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JP2009279295A - 放射線画像撮影装置及び画像処理装置 - Google Patents

放射線画像撮影装置及び画像処理装置 Download PDF

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JP2009279295A JP2008136319A JP2008136319A JP2009279295A JP 2009279295 A JP2009279295 A JP 2009279295A JP 2008136319 A JP2008136319 A JP 2008136319A JP 2008136319 A JP2008136319 A JP 2008136319A JP 2009279295 A JP2009279295 A JP 2009279295A
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Abstract

【課題】幾何学的な位置関係の情報がなくとも所望の倍率の画像を得る。
【解決手段】被検体と一緒に放射線減弱係数の大きい物質で形成された補正倍率算出用のマーカを撮影した放射線画像を取得する画像取得手段と、前記取得した放射線画像に撮影された前記マーカの像を検出するマーカ検出手段と、前記マーカ検出手段のマーカ検出結果と、予め設定された前記マーカに関する情報に基づいて、補正倍率を算出する補正倍率算出手段と、前記放射線画像における前記被検体のスケールを、前記算出された補正倍率に基づいて補正するスケール補正手段と、を備えたことを特徴とする画像処理装置を提供することにより前記課題を解決する。
【選択図】図2

Description

本発明は、放射線画像撮影装置及び画像処理装置に係り、特に、X線等の放射線を被検体に照射し、その透過放射線を検出して放射線画像を取得し、画像処理を施して診断に供する放射線画像撮影装置及び画像処理装置に関する。
従来より、X線等の放射線を被検体に照射し、その透過放射線を検出して、放射線画像を取得し、診断に供する放射線画像撮影装置が広く知られている。この放射線画像撮影装置において、被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器として、放射線フィルムや、放射線エネルギーを蓄積する蓄積性蛍光体シートを用いるものなどが知られている。
例えば、図5に放射線画像を撮影する様子を示す。図5(a)に示すのは、立位での場合の撮影状態であり、放射線源90から立った状態の被検体Sに対して放射線を照射して、被検体Sを透過した放射線を被検体Sの後側に配置された放射線検出器92で検出している。また、図5(b)に示すのは、臥位での場合の撮影状態であり、放射線源90からベッド96上に寝ている被検体Sに対して放射線を照射して、被検体Sを透過した放射線をベッド96の下側に配置された放射線検出器92で検出している。
図5に示すように、立位撮影及び臥位撮影のいずれの場合においても、放射線源90から放射線が被検体Sに向けて放射状に照射されるため、放射線検出器92で検出される被検体Sの画像の大きさが実際の被検体Sの大きさとは異なっている。そのため、この画像を表示手段等に表示して診断を行う際、注目部位の大きさが実際とは異なるという問題がある。
また、放射線画像撮影装置にはメーカや機種の異なる様々な装置があり、メーカや機種によって、装置外面からセンサ面までの距離が異なっているため、装置外面から同じ位置に被写体を配置したとしても、メーカや機種によって得られる画像上における被写体の大きさが変わってしまうという問題がある。メーカや機種の異なる複数の装置を有する施設や、装置を買い換えた場合に、以前と同じ条件で撮影しても被写体の大きさが変わってしまい、これらの画像を見比べて診断を下すのに非常に不便である。
そこで、このような問題に対して、注目部位の大きさを直感的に把握しやすいように、画像を実寸で出力することが考えられている。
