JP5457797B2

JP5457797B2 - Ｘ線画像診断装置

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Publication number: JP5457797B2
Application number: JP2009254038A
Authority: JP
Inventors: 貴之石川; 政広小澤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2009-11-05
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2029-11-05
Also published as: JP2011098037A

Description

本発明は、造影血管のＤＡ（ｄｉｇｉｔａｌａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）画像を表示するＸ線画像診断装置に関する。

循環器Ｘ線診断システムとしてのＸ線画像診断装置は、カテーテルを用いた治療（ＩＶＲ：ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌｒａｄｉｏｌｏｇｙ）をサポートする装置として利用されている。冠状動脈の狭窄性疾患に対するカテーテルを用いた治療（ＰＣＩ：ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓｃｏｒｏｎａｒｙｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ）や検査では、下肢動脈の狭窄性疾患を併発している場合があるため、一連の冠状動脈造影や治療の後に、下肢動脈の造影確認が行なわれる場合がある。

一般に、患者を一方向から透視・撮影（ＤＡ撮影）する方法では、患者の体厚の変化（照射野の移動方向の位置）に対応して、各フレームの透視画像の画像レベルを透視中一定に保つＡＢＣ（ａｕｔｏｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓｃｏｎｔｒｏｌ）制御を採用する場合がある。ＡＢＣ制御は、あるフレームの透視画像の画像レベルとその透視画像を生成するために採用した透視条件とを基に、次のフレームの透視条件を求めることで透視条件を制御するものであり、透視画像を適切な画質に維持し、もって撮影画像を適切な画質に維持しようとするものである。ＡＢＣ制御では、通常、各フレームの照射野内の中心に、画像レベルの測定用の関心領域を設けるため、患部が照射野を外れる場合、透視画像及び撮影画像の画質は適切にならないことがある。

下肢動脈の透視・撮影を行なう場合、下肢に注目しているため、必ずしも患部が関心領域の中心にないことがある。特に両足を同一画面にいれるような場合、関心領域の中央に下肢の中央（両足の間）が位置するので、下肢の中央の直接線の検出の影響によって骨の部分の透視画像が黒くなりすぎてしまい適切な画質の透視画像を取得することができない。また、照射野が、患者の体厚が薄い足先まで移動するとＡＢＣ制御によって管電圧が極端に下がってしまい、骨のコントラストが強く行き出てくることになり、先まで流れて薄くなった造影剤と骨のコントラストの分離がし難くなる。その場合、透視画像、ひいては撮影画像が視覚的に見難くなる。

従来は、こうした問題に対して、関心領域の位置を撮影プログラム毎に変更するとか、両足の中央に補償物体を置くことで直接線の検出を避けることで、適切な画質の透視画像及び撮影画像を得ることを行なっている。

なお、本発明に関連する技術文献として、以下のような特許文献が挙げられる。

特開２００８−１４８８６６号公報

しかしながら、患者の両脚間に遮蔽物を配置することは、オペレータ側の手間となる。また、下肢の右側（左側）等の透視・撮影を実行する場合、関心領域の端に直接線の検出の影響が現れるので、患者の両脚間に遮蔽物を配置することでは適切な画質の透視画像及び撮影画像を得ることはできない。

本発明は、上述のような事情を考慮してなされたもので、ＡＢＣ制御を採用して、下肢等のように直接線を検出する部位を一方向から透視・撮影する場合に、診断に適した画像を提供できるＸ線画像診断装置を提供することを目的とする。

本発明に係るＸ線画像診断装置は、上述した課題を解決するために、被検体に向かってＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記Ｘ線を受像する受像手段と、前記被検体を載置する載置手段と、前記載置手段の長軸方向の一方の向きを移動方向とし、前記移動方向の位置毎のＸ線条件の下で前記受像手段が得るデータを基に画像を生成する画像生成手段と、前記画像上に、前記載置手段の短軸方向に複数の関心領域を設定する設定手段と、前記複数の関心領域を構成する各関心領域の補正係数をそれぞれ求める補正係数演算手段と、前記各関心領域内の輝度値群に対して、前記各関心領域に対応する前記補正係数を用いてそれぞれ補正を行なうことにより前記画像の画像レベルを演算する画像レベル演算手段と、前記画像レベルを基に前記Ｘ線条件を求め、前記Ｘ線条件によって前記Ｘ線照射手段を制御するＸ線条件制御手段と、を有する。

本発明に係るＸ線画像診断装置によると、透視条件のフィードバック制御を採用して、下肢等のように直接線を検出する部位を透視・撮影する場合に、診断に適した画像を提供できる。

