JP2017006244A - Ｘ線診断装置、及びその作動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】事前に撮影したＣＴ画像を用いることにより、被ばくを低減し、感度を向上するＸ線診断装置を提供する。【解決手段】ＣＴデータ表示部１２４に表示されたＣＴ画像において、細胞を採取する鉗子を進める気管支のルートと、腫瘍にアプローチする気管支をSagittal断面、又はAxial断面上で決定し、撮影角演算部１２６において、気管支と腫瘍の位置から、トモシンセシス像で腫瘍と気管支の深さ方向（Ｙ方向）の位置関係を認識するために必要な撮影角を算出する。演算された撮影角は撮影角記憶部１２８に記憶され、検査実施時に制御部１１８に入力され、撮影が実施される。Ｘ線検出部１１０から出力されたＸ線信号は、トモシンセシス画像構成部１３２に入力され、撮影角記憶部１２８に記憶された角度情報に従って、トモシンセシス画像を構築し、表示部１１６に表示する。【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線を利用して被験体内の撮像対象についてトモシンセシス画像を構築、表示するＸ線診断技術に関する。

Ｘ線診断装置は、被検体にＸ線を照射し、透過Ｘ線をＸ線検出器で検出することで被検体のＸ線信号を得る。そして、画像処理部でＸ線信号を処理することにより、表示部にＸ線画像又は透視画像を表示する。

このようなＸ線診断装置においては、ＣＴ（Computed Tomography）画像上ですりガラス状陰影（Ground Glass Opacity）を呈す、内部の細胞密度が小さい腫瘍の場合、透視画像では腫瘍を視認することができないケースがある。そのため、肺の末梢腫瘍の細胞を採取する気管支内視鏡を使った生検検査において、腫瘍と細胞を採取するために使用する鉗子等の器具の位置関係を把握することができない。

そこで、近年、腫瘍と鉗子の位置関係を把握するために、360°のデータを撮影し、３次元画像を構築するコーンビーム技術や、事前に撮影したＣＴデータから構築した３Ｄデータを透視像に合成し、内視鏡の現在位置の情報を提供することにより、検査手技をサポートする技術や、装置に設置した穿刺針の位置を考慮して撮影回転角を設定する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特表２０１３−５２９５３３号公報

しかしながら、従来技術においては、腫瘍を視認することは可能だが、対象としている腫瘍の位置に最適な撮影角度の検討がされておらず、対象腫瘍以外も含む360°のデータを撮影しているため、被ばく線量が多くなっていた。また、事前に撮影した3次元管腔像を透視変換して、特定の方向、例えば気管支鏡から見た2次元管腔像として透視画像と重ね合わせて表示をしているが、初期位置を合せる際に、気管支の位置の認識に誤りがあった場合、正確に腫瘍にたどり着くことができない恐れがあった。更に、特許文献１の場合、対象が乳がんであるため穿刺針の位置等がほぼ固定された構成が開示されており、腫瘍近傍の気管支の位置を正確に認識して鉗子を挿入する場合等において、被曝量の低減を図ることは困難であった。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、ＣＴ画像から第一目的物と近傍の第二目的物の位置を認識することにより被爆を低減し、感度を向上して採取を行うＸ線診断装置、及びその作動方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明においては、被検体にＸ線を照射して被検体の透過Ｘ線を検出して得たＸ線信号をＸ線画像とする画像処理部と、ＣＴデータに基づくＣＴ画像を使って、トモシンセシス画像で第一目的物と第二目的物の位置関係を認識するために必要な撮影角を演算する撮影角演算部と、撮影角で撮影を行うよう制御する制御部と、撮影角で撮影したＸ線信号に基づき、トモシンセシス画像を構築するトモシンセシス画像構成部と、トモシンセシス画像を表示する表示部と、を備える構成のＸ線診断装置を提供する。

また、上記の目的を達成するため、本発明においては、Ｘ線診断装置の作動方法であって、Ｘ線診断装置は、被検体にＸ線を照射して被検体の透過Ｘ線を検出して得たＸ線信号をＸ線画像し、ＣＴデータに基づくＣＴ画像を使って、トモシンセシス画像で第一目的物と第二目的物の位置関係を認識するために必要な撮影角を演算し、撮影角で撮影したＸ線信号に基づき、トモシンセシス画像を構築し、得られたトモシンセシス画像を表示部に表示するＸ線診断装置の作動方法を提供する。

本発明によれば、第一目的物を視認できる上に、第一目的物と第二目的物の位置関係を低被ばくで把握し、事前に予定した場所から第一目的物を正確に採取することができる。

実施例１に係るＸ線診断装置の全体構成を説明するための図である。 実施例１に係る、気管支と腫瘍の位置から撮影角を算出する手法を説明するための図である。 実施例１に係る、気管支と腫瘍の位置から撮影角を算出する手順を示した図である。 実施例２に係る、撮影角θ1の角度データを撮影し、トモシンセシス像を表示することを示した図である。 実施例２に係る、撮影角θ1の角度データを撮影し、トモシンセシス像を表示する手順を示した図である。 実施例３に係る、腫瘍近傍のすべての気管支の撮影角θ(i)を算出し、優先順に記憶することを示した図である。 実施例３に係る、優先順の決定方法の一例を説明するための図である。 実施例３に係る、腫瘍近傍のすべての気管支の撮影角θ(i)を算出し、優先順に記憶する手順を示した図である。 実施例４に係る、腫瘍近傍のすべての気管支を含む撮影角θ(f)を算出する手法を示した図である。 実施例４に係る、腫瘍近傍のすべての気管支を含む撮影角θ(f)を算出する手順を示した図である。 実施例５に係る、Ｘ線の吸収の高い組織を避けるための撮影角θzを算出する手法を示した図である。 実施例５に係る、撮影角θzを算出する手順を示した図である。 実施例６に係る、撮影角度ごとのしぼり幅を事前に決定する手法を示した図である。 実施例６に係る、撮影角度ごとのしぼり幅を算出する手順を示した図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施例において、トモシンセシス画像中の第一目的物、第二目的物として、それぞれ腫瘍、気管支を例示して説明するが、それらに限定されるものではない。

実施例１は、被検体にＸ線を照射して被検体の透過Ｘ線を検出して得たＸ線信号をＸ線画像とする画像処理部１１２と、ＣＴ画像を使って、トモシンセシス画像で第一目的物と第二目的物の位置関係を認識するために必要な撮影角を演算する撮影角演算部１２６と、当該撮影角で撮影を行うよう制御する制御部１１８と、当該撮影角で撮影したＸ線信号に基づき、トモシンセシス画像を構築するトモシンセシス画像構成部と、トモシンセシス画像を表示する表示部１１６とを備えるＸ線診断装置の実施例である。また、Ｘ線診断装置の作動方法であって、Ｘ線診断装置は、被検体にＸ線を照射して被検体の透過Ｘ線を検出して得たＸ線信号をＸ線画像し、ＣＴデータに基づくＣＴ画像を使って、トモシンセシス画像で第一目的物と第二目的物の位置関係を認識するために必要な撮影角を演算し、撮影角で撮影したＸ線信号に基づき、トモシンセシス画像を構築し、得られたトモシンセシス画像を表示部に表示するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。

図１は実施例１のＸ線診断装置の一構成例の全体を示す図である。Ｘ線診断装置は、被検体１００を載せる天板１０６と、被検体１００にＸ線を照射するＸ線源１０２と、被検体１００に対するＸ線照射領域を設定するしぼり装置１０４と、Ｘ線源１０２に電力供給を行なう高電圧発生部１０８と、Ｘ線源１０２に対向する位置に配置され、被検体１００を透過したＸ線を検出するＸ線検出器１１０と、Ｘ線検出器１１０から出力されたＸ線信号に対して画像処理を行なう画像処理部１１２と、画像処理部１１２から出力されたＸ線画像（透視画像を含む、以下同じ）を記憶する画像記憶部１１４と、Ｘ線画像を表示する表示部１１６と、上記の各構成要素を制御する制御部１１８と、制御部１１８に対して指令を行なう操作部１２０とを備えている。

Ｘ線源１０２は、高電圧発生器１０８から電力供給を受けてＸ線を発生させるＸ線管球を有する。また、Ｘ線源１０２には、特定のエネルギーのＸ線を選択的に透過させるＸ線フィルタなどを有していてもよい。

しぼり装置１０４は、Ｘ線源１０２から発生したＸ線を遮蔽するＸ線遮蔽用鉛板を複数有し、複数のＸ線遮蔽用鉛板をそれぞれ移動することにより、被検体１００に対するＸ線照射領域を決定する。上述の通り、しぼり装置１０４も制御部１１８によって制御される。

