JP4828945B2 - Ｘ線診断装置及び画像データ生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線診断装置及び画像データ生成方法に係り、特に、造影剤投与前及び造影剤投与後の被検体に対して得られたＸ線画像データのサブトラクション処理によりＤＳA画像データを生成するＸ線診断装置及び画像データ生成方法に関する。

Ｘ線診断装置やＭＲＩ装置、あるいはＸ線ＣＴ装置などを用いた医用画像診断技術は、コンピュータ技術の発展に伴って急速な進歩を遂げ、今日の医療において必要不可欠なものとなっている。

Ｘ線診断法は、近年ではカテーテル手技の発展に伴い循環器分野を中心に進歩を遂げている。循環器診断用のＸ線診断装置は、通常、Ｘ線発生部及びＸ線検出部と、これらを保持する保持機構と、被検体を載置する寝台（天板）と、画像データ生成部及び表示部を備え、ＣアームあるいはΩアームによって構成される保持機構と天板を回動あるいは移動させることにより被検体に対して好適な撮影位置や撮影方向を設定している。

又、Ｘ線診断装置のＸ線検出部として、従来、Ｘ線フィルムやＩ．Ｉ．（イメージ・インテンシファイア）が使用され、更に、近年では、微小なＸ線検出素子が２次元配列された平面検出器が用いられている。そして、Ｉ．Ｉ．や平面検出器を用いることにより、従来のフィルム方式では不可能であったリアルタイム撮影が可能となり、更に、Ｘ線画像データ（以下では、画像データと呼ぶ。）がデジタル信号で収集可能なため種々の画像処理を容易に行なうことができるようになった。

更に、循環器診断用のＸ線診断装置では、造影剤投与前及び造影剤投与後の診断対象部位に対して画像データを収集し、これらの画像データのサブトラクション処理（減算処理）により造影剤が注入された血管のみを高いコントラスト分解能で表示するＤＳＡ（Digital subtraction angiography）撮影等の新たな撮影法が可能となった。

ＤＳＡ撮影では、造影剤投与前の被検体における診断対象部位にＸ線を照射して第１の画像データ（マスク画像データ）を予め生成し、造影剤を投与した前記診断対象部位に再度Ｘ線を照射して第２の画像データ（コントラスト画像データ）を生成する。次いで、同一の診断対象部位に対して得られたマスク画像データとコントラスト画像データをサブトラクション処理することによりＤＳＡ画像データを生成する。

このとき、被検体の呼吸に伴って血管や周囲の臓器が移動（呼吸性移動）するためマスク画像データ及びコントラスト画像データの位置や形状に差異が発生する。そして、これらの画像データのサブトラクション処理によって得られたＤＳＡ画像データにおいて、上述の位置や形状の差異（誤差）に起因するアーチファクトが発生しＤＳＡ画像データの画質が著しく劣化するという問題点があった。

そして、画質劣化の原因となる呼吸性移動を抑えるために、被検体に対して所定撮影期間（例えば、数十秒）の息止めを課する方法が考えられるが、長期間の息止めは被検体に対し大きな身体的負担を負わせ、特に、重篤な被検体に対してこの方法を適用することは不可能である。

従って、従来のＤＳＡ撮影では、先ず、マスクステージにて自然呼吸下の被検体に対し造影剤投与前のマスク画像データを所定のＸ線照射レート（被検体に対する単位時間当たりのＸ線照射回数）Ｒｍで時系列的に収集し、同様にして、コントラストステージにて前記被検体に対し造影剤投与後のコントラスト画像データを所定のＸ線照射レートＲｃで時系列的に収集する。そして、複数枚のマスク画像データの中から任意に選択した１枚のマスク画像データと複数枚のコントラスト画像データの各々とのサブトラクション処理により時系列的なＤＳＡ画像データを生成する。

次に、上述のＤＳＡ画像データの中から所望の時相（例えば、臨床的に注目すべき時相）におけるＤＳＡ画像データを選択し、このＤＳＡ画像データに基づいて印刷出力用のＤＳＡ画像データを生成する際、操作者は、表示部に時系列的に表示される上述のＤＳＡ画像データの中から所望の時相におけるＤＳＡ画像データを暫定的な印刷用ＤＳＡ画像データ（以下では、第１の印刷用ＤＳＡ画像データと呼ぶ。）として選択する。そして、この第１の印刷用ＤＳＡ画像データの生成に用いたコントラスト画像データとマスクステージにおいて得られた複数枚のマスク画像データの各々とのサブトラクション処理を順次繰り返すことによりアーチファクトの最も少ない印刷用ＤＳＡ画像データ（以下では、第２の印刷用ＤＳＡ画像データと呼ぶ。）を生成する。

即ち、選択された所望時相のＤＳＡ画像データに用いられたコントラスト画像データと順次更新されるマスク画像データとのサブトラクション処理をポストプロセスにて行ない、前記コントラスト画像データに対し位置や形状の誤差が最も少ないマスク画像データ（以下では、最適マスク画像データと呼ぶ。）とのサブトラクション処理により第２の印刷用ＤＳＡ画像データを生成する。尚、通常、上述のコントラスト画像データが得られた呼吸位相に最も近い呼吸位相のマスク画像データが最適マスク画像データとなる。

ところで、呼吸性移動に起因したアーチファクトが顕著に発生する腹部領域のＤＳＡ撮影では、腹部臓器を流れる血流の速度は比較的遅いため、ＤＳＡ画像データのフレームレート（単位時間に生成あるいは表示されるＤＳＡ画像データの枚数）を決定するコントラスト画像データ収集時のＸ線照射レートＲｃは、心臓領域におけるＤＳＡ撮影の場合と比較して低くても構わないが、マスク画像データ収集時のＸ線照射レートＲｍをコントラスト画像データ収集時のＸ線照射レートＲｃと同程度にした場合、第１の印刷用ＤＳＡ画像データに用いたコントラスト画像データに対して位置や形状の誤差が十分少ない最適マスク画像データを得ることが困難となり、従って、良質な第２の印刷用ＤＳＡ画像データを安定して得ることが不可能となる。

このような問題点を解決するために、マスク画像データ収集時のＸ線照射レートＲｍをコントラスト画像データ収集時のＸ線照射レートＲｃより高くすることにより、第１の印刷用ＤＳＡ画像データの生成に用いたコントラスト画像データに対して位置及び形状の誤差が少ないマスク画像データが生成される確率を向上させる方法も実際に行なわれている。

マスク画像データ収集時のＸ線照射レートＲｍをコントラスト画像データ収集時のＸ線照射レートＲｃより高く設定する方法によれば、呼吸性移動の大きい期間においても上述のコントラスト画像データに対して位置や形状の誤差が少ないマスク画像データを得る確率が高くなるため、高画質な第２の印刷用ＤＳＡ画像データを安定して得ることが可能となる。

しかしながら、上述の従来法におけるマスク画像データ収集時のＸ線照射レートＲｍは、呼吸性移動が最も大きい期間における血管や周囲臓器の移動速度に基づいて高く設定され、呼吸性移動の少ない期間においても同一の高いＸ線照射レートＲｍによって時系列的なマスク画像データが生成される。即ち、呼吸性移動の少ない期間の被検体に対しても高いＸ線照射レートＲｍでＸ線が照射されるため、本来不要なＸ線照射により被検体に対する被曝量が増大するという問題点を有していた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検体の呼吸性移動に基づいてマスク画像データ収集時のＸ線照射レートを制御することにより、自然呼吸下のＤＳＡ撮影における被検体に対しＸ線被曝量をあまり増大させることなく良質なＤＳＡ画像データの生成が可能なＸ線診断装置及び画像データ生成方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のＸ線診断装置は、造影剤投与前及び造影剤投与後の被検体に対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記被検体の呼吸情報に基づいて前記造影剤投与前のＸ線照射レートを設定する照射レート設定手段と、前記造影剤投与後のＸ線照射によって収集された所定時相のコントラスト画像データと前記造影剤投与前のＸ線照射レートに基づいて時系列的に収集された複数のマスク画像データの中から選択した前記コントラスト画像データの時相に対応する時相のマスク画像データとのサブトラクション処理によりＤＳＡ画像データを生成する画像データ生成手段と、前記ＤＳＡ画像データを出力する出力手段とを備えたことを特徴としている。

