JP4772355B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線を使用して被検体を透過するＸ線診断装置に関し、特に、マスク画像のＸ線照射位置とコントラスト画像のＸ線照射位置とがずれた場合に発生する不具合を解消する機能を具備するＸ線診断装置に関する。

Ｘ線診断装置とは、被験者の体内を透過したＸ線の強弱を濃淡画像として表示する画像診断装置である。診断・治療等の目的に応じて種々のものが存在する。透過Ｘ線は、間接撮影又は直接撮影によって可視化することができる。

間接撮影は、被検体を透過したＸ線をイメージインテンシファイア(以下、Ｉ．Ｉ．とする)で光に変換し、その光を撮像管または固体撮像素子にて電気信号に変換し、表示装置に撮像してＸ線透過像を得るものである。この撮影では、被検体内部の造影剤の流れや動きを表示装置に時系列的に表示して観察することができる。そして最近では、Ｉ．Ｉ．光学系による散乱線の影響を抑え、被検体を透過したＸ線を電気信号に変換する平面検出器の装置も商品化されている。一方、直接撮影は、透過したＸ線を直接視野サイズの大きなＸ線フィルムに感光させてＸ線像を得るものである。これらの手法によって得られた画像は、さまざまな画像処理（例えば、当該透過像を扱う拡大／諧調／空間フィルタ処理と、時系列的に蓄積された透過像の最小値／最大値トレース処理、サブトラクション処理、ノイズを除去するための加算処理等）を施して表示装置に表示することができる。

このようなＸ線診断装置を用いた透過Ｘ線像撮影手順の一例を説明すると、次のようである。すなわち、まず検査技師は、患者年齢・性別・検査部位・特殊事項（患者状態、妊娠状態、医学的注意事項、造影剤アレルギー、特殊な介助）等の情報(以下、患者の検査情報とする)を基にして定められたＸ線透視条件（管電圧、管電流、透視時間等。以下、初期透視条件とする）を設定し、このＸ線透視条件に合致したＸ線を被検体に照射して、Ｘ線透視像を表示装置上に表示する。そして所望の診断領域がＸ線撮影範囲になるようにＸ線管、Ｉ．Ｉ．保持装置などを位置決めする。また、体側面の直接線による画質への影響を防止するためにＸ線絞りや補償フィルタなどで照射野が均一なＸ線透過率になるように準備する。

次に、撮影Ｘ線スイッチを押すことで被検体にＸ線を照射し、Ｘ線照射位置・角度毎に得られたマスク透過像とコントラスト透過像とのサブトラクションを実施し、表示装置にリアルタイムで表示する。医師等は、表示された透過像を観察し、また必要に応じて透過像をプリントアウトして、血管系の検査や、バリウムのような造影剤を使用した非血管系の消化管を診断する。

この様にサブトラクション像を取得する撮影においては、マスク像を撮影する位置とコントラスト像を撮影する位置との間にずれがないようにする必要がある。その為の技術として、例えば寝台天板の位置情報に基づいて、位置駆動制御方式によりＸ線曝射タイミングを制御し、両画像のＸ線照射位置を調整するものがある（例えば、特許文献１参照。）これは、具体的に次のような内容である。

すなわち、ボーラスチェースＤＳＡ（Digital Subtraction Angiograpy）や回転ＤＳＡの術式にて連続的に検査するＸ線診断装置においては、患者への検査時間の短縮、患者の動態ボケを低減するために、往路でマスク像を収集し、復路でコントラスト像を収集する。このとき、往路及び復路ともに撮影系を停止せず、また、コントラスト像収集のためのＸ線をマスク像と同じ位置で曝射するために、マスク像のＸ線曝射開始位置とＸ線曝射終了位置を厳密にコントロールし、逆方向でコントラスト像を収集する場合には、マスク像のＸ線曝射終了位置で、コントラスト像のＸ線曝射開始を行い、マスク像のＸ線曝射開始位置で、コントラスト像のＸ線曝射を終了する。この様にＸ線曝射開始位置とＸ線曝射終了位置とを基準に駆動制御することで、曝射位置誤差を改善することができる。

しかしながら、従来の位置駆動制御方式には、例えば次に述べる問題点がある。

第１の問題点は、支持器の移動を伴う撮影においては、固体検出器のチャージフラッシング（ＣＦ）に要する時間が移動に対して無視できるレベルの検出器（代表例としてＣＣＤ）に対してしか有効ではないことである。換言すれば、平面検出器のように無視できない検出器に対しては、ずれのない位置検出後の実曝射タイミングのずれによる前記支持器の移動誤差が生じて、診断能のあるサブトラクション画像をリアルタイムで提供できない。

より具体的には、ボーラスチェースＤＳＡ撮影においては、被験者の血管にヨード等の造影剤を注入して、診断部位を診断しつつ保持装置のＣアームを可変速で移動させながら、造影剤の流れを追いながら撮影を行なう。このため、リアルタイム性の高い画像提供が要求される。映像系として従来タイプのＩ.Ｉ.／ＣＣＤ固体撮像素子を用いたシステムでは、固体撮像素子に自然蓄積される電荷は一般に2〜3μｓでクリアされる。このため、チャージフラッシングの実行からＸ照射までのタイムラグは、図１５（ｂ）に示すように殆どなく、従って、Ｃアームを移動させながらの撮影においても移動誤差は０．1ピクセル未満で済み、それによるアーチファクトの影響を考慮する必要はない。

一方、平面検出器（ＦＰＤ）においては原理的に、電荷がＴＦＴアレイに蓄積され、Ｘ線照射前にチャージフラッシング（ＣＦ）により放出しないと、Ｘ線検出膜のオフセット画像（固定ノイズ成分）が変動することとなり、診断に足るＳ／Ｎを保持できないという固体検出器特有のデメリットが生じてしまう。この４〜５百万画素に対してのＣＦに要する時間（図１５（ａ）に示す期間Ｔ_ＣＦ）は、ＣＣＤ固体撮像素子の数μｓに比較して、十数ｍｓ（１万倍以上）も必要とされる。この期間Ｔ_ＣＦにおいてもＣアームが移動しているため、従来のＩ.Ｉ.／ＣＣＤ固体撮像素子のように、マスク画像照射位置とコントラスト画像照射位置の機械的位置精度を保持することができない。

