(57)【要約】【課題】  必要以上に照射Ｘ線量を増加することが無く、被検者に対する負担を低減してＸ線撮影を良好に行う。【解決手段】  １回分の微少時間のＸ線照射を行った（Ｓ１）後に、撮影部位に応じて予め設定した領域内の全個数Ｔのピクセルの値を抽出し（Ｓ２）、抽出した各ピクセルの値をピクセル値記憶手段で記憶する（Ｓ３）。次いで、全個数Ｔの各ピクセルごとに、抽出したピクセルの値と１回前に抽出したピクセルの値との差分δを算出し（Ｓ４）、全個数Ｔの各ピクセルで、算出した差分δとピクセルノイズ成分判別値Ｋとを比較し（Ｓ５）、差分δがピクセルノイズ成分判別値Ｋよりも小さくなったときにＣを＋１としてＣの合計値を算出し（Ｓ８）、Ｃの合計値と画像ノイズ判別値０．８Ｔとを比較し（Ｓ９）、Ｃの合計値が画像ノイズ判別値０．８Ｔ以上になったときには、終了信号をＸ線照射停止制御手段に出力してＸ線撮影を終了する。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記Ｘ線照射手段に対してＸ線を発生させるＸ線発生器と、前記Ｘ線照射手段から照射されて前記被検者を透過したＸ線を検出する直接変換型ＣｄＺｎＴｅ膜を用いたＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で微少時間分づつ検出されたＸ線の画像データを収集するデータ収集装置と、前記データ収集装置で収集された画像データを順次足し合わせて平均化処理することによりＸ線画像を作成する画像処理装置と、前記画像処理装置で作成されたＸ線画像の中から所定領域のピクセルの値を抽出するピクセル値抽出手段と、前記ピクセル値抽出手段で抽出したピクセルの値を記憶するピクセル値記憶手段と、前記ピクセル値抽出手段で抽出したピクセルの値と前記ピクセル値記憶手段に記憶させてある１回前に抽出したピクセルの値との差分を算出するピクセル値差分算出手段と、前記ピクセル値差分算出手段で算出されたピクセルの値の差分と事前に定めたピクセルノイズ成分判別値とを比較して差分が前記ピクセルノイズ成分判別値よりも小さいときに減少信号を出力する差分比較手段と、前記差分比較手段から減少信号が出力されたピクセルの個数を算出する個数算出手段と、前記個数算出手段で算出されたピクセルの個数と事前に定めた画像ノイズ判別値とを比較して全抽出ピクセルの個数に対する算出個数の割合が前記画像ノイズ判別値以上になったときに終了信号を出力する個数比較手段と、前記個数比較手段からの終了信号に応答して前記Ｘ線発生器によるＸ線の発生を停止するＸ線照射停止制御手段と、を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検者にＸ線を照射し、被検者を透過したＸ線をＸ線検出器で検出し、検出されたＸ線を処理して画像データを作成するとともにその画像データを処理してＸ線画像を作成するＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線撮影では、管電圧、管電流、撮影時間の決定が非常に重要である。管電圧は、撮影の目的によってほぼ決定されるが、管電流、撮影時間はフラットパネル型Ｘ線検出器などのＸ線検出器区あるいはフィルムの感度や被検者の大きさによって大きく左右される。
【０００３】
管電流が少なすぎるとか、撮影時間が短すぎるといった場合、十分なＸ線が与えられないため、コントラストの低いＸ線画像になり、診断に不適当な画像になる不都合がある。
逆に、管電流が多すぎるとか、撮影時間が長すぎるといった場合、被検者に過大な被ばくを与えることになる不都合がある。
【０００４】
このような過大な被ばくを回避するために、従来では、ＩＡＥＡ（国際原子力機関）よりも厳しい値として日本放射線技師会で提案されている放射線量の被ばく低減目標値を定めるとともに、撮影部位、管電圧、管電流×撮影時間のｍＡｓ値、焦点距離、体厚とを対応付けたＸ線撮影・被ばく線量一覧表を作成し、検査者であるＸ線撮影を行うＸ線技師が、被検者の体格等とＸ線撮影・被ばく線量一覧表とを照合して管電流や撮影時間を決定していた。
