(57)【要約】【課題】照射位置に応じた線量分布を、面積線量計を用いて発生可能なＸ線診断装置の提供。【解決手段】本実施形態に係るＸ線診断装置１は、所定の期間内に複数回に亘ってＸ線を発生するＸ線管５と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器７とを移動可能に支持する支持機構９と、被検体が載置される天板１５１を有する寝台１５と、期間に亘る総線量を計測する線量計測器１３と、総線量とＸ線照射条件とに基づいて期間におけるＸ線の発生にそれぞれ対応する複数の線量を決定する線量決定部２５と、支持機構９の位置と寝台１５の位置と線量とに基づいて、線量分布を発生する線量分布発生部２７と、線量分布を表示する表示部３１と、を具備する。【選択図】図１
2015071030.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の期間内に複数回に亘ってＸ線を発生するＸ線管と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを移動可能に支持する支持機構と、
前記被検体が載置される天板を有する寝台と、
前記期間に亘る総線量を計測する線量計測器と、
前記総線量とＸ線照射条件とに基づいて、前記期間における前記Ｘ線の発生にそれぞれ対応する複数の線量を決定する線量決定部と、
前記支持機構の位置と前記寝台の位置と前記線量とに基づいて、線量分布を発生する線量分布発生部と、
前記線量分布を表示する表示部と、
を具備するＸ線診断装置。
【請求項２】
前記表示部は、患者モデル上に前記線量分布を表示する請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記表示部は、円筒形状のモデル上に前記線量分布を表示する請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記表示部は、球形状のモデル上に前記線量分布を表示する請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記Ｘ線照射条件は、前記Ｘ線管に印加する管電圧と、前記Ｘ線管に供給する管電流に照射時間を乗算した管電流時間積と、前記期間における前記Ｘ線の照射回数と、前記Ｘ線の照射範囲に挿入された所定のフィルタの厚みであって、
前記線量決定部は、基準位置における照射面積をさらに用いて、前記線量を決定する請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記線量決定部は、前記フィルタの厚みと前記管電圧とに基づいて、単位管電流時間積および単位面積当たりの線量を決定し、
前記単位管電流時間積および前記単位面積当たりの線量と前記管電流時間積と前記照射範囲と前記照射回数とに基づいて、前記総線量に対する前記複数の線量各々の割合を示す線量割合を決定し、
前記線量割合と前記総線量と前記照射面積とに基づいて、前記線量を決定する請求項５に記載のＸ線診断装置。
【請求項７】
前記Ｘ線照射条件は、前記期間における前記Ｘ線の照射回数である請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項８】
前記線量決定部は、前記総線量を前記照射回数で除算することにより、前記線量を決定する請求項７に記載のＸ線診断装置。
【請求項９】
前記線量分布発生部は、所定の基準位置における照射面積をさらに用いて、前記基準位置に関する前記線量分布を発生する請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項１０】
所定の期間内に複数回に亘ってＸ線を発生し、
前記期間に亘る総線量を計測し、
前記総線量とＸ線照射条件とに基づいて、前記期間における前記Ｘ線の発生にそれぞれ対応する複数の線量を決定し、
前記Ｘ線を発生するＸ線管を支持する支持機構の位置と、寝台の位置と、前記線量とに基づいて、線量分布を発生し、
前記線量分布を表示すること、
を具備する線量分布発生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被検体に対する線量分布を発生可能なＸ線診断装置および線量分布発生方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、循環器用のＸ線診断装置では、インターベンションに関する検査数の増加、治療時間の増加などにより、患者の被曝が問題となっている。このため、Ｘ線診断装置は、Ｘ線管で発生されるＸ線の放射側に面積線量計からの出力に基づいて、患者の被曝量の指標となる基準空気カーマを表示することがある。さらに、ＤＩＣＯＭ  ＲＤＳＲ（Ｒａｄｉａｔｉｏｎ  Ｄｏｓｅ  Ｓｒｕｃｔｕｒｅ  Ｒｅｐｏｒｔ）による線量情報は、規格化されて外部出力される。すなわち、面積線量計の出力に基づいて被検体に対する皮膚線量が計算される。
【０００３】
しかしながら、上記面積線量計の出力を用いた線量情報は、総線量であり、被検体に対する重要な線量情報であるＰＳＤ（Ｐｅａｋ  Ｓｋｉｎ  Ｄｏｓｅ）ではない。このため、従来のＸ線診断装置において、被検体に対する局所的な被曝リスクを精度よく表示することができない問題がある。この問題を解決するために、Ｘ線診断装置は、例えば、被検体に対して推定した皮膚線量積算値を患者モデル上にカラーで表示させる線量マップ機能を有する。しかしながら、線量マップ機能においても、面積線量計の出力を利用することが一般的である。