例えば、撮像手段により撮像された画像が被検体と等倍で出力装置から出力されるように、X線発生手段の焦点からX線光変換手段のX線入射面までの第1の距離と、X線発生手段の焦点から被検体の中心までの第2の距離、画像出力サイズ及びX線入射面のサイズから拡大率を計算し、計算した拡大率に基づいて撮像手段からの画像を拡大処理して出力することにより画像を実寸で出力するようにしたX線診断装置が知られている(例えば、特許文献1等参照)。
特開平7−265286号公報
しかしながら、上記特許文献に記載のものは、幾何学的な位置関係(距離情報)を計測して画像の倍率を補正しているが、メーカの異なる放射線源と放射線検出器とを組み合わせて構成したシステムの場合などにおいては、必ずしも幾何学的な位置関係の情報が利用できるとは限らない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、幾何学的な位置関係の情報がなくとも所望の倍率の画像を得ることのできる放射線画像撮影装置及び画像処理装置を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、被検体と一緒に放射線減弱係数の大きい物質で形成された補正倍率算出用のマーカを撮影した放射線画像を取得する画像取得手段と、前記取得した放射線画像に撮影された前記マーカの像を検出するマーカ検出手段と、前記マーカ検出手段のマーカ検出結果と、予め設定された前記マーカに関する情報に基づいて、補正倍率を算出する補正倍率算出手段と、前記放射線画像における前記被検体のスケールを、前記算出された補正倍率に基づいて補正するスケール補正手段と、を備えたことを特徴とする画像処理装置を提供する。
これにより、幾何学的な位置関係の情報がなくとも所望の倍率の画像を得ることができる。
また、請求項2に示すように、前記放射線画像における前記被検体のスケールに対して所望のスケールを取得するスケール取得手段をさらに備え、前記補正倍率算出手段が、取得された前記所望のスケールに基づいて前記補正倍率を算出することを特徴とする。
これにより、オペレータがスケールを入力することにより、所望の倍率の画像を得ることができる。
また、請求項3に示すように、前記マーカ検出手段は、前記マーカの前記放射線画像上での大きさを検出し、前記補正倍率算出手段は、前記検出されたマーカの大きさと予め設定された前記マーカの実寸の大きさに基づいて前記補正倍率を算出することを特徴とする。
これにより、マーカの画像上での位置を検出することなく、マーカの大きさを検出だけで実寸と同じ倍率の画像を得ることができる。
また、請求項4に示すように、前記画像取得手段は、前記被検体と一緒に前記補正倍率算出用のマーカを複数撮影した放射線画像を取得し、前記マーカ検出手段は、複数の前記マーカの前記放射線画像上での位置を検出し、前記補正倍率算出手段は、前記検出された複数のマーカの位置と予め設定された前記複数のマーカの実寸の位置に基づいて前記補正倍率を算出することを特徴とする。
これにより、画像上で複数のマーカの位置を検出するだけで、マーカの大きさを検出しなくとも、実寸と同じ倍率の画像を得ることができる。
また、同様に前記目的を達成するために、請求項5に記載の発明は、放射線を射出する放射線源と、前記放射線源から射出され前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、その像が前記被検体と一緒に前記放射線検出器で検出されるような位置に配置された放射線減弱係数の大きい物質で形成された補正倍率算出用のマーカと、前記放射線検出器によって検出された前記被検体及びマーカとが一緒に撮影された放射線画像に対して画像処理を施す請求項1〜4のいずれかに記載の画像処理装置と、を備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置を提供する。
これにより、幾何学的な位置関係の情報がなくとも所望の倍率の画像を撮影することが可能となる。
また、請求項6に示すように、前記放射線画像撮影装置が、さらに、その一部分ずつが重複するように前記放射線検出器を移動して複数の画像を撮影する際、前記被検体の姿勢を保持するために、前記被検体と前記放射線検出器の間に配置される、放射線透過性の材料で形成された衝立と、前記複数の画像を合成する際の目印となるように前記衝立面に沿って配置される放射線減弱係数の大きい物質で形成された長尺位置合わせ用マーカと、を備え、放射線検出器の最大視野の長さよりも長い被検体の画像を得る放射線画像撮影装置である場合に、前記長尺位置合わせ用マーカを前記補正倍率算出用のマーカと兼用したことを特徴とする。
