JP6334853B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線透視を実行可能なＸ線診断装置に関する。

従来、Ｘ線診断装置において、関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：以下ＲＯＩと呼ぶ）を除いた領域（以下、非ＲＯＩと呼ぶ）における不要なＸ線の被曝を低減させる方法として、鉛を使用した複数の羽根（以下、鉛羽根と呼ぶ）を用いる方法がある。このとき、Ｘ線の照射野のうち非ＲＯＩに対応する領域にＸ線を入射させないために、鉛羽根によりＸ線が遮蔽される。これにより、被検体に対する被曝量が低減される。また、被検体に対するＸ線透視において、ＲＯＩに対応する領域に穴を設けたフィルタが用いられることがある。このフィルタには、ＲＯＩの周囲の非関心領域に対応する領域に、Ｘ線を遮蔽する物質（例えば、鉛など）が設けられる。このフィルタは、関心領域の位置に応じて手動により移動される。

しかしながら、図１９の透視画像１に示すように、例えば、Ｘ線透視において、非ＲＯＩは、透視できない問題がある。例えば、鉛羽根を用いて非ＲＯＩに関するＸ線を遮蔽する場合、鉛羽根は任意の位置に移動することはできないため、ＲＯＩは、撮像視野の中央部分に限定される。このため、中央部分に被検体を移動させる必要性が生じるため、検査効率が低下する問題がある。

上記問題を解消するために穴を有するフィルタを用いた場合、図１９の透視画像２に示すように、操作者はＲＯＩの移動先を推測する必要がある。このため、診断効率の低下、操作者に対する負担の増加などの問題がある。また、上記問題を避けるために、図１９に透視画像３に示すように、撮像視野全域に亘ってＸ線を照射すると、被検体に対する不要な被曝が増加するという問題がある。

加えて、穴を有するフィルタは、Ｘ線照射野から自動的に退避させることができない。このため、フィルタの不使用時において、操作者は、フィルタをＸ線診断装置から取り外さなければならない問題がある。加えて、このフィルタの使用の度に、操作者は、フィルタをＸ線診断装置に装着しなければならない。これらのことから、例えば、Ｘ線透視における診断効率が低下する問題がある。

また、Ｘ線診断装置に取り付けられたフィルタは、交換できない問題がある。これにより、フィルタの穴の径を変更できないため、ＲＯＩの大きさが変更できない問題がある。

特開２００８−２１２４２０号公報

目的は、非関心領域における被曝量を低減し、かつ関心領域の位置及び大きさに応じて、線量低減フィルタを移動可能なＸ線診断装置を提供することにある。

本実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管から発生されたＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて、Ｘ線画像を発生する画像発生部と、前記Ｘ線の線量を非低減で通過させる非低減通過部分と、前記非低減通過部分の周囲であって前記線量を低減させる線量低減部分とを有し、前記Ｘ線管の前面に設けられる線量低減フィルタと、前記Ｘ線画像に操作者により設定された関心領域に対応する前記Ｘ線検出器における検出面上の部分領域に前記非低減通過部分を通過したＸ線を到達させるために、前記Ｘ線画像上の前記関心領域の位置に応じて、前記線量低減フィルタの移動量を決定する移動量決定部と、前記移動量に応じて、前記Ｘ線管の前面におけるＸ線照射野内における前記非低減通過部分の位置を自在に移動可能に支持する移動支持機構と、を具備することを特徴とする。

図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す図である。 図２は、本実施形態に係り、線量低減フィルタの一例を示す図である。 図３は、本実施形態に係り、焦点フィルタ間距離がａである場合において、線量低減フィルタの大きさの一例を示す図である。 図４は、本実施形態に係り、正方形の線量低減フィルタにおいて、最小の大きさの一例を示す図である。 図５は、本実施形態に係り、円形の線量低減フィルタにおいて、最小の大きさの一例を示す図である。 図６は、本実施形態に係り、関心領域（ＲＯＩ）の位置に応じて線量低減フィルタを移動させた一例を示す図である。 図７は、本実施形態に係り、Ｘ線照射野内に配置された線量低減フィルタを、Ｘ線照射野内からＸ線照射野外へ移動させた一例を示す図である。 図８は、本実施形態に係り、図８は、Ｘ線可動絞りの内部に設けられた線量低減フィルタと、移動支持機構との一例を示す斜視図である。 図９は、本実施形態に係り、図８の斜視図において、開口から管球焦点に向かう視線方向で、Ｘ線可動絞りにおける並進機構と回転機構とを示す図である。 図１０は、本実施形態に係り、フィルタ移動処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図１１は、本実施形態の第１の変形例に係り、Ｘ線可動絞りの内部に設けられた線量低減フィルタと、移動支持機構との一例を示す斜視図である。 図１２は、本実施形態の第１の変形例に係り、図１１の斜視図において、開口から管球焦点に向かう視線方向で、Ｘ線可動絞りにおける並進機構と回転機構とＳＩＤ並進機構とを示す図である。 図１３は、本実施形態の第１の変形例に係り、フィルタ移動処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図１４は、本実施形態の第２の変形例に係り、Ｘ線可動絞りの内部に設けられた線量低減フィルタと、移動支持機構との一例を示す斜視図である。 図１５は、本実施形態の第２の変形例に係り、図１４の斜視図において、開口から管球焦点に向かう視線方向で、Ｘ線可動絞りにおける第１、第２並進機構を示す図である。 図１６は、本実施形態の第２の変形例に係り、フィルタ移動処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図１７は、本実施形態の第３の変形例に係り、Ｘ線可動絞りの内部に設けられた線量低減フィルタと、移動支持機構と、固定部との一例を示す斜視図である。 図１８は、本実施形態の第３の変形例に係り、図１７の斜視図において、開口から管球焦点に向かう視線方向で、Ｘ線可動絞りにおける並進機構と回転機構と固定部とを示す図である。 図１９は、従来のＸ線透視画像の一例を示す図である。 図２０は、本実施形態に係り、非低減透過部分の形状が四角形である一例を示す図である。 図２１は、本実施形態に係り、非低減通過部分の形状が貫通構造である一例を示す図である。 図２２は、本実施形態に係り、微低減通過部分の厚みが線量低減部分の厚みより薄い一例を示す図である。 図２３は、本実施形態に係り、微低減通過部分の形状の他の一例を示す図である。 図２４は、本実施形態に係り、移動量決定部における移動量の決定の一例を示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態に係るＸ線診断装置を説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置１の構成を示している。本Ｘ線診断装置１は、高電圧発生部１１と、Ｘ線管１３と、Ｘ線可動絞り１５と、Ｘ線検出器２１と、支持機構２３と、支持機構駆動部２５と、天板２７と、画像発生部２９と、インターフェース部３１と、記憶部３３と、表示部３５と、入力部３７と、制御部３９と、移動量決定部４１と、を有する。

