JP2016087217A - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線画像データの画質を向上すること。【解決手段】実施形態のＸ線診断装置は、Ｘ線検出器と、検出器制御部と、画像生成部とを備える。Ｘ線検出器は、Ｘ線管から曝射されたＸ線を検出素子ごとに検出して検出信号を生成し、前記検出素子ごとに生成した検出信号を増幅して出力信号を出力する。検出器制御部は、前記曝射されたＸ線の１パルス内に出力信号を複数回出力させるように前記Ｘ線検出器に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける。画像生成部は、前記Ｘ線検出器から出力された前記１パルス分の前記出力信号を用いてＸ線画像データを生成する。【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。

Ｘ線入射によって得られた蛍光像を電荷信号に変換し、画素と呼ばれる微小単位毎に読み出す素子部に、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を採用したＸ線平面検出器（以下、ＣＭＯＳ−ＦＰＤ（Flat Panel Detector）と称す)がある。

このＣＭＯＳ−ＦＰＤは、画素内に増幅回路を有しており、それぞれの画素で検出信号を増幅して読み出しを行うことが出来るので、Ｘ線検出器の持つノイズを低減したＸ線画像を得ることが可能である。また、このＣＭＯＳ−ＦＰＤは、画素を複数のブロックに分けて、ブロックごとに同時に検出信号を読み出すことが可能である。このため、ＣＭＯＳ−ＦＰＤは、従来のアモルファスシリコンを採用したＦＰＤと比較して、高速な収集レートに対応することができる。

特開２０１４−９０９６０号公報

本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線画像データの画質を向上することができる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線検出器と、検出器制御部と、画像生成部とを備える。Ｘ線検出器は、Ｘ線管から曝射されたＸ線を検出素子ごとに検出して検出信号を生成し、前記検出素子ごとに生成した検出信号を増幅して出力信号を出力する。検出器制御部は、前記曝射されたＸ線の１パルス内に出力信号を複数回出力させるように前記Ｘ線検出器に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける。画像生成部は、前記Ｘ線検出器から出力された前記１パルス分の前記出力信号を用いてＸ線画像データを生成する。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係るＸ線検出器の構成例を示す図である。 図３は、Ｘ線画像収集装置の構成例を示す機能ブロック図である。 図４は、従来技術に係るＸ線診断装置によるＸ線画像データの生成処理動作を説明するための図である。 図５は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置によるＸ線画像データの生成処理動作を説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係るＸ線信号収集部の構成例を示すブロック図である。 図７は、第１の実施形態に係るＸ線信号収集部による処理の手順を示すフローチャートである。 図８は、第１の実施形態の変形例に係るＸ線信号収集部による処理の手順を示すフローチャートである。 図９は、従来技術に係るＸ線診断装置によるＸ線画像データの生成処理動作を説明するための図である。 図１０は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置によるＸ線画像データの生成処理動作を説明するための図である。 図１１は、第２の実施形態に係るＸ線画像収集装置の構成例を示すブロック図である。 図１２は、第２の実施形態に係るＸ線画像収集装置による処理の手順を示すフローチャートである。 図１３は、従来技術に係るＸ線診断装置による回転撮影の一例を説明するための図である。 図１４は、従来技術に係るＸ線診断装置による回転撮影の一例を説明するための図である。 図１５は、その他の実施形態に係るＸ線診断装置による回転撮影の一例を説明するための図である。

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の構成例を示すブロック図である。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、カテーテル寝台１０１と、保持装置１０２と、Ｘ線高電圧発生装置１０７と、保持装置制御装置１０８と、画像表示モニタ１０９と、Ｘ線画像収集装置１１０と、Ｘ線検出器（Flat Panel Detector）制御装置１２０とを備える。

カテーテル寝台１０１は、垂直方向及び水平方向に移動可能であり、被検体Ｐが載置される。保持装置１０２は、Ｚ軸を中心に矢印Ｒ方向に回転可能であり、Ｘ線源１０３及びＸ線検出器１０６を対向して保持する。

Ｘ線源１０３は、Ｘ線を照射するＸ線管球１０４と、被検体Ｐに対する被曝線量の低減と画像データの画質向上を目的として用いられる絞り及び線質調整フィルター１０５（コリメータとも言う）とを有する。Ｘ線検出器１０６は、Ｘ線源１０３から照射され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。例えば、Ｘ線検出器１０６は、Ｘ線源１０３から曝射されたＸ線を検出素子ごとに検出して検出信号を生成し、検出素子ごとに生成した検出信号を増幅して出力信号を出力する。なお、検出信号のことを「電荷信号」とも言う。

ここで、第１の実施形態に係るＸ線検出器１０６は、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）トランジスタを用いた２次元のイメージセンサを備えている。言い換えると、Ｘ線検出器１０６は、ＣＭＯＳにより構成される。図２は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１０６の構成例を示す図である。なお、Ｘ線検出器１０６のことを、ＣＭＯＳ−ＦＰＤ（Flat Panel Detector）とも言う。

図２に示すように、第１の実施形態に係るＸ線検出器１０６は、画素の構成単位となる素子部１０６ａを複数有する。図２の例では、９つの素子部１０６を有する場合を図示している。この素子部１０６ａのそれぞれは、Ｘ線入射によって得られた蛍光像を電荷信号に変換してフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）に蓄積する。また、ＣＭＯＳ−ＦＰＤによっては、各素子部１０６ａに、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路や増幅回路をも有している物もあり、蓄積した電荷信号をデジタル信号に変換してから増幅し、増幅したデジタル信号を出力信号として出力できる。このようにして、各素子部１０６ａは、画素の構成単位ごとに出力信号が読み取られる。なお、各素子部１０６ａには、列ドライブ回路１０６ｂ及び行ドライブ回路１０６ｃが接続されており、列ドライブ回路１０６ｂ及び行ドライブ回路１０６ｃからの制御信号によって、蓄積した電荷信号を読み出すタイミングが制御される。

