JP2015097791A - Ｘ線画像装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】関心領域フィルタを利用して非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射するようにして、低線量のＸ線撮影を具現すると同時に、Ｘ線画像のＦＯＶ損失を最小化することができるＸ線画像装置及びその制御方法を提供する。【解決手段】対象体のターゲット領域にＸ線を照射するＸ線ソースと、前記照射されたＸ線を検出し、前記対象体のターゲット領域に関する複数のフレーム画像を取得するＸ線検出器と、前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線検出器との間に、前記Ｘ線ソース及び前記Ｘ線検出器の方向に向けて移動可能に配置され、前記Ｘ線ソースから照射されるＸ線をフィルタリングする関心領域フィルタとを有する。【選択図】 図１

Description

本発明は、対象体にＸ線を照射し、その内部を画像化するＸ線画像装置及びその制御方法に関し、特に、関心領域フィルタを利用して非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射するようにして対象体のＸ線の線量を減らすことのできるＸ線画像装置及びその制御方法に関する。

Ｘ線画像装置は、対象体にＸ線を照射し、対象体を透過したＸ線を利用して対象体の内部画像を取得することができる装置である。
対象体を構成する物質の特性によってＸ線の透過性が異なるので、対象体を透過したＸ線の強さ又は強度を検出し、対象体の内部構造を画像化することができる。

しかしながら、Ｘ線画像装置の安全性を確保するために、対象体のＸ線の線量を減らすことが重要な問題として認識されている。

そこで、本発明は上記従来のＸ線画像装置における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、関心領域フィルタを利用して非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射するようにして、低線量のＸ線撮影を具現すると同時に、Ｘ線画像のＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｅｗ）損失を最小化することができるＸ線画像装置及びその制御方法を提供することにある。

また、関心領域の移動と関心領域フィルタの移動を同期化させることによって、Ｘ線動画分野に適用可能なＸ線画像装置及びその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するためになされた本発明によるＸ線画像装置は、対象体のターゲット領域にＸ線を照射するＸ線ソースと、前記照射されたＸ線を検出し、前記対象体のターゲット領域に関する複数のフレーム画像を取得するＸ線検出器と、前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線検出器との間に、前記Ｘ線ソース及び前記Ｘ線検出器の方向に向けて移動可能に配置され、前記Ｘ線ソースから照射されるＸ線をフィルタリングする関心領域フィルタとを有することを特徴とする。

前記関心領域フィルタは、前記対象体のターゲット領域のうち非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射するように前記Ｘ線ソースで照射されるＸ線をフィルタリングすることが好ましい。
前記Ｘ線画像装置は、前記関心領域フィルタが、ｘ、ｙ、ｚ軸によって定義される３次元空間上で前記関心領域の移動又は前記関心領域のサイズによって移動するように制御する制御部をさらに含むことが好ましい。

上記目的を達成するためになされた本発明によるＸ線画像装置の制御方法は、Ｘ線を照射するＸ線ソースと、Ｘ線を検出し複数のフレーム画像を取得するＸ線検出器と、前記Ｘ線ソースから照射されるＸ線をフィルタリングする関心領域フィルタとを有するＸ線画像装置の制御方法であって、対象体のターゲット領域にＸ線を照射する段階と、前記照射されたＸ線を検出し、前記対象体のターゲット領域のうち関心領域に関する情報を取得する段階と、前記関心領域の移動又は前記関心領域のサイズによって前記対象体のターゲット領域の内、非関心領域に入射するＸ線をフィルタリングする前記関心領域フィルタが移動するよう制御する段階とを有することを特徴とする。

前記関心領域フィルタが移動するよう制御する段階は、前記関心領域の移動又は前記関心領域のサイズによって前記フィルタがｘ、ｙ、ｚ軸によって定義される３次元空間上で移動するよう制御することを含むことが好ましい。

本発明に係るＸ線画像装置及びその制御方法によれば、関心領域フィルタを利用して非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射するようにして、低線量のＸ線撮影を具現すると同時に、Ｘ線画像のＦＯＶ損失を最小化することができるという効果がある。
また、関心領域の移動と関心領域フィルタの移動を同期化させることによって、Ｘ線動画分野に適用することができるという効果がある。

本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の概略構成及び制御の流れを示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置に含まれるＸ線チューブの内部構造を示す断面図である。 血管ステント挿入術の場合に対する関心領域の例示を示す図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの構成を示す側断面図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの例示に関する平面図である。 関心領域と非関心領域に入射したＸ線の線量を概略的に示す図である。 関心領域と非関心領域に入射したＸ線の線量を概略的に示す図である。 関心領域のサイズによって関心領域フィルタのｚ軸上での移動を制御する動作を説明するための例示図である。 関心領域のサイズによって関心領域フィルタのｚ軸上での移動を制御する動作を説明するための例示図である。 関心領域のサイズによって関心領域フィルタのｚ軸上での移動を制御する動作を説明するための例示図である。 関心オブジェクトの動きによる関心領域の移動を示す図である。 移動する関心領域を追跡する動作を概略的に示す図である。 関心領域の移動による関心領域フィルタの移動を示す図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の複数のレイヤで構成される関心領域フィルタの側断面図である。 複数のレイヤで構成される関心領域フィルタの分解斜視図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの複数のレイヤが個別的に移動する例示を説明するための側断面図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの複数のレイヤが個別的に移動する例示を説明するための側断面図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの複数のレイヤが個別的に移動する例示を説明するための側断面図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの複数のレイヤが個別的に移動する例示を説明するための側断面図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの複数のレイヤが個別的にｘｙ平面上で移動し、フィルタリング位置から外れる動作の例示を説明するための側断面図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの複数のレイヤが個別的にｘｙ平面上で移動し、フィルタリング位置から外れる動作の例示を説明するための側断面図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの複数のレイヤが個別的にｘｙ平面上で移動し、フィルタリング位置から外れる動作の例示を説明するための側断面図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの複数のレイヤが個別的にｘｙ平面上で移動し、フィルタリング位置から外れる動作の例示を説明するための側断面図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の分離可能な関心領域フィルタの平面図である。 図１３Ａの分離した関心領域フィルタがｙ軸の両方向に移動し、フィルタリング位置から外れる動作を説明するための側断面図である。 Ｘ線の線量が調節されたフレーム画像の画質を復元し、Ｘ線撮影パラメータを制御することができるＸ線画像装置の概略構成及び制御の流れを示すブロック図である。 フレーム画像の結合による画質復元を概略的に説明するための図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の外観図である。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。 本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の制御方法において、複数のフィルタレイヤを選択する実施例を説明するためのフローチャートである。

次に、本発明に係るＸ線画像装置及びその制御方法を実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の概略構成及び制御の流れを示すブロック図であり、図２は、本発明の一実施形態によるＸ線画像装置に含まれるＸ線チューブの内部構造を示す断面図である。

図１を参照すると、Ｘ線画像装置１００は、Ｘ線を発生させて照射するＸ線ソース１１０と、照射されたＸ線を検出し、フレーム画像を取得するＸ線検出器１２０と、Ｘ線ソース１１０から照射されるＸ線をフィルタリングするフィルタリング部１４０と、取得したフレーム画像から関心領域を検出する画像プロセッサ１５０と、フィルタリング部１４０を制御する制御部１６０とを含む。

図２を参照すると、Ｘ線ソース１１０は、Ｘ線を発生させるＸ線チューブ１１１を含むことができる。
Ｘ線チューブ１１１のガラス管１１１ａの内部には、陽極１１１ｂと陰極１１１ｅが設けられ、ガラス管１１１ａの内部を高真空状態に作って、陰極１１１ｅのフィラメント１１１ｈを加熱し、熱電子を発生させる。フィラメントに連結された電気導線１１１ｆに電流を加えれば、フィラメント１１１ｈを加熱する。

