(57)【要約】【課題】Ｘ線ばく射終了前に非破壊読み出しした信号と、Ｘ線ばく射終了後に破壊読み出しした信号とにもとづいて合成画像を生成することができるＸ線診断装置および画像処理方法を提供する。【解決手段】実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線検出部と、非破壊読出部と、破壊読出部と、画像生成部とを備える。Ｘ線検出部は複数のＸ線検出素子を有する。非破壊読出部は、Ｘ線撮像領域のうち、第１領域と第２領域の一方の領域に対応するＸ線検出素子に蓄積された信号を、Ｘ線ばく射終了前に非破壊読み出しする。破壊読出部は、第１領域と第２領域の他方の領域に対応するＸ線検出素子に蓄積された信号を、Ｘ線ばく射終了後に破壊読み出しする。画像生成部は、第１領域に対応するＸ線検出素子に蓄積された信号にもとづいて生成した第１領域画像と、第２領域に対応するＸ線検出素子に蓄積された信号にもとづいて生成した第２領域画像と、を合成した合成画像を生成する。【選択図】  図１
2020054760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出部と、
Ｘ線撮像領域のうち、第１領域と、前記第１領域を含む領域または前記第１領域を除く領域である第２領域と、の一方の領域に対応する前記Ｘ線検出素子に蓄積された信号を、前記被検体に対するＸ線ばく射終了前に非破壊読み出しする非破壊読出部と、
前記第１領域と前記第２領域との他方の領域に対応する前記Ｘ線検出素子に蓄積された信号を、前記被検体に対するＸ線ばく射終了後に破壊読み出しする破壊読出部と、
前記第１領域に対応する前記Ｘ線検出素子に蓄積された信号にもとづいて生成した第１領域画像と、前記第２領域に対応する前記Ｘ線検出素子に蓄積された信号にもとづいて生成した第２領域画像と、を合成した合成画像を生成する画像生成部と、
を備えたＸ線診断装置。
【請求項２】
前記第１領域は、
対応する前記Ｘ線検出素子に蓄積された信号を非ビニング読み出しされる領域であり、
前記第２領域は、
対応する前記Ｘ線検出素子に蓄積された信号をビニング読み出しされる領域であり、
前記画像生成部は、
前記第１領域に対応する前記Ｘ線検出素子から前記非ビニング読み出しされた信号にもとづいて生成した前記第１領域画像と、前記第２領域に対応する前記Ｘ線検出素子から前記ビニング読み出しされた信号にもとづいて生成した前記第２領域画像と、を合成して前記合成画像を生成する、
請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記第１領域は、関心領域を含む部分領域であり、
前記第２領域は、前記第１領域を含むまたは前記第１領域を除く前記Ｘ線撮像領域の全体である、
請求項２記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記非破壊読出部は、
前記非ビニング読み出しする前記第１領域と前記ビニング読み出しする前記第２領域とで見かけの画素数が少ない領域を前記一方の領域とする、
請求項２または３に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記非破壊読出部は、
前記被検体に対するＸ線ばく射終了の予想時点から、前記一方の領域の前記非破壊読み出しに要する時間だけ前の時点から前記一方の領域の前記非破壊読み出しを開始する、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記画像生成部は、
前記一方の領域の前記非破壊読み出しに要する時間にもとづいて前記第１領域画像の輝度調整を行う、
請求項５記載のＸ線診断装置。
【請求項７】
前記第２領域は、前記第１領域を含み、
前記画像生成部は、
前記第１領域画像の画素値と前記第２領域画像の画素値とを単純加算または重み付け加算することにより前記合成画像を生成する、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
【請求項８】
前記画像生成部は、
前記合成画像のうち、前記第１領域画像に対応する領域であって前記第１領域画像と前記第２領域画像とが重畳する領域については、領域内の信号対雑音比が所定値以上となるように前記第１領域画像の画素値と前記第２領域画像の画素値を重み付け加算して前記合成画像を生成する、
請求項７記載のＸ線診断装置。
【請求項９】
前記画像生成部は、
前記第１領域画像の周波数成分のうち閾値以上の周波数成分を閾値よりも低い周波数成分よりも高い重み付けをして前記第１領域画像を生成する、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１０】