このように、Ｘ線検出器１０６は、各画素で電荷信号を増幅してから出力するので、電荷信号を出力後に増幅する場合と比較して、電荷を転送する間に受けるノイズの影響を減らすことが可能である。これにより、Ｘ線検出器１０６は、画素ピッチが細かい高解像度のＸ線検出器であっても、アモルファスシリコンを使用するＸ線検出器と比較して、低ノイズのＸ線画像を得ることが可能となっている。更に、このＸ線検出器１０６は、いくつかのブロックに分けて同時に出力信号を読み出すことが可能であり、従来のアモルファスシリコンを採用したＸ線検出器と比較して、高速な収集レートに対応することができる。

図１に戻る。Ｘ線高電圧発生装置１０７は、Ｘ線管球１０４に対して高電圧を供給する。保持装置制御装置１０８は、後述するＸ線画像撮像部１１４による制御の下、保持装置１０２の回転などを制御する。画像表示モニタ１０９は、Ｘ線画像収集装置１１０によって生成されたＸ線画像などを表示する。

続いて、図３を用いてＸ線画像収集装置１１０について説明する。図３は、Ｘ線画像収集装置１１０の構成例を示す機能ブロック図である。図３に示すように、Ｘ線画像収集装置１１０は、入力部１１１と、Ｘ線画像記憶部１１２と、制御部１１３と、Ｘ線画像撮像部１１４と、Ｘ線画像生成部１１５とを備える。入力部１１１は、コントロールパネル、フットスイッチなどであり、Ｘ線診断装置１００に対する各種操作の入力を操作者から受け付ける。Ｘ線画像記憶部１１２は、Ｘ線画像データを記憶する。制御部１１３は、Ｘ線診断装置１００の全体制御を行う。

Ｘ線画像撮像部１１４は、保持装置１０２やＸ線高電圧発生装置１０７を制御する。Ｘ線画像生成部１１５は、Ｘ線検出器制御装置１２０により収集された出力信号に対して画像処理を施す等することで、Ｘ線画像データを生成する。なお、以下では、出力信号のうちＸ画像データの生成に用いられるものを「Ｘ線信号」と称する。

Ｘ線検出器制御装置１２０は、出力信号制御部１２１と、Ｘ線信号収集部１２２とを備える。Ｘ線検出器制御装置１２０は、Ｘ線検出器１０６による電荷信号の読み出しのタイミングを制御する。また、Ｘ線検出器制御装置１２０は、Ｘ線検出器１０６からＸ線信号を収集して、Ｘ線画像収集装置１１０のＸ線画像生成部１１５に出力する。なお、Ｘ線検出器制御装置１２０の詳細については後述する。

以上、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の全体構成について説明した。かかる構成において、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００では、Ｘ線検出器１０６により出力されたＸ線信号を収集し、収集したＸ線信号を用いてＸ線画像データを生成する。ここではまず、従来技術に係るＸ線診断装置によるＸ線画像データの生成処理について説明する。図４は、従来技術に係るＸ線診断装置によるＸ線画像データの生成処理動作を説明するための図である。なお、従来技術に係るＸ線診断装置は、ＣＭＯＳを採用したＸ線検出器を備えるものとする。

従来技術に係るＸ線診断装置は、パルス状にＸ線を照射してＸ線画像を収集する場合に、Ｘ線パルス照射中に発生電荷を蓄積するストレージ期間と、Ｘ線パルスの非照射中に電荷信号を読み出すリードアウト期間とが設定されている。例えば、従来技術に係るＸ線診断装置は、ストレージ期間の後、リードアウト期間でＸ線検出器を駆動させて電荷信号を読み出すことでＸ線信号を収集する。そして、従来技術に係るＸ線診断装置は、収集したＸ線信号を用いてＸ線画像データを生成する。

ところで、従来技術に係るＸ線診断装置では、画素の中にＡ／Ｄ変換回路や増幅回路を有しているので、フォトダイオードの容量が制限される。また、画素のサイズを小ピッチ化することにより、フォトダイオードの容量は、画像サイズの小ピッチ化に伴い更に低下することになる。このためＣＭＯＳを採用したＸ線検出器では、アモルファスシリコンを採用したＸ線検出器と比較して、最大入射Ｘ線量が少ない傾向にある。従来技術に係るＸ線診断装置は、ストレージ期間の後リードアウト期間で電荷信号を読み出すので、高線量のＸ線を照射した場合、フォトダイオードの容量以上の電荷信号を蓄積することができない。このため、従来技術に係るＸ線診断装置は、高線量のＸ線を照射してＳ／Ｎ（Signal to Noise）比の高いＸ線画像データを収集する場合に、ダイナミックレンジが低下する。

このようなことから、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、フォトダイオードの容量以上の電荷信号を蓄積させないように、Ｘ線検出器１０６に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける。図５は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００によるＸ線画像データの生成処理動作を説明するための図である。

