Ｘ線撮影装置及び撮影方法
【課題】測定個所の骨プロフィールの平均画素値と、撮影条件に対するアルミニウム板の板厚と画素値の関係のデータベースとから骨塩量を求める。
【解決手段】Ｓ０１において、入力されたＸ線検出装置の有効領域全面のデジタル画像を入力する。次にＳ０２において、入力された有効領域全面のデジタル画像に対して、光電変換素子間のばらつきの補正や光電変換素子の経時的変化の補正やシェーディング等の補正処理を行った後に、Ｓ０３において操作者が指定した測定範囲の骨プロフィールの平均画素値を算出する。
Ｓ０４において算出した平均画素値に対応したアルミ厚さ当量をデータベースから算出し、骨塩量を求める。Ｓ０５において画像に関連付けて、Ｓ０４で算出したアルミ厚さ当量と撮影条件に対応するアルミステップの厚さと画素値の関係を得る。
【解決手段】Ｓ０１において、入力されたＸ線検出装置の有効領域全面のデジタル画像を入力する。次にＳ０２において、入力された有効領域全面のデジタル画像に対して、光電変換素子間のばらつきの補正や光電変換素子の経時的変化の補正やシェーディング等の補正処理を行った後に、Ｓ０３において操作者が指定した測定範囲の骨プロフィールの平均画素値を算出する。
Ｓ０４において算出した平均画素値に対応したアルミ厚さ当量をデータベースから算出し、骨塩量を求める。Ｓ０５において画像に関連付けて、Ｓ０４で算出したアルミ厚さ当量と撮影条件に対応するアルミステップの厚さと画素値の関係を得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者のＸ線撮影画像を取得し、このＸ線撮影画像から計測部位の骨塩量を算出するＸ線撮影装置及び撮影方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この数年、骨粗鬆症による大腿骨の骨折等が増加していることから、骨粗鬆症の早期発見、早期予防を目的として、骨粗鬆症検診を実施している市町村が増加し、Ｘ線撮影法による骨量測定によって骨折のリスクの高い人をスクリーニングしている。
【０００３】
この際の骨測定の方法としては、特許文献１、非特許文献１〜３に示すように、被検骨にＸ線を照射して得られたＸ線写真を基に、そのフィルムにおける影像の濃淡をマイクロデンシトメータにより測定して骨計測を行うＭＤ法、被検骨にガンマ線を照射して、透過したガンマ線の量を検出器により測定して骨計測を行うフォトン・アブソーブシオメトリ等が知られている。
【０００４】
ＭＤ法は骨折の診断や臓器や器官の診断のための装置として、広く普及しているＸ線撮影装置を用いて比較的容易に行うことができる。また、Ｘ線写真フィルムを用いる点で採用し易く、次第に普及してきている。なお、フォトン・アブソーブシオメトリに関しては、使用するガンマ線を発生させる装置がＸ線撮影装置と比較すると、一般に広く普及しているとは云い難い。
【０００５】
従来のＭＤ法による骨計測は次のように行われる。先ず、被検骨と共に階段状標準物質であるアルミニウム製のアルミステップにＸ線を照射し、図８に示すようなＸ線写真フィルムＦを得る。このフィルムＦを用いて骨計測を行うには、先ずフィルムＦにおける骨の影像において、Ａ−Ｂ線で示す第２中手骨の中間点を選定する。
【０００６】
スクリーニングの目的は大腿骨の骨折を防止することであるため、測定する部位は大腿骨であることが望ましいが、撮影し難いという問題がある。そこで、海綿骨と皮質骨の割合が大腿骨における割合に近く、撮影が容易な手の第２中手骨の中間点で測定を行うことが多い。
【０００７】
マイクロデンシトメータでは、Ｘ線写真フィルムＦにおいて、第２中手骨を横切るＡ−Ｂ線に沿って光を照射して得られる透過光の強度を測定し、走査された部位に対応した透過光の強度又は吸光度の線図を所定のチャート紙に記載する。更に、Ｘ線写真フィルムＦの左側に撮影されているアルミステップＡＳのフィルムＦにおける影像の縦断線上にマイクロデンシトメータを走査させて、得られた透過光の強度又は吸光度の線図についてもチャート紙に記載する。
【０００８】
このようにして得られた被検骨に関する吸光度と、アルミステップＡＳに関する吸光度のそれぞれの線図をディジタイザを用いてコンピュータに入力し、各点での被検骨の吸光度をアルミステップの厚さに変換する。
【０００９】
図９はこのようにして作成されたチャート図を示し、骨塩量（ｍ-ＢＭＤ）の指標であるアルミニウム板の厚さ当量（ｍｍＡｌ）は、ＡからＢまでのアルミニウム板の厚さの平均値を算出することで求まる。
【００１０】
このように、ＭＤ法による従来の骨塩量測定は、Ｘ線写真フィルムＦ上の被検骨について、測定範囲及びアルミチャートをマイクロデンシトメータで走査し、コンピュータに取り込むことで骨塩量を算出している。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−９５９４０号公報
【非特許文献１】放射線利用技術データベース：データ番号０３００９２ 骨粗鬆症検診におけるマススクリーニング
【非特許文献２】「骨代謝」第１３巻、１８７−１９５頁（１９８０年）
【非特許文献３】「骨代謝」第１４巻、９１−１０４頁（１９８１年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のＭＤ法による骨塩量計測では、撮影時に被検骨と共にアルミステップを同時に撮影しなければならないため、作業効率を考えると撮影装置に必ず１つのアルミステップが必要となる。装置の導入に伴い、新しいアルミステップを購入する必要があったり、撮影時にアルミステップを被検骨の近傍に設置する手間が発生したり、或いは対象となる被検骨は小さいのに、アルミステップ全体が写るように照射野領域を広げなければならず、被検者に与える付加の低減が望まれる。
【００１３】
本発明の目的は、骨塩量を自動的に求め得るＸ線撮影装置及び撮影方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係るＸ線撮影装置の技術的特徴は、画像データ中の目的とする領域中の所定の画素の値を取得する手段と、予め設定された撮影条件と骨塩量と関係を示す情報と前記所定の画素の値に基づいて骨塩量を求める手段とを備えることにある。
【００１５】
また、本発明に係るＸ線撮影方法の技術的特徴は、画像データ中の目的とする領域中の所定の画素の値を取得し、その後に予め設定された撮影条件と骨塩量と関係を示す情報と前記所定の画素の値に基づいて骨塩量を算出することにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るＸ線撮影装置によれば、被検骨と同時に階段状標準物質を撮影する必要がなく、必ずしも装置の導入に伴って新たな階段状標準物質を準備する必要がなく、無駄なコストを減少すると共に、階段状標準物質を被検骨の近傍に設置する手間がなくなる。また、作業効率の向上と操作者が本来の撮影業務に集中でき、階段状標準物質全体が入るように照射野領域を広げなくてもよいため、被検者に必要以上の被曝をさせることがなくなり、被検者の負荷低減となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を図１〜図７に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は被写体ＯをＸ線撮像する場合のＸ線撮影システムの概略図を示し、被写体Ｏの前方には、不要なＸ線を放射させないようにするＸ線照射野絞り１、Ｘ線を発生するＸ線管球２が配列されている。更に被写体Ｏの後方には、被写体Ｏを通過したＸ線を検出するＸ線検出装置３が配置されている。Ｘ線管球２には、Ｘ線管球２を制御するためのＸ線制御装置４が接続され、Ｘ線検出装置３及びＸ線制御装置４はコンピュータなどによる画像撮影制御装置５に接続されている。画像撮影制御装置５はタッチセンサから成る操作卓を有する液晶パネルによる簡易画像表示装置６に接続されると共に、ネットワーク７を介して画像診断システムであるＰＡＣＳ８に接続されている。
【００１８】
ここでＸ線検出装置３は、Ｘ線管球２から照射されたＸ線を固定撮像素子により検出してデジタル画像信号を得るためのＸ線検出器、散乱線を除去するグリッド、Ｘ線検出器の出力をデジタル画像信号として出力するためのＡ／Ｄ変換器から構成されている。
【００１９】
