(57)【要約】      （修正有）【課題】臨床現場で求められる撮像方法を高い自由度および露出精度で実現するX線画像診断装置を提供する。【解決手段】X線管01と、線質フィルタ02と、X線絞り03と、テーブル04と、X線検出手段05と、グリッド06と、表示手段07と、X線制御手段08とを有し、感度特性を格納するX線検出器情報格納手段09と、透視管電圧、透視管電流、透視照射時間、X線検出手段からデジタル値として出力される出力信号強度の4つのパラメータを格納する透視情報格納手段10と、撮影管電圧および管電流の2つのパラメータを設定する設定手段11と、設定された2つのパラメータ、および撮影の目標出力信号強度を格納する撮影情報格納手段12と、透視情報格納手段に格納された4つのパラメータと、格納された2つのパラメータおよび撮影の目標出力信号強度から、撮影照射時間のパラメータを算出する撮影X線条件計算手段13と、を具備する。【選択図】図６
2012217596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に照射するＸ線を発生するＸ線管と、
前記Ｘ線管と対向配置され前記被検体を透過したＸ線強度分布をデジタル値として出力するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線検出手段にて検出されたＸ線像を表示する表示手段と、
撮影領域の決定に用いられる透視のＸ線制御を行なうＸ線制御手段と、を有するＸ線画像診断装置において、
前記Ｘ線検出手段の撮影および透視モードの感度特性を格納するＸ線検出器情報格納手段と、
透視から撮影に移行する際の最終透視フレームにおける透視情報を格納する透視情報格納手段と、
撮影Ｘ線条件の撮影管電圧、撮影管電流を設定する設定手段と、
前記設定手段に設定された撮影Ｘ線条件および撮影の前記Ｘ線検出手段の目標出力信号強度を格納する撮影情報格納手段と、
前記透視情報格納手段に格納された透視情報と、前記撮影情報格納手段に格納された撮影Ｘ線条件および前記Ｘ線検出手段の撮影の目標出力信号強度から、撮影照射時間を算出
する撮影Ｘ線条件計算手段と、を具備することを特徴とするＸ線画像診断装置。
【請求項２】
前記撮影Ｘ線条件計算手段は、前記透視情報格納手段に格納されている透視管電圧および出力信号強度と、前記Ｘ線検出器情報格納手段に格納されている透視モードの感度特性から、最終透視フレームの前記Ｘ線検出手段に入射するＸ線量を算出し、
前記撮影情報格納手段に格納されている撮影管電圧および撮影の目標出力信号強度と、前記Ｘ線検出器情報格納手段に格納されている撮影モードの感度特性から、前記撮影の目標出力信号強度を得るために前記Ｘ線検出手段に入射させる必要のあるＸ線量を算出すること
を特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項３】
前記撮影Ｘ線条件計算手段は、前記最終透視フレーム時に前記Ｘ線検出手段に入射するＸ線量と、撮影の目標出力信号強度を得るために前記Ｘ線検出手段に入射させる必要のあるＸ線量、および透視Ｘ線条件と撮影Ｘ線条件の関係式を用いること
を特徴とする請求項２に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項４】
前記関係式は、管電流と照射時間の積を一定にした状態で管電圧を変えた時に前記Ｘ線検出手段より出力される出力信号強度の比率の関係を示す関数、または、それらの出力信号強度およびＸ線検出器情報格納手段に格納された感度特性から求めたＸ線検出手段へ入射する入射Ｘ線量の比率の関係を示す関数を利用すること
を特徴とする請求項３に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項５】
前記積を一定にした状態で管電圧を変えたときに前記Ｘ線検出手段より出力される出力信号強度の比率の関係を示す関数、または、それらの出力信号強度およびＸ線検出器情報格納手段に格納された感度特性から求めたＸ線検出手段へ入射する入射Ｘ線量の比率の関係を示す関数は、予め計測された有限のデータから近似された近似式であって、未計測のデータ領域においても前記近似式を用いて出力信号強度、または入射Ｘ線量の比率を導出すること
を特徴とする請求項４に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項６】
前記積を一定にした状態で管電圧を変えたときに前記Ｘ線検出手段より出力される出力信号強度の比率の関係を示す関数、または、それらの出力信号強度およびＸ線検出器情報格納手段に格納された感度特性から求めたＸ線検出手段へ入射する入射Ｘ線量の比率の関係を示す関数は、管電圧を変えると共に線質フィルタの種類に応じて定義されていること
を特徴とする請求項４または５に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項７】
前記撮影Ｘ線条件計算手段は、透視から撮影へ移行する際に前記Ｘ線管の焦点と前記Ｘ線検出手段の距離が変化した場合、定式化された前記関係式から算出された撮影Ｘ線条件に対して距離補正を行なうこと
