(57)【要約】【課題】  断層用の画像データを動画像として観察する場合、斜め照射による歪が問題となる。【解決手段】常にＸ線管球へ対向するような幾何学変換を行い、動画像として複数の画像データを観察し、人体の３次元構造を把握する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射線発生源を含む放射線発生装置と被写体を透過した放射線強度を画像情報に変換する放射線画像センサを有する放射線画像取得装置であって、
前記放射線発生源より放射線を照射することにより、前記放射線画像センサより画像情報を得る取得手段と、
前記取得手段で取得された画像情報を、前記放射線発生源に対向するように設定された架空平面上に投影すべく幾何学変換する変換手段とを備えることを特徴とする放射線画像取得装置。
【請求項２】
前記架空平面は、前記放射線発生源から発生する放射線ビームの中心軸と直交する平面であることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像取得装置。
【請求項３】
前記架空平面は、前記放射線発生源と前記放射線画像センサの特定の位置を結ぶ直線に直交する平面であることを特徴とす請求項１に記載の放射線画像取得装置。
【請求項４】
前記変換手段は、さらに、放射線発生源と画素位置との間の距離の、前記幾何学変換による変化に応じて画素値を変換することを特徴とする請求項１に記載の放射線画像取得装置。
【請求項５】
前記架空平面と放射線発生源との距離を設定する設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像取得装置。
【請求項６】
前記架空平面上の画像の画素間隔を設定する設定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像取得装置。
【請求項７】
前記取得手段は、前記放射線発生源を移動しながら放射線を照射することにより、前記放射線画像センサより前記放射線発生源の複数の位置に対応した画像情報を取得し、
前記変換手段により、前記放射線発生源の各位置に対応した画像情報を、各位置に対応した架空平面上に投影し、得られた画像を順次表示する表示手段とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の放射線画像取得装置。
【請求項８】
放射線発生源を含む放射線発生装置と放射線強度を画像情報に変換する放射線画像センサを有する放射線画像取得装置を用いて、該放射線発生源を該放射線画像センサの検出面と並行に移動しながら放射線を照射することにより取得された複数の放射線画像及びそれぞれの放射線発生源位置とを入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された各画像情報について、対応する放射線発生源位置に基づいてこれに対向するように設定された架空平面上に入力された画像情報を投影すべく幾何学変換する変換手段と、
前記変換手段で変換された画像情報を表示する表示手段とを備えることを特徴とする情報処理装置。
【請求項９】
放射線発生源を含む放射線発生装置と被写体を透過した放射線強度を画像情報に変換する放射線画像センサを有する放射線画像取得方法であって、
前記放射線発生源より放射線を照射することにより、前記放射線画像センサより画像情報を得る取得工程と、
前記取得工程で取得された画像情報を、前記放射線発生源に対向するように設定された架空平面上に投影すべく幾何学変換する変換工程とを備えることを特徴とする放射線画像取得方法。
【請求項１０】
放射線発生源を含む放射線発生装置と放射線強度を画像情報に変換する放射線画像センサを有する放射線画像取得装置を用いて、該放射線発生源を該放射線画像センサの検出面と並行に移動しながら放射線を照射することにより取得された複数の放射線画像及びそれぞれの放射線発生源位置とを入力する入力工程と、
前記入力手段で入力された各画像情報について、対応する放射線発生源位置に基づいてこれに対向するように設定された架空平面上に入力された画像情報を投影すべく幾何学変換する変換工程と、
前記変換工程で変換された画像情報を表示する表示工程とを備えることを特徴とする情報処理方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の情報処理方法をコンピュータに実行させるための制御プログラム。
【請求項１２】
請求項１０に記載の情報処理方法をコンピュータに実行させるための制御プログラムを格納した記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線強度分布を画像化する技術、さらに詳しくは医療用Ｘ線画像撮影装置および表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線とデジタル画像を出力可能なＸ線画像センサシステムを用いて、Ｘ線発生源であるＸ線管球とＸ線画像センサを反対方向へ並行移動しながらＸ線撮影を実施することにより特定の断層面を作りだす技術が、特許文献１〜５により知られている。
【０００３】