図２は簡易画像表示装置６の画面を示し、簡易画像表示装置６は撮影画像を表示すると同時に、画像撮影制御装置５の操作や出力する画像サイズの変更設定やメッセージとシーケンス状態の表示を行うことができる。なお、簡易画像表示装置６は画像撮影制御装置５の操作卓の表示をも兼ねていてもよい。
【００２０】
簡易画像表示装置６の画面には、撮影準備を行うための複数の表示部、ボタンが設けられ、患者情報表示部１１、撮影条件表示部１２、撮影方法選択ボタン１３、パラメータ変更ボタン１４、メッセージ表示部１５、設定ウィンドウ呼出ボタン１６、患者情報呼出ボタン１７が表示されている。
【００２１】
患者情報表示部１１は患者の氏名、ＩＤ、性別、生年月日等の患者情報を表示する領域であり、撮影条件表示部１２は撮影部位名、管電流、管電圧、照射時間、患者−管球間距離等の撮影条件を表示する領域である。また、患者情報は患者情報呼出ボタン１７をクリックし、図示しない患者情報入力ウィンドウを使用して入力する。
【００２２】
撮影条件は撮影方法選択ボタン１３をクリックすることで、自動的に設定される。撮影方法選択ボタン１３は状態維持ボタンであり、クリックするとキャンセルされるまで、ボタンが凹んだ状態になっており、選択された撮影方法が分かるようになっており、図２では「中手骨」が選択されている。また、撮影方法選択ボタン１３は撮影すべき部位の撮影条件、ＡＥＣ領域の設定、画像処理パラメータの設定や補正処理の設定や、絞りや、焦点サイズ等のジェネレータの設定がプリセットされている。
【００２３】
パラメータ変更ボタン１４は選択されている撮影方法選択ボタン１３のパラメータを変更するためのウィンドウを呼び出すためのものである。メッセージ表示部１５はメッセージやシステムの状態を表示し、設定ウィンドウ呼出ボタン１６は各種設定ウィンドウを呼び出すためのものである。
【００２４】
図３は画像撮影制御装置５のブロック構成図を示している。画像入力部２１の出力は補正処理部２２、平均画素値算出部２３、アルミ厚さ当量算出部２４を経て画像出力部２５に接続され、平均画素値算出部２３には測定範囲入力部２６の出力が接続されている。また、アルミ厚さ当量算出部２４には、撮影条件入力部２７の出力及びアルミステップ撮影部２８に基づき、アルミ厚さと画素値との関係を備えたデータベース２９の出力が接続されている。更に、測定範囲入力部２６の出力は撮影条件入力部２７に接続され、データベース２９の出力は画像出力部２５に接続されている。
【００２５】
画像入力部２１では、Ｘ線が曝射された後にＸ線検出装置３の有効画素領域の全てのデジタルデータを取得する。或いは、既にＸ線検出装置３から取得された有効画素領域のデジタル画像データをハードディスクなどの記憶媒体から取得してもよい。次の補正処理部２２では、センサを構成する光電変換素子間のばらつきの補正やセンサ素子の経時的変化の補正やシェーディング等の補正処理を行う。
【００２６】
次に測定範囲入力部２６により、図８のＡＢ断面に示すように被検骨の基準位置を指定する。この測定範囲入力部２６は簡易画像表示装置６から手動で基準位置を指定する方法でも、或いは撮影された画像から画像処理を行い、自動で基準位置を求める方法でも同様な効果が得られる。
【００２７】
自動で基準位置を求める方法は、例えば濃度の２回微分値でエッジを抽出するなどの画像処理で求めるか、予め性別、年齢、身長などで分類した統計的データを使用する。後者の場合では、被検骨の特定位置が常に画像の同じ位置になるように被検部位をセンサ上で固定する仕組みが必要となる。自動的に被検骨を抽出する方法においては、本発明では照射野を被検骨部に絞ることができるので、容易に精度良く対象部位を抽出できる。
【００２８】
続いて、基準点の平均画素値算出部２３において、ＡＢ断面における画素値の数をｎ、ＡＢ断面に沿った画素値の総和をＳとすると、平均画素値Ｐ＝Ｓ/ｎのように算出する。
【００２９】
撮影条件入力部２７では、管電流、管電圧、照射時間、管球−患者間距離など撮影条件を入力し、基準点のアルミ厚さ当量算出部２４では、基準点の平均画素値の算出部２３で求めた平均画素値に対するアルミ厚さ当量を、各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９から求める。各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９は、アルミ厚さ当量Ｙ（ｍｍＡｌ）とすると式（１）で表す関係のデータベースが保持されている。式（１）に、撮影条件と、平均画素値を代入することでアルミ当量Ｙを算出する。
Ｙ＝ｆ（管電圧、管電流、照射時間、管球-患者間距離、画素値）・・（１）
【００３０】
画像出力部２５では、画像と共にアルミ当量Ｙ（ｍｍＡｌ）と、表１に示したような、撮影条件に対応したアルミステップと画素値のデータをＰＡＣＳ８に転送する。
【００３１】
表１ アルミステップと画素値の関係
（６８ｋＶ、５０ｍＡ、２０ｍｓｅｃ、６０ｃｍ）
アルミ当量Ｙ（ｍｍＡｌ） １ ２ ３ ４ ５ ・・・ ２０
画素値 2000 1948 1892 1840 1788 ・・・ 1012
【００３２】
各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９は、アルミステップ撮影部２８を実行することにより構築される。即ち、撮影で使用する撮影条件で、アルミステップを撮影して、センサを構成する光電変換素子間のばらつきの補正やセンサ素子の経時的変化の補正やシェーディング等の補正処理を行う。補正処理後の画像より、それぞれのアルミの厚さに応じた画素値を得る。アルミステップはアルミニウム製の階段状標準物質であり、第二中手骨における骨塩量測定であれば、例えば、厚さ１（ｍｍ）から１（ｍｍ）刻みで厚さ２０（ｍｍ）までのものが使用される。
【００３３】
（データベースの作成方法）
操作者である放射線技師や医師が撮影を行う前に、撮影時と同様の撮影条件のアルミ厚さと画素値の関係をデータベースとして保持しておく。このため、操作者は撮影時と同じ条件でアルミステップを撮影する。ここでは、例えば表２に示すような中手骨における撮影条件で、アルミステップにＸ線を照射し撮影を行う。
【００３４】
表２
撮影条件 設定値
管球−患者間距離 ６００（ｍｍ）
照射野領域 ４０（ｍｍ）×３０（ｍｍ）
管電圧 ６８（ｋＶ）
管電流 ５０（ｍＡ）
照射時間 ２０（ｍＳ）
【００３５】
この際に、操作者はアルミステップの撮影準備を行うための撮影条件を入力して、撮影条件通りになっていることを確認した後に、アルミステップを被写体Ｏの代りにＸ線検出装置３の前の所定の位置において、アルミステップが全面照射されるように照射野絞り１を調整する。
【００３６】
このように撮影準備が整うと、Ｘ線検出装置３では画像撮影制御装置５からの固体撮像素子駆動制御信号を用いて固体撮像素子に電圧を加えることで、固体撮像素子に対して画像入力が何時あってもよい状態となるように準備される。設定された撮影条件は、Ｘ線検出装置３、Ｘ線制御装置４、画像撮影制御装置５に転送されて、指定したパラメータでの撮影可能な状態に待機する。
【００３７】
ここで、操作者が簡易画像表示装置６の近傍に据え付けられているＸ線曝射ボタンを押すと、曝射ボタンはＸ線管球２でＸ線を発生させるトリガとなる曝射信号を発生する。なお、曝射信号は曝射ボタンのセカンドスイッチを押下したときに発生し、Ｘ線制御装置４はＸ線管球２に対して曝射信号を送信し、これによりＸ線管球２からＸ線が発生する。発生した曝射信号は画像撮影制御装置５に一旦供給され、これを受けた画像撮影制御装置５は固体撮像素子がＸ線管球２からのＸ線を受け取ると画像化できる状態となっているか否かを確認し、Ｘ線検出装置３の準備が完了している場合に、Ｘ線制御装置４へ曝射信号を送り、Ｘ線管球２からＸ線が照射される。
【００３８】
Ｘ線管球２からのＸ線は照射野絞り１で絞られて、アルミステップ、グリッド及びシンチレータを順次に透過して、アルミステップの透過画像としてＸ線検出装置３に結像される。Ｘ線検出装置３において、Ｘ線像は固体撮像素子で光の強さに応じた電気信号が発生して、Ａ／Ｄ変換器を通すことによってデジタルＸ線画像が得られる。
【００３９】
この画像信号は画像撮影制御装置５に取り込まれ、取り込まれた画像はセンサを構成する光電変換素子間のばらつきの補正、センサ素子の経時的変化の補正や散乱線補正、グリッド補正、放射状に照射されるＸ線の位置の補正であるシェーディング補正などの各種補正処理を行った後に、図示しないＬＵＴテーブル保持部で保持されているＬＵＴを参照して濃度変換を行う。アルミステップの画像から各アルミステップの平均画素値が求まり、また図示しないアルミステップ濃度測定画面において、各アルミステップの厚さを入力することで、前記の表１のようなアルミニウムの厚さと画素値の関連が得られる。
