル画像データとして出力するFPDが含まれる。

このような透視撮影台10は複数の動作軸を持っており、例えば、天板長手動、天板左右動、天板上下動、Cアーム長手動、Cアーム回転動、Cアーム円弧方向のスライド動、X線受像部前後動、天板ローリング動、起倒動、Cアーム11と天板12を一体とした上下動が動作可能である。

ここでは、合計10本の動作軸を有する透視撮影台10としている。この透視撮影台10は、Zコラム15と、Zコラム15沿いにスライドすると共にZコラム15に対して回転できるXビーム16と、Xビーム16の一端に連結された伸縮自在のYビーム17を有する。Cアーム11はXビーム16に沿って移動するスライダ18に装着されている。また、Yビーム17の端部にXビーム16と平行の天板12が取り付けられている。そして、Cアーム11、Xビーム16、Yビーム17および天板12の全体で起倒テーブルを構成する。各部の動作は次の通りである。

(1)Cアーム長手動：X線管装置、可動絞り、FPDを取り付けたCアーム11がX軸方向に移動する。
(2)Cアーム回転：Cアーム11がY軸を中心に回転する。
(3)Cアームスライド：Cアーム11が円弧方向にスライド、つまりX軸を中心に回転する。
(4)FPD前後動：FPDがCアーム11に対してX線発生部方向に前後する。
(5)天板長手動：天板12がX軸方向に移動する。
(6)天板左右動：天板12がY軸方向に移動する。
(7)天板上下動：天板12がCアーム11とは独立にZ軸方向に移動する。
(8)天板ローリング：天板12がX軸を中心に回転する。
(9)テーブル上下動：天板12とCアーム11が一体となってZ軸方向に移動する。
(10)天板起倒動：天板12とCアーム11が一体となってY軸を中心に回転する。

（操作卓）
一方、X線の照射、Cアーム11や天板12の駆動は、操作卓20から遠隔にて行う。操作卓20には、X線照射スイッチ、Cアーム操作器、天板操作器および構成要素の位置情報を表示する表示パネルが具えられている。

表示パネルには、Cアーム11、天板12などの各構成要素の模式図が示されて、その動作状況が表示される。例えば、Cアーム回転、Cアームスライド、FPD前後動、天板上下動、天板起倒動、テーブル上下動および天板ローリング、各構成部材の回転角や位置が表示される。その他、現在操作している構成部材とその操作方向とも模式図と矢印で表示される。

また、操作卓20上には、X線画像を表示するモニタ21が搭載されている。このモニタ21には、次に述べる画像処理装置30を経て出力された画像が表示される。

（画像処理装置）
画像処理装置30では、X線受像部から出力されたデジタル画像データを元に、必要な階調処理や長尺画像の作成処理を行なう。ここでは、Cアーム長手動により複数枚の画像を取得した場合を例として、それら複数枚の画像を連結して長尺画像を作成する処理を中心に説明する。

長尺画像の作成にあたっては、まず、重複箇所を有する複数枚の画像撮影を行う。この撮影は、図２に示すように、Cアーム11をXビーム方向にスライドさせ、被検体の体軸方向の異なる位置で順次撮影を繰り返すことにより行なう。

画像処理の手順を図３のフローチャートに基づいて説明する。得られた各画像のデジタル画像データを一旦メモリに記憶させる（ステップ101）。次に、メモリから最初の画素の出力値を読み出す（ステップ102）。続いて、その画素が画像データの最後の画素であるかどうかを判断する（ステップ103）。その画素が最後の画素でなければ各枚の画像において、重複する画素があるかどうかを判断する（ステップ104）。各枚の画像において、対応する画素が重複するかどうかは、1画像上における画素の座標位置およびｎ枚目の画像の撮影位置とｎ+1枚目の画像の撮影位置との差、つまりCアーム11のXビーム方向の移動距離より求めることができる。次に、画像上の同一位置に対応する画素、つまり重複する画素があった場合、これら複数の画素の出力値から最小値を選択し、選択された最小値を、重複する画素の出力値として長尺画像用メモリに記憶する（ステップ105）。この記憶を行なうと、次の画素の出力値の読み出しに移行する（ステップ106）。一方、ステップ104において重複する画素がなければ、その画素の出力値を長尺画像用メモリに記憶し、次の画素の出力値の読み出しに移行する（ステップ106）。以下、順次、次の画素の出力値をメモリから読み出し、ステップ103〜ステップ105までを繰り返す。そして、出力値を読み出した画素が、画像データの最後の画素であれば画像処理を終了する。