又、請求項９に係る本発明の画像データ生成方法は、被検体から検出された呼吸波形の波形変化率に基づいて造影剤投与前のＸ線照射レートを設定するステップと、造影剤投与前の前記被検体に対し前記Ｘ線照射レートでＸ線を照射し時系列的な複数のマスク画像データを収集するステップと、前記マスク画像データの収集における前記被検体の呼吸位相情報を前記マスク画像データに対応させて保存するステップと、造影剤投与後の前記被検体に対しＸ線を照射しコントラスト画像データを収集するステップと、前記複数のマスク画像データの中から前記コントラスト画像データの呼吸位相に最も近い呼吸位相のマスク画像データを選択するステップと、前記コントラスト画像データと選択された前記マスク画像データとのサブトラクション処理によりＤＳＡ画像データを生成するステップとを有することを特徴としている。

本発明によれば、被検体の呼吸性移動に基づいてマスク画像データ収集時のＸ線照射レートを制御することにより、自然呼吸下のＤＳＡ撮影における被検体に対しＸ線被曝量をあまり増大させることなく良質なＤＳＡ画像データの生成が可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

以下に述べる本発明の第１の実施例では、先ず、マスクステージにおいて、造影剤投与前の診断対象部位に対しＸ線を照射して１呼吸周期以上の期間における時系列的な複数枚のマスク画像データを収集し、更に、コントラストステージにおいて、造影剤投与後の前記診断対象部位に対しＸ線を照射して時系列的なコントラスト画像データを生成する。このとき、マスクステージにおけるＸ線照射レートは、マスク画像データの収集と並行して計測される前記被検体の呼吸波形における変化率に基づいて設定される。

そして、上述のコントラストステージにおいて、リアルタイムで得られるコントラスト画像データの各々とマスクステージにて得られた複数枚のマスク画像データの中から任意に選択されたマスク画像データ（例えば、最初の時相のマスク画像データ）とのサブトラクション処理により時系列的なＤＳＡ画像データを生成する。

次に、生成したＤＳＡ画像データの中から所望の時相におけるＤＳＡ画像データを第１の印刷用ＤＳＡ画像データとして選択し、この第１の印刷用ＤＳＡ画像データの生成に用いたコントラスト画像データとマスクステージにて得られた複数枚のマスク画像データの各々とのサブトラクション処理を順次行なう。そして、アーチファクトの最も少ないＤＳＡ画像データが生成された場合のマスク画像データを検索し、このマスク画像データを用いて得られたＤＳＡ画像データを第２の印刷用ＤＳＡ画像データとして印刷出力する。

（装置の構成）
本発明の第１の実施例におけるＸ線診断装置の構成につき図１乃至図４を用いて説明する。尚、図１は、本実施例におけるＸ線診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図２は、このＸ線診断装置が備えるＸ線発生部、Ｘ線検出部及び移動機構部の具体的な構成を示すブロック図である。

図１のＸ線診断装置１００は、被検体１５０に対してＸ線を発生するＸ線発生部１と、被検体１５０を透過したＸ線を２次元的に検出すると共に、この検出結果に基づいて投影データを生成するＸ線検出部２と、Ｘ線発生部１の後述するＸ線照射部１２とＸ線検出部２から構成された撮像系を保持する図示しない保持部と、被検体１５０を載置する天板３と、前記撮像系や天板３の移動制御を行なう移動機構部４と、Ｘ線検出部２において生成された投影データに基づいて画像データの生成と保存を行なう画像データ生成部５と、画像データ生成部５において生成された画像データを表示あるいは印刷する出力部６を備えている。

更に、Ｘ線診断装置１００は、被検体１５０の呼吸波形における変化率に基づいてマスク画像データ収集時（マスクステージ）のＸ線照射レートを設定する照射レート設定部７と、被検体情報の入力、Ｘ線照射条件の設定、天板３の移動や撮像系の回動に関する指示信号の入力等を行なう入力部８と、Ｘ線診断装置１００における上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部９を備えている。

次に、Ｘ線診断装置１００を構成するＸ線発生部１、Ｘ線検出部２及び移動機構部４の詳細につき図２を用いて説明する。

図２のＸ線発生部１は、Ｘ線照射部１２と高電圧発生部１１を有しており、Ｘ線照射部１２はＸ線管１２１とＸ線可動絞り器１２２を、又、高電圧発生部１１は高電圧発生器１１２と高電圧制御部１１１を夫々備えている。Ｘ線照射部１２のＸ線管１２１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り加速してタングステン陽極に衝突させＸ線を発生する。一方、Ｘ線可動絞り器１２２は、被検体１５０に対する被曝線量の低減と画質向上を目的として用いられ、Ｘ線管１２１から放射されたＸ線の被検体１５０における照射領域を設定する絞り羽根を備えている。

又、高電圧発生部１１の高電圧発生器１１２は、Ｘ線管１２１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、高電圧制御部１１１は、システム制御部９を介して供給されるＸ線照射条件に基づいて高電圧発生器１１２の管電流／管電圧、Ｘ線照射時間、Ｘ線照射レート等を制御する。

一方、Ｘ線検出部２は、Ｘ線発生部１のＸ線照射により被検体１５０の診断対象部位（撮影領域）を透過したＸ線を電荷に変換して蓄積する平面検出器２１と、この平面検出器２１に蓄積された電荷を時系列的に読み出すためのゲートドライバ２２と、読み出された電荷から投影データを生成する投影データ生成部２０を備えている。尚、Ｘ線検出方式には、Ｘ線を直接電荷に変換する方式と、一旦光に変換した後電荷に変換する方式があり、本実施例では前者を例に説明するが後者であっても構わない。又、平面検出器２１の代わりにＸ線Ｉ．Ｉ．を用いた方式であっても構わない。

Ｘ線検出部２の平面検出器２１は、微小な検出素子を２次元的に配列して構成されており、各々の検出素子は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と、この光電膜に発生した電荷を蓄積する電荷蓄積コンデンサと、電荷蓄積コンデンサ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）（何れも図示せず）を備えている。

一方、投影データ生成部２０は、平面検出器２１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、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２１からパラレルに読み出されデジタル変換されたＸ線情報を時系列信号に変換するパラレル・シリアル変換器２５を備えている。

次に、移動機構部４は、Ｘ線照射部１２及びＸ線検出部２（撮像系）を被検体１５０に対して相対的に移動させるために、天板３を被検体１５０の体軸方向に移動させる天板移動機構４１と、撮像系を保持部と共に被検体１５０の周囲で回動あるいは移動させる撮像系移動機構４２と、天板移動機構４１及び撮像系移動機構４２を制御する機構制御部４３を備えている。そして、機構制御部４３は、システム制御部９を介して入力部８から供給される指示信号に従って天板３及び撮像系の移動や回動を制御し、被検体１５０に対するＸ線照射方向やＸ線照射位置の設定あるいは更新を行なう。

そして、Ｘ線発生部１は、システム制御部９から供給される照射レート制御信号に基づいて、造影剤投与前の被検体１５０に対してＸ線を後述のＸ線照射レートＲｍで照射し、Ｘ線検出部２は、被検体１５０を透過したＸ線を検出してマスクステージの投影データを生成する。同様にして、Ｘ線発生部１は、造影剤投与後の被検体１５０に対してＸ線を所定のＸ線照射レートＲｃで連続的に照射し、Ｘ線検出部２は、被検体１５０を透過したＸ線を検出してコントラストステージの投影データを生成する。

図１に戻って、画像データ生成部５は、画像データ記憶部５１と画像演算処理部５２を備え、画像データ記憶部５１は、マスク画像データ記憶部５１１とコントラスト画像データ記憶部５１２を有している。そして、マスク画像データ記憶部５１１には、造影剤投与前の被検体１５０に対するＸ線照射においてＸ線検出部２が検出した所定期間の時系列的な投影データがマスク画像データとして保存され、同様にして、コントラスト画像データ記憶部５１２には、造影剤投与後の前記被検体１５０に対するＸ線照射においてＸ線検出部２が検出した時系列的な投影データがコントラスト画像データとして保存される。尚、マスク画像データ記憶部５１１には、被検体１５０の１呼吸周期以上の期間でＸ線照射レートＲｍによって収集された複数枚のマスク画像データが保存される。