Ｘ線検出器１１０は、例えば、Ｘ線を検出する複数の検出素子が二次元アレイ状に配置されて構成されており、Ｘ線源１０２から照射され、被検体１００を透過したＸ線の入射量に応じたＸ線信号を検出して出力する機器である。

画像処理部１１２は、Ｘ線検出部１１０から出力されたＸ線信号を画像処理し、画像処理されたＸ線画像を出力する。画像処理は、ガンマ変換、階調変換処理、画像の拡大・縮小等である。画像記憶部１１４は、画像処理部１１２から出力されたＸ線画像を記憶する。表示部１１６は、画像処理部１１２から出力されたＸ線画像、又は画像記憶部１１４に記憶されたＸ線画像を表示する。

本実施例のＸ線診断装置においては、以上説明した基本構成部に加え、点線で囲まれたトモシンセシス画像部１２１を更に備えている。このともシンセシス画像部１２１の構成について説明する。

ＣＴデータ記憶部１２２は、事前に撮影したＣＴデータを記憶している。ＣＴデータ表示部１２４は、ＣＴデータ記憶部１２２からユーザ操作により呼び出された画像を表示する。ＣＴデータ表示部１２４に表示されたＣＴ画像に基づき、ユーザが第一目的物である腫瘍を採取する際に、腫瘍を採取する鉗子を進める第二目的物としての気管支のルートが決定され、最後に第一目的物である腫瘍にアプローチする第二目的物である気管支を決定する。

撮影角演算部１２６において、前記で決定された第一目的物である腫瘍と、第二目的物のである気管支との位置から、トモシンセシス画像で腫瘍と気管支の深さ方向（Ｙ方向）の位置関係を認識するために必要な撮影角を算出する。この際、予め取得したＣＴ画像をＸ線検査装置が配置されている実空間上に配置する必要がある。CT画像上で角度算出した値を基に、実空間におけるトモシンセシス画像での撮影角度を算出する必要があるためである。

上記の配置の方法として、例えばＸ線検査装置で取得したＸ線透視画像上での特徴部位と、ＣＴ画像上での特徴部位と、を比較照合することにより行う方法や、被検体にマーカーを付加してＣＴ画像取得時にこれを含むように撮影し、Ｘ線透視画像取得時には、ＣＴ画像取得時に付加したマーカーと同一位置にマーカーを被検体に付加し、透視画像で得たマーカーとＣＴ画像上でのマーカーと、を比較照合することにより行う方法がある。演算された撮影角は撮影角記憶部１２８に記憶され、検査を実施時にＸ線診断装置の制御部１１８に自動的に入力され、自動、もしくは手動により撮影が実施される。

しぼり幅演算部１５４は、演算された各撮影角度におけるしぼり装置１０４のしぼり幅を演算する。算出された各撮影角度におけるしぼり幅は、しぼり幅記憶部１５６に記憶され、Ｘ線検査を実施する時にＸ線診断装置の制御部１１８に入力され、しぼり装置１０４のしぼり幅を自動で制御することで、本実施例のＸ線診断装置は更なる低被ばくでの検査を実現することができる。

演算された撮影角に従って撮影された複数角度のＸ線信号は、Ｘ線検出部１１０から出力され、トモシンセシス画像構成部１３２に入力される。トモシンセシス画像構成部１３２は、入力されたデータを用いて、撮影角記憶部１２８に記憶された角度情報に従って、トモシンセシス画像を構築し、トモシンセシス画像記憶部１３２に記憶する。トモシンセシス画像記憶部１３２に保存されたＸ線画像は表示部１１６に表示する。

以上、本実施例のＸ線診断装置の全体構成を説明したが、以上の構成中、Ｘ線源１０２、しぼり装置１０４、天板１０６、高電圧発生部１０８、Ｘ線検出器１１０を除く構成ブロックは、少なくとも一台の中央処理部（ＣＰＵ）、記憶部、キーボード等の入力部、ディスプレイ等を備えたコンピュータで構成することが可能である。すなわち、画像記憶部１１４、ＣＴデータ記憶部１２２、撮影角記憶部１２８、しぼり幅記憶部１５６、トモシンセシス画像記憶部１３４はコンピュータの記憶部で、操作部１２０、操作部１３０はその入力部で、表示部１１６、ＣＴデータ表示部１２４はそのディスプレイで、その他の制御部１１８、画像処理部１１２、撮影角演算部１２６、しぼり幅演算部１５４、トモシンセシス画像構成部１３２などの機能ブロックはそのＣＰＵで実行されるプログラムで構成することができる。

図２を用いて、本実施例のＸ線診断装置のＣＴデータ表示部１２４上で撮影角θ１を求める手法について説明をする。ＣＴデータ表示部１２４上に、図２に示すSagittal断面像、又はAxial断面像を表示し、第一目的物である腫瘍１３８と、腫瘍の細胞を採取するためガイドシースや鉗子を挿入する第二目的物である気管支１３６の位置を決定する。腫瘍１３８と気管支１３６の位置関係より、トモシンセシス画像で腫瘍１３８と気管支１３６の深さ方向（Ｙ方向）の位置関係を認識するために必要な撮影角１４０が決定され、撮影角記憶部１２８に撮影角１４０の数値が記憶される。この撮影角１４０は、検査を実施時にＸ線診断装置の制御部１１８に自動的に入力され、自動、もしくは手動によりトモシンセシス撮影が実施される。

撮影角１４０に従って撮影された複数角度のＸ線信号は、Ｘ線検出部１１０から出力され、トモシンセシス画像構成部１３２に入力される。入力されたデータは、撮影角記憶部１２８に記憶された角度情報に従って、トモシンセシス画像を構築し、トモシンセシス画像記憶部１３２に記憶されると共に、表示部１１６に表示される。

図３を用いて、本実施例のＸ線診断装置の動作処理について説明する。同図に見るように、ＣＴデータ表示部１２４上にSagittal断面像、又はAxial断面像を表示し、腫瘍１３８と腫瘍の細胞を採取するため気管支１３６の位置を決定する（Ｓ３０１）。気管支１３６と腫瘍１３８の中心間の距離をd、気管支１３６の半径をr1、腫瘍１３８の半径をr2とする。腫瘍１３８と気管支１３６の共通内接線aを引き、下式で中心角θを求める（Ｓ３０２）。
cosθ = 1 - 2 * ((r1 + r2) / d )^2 ‐‐- （式１）
続いて、トモシンセシス像上で気管支１３６と腫瘍１３８のＹ方向の位置関係を認識するための撮影角θ1を下式で求める（Ｓ３０２）。
θ1 = ( 180 - θ ) ‐‐- （式２）
本実施例のＸ線診断装置によれば、腫瘍等の第一目的物を視認できる上に、腫瘍と鉗子の深さ方向の位置関係を低被ばくで把握することが可能となる。それにより、事前に予定した場所から第一目的物の腫瘍の細胞を採取することができるため、悪性腫瘍から正確に悪性細胞を採取する感度が向上する。また、予定通りに細胞を採取できないことによる、細胞の取り直しの頻度が低下することにより、検査時間が短縮し、被検者の精神的、肉体的な苦痛を低減することができる。

実施例２は、Ｘ線画像とトモシンセシス像を表示部１１６に並べて表示可能なＸ線診断装置、並びにＸ線診断装置の作動方法の実施例である。本実施例のＸ線診断装置を説明するが、装置構成は図１に示した実施例１の装置構成と同じであるので、ここでは、図４、図５を使って実施例１との差異を中心に説明する。

本実施例では、実施例１で決定した撮影角θ１の情報に従って、Ｘ線撮影してデータを得、得られたデータに基づくＸ線画像を表示部１１６に表示する。好適には、図４に示すように、透視像とトモシンセシス像を並べて表示する。すなわち、透視機能を備えたＸ線診断装置において、透視像４０１を表示部１１６の左側に表示し、この透視像を見ながら、細胞を採取する鉗子１４２を予定していた腫瘍近傍の気管支まで進んだ後、実施例１で決定した撮影角θ１に従って複数角度のデータを撮影し、トモシンセシス像４０２を作成して表示部１１６に表示する。

図５を使って実施例２のＸ線診断装置の動作処理について説明する。生検検査時、透視画像を見ながら鉗子を腫瘍の近傍の気管支まで入れる（Ｓ５０１）。制御部１１８に入力された撮影角θ1に従って、自動、もしくは手動で角度データを撮影し、トモシンセシス画像を構築する（Ｓ５０２）。透視像４０１とトモシンセシス画像４０２を同時に表示し（Ｓ５０３）、ユーザが目的の気管支に到達していることを確認した後、腫瘍の細胞を採取する（Ｓ５０４）。ＣＴ画像とＸ線画像の空間位置を一致させる手段は、例えば、ＣＴ画像を特定の方向から見た２Ｄ像に変換し、２Ｄ画像同士で位置の整合を取る手法や、位置センサーを使用した手法などが考えられる。