長尺画像の形成は、長尺画像用メモリに記憶されたデータを読み出すことにより行なう。すなわち、重複していない箇所は各枚の画像データがそのまま採用され、重複箇所では各枚の画像データのうち、重複画素の出力値の最小値を採用して長尺画像の出力値とする。そして、得られた長尺画像に対して、必要な階調処理を施す。階調処理は、公知の手法を適用すれば良い。例えば、長尺画像データからγカーブを作成して、そのγカーブをルックアップテーブル（LUT）にセットし、このLUTで自動的に階調変換を行ってモニタに表示する。

上記の最小値を基準とした最小値法と、従来の平均値による加算平均法との比較を図４の模式説明図に基づいて説明する。部分的に重複した複数枚の画像を撮影した場合、重複箇所に対応した同一箇所の画素の出力値は、理論上同一のはずである。ここでは、その理論値を100としている。ところが、実際にはシェーディングの影響により同一箇所の画素の出力値にばらつきが見られる。例えば、3枚の画像における同一箇所の画素の出力値が166、124、171であったとする。その場合、加算平均法によれば、重複箇所の画素の出力値は平均値である154となってしまい、理論値の100とは大きな差が生じてしまう。これに対して、重複箇所の画素の最小値を採用する本発明では、重複箇所の画素の出力値は最小値である124となって理論値との差がはるかに小さい。そのため、長尺画像とした場合、図５に示すように、矩形のむらが抑制された画像を得ることができる。

なお、以上の実施形態ではＸ線受像部としてFPDを用いた装置について説明を行ったが、FPDの代わりにI.I.とTVカメラを組み合わせてＸ線受像部を構成してもよい。その場合は、長尺画像を作成した際に円形のむらが抑制された画像を得ることができる。

本発明医療用X線装置は、複数枚の画像から一連の長尺画像を作成した際、各画像の重複箇所における濃度むらを低減できるため、血管造影検査や整形外科など、被検体のより広範囲について一つの画像で診断が必要とされる分野において有効な利用が期待される。

本発明装置の概略外観図である。 ステップ撮影方法を示す模式説明図である。 本発明装置における画像処理の処理手順を示すフローチャートである。 本発明装置と従来の装置における長尺画像の作成状態を比較する模式説明図である。 本発明装置と従来の装置における長尺画像の作成状態を比較する模式説明図である。 本発明装置により作成された長尺画像の模式平面図である。 従来の装置により作成された長尺画像の模式平面図である。

符号の説明

10 透視撮影台
11 Cアーム
12 天板
13 X線受像部
14 X線発生部
15 Zコラム
16 Xビーム
17 Yビーム
18 スライダ
20 操作卓
21 モニタ
30 画像処理装置

Claims (1)

1. 被検体にＸ線を照射するＸ線源と、
   このＸ線源に対向配置されて前記被検体の透過Ｘ線を複数画素のデジタル画像データとして出力するＸ線受像部と、
   重複箇所を有する複数枚のデジタル画像データが得られるように、Ｘ線源とＸ線受像部とを対向させたまま被検体に対して相対的に所定の方向にスライドさせるスライド機構と、
   重複した複数枚のデジタル画像データのうち、画像上の同一位置に対応した画素の出力値から最小値を選択し、この最小値を基準として複数枚の画像データが連結された長尺画像を形成する画像処理手段とを有することを特徴とする医療用Ｘ線装置。

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