(57)【要約】【課題】  既に挿入されている補償フィルタを自動制御にて外す際に、再度ハレーションが起こるのを防止するとともに、ハンチング現象の発生も防止する。【解決手段】  管電圧毎のX線減弱特性を測定したデータに基づくＸ線減弱データテーブルを準備しておき、このテーブルのデータをもとに、現在のＸ線条件と画像レベルとから、ハレーションを発生させない補償フィルタ１３の厚みをＸ線減弱計算部２７でリアルタイムに計算し、その結果にもとづき補償フィルタ制御器２６によってハレーショの発生しない位置まで補償フィルタを退避させるように制御する。  これによって、ハレーショの発生しない位置まで補償フィルタを退避させるような自動制御がより精度良く実現できる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体へＸ線を照射するＸ線管と、このＸ線管から照射され前記被検体を透過したＸ線に基づきＸ線画像を得るためのＸ線検出手段と、このＸ線検出手段に入射するＸ線量を部分的に減少させてハレーションを防止するためのフィルタ手段と、このフィルタ手段を前記Ｘ線の通過する所望の位置へ配置するためのフィルタ移動手段と
を備えるＸ線診断装置において、
予め所望のＸ線条件における前記フィルタ手段の厚みに対するＸ線透過率の変化をデータとして保存しているＸ線減弱データテーブルと、
このＸ線減弱データテーブルがもっているデータをもとに、現在のＸ線条件と画像レベルとから、前記ハレーションを発生させない前記フィルタ手段の厚みを計算する演算手段と、
既に前記Ｘ線の通過する位置に配置されている前記フィルタ手段を、この演算手段の演算結果に基づきハレーションを発生させない所望の位置へ移動させるように、前記フィルタ移動手段の駆動を制御する制御手段と
を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線診断装置に係り、特に透過Ｘ線量が部分的に過大となるために、表示画面にハレーションが起こるのを防止するための補償フィルタを備えたＸ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線を用いて被検体の心臓や血管を撮影するためのＸ線診断装置では、被検体の撮影対象部位とその周辺において、Ｘ線透過率に大きな差があると、Ｘ線透過率の大きい部位では表示画面にハレーションが起こることがある。このハレーションが起こると画面が見にくくなり診断に支障をきたすので、このような不都合を防止するために、従来からＸ線管から照射されるＸ線の照射野を形成するＸ線絞り器内に補償フィルタを備え、透視画像を見ながらハレーションの起こりそうな位置に手作業で補償フィルタを挿入して位置合わせをし、ハレーションの発生を防止していた。
【０００３】
図４はその様子を示したものである。すなわち、寝台（天板）４に載置された被検体Ｐへ向けてＸ線管１１からＸ線を照射し、透過したＸ線をＸ線検出部２で検出するものにおいて、Ｘ線絞り器１２内に補償フィルタ１３を備えておき、透視中などＸ線を照射している間に、操作者が画像を見ながら、ハレーションが起こらない最適な位置に、補償フィルタ１３を挿入するように位置合わせを行っていた。
【０００４】
しかしながら、Ｘ線を照射している検査中に手作業で補償フィルタの位置を設定するのは煩雑であり、画像情報を基にして補償フィルタの挿入を自動制御することが提案されていた。すなわち、予め所定の画像レベルをハレーションレベルとして設定しておき、設定レベルより高いレベルの領域をハレーション領域として検出し、この検出されたハレーション領域に対応させて補償フィルタを移動させるものである（例えば、特許文献１参照。）。これによって、短時間に適切な位置に補償フィルタを自動的に配置させてハレーションの発生を防止している。