これにより、実寸と同じ倍率で長尺の放射線画像を撮影することができる。
以上説明したように、本発明によれば、幾何学的な位置関係の情報がなくとも所望の倍率の画像を撮影することが可能となる。
以下、添付図面を参照して、本発明に係る放射線画像撮影装置及び画像処理装置について詳細に説明する。
図1は、本発明に係る放射線画像撮影装置の一実施形態を示す概略構成図である。
図1に示すように、本実施形態の放射線画像撮影装置10は、放射線として特にX線を用いて被検体のX線画像を撮影するX線画像撮影装置であり、主に、被検体SにX線を照射するX線源12と、被検体Sを透過したX線を検出して検出信号を出力するフラットパネル型X線検出器(FPD)14と、X線コントローラ16及びコンソール18とから構成される。
また、コンソール18には撮影されたX線画像を表示するディスプレイ20が接続されており、ディスプレイ20の画面はまた、オペレータがタッチして所定の指示等を入力することができるタッチパネルとなっている。さらに、コンソール18にはこの他にキーボード等の入力手段が接続されていても良い。
X線源12は、細かい構成についての説明は省略するが、被検体SにX線を照射するX線管を有し、所定の管電圧及び管電流によって出射されるX線のエネルギーが制御されるようになっている。
FPD14は、その表面の受光面が平板状に形成され、例えば立位及び臥位での撮影に応じて受光面が垂直または水平となるように傾きが変更可能となっており、被検体Sを透過してきたX線を光電的に検出してアナログ電気信号を出力するものである。
FPD14の出力信号(検出信号)は、X線コントローラ16を介してコンソール18に入力されるようになっている。
X線コントローラ16は、X線源12及びFPD14を制御してX線画像撮影を行うものである。すなわち、入力された撮影条件あるいは設定された撮影条件に基づいて、X線源12の管電圧を所定の値に制御して、X線画像の撮影を制御するものである。
なお、本実施形態は、予め大きさや位置関係がわかっているマーカを被検体Sと一緒に撮影して、得られた画像からマーカを検出し、画像から検出したマーカの大きさと実際のマーカの大きさに基づいて被検体Sの画像に対して倍率補正をするものである。
そこで、撮影時には、放射線減弱係数の大きい物質で形成された所定の形状で所定の大きさのマーカを、FPD14を設置する装置表面上や被検体S上に配置して撮影を行い、被検体Sと共にマーカも一緒にX線画像内に取り込むようにする。また、長尺撮影の場合においてはマーカを、立位の場合には被検体Sが姿勢を保つための衝立表面上に配置したり、臥位の場合には被検体Sが横たわるベッド表面上に配置するようにしてもよい。
いずれの場合にも、被検体Sとマーカの位置関係を常に所定の関係になるようにすることが好ましい。例えば、マーカを装置表面上に配置して、被検体Sを常に装置表面から所定の位置で撮影するようにすれば、被検体Sとマーカの位置関係を略一定に保つことができる。
コンソール18は、X線コントローラ16を介して撮影したX線画像を表すFPD14の検出信号を受け取り、撮影対象の透視像を再構成して、所定の画像を生成してディスプレイ20に表示するものであるが、その際、後述するコンソール18内の画像処理装置がX線画像中から被検体Sと一緒に撮影されたマーカを検出して、検出結果に基づいて補正倍率を算出し、被検体S画像のスケールを補正するようにする。
ディスプレイ20は、撮影されたX線画像を表示すると共に、タッチパネル操作により撮影メニュー、撮影部位等のオーダーを入力したり、通常診断画像としての第1の画像の撮影条件を入力したり、予め撮影条件が初期値で設定されている場合にその調整値を入力したりするのにも用いられる。
本実施形態における放射線画像撮影装置10は、放射線としてX線を用い、被検体のX線画像を所定の大きさのマーカと共に撮影し、撮影されたX線画像中のマーカの大きさを検出し、検出したマーカの大きさを所定の寸法にするように画像を補正(倍率補正)することで、撮影された被検体の画像を所望の倍率で出力するようにするものであり、その処理はコンソール18に含まれる画像処理装置において行われる。