被検体に対するばく射を開始し、前記被検体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出部によるＸ線検出が始まるステップと、
Ｘ線撮像領域のうち、第１領域と、前記第１領域を含む領域または前記第１領域を除く領域である第２領域と、の一方の領域に対応する前記Ｘ線検出素子に蓄積された信号を、前記被検体に対するＸ線ばく射終了前に非破壊読み出しするステップと、
前記第１領域と前記第２領域との他方の領域に対応する前記Ｘ線検出素子に蓄積された信号を、前記被検体に対するＸ線ばく射終了後に破壊読み出しするステップと、
前記第１領域に対応する前記Ｘ線検出素子に蓄積された信号にもとづいて生成した第１領域画像と、前記第２領域に対応する前記Ｘ線検出素子に蓄積された信号にもとづいて生成した第２領域画像と、を合成した合成画像を生成するステップと、
を有する画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置および画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、Ｘ線検出素子として半導体素子を用いたフラットパネルディテクタ（以下、ＦＰＤという）を備えたＸ線診断装置が普及している。ＦＰＤは、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する半導体素子が二次元にマトリクス状に配列されたＸ線検出器である。ＦＰＤは、Ｘ線の入射によって半導体素子ごとに蓄積される信号を出力する。
【０００３】
ＦＰＤを用いてＸ線透視を行う場合、短いばく射時間で間欠的にＸ線を被検体にばく射し、この短いばく射時間で半導体素子に蓄積された信号を読み出すことにより、１枚のＸ線透視画像が生成される。このため、Ｘ線透視におけるフレームレートは、ばく射時間と、ばく射終了後に信号を読み出す時間とによって決定される。したがって、広い領域を一度に観察可能なようにＦＰＤを大型化すると、ＦＰＤを構成する半導体素子の数が多くなるため、信号の読み出しに要する時間が長くなってしまい、フレームレートが下がってしまう。
【０００４】
一方、イメージセンサの備える複数の隣接する半導体素子を見かけの１つの画素として読み出すビニング読み出しモードという技術がある。たとえば、２×２ビニング読み出しでは、２×２個の半導体素子からなる領域が１画素として読み出される。ばく射終了後にビニング読み出しにより信号を読み出すことで、ばく射終了後に信号を読み出す時間を短縮することができる。
【０００５】
しかし、ビニング読み出しを行うと、非ビニング読み出しを行う場合に比べて信号の読み出しに要する時間が短縮されるためにフレームレートを向上させることはできるものの、見かけの画素数が大幅に減少してしまうため、画像の解像度は低下してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１５９４９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線ばく射終了前にＸ線検出素子から非破壊読み出しした信号と、Ｘ線ばく射終了後にＸ線検出素子から破壊読み出しした信号とにもとづいて合成画像を生成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線検出部と、非破壊読出部と、破壊読出部と、画像生成部とを備える。Ｘ線検出部は、被検体を透過したＸ線を検出する複数のＸ線検出素子を有する。非破壊読出部は、Ｘ線撮像領域のうち、第１領域と、第１領域を含む領域または第１領域を除く領域である第２領域と、の一方の領域に対応するＸ線検出素子に蓄積された信号を、被検体に対するＸ線ばく射終了前に非破壊読み出しする。破壊読出部は、第１領域と第２領域との他方の領域に対応するＸ線検出素子に蓄積された信号を、被検体に対するＸ線ばく射終了後に破壊読み出しする。画像生成部は、第１領域に対応するＸ線検出素子に蓄積された信号にもとづいて生成した第１領域画像と、第２領域に対応するＸ線検出素子に蓄積された信号にもとづいて生成した第２領域画像と、を合成した合成画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るＸ線診断装置の一例を示すブロック図。