【特許文献１】特開平８−２７５９３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、補償フィルタの自動制御においては、どのタイミングでどの位置に補償フィルタを挿入するか、またどのタイミングで補償フィルタを外すかの自動判別が必要となる。ハレーション位置の検出は、透視画像の画像レベルが最大値になっているかどうかなどで実現できるので、補償フィルタの自動挿入のタイミングは比較的容易に判別できる。また、Ｘ線通路のどの部分まで補償フィルタを挿入するかは、透視画像のハレーションの分布により、あらかじめ決められたアルゴリズムに従って最適な位置に制御するなどの方法がある。
【０００６】
しかし、既に挿入されている補償フィルタを外すタイミングについては、画像レベルだけでは判別ができない。なぜなら、補償フィルタを外した状態で、ハレーションが発生するかどうかは同じ画像レベルでもX線の線質などに影響されるためである。このことを考慮しないと、補償フィルタを外したときに再度ハレーションが起きてしまい、再度補償フィルタが自動挿入されるということを繰り返すようなハンチング現象が発生する可能性がある。
【０００７】
そこで本発明は、補償フィルタを外した状態ではどのような画像レベルになるかを精度良く推定できるように、管電圧毎のX線減弱特性を、各線質フィルタ毎に装置側で測定したデータに基づくテーブルを準備しておき、補償フィルタを外してもハレーションが発生しないかどうかをリアルタイムで計算させることによって、ハレーショの発生しない位置まで補償フィルタを退避させるような自動制御を、より精度良く実現できるＸ線診断装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、被検体へＸ線を照射するＸ線管と、このＸ線管から照射され前記被検体を透過したＸ線に基づきＸ線画像を得るためのＸ線検出手段と、このＸ線検出手段に入射するＸ線量を部分的に減少させてハレーションを防止するためのフィルタ手段と、このフィルタ手段を前記Ｘ線の通過する所望の位置へ配置するためのフィルタ移動手段とを備えるＸ線診断装置において、予め所望のＸ線条件における前記フィルタ手段の厚みに対するＸ線透過率の変化をデータとして保存しているＸ線減弱データテーブルと、このＸ線減弱データテーブルがもっているデータをもとに、現在のＸ線条件と画像レベルとから、前記ハレーションを発生させない前記フィルタ手段の厚みを計算する演算手段と、既に前記Ｘ線の通過する位置に配置されている前記フィルタ手段を、この演算手段の演算結果に基づきハレーションを発生させない所望の位置へ移動させるように、前記フィルタ移動手段の駆動を制御する制御手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
上記課題を解決するための手段の項にも示したとおり、本発明の特許請求の範囲に記載する請求項１に記載の発明によれば、補償フィルタを外した状態ではどのような画像レベルになるかを精度良く推定できるように、管電圧毎のX線減弱特性を、各線質フィルタ毎に装置側で測定したデータに基づくテーブルとして準備しておき、補償フィルタを外してもハレーションが発生しないかどうかをリアルタイムで計算させることによって、ハレーショの発生しない位置まで補償フィルタを退避させることが可能となり、補償フィルタの自動制御をより精度良く実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明に係るＸ線診断装置の一実施例について、図１ないし図３を参照して詳細に説明する。なおこれらの図において、同一部分には同一符号を付して示してある。
【００１１】
図１はＸ線診断装置の外観を示した図であり、先ずこの図１によりＸ線診断装置の外観構成について説明する。
【００１２】
このＸ線診断装置１００は、例えば心臓や血管など循環器系の診断に適するように構成されたもので、Ｘ線を照射するＸ線発生部１と、このＸ線発生部１から照射されたＸ線を２次元的に検出するＸ線検出部２と、Ｘ線発生部１とＸ線検出部２を対向する向きに保持する例えばＣ字形に形成された第１の保持アーム３と、これとは別にＸ線発生部１ａとＸ線検出部２ａとを対向する向きに保持する例えばＵ字形に形成された第２の保持アーム３ａと、被検体を載せる寝台４と、Ｘ線検出部２およびＸ線検出部２ａによって検出されたデータをもとに形成されたＸ線画像を表示する複数のモニタから成る表示部５と、第１の保持アーム３を支持する床に据付けられた据置形支持器６と、第２の保持アーム３ａを支持しながら天井を走行可能に設けられた天井走行形支持器６ａとを備えている。
