JP5454680B2 - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Description

本発明は、血管造影画像を撮影するＸ線撮影装置に係り、特に、マスク画像の撮影時間を基にライブ画像の撮影時間を設定するＸ線撮影装置に関する。

従来、血管画像を取得するために、血管造影剤を用いてＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）撮影が実施されている。ＤＳＡ撮影とは、造影剤注入前の画像データ（以後、マスク画像と称す）と造影剤注入後の画像データ（以後、ライブ画像と称す）との差分（サブトラクション）をとる画像処理技術を利用している。マスク像とライブ像との差分により骨などの血管診断に不要な部分をライブ画像から除去し、診断上必要とする造影剤の注入された血管像を残したサブトラクション像を得ることができ、血管を見やすくすることができる。良好なＤＳＡ撮影を実施するために、複数枚のマスク画像を取得し、これら複数枚のマスク画像を平均化することで基準となるマスク画像を作成する。この基準マスク画像とライブ画像とを差分することで良好なサブトラクション像を得ることができる。

このＤＳＡ撮影において、管電圧、管電流、撮影時間を固定した値でマスク画像およびライブ画像を撮影した場合、被検体の体格や体の厚みによって、実際に撮影された透視画像の輝度が目標輝度と異なる場合が多い。この結果、被検体によってサブトラクション像の輝度にバラツキが生じる。

しかしながら、ＤＳＡ撮影中に管電圧を変更するとＸ線の線質が変更されるので、管電圧は固定値とするのが望ましい。また、管電流値はフィラメント電流の大きさにより制御されるが、フィラメント電流を調節してもフィラメントの熱慣性により短時間での管電流値への応答性が鈍い。そこで、管電流値も固定値とするのが望ましい。このような理由により、透視画像の輝度調節は撮影時間の調節により実施されることが望ましい。

そこで、特許文献１および２に記載されているＡＥＣ（自動曝射制御機能）を搭載したＸ線撮影装置が考案された。ＡＥＣは、フォトタイマによりＸ線照射の線量をモニタリングし、目標線量に達するとＸ線照射を遮断する機能を有する。つまり、撮影時間を調節することでＸ線の照射量を調節し撮影画像の輝度を制御する。ＤＳＡ撮影においては、マスク画像とライブ画像とが同じ輝度で撮影されることが望ましいので、最初のマスク画像を撮影する際に、ＡＥＣにより撮影時間をリアルタイムで制御して最適な撮影時間を検出する。この検出された撮影時間を用いて２枚目以降のマスク画像およびライブ画像の撮影を実施する。このように、ＡＥＣを利用して撮影時間をリアルタイムで調節することで適切な輝度となる撮影時間を得ることができる。

特開２００３−２０９７４７号公報 特開２００４−１７７２５１号公報

ＡＥＣを利用する際に用いるフォトタイマはＸ線平面検出器の被検体側に装着されるので、Ｘ線がフォトタイマを通過する際にＸ線の強度が減衰する。また、フォトタイマを使用せずにＸ線平面検出器により検出される画像輝度情報を用いて撮影時間を制御する場合、Ｘ線を照射してからＸ線平面検出器により画像輝度情報の読み出すまでに数十ｍｓから数百ｍｓの遅れが発生する。すなわち、Ｘ線平面検出器によるモニタリングではフォトタイマのように目標輝度に達するとＸ線を直ちに遮断するような制御ができないので、フォトタイマを使用せずに撮影画像の輝度を制御することは不適当とされてきた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、フォトタイマを用いることなく適切な輝度のサブトラクション像を得ることができるＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

本発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、本発明は、被検体にＸ線を照射するＸ線照射器と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線照射器からＸ線を照射するＸ線撮影条件を設定する撮影条件設定部と、（i）１枚目のマスク画像において、前記Ｘ線撮影条件に応じて第１撮影時間を設定し、（ii）２枚目以降のマスク画像において、過去に撮影したマスク画像と次に撮影するマスク画像との平均輝度が目標輝度となるように、過去に撮影したマスク画像の撮影時間と輝度とに基づいて次に撮影するマスク画像の第２撮影時間を算出するマスク画像撮影時間算出部と、前記第１撮影時間に基づいて前記Ｘ線照射器からＸ線が照射されたマスク画像の撮影時間と、前記第２撮影時間に基づいて前記Ｘ線照射器からＸ線が照射されたマスク画像の撮影時間とを基にライブ画像の撮影時間を算出するライブ画像撮影時間算出部と、前記Ｘ線検出器が検出した検出信号を入力して、前記第１撮影時間に基づいて撮影されたマスク画像と前記第２撮影時間に基づいて撮影されたマスク画像とを平均化した基準マスク画像と前記ライブ画像との差分によりサブトラクション像を算出する画像処理部とを備えることを特徴とする。

上記構成によれば、Ｘ線照射器は被検体にＸ線を照射し、Ｘ線検出器は被検体を透過したＸ線を検出する。撮影条件設定部はＸ線照射器からＸ線を照射するＸ線撮影条件を設定する。マスク画像撮影時間算出部は（i）１枚目のマスク画像において、Ｘ線撮影条件に応じて第１撮影時間を設定し、（ii）２枚目以降のマスク画像において、過去に撮影したマスク画像と次に撮影するマスク画像との平均輝度が目標輝度となるように、過去に撮影したマスク画像の撮影時間と輝度とに基づいて次に撮影するマスク画像の第２撮影時間を算出する。

ライブ画像撮影時間算出部は、第１または第２撮影時間に基づいてＸ線照射器からＸ線が照射されたマスク画像の撮影時間を基にライブ画像の撮影時間を算出する。画像処理部は、Ｘ線検出器が検出した検出信号を入力して、第１または第２撮影時間に基づいて撮影された複数のマスク画像を平均化した基準マスク画像とライブ画像との差分によりサブトラクション像を算出する。

