(57)【要約】【課題】  線質の異なる複数種類のX線を断続的に被検体に照射して取得した複数の透過X線画像を用いてX線画像を生成するに際し、複雑な電源回路構成を必要とすることなく簡素な構成で実施可能とするX線透視撮影装置を提供する。【解決手段】  被検体にX線を照射するX線源と、X線源から前記被検体へ照射されるX線の線質を変えるX線フィルタと、X線源と対向配置され被検体の透過X線を検出するX線検出器を備えたX線検出部と、X線検出部により検出された透過X線を用いて複数の透過X線画像を生成すると共に該複数の透過X線画像から1枚のX線画像を生成する画像処理部と、を有し、X線フィルタは、厚み及び/又は材質の異なる複数のフィルタから構成され、複数の透視X線画像は、前記複数のフィルタを透過したX線を用いて生成されること、を特徴とする。【選択図】          図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源から前記被検体へ照射されるＸ線の線質を変えるＸ線フィルタと、前記Ｘ線源と対向配置され前記被検体の透過Ｘ線を検出するＸ線検出器を備えたＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部により検出された透過Ｘ線を用いて複数の透過Ｘ線画像を生成すると共に
該複数の透過Ｘ線画像から１枚のＸ線画像を生成する画像処理部と、を有し、
前記Ｘ線フィルタは、厚み及び／又は材質の異なる複数のフィルタから構成され、前記複数の透視Ｘ線画像は、前記複数のフィルタを透過したＸ線を用いて生成されること、
を特徴とするＸ線透視撮影装置。
【請求項２】
前記画像処理部は、厚み及び材質が同一のフィルタを用いて取得した透過Ｘ線画像を用いて前記被検体の動きの有無を判定し、該動きが無いと判定した場合に、厚み及び／又は材質の異なるフィルタを用いて取得された透視Ｘ線画像を用いて前記Ｘ線画像を生成すること、
を特徴とする請求項１に記載のＸ線透視撮影装置。
【請求項３】
前記画像処理部は、時間的に連続して取得した透過Ｘ線画像を用いて前記被検体の動きの有無を判定すること、
を特徴とする請求項２に記載のＸ線透視撮影装置。
【請求項４】
前記Ｘ線源に対する前記Ｘ線フィルタの配置位置を変えるフィルタ駆動部と、前記フィルタ駆動部を制御するフィルタ制御部と、を有し、
前記フィルタ制御部は、前記画像処理部により判定された結果に基づいて前記フィルタ駆動部を制御すること、
を特徴とする請求項２又は３に記載のＸ線透視撮影装置。
【請求項５】
前記画像処理部は、時間的に離散して取得した透過Ｘ線画像を用いて前記被検体の動きの有無を判定すること、
を特徴とする請求項２に記載のＸ線透視撮影装置。
【請求項６】
前記Ｘ線源に対する前記Ｘ線フィルタの配置位置を変えるフィルタ駆動部と、前記フィルタ駆動部を制御するフィルタ制御部と、を有し、
前記フィルタ制御部は、所定の枚数毎、厚み及び／又は材質の異なるフィルタを用いて透視Ｘ線画像を取得するように前記フィルタ駆動部を制御すること、
を特徴とする請求項５に記載のＸ線透視撮影装置。
【請求項７】
前記Ｘ線フィルタの形状は円形であり、前記厚み及び／又は材質の異なる複数のフィルタは、前記円形の周方向に配置され、前記フィルタ駆動部は、前記円形の中心を軸として回転駆動させること
を特徴とする請求項１乃至６の少なくとも何れか一項に記載のＸ線透視撮影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線質の異なる複数種類のX線を断続的に被検体に照射して取得した複数の透過X線画像を用いてX線画像を生成するX線透視撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
X線は、原子番号の大きい物質で大きく吸収され、原子番号の小さい物質では透過しやすいという、物理的特性がある。この物理的特性は、X線を生成するX線管に印加する電圧(以後、管電圧)が低いほど大きく現れ、管電圧が高いと小さくなる。このX線の物理的特性の変化を利用し、同一被写体で、高電圧のX線透過像と、低電圧のX線透過像を収集すると、物質の識別(原理的には、物質を構成する原子番号の識別)が可能になる。
【０００３】
