(57)【要約】【課題】Ｘ線診断装置において、Ｘ線照射のタイミングの決定を支援すること。【解決手段】実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線発生部と、検出部と、生成部と、受付部と、取得部と、決定部と、制御部とを備える。Ｘ線発生部は、Ｘ線を発生する。検出部は、被検体を透過したＸ線を検出する。生成部は、前記検出部が検出したＸ線に基づく画像を生成する。受付部は、撮影の開始を指示する操作を受け付ける。取得部は、自装置の動作状況を表す動作情報を取得する。決定部は、前記動作情報の入力を受け付けて、撮影を開始するタイミングの適否を出力する学習済みモデルに対し、前記取得部が取得した前記動作情報を入力して得られる出力結果に基づき、撮影を開始するタイミングを決定する。制御部は、前記受付部が前記操作を受け付けたタイミング、又は前記決定部で決定されたタイミングで、前記被検体にＸ線が照射されるよう前記Ｘ線発生部を制御する。【選択図】図１
2020195415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
被検体を透過したＸ線を検出する検出部と、
前記検出部が検出したＸ線に基づく画像を生成する生成部と、
撮影の開始を指示する操作を受け付ける受付部と、
自装置の動作状況を表す動作情報を取得する取得部と、
前記動作情報の入力を受け付けて、撮影を開始するタイミングの適否を出力する学習済みモデルに対し、前記取得部が取得した前記動作情報を入力して得られる出力結果に基づき、撮影を開始するタイミングを決定する決定部と、
前記受付部が前記操作を受け付けたタイミング、又は前記決定部で決定されたタイミングで、前記被検体にＸ線が照射されるよう前記Ｘ線発生部を制御する制御部と、
を備えるＸ線診断装置。
【請求項２】
前記受付部を操作する操作者の状態を検出する状態検出部を更に備え、
前記制御部は、前記状態検出部で検出される前記操作者の状態が所定の状態にある場合に、前記決定部で決定されたタイミングを有効とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記学習済みモデルは、前記被検体の検査区域毎に用意され、
前記制御部は、前記検査区域毎に、前記被検体にＸ線が一度照射されるよう、前記受付部が前記操作を受け付けたタイミング又は前記決定部で決定されたタイミングで、前記被検体にＸ線が照射されるよう前記Ｘ線発生部を制御する請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記検査区域を識別する識別部を更に備え、
前記決定部は、前記識別部で識別された前記検査区域に対応する前記学習済みモデルを用いて、撮影を開始するタイミングを決定する請求項３に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記取得部は、前記被検体の撮影時に照射されるＸ線よりも低線量のＸ線によって前記生成部で生成される透過画像を、前記動作情報として順次取得する請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記受付部を操作する操作者が発話する音声を収音する収音部を更に備え、
前記取得部は、前記収音部によって収音される音声を、前記動作情報として順次取得する請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項７】
前記被検体が搭載される寝台を移動するための機構部を更に備え、
前記取得部は、前記機構部による前記寝台の移動に係る情報を、前記動作情報として順次取得する請求項１に記載のＸ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、病院等の医療機関では、患者等の被検体の診断にＸ線診断装置が使用されている。例えば、消化管造影検査では、透視により造影剤の臓器表面への付着具合をコントロールしながら、臓器表面の凹凸が視認しやすいタイミングでＸ線を照射し撮影することが行われている。この場合、造影剤のコントロールは、寝台の傾斜角度を制御したり、身体の動きを被検体に指示したりすることで行うため、適切なタイミングでＸ線を照射するためには、知識と経験が必要となっている。
【０００３】
また、従来、リアルタイム表示される参照用画像データに対して設定されたモニタリング用画像の画素値を計測することで、造影剤の診断対象部位への流入タイミングでＸ線照射を自動で行う技術が提案されている。しかしながら、画像データに基づくタイミング制御では、画素値から決定されるタイミングと、実際にＸ線が照射されるタイミングとの間にズレが発生する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１３６５００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線診断装置において、Ｘ線照射のタイミングの決定を支援することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線発生部と、検出部と、生成部と、受付部と、取得部と、決定部と、制御部とを備える。Ｘ線発生部は、Ｘ線を発生する。検出部は、被検体を透過したＸ線を検出する。生成部は、前記検出部が検出したＸ線に基づく画像を生成する。受付部は、撮影の開始を指示する操作を受け付ける。取得部は、自装置の動作状況を表す動作情報を取得する。決定部は、前記動作情報の入力を受け付けて、撮影を開始するタイミングの適否を出力する学習済みモデルに対し、前記取得部が取得した前記動作情報を入力して得られる出力結果に基づき、撮影を開始するタイミングを決定する。制御部は、前記受付部が前記操作を受け付けたタイミング、又は前記決定部で決定されたタイミングで、前記被検体にＸ線が照射されるよう前記Ｘ線発生部を制御する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、実施形態に係るＸ線診断装置の構成例を示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る学習済みモデルの生成方法を説明するための図である。
