放射線画像撮影装置および方法
【課題】放射線画像を補正することなく、また装置のコストを増大させることなく、放射線源と放射線検出器とのアライメントエラーに起因する放射線画像の濃度ムラを低減する。
【解決手段】濃度ムラ検出部２ｃが、撮影により取得した放射線画像の濃度ムラを検出する。アライメント取得部２ｄが、各種の濃度ムラとアライメントとの関係を規定するテーブルを参照して、検出された濃度ムラに対応するアライメントを取得する。表示制御部２ｅが、アライメントをモニタ３に表示する。これにより、操作者は、放射線源と放射線検出器とのアライメントを確認し、必要であれば、アライメントを修正できる。
【解決手段】濃度ムラ検出部２ｃが、撮影により取得した放射線画像の濃度ムラを検出する。アライメント取得部２ｄが、各種の濃度ムラとアライメントとの関係を規定するテーブルを参照して、検出された濃度ムラに対応するアライメントを取得する。表示制御部２ｅが、アライメントをモニタ３に表示する。これにより、操作者は、放射線源と放射線検出器とのアライメントを確認し、必要であれば、アライメントを修正できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線源から被写体に向けて照射された放射線を放射線検出器で検出することにより被写体の放射線画像を取得する放射線画像撮影装置および方法に関し、とくに放射線検出器が放射線源に固定されていない状態で撮影を行う放射線画像撮影装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野等において、被写体を透過した放射線の照射により被写体に関する放射線画像を記録する放射線検出器（いわゆる「Flat Panel Detector」 以下、ＦＰＤとする）が各種提案、実用化されている。
【０００３】
また、放射線画像の撮影時には、被検体により散乱された放射線が放射線検出器に照射されないように、被検体と放射線検出器との間にグリッドを配置して撮影を行うことがある。グリッドを用いて撮影を行うと被検体により散乱された放射線が放射線検出器に照射されにくくなるため、放射線画像のコントラストを向上させることができる。また、検出面にグリッドを取り付けた放射線検出器も提案されている。
【０００４】
一方、グリッドには平行グリッドと収束グリッドとがあり、収束グリッドは、最適な放射線源から放射線検出器までの距離（ＳＩＤ）が定められている。したがって、収束グリッドを使用する場合、定められたＳＩＤにて撮影を行うことにより、良好に散乱線を除去することができる。
【０００５】
また、放射線検出器を用いた放射線撮影装置としては、放射線源と放射線検出器とを対向させて撮影装置本体に一体的に固定させたものが提案されている。また、撮影装置本体には放射線源のみを取り付け、放射線検出器を被写体のベッド上に設置して被写体の撮影を行うようにした装置も提案されている。後者の装置は、移動が容易であるため、とくに回診用の撮影装置として用いられている。
【０００６】
ところで、放射線撮影装置とは別体に構成された放射線検出器を用いて撮影を行う場合、ベッドに寝ている被写体の背面に放射線検出器を設置した状態で、コリメータに設けられた照射野ランプを点灯し、放射線の照射範囲が被写体の撮影部位と一致するように放射線源の位置を調整することとなる。
【０００７】
しかしながら、コリメータに備えられたランプの光によって放射線照射範囲を設定しても、放射線検出器は被写体を挟んで放射線源と反対側に位置するため、ランプの光が直接放射線検出器に照射されない。このため、放射線照射範囲の中心と放射線検出器の中心との位置合わせは、操作者の目視に頼る必要があることから、放射線照射範囲の中心と放射線検出器の中心との位置合わせを精度よく行うことができない。また、グリッドを用いて撮影を行う場合、グリッドの中心を通る垂線に対して放射線の光軸が傾くアライメントエラーが生じた状態にあると、取得された放射線画像にグリッドに起因する濃度ムラが生じることとなる。
【０００８】
このため、撮影により取得した放射線画像において、放射線の照射が放射線検出器の全領域に対して均一であれば略等濃度になる領域を検出し、その領域の画素値を用いて放射線画像の画素値を補正する手法（特許文献１参照）、撮影オーダに応じて濃度ムラの補正値を保持しておき、放射線画像の濃度ムラを撮影オーダに応じて補正する手法（特許文献２参照）、および放射線画像における放射線が直接照射された部分の濃度差を求め、濃度差がしきい値以上の場合に濃度ムラが大きいとして濃度ムラを補正する手法（特許文献３参照）が提案されている。また、ジグを撮影し、撮影画像に含まれるジグの濃度から、撮影時の撮影面の傾きを算出し、算出した傾きに応じて放射線画像を補正する手法も提案されている（特許文献４参照）。特許文献１〜４に記載された手法によれば、放射線画像の濃度ムラを補正することにより、高画質の放射線画像を取得することができる。
【０００９】
また、放射線源の近傍にセンサのトランスミッタを、放射線検出器にセンサのレシーバを取り付け、磁気センサを動作させて放射線検出器の位置を検出し、これを表示して操作者に放射線源と放射線検出器との位置の補正を行わせる手法が提案されている（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−５３７３号公報
【特許文献２】特開２００５−２７０２６０号公報
【特許文献３】特開２００２−３４５８０１号公報
【特許文献４】特開平７−８４７４号公報
【特許文献５】特開２０１０−１１９４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１〜４に記載された濃度ムラを補正する手法では、放射線画像の濃度が変更されることとなるため、補正された放射線画像において病変を確認できなくなるおそれがある。例えば、胸部の放射線画像の場合、左右の一方の肺野に水がたまると肺野の濃度が左右で異なるものとなるが、その濃度差が濃度ムラとして検出されると、左右の肺野の濃度が同一となるように放射線画像が補正されてしまうため、放射線画像を見ても病気を発見することができなくなってしまう。
【００１２】
また、特許文献５に記載された手法は、撮影装置にセンサを設ける必要があるため、装置の構成が煩雑となり、また装置のコストも増大する。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、放射線画像を補正することなく、また装置のコストを増大させることなく、放射線源と放射線検出器とのアライメントエラーに起因する放射線画像の濃度ムラを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による放射線画像撮影装置は、放射線源を有する撮影装置本体と、
前記撮影装置本体とは別体に構成された、グリッドが一体化された放射線検出器によって、前記放射線源から被写体に向けて照射された放射線を検出することにより、前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像取得手段と、
前記放射線画像の濃度ムラを検出する濃度ムラ検出手段と、
前記濃度ムラに基づいて、前記放射線検出器に対する前記放射線源のアライメントを取得するアライメント取得手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
「アライメント」とは、放射線源から発せられる放射線の光軸が、放射線検出器の検出面を通る垂線となす角度を意味する。なお、本発明において使用される放射線検出器は、グリッドが一体化されているため、アライメントとしては、放射線源から射出される放射線の光軸が、放射線検出器と一体化されたグリッドの放射線入射面、とくに放射線入射面の中心を通る垂線となす角度としてもよい。
【００１６】
グリッドとしては、被写体により散乱された放射線が、放射線検出器に照射されないように、例えば１０本／ｍｍ程度の細かなピッチで放射線の透過しない鉛等と透過しやすいアルミニウムや木材等とが交互に配置されて構成されているものを用いることができる。
【００１７】
なお、本発明による放射線画像撮影装置においては、各種の前記濃度ムラと前記アライメントとの関係を規定するテーブルを記憶する記憶手段をさらに備えるものとし、
前記アライメント取得手段を、前記テーブルを参照して、前記検出された濃度ムラに対応するアライメントを取得する手段としてもよい。
【００１８】
また、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記取得したアライメントを通知する通知手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１９】
また、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記アライメントが所定範囲を超えた場合に警告を行う警告手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００２０】
また、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記濃度ムラ検出手段を、前記前記放射線画像の前記被写体が撮影された領域中の、前記放射線の照射が前記放射線検出器の全領域に対して均一であれば略等濃度になる領域を取得し、該取得した領域の画素値を用いて前記濃度ムラを検出する手段としてもよい。
【００２１】
この場合、前記放射線画像を、人体の胸部正面放射線画像とし、
