JP7307033B2 - 処理装置、処理装置の作動方法、処理装置の作動プログラム - Google Patents

Description

本開示の技術は、処理装置、処理装置の作動方法、処理装置の作動プログラムに関する。

医療分野において、例えば胃バリウム検査、膀胱造影、整形整復術等の様々な施術に放射線透視撮影装置が用いられている。放射線透視撮影装置は、比較的低い線量の放射線を放射線源から被写体に連続的に照射し、これにより放射線検出器から出力された放射線画像をリアルタイムでディスプレイに動画表示する。

放射線透視撮影装置においては、動画を構成する放射線画像の各フレーム間におけるコントラストの変動を抑制することが、診断能の向上に繋がる。このため、従来は、例えば特許文献１に記載されているように、前フレームの放射線画像に基づいて、現フレームの放射線画像の階調変換処理に用いる階調変換関数（トーンカーブとも呼ばれる）を適切に制御することで、各フレーム間におけるコントラストの変動を抑制する方法がとられていた。

特開２０１１－００５０５０号公報

放射線透視撮影装置による放射線透視撮影は、例えば術者がフットスイッチを足で踏み込んだ場合に開始される。術者がフットスイッチを足で踏み込んで開始を指示した、放射線透視撮影の最初の段階においては、当然ながら参照する前フレームの放射線画像がないため、階調変換処理にはデフォルトの階調変換関数が用いられる。そして、このデフォルトの階調変換関数が、放射線透視撮影により次々と出力される放射線画像によって変更されていき、最終的には、被写体の体厚に応じた適切な階調変換関数となる。

デフォルトの階調変換関数が適切な階調変換関数となるまでの間、言い換えれば放射線透視撮影が開始されてから階調変換処理が適切となるまでの間は、術者がフットスイッチを足で踏み込んで放射線が照射されているにも関わらず、放射線画像の動画表示はされない。このため術者は、放射線画像の動画表示がされない間、施術の開始を待つ必要があった。施術によっては、フットスイッチを頻繁に操作して、放射線の照射と停止を何度も繰り返すものもあるため、こうした遅延は術者にとってストレスとなる。したがって、放射線透視撮影が開始されてから階調変換処理が適切となるまでに掛かる時間をいかに短くするかは、放射線透視撮影装置にとって極めて重要な課題である。

本開示の技術は、放射線透視撮影が開始されてから階調変換処理が適切となるまでに掛かる時間を短くすることが可能な処理装置、処理装置の作動方法、処理装置の作動プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の処理装置は、放射線を被写体に連続的に照射する放射線源と、被写体を透過した放射線を検出して放射線画像を出力する放射線検出器とを備える放射線透視撮影装置に用いられる処理装置において、少なくとも１つのプロセッサを備え、プロセッサは、体厚測定センサが測定した被写体の体厚を取得し、体厚に応じて、放射線画像に対する階調変換処理に用いる階調変換関数を設定し、放射線検出器が出力した放射線画像を取得し、設定した階調変換関数にて階調変換処理を開始する。

プロセッサは、階調変換関数において、体厚が薄い程、相対的に入力画素値が高い範囲に対する出力画素値の範囲を、相対的に入力画素値が低い範囲に対する出力画素値の範囲よりも大きくとることが好ましい。

プロセッサは、階調変換関数において、体厚が厚い程、相対的に入力画素値が低い範囲に対する出力画素値の範囲を、相対的に入力画素値が高い範囲に対する出力画素値の範囲よりも大きくとることが好ましい。

プロセッサは、体厚に応じてデフォルトの階調変換関数を補正することで、設定する階調変換関数を生成することが好ましい。

プロセッサは、直線状のデフォルトの階調変換関数から、Ｓ字カーブ状の階調変換関数を生成することが好ましい。

プロセッサは、放射線が照射されていない場合に、体厚測定センサに体厚を測定させることが好ましい。

プロセッサは、放射線検出器がオフセット補正用の放射線画像を出力するタイミングと同期して、体厚測定センサに体厚を測定させることが好ましい。

体厚測定センサは、タイムオブフライト方式を利用して物体の表面までの距離を表す距離画像を出力する距離測定カメラであり、プロセッサは、距離画像から体厚を換算することが好ましい。

本開示の処理装置の作動方法は、放射線を被写体に連続的に照射する放射線源と、被写体を透過した放射線を検出して放射線画像を出力する放射線検出器とを備える放射線透視撮影装置に用いられる処理装置の作動方法において、体厚測定センサが測定した被写体の体厚を取得する体厚取得処理と、体厚に応じて、放射線画像に対する階調変換処理に用いる階調変換関数を設定する設定処理と、放射線検出器が出力した放射線画像を取得する画像取得処理と、設定した階調変換関数にて階調変換処理を開始する画像処理と、をプロセッサが実行する。

本開示の処理装置の作動プログラムは、放射線を被写体に連続的に照射する放射線源と、被写体を透過した放射線を検出して放射線画像を出力する放射線検出器とを備える放射線透視撮影装置に用いられる処理装置の作動プログラムにおいて、体厚測定センサが測定した被写体の体厚を取得する体厚取得処理と、体厚に応じて、放射線画像に対する階調変換処理に用いる階調変換関数を設定する設定処理と、放射線検出器が出力した放射線画像を取得する画像取得処理と、設定した階調変換関数にて階調変換処理を開始する画像処理と、をプロセッサに実行させる。

本開示の技術によれば、放射線透視撮影が開始されてから階調変換処理が適切となるまでに掛かる時間を短くすることが可能な処理装置、処理装置の作動方法、処理装置の作動プログラムを提供することができる。

放射線透視撮影システムを示す図である。 放射線発生部および放射線検出器が、撮影台の長辺方向に沿って往復移動する様子を示す図である。 放射線発生部の角度が変更される様子を示す図であり、図３Ａは左に向けられる様子、図３Ｂは右に向けられる様子をそれぞれ示す。 撮影台および支柱を立位状態として、車椅子に乗った患者を放射線透視撮影する様子を示す図である。 撮影台および支柱を立位状態として、ストレッチャーに乗せられた患者を放射線透視撮影する様子を示す図である。 患者およびその周囲を距離測定カメラで撮影し、放射線源から物体表面までの距離を表す距離画像を出力する様子を示す図である。 放射線源から撮影台の表面までの距離、および放射線源から患者の体表の最短点までの距離に基づいて、患者の体厚を求める様子を示す図である。 照射条件を設定する手順を示すフローチャートである。 放射線透視撮影における各部の動作タイミングを示すタイミングチャートである。 検出動作の具体的な内容を示すタイミングチャートである。 コンソールを構成するコンピュータのブロック図である。 コンソールのＣＰＵおよびＦＰＧＡの機能を示すブロック図である。 画像処理部の詳細を示すブロック図である。 補正係数テーブルを示す図である。 デフォルトの階調変換関数を示すグラフである。 比較的体厚が薄い場合の設定部の処理を示す図である。 比較的体厚が薄い場合に最初に設定される階調変換関数を示すグラフである。 比較的体厚が厚い場合の設定部の処理を示す図である。 比較的体厚が厚い場合に最初に設定される階調変換関数を示すグラフである。 処理装置の処理手順を示すフローチャートである。 従来の階調変換処理の概要を示すグラフである。 本開示の技術に係る階調変換処理の概要を示すグラフである。 施術中に体厚が変化した場合の本開示の技術に係る階調変換処理の概要を示すグラフである。 トモシンセシス撮影の様子を示す図である。 トモシンセシス撮影で得られた複数の投影画像から断層画像を再構成する様子を示す図である。 第４実施形態の手順を示すフローチャートである。 比較例としての従来の手順を示すフローチャートである。 Ｃアーム型の放射線透視撮影装置を備える放射線透視撮影システムを示す図である。

［第１実施形態］
図１において、放射線透視撮影システム２は、放射線透視撮影装置１０とコンソール１１とを備えている。放射線透視撮影装置１０は、例えば医療施設内の施術室に設置される。施術室は、診療放射線技師、医師等の術者ＯＰが、胃バリウム検査、膀胱造影、整形整復術等の施術を患者Ｐに施す部屋である。放射線透視撮影装置１０は、施術中の患者Ｐを放射線透視撮影する。なお、患者Ｐは、本開示の技術に係る「被写体」の一例である。

