JP2015134168A - 放射線画像撮影システム - Google Patents
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Abstract
Description
放射線源と、
前記放射線源から照射された放射線を検出し、検出した放射線を電気信号に変換して蓄積する複数の画素がマトリックス状に配列される放射線検出部と、
前記放射線源及び前記放射線検出部を用いて被写体の動態を撮影することにより生成された複数のフレーム画像に基づいて、前記被写体の動態に係る特徴量を算出し出力する解析処理手段と、
を備え、
前記解析処理手段は、前記複数のフレーム画像の画素数を低減するための間引き処理を施し、間引き処理された前記複数のフレーム画像に基づいて、前記被写体の動態に係る特徴量の算出を行う。
まず、構成を説明する。
図1に、本実施の形態における放射線画像撮影システム100の全体構成を示す。
図1に示すように、放射線画像撮影システム100は、撮影装置1と、撮影用コンソール2とが通信ケーブル等により接続され、撮影用コンソール2と、診断用コンソール3とがLAN(Local Area Network)等の通信ネットワークNを介して接続されて構成されている。
撮影装置1は、例えば、呼吸に伴う肺の膨張及び収縮の形態変化、心臓の拍動等の、周期性(サイクル)をもつ人体の動態を撮影する装置である。動態撮影は、検査対象部位に対し、放射線を連続照射して複数の画像を取得(即ち、連続撮影)することにより行う。この連続撮影により得られた一連の画像を動態画像と呼ぶ。また、動態画像を構成する複数の画像のそれぞれをフレーム画像と呼ぶ。
撮影装置1は、図1に示すように、放射線源11、放射線照射制御装置12、放射線検出部13、読取制御装置14を備えて構成されている。
放射線照射制御装置12は、撮影用コンソール2に接続されており、撮影用コンソール2から入力された放射線照射条件に基づいて放射線源11を制御して放射線撮影を行う。撮影用コンソール2から入力される放射線照射条件は、例えば、連続照射時のパルスレート、パルス幅、パルス間隔、撮影開始/終了タイミング、X線管電流の値、X線管電圧の値、フィルタ種等である。パルスレートは、1秒あたりの放射線照射回数であり、後述するフレームレートと一致している。パルス幅は、放射線照射1回当たりの放射線照射時間である。パルス間隔は、連続撮影において、1回の放射線照射開始から次の放射線照射開始までの時間であり、後述するフレーム間隔と一致している。
読取制御装置14は、撮影用コンソール2に接続されており、撮影用コンソール2から入力された画像読取条件に基づいて放射線検出部13の各画素のスイッチング部を制御して、当該各画素に蓄積された電気信号の読み取りをスイッチングしていき、放射線検出部13に蓄積された電気信号を読み取ることにより、画像データを取得する。そして、取得した画像データを撮影用コンソール2に出力する。画像読取条件は、例えば、フレームレート、フレーム間隔、画素サイズ、画像サイズ(マトリックスサイズ)等である。フレームレートは、1秒あたりに取得するフレーム画像数であり、パルスレートと一致している。フレーム間隔は、連続撮影において、1回のフレーム画像の取得動作開始から次のフレーム画像の取得動作開始までの時間であり、パルス間隔と一致している。
撮影用コンソール2は、放射線照射条件や画像読取条件を撮影装置1に出力して撮影装置1による放射線撮影及び放射線画像の読み取り動作を制御するとともに、撮影装置1により取得された画像データを撮影技師によるポジショニングの確認や診断に適した画像であるか否かを表示するための放射線画像撮影支援装置である。
撮影用コンソール2は、図1に示すように、制御部21、記憶部22、操作部23、表示部24、通信部25を備えて構成され、各部はバス26により接続されている。
診断用コンソール3は、撮影用コンソールから送信された画像データを表示して医師が読影診断するための装置である。
診断用コンソール3は、図1に示すように、制御部31、記憶部32、操作部33、表示部34、通信部35を備えて構成され、各部はバス36により接続されている。
次に、上記放射線画像撮影システム100における動作について説明する。
図2に、撮影用コンソール2の制御部21により実行される撮影制御処理のフローを示す。
ここで、ステップS10で表示される画像を表示することで、撮影技師はポジショニング確認を行うことができる。撮影技師によるポジショニングの確認は、検査対象部位が画像データの表示領域内に配置されているか否かを確認するものであり、医師が診断に使用するような高解像度の画像は必要としない。そこで、ステップS9では、表示部24への画像表示処理の負荷を減らすために、撮影技師のポジショニング確認に必要な画素サイズ(0.5mm〜4mm)に画像データを間引く処理を行う。画像データを間引く処理は、単に、表示する画像の画素サイズでリサンプリングしてもよいし、周辺数画素の平均化等を行ってもよい。このようにすることにより、表示部24のハードウエアのスペックダウンが可能となる。
