JP2016073449A - Ｘ線診断装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】波尾による不要な被曝を適切に低減すること。【解決手段】実施形態のＸ線診断装置は、Ｘ線管と、判定部と、グリッド制御部とを備える。Ｘ線管は、Ｘ線を照射する。判定部は、前記Ｘ線管から照射されるＸ線の照射条件に応じて、前記Ｘ線管のグリッドに電圧を印加するか否かを判定する。グリッド制御部は、前記判定部によって前記電圧を印加すると判定された場合に、前記グリッドに電圧を印加する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置に関する。
従来、Ｘ線診断装置では、被検体Ｐに対してＸ線のパルスを照射した場合に、パルスの下降波形が緩やかになることがある。この緩やかな下降波形（以下、波尾と称する）は、画像化に寄与しないばかりか、被検体Ｐにとって不要な被曝となってしまう。波尾は、Ｘ線のパルスの出力が低いほど生じやすいことが知られている。このため、撮影よりも低出力である透視においては、Ｘ線管のグリッドに電圧をかけて熱電子の放出を抑えることで、波尾を除去（切断）するグリッド制御と呼ばれる技術が利用されている。
高野博司、茶畑圭一、坂本和彦、小倉泉，「高電圧半導体スイッチによる高速パルス透視システム」，日本放射線技術学会雑誌，第５７巻，第１０号，２００１年１０月，ｐ．１２０９−１２１７
本発明が解決しようとする課題は、波尾による不要な被曝を適切に低減することができるＸ線診断装置を提供することである。
実施形態のＸ線診断装置は、Ｘ線管と、判定部と、グリッド制御部とを備える。Ｘ線管は、Ｘ線を照射する。判定部は、前記Ｘ線管から照射されるＸ線の照射条件に応じて、前記Ｘ線管のグリッドに電圧を印加するか否かを判定する。グリッド制御部は、前記判定部によって前記電圧を印加すると判定された場合に、前記グリッドに電圧を印加する。
図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す図である。 図２Ａは、波尾について説明するための図である。 図２Ｂは、波尾について説明するための図である。 図３は、グリッド制御について説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置による処理を説明するためのフローチャートである。 図５は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置による処理を説明するためのタイミングチャートである。 図６は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置による処理を説明するためのタイミングチャートである。 図７は、第３の実施形態に係るＸ線診断装置による処理を説明するためのタイミングチャートである。 図８は、第３の実施形態の変形例１に係るＸ線診断装置による処理を説明するためのタイミングチャートである。 図９は、第３の実施形態の変形例２に係るＸ線診断装置による処理を説明するためのタイミングチャートである。
以下、図面を参照して、実施形態に係るＸ線診断装置を説明する。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の構成の一例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、高電圧発生器１１と、Ｘ線管１２と、Ｘ線絞り装置１３と、天板１４と、Ｃアーム１５と、Ｘ線検出器１６とを備える。また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｃアーム回転・移動機構１７と、天板移動機構１８と、Ｃアーム・天板機構制御部１９と、Ｘ線制御部２０と、システム制御部２１と、入力部２２と、表示部２３とを備える。また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、画像処理部２４と、画像記憶部２５とを備える。
また、図１に示すように、高電圧発生器１１は、グリッド制御部１１Ａを備える。また、Ｘ線制御部２０は、判定部２０Ａを備える。また、画像処理部２４は、生成部２４Ａと、決定部２４Ｂとを備える。なお、被検体Ｐは、Ｘ線診断装置１００に含まれない。
高電圧発生器１１は、Ｘ線制御部２０による制御の下、高電圧を発生し、発生した高電圧をＸ線管１２に供給する。Ｘ線管１２は、高電圧発生器１１から供給される高電圧を用いて、Ｘ線を発生させる。すなわち、高電圧発生器１１は、Ｘ線管１２に供給する管電圧及び管電流を調整することで、Ｘ線管１２から発生されるＸ線の線量を調整する。なお、高電圧発生器１１が備えるグリッド制御部１１Ａの処理については、後述する。
Ｘ線絞り装置１３は、Ｘ線制御部２０による制御の下、Ｘ線管１２が発生したＸ線を、被検体Ｐの関心領域に対して選択的に照射されるように絞り込む。例えば、Ｘ線絞り装置１３は、スライド可能な４枚の絞り羽根を有する。Ｘ線絞り装置１３は、Ｘ線制御部２０による制御の下、これらの絞り羽根をスライドさせることで、Ｘ線管１２が発生したＸ線を絞り込んで被検体Ｐに照射させる。天板１４は、被検体Ｐを載せるベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。
