JP2019063385A - Ｘ線画像診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線管の焦点寸法を自動的に特定することができるＸ線画像診断装置を提供する。【解決手段】実施形態に係るＸ線画像診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管の焦点寸法の最大値よりも大きい開口を有するＸ線遮蔽部と、前記開口を通過したＸ線を検出し、この検出したＸ線に基づいた信号を出力するＸ線検出部と、前記検出したＸ線に基づいた半影のプロファイルを取得する取得部と、前記取得部により取得された前記半影のプロファイルに基づいて前記Ｘ線管の焦点寸法を特定する特定部と、を備える。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線画像診断装置に関する。

被検体を通過したＸ線から画像を取得するＸ線画像診断装置として、例えば、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置や、Ｘ線ＴＶ寝台装置、Ｘ線循環器診断システム、Ｘ線アンギオ装置などのＸ線診断装置などが知られている。Ｘ線画像診断装置に使用されるＸ線管は一般に、陰極と陽極との間に直流高電圧を印加し、陰極をフィラメント電流で加熱して熱電子を放出させ、フィラメントから放出された熱電子を陽極のターゲット上に集束させることでＸ線を放射する。

ターゲット上の焦点の大きさ（以下、焦点寸法という）は、Ｘ線撮影により得られる画像の解像度に影響する。このため、所望の解像度を得るためには、Ｘ線管の焦点寸法を所望の解像度に対応する所望の寸法に維持することが重要となる。

Ｘ線画像診断装置には、たとえば電場または磁場によって熱電子の軌道を制御することにより、Ｘ線管の焦点寸法を調整できるものがある。この種のＸ線画像診断装置は、焦点寸法を所望の寸法に維持する場合には、熱電子に印加する電場または磁場が一定に保たれる。

しかし、Ｘ線管の使用に伴い、電場または磁場の印加に係る回路やターゲットなどのＸ線管の構成要素は劣化する。このため、熱電子に印加する電場または磁場を一定に保っていても、構成要素の経時的な劣化に伴い、焦点寸法は経時的に変化してしまう。したがって、構成要素の経時的な劣化を考慮しつつ所望の寸法を維持するためには、メンテナンス時などの所定のタイミングで焦点寸法を特定し、特定した焦点寸法にもとづいて必要に応じて熱電子に印加する電場または磁場を調整することが好ましい。

焦点寸法を特定する方法として、たとえばスリットカメラ法、ピンホールカメラ法、スターパターンカメラ法などが知られている（医用Ｘ線管装置 ＪＩＳ Ｚ ４７０４）。しかし、これらの方法で焦点寸法を特定する場合、ユーザは、スリット、ピンホール、テストチャートなどの部材をＸ線管とＸ線検出器の間に手動で別途設置する必要があり、大変面倒である。また、これらの方法で特定した焦点寸法が所望の寸法から大きくずれている場合、ユーザは、焦点寸法が所望の寸法となるように電場または磁場を手動で修正するという非常に煩雑な作業を強いられてしまう。

特開２０１１−６７５５５号公報

本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線管の焦点寸法を自動的に特定することである。

実施形態に係るＸ線画像診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線管と、前記Ｘ線管の焦点寸法の最大値よりも大きい開口を有するＸ線遮蔽部と、前記開口を通過したＸ線を検出し、この検出したＸ線に基づいた信号を出力するＸ線検出部と、前記検出したＸ線に基づいた半影のプロファイルを取得する取得部と、前記取得部により取得された前記半影のプロファイルに基づいて前記Ｘ線管の焦点寸法を特定する特定部と、を備えたものである。

本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の一構成例を示すブロック図。 Ｘ線管およびＸ線高電圧装置の内部構成例を示すブロック図。 焦点寸法とＸ線のプロファイルとの関係の一例を示す説明図。 図３に示す焦点寸法よりも大きい焦点寸法とプロファイルとの関係の一例を示す説明図。 図３に示す焦点寸法よりも小さい焦点寸法とプロファイルとの関係の一例を示す説明図。 半影のプロファイルと焦点寸法とを関連付けた関連付け情報の一例を示す説明図。 処理回路のプロセッサにより、Ｘ線管１１の焦点寸法を自動的に特定する際の手順の一例を示すフローチャート。 Ｘ線管に異常が発生している場合におけるプロファイルの形状の一例を示す説明図。