本実施形態のＸ線画像診断装置のハードウェア構成を示す概略図。本実施形態のＸ線画像診断装置におけるＣアーム保持装置の外観構成を示す概略図。本実施形態のＸ線画像診断装置の機能を示すブロック図。Ｚ軸方向の第１座標における、Ｘ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルの例を示す図。Ｚ軸方向の第２座標における、Ｘ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルの例を示す図。Ｚ軸方向の第３座標における、Ｘ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルの例を示す図。各関心領域部分の補正係数の演算例を示す図。補正されない画像レベルから決定される透視条件で生成される透視画像に基づくＸ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルの例と、補正された画像レベルから決定されるＸ線条件で生成される透視画像に基づくＸ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルの例とを示す図。

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

図１は、本実施形態のＸ線画像診断装置のハードウェア構成を示す概略図である。図２は、本実施形態のＸ線画像診断装置におけるＣアーム保持装置の外観構成を示す概略図である。

図１，図２は、本実施形態のＸ線画像診断装置１０を示す。Ｘ線画像診断装置１０は、大きくは、Ｃアーム保持装置１１及びＤＦ（ｄｉｇｉｔａｌｆｌｕｏｒｏｇｒａｐｈｙ）装置１２から構成される。

Ｃアーム構造のＣアーム保持装置１１は、保持装置本体２１、ボディフレーム２２、天板保持機構２３、天板（カテーテルテーブル）２４、Ｃアーム保持機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、受像装置２８、コントローラ３０、高電圧供給装置３１、駆動機構３２及び操作部３３を設ける。なお、Ｃアーム保持装置１１は、Ｘ線照射装置２７が天板２４の下方に位置するアンダーチューブタイプである場合を説明するが、Ｘ線照射装置２７が天板２４の上方に位置するオーバーチューブタイプである場合であってもよい。

保持装置本体２１は、床に対して固定されている。

ボディフレーム２２は、保持装置本体２１に支持される。ボディフレーム２２は、天板保持機構２３と、Ｃアーム２６を支持するＣアーム保持機構２５とをそれぞれ支持する。ボディフレーム２２は、ボディフレーム２２の駆動機構３２を介して天板２４、天板保持機構２３、Ｃアーム２６及びＣアーム保持機構２５を一体として、保持装置本体２１に対して上下動（図２中Ａ方向）及び起倒運動（図２中Ｂ方向）可能なように備えられる。

天板保持機構２３は、ボディフレーム２２に支持される。天板保持機構２３は、天板保持機構２３の駆動機構３２を介して天板２４を左右動（Ｃ−ＬＡＴ：図２中Ｃ方向）、上下動（Ｃ−ＶＥＲＴ：図２中Ｄ方向）及びローリング（ＲＯＬＬ）が可能なように備えられる。

天板２４は、Ｚ軸方向に長軸を、Ｘ軸方向に短軸を有するように天板保持機構２３に支持される。天板２４は、患者Ｐを載置可能である。

Ｃアーム保持機構２５は、ボディフレーム２２に支持される。Ｃアーム保持機構２５は、Ｃアーム保持機構２５の駆動機構３２を介してＣアーム保持機構２５及びＣアーム２６を一体として、ボディフレーム２２の長軸方向（Ｃ−ＬＯＮＧ：図２中Ｅ方向）にスライド可能なように備えられる。

Ｃアーム２６は、Ｃアーム２６の駆動機構３２を介してＣアーム保持機構２５との取付け位置を中心に回動（ＣＲＡ（ｃａｕｄａｌｖｉｅｗ）／ＣＡＵ（ｃｒａｎｉａｌｖｉｅｗ）：図２中Ｆ方向）及び円弧動（ＬＡＯ（ｌｅｆｔａｎｔｅｒｉｏｒｏｂｌｉｑｕｅｖｉｅｗ）／ＲＡＯ（ｒｉｇｈｔａｎｔｅｒｉｏｒｏｂｌｉｑｕｅｖｉｅｗ）：図２中Ｇ方向）が可能なように備えられる。Ｃアーム２６は、Ｘ線照射装置２７と受像装置２８とを、患者Ｐを中心に対向配置させる。