第２の問題点として、従来の位置駆動制御方式では通常固定間隔で撮影するため、実際の造影剤の流れる速度とは無関係にＸ線照射位置に造影剤が辿り着く時刻を予測して支持器を移動させなければならない。従って、撮影系の移動が加速度を伴うボーラスチェースＤＳＡにおいては、支持器の移動制御が大変困難なものとなる。特に、ＣＦが必要となる平面検出器を用いるシステムにおいては、そのＣＦ間に発生する移動量についても考慮する必要があり、困難を極める。

一方、ＤＳＡ撮影におけるその他のアーチファクトを軽減する技術として、Ｘ線照射位置ごとにマーカを有するサポータを装着して撮影後、マーカのずれを基にして補正サブトラクションするものがある（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この手法は、検査前のマーカの固定やＸ線照射位置／撮影間隔固定といった造影剤の流速を無視した検査方法であり、造影剤の流速を考慮するものに比して精度上問題がある。
特開２００３−１２６０７４号公報 特開２０００−２７８６０６号公報

本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、無駄な被爆を受けることなく、造影剤の移動速度・拡散状況に合わせて支持器を移動させながら、従来に比してより診断能の高いサブトラクション像を提供することができるＸ線診断装置を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。

請求項１に記載の発明は、被検体を搭載する寝台と、前記被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出手段とが設けられた支持器と、前記寝台に対する前記支持器の相対的位置を移動させる移動機構と、前記相対的位置を検出する位置検出手段と、前記移動機構により前記支持器を前記被検体の体軸に沿って相対的に移動させながら前記被検体に対してＸ線を照射し画像を撮影する場合、前記Ｘ線発生手段のＸ線曝射タイミングを制御する制御手段であって、前記検出された相対的位置が予め設定されるＸ線照射可能範囲に存在するか否かを判定し、前記相対的位置がＸ線照射可能範囲に存在すると判定されたときのみ、前記Ｘ線発生手段からＸ線を照射する制御する制御手段と、前記制御手段の制御に基づくＸ線照射時における前記相対的位置に関する情報を前記位置検出手段から取得し、これをＸ線照射位置として、造影剤注入前に撮影された前記被検体のマスク像と共に記憶する記憶手段と、前記マスク像のＸ線照射位置と、造影剤注入後に撮影された前記被検体のコントラスト像のＸ線照射位置とのうち少なくとも一方を画素単位又は画素の定数倍の単位で移動させることで、前記マスク像と前記コントラスト像との間のずれ量を補正する補正処理を実行する補正手段と、前記補正処理の後、前記コントラスト像から前記マスク像を差し引くことで、サブトラクション像を生成する画像生成手段と、前記サブトラクション像を表示する表示手段と、を具備することを特徴とするＸ線診断装置である。

以上本発明によれば、無駄な被爆を受けることなく、造影剤の移動速度・拡散状況に合わせて支持器を移動させながら、従来に比して診断能の高いサブトラクション像を提供することができるＸ線診断装置を実現できる。

以下、本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

（第１の実施形態）
図１及び図２は、本実施形態に係るＸ線診断装置の外観図を示している。図３は、Ｘ線診断装置に用いられる平面検出器１１の構成を示す図である。これらの図を用いて、Ｘ線診断装置の構成について説明する。

図１、図２に示すように、本Ｘ線診断装置は、架台１、Ｃアーム移動機構２、起倒機構３、Ｃアーム回転機構４、Ｃアーム５、Ｘ線管７、Ｘ線絞り器８、天板９、天板保持部１０、平面検出器１１を具備している。

架台１は、撮影系を有するＣアーム及び当該Ｃアームを移動させるための種々の機構、被検体を搭載させる天板及び当該天板の保持機構等を架設するための設置台である。

Ｃアーム移動機構２は、Ｘ線管７及び平面検出器１１を被検体Ｐの体軸方向に移動させて撮影するために、Ｃアーム５を体軸方向に直線移動する機構である。

起倒機構３は、天板９やＣアーム５等を回転させるための機構である。

Ｃアーム回転機構４は、Ｘ線管７及び平面検出器１１を診断部位の角度に設定するために、被検体Ｐの体軸を中心として、Ｃアーム５を回転させる機構である。

Ｃアーム５は、Ｃアーム回動機構４に対して図1矢印Ａの方向への円弧状のスライドが可能な状態で取り付けられている。このＣアーム５の両端内側には、Ｘ線管７及びＸ線絞り器８と平面検出器１１が、天板９および被検体Ｐを挟むようにして取り付けられている。

Ｘ線管７は、Ｘ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）より放出された電子を高電圧によって加速させてタングステン陽極に衝突させＸ線を発生させる。

Ｘ線絞り器８は、Ｘ線管７と被検体の間に設けられ、Ｘ線管７のＸ線焦点から曝射されたコーン状のＸ線ビームを整形し、所要の立体角のＸ線ビームを形成する。

天板９は、被検体Ｐを搭載するためのベッドであり、被検体Ｐの長手方向や横手方向に移動する。なお、天板９及びＣアーム５は、後述するＣアーム・天板制御部１６によってその移動量、移動タイミング、移動速度が制御される。

天板保持部１０は、天板９を保持し、当該天板９を被検体Ｐの体軸方向に移動させる。

平面検出器１１は、被検体Ｐを透過したＸ線を電荷に変換して蓄積する。当該平面検出器１１に蓄積された電荷は、ゲートドライバ（図４参照）によってＸ線画像信号として読み出され、画像データ生成部（図４参照）によって画像データに変換される。なお、平面検出器１１は、Ｘ線を直接電荷に変換するもの（直接型）と、光に変換した後電荷に変換するもの（間接型）とがある。本実施の形態では前者を例に説明するが後者であっても構わない。以下、直接型の平面検出器１１の具体的な構造について、図３を参照しながら説明する。