図2に、本実施形態におけるコンソール18に含まれる画像処理装置の構成を示す。
図2に示すように、コンソール18に含まれる画像処理装置は、主に、画像取得手段22、マーカ検出手段24、補正倍率算出手段26及びスケール補正手段28から構成されている。また、補正倍率算出手段26には、マーカの実寸の大きさなどを記憶したマーカ情報データベース30、及び所望のスケールを受け取るスケール取得手段32が設置されている。
画像取得手段22は、X線源12から被検体Sに照射され、被検体Sを透過してFPD14で検出された検出信号をX線画像としてX線コントローラ16より受け取るものである。
マーカ検出手段24は、画像取得手段22からX線画像を受け取り画像内よりマーカを検出するものである。このとき特にマーカの大きさを検出する。マーカの位置については必ずしも検出しなくともよい。マーカの検出方法は特に限定されるものではなく、公知のあらゆるパターン認識技術を用いることができる。
例えば、予めマーカのパターンを記憶手段(マーカ情報データベース30)に保持しておき、ガウシアンピラミッド上でテンプレートマッチングを行い、マーカ位置とマーカの大きさを特定しても良い。このとき例えば、マーカの形状が円形など単純な形状であれば、パターンそのものを記憶しておかなくても、フィルタ演算やモフォロジー演算等の演算と閾値処理との組み合わせによってもマーカの大きさを検出することができる。
補正倍率算出手段26は、マーカ検出手段24で検出されたマーカの大きさと、マーカ情報データベース30に保持されているマーカの実寸の大きさとから、撮影されたマーカを実寸にするための補正倍率を算出するものである。
例えば、マーカが、直径m=1[cm]の円形のマーカであった場合、検出された画像上のマーカの直径がa=55[pixel](いま画素間隔をd=200[μm]とする。)であったとすると、補正倍率sは次の式のように算出することができる。
s=m÷(a×d)=1×10−2÷(55×200×10−6)=1/1.1
なお、図2示すようにスケール取得手段32を設けて、所望のスケールを外部から入力したり、システム設定等から取得して、取得したスケールを用いて所望のスケールに補正するための補正倍率を求めるようにしてもよい。
例えば、所望のスケールをxとするとき、次式により補正倍率sを算出するようにする。
s=(m×x)÷(a×d)
スケール補正手段28は、補正倍率算出手段26で算出された補正倍率に基づいて被検体SのX線画像に対して倍率補正を行い所望の倍率となるように拡大処理あるいは縮小処理を施すものである。
以上説明したような構成による本発明の放射線画像撮影装置及び画像処理装置の作用として、次に、1つのマーカを用いる本発明の第1実施形態について説明する。
まず図3(a)に示すように、X線画像の撮影にあたり、FPD14の表面に所定のマーカ36を1つ配置する。このとき、FPD14のセンサ面34にマーカ36が写り込むような位置に配置する。
そして、X線源12から被検体Sに向けてX線を照射して、被検体Sと共にマーカ36も一緒にセンサ面34に投影するようにして、X線画像を撮影する。
撮影されたX線画像は、画像取得手段22によってコンソール18の画像処理装置内に取り込まれる。図3(b)に撮影されたX線画像40を示す。ただし、被検体Sの画像は表示を省略している。図3(b)に示すように、X線画像40の端にマーカ36の像42が写っている。取り込まれたX線画像40はマーカ検出手段24に転送される。
次に、マーカ検出手段24において、X線画像40からマーカ像42の大きさを検出する。検出方法は前述したように特に限定されず、公知のパターン認識技術を用いることができる。このときマーカ像42のX線画像40内での位置は特に検出する必要はない。例えば、マーカ36が円形であれば、その直径の値が検出される。
次に補正倍率算出手段26は、検出されたマーカ像42の大きさと、マーカ情報データベース30に保持されているマーカ36の実寸の大きさとを用いてマーカ像42を実寸にするための補正倍率を算出する。
例えば、マーカ36が円形でその直径がd、マーカ像42の直径がa、X線画像40の画素間隔がdのとき、補正倍率sは次の式で算出できる。
s=m÷(a×d)
