(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に向かうに従い広がりを持つX線を照射するX線源と、該X線源と対向して配置され、前記被検体の透過X線を検出して画像データとして出力するX線検出器と、を備えるX線診断装置であって、
前記X線検出器より出力された画像データにおける画素値のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、
X線照射条件より求めた照射X線量と前記X線源から前記X線検出器までの距離に基づいて、前記X線検出器で検出される直接X線量及び該直接X線量に対応する画素値を計算する直接X線量計算手段と、
前記ヒストグラム作成手段で作成されたヒストグラムと前記直接X線量計算手段で計算された画素値に基づいて、前記画像データ中の被検体画像面積を算出すると供に、前記被検体の体厚に基づいて前記算出した被検体画像面積を補正する被検体画像面積算出手段と、前記直接X線量計算手段により算出された直接X線量と前記被検体画像面積算出手段により補正された被検体画像面積に基づいて、前記被検体の被曝面積線量を演算する面積線量演算手段と、を備えること、
を特徴とするX線診断装置。 
【請求項２】
前記ヒストグラム作成手段で作成されたヒストグラムの特徴量を用いて前記被検体の体厚を演算する演算手段を備えること、
を特徴とする請求項1に記載のX線診断装置。
【請求項３】
前記照射X線量から、前記被検体の背面に配置されるグリッドの吸収X線量、又は前記X線源に近接させて装着される付加フィルタの吸収X線量、の少なくとも一方を減算する補正手段を備えること、
を特徴とする請求項1又は2に記載のX線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検体にX線を照射して検出される透過X線信号に基づいてX線画像を表示するX線診断装置に関し、特に、線量計を用いることなく被検体の被曝面積線量を精度よく求めることができる間接撮影用等として使用されるX線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療診断で使用されるX線診断装置では、被検体にX線を照射するため、近年では、被検体の被曝線量を管理することの重要性が認識されるようになった。そのため、被検体がどれだけ被曝しているかを確認するために、被検体毎の被曝面積線量が管理されている。【０００３】
この被曝面積線量の計測は、従来では、線量計をX線診断装置に装着することにより行われていた。しかし、実際の撮影では、X線の照射画像領域内であっても人体が存在しない素抜け領域(直接線領域)が存在する場合があり、線量計により求めた被曝面積線量をそのまま被曝面積線量として用いるのは不適切なことがある。そこで、このような問題点を解消して、被曝面積線量を適切に取得できるようにした放射線撮影装置等が提案されている(例えば特許文献1参照)。【０００４】
この例では、被検体を放射線撮影して得られた放射線画像における、照射領域の面積と、被検体領域の面積及び素抜け領域の面積の何れか一方を算出する面積算出手段と、放射線発生装置から照射された実効線量を取得する取得手段と、前記照射領域面積と、被検体領域の面積及び素抜け領域の面積の何れか一方と、前記実効線量とに基づいて、前記被検体に照射された放射線量としての被曝面積線量を算出する線量算出手段とを備えている。その取得手段に、出口線量計を用いた例が記載されている。この場合、基本的には、出口線量計によって取得した照射面積線量に基づいて、照射領域面積から素抜け領域面積を減
算して得られる被検体領域の面積に対応する被曝面積線量を求めるようにしている。また、素抜け領域がない場合には、照射面積線量が被曝面積線量に等しいとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2004-69441号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来例のように、出口線量計を用いて放射線発生装置から照射された実効線量を取得するように構成した場合、その線量計が高価であるだけでなく、その出口線量計をX線診断装置に取り付けるために、装置の変更が必要とされるという問題がある。