高電圧発生部１１は、後述するＸ線管１３に供給する管電流と、Ｘ線管１３に印加する管電圧とを発生する。高電圧発生部１１は、Ｘ線撮影およびＸ線透視にそれぞれ適した管電流をＸ線管１３に供給し、Ｘ線撮影およびＸ線透視各々にそれぞれ適した管電圧をＸ線管１３に印加する。具体的には、高電圧発生部１１は、後述する制御部３９による制御のもとで、Ｘ線撮影条件またはＸ線透視条件に応じた管電圧と管電流とを発生する。

Ｘ線管１３は、高電圧発生部１１から供給された管電流と、高電圧発生部１１により印加された管電圧とに基づいて、Ｘ線の焦点（以下、管球焦点と呼ぶ）からＸ線を発生する。発生されたＸ線は、Ｘ線管１３におけるＸ線放射窓から放射される。以下、管球焦点を通り、後述するＸ線検出器２１におけるＸ線の検出面に垂直な軸をＺ軸とする。ｚ軸に垂直であって、後述する天板２７の長軸方向に平行な方向（以下、第１方向と呼ぶ）をｘ軸とする。ｚ軸とｘ軸とに垂直な軸（天板２７の短軸方向に平行な方向：以下、第２方向と呼ぶ）をｙ軸とする。

Ｘ線可動絞り１５は、線量低減フィルタ１７と、移動支持機構１９と、図示していない複数の絞り羽根とを有する。Ｘ線可動絞り１５は、Ｘ線管１３の前面であって、Ｘ線管１３とＸ線検出器２１との間に設けられる。具体的には、Ｘ線可動絞り１５は、Ｘ線管１３におけるＸ線放射窓の前面に設けられる。Ｘ線可動絞り１５は、照射野限定器とも称される。Ｘ線可動絞り１５は、Ｘ線管１３で発生されたＸ線を、操作者が所望する撮影部位以外に不要な被爆をさせないために、最大口径の照射範囲（以下、最大照射範囲と呼ぶ）を所定の照射範囲に絞る。

Ｘ線可動絞り１５は、第１方向に移動可能な複数の第１絞り羽根と、第２方向に移動可能な複数の第２絞り羽根とを有する。第１、第２絞り羽根各々は、Ｘ線管１３により発生されたＸ線を遮蔽する鉛により構成される。なお、Ｘ線可動絞り１５は、被検体Ｐへの被曝線量の低減および画質の向上を目的として、Ｘ線の照射野（以下、Ｘ線照射野と呼ぶ）に挿入される複数のフィルタ（以下、付加フィルタと呼ぶ）を有していてもよい。付加フィルタは、Ｘ線フィルタ、濾過板、ビームフィルタ、線質フィルタ、またはビームスペクトグラムフィルタとも呼ばれる。

線量低減フィルタ１７は、Ｘ線の線量を非低減で通過させる非低減通過部分と、非低減通過部分の周囲であって線量を低減させる線量低減部分とを有する。図２は、線量低減フィルタ１７の一例を示す図である。図２に示すように、非低減通過部分１７１は、線量低減フィルタ１７の中央部分に設けられる。図２に示すように、線量低減部分１７３は、非低減通過部分１７１の周囲に設けられる。非低減通過部分１７１は、例えば、線量低減フィルタ１７に設けられた穴である。線量低減部分１７３は、線量低減フィルタ１７から非低減通過部分１７１を除いた領域に設けられる。線量低減部分１７３は、Ｘ線管１３により発生されたＸ線の線量を、所定の線量まで低減する。

線量低減フィルタ１７は、例えば、図２で示すように正方形の形状を有する。なお、線量低減フィルタ１７の形状は、円形、矩形であってもよい。以下、説明を簡単にするために、線量低減フィルタ１７の形状は、正方形として説明する。非低減通過部分１７１の形状は、後述する画像発生部２９により発生されるＸ線画像上に設定される関心領域（Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ：以下、ＲＯＩと呼ぶ）の形状と相似な形状を有する。

線量低減部分１７３は、Ｘ線検出器２１におけるＸ線の検出面において、非ＲＯＩに対応する領域に到達するＸ線を透過させる大きさを有する。図２において、非低減通過部分１７１の形状は、円形として示されている。このとき、ＲＯＩの形状は円形である。なお、非低減通過部分１７１の形状は、図２では円形となっているが、任意の形状（矩形、多角形、楕円など）であってもよい。図２０は、非低減透過部分１７１の形状が四角形である一例を示す図である。また、非低減通過部分１７１の形状は、図２１に示すように貫通構造に限定されない。