【図２】（ａ）はビニング読み出しでパルス撮像の全領域に対応するＸ線検出信号をＦＰＤから読み出すまでに要する時間を説明するための図、（ｂ）はパルス撮像の全領域のうちの第１領域と第２領域の一方をＸ線ばく射中に非破壊読み出しし、Ｘ線ばく射後に他方の領域を破壊読み出しする場合の、Ｘ線検出信号をＦＰＤから読み出すまでに要する時間を説明するための図。
【図３】ビニング読み出しされる全体領域と非ビニング読み出しされる関心領域の関係の一例を示す説明図。
【図４】非破壊読み出しを往復で行う場合の一例を示す説明図。
【図５】（ａ）はビニング読み出しされた全体画像の一例を示す説明図、（ｂ）は非ビニング読み出しされた関心領域画像の一例を示す説明図。
【図６】全体画像と関心領域画像にもとづいて生成される合成画像の一例を示す説明図。
【図７】図１に示すコンソールの処理回路のプロセッサにより、パルス撮像における１パルスのＸ線ばく射において、Ｘ線ばく射終了前にＸ線検出素子から非破壊読み出しした信号とＸ線ばく射終了後にＸ線検出素子から破壊読み出しした信号とにもとづいて合成画像を生成する際の手順の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照しながら、Ｘ線診断装置および画像処理方法の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の実施形態に係るＸ線診断装置は、非破壊読み出し可能かつビニング読み出し可能に構成されたＸ線検出器を備えたＸ線診断装置であればよく、たとえばこの種のＸ線検出器を備えたＸ線ＴＶ装置、Ｘ線アンギオ装置などを含む。
【００１１】
図１は、一実施形態に係るＸ線診断装置の一例を示すブロック図である。
【００１２】
Ｘ線診断装置１０は、図１に示すように撮影装置２０およびコンソール３０を有する。
【００１３】
撮影装置２０は、通常は検査室に設置され、被検体Ｐに関する画像データを生成するよう構成される。コンソール３０は、検査室に隣接する操作室に設置され、画像データにもとづくＸ線画像を生成して表示を行なう。なお、医用画像処理装置は、撮影装置２０が設置される検査室に設置されてもよいし、撮影装置２０とネットワークを介して接続されて検査室と離れた遠隔地に設置されてもよい。
【００１４】
撮影装置２０は、Ｘ線源２１、Ｘ線可動絞り２２、ＦＰＤ２３、天板２４、高電圧電源２５、絞り制御装置２６およびコントローラ２７を有する。
【００１５】
Ｘ線源２１は、高電圧電源２５により電圧を印加されてＸ線を発生する。Ｘ線可動絞り２２は、Ｘ線源２１によって発生されたＸ線の照射野を調整する機構を有する。具体的には、Ｘ線可動絞り２２は、たとえば２対の可動羽根を有し、絞り制御装置２６を介してコントローラ２７により制御されて、各対の可動羽根が開閉することでＸ線源２１から照射されるＸ線の照射野を調整する。
【００１６】
ＦＰＤ２３は、複数のＸ線検出素子を有するフラットパネルディテクタ（平面検出器、ＦＰＤ：Flat Panel Detector）により構成され、ＦＰＤ２３に照射されたＸ線を検出し、この検出したＸ線にもとづいて、Ｘ線透視画像やＸ線撮影画像（以下、Ｘ線透視画像およびＸ線撮影画像をＸ線画像と総称する）の画像データを出力する。この画像データはコンソール３０に与えられる。より具体的にはＦＰＤ２３は、Ｘ線の入射量に応じた信号電荷を蓄積する半導体素子により構成されたＸ線検出素子を複数有する。複数のＸ線検出素子はマトリクス状に配列される。ＦＰＤ２３としては、たとえばＣＭＯＳ−ＦＰＤを用いることができる。
【００１７】
なお、Ｘ線透視では、一般に、Ｘ線撮影に比べて弱いＸ線照射強度で画像を取得する。このため、Ｘ線透視画像は解像度が低い画像であるものの、被検体Ｐが被曝する線量が小さい。本実施形態に係るＸ線診断装置１０は、Ｘ線透視およびＸ線撮影（以下、Ｘ線撮像と総称する）のいずれも実行可能であるとともに、短いばく射時間で間欠的にＸ線を被検体にばく射を行ういわゆるパルス透視、パルス撮影（以下、パルス撮像と総称する）のいずれも実行可能である。
【００１８】
Ｘ線源２１とＦＰＤ２３は、天板２４に載置された被検体Ｐを挟んで対向配置されればよい。たとえば、Ｘ線源２１とＦＰＤ２３は、被検体Ｐを挟んで対向配置されるようにＣアームの両端部にそれぞれ支持されてもよい。また、Ｘ線源２１とＦＰＤ２３は、それぞれが独立な支持部材に支持されてもよい。
【００１９】