【０００４】
面積線量計は、出力の応答性の問題から、一定の時間間隔での積算面積線量しか取得することができない問題がある。このため、被検体に対するＸ線の照射ごとの線量を正確に取得できない問題がある。
【０００５】
以上のことから、線量マップ機能および面積線量計を有するＸ線診断装置は、照射期間中に照射位置が変化する回転撮影およびパンニング（ｐａｎｎｉｎｇ）などにおいて、被検体に対する皮膚線量を正確に計算できず、被検体に対する被曝の指標として有用な線量分布を発生できない問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
目的は、照射位置に応じた線量分布を、面積線量計を用いて発生することが可能なＸ線診断装置および線量分布発生方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本実施形態に係るＸ線診断装置は、所定の期間内に複数回に亘ってＸ線を発生するＸ線管と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを移動可能に支持する支持機構と、前記被検体が載置される天板を有する寝台と、前記期間に亘る総線量を計測する線量計測器と、前記総線量とＸ線照射条件とに基づいて、前記期間における前記Ｘ線の発生にそれぞれ対応する複数の線量を決定する線量決定部と、前記支持機構の位置と前記寝台の位置と前記線量とに基づいて、線量分布を発生する線量分布発生部と、前記線量分布を表示する表示部と、を具備する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るＸ線診断装置の外観を示す外観図である。
【図３】図３は、本実施形態に係り、線量計測器における線量読み出し周期を、線量計測器から読み出される総面積線量、照射時間、照射間隔とともに示す図である。
【図４】図４は、本実施形態に係り、管電圧（ｋＶ）に対する線量比Ｋ（ｋＶ）の関係の一例を、複数のフィルタの厚み各々について示す図である。
【図５】図５は、本実施形態に係り、総面積線量を線量計測期間における複数回のＸ線の発生（照射）ごとの面積線量に分割した一例を示す図である。
【図６】図６は、本実施形態に係り、線量分布発生処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施形態に係り、表示部において表示される線量分布の一例を、患者モデルとともに示す図である。
【図８】図８は、本実施形態の第１の変形例に係り、総面積線量を線量計測期間における複数回のＸ線の発生（照射）ごとの面積線量に分割した一例を示す図である。
【図９】図９は、本実施形態の第２の変形例に係り、線量分布発生処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図１０】図１０は、本実施形態に係り、表示部において表示される線量分布の一例を、円筒形状の線量分布表示モデルとともに示す図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係り、表示部において表示される線量分布の一例を、球形状の線量分布表示モデルとともに示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら実施形態に係るＸ線診断装置を説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合に行う。
【００１０】
図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置１の構成を示している。Ｘ線診断装置１は、高電圧発生部３と、Ｘ線管５と、Ｘ線検出器７と、支持機構９と、照射範囲限定器１１と、線量計測器１３と、天板１５１を有する寝台１５と、駆動部１７と、画像発生部１９と、インターフェース部２１と、記憶部２３と、面積線量決定部（線量決定部）２５と、線量分布発生部２７と、入力部２９と、表示部３１と、制御部３３とを有する。図２は、本実施形態に係るＸ線診断装置１の外観を示す外観図である。
【００１１】
高電圧発生部３は、Ｘ線管５に供給する管電流と、Ｘ線管５に印加する管電圧とを発生する。高電圧発生部３は、後述する制御部３３による制御のもとで、後述するＸ線照射条件に従って、Ｘ線撮影およびＸ線透視にそれぞれ適した管電流をＸ線管５に供給し、Ｘ線撮影およびＸ線透視各々にそれぞれ適した管電圧をＸ線管５に印加する。
【００１２】
例えば、高電圧発生部３は、被検体Ｐに対するＸ線透視において、後述する線量計測器１３における線量計測期間において、複数回に亘って、管電圧をＸ線管５に印加し、管電流をＸ線管５に供給する。以下、線量計測期間において、被検体ＰにＸ線を照射している時間を、照射時間と呼ぶ。また、線量計測期間において、被検体ＰにＸ線を照射する間隔を、照射間隔と呼ぶ。
【００１３】
Ｘ線管５は、高電圧発生部３から供給された管電流と、高電圧発生部３により印加された管電圧とに基づいて、Ｘ線の焦点（以下、管球焦点と呼ぶ）から、Ｘ線を発生する。管球焦点から発生されたＸ線は、Ｘ線管５の前面に設けられたＸ線放射窓を介して、被検体Ｐに照射される。
【００１４】