陰極１１１ｅは、フィラメント１１１ｈと電子を収束させる収束電極１１１ｇを含み、収束電極１１１ｇは、フォーカシングカップ（ｆｏｃｕｓｉｎｇ ｃｕｐ）とも言う。
そして、陽極１１１ｂと陰極１１１ｅとの間に高電圧を印加すれば、熱電子が加速され、陽極のターゲット物質１１１ｄに衝突しながらＸ線を発生させる。

陽極のターゲット物質１１１ｄとしては、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏなどの高抵抗材料が使用することができる。
発生したＸ線は、ウィンドウ１１１ｉを介して外部に照射され、一例としてベリリウム（Ｂｅ）薄膜をウィンドウ１１１ｉの材料として使用することができる。

陽極１１１ｂと陰極１１１ｅとの間に加えられる電圧を管電圧と言い、その大きさは、波高値ｋｖｐで示すことができる。
管電圧が増加すれば、熱電子の速度が増加し、結果的に、ターゲット物質に衝突して発生するＸ線のエネルギー光子のエネルギーが増加する。また、Ｘ線の照射方向にフィルタを配置し、Ｘ線のエネルギーを調節することもでき、ウィンドウ１１１ｉの前面又は後面に特定波長帯域のＸ線をフィルタリングするフィルタを配置して特定エネルギー帯域のＸ線をフィルタリングすることができる。例えば、アルミニウムや銅のようなフィルタを配置すれば、低エネルギー帯域のＸ線がフィルタリングされ高エネルギー帯域のＸ線が照射される。

Ｘ線チューブ１１１に流れる電流は、管電流と言い、平均値ｍＡで表示することができ、管電流とＸ線露出時間を結合し、管電流量ｍＡｓで示すことがある。
管電流が増加すれば、Ｘ線の線量（Ｘ線光子の数）が増加する。したがって、管電圧によってＸ線のエネルギーを制御することができ、管電流及びＸ線露出時間、すなわち管電流量ｍＡｓによってＸ線の線量を制御することができる。

また、Ｘ線画像装置１００は、Ｘ線透視法（ｆｌｕｏｒｏｓｃｏｐｙ）を適用してＸ線動画を生成することができ、血管造影術（ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）などのＸ線診断分野又はこれを利用した各種手術分野に適用することができる。
この際、Ｘ線動画は、リアルタイムで生成され表示することができる。

Ｘ線画像装置１００は、Ｘ線動画を生成するためにＸ線撮影を連続的に行う。
Ｘ線撮影を連続的に行う方式には、連続露出方式とパルス露出方式がある。
連続露出方式を適用する場合には、Ｘ線チューブ１１１に低い管電流を連続的に供給し、Ｘ線を連続的に発生させ、パルス露出方式を適用する場合には、Ｘ線を短いパルスの連続によって発生させる。

したがって、パルス露出方式を適用すれば、Ｘ線の線量とモーションブラーリング（ｍｏｔｉｏｎ ｂｌｕｒｒｉｎｇ）を減少させることができる。
Ｘ線画像装置１００は、上記２つの方式がいずれも適用可能であるが、以下の実施形態では、説明の便宜のためにパルス露出方式を適用することとして説明する。

Ｘ線ソース１１０は、対象体（ｓｕｂｊｅｃｔ）のターゲット領域に予め設定された時間間隔又は任意の時間間隔によってＸ線を複数回照射することができる。
ここで、予め設定された時間間隔又は任意の時間間隔は、パルスレート（ｐｕｌｓｅ ｒａｔｅ）又はフレームレート（ｆｒａｍｅ ｒａｔｅ）によって決定することができ、パルスレートは、フレームレートによって決定されるか、又はその反対であることができる。

フレームレートは、秒当たり３０フレーム（３０ｆｐｓ）、秒当たり１５フレーム（１５ｆｐｓ）、秒当たり７．５フレーム（７．５ｆｐｓ）などに設定することができ、一例として、フレームレートが１５ｆｐｓに設定されれば、パルスレートが１５ｐｐｓに設定され、１秒に１５回Ｘ線を発生させ、あるいはパルスレートが７．５ｐｐｓに設定されれば、１秒に７．５回Ｘ線を発生させる。

対象体は、その内部をＸ線画像で示す撮影対象であり、対象体のターゲット領域は、対象体を含む一定領域であって、Ｘ線画像に画像化される領域を意味する。
したがって、対象体のターゲット領域は、Ｘ線画像装置１００の撮影領域ＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ Ｏｆ Ｖｉｅｗ）と一致するか、又はＸ線画像装置１００の撮影領域を含む。

対象体のターゲット領域は、関心領域と非関心領域のうち少なくとも１つを含む。
対象体のターゲット領域のうち関心領域ではない領域は、非関心領域になり、関心領域と非関心領域に対する詳細な説明を後述する。

再度図１を参照すると、Ｘ線検出器１２０は、Ｘ線を検出し、対象体のターゲット領域に対する複数のフレーム画像を取得する。
フレーム画像は、Ｘ線画像装置１００のフレームレートによって取得される複数のＸ線画像それぞれを意味する。
Ｘ線検出器１２０は、複数のピクセルを含む２次元アレイ構造を有することができ、検出されたＸ線をピクセル別に電気的信号に変換すれば、対象体のターゲット領域に対する１つのＸ線画像になる。

Ｘ線検出器１２０は、Ｘ線を検出し、電気的信号に変換する多様な構造の内のいずれでも適用することができる。
一例として、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）などの光電素子（ｐｈｏｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）を利用してＸ線が電気的信号に直接変換される直接（ｄｉｒｅｃｔ）方式と、純ヨウ化セシウム（ＣｓＩ）などのシンチレータを利用してＸ線が可視光線に変換され、可視光線が電気的信号に変換される間接（ｉｎｄｉｒｅｃｔ）方式のうちいずれが適用されても構わない。

フィルタリング部１４０は、Ｘ線を吸収する物質よりなる関心領域フィルタ１４１と、関心領域フィルタ１４１を移動させるフィルタ駆動部１４３とを含む。
フィルタ駆動部１４３は、動力を発生させるモータと、発生した動力を関心領域フィルタ１４１に伝達するギアなどの機械的構造物を含むことができる。

関心領域フィルタ１４１は、非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射するようにＸ線ソース１１０から照射されるＸ線をフィルタリングする。
これは、Ｘ線の線量を減らすためのものであって、Ｘ線フィルタリングを通じて対象体の内部に関する有用な情報を多く含む関心領域には、非関心領域より多い線量のＸ線を加え、情報量が少ない非関心領域には、関心領域より少ない線量のＸ線を加える。
非関心領域にもＸ線が入射するので、撮影領域ＦＯＶが損失されない。フィルタリング部１４０のさらに具体的な構造及び動作に関する説明は後述する。

上述したように、Ｘ線画像装置１００は、Ｘ線撮影を連続的に行い、対象体のターゲット領域に関するＸ線動画像を得る。
Ｘ線検出器１２０が取得したフレーム画像は、画像プロセッサ１５０に入力され、画像プロセッサ１５０は、入力されたフレーム画像を分析し、関心領域に関する情報を取得する。
関心領域に関する情報が制御部１６０に伝達されれば、制御部１６０がフィルタリング部１４０を制御し、非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射されるように制御する。

以下、画像プロセッサ１５０が、関心領域に関する情報を取得する動作を具体的に説明する。
まず、画像プロセッサ１５０は、対象体のターゲット領域に関するフレーム画像から関心オブジェクト（ｏｂｊｅｃｔ）を検出する。
関心オブジェクトを検出するために、関心オブジェクトの特徴をあらかじめ記録（格納）し、対象体のターゲット領域に関するフレーム画像から予め記録（格納）された特徴に対応するオブジェクトを検出する。
例えば、関心オブジェクトの形状（ｓｈａｐｅ）、Ｘ線吸収特性、動き特性など関心オブジェクトが有する特徴の内、Ｘ線画像から検出可能な特徴が予め記録（格納）される。
ここで、関心オブジェクトの動き特性は、関心オブジェクトの移動に関する情報を含み、移動に関する情報は、移動方向、移動速度及び位置変化を含むことができる。