図５に示すように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｘ線の入射期間、非入射期間を問わず一定して高速な読出しを連続的に実施することで出力信号を逐次得る。例えば、Ｘ線診断装置１００は、ストレージ期間を設けること無く、パルス状のＸ線を一回照射する間に、フォトダイオードに蓄積された電荷信号の読み出しを複数回実行する。言い換えると、Ｘ線診断装置１００は、ＣＭＯＳ−ＦＰＤによる高速収集レートに対応した駆動を実施することで、一つのＸ線パルスを細切れに読み出し、それぞれ出力信号を出力する。そして、Ｘ線診断装置１００は、出力信号のうちＸ線信号を収集し、収集したＸ線信号を加算して１フレーム分のＸ線信号を得る。続いて、Ｘ線診断装置１００は、加算したＸ線信号を用いてＸ線画像データを生成する。なお、一つのＸ線パルスを細切れに読み出したそれぞれ出力信号のことを「子フレーム」と言う場合がある。

このような第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００によるＸ線画像データの生成処理は、Ｘ線画像収集装置１１０及びＸ線検出器制御装置１２０によって実現される。以下では、第１の実施形態に係るＸ線画像収集装置１１０及びＸ線検出器制御装置１２０について説明する。

第１の実施形態に係るＸ線検出器制御装置１２０の出力信号制御部１２１は、曝射されたＸ線の１パルス内に出力信号を複数回出力させるようにＸ線検出器１０６に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける。例えば、出力信号制御部１２１は、所定のタイミングで出力信号を出力させ続けるように、列ドライブ回路１０６ｂ及び行ドライブ回路１０６ｃによる制御信号の発生タイミングを制御する。

第１の実施形態に係るＸ線検出器制御装置１２０のＸ線信号収集部１２２は、出力信号のうちＸ画像データの生成に用いるＸ線信号を収集し、収集したＸ線信号を１パルス分加算してＸ線画像生成部１１５に出力する。図６は、第１の実施形態に係るＸ線信号収集部１２２の構成例を示すブロック図である。

図６に示すように、第１の実施形態に係るＸ線信号収集部１２２は、Ｘ線照射該非判断部１２２ａと、フレーム数カウンタ１２２ｂと、フレームメモリ１２２ｃと、スイッチ１２２ｄと、スイッチ１２２ｅと、除算演算部１２２ｆとを有する。なお、図６の例では、スイッチ１２２ｄは、「非」側にセットされ、スイッチ１２２ｅは、「該」側にセットされている状態を示す。なお、スイッチ１２２ｄが、「非」側にセットされ、スイッチ１２２ｅが、「該」側にセットされている状態のことを「状態１」とする。

Ｘ線検出器１０６から各出力信号が出力された場合、Ｘ線信号収集部１２２では、Ｘ線照射該非判断部１２２ａが、Ｘ線検出器１０６から出力された各出力信号の信号強度に基づいて、当該出力信号がＸ線信号であるか否かを判定する。Ｘ線照射該非判断部１２２ａによって、出力信号がＸ線信号であると判定された場合、Ｘ線信号収集部１２２は、フレームメモリ１２２ｃをリセットする。また、Ｘ線照射該非判断部１２２ａは、出力信号がＸ線信号であると判定した場合、スイッチ１２２ｄを「該」側にセットする。なお、スイッチ１２２ｄが、「該」側にセットされ、スイッチ１２２ｅが、「該」側にセットされている状態のことを「状態２」とする。

この状態２に設定された以降、Ｘ線信号収集部１２２では、Ｘ線パルスの照射が終了し、出力信号がＸ線信号ではないと判定されるまで、Ｘ線信号が順次フレームメモリ１２２ｃに蓄えられ、順次加算される。ここで、フレーム数カウンタ１２２ｂは、出力された各Ｘ線信号数を計測する。

そして、Ｘ線パルスの照射が終了し、Ｘ線照射該非判断部１２２ａは、出力信号がＸ線信号であると判定しなかった場合、スイッチ１２２ｄを「非」側にセットし、スイッチ１２２ｅを「非」側にセットする。なお、スイッチ１２２ｄが、「非」側にセットされ、スイッチ１２２ｅが、「非」側にセットされている状態のことを「状態３」とする。これにより、フレームメモリ１２２ｃに格納されている加算されたＸ線信号は、除算演算部１２２ｆに出力される。そして除算演算部１２２ｆは、フレーム数カウンタ１２２ｂによる計測結果に基づいて、加算されたＸ線信号のビット数を調整し、Ｘ線画像収集装置１１０に加算されたＸ線信号を出力する。言い換えると、除算演算部１２２ｆは、フレーム数カウンタ１２２ｂで積算したフレーム数分だけ除算する。すなわち、Ｘ線信号収集部１２２は、Ｘ線検出器１０６から出力されたＸ線信号の加算平均を算出する。

なお、Ｘ線照射該非判断部１２２ａは、Ｘ線信号を出力した後、スイッチ１２２ｅを「該」側にセットする。すなわち、Ｘ線照射該非判断部１２２ａは、スイッチの状態を「状態３」から「状態１」に切り替える。

続いて、Ｘ線画像収集装置１１０のＸ線画像生成部１１５は、Ｘ線信号収集部１２２から出力された１パルス分のＸ線信号を用いてＸ線画像データを生成する。

図７は、第１の実施形態に係るＸ線信号収集部１２２による処理の手順を示すフローチャートである。図７に示すように、Ｘ線信号収集部１２２は、所定の間隔ごとに出力信号を受信する（ステップＳ１０１）。そして、Ｘ線信号収集部１２２は、Ｘ線信号であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。