特に、移動型のX線診断装置では、線量計の重量により放射線発生装置の重量バランスが崩れることもあった。また、上記従来例では、出口線量計に代えて、放射線発生装置の曝射条件(管電流、管電圧、曝射時間等)に基づいて求めた照射面積線量の予測値を用いてもよいとされている。しかし、その場合は、素抜け領域における直接X線量に基づいて、人体への被曝面積線量を計算するため、素抜け領域が発生しなければ、被曝面積線量を求めることができないという問題がある。そして、素抜け領域が存在して、照射領域面積から素抜け領域面積を減算するにしても、素抜け領域の画素値は、X線源とX線検出器との距離によって変わるため、そもそも、どの画素値の領域が素抜け領域かを正確に認識することができない。【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、線量計を用いることなく、また、素抜け領域(直接線領域)が発生するか否かを問わず、精度の高い被曝面積線量を求めることができるX線診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する為に、本発明は被検体に向かうに従い広がりを持つX線を照射するX線源と、該X線源と対向して配置され、前記被検体の透過X線を検出して画像データとして出力するX線検出器と、前記X線検出器より出力された画像データにおける画素値のヒストグラムを作成するヒストグラム作成手段と、X線照射条件より求めた照射X線量と前記X線源から前記X線検出器までの距離に基づいて、前記X線検出器で検出される直接X線量及び該直接X線量に対応する画素値を計算する直接X線量計算手段と、前記ヒストグラム作成手段で作成されたヒストグラムと前記直接X線量計算手段で計算された画素値に基づいて、前記画像データ中の被検体画像面積を算出すると供に、前記被検体の体厚に基づいて前記算出した被検体画像面積を補正する被検体画像面積算出手段と、前記直接X線量計算手段により算出された直接X線量と前記被検体画像面積算出手段により補正された被検体画像面積に基づいて、前記被検体の被曝面積線量を演算する面積線量演算手段と、を備えること、を特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のX線診断装置は、X線源からX線検出器までの距離を勘案して求めたX線検出器表面の直接X線量に、被検体の被検体画像領域の面積を乗じることによって、線量計を用いることなく、また、素抜け領域(直接線領域)の有無を問わず、精度の高い被曝面積線量を求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例1に係るX線診断装置の構成を示すブロック図である。
【図２】同装置による体厚を求める手法の一つを示す説明図である。
【図３】同装置による頭部撮影画像である。
【図４】同画素値のヒストグラムである。
【図５】本発明の実施例2に係るX線診断装置の構成を示すブロック図である。
【図６】同被曝面積線量の演算過程の一例を示すフローチャートである。
【図７】実施例2の変形例に係る被曝面積線量の演算過程の一例を示すフローチャートである。
【図８】X線源から照射されたX線が被検体を透過してX線検出器に到達する状況を示す模式説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態に係るX線診断装置について図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の各実施例の説明に用いる用語の意義は次の通りである。
【００２０】
SID：X線焦点からX線検出器までの距離。  
FSD：X線焦点から被検体の皮膚表面までの距離。単にX線焦点から被検体までの距離ということがある。  
体厚：撮影時のX線光軸方向の被検体の厚み。  
被曝面積：Xが照射された被検体表面の面積。  
直接X線量：被検体を透過せずに、X線焦点から所定の距離に到達する単位面積当たりの線量。  
被検体の被曝面積線量：(被曝面積×FSDの直接X線量)であり、(被検体画像面積×SIDの直接X線量)にほぼ同じ。  
被検体画像領域：X線が被検体を透過してX線検出器上に到達した領域。つまり、画像データにおいて、被検体が占める領域。  
被検体画像面積：被検体画像領域の面積。  
