(57)【要約】【課題】Ｘ線透視装置において、低線量の透視データを用い、リアルタイムで高画質のトモシンセシス像を得る。【解決手段】本発明は、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出器が検出し、得られたデータを、透視像として得る。その間、ユーザから指示を受け付けると、Ｘ線源および検出器を相対移動させ、その間に取得した透視像に対し前処理を施し、保持する。そして、所定数保持されたタイミングで、保持された透視像に対し演算処理を施し、断層像を得る。得られた断層像は、透視像とともに表示してもよい。【選択図】  図２
2016127870.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被写体にＸ線を照射するＸ線源と、
Ｘ線を検出する検出器と、
前記Ｘ線源と前記検出器とを相対的に移動させる動作制御部と、
検出した前記Ｘ線から透視像を得る透視像取得部と、
前記透視像に対しノイズを低減する前処理を行う前処理部と、
前処理後の前記透視像を保持する保持部と、
前記保持部に保持された前記透視像に演算処理を行い、断層像を得る演算部と、を備えること
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項２】
請求項１記載のＸ線透視装置であって、
前記透視像および前記断層像を表示する表示装置をさらに備えること
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項３】
請求項１記載のＸ線透視装置であって、
前記保持部は、前記動作制御部が前記Ｘ線源と前記検出器とを移動させている間に得た前記透視像を保持すること
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項４】
請求項１記載のＸ線透視装置であって、
前記演算部は、前記動作制御部が前記Ｘ線源と前記検出器とを移動させている間、予め定めた数の透視像が前記保持部に保持される毎に、前記演算処理を行うこと
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項５】
請求項１記載のＸ線透視装置であって、
前記動作制御部は、ユーザからの指示に従って、前記Ｘ線源と前記検出器とを移動させること
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項６】
請求項１記載のＸ線透視装置であって、
前記動作制御部は、Ｘ線の照射が開始されると、前記Ｘ線源と前記検出器とを移動させること
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項７】
請求項１記載のＸ線透視装置であって、
前記前処理部は、前記動作制御部が前記Ｘ線源と前記検出器とを移動させている間に取得された前記透視像に対し、前記前処理を行うこと
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項８】
請求項１記載のＸ線透視装置であって、
前記前処理部は、前記透視像を取得する毎に、当該透視像に対し、前記前処理を行うこと
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項９】
請求項１記載のＸ線透視装置であって、
前記前処理は、平滑化処理であること
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項１０】
請求項９記載のＸ線透視装置であって、
前記前処理部は、前記透視像内の構造領域とその他の領域とを判別し、前記その他の領域に対してのみ前記平滑化処理を行うこと
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項１１】
請求項１記載のＸ線透視装置であって、
前記演算処理は、加算処理、シフト加算処理およびフィルタ補正逆投影処理のいずれかであること
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項１２】
請求項１記載のＸ線透視装置であって、
前記Ｘ線源と前記検出器とを移動させる範囲および移動速度の少なくとも一方の設定をユーザから受け付ける入力装置をさらに備えること
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項１３】
請求項１２記載のＸ線透視装置であって、
前記透視像取得部は、前記設定をユーザから受け付けると、前記透視像を取得する時間間隔を当該設定に応じて変更すること
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項１４】
請求項１記載のＸ線透視装置であって、
前記動作制御部は、前記Ｘ線源と前記検出器とを、平行移動または回転移動させること
を特徴とするＸ線透視装置。
【請求項１５】
請求項２記載のＸ線透視装置であって、
前記表示装置は、前記透視像および１以上の前記断層像を並べて表示すること
を特徴とするＸ線透視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線透視技術に関し、特に、断層像（トモシンセシス像）生成技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線源と２次元Ｘ線検出器とを対向して配置し、相対的に移動させてＸ線撮像を行うＸ線透視装置がある。このようなＸ線透視装置において、被検体に対する異なるビュー角度で取得した一連の撮像データに対し加算処理あるいは再構成処理を行うことにより、断層像（トモシンセシス像）を得るトモシンセシス撮像技術がある。継続的に撮像する際に取得される、低線量の透視データを用いて断層像を得る技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１９９０６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トモシンセシス撮像では、上記のように複数の撮像データに対し、加算処理または再構成処理を行うため、ノイズの少ない撮像データが望ましい。従って、低線量の透視データをそのまま用いると、ＳＮ比の悪い低画質の画像となる。また、撮像データのＳＮ比を向上させようとする場合、高線量で撮像データを取得したり、検出器での読出し速度を遅くしたりする必要がある。
