JP5362282B2

JP5362282B2 - Ｘ線診断装置

Info

Publication number: JP5362282B2
Application number: JP2008191661A
Authority: JP
Inventors: 忍竹之内; 克己鈴木
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2028-07-25
Also published as: JP2010029238A

Description

本発明は、Ｘ線診断装置に関する。詳細には、Ｘ線診断装置におけるＸ線検出器の感度補正に関する。

Ｘ線診断装置は、Ｘ線源から被検体にＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線のＸ線減弱量データをＸ線源に対向配置されるＸ線平面検出器（ＦＰＤ；Flat Panel Detector；以下、Ｘ線検出器という）によって検出し、検出したＸ線減弱量データを用いて被検体の撮影画像や透視画像を生成する装置である。

Ｘ線診断装置のＸ線検出器は、一般にシンチレータ、フォトダイオード、コンデンサ、及びＴＦＴ（薄膜トランジスタ）等により構成される。そのためＸ線が照射されていないときにも暗電流が発生し、コンデンサに電荷がノイズとして蓄積される特性がある。したがって、検出したデータをそのまま画像データとすると画質が劣化してしまう。そこで、Ｘ線が照射されていないときにコンデンサに蓄積されている電荷量（暗電流量）を読み出し、空にする処理（空読み）を行い、被検体を撮影する際にＸ線検出器から出力されるＸ線減弱量データから、この暗電流量を減算するオフセット補正を行う（特許文献１）。

また、Ｘ線検出器は、その検出素子を構成するシンチレータやフォトダイオード等の特性のばらつきにより、個々のＸ線検出器毎に感度が異なる。そのため、Ｘ線照射空間に被検体やオブジェクト（散乱線除去用のグリッドやＸ線絞り等）が存在しない状態で、ある特性の強度のＸ線をＸ線検出器に照射し、このときにＸ線検出器から出力されるデータからＸ線検出器の感度情報を求めて記憶しておき、実際の撮影の際に、その感度情報を用いてＸ線減弱量データを補正する（特許文献２）。

感度情報を取得する際は、上述のようにＸ線照射空間に被検体やオブジェクトの無い状態でＸ線を照射する必要がある。そのため従来のＸ線診断装置ではマイクロスイッチ等のセンサを用いて散乱線除去用のグリッドが挿入されていることを検出したり、或いは制御部にてＸ線絞りの位置情報を検出したりして、オブジェクトの存在を認識させていた。また、Ｘ線検出器の出力データから平均値や標準偏差値を算出し、被検体やオブジェクトが存在しないことを認識させていた。

特開２００２−１５９４８１号公報ＷＯ２００３／０００１３６号公報

しかしながら、上述のマイクロスイッチや位置検出手段を用いる手法では、ハードウェアを追加する必要があり、コストを費やしていた。また、Ｘ線検出器の出力データから平均値や標準偏差値を算出する手法では、挿入されているものを特定することが困難であった。

特に、感度情報を取得する際に散乱線除去用のグリッドが挿入されていた場合には、実際の撮影において、グリッドが挿入された状態で得た感度情報を用いて感度補正を行ってしまうと、グリッド縞の干渉により出力画像にモアレが生じ、画質が劣化してしまい、撮影自体が無駄になってしまうという問題があった。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、Ｘ線検出器の感度情報を取得する際に、Ｘ線照射空間に存在する障害物を検知することが可能なＸ線診断装置を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために第１の発明は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向配置され前記被検体を透過したＸ線データを検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源から照射されるＸ線量を前記Ｘ線検出器にて検出することにより、前記Ｘ線検出器の感度情報を取得する感度情報取得手段と、前記感度情報取得手段によって取得した感度情報に基づいて、前記Ｘ線検出器にて検出したＸ線データを補正する感度補正手段と、前記感度補正手段により補正されたＸ線データを用いて前記被検体の撮影画像または透視画像を生成する画像処理手段と、を備えたＸ線診断装置であって、前記感度情報取得手段により取得された感度情報を解析することにより、前記Ｘ線源と、前記Ｘ線検出器との間に挿入されているオブジェクトを検出するオブジェクト検出手段と、前記オブジェクト検出手段によって前記オブジェクトを検出した際に、オブジェクトを検出した旨を報知する報知手段と、を備え、前記オブジェクトは、散乱線除去用のグリッドであり、前記Ｘ線検出器は２次元マトリクス状に配列された複数の検出素子を備え、前記オブジェクト検出手段は、前記感度情報取得手段により取得される前記Ｘ線検出器の感度情報から、前記グリッドに直交する方向に配列された検出素子群から検出データを抽出し、抽出された検出データを周波数空間データに置き換え、周波数空間データでのピークレスポンスの出現をもって、前記オブジェクトを検出したと判定する第１の判定手段を備えることを特徴とするＸ線診断装置である。

また、前記第１の判定手段は、前記Ｘ線検出器のサンプリングピッチと前記グリッドの格子密度とに基づいて前記周波数空間データに予めピークレスポンスが出現すると推定される推定範囲を算出し、算出された推定範囲におけるレスポンスの最大値と、推定範囲外におけるレスポンスの平均値とを比較することにより前記周波数空間データにピークレスポンスがあるか否かを判定する。

更に、前記報知手段は、前記オブジェクト検出手段によって前記グリッドが挿入されていることを検出した際に、グリッドが挿入されている旨を表示画面上に明示することが望ましい。