Ｘ線照射装置２７は、Ｃアーム２６の一端に設けられる。Ｘ線照射装置２７は、Ｘ線照射装置２７の駆動機構３２を介して前後動（図２中Ｈ方向）可能なように設けられる。

Ｘ線照射装置２７は、高電圧供給装置３１から高電圧電力の供給を受けて、高電圧電力の条件に応じて被検体（患者）Ｐの所定部位に向かってＸ線管からＸ線を照射する。Ｘ線照射装置２７は、Ｘ線管の出射側に、複数枚の鉛羽で構成されるＸ線照射野絞りや、シリコンゴム等で形成されハレーションを防止するために所定量の照射Ｘ線を減衰させる補償フィルタ等を設ける。

受像装置２８は、Ｃアーム２６の他端であってＸ線照射装置２７の出射側に設けられる。受像装置２８は、受像装置２８の駆動機構３２を介して前後動（図２中Ｉ方向）可能なように設けられる。

受像装置２８は、受像装置２８は、Ｉ．Ｉ．（ｉｍａｇｅｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）−ＴＶ系であり、大きくは、Ｉ．Ｉ．２８ａ、ＴＶカメラ２８ｂ及びＡ／Ｄ（ａｎａｌｏｇｔｏｄｅｇｉｔａｌ）変換回路２８ｃを備える。Ｉ．Ｉ．２８ａは、患者Ｐを透過したＸ線及び直接入射されるＸ線を可視光に変換し、さらに、光−電子−光変換の過程で輝度の倍増を行なって感度のよい投影データを形成させる。ＴＶカメラ２８ｂは、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ）撮像素子を用いて光学的な投影データを電気信号に変換する。Ａ／Ｄ変換回路２８ｃは、ＴＶカメラ２８ｂから出力された時系列的なアナログ信号（ビデオ信号）をデジタル信号に変換する。

なお、受像装置２８は、平面検出器（ＦＰＤ：ｆｌａｔｐａｎｅｌｄｅｔｅｃｔｏｒ）を含むものであってもよい。受像装置２８が平面検出器を含む場合、受像装置２８は、２Ｄ状に配列された検出素子によりＸ線を検出して電気信号に変換する。

コントローラ３０は、図示しないＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｕｎｉｔ）及びメモリを含んでいる。コントローラ３０は、ＤＦ装置１２からの指示に従って、高電圧供給装置３１及び駆動機構３２等の動作を制御する。

高電圧供給装置３１は、コントローラ３０の制御に従って、Ｘ線照射装置２７のＸ線管に高電圧電力を供給可能である。

駆動機構３２は、コントローラ３０の制御に従って、Ｘ線照射装置２７、受像装置２８、Ｃアーム２６、保持装置本体２１、ボディフレーム２２、天板保持機構２３及びＣアーム保持機構２５をそれぞれ駆動可能である。

操作部３３は、Ｘ線技師等のオペレータが、コントローラ３０に対して種々の指示を与えるスイッチ等によって構成される。

ＤＦ装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、病院基幹のＬＡＮ（ｌｏｃａｌａｒｅａｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークＮと相互通信可能である。ＤＦ装置１２は、大きくは、プロセッサとしてのＣＰＵ４１、メモリ４２、ＨＤＤ（ｈａｒｄｄｉｓｃｄｒｉｖｅ）４３、入力装置４４、通信制御装置４５、投影データ記憶部５１、画像処理回路５２、画像データ記憶部５３及び表示装置５４等のハードウェアから構成される。ＣＰＵ４１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、ＤＦ装置１２を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、ＤＦ装置１２は、記録媒体用のドライブ（図示しない）を具備する場合もある。

ＣＰＵ４１は、医師及び技師等の検査実施者によって入力装置４４が操作等されることにより指令が入力されると、メモリ４２に記憶しているプログラムを実行する。又は、ＣＰＵ４１は、ＨＤＤ４３に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送され通信制御装置４５で受信されてＨＤＤ４３にインストールされたプログラム、又は記録媒体用のドライブ（図示しない）に装着された記録媒体から読み出されてＨＤＤ４３にインストールされたプログラムを、メモリ４２にロードして実行する。

メモリ４２は、ＲＯＭ（ｒｅａｄｏｎｌｙｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍａｃｃｅｓｓｍｅｍｏｒｙ）等の要素を兼ね備える構成をもつ記憶装置である。メモリ４２は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌｐｒｏｇｒａｍｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔｓｙｓｔｅｍ）のデータを記憶したり、ＣＰＵ４１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いたりする。

ＨＤＤ４３は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のＨＤ（ｈａｒｄｄｉｓｋ）が着脱不能で内蔵されている構成をもつ記憶装置である。ＨＤＤ４３は、ＤＦ装置１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）や、データを記憶する。また、ＯＳに、検査実施者に対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力装置３７ａによって行なうことができるＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌｕｓｅｒｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供させることもできる。