関心オブジェクトは、ユーザがＸ線撮影中に持続的に注視すべきオブジェクトであって、対象体に使用される施術ツール（ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）であるか、または施術部位であり得る。
例えば、Ｘ線画像装置１００が血管造影術に使用される場合、ガイドワイヤ（ｇｕｉｄｅ ｗｉｒｅ）、カテーテル（ｃａｔｈｅｔｅｒ）、針、風船、ステント（ｓｔｅｎｔ）などの施術ツールが血管に挿入されるとき、これらの施術ツールに対する細密な観察が必要である。したがって、施術ツールを関心オブジェクトに設定し、その特徴に関する情報をあらかじめ記録（格納）することができる。

また、施術部位が関心オブジェクトに設定される場合には、狭窄症（ｓｔｅｎｏｓｉｓ）、動脈瘤（ａｎｅｕｒｙｓｍ）、癌領域（ｃａｎｃｅｒｏｕｓ ｒｅｇｉｏｎ）などの部位が関心オブジェクトになり得る。
関心オブジェクトが検出されれば、画像プロセッサ１５０は、検出された関心オブジェクトを含む一定領域を関心領域として設定する。
したがって、関心領域の位置とサイズは、関心オブジェクトの位置、サイズ、又は関心オブジェクトの動き特性を考慮して決定することができる。

図３は、血管ステント挿入術の場合に対する関心領域の例示を示す図である。
以下、図３を参照して関心領域の設定に関する具体的な例示を説明する。

ステント１３ａは、血管の閉塞などを防止するために血管に注入されるものであって、網のような形態を有する。
ステント１３ａは、折れた状態で長いチューブ形態のステント器具１３の端部に装着され、血管内に注入され、必要な位置で網形態に広がる。

図３を参照すると、対象体のターゲット領域の血管にステント器具１３を挿入するために、まず、ガイドワイヤ１１を挿入する。
ステント器具１３は、ガイドワイヤ１１に沿って血管に挿入され、ステント器具１３が挿入される間は、ステント器具１３、特にステント１３ａの端部が関心オブジェクトになり、ステント１３ａを含む一定領域が関心領域になる。

ガイドワイヤ１１が挿入される間は、ガイドワイヤ１１又はガイドワイヤ１１の端部（ｔｉｐ）が関心オブジェクトになり、図に示してはいないが、血管に造影剤を注入するために、カテーテルを挿入する間は、カテーテル又はカテーテルの端部が関心オブジェクトになる。

一方、画像プロセッサ１５０は、外部から入力された情報を関心オブジェクトの検出に使用することもできる。
例えば、施術ツールの種類、施術の種類、施術部位に関する情報、造影剤の注入可否などに関する情報が入力されれば、入力された情報に基づいてフレーム画像から関心オブジェクトを検出することができる。

一例として、施行しようとする施術が大動脈のステント挿入術であり、挿入される施術ツールがステント器具という情報が入力されれば、画像プロセッサ１５０は、あらかじめ記録（格納）されたステントの特徴に関する情報を利用して対象体のターゲット領域に対するフレーム画像から大動脈内のステントを検出する

画像プロセッサ１５０は、検出された関心オブジェクトを追跡しながら関心オブジェクトの動き特性を判断することができ、関心オブジェクトの検出、追跡、及びこれらを含む関心領域に関する情報取得は、画像プロセッサ１５０に入力されたフレーム画像のフレームレートによってリアルタイムで行われることができる。
ここで、関心領域に関する情報の取得は、関心オブジェクトの検出、追跡、及びこれらに基づく関心領域の設定を含む。

関心オブジェクトの動き特性は、関心オブジェクトの動きのサイズ、動く方向などのような情報を含み、関心オブジェクトの動きは、関心オブジェクトの移動を含む。
動きのサイズは、速度を含むことができるが、関心オブジェクトの動きは、一定のパターンを有しなくてもよい。したがって、動きのサイズは、速度以外にも動きの程度を示す多様な情報を含むことができる。

関心領域は、関心オブジェクトを含む一定領域なので、関心オブジェクトによって定義することができ、関心オブジェクトの動き特性によって関心領域の動き特性を決定することができる。
そして、画像プロセッサ１５０で取得した関心領域に関する情報、具体的には、関心領域の位置、サイズ又は動き特性のような情報は、制御部１６０に伝送され、フィルタリング部１４０を制御するのに使用される。

また、画像プロセッサ１５０は、フレーム画像に現われるノイズ、コントラスト（ｃｏｎｔｒａｓｔ）などの画像特性に関する情報を取得することができ、このような特性は、制御部１６０に伝送され、Ｘ線撮影条件を制御するのに使用するか、又は関心領域と非関心領域に入射するＸ線の線量差を決定するのに使用することができる。これに関する内容は、後述する。

上述したように、画像プロセッサ１５０が対象体のターゲット領域に関するフレーム画像を分析し、関心領域に関する情報を取得すれば、制御部１６０によってその移動が制御される関心領域フィルタ１４１が非関心領域に入射するＸ線をフィルタリングし、非関心領域に低線量のＸ線が入射するようにする。

図４Ａは、本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの構成を示す側断面図であり、図４Ｂは、本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの例示に関する平面図である。
図４Ａを参照すると、Ｘ線ソース１１０の前方に該当するＸ線の照射方向には、コリメータ１３１が配置される。コリメータ１３１は、鉛やタングステンのようにＸ線を吸収するか又は遮断する物質で構成され、Ｘ線ソース１１０のＸ線の照射領域に該当する撮影領域ＦＯＶの範囲を調節し、Ｘ線の散乱を減少させる。

関心領域フィルタ１４１は、コリメータ１３１とＸ線検出器１２０との間に位置し、Ｘ線ソース１１０から照射されるＸ線のうち非関心領域に入射するＸ線をフィルタリングする。
関心領域フィルタ１４１は、Ｘ線を減衰させる物質よりなり、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、イリジウム（Ｉｒ）、鉄（Ｆｅ）、スズ（Ｓｎ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）などＸ線減衰特性を有する多様な物質又はこれら間の混合物が関心領域フィルタ１４１を構成するのに使用することができる。このようなＸ線減衰特性を有する物質をフィルタ物質（ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ）ということができる。

関心領域フィルタ１４１は、ｘ、ｙ、ｚ軸によって定義される３次元空間上で移動し、非関心領域に対応する位置にフィルタ物質を透過したＸ線が照射されるよう配置することができる。
ここで、ｚ軸は、Ｘ線ソース１１０とＸ線検出器１２０とを結ぶ垂直線に対応し、ｘ軸及びｙ軸は、ｚ軸に垂直である。
例えば、関心領域フィルタ１４１は、ｘｙ平面又はｚ軸上を移動することができ、ｘｙ平面上での移動は、関心領域フィルタ１４１のフィルタ物質を透過したＸ線が照射される位置と非関心領域の位置を対応させるためのものであり、ｚ軸上、又はｚ軸方向への移動は、関心領域フィルタ１４１と関心領域のサイズを対応させるためのものである。

一般的には、関心領域が非関心領域に取り囲まれるので、関心領域フィルタ１４１は、図４Ｂに示すように中央が空いている、言い換えれば中央に開口部１４１ｂが形成されたリング形状を有することができる。開口部１４１ｂの周りは、フィルタ物質１４１ａが取り囲む。

図４Ｂの左側の四角リングのように、開口部１４１ｂが多角形のリング形状を有することもでき、図４Ｂの右側に示されたように、開口部１４１ｂが円形のリング形状を有することもできるが、関心領域フィルタ１４１の形状はこれに限定されるものではなく、関心領域フィルタ１４１は、関心領域の特徴や関心領域と非関心領域の幾何学的関係などによって多様な形状を有することができる。

ここで、Ｘ線が或る物質を通過しながらその線量が減少するか、又はフィルタリングされれば、Ｘ線が透過すると表現することができ、その線量が減少せずに、又はフィルタリングされずに、当該物質を通過する前の性質と同一の性質を維持すれば、Ｘ線が通過すると表現することができる。