平面検出器１１には、図３に示すように、微小な検出素子５１を列方向及びライン方向に２次元的に配列して構成されている。各々の検出素子５１はＸ線を感知し、入射Ｘ線量に応じて電荷を生成する光電膜５２と、この光電膜５２に発生した電荷を蓄積する電荷蓄積コンデンサ５３と、この電荷蓄積コンデンサ５３に蓄積された電荷を所定のタイミングで読み出すＴＦＴ（薄膜トランジスタ）５４を備えている。以下では説明を簡単にするために、例えば、検出素子５１が列方向（図３の上下方向）、及びライン方向（図３の左右方向）に２素子づつ配列されている場合の平面検出器１１の構成について説明する。

図３の光電膜５２−１１、５２−１２、５２−２１、５２−２２の第１の端子と、電荷蓄積コンデンサ５３−１１、５３−１２、５３−２１、５３−２２の第１の端子とが接続され、更に、その接続点はＴＦＴ５４−１１、５４−１２、５４−２１、５４−２２のソース端子へ接続される。一方、光電膜５２−１１、５２−１２、５２−２１、５２−２２の第２の端子は、図示しないバイアス電源に接続され、電荷蓄積コンデンサ５３−１１、５３−１２、５３−２１、５３−２２の第２の端子は接地される。更に、ライン方向のＴＦＴ５４−１１及びＴＦＴ５４−２１のゲートはゲートドライバ２１の出力端子２２−１に共通接続され、また、ＴＦＴ５４−１２、及びＴＦＴ５４−２２のゲートはゲートドライバ２１の出力端子２２−２に共通接続される。

一方、列方向のＴＦＴ５４−１１及び５４−１２のドレイン端子は信号出力線５９−１に共通接続され、また、ＴＦＴ５４−２１及び５４−２２のドレイン端子は信号出力線５９−２にそれぞれ共通接続される。そして、信号出力線５９−１、５９−２は画像データ生成部１１ａに接続されている。

図３のゲートドライバ２１は、Ｘ線照射によって検出素子５１の光電膜５２で発生し電荷蓄積コンデンサ５３にて蓄積される信号電荷を読み出すために、ＴＦＴ５４のゲート端子に読み出し用の駆動パルスを供給する。

次に、本Ｘ線診断装置の機能・動作について図４を参照しながら説明する。図４は、本Ｘ線診断装置の内部構成を含むブロック図である。図４に示すように、本Ｘ線診断装置は、高電圧発生部１２、Ｘ線発生部１３、Ｘ線検出部１４、機構部１５、画像演算・記憶部１６、システム制御部１７、操作部１９、表示部３０を具備している。

高電圧発生部１２は、Ｘ線制御部１２ａ、高電圧発生器１２ｂを有している。高電圧発生部１２は、Ｘ線管７の陰極から発生する熱電子を加速するために、陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生させる。Ｘ線制御部１２ａは、システム制御部１７からの指示信号に従い、高電圧発生器１２ｂにおける管電流、管電圧、照射時間等のＸ線照射条件の設定を行う。

Ｘ線検出部１４は、平面検出器１１、画像データ生成部１１ａゲートドライバ２１、を有している。画像データ生成部１１ａは、平面検出器１１から読み出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器２３と、この電荷・電圧変換器２３の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２４と、平面検出器１１からライン単位でパラレルに読み出されるデジタル変換された画像信号をシリアルな信号に変換するパラレル・シリアル変換器２５とを備えている。

機構部１５は、Ｃアーム・天板制御部４０、Ｃアーム移動機構２、Ｃアーム回転機構３、Ｃアーム５と天板９との相対的位置を検出するＣアーム・天板位置検出部４２、起倒機構４３を有している。Ｃアーム・天板制御部４０は、システム制御部からの制御信号に従い、被検体Ｐの診断対象部位に対して最適なＸ線管焦点−Ｘ線検出器間距離（ＳＩＤ）、Ｘ線コーンビームの形状、Ｘ線ビームの被検体Ｐに対する入射角度、更にはＣアーム５や天板９などの移動スピードなどの制御を行う。

当該機構部１５により、Ｃアーム５を移動させる機構は、次のようである。すなわち、図１、図２に示したように、架台１は床に設置され、この架台１に起倒機構３が回動自在に保持される。また、起倒機構３と天板保持部１０は連結され、この天板保持部１０は天板９の片端と連結されて天板９を支えている。また、起倒機構３に対してＣアーム移動機構２は、図２矢印Ａで示した方向に直線状にスライドが可能な状態で保持され、このＣアーム移動機構２にはＣアーム回動機構３が回動自在で保持されている。

画像演算・記憶部１６は、マスク像ずれ補正部１６ａ、画像データ記憶回路１６ｂを有している。マスク像ずれ補正部１６ａは、システム制御部１７を介してＣアーム・天板位置検出部４２からの信号に基づいて、マスク像を撮影するためのＸ線照射位置とコントラスト像を撮影するためのＸ線照射位置とのずれ量を画素単位又は画素の定数倍の単位で計算し、両画像の位置を一致させるためにマスク像を得られたずれ量だけ移動させる補正処理を実行する。

なお、Ｘ線照射位置とは、Ｘ線照射を開始した時のＣアーム５と天板９との相対的位置と、Ｘ線照射を完了した時のＣアーム５と天板９との相対的位置とによって定義される。

また、本実施形態においては、上記のようにマスク像の位置とコントラスト像の位置と一致させるためにマスク像を移動させる構成としたが、コントラスト像、又はマスク像及びコントラスト像の双方を移動させることで、両画像の位置を一致（対応）させる構成としてもよい。

画像データ記憶回路１６は、Ｘ線検出部１４においてライン単位または、フレーム単位で順次出力されるＸ線透過画像データおよび、そのときのＸ線照射位置データから、予めキャリブレーションされた情報に基づいて長尺画像データを生成し、そのマスク長尺画像データから、コントラストシーケンスにおける個々のマスク画像の切り出し保存を行う。また、画像データ記憶回路１６は、マスク像ずれ補正部１６ａによってずれ量が補正されたマスク像を、Ｘ線検出部１４から受け取るコントラスト像から差分することで、サブトラクション像を生成する。