直接線領域：X線が被検体を透過せず、直接X線検出器に到達した領域。つまり、画像データにおいて、照射画像領域内で、かつ被検体画像領域でない領域  
照射画像領域：画像データにおいて、X線絞りで遮蔽されていない領域。つまり、被検体画像領域と直接線領域の和。
【実施例１】
【００２１】
図1は、X線診断装置の基本的な構成を示すブロック系統図である。このX線診断装置は、移動型の回診用X線診断装置で、その基本的な構成として、X線源1と、X線検出器2と、ヒストグラム作成手段3と、FSDと体厚からSIDを求めるためのSID算出手段4Aと、補正手段5と、直接X線量計算手段6と、被検体画像面積算出手段7と、面積線量演算手段8と、表示手段9とを備えている。【００２２】
X線源1は、被検体にX線を照射するX線管球(図示省略)を備える。このX線管球の前部には、X線管球から照射されるX線の被検体への照射を制限するX線絞り(図示省略)が設けられている。X線検出器2は、X線源1との間に被検体(図示省略)を介して対向して配置され、被検体を透過したX線を画像データとして検出するもので、例えばCR(コンピューテッドラジオグラフィ)装置のIP(イメージングプレート)やFPD(フラットパネルディテクタ)等を用いることができる。【００２３】
ヒストグラム作成手段3は、X線検出器2で検出した画像データにおける画素値のヒストグラムを作成する。このヒストグラムには、代表的には、画素値とその頻度との関係を示すヒストグラムが用いられるが、ある画素値以下となる画素値の累積度数を示す累積ヒストグラムを用いてもよい。通常、移動型の回診用X線診断装置では、直接SIDを正確に測定することが困難であるため、例えば超音波距離計などによってFSDを測定する。【００２４】
従って、そのFSDをSID算出手段4Aに入力し、体厚を加算することにより、SIDを算出することができる。【００２５】
体厚は、次のいずれかの手法により求めることができる。本例では、メジャーによる実測を選択している。【００２６】
(1)メジャーによる実測
被検体の側方にてX線光軸と平行にメジャーを当てて体厚を実測する。【００２７】
(2)X線の斜辺の実測と演算
図2に示すように、X線源1から被検体Pの輪郭を経てX線検出器2に達する斜辺Lxの長さをメジャーで実測する。ここで、SID＝FSD+体厚tで、Lx2＝(FSD+t)2+Ls2である。従って、超音波距離計で求めたFSDと、画像データから求めたLsとを用いて演算することで体厚tを求めることができる。X線検出器2上におけるX線の光軸の位置は、通常、照射画像領域の対角線の交点となる。【００２８】
(3)ヒストグラムを利用した演算
予め体厚の異なる被検体(又は被検体の模擬試料)について、画像データにおける画素値のヒストグラムの特徴量(例えば平均値)と体厚との相関関係を撮影部位ごとに求めておき、この相関関係の計算式又はテーブルを記憶手段に用意しておく。そして、実際に撮影された画像データのヒストグラムから特徴量を求め、この特徴量に対応する体厚を、前記相関関係を参照して求めることができる。体厚に相関するヒストグラムの特徴量としては、平均値の他、ヒストグラムの中央値(メディアン)、最頻値(モード)、最大値、最小値等も挙げられる。【００２９】
補正手段5は、被検体の背面に配置されて散乱線を除去するグリッドの吸収X線量及びX線源1に近接させて装着されて軟線を除去する付加フィルタの吸収X線量を、X線源1から照射されるX線量から減算(補正)する。【００３０】
直接X線量計算手段6は、X線の照射条件(管電圧や管電流時間積)により求められる照射X線量とSIDに基づいて、X線検出器2の表面に到達すべき直接X線量及びその直接X線量に対応する画素値を求める。つまり、X線の照射条件から単位距離・単位面積における照射X線量が演算され、SIDがわかれば、この照射X線量を用いることで、X線検出器表面における直接X線量が求められる。具体的には、次の通りである。【００３１】
DX＝D＊(L1＊L1)／(L2＊L2)−DF−DG・・・・・・・・(1)
ここに、DX：X線検出器2の表面の直接X線量
D：X線焦点からの単位距離における単位面積当たりのX線量
L1：Dを求めた単位距離
L2：SID
DF：付加フィルタの吸収X線量
DG：グリッドの吸収X線量
