(57)【要約】【課題】  本願は、放射線撮影装置及び放射線撮影装置を制御する方法を提供する。【解決手段】  放射線撮影装置は、被写体に放射線を照射する放射線照射モジュールと、前記放射線照射モジュールが放射線を照射できる領域の一部領域を関心領域と自動的に設定し、前記設定した関心領域に基づいて前記放射線照射モジュールの放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つを決定する処理モジュールと、を備えることができる。放射線撮影装置を制御する方法は、放射線を照射可能な領域の一部領域を関心領域と自動的に設定する関心領域設定段階と、前記設定した関心領域に基づいて前記放射線照射モジュールの放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つを決定する決定段階と、前記決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つに従って放射線撮影を行って放射線画像を取得する放射線撮影段階と、を含むことができる。【選択図】      図１
2015136622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体に放射線を照射する放射線照射モジュールと、
前記放射線照射モジュールが、放射線を照射できる領域の一部領域を関心領域と自動的に設定し、前記設定した関心領域に基づいて前記放射線照射モジュールの放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つを決定する処理モジュールと、
を備える放射線撮影装置。
【請求項２】
前記放射線照射モジュールは、前記決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つに従って前記被写体に放射線を照射する、請求項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項３】
前記被写体を透過した放射線を受光する放射線検出モジュールを更に備え、
前記処理モジュールは、前記放射線検出モジュールが受光した放射線に相応する関心領域の放射線画像を生成する、請求項１又は２に記載の放射線撮影装置。
【請求項４】
前記処理モジュールは、前記関心領域の放射線画像とあらかじめ取得した放射線画像とを位置合わせして合成する、請求項３に記載の放射線撮影装置。
【請求項５】
前記放射線照射モジュールを移動させる撮影モジュール駆動部を更に備える、請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の放射線撮影装置。
【請求項６】
前記撮影モジュール駆動部は、前記放射線照射モジュールを前記決定された放射線照射位置に従って移動させる、請求項５に記載の放射線撮影装置。
【請求項７】
前記撮影モジュール駆動部は、前記放射線照射モジュールが取り付けられるＣ−アーム（Ｃ−ａｒｍ）モジュールを備える、請求項５又は６に記載の放射線撮影装置。
【請求項８】
前記放射線照射モジュールは、前記照射された放射線の一部を遮断し、前記放射線の照射位置及び照射範囲の少なくとも一つを調節する照射範囲調節部を備える、請求項１乃至７のうちのいずれか一項に記載の放射線撮影装置。
【請求項９】
前記照射範囲調節部は、前記決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つに基づいて駆動する、請求項８に記載の放射線撮影装置。
【請求項１０】
前記放射線照射モジュールは、前記決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つに従って移動し、前記照射範囲調節部は、前記放射線照射モジュールの移動と同時に又は順次に駆動する、請求項８又は９に記載の放射線撮影装置。
【請求項１１】
前記照射範囲調節部は、前記照射された放射線を遮断する遮断素子と、前記遮断素子を駆動させる遮断素子駆動部と、を備える、請求項８乃至１０のうちのいずれか一項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１２】
前記処理モジュールは、前記放射線照射モジュールが放射線を照射する度に関心領域を自動的に設定し、前記関心領域が自動的に設定される度に、前記放射線照射モジュールの放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つを決定する、請求項１乃至１１のうちのいずれか一項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１３】
前記処理モジュールは、周期的に前記放射線照射モジュールの放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つを決定する、請求項１に記載の放射線撮影装置。
【請求項１４】
前記処理モジュールは、あらかじめ設定された関心領域に基づいて新しい関心領域を推定し、前記推定した新しい関心領域に基づいて前記放射線照射モジュールの放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つを決定する、請求項１乃至１３のうちのいずれか一項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１５】
前記処理モジュールは、カルマンフィルタ（Ｋａｌｍａｎ  Ｆｉｌｔｅｒ）を用いて、前記生成した放射線画像の一部領域を関心領域と自動的に設定する、請求項１乃至１４のうちのいずれか一項に記載の放射線撮影装置。
【請求項１６】
放射線を照射可能な領域の一部領域を関心領域と自動的に設定する関心領域設定段階と、
前記設定した関心領域に基づいて前記放射線照射モジュールの放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つを決定する決定段階と、
前記決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つに従って放射線撮影を行って放射線画像を取得する放射線撮影段階と、
を含む放射線撮影装置の制御方法。
【請求項１７】
あらかじめ取得した放射線画像と前記関心領域の放射線画像とを位置合わせして合成する位置合わせ合成段階を更に含む、請求項１６に記載の放射線撮影装置の制御方法。
【請求項１８】
前記決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つに基づいて放射線を照射する放射線照射モジュールを制御する制御段階を更に含む、請求項１６又は１７に記載の放射線撮影装置の制御方法。
【請求項１９】
前記制御段階は、前記決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つに基づいて被写体に放射線を照射する放射線照射モジュールを、前記決定された放射線照射位置に従って移動させる移動段階、及び前記決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つに基づいて照射される放射線の一部を遮断し、放射線の照射位置及び照射範囲の少なくとも一つを調節する調節段階のうち少なくとも一段階を含む、請求項１８に記載の放射線撮影装置の制御方法。
【請求項２０】
前記移動段階及び前記調節段階は同時に又は順次に行われる、請求項１９に記載の放射線撮影装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関心領域追跡方法、放射線撮影装置、放射線撮影装置の制御方法及び放射線撮影方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射線撮影装置は、放射線を用いて被写体内部の構造や組織などに関する画像を取得するための画像システムである。放射線撮影装置は、人体又は手荷物などのような被写体にＸ線(Ｘ−ｒａｙ）を照射し、被写体を透過した放射線を受光して被写体内部に関する画像を取得することができる。このような放射線撮影装置は、被写体を破壊することなく被写体の内部構造が容易に把握できるという長所から、医療産業などの様々な分野で広く用いられている。放射線撮影装置の例には、デジタル放射線撮影装置（ｄｉｇｉｔａｌ  ｒａｄｉｏｇｒａｐｈｙ；ＤＲ）、蛍光透視画像装置（ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）、心電図測定機（ｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ）、コンピュータ断層撮影装置（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ；ＣＴ）、又は乳房撮影装置（ｍａｍｍｏｇｒａｐｈｙ）などがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本願の解決しようとする課題は、迅速で正確に関心領域を設定して追跡することができる関心領域追跡方法、放射線撮影装置、放射線撮影装置の制御方法及び放射線撮影方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するために、本願においては、関心領域追跡方法、放射線撮影装置、放射線撮影装置の制御方法及び放射線撮影方法が提供される。
【０００５】