本発明に係るＸ線画像診断装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

本発明の一実施形態に係るＸ線画像診断装置は、陰極から放出される電子の軌道を制御する調整器により焦点寸法を調整可能なＸ線管を備えたＸ線アンギオ装置などのＸ線診断装置やＸ線ＣＴ装置などの各種のＸ線画像診断装置に適用することが可能である。以下の説明では、本発明に係るＸ線画像診断装置の一例としてＸ線ＣＴ装置を用いる場合の例について示す。

図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１の一構成例を示すブロック図である。また、図２は、Ｘ線管１１およびＸ線高電圧装置１４の内部構成例を示すブロック図である。

なお、本実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１３の回転軸または寝台装置３０の天板３３の長手方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し水平である軸方向をｘ軸方向、ｚ軸方向に直交し、床面に対し垂直である軸方向をｙ軸方向とそれぞれ定義するものとする（図１参照）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０とを有する。

Ｘ線ＣＴ装置１には、Ｘ線管と検出器とが一体として被検体の周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ（第３世代ＣＴ）、リング状にアレイされた多数のＸ線検出素子が固定され、Ｘ線管のみが被検体の周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅ（第４世代ＣＴ）等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。以下の説明では、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１として第３世代のＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ−Ｔｙｐｅを採用する場合の例を示す。

架台装置１０は、Ｘ線管１１、Ｘ線検出器１２、撮像領域が内在する開口部１９を有する回転フレーム１３、Ｘ線高電圧装置１４、制御装置１５、ウェッジ１６、Ｘ線遮蔽部材１７、およびデータ収集回路（ＤＡＳ：Data Acquisition System）１８を備える。

Ｘ線管１１は、図２に示すように、陰極（フィラメント）１１１、陽極（ターゲット）１１２、および調整器１１３を有する。なお、本実施形態においては、一管球型のＸ線ＣＴ装置にも、Ｘ線管と検出器との複数のペアを回転リングに搭載した、いわゆる多管球型のＸ線ＣＴ装置にも適用可能である。

調整器１１３は、陰極１１１を囲むフィラメントカップ等の集束電極やグリッド電極などにより構成され、陰極１１１から放出されてターゲット１１２に向かう熱電子に作用して熱電子の軌跡を制御する電界または磁界を形成する。Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、陰極１１１からターゲット１１２に向けて熱電子を照射する真空管である。この熱電子が調整器１１３の形成する電界または磁界によって軌道を制御されることにより、ターゲット１１２の焦点寸法が制御される。

Ｘ線検出器１２は、Ｘ線管１１から照射され、被検体Ｐを通過したＸ線を検出し、当該Ｘ線量に対応した電気信号をＤＡＳ１８へと出力する。Ｘ線検出器１２は、たとえば、Ｘ線管の焦点を中心として１つの円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列された複数のＸ線検出素子列を有する。Ｘ線検出器１２は、たとえば、チャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたＸ線検出素子列がスライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に複数配列された構造を有する。

また、Ｘ線検出器１２は、たとえば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接変換型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有し、シンチレータは入射Ｘ線量に応じた光子量の光を出力するシンチレータ結晶を有する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線入射側の面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。光センサアレイは、シンチレータからの光量に応じた電気信号に変換する機能を有し、たとえば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：ＰＭＴ）等の光センサを有する。

