(57)【要約】【課題】扇状に広がるＸ線ビームを利用するＸ線測定装置においてＸ線画像の拡大状況を確認する技術を提供する。【解決手段】Ｘ線発生器１０は、扇状に広がるＸ線（Ｘ線ビーム）１１を発生し、Ｘ線検出器１２は、Ｘ線発生器１０が発生したＸ線１１を検出する。Ｘ線画像形成部２０は、Ｘ線１１の検出結果に基づいてＸ線画像の画像データを形成する。測定台１４は、発生から検出までのＸ線（Ｘ線ビーム）１１の経路に沿って移動して被検体４０を位置決めする。測定台１４には基準物が固定的に設けられる。制御部３０は、基準物を透過したＸ線１１の検出結果から得られる基準物のＸ線画像上における大きさと基準物の実際の大きさとの比較に基づいて、測定台１４の位置に応じて変化するＸ線画像の拡大状況を確認する。【選択図】図１
2009145266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
扇状に広がるＸ線ビームを発生するＸ線発生部と、
Ｘ線発生部が発生したＸ線ビームを検出するＸ線検出部と、
Ｘ線ビームの検出結果に基づいてＸ線画像を形成する画像形成部と、
発生から検出までのＸ線ビーム経路に沿って移動して被検体を位置決めする測定台と、
測定台に対して固定的に設けられる基準物と、
前記基準物を透過したＸ線ビームの検出結果から得られる前記基準物のＸ線画像上における大きさと前記基準物の実際の大きさとの比較に基づいて、測定台の位置に応じて変化するＸ線画像の拡大状況を確認する制御部と、
を有する、
ことを特徴とするＸ線測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線測定装置において、
前記基準物は、平板状の金属で形成されて接続部材を介して測定台に固定される、
ことを特徴とするＸ線測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線測定装置において、
前記基準物は、球状の金属で形成される、
ことを特徴とするＸ線測定装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載のＸ線測定装置において、
前記基準物は、被検体内の測定対象部位と測定台との距離に対応した調整距離だけ離れて測定台に固定される、
ことを特徴とするＸ線測定装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線測定装置において、
前記制御部は、Ｘ線ビームの検出結果であるＸ線のカウント値に基づいて前記基準物を透過した検出部分を抽出することにより、前記基準物のＸ線画像上における大きさを特定する、
ことを特徴とするＸ線測定装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＸ線測定装置において、
前記画像形成部は、Ｘ線画像の拡大状況に応じてＸ線画像の縦横比のバランスを調整する、
ことを特徴とするＸ線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線測定装置に関し、特に扇状に広がるＸ線ビームを利用するＸ線測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＸＡ法（Dual X-ray Absorptiometry：二重Ｘ線吸収法）を用いた骨密度測定装置などのＸ線測定装置においては、被検体に対するＸ線ビームのスキャンに伴って、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線とが一定周期で交互に照射される。スキャンされるＸ線ビームとしては、ペンシル状のビームなどが知られているものの、扇状に広がるＸ線ビームを利用する方が一度のビーム照射で測定できる領域を広く確保できる。
【０００３】
