(57)【要約】【課題】Ｘ線が照射できない期間を、平面検出器のＸ線が照射できない期間よりも短くして、平面検出器の最高の駆動レートでエネルギの異なる画像を収集することの可能なデュアルエネルギシステム及びその画像収集方法を提供することである。【解決手段】Ｘ線診断治療装置１０は、Ｘ線管２２、フィルタ部２３を有するＸ線発生部１１と、平面検出器32を有するＸ線検出部１２と、システム制御部１５を有して構成される。前記フィルタ部２３は、異なるＸ線吸収特性を有する複数のフィルタで構成される。前記複数のフィルタはシステム制御部１５によって切り替えられるもので、この切り替えにより、連続して異なる線質の画像が収集されるようになっている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線発生装置と、Ｘ線画像を収集するための平面検出器と、異なるＸ線吸収特性を有する複数のフィルタと、当該フィルタを切り替える切り替え装置とを備え、連続して異なる線質の画像を収集するデュアルエネルギシステムに於いて、
前記切り替え装置は、前記平面検出器のデータ読出し開始から次のＸ線照射開始までに、前記複数のフィルタを切り替えることを特徴とするデュアルエネルギシステム。
【請求項２】
前記複数のフィルタは、所定方向に回転可能な同一の円盤上に配置されることを特徴とする請求項１に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項３】
同一円盤上に異なるフィルタが複数配置され、該円盤を回転させることで複数のフィルタを切り替え可能なデュアルエネルギシステムに於いて、
前記円盤を一定速度で回転させることを特徴とするデュアルエネルギシステム。
【請求項４】
収集レートのモードを設定すると同時に前記フィルタが配置された円盤を一定速度で回転開始させることを特徴とする請求項２若しくは請求項３に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項５】
前記フィルタが複数配置された円盤が一定速度で回転している場合、該フィルタの位置情報を基に、少なくとも前記Ｘ線発生装置によるＸ線照射及び前記平面検出器の駆動タイミングを制御することを特徴とする請求項２に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項６】
前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置されている場合、該円盤は、収集レートのｎ分の１の周期で回転させることを特徴とする請求項５に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項７】
前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置され、当該各フィルタにて連続ｍ回の画像を収集する場合、収集レートの（ｎ×ｍ）分の１の周期で回転させることを特徴とする請求項５に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項８】
前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置されている場合、前記Ｘ線照射によるＸ線照射領域が占める回転角度の１種類のフィルタが占める角度に対する割合が、収集周期に於ける前記平面検出器のデータ読出し開始から次のＸ線照射開始までの時間の割合以下に設定されることを特徴する請求項２に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項９】
前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置され、当該各フィルタにて連続ｍ回の画像を収集する場合、前記Ｘ線照射によるＸ線照射領域が占める回転角度の、１種類のフィルタが占める角度のｍ分の１に対する割合が、収集周期に於ける前記平面検出器のデータ読出し開始から次のＸ線照射開始までの時間の割合以下に設定されることを特徴する請求項２に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項１０】
複数の収集レートがあって、前記Ｘ線照射によるＸ線の照射時間も異なる場合、１周期からＸ線の照射時間を除いた時間が、１周期に対する割合が最大になる場合に合わせて、前記Ｘ線照射領域が占める回転角の１種類のフィルタが占める角度に対する割合が、前記割合以下になるように設定されることを特徴とする請求項２に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項１１】
前記円盤上に３種類のフィルタが均等に配置され、そのうち任意の２種類のフィルタのみを交互に使用する場合、収集レートの２分の１の周期で前記円盤を回転させることを特徴とする請求項２に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項１２】
前記Ｘ線の最大照射時間と前記平面検出器の読み出し時間が含まれるような収集レートを選択し、当該収集レートに応じて前記円盤を回転させることを特徴とする請求項２に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項１３】
被検体にエネルギの異なるＸ線を照射可能なＸ線発生手段と、
前記Ｘ線発生手段から照射される前記エネルギの異なるＸ線の吸収特性を有する複数のフィルタと、
前記複数のフィルタを切り替える制御手段と、
前記複数のフィルタ及び被検体を透過して前記Ｘ線発生手段より照射されたＸ線を検出してＸ線画像を収集するための平面検出器と、
前記平面検出器により収集されたＸ線画像の画像データ読み出して、連続して異なる線質の画像を収集する収集手段と、
を具備し、
前記制御手段は、前記平面検出器の画像データ読出し開始から前記Ｘ線発生手段による次のＸ線照射開始までの間に、前記複数のフィルタを切り替えることを特徴とするデュアルエネルギシステム。
【請求項１４】
