JP2009082169A - 放射線画像撮影装置及び撮影方法 - Google Patents

Abstract

【課題】固定材が装着された被写体の撮影範囲に対応させて、放射線の照射領域を高精度に設定し、被写体に過剰な放射線を照射することなく所望の放射線画像情報を取得する。
【解決手段】固定材１１が装着された被写体１２の画像をＣＣＤカメラ３６で撮影して固定材１１の範囲及び放射線Ｘの照射領域を算出し、これらの範囲及び照射領域が一致するように、放射線源１４及びコリメータ３２の位置を調整した後、放射線源１４を異なる複数の撮影条件で駆動して放射線Ｘを固定材１１を介して被写体１２に照射し、放射線固体検出器１８に放射線画像情報を記録する。記録された各放射線画像情報は、画像処理部２０で処理条件に従った荷重減算処理が施されることにより、固定材１１の除去された被写体１２の所望の放射線画像が表示部２８に表示される。
【選択図】図１

Description

本発明は、石膏（ギプス）やグラスファイバ等の固定材が装着された被写体に放射線を照射し、前記被写体の放射線画像情報を得る放射線画像撮影装置及び撮影方法に関する。

例えば、医療分野においては、放射線源から放射線を被写体（患者）に照射し、被写体を透過した放射線を放射線変換パネルに導いて放射線画像情報に変換した後、所望の画像処理を施す放射線画像撮影装置が広汎に使用されている。処理された放射線画像情報は、表示装置を用いて表示することで診断等に利用される。

なお、放射線変換パネルには、放射線を電荷情報に変換して蓄積し、電気信号として読み出すことのできる固体検出器や、放射線エネルギを蛍光体に蓄積し、レーザビーム等の励起光を照射することで、蓄積された放射線エネルギに応じて輝尽発光する蓄積性蛍光体パネル等がある。

このような放射線画像撮影装置を用いて、被写体の関心領域、例えば、肋骨の下部に配置される心臓や肺等の軟部組織を抽出する方法が実用化されている。この方法は、肋骨等の骨部と心臓等の軟部組織とで放射線の吸収特性が異なることを利用し、被写体に対してエネルギの異なる放射線を照射することで、撮影条件の異なる２種類の放射線画像情報を取得し、これらの放射線画像情報の差分を所定の重み付けをして求めることにより、骨部又は軟部組織を抽出するものである（特許文献１参照）。

ところで、例えば、被写体が骨折部分であり、その骨折部分に固定材としてギプス（石膏）が装着されている場合、ギプスの放射線吸収特性は、被写体の他の組織の吸収特性に比較してかなり大きく、骨折部分等の所望の放射線画像情報を得るためには、放射線の照射線量を通常よりも多く設定しなければならない。この場合、放射線の照射位置が正確に設定されていないと、ギプスが装着されていない被写体の部分に大量の放射線が照射されてしまうおそれがある。

被写体の所望の位置に放射線を高精度に照射する方法として、特許文献２には、被写体の放射線照射野内からの光画像を取得し、照射野が適切な位置となるように放射線源又は被写体の位置を調整可能とした技術が開示されている。

特開２００２−３２５７５６号公報 特開２００４−２８３３６７号公報

しかしながら、特許文献２では、放射線の照射野を確認してその位置調整を可能としているだけであって、例えば、ギプスが装着されている範囲を特定し、その範囲に応じて放射線の照射領域を調整可能としている訳ではない。

本発明は、前記の課題を考慮してなされたものであり、固定材が装着された被写体の撮影範囲に対応させて、放射線の照射領域を高精度に設定し、被写体に過剰な放射線を照射することなく所望の放射線画像情報を取得することのできる放射線画像撮影装置及び撮影方法を提供することを目的とする。