一方、画像データ生成部５の画像演算処理部５２は、画像データ記憶部５１に保存されたマスク画像データ及びコントラスト画像データを用いたサブトラクション処理によりＤＳＡ画像データを生成する。即ち、画像演算処理部５２は、先ず、マスク画像データ記憶部５１１に保存されている時系列的な複数枚のマスク画像データの中から、例えば、最初の時相におけるマスク画像データを選択し、このマスク画像データとコントラスト画像データ記憶部５１２からリアルタイムで供給されるコントラスト画像データの各々とのサブトラクション処理を行なって時系列的なＤＳＡ画像データを生成する。

又、上述の時系列的なＤＳＡ画像データの中から選択された暫定的な印刷用ＤＳＡ画像データ（第１の印刷用ＤＳＡ画像データ）の生成に使用されたコントラスト画像データをコントラスト画像データ記憶部５１２から読み出し、更に、マスクステージにおいて得られた所定期間の時系列的なマスク画像データをマスク画像データ記憶部５１１から順次読み出す。そして、読み出したコントラスト画像データと複数枚のマスク画像データの各々とのサブトラクション処理を行なってアーチファクトが最も少ないＤＳＡ画像データが生成される最適マスク画像データを検索し、この最適マスク画像データを用いて生成したＤＳＡ画像データを印刷用ＤＳＡ画像データ（第２の印刷用ＤＳＡ画像データ）として出力部６に出力する。

更に、画像演算処理部５２は、上述のＤＳＡ画像データに対し必要に応じて階調処理や輪郭強調処理等の画像処理を行なう機能を有している。

次に、出力部６は、表示部６１と印刷部６２を備え、表示部６１は、図示しない表示データ生成回路、変換回路及びモニタを有している。そして、前記表示データ生成回路は、画像データ生成部５が生成した時系列的なＤＳＡ画像データあるいはポストプロセスにて生成した第１の印刷用ＤＳＡ画像データや第２の印刷用ＤＳＡ画像データに対し所定の表示形態に対応した変換処理を行ない、更に、その付帯情報である数字や各種文字等を合成して表示データを生成する。次いで、前記変換回路は、この表示データに対してＤ／Ａ変換とテレビフォーマット変換を行なって映像信号を生成し前記モニタに表示する。

一方、出力部６の印刷部６２は、電気的な画像データをＸ線フィルムに印刷する機能を有し、画像データ生成部５から供給された第２の印刷用ＤＳＡ画像データをＸ線フィルムに印刷出力する。

次に、照射レート設定部７は、血管やその周囲臓器の呼吸性移動速度に対応する呼吸波形の変化率に基づいてマスクステージにおけるＸ線照射レートを設定あるいは更新する機能を有し、呼吸波形検出部７１と、波形変化率算出部７２と、閾値処理部７３と、照射レートデータ記憶部７４を備えている。

呼吸波形検出部７１は、例えば、被検体１５０の胸部に対して装着可能な図示しない圧力センサを呼吸センサとして備え、この圧力センサの出力情報に基づいて被検体１５０の呼吸波形を検出する。但し、呼吸波形の検出方法は上述の圧力センサに限定されるものではなく、例えば、鼻孔近傍にガスセンサを装着することによって呼吸波形を検出してもよい。

波形変化率算出部７２は、例えば微分回路を備え、呼吸波形検出部７１において検出された呼吸波形の変化率を算出する。一方、閾値処理部７３は、絶対値回路と比較回路を備え、波形変化率算出部７２から出力された呼吸波形の波形変化率曲線に対し絶対値を求め、この絶対値に対して所定の閾値αを設定する。そして、波形変化率曲線の絶対値が閾値αより大きな期間を体動期間に、又、波形変化率曲線の絶対値が閾値αより小さな期間を非体動期間に設定する。

一方、照射レートデータ記憶部７４には、上述の体動期間及び非体動期間に対して予め設定されたＸ線照射レートＲｍ１及びＲｍ２の情報が保管され、更に、波形変化率曲線上の各々の値に対応するＸ線照射レートＲｍｘの情報も予め保管されている。尚、マスクステージの非体動期間におけるＸ線照射レートＲｍ２は、通常、コントラストステージのＸ線照射レートＲｃと等しくあるいは高く設定され、マスクステージの体動期間におけるＸ線照射レートＲｍ１は、上述のＸ線照射レートＲｍ２やＸ線照射レートＲｃより高く設定される。

図３は、照射レート設定部７における各ユニットの機能を説明する図であり、図３（ａ）は、呼吸波形検出部７１が検出した被検体１５０の呼吸波形、図３（ｂ）は、波形変化率算出部７２が算出した前記呼吸波形の波形変化率曲線、図３（ｃ）は、閾値処理部７３が前記波形変化率曲線に基づいて設定した体動期間及び非体動期間、更に、図３（ｄ）は、マスクステージの体動期間及び非体動期間におけるＸ線照射タイミングを夫々示している。

図３（ａ）に示した呼吸波形では、例えば、呼気期間Ｔ０１において最小値を示し、吸気期間Ｔ０３において最大値を示す。そして、これらの期間における血管やその周辺臓器の呼吸性移動は比較的小さい。一方、呼気から吸気への移行期間Ｔ０２あるいは吸気から呼気への移行期間Ｔ０４における呼吸性移動は呼気期間Ｔ０１や吸気期間Ｔ０２と比較して大きい。

一方、図３（ｂ）の波形変化率曲線は、上述の呼吸波形を波形変化率算出部７２によって微分処理して得られたものであり、呼気から吸気への移行期間Ｔ０２において極大値を示し、吸気から呼気への移行期間Ｔ０４において極小値を示す。そして、被検体１５０の血管や臓器における呼吸性移動の大きさとこの波形変化率曲線の値は良い相関関係にあると見なすことができ、例えば、移行期間Ｔ０２における呼吸性移動の方向は移行期間Ｔ０４における呼吸性移動の方向に対して反対方向となる。

次に、図３（ｃ）は、上述の波形変化率曲線の絶対値と初期設定された閾値αとを比較することにより設定された体動期間Ｔａと非体動期間Ｔｂを示しており、体動期間Ｔａは、波形変化率曲線の呼気から吸気への移行期間Ｔ０２及び吸気から呼気への移行期間Ｔ０４に対応し、非体動期間Ｔｂは、呼気期間Ｔ０１及び吸気期間Ｔ０３に対応している。

又、図３（ｄ）に示したマスクステージのＸ線照射タイミングでは、体動期間ＴａにおいてＸ線照射レートＲｍ１（即ち、Ｘ線照射間隔ΔＴｍ１＝１／Ｒｍ１）のＸ線照射が行なわれ、非体動期間ＴｂにおいてＸ線照射レートＲｍ２（即ち、Ｘ線照射間隔ΔＴｍ２＝１／Ｒｍ２）のＸ線照射が行なわれる。

即ち、照射レート設定部７は、被検体１５０から得られた呼吸波形の変化率に基づいて呼吸性移動の大きさを推定し、呼吸性移動が顕著な体動期間Ｔａ（即ち、移行期間Ｔ０２及びＴ０４）においても良質なＤＳＡ画像データの生成を可能とするマスクステージのＸ線照射レートＲｍ１を設定する。

一方、図４は、本実施例におけるマスクステージとコントラストステージにおけるＸ線照射タイミングを示したものであり、図４（ａ）は、被検体１５０から検出された呼吸波形であり、図４（ｂ）は、この呼吸波形の変化率に基づいて設定されたマスクステージ及びコントラストステージにおけるＸ線照射タイミングを示している。この図４（ｂ）に示すように、マスクステージでは体動期間ＴａにおけるＸ線照射レートＲｍ１のＸ線照射と非体動期間ＴｂにおけるＸ線照射レートＲｍ２のＸ線照射が交互に行なわれ、コントラストステージでは全期間ＴｃにわたってＸ線照射レートＲｃのＸ線照射が行われる。そして、これらのＸ線照射レートに対応してフレームレートＲｍ１及びＲｍ２のマスク画像データとフレームレートＲｃのコントラスト画像データが時系列的に生成される。