コンソール１１は、本開示の技術に係る「処理装置」の一例であり、例えば施術室の隣室の操作室に設置される。コンソール１１は、放射線透視撮影装置１０の各部の動作を制御する。コンソール１１は、例えばデスクトップ型のパーソナルコンピュータであり、ディスプレイ１２と、キーボード、マウス等の入力デバイス１３とを有する。ディスプレイ１２は、放射線科情報システム（ＲＩＳ；Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）からの撮影オーダー等を表示する。入力デバイス１３は、撮影オーダーに応じた撮影メニューを指定する際等に、術者ＯＰによって操作される。

放射線透視撮影装置１０は、撮影台２０、術者用モニタ２１、フットスイッチ２２等を有する。撮影台２０は、スタンド２３によって施術室の床面上に支持されている。撮影台２０には、支柱２４を介して放射線発生部２５が取り付けられている。放射線発生部２５は、放射線源３０、コリメータ３１、および距離測定カメラ３２で構成される。また、撮影台２０には、放射線検出器３３が内蔵されている。

放射線源３０は放射線管４０を有している。放射線管４０は、Ｘ線、γ線等の放射線Ｒを発し、放射線Ｒを例えば撮影台２０に仰臥した患者Ｐに照射する。放射線管４０には、フィラメント、ターゲット、グリッド電極等（いずれも図示省略）が設けられている。陰極であるフィラメントと陽極であるターゲットの間には、電圧発生器４１から電圧が印加される。このフィラメントとターゲットの間に印加される電圧は、管電圧と呼ばれる。フィラメントは、印加された管電圧に応じた熱電子をターゲットに向けて放出する。ターゲットは、フィラメントからの熱電子の衝突によって放射線Ｒを放射する。グリッド電極は、フィラメントとターゲットの間に配置されている。グリッド電極は、電圧発生器４１から印加される電圧に応じて、フィラメントからターゲットに向かう熱電子の流量を変更する。このフィラメントからターゲットに向かう熱電子の流量は、管電流と呼ばれる。管電圧、管電流は、照射時間とともに照射条件（図８参照）として設定される。

コリメータ３１および距離測定カメラ３２は、放射線源３０の下部に取り付けられている。コリメータ３１は、放射線管４０から発生された放射線Ｒの照射野ＩＦを限定する。コリメータ３１は、例えば、放射線Ｒを遮蔽する鉛等の４枚の遮蔽板が四角形の各辺上に配置され、放射線Ｒを透過させる四角形の出射開口が中央部に形成された構成である。コリメータ３１は、各遮蔽板の位置を変更することで出射開口の開度を変化させ、これにより照射野ＩＦを変更する。

距離測定カメラ３２は、タイムオブフライト（ＴＯＦ；Ｔｉｍｅ Ｏｆ Ｆｌｉｇｈｔ）方式を利用して物体表面までの距離を測定するカメラである。距離測定カメラ３２は、本開示の技術に係る「体厚測定センサ」の一例である。距離測定カメラ３２は、患者Ｐの側から見た場合、放射線源３０、より正確には放射線管４０の放射線Ｒが発生する焦点Ｆと略同じ位置にあると見なせる。このため距離測定カメラ３２は、放射線源３０から物体表面までの距離を測定する、といってもよい。物体表面は、例えば患者Ｐの体表、撮影台２０の表面等である。焦点Ｆと距離測定カメラ３２との距離を予め測定しておき、距離測定カメラ３２で測定した距離に、予め測定した焦点Ｆと距離測定カメラ３２との距離を加算した結果を、放射線源３０から物体表面までの距離としてもよい。なお、本例においては、放射線源３０から撮影台２０の表面までの距離は不変である。

放射線検出器３３は、放射線Ｒ、またはシンチレータによって放射線Ｒから変換された可視光に感応して信号電荷を発生する画素が複数配列された構成である。こうした放射線検出器３３は、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）と呼ばれる。放射線検出器３３は、放射線管４０から照射されて患者Ｐを透過した放射線Ｒを検出して放射線画像４５を出力する。放射線検出器３３は、放射線画像４５をコンソール１１に送信する。なお、放射線画像４５は透視画像とも呼ばれる。

術者用モニタ２１は、スタンド４６によって施術室の床面上に支持されている。術者用モニタ２１には、放射線検出器３３から出力されてコンソール１１で各種画像処理が施された放射線画像４５が、リアルタイムで動画表示される。

フットスイッチ２２は、術者ＯＰが施術室にいながらにして放射線透視撮影の開始および終了を指示するためのスイッチである。術者ＯＰがフットスイッチ２２を足で踏み込んだ場合、放射線透視撮影が開始される。そして、術者ＯＰがフットスイッチ２２を足で踏んでいる間、放射線透視撮影が継続される。術者ＯＰがフットスイッチ２２から足を離し、フットスイッチ２２の踏み込みが解除された場合、放射線透視撮影が終了される。

フットスイッチ２２が術者ＯＰの足で踏み込まれた場合、放射線管４０のフィラメントが予熱され、同時にターゲットの回転が開始される。フィラメントが規定の温度に達し、かつターゲットが規定の回転数となった後、電圧発生器４１から管電圧が印加され、放射線管４０から放射線Ｒが発生される。

図２に示すように、支柱２４、ひいては放射線発生部２５は、モータ等の移動機構（図示省略）によって、撮影台２０の長辺方向に沿って往復移動可能である。放射線検出器３３も、放射線発生部２５の移動と連動して、撮影台２０の長辺方向に沿って往復移動可能である。放射線検出器３３は、その中心が放射線管４０の焦点Ｆと一致する対向位置に移動される。撮影台２０には、放射線発生部２５および放射線検出器３３を移動させる指示を入力するための操作パネル（図示省略）が設けられている。術者ＯＰは、操作パネルを介して指示を入力し、放射線発生部２５および放射線検出器３３を所望の位置に移動させる。なお、放射線発生部２５および放射線検出器３３は、操作室から操作卓（図示省略）によって遠隔操作することも可能である。

図３Ａおよび図３Ｂに示すように、放射線発生部２５は、術者ＯＰの手によって、支柱２４に対して左右に角度を変更することが可能である。変更可能な最大の角度は、例えば左右ともに９０°である。この放射線発生部２５の支柱２４に対する角度の変更も、操作室から遠隔操作することが可能である。

撮影台２０および支柱２４は、モータ等の回転機構（図示省略）によって、図１および図２で示した臥位状態と、図４および図５に示す立位状態との間で回転可能である。臥位状態は、撮影台２０の表面が床面と平行で、かつ支柱２４が床面に対して垂直な状態である。反対に立位状態は、撮影台２０の表面が床面に対して垂直で、かつ支柱２４が床面と平行な状態である。立位状態においては、立位姿勢の患者Ｐの放射線透視撮影はもちろん、図４に示すように車椅子５０に乗った患者Ｐを放射線透視撮影することが可能である。また、立位状態においては、図５に示すようにストレッチャー５１に乗せられた患者Ｐを放射線透視撮影することも可能である。なお、図５の場合は、撮影台２０から放射線検出器３３が取り外されて、患者Ｐとストレッチャー５１との間にセットされる。

図６に示すように、距離測定カメラ３２は、患者Ｐ、および患者Ｐの周囲を含む矩形状の撮影範囲ＳＲを撮影して、距離画像５５を出力する。撮影範囲ＳＲは、放射線Ｒの最大の照射野ＭＩＦよりも十分に広い範囲であり、放射線Ｒの最大の照射野ＭＩＦの全体をカバーする。

距離画像５５は、中央のラインＬのプロファイル５６で例示するように、距離測定カメラ３２の取り付け位置、すなわち放射線源３０の位置を０ｍとして表した画像である。距離画像５５は、放射線源３０から、患者Ｐ、撮影台２０といった撮影範囲ＳＲ内の物体の表面までの距離を、各画素の画素値としてもつ。

図７に示すように、放射線源３０（距離測定カメラ３２）から撮影台２０の表面までの距離をＤ１、放射線源３０（距離測定カメラ３２）から患者Ｐの体表の最短点ＳＰまでの距離をＤ２とした場合、患者Ｐの体厚ＢＴは、次式（１）により求めることができる。
ＢＴ＝Ｄ１－Ｄ２・・・（１）
前述のように、放射線源３０から撮影台２０の表面までの距離Ｄ１は不変である。このため、放射線源３０から患者Ｐの体表の最短点ＳＰまでの距離Ｄ２を距離画像５５から導出すれば、体厚ＢＴは簡単に求められる。なお、ストレッチャー５１に乗せられた患者Ｐを放射線透視撮影する図５の場合は、放射線検出器３３の厚みをさらに減算することで体厚ＢＴを求める。