前記複数のフィルタは、所定方向に回転可能な同一の円盤上に配置されることを特徴とする請求項１３に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項１５】
前記制御手段は、前記円盤を一定速度で所定方向に回転させて、前記異なるＸ線の吸収特性のフィルタを切り替え制御することを特徴とする請求項１４に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項１６】
前記制御手段は、前記複数のフィルタを所定方向に往復運動させて、前記異なるＸ線の吸収特性のフィルタを切り替え制御することを特徴とする請求項１４に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項１７】
前記制御手段は、少なくとも収集レートのモードを設定すると同時に前記円盤を一定速度で回転開始させることを特徴とする請求項１５に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項１８】
前記制御手段は、前記円盤が一定速度で回転している場合、前記複数のフィルタの位置情報を基に、前記Ｘ線発生手段によるＸ線照射、前記平面検出器の駆動タイミングを制御することを特徴とする請求項１５に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項１９】
前記制御手段は、前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置されている場合、収集レートのｎ分の１の周期で該円盤を回転させることを特徴とする請求項１８に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項２０】
前記制御手段は、前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置され、当該各フィルタにて連続ｍ回の画像を収集する場合、収集レートの（ｎ×ｍ）分の１の周期で回転させることを特徴とする請求項１８に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項２１】
前記制御手段は、前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置されている場合、前記Ｘ線発生手段によるＸ線の照射領域が占める回転角度の、１種類のフィルタが占める角度に対する割合を、収集周期に於ける前記平面検出器の画像データ読出し開始から前記Ｘ線発生手段による次のＸ線照射開始までの時間の割合以下にすることを特徴する請求項１８に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項２２】
前記制御手段は、前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置され、当該各フィルタにて連続ｍ回の画像を収集する場合、前記Ｘ線発生手段によるＸ線の照射領域が占める回転角度の、１種類のフィルタが占める角度のｍ分の１に対する割合を、収集周期に於ける前記平面検出器の画像データ読出し開始から前記Ｘ線発生手段による次のＸ線照射開始までの時間の割合以下にすることを特徴する請求項１８に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項２３】
前記制御手段は、複数の収集レートがあり、前記Ｘ線発生手段によるＸ線の照射時間も異なる場合、１周期から前記Ｘ線の照射時間を除いた時間が、該１周期に対する第１の割合が最大になる場合に合わせて、前記Ｘ線発生手段によるＸ線の照射領域が占める回転角の１種類のフィルタが占める角度に対する第２の割合を、前記第１の割合以下になるようにすることを特徴とする請求項１８に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項２４】
前記制御手段は、前記円盤上に３種類のフィルタが均等に配置され、そのうち任意の２種類のフィルタのみを交互に使用する場合、収集レートの２分の１の周期で該円盤を回転させることを特徴とする請求項１８に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項２５】
前記制御手段は、前記Ｘ線発生手段によるＸ線の最大照射時間と前記平面検出器の読み出し時間が含まれるような収集レートを選択し、その収集レートに応じて前記円盤を回転させることを特徴とする請求項１８に記載のデュアルエネルギシステム。
【請求項２６】
Ｘ線発生装置と、Ｘ線画像を収集するための平面検出器と、同一円盤上に配置された異なるＸ線吸収特性を有する複数のフィルタと、当該フィルタを切り替える切り替え装置とを備え、連続して異なる線質の画像を収集するデュアルエネルギシステムの画像収集方法に於いて、
前記複数のフィルタの切り替えタイミングは、前記平面検出器のデータ読出し開始から次のＸ線照射開始までに行うことを特徴とするデュアルエネルギシステムの画像収集方法。
【請求項２７】
収集レートのモードを設定すると同時に前記フィルタが配置された円盤を一定速度で回転開始させることを特徴とする請求項２６に記載のデュアルエネルギシステムの画像収集方法。
【請求項２８】
前記フィルタが複数配置された円盤が一定速度で回転している場合、該フィルタの位置情報を基に、少なくとも前記Ｘ線発生装置によるＸ線照射及び前記平面検出器の駆動タイミングを制御することを特徴とする請求項２６に記載のデュアルエネルギシステムの画像収集方法。
【請求項２９】
前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置されている場合、該円盤は、収集レートのｎ分の１の周期で回転させることを特徴とする請求項２６に記載のデュアルエネルギシステムの画像収集方法。
【請求項３０】
前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置され、当該各フィルタにて連続ｍ回の画像を収集する場合、収集レートの（ｎ×ｍ）分の１の周期で回転させることを特徴とする請求項２６に記載のデュアルエネルギシステムの画像収集方法。