再び図１に戻って、入力部８は、キーボード、トラックボール、ジョイスティック、マウスなどの入力デバイスや表示パネルあるいは各種スイッチ等を備えたインタラクティブなインターフェースであり、被検体情報の入力、撮像系の回動／移動方向及び回動／移動速度の設定、天板３の移動方向及び移動速度の設定、Ｘ線照射条件（即ち、管電圧、管電流、Ｘ線照射時間等）の設定、閾値αの設定、リマスク処理モードの選択、第１の印刷用ＤＳＡ画像データの選択、第２の印刷用ＤＳＡを生成するための最適マスク画像データの検索指示、更には、マスク画像データやコントラスト画像データの収集開始コマンド及び収集終了コマンドの入力等を行なう。

そして、システム制御部９は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、入力部８から供給された入力情報や設定情報を前記記憶回路に一旦保存した後、これらの情報に基づいて上述の各ユニットを統括的に制御し、表示用及び印刷用のＤＳＡ画像データの生成と出力を行なう。

（画像データの生成手順）
次に、図５に示したフローチャートを用いて本実施例のＸ線診断装置１００による印刷用ＤＳＡ画像データの生成手順について説明する。

画像データの生成に先立って、操作者は、Ｘ線診断装置１００の入力部８において被検体情報を入力した後、マスクステージ及びコントラストステージにおけるＸ線照射条件や閾値α等の設定を行ない、これらの設定情報をシステム制御部９の記憶回路に保存する。

次いで、操作者は、呼吸波形検出部７１の呼吸センサが胸部に装着された被検体１５０を天板３に載置し、Ｘ線照射部１２とＸ線検出部２を有する撮像系と天板３を回動／移動することにより被検体１５０に対する好適な撮影方向と撮影位置を設定する（図５のステップＳ１）。

上述の初期設定が終了したならば、操作者はマスク画像データの収集開始コマンドを入力部８より入力する（図５のステップＳ２）、一方、このコマンド信号を受信したシステム制御部９は、自己の記憶回路に保存されているマスクステージのＸ線照射条件を読み出してＸ線発生部１の高電圧制御部１１１に供給し、更に、Ｘ線照射のための駆動信号を高電圧制御部１１１に供給する。

この駆動信号を受信した高電圧制御部１１１は、前記Ｘ線照射条件の情報に基づいて高電圧発生器１１２を制御しＸ線照射部１２のＸ線管１２１に高電圧を印加する。そして、高電圧が印加されたＸ線管１２１は、Ｘ線可動絞り器１２２を介して被検体１５０にＸ線を照射し、被検体１５０を透過したＸ線は、その後方に設けられたＸ線検出部２の平面検出器２１によって検出される。

ライン方向と列方向に２次元配列された平面検出器２１の図示しない検出素子は、被検体１５０を透過したＸ線を検出し、そのＸ線透過量に比例した信号電荷を検出素子の電荷蓄積コンデンサに蓄積する。Ｘ線照射が終了しシステム制御部９からクロックパルスが供給されたゲートドライバ２２は、平面検出器２１に対して駆動パルスを供給して電荷蓄積コンデンサに蓄積された信号電荷を順次読み出す。

読み出された信号電荷は、投影データ生成部２０の電荷・電圧変換器２３において電圧に変換され、更に、Ａ／Ｄ変換器２４においてデジタル信号に変換された後パラレル・シリアル変換器２５において１ライン分の投影データとして一旦保存される。そして、システム制御部９は、保存された投影データをライン単位でシリアルに読み出し、画像データ生成部５のマスク画像データ記憶部５１１に保存して最初の時相（マスクステージの第１時相）におけるマスク画像データを生成する（図５のステップＳ３）。

一方、照射レート設定部７の呼吸波形検出部７１は、上述のステップＳ３におけるマスク画像データの生成と並行して被検体１５０の呼吸波形を検出し、波形変化率算出部７２は、この呼吸波形を微分処理して呼吸波形の変化率を算出する。更に、閾値処理部７３は、算出された変化率の絶対値を求め、この絶対値と初期設定された閾値αとの比較により上述のマスクステージにおける第１時相が体動期間Ｔａに存在するか否かを判定する。

そして、マスクステージの第１時相が体動期間Ｔａにある場合には、照射レートデータ記憶部７４に予め保管されているＸ線照射レート情報に基づき体動期間のＸ線照射レートＲｍ１を設定し、この設定情報をシステム制御部９に供給する。同様にして、マスクステージの第１時相が体動期間Ｔｂにある場合には、非体動期間のＸ線照射レートＲｍ２を設定してシステム制御部９に供給する（図５のステップＳ４）。

システム制御部９は、照射レート設定部７から供給されたＸ線照射レートＲｍ１あるいはＲｍ２の情報に基づいてＸ線照射間隔ΔＴｍ１（ΔＴｍ１＝１／Ｒｍ１）あるいはＸ線照射間隔ΔＴｍ２（ΔＴｍ２＝１／Ｒｍ２）を設定する（図５のステップＳ５）。

次いでシステム制御部９は、マスクステージの第１時相から時間ΔＴｍ１後あるいは時間ΔＴｍ２後に第２時相のＸ線照射を行なうための駆動信号をＸ線発生部１の高電圧制御部１１１に供給する。そして、Ｘ線発生部１とＸ線検出部２は、第１時相と同様にしてＸ線の照射と検出を行なって投影データを生成し、システム制御部９は、この投影データを画像データ生成部５のマスク画像データ記憶部５１１に保存して第２時相におけるマスク画像データを生成する（図５のステップＳ３）。

又、照射レート設定部７の各ユニットは、マスクステージの第２時相における呼吸波形の検出、呼吸波形変化率の算出、体動期間Ｔａ／非体動期間Ｔｂの判定及びＸ線照射レートの設定を行ない（図５のステップＳ４）、システム制御部９は、前記Ｘ線照射レートに基づいてＸ線照射間隔を設定する（図５のステップＳ５）。

以下同様にして１呼吸周期以上の期間において第３時相以降のマスク画像データの生成及び保存と照射レート設定部７が設定したＸ線照射レートに基づくＸ線照射間隔の設定が行なわれる（図５のステップＳ３乃至Ｓ５）。

所定期間における時系列的なマスク画像データが収集されたならば、被検体１５０に対して造影剤が投与され（図５のステップＳ６）、コントラスト画像データの収集が開始される（図５のステップＳ７）。即ち、システム制御部９は、自己の記憶回路に保存されているコントラスト画像データ収集時のＸ線照射条件を読み出してＸ線発生部１の高電圧制御部１１１に供給し、Ｘ線発生のための駆動信号を高電圧制御部１１１に供給する。

駆動信号を受信した高電圧制御部１１１は、前記Ｘ線照射条件の情報に基づいて高電圧発生器１１２を制御し、Ｘ線照射部１２のＸ線管１２１に高電圧を印加して被検体１５０に対しＸ線を照射する。そして、Ｘ線検出部２は、被検体１５０を透過したＸ線を検出して投影データを生成し、画像データ生成部５におけるコントラスト画像データ記憶部５１２に保存してコントラストステージにおける最初（第１時相）のコントラスト画像データを生成する（図５のステップＳ８）。

次に画像データ生成部５の画像演算処理部５２は、マスク画像データ記憶部５１１に保存されている時系列的なマスク画像データの中から、例えば、第１時相のマスク画像データを読み出し、このマスク画像データと、コントラスト画像データ記憶部５１２から読み出した第１時相のコントラスト画像データによるサブトラクション処理を行なって第１時相のＤＳＡ画像データを生成する。そして、生成したＤＳＡ画像データを出力部６の表示部６１に表示する（図５のステップＳ９）。