入力装置４４としては、オペレータによって操作が可能なキーボード及びマウス等が挙げられ、操作に従った入力信号がＣＰＵ４１に送られる。入力装置４４は、大きくは、メインコンソール及びシステムコンソールによって構成される。

通信制御装置４５は、各規格に応じた通信制御を行なう。通信制御装置４５は、電話回線を通じてネットワークＮに接続することができる機能を有している。ＤＦ装置１２は、通信制御装置４５を介してネットワークＮ網に接続することができる。

投影データ記憶部５１は、ＣＰＵ４１の制御によって、Ｃアーム保持装置１１のＡ／Ｄ変換回路２８ｃから出力された投影データを記憶する。

画像処理回路５２は、ＣＰＵ４１の制御によって、投影データ記憶部５１に記憶される投影データに対して対数変換処理（ＬＯＧ処理）行なって必要に応じて加算処理して、透視画像及び撮影画像（ＤＡ画像）のデータを生成する。また、画像処理回路５２は、画像データ記憶部５３に記憶される透視画像及び撮影画像に対して画像処理を施す。画像処理としては、データに対する拡大／諧調／空間ファイルタ処理や、時系列に蓄積されたデータの最小値／最大値トレース処理、及びノイズを除去するための加算処理等が挙げられる。なお、画像処理回路５２による画像処理後のデータは、表示装置５４に出力されると共に、画像データ記憶部５３等の記憶装置に記憶される。

画像データ記憶部５３は、ＣＰＵ４１の制御によって、画像処理回路５２から出力された透視画像及び撮影画像をデータとして記憶する。

表示装置５４は、ＣＰＵ４１の制御によって、画像処理回路５２によって生成される透視画像及び撮影画像のデータに、患者名等の検査情報（パラメータの文字情報及び目盛等）と、後述するフィルミング観念画像及びフィルム経過枚数画像とを合成し、合成信号をＤ／Ａ（ｄｉｇｉｔａｌｔｏａｎａｌｏｇ）変換後、ビデオ信号として表示する。

図３は、本実施形態のＸ線画像診断装置の機能を示すブロック図である。

図２に示すＣＰＵ４１がプログラムを実行することによって、図３に示すように、Ｘ線画像診断装置１０は、透視条件決定・透視実行部６１、及び撮影条件決定・撮影実行部６２として機能する。なお、各部６１，６２は、Ｘ線画像診断装置１０の機能として備えられるものとして説明するが、各部６１，６２の全部又は一部は、Ｘ線画像診断装置１０にハードウェアとして備えられるものであってもよい。また、各部６１，６２の全部又は一部は、コントローラ３０に備えられるものであってもよい。

透視条件決定・透視実行部６１は、透視のＸ線条件（透視条件）のＡＢＣ制御を採用して、患者Ｐの体厚の変化（照射野の移動方向の位置）に対応して各フレームの透視画像の画像レベルを透視中一定に保つように、Ｃアーム保持装置１１に透視を実行させる機能を有する。透視条件決定・透視実行部６１は、撮影条件決定・撮影実行部６２による撮影の場合よりも少ない線量のＸ線を患者Ｐに連続的に照射させて動画像を生成する。透視条件決定・透視実行部６１による制御によって収集される透視画像のデータは、表示装置５４を介して動画像として表示されると共に、画像データ記憶部５３に記憶される。

ここで、Ｘ線条件は、Ｘ線管電圧、Ｘ線管電流及びＸ線パルス幅の少なくとも１つである。透視条件決定・透視実行部６１は、動画撮影で前のフレームの画像レベルに基づいて、次のフレームの画像レベルを変える。前のフレームの画像レベルが低ければ、透視条件決定・透視実行部６１は、次のフレームにおいて、Ｘ線管電圧及びＸ線管電流を増加させ、Ｘ線パルス幅を長くする。一方、前のフレームの画像レベルが高ければ、透視条件決定・透視実行部６１は、Ｘ線管電圧及びＸ線管電流を低下させ、Ｘ線パルス幅を短くする。透視条件決定・透視実行部６１によって決定されるフレーム毎の透視条件は、フレームに対応する照射野の位置と対応付けられてメモリ４２等の記憶装置に記憶される。