特許文献1に記載の放射線撮像装置では、高電圧のX線透過像と、低電圧のX線透過像からサブトラクション画像を生成し、軟部組織と、骨組織を識別する、X線画像の生成を可能にしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許4924717号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献1では、管電圧を変えることで被検体に照射するX線の線質を制御している。そのため、管電圧を可変及び制御するための複雑な電源回路構成が必要となる。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、線質の異なる複数種類のX線を断続的に被検体に照射して取得した複数の透過X線画像を用いてX線画像を生成するに際し、複雑な電源回路構成を必要とすることなく簡素な構成で実施可能とするX線透視撮影装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明におけるX線透視撮影装置は、被検体にX線を照射するX線源と、X線源から前記被検体へ照射されるX線の線質を変えるX線フィルタと、X線源と対向配置され被検体の透過X線を検出するX線検出器を備えたX線検出部と、X線検出部により検出された透過X線を用いて複数の透過X線画像を生成すると共に該複数の透過X線画像から1枚のX線画像を生成する画像処理部と、を有し、X線フィルタは、厚み及び/又は材質の異なる複数のフィルタから構成され、複数の透視X線画像は、前記複数のフィルタを透過したX線を用いて生成されること、を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、線質の異なる複数種類のX線を断続的に被検体に照射して取得した複数の透過X線画像を用いてX線画像を生成するに際し、複雑な電源回路構成を必要とすることなく簡素な構成で実施可能とするX線透視撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明が適用されるX線透視撮影装置を示す概略構成図。
【図２】X線源と、X線遮蔽鉛板、X線フィルタ、被写体、X線検出器の位置関係を示す図。
【図３】本発明のX線フィルタの一例を示した図。
【図４】X線フィルタの回転動作と、X線源で生成されたX線が透過するフィルタと、の関係を示した図。
【図５】実施例1におけるX線画像生成方法を説明するための図。
【図６】実施例2におけるX線画像生成方法を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、添付図面を用いて本発明に係るX線透視撮影装置の実施の形態について詳説する。本発明の実施形態を説明する全図において、同一機能を有するものは同一符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１１】
図1は、本発明のX線透視撮影装置の構成例を示す図である。
【００１２】
図1に示すX線透視撮影装置1は、被検体101を載せる天板102と、被検体101にX線を照射するX線源103と、被検体101に対するX線照射領域を設定するX線絞り装置104と、X線源103から照射され被検体101を透過したX線を検出するX線検出部105と、X線源103及びX線絞り装置104と、X線検出部105と、を支持し、天板102を挟んで対向配置する支持器106とを備えている。
【００１３】
また、支持器106を支持し移動動作させることで、X線源103及びX線絞り装置104と、X線検出部105とを、天板102の長手方向(以後、X方向)を軸とした方向への回転と、天板102の短手方向(以後、Y方向)を軸とした方向への回転と、X方向へのスライド動作をさせる支持器移動機構120と、天板102を支持し、天板102を床面に対し鉛直となる方向(以後、Z方向)への上下動作とY方向へのスライド動作をさせる天板移動機構110と、天板102、X線源103、X線絞り装置104及びX線検出部105の相対位置を維持したまま天板102を床面に対し直立させる天板起倒機構111と、床面に起立し天板起倒機構111を支持する支柱部112とを備えている。
【００１４】