例えば、図２２に示すように、線量低減フィルタ１７は、非低減通過部分１７１の代わりに、Ｘ線の線量を所定の割合で低減させて通過させる微低減通過部分１７２を有していてもよい。微低減通過部分１７２は、線量低減部分１７３の厚みより薄い厚みを有する。所定の割合とは、例えば、線量低減部分１７３の厚みに対する微低減通過部分１７２の厚みに対応する。線量低減フィルタ１７は、微低減通過部分１７２と、微低減通過部分１７２の周囲であって、微低減通過部分１７２より線量を低減させる線量低減部分１７３とを有する。なお、微低減通過部分１７２の形状は、図２３に示すような形状であってもよい。

以下、説明を簡単にするために、非低減通過部分１７１の形状は、円形であるものとする。線量低減部分１７３は、Ｘ線検出器２１におけるＸ線の検出面において非ＲＯＩに対応する領域を覆う大きさを有する
線量低減フィルタ１７の大きさは、管球焦点と線量低減フィルタ１７との間の距離（以下、焦点フィルタ間距離と呼ぶ）におけるＸ線照射野の直径Ｄ２と、非低減通過部分１７１の直径Ｄ１とにより決定される。図３は、焦点フィルタ間距離がａである場合において、線量低減フィルタ１７の大きさの一例を示す図である。図３は、焦点フィルタ間距離ａにおけるＸ線照射野の直径Ｄ２と、非低減通過部分１７１の直径Ｄ１とを示している。このとき、線量低減フィルタ１７の大きさ、すなわち、線量低減フィルタ１７における第１方向の幅（以下、第１幅Ｗ１と呼ぶ）と、線量低減フィルタ１７における第２方向の幅（以下、第２幅Ｗ２と呼ぶ）とは、Ｄ２の２倍からＤ１を引いた長さ以上であって、Ｘ線可動絞り１５の第１方向または第２方向のうち短い方の長さ未満である。

正方形の線量低減フィルタ１７において、最小の大きさは、（２×Ｄ２−Ｄ１）＾２で規定される。このとき、Ｗ１＝Ｗ２＝２×Ｄ２−Ｄ１となる。図４は、正方形の線量低減フィルタ１７において、最小の大きさの一例を示す図である。図４に示すように、第１幅Ｗ１と第２幅Ｗ２とは、焦点フィルタ間距離ａにおけるＸ線照射野の直径Ｄ２の２倍から、非低減通過部分１７１の直径Ｄ１を差分した長さとなる。図５は、円形の線量低減フィルタ１７において、最小の大きさの一例を示す図である。図５に示すように、第１幅Ｗ１と第２幅Ｗ２とは、焦点フィルタ間距離ａにおけるＸ線照射野の直径Ｄ２の２倍から、非低減通過部分の直径Ｄ１を差分した長さとなる。

本線量低減フィルタ１７の大きさを上記大きさにすることにより、線量低減フィルタ１７を非関心領域（以下、非ＲＯＩ）に対応する検出面には、線量を低減したＸ線を到達させることができる。焦点フィルタ間距離が長くなると、線量低減フィルタ１７の大きさ（寸法）を大きくする必要がある。このため、線量低減フィルタ１７は、Ｘ線可動絞り１５の内部など、焦点フィルタ間距離が小さくなる位置に設置することが好ましい。なお、線量低減フィルタ１７は、Ｘ線可動絞り１５とＸ線放射窓との間に設けられてもよい。このとき、線量低減フィルタ１７の移動に関する移動支持機構１９も、Ｘ線可動絞り１５とＸ線放射窓との間に設けられる。

移動支持機構１９は、後述する入力部３７を介した操作者の指示、撮影条件、透視条件などに従って、制御部３９の制御により、第１、第２絞り羽根を移動させる。第１、第２絞り羽根の移動により、Ｘ線照射野は絞られる。例えば、第１絞り羽根は、移動支持機構１９により、第１方向（ｘ軸）に移動される。第２絞り羽根は、移動支持機構１９により、第２方向（ｙ軸）に移動される。

移動支持機構１９は、線量低減フィルタ１７を移動可能に支持する。移動支持機構１９は、後述する移動量決定部４１により決定された移動量に従って、線量低減フィルタ１７を移動させる。具体的には、移動支持機構１９は、ＲＯＩの位置に応じて線量低減フィルタ１７をｘｙ面上で移動させる。図６は、ＲＯＩの位置に応じて線量低減フィルタ１７を移動させた一例を示す図である。図６に示すように、線量低減フィルタ１７は、ＲＯＩの位置に応じて移動される。

また、移動支持機構１９は、線量低減フィルタ１７を、Ｘ線照射野から退避可能に支持する。具体的には、移動支持機構１９は、線量低減フィルタ１７をＸ線照射野から退避させる指示が操作者により入力部３７を介して入力されたとき、線量低減フィルタ１７をＸ線照射野内から退避させるために、Ｘ線照射野内からＸ線照射野外へ線量低減フィルタ１７を移動する。図７は、Ｘ線照射野内に配置された線量低減フィルタ１７を、Ｘ線照射野内からＸ線照射野外へ移動させた一例を示す図である。

なお、移動支持機構１９は、例えばＸ線透視において、Ｘ線画像上にＲＯＩが設定されると、Ｘ線照射野外からＸ線照射野内へ、線量低減フィルタ１７を、ＲＯＩの位置に応じて移動することも可能である。

移動支持機構１９は、ｘｙ平面上で線量低減フィルタ１７を移動させるとき、第１方向（ｘ軸）、第２方向（ｙ軸）とのうちいずれか一方の方向またはｘｙ平面内において一つの方向に並進移動させる並進機構と、ｚ軸を回転軸として線量低減フィルタ１７を回転させる回転機構とを有する。以下、説明を簡単にするために、並進機構は、第１方向（ｘ軸）に沿った移動機構であるものとする。以下、図８を用いて、具体的に説明する。