Ｘ線検出器７は、Ｘ線管５から発生され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。例えば、Ｘ線検出器７は、フラットパネルディテクタ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：以下、ＦＰＤと呼ぶ）を有する。ＦＰＤは、複数の半導体検出素子を有する。半導体検出素子には、直接変換形と間接変換形とがある。直接変換形とは、入射Ｘ線を直接的に電気信号に変換する形式である。間接変換形とは、入射Ｘ線を蛍光体で光に変換し、その光を電気信号に変換する形式である。
【００１５】
Ｘ線の入射に伴って複数の半導体検出素子で発生された電気信号は、図示していないアナログディジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  Ｄｉｇｉｔａｌ  ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：以下、Ａ／Ｄ変換器と呼ぶ）に出力される。Ａ／Ｄ変換器は、電気信号をディジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換器は、ディジタルデータを、図示していない前処理部に出力する。なお、Ｘ線検出器７として、イメージインテンシファイア（Ｉｍａｇｅｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）が用いられてもよい。
【００１６】
支持機構９は、Ｘ線管５とＸ線検出器７とを移動可能に支持する。具体的には、支持機構９は、例えば、図２におけるＣアーム９１とＣアーム支持部９３とを有する。Ｃアーム９１は、Ｘ線管５とＸ線検出器７とを、互いに向き合うように搭載する。なお、Ｃアーム９１の代わりにΩアームが用いられてもよい。Ｃアーム支持部９３は、ＣアームのＣ形状に沿う方向（以下、第１方向と呼ぶ）に、Ｃアーム９１をスライド可能に支持する。
【００１７】
また、Ｃアーム支持部９３は、Ｃアーム９１とＣアーム支持部９３とを接続する接続部９５を略中心として、第１方向に直交する方向（以下、第２方向と呼ぶ）に回転可能にＣアーム９１を支持する。なお、Ｃアーム支持部９３は、後述する天板１５１の短軸方向（図１、図２のＸ方向）と長軸方向（図１、図２のＹ方向）とに平行移動可能にＣアーム９１を支持することも可能である。また、Ｃアーム９１は、Ｘ線管５における管球焦点とＸ線検出器７との距離（線源受像面間距離（Ｓｏｕｒｃｅ  Ｉｍａｇｅ  Ｄｉｓｔａｎｃｅ：以下、ＳＩＤと呼ぶ））を変更可能に、Ｘ線管５とＸ線検出器７とを支持する。
【００１８】
なお、本実施形態に係るＸ線診断装置１における支持機構９は、Ｃアーム９１による構造に限定されない。支持機構９は、例えば、Ｘ線管５、Ｘ線検出器７をそれぞれ支持する２つのアーム（例えばロボットアームなど）により、任意の方向に移動可能に支持されてもよい。また、支持機構９は、Ｃアーム９１の代わりに天井からつり下げられたΩアームであってもよい。また、支持機構９は、バイプレーン構造を有していてもよい。また、本実施形態に係るＸ線診断装置１における支持機構９は、オーバーチューブ方式（ｏｖｅｒ  ｔｕｂｅ  ｓｙｓｔｅｍ）、およびアンダーチューブ方式（ｕｎｄｅｒ  ｔｕｂｅ  ｓｙｓｔｅｍ）などに限定されず任意の形態に適用可能である。
【００１９】
照射範囲限定器１１は、Ｘ線管５におけるＸ線放射窓の前面に設けられる。すなわち、照射範囲限定器１１は、Ｘ線管５と後述するＸ線検出器７との間に設けられる。照射範囲限定器１１は、Ｘ線可動絞りとも称される。具体的には、照射範囲限定器１１は、管球焦点で発生されたＸ線を、操作者が所望する撮影部位以外に不要な被爆をさせないために、最大口径の照射範囲（以下、最大照射範囲と呼ぶ）を、被検体Ｐの体表面にＸ線を照射する照射面積に応じて限定する。例えば、照射範囲限定器１１は、後述する入力部２９により入力された照射範囲の限定指示に従って、絞り羽根を移動させることにより、照射範囲を限定する。
【００２０】
具体的には、照射範囲限定器１１は、所定の方向に移動可能な複数の第１絞り羽根と、所定の方向とは異なる方向に移動可能な複数の第２絞り羽根とを有する。第１、第２絞り羽根各々は、管球焦点で発生されたＸ線を遮蔽する鉛により構成される。
【００２１】
なお、照射範囲限定器１１は、被検体Ｐへの被曝線量の低減および画質の向上を目的として、Ｘ線の照射野に挿入される複数の所定のフィルタ（以下、線質調整フィルタ呼ぶ）を有していてもよい。複数の線質調整フィルタは、それぞれ異なる厚みを有する。なお、線質調整フィルタは、それぞれ異なる材質により構成され、同じ厚みを有していてもよい。線質調整フィルタは、管球焦点で発生されたＸ線の線質を厚みに応じて変更する。線質調整フィルタは、例えば、アルミニウム、銅などにより構成される。線質調整フィルタは、被検体Ｐに対する撮影プランに応じて、入力部２９を介して操作者により選択される。複数の線質調整フィルタから選択された線質調整フィルタは、後述する制御部３３による制御のもとで、照射範囲限定器１１におけるＸ線の照射野に挿入される。
【００２２】
線質調整フィルタは、例えば、管球焦点で発生されたＸ線（以下、発生Ｘ線と呼ぶ）のうち、被検体Ｐに吸収されやすい低エネルギーのＸ線成分（軟線成分）を低減する。また、線質調整フィルタは、発生Ｘ線のうち、後述する画像発生部１９により発生された医用画像において、コントラストの低下の原因となる高エネルギーのＸ線成分を低減してもよい。