システム制御部１７は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、操作部１９から送られてくる操作者の指示や撮影条件などの情報を一旦記憶した後、これらの情報に基づいてＸ線画像データの収集や表示の制御、あるいは移動機構に関する制御などシステム全体の制御を行う。

操作部１９は、表示パネル、キーボード、各種スイッチ、マウス等を備えたインターラクティブなインターフェイスである。装置の操作者は、操作部１９において、被検体（患者）情報、被検体Ｐあるいは診断対象部位に対して最適なＸ線照射条件、Ｘ線管焦点−Ｘ線検出器間距離、Ｘ線コーンビームの形状、Ｘ線ビームの被検体Ｐに対する入射角度、更にはＣアーム５や天板９の移動スピードなどの各種撮影条件や機構部１５の移動制御などの設定、あるいは撮影開始のコマンド信号の入力などを行う。これらの設定信号やコマンド信号は、システム制御部１７を介して各ユニットに送られる。なお、上記Ｘ線照射条件としてＸ線管７に印加する管電圧、管電流、Ｘ線の照射時間などがあり、被検体情報として検査部位、検査方法、被検体の体格、過去の診断履歴などがある。

また、操作部１９より被検体ＩＤ（患者ＩＤ）を入力することにより、上記被検体情報、あるいは、この被検体情報に基づく各種撮影条件は予め保存されている装置外部の記憶媒体などからネットワークを介して自動的に読み出され、操作者は表示部３０のモニタ３４、あるいは操作部１９の表示パネルに表示されるこれらの情報や設定条件に対して、変更の必要がある場合のみ操作部１９より変更のための入力を行ってもよい。

表示部３０は、画像演算・記憶部１６に保存されている複数のマスクＸ線透過画像データ、コントラストＸ線透過画像データ、あるいは長尺画像データの中から抽出された所望の画像データ、画像演算・記憶部１６の画像処理・マスク画像ずれ補正部１６ａにおいて生成されるＸ線透過サブトラクション画像データなどの表示を行う。この表示部３０は、上記各種画像データと、これらの画像データの付帯情報である数字や各種文字などを合成して一旦保存する表示用画像記憶回路３１と、このＸ線画像データや付帯情報をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器３２と、このアナログ信号をＴＶフォーマット変換して映像信号を生成するフォーマット変換回路３３と、その映像信号を表示する液晶、あるいはＣＲＴのモニタ３４から構成される。

また、特に表示用画像記憶回路３１は、後述するずれ量補正処理によって発生するアーチファクトを低減させるために、サブトラクション像におけるマスク像及びコントラスト像のそれぞれをずらした領域（双方の画像が重ならない領域）に対して、黒化処理（又はグラデーション処理）を施す。

以上述べた本Ｘ線診断装置は、上記の基本構成の他に、さらに図示しないインターフェイスを備え、各種画像データは、このインターフェイスを介して外部のハードディスクやＤＶＤあるいはＭＯＤなどの記録媒体に保管され、更に、レーザイメージャなどによりフィルム上に出力される。また、インターフェイスはネットワークに接続され、画像データや検査情報はこのネットワークを介して院内外のデータ記録システムに保管され、更には院内外の観察システムに転送、表示されて医師による診断に用いられる。

（画像間ずれ量補正機能）
次に、本Ｘ線診断装置が有する画像間ずれ量補正機能について説明する。この補正機能は、例えばボーラスチェースＤＳＡを実行する際においてマスク像のＸ線照射位置とコントラスト像のＸ線照射位置がずれた場合に、Ｃアーム５と天板９との相対的位置に基づいて、マスク像の被検体位置とコントラスト像の被検体位置とをピクセル単位又はピクセルの定数倍の単位で事後的に合わせるものである。ピクセルの定数倍の単位で位置合わせする場合には、数学的に良く知られたアフィン変換、スプライン関数による補間処理等を用いることができる。

また、本補正機能は、画像取得段階においてもマスク像−コントラスト像間のずれが最小限となるように、Ｘ線照射タイミングを後述する方式により制御する。本補正機能は、Ｉ．Ｉ．を用いたシステムにも有効であるが、画像間のずれを検出素子単位で把握することができ、また撮影直前にチャージフラッシュを行うためマスク像のＸ線照射位置とコントラスト像のＸ線照射位置がずれやすい平面検出器を用いるシステムにおいて、特に実益がある。

画像間ずれ量補正機能の具体的な内容は、上記したように、Ｘ線照射等のタイミング制御、得られたマスク像とコントラスト像との間のずれ量計算、二つの段階に大きく分けることができる。以下、これらの各機能について説明する。

まず、マスク像及びコントラスト像を撮影する際のＸ線照射等のタイミングは、Ｘ線照射可能範囲に基づいて制御される。このＸ線照射可能範囲とは、後述するマスク像−コントラスト像間のずれ量計算によって調整可能なＣアーム５と天板９との相対的位置の許容範囲であり、予め予測され設定されるものである。なお、Ｘ線照射可能範囲は、マスク収集の解剖学的位置に応じた、あるいは、被験者の造影剤の流れに応じて、撮影領域別に個々に範囲設定することも可能である。

図５（ａ）乃至（ｅ）は、マスク像撮影シーケンス及びコントラスト像撮影シーケンスにおけるＸ線照射等のタイミングチャートを示した図である。図５（ａ）に示すように、まず、Ｃアーム・天板位置検出部４２により、Ｃアーム５と天板９との相対的位置がＸ線照射可能範囲にあることを知らせるストローブ信号が、Ｘ線制御部１２０に供給される。システム制御部１７は、このストローブ信号が供給されている期間はＣアーム５と天板９との相対的位置がＸ線照射可能範囲にあると判別し、当該期間においてのみＸ線平面検出器１１のチャージフラッシング、及びＸ線管７からのＸ線照射を実行する。