ここで、Ｘ線信号収集部１２２は、Ｘ線信号であると判定しなかった場合（ステップＳ１０２、Ｎｏ）、ステップＳ１０１に移行して出力信号を受信する。一方、Ｘ線信号収集部１２２は、Ｘ線信号であると判定した場合（ステップＳ１０２、Ｙｅｓ）、フレームメモリをリセットする（ステップＳ１０３）。そして、Ｘ線信号収集部１２２は、スイッチ１２２ｄ及びスイッチ１２２ｅを状態１から状態２へ切り替える（ステップＳ１０４）。

また、Ｘ線信号収集部１２２は、フレーム数カウンタをインクリメントし（ステップＳ１０５）、Ｘ線信号をフレームメモリに格納する（ステップＳ１０６）。そして、Ｘ線信号収集部１２２は、Ｘ線信号を加算する（ステップＳ１０７）。続いて、Ｘ線信号収集部１２２は、出力信号を受信する（ステップＳ１０８）。そして、Ｘ線信号収集部１２２は、Ｘ線信号であるか否かを判定する（ステップＳ１０９）。

ここで、Ｘ線信号収集部１２２は、Ｘ線信号であると判定した場合（ステップＳ１０９、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０５に移行する。一方、Ｘ線信号収集部１２２は、Ｘ線信号であると判定しなかった場合（ステップＳ１０９、Ｎｏ）、スイッチ１２２ｄ及びスイッチ１２２ｅを状態２から状態３へ切り替える（ステップＳ１１０）。また、Ｘ線信号収集部１２２は、フレーム数カウンタを参照して除算演算を実行し（ステップＳ１１１）、１パルス分のＸ線信号をＸ線画像収集装置１１０へ出力する（ステップＳ１１２）。Ｘ線信号収集部１２２は、ステップＳ１１２の終了後、スイッチ１２２ｄ及びスイッチ１２２ｅを状態３から状態１へ切り替えて、処理を終了する。

上述したように、第１の実施形態によれば、高線量のＸ線を照射した場合でも、Ｘ線画像データのノイズを低減し、かつ、空間解像度を向上させることができる。これにより、第１の実施形態によれば、Ｘ線画像データの画質を向上することができる。例えば、第１の実施形態によれば、空間解像度と低線量域での高いＳ／Ｎ比特性を両立するＣＭＯＳのＦＰＤを採用したＸ線システムにおいて、Ｘ線ダイナミックレンジを確保することができる。この結果、高線量を使用する撮影手技において、優れた空間解像度を利用することができる。

（第１の実施形態に係る変形例）
なお、上述した第１の実施形態では、Ｘ線信号収集部１２２は、出力信号のうちＸ画像データの生成に用いるＸ線信号を収集し、収集したＸ線信号を１パルス分加算してＸ線画像生成部１１５に出力するものとして説明した。言い換えると、Ｘ線信号収集部１２２は、１パルス分のＸ線照射が終わってから１パルス分のＸ線信号をＸ線画像生成部１１５へ出力する。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線信号収集部１２２は、出力信号のうちＸ画像データの生成に用いるＸ線信号を収集し、Ｘ線信号を収集するごとに加算しながらＸ線画像生成部１１５に順次出力するようにしてもよい。言い換えると、Ｘ線診断装置１００は、Ｘ線信号である子フレームを受信するごとに、受信した子フレームをそれぞれ、１パルス分のＸ線信号をＸ線画像生成部１１５へ出力するのに先立って、出力するようにしてもよい。言い換えると、Ｘ線信号収集部１２２は、出力信号のうちＸ画像データの生成に用いるＸ線信号を収集し、Ｘ線信号を収集するごとに加算すると共に、所定のタイミングで出力された各Ｘ線信号を画像生成部１１５に順次出力する。かかる場合、Ｘ線画像生成部１１５は、Ｘ線信号収集部１２２から順次出力されたＸ線信号それぞれを用いてＸ線画像データを生成する。このように、１パルス分の子フレームを加算する傍らで、個々の子フレームを出力することで、高い収集レートで収集した画像を提供することが可能となる。なお、個々の子フレームから生成された画像は、１パルス分の子フレームを加算して生成された画像と比べてＸ線入射量が少ないので、Ｓ／Ｎ比が悪い画像となるが、高い収集レートの画像を観察することに元来の意図を持っている為、Ｓ／Ｎ比による影響は画像処理等により改善させる。このような駆動を実施する場合、Ｘ線照射該非判断部１２２ａは、図６のスイッチ１２２ｄを該に、スイッチ１２２ｅを非に設定する。なお、スイッチ１２２ｄが、「該」側にセットされ、スイッチ１２２ｅが、「非」側にセットされている状態のことを「状態４」とする。

図８は、第１の実施形態の変形例に係るＸ線信号収集部１２２による処理の手順を示すフローチャートである。なお、図８におけるステップＳ２０１からステップＳ２０６の処理は、図７におけるステップＳ１０１からステップＳ１０６の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。なお、ステップＳ２０４では、Ｘ線信号収集部１２２は、スイッチ１２２ｄ及びスイッチ１２２ｅを状態１から状態４へ切り替える。

図８に示すように、ステップＳ２０６の後、処理が分岐する。すなわち、個々の子フレームをＸ線画像収集装置１１０へ出力する処理（ステップＳ２０７）と、１パルス分の子フレームを加算する処理（ステップＳ２０８）とに分岐する。