【０００５】
高線量の撮像データを取得するためには、透視データ取得時とは別の、高線量でデータを取得するモードを用意し、トモシンセシス撮像時はそのモードに切り替える必要がある。従って、リアルタイムで断層像を取得することができない。また、読出し速度を遅くすると、撮像時間が長引く。一方、撮像時間を臨床に適する程度に短縮すると撮像ピッチが荒くなり、その結果、断層像にリップルアーチファクトが出現し、画質が低下する。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、Ｘ線透視装置において、低線量の透視データを用い、リアルタイムで高画質のトモシンセシス像を得る技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、Ｘ線源から照射されたＸ線を検出器が検出し、得られたデータを、透視像として得る。その間、ユーザから指示を受け付けると、Ｘ線源および検出器を相対移動させ、その間に取得した透視像に対し前処理を施し、保持する。そして、所定数保持されたタイミングで、保持された透視像に対し演算処理を施し、断層像を得る。得られた断層像は、透視像とともに表示してもよい。
【０００８】
具体的には、被写体にＸ線を照射するＸ線源と、Ｘ線を検出する検出器と、前記Ｘ線源と前記検出器とを相対的に移動させる動作制御部と、前記検出したＸ線から透視像を得る透視像取得部と、前記透視像に対しノイズを低減する前処理を行う前処理部と、前記透視像を保持する保持部と、前記前処理後の前記透視像に演算処理を行い、断層像を得る演算部と、を備えることを特徴とするＸ線透視装置を提供する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、Ｘ線透視装置において、低線量の透視データを用い、リアルタイムで高画質のトモシンセシス像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態のＸ線透視装置の概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態の制御装置の機能ブロック図である。
【図３】本発明の実施形態の入力装置の一例を説明するための説明図である。
【図４】本発明の実施形態の構造特定処理を説明するための説明図である。
【図５】（ａ）は、本発明の実施形態の加算法を説明するための説明図であり、（ｂ）は、本発明の実施形態のシフト加算法を説明するための説明図である。
【図６】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態の表示装置を説明するための説明図である。本発明の補正処理の説明図である。
【図７】本発明の実施形態の計測処理の流れを説明するための説明図である。
【図８】本発明の実施形態の計測処理のフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態の計測処理の変形例のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態の計測処理の変形例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を適用する実施形態について説明する。以下、本発明の実施形態を説明するための全図において、特に断らない限り、基本的に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。
【００１２】
本実施形態では、低線量の照射で、透視像とトモシンセシス像（断層像）とを得る。これを実現するＸ線透視装置の概略構成図を図１（ａ）〜（ｃ）に例示する。本実施形態のＸ線透視装置１１０、１２０、１３０は、被写体にＸ線を照射するＸ線源１０１を備えるＸ線管１００と、Ｘ線を検出する検出器１０２と、制御装置１０３と、アーム１０８と、移動装置１０９と、を備える。図中１０５は、被写体１０４を搭載する寝台である。Ｘ線管１００内のＸ線源１０１と、検出器１０２とは、アーム１０８によって移動装置１０９に接続される。
【００１３】
図１（ａ）および図１（ｃ）に示すＸ線透視装置１１０、１３０では、アーム１０８はＣ字型の形状をしており、Ｘ線源１０１と検出器１０２とは紙面上の回転軸１０６を中心として円軌道上を回転移動する。なお、図１（ａ）および（ｃ）のＸ線透視装置１１０および１３０において、アームの形状は、Ｃ字型に限られない。Ｕ字型、コ字型であってもよい。
【００１４】
図１（ｂ）に示すＸ線透視装置１２０では、Ｘ線源１０１と検出器１０２とは各々、別のアーム１０８に設置される。Ｘ線透視装置１２０では、Ｘ線源１０１と検出器１０２とは、平行移動、回転移動、回転及び平行移動を行う。例えば、Ｘ線源１０１と検出器１０２とは寝台１０５あるいは床面に平行に、紙面に垂直な方向に移動する。あるいは、紙面上の回転軸１０６を中心として円軌道上を移動する。あるいは、Ｘ線源１０１は寝台１０５あるいは床面に平行に紙面に垂直な方向に移動し、検出器１０２は紙面上の回転軸１０６を中心として円軌道上を移動する。あるいは、Ｘ線源１０１は紙面上の回転軸１０６を中心として円軌道上を移動し、検出器１０２は寝台１０５あるいは床面に平行に紙面に垂直な方向に移動する。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）に示すＸ線透視装置１１０および１２０では、被写体１０４は、その体軸が回転軸１０６に直交するよう配置される。このため、回転可能な角度範囲は１８０度より狭くなる。一方、図１（ｃ）に示すＸ線透視装置１３０では、被写体１０４は、その体軸が回転軸１０６に平行に配置される。従って、回転可能な角度範囲が広がり、断面像の画質が向上する。また、被写体１０４の側面をＸ線源１０１および検出器１０２が回転することが可能となり、被写体１０４の側面から見た透視像が得られるため、側面方向から見た良好な断面像を得ることができる。
