JP4708944B2 - 画像撮影装置及び画像撮影方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像撮影を行うＸ線静止画撮像装置等で得られた被検体内の放射線特性分布を画像化する画像撮影装置及び画像撮影方法に関するものである。

従来のＸ線撮影装置では、Ｘ線源から医療患者のような被検体を通してＸ線ビームを投射し、Ｘ線ビームが被検体を通過した後に、スクリーンフィルム、ＣＲ（Computed Radiography）、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）などにより撮影される。

Ｘ線写真においては、ＦＰＤを用いた高分解能の固体Ｘ線検出器が提案されており、ＦＰＤは各次元に５００〜１００００個のフォトダイオードなどに代表される光電変換素子を用いた二次元アレーで構成されるＸ線センサを有している。各光電変換素子はＸ線センサに投射されるＸ線の量に対応する電気信号を作成し、これによりＸ線源とＸ線センサの間に被写体を置き、被写体を透過したＸ線量を電気信号に変換することで、被写体のＸ線像を得る。また、各光電変換素子からの信号は個別に読み出されてデジタル化され、その後に画像処理、記憶及び表示される。

従来の各撮影装置においては、主に静止画撮影に用いられてきたが、動画撮影においては、特許文献１のようにＩ．Ｉ．（イメージ・インテンシファイア）に、ビデオカメラやＣＣＤを組み合わせて撮影及び保存を行っている。

近年のＦＰＤ撮影装置では、特許文献２のように連続した時間に複数の画像を読み出すことや、特許文献３のように非破壊読み出しを行うことが可能であり、従来静止画撮影を目的とした撮影においても、複数枚の画像を出力することも可能とされている。

図８は従来例の動作フローチャート図である。Ｘ線画像を撮影しようとするとき、ステップＳ１０１で、被検体をＸ線発生回路とＸ線デジタル撮影装置の間に位置させる。同時に、Ｘ線ビームが適切な範囲に照射され、被検体の適切な画像が撮影できるように、Ｘ線発生装置のコリメータを調整しＸ線照射範囲と位置決めが行われる。

次にステップＳ１０２でＸ線を照射すると、照射されたＸ線ビームは被検体を透過した後に、Ｘ線デジタル撮影装置に透過の強度分布を有して照射され、Ｘ線ビームは光電変換素子で電荷に変換され、或る強度分布を持った画素値に変換される。この場合に、ステップＳ１０２でＸ線ビームが全て照射された後に、光電変換素子で変換された信号を読み出す。

ステップＳ１０３で、Ｘ線を全て照射した後に、Ｘ線デジタル撮影装置の画像データをフィルム又はモニタに画像のプレビュー表示を行う。ステップＳ１０３で得られたプレビュー画像は、ステップＳ１０４で目視により再撮影必要性が判定される。この再撮影必要性判定には、体動有無や呼吸有無だけでなく、被写体の関心領域（ＲＯＩ）が撮影されているかの全体的な判断が含まれている。

その後のステップＳ１０５において、実際に診断に用いるための診断用画像が出力される。この診断用の画像は、フィルム診断のときはフィルム画像、モニタ診断のときはモニタ出力画像となる。得られた画像は次ステップＳ１０６で再撮影の必要性を最終的に判定され、必要が無いときには終了となり、被検体の待機も終了となる。

特許第３５７７００３号公報 特開２０００−３２３６９号公報 特開２００２−５１２６５号公報

上述したように、従来のフィルムやＣＲやＦＰＤを用いた撮影手段では、画像を出力した後に体動を含めて撮影画像を視覚的に確認して、再撮影の必要性を判断している。従って、患者が撮影中に体動によりぶれたり、息を止めなかったために肺野が動いてたかどうか、フィルム出力後の画像上で判断を行っている。また、モニタ診断の場合には、ＣＲやＦＰＤはフィルム出力前に、モニタで出力画像をチェックすることで判断している。

しかし何れの場合も、Ｘ線を予定の線量だけ照射した後で体動等の有無を判断するため、体動があったときには再撮影等を行うなどの無駄な撮影を余儀なくされ、被曝線量が多くなるという課題がある。

本発明の目的は、上述の課題を解消し、体動有無の判断タイミングを早めるために、各短時間の静止画像を加算して、静止画にする画像撮影装置及び画像撮影方法を提供することにある。