図８は、Ｘ線可動絞り１５の内部に設けられた線量低減フィルタ１７と、移動支持機構１９との一例を示す斜視図である。図８に示すように、移動支持機構１９は、第１移動支持部１９１と、第１駆動部１９３と、第２移動支持部１９５と、第２駆動部１９７とを有する。

第１移動支持部１９１は、線量低減フィルタ１７を、例えば、第１方向（ｘ軸）に沿って移動可能に支持する。第１駆動部１９３は、後述する移動量決定部４１により決定された移動量に従って、第１移動支持部１９１を、第１方向（ｘ軸）に沿って移動させる。第１駆動部１９３は、例えばモータである。以下、第１移動支持部１９１と第１駆動部１９３とをまとめて並進機構と呼ぶ。

第２移動支持部１９５は、ｚ軸を回転軸として、並進機構を回転可能に支持する。第２駆動部１９７は、後述する移動量決定部４１により決定された移動量に従って、ｚ軸を回転軸として並進機構を回転させる。第２駆動部１９７は、例えばモータである。以下、第２移動支持部１９５と第２駆動部１９７とをまとめて回転機構と呼ぶ。

図９は、図８の斜視図において、開口から管球焦点に向かう視線方向で、Ｘ線可動絞り１５における並進機構と回転機構とを示す図である。図９に示すように、線量低減フィルタ１７は、並進機構により、Ｘ線照射野から退避することが可能である。

Ｘ線検出器２１は、Ｘ線管１３から発生され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。例えば、Ｘ線検出器２１は、例えば、フラットパネルディテクタ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｅｒ：以下、ＦＰＤと呼ぶ）である。ＦＰＤ２１は、複数の半導体検出素子を有する。半導体検出素子には、直接変換形と間接変換形とがある。直接変換形とは、入射Ｘ線を直接的に電気信号に変換する形式である。間接変換形とは、入射Ｘ線を蛍光体で光に変換し、その光を電気信号に変換する形式である。

Ｘ線の入射に伴って複数の半導体検出素子で発生された電気信号は、図示していないアナログディジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：以下、Ａ／Ｄ変換器と呼ぶ）に出力される。Ａ／Ｄ変換器は、電気信号をディジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換器は、ディジタルデータを、図示していない前処理部に出力する。なお、Ｘ線検出器２１として、イメージインテンシファイア（Ｉｍａｇｅｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）などが用いられてもよい。

支持機構２３は、Ｘ線管１３と、Ｘ線可動絞り１５と、Ｘ線検出器２１とを移動可能に支持する。具体的には、支持機構２３は、例えば、図示していないＣアームとＣアーム支持部とを有する。Ｃアームは、Ｘ線管１３およびＸ線可動絞り１５と、Ｘ線検出器２１とを、互いに向き合うように搭載する。なお、Ｃアームの代わりにΩアームが用いられてもよい。Ｃアーム支持部は、そのＣ形状に沿う方向に、Ｃアームをスライド可能に支持する。また、Ｃアーム支持部は、ＣアームとＣアーム支持器との接続部を中心として、Ｃ形状に沿う方向に直交する方向に回転可能にＣアームを支持する。

なお、Ｃアーム支持部は、後述する天板２７の短軸方向と長軸方向とに平行移動可能にＣアームを支持することも可能である。また、Ｃアームは、Ｘ線管１３の管球焦点とＸ線検出器２１におけるＸ線の検出面との距離（線源受像面間距離（Ｓｏｕｒｃｅ Ｉｍａｇｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ：以下、ＳＩＤと呼ぶ））を変更可能に、Ｘ線管１３と、Ｘ線可動絞り１５と、Ｘ線検出器２１とを支持する。

支持機構駆動部２５は、後述する制御部３９の制御のもとで、支持機構２３を駆動する。具体的には、支持機構駆動部２５は、制御部３９からの制御信号に応じた駆動信号をＣアーム支持部に供給して、ＣアームをＣ形状に沿う方向にスライド、Ｃ形状に沿う方向に直交する方向（尾頭方向（ＣＲＡ）または頭尾方向（ＣＡＵ））に回転させる。Ｘ線透視時およびＸ線撮影時においては、Ｘ線管１３とＸ線検出器２１との間に、天板２７に載置された被検体Ｐが配置される。

図示していない天板駆動部は、後述する制御部３９の制御のもとで、天板２７を駆動することにより、天板２７を移動させる。具体的には、天板駆動部は、制御部３９からの制御信号に基づいて、天板２７の短軸方向または天板２７の長軸方向に、天板２７をスライドさせる。また、天板駆動部は、鉛直方向に関して、天板２７を昇降する。加えて、天板駆動部は、長軸方向と短軸方向とのうち少なくとも一つの方向を回転軸として、天板２７を傾けるために天板２７を回転してもよい。

図示していない前処理部は、Ｘ線検出器２１から出力されたディジタルデータに対して、前処理を実行する。前処理とは、Ｘ線検出器２１におけるチャンネル間の感度不均一の補正、および金属等のＸ線強吸収体による極端な信号の低下またはデータの脱落に関する補正等である。前処理されたディジタルデータは、後述する画像発生部２９に出力される。

画像発生部２９は、Ｘ線撮影された後に前処理されたディジタルデータに基づいて、Ｘ線画像を発生する。画像発生部２９は、透視位置でＸ線透視された後に前処理されたディジタルデータに基づいて、透視画像を発生する。以下、撮影画像と透視画像とをまとめてＸ線画像と呼ぶ。画像発生部２９は、発生したＸ線画像を、後述する記憶部３３および表示部３５に出力する。

インターフェース部３１は、例えば、ネットワーク、図示していない外部記憶装置に関するインターフェースである。本Ｘ線診断装置１によって得られたＸ線画像等のデータおよび解析結果などは、インターフェース部３１およびネットワークを介して他の装置に転送可能である。