を特徴とする請求項３に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項８】
前記撮影Ｘ線条件計算手段は、透視から撮影へ移行する際にＸ線の照射領域が変化した場合、定式化された前記関係式から算出された撮影Ｘ線条件に対して照射領域の変化量分を反映した補正を行なうこと
を特徴とする請求項３に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項９】
前記Ｘ線検出手段から出力される最終透視フレームにおける出力信号強度と、前記撮影情報格納手段に格納された撮影の目標出力信号強度は、撮像する領域内における同一の関心領域に対して算出または設定されたものであり、また、その関心領域は撮像する領域内において予め設定、もしくは手技中に設定可能であること
を特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項１０】
前記Ｘ線検出手段から出力される最終透視フレームにおける出力信号強度と、前記撮影情報格納手段に格納された撮影の目標出力信号強度は、前記関心領域内の出力信号強度の平均値、または重心もしくは中央値を用いることを特徴とする請求項９に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項１１】
前記撮影Ｘ線条件計算手段は、前記関係式から求められた撮影Ｘ線条件が、前記Ｘ線管で出力可能であるＸ線条件を上回っている場合、または、求められた撮影Ｘ線条件内の撮影照射時間が前記Ｘ線検出手段のＸ線取り込み許容時間を上回っている場合、操作者に警告を促すメッセージ、ランプ、等のトリガー信号を出すこと
を特徴とする請求項３に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項１２】
更に、前記撮影Ｘ線条件計算手段のトリガー信号に基づき、操作者に警告を促すメッセージ、ランプ、等の警告手段を具備することを特徴とする請求項１１に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項１３】
前記透視情報格納手段は、透視から撮影に移行する際の最終透視フレームにおける透視管電圧、透視管電流、透視照射時間、前記Ｘ線検出手段からデジタル値として出力される出力信号強度の４つのパラメータを格納し、
前記設定手段撮影Ｘ線条件の、撮影管電圧、撮影管電流、撮影照射時間の３つのパラメータのうち、撮影管電圧および撮影管電流の２つのパラメータを予め設定、もしくは手技中に設定し、
前記撮影情報格納手段は、前記設定手段に設定された撮影Ｘ線条件の２つのパラメータ、および撮影の前記Ｘ線検出手段の目標出力信号強度を格納し、
前記撮影Ｘ線条件計算手段は前記透視情報格納手段に格納された４つのパラメータと、前記撮影情報格納手段に格納された撮影Ｘ線条件に関係する２つのパラメータおよび前記Ｘ線検出手段の撮影の目標出力信号強度から、撮影照射時間のパラメータを算出
することを特徴とする請求項１乃至１２の何れか一項に記載のＸ線画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透視および撮影の両機能を有するX線画像診断装置に関し、特に、撮影時のX線条件を適正に制御する露出制御方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、X線検出手段として、半導体を利用した多数個のX線検出素子を縦横に配列したフラット・パネル・ディテクタ(以下、FPDと略記)が広く利用されるようになっている。FPDはイメージ・インテンシファイア(以下、I。I。と略記)と比較して軽量でかつコンパクトであり、画像に歪みを生じず、有効視野も広いという利点を有するが、構造上の理由からX線露出時間制御用の補助検出器の使用が難しく、仮に、補助検出器の使用を考えた場合、FPDの利点であったコンパクト性を犠牲にする可能性もある。
【０００３】
上記問題に対し、補助検出器を使用しないでX線露出制御を行なう技術として、例えば特許文献1が提案さている。
【０００４】
特許文献1では、透視X線条件から撮影X線条件を割り出すX線写真撮影装置が提案されている。具体的には、透視輝度自動調整機構により得られる透視管電圧は透視管電流を一定と仮定した場合、被写体厚を反映しているため、透視管電圧から被写体厚を求め、プリセットされた被写体厚に対応した撮影管電圧、撮影管電流と撮影照射時間の積(以下、mAsと略記)によって撮影を行なうというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭58-116530号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記説明した特許文献1では、次のような課題がある。
【０００７】
すなわち、透視輝度自動調整機構によって輝度としては適切に保たれている場合であっても、被写体厚が厚い時には薄い時と比較して散乱X線が多くなり、画像のコントラストが無くなる。このため操作者の手動操作により透視管電圧を下げて透視管電流を上げることによって輝度およびコントラストを適正に保つようなケースあり、臨床現場で求められる撮像方法を高い自由度および露出精度で実現できない。