【請求項３１】
前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置されている場合、前記Ｘ線照射によるＸ線照射領域が占める回転角度の１種類のフィルタが占める角度に対する割合が、収集周期に於ける前記平面検出器のデータ読出し開始から次のＸ線照射開始までの時間の割合以下に設定されることを特徴する請求項２６に記載のデュアルエネルギシステムの画像収集方法。
【請求項３２】
前記円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置され、当該各フィルタにて連続ｍ回の画像を収集する場合、前記Ｘ線照射によるＸ線照射領域が占める回転角度の、１種類のフィルタが占める角度のｍ分の１に対する割合が、収集周期に於ける前記平面検出器のデータ読出し開始から次のＸ線照射開始までの時間の割合以下に設定されることを特徴する請求項２６に記載のデュアルエネルギシステムの画像収集方法。
【請求項３３】
複数の収集レートがあって、前記Ｘ線照射によるＸ線の照射時間も異なる場合、１周期からＸ線の照射時間を除いた時間が、１周期に対する割合が最大になる場合に合わせて、前記Ｘ線照射領域が占める回転角の１種類のフィルタが占める角度に対する割合が、前記割合以下になるように設定されることを特徴とする請求項２６に記載のデュアルエネルギシステムの画像収集方法。
【請求項３４】
前記円盤上に３種類のフィルタが均等に配置され、そのうち任意の２種類のフィルタのみを交互に使用する場合、収集レートの２分の１の周期で前記円盤を回転させることを特徴とする請求項２６に記載のデュアルエネルギシステムの画像収集方法。
【請求項３５】
前記Ｘ線の最大照射時間と前記平面検出器の読み出し時間が含まれるような収集レートを選択し、当該収集レートに応じて前記円盤を回転させることを特徴とする請求項２６に記載のデュアルエネルギシステムの画像収集方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線平面検出器を用い、フィルタを切り替えることで、デュアルエネルギサブトラクション用の画像を収集するデュアルエネルギシステム及びその画像収集方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のＸ線撮影に於いて、デュアルエネルギシステムではＣＲを使用したものが多く用いられていた。この場合、２枚のＣＲの間にＸ線エネルギを吸収するフィルタを挟み、１回の撮影で、エネルギの異なる２枚の画像を収集していた（例えば、下記特許文献１及び２参照）。
【０００３】
一方で、平面検出器を用いて、デュアルエネルギシステムを実現しようと試みられている（例えば、下記特許文献３参照）。しかしながら、平面検出器の構造上、２枚の平面検出器を重ねて画像収集することは困難である。このため、１回のＸ線照射でエネルギの異なる２枚の画像を収集することができないので、２回のＸ線照射でエネルギの異なる画像をそれぞれ収集する必要がある。
【特許文献１】特許第２８７４３１７号公報
【特許文献２】特開平３−１０６３４３号公報
【特許文献３】米国特許第６６８３９３４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、平面検出器を用いた場合、３０ｆｐｓのような動画収集が可能であり、フィルタを高速で切り替えることが可能であれば、平面検出器でも、動きぼけの少ない画像を収集することができる。
【０００５】
一方、フィルタを切り替える際には、Ｘ線照射領域にフィルタの境界等が入り、必ずＸ線を照射できない期間が存在する。したがって、高速でフィルタを切り替える際には、このＸ線を照射できない時間を短縮する必要がある。
【０００６】
また、パルス状にＸ線を照射する場合、平面検出器が信号を読み出している間はＸ線を照射することができない。つまり、この読み出し期間にフィルタを切り替ることができなければ、平面検出器の最高の駆動レートで、エネルギの異なる画像を収集することができないことになる。
【０００７】
また、平面検出器の特性を活かし、エネルギの異なる画像を高速で交互に収集し続けるために、円盤上に複数のフィルタを均等に配置し、一定速度で回転し続けることで、定周期で画像を収集し続けることができる。
【０００８】
ところが、前述したように、複数のフィルタを切り替える際、Ｘ線照射領域内にフィルタの境界が入るので、Ｘ線を照射できない期間が発生してしまう。このＸ線が照射できない期間を、平面検出器のＸ線が照射できない期間よりも短くすれば、平面検出器の最高の駆動レートで、エネルギの異なる画像を収集することができる。
【０００９】
そのため、フィルタのサイズとＸ線照射領域のサイズが一定の関係を保つように設計する必要がある。
【００１０】
したがって本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、Ｘ線が照射できない期間を、平面検出器のＸ線が照射できない期間よりも短くして、平面検出器の最高の駆動レートでエネルギの異なる画像を収集することの可能なデュアルエネルギシステム及びその画像収集方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
すなわち本発明は、Ｘ線発生装置と、Ｘ線画像を収集するための平面検出器と、異なるＸ線吸収特性を有する複数のフィルタと、当該フィルタを切り替える切り替え装置とを備え、連続して異なる線質の画像を収集するデュアルエネルギシステムに於いて、前記切り替え装置は、前記平面検出器のデータ読出し開始から次のＸ線照射開始までに、前記複数のフィルタを切り替えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、被検体にエネルギの異なるＸ線を照射可能なＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段から照射される前記エネルギの異なるＸ線の吸収特性を有する複数のフィルタと、前記複数のフィルタを切り替える制御手段と、前記複数のフィルタ及び被検体を透過して前記Ｘ線発生手段より照射されたＸ線を検出してＸ線画像を収集するための平面検出器と、前記平面検出器により収集されたＸ線画像の画像データ読み出して、連続して異なる線質の画像を収集する収集手段と、を具備し、前記制御手段は、前記平面検出器の画像データ読出し開始から前記Ｘ線発生手段による次のＸ線照射開始までの間に、前記複数のフィルタを切り替えることを特徴とする。