【図３】図３は、実施形態に係る学習済みモデルの学習時の処理の一例を示す図である。
【図４】図４は、実施形態に係る学習済みモデルの運用時の処理の一例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態に係る撮影タイミング決定機能の動作の一例を説明するための図である。
【図６】図６は、実施形態のＸ線診断装置が実行する撮影処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、変形例１に係るＸ線診断装置の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、実施形態に係るＸ線診断装置の実施形態について説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置の構成例を示す図である。図１に示すように、Ｘ線診断装置１は、高電圧制御部１１と、高電圧発生部１２と、Ｘ線発生部１３と、機構制御部１４と、Ｘ線検出部１５と、画像演算・記憶部１６と、表示部１７と、操作部１８と、システム制御部１９とを備える。
【００１０】
高電圧制御部１１は、システム制御部１９からの指示信号に従い、高電圧発生部１２における管電流、管電圧、照射時間等のＸ線照射条件の設定を行う。高電圧発生部１２は、Ｘ線発生部１３から発生する熱電子を加速するために、陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生させる。
【００１１】
Ｘ線発生部１３は、Ｘ線管１３ａと、Ｘ線絞り器１３ｂとを有する。Ｘ線管１３ａは、Ｘ線を発生する真空管であり、高電圧発生部１２から供給される高電圧により電子を加速させ、タングステンターゲットに衝突させることでＸ線を発生させる。また、Ｘ線絞り器１３ｂは、Ｘ線管１３ａと寝台２に置かれた被検体Ｐとの間に位置し、Ｘ線管１３ａから放射されたＸ線ビームを整形し、所要の立体角のＸ線ビームを形成する。
【００１２】
寝台２は、被検体Ｐを載置（搭載）するためのベッドであり、Ｃアーム３によって所定の間隔に固定されたＸ線発生部１３とＸ線検出部１５との間に配置される。寝台２は、被検体Ｐの所定部位の撮影を行うために、被検体Ｐの上下方向や長手方向への移動、起倒回転等が可能になっている。また、寝台２に対応付けて、被検体Ｐの腹部等を圧迫する圧迫筒を設ける構成としてもよい。なお、寝台２、Ｃアーム３及び圧迫筒は、後述する機構制御部１４によってその移動量、移動タイミング、移動速度等が制御される。
【００１３】
機構制御部１４は、機構部の一例である。機構制御部１４は、映像系移動機構部１４ａと、寝台移動機構部１４ｂと、機構制御回路１４ｃとを有する。映像系移動機構部１４ａは、Ｘ線発生部１３及びＸ線検出部１５（映像系）を支えるＣアーム３と一体化されており、寝台２の周囲での回転や被検体Ｐの体軸方向への移動のための機構が備えられている。
【００１４】
寝台移動機構部１４ｂは寝台２の天板と一体化されており、被検体Ｐを載せた状態で寝台２を移動や起倒回転するための機構が備えられている。また、機構制御回路１４ｃは、映像系移動機構部１４ａ及び寝台移動機構部１４ｂの動作を制御する回路であり、各機構部に対して制御信号を出力する。なお、寝台２に対応付けて圧迫筒が設けられる場合には、寝台移動機構部１４ｂが、圧迫筒を移動（例えば、退避位置と圧迫位置との移動）するための機構を備えるものとする。
【００１５】
Ｘ線検出部１５は、検出部の一例である。Ｘ線検出部１５は、平面検出器１５ａを有する。平面検出器１５ａは、ＦＰＤ（Flat  Panel  Detector）であり、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。例えば、平面検出器１５ａは、マトリックス状に配列された検出素子を有する。各検出素子は、被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号に変換して蓄積し、蓄積した電気信号を画像演算・記憶部１６に送信する。
【００１６】
画像演算・記憶部１６は、生成部の一例である。画像演算・記憶部１６は、画像演算回路１６ａと、画像データ記憶回路１６ｂと、表示用処理回路１６ｃとを有する。画像演算回路１６ａは、平面検出器１５ａが蓄積した電気信号から画像データを生成する。画像データ記憶回路１６ｂは、画像演算回路１６ａが生成した画像データを記憶する。表示用処理回路１６ｃは、画像演算回路１６ａが生成した画像データ又は画像データ記憶回路１６ｂに記憶された画像データに対し、人間の視覚を補助するための画像処理を施すことで、表示用の画像データを生成する。かかる画像処理としては、例えば、リカーシブフィルタ、ガンマ補正、ダイナミックレンジ圧縮等が挙げられる。
【００１７】
表示部１７は、表示用処理回路１６ｃによって生成された表示用の画像データを表示する。表示部１７は、例えば、液晶モニタ又はＣＲＴ（Cathode  Ray  Tube）モニタの表示装置によって実現される。
【００１８】
操作部１８は、ユーザインタフェース１８ａ、Ｘ線照射ボタン１８ｂ、フットスイッチ１８ｃ、マイク１８ｄ、撮影準備検出部１８ｅ等を有する。
【００１９】