記憶部３３は、画像発生部２９で発生された種々のＸ線画像、本Ｘ線診断装置１の制御プログラム、診断プロトコル、後述する入力部３７から送られてくる操作者の指示、撮影条件、透視条件などの各種データ群、インターフェース部３１とネットワークとを介して送られてくる被検体Ｐのボリュームデータなどを記憶する。また、記憶部３３は、Ｘ線画像上に設定されたＲＯＩの位置およびＳＩＤなど記憶する。なお、記憶部３３は、後述するフィルタ移動処理に関する制御プログラムを記憶してもよい。

表示部３５は、画像発生部２９により発生されたＸ線画像を表示する。表示部３５は、Ｘ線撮影における撮影条件、Ｘ線透視における透視条件、ＳＩＤ、Ｘ線撮影の撮影条件、Ｘ線透視の透視条件等を入力するための入力画面を表示する。

入力部３７は、ＲＯＩ、ＳＩＤ、Ｘ線撮影の撮影条件、Ｘ線透視の透視条件等を入力する。具体的には、入力部３７は、操作者からの各種指示・命令・情報・選択・設定を本Ｘ線診断装置１に取り込む。入力部３７は、図示しないが、関心領域の設定などを行うためのトラックボール、Ｘ線撮影またはＸ線透視の開始の契機となるスイッチボタン、マウス、キーボード等を有する。入力部３７は、表示画面上に表示されるカーソルの座標を検出し、検出した座標を後述する制御部３９に出力する。なお、入力部３７は、表示画面を覆うように設けられたタッチパネルでもよい。この場合、入力部３７は、電磁誘導式、電磁歪式、感圧式等の座標読み取り原理でタッチ指示された座標を検出し、検出した座標を制御部３９に出力する。

入力部３７は、Ｘ線画像上に入力されたＲＯＩの位置（直交座標系での座標）を、後述する移動量決定部４１に出力する。入力部３７は、線量低減フィルタ１７をＸ線照射野から退避させる指示（以下、退避指示と呼ぶ）を入力する。入力部３７は、退避指示を、移動支持機構１９に出力する。入力部３７は、Ｘ線照射野外からＸ線照射野内へ、線量低減フィルタ１７を、移動させる指示（以下、フィルタ挿入指示と呼ぶ）を入力してもよい。入力部３７は、フィルタ挿入指示を、移動支持機構１９に出力する。

制御部３９は、図示していないＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）とメモリを備える。制御部３９は、入力部３７から送られてくる操作者の指示、撮影条件、透視条件などに従って、Ｘ線撮影よび透視を実行するために、本Ｘ線診断装置１における各部を制御する。

移動量決定部４１は、入力部３７を介して入力されたＲＯＩに対応する検出面上の部分領域に非低減通過部分１７１を通過したＸ線を到達させるために、ＲＯＩの位置に基づいて、線量低減フィルタ１７の移動量を決定する。移動量決定部４１は、決定した移動量を、移動支持機構１９に出力する。

具体的には、移動量決定部４１は、移動前のＲＯＩの位置の座標（以下、移動前ＲＯＩ座標と呼ぶ）を、直交座標系から極座標系に変換する。次いで、移動量決定部４１は、入力部３７により入力された移動後のＲＯＩの位置の座標（以下、移動後ＲＯＩ座標と呼ぶ）を、直交座標系から極座標系に変換する。移動量決定部４１は、極座標系における移動前ＲＯＩ座標と移動後ＲＯＩ座標とに基づいて、移動量を決定する。

図２４は、移動量決定部４１における上記移動量の決定の一例を示す図である。直交座標系において、移動前ＲＯＩ座標と移動後ＲＯＩ座標とが、直交座標系で入力される。移動量決定部４１は、移動前ＲＯＩ座標と移動後ＲＯＩ座標とをそれぞれ直交座標系から極座標系へ変換する。具体的には、移動量決定部４１は、直交座標系における座標を（ｘ、ｙ）、極座標系における座標を（ｒ、θ）とすると、ｒを、（ｘ＾２＋ｙ＾２）＾（１／２）として計算する（ｒ＝（ｘ＾２＋ｙ＾２）＾（１／２））。ｘ≠０のとき、移動量決定部４１は、θを、ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ）として計算する（θ＝ａｒｃｔａｎ（ｙ／ｘ））。移動量決定部４１は、ｘ＝０かつｙ≠０のとき、θを、ａｒｃｔａｎ（ｘ／ｙ）として計算する（θ＝ａｒｃｔａｎ（ｘ／ｙ））。ｘ＝０かつｙ＝０のとき、移動量決定部４１は、θをゼロとする（θ＝０）。

以上の計算により、移動量決定部４１は、直交座標系における移動前ＲＯＩ座標と移動後ＲＯＩ座標とを、極座標系で出力する。次いで、移動量決定部４１は、計算した極座標系での移動前ＲＯＩ座標と移動後ＲＯＩ座標とに基づいて、極座標系での移動量（半径方向に沿った並進移動量および回転方向に沿った回転移動量）を決定する。移動量決定部４１は、並進移動量と回転移動量とを、第１駆動部１９３と第２駆動部１９７とにそれぞれ出力する。並進移動量と回転移動量とにそれぞれ従って、第１駆動部１９３と第２駆動部１９７とは、線量低減フィルタ１７を移動させる。

なお、移動量の決定は、以下のように決定してもよい。移動量決定部４１は、ＲＯＩの中心座標と、線量低減フィルタ１７における非低減通過部分１７１の中心座標とに基づいて、ｘｙ平面における直交座標系において、第１方向の移動量（以下、第１移動量と呼ぶ）および第２方向の移動量（以下、第２移動量と呼ぶ）を決定する。