本発明に係る放射線画像撮影装置は、固定材が装着された被写体に放射線を照射し、前記被写体の放射線画像情報を得る放射線画像撮影装置において、
前記固定材を含む被写体画像情報を取得する被写体画像情報取得部と、
取得した前記被写体画像情報を処理することで、前記固定材が装着された前記被写体の撮影範囲を特定する撮影範囲特定部と、
特定した前記撮影範囲に放射線を照射すべく、放射線の照射領域を制御する照射領域制御部と、
前記照射領域の制御された放射線を特定した前記撮影範囲に照射する放射線源と、
前記撮影範囲を透過した放射線を放射線画像情報に変換する放射線変換パネルと、
を備えることを特徴とする。

また、本発明に係る放射線画像撮影方法は、固定材が装着された被写体に放射線を照射し、前記被写体の放射線画像情報を得る放射線画像撮影方法において、
前記固定材を含む被写体画像情報を取得するステップと、
取得した前記被写体画像情報を処理することで、前記固定材が装着された前記被写体の撮影範囲を特定するステップと、
特定した前記撮影範囲に放射線を照射すべく、放射線の照射領域を調整するステップと、
前記照射領域の調整された放射線を前記撮影範囲に照射するステップと、
前記撮影範囲を透過した放射線を放射線画像情報に変換するステップと、
を有することを特徴とする。

本発明によれば、固定材が装着された被写体の撮影範囲に対応させて、放射線の照射領域を高精度に設定し、被写体に過剰な放射線を照射することなく所望の放射線画像情報を取得することができる。

図１は、本実施形態の放射線画像撮影装置１０の構成ブロック図である。

放射線画像撮影装置１０は、ギプス（石膏）やグラスファイバからなる固定材１１が装着された被写体１２に放射線Ｘを照射する放射線源１４と、設定された管電圧、管電流、照射時間等の撮影条件に基づいて放射線源１４を制御する放射線源制御部１６と、被写体１２を透過した放射線Ｘを電荷情報としての放射線画像情報に変換する放射線固体検出器１８（放射線変換パネル）と、放射線固体検出器１８によって検出された放射線画像情報に対して画像処理を施す画像処理部２０と、前記撮影条件を含む処理条件を記憶する処理条件記憶部２４と、処理条件記憶部２４から所望の放射線画像情報を得るための処理条件を選択する処理条件選択部２６と、画像処理部２０によって処理された放射線画像情報を表示する表示部２８と、表示部２８を制御する表示制御部３０とを備える。

ここで、画像処理部２０では、固定材１１が装着された被写体１２に対してエネルギの異なる放射線Ｘを照射して得られる複数の放射線画像情報を荷重減算することで、被写体１２の所望の撮影部位の放射線画像情報を求める処理が行われる。荷重減算処理は、第１撮影条件で得られた放射線画像情報をＳ₁、第２撮影条件で得られた放射線画像情報をＳ₂、重み付け係数をαとして、画像処理後の放射線画像情報Ｓを、
Ｓ＝α・Ｓ₁＋Ｓ₂
として求める処理である。

なお、固定材１１に係る画像を除去した所望の撮影部位の画像のコントラスト及び濃度を適切なものとするため、係数Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃を用いて、画像処理後の放射線画像情報Ｓを、
Ｓ＝Ｋ₁・Ｓ₁＋Ｋ₂・Ｓ₂＋Ｋ₃
として求めるようにしてもよい。この場合、係数Ｋ₁、Ｋ₂、Ｋ₃は、固定材１１に係る画像を除去して撮影部位を抽出するための重み付け係数と、撮影部位の画像の階調特性とによって決定される。

第１撮影条件、第２撮影条件及び重み付け係数αは、被写体１２の被曝線量を最小にすることを考慮した上で、被写体１２に装着される固定材１１の種類及び撮影部位に応じて設定される。第１撮影条件及び第２撮影条件は、放射線源１４に設定される管電圧及び管電流に係る条件である。