続いて、Ｘ線信号収集部１２２は、出力信号を受信する（ステップＳ２０９）。そして、Ｘ線信号収集部１２２は、Ｘ線信号であるか否かを判定する（ステップＳ２１０）。ここで、Ｘ線信号収集部１２２は、Ｘ線信号であると判定した場合（ステップＳ２１０、Ｙｅｓ）、ステップＳ２０５に移行する。一方、Ｘ線信号収集部１２２は、Ｘ線信号であると判定しなかった場合（ステップＳ２１０、Ｎｏ）、フレーム数カウンタを参照して除算演算を実行し（ステップＳ２１１）、１パルス分のＸ線信号をＸ線画像収集装置１１０へ出力する（ステップＳ２１２）。なお、Ｘ線信号収集部１２２は、ステップＳ２１２の終了後、スイッチ１２２ｄ及びスイッチ１２２ｅを状態４から状態１へ切り替える。

このように、第１の実施形態の変形例に係るＸ線診断装置は、Ｘ線信号を受信するごとに、受信したＸ線信号を加算してＸ線画像収集装置１１０へ出力することで、個々の子フレームのＸ線信号からＸ線画像データを生成することが可能となる。これにより、例えば動きの速い関心部位を観察する場合には、動きの変化を観察することが可能となる。

（第２の実施形態）
ところで、被検者の体厚が厚い場合、Ｘ線管球１０４に与える管電流値、Ｘ線パルスの幅が出力可能最大値に達しても、Ｘ線検出器１０６への入射Ｘ線量が不足する場合がある。同様に、保持装置１０２を所定の角度に回転させて撮像する場合、回転角度によっては、Ｘ線が透過する被検体内の距離が長くなり、Ｘ線検出器１０６への入射Ｘ線量が不足する場合がある。図９は、従来技術に係るＸ線診断装置によるＸ線画像データの生成処理動作を説明するための図である。なお、従来技術に係るＸ線診断装置は、ＣＭＯＳを採用したＸ線検出器を備えるものとする。

図９に示すように、従来技術に係るＸ線診断装置は、パルス状にＸ線を照射してＸ線画像を収集する場合に、Ｘ線パルス照射中に発生電荷を蓄積するストレージ期間と、Ｘ線パルスの非照射中に電荷信号を読み出すリードアウト期間とが設定されている。そして、例えば、従来技術に係るＸ線診断装置は、ストレージ期間において読み出したＸ線信号から生成されるＸ線画像データの画像レベルが所定のターゲット値以上であるか否かを判定する。ここで、従来技術に係るＸ線診断装置は、Ｘ線画像データの画像レベルが所定のターゲット値未満である場合、Ｘ線管から曝射されるＸ線照射出力を同値に到達する様に変更する。なお、図９において、各Ｘ線パルスの横幅はパルス幅を示し、縦幅は、管電流の値の大きさを示す。また、Ｘ線パルスの横幅と縦幅とで決まる面積は、Ｘ線量を示す。

従来技術に係るＸ線診断装置の場合、本質的にＸ線パルスはストレージ期間を超える期間照射することはできない。一方、管電流の量はＸ線管の能力によって自ずと制限が多い。このため、従来技術に係るＸ線診断装置が、Ｘ線管から曝射されるＸ線照射出力を最大値（出力ｍＡｓ値Ｍａｘ）に変更しても、Ｘ線検出器への入射Ｘ線量が不足することにより、Ｘ線画像データの画像レベルが所定のターゲット値未満となる場合がある。かかる場合、従来技術に係るＸ線診断装置は、管電圧を上げることで、Ｘ線検出器からの出力信号値を確保する。或いは、従来技術に係るＸ線診断装置は、出力信号に画像処理を施すことで、表示上の視認性を極力保とうとする。

ところで、従来技術に係るＸ線診断装置では、Ｘ線検出器の各画素当たりの入射フォトン数を確保できないので、Ｘ線画像データの画質が劣化する場合がある。このようなことから、第２の実施形態に係るＸ線診断装置２００は、Ｘ線検出器１０６への入射線量が足りなくなる様な場合、Ｘ線照射出力を最大値（出力ｍＡｓ値Ｍａｘ）から低下させるかわりにパルス幅を広げる。図１０は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置２００によるＸ線画像データの生成処理動作を説明するための図である。

図１０に示すように、第２の実施形態に係るＸ線診断装置２００は、Ｘ線画像データの画像レベルが所定のターゲット値未満である場合、Ｘ線管から曝射されるＸ線照射出力を最大値（出力ｍＡｓ値Ｍａｘ）に変更する。そして、第２の実施形態に係るＸ線診断装置２００は、Ｘ線管から曝射されるＸ線照射出力を最大値（出力ｍＡｓ値Ｍａｘ）に変更しても、Ｘ線検出器１０６への入射Ｘ線量が不足している場合には、Ｘ線パルス幅を或る規程の第１のリミット値を超えて長く出せる様に制御する。すなわち、第２の実施形態に係るＸ線診断装置２００は、パルス幅を増加させることでＸ線管から曝射されるＸ線照射出力を増加させ、ＦＰＤに入射するＸ線信号数を維持させる。なお、第１のリミット値とは、Ｘ線照射出力の最大値（出力ｍＡｓ値Ｍａｘ）以下で任意に設定される。

なお、第２の実施形態に係るＸ線診断装置２００の構成は、Ｘ線画像収集装置の機能の一部が異なる点を除いて、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の構成と同様である。このため、第２の実施形態に係るＸ線診断装置２００について、Ｘ線画像収集装置２１０の機能についてのみ説明する。図１１は、第２の実施形態に係るＸ線画像収集装置２１０の構成例を示すブロック図である。