なお、Ｘ線検出器１２は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。

回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２とを対向支持し、後述する制御装置１５によってＸ線管１１とＸ線検出器１２とを回転させる円環状のフレームである。なお、回転フレーム１３は、Ｘ線管１１とＸ線検出器１２に加えて、Ｘ線高電圧装置１４やＤＡＳ１８を更に備えて支持する。なお、ＤＡＳ１８が生成した検出データは、回転フレーム１３に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から光通信によって架台装置１０の非回転部分、たとえば図示しない固定フレーム、に設けられた、フォトダイオードを有する受信機に送信され、コンソール装置４０へと転送される。なお、回転フレーム１３から架台装置１０の非回転部分への検出データの送信方法は、前述の光通信に限らず、非接触型のデータ伝送であれば如何なる方式を採用しても構わない。また、図示しない固定フレームは回転フレーム１３を回転可能に支持するフレームである。

Ｘ線高電圧装置１４は、図２に示すように、高電圧発生器２１と、記憶回路２２と、処理回路２３とを有する。なお、Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１３に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム側に設けられてもよい。Ｘ線高電圧装置１４の構成の詳細については後述する。

制御装置１５は、プロセッサおよび記憶回路と、モータおよびアクチュエータ等の駆動機構とを有する。制御装置１５は、コンソール装置４０若しくは架台装置１０に取り付けられた入力インターフェース４３からの入力信号を受けて、架台装置１０および寝台装置３０の動作制御を行う機能を有する。たとえば、制御装置１５は、入力信号を受けて回転フレーム１３を回転させる制御や、架台装置１０をチルトさせる制御、ならびに寝台装置３０および天板３３を動作させる制御を行う。なお、架台装置１０をチルトさせる制御は、架台装置１０に取り付けられた入力インターフェース４３によって入力される傾斜角度（チルト角度）情報により、制御装置１５がＸ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１３を回転させることによって実現される。なお、制御装置１５は架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられても構わない。

ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から照射されたＸ線量を調節するためのフィルタである。具体的には、ウェッジ１６は、Ｘ線管１１から被検体Ｐへ照射されるＸ線があらかじめ定められた分布になるように、Ｘ線管１１から照射されたＸ線を透過して減衰するフィルタである。たとえば、ウェッジ１６（ウェッジフィルタ（ｗｅｄｇｅ ｆｉｌｔｅｒ）、ボウタイフィルタ（ｂｏｗ−ｔｉｅ ｆｉｌｔｅｒ））は、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したフィルタである。

Ｘ線遮蔽部材１７は、ウェッジ１６を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための鉛板等であり、複数の鉛板等の組み合わせによってＸ線の通過開口を形成するコリメータまたはスリットである。Ｘ線遮蔽部材１７は、Ｘ線管１１の焦点寸法の最大値よりも大きい開口を提供可能に構成される。ここで、Ｘ線管１１の焦点寸法の最大値とは、処理回路２３により設定された焦点寸法にもとづいて決定されてもよく、たとえばこの設定寸法に所定のマージンを加えた値としてもよいし、Ｘ線管１１のターゲット１１２の大きさから決定されるＸ線検出器１２から見込んだ実効焦点の大きさにもとづいて決定されてもよい。

なお、Ｘ線遮蔽部材１７は、Ｘ線管１１の焦点寸法の最大値よりも大きい開口を提供可能であればよく、ウェッジ１６の近傍に設けられて通常の撮影時に用いられるコリメータまたはスリットをそのまま利用してもよいし、通常の撮影時に用いられるコリメータまたはスリットとは別体のコリメータまたはスリットとして設けられてもよい。

ＤＡＳ１８（Ｄａｔａ Ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）は、Ｘ線検出器１２の各Ｘ線検出素子から出力される電気信号に対して増幅処理を行う増幅器と、電気信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器とを有し、検出データを生成する。ＤＡＳ１８が生成した検出データは、コンソール装置４０へと転送される。

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを備えている。

基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（ｙ方向）に移動可能に支持する筐体である。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３の長軸方向（ｚ方向）に移動するモータあるいはアクチュエータである。支持フレーム３４の上面に設けられた天板３３は、被検体Ｐが載置される板である。

なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長軸方向（ｚ方向）に移動してもよい。また、寝台駆動装置３２は、寝台装置３０の基台３１ごと移動させてもよい。本発明を立位ＣＴに応用可能な場合は、天板３３に相当する患者移動機構を移動する方式であってもよい。また、ヘリカルスキャン撮影や位置決め等のためのスキャノ撮影等、架台装置１０の撮像系と天板３３の位置関係の相対的な変更をともなう撮影を実行する場合は、当該位置関係の相対的な変更は天板３３の駆動によって行われてもよいし、架台装置１０の固定フレームの走行によって行われてもよく、またそれらの複合によって行われてもよい。

コンソール装置４０は、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、ネットワーク接続回路４４と、処理回路４５とを有する。なお、コンソール装置４０が単一のコンソールにて全ての機能を実行するものとして以下説明するが、これらの機能は複数のコンソールが実行してもよい。

メモリ４１は、たとえば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等の、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有する。メモリ４１は、たとえば、投影データや再構成画像データを記憶する。なお、メモリ４１の記録媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は、ネットワークを介した通信によりダウンロードされてもよいし、光ディスクなどの可搬型記憶媒体を介してメモリ４１に与えられてもよい。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。たとえば、ディスプレイ４２は、処理回路４５によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、ユーザからの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を出力する。たとえば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等である。

入力インターフェース４３は、ユーザからの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４５に出力する。たとえば、入力インターフェース４３は、投影データを収集する際の収集条件や、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件等をユーザから受け付ける。たとえば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック等により実現される。

ネットワーク接続回路４４は、ネットワークの形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワーク接続回路４４は、この各種プロトコルに従ってＸ線ＣＴ装置１と画像サーバ等の他の機器とを接続する。この接続には、電子ネットワークを介した電気的な接続などを適用することができる。ここで電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、無線／有線の病院基幹ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。

処理回路４５は、メモリ４１に記憶されたプログラムを読み出して実行することによりＸ線ＣＴ装置１の全体の動作を制御するプロセッサである。
続いて、Ｘ線高電圧装置１４の構成例について説明する。

Ｘ線高電圧装置１４の高電圧発生器２１は、変圧器（トランス）および整流器等の電気回路を有しＸ線管１１に印加する高電圧を発生する機能を有する。高電圧発生器２１は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であってもよい。

記憶回路２２は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有する。記憶回路２２は、焦点寸法と半影のプロファイルとをあらかじめ関連付けた関連付け情報を記憶しておくとよい。

処理回路２３は、記憶回路２２に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、Ｘ線管１１の焦点寸法を自動的に特定するための処理を実行するプロセッサである。

図２に示すように、処理回路２３のプロセッサは、プロファイル取得機能２３１、焦点寸法特定機能２３２、およびＸ線制御機能２３３を実現する。これらの各機能はそれぞれプログラムの形態で記憶回路２２に記憶されている。

プロファイル取得機能２３１は、Ｘ線検出器１２が検出したＸ線に基づいた半影のプロファイルを取得する。具体的には、プロファイル取得機能２３１は、Ｘ線検出器１２が出力した信号を受け、この信号からＸ線検出器１２に照射されたＸ線のプロファイル（強度分布）を取得する。Ｘ線遮蔽部材１７の開口がＸ線管１１の実効焦点の寸法（焦点寸法）よりも大きいときは、プロファイルには半影のプロファイルが含まれる。

焦点寸法特定機能２３２は、プロファイル取得機能２３１により取得された半影のプロファイルにもとづいて、Ｘ線管１１の焦点寸法５０を特定する。

半影のプロファイルにもとづいてＸ線管１１の焦点寸法５０を特定する方法としては、大きく次の２つの方法が挙げられる。

第１の方法は、特別な治具を用いることなく自動的に、半影の角度情報にもとづいて焦点寸法５０を実測する方法である。第１の方法を用いる場合、焦点寸法特定機能２３２は、半影のプロファイルにもとづいて半影の角度情報を求め、この角度情報にもとづいて半影の寸法を求める。以下、より具体的に説明する。