【００１６】
なお、被写体１０４の体軸と回転軸１０６との位置関係は様々に考えられる。また、寝台１０５とＸ線源１０１および検出器１０２との距離も、図１（ａ）〜（ｃ）に示す距離より近接させてもよい。また、Ｘ線源１０１と検出器１０２とは異なる円軌道を移動するよう構成してもよい。さらに、Ｘ線透視装置の外形は、図１（ａ）〜（ｃ）に示すものに限られない。また、Ｘ線源１０１と検出器１０２とは、回転、平行移動に限らず、どのような軌道上を移動してもよい。
【００１７】
各Ｘ線透視装置１１０、１２０、１３０において、Ｘ線源１０１におけるＸ線発生や、検出器１０２におけるＸ線の検出、Ｘ線源１０１および検出器１０２の移動の制御は、制御装置１０３において行われる。例えば、制御装置１０３は、計測開始の指示を受け付けると、Ｘ線源１０１からパルスＸ線を照射させる。同時に、検出器１０２を制御し、パルスＸ線に同期してＸ線を検出させる。そして、検出器１０２により検出されたＸ線を、強度に応じた電気信号に変換して計測象を得、透視像を得る。このとき、パルスＸ線の強度は、継続的に被写体１０４に照射しても害のない程度の低線量とする。本実施形態の制御装置１０３は、さらに、透視像に対する各種の処理（画像処理）を行う。
【００１８】
なお、図１（ａ）〜（ｃ）には示していないが、制御装置１０３には、表示装置、記憶装置、入力装置が接続される。
【００１９】
検出器１０２には２次元検出器を用いる。本実施形態では、１次元検出器を並べて多列化したものも２次元検出器に含める。２次元検出器としては、平面型Ｘ線検出器、Ｘ線イメージインテンシファイアとＣＣＤカメラの組み合わせ、イメージングプレート、ＣＣＤ検出器、固体検出器等がある。平面型Ｘ線検出器としては、アモルファスシリコンフォトダイオードとＴＦＴを一対としてこれを正方マトリックス上に配置し、これと蛍光板を直接組み合わせたもの等がある。検出器にフィルムを用い、これをフィルムデジタイザーで読み出して計測像を得てもよい。
【００２０】
なお、上述のように、Ｘ線源１０１と検出器１０２とは、上記の軌道に限らず、どのような軌道上を移動してもよい。その場合、制御装置１０３において、Ｘ線源１０１と検出器１０２の軌道を、平行移動時の軌道、あるいは、同心円の軌道に補正する処理を行い、後述の加算処理あるいは再構成処理といった断層像を得るための演算処理を行う。これにより、様々な軌道で撮像された画像を用いて、トモシンセシス像の取得が可能となる。
【００２１】
本実施形態では、上述のように、低線量で、透視像とトモシンセシス像とを得る。このため、本実施形態では、低線量で取得した透視像に対し、前処理を施し、ノイズを低減する。ノイズが低減された透視像を用い、断層像（トモシンセシス像）を生成する。これにより、低線量であっても、画質のよいトモシンセシス像を実現する。
【００２２】
これを実現する本実施形態の制御装置１０３の機能を説明する。図２は、本実施形態の制御装置１０３の機能ブロック図である。なお、制御装置１０３には、入力装置３１０、記憶装置３２０、表示装置３３０が接続される。表示装置３３０は、制御装置１０３が生成した各種の画像、データを表示する。記憶装置３２０は、制御装置１０３が生成した各種の画像、データを格納する。また、入力装置３１０は、制御装置１０３に対するユーザからの指示を受け付ける。なお、入力装置３１０は、表示装置３３０が兼用してもよい。
【００２３】
本実施形態の制御装置１０３は、Ｘ線源１０１からパルスＸ線を照射させ、検出器１０２でパルスＸ線に同期してＸ線を検出させる計測制御部３０１と、Ｘ線源１０１と検出器１０２とを相対的に移動させる動作制御部３０２と、検出器１０２で検出したＸ線から透視像を得る透視像取得部３０３と、透視像に対し、ノイズを低減する前処理を施す前処理部３０４と、透視像を透視像保持部３２１に保持する保持部３０５と、前処理後の透視像に演算処理を行い、断層像を得る演算部３０６と、透視像および断層像を表示装置３３０に表示する表示制御部３０７と、を備える。
【００２４】
制御装置１０３の各部は、制御装置１０３が備えるＣＰＵが、記憶装置３２０に予め保持するプログラムを、メモリにロードし、実行することにより実現される。また、透視像保持部３２１は、記憶装置３２０に構築される。
【００２５】
計測制御部３０１は、入力装置３１０を介して、ユーザから計測開始の指示を受け付けると、終了の指示を受け付けるまで、Ｘ線源１０１にパルスＸ線を照射させる。同時に、パルスＸ線に同期して検出器１０２にＸ線を検出させる。
【００２６】
透視像取得部３０３は、検出器１０２が検出したＸ線を、所定期間毎に強度に応じた電気信号に変換し、計測像を得、感度補正等を施し、透視像を得る。透視像取得部３０３が透視像を取得するタイミングは、フレームレートｆとして、予め定められる。すなわち、１／ｆ秒毎に、透視像を取得する。フレームレートｆは、ユーザが入力装置３１０を介して設定可能なように構成してもよい。
【００２７】
動作制御部３０２は、入力装置３１０を介して、ユーザから断層像（トモシンセシス像）取得指示を受け付けると、終了の指示を受け付けるまで、Ｘ線源１０１と検出器１０２とからなる計測系を移動動作させる。具体的には、移動装置１０９に指示を与え、Ｘ線源１０１と検出器１０２とを相対的に移動させる。Ｘ線源１０１と検出器１０２との移動範囲（移動角度）および移動速度は、予め定められる。または、移動範囲および移動速度は、ユーザから入力装置３１０を介して設定されるよう構成してもよい。
【００２８】