図５は、そのような従来技術を説明する図である。Ｘ線管球１は、矢印で示す方向に並行移動を行う。Ｘ線画像センサ２は、Ｘ線管球１より放射されてセンサ面へ到達したＸ線の曝射量に応じた電気信号を生成し、これをデジタル化して画像データとして出力する（Ｘ線画像センサ２からの電気信号をデジタル化する装置は図示を省略してある）。３は被写体であり、本例では人体である。
【０００４】
以上のような構成の装置において、Ｘ線管球１の移動にあわせて画像センサ２をその逆方向へ移動させ、Ｘ線ビームの有効な領域を常にトラッキングする。なお、Ｘ線画像センサが十分大きければＸ線画像センサは特に移動する必要はない。但し、Ｘ線管球１は移動に従って、常に画像センサに向かうようなＸ線を発生させる必要があるため、移動に従ってその方向を変える。シフト演算装置４はＸ線センサ２から得られる画像データから所望の断層面（所望断層面入力部５によって設定される）を計算するための装置である。シフト演算装置４では、Ｘ線センサ２から得られた、複数の方向からの画像データを、人体３中の破線で示す各断層面位置にあわせて、そのシフト量を演算する。なお、シフト演算装置４へは、所望断層面入力装置５から所望の断層面位置を指示することができる。加算平均装置６は、シフト演算装置５によってシフトされた画像を加算し、所望の断層面以外の部位をぼかすことにより、所望の断層面を強調し、断層画像を出力する。
【特許文献１】特許第２７２２７３０号公報
【特許文献２】特許第２８７１０５３号公報
【特許文献３】特許第２８７４３１７号公報
【特許文献４】特許第３１６６１９４号公報
【特許文献５】特許第３３４１６８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した装置では所望の位置の断層面の画像を計算により構成し、提示するものである。しかしながら、Ｘ線管球１とＸ線センサ２を上述のように移動しながら撮影される画像を表示することによっても診断、診察に有意義な情報をもたらすことができる。即ち、断層面ではなく実際に画像センサ２から得られた画像（各Ｘ線管球位置から観察される画像）を観察するだけでも、観察者は人体の３次元的構造、様子を把握することができ、非常に有効な診断情報になり得る。たとえば、画像センサ２からＸ線管球１の移動に伴って得られる複数の画像を順次表示し、動画像として捉えれば、３次元的構造は認識可能となる。
【０００６】
しかし、この場合得られる画像は、Ｘ線管球１もしくはＸ線センサ２の並行移動によるものであるため、斜め方向からＸ線を曝射して得られた画像にはひずみが生じてしまい、観察者に違和感を生じさせる可能性がある。
【０００７】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、Ｘ線発生源をＸ線センサに対して略平行に移動させてＸ線撮影することにより得られる画像を提示する場合に、斜め方向からのＸ線曝射による撮影画像のひずみを低減し、違和感を取り除くことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するための本発明による放射線画像取得装置は以下の構成を備える。即ち、
放射線発生源を含む放射線発生装置と被写体を透過した放射線強度を画像情報に変換する放射線画像センサを有する放射線画像取得装置であって、
前記放射線発生源より放射線を照射することにより、前記放射線画像センサより画像情報を得る取得手段と、
前記取得手段で取得された画像情報を、前記放射線発生源に対向するように設定された架空平面上に投影すべく幾何学変換する変換手段とを備える。
【０００９】
放射線発生源を含む放射線発生装置と放射線強度を画像情報に変換する放射線画像センサを有する放射線画像取得装置を用いて、該放射線発生源を該放射線画像センサの検出面と並行に移動しながら放射線を照射することにより取得された複数の放射線画像及びそれぞれの放射線発生源位置とを入力する入力手段と、
前記入力手段で入力された各画像情報について、対応する放射線発生源位置に基づいてこれに対向するように設定された架空平面上に入力された画像情報を投影すべく幾何学変換する変換手段と、
前記変換手段で変換された画像情報を表示する表示手段とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、Ｘ線発生源をＸ線センサに対して略平行に移動させてＸ線撮影することにより得られる画像を提示する場合に、斜め方向からのＸ線曝射による撮影画像のひずみを低減し、違和感の無い画像を提示することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付の図面を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
図１は、本実施形態による放射線画像取得装置の構成を示す図である。図１において、Ｘ線管球１は矢印で示す方向に並行移動を行いながらＸ線を発生する。Ｘ線画像センサ２は、入射されたＸ線量に応じた電気信号を発生する。この電気信号を不図示の装置でデジタル化することによりデジタル画像データが得られる。なお、Ｘ線画像センサ２には、ＦＰＤ（Flat Panel Detector）を利用できる。ＦＰＤは、Ｘ線を蛍光膜により光に変換してその光量を電気信号に変換する間接式でもよいし、Ｘ線量を直接電気信号に変換する直接式でもよい。このデジタル画像データは、被写体３を透過したＸ線画像を含むことになる。Ｘ線管球１の移動にあわせて、画像センサ２を逆の方向へ移動させることにより、Ｘ線ビームの有効な領域をトラッキングする。なお、このようなＸ線管球１や画像センサ２の移動制御、Ｘ線管球１の曝射制御は制御部４が行うものとする。ただし、Ｘ線画像センサ２が十分大きければ、Ｘ線画像センサは特に移動する必要もない。なお、Ｘ線管球１は移動しながら常に画像センサに向かうようなＸ線を発生させる必要があるため、その方向を移動に合わせて変化させる。