ユーザインタフェース１８ａは、表示部１７と同様の表示装置やタッチパネルディスプレイ等により構成され、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical  User  Interface）等を表示する。なお、ユーザインタフェース１８ａは、表示部１７によって実現される構成としてもよい。
【００２０】
操作者は、ユーザインタフェース１８ａにおいて、被検体Ｐの情報、被検体Ｐの診断対象部位に対して最適なＸ線照射条件、Ｘ線管焦点−Ｘ線検出器間距離、Ｘ線コーンビームの形状、Ｘ線ビームの被検体Ｐに対する入射角度、更には寝台２やＣアーム３の移動スピード等の各種撮影条件、機構制御部１４の移動制御等の設定の入力を行う。これらの設定信号やコマンド信号は、システム制御部１９を介して各ユニットに送られる。
【００２１】
被検体情報として検査部位、検査方法、被検体の体格、過去の診断履歴などがある。Ｘ線照射条件としては、Ｘ線管１３ａに印加する管電圧、管電流、Ｘ線の照射時間等がある。
【００２２】
また、操作者は、ユーザインタフェース１８ａを介して、被検体Ｐの撮影対象となる検査区域の入力を行う。検査区域としては、ガイドライン等に定められたものが使用される。例えば、上部消化管の検査では、以下に示す１６の検査区域が自動又は手動で順次設定される。
食道：２区域
（１）立位第１斜位（上部）：食道上部
（２）立位第１斜位（下部）：食道下部〜胃噴門
胃：１４区域
（３）背臥位正面：体部〜幽門前部の後壁
（４）背臥位第１斜位：体部大弯後壁寄り〜幽門前小寄り
（５）背臥位第２斜位：体部小弯寄り〜幽門前大後壁
（６）腹臥位正面（頭低位）：体中部〜幽門前壁
（７）腹臥位第２斜位（頭低位）：体中部大弯寄り前壁〜幽門小弯寄り前壁
（８）腹臥位第１斜位：噴門部〜胃上（体上部と穹窿部）前壁
（９）右側臥位：噴門部小弯を中心とする前後壁
（１０）半臥位第２斜位：噴門部〜体上部後壁
（１１）背臥位第２斜位（振分け）：体上部後壁小弯寄り
（１２）立位第１斜位：体上部前後壁の大弯寄りと十二指腸球部
（１３〜１６）立位圧迫  ４区域（体部、胃各部、幽門前底部、幽門部）
【００２３】
Ｘ線照射ボタン１８ｂは、操作者の操作（押下）を受け付ける受付部の一例である。Ｘ線照射ボタン１８ｂは、操作者から押下操作を受け付けると、撮影の開始、つまりＸ線の照射開始を指示する撮影開始信号をシステム制御部１９に出力する。システム制御部１９では、後述するように撮影開始信号に応じて高電圧制御部１１やＸ線発生部１３、Ｘ線検出部１５等を制御することでＸ線の照射を開始する。以下、撮影開始信号による撮影を本撮影ともいう。また、本撮影によって撮影される画像データを撮影画像ともいう。
【００２４】
フットスイッチ１８ｃは、操作者が足で踏むことで操作するスイッチである。例えば、フットスイッチ１８ｃは、寝台２やＣアーム３の移動や起倒回転の操作に用いられる。
【００２５】
マイク１８ｄは、操作者の音声を収音する収音部の一例である。マイク１８ｄで収音された音声は、システム制御部１９に出力される。また、マイク１８ｄで収音された音声は、寝台２が置かれた室内に設けられているスピーカから出力される。例えば、操作者は、被検体Ｐに身体の動きを指示する場合、マイク１８ｄを介して指示を行う。
【００２６】
撮影準備検出部１８ｅは、Ｘ線照射ボタン１８ｂを操作する操作者の状態を検出する状態検出部の一例である。具体的には、撮影準備検出部１８ｅは、操作者がＸ線照射ボタン１８ｂを操作可能な状態（以下、撮影準備状態という）にあることを検出する。一例として、撮影準備検出部１８ｅは、Ｘ線照射ボタン１８ｂに設けられたタッチセンサによって実現される。この場合、撮影準備検出部１８ｅは、操作者の指がＸ線照射ボタン１８ｂに接触している状態の間、撮影準備状態にあることを示す信号をシステム制御部１９に出力する。
【００２７】
また、他の例として、撮影準備検出部１８ｅは、Ｘ線照射ボタン１８ｂの周辺を撮像する撮像装置や、撮像装置で撮影された画像（映像）から人物動作を認識する認識装置等によって実現される。この場合、撮影準備検出部１８ｅは、撮像装置で撮像された画像から、操作者がＸ線照射ボタン１８ｂに指をかけた状態か否かを認識する。そして、撮影準備検出部１８ｅは、操作者の指がＸ線照射ボタン１８ｂに接触している状態の間、撮影準備状態にあることを示す信号をシステム制御部１９に出力する。
【００２８】
システム制御部１９は、記憶回路１９ａと、処理回路１９ｂとを有する。記憶回路１９ａは、Ｘ線診断装置１の動作に係る各種プログラムやデータを記憶する。具体的には、記憶回路１９ａは、後述する学習済みモデルＭ１を記憶する。かかる学習済みモデルＭ１は、上述した検査区域毎に用意され、検査区域を識別する識別情報に対応付けて記憶される。なお、記憶回路１９ａは、例えば、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）、フラッシュモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク又は光ディスクによって実現される。
【００２９】
処理回路１９ｂは、Ｘ線診断装置１の動作を制御する。具体的には、処理回路１９ｂは、操作部１８を介して操作者から入力される各種情報や、記憶回路１９ａから読み込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、Ｘ線診断装置１の各ユニットの動作を制御する。
【００３０】
また、処理回路１９ｂは、取得機能１９１、検査区域識別機能１９２、撮影タイミング決定機能１９３、及び撮影制御機能１９４を実行する。ここで、取得機能１９１は、取得部の一例である。検査区域識別機能１９２は、識別部の一例である。撮影タイミング決定機能１９３は、決定部の一例である。撮影制御機能１９４は、制御部の一例である。
【００３１】