【００２３】
線量計測器１３は、照射範囲限定器の前面に設けられる。すなわち、線量計測器１３は、照射範囲限定器１１とＸ線検出器７との間に設けられる。線量計測器１３は、例えば、面積線量計である。線量計測器１３は、所定の期間に亘る面積線量の積算値（以下、総面積線量（総線量）と呼ぶ）を計測する。所定の期間とは、線量計測期間である。線量計測期間は、線量計測器１３により計測された総面積線量を、線量計測器から読み出す読み出し周期（以下、線量読み出し周期と呼ぶ）に対応する。線量計測器１３は、線量読み出し周期ごとに読み出した総面積線量を、後述する面積線量決定部２５および記憶部２３に出力する。
【００２４】
図３は、線量計測器１３における線量読み出し周期を、線量計測器１３から読み出される総面積線量、照射時間、照射間隔とともに示す図である。以下、説明を簡単にするために、線量読み出し周期において、被検体ＰにＸ線を照射する回数（以下、照射回数と呼ぶ）は、５回とする。なお、照射回数は、５回に限定されず、２以上の任意の回数であってもよい。
【００２５】
寝台１５は、被検体Ｐが載置される天板１５１（臥位テーブルとも言う）を有する。天板１５１には、被検体Ｐが載置される。
【００２６】
駆動部１７は、後述する制御部３３の制御のもとで、支持機構９と寝台１５とを駆動する。具体的には、駆動部１７は、制御部３３からの制御信号に応じた駆動信号をＣアーム支持部９３に供給して、Ｃアーム９１を第１方向にスライド、第２方向（ＣＲＡまたはＣＡＵ）に回転させる。Ｘ線透視時およびＸ線撮影時においては、Ｘ線管５とＸ線検出器７との間に、天板１５１に載置された被検体Ｐが配置される。駆動部１７は、天板１５１に対するＸ線管５の位置（または、支持機構９の位置）を、後述する線量分布発生部２７および記憶部２３などに出力する。
【００２７】
駆動部１７は、後述する制御部３３の制御のもとで、天板１５１を駆動することにより、天板１５１を移動させる。具体的には、駆動部１７は、制御部３３からの制御信号に基づいて、天板１５１の短軸方向（図１、図２のＸ方向）または天板１５１の長軸方向（図１、図２のＹ方向）に、天板１５１をスライドさせる。また、駆動部１７は、鉛直方向（図１、図２のＺ方向）に関して、天板１５１を昇降する。加えて、駆動部１７は、長軸方向と短軸方向とのうち少なくとも一つの方向を回転軸（図１のＸ軸、Ｙ軸）として、天板１５１を傾けるために天板１５１を回転してもよい。駆動部１７は、天板１５１の位置を、後述する線量分布発生部２７に出力する。
【００２８】
駆動部１７は、Ｘ線管５と天板１５１との相対的な位置関係を後述する線量分布発生部２７とに出力する。Ｘ線管５と天板１５１との相対的な位置関係とは、例えば、天板１５１に対するＣアーム９１の角度（傾き）、Ｃアーム９１のスライドの角度など（アーム角度と呼ぶ）などである。傾きと、アーム角度とは、例えば、被検体に対するアイソセンタ（Ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）を基準としたオイラー角である。なお、駆動部１７は、支持機構９の位置、Ｃアーム９１の角度などに従って任意に回転させるために、Ｘ線検出器７を駆動してもよい。
【００２９】
図示していない前処理部は、Ｘ線検出器７から出力されたディジタルデータに対して、前処理を実行する。前処理とは、Ｘ線検出器７におけるチャンネル間の感度不均一の補正、および金属等のＸ線強吸収体による極端な信号の低下またはデータの脱落に関する補正等である。前処理されたディジタルデータは、後述する画像発生部１９に出力される。
【００３０】
画像発生部１９は、撮影位置においてＸ線撮影された後に前処理されたディジタルデータに基づいて、撮影画像を発生する。画像発生部１９は、透視位置でＸ線透視された後に前処理されたディジタルデータに基づいて、透視画像を発生する。以下、撮影画像と透視画像とをまとめて投影画像と呼ぶ。画像発生部１９は、発生した投影画像を、後述する表示部３１および記憶部２３に出力する。
【００３１】
インターフェース部２１は、例えば、ネットワーク、図示していない外部記憶装置に関するインターフェースである。本Ｘ線診断装置１によって得られた投影画像等のデータおよび解析結果などは、インターフェース部２１およびネットワークを介して他の装置に転送可能である。
【００３２】
記憶部２３は、画像発生部１９で発生された種々の投影画像、本Ｘ線診断装置１の制御プログラム、診断プロトコル、後述する入力部２９から送られてくる操作者の指示、撮影条件、透視条件などの各種データ群、インターフェース部２１とネットワークとを介して送られてくる種々のデータ、総面積線量などを記憶する。また、記憶部２３は、Ｘ線管５と天板１５１との相対的な位置関係を記憶してもよい。
【００３３】
具体的には、記憶部２３は、被検体に対するＸ線の照射（発生）ごとのＸ線照射条件を記憶する。Ｘ線照射条件は、線質に関する条件（管電圧、管電流など）、照射時間、照射間隔、照射範囲限定器１１における開口、管電流（ｍＡ）と照射時間（ｓ）との積（以下、管電流時間積（ｍＡｓ）と呼ぶ）、入力部２９を介して選択された線質調整フィルタの厚み（または、線質調整フィルタの種類）、線量計測期間におけるＸ線の照射（発生）回数、撮像視野（Ｆｉｅｌｄ  ｏｆ  ｖｉｅｗ：ＦＯＶ）、照射レート（１秒当たりのＸ線照射回数）などである。Ｘ線照射条件は、例えば、撮影部位に関する被検体の厚みに応じて、適宜変更される。Ｘ線の照射条件のうち、線質調整フィルタの厚み（種類）、照射時間、照射レートなどは、後述する入力部２９を介して適宜予め設定される。