ＦＰＤ２３は、破壊読み出しおよび非破壊読み出しのいずれも可能である。破壊読み出し方式は、フォトダイオードなどの半導体素子により構成されたＸ線検出素子に蓄積された信号を、信号線を介して積分アンプに転送し、積分アンプで積分された信号に応じた出力信号を読み出す方式である。この方式は、信号の転送によって半導体素子内の信号が空になるため、破壊読み出しと呼ばれる。一方、非破壊読み出し方式は、信号を出力信号に変換するアンプが半導体素子ごとに設けられており、Ｘ線検出素子に信号を保持したまま、蓄積された信号に応じた出力信号を読み出す方式である。この方式は、読み出し後においてもＸ線検出素子に蓄積された信号が空にならずに保持されるため、非破壊読み出しと呼ばれる。
【００２０】
天板２４は、寝台の上部に設けられ、被検体Ｐを載置する。高電圧電源２５は、Ｘ線源２１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線源２１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であってもよい。
【００２１】
コントローラ２７は、プロセッサおよび記憶回路を少なくとも有する。コントローラ２７は、この記憶回路に記憶されたプログラムに従ってコンソール３０により制御されて、撮影装置２０の各コンポーネントを統括制御する。たとえば、コントローラ２７は、ＦＰＤ２３を構成する複数のＸ線検出素子のうちどのＸ線検出素子から信号を読み出すか、信号の読み出し方式は非破壊読み出しか破壊読み出しか、またビニング読み出しか非ビニング読み出しか、を制御し、取得した信号をコンソール３０に与える。
【００２２】
一方、コンソール３０は、ディスプレイ３１、入力インターフェース３２、記憶回路３３、および処理回路３４を有する。
【００２３】
ディスプレイ３１は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、処理回路３４の制御に従って処理回路３４が生成した合成画像などの各種情報を表示する。
【００２４】
入力インターフェース３２は、たとえばトラックボール、スイッチ、ボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行なうタッチパッド、光学センサを用いた非接触入力回路、および音声入力回路等などの一般的な入力装置により実現され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を処理回路３４に出力する。
【００２５】
記憶回路３３は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有する。記憶回路３３の記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介した通信によりダウンロードされてもよいし、光ディスクなどの可搬型記憶媒体を介して記憶回路３３に与えられてもよい。
【００２６】
処理回路３４は、Ｘ線診断装置１０を統括制御する機能を実現する。また、処理回路３４は、記憶回路３３に記憶された画像処理プログラムを読み出して実行することにより、Ｘ線ばく射終了前にＸ線検出素子から非破壊読み出しした信号と、Ｘ線ばく射終了後にＸ線検出素子から破壊読み出しした信号とにもとづいて合成画像を生成するための処理を実行するプロセッサである。
【００２７】
ここで、本実施形態に係るＸ線診断装置１０のフレームレートについて説明する。
【００２８】
図２（ａ）は、パルス撮像における被検体Ｐに対する１パルスのＸ線ばく射開始から、ビニング読み出しでパルス撮像の全領域に対応するＸ線検出信号をＦＰＤ２３から読み出すまでに要する時間を説明するための図である。また、図２（ｂ）は、パルス撮像の全領域のうちの第１領域と第２領域の一方を、Ｘ線ばく射中に非破壊読み出しし、Ｘ線ばく射後に他方の領域を破壊読み出しする場合のＸ線検出信号をＦＰＤ２３から読み出すまでに要する時間を説明するための図である。パルス撮像では、図２（ａ）、（ｂ）の期間が照射されるパルスの数だけ繰り返される。
【００２９】
Ｘ線撮像におけるフレームレートは、ばく射時間と、ばく射終了後にＸ線検出器から信号を読み出す時間とによって決定される。信号の読み出しが終わらなければ、次のパルスに応じた信号の蓄積を開始すべきではないためである。したがって、フレームレートを短縮するためには、ばく射終了後にＸ線検出器から信号を読み出す時間を短縮することが重要となる。
【００３０】
ばく射終了後にＸ線検出素子から信号を読み出す時間を短縮する方法として、ビニング読み出しを利用する方法が挙げられる（図２（ａ）参照）。たとえば、２×２ビニング読み出しでは、２×２個のＸ線検出素子からなる領域が１画素として読み出される。しかし、この方法では、フレームレートを向上させることはできるものの、見かけの画素数が大幅に減少してしまうため、画像の解像度は低下してしまう。
【００３１】