まず、各画素の信号値から濃度ヒストグラムを作成し、判別分析法等によって閾値を求める。次いで、求められた閾値より高信号の領域を肺野領域の候補として抽出する。次いで、候補領域の境界付近でエッジ検出を行い、境界付近の小領域でエッジが最大となる点を境界に沿って抽出していく。そして、抽出されたエッジ点を多項式関数で近似し、肺野領域の境界線を取得する。
まず、肺野領域を認識し、肺野領域の外接矩形領域から探索領域を限定する。次いで、探索領域の各画素の信号値から濃度ヒストグラムを作成し、判別分析法等によって閾値を求め、閾値より低信号の領域を心臓の候補領域として抽出する。次いで、候補領域内でエッジ検出を行い、所定の大きさ以上のエッジ点を抽出する。そして、エッジ点と候補領域の境界線とからなるエッジ画像に対して、心臓形のテンプレートでテンプレートマッチングを行い、相関値が最大となる位置でのテンプレート領域を心臓領域として認識する。
まず、画像領域内でエッジ検出を行い、所定の大きさ以上のエッジ点を抽出する。抽出されたエッジ点を追跡し、大腿骨、脛骨の輪郭を抽出する。そして、撮影方向別に予め用意された大腿骨外側顆、脛骨外側顆のテンプレートでテンプレートマッチングを行い、相関値が最大になる領域を大腿骨外側顆、脛骨外側顆の位置として認識する。
輝度変化の解析としては、例えば、撮影順が隣り合うフレーム画像間の各画素の信号値の差分値を求めることにより輝度変化量を算出し、輝度変化量に応じた色で所定の構造物を表示する。
また、位置変化の解析としては、例えば、一連のフレーム画像のそれぞれから所定の構造物の画像領域の位置を認識し、その構造物の軌跡、移動速度の変化率を求めて表示する。
また、形状変化の解析としては、例えば、一連のフレーム画像のそれぞれから所定の構造物の位置を認識し、その構造物の輪郭をカラー表示することで、輪郭/周囲長/面積の変化を医師が視認可能に表示する。なお、面積の変化量を数値で表示してもよい。或いは、一連のフレーム画像のそれぞれから所定の2つの構造物の画像領域の位置を認識し、2つの構造物の輪郭をカラー表示することで、2つの構造物間の距離の変化を医師が視認可能に表示する。2つの構造物間の距離を数値で求めて表示してもよい。また、2つの構造物が織り成す角度の変化を視覚可能に表示してもよい。
次に、本発明の実施の形態の変形例について説明する。
変形例の構成は、図5に示すように、撮影装置1に呼吸誘導出力装置15が備えられている。呼吸誘導出力装置15は、撮影用コンソール2から入力される指示に従って、被写体Mの呼吸の誘導を行う装置(誘導手段)である。
ここで、呼吸運動は、吸気モードと呼気モードとから構成される。吸気モードとは、被写体Mが息を吸い込んでいくモードであり、それに連れて胸郭中での肺野の領域が大きくなり、横隔膜が押し上げられる(膨張期)。呼気モードとは、被写体Mが息を吐出していくモードであり、それに連れて肺野の領域が小さくなり、横隔膜が下がってくる(収縮期)。呼吸運動の1サイクルは、1回ずつの吸気モードと呼気モードからなる。吸気モードから呼気モードへの変換時点が肺の大きさは最大となり、呼気モードから吸気モードへの変換時点が肺の大きさは最小となる。呼吸誘導出力装置15は、「吸って」「吐いて」等の音声や表示を出力し、被写体Mによる呼吸運動を誘導する。
例えば、上記実施の形態においては、撮影終了前に、撮影により取得された画像データに基づく画像をその都度表示したが、全ての画像データの画像を表示するのではなく、例えば、所定枚数毎に間欠的に表示するようにしてもよいし、複数サイクルを撮影した場合には初めの数サイクルの画像を表示するようにしてもよい。
1 撮影装置
11 放射線源
12 放射線照射制御装置
13 放射線検出部
14 読取制御装置
15 呼吸誘導出力装置
2 撮影用コンソール
21 制御部
22 記憶部
23 操作部
24 表示部
25 通信部
26 バス
3 診断用コンソール
31 制御部
32 記憶部
33 操作部
34 表示部
35 通信部
36 バス
Claims (1)
- 放射線源と、
前記放射線源から照射された放射線を検出し、検出した放射線を電気信号に変換して蓄積する複数の画素がマトリックス状に配列される放射線検出部と、
前記放射線源及び前記放射線検出部を用いて被写体の動態を撮影することにより生成された複数のフレーム画像に基づいて、前記被写体の動態に係る特徴量を算出し出力する解析処理手段と、
を備え、
前記解析処理手段は、前記複数のフレーム画像の画素数を低減するための間引き処理を施し、間引き処理された前記複数のフレーム画像に基づいて、前記被写体の動態に係る特徴量の算出を行う放射線画像撮影システム。
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