第２の発明は、被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向配置され前記被検体を透過したＸ線データを検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源から照射されるＸ線量を前記Ｘ線検出器にて検出することにより、前記Ｘ線検出器の感度情報を取得する感度情報取得手段と、前記感度情報取得手段によって取得した感度情報に基づいて、前記Ｘ線検出器にて検出したＸ線データを補正する感度補正手段と、前記感度補正手段により補正されたＸ線データを用いて前記被検体の撮影画像または透視画像を生成する画像処理手段と、を備えたＸ線診断装置であって、前記感度情報取得手段により取得された感度情報を解析することにより、前記Ｘ線源と、前記Ｘ線検出器との間に挿入されているオブジェクトを検出するオブジェクト検出手段と、前記オブジェクト検出手段によって前記オブジェクトを検出した際に、オブジェクトを検出した旨を報知する報知手段と、を備え、前記オブジェクトは、Ｘ線絞りであり、前記Ｘ線検出器は２次元マトリクス状に配列された複数の検出素子を備え、前記オブジェクト検出手段は、前記感度情報取得手段により取得される前記Ｘ線検出器の感度情報から、前記Ｘ線検出器の縦方向または横方向の少なくともいずれか一方の検出素子群から検出データを抽出し、抽出された検出データを周波数空間データに置き換え、周波数空間データでのピークレスポンスの出現をもって、前記オブジェクトを検出したと判定する第２の判定手段を備えることを特徴とするＸ線診断装置である。

また、前記第２の判定手段は、前記Ｘ線検出器のサンプリングピッチと前記Ｘ線絞りのエッジ位置とに基づいて前記周波数空間データに予めピークレスポンスが出現すると推定される推定範囲を算出し、算出された推定範囲におけるレスポンスの最大値と、推定範囲外におけるレスポンスの平均値とを比較することにより前記周波数空間データにピークレスポンスがあるか否かを判定する。

更に、前記報知手段は、前記オブジェクト検出手段によって前記Ｘ線絞りが挿入されていることを検出した際に、Ｘ線絞りが挿入されている旨を表示画面上に明示することが望ましい。

本発明によれば、Ｘ線検出器の感度情報を取得する際にＸ線照射空間に存在する障害物を検知することが可能なＸ線診断装置を提供できる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
まず、Ｘ線診断装置１の構成について説明する。
図１は、Ｘ線診断装置１の全体構成を示すブロック図である。
本発明のＸ線診断装置１は、胸部、頭部等を撮影する一般撮影装置や、腹部等を撮影する透視撮影装置のいずれにも適用可能である。

図１に示すように、Ｘ線診断装置１は、Ｘ線高電圧装置２１に接続されたＸ線発生器（Ｘ線源）２、被検体３を固定する寝台に設けられるＸ線検出器５、操作コンソール６、表示装置７、及び操作装置８から構成される。Ｘ線発生器２にはＸ線の照射範囲を調節するためのＸ線絞り２３が設けられる。また、Ｘ線検出器５には散乱線を除去するためのグリッド４が挿脱自在に設けられる。Ｘ線診断装置１は、寝台に固定された被検体３に対してＸ線発生器２からＸ線を照射し、被検体３を透過したＸ線減弱量データをＸ線検出器５によって取得する。また取得したＸ線減弱量データを用いて、画像処理装置６４にて被検体３の撮影画像、透視画像を生成する。

また、Ｘ線診断装置１は、被検体３のない状態で、Ｘ線検出器５に対してＸ線を照射し、このときのＸ線検出器５の出力データから、Ｘ線検出器５の感度情報を取得する。以下の説明において、被検体３のない状態で、Ｘ線検出器５に対してＸ線を照射することをエア撮影という。また、エア撮影時にＸ線検出器５から出力されるデータをＸ線検出データまたは出力データという。
感度情報の取得については後述する（図４参照）。

Ｘ線発生器２は、Ｘ線管、Ｘ線管制御装置を備え、操作コンソール６の制御部６１により制御されてＸ線を連続的または断続的に照射する。Ｘ線高電圧装置２１は、制御部６１から制御されてＸ線管に所定のＸ線管電圧を印加する。

Ｘ線絞り２３は、Ｘ線管から照射されるＸ線の照射範囲を調節するためのものである。Ｘ線絞り２３はＸ線管を覆う羽根を有しており、羽根は制御部６１からの制御により全開から全閉までの範囲で移動され、絞り量が調節される。
Ｘ線発生器２から照射されたＸ線は、被検体３を透過し、グリッド４を介してＸ線検出器５に入射する。

Ｘ線検出器５は、被検体３を介してＸ線発生器２に対向するように配置される。Ｘ線検出器５はＸ線発生器２から放射されて被検体３を透過したＸ線の減弱量を検出し、検出したＸ線減弱量データを画像処理装置６４に出力する。

Ｘ線検出器５は、被検体３を透過したＸ線を光に変換するシンチレータと、シンチレータの発光を電気信号に変換する検出素子とから構成される。検出素子は所定数のライン上に夫々複数配置され、全体として２次元マトリクス状をなす。一つの検出素子は１画素を構成するようになっている。各検出素子は、シンチレータから出力される光を電荷に変換するフォトダイオードと電荷を蓄積するコンデンサと、蓄積された電荷を読み出すスイッチング素子（例えばＴＦＴ）とを備えている。なお、シンチレータとフォトダイオードとの組み合わせに代えて、Ｘ線を直接電荷に変換する直接変換方式の検出素子を用いてもよい。