ところが、上記方法による場合、中間値の設定がしづらくて、誤差が大きくなる不都合があった。また、表の読み違い等、人為的な誤りが発生しやすい不都合があった。
【０００５】
そこで、上述のような不都合を解消するためのものとして、次のようなものが提案されている。
Ｘ線フィルムと被検者との間にＸ線検出部を設け、被検者を透過したＸ線の一部を光に変換し、その変換した光を光センサで電気信号に変換し、積分回路により透過Ｘ線総量を検出する。積分回路からの出力を閾値検出回路に入力し、積分回路からの出力が一定レベルを超えたら、閾値検出回路により停止信号をＸ線駆動回路に入力し、Ｘ線の照射を止めるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
カセッテの前面にＸ線ホトタイマ検出器を設け、被写体を透過して入射されたＸ線量を信号電流に変換し、その信号電流を積分回路で積分し、その積分値と濃度設定回路の設定値とを比較器で比較し、一致したときにＸ線遮断信号発生器でＸ線遮断信号を発生し、Ｘ線高電圧装置に出力してＸ線の曝射を停止するように構成されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平９−１８２７４４号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述のような従来例の場合、Ｘ線フィルムやカセッテの前面にＸ線のセンサ（ホトタイマ）を置き、自動的に最適な撮影時間でＸ線を停止するように構成されているが、撮影しようとする部位によってセンサの形状を変える必要がある。撮影部位によらずに同じ形状のセンサを使用すると、被検者を透過したＸ線と透過しないＸ線とが混在し、最適な撮影時間でＸ線を停止できなくなるためである。
また、Ｘ線フィルムやカセッテの前面にＸ線のセンサを置くと、センサ自体によってＸ線が吸収されるため、その吸収分を考慮して照射するＸ線量を多くしなければならず、その増加分だけ被検者に無駄な被ばくを付与することになり、センサに起因して被ばくＸ線量が増え、被検者に対して不必要な負担を強いる欠点があった。
【０００８】
この発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであって、必要以上に照射Ｘ線量を増加することが無く、被検者に対する負担を低減してＸ線撮影を良好に行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、被検者にＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記Ｘ線照射手段に対してＸ線を発生させるＸ線発生器と、前記Ｘ線照射手段から照射されて前記被検者を透過したＸ線を検出する直接変換型ＣｄＺｎＴｅ膜を用いたＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器で微少時間分づつ検出されたＸ線の画像データを収集するデータ収集装置と、前記データ収集装置で収集された画像データを順次足し合わせて平均化処理することによりＸ線画像を作成する画像処理装置と、前記画像処理装置で作成されたＸ線画像の中から所定領域のピクセルの値を抽出するピクセル値抽出手段と、前記ピクセル値抽出手段で抽出したピクセルの値を記憶するピクセル値記憶手段と、前記ピクセル値抽出手段で抽出したピクセルの値と前記ピクセル値記憶手段に記憶させてある１回前に抽出したピクセルの値との差分を算出するピクセル値差分算出手段と、前記ピクセル値差分算出手段で算出されたピクセルの値の差分と事前に定めたピクセルノイズ成分判別値とを比較して差分が前記ピクセルノイズ成分判別値よりも小さいときに減少信号を出力する差分比較手段と、前記差