２枚目以降のマスク画像の撮影時間である第２撮影時間が、過去に撮影したマスク画像と次に撮影するマスク画像との平均輝度が目標輝度となるように算出されるので、第１または第２撮影時間に基づいて撮影された複数のマスク画像を平均化した基準マスク画像の輝度を目標輝度とすることができる。また、ライブ画像の撮影時間が、第１または第２撮影時間に基づいてＸ線が照射されたマスク画像の撮影時間を基に算出されるので、ライブ画像の輝度も適切に制御することができる。

この結果、フォトタイマを用いなくても適切な輝度の基準マスク画像、ライブ画像およびサブトラクション像を得ることができる。フォトタイマが不要であるので、コストダウンを図ることができる。さらに、フォトタイマの動作不良による故障のないＤＳＡ撮影システムを構築することができる。また、フォトタイマの調整が不要であるので、Ｘ線撮影装置の据え付け時間の短縮を図ることができる。さらには、フォトタイマを除去することでフォトタイマによるＸ線の減衰をなくすことができ、Ｘ線検出器へのＸ線の入射線量を増やすことができ、画質を向上することができる。

また、前記マスク画像の輝度を記憶する画像輝度記憶部と、前記第１または第２撮影時間に基づいて前記Ｘ照射器よりＸ線が実際に照射された撮影時間を測定する撮影時間測定器と、前記撮影時間測定器が測定した前記マスク画像の実撮影時間を記憶する撮影時間記憶部とを備え、前記マスク画像撮影時間算出部は、２枚目以降のマスク画像において、前記撮影時間記憶部に記憶されている過去の前記マスク画像の実撮影時間と、前記画像輝度記憶部に記憶されている過去の前記マスク画像の輝度とを基に次に撮影するマスク画像の撮影時間を算出することが好ましい。

上記構成によれば、画像輝度記憶部がマスク画像の輝度を記憶し、撮影時間測定器が第１または第２撮影時間に基づいてＸ線照射器よりＸ線が実際に照射された撮影時間を測定する。撮影時間記憶部は、撮影時間測定器が測定したマスク画像の実撮影時間を記憶し、マスク画像撮影時間算出部は、２枚目以降のマスク画像において、撮影時間記憶部に記憶されている過去の前記マスク画像の撮影時間と、画像輝度記憶部に記憶されている過去のマスク画像の輝度とを基に次に撮影するマスク画像の撮影時間を算出する。これより、マスク画像を第２撮影時間に時間的制限がかけて撮影する場合でも、第２撮影時間は過去のマスク画像の実撮影時間を基に算出されるので、基準マスク画像の輝度を目標輝度に近づけることができる。

また、前記マスク画像の撮影時間の比と前記マスク画像の輝度の比とが直線的に対応するようにマスク画像の輝度を補正する輝度補正部を備え、前記マスク画像撮影時間算出部は、前記輝度として前記輝度補正部に補正された補正輝度を用いて第２撮影時間を算出することが望ましい。

上記構成によれば、輝度補正部がマスク画像の撮影時間の比とマスク画像の輝度の比とが直線的に対応するようにマスク画像の輝度を補正するので、マスク画像の撮影時間の比と輝度の比とが直線的に対応しない場合においても、マスク画像の撮影時間を調節することでマスク画像の輝度を調節することができる。

また、前記マスク画像撮影時間算出部は、前記マスク画像撮影時間算出部は、過去に撮影した各マスク画像の輝度と撮影時間を基として前記第２撮影時間を算出することが好ましい。これより、被検体の体動によりマスク画像の一部にブレが生じてもその影響を低減することができる。

また、前記マスク画像撮影時間算出部は、１枚目のマスク画像の輝度と撮影時間を基とし、２枚目以降のマスク画像の輝度と撮影時間を基にしないで前記第２撮影時間を算出してもよい。このように、第２撮影時間を２枚目以降のマスク画像の輝度と撮影時間を基にしないで算出することで、演算負荷を軽減し高速にマスク画像の撮影をすることができる。

また、前記輝度として前記マスク画像の関心領域の平均輝度を算出する画像平均輝度算出部を備えることが好ましい。マスク画像の関心領域に限定することで、第２撮影時間を算出する演算量を低減し、高速で処理することができる。また、関心領域の平均輝度を第２撮影時間の算出に用いることで、マスク画像に含まれるノイズの影響を低減することができる。また、前記関心領域は前記マスク画像の中心領域であることが好ましい。撮影者にとって読影しやすいサブトラクション像を作成することができる。

また、前記ライブ画像撮影時間算出部は、前記ライブ画像の撮影時間として、各マスク画像の撮影時間の平均値を算出してもよい。これより、基準マスク画像の輝度とライブ画像のサブトラクションすることにより除去したい部分の輝度とを同一にすることができる。

また、前記ライブ画像撮影時間算出部は、前記ライブ画像の撮影時間として、各マスク画像の撮影時間の平均値に前記マスク画像の目標輝度と前記ライブ画像の目標輝度との比を乗算して算出してもよい。これより、基準マスク画像の輝度に対して、所望の輝度のライブ画像を得ることができる。

本発明に係るＸ線撮影装置によれば、フォトタイマを用いることなく適切な輝度のサブトラクション像を得ることができるＸ線撮影装置を提供することができる。

実施例に係るＸ線撮影装置の全体図である。 実施例に係るＸ線管の概略断面図である。 実施例に係る画像処理部の構成を示すブロック図である。 実施例１に係るＸ線管制御部の構成を示すブロック図である。 実施例１に係るサブトラクション像の作成の流れを示すフローチャート図である。 実施例１に係るマスク画像のＸ線発生のタイミングチャート図である。 実施例１に係るライブ画像のＸ線発生のタイミングチャート図である。 実施例３に係る撮影時間制御部の構成を示すブロック図である。