次に、システム制御部９は、予め設定されたコントラストステージのＸ線照射レートＲｃに対応したＸ線照射間隔ΔＴｃ（Ｔｃ＝１／Ｒｃ）に基づいて、時間ΔＴｃ後に次のＸ線照射を行なうための駆動信号を高電圧制御部１１１に供給する。一方、この駆動信号を受信した高電圧制御部１１１は、高電圧発生器１１２を制御し、Ｘ線照射部１２のＸ線管１２１に高電圧を印加して被検体１５０に対しＸ線を照射する。そして、このとき得られた投影データはコントラスト画像データ記憶部５１２に保存されて第２時相のコントラスト画像データが生成される（図５のステップＳ８）。

次いで画像演算処理部５２は、マスク画像データ記憶部５１１に保存されている前記第１時相のマスク画像データと第２時相のコントラスト画像データ記憶部５１２に保存されている第２時相のコントラスト画像データを読み出してサブトラクション処理を行ない第２時相のＤＳＡ画像データを生成する。そして、得られた第２時相のＤＳＡ画像データを表示部６１に表示する（図５のステップＳ９）。

以下同様の手順によって第３時相以降のコントラスト画像データの生成と保存を行ない、更に、各々の時相におけるコントラスト画像データと第１時相のマスク画像データとのサブトラクション処理によって生成した第３時相以降の時系列的なＤＳＡ画像データを表示部６１に順次表示する（図５のステップＳ８及びＳ９）。

次に、操作者は、上述の複数枚のＤＳＡ画像データの中から印刷出力用のＤＳＡ画像データを選択するために、表示部６１に時系列的に表示されたＤＳＡ画像データを観察し、臨床的に有効な時相において生成されたＤＳＡ画像データを暫定的な印刷用ＤＳＡ画像データ（第１の印刷用ＤＳＡ画像データ）として選択する（図５のステップＳ１０）。

次いで、入力部８においてリマスク処理のモードを選択し、この選択信号を受信したシステム制御部９は、画像データ生成部５の画像演算処理部５２を制御して第１の印刷用ＤＳＡ画像データの生成に用いられたコントラスト画像データをコントラスト画像データ記憶部５１２から読み出し、更に、マスクステージにおいて生成されマスク画像データ記憶部５１１に保存されている時系列的なマスク画像データを順次読み出す。

更に、読み出したコントラスト画像データとマスク画像データとのサブトラクション処理を行ない、最もアーチファクトの少ないＤＳＡ画像データが生成される場合のマスク画像データ（最適マスク画像データ）を検索する。そして、この最適マスク画像データを用いて生成したＤＳＡ画像データを印刷用ＤＳＡ画像データ（第２の印刷用ＤＳＡ画像データ）として出力部６の印刷部６２に出力する（図５のステップＳ１１）。

尚、上述の手順の一部は順序を入れ替えて実施することも可能であり、例えば、ステップＳ６における被検体１５０への造影剤投与は、ステップＳ７におけるコントラスト画像データ収集開始コマンドの入力直後に行なってもよい。

以上述べた本発明の第１の実施例によれば、被検体の呼吸性移動に基づいてマスク画像データ収集時のＸ線照射レートを制御することにより、コントラスト画像データに対して位置や形状の誤差が少ないマスク画像データを必要最小限のＸ線照射レートで得ることができるため、自然呼吸下のＤＳＡ撮影における被検体に対しＸ線被曝量をあまり増大させることなく良質なＤＳＡ画像データを生成することができる。

特に、本実施例では、被検体から検出された呼吸波形の変化率に基づいて呼吸性移動の大きさを推定しているため正確な推定が可能となる。

又、呼吸波形の変化率の絶対値と予め設定された閾値との比較により呼吸性移動が大きい体動期間と呼吸性移動が比較的小さい非体動期間に分類し、夫々の期間に対して予め設定されたＸ線照射レートによってマスク画像データを収集しているため、簡単な回路構成で安定したＸ線照射レートの設定が可能となる。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。この第２の実施例では、先ず、造影剤投与前の診断対象部位に対しＸ線を照射して１呼吸周期以上の期間における時系列的な複数枚のマスク画像データを収集する。このとき、マスクステージにおけるＸ線照射レートは、上述の第１の実施例と同様に、マスク画像データの収集と並行して計測される前記被検体の呼吸波形における波形変化率に基づいて設定される。そして、このＸ線照射レートによるＸ線照射によって生成された時系列的なマスク画像データの各々は、前記呼吸波形に基づいて算出された呼吸位相の情報が付帯情報として付加されて保存される。

次いで、造影剤投与後の前記診断対象部位に対しＸ線を照射して時系列的なコントラスト画像データを生成し、これらのコントラスト画像データと上述のマスク画像データとのサブトラクション処理によってＤＳＡ画像データを生成する際、所定時相におけるコントラスト画像データの生成と並行して計測された呼吸位相情報に最も近い呼吸位相情報が付加されたマスク画像データを読み出し、このマスク画像データと前記コントラスト画像データとのサブトラクション処理によってＤＳＡ画像データを生成する。このような処理を時系列的に収集されたコントラスト画像データの各々に対して行なってＤＳＡ画像データの生成と表示を行ない、これらのＤＳＡ画像データの中から選択された所望時相のＤＳＡ画像データを印刷用ＤＳＡ画像データとして印刷出力する。

（装置の構成）
本発明の第２の実施例におけるＸ線診断装置の構成につき図６のブロック図を用いて説明する。但し、図６において、図１に示した第１の実施例のＸ線診断装置１００と同一の機能を有するユニットは同一の符号を付加しその詳細な説明を省略する。

即ち、図６に示した本実施例のＸ線診断装置２００は、被検体１５０に対してＸ線を発生するＸ線発生部１と、被検体１５０を透過したＸ線を２次元的に検出すると共に、この検出結果に基づいて投影データを生成するＸ線検出部２と、Ｘ線発生部１のＸ線照射部１２とＸ線検出部２によって構成される撮像系を保持する図示しない保持部と、被検体１５０を載置する天板３と、前記撮像系や天板３の移動制御を行なう移動機構部４と、Ｘ線検出部２において生成された投影データに基づいて画像データの生成とその保存を行なう画像データ生成部５ａと、画像データ生成部５ａにおいて生成された画像データを表示あるいは印刷する出力部６を備えている。

更に、Ｘ線診断装置２００は、被検体１５０の呼吸波形における変化率に基づいてマスクステージのＸ線照射レートを設定する照射レート設定部７と、マスク画像データの収集タイミングにおける被検体１５０の呼吸位相を前記呼吸波形に基づいて算出する呼吸位相算出部３０と、被検体情報の入力、Ｘ線照射条件の設定、天板３の移動や撮像系の回動に関する指示信号の入力等を行なう入力部８と、Ｘ線診断装置２００における上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部９を備えている。

そして、画像データ生成部５ａは、画像データ記憶部５１ａと画像演算処理部５２ａを備え、画像データ記憶部５１ａは、マスク画像データ記憶部５１１ａとコントラスト画像データ記憶部５１２ａを有している。マスク画像データ記憶部５１１ａには、造影剤投与前の被検体１５０に対する体動期間のＸ線照射レートＲｍ１及び非体動期間のＸ線照射レートＲｍ２のＸ線照射においてＸ線検出部２が検出した所定期間の時系列的な投影データがマスク画像データとして保存され、これらのマスク画像データの各々には、呼吸位相算出部３０からシステム制御部９を介して供給された被検体１５０の呼吸位相の情報が付帯情報として付加される。

同様にして、コントラスト画像データ記憶部５１２ａには、造影剤投与後の前記被検体１５０に対するＸ線照射レートＲｃのＸ線照射においてＸ線検出部２が検出した投影データがコントラスト画像データとして保存され、これらのコントラスト画像データには、呼吸位相算出部３０から供給された被検体１５０の呼吸位相情報が付帯情報として付加される。

一方、画像データ生成部５ａの画像演算処理部５２ａは、画像データ記憶部５１ａに保存されたマスク画像データとコントラスト画像データとのサブトラクション処理によりＤＳＡ画像データを生成する。このとき、画像演算処理部５２ａは、コントラスト画像データ記憶部５１２ａに一旦保存された所定時相のコントラスト画像データとその付帯情報である呼吸位相情報を読み出し、次いで、マスク画像データ記憶部５１１ａに保存されている時系列的な複数枚のマスク画像データの中から、前記コントラスト画像データの呼吸位相情報に最も近い呼吸位相情報を付帯情報として有しているマスク画像データを選択する。