【０００８】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであって、臨床現場で求められる撮像方法を高い自由度および露出精度で実現するX線画像診断装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、透視の最終フレームで前記X線検出手段へ入射するX線量と、その透視後に実施される撮影の目標出力信号強度を得るために前記X線検出手段に入射させる必要のあるX線量との比が、透視の最終フレームで前記X線検出手段へ入射するX線量を与えるのに要した透視X線条件と、その透視後に実施される撮影の目標出力信号強度を得るために前記X線検出手段に入射させる必要のあるX線量を与えるのに要する撮影X線条件との比が、所定の関係にある、ということを利用したX線画像診断装置である。但し、透視の最終フレームの撮像対象とその透視後に実施される撮影の撮像対象とは同一である。
【００１０】
図1(a)は撮像対象(被検体)に対して、α[kV]、β[mA]、γ[ms]のX線条件で撮像した際、FPDへdのX線量が入射したことを示している。そこで、FPDへ2*dのX線量を入射させるためにはX線条件をどのようにすればよいか(同図(b))、についての解法を与える。
【００１１】
すなわち、本発明では、同一撮像対象に対して、FPDへ入射するX線量とX線条件(管電圧、管電流、照射時間)の関係を明らかにして、透視から撮影へ移行する際に所定の演算で撮影X線条件を算出することを特徴とする。
【００１２】
本発明の具体的な構成は以下に示すとおりである。
【００１３】
本発明のX線画像診断装置は、被検体に照射するX線を発生するX線管と、前記X線管と対向配置され前記被検体を透過したＸ線強度分布をデジタル値として出力するX線検出手段と、前記X線検出手段にて検出されたＸ線像を表示する表示手段と、撮影領域の決定に用いられる透視のX線制御を行なうX線制御手段と、を有するX線画像診断装置において、前記X線検出手段の撮影および透視モードの感度特性を格納するX線検出器情報格納手段と、透視から撮影に移行する際の最終透視フレームにおける透視情報を格納する透視情報格納手段と、撮影X線条件の撮影管電圧、撮影管電流を設定する設定手段と、前記設定手段に設定された撮影X線条件および撮影の前記X線検出手段の目標出力信号強度を格納する撮影情報格納手段と、前記透視情報格納手段に格納された透視情報と、前記撮影情報格納手段に格納された撮影X線条件および前記X線検出手段の撮影の目標出力信号強度から、撮影照射時間を算出
する撮影X線条件計算手段と、を具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
上記実施形態の通り、臨床現場へ高い自由度および露出精度を有するX線画像診断装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が解決する問題を説明するための図。
【図２】ヒストグラムにおける“重心”を説明するための図。
【図３】FPDの感度特性を示す概略図。
【図４】FPDの出力信号強度比(被検体およびmAsを一定にした条件下で、管電圧を変化させた場合を説明する図
【図５Ａ】FPDの出力信号強度比を多項式近似し、管電圧毎の多項式における各次数の係数をまとめたグラフ。
【図５Ｂ】FPDの出力信号強度比を多項式近似し、管電圧毎の多項式における各次数の係数をまとめたグラフ。
【図５Ｃ】FPDの出力信号強度比を多項式近似し、管電圧毎の多項式における各次数の係数をまとめたグラフ。
【図５Ｄ】FPDの出力信号強度比を多項式近似し、管電圧毎の多項式における各次数の係数をまとめたグラフ。
【図６】実施形態に係るX線画像診断装置の構成を示す概略図。
【図７】実施形態1の動作を説明するフローチャート。
【図８】設定手段11部分の拡大図。
【図９】設定手段11の(図示しない)メンテナンス画面に設定する撮影管電圧および撮影管電流の設定例。
【図１０】実施形態4(mAs Auto)の際に設定する透視管電圧と撮影管電流の関係の一例。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。実施形態では、システム仕様として考えられる機能を大きく以下に示す8つに分けて説明する。
【００１７】
1)透視X線条件を手動設定、撮影X線条件を自動設定とする場合
2)透視X線条件および撮影X線条件共に自動設定(以下、Full Autoと略記)とする場合
3)透視X線条件が自動設定、撮影において、管電圧、管電流が手動設定、照射時間が自動設定(以下、Timer Autoと略記)とする場合
4)透視X線条件が自動設定、撮影において、管電圧が手動設定、管電流、照射時間が自動設定(以下、mAs Autoと略記)とする場合
5)透視から撮影へ移行する際、SIDが変化する場合
6)透視から撮影へ移行する際、線質フィルタを変える場合
7)透視から撮影へ移行する際、照射サイズを変える場合
8)j実質的にDensityを目標出力信号強度で設定する場合
尚、実施形態1〜4までは、透視から撮影へ移行する際のSIDは固定、線質フィルタ、照射サイズ、グリッド、被検体は同一とする。また、透視は被検体の部位のポジショニング等で使用し、透視から撮影へ瞬時に移行することを前提とする。