Ｃアーム１５は、Ｘ線管１２、Ｘ線絞り装置１３及びＸ線検出器１６を保持する。Ｘ線管１２及びＸ線絞り装置１３とＸ線検出器１６とは、Ｃアーム１５により被検体Ｐを挟んで対向するように配置される。
Ｘ線検出器１６は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。例えば、Ｘ線検出器１６は、マトリックス状に配列された検出素子を有する。各検出素子は、被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号に変換して蓄積する。Ｘ線検出器１６は、各検出素子に蓄積された電気信号を検出データとして画像処理部２４に送信する。
Ｃアーム回転・移動機構１７は、Ｃアーム１５を回転及び移動させるための機構であり、天板移動機構１８は、天板１４を移動させるための機構である。Ｃアーム・天板機構制御部１９は、システム制御部２１による制御の下、Ｃアーム回転・移動機構１７及び天板移動機構１８を制御することで、Ｃアーム１５の回転や移動、天板１４の移動を調整する。
Ｘ線制御部２０は、高電圧発生器１１、Ｘ線管１２及びＸ線絞り装置１３を制御することで、被検体Ｐに対してＸ線を照射させる。例えば、Ｘ線制御部２０は、システム制御部２１による制御の下、高電圧発生器１１を制御し、Ｘ線管１２に供給する管電圧及び管電流を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量やＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、例えば、Ｘ線制御部２０は、システム制御部２１による制御の下、Ｘ線絞り装置１３が有する絞り羽根の開度を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。なお、Ｘ線制御部２０が備える判定部２０Ａの処理については、後述する。
画像処理部２４は、画像に関する処理を行う。例えば、生成部２４Ａは、Ｘ線検出器１６によって検出された検出データを用いてＸ線画像データを生成する。具体的には、生成部２４Ａは、Ｘ線検出器１６から受信した電気信号に対して、電流・電圧変換やＡ（Analog）／Ｄ（Digital）変換、パラレル・シリアル変換を行い、Ｘ線画像データを生成する。そして、生成部２４Ａは、生成した画像データを画像記憶部２５に格納する。画像記憶部２５は、画像処理部２４によって生成された画像データを記憶する。なお、画像処理部２４が備える決定部２４Ｂの処理については、後述する。
入力部２２は、Ｘ線診断装置１００を操作する医師や技師などの操作者から各種指示を受け付ける。例えば、入力部２２は、マウス、キーボード、ボタン、トラックボール、ジョイスティックなどを有する。入力部２２は、操作者から受け付けた指示を、システム制御部２１に転送する。
表示部２３は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、画像記憶部２５が記憶する画像データなどを表示する。例えば、表示部２３は、モニタを有する。なお、表示部２３は、複数のモニタを有してもよい。
システム制御部２１は、Ｘ線診断装置１００全体の動作を制御する。例えば、システム制御部２１は、入力部２２から転送された操作者の指示に従ってＸ線制御部２０を制御することで、被検体Ｐに対してＸ線を照射させる。また、例えば、システム制御部２１は、操作者の指示に従ってＣアーム・天板機構制御部１９を制御し、Ｃアーム１５の回転や移動、天板１４の移動を調整する。
また、システム制御部２１は、操作者の指示に従って、画像処理部２４による画像処理、若しくは解析処理などを制御する。また、システム制御部２１は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩや画像記憶部２５が記憶する画像などを、表示部２３のモニタに表示するように制御する。
ところで、Ｘ線画像診断では、被検体Ｐに対してＸ線のパルスを照射した場合に、パルスの下降波形が緩やかになることがある。この緩やかな下降波形（以下、波尾と称する）は、画像化に寄与しないばかりか、被検体Ｐにとって不要な被曝となってしまう。
図２Ａ及び図２Ｂは、波尾について説明するための図である。図２Ａには、波尾３０がある場合のＸ線のパルス波形の一例を示す。また、図２Ｂには、波尾がない場合のＸ線のパルス波形の一例を示す。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、横方向は、時間（経過時間）に対応する。なお、図２Ａ及び図２Ｂでは、パルス透視や連続撮影等のように、複数のパルスを連続して照射する場合を例示するが、これに限らず、波尾は、連続透視や単回の撮影等のように、パルスを一回のみ照射する場合にも同様に生じうる現象である。
図２Ａに示すように、波尾３０があると、各パルスの下降波形が緩やかになってしまう。この波尾３０は、Ｘ線管１２の管電流が低いほど生じやすい。画像化に用いられるのは矩形波のＸ線であるため（図２Ｂ参照）、波尾３０は、画像化に寄与しないばかりか、被検体Ｐにとって不要な被曝となってしまう。
この波尾３０を除去（切断）するため、グリッド制御と呼ばれる技術が利用されている。グリッド制御とは、Ｘ線管１２のグリッドに電圧をかけて熱電子の放出を抑えることで、波尾３０を除去する技術である。