すなわち、システム制御部１７は、例えば図５（ｂ）に示すように、ストローブ信号とほぼ同時にＸ線平面検出器１１のチャージフラッシングが実行されるようにゲートドライバ２１を制御し、当該チャージフラッシングが終了しかつストローブ信号が供給されている場合（Ｃアーム５と天板９との相対的位置がＸ線照射可能範囲にある場合）、例えば図５（ｃ）に示すようなタイミングにてＸ線制御部１２ａを制御してＸ線照射を実行する。また、Ｃアーム・天板位置検出部４２は、図５（ｄ）に示すようにＸ線照射の開始タイミング（時刻ｔ_１ａ）に併せてＸ照射開始位置を検出し、図５（ｅ）に示すようにＸ線照射の終了タイミング（時刻ｔ_１ｂ）に併せてＸ照射終了位置を検出する。

こうして得られるＸ線画像は、Ｘ線照射位置（Ｘ線照射開始位置とＸ線照射終了位置）と共に画像データ記憶回路１６ｂに記憶される。なお、Ｘ線照射位置は、図５（ｄ）、（ｅ）に示すように、Ｘ線照射開始位置（時刻ｔ_２ａにおける位置、ｔ_２ｂにおける位置）、及びＸ線照射終了位置（時刻ｔ_３ａにおける位置、ｔ_３ｂにおける位置）の合計４つのパラメータにより定義される。これ以外に、Ｘ線照射開始位置を時刻ｔ_２ａに検出された位置とし、Ｘ線照射終了位置を時刻ｔ_３ａに検出された位置とし、合計２つのパラメータによってＸ線照射位置が定義される構成、またはＸ線照射開始位置を時刻ｔ_２ａ乃至時刻ｔ_２ｂにおいて検出された領域の中心位置とし、Ｘ線照射終了位置を時刻ｔ_３ａ乃至時刻ｔ_３ｂにおいて検出された領域の中心位置とし、同じく合計２つのパラメータによってＸ線照射位置が定義される構成としてもよい。

上記Ｘ線照射等のタイミングに従ったＸ線画像撮影は、Ｃアーム・天板位置検出部４２からストローブ信号が供給されている限り、設定されたシーケンス撮影の時間内において繰り返し実行される。なお、チャージフラッシング中にＣアーム５と天板９との相対的位置がＸ線照射可能範囲を逸脱したとき（ストローブ信号の供給かなくなったとき）は、当該チャージフラッシングに対応するＸ線照射はキャンセルされる。

なお、本Ｘ線診断装置においては、図５の例に限定されず、同一のＸ線照射可能範囲において、複数枚のＸ線画像を撮影することも可能である。例えば、図６に示すようにＣアーム５の軌道が前後する場合であっても、菱形で示された各位置はＸ線照射可能範囲内に存在する。従って、Ｃアーム・天板位置検出部４２からＸ線照射可能範囲を知らせるストローブ信号が供給されている状況となり、時刻ｔ_１乃至ｔ_６の各位置において、複数枚のＸ線画像撮影を実行することができる。

コントラスト像の位置からのマスク像の位置のずれ量計算は、次の様にして実行される。図７は、Ｘ線照射可能範囲におけるコントラスト像のＸ線照射位置からのずれに対応して、マスク像のＸ線照射位置を補正するロジックを図示したものである。すなわち、Ｒを撮影視野サイズとすれば、ずれ量はマスク像のＸ線照射位置前後のそれぞれにおいて、各フレーム毎（マスク像毎）に次式で求められる。

（１）(C-long)_cont≧ (C-long)_mask の場合：
(scroll)_mask = [(C-long)_cont - (C-long)_mask]*1024/R
（２）(C-long)_cont< (C-long)_maskの場合：
(scroll)_mask = [(C-long)_cont - (C-long)_mask]*1024/R + 1024
なお、上記各式において、添え字「mask」はマスク像を、添え字「cont」は当該マスク像のＸ線照射位置に基づいて選択された、対応するコントラスト像を、「C-long」は天板長手方向（被検体の体軸方向）に沿って得られた画像のＸ線照射位置を、「scroll」はずれ量を、それぞれ意味するものとする。

こうして得られるマスク像のずれ量(scroll)_maskに基づいて、マスク画像ずれ補正部１６ａは、コントラスト像に対してマスク像をどれだけのピクセル分に相当するかを計算する。得られた結果は、補正ピクセルＸとして、図８に示すように他の情報（例えば、Ｘ線照射開始位置Ｘｓ、Ｘ線照射終了位置Ｘｅ、Ｘ線照射可能範囲λ等）と共に、画像データ記憶回路１６ｂ内のマスク画像・コントラスト画像収集パラメータ記憶テーブルに自動的に登録される。

（画像表示）
本Ｘ線診断装置は、上記画像間ずれ量補正が施されたサブトラクション画像をリアルタイム表示する。その際、高い診断効果を得るため、及び上記ずれ量補正処理によって発生するアーチファクトを低減させるために、ずらした領域に図９に示すような黒化処理（又はグラデーション処理）を施してモニタ３４に表示する。

なお、上記黒化処理では、マスク像とコントラスト像との間の相対的な移動量が多いほど、当該黒化処理される領域が広くなる。従って、黒化処理が施される領域をできるだけ小さくし、診断に供する画像領域をなるべく広くするため、上記ずれ補正処理において、マスク画像とコントラスト画像それぞれをずらす構成であってもよい。

すなわち、例えばマスク像とコントラスト像とをそれぞれずれ量を相殺するように、ずれ量の半分ずつ移動させることで、アーチファクトを分散させて黒化処理を施し、診断しやすい画像情報を提供しながら検査を続行することが可能となる。

（撮影動作）
次に、本Ｘ線診断装置を用いて、被検体下肢部のボーラスチェースＤＳＡ撮影を実行する際の一連の動作について説明する。

図１０、図１１は、被検体下肢部のボーラスチェースＤＳＡ撮影において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。図１０に示すように、まず、Ｘ線診断装置の電源が投入されると（ステップＳ１）、本Ｘ線診断装置は、同じ医療施設内に設置されている図示しないサーバと接続状態となる。