しかし、扇状に広がるＸ線ビームは、Ｘ線発生器からＸ線検出器に向かって、徐々にビームの大きさ（広がり）を拡大するように照射されるため、Ｘ線発生器から被検体までの距離や被検体からＸ線検出器までの距離に応じて、Ｘ線検出器において検出される被検体の大きさが変化してしまう。例えば、被検体を載せた測定台がＸ線検出器から遠い場合に比べて、その測定台がＸ線検出器に近い場合には、被検体のＸ線画像が小さくなる。
【０００４】
このように、扇状に広がるＸ線ビームを利用すると、被検体を載せた測定台の移動に応じて、被検体のＸ線画像の大小つまり拡大率が変化する。この拡大率の変化を考慮せずにＸ線画像を形成すると、例えば、画像表示の際にＸ線画像の縦横比のバランスが崩れてしまう場合もある。従って、拡大率などの拡大状況を考慮した測定が望まれる。
【０００５】
ちなみに、特許文献１には、患者に取り付けた基準対象物のＸ線による検出結果を利用して患者の体厚などを補正する旨の技術が記載されている。しかし、特許文献１に記載された技術は、Ｘ線ビームの形状及び測定台の位置を考慮した被検体のＸ線画像の拡大状況を確認できるものではない。
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−１５４５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上述した背景技術に鑑みて成されたものであり、その目的は、扇状に広がるＸ線ビームを利用するＸ線測定装置においてＸ線画像の拡大状況を確認する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の好適な態様のＸ線測定装置は、扇状に広がるＸ線ビームを発生するＸ線発生部と、Ｘ線発生部が発生したＸ線ビームを検出するＸ線検出部と、Ｘ線ビームの検出結果に基づいてＸ線画像を形成する画像形成部と、発生から検出までのＸ線ビーム経路に沿って移動して被検体を位置決めする測定台と、測定台に対して固定的に設けられる基準物と、前記基準物を透過したＸ線ビームの検出結果から得られる前記基準物のＸ線画像上における大きさと前記基準物の実際の大きさとの比較に基づいて、測定台の位置に応じて変化するＸ線画像の拡大状況を確認する制御部と、を有することを特徴とする。
【０００９】
望ましい態様において、前記基準物は、平板状の金属で形成されて接続部材を介して測定台に固定されることを特徴とする。望ましい態様において、前記基準物は、球状の金属で形成されることを特徴とする。
【００１０】
望ましい態様において、前記基準物は、被検体内の測定対象部位と測定台との距離に対応した調整距離だけ離れて測定台に固定されることを特徴とする。
【００１１】
望ましい態様において、前記制御部は、Ｘ線ビームの検出結果であるＸ線のカウント値に基づいて前記基準物を透過した検出部分を抽出することにより、前記基準物のＸ線画像上における大きさを特定することを特徴とする。
【００１２】
望ましい態様において、前記画像形成部は、Ｘ線画像の拡大状況に応じてＸ線画像の縦横比のバランスを調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明により、扇状に広がるＸ線ビームを利用するＸ線測定装置においてＸ線画像の拡大状況を確認することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。図１には、本発明に係るＸ線測定装置の好適な実施形態が示されており、図１はその全体構成を示す機能ブロック図である。図１のＸ線測定装置内の各部は、制御部３０によって制御される。
【００１５】
Ｘ線発生器１０は、測定台１４に載せられた被検体４０に対してＸ線１１を照射する。Ｘ線１１は、Ｘ線発生器１０側を頂点としてＸ線検出器１２側へ向かって徐々に扇状に広がる二次元的なファンビームが好適である。但し、Ｘ線１１は、例えば、円錐状に立体的に広がるビームでもよい。
【００１６】
