特許 5666117 Ｘ線撮像装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5666117

(24)【登録日】2014年12月19日

(45)【発行日】2015年2月12日

(54)【発明の名称】Ｘ線撮像装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 6/00 20060101AFI20150122BHJP

【ＦＩ】

   A61B6/00 333

   A61B6/00 300X

   A61B6/00 350Z

【請求項の数】7

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2009-232550(P2009-232550)

(22)【出願日】2009年10月6日

(65)【公開番号】特開2011-78528(P2011-78528A)

(43)【公開日】2011年4月21日

【審査請求日】2012年9月4日

(73)【特許権者】

【識別番号】390029791

【氏名又は名称】日立アロカメディカル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100075258

【弁理士】

【氏名又は名称】吉田 研二

(74)【代理人】

【識別番号】100096976

【弁理士】

【氏名又は名称】石田 純

(72)【発明者】

【氏名】宮本 高敬

【審査官】 亀澤 智博

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−０００３８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１４７８６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０３−０４１９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５２５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１４８２０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１０５２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−２０００７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０６０８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２７２１２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００４−５２１７２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ６／００ − ６／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

Ｘ線を発生するＸ線発生器と、
複数のＸ線検出器からなる検出器列と、
被検体の測定時に前記検出器列から得られるＸ線の検出結果に基づいて被検体のＸ線画像を形成する画像形成部と、
前記測定時に前記検出器列に含まれる評価用検出器を介して得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果と、前記測定時の前に前記Ｘ線発生器と前記検出器列を利用して予め得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果に関する標準値と、を比較することにより、前記測定時に前記検出器列から得られた検出結果の適正を評価する評価部と、
を有し、
前記Ｘ線発生器は、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線を発生し、
前記検出器列は、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線を検出し、
前記評価部は、前記測定時に、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の各々の検出結果の適正を評価し、
前記Ｘ線発生器は、前記検出器列の列方向に対して直交する方向に沿って移動しつつＸ線を発生させ、
前記検出器列は、Ｘ線発生器に追従して移動しつつＸ線を検出することにより、当該検出器列の列方向に沿った１ラインごとに複数のラインに亘って２次元的にＸ線を検出し、
前記画像形成部は、被検体の測定時に前記検出器列から複数のラインに亘って得られるＸ線の検出結果に基づいて２次元のＸ線画像を形成し、
前記評価部は、被検体の測定時に前記検出器列から複数のラインに亘って得られる検出結果の適正を各ラインごとに評価する、
ことを特徴とするＸ線撮像装置。

【請求項2】

請求項１に記載のＸ線撮像装置において、
前記評価部は、前記検出器列に含まれる複数のサンプル検出器を介して得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果に基づいて、前記標準値として上限基準値と下限基準値を設定し、前記測定時に評価用検出器を介して得られた検出結果が、上限基準値から下限基準値までの範囲に収まる場合に有効と判定し、当該範囲に収まらない場合に無効と判定する、
ことを特徴とするＸ線撮像装置。

【請求項3】

請求項２に記載のＸ線撮像装置において、
前記評価部は、複数のサンプル検出器を介して得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果に関する平均値と標準偏差に基づいて前記上限基準値と下限基準値を設定する、
ことを特徴とするＸ線撮像装置。

【請求項4】

請求項１から３のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置において、
前記評価部は、被検体の測定時に前記複数のラインに亘って得られる検出結果について各ラインごとに有効か無効かを判定し、
前記画像形成部は、無効と判定された無効ラインの検出結果に代えて、当該無効ラインの近傍で有効と判定された複数の有効ラインの検出結果から得られる補間値を利用する、
ことを特徴とするＸ線撮像装置。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載のＸ線撮像装置において、
前記評価部は、被検体の測定時の前に前記Ｘ線発生器と前記検出器列を所定位置に固定して得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果に基づいて前記標準値を設定する、
ことを特徴とするＸ線撮像装置。