分比較手段から減少信号が出力されたピクセルの個数を算出する個数算出手段と、前記個数算出手段で算出されたピクセルの個数と事前に定めた画像ノイズ判別値とを比較して全抽出ピクセルの個数に対する算出個数の割合が前記画像ノイズ判別値以上になったときに終了信号を出力する個数比較手段と、前記個数比較手段からの終了信号に応答して前記Ｘ線発生器によるＸ線の発生を停止するＸ線照射停止制御手段と、を備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明のＸ線撮影装置の構成によれば、高感度で非常に低線量でも十分なＸ線画像が得られる直接変換型ＣｄＺｎＴｅ膜を用いたＸ線検出器を利用しながら、短時間で得られた画像データを足し合わせて平均化処理することにより、Ｘ線のばらつきや回路のノイズ成分によるピクセルの値の変動を収束させ、所定領域内での収束状態を差分比較手段で判断してＸ線の発生を停止し、Ｘ線のばらつきや回路のノイズ成分を打ち消して鮮明なＸ線画像を得ることができる。
【００１１】
したがって、ホトセンサを用いる場合に比べて、付加装置を不要にでき、しかも、被検者を透過した後のＸ線画像のピクセルの値で判断するから、ホトセンサの吸収分を考慮する必要が無く、必要以上に照射Ｘ線量を増加することが無く、被検者に対する負担を低減できてＸ線撮影を良好に行うことができる。
また、微少時間分づつ検出されたＸ線の画像データを収集して適切なＸ線画像を得るから、最適なＸ線量でＸ線撮影を行うことができ、この点でも、被検者に対する負担を低減できてＸ線撮影を良好に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、この発明の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、この発明に係るＸ線撮影装置の実施例の全体概略構成を示すブロック図であり、被検者Ｈを挟んで、被検者ＨにＸ線を照射するＸ線照射手段としてのＸ線管１と、被検者Ｈを透過したＸ線を検出する直接変換型ＣｄＺｎＴｅ（テルル化カドミウム亜鉛）膜を用いたＸ線検出器２とが設けられている。
【００１４】
Ｘ線管１にはＸ線発生器３が接続され、そのＸ線発生器３にはコントローラ４が接続され、Ｘ線管１に対して設定時間間隔で設定微少時間づつＸ線を発生させるように構成されている。設定微少時間としては、０．１〜１ｍｓｅｃ程度の時間が設定される。これは、通常の撮影の場合１０ｍｓｅｃであるのに比べて、極めて微小な撮影時間である。
【００１５】
Ｘ線検出器２にはデータ収集装置５が接続されるとともにデータ収集装置５に画像処理装置６が接続され、Ｘ線検出器２で微少時間分づつ検出されたＸ線の画像データをデータ収集装置５により収集するとともに保持し、Ｘ線発生器２によるＸ線照射に応答して、データ収集装置５により保持された画像データを画像処理装置６により読み出し、順次足し合わせて平均化処理することにより、ノイズ成分が十分小さいＸ線画像を作成するように構成されている。
【００１６】
すなわち、直接変換型ＣｄＺｎＴｅ膜を用いたＸ線検出器２は、非常に高感度であるために、Ｘ線の線量が少なくても十分な情報が得られるが、Ｘ線のばらつきや回路のノイズ等に起因して、１回の微少時間のＸ線照射で得られる画像はノイズが重畳された画像となる。数式で表すと次式となる。
【００１７】
画像処理装置６で作成されたＸ線画像の中のひとつの位置座標（ｘm、ｙm）のピクセルの値をｆ（ｘm、ｙm）、ｍ＝正の整数としたとき、
ｆ（ｘm、ｙm）＝ｄ（ｘm、ｙm）＋e（ｘm、ｙm）
ここで、
ｄ（ｘm、ｙm）：ノイズを含まない真の画像のピクセルの値
ｅ（ｘm、ｙm）：ノイズ成分のピクセルの値
である。
この微少時間の撮影をＮ回行って必要回数分の画像データを足し合わせて平均化処理すると、得られる画像のピクセルの値Ｆ（ｘm、ｙm）は次式となる。但し、ｎは足し合わせに際しての起算回を示す（１回目を除外して２回目から足し合わせる場合はｎ＝２となる）。