一方、たとえば、Ｘ線ばく射終了前に非破壊読み出しによって関心領域に対応するＸ線検出素子に蓄積された信号（以下、関心領域の信号という）を読み出しておき、Ｘ線ばく射終了後に破壊読み出しで全体の信号をビニング読み出しすれば、図２（ａ）に示す場合に比べ、フレームレートを維持しつつ、関心領域の信号の分だけ生成する画像に利用できる情報量を多くすることができる。
【００３２】
また、Ｘ線ばく射の終了前に非破壊読み出しによって全体に対応するＸ線検出素子に蓄積された信号（以下、全体の信号という）をビニング読み出しし、Ｘ線ばく射の終了後に関心領域の信号を破壊読み出しする場合、Ｘ線ばく射の終了後に読み出す関心領域の信号のぶんだけ画像に利用できる情報量を多くすることができる。
【００３３】
そこで、本実施形態に係るＸ線診断装置１０は、Ｘ線撮像領域に対して第１領域と第２領域を設定し、Ｘ線ばく射の終了前に非破壊読み出しによって一方の領域に対応するＸ線検出素子の信号を読み出すとともに、Ｘ線ばく射の終了後に破壊読み出しによって他方の領域に対応するＸ線検出素子の信号を読み出す（図２（ｂ）参照）。そして、第１領域画像と第２領域画像の合成画像を生成して、ディスプレイ３１に表示させる。
【００３４】
第２領域は、第１領域を含む領域であってもよいし、第１領域を除く領域であってもよい。第１領域としては、Ｘ線撮像領域のうち、たとえば関心領域を含む部分領域とする事ができる。
【００３５】
以下の説明では、第１領域が関心領域であり、第２領域がＸ線撮像領域の全体である場合の例を示す。
【００３６】
このため、コンソール３０の処理回路３４のプロセッサは、図１に示すように、領域取得機能３４１、撮像制御機能３４２、非破壊読出機能３４３、破壊読出機能３４４、および画像生成機能３４５を実現する。これらの各機能はそれぞれプログラムの形態で記憶回路３３に記憶されている。
【００３７】
領域取得機能３４１は、Ｘ線撮像領域に設定された第１領域の情報と第２領域の情報を取得する。この設定は、たとえばユーザにより入力インターフェース３２を介して行われる。以下の説明では、第１領域が関心領域として設定されとともに非ビニング読み出しすべき領域として設定され、第２領域が全体として設定されるとともにビニング読み出しすべき領域として設定される場合の例を示す。
【００３８】
図３は、ビニング読み出しされる全体領域４１と非ビニング読み出しされる関心領域４２の関係の一例を示す説明図である。図３には、ビニング読み出しが２×２ビニング読み出しである場合の例を示した。
【００３９】
図３に示すように、ビニング読み出しされる全体領域４１の見かけの画素５１（２×２＝４つのＸ線検出素子に相当）は、非ビニング読み出しされる関心領域４２の見かけの画素５２（１つのＸ線検出素子に相当）よりも大きい。全体領域４１の信号を読み出すときは、関心領域４２を含めてビニング読み出ししてもよいし、関心領域４２を除く領域をビニング読み出ししてもよい。
【００４０】
全体領域４１と関心領域４２のいずれをＸ線ばく射中に非破壊読み出しし、いずれをＸ線ばく射後に破壊読み出しするとしても、関心領域４２を非ビニング読み出しすることにより、画像生成機能３４５により合成された画像において関心領域４２に対応する画像を高精細なものとすることができる。
【００４１】
領域取得機能３４１は、図３に示す例では、非ビニング読み出しすべき関心領域４２の座標として、ｘ＝１７〜２８、ｙ＝７〜１５を取得する。
【００４２】
撮像制御機能３４２は、撮影装置２０を制御することにより、被検体Ｐのパルス撮像を制御する。
【００４３】
非破壊読出機能３４３は、第１領域と第２領域との一方の領域の信号を、被検体Ｐに対するＸ線ばく射終了前に非破壊で読み出す。たとえば、非破壊読出機能３４３は、非ビニング読み出しすべき関心領域とビニング読み出しすべき全体とで、見かけの画素数が少ない領域の信号を、Ｘ線ばく射終了前に非破壊読み出しする。
【００４４】
本実施形態において、非破壊読み出しは、Ｘ線ばく射の終了まで待たずに行われる。このため、非破壊読み出しされる領域の信号には、Ｘ線ばく射の終了までの読み出し時間に応じた線量ムラが生じる。このムラを少なくするためには、Ｘ線ばく射の終了の直前に、できるだけ短い時間で非破壊読み出しすることが好ましい。見かけの画素数が少ない領域の信号をＸ線ばく射終了前に非破壊読み出しする領域とすることで、非破壊読み出しに要する時間を短くすることができ、線量ムラを低減することができる。
【００４５】