なお、処理条件は、第１撮影条件及び第２撮影条件を固定とし、固定材１１の種類及び撮影部位に応じて重み付け係数αのみを設定してもよい。同様に、重み付け係数αを固定とし、固定材１１の種類及び撮影部位に応じて第１撮影条件及び第２撮影条件を設定してもよい。また、固定材１１がギプスの場合、被写体１２に装着した当初の水分が多いときと、ある程度の時間が経過して固化したときとで、放射線Ｘの吸収特性が変化する。従って、重み付け係数αは、固定材１１を被写体１２に装着してからの経過時間ｔの関数α（ｔ）として設定するようにしてもよい。

また、図２に示すように、放射線画像撮影装置１０は、放射線源１４と放射線固体検出器１８との間に配設され、被写体１２に照射される放射線Ｘの照射領域を調整するコリメータ３２と、コリメータ３２と放射線固体検出器１８との間に配設されるハーフミラー３４と、放射線固体検出器１８の所定位置に配置された固定材１１を含む被写体１２の画像（被写体画像情報）をハーフミラー３４を介して撮影するＣＣＤカメラ３６とを備える。ＣＣＤカメラ３６によって取得された被写体画像情報は、撮影範囲特定部３７によって処理されることで固定材１１の範囲Ｒ１（撮影範囲）及び放射線Ｘの現在の照射領域Ｒ２が算出され、算出された範囲Ｒ１及び照射領域Ｒ２の情報が照射領域制御部３９に供給される。照射領域制御部３９は、放射線源１４を放射線固体検出器１８の面に沿って移動させる放射線源駆動部４１（照射領域移動手段）と、コリメータ３２を放射線Ｘの主軸方向に移動させるコリメータ駆動部４３とを、撮影範囲特定部３７から供給される範囲Ｒ１及び照射領域Ｒ２の情報に基づいて制御する。

図３は、放射線固体検出器１８の回路構成ブロック図である。放射線固体検出器１８は、センサ基板３８と、ゲート線駆動回路４４と、信号読出回路４６と、ゲート線駆動回路４４及び信号読出回路４６を制御するタイミング制御回路４８とを備える。

センサ基板３８は、放射線Ｘを感知して電荷を発生させるアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の物質からなる光電変換層５１を行列状の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）５２のアレイの上に配置した構造を有し、発生した電荷を蓄積容量５３に蓄積した後、各行毎にＴＦＴ５２を順次オンにして、電荷を画像信号として読み出す。図３では、光電変換層５１及び蓄積容量５３からなる１つの画素５０と１つのＴＦＴ５２との接続関係のみを示し、その他の画素５０の構成については省略している。なお、アモルファスセレンは、高温になると構造が変化して機能が低下してしまうため、所定の温度範囲内で使用する必要がある。各画素５０に接続されるＴＦＴ５２には、行方向と平行に延びるゲート線５４と、列方向と平行に延びる信号線５６とが接続される。各ゲート線５４は、ゲート線駆動回路４４に接続され、各信号線５６は、信号読出回路４６に接続される。

本実施形態の放射線画像撮影装置１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その動作について図４に示すフローチャートに基づいて説明する。

先ず、オペレータは、処理条件選択部２６を用いて、処理条件記憶部２４から所望の処理条件を選択する（ステップＳ１）。例えば、ギプスからなる固定材１１が装着された被写体１２の腕部の放射線画像情報を取得する場合、処理条件記憶部２４から、ギプス及び腕部の放射線吸収特性に対応する第１撮影条件、第２撮影条件及び重み付け係数αを選択する。

次いで、放射線Ｘの照射領域を調整するためにＣＣＤカメラ３６が駆動され、ハーフミラー３４を介して固定材１１を含む被写体１２の画像を撮影する（ステップＳ２）。取得した固定材１１を含む被写体画像情報は、撮影範囲特定部３７に供給され、被写体画像情報に含まれる固定材１１の範囲Ｒ１及び放射線Ｘの現在の照射領域Ｒ２が算出される（ステップＳ３）。