１ … Ｘ線撮影装置
２ … Ｘ線管
４ … ＦＰＤ
６ … 画像処理部
１３ … 撮影時間測定器
３０ … 撮影条件設定部
３４ … 平均輝度算出部
３５ … 画像輝度記憶部
３６ … マスク画像撮影時間算出部
３７ … 撮影時間記憶部
３８ … ライブ画像撮影時間算出部
４２ … 輝度補正部

１．Ｘ線撮影装置
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１はＸ線撮影装置の全体図であり、図２はＸ線管の概略断面図であり、図３は画像処理部の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、Ｘ線撮影装置１には、被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管２と、被検体を載置する天板３と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出するＸ線平面検出器（フラットパネルディテクタ：以後ＦＰＤと称す）４と、ＦＰＤ４から出力されるアナログのＸ線検出信号をデジタルのＸ線検出信号に変換するＡ／Ｄ変換器５とが備えられている。Ｘ線管２は本発明におけるＸ線照射器に相当し、ＦＰＤ４は本発明におけるＸ線検出器に相当する。

また、Ｘ線撮影装置１は、他にも、デジタルのＸ線検出信号を入力して種々の画像処理を行う画像処理部６と、撮影者が様々な入力設定を行う入力器７と、Ｘ線診断操作画面および画像処理されたＸ線透視画像などを表示する表示器８と、Ｘ線透視画像や他の撮影データを保管する記憶器９と、入力器７に入力された指示に基づいてＸ線管２に出力するＸ線照射条件を制御するＸ線管制御部１０と、これらの各構成部を統括する主制御部１１とを備える。

また、Ｘ線撮影装置１は、さらに、Ｘ線管制御部１０により設定されたＸ線照射条件に基づいてＸ線管２に管電圧およびフィラメント電流を供給するＸ線管電源１２と、Ｘ線管電源１２からＸ線管２に実際にパルス電圧が出力された時間、すなわちＸ線撮影時間を測定する撮影時間測定器１３とを備えている。

ＦＰＤ４には、Ｘ線を電荷信号へ変換するＸ線検出画素が二次元アレイ状に例えば２０００×２０００個配置されている。Ｘ線検出画素はＸ線が照射されると電荷信号を発生するＸ線検出素子からなる。このように、ＦＰＤ４は直接変換型のＸ線検出器であってもよいし、間接変換型のＸ線検出器であってもよい。

主制御部１１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）で構成される。また、入力器７は、マウス、キーボード、ジョイスティック、トラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成される。撮影者は、被検体や撮影部位の撮影条件を入力器７により設定入力することができる。表示器８は、液晶表示装置やＣＲＴなどで構成される。記憶器９は、フラッシュメモリ、ハードディスクやストレージなどで構成される。

図２に示すように、Ｘ線管２の一例として回転陽極型Ｘ線管が挙げられる。この回転陽極型Ｘ線管によれば、内部が真空である外囲器１５の中で、陰極１６の内部に配置されたフィラメント１７から放出された電子ビームが回転する陽極１８に衝突することでＸ線が発生する。フィラメント１７には、ケーブル１９を介してＸ線管電源１２よりフィラメント電流が供給されており、フィラメント１７に熱電子が発生する。この状態で、陰極１６と陽極１８とにケーブル１９を介してＸ線管電源１２より高電圧の管電圧が印加されると、陰極１６で発生した熱電子がビーム状に陽極３３に衝突して管電流が導通する。

陽極１８は、ステータ２０より回転駆動力を受けて回転するロータ２１と接続されている。ロータ２１は、軸受２２を介して固定部２３と接続され、固定部２３には陽極側のリード線１９が接続されている。このように、陽極１８は陽極側のリード線１９から固定部２３、軸受２２、ロータ２１を経て高電圧が供給され、陰極１６も陰極側のリード線１９から高電圧が供給される。

図３に示すように、画像処理部６は、Ａ／Ｄ変換器５から入力されるＸ線検出信号をフレームごとに撮影画像として記憶する画像記憶部２５と、マスク画像として撮影された複数枚の撮影画像を平均化して基準マスク画像を作成する基準マスク画像作成部２６と、Ａ／Ｄ変換器５から入力されるライブ画像から基準マスク画像を差分する減算部２７とを備える。また、画像記憶部２５に記憶されたそれぞれのマスク画像の画像輝度情報がＸ線管制御部１０へ送られる。また、減算器２７において、ライブ画像から基準マスク画像が差分されたサブトラクション像は、主制御部１１へ送られ、表示器８にて表示されるか記憶器９に保存される。画像処理部６はマイクロプロセッサとメモリで構成される。

２．マスク画像の輝度制御
次に、実施例１におけるマスクフレームの輝度制御の原理を説明する。マスク画像の関心領域の平均輝度をＸ_ｎとする。関心領域は通常、撮影画像中心部である。Ｘ_１を１枚目のマスク画像の平均輝度、Ｘ_２を２枚目のマスク画像の平均輝度というようにＸ_ＮをＮ枚目のマスク画像の平均輝度とする。

１枚目のマスク画像については、被検体の体格や検査部位に応じて撮影時間Ｔ_１setが設定される。この撮影時間Ｔ_１setは、被検体の撮影条件に応じて目標輝度Ｘrefが得られるであろうと予想される撮影時間である。また、撮影時間Ｔ_１setは、撮影画像の輝度がオーバレンジまたはアンダーレンジとならない撮影時間である。撮影時間Ｔ_１setは、本発明における第１撮影時間に相当する。

１枚目のマスク画像のＸ線照射後、２枚目のマスク画像のＸ線照射をする前に、１枚目のマスク画像の輝度信号がＦＰＤ４を介して画像処理部６から読みだされ、Ｘ線管制御部１０にて平均輝度Ｘ_１が算出される。ここで、実施例１におけるマスク画像の輝度制御は、下式を成立させることを目的とする。