関心領域追跡方法は、撮影位置及び撮影範囲の少なくとも一つを同時に又は順次に調節可能な調節手段を備える画像撮影装置を用いて実行することができる。具体的に、関心領域追跡方法は、前記画像撮影装置が取得可能な画像の一部領域を少なくとも一つの関心領域と自動的に設定する段階、前記設定した関心領域に基づいて前記画像撮影装置の撮影位置及び撮影範囲の少なくとも一つを決定する決定段階、並びに前記決定された画像撮影装置の撮影位置及び撮影範囲の少なくとも一つに基づいて被写体を撮影する段階を含むことができる。
【０００６】
放射線撮影装置は、被写体に放射線を照射する放射線照射モジュール、並びに前記放射線照射モジュールが放射線を照射できる領域の一部領域を関心領域と自動的に設定し、前記設定した関心領域に基づいて前記放射線照射モジュールの放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つを決定する処理モジュールを備えることができる。
【０００７】
放射線撮影装置の制御方法は、放射線を照射可能な領域の一部領域を関心領域と自動的に設定する関心領域設定段階、前記設定した関心領域に基づいて前記放射線照射モジュールの放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つを決定する決定段階、並びに前記決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲の少なくとも一つに従って放射線撮影を行って放射線画像を取得する放射線撮影段階を含むことができる。
【発明の効果】
【０００８】
上述した関心領域追跡方法、放射線撮影装置、放射線撮影装置の制御方法及び放射線撮影方法によれば、関心領域を迅速で正確に設定して追跡することが可能になる。
【０００９】
このような放射線撮影装置及び放射線撮影装置の制御方法によれば、放射線撮影において放射線に露出された被写体の被爆量を減少させることが可能になる。
【００１０】
また、上述した関心領域追跡方法、放射線撮影装置及び放射線撮影装置によれば、速かに又はリアルタイムで最適の関心領域に対する画像を取得できるため、手術などの作業を中断なく進行することが可能になる。
【００１１】
また、上述した関心領域追跡方法、放射線撮影装置及び放射線撮影装置の制御方法が脳手術（Ｂｒａｉｎ  ｓｕｒｇｅｒｙ）などに適用される場合、施術者にリアルタイムで手術進行状況及び関連する様々な情報を提供することが可能になる。
【００１２】
さらに、上述した関心領域追跡方法によれば、知能ロボットなどが速かに被写体を認識して作業を行えるようにすることも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】放射線撮影装置の一実施例を説明するための図である。
【図２】放射線撮影装置の一実施例を示す構成図である。
【図３】放射線撮影モジュールの一実施例を示す斜視図である。
【図４】放射線照射モジュールの一実施例を説明するための図である。
【図５】照射範囲調節部の一実施例を示す斜視図である。
【図６】照射範囲調節部の一実施例を示す平面図である。
【図７】関心領域を説明するための図である。
【図８】関心領域設定の様々な実施例を説明するための図である。
【図９】関心領域設定の様々な実施例を説明するための図である。
【図１０】関心領域設定の様々な実施例を説明するための図である。
【図１１】関心領域設定の様々な実施例を説明するための図である。
【図１２】関心領域設定の様々な実施例を説明するための図である。
【図１３】放射線検出部の一実施例を説明するための図である。
【図１４】関心領域の変更時に画面に表示される様々な例を説明するための図である。
【図１５】関心領域の変更時に画面に表示される様々な例を説明するための図である。
【図１６】カルマンフィルタを用いて関心領域設定方法の一実施例を説明するための図である。
【図１７】関心領域追跡方法の一実施例を示すフローチャートである。
【図１８】放射線撮影装置の制御方法の一実施例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図１乃至図１６を参照して、関心領域を設定及び追跡することができる装置の一例として放射線撮影装置の一実施例について説明する。
【００１５】
図１は、放射線撮影装置の一実施例を説明するための図であり、図２は、放射線撮影装置の一実施例を示す構成図である。図１及び図２に示すように、放射線撮影装置１は放射線撮影モジュール１００を備えることができる。放射線撮影モジュール１００は、所定エネルギーの放射線を用いて被写体ｏｂ内部の物質、組織又はそれらの構成などを撮影することができる。放射線撮影モジュール１００によって撮影される被写体ｏｂは、人体又は動物などのような生命体であってもよく、手荷物、工作機械又は建築物などのような無生物であってもよい。
【００１６】
放射線撮影モジュール１００は、被写体ｏｂ内部のそれぞれの組織が放射線を吸収したり透過する度合を数値的に表した減衰係数の差異を用いて被写体ｏｂ内部の組織を撮影することができる。このような各組織の減衰係数の差異は、被写体ｏｂ内部の組織の特性、例えば密度に起因することがある。一方、減衰係数は、放射線のエネルギースペクトルによって異なることもある。
【００１７】
具体的に、被写体ｏｂ内部の所定の組織を透過した放射線強度Ｉは、次の式（１）によって与えることができる。
【００１８】
【数１】
2015136622.tif 000003
ここで、Ｉ０は、放射線撮影モジュール１００から照射される放射線の強度を表す。μは、被写体ｏｂ内部の組織などによる減衰係数を表し、ｔは、放射線が透過する被写体ｏｂ内部の組織の厚さを表す。
【００１９】
放射線撮影に当たり、被写体ｏｂには所定の造影剤（ｃｏｎｔｒａｓｔ  ａｇｅｎｔ）が投入されていることもある。造影剤とは、人体や動物などの体内に投入され、放射線検査時に内部物質、例えば、組織や血管が他の組織と明らかに区別されるように内部物質のコントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）を増加させる薬品のことである。造影剤は、放射線撮影時に被写体ｏｂ内部の物質が放射線を透過させる度合を人為的に増加又は減少させることができる。したがって、造影剤の投入された物質の減衰係数がより増加したり減少するため、造影剤の投入された物質と周辺物質とのコントラストが増加することとなる。したがって、造影剤を使用すると、生体構造や病変などが周辺とよく区別されるようになり、診断者が被診断者の診断をより容易で正確にすることが可能になる。
【００２０】
必要によって、被写体ｏｂに１種類の造影剤を投入してもよく、複数の造影剤を投入してもよい。造影剤としては、例えば、ヨード（Ｉｏｄｉｎｅ）、ヨードガドリニウム複合体（Ｉｏｄｉｎｅ−Ｇａｄｏｌｉｎｉｕｍ）、又は硫酸バリウム（ＢａＳＯ４）などが挙げられる。その外、炭酸ガスのような気体を造影剤として用いてもよい。
【００２１】
放射線撮影モジュール１００は、放射線撮影のために、図１及び図２示すように、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０を備えることができる。放射線照射モジュール１１０は、被写体ｏｂの方向に放射線を照射することができる。放射線検出モジュール１２０は、放射線照射モジュール１１０から照射されて被写体ｏｂを透過した放射線を受光した後、受光した放射線を電気的信号に変換して放射線画像を取得することができる。
【００２２】
放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０は移動することができる。例えば、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０は、直線に移動することもでき、曲線に移動することもできる。また、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０は、所定の軸、例えば、図１のｘ軸又はｚ軸を中心に回転することもできる。
【００２３】
図１を参照すると、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０は、載置部１６１に載置された被写体ｏｂを中心に様々な方向に回転移動（ｒ１，ｒ２）することもできる。このとき、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０は、被写体ｏｂが人体である場合、人体の頭からつま先まで延びるｘ軸を中心に回転（ｒ２）することもできる。
【００２４】
また、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０は、被写体ｏｂに沿ってまっすぐ移動することもできる。例えば、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０は、所定の軸、例えば、図１のｘ軸又はｚ軸に沿って移動することもできる。仮に、被写体ｏｂが人体であれば、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０は、人体の頭から足先への方向に移動したり、又はその逆方向に移動することができる
放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０は、図２示すように、撮影モジュール駆動部１４０によって駆動されて、所定の方向に移動したり又は回転することができる。撮影モジュール駆動部１４０は複数の駆動部を備えることができる。複数の駆動部は、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０を回転、水平、又は垂直方向に移動させることができる。