本実施形態においては、被検体４０内の骨などを映し出したＸ線画像が形成されると共に、被検体４０内の骨の密度（骨密度、骨塩量）が算出される。骨の密度は、例えばＤＸＡ法（Dual X-ray Absorptiometry：二重Ｘ線吸収法）を用いて測定される。ちなみに、ＤＸＡ法においては、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の二種類のエネルギーのＸ線１１が利用される。制御部３０は、Ｘ線発生器１０内に設けられたＸ線発生管に対して、例えば管電流を一定に保って管電圧のみを変化させて、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線を交互に発生させる。
【００１７】
Ｘ線検出器１２は、単一のＸ線センサあるいは複数のＸ線センサなどによって構成され、Ｘ線発生器１０から発生して被検体４０を透過したＸ線１１を検出する。Ｘ線検出器１２によって検出されたＸ線１１に関する検出信号は、Ｘ線画像形成部２０と信号処理部２２へ出力される。
【００１８】
Ｘ線画像形成部２０は、Ｘ線１１の検出信号に基づいて、被検体４０内の骨などを映し出したＸ線画像の画像データを形成する。画像データの形成には、周知の技術が利用される。そして、Ｘ線画像形成部２０において形成された画像データに対応するＸ線画像は表示部２６に表示される。
【００１９】
信号処理部２２は、Ｘ線１１の検出信号に対して、被検体４０内の骨の密度（骨密度、骨塩量）を算出するための信号処理を実行する。そして、骨密度演算部２４は、信号処理部２２による信号処理結果に基づいて被検体４０内の骨の密度を算出する。骨の密度の算出にも周知の技術が利用される。骨の密度の算出結果は表示部２６に表示される。
【００２０】
本実施形態においては、被検体４０に対してＸ線１１を照射して検出する際に、測定台１４を移動して被検体４０を位置決めすることにより、Ｘ線画像の拡大率を調整することが可能となっている。そして、測定台１４に設けられた基準物を利用して、Ｘ線画像の拡大率が算出される。
【００２１】
図２は、基準物５０を利用した拡大率の算出処理を説明するための図である。図２（Ａ）には、Ｘ線発生器１０から発生したＸ線１１のファンビームをＸ線検出器１２によって検出する様子が図示されており、Ｘ線発生器１０とＸ線検出器１２の間に配置された測定台１４に基準物５０が設けられている。基準物５０は、Ｘ線の透過率の低い部材で形成される。基準物５０は、例えば、金属で形成される。
【００２２】
測定台１４は、発生から検出までのＸ線（Ｘ線ビーム）１１の経路に沿って移動されて図示しない被検体を位置決めする。つまり、図のＺ軸方向に沿って測定台１４が移動することにより、測定台１４に載せられた被検体が位置決めされる。基準物５０は、測定台１４に固定的に設けられているため、測定台１４の移動に伴って基準物５０もＺ軸方向に沿って移動する。
【００２３】
図２（Ａ）に示すように、本実施形態においては、Ｘ線（Ｘ線ビーム）１１が、Ｘ線発生器１０のＸ線管焦点を頂点としてＸ線検出器１２側へ向かって徐々に図のＹ軸方向に沿って広がるファンビームとなっている。そのため、測定台１４上に固定された基準物５０を透過するＸ線１１についても、図示する一点鎖線のようにＸ線検出器１２側へ向かって徐々にＹ軸方向に沿って広がる。したがって、図２（Ａ）に示すように、Ｘ線検出器１２において検出される基準物５０の像である基準物画像５０Ｉは、実際の基準物５０よりも大きく映し出される。
【００２４】
そこで、本実施形態においては、基準物画像５０Ｉの大きさと基準物５０の実際の大きさとの比較に基づいて、測定台１４の位置に応じて変化するＸ線画像の拡大率が算出される。例えば、基準物５０の実際のＹ軸方向の長さＬｒと、基準物画像５０ＩのＹ軸方向の長さＬｉとから「拡大率＝Ｌｉ／Ｌｒ」が算出される。
【００２５】
また、例えば、拡大率が２である場合には、Ｘ線発生器１０から測定台１４までの距離Ｄ１と、測定台１４からＸ線検出器１２までの距離Ｄ２との比がＤ１：Ｄ２＝１：１となり、Ｚ軸方向に沿ってＤ１：Ｄ２＝１：１の位置に測定台１４が配置されていることになる。Ｘ線画像の拡大率や測定台１４の位置は、例えば、制御部（図１の符号３０）において確認される。
【００２６】