距離Ｄ２の導出は、例えば以下のようにして行う。まず、距離Ｄ１は不変で既知であるので、距離Ｄ１未満の距離を画素値としてもつ距離画像５５の領域を、患者Ｐの領域として認識する。次いで、認識した患者Ｐの領域において最も距離が短い点、すなわち最短点ＳＰを探索し、探索した最短点ＳＰの画素値を距離Ｄ２として導出する。なお、本例のように放射線源３０から撮影台２０の表面までの距離Ｄ１が不変である場合、放射線源３０から患者Ｐの体表の最短点ＳＰまでの距離Ｄ２を、体厚ＢＴと見なしてもよい。

図８に示すように、放射線透視撮影に先立ち、コンソール１１は、ＲＩＳからの撮影オーダーを受信し、撮影オーダーをディスプレイ１２に表示する（ステップＳＴ１０）。撮影オーダーには、患者Ｐを識別するための患者ＩＤ（Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ Ｄａｔａ）、撮影オーダーを発行した診療科の医師による施術の指示等が登録されている。術者ＯＰは、ディスプレイ１２を通じて撮影オーダーの内容を確認する。

コンソール１１は、予め用意された複数種の撮影メニューを、択一的に選択可能な形態でディスプレイ１２に表示する。術者ＯＰは、入力デバイス１３を介して、撮影オーダーの内容と一致する１つの撮影メニューを選択する。これにより、コンソール１１は撮影メニューの指示を受け付ける（ステップＳＴ１１）。コンソール１１は、照射条件テーブル６０を参照して、指示を受け付けた撮影メニューに応じた照射条件を設定する（ステップＳＴ１２）。撮影メニューの選択後、術者ＯＰは、放射線源３０、放射線検出器３３、および患者Ｐの位置合わせ（ポジショニング）等を行い、フットスイッチ２２を足で踏み込んで放射線透視撮影を開始する。なお、照射条件は、一般放射線撮影の場合と比較して極めて低い線量の放射線Ｒが照射される内容である。

図９に示すように、放射線源３０は、フットスイッチ２２が術者ＯＰの足により踏み込まれたタイミング、すなわち図中のオフからオンのタイミングに同期して、照射条件で設定された放射線Ｒの照射を開始する。放射線源３０は、フットスイッチ２２が術者ＯＰの足で踏まれている間、予め設定された照射間隔ＩＩにて、放射線Ｒの照射と停止を繰り返す。つまり、放射線源３０は、放射線Ｒを患者Ｐに連続的に照射する。放射線源３０は、フットスイッチ２２の踏み込みが解除された場合、放射線Ｒの照射を停止する。なお、照射間隔ＩＩは、例えば約０．０３３秒（フレームレートに換算すると３０ｆｐｓ（ｆｒａｍｅｓ ｐｅｒ ｓｅｃｏｎｄ））を上限として可変である。また、符号ＩＴは、照射条件で設定された照射時間を示す。

放射線検出器３３は、放射線Ｒの照射開始タイミングに同期して検出動作を開始する。放射線検出器３３は、フットスイッチ２２が術者ＯＰの足で踏まれ、放射線源３０からパルス状に放射線Ｒが照射されている間、検出動作を繰り返す。この放射線Ｒが照射されている間の繰り返しの検出動作によって、放射線検出器３３は照射間隔ＩＩで放射線画像４５を出力する。

また、放射線検出器３３は、フットスイッチ２２の踏み込みが解除され、放射線源３０から放射線Ｒが照射されていない場合においても検出動作を行う。放射線検出器３３は、この放射線Ｒが照射されていない状態での検出動作を、予め設定された検出間隔ＤＩにて繰り返し行う。検出間隔ＤＩは、放射線Ｒの照射間隔ＩＩよりも十分に長い時間であり、例えば１分である。この放射線Ｒが照射されていない状態での検出動作によって、放射線検出器３３はオフセット補正用の放射線画像（以下、オフセット補正用画像という）４５Ｏを出力する。放射線検出器３３は、オフセット補正用画像４５Ｏをコンソール１１に送信する。

距離測定カメラ３２は、放射線検出器３３のオフセット補正用画像４５Ｏの検出動作と同期して、距離画像５５の撮影動作を行う。言い換えれば、距離測定カメラ３２は、放射線検出器３３がオフセット補正用画像４５Ｏを出力するタイミングと同期して、患者Ｐの体厚を測定する。

なお、図９においては、放射線Ｒをパルス状に照射する態様を例示したが、これに限らない。フットスイッチ２２が術者ＯＰの足で踏まれている間、放射線Ｒを継続的に照射する態様を採用してもよい。放射線Ｒをパルス状に照射する態様にしろ、放射線Ｒを継続的に照射する態様にしろ、放射線Ｒを患者Ｐに連続的に照射していることに変わりはない。

図１０に示すように、検出動作は、蓄積動作、および読み出し動作で構成される。蓄積動作は、画素に信号電荷を蓄積させる動作であり、放射線Ｒの照射開始タイミングに同期して開始される。読み出し動作は、画素に蓄積された信号電荷を読み出して、信号電荷を放射線画像４５として出力する動作であり、放射線Ｒの照射終了タイミングに同期して開始される。

図１１において、コンソール１１を構成するコンピュータは、前述のディスプレイ１２および入力デバイス１３の他に、ストレージデバイス６５、メモリ６６、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）６７、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）６８、および通信部６９を備えている。これらはバスライン７０を介して相互接続されている。

ストレージデバイス６５は、コンソール１１を構成するコンピュータに内蔵、またはケーブル、ネットワークを通じて接続されたハードディスクドライブである。もしくはストレージデバイス６５は、ハードディスクドライブを複数台連装したディスクアレイである。ストレージデバイス６５には、オペレーティングシステム等の制御プログラム、各種アプリケーションプログラム、およびこれらのプログラムに付随する各種データ等が記憶されている。なお、ハードディスクドライブに代えてソリッドステートドライブを用いてもよい。

メモリ６６は、ＣＰＵ６７が処理を実行するためのワークメモリである。ＣＰＵ６７は、ストレージデバイス６５に記憶されたプログラムをメモリ６６へロードして、プログラムにしたがった処理を実行する。これによりＣＰＵ６７は、放射線透視撮影装置１０の各部の動作を統括的に制御する。通信部６９は、放射線透視撮影装置１０の各部との各種情報の通信を担う。

図１２において、コンソール１１のストレージデバイス６５には、第１作動プログラム７５および第２作動プログラム７６が記憶されている。第１作動プログラム７５および第２作動プログラム７６は、コンソール１１を構成するコンピュータを、本開示の技術に係る「処理装置」として機能させるためのアプリケーションプログラムである。すなわち、第１作動プログラム７５および第２作動プログラム７６は、本開示の技術に係る「処理装置の作動プログラム」の一例である。なお、ストレージデバイス６５には、照射条件テーブル６０も記憶されている。

第１作動プログラム７５が起動されると、コンソール１１を構成するコンピュータのＣＰＵ６７は、メモリ６６等と協働して、線源制御部８０、コリメータ制御部８１、距離測定カメラ制御部８２、距離画像取得部８３、検出器制御部８４、放射線画像取得部８５、撮影指示受付部８６、および表示制御部８７として機能する。また、第２作動プログラム７６が起動されると、コンソール１１を構成するコンピュータのＦＰＧＡ６８は、画像処理部９０として機能する。ＣＰＵ６７およびＦＰＧＡ６８は、本開示の技術に係る「プロセッサ」の一例である。

線源制御部８０は、放射線源３０の動作を制御することで、放射線Ｒの照射を制御する。線源制御部８０は、術者ＯＰが選択した撮影メニューに応じた照射条件を照射条件テーブル６０から読み出し、読み出した照射条件を電圧発生器４１に設定する。線源制御部８０は、電圧発生器４１を介して、設定した照射条件にて放射線源３０から放射線Ｒを照射させる。線源制御部８０は、放射線Ｒの照射開始および停止のタイミングを検出器制御部８４に出力する。