すなわち、過去に撮影したマスク画像と次に撮影するマスク画像との平均輝度が目標輝度となるように輝度制御することが目的である。

この目的を達成するために、２枚目の撮影時間設定値Ｔ_２setを、１枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_１と２枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_２との平均輝度が目標輝度Ｘrefとなるように算出する。ここで、２枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_２の目標輝度をＸ_２setとすると、１枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_１と２枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_２の平均値が目標輝度Ｘrefとするためには、下式が成立しなければならない。

（２）式を変形すると、下式が導かれる。

実施例１では、輝度値が撮影時間に比例するという仮定に基づいているので、１枚目の実撮影時間Ｔ_１と１枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_１との比であるＴ_１／Ｘ_１を算出することで、単位輝度値あたりの撮影時間を算出することができる。この比に目標輝度であるＸ_２setを乗算することで目標輝度Ｘ_２setを得るために必要な撮影時間設定値Ｔ_２setを下式のように算出することができる。

（３）式および（４）式より下式が導かれる。

すなわち、１枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_１と２枚目のマスク画像の平均輝度との平均輝度が目標輝度Ｘrefとなるように２枚目のマスク画像を照射する撮影時間Ｔ_２setを１枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_１と実撮影時間Ｔ_１と、目標輝度Ｘrefとを基に算出する。１枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_１と目標輝度Ｘrefとのズレに対して２枚目のマスク画像の撮影時間を調節することで２枚目のマスク画像の輝度を制御する。

しかしながら、実際の撮影時間には、ＦＰＤ４や撮影システムの最短照射時間の制限や、最長照射時間の制限があるので、撮影時間設定値Ｔ_２setにこれらの制限が加わった状態で、２枚目のマスク画像の撮影が実施され、２枚目のマスク画像の実撮影時間Ｔ_２が得られる。

実撮影時間Ｔ_２と撮影時間設定値Ｔ_２setが異なる場合、実撮影時間Ｔ_２で撮影した２枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_２と、２枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_２の目標輝度Ｘ_２setとが異なる輝度となる。これより、１枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_１と２枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_２との平均輝度は目標輝度Ｘrefにならない。そこで、３枚目の撮影時間設定値Ｔ_３setを以下の式にて算出する。

すなわち、１枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_１と、２枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_２と、３枚目のマスク画像の平均輝度との平均輝度が目標輝度Ｘrefとなるように３枚目のマスク画像の撮影時間Ｔ_３setを１枚目および２枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_１、Ｘ_２とそれぞれの実撮影時間Ｔ_１、Ｔ_２と、目標輝度Ｘrefとを基に算出する。

ここで、１枚目のマスク画像の実際の撮影時間をＴ_１、２枚目のマスク画像の実際の撮影時間をＴ_２、というようにＴ_ＮをＮフレーム目のマスク画像の実際の撮影時間とすると、Ｎ枚目の撮影時間設定値Ｔ_Ｎsetを以下の式にて算出する。

以上の様に、２枚目以降の各マスク画像の撮影時間を、過去に撮影したマスク画像と次に撮影するマスク画像との平均輝度が目標輝度となるように、過去に撮影したマスク画像の撮影時間と輝度とに基づいて次に撮影するマスク画像の撮影時間を算出することで、各マスク画像の輝度Ｘ_１、Ｘ_２、…、Ｘ_Ｎの平均値を目標輝度Ｘrefに接近させることができる。マスク画像の撮影枚数が多いほど、各マスク画像との平均輝度を目標輝度Ｘrefにより近づけることができる。

３．Ｘ線管制御部
次に、図４を参照して上述したマスク画像の輝度を制御するＸ線管制御部の構成を説明する。図４は、Ｘ線管制御部の構成を示すブロック図である。

Ｘ線管制御部１０は、主制御部１１からの指示に基づきＸ線撮影条件を設定する撮影条件設定部３０と、撮影条件設定部３０からの指示に基づき管電圧値を制御する管電圧制御部３１と、撮影条件設定部３０からの指示に基づき管電流値を制御する管電流制御部３２と、画像処理部から送られる画像輝度信号に基づき撮影時間を制御する撮影時間制御部３３とを備える。Ｘ線管制御部１０はマイクロプロセッサとメモリから構成される。

撮影条件設定部３０は、入力器７に入力された被検体の体格や検査部位に応じた管電圧値Ｖref、管電流値Ｃref、目標輝度Ｘref等のＸ線撮影条件をルックアップテーブルを参照して設定する。また、撮影条件設定部３０は、マスク画像撮影前にＸ線撮影された情報、たとえば被検体の厚み、を基にＸ線撮影条件を設定してもよい。

管電圧制御部３１は、Ｘ線管２に印加する管電圧の大きさを制御する。管電圧制御部３１は、撮影条件設定部３０から送られる管電圧値Ｖrefに基づいてＸ線管電源１２から出力されるパルス管電圧を制御する。

管電流制御部３２は、Ｘ線管２のフィラメント電流の大きさを制御することで、Ｘ線管２に流れる管電流の大きさを制御する。管電圧制御部３１は、撮影条件設定部３０から送られる管電流値Ｃrefに基づいてＸ線管電源１２から出力されるフィラメント電流を制御する。

撮影時間制御部３３は、マスク画像およびライブ画像の撮影時間を設定し、Ｘ線管電源１２からＸ線管２に印加されるパルス管電圧の印加時間すなわち撮影時間を制御する。撮影時間制御部３３は、画像処理部６から送られる撮影画像の画像平均輝度を算出する平均輝度算出部３４と、画像平均輝度を記憶する画像輝度記憶部３５と、マスク画像の撮影時間を算出するマスク画像撮影時間算出部３６と、撮影時間測定器１３により測定されたマスク画像の撮影時間を記憶する撮影時間記憶部３７と、ライブ画像の撮影時間を算出するライブ画像撮影時間算出部３８とを有する。