【００１３】
更に、本発明は、Ｘ線発生装置と、Ｘ線画像を収集するための平面検出器と、同一円盤上に配置された異なるＸ線吸収特性を有する複数のフィルタと、当該フィルタを切り替える切り替え装置とを備え、連続して異なる線質の画像を収集するデュアルエネルギシステムの画像収集方法に於いて、前記複数のフィルタの切り替えタイミングは、前記平面検出器のデータ読出し開始から次のＸ線照射開始までに行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、Ｘ線が照射できない期間を、平面検出器のＸ線が照射できない期間よりも短くして、平面検出器の最高の駆動レートでエネルギの異なる画像を収集することの可能なデュアルエネルギシステム及びその画像収集方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１６】
(第１の実施形態)
図１は本発明の第１の実施形態を示すもので、デュアルエネルギシステムが適用されたＸ線診断治療装置の全体構成を示すブロック図である。
【００１７】
本実施形態のＸ線診断治療装置１０は、Ｘ線発生部１１と、Ｘ線検出部１２と、前記Ｘ線発生部１１及びＸ線検出部１２を対向関係に配置したＣ字形状のＣアームから成る保持部１３と、機構制御部１４と、システム制御部１５と、操作部１６と、画像記憶回路１７と、表示部１８とから構成される。
【００１８】
Ｘ線発生部１１は、高電圧発生部２１と、Ｘ線管２２及びフィルタ部２３を有している。Ｘ線管２２は、高電圧発生部２１から電力供給を受けて、Ｘ線検出部１２内の後述する平面検出器３２に向けてＸ線を放射する。高電圧発生部２１は、システム制御部１５によって、管電圧及びフィラメント電流が任意に調整されるようになっている。尚、このシステム制御部１５は、このＸ線診断治療装置１０全体の制御動作を司るものである。このシステム制御部１５は、また、Ｘ線管２２によるＸ線の発生の制御と同期して、平面検出器３２の制御も併せて行う。
【００１９】
一方、Ｘ線検出部１２は、ゲートドライバ３１と、平面検出器３２と、電荷・電圧変換器３４、Ａ／Ｄ変換器３５、パラレル・シリアル変換器３６から成る画像データ生成部３８と、を有して構成される。平面検出器３２は、ゲートドライバ３１を介して、システム制御１５の制御により、前述したＸ線管２２より被検体Ｐを介して入射するＸ線を検出する。そして、その検出したＸ線の強度に応じた電気信号を、画像データ生成部３８内の電荷・電圧変換器３４に出力する。この電荷・電圧変換器３４で変換された出力は、Ａ／Ｄ変換器３５及びパラレル・シリアル変換器３６を介して画像記憶回路１７に画像データとして供給（収集）される。
【００２０】
画像記憶回路１７に記憶された画像データは、表示部１８内の表示用画像メモリ４１、Ｄ／Ａ変換器４２、表示回路４３を介して画像処理が行われ、モニタ４４に画像として表示される。操作者は、このモニタ４４に表示された画像等を確認しながら操作部１６を操作することにより、Ｘ線診断治療を行うことができる。
【００２１】
尚、保持部１６は、システム制御部１５及び機構制御部１４により、駆動されて回転する。このとき、Ｘ線発生部１１とＸ線検出部１２とが、同一の回転軸の軸周りを回転する。
【００２２】
前記フィルタ部２３は、図２に示されるように、高エネルギと低エネルギの２種類のエネルギの画像を収集するための、例えば円盤状に形成されて所定方向に回転可能なフィルタ２４と、これらフィルタ２４を切り替えるためのフィルタ切り替え装置２５とを有して構成される。このフィルタ切り替え装置２５は、システム制御部１５からの制御により、詳細を後述するようなタイミングでフィルタ２４を切り替える。そして、Ｘ線管２２内のＸ線管球２２ａから照射されたＸ線は、フィルタ切り替え装置２５で切り替えられたフィルタ２４によって、高低２種類のエネルギとなって平面検出器３２で検出されるようになっている。
【００２３】
このような構成のＸ線診断治療装置１０に於いて、操作部１６の図示されないスイッチによる撮影開始操作が操作者によって行われる。すると、この操作部１６からの操作信号がシステム制御部１５により処理され、機構制御部１４を介して、保持部１３や図示されない寝台の移動量が制御される。更に、高電圧発生部２１が制御されて、Ｘ線管２２からフィルタ部２３を介してＸ線が照射され始める。
【００２４】
ここで照射されたＸ線は、図示されない寝台上に載置された被検体Ｐを透過し、透過Ｘ線がＸ線検出部１２内の平面検出器３２に入射される。平面検出器３２に入射された透過Ｘ線は、システム制御部１５によってＸ線の照射に同期して、電荷・電圧変換器３４、Ａ／Ｄ変換器３５及びパラレル・シリアル変換器３６にてデジタルデータ化された後、画像データとして画像記憶回路１７に一時記憶される。そして、この記憶された画像が、表示用画像メモリ４１、Ｄ／Ａ変換器４２、表示回路４３を介して、モニタ４４に表示される。
【００２５】
ここで、前述したフィルタ２４の切り替えについて説明する。
【００２６】
本実施形態のように、平面検出器３２を用い、フィルタ２４を切り替えることによって異なるエネルギの画像を時分割で収集し、エネルギサブトラクションを行う場合、前述したように、必ずＸ線を照射できない期間が存在する。Ｘ線の照射領域内にフィルタ２４の境界等が入っている期間（後述する不可期間）によって、２種類のフィルタを高速で切り替えるためには、この不可期間を最小限に抑えることが重要となる。つまり、フィルタ２４の切り替えタイミングと、平面検出器３２の駆動タイミングで同期を取る必要がある。
【００２７】
図３は、フィルタ２４のＸ線照射タイミングと平面検出器（ＦＰＤ）３２の読出しタイミングを説明するためのタイミングチャートである。尚、図中フィルタＡは高エネルギ、フィルタＢは該フィルタＡよりも低エネルギを、それぞれ吸収するフィルタであるものとする。