透視条件決定・透視実行部６１は、関心領域（ＲＯＩ：ｒｅｇｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｅｓｔ）設定部６１１、関心領域分割部６１２、プロファイル生成部６１３、補正係数（重み係数）演算部６１４、画像レベル演算部６１５、透視条件決定部６１６、及び透視実行部６１７を有する。

関心領域設定部６１１は、透視実行部６１７による制御の下で画像処理回路５２によって生成される所定フレームに対応する透視画像上に、入力装置４４を介してオペレータによって入力される入力信号に従って、画像レベルを計測するための関心領域を設定する機能を有する。なお、オペレータが操作部１１を用いてリアルタイムに入力する、関心領域の大きさ及びその位置に従って、関心領域設定部６１１は、関心領域を変更設定することが可能である。

関心領域分割部６１２は、入力装置４４を介してオペレータによって入力される入力信号に従って、関心領域設定部６１１によって設定される関心領域を分割し、複数の関心領域部分を生成する機能を有する。下肢動脈の透視・撮影では、直接線の検出の影響によってＸ軸方向（天板２４の短軸方向）における画像の輝度値（画素値）の変動が大きいので、本実施形態では、Ｘ軸方向に複数の関心領域部分を生成する。なお、関心領域分割部６１２は、関心領域をＸ軸方向に３つに等分に分割し、３つの関心領域部分を生成する場合を例にとって説明する。

プロファイル生成部６１３は、透視実行部６１７による制御の下で画像処理回路５２によって連続的に生成される各フレームにそれぞれ対応する複数の透視画像を基に、関心領域設定部６１１によって設定される関心領域内のＺ軸方向の所要座標におけるＸ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルをフレーム毎にそれぞれ生成する機能を有する。

図４は、Ｚ軸方向の第１座標（座標Ｌａ）における、Ｘ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイル（グラフ）の例を示す図であり、図５は、Ｚ軸方向の第２座標（座標Ｌｂ）における、Ｘ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルの例を示す図であり、図６は、Ｚ軸方向の第３座標（座標Ｌｃ）における、Ｘ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルの例を示す図である。

図４の左側は、体軸方向がＺ軸方向に配置される患者Ｐと、フレームａに対応する照射野Ｖａを示している。照射野Ｖａ内に、関心領域設定部６１１によって設定される関心領域Ｒａを示している。また、照射野Ｖａ内に、関心領域Ｒａ内のＺ軸方向の座標Ｌａを示している。

ここで、プロファイル生成部６１３は、座標Ｌａを、関心領域Ｒａ内であって、Ｚ軸方向（天板２４の長軸方向）の先頭座標とすることが望ましい。例えば、Ｚ軸方向の一方の向きである、患者Ｐの胸部からつま先部の向きに下肢全体の透視を実行する場合、プロファイル生成部６１３は、図４の左側に示すように、座標Ｌａを、関心領域Ｒａ内であって、最もつま先部側の座標とする。一方、Ｚ軸方向の一方の向きである、患者Ｐのつま先部から胸部の向きに下肢全体の透視を実行する場合、プロファイル生成部６１３は、図示しないが、座標Ｌａを、関心領域Ｒａ内であって、最も胸部側の座標とする。よって、フレームａの次のフレームの照射野（後述するフレームａ´の照射野Ｖａ´）がフレームａの照射のＶａと比較的離れていたとしても、プロファイル生成部６１３は、次のフレームの照射野に最も近い座標Ｌａに関してプロファイルＦ_Ｌａを生成する。

図４の右側は、Ｚ軸方向の座標Ｌａにおける、Ｘ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルＦ_Ｌａである。関心領域Ｒａは、関心領域分割部６１２によって、Ｘ軸方向に関心領域部分Ｒａ−１，Ｒａ−２，Ｒａ−３に分割される。

図５の左側は、体軸方向がＺ軸方向に配置される患者Ｐと、フレームｂに対応する照射野Ｖｂを示している。照射野Ｖｂ内に、関心領域設定部６１１によって設定される関心領域Ｒｂを示している。また、照射野Ｖｂ内に、関心領域Ｒｂ内のＺ軸方向の座標Ｌｂを示している。

ここで、プロファイル生成部６１３は、座標Ｌａの場合と同様に、座標Ｌｂを、関心領域Ｒｂ内であって、Ｚ軸方向の先頭座標とすることが望ましい。

図５の右側は、Ｚ軸方向の座標Ｌｂにおける、Ｘ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルＦ_Ｌｂである。関心領域Ｒｂは、関心領域分割部６１２によって、Ｘ軸方向に関心領域部分Ｒｂ−１，Ｒｂ−２，Ｒｂ−３に分割される。