平均輝度算出部３４は、各マスク画像の関心領域の平均輝度Ｘ_１、Ｘ_２、…、Ｘ_Ｎを算出する。関心領域は通常、撮影画像の中心部であるが、入力器７により撮影者が関心領域を指定してもよい。指定された関心領域は主制御部１１を介して平均輝度算出部３４に指示される。算出した各マスク画像の平均輝度Ｘ_１、Ｘ_２、…、Ｘ_Ｎは画像輝度記憶部３５に送られる。

画像輝度記憶部３５は、平均輝度算出部３４にて算出された各マスク画像の関心領域の平均輝度Ｘ_１、Ｘ_２、…、Ｘ_Ｎを保管する。保管されている各マスク画像の画像平均輝度は、マスク画像撮影時間算出部３６へ送られる。

マスク画像撮影時間算出部３６は、次に撮影するマスク画像が１枚目の場合、撮影条件設定部３０から送られる目標輝度Ｘrefを基に撮影時間Ｔ_１setを設定する。また、次に撮影するマスク画像が２枚目以降の場合、撮影条件設定部３０から送られる目標輝度Ｘrefと、画像輝度記憶部に保管されている既に撮影された各マスク画像の平均輝度と、撮影時間記憶部３７に保管されている既に撮影された各マスク画像の実撮影時間とを基に数式（７）により、次に撮影するマスク画像の撮影時間Ｔ_Ｎsetを算出する。設定された撮影時間Ｔ_Ｎsetは、Ｘ線管電源１２に送られる。

撮影時間記憶部３７は、Ｘ線管電源１２から実際にパルス管電圧が印加された各マスク画像の実撮影時間Ｔ_１、Ｔ_２、…、Ｔ_Ｎを保管する。

ライブ画像撮影時間算出部３８は、撮影時間記憶部３７に保管されている各マスク画像の実撮影時間Ｔ_１、Ｔ_２、…、Ｔ_Ｎを基にして、ライブ画像撮影時間を設定する。実施例１では、各マスク画像の実撮影時間Ｔ_１、Ｔ_２、…、Ｔ_Ｎの平均値Ｔ_Ａｖｅを算出してライブ画像撮影時間として設定する。

４．Ｘ線撮影
次に、実施例１によりＸ線透視撮影が実施される場合の動作を説明する。

まず、撮影者は入力器７に被検体の体格や撮影部位などの撮影条件を入力する。入力された撮影条件は主制御部１１を介して撮影条件設定部３０へ送られる。また、マスク画像の撮影枚数も入力器７により設定することができる。実施例１では、マスク画像を４枚撮影する場合を例として説明する。

次に、入力器７にマスク画像の撮影開始の指示がされると、撮影条件設定部３０は、入力された撮影条件を基に管電圧値Ｖrefを管電圧制御部３１へ、管電流値Ｃrefを管電流制御部３２へ、目標輝度Ｘrefをマスク画像撮影時間算出部３６へそれぞれ送る。管電圧制御部３１は、管電圧値ＶrefをＸ線管２へ出力されるようにＸ線管１２へ指示する。また、管電流制御部３２は、管電流値ＣrefがＸ線管２で発生するように、Ｘ線管１２へフィラメント電流値を指示する。

次に、図５〜図７を参照してサブトラクション像の作成を順に説明する。図５はサブトラクション像の作成の流れを示すフローチャート図であり、図６はマスク画像のＸ線発生のタイミングチャート図であり、図７はライブ画像のＸ線発生のタイミングチャート図である。

ステップＳ０１（第１撮影時間算出）
マスク画像撮影時間算出部３６は、ルックアップテーブルを参照して、目標輝度Ｘrefに対応する撮影時間Ｔ_１setを設定する。１枚目のマスク画像に対する撮影時間Ｔ_１setは、目標輝度Ｘrefに対してルックアップテーブルに予め定められている。設定された撮影時間Ｔ_１setは、Ｘ線管電源１２へ送られる。

ステップＳ０２（マスク画像撮影）
Ｘ線管制御部１０から送られたＸ線管電圧値、フィラメント電流値、撮影時間Ｔ_１setを基に、Ｘ線管電源１２はＸ線線管２にパルス電圧を出力し、Ｘ線管２からＸ線が照射される。この際、実際にＸ線が照射された時間Ｔ_１が撮影時間測定器１３にて測定される。測定された実撮影時間Ｔ_１は撮影時間記憶部３７へ送られ、ここに保管される。また、撮影された１枚目のマスク画像は、画像処理部６内の画像記憶部２５に保管される。Ｘ線管制御部１０は主制御部１１へマスク画像を撮影したことの信号を送り、主制御部１１はマスク画像の撮影枚数をカウントする。

ステップＳ０３（撮影枚数判別）
次に、主制御部１１はマスク画像の撮影枚数が最大かどうかを判別する。実施例１では、マスク画像の撮影枚数を４枚に設定しているので、マスク画像の撮影枚数が４枚に満たない場合は、ステップＳ０４へ移行する。この段階では、マスク画像の撮影枚数は１枚であるのでステップＳ０４へ移行する。

ステップＳ０４（マスク画像平均輝度算出）
次に、１枚目のマスク画像の輝度信号が画像処理部６から撮影時間制御部３３内の平均輝度算出部３４へ送られ、１枚目のマスク画像における関心領域の平均輝度Ｘ_１が算出される。算出された平均輝度Ｘ_１は、画像輝度記憶部３５で保管される。１枚目のマスク画像が撮影されてから画像処理部６を介して輝度信号が平均輝度算出部３４へ送られ、平均輝度Ｘ_１が算出されるまでにＴ_Ｌ１のタイムラグが生じる。