そして、X線検出器2の表面に到達すべき直接X線量と、X線検出器の画素の感度から直接X線量に対応する画素値が求められる。具体的には、次の通りである。【００３２】
C＝DX＊K・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
ここに、C：画素値
K：X線検出器2のX線に対する感度
感度Kは、COUNT/(μGy/Frame)で表される。通常Frameには数値1が代入され、画像と読み替えられるため、感度はCOUNT/μGyとなる。この係数にDXを乗じることにより、直接X線量に対応した画素値Cを求めることができる。【００３３】
次に、被検体画像面積算出手段7は、直接X線量計算手段6で求められた画素値を基準として、X線の照射画像領域から直接線領域を区別するための閾値を決定する。この閾値の決定は、被検体画像面積算出手段7の代わりに直接X線量計算手段6が行っても良い。【００３４】
そして、被検体画像面積算出手段7は、ヒストグラム作成手段3によって作成されたヒストグラムから、該閾値以上の画素値である領域を直接線領域と判断し、X線の照射画像領域から直接線領域を減算することで被検体の被検体画像面積を求める。或いは、閾値未満の画素値の領域を被検体画像面積としても良い。【００３５】
面積線量演算手段8は、直接X線量計算手段6によって算出された直接X線量、及び、被検体画像面積算出手段7によって算出された被検体画像面積に基づいて、被検体の被曝面積線量を演算する。【００３６】
以上のX線診断装置で、X線検出器2としてFPDを用いた装置の撮影形態について説明する。図3は、人体の頭部の撮影画像である。図中、白い部分11はX線絞りによってX線が遮蔽された部分、黒い部分12はX線の直接線が入射した部分(直接線領域)、グレー部分13は頭部を透過したX線画像(被検体画像領域)である。このように、頭部等を撮影すると、X線が人体を透過することなく直接FPDに入射して黒い部分12が形成されることになる。このような頭部画像をヒストグラム処理すると、図4に示すようなヒストグラムが得られる。このヒストグラムにおいて、X線絞りによってX線が遮蔽された白い部分11は、線量が0もしくは0に近く、ヒストグラムの画素値が0もしくは0に近い部分に該当する。直接X線が入射した黒い部分12は、ヒストグラムの画素値が最大値もしくは最大値に近い部分に該当する。黒い部分12は、直接X線量計算手段6によって求められた直接X線量に対応する画素値を利用し、被検体画像面積算出手段7が決定した閾値に基づいて直接線領域として認識される。【００３７】
上記のようなヒストグラムでは、被検体画像領域は、両破線14，15の間の部分に該当する。従って、このヒストグラムにおいて、上限側閾値(破線15)に、被検体画像面積算出手段7が決定した上述の閾値を適用することで、直接X線領域の認識を行うことができる。つまり、ヒストグラムと上限側閾値により求めた直接線領域の面積を、X線絞りの開閉状態から求めた照射画像領域の面積(黒い部分12とグレー部分13の合計に相当)から減じて被検体画像面積を算出することができる。このようにして求めた被検体画像面積に、SIDにおける直接X線量を乗じることによって、被曝面積線量を演算し、これを表示手段9に表示することができる。【００３８】
なお、より正確な被曝面積線量は、被検体の被曝面積とFSDにおける直接X線量との積により求められるが、この実施例では、被検体画像面積とSIDにおける直接X線量との積で被曝面積線量を求めている。但し、その場合であっても、直接線領域を正確に除外した被検体画像面積に基づいて相当程度正確な被曝面積線量を求めることができる。
【実施例２】
【００３９】
次に、据置き型の本発明X線診断装置を図5〜図7に基づいて説明する。以下の説明では、主として実施例1との相違点を説明する。本実施例では、図5に示すように、実施例1におけるSID算出手段4Aの代わりにFSD算出手段4Bを設けている。FSD算出手段4Bは、まず体厚の情報を得て、SIDから体厚を減算することによってFSDを求める。その体厚を得る手法は、実施例1の場合と同様に行えばよい。本例では、「(3)ヒストグラムを利用した演算」を選択している。もちろん、FSDを超音波距離計で計測しても良い。また、SIDは、本実施例の場合、据置き型であるから、X線源とX線検出器とがモータで駆動可能な支持機構を介して機械的に連結されているため、モータの回転数からX線診断装置が認識することができる。その他、本実施例では、X線検出器として、IPやFPDの他、I.I.(イメージインテンシファイヤ)とTVカメラの組み合わせも利用可能である。直接X線量計算手段6及び被検体画像面積算出手段7の機能は、実施例1と同様である。一方、面積線量演算手段8は、FSDにおける直接X線量と、被検体画像面積算出手段7によって算出された被検体画像面積に基づいて、被検体の被曝面積線量を演算する。【００４０】