本発明の他の目的は、体動を検知した後にＸ線停止信号を送り、無駄な撮影を行わない画像撮影装置及び画像撮影方法を提供することにある。

本発明の更に他の目的は、体動時の画像についても、少しでも診断に可能な画像を形成するために、体動を検知した後に体動が少ない画像の重み付けを大きくして静止画画像を合成する画像撮影装置及び画像撮影方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る画像撮影装置の技術的特徴は、複数枚の撮影画像を出力する撮影画像出力手段と、前記複数枚の撮影画像を合成することで前記複数画像よりも小数枚の画像を表示装置に出力する合成画像出力手段と、前記撮影画像出力手段から出力された複数画像を比較することにより体動の有無を検知する体動検知手段と、該体動検知手段で得られた情報を用いて体動検知信号を出力する体動検知信号出力手段と、前記体動検知信号をトリガとしたＸ線発生停止信号を出力する送信手段とを有することにある。

上記目的を達成する本発明に係る画像撮影装置は、Ｘ線発生装置からＸ線が照射されている間に撮像を繰り返す撮影画像出力手段と、
前記撮像手段から出力された複数画像を比較することにより体動の有無を検知する体動検知手段と、
前記体動検知手段で体動を検知した場合に前記Ｘ線発生装置にＸ線発生停止信号を出力する送信手段と、
前記体動検知手段で体動を検知するまでに撮影された前記複数枚の撮影画像を合成する画像合成手段と、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成する本発明に係る画像撮影方法は、Ｘ線発生装置からＸ線が照射されている間に撮像を繰り返す撮影画像出力工程と、
前記撮像手段から出力された複数画像を比較することにより体動の有無を検知する体動検知工程と、
前記体動検知手段で体動を検知した場合に前記Ｘ線発生装置にＸ線発生停止信号を出力する送信工程と、
前記体動検知手段で体動を検知するまでに撮影された前記複数枚の撮影画像を合成する画像合成工程と、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成する本発明に係る画像撮影装置は、Ｘ線発生装置からＸ線が照射されている間に撮像を繰り返す二次元Ｘ線センサと、
前記二次元Ｘ線センサから出力された画像に基づき体動を検知する体動検知手段と、
前記体動検知手段で体動を検知した場合にＸ線発生装置にＸ線発生停止信号を出力する送信手段と、
前記体動検知手段で体動を検知するまでに前記二次元Ｘ線センサから出力された画像を合成する画像合成手段と、
を有することを特徴とする。

上記目的を達成する本発明に係る画像撮影方法は、Ｘ線発生装置からＸ線が照射されている間に二次元Ｘ線センサの撮像を繰り返し、二次元Ｘ線センサで繰り返し撮像される画像に基づき体動を検知し、体動を検知した場合にＸ線発生装置の照射を停止し、体動を検知するまでに前記二次元Ｘ線センサから出力された画像を合成することを特徴とする。

本発明に係る画像撮影装置及び画像撮影方法によれば、体動時の判断タイミングが早くなり、またＸ線曝射中にＸ線発生停止信号を出力することも可能となり、更に体動していないときの画像を合成することで、体動時のＸ線撮影を効率的に行うことができる。

本発明を図１〜図７に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１は本実施例のＸ線撮影装置１の構成を示すブロック回路構成図である。Ｘ線ビームＸを発射するＸ線発生器２とＸ線ビームＸが入射する二次元Ｘ線センサ３は、被検体Ｐを挟んで対向して配置されている。Ｘ線発生器２はＸ線発生装置制御手段４の出力が接続され、またＸ線発生器２にはＸ線発生停止手段５を介してＸ線発生装置制御手段４の出力が接続されている。更に、二次元Ｘ線センサ３には、画像データ読出手段６が接続され、画像データ読出手段６の出力はデータ収集回路７に接続され、データ収集回路７は前処理回路８に接続されている。

これらのＸ線発生装置制御手段４、画像データ読出手段６、データ収集回路７、前処理回路８はＣＰＵバス９に接続されている。更にＣＰＵバス９には、画像処理回路１０、記憶回路１１、複数画像保存手段１２、比較回路１３、判定回路１４、体動検知信号出力手段１５、画像合成手段１６、ＣＰＵ１７、メインメモリ１８、操作パネル１９、画像表示器２０が接続されている。メインメモリ１８はＣＰＵ１７での処理に必要な各種のデータなどを記憶すると共に、ＣＰＵ１７のワーキング・メモリとして機能する。ＣＰＵ１７はメインメモリ１８を用いて、操作パネル１９からの操作に従った装置全体の動作制御等を行う。

操作パネル１９を介してユーザから撮影指示が入力されると、この撮影指示はＣＰＵ１７によりＣＰＵバスを経てデータ収集回路７に伝えられる。データ収集回路７は撮影指示を受けると、Ｘ線発生装置制御手段４を介してＸ線発生器２、及び二次元Ｘ線センサ３を制御してＸ線撮影を実行させる。