この場合、図２に示すように、放射線Ｘの現在の照射領域Ｒ２には、固定材１１が装着されていない被写体１２の一部が含まれているものとする。撮影範囲特定部３７は、例えば、取得した被写体画像情報の輝度値又は濃度値（固有画像情報）から固定材１１の範囲Ｒ１及び放射線Ｘの照射範囲Ｒ２を算出することができる。固定材１１が白色に近いギプスの場合、被写体１２よりも輝度値が高い、あるいは、濃度値が低いと考えることができるため、輝度値又は濃度値の差に基づいて範囲Ｒ１及び照射範囲Ｒ２を算出することが可能である。

算出された固定材１１の範囲Ｒ１及び照射領域Ｒ２の情報は、照射領域制御部３９に供給される。照射領域制御部３９は、範囲Ｒ１及び照射領域Ｒ２の情報に基づき、放射線源駆動部４１を制御して放射線源１４を移動させるとともに（ステップＳ４）、コリメータ駆動部４３を制御してコリメータ３２の位置を調整する（ステップＳ５）。

すなわち、コリメータ３２を図２の矢印方向に移動させ、放射線源１４、コリメータ３２間の距離を調整することで、固定材１１の範囲Ｒ１を照射領域Ｒ２の大きさと同じにすることができる。また、放射線源１４をコリメータ３２とともに放射線固体検出器１８に沿った矢印方向に移動させることにより、範囲Ｒ１と照射領域Ｒ２との位置関係を一致させることができる。この結果、放射線源１４から出力された放射線Ｘが、固定材１１の範囲Ｒ１にのみ照射されるように調整することができる。

放射線源１４及びコリメータ３２の位置を調整した後、処理条件記憶部２４から選択された第１撮影条件及び第２撮影条件を放射線源制御部１６に設定する（ステップＳ６）。

撮影条件が設定された放射線源制御部１６は、先ず、第１撮影条件に基づく管電圧及び管電流で放射線源１４を制御して放射線Ｘを固定材１１を介して被写体１２に照射することで、１ショット目の撮影を行う（ステップＳ７）。この場合、放射線Ｘの照射領域Ｒ２は、ステップＳ４及びＳ５での処理により、固定材１１の範囲Ｒ１に一致するように調整されているため、固定材１１の装着されていない被写体１２に過剰な放射線Ｘが照射されることはない。

固定材１１及び被写体１２を透過した放射線Ｘは、放射線固体検出器１８のセンサ基板３８を構成する各画素５０の光電変換層５１によって電気信号に変換され、蓄積容量５３に電荷として蓄積される。次いで、各蓄積容量５３に蓄積された被写体１２の１ショット目の放射線画像情報Ｓ₁である電荷情報は、タイミング制御回路４８からゲート線駆動回路４４及び信号読出回路４６に供給されるタイミング制御信号に従い、センサ基板３８から読み出される。

すなわち、ゲート線駆動回路４４は、タイミング制御回路４８からのタイミング制御信号に従ってゲート線５４の１つを選択し、選択されたゲート線５４に接続されている各ＴＦＴ５２のベースに駆動信号を供給する。一方、信号読出回路４６は、タイミング制御回路４８からのタイミング制御信号に従い、電荷検出回路５７に接続されている信号線５６を行方向に順次切り替えながら選択する。選択されたゲート線５４及び信号線５６に対応する画素５０の蓄積容量５３に蓄積された放射線画像情報Ｓ₁に係る電荷情報は、画像信号として画像処理部２０に供給される。行方向に配列された各画素５０から画像信号が読み出された後、ゲート線駆動回路４４は、列方向の次のゲート線５４を選択して駆動信号を供給し、信号読出回路４６は、選択されたゲート線５４に接続されたＴＦＴ５２から同様にして画像信号を読み出す。以上の動作を繰り返すことにより、センサ基板３８に蓄積された二次元の放射線画像情報Ｓ₁が読み出され、画像処理部２０に供給される（ステップＳ８）。