【００３４】
記憶部２３は、被検体に対するＸ線の照射（発生）ごとの幾何学的条件を記憶する。幾何学的条件とは、所定の基準位置、天板１５１の位置、Ｃアーム９１の位置、Ｃアーム９１の角度、ＳＩＤ、ＦＰＤ回転角度などである。所定の基準位置とは、例えば、本Ｘ線診断装置１におけるアイソセンタから管球焦点に向かって１５ｃｍ離れた位置である。なお、記憶部２３は、基準位置および開口に対する基準位置における照射面積の対応表を記憶してもよい。また、記憶部２３は、Ｘ線の照射ごとの照射面積を記憶する。
【００３５】
記憶部２３は、後述する線量分布発生部２７で用いられる患者モデルを記憶する。なお、記憶部２３は、所定の基準位置における線量分布を発生させる線量分布発生プログラムを記憶してもよい。また、記憶部２３は、線量分布発生部２７により発生された線量分布を記憶する。なお、記憶部２３は、線量計測期間に亘る複数回のＸ線の発生（照射）各々に対応して、Ｘ線照射条件、幾何学的条件、線量分布を記憶し、線量計測期間ごとにＸ線照射条件、幾何学的条件、線量分布を更新して記憶してもよい。
【００３６】
また、記憶部２３は、Ｘ線の照射ごとに、Ｘ線照射条件、幾何学的条件を照射履歴として記憶してもよい。記憶部２３は、複数の線質調整フィルタの厚み（または種類）にそれぞれ対応する管電圧（ｋＶ）に対する線量比Ｋ（ｋＶ）の関係を記憶する。
【００３７】
面積線量決定部２５は、総面積線量とＸ線照射条件とに基づいて、線量読み出し期間における複数回のＸ線の照射（発生）にそれぞれ対応する複数の面積線量（線量）を決定する。すなわち、面積線量決定部２５は、総面積線量の出力ごと（線量計測期間ごと）に、面積線量を決定する。面積線量決定部２５は、決定した複数の面積線量を、対応する照射面積とともに線量分布発生部２７に出力する。
【００３８】
具体的には、面積線量決定部２５は、記憶部２３からＸ線照射条件を読み出す。面積線量決定部２５は、開口と基準位置とに基づいて、基準位置における照射面積を決定する。なお、面積線量決定部２５は、開口と対応表とに基づいて、照射面積を決定してもよい。
【００３９】
次いで、面積線量決定部２５は、Ｘ線照射条件のうち線質調整フィルタの厚み（または線質調整フィルタの種類）と管電圧とに基づいて、単位管電流時間積および単位面積当たりの線量（以下、線量比Ｋと呼ぶ）を決定する。一般的に管電圧は線量に比例しない。このため、管電圧を線量に比例させるためには、所定の変換が必要である。管電圧を所定の変換により変換した線量比Ｋは、線量に比例する。
【００４０】
図４は、管電圧（ｋＶ）に対する線量比Ｋ（ｋＶ）の関係（以下、管電圧線量比関係と呼ぶ）の一例を、複数の所定のフィルタ（線質調整フィルタ）の厚み各々について示す図である。図４に示すように、管電圧と線量比Ｋとの関係は、照射範囲限定器１１でＸ線の照射野に挿入される線質調整フィルタの厚みに依存する。すなわち、線質調整フィルタの厚みが薄いほど、図４に示すように、管電圧線量比関係における傾きは大きくなる。また、線質調整フィルタの厚みが厚いほど、図４に示すように、管電圧線量比関係における傾きは小さくなる。
【００４１】
面積線量決定部２５は、線量比と管電流時間積と照射面積とに基づいて、総面積線量に対する複数の面積線量の割合（以下、面積線量割合（線量割合）と呼ぶ）を、線量計測期間ごとに決定する。具体的には、面積線量決定部２５は、線量計測期間において、線量比Ｋと管電流時間積と照射面積とを乗算した乗算値を、線量計測期間における複数のＸ線の発生に亘って積算した積算値を計算する。次いで、面積線量決定部２５は、Ｘ線の照射（発生）に関する複数の乗算値各々を積算値で除算することにより、面積線量割合を計算する。
【００４２】
例えば、線量計測期間において、ｉ番目のＸ線の発生における線量比ＫをＫｉ、管電流時間積をｍＡｓｉ、照射面積Ｓｉとすると、ｉ番目のＸ線の発生における乗算値は、Ｋｉ×ｍＡｓｉ×Ｓｉとなる。また、線量計測期間におけるＸ線の発生（照射）回数をｎ回だとすると、積算値は、Σｉ＝１ｎ（Ｋｉ×ｍＡｓｉ×Ｓｉ）となる。面積線量割合は、（Ｋｉ×ｍＡｓｉ×Ｓｉ）／｛Σｉ＝１ｎ（Ｋｉ×ｍＡｓｉ×Ｓｉ）｝で計算される。以下、説明を簡単にするために、線量計測期間におけるＸ線の発生（照射）回数は５（ｎ＝５）回だとする。
【００４３】
上記計算により、面積線量決定部２５は、複数回のＸ線の発生にそれぞれ対応する複数の面積線量割合各々に総面積線量を乗じることにより、線量計測期間における複数の面積線量を決定する。すなわち、線量計測期間におけるｉ番目のＸ線の発生に対応する面積線量は、（Ｋｉ×ｍＡｓｉ×Ｓｉ）／｛Σｉ＝１ｎ（Ｋｉ×ｍＡｓｉ×Ｓｉ）｝に総面積線量を乗じることにより決定される。以上のことから、面積線量決定部２５は、線量計測期間における総面積線量を、線量計測期間における複数回のＸ線の発生（照射）ごとの面積線量に、分割することができる。
【００４４】
図５は、総面積線量を線量計測期間における複数回のＸ線の発生（照射）ごとの面積線量に分割した一例を示す図である。図５に示すように、線量計測期間における総面積線量は、線量計測期間における複数回のＸ線の発生（照射）ごとの面積線量に分割される。