次に、操作者により患者ＩＤが操作部１９から入力されることによって、システム制御部１７の図示にないＣＰＵは、サーバの記憶回路に既に保存されている患者情報やこの患者情報に対応した各種撮影条件の中から、患者ＩＤに対応した患者情報及び各種撮影条件を読み出し、例えば、操作部１９の表示パネルに表示する。表示された各種撮影条件から所望の条件（Ｘ線照射条件、Ｘ線管焦点−Ｘ線検出器間距離、Ｘ線コーンビームの形状、Ｃアーム５の回転速度や移動速度などの情報）が選択されると、当該条件はシステム制御部１７の図示しない記憶回路に保存されると共に、対応する各制御部等に供給されて、図示しない夫々の記憶回路に保存される（ステップＳ２）。

次に、操作者は、被検体Ｐの鼠蹊部に造影剤注入用のカテーテルを挿入し、操作部１９においてＸ線発生部１及び平面検出器１１の初期位置設定コマンドを入力する（ステップＳ３）。このコマンド信号が操作部１９よりシステム制御部１７に送られると、システム制御部１７は機構部１５のＣアーム・天板制御部６に対して制御信号を送り、その制御信号に基づいてＣアーム・天板制御部６は、Ｃアーム移動機構２及びＣアーム回転機構３に駆動信号を供給して、Ｘ線発生部１及び平面検出器１１を初期位置に設定する。

次に、Ｘ線発生部１及び平面検出器１１の初期位置への設定及び絞り・撮影間隔・移動速度等が確定したならば操作者は被検体Ｐに対して造影剤を注入し、更に画像データ収集の開始コマンドを操作部１９にて行うことにより、システム制御部１７の制御下で、Ｃアーム５の初期位置から所定の方向への移動を開始する（ステップＳ４）。

次に、マスク像の撮影が開始される（ステップＳ５）。すなわち、図５に示したシーケンスに従って、Ｘ線照射可能範囲を示すストローブ信号の検出（ステップＳ５ａ）、及び当該ストローブ信号検出中におけるチャージフラッシング（ステップＳ５ｂ）及びＸ線照射（ステップＳ５ｃ）、Ｘ線照射開始位置・Ｘ線照射終了位置の検出（ステップＳ５ｄ）を実行する。なお、得られた画像及びＸ線照射位置情報は、対応付けて画像データ記憶回路１３に記憶される。

次に、図５に示したシーケンスに従って、コントラスト像の撮影が実行される（ステップＳ６：ステップＳ６ａ乃至Ｓ６ｄ）。

コントラスト像が撮影されると、システム制御部１７によって、当該コントラスト像のＸ線照射位置に対応した（最も近い）Ｘ線照射位置を持つ、サブトラクション処理の対象となるマスク画像（対象マスク像）を、画像データ記憶回路１３から検索する（ステップＳ７）。

対象マスク像が検索されると、画像処理・マスク画像ずれ補正部１３は、当該対象マスク像の位置情報とコントラスト位置情報のずれ量を算出し（ステップＳ８）、これに従ってマスク像を移動させコントラスト像の位置と対応させるずれ量補正処理を実行する（ステップＳ９）。

ずれ量補正処理によりマスク像とコントラスト像との位置合わせが実行されると、コントラスト像からマスク像を差し引くことでサブトラクション画像が生成される。生成されたサブトラクション画像は、ずれ補正処理によってずらした領域に黒化処理してモニタ３４に表示する（ステップＳ１０）。

以下、コントラスト像を撮影するシーケンス中においては、ステップＳ６乃至ステップＳ１０の処理が繰り返され、サブトラクション画像がリアルタイムで表示される。医師は、撮影終了まで、撮影ボタンを押しつづけ、アーチファクトの軽減された画像観察しながら、検査・診断を続行する。

以上述べたように、本Ｘ線診断装置の画像間ずれ補正機能によれば、下肢造影撮影等でのポストプロセス処理（後処理）において、マスク像のＸ線照射位置とコントラスト像のＸ線照射位置との間のずれを画素単位で調整することができる。従って、調整後の画像によりサブトラクション画像をリアルタイムで生成し表示することで、アーチファクトが少なく従来に比してより診断能の高いサブトラクション像を提供することができる。

また、上記補正機能では、Ｃアームと天板との相対的位置がＸ線照射可能範囲に存在する場合にのみ、Ｘ線照射を実行する。従って、造影剤の移動速度・拡散状況に合わせてＣアームを任意に移動させた場合であっても、同一のＸ線照射可能範囲内に存在するマスク像、及びコントラスト像を用いて、信頼しうる上記ずれ補正処理を実行することができる。従って、再度の撮り直し等を行う必要がなく、その結果患者に対する被曝の低減、操作者の作業負担の軽減を実現することができる。

また、本Ｘ線診断装置によれば、サブトラクション像を表示する際、マスク像とコントラスト像とをずらした領域に黒化処理（又はグラデーション処理）を施す。これにより、高い観察効果を得ることができ、また、ずれ量補正処理によって発生するアーチファクトを低減させることができる。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、チャージフラッシング期間中におけるＣアーム移動量を予測し、当該移動量を考慮して、マスク像撮影におけるＸ線照射位置及びコントラスト像撮影におけるＸ線照射位置との間の位置ずれをできる限り小さくするものである。

（画像間ずれ量補正機能）
本実施形態に係る画像間ずれ量補正機能について説明する。本画像間ずれ量補正機能は、例えば図１１のステップＳ６ｂにおいて、チャージフラッシング期間中のＣアーム移動距離を予測し、マスク用Ｘ線照射位置とコントラスト用Ｘ線照射位置とを一致させることができる好適な位置において、チャージフラッシングを開始するものである。なお、本画像間ずれ量補正機能は、システム制御部１７により、Ｃアーム位置、Ｃアーム移動速度、マスク像用Ｘ線照射位置、チャージフラッシング期間等を用いて実現される。