図２（Ｂ）は、図２（Ａ）の位置から測定台１４を上（図のＺ軸の増加方向）に移動させた状態を示している。測定台１４が上に移動されてＸ線検出器１２に近づくことにより、図２（Ａ）の場合に比べて、図２（Ｂ）では基準物画像５０Ｉの大きさが小さくなる。例えば、図２（Ｂ）の状態で、基準物５０の実際のＹ軸方向の長さＬｒと、基準物画像５０ＩのＹ軸方向の長さＬｉとの比である拡大率が４／３であったとする。この場合には、Ｘ線発生器１０から測定台１４までの距離Ｄ１と、測定台１４からＸ線検出器１２までの距離Ｄ２との比がＤ１：Ｄ２＝３：１となり、Ｚ軸方向に沿ってＤ１：Ｄ２＝３：１の位置に測定台１４が配置されていることになる。
【００２７】
図３は、基準物画像の大きさの検出処理を説明するための図であり、図３には、Ｘ線検出器（図２の符号１２）において検出されるＸ線の検出結果の一例が示されている。図３における横軸は検出位置を示している。つまり、Ｘ線検出器（図２の符号１２）のＹ軸方向の一端から他端までのＹ軸上の位置を示している。また、図３における縦軸は、Ｙ軸上の各位置において検出されるＸ線のカウント値（検出値）を示している。
【００２８】
図３の検出結果は、測定台（図２の符号１４）に基準物（図２の符号５０）のみを載せた状態におけるＸ線の測定結果に対応している。基準物が存在しない検出位置では、透過率の大きいエア（空気）を透過したＸ線が検出されるため比較的カウント値が大きい。図３において、カウント値ＣＡはエアを透過したＸ線のカウント値である。これに対し、Ｘ線の透過率が低い基準物が存在する検出位置では、Ｘ線のカウント値が極端に低くなる。図３において、カウント値の極端に低い区間が基準物に対応する。
【００２９】
本実施形態では、基準物画像（図２の５０Ｉ）の長さとして、図３におけるカウント値の極端に低い区間の長さＬを計測する。例えば、エアを透過したカウント値ＣＡ（例えばＹ軸方向に沿ってエアのカウント値を平均した値）に０．９を乗じることにより閾値ＴＨを算出し、カウント値が閾値ＴＨ以下となる区間の長さＬを計測する。もちろん、閾値ＴＨを他の計算方法によって決定してもよい。
【００３０】
図４は、基準物５０の構造を説明するための図である。本実施形態では、基準物５０を透過したＸ線のカウント値が極端に低くなることを利用して基準物画像の長さを計測している（図３参照）。そのため、基準物５０は、Ｘ線の透過率の低い部材で形成される。例えば、タングステンなどの金属により基準物５０が形成される。
【００３１】
図４（Ａ）は、基準物５０が平板状の金属で形成されて接続部材５２を介して測定台１４に固定された例を示している。基準物５０の面の形状は、円、楕円、矩形などである。接続部材５２は、例えば、アクリルなどによって形成され、測定台１４から距離Ｈだけ離れた位置に基準物５０を固定する。
【００３２】
距離Ｈは、被検体内の測定対象部位と測定台１４との距離に対応した調整距離である。例えば、被検体内の腰椎を測定対象部位とする場合には、測定台１４上に寝かされた被検体内の腰椎の位置から測定台１４表面までの位置として、距離Ｈが４．５ｃｍ程度に設定される。基準物５０の位置を測定対象部位の位置に対応付ける（望ましくは一致させる）ことにより、測定対象部位に関する画像の拡大率をより正確に算出することができる。
【００３３】
図４（Ｂ）は、基準物５０が球状の金属で形成された例を示している。図４（Ｂ）に示す例において、基準物５０は直接的に測定台１４に固定されてもよいし、接続部材を介して測定台１４に固定されてもよい。基準物５０が球状の場合には、基準物５０の球の中心から測定台１４表面までの距離Ｈを調整距離とする。
【００３４】
なお、図４（Ａ）（Ｂ）に示した基準物５０の形状などは、あくまでも一例に過ぎず、例えば、測定対象部位などに応じて、基準物５０が他の形状に形成されてもよい。また、基準物５０は、拡大率や測定台１４の位置の確認のために利用されるため、これらの確認後に測定台１４から基準物５０を取り外してもよい。もちろん、被検体の計測の妨げとならない測定台１４の位置に基準物５０が取り付けられたままでもよい。
【００３５】