Ｘ線撮影では、先ずＸ線発生器２が被検体Ｐに対してＸ線ビームＸを放射し、放射されたＸ線ビームＸは被検体Ｐ中を減衰しながら透過して二次元Ｘ線センサ３に到達し、二次元Ｘ線センサ３によりＸ線画像信号が出力される。本実施例では、被検体Ｐを人体としており、二次元Ｘ線センサ３から出力されるＸ線画像は人体画像となる。

データ収集回路７は二次元Ｘ線センサ３から出力されたＸ線画像信号を所定のデジタル信号に変換してＸ線画像データとして前処理回路８に供給する。前処理回路８はデータ収集回路７からのＸ線画像データに対して、オフセット補正処理やゲイン補正処理等の前処理を行う。前処理が行われたＸ線画像データは原画像データとして、ＣＰＵ１７の制御によりＣＰＵバス９を介して、メインメモリ１８、画像処理回路１０に転送される。

データ収集回路７は画像データ読出手段６の中から従来からの静止画読出手段だけでなく、連続動画読出手段又は非破壊読出手段を選択することができる。画像データ読出手段６で読み出された複数の連続撮影された画像は、複数画像保存手段１２においてそれぞれ保存され、また得られた複数の画像は、比較回路１３において後述する方法で比較され、処理結果が点数化される。得られた処理結果は、判定回路１４において閾値処理をされ、体動の有無が判定される。体動有りと判定された場合には、更なるＸ線を出力しないようにするため、体動検知信号出力手段１５から信号を出力し、Ｘ線発生装置制御手段４を介してＸ線発生停止手段５に信号を送り、Ｘ線発生器２からのＸ線の発生を停止させる。

図２は本実施例１の動作フローチャート図である。理解を容易とするため、図８に示す従来のフローチャート図と同じステップ番号は同じ処理を示している。実施例１と従来例での共通ステップは、ステップＳ１０１、Ｓ１０２とステップＳ１０３〜Ｓ１０６である。実施例１では、ステップＳ１０２とＳ１０３の間に、体動有無を検知するステップと、Ｘ線発生を停止するステップを有している。また、画像合成を行うステップを加えることで、体動が少ない画像を合成することにより、撮影が無駄にならず被曝線量をできるだけ少なくすることができる。

本実施例１では、ステップＳ１０２でＸ線が照射されている間に、順次に光電変換素子で変換された信号を読み出す。画像データ読出手段６は連続動画読み出し（パルス動画読み出し）、又は非破壊読み出しの何かの方法で順次に読み出してゆく方法を採用しているために、ステップＳ１０２のＸ線の照射が全て終る前に体動の有無判定が可能である。画像プレビュー表示のステップＳ１０３を画像解析のステップＳ２０８の前に位置付けることも可能であるが、ステップＳ１０３で画像をプレビュー表示してから、体動の有無判定を行っていては、体動後に不要な被曝を与えてしまうことになる。そこで、本実施例１においては、ステップＳ１０２、Ｓ１０３の間で体動の有無を判定することにより、体動有無の判断の早期化及び自動化が実現する。

先ず、ステップＳ１０１で被検体Ｐを位置決めしてからステップＳ２０７で後述する撮影枚数の初期化を行う。Ｘ線ビームＸが照射されているステップＳ１０２で撮影されたＸ線画像は、静止画撮影を設定しているにも拘らず、複数画像保存手段１２に保存される。複数画像を保存する手段としては、画像データ読出手段６において選択された連続動画読み出し、非破壊読み出しの何れか１つの方法を用い、二次元Ｘ線センサ３で撮影された画像は、複数画像保存手段１２に順次に保存する。

なお従来例では、最終的に画像表示器に出力する際には、画像処理を行っているが、本実施例１における体動有無の判定の前では、前処理回路８、画像処理回路１０を経なくともよい。勿論、これらの回路を経由した方が画質は安定するので、体動有無判定の精度は良くなるという利点があり、ＣＰＵ１７やメインメモリ１８の計算能力に余裕がある場合には、上述の回路を経由する方法を用いることが望ましい。しかし、二次元Ｘ線センサ３の出力が安定しており、計算能力が十分にないときには、計算速度を考慮して上述の回路を通さないことが好ましい。

次に、画像解析のステップＳ２０８で、前ステップＳ１０２で撮影されたＸ線画像を複数画像保存手段１２から読み出して解析を行うが、この画像解析の詳細に関しては後述する。次いて、ステップＳ２０９において体動有無の判定を行う。この体動有無の判定では、後述するように単にフレーム画像の比較演算処理による結果だけによる必要性はなく、例えば心臓有無を含めた撮影部位情報、腫瘍などの病変の位置情報等を含めて閾値処理することが望ましい。