【００１３】
制御部４はＸ線画像センサ２より出力される電気信号をデジタル画像信号として第１画像格納部２１へ提供する。第１画像格納部２１はＸ線管球１の移動とともに得られる複数のＸ線画像を、Ｘ線管球１の位置情報に対応付けて保存する。なお、Ｘ線管球１の位置情報は、例えばＸ線管球１に取り付けられた不図示のエンコーダ装置によって得られる。幾何学変換演算部２２は、第１画像格納部２１に格納されたＸ線画像を、対応する位置情報を用いて幾何学変換する。この幾何学変換演算については後に後述するが、第１画像格納部２１に保存された画像をＸ線管球１の位置にあわせて、Ｘ線管球１のＸ線ビームの中心軸に直交する架空の面に画像が存在するような幾何学変換を行う。第２格納部２３は幾何学変換演算部２２によって幾何学変換された画像を格納する。表示部２４は、第２画像格納部２３に保存された複数の画像を、動画のごとく順次表示する。
【００１４】
なお、上述した制御部４、第１格納部２１、幾何学変換演算部２２、第２格納部２３、動画表示部２４及び後述の操作部２７による制御構成は所謂コンピュータ装置（情報処理装置）によって実現することもできることは明らかであろう。
【００１５】
幾何学変換演算について説明する。図２は本実施形態による幾何学演算を含む放射線画像取得動作の概要を示す。図２はある角度からＸ線が照射されている様子を示した図である。即ち、Ｘ線管球１がＸ線センサ２の中央部直上の位置Ａ０から図中の左方向の位置Ａ１へ移動した状態を表している。このとき、架空の平面３５を想定する。この架空平面３５は、位置Ａ１におけるＸ線管球１からのＸ線ビームの中心線３７と垂直に交わる面である。Ｘ線センサ２に映し出されたＸ線像（透過の陰影）は、単純な幾何学変換によってこの仮想平面３５上に映し出される画像に変換することができる。このような変換により得られた仮想平面３５上の画像は、Ｘ線管球１からみて常に正面をみて観察した画像となる。このため、観察者はそのような仮想平面３５上の画像を観察することにより、違和感のないＸ線画像を観察することができる。なお、この場合、架空の平面９までの距離Ｌは自由に設定可能である。
【００１６】
図３に幾何学変換のようすを示す。図３において、３１，３２，３３の符号で表す線は３次元空間の軸（Ｘ，Ｙ，Ｚ軸）を表す。３４で示す点はＸ線管球１の位置を表す。なお、Ｘ線センサ２の検出面はＸＹ平面上に（Ｚ＝０）存在するものとする。３７で示す破線はＸ線管球１から発せられるＸ線ビームの中心線であり、仮想面３５はこの中心線３７と垂直に交わる平面となっている。３６は任意のＸ線ビームを表しており、Ｘ線センサ２の検出面すなわちＸＹ平面と、（x0,y0）という座標で交差している。
【００１７】
今、Ｘ線センサ２から（x0,y0）の位置へ入射するＸ線ビームが中心線３７と直交する架空平面３５とどの位置で交わるかを考えると、直線３６と架空平面３５との交点（x0',y0',z）であることがわかる。架空平面３５を基準として考えた場合、この（x0',y0',z)の平面座標位置（x1,y1）は容易に求められ、(x0,y0)に存在した元々の画素データは、変換後にはこの（x1,y1）に移動することになる。このような移動をすべての画素で繰り返す。
【００１８】
なお、この場合、Ｘ線管球３４と架空平面３５の距離Ｌは自由に変えることができる。図１の符号２５で示されるように、操作部２７より所望の距離を幾何学変換演算部２２に入力することにより行う。また、幾何学変換された画像の画素間隔も自由に決定でき、符号２６で示されるように、操作部２７より所望の画素間隔を幾何学変換演算部２２に入力することにより行う。具体的には、元画像の各画素が幾何学変換される位置の画素値から、補間操作によって、幾何学変換された出力画像の画素位置の画素値を求めることにより演算できる。なお、画素間隔を変更することと架空平面との距離を変更することは事実上等価であるが、Ｘ線装置になれたオペレータにとっては距離何ｍのところにサンプリングピッチ何mmのセンサを置いて撮影したと考えるほうが実用上わかりやす区、操作性が向上するので、上記構成を備える。
【００１９】
図４は本実施形態の放射線画像取得装置による処理を説明するフローチャートである。まず、ステップＳ５１において、画像に対するＸ線管球１の位置（Ｘf,Ｙf,Ｚf）を得る。ステップＳ５２では、その位置からＸ線管球１によって発せられるＸ線ビームの中心軸（図３の中心線３７）を求める。なお、中心軸としては、Ｘ線管球にあらかじめ規定されている中心軸を採用する。ステップＳ５３では、ステップＳ５２で求めた中心軸と垂直に交わる架空の直交平面（架空平面３５）の方程式、aX＋bY+cZ+d=0を求める。そして、ステップＳ５４から幾何学変換が始まり、すべての画素に対する演算が終了したら本処理を終了する。
【００２０】