図１４は、本実施形態に係る画像間ずれ量補正機能を説明するための図であり、Ｘ線照射可能位置（ａ）、マスク用チャージフラッシング位置（ｂ）、マスク用Ｘ線照射位置（ｃ）、コントラスト用チャージフラッシング位置（ｄ）、コントラスト用Ｘ線照射位置（ｅ）をそれぞれ模擬的に示している。なお、図中ｘ軸は、天板９の長手方向に沿った座標軸である。

Ｘ線照射可能位置（範囲）信号は、想定された一定速度でＣアームが移動した場合のマスク用Ｘ線照射位置とコントラスト用Ｘ線照射位置のずれを補正したサブトラクション画像が臨床上診断可能な範囲を設定するものであるが、そのときのＣアーム移動加速度を求めることにより、想定速度到達時間や超加速度により移動距離の誤差を相殺するように、Ｘ線照射可能位置（範囲）信号の幅Ｘと開始位置Ｘ_１、終了位置Ｘ_２を制御することができる。マスク用照射位置Ｘ_１までの到達時間をｔ（＝（Ｘ_２−Ｘ_１）／ｖ_０）とすると、現在の加速度ａと想定速度ｖ_０とからＬ＝（∫ａｄｔ−ｖ_０）・ｔだけ上昇加速度を持つ場合には、Ｘ_２の位置をＸ_２の手前に変更することで精度を上げることができる。逆に、下降加速度の場合には、Ｘ_２の位置をＸ_１の方向に変更することで、Ｘ_２−Ｘ_６間の到達時間を最小にすることで精度を上げることができる。

チャージフラッシング期間Ｔ、チャージフラッシング期間中におけるＣアームの移動距離Ｌは、Ｌ＝ｖ・Ｔとなる。従って、図１４に示すように、マスク像撮影後、ｘ軸方向の下流側からＣアームを移動させ、目標とするコントラスト用Ｘ線照射開始位置（すなわち、マスク像用Ｘ線照射終了位置）ｘ_２においてコントラスト用Ｘ線照射を開始したい場合には、例えばｘ_２＋Ｌ（＝ｖ・Ｔ）の位置より下流側からチャージフラッシングを開始すればよい。

ところで、現実には、装置の個体差、チャージフラッシング時間のＣアーム移動距離予測位置計算に要する時間（オーバーヘッド）、Ｃアーム移動加速度等により、ｘ_２＋Ｌ（＝ｖ・Ｔ）の位置検出からコントラスト用Ｘ線照射開始までには、若干のタイムラグが発生する可能性がある。従って、実用性の観点から、図１４に示す様に調整範囲ｙを導入し、位置ｘ_６＝ｘ_２＋Ｌ＋ｙの位置からＸ線曝射を開始する構成としてもよい。位置ｘ_６においてチャージフラッシングを開始しコントラスト撮影を行った結果、マスク用Ｘ線照射位置とコントラスト用Ｘ線照射位置においてずれが発生している場合には、第１の実施形態において説明した内容に従って、ずれ量補正処理をさらに行うようにすればよい。なお、調整範囲ｙは、マスク画像ずれ補正部１６ａに事前に登録されるものであり、操作部１９からの所定の操作によって任意の値を選択することが可能である。また、操作者や検査手技に応じて自動的に選択するようにしてもよい。

また、コントラスト用チャージフラッシングを開始する位置は、当然ながらＸ線照射可能範囲Ｘ内に存在することが好ましい。従って、例えば図１４において、コントラスト用チャージフラッシング開始位置ｘ_６からコントラスト用Ｘ線照射開始位置ｘ_２までの距離Ｌ（＝ｘ_６−ｘ_２）をチャージフラッシング可能範囲Ｌと定義すれば、撮影条件として、チャージフラッシング可能範囲Ｌ≦Ｘ線照射可能範囲Ｘを満たすことが好ましい。

以上述べた構成によれば、チャージフラッシング期間中のＣアーム移動距離を考慮して、コントラスト用チャージフラッシングを開始することができる。従って、第１の実施形態において説明した効果に加えて、さらにマスク用Ｘ線照射位置とコントラスト用Ｘ線照射位置とを高精度で位置合わせすることができる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。具体的には、次の様な変形例を挙げることができる。

（１）下肢造影撮影等においては、ボーラスチェースＤＳＡの他に、図１２に示すように、使用する造影剤の種類に応じてコントラスト像のピークトレース、又はボトムトレースすることでリアルタイムに造影進行を観察する撮影、又はコントラスト像の加算処理によりリアルタイムに造影進行を観察する撮影等が実行される場合がある。係る各撮影においても、Ｘ線照射可能範囲に従うＸ線照射を実行することにより、造影剤の進行を適切に追跡することができ、より高いＳ／Ｎで血管描出能を高めた画像をリアルタイムで表示することができる。

（２）本Ｘ線診断装置では、平面検出器の歪のない特性を生かして、画像データ記憶回路に記憶されたマスク像から、図１３に示すように、ピクセルキャリブレーションにより長尺画像を生成することができる。また、この長尺画像は、Ｘ線照射可能範囲に従うＸ線照射を実行することにより、より精度の高いものにすることができる。この長尺画像から、撮影計画にしたがってカットし、任意のマスク像を再構成することも可能である。

従来の技術によれば、マスク画像は、コントラスト画像収集位置にて同数枚撮影していた。本Ｘ線診断装置によれば、上記長尺画像を作成するための最低限のマスク像を撮影するだけで、任意のマスク像を再構成することができる。その結果、術者・患者の被曝低減を実現することができる。

また、上記長尺画像から撮影計画に従った任意の位置のマスク像を再構成し、これとコントラスト像とのＸ線照射位置のずれをポストプロセス処理（後処理）により補正してサブトラクション画像を生成することで、アーチファクトが低減され診断能の高い画像を提供することができる。