移動量決定部４１は、第１、第２移動量を、ｘｙ平面において直交座標系から極座標系に変換する。すなわち、移動量決定部４１は、第１移動量と第２移動量とに基づいて、並進機構により線量低減フィルタ１７を並進移動する移動量（以下、並進移動量と呼ぶ）と、回転機構により並進機構を回転させる移動量（以下、回転角度と呼ぶ）とを決定する。移動量決定部４１は、並進移動量を、並進機構における第１駆動部１９３に出力する。移動量決定部４１は、回転角度を、回転機構における第２駆動部１９７に出力する。

（線量低減フィルタ移動機能）
線量低減フィルタ移動機能とは、Ｘ線画像上に設定されたＲＯＩの位置に基づいて決定された線量低減フィルタ１７の移動量を用いて、線量低減フィルタ１７を移動させる機能である。以下、線量低減フィルタ移動機能に関する処理（以下、フィルタ移動処理と呼ぶ）について説明する。フィルタ移動処理は、ＲＯＩの位置の入力毎に実行される。

図１０は、フィルタ移動処理の手順の一例を示すフローチャートである。
入力部３７を介して直交座標系におけるＲＯＩの中心位置が入力される（ステップＳａ１）。ＲＯＩの中心の座標に基づいて、線量低減フィルタ１７の移動量(第１、第２移動量)が決定される（ステップＳａ２）。移動量（第１、第２移動量）が、極座標系の移動量（並進移動量、回転角度）に変換される（ステップＳａ３）。極座標系の移動量（並進移動量、回転角度）に従って、線量低減フィルタ１７が移動される（ステップＳａ４）。

被検体Ｐに対して、Ｘ線透視が実行される（ステップＳａ５）。Ｘ線検出器２１からの出力に基づいて、透視画像が発生される（ステップＳａ６）。発生された透視画像が、表示部３５に表示される（ステップＳａ７）。ＲＯＩの位置の変更指示（ステップＳａ８）があれば、ステップＳａ１乃至ステップＳａ７の処理が繰り返される。

（第１の変形例）
実施形態との相違は、実施形態における線量低減フィルタ１７の移動に加えて、Ｘ線画像上に入力されたＲＯＩの大きさに基づいて、ＳＩＤに平行な方向（ｚ軸）に沿って線量低減フィルタ１７を移動させることにある。以下、説明を簡単にするために、非低減通過部分１７１とＲＯＩとは円形であるものとし、ＲＯＩの大きさ（直径）をＲＯＩ径、非低減通過部分１７１の大きさ（直径）をＤ１とよぶものとする。

入力部３７は、Ｘ線画像上に入力されたＲＯＩの大きさを入力する。入力部３７は、ＲＯＩの大きさを、移動量決定部４１に出力する。

移動量決定部４１は、入力部３７を介して入力されたＲＯＩの大きさ（ＲＯＩ径）と、線量低減フィルタ１７の移動前の焦点フィルタ間距離ａ（以下、移動前ＦＦＤと呼ぶ）と、ＳＩＤと、非低減通過部分１７１の大きさＤ１とに基づいて、検出面に垂直な方向（ＳＩＤに平行な方向（ｚ軸））に沿って、線量低減フィルタ１７を移動させる移動量（以下、垂直方向移動量と呼ぶ）を決定する。

具体的には、移動量決定部４１は、非低減通過部分１７１の大きさにＳＩＤをかけた積をＲＯＩ径で除した値から移動前ＦＦＤを差分した値を、垂直方向移動量として決定する。すなわち、移動量決定部４１は、垂直方向移動量を、Ｄ１×ＳＩＤ／ＲＯＩ径−移動前ＦＦＤにより計算する。この計算式によれば、垂直方向移動量が正のとき、線量低減フィルタ１７は、検出面に向かって移動される。また、垂直方向移動量が負のとき、線量低減フィルタ１７は、管球焦点に向かって移動される。移動量決定部４１は、垂直方向移動量を、移動支持機構１９の後述する第３駆動部に出力する。

図１１は、Ｘ線可動絞り１５の内部に設けられた線量低減フィルタ１７と、移動支持機構１９との一例を示す斜視図である。図１１に示すように、移動支持機構１９は、第１移動支持部１９１と、第１駆動部１９３と、第２移動支持部１９５と、第２駆動部１９７と、第３移動支持部２０１と、第３駆動部２０３とを有する。

第３移動支持部２０１は、回転機構を、ＳＩＤ（ｚ軸）に沿って移動可能に支持する。第３駆動部２０３は、移動量決定部４１により決定された垂直方向移動量に従って、第２移動支持部１９５を、ＳＩＤ（ｚ軸）に沿って移動させる。第３駆動部２０３は、例えばモータである。以下、第３移動支持部２０１と第３駆動部２０３とをまとめてＳＩＤ並進機構と呼ぶ。

図１２は、図１１の斜視図において、開口から管球焦点に向かう視線方向で、Ｘ線可動絞り１５における並進機構と回転機構とＳＩＤ並進機構とを示す図である。図１２に示すように、線量低減フィルタ１７は、ＳＩＤ並進機構により、ＲＯＩの大きさに応じてＳＩＤに沿って移動される。

（線量低減フィルタ移動機能）
本変形例における線量低減フィルタ移動機能とは、Ｘ線画像上に設定されたＲＯＩの大きさに基づいて決定された垂直方向移動量を用いて、線量低減フィルタ１７を移動させる機能である。以下、線量低減フィルタ移動機能に関する処理（以下、フィルタ移動処理と呼ぶ）について説明する。フィルタ移動処理は、ＲＯＩの大きさの入力毎に実行される。