ステップＳ２０９で体動有りと判定された場合、つまりＸ線の照射を停止した方がよいと判定された場合には、ステップＳ２１０でＸ線照射を停止する。体動検知信号出力手段１５から出力された信号は、Ｘ線発生装置制御手段４からＸ線発生停止信号をＸ線発生停止手段５に出力し、Ｘ線発生器２のＸ線発生を停止させる。勿論、フォトタイマのような手段でＸ線の照射量を制御しながら、照射時間を制御している場合には、フォトタイマから出力するＸ線停止信号を優先させて、本ループを停止させるように制御してもよい。

ステップＳ２０９で体動が無いと判定された場合は、ステップＳ２１１を経てステップＳ２１２で撮影画像が例えば操作パネル１９で設定した所定の枚数Ｎになるまで、ステップＳ１０２〜Ｓ２１２の処理を繰り返す。

ステップＳ２１３で、前記ステップまでで得られた画像は画像合成される。合成後の画像枚数は画像データ読出手段６で得られた画像枚数よりも少なくなり、従来の静止画画像を取得することを目的とする場合には、合成画像枚数は１枚となる。また、画像合成の観点から見ると、画像取得方法は全てのフレーム画像の蓄積時間、フレームレートを同一にすることが望ましい。その理由は、蓄積時間はＦＰＤの暗電流量を変化させるため、同じタイミングで蓄積駆動した方が、画質が安定するためである。

画像合成の方法はステップＳ２０９で体動無しと判定された場合には、単純加算による合成が望ましい。しかしステップＳ２０９において、体動有りと判定されたフレーム画像がある場合には、そのフレームの画像の重み付けを小さくして、重み付け加算して合成画像を作成することが望ましい。なお、体動有りと判定されたフレーム画像の重み付けを０にして加算する方法を採用してもよい。

次のステップＳ１０３以後は、従来例の図８のステップＳ１０３〜Ｓ１０６と同様の順番で処理することができる。なお、像合成前に単一フレーム画像を表示することで、照射野と被検体Ｐの位置が正しく位置されているかが把握できるため、ステップＳ２１３の画像合成と、画像合成ステップＳ１０３のプレビュー画像の表示とは順序が逆であってもよい。つまり本実施例１では、このように順番を逆にすることでも、プレビュー画像表示の目的の一部は達成できる。このとき、ステップＳ１０３で表示する画像は、合成されて充分な線量の画像である必要はなく、一部分の線量の画像の合成画像であってもよいことが従来例と異なっている。

このように順序を変えることの利点は、プレビュー画像表示を速くすると、全体的な撮影サイクルのスループットが良くなることである。一方、このように従来例と異なる順序にした場合には、次のステップＳ１０４では、体動有無や呼吸有無を完全には判断できず、他の項目に重点をおいた再撮影の必要性の判定となる。従って、体動有無や呼吸有無は、次のステップＳ１０５で診断用画像を出力した後に、ステップＳ１０６で再撮影の必要性を判定することになる。

ステップＳ１０３の後に、ステップＳ１０４で再撮影の必要性が無いと判断された場合には、ステップＳ１０５で診断用画像を出力する。最終的に、ステップＳ１０６で再撮影の必要性が無いと判定されれば画像確認が終了し、被検体Ｐの待機は解かれ、帰る許可が与えられる。

図３は体動検知を行うための図２における画像解析ステップＳ２０８の詳細なフローチャート図である。画像解析を行うステップＳ２０８の前後の処理は、図２で説明したので省略する。本ステップＳ２０８の画像解析は、大きく比較演算処理のステップＳ３１２と閾値処理のステップＳ３１３の２つのステップで構成され、この順番で行われる。

比較演算処理のステップＳ３１２は、画像差分演算処理のステップＳ３１４、統計演算処理のステップＳ３１５、処理結果点数化のステップＳ３１６で構成されている。先ず、ステップＳ３１４で複数画像間での差分演算を行い、次にステップＳ３１５の統計演算処理においてこの差分画像の解析を行う。

ステップＳ３１５の統計演算処理では、画像の標準偏差、平均値のように部位や領域ごとの統計演算を行う。このステップＳ３１５では、体動を見ることが目的なので、最も単純な標準偏差値の算出でよい。隣接フレーム画像間の差分画像の演算を行うことによって、体動や呼吸があった場合に想定の範囲よりも標準偏差が大きくなる。このような単純な統計演算処理は計算時間が早いため、Ｘ線発生器２の出力を停止する場合には有利である。

次に、Ｘ線発生器２の出力を停止しない場合には、Ｘ線の発生を停止させる必要性がないので、計算時間を長くすることで可能である。更に、次ステップにおいて判定精度が向上する利点がある。演算時間を長くするのは、例えばＸ線曝射が終ってしまった後に、体動の有無を正確に把握したい場合などである。