本実施形態では、断層像を取得する撮像をトモシンセシス撮像と呼ぶ。また、透視像を取得する撮像を、透視撮像と呼ぶ。制御装置１０３は、ユーザから計測開始の指示を受けてから、計測終了の指示を受けるまでの間は、透視撮像を実施し、その間、ユーザから断層像取得指示を受け付けてから、同終了の指示を受け付けるまでの間は、透視撮像とトモシンセシス撮像との両方を並行して実施する。
【００２９】
ここで、ユーザが指示を行う入力装置３１０の概要を説明する。一般にＸ線透視装置では制御卓と呼ばれる。図３は、本実施形態の入力装置３１０の一例を説明するための説明図である。入力装置３１０は、ユーザから計測開始（透視撮像開始）および終了の指示を受け付ける撮像ボタン３１１と、トモシンセシス撮像開始および終了の指示を受け付ける切替スイッチ３１２と、を備える。切替スイッチ３１２は、ボタン、レバー、フットボタンなどとする。また、撮像ボタン３１１および切替スイッチ３１２は、表示装置３３０がタッチパネルを備え、タッチパネル上のアイコンであってもよい。
【００３０】
前処理部３０４は、透視像取得部３０３が取得した透視像に対し、ノイズを低減するノイズ低減処理を前処理として施す。本実施形態では、動作制御部３０２が計測系を移動させている間に取得した透視像に対し、前処理を行う。前処理として行うノイズ低減処理としては、例えば、平滑化処理を行う。平滑化処理は、各種の公知の平滑化処理を用いることができる。本実施形態では、撮像対象が被写体１０４内部の領域であり、得られる透視像には血管などの構造部分と、臓器といった平坦な部分とが含まれる。本実施形態の前処理では、透視像内の構造領域とその他の領域とを判別し、その他の領域（透視像の中の平坦な領域）に対してのみ平滑化処理を行い、ランダムノイズを除去する。
【００３１】
構造の抽出には、エッジ抽出処理を用いる。例えば、透視像に微分フィルタを適用し、構造を抽出する。そして、構造以外の領域に対し、平滑化処理を行う。平滑化処理として、例えば、平均化フィルタを用いた平均処理、重み付けをした加算平均フィルタを用いた加算平均処理などを行う。
【００３２】
平滑化処理は、空間方向でなく時間方向に行ってもよい。両方向に行ってもよい。時間方向に行う場合は、直前または直後に取得された透視像との間で差分を取ることにより、構造領域およびその他の領域を特定する。図４は、時間方向に差分を取り、構造領域およびその他の領域を特定する場合の処理を説明するための図である。
【００３３】
時刻ｔ０で透視像４１０を取得し、その後Δｔ毎に透視像４１０が取得されるものとする。時刻ｔ０+Δｔに透視像４１０を取得すると、前処理部３０４は、時刻ｔ０で取得され、透視像保持部３２１に保持された透視像４１０との間で差分処理を行い、差分像４１１を得る。なお、透視像保持部３２１に保持される、時刻ｔ０に取得された透視像４１０は、前処理後の透視像である。そして、差分値が所定の閾値以下の画素領域、すなわち、差分像で変化が小さく、動きの少ない領域をその他の領域４２１とし、差分値が所定の閾値より大きい領域は、特徴的な構造があると考え、構造領域４２２と判別する。そして、その他の領域について、平滑化処理を行う。具体的には、その他の領域４２１内の各画素値について、直前または直後の透視像との間で画素値毎に加算平均を算出する。なお、構造領域４２２内の各画素については、そのままの値とする。
【００３４】
直前に取得された透視像４１０は、透視像保持部３２１に保持されているものを用いる。また、直後に取得された透視像４１０との間で差分を取る場合、一旦透視像保持部３２１に保持し、次の透視像４１０が透視像保持部３２１に保持された時点で、処理を行う。
【００３５】
保持部３０５は、動作制御部がＸ線源１０１と検出器１０２とを移動させている間、透視像を保持する。すなわち、保持部３０５は、トモシンセシス撮像中、透視像取得部３０３が透視像を得る毎に、前処理後の透視像を記憶装置３２０の透視像保持部３２１に記憶する。このとき、計測系の移動範囲および移動速度と、Ｘ線源１０１の位置情報と、に対応づけて記憶する。Ｘ線源１０１の位置情報には、計測角度を用いる。計測角度は、例えば、Ｘ線源１０１と検出器１０２とを結ぶ直線群の交点を原点とし、寝台１０５に直交する線上にＸ線源１０１および検出器１０２が存在する際のＸ線源１０１の位置を０度とする座標系で定義する。
【００３６】
演算部３０６は、トモシンセシス撮像時に保持部３０５に保持された、前処理後の透視像を用い、トモシンセシス像（断層像）を算出する。断層像の算出には、加算法、シフト加算法、フィルタ補正逆投影法などの演算処理を用いる。
【００３７】
ここで、図５（ａ）および図５（ｂ）を用い、トモシンセシス撮像時の、加算法の原理を説明する。例えば、図１（ｂ）に示すＸ線透視装置１２０を用いる場合、一般に、トモシンセシス撮像時は、Ｘ線源１０１と検出器１０２とを、寝台１０５に平行に、互いに反対方向に同期的に移動させる。そして、各検出器１０２の位置で検出した透視像を加算し、断層像を得る。この手法を加算法と呼ぶ。
【００３８】
図５（ａ）に示すように、Ｘ線源１０１と検出器１０２とを反対方向に移動させると、移動方向に平行な一面９１０においてのみ焦点が合い、他の面では焦点が合わない。得られた透視像を加算すると、焦点の合わない面の構造はぼけて見えなくなり、焦点の合う面にある構造だけが強調される。これにより、焦点の合う位置（断面９１０）の断面像（断層像）が得られる。
【００３９】
なお、トモシンセシス撮像では、Ｘ線源１０１と検出器１０２の移動速度を変えることにより、焦点の合う面９１０の位置を変えることができる。また、検出器１０２にフラットパネル検出器を用いると、移動速度の代わりに、加算する際に検出器１０２の素子位置をシフトすることによって、焦点に合う面９１０の位置を任意に変えることができる。
【００４０】
例えば、図５（ａ）に示すように、移動方向に３つの検出素子を持つフラットパネル検出器を想定する。中央の検出素子へのＸ線ビームを実線で、左端の検出素子へのＸ線ビームを点線で示す。各Ｘ線ビームは実線で示した面９１０上で焦点を結ぶ。得られた透視像を加算すると、面９１０の断面像が得られる。
【００４１】