【００２８】
また、図４はＸ線照射の可能期間と不可期間について説明するための図である。
【００２９】
ここで、可能期間とは、各フィルタにより照射されたＸ線を一様に吸収することが可能である期間である。一方、不可期間（図３には不可と記す）とは、Ｘ線を一様に吸収することができない期間である。そして、このＸ線を一様に吸収することができない期間とは、Ｘ線照射領域にフィルタの境界等が入り、照射領域全域に複数のフィルタが存在してフィルタ特性が一様でない期間のことである。
【００３０】
ＦＰＤ３２の読出し期間中には、次のＸ線を照射することはできない。したがって、フィルタ２４の切り替えに伴うＸ線照射不可期間が、ＦＰＤ３２の読出し期間内に含まれるようにすることで、Ｘ線照射間隔を最短にすることができる。この場合、ＦＰＤ３２の読出し終了と同時に、次のＸ線が照射されても構わない。
【００３１】
例えば、図４に於いて、フィルタ５０が高低それぞれのエネルギを吸収する２種類のフィルタＡ５０ａとフィルタＢ５０ｂで構成されているとする。ここで、このフィルタ５０が時計回りに回転するものとして、図４の左側に示される２つの状態、すなわち、Ｘ線照射領域２６がフィルタＡ５０ａのみに存在する期間が、フィルタＡ５０ａの可能期間（Ｔ１）となる。そして、右側に示される２つの状態は、Ｘ線照射領域２６が、フィルタＡ５０ａのみではなく、フィルタＡ５０ａ以外の部分も存在する（例えば、フィルタＡ５０ａとフィルタＢ５０ｂの境界上、フィルタＢ５０ｂ内）ので、フィルタＡ５０ａにとってＸ線照射ができない不可期間（Ｔ２）となる。
【００３２】
フィルタは常に動いていても構わないので、フィルタの切り替え動作開始から終了までの期間が可能期間ではない。また、Ｘ線照射中にフィルタが動いていても、照射領域内のフィルタ特性が一様であれば問題はない。更に、Ｘ線照射と同時に、フィルタ切り替え動作を開始しても、Ｘ線照射期間中にフィルタの特性が変わらなければ問題はない。
【００３３】
次に、図５のフローチャートを参照して、本実施形態に於けるフィルタの切り替え動作について説明する。尚、この切り替え動作は、主にシステム制御部１５により行われる。また、Ｘ線診断治療装置１０の全体の動作については、説明を省略する。
【００３４】
本ルーチンに入ると、先ず、ステップＳ１に於いて、収集モードを切り替えるか否かが判定される。ここで、デュアルエネルギ有りであれば、ステップＳ２に移行してフィルタ２４の回転動作が開始される。或いは、フィルタ２４の動作周期が変更される。そして、ステップＳ３にて、フィルタ２４の動作周期が安定したならば、Ｘ線の収集が可能な状態となる。
【００３５】
次いで、ステップＳ４にて、操作者により、操作部１６の図示されない透視または撮影釦が押される。すると、ステップＳ５にて、図３のタイミングチャートに示されるように、フィルタ２４の位置情報に同期して、Ｘ線管２２よりＸ線が照射される。その後、ステップＳ６では、異なるフィルタ、例えばフィルタＡ５０ａとフィルタＢ５０ｂが用いられて収集された画像の差分像が、画像記憶回路１７に出力される。
【００３６】
そして、ステップＳ７に於いて、操作部１６の図示されない透視または撮影釦の状態が判定される。ここで、釦が押されている（ＯＮ）の場合は前記ステップＳ５に移行し、押されていない（ＯＦＦ）場合はステップＳ８に移行する。ステップＳ８では、収集モードの切り替えの有無が判定される。その結果、切り替えが無い場合は前記ステップＳ４に移行し、切り替えが有る場合は前記ステップＳ１に移行する。
【００３７】
一方、前記ステップＳ１に於いて、収集モードの切り替えが無い、すなわちデュアルエネルギが無い場合は、ステップＳ９に移行して、所望のエネルギ収集を行うための標準位置でフィルタ２４が停止される。次いで、ステップＳ１０にて、操作者により、操作部１６の図示されない透視または撮影釦が押されると、ステップＳ１１にて、所定の設定周期に従って、Ｘ線管２２よりＸ線が照射される。その後、ステップＳ１２にて、収集された画像が画像記憶回路１７に出力される。
【００３８】
そして、ステップＳ１３に於いて、操作部１６の図示されない透視または撮影釦の状態が判定される。ここで、釦が押されている（ＯＮ）の場合は前記ステップＳ１３に移行し、押されていない（ＯＦＦ）場合はステップＳ１４に移行する。ステップＳ１４では、収集モードの切り替えの有無が判定される。その結果、切り替えが無い場合は前記ステップＳ１０に移行し、切り替えが有る場合は前記ステップＳ１に移行する。
【００３９】
ところで、前述した例では、フィルタは円盤状に形成されて回転運動するものとして説明したが、これに限られるものではない。
【００４０】
例えば、図６に示されるように、長方形状のフィルタ５２を使用して往復運動するものであっても良い。この場合、フィルタＡ５２ａとフィルタ５２ｂから成るフィルタ５２が、図６に於いて左右方向に往復運動するものとする。こうした場合でも、円盤状のフィルタと同様に、Ｘ線の照射が可能な可能期間Ｔ１とＸ線の照射ができない不可期間Ｔ２が存在する。
【００４１】
図７及び図８は、それぞれ所定方向に回転する円盤状のフィルタ及び所定方向に往復運動する長方形状のフィルタに於けるＸ線照射不可期間を示した図である。
【００４２】
図７及び図８からわかるように、吸収するエネルギの異なるフィルタ同士の一方の境から他方の境界までがＸ線照射の不可期間となっている。
【００４３】
ところで、円盤上に複数のフィルタを配置し、Ｘ線照射毎に、フィルタを切り替えるために停止しているフィルタを動かして再びそれを停止させる、ということが繰り返し行われると、時間がかかるうえ、静止時の角度にずれが発生することが考えられる。照射タイミングのパルスと同期してフィルタを回転させる場合、シンクロナスモータ等を使用することが望ましいが、回転し続けると誤差が生じてくる。
【００４４】
円盤状のフィルタを連続的に回転させて、エネルギサブトラクションを実施する際、Ｘ線照射領域に境界がかかる場合、前述したように、Ｘ線を照射することができない。つまり、Ｘ線照射領域のサイズとフィルタサイズを考慮しなければ、十分なＸ線照射時間を確保することはできない。