また、支持器移動機構120及び天板移動機構110によって移動したX線源103、X線絞り装置104、X線検出部105及び天板102の位置関係を検出する位置検出部113と、X線源103に電力供給を行なう高電圧発生器114と、X線検出部105により検出された透過X線を用いて複数の透過X線画像を生成すると共に、この複数の透過X線画像から1枚のX線画像を生成する画像処理部115と、画像処理部115から出力された透過X線画像及びX線画像を記憶する画像記憶部116と、画像処理部115によって画像処理された透過X線画像及びX線画像を表示する表示装置117と、上記各構成要素を制御する制御部118と、制御部118に対して指令を行なう操作部119と、を備えている。
【００１５】
なお、上記XYZの各方向はそれぞれ直交している。X線源103は、高電圧発生器114から電力供給を受けてX線を発生させるX線管を有する。
【００１６】
X線絞り装置104は、X線源103から発生したX線照射領域を制限するX線遮蔽鉛板104bと、X線照射領域に挿入されX線源103から発生したX線の線質を変化させるX線フィルタ104aと、を備える。X線フィルタ104aの形状等については後述にて詳細に説明する。
【００１７】
X線検出部105は、例えば、X線を検出する複数の検出素子が二次元アレイ状に配置されて構成されている。
【００１８】
支持器106は、C字形状をしており支持器106の一方の端部にX線源103とX線絞り装置104を他方の端部にX線検出部105を設定している。支持器106の形状はC字形状に限定させるものではなく、天板102を挟んでX線源103及びX線絞り装置104と、X線検出部105を対向に配置できる形状であればよい。
【００１９】
支持器移動機構120は、支持器回転機構107、支持器回転機構108及び支持器スライド機構109を備え、支持器回転機構107は、支持器106を支持すると共に、X線源103及びX線絞り装置104と、X線検出部105を、X方向を軸とした回転動作をさせ、支持器回転機構108は、支持器回転機構107を支持すると共に、X線源103及びX線絞り装置104と、X線検出部105を、Y方向を軸とした回転動作をさせる。
【００２０】
また、支持器スライド機構109は、X方向に延びたスライドレール109bと、スライドレール109b上を走行し支持器回転機構108を支持するスライド機構109aと、を備え、X線源103及びX線絞り装置104と、X線検出部105を、X方向にスライド移動させる。つまり、天板102上の被検体101の体軸方向に沿ってX線源103及びX線絞り装置104と、X線検出部105を、スライド可能とするものである。
【００２１】
天板移動機構110は、天板垂直移動機構110aと、天板水平移動機構110bと、を備え、天板垂直移動機構110aはスライド機構109aの端部に設置されると共に天板102をZ方向に移動させる機構である。また、天板水平移動機構110bは、天板垂直移動機構110aに支持され天板102をY方向に移動させる機構である。
【００２２】
画像処理部115は、X線画像を生成する際に、線質の異なるX線を用いて取得した複数の透過X線画像から1枚のX線画像を生成する。これにより生成されたX線画像を用いることで被検体101の軟部組織、骨組織、及び被検体101の投与された造影剤、カテーテル等を識別することができる。
【００２３】
生成されたX線画像は、画像記憶部116、表示装置117に出力される。
【００２４】
表示装置117は、画像処理部115から出力される各種画像の他、画像記憶部116に保存された各種画像も表示する。
【００２５】
操作部119は、キーボード、マウス、ジョイスティック等を備え、制御部118に対して指令を行なう。
【実施例１】
【００２６】
本発明の実施例1について図2乃至5を用いて説明する。
【００２７】
図2は、X線源103と、X線フィルタ104a、X線遮蔽鉛板104b、被写体101、X線検出部105の位置関係を示した図である。図3は、本発明の特徴部であるX線フィルタ104aの一例を示した図である。図4は、X線フィルタ104aの回転動作と、X線源103で生成されたX線が透過するフィルタと、の関係を示した図である。図5は、複数の透過X線画像から1枚のX線画像を生成する過程を説明するための図である。
【００２８】