線源制御部８０は、自動輝度制御（ＡＢＣ；Ａｕｔｏ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ）を行う。ＡＢＣは、周知のように、放射線画像４５の輝度を一定範囲に保つために、放射線透視撮影中に、放射線検出器３３から順次出力される放射線画像４５の輝度値（例えば放射線画像４５の中央領域の輝度値の平均値）に基づいて、放射線管４０に与える管電圧、管電流、照射時間ＩＴ、照射間隔ＩＩ等を都度微調整するフィードバック制御である。このＡＢＣによって、患者Ｐの体動等によって放射線画像４５の明るさが極端に変わり、放射線画像４５が観察しにくくなることが防がれる。

コリメータ制御部８１は、コリメータ３１の遮蔽板の動作を制御し、遮蔽板により形成される出射開口の開度を、術者ＯＰが選択した撮影メニューに応じた開度に調整する。なお、出射開口の開度は、コリメータ３１自体に設けられた操作パネル（図示省略）を通じて、術者ＯＰが調整することも可能である。

距離測定カメラ制御部８２は、距離測定カメラ３２の動作を制御する。具体的には、距離測定カメラ制御部８２は、放射線Ｒが照射されていない場合であって、放射線検出器３３がオフセット補正用画像４５Ｏを出力するタイミングと同期して、距離測定カメラ３２に距離画像５５の撮影動作を行わせる。

距離画像取得部８３は、距離測定カメラ３２からの距離画像５５を取得する。距離画像取得部８３は、距離画像５５を画像処理部９０に出力する。

検出器制御部８４は、放射線検出器３３の動作を制御する。検出器制御部８４は、放射線透視撮影において放射線Ｒの照射が開始された場合、放射線検出器３３に蓄積動作を行わせる。また、検出器制御部８４は、放射線透視撮影において放射線Ｒの照射が停止された場合、放射線検出器３３に読み出し動作を行わせる。これにより、放射線検出器３３から放射線画像４５が出力される。

検出器制御部８４は、放射線Ｒが照射されていない場合に、放射線検出器３３に検出間隔ＤＩにて検出動作を行わせる。これにより、放射線検出器３３からオフセット補正用画像４５Ｏが出力される

放射線画像取得部８５は、放射線検出器３３からの放射線画像４５およびオフセット補正用画像４５Ｏを取得する。すなわち、放射線画像取得部８５は、本開示の技術に係る「画像取得処理」を担う。放射線画像取得部８５は、放射線画像４５およびオフセット補正用画像４５Ｏを画像処理部９０に出力する。

撮影指示受付部８６は、フットスイッチ２２を通じた放射線透視撮影の開始および終了の指示を受け付ける。撮影指示受付部８６は、受け付けた指示を線源制御部８０および検出器制御部８４に出力する。

表示制御部８７は、画像処理部９０にて各種画像処理を施された放射線画像４５を、術者用モニタ２１に表示する制御を行う。また、表示制御部８７は、撮影オーダー、撮影メニュー等をディスプレイ１２に表示する制御も行う。

画像処理部９０は、放射線画像４５に対して各種画像処理を施す。例えば、画像処理部９０は、画像処理として、オフセット補正処理、感度補正処理、欠陥画素補正処理等を行う。

オフセット補正処理は、放射線Ｒが照射されていない状態で出力されたオフセット補正用画像４５Ｏを、放射線透視撮影により出力された放射線画像４５から画素単位で差し引く処理である。オフセット補正処理には、その直前に放射線画像取得部８５で取得された、図９において二点鎖線の枠で囲む最新のオフセット補正用画像４５Ｏが用いられる。画像処理部９０は、このオフセット補正処理を行うことで、暗電荷等に起因する固定パターンノイズを放射線画像４５から除去する。

感度補正処理は、感度補正データに基づき、放射線検出器３３の各画素の感度のばらつき、信号電荷を読み出す回路の出力特性のばらつき等を補正する処理である。欠陥画素補正処理は、出荷時や定期点検時に生成される、画素値が異常な欠陥画素の情報に基づき、欠陥画素の画素値を周囲の正常な画素の画素値で線形補間する処理である。

また、画像処理部９０は、例えば上述のオフセット補正処理、感度補正処理、欠陥画素補正処理等が施された放射線画像４５に対して、リカーシブフィルタ処理、空間フィルタ処理といったノイズリダクション処理を施す。リカーシブフィルタ処理は、処理対象の放射線画像４５よりも過去に出力された放射線画像４５を、処理対象の放射線画像４５に加算して出力する処理である。過去の放射線画像４５には、処理対象の放射線画像４５との加算前に、適当な重み係数が乗算される。空間フィルタ処理には、メディアンフィルタを用いたメディアンフィルタ処理、ガウシアンフィルタを用いたガウシアンフィルタ処理等がある。画像処理部９０は、こうした諸々の画像処理が行われた放射線画像４５を、表示制御部８７に出力する。

図１３に示すように、画像処理部９０は、上記の各種処理を行う各部（図示省略）に加えて、体厚換算部１００、設定部１０１、階調変換処理部１０２、および評価部１０３を有する。

体厚換算部１００には、距離画像取得部８３から距離画像５５が入力される。体厚換算部１００は、図７および式（１）で示したように、放射線源３０から撮影台２０の表面までの距離Ｄ１を、放射線源３０から患者Ｐの体表の最短点ＳＰまでの距離Ｄ２で減算して、患者Ｐの体厚ＢＴを求める。すなわち、体厚換算部１００は、本開示の技術に係る「体厚取得処理」を担う。体厚換算部１００は、求めた体厚ＢＴを設定部１０１に出力する。

設定部１０１は、放射線透視撮影が開始される直前に取得された、図９において二点鎖線の枠で囲む距離画像５５に基づいて体厚換算部１００により換算された体厚ＢＴに応じて、デフォルトの階調変換関数１０４Ｄから、階調変換処理部１０２で最初に用いる階調変換関数１０４Ｉを設定する。すなわち、設定部１０１は、本開示の技術に係る「設定処理」を担う。

設定部１０１は、階調変換関数１０４Ｉを設定する際に補正係数テーブル１０５を参照する。補正係数テーブル１０５はストレージデバイス６５に記憶されている。図１４に示すように、補正係数テーブル１０５には、体厚ＢＴに応じた補正係数αが登録されている。設定部１０１は、補正係数αによってデフォルトの階調変換関数１０４Ｄを補正することで、階調変換関数１０４Ｉを生成する。設定部１０１は、設定した階調変換関数１０４Ｉを階調変換処理部１０２に出力する。

階調変換処理部１０２は、設定部１０１によって設定された階調変換関数１０４Ｉにて、最初のフレームの放射線画像４５に対して階調変換処理を施す。すなわち、階調変換処理部１０２は、本開示の技術に係る「画像処理」を担う。階調変換処理部１０２は、階調変換処理を施した放射線画像４５を評価部１０３に出力する。なお、階調変換処理部１０２には、例えば上述のオフセット補正処理、感度補正処理、欠陥画素補正処理等が施され、かつ上述のノイズリダクション処理が施される前の放射線画像４５が入力される。

評価部１０３は、階調変換処理部１０２による階調変換処理が適切か否か（階調変換関数１０４が適切か否か）を評価する。評価部１０３は、例えば、階調変換処理後の放射線画像４５の空間周波数強度特性を導出する。そして、強度のピークが予め設定された閾値周波数以上であった場合は階調変換処理が適切であると評価し、強度のピークが閾値周波数未満であった場合は階調変換処理が適切でないと評価する。評価部１０３は、評価結果を設定部１０１に出力する。

評価部１０３からの評価結果が、階調変換処理が適切であるという内容であった場合、設定部１０１は、前フレームの放射線画像４５に対して設定した階調変換関数１０４をそのまま階調変換処理部１０２に出力する。対して評価部１０３からの評価結果が、階調変換処理が適切でないという内容であった場合、設定部１０１は、前フレームの放射線画像４５に対して設定した階調変換関数１０４を再設定し、再設定した階調変換関数１０４を階調変換処理部１０２に出力する。設定部１０１は、評価部１０３からの評価結果が、階調変換処理が適切であるという内容となるまで、階調変換関数１０４の再設定を繰り返し行う。

画像処理部９０は、階調変換処理が適切であると評価部１０３が評価するまで、階調変換処理後の放射線画像４５を表示制御部８７に出力しない。このため、表示制御部８７は、階調変換処理が適切となるまで、術者用モニタ２１に放射線画像４５を動画表示しない。言い換えれば、表示制御部８７は、階調変換処理が適切となった場合に、術者用モニタ２１への放射線画像４５の動画表示を開始させる。