このように計算時間を長くすることが可能な場合の方法の１つは、エッジ抽出処理のステップＳ３１７である。体動があるときは、差分画像中に画素値の上下で反転の線分が、画像中に表れるのが常である。このエッジの有無を抽出する方法を用いると、統計演算処理を行うよりも体動有無の検出精度が良くなる可能性がある。

なお、ここで「処理時間の重要性が低い」とは、Ｘ線発生器２の出力を少しでも早く停止したいという場合の処理時間のことを指している。また、ＣＰＵ１７やメインメモリ１８の性能が今後向上した場合に、或いはステップＳ３１７のエッジ抽出処理のアルゴリズムが高速化した場合には、処理速度の重要性が相対的に低くなるため、同様にエッジ抽出処理を行うことが有利になる。複数の統計演算処理、エッジ抽出処理の結果は、ステップＳ３１６で重み付けをもって処理の点数化が行われ、体動又は呼吸有無で大きく左右される要素は、重み付け量を大きくして点数化される。

特に注意すべきは、被検体Ｐの体厚が大きくＸ線を透過し難い場合であり、二次元Ｘ線センサ３に到達するＸ線量が非常に少ないため、差分画像の標準偏差値はＸ線量子ノイズにより相対的に大きくなる。その結果、体動又は呼吸有りと判定される閾値に近くなるので、エッジ抽出処理のステップＳ３１７の結果は判断を補間する役割を担っている。

例えば、統計演算処理のステップＳ３１５とエッジ抽出処理のステップＳ３１７の結果を積算し、ステップＳ３１６で処理結果を点数化するようにすることが望ましい。この場合に、ステップＳ３１７の結果が０ならば、ステップＳ３１５で非常に高い値が出たとしても積算は０となり、体動や呼吸有りとは判定されない。

ステップＳ３１２の比較演算処理の目的は、複数画像の体動の有無、呼吸の有無を把握することである。従って、比較する画像は前ステップで読み出される画像の蓄積時間を同一にして、単純な隣接フレーム画像の減算にすることが、最も単純である。また隣接フレーム画像ではなく、例えばＸ線の或る最初のフレーム画像等を基準画像として減算することも好ましい。基準画像を用いる方法の利点は、特に体動の速度が遅いが大きく動いている場合に、検出し易いということが挙げられる。

比較演算処理ステップＳ３１２内のステップＳ３１６において、処理結果は点数化され、閾値処理のステップＳ３１３においては、得られた点数を基に体動の有無、呼吸の有無を分ける閾値よりも大きいか否かを判定する。判定には、撮影画像中の心臓の有無情報などの撮影部位情報を入力するステップＳ３２０、病変（腫瘍等）の位置情報の関心領域情報を入力するステップＳ３２１を併せて用いることが望ましい。特に、ステップＳ３１５で統計演算処理を行った関心領域が骨部か肺野部かで、線量も含めてそれぞれの統計値は大きく異なる。これらの撮影部位や、関心領域の部位情報に応じて、ステップＳ３１３において判定される閾値を適切な値を選択することができる。

図４は本実施例と従来例の撮影フローの違いの説明図であり（ａ）は従来例、（ｂ）は本実施例１の場合を示している。Ｘ線画像撮影中に被検体Ｐは画面向かって右側に体動したことを想定し、更にＸ線画像撮影中に連続して第１〜第４フレームの４画像の撮影を行っていると仮定している。体動が無ければ、４つのフレーム画像を加算することによって１枚の静止画画像を得ることができる。

（ｂ）において、第３フレーム目で体動があったことを示している。このとき、第３フレームと、第１又は第２フレームとを、比較演算処理のステップＳ３１２において比較し、閾値処理のステップＳ３１３の出力値により０、つまり体動有りと判定する。従って、Ｘ線発生停止信号が出力され、第４フレームの画像はＸ線ビームＸが発生しないため、画像化されずＸ線ビームＸも照射されない。

（ａ）の従来の方法で撮影した場合には、予め設定した照射時間だけＸ線は照射され、体動有りのぶれた画像が出力される。その結果、例えば再撮影を行うことになり、被曝線量が増えるだけでなく、撮影のスループットが落ち、また被検体Ｐを待たせる時間も長くなる。

それと比較して、本実施例１による（ｂ）の方法では体動前の画像を用いて画像合成を行うことにより、体動無しの画像を合成することが可能となる。もし、この画像で診断が可能であれば、再撮影の必要性が小さくり、また体動時点でＸ線の発生を停止させたため、結果として被曝線量が小さくなる。