図３は、グリッド制御について説明するための図である。図３には、Ｘ線管１２の内部構造と熱電子の放出との関連を示す。図３の上段には、大焦点フィラメント３１、小焦点フィラメント３２、ターゲット３３及びグリッド３４等を含むＸ線管１２の内部構造の一例を示す。また、図３の中段には、グリッド制御がオンの場合における陽極−陰極間の電圧と熱電子３６の動きとの関連を例示する。また、図３の下段には、グリッド制御がオフの場合における陽極−陰極間の電圧と熱電子３６の動きとの関連を例示する。なお、図３の上段、中段及び下段における陽極−陰極間の位置関係は、それぞれ対応している。
図３の上段及び下段に示すように、グリッド制御がオフの場合、陰極である大焦点フィラメント３１又は小焦点フィラメント３２から熱電子３６が放出され、陽極であるターゲット３３に衝突することで、Ｘ線が発生する。ここで、グリッド制御がオンになると、大焦点フィラメント３１及び小焦点フィラメント３２の間のコモン３５とグリッド３４との間に電圧（グリッド電圧、若しくはバイアス電圧とも称する）が印加され、図３の中段に示すように、熱電子３６の放出が抑制される結果、Ｘ線の発生が抑制される。例えば、Ｘ線の各パルスが下降するタイミングでグリッド制御をオンにすることで、波尾３０が抑制され、Ｘ線の各パルスが矩形波となる（図２Ｂ参照）。
上記のグリッド制御は、例えば、撮影のように、Ｘ線を照射する照射条件が高電圧若しくは高電流である場合には、Ｘ線管１２の仕様を逸脱してしまう場合があった。また、一般的に、透視におけるＸ線の照射条件は、撮影の照射条件よりも低電圧かつ低電流であり、波尾が生じやすい。このようなことから、グリッド制御は、パルス透視において広く利用されている。
一方、近年の画像処理技術の向上により、低線量のＸ線でも高画質の画像が得られるようになり、また、被検体Ｐに対する被曝量を低減させたいというニーズも高まっている。このような背景から、Ｘ線の照射条件は、透視に限らず撮影においても低く抑えることが望ましい。しかしながら、照射条件が低くなると、撮影においても波尾が生じ、被検体Ｐへの不要な被曝が増えてしまう場合がある。
そこで、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、以下の処理により、波尾による不要な被曝を適切に低減することを可能にする。
以下、第１の実施形態では、ある被検体Ｐについて透視を行ってから撮影を行う場合に、その撮影において、波尾による不要な被曝を適切に低減する場合を説明する。なお、実施形態はこれに限定されるものではなく、他の実施形態については、第２の実施形態以降にて説明する。
なお、以下の実施形態において、受像面におけるＸ線パタ−ンに含まれている情報を、直接又は間接的に記録する技法を「撮影」と称する。また、撮影のうち、規則的又は不規則な一連の負荷によるＸ線パタ−ンを記録するものを「連続撮影」と称する。また、一連のＸ線パタ−ンを連続的又は周期的に可視像とし、これを連続的に表示する技法を「透視」と称する。また、透視のうち、透視にかかる全期間にわたって連続的にＸ線を照射するものを「連続透視」と称し、パルス状のＸ線を間欠的に照射するものを「パルス透視」と称する。なお、本実施形態は、撮影や透視の定義によらず、効果を奏するものである。つまり、本実施形態は、Ｘ線パターンの記録の有無や表示の有無、表示態様等に関わらず、波尾による不要な被爆を適切に低減することを可能にする。
図１の説明に戻る。決定部２４Ｂは、Ｘ線検出器１６によって検出されたＸ線の検出データに基づいて、照射条件を決定する。例えば、決定部２４Ｂは、被検体Ｐの透視においてＸ線検出器１６によって検出されたＸ線の検出データに基づいて、被検体Ｐの撮影における照射条件を決定する。
一例としては、決定部２４Ｂは、自動輝度調整（Automatic Brightness Control：ＡＢＣ）によりＸ線の照射条件を決定する。ここで、ＡＢＣとは、複数のパルスによって複数の画像データを得る場合に、各パルスの照射条件を変化させて各画像データの輝度を一定に自動調整する処理である。例えば、決定部２４Ｂは、あるパルスについて、生成部２４Ａによって生成された画像データを取得する。続いて、決定部２４Ｂは、取得した画像データのうち、予め操作者により設定された関心領域内の平均輝度値を算出する。そして、決定部２４Ｂは、算出した平均輝度値と、予め設定された基準値とを比較する。ここで、平均輝度値が基準値より高い場合には、決定部２４Ｂは、次に生成される画像の平均輝度値が下がるように、Ｘ線の照射条件として管電圧［ｋＶ］及び管電流［ｍＡ］をより低い値に決定する。一方、平均輝度値が基準値より低い場合には、決定部２４Ｂは、次に生成される画像の平均輝度値が上がるように、照射条件をより高い値に決定する。そして、決定部２４Ｂは、決定した照射条件をＸ線制御部２０の判定部２０Ａに出力する。
このように、決定部２４Ｂは、生成済みの画像データを用いたフィードバック制御により、各画像データの輝度を一定に自動調整する。なお、上記のＡＢＣは、連続撮影やパルス透視等、複数のパルスによって複数の画像データを得る場合のみならず、本実施形態で説明するように、透視の後に行われる撮影（単回撮影）の照射条件を決定する場合にも適用可能である。
なお、上記の説明では、照射条件として、Ｘ線管１２の管電圧［ｋＶ］及び管電流［ｍＡ］が調整される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、管電圧［ｋＶ］及び管電流［ｍＡ］のうち、いずれか一方のみを調整する場合であってもよい。また、例えば、決定部２４Ｂは、管電圧［ｋＶ］及び管電流時間積［ｍＡｓ］を決定する場合であってもよい。