本実施例のＸ線診断装置によれば、表示部に透視像とトモシンセシス像を並べて表示可能であるため、実施例１の効果に加え、ユーザによる腫瘍の細胞の採取を確実なものとすることができる。

実施例３は、撮影角演算部１２８は、腫瘍近辺の気管支毎の撮影角を演算し、制御部１１８は、予め決定した優先順位に従って当該撮影角で撮影するよう制御するＸ線診断装置の実施例である。また、腫瘍の近辺の気管支毎の撮影角を演算し、予め決定した優先順位に従って対応する撮影角で撮影するよう制御するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。更に、Ｘ線診断装置のトモシンセシス画像部１２１が、腫瘍からの距離が近い気管支から遠い気管支の順などで優先優位を決定するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。本実施例のＸ線診断装置の装置構成は図１に示した実施例１の装置構成と同じであるので、ここでは、図６Ａ、図６Ｂ、図７を使って実施例１との差異を中心に実施例３のＸ線診断装置について説明する。

本実施例が実施例１と異なる点は、腫瘍と近傍の複数の気管支との撮影角θ(i)を求めることである。気管支は複雑に枝分かれをしているため、第一目的物である末梢腫瘍の周辺には複数の気管支が存在する。そのため、透視像を見ながら鉗子を腫瘍近傍まで移動するが、実施例１によってトモシンセシス像を構築時、予定していた第二目的物である気管支から外れていた場合に、鉗子と腫瘍が視認できず、再撮影の可能性がある。

そこで、本実施例においては、図６Ａに示すように、生検検査時に鉗子が到達する可能性のある腫瘍近傍の複数の気管支各々と腫瘍との撮影角θ(i)を求め、優先順位をつけて撮影角θ(i)を記憶しておくことにより、検査時に予定の気管支から外れた場合でも、予め設定した優先順位を参考にして、腫瘍１３８と鉗子１４２の位置関係を認識できるようになる。

図６Ｂを用いて、本実施例における優先順位の決定方法の一例を説明する。この優先順位は、Ｘ線診断装置が自動決定することができるが、ユーザが操作部１３０を用いて手動で設定することも可能である。すなわち、撮影されたＣＴ画像において、腫瘍１３８からの距離が近い気管支１３９から遠い気管支１４０の順に、もしくは優先順位が一番高い気管支に近い気管支から遠い気管支の順に、または太い気管支に近い気管支の順に、腫瘍１３８へ到達しやすい順に等の判断基準に基づき、トモシンセシス画像部１２１の撮影角演算部１２６が自動的に優先順位(1)、(2)、(3)、(4)‐-‐を決定するプログラムを構成することで実現できる。もちろん、ユーザがＣＴデータ表示部１２４５に表示されたＣＴ画像を使って決定することも可能である。

予定と異なる気管支に鉗子１４２が入っていた場合、撮影実施時に鉗子１４２と腫瘍１３８が同時に画面上に表示されない。その場合であっても、本実施例のＸ線診断装置で設定した優先順位に従って、次の優先順位の撮影角に従って自動、もしくは手動で撮影を行うことにより、短時間で、腫瘍１３８と鉗子１４２の位置関係を認識し腫瘍の細胞を採取することが可能となる。

図７を用いて、本実施例のX線診断装置の動作処理を説明する。事前ＣＴ画像のSagittal断面、又はAxial断面において、腫瘍と近傍のすべての気管支の位置を特定する（Ｓ７０１）。腫瘍とすべての気管支の共通内接線a(i)を引き、それぞれの中心角θ(i)を下式で算出する（Ｓ７０２）。
cosθ(i) = 1 - 2 * ((r1(i) + r2) / d(i) )^2 ‐‐- （式３）
次に、トモシンセシス像で腫瘍と気管支の深さ方向（Ｙ方向）の位置関係を認識するために必要な角θ1(i)を下式で算出する（Ｓ７０３）。
θ1(i) = ( 180 - θ(i) ) ‐‐- （式４）
そして、撮影角演算部１２６は、腫瘍周辺のすべての気管支の撮影角θ1(i)を算出し、上述した優先順位をつけて撮影角記憶部１２８に記憶し（Ｓ７０４）、目的の気管支に到達できていなかった場合に、記憶した優先順位に従って撮影を実施する（Ｓ７０５）。

本実施例のＸ線診断装置によれば、第一目的物の腫瘍の細胞をより確実に採取することができる。

実施例４は、撮影角演算部１２６は、腫瘍の近辺の気管支毎の撮影角を演算し、制御部１１８は、全ての当該撮影角を含む撮影角で撮影するよう制御する構成の実施例である。また、腫瘍の近辺の気管支毎の撮影角を演算し、全ての撮影角を含む撮影角で撮影するよう制御するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。本実施例のＸ線診断装置の装置構成は図１に示した実施例１の装置構成と同じであるので、ここでは、図８、図９を使って実施例１、実施例３との差異を中心に説明する。

本実施例が実施例１及び実施例２と異なる点は、腫瘍と近傍の複数の気管支との撮影角θ(f)を求めることである。図６Ｂに模式的に示したように、気管支は複雑に枝分かれをしているため、末梢腫瘍の周辺には複数の気管支が存在する。透視像を見ながら鉗子を腫瘍近傍まで移動するが、実施例１によってトモシンセシス像を構築時、予定していた気管支から外れていた場合に、鉗子と腫瘍が視認できず、再撮影の可能性がある。そこで、本実施例においては、図８に示したように、生検検査時に鉗子が到達する可能性のある腫瘍近傍の複数の気管支全てとの間の撮影角θ(f)を求めることにより、検査時に予定の気管支から外れた場合でも、腫瘍と気管支の位置関係を認識できるようになる。

図９を用いて本実施例の動作処理を説明する。事前ＣＴ画像のSagittal断面、又はAxial断面において、腫瘍と近傍のすべての気管支の位置を特定する（Ｓ９０１）。腫瘍とすべての気管支の共通内接線a(i)を引き、それぞれの中心角θ(i)を下式で算出する（Ｓ９０２）。
cosθ(i) = 1 - 2 * ((r1(i) + r2) / d(i) )^2 ‐‐- （式５）
トモシンセシス像で腫瘍と気管支の深さ方向（Ｙ方向）の位置関係を認識するために必要な角θ1(i)を下式で算出する（Ｓ９０３）。
θ1(i) = ( 180 - θ(i) ) ‐‐- （式６）
最後に、腫瘍周辺のすべての気管支の撮影角θ1(i)とすべての気管支の撮影角の合計θ(f)を記憶する（Ｓ９０４）。
θ(f) = Σ θ(i) ‐‐- （式７）
以上説明したように、本実施例によれば、予め生検検査時に鉗子が到達する可能性のある腫瘍近傍の複数の気管支全てとの間の撮影角を求めておくことにより、検査時に予定の気管支から外れた場合でも、腫瘍と気管支の位置関係を短時間に認識できる。

実施例５は、撮影角演算部１２６は、Ｘ線高吸収組織が最も入り込まない角度で撮影角を決定する構成を備え、Ｘ線高吸収組織によるトモシンセシス像の画像劣化を抑制するＸ線診断装置の実施例である。また、Ｘ線高吸収組織が最も入り込まない角度で撮影角を決定するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。本実施例のＸ線診断装置の装置構成は図１に示した実施例１の装置構成と同じであるので、ここでは、図１０、図１１を使って実施例１との差異を中心に説明する。

図１０に示すように、腫瘍１３８と鉗子１４２の撮影ライン上にＸ線高吸収組織１４４、例えば肋骨、心臓、椎体が存在する場合、撮影後に構築するトモシンセシス像の画像が劣化する要因となる。そこで、本実施例においては、ＣＴデータ表示部上１２４に表示した３次元像において、Ｘ線高吸収組織１４４が撮影ライン上にもっとも入り込まない撮影角θzを決定することにより、画像劣化を抑制する。

図１１を用いて、本実施例のＸ線診断装置の動作処理を説明する。ＣＴデータ表示部１２４に表示した３次元像において、腫瘍１３８とその近傍の気管支１３６、Ｘ線高吸収組織１４４、例えば肋骨、椎体、心臓の位置を特定する（Ｓ１１０１）。特定したこれらの位置関係に基づき、第一目的物である腫瘍と第二目的物である気管支の撮影ライン上に、Ｘ線高吸収組織１４４が最も入り込まない撮影角θzを決定し（Ｓ１１０２）、撮影角記憶部１２８に記憶する。検査時は、事前に求めた撮影角θzを自動、もしくは手動で装置に反映し、撮影を実施する（Ｓ１１０３）。