【００２５】
図３は、放射線撮影モジュールの一実施例を示す斜視図である。
【００２６】
一実施例によれば、撮影モジュール駆動部１４０は、図１及び図３示すように、Ｃ−アーム（Ｃ−ａｒｍ）モジュール１４０ａとすることができる。Ｃ−アームモジュール１４０ａには放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０を取り付けることができる。
【００２７】
Ｃ−アームモジュール１４０ａは、図３に示されているように、湾曲したＣ字状の第１フレーム１４２ａ、第１フレーム１４２ａに結合された第２フレーム１４２ｂ、第１フレーム１４２ａ及び第２フレーム１４２ｂを所定の方向に回転させる第１回転部１４１、第１回転部１４１が結合される第３フレーム１４３、第３フレーム１４３を所定の軸を中心に回転させる第２回転部１４５、第２回転部１４５が結合される水平移動部１４４を備えることができる。第１フレーム１４２ａの両端にはそれぞれ放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０を向かい合うようにして結合することができる。
【００２８】
第２フレーム１４２ｂは、第１フレーム１４２ａと第１回転部１４１とを連結するとともに、第１フレーム１４２ａを所定の経路（ｍ１）に沿って移動を可能にする。例えば、第２フレーム１４２ｂは電動体を内蔵することができる。ここで、電動体はボール（ｂａｌｌ）やローラ（ｒｏｌｌｅｒ）であってよい。第１回転部１４１は、第２フレーム１４２ｂの電動体に対応するレールを備えることができる。この場合、第２フレーム１４２ｂの電動体は、第１回転部１４１に形成されたレールに乗って所定の方向に移動することができる。電動体が移動すれば、電動体の移動に相応して第２フレーム１４２ｂも移動することができる。第１フレーム１４２ａは第２フレーム１４２ｂと結合されているため、第１フレーム１４２ａも同様に移動することができる。その結果、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０も一定の方向ｍ１に移動可能になる。実施例によって、第２フレーム１４２ｂがレールを内蔵し、第１回転部１４１が電動体を備えてもよい。その外、設計者が図３に示したような経路（ｍ１）に沿った移動を実現するために利用できる様々な手段が、第２フレーム１４２ｂ及び第１回転部１４３に適用されてもよい。
【００２９】
第１回転部１４１は、所定の軸を中心に回転し、第１フレーム１４２ａ及び第２フレーム１４２ｂを所定の軸を中心に回転（ｒ２）させることができる。第１フレーム１４２ａ及び第２フレーム１４２ｂの回転によって放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０も所定の軸を中心に回転することができる。第１回転部１４１は回転部材や軸部材などを有することができる。第１フレーム１４２ａ、第２フレーム１４２ｂ及び第１回転部１４１によって、放射線照射モジュール１１０は様々な角度で被写体ｏｂに放射線を照射することが可能になり、放射線検出モジュール１２０も、様々な角度で照射される放射線を受光することが可能になる。
【００３０】
第３フレーム１４３には第１回転部１４１及び第２回転部１４５を回動可能に取り付けることができる。第２回転部１４５は、図３に示すように、第３フレーム１４３を所定の軸を中心に回転（ｒ１）させることができる。第３フレーム１４３が所定の軸を中心に回転（ｒ１）するにしたがって第１フレーム１４２ａ及び第２フレーム１４２ｂも所定の軸を中心に回動（ｒ１）可能になる。第３フレーム１４３は第２回転部１４５によって回転することができるため、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０は、被写体ｏｂの位置による妨害を受けることなく所定の経路ｍ３に沿って移動することが可能になる。第２回転部１４５は水平移動部１４４に取り付けることができる。
【００３１】
水平移動部１４４は、所定の経路ｍ３に沿って放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０が移動できるようにすればよい。水平移動部１４４は、レール１４４ａ，１４４ｂに移動可能となるように装着することができる。例えば、水平移動部１４４のハウジング１４４ｃにはローラ（図示せず）が内蔵され、ローラがレール１４４ａ，１４４ｂに沿って移動するときに水平移動部１４４も共に移動可能になる。したがって、水平移動部１４４と第３フレーム１４３を介して連結された第１フレーム１４２ａ及び第２フレーム１４２ｂは、水平移動部１４４の移動と共に所定の経路ｍ３に沿って移動するようになり、その結果、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０も水平移動部１４４の移動によって所定の経路ｍ３に沿って移動可能になる。
【００３２】
以上説明したＣ−アームモジュール１４０ａによって放射線照射モジュール１１０は様々な位置において様々な角度で被写体ｏｂに放射線を照射することでき、放射線検出モジュール１２０は様々な位置において様々な角度で照射された放射線を受光することができる。したがって、被写体ｏｂに対する様々な位置における放射線画像を容易に取得することが可能になる。
【００３３】
放射線照射モジュール１１０は、図２に示すように、一実施例において、放射線照射部１１１及び照射範囲調節部１３０を備えることができる。放射線照射部１１１は、所定のエネルギースペクトルの放射線を生成して被写体ｏｂに照射することができる。実施例によると、放射線照射部１１１は、異なる複数のエネルギースペクトルの放射線を生成して被写体ｏｂに照射することもできる。また、放射線照射部１１１は、放射線を被写体ｏｂに複数回照射することもできる。実施例によって、放射線照射部１１１は、照射の都度、同一のエネルギースペクトルの放射線を生成して被写体ｏｂに照射してもよく、異なるエネルギースペクトルの放射線を生成して被写体ｏｂに照射してもよい。仮に、複数の造影剤が被写体ｏｂに投入されていると、放射線照射部１１１は、被写体ｏｂに投入された造影剤の種類数に相当する複数の異なるエネルギースペクトルの放射線を被写体ｏｂに照射することもできる。実施例によって、放射線照射部１１１は、単色のエネルギースペクトルの放射線を被写体ｏｂに照射してもよく、多色（ｐｏｌｙｃｈｒｏｍａｔｉｃ）のエネルギースペクトルの放射線を被写体ｏｂに照射してもよい。
【００３４】
図４は、放射線照射部の一例を示す図である。図４に示すように、放射線照射部１１１は、放射線を生成する放射線管、及び放射線管に所定電圧の電流を印加する電源１１２０を備えることができる。実施例によって、放射線照射部１１１は、複数の放射線管を備えることもできる。仮に、放射線照射部１１１が複数の放射線管を備えていれば、それぞれの放射線管は、異なったエネルギースペクトルの放射線を生成してもよい。具体的に、放射線管は、管１１１１、陰極１１１２、及び陽極１１１４を有することができる。
【００３５】
管１１１１は、陰極１１１２及び陽極１１１４のような放射線生成に必要な各種の部品を内蔵すると共に、管１１１１内の陰極１１１２及び陽極１１１４を安定して固定することができる。また、管１１１１は、陰極１１１２で生成されて移動する電子が外部に漏れないように遮蔽することができる。管１１１１内部の真空度は１０〜７ｍｍＨｇ程度と高く維持されていればよい。管１１１１は所定のケイ酸硬質ガラスからなるガラス管であってよい。
【００３６】
陰極１１１２は、電気的に連結された外部の電源１１２０によって印加される所定電圧Ｖによって生じる電流によって複数の電子からなる電子ビームを陽極１１１４の方向に照射することができる。具体的に、陰極１１１２には電子が集結するフィラメント１１１３を設けられてよい。陰極１１１２のフィラメント１１１３は、電源１１２０によって印加される管電圧によって加熱され、電子を管１１１１の内部に放出することができる。フィラメント１１１３から放出される電子は、管１１１１内で加速しながら陽極１１１４の方向に移動することができる。管１１１１の内部に放出された電子のエネルギーは管電圧によって決定することができる。陰極のフィラメント１１１３は、タングステン（Ｗ）などの金属で作製されたものとすることができる。。実施例によって、陰極１１１２にはフィラメント１１１３に代え、カーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏ  ｔｕｂｅ）を設けてもよい。
【００３７】
陽極１１１４は所定の放射線を生成することができる。陽極１１１４には電子の衝突するターゲット１１１５を設けることができる。陽極１１１４に向かって移動した電子は、陽極１１１４に設けられたターゲット１１１５に衝突しながら急激に減速するが、このとき、エネルギー保存の法則によって、印加された管電圧に相応するエネルギーの放射線が陽極１１１４で発生することとなる。陽極１１１４は、銅（Ｃｕ）などの金属からなるものであってよく、ターゲット１１１５は、タングステン（Ｗ）、クロム（Ｃｒ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）などの金属からなるものであってよい。
【００３８】
陽極１１１４は、一実施例によれば、所定の切削角で切削された固定陽極であってもよい。この場合、ターゲット１１１５は、固定陽極１１１４の切削された部分に設けることができる。他の実施例によれば、陽極１１１４は、回転可能な円板の形状を有する回転陽極であってもよい。回転陽極の端部は所定の角度で切削されていればよく、固定陽極と同様、回転陽極の端部の切削された部位にターゲットを設けることができる。回転陽極は、固定陽極に比べて、熱蓄積率が増大する一方で焦点サイズを減らすことができるため、より鮮明な放射線画像を得ることが可能になる。