なお、図５（ｂ）に示すように、加算時の素子位置をシフトさせるシフト加算法と呼ばれる手法もある。シフト加算法では、検出器１０２が左側に位置する状態で得た透視像では左端の素子の値を、検出器１０２が中央に位置する状態で得た透視像では中央の素子の値を、検出器１０２が右側に位置する状態で得た透視像では右端の素子の値を加算する。加算する各素子へのＸ線ビームは、実線で示した面９２０上で焦点を結ぶ。このように、加算時の素子位置をシフトさせることにより、図５（ａ）に示す加算法で焦点を結ぶ面９１０とは異なる位置の断面像（断層像）を得ることができる。
【００４２】
なお、断層像を得る演算に、加算法およびシフト加算法を用いる場合、計測系（Ｘ線源１０１および検出器１０２は平行軌道を移動する必要がある。図１（ｂ）に示すＸ線透視装置１２０のように、計測系が平行移動する装置の場合、得られた透視像をそのまま用いる。一方、図１（ａ）および図１（ｃ）に示すＸ線透視装置１１０および１３０のように、計測系が回転移動する装置の場合、得られた透視像を、幾何学的変換処理により、平行軌道時の検出位置で検出された透視像に変換する。
【００４３】
演算処理に加算法およびシフト加算法を用いることにより、高速に断層像を取得できる。
【００４４】
次に、フィルタ補正逆投影法の原理を説明する。フィルタ補正逆投影法では、計測系は、同心円軌道を回転するものとする。すなわち、計測系を回転させ、所定の計測角度毎に透視像を得、各計測角度で得た透視像に対し、再構成処理を行い、再構成像として断層像を得る。再構成処理は、各計測角度で得た透視像に再構成フィルタをかけた上で、加算処理を行うものである。フィルタ補正逆投影法によれば、再構成像上の任意の画素を通るＸ線ビームが入射する素子の値を加算すると、全ての角度の透視像に映っている構造は焦点が合うため強調され、一部の角度の透視像にのみ映っている構造は焦点が合わないためぼけて見えなくなる。これにより、所望の断面の断層像を得ることができる。
【００４５】
なお、演算処理にフィルタ補正逆投影法を用いることにより、ボケが少なく、コントラストの高い断層像を取得できる。ただし、フィルタ補正逆投影法は、計測系が回転軌道を移動するＸ線透視装置により得られた透視像に対して適用可能である。計測系が平行軌道を移動するＸ線透視装置で得た透視像に対しては、幾何学的変換処理により、回転軌道上の検出位置で検出された透視像に変換する。
【００４６】
なお、加算法、シフト加算法、フィルタ補正逆投影法、いずれの手法で断層像を作成する場合であっても、異なる計測角度で取得した所定数の透視像が必要である。演算部３０６は、動作制御部３０２がＸ線源１０１と検出器１０２とを移動させている間、予め定めた数の透視像が前記保持部に保持される毎に、演算処理を行う。本実施形態では、演算部３０６は、異なる計測角度で取得した所定数の透視像が透視像保持部３２１に保持されたことを確認後、演算処理を行う。上述のように透視像保持部３２１には、計測角度に対応づけて透視像が保持される。従って、例えば、予め設定された計測系の移動範囲の全計測角度の透視像が保持された場合、演算部３０６は、演算処理を開始する。
【００４７】
表示制御部３０７は、得られた透視像および断層像の少なくとも一方を表示装置３３０に表示する。本実施形態では、透視撮像時は、取得した透視像を、リアルタイムで表示装置３３０に表示する。一方、トモシンセシス撮像時は、透視像と断層像とを並列表示する。または、ユーザからの指示に従って、断層像のみ表示したり、透視像と断層像とを重複表示したりする。
【００４８】
本実施形態の表示制御部３０７による、表示例を図６（ａ）および図６（ｂ）に示す。表示装置３３０は、画像表示領域２００を備える。図６（ａ）に示すように、画像表示領域２００は、第一の表示領域２１０および第二の表示領域２２０を備える。例えば、透視撮像時に、第一の表示領域２１０および第二の表示領域２２０のいずれか一方にのみ透視像を表示する。一方、トモシンセシス撮像時は、第一の表示領域２１０および第二の表示領域２２０のいずれ一方に透視像を表示し、他方に断層像を表示する。
【００４９】
また、複数断面の断層像を取得し、いずれか一方の領域に透視像および１つの断層像を重畳した画像を表示し、他方の領域に、他断面の断層像を表示するよう構成してもよい。このとき、他方の領域に表示する断層像を、透視像と重畳表示する断層像とは異なる方向の断面の断層像としてもよい。
【００５０】
また、表示装置３３０は、表示変更指示ボタン２３０をさらに備えてもよい。表示制御部３０７は、表示変更指示ボタン２３０により画像表示領域２００の表示レイアウトの変更を受け付ける。例えば、図６（ａ）のように、２つの表示領域２１０、２２０を並列表示するレイアウトと、図６（ｂ）のように、１つの表示領域２１０のみのレイアウトとの間で変更可能とする。
【００５１】
例えば、透視撮像時は、図６（ｂ）のような１つの表示領域２１０のレイアウトで透視像を表示し、トモシンセシス撮像時は、図６（ａ）のように、２つの表示領域２１０、２２０を備えるレイアウトで透視像と断層像とを並列表示等してもよい。また、トモシンセシス撮像時であっても、必要に応じて、１つの表示領域２１０のみのレイアウトを用い、断層像のみ表示してもよい。
【００５２】
次に、本実施形態の計測処理の流れを説明する。まず、図７を用いて概略を説明する。計測開始の指示を受け付けると、計測制御部３０１がＸ線の照射および検出を開始し、透視撮像を開始する。透視撮像では、透視像取得部３０３がフレームレートｆで定められたタイミングで透視像を取得し、表示制御部３０７が表示装置３３０に表示する。これを、計測終了の指示を受け付けるまで実行する。図７では、透視像を取得し、表示（更新）するタイミングを黒丸で示す。
【００５３】