前記濃度ムラ検出手段を、前記胸部正面放射線画像中の、胸郭の左右の外輪郭部に存在する肋骨の重なりが撮影された領域を前記略等濃度になる領域として取得する手段としてもよい。
【００２２】
また、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記グリッドを平行グリッドとしてもよい。
【００２３】
本発明による放射線画像撮影方法は、放射線源を有する撮影装置本体と、
前記撮影装置本体とは別体に構成された、グリッドが一体化された放射線検出器によって、前記放射線源から被写体に向けて照射された放射線を検出することにより、前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像取得手段とを備えた放射線画像撮影装置における放射線画像撮影方法であって、
前記放射線画像の濃度ムラを検出し、
前記濃度ムラに基づいて、前記放射線検出器に対する前記放射線源のアライメントを取得することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、放射線源から被写体に向けて照射された放射線を放射線検出器で検出することにより取得された放射線画像の濃度ムラが検出され、検出された濃度ムラに基づいて、放射線検出器に対する放射線源のアライメントを取得するようにしたものである。このため、取得されたアライメントに基づいて、放射線源から発せられる放射線の光軸が、放射線検出器の検出面の中心を通る垂線、さらにはグリッドの放射線入射面の中心を通る垂線と一致するように、操作者は、放射線源のアライメントおよび放射線源と放射線検出器との相対的な位置を調整することができる。したがって、放射線画像を補正しなくても、放射線源と放射線検出器とのアライメントエラーに起因する放射線画像の濃度ムラをなくすことができるため、放射線画像を用いた診断を正確に行うことができる。また、放射線源と放射線検出器との位置関係を検出するセンサを設ける必要もないため、装置の構成を簡易なものとすることができるとともに、装置のコストを低減できる。
【００２５】
ここで、平行グリッドを使用した場合、グリッドのピッチに直交する方向においては、放射線検出器の端部ほど放射線の線量が低下する。このため、例えば胸部の放射線画像を取得する場合、左右の肺の濃度差をなくすためには、左右の肺の中心位置、すなわち被写体である患者の胸の中心位置に放射線の光軸を一致させる必要がある。本発明においては、放射線の光軸が患者の胸の中心と一致するように、放射線源のアライメントおよび放射線源と放射線検出器との相対的な位置を調整することができるため、とくに胸部の放射線画像を撮影する場合において、左右の肺の濃度差を改善することができる。
【００２６】
また、各種の濃度ムラとアライメントとの関係を規定するテーブルを参照して、検出された濃度ムラに対応するアライメントを取得することにより、簡易な演算により迅速にアライメントを取得することができる。
【００２７】
また、アライメントを通知することにより、操作者は通知されたアライメントに応じて、放射線源のアライメントおよび放射線源と放射線検出器との相対的な位置を調整することができる。
【００２８】
また、アライメントが所定範囲を超えた場合に警告を行うことにより、操作者は警告に応答して、迅速に放射線源のアライメントおよび放射線源と放射線検出器との相対的な位置を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態による放射線画像撮影装置の概略構成を示す図
【図２】放射線の照射角度の変更を説明するための図
【図３】図１に示す放射線画像撮影装置のコンピュータ内部の概略構成を示すブロック図
【図４】放射線画像の例を示す図
【図５】本実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図６】アライメントの警告表示を示す図
【図７】アライメントの数値の通知を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態による放射線画像撮影装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態による放射線画像撮影装置１は、移動型の装置であり、移動台車１１の上に放射線画像撮影装置１の制御を行う制御装置１２が搭載されている。制御装置１２はコンピュータ２と、コンピュータ２に接続されたモニタ３および入力部４とを備えている。なお、図１においては、コンピュータ２、モニタ３および入力部４は、説明のために制御装置１２の外部に接続されているように示されているが、制御装置１２に搭載されてなるものである。
【００３１】
移動台車１１には、支柱１３が移動台車１１に対して垂直に旋回可能に取り付けられている。支柱１３には支柱１３に沿って上下方向および支柱１３の長さ方向に対して垂直方向へ移動可能な線源支持アーム１４が設けられている。線源支持アーム１４の回転、上下方向および支柱１３に対する垂直方向の移動は、支柱１３に組み込まれたアームコントローラ３１により制御される。
【００３２】
一方、線源支持アーム１４の先端には放射線照射部１５が取り付けられている。放射線照射部１５内には放射線源１６と、放射線源コントローラ３２とが収納されている。また、放射線照射部１５の下部には、放射線の照射範囲を設定するためのコリメータ１７が取り付けられている。
【００３３】
なお、コリメータ１７には照射野ランプ（不図示）が設けられており、撮影準備のためのポジショニングを行う際には照射野ランプを点灯することにより、被写体に対する放射線の照射範囲を設定することが可能となっている。
【００３４】
放射線源コントローラ３２は、放射線源１６から放射線を照射するタイミングと、放射線源１６における放射線発生条件（管電流、時間、管電流時間積等）を制御するものである。
【００３５】
なお、放射線照射部１５は、放射線の照射角度を任意に変更するための移動機構１９を介して、線源支持アーム１４に角度を変更可能に取り付けられる。放射線照射部１５の角度の変更は移動機構１９に組み込まれた角度コントローラ３３により制御される。これにより、放射線照射部１５は、図２に示すように、放射線の照射角度θを任意に変更可能とされている。ここで、放射線の光軸が放射線検出器２０の検出面に対して垂直となった状態を、照射角度＝０度とし、放射線の光軸が放射線検出器２０の検出面の垂線に対して傾いているときのその傾きを表す角度を斜入角度（アライメント）と称するものとする。
【００３６】
ここで、放射線の照射角度は図１，２における紙面に平行な方向の角度のみならず、任意の方向に変更することができるが、本実施形態においては、図１，２における紙面に平行な方向（すなわち後述するグリッド２４のピッチの方向）のみにおいて、放射線の照射角度を変更するものとする。
【００３７】
このような移動式の放射線画像撮影装置１は、通常は病院内の所定場所に留め置かれる。そして、ベッド２１に寝ている被写体２２について、放射線画像の撮影が必要となったときに、放射線画像撮影装置１は病室内へ移動され、ベッド２１上の被写体２２の放射線撮影に供される。
【００３８】
放射線画像撮影装置１には、放射線検出器２０が固定支持されておらず、放射線検出器２０は撮影者によって台車に搭載され、もしくは単体で持ち運ばれ、病室へ搬送される。そして、放射線検出器２０は、放射線画像の撮影時に、ベッドに横たわった被写体２２とベッド２１との間に設置される。そして、放射線検出器２０は、移動台車１１の移動によって被写体２２の撮影部位へ位置決めされた放射線照射部１５から発せられ、被写体２２を透過した放射線を検出する。
【００３９】
なお、図１においては、ベッド２１上に放射線検出器２０を載置し、その上に被写体２２を横臥させたが、放射線検出器２０はベッド２１に内蔵されていてもよい。
【００４０】
放射線検出器２０は、放射線画像の記録と読み出しを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチをオン・オフさせることによって放射線画像信号が読み出される、いわゆるＴＦＴ読出方式のものや、読取光を照射することによって放射線画像信号が読み出される、いわゆる光読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。
【００４１】
また、放射線検出器２０は、放射線の検出面にグリッド２４が取り付けられており、これにより、放射線検出器２０とグリッド２４とが一体化されている。グリッド２４は、被写体２２により散乱された放射線が、放射線検出器２０に照射されないように、例えば１０本／ｍｍ程度の細かなピッチで放射線の透過しない鉛等と透過しやすいアルミニウムや木材等とが交互に配置されて構成されているものを用いることができる。なお、グリッド２４としては、平行グリッドおよび収束グリッドのいずれを用いてもよいが、本実施形態においては、平行グリッドを用いるものとする。
【００４２】
放射線検出器２０は、ケーブル２６を介してあるいは無線により制御装置１２と接続される。制御装置１２には、放射線検出器２０からの電荷信号の読み出しを制御する検出器コントローラ３４が備えられている。また、制御装置１２の内部には、放射線検出器２０から読み出された電荷信号を電圧信号に変換するチャージアンプや、チャージアンプから出力された電圧信号をサンプリングする相関２重サンプリング回路や、電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部等が設けられた回路基板等も設置されている。