【００３９】
電源１１２０は、放射線管１１１１の陽極１１１４及び陰極１１１２に所定の電圧Ｖの電流を印加することができる。放射線管１１１１の陰極フィラメント１１１３と陽極１１１４間の電位差を管電圧とし、陽極１１１４に衝突した電子によって流れる電流を管電圧とする。管電圧が増加すると電子の速度が増加し、発生する放射線のエネルギーの大きさが増加する。管電圧が増加すると放射線の線量が増加する。したがって、電源１１２０によって印加される電圧Ｖ及び電流を調節することによって、照射される放射線のエネルギースペクトルと被爆量が調節されてよい。
【００４０】
放射線照射部１１１から照射された放射線は照射範囲調節部１３０を通過した後、図１に示した被写体ｏｂに到達することができる。照射範囲調節部１３０は、放射線照射部１１１から照射された放射線の照射位置又は照射範囲などを調節することができる。この場合、照射範囲調節部１３０は、照射された放射線の全部又は一部を遮断して放射線の照射位置又は照射範囲を調節することができる。その結果、照射範囲調節部１３０は、被写体ｏｂに放射線が入射する位置又は範囲などを調節することが可能になる。
【００４１】
図５は、照射範囲調節部の一実施例を示す斜視図であり、図６は、照射範囲調節部の一実施例を示す平面図である。図５を参照すると、照射範囲調節部１３０は、第１コリメータ１３１、及び遮断部１３２〜１３５を備えることができる。第１コリメータ１３１は、放射線照射部１１１から照射される放射線の全部又は一部をフィルタリングし、放射線を所定の範囲及び所定の方向にのみ照射させることができる。第１コリメータ１３１は、放射線照射部１１１から照射される放射線の照射経路上に設けることができる。第１コリメータ１３１は遮断板１３１１を備えることができる。第１コリメータ１３１の遮断板１３１１は、例えば、放射線照射方向と直交する方向に設けることができるが、これに限定されない。遮断板１３１１は、放射線を吸収できる鉛（Ｐｂ）のような素材で製作することができる。遮断板１３１１の一部分には開口１３１２が設けられていればよい。放射線照射部１１１から照射される放射線の中で、遮断板１３１１に入射する一部の放射線は吸収又は反射して被写体ｏｂに到達しなくなり、一方、開口１３１２を通過した放射線は被写体ｏｂに到達することができる。このように、放射線照射部１１１から照射される放射線の一部のみが第１コリメータ１３１を通過できるため、被写体ｏｂに入射する放射線の照射量及び照射範囲が調節可能となる。
【００４２】
また、第１コリメータ１３１１は、遮断部１３２乃至１３５が着座できる着座部１３１３を更に備えることができる。着座部１３１３は、遮断板１３１１の一面に設けることができる。着座部１３１３は、遮断板１３１１の面上に設けることができる。着座部１３１３は、図５に示した第１遮断部１３２及び第２遮断部１３３が着座する部分のように、遮断板１３１１の一部になっていてよい。一実施例によれば、着座部１３１３は、図５の第３遮断部１３４及び第４遮断部１３５が着座する部分のように、遮断板１３１１から突出して遮断板１３１１の他の面よりも高くなっていてもよい。他の実施例によれば、着座部１３１３は陥没して遮断板１３１１の他の面よりも低くなっていてもよい。
【００４３】
遮断部１３２〜１３５は、放射線を吸収又は反射し、放射線照射部１１１から照射される放射線の一部のみを被写体ｏｂに入射させることができる。遮断部１３２〜１３５は、位置を変更しながら放射線を遮断することで、遮断される一部の放射線を変更することができる。その結果、遮断部１３２〜１３５は、放射線照射位置及び放射線照射範囲を調節させることが可能となる。
【００４４】
図５及び図６を参照すると、遮断部１３２〜１３５はそれぞれ、遮断素子１３２１，１３３１，１３４１，１３５１の位置を移動させる遮断素子駆動部１３２２〜１３２６を有することができる。遮断素子１３２１，１３３１，１３４１，１３５１は、照射された放射線を吸収又は反射して遮断したり、又は照射された放射線をフィルタリングして放射線の強度を下げることができる。外形上、遮断素子１３２１，１３３１，１３４１，１３５１は、図５に示すように、平板の形状を有することができる。遮断素子１３２１，１３３１，１３４１，１３５１は、放射線を吸収できる鉛などの素材で作製することができる。
【００４５】
遮断素子駆動部１３２２〜１３２６は、遮断素子１３２１，１３３１，１３４１，１３５１の位置を移動させる機能を担うことができる。遮断素子駆動部１３２２〜１３２６は、例えば、図６に示すように、遮断素子１３２１に結合される第１結合部１３２２、第１結合部１３２２を中心に回動できるように第１結合部１３２２に結合される第１リンク部１３２３、第１リンク部１３２３及び第２リンク部１３２５が互いに回動できるように第１リンク部１３２３及び第２リンク部１３２５を結合させる第２結合部１３２４、第２結合部１３２４に結合される第２リンク部１３２５、及び第２リンク部１３２５に結合され、遮断素子駆動部１３２２〜１３２６を駆動させるアクチュエータ１３２６を備えることができる。ここで、アクチュエータ１３２６、第１結合部１３２２、及び第２結合部１３２４は、モーターのような電動装置を備えることができる。
【００４６】
図２に示した制御部２１０から制御信号が伝達されると、アクチュエータ１３２６、第１結合部１３２２及び第２結合部１３２４の電動装置は動作を開始して回転したり又は移動したりすることができる。アクチュエータ１３２６、第１結合部１３２２及び第２結合部１３２４の電動装置の動作によってそれぞれのリンク１３２３及び１３２５が移動しながら遮断素子１３２１も共に移動することができる。移動した遮断素子１３２１は、第１コリメータ１３１の開口１３１２の一部を遮断するように位置することができる。その結果、放射線照射部１１１から照射される放射線の一部を遮断し、残りのみを第１コリメータ１３１の開口１３１２を通過できるようにすることで、放射線照射位置及び放射線照射範囲を調節することが可能になる。
【００４７】
図７は、関心領域を説明するための図である。例えば、図７に示すように、遮断素子１３２１，１３３１，１３４１，１３５１は、第１コリメータ１３１の開口１３１２の一部を遮蔽し、他部は遮蔽しないことによって、遮蔽されていない部分ｉから放射線が通過するようにすることができる。この場合、遮蔽されていない部分ｉを通過した放射線が被写体ｏｂに入射するため、遮蔽されていない部分ｉのみの放射線画像が取得可能となる。したがって、遮断部１３２〜１３５を制御することによって、所定の領域、例えば関心領域（ｒｅｇｉｏｎ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒｅｓｔ；ＲＯＩ）の放射線画像を取得することができる。また、遮断部１３２〜１３５を制御し、遮蔽されていない部分を変更しながら様々な放射線画像を取得することもできる。言い換えれば、異なる様々な関心領域に関する放射線画像を取得することができる。
【００４８】
遮断部１３２〜１３５の制御は、リアルタイムで行うことができる。そのため、放射線画像を撮影する途中にも、遮断部１３２〜１３５を制御することでリアルタイムで関心領域を変更しながら関心領域の放射線画像を取得することができる。
【００４９】
図８乃至図１２は、関心領域を設定する様々な実施例を説明するための図である。図８乃至図１２における全体放射線画像ｏは、遮断部１３２〜１３５が、照射される放射線を全く遮蔽しないときに取得できる画像を意味する。仮に、遮断部１３２〜１３５を制御し、遮断部１３２〜１３５が関心領域である特定領域ｉ，ｉ１，ｉ２以外の領域を遮蔽するようにすると、遮蔽されていない領域ｉ，ｉ１，ｉ２の放射線画像が取得されうる。
【００５０】
図８には、被写体ｏｂの内部から見ようとする関心対象、一例としてカテーテルのような手術道具の移動に従って関心領域を移動させる一例を示している。関心対象が放射線画像の一部の領域、例えば、第１領域ｉ１に位置する場合、第１領域ｉ１を関心領域に設定し、設定された関心領域（すなわち、第１領域ｉ１）にのみ放射線が照射されるように遮断部１３２〜１３５を制御することができる。仮に、関心対象が移動して第１領域ｉ１から第２領域ｉ２へと移動した場合、第２領域ｉ２を新しい関心領域に設定することができ、遮断部１３２〜１３５が移動して新しい関心領域（すなわち、第２領域ｉ２）に放射線が照射されるように制御することができる。この場合、複数の遮断素子１３２１，１３３１，１３４１，１３５１の一部は図８の右側方向に移動し、他の一部は図８の上側方向に移動することによって、関心領域を第１領域ｉ１から第２領域ｉ２へと変更すればよい。
【００５１】
図９には、関心領域を縮小する一例を示している。被写体ｏｂ内部の関心対象が関心領域の中央に位置するなどの理由で、関心領域を広く設定する必要がないこともある。この場合、図９に示すように、遮断部１３２〜１３５を制御して、関心領域を相対的に広い第２領域ｉ２から第１領域ｉ１へと縮小させることができる。このとき、複数の遮断素子１３２１，１３３１，１３４１，１３５１を画像の中心方向に移動させて関心領域を縮小すればよい。
【００５２】