この間、トモシンセシス撮像開始の指示を受け付けると、動作制御部３０２は、計測系を移動動作させる。また、前処理部３０４は、透視像取得部３０３が透視像を取得する毎に、取得した透視像に前処理を施す。そして、保持部３０５が前処理後の透視像を透視像保持部３２１に保持する。演算部３０６は、所定数の透視像が保持されると、演算処理を行い、断層像を生成する。表示制御部３０７は、新たに透視像が取得される毎に第一の表示領域２１０に表示する透視像を更新し、新たに断層像が取得される毎に第二の表示領域２２０に表示する断層像を更新する。図７では、断層像が算出され、表示（更新）されるタイミングを黒三角で示す。ここでは、４枚の透視像から断層像を算出する場合を例示する。なお、この間も、計測制御部３０１および透視像取得部３０３は、上記処理を継続する。
【００５４】
なお、トモシンセシス撮像は、透視撮像中、何度でも実行できる。
【００５５】
図８は、本実施形態の撮像処理の処置フローである。本処理は、ユーザから計測開始の指示を受け付けることにより、開始する。上述のように、本実施形態では、ユーザからトモシンセシス撮像の指示を受け付けると、透視撮像を実行した状態で、トモシンセシス撮像も実行する。
【００５６】
計測制御部３０１は、計測系を作動させ、計測を開始する（ステップＳ１００１）。ここでは、Ｘ線源１０１からパルスＸ線の照射を開始させ、検出器１０２でパルスＸ線に同期してＸ線を検出させる。次に、動作制御部３０２は、トモシンセシス撮像開始の指示（ＴＯＭＯ開始）を受け付けたか否かを判別する（ステップＳ１００２）。
【００５７】
ステップＳ１００２において、受け付けていない場合は、透視像取得部３０３は、検出器１０２が検出したＸ線から透視像を得る（ステップＳ１００３）。そして、表示制御部３０７は、透視像を表示装置３３０の画像表示領域２００に表示する（ステップＳ１００４）。なお、先に透視像が表示されている場合は、新たな透視像に表示を更新する。その後、計測制御部３０１は、計測終了の指示を受け付けたか否かを判別し（ステップＳ１００５）、受け付けている場合は、Ｘ線の照射および検出を終了し、計測を終了する。一方、受け付けていない場合は、ステップＳ１００２に戻る。
【００５８】
ステップＳ１００２において、トモシンセシス撮像開始の指示を受け付けた場合、動作制御部３０２は、計測系に移動動作を開始させる（ステップＳ１００６）。そして、透視像取得部３０３は、検出器１０２が検出したＸ線から透視像を得る（ステップＳ１００７）。表示制御部３０７は、透視像を表示装置３３０の第一の表示領域２１０に表示する（ステップＳ１００８）。先に透視像が表示されている場合は、ここで取得した新たな透視像に表示を更新する。
【００５９】
前処理部３０４は、取得した透視像に対し、前処理を行う（ステップＳ１００９）。ここでは、直前に保持部３０５に保持された透視像との間で、時間方向に平滑化処理を行っても良い。この場合、差分により構造領域を特定し、その他の領域に対し、平滑化処理を行う。なお、１枚の透視像内で、微分フィルタなどの手段により構造を抽出し、空間的に平滑化処理を行ってもよい。
【００６０】
保持部３０５は、前処理後の透視像を透視像保持部３２１に保持する（ステップＳ１００９）。このとき、透視像を取得した時点のＸ線源１０１の位置情報に対応づけて保持する。
【００６１】
演算部３０６は、所定数の透視像が保持部３０５に保持されたか否かを判別する（ステップＳ１０１１）。判別は枚数で行ってもよいし、Ｘ線源１０１が予め定めた移動範囲全体を移動したか否かにより行ってもよい。保持されていない場合は、ステップＳ１００７へもどり、処理を繰り返す。
【００６２】
一方、保持されている場合は、演算部３０６が、保持部３０５に保持された透視像に対し、演算処理を行い、断層像（トモシンセシス像）を算出する（ステップＳ１０１２）。演算処理は、加算処理、シフト加算処理、再構成処理など、トモシンセシス像を得る処理であれば、いずれでもよい。そして、表示制御部３０７は、得られた断層像を表示装置３３０の第二の表示領域２２０に表示する（ステップＳ１０１３）。先に断層像が表示されている場合は、ここで取得した新たな断層像に表示を更新する。なお、このとき、第一の表示領域２１０には、その時点で得られた最新の透視像が表示される。ただし、ユーザから断層像のみ表示する等の指示を受けている場合は、ユーザからの指示にしたがって表示装置３３０に表示する。
【００６３】
次に、動作制御部３０２は、ユーザからトモシンセシス撮像終了の指示（ＴＯＭＯ終了）を受け付けたか否かを判別する（ステップＳ１０１４）。受け付けている場合、移動動作を終了し、ステップＳ１００５へ移行する。一方、受け付けていない場合は、ステップＳ１００７へ移行し、処理を継続する。
【００６４】
以上説明したように、本実施形態のＸ線透視装置は、被写体１０４にＸ線を照射するＸ線源１０１と、Ｘ線を検出する検出器１０２と、前記Ｘ線源１０１と前記検出器１０２とを相対的に移動させる動作制御部３０２と、前記検出したＸ線から透視像を得る透視像取得部３０３と、前記透視像に対しノイズを低減する前処理を行う前処理部３０４と、前記透視像を保持する保持部３０５と、前記前処理後の前記透視像に演算処理を行い、断層像を得る演算部３０６と、を備える。
【００６５】
このように、本実施形態のＸ線透視装置は、トモシンセシス撮像の指示を受け付けた場合、低線量で得た透視データ（透視像）を保持し、保持した透視像に対し、ノイズを除去する前処理を施す。そして、ノイズを除去後の透視像を用い、断層像を生成する。前処理を行うことにより、低線量で取得したノイズの比較的大きな透視像から、ノイズの少ない高画質の断層像を得ることができる。すなわち、本実施形態によれば、低線量の透視データを用い、リアルタイムで高画質のトモシンセシス像を得ることができる。
【００６６】
また、上述のように、本実施形態によれば、透視撮像を行いながら、トモシンセシス撮像により断層像も得る。従って、本実施形態によれば、透視像と断層像とを並行して得ることができる。このとき、本実施形態のＸ線透視装置は、前記透視像および前記断層像を表示する表示装置３３０をさらに備える。そして、前記表示装置３３０は、前記透視像および１以上の前記断層像を並べて表示する。
【００６７】