本実施の形態のＸ線検出器５は、一例として１ラインに２５６個の検出素子を有するものとする。また、Ｘ線検出器５のライン方向をＸ方向とし、ラインに直交する方向をＹ方向とする。
Ｘ線検出器５の各検出素子により検出された検出信号は、図示しないデータ収集装置により収集され、Ｘ線減弱量データ（エア撮影時はＸ線検出データ）として画像処理装置６４へ出力される。

画像処理装置６４は、制御部６１の制御によってＸ線検出器５が検出したＸ線減弱量データを取得する。また、予め計測されているＸ線検出器５の感度情報を記憶装置６５から取得する。画像処理装置６４は、取得したＸ線減弱量データから感度情報を減算することにより感度補正を行う。また、Ｘ線検出器５の暗電流量を減算するオフセット補正等の前処理を施す。画像処理装置６４は感度補正等の前処理の施されたＸ線減弱量データを用いて被検体３の撮影画像、透視画像を生成し、記憶装置６５または表示装置７に出力する。

操作コンソール６は、表示装置７、操作装置８、制御部６１、画像処理装置６４、及び記憶装置６５から構成される。操作コンソール６はＸ線発生器２、Ｘ線高電圧装置２１、Ｘ線検出器５、及び寝台に接続される。

表示装置７は、液晶パネル、ＣＲＴモニタ等のディスプレイ装置と、ディスプレイ装置と連携して表示処理を実行するための論理回路と、で構成され、制御部６１に接続される。表示装置７は画像処理装置６４から出力される画像、並びに制御部６１が取り扱う種々の情報を表示する。

操作装置８は、例えば、キーボード、マウス、テンキー等の入力装置、及び各種スイッチボタン等により構成され、操作者によって入力される各種の指示や情報を制御部６１に出力する。操作者は、表示装置７及び操作装置８を使用して対話的にＸ線診断装置１を操作できる。

制御部６１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）等により構成されるものであり、Ｘ線発生器２、Ｘ線高電圧装置２１、寝台、Ｘ線検出器５、画像処理装置６４、表示装置７、操作装置８、記憶装置６５を制御する。

また、制御部６１は、Ｘ線検出器５の感度情報を取得する際、Ｘ線検出器５の出力データを周波数解析することにより、グリッド４が挿入されているか否かを検出するグリッド検出処理を実行する。感度情報の取得処理及びグリッド検出処理については後述する（図４、図５参照）。

記憶装置６５は、ハードディスク等により構成されるものであり、制御部６１に接続される。記憶装置６５には、画像処理装置６４により生成されたＸ線撮影画像、Ｘ線透視画像が記憶される。また記憶装置６５には、Ｘ線検出器５の感度情報が記憶される。感度情報は、画像処理装置６４がＸ線撮影画像、Ｘ線透視画像を生成する際に参照され、感度補正に使用される。また、記憶装置６５は、これらの各種データの他、Ｘ線診断装置１の機能を実現するためのプログラム等を記憶する。

グリッド４は、照射Ｘ線の散乱線を除去するためのものであり、Ｘ線吸収率の大きい鉛等のはく（グリッド鉛）と、Ｘ線吸収率の小さい中間物質とを、それぞれのはくの長手方向に平行となるように配設したものである。グリッド４は、はくの長手方向がＸ線検出器５の画素（検出素子）のＸ方向またはＹ方向に一致するように、Ｘ線検出器５のＸ線照射空間側の面に取り付けられる。

グリッド４は、Ｘ線検出器５の感度情報を取得する際には、外されている必要があるが、誤って外されないままエア撮影を開始してしまうことがある。
そこで、本実施の形態のＸ線診断装置１では、感度情報を取得する際に、グリッドが挿入されているか否かを検出する処理を行う。

ここで、感度情報を取得する際のグリッド検出の原理を図２、図３を参照して説明する。
図２は、グリッド挿入時に出力画像に現れるモアレについて説明する模式図である。
図３は、グリッド挿入時に出力画像に現れるモアレと、その周波数特性を示す図である。

図２は、Ｘ線診断装置１のＸ線発生器２とＸ線検出器５との間にグリッド４が挿入された状態を表している。図２のグリッド４は、一例としてグリッド密度が４０本／ｃｍ（＝２５０μｍピッチ）のものを使用している。図２に示すように、グリッド４を透過したＸ線は、２５０μｍ間隔に配置されているグリッド鉛により、同様の２５０μｍ間隔のＸ線強度分布ｐ１１を生じさせる。Ｘ線検出器５のサンプリングピッチがＸ線強度分布ｐ１１と同じ２５０μｍであれば、同位相の強度分布を常にサンプリングできるためモアレは発生しない。しかしながら、Ｘ線検出器５のサンプリングピッチがＸ線強度分布ｐ１１と異なる場合には位相がずれ、出力画像にモアレが現れる。

例えば、グリッド間隔が２５０μｍであり、Ｘ線検出器５のサンプリングピッチが１４３μｍである場合は、Ｘ線検出器５は図２の輝度分布ｐ１３の丸で示される位置でデータをサンプリングする。そのため、サンプリング点を結ぶ点線でモアレが認識される。