図１５に示すように、デフォルトの階調変換関数１０４Ｄは、入力画素値と出力画素値の関係が一対一の直線状である。

図１６および図１７に示すように、比較的体厚ＢＴが薄い場合、設定部１０１は、補正係数αに基づいて、デフォルトの階調変換関数１０４Ｄから、相対的に入力画素値が高い範囲ＲＨ＿Ｉに対する出力画素値の範囲ＲＨ＿Ｏを、相対的に入力画素値が低い範囲ＲＬ＿Ｉに対する出力画素値の範囲ＲＬ＿Ｏよりも大きくとった階調変換関数１０４Ｉを生成する。こうした特性を有する階調変換関数１０４Ｉによれば、図１６に比較的体厚ＢＴが薄い場合の放射線画像４５の代表的なヒストグラム１１０Ａと対比して示すように、相対的に画素値が高い側にある、患者Ｐの体内構造を表すと考えられる画素値の範囲Ｒ＿ＲＯＩの、放射線画像４５におけるコントラストが高くなる。

対して図１８および図１９に示すように、比較的体厚ＢＴが厚い場合、設定部１０１は、補正係数αに基づいて、デフォルトの階調変換関数１０４Ｄから、相対的に入力画素値が低い範囲ＲＬ＿Ｉに対する出力画素値の範囲ＲＬ＿Ｏを、相対的に入力画素値が高い範囲ＲＨ＿Ｉに対する出力画素値の範囲ＲＨ＿Ｏよりも大きくとった階調変換関数１０４Ｉを生成する。こうした特性を有する階調変換関数１０４Ｉによれば、図１８に比較的体厚ＢＴが厚い場合の放射線画像４５の代表的なヒストグラム１１０Ｂと対比して示すように、相対的に画素値が低い側にある、患者Ｐの体内構造を表すと考えられる画素値の範囲Ｒ＿ＲＯＩの、放射線画像４５におけるコントラストが高くなる。なお、図１６および図１８において符号ＰＫで示すピークは、患者Ｐを透過せずに放射線検出器３３に到達した放射線Ｒの領域、すなわち素抜け領域を表す。

次に、上記構成による作用について、図２０のフローチャートを参照して説明する。第１作動プログラム７５が起動されると、コンソール１１のＣＰＵ６７は、図１２で示したように、線源制御部８０、コリメータ制御部８１、距離測定カメラ制御部８２、距離画像取得部８３、検出器制御部８４、放射線画像取得部８５、撮影指示受付部８６、および表示制御部８７として機能される。また、第２作動プログラム７６が起動されると、コンソール１１のＦＰＧＡ６８は、図１２で示したように、画像処理部９０として機能される。

図８で示したように、放射線透視撮影に先立って、術者ＯＰによって撮影オーダーに応じた撮影メニューが選択され、これにより照射条件が線源制御部８０によって電圧発生器４１に設定される。また、コリメータ制御部８１によってコリメータ３１の出射開口の開度の調整が行われる。続いて、術者ＯＰによって、放射線源３０、放射線検出器３３、および患者Ｐのポジショニングが行われる。その後、術者ＯＰによってフットスイッチ２２が踏み込まれ、放射線透視撮影が開始される。

放射線透視撮影が開始される前は、図９で示したように、距離測定カメラ制御部８２の制御の下、放射線検出器３３がオフセット補正用画像４５Ｏを出力するタイミングと同期して、距離測定カメラ３２により距離画像５５の撮影動作が行われる。距離画像５５は、距離測定カメラ３２からコンソール１１に送信され、距離画像取得部８３で取得される（ステップＳＴ１００）。

図１３で示したように、距離画像５５は、距離画像取得部８３から画像処理部９０の体厚換算部１００に出力される。体厚換算部１００において、図７で示したように距離画像５５から体厚ＢＴが換算される（ステップＳＴ１１０）。これにより体厚ＢＴが取得される。体厚ＢＴは、体厚換算部１００から設定部１０１に出力される。なお、ステップＳＴ１１０は、本開示の技術に係る「体厚取得処理」の一例である。

図１３、および図１６～図１９で示したように、設定部１０１によって、体厚ＢＴに応じて階調変換関数１０４Ｉが設定される（ステップＳＴ１２０）。この際、体厚ＢＴに応じて直線状のデフォルトの階調変換関数１０４Ｄが補正されて、Ｓ字カーブ状の階調変換関数１０４Ｉが生成される。階調変換関数１０４Ｉは、設定部１０１から階調変換処理部１０２に出力される。なお、ステップＳＴ１２０は、本開示の技術に係る「設定処理」の一例である。

放射線透視撮影が開始された場合、図９で示したように、線源制御部８０の制御の下、放射線源３０からパルス状に放射線Ｒが照射される。また、この放射線Ｒの照射と同期して、検出器制御部８４の制御の下、放射線検出器３３にて検出動作が繰り返される。これにより放射線検出器３３から放射線画像４５が出力される。放射線画像４５は、放射線検出器３３からコンソール１１に送信され、放射線画像取得部８５で取得される（ステップＳＴ１３０）。なお、ステップＳＴ１３０は、本開示の技術に係る「画像取得処理」の一例である。

放射線画像４５は、放射線画像取得部８５から画像処理部９０に出力される。そして、画像処理部９０において、放射線画像４５に対して、オフセット補正用画像４５Ｏを用いたオフセット補正処理等が施される。また、階調変換処理部１０２によって、設定部１０１で設定された階調変換関数１０４Ｉにて、最初のフレームの放射線画像４５に対して階調変換処理が施される（ステップＳＴ１４０）。階調変換処理が施された放射線画像４５は、階調変換処理部１０２から評価部１０３に出力される。なお、ステップＳＴ１４０は、本開示の技術に係る「画像処理」の一例である。

評価部１０３において、階調変換処理部１０２による階調変換処理が適切であるか否かが評価される（ステップＳＴ１５０）。階調変換処理が適切であると評価された場合（ステップＳＴ１５０でＹＥＳ）、階調変換処理後の放射線画像４５は、ノイズリダクション処理を施された後、画像処理部９０から表示制御部８７に出力される。そして、表示制御部８７の制御の下、術者用モニタ２１に表示されて術者ＯＰの観察に供される。これにより放射線画像４５の動画表示が開始される（ステップＳＴ２００）。

評価部１０３において階調変換処理が適切でないと評価された場合（ステップＳＴ１５０でＮＯ）、設定部１０１において、前フレームの放射線画像４５に基づいて、階調変換関数１０４が再設定される（ステップＳＴ１６０）。再設定された階調変換関数１０４は、設定部１０１から階調変換処理部１０２に出力される。

ステップＳＴ１３０と同じく、放射線画像取得部８５において放射線画像４５が取得される（ステップＳＴ１７０）。放射線画像４５は放射線画像取得部８５から画像処理部９０に出力され、階調変換処理部１０２によって、設定部１０１で再設定された階調変換関数１０４にて階調変換処理が施される（ステップＳＴ１８０）。これらステップＳＴ１６０～ステップＳＴ１８０の処理は、評価部１０３において階調変換処理が適切であると評価されないうちは（ステップＳＴ１９０でＮＯ）、繰り返し行われる。評価部１０３において階調変換処理が適切であると評価された場合（ステップＳＴ１９０でＹＥＳ）、ステップＳＴ１５０でＹＥＳの場合と同じく、階調変換処理後の放射線画像４５が画像処理部９０から表示制御部８７に出力され、表示制御部８７の制御の下、術者用モニタ２１に表示されて術者ＯＰの観察に供される。これにより放射線画像４５の動画表示が開始される（ステップＳＴ２００）。なお、ステップＳＴ１７０は、ステップＳＴ１３０と同じく、本開示の技術に係る「画像取得処理」の一例である。

以上説明したように、コンソール１１のＣＰＵ６７は、放射線画像取得部８５として機能する。また、コンソール１１のＦＰＧＡ６８は、画像処理部９０として機能する。画像処理部９０は、体厚換算部１００、設定部１０１、および階調変換処理部１０２を有する。体厚換算部１００は、距離測定カメラ３２が撮影した距離画像５５から体厚ＢＴを換算することで、体厚ＢＴを取得する。設定部１０１は、体厚ＢＴに応じて、放射線画像４５に対する階調変換処理に用いる階調変換関数１０４Ｉを設定する。放射線画像取得部８５は、放射線透視撮影において放射線検出器３３が出力した放射線画像４５を取得する。階調変換処理部１０２は、設定部１０１が設定した階調変換関数１０４Ｉにて階調変換処理を開始する。