図2に示すように、X線源103で生成されたX線は、X線遮蔽鉛板104bによりX線照射領域を制限された後、X線フィルタ104aを透過することにより、所定のエネルギー分布をもつX線に変換され、被写体101に入射される。被写体101を透過したX線透過像はX線検出部105により収集される。ここでは、X線フィルタ104aをX線遮蔽鉛板104bとX線検出部105との間に来るように配置した例を示しているが、X線フィルタ104aはX線源103とX線遮蔽鉛板104bとの間に来るように配置してもよい。
【００２９】
次に、図3を用いて本発明の特徴部であるX線フィルタ104aの形状について詳細に説明する。
【００３０】
図3に示すX線フィルタ104aは、図2で図示したX線フィルタ104aをZ方向から見た際の図である。
【００３１】
図3に示すX線フィルタ104aは、円形の形状をしており円形の周方向によって領域301〜304の4つ領域に区切られている。それぞれの領域毎にZ方向におけるフィルタの厚み及び/又は材質が異なっている。領域301に配置されたフィルタ301Fは、2.5mm厚のアルミで形成されており、領域302に配置されたフィルタ302Fは、0.1mm厚の銅で形成されており、領域303に配置されたフィルタ303Fは、0.2mm厚の銅で形成されており、領域304に配置されたフィルタ304Fは、0.3mm厚の銅で形成されている。
【００３２】
X線は、原子番号の大きい物質で大きく吸収され、原子番号の小さい物質では透過しやすく、しかもその特性はX線のエネルギーが低いほど顕著であるため、銅のような原子番号がある程度大きいX線フィルタを使用すると、低いエネルギーのX線成分が選択的に失われる。一方、アルミのような原子番号が小さいX線フィルタを使用すると、低いエネルギーのX線成分をある割合で残すことができる。X線フィルタ104aはX線照射方向を軸として回転するように構成されており、本図では円形の形状をしたX線フィルタ104aの中心点305を軸として矢印A方向に回転するように構成されている。X線フィルタ104aの回転はフィルタ駆動部307により行われ、フィルタ駆動部307はフィルタ制御部308により制御される。フィルタ駆動部307は例えばモーター等で構成される。
【００３３】
X線源103で生成されたX線は円形形状をしたX線フィルタ104aの一部を透過するように配置されており、X線フィルタ104aが回転することにより異なるフィルタを透過するように構成されている。図中、領域306は、X線源103で生成されたX線がX線フィルタ104aに照射される領域を示している。
【００３４】
図4(a)〜(d)では、X線フィルタ104aの回転動作により、X線源103で生成されたX線が異なるフィルタを透過する様子を示している。
【００３５】
図4(a)では、X線源103で生成されたX線B0が、フィルタ301Fを透過し、被検体101には透過したX線B1が照射される様子を示している。
【００３６】
図4(b)では、X線フィルタ104aが矢印A方向に回転することで、X線源103で生成されたX線B0が、フィルタ302Fを透過し、被検体101には透過したX線B2が照射される様子を示している。
【００３７】
同様に図4(c)では、X線源103で生成されたX線B0が、フィルタ303Fを透過し、被検体101には透過したX線B3が照射される様子を示し、図4(d)では、X線源103で生成されたX線B0が、フィルタ304Fを透過し、被検体101には透過したX線B4が照射される様子を示している。ここで、以降の説明を簡便にするため、図4(a)のX線フィルタ104aの配置を配置1とし、図4(b)のX線フィルタ104aの配置を配置2とし、図4(c)のX線フィルタ104aの配置を配置3とし、図4(d)のX線フィルタ104aの配置を配置4とする。
【００３８】
次に、図5を用いて、複数の透過X線画像から1枚のX線画像を生成する過程について説明する。
【００３９】
本発明のX線透視撮影装置では、所定の時間間隔で透過X線画像を取得すると共に、画像処理部115により取得した複数の透過X線画像から被検体の動きを検出する。フィルタ制御部308は、画像処理部115により検出される被検体の動きに応じてX線フィルタ104aを回転制御する。本図では、所定の時間間隔t1〜t6で取得した6枚の透過X線画像501〜506を示している。時間t1では、X線フィルタ104aの配置を配置1とし、X線源103から照射されたX線B0はフィルタ301Fを透過し、透過したX線B1が被検体101に照射される。これにより透視X線画像501が取得される。同様に、時間t2でもX線B1を被検体101に照射することで透過X線画像502を取得する。