図３（ａ）は、グリッド４が挿入された状態でエア撮影した場合にＸ線検出器５にて検出したＸ線検出データのうち、Ｘ方向一列分（２５６画素）のデータを抽出したプロファイルｐ１５である。このプロファイルｐ１５において、縦軸はＸ線検出器５の出力データを規格化した値であり、横軸はＸ線検出器５のＸ方向の画素（Ｘ座標）を示す。プロファイルｐ１５において、黒四角で表される点がサンプリング点である。なお、このプロファイルｐ１５は、グリッド４の格子間隔が４０本／ｃｍ、Ｘ線検出器５の画素サイズ（サンプリングピッチ）が１４３μｍの場合に得られるシミュレーション結果である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のプロファイルｐ１５をフーリエ変換（ＦＦＴ）し、周波数空間に置き換えた結果を表す周波数レスポンスｐ１７である。図３（ｂ）において横軸は周波数帯域（ｌｐ／ｍｍ）である。

図３に示すように、グリッド格子間隔とサンプリングピッチとのずれによりモアレが発生しているプロファイルｐ１５（図３（ａ））を周波数空間に置き換えると、所定の周波数領域にピークが現れる（図３（ｂ））。図３の例では、ピークは３．２ｌｐ／ｍｍ付近の領域である。

本発明のＸ線診断装置１では、Ｘ線検出器５の出力データを周波数領域に置き換えた際に出現するピークに着目して、Ｘ線照射空間に存在するオブジェクトの挿入（ここではグリッド４の挿入）を検出する。

すなわち、制御部６１は、Ｘ線検出器５の出力データのうち、グリッド４に直交するライン一列分を抽出し、抽出したデータ（図３（ａ）のプロファイルｐ１５）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数空間に置き換える。そして、周波数レスポンス（図３（ｂ）の周波数レスポンスｐ１７）にピークが出現すればオブジェクトが挿入されていると判定する。
また、制御部６１は、周波数レスポンスのピークの存在する位置（周波数）が、グリッド挿入により出現するモアレに起因するものと特定できる場合は、挿入されているオブジェクトはグリッド４であることも判定できる。

ここで、周波数レスポンスｐ１７に現れるピークの位置の推定方法について説明する。
簡単のため、グリッド４透過後のＸ線強度分布（ｌ）を、グリッド密度（Ｎ）の逆数を１周期とする正弦波とする。このとき、ある位置（ｘ）におけるグリッド４透過後のＸ線強度（ｌ（ｘ））は、以下の式（１）で表される。

ｌ（ｘ）＝ｓｉｎ（２πＮｘ）・・・（１）

そして、グリッド４の格子間隔（グリッド密度）が４０本／ｃｍ、Ｘ線検出器の画素サイズ（サンプリングピッチ）が１４３μｍの場合に、画像に表れるモアレを推定すると図３（ａ）のようになり、周波数空間では約３．２ｌｐ／ｍｍ付近にピークが存在する。グリッド格子密度の許容誤差の範囲を含めると、ピークの出現する周波数領域は約３．０ｌｐ／ｍｍ〜３．４ｌｐ／ｍｍである。

以上のように、ピークが出現すると推定される範囲は、グリッド４の格子間隔と、Ｘ線検出器５のサンプリングピッチ（画素のサイズ）とから予め予測することが可能である。グリッド４の格子間隔やＸ線検出器５のサンプリングピッチが異なる場合には、それぞれ異なる推定範囲が得られる。
Ｘ線診断装置１は、記憶装置６５に種々のグリッド４またはＸ線検出器５のサンプリングピッチに対応した推定範囲を予め算出して記憶しておき、感度情報を取得する処理を実行する際には、使用しているＸ線検出器５やグリッド４に対応する推定範囲を読み出して、後述するグリッド検出処理を行う。

次に、図４〜図７を参照しながら、Ｘ線診断装置１の動作について説明する。
図４は感度情報取得処理の流れを示すフローチャートである。
図５はグリッド検出処理の流れを示すフローチャートである。
図６はグリッド検出処理実行時に制御部６１のＲＡＭに保持されるデータを示す図である。
図７は、グリッド４が挿入されていることを検出した際に表示される警告画面の一例を示す図である。

制御部６１は記憶装置６５から各種処理を実行するためのプログラム及びデータを読み出し、このプログラム及びデータに基づいて処理を実行する。

まず、感度情報の取得について全体的な流れを説明する。
図４に示すようにＸ線診断装置１の制御部６１は、まず、被検体３のない状態でＸ線検出器５に対してＸ線を照射するエア撮影を行う（ステップＳ１０１）。エア撮影において制御部６１はＸ線発生器２を制御し、所定の管電圧、管電流でＸ線を照射させる。また、制御部６１はＸ線検出器５を制御してエア撮影におけるＸ線検出データを収集させる。

次に制御部６１は、Ｘ線検出器５から出力されたＸ線検出データに基づいてグリッド検出処理を実行する（ステップＳ１０２）。グリッド検出処理については後述する（図５参照）。グリッド検出処理においてグリッド４が検出された場合は（ステップＳ１０３；Ｙｅｓ）、制御部６１はグリッド４が挿入されている旨の警告を表示装置７に表示する（ステップＳ１０４；図７参照）。その後、操作者の手動操作または操作装置８からの操作指示によってグリッド４が外され、再度感度情報を取得する指示が操作装置８から入力されると、ステップＳ１０１に戻り、エア撮影を行う。ステップＳ１０３において、グリッド４が検出されなかった場合は、ステップＳ１０１のエア撮影で検出したＸ線検出データを感度情報とし、制御部６１のＲＡＭまたは記憶装置６５に記憶する（ステップＳ１０５）。

なお、より正確な感度情報を得るため、制御部６１はグリッド４が検出されない状態（ステップＳ１０３；Ｎｏ）になった後、ステップＳ１０１のエア撮影を複数回繰り返し、複数回のエア撮影にて得られたＸ線検出データの平均値を算出し、算出した平均値を感度情報としてＲＡＭまたは記憶装置６５に記憶するようにしてもよい。