例えば、処理回路１９ｂの構成要素である取得機能１９１、検査区域識別機能１９２、撮影タイミング決定機能１９３、及び撮影制御機能１９４が実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路１９ａに記録されている。処理回路１９ｂは、各プログラムを記憶回路１９ａから読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路１９ｂは、図１の処理回路１９ｂ内に示された各機能を有することとなる。
【００３２】
なお、本実施形態においては、単一の処理回路１９ｂにて、以下に説明する各処理機能が実現されるものとして説明するが、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、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。
【００３３】
取得機能１９１は、Ｘ線診断装置１の各ユニットから撮影に係る動作状況を表した各種の情報（以下、動作情報ともいう）を取得する。例えば、取得機能１９１は、操作部１８（ユーザインタフェース１８ａ）から入力される撮影対象の検査区域を示す情報を取得する。また、取得機能１９１は、操作部１８（Ｘ線照射ボタン１８ｂ）から入力される撮影開始信号を取得する。また、取得機能１９１は、操作部１８（マイク１８ｄ）から入力される操作者の発話音声を取得する。また、取得機能１９１は、操作部１８（撮影準備検出部１８ｅ）から入力される撮影準備信号を取得する。
【００３４】
また、取得機能１９１は、画像演算・記憶部１６から、撮影画像や透視画像を取得する。ここで、透視画像は、本撮影よりも低線量のＸ線で撮影（仮撮影）される画像データである。透視画像は、撮影画像と同様に、画像演算・記憶部１６で処理され、表示部１７に表示される。仮撮影は、本撮影に先駆けて連続的に行われ、撮影位置の位置決めや、被検体Ｐに投入される造影剤の位置確認等に利用される。なお、透視画像を学習用データ又は学習済みモデルＭ１に適用する場合、表示用処理回路１６ｃによる処理遅延の影響を避けるため、表示用処理回路１６ｃで処理される前の画像データを透視画像として用いることが好ましい。
【００３５】
また、取得機能１９１は、機構制御部１４から、寝台２やＣアーム３の動作状態を示す情報や、Ｘ線発生部１３（Ｘ線管１３ａ）の寝台２に対する相対位置を示す情報を取得する。また、例えば、寝台２に対し圧迫筒が設けられている場合、取得機能１９１は、機構制御部１４から、圧迫筒の位置や動作状態を示す情報を取得する。
【００３６】
上述した動作情報は、Ｘ線診断装置１の各ユニットから随時入力され、取得機能１９１は、入力されたタイミングでその動作情報を取得する。なお、取得機能１９１は、上述した動作情報の各々を、当該動作情報を取得したタイミングを示すタイムスタンプ等の情報と対応付けて保持することで、被検体Ｐの撮影に係る一連する動作情報を検査区域毎に記憶する構成としてもよい。
【００３７】
検査区域識別機能１９２は、撮影の対象となる被検体Ｐの検査区域を識別する。ここで、検査区域に識別方法は、特に問わず種々の方法を採用することができる。一例として、検査区域識別機能１９２は、取得機能１９１が取得した動作情報のうち、検査区域を示す情報に基づき、撮影対象となる検査区域を識別してもよい。この場合、検査区域識別機能１９２は、最も直近に取得された検査区域を示す情報に基づき、撮影対象の検査区域を識別する。
【００３８】
また、他の例として、検査区域識別機能１９２は、取得機能１９１が取得した透視画像から、当該透視画像に表された臓器や撮影位置、撮影角度等を認識し、この認識結果に基づいて検査区域を識別してもよい。さらに、検査区域識別機能１９２は、取得機能１９１が取得した寝台２及びＣアーム３の動作状態を示す情報から検査区域を識別してもよい。
【００３９】
なお、上述した透視画像に基づく検査区域の識別は、例えば、画像認識に係る公知の技術等を用いて行ってもよい。また、透視画像や寝台２及びＣアーム３の動作状態に基づく検査区域の識別は、これら動作情報の特性を機械学習することで生成されたモデル（学習済みモデル）を用いて行ってもよい。この場合、機械学習モデルは、これら動作情報の入力を受けて、検査区域を出力するように機能付けられる。検査区域識別機能１９２は、取得機能１９１で取得された透視画像や寝台２及びＣアーム３の動作状態をモデルに入力することで、当該学習済みモデルの出力結果から検査区域を識別する。
【００４０】
また、例えば、上述した上部消化管の検査のように予め定められた順番で検査区域が切り替わる場合には、検査区域識別機能１９２は、本撮影が行われる度に、識別する検査区域を自動で切り替える構成としてもよい。
【００４１】
撮影タイミング決定機能１９３は、取得機能１９１が順次取得する動作情報に基づいて、本撮影を行うタイミング（撮影タイミング）を決定する。具体的には、撮影タイミング決定機能１９３は、記憶回路１９ａに記憶された学習済みモデルＭ１を用いて、被検体Ｐの撮影タイミングを決定する。
【００４２】
以下、学習済みモデルＭ１について説明する。学習済みモデルＭ１は、取得機能１９１によって過去の撮影時に取得された一連する動作情報の一部又は全てを学習用データとし、当該撮影時に得られた撮影画像の良否に基づく、Ｘ線照射ボタン１８ｂの押下タイミングの良否判定結果を教師データとすることで生成されたモデルである。かかる学習用データは、動作情報に含まれる要素を当該要素の取得タイミング順に並べた時系列データである。
【００４３】
なお、学習済みモデルの生成は、Ｘ線診断装置１が行ってもよいし、Ｘ線診断装置１以外の他の装置が行ってもよい。以下では、Ｘ線診断装置１（処理回路１９ｂ）が学習済みモデルを生成するものとして説明を進める。
【００４４】