Ｘ線ソース１１０から照射されるＸ線のうちフィルタ物質１４１ａに入射するＸ線は、フィルタ物質１４１ａを透過しながらその線量が減少し、開口部１４１ｂに入射するＸ線は、開口部１４１ｂを通過しながらその線量が維持される。
したがって、関心領域フィルタ１４１、さらに正確には、関心領域フィルタ１４１のフィルタ物質が対象体のターゲット領域の内、非関心領域に対応する位置に位置するようにすれば、非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射するようにすることができる。例えば、非関心領域に入射するＸ線の量は、関心領域に入射するＸ線量の１／５、１／１０又は１／２０以下であることができる。

図５Ａ及び図５Ｂは、関心領域と非関心領域に入射したＸ線の線量を概略的に示す図である。
図５Ａは、関心領域と非関心領域を通過する任意の直線ＡＢ上に入射するＸ線の線量を示す。
制御部１６０が関心領域フィルタ１４１のフィルタ物質を非関心領域に対応する位置に移動させれば、図５Ａに示すように、非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射する。線量が少ないが、非関心領域にもＸ線が入射するので、全体撮影領域に対する情報を得ることができる。

上述したように、Ｘ線画像装置１００は、Ｘ線撮影を連続的に行い、動画像を得ることができるので、対象体のターゲット領域に関心領域が存在する限り、関心領域と非関心領域に入射するＸ線の線量の差を図５Ｂに示すように維持しながらＸ線撮影を行うことができる。

図６Ａ〜図６Ｃは、関心領域のサイズによって関心領域フィルタのｚ軸上での移動を制御する動作を説明するための例示図である。
Ｘ線画像装置１００に関心領域フィルタ１４１が具備されているとしても、全体撮影領域（Ｆｕｌｌ ＦＯＶ）に対する画像が必要な場合がある。

例えば、関心オブジェクトの動きが一定基準値以上より大きい場合、又は血管に造影剤を注入するか、Ｘ線画像装置１００のイメージングモードをＤＳＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）モードに設定し、全体画像を観察しようとする場合には、全体撮影領域に対して均一な線量のＸ線を入射させる。

このような場合には、図６Ａに示すように、関心領域フィルタ１４１をコリメータ１３１のすぐ下に位置させて、フィルタリング位置から外れるようにする。
ここで、フィルタリング位置は、Ｘ線ソース１１０から照射されるか又はコリメータ１３１を通過したＸ線を、フィルタリングすることができる位置を意味する。

具体的には、コリメータ１３１を通過したＸ線のうち最外郭Ｘ線が関心領域フィルタ１４１の開口部１４１ｂの内側に入るようにして、フィルタリング位置から外れることができる。
制御部１６０が関心領域フィルタ１４１をコリメータ１３１の直下に移動させて、フィルタリング位置から外れるようにすれば、コリメータ１３１を通過したＸ線が関心領域と非関心領域の区分なしに均一に入射した全体撮影領域（Ｆｕｌｌ ＦＯＶ）画像を得ることができる。

上述したように、制御部１６０は、フィルタ駆動部１４３に制御信号を伝送し、フィルタ駆動部１４３が伝送された制御信号によって関心領域フィルタ１４１を移動させるものであるが、説明の便宜のために、制御部１６０が関心領域フィルタ１４１を移動させるものとして表現することができる。

全体撮影領域に対する画像が必要な場合ではない場合には、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、非関心領域に低線量のＸ線を入射させるために関心領域フィルタ１４１のフィルタ物質をフィルタリング位置に対応するよう位置させる。

Ｘ線ソース１１０から照射されるＸ線は、主にコーンビーム（ｃｏｎｅ ｂｅａｍ）又はファン（扇形）ビーム（ｆａｎ ｂｅａｍ）の形態を有するので、Ｘ線が入射する面がＸ線ソース１１０から遠くなるほどＸ線の入射面積が大きくなる。
したがって、一定のサイズの開口部１４１ｂを有する関心領域フィルタ１４１をＸ線ソース１１０の前方に位置させるとき、関心領域フィルタ１４１とＸ線ソース１１０の距離によって開口部１４１ｂを通過し、関心領域フィルタ１４１によってフィルタリングされないＸ線の入射面積が変わる。

したがって、制御部１６０は、関心領域のサイズによって関心領域フィルタ１４１のｚ軸上での位置を異なるよう制御するので、関心領域フィルタ１４１によってフィルタリングされないＸ線の入射面積と、関心領域のサイズを対応させるために、関心領域フィルタ１４１のｚ軸上での移動を制御する。

具体的には、図６Ｂの例示のように、関心領域のサイズが撮影領域の２分の１（１／２ ＦＯＶ）に該当する場合には、制御部１６０がこれに対応する関心領域フィルタ１４１のｚ軸上での位置を計算し、関心領域フィルタ１４１を計算された位置に移動させる。
移動前に、関心領域フィルタ１４１が図６Ａに示したように、コリメータ１３１の直下に位置する場合には、関心領域フィルタ１４１をＸ線検出器１２０の方向に一定距離だけ移動させる。

また、図６Ｃの例示のように、関心領域のサイズが撮影領域の４分の１（１／４ ＦＯＶ）に該当する場合には、制御部１６０がこれに対応する関心領域フィルタ１４１のｚ軸上での位置を計算し、関心領域フィルタ１４１を計算された位置に移動させる。
移動前に、関心領域フィルタ１４１が図６Ｂの位置にあった場合には、関心領域フィルタ１４１をＸ線検出器１２０方向に一定距離だけ移動させる。

図６Ａ〜図６Ｃの例示によれば、制御部１６０は、関心領域のサイズが大きいほど関心領域フィルタ１４１をＸ線検出器１２０から遠くに位置させ、関心領域のサイズが小さいほど関心領域フィルタ１４１をＸ線検出器１２０に近くに位置させる。
このために、制御部１６０は、関心領域のサイズと関心領域フィルタ１４１の位置関係を予め記録（格納）し、予め記録（格納）された関係を利用して関心領域のサイズによる関心領域フィルタ１４１の位置、特に、ｚ軸上での位置を計算することができる。

図７Ａは、関心オブジェクトの動きによる関心領域の移動を示す図であり、図７Ｂは、移動する関心領域を追跡する動作を概略的に示す図である。
図８は、関心領域の移動による関心領域フィルタの移動を示す図である。

Ｘ線動画像は、対象体のターゲット領域に存在する動きを表すことができ、動きの主体が関心オブジェクトの場合には、関心オブジェクトの動きによって関心領域を移動させることができる。
一例として、図７Ａに示すように、血管にステント挿入術を行う場合、関心オブジェクトであるステント１３ａは、血管内の目標位置に移動し、ステント１３ａの動きによって関心領域も一緒に移動する。

画像プロセッサ１５０が関心オブジェクトの検出及び追跡をリアルタイムで行うことができると前述したが、関心領域が移動する場合には、図７Ｂに示すように、画像プロセッサ１５０がリアルタイムでこれを追跡し、制御部１６０は、図８に示すように、関心領域フィルタ１４１をｘｙ平面上で移動させて、関心領域又は非関心領域の位置と関心領域フィルタ１４１の位置が同期されるようにする。

また、図７Ｂ及び図８の例示では、関心オブジェクトの移動によって関心領域及び関心領域フィルタ１４１も一緒に移動するものとしたが、関心オブジェクトの移動によって関心領域のサイズを変えることも可能である。
例えば、関心オブジェクトの動きが大きくない場合、言い換えれば、動きのサイズが一定基準値以下の場合には、画像プロセッサ１５０が関心オブジェクトの移動によって関心領域のサイズを増加させ、関心領域の位置は固定させることができる。

関心領域は、その位置が固定された状態で、移動した関心オブジェクトを含まなければならないので、関心オブジェクトの動きのサイズによって関心領域のサイズ増加率が変わる。
この場合、制御部１６０は、関心領域フィルタ１４１をｘｙ平面上では移動させず、ｚ軸上だけで移動させて、関心領域フィルタ１４１のｚ軸上での位置が関心領域のサイズ変化に同期することができるようにする。