【００４０】
ここで、画像処理部115は、これら同一フィルタを用いて時間的に連続して取得した2枚の透過X線画像501，502から被検体101の動きの量を算出する。動き量は連続して取得した2枚の透過X線画像501，502の画素値どうしの差分を算出することで求める。また、画像処理部115は、求めた差分値が予め定めた閾値以上であった場合、時間t1からt2において被検体101が動いたものとして判定し、求めた差分値が予め定めた閾値未満であった場合、時間t1からt2において被検体101の動いていないものとして判定する。
【００４１】
判定結果は画像処理部115からフィルタ制御部308へ伝えられる。フィルタ制御部308は、画像処理部115によって被検体101の動きがないと判定された場合、フィルタ駆動部307を用いてX線フィルタ104aを回転させ、X線源103から照射されるX線が透過するフィルタを変更する。
【００４２】
ここでは、時間t1からt2において被検体101が動いていない場合について説明する。画像処理部115により時間t1からt2において被検体101が動いていないと判定された場合は、フィルタ制御部308は、フィルタ駆動部307を用いてフィルタ104aの配置を配置1から配置2の状態に切り替える。
【００４３】
これにより、時間t3では、フィルタ104aの配置が配置2の状態でX線源103からX線が照射され、被検体にはフィルタ302Fを透過したX線B2が照射される。画像処理部115は、時間t1、t2での被検体101の動きがないと判定したことにより時間t3においても被検体101の動きがないものと判定し、それぞれ異なる線質で取得したX線透過画像502とX線透過画像503とを用いてX線画像507を生成する。
【００４４】
生成したX線画像507は表示装置117に表示される。X線画像507は例えばサブトラクション画像であり、被検体101の軟部組織と、骨組織を識別可能とするX線画像507を取得することができる。次に、時間t4ではフィルタ104aの配置を配置2の状態のままで、透過X線画像504を取得する。先程と同様に画像処理部115は、同一フィルタを用いて連続して取得した2枚の透過X線画像503，504から被検体101の動きの量を算出する。今度は時間t3からt4において被検体101が動いた場合について説明する。画像処理部115により時間t3からt4において被検体101が動いたと判定された場合は、フィルタ制御部308は、X線フィルタ104aを回転させることなく配置2の状態のままで維持させる。時間t5では時間t4と同様のフィルタを用いて透過X線画像505が取得される。画像処理部115は、同一フィルタを用いて連続して取得した2枚の透過X線画像504，505から被検体101の動きの量を算出する。
【００４５】
ここでは、時間t4からt5において被検体101が動いていない場合について説明する。画像処理部115により時間t4からt5において被検体101が動いていないと判定された場合は、フィルタ制御部308は、フィルタ駆動部307を用いてフィルタ104aの配置を配置2から配置1の状態に切り替える。
【００４６】
時間t6では、フィルタ301Fを透過したX線B2を用いてX線透過画像506を取得し、先程と同様に像処理部115は連続した時間t4、t5での被検体101の動きがないと判定したことにより時間t6においても被検体101の動きがないものと判定し、それぞれ異なる線質で取得したX線透過画像505とX線透過画像506とを用いてX線画像508を生成し、生成したX線画像508を表示装置117に表示させる。X線画像508は例えばサブトラクション画像である。
【００４７】
以上のように本実施例のX線透視撮影装置は、複雑な電源回路構成を必要とすることなく簡素な構成で、線質の異なる複数種類のX線を断続的に被検体に照射して取得した複数の透過X線画像を用いて生成するX線画像を取得することができる。
【００４８】