図２は、本実施形態に係る学習済みモデルＭ１の生成方法を説明するための図である。図２では、取得機能１９１によって取得された動作情報のうち、透視画像と、操作者の音声（操作者音声）と、寝台２の動作を示す情報（寝台位置情報）と、Ｘ線照射ボタン１８ｂの押下タイミング（Ｘ線照射ボタン押下タイミング）とを学習用データとした例を示している。また、横軸は、時間経過を示している。
【００４５】
また、図２では、寝台位置情報として、寝台２の上下方向の移動、長手方向の移動、起倒回転、Ｘ線管１３ａの寝台２に対する相対位置（Ｘ線管−検出器位置）、圧迫筒位置を、二値（動作中ｏｒ停止中、退避位置ｏｒ圧迫位置）で表しているが、これに限らず、座標や動作速度、加速度等のパラメータを用いて表してもよい。
【００４６】
透視画像中のハッチング部は、胃に投入された造影剤を表している。Ｘ線診断装置１の操作者は、表示部１７に表示された透視画像に基づき、音声により被検体Ｐに動きを指示したり、寝台２を移動させたりすることで、造影剤の臓器表面への付着具合をコントロールする。そして、操作者は、臓器表面の凹凸が視認しやすいタイミングでＸ線照射ボタン１８ｂを押下することで本撮影を行う。
【００４７】
例えば、図２では、時間ｔ４のタイミングで、操作者の発話が行われ、時間ｔ７のタイミングでＸ線照射ボタン１８ｂが押下されている。但し、Ｘ線照射ボタン１８ｂの押下後、Ｘ線の照射は直ちに行われず、時間ｔ１１のタイミングでＸ線の照射が開始される。なお、透視画像の撮影（仮撮影）は、Ｘ線照射ボタン１８ｂの押下に応じて中断されることが一般的である。そのため、時間ｔ８〜時間ｔ１１に示した破線枠の透視画像は、Ｘ線照射ボタン１８ｂの押下後も仮撮影が続いた場合に得られるであろう、仮の透視画像を示している。
【００４８】
このように、Ｘ線診断装置１では、Ｘ線照射ボタン１８ｂの押下タイミング（撮影タイミング）から、Ｘ線の照射が行われるまでに時間ｔＤのラグ（遅延時間）が生じるため、実際に撮影される撮影画像は時間ｔ１１の状態を表すものとなる。かかる遅延時間は、Ｘ線診断装置１の信号経路等を要因とし、Ｘ線診断装置１に固有の特性値となる。
【００４９】
そのため、操作者が透視画像を見ながらＸ線照射ボタン１８ｂを押下した場合であっても、上述した遅延時間分の遅れが生じるため、適切な状態の撮影画像を得ることができない可能性がある。このように、Ｘ線診断装置１では、寝台２の移動や音声による被検体Ｐの誘導に加え、上述したＸ線診断装置１に固有の遅延時間による影響もあるため、適切なタイミングでＸ線を照射するためには経験と学習が必要となっている。
【００５０】
本実施形態に係る学習済みモデルＭ１は、撮影タイミングの決定を支援するための学習済みモデルであり、図３に示す学習工程を経て生成される。ここで、図３は、学習済みモデルＭ１の学習時の処理の一例を示す図である。
【００５１】
図３に示すように、学習時には、処理回路１９ｂは、撮影時に得られた透視画像と、操作者音声と、寝台位置情報と、Ｘ線照射ボタン１８ｂの押下タイミングとを、学習用データ（例題データ）として時系列順に入力する。また、処理回路１９ｂは、その撮影で撮影された撮影画像に対する適否の判定結果によって決定されるＸ線照射ボタン１８ｂの押下タイミング（撮影タイミング）の適否の判定結果を教師データとして入力する。なお、学習用データと教師データとのデータセットは、検査区域毎に複数セット用意される。
【００５２】
処理回路１９ｂは、上述したデータセットを用いて機械学習を実行することにより、学習済みモデルＭ１を検査区域毎に生成する。学習済みモデルＭ１は、例えば、ニューラルネットワーク（Neural  Network）により構成することができる。ニューラルネットワークは、層状に並べた隣接層間が結合した構造を有し、情報が入力層側から出力層側に伝播するネットワークである。
【００５３】
例えば、処理回路１９ｂは、上述したデータセットをニューラルネットワークに入力する。ここで、ニューラルネットワークにおいては、入力層側から出力層側に向かって一方向に、隣接層間でのみ結合しながら情報が伝播する。なお、多層のニューラルネットワークは、例えば、入力層と、複数の中間層（隠れ層）と、出力層とにより構成される。このようなニューラルネットワークでは、パラメータを調整することにより、任意の関数を表現することができる。
【００５４】
例えば、ニューラルネットワークは、入力された学習用データと、撮影画像が正しく撮影された確度、つまり適切な撮影タイミングで撮影が行われた確度との関係を示したロジスティック曲線を表現することができる。この場合、ニューラルネットワークは、学習用データの入力を受けて、撮影タイミングの適否を示す二値分類を行うことができる。
【００５５】
そして、処理回路１９ｂは、学習用データ、つまり取得機能１９１が取得した各種の情報を入力した際にニューラルネットワークが好ましい結果を出力することができるよう、ニューラルネットワークのパラメータを調整する。これにより、処理回路１９ｂは、取得部によって取得される動作情報（透視画像、操作者音声、寝台位置情報）の入力を受けて、撮影タイミングの適否を分類するように機能付けられた学習済みモデルＭ１を生成することができる。
【００５６】
なお、学習済みモデルＭ１がニューラルネットワークにより構成されるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。即ち、学習済みモデルＭ１は、ニューラルネットワーク以外の機械学習手法で生成されたものであってもよい。例えば、処理回路１９ｂは、ＳＶＭ（サポートベクターマシン）やディープラーニング等の他の機械学習手法によって、取得部によって取得される情報から、撮影タイミングを出力するように機能付けられた学習済みモデルＭ１を生成してもよい。特に、ディープラーニングでは、画像（透視画像）そのものを入力して処理することができるため、透視画像から特徴量を事前に抽出する等の処理は不要となり、学習済みモデルＭ１の生成を効率的に行うことができる。