【請求項6】

Ｘ線を発生するＸ線発生器と、
複数のＸ線検出器からなる検出器列と、
被検体の測定時に前記検出器列から得られるＸ線の検出結果に基づいて被検体のＸ線画像を形成する画像形成部と、
前記測定時に前記検出器列に含まれる評価用検出器を介して得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果と、前記測定時の前に前記Ｘ線発生器と前記検出器列を利用して予め得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果に関する標準値と、を比較することにより、前記測定時に前記検出器列から得られた検出結果の適正を評価する評価部と、
を有し、
前記Ｘ線発生器は、前記検出器列の列方向に対して直交する方向に沿って移動しつつＸ線を発生させ、
前記検出器列は、Ｘ線発生器に追従して移動しつつＸ線を検出することにより、当該検出器列の列方向に沿った１ラインごとに複数のラインに亘って２次元的にＸ線を検出し、
前記画像形成部は、被検体の測定時に前記検出器列から複数のラインに亘って得られるＸ線の検出結果に基づいて２次元のＸ線画像を形成し、
前記評価部は、被検体の測定時に前記検出器列から複数のラインに亘って得られる検出結果の適正を各ラインごとに評価し、
前記Ｘ線発生器は、各ラインごとに高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線を発生し、
前記検出器列は、各ラインごとに高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線を検出し、
前記評価部は、被検体の測定時に各ラインごとに高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の各々の検出結果の適正を評価する、
ことを特徴とするＸ線撮像装置。

【請求項7】

請求項６に記載のＸ線撮像装置において、
前記評価部は、被検体の測定時に各ラインごとに高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の各々の検出結果について有効か無効かを判定し、高エネルギーＸ線に関する判定結果と低エネルギーＸ線に関する判定結果の組み合わせに応じた総合判定結果を得る、
ことを特徴とするＸ線撮像装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、Ｘ線撮像装置に関し、特にＸ線の検出結果の適正を評価する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

被検体に対してＸ線を照射して被検体を透過したＸ線を検出することにより被検体のＸ線画像を形成する装置が知られている。例えば、平面的なＸ線のファンビームを発生するＸ線発生器とそのファンビームを１次元的に検出するＸ線検出器列を移動させつつ、被検体を透過したＸ線を検出することにより、被検体に関する２次元的なＸ線画像を形成することができる。

【0003】

ところが、Ｘ線の検出結果に何らかの要因でノイズなどが混入してしまうと、その検出結果から得られるＸ線画像などにそのノイズなど伴う悪影響が及んでしまう。そのため、Ｘ線などの検出結果からノイズなどを除去する技術が従来から提案されている。

【0004】

例えば、特許文献１には、放射線の照射されない領域を設けて、その領域に対して画像欠陥の検出と補正を行い、欠陥補正後の画像データを用いて複数のラインのノイズのばらつきを判定する旨の技術が記載されている。

【0005】

また、特許文献２には、Ｘ線遮蔽部分に対応するＸ線検出素子のデータからラインノイズ成分を演算し、演算されたラインノイズ成分に基づいて画像を補正する旨の技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００１−６１８２３号公報

【特許文献2】国際公開第ＷＯ２００４／１０５６０９号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述した背景技術に鑑み、本願の発明者は、Ｘ線の検出結果の適正を評価する技術について研究開発を重ねてきた。

【0008】

本発明は、その研究開発の過程において成されたものであり、その目的は、Ｘ線の検出結果の適正を評価する改良技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的にかなう好適なＸ線撮像装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生器と、複数のＸ線検出器からなる検出器列と、被検体の測定時に前記検出器列から得られるＸ線の検出結果に基づいて被検体のＸ線画像を形成する画像形成部と、前記測定時に前記検出器列に含まれる評価用検出器を介して得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果と、前記測定時の前に前記Ｘ線発生器と前記検出器列を利用して予め得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果に関する標準値と、を比較することにより、前記測定時に前記検出器列から得られた検出結果の適正を評価する評価部と、を有することを特徴とする。

【0010】

望ましい具体例において、前記評価部は、前記検出器列に含まれる複数のサンプル検出器を介して得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果に基づいて、前記標準値として上限基準値と下限基準値を設定し、前記測定時に評価用検出器を介して得られた検出結果が、上限基準値から下限基準値までの範囲に収まる場合に有効と判定し、当該範囲に収まらない場合に無効と判定する、ことを特徴とする。

【0011】

望ましい具体例において、前記評価部は、複数のサンプル検出器を介して得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果に関する平均値と標準偏差に基づいて前記上限基準値と下限基準値を設定する、ことを特徴とする。