図２１は、比較例として示す従来の階調変換処理の概要を示すグラフ１１５である。従来は、体厚ＢＴに関わらずデフォルトの階調変換関数１０４Ｄを最初に設定していた。このため、デフォルトの階調変換関数１０４Ｄが適切な階調変換関数１０４Ｐから大幅にかけ離れている場合があった。この場合は、フットスイッチ２２により放射線透視撮影の開始が指示されてから、階調変換処理が適切な状態に収束して放射線画像４５の動画表示が開始されるまでに、比較的長い時間ＴＬを要していた。デフォルトの階調変換関数１０４Ｄが適切な階調変換関数１０４Ｐからあまりにもかけ離れていて、規定の時間までに階調変換処理が適切な状態に収束せず、エラーとなることもあった。

対して図２２に示すグラフ１１６のように、本開示の技術では、体厚ＢＴに応じた階調変換関数１０４Ｉを最初に設定する。階調変換関数１０４Ｉと適切な階調変換関数１０４Ｐとの差は、デフォルトの階調変換関数１０４Ｄと比べて僅かである。このため、フットスイッチ２２により放射線透視撮影の開始が指示されてから、階調変換処理が適切な状態に収束して放射線画像４５の動画表示が開始されるまでに要する時間ＴＳは、図２１の場合の時間ＴＬと比べて非常に短くて済む。したがって、本開示の技術によれば、放射線透視撮影が開始されてから階調変換処理が適切となるまでに掛かる時間を短くすることが可能となる。

放射線透視撮影においては、例えば整形整復術等、放射線Ｒの照射を一旦停止して、何度か患者Ｐの体勢を変更する場合がある。このように施術中に体厚ＢＴが頻繁に変化する場合、従来は、その都度階調変換処理が適切な状態に収束して放射線画像４５の動画表示が開始されるまで比較的長時間待たねばならず、術者ＯＰにはストレスであった。

対して本開示の技術では、図２３のグラフ１１６Ａ、１１６Ｂに示すように、患者Ｐの体勢が変更されて体厚ＢＴが変化したとしても、階調変換処理が適切な状態に収束して放射線画像４５の動画表示が開始されるまでに長い時間を要することがない。このため術者ＯＰはストレスを感じずに施術を行うことができる。

設定部１０１は、階調変換関数１０４Ｉにおいて、体厚ＢＴが薄い程、相対的に入力画素値が高い範囲ＲＨ＿Ｉに対する出力画素値の範囲ＲＨ＿Ｏを、相対的に入力画素値が低い範囲ＲＬ＿Ｉに対する出力画素値の範囲ＲＬ＿Ｏよりも大きくとる。このため、体厚ＢＴが薄い場合の患者Ｐの体内構造を表すと考えられる画素値の範囲Ｒ＿ＲＯＩの、放射線画像４５におけるコントラストを高くすることができ、より観察しやすい放射線画像４５を術者ＯＰに供することができる。

設定部１０１は、階調変換関数１０４Ｉにおいて、体厚ＢＴが厚い程、相対的に入力画素値が低い範囲ＲＬ＿Ｉに対する出力画素値の範囲ＲＬ＿Ｏを、相対的に入力画素値が高い範囲ＲＨ＿Ｉに対する出力画素値の範囲ＲＨ＿Ｏよりも大きくとる。このため、体厚ＢＴが厚い場合の患者Ｐの体内構造を表すと考えられる画素値の範囲Ｒ＿ＲＯＩの、放射線画像４５におけるコントラストを高くすることができ、より観察しやすい放射線画像４５を術者ＯＰに供することができる。

設定部１０１は、体厚ＢＴに応じてデフォルトの階調変換関数１０４Ｄを補正することで、階調変換関数１０４Ｉを生成する。具体的には、設定部１０１は、直線状のデフォルトの階調変換関数１０４Ｄから、Ｓ字カーブ状の階調変換関数１０４Ｉを生成する。このため、簡単に体厚ＢＴに応じた階調変換関数１０４Ｉを生成することができる。

距離測定カメラ制御部８２は、放射線Ｒが照射されていない場合に、距離測定カメラ３２に患者Ｐの体厚ＢＴを測定させる。前述のように、放射線透視撮影においては、例えば整形整復術等、放射線Ｒの照射を一旦停止して、何度か患者Ｐの体勢を変更する場合がある。このため、放射線Ｒが照射されていない場合に、距離測定カメラ３２に患者Ｐの体厚ＢＴを測定させれば、放射線Ｒの照射が一旦停止されている間に患者Ｐの体勢に変更があっても、変更された体勢に応じた体厚ＢＴを得ることができる。

距離測定カメラ制御部８２は、放射線検出器３３がオフセット補正用画像４５Ｏを出力するタイミングと同期して、距離測定カメラ３２に患者Ｐの体厚ＢＴを測定させる。放射線検出器３３がオフセット補正用画像４５Ｏを出力するタイミングは、必然的に放射線Ｒが照射されていないタイミングである。また、放射線検出器３３がオフセット補正用画像４５Ｏを出力する検出間隔ＤＩは比較的頻繁である。このため、放射線検出器３３がオフセット補正用画像４５Ｏを出力するタイミングと同期して、距離測定カメラ３２に患者Ｐの体厚ＢＴを測定させれば、確実に放射線透視撮影の前に体厚ＢＴを測定することができる。

また、本開示の技術に係る「体厚測定センサ」として、放射線源３０に取り付けられた距離測定カメラ３２であって、ＴＯＦ方式を利用して、放射線源３０から患者Ｐの体表までの距離を測定する距離測定カメラ３２を用いている。体厚測定センサとしては、例示の距離測定カメラ３２に代えて、視差を有する２台のカメラで撮影された画像から、物体までの距離を測定するステレオカメラを用いてもよい。あるいは超音波トランスデューサから超音波を発して、物体を反射した超音波エコーによって物体までの距離を測定する超音波センサを用いてもよい。ただし、距離測定カメラ３２は、ステレオカメラ、超音波センサ等と比べて、より正確に放射線源３０から患者Ｐの体表までの距離を測定することが可能であり、また、シンプルな装置構成とすることができるため、より好ましい。

距離測定カメラ３２に体厚ＢＴを測定させるタイミングとしては、例示の放射線検出器３３がオフセット補正用画像４５Ｏを出力するタイミングに限らない。単純にフットスイッチ２２の踏み込みが解除されている間に、距離測定カメラ３２に体厚ＢＴを定期的に測定させてもよい。

なお、階調変換関数１０４Ｉは例示のＳ字カーブ状に限らない。Ｓ字の折れ線状でも構わない。ただし、Ｓ字の折れ線状の階調変換関数１０４Ｉの場合は、傾きが０の部分のコントラスト差がなくなって区別がつかなくなるため、Ｓ字カーブ状の階調変換関数１０４Ｉのほうがより好ましい。

デフォルトの階調変換関数１０４Ｄも例示の直線状に限らない。Ｓ字カーブ状であってもよい。

放射線源３０から撮影台２０の表面までの距離を不変としたが、これに限らない。撮影台２０と放射線源３０との距離を変更可能に構成してもよい。

線源制御部８０によるＡＢＣを速く収束させるために、体厚ＢＴに応じて照射条件を変更してもよい。

放射線画像４５を複数の領域に等分割し、各領域に対して個別に階調変換関数１０４Ｉ、１０４を設定して、領域毎に階調変換処理を施してもよい。

［第２実施形態］
図２４～図２６に示す第２実施形態では、放射線透視撮影に加えてトモシンセシス撮影を行う。

図２４に示すように、トモシンセシス撮影は、撮影台２０の長辺方向に沿って等間隔で並んだ複数の照射位置ＩＰに放射線源３０を順次移動させ、各照射位置ＩＰに対応した複数の焦点Ｆから放射線検出器３３に放射線Ｒを照射させ、その都度放射線検出器３３から放射線画像４５（以下、投影画像４５Ｐという）を出力させる撮影である。トモシンセシス撮影においては、放射線検出器３３は、照射位置ＩＰの中心に据え置かれる。図２４は、照射位置ＩＰ８を中心とした１５箇所の照射位置ＩＰ１～ＩＰ１５に対応した、１５箇所の焦点Ｆ１～Ｆ１５から放射線Ｒを照射し、１５枚の投影画像４５Ｐを得るトモシンセシス撮影の例を示す。