次いで、放射線源制御部１６は、第２撮影条件に基づく管電圧及び管電流で放射線源１４を制御して放射線Ｘを固定材１１を介して被写体１２に照射することで、２ショット目の撮影を行う（ステップＳ９）。なお、２ショット目の撮影は、予め設定されている第２撮影条件に基づき、１ショット目の撮影に続き直ちに行われるため、１ショット目と２ショット目との撮影間において被写体１２が動くことによるモーションアーチファクトが生じることはない。

放射線固体検出器１８によって検出された２ショット目の放射線画像情報Ｓ₂は、１ショット目の放射線画像情報Ｓ₁と同様にして読み出され、画像処理部２０に供給される（ステップＳ１０）。

一方、画像処理部２０には、処理条件選択部２６により処理条件記憶部２４から選択された処理条件を構成する重み付け係数αが設定される（ステップＳ１１）。

そこで、画像処理部２０は、放射線固体検出器１８から供給された放射線画像情報Ｓ₁、Ｓ₂と、処理条件記憶部２４から選択された重み付け係数αとを用いて、放射線画像情報Ｓを、
Ｓ＝α・Ｓ₁＋Ｓ₂
として算出する（ステップＳ１２）。

なお、固定材１１がギプスの場合、被写体１２に装着してからの経過時間よって放射線Ｘの吸収特性が異なっている。そこで、重み付け係数αを固定材１１を被写体１２に装着してからの経過時間ｔの関数α（ｔ）とし、放射線画像情報Ｓを、
Ｓ＝α（ｔ）・Ｓ₁＋Ｓ₂
として算出するようにしてもよい。

算出された放射線画像情報Ｓは、表示制御部３０によって表示部２８に表示される（ステップＳ１３）。この場合、表示部２８には、固定材１１が装着された範囲Ｒ１のみからなる被写体１２の放射線画像が表示される。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で自由に変更できることは勿論である。

例えば、２回のショットで得られた放射線画像情報Ｓ₁、Ｓ₂を用いて放射線画像情報Ｓを求める代わりに、撮影条件の異なる３回以上のショットで得られた放射線画像情報を用いて放射線画像情報Ｓを求めるようにしてもよい。撮影条件の異なる３回のショットで得られた放射線画像情報Ｓ₁〜Ｓ₃を用いる場合、撮影部位を抽出するための重み付け係数と画像の階調特性とによって決定される係数Ｋ₁〜Ｋ₄を用いて、放射線画像情報Ｓは、
Ｓ＝Ｋ₁・Ｓ₁＋Ｋ₂・Ｓ₂＋Ｋ₃・Ｓ₃＋Ｋ₄
として求めることができる。なお、係数β、γを用いて上式を簡略化し、
Ｓ＝β・Ｓ₁＋γ・Ｓ₂＋Ｓ₃
としてもよい。

また、固定材１１がギプスの場合、被写体１２に装着した当初は、発熱することで被写体１２よりも温度が高くなっているため、ＣＣＤカメラ３６に代えて、赤外線カメラを用いて被写体画像情報を取得し、温度差に基づいて固定材１１の範囲Ｒ１及び放射線Ｘの照射領域Ｒ２を算出するようにしてもよい。

また、照射領域を調整するために、放射線源１４及びコリメータ３２の両方の位置を移動させているが、放射線源１４に対するコリメータ３２の位置を固定し、放射線源１４のみを移動させることで調整するようにしてもよい。

また、照射された放射線Ｘを直接電荷情報に変換する放射線固体検出器１８に代えて、シンチレータによって放射線Ｘを一旦可視光に変換し、その可視光を電荷情報に変換する構成からなる放射線検出器を利用することもできる。

また、放射線Ｘを静電潜像として蓄積した後、読取光を照射することで電荷情報として読み出す光読出方式の放射線検出器を利用することもできる。

さらに、放射線エネルギを蛍光体に蓄積し、レーザビーム等の励起光を照射することで、蓄積された放射線エネルギに応じて輝尽発光する蓄積性蛍光体パネルを利用することもできる。