Ｘ線制御部２０は、例えば、決定部２４Ｂによって決定された照射条件に基づいて、高電圧発生器１１、Ｘ線管１２及びＸ線絞り装置１３を制御することで、被検体Ｐに対してＸ線を照射させる。また、Ｘ線制御部２０において、判定部２０Ａは、以下の処理を実行する。
判定部２０Ａは、Ｘ線管１２から照射されるＸ線の照射条件に応じて、Ｘ線管１２のグリッド３４に電圧を印加するか否かを判定する。例えば、判定部２０Ａは、決定部２４Ｂによって照射条件が決定された後に、その照射条件に基づくＸ線が照射される場合に、グリッド３４に電圧を印加するか否かをその照射条件に応じて判定する。
一例としては、判定部２０Ａは、照射条件としてのＸ線の管電圧［ｋＶ］及び管電流［ｍＡ］が、予め設定されるそれぞれの閾値より低い場合に、グリッド３４に電圧を印加すると判定する。例えば、判定部２０Ａは、決定部２４Ｂによって決定された管電圧［ｋＶ］が第１閾値以下であるか否かを判定する。そして、管電圧［ｋＶ］が第１閾値以下である場合には、判定部２０Ａは、決定部２４Ｂによって決定された管電流［ｍＡ］が第２閾値以下であるか否かを判定する。そして、管電流［ｍＡ］が第２閾値以下である場合には、判定部２０Ａは、決定された照射条件ではグリッド制御を行うと判定する。そして、判定部２０Ａは、グリッド制御を行う旨の判定結果を高電圧発生器１１のグリッド制御部１１Ａへ通知する。
一方、管電圧［ｋＶ］が第１閾値より大きい場合、若しくは、管電流［ｍＡ］が第２閾値より大きい場合には、判定部２０Ａは、決定された照射条件ではグリッド制御を行わないと判定する。そして、判定部２０Ａは、グリッド制御を行わない旨の判定結果を高電圧発生器１１のグリッド制御部１１Ａへ通知する。
このように、判定部２０Ａは、決定部２４Ｂにより決定された照射条件に応じて、Ｘ線管１２のグリッドに電圧を印加するか否かを判定する。なお、上記の第１閾値及び第２閾値は、Ｘ線管１２の仕様に基づいて決定される。つまり、これらの閾値は、照射条件がＸ線管１２の仕様を満たす範囲内で適切に波尾が抑制されるように設定される。
グリッド制御部１１Ａは、判定部２０Ａによって電圧を印加すると判定された場合に、グリッド３４に電圧を印加する。例えば、グリッド制御部１１Ａは、判定部２０Ａによって電圧を印加すると判定された場合に、図３のグリッド制御を行うことで、波尾を抑制する。
例えば、グリッド制御部１１Ａは、判定部２０Ａから受け付けた判定結果がグリッド制御を行う旨のものであれば、対応する照射条件に基づくＸ線のパルスが照射され、そのパルスが下降するタイミングで、グリッド３４に電圧を印加する。これにより、グリッド制御部１１Ａは、パルスの照射に伴う波尾の発生を抑制する。
一方、グリッド制御部１１Ａは、判定部２０Ａから受け付けた判定結果がグリッド制御を行わない旨のものであれば、対応する照射条件に基づくＸ線のパルスが照射されても、グリッド３４に電圧を印加しない。
このように、例えば、グリッド制御部１１Ａは、判定部２０Ａによって電圧を印加すると判定された場合に、グリッド制御を行う。
図４は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００による処理を説明するためのフローチャートである。図４に示す例では、透視におけるＸ線の照射条件から撮影時の照射条件を決定することが予め設定されており、透視が行われた後に図４の各処理が実行される。
図４に示すように、透視が行われると、決定部２４Ｂは、Ｘ線検出器１６によって検出されたＸ線の検出データに基づいて、Ｘ線の照射条件を決定する（ステップＳ１０１）。例えば、決定部２４Ｂは、自動輝度調整（Automatic Brightness Control：ＡＢＣ）によりＸ線の照射条件を決定する。
続いて、判定部２０Ａは、決定部２４Ｂによって決定された管電圧［ｋＶ］が第１閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。そして、管電圧［ｋＶ］が第１閾値以下である場合には（ステップＳ１０２，Ｙｅｓ）、判定部２０Ａは、決定部２４Ｂによって決定された管電流［ｍＡ］が第２閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。そして、管電流［ｍＡ］が第２閾値以下である場合には（ステップＳ１０３，Ｙｅｓ）、判定部２０Ａは、グリッド制御あり、つまり、決定された照射条件ではグリッド制御を行うと判定する（ステップＳ１０４）。そして、判定部２０Ａは、グリッド制御を行う旨の判定結果をグリッド制御部１１Ａへ通知する。この場合、グリッド制御部１１Ａは、対応する照射条件に基づくＸ線のパルスが照射され、そのパルスが下降するタイミングで、グリッド３４に電圧を印加する。
一方、管電圧［ｋＶ］が第１閾値より大きい場合（ステップＳ１０２，Ｎｏ）、若しくは、管電流［ｍＡ］が第２閾値より大きい場合には（ステップＳ１０３，Ｎｏ）、判定部２０Ａは、グリッド制御なし、つまり、決定された照射条件ではグリッド制御を行わないと判定する（ステップＳ１０５）。そして、判定部２０Ａは、グリッド制御を行わない旨の判定結果をグリッド制御部１１Ａへ通知する。この場合、グリッド制御部１１Ａは、対応する照射条件に基づくＸ線のパルスが照射されても、グリッド３４に電圧を印加しない。