次に、図5を参照しながら図6に示すフローチャートに基づいて、本X線診断装置による被曝面積線量の演算過程の一例について説明する。まず、X線検出器2から得た画像データを、ヒストグラム作成手段3によってヒストグラム処理し、画素値のヒストグラムを作成し(ステップS100)、そのデータが被検体画像面積算出手段7、FSD算出手段4Bへ出力される。【００４１】
次いで、SIDとグリッド(付加フィルタ)のX線吸収量が直接X線量計算手段6に入力される(ステップS101、102)。また、X線の照射条件(管電圧や管電流時間積)により求められる照射X線量が直接X線量計算手段6に入力される(ステップS103)。さらに、SIDは、FSD算出手段4Bにも入力される。FSD算出手段4Bでは、「(3)ヒストグラムを利用した演算」により体厚が取得され、SIDから体厚を減算することでFSDが求められる(ステップS104)。求められたFSDは面積線量演算手段8に入力される。【００４２】
一方、直接X線計算手段6では、SIDと照射X線量及びグリッド(付加フィルタ)のX線吸収量よりFPDの表面に到達すべき直接X線量に対応した画素値の計算が行われる(ステップS105)。【００４３】
続いて、この直接X線量に対応した画素値を基準として閾値を決定し、該閾値以上の画素値を直接線領域と判断する。そして、被検体画像面積算出手段7により、この直接線領域を、X線絞りの開閉状態から求めた照射画像領域から減じて被検体画像面積を算出する(ステップS106)。【００４４】
次に、得られた被検体画像面積を、体厚を勘案して補正し、被検体の被曝面積を求める(ステップS107)。つまり、被検体の被曝面積は図2の距離LFに対応し、SIDとFSD及び被検体画像面積(図2の距離Lsに対応)がわかっており、Ls／SID＝LF／FSDであるため、被検体の被曝面積を演算することができる。この補正は、被検体画像面積算出手段7により行えばよい。【００４５】
さらに、X線の照射条件により求めた照射X線量と、FSD算出手段4によって求めたFSDとに基づいて、FSDにおける直接X線量が求められる(ステップS108)。この計算は、面積線量演算手段8で行われるが、FSDを直接X線量計算手段6に認識させることで、直接X線量計算手段6で行ってもよい。【００４６】
そして、面積線量演算手段8において、被検体の被曝面積とFSDにおける直接X線量とを乗じて被曝面積線量を求める(ステップS109)。【００４７】
本実施例によれば、被検体画像面積ではなく、被検体の被曝面積にFSDにおける直接X線量を乗じることで、より一層高精度に被曝面積線量を求めることができる。特に、体厚を「(3)ヒストグラムを利用した演算」により求めることで、SID、FSD、体厚のいずれも実測する必要がなく、X線診断装置内の演算処理により全ての距離を求めることができる。【００４８】
なお、本実施例の変形例として、図7に示すように、FSDを超音波距離計やメジャー等で計測した値とし、体厚をメジャー等で計測した値としてもよい。その場合、ヒストグラムの作成(ステップS200)は、図6の場合と共通であるが、SIDを直接X線量計算手段6が取得するのではなく、FSDと体厚、並びにグリッドのX線吸収量と照射X線量を直接X線量計算手段6に入力しておく(ステップS201、202、203、204)。そして、直接X線量計算手段6でFSDに体厚を加算することでSIDを求め、さらにSIDとグリッドのX線吸収量及び照射X線量からSIDにおける直接X線量を演算する(ステップS205)。一方、FSDにおける直接X線量は、FSDと照射X線量から直接X線演算手段6又は面積線量演算手段8により演算される(ステップS206)。【００４９】