【００５７】
また、本実施形態では、透視画像と、操作者音声と、寝台位置情報と、Ｘ線照射ボタン押下タイミングとを学習用データとしたが、これに限らず、撮影動作に係る情報であれば他の情報を含んでもよい。但し、少なくとも透視画像と、Ｘ線照射ボタン押下タイミングとについては、学習用データに含めることが好ましい。
【００５８】
また、本実施形態で取得される学習用データは、透視画像やＸ線照射ボタン押下タイミング等の動作情報で構成される複数の時系列データとなるが、機械学習の対象とする期間は特に問わないものとする。例えば、取得された全ての期間の学習用データを用いて機械学習を行ってもよいし、一部の期間の学習用データを用いて機械学習を行ってもよい。
【００５９】
一部の期間とする場合、例えば、寝台位置情報が所定の条件となったタイミングから、Ｘ線照射ボタンが押下されるタイミングまでの期間に取得された学習用データを用いて機械学習を行ってもよい。また、例えば、操作者が所定の音声（息を止めて等）を発話したタイミングから、Ｘ線照射ボタン１８ｂが押下されるタイミングまでの期間に取得された学習用データを用いて機械学習を行ってもよい。
【００６０】
また、他の例として、Ｘ線照射ボタン１８ｂが押下されたタイミングや、Ｘ線照射ボタン１８ｂが押下される前後のタイミングで取得された学習用データを用いて機械学習を行ってもよい。前者の場合、例えば、Ｘ線照射ボタン１８ｂの押下タイミングで取得された１枚の透過画像等の動作情報を基に機械学習が行われることになる。また、後者の場合、Ｘ線照射ボタン１８ｂが押下の前後で取得された２枚の透過画像等の動作情報を基に機械学習が行われることになる。なお、時系列的に連続する複数の透視画像を学習用データとして用いる場合には、前処理として、時系列的に連続する透視画像間の差分を示した差分画像を生成し、生成した差分画像を用いて機械学習を行ってもよい。
【００６１】
次に、図４を参照して、運用時の処理の一例について説明する。ここで、図４は、学習済みモデルＭ１の運用時の処理の一例を示す図である。
【００６２】
まず、撮影タイミング決定機能１９３は、記憶回路１９ａに記憶された学習済みモデルＭ１の中から、検査区域識別機能１９２によって識別された検査区域に対応する学習済みモデルＭ１を選択する。
【００６３】
撮影タイミング決定機能１９３は、取得機能１９１によって取得される動作情報のうち、透視画像と、操作者音声と、寝台位置情報とを学習済みモデルＭ１に順次入力する。そして、撮影タイミング決定機能１９３は、学習済みモデルＭ１が順次出力する撮影タイミングの適否に基づいて、撮影タイミングを決定する。以下、図５を参照して、撮影タイミング決定機能１９３の動作例について説明する。
【００６４】
図５は、撮影タイミング決定機能１９３の動作の一例を説明するための図である。ここで、図５は、図２と同一の検査区域が撮影される場合の動作例を示している。なお、横軸は、図２と同様、時間経過を意味する。
【００６５】
まず、撮影タイミング決定機能１９３は、取得機能１９１によって取得される動作情報のうち、透視画像、操作者音声、及び寝台位置情報を、学習済みモデルＭ１に入力する。例えば、図５の例では、時間ｔ２１〜時間ｔ２７にかけて取得された上記情報が順次入力される。
【００６６】
学習済みモデルＭ１は、撮影タイミング決定機能１９３によって情報が入力される毎に、撮影タイミングの適否を示す情報（信号）を出力する。図５では、撮影タイミングの適否をオンとオフとで示している。例えば、時間ｔ２１〜ｔ２６の間は、撮影タイミングに不適あることを示すオフ信号が出力され、時間ｔ２７に適切な撮影タイミングであることを示すオン信号が出力されている。
【００６７】
撮影タイミング決定機能１９３は、オン信号を検知すると、撮影制御機能１９４に対し撮影開始を通知することで、撮影タイミングを決定する。ここで、オン信号の出力タイミングは、上述したＸ線診断装置１に固有の遅延時間や、撮影動作に係る一連の動作情報間の関係から推論されたものとなる。そのため、オン信号のタイミングでＸ線の照射を開始すると、遅延時間分を加味した適切な撮影画像を得ることができる。
【００６８】
なお、時間ｔ２８〜時間ｔ３１に示す破線枠の透視画像は、図２の時間ｔ８〜時間１１の透視画像と同様、時間ｔ２７でオン信号が出力された後も仮撮影が続いた場合に得られるであろう、仮の透視画像を示している。
【００６９】
図１に戻り、撮影制御機能１９４は、高電圧制御部１１、Ｘ線発生部１３、Ｘ線検出部１５及び画像演算・記憶部１６を制御し、透視画像又は撮影画像を撮影する。具体的には、撮影制御機能１９４は、以下の制御を行う。まず、撮影制御機能１９４は、高電圧制御部１１、Ｘ線発生部１３を制御し、被検体ＰにＸ線を照射する。そして、撮影制御機能１９４は、画像演算・記憶部１６を制御し、透視画像又は撮影画像を生成させる。
【００７０】
また、撮影制御機能１９４は、操作部１８又は撮影タイミング決定機能１９３からの撮影開始信号に応じて、撮影画像の本撮影を開始する。ここで、撮影制御機能１９４は、検査区域識別機能１９２で識別される検査区域毎に本撮影が一度行われるよう、撮影開始信号の排他制御を行う。
【００７１】
例えば、撮影制御機能１９４は、撮影タイミング決定機能１９３から撮影開始信号が通知される前に、取得機能１９１によって操作部１８からの開始信号が取得された場合には、撮影制御機能１９４は、操作部１８からの開始信号に基づき本撮影を開始する。また、撮影制御機能１９４は、操作部１８から開始信号が入力される前に、撮影タイミング決定機能１９３から撮影開始が通知された場合には、この通知に基づき本撮影を開始する。