図１０には、関心領域の幅を調節する一例を示している。被写体ｏｂ内部の関心対象が全て表示されないか、又は、設定された関心領域の大きさを変更するだけでも関心対象を撮影できる場合、図１０に示すように、遮断部１３２〜１３５を制御して、設定された関心領域である第１領域ｉ１又は第２領域ｉ２の幅を変更させることもできる。この場合、複数の遮断素子１３２１，１３３１，１３４１，１３５１の一の部分は固定させ、他の部分を画像の中心方向から反対方向に移動させることによって第１領域ｉ１又は第２領域ｉ２の幅を制御すればよい。
【００５３】
図１１には、関心領域を回転させる一例を示している。関心領域を回転させる必要がある場合、複数の遮断素子１３２１，１３３１，１３４１，１３５１を所定の軸、例えば、画像の中心点を中心に回転させることによって関心領域を回転させることもできる。図１１の第１領域ｉ１は回転前の関心領域、第２領域ｉ２は回転後の関心領域を表す。
【００５４】
図１２には、台形の関心領域を設定する一例を示している。図１２に示すように、関心領域ｉは、正方形や長方形に限定されず、台形などのような様々な形状を有することがある。この場合、複数の遮断素子１３２１，１３３１，１３４１，１３５１の一部の遮断素子は固定した状態で、他の遮断素子を画像の中心方向から反対方向に移動させることによって領域ｉを台形形状に変更すればよい。その他、様々な方法で遮断部１３２〜１３５を制御して関心領域の位置、形態、大きさなどを調節してもよい。
【００５５】
放射線照射部１１１から照射された放射線は、照射範囲調節部１３０によって、所定の領域、例えば関心領域に該当する一部の放射線を除いて他の放射線は遮断される。このように関心領域に該当する所定の領域にのみ放射線を照射すると、被写体ｏｂに照射される放射線が減少するため、被写体ｏｂへの被爆量を減らすことが可能になる。放射線が入射すると、被写体ｏｂ内部の組織は、組織の特性によって、一部の放射線は吸収し、一部の放射線は透過させることがある。被写体ｏｂを透過した一部の放射線を放射線検出モジュール１２０によって検出することができる。
【００５６】
放射線検出モジュール１２０は、図２に示すように、一実施例において放射線検出部１２１を備えることができる。放射線検出部１２１は、被写体ｏｂを透過したり又は被写体ｏｂを経由せずに直接到達する放射線を受光し、受光した放射線を電気的信号に変換して出力することができる。実施例よって、放射線検出部１２１は、放射線を電気的信号に直接変換（直接方式）してもよく、放射線による可視光線を生成した後、可視光線を電気的信号に変換（間接方式）してもよい。
【００５７】
図１３は、放射線検出部の一実施例を説明するための図である。放射線検出部１２１が直接方式によって放射線を電気的信号に変換する場合、放射線検出部１２１は、図１３に示すように、第２コリメータ１２１１、放射線検出パネル１２１２、及び基板１２１６を備えることができる。
【００５８】
第２コリメータ１２１１は、被写体ｏｂを透過した放射線のうち、特定方向の放射線のみを放射線検出パネル１２１２に到達させることができる。放射線が被写体ｏｂ内部を通過する時、被写体ｏｂ内部組織の特徴、性質又は構造によって、放射線は屈折したり散乱することがある。第２コリメータ１２１１は、被写体ｏｂ内部で散乱したり屈折した放射線をフィルタリングし、放射線検出パネル１２１２の各ピクセル（ｐｉｘｅｌ）が適切な放射線を受光できるようにする。
【００５９】
第２コリメータ１２１１は、放射線を遮断する隔壁１２１１ａ、及び放射線が通過する透過孔１２１１ｂを有することができる。隔壁１２１１ａは、放射線を吸収する鉛Ｐｂなどの材質からなり、散乱又は屈折した放射線を吸収することができる。散乱も屈折もしていない放射線は透過孔１２１１ｂを透過して放射線検出パネル１２１２に到達することができる。
【００６０】
放射線検出パネル１２１２は、一の面に放射線が入射する第１電極１２１３と、放射線が入射しない第１電極１２１３の他の面に設けられた半導体物質層１２１４と、半導体物質層１２１４の、第１電極１２１３が設けられた一面に対応する面に設けられた所定の平面板１２１５と、を備えることができる。半導体物質層１２１４に設けられた所定の平面板１２１５には、第２画素電極（ｐｉｘｅｌ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）１２１５ａ及び薄膜トランジスタ１２１５ｂが配設されていればよい。第１電極１２１３は、正（＋）又は負（−）の極性を有することができ、第２電極１２１５ａの極性は、第１電極１２１３の極性と反対にすればよい。したがって、第１電極１２１３が陽極である場合、第２電極１２１５ａの極性は負とすればよい。第１電極１２１３と第２電極１２１５ａ間には所定のバイアス電圧を印加することができる。
【００６１】
半導体物質層１２１４は、放射線の入射及び吸収によって所定の電子正孔対を生成することができる。生成された電子正孔対は、第１電極１２１３及び第２電極１２１５ａの極性によって第１電極１２１３又は第２電極１２１５ａへ向けて移動する。
【００６２】
第２電極１２１５ａは、半導体物質層１２１４から伝達された正孔又は電子を受け取ることができる。第２電極１２１５ａに伝達された正孔又は電子は、所定の蓄電素子、例えばキャパシタ（ｃａｐａｃｉｔｏｒ）に蓄えることができる。一方、第２電極１２１５ａは、平面板１２１５の面上にアレイ（ａｒｒａｙ）として配列することができる。例えば、第２電極１２１５ａは平面板１２１５上で一列に配列してもよく、複数列に配列してもよい。
【００６３】
薄膜トランジスタ１２１５ｂは、第２電極１２１５ａから伝達されたり又は所定の蓄電素子に蓄えられた電気的信号を読み込むことができる。薄膜トランジスタ１２１５ｂは、対応する第２電極１２１５ａに接続して電気的信号を読み込むことができる。対応する一つの第２電極１２１５ａ及び一つの薄膜トランジスタ１２１５ｂは、一つのＣＭＯＳチップ（ＣＭＯＳ  ｃｈｉｐ）に設けられていてもよい。
【００６４】
放射線検出部１２１が間接方式によって放射線を電気的信号に変換する場合、第２コリメータ１２１１と放射線検出パネル１２１２との間には蛍光スクリーン（ｐｈｏｓｐｈｏｒ  ｓｃｒｅｅｎ）を配置することもできる。蛍光スクリーンは、放射線照射部１１１から照射された放射線を受光し、受光した放射線に相応する所定の可視光線を出力することができる。この場合、所定の光を受光するために、平面板１２１５上には、第２電極１２１５ａに代えてフォトダイオード（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｏｄｅ）を配置することができる。フォトダイオードは、第２電極１２１５ａと同様、一列に配列してもよく、複数の列に配列してもよい。
【００６５】
実施例によって、放射線検出パネル１２１２は、放射線を受光し、受光した放射線によって所定の可視フォトン（ｖｉｓｉｂｌｅ  ｐｈｏｔｏｎ）を出力するシンチレータ（ｓｃｉｎｔｉｌｌａｔｏｒ）、及びシンチレータから出力された可視フォトンを感知するフォトダイオードを更に備えることができる。フォトダイオードは、可視フォトンによって所定の電気的信号、例えば正孔又は電子からなる電気電荷パケットを出力することができる。出力された電荷パケットは、所定の蓄電素子、例えばキャパシタに蓄えることができる。
【００６６】
一方、放射線検出部１２１は、一実施例によれば、光子計数検出器（ｐｈｏｔｏｎ  ｃｏｕｎｔｉｎｇ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ＰＣＤ）であってもよい。光子計数検出器は、放射線信号から臨界エネルギー以上のフォトンフォトンを計数し、所定の測定データを取得することができる。光子計数検出器は、入力される放射線信号を増幅し、増幅された電気的信号が臨界エネルギーよりも大きい又は小さい電気的信号であるか比較した後、比較結果に基づいて臨界エネルギー以上のフォトンを計数することによって放射線強度を測定する放射線検出装置である。光子計数検出器は、増幅された電気的信号と比較される臨界エネルギーを調節することによって所定エネルギースペクトルの放射線のみを別途検出できるという特長を有する。
【００６７】
基板１２１６は放射線検出パネル１２１２の裏面に取り付けることができる。基板１２１６は、放射線検出パネル１２１２の各種動作を制御することができる。
【００６８】
放射線検出部１２１によって取得された電気的信号を、放射線画像に対する生データ（ｒａｗ  ｄａｔａ）とすることができる。電気的信号は図２の画像処理部２２０に伝達することができる。画像処理部２２０は、放射線検出部１２１によって取得された電気的信号に基づいて放射線画像を生成することができる。
【００６９】
放射線撮影装置１は、図１に示すように、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０との間に被写体ｏｂが置かれるように被写体ｏｂを載置する載置部１６１を更に備えることができる。載置部１６１は、上段に被写体ｏｂを据え置き可能なテーブルの形状にすることができるが、載置部１６１の外形はこれに限定されず、当業者にとって考慮できる形状の載置手段であれば、放射線撮影装置１の載置部１６１とすることができる。実施例によって、載置部１６１は、上段に載置された被写体ｏｂを所定の方向に移送することもできる。この場合、載置部１６１は、被写体ｏｂの載置された部分を移動させるためのモーター、車輪又はレールなどのような各種の移送手段を備えることができる。
【００７０】
放射線撮影装置１は、図２に示すように、ワークステーション２００を備えることができる。ワークステーション２００は制御部２１０及び画像処理部２２０を備えることができる。図２には、ワークステーション２００が制御部２１０及び画像処理部２２０を備える一実施例を示しているが、必ずしもワークステーション２００が制御部２１０及び画像処理部２２０を備えるわけでない。制御部２１０及び画像処理部２２０はワークステーション２００以外の装置に備えることもできる。例えば、放射線撮影モジュール１００が制御部２１０及び画像処理部２２０を備えてもよい。