また、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置の外観図を示している。 図２は、本実施形態に係るＸ線診断装置の外観図を示している。 図３は、Ｘ線診断装置に用いられる平面検出器１１の構成を示す図である。 図４は、本Ｘ線診断装置の内部構成を含むブロック図である。 図５（ａ）乃至（ｅ）は、マスク像撮影シーケンス及びコントラスト像撮影シーケンスにおけるＸ線照射等のタイミングチャートを示した図である。 図６は、同一のＸ線照射可能範囲において、複数枚のＸ線画像を撮影する場合のＣアームの軌道を例示した図である。 図７は、Ｘ線照射可能範囲におけるコントラスト像のＸ線照射位置からのずれに対応して、マスク像のＸ線照射位置を補正するロジックを図示したものである。 図８は、画像データ記憶回路１６ｂに記憶されるマスク画像・コントラスト画像収集パラメータ記憶テーブルの一例を示した図である。 図９は、黒化処理（又はグラデーション処理）が施されたサブトラクション像を例示した図である。 図１０は、被検体下肢部のボーラスチェースＤＳＡ撮影において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。 図１１は、被検体下肢部のボーラスチェースＤＳＡ撮影において実行される各処理の流れを示したフローチャートである。 図１２は、コントラスト像のピークトレース処理（又はボトムトレース処理）を説明するための図である。 図１３は、本Ｘ線診断装置によって生成される長尺画像を概念的に示した図である。 図１４は、本実施形態に係る画像間ずれ量補正機能を説明するための図であり、Ｘ線照射可能位置（ａ）、マスク用チャージフラッシング位置（ｂ）、マスク用Ｘ線照射位置（ｃ）、コントラスト用チャージフラッシング位置（ｄ）、コントラスト用Ｘ線照射位置（ｅ）をそれぞれ模擬的に示している。 図１５は、マスク像撮影におけるＸ線照射とＣＦとのシーケンス（マスクシーケンス）、及びコントラスト像撮影におけるＸ線照射とＣＦとのシーケンス（コントラストシーケンス）を示した図である。

符号の説明

１…架台、２…Ｃアーム移動機構、３…起倒機構、４…Ｃアーム回転機構、５…Ｃアーム、７…Ｘ線管、８…Ｘ線絞り器、９…天板、１０…天板保持部、１１…平面検出器、１１ａ…画像データ生成部、１２…高電圧発生部、１３…Ｘ線発生部、１４Ｘ線検出部、１５…機構部、１６…画像演算・記憶部、１６ａ…マスク像ずれ補正部、１６ｂ…画像データ記憶回路、１７…システム制御部、１９…操作部、２１…ゲートドライバ、３０…表示部、３１…表示用画像記憶回路、３２…Ｄ／Ａ変換器、３３…フォーマット変換回路、３４…モニタ、４０…Ｃアーム・天板制御部、４１…Ｃアーム回転移動機構、４２…Ｃアーム・天板位置検出部

Claims (4)

1. 被検体を搭載する寝台と、
   前記被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出手段とが設けられた支持器と、
   前記寝台に対する前記支持器の相対的位置を移動させる移動機構と、
   前記相対的位置を検出する位置検出手段と、
   前記移動機構により前記支持器を前記被検体の体軸に沿って相対的に移動させながら前記被検体に対してＸ線を照射し画像を撮影する場合、前記Ｘ線発生手段のＸ線曝射タイミングを制御する制御手段であって、前記検出された相対的位置が予め設定されるＸ線照射可能範囲に存在するか否かを判定し、前記相対的位置がＸ線照射可能範囲に存在すると判定されたときのみ、前記Ｘ線発生手段からＸ線を照射する制御する制御手段と、
   前記制御手段の制御に基づくＸ線照射時における前記相対的位置に関する情報を前記位置検出手段から取得し、これをＸ線照射位置として、造影剤注入前に撮影された前記被検体のマスク像と共に記憶する記憶手段と、
   前記マスク像のＸ線照射位置と、造影剤注入後に撮影された前記被検体のコントラスト像のＸ線照射位置とのうち少なくとも一方を画素単位又は画素の定数倍の単位で移動させることで、前記マスク像と前記コントラスト像との間のずれ量を補正する補正処理を実行する補正手段と、
   前記補正処理の後、前記コントラスト像から前記マスク像を差し引くことで、サブトラクション像を生成する画像生成手段と、
   前記サブトラクション像を表示する表示手段と、
   を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
2. 前記制御手段は、
   前記判定により前記相対的位置がＸ線照射可能範囲に存在すると判定された場合に、前記支持器の前記被検体に対する現在の移動速度と前記Ｘ線検出手段の蓄積電荷除去に要する時間とから、前記Ｘ線検出手段の蓄積電荷除去に要する時間において前記支持器が前記被検体に対して移動する移動距離を計算し、
   前記マスク像のＸ線照射位置と前記コントラスト像のＸ線照射位置とが一致するように、計算された前記移動距離と前記マスク像のＸ線照射位置とを基準とした前記相対的位置において、前記Ｘ線検出手段の蓄積電荷除去を実行すること、
   を具備することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
3. 前記記憶手段は、前記制御手段の制御に基づくＸ線照射時における前記相対的位置に関する情報を前記位置検出手段から取得し、これをＸ線照射位置として、造影剤注入前に撮影された前記被検体の複数のマスク像及び造影剤注入後に撮影された前記被検体の複数のコントラスト像と対応付けて記憶し、
   前記複数のコントラスト像に対して、前記造影剤の種類に応じて最大値トレース処理又は最小値トレース処理を施すトレース処理手段をさらに具備すること、
   を特徴とする請求項２記載のＸ線診断装置。
4. 前記制御手段は、
   前記支持器が前記被検体に対して下降加速度を持って移動する場合には、前記移動距離に基づいて前記Ｘ線照射可能範囲を狭くして蓄積電荷除去後の目標照射位置を計算し、
   前記支持器が前記被検体に対して上昇加速度を持って移動する場合には、前記移動距離に基づいて前記Ｘ線照射可能範囲を広く蓄積電荷除去後の目標照射位置を計算し、
   前記Ｘ線照射可能範囲におけるＸ線照射回数を必要最小限にするように、計算された前記目標照射位置と前記マスク像のＸ線照射位置とを一致させて、前記Ｘ線発生手段からＸ線を照射させること、
   を具備することを特徴とする請求項３記載のＸ線診断装置。

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