【００４３】
コンピュータ２は、中央処理装置（ＣＰＵ）および半導体メモリやハードディスクやＳＳＤ等のストレージデバイス等を備えており、これらのハードウェアによって、図３に示すような制御部２ａ、放射線画像記憶部２ｂ、濃度ムラ検出部２ｃ、アライメント取得部２ｄ、および表示制御部２ｅが構成されている。なお、制御部２ａは、本発明における警告手段としても機能する。
【００４４】
制御部２ａは、各種のコントローラ３１〜３４に対して所定の制御信号を出力し、システム全体の制御を行うものである。具体的な制御方法については後述する。
【００４５】
放射線画像記憶部２ｂは、放射線検出器２０によって取得された放射線画像信号を記憶するものである。
【００４６】
濃度ムラ検出部２ｃは、放射線検出器２０によって取得された放射線画像信号に基づく放射線画像の濃度ムラを検出する。
【００４７】
具体的には、濃度ムラ検出部２ｃは、放射線画像の被写体が撮影された領域中の、放射線の照射が放射線検出器２０の全領域に対して均一であれば略等濃度になる領域を取得する。例えば図４に示すように、放射線画像が人体の胸部正面放射線画像である場合、胸部正面放射線画像中の、胸郭の左右の外輪郭部に存在する肋骨の重なりが撮影された領域Ａ（図中白抜きでの実線で囲まれた領域）を略等濃度になる領域として取得する。
【００４８】
なお、この略等濃度になる領域は自動で検出してもよく、操作者による略等濃度になる領域を特定する情報を入力部４から受け付け、その情報に基づいて略等濃度になる領域を取得するものであってもよい。ここで、略等濃度になる領域を特定する情報は、その情報から直接的に等濃度になる領域が定まるような情報であり、例えば、等濃度になる領域として特定したい領域が一意的に決まるよう、その領域を囲むように指定された幾つかの点の位置情報、塗りつぶしで等濃度になる領域として指定された領域の情報等を含む。
【００４９】
略等濃度になる領域として肋骨の重なりが撮影された領域を自動検出する場合には、例えば特開２００３−６６６１号公報に記載されている手法を用いて、右肺外側輪郭、右肺内側輪郭、右肺下側輪郭、左肺外側輪郭、左肺内側輪郭、左肺下側輪郭で囲まれた領域を決定し、決定した領域の左右の輪郭から外側に、肋骨の重なりが撮影された領域が一般的に有する程度の幅の領域を抽出することによりその肋骨の重なりが撮影された領域を取得する。また、ここで説明した取得方法に限らず、他の手法を用いて取得するようにしてもよい。
【００５０】
そして、濃度ムラ検出部２ｃは、取得された略等濃度になる領域の画素値を用いて放射線画像の濃度ムラを近似したムラデータを作成する。このため、濃度ムラ検出部２ｃは、例えば下記の式（１）のように、略等濃度になる領域の画像信号を近似した線形モデルＺ´(x, y)を作成する。ここで、定数a、ｂ、ｃは、例えば最小二乗法により最も確からしい線形モデルＺ´(x, y)を構成するように選ばれたパラメータである。具体的には、略等濃度になる領域内の各画素の画素値Ａ(x, y) とＺ´(x, y)との差の２乗和が最も小さくなるようなパラメータを探索して求める。
【数１】
【００５１】
次に、その求められたパラメータａ，ｂおよび放射線画像の中心の座標(xc, yc)を用いて、下記の式（２）のように、放射線画像の水平方向ｘおよび垂直方向ｙにおける濃度ムラを近似した線形モデルＺ(x, y)をムラデータとして作成する。
【数２】
【００５２】
アライメント取得部２ｄは、ムラデータに基づいて、放射線源１６から射出される放射線の光軸が、放射線検出器２０の検出面の中心（グリッド２４の放射線入射面の中心）を通る垂線となす角度、すなわち斜入角度を、アライメントとして取得する。本実施形態においては、コンピュータのストレージデバイスに、各種の濃度ムラと斜入角度すなわちアライメントとの関係を規定するテーブルが記憶されており、アライメント取得部２ｄは、濃度ムラ検出部２ｃが検出した濃度ムラに基づいて、テーブルを参照してアライメントを取得する。
【００５３】
ここでテーブルは、被写体２２がいない状態で、斜入角度を種々変更しつつ放射線検出器２０に放射線を照射し、これにより取得した放射線画像信号に基づく放射線画像に対して、上記式（１）、（２）を用いてムラデータを作成し、斜入角度とムラデータとを対応づけることにより作成される。
【００５４】
なお、各種斜入角度と放射線検出器との位置関係、および放射線線量の関係に基づいて、ムラデータを演算により算出することが可能であるため、各種車入角度とムラデータとの関係を演算により算出してテーブルを作成するようにしてもよい。
【００５５】
表示制御部２ｅは、放射線画像信号に基づく放射線画像をモニタ３に表示したり、アライメント取得部２ｄが取得したアライメントをモニタ３に表示したりするものである。
【００５６】
入力部４は、例えば、キーボードやマウス等のポインティングデバイスから構成されるものであり、モニタ３に表示された放射線画像内の異常陰影等の位置をカーソルにより指定可能に構成されたものである。また、入力部４は、操作者による撮影条件等の入力や操作指示の入力等を受け付けるものである。
【００５７】
モニタ３は、表示制御部２ｅからの指示により、放射線画像信号に基づく放射線画像を表示したり、アライメント取得部２ｄが取得したアライメントを表示したりする。
【００５８】
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図５は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。
【００５９】
本実施形態による放射線画像撮影装置１により被写体の放射線画像を撮影するに際しては、撮影準備として、まず、放射線画像撮影装置１を病院内の所定場所から被写体２２のいる病室内のベッドサイドへ移動する。そして、被写体２２の撮影部位の中心が放射線検出器２０の中心と一致するように、目視で概略の位置合わせをして被写体２２の背後に放射線検出器２０を設置する。さらに、移動台車１１の位置の微調整、支柱１３の旋回の微調整、線源支持アーム１４の上下方向および垂直方向の位置の微調整、並びに放射線照射部１５の角度の微調整等を行って、放射線照射範囲の中心（すなわち放射線の光軸）を、被写体２２の撮影部位の中心に合わせる（ポジショニング：ステップＳＴ１）。この際、目視にて、放射線検出器２０と一体化されたグリッド２４の中心が、被写体２２の撮影部位の中心、すなわち放射線照射範囲の中心と一致するように、ポジショニングが行われる。
【００６０】
具体的には、操作者が入力部４を操作してポジショニングの指示がなされると、制御部２ａがポジショニングを行うべく、アームコントローラ３１および角度コントローラ３３に対して制御信号を出力する。これにより、線源支持アーム１４の上下方向および垂直方向の位置の微調整、並びに放射線照射部１５の角度の微調整が行われる。なお、移動台車１１の位置の微調整および支柱１３の旋回の微調整は、操作者が移動台車１１を移動したり、支柱１３を旋回したりすることにより行われる。
【００６１】
次に、操作者は入力部４を操作して、プレショット撮影を行う（ステップＳＴ２）。プレショット撮影は、通常よりも低い線量の放射線を被写体２２に照射することにより行われる。具体的には、まず制御部２ａが、プレショット撮影を行うべく、放射線源コントローラ３２および検出器コントローラ３４に対してプレショット用の低線量の放射線の照射と放射線画像信号の読み出しを行うよう制御信号を出力する。この制御信号に応じて、放射線源１６から放射線が射出され、被写体の放射線画像が放射線検出器２０によって検出され、検出器コントローラ３４によって放射線画像信号が読み出され、その放射線画像信号に対して所定の信号処理が施された後、コンピュータ２の放射線画像記憶部２ｂに、プレショット画像の放射線画像信号として記憶される。
【００６２】
次に、濃度ムラ検出部２ｃにより、プレショット画像の濃度ムラが検出される（ステップＳＴ３）。具体的には、上述したように、濃度ムラを近似した線型モデルＺ(x,y)をムラデータとして作成する。なお、プレショット画像は、低線量にて被写体２２を撮影することにより取得されるため、ノイズが多い。しかしながら、濃度ムラは、画像全体の濃度の傾向を表すものであるため、ノイズが多くても濃度ムラは正確に検出可能である。
【００６３】
そして、アライメント取得部２ｄにより、ムラデータに基づいてテーブルが参照されて、アライメントが取得される（ステップＳＴ４）。制御部２ａは、取得されたアライメントが所定のしきい値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ５）。なお、しきい値Ｔｈ１は、撮影により取得される放射線画像の濃度ムラが許容できる範囲内となるように設定される。ステップＳＴ５が肯定されると、制御部２ａは、プレショット画像およびアライメントをモニタ３に表示する（ステップＳＴ６）。この際、アライメントがしきい値Ｔｈ１を超えていることから、アライメントを修正する必要がある旨の警告表示を併せて行う。なお、警告表示としては、図６に示すように、アライメントがしきい値を越えてアライメントエラーが発生していることを文字にて表示するものであってもよく、音声を伴うものであってもよい。また、音声のみにより警告を行うようにしてもよい。
【００６４】
さらに、図７に示すように、例えば「時計回り方向に２度」というように、アライメントの数値を通知するようにしてもよい。これにより、操作者は、アライメントの修正の角度を知ることができるため、アライメントの修正を容易に行うことができる。