図２５に示すように、画像処理部９０は、図２４で示したトモシンセシス撮影で得られた投影画像４５Ｐから、フィルタ補正逆投影法等の周知の方法を用いて、患者Ｐの断層面ＴＦ１～ＴＦＮに対応する断層画像４５Ｔを再構成する。画像処理部９０は、予め設定されたスライス厚ＳＬＴにて断層画像４５Ｔを再構成する。表示制御部８７は、断層画像４５Ｔを術者用モニタ２１に表示する。

図２６に示すように、コンソール１１においては、スライス厚テーブル５００を参照して、距離画像５５から換算した患者Ｐの体厚ＢＴに応じたスライス厚ＳＬＴが自動設定される（ステップＳＴ５００）。スライス厚テーブル５００において、スライス厚ＳＬＴは、体厚が厚い程、大きい値が登録されている。スライス厚テーブル５００は、ストレージデバイス６５に記憶されている。

スライス厚ＳＬＴの自動設定後、図２４で示したトモシンセシス撮影が行われる（ステップＳＴ５１０）。これにより各照射位置ＩＰに対応した複数枚の投影画像４５Ｐが得られる。そして、図２５で示したように、画像処理部９０によって、自動設定されたスライス厚ＳＬＴにて、投影画像４５Ｐから断層画像４５Ｔが再構成される（ステップＳＴ５２０）。再構成された断層画像４５Ｔは、表示制御部８７の制御の下、術者用モニタ２１に表示される（ステップＳＴ５３０）。

図２７は、比較例として従来の手順を示したフローチャートである。従来は、患者Ｐの見た目の体厚ＢＴに基づいて、入力デバイス１３を介して術者ＯＰにスライス厚ＳＬＴを手動設定させていた（ステップＳＴ１０００）。このため、術者用モニタ２１に表示された断層画像４５Ｔによって、スライス厚ＳＬＴが設定値でよいか否かを術者ＯＰに判断させていた（ステップＳＴ１１００）。そして、スライス厚ＳＬＴが設定値でよくない場合（ステップＳＴ１１００でＮＯ）は、術者ＯＰにスライス厚ＳＬＴを再設定させ（ステップＳＴ１２００）、ステップＳＴ５２０およびステップＳＴ５３０の処理を繰り返させていた。スライス厚ＳＬＴを再設定したうえで、投影画像４５Ｐから断層画像４５Ｔを再構成するには、数分程度の時間が掛かる。ゆえに従来例においては、所望のスライス厚ＳＬＴの断層画像４５Ｔを得るまでに時間が掛かる場合があった。

対して第２実施形態では、図２６で示したように、距離画像５５から換算した患者Ｐの体厚ＢＴに応じてスライス厚ＳＬＴが自動設定される。したがって、従来例のようにスライス厚ＳＬＴを手動設定する手間がいらず、また、所望のスライス厚ＳＬＴの断層画像４５Ｔを得るまでに時間が掛かることもない。

図２８に示す放射線透視撮影システム６００に、本開示の技術を適用してもよい。放射線透視撮影システム６００は、放射線透視撮影装置６０１と、放射線透視撮影装置６０１に一体化されたコンソール６０２とを備える。放射線透視撮影装置６０１は、Ｃ字状のアーム６０３の一端に放射線発生部６０４が取り付けられ、他端に設けられたホルダ６０５に放射線検出器６０６が内蔵された、いわゆるＣアーム型である。放射線発生部６０４は、放射線源６０７とコリメータ６０８とを有する。放射線源６０７は放射線管６０９を有している。なお、図２８においては、フットスイッチおよび術者用モニタは図示を省略している。

Ｃアーム型の放射線透視撮影装置６０１の場合は、通常、術者ＯＰへの無用な被曝を低減するために、寝台６１０を挟んで、放射線源６０７が患者Ｐの下方、放射線検出器６０６が患者Ｐの上方に位置した、図２８に示すアンダーチューブ姿勢で放射線透視撮影が行われる。このため放射線透視撮影装置６０１においては、放射線発生部６０４ではなく、ホルダ６０５に距離測定カメラ６１１が取り付けられる。この場合、距離測定カメラ６１１から寝台６１０の表面までの距離から、距離測定カメラ６１１から患者Ｐの体表の最短点までの距離を減算することで、体厚ＢＴを求めることができる。

なお、Ｃアーム型の放射線透視撮影装置６０１においては、稀ではあるが、放射線源６０７が患者Ｐの上方、放射線検出器６０６が患者Ｐの下方に位置したオーバーチューブ姿勢での放射線透視撮影が行われる場合がある。このオーバーチューブ姿勢での放射線透視撮影にも対応することができるように、ホルダ６０５だけでなく、放射線発生部６０４に距離測定カメラ６１１を取り付けてもよい。

被写体として患者Ｐを例示したが、これに限らない。犬、猫等のペット、馬、牛等の家畜を被写体としてもよい。

コンソール１１を構成するコンピュータのハードウェア構成は種々の変形が可能である。コンソール１１を、処理能力および信頼性の向上を目的として、ハードウェアとして分離された複数台のコンピュータで構成することも可能である。例えば、ＣＰＵ６７に構築される各部８０～８７の機能と、ＦＰＧＡ６８に構築される画像処理部９０の機能とを、２台のコンピュータに分散して担わせる。この場合は２台のコンピュータでコンソール１１を構成する。

このように、コンソール１１のコンピュータのハードウェア構成は、処理能力、安全性、信頼性等の要求される性能に応じて適宜変更することができる。さらに、ハードウェアに限らず、第１作動プログラム７５、第２作動プログラム７６等のアプリケーションプログラムについても、安全性および信頼性の確保を目的として、二重化したり、あるいは、複数のストレージデバイスに分散して格納することももちろん可能である。

線源制御部８０、コリメータ制御部８１、距離測定カメラ制御部８２、距離画像取得部８３、検出器制御部８４、放射線画像取得部８５、撮影指示受付部８６、表示制御部８７、画像処理部９０、体厚換算部１００、設定部１０１、階調変換処理部１０２、および評価部１０３といった各種の処理を実行する処理部（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）を用いることができる。各種のプロセッサには、ソフトウェア（第１作動プログラム７５）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵ６７に加えて、ＦＰＧＡ６８等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ:ＰＬＤ）、および／またはＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。

１つの処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせ、および／または、ＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。

複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントおよびサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（Ｓｙｓｔｅｍ Ｏｎ Ｃｈｉｐ:ＳｏＣ）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。

さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）を用いることができる。

本開示の技術は、上述の種々の実施形態および／または種々の変形例を適宜組み合わせることも可能である。また、上記実施形態に限らず、要旨を逸脱しない限り種々の構成を採用し得ることはもちろんである。さらに、本開示の技術は、プログラムに加えて、プログラムを非一時的に記憶する記憶媒体にもおよぶ。

以上に示した記載内容および図示内容は、本開示の技術に係る部分についての詳細な説明であり、本開示の技術の一例に過ぎない。例えば、上記の構成、機能、作用、および効果に関する説明は、本開示の技術に係る部分の構成、機能、作用、および効果の一例に関する説明である。よって、本開示の技術の主旨を逸脱しない範囲内において、以上に示した記載内容および図示内容に対して、不要な部分を削除したり、新たな要素を追加したり、置き換えたりしてもよいことはいうまでもない。また、錯綜を回避し、本開示の技術に係る部分の理解を容易にするために、以上に示した記載内容および図示内容では、本開示の技術の実施を可能にする上で特に説明を要しない技術常識等に関する説明は省略されている。

本明細書において、「Ａおよび／またはＢ」は、「ＡおよびＢのうちの少なくとも１つ」と同義である。つまり、「Ａおよび／またはＢ」は、Ａだけであってもよいし、Ｂだけであってもよいし、ＡおよびＢの組み合わせであってもよい、という意味である。また、本明細書において、３つ以上の事柄を「および／または」で結び付けて表現する場合も、「Ａおよび／またはＢ」と同様の考え方が適用される。

本明細書に記載された全ての文献、特許出願および技術規格は、個々の文献、特許出願および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