次に、ステップＳ１０２のグリッド検出処理について図５〜図７を参照して説明する。
図５に示すグリッド検出処理において、制御部６１はまず、Ｘ線検出器５から出力されたＸ線検出データのうち、グリッド縞に直交する方向の１列分（例えば２５６画素）のＸ線検出データを抽出し（ステップＳ２０１）、抽出したＸ線検出データを感度情報として制御部６１のＲＡＭに保存する（図６の６１ａ）。

ここで、グリッド縞に直交する方向について説明する。グリッド４の挿入される向きが決まっている場合は、グリッド縞に直交する方向は特定される。しかしながらグリッド４の挿入される向きが決まっていない構造のＸ線診断装置では、Ｘ線検出器５のＸ方向とＹ方向の両方向から任意の各１列分の画素のＸ線検出データを取得し、これら２方向のＸ線検出データについて、それぞれ以下の処理（グリッド検出処理；ステップＳ２０２〜ステップＳ２０５）を行うものとする。そして、Ｘ方向またはＹ方向のうち、いずれか１方向で上述の周波数特性にピークが現れる場合に、グリッド４を検出したと判定する。
以下の説明では、グリッド縞に直交する方向がＸ線検出器５のＸ方向であるものとする。

制御部６１は、Ｘ線検出器５から抽出した１列分のＸ線検出データを１次元フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数空間データに置き換える（ステップＳ２０２）。以下、周波数空間データに置き換えられたデータを周波数レスポンスという（図３（ｂ）参照）。

制御部６１はステップＳ２０２で得た周波数レスポンスの、予め推定されている周波数範囲（以下、推定範囲という）を探索し、その推定範囲内のレスポンスの最大値（ピーク）を取得し、ＲＡＭに保存する（図６の６１ｂ）。
また、制御部６１は推定範囲外のレスポンスの平均値を算出し、ＲＡＭに保存する（図６の６１ｃ）。

制御部６１は、推定範囲のレスポンスの最大値（ピーク）と、その推定範囲外のレスポンスの平均値とを比較する。比較の結果、ピークのレスポンスが、推定範囲外のレスポンス平均値の例えば１０倍以上ある場合には（ステップＳ２０３；Ｙｅｓ）、グリッド４を検出したとして、グリッドありフラグをセットする（ステップＳ２０５）。比較の結果、ピークのレスポンスが、推定範囲外のレスポンスの平均値の例えば１０倍未満の場合には（ステップＳ２０３；Ｎｏ）、グリッド４を検出しないと判定し、グリッドなしフラグをセットする（ステップＳ２０４）。

このように、制御部６１は周波数レスポンスにピークが出現すると推定される周波数範囲を予め推定して、その推定範囲を探索するので、グリッド検出の処理を高速に行うことが可能となる。
また、ピークの出現位置から、制御部６１はＸ線照射空間にある障害物（オブジェクト）がグリッド４であることも特定できる。

グリッドありフラグがセットされている場合は、図４のステップＳ１０４において、制御部６１は表示装置７にグリッド４が検出された旨の表示を行う。
図７は、グリッド４が検出された際に表示される警告画面７ａの例である。制御部６１は、表示装置７に「グリッド挿入あり」のメッセージ等を表示させる。操作者はこの警告画面７ａのメッセージを確認した際は、一旦撮影を中止してグリッド４を取り外す。グリッド４の挿脱が機械的な操作にて行われる場合には、グリッド４を外す指示を操作装置８から入力し、グリッド４を取り外させる。

なお上述の例では、表示装置７にグリッド４が挿入されている場合の警告画面が表示されるが、グリッド４が挿入されていない場合には「グリッドは挿入されていません」、「感度情報を取得しました」等といったメッセージが表示されるようにしてもよい。またグリッド検出処理実行時に、表示装置７に図３に示すプロファイルｐ１５や周波数レスポンスｐ１７等、具体的なデータを表示させるようにしてもよい。
また、メッセージを表示するだけでなく、ビープ音等によりグリッド４を検出したことを報知するようにしてもよい。

以上説明したように、第１の実施の形態の画像診断装置１は、Ｘ線検出器５の感度情報を取得する際に、エア撮影により取得したＸ線検出データを周波数解析する。制御部６１は、Ｘ線検出器５の出力データのうち、グリッド４に直交する方向の１列分のデータを抽出してフーリエ変換し、周波数空間に置き換える。そして、周波数レスポンスにピークが現れた場合は、Ｘ線照射空間にオブジェクトが存在すると判定する。更に、グリッド４の格子間隔とＸ線検出器５のサンプリングピッチとから予め推定される周波数領域（推定範囲）にピークが現れる場合には、グリッド４が挿入されていると判定する。グリッド４が挿入されている場合には、グリッド４が挿入されている旨の警告を表示する。

従って、Ｘ線検出器５の感度情報を取得する際に、マイクロスイッチ等の装置を利用することなくＸ線検出器５の検出データを周波数解析することによりグリッド４が挿入されていることを検出することが可能となる。そのため、装置構成を簡素にでき、コストを抑えることが可能となる。

（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態のＸ線診断装置１の構成について説明する。
第２の実施の形態のＸ線診断装置１のハードウェア構成は図１に示すＸ線診断装置１と同様であるため、説明を省略し、以下の説明において、同一の各部については同一の符号を付すこととする。