また、非破壊読出機能３４３は、被検体Ｐに対するＸ線ばく射終了の予想時点から、非破壊読出すべき領域の信号読み出しに要する時間だけ前の時点から、当該領域の非破壊読出しを開始するとよい（図２（ｂ）の「一方の領域の非破壊読み出し」参照）。非破壊読出すべき領域の信号読み出しに要する時間は、当該領域の見かけの画素数に応じて正確に推定することができる。
【００４６】
図４は、非破壊読み出しを往復で行う場合の一例を示す説明図である。図４には、関心領域４２を非破壊読み出しする場合の例を示した。
【００４７】
Ｘ線ばく射の終了前に非破壊読み出しすることにより生じる線量ムラを低減するためには、非破壊読み出しする領域の読み出しラインを往復し（図４参照）、往路と復路の画素値を足し合わせてもよい。
【００４８】
破壊読出機能３４４は、第１領域と第２領域との他方の領域の信号を、Ｘ線ばく射終了後に破壊読み出しする。
【００４９】
画像生成機能３４５は、第１領域の信号にもとづいて生成した第１領域画像と、第２領域の信号にもとづいて生成した第２領域画像と、を合成した合成画像を生成する。たとえば、画像生成機能３４５は、非ビニング読み出しされた第１領域の信号にもとづいて第１領域画像を生成し、ビニング読み出しされた第２領域の信号にもとづいて第２領域画像を生成し、これらを合成して合成画像を生成する。
【００５０】
図５（ａ）はビニング読み出しされた全体画像６１の一例を示す説明図であり、（ｂ）は非ビニング読み出しされた関心領域画像６２の一例を示す説明図である。
【００５１】
また、図６は、全体画像６１と関心領域画像６２にもとづいて生成される合成画像７０の一例を示す説明図である。
【００５２】
画像生成機能３４５は、全体画像６１と関心領域画像６２とを合成して合成画像７０を生成する。合成画像７０は、関心領域画像６２に対応する部分領域７２と、それ以外の領域７１とにより構成される。たとえば、画像生成機能３４５は、全体画像６１の画素値と関心領域画像６２の画素値とを単純加算または重み付け加算することにより合成画像７０を生成する。
【００５３】
また、画像生成機能３４５は、Ｘ線ばく射の終了前に非破壊読み出しした領域の画像については、線量ムラが低減されるように、非破壊読み出しに要した時間にもとづいて当該領域の輝度を調整するとよい。具体的には、画像生成機能３４５は、非破壊読み出しした領域の画素値と、パルス撮像におけるＸ線照射条件から、仮にＸ線ばく射終了まで信号を蓄積したとした場合に得られた予測信号を予測して、この予測信号に対応する輝度となるように輝度を調整するとよい。非破壊読み出しに要した時間にもとづいて非破壊読み出しした領域の輝度を調整することにより、破壊読み出しした領域の輝度値との均一性を維持することができ、両領域の境界付近での違和感を低減することができる。
【００５４】
全体画像６１が関心領域画像６２を除く画像である場合、全体画像６１の画素値と関心領域画像６２の画素値とを単純加算すると、全体画像６１に対して関心領域画像６２がはめ込まれるように合成画像７０が生成される。
【００５５】
一方、全体画像６１が関心領域画像６２を含む画像である場合には、全体画像６１の画素値と関心領域画像６２の画素値とを単純加算すると、関心領域画像６２に対応する部分領域７２の信号対雑音比を向上させることができる。また、全体画像６１が関心領域画像６２を含む画像である場合であって、全体画像６１の画素値と関心領域画像６２の画素値とを重み付け加算するときは、部分領域７２の信号対雑音比が所定値以上となるように、部分領域７２に対応する全体画像６１の画素値と関心領域画像６２の画素値を重み付け加算して合成画像７０を生成するとよい。
【００５６】
なお、全体画像６１が関心領域画像６２を含む画像である場合に単純加算または重み付け加算すると、関心領域画像６２に対応する部分領域７２の輝度値がその周囲の輝度値よりも高くなってしまう場合がある。この場合は、画像生成機能３４５は、部分領域７２とそれ以外の領域７１との違いが目立たなくなるように、これらの領域で互いに異なる階調処理を行うとよい。
【００５７】
また、画像生成機能３４５は、関心領域４２の信号をフーリエ変換し、閾値以上の周波数成分が目立つように、閾値以上の周波数成分を閾値よりも低い周波数成分よりも高い重み付けをしてから、逆フーリエ変換して関心領域画像６２を生成する。このとき、閾値よりも低い周波数成分を削除してもよい。周波数成分に応じた処理を加えることにより、非ビニング読み出しした関心領域４２の信号にもとづく関心領域画像６２、および合成画像７０における関心領域画像６２に対応する部分領域７２の画像を、より高精細なものとすることができる。
【００５８】
次に、本実施形態に係るＸ線診断装置１０および画像処理方法の動作の一例について説明する。