本実施例によれば、骨や心臓などのＸ線の吸収の高いＸ線高吸収組織の位置の情報を追加することにより、Ｘ線の吸収が高い組織を避けて撮影を実施するため、画像劣化を抑制することができる。

実施例６は、ＣＴデータに基づくＣＴ画像と、Ｘ線を発生するＸ線管球の回転系の情報に基づき、撮影角各々におけるＸ線しぼり幅を算出するしぼり幅演算部を更に備え、制御部は、撮影角で撮影する時に、Ｘ線しぼり幅に基づきＸ線をしぼるよう制御する構成のＸ線診断装置の実施例である。また、ＣＴ画像と、Ｘ線を発生するＸ線管球の回転系の情報に基づき、撮影角各々におけるＸ線しぼり幅を算出し、撮影角で撮影する時に、Ｘ線しぼり幅に基づきＸ線をしぼるよう制御するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。本実施例のＸ線診断装置の装置構成は図１に示した実施例１の装置構成と同じであるので、ここでは、図１２、図１３を使って他の実施例との差異を中心に説明する。

以上で説明した各実施例の構成において、腫瘍と鉗子の相互位置関係を把握することを目的とした場合、周辺組織の画像が全て見えることは必須ではない。そこで、本実施例においては、図１に示したＸ線源１０２に取り付けられたしぼり装置１０４を用いて、周辺組織の画像を撮影することなく被ばく線量を低減する。

図１２に示すように、Ｘ線透視撮影装置におけるＸ線管球部１５０の回転軌道１４８はＸ線管球の回転中心１４６を中心にして円軌道となっているので、ＣＴデータ表示部１２４に表示した３次元像において、Ｘ線管の回転中心１４６をＣＴ画像上に設定することにより、回転軌道１４８をＣＴ画像上で把握することができる。

そこで、撮影開始角度（Ａ）時のＸ線管と目的気管支までの垂直方向の距離をh1、腫瘍までの垂直方向の距離をh2とした場合、h1、h2におけるＸ線の広がりを求めることにより、鉗子と腫瘍を含む断面の擬似透視像１５２を求める。図１のトモシンセシス画像部１２１のしぼり幅演算部１５４で、擬似透視像１５２における、撮影開始角度（Ａ）時の左右のＸ線しぼりの幅を決定する。そして、撮影角度（Ｂ）を経由して、撮影終了角度（Ｃ）までのすべての角度におけるしぼり幅を算出し、しぼり幅記憶部１５６に記憶する。撮影時にＸ線管の回転中心１４６とＣＴ像の位置を合せる手段は、例えば、ＣＴ画像を特定の方向から見た２Ｄ像に変換し、２Ｄ画像同士で位置の整合を取る手法や、位置センサーを使用した手法、Ｘ線管球部１５０に取り付けたレーザー光等と用いる手法が考えられる。

次に、図１３を用いて、実施例６のＸ線診断装置の動作処理について説明する。撮影開始角度（Ａ）時のＸ線管と目的気管支までの垂直方向の距離をh1、腫瘍までの垂直方向の距離をh2とし、h1、h2におけるＸ線の広がりを求めることにより、目的鉗子と腫瘍を含む断面の擬似透視像１５２を求める（Ｓ１３０２）。しぼり幅演算部１５４にて、擬似透視像１５２上で腫瘍１３８と鉗子１４２が表示されている範囲以外をしぼり幅とすることにより、左右のしぼり幅を決定する（Ｓ１３０３−Ｓ１３０５）。撮影終了角度を(C)までのすべての角度における左右のしぼり幅を算出し、しぼり幅記憶部１５６に記憶する（Ｓ１３０５）。

図示は省略するが、同様の検討を直行する断面に対して実施することにより、上下のしぼり幅を決定する（Ｓ１３０６）ことも可能となる。検査時は、しぼり幅記憶部１５６に記憶された値に応じて、各角度におけるしぼり幅を変更することにより、腫瘍１３８と鉗子１４２の相互位置関係をより低被ばく量で視認することが可能となる（Ｓ１３０７）。

すなわち、本実施例のＸ線診断装置によれば、腫瘍と鉗子の相互位置関係をより低被ばく量で視認することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。更に、上述した各構成、機能、制御部等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。

以上詳述した本発明によれば、すりガラス状陰影を呈す第一目的物を視認できる上に、第一目的物と第二目的物の位置関係を低被ばくで把握することが可能となる。それにより、事前に予定した場所から第一目的物を採取することができるため、例えば悪性腫瘍から正確に悪性細胞を採取する感度が向上する。また、予定通りに細胞を採取できないことによる、細胞の取り直しの頻度が低下することにより、検査時間が短縮し、被検者の精神的、肉体的な苦痛を低減することができる。

本発明によれば、肺がん検診で早期に発見された病変が、肺がんかどうかを確定するための生検手技を低被ばく下で高感度に検査を実施する手段を提供することができ、これまで、微小病変に対しては、病変が透視画像下で視認できるまで成長するまで経過を観察していた施設に対して、より早期の段階で悪性かどうかを判定できる手段を提供することが可能となる。

１００ 被検体
１０２ Ｘ線源
１０４ しぼり装置
１０６ 天板
１０８ 高電圧発生部
１１０ Ｘ線検出器
１１２ 画像処理部
１１４ 画像記憶部
１１６ 表示部
１１８ 制御部
１２０ 操作部
１２１ トモシンセシス画像部
１２２ ＣＴデータ記憶部
１２４ ＣＴデータ表示部
１２６ 撮影角演算部
１２８ 撮影角記憶部
１３０ 操作部
１３２ トモシンセシス画像構成部
１３４ トモシンセシス画像記憶部
１３６、１３９、１４１ 気管支
１３８ 腫瘍
１４０ 撮影角
１４２ 鉗子
１４４ Ｘ線高吸収組織（肋骨、椎体、心臓）
１４６ Ｘ線管球の回転中心
１４８ Ｘ線管球の回転軌道
１５０ Ｘ線管球
１５２ 擬似透視像
１５４ しぼり幅演算部
１５６ しぼり幅記憶部
４０１ 透視像
４０２ トモシンセシス像

本発明は、Ｘ線を利用して被検体内の撮像対象についてトモシンセシス画像を構築、表示するＸ線診断装置、及びその作動方法に関する。

Ｘ線診断装置は、被検体にＸ線を照射し、透過Ｘ線をＸ線検出器で検出することで被検体のＸ線信号を得る。そして、画像処理部でＸ線信号を処理することにより、表示部にＸ線画像又は透視画像を表示する。

このようなＸ線診断装置においては、ＣＴ（Computed Tomography）画像上ですりガラス状陰影（Ground Glass Opacity）を呈す、内部の細胞密度が小さい腫瘍の場合、透視画像では腫瘍を視認することができないケースがある。そのため、肺の末梢腫瘍の細胞を採取する気管支内視鏡を使った生検検査において、腫瘍と細胞を採取するために使用する鉗子等の器具の位置関係を把握することができない。

そこで、近年、腫瘍と鉗子の位置関係を把握するために、360°のデータを撮影し、３次元画像を構築するコーンビームＣＴ技術や、事前に撮影したＣＴデータから構築した３Ｄデータを透視像に合成し、内視鏡の現在位置の情報を提供することにより、検査手技をサポートする技術や、装置に設置した穿刺針の位置を考慮して撮影回転角を設定する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特表２０１３−５２９５３３号公報

しかしながら、従来技術においては、腫瘍を視認することは可能だが、対象としている腫瘍の位置に最適な撮影角度の検討がされておらず、対象腫瘍以外も含む360°のデータを撮影しているため、被ばく線量が多くなっていた。また、事前に撮影した3次元管腔像を透視変換して、特定の方向、例えば気管支内視鏡から見た2次元管腔像として透視画像と重ね合わせて表示をしているが、初期位置を合せる際に、気管支の位置の認識に誤りがあった場合、正確に腫瘍にたどり着くことができない恐れがあった。更に、特許文献１の場合、対象が乳がんであるため穿刺針の位置等がほぼ固定された構成が開示されており、腫瘍近傍の気管支の位置を正確に認識して鉗子を挿入する場合等において、被ばく線量の低減を図ることは困難であった。