図３は、焦点寸法５０とＸ線のプロファイル６０との関係の一例を示す説明図である。図３に示すように、焦点寸法５０よりもＸ線遮蔽部材１７の開口の大きさ２Ｄａのほうが大きいときは、本影に対応するＸ線束（以下、本影Ｘ線束という）５１に加え、半影に対応するＸ線束（以下、半影Ｘ線束という）５２がＸ線検出器１２に照射される。Ｘ線のプロファイル６０の半影のプロファイルは、Ｘ線の主軸から半影Ｘ線束５２の外縁を検出するＸ線検出素子の位置までの距離（以下、半影距離という）Ｄｈｓの情報を含む。

図４は、図３に示す焦点寸法５０よりも大きい焦点寸法５０Ｌとプロファイル６０Ｌとの関係の一例を示す説明図である。また、図５は、図３に示す焦点寸法５０よりも小さい焦点寸法５０Ｓとプロファイル６０Ｓとの関係の一例を示す説明図である。

Ｘ線管１１の使用に伴い、調整器１１３の駆動回路やターゲット１１２などのＸ線管１１の構成要素は劣化していく。このため、陰極１１１から発生する熱電子に印加する電場または磁場を一定に保つように調整器１１３を制御していても、これらの構成要素の経時的な劣化に伴い、焦点寸法５０は経時的に変化してしまう。

たとえば、焦点寸法５０が所望のサイズとした場合、この焦点寸法５０よりも大きい焦点寸法５０Ｌに変化した場合には、本影Ｘ線束５１Ｌの外縁は所望の本影Ｘ線束５１よりも内側に位置するとともに、半影Ｘ線束５２Ｌの外縁は所望の半影Ｘ線束５２よりも外側に位置するよう変化する。この変化は、半影のプロファイルの変化にあらわれる。したがって、この変化は、半影距離のＤｈｓからＤｈｓＬへの変化にあらわれるとともに、半影角度θからθＬの変化にあらわれる（図４参照）。

同様に、焦点寸法５０よりも小さい焦点寸法５０Ｓに変化した場合には、本影Ｘ線束５１Ｓの外縁は所望の本影Ｘ線束５１よりも外側に位置するとともに、半影Ｘ線束５２Ｓの外縁は所望の半影Ｘ線束５２よりも内側に位置するよう変化する。この変化は、半影距離のＤｈｓからＤｈｓＳへの変化にあらわれるとともに、半影角度θからθＳの変化にあらわれる（図５参照）。

ターゲット１１２とＸ線遮蔽部材１７とＸ線検出器１２との位置関係が一定であれば、焦点寸法５０は、半影Ｘ線束５２の外縁がＸ線検出器１２に入射する角度（以下、半影角度という）θから求めることができる。そこで、本実施形態に係る処理回路２３の焦点寸法特定機能２３２は、半影のプロファイルにもとづいて半影角度θを求め、半影角度θから焦点寸法５０を求める。

具体的には、半影角度θは、Ｘ線遮蔽部材１７からＸ線検出器１２までの距離Ｈａと、半影距離Ｄｈｓと、Ｘ線遮蔽部材１７の開口の大きさ２Ｄａとから求めることができる。焦点寸法５０は、この半影角度θと、開口の大きさ２Ｄａと、Ｘ線遮蔽部材１７からＸ線管１１までの距離とから正確に実測することができる（図３参照）。

第１の方法を用いる場合、特別な治具を用いることなく、焦点寸法５０を自動的に正確に実測することができる。

第２の方法は、特別な治具を用いることなく自動的に、半影のプロファイル形状から焦点寸法５０を推定する方法である。第２の方法を用いる場合、焦点寸法特定機能２３２は、プロファイル取得機能２３１により取得された半影のプロファイルと、焦点寸法５０と半影のプロファイルとをあらかじめ関連付けた関連付け情報と、にもとづいてＸ線管１１の焦点寸法５０を特定する。この場合、関連付け情報は、あらかじめ記憶回路２２やメモリ４１に記憶しておくとよい。