そして、選択したマスク画像データと前記コントラスト画像データとのサブトラクション処理によって所定時相におけるＤＳＡ画像データを生成する。このようなサブトラクション処理をコントラストステージにおいて収集されるコントラスト画像データの各々に対して行なうことにより、時系列的なＤＳＡ画像データが生成される。

次に、呼吸位相算出部３０は、図７に示すようにタイマー３１と経過時間計測部３２と演算部３３を備え、タイマー３１は、例えば、マスク画像データ収集開始コマンドあるいはコントラスト画像データ収集開始コマンドの入力タイミングを基準とした時刻情報を発生する。又、経過時間計測部３２は、初期設定段階にて照射レート設定部７の閾値処理部７３から供給される体動期間Ｔａあるいは非体動期間Ｔｂの繰り返し周期に基づいて呼吸周期Ｔ０を計測し、更に、マスクステージ及びコントラストステージにおける体動期間Ｔａあるいは非体動期間Ｔｂの期間開始時刻ｔｓと所定時相のＸ線照射時刻ｔｒを計測する。そして、演算部３３は、上述の呼吸周期Ｔ０、期間開始時刻ｔｓ及びＸ線照射時刻ｔｒに基づいて呼吸位相φを算出する。尚、上述の呼吸周期Ｔ０の計測は、体動期間あるいは非体動期間の任意の１周期において決定してもよいが複数周期を加算平均して決定してもよい。

図８は、呼吸位相算出部３０による呼吸位相検出方法を模式的に説明するための図であり、図８（ａ）は、呼吸波形検出部７１によって検出された被検体１５０の呼吸波形、図８（ｂ）は、前記呼吸波形の波形変化率曲線に基づいて閾値処理部７３が設定した体動期間Ｔａ及び非体動期間Ｔｂ、図８（ｃ）は、所定時相におけるＸ線照射タイミングを夫々示している。

呼吸位相算出部３０の経過時間計測部３２は、先ず、閾値処理部７３から供給された波形変化率曲線の絶対値と閾値αとの比較結果に基づいて呼吸周期Ｔ０を計測し自己の図示しない記憶回路に保存する。次いで、例えば、マスクステージの所定時相においてＸ線照射が行なわれマスク画像データが収集された場合、経過時間計測部３２は、システム制御部９から供給された前記Ｘ線照射の制御信号とタイマー３１から供給された時刻情報に基づいてＸ線照射時刻ｔｒを計測し、更に、このＸ線照射時刻ｔｒが含まれる呼吸周期における体動期間Ｔａの開始時刻ｔｓを遡って計測する。そして、演算部３３は、経過時間計測部３２から供給された呼吸周期Ｔ０，体動期間開始時刻ｔｓ及びＸ線照射時刻ｔｒを用い次式（１）に基づいて当該時相のＸ線照射における呼吸位相φを算出する。

（画像データの生成手順）
次に、図９に示したフローチャートを用いて本実施例のＸ線診断装置２００による印刷用ＤＳＡ画像データの生成手順について説明する。

画像データの生成に先立って、操作者は、Ｘ線診断装置２００の入力部８において被検体情報を入力した後、マスクステージ及びコントラストステージにおけるＸ線照射条件や閾値α等の設定を行ない、これらの設定情報をシステム制御部９の記憶回路に保存する。

次いで、操作者は、呼吸波形検出部７１の呼吸センサが胸部に装着された被検体１５０を天板３に載置し、Ｘ線照射部１２及びＸ線検出部２を有する撮像系と天板３を回動／移動することにより被検体１５０に対する好適な撮影方向と撮影位置を設定する。このとき、照射レート設定部７の呼吸波形検出部７１は、被検体１５０の呼吸波形を検出し、波形変化率算出部７２は、この呼吸波形を微分処理して波形変化率を算出する。

次に、閾値処理部７３は、波形変化率算出部７２から出力された波形変化率曲線の絶対値を求め、この絶対値と上述の閾値αとの比較により被検体１５０の体動期間Ｔａと非体動期間Ｔｂを設定する。一方、呼吸位相算出部３０の経過時間計測部３２は、閾値処理部７３から供給された体動期間Ｔａあるいは非体動期間Ｔｂの繰り返しに基づいて呼吸周期Ｔ０を計測し、この計測結果を自己の記憶回路に保存する（図９のステップＳ２１）。

上述の初期設定が終了したならば、操作者は、マスク画像データの収集開始コマンドを入力部８より入力し（図９のステップＳ２２）、このコマンド信号を受信したシステム制御部９は、図５のステップＳ２と同様の手順によって得られた投影データを画像データ生成部５ａのマスク画像データ記憶部５１１ａに保存してマスクステージの第１時相におけるマスク画像データを生成する（図９のステップＳ２３）。

一方、照射レート設定部７の呼吸波形検出部７１は、上述のステップＳ２３におけるマスク画像データの生成と並行して被検体１５０の呼吸波形を検出し、波形変化率算出部７２は、この呼吸波形を微分処理して波形変化率を算出する。更に、閾値処理部７３は、算出された変化率の絶対値と初期設定された閾値αとの比較により体動期間Ｔａ及び非体動期間Ｔｂを設定する（図９のステップＳ２４）。

一方、呼吸位相算出部３０の経過時間計測部３２は、システム制御部９から供給されたＸ線照射の制御信号とタイマー３１から供給された時刻情報に基づいてＸ線照射時刻ｔｒを計測し、更に、照射レート設定部７の閾値処理部７３から供給された、例えば、体動期間Ｔａの情報に基づいて、このＸ線照射時刻ｔｒが含まれた呼吸周期における体動期間Ｔａの期間開始時刻ｔｓを遡って計測する。

そして、演算部３３は、経過時間計測部３２の記憶回路から読み出した呼吸周期Ｔ０と上述の体動期間Ｔａの期間開始時刻ｔｓ及びＸ線照射時刻ｔｒに基づいてＸ線照射の呼吸位相φを算出し（図９のステップＳ２５）、この呼吸位相φの情報は、画像データ生成部５ａのマスク画像データ記憶部５１１ａに保存されている第１時相のマスク画像データに付帯情報として付加される（図９のステップＳ２６）。

又、照射レート設定部７の閾値処理部７３は、上述のマスクステージにおける第１時相が体動期間Ｔａに存在するか否かを判定する。そして、マスクステージの第１時相が体動期間Ｔａにある場合には、照射レートデータ記憶部７４に予め保管されているＸ線照射レート情報に基づき体動期間のＸ線照射レートＲｍ１を設定し、この設定情報をシステム制御部９に供給する。同様にして、マスクステージの第１時相が体動期間Ｔｂにある場合には、非体動期間のＸ線照射レートＲｍ２を設定してシステム制御部９に供給する（図９のステップＳ２７）。

一方、システム制御部９は、照射レート設定部７から供給されたＸ線照射レートＲｍ１あるいはＲｍ２の情報に基づいてＸ線照射間隔ΔＴｍ１（ΔＴｍ１＝１／Ｒｍ１）あるいはＸ線照射間隔ΔＴｍ２（ΔＴｍ２＝１／Ｒｍ２）を設定する（図９のステップＳ２８）。

次いでシステム制御部９は、マスクステージの第１時相から時間ΔＴｍ１後あるいは時間ΔＴｍ２後に第２時相のＸ線照射を行なうための駆動信号をＸ線発生部１の高電圧制御部１１１に供給する。そして、Ｘ線発生部１とＸ線検出部２は、第１時相の場合と同様にＸ線の照射と検出を行なって投影データを生成し、システム制御部９は、この投影データを画像データ生成部５ａのマスク画像データ記憶部５１１ａに保存して第２時相におけるマスク画像データを生成する（図９のステップＳ２３）。

又、照射レート設定部７及び呼吸位相算出部３０の各ユニットは、マスクステージの第２時相における呼吸波形に基づいて体動期間Ｔａ／非体動期間Ｔｂの設定、呼吸位相の算出、呼吸位相情報の前記マスク画像データへの付加及びＸ線照射レートの設定を行ない（図９のステップＳ２４乃至Ｓ２７）、システム制御部９は、前記Ｘ線照射レートに基づいてＸ線照射間隔を設定する（図９のステップＳ２８）。