図１１に示すように、第２の実施形態に係るＸ線画像収集装置２１０は、入力部１１１と、Ｘ線画像記憶部１１２と、制御部１１３と、Ｘ線画像撮像部２１４と、Ｘ線画像生成部１１５と、判定部２１６とを備える。なお、図１１に示す各部において、図３に示した各部と同様の機能を有する各部については、同一の符号を付与し、詳細な説明を省略する。

判定部２１６は、Ｖｉｄｅｏ ＡＢＣ（auto brightness control）の制御により、Ｘ線照射出力が或る規程の第１のリミット値に達したか否かを判定する。ここで、判定部２１６は、第１のリミット値に達したと判定した場合、Ｘ線画像データの画像レベルが、未だ定められた所定のターゲット値に達しているか否かを判定する。ここで、画像レベルの測定は、従来からの方法を使用することが出来る。つまり、Ｘ線画像データの任意位置にＲＯＩ（Region of interest）を設定することで、そのＲＯＩ内の平均値等を演算する。

ここで、判定部２１６は、画像データの画像レベルが、定められた所定のターゲット値に達していると判定した場合、第２の実施形態は機能しない。一方、判定部２１６は、定められた所定のターゲット値に達していないと判断した場合に、第１のリミット値より高いＸ線出力を出す様、Ｘ線高電圧発生装置１０７を制御する。

ここで、第１のリミット値より高いＸ線出力を出す為に、Ｘ線パルス幅の制限を前述のリミット値より広くし、より長いＸ線パルスが出力されるようにする。この際、元来の目的が、Ｘ線照射出力を上げることである為、それが得られる様、敢えてＸ線管１０４に与えられる管電流を下げても良い。なお、このような制御を使用してもなお、画像データの画像レベルが、未だ定められた所定のターゲット値に達していない場合、従来例による方式を採用する。

図１２は、第２の実施形態に係るＸ線画像収集装置２１０による処理の手順を示すフローチャートである。図１２に示すように、判定部２１６は、Ｘ線出力が第１のリミット値に達したか否かを判定する（ステップＳ３０１）。ここで、判定部２１６は、Ｘ線出力が第１のリミット値に達したと判定しなかった場合（ステップＳ３０１、Ｎｏ）、引き続きＸ線出力が第１のリミット値に達したか否かを判定する。

一方、判定部２１６は、Ｘ線出力が第１のリミット値に達したと判定した場合（ステップＳ３０１、Ｙｅｓ）、画像レベルはターゲット値未満であるか否かを判定する（ステップＳ３０２）。ここで、判定部２１６は、画像レベルはターゲット値未満であると判定しなかった場合（ステップＳ３０２、Ｎｏ）、処理を終了する。

一方、判定部２１６は、画像レベルはターゲット値未満であると判定した場合（ステップＳ３０２、Ｙｅｓ）、パルス幅を広げるように制御する（ステップＳ３０３）。この結果、Ｘ線画像撮像部２１４は、Ｘ線高電圧発生装置１０７を制御して、パルス幅を広げた撮像条件でＸ線画像データを撮像する。なお、判定部２１６は、ステップＳ３０３において、Ｘ線パルス幅の制限をリミット値より広くするとともに、Ｘ線管１０４に与えられる管電流を下げるように制御しても良い。

上述したように、第２の実施形態によれば、被検体の体厚や、保持装置１０２の角度付けに起因して、出力できるＸ線量が通常使用における第１のリミット値に到達しても、Ｘ線検出器１０６への入射線量が足りなくなる場合、よりパルス幅を更に広く設定した線量モードを使用することで、体厚が厚い被検体を撮像する場合においても、ＦＰＤへの入射線量を確保することで、Ｘ線画像データの画質を維持することができる。

なお、上述した実施形態では、判定部２１６は、Ｘ線管から曝射されるＸ線照射出力を最大値（出力ｍＡｓ値Ｍａｘ）に変更しても、Ｘ線検出器１０６への入射Ｘ線量が不足している場合に、パルス幅を第１のリミット値より上げるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、判定部２１６は、複数の段階的なリミット値を持っており、演算した画素値の平均値に基づいて、設定するリミット値を判定部２１６とのフィードバック制御により、適切な高いＸ線出力が得られる様に選択してもよい。これにより、必要以上にパルス幅を増加させることを防止でき、パルス幅が増えることによる動態ボケの影響を最小限に軽減することができる。

（その他の実施形態）
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。

Ｘ線診断装置による検査手技の一つとして、Ｘ線管球１０４及びＸ線検出器１０６を保持する保持装置１０２を連続的に回転させながらＸ線照射し、Ｘ線画像データを連続して収集する回転撮影がある。上述した第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、このような回転撮影においても適用可能である。以下では、従来技術に係るＸ線診断装置による回転撮影について説明した後、その他の実施形態に係るＸ線診断装置として、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００に回転撮影を適用する場合について説明する。

従来技術に係るＸ線診断装置は、回転撮影によりＸ線画像データを収集して３次元画像を構成する場合、Ｘ線画像データが撮像された回転角度が何度であるかを示す情報を用いて３次元画像を生成する。図１３及び図１４は、従来技術に係るＸ線診断装置による回転撮影の一例を説明するための図である。

図１３では、カテーテル寝台に載置された被検体Ｐに対してＺ軸を中心にＸ線管球９０４及びＸ線検出器９０６が回転する場合を示す。また、図１３では、Ｘ線管球９０４及びＸ線検出器９０６が、Ｘ軸と平行な位置にある場合を回転撮影の開始位置とする。そして、回転角度θ１でＸ線パルス＃１を照射し、回転角度θ２でＸ線パルス＃２を照射し、回転角度θ３でＸ線パルス＃３を照射するものとする。なお、回転角度θ１から回転角度θ２との角度差と、回転角度θ２から回転角度θ３との角度差とが同一であるものとする。