図１３は、フィルタ移動処理の手順の一例を示すフローチャートである。
入力部３７を介して直交座標系におけるＲＯＩの大きさが入力される（ステップＳｂ１）。ＲＯＩの大きさに基づいて、ＳＩＤに沿った線量低減フィルタ１７の移動量（垂直方向移動量が決定される（ステップＳｂ２）。決定された垂直方向移動量に従って、回転機構とともに線量低減フィルタ１７が移動される（ステップＳｂ３）。

被検体Ｐに対して、Ｘ線透視が実行される（ステップＳｂ４）。Ｘ線検出器２１からの出力に基づいて、透視画像が発生される（ステップＳｂ５）。発生された透視画像が、表示部３５に表示される（ステップＳｂ６）。ＲＯＩの大きさの変更指示（ステップＳｂ７）があれば、ステップＳｂ１乃至ステップＳｂ６の処理が繰り返される。

（第２の変形例）
実施形態との相違は、第２移動支持部１９５が、ｙ軸方向に沿って並進機構を移動可能に支持することにある。

図１４は、Ｘ線可動絞り１５の内部に設けられた線量低減フィルタ１７と、移動支持機構１９との一例を示す斜視図である。図１４に示すように、移動支持機構１９は、第１移動支持部１９１と、第１駆動部１９３と、ｙ軸に沿って並進機構を移動可能に支持する第２移動支持部１９５と、第２駆動部１９７とを有する。以下、第１移動支持部１９１と第１駆動部１９３とをまとめて、第１並進機構と呼ぶ。また、第２移動支持部１９５と第２駆動部１９７とをまとめて、第２並進機構と呼ぶ。

図１５は、図１４の斜視図において、開口から管球焦点に向かう視線方向で、Ｘ線可動絞り１５における第１、第２並進機構を示す図である。図１５に示すように、線量低減フィルタ１７は、第１、第２並進機構により、ＲＯＩの位置に応じてｘ軸およびｙ軸に沿って移動される。

移動量決定部４１は、ＲＯＩの中心座標と、線量低減フィルタにおける非低減通過部分１７１の中心座標とに基づいて、ｘｙ平面における直交座標系において、第１移動量および第２移動量を決定する。移動量決定部４１は、第１移動量と第２移動量とを、第１駆動部１９３と、第２駆動部１９７とにそれぞれ出力する。

第２移動支持部１９５は、第１並進機構を、ｙ軸に沿って移動可能に支持する。第２駆動部１９７は、移動量決定部４１により決定された第２移動量に従って、第１移動支持部１９１を、ｙ軸に沿って移動させる。

（線量低減フィルタ移動機能）
線量低減フィルタ移動機能とは、Ｘ線画像上に設定されたＲＯＩの位置に基づいて決定された線量低減フィルタ１７の移動量を用いて、線量低減フィルタ１７を移動させる機能である。以下、線量低減フィルタ移動機能に関する処理（以下、フィルタ移動処理と呼ぶ）について説明する。フィルタ移動処理は、ＲＯＩの位置の入力毎に実行される。

図１６は、フィルタ移動処理の手順の一例を示すフローチャートである。
入力部３７を介して直交座標系におけるＲＯＩの中心位置が入力される（ステップＳｃ１）。ＲＯＩの中心の座標に基づいて、線量低減フィルタ１７の移動量(第１、第２移動量)が決定される（ステップＳｃ２）。移動量（第１、第２移動量）に従って、線量低減フィルタ１７が移動される（ステップＳｃ３）。

被検体Ｐに対して、Ｘ線透視が実行される（ステップＳｃ４）。Ｘ線検出器２１からの出力に基づいて、透視画像が発生される（ステップＳｃ５）。発生された透視画像が、表示部３５に表示される（ステップＳｃ６）。ＲＯＩの位置の変更指示（ステップＳｃ７）があれば、ステップＳｃ１乃至ステップＳｃ６の処理が繰り返される。

（第３の変形例）
実施形態との相違は、Ｘ線可動絞り１５において、線量低減フィルタ１７を交換可能な構造を有することにある。

図１７は、Ｘ線可動絞り１５の内部に設けられた線量低減フィルタ１７と、移動支持機構１９と、固定部１９９との一例を示す斜視図である。図１８は、図１７の斜視図において、開口から管球焦点に向かう視線方向で、Ｘ線可動絞り１５における並進機構と回転機構と固定部１９９とを示す図である。

図１７、図１８に示すように、移動支持機構１９は、線量低減フィルタ１７を固定する固定部１９９を有する。固定部１９９は、線量低減フィルタ１７を、移動支持機構１９に交換可能に固定する。線量低減フィルタ１７は、固定部１９９を取り外すことにより、第１移動支持部１９１から取り外される。径が異なる非低減通過部分１７１を有する他の線量低減フィルタは、第１移動支持部１９１に、固定部１９９を介して取り付けられる。すなわち、ＲＯＩの大きさ（径）に応じて、ＲＯＩ径に対応する非低減通過部分１７１を有する線量低減フィルタ１７は、第１移動支持部１９１に、固定部１９９を介して取り付けられる。

以上に述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態におけるＸ線診断装置１によれば、表示されたＸ線画像上に設定されたＲＯＩの位置及び大きさに基づいて決定された移動量を用いて、非低減通過部分１７１を通過したＸ線を検出面のＲＯＩに対応した領域に到達させるために、線量低減フィルタ１７を移動させることができる。これにより、被検体ＰでのＲＯＩに関する部分領域には、非低減でＸ線を照射することができる。加えて、被検体Ｐでの非ＲＯＩに関する部分領域には、低減されたＸ線を照射することができる。