【0012】

望ましい具体例において、前記Ｘ線発生器は、前記検出器列の列方向に対して直交する方向に沿って移動しつつＸ線を発生させ、前記検出器列は、Ｘ線発生器に追従して移動しつつＸ線を検出することにより、当該検出器列の列方向に沿った１ラインごとに複数のラインに亘って２次元的にＸ線を検出し、前記画像形成部は、被検体の測定時に前記検出器列から複数のラインに亘って得られるＸ線の検出結果に基づいて２次元のＸ線画像を形成し、前記評価部は、被検体の測定時に前記検出器列から複数のラインに亘って得られる検出結果の適正を各ラインごとに評価する、ことを特徴とする。

【0013】

望ましい具体例において、前記評価部は、被検体の測定時に前記複数のラインに亘って得られる検出結果について各ラインごとに有効か無効かを判定し、前記画像形成部は、無効と判定された無効ラインの検出結果に代えて、当該無効ラインの近傍で有効と判定された複数の有効ラインの検出結果から得られる補間値を利用する、ことを特徴とする。

【0014】

望ましい具体例において、前記評価部は、被検体の測定時の前に前記Ｘ線発生器と前記検出器列を所定位置に固定して得られた被検体による減衰のないＸ線の検出結果に基づいて前記標準値を設定する、ことを特徴とする。

【0015】

望ましい具体例において、前記Ｘ線発生器は、各ラインごとに高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線を発生し、前記検出器列は、各ラインごとに高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線を検出し、前記評価部は、被検体の測定時に各ラインごとに高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の各々の検出結果の適正を評価する、ことを特徴とする。

【0016】

望ましい具体例において、前記評価部は、被検体の測定時に各ラインごとに高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の各々の検出結果について有効か無効かを判定し、高エネルギーＸ線に関する判定結果と低エネルギーＸ線に関する判定結果の組み合わせに応じた総合判定結果を得る、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0017】

本発明により、Ｘ線の検出結果の適正を評価する改良技術が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施において好適なＸ線撮像装置の全体構成を示す図である。

【図2】Ｘ線検出器列１２による検出信号の収集を説明するための図である。

【図3】評価部２０によるＸ線カウント数の評価を説明するため図である。

【図4】評価部２０による総合判定を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に本発明の好適な実施形態を説明する。

【0020】

図１は、本発明の実施において好適なＸ線撮像装置の全体構成を示す図である。Ｘ線発生器１０は、被検体４０に対してＸ線１１を照射する。本実施形態におけるＸ線１１は、Ｘ線発生器１０側を頂点としてＸ線検出器列１２側へ向かって徐々に扇状に広がる２次元的なファンビームであり、また、被検体４０は、例えば人の前腕などである。

【0021】

Ｘ線検出器列１２は、１次元的に配列された複数のＸ線検出器によって構成され、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線検出器列１２によって検出されたＸ線１１に関する検出信号は、評価部２０とＸ線画像形成部２２へ出力される。

【0022】

評価部２０は、被検体４０の測定時にＸ線検出器列１２から得られた検出信号の適正を評価する。評価部２０による評価については後に詳述する。

【0023】

Ｘ線画像形成部２２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２２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２４に表示される。

【0024】

図１のＸ線撮像装置内の各部は、制御部３０によって制御される。以下、図１のＸ線撮像装置の動作について詳述する。なお、既に図１に示した部分（構成）については、以下の説明においても図１の符号を利用する。

【0025】

図２は、Ｘ線検出器列１２による検出信号の収集を説明するための図である。Ｘ線検出器列１２は、直線状に配列された複数のＸ線検出器（Ｘ線検出素子）で構成されている。例えば、１チャンネル（ｃｈ）から１０００チャンネル（ｃｈ）までの１０００個のＸ線検出器でＸ線検出器列１２が形成されている。

【0026】

Ｘ線画像５０を形成する際には、つまり被検体４０を測定する際には、被検体４０を間に挟んで対向して配置されたＸ線発生器１０とＸ線検出器列１２が、互いの相対的な位置関係を固定しつつ、図２に示すＸ軸方向に沿って移動する（走査される）。その移動（走査）の過程において、Ｘ軸方向に並ぶ複数のラインに亘って、例えば１ラインから１０００ラインまで、各ラインごとに複数のＸ線検出器の各々によりＸ線カウント数が計数される。そして、Ｙ軸方向に配列された例えば１０００個のＸ線検出器により、Ｘ軸方向の例えば１ラインから１０００ラインまで、Ｘ線カウント数が２次元的に計数される。こうして２次元的に計数されたＸ線カウント数に基づいて２次元のＸ線画像５０が形成される。