【００１８】
ここで、前記の透視から撮影へ移行する際に利用する所定の演算について詳細に説明する。
【００１９】
α[kV]を固定した条件下でβ[mA]やγ[ms]の設定変更で2*dのX線量を確保するためには、一方を固定した状態で、もう一方を2倍に設定変更することで実現可能である。すなわち、管電圧を固定した条件下で2倍のmAsとなるようなβ[mA]とγ[ms]の組み合わせに設定変更することで実現可能である。
【００２０】
次に、mAsの設定変更ではなく、管電圧の設定変更で2*dのX線量を確保することを考える。FPDへの入射X線量とmAsの関係は、一方が2倍になるともう一方も2倍に、一方が3倍になるともう一方も3倍に、というように正比例の関係にある。また、FPDへの入射X線量とFPDからの出力信号強度の関係も正比例の関係にあるため、mAsとFPDからの出力信号強度の関係も正比例の関係にある。
【００２１】
しかし、管電圧の場合はそのような関係性がないため、ある管電圧からそれとは異なる管電圧へ変更した際のFPDへの入射X線量、またはFPDからの出力信号強度の変化量について明らかにする必要がある。またその際、FPDの感度(図3における感度特性の傾き)の管電圧依存性を考慮する必要がある。尚、管電圧依存性とは、管電圧によって上記感度が変わることである。
【００２２】
以下では、説明を簡略化するため、FPDの感度特性が管電圧に依存しないものとする。
【００２３】
ある管電圧からそれとは異なる管電圧へ変更した際のFPDへの入射X線量の変化量については、FPDの感度特性を利用し、FPDからの出力信号強度から算出可能である(図3参照)。ここでは簡単のため、FPDの感度特性が管電圧に依存しないという仮定で議論しているため、管電圧を変更した際のFPDからの出力信号強度比をFPDへの入射X線量比として考えることも可能であり、出力信号強度比を求めたものを図4に示す。同図は、被検体およびmAsを固定した条件下で、ある管電圧(凡例に示す管電圧)からそれとは異なる管電圧(グラフの横軸に示す管電圧)に変更した際の出力信号強度の比を求めたものである。例えば、管電圧40[kV]から110[kV]へ変更した際の出力信号強度比は、同図から求めると28程度(28倍の出力信号強度)となる。
【００２４】
これらの特性曲線は、3次程度の多項式で精度よく近似可能であり、多項式の4つの係数(1〜3次の項および定数項に係る係数)は管電圧(凡例示す管電圧)毎に固有である。従って、図5A〜図5Dに示すように、それぞれの係数を管電圧毎にプロットすれば、管電圧の関数として各係数を定義することができる。但し、同図5A〜図5Dに示すグラフ内の数式は、各曲線の3次近似多項式を示している。尚、我々は実験を行ない、予め計測された有限のデータから上記近似多項式を求め、それらの近似多項式を用いて、予め計測された有限のデータとは異なる未計測のデータ領域においても精度よく出力信号強度比を算出することができることを確認している。従って、有限の計測データから以上の考えに基づいて算出された近似多項式を算出・利用することで管電圧変動による出力信号強度比、すなわち、管電圧変動によるFPDへの入射X線量比を求めることができる。
【００２５】
例えば、管電圧Aから管電圧Bへの変動による出力信号強度比を求める手順は、次のようになる。
【００２６】
(手順1)
被検体およびmAsを固定した条件下で、管電圧を変えながら、その際の出力信号強度を計測し、図4に示すような特性曲線を求める。併せて、管電圧(同図に示す凡例)毎に特性曲線の3次近似多項式を求める。
【００２７】
(手順2)
手順1で求めた管電圧毎の3次近似多項式から、多項式の4つの係数を図5A〜図5Dに示すように、管電圧毎にプロットし、各係数を管電圧の関数として定義する。4つの係数とは3次項、2次項、1次項、定数項を意味する。ここでは3次近似多項式で説明しているが、精度を上げるために次数を上げても良い。手順1における特性曲線の近似においても同様である。
【００２８】
(手順3)
手順2で定義した各係数の近似多項式から、管電圧Aにおける各係数を求める。これにより、管電圧Aの特性曲線が求まる。
【００２９】
(手順4)
手順3で求めた特性曲線から、管電圧Bに対応する出力信号強度比を求める。
【００３０】
以上では、FPDの感度特性が管電圧に依存しないという仮定で議論を進めたが、シンチレーターとしてCsI(TI)を使用するFPD等の感度特性は管電圧依存性があるため、厳密には、その依存性を考慮した上で管電圧変動によるFPDへの入射X線量比の関係性を明らかにする必要がある。以下に、FPDの管電圧依存性を考慮しない場合とする場合での相違点についてまとめておくと共に、これまでの議論をFPDへの入射X線量と管電圧、管電流、照射時間の関係で示す。
【００３１】
FPDの管電圧依存性を考慮する場合、上記手順1における出力信号強度の計測値から、FPDの各管電圧における感度特性を用いて入射X線量を求める。そして、図4の縦軸を“入射X線量比”として、ある管電圧(凡例に示す管電圧)からそれとは異なる管電圧(グラフの横軸に示す管電圧)に変更した際の入射X線量比の関係を求める。上記FPDの管電圧依存性を考慮しない場合と比較すると、この点のみが異なり、上記手順2と手順3の考え方は同様で、手順4で入射X線量比を求める。