Ｆ（ｘm、ｙm）＝［n=1ΣNｄ（ｘm、ｙm）＋n=1ΣNe（ｘm、ｙm）］／（Ｎ−ｎ＋１）
ノイズを含まない真の画像のピクセルの値は毎回同じであるので、
［n=1ΣＮｄ（ｘm、ｙm）］／（Ｎ−ｎ＋１）＝ｄ（ｘm、ｙm）
となる。一方、ノイズ成分はばらつきがあって、打ち消し合うこととなるため、Ｎが十分大きいと
［n=1ΣＮe（ｘm、ｙm）］／（Ｎ−ｎ＋１）＝０
となっていく。
以上のことから、微少時間の撮影の画像を足し合わせて平均化処理することによりノイズ成分の無い真の画像を得ることができる。
【００１８】
画像処理装置６に、Ｘ線画像を表示する液晶表示装置などのモニタ７が接続され、コントローラ４にスタートスイッチ８が接続されている。
コントローラ４には、図２のブロック図に示すように、ピクセル値抽出手段９、ピクセル値記憶手段１０、ピクセル値差分算出手段１１、差分比較手段１２、個数算出手段１３、個数比較手段１４およびＸ線照射停止制御手段１５が備えられている。
【００１９】
ピクセル値抽出手段９では、画像処理装置６で作成されたＸ線画像の中から所定領域内の全個数Ｔのピクセルの値を抽出するようになっている。
ピクセル値記憶手段１０では、ピクセル値抽出手段９で抽出したピクセルの値を記憶するようになっている。
【００２０】
ピクセル値差分算出手段１１では、ピクセル値抽出手段９で抽出したピクセルの値とピクセル値記憶手段１０に記憶させてある１回前に抽出したピクセルの値との差分を算出するようになっている。
差分比較手段１２では、ピクセル値差分算出手段１１で算出されたピクセルの値の差分と事前に定めたピクセルノイズ成分判別値Ｋ（図面上は設定値Ｋと表示する）とを比較して差分がピクセルノイズ成分判別値Ｋよりも小さいときに減少信号を出力するようになっている。このピクセルノイズ成分判別値Ｋとしては、撮影部位や撮影条件などによって適宜設定されるものである。
【００２１】
すなわち、図３のピクセル値の収束状態のグラフに示すように、微少時間の撮影を行うたびに、その画像を足し合わせて平均化処理していくために、Ｘ線のばらつきや回路のノイズ等のノイズ成分が互いに打ち消されて、ピクセルの値（Ａ／Ｄ値）が収束していく。そこで、今回のピクセルの値と１回前のピクセルの値との差分を求め、その差分と設定値Ｋとを比較し、ノイズ成分が小さくなっていき、差分が設定値Ｋよりも小さくなったときに減少信号を出力するのである。
【００２２】
個数算出手段１３では、差分比較手段１２から減少信号が出力されたピクセルの個数を算出するようになっている。
個数比較手段１４では、個数算出手段１３で算出されたピクセルの個数と事前に定めた画像ノイズ判別値０．８Ｔ（図面上は設定値０．８Ｔと表示する）とを比較して全抽出ピクセルの個数Ｔに対する算出個数の割合が画像ノイズ判別値０．８Ｔ以上になったときに終了信号を出力するようになっている。
Ｘ線照射停止制御手段１５では、個数比較手段１４からの終了信号に応答してＸ線発生器３によるＸ線の発生を停止するようになっている。
例えば、ｍ＝１〜５０として領域（ｘ1、ｙ1）〜（ｘ50、ｙ50）のピクセルを対象にｎ＝１でＮ回の撮影を行っている場合を考えると、ピクセル値抽出手段９で合計２５００個のピクセルそれぞれで、Ｎ回までの微少時間の撮影の画像を足し合わせて平均化処理し、得られた値をピクセルの値として抽出し、その１回前である（Ｎ−１）回までの微少時間の撮影の画像を足し合わせて平均化処理することにより得られたピクセル値との差分をピクセル値差分算出手段１１で求める。算出された差分がピクセルノイズ成分判別値Ｋよりも小さくなったときに差分比較手段１２で減少信号を出力し、その減少信号が出力されたピクセルの個数を個数算出手段１３で算出し、その算出個数が２５００個中で占める割合と画像ノイズ判別値０．８Ｔとを個数比較手段１４で比較し、算出個数の割合が画像ノイズ判別値０．８Ｔ以上になったときに終了信号を出力するのである。