【００４０】
図４はアルミステップ撮影部２８の出力を実行して撮影を行い各種補正処理を施した後に、画素値とアルミ厚さの関係を算出したグラフ図である。各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９に、このような画素値とアルミ厚さの関係を保持しておく。
【００４１】
以上の作業で、画素値とアルミ厚さの関係データベース２９が作成されたので、アルミステップを併置せず被検者の対象部位のみを単独で撮影して、骨塩量を求めることが可能になる。
【００４２】
（骨密度の測定方法）
被検体である被写体Ｏを撮像する際には、操作者は撮影準備を行うために図２に示す簡易画像表示装置６の画面から患者情報と撮影方法を決定する。患者情報は患者ボタン１７をクリックすることにより、呼び出される患者入力画面から入力するか、或いは入力業務の効率化や誤入力防止という観点から、磁気カードやバーコードから入力したり、ネットワーク７を介して病院内情報システム（ＨＩＳ）や放射線情報システム（ＲＩＳ）から入力する。そして、入力された患者情報は患者情報表示部１１に表示される。
【００４３】
撮影部位を設定するために、所望の撮影方法選択ボタン１３をクリックする。本実施例では第２中手骨の撮影をするため、「中手骨」と記載された撮影方法選択ボタン１３をクリックする。撮影方法選択ボタン１３を選定することで、撮影パラメータ、補正処理、ジェネレータ設定のパラメータのプリセット値が設定され、撮影パラメータの一部は図２の撮影条件表示部１２に表示される。「中手骨」の撮影条件は表１の通り、管電圧６８ｋＶ、管電流５０ｍＡ、照射時間２０ｍＳ、管球−患者間距離６００ｍｍで行う。
【００４４】
パラメータ変更ボタン１４をクリックすることで、パラメータ変更ウィンドウが呼び出され、撮影パラメータ、補正処理、ジェネレータ設定のパラメータの変更が可能であるが、ここでは変更しない。
【００４５】
被写体Ｏを図１に示すようにＸ線検出装置３の前に位置させて、Ｘ線検出装置３に対して適切な位置になるようにポジショニングを行う。図５はＸ線検出装置３の有効領域Ｒと、照射野領域Ｔの関係の説明図であり、本実施例のＸ線検出装置３においては、被検部位とアルミステップを同時に曝射しなくとも済むので、照射野領域Ｔをアルミステップの大きさに合わせずに、被検骨である第２中手骨が入る領域に絞ることができる。
【００４６】
このようにして撮影準備が整うと、固体撮像素子に対して被写体Ｏの画像入力が、何時行われてもよい状態となるように準備される。また、撮影方法選択ボタン１３により呼び出されプリセットされた各種パラメータは、Ｘ線検出装置３、Ｘ線制御装置４、画像撮影制御装置５に転送されて、指定したパラメータでの撮影可能な状態に待機する。
【００４７】
ここで、アルミステップを撮影したときと同様に、操作者が簡易画像表示装置６の近傍に据え付けられているＸ線曝射ボタンを押下して、Ｘ線管球２からＸ線を照射する。Ｘ線管球２からのＸ線は照射野絞り１で絞られて、アルミステップ、グリッド及びシンチレータを順次に透過して、アルミステップの透過画像としてＸ線検出装置３に結像される。Ｘ線検出装置３において、Ｘ線像は固体撮像素子で光の強さに応じた電気信号が発生して、Ａ／Ｄ変換器を通すことによってデジタルＸ線画像が得られる。
【００４８】
この画像信号は画像撮影制御装置５に取り込まれ、画像入力部２１ではＸ線が曝射された後に、Ｘ線検出装置３の有効画素領域の全てのデジタルデータを取得する。或いは、既にＸ線検出装置３で取得された有効画素領域のデジタル画像データを、ハードディスク等の記憶媒体から取得してもよい。この画像入力部２１で取得したデジタル画像データは補正処理部２２に出力され、Ｘ線検出装置３を構成する光電変換素子間のばらつきの補正や、光電変換素子の経時的変化の補正やシェーディング等の補正処理を行う。
【００４９】
撮影条件入力部２７では、管電流、管電圧、照射時間、管球−患者間距離等撮影条件を、基準点のアルミ厚さ当量算出部２４に出力する。平均画素値算出部２３で求めた平均画素値に対するアルミ厚さ当量を、各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９から算出する。各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９には、前出のアルミ厚さ当量Ｙ（ｍｍＡｌ）を求める式（１）で表す関係のデータベースが保持されている。式（１）では、撮影条件と平均画素値を代入することでアルミ当量Ｙを算出する。
【００５０】
続いて、画像出力部２５では画像と共にアルミ当量Ｙ（ｍｍＡｌ）と、前記の表２に示すような撮影条件（６８ｋＶ、５０ｍＡ、２０ｍＳ、６００ｍｍ）に対応したアルミステップと画素値のデータをＰＡＣＳ８に転送する。
【００５１】
図６は処理手順のフローチャート図を示し、先ずステップＳ０１において、入力されたＸ線検出装置３の有効領域全面の被写体Ｏのデジタル画像を入力する。次に、ステップＳ０２において、ステップＳ０１で入力されたＸ線検出装置３の有効領域全面のデジタル画像に対して、光電変換素子間のばらつきの補正や光電変換素子の経時的変化の補正やシェーディング等の補正処理を行った後に、ステップＳ０３において操作者が指定した測定範囲の骨プロフィールの平均画素値を算出する。
【００５２】
続いて、ステップＳ０４において、ステップＳ０３において算出した平均画素値に対応したアルミ厚さ当量をデータベース２９から算出する。ステップＳ０５において画像に関連付けて、ステップＳ０４で算出したアルミ厚さ当量と撮影条件に対応するアルミステップの厚さと画素値の関係をＰＡＣＳ８に出力する。
【００５３】
この処理手順について具体的に説明すると、測定範囲入力部２６により図８に示したように被検骨の基準位置を指定し、基準点の平均画素値算出部２３に出力する。測定範囲入力部２６からの入力は、簡易画像表示装置６から手動で基準位置を指定する方法でも、或いは撮影された画像から画像処理を行い、自動で基準位置を求める方法でも得られる。
【００５４】
自動的に基準位置を求める方法では、例えば濃度の２回微分値でエッジを抽出する等の画像処理で求めるか、予め性別、年齢、身長等で分類した統計的データに基づいて基準位置を決める。後者の場合では、被検骨の特定位置が常に画像の同じ位置になるように、被検部位をＸ線検出装置３上で固定する仕組みが必要となる。自動的に被検骨を抽出する方法においては、本実施例ではＸ線をＸ線照射野絞り１により被検骨部に絞ることができるので、容易にかつ精度良く対象部位を抽出できる。
【００５５】
また、撮影画像を簡易画像表示装置６に表示するため、この画像に濃度変換処理の基準となる濃度変換カーブであるＬＵＴを用いて濃度変換を施し、別のフレームメモリに保持する。濃度変換が行われた画像データは、簡易画像表示装置６上に図７に示すように表示される。このとき、被検骨の画像の近傍にアルミステップＡＳを表示する。データベース２９により、今回の撮影条件に対応したアルミ厚さと画素値の表２の関係を得て、この画素値をＬＵＴで変換することで表示濃度が求まる。所定の長さをステップ数で分割することで各ステップ幅が求まり、各ステップの左側にステップ厚さの数字を記載することで、図７に示すような表示が可能になる。
【００５６】
操作者はこの画像上で、骨塩測定の基準点となるＡ、Ｂ点を指定する。なお、線分Ａ−Ｂは第二中手骨の軸線に垂直な直線である。このとき、Ａ、Ｂ点を指定するための補助として、Ａ−Ｂ断面のプロフィール（Ａ−Ｂ断面の画素値の分布図）を表示してもよいし、Ａ、Ｂ点を自動計測してもよい。
【００５７】
このようにして、指定された測定点は測定範囲入力部２６により入力され、測定範囲における平均画素値が基準点の平均画素値算出部２３により計算される。Ａ−Ｂ断面における画素値の数をｎ、Ａ−Ｂ断面に沿った画素値の総和をＳとすると、平均画素値ＰはＰ＝Ｓ／ｎとして算出される。このときの画像データは、ＬＵＴ変換される前のデータが使われ、平均画素値ＰをＬＵＴ変換して、図７に示すアルミステップＡＳの対応する個所に矢印を付することで、アルミステップＡＳの何処に対応するかが視覚的に分かるようになる。
【００５８】