また、スケール取得手段32からスケールを入力して、次の式により補正倍率を求めて所望のスケールxに補正するようにしてもよい。
s=(m×x)÷(a×d)
次に、スケール補正手段28において、上で算出された補正倍率sにより被検体Sの画像が倍率補正される。
倍率補正されたX線画像40はディスプレイ20に表示され、またその他の画像出力手段あるいは画像記録媒体に出力される。
このように、本実施形態では、マーカを1つ配置して被検体Sと一緒に撮影し、撮影されたマーカの大きさを検出して、補正倍率を求めて被検体Sの画像を倍率補正するようにしたため、X線源とセンサ面との距離などの撮像系の幾何学的な位置関係に関する計測情報がなくとも所望の倍率の被検体画像を得ることができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
第2実施形態は、複数のマーカを用いるものである。例えば、図4(a)に示すように、X線画像の撮影にあたり、FPD14の表面に所定のマーカ36を2つ配置する。このとき、マーカ36が被検体Sの注目領域の撮影の邪魔にならずFPD14のセンサ面34にマーカ36が写り込むような位置に配置する。
撮影されたX線画像は、画像取得手段22によってコンソール18の画像処理装置内に取り込まれる。図4(b)に撮影されたX線画像40を示す。ただし、被検体Sの画像は表示を省略している。図4(b)に示すように、X線画像40の端に2つのマーカ36の像42が写っている。取り込まれたX線画像40はマーカ検出手段24に転送される。
次に、マーカ検出手段24において、X線画像40から複数のマーカ像42のX線画像40内における位置を検出する。このとき必ずしもマーカ像42の大きさは検出しなくともよい。この位置を検出する方法は、前述した第1実施形態と同様で、公知のパターン認識技術を用いれば良い。
次に、補正倍率算出手段26は、検出された2つのマーカ像42の位置からその間隔を求め、これとマーカ情報データベース30に保持されている2つのマーカ36の実寸の配置間隔とを用いてマーカ像42を実寸にするための補正倍率を算出する。
例えば、FPD14の表面上に間隔m=30[cm]で2つのマーカ36を配置して撮影したとき、X線画像40上のマーカ像42の間隔がa=1650[pixel](画素間隔d=200[μm])であったとすると、補正倍率sは次のようになる。
s=m÷(a×d)=30×10−2÷(1650×200×10−6)=1/1.1
また、前述した第1実施形態と同様に、スケール取得手段32からスケールを入力して、次の式により補正倍率を求めて所望のスケールxに補正するようにしてもよい。
s=(m×x)÷(a×d)
次に、スケール補正手段28において、上で算出された補正倍率sにより被検体Sの画像が倍率補正される。
倍率補正されたX線画像40はディスプレイ20に表示され、またその他の画像出力手段あるいは画像記録媒体に出力される。
このように、本実施形態では、マーカを2つ配置して被検体Sと一緒に撮影し、撮影された2つのマーカの位置を検出して、その2つのマーカ像の間隔から補正倍率を求めて被検体Sの画像を倍率補正するようにしている。その結果、前述した第1実施形態と同様にX線源とセンサ面との距離などの撮像系の幾何学的な位置関係に関する計測情報がなくとも所望の倍率の被検体画像を得ることができる。
以上説明した実施形態においては、補正倍率を算出するために特にマーカを配置して被検体と一緒に撮影するようにしたが、このように特別にマーカを配置せず、他のもので代用するようにしてもよい。
例えば、長尺撮影において、その一部分ずつが重複するようにFPDを移動して複数の画像を撮影して該重複部分で合成することにより長尺画像を得ることが行われているが、このとき複数の画像を重複部分で合成するときの目印とするために用いられる長尺位置合わせ用のマーカを、本実施形態における補正倍率算出のためのマーカと兼用するようにしても良い。
また、長尺撮影の場合、FPDを移動して複数回の撮影が行われるため、撮影に時間を要するので、その間被検体Sがなるべく姿勢を保つように衝立が配置されるが、この衝立面上にマーカを配置することが好ましい。
なお、補正倍率算出用のマーカは装置等に埋め込まれていてもよいし、着脱可能にして撮影のたびに設置するようにしても良い。