そして、以下図6の場合と同様に、被検体画像面積の算出、被検体の被曝面積の算出を行って(ステップS207、208)、被曝面積線量を求めればよい(ステップS209)。この変形例によれば、画像データにおける画素値のヒストグラムの特徴量(例えば平均値)と体厚との相関関係を予め求めておかなくてもよい。
【実施例３】
【００５０】
次に、体厚に応じて被曝面積線量を補正する手法を用いた本発明X線診断装置について、図8に基づいて説明する。本実施例のX線診断装置は、移動型であっても据置き型であってもいずれでもよい。本実施例においてもX線診断装置の構成は基本的に実施例1、2に共通しており、以下の説明は、実施例1、2との相違点を中心に行う。【００５１】
図8は、X線源1から照射されたX線が被検体Pを透過してX線検出器2に到達する状況を模式的に示している。この図から明らかなように、X線は平行線として照射されるのではなく、放射状に広がるX線錘Cとして被検体Pに照射される。そのため、実施例1、2で算出している被検体画像面積は、被検体Pの実際の体幅に応じた投影面積SRではなく、実線の被検体PとX線錘Cとで示される投影面積SSとなる。つまり、投影面積SS＞投影面積SRとなる。さらに、破線の被検体PとX線錘Cとで示されるように、体幅が同じであっても体厚が大きい場合、その投影面積SFはさらに大きくなる。その結果、投影面積SF＞投影面積SS＞投影面積SRとなる。【００５２】
そこで、例えば、体幅に応じた投影面積SRを適正な被検体の被曝面積と仮定すると、体厚に応じて被検体画像面積を補正することで、正確な被曝面積を求められることがわかる。例えば、X線検出器の画像データを基に演算された被検体画像面積(実施例1,2参照)に対して係数を乗じ、乗算後の面積が投影面積SRに近づくようにすればよい。この係数は、予めSIDに応じた体厚とX線錘の幾何学的関係から投影面積SRとX線錘による投影面積SS、SRとの相関関係を求めておき、その相関関係から体厚の大きい被検体ほど小さな値となるように設定すればよい。この係数の乗算は、被検体画像面積算出手段7で行っても良いし、被曝面積線量演算手段8で行っても良い。【００５３】
上述の実施例1では、体厚をX線診断装置が認識していないため、上記の被検体画像面積の補正を行うには、体厚を実測するなどして、X線診断装置に認識させておけばよい。また、上述の実施例2では、Ls／SID＝LF／FSD(図2参照)を利用して被検体画像面積の補正を行ったが、図8の手法により補正を行ってもよい。【００５４】
本発明は、上記の実施例に限定されるわけではなく、種々の変更が可能である。例えば、SID、FSD、及び体厚については、種々の求め方が可能であり、例えば以下のような求め方がある。(1)SIDはメジャー等で実測し、体厚はヒストグラムの特徴量から演算し、FSDは、SIDから体厚を減算することにより求める。(2)SID、FSDは実測し、体厚は、SIDからFSDを減算することにより求める。(3)FSD、体厚は実測し、SIDはFSDに体厚を加算することにより求める。(4)SID、FSD、及び体厚の全てを実測する。【００５５】
また、実施例1では回診用移動型X線診断装置を示したが、手術用移動型X線診断装置であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明のX線診断装置は、移動型、据置き型を問わず、医療分野で利用されるX線診断装置として好適に利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
1  X線源、2  X線検出器、3  ヒストグラム作成手段、4A  SID算出手段、4B  FSD算出手段、5  補正手段、6  直接X線量計算手段、7  被検体画像面積算出手段、8  面積線量演算手段、9  表示手段、11  白い部分、12  黒い部分、13  グレー部分、14，15  破線、C  X線錘、SR、SS、SF  投影面積
【図１】
0005602014.tif 000002
【図２】
0005602014.tif 000003
【図３】
0005602014.tif 000004
【図４】
0005602014.tif 000005
【図５】
0005602014.tif 000006
【図６】
0005602014.tif 000007
【図７】
0005602014.tif 000008
【図８】
0005602014.tif 000009