なお、図４は一例に過ぎない。例えば、管電圧［ｋＶ］による判定処理であるステップＳ１０２の処理、及び、管電流［ｍＡ］による判定処理であるステップＳ１０３の処理は、必ずしも上記の順序で実行されなくてもよい。例えば、管電流［ｍＡ］による判定処理が実行された後に、管電圧［ｋＶ］による判定処理が実行されてもよい。また、管電流［ｍＡ］による判定処理、及び、管電圧［ｋＶ］による判定処理のうち、いずれか一方のみが実行される場合であってもよい。
図５は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００による処理を説明するためのタイミングチャートである。図５において、横方向は、時間（経過時間）に対応する。また、「Ｘ−ＲＡＹ ＯＮ」は、Ｘ線のパルスを照射可能なタイミングを表す。また、「Ｘ−ＲＡＹ Ａｃｔｕａｌ」は、Ｘ線のパルスが実際に照射されるタイミングを表す。また、「Ｉｍａｇｅ」は、Ｘ線による画像化が行われるタイミングを表す。また、「ＡＢＣ」は、決定部２４ＢにおけるＡＢＣによりＸ線の照射条件が決定されるタイミングを表す。また、「照射条件通知」は、決定部２４Ｂから判定部２０ＡへＸ線の照射条件が通知されるタイミングを表す。
図５に示すように、期間Ｔ１において、Ｘ線制御部２０の制御によりＸ線のパルスが被検体Ｐに照射され、連続透視による画像化が行われる。そして、この画像化のデータに基づいて、決定部２４Ｂは、期間Ｔ２において、ＡＢＣによりＸ線の照射条件を決定し、決定した照射条件をＸ線制御部２０へ通知する。Ｘ線制御部２０は、決定部２４Ｂによって決定された照射条件に基づいて、期間Ｔ３において撮影を行う。ここで、Ｘ線制御部２０の判定部２０Ａは、通知された照射条件に応じて、グリッド３４に電圧を印加するか否かを判定する。そして、判定部２０Ａは、判定結果を高電圧発生器１１のグリッド制御部１１Ａへ通知する。グリッド制御部１１Ａは、通知された判定結果がグリッド制御を行う旨のものであれば、期間Ｔ３のパルスが下降するタイミングでグリッド３４に電圧を印加する。これにより、グリッド制御部１１Ａは、パルスの照射に伴う波尾３０の発生を抑制する。
なお、図５は一例に過ぎない。例えば、図５では、透視として連続透視が行われる場合を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、パルス透視が行われる場合であってもよい。また、例えば、期間Ｔ３の撮影において、撮影時の照射線量を測定して撮影時間を制御する自動露出制御（Automatic Exposure Control：ＡＥＣ）が適用される場合であってもよい。
上述してきたように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｘ線の照射条件に応じて、グリッド制御を行う。このため、Ｘ線診断装置１００は、波尾による不要な被曝を適切に低減することができる。
例えば、Ｘ線診断装置１００は、ある被検体Ｐについて透視を行った後に、その透視の結果に基づいて自動的にＸ線の照射条件を決定して撮影を行う場合がある。この場合、Ｘ線診断装置１００は、決定した照射条件に応じて、グリッド制御の要否を自動的に判定し、適宜グリッド制御を行う。このように、Ｘ線診断装置１００は、照射条件が自動的に決定される場合にも、波尾による不要な被曝を適切に低減することができる。
なお、第１の実施形態では、透視に基づいて撮影の照射条件が決定される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、準備用に低線量の撮影を行ってから撮影を行う場合にも、１回目の撮影の照射条件を用いて２回目の撮影の照射条件を決める場合にも適用されてもよい。
また、例えば、第１の実施形態では、Ｘ線の照射条件が決定部２４Ｂにより決定される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、操作者からの指示により、Ｘ線の照射条件が予め登録されている場合であってもよい。この場合、例えば、判定部２０Ａは、登録済みの照射条件を読み出して、読み出した照射条件に応じて、Ｘ線管１２のグリッド３４に電圧を印加するか否かを判定する。そして、グリッド制御部１１Ａは、判定部２０Ａによって電圧を印加すると判定された場合に、グリッド３４に電圧を印加する。すなわち、Ｘ線診断装置１００は、必ずしも決定部２４Ｂを備えていなくてもよい。
（第２の実施形態）
上記の第１の実施形態では、透視に基づいて撮影の照射条件が決定される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、実施形態は、連続撮影に適用される場合であってもよい。そこで、第２の実施形態では、連続撮影に適用される場合を説明する。
第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、図１に示したＸ線診断装置１００の構成と基本的に同様であるが、処理の一部が相違する。そこで、第２の実施形態では、第１の実施形態と相違する点について説明することとし、同様の点については説明を省略する。
第２の実施形態に係る決定部２４Ｂは、Ｘ線のパルスが複数回連続して照射されるごとに、Ｘ線の照射条件を決定する。また、第２の実施形態に係る判定部２０Ａは、決定部２４Ｂによって照射条件が決定されるごとに、照射条件に基づくＸ線が照射される場合に、電圧を印加するか否かを、その照射条件に応じて判定する。以下、第２の実施形態に係る処理を、タイミングチャートを用いて説明する。