図６の左側は、体軸方向がＺ軸方向に配置される患者Ｐと、フレームｃに対応する照射野Ｖｃを示している。照射野Ｖｃ内に、関心領域設定部６１１によって設定される関心領域Ｒｃを示している。また、照射野Ｖｃ内に、関心領域Ｒｃ内のＺ軸方向の座標Ｌｃを示している。

ここで、プロファイル生成部６１３は、座標Ｌａ，Ｌｂの場合と同様に、座標Ｌｃを、関心領域Ｒｃ内であって、Ｚ軸方向の先頭座標とすることが望ましい。

図６の右側は、Ｚ軸方向の座標Ｌｃにおける、Ｘ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルＦ_Ｌｃである。関心領域Ｒｃは、関心領域分割部６１２によって、Ｘ軸方向に関心領域部分Ｒｃ−１，Ｒｃ−２，Ｒｃ−３に分割される。

図３に示す補正係数演算部６１４は、プロファイル生成部６１３によってフレーム毎に生成されるプロファイルを基に、関心領域部分内の輝度値群に対する補正係数を関心領域部分毎にそれぞれ演算する機能を有する。補正係数演算部６１４は、プロファイルを関心領域部分毎に分けたプロファイル部分に基づく輝度値群の平均値（合計値）をプロファイル部分毎にそれぞれ求め、最小の平均値との差が閾値以上の他の平均値が存在しない場合、関心領域部分の補正係数を全て“１”とする（補正しない）。一方、補正係数演算部６１４は、最小平均値との差が閾値以上の他の平均値が存在する場合、最小平均値との差が閾値以上の他の平均値が直接線の検出の影響によって異常値になっていると判断し、最小平均値との差が閾値以上の平均値に相当する関心領域部分の補正係数を“０”以上、“１”未満とする。

図７は、各関心領域部分の補正係数の演算例を示す図である。図７の左側の上段のプロファイルは、図４に示すプロファイルと同様のものであり、図７の左側の中段のプロファイルは、図５に示すプロファイルと同様のものであり、図７の左側の下段のプロファイルは、図６に示すプロファイルと同様のものである。

図７の上段は、図４に示すプロファイルを基に算出される最小平均値との差が閾値以上の他の平均値が存在しない場合を示している。すなわち、図７の上段は、プロファイルＦ_Ｌａのプロファイル部分Ｆ_Ｌａ−１に基づく輝度値群の最小の平均値と、プロファイルＦ_Ｌａのプロファイル部分Ｆ_Ｌａ−２に基づく輝度値群の平均値との差が閾値未満となり、また、プロファイルＦ_Ｌａのプロファイル部分Ｆ_Ｌａ−１に基づく輝度値群の最小の平均値と、プロファイルＦ_Ｌａのプロファイル部分Ｆ_Ｌａ−３に基づく輝度値群の平均値との差が閾値未満となる場合を示している。図７の上段の場合、補正係数演算部６１４は、関心領域部分Ｒａ−１，Ｒａ−２，Ｒａ−３の補正係数Ｗａ−１，Ｗａ−２，Ｗａ−３を全て“１．０”とする（補正係数Ｗａ−１＝１．０、補正係数Ｗａ−２＝１．０、補正係数Ｗａ−３＝１．０）。

図７の中段は、図５に示すプロファイルを基に算出される最小平均値との差が閾値以上の他の平均値が存在する場合を示している。プロファイルＦ_Ｌｂのプロファイル部分Ｆ_Ｌｂ−１に基づく輝度値群の最小の平均値と、プロファイルＦ_Ｌｂのプロファイル部分Ｆ_Ｌｂ−２に基づく輝度値群の平均値との差が閾値以上の異常値となり、また、プロファイルＦ_Ｌｂのプロファイル部分Ｆ_Ｌｂ−１に基づく輝度値群の最小の平均値と、プロファイルＦ_Ｌｂのプロファイル部分Ｆ_Ｌｂ−３に基づく輝度値群の平均値との差が閾値未満となる場合を示している。図７の中段の場合、補正係数演算部６１４は、関心領域部分Ｒｂ−１，Ｒｂ−２，Ｒｂ−３の補正係数Ｗｂ−１，Ｗｂ−２，Ｗｂ−３のうち関心領域部分Ｒｂ−２の補正係数Ｗｂ−２のみを“１．０”未満にする（例えば、補正係数Ｗｂ−１＝１．０、補正係数Ｗｂ−２＝０．５、補正係数Ｗｂ−３＝１．０）。下肢全体の透視を実行する場合、Ｘ軸方向の中心付近が直接線の検出の影響によって異常に輝度値が大きいと予想される。