図５は、Ｘ線画像の拡大率に応じた縦横比のバランス調整を説明するための図である。図５には、Ｘ線画像形成部（図１の符号２０）において形成される画像データに対応したＸ線画像の一例が示されており、図５（Ａ）（Ｂ）の各画像内には、被検体内の測定対象部位である骨の画像（骨画像４０Ｉ）が映し出されている。なお、図５（Ａ）は、縦横比のバランス調整前の画像を示しており、図５（Ｂ）は、縦横比のバランス調整後の画像を示している。
【００３６】
図５（Ａ）（Ｂ）の各画像を形成する際には、例えば、図２に示すＸ線検出器１２とＸ線発生器１０とを互いに固定し且つ拡大率も固定した状態とし、被検体を載せた測定台１４に対して、Ｘ線検出器１２とＸ線発生器１０をＸ軸方向に沿ってスキャンさせ、さらに、Ｙ軸方向に沿ってスキャンラインを段階的に移動させてスキャンすることにより、Ｘ線検出器１２とＸ線発生器１０をＸＹ平面内において二次元的にスキャンさせる。これにより、図５に示すＸＹ平面内からＸ線の検出結果が得られて、その検出結果に対応したＸ線画像として、図５（Ａ）（Ｂ）の各画像が形成される。
【００３７】
図２を利用して説明したように、測定台１４のＺ軸方向の位置に応じて、Ｘ線画像のＹ軸方向の拡大率が変化する。そのため、仮に、Ｙ軸方向の拡大率とＸ軸方向の拡大率との間に相違があり、例えば、Ｙ軸方向の拡大率がＸ軸方向の拡大率よりも小さい状態でＸ線画像を形成してしまうと、図５（Ａ）に示すように、骨画像４０ＩがＹ軸方向に潰れたＸ線画像が形成されてしまう。
【００３８】
そこで、本実施形態においては、拡大率に応じた縦横比のバランス調整が行われる。つまり、図２を利用して説明した手法により、制御部（図１の符号３０）においてＹ軸方向の拡大率が算出されると、その算出結果に応じて、Ｘ線画像形成部（図１の符号２０）において縦横比のバランス調整が行われる。例えば、Ｘ線画像のＸ軸方向とＹ軸方向の少なくとも一方の拡大率を調整して、Ｘ軸方向とＹ軸方向の拡大率を一致させて、Ｘ線画像を形成する。これにより、図５（Ｂ）に示すように、Ｘ線画像全体の縦横比が調整され、実際の骨の縦横比に対応した（望ましくは、実際の骨の縦横比に一致した）骨画像４０Ｉが形成される。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施形態を説明した。上述した図１のＸ線測定装置によれば、例えば、被検体４０の大きさなどに応じて、測定台１４を移動させてＸ線画像の拡大率を調整することが可能になる。例えば、被検体４０が比較的小さい場合には、測定台１４をＸ線発生器１０側へ近づけて拡大率を大きくして分解能を向上させることができ、被検体４０が比較的大きい場合には、測定台１４をＸ線検出器１２側へ近づけて拡大率を小さくして測定領域を大きくすることができる。また、拡大率を変化させた場合においても、拡大率に応じて縦横比のバランス調整を行うことにより、縦横比のバランスが調整されたＸ線画像を形成することができる。
【００４０】
なお、上述した実施形態やその作用効果などは、あらゆる点で単なる例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明は、その本質を逸脱しない範囲で各種の変形形態を包含する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係るＸ線測定装置の全体構成を示す機能ブロック図である。
【図２】基準物を利用した拡大率の算出処理を説明するための図である。
【図３】基準物画像の大きさの検出処理を説明するための図である。
【図４】基準物の構造を説明するための図である。
【図５】拡大率に応じた縦横比のバランス調整を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  Ｘ線発生器、１２  Ｘ線検出器、２０  Ｘ線画像形成部、３０  制御部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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