図６は、半影のプロファイルと焦点寸法５０とを関連付けた関連付け情報の一例を示す説明図である。なお、図６に示すプロファイルを取得する際のターゲット１１２とＸ線遮蔽部材１７とＸ線検出器１２との位置関係は、現在の位置関係と同一に設定しておく。

関連付け情報に複数のプロファイルのそれぞれに対して焦点寸法５０があらかじめ関連付けられている場合（図６参照）、焦点寸法特定機能２３２は、プロファイル取得機能２３１により取得された半影のプロファイルと関連付け情報に記憶されたプロファイルとのマッチングにもとづいて現在の焦点寸法５０を特定する。この場合、最も尤度の高いプロファイルに関連付けられた焦点寸法を現在の焦点寸法５０として特定してもよいし、尤度の高い複数のプロファイルを抽出し、これらのプロファイルに関連付けられた複数の焦点寸法に対して尤度に応じた重み付け平均をとることによって現在の焦点寸法５０を特定してもよい。

また、焦点寸法５０として想定される唯一の所望の目標サイズが決まっている場合は、関連付け情報には、この１つのプロファイルと当該所望サイズとのみが関連付けられていてもよい。この場合、焦点寸法特定機能２３２は、プロファイル取得機能２３１により取得された半影のプロファイルと関連付け情報に記憶されたプロファイルとのマッチングの結果、所定の尤度以上となれば関連付け情報に記憶された焦点寸法を現在の焦点寸法５０として特定する一方、所定の尤度未満の場合は、現在の焦点寸法５０が所望の焦点寸法ではない旨の出力をしてもよい。所望の目標サイズの情報は、たとえばユーザにより入力インターフェース４３を介して与えられてもよい。

なお、プロファイルのマッチング方法としては、画像処理の分野において機械学習を伴う方法を含め従来各種のものが知られており、これらのうち任意の方法を使用することが可能である。

第２の方法を用いる場合、特別な治具を用いることなく、焦点寸法５０を自動的に推定することができる。また、第２の方法を用いる場合、焦点寸法５０を実測する第１の方法よりも正確性には劣る場合があるものの、第１の方法よりも簡便に焦点寸法５０を特定することができる。

図２に戻って、Ｘ線制御機能２３３は、高電圧発生器２１を制御することにより、Ｘ線管１１に供給すべき管電流および管電圧を制御する。

また、Ｘ線制御機能２３３は、Ｘ線制御機能２３３は、第１の方法または第２の方法により焦点寸法特定機能２３２が特定した焦点寸法５０が所定の範囲外であると、焦点寸法が所定の範囲以内となるように、Ｘ線管１１が発生するＸ線を制御する。具体的には、Ｘ線制御機能２３３は、焦点寸法５０が所定の範囲内となるように、調整器１１３を介して焦点寸法を調整する。

所定の範囲とは、たとえばＩＥＣ（International Electrotechnical Commission）などの規格によって、目標とする焦点寸法に対して定義された許容範囲を用いることができる。

次に、本実施形態に係るＸ線画像診断装置の動作の一例について説明する。

図７は、処理回路２３のプロセッサにより、Ｘ線管１１の焦点寸法５０を自動的に特定する際の手順の一例を示すフローチャートである。図７において、Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

この手順は、たとえばＸ線ＣＴ装置１のウォームアップ時に毎回もしくは所定回数ごとに、または定期点検時などの所定のタイミングで実行される。

まず、ステップＳ１において、ユーザは、Ｘ線遮蔽部材１７の開口の大きさ２Ｄａを焦点寸法測定用の大きさに設定する。この大きさは、Ｘ線管１１の焦点寸法の最大値よりも大きく設定される。上述のとおり、Ｘ線管１１の焦点寸法の最大値とは、設定される所望の焦点寸法に対して経時変化を考慮した所定のマージンを加えた値としてもよいし、ターゲット１１２の大きさから決定される実効焦点の大きさの最大値そのものまたはそれよりも少し小さい値などに決定されてもよい。