但し、操作部１８及び撮影タイミング決定機能１９３の何れか一方からの指示に応じて本撮影を開始した場合には、撮影制御機能１９４は、他方から撮影開始が指示されても、同一の検査区域では本撮影を二重に行わないよう排他制御を行うものとする。
【００７２】
なお、撮影制御機能１９４は、操作部１８から撮影準備信号が入力されている間のみ、撮影タイミング決定機能１９３からの通知を有効とし、撮影準備信号が入力されていない間は、撮影タイミング決定機能１９３から撮影開始が通知された場合であっても、これを無効とする。これにより、操作準備状態にある操作者が、不注意によりＸ線照射ボタン１８ｂの操作をミスした場合でも、撮影タイミング決定機能１９３が決定した撮影タイミングで被検体Ｐを撮影することができるため、撮影タイミングを逃すことを防止することができる。また、撮影準備信号が入力されていない間は、撮影タイミング決定機能１９３が決定した撮影タイミングは無効化されるため、操作者の意図しないタイミングで被検体Ｐの撮影が行われてしまうことを防ぐことができる。
【００７３】
次に、図６を参照して、Ｘ線診断装置１の動作例について説明する。ここで、図６は、Ｘ線診断装置１が実行する撮影処理の一例を示すフローチャートである。なお、本処理の前提として、取得機能１９１により動作情報の取得が順次行われているものとする（ステップＳ１１）。
【００７４】
まず、検査区域識別機能１９２は、取得機能１９１によって取得される動作情報等に基づき、撮影対象となる被検体Ｐの検査区域を識別する（ステップＳ１２）。撮影タイミング決定機能１９３は、ステップＳ１２で識別された検査区域が、最初の検査区域又は従前の検査区域から変更された変更後の検査区域か否かを判定する（ステップＳ１３）。
【００７５】
ここで、最初の検査区域又は従前の検査区域から変更された変更後の検査区域である場合（ステップＳ１３；Ｙｅｓ）、撮影タイミング決定機能１９３は、ステップＳ１２で識別された検査区域に対応する学習済みモデルＭ１を選択し（ステップＳ１４）、ステップＳ１５に移行する。また、ステップＳ１２で識別された検査区域が、最初の検査区域及び従前の検査区域から変更された変更後の検査区域の何れでもない場合（ステップＳ１３；Ｎｏ）、撮影タイミング決定機能１９３は、ステップＳ１５に直ちに移行する。
【００７６】
続いて、撮影タイミング決定機能１９３は、取得機能１９１によって取得される動作情報を学習済みモデルＭ１に入力し（ステップＳ１５）、学習済みモデルＭ１の出力に基づいて、撮影タイミングの適否を判定する（ステップＳ１６）。ここで、不適と判定した場合には（ステップＳ１６；Ｎｏ）、ステップＳ１７に移行する。
【００７７】
ステップＳ１７では、撮影制御機能１９４が、操作部１８から撮影開始指示が通知されたか否かを判定し、撮影開始指示が通知された場合には（ステップＳ１７；Ｙｅｓ）、ステップＳ１９に移行する。なお、撮影開始指示が通知されていない場合には（ステップＳ１７；Ｎｏ）、撮影制御機能１９４は、ステップＳ１１に処理を戻す。
【００７８】
また、撮影タイミング決定機能１９３は、ステップＳ１６で適切な撮影タイミングと判定した場合には（ステップＳ１６；Ｙｅｓ）、撮影制御機能１９４に撮影開始を通知する。撮影タイミング決定機能１９３から撮影開始の通知を受けた撮影制御機能１９４は、取得機能１９１によって取得される撮影準備信号の状態に基づき、操作者が撮影準備状態にあるか否かを判定する（ステップＳ１８）。ここで、撮影制御機能１９４は、撮影準備状態ではないと判定した場合（ステップＳ１８；Ｎｏ）、ステップＳ１１に処理を戻す。
【００７９】
一方、撮影準備状態と判定した場合（ステップＳ１８；Ｎｏ）、撮影制御機能１９４は、この検査区域で最初の撮影か否かを判定する（ステップＳ１９）。撮影済の場合には（ステップＳ１９；Ｎｏ）、撮影制御機能１９４は、撮影を行わずステップＳ１１に処理を戻すことで、多重に撮影が行われてしまうことを抑止する。
【００８０】
また、ステップＳ１９で最初の撮影と判定した場合（ステップＳ１９；Ｙｅｓ）、撮影制御機能１９４は、撮影（本撮影）を開始し（ステップＳ２０）、ステップＳ１１に戻る。
【００８１】
上述した処理は、例えば、全ての検査区域で撮影が行われるまでの間継続して実行され、最後の検査区域で撮影が完了すると処理を終了する。
【００８２】
このように、Ｘ線診断装置１は、動作情報の入力を受け付けて、撮影を開始するタイミングの適否を出力する学習済みモデルＭ１に対し、取得機能１９１が取得した動作情報を入力して得られる出力結果に基づき、撮影を開始するタイミング（撮影タイミング）を決定する。これにより、Ｘ線診断装置１では、自動決定された撮影タイミングに基づき、Ｘ線の照射を開始することで、自装置に固有の遅延時間等を考慮した適切なタイミングで被検体Ｐの撮影を行うことができる。したがって、経験の少ない操作者でも診断能の高い撮影画像を得ることができるため、Ｘ線診断装置１は、Ｘ線照射のタイミングの決定を支援することができる。
【００８３】
なお、上述した実施形態は、Ｘ線診断装置１が有する構成又は機能の一部を変更することで、適宜に変形して実施することも可能である。そこで、以下では、上述した実施形態に係るいくつかの変形例を他の実施形態として説明する。なお、以下では、上述した実施形態と異なる点を主に説明することとし、既に説明した内容と共通する点については詳細な説明を省略する。また、以下で説明する変形例は、個別に実施されてもよいし、適宜組み合わせて実施されてもよい。
【００８４】
（変形例１）
上述の実施形態では、操作部１８のユーザインタフェース１８ａを介して検査区域が指示入力される構成を説明したが、検査区域の指示方法はこれに限定されるものではない。
【００８５】