図７の下段は、図６に示すプロファイルを基に算出される最小平均値との差が閾値以上の他の平均値が存在する場合を示している。プロファイルＦ_Ｌｃのプロファイル部分Ｆ_Ｌｃ−３に基づく輝度値群の最小の平均値と、プロファイルＦ_Ｌｃのプロファイル部分Ｆ_Ｌｃ−２に基づく輝度値群の平均値との差が閾値以上の異常値となり、また、プロファイルＦ_Ｌｃのプロファイル部分Ｆ_Ｌｃ−３に基づく輝度値群の最小の平均値と、プロファイルＦ_Ｌｃのプロファイル部分Ｆ_Ｌｃ−１に基づく輝度値群の平均値との差が閾値未満となる場合を示している。図７の下段の場合、補正係数演算部６１４は、関心領域部分Ｒｃ−１，Ｒｃ−２，Ｒｃ−３の補正係数Ｗｃ−１，Ｗｃ−２，Ｗｃ−３のうち関心領域部分Ｒｃ−２の補正係数Ｗｃ−２のみを“１．０”未満にする（例えば、補正係数Ｗｃ−１＝１．０、補正係数Ｗｃ−２＝０．５、補正係数Ｗｃ−３＝１．０）。

図３に示す画像レベル演算部６１５は、関心領域部分内の輝度値群に対して補正係数演算部６１４によってフレーム毎に算出される関心領域部分毎の補正係数をそれぞれ乗じて関心領域内の補正輝度値群を求め、関心領域内の補正輝度値群を用いて関心領域内の明るさを表す画像レベルを演算する機能を有する。例えば、画像レベル演算部６１５は、関心領域内の補正輝度値群の平均値を画像レベルとして演算する。図４、図７を用いて説明すると、画像レベル演算部６１５は、照射野Ｖａの透視画像のデータを基に、関心領域部分Ｒａ−１内の全ての輝度値群に対して補正係数ｗａ１（１．０）を乗じ、関心領域部分Ｒａ−２内の全ての輝度値群に対して補正係数ｗａ２（１．０）を乗じ、関心領域部分Ｒａ−３内の全ての輝度値群に対して補正係数ｗａ３（１．０）を乗じ、関心領域Ｒａ内の補正輝度値群を求める。同様に、図５、図７を用いて説明すると、画像レベル演算部６１５は、照射野Ｖｂの透視画像のデータを基に、関心領域部分Ｒｂ−１内の全ての輝度値群に対して補正係数ｗｂ１（１．０）を乗じ、関心領域部分Ｒｂ−２内の全ての輝度値群に対して補正係数ｗｂ２（０．５）を乗じ、関心領域部分Ｒｂ−３内の全ての輝度値群に対して補正係数ｗｂ３（１．０）を乗じ、関心領域Ｒｂ内の補正輝度値群を求める。同様に、図６、図７を用いて説明すると、画像レベル演算部６１５は、照射野Ｖｃの透視画像のデータを基に、関心領域部分Ｒｃ−１内の全ての輝度値群に対して補正係数ｗｃ１（１．０）を乗じ、関心領域部分Ｒｃ−２内の全ての輝度値群に対して補正係数ｗｃ２（０．５）を乗じ、関心領域部分Ｒｃ−３内の全ての輝度値群に対して補正係数ｗｃ３（１．０）を乗じ、関心領域Ｒｃ内の補正輝度値群を求める。

透視条件決定部６１６は、画像レベル演算部６１５によってフレーム毎に算出される画像レベルが予め設定される基準画像レベルと略一致するように、次のフレームの照射野に照射する透視条件を決定する機能を有する。透視条件決定部６１６によって決定された透視条件は、照射野Ｖの位置と共にメモリ４２等の記憶装置に記憶される。透視条件決定部６１６は、図４に示すフレームａに関する照射野Ｖａの透視画像を基に画像レベル演算部６１５によって算出される画像レベルが予め設定される基準画像レベルと略一致するように、フレームａの次のフレームの照射野（後述するフレームａ´の照射野Ｖａ´）に照射する透視条件を決定する。同様に、透視条件決定部６１６は、図５に示すフレームｂに関する関心領域Ｒｂの透視画像を基に画像レベル演算部６１５によって算出される画像レベルが予め設定される基準画像レベルと略一致するように、フレームｂの次のフレームの照射野（後述するフレームｂ´の照射野Ｖｂ´）に照射する透視条件を決定する。同様に、透視条件決定部６１６は、図６に示すフレームｃに関する関心領域Ｒｃの透視画像を基に画像レベル演算部６１５によって算出される画像レベルが予め設定される基準画像レベルと略一致するように、フレームｃの次のフレームの照射野（後述するフレームｃ´の照射野Ｖｃ´）に照射する透視条件を決定する。