【００３２】
(i)FPDの管電圧依存性を考慮しない場合
出力信号強度比と入射X線量比は等価であるため、FPDへの入射X線量比を求める際は、出力信号強度の比を採用可能である。(｛数1｝を採用)
(ii)FPDの管電圧依存性を考慮する場合
FPDの各管電圧における感度特性および出力信号強度の計測値から入射X線量を求め、管電圧変動によるFPDへの入射X線量比の関係を求める。(｛数2｝を採用)
【００３３】
【数１】
2012217596.tif 000003
【００３４】
【数２】
2012217596.tif 000004
但し、
i1   FPDへの入射X線量1
mA1  FPDへの入射X線量1を与えた際の管電流
ms1  FPDへの入射X線量1を与えた際の照射時間
i2   FPDへの入射X線量2
mA2  FPDへの入射X線量2を与えた際の管電流
ms2  FPDへの入射X線量2を与えた際の照射時間
ratiosignal    管電圧変動によるFPDの出力信号強度比(FPDの管電圧依存性を考慮しない場合)
(FPDへの入射X線量2を与えた際の管電圧から入射X線量1を与えた際の管電圧へ変えた際の出力信号強度比)
ratiodose    管電圧変動によるFPDの入射X線量比(FPDの管電圧依存性を考慮する場合)
(FPDへの入射X線量2を与えた際の管電圧から入射X線量1を与えた際の管電圧へ変えた際の入射X線量比)
である。
【００３５】
<実施形態1>
実施形態1では、特許文献1では困難であった透視X線条件を手動設定、撮影X線条件を自動設定とする場合について説明する。
【００３６】
図6は、本発明の実施形態に係るX線画像診断装置の構成を示す概略図である。
【００３７】
実施形態のX線画像診断装置は、同図に示すように、被検体MにX線を照射させるためのX線を発生するX線管01と、X線のエネルギー分布を変化させる線質フィルタ02と、X線の照射領域をコントロールするX線絞り03と、被検体Mを乗せるためX線管と対向に設置されたテーブル04と、前記X線管01より被検体Mに対してX線が照射され、その被検体Mを透過したＸ線強度分布をデジタル値として出力するX線検出手段05と、前記テーブル04と前記X線検出手段05との間に設置され、X線が被検体を透過する際に発生する散乱X線を除去するグリッド06と、SIDをある範囲で可変可能な(図示しない)SID調整手段と、前記X線検出手段05にて検出されたＸ線像を表示する表示手段07と、確定診断に用いられる画像を撮影するためのX線制御を行ない、かつ、前記確定診断に用いられる画像を撮影するにあたり、撮影領域の決定、等に用いられる透視のX線制御を行なうX線制御手段08と、撮影X線条件、すなわち、1)撮影管電圧、2)撮影管電流、3)撮影照射時間の3つのパラメータのうち、撮影管電圧および管電流の2つのパラメータをプリセット、もしくは手技中にセットする設定手段11と、を有している。
【００３８】
また、X線制御手段08は、前記X線検出手段05の撮影および透視モードの感度特性を格納するX線検出器情報格納手段09と、透視から撮影に移行する際の最終透視フレームにおける1)透視管電圧、2)透視管電流、3)透視照射時間、4)前記X線検出手段05からデジタル値として出力される出力信号強度の4つのパラメータを格納する透視情報格納手段10と、前記設定手段11に設定された撮影X線条件に関係する2つのパラメータ、および撮影の目標出力信号強度を格納する撮影情報格納手段12と、前記透視情報格納手段10に格納された4つのパラメータと、前記撮影情報格納手段12に格納された撮影X線条件に関係する2つのパラメータおよび撮影の目標出力信号強度から、所定の演算によって撮影照射時間のパラメータを算出する撮影X線条件計算手段13と、より構成されている。
【００３９】
更に、前記X線検出手段05にて検出されたデジタルX線像に対して、ノイズ低減処理、鮮鋭化処理、階調処理、等の各種画像処理を施す画像処理装置Pと、前記画像処理装置Pにて各種処理を施したデジタルデータをデジタル／アナログ変換するD/A変換器Cと、を備えている。
【００４０】
次に、本発明に係るX線画像診断装置の動作・原理について、図7を用いて説明する。
【００４１】
図7は、実施形態1の動作を説明するフローチャートである。
【００４２】
(ステップS1)
検査に先立ち、
1)X線検出手段05の撮影および透視モードの感度特性をX線検出器情報格納手段09に、
2)図9(a)および(b)に示すような撮影管電圧および撮影管電流を設定手段11の(図示しない)メンテナンス画面に、
3)撮影の目標出力信号強度を撮影情報格納手段12に、
4)請求項4に記載の出力信号強度比、または入射X線量比を撮影X線条件計算手段13に、
記憶する。1)に関しては、FPDの管電圧依存性を考慮する場合は、管電圧毎の感度特性を記憶する。3)に関しては、目標出力信号強度として、関心領域内の全ての出力信号強度の平均値、または重心(注1)、もしくは中央値を用いる。4)に関しては、予め計測された有限のデータ全てを記憶するのではなく、前記出力信号強度比、または入射X線量比の3次近似多項式の各係数を求める、管電圧毎の関数として定義された3次近似多項式の各係数(4×4=16個)のみを記憶する。出力信号強度比、または入射X線量比は、これらの係数のみから上記(手順1)〜(手順4)の流れで求めることができる。