また、本実施例のX線透視撮影装置は、被検体101の動きを2枚の透過X線画像を用いて判定したが、これに限定されることはなく、例えば5枚など2枚以上の枚数であってもよい。判定に用いる枚数を増やすことで、フィルタ104aを回転させて取得した際に取得した透過X線画像と、その直前で取得した透過X線画像とで、被検体101が動いていない確率を上げることができる。また、枚数を多くしすぎるとX線画像を取得することが困難となるため、特に図示はしないがこの判定枚数を操作者が設定できる判定枚数入力手段を設け適宜調整可能としてもよい。
【００４９】
また、上記説明ではフィルタ301Fとフィルタ302Fの2つのフィルタを用いた場合について説明したが、フィルタ301F〜フィルタ304Fの4つフィルタを用いて透過X線画像を取得し、これら取得した透過X線画像を用いて1枚のX線画像を生成してもよい。これにより、より詳細に組織を識別可能な被検体101のX線画像を取得することができる。
【００５０】
また、本実施例ではフィルタ301F〜304Fの4つのフィルタからX線フィルタ104aを構成した場合について説明したが、フィルタの厚み及び/又は材質が異なる2つ以上のフィルタからX線フィルタ104aを構成してもよい。
【００５１】
また、形状も円形としたが例えば四角形であってもよい。
【００５２】
また、回転ではなくスライドすることでX線源103から照射されるX線が透過するフィルタを変えるように構成してもよい。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明の実施例2について、図6を用いて説明する。また、実施例1と異なる点について説明する。
【００５４】
図6は、実施例1の説明の際に用いた図5と同様に複数の透過X線画像から1枚のX線画像を生成する過程を説明するための図であるが、生成する過程が実施例1とは異なる。実施例1では、同一フィルタを用いて連続して取得した2枚の透過X線画像501，502から被検体101の動きの量を算出し、その算出結果を基づいて次に用いるフィルタを決定していたが、本実施例の場合、フィルタを変えながら連続して透過X線画像を取得する。ここでは1枚の透過X線画像ごとにフィルタを変えているが、所定の枚数毎にフィルタを変えて透過X線画像を取得してもよい。
【００５５】
図6に示すように、時間t1ではフィルタ301Fを用いて透過X線画像601を取得し、時間t2ではフィルタ302Fを用いて透過X線画像602を取得し、時間t3ではフィルタ303Fを用いて透過X線画像603を取得し、時間t4ではフィルタ301Fを用いて透過X線画像604を取得する。そして、時間t5ではフィルタ301Fに戻り、透過X線画像605取得する。この時、画像処理部115は、同一のフィルタ301Fを用いて取得した透過X線画像601と透過X線画像605を用いて被検体101の動きの量を算出し、被検体101が動いたかを判定する。動いていない判定した場合は、取得した透過X線画像601〜透過X線画像604を用いてX線画像606を生成する。これにより、複数の透過X線画像間で被検体101の動きがないものを用いてX線画像606を生成できる確率を上げることができる。
【００５６】
これまで説明した構成はあくまで一例であり、本発明は、技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【符号の説明】
【００５７】
1  X線透視撮影装置、101  被検体、102  天板、103  X線源、104  X線絞り装置、104ａ  フィルタ、105  X線検出部、106  支持器、107、108  支持器回転機構、109  支持器スライド機構、110  天板移動機構、111  天板起倒機構、112  支柱部、113  位置検出部、114  高電圧発生器、115  画像処理部、116  画像記憶部、117  表示装置、118  制御部、119  操作部、120  支持器移動機構、301〜304  領域、301F〜304F  フィルタ、305  中心点、306  領域、307  フィルタ駆動部、308  フィルタ制御部、501〜506、601〜605  透過X線画像、507、508、606  X線画像
【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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