ステップＳ０５（マスク画像撮影時間算出）
次に、マスク画像撮影時間算出部３６は、撮影時間記憶部３７に保管された実撮影時間Ｔ_１を読み込む。また、マスク画像撮影時間算出部３６は、画像輝度記憶部３５で保管された平均輝度Ｘ_１を読み込む。そして、マスク画像撮影時間算出部３６は、２枚目のマスク画像の撮影時間Ｔ_２setを、１枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_１および実撮影時間Ｔ_１を基に数式（５）により算出する。

ステップＳ０２（マスク画像撮影）
Ｘ線管電圧値およびフィラメント電流値は１枚目のマスク画像撮影時と同条件で、撮影時間をＴ_２setに変更して、Ｘ線管電源１２はＸ線線管２からパルスＸ線を照射し、２枚目のマスク画像を撮影する。この際、実際にＸ線が照射された２枚目の撮影時間Ｔ_２が撮影時間測定器１３にて測定される。測定された実撮影時間Ｔ_２は撮影時間記憶部３７へ送られ、ここに保管される。また、撮影された２枚目のマスク画像は、画像処理部６内の画像記憶部２５に保管される。Ｘ線管制御部１０は主制御部１１へマスク画像を撮影したことの信号を送り、主制御部１１はマスク画像の撮影枚数をカウントする。

ステップＳ０３（撮影枚数判別）
次に、主制御部１１はマスク画像の撮影枚数が最大かどうかを判別する。この段階では、マスク画像の撮影枚数は２枚であるのでステップＳ０４へ移行する。

ステップＳ０４（マスク画像平均輝度算出）
次に、２枚目のマスク画像の輝度信号が画像処理部６から撮影時間制御部３３内の平均輝度算出部３４へ送られ、２枚目のマスク画像における関心領域の平均輝度Ｘ_２が算出される。算出された平均輝度Ｘ_２は、画像輝度記憶部３５で保管される。２枚目のマスク画像が撮影されてから画像処理部６を介して輝度信号が平均輝度算出部３４へ送られ、平均輝度Ｘ_２が算出されるまでにＴ_Ｌ２のタイムラグが生じる。

ステップＳ０５（第２撮影時間算出）
次に、マスク画像撮影時間算出部３６は、撮影時間記憶部３７に保管された実撮影時間Ｔ_１、Ｔ_２を読み込む。また、マスク画像撮影時間算出部３６は、画像輝度記憶部３５で保管された平均輝度Ｘ_１、Ｘ_２を読み込む。そして、マスク画像撮影時間算出部３６は、３枚目のマスク画像の撮影時間Ｔ_３setを、既に撮影した１枚目および２枚目のマスク画像の平均輝度Ｘ_１、Ｘ_２および実撮影時間Ｔ_１、Ｔ_２を基に数式（６）により算出する。

ステップＳ０２（マスク画像撮影）
Ｘ線管電圧値およびフィラメント電流値は１、２枚目のマスク画像撮影時と同条件で、マスク画像の撮影時間をＴ_３setに変更して、Ｘ線管電源１２はＸ線線管２からパルスＸ線を照射し、３枚目のマスク画像を撮影する。この際、実際にＸ線が照射された３フレーム目の撮影時間Ｔ_３が撮影時間測定器１３にて測定される。測定された実撮影時間Ｔ_３は撮影時間記憶部３７へ送られ、ここに保管される。また、撮影されたマスク画像は、画像処理部６内の画像記憶部２５に保管される。Ｘ線管制御部１０は主制御部１１へマスク画像を撮影したことの信号を送り、主制御部１１はマスク画像の撮影枚数をカウントする。

次に、ステップＳ０３、ステップＳ０４、ステップＳ０５、ステップＳ０２を繰り返して、４枚目のマスク画像を撮影する。３枚目のマスク画像が撮影されてから画像処理部６を介して輝度信号が平均輝度算出部３４へ送られ、平均輝度Ｘ_３が算出されるまでにＴ_Ｌ３のタイムラグが生じる。また、４枚目のマスク画像の撮影時間Ｔ_４setも、既に撮影された全てのマスク画像の平均輝度Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３と実撮影時間Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３を基に数式（７）により算出される。

ステップＳ０３（撮影枚数判別）
次に、マスク画像の撮影枚数が４枚となり最大に達したので、マスク画像の撮影を終了し、ステップＳ０６へ移行する。主制御部１１はマスク画像の撮影枚数が最大になったことを判別して、基準マスク像作成部２６に基準マスク像作成の指示を送る。

ステップＳ０６（基準マスク画像算出）
画像処理部６では、画像記憶部２５に保管されている各マスク画像が基準マスク像作成部２６に読み込まれる。基準マスク像作成部２６は、各マスク画像の平均像である基準マスク画像を算出し、減算部２７へ出力する。この基準マスク画像における関心領域の平均輝度は目標輝度Ｘrefとなっている。

ステップＳ０７（ライブ画像撮影時間算出）
次に、ライブ画像撮影時間算出部３８は、撮影時間記憶部に保管されている各マスク画像の実撮影時間Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４を読み込み、これらの値を基にライブ画像撮影時間を算出する。実施例１では、実撮影時間Ｔ_１、Ｔ_２、Ｔ_３、Ｔ_４の平均値Ｔ_Ａｖｅを算出し、この平均値Ｔ_Ａｖｅをライブ画像撮影時間とする。算出されたライブ画像撮影時間はＸ線管電源１２へ送られる。