以上、本発明の放射線画像撮影装置及び画像処理装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
本発明に係る放射線画像撮影装置の一実施形態を示す概略構成図である。 本実施形態におけるコンソールに含まれる画像処理装置を示す概略構成図である。 (a)は、本発明の第1実施形態におけるX線画像撮影の様子を示す説明図であり、(b)は撮影されたX線画像を示す説明図である。 (a)は、本発明の第2実施形態におけるX線画像撮影の様子を示す説明図であり、(b)は撮影されたX線画像を示す説明図である。 従来の放射線画像撮影の様子を示す説明図であり、(a)は立位撮影、(b)は臥位撮影の場合である。
符号の説明
10…放射線画像撮影装置、12…X線源、14…FPD、16…X線コントローラ、18…コンソール、20…ディスプレイ、22…画像取得手段、24…マーカ検出手段、26…補正倍率算出手段、28…スケール補正手段、30…マーカ情報データベース、32…スケール取得手段、34…センサ面、36…マーカ、40…X線画像、42…マーカ像

Claims (6)

  1. 被検体と一緒に放射線減弱係数の大きい物質で形成された補正倍率算出用のマーカを撮影した放射線画像を取得する画像取得手段と、
    前記取得した放射線画像に撮影された前記マーカの像を検出するマーカ検出手段と、
    前記マーカ検出手段のマーカ検出結果と、予め設定された前記マーカに関する情報に基づいて、補正倍率を算出する補正倍率算出手段と、
    前記放射線画像における前記被検体のスケールを、前記算出された補正倍率に基づいて補正するスケール補正手段と、
    を備えたことを特徴とする画像処理装置。
  2. 前記放射線画像における前記被検体のスケールに対して所望のスケールを取得するスケール取得手段をさらに備え、前記補正倍率算出手段が、取得された前記所望のスケールに基づいて前記補正倍率を算出することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 前記マーカ検出手段は、前記マーカの前記放射線画像上での大きさを検出し、前記補正倍率算出手段は、前記検出されたマーカの大きさと予め設定された前記マーカの実寸の大きさに基づいて前記補正倍率を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
  4. 前記画像取得手段は、前記被検体と一緒に前記補正倍率算出用のマーカを複数撮影した放射線画像を取得し、前記マーカ検出手段は、複数の前記マーカの前記放射線画像上での位置を検出し、前記補正倍率算出手段は、前記検出された複数のマーカの位置と予め設定された前記複数のマーカの実寸の位置に基づいて前記補正倍率を算出することを特徴とする請求項1または2に記載の画像処理装置。
  5. 放射線を射出する放射線源と、
    前記放射線源から射出され前記被検体を透過した放射線を検出する放射線検出器と、
    その像が前記被検体と一緒に前記放射線検出器で検出されるような位置に配置された放射線減弱係数の大きい物質で形成された補正倍率算出用のマーカと、
    前記放射線検出器によって検出された前記被検体及びマーカとが一緒に撮影された放射線画像に対して画像処理を施す請求項1〜4のいずれかに記載の画像処理装置と、
    を備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置。
  6. 前記放射線画像撮影装置が、さらに、その一部分ずつが重複するように前記放射線検出器を移動して複数の画像を撮影する際、前記被検体の姿勢を保持するために、前記被検体と前記放射線検出器の間に配置される、放射線透過性の材料で形成された衝立と、前記複数の画像を合成する際の目印となるように前記衝立面に沿って配置される放射線減弱係数の大きい物質で形成された長尺位置合わせ用マーカと、を備え、放射線検出器の最大視野の長さよりも長い被検体の画像を得る放射線画像撮影装置である場合に、前記長尺位置合わせ用マーカを前記補正倍率算出用のマーカと兼用したことを特徴とする請求項5に記載の放射線画像撮影装置。
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