これらのことから、本実施形態に係るＸ線診断装置１によれば、ＲＯＩの位置および大きさに応じて、被検体Ｐを移動させる必要がないため、検査効率が向上する。加えて、本Ｘ線診断装置１によれば、操作者はＲＯＩの移動先を推測する必要がないため、診断効率が向上し、操作者に対する負担が軽減される。また、本Ｘ線診断装置１によれば、被検体Ｐに対する不要な被を低減させることができる。さらに、本Ｘ線診断装置１によれば、線量低減フィルタ１７を、必要に応じてＸ線照射野から自動的に退避させること、およびＸ線照射野外からＸ線照射野内に挿入することが可能となる。これにより、診断効率が向上し、操作者の負担が軽減される。さらに、本Ｘ線診断装置１に取り付けられた線量低減フィルタ１７は、容易に交換することが可能となる。これにより、ＲＯＩの径に応じて、適した線量低減フィルタ１７に交換することが可能となる。

以上のことから、本Ｘ線診断装置１によれば、例えば、被検体Ｐに対するＸ線透視において、非ＲＯＩにおけるＸ線の線量を低減させて、ＲＯＩの観察とＲＯＩ周辺部の非ＲＯＩとの観察が可能となる。加えて、ＲＯＩ周辺部の被曝低減が可能となる。また、ＲＯＩに関して任意の位置および任意の大きさで、線量低減フィルタ１７を使用できるため、線量低減フィルタ１７の使用の効率を向上させることができる。さらに、線量低減フィルタ１７の使用および不使用時において、入力部３７を介した遠隔操作で、線量低減フィルタ１７を、Ｘ線照射野からの退避またはＸ線照射野へ挿入できるため、診断効率が向上する。

加えて、実施形態に係る各機能は、当該処理を実行するプログラムをワークステーション等のコンピュータにインストールし、これらをメモリ上で展開することによっても実現することができる。このとき、コンピュータに当該手法を実行させることのできるプログラムは、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤなど）、半導体メモリなどの記憶媒体に格納して頒布することも可能である。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…Ｘ線診断装置、１１…高電圧発生部、１３…Ｘ線管、１５…Ｘ線可動絞り、１７…線量低減フィルタ、１９…移動支持機構、２１…Ｘ線検出器、２３…支持機構、２５…支持機構駆動部、２７…天板、２９…画像発生部、３１…インターフェース部、３３…記憶部、３５…表示部、３７…入力部、３９…制御部、４１…移動量決定部、１７１…非低減通過部分、１７２…微低減通過部分、１７３…線量低減部分、１９１…第１移動支持部、１９３…第１駆動部、１９５…第２移動支持部、１９７…第２駆動部、１９９…固定部、２０１…第３移動支持部、２０３…第３駆動部

Claims (9)

1. Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて、Ｘ線画像を発生する画像発生部と、
   前記Ｘ線の線量を非低減で通過させる非低減通過部分と、前記非低減通過部分の周囲であって前記線量を低減させる線量低減部分とを有し、前記Ｘ線管の前面に設けられる線量低減フィルタと、
   前記Ｘ線画像に操作者により設定された関心領域に対応する前記Ｘ線検出器における検出面上の部分領域に前記非低減通過部分を通過したＸ線を到達させるために、前記Ｘ線画像上の前記関心領域の位置に応じて、前記線量低減フィルタの移動量を決定する移動量決定部と、
   前記移動量に応じて、前記Ｘ線管の前面におけるＸ線照射野内における前記非低減通過部分の位置を自在に移動可能に支持する移動支持機構と、
   を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
2. 前記移動量決定部は、
   前記関心領域の大きさに基づいて、前記検出面に垂直な方向に沿って前記線量低減フィルタを移動させる垂直方向移動量を決定し、
   前記移動支持機構は、
   前記垂直方向移動量に従って、前記方向に沿って前記線量低減フィルタを移動すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
3. 前記移動量決定部は、
   前記Ｘ線管の焦点と前記検出面における中心位置との間の距離と前記焦点と前記線量低減フィルタとの間の距離と前記非低減通過部分の大きさと前記関心領域の大きさとに基づいて、前記垂直方向移動量を決定すること、
   を特徴とする請求項２に記載のＸ線診断装置。
4. 前記線量低減部分は、
   前記検出面において前記部分領域を除く他の領域を覆う大きさを有すること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
5. 前記移動支持機構は、
   前記線量低減フィルタを前記Ｘ線照射野から退避可能に支持すること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
6. 前記移動支持機構は、
   前記線量低減フィルタを交換可能に固定する固定部をさらに具備すること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
7. 前記関心領域の位置を、直交座標系における座標として入力する入力部をさらに具備し、
   前記移動量決定部は、
   前記入力された関心領域の位置を前記直交座標系から極座標系に変換することにより、前記極座標系における前記移動量を決定し、
   前記移動支持機構は、
   前記極座標系における前記移動量に従って前記線量低減フィルタを移動可能に支持すること、
   を特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
8. Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管から発生されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線検出器からの出力に基づいて、Ｘ線画像を発生する画像発生部と、
   前記Ｘ線の線量を所定の割合で低減させて通過させる微低減通過部分と、前記微低減通過部分の周囲であって前記線量を低減させる線量低減部分とを有し、前記Ｘ線管の前面に設けられる線量低減フィルタと、
   前記Ｘ線画像に操作者により設定された関心領域に対応する前記Ｘ線検出器における検出面上の部分領域に前記微低減通過部分を通過したＸ線を到達させるために、前記Ｘ線画像上の前記関心領域の位置に応じて、前記線量低減フィルタの移動量を決定する移動量決定部と、
   前記移動量に応じて、前記Ｘ線管の前面におけるＸ線照射野内における前記微低減通過部分の位置を自在に移動可能に支持する移動支持機構と、
   を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
9. 前記線量低減フィルタにおいて、
   前記線量低減部分は、前記線量低減フィルタの略中央において穴あき形状を有し、
   前記非低減通過部分は、前記穴あき形状により前記略中央に設けられること、
   を特徴とする請求項１乃至請求項７のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。

Images