本実施形態に係る放射線画像撮影装置の構成ブロック図である。 放射線画像撮影装置の要部側面説明図である。 放射線固体検出器の回路構成ブロック図である。 放射線画像撮影装置の動作フローチャートである。

符号の説明

１０…放射線画像撮影装置
１１…固定材
１２…被写体
１４…放射線源
１６…放射線源制御部
１８…放射線固体検出器
２０…画像処理部
２４…処理条件記憶部
２６…処理条件選択部
２８…表示部
３０…表示制御部
３２…コリメータ
３６…ＣＣＤカメラ
３７…撮影範囲特定部
３９…照射領域制御部
４１…放射線源駆動部
４３…コリメータ駆動部

Claims (12)

1. 固定材が装着された被写体に放射線を照射し、前記被写体の放射線画像情報を得る放射線画像撮影装置において、
   前記固定材を含む被写体画像情報を取得する被写体画像情報取得部と、
   取得した前記被写体画像情報を処理することで、前記固定材が装着された前記被写体の撮影範囲を特定する撮影範囲特定部と、
   特定した前記撮影範囲に放射線を照射すべく、放射線の照射領域を制御する照射領域制御部と、
   前記照射領域の制御された放射線を特定した前記撮影範囲に照射する放射線源と、
   前記撮影範囲を透過した放射線を放射線画像情報に変換する放射線変換パネルと、
   を備えることを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 請求項１記載の装置において、
   前記被写体画像情報取得部は、前記被写体の画像を撮影するＣＣＤカメラを備えることを特徴とする放射線画像撮影装置。
3. 請求項１記載の装置において、
   前記被写体画像情報取得部は、前記被写体の画像を撮影する赤外線カメラを備えることを特徴とする放射線画像撮影装置。
4. 請求項１記載の装置において、
   前記撮影範囲特定部は、前記固定材から得られる固有画像情報に基づいて前記撮影範囲を特定することを特徴とする放射線画像撮影装置。
5. 請求項１記載の装置において、
   前記照射領域制御部は、前記放射線源の前記照射領域を前記撮影範囲へ移動させる照射領域移動手段を備えることを特徴とする放射線画像撮影装置。
6. 請求項１記載の装置において、
   前記照射領域制御部は、放射線の前記照射領域を前記撮影範囲に対応させて調整するコリメータを備えることを特徴とする放射線画像撮影装置。
7. 請求項１記載の装置において、
   前記固定材は、前記被写体に装着されるギプス又はグラスファイバであることを特徴とする放射線画像撮影装置。
8. 請求項１記載の装置において、
   異なる撮影条件で撮影され、前記放射線変換パネルから取得した前記撮影範囲の複数の前記放射線画像情報を処理することで、前記固定材を除去した前記被写体の放射線画像情報を取得する画像処理部を備えることを特徴とする放射線画像撮影装置。
9. 固定材が装着された被写体に放射線を照射し、前記被写体の放射線画像情報を得る放射線画像撮影方法において、
   前記固定材を含む被写体画像情報を取得するステップと、
   取得した前記被写体画像情報を処理することで、前記固定材が装着された前記被写体の撮影範囲を特定するステップと、
   特定した前記撮影範囲に放射線を照射すべく、放射線の照射領域を調整するステップと、
   前記照射領域の調整された放射線を前記撮影範囲に照射するステップと、
   前記撮影範囲を透過した放射線を放射線画像情報に変換するステップと、
   を有することを特徴とする放射線画像撮影方法。
10. 請求項９記載の方法において、
    前記撮影範囲は、前記固定材から得られる固有画像情報に基づいて特定することを特徴とする放射線画像撮影方法。
11. 請求項９記載の方法において、
    前記固定材は、前記被写体に装着されるギプス又はグラスファイバであることを特徴とする放射線画像撮影方法。
12. 請求項９記載の方法において、
    異なる撮影条件で撮影されて取得した前記撮影範囲の複数の前記放射線画像情報を処理することで、前記固定材を除去した前記被写体の放射線画像情報を取得することを特徴とする放射線画像撮影方法。

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