【００６５】
一方、ステップＳＴ５が否定されると、制御部２ａは警告表示なしでプレショット画像およびアライメントをモニタ３に表示する（ステップＳＴ７）。
【００６６】
操作者はプレショット画像を見て、被写体２２のポジショニングを確認するとともに、アライメントを確認する。そして、ポジショニングの修正の指示が入力部４からなされると（ステップＳＴ８肯定）、ステップＳＴ１に戻り、再度のポジショニングが行われる。
【００６７】
この際、まず、放射線の光軸が放射線検出器２０の検出面と垂直となるように、目視により放射線照射部１５の角度を修正し、次いで、目視により放射線の光軸がグリッド２４の中心と一致するように、移動台車１１の位置の微調整、支柱１３の旋回の微調整、並びに線源支持アーム１４の上下方向および垂直方向の位置の微調整の少なくとも１つを行えばよい。また、必要に応じて、放射線照射部１５の角度の修正および移動台車１１の位置等の微調整を繰り返し行うようにしてもよい。
【００６８】
ステップＳＴ８が否定され、さらに操作者が入力部４を操作して本撮影の指示がなされると（ステップＳＴ９肯定）、本撮影を行う（ステップＳＴ１０）。本撮影は、通常線量の放射線を被写体２２に照射することにより行われる。具体的には、まず制御部２ａが、本撮影を行うべく、放射線源コントローラ３２および検出器コントローラ３４に対して本撮影用の照射と放射線画像信号の読み出しを行うよう制御信号を出力する。この制御信号に応じて、放射線源１６から放射線が射出され、被写体の放射線画像が放射線検出器２０によって検出され、検出器コントローラ３４によって放射線画像信号が読み出され、その放射線画像信号に対して所定の信号処理が施された後、コンピュータ２の放射線画像記憶部２ｂに、本撮影による放射線画像の放射線画像信号として記憶される。
【００６９】
撮影により取得された放射線画像はモニタ４に表示されて、診断に供される（ステップＳＴ１１）。
【００７０】
このように、本実施形態によれば、プレショット撮影により取得した放射線画像の濃度ムラを検出し、検出した濃度ムラに基づいて、放射線検出器２０に対する放射線源１６のアライメントを取得するようにしたものである。このため、取得されたアライメントに基づいて、放射線源１６から発せられる放射線の光軸が、放射線検出器２０の検出面の中心を通る垂線、さらにはグリッド２４の放射線入射面の中心を通る垂線と一致するように、操作者は、放射線源１６のアライメントおよび放射線源１６と放射線検出器２０との相対的な位置を調整することができる。したがって、放射線画像を補正しなくても、放射線源１６と放射線検出器２０とのアライメントエラーに起因する放射線画像の濃度ムラをなくすことができるため、放射線画像を用いた診断を正確に行うことができる。また、放射線源１６と放射線検出器２０との位置関係を検出するセンサを設ける必要もないため、装置の構成を簡易なものとすることができるとともに、装置のコストを低減できる。
【００７１】
ここで、平行グリッドを使用した場合、グリッド２４のピッチの方向においては、放射線検出器２０の端部ほど放射線の線量が低下する。このため、例えば胸部の放射線画像を取得する場合、左右の肺の濃度差をなくすためには、左右の肺の中心位置、すなわち被写体２２の胸の中心位置に放射線の光軸を一致させる必要がある。本実施形態においては、放射線の光軸が被写体２２の胸の中心と一致するように、放射線源１６のアライメントおよび放射線源１６と放射線検出器２０との相対的な位置を調整することができるため、とくに胸部の放射線画像を撮影する場合において、左右の肺の濃度差を改善することができる。
【００７２】
また、各種の濃度ムラとアライメントとの関係を規定するテーブルを参照して、検出された濃度ムラに対応するアライメントを取得しているため、簡易な演算により迅速にアライメントを取得することができる。
【００７３】
また、アライメントをモニタ３に表示して操作者に通知するようにしたため、操作者は通知されたアライメントに応じて、放射線源１６のアライメントおよび放射線源１６と放射線検出器２０との相対的な位置を調整することができる。
【００７４】
また、アライメントが所定のしきい値Ｔｈ１を超えた場合に警告を行うことにより、操作者は警告に応答して、迅速に放射線源１６のアライメントおよび放射線源１６と放射線検出器２０との相対的な位置を調整することができる。
【００７５】
なお、上記実施形態においては、アライメント取得部２ｄはテーブルを参照してアライメントを取得しているが、濃度ムラを入力としアライメントを出力とする関数を表す演算式を記憶しておき、この演算式を用いてアライメントを算出することにより取得するようにしてもよい。
【００７６】
また、上記実施形態においては、プレショット撮影を行い、プレショット画像を用いてアライメントを算出しているが、プレショット撮影を行うことなく、本撮影を行い、本撮影により取得した放射線画像を用いてアライメントを取得してもよい。この場合、その撮影により取得した放射線画像については、濃度ムラを含む可能性があるため、撮影をし直してもよく、その撮影については濃度ムラを許容し、次回以降の撮影時にはポジショニングを適切に行うことにより、濃度ムラのない放射線画像を取得することが可能となる。
【００７７】
また、上記実施形態においては、グリッド２４として平行グリッドを用いているが、収束グリッドを用いるようにしてもよい。ここで、収束グリッドは、使用可能なＳＩＤが定められているため、使用可能なＳＩＤとなるように、放射線源、被写体および放射線検出器のポジショニングを行う必要がある。
【００７８】
なお、収束グリッドを用いた場合、ＳＩＤが適切でないと、取得される放射線画像にグリッドに起因する周期的なノイズが発生する。このため、この周期的なノイズを検出し、検出したノイズを周波数解析することにより、ＳＩＤを算出することが可能である。この場合、算出したＳＩＤを表示して、どの程度ＳＩＤを修正すればよいかを操作者に知らせることが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 放射線画像撮影装置
２ コンピュータ
２ａ 制御部
２ｂ 放射線画像記憶部
２ｃ 濃度ムラ検出部
２ｄ アライメント取得部
２ｅ 表示制御部
３ モニタ
４ 入力部
１１ 移動台車
１２ 制御装置
１３ 支柱
１４ 線源支持アーム
１５ 放射線照射部
１６ 放射線源
１７ コリメータ
２０ 放射線検出器
２１ ベッド
２２ 被写体
２４ グリッド
３１ アームコントローラ
３２ 放射線源コントローラ
３３ 角度コントローラ
３４ 検出器コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線源から被写体に向けて照射された放射線を放射線検出器で検出することにより被写体の放射線画像を取得する放射線画像撮影装置および方法に関し、とくに放射線検出器が放射線源に固定されていない状態で撮影を行う放射線画像撮影装置および方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療分野等において、被写体を透過した放射線の照射により被写体に関する放射線画像を記録する放射線検出器（いわゆる「Flat Panel Detector」 以下、ＦＰＤとする）が各種提案、実用化されている。
【０００３】
また、放射線画像の撮影時には、被検体により散乱された放射線が放射線検出器に照射されないように、被検体と放射線検出器との間にグリッドを配置して撮影を行うことがある。グリッドを用いて撮影を行うと被検体により散乱された放射線が放射線検出器に照射されにくくなるため、放射線画像のコントラストを向上させることができる。また、検出面にグリッドを取り付けた放射線検出器も提案されている。
【０００４】
一方、グリッドには平行グリッドと収束グリッドとがあり、収束グリッドは、最適な放射線源から放射線検出器までの距離（ＳＩＤ）が定められている。したがって、収束グリッドを使用する場合、定められたＳＩＤにて撮影を行うことにより、良好に散乱線を除去することができる。
【０００５】
また、放射線検出器を用いた放射線撮影装置としては、放射線源と放射線検出器とを対向させて撮影装置本体に一体的に固定させたものが提案されている。また、撮影装置本体には放射線源のみを取り付け、放射線検出器を被写体のベッド上に設置して被写体の撮影を行うようにした装置も提案されている。後者の装置は、移動が容易であるため、とくに回診用の撮影装置として用いられている。
【０００６】
ところで、放射線撮影装置とは別体に構成された放射線検出器を用いて撮影を行う場合、ベッドに寝ている被写体の背面に放射線検出器を設置した状態で、コリメータに設けられた照射野ランプを点灯し、放射線の照射範囲が被写体の撮影部位と一致するように放射線源の位置を調整することとなる。
【０００７】
しかしながら、コリメータに備えられたランプの光によって放射線照射範囲を設定しても、放射線検出器は被写体を挟んで放射線源と反対側に位置するため、ランプの光が直接放射線検出器に照射されない。このため、放射線照射範囲の中心と放射線検出器の中心との位置合わせは、操作者の目視に頼る必要があることから、放射線照射範囲の中心と放射線検出器の中心との位置合わせを精度よく行うことができない。また、グリッドを用いて撮影を行う場合、グリッドの中心を通る垂線に対して放射線の光軸が傾くアライメントエラーが生じた状態にあると、取得された放射線画像にグリッドに起因する濃度ムラが生じることとなる。
【０００８】