図５は胸部正面の呼吸時の体動の説明図である。（ａ）は放射線技師の指示通りに、息を吸って停止した状態で撮影がされた場合の画像の模式図を表し、（ｂ）は典型的な息を吐いて動いたときの模式図を示している。放射線技師は撮影前に、「大きく息を吸って、呼吸を止めて下さい」と被検体Ｐに指示することで、肺の動きを止め、また体の動きを止めることを意図している。

しかし、ときには指示が聞こえない場合や、指示通りに静止していない場合が発生し、中には例えば呼吸をしてしまって、撮影中に肺が動いてしまった場合が考えられる。この場合には、通常は（ｂ）に示すように横隔膜が上に動くことによって、肺野を小さくして息を吐き出す。

つまり、図５から分かるように、体動にも原因によって幾つかの種類があり、必ずしも撮影画像中の全てが動いていないことが多い。例えば、呼吸をしてしまった場合には肺上部は呼吸による体動量が小さく、これに対して横隔膜近傍は体動量が大きく、体動の全く無い領域は全フレームを加算することが可能となる。実施例２においては、体動が非常に大きい領域は、体動量の大きい時間帯のフレームの重み付けを小さくして加算することで、領域に応じて合成方法を変え、被曝線量の少ない合成画像を作成する。

図６は各分割画像領域毎の体動計算結果の模式図である。各画像領域に分割後の複数画像の１枚のフレーム画像を、そのそれぞれの体動量の有無を計算して示している。本実施例２では、各領域枚に画像の体動量を計算し、各フレーム毎の重み付け量を各領域毎に決めている。図６では、領域の形状は四角形であるが、領域分割の形は四角形に限定されず、例えば画像処理回路１０において、照射野認識、部位認識、臓器認識を行った後に、領域分割の形状、大きさを決めてもよい。この場合に、体動の大きな臓器部分を抽出し、他の体動が全くない領域とは、画像合成の重み付けの大きさを変化させることが望ましい。

図７は実施例２の動作フローチャート図であり、図２と同一番号のステップは同一の処理を示している。実施例１との違いは画像を領域に分割する点であり、図７では図２に対しステップＳ４４１〜Ｓ４４４が加わっている。ステップＳ４４１〜Ｓ４４３で行う処理は、画像の分割と分割された領域の体動判定である。

先ずステップＳ４４１において、画像処理回路１０は撮影画像を図６で説明したように各領域に分割する。次に、ステップＳ４４２〜Ｓ４４４において、各画像領域において、以下のステップを繰り返し、全ての領域の体動量把握を行うこととなる。そして、ステップＳ２０８において、各領域毎に分割された画像の解析を行い、各領域毎に各時間帯におけるフレーム画像を比較することによって、体動の有無とその時間帯を算出する。

次にステップＳ２０９において、それぞれの画像領域において各領域分割後に、それぞれの領域で体動有無の判定を行う。もし体動がある場合には、ステップＳ２１０でＸ線照射を停止する処理を行う。そして、それまでに得られた画像は、ステップＳ２１３において体動の無いフレームの重み付けを大きくして、画像合成を行う。

ここで、ステップＳ２０９で体動有無の判定を行ってから、ステップＳ２１０でＸ線照射を停止する判断の基準は、実施例１の図２のフローチャート図のときの基準と異なり、領域毎の情報が付加されている。つまり、一部の領域で体動が大きくても、（i）体動の領域が小さい場合、（ii）体動の大きさが小さい場合、（iii）関心領域が体動領域と大きく異なる場合がある。これらの場合に関しては、Ｘ線発生装置制御手段４でＸ線発生停止手段５にＸ線停止信号を出力しないように、体動有無の判定のステップＳ２０９の閾値処理ステップＳ３１３の閾値を調整する。本実施例２では、図２に示す実施例１に対して、（i）、（iii）の２つの情報が加わっている。

また、実施例２による処理を行うかどうかは、（ａ）画像解析のステップＳ２０８の処理を行う装置の処理能力（ＣＰＵ１７、メインメモリ１８、ＣＰＵバス９）、（ｂ）Ｘ線発生を停止する手段を付加するか否かによっている。（ａ）は勿論アルゴリズム等を工夫したり、分散化することによる処理能力の速度向上等も含まれており、もし処理能力が十分に速い場合は本実施例２の形態が優れている。処理能力が十分に速くない場合には、（ａ）だけでなく、（ｂ）の基準が必要となる。つまり、Ｘ線ビームＸを停止する場合には、より速く判断する必要があるため、本実施例２よりも図２で示した実施例１の方が好ましい。