従来技術に係るＸ線診断装置による回転撮影では、保持装置は、一般的には台形駆動を伴い、例えば、撮影開始直後からスピードが徐々に上がり、やがて定速で回転する。そして、撮影の終了にしたがいスピードが徐々に低下していく。このように、保持装置の機械的な回転角度は一定速度では無いので、回転させる角度が同じである場合でも目的の角度まで到達するまでの時間が異なる。より具体的には、回転角度θ１から回転角度θ２まで移動する時間Ｔ１と、回転角度θ２から回転角度θ３まで移動する時間Ｔ２とが異なる。ここで、Ｔ１よりもＴ２が短い場合、Ｘ線パルス＃１ではパルスが疎になり、Ｘ線パルス＃３ではパルスが密になる。

図１４では、図１３と同様の撮像条件において回転撮影が実行された場合を示す。従来技術に係るＸ線診断装置による回転撮影では、Ｘ線の曝射とＸ線検出器のリードアウト期間の各タイミングは一定では無くなる。このため、Ｘ線パルス＃１とＸ線パルス＃２とＸ線パルス＃３とで、Ｘ線検出器９０６からのＸ線信号を読出すタイミングが変化する。言い換えると、図１４に示すように、Ｘ線パルス＃１とＸ線パルス＃２とＸ線パルス＃３のタイミングは保持装置の回転速度の変化に基づき変化する。故にストレージ期間リードアウト期間の和である１フレーム期間が変化することになる。

また、Ｘ線検出器９０６から読み出す出力信号には、暗電流が含まれる。このため、従来技術に係るＸ線診断装置では、Ｘ線検出器９０６からの読み出す出力信号に含まれる暗電流を除去するオフセット補正を行う。ここで、１フレーム期間が長くなるに伴い、蓄積される暗電流量が増加する。すなわち、１フレーム期間が異なることによって、蓄積される暗電流量が一定にならない。一方、オフセット補正データは代表的な１フレーム期間の駆動の物を予め所望のＸ線画像収集前に収集され、これが使用される。よってこのようなことから、従来技術に係るＸ線診断装置による回転撮影では、Ｘ線検出器９０６からの読み出す出力信号に含まれる暗電流を除去するオフセット補正の精度が低下し、画質に影響を与える場合がある。

図１５は、その他の実施形態に係るＸ線診断装置による回転撮影の一例を説明するための図である。なお、その他の実施形態に係るＸ線診断装置の構成は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の構成と同様であるので詳細な説明を省略する。

図１５に示すように、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置と同様に、Ｘ線の入射期間、非入射期間を問わず一定して高速な読出し駆動を連続的に実施することで出力信号を逐次得る。例えば、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、ストレージ期間を設けること無く、パルス状のＸ線を一回照射する間に、フォトダイオードに蓄積された電荷信号の読み出しを複数回実行する。言い換えると、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、ＣＭＯＳ−ＦＰＤによる高速収集レートに対応した駆動を実施することで、一つのＸ線パルスを細切れに読み出し、それぞれ出力信号を出力する。そして、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、出力信号のうちＸ線信号を収集し、収集したＸ線信号を加算して１フレーム分のＸ線信号を得る。続いて、Ｘ線診断装置１００は、加算したＸ線信号を用いてＸ線画像データを生成する。すなわち、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、曝射されたＸ線の１パルス内に出力信号を複数回出力させるようにＸ線検出器１０６に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける。そして、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線検出器１０６から出力された１パルス分の出力信号を用いてＸ線画像データを生成する。

これにより、前述した１フレーム期間に相当する子フレーム期間が保持装置の回転速度によらず一定の為、事前に収集したオフセット補正データとの期間の差異が生じず、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、回転撮影時においてオフセット補正の精度を低下させることを防止できる。この結果、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線画像データの画質を向上することができる。

なお、その他の実施形態に係るＸ線診断装置として、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００に回転撮影を適用してもよい。かかる場合、その他の実施形態に係るＸ線診断装置の構成は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置２００の構成と同様である。

また、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、常時、Ｘ線検出器１０６に所定のタイミングで出力信号を出力させ続けるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、術者によって、設定を受付けた場合に、Ｘ線検出器１０６に所定のタイミングで出力信号を出力させ続けるようにしてもよい。なお、かかる場合、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線検出器１０６に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける設定を操作者から受付ける設定受付部を更に備える。そして、Ｘ線検出器制御装置１２０は、設定が受付けられた場合に、曝射されたＸ線の１パルス内に出力信号を複数回出力させるようにＸ線検出器１０６に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける。

また、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、撮影モード毎にＸ線検出器１０６を制御するようにしてもよい。例えば、線量が低い撮像モードである「透視」や「撮影」では、Ｘ線検出器１０６に所定のタイミングで出力信号を出力させ続けないようにする。また、例えば、線量が高い撮像モードである「ＤＳＡ」では、Ｘ線検出器１０６に所定のタイミングで出力信号を出力させ続けるようにする。なお、かかる場合、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、撮像モード受付部を更に備える。この撮像モード受付部は、撮像モードの設定を操作者から受付ける。そして、Ｘ線検出器制御装置１２０は、撮像モード受付部によって受付けられた撮像モードに応じたタイミングを所定のタイミングとしてＸ線検出器１０６を制御する。