撮影条件入力部２７では、管電流、管電圧、照射時間、管球-患者間距離等撮影条件を入力し、基準点のアルミ厚さ当量算出部２４では、基準点の平均画素値算出部２３で求めた平均画素値Ｐに対するアルミ厚さ当量Ｙを、データベース２９から求める。データベース２９から表２の関係が得られるので、予め最小二乗法等により式（１）に数値を代入した式（２）を導いておく。
Ｙ＝ｆ（６８ｋＶ、５０ｍＡ、２０ｍ、６００ｍｍ、画素値）・・（２）
【００５９】
式（２）の画素値に、基準点の平均画素値算出部２３で求めた平均画素値Ｐを入力すると、対応するアルミ厚さ当量Ｙが算出される。
【００６０】
Ｙ＝９．５であれば、先に求めた矢印個所は９．５（ｍｍＡｌ）となるため、図７に示すように表示される。
【００６１】
骨計測が終了すると、検査終了ボタンを押下することで撮影が完了すると共に、画像出力部２５によりＰＡＣＳ８へ画像が転送される。このとき、画像に付帯して、骨塩量であるアルミ厚さ当量と、表２のようなアルミステップと画素値の関係を出力する。或いは、表２のようなアルミステップと画素値の関係を図７のアルミステップＡＳの図として画像に焼き付けてもよい。このように、表２のようなアルミステップと画素値の関係を出力することで、ＰＡＣＳ８側でも骨塩量の測定が可能になる。
【００６２】
Ｘ線検出装置３に組み込まれているＸ線検出器は、１０万回程度の曝射に耐えられるように設計されているが、曝射回数が多くなると、その性能が劣化してゆく、或いは経年的にその性能は劣化してゆくことが知られている。従って、データベース２９を適当なタイミングで更新しないと、正しい骨塩量が算出できなくなることになる。そこで、実施例では所定の曝射回数に達した、或いはアルミステップと画素値のデータを取ってからの所定の時間経過したという何れかの条件を満たしているときに、「データベース２９を更新して下さい」というメッセージを簡易画像表示装置６に表示する。
【００６３】
以上の例では、アルミ厚さと画素値の関係からアルミ厚さ当量を求めていたが、アルミ厚さと濃度の関係からアルミ厚さ当量を求めてもよい。この場合に、ＬＵＴにより変換した画像によって測定範囲の平均濃度を求め、この平均濃度とアルミ厚さと濃度の関係から、アルミ厚さ当量を求めることができる。
【００６４】
また、階段状標準物質の材質は通常では実施例のようにアルミニウムが使用されるが、他の材質のものでも同様の効果が得られる。その場合に、この材質のテストステップの物理量と画素値の関係の他に、テストステップの物理量と骨塩量との関連をデータベースに保持しておくことが必要である。本実施例では、このデータベースを合わせて、撮影条件に対する骨塩量と画素値の関係のデータベースとしている。
【００６５】
実施例では、図２に示す撮影準備を行うための画面から撮影方法ボタン１３をクリックすることで、撮影条件が決まり撮影条件入力部２７から入力されたが、Ｘ線制御装置４の操作卓から撮影条件を入力してもよい。また、ＡＥＣと呼ばれるＸ線量制御機構により照射Ｘ線をモニタする場合に、設定した照射時間に達しない状態でＸ線が遮断されてしまうので、Ｘ線制御装置４やＲＩＳから実曝射条件として、撮影条件を入力してもよい。
【００６６】
上記の例では、「中手骨」の撮影条件について説明したが、他の部位であっても、或いは他の撮影条件であっても同様の作用効果が得られる。この場合に、予めアルミステップ撮影部２８で撮影を行う撮影条件でアルミステップＡＳを撮影し、アルミ厚さと画素値の関係を得ておくか、所定の複数の撮影条件下でアルミチャートを撮影しておき、これらの撮影条件から所望の撮影条件に対するアルミ厚さと画素値の関係を算出して求めることができる。
【００６７】
更に、より正確に骨塩量を測定する場合は、特許文献２で開示されているように、出口線量計で測定した線量とアルミステップ面積と照射領域面積から、アルミステップの被曝射面積線量を算出して、この値を撮影条件の１つとしてデータベースに保持すればよい。撮影時にも、出口線量計で測定した線量とアルミステップ面積と照射領域面積から、アルミステップ相当の面積が受ける線量が算出できて、前述したデータベースから該当するアルミ厚さと画素値との関係が得られる。
【００６８】
同時に、特許文献２で開示されているように、出口線量計を使わないで済むように、Ｘ線を受けたＸ線検出装置３が発生した単位面積当りの電荷量から、Ｘ線検出装置３が受けたＸ線の単位面積当りの面積被曝量に変換するための面積線量変換係数ｋを使用して、被曝面積線量を求めてもよい。なお、この面積線量変換係数ｋは非線形の関数又は参照テーブルによって与えてもよい。
【００６９】
以上の説明は、本発明の好ましい実施例であるが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７０】
【特許文献２】特開２００４−６９４４１号公報
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】Ｘ線撮影システムの概略図である。
【図２】撮影準備を行う画面の説明図である。
【図３】画像撮影制御装置のブロック回路構成図である。
【図４】アルミ厚さと画素値の関係のグラフ図である。
【図５】被検骨と照射野の関係の説明図である。
【図６】動作フローチャート図である。
【図７】撮影画像表示の説明図である。
【図８】従来のＭＤ法によるＸ線写真フィルムの説明図である。
【図９】被検骨の位置に対するアルミ板厚さの関係のチャート図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ Ｘ線照射野絞り
２ Ｘ線管球
３ Ｘ線検出装置
５ 画像撮影制御装置
６ 簡易画像表示装置
７ ネットワーク
８ ＰＡＣＳ
１１ 患者情報表示部
１２ 撮影条件表示部
１３ 撮影方法選択ボタン
１４ パラメータ変更ボタン
１５ メッセージ表示部
１６ 設定ウィンドウ呼出ボタン
１７ 患者情報呼出ボタン
２１ 画像入力部
２２ 補正処理部
２３ 平均画素値算出部
２４ アルミ厚さ当量算出部
２５ 画像出力部
２６ 測定範囲入力部
２７ 撮影条件入力部
２８ アルミステップ撮影部
２９ アルミ厚さと画素値とのデータベース
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者のＸ線撮影画像を取得し、このＸ線撮影画像から計測部位の骨塩量を算出するＸ線撮影装置及び撮影方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この数年、骨粗鬆症による大腿骨の骨折等が増加していることから、骨粗鬆症の早期発見、早期予防を目的として、骨粗鬆症検診を実施している市町村が増加し、Ｘ線撮影法による骨量測定によって骨折のリスクの高い人をスクリーニングしている。
【０００３】
この際の骨測定の方法としては、特許文献１、非特許文献１〜３に示すように、被検骨にＸ線を照射して得られたＸ線写真を基に、そのフィルムにおける影像の濃淡をマイクロデンシトメータにより測定して骨計測を行うＭＤ法、被検骨にガンマ線を照射して、透過したガンマ線の量を検出器により測定して骨計測を行うフォトン・アブソーブシオメトリ等が知られている。
【０００４】
ＭＤ法は骨折の診断や臓器や器官の診断のための装置として、広く普及しているＸ線撮影装置を用いて比較的容易に行うことができる。また、Ｘ線写真フィルムを用いる点で採用し易く、次第に普及してきている。なお、フォトン・アブソーブシオメトリに関しては、使用するガンマ線を発生させる装置がＸ線撮影装置と比較すると、一般に広く普及しているとは云い難い。
【０００５】
従来のＭＤ法による骨計測は次のように行われる。先ず、被検骨と共に階段状標準物質であるアルミニウム製のアルミステップにＸ線を照射し、図８に示すようなＸ線写真フィルムＦを得る。このフィルムＦを用いて骨計測を行うには、先ずフィルムＦにおける骨の影像において、Ａ−Ｂ線で示す第２中手骨の中間点を選定する。
【０００６】
スクリーニングの目的は大腿骨の骨折を防止することであるため、測定する部位は大腿骨であることが望ましいが、撮影し難いという問題がある。そこで、海綿骨と皮質骨の割合が大腿骨における割合に近く、撮影が容易な手の第２中手骨の中間点で測定を行うことが多い。
【０００７】
マイクロデンシトメータでは、Ｘ線写真フィルムＦにおいて、第２中手骨を横切るＡ−Ｂ線に沿って光を照射して得られる透過光の強度を測定し、走査された部位に対応した透過光の強度又は吸光度の線図を所定のチャート紙に記載する。更に、Ｘ線写真フィルムＦの左側に撮影されているアルミステップＡＳのフィルムＦにおける影像の縦断線上にマイクロデンシトメータを走査させて、得られた透過光の強度又は吸光度の線図についてもチャート紙に記載する。