ステップＳ５５では、元画像データの画素位置（x0,y0,0）（ＸＹ平面上であるので、ｚは常に０）を求める。そしてステップＳ５６において、当該画素位置（x0,y0,0）とＸ線管球１の位置（Ｘf,Ｙf,Ｚf）を結ぶ直線（図３の直線３６）の方程式（以下の数１）の計算を行う。
【００２１】
【数１】
2005253788.tif 000003
【００２２】
ステップＳ５７でこの直線と架空の直交平面（３５）との交点を計算し、ステップＳ５８でこの交点座標を架空の直行平面（３５）上の画素位置に変換する。そして、ステップＳ５９で元の画素値を新しい画素位置に移し、一つの画素の位置変換が終る。ステップＳ６０により次の画素の処理に移る。この処理により、常にＸ線と向かい合った画像が得られる。
【００２３】
以上のステップＳ５５〜Ｓ５９の処理をすべての管球位置の複数の画像に対しておこない、第２格納部２３に保存する。この保存された画像を表示部２４により観察すれば、観察者は直感的に被検体の構造を認識できることになる。
【００２４】
＜第２実施形態＞
上記第１実施形態では、画素値の変更はせず、位置の幾何学変換のみを行った。しかし、実際にＸ線画像を撮影する際は、画素値自体もＸ線管球１からの距離に依存する。Ｘ線自体は無方向に広がるものであるので、距離の２乗に反比例して画素値は小さくなる。そこで、第２実施形態では、画素位置を変換した際に生じる距離の変化により画素値を補正し、より自然なＸ線画像を観察可能とする。
【００２５】
まず、図３の元画像の点（x0,y0,0）とＸ線管球１までの距離をＬ0とし、この位置の画素値をＡ0とする。架空平面３５上の点（x0',y0',z）とＸ線管球までの距離をＬ1とすると新しい画素値はＡ0'は以下の式により計算できる。
【００２６】
【数２】
2005253788.tif 000004
【００２７】
よって、第２実施形態では、上記式により算出された画素値を幾何学変換された画素値として用いる。
【００２８】
＜第３の実施形態＞
第１実施形態では、Ｘ線管球１の中心軸に直交する平面に映し出される画像情報を計算したが、Ｘ線管球１の中心軸が明確でない場合もある。この場合、中心軸にこだわらない方法もある。たとえば、Ｘ線管球位置とＸ線画像センサの中心位置は明確であるため、この２点を結ぶ直線を求め、常にこの直線に直交する平面を架空平面として幾何学演算を行う。この方法でも、安定した向きの画像データが得られる。またこの場合、センサの中心位置ではなく、センサの特定のある一点を用いても同様の効果が得られる。
【００２９】
以上説明したように、上記実施形態によれば、任意の角度で撮影されたＸ線画像を常にＸ線管球と向かい会う面に撮影された如く幾何学変換して観察し、さらに動画表示することで直感的な構造の認識が行える。
【００３０】
なお、上述のような動画像表示は、第１格納部２１に格納されたＸ線センサの位置と画像をコンピュータ装置に提供することによっても実現できる。
【００３１】
よって、本発明の目的は、前述した実施形態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、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読出し実行することによっても、達成されるものである。
【００３２】
この場合、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形態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。
【００３３】
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。
【００３４】
また、コンピュータが読出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、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または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【００３５】
さらに、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まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、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または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態による放射線画像取得装置の構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施形態による架空の画像位置を説明する図である。
【図３】第１実施形態による幾何学変換処理を説明する図である。
【図４】第１実施形態による幾何学変換処理を説明するフローチャートである。
【図５】一般的な放射線画像取得装置を示すブロック図である。
【図１】
2005253788.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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