以下同様にして１呼吸周期以上の期間において第３時相以降のマスク画像データの生成／保存及び呼吸位相情報の付加とＸ線照射間隔の設定が行なわれる（図９のステップＳ２３乃至Ｓ２８）。

そして、所定期間における時系列的なマスク画像データが収集されたならば、被検体１５０に対し造影剤が投与され（図９のステップＳ２９）、コントラスト画像データの収集が開始される（図９のステップＳ３０）。

即ち、システム制御部９は、自己の記憶回路に保存されているコントラスト画像データ収集時のＸ線照射条件を読み出してＸ線発生部１の高電圧制御部１１１に供給し、Ｘ線発生のための駆動信号を高電圧制御部１１１に供給する。

高電圧制御部１１１は、前記Ｘ線照射条件に基づいて高電圧発生器１１２を制御し、Ｘ線照射部１２のＸ線管１２１に高電圧を印加して被検体１５０に対しＸ線を照射する。そして、Ｘ線検出部２は、被検体１５０を透過したＸ線を検出して投影データを生成し、画像データ生成部５ａのコントラスト画像データ記憶部５１２ａに保存してコントラストステージにおける第１時相のコントラスト画像データを生成する（図９のステップＳ３１）。

一方、照射レート設定部７の呼吸波形検出部７１は、上述のステップＳ３１におけるコントラスト画像データの生成と並行して被検体１５０の呼吸波形を検出し、波形変化率算出部７２は、この呼吸波形を微分処理して波形変化率を算出する。更に、閾値処理部７３は、算出された変化率の絶対値と初期設定された閾値αとの比較により体動期間Ｔａ及び非体動期間Ｔｂを設定する（図９のステップＳ３２）。

次いで、呼吸位相算出部３０の経過時間計測部３２は、システム制御部９から供給された前記Ｘ線照射の制御信号とタイマー３１から供給された時刻情報に基づいてＸ線照射時刻ｔｒを計測し、更に、照射レート設定部７の閾値処理部７３から供給された、例えば、体動期間Ｔａの情報に基づいて、このＸ線照射時刻ｔｒが含まれた呼吸周期における体動期間Ｔａの開始時刻ｔｓを遡って計測する。そして、演算部３３は、経過時間計測部３２の記憶回路から読み出した呼吸周期Ｔ０と上述の体動期間開始時刻ｔｓ及びＸ線照射時刻ｔｒに基づいてＸ線照射の呼吸位相φを算出し（図９のステップＳ３３）、この呼吸位相φの情報を、画像データ生成部５ａのコントラスト画像データ記憶部５１２ａに保存されている第１時相のコントラスト画像データに付帯情報として付加する（図９のステップＳ３４）。

次に、画像データ生成部５ａの画像演算処理部５２ａは、コントラスト画像データ記憶部５１２ａに保存されている第１時相のコントラスト画像データとその付帯情報として付加されている呼吸位相情報を読み出し、次いで、マスク画像データ記憶部５１１ａにおいて保存されている時系列的な複数枚のマスク画像データの中から第１時相のコントラスト画像データの呼吸位相情報に最も近い呼吸位相情報が付加されているマスク画像データを選択する。そして、選択したマスク画像データと第１時相のコントラスト画像データとのサブトラクション処理により第１時相のＤＳＡ画像データを生成し、出力部６の表示部６１に表示する（図９のステップＳ３５）。

次に、システム制御部９は、予め設定されたコントラストステージのＸ線照射レートＲｃに対応したＸ線照射間隔ΔＴｃ（Ｔｃ＝１／Ｒｃ）に基づいて、時間ΔＴｃ後に次のＸ線照射を行なうための駆動信号を高電圧制御部１１１に供給し、この駆動信号を受信した高電圧制御部１１１は、高電圧発生器１１２を制御してＸ線照射部１２のＸ線管１２１に高電圧を印加し被検体１５０に対しＸ線を照射する。そして、このとき得られた投影データは、コントラスト画像データ記憶部５１２ａに保存されて第２時相のコントラスト画像データが生成される（図９のステップＳ３１）。

又、照射レート設定部７及び呼吸位相算出部３０の各ユニットは、コントラストステージの第２時相における呼吸波形に基づいて体動期間Ｔａ／非体動期間Ｔｂの設定、呼吸位相の算出及び呼吸位相情報の前記マスク画像データへの付加を行ない、画像演算処理部５２ａは、第２時相のコントラスト画像データの呼吸位相情報に最も近い呼吸位相情報が付加されたマスク画像データと第２時相のコントラスト画像データとのサブトラクション処理により第２時相のＤＳＡ画像データを生成して表示部６１に表示する（図９のステップＳ３２乃至Ｓ３５）。

以下同様にして第３時相以降のＤＳＡ画像データの生成と表示が行なわれる（図９のステップＳ３１乃至Ｓ３５）。

次いで、操作者は、出力部６の表示部６１に時系列的に表示されたＤＳＡ画像データの中から所望時相におけるＤＳＡ画像データを入力部８の入力デバイスを用いて選択し、この選択信号を受信したシステム制御部９は、前記ＤＳＡ画像データを出力部６の印刷部６２に供給し、Ｘ線フィルムに印刷出力する（図９のステップＳ３６）。

以上述べた本発明の第２の実施例によれば、上述の第１の実施例と同様に、被検体の呼吸性移動に基づいてマスク画像データ収集時のＸ線照射レートを制御することにより、コントラスト画像データに対して位置や形状の誤差が少ないマスク画像データを必要最小限のＸ線照射レートで得ることができるため、自然呼吸下のＤＳＡ撮影における被検体に対しＸ線被曝量をあまり増大させることなく良質なＤＳＡ画像データを生成することができる。

又、呼吸性移動の大きさは、被検体から検出された呼吸波形の波形変化率に基づいて推定しているため正確な推定が可能となる。更に、波形変化率の絶対値と予め設定された閾値との比較により呼吸性移動が大きい体動期間と呼吸性移動が比較的小さい非体動期間に分類し、夫々の期間に対して予め設定されたＸ線照射レートによってマスク画像データを収集しているため、簡単な回路構成で安定したＸ線照射レートの設定が可能となる。

一方、本実施例によれば、マスク画像データ及びコントラスト画像データの生成時刻に対応した被検体の呼吸位相の情報がこれらの画像データに付帯情報として付加され、この呼吸位相情報に基づいて所定時相のコントラスト画像データに対応したマスク画像データが選択されるため、コントラスト画像データに対して位置や形状の誤差が最小となるマスク画像データを容易に選択することができ、高い解像度を有したＤＳＡ画像データを生成することができる。

又、上述のコントラスト画像データに対応したマスク画像データの選択は、呼吸位相情報に基づいて自動的かつ短時間で行なうことが可能なため、解像度に優れたＤＳＡ画像データの生成と表示を短時間あるいはリアルタイムで行なうことができる。更に、上述の第１の実施例にて行なったような操作者による面倒なリマスク処理が不要となるため、検査効率が大幅に向上し、操作者の身体的負担が軽減される。

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例におけるマスクステージのＸ線照射レートは、体動期間ＴａのＸ線照射レートＲｍ１あるいは非体動期間ＴｂのＸ線照射レートＲｍ２の何れかに設定される場合について述べたが、前記波形変化率曲線上の夫々の値に対応したＸ線照射レートＲｍｘを照射レートデータ記憶部７４から読み出し、このＸ線照射レートＲｍｘによってマスクステージにおけるＸ線照射を行なってもよい。この場合、Ｘ線照射レートは、波形変化率曲線の絶対値に比例して設定されるため、Ｘ線照射レートを精度よく設定することができる。

尚、マスクステージにおけるＸ線照射レートＲｍ１，Ｒｍ２及びＲｍｘやコントラストステージにおけるＸ線照射レートＲｃは、照射レートデータ記憶部７４に予め保管されている場合について述べたが、操作者が、入力部８において任意に設定してもよい。