第２の実施の形態において、制御部６１は、Ｘ線検出器５の感度情報を取得する際、Ｘ線検出器５の出力データを周波数解析することにより、Ｘ線照射空間にＸ線絞り２３が有ることを検出する。

図８を参照して、Ｘ線絞り２３の検出の原理を説明する。
図８はＸ線照射空間の一部がＸ線絞り２３にて遮蔽された際に、エア撮影にて得られるプロファイルｐ２１（Ｘ線検出データ）と、その周波数レスポンスｐ２３を示している。

図８（ａ）は、Ｘ線検出器５のＸ方向一列分（２５６画素）のプロファイルｐ２１を示す。このプロファイルｐ２１において、縦軸はＸ線検出器５の出力データを規格化した値であり、横軸はＸ線検出器５のＸ方向の検出素子（Ｘ座標）を示す。
図８（ａ）のプロファイルｐ２１において、Ｘ座標が１００から１５０の範囲を境に、Ｘ線検出器５の出力値が大きく変化している。すなわちＸ座標が０から１００の範囲はＸ線絞り２３によってＸ線が遮蔽されていることが分かる。以下、図８（ａ）に示すようにＸ線検出器５の出力値が大きく変化する位置（ここではＸ位置）をエッジという。

図８（ｂ）は、図８（ａ）のプロファイルｐ２１をフーリエ変換（ＦＦＴ）し、周波数空間に置き換えた周波数レスポンスｐ２３である。

図８に示すように、Ｘ線照射空間にＸ線絞り２３が存在する場合、Ｘ線検出データを周波数空間データに置き換えると、所定の周波数領域にピークが現れる。図８（ｂ）の例では、比較的低い周波数領域でピークが出現する。

第２の実施の形態でも第１の実施の形態と同様に、Ｘ線検出データを周波数空間データに置き換えた際に出現するピークに着目して、Ｘ線照射空間に存在するオブジェクトの挿入（ここではＸ線絞り２３の挿入）を検出する。

すなわち、制御部６１は、Ｘ線絞り２３の出力データのうち、エッジ位置に直交するライン一列分のＸ線検出データを抽出し、抽出したデータ（図８（ａ）のプロファイルｐ２１）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数空間データに置き換える。そして、周波数レスポンス（図８（ｂ）の周波数レスポンスｐ２３）にピークが出現すればオブジェクトが挿入されていると判定できる。
このピークの存在する位置が、予め予測した周波数領域（推定範囲）内であれば、Ｘ線絞り２３が挿入されていると判定する。

また、制御部６１は、周波数レスポンスのピークが存在する位置が、Ｘ線絞り２３の挿入により出現するピークであると特定できる場合は、挿入されているオブジェクトはＸ線絞り２３であることも判定できる。

周波数レスポンスにピークが現れる推定範囲は、予め算出されて記憶装置６５に記憶されているものとし、感度情報を取得する処理を実行する際に、制御部６１は記憶装置６５から推定範囲を読み出して、利用する。

次に、図９〜図１１を参照しながら、Ｘ線診断装置１の動作について説明する。
図９は感度情報取得処理の流れを示すフローチャートである。
図１０はＸ線絞り検出処理の流れを示すフローチャートである。
図１１は、Ｘ線絞り２３が挿入されていることを検出した際に表示される警告画面の一例を示す図である。

まず、Ｘ線診断装置１におけるＸ線検出器５の感度情報の取得について説明する。
図９に示すように、制御部６１はまず、被検体３のない状態でＸ線検出器５に対してＸ線を照射し、エア撮影を行う（ステップＳ３０１）。エア撮影において制御部６１はＸ線発生器２を制御し、所定の管電圧、管電流でＸ線を照射させる。また、制御部６１はＸ線検出器５を制御し、エア撮影におけるＸ線検出データを取得する。

次に制御部６１は、取得したＸ線検出データに基づいてＸ線絞り検出処理を実行する（ステップＳ３０２）。Ｘ線絞り検出処理については後述する（図１０参照）。Ｘ線絞り検出処理においてＸ線絞り２３が検出された場合は（ステップＳ３０３；Ｙｅｓ）、制御部６１はＸ線絞り２３が挿入されている旨の警告を表示装置７に表示する（ステップＳ３０４；図１１参照）。その後、Ｘ線絞り２３が全開され、再度感度情報を取得する指示が操作装置８から入力されると、ステップＳ３０１に戻り、エア撮影を行う。ステップＳ３０３において、Ｘ線絞り２３が検出されなかった場合は、ステップＳ３０１のエア撮影で検出したＸ線検出データを感度情報とし、制御部６１のＲＡＭまたは記憶装置６５に記憶する（ステップＳ３０５）。

なお、より正確な感度情報を得るため、制御部６１はＸ線絞り２３が検出されない状態（ステップＳ３０３；Ｎｏ）になった後、ステップＳ３０１のエア撮影を複数回繰り返し、複数回のエア撮影にて得られたＸ線検出データの平均値を算出し、算出した平均値を感度情報としてＲＡＭまたは記憶装置６５に記憶するようにしてもよい。

次に、ステップＳ３０２のＸ線絞り検出処理について図１０、図１１を参照して説明する。図１０に示すＸ線絞り検出処理において、制御部６１はまず、Ｘ線検出器５から出力されたＸ線検出データのうち、Ｘ線絞り２３のエッジに直交する方向の１列分（例えば２５６画素）の検出データを抽出し（ステップＳ４０１）、抽出したＸ線検出データを感度情報として制御部６１のＲＡＭに保存する（図６の６１ａ）。