例えば、検査区域を指示するための専用のユーザインタフェースを操作部１８に設ける構成としてもよい。図７は、変形例１に係るＸ線診断装置１の構成例を示す図である。図７のＸ線診断装置１では、検査区域を指示するための専用のユーザインタフェースとして、検査区域表示・入力部１８ｆを、操作部１８に備えている。
【００８６】
検査区域表示・入力部１８ｆは、例えば、表示装置やキーボード、ポインティングデバイオス、タッチパネルディスプレイ等によって構成される。検査区域表示・入力部１８ｆは、例えば、Ｘ線診断装置１で対応可能な検査区域の各々を表示し、所望の検査区域を選択可能に構成される。検査区域表示・入力部１８ｆを介して選択された検査区域は、システム制御部１９に出力される。また、検査区域表示・入力部１８ｆは、現在設定中の検査区域を視認可能な状態で表示する。
【００８７】
このように、検査区域を指示するための専用のユーザインタフェースを用意することで、Ｘ線診断装置１の操作者は、検査区域の選択指示を効率的に行うことができる。また、現在設定中の検査区域を視認可能な状態で表示することで、操作者に対し、撮影中の検査区域を認識させることができるため、撮影作業を支援することができる。
【００８８】
（変形例２）
上述の実施形態では、システム制御部１９が有する機能により、Ｘ線照射のタイミング（撮影タイミング）を支援する形態を説明したが、係る機能は常時動作させる必要はなく、機能の有効又は無効を切り替え可能な形態としてもよい。
【００８９】
例えば、操作部１８のユーザインタフェース１８ａを介して、撮影タイミング決定機能１９３の有効又は無効を切り替え可能な形態としてもよい。これにより、例えば、Ｘ線診断装置１の操作に習熟した操作者が撮影を行う場合には、撮影タイミング決定機能１９３の無効化することで、Ｘ線照射ボタン１８ｂによる操作でのみ本撮影が可能となる。
【００９０】
なお、上述した実施形態では、Ｘ線診断装置１が備える機能構成を、処理回路１９ｂによって実現する場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、本明細書における機能構成は、ハードウェアのみ、又は、ハードウェアとソフトウェアとの混合によって同機能を実現するものであっても構わない。
【００９１】
また、上述した説明で用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）、ＧＰＵ（Graphics  Processing  Unit）、或いは、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（例えば、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）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field  Programmable  Gate  Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは、記憶回路１９ａに保存されたプログラムを読み出して実行することで、機能を実現する。なお、記憶回路１９ａにプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合は、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで機能を実現する。また、本実施形態のプロセッサは、単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて一つのプロセッサとして構成され、その機能を実現するようにしてもよい。
【００９２】
ここで、プロセッサによって実行されるプログラムは、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）や記憶回路等に予め組み込まれて提供される。なお、このプログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact  Disk）−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible  Disk）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital  Versatile  Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。また、このプログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、このプログラムは、上述した各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。
【００９３】
以上説明した実施形態によれば、Ｘ線診断装置において、Ｘ線照射のタイミングの決定を支援することができる。
【００９４】
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。これらの実施形態は、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。これらの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】
【００９５】
１  Ｘ線診断装置
１９  システム制御部
１９１  取得機能
１９２  検査区域識別機能
１９３  撮影タイミング決定機能
１９４  撮影制御機能
Ｍ１  学習済みモデル
【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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