表１は本実施例１、２の典型的な効果を示している。

表１
外的側面 内的側面 体動時の判断タイミング
(撮影条件) (読み出しモード)
静止画像 静止画像読み出し 撮影後プレビュー時 従来例
静止画像 動画読み出し 体動時＋計算時間 本発明(実施例１、２)
静止画像 非破壊読み出し 体動時＋計算時間 本発明(実施例１、２)

ＦＰＤを用いた画像撮影方法では、外的側面では静止画撮影で従来と同じであるが、内的側面では、静止画読み出しだけでなく、動画読み出しや非破壊読み出しで行い、後で蓄積時間に応じて合成することで、静止画撮影にすることも可能である。後者の方法と本実施例２を組み合わせることによって、体動の判断のタイミングを早めることが可能であることは前述した通りである。

従来の方法では、体動時の判断タイミングは撮影後のプレビュー時であったのに対し、本実施例２では、体動時の判断タイミングは体動時＋計算時間となる。

本実施例２によって、体動の判断タイミングが早くなったために、（イ）被曝線量の低減、（ロ）スループットの効率化のような効果が期待される。（イ）は体動を検知した場合に、Ｘ線の照射をストップさせる機能により、（ロ）は従来では通常プレビュー画像（又はフィルム出力画像）を見ることで、体動の有無を含めて、撮影が想定通りに行われているかを判定する。本実施例２によって、明らかに動いた場合は画像のプレビューより前に、計算機で算出して把握することができるので、より早く体動を検知できスループットの効率化が図れる。

また、副次的効果として、（ハ）再撮影の必要性の減少が挙げられる。通常では、体動して撮影画像が取得された場合に、再撮影をする必要性が生ずるが、このため、同一の撮影条件で撮影した場合は、約２倍の被曝線量が必要となる。

しかし本実施例２では、撮影時間の後半で体動が行われた場合に、既に撮影された画像により診断に遜色のない画像が得られる可能性がある。このとき、撮影画像を再撮影することによって得られる情報量が増える利点と、被曝量が増えることや、撮影時間が多く被検体Ｐを待たせる損失を比較して判断する。

本実施例２では、この部分における判断において、次のように再撮影を行う必要性がない場合がある。例えば、Ｘ線照射時間が５０ｍｓであるとき、その９０％の時間に相当する４５ｍｓまでは呼吸を止めていたのに、最後の５ｍｓで呼吸をしてしまった場合を想定する。このとき、２００フレーム／秒で撮影していれば、通常１０枚の画像を加算して静止画画像を取得するが、最後の１フレーム画像だけ呼吸により肺が動いてしまった画像になったとする。

従来の画像撮影装置においては、最後の５ｍｓが動いてしまったために、画像上で体動が写ってしまい再撮影を余儀なくされている。しかし本実施例２においては、４５ｍｓまでの体動のない部分の画像は使用して、合成画像を作成することができる。従って、４５ｍｓの画像で診断に遜色の無い画質が得られている場合に、再撮影が必要でないことがある。この結果として、先の（イ）、（ロ）の効果も同時に得られる。

なお本実施例２において、体動と表記したのは体表面だけでなく、体内の臓器も動きも含めることは云うまでもなく、特に体表面は動かなくとも、呼吸有無により肺野が大きく動く。その他にも、人間の体の中には血液のように常に循環しているものもあり、心臓のように常に動き続けている臓器もあるが、これらは被検体Ｐの意思で撮影中に動きを止めることができない臓器である。従って、心臓の拍動等の常にある動きは、図３の閾値処理のステップＳ３１３と撮影部位情報のステップＳ３２０で検出しないように調整する。

図７のステップＳ２１３において、各領域毎に画像加算の重み付け量を変化させて合成画像を出力し、この処理を各領域毎にステップＳ４４３で繰り返し処理をする。ステップＳ４４４で全ての画像領域において計算が行われたことが分かれば終了となる。なお、図示は省略しているがステップＳ４４４で判定するのは、全ての画像領域である必要はなく、例えば画像処理回路１０中の照射野認識回路で得られた結果を用いてもよい。このように領域を制限すると、計算時間が速くなることにおいて優れている。

また、本発明は前述した実施例の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を用いることができる。つまり記憶媒体と、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（又はＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。この場合に、記憶媒体から読出されたプログラムコード自体が前述した実施例の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭなどを用いることができる。

また、プログラムコードの指示に基づいて、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレーティングシステム）などが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能が実現される場合も本発明に含まれる。

更に、記憶媒体から読出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書込んで使用することもできる。この場合に、そのプログラムコードの指示に基づいて、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵなどが実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって前述した実施例の機能を実現することもある。このような場合も、本発明に含まれることは云うまでもない。