【０００８】
このようにして得られた被検骨に関する吸光度と、アルミステップＡＳに関する吸光度のそれぞれの線図をディジタイザを用いてコンピュータに入力し、各点での被検骨の吸光度をアルミステップの厚さに変換する。
【０００９】
図９はこのようにして作成されたチャート図を示し、骨塩量（ｍ-ＢＭＤ）の指標であるアルミニウム板の厚さ当量（ｍｍＡｌ）は、ＡからＢまでのアルミニウム板の厚さの平均値を算出することで求まる。
【００１０】
このように、ＭＤ法による従来の骨塩量測定は、Ｘ線写真フィルムＦ上の被検骨について、測定範囲及びアルミチャートをマイクロデンシトメータで走査し、コンピュータに取り込むことで骨塩量を算出している。
【００１１】
【特許文献１】特開平５−９５９４０号公報
【非特許文献１】放射線利用技術データベース：データ番号０３００９２ 骨粗鬆症検診におけるマススクリーニング
【非特許文献２】「骨代謝」第１３巻、１８７−１９５頁（１９８０年）
【非特許文献３】「骨代謝」第１４巻、９１−１０４頁（１９８１年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のＭＤ法による骨塩量計測では、撮影時に被検骨と共にアルミステップを同時に撮影しなければならないため、作業効率を考えると撮影装置に必ず１つのアルミステップが必要となる。装置の導入に伴い、新しいアルミステップを購入する必要があったり、撮影時にアルミステップを被検骨の近傍に設置する手間が発生したり、或いは対象となる被検骨は小さいのに、アルミステップ全体が写るように照射野領域を広げなければならず、被検者に与える付加の低減が望まれる。
【００１３】
本発明の目的は、骨塩量を自動的に求め得るＸ線撮影装置及び撮影方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するための本発明に係るＸ線撮影装置の技術的特徴は、画像データ中の目的とする領域中の所定の画素の値を取得する手段と、予め設定された撮影条件と骨塩量と関係を示す情報と前記所定の画素の値に基づいて骨塩量を求める手段とを備えることにある。
【００１５】
また、本発明に係るＸ線撮影方法の技術的特徴は、画像データ中の目的とする領域中の所定の画素の値を取得し、その後に予め設定された撮影条件と骨塩量と関係を示す情報と前記所定の画素の値に基づいて骨塩量を算出することにある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るＸ線撮影装置によれば、被検骨と同時に階段状標準物質を撮影する必要がなく、必ずしも装置の導入に伴って新たな階段状標準物質を準備する必要がなく、無駄なコストを減少すると共に、階段状標準物質を被検骨の近傍に設置する手間がなくなる。また、作業効率の向上と操作者が本来の撮影業務に集中でき、階段状標準物質全体が入るように照射野領域を広げなくてもよいため、被検者に必要以上の被曝をさせることがなくなり、被検者の負荷低減となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を図１〜図７に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は被写体ＯをＸ線撮像する場合のＸ線撮影システムの概略図を示し、被写体Ｏの前方には、不要なＸ線を放射させないようにするＸ線照射野絞り１、Ｘ線を発生するＸ線管球２が配列されている。更に被写体Ｏの後方には、被写体Ｏを通過したＸ線を検出するＸ線検出装置３が配置されている。Ｘ線管球２には、Ｘ線管球２を制御するためのＸ線制御装置４が接続され、Ｘ線検出装置３及びＸ線制御装置４はコンピュータなどによる画像撮影制御装置５に接続されている。画像撮影制御装置５はタッチセンサから成る操作卓を有する液晶パネルによる簡易画像表示装置６に接続されると共に、ネットワーク７を介して画像診断システムであるＰＡＣＳ８に接続されている。
【００１８】
ここでＸ線検出装置３は、Ｘ線管球２から照射されたＸ線を固定撮像素子により検出してデジタル画像信号を得るためのＸ線検出器、散乱線を除去するグリッド、Ｘ線検出器の出力をデジタル画像信号として出力するためのＡ／Ｄ変換器から構成されている。
【００１９】
図２は簡易画像表示装置６の画面を示し、簡易画像表示装置６は撮影画像を表示すると同時に、画像撮影制御装置５の操作や出力する画像サイズの変更設定やメッセージとシーケンス状態の表示を行うことができる。なお、簡易画像表示装置６は画像撮影制御装置５の操作卓の表示をも兼ねていてもよい。
【００２０】
簡易画像表示装置６の画面には、撮影準備を行うための複数の表示部、ボタンが設けられ、患者情報表示部１１、撮影条件表示部１２、撮影方法選択ボタン１３、パラメータ変更ボタン１４、メッセージ表示部１５、設定ウィンドウ呼出ボタン１６、患者情報呼出ボタン１７が表示されている。
【００２１】
患者情報表示部１１は患者の氏名、ＩＤ、性別、生年月日等の患者情報を表示する領域であり、撮影条件表示部１２は撮影部位名、管電流、管電圧、照射時間、患者−管球間距離等の撮影条件を表示する領域である。また、患者情報は患者情報呼出ボタン１７をクリックし、図示しない患者情報入力ウィンドウを使用して入力する。
【００２２】
撮影条件は撮影方法選択ボタン１３をクリックすることで、自動的に設定される。撮影方法選択ボタン１３は状態維持ボタンであり、クリックするとキャンセルされるまで、ボタンが凹んだ状態になっており、選択された撮影方法が分かるようになっており、図２では「中手骨」が選択されている。また、撮影方法選択ボタン１３は撮影すべき部位の撮影条件、ＡＥＣ領域の設定、画像処理パラメータの設定や補正処理の設定や、絞りや、焦点サイズ等のジェネレータの設定がプリセットされている。
【００２３】
パラメータ変更ボタン１４は選択されている撮影方法選択ボタン１３のパラメータを変更するためのウィンドウを呼び出すためのものである。メッセージ表示部１５はメッセージやシステムの状態を表示し、設定ウィンドウ呼出ボタン１６は各種設定ウィンドウを呼び出すためのものである。
【００２４】
図３は画像撮影制御装置５のブロック構成図を示している。画像入力部２１の出力は補正処理部２２、平均画素値算出部２３、アルミ厚さ当量算出部２４を経て画像出力部２５に接続され、平均画素値算出部２３には測定範囲入力部２６の出力が接続されている。また、アルミ厚さ当量算出部２４には、撮影条件入力部２７の出力及びアルミステップ撮影部２８に基づき、アルミ厚さと画素値との関係を備えたデータベース２９の出力が接続されている。更に、測定範囲入力部２６の出力は撮影条件入力部２７に接続され、データベース２９の出力は画像出力部２５に接続されている。
【００２５】
画像入力部２１では、Ｘ線が曝射された後にＸ線検出装置３の有効画素領域の全てのデジタルデータを取得する。或いは、既にＸ線検出装置３から取得された有効画素領域のデジタル画像データをハードディスクなどの記憶媒体から取得してもよい。次の補正処理部２２では、センサを構成する光電変換素子間のばらつきの補正やセンサ素子の経時的変化の補正やシェーディング等の補正処理を行う。
【００２６】
次に測定範囲入力部２６により、図８のＡＢ断面に示すように被検骨の基準位置を指定する。この測定範囲入力部２６は簡易画像表示装置６から手動で基準位置を指定する方法でも、或いは撮影された画像から画像処理を行い、自動で基準位置を求める方法でも同様な効果が得られる。
【００２７】
自動で基準位置を求める方法は、例えば濃度の２回微分値でエッジを抽出するなどの画像処理で求めるか、予め性別、年齢、身長などで分類した統計的データを使用する。後者の場合では、被検骨の特定位置が常に画像の同じ位置になるように被検部位をセンサ上で固定する仕組みが必要となる。自動的に被検骨を抽出する方法においては、本発明では照射野を被検骨部に絞ることができるので、容易に精度良く対象部位を抽出できる。
【００２８】
続いて、基準点の平均画素値算出部２３において、ＡＢ断面における画素値の数をｎ、ＡＢ断面に沿った画素値の総和をＳとすると、平均画素値Ｐ＝Ｓ/ｎのように算出する。
【００２９】