本発明の目的は、上記の課題を解決し、ＣＴ画像から第一目的物と近傍の第二目的物の位置を認識することにより被ばく線量を低減し、感度を向上して採取を行うＸ線診断装置、及びその作動方法を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明においては、被検体にＸ線を照射して被検体の透過Ｘ線を検出して得たＸ線信号をＸ線画像とする画像処理部と、予め取得したＣＴ画像を用いて、トモシンセシス画像で第一目的物と第二目的物の位置関係を認識するために必要な撮影角を演算する撮影角演算部と、撮影角で撮影を行うよう制御する制御部と、撮影角で撮影したＸ線信号に基づき、トモシンセシス画像を構築するトモシンセシス画像構成部と、トモシンセシス画像を表示する表示部と、を備える構成のＸ線診断装置を提供する。

また、上記の目的を達成するため、本発明においては、Ｘ線診断装置の作動方法であって、Ｘ線診断装置は、被検体にＸ線を照射して被検体の透過Ｘ線を検出して得たＸ線信号をＸ線画像し、予め取得したＣＴ画像を用いて、トモシンセシス画像で第一目的物と第二目的物の位置関係を認識するために必要な撮影角を演算し、撮影角で撮影したＸ線信号に基づき、トモシンセシス画像を構築し、得られたトモシンセシス画像を表示部に表示するＸ線診断装置の作動方法を提供する。

本発明によれば、第一目的物を視認できる上に、第一目的物と第二目的物の位置関係を低被ばくで把握し、事前に予定した場所から第一目的物を正確に採取することができる。

実施例１に係るＸ線診断装置の全体構成を説明するための図である。 実施例１に係る、気管支と腫瘍の位置から撮影角を算出する手法を説明するための図である。 実施例１に係る、気管支と腫瘍の位置から撮影角を算出する手順を示した図である。 実施例２に係る、撮影角θ1の角度データを撮影し、トモシンセシス画像を表示することを示した図である。 実施例２に係る、撮影角θ1の角度データを撮影し、トモシンセシス画像を表示する手順を示した図である。 実施例３に係る、腫瘍近傍のすべての気管支の撮影角θ1(i)を算出し、優先順に記憶することを示した図である。 実施例３に係る、優先順の決定方法の一例を説明するための図である。 実施例３に係る、腫瘍近傍のすべての気管支の撮影角θ1(i)を算出し、優先順に記憶する手順を示した図である。 実施例４に係る、腫瘍近傍のすべての気管支を含む撮影角θ(f)を算出する手法を示した図である。 実施例４に係る、腫瘍近傍のすべての気管支を含む撮影角θ(f)を算出する手順を示した図である。 実施例５に係る、Ｘ線の吸収の高い組織を避けるための撮影角θzを算出する手法を示した図である。 実施例５に係る、撮影角θzを算出する手順を示した図である。 実施例６に係る、撮影角度ごとのしぼり幅を事前に決定する手法を示した図である。 実施例６に係る、撮影角度ごとのしぼり幅を算出する手順を示した図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を用いて説明する。なお、以下の実施例において、トモシンセシス画像中の第一目的物、第二目的物として、それぞれ腫瘍、気管支を例示して説明するが、それらに限定されるものではない。

実施例１は、被検体にＸ線を照射して被検体の透過Ｘ線を検出して得たＸ線信号をＸ線画像とする画像処理部１１２と、ＣＴ画像を使って、トモシンセシス画像で第一目的物と第二目的物の位置関係を認識するために必要な撮影角を演算する撮影角演算部１２６と、当該撮影角で撮影を行うよう制御する制御部１１８と、当該撮影角で撮影したＸ線信号に基づき、トモシンセシス画像を構築するトモシンセシス画像構成部１３２と、トモシンセシス画像を表示する表示部１１６とを備えるＸ線診断装置の実施例である。また、Ｘ線診断装置の作動方法であって、Ｘ線診断装置は、被検体にＸ線を照射して被検体の透過Ｘ線を検出して得たＸ線信号をＸ線画像し、予め取得したＣＴ画像を用いて、トモシンセシス画像で第一目的物と第二目的物の位置関係を認識するために必要な撮影角を演算し、撮影角で撮影したＸ線信号に基づき、トモシンセシス画像を構築し、得られたトモシンセシス画像を表示部に表示するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。

図１は実施例１のＸ線診断装置の一構成例の全体を示す図である。Ｘ線診断装置は、被検体１００を載せる天板１０６と、被検体１００にＸ線を照射するＸ線源１０２と、被検体１００に対するＸ線照射領域を設定するしぼり装置１０４と、Ｘ線源１０２に電力供給を行なう高電圧発生部１０８と、Ｘ線源１０２に対向する位置に配置され、被検体１００を透過したＸ線を検出するＸ線検出器１１０と、Ｘ線検出器１１０から出力されたＸ線信号に対して画像処理を行なう画像処理部１１２と、画像処理部１１２から出力されたＸ線画像（透視画像を含む、以下同じ）を記憶する画像記憶部１１４と、Ｘ線画像を表示する表示部１１６と、上記の各構成要素を制御する制御部１１８と、制御部１１８に対して指令を行なう操作部１２０とを備えている。

Ｘ線源１０２は、高電圧発生器１０８から電力供給を受けてＸ線を発生させるＸ線管球を有する。また、Ｘ線源１０２には、特定のエネルギーのＸ線を選択的に透過させるＸ線フィルタなどを有していてもよい。

しぼり装置１０４は、Ｘ線源１０２から発生したＸ線を遮蔽するＸ線遮蔽用鉛板を複数有し、複数のＸ線遮蔽用鉛板をそれぞれ移動することにより、被検体１００に対するＸ線照射領域を決定する。上述の通り、しぼり装置１０４も制御部１１８によって制御される。

Ｘ線検出器１１０は、例えば、Ｘ線を検出する複数の検出素子が二次元アレイ状に配置されて構成されており、Ｘ線源１０２から照射され、被検体１００を透過したＸ線の入射量に応じたＸ線信号を検出して出力する機器である。

画像処理部１１２は、Ｘ線検出部１１０から出力されたＸ線信号を画像処理し、画像処理されたＸ線画像を出力する。画像処理は、ガンマ変換、階調変換処理、画像の拡大・縮小等である。画像記憶部１１４は、画像処理部１１２から出力されたＸ線画像を記憶する。表示部１１６は、画像処理部１１２から出力されたＸ線画像、又は画像記憶部１１４に記憶されたＸ線画像を表示する。

本実施例のＸ線診断装置においては、以上説明した基本構成部に加え、点線で囲まれたトモシンセシス画像部１２１を更に備えている。このトモシンセシス画像部１２１の構成について説明する。

ＣＴデータ記憶部１２２は、事前に撮影したＣＴデータを記憶している。ＣＴデータ表示部１２４は、ＣＴデータ記憶部１２２からユーザ操作により呼び出された画像を表示する。ＣＴデータ表示部１２４に表示されたＣＴ画像に基づき、ユーザが第一目的物である腫瘍を採取する際に、腫瘍を採取する鉗子を進める第二目的物としての気管支のルートが決定され、最後に第一目的物である腫瘍にアプローチする第二目的物である気管支を決定する。

撮影角演算部１２６において、前記で決定された第一目的物である腫瘍と、第二目的物のである気管支との位置から、トモシンセシス画像で腫瘍と気管支の深さ方向（Ｙ方向）の位置関係を認識するために必要な撮影角を算出する。この際、予め取得したＣＴ画像をＸ線検査装置が配置されている実空間上に配置する必要がある。ＣＴ画像上で角度算出した値を基に、実空間におけるトモシンセシス画像での撮影角度を算出する必要があるためである。

上記の配置の方法として、例えばＸ線検査装置で取得したＸ線透視画像上での特徴部位と、ＣＴ画像上での特徴部位と、を比較照合することにより行う方法や、被検体にマーカーを付加してＣＴ画像取得時にこれを含むように撮影し、Ｘ線透視画像取得時には、ＣＴ画像取得時に付加したマーカーと同一位置にマーカーを被検体に付加し、透視画像で得たマーカーとＣＴ画像上でのマーカーと、を比較照合することにより行う方法がある。演算された撮影角は撮影角記憶部１２８に記憶され、検査を実施時にＸ線診断装置の制御部１１８に自動的に入力され、自動、もしくは手動により撮影が実施される。

しぼり幅演算部１５４は、演算された各撮影角度におけるしぼり装置１０４のしぼり幅を演算する。算出された各撮影角度におけるしぼり幅は、しぼり幅記憶部１５６に記憶され、Ｘ線検査を実施する時にＸ線診断装置の制御部１１８に入力され、しぼり装置１０４のしぼり幅を自動で制御することで、本実施例のＸ線診断装置は更なる低被ばくでの検査を実現することができる。