このため、撮影により取得した放射線画像において、放射線の照射が放射線検出器の全領域に対して均一であれば略等濃度になる領域を検出し、その領域の画素値を用いて放射線画像の画素値を補正する手法（特許文献１参照）、撮影オーダに応じて濃度ムラの補正値を保持しておき、放射線画像の濃度ムラを撮影オーダに応じて補正する手法（特許文献２参照）、および放射線画像における放射線が直接照射された部分の濃度差を求め、濃度差がしきい値以上の場合に濃度ムラが大きいとして濃度ムラを補正する手法（特許文献３参照）が提案されている。また、ジグを撮影し、撮影画像に含まれるジグの濃度から、撮影時の撮影面の傾きを算出し、算出した傾きに応じて放射線画像を補正する手法も提案されている（特許文献４参照）。特許文献１〜４に記載された手法によれば、放射線画像の濃度ムラを補正することにより、高画質の放射線画像を取得することができる。
【０００９】
また、放射線源の近傍にセンサのトランスミッタを、放射線検出器にセンサのレシーバを取り付け、磁気センサを動作させて放射線検出器の位置を検出し、これを表示して操作者に放射線源と放射線検出器との位置の補正を行わせる手法が提案されている（特許文献５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１０−５３７３号公報
【特許文献２】特開２００５−２７０２６０号公報
【特許文献３】特開２００２−３４５８０１号公報
【特許文献４】特開平７−８４７４号公報
【特許文献５】特開２０１０−１１９４８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１〜４に記載された濃度ムラを補正する手法では、放射線画像の濃度が変更されることとなるため、補正された放射線画像において病変を確認できなくなるおそれがある。例えば、胸部の放射線画像の場合、左右の一方の肺野に水がたまると肺野の濃度が左右で異なるものとなるが、その濃度差が濃度ムラとして検出されると、左右の肺野の濃度が同一となるように放射線画像が補正されてしまうため、放射線画像を見ても病気を発見することができなくなってしまう。
【００１２】
また、特許文献５に記載された手法は、撮影装置にセンサを設ける必要があるため、装置の構成が煩雑となり、また装置のコストも増大する。
【００１３】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、放射線画像を補正することなく、また装置のコストを増大させることなく、放射線源と放射線検出器とのアライメントエラーに起因する放射線画像の濃度ムラを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明による放射線画像撮影装置は、放射線源を有する撮影装置本体と、
前記撮影装置本体とは別体に構成された、グリッドが一体化された放射線検出器によって、前記放射線源から被写体に向けて照射された放射線を検出することにより、前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像取得手段と、
前記放射線画像の濃度ムラを検出する濃度ムラ検出手段と、
前記濃度ムラに基づいて、前記放射線検出器に対する前記放射線源のアライメントを取得するアライメント取得手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００１５】
「アライメント」とは、放射線源から発せられる放射線の光軸が、放射線検出器の検出面を通る垂線となす角度を意味する。なお、本発明において使用される放射線検出器は、グリッドが一体化されているため、アライメントとしては、放射線源から射出される放射線の光軸が、放射線検出器と一体化されたグリッドの放射線入射面、とくに放射線入射面の中心を通る垂線となす角度としてもよい。
【００１６】
グリッドとしては、被写体により散乱された放射線が、放射線検出器に照射されないように、例えば１０本／ｍｍ程度の細かなピッチで放射線の透過しない鉛等と透過しやすいアルミニウムや木材等とが交互に配置されて構成されているものを用いることができる。
【００１７】
なお、本発明による放射線画像撮影装置においては、各種の前記濃度ムラと前記アライメントとの関係を規定するテーブルを記憶する記憶手段をさらに備えるものとし、
前記アライメント取得手段を、前記テーブルを参照して、前記検出された濃度ムラに対応するアライメントを取得する手段としてもよい。
【００１８】
また、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記取得したアライメントを通知する通知手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００１９】
また、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記アライメントが所定範囲を超えた場合に警告を行う警告手段をさらに備えるものとしてもよい。
【００２０】
また、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記濃度ムラ検出手段を、前記前記放射線画像の前記被写体が撮影された領域中の、前記放射線の照射が前記放射線検出器の全領域に対して均一であれば略等濃度になる領域を取得し、該取得した領域の画素値を用いて前記濃度ムラを検出する手段としてもよい。
【００２１】
この場合、前記放射線画像を、人体の胸部正面放射線画像とし、
前記濃度ムラ検出手段を、前記胸部正面放射線画像中の、胸郭の左右の外輪郭部に存在する肋骨の重なりが撮影された領域を前記略等濃度になる領域として取得する手段としてもよい。
【００２２】
また、本発明による放射線画像撮影装置においては、前記グリッドを平行グリッドとしてもよい。
【００２３】
本発明による放射線画像撮影方法は、放射線源を有する撮影装置本体と、
前記撮影装置本体とは別体に構成された、グリッドが一体化された放射線検出器によって、前記放射線源から被写体に向けて照射された放射線を検出することにより、前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像取得手段とを備えた放射線画像撮影装置における放射線画像撮影方法であって、
前記放射線画像の濃度ムラを検出し、
前記濃度ムラに基づいて、前記放射線検出器に対する前記放射線源のアライメントを取得することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、放射線源から被写体に向けて照射された放射線を放射線検出器で検出することにより取得された放射線画像の濃度ムラが検出され、検出された濃度ムラに基づいて、放射線検出器に対する放射線源のアライメントを取得するようにしたものである。このため、取得されたアライメントに基づいて、放射線源から発せられる放射線の光軸が、放射線検出器の検出面の中心を通る垂線、さらにはグリッドの放射線入射面の中心を通る垂線と一致するように、操作者は、放射線源のアライメントおよび放射線源と放射線検出器との相対的な位置を調整することができる。したがって、放射線画像を補正しなくても、放射線源と放射線検出器とのアライメントエラーに起因する放射線画像の濃度ムラをなくすことができるため、放射線画像を用いた診断を正確に行うことができる。また、放射線源と放射線検出器との位置関係を検出するセンサを設ける必要もないため、装置の構成を簡易なものとすることができるとともに、装置のコストを低減できる。
【００２５】
ここで、平行グリッドを使用した場合、グリッドのピッチに直交する方向においては、放射線検出器の端部ほど放射線の線量が低下する。このため、例えば胸部の放射線画像を取得する場合、左右の肺の濃度差をなくすためには、左右の肺の中心位置、すなわち被写体である患者の胸の中心位置に放射線の光軸を一致させる必要がある。本発明においては、放射線の光軸が患者の胸の中心と一致するように、放射線源のアライメントおよび放射線源と放射線検出器との相対的な位置を調整することができるため、とくに胸部の放射線画像を撮影する場合において、左右の肺の濃度差を改善することができる。
【００２６】
また、各種の濃度ムラとアライメントとの関係を規定するテーブルを参照して、検出された濃度ムラに対応するアライメントを取得することにより、簡易な演算により迅速にアライメントを取得することができる。
【００２７】
また、アライメントを通知することにより、操作者は通知されたアライメントに応じて、放射線源のアライメントおよび放射線源と放射線検出器との相対的な位置を調整することができる。
【００２８】
また、アライメントが所定範囲を超えた場合に警告を行うことにより、操作者は警告に応答して、迅速に放射線源のアライメントおよび放射線源と放射線検出器との相対的な位置を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施形態による放射線画像撮影装置の概略構成を示す図
【図２】放射線の照射角度の変更を説明するための図
【図３】図１に示す放射線画像撮影装置のコンピュータ内部の概略構成を示すブロック図
【図４】放射線画像の例を示す図
【図５】本実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図６】アライメントの警告表示を示す図