図９は、本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の複数のレイヤで構成される関心領域フィルタの側断面図であり、図１０は、複数のレイヤで構成される関心領域フィルタの分解斜視図である。
関心領域フィルタ１４１は、ｘｙ平面又はｚ軸上で独立的に移動可能な複数のフィルタレイヤよりなることができ、図９の例示では、３個のフィルタレイヤよりなるものとする。それぞれのフィルタレイヤは、第１関心領域フィルタ（１４１−１）、第２関心領域フィルタ（１４１−２）及び第３関心領域フィルタ（１４１−３）となる。

第１関心領域フィルタ（１４１−１）、第２関心領域フィルタ（１４１−２）、及び第３関心領域フィルタ（１４１−３）は、フィルタ物質の種類と厚さがすべて同一であるか、種類は同一であり厚さが異なるか、又はフィルタ物質の種類と厚さがすべて異なるか、図９及び図１０の例示のように、フィルタ物質の種類は異なり厚さは同一である、ことができる。

制御部１６０は、関心領域に関する情報に基づいて関心領域と非関心領域に入射するＸ線の線量の差を決定することができ、ここで、関心領域に関する情報は、ノイズ、モーション、コントラストなど関心領域と非関心領域に現われる画像特性をさらに含むことができる。
決定された線量の差に基づいて関心領域フィルタ１４１の種類又は厚さを可変的に制御することができる。

制御部１６０は、第１関心領域フィルタ（１４１−１）、第２関心領域フィルタ（１４１−２）、及び第３関心領域フィルタ（１４１−３）の組み合わせを利用して非関心領域に入射するＸ線の線量を制御することができ、以下、図１１Ａ〜図１２Ｄを参照してフィルタレイヤの組み合わせを利用した線量制御動作を具体的に説明する。

図１１Ａ〜図１１Ｄは、本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの複数のレイヤが個別的に移動する例示を説明するための側断面図である。
図１１Ａ〜図１１Ｄで、関心領域フィルタ１４１の移動は、ｚ軸上での移動である。

全体撮影領域を観察しなければならない場合や関心オブジェクトの動きが一定基準値以上と大きい場合には、図１１Ａに示すように、第１関心領域フィルタ（１４１−１）、第２関心領域フィルタ（１４１−２）、及び第３関心領域フィルタ（１４１−３）をすべてＸ線ソース１１０方向に移動させて、フィルタリング位置から外れるようにして、全体撮影領域に対するＸ線画像を得ることができるようにする。

又は、決定された非関心領域のＸ線線量に対応するフィルタが第３関心領域フィルタ（１４１−３）の場合には、図１１Ｂに示すように、第１関心領域フィルタ（１４１−１）と第２関心領域フィルタ（１４１−２）は、Ｘ線ソース１１０方向に移動させて、フィルタリング位置から外れるようにし、第３関心領域フィルタ（１４１−３）は、開口部から照射されるサイズが関心領域のサイズと相当するフィルタリング位置に移動させて、非関心領域に制御部１６０によって決定された線量を有するＸ線が入射するようにする。

又は、決定された非関心領域のＸ線線量に対応するフィルタが第２関心領域フィルタ（１４１−２）＋第３関心領域フィルタ（１４１−３）である場合には、図１１Ｃに示すように、第１関心領域フィルタ（１４１−１）は、Ｘ線ソース１１０方向に移動させて、フィルタリング位置から外れるようにして、第２関心領域フィルタ（１４１−２）と第３関心領域フィルタ（１４１−３）は、開口部から照射されるサイズが関心領域のサイズと相当するフィルタリング位置に移動させて、非関心領域に制御部１６０によって決定された線量を有するＸ線が入射するようにする。
この場合、第２関心領域フィルタ（１４１−２）と第３関心領域フィルタ（１４１−３）が一緒にフィルタリングを行うので、第３関心領域フィルタ（１４１−３）だけがフィルタリングを行うときより非関心領域に入射するＸ線の線量がさらに減少する。

又は、決定された非関心領域のＸ線線量に対応するフィルタが第１関心領域フィルタ（１４１−１）＋第２関心領域フィルタ（１４１−２）＋第３関心領域フィルタ（１４１−３）である場合には、図１１Ｄに示すように、第１関心領域フィルタ（１４１−１）、第２関心領域フィルタ（１４１−２）、第３関心領域フィルタ（１４１−３）をすべて開口部から照射されるサイズが関心領域のサイズに相当するフィルタリング位置に移動させて、非関心領域に制御部１６０によって決定された線量を有するＸ線が入射するようにする。
この場合、第１関心領域フィルタ（１４１−１）、第２関心領域フィルタ（１４１−２）、第３関心領域フィルタ（１４１−３）がすべてフィルタリングを行うので、第２関心領域フィルタ（１４１−２）と第３関心領域フィルタ（１４１−３）がフィルタリングを行う場合又は第３関心領域フィルタ（１４１−３）だけがフィルタリングを行う場合より非関心領域に入射するＸ線の線量がさらに減少する。

図１１Ａ〜図１１Ｄでは、関心領域フィルタ１４１がフィルタリング位置から外れるためにｚ軸上でＸ線ソース１１０方向に移動するものとしたが、関心領域フィルタ１４１がｘｙ平面上で移動し、フィルタリング位置から外れることも可能である。以下、図１２Ａ〜図１２Ｄを参照して説明する。

図１２Ａ〜図１２Ｄは、本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の関心領域フィルタの複数のレイヤが個別的にｘｙ平面上で移動し、フィルタリング位置から外れる動作の例示を説明するための側断面図である。

全体撮影領域を観察しなければならない場合や関心オブジェクトの動きが一定基準値以上と大きい場合には、図１２Ａに示すように、第１関心領域フィルタ（１４１−１）、第２関心領域フィルタ（１４１−２）、及び第３関心領域フィルタ（１４１−３）をすべてｘｙ平面上で、一例として、ｙ軸方向に移動させて、フィルタリング位置から外れるようにして、全体撮影領域に対するＸ線画像を得る。

又は、決定された非関心領域のＸ線線量に対応するフィルタが第２関心領域フィルタ（１４１−２）である場合には、図１２Ｂに示すように、第１関心領域フィルタ（１４１−１）と第３関心領域フィルタ（１４１−３）は、ｙ軸方向に移動させて、フィルタリング位置から外れるようにし、第２関心領域フィルタ（１４１−２）は、開口部から照射されるサイズが関心領域のサイズに相当するフィルタリング位置に移動させて、非関心領域に制御部１６０によって決定された線量を有するＸ線が入射するようにする。

又は、決定された非関心領域のＸ線の線量に対応するフィルタが第１関心領域フィルタ（１４１−１）と第２関心領域フィルタ（１４１−２）である場合には、図１２Ｃに示すように、第３関心領域フィルタ（１４１−３）は、ｙ軸方向に移動させてフィルタリング位置から外れるようにして、第１関心領域フィルタ（１４１−１）と第２関心領域フィルタ（１４１−２）は、開口部から照射されるサイズが関心領域のサイズに相当するフィルタリング位置に移動させて、非関心領域に制御部１６０によって決定された線量を有するＸ線が入射するようにする。

又は、決定された非関心領域のＸ線線量に対応するフィルタが第１関心領域フィルタ（１４１−１）である場合には、図１２Ｄに示すように、第２関心領域フィルタ（１４１−２）と第３関心領域フィルタ（１４１−３）は、ｙ軸方向に移動させてフィルタリング位置から外れるようにして、第１関心領域フィルタ（１４１−１）は、開口部から照射されるサイズが関心領域のサイズに相当するフィルタリング位置に移動させて、非関心領域に制御部１６０によって決定された線量を有するＸ線が入射するようにする。