【0027】

本実施形態においては、上述した被検体４０の測定時に、被検体４０による減衰のないＸ線の検出結果（Ｘ線カウント数）を利用して、Ｘ線検出器列１２により得られたＸ線カウント数の適正が評価される。被検体４０による減衰のないＸ線カウント数は、Ｘ線検出器列１２に含まれる評価用検出器を利用して計数される。

【0028】

図２に示す例では、最上端に位置する１０００チャンネルのＸ線検出器が評価用検出器として機能する。つまり、１０００チャンネルのＸ線検出器は、被検体４０の測定時にＸ軸方向に沿って移動しつつ、被検体４０が存在しない領域５２に沿ってＸ線カウント数を計数する。領域５２は、Ｘ線が被検体４０などを透過せず空気のみを透過して計数される領域、つまりエアバリューが計測される領域である。

【0029】

評価部２０は、被検体４０の測定時に領域５２に沿って得られるＸ線の検出結果（Ｘ線カウント数）と、被検体４０の測定前に予め得られた標準値を比較する。この標準値は、被検体４０の測定に利用される装置のＸ線発生器１０とＸ線検出器列１２から得られる。

【0030】

被検体４０の測定に先立って、例えば装置の工場出荷時または定期的に実施される装置のキャリブレーション時に、被検体４０が存在しない状態でＸ線発生器１０とＸ線検出器列１２がＸ軸上の所定位置、例えば中央の５００ラインの位置に移動され、その所定位置に固定された状態でＸ線が空気のみを透過した際のＸ線カウント数、つまりエアバリューが計数される。そして、例えば６０チャンネル（６０個）程度のＸ線検出器から得られるＸ線カウント数の平均値ＡＶと標準偏差ＳＤに基づいて、標準値として、上限基準値と下限基準値が設定される。

【0031】

評価部２０は、例えば「平均値ＡＶ＋５×標準偏差ＳＤ＝上限基準値」とし、「平均値ＡＶ−５×標準偏差ＳＤ＝下限基準値」とする。もちろん、平均値ＡＶと標準偏差ＳＤに基づいて他の計算式に従って上限基準値と下限基準値が算出されてもよい。

【0032】

図３は、評価部２０によるＸ線カウント数の評価を説明するため図である。図３の横軸は被検体を測定した際のライン（図２のＸ軸）に対応しており、図３の縦軸はＸ線カウント数である。図３には、被検体を測定した際に評価用検出器（図２の１０００チャンネルのＸ線検出器）から得られたＸ線カウント数の変化（各ラインごとのＸ線カウント数）が示されている。

【0033】

評価部２０は、被検体の測定時に評価用検出器を介して得られたＸ線カウント数が、上限基準値から下限基準値までの範囲に収まる場合に有効と判定し、その範囲に収まらない場合に無効と判定する。評価部２０は、複数のラインに亘って得られるＸ線カウント数を各ラインごとに評価する。

【0034】

図３に示す例において、波形部分Ｅ１では、例えば１つのラインまたは２つのラインだけ突発的に上限基準値を超えており、波形部分Ｅ２では、例えば１つのラインまたは２つのラインだけ突発的に下限基準値よりも小さくなっている。また、波形部分Ｅ３では、数個のラインに亘って連続的に下限基準値よりも小さくなっている。評価部２０は、波形部分Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３に対応するラインを無効と判定する。つまり、これらのラインにおいて、走査中の軸ずれなどに伴う機械的なノイズや、電源ラインなどから発生する電気的なノイズや、Ｘ線検出器列１２のスパークなどが発生していると判断する。

【0035】

そして、Ｘ線画像形成部２２は、無効と判定された無効ラインの検出結果に代えて、その無効ラインの近傍で有効と判定された複数の有効ラインの検出結果から得られる補間値を利用してＸ線画像を形成する。つまり、無効ラインにおける各Ｘ線検出器のＸ線カウント数は利用せず、無効ラインに隣接する２つの有効ラインにおける当該Ｘ線検出器のＸ線カウント数から補間値（例えば平均値）を算出し、無効ラインにおける当該Ｘ線検出器のＸ線カウント数とみなして、Ｘ線画像を形成する。