図６は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００による処理を説明するためのタイミングチャートである。図６において、横方向は、時間（経過時間）に対応する。また、「Ｘ−ＲＡＹ ＯＮ」は、Ｘ線のパルスを照射可能なタイミングを表す。また、「Ｘ−ＲＡＹ Ａｃｔｕａｌ」は、Ｘ線のパルスが実際に照射されるタイミングを表す。また、「Ｉｍａｇｅ」は、Ｘ線による画像化が行われるタイミングを表す。また、「ＡＢＣ」は、決定部２４ＢにおけるＡＢＣによりＸ線の照射条件が決定されるタイミングを表す。また、「照射条件通知」は、決定部２４Ｂから判定部２０ＡへＸ線の照射条件が通知されるタイミングを表す。
図６に示すように、期間Ｔ１においてＸ線制御部２０の制御によりＸ線のパルスが被検体Ｐに照射されると、期間Ｔ２において画像化が行われる。そして、この画像化のデータに基づいて、決定部２４Ｂは、期間Ｔ３においてＡＢＣによりＸ線の照射条件を決定し、期間Ｔ４において決定した照射条件をＸ線制御部２０へ通知する。Ｘ線制御部２０は、決定部２４Ｂによって決定された照射条件に基づいて、期間Ｔ５において撮影を行う。ここで、Ｘ線制御部２０の判定部２０Ａは、通知された照射条件に応じて、グリッド３４に電圧を印加するか否かを判定する。そして、判定部２０Ａは、判定結果を高電圧発生器１１のグリッド制御部１１Ａへ通知する。グリッド制御部１１Ａは、通知された判定結果がグリッド制御を行う旨のものであれば、期間Ｔ５のパルスが下降するタイミングでグリッド３４に電圧を印加する。これにより、グリッド制御部１１Ａは、パルスの照射に伴う波尾３０の発生を抑制する。
なお、図６は一例に過ぎない。例えば、図６では、決定部２４Ｂから通知されたＸ線の照射条件が、その直後の撮影（期間Ｔ５の撮影）に適用される場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、決定部２４Ｂから通知された照射条件は、期間Ｔ５より後の撮影に適用されればよい。ただし、決定部２４Ｂから通知された照射条件は、可能な限り早い段階の撮影に適用することが好ましい。
また、期間Ｔ１の撮影等、期間Ｔ５以前の撮像におけるグリッド制御の要否については、第１の実施形態にて説明したように、予め透視を行っておき、その透視に基づいて決定される照射条件を用いて判定してもよいし、或いは、連続撮影用に操作者により予め設定された照射条件の初期値を用いて判定してもよい。
このように、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、連続撮影においても、波尾による不要な被曝を適切に低減することができる。例えば、連続撮影中に被検体Ｐが動いてしまった場合、若しくはＸ線の照射方向を変更した場合等には、被検体Ｐの体厚が変化してしまう可能性がある。このような場合に、Ｘ線の照射条件が下がると、波尾が生じてしまう場合がある。このため、Ｘ線診断装置１００は、Ｘ線の照射条件が一定以下に下がった場合に、グリッド制御を行うことで、波尾による不要な被曝を適切に低減することができる。
（第３の実施形態）
上記の第１及び第２の実施形態では、撮影においてグリッド制御の要否を判定する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、実施形態は、パルス透視においてグリッド制御の要否を判定する場合であってもよい。そこで、第３の実施形態では、パルス透視においてグリッド制御の要否を判定する場合を説明する。
なお、第３の実施形態では、パルス透視の一例として、高線量率制御（High Level Control：ＨＬＣ）透視が行われる場合を説明する。また、第３の実施形態では、ＨＬＣ透視中に、一定期間通常の透視画像よりも高画質の画像を提供するためのモード（以下、ブーストモードと称する）が利用される。通常、パルス透視では、撮影の照射条件よりも低管電流のパルスを長時間照射するため、波尾が生じやすい。このため、通常のパルス透視では、グリッド制御を行うのが一般的である。これに対して、ブーストモードは、透視の照射条件よりも高管電流のパルスを短時間照射する透視モードであり、例えば、心臓のように、動きボケが生じる場合に有効なモードである。このため、ブーストモードでは、管電流が一定値以上照射される限り、波尾を抑制するためのグリッド制御を必要としない。しかしながら、第１の実施形態で説明したように、Ｘ線の照射条件は、低く抑えることが望ましく、これはブーストモードにおいても例外ではない。そこで、第３の実施形態では、パルス透視中のブーストモードにＡＢＣを適用し、パルスごとに照射条件を決定する場合において、波尾による不要な被曝を適切に低減することを目的として、グリッド制御の要否を判定する場合を説明する。
第３の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、図１に示したＸ線診断装置１００の構成と基本的に同様であるが、処理の一部が相違する。そこで、第３の実施形態では、第１の実施形態と相違する点について説明することとし、同様の点については説明を省略する。
第３の実施形態に係るシステム制御部２１は、所定期間、ブーストモードによるパルス透視を実行する。このブーストモードは、操作者が入力部２２を用いてモードを指定可能な状態で、システム制御部２１に予め設定されている。なお、ブーストモードが所定期間行われるのは、この期間を超えるとＸ線の照射条件がＸ線管１２の仕様を逸脱してしまう場合があるからである。また、ブーストモードは、グリッド３４に電圧を印加せずにＸ線のパルスを所定期間連続して発生させるモードであると言える。