撮影条件入力部２７では、管電流、管電圧、照射時間、管球−患者間距離など撮影条件を入力し、基準点のアルミ厚さ当量算出部２４では、基準点の平均画素値の算出部２３で求めた平均画素値に対するアルミ厚さ当量を、各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９から求める。各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９は、アルミ厚さ当量Ｙ（ｍｍＡｌ）とすると式（１）で表す関係のデータベースが保持されている。式（１）に、撮影条件と、平均画素値を代入することでアルミ当量Ｙを算出する。
Ｙ＝ｆ（管電圧、管電流、照射時間、管球-患者間距離、画素値）・・（１）
【００３０】
画像出力部２５では、画像と共にアルミ当量Ｙ（ｍｍＡｌ）と、表１に示したような、撮影条件に対応したアルミステップと画素値のデータをＰＡＣＳ８に転送する。
【００３１】
表１ アルミステップと画素値の関係
（６８ｋＶ、５０ｍＡ、２０ｍｓｅｃ、６０ｃｍ）
アルミ当量Ｙ（ｍｍＡｌ） １ ２ ３ ４ ５ ・・・ ２０
画素値 2000 1948 1892 1840 1788 ・・・ 1012
【００３２】
各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９は、アルミステップ撮影部２８を実行することにより構築される。即ち、撮影で使用する撮影条件で、アルミステップを撮影して、センサを構成する光電変換素子間のばらつきの補正やセンサ素子の経時的変化の補正やシェーディング等の補正処理を行う。補正処理後の画像より、それぞれのアルミの厚さに応じた画素値を得る。アルミステップはアルミニウム製の階段状標準物質であり、第二中手骨における骨塩量測定であれば、例えば、厚さ１（ｍｍ）から１（ｍｍ）刻みで厚さ２０（ｍｍ）までのものが使用される。
【００３３】
（データベースの作成方法）
操作者である放射線技師や医師が撮影を行う前に、撮影時と同様の撮影条件のアルミ厚さと画素値の関係をデータベースとして保持しておく。このため、操作者は撮影時と同じ条件でアルミステップを撮影する。ここでは、例えば表２に示すような中手骨における撮影条件で、アルミステップにＸ線を照射し撮影を行う。
【００３４】
表２
撮影条件 設定値
管球−患者間距離 ６００（ｍｍ）
照射野領域 ４０（ｍｍ）×３０（ｍｍ）
管電圧 ６８（ｋＶ）
管電流 ５０（ｍＡ）
照射時間 ２０（ｍＳ）
【００３５】
この際に、操作者はアルミステップの撮影準備を行うための撮影条件を入力して、撮影条件通りになっていることを確認した後に、アルミステップを被写体Ｏの代りにＸ線検出装置３の前の所定の位置において、アルミステップが全面照射されるように照射野絞り１を調整する。
【００３６】
このように撮影準備が整うと、Ｘ線検出装置３では画像撮影制御装置５からの固体撮像素子駆動制御信号を用いて固体撮像素子に電圧を加えることで、固体撮像素子に対して画像入力が何時あってもよい状態となるように準備される。設定された撮影条件は、Ｘ線検出装置３、Ｘ線制御装置４、画像撮影制御装置５に転送されて、指定したパラメータでの撮影可能な状態に待機する。
【００３７】
ここで、操作者が簡易画像表示装置６の近傍に据え付けられているＸ線曝射ボタンを押すと、曝射ボタンはＸ線管球２でＸ線を発生させるトリガとなる曝射信号を発生する。なお、曝射信号は曝射ボタンのセカンドスイッチを押下したときに発生し、Ｘ線制御装置４はＸ線管球２に対して曝射信号を送信し、これによりＸ線管球２からＸ線が発生する。発生した曝射信号は画像撮影制御装置５に一旦供給され、これを受けた画像撮影制御装置５は固体撮像素子がＸ線管球２からのＸ線を受け取ると画像化できる状態となっているか否かを確認し、Ｘ線検出装置３の準備が完了している場合に、Ｘ線制御装置４へ曝射信号を送り、Ｘ線管球２からＸ線が照射される。
【００３８】
Ｘ線管球２からのＸ線は照射野絞り１で絞られて、アルミステップ、グリッド及びシンチレータを順次に透過して、アルミステップの透過画像としてＸ線検出装置３に結像される。Ｘ線検出装置３において、Ｘ線像は固体撮像素子で光の強さに応じた電気信号が発生して、Ａ／Ｄ変換器を通すことによってデジタルＸ線画像が得られる。
【００３９】
この画像信号は画像撮影制御装置５に取り込まれ、取り込まれた画像はセンサを構成する光電変換素子間のばらつきの補正、センサ素子の経時的変化の補正や散乱線補正、グリッド補正、放射状に照射されるＸ線の位置の補正であるシェーディング補正などの各種補正処理を行った後に、図示しないＬＵＴテーブル保持部で保持されているＬＵＴを参照して濃度変換を行う。アルミステップの画像から各アルミステップの平均画素値が求まり、また図示しないアルミステップ濃度測定画面において、各アルミステップの厚さを入力することで、前記の表１のようなアルミニウムの厚さと画素値の関連が得られる。
【００４０】
図４はアルミステップ撮影部２８の出力を実行して撮影を行い各種補正処理を施した後に、画素値とアルミ厚さの関係を算出したグラフ図である。各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９に、このような画素値とアルミ厚さの関係を保持しておく。
【００４１】
以上の作業で、画素値とアルミ厚さの関係データベース２９が作成されたので、アルミステップを併置せず被検者の対象部位のみを単独で撮影して、骨塩量を求めることが可能になる。
【００４２】
（骨密度の測定方法）
被検体である被写体Ｏを撮像する際には、操作者は撮影準備を行うために図２に示す簡易画像表示装置６の画面から患者情報と撮影方法を決定する。患者情報は患者ボタン１７をクリックすることにより、呼び出される患者入力画面から入力するか、或いは入力業務の効率化や誤入力防止という観点から、磁気カードやバーコードから入力したり、ネットワーク７を介して病院内情報システム（ＨＩＳ）や放射線情報システム（ＲＩＳ）から入力する。そして、入力された患者情報は患者情報表示部１１に表示される。
【００４３】
撮影部位を設定するために、所望の撮影方法選択ボタン１３をクリックする。本実施例では第２中手骨の撮影をするため、「中手骨」と記載された撮影方法選択ボタン１３をクリックする。撮影方法選択ボタン１３を選定することで、撮影パラメータ、補正処理、ジェネレータ設定のパラメータのプリセット値が設定され、撮影パラメータの一部は図２の撮影条件表示部１２に表示される。「中手骨」の撮影条件は表１の通り、管電圧６８ｋＶ、管電流５０ｍＡ、照射時間２０ｍＳ、管球−患者間距離６００ｍｍで行う。
【００４４】
パラメータ変更ボタン１４をクリックすることで、パラメータ変更ウィンドウが呼び出され、撮影パラメータ、補正処理、ジェネレータ設定のパラメータの変更が可能であるが、ここでは変更しない。
【００４５】
被写体Ｏを図１に示すようにＸ線検出装置３の前に位置させて、Ｘ線検出装置３に対して適切な位置になるようにポジショニングを行う。図５はＸ線検出装置３の有効領域Ｒと、照射野領域Ｔの関係の説明図であり、本実施例のＸ線検出装置３においては、被検部位とアルミステップを同時に曝射しなくとも済むので、照射野領域Ｔをアルミステップの大きさに合わせずに、被検骨である第２中手骨が入る領域に絞ることができる。
【００４６】
このようにして撮影準備が整うと、固体撮像素子に対して被写体Ｏの画像入力が、何時行われてもよい状態となるように準備される。また、撮影方法選択ボタン１３により呼び出されプリセットされた各種パラメータは、Ｘ線検出装置３、Ｘ線制御装置４、画像撮影制御装置５に転送されて、指定したパラメータでの撮影可能な状態に待機する。
【００４７】
ここで、アルミステップを撮影したときと同様に、操作者が簡易画像表示装置６の近傍に据え付けられているＸ線曝射ボタンを押下して、Ｘ線管球２からＸ線を照射する。Ｘ線管球２からのＸ線は照射野絞り１で絞られて、アルミステップ、グリッド及びシンチレータを順次に透過して、アルミステップの透過画像としてＸ線検出装置３に結像される。Ｘ線検出装置３において、Ｘ線像は固体撮像素子で光の強さに応じた電気信号が発生して、Ａ／Ｄ変換器を通すことによってデジタルＸ線画像が得られる。
【００４８】
この画像信号は画像撮影制御装置５に取り込まれ、画像入力部２１ではＸ線が曝射された後に、Ｘ線検出装置３の有効画素領域の全てのデジタルデータを取得する。或いは、既にＸ線検出装置３で取得された有効画素領域のデジタル画像データを、ハードディスク等の記憶媒体から取得してもよい。この画像入力部２１で取得したデジタル画像データは補正処理部２２に出力され、Ｘ線検出装置３を構成する光電変換素子間のばらつきの補正や、光電変換素子の経時的変化の補正やシェーディング等の補正処理を行う。