これにより、例えば、カテーテル術において迅速にカテーテル先端の奥行き位置を確認して術に反映できる。術を停止せずに着目対象の奥行き位置を確認できることから、術の時間が短縮でき、患者および術者の被曝を低減できる。また、透視像とトモシンセシス像とをリアルタイムで重複表示することが可能になり、術中のナビゲーションマップとして使用できる。
【００６８】
なお、上記実施例では、トモシンセシス撮像の指示を受け付けた場合のみ、透視像に前処理を行っているが、これに限られない。透視像を取得する毎に、当該透視像に対し、前処理を行うよう構成してもよい。すなわち、取得した透視像に対し、常に表示前に前処理を行う。この場合の、撮像処理の流れを図９に示す。
【００６９】
計測制御部３０１は、ユーザから計測開始の指示を受け付けると、計測系を作動させ、計測を開始する（ステップＳ１１０１）。ここでは、Ｘ線源１０１からパルスＸ線の照射を開始させ、検出器１０２でパルスＸ線に同期してＸ線を検出させる。次に、動作制御部３０２は、トモシンセシス撮像開始の指示（ＴＯＭＯ開始）を受け付けたか否かを判別する（ステップＳ１１０２）。
【００７０】
ステップＳ１１０２において、受け付けていない場合は、透視像取得部３０３は、検出器１０２が検出したＸ線から透視像を得る（ステップＳ１１０３）。そして、前処理部３０４は、透視像に前処理を施す（ステップＳ１１０４）。表示制御部３０７は、ステップＳ１１０４で前処理後の透視像を表示装置３３０の画像表示領域２００に表示する（ステップＳ１１０６）。なお、先に透視像が表示されている場合は、新たな透視像に表示を更新する。その後、計測制御部３０１は、計測終了の指示を受け付けたか否かを判別し（ステップＳ１１０７）、受け付けている場合は、Ｘ線の照射および検出を終了し、計測を終了する。一方、受け付けていない場合は、ステップＳ１１０２に戻る。
【００７１】
ステップＳ１１０２において、トモシンセシス撮像開始の指示を受け付けた場合、動作制御部３０２は、計測系を移動動作させる（ステップＳ１１０８）。そして、透視像取得部３０３は、検出器１０２が検出したＸ線から透視像を得る（ステップＳ１１０９）。前処理部３０４は、取得した透視像に対し前処理を施す（ステップＳ１１１０）。そして、保持部３０５は、前処理後の透視像を透視像保持部３２１に保持する（ステップＳ１１１１）。このとき、透視像を取得した時点のＸ線源１０１の位置情報に対応づけて保持する。一方、表示制御部３０７は、ステップＳ１１１０で前処理後の透視像を表示装置３３０の第一の表示領域２１０に表示する（ステップＳ１１１２）。先に透視像が表示されている場合は、ここで取得した新たな透視像に表示を更新する。
【００７２】
動作制御部３０２は、所定数の透視像が保持部３０５に保持されたか否かを判別する（ステップＳ１１１３）。判別は枚数で行ってもよいし、Ｘ線源１０１が予め定めた移動範囲全体を移動したか否かにより行ってもよい。保持されていない場合は、ステップＳ１１０９へもどり、処理を繰り返す。
【００７３】
一方、保持されている場合は、演算部３０６が、保持部３０５に保持された透視像に対し、演算処理を行い、断層像（トモシンセシス像）を算出する（ステップＳ１１１４）。そして、表示制御部３０７は、その時点で得られている透視像とともに、得られた断層像を表示装置３３０の第二の表示領域２２０に表示する（ステップＳ１１１５）。先に断層像が表示されている場合は、ここで取得した新たな断層像に表示を更新する。なお、第一の表示領域２１０には、その時点で最新の透視像が表示される。ただし、ユーザから断層像のみ表示する等の指示を受けている場合は、ユーザからの指示にしたがって表示装置３３０に表示する。
【００７４】
次に、動作制御部３０２は、ユーザからトモシンセシス撮像終了の指示（ＴＯＭＯ終了）を受け付けたか否かを判別する（ステップＳ１１１６）。受け付けている場合、移動動作を終了し、ステップＳ１１０７へ移行する。一方、受け付けていない場合は、ステップＳ１１０９へ移行し、処理を継続する。
【００７５】
このように、透視像を取得する毎に前処理を施すことにより、通常の透視撮像においても、高画質の画像を得、表示することができる。また、断層像取得時の処理時間を短縮することができる。
【００７６】
なお、トモシンセシス撮像時に、その移動速度、移動範囲（角度）を、ユーザが変更可能なように構成してもよい。すなわち、本実施形態のＸ線透視装置は、Ｘ線源１０１と検出器１０２とを移動させる範囲および移動速度の少なくとも一方の設定を、入力装置３１０を介してユーザから受け付けるよう構成してもよい。入力を受け付けるため、例えば、入力装置３１０に、計測系の動作制御指示部を備える。動作制御部３０２は、ユーザによる所定の操作を受け、計測系の移動範囲や移動速度を変更する。
【００７７】
動作制御指示部は、切替スイッチ３１２が兼ねてもよい。例えば、ユーザが切替スイッチ３１２を通常より強く押したことを受け付けると、動作制御部３０２は、移動範囲を拡大する。また、ユーザが切替スイッチ３１２を通常より早く動かしたことを受け付けると、動作制御部３０２は、移動速度を速める。
【００７８】
なお、本実施形態の透視像取得部３０３は、移動速度および／または移動範囲の変更の指示をユーザから受け付けると、フレームレートｆで特定される透視像を取得する時間間隔を設定に応じて変更するよう構成してもよい。例えば、計測系の移動速度を速める指示を受け付けると、透視像取得部３０３は、透視像を取り込むフレームレートｆを大きくする。画像を取得するピッチが粗くなりるとアーチファクトが発生するが、このようにフレームレートを変更することにより、このアーチファクトの発生を防ぐ。一方、計測系の移動速度を遅くする指示を受け付けると、フレームレートを小さくする。計測系の移動速度が遅いとピッチが必要以上に細かくなり、被写体１０４の被爆量が増加する。このとき、フレームレートを小さくすることにより、被写体１０４の被爆量の増加を抑えることができる。
【００７９】