フィルタリング位置から外れる他の方法として、関心領域フィルタ１４１が分離可能に具現され、分離した関心領域フィルタ１４１がｙ軸の両方向に移動することも可能である。

図１３Ａは、本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の分離可能な関心領域フィルタの平面図であり、図１３Ｂは、分離した関心領域フィルタがｙ軸の両方向に移動し、フィルタリング位置から外れる動作を説明するための側断面図である。
図１３Ａを参照すると、関心領域フィルタ１４１は、フィルタ物質１４１ａを２つの断片に分離可能に具現することができる。但し、これに限定されるものではなく、必要に応じて３つの断片以上に分離することも可能である。

図１３Ｂを参照すると、第１関心領域フィルタ（１４１−１）、第２関心領域フィルタ（１４１−２）、及び第３関心領域フィルタ（１４１−３）は、分離した断片がｙ軸上で互いに反対方向に移動することによって、フィルタリング位置から外れることができる。
但し、これは、例示に過ぎず、分離した断片がｘｙ平面上でＸ線から遠くなる方向にそれぞれ移動すればよい。

図１３Ｂの例示では、第１関心領域フィルタ（１４１−１）、第２関心領域フィルタ（１４１−２）及び第３関心領域フィルタ（１４１−３）がすべて移動するものとしたが、当該例示でも、同様に関心領域フィルタは、それぞれ独立的に移動することができる。

図１４は、Ｘ線の線量が調節されたフレーム画像の画質を復元し、Ｘ線撮影パラメータを制御することができるＸ線画像装置の概略構成及び制御の流れを示すブロック図である。
画像プロセッサ１５０は、フレーム画像から関心領域に関する情報又はフレーム画像の関心領域と非関心領域に現われる画像特性を取得する動作を行う画像分析部１５１とフレーム画像を復元する画像復元部１５２を含む。

Ｘ線の線量が少ない場合、Ｘ線画像の信号対雑音比ＳＮＲが低くなる可能性がある。
したがって、画像復元部１５２は、非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射するようにして取得したフレーム画像を少なくとも１枚の以前フレーム画像を利用して復元する。
画像復元部１５２は、現在フレーム画像を少なくとも１枚の以前フレーム画像と結合して復元する。
フレーム画像間の結合は、非関心領域に対して行われる。

図１５は、フレーム画像の結合による画質復元を概略的に説明するための図である。
図１５を参照すると、画像復元部１５２は、非関心領域の現在フレーム画像を２枚の以前フレーム画像と結合して復元することによって、高線量のＸ線が入射した関心領域に対するフレーム画像のように優れた信号対雑音比を有するフレーム画像を得ることができる。

現在フレーム画像と少なくとも１つの以前フレーム画像を結合する方法の例として、現在フレーム画像と少なくとも１つの以前フレーム画像を合算する方法、現在フレーム画像と少なくとも１つの以前フレーム画像を平均化する方法、エッジ方向のような画像特性を考慮して現在フレーム画像に適用されるフィルタを可変するか、動き補償時間的フィルタリング（ｍｏｔｉｏｎ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を適用する方法、動き補償空間的フィルタリング（ｍｏｔｉｏｎ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｓｐａｔｉａｌ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を適用する方法などがある。
ここで、合算は、単純合算であってもよく、加重値合算であってもよく、平均化は、単純平均であってもよく、加重値平均であってもよい。

また、画像復元部１５２は、復元されたフレーム画像の非関心領域に対して追加的な画像強化を行うことができる。
一例として、現在フレーム画像と以前フレーム画像を結合するときに発生する可能性がある解像度の低下、及び画像ブラーリング（ｉｍａｇｅ ｂｌｕｒｒｉｎｇ）を低減するためにフレーム画像間の整列（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）又は整合（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）やモーション予測／補償を行うことができる。

フレーム画像間の整合のためのアルゴリズムとしては、特徴ベースアルゴリズム（ｆｅａｔｕｒｅ−ｂａｓｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、信号強さベースアルゴリズム（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ−ｂａｓｅｄ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）、又は特徴と信号強さが混合したアルゴリズムを使用することができる。

モーション予測／補償のためのモーションフィールドモデルとしては、併進モーション（ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｉｏｎ）、ブロックベース区分的併進モーション（ｂｌｏｃｋ−ｂａｓｅｄ ｐｉｅｃｅｗｉｓｅ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎａｌ ｍｏｔｉｏｎ）、回転、スケーリング（ｓｃａｌｉｎｇ）、変形可能なモーション（ｎｏｎ−ｒｉｇｉｄ ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｍｏｔｉｏｎ）などを使用することができる。

また、画像復元部１５２は、フレーム画像の関心領域についても画質改善のための復元作業を行うことができる。
具体的には、画像復元部１５２は、空間的フィルタ（ｓｐａｔｉａｌ ｆｉｌｔｅｒ）、時間的フィルタ（ｔｅｍｐｏｒａｌ ｆｉｌｔｅｒ）、時空的フィルタ（ｓｐａｔｉｏ−ｔｅｍｐｏｒａｌ ｆｉｌｔｅｒ）、超解像度復元（ｓｕｐｅｒ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）などのノイズ除去（ｄｅｎｏｉｓｉｎｇ）アルゴリズムを使用してフレーム画像の関心領域を復元することができる。

また、画像復元部１５２は、ヒストグラムやウェイブレット（ｗａｖｅｌｅｔ）に基づいてコントラスト促進（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）アルゴリズム、エッジ強化フィルタなどのディテール強化アルゴリズムなどを使用してフレーム画像の関心領域を強化させることができる。
さらに、画像復元部１５２は、フレーム画像の関心領域と非関心領域の明るさ及びコントラストを一致させるための画像平滑化（ｉｍａｇｅ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）アルゴリズムを行うことができる。

制御部１６０は、フィルタリング部１４０を制御するフィルタ制御部１６１と、Ｘ線撮影に使用される撮影パラメータを制御する撮影制御部１６２とを含む。
撮影制御部１６２は、Ｘ線撮影に適用される多様な撮影パラメータを制御する。
撮影パラメータは、露出パラメータ（ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ）とも言い、Ｘ線画像装置１００で撮影パラメータを自動で制御することを自動露出制御（Ａｕｔｏ Ｅｘｐｏｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ）と言う。

撮影パラメータは、管電圧、管電流、露出時間、フィルタの種類、撮影領域（ＦＯＶ）、フレームレート、パルスレート、ターゲット物質の種類を含むグループから選択される少なくとも１つであることができる。
撮影パラメータは、対象体のターゲット領域に対するフレーム画像に基づいて決定することができ、Ｘ線撮影を開始する前に入力された事前情報に基づいて決定することができる。以下、前者の場合に関する実施例を具体的に説明する。

撮影制御部１６２は、画像分析部１５１の分析結果に基づいて撮影パラメータを決定する。
例えば、画像分析部１５１がフレーム画像を分析し、対象体の厚さや密度のような特性を判断すれば、撮影制御部１６２は、その判断結果に基づいて対象体の特性に適した管電圧、管電流、露出時間、フィルタ種類、ターゲット物質種類などの撮影パラメータを決定する。

また、撮影制御部１６２は、画像分析部１５１で取得した関心領域に関する情報に基づいて撮影パラメータを決定する。
一実施例として、撮影制御部１６２は、関心オブジェクトの動きのサイズや関心領域に現われた画像の特性によってフレームレート、管電流、フレーム当たり線量などの撮影パラメータを決定し、それぞれに、又は同時に制御することができる。

例えば、撮影制御部１６２は、関心オブジェクトの動きが大きい場合には、フレームレートを増加させて、関心オブジェクトの動きに関する情報を最大限取得し、関心オブジェクトの動きのサイズが小さい場合には、フレームレートを減少させて対象体のＸ線被爆を減らすことができる。

また、撮影制御部１６２は、関心領域のノイズレベルによってフレーム当たりの線量を制御することができる。
例えば、関心領域のノイズレベルが予め設定された基準値より高ければ、フレーム当たり線量を増加させてノイズレベルを低めることによって、関心領域がさらに鮮明に見えるようにし、関心領域のノイズレベルが予め設定された基準値より低ければ、フレーム当たり線量を減少させて対象体のＸ線被爆を低減することができる。