次に、ステップＳ２において、Ｘ線制御機能２３３は、Ｘ線管１１からＸ線を発生させ、Ｘ線遮蔽部材１７の開口を介してＸ線検出器１２に照射させる。

次に、ステップＳ３において、プロファイル取得機能２３１は、Ｘ線検出器１２が出力した信号にもとづいて、半影のプロファイルを含むＸ線のプロファイル６０を生成する。

次に、ステップＳ４において、焦点寸法特定機能２３２は、プロファイル取得機能２３１により取得された半影のプロファイルにもとづいて、特別な治具を用いることなく自動的に、Ｘ線管１１の焦点寸法５０を特定する。このとき、焦点寸法特定機能２３２は、半影の角度情報にもとづいて焦点寸法５０を実測する第１の方法を用いてもよいし、半影のプロファイル形状から焦点寸法５０を推定する第２の方法を用いてもよい。

次に、ステップＳ５において、Ｘ線制御機能２３３は、Ｘ線制御機能２３３は、第１の方法または第２の方法により焦点寸法特定機能２３２が特定した焦点寸法５０が所定の許容範囲内にあるか否かを判定する。許容範囲内にある場合は、一連の手順は終了となる。一方、許容範囲外の場合は、ステップＳ６に進む。

なお、半影のプロファイル形状から焦点寸法５０を推定する第２の方法を用いる場合であって、関連付け情報に１つのプロファイルと当該所望サイズとのみが関連付けられている場合は、焦点寸法特定機能２３２が関連付け情報に記憶された焦点寸法を現在の焦点寸法５０として特定した場合は一連の手順を終了とし、焦点寸法特定機能２３２が所望の焦点寸法ではない旨の出力をしている場合にステップＳ６に進むとよい。

そして、ステップＳ６において、Ｘ線制御機能２３３は、焦点寸法が所定の許容範囲以内となるように、調整器１１３を介して焦点寸法を調整し、ステップＳ２に戻る。

以上の手順により、特別な治具を用いることなく自動的に、半影のプロファイルにもとづいてＸ線管１１の焦点寸法５０を特定することができる。

なお、焦点寸法特定機能２３２は、特定した焦点寸法５０の履歴にもとづいて、焦点寸法５０の経時的な変化の未来予測を行い、Ｘ線管１１の交換時期を予測してユーザに通知してもよい。通知の方法としては、交換時期を示す画像を生成してディスプレイ４２に表示させる方法や、図示しないスピーカから交換時期を示す音声を出力させる方法などを用いることができる。

また、焦点寸法特定機能２３２は、半影のプロファイルの形状からＸ線管１１の異常を検知し、その旨のユーザに通知してもよい。

図８は、Ｘ線管１１に異常が発生している場合におけるプロファイル６０の形状の一例を示す説明図である。

図８に示すように、調整器１１３をはじめＸ線管１１の構成要素に異常が発生している場合には、プロファイル６０の形状に異常があらわれるときがある。このため、焦点寸法特定機能２３２は、プロファイル６０の形状にもとづいてＸ線管１１の異常を検知してユーザに通知してもよい。また、たとえばあらかじめ、異常の原因や内容とプロファイル６０の形状とを関連付けた異常テーブルを生成しておき、現在のプロファイル６０を異常テーブルに照らし合わせることで、異常の発生を検知するとともに異常の原因や内容を特定することができる。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、特別な治具を用いることなく自動的に、Ｘ線管１１の焦点寸法５０を特定することができる。このため、経時変化によりＸ線管１１が徐々に劣化してしまい、調整器１１３を初期設定値に固定しているにも関わらず焦点寸法５０が初期値から変化してしまっている場合であっても、たとえば日常の使用の中で自動的に、極めて容易に焦点寸法を特定することができ、また自動的に焦点寸法を許容範囲内に調整することができる。

また、第１の方法を用いる場合は、正確な焦点寸法５０を実測することができるため、その寸法を所望の焦点寸法５０に自動的に的確に調整することができ、常に解像度の良い画質を提供することができる。