Ｘ線絞り２３はＸ方向またはＹ方向の双方を任意の範囲に遮蔽できるものであるので、Ｘ線絞り２３のエッジに直交する方向は特定できない。そのため、制御部６１はＸ線検出器５のＸ方向とＹ方向の各１列分のＸ線検出データを抽出し、抽出した１列分の各Ｘ線検出データのそれぞれについて、次に説明するステップＳ４０２からＳ４０５の処理を行うものとする。Ｘ方向のＸ線検出データまたはＹ方向のＸ線検出データのうち、少なくともいずれか一方にＸ線絞り２３の存在を示す周波数レスポンスが現れれば、制御部６１はＸ線絞り２３を検出したと判断する。

ステップＳ４０２において、制御部６１は抽出したＸ線検出データを１次元フーリエ変換（ＦＦＴ）して周波数空間データに置き換える。

そして、制御部６１はステップＳ４０２で得た周波数レスポンスの、予め推定されている周波数範囲（推定範囲）を探索し、その推定範囲内のレスポンスの最大値（ピーク）を取得し、ＲＡＭに保存する（図６の６１ｂ）。
また、制御部６１は推定範囲外のレスポンスの平均値を取得し、ＲＡＭに保存する（図６の６１ｃ）。

制御部６１は、推定範囲内のレスポンスの最大値（ピーク）と、推定範囲外のレスポンスの平均値とを比較する。比較の結果、ピークのレスポンスが、推定範囲外のレスポンスの平均値の例えば１０倍以上ある場合には（ステップＳ４０３；Ｙｅｓ）、Ｘ線絞り２３を検出したとして、Ｘ線絞りありフラグをセットする（ステップＳ４０５）。比較の結果、ピークのレスポンスが、推定範囲外のレスポンスの平均値の例えば１０倍未満の場合には（ステップＳ４０３；Ｎｏ）、Ｘ線絞りを検出しないと判定し、Ｘ線絞りなしフラグをセットする（ステップＳ４０４）。

このように、制御部６１は周波数レスポンスに予めピークが出現すると推定される周波数範囲を推定して、その推定範囲を探索するので、Ｘ線絞り検出の処理を高速に行うことが可能となる。
また、ピークの出現位置から、制御部６１はＸ線照射空間にある障害物（オブジェクト）がＸ線絞り２３であることも特定できる。

Ｘ線絞りありフラグがセットされている場合は、図９のステップＳ３０４において、制御部６１は表示装置７にＸ線絞りが検出された旨の表示を行う。
図１１は、Ｘ線絞り２３が検出された際に表示される警告画面７ｂの例である。制御部６１は、表示装置７に「Ｘ線絞り挿入あり」のメッセージを表示させる。操作者はこの警告画面７ａのメッセージを確認した際は、一旦撮影を中止してＸ線絞り２３を全開にする操作を行い、Ｘ線照射範囲を遮蔽しないようにする。

なお、図１１の例は、Ｘ線絞り２３を検出した場合に表示装置７に警告を表示する例を示しているが、Ｘ線絞り２３を検出しない場合には「Ｘ線絞りは挿入されていません」、「感度情報を取得しました」等といったメッセージを表示するようにしてもよい。またＸ線絞り検出処理実行時に、表示装置７には図８のプロファイルのように具体的なＸ線検出データや周波数レスポンスを表示させるようにしてもよい。
また、メッセージを表示するだけでなく、ビープ音等によりＸ線絞り２３を検出したことを報知するようにしてもよい。

以上説明したように、第２の実施の形態の画像診断装置１は、Ｘ線検出器５の感度情報を取得する際に、エア撮影により取得したＸ線検出データを周波数解析する。制御部６１は、Ｘ線検出器５の出力データのうち、Ｘ方向およびＹ方向の各１列分のデータを抽出し、抽出したデータをフーリエ変換して周波数空間に置き換える。制御部６１は、周波数レスポンスにピークが現れた場合は、Ｘ線照射空間にオブジェクトが存在すると判定する。更に、Ｘ線絞り２３が挿入されていると予め推定される周波数領域にピークが現れる場合には、Ｘ線絞り２３が挿入されていると判定する。Ｘ線絞り２３が挿入されている場合には、Ｘ線絞り２３が挿入されている旨を表示して、警告する。

従って、Ｘ線検出器５の感度情報を取得する際に、Ｘ線絞りの位置検出器等の装置を利用することなくＸ線絞り２３を検出することが可能となる。そのため、装置構成を簡素にでき、コストを抑えることが可能となる。

なお、上述の第１の実施の形態、及び第２の実施の形態において、感度情報取得処理（グリッド検出処理、或いはＸ線絞り検出処理を含む）を行うタイミングは、Ｘ線診断装置１を使用する病院等に担当サービスマンが出向いてＸ線検出器の感度情報や欠陥画素等のキャリブレーションを行う際であってもよいし、或いはユーザ自身が行うユーザキャリブレーションの際であってもよい。

また、第１及び第２の実施の形態において、周波数レスポンスのピークの出現位置は一例であり、Ｘ線検出器５の特性やグリッド４の格子密度等が異なる場合は、異なる位置に上記ピークが出現することもある。そのような場合においても、上述の実施の形態と同様に、ピークの出現する位置は予め推定可能であり、制御部６１はＸ線検出器５の出力データを周波数解析することによって、グリッド４またはＸ線絞り２３を検出することが可能である。