例えば、システム制御部２１は、パルス透視が開始されると、ブーストモードを開始する。これにより、操作者は、パルス透視の開始時にブーストモードによる高画質画像を閲覧することができるので、ブーストモードが終了して画質が低下しても、高画質画像に描写されていた画像の特徴を思い描きつつ閲覧することができる。
図７は、第３の実施形態に係るＸ線診断装置１００による処理を説明するためのタイミングチャートである。図７において、縦方向は、管電流［ｍＡ］に対応し、横方向は、時間（経過時間）に対応する。なお、図７に示す例では、ブーストモード期間中には照射条件に応じてグリッド制御の要否が判定され、ブーストモード期間外には通常のパルス透視が行われる場合を説明する。
図７に示すように、決定部２４Ｂは、ブーストモードにおいて、各パルスによって画像化が行われるごとに、この画像化のデータに基づいて、ＡＢＣによりＸ線の照射条件を決定する。そして、判定部２０Ａは、決定された照射条件に応じて、グリッド３４に電圧を印加するか否かを判定する。判定部２０Ａは、判定結果を高電圧発生器１１のグリッド制御部１１Ａへ通知する。グリッド制御部１１Ａは、通知された判定結果がグリッド制御を行う旨のものであれば、パルスが下降するタイミングでグリッド３４に電圧を印加する。これにより、グリッド制御部１１Ａは、パルスの照射に伴う波尾の発生を抑制する。
そして、所定期間が経過して、ブーストモードが終了すると、通常のパルス透視に移行する。この通常のパルス透視では、各パルスが照射されるごとにグリッド制御が行われる。例えば、Ｘ線制御部２０は、Ｘ線のパルスを発生させる際に、グリッド制御部１１Ａに対してグリッド制御を行う旨の指示を通知する。グリッド制御部１１Ａは、通知された指示を受け付けると、Ｘ線管１２により発生したパルスが下降するタイミングでグリッド３４に電圧を印加する。これにより、グリッド制御部１１Ａは、パルスの照射に伴う波尾の発生を抑制する。
なお、図７の例では、ブーストモード期間中に照射される各パルスでの画像化においてグリッド制御の要否を判定する場合を説明したが、これに限らず、ブーストモード期間外のパルスでの画像化においてもグリッド制御の要否を判定してもよい。
このように、第３の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、パルス透視中のブーストモードにＡＢＣを適用し、パルスごとに照射条件を決定する場合において、波尾による不要な被曝を適切に低減することができる。
（第３の実施形態の変形例１）
上記の第３の実施形態では、パルス透視の開始とともにブーストモードが開始される場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、ブーストモードは、操作者の指示に応じて開始されてもよい。
例えば、システム制御部２１は、パルス透視において、操作者からの指示に応じてブーストモードを開始する。
図８は、第３の実施形態の変形例１に係るＸ線診断装置１００による処理を説明するためのタイミングチャートである。図８において、縦方向は、管電流［ｍＡ］に対応し、横方向は、時間（経過時間）に対応する。
図８に示すように、パルス透視中に、ブーストモードを開始する旨の指示を操作者から受け付けると、システム制御部２１は、ブーストモードを開始する。これにより、操作者は、任意のタイミングでブーストモードを開始することができる。なお、ブーストモードにおけるグリッド制御の要否の判定については、図７と同様であるので説明を省略する。
（第３の実施形態の変形例２）
また、上記のブーストモードは、所定の指示に連動させて開始してもよい。所定の指示とは、例えば、ステント固定表示用の画像処理等、特定の画像処理を実行する旨の指示である。なお、ステント固定表示用の画像処理とは、例えば、血管内インターベンション治療において、カテーテル位置の指標となるステントマーカを表示画面上の略同一の位置に固定させて表示するための画像処理技術である。このステント固定表示用の画像処理は、例えば、複数のパルスから複数の画像データがそれぞれ生成される場合に、各画像データにおけるステントマーカの位置を検出し、検出した位置が表示画面上で略一致するように各画像データを補正するものである。ここで、ステント固定表示用の画像処理とブーストモードとを連動させるのは、血管内インターベンション治療においては医師による精密な手技が求められるため、高画質の画像を表示するのが好ましいと考えられるからである。
例えば、システム制御部２１は、予め設定された所定の指示を受け付けた場合に、パルス透視が開始されると、ブーストモードを開始する。
図９は、第３の実施形態の変形例２に係るＸ線診断装置１００による処理を説明するためのタイミングチャートである。図９において、縦方向は、管電流［ｍＡ］に対応し、横方向は、時間（経過時間）に対応する。
図９に示すように、所定の指示として、ステント固定表示用の画像処理を実行する旨の指示を操作者から受け付けると、システム制御部２１は、パルス透視が開始された場合に、ブーストモードを開始するよう設定を行う。そして、実際にパルス透視が開始されると、まず、ブーストモードによる画像化が行われる。このように、Ｘ線診断装置１００は、ＳＭＳ等、高画質の画像化が望まれるような指示とブーストモードとを連動させておくことで、当該指示を操作者から受け付けた場合に、自動的にブーストモードを開始することができる。なお、ブーストモードにおけるグリッド制御の要否の判定については、図７と同様であるので説明を省略する。