【図７】アライメントの数値の通知を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の実施形態による放射線画像撮影装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態による放射線画像撮影装置１は、移動型の装置であり、移動台車１１の上に放射線画像撮影装置１の制御を行う制御装置１２が搭載されている。制御装置１２はコンピュータ２と、コンピュータ２に接続されたモニタ３および入力部４とを備えている。なお、図１においては、コンピュータ２、モニタ３および入力部４は、説明のために制御装置１２の外部に接続されているように示されているが、制御装置１２に搭載されてなるものである。
【００３１】
移動台車１１には、支柱１３が移動台車１１に対して垂直に旋回可能に取り付けられている。支柱１３には支柱１３に沿って上下方向および支柱１３の長さ方向に対して垂直方向へ移動可能な線源支持アーム１４が設けられている。線源支持アーム１４の回転、上下方向および支柱１３に対する垂直方向の移動は、支柱１３に組み込まれたアームコントローラ３１により制御される。
【００３２】
一方、線源支持アーム１４の先端には放射線照射部１５が取り付けられている。放射線照射部１５内には放射線源１６と、放射線源コントローラ３２とが収納されている。また、放射線照射部１５の下部には、放射線の照射範囲を設定するためのコリメータ１７が取り付けられている。
【００３３】
なお、コリメータ１７には照射野ランプ（不図示）が設けられており、撮影準備のためのポジショニングを行う際には照射野ランプを点灯することにより、被写体に対する放射線の照射範囲を設定することが可能となっている。
【００３４】
放射線源コントローラ３２は、放射線源１６から放射線を照射するタイミングと、放射線源１６における放射線発生条件（管電流、時間、管電流時間積等）を制御するものである。
【００３５】
なお、放射線照射部１５は、放射線の照射角度を任意に変更するための移動機構１９を介して、線源支持アーム１４に角度を変更可能に取り付けられる。放射線照射部１５の角度の変更は移動機構１９に組み込まれた角度コントローラ３３により制御される。これにより、放射線照射部１５は、図２に示すように、放射線の照射角度θを任意に変更可能とされている。ここで、放射線の光軸が放射線検出器２０の検出面に対して垂直となった状態を、照射角度＝０度とし、放射線の光軸が放射線検出器２０の検出面の垂線に対して傾いているときのその傾きを表す角度を斜入角度（アライメント）と称するものとする。
【００３６】
ここで、放射線の照射角度は図１，２における紙面に平行な方向の角度のみならず、任意の方向に変更することができるが、本実施形態においては、図１，２における紙面に平行な方向（すなわち後述するグリッド２４のピッチの方向）のみにおいて、放射線の照射角度を変更するものとする。
【００３７】
このような移動式の放射線画像撮影装置１は、通常は病院内の所定場所に留め置かれる。そして、ベッド２１に寝ている被写体２２について、放射線画像の撮影が必要となったときに、放射線画像撮影装置１は病室内へ移動され、ベッド２１上の被写体２２の放射線撮影に供される。
【００３８】
放射線画像撮影装置１には、放射線検出器２０が固定支持されておらず、放射線検出器２０は撮影者によって台車に搭載され、もしくは単体で持ち運ばれ、病室へ搬送される。そして、放射線検出器２０は、放射線画像の撮影時に、ベッドに横たわった被写体２２とベッド２１との間に設置される。そして、放射線検出器２０は、移動台車１１の移動によって被写体２２の撮影部位へ位置決めされた放射線照射部１５から発せられ、被写体２２を透過した放射線を検出する。
【００３９】
なお、図１においては、ベッド２１上に放射線検出器２０を載置し、その上に被写体２２を横臥させたが、放射線検出器２０はベッド２１に内蔵されていてもよい。
【００４０】
放射線検出器２０は、放射線画像の記録と読み出しを繰り返して行うことができるものであり、放射線の照射を直接受けて電荷を発生する、いわゆる直接型の放射線検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（thin film transistor）スイッチをオン・オフさせることによって放射線画像信号が読み出される、いわゆるＴＦＴ読出方式のものや、読取光を照射することによって放射線画像信号が読み出される、いわゆる光読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。
【００４１】
また、放射線検出器２０は、放射線の検出面にグリッド２４が取り付けられており、これにより、放射線検出器２０とグリッド２４とが一体化されている。グリッド２４は、被写体２２により散乱された放射線が、放射線検出器２０に照射されないように、例えば１０本／ｍｍ程度の細かなピッチで放射線の透過しない鉛等と透過しやすいアルミニウムや木材等とが交互に配置されて構成されているものを用いることができる。なお、グリッド２４としては、平行グリッドおよび収束グリッドのいずれを用いてもよいが、本実施形態においては、平行グリッドを用いるものとする。
【００４２】
放射線検出器２０は、ケーブル２６を介してあるいは無線により制御装置１２と接続される。制御装置１２には、放射線検出器２０からの電荷信号の読み出しを制御する検出器コントローラ３４が備えられている。また、制御装置１２の内部には、放射線検出器２０から読み出された電荷信号を電圧信号に変換するチャージアンプや、チャージアンプから出力された電圧信号をサンプリングする相関２重サンプリング回路や、電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換部等が設けられた回路基板等も設置されている。
【００４３】
コンピュータ２は、中央処理装置（ＣＰＵ）および半導体メモリやハードディスクやＳＳＤ等のストレージデバイス等を備えており、これらのハードウェアによって、図３に示すような制御部２ａ、放射線画像記憶部２ｂ、濃度ムラ検出部２ｃ、アライメント取得部２ｄ、および表示制御部２ｅが構成されている。なお、制御部２ａは、本発明における警告手段としても機能する。
【００４４】
制御部２ａは、各種のコントローラ３１〜３４に対して所定の制御信号を出力し、システム全体の制御を行うものである。具体的な制御方法については後述する。
【００４５】
放射線画像記憶部２ｂは、放射線検出器２０によって取得された放射線画像信号を記憶するものである。
【００４６】
濃度ムラ検出部２ｃは、放射線検出器２０によって取得された放射線画像信号に基づく放射線画像の濃度ムラを検出する。
【００４７】
具体的には、濃度ムラ検出部２ｃは、放射線画像の被写体が撮影された領域中の、放射線の照射が放射線検出器２０の全領域に対して均一であれば略等濃度になる領域を取得する。例えば図４に示すように、放射線画像が人体の胸部正面放射線画像である場合、胸部正面放射線画像中の、胸郭の左右の外輪郭部に存在する肋骨の重なりが撮影された領域Ａ（図中白抜きでの実線で囲まれた領域）を略等濃度になる領域として取得する。
【００４８】
なお、この略等濃度になる領域は自動で検出してもよく、操作者による略等濃度になる領域を特定する情報を入力部４から受け付け、その情報に基づいて略等濃度になる領域を取得するものであってもよい。ここで、略等濃度になる領域を特定する情報は、その情報から直接的に等濃度になる領域が定まるような情報であり、例えば、等濃度になる領域として特定したい領域が一意的に決まるよう、その領域を囲むように指定された幾つかの点の位置情報、塗りつぶしで等濃度になる領域として指定された領域の情報等を含む。
【００４９】
略等濃度になる領域として肋骨の重なりが撮影された領域を自動検出する場合には、例えば特開２００３−６６６１号公報に記載されている手法を用いて、右肺外側輪郭、右肺内側輪郭、右肺下側輪郭、左肺外側輪郭、左肺内側輪郭、左肺下側輪郭で囲まれた領域を決定し、決定した領域の左右の輪郭から外側に、肋骨の重なりが撮影された領域が一般的に有する程度の幅の領域を抽出することによりその肋骨の重なりが撮影された領域を取得する。また、ここで説明した取得方法に限らず、他の手法を用いて取得するようにしてもよい。
【００５０】
そして、濃度ムラ検出部２ｃは、取得された略等濃度になる領域の画素値を用いて放射線画像の濃度ムラを近似したムラデータを作成する。このため、濃度ムラ検出部２ｃは、例えば下記の式（１）のように、略等濃度になる領域の画像信号を近似した線形モデルＺ´(x, y)を作成する。ここで、定数a、ｂ、ｃは、例えば最小二乗法により最も確からしい線形モデルＺ´(x, y)を構成するように選ばれたパラメータである。具体的には、略等濃度になる領域内の各画素の画素値Ａ(x, y) とＺ´(x, y)との差の２乗和が最も小さくなるようなパラメータを探索して求める。
【数１】
【００５１】
次に、その求められたパラメータａ，ｂおよび放射線画像の中心の座標(xc, yc)を用いて、下記の式（２）のように、放射線画像の水平方向ｘおよび垂直方向ｙにおける濃度ムラを近似した線形モデルＺ(x, y)をムラデータとして作成する。
【数２】
【００５２】
アライメント取得部２ｄは、ムラデータに基づいて、放射線源１６から射出される放射線の光軸が、放射線検出器２０の検出面の中心（グリッド２４の放射線入射面の中心）を通る垂線となす角度、すなわち斜入角度を、アライメントとして取得する。本実施形態においては、コンピュータのストレージデバイスに、各種の濃度ムラと斜入角度すなわちアライメントとの関係を規定するテーブルが記憶されており、アライメント取得部２ｄは、濃度ムラ検出部２ｃが検出した濃度ムラに基づいて、テーブルを参照してアライメントを取得する。