【0036】

なお、波形部分Ｅ３のように所定ライン数だけ連続的に無効と判定された場合には、測定全体が無効と判断されてもよい。その場合には、例えば、測定をやり直すように表示部２４に警告などが表示されてもよい。

【0037】

図１のＸ線撮像装置は、被検体４０内の骨などを映し出したＸ線画像を形成すると共に被検体４０内の骨の密度（骨密度、骨塩量）を算出する機能を備えてもよい。骨の密度は例えばＤＸＡ法（Dual X-ray Absorptiometry：二重Ｘ線吸収法）などの公知の手法を用いて測定される。

【0038】

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２種類のエネルギーのＸ線１１が利用される。つまり、Ｘ線発生器１０は、各ラインごとに高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線を発生し、Ｘ線検出器列１２は、各ラインごとに高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の各々のＸ線カウント数を計数する。

【0039】

また、ＤＸＡ法を用いて測定が行われる場合には、評価部２０は、被検体の測定時に各ラインごとに高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の各々のＸ線カウント数の適正を評価する。例えば、被検体の測定に先立って、高エネルギーＸ線について、６０チャンネル（６０個）程度のＸ線検出器から得られるＸ線カウント数（エアバリュー）の平均値ＡＶと標準偏差ＳＤに基づいて、上限基準値と下限基準値が設定され、同様に、低エネルギーＸ線についても、６０チャンネル（６０個）程度のＸ線検出器から得られるＸ線カウント数（エアバリュー）の平均値ＡＶと標準偏差ＳＤに基づいて、上限基準値と下限基準値が設定される。

【0040】

評価部２０は、高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の各々について、例えば「平均値ＡＶ＋５×標準偏差ＳＤ＝上限基準値」とし、「平均値ＡＶ−５×標準偏差ＳＤ＝下限基準値」とする。もちろん、平均値ＡＶと標準偏差ＳＤに基づいて他の計算式に従って上限基準値と下限基準値が算出されてもよい。

【0041】

こうして、被検体の測定時に評価用検出器から得られる高エネルギーＸ線と低エネルギーＸ線の各々について、図３を利用して説明したように、複数のラインに亘って各ラインごとにＸ線カウント数が有効か無効かが判定される。そして、ＤＸＡ法を用いて測定が行われる場合には、評価部２０は、高エネルギーＸ線に関する判定結果と低エネルギーＸ線に関する判定結果の組み合わせに応じた総合判定結果を出力する。

【0042】

図４は、評価部２０による総合判定を説明するための図である。評価部２０は、例えば、高エネルギーＸ線に関するＸ線カウント数が２ライン連続で無効と判定された場合に「高エネルギーエラー」と判断し、また、低エネルギーＸ線に関するＸ線カウント数が２ライン連続で無効と判定された場合に「低エネルギーエラー」と判断する。そして、高エネルギーエラーと低エネルギーエラーの組み合わせに応じて総合的な判定結果を出力する。

【0043】

例えば、図４に示すように、高エネルギーエラーが未発生かつ低エネルギーエラーが未発生の場合には、被検体に関する測定が正常に行われたと総合判定される。また、高エネルギーエラーが発生かつ低エネルギーエラーが未発生の場合には、Ｘ線検出器列１２のスパークであると総合判定され、例えばスパークである旨が表示部２４に表示される。また、高エネルギーエラーが未発生かつ低エネルギーエラーが発生の場合には、監視領域（図２の領域５２）に何らかの障害物（例えば被検者の服など）があると総合判定され、例えば監視領域を確認させるようなメッセージが表示部２４に表示される。そして、高エネルギーエラーが発生かつ低エネルギーエラーが発生の場合には、例えば装置の不具合を指摘するメッセージが表示部２４に表示される。このように、評価部２０が、高エネルギーＸ線に関する判定結果と低エネルギーＸ線に関する判定結果の組み合わせに応じた総合判定結果を出力するようにしてもよい。

【0044】

以上、本発明の好適な実施形態を説明したが、上述した実施形態は、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。

【符号の説明】

【0045】

１０ Ｘ線発生器、１２ Ｘ線検出器列、２０ 評価部、２２ Ｘ線画像形成部、２４ 表示部、３０ 制御部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】