【００４５】
尚、収集レートが遅い場合には、円盤状のフィルタを連続回転させる必要はない。平面検出器の読出し開始から次のＸ線が照射されるまでの期間に、Ｘ線照射領域のフィルタを切り替えることができれば、フィルタを回転させる必要性はないからである。
【００４６】
そこで、Ｘ線照射前に、フィルタを安定動作させるために、円運動や回転運動の場合、常に一定速度で回転運動させれば、一定周期で画像が収集しやすくなる。
【００４７】
また、通常、パルス透視やシーケンス撮影が行われる場合、照射釦が押される前に収集レート等の情報を含むモードが選択される。そこで、このモード切り替えと同時に、回転運動が開始される。このようにすることで、Ｘ線照射前に回転を安定させることができる。
【００４８】
更に、Ｘ線の照射タイミングに合わせてフィルタを回転させるのではなく、例えば、レーザ等で回転位置が確認され、フィルタの位置情報に同期してＸ線が照射されるようにする。回転運動により、フィルタを切り替えるエネルギサブトラクション装置に於いては、フィルタの回転する角度情報を基に、Ｘ線の照射や平面検出器の駆動タイミングを制御することで、回転誤差による影響を無くすことができる。
【００４９】
このように、フィルタの切り替えに伴うＸ線照射不可期間が存在しても、その期間の影響を受けることなく、ＦＰＤの駆動レートに応じた画像収集を行うことができる。また、このタイミングでフィルタ切り替えを行うことで、ＦＰＤの最高駆動速度での収集が可能となる。
【００５０】
ところで、前述したように、異なる種類のエネルギ吸収を目的としたフィルタの場合、基本的に収集周期の１／ｎでフィルタが回転するようにしている。つまり、図９（ａ）及び（ｂ）に示されるように、２種類のエネルギの場合、１/２の周期である。円盤状のフィルタ５０にｎ種類のフィルタが均等に配置された場合、収集周期のｎ分の１の周期でフィルタ５０を回転させるようにする。この回転位置の検出は、フィルタ５０上に形成された位置検出用孔５５によって、角度情報が把握されることによりなされる。
【００５１】
また、システム制御部１５のパルスをマスタとしたい場合は、前述した回転位置検出とシステム制御部１５のパルスのズレを比較して、所定の許容範囲を超えたならば、回転角度を増減させる制御を行って、システムのパルスと位置関係を一致させるような制御を行っても良い。
【００５２】
これにより、回転するフィルタの初期値や誤差の影響を受けずに、連続的にエネルギの異なる画像を交互に収集することができる。
【００５３】
図１０は、Ｘ線照射領域の配置例を示した図である。
【００５４】
前述したレーザ等による位置検出用孔５５は、照射領域が含まれる領域よりも内側、または外側に配置する。図１０は、Ｘ線照射領域２６が含まれる領域よりも内側に位置検出用孔５５が配置された例を示している。
【００５５】
また、円盤状のフィルタであって、ｎ種類のフィルタが均等に配置され、各フィルタにて、連続ｍ回の画像を収集する場合、収集レートの（ｎＸｍ）分の１の周期で回転させるようにする。
【００５６】
図１１は、ｎ＝２，ｍ＝４の場合の円盤状のフィルタ５０を示しており、フィルタ５０は収集レートの８分の１の周期で回転される。このように、連続して同一フィルタの画像をｍ＝４枚収集することで、ｍ枚の画像を加算平均し、ノイズを低減させた画像を作成することができ、同じ枚数加算平均した、エネルギの異なる画像間でサブトラクションを行うことができる。
【００５７】
図１１の例の場合は、フィルタの種類が、Ａ→Ａ→Ａ→Ａ→Ｂ→Ｂ→Ｂ→Ｂと変化する。一方、２種類のフィルタで切り替えた場合は、Ａ→Ｂ→Ａ→Ｂ→Ａ→Ｂ→Ａ→Ｂのように変化する。
【００５８】
尚、加算平均を得るために、前述したような方法もあるが、２種類のフィルタが均等に配置されたフィルタを、収集レートの２分の１の周期で回転させ、２種類のエネルギの異なる画像を交互に収集して、収集後に同一フィルタによる画像を換算しても構わない。
【００５９】
次に、円盤状のフィルタの場合に於けるＸ線照射領域の配置について説明する。
【００６０】
図１２に示されるように、円盤状のフィルタ５６1 に於いて、Ｘ線照射領域２６は、境界５６11と５６12との間で、且つ位置検出用孔５８1 より外側の領域線５７1 より外側に配置されている。この場合、回転するフィルタ５６1 に於けるＸ線照射領域２６の占める角度θ２1 は、当該フィルタ５６1 の占める角度θ１に対して大きくなり、照射可能期間Ｔ１1 が短くなる。
【００６１】
一方、図１３に示されるように、円盤状のフィルタ５６2 に於いては、Ｘ線照射領域２６は、境界５６21と５６22との間で、且つ位置検出用孔５８2 より外側の領域線５７2 より外側に配置されている。この場合、回転するフィルタ５６2 に於けるＸ線照射領域２６の占める角度θ２2 は、当該フィルタ５６2 の占める角度θ１に対して大きくなり、照射可能期間Ｔ１2 は、前述した照射可能期間Ｔ１1 よりも長くなる。
【００６２】
尚、図１２に示されるフィルタ５６1 と図１３に示されるフィルタ５６2 上のＸ線照射領域２６は、同じ大きさ(同一面積)である。つまり、フィルタ５６1 とフィルタ５６2 は、相似形状となり、領域線５７1 と領域線５７2 の大きさが異なっている。Ｘ線収集の１周期に於けるＸ線照射期間の割合から、Ｘ線照射領域のサイズと回転半径の関係が決定される。
【００６３】
これについて、図１４を参照して説明する。
【００６４】
円盤状のフィルタ５６に於いて、フィルタ５６1 （Ａ）の占める角度はθ１で表され、当該フィルタ５６に於ける照射領域の占める角度はθ２で表される。
【００６５】
図１５のタイミングチャートを参照すると、Ｔ＝１周期として、Ｘ線照射タイミング後のτが、ＦＰＤの読み出し開始から次のＸ線照射開始までの時間である。すると、前記θ１、θ２とから、次の関係式が成立する。  
θ２／θ１≦τ／Ｔ
つまり、Ｘ線照射領域を極力小さくした方が、１周期に於けるＸ線照射時間を長くすることかできる。また、円盤状のフィルタ５６のサイズも小さくすることができる。このため、フィルタ位置をＸ線管球に近づけた方が良いことになる。