【００７１】
制御部２１０は、放射線撮影装置１全般の動作を制御することができる。制御部２１０は、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０の動作を制御することができる。例えば、制御部２１０は、放射線照射部１１１の所定エネルギースペクトルの放射線の照射開始及び中止、又は照射範囲調節部１３０の照射範囲調節の駆動などを制御することができる。また、制御部２１０は、撮影モジュール駆動部１４０、例えばＣ−アームモジュール１４０ａの駆動を制御することもできる。より具体的に、制御部２１０は、適切な制御信号を生成及び伝達して、撮影モジュール駆動部１４０、例えばＣ−アームモジュール１４０ａにおける、第２フレーム１４２ｂ、第１回転部１４１、第２回転部１４５及び水平移動部１４４を制御することができる。
【００７２】
制御部２１０は、あらかじめ定義された設定に基づき、放射線照射モジュール１１０、放射線検出モジュール１２０及び撮影モジュール駆動部１４０を駆動させるための制御信号を生成することができる。あらかじめ定義された設定は、放射線撮影モジュール１００に設けられたり又は別途のワークステーション２００に設けられた記憶装置に記憶させることができる。また、制御部２１０は、放射線撮影モジュール１００又はワークステーション２００に設けられた入力部３００を介して入力されたユーザの指示や命令を解析し、解析結果に基づいて制御信号を生成して、放射線照射モジュール１１０、放射線検出モジュール１２０及び撮影モジュール駆動部１４０の動作を制御することもできる。
【００７３】
一実施例によれば、制御部２１０は、放射線照射部１１１が放射線を照射できる領域の一部の領域を関心領域と自動的に設定することもできる。この場合、実施例によって、制御部２１０は周期的に放射線画像に対する関心領域をユーザの手動操作無しで自動的に設定することができる。また、制御部２１０は、放射線照射モジュール１１０が放射線を被写体ｏｂに照射する度に、放射線画像のそれぞれに対する関心領域を自動的に設定してもよい。
【００７４】
図１４及び図１５は、関心領域を変更する様々な例を説明するための図である。図１４に示すように、現在設定されている関心領域ｉ１が、検査者が見ようとする領域、例えば血管が分布している領域を包括できない場合、制御部２１０は、自動で関心領域を拡張して新しい関心領域ｉ２を設定することができる。仮に、図１５に示すように、造影剤が血管に沿って移動する場合、制御部２１０は自動で造影剤の移動経路を予測し、現在設定されている関心領域ｉ１を所定の方向Ａに拡張して新しい関心領域ｉ２を設定することもできる。このように関心領域を自動的に設定すると、放射線照射量が必要な程度に調節されるため、被写体ｏｂの放射線被爆量を減らすことが可能になる。
【００７５】
一実施例によれば、制御部２１０は、あらかじめ設定された関心領域に基づいて新しい関心領域を推定することもできる。この場合、あらかじめ設定された関心領域を関心領域の初期値とすることができる。関心領域の初期値は、ユーザによって手動で設定されたものであってもよく、あらかじめ定義された設定によって自動的に設定されたものであってもよい。一例として、制御部２１０は、カルマンフィルタ（すなわち、ＬＱＥ（ｌｉｎｅａｒ  ｑｕａｄｒａｔｉｃ  ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ））を用いて、あらかじめ設定された関心領域に基づいて新しい関心領域を推定して自動的に設定することもできる。
【００７６】
カルマンフィルタは、特定の時点よりも以前の時点に測定又は推定した値に基づいて特定の時点における値を推定するアルゴリズムである。カルマンフィルタは再帰的方法によって、以前時点に測定又は推定した値から特定の時点での値を推定することができる。この場合、以前時点に測定又は推定した値は誤差（ｅｒｒｏｒ）を含むことがある。カルマンフィルタを用いると、測定のみによって取得した値よりも正確な値を取得することが可能になる。具体的に、カルマンフィルタは、予測（ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）と更新（ｕｐｄａｔｅ）過程によって特定の時点での値を推定（ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）することができる。カルマンフィルタは、まず、関心対象の位置の推定値（ｅｓｔｉｍａｔｅｄ  ｖａｌｕｅ）に対する予測値（ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ  ｖａｌｕｅ、以下、「関心対象の位置と関連する予測値」という。）、及び関心対象の位置の誤差を表す共分散（ｃｏｖａｒｉａｎｃｅ）に対する推定値の予測値（以下、「共分散と関連した予測値」という。）を算出した後（予測過程）、放射線画像から検出した関心対象の位置の測定値を利用することによって、関心対象の位置に対する推定値及び共分散に対する推定値を取得することができる（更新過程）。これによって、制御部２１０は関心対象の位置を追跡して決定することができる。関心対象の位置が決定されると、関心対象の位置によって、放射線画像を取得する関心領域を決定することができる。
【００７７】
図１６は、カルマンフィルタを用いて関心領域追跡方法の一実施例を説明するための図である。図１４で、ｔｋ−１及びｔｋは、測定又は推定される時点を表し、ｘｋ−１及びｘｋは、各時点ｔｋ−１及びｔｋにおける測定又は推定された関心対象の位置を表す。ｖｋ−１及びｖｋは、各時点ｔｋ−１及びｔｋにおける関心対象の速度を表し、Ｍｋ−１及びＭｋは、各時点ｔｋ−１及びｔｋにおける照射範囲調節部１３０の動作を表す。ｉｋ−１及びｉｋは、各時点ｔｋ−１及びｔｋにおける関心領域の形態を表す。一方、アルファベット文字上のハット（ｈａｔ）は、アルファベット文字に該当する値が推定値であることを表す。また、Ｏ１及びＯ２は、照射範囲調節部１３０の遮断部１３２〜１３５が照射される放射線を全く遮蔽しないときに取得できる画像の範囲を表す。この場合、関心対象の位置と関連した予測値は、下記の式（２）のように与えることができ、関心対象の位置の誤差値を表す共分散と関連した予測値は、下記の式（３）のように与えることができる。
【００７８】
【数２】
2015136622.tif 000004
ここで、Ｘは、関心対象の位置を表し、
【００７９】
【数３】
2015136622.tif 000005
は、関心対象の位置に対する推定値を表す。Ｐは、関心対象の位置の誤差値を表す共分散であり、
【００８０】
【数４】
2015136622.tif 000006
は、関心対象の位置の誤差値を表す共分散の推定値を表す。一方、アルファベット上にマイナス（−）を付けたＸ−及びＰ−は、Ｘ及びＰに対する予測値を表す。Ｆは、特定の時点での以前状態に基づく状態転移変換を表し、Ｑは、プロセス共分散を表す。式（２）及び式（３）に示すように、関心対象の位置と関連した予測値及び共分散と関連した予測値を再帰的に与えることができる。このように関心対象の位置と関連した予測値及び共分散と関連した予測値が演算されると、関心対象の位置の測定値を用いて関心対象の位置の推定値と誤差共分散の推定値を取得することができる。この場合、カルマンゲインをまず算出することができる。カルマンゲインは、測定値と予測値との差に対する加重値として用いることができる。
【００８１】
次の式（４）を用いてカルマンゲインを演算することができる。
【００８２】
【数５】
2015136622.tif 000007
Ｋｋはカルマンゲインを表し、Ｒは測定共分散を表す。Ｈは、特定の時点における測定と関連した変換値を表す。
【００８３】
カルマンゲインが式（４）によって演算されると、カルマンゲインを用いて関心対象の位置と関連した予測値及び共分散と関連した予測値を更新することができる。関心対象の位置と関連した予測値に対する更新値は、次の式（５）を用いて演算することができ、関心対象の位置の誤差値を表す共分散と関連した予測値に対する更新値は、次の式（６）を用いて演算することができる。
【００８４】
【数６】
2015136622.tif 000008
式（５）で、Ｙｋは、放射線画像から検出した関心対象の位置に対する測定値を表す。式（６）で、Ｉは単位行列を表す。その他の記号は上述の通りである。式（５）によって演算した更新値を関心対象の位置に対する推定値にすることができ、式（６）によって演算した更新値を、関心対象の位置の誤差値を表す共分散に対する推定値とすることができる。これによって関心対象の位置を推定し、推定値の信頼範囲を取得することが可能になる。
【００８５】
関心対象の位置が推定されると、制御部２１０は、推定された関心対象の位置に基づいて新しい関心領域を設定することができる。一実施例によれば、制御部２１０が関心対象の位置に対する推定値及び関心対象の位置の誤差値を表す共分散に対する推定値を演算した後、ユーザはそれぞれの推定値に対する補正値を入力することがある。制御部２１０は、それぞれの推定値にユーザから入力された補正値を反映し、反映結果に基づいて新しい関心領域を設定することもできる。
【００８６】