(注1)重心とは、ヒストグラム(横軸：画素値、縦軸：画素値の頻度)の面積を2等分することを考えた場合に区切りとなる画素値を意味する(図2参照)。
【００４３】
尚、撮影管電圧は、図9に示すように、透視管電圧によって決定され、撮影管電流は、透視管電圧によって決定された撮影管電圧によって決定される。同図では、透視管電圧と撮影管電圧、撮影管電圧と撮影管電流を簡単な直線的関係で定義しているが、制御可能な範囲でこれ以外の関係を定義してもよい。また、設定手段11には、図8に示すように、X線検出手段05から出力される最終透視フレームにおける出力信号強度を算出する関心領域(以下、ROI(: Region Of Interest)と略記)を設定する。設定は、視野中においてROIとしたい座標位置を設定する。
【００４４】
(ステップS2)
検査に入る。透視にて撮影のポジショニングを行なう。尚、ここでの透視は、透視管電圧、透視管電流、透視照射時間の組合せを設定手段11(図8参照)にて操作者側で任意に変更可能としている。すなわち、透視管電圧、透視管電流、透視照射時間のうち、変更したい項目にカーソルを合わせ、「＋」ボタン、「―」ボタンで調整する。
【００４５】
(ステップS3)
透視を終了して撮影へ以降する際、最終透視フレームにおける、1)透視管電圧、2)透視管電流、3)透視照射時間、4)X線検出手段05からデジタル値として出力される出力信号強度、の4つのパラメータを透視情報格納手段10に格納する。尚、透視管電圧、透視管電流、透視照射時間の情報はX線制御手段11から、最終透視フレームにおける出力信号強度の情報はX線検出手段05から得る。
【００４６】
(ステップS4)
透視情報格納手段10に格納された最終透視フレームの出力信号強度、およびX線検出器情報格納手段09に格納された透視モードの感度特性から、最終透視フレーム時のX線検出手段05へ入射していた線量を求める。尚、FPDの管電圧依存性を考慮する場合は、最終透視フレームにおける透視管電圧に対応した透視モードの感度特性を用いて入射した線量を求める。
【００４７】
(ステップS5)
透視情報格納手段10に格納された最終透視フレームにおける透視管電圧、および設定手段11のメンテナンス画面に設定された撮影管電圧、撮影管電流から、撮影管電圧、撮影管電流を求める。
【００４８】
(ステップS6)
撮影情報格納手段12に格納された撮影の目標出力信号強度、およびX線検出器情報格納手段09に格納された撮影モードの感度特性から、撮影の目標出力信号強度を得るためにX線検出手段05へ入射させる必要のある線量を求める。尚、FPDの管電圧依存性を考慮する場合は、(ステップS5)で求めた撮影管電圧に対応した撮影モードの感度特性を用いて入射させる必要のある線量を求める。
【００４９】
(ステップS7)
撮影X線条件計算手段13にて、{数1}または{数2}に基づき、撮影照射時間を算出する。尚、同式における各変数は、計算上では以下の値が使用される。
【００５０】
また、ステップS4〜7は、撮影X線条件計算手段13にて行なわれる。
【００５１】
i1        (ステップS5)にて求められた撮影の目標出力信号強度を得るためにX線検出手段05へ入射させる必要のある線量
mA1    (ステップS6)にて求められた撮影管電流
ms1    ｛数1｝または｛数2｝に基づき、算出する対象の変数
i2    (ステップS4)にて求められた最終透視フレーム時X線検出手段05へ入射していた線量
mA2    透視情報格納手段10に格納された透視管電流
ms2    透視情報格納手段10に格納された透視照射時間
ratiosignal      透視管電圧から撮影管電圧へ変えた際の出力信号強度比(FPDの管電圧依存性を考慮しない場合)
ratiodose    透視管電圧から撮影管電圧へ変えた際の入射X線量比(FPDの管電圧依存性を考慮する場合)
但し、撮影X線条件計算手段13にて算出された撮影照射時間(ms1)がX線検出手段05のX線読み取り許容時間を上回っている場合、または、算出された撮影管電流と撮影照射時間の積がBack up mAs(注2)を上回っている場合は、撮影X線条件計算手段13から設定手段11へ信号を送り、図8に示すようX線照射条件警告ランプを点灯または点滅させ、写損を防止する。本実施形態では、警告にランプを使用した場合について記載したが、操作者に警告を促すという目的を達成可能なものであれば警告メッセージ等、手段は何でも構わない。
(注2)臨床運用上、X線管より出力可能である最大mAsを検査前にプリセットし、それ以上のmAsでX線が照射されない仕組みとなっている。一般的に、そのmAsを“Back up mAs”という。
【００５２】
(ステップS8)
撮影X線条件計算手段13にて算出された1)撮影管電圧、2)撮影管電流、3)撮影照射時間、でX線を照射できるよう、X線管01をX線制御手段08が制御する。
【００５３】
(ステップS9)
X線管01よりX線を被検体Mに照射して撮影を行なう。得られた撮影画像を表示手段07に表示する。