【００６６】
次に、円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置され、各フィルタにて連続ｍ回の画像を収集する場合について、図１６及び図１７のタイミングチャートを参照して説明する。
【００６７】
いま、円盤状のフィルタ５８に於いて、Ｘ線照射領域２６が占める回転角度の、１種類のフィルタが占める角度のｍ分の１に対する割合は、収集周期＝Ｔに於ける、ＦＰＤのデータ読出し開始から次にＸ線照射開始までの時間τとすると、次式の如くなる。  
θ２／(θ１／ｍ)≦τ／Ｔ  
次に、複数の収集レートを有し、Ｘ線の照射時間が異なる場合について、図１８のタイミングチャートを参照して説明する。
【００６８】
いま、図１８に示されるように、２つの収集レートがある場合について説明する。この場合、Ｘ線照射タイミング１を例にとると、１周期＝Ｔ１とし、最大照射時間をτ１とする。同様に、Ｘ線照射タイミング２の場合、１周期＝Ｔ２として、最大照射時間をτ２とする。ここで、最大照射時間の１周期に対する割合が最大の場合(この例ではＸ線照射タイミング２)を基に、フィルタとＸ線照射領域の関係が次式を満たすようにして、フィルタのサイズが決定される。  
τ２／Ｔ２＞τ１／Ｔ１  
よって、  
（θ１−θ２）／θ１＞τ２／Ｔ２
このように、回転フィルタを一定速度で回転させながらフィルタを順番に切り替え、各フィルタにて十分なＸ線照射時間を確保することができる。
【００６９】
(第２の実施形態)
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００７０】
前述した第１の実施形態では、高エネルギと低エネルギの２つの種類のフィルタの２種類のエネルギの画像を収集するためのフィルタについて説明した。この第２の実施形態では、それ以上の種類のフィルタが配置された例として、３種類のフィルタが配置された例について説明する。
【００７１】
尚、本第２の実施形態に於いて、Ｘ線診断治療装置の基本的な構成及び動作については、前述した第１の実施形態と同じであるので、説明の重複を避けるため、同一の部分には同一の参照番号を付して、その図示及び説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００７２】
図１９（ａ）〜（ｃ）は、円盤上にエネルギの異なる３種類のフィルタが均等に配置された例を示した図である。同図に於いて、円盤状のフィルタ６０は、３種類の異なるエネルギのフィルタ、例えばフィルタＡ（緑色）６０ａ、フィルタＢ（青色）６０ｂ、フィルタＣ（赤色）６０ｃから構成される。そして、図１９（ａ）はフィルタＡ６０ａにＸ線照射領域２６が存在している状態を示している。同様に、図１９（ｂ）はフィルタＢ６０ｂにＸ線照射領域２６が存在している状態、図１９（ｃ）はフィルタＣ６０ｃにＸ線照射領域２６が存在している状態を、それぞれ示している。
【００７３】
図１９（ａ）に示されるような方向にフィルタ６０を回転させると、Ａ→Ｂ→Ｃ→Ａ→…のように、３つのフィルタ６０ａ、６０ｂ、６０ｃを順番に切り替えて画像を収集する際は、フィルタ６０を収集レートの１／３の周期で回転させると良い。
【００７４】
また、このフィルタ６０を用いて、任意の２種類のみを用いた画像を交互に収集したい場合には、収集レートの２分の１の周期で回転させると良い。
【００７５】
前述したように、このフィルタ６０は３種類のフィルタ６０ａ、６０ｂ、６０ｃが均等に配置されているので、１種類のフィルタは１２０度ずつ均等に分割されている。ここで、２種類のフィルタのみ用いるとすると、それぞれ１種類のフィルタについて使用するのは１２０度の半分の６０度のみを使用する。
【００７６】
例えば、図２０は３種類のフィルタ６０ａ、６０ｂ、６０ｃで構成されたフィルタ６０に於いて、Ｂ→Ｃ→Ｂ→Ｃ→…の順にフィルタを使用した例を示した図である。先ず、図２０に（ａ）に示されるように、Ｘ線照射領域２６はフィルタＢ６０ｂに存在するとする。次いで、この状態からフィルタ６０が１８０度回転すると、図２０（ｂ）に示されるように、Ｘ線照射領域２６はフィルタＣ６０ｃ上になる。
【００７７】
尚、フィルタ６０の回転方向は、１８０度ずつ回転するため、時計方向、反時計方向の何れであっても良い。
【００７８】
図２１は３種類のフィルタ６０ａ、６０ｂ、６０ｃで構成されたフィルタ６０に於いて、Ａ→Ｃ→Ａ→Ｃ→…の順にフィルタを使用した例を示した図である。先ず、図２１に（ａ）に示されるように、Ｘ線照射領域２６はフィルタＡ６０ａに存在するとする。次いで、この状態からフィルタ６０が１８０度回転すると、図２１（ｂ）に示されるように、Ｘ線照射領域２６はフィルタＣ６０ｃ上になる。
【００７９】
図２２は３種類のフィルタ６０ａ、６０ｂ、６０ｃで構成されたフィルタ６０に於いて、Ａ→Ｂ→Ａ→Ｂ→…の順にフィルタを使用した例を示した図である。先ず、図２２に（ａ）に示されるように、Ｘ線照射領域２６はフィルタＡ６０ａに存在するとする。次いで、この状態からフィルタ６０が１８０度回転すると、図２２（ｂ）に示されるように、Ｘ線照射領域２６はフィルタＢ６０ｂ上になる。
【００８０】
このようにすれば、１つの回転するフィルタを用いて、任意の２種類のフィルタの画像を交互に収集することができる。
【００８１】
このように、第２の実施形態によれば、３分割の回転するフィルタを用いて、３つのフィルタの切り替えと、任意の２つのフィルタの切り替えが可能になる。
【００８２】
次に、図２３のタイミングチャートを参照して、本第２の実施形態に於ける平面検出器（ＦＰＤ）３２の読み出しタイミングとＸ線の照射タイミングについて説明する。
【００８３】
平面検出器３２は、図２３に示されるように、所定の読み出し時間が必要である。そして、撮影する部位によって、１回当たりに照射する最大のＸ線照射時間が決定される。したがって、最大のＸ線照射時間と平面検出器の読出し時間とを合わせた時間を１周期として、この収集レートを基に、フィルタ６０の回転周期が決定される。
【００８４】
これによって、２枚の画像間の時間を最短にすることができ、動きボケを低減することができる。