以上説明したように、新しい関心領域が設定されると、制御部２１０は、設定された新しい関心領域に基づいて放射線照射モジュール１１０の放射線照射位置及び放射線照射範囲を決定することができる。続いて、制御部２１０は、決定結果に基づき、決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲に相応する制御信号を生成することができる。例えば、制御部２１０は、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０を移動させるための制御信号を生成することもでき、照射領域調節部１３０を調節するための制御信号を生成することもできる。生成された制御信号は、放射線照射モジュール１１０、放射線検出モジュール１２０又は撮影モジュール駆動部１４０に伝達することができる。
【００８７】
放射線照射モジュール１１０、放射線検出モジュール１２０又は撮影モジュール駆動部１４０は、制御部２１０から伝達される制御信号によって制御することができる。一実施例によれば、撮影モジュール駆動部１４０は、制御信号に基づいて、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０を、制御部２１０によって決定された放射線照射位置に従って移動させることができる。他の実施例によれば、撮影モジュール駆動部１４０は、放射線照射モジュール１１０の照射範囲調節部１３０を駆動させ、制御部２１０によって決定された通りに放射線の照射位置及び放射線照射範囲を調節するようにすることもできる。放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０の移動動作と、照射範囲調節部１３０の照射範囲調節は、いずれか一方のみ行われてもよく、両方が行われてもよい。この場合、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０の移動と照射範囲調節部１３０の制御は互いに、同時に行われても、順次に行われてもよい。
【００８８】
放射線照射モジュール１１０は、制御部２１０によって決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲に基づいて被写体ｏｂに放射線を照射することができる。放射線検出モジュール１２０は、被写体ｏｂを透過した放射線を受光して電気的信号に変換することができる。画像処理部２２０は、変換された電気的信号に基づいて放射線画像を生成する。その結果、設定された関心領域に対する放射線画像を取得することが可能になる。
【００８９】
画像処理部２２０は、放射線検出部１２１から伝達される生データを用いて放射線画像を復元及び生成することができる。画像処理部２２０は、全ての領域に対する放射線画像を生成してもよく、関心領域に対する放射線画像を取得してもよい。一実施例によれば、画像処理部２２０は、あらかじめ取得した放射線画像と関心領域に対する放射線画像とを位置合わせして合成することもできる。あらかじめ取得した放射線画像は、関心領域を含む放射線画像であってよい。画像処理部２２０は、あらかじめ取得した放射線画像と関心領域に対する放射線画像からそれぞれ特徴点（ｆｅａｔｕｒｅ  ｐｏｉｎｔ）を検出し、あらかじめ取得した放射線画像と関心領域に対する放射線画像からそれぞれ検出した特徴点を互いにマッチし、全ての領域に対する放射線画像と関心領域に対する放射線画像とが位置合わせして合成されもよい。画像処理部２１０は、実施例によって、復元された放射線画像に対して後処理（ｐｏｓｔ−ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）を更に行うことができる。例えば、画像処理部２１０は、放射線画像の全部又は一部分の明度、輝度、コントラスト及び鮮鋭度を補正することもできる。画像処理部２１０は、入力部３００から入力されるユーザの指示や命令に応じて、復元された放射線画像を補正することもでき、又は、あらかじめ定義された設定に基づいて、復元された放射線画像を補正することもできる。
【００９０】
上述した制御部２１０及び画像処理部２２０はプロセッサによって具現することもできる。プロセッサは、各種の演算、処理及び記憶などを行うことができる半導体チップ及び各種回路を備えることができる。所定のプロセッサは、中央処理装置（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ；ＣＰＵ）又はマイクロプロセッサ（ｍｉｃｒｏｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）であってもよい。上述した制御部２１０及び画像処理部２２０は、単一のプロセッサによって具現してもよく、個別のプロセッサによって具現してもよい。必要によって、画像処理部２１０はグラフィック処理装置（Ｇｒａｐｈｉｃ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ；ＧＰＵ）によって具現することもできる。プロセッサ及びグラフィック処理装置は半導体チップ及び各種回路を備えることができる。
【００９１】
放射線撮影装置１は、図２に示すように、ユーザから所定の指示や命令が入力される入力部３００を更に備えることができる。一実施例によれば、入力部３００は、制御部２１０によって決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲を修正するための所定の指示を受信することもできる。入力部３００としては、例えば、キーボード、マウス、トラックボール（ｔｒａｃｋ−ｂａｌｌ）、タッチスクリーン、タッチパッド、パドル、各種レバー（ｌｅｖｅｒ）、ハンドル（ｈａｎｄｌｅ）、ジョイスチック（ｊｏｙｓｔｉｃｋ）又はその他様々な入力手段が挙げられる。入力部３００は、これら入力手段のいずれか一つにしてもよく、少なくとも２つの組み合わせにしてもよい。一実施例によれば、入力部３００を放射線撮影モジュール１００に設けることができる。例えば、入力部３００は放射線照射モジュール１１０の外装ハウジングに設けられていてもよい。他の実施例によれば、入力部３００は上述のワークステーション２００に有線又は無線で接続されていてもよい。
【００９２】
放射線撮影装置１は、図１及び図２に示すように、所定の画像を表示できるディスプレイ部４００を更に備えることもできる。ディスプレイ部４００は、図１に示すように、放射線撮影モジュール１００に設けられてもよく、ワークステーション２００に有線又は無線で接続されてもよい。
【００９３】
ディスプレイ部４００は、生成した放射線画像に加え、放射線画像に関する各種情報、放射線撮影に必要な各種情報、各種指示や命令に対するグラフィックユーザインターフェース（ｇｒａｐｈｉｃ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ；ＧＵＩ）又は表示可能な様々な情報も表示することができる。一実施例によれば、ディスプレイ部４００は、放射線画像の関心領域を表示することもできる。この場合、ディスプレイ部４００は、放射線画像の一部を所定の直線又は曲線で画定して関心領域を表示することもできる。また、ディスプレイ部４００は、新しく設定される前の関心領域に対する画像、新しく設定された関心領域、関心領域の変更内容、新しく設定された関心領域によって撮影された関心領域の放射線画像、又は位置合わせして合成された放射線画像を表示することもできる。実施例によって、ディスプレイ部４００はタッチスクリーンであってもよく、この場合、ディスプレイ部４００は、上述した入力部３００の機能を併せて行うこともできる。
【００９４】
以上、関心領域を迅速で正確に設定して追跡できる装置の一例として放射線撮影装置を説明したが、このような装置は放射線撮影装置に限定されず、関心領域を速かに追跡する必要がある様々な装置であってもよい。例えば、各種産業用ロボットなどを、関心領域を迅速で正確に設定して追跡できる装置の一例とすることもできる。
【００９５】
以下、図１７を参照して、関心領域設定方法の一実施例について説明する。以下、関心領域の設定方法であって、一例として放射線撮影装置１を用いて関心領域を設定する方法について説明する。しかし、以下に説明する関心領域設定方法は、放射線撮影装置１のみによって行われる方法に限定されず、撮影位置及び撮影範囲を同時に又は順次に調節可能な調節手段を備えた画像撮影装置にも、同様にして又は一部の変形を加えて適用することができる。
【００９６】
図１７に示す関心領域設定方法の一実施例によれば、まず、初期関心領域を設定することができる（Ｓ５００）。この場合、初期関心領域は、ユーザによって決定されてもよく、あらかじめ定義された設定に従って決定されてもよい。初期関心領域は作業の種類によって決定されてもよい。例えば、放射線撮影装置の場合、初期関心領域は、手術や診断の種類によって手動又は自動で決定されてもよい。
【００９７】
初期関心領域を設定すると、関心領域に基づいて放射線照射位置及び放射線照射範囲を決定することができる。放射線照射位置及び放射線照射範囲を決定すると、関心領域に該当する放射線画像を撮影できるように放射線撮影モジュール１００を制御することができる（Ｓ５０１）。
【００９８】
放射線撮影モジュール１００が、決定された放射線照射位置及び放射線照射範囲に従って放射線撮影を行うことができるよう、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０が移動してもよく、照射範囲調節部１３０が調節されてもよい。放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０の移動と照射範囲調節部１３０の駆動は併せて行われてもよい。この場合、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０の移動と照射範囲調節部１３０の駆動は同時に行われても、順次に行われてもよい。放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０は、撮影モジュール駆動部１４０、例えば、Ｃ−アームモジュール１４０ａによって所定の方向に直線移動又は回転移動することができる。照射範囲調節部１３０は、例えば、照射範囲調節部１３０の遮断部１３２〜１３５が一定の位置に移動することによって放射線の照射位置及び照射範囲を調節することができる。