【００４９】
撮影条件入力部２７では、管電流、管電圧、照射時間、管球−患者間距離等撮影条件を、基準点のアルミ厚さ当量算出部２４に出力する。平均画素値算出部２３で求めた平均画素値に対するアルミ厚さ当量を、各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９から算出する。各撮影条件に応じた画素値とアルミ厚さのデータベース２９には、前出のアルミ厚さ当量Ｙ（ｍｍＡｌ）を求める式（１）で表す関係のデータベースが保持されている。式（１）では、撮影条件と平均画素値を代入することでアルミ当量Ｙを算出する。
【００５０】
続いて、画像出力部２５では画像と共にアルミ当量Ｙ（ｍｍＡｌ）と、前記の表２に示すような撮影条件（６８ｋＶ、５０ｍＡ、２０ｍＳ、６００ｍｍ）に対応したアルミステップと画素値のデータをＰＡＣＳ８に転送する。
【００５１】
図６は処理手順のフローチャート図を示し、先ずステップＳ０１において、入力されたＸ線検出装置３の有効領域全面の被写体Ｏのデジタル画像を入力する。次に、ステップＳ０２において、ステップＳ０１で入力されたＸ線検出装置３の有効領域全面のデジタル画像に対して、光電変換素子間のばらつきの補正や光電変換素子の経時的変化の補正やシェーディング等の補正処理を行った後に、ステップＳ０３において操作者が指定した測定範囲の骨プロフィールの平均画素値を算出する。
【００５２】
続いて、ステップＳ０４において、ステップＳ０３において算出した平均画素値に対応したアルミ厚さ当量をデータベース２９から算出する。ステップＳ０５において画像に関連付けて、ステップＳ０４で算出したアルミ厚さ当量と撮影条件に対応するアルミステップの厚さと画素値の関係をＰＡＣＳ８に出力する。
【００５３】
この処理手順について具体的に説明すると、測定範囲入力部２６により図８に示したように被検骨の基準位置を指定し、基準点の平均画素値算出部２３に出力する。測定範囲入力部２６からの入力は、簡易画像表示装置６から手動で基準位置を指定する方法でも、或いは撮影された画像から画像処理を行い、自動で基準位置を求める方法でも得られる。
【００５４】
自動的に基準位置を求める方法では、例えば濃度の２回微分値でエッジを抽出する等の画像処理で求めるか、予め性別、年齢、身長等で分類した統計的データに基づいて基準位置を決める。後者の場合では、被検骨の特定位置が常に画像の同じ位置になるように、被検部位をＸ線検出装置３上で固定する仕組みが必要となる。自動的に被検骨を抽出する方法においては、本実施例ではＸ線をＸ線照射野絞り１により被検骨部に絞ることができるので、容易にかつ精度良く対象部位を抽出できる。
【００５５】
また、撮影画像を簡易画像表示装置６に表示するため、この画像に濃度変換処理の基準となる濃度変換カーブであるＬＵＴを用いて濃度変換を施し、別のフレームメモリに保持する。濃度変換が行われた画像データは、簡易画像表示装置６上に図７に示すように表示される。このとき、被検骨の画像の近傍にアルミステップＡＳを表示する。データベース２９により、今回の撮影条件に対応したアルミ厚さと画素値の表２の関係を得て、この画素値をＬＵＴで変換することで表示濃度が求まる。所定の長さをステップ数で分割することで各ステップ幅が求まり、各ステップの左側にステップ厚さの数字を記載することで、図７に示すような表示が可能になる。
【００５６】
操作者はこの画像上で、骨塩測定の基準点となるＡ、Ｂ点を指定する。なお、線分Ａ−Ｂは第二中手骨の軸線に垂直な直線である。このとき、Ａ、Ｂ点を指定するための補助として、Ａ−Ｂ断面のプロフィール（Ａ−Ｂ断面の画素値の分布図）を表示してもよいし、Ａ、Ｂ点を自動計測してもよい。
【００５７】
このようにして、指定された測定点は測定範囲入力部２６により入力され、測定範囲における平均画素値が基準点の平均画素値算出部２３により計算される。Ａ−Ｂ断面における画素値の数をｎ、Ａ−Ｂ断面に沿った画素値の総和をＳとすると、平均画素値ＰはＰ＝Ｓ／ｎとして算出される。このときの画像データは、ＬＵＴ変換される前のデータが使われ、平均画素値ＰをＬＵＴ変換して、図７に示すアルミステップＡＳの対応する個所に矢印を付することで、アルミステップＡＳの何処に対応するかが視覚的に分かるようになる。
【００５８】
撮影条件入力部２７では、管電流、管電圧、照射時間、管球-患者間距離等撮影条件を入力し、基準点のアルミ厚さ当量算出部２４では、基準点の平均画素値算出部２３で求めた平均画素値Ｐに対するアルミ厚さ当量Ｙを、データベース２９から求める。データベース２９から表２の関係が得られるので、予め最小二乗法等により式（１）に数値を代入した式（２）を導いておく。
Ｙ＝ｆ（６８ｋＶ、５０ｍＡ、２０ｍ、６００ｍｍ、画素値）・・（２）
【００５９】
式（２）の画素値に、基準点の平均画素値算出部２３で求めた平均画素値Ｐを入力すると、対応するアルミ厚さ当量Ｙが算出される。
【００６０】
Ｙ＝９．５であれば、先に求めた矢印個所は９．５（ｍｍＡｌ）となるため、図７に示すように表示される。
【００６１】
骨計測が終了すると、検査終了ボタンを押下することで撮影が完了すると共に、画像出力部２５によりＰＡＣＳ８へ画像が転送される。このとき、画像に付帯して、骨塩量であるアルミ厚さ当量と、表２のようなアルミステップと画素値の関係を出力する。或いは、表２のようなアルミステップと画素値の関係を図７のアルミステップＡＳの図として画像に焼き付けてもよい。このように、表２のようなアルミステップと画素値の関係を出力することで、ＰＡＣＳ８側でも骨塩量の測定が可能になる。
【００６２】
Ｘ線検出装置３に組み込まれているＸ線検出器は、１０万回程度の曝射に耐えられるように設計されているが、曝射回数が多くなると、その性能が劣化してゆく、或いは経年的にその性能は劣化してゆくことが知られている。従って、データベース２９を適当なタイミングで更新しないと、正しい骨塩量が算出できなくなることになる。そこで、実施例では所定の曝射回数に達した、或いはアルミステップと画素値のデータを取ってからの所定の時間経過したという何れかの条件を満たしているときに、「データベース２９を更新して下さい」というメッセージを簡易画像表示装置６に表示する。
【００６３】
以上の例では、アルミ厚さと画素値の関係からアルミ厚さ当量を求めていたが、アルミ厚さと濃度の関係からアルミ厚さ当量を求めてもよい。この場合に、ＬＵＴにより変換した画像によって測定範囲の平均濃度を求め、この平均濃度とアルミ厚さと濃度の関係から、アルミ厚さ当量を求めることができる。
【００６４】
また、階段状標準物質の材質は通常では実施例のようにアルミニウムが使用されるが、他の材質のものでも同様の効果が得られる。その場合に、この材質のテストステップの物理量と画素値の関係の他に、テストステップの物理量と骨塩量との関連をデータベースに保持しておくことが必要である。本実施例では、このデータベースを合わせて、撮影条件に対する骨塩量と画素値の関係のデータベースとしている。
【００６５】
実施例では、図２に示す撮影準備を行うための画面から撮影方法ボタン１３をクリックすることで、撮影条件が決まり撮影条件入力部２７から入力されたが、Ｘ線制御装置４の操作卓から撮影条件を入力してもよい。また、ＡＥＣと呼ばれるＸ線量制御機構により照射Ｘ線をモニタする場合に、設定した照射時間に達しない状態でＸ線が遮断されてしまうので、Ｘ線制御装置４やＲＩＳから実曝射条件として、撮影条件を入力してもよい。
【００６６】
上記の例では、「中手骨」の撮影条件について説明したが、他の部位であっても、或いは他の撮影条件であっても同様の作用効果が得られる。この場合に、予めアルミステップ撮影部２８で撮影を行う撮影条件でアルミステップＡＳを撮影し、アルミ厚さと画素値の関係を得ておくか、所定の複数の撮影条件下でアルミチャートを撮影しておき、これらの撮影条件から所望の撮影条件に対するアルミ厚さと画素値の関係を算出して求めることができる。
【００６７】
更に、より正確に骨塩量を測定する場合は、特許文献２で開示されているように、出口線量計で測定した線量とアルミステップ面積と照射領域面積から、アルミステップの被曝射面積線量を算出して、この値を撮影条件の１つとしてデータベースに保持すればよい。撮影時にも、出口線量計で測定した線量とアルミステップ面積と照射領域面積から、アルミステップ相当の面積が受ける線量が算出できて、前述したデータベースから該当するアルミ厚さと画素値との関係が得られる。
【００６８】