更に、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、撮像モードに対応付けられたボタン又はスイッチを更に備えるようにしてもよい。例えば、その他の実施形態に係るＸ線診断装置には、「透視」での撮像モードに対応したボタンＡ、「撮影」での撮像モードに対応したボタンＢ、そして、「ＤＳＡ」での撮像モードに対応したボタンＣが設けられる。そして、Ｘ線検出器制御装置１２０は、ボタン又はスイッチと連動して、所定のタイミングでＸ線検出器１０６を制御する。例えば、Ｘ線検出器制御装置１２０は、ボタンＡが押下された場合、「透視」での撮像モードに対応したタイミングを所定のタイミングとしてＸ線検出器１０６を制御する。

また、その他の実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線検出器１０６に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける第１のモードと、Ｘ線検出器１０６にＸ線の１パルスの終了時のタイミングで１パルス分のＸ線信号を出力させる第２のモードとのいずれか一方の設定を操作者から受付ける受付部を更に備えるようにしてもよい。かかる場合、Ｘ線検出器制御装置１２０は、Ｘ線検出器１０６を設定されたモードに応じて制御する。例えば、Ｘ線検出器制御装置１２０は、受付部を介して操作者から第１のモードに設定された場合、曝射されたＸ線の１パルス内に出力信号を複数回出力させるようにＸ線検出器１０６に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける。一方、Ｘ線検出器制御装置１２０は、受付部を介して操作者から第２のモードに設定された場合、Ｘ線の１パルスの終了時のタイミングで１パルス分のＸ線信号を出力させるようにＸ線検出器１０６に出力信号を出力させる。

なお、上述した実施形態では、Ｘ線診断装置は、Ｘ線検出器１０６においてＡ／Ｄ変換されたＸ線信号について加算処理を行うものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線診断装置は、Ａ／Ｄ変換されていないＸ線信号を加算処理した後にＡ／Ｄ変換してもよい。

なお、上述した実施形態では、Ｘ線検出器１０６は、素子部にＣＭＯＳを採用するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線検出器１０６は、各画素で検出信号を増幅した出力信号を、曝射されたＸ線の１パルス内に複数回出力可能であれば素子部にＣＭＯＳを採用しなくてもよい。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、Ｘ線画像データの画質を向上することができる。

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
１０６ Ｘ線検出器
１１０ Ｘ線画像収集装置
１２０ Ｘ線検出器制御装置

Claims (10)

1. Ｘ線管から曝射されたＸ線を検出素子ごとに検出して検出信号を生成し、前記検出素子ごとに生成した検出信号を増幅して出力信号を出力するＸ線検出器と、
   前記曝射されたＸ線の１パルス内に出力信号を複数回出力させるように前記Ｘ線検出器に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける検出器制御部と、
   前記Ｘ線検出器から出力された前記１パルス分の前記出力信号を用いてＸ線画像データを生成する画像生成部と、
   を備える、Ｘ線診断装置。
2. 前記出力信号のうち前記Ｘ画像データの生成に用いるＸ線信号を収集し、収集したＸ線信号を前記１パルス分加算または加算平均して前記画像生成部に出力する信号収集部を更に備え、
   前記画像生成部は、前記信号収集部から出力された前記１パルス分の前記Ｘ線信号を用いて前記Ｘ線画像データを生成する、請求項１に記載のＸ線診断装置。
3. 前記出力信号のうち前記Ｘ画像データの生成に用いるＸ線信号を収集し、Ｘ線信号を収集するごとに加算すると共に、前記所定のタイミングで出力された各Ｘ線信号を前記画像生成部に順次出力する信号収集部を更に備え、
   前記画像生成部は、前記信号収集部から順次出力されたＸ線信号と加算された信号のそれぞれで前記Ｘ線画像データを生成する、請求項１に記載のＸ線診断装置。
4. 前記信号収集部は、前記Ｘ線検出器から出力された各出力信号の信号強度に基づいて、当該出力信号がＸ線信号であるか否かを判定する、請求項２又は３に記載のＸ線診断装置。
5. 前記信号収集部は、
   出力された各Ｘ線信号数を計測する計測部と、
   前記計測部による計測結果に基づいて、加算した前記Ｘ線信号を除算する演算部と
   を有する、請求項２〜４のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
6. 前記Ｘ線画像データの画像レベルが所定のターゲット値以上に満たない場合に、前記Ｘ線管から曝射されたＸ線照射出力が最大値であるか否かを判定する判定部と、
   前記Ｘ線照射出力が最大値である場合に、前記Ｘ線のパルス幅を増加させるＸ線量制御部と、
   を更に備えた、請求項１〜５のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
7. 撮像モードの設定を操作者から受付ける撮像モード受付部を更に備え、
   前記検出器制御部は、受付けた撮像モードに応じたタイミングを前記所定のタイミングとして前記Ｘ線検出器を制御する、請求項１〜６のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
8. 前記撮像モードに対応付けられたボタン又はスイッチを更に備え、
   前記検出器制御部は、前記ボタン又はスイッチと連動して、前記所定のタイミングで前記Ｘ線検出器を制御する、請求項７に記載のＸ線診断装置。
9. 前記Ｘ線検出器に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける設定を操作者から受付ける設定受付部を更に備え、
   前記検出器制御部は、前記設定が受付けられた場合に、前記曝射されたＸ線の１パルス内に出力信号を複数回出力させるように前記Ｘ線検出器に所定のタイミングで出力信号を出力させ続ける、請求項１〜６のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
10. 前記Ｘ線検出器は、ＣＭＯＳにより構成される、請求項１〜９のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。

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