【００５９】
図７は、図１に示すコンソール３０の処理回路３４のプロセッサにより、パルス撮像における１パルスのＸ線ばく射において、Ｘ線ばく射終了前にＸ線検出素子から非破壊読み出しした信号とＸ線ばく射終了後にＸ線検出素子から破壊読み出しした信号とにもとづいて合成画像７０を生成する際の手順の一例を示すフローチャートである。図７においてＳに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。パルス撮像では、図７の手順はパルスの数だけ繰り返される。
【００６０】
なお、図７においては、第１領域が非ビニング読み出しする関心領域４２であり、第２領域がビニング読み出しする全体領域４１である場合の例を示した。
【００６１】
まず、ステップＳ１において、領域取得機能３４１は、Ｘ線撮像領域に対して設定された関心領域４２の情報と全体領域４１の情報を取得する。
【００６２】
次に、ステップＳ２において、撮像制御機能３４２は、撮影装置２０を制御することにより、所定のＸ線照射条件で被検体Ｐのパルス撮像を開始する。
【００６３】
次に、ステップＳ３において、非破壊読出機能３４３は、関心領域４２のほうが全体領域４１よりも見かけの画素数が少ないか否かを判定する。
【００６４】
関心領域４２のほうが全体領域４１よりも見かけの画素数が少ない場合は（ステップＳ３のＹＥＳ）、ステップＳ４において、非破壊読出機能３４３は、Ｘ線ばく射終了前に、関心領域４２の信号を非ビニング読み出しで非破壊読み出しする。
【００６５】
次に、ステップＳ５において、画像生成機能３４５は、関心領域４２の信号にもとづいて、関心領域４２の非ビニング画像（関心領域画像６２）を生成する。
【００６６】
次に、ステップＳ６において、破壊読出機能３４４は、Ｘ線ばく射終了後に、全体領域４１の信号をビニング読み出しで破壊読み出しする。
【００６７】
次に、ステップＳ７において、画像生成機能３４５は、全体領域４１の信号にもとづいて、全体領域４１のビニング画像（全体画像６１）を生成する。なお、ステップＳ５とＳ６の処理順序は逆でもよい。
【００６８】
そして、ステップＳ８において、画像生成機能３４５は、関心領域画像６２と全体画像６１にもとづいて合成画像７０を生成する（図６参照）。
【００６９】
他方、ステップＳ３において、関心領域４２のほうが全体領域４１よりも見かけの画素数が多い場合は（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ１１において、非破壊読出機能３４３は、Ｘ線ばく射終了前に、全体領域４１の信号をビニング読み出しで非破壊読み出しする。
【００７０】
なお、関心領域４２と全体領域４１とで見かけの画素数が同じ場合にいずれを非破壊読み出しするかは、あらかじめ設定しておけばよい。関心領域４２を破壊読み出しするよう設定しておくと、関心領域４２を非破壊読み出しする場合に比べて線量ムラを考慮する必要がなく、より高精細な関心領域画像６２を得ることができる。
【００７１】
次に、ステップＳ１２において、画像生成機能３４５は、全体領域４１の信号にもとづいて、全体領域４１のビニング画像（全体画像６１）を生成する。
【００７２】
次に、ステップＳ１３において、破壊読出機能３４４は、Ｘ線ばく射終了後に、関心領域４２の信号を非ビニング読み出しで破壊読み出しする。
【００７３】
次に、ステップＳ１４において、画像生成機能３４５は、関心領域４２の信号にもとづいて、関心領域４２の非ビニング画像（関心領域画像６２）を生成し、ステップＳ８に進む。なお、ステップＳ１３とＳ１４の処理順序は逆でもよい。
【００７４】
以上の手順により、パルス撮像における１パルスのＸ線ばく射において、Ｘ線ばく射終了前にＸ線検出素子から非破壊読み出しした信号とＸ線ばく射終了後にＸ線検出素子から破壊読み出しした信号とにもとづいて合成画像７０を生成することができる。
【００７５】
本実施形態に係るＸ線診断装置１０は、たとえば関心領域４２と全体領域４１のいずれかをＸ線ばく射中に非破壊読み出しする。このため、Ｘ線ばく射の終了後に全体領域４１の信号をビニング読み出しするだけの場合に比べて、非破壊読み出しした信号のぶん、合成画像７０に用いる情報量を多くすることができる。
【００７６】
また、関心領域４２の信号を非ビニング読み出しする場合は、合成画像７０における関心領域４２に対応する部分領域７２の画像を高精細なものとすることができる。また、関心領域４２の信号を、Ｘ線ばく射終了前に非ビニング読み出しで非破壊読み出しし、全体領域４１の信号をＸ線ばく射終了後にビニング読み出しで破壊読み出しする場合（図７のステップＳ４−Ｓ７参照）、Ｘ線ばく射の終了後に全体領域４１の信号をビニング読み出しするだけの場合と同じフレームレートで（図２（ａ）参照）、関心領域４２に対応する部分領域７２が高精細な合成画像７０を得ることができる。