【００５４】
以上では、(ステップS1)にてセットされたROIに対して行なわれる場合について記載したが、請求項9に記載のように、手技中に設定手段11(図8参照)によって任意にROIはセット可能である。その際、撮影の目標出力信号強度は、その変更されたROIに対して得られるように撮影X線条件計算手段13は計算を行なう。
【００５５】
<実施形態2>
実施形態2では、Full Autoについて説明する。
【００５６】
実施形態2と実施形態1の相違点は、透視X線条件が自動設定であるか否かのみであり、実施形態1では操作者によって透視管電圧、透視管電流、透視照射時間の組合せを任意に変更可能としていたのに対し、実施形態2では透視管電圧、透視管電流、透視照射時間が全て透視像の輝度が常に一定となるように自動設定される。
【００５７】
従って、実施形態1の(ステップS1)〜(ステップS9)までのうち、(ステップS2)以外は実施形態1と同様であり、実施形態2の場合、実施形態1の(ステップS2)において透視X線条件が自動設定となる。
【００５８】
<実施形態3>
実施形態3では、Time Autoについて説明する。
【００５９】
実施形態3と実施形態1の相違点は、１) 透視X線条件が自動設定であるか否か、2)撮影X線条件の設定方法、すなわち、撮影X線条件内のパラメータのうち、撮影管電圧および管電流が操作者で任意に変更可能である点である。実施形態1では操作者によって透視管電圧、透視管電流、透視照射時間の組合せを任意に変更可能としていたのに対し、実施形態3では透視管電圧、透視管電流、透視照射時間が全て透視像の輝度が常に一定となるように自動設定される。
【００６０】
一般的に、被写体厚が同一程度であっても、部位によってX線の線質を変える、すなわち、撮影管電圧を変える場合がほとんどある。また、撮影対象が乳幼児の場合、撮影時に動く可能性もあるため、可能な限り短い撮影照射時間で撮影を行ない、撮影画像上の体動によるボケを防止したいという臨床現場の要望もある。本機能は、そのような臨床上の要求に応えたものであり、後者に対しては、撮影管電圧、または撮影管電流を高めに設定することで、撮影照射時間を短くすることができる。撮影管電圧と撮影管電流の設定は、図8に示すように設定手段11にて手動設定する。
【００６１】
従って、実施形態1の(ステップS1)〜(ステップS9)までのうち、(ステップS1)、(ステップS2)および(ステップS6)以外は実施形態1と同様であり、実施形態3の場合は、実施形態1の(ステップS1)の2)項の設定が不要、(ステップS2)において透視X線条件が自動設定、(ステップS6)が設定手段11に撮影管電圧と管電流を任意に設定する、という手順になる。
【００６２】
<実施形態4>
実施形態4では、mAs Autoについて説明する。
【００６３】
実施形態4は実施形態3と類似しており、実施形態3に対して、撮影管電流が自動設定であるか否かのみが異なる。実施形態3の場合で懸念されることとして、撮影管電圧および管電流を低く設定したことによって、撮影X線条件計算手段13にて算出された撮影照射時間がX線検出手段05のX線読み取り許容時間を上回ってしまい、透視から撮影へ移行する際にそれに対する警告ランプまたはメッセージが操作者に発せられ、撮影が一旦中断されるために、透視で被検体の部位のポジショニングを行なってもスムーズに撮影へ移行できないことが起こる点である。
【００６４】
そのような場合に、検査前に撮影照射時間がX線検出手段05のX線読み取り許容時間を上回らないよう、被写体厚を考慮して、図10に示すように透視管電圧と撮影管電流の関係を定義しておき、自動的に撮影管電流が設定されるようにすることで上記問題を回避することができる。
【００６５】
従って、実施形態1の(ステップS1)〜(ステップS9)までのうち、(ステップS1)、(ステップS2)および(ステップS6)以外は実施形態1と同様であり、実施形態4の場合は、実施形態1の(ステップS1)の2)項の設定の代わりに図10のような透視管電圧と撮影管電流の関係を定義、(ステップS2)において透視X線条件が自動設定、(ステップS6)が設定手段11に撮影管電圧を任意に設定する、という手順になる。
【００６６】
<実施形態5>
実施形態5では、透視から撮影へ移行する際、SIDが変化する場合について説明する。
【００６７】
実施形態5は、手順自体は実施形態1〜4と同様であるが、各形態において、(ステップS7)で撮影X線条件計算手段13にて算出される撮影照射時間に対して、透視から撮影へ移行する際にSIDが変化した場合、距離二乗則(注3)に基づいて補正を行なう。具体的には、｛数3｝に基づいて撮影照射時間が補正される。但し、TCorrectは距離二乗則に基づき補正された撮影照射時間、TPreは補正前の撮影照射時間、SIDRadは撮影時のSID、SIDFluoroは透視時のSIDである。尚、補正は、(図示しない)SID調整手段よりX線制御手段08がSID情報を受け取り、撮影X線条件計算手段13によって行なわれる。
【００６８】
【数３】
2012217596.tif 000005
(注3)X線の点線源から放射される放射の強度は、距離の二乗に反比例する。
【００６９】