【００４５】
Ｘ線の照射毎に撮影部位が異なる場合、例えば、図５に示すように、面積線量はそれぞれ異なる。Ｘ線の照射毎の面積線量の相違は、例えば、撮影部位毎に被検体の厚みが異なることによるＸ線照射条件の相違に起因する。なお、Ｘ線の照射毎の撮影部位が同じ場合、図５とは異なり、例えば、Ｘ線の照射毎の面積線量はそれぞれほぼ等しくなる。面積線量の略同等性は、例えば、Ｘ線照射条件および幾何学条件がＸ線の照射ごとに略等しくなることに起因する。
【００４６】
面積線量決定部２５は、線量計測期間ごとに総面積線量が出力されると、出力された総面積線量をＸ線の照射ごとの面積線量に分割する。面積線量決定部２５は、線量計測期間ごとに分割された面積線量を、後述する線量分布発生部２７に出力する。なお、面積線量決定部２５は、照射履歴と総面積線量とに基づいて、Ｘ線の照射ごとの面積線量を決定してもよい。
【００４７】
線量分布発生部２７は、支持機構９の位置と寝台１５の位置と複数の面積線量と照射面積とに基づいて、所定の基準位置における線量分布を発生する。具体的には、線量分布発生部２７は、複数の面積線量と照射面積と支持機構の位置と相対的な位置関係とに基づいて、線量分布を発生する。すなわち、線量分布発生部２７は、線量計測期間ごとに、線量分布を発生する。
【００４８】
記憶部２３により線量分布が記憶されていた場合、線量分布発生部２７は、記憶された線量分布に発生した線量分布を加算した線量分布を発生する。これにより、線量分布発生部２７は、総面積線量の出力ごと（線量計測期間ごと）に線量分布を更新する。線量分布発生部２７は、線量分布を、後述する表示部３１と記憶部２３とに出力する。
【００４９】
具体的には、線量分布発生部２７は、支持機構９の位置と相対的な位置関係（幾何学的条件）と複数の面積線量と照射面積とに基づいて、基準位置における空気カーマ（ｋｅｒｍａ）を計算する。線量分布発生部２７は、患者モデルを記憶部２３から読み出す。線量分布発生部２７は、計算された空気カーマと、照射面積と、支持機構９の位置および相対的な位置関係（幾何学的条件）とに基づいて、患者モデル上における照射位置での線量（患者皮膚線量）を計算する。
【００５０】
なお、線量分布発生部２７は、空気カーマから患者皮膚線量を計算するとき、後方散乱線の影響を加味して患者皮膚線量を計算することも可能である。線量分布発生部２７は、患者モデルにおける照射位置に、患者皮膚線量を写像させることにより、線量分布を発生する。
【００５１】
入力部２９は、操作者が所望するＸ線撮影の撮影条件およびＸ線透視の透視条件などのＸ線照射条件、透視・撮影位置、照射範囲などを入力する。具体的には、入力部２９は、操作者からの各種指示・命令・情報・選択・設定を本Ｘ線診断装置１に取り込む。透視・撮影位置とは、例えば、アイソセンタに対する角度で規定される。例えば、第１斜位方向（ＲＡＯ）、第２斜位方向（ＬＡＯ）、尾頭方向（ＣＲＡ）、頭尾方向（ＣＡＵ）の起点を透視・撮影位置とし、図２の直交３軸の原点をアイソセンタとすると、起点における透視位置の角度は０°である。
【００５２】
入力部２９は、図示しないが、関心領域の設定などを行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード等を有する。入力部２９は、表示画面上に表示されるカーソルの座標を検出し、検出した座標を後述する制御部３３に出力する。なお、入力部２９は、表示画面を覆うように設けられたタッチパネルでもよい。この場合、入力部２９は、電磁誘導式、電磁歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出した座標を制御部３３に出力する。
【００５３】
表示部３１は、画像発生部１９により発生された投影画像を表示する。表示部３１は、線量分布発生部２７で発生された線量分布を、患者モデルとともに表示する。具体的には、表示部３１は、患者モデルに線量分布を重畳した重畳画像を表示する。なお、表示部３１は、透視・撮影位置、Ｘ線照射条件などの入力に関する入力画面を表示してもよい。
【００５４】
なお、表示部３１は、例えば、円筒形状の線量分布の表示領域を示すモデル（以下、線量分布表示モデルと呼ぶ）の表面上に線量分布を表示してもよい。線量分布表示モデルは、円筒に限定されず任意の立体形状（例えば、立方体）であってもよい。例えば、円筒形状の線量分布表示モデルは、患者モデルを覆うようにして表示される。このとき、表示部３１は、円筒形状の表面上にＸ線の照射範囲および線量分布を表示する。また、表示部３１は、患者モデルの代わりに、撮影部位に応じた所定の形状のモデルを、線量分布表示モデルとして用いてもよい。所定の形状は、例えば、撮影部位が頭部である場合、球形状である。また、所定の形状は、例えば、撮影部位が胴である場合、円柱形状である。このとき、表示部３１は、所定の形状の表面上に、Ｘ線の照射範囲および線量分布を表示する。
【００５５】