【００５３】
ここでテーブルは、被写体２２がいない状態で、斜入角度を種々変更しつつ放射線検出器２０に放射線を照射し、これにより取得した放射線画像信号に基づく放射線画像に対して、上記式（１）、（２）を用いてムラデータを作成し、斜入角度とムラデータとを対応づけることにより作成される。
【００５４】
なお、各種斜入角度と放射線検出器との位置関係、および放射線線量の関係に基づいて、ムラデータを演算により算出することが可能であるため、各種車入角度とムラデータとの関係を演算により算出してテーブルを作成するようにしてもよい。
【００５５】
表示制御部２ｅは、放射線画像信号に基づく放射線画像をモニタ３に表示したり、アライメント取得部２ｄが取得したアライメントをモニタ３に表示したりするものである。
【００５６】
入力部４は、例えば、キーボードやマウス等のポインティングデバイスから構成されるものであり、モニタ３に表示された放射線画像内の異常陰影等の位置をカーソルにより指定可能に構成されたものである。また、入力部４は、操作者による撮影条件等の入力や操作指示の入力等を受け付けるものである。
【００５７】
モニタ３は、表示制御部２ｅからの指示により、放射線画像信号に基づく放射線画像を表示したり、アライメント取得部２ｄが取得したアライメントを表示したりする。
【００５８】
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図５は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。
【００５９】
本実施形態による放射線画像撮影装置１により被写体の放射線画像を撮影するに際しては、撮影準備として、まず、放射線画像撮影装置１を病院内の所定場所から被写体２２のいる病室内のベッドサイドへ移動する。そして、被写体２２の撮影部位の中心が放射線検出器２０の中心と一致するように、目視で概略の位置合わせをして被写体２２の背後に放射線検出器２０を設置する。さらに、移動台車１１の位置の微調整、支柱１３の旋回の微調整、線源支持アーム１４の上下方向および垂直方向の位置の微調整、並びに放射線照射部１５の角度の微調整等を行って、放射線照射範囲の中心（すなわち放射線の光軸）を、被写体２２の撮影部位の中心に合わせる（ポジショニング：ステップＳＴ１）。この際、目視にて、放射線検出器２０と一体化されたグリッド２４の中心が、被写体２２の撮影部位の中心、すなわち放射線照射範囲の中心と一致するように、ポジショニングが行われる。
【００６０】
具体的には、操作者が入力部４を操作してポジショニングの指示がなされると、制御部２ａがポジショニングを行うべく、アームコントローラ３１および角度コントローラ３３に対して制御信号を出力する。これにより、線源支持アーム１４の上下方向および垂直方向の位置の微調整、並びに放射線照射部１５の角度の微調整が行われる。なお、移動台車１１の位置の微調整および支柱１３の旋回の微調整は、操作者が移動台車１１を移動したり、支柱１３を旋回したりすることにより行われる。
【００６１】
次に、操作者は入力部４を操作して、プレショット撮影を行う（ステップＳＴ２）。プレショット撮影は、通常よりも低い線量の放射線を被写体２２に照射することにより行われる。具体的には、まず制御部２ａが、プレショット撮影を行うべく、放射線源コントローラ３２および検出器コントローラ３４に対してプレショット用の低線量の放射線の照射と放射線画像信号の読み出しを行うよう制御信号を出力する。この制御信号に応じて、放射線源１６から放射線が射出され、被写体の放射線画像が放射線検出器２０によって検出され、検出器コントローラ３４によって放射線画像信号が読み出され、その放射線画像信号に対して所定の信号処理が施された後、コンピュータ２の放射線画像記憶部２ｂに、プレショット画像の放射線画像信号として記憶される。
【００６２】
次に、濃度ムラ検出部２ｃにより、プレショット画像の濃度ムラが検出される（ステップＳＴ３）。具体的には、上述したように、濃度ムラを近似した線型モデルＺ(x,y)をムラデータとして作成する。なお、プレショット画像は、低線量にて被写体２２を撮影することにより取得されるため、ノイズが多い。しかしながら、濃度ムラは、画像全体の濃度の傾向を表すものであるため、ノイズが多くても濃度ムラは正確に検出可能である。
【００６３】
そして、アライメント取得部２ｄにより、ムラデータに基づいてテーブルが参照されて、アライメントが取得される（ステップＳＴ４）。制御部２ａは、取得されたアライメントが所定のしきい値Ｔｈ１以上であるか否かを判定する（ステップＳＴ５）。なお、しきい値Ｔｈ１は、撮影により取得される放射線画像の濃度ムラが許容できる範囲内となるように設定される。ステップＳＴ５が肯定されると、制御部２ａは、プレショット画像およびアライメントをモニタ３に表示する（ステップＳＴ６）。この際、アライメントがしきい値Ｔｈ１を超えていることから、アライメントを修正する必要がある旨の警告表示を併せて行う。なお、警告表示としては、図６に示すように、アライメントがしきい値を越えてアライメントエラーが発生していることを文字にて表示するものであってもよく、音声を伴うものであってもよい。また、音声のみにより警告を行うようにしてもよい。
【００６４】
さらに、図７に示すように、例えば「時計回り方向に２度」というように、アライメントの数値を通知するようにしてもよい。これにより、操作者は、アライメントの修正の角度を知ることができるため、アライメントの修正を容易に行うことができる。
【００６５】
一方、ステップＳＴ５が否定されると、制御部２ａは警告表示なしでプレショット画像およびアライメントをモニタ３に表示する（ステップＳＴ７）。
【００６６】
操作者はプレショット画像を見て、被写体２２のポジショニングを確認するとともに、アライメントを確認する。そして、ポジショニングの修正の指示が入力部４からなされると（ステップＳＴ８肯定）、ステップＳＴ１に戻り、再度のポジショニングが行われる。
【００６７】
この際、まず、放射線の光軸が放射線検出器２０の検出面と垂直となるように、目視により放射線照射部１５の角度を修正し、次いで、目視により放射線の光軸がグリッド２４の中心と一致するように、移動台車１１の位置の微調整、支柱１３の旋回の微調整、並びに線源支持アーム１４の上下方向および垂直方向の位置の微調整の少なくとも１つを行えばよい。また、必要に応じて、放射線照射部１５の角度の修正および移動台車１１の位置等の微調整を繰り返し行うようにしてもよい。
【００６８】
ステップＳＴ８が否定され、さらに操作者が入力部４を操作して本撮影の指示がなされると（ステップＳＴ９肯定）、本撮影を行う（ステップＳＴ１０）。本撮影は、通常線量の放射線を被写体２２に照射することにより行われる。具体的には、まず制御部２ａが、本撮影を行うべく、放射線源コントローラ３２および検出器コントローラ３４に対して本撮影用の照射と放射線画像信号の読み出しを行うよう制御信号を出力する。この制御信号に応じて、放射線源１６から放射線が射出され、被写体の放射線画像が放射線検出器２０によって検出され、検出器コントローラ３４によって放射線画像信号が読み出され、その放射線画像信号に対して所定の信号処理が施された後、コンピュータ２の放射線画像記憶部２ｂに、本撮影による放射線画像の放射線画像信号として記憶される。
【００６９】
撮影により取得された放射線画像はモニタ４に表示されて、診断に供される（ステップＳＴ１１）。
【００７０】
このように、本実施形態によれば、プレショット撮影により取得した放射線画像の濃度ムラを検出し、検出した濃度ムラに基づいて、放射線検出器２０に対する放射線源１６のアライメントを取得するようにしたものである。このため、取得されたアライメントに基づいて、放射線源１６から発せられる放射線の光軸が、放射線検出器２０の検出面の中心を通る垂線、さらにはグリッド２４の放射線入射面の中心を通る垂線と一致するように、操作者は、放射線源１６のアライメントおよび放射線源１６と放射線検出器２０との相対的な位置を調整することができる。したがって、放射線画像を補正しなくても、放射線源１６と放射線検出器２０とのアライメントエラーに起因する放射線画像の濃度ムラをなくすことができるため、放射線画像を用いた診断を正確に行うことができる。また、放射線源１６と放射線検出器２０との位置関係を検出するセンサを設ける必要もないため、装置の構成を簡易なものとすることができるとともに、装置のコストを低減できる。
【００７１】
ここで、平行グリッドを使用した場合、グリッド２４のピッチの方向においては、放射線検出器２０の端部ほど放射線の線量が低下する。このため、例えば胸部の放射線画像を取得する場合、左右の肺の濃度差をなくすためには、左右の肺の中心位置、すなわち被写体２２の胸の中心位置に放射線の光軸を一致させる必要がある。本実施形態においては、放射線の光軸が被写体２２の胸の中心と一致するように、放射線源１６のアライメントおよび放射線源１６と放射線検出器２０との相対的な位置を調整することができるため、とくに胸部の放射線画像を撮影する場合において、左右の肺の濃度差を改善することができる。
【００７２】
また、各種の濃度ムラとアライメントとの関係を規定するテーブルを参照して、検出された濃度ムラに対応するアライメントを取得しているため、簡易な演算により迅速にアライメントを取得することができる。
【００７３】
また、アライメントをモニタ３に表示して操作者に通知するようにしたため、操作者は通知されたアライメントに応じて、放射線源１６のアライメントおよび放射線源１６と放射線検出器２０との相対的な位置を調整することができる。