ステップＳ０８（ライブ画像撮影）
次に、Ｘ線管電源１２は、マスク画像撮影時とＸ線管電圧およびＸ線管電流は同じ条件で、撮影時間をライブ画像撮影時間として、Ｘ線線管２からＸ線を照射し、ライブ画像を撮影する。ライブ画像の造影剤が撮影された領域はマスク画像の対応する領域の輝度よりも暗く、撮影されたライブ画像におけるサブトラクションすることで除去したい部分、すなわちライブ画像の造影剤が撮影されていない背景部分の平均輝度は目標輝度Ｘrefとなっている。

ステップＳ０９（サブトラクション作成）
撮影されたライブ画像は、画像処理部６内の減算部２７にて基準マスク画像と差分されてサブトラクション像を作成する。基準マスク画像もライブ画像も共にサブトラクションすることで除去したい部分における平均輝度は同一であるので、作成されたサブトラクション像は、被検体によって輝度にバラツキが生じない適切な輝度を有する。

減算部２７により作成されたサブトラクション画像は主制御部１１を介して、表示器８に表示されるか記憶器９に保管される。

このように、実施例のＸ線撮影装置１によれば、２枚目以降のマスク画像の撮影時間である第２撮影時間が、過去に撮影したマスク画像と次に撮影するマスク画像との平均輝度が目標輝度となるように算出されるので、第１または第２撮影時間に基づいて撮影された複数のマスク画像を平均化した基準マスク画像の輝度を目標輝度とすることができる。また、ライブ画像の撮影時間が、第１または第２撮影時間に基づいて実際にＸ線が照射されたマスク画像の実撮影時間を基に算出されるので、ライブ画像の輝度も適切に制御することができる。

すなわち、画像処理部６からの輝度信号の読み出しにタイムラグが発生するので個々のマスク画像の関心領域における平均輝度Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、…は目標輝度Ｘrefに達していなくても、それぞれのマスク画像の平均画像である基準マスク画像の関心領域における平均輝度を目標輝度Ｘrefに達することができる。これより、画像処理部６からの輝度信号の読み出しにタイムラグが生じても、基準マスク画像およびライブ画像の適切な輝度を得ることができる。

この結果、フォトタイマを用いなくても適切な輝度のマスク画像およびライブ画像を得ることができる。フォトタイマが不要であるので、コストダウンを図ることができ、さらにフォトタイマの動作不良による故障のないＤＳＡ撮影システムを構築することができる。また、フォトタイマの調整が不要であるので、Ｘ線撮影装置１の据え付け時間の短縮を図ることができる。さらには、フォトタイマを除去することでフォトタイマによるＸ線の減衰をなくすことができるので、ＦＰＤ４へのＸ線の入射線量を増やすことができ画質を向上することができる。

さらに、マスク画像を第２撮影時間に時間的制限をかけて撮影する場合でも、第２撮影時間は過去のマスク画像の実撮影時間を基に算出されるので、基準マスク画像の輝度を目標輝度に近づけることができる。また、各マスク画像に対して撮影時間をそれぞれ個別に算出しているので、各マスク画像の撮影する間の被検体の体動によるブレの影響を低減することができる。

マスク画像の平均輝度の算出をマスク画像の関心領域に限定することで、第２撮影時間を算出する演算量を低減し、高速で処理することができる。また、関心領域の平均輝度を第２撮影時間の算出に用いることで、マスク画像に含まれるノイズの影響を低減することができる。また、関心領域をマスク画像の中心領域とすることで撮影者にとって読影しやすいサブトラクション像を作成することができる。

次に、本発明の実施例２を説明する。実施例２は、実施例１のマスク画像撮影時間算出部のマスク画像の第２撮影時間の算出を変更したものである。よって、ここで記載した以外のＸ線透視撮影装置の構造は実施例１と同様である。

実施例１では、各マスク画像の輝度信号および実撮影時間に基づいて、各マスク画像それぞれの第２撮影時間を算出していたが、実施例２では、１枚目のマスク画像の輝度信号および実撮影時間に基づいて、２枚目以降のマスク画像に対して同一の撮影時間を算出する。

マスク画像の１枚目の撮影に関しては、実施例１と同様であるので説明を省略する。２枚目以降のマスク画像の撮影時間設定値Ｔ_２ｓｅｔを以下の数式により撮影する。また、以後のマスク画像の撮影に関して、撮影時間Ｔ_２ｓｅｔにて撮影を実施する。

実施例２によれば、１枚目のマスク画像の撮影結果を基とし、２枚目以降の撮影結果を基とすることなく第２撮影時間の演算をすることで、演算負荷を軽減し高速にマスク画像の撮影をすることができる。このように、１枚目のマスク画像の関心領域の平均輝度Ｘ_１と実撮影時間Ｔ_１だけを測定すれば２枚目以降の第２撮影時間を算出することができるので、２枚目以降のマスク画像の撮影は、マスク画像の輝度信号が画像処理部６からＸ線管制御部１０に到達する前に、次のマスク画像を撮影することができる。このように、前のマスク画像の輝度信号が到達するのを待つことなく次のマスク画像を撮影できるので、マスク画像の撮影を高速に実施することができる。

次に、本発明の実施例３を説明する。実施例３は、実施例１および２の撮影時間制御部３３を変更したものである。よって、ここで記載した以外のＸ線撮影装置の構造は実施例１と同様である。実施例３における撮影時間制御部４１は、実施例１および２の撮影時間制御部３３に、輝度補正部４２を加えた構成である。これにより、Ｘ線撮影装置１が撮影時間に対して画像輝度が直線的に出力されない場合にでも対応することができる。

図８を参照する。図８は実施例３に係る撮影時間制御部の構成を示すブロック図である。
輝度補正部４２は、平均輝度算出部３４にて算出されたマスク画像の対象領域における平均輝度を、ルックアップテーブルを参照して撮影時間に対して直線的な輝度に変換する。これより、マスク画像の撮影時間の比とマスク画像の輝度の比とが直線的に対応するのでマスク画像撮影時間算出部３６は、輝度補正部に補正された輝度を基に第２撮影時間を算出する。この結果、Ｘ線撮影装置１が撮影時間に対して画像輝度が直線的に出力されない場合にでも、撮影時間を調節することで基準マスク画像およびライブ画像を適切な輝度とすることができる。