【００９９】
放射線撮影モジュール１００が適切に制御されると、放射線撮影モジュール１００は放射線撮影を行うことができる（Ｓ５０２）。放射線撮影によって放射線画像を取得することができる。このときに取得する放射線画像は、関心領域に対する放射線画像であってよい。
【０１００】
放射線撮影段階Ｓ５０２によって取得した放射線画像をディスプレイ部４００を介してユーザに表示することができる（Ｓ５０４）。このときに表示される放射線画像は関心領域の放射線画像場合であってもよく、又は、あらかじめ撮影された放射線画像と関心領域の放射線画像とを位置合わせして合成した放射線画像であってもよい。
【０１０１】
放射線画像が表示された後、新しい関心領域を設定したり変更することが必要な場合がある。例えば、初期関心領域が、実際にユーザが要求する関心領域に相当しない場合がある。また、画像に表示される関心対象が移動して関心領域が変更されることもある。このように、設定された関心領域を修正する必要がある場合に、放射線撮影装置１は、新しい関心領域を自動的に決定して追跡することができる（Ｓ５０５、Ｓ５０３）。新しい関心領域の決定は、上述した通り、あらかじめ設定された関心領域に基づいて行うことができる。一実施例によれば、新しい関心領域は、カルマンフィルタを用いて、あらかじめ設定された関心領域に基づいて決定することができる。新しい関心領域が決定されると（Ｓ５０３）、放射線撮影モジュールの制御段階Ｓ５０１乃至放射線表示段階Ｓ５０４を繰返し行うことができる。この場合、放射線撮影モジュールの制御段階Ｓ５０１は、新しく決定された関心領域に基づいて行えばよい。言い換えれば、新しく決定された関心領域に従って放射線撮影モジュール１００が放射線撮影を行うことができるよう、放射線照射モジュール１１０及び放射線検出モジュール１２０が移動したり、照射範囲調節部１３０が調節され（Ｓ５０１）、続いて、放射線撮影Ｓ５０２及び放射線画像表示Ｓ５０４を行えばよい。
【０１０２】
以下、図１８を参照して、放射線撮影装置の制御方法の一実施例について説明する。同図の放射線撮影装置の制御方法は、カテーテルを関心対象とし、該関心領域を追跡するように放射線撮影装置を制御する方法に関する。同図に示す放射線撮影装置制御方法の一実施例によれば、まず、放射線撮影モジュール１００及び照射範囲調節部１３０を所定の領域を撮影できるように初期化し（Ｓ５１０）、初期化した放射線撮影モジュール１００及び照射範囲調節部１３０によってカテーテルに対する放射線画像を取得することができる（Ｓ５１１）。このときに取得される放射線画像は、初期化された特定関心領域に対する放射線画像であってもよく、関心領域とは無関なく、放射線撮影が可能な全領域に対する放射線画像であってもよい。放射線撮影が可能な全領域に対する放射線画像は関心領域に対する放射線画像と位置合わせして合成されて良い。必要によって、段階Ｓ５１０及び段階Ｓ５１１では、初期化された関心領域に対する放射線画像及び放射線撮影が可能な全領域に対する放射線画像の両方を取得することもできる。
【０１０３】
放射線画像を取得すると、取得した放射線画像に基づいて関心領域を自動的に設定し、設定した関心領域に基づいて放射線の照射経路である放射線の照射位置及び照射範囲を決定することができる（Ｓ５２０）。例えば、カテーテルが放射線画像上で消えた場合、カテーテルの移動方向に沿って位置を移動させたり大きさを増加させるように関心領域を設定すればよい。このような関心領域の設定は、一実施例において、あらかじめ決定された関心領域、例えば関心領域の初期値を用いて行うこともできる。より具体的には、関心領域の設定は、例えばカルマンフィルタなどのような再帰的方法に基づくアルゴリズムを用いて行うこともできる。
【０１０４】
放射線の照射経路である放射線の照射位置及び照射範囲が決定されると、放射線撮影モジュール１００を制御するか否かを決定することができる。また、制御される対象が放射線照射モジュール１１０及び照射範囲調節部１３０のいずれかであるかを決定することもできる（Ｓ５２１）。
【０１０５】
仮に、決定された放射線の照射経路に沿って放射線照射モジュール１１０を移動させながら照射範囲も調節する必要がある場合、放射線照射モジュール１１０、照射範囲調節部１３０の両方を制御することができる（Ｓ５２２）。この場合、放射線照射モジュール１１０を撮影モジュール駆動部１４０によって移動させるとともに、照射範囲調節部１３０の遮断部１３２〜１３５を移動させることによって照射範囲及び照射位置を変更することができる。
【０１０６】
仮に、図１４及び図１５に示すように、カテーテルが放射線画像上で消えたが、放射線照射モジュール１１０を移動させることなく照射範囲のみを調節するだけで足りる場合（Ｓ５２４）、照射範囲調節部１３０のみを制御することによって放射線の照射範囲及び照射位置を制御することができる。
【０１０７】
仮に、決定された放射線照射経路によっても放射線撮影モジュール１００を制御する必要がない場合は、放射線撮影モジュール１００、照射範囲調節部１３０などを制御しない。
【０１０８】
一方、実施例によって、放射線撮影モジュール１００を制御されたり又は制御されなかった後、ユーザから放射線撮影モジュール１００の制御と関連した所定の指示又は命令が入力されることがある（Ｓ５３０）。ユーザから放射線撮影モジュール１００の制御と関連した所定の指示又は命令が入力された場合、入力されたユーザの指示又は命令に応じて放射線撮影モジュール１００を制御することができる。特に、このようなユーザの指示又は命令に応じて、照射範囲調節部１３０によって調節される照射範囲及び照射位置をより精度に調節することもできる（Ｓ５３１）。ユーザから所定の指示又は命令が入力される場合に限定されず、あらかじめ定義された例外的な状況になった場合にも、放射線撮影モジュール１００は自動で制御されてもよい。
【０１０９】
上述した通り、関心領域によって決定された照射位置及び照射範囲に基づいて放射線撮影モジュール１００の制御が完了すると、すなわち、放射線照射モジュール１１０及び照射範囲調節部１３０の移動及び調節が完了すると、放射線照射モジュール１１０は被写体ｏｂに放射線を照射することができる。放射線検出モジュール１２０は、被写体ｏｂを透過した放射線を受光し、カテーテルに対する放射線画像を再び取得することができる（Ｓ５３２）。
【０１１０】
以上説明した段階Ｓ５２０乃至Ｓ５３２は、放射線撮影装置１によって自動的に行うことができる。また、上述した段階Ｓ５２０乃至Ｓ５３２は反復して行うことができる。上述した段階Ｓ５２０乃至Ｓ５３２の反復は、あらかじめ設定された周期によって行うこともできる。
【符号の説明】
【０１１１】
１        放射線撮影装置
１００    放射線撮影モジュール
１１０    放射線照射モジュール
１１１ａ  放射線照射部
１２０    放射線検出モジュール
１２１    放射線検出部
１３１    第１コリメータ
１３２    第１遮断部
１３３    第２遮断部
１３４    第３遮断部
１３５    第４遮断部
１４０ａ  Ｃ−アームモジュール
１４１    第１回転部
１４２ａ  第１フレーム
１４２ｂ  第２フレーム
１４３    第３フレーム
１４４    水平移動部
１４４ａ  レール
１４４ｂ  レール
１４４ｃ  レール
１４５    第２回転部
１６１    載置部
４００    ディスプレイ部
１１１１  管
１１１２  陰極
１１１３  フィラメント
１１１４  陽極
１１１５  ターゲット
１１２０  電源
１２１１  第２コリメータ
１２１２  放射線検出パネル
１２１３  第１電極
１２１４  半導体物質層
１２１５  平面板
１２１６  基板
１３１１  遮断板
１３１２  開口
１３１３  着座部
１３２１  遮断素子
１３２３  遮断素子駆動部
１３２４  遮断素子駆動部
１３２５  遮断素子駆動部
１３２６  遮断素子駆動部
１３３１  遮断素子
１３４１  遮断素子
１３５１  遮断素子
【図１】
2015136622.tif 000009
【図２】
2015136622.tif 000010
【図３】
2015136622.tif 000011
【図４】
2015136622.tif 000012
【図５】
2015136622.tif 000013
【図６】
2015136622.tif 000014
【図７】
2015136622.tif 000015
【図８】
2015136622.tif 000016
【図９】
2015136622.tif 000017
【図１０】
2015136622.tif 000018
【図１１】
2015136622.tif 000019
【図１２】
2015136622.tif 000020
【図１３】
2015136622.tif 000021
【図１４】
2015136622.tif 000022
【図１５】
2015136622.tif 000023
【図１６】
2015136622.tif 000024
【図１７】
2015136622.tif 000025
【図１８】
2015136622.tif 000026