【００７４】
また、アライメントが所定のしきい値Ｔｈ１を超えた場合に警告を行うことにより、操作者は警告に応答して、迅速に放射線源１６のアライメントおよび放射線源１６と放射線検出器２０との相対的な位置を調整することができる。
【００７５】
なお、上記実施形態においては、アライメント取得部２ｄはテーブルを参照してアライメントを取得しているが、濃度ムラを入力としアライメントを出力とする関数を表す演算式を記憶しておき、この演算式を用いてアライメントを算出することにより取得するようにしてもよい。
【００７６】
また、上記実施形態においては、プレショット撮影を行い、プレショット画像を用いてアライメントを算出しているが、プレショット撮影を行うことなく、本撮影を行い、本撮影により取得した放射線画像を用いてアライメントを取得してもよい。この場合、その撮影により取得した放射線画像については、濃度ムラを含む可能性があるため、撮影をし直してもよく、その撮影については濃度ムラを許容し、次回以降の撮影時にはポジショニングを適切に行うことにより、濃度ムラのない放射線画像を取得することが可能となる。
【００７７】
また、上記実施形態においては、グリッド２４として平行グリッドを用いているが、収束グリッドを用いるようにしてもよい。ここで、収束グリッドは、使用可能なＳＩＤが定められているため、使用可能なＳＩＤとなるように、放射線源、被写体および放射線検出器のポジショニングを行う必要がある。
【００７８】
なお、収束グリッドを用いた場合、ＳＩＤが適切でないと、取得される放射線画像にグリッドに起因する周期的なノイズが発生する。このため、この周期的なノイズを検出し、検出したノイズを周波数解析することにより、ＳＩＤを算出することが可能である。この場合、算出したＳＩＤを表示して、どの程度ＳＩＤを修正すればよいかを操作者に知らせることが可能である。
【符号の説明】
【００７９】
１ 放射線画像撮影装置
２ コンピュータ
２ａ 制御部
２ｂ 放射線画像記憶部
２ｃ 濃度ムラ検出部
２ｄ アライメント取得部
２ｅ 表示制御部
３ モニタ
４ 入力部
１１ 移動台車
１２ 制御装置
１３ 支柱
１４ 線源支持アーム
１５ 放射線照射部
１６ 放射線源
１７ コリメータ
２０ 放射線検出器
２１ ベッド
２２ 被写体
２４ グリッド
３１ アームコントローラ
３２ 放射線源コントローラ
３３ 角度コントローラ
３４ 検出器コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線源を有する撮影装置本体と、
前記撮影装置本体とは別体に構成された、グリッドが一体化された放射線検出器によって、前記放射線源から被写体に向けて照射された放射線を検出することにより、前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像取得手段と、
前記放射線画像の濃度ムラを検出する濃度ムラ検出手段と、
前記濃度ムラに基づいて、前記放射線検出器に対する前記放射線源のアライメントを取得するアライメント取得手段とを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
各種の前記濃度ムラと前記アライメントとの関係を規定するテーブルを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記アライメント取得手段は、前記テーブルを参照して、前記検出された濃度ムラに対応するアライメントを取得する手段であることを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記取得したアライメントを通知する通知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記アライメントが所定範囲を超えた場合に警告を行う警告手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記濃度ムラ検出手段は、前記前記放射線画像の前記被写体が撮影された領域中の、前記放射線の照射が前記放射線検出器の全領域に対して均一であれば略等濃度になる領域を取得し、該取得した領域の画素値を用いて前記濃度ムラを検出する手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記放射線画像が、人体の胸部正面放射線画像であり、
前記濃度ムラ検出手段は、前記胸部正面放射線画像中の、胸郭の左右の外輪郭部に存在する肋骨の重なりが撮影された領域を前記略等濃度になる領域として取得する手段であることを特徴とする請求項５記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記グリッドが平行グリッドであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
放射線源を有する撮影装置本体と、
前記撮影装置本体とは別体に構成された、グリッドが一体化された放射線検出器によって、前記放射線源から被写体に向けて照射された放射線を検出することにより、前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像取得手段とを備えた放射線画像撮影装置における放射線画像撮影方法であって、
前記放射線画像の濃度ムラを検出し、
前記濃度ムラに基づいて、前記放射線検出器に対する前記放射線源のアライメントを取得することを特徴とする放射線画像撮影方法。
【請求項１】
放射線源を有する撮影装置本体と、
前記撮影装置本体とは別体に構成された、グリッドが一体化された放射線検出器によって、前記放射線源から被写体に向けて照射された放射線を検出することにより、前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像取得手段と、
前記放射線画像の濃度ムラを検出する濃度ムラ検出手段と、
前記濃度ムラに基づいて、前記放射線検出器に対する前記放射線源のアライメントを取得するアライメント取得手段とを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置。
【請求項２】
各種の前記濃度ムラと前記アライメントとの関係を規定するテーブルを記憶する記憶手段をさらに備え、
前記アライメント取得手段は、前記テーブルを参照して、前記検出された濃度ムラに対応するアライメントを取得する手段であることを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
【請求項３】
前記取得したアライメントを通知する通知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２記載の放射線画像撮影装置。
【請求項４】
前記アライメントが所定範囲を超えた場合に警告を行う警告手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項５】
前記濃度ムラ検出手段は、前記前記放射線画像の前記被写体が撮影された領域中の、前記放射線の照射が前記放射線検出器の全領域に対して均一であれば略等濃度になる領域を取得し、該取得した領域の画素値を用いて前記濃度ムラを検出する手段であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項６】
前記放射線画像が、人体の胸部正面放射線画像であり、
前記濃度ムラ検出手段は、前記胸部正面放射線画像中の、胸郭の左右の外輪郭部に存在する肋骨の重なりが撮影された領域を前記略等濃度になる領域として取得する手段であることを特徴とする請求項５記載の放射線画像撮影装置。
【請求項７】
前記グリッドが平行グリッドであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の放射線画像撮影装置。
【請求項８】
放射線源を有する撮影装置本体と、
前記撮影装置本体とは別体に構成された、グリッドが一体化された放射線検出器によって、前記放射線源から被写体に向けて照射された放射線を検出することにより、前記被写体の放射線画像を取得する放射線画像取得手段とを備えた放射線画像撮影装置における放射線画像撮影方法であって、
前記放射線画像の濃度ムラを検出し、
前記濃度ムラに基づいて、前記放射線検出器に対する前記放射線源のアライメントを取得することを特徴とする放射線画像撮影方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図４】
【図２】
【図３】
【図５】
【図６】
【図７】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−１５２４１７（Ｐ２０１２−１５２４１７Ａ）
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４７３８（Ｐ２０１１−１４７３８）
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年８月１６日（２０１２．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１月２７日（２０１１．１．２７）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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