具体的には、例えば、フレームレートがｆ（枚数/秒）に設定され、計測系の最大の計測角度を±（Ａ/２）degree、計測系の回転速度をｓ（degree/sec）とすると、計測系が回転角Ａだけ回転している間に、ｆ×Ａ/ｓ枚の透視像が取得される。回転速度ｓが大きくなると、計測系が回転角Ａだけ回転している間に取得される透視像の枚数が減る。従って、その分、フレームレートを大きくすると、計測系が回転角Ａだけ回転している間に取得される透視像の数を維持できる。画像の取得ピッチが粗くなるのを防ぐことができる。逆に、回転速度ｓが遅く(小さく）なると、計測系が回転角Ａだけ回転している間に取得される透視像の枚数は増える。従って、フレームレートを小さくすることにより、取得枚数を維持でき、照射量の増大を抑えることができる。
【００８０】
また、上記実施形態では、保持部３０５は、ユーザからトモシンセシス撮像の指示を受けた際のみ、トモシンセス撮像終了の指示を受け付けるまで、透視像保持部３２１に透視像を保持するよう構成しているが、これに限られない。計測開始の指示を受け、Ｘ線源１０１からＸ線が照射され、検出器１０２においてＸ線が検出されている間、常に透視像を保持するよう構成してもよい。この場合も、上記実施形態同様、Ｘ線源１０１の位置情報に対応づけて保持する。この場合、所定期間、所定枚数の透視像のみ保持し、上書きしていくよう構成してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態では、動作制御部３０２は、ユーザからトモシンセシス撮像の指示を受けた際のみ、トモシンセス撮像終了の指示を受け付けるまで、計測系を移動動作させているが、これに限られない。計測開始の指示を受け、計測系を移動動作させるよう構成してもよい。この場合、動作制御部３０２は、Ｘ線の照射が開始されると、Ｘ線源１０１と検出器１０２とを移動動作させる。
【００８２】
計測時に計測系を常に移動動作させ、かつ、透視撮像の間も保持部３０５に透視像を保持するよう構成してもよい。この場合も、上記実施形態同様、Ｘ線源１０１の位置情報に対応づけて保持する。この場合の計測処理の流れを図１０に示す。この場合の計測処理の流れは、基本的に図９に示す例と同じである。しかし、ステップＳ１１０１において、動作制御部３０２が、計測系の移動を開始する。また、ステップＳ１１０７において、計測終了の指示を受け、計測形の移動動作を終了する。さらに、トモシンセシス撮像の指示を受けていない場合であっても、前処理（ステップＳ１１０４）後、保持部３０５は、透視像を透視像保持部３２１に保持する（ステップＳ１１０５）。
【００８３】
計測系を常に移動動作させ、さらに、透視撮像の間も保持部３０５に透視像を保持する場合、既に断層像算出に必要な透視像が保持部３０５に保持されている場合、トモシンセシス撮像の指示を受け付けると、即座に断層像の生成を行うことができる。
【００８４】
なお、この場合、トモシンセシス撮像の指示を受け付けても、必要な透視像が保持部３０５に蓄積されていない場合、その旨、ユーザに警告するよう構成してもよい。また、その時点で保持部３０５に保持されている透視像を表示装置３３０の画像表示領域２００に表示し、断層像生成に用いる透視像の選択を、ユーザから受け付けるよう構成してもよい。
【００８５】
さらに、Ｘ線透視装置１１０、１２０、１３０は、Ｘ線源１０１から照射するＸ線量を調整可能な機能を備えていてもよい。例えば、高線量の照射も可能とし、通常のトモシンセシス撮像もできるような構成であってもよい。
【００８６】
Ｘ線量を調整可能な機能を備える場合、記憶装置３２０には、低線量で取得した画像と高線量で取得した画像とが混在して保持される。このような場合、トモシンセシス撮像が指示された際、記憶装置３２０に保持された画像に対し、前処理の要否を判定する機能を備えていてもよい。要否の判定は、例えば、保持される画像の、構造以外の領域の画素値の標準偏差を算出し、予め定めた閾値より小さい場合、前処理を行わない等の手法により行う。これにより、前処理を行う回数が減り、処理時間を短縮できる。
【００８７】
なお、本実施形態のＸ線透視装置は、Ｘ線の照射領域を限定するコリメータを備えていてもよい。
【００８８】
また、上記実施形態では、演算処理を演算部３０６により行っているが、演算処理に加算法を用いる場合、保持部３０５が記憶装置３２０に透視像を保持する際、加算処理を行うよう構成してもよい。このように構成することにより、より高速に断層像を得ることができる。この場合、演算部３０６は備えなくてもよい。
【００８９】
また、本実施形態は、トモシンセシス撮像に限定されない。ＣＴ撮像、コーンビームＣＴ撮像等の、他の種類の断層像を得る撮像にも適用可能である。さらに、本実施形態は、Ｘ線による計測にも限定されない。光、Ｘ線、放射線、等の計測であっても適用可能である。
【符号の説明】
【００９０】
１００：Ｘ線管、１０１：Ｘ線源、１０２：検出器、１０３：制御装置、１０４：被写体、１０５：寝台、１０６：回転軸、１０８：アーム、１０９：移動装置、１１０：Ｘ線透視装置、１２０：Ｘ線透視装置、１３０：Ｘ線透視装置、２１０：第一の表示領域、２２０：第二の表示領域、２３０：表示変更指示ボタン、３０１：計測制御部、３０２：動作制御部、３０３：透視像取得部、３０４：前処理部、３０５：保持部、３０６：演算部、３０７：表示制御部、３１０：入力装置、３１１：撮像ボタン、３１２：切替スイッチ、３２０：記憶装置、３２１：透視像保持部、３３０：表示装置、４１０：透視像、４１１：差分像、４２１：非構造領域、４２２：構造領域、９１０：断面、９２０：断面
【図１】
2016127870.tif 000003
【図２】
2016127870.tif 000004
【図３】
2016127870.tif 000005
【図４】
2016127870.tif 000006
【図５】
2016127870.tif 000007
【図６】
2016127870.tif 000008
【図７】
2016127870.tif 000009
【図８】
2016127870.tif 000010
【図９】
2016127870.tif 000011
【図１０】
2016127870.tif 000012