以上、本発明に係るＸ線診断装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。また、当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Ｘ線診断装置１の全体構成を示す外観図グリッド挿入時に現れるモアレについて説明する模式図（ａ）Ｘ線検出器５の出力データ（Ｘ線検出データ）（ｂ）その周波数特性Ｘ線診断装置１の感度情報取得処理の流れを示すフローチャートグリッド検出処理の流れを示すフローチャートグリッド検出処理実行時に制御部６１のＲＡＭに保持されるデータを示す図グリッドが挿入されていることを検知した際に表示される警告画面の一例を示す図（ａ）Ｘ線照射空間の一部がＸ線絞り２３にて遮蔽された際のエア撮影にて得られるＸ線検出データ（ｂ）その周波数特性Ｘ線診断装置１の感度情報取得処理の流れを示すフローチャートＸ線絞り検出処理の流れを示すフローチャートＸ線絞りが挿入されていることを検知した際に表示される警告画面の一例を示す図

符号の説明

１・・・・・Ｘ線診断装置
２・・・・・Ｘ線発生器
２１・・・・Ｘ線高電圧装置
２３・・・・Ｘ線絞り
３・・・・・被検体
４・・・・・散乱線除去用グリッド
５・・・・・Ｘ線検出器（ＦＰＤ）
６・・・・・操作コンソール
６１・・・・制御部
６４・・・・画像処理装置
６５・・・・記憶装置
７・・・・・表示装置
８・・・・・操作装置

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向配置され前記被検体を透過したＸ線データを検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源から照射されるＸ線量を前記Ｘ線検出器にて検出することにより、前記Ｘ線検出器の感度情報を取得する感度情報取得手段と、
前記感度情報取得手段によって取得した感度情報に基づいて、前記Ｘ線検出器にて検出したＸ線データを補正する感度補正手段と、
前記感度補正手段により補正されたＸ線データを用いて前記被検体の撮影画像または透視画像を生成する画像処理手段と、を備えたＸ線診断装置であって、
前記感度情報取得手段により取得された感度情報を解析することにより、前記Ｘ線源と、前記Ｘ線検出器との間に挿入されているオブジェクトを検出するオブジェクト検出手段と、
前記オブジェクト検出手段によって前記オブジェクトを検出した際に、オブジェクトを検出した旨を報知する報知手段と、
を備え、
前記オブジェクトは、散乱線除去用のグリッドであり、
前記Ｘ線検出器は２次元マトリクス状に配列された複数の検出素子を備え、
前記オブジェクト検出手段は、
前記感度情報取得手段により取得される前記Ｘ線検出器の感度情報から、前記グリッドに直交する方向に配列された検出素子群から検出データを抽出し、抽出された検出データを周波数空間データに置き換え、周波数空間データでのピークレスポンスの出現をもって、前記オブジェクトを検出したと判定する第１の判定手段を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
前記第１の判定手段は、
前記Ｘ線検出器のサンプリングピッチと前記グリッドの格子密度とに基づいて前記周波数空間データに予めピークレスポンスが出現すると推定される推定範囲を算出し、算出された推定範囲におけるレスポンスの最大値と、推定範囲外におけるレスポンスの平均値とを比較することにより前記周波数空間データにピークレスポンスがあるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
前記報知手段は、前記オブジェクト検出手段によって前記グリッドが挿入されていることを検出した際に、グリッドが挿入されている旨を表示画面上に明示することを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
被検体にＸ線を照射するＸ線源と、前記Ｘ線源と対向配置され前記被検体を透過したＸ線データを検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源から照射されるＸ線量を前記Ｘ線検出器にて検出することにより、前記Ｘ線検出器の感度情報を取得する感度情報取得手段と、
前記感度情報取得手段によって取得した感度情報に基づいて、前記Ｘ線検出器にて検出したＸ線データを補正する感度補正手段と、
前記感度補正手段により補正されたＸ線データを用いて前記被検体の撮影画像または透視画像を生成する画像処理手段と、を備えたＸ線診断装置であって、
前記感度情報取得手段により取得された感度情報を解析することにより、前記Ｘ線源と、前記Ｘ線検出器との間に挿入されているオブジェクトを検出するオブジェクト検出手段と、
前記オブジェクト検出手段によって前記オブジェクトを検出した際に、オブジェクトを検出した旨を報知する報知手段と、
を備え、
前記オブジェクトは、Ｘ線絞りであり、
前記Ｘ線検出器は２次元マトリクス状に配列された複数の検出素子を備え、
前記オブジェクト検出手段は、
前記感度情報取得手段により取得される前記Ｘ線検出器の感度情報から、前記Ｘ線検出器の縦方向または横方向の少なくともいずれか一方の検出素子群から検出データを抽出し、抽出された検出データを周波数空間データに置き換え、周波数空間データでのピークレスポンスの出現をもって、前記オブジェクトを検出したと判定する第２の判定手段を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
前記第２の判定手段は、
前記Ｘ線検出器のサンプリングピッチと前記Ｘ線絞りのエッジ位置とに基づいて前記周波数空間データに予めピークレスポンスが出現すると推定される推定範囲を算出し、算出された推定範囲におけるレスポンスの最大値と、推定範囲外におけるレスポンスの平均値とを比較することにより前記周波数空間データにピークレスポンスがあるか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載のＸ線診断装置。
前記報知手段は、前記オブジェクト検出手段によって前記Ｘ線絞りが挿入されていることを検出した際に、Ｘ線絞りが挿入されている旨を表示画面上に明示することを特徴とする請求項４に記載のＸ線診断装置。