演算された撮影角に従って撮影された複数角度のＸ線信号は、Ｘ線検出部１１０から出力され、トモシンセシス画像構成部１３２に入力される。トモシンセシス画像構成部１３４は、入力されたデータを用いて、撮影角記憶部１２８に記憶された角度情報に従って、トモシンセシス画像を構築し、トモシンセシス画像記憶部１３４に記憶する。トモシンセシス画像記憶部１３２に保存されたＸ線画像は表示部１１６に表示する。

以上、本実施例のＸ線診断装置の全体構成を説明したが、以上の構成中、Ｘ線源１０２、しぼり装置１０４、天板１０６、高電圧発生部１０８、Ｘ線検出器１１０を除く構成ブロックは、少なくとも一台の中央処理部（ＣＰＵ）、記憶部、キーボード等の入力部、ディスプレイ等を備えたコンピュータで構成することが可能である。すなわち、画像記憶部１１４、ＣＴデータ記憶部１２２、撮影角記憶部１２８、しぼり幅記憶部１５６、トモシンセシス画像記憶部１３４はコンピュータの記憶部で、操作部１２０、操作部１３０はその入力部で、表示部１１６、ＣＴデータ表示部１２４はそのディスプレイで、その他の制御部１１８、画像処理部１１２、撮影角演算部１２６、しぼり幅演算部１５４、トモシンセシス画像構成部１３２などの機能ブロックはそのＣＰＵで実行されるプログラムで構成することができる。

図２を用いて、本実施例のＸ線診断装置のＣＴデータ表示部１２４上で撮影角θ１を求める手法について説明をする。ＣＴデータ表示部１２４上に、図２に示すSagittal断面像、又はAxial断面像を表示し、第一目的物である腫瘍１３８と、腫瘍の細胞を採取するためガイドシースや鉗子を挿入する第二目的物である気管支１３６の位置を決定する。腫瘍１３８と気管支１３６の位置関係より、トモシンセシス画像で腫瘍１３８と気管支１３６の深さ方向（Ｙ方向）の位置関係を認識するために必要な撮影角１４０が決定され、撮影角記憶部１２８に撮影角１４０の数値が記憶される。この撮影角１４０は、検査を実施時にＸ線診断装置の制御部１１８に自動的に入力され、自動、もしくは手動によりトモシンセシス撮影が実施される。

撮影角１４０に従って撮影された複数角度のＸ線信号は、Ｘ線検出部１１０から出力され、トモシンセシス画像構成部１３２に入力される。入力されたデータは、撮影角記憶部１２８に記憶された角度情報に従って、トモシンセシス画像を構築し、トモシンセシス画像記憶部１３４に記憶されると共に、表示部１１６に表示される。

図３を用いて、本実施例のＸ線診断装置の動作処理について説明する。同図に見るように、ＣＴデータ表示部１２４上にSagittal断面像、又はAxial断面像を表示し、腫瘍１３８と腫瘍の細胞を採取するため気管支１３６の位置を決定する（Ｓ３０１）。気管支１３６と腫瘍１３８の中心間の距離をd、気管支１３６の半径をr1、腫瘍１３８の半径をr2とする。腫瘍１３８と気管支１３６の共通内接線aを引き、下式で中心角θを求める（Ｓ３０２）。
cosθ = 1 - 2 * ((r1 + r2) / d )^2 ‐‐- （式１）
続いて、トモシンセシス画像上で気管支１３６と腫瘍１３８のＹ方向の位置関係を認識するための撮影角θ1を下式で求める（Ｓ３０２）。
θ1 = ( 180 - θ ) ‐‐- （式２）
本実施例のＸ線診断装置によれば、腫瘍等の第一目的物を視認できる上に、腫瘍と鉗子の深さ方向の位置関係を低被ばくで把握することが可能となる。それにより、事前に予定した場所から第一目的物の腫瘍の細胞を採取することができるため、悪性腫瘍から正確に悪性細胞を採取する感度が向上する。また、予定通りに細胞を採取できないことによる、細胞の取り直しの頻度が低下することにより、検査時間が短縮し、被検体の精神的、肉体的な苦痛を低減することができる。

実施例２は、Ｘ線画像とトモシンセシス画像を表示部１１６に並べて表示可能なＸ線診断装置、並びにＸ線診断装置の作動方法の実施例である。本実施例のＸ線診断装置を説明するが、装置構成は図１に示した実施例１の装置構成と同じであるので、ここでは、図４、図５を使って実施例１との差異を中心に説明する。

本実施例では、実施例１で決定した撮影角θ１の情報に従って、Ｘ線撮影してデータを得、得られたデータに基づくＸ線画像を表示部１１６に表示する。好適には、図４に示すように、透視像４０１とトモシンセシス画像４０２を並べて表示する。すなわち、透視機能を備えたＸ線診断装置において、透視像４０１を表示部１１６の左側に表示し、この透視像を見ながら、細胞を採取する鉗子１４２を予定していた腫瘍近傍の気管支まで進んだ後、実施例１で決定した撮影角θ１に従って複数角度のデータを撮影し、トモシンセシス画像４０２を作成して表示部１１６に表示する。

図５を使って実施例２のＸ線診断装置の動作処理について説明する。生検検査時、透視画像を見ながら鉗子を腫瘍の近傍の気管支まで入れる（Ｓ５０１）。制御部１１８に入力された撮影角θ1に従って、自動、もしくは手動で角度データを撮影し、トモシンセシス画像を構築する（Ｓ５０２）。透視像４０１とトモシンセシス画像４０２を同時に表示し（Ｓ５０３）、ユーザが目的の気管支に到達していることを確認した後、腫瘍の細胞を採取する（Ｓ５０４）。ＣＴ画像とＸ線画像の空間位置を一致させる手段は、例えば、ＣＴ画像を特定の方向から見た２Ｄ像に変換し、２Ｄ画像同士で位置の整合を取る手法や、位置センサーを使用した手法などが考えられる。

本実施例のＸ線診断装置によれば、表示部に透視像とトモシンセシス画像を並べて表示可能であるため、実施例１の効果に加え、ユーザによる腫瘍の細胞の採取を確実なものとすることができる。

実施例３は、撮影角演算部１２６は、腫瘍近辺の気管支毎の撮影角を演算し、制御部１１８は、予め決定した優先順位に従って当該撮影角で撮影するよう制御するＸ線診断装置の実施例である。また、腫瘍の近辺の気管支毎の撮影角を演算し、予め決定した優先順位に従って対応する撮影角で撮影するよう制御するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。更に、Ｘ線診断装置のトモシンセシス画像部１２１が、腫瘍からの距離が近い気管支から遠い気管支の順などで優先優位を決定するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。本実施例のＸ線診断装置の装置構成は図１に示した実施例１の装置構成と同じであるので、ここでは、図６Ａ、図６Ｂ、図７を使って実施例１との差異を中心に実施例３のＸ線診断装置について説明する。

本実施例が実施例１と異なる点は、腫瘍と近傍の複数の気管支との撮影角θ1(i)を求めることである。気管支は複雑に枝分かれをしているため、第一目的物である末梢腫瘍の周辺には複数の気管支が存在する。そのため、透視像を見ながら鉗子を腫瘍近傍まで移動するが、実施例１によってトモシンセシス画像を構築時、予定していた第二目的物である気管支から外れていた場合に、鉗子と腫瘍が視認できず、再撮影の可能性がある。

そこで、本実施例においては、図６Ａに示すように、生検検査時に鉗子が到達する可能性のある腫瘍近傍の複数の気管支各々と腫瘍との撮影角θ1(i)を求め、優先順位をつけて撮影角θ1(i)を記憶しておくことにより、検査時に予定の気管支から外れた場合でも、予め設定した優先順位を参考にして、腫瘍１３８と鉗子１４２の位置関係を認識できるようになる。

図６Ｂを用いて、本実施例における優先順位の決定方法の一例を説明する。この優先順位は、Ｘ線診断装置が自動決定することができるが、ユーザが操作部１３０を用いて手動で設定することも可能である。すなわち、撮影されたＣＴ画像において、腫瘍１３８からの距離が近い気管支１３９から遠い気管支１４１の順に、もしくは優先順位が一番高い気管支に近い気管支から遠い気管支の順に、または太い気管支に近い気管支の順に、腫瘍１３８へ到達しやすい順に等の判断基準に基づき、トモシンセシス画像部１２１の撮影角演算部１２６が自動的に優先順位(1)、(2)、(3)、(4)‐-‐を決定するプログラムを構成することで実現できる。もちろん、ユーザがＣＴデータ表示部１２４に表示されたＣＴ画像を使って決定することも可能である。