図１６は、本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の外観図である。
Ｘ線画像装置１００は、図１６に示すような「Ｃ−ａｒｍ」構造を有する。
Ｘ線ソースアセンブリ１０７とＸ線検出器１２０は、「Ｃ」字形状のアーム（Ｃ−ａｒｍ）１０１の両端部にそれぞれ装着される。Ｃ−ａｒｍ（１０１）は、連結軸１０５を通じて本体１０３と連結され、オービタル方向（ｏｒｂｉｔａｌ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）に回転することができる。

Ｘ線ソースアセンブリ１０７の内部には、Ｘ線ソース１１０、コリメータ１３１、及びフィルタリング部１４０が備えられる。Ｘ線ソースアセンブリ１０７とＸ線検出器１２０との間には、患者テーブル１０９が位置し、患者テーブル１０９上に対象体が位置すれば、Ｘ線ソース１１０が対象体にＸ線を照射し、Ｘ線検出器１２０が照射されたＸ線を検出し、対象体に対するＸ線画像を取得する。

前述したように、Ｘ線画像装置１００は、対象体に対するリアルタイム動画を得ることができるので、ユーザは、複数の画面を具備し、施術又は診断に必要な様々な画像を表示することができるディスプレイ部１７２を見ながら施術又は診断を行うことができる。

また、前述したように、画像分析部１５１が関心領域に関する情報を取得するか、又は撮影制御部１６２が撮影パラメータを設定する場合において、ユーザから入力される情報を利用することができる。
ユーザは、Ｘ線画像装置１００に備えられた入力部１７１を通じて必要な情報を入力することができる。

以下、本発明によるＸ線画像装置の制御方法に関する実施形態を説明する。
図１７は、本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の制御方法を説明するためのフローチャートである。
制御方法には、上述したＸ線画像装置１００が使用される。

図１７を参照すると、対象体のターゲット領域にＸ線を照射する（ステップＳ３１０）。
Ｘ線を連続的に照射することも可能であるが、Ｘ線の線量減少と時間的解像度（ｔｅｍｐｏｒａｌ ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ）向上のために一定の時間間隔でＸ線を照射するパルス露出方式を採用することもでき、連続露出方式を採用することもできる。

次に、照射されたＸ線を検出し、対象体のターゲット領域に関する複数のフレーム画像を取得する（ステップＳ３１１）。
フレーム画像の取得は、Ｘ線の照射と同期され、リアルタイムでなすことができる。

次に、対象体のターゲット領域に関するフレーム画像から関心領域に関する情報を取得する（ステップＳ３１２）。
関心領域に関する情報の取得は、関心オブジェクトの検出、及び検出された関心オブジェクトに基づく関心領域の設定を含む。
具体的には、対象体のターゲット領域に関するフレーム画像から関心オブジェクトを検出し、検出された関心オブジェクトを含む一定領域を関心領域として設定する。関心領域に関する情報は、関心領域の位置、サイズ又は動き特性を含み、関心領域の動き特性は、関心領域の移動に関する情報を含むことができる。

次に、非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射するようにするために、関心領域の移動又は関心領域のサイズによって関心領域フィルタが３次元空間上で移動するように制御する（ステップＳ３１３）。
具体的には、関心領域が移動すれば、関心領域フィルタ１４１をｘｙ平面上で関心領域又は非関心領域に対応する位置に移動させて、関心領域又は非関心領域の変化する位置と関心領域フィルタ１４１の位置を同期させる。そして、関心領域フィルタ１４１によってフィルタリングされないＸ線の入射面積と関心領域のサイズを対応させるために関心領域フィルタ１４１をｚ軸上で移動させる。

関心領域フィルタ１４１が関心領域又は非関心領域に対応する位置に移動し、非関心領域に低線量のＸ線が入射するようにし、非関心領域に低線量のＸ線が入射する間に取得されたフレーム画像を復元する（ステップＳ３１４）。
具体的には、現在フレーム画像を少なくとも１枚の以前フレーム画像を利用して復元し、非関心領域の画質を改善する。

現在フレーム画像を少なくとも１つの以前フレーム画像と結合することができ、現在フレーム画像と以前フレーム画像を結合する方法としては、現在フレーム画像と以前フレーム画像を平均化又は合算するか、又は以前フレーム画像に現われるノイズ、エッジ方向のような画像特性を考慮して現在フレーム画像に適用されるフィルタを可変的に適用するか、動き補償時間的フィルタリング（ｍｏｔｉｏｎ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｔｅｍｐｏｒａｌ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を適用する方法、動き補償空間的フィルタリング（ｍｏｔｉｏｎ−ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ ｓｐａｔｉａｌ ｆｉｌｔｅｒｉｎｇ）を適用する方法などがある。ここで、画像間の結合は、非関心領域に対して行われ得る。

そして、復元されたフレーム画像に対して追加的な画像強化を行うことができる。
一例として、現在フレーム画像と以前フレーム画像を結合するときに発生する可能性がある解像度の低下及び画像ブラーリング（ｉｍａｇｅ ｂｌｕｒｒｉｎｇ）を低減するためにフレーム画像間の整列（ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）又は整合（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）やモーション予測／補償を行うことができる。

一方、画像の画質改善のための復元作業は、フレーム画像の関心領域に対しても行うことができるので、空間的フィルタ（ｓｐａｔｉａｌ ｆｉｌｔｅｒ）、時間的フィルタ（ｔｅｍｐｏｒａｌ ｆｉｌｔｅｒ）、時空的フィルタ（ｓｐａｔｉｏ−ｔｅｍｐｏｒａｌ ｆｉｌｔｅｒ）、超解像度復元（ｓｕｐｅｒ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）などのノイズ除去（ｄｅｎｏｉｓｉｎｇ）アルゴリズムを使用してフレーム画像の関心領域を復元することができ、ヒストグラムやウェイブレット（ｗａｖｅｌｅｔ）に基づくコントラスト促進（ｃｏｎｔｒａｓｔ ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ）アルゴリズム、エッジ強化アルゴリズムなどのディテール強化アルゴリズムなどを使用してフレーム画像の関心領域を強化させることができる。

また、フレーム画像の関心領域と非関心領域の明るさ及びコントラストを一致させるための画像平滑化（ｉｍａｇｅ ｅｑｕａｌｉｚａｔｉｏｎ）アルゴリズムを行い、復元されたフレーム画像をディスプレイ部にリアルタイムで表示することができる。

Ｘ線画像装置の制御方法で使用される関心領域フィルタ１４１は、図９で説明したように、複数のフィルタレイヤよりなることができる。
以下、フレーム画像に現われる画像特性に基づいて複数のフィルタレイヤを適切に組み合わせるＸ線画像装置の制御方法に関する実施例を説明する。

図１８は、本発明の一実施形態によるＸ線画像装置の制御方法において、複数のフィルタレイヤを選択する実施例を説明するためのフローチャートである。
当該実施例に使用される関心領域フィルタは、複数のフィルタレイヤよりなり、複数のフィルタレイヤは、厚さとフィルタ物質が異なるか、これら２つのうち１つだけが異なるか、又は２つとも同一であることができる。

図１８を参照すると、対象体のターゲット領域にＸ線を照射し（ステップＳ３２０）、照射されたＸ線を検出し、対象体のターゲット領域に関する複数のフレーム画像を取得する（ステップＳ３２１）。
取得したフレーム画像から関心領域に関する情報を取得する（ステップＳ３２２）。ここで、関心領域に関する情報は、フレーム画像の関心領域又は非関心領域に現われる画像特性をさらに含むことができる。

関心領域に関する情報のうちフレーム画像の関心領域又は非関心領域に現われる画像特性に基づいてフィルタリングに使用されるフィルタレイヤを選択する（ステップＳ３２３）。
そして、選択されないフィルタレイヤは、フィルタリング位置から外れるように制御し（ステップＳ３２４）、選択されたフィルタレイヤは、フィルタリング位置に移動するように制御する（ステップＳ３２５）。