本発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した実施例では、各マスク画像の平均輝度とサブトラクションすることで除去したい部分が同じ輝度となるようにライブ画像の撮影時間を調節したが、各マスク画像の平均輝度と異なる輝度となるようにライブ画像の撮影時間を設定してもよい。この場合、ライブ画像撮影時間設定部３８が、マスク画像の実撮影時間の平均値Ｔ_Ａｖｅに、マスク画像とライブ画像の輝度比を乗算してもよい。

たとえば、マスク画像の目標輝度Ｘrefを１００とし、ライブ画像の造影剤が入っていない状態での目標輝度を１２０とした場合、マスク画像とライブ画像との目標輝度比Ａとすると、Ａ＝１.２である。この場合、ライブ画像の撮影時間をＡ・Ｔ_Ａｖｅとすれば、ライブ画像は、マスク画像の目標輝度Ｘrefの１．２倍の輝度を得ることができる。

（２）上述した実施例では、第２撮影時間は過去のマスク画像の実撮影時間を基に算出されていたが、時間的制限がかからない場合は過去の撮影時間Ｔ_Ｎsetを基に算出してもよい。

（３）上述した実施例では、マスク画像を４枚撮影して基準マスク画像を作成していたが、これに限られない。マスク画像は少なくとも２枚以上撮影すればよい。

（４）上述した実施例では、画像処理部６からの輝度信号がＸ線管制御部１０に到達してから第２撮影時間を算出していた。画像処理部６からの輝度信号がＸ線照射後１フレーム以上遅れる場合、つまり、１枚目の輝度信号が２枚目の撮影後に出力される場合などは、輝度信号が出るまでの間は第２撮影時間の算出を行わず、輝度信号が画像処理部６から出力されてから第２撮影時間の算出を行い、適切な平均輝度となるように制御してもよい。

Claims (9)

1. 被検体にＸ線を照射するＸ線照射器と、
   被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線照射器からＸ線を照射するＸ線撮影条件を設定する撮影条件設定部と、
   （i）１枚目のマスク画像において、前記Ｘ線撮影条件に応じて第１撮影時間を設定し、
   （ii）２枚目以降のマスク画像において、過去に撮影したマスク画像と次に撮影するマスク画像との平均輝度が目標輝度となるように、過去に撮影したマスク画像の撮影時間と輝度とに基づいて次に撮影するマスク画像の第２撮影時間を算出するマスク画像撮影時間算出部と、
   前記第１撮影時間に基づいて前記Ｘ線照射器からＸ線が照射されたマスク画像の撮影時間と、前記第２撮影時間に基づいて前記Ｘ線照射器からＸ線が照射されたマスク画像の撮影時間とを基にライブ画像の撮影時間を算出するライブ画像撮影時間算出部と、
   前記Ｘ線検出器が検出した検出信号を入力して、前記第１撮影時間に基づいて撮影されたマスク画像と前記第２撮影時間に基づいて撮影されたマスク画像とを平均化した基準マスク画像と前記ライブ画像との差分によりサブトラクション像を算出する画像処理部とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
   前記マスク画像の輝度を記憶する画像輝度記憶部と、
   前記第１または第２撮影時間に基づいて前記Ｘ線照射器よりＸ線が実際に照射された撮影時間を測定する撮影時間測定器と、
   前記撮影時間測定器が測定した前記マスク画像の実撮影時間を記憶する撮影時間記憶部とを備え、
   前記マスク画像撮影時間算出部は、２枚目以降のマスク画像において、前記撮影時間記憶部に記憶されている過去の前記マスク画像の実撮影時間と、前記画像輝度記憶部に記憶されている過去の前記マスク画像の輝度とを基に次に撮影するマスク画像の撮影時間を算出することを特徴とするＸ線撮影装置。
3. 請求項１または２に記載のＸ線撮影装置において、
   前記マスク画像の撮影時間の比と前記マスク画像の輝度の比とが直線的に対応するようにマスク画像の輝度を補正する輝度補正部を備え、
   前記マスク画像撮影時間算出部は、前記輝度として前記輝度補正部に補正された補正輝度を用いて第２撮影時間を算出することを特徴とするＸ線撮影装置。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の放射線撮影装置において、
   前記マスク画像撮影時間算出部は、過去に撮影した各マスク画像の輝度と撮影時間を基として前記第２撮影時間を算出することを特徴とするＸ線撮影装置。
5. 請求項１から３のいずれか１つに記載の放射線撮影装置において、
   前記マスク画像撮影時間算出部は、１枚目のマスク画像の輝度と撮影時間を基とし、２枚目以降のマスク画像の輝度と撮影時間を基にしないで前記第２撮影時間を算出することを特徴とするＸ線撮影装置。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載のＸ線撮影装置において、
   前記輝度として前記マスク画像の関心領域の平均輝度を算出する画像平均輝度算出部
   を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
7. 請求項６に記載のＸ線撮影装置において、
   前記関心領域は前記マスク画像の中心領域であることを特徴とするＸ線撮影装置。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載のＸ線撮影装置において、
   前記ライブ画像撮影時間算出部は、前記ライブ画像の撮影時間として、各マスク画像の撮影時間の平均値を算出することを特徴とするＸ線撮影装置。
9. 請求項１から７のいずれか１つに記載のＸ線撮影装置において、
   前記ライブ画像撮影時間算出部は、前記ライブ画像の撮影時間として、各マスク画像の撮影時間の平均値に前記マスク画像の目標輝度と前記ライブ画像の目標輝度との比を乗算して算出することを特徴とするＸ線撮影装置。

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