また、第２の方法を用いる場合は、あらかじめ用意した関連付け情報を用いて非常に簡便に焦点寸法を特定することができるとともに、その寸法を容易に許容範囲内に調整することができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、Ｘ線管１１の焦点寸法を自動的に特定することができる。

なお、本実施形態における処理回路２３のプロファイル取得機能２３１、焦点寸法特定機能２３２およびＸ線制御機能２３３は、それぞれ特許請求の範囲における取得部、特定部およびＸ線制御部の一例である。また、本実施形態における記憶回路２２およびメモリ４１は、特許請求の範囲における記憶部の一例である。

また、上記実施形態において、「プロセッサ」という文言は、たとえば、専用または汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、または、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（たとえば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、およびＦＰＧＡ）等の回路を意味するものとする。プロセッサは、記憶媒体に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。

また、上記実施形態では処理回路の単一のプロセッサが各機能を実現する場合の例について示したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサが各機能を実現してもよい。また、プロセッサが複数設けられる場合、プログラムを記憶する記憶媒体は、プロセッサごとに個別に設けられてもよいし、１つの記憶媒体が全てのプロセッサの機能に対応するプログラムを一括して記憶してもよい。

なお、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１１…Ｘ線管
１２…Ｘ線検出器
１４…Ｘ線高電圧装置
１７…Ｘ線遮蔽部材
２２…記憶回路
２３…処理回路
５０…焦点寸法
６０…プロファイル
１１１…陰極
１１２…ターゲット
１１３…調整器
２３１…プロファイル取得機能
２３２…焦点寸法特定機能
２３３…Ｘ線制御機能

Claims (7)

1. Ｘ線を発生するＸ線管と、
   前記Ｘ線管の焦点寸法の最大値よりも大きい開口を有するＸ線遮蔽部と、
   前記開口を通過したＸ線を検出し、この検出したＸ線に基づいた信号を出力するＸ線検出部と、
   前記検出したＸ線に基づいた半影のプロファイルを取得する取得部と、
   前記取得部により取得された前記半影のプロファイルに基づいて前記Ｘ線管の焦点寸法を特定する特定部と、
   を備えたＸ線画像診断装置。
2. 前記特定部は、
   前記半影のプロファイルに基づいて前記半影の角度情報を求め、当該角度情報に基づいて前記Ｘ線管の焦点寸法を求める、
   請求項１記載のＸ線画像診断装置。
3. 焦点寸法と半影のプロファイルとをあらかじめ関連付けた関連付け情報を記憶する記憶部、
   をさらに備え、
   前記特定部は、
   前記取得部により取得された前記半影のプロファイルと前記関連付け情報とに基づいて前記Ｘ線管の焦点寸法を特定する、
   請求項１記載のＸ線画像診断装置。
4. 前記特定部が特定した前記Ｘ線管の焦点寸法が所定の範囲外であると、焦点寸法が前記所定の範囲以内となるように前記Ｘ線管が発生するＸ線を制御するＸ線制御部、
   をさらに備えた請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＸ線画像診断装置。
5. 前記Ｘ線管は、
   陰極と、陽極と、前記陰極から放出されて前記陽極に向かう電子に作用して前記電子の軌跡を制御する電界または磁界を形成する調整器と、を有し、
   前記Ｘ線制御部は、
   前記特定部が特定した前記Ｘ線管の焦点寸法が前記所定の範囲外であると、前記調整器を制御して前記調整器が形成する電界または磁界を制御することにより、焦点寸法が前記所定の範囲以内となるように前記電子の軌道を制御する、
   請求項４記載のＸ線画像診断装置。
6. 前記特定部は、
   異なる複数の時点のそれぞれで前記取得部により取得された前記半影のプロファイルの形状の経時的な変化に基づいて、前記Ｘ線管の交換時期を予測してユーザに通知する、
   請求項１ないし５のいずれか１項に記載のＸ線画像診断装置。
7. 前記特定部は、
   前記半影のプロファイルの形状に基づいて、前記Ｘ線管の異常を検知してユーザに通知する、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＸ線画像診断装置。

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