フィルタレイヤをフィルタリング位置から外れるように制御することは、図１１Ａ〜図１１Ｄで説明したように、該当フィルタレイヤをｚ軸上で移動させることによって行うこともでき、図１２Ａ〜図１２Ｄで説明したように、該当フィルタレイヤをｘｙ平面上で移動させることによって行われることもでき、図１３Ａ及び図１３Ｂで説明したように、該当フィルタレイヤを２つの断片以上に分離し、分離した断片をｘｙ平面上でＸ線から遠くなるように移動させることによって行うこともできる。

以上、上述したＸ線画像装置及びその制御方法によれば、関心領域フィルタを利用して非関心領域に関心領域より少ない線量のＸ線が入射するようにして、低線量のＸ線撮影を具現すると同時に、Ｘ線画像のＦＯＶ損失を最小化することができる。
また、関心領域の移動と関心領域フィルタの移動を同期化させることによって、Ｘ線動画分野に適用することができる。
また、関心領域フィルタが関心領域の位置変化に従って自動的に移動することができ、これにより、Ｘ線画像装置を利用した施術工程の連続性を保証することができる。

尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。

１００ Ｘ線画像装置
１０１ Ｃ−ａｒｍ
１０３ 本体
１０５ 連結軸
１０７ Ｘ線ソースアセンブリ
１０９ 患者テーブル
１１０ Ｘ線ソース
１１１ Ｘ線チューブ
１１１ａ ガラス管
１１１ｂ 陽極
１１１ｄ ターゲット物質
１１１ｅ 陰極
１１１ｆ 電気導線
１１１ｇ 収束電極
１１１ｈ フィラメント
１１１ｉ ウィンドウ
１２０ Ｘ線検出器
１３１ コリメータ
１４０ フィルタリング部
１４１ 関心領域フィルタ
１４１ａ フィルタ物質
１４１ｂ 開口部
１４１（−１、−２、−３） （第１〜第３）関心領域フィルタ
１４３ フィルタ駆動部
１５０ 画像プロセッサ
１５１ 画像分析部
１５２ 画像復元部
１６０ 制御部
１６１ フィルタ制御部
１６２ 撮影制御部
１７１ 入力部
１７２ ディスプレイ部

Claims (20)

1. 対象体のターゲット領域にＸ線を照射するＸ線ソースと、
   前記照射されたＸ線を検出し、前記対象体のターゲット領域に関する複数のフレーム画像を取得するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線ソースと前記Ｘ線検出器との間に、前記Ｘ線ソース及び前記Ｘ線検出器の方向に向けて移動可能に配置され、前記Ｘ線ソースから照射されるＸ線をフィルタリングする関心領域フィルタとを有することを特徴とするＸ線画像装置。
2. 前記関心領域フィルタは、前記対象体のターゲット領域の内の非関心領域には関心領域よりも少ない線量のＸ線が入射するように前記Ｘ線ソースから照射されるＸ線をフィルタリングすることを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像装置。
3. 前記関心領域フィルタが、ｘ、ｙ、ｚ軸によって定義される３次元空間上で前記関心領域の移動、又は前記関心領域のサイズによって移動するように制御する制御部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載のＸ線画像装置。
4. 前記複数のフレーム画像の内の少なくとも１つから前記関心領域に関する情報を取得し、前記制御部に伝送する画像プロセッサをさらに有することを特徴とする請求項３に記載のＸ線画像装置。
5. 前記関心領域に関する情報は、前記関心領域の位置、サイズ、動き特性、及び前記フレーム画像の関心領域と非関心領域に現われる画像特性の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項４に記載のＸ線画像装置。
6. 前記画像プロセッサは、前記フレーム画像から関心オブジェクトを検出し、前記関心オブジェクトの位置、サイズ、及び動き特性の内の少なくとも１つに基づいて前記関心領域を設定することを特徴とする請求項５に記載のＸ線画像装置。
7. 前記画像プロセッサは、前記関心領域を予め設定されたフレームレートによってリアルタイムで設定することを特徴とする請求項６に記載のＸ線画像装置。
8. 前記制御部は、前記関心領域フィルタが、前記ｚ軸方向に沿って前記関心領域のサイズに対応する位置に移動するよう制御するか、又は前記ｘ軸及びｙ軸によって定義されるｘｙ平面上で前記関心領域の位置に対応する位置に移動するよう制御することを特徴とする請求項３に記載のＸ線画像装置。
9. 前記関心領域フィルタは、前記非関心領域に入射するＸ線を減衰させるフィルタ物質を含み、前記関心領域に入射するＸ線を通過させる開口部が形成されることを特徴とする請求項８に記載のＸ線画像装置。
10. 前記関心領域のサイズに対応する前記関心領域フィルタの位置は、前記開口部を通過したＸ線の入射領域が前記関心領域と一致するようにする位置であることを特徴とする請求項９に記載のＸ線画像装置。
11. 前記制御部は、前記関心領域フィルタが前記リアルタイムで設定される関心領域によってリアルタイムで移動するよう制御することを特徴とする請求項７に記載のＸ線画像装置。
12. 前記関心領域フィルタは、複数のフィルタレイヤを含み、
    前記制御部は、前記複数のフィルタレイヤの移動をそれぞれ独立的に制御することを特徴とする請求項３に記載のＸ線画像装置。
13. 前記制御部は、前記フレーム画像の関心領域と非関心領域の画像特性に基づいて前記対象体のターゲット領域の非関心領域に入射するＸ線の線量と関心領域に入射するＸ線の線量との差異を決定することを特徴とする請求項１２に記載のＸ線画像装置。
14. 前記制御部は、前記決定された線量の差異に基づいて前記複数のフィルタレイヤの内の少なくとも１つを選択し、前記選択されたフィルタレイヤがフィルタリング位置に位置するよう制御することを特徴とする請求項１３に記載のＸ線画像装置。
15. 前記制御部は、前記複数のフィルタレイヤの内、選択されないフィルタレイヤが前記ｚ軸方向に移動するか、又は前記ｘ軸及びｙ軸によって定義されるｘｙ平面上で移動して、前記フィルタリング位置から外れるよう制御することを特徴とする請求項１４に記載のＸ線画像装置。
16. 前記複数のフィルタレイヤは、フィルタ物質の種類又は厚さの少なくとも１つが異なることを特徴とする請求項１２に記載のＸ線画像装置。
17. Ｘ線を照射するＸ線ソースと、Ｘ線を検出し複数のフレーム画像を取得するＸ線検出器と、前記Ｘ線ソースから照射されるＸ線をフィルタリングする関心領域フィルタとを有するＸ線画像装置の制御方法であって、
    対象体のターゲット領域にＸ線を照射する段階と、
    前記照射されたＸ線を検出し、前記対象体のターゲット領域のうち関心領域に関する情報を取得する段階と、
    前記関心領域の移動又は前記関心領域のサイズによって前記対象体のターゲット領域の内、非関心領域に入射するＸ線をフィルタリングする前記関心領域フィルタが移動するよう制御する段階とを有することを特徴とするＸ線画像装置の制御方法。
18. 前記関心領域フィルタが移動するよう制御する段階は、前記関心領域の移動又は前記関心領域のサイズによって前記関心領域フィルタがｘ、ｙ、ｚ軸によって定義される３次元空間上で移動するよう制御する段階を含むことを特徴とする請求項１７に記載のＸ線画像装置の制御方法。
19. 前記関心領域に関する情報は、前記関心領域の位置、サイズ、動き特性、及び前記フレーム画像の関心領域と非関心領域に現われる画像特性の内の少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１７に記載のＸ線画像装置の制御方法。
20. 前記関心領域フィルタが移動するよう制御する段階は、前記関心領域フィルタが前記ｚ軸方向に沿って前記関心領域のサイズに対応する位置に移動するよう制御する段階、又は前記ｘ軸及びｙ軸によって定義されるｘｙ平面上で前記リアルタイムで取得される関心領域に関する情報によってリアルタイムで移動するよう制御する段階を含むことを特徴とする請求項１８に記載のＸ線画像装置の制御方法。
    

Images