同時に、特許文献２で開示されているように、出口線量計を使わないで済むように、Ｘ線を受けたＸ線検出装置３が発生した単位面積当りの電荷量から、Ｘ線検出装置３が受けたＸ線の単位面積当りの面積被曝量に変換するための面積線量変換係数ｋを使用して、被曝面積線量を求めてもよい。なお、この面積線量変換係数ｋは非線形の関数又は参照テーブルによって与えてもよい。
【００６９】
以上の説明は、本発明の好ましい実施例であるが、本発明はこれらの実施例に限定されないことは云うまでもなく、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００７０】
【特許文献２】特開２００４−６９４４１号公報
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】Ｘ線撮影システムの概略図である。
【図２】撮影準備を行う画面の説明図である。
【図３】画像撮影制御装置のブロック回路構成図である。
【図４】アルミ厚さと画素値の関係のグラフ図である。
【図５】被検骨と照射野の関係の説明図である。
【図６】動作フローチャート図である。
【図７】撮影画像表示の説明図である。
【図８】従来のＭＤ法によるＸ線写真フィルムの説明図である。
【図９】被検骨の位置に対するアルミ板厚さの関係のチャート図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ Ｘ線照射野絞り
２ Ｘ線管球
３ Ｘ線検出装置
５ 画像撮影制御装置
６ 簡易画像表示装置
７ ネットワーク
８ ＰＡＣＳ
１１ 患者情報表示部
１２ 撮影条件表示部
１３ 撮影方法選択ボタン
１４ パラメータ変更ボタン
１５ メッセージ表示部
１６ 設定ウィンドウ呼出ボタン
１７ 患者情報呼出ボタン
２１ 画像入力部
２２ 補正処理部
２３ 平均画素値算出部
２４ アルミ厚さ当量算出部
２５ 画像出力部
２６ 測定範囲入力部
２７ 撮影条件入力部
２８ アルミステップ撮影部
２９ アルミ厚さと画素値とのデータベース
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データ中の目的とする領域中の所定の画素の値を取得する手段と、予め設定された撮影条件と骨塩量と関係を示す情報と前記所定の画素の値に基づいて骨塩量を求める手段とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
予め設定された撮影条件と骨塩量と関係を示す情報をデータベースとして保持する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記撮影条件に対する前記データベースを作成した時点から、所定回数の撮影が行われた時に、前記撮影条件に対する前記データベースを更新する手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記撮影条件に対する前記データベースを作成した時点から所定時間経過した場合に、前記撮影条件に対する前記データベースを更新する手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記撮影条件に対する前記データベースは、前記撮影条件に対する階段状標準物質の厚さと画素値の関係のデータベースであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
前記階段状標準物質はアルミニウム板とし、測定個所の骨プロフィールの平均画素値と撮影条件に対する前記階段状標準物質の厚さと画素値の関係のデータベースから、所定のアルミニウム板の厚さに応じた濃度の対応を示すアルミチャートを作成し、画像の近傍に配置することを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
【請求項７】
前記作成したアルミチャートの横に厚さを数値で表示すると共に、前記アルミチャートに前記算出した骨プロフィールの平均画素値の位置をマークしたことを特徴とする請求項６に記載のＸ線撮影装置。
【請求項８】
対象部位のＸ線画像から、自動的に測定範囲を決定することを特徴とする請求項１〜７の何れか１つの請求項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項９】
画像データ中の目的とする領域中の所定の画素の値を取得し、その後に予め設定された撮影条件と骨塩量と関係を示す情報と前記所定の画素の値に基づいて骨塩量を算出することを特徴とするＸ線撮影方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のＸ線撮影方法をコンピュータにより実行するためのプログラム。
【請求項１】
画像データ中の目的とする領域中の所定の画素の値を取得する手段と、予め設定された撮影条件と骨塩量と関係を示す情報と前記所定の画素の値に基づいて骨塩量を求める手段とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
予め設定された撮影条件と骨塩量と関係を示す情報をデータベースとして保持する手段を備えることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記撮影条件に対する前記データベースを作成した時点から、所定回数の撮影が行われた時に、前記撮影条件に対する前記データベースを更新する手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記撮影条件に対する前記データベースを作成した時点から所定時間経過した場合に、前記撮影条件に対する前記データベースを更新する手段を備えることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記撮影条件に対する前記データベースは、前記撮影条件に対する階段状標準物質の厚さと画素値の関係のデータベースであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つの請求項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
前記階段状標準物質はアルミニウム板とし、測定個所の骨プロフィールの平均画素値と撮影条件に対する前記階段状標準物質の厚さと画素値の関係のデータベースから、所定のアルミニウム板の厚さに応じた濃度の対応を示すアルミチャートを作成し、画像の近傍に配置することを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
【請求項７】
前記作成したアルミチャートの横に厚さを数値で表示すると共に、前記アルミチャートに前記算出した骨プロフィールの平均画素値の位置をマークしたことを特徴とする請求項６に記載のＸ線撮影装置。
【請求項８】
対象部位のＸ線画像から、自動的に測定範囲を決定することを特徴とする請求項１〜７の何れか１つの請求項に記載のＸ線撮影装置。
【請求項９】
画像データ中の目的とする領域中の所定の画素の値を取得し、その後に予め設定された撮影条件と骨塩量と関係を示す情報と前記所定の画素の値に基づいて骨塩量を算出することを特徴とするＸ線撮影方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のＸ線撮影方法をコンピュータにより実行するためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図９】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００６−３３４０４６（Ｐ２００６−３３４０４６Ａ）
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６０８３０（Ｐ２００５−１６０８３０）
【出願日】平成１７年６月１日（２００５．６．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月１４日（２００６．１２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１日（２００５．６．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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