【００１３】
次に、Ｘ線診断装置の系統図を示した図２を参照して、Ｘ線診断装置の内部構成について説明する。ただし、図１にはＸ線発生部１とＸ線検出部２およびＸ線発生部１ａとＸ線検出部２ａとから成る２系統の撮影部を備えているＸ線診断装置１００の外観が示されているが、内部構成の説明に当たっては、どちらも機能は同様なので、説明が複雑になるのを避けるために、一方のＸ線発生部１とＸ線検出部２とから成る撮影部について説明するものとする。
【００１４】
Ｘ線発生部１は、寝台（天板）４に載置された被検体Ｐに対しＸ線を照射するＸ線管１１と、このＸ線管１１から照射されたＸ線をコリメートするＸ線絞り器１２と、表示画像のハレーションを防止するためにＸ線通路の所望位置に挿入して部分的にＸ線量を減少させる補償フィルタ１３を備えている。
【００１５】
Ｘ線管１１はＸ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）から放出された電子を高電圧によって加速させてタングステン陽極に衝突させＸ線を発生させる。従って、Ｘ線管１１には、その陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生させる高電圧発生器２１が接続されている。この高電圧発生器２１は、例えばインバータ方式による８０ＫＷ乃至１００ＫＷの大出力容量を有しており、Ｘ線制御部２２によってＸ線管１１に印加する高電圧値や印加時間などのＸ線条件が制御されるものである。
【００１６】
一方、Ｘ線絞り器１２は、Ｘ線管１１と被検体Ｐの間に位置し、拡大撮影の場合には、Ｘ線管１１から放射されたＸ線ビームを拡大撮影領域のサイズに絞り込む機能を有している。また、Ｘ線絞り器１２の内部には補償フィルタ１３が設けられている。この補償フィルタ１３は、当業者には良く知られているが、例えば中心にＸ線通路となる貫通穴を有する円盤状の回転テーブルに設けられていて、その回転テーブルに設けられている移動部によってＸ線通路となる貫通穴へ向けて移動可能となっている。さらに、回転テーブル自体もＸ線絞り器１２内で回転可能に構成されている（例えば、特許文献１の図３参照。）。この補償フィルタ１３は、通常２つまたは３つ備えられていて、Ｘ線通路へ向けて所望の方向から挿入されるようになっている。
【００１７】
また、補償フィルタ１３は、Ｘ線に対して半透過する材料で形成されていて、ハレーションの発生する位置へ挿入してその部分のＸ線量を減少させるものであるが、補償フィルタ１３の端部はテーパー状に形成されていて、Ｘ線通路内に挿入した際にその端部でのＸ線量が極端に変化せず、滑らかに変化するようになっている。この補償フィルタ１３のＸ線通路内の所望の位置への挿入と挿入位置から退出させるための制御手段については後述する。
【００１８】
次に、Ｘ線検出部２は、被検体Ｐを透過したＸ線を電荷に変換して蓄積し、蓄積した電荷をＸ線画像信号として読み出す形式の平面検出器と呼ばれるものや、イメージインテンシファイアー（Ｉ．Ｉ．）によってＸ線を光に変換したものをテレビカメラで撮影する形式のものなどが使用される。
【００１９】
Ｘ線検出部２は画像処理ユニット２３に接続されている。この画像処理ユニット２３は、Ｘ線検出部２からシリアルに送られてくる画像データを保存したり、サブトラクション処理を実施したり、画像データをＴＶフォーマットに変換して映像信号を生成したりする。そして、画像処理ユニット２３で生成された映像信号は、液晶あるいはＣＲＴなどのモニタで構成される表示部５へ供給され、Ｘ線診断画像として表示される。
【００２０】