【００７７】
また、見かけの画素数が関心領域４２のほうが多い場合、関心領域４２をＸ線ばく射終了前に非ビニング読み出しで非破壊読み出しすると、関心領域４２の信号の線量ムラが大きくなる。この点、Ｘ線診断装置１０は、見かけの画素数が関心領域４２のほうが多い場合には、全体領域４１の信号をＸ線ばく射終了前にビニング読み出しで非破壊読み出しし、関心領域４２の信号は、Ｘ線ばく射終了後に非ビニング読み出しで破壊読み出しする（図７のステップＳ１１−１４参照）。このため、合成画像７０における関心領域４２に対応する部分領域７２は線量ムラの影響を受けることがなく高精細な画像となる。また、関心領域４２のほうが見かけの画素数が多いとはいえ、全体領域４１との見かけの画素数の差に応じた読み出し時間だけフレームレートが低下するだけで、合成画像７０における関心領域４２に対応する部分領域７２は、Ｘ線ばく射の終了後に全体領域４１の信号をビニング読み出しするだけの場合よりもはるかに高精細かつ線量ムラの影響のない画像となる。
【００７８】
また、関心領域４２に対する線量ムラをなくす観点から、見かけの画素数が関心領域４２のほうが少ない場合であっても、関心領域４２の信号をＸ線ばく射終了後に非ビニング読み出しで破壊読み出ししてもよい。この場合、見かけの画素数が多い全体領域４１の信号はＸ線ばく射終了前にビニング読み出しで非破壊読み出しすることになるため、全体領域４１の信号に含まれる線量ムラの影響は大きくなるものの、合成画像７０における関心領域４２に対応する部分領域７２の画像を高精細なものとすることができるとともに、Ｘ線ばく射の終了後に全体領域４１の信号をビニング読み出しするだけの場合よりもフレームレートを向上させることができる。
【００７９】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、Ｘ線ばく射終了前にＸ線検出素子から非破壊読み出しした信号と、Ｘ線ばく射終了後にＸ線検出素子から破壊読み出しした信号とにもとづいて合成画像７０を生成することができる。
【００８０】
なお、本実施形態における処理回路３４の非破壊読出機能３４３、破壊読出機能３４４および画像生成機能３４５は、それぞれ特許請求の範囲における非破壊読出部、破壊読出部および画像生成部の一例である。
【００８１】
また、上記実施形態において、「プロセッサ」という文言は、たとえば、専用または汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、または、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（たとえば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、およびＦＰＧＡ）等の回路を意味するものとする。プロセッサは、記憶媒体に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。
【００８２】
また、上記実施形態では処理回路の単一のプロセッサが各機能を実現する場合の例について示したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサが各機能を実現してもよい。また、プロセッサが複数設けられる場合、プログラムを記憶する記憶媒体は、プロセッサごとに個別に設けられてもよいし、１つの記憶媒体が全てのプロセッサの機能に対応するプログラムを一括して記憶してもよい。
【００８３】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００８４】
１０  Ｘ線診断装置
４１  全体領域
４２  関心領域
６１  全体画像
６２  関心領域画像
７０  合成画像
３４３  非破壊読出機能
３４４  破壊読出機能
３４５  画像生成機能
【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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【図６】
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【図７】
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