予定と異なる気管支に鉗子１４２が入っていた場合、撮影実施時に鉗子１４２と腫瘍１３８が同時に画面上に表示されない。その場合であっても、本実施例のＸ線診断装置で設定した優先順位に従って、次の優先順位の撮影角に従って自動、もしくは手動で撮影を行うことにより、短時間で、腫瘍１３８と鉗子１４２の位置関係を認識し腫瘍の細胞を採取することが可能となる。

図７を用いて、本実施例のX線診断装置の動作処理を説明する。事前ＣＴ画像のSagittal断面、又はAxial断面において、腫瘍と近傍のすべての気管支の位置を特定する（Ｓ７０１）。腫瘍とすべての気管支の共通内接線a(i)を引き、それぞれの中心角θ(i)を下式で算出する（Ｓ７０２）。
cosθ(i) = 1 - 2 * ((r1(i) + r2) / d(i) )^2 ‐‐- （式３）
次に、トモシンセシス画像で腫瘍と気管支の深さ方向（Ｙ方向）の位置関係を認識するために必要な角θ1(i)を下式で算出する（Ｓ７０３）。
θ1(i) = ( 180 - θ(i) ) ‐‐- （式４）
そして、撮影角演算部１２６は、腫瘍周辺のすべての気管支の撮影角θ1(i)を算出し、上述した優先順位をつけて撮影角記憶部１２８に記憶し（Ｓ７０４）、目的の気管支に到達できていなかった場合に、記憶した優先順位に従って撮影を実施する（Ｓ７０５）。

本実施例のＸ線診断装置によれば、第一目的物の腫瘍の細胞をより確実に採取することができる。

実施例４は、撮影角演算部１２６は、腫瘍の近辺の気管支毎の撮影角を演算し、制御部１１８は、全ての当該撮影角を含む撮影角で撮影するよう制御する構成の実施例である。また、腫瘍の近辺の気管支毎の撮影角を演算し、全ての撮影角を含む撮影角で撮影するよう制御するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。本実施例のＸ線診断装置の装置構成は図１に示した実施例１の装置構成と同じであるので、ここでは、図８、図９を使って実施例１、実施例３との差異を中心に説明する。

本実施例が実施例１及び実施例３と異なる点は、腫瘍と近傍の複数の気管支との撮影角θ(f)を求めることである。図６Ｂに模式的に示したように、気管支は複雑に枝分かれをしているため、末梢腫瘍の周辺には複数の気管支が存在する。透視像を見ながら鉗子を腫瘍近傍まで移動するが、実施例１によってトモシンセシス画像を構築時、予定していた気管支から外れていた場合に、鉗子と腫瘍が視認できず、再撮影の可能性がある。そこで、本実施例においては、図８に示したように、生検検査時に鉗子が到達する可能性のある腫瘍近傍の複数の気管支全てとの間の撮影角θ(f)を求めることにより、検査時に予定の気管支から外れた場合でも、腫瘍と気管支の位置関係を認識できるようになる。

図９を用いて本実施例の動作処理を説明する。事前ＣＴ画像のSagittal断面、又はAxial断面において、腫瘍と近傍のすべての気管支の位置を特定する（Ｓ９０１）。腫瘍とすべての気管支の共通内接線a(i)を引き、それぞれの中心角θ(i)を下式で算出する（Ｓ９０２）。
cosθ(i) = 1 - 2 * ((r1(i) + r2) / d(i) )^2 ‐‐- （式５）
トモシンセシス画像で腫瘍と気管支の深さ方向（Ｙ方向）の位置関係を認識するために必要な角θ1(i)を下式で算出する（Ｓ９０３）。
θ1(i) = ( 180 - θ(i) ) ‐‐- （式６）
最後に、腫瘍周辺のすべての気管支の撮影角θ1(i)とすべての気管支の撮影角の合計θ(f)を記憶する（Ｓ９０４）。
θ(f) = Σ θ1(i) ‐‐- （式７）
以上説明したように、本実施例によれば、予め生検検査時に鉗子が到達する可能性のある腫瘍近傍の複数の気管支全てとの間の撮影角を求めておくことにより、検査時に予定の気管支から外れた場合でも、腫瘍と気管支の位置関係を短時間に認識できる。

実施例５は、撮影角演算部１２６は、Ｘ線高吸収組織が最も入り込まない角度で撮影角を決定する構成を備え、Ｘ線高吸収組織によるトモシンセシス画像の画像劣化を抑制するＸ線診断装置の実施例である。また、Ｘ線高吸収組織が最も入り込まない角度で撮影角を決定するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。本実施例のＸ線診断装置の装置構成は図１に示した実施例１の装置構成と同じであるので、ここでは、図１０、図１１を使って実施例１との差異を中心に説明する。

図１０に示すように、腫瘍１３８と鉗子１４２の撮影ライン上にＸ線高吸収組織１４４、例えば肋骨、心臓、椎体が存在する場合、撮影後に構築するトモシンセシス画像の画像が劣化する要因となる。そこで、本実施例においては、ＣＴデータ表示部１２４に表示した３次元像において、Ｘ線高吸収組織１４４が撮影ライン上にもっとも入り込まない撮影角θzを決定することにより、画像劣化を抑制する。

図１１を用いて、本実施例のＸ線診断装置の動作処理を説明する。ＣＴデータ表示部１２４に表示した３次元像において、腫瘍１３８とその近傍の気管支１３６、Ｘ線高吸収組織１４４、例えば肋骨、椎体、心臓の位置を特定する（Ｓ１１０１）。特定したこれらの位置関係に基づき、第一目的物である腫瘍と第二目的物である気管支の撮影ライン上に、Ｘ線高吸収組織１４４が最も入り込まない撮影角θzを決定し（Ｓ１１０２）、撮影角記憶部１２８に記憶する。検査時は、事前に求めた撮影角θzを自動、もしくは手動で装置に反映し、撮影を実施する（Ｓ１１０３）。

本実施例によれば、骨や心臓などのＸ線の吸収の高いＸ線高吸収組織の位置の情報を追加することにより、Ｘ線の吸収が高い組織を避けて撮影を実施するため、画像劣化を抑制することができる。

実施例６は、ＣＴデータに基づくＣＴ画像と、Ｘ線を発生するＸ線管球の回転系の情報に基づき、撮影角各々におけるＸ線しぼり幅を算出するしぼり幅演算部を更に備え、制御部は、撮影角で撮影する時に、Ｘ線しぼり幅に基づきＸ線をしぼるよう制御する構成のＸ線診断装置の実施例である。また、ＣＴ画像と、Ｘ線を発生するＸ線管球の回転系の情報に基づき、撮影角各々におけるＸ線しぼり幅を算出し、撮影角で撮影する時に、Ｘ線しぼり幅に基づきＸ線をしぼるよう制御するＸ線診断装置の作動方法の実施例である。本実施例のＸ線診断装置の装置構成は図１に示した実施例１の装置構成と同じであるので、ここでは、図１２、図１３を使って他の実施例との差異を中心に説明する。

以上で説明した各実施例の構成において、腫瘍と鉗子の相互位置関係を把握することを目的とした場合、周辺組織の画像が全て見えることは必須ではない。そこで、本実施例においては、図１に示したＸ線源１０２に取り付けられたしぼり装置１０４を用いて、周辺組織の画像を撮影することなく被ばく線量を低減する。

図１２に示すように、Ｘ線透視撮影装置におけるＸ線管球１５０の回転軌道１４８はＸ線管球の回転中心１４６を中心にして円軌道となっているので、ＣＴデータ表示部１２４に表示した３次元像において、Ｘ線管球の回転中心１４６をＣＴ画像上に設定することにより、回転軌道１４８をＣＴ画像上で把握することができる。

そこで、撮影開始角度（Ａ）時のＸ線管球と目的気管支までの垂直方向の距離をh1、腫瘍までの垂直方向の距離をh2とした場合、h1、h2におけるＸ線の広がりを求めることにより、鉗子と腫瘍を含む断面の擬似透視像１５２を求める。図１のトモシンセシス画像部１２１のしぼり幅演算部１５４で、擬似透視像１５２における、撮影開始角度（Ａ）時の左右のＸ線しぼりの幅を決定する。そして、撮影角度（Ｂ）を経由して、撮影終了角度（Ｃ）までのすべての角度におけるしぼり幅を算出し、しぼり幅記憶部１５６に記憶する。撮影時にＸ線管球の回転中心１４６とＣＴ像の位置を合せる手段は、例えば、ＣＴ画像を特定の方向から見た２Ｄ像に変換し、２Ｄ画像同士で位置の整合を取る手法や、位置センサーを使用した手法、Ｘ線管球１５０に取り付けたレーザー光等と用いる手法が考えられる。