画像処理ユニット２３は、画像レベル／分布計算部２４にも接続されていて、画像処理ユニット２３で得られた画像情報を供給する。また、画像レベル／分布計算部２４には、補償フィルタ１３の現在位置を検出するフィルタ位置検出器２５が接続されていて、検出した補償フィルタ１３の位置情報が供給される。なお、補償フィルタ１３をＸ線通路の所望の位置へ挿入したり退出させたりすることを制御するために、補償フィルタ制御器２６が設けられている。
【００２１】
なお、図中に符号２７を付して示したものは、本発明の特徴的な構成要素とも言うべきＸ線減弱計算部であり、このＸ線減弱計算部２７を含めて、上述したその他の構成要素を有機的に制御するためにメモリやＣＰＵを備えたシステム制御部７と、このシステム制御部７に対して操作者が各種の指示を与えたり設定値を入力したりするためのキーボード、各種スイッチ、マウス等を備えた操作部８が設けられている。また、Ｘ線診断装置１００としては、保持アーム３や寝台（天板）４を移動させる機構部、機構部の各機構を制御する機構制御部なども設けられていて、それらはシステム制御部７の制御のもとで、回転／移動操作がなされるが、これらは本発明の説明には直接的に必要としないので、ここではそれらに関する図示と説明は省略する。
【００２２】
次に、Ｘ線減弱計算部２７の機能について、図３を参照して説明する。
【００２３】
図３はＸ線減弱曲線と呼ばれる特性図を示したものである。このＸ線減弱曲線は、補償フィルタの厚みに対する入射線量と透過線量との割合を表したものであり、横軸を補償フィルタの厚さとし、縦軸を入射線量と透過線量の比として、Ｘ線管の管電圧によってその様子がどのように変化するかを示している。なお、図３では３種の管電圧Ａ、管電圧Ｂ、管電圧Ｃについて示してあるが、各管電圧は、管電圧Ａ＜管電圧Ｂ＜管電圧Ｃの関係となっている。この図３から明らかなように、管電圧が高くなると補償フィルタのＸ線透過率が高くなることがわかる。これは、管電圧が高くなるとＸ線管１１から照射される平均Ｘ線エネルギーが高くなるためである。
【００２４】
そこで本発明では、予め使用する補償フィルタについての管電圧毎に、Ｘ線減弱曲線を求めておいて、それをＸ線減弱データテーブルとしてＸ線診断装置１００の例えばシステム制御部７のメモリに保存しておく。そして、既に補償フィルタ１３の挿入されている画像を観察していて、画像が暗くなったために補償フィルタ１３を最適位置まで退避させようとするときに、Ｘ線管１１に印加している現在の管電圧と補償フィルタ１３の厚さとから、そのときのＸ線透過率を計算し、どの程度の厚さまで補償フィルタ１３を退避させてもハレーションを起こさないかをリアルタイムに計算し、ハレーションを起こさない位置まで補償フィルタ１３を退避させようとするものであり、その計算をＸ線減弱計算部２７で行うことになる。
【００２５】
このような構成をもったＸ線診断装置１００において、補償フィルタ１３を挿入する場合と退避させる場合の動作について説明する。
【００２６】
先ず補償フィルタ１３を挿入する場合であるが、Ｘ線透視時には、画像レベル（画像の輝度レベル）が一定になるように、通常、Ｘ線診断装置１００が備えている自動輝度調整機能によって、Ｘ線条件が自動制御されて、表示部５に表示されるＸ線画像の輝度が一定に保たれるようにされている。また、画像処理ユニット２３から得られる画像情報に基づいて、画像レベル／分布計算部２４において画像レベルおよびハレーションの分布などを検出する。
【００２７】
その結果、補償フィルタ１３の挿入が必要だと判断された場合は、フィルタ位置検出器２５で検出される補償フィルタ１３の現在位置から、画像レベル／分布計算部２４で検出されたハレーションの発生位置へと、補償フィルタ制御器２６によって補償フィルタ１３を自動的に移動させる。すなわち、画像レベルおよびハレーションの分布などのデータが画像レベル／分布計算部２４からシステム制御部７へ送られるので、この情報に基づいてシステム制御部７は、補償フィルタ制御器２６に対してハレーション発生位置への補償フィルタ１３の移動を指示する。従って、指定された位置に補償フィルタ１３が挿入される。