【００８５】
尚、前述した第１及び第２の実施形態では、円盤状のフィルタ及び往復運動するフィルタについて説明したが、これに限られるものではなく、例えば、連続的に移動するものであれば、ベルト状に構成されたものであっても適用が可能である。
【００８６】
また、本発明は平面検出器を用いたデュアルエネルギシステムとしているが、平面検出器に限られものではない。例えば、同時ではなく分割して得る場合には、ＣＲでも適用可能である。
【００８７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。
【００８８】
更に、前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１の実施形態を示すもので、平面検出器を用いたデュアルエネルギシステムが適用されたＸ線診断治療装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１のフィルタ部２３の基本構成を示した図である。
【図３】フィルタ２４のＸ線照射タイミングと平面検出器（ＦＰＤ）３２の読出しタイミングを説明するためのタイミングチャートである。
【図４】Ｘ線照射の可能期間と不可期間について説明するための図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に於けるフィルタの切り替え動作について説明するためのフローチャートである。
【図６】第１の実施形態の変形例であって、円盤状のフィルタに代えて長方形状のフィルタを使用した例を説明する図である。
【図７】所定方向に回転する円盤状のフィルタに於けるＸ線照射不可期間を示した図である。
【図８】所定方向に往復運動する長方形状のフィルタに於けるＸ線照射不可期間を示した図である。
【図９】円盤状のフィルタの収集周期について説明するための図である。
【図１０】Ｘ線照射領域の配置例を示した図である。
【図１１】円盤状のフィルタであって、２種類のフィルタが均等に配置され、各フィルタにて連続４回の画像を収集する場合の配置例を示した図である。
【図１２】円盤状のフィルタ５６1 の場合に於けるＸ線照射領域の配置について説明するための図である。
【図１３】円盤状のフィルタ５６2 の場合に於けるＸ線照射領域の配置について説明するための図である。
【図１４】Ｘ線照射領域のサイズと回転半径の関係について説明するための図である。
【図１５】Ｘ線照射領域のサイズと回転半径の関係について説明するためのフローチャートである。
【図１６】円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置され、各フィルタにて連続ｍ回の画像を収集する例を説明するための図である。
【図１７】円盤上にｎ種類のフィルタが均等に配置され、各フィルタにて連続ｍ回の画像を収集する場合について説明するためのタイミングチャートである。
【図１８】２つの収集レートがある場合の円盤状のフィルタのＸ線照射タイミングについて説明するためのタイミングチャートである。
【図１９】円盤上にエネルギの異なる３種類のフィルタが均等に配置された例を示したもので、（ａ）は緑色のフィルタ６０ａにＸ線照射領域２６が存在している状態を示した図、（ｂ）は青色のフィルタ６０ｂにＸ線照射領域２６が存在している状態を示した図、（ｃ）は赤色のフィルタ６０ｃにＸ線照射領域２６が存在している状態を示した図である。
【図２０】３種類のフィルタ６０ａ、６０ｂ、６０ｃで構成されたフィルタ６０に於いて、Ｂ→Ｃ→Ｂ→Ｃ→…の順にフィルタを使用した例を示した図である。
【図２１】３種類のフィルタ６０ａ、６０ｂ、６０ｃで構成されたフィルタ６０に於いて、Ａ→Ｃ→Ａ→Ｃ→…の順にフィルタを使用した例を示した図である。
【図２２】３種類のフィルタ６０ａ、６０ｂ、６０ｃで構成されたフィルタ６０に於いて、Ａ→Ｂ→Ａ→Ｂ→…の順にフィルタを使用した例を示した図である。
【図２３】本発明の第２の実施形態に於ける平面検出器（ＦＰＤ）３２の読み出しタイミングとＸ線の照射タイミングについて説明するためのタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００９０】
１０…Ｘ線診断治療装置、１１…Ｘ線発生部、１２…Ｘ線検出部、１３…保持部、１４…機構制御部、１５…システム制御部、１６…操作部、１７…画像記憶回路、１８…表示部、２１…高電圧発生部、２２…Ｘ線管、２３…フィルタ部、２４…フィルタ、２５…フィルタ切り替え装置、２６…Ｘ線照射領域、３１…ゲートドライバ、３２…平面検出器（ＦＰＤ）、３４…電荷・電圧変換器、３５…Ａ／Ｄ変換器、３６…パラレル・シリアル変換器、３８…画像データ生成部、４１…表示用画像メモリ、４２…Ｄ／Ａ変換器、４３…表示回路、４４…モニタ、５０…フィルタ、５０ａ…フィルタＡ、５０ｂ…フィルタＢ。
【図１】
2009000293.tif 000003
【図２】
2009000293.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2009000293.tif 000011
【図１０】
2009000293.tif 000012
【図１１】
2009000293.tif 000013
【図１２】
2009000293.tif 000014
【図１３】
2009000293.tif 000015
【図１４】
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【図１５】
2009000293.tif 000017
【図１６】
2009000293.tif 000018
【図１７】
2009000293.tif 000019
【図１８】
2009000293.tif 000020
【図１９】
2009000293.tif 000021
【図２０】
2009000293.tif 000022
【図２１】
2009000293.tif 000023
【図２２】
2009000293.tif 000024
【図２３】
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