【００２３】
次に、上記構成による動作につき、図４のフローチャートを用いて説明する。
スタートスイッチ８を入れるに伴い、Ｘ線発生器３により１回分の微少時間のＸ線照射を行う（Ｓ１）。その後に、ピクセル値抽出手段９により、撮影部位に応じて予め設定した領域内の全個数Ｔのピクセルの値を抽出し（Ｓ２）、抽出した各ピクセルの値をピクセル値記憶手段１０で記憶する（Ｓ３）。
【００２４】
次いで、ピクセル値差分算出手段１１により、全個数Ｔの各ピクセルごとに、抽出したピクセルの値とピクセル値記憶手段９に記憶させてある１回前に抽出したピクセルの値との差分δを算出する（Ｓ４）。
その後、全個数Ｔの各ピクセルそれぞれで、差分比較手段１２により、差分δと事前に定めたピクセルノイズ成分判別値Ｋとを比較し（Ｓ５）、差分δがピクセルノイズ成分判別値Ｋよりも大きいときには、ステップＳ６に移行して加算を無くしてＣを０とし、一方、差分δがピクセルノイズ成分判別値Ｋよりも小さくなったときには、ステップＳ７に移行して減少信号を出力し、Ｃを＋１とする。
【００２５】
その後、個数算出手段１３により、差分比較手段１２から減少信号が出力されたピクセルの個数、すなわち、Ｃの合計値を算出する（Ｓ８）。しかる後、個数比較手段１４により、個数算出手段１３で算出されたピクセルの個数であるＣの合計値と事前に定めた画像ノイズ判別値０．８Ｔとを比較し（Ｓ９）、Ｃの合計値が画像ノイズ判別値０．８Ｔ以上になったときには、ステップＳ１０に移行して終了信号をＸ線照射停止制御手段１５に出力し、その終了信号に応答してＸ線発生器３によるＸ線の発生を停止してＸ線撮影を終了する。一方、Ｃの合計値が画像ノイズ判別値０．８Ｔよりも小さいときには、ステップＳ１に戻し、Ｃの合計値が画像ノイズ判別値０．８Ｔ以上になるまで上述の動作を繰り返す。
【００２６】
上記実施例では、個数算出手段１３で算出されたピクセルの個数と設定値とを比較して全抽出ピクセルの個数に対する算出個数の割合が８０％以上になったとき、すなわち、０．８Ｔ以上になったときに終了信号を出力するように構成しているが、その設定値としては、撮影部位などにより、６０％や９０％など適宜設定すれば良い。
【００２７】
また、上記実施例では、予め設定した領域内のピクセルの値だけを抽出するようにしているが、本発明としては、画像処理装置６の全てのピクセルの値を抽出可能に構成し、撮影部位に応じて、抽出するピクセルならびにその個数を適宜変更できるようにしても良い。
詳述すれば、全ピクセルそれぞれの位置座標は、（ｘm、ｙm）、ｍ＝正の整数で示すことができ、そのｍの値を５１〜１００（ピクセルの個数２５００）といったように適宜設定することにより、所望の領域を設定することができる。
【００２８】
この発明は、パルス状のＸ線によってＸ線撮影を行うＸ線撮影装置に限らず、連続Ｘ線によってＸ線撮影を行うＸ線撮影装置にも適用できる。この場合、連続的に検出されるＸ線の画像データの読取時間を短くするように構成すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】この発明に係るＸ線撮影装置の実施例の全体概略構成を示すブロック図である。
【図２】ブロック図である。
【図３】ピクセル値の収束状態を示すグラフである。
【図４】フローチャートである。
【符号の説明】
【００３０】
１…Ｘ線管（Ｘ線照射手段）
２…Ｘ線検出器
３…Ｘ線発生器
５…データ収集装置
６…画像処理装置
９…ピクセル値抽出手段
１０…ピクセル値記憶手段
１１…ピクセル値差分算出手段
１２…差分比較手段
１３…個数算出手段
１４…個数比較手段
１５…Ｘ線照射制御手段
Ｈ…被検者
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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