【００２８】
ところで、補償フィルタ１３の挿入によって、必要以上に画像が暗くなったような場合は、補償フィルタ１３を最適位置まで退避させることになる。この制御が従来はうまくいかなかったので、本発明では、現在の補償フィルタ１３の厚さと現在のX線管１１に印加されている管電圧条件とから、補償フィルタ１３を外した場合の画像レベルや、ハレーションが始まる補償フィルタ１３の厚みなどを、予めシステム制御部７にテーブルとして保存されているX線条件に応じたＸ線減弱データを参照しながら、Ｘ線減弱計算部２７でリアルタイムに計算し、補償フィルタ１３を外してもハレーションが発生しないかどうか確認しながら補償フィルタ１３を移動させようとするものである。
【００２９】
すなわち、現在挿入されている補償フィルタ１３の位置との関係において、画像中の画像レベルとその分布が画像レベル／分布計算部２４によって計算され、その結果はシステム制御部７へ送られる。その結果からシステム制御部７は、補償フィルタ１３を外してもハレーションが発生しない種々の条件を推定して、その全ての条件について現在のX線条件に基づくＸ線減弱データから、補償フィルタ１３をどの厚みまで、どの方向へ移動させてもハレーションが発生しないかを確認するための計算をＸ線減弱計算部２７にさせる。そして、Ｘ線減弱計算部２７での計算結果に基づき、システム制御部７は補償フィルタ制御器２６に対して所定方向へ所定の厚さとなるまで補償フィルタ１３を退出させる指示を与える。これによって補償フィルタ１３は、画像レベルが所定レベルに回復し、かつハレーションを起こさない位置へと移動することになる。
【００３０】
このようにして、どのようなX線条件下にあっても、補償フィルタ１３がハレーション領域から外れて、再度ハレーションが発生するようなことが確実に防止できる。そして、補償フィルタの挿入、退出を自動的に繰り返す如きハンチング現象の発生も防止され、補償フィルタの自動制御の精度が極めて向上する。
【００３１】
以上詳述したように本発明によれば、補償フィルタを外した状態ではどのような画像レベルになるかを精度良く推定できるように、管電圧毎のX線減弱特性を、各線質フィルタ毎に装置側で測定したデータに基づくＸ線減弱データテーブルとして準備しておき、補償フィルタを外してもハレーションが発生しないかどうかをリアルタイムで計算させることによって、ハレーショの発生しない位置まで補償フィルタを退避させることが可能となり、補償フィルタの自動制御をより精度良く実現したＸ線診断装置が提供される。
【００３２】
なお本発明は、上述の一実施例に限定されることなく、要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することができることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係るＸ線診断装置の一実施例の外観図である。
【図２】本発明に係るＸ線診断装置の一実施例の概略構成を示したブロック図である。
【図３】本発明の作用を説明するために示したＸ線減弱曲線と呼ばれる特性図である。
【図４】Ｘ線診断装置における補償フィルタの使用状況を説明するために示した説明図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  Ｘ線発生部
２  Ｘ線検出部
３  保持アーム
４  寝台（天板）
５  表示部
６  支持器
７  システム制御部
８  操作部
１１  Ｘ線管
１２  Ｘ線絞り器
１３  補償フィルタ
２１  高電圧発生器
２２  Ｘ線制御部
２３  画像処理ユニット
２４  画像レベル／分布計算部
２５  フィルタ位置検出器
２６  補償フィルタ制御器
２７  Ｘ線減弱計算部
１００  Ｘ線診断装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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