<実施形態6>
実施形態6では、透視と撮影で線質フィルタを変える場合について説明する。
【００７０】
実施形態6は、手順自体は実施形態1〜4と同様であるが、各形態において、(ステップS7)での｛数1｝または｛数2｝に基づく計算で使用する出力信号強度比または入射X線量比(同式中のratiosignalまたはratiodose)の関係を求める際、請求項6に記載の通り、mAsを固定した状態で管電圧を変えると共に、線質フィルタを変えて得られる出力信号強度の比またはFPDへの入射X線量の比を求め、透視と撮影で線質フィルタを変える場合は事前に計測したそれらの出力信号強度比または入射X線量の比を実際の演算で使用することで対応する。
【００７１】
<実施形態7>
実施形態7では、透視から撮影へ移行する際、照射サイズを変える場合について説明する。
【００７２】
実施形態7は、手順自体は実施形態1〜4と同様であるが、各形態において、(ステップS7)で撮影X線条件計算手段13にて算出される撮影照射時間に対して、透視から撮影へ移行する際に照射サイズを変える場合において補正を行なう。
【００７３】
X線絞りの開閉によって照射サイズを変化させる場合、照射領域周辺部で発生してX線検出手段05で検出される散乱X線量が変化する。その結果、出力信号強度が変化するため、X線絞りの開閉度合いによって変化する散乱X線量の変化分を照射サイズに応じて補正する必要がある。
【００７４】
これは、ある一定のX線条件下で、照射サイズに応じてX線絞りを開閉させた時に得られるFPDからの出力信号強度比に基づいて補正を行なうことができる。例えば、装置が7x7、9x9、12x12、16x16インチの4つの照射サイズを有し、前記条件下での出力信号強度比が7x7:9x9:12x12:16x16=a:b:c:dとする。そして、実際に12x12インチでの透視下から撮影へ移行する際に9x9インチへ変更された場合、撮影X線条件計算手段13にて算出される撮影照射時間に対して、｛数4｝に基づいて撮影照射時間が補正される。但し、TCorrectは｛数4｝に基づき補正された撮影照射時間、TPreは補正前の撮影照射時間である。尚、補正は、X線絞り 03よりX線制御手段08が照射サイズ情報を受け取り、撮影X線条件計算手段13によって行なわれる。また、他の照射サイズにおいても同様の考え方で補正を行なうことができ、上記では、7x7、9x9、12x12、16x16インチとしているが、照射サイズは限定しない。
(注4)1インチ=2.54[cm]
【００７５】
【数４】
2012217596.tif 000006
<実施形態8>
実施形態8では、Densityのような役割を目標出力信号強度で設定する場合について説明する。
【００７６】
ここでいうDensityの役割について説明する。Full Autoの場合、自動設定される透視および撮影のX線条件の下限と上限は決まっている。しかし、その上限でカバーできないような被写体厚が撮像対象である場合、X線条件不足による写損を防止するために、操作者に任意に電圧を変えられるような機能が備えられている。図8の最下段に示す-3〜+3のタッチボタンがその機能を示しており、検査に先立ち、設定手段11の(図示しない)メンテナンス画面に各タッチボタンに対応する電圧ステップ幅を記憶させる。0ボタンがFull Autoで制御される管電圧に相当し、例えば、+1は0に対して何kV管電圧を上げるか、という解釈で(図示しない)メンテナンス画面に検査に先立ち設定・記憶する。
【００７７】
実施形態8では、そのDensityの役割を管電圧ではなく、目標出力信号強度で設定する。管電圧ではなく目標出力信号強度で設定することの利点は、散乱X線が多い場合、すなわち、上記のような被写体厚が厚く、それに伴って撮影管電圧が高くなっているような場合において効果的であり、目標出力信号強度を高くすることで撮影X線条件計算手段13にて算出される撮影照射時間が長くなり、写損および管電圧が高くなることによる画像のコントラスト不足を防ぐことができる。
【符号の説明】
【００７８】
M  被検体、P  画像処理装置、C  D/A変換器、01  X線管、02  線質フィルタ、03  X線絞り、04  テーブル、05  X線検出手段、06  グリッド、07  表示手段、08  X線制御手段、09  X線検出器情報格納手段、10  透視情報格納手段、11  設定手段、12  撮影情報格納手段、13  撮影X線条件計算手段
【図１】
2012217596.tif 000007
【図２】
2012217596.tif 000008
【図３】
2012217596.tif 000009
【図４】
2012217596.tif 000010
【図５Ａ】
2012217596.tif 000011
【図５Ｂ】
2012217596.tif 000012
【図５Ｃ】
2012217596.tif 000013
【図５Ｄ】
2012217596.tif 000014
【図６】
2012217596.tif 000015
【図７】
2012217596.tif 000016
【図８】
2012217596.tif 000017
【図９】
2012217596.tif 000018
【図１０】
2012217596.tif 000019