次に、図１３を用いて、実施例６のＸ線診断装置の動作処理について説明する。撮影開始角度（Ａ）時のＸ線管球と目的気管支までの垂直方向の距離をh1、腫瘍までの垂直方向の距離をh2とし、h1、h2におけるＸ線の広がりを求めることにより、目的鉗子と腫瘍を含む断面の擬似透視像１５２を求める（Ｓ１３０２）。しぼり幅演算部１５４にて、擬似透視像１５２上で腫瘍１３８と鉗子１４２が表示されている範囲以外をしぼり幅とすることにより、左右のしぼり幅を決定する（Ｓ１３０３−Ｓ１３０５）。撮影終了角度を(C)までのすべての角度における左右のしぼり幅を算出し、しぼり幅記憶部１５６に記憶する（Ｓ１３０５）。

図示は省略するが、同様の検討を直行する断面に対して実施することにより、上下のしぼり幅を決定する（Ｓ１３０６）ことも可能となる。検査時は、しぼり幅記憶部１５６に記憶された値に応じて、各角度におけるしぼり幅を変更することにより、腫瘍１３８と鉗子１４２の相互位置関係をより低被ばく量で視認することが可能となる（Ｓ１３０７）。

すなわち、本実施例のＸ線診断装置によれば、腫瘍と鉗子の相互位置関係をより低被ばく量で視認することが可能となる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明のより良い理解のために詳細に説明したのであり、必ずしも説明の全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることが可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。更に、上述した各構成、機能、制御部等は、それらの一部又は全部を実現するプログラムを作成する例を説明したが、それらの一部又は全部を例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現しても良いことは言うまでもない。

以上詳述した本発明によれば、すりガラス状陰影を呈す第一目的物を視認できる上に、第一目的物と第二目的物の位置関係を低被ばく線量で把握することが可能となる。それにより、事前に予定した場所から第一目的物を採取することができるため、例えば悪性腫瘍から正確に悪性細胞を採取する感度が向上する。また、予定通りに細胞を採取できないことによる、細胞の取り直しの頻度が低下することにより、検査時間が短縮し、被検体の精神的、肉体的な苦痛を低減することができる。

本発明によれば、肺がん検診で早期に発見された病変が、肺がんかどうかを確定するための生検手技を低被ばく線量下で高感度に検査を実施する手段を提供することができ、これまで、微小病変に対しては、病変が透視画像下で視認できるまで成長するまで経過を観察していた施設に対して、より早期の段階で悪性かどうかを判定できる手段を提供することが可能となる。

１００ 被検体
１０２ Ｘ線源
１０４ しぼり装置
１０６ 天板
１０８ 高電圧発生部
１１０ Ｘ線検出器
１１２ 画像処理部
１１４ 画像記憶部
１１６ 表示部
１１８ 制御部
１２０ 操作部
１２１ トモシンセシス画像部
１２２ ＣＴデータ記憶部
１２４ ＣＴデータ表示部
１２６ 撮影角演算部
１２８ 撮影角記憶部
１３０ 操作部
１３２ トモシンセシス画像構成部
１３４ トモシンセシス画像記憶部
１３６、１３９、１４１ 気管支
１３８ 腫瘍
１４０ 撮影角
１４２ 鉗子
１４４ Ｘ線高吸収組織（肋骨、椎体、心臓）
１４６ Ｘ線管球の回転中心
１４８ Ｘ線管球の回転軌道
１５０ Ｘ線管球
１５２ 擬似透視像
１５４ しぼり幅演算部
１５６ しぼり幅記憶部
４０１ 透視像
４０２ トモシンセシス画像

Claims (15)

1. 被検体にＸ線を照射して前記被検体の透過Ｘ線を検出して得たＸ線信号をＸ線画像とする画像処理部と、
   ＣＴ（Computed Tomography）データに基づくＣＴ画像を使って、トモシンセシス画像で第一目的物と第二目的物の位置関係を認識するために必要な撮影角を演算する撮影角演算部と、
   前記撮影角で撮影を行うよう制御する制御部と、
   前記撮影角で撮影した前記Ｘ線信号に基づき、トモシンセシス画像を構築するトモシンセシス画像構成部と、
   前記トモシンセシス画像を表示する表示部と、を備える、
   ことを特徴とするＸ線診断装置。
2. 請求項１に記載のＸ線診断装置であって、
   前記第一目的物は腫瘍であり、前記第二目的物は気管支である、
   ことを特徴とするＸ線診断装置。
3. 請求項２に記載のＸ線診断装置であって、
   前記撮影角演算部は、前記腫瘍の近辺の気管支毎の撮影角を演算し、
   前記制御部は、予め決定した優先順位に従って対応する前記撮影角で撮影するよう制御する、
   ことを特徴とするＸ線診断装置。
4. 請求項２に記載のＸ線診断装置であって、
   前記撮影角演算部は、前記腫瘍の近辺の気管支毎の撮影角を演算し、
   前記制御部は、全ての前記撮影角を含む撮影角で撮影するよう制御する、
   ことを特徴とするＸ線診断装置。
5. 請求項２に記載のＸ線診断装置であって、
   前記撮影角演算部は、Ｘ線高吸収組織が最も入り込まない角度で前記撮影角を決定する、ことを特徴とするＸ線診断装置。
6. 請求項１に記載のＸ線診断装置であって、
   前記ＣＴ画像と、前記Ｘ線を発生するＸ線管球の回転系の情報に基づき、前記撮影角各々におけるＸ線しぼり幅を算出するしぼり幅演算部を更に備え、
   前記制御部は、前記撮影角で撮影する時に、前記Ｘ線しぼり幅に基づき前記Ｘ線をしぼるよう制御する、
   ことを特徴とするＸ線診断装置。
7. 請求項１に記載のＸ線診断装置であって、
   前記表示部に、前記Ｘ線画像と前記トモシンセシス画像を並べて表示する、
   ことを特徴とするＸ線診断装置。
8. Ｘ線診断装置の作動方法であって、
   前記Ｘ線診断装置は、
   被検体にＸ線を照射して前記被検体の透過Ｘ線を検出して得たＸ線信号をＸ線画像し、
   ＣＴ（Computed Tomography）データに基づくＣＴ画像を使って、トモシンセシス画像で第一目的物と第二目的物の位置関係を認識するために必要な撮影角を演算し、
   前記撮影角で撮影した前記Ｘ線信号に基づき、トモシンセシス画像を構築し、
   得られた前記トモシンセシス画像を表示部に表示する、
   ことを特徴とするＸ線診断装置の作動方法。
9. 請求項８に記載のＸ線診断装置の作動方法であって、
   前記第一目的物は腫瘍であり、前記第二目的物は気管支である、
   ことを特徴とするＸ線診断装置の作動方法。
10. 請求項９に記載のＸ線診断装置の作動方法であって、
    前記Ｘ線診断装置は、
    前記腫瘍の近辺の気管支毎の撮影角を演算し、
    予め決定した優先順位に従って対応する前記撮影角で撮影するよう制御する、
    ことを特徴とするＸ線診断装置の作動方法。
11. 請求項１０に記載のＸ線診断装置の作動方法であって、
    前記Ｘ線診断装置は、
    前記腫瘍からの距離が近い気管支から遠い気管支の順に前記優先優位を決定する、
    ことを特徴とするＸ線診断装置の作動方法。
12. 請求項９に記載のＸ線診断装置の作動方法であって、
    前記Ｘ線診断装置は、
    前記腫瘍の近辺の気管支毎の撮影角を演算し、
    全ての前記撮影角を含む撮影角で撮影するよう制御する、
    ことを特徴とするＸ線診断装置の作動方法。
13. 請求項９に記載のＸ線診断装置の作動方法であって、
    前記Ｘ線診断装置は、
    Ｘ線高吸収組織が最も入り込まない角度で前記撮影角を決定する、
    ことを特徴とするＸ線診断装置の作動方法。
14. 請求項８に記載のＸ線診断装置の作動方法であって、
    前記Ｘ線診断装置は、
    前記ＣＴ画像と、前記Ｘ線を発生するＸ線管球の回転系の情報に基づき、前記撮影角各々におけるＸ線しぼり幅を算出し、
    前記撮影角で撮影する時に、前記Ｘ線しぼり幅に基づき前記Ｘ線をしぼるよう制御する、
    ことを特徴とするＸ線診断装置の作動方法。
15. 請求項８に記載のＸ線診断装置の作動方法であって、
    前記表示部に前記Ｘ線画像と前記トモシンセシス画像を並べて表示する、
    ことを特徴とするＸ線診断装置の作動方法。

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