実施例１のブロック回路構成図である。 動作フローチャート図である。 画像解析のフローチャート図である。 本実施例と従来例の違いの説明図である。 胸部正面の呼吸時の体動の説明図である。 実施例２の各分割画像領域毎の体動計算結果の模式図である。 動作フローチャート図である。 従来例のフローチャート図である。

符号の説明

１ Ｘ線撮影装置
２ Ｘ線発生器
３ 二次元Ｘ線センサ
４ Ｘ線発生装置制御手段
５ Ｘ線発生停止手段
６ 画像データ読出手段
７ データ収集回路
８ 前処理回路
９ ＣＰＵバス
１０ 画像処理回路
１１ 記憶回路
１２ 複数画像保存手段
１３ 比較回路
１４ 判定回路
１５ 体動検知信号出力手段
１６ 画像合成手段
１７ ＣＰＵ
１８ メインメモリ
１９ 操作パネル
２０ 画像表示器

Claims (12)

1. 複数枚の撮影画像を出力する撮影画像出力手段と、
   前記複数枚の撮影画像を合成することで前記複数画像よりも小数枚の画像を表示装置に出力する合成画像出力手段と、
   前記撮影画像出力手段から出力された複数画像を比較することにより体動の有無を検知する体動検知手段と、
   該体動検知手段で得られた情報を用いて体動検知信号を出力する体動検知信号出力手段と、
   前記体動検知信号をトリガとしたＸ線発生停止信号を出力する送信手段と
   を有することを特徴とする画像撮影装置。
2. Ｘ線発生装置からＸ線が照射されている間に撮像を繰り返す撮影画像出力手段と、
   前記撮像手段から出力された複数画像を比較することにより体動の有無を検知する体動検知手段と、
   前記体動検知手段で体動を検知した場合に前記Ｘ線発生装置にＸ線発生停止信号を出力する送信手段と、
   前記体動検知手段で体動を検知するまでに撮影された前記複数枚の撮影画像を合成する画像合成手段と、
   を有することを特徴とする画像撮影装置。
3. 前記撮影画像出力手段は、連続動画出力手段と非破壊読み出しによる出力手段のうちの少なくとも何れか１つを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像撮影装置。
4. 前記合成画像出力手段により出力する画像は、１枚の画像であることを特徴とする請求項１に記載の画像撮影装置。
5. 前記体動検知手段は前記複数画像を演算する画像演算手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像撮影装置。
6. 前記体動検知手段は前記各画像を領域毎に分割し体動検知を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像撮影装置。
7. 前記画像合成手段は体動無しの画像の重み付けを大きくして、画像合成することを特徴とする手段を有する請求項１又は２に記載の画像撮影装置。
8. 前記画像合成手段は体動有りの画像の重み付けを０にして、加算して画像を合成することを特徴とする請求項７に記載の画像撮影装置。
9. 複数枚の撮影画像を出力する撮影画像出力工程と、前記複数枚の撮影画像を合成して前記複数画像よりも小数枚の画像を出力する合成画像出力工程と、前記撮影画像出力工程で出力された複数画像を比較することにより体動の有無を検知する体動検知工程と、該体動検知工程で得られた情報を用いて体動検知信号を出力する体動検知信号出力工程と、前記体動検知信号をトリガとしたＸ線発生停止信号を出力する送信工程とを有することを特徴とする画像撮影方法。
10. Ｘ線発生装置からＸ線が照射されている間に撮像を繰り返す撮影画像出力工程と、
    前記撮像手段から出力された複数画像を比較することにより体動の有無を検知する体動検知工程と、
    前記体動検知手段で体動を検知した場合に前記Ｘ線発生装置にＸ線発生停止信号を出力する送信工程と、
    前記体動検知手段で体動を検知するまでに撮影された前記複数枚の撮影画像を合成する画像合成工程と、
    を有することを特徴とする画像撮影方法。
11. Ｘ線発生装置からＸ線が照射されている間に撮像を繰り返す二次元Ｘ線センサと、
    前記二次元Ｘ線センサから出力された画像に基づき体動を検知する体動検知手段と、
    前記体動検知手段で体動を検知した場合にＸ線発生装置にＸ線発生停止信号を出力する送信手段と、
    前記体動検知手段で体動を検知するまでに前記二次元Ｘ線センサから出力された画像を合成する画像合成手段と、
    を有することを特徴とする画像撮影装置。
12. Ｘ線発生装置からＸ線が照射されている間に二次元Ｘ線センサの撮像を繰り返し、二次元Ｘ線センサで繰り返し撮像される画像に基づき体動を検知し、体動を検知した場合にＸ線発生装置の照射を停止し、体動を検知するまでに前記二次元Ｘ線センサから出力された画像を合成することを特徴とする画像撮方法。

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