制御部３３は、図示していないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）とメモリとを備える。制御部３３は、入力部２９から送られてくる操作者の指示、撮影条件・透視条件などのＸ線照射条件などの情報を、図示していなメモリに一時的に記憶する。制御部３３は、メモリに記憶された操作者の指示、透視・撮影位置、Ｘ線照射条件などに従って、Ｘ線撮影を実行するために、高電圧発生部３、Ｘ線検出器７、照射範囲限定器１１、駆動部１７などを制御する。制御部３３は、メモリに記憶された操作者の指示、透視条件などに従って、Ｘ線透視を実行するために、高電圧発生部３、Ｘ線検出器７、照射範囲限定器１１、駆動部１７などを制御する。
【００５６】
制御部３３は、記憶部２３に記憶された線量分布発生プログラムを読み出し、メモリに展開する。制御部３３は、メモリに展開した線量分布発生プログラムに従って、面積線量決定部２５、線量分布発生部２７、表示部３１などを制御する。
【００５７】
（線量分布発生機能）  
線量分布発生機能とは、総面積線量とＸ線照射条件とに基づいて、線量計測期間における複数回のＸ線の照射（発生）にそれぞれ対応する複数の面積線量を決定し、決定された複数の面積線量と幾何学的条件と照射面積とに基づいて、基準位置における線量分布を発生し、表示する機能である。以下、線量分布発生機能に関する処理（以下、線量分布発生処理と呼ぶ）について説明する。
【００５８】
図６は、線量分布発生処理の手順の一例を示すフローチャートである。  
被検体に対してＸ線の撮影が開始される（ステップＳａ１）。被検体に対するＸ線の照射ごとに、Ｘ線照射条件と幾何学的条件と照射面積とが、記憶部２３に記憶される（ステップＳａ２）。総面積線量が計測される（ステップＳａ３）。Ｘ線照射条件と総面積線量と照射面積とに基づいて、Ｘ線の照射ごとの面積線量が決定される（ステップＳａ４）。面積線量と幾何学的条件と照射面積とに基づいて、基準位置での空気カーマが決定される（ステップＳａ５）。空気カーマと幾何学的条件と照射面積とに基づいて、患者モデル上における患者皮膚線量の分布（線量分布）が発生される（ステップＳａ６）。
【００５９】
記憶部２３に線量分布が記憶されていなければ（ステップＳａ７）、発生された線量分布が、記憶部２３に記憶される（ステップＳａ８）。記憶部２３に線量分布が記憶されていれば（ステップＳａ７）、記憶された線量分布に、発生された線量分布が加算される（ステップＳａ９）。加算された線量分布が、記憶部２３に記憶される（ステップＳａ１０）。線量分布が、患者モデルとともに表示部３１に表示される（ステップＳａ１１）。被検体に対するＸ線撮影が終了していなければ（ステップＳａ１２）、ステップＳａ７およびステップＳａ８の処理を除いて、ステップＳａ２乃至ステップＳａ１１の処理が繰り返される。
【００６０】
図７は、表示部３１において表示される線量分布の一例を、患者モデルとともに示す図である。図７に示すように、線量分布は、Ｘ線の照射ごとの線量分布を加算して表示される。図７において線量分布は、患者皮膚線量の大きさに応じて濃淡で示されているが、実際には、患者皮膚線量の大きさに応じて異なる色相で表示される。
【００６１】
図１０は、表示部３１において表示される線量分布の一例を、円筒形状の線量分布表示モデルおよび患者モデルと、Ｘ線管モデルと、Ｘ線検出器モデルと、照射Ｘ線モデルとともに示す図である。なお、Ｘ線管モデル、Ｘ線検出器モデル、照射Ｘ線モデルは、省略されてもよい。図１０に示すように、線量分布は、Ｘ線の照射ごとの線量分布を加算して、円筒形状の線量分布表示モデル上に表示される。図１０において線量分布は、患者皮膚線量の大きさに応じて濃淡で示されているが、実際には、患者皮膚線量の大きさに応じて異なる色相で表示される。
【００６２】
図１１は、表示部３１において表示される線量分布の一例を、球形状の線量分布表示モデルおよび患者モデルとともに示す図である。図１１に示すように、線量分布は、Ｘ線の照射ごとの線量分布を加算して、球形状の線量分布表示モデル上に表示される。図１１における患者モデル上には、線量分布表示モデルの位置が、患者モデルの色相とは異なる色相で表示される。図１１において線量分布は、患者皮膚線量の大きさに応じて濃淡で示されているが、実際には、患者皮膚線量の大きさに応じて異なる色相で表示される。
【００６３】
（変形例）  
本実施形態との相違は、線量計測期間におけるＸ線照射回数で、総面積線量を除算することにより、複数の面積線量を決定することにある。
【００６４】
記憶部２３は、線量計測期間におけるＸ線の照射回数と、Ｘ線の照射ごとの幾何学的条件および照射面積とを記憶する。
【００６５】
面積線量決定部２５は、線量計測期間ごと、すなわち線量読み出し周期ごとに、記憶部２３から照射回数を読み出す。面積線量決定部２５は、線量計測期間ごと、すなわち線量読み出し周期ごとに、線量計測器１３から総面積線量を読み出す。面積線量決定部２５は、総面積線量を照射回数で除算することにより、面積線量を決定する。面積線量決定部２５は、決定した面積線量を、線量分布発生部２７に出力する。
【００６６】
以下、説明を簡単にするために、線量計測期間におけるＸ線の照射回数は、５回であるものとする。なお、Ｘ線の照射回数は、５回に拘泥されず、任意の複数の照射回数であってもよい。
【００６７】
図８は、総面積線量を線量計測期間における複数回のＸ線の発生（照射）ごとの面積線量に分割した一例を示す図である。図８に示すように、線量計測期間における総面積線量は、線量計測期間における複数回のＸ線の発生（照射）ごとの面積線量に分割される。
【００６８】
（線量分布発生機能）  