又、第１の実施例におけるステップＳ９では、所定時相のコントラスト画像データと第１時相のマスク画像データとのサブトラクション処理によりＤＳＡ画像データを生成する場合について述べたが、第１時相のマスク画像データの替わりに他の時相のマスク画像データを用いてもよく、複数の時相において収集された複数のマスク画像データが加算平均されたマスク画像データ等を用いてもよい。

更に、第２の実施例のステップＳ３５において、画像データ生成部５ａの画像演算処理部５２ａは、コントラスト画像データ記憶部５１２ａに保存されているコントラスト画像データとその付帯情報として付加されている呼吸位相情報を読み出し、マスク画像データ記憶部５１１ａに保存されている複数枚のマスク画像データの中から前記コントラスト画像データの呼吸位相情報に最も近い呼吸位相情報が付加されているマスク画像データを選択して前記コントラスト画像データとのサブトラクション処理を行なう場合について述べたが、コントラスト画像データの生成とサブトラクション処理が同時に行なわれる場合には、呼吸位相算出部３０から供給される当該コントラスト画像データの呼吸位相情報を直接受信し、この呼吸位相情報に最も近い呼吸位相情報が付加されているマスク画像データを選択してサブトラクション処理を行なってもよい。この場合、コントラスト画像データに対する呼吸位相情報の付加は必ずしも必要ではない。

又、第２の実施例におけるステップＳ２５では、閾値処理部７３が設定した体動期間Ｔａの情報に基づいて、Ｘ線照射時刻ｔｒが含まれた呼吸周期における体動期間Ｔａの期間開始時刻ｔｓを遡って計測し、呼吸周期Ｔ０と前記期間開始時刻ｔｓ及びＸ線照射時刻ｔｒに基づいてＸ線照射の呼吸位相φを算出する場合について述べたが、これに限定されるものではなく、例えば、体動期間Ｔａの替わりに非体動期間Ｔｂの期間開始時刻を用いて呼吸位相φを算出しても構わない。

一方、第２の実施例では、ステップＳ２１の初期設定において呼吸周期Ｔ０の計測を行なう場合について述べたが、ステップＳ２５における期間開始時刻ｔｓ及びＸ線照射時刻ｔｒの計測の前後で呼吸周期Ｔ０を計測してもよい。又、期間開始時刻ｔｓからＸ線照射時刻ｔｒまでの呼吸波形あるいは波形変化率曲線と１呼吸周期Ｔ０における呼吸波形あるいは波形変化率曲線との比較によって呼吸位相φを算出してもよく、上述の実施例の方法によって得られた呼吸位相φを補正してもよい。このときの１周期分の呼吸波形あるいは波形変化率曲線は、遡って収集された複数周期分の呼吸波形あるいは波形変化率曲線を加算平均したものであってもよい。特に、加算平均された呼吸波形あるいは波形変化率曲線を用いることにより呼吸位相の算出精度を向上させることができる。

本発明の第１の実施例におけるＸ線診断装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例のＸ線診断装置が備えるＸ線発生部、Ｘ線検出部及び移動機構部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例の照射レート設定部における各ユニットの機能を説明するための図。 同実施例のマスクステージ及びコントラストステージにおけるＸ線照射タイミングを示す図。 同実施例における印刷用ＤＳＡ画像データの生成手順を示すフローチャート。 本発明の第２の実施例におけるＸ線診断装置の全体構成を示すブロック図。 同実施例における呼吸位相算出部の具体的な構成を示すブロック図。 同実施例の呼吸位相算出部による呼吸位相検出方法を示す図。 同実施例におけるＤＳＡ画像データの生成手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…Ｘ線発生部
１１…高電圧発生部
１２…Ｘ線照射部
２…Ｘ線検出部
２０…投影データ生成部
２１…平面検出器
２２…ゲートドライバ
２３…電荷・電圧変換器
２４…Ａ／Ｄ変換器
２５…パラレル・シリアル変換器
３…天板
４…移動機構部
４１…天板移動機構
４２…撮像系移動機構
４３…機構制御部
５、５ａ…画像データ生成部
５１、５１ａ…画像データ記憶部
５１１、５１１ａ…マスク画像データ記憶部
５１２、５１２ａ…コントラスト画像データ記憶部
５２、５２ａ…画像演算処理部
６…出力部
６１…表示部
６２…印刷部
７…照射レート設定部
７１…呼吸波形検出部
７２…波形変化率算出部
７３…閾値処理部
７４…照射レートデータ記憶部
８…入力部
９…システム制御部
３０…呼吸位相算出部
３１…タイマー
３２…経過時間計測部
３３…演算部
１００、２００…Ｘ線診断装置

Claims (9)

1. 造影剤投与前及び造影剤投与後の被検体に対してＸ線を照射するＸ線照射手段と、
   前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
   前記被検体の呼吸情報に基づいて前記造影剤投与前のＸ線照射レートを設定する照射レート設定手段と、
   前記造影剤投与後のＸ線照射によって収集された所定時相のコントラスト画像データと前記造影剤投与前のＸ線照射レートに基づいて時系列的に収集された複数のマスク画像データの中から選択した前記コントラスト画像データの時相に対応する時相のマスク画像データとのサブトラクション処理によりＤＳＡ画像データを生成する画像データ生成手段と、
   前記ＤＳＡ画像データを出力する出力手段とを備えたことを特徴とするＸ線診断装置。
2. 前記照射レート設定手段は、前記被検体から得られた呼吸波形の波形変化率を算出する波形変化率算出手段を備え、前記波形変化率算出手段が算出した前記波形変化率に基づいて前記造影剤投与前のＸ線照射レートを設定することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
3. 前記照射レート設定手段は、前記被検体の体動期間及び非体動期間を判定する閾値処理手段を備え、前記閾値処理手段が判定した前記被検体の体動期間及び非体動期間の各々に対して前記造影剤投与前のＸ線照射レートを設定することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
4. 前記閾値処理手段は、前記波形変化率算出手段が算出した前記波形変化率の絶対値と予め設定された閾値との比較結果に基づいて前記体動期間及び前記非体動期間を判定することを特徴とする請求項３記載のＸ線診断装置。
5. 前記照射レート設定手段は、前記体動期間のＸ線照射レートを前記非体動期間のＸ線照射レートより高く設定することを特徴とする請求項３記載のＸ線診断装置。
6. 前記照射レート設定手段は、前記被検体の呼吸波形を検出する呼吸波形検出手段を備え、前記呼吸波形検出手段は、前記被検体の呼吸量を検出するガスセンサあるいは前記被検体の呼吸に伴う体動を検出する圧力センサの何れかを有していることを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
7. 前記被検体の呼吸波形に基づいて前記マスク画像データ及び前記コントラスト画像データの呼吸位相を算出する呼吸位相算出手段を備え、前記画像データ生成手段は、前記コントラスト画像データとこのコントラスト画像データの呼吸位相に最も近い呼吸位相のマスク画像データとのサブトラクション処理により前記ＤＳＡ画像データを生成することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
8. 前記画像データ生成手段は、前記コントラスト画像データに付帯された前記呼吸位相の情報に最も近い呼吸位相の情報が付帯されているマスク画像データを選択し前記コントラスト画像データとのサブトラクション処理を行なうことを特徴とする請求項７記載のＸ線診断装置。
9. 被検体から検出された呼吸波形の波形変化率に基づいて造影剤投与前のＸ線照射レートを設定するステップと、
   造影剤投与前の前記被検体に対し前記Ｘ線照射レートでＸ線を照射し時系列的な複数のマスク画像データを収集するステップと、
   前記マスク画像データの収集における前記被検体の呼吸位相情報を前記マスク画像データに対応させて保存するステップと、
   造影剤投与後の前記被検体に対しＸ線を照射しコントラスト画像データを収集するステップと、
   前記複数のマスク画像データの中から前記コントラスト画像データの呼吸位相に最も近い呼吸位相のマスク画像データを選択するステップと、
   前記コントラスト画像データと選択された前記マスク画像データとのサブトラクション処理によりＤＳＡ画像データを生成するステップとを
   有することを特徴とする画像データ生成方法。

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