２、６００ 放射線透視撮影システム
１０、６０１ 放射線透視撮影装置
１１、６０２ コンソール（処理装置）
１２ ディスプレイ
１３ 入力デバイス
２０ 撮影台
２１ 術者用モニタ
２２ フットスイッチ
２３、４６ スタンド
２４ 支柱
２５、６０４ 放射線発生部
３０、６０７ 放射線源
３１、６０８ コリメータ
３２、６１１ 距離測定カメラ（体厚測定センサ）
３３、６０６ 放射線検出器
４０、６０９ 放射線管
４１ 電圧発生器
４５ 放射線画像
４５Ｏ オフセット補正用の放射線画像（オフセット補正用画像）
４５Ｐ 投影画像
４５Ｔ 断層画像
５０ 車椅子
５１ ストレッチャー
５５ 距離画像
５６ プロファイル
６０ 照射条件テーブル
６５ ストレージデバイス
６６ メモリ
６７ ＣＰＵ（プロセッサ）
６８ ＦＰＧＡ（プロセッサ）
６９ 通信部
７０ バスライン
７５ 第１作動プログラム（処理装置の作動プログラム）
７６ 第２作動プログラム（処理装置の作動プログラム）
８０ 線源制御部
８１ コリメータ制御部
８２ 距離測定カメラ制御部
８３ 距離画像取得部
８４ 検出器制御部
８５ 放射線画像取得部
８６ 撮影指示受付部
８７ 表示制御部
９０ 画像処理部
１００ 体厚換算部
１０１ 設定部
１０２ 階調変換処理部
１０３ 評価部
１０４ 階調変換関数
１０４Ｄ デフォルトの階調変換関数
１０４Ｉ 最初に設定される階調変換関数
１０４Ｐ 適切な階調変換関数
１０５ 補正係数テーブル
１１０Ａ、１１０Ｂ ヒストグラム
１１５、１１６、１１６Ａ、１１６Ｂ グラフ
５００ スライス厚テーブル
６０３ アーム
６０５ ホルダ
６１０ 寝台
ＢＴ 体厚
Ｄ１ 放射線源から撮影台の表面までの距離
Ｄ２ 放射線源から患者の体表の最短点までの距離
ＤＩ 検出間隔
Ｆ 焦点
ＩＦ 照射野
ＩＩ 照射間隔
ＩＰ 照射位置
ＩＴ 照射時間
Ｌ ライン
ＭＩＦ 最大の照射野
ＯＰ 術者
Ｐ 患者（被写体）
ＰＫ 素抜け領域を表すピーク
Ｒ 放射線
ＲＨ＿Ｉ 相対的に入力画素値が高い範囲
ＲＨ＿Ｏ 相対的に入力画素値が高い範囲に対する出力画素値の範囲
ＲＬ＿Ｉ 相対的に入力画素値が低い範囲
ＲＬ＿Ｏ 相対的に入力画素値が低い範囲に対する出力画素値の範囲
Ｒ＿ＲＯＩ 患者Ｐの体内構造を表すと考えられる画素値の範囲
ＳＬＴ スライス厚
ＳＰ 最短点
ＳＲ 距離測定カメラの撮影範囲
ＳＴ１０、ＳＴ１１、ＳＴ１２、ＳＴ１００、ＳＴ１５０、ＳＴ１６０、ＳＴ１８０、ＳＴ１９０、ＳＴ２００、ＳＴ５００、ＳＴ５１０、ＳＴ５２０、ＳＴ５３０、ＳＴ１０００、ＳＴ１１００、ＳＴ１２００ ステップ
ＳＴ１１０ ステップ（体厚取得処理）
ＳＴ１２０ ステップ（設定処理）
ＳＴ１３０、ＳＴ１７０ ステップ（画像取得処理）
ＳＴ１４０ ステップ（画像処理）
ＴＦ 断層面
ＴＬ、ＴＳ 放射線透視撮影の開始が指示されてから、階調変換処理が適切な状態に収束して放射線画像の動画表示が開始されるまでに要する時間

Claims (10)

1. 放射線を被写体に連続的に照射する放射線源と、前記被写体を透過した前記放射線を検出して放射線画像を出力する放射線検出器とを備える放射線透視撮影装置に用いられる処理装置において、
   少なくとも１つのプロセッサを備え、
   前記プロセッサは、
   体厚測定センサが測定した前記被写体の体厚を取得し、
   前記体厚に応じて、前記放射線画像に対する階調変換処理に用いる階調変換関数を設定し、
   前記放射線検出器が出力した前記放射線画像を取得し、
   設定した前記階調変換関数にて前記階調変換処理を開始し、
   前記階調変換処理が適切であるか否かを評価し、
   前記階調変換処理が適切でないとの評価結果であった場合、前記階調変換処理が適切であるとの評価結果となるまで前記階調変換関数を再設定し、
   前記階調変換処理が適切であるとの評価結果となった場合、前記放射線画像の動画表示を開始させる、
   処理装置。
2. 前記プロセッサは、
   前記階調変換関数において、前記体厚が薄い程、相対的に入力画素値が高い範囲に対する出力画素値の範囲を、相対的に入力画素値が低い範囲に対する出力画素値の範囲よりも大きくとる請求項１に記載の処理装置。
3. 前記プロセッサは、
   前記階調変換関数において、前記体厚が厚い程、相対的に入力画素値が低い範囲に対する出力画素値の範囲を、相対的に入力画素値が高い範囲に対する出力画素値の範囲よりも大きくとる請求項１または請求項２に記載の処理装置。
4. 前記プロセッサは、
   前記体厚に応じてデフォルトの階調変換関数を補正することで、設定する前記階調変換関数を生成する請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の処理装置。
5. 前記プロセッサは、
   直線状の前記デフォルトの階調変換関数から、Ｓ字カーブ状の前記階調変換関数を生成する請求項４に記載の処理装置。
6. 前記プロセッサは、
   前記放射線が照射されていない場合に、前記体厚測定センサに前記体厚を測定させる請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の処理装置。
7. 前記プロセッサは、
   前記放射線検出器がオフセット補正用の前記放射線画像を出力するタイミングと同期して、前記体厚測定センサに前記体厚を測定させる請求項６に記載の処理装置。
8. 前記体厚測定センサは、タイムオブフライト方式を利用して物体の表面までの距離を表す距離画像を出力する距離測定カメラであり、
   前記プロセッサは、
   前記距離画像から前記体厚を換算する請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の処理装置。
9. 放射線を被写体に連続的に照射する放射線源と、前記被写体を透過した前記放射線を検出して放射線画像を出力する放射線検出器とを備える放射線透視撮影装置に用いられる処理装置の作動方法において、
   体厚測定センサが測定した前記被写体の体厚を取得する体厚取得処理と、
   前記体厚に応じて、前記放射線画像に対する階調変換処理に用いる階調変換関数を設定する設定処理と、
   前記放射線検出器が出力した前記放射線画像を取得する画像取得処理と、
   設定した前記階調変換関数にて前記階調変換処理を開始する画像処理と、
   前記階調変換処理が適切であるか否かを評価する評価処理と、
   前記階調変換処理が適切でないとの評価結果であった場合、前記階調変換処理が適切であるとの評価結果となるまで前記階調変換関数を再設定する再設定処理と、
   前記階調変換処理が適切であるとの評価結果となった場合、前記放射線画像の動画表示を開始させる動画表示処理と、
   をプロセッサが実行する処理装置の作動方法。
10. 放射線を被写体に連続的に照射する放射線源と、前記被写体を透過した前記放射線を検出して放射線画像を出力する放射線検出器とを備える放射線透視撮影装置に用いられる処理装置の作動プログラムにおいて、
    体厚測定センサが測定した前記被写体の体厚を取得する体厚取得処理と、
    前記体厚に応じて、前記放射線画像に対する階調変換処理に用いる階調変換関数を設定する設定処理と、
    前記放射線検出器が出力した前記放射線画像を取得する画像取得処理と、
    設定した前記階調変換関数にて前記階調変換処理を開始する画像処理と、
    前記階調変換処理が適切であるか否かを評価する評価処理と、
    前記階調変換処理が適切でないとの評価結果であった場合、前記階調変換処理が適切であるとの評価結果となるまで前記階調変換関数を再設定する再設定処理と、
    前記階調変換処理が適切であるとの評価結果となった場合、前記放射線画像の動画表示を開始させる動画表示処理と、
    をプロセッサに実行させる処理装置の作動プログラム。

Images