線量分布発生機能とは、総面積線量を線量計測期間におけるＸ線の照射回数で除算することにより、線量計測期間における複数回のＸ線の照射（発生）にそれぞれ対応する複数の面積線量を決定し、決定された複数の面積線量と幾何学的条件と照射面積とに基づいて、基準位置における線量分布を発生し表示する機能である。以下、線量分布発生機能に関する処理（以下、線量分布発生処理と呼ぶ）について説明する。
【００６９】
図９は、線量分布発生処理の手順の一例を示すフローチャートである。  
被検体に対してＸ線の撮影が開始される（ステップＳｂ１）。線量計測期間に亘るＸ線の照射回数と、Ｘ線の照射ごとの幾何学的条件および照射面積とが、記憶部２３に記憶される（ステップＳｂ２）。総面積線量が計測される（ステップＳｂ３）。総面積線量を照射回数で割ることにより、面積線量が決定される（ステップＳｂ４）。面積線量と幾何学的条件と照射面積とに基づいて、基準位置での空気カーマが決定される（ステップＳｂ５）。空気カーマと幾何学的条件と照射面積とに基づいて、患者モデル上における患者皮膚線量の分布（線量分布）が発生される（ステップＳｂ６）。
【００７０】
記憶部２３に線量分布が記憶されていなければ（ステップＳｂ７）、発生された線量分布が、記憶部２３に記憶される（ステップＳｂ８）。記憶部２３に線量分布が記憶されていれば（ステップＳｂ７）、記憶された線量分布に、発生された線量分布が加算される（ステップＳｂ９）。加算された線量分布が、記憶部２３に記憶される（ステップＳｂ１０）。線量分布が、患者モデルとともに表示部３１に表示される（ステップＳｂ１１）。被検体に対するＸ線撮影が終了していなければ（ステップＳｂ１２）、ステップＳｂ７およびステップＳｂ８の処理を除いて、ステップＳｂ２乃至ステップＳｂ１１の処理が繰り返される。
【００７１】
以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。  
本実施形態に係るＸ線診断装置１によれば、総面積線量とＸ線照射条件とに基づいて、線量計測期間における複数回のＸ線の照射（発生）にそれぞれ対応する複数の面積線量を決定し、決定された複数の面積線量と幾何学的条件と照射面積とに基づいて、基準位置における線量分布を発生し、精度よく表示することができる。これにより、本Ｘ線診断装置１によれば、被検体に対するＸ線の照射ごとの線量分布を加算して表示することができる。加えて、本Ｘ線診断装置１によれば、被検体に対するＸ線の照射期間中において、Ｘ線の照射位置の変化（回転撮影およびパンニング）に応じて患者皮膚線量を計算することができ、被検体に対する被曝の指標として有用な線量分布を発生し、表示することができる。以上のことから、本Ｘ線診断装置１によれば、被検体に対する照射部位が変化したとしても、線量計測器（面積線量計）１３を用いて、リアルタイムに線量分布を発生することができる。本実施形態のＸ線診断装置１によれば、特に、Ｘ線の照射毎に撮影部位が異なる場合において、Ｘ線の照射毎の線量分布を精度よく発生し、表示することができる。
【００７２】
また、本実施形態の変形例に係るＸ線診断装置１によれば、総面積線量を線量計測期間におけるＸ線の照射回数でと除算することにより、線量計測期間における複数回のＸ線の照射（発生）にそれぞれ対応する複数の面積線量を決定し、決定された複数の面積線量と幾何学的条件と照射面積とに基づいて、基準位置における線量分布を発生し、精度よく表示することができる。これにより、本実施形態における線量分布発生処理に比べてより簡便に面積線量を発生することができる。このことから、本変形例によれば、リアルタイム性をさらに向上させることができる。すなわち、本変形例に係るＸ線診断装置１によれば、特に、Ｘ線の照射毎の撮影部位が等しい場合（例えば、照射位置が変化しない場合であって、Ｘ線の照射毎のＸ線照射条件および幾何学的条件が変化しない場合）において、計算コストが低減され、線量分布の発生および表示の応答性がさらに向上する。
【００７３】
また、本実施形態および本変形例に係る機能は、線量分布発生処理を実行するプログラム（線量分布発生プログラム）をワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。
【００７４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…Ｘ線診断装置、３…高電圧発生部、５…Ｘ線管、７…Ｘ線検出部、９…支持機構、１１…照射範囲限定器、１３…線量計測器、１５…寝台、１７…駆動部、１９…画像発生部、２１…インターフェース部、２３…記憶部、２５…面積線量決定部、２７…線量分布発生部、２９…入力部、３１…表示部、３３…制御部、９１…Ｃアーム、９３…Ｃアーム支持部、９５…接続部、１５１…天板
【図１】
2015071030.tif 000003
【図２】
2015071030.tif 000004
【図３】
2015071030.tif 000005
【図４】
2015071030.tif 000006
【図５】
2015071030.tif 000007
【図６】
2015071030.tif 000008
【図７】
2015071030.tif 000009
【図８】
2015071030.tif 000010
【図９】
2015071030.tif 000011
【図１０】
2015071030.tif 000012
【図１１】
2015071030.tif 000013