なお、図９では、ステント固定表示用の画像処理を実行する旨の指示とブーストモードとを連動させる場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、高画質の画像を表示することが好ましいと考えられる画像処理がパルス透視や連続撮影と連動して実行される場合には、ブーストモードを連動させるのが好ましい。
また、第３の実施形態で説明したブーストモードは、グリッド制御の要否判定とは別に実施されても上記の効果を奏するものである。
また、上述した第１〜第３の実施形態において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
また、例えば、上記の実施形態では、Ｘ線診断装置１００がＣアーム１５を備える場合を例示したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線診断装置１００は、Ｘ線管１２及びＸ線絞り装置１３を支持する支持部（アーム）と、Ｘ線検出器１６を支持する支持部とをそれぞれ個別に備えていてもよい。この場合、例えば、Ｘ線診断装置１００は、これらの支持部を回転及び移動させるための機構を備える。
また、上記の実施形態及び変形例で説明した処理は、あらかじめ用意された画像処理プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この画像処理プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この画像処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
以上、説明した少なくともひとつの実施形態によれば、波尾による不要な被曝を適切に低減することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１００ Ｘ線診断装置
１１Ａ グリッド制御部
１２ Ｘ線管
２０Ａ 判定部

Claims (9)

  1. Ｘ線を照射するＸ線管と、
    前記Ｘ線管から照射されるＸ線の照射条件に応じて、前記Ｘ線管のグリッドに電圧を印加するか否かを判定する判定部と、
    前記判定部によって前記電圧を印加すると判定された場合に、前記グリッドに電圧を印加するグリッド制御部と
    を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
  2. 前記判定部は、前記照射条件としての前記Ｘ線の管電圧及び管電流の少なくとも一方が、予め設定されるそれぞれの閾値より低い場合に、前記電圧を印加すると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。
  3. 被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出部と、
    前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の検出データに基づいて、前記照射条件を決定する決定部とを更に備え、
    前記判定部は、前記決定部によって照射条件が決定された後に、当該照射条件に基づく前記Ｘ線が照射される場合に、前記電圧を印加するか否かを当該照射条件に応じて判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
  4. 前記決定部は、前記被検体の透視において前記Ｘ線検出器によって検出されたＸ線の検出データに基づいて、前記被検体の撮影における前記照射条件を決定し、
    前記判定部は、前記決定部により決定された前記照射条件に応じて、前記被検体の撮影において前記Ｘ線管のグリッドに電圧を印加するか否かを判定することを特徴とする請求項３に記載のＸ線診断装置。
  5. 前記決定部は、前記Ｘ線のパルスが複数回連続して照射されるごとに、前記照射条件を決定し、
    前記判定部は、前記決定部によって前記照射条件が決定されるごとに、当該照射条件に基づく前記Ｘ線が照射される場合に、前記電圧を印加するか否かを当該照射条件に応じて
    判定することを特徴とする請求項３に記載のＸ線診断装置。
  6. パルス透視において、前記電圧を印加せずにＸ線のパルスを所定期間連続して発生させるモードを実行する制御部を更に備え、
    前記決定部は、前記モードにおいて前記Ｘ線のパルスが複数回連続して照射されるごとに、前記照射条件を決定することを特徴とする請求項５に記載のＸ線診断装置。
  7. 前記制御部は、前記パルス透視が開始されると、前記モードを開始することを特徴とする請求項６に記載のＸ線診断装置。
  8. 前記制御部は、前記パルス透視において、操作者からの指示に応じて前記モードを開始することを特徴とする請求項６に記載のＸ線診断装置。
  9. 前記制御部は、予め設定された所定の指示を受け付けた場合に、前記パルス透視が開始されると、前記モードを開始することを特徴とする請求項６に記載のＸ線診断装置。
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