図８は、画像レベルから決定されるＸ線条件で生成される透視画像に基づくＸ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルの例と、画像レベルから決定される透視条件で生成される透視画像に基づくＸ軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルの例とを示す図である。

図８の左側は、体軸方向がＺ軸方向に配置される患者Ｐと、フレームａの次のフレームａ´、フレームｂの次のフレームｂ´、及び、フレームｃの次のフレームｃ´に対応する照射野Ｖａ´，Ｖｂ´，Ｖｃ´をそれぞれ示している。照射野Ｖａ´，Ｖｂ´，Ｖｃ´内に、関心領域設定部６１１によって設定される関心領域Ｒａ´，Ｒｂ´，Ｒｃ´をそれぞれ示している。また、照射野Ｖａ´，Ｖｂ´，Ｖｃ´内に、関心領域Ｒａ´，Ｒｂ´，Ｒｃ´内のＺ軸方向の所要座標Ｌａ´，Ｌｂ´，Ｌｃ´をそれぞれ示している。

図８の右側は、Ｚ軸方向の座標Ｌａ´，Ｌｂ´，Ｌｃ´における、Ｘ軸方向の位置と輝度値との関係をそれぞれ示すプロファイルを示す。関心領域Ｒａ´は、関心領域分割部６１２によって、関心領域部分Ｒａ´−１，Ｒａ´−２，Ｒａ´−３に分割される。同様に、関心領域Ｒｂ´は、関心領域分割部６１２によって、関心領域部分Ｒｂ´−１，Ｒｂ´−２，Ｒｂ´−３に分割され、関心領域Ｒｃ´は、関心領域分割部６１２によって、関心領域部分Ｒｃ´−１，Ｒｃ´−２，Ｒｃ´−３に分割される。

補正係数演算部６１４が、フレームａの関心領域部分Ｒａ−１の補正係数Ｗａ−１を“１．０”と、関心領域部分Ｒａ−２の補正係数Ｗａ−２を“１．０”と、関心領域部分Ｒａ−３の補正係数Ｗａ−３を“１．０”とするので、画像レベル演算部６１５が算出する関心領域Ｒａの画像レベルは、補正しない場合の関心領域Ｒａの画像レベルと一致する。よって、図８の右側の上段に示すように、補正されたフレームａの画像レベルから決定されるＸ線条件の下で生成されるフレームａ´のプロファイル（図８の右側中破線）は、補正されないフレームａの画像レベルから決定されるＸ線条件の下で生成されるフレームａ´のプロファイル（図８中の右側中実線）と一致する。

補正係数演算部６１４が、フレームｂの関心領域部分Ｒｂ−１の補正係数Ｗｂ−１を“１．０”と、関心領域部分Ｒｂ−２の補正係数Ｗｂ−２を“０．５”と、関心領域部分Ｒｂ−３の補正係数Ｗｂ−３を“１．０”とするので、画像レベル演算部６１５が算出する関心領域Ｒｂの画像レベルは、補正しない場合の関心領域Ｒｂの画像レベルと比較して小さくなる。よって、図８の右側の中段に示すように、補正されたフレームｂの画像レベルから決定されるＸ線条件の下で生成されるフレームｂ´のプロファイルは、補正されない画像レベルから決定されるＸ線条件の下で生成されるフレームｂ´のプロファイルと比較して輝度値が大きくなる。

フレームｂの場合と同様に、図８の右側の下段に示すように、補正されたフレームｃの画像レベルから決定されるＸ線条件の下で生成されるフレームｃ´のプロファイルは、補正されない画像レベルから決定されるＸ線条件の下で生成されるフレームｃ´のプロファイルと比較して輝度値が大きくなる。

補正係数演算部６１４は、フレームａの場合と同様に、プロファイル生成部６１３によって生成されるフレームａ´のプロファイルを基に、関心領域部分Ｒａ´−１内の輝度値群に対する補正係数、関心領域部分Ｒａ´−２内の輝度値群に対する補正係数、関心領域部分Ｒａ´−３内の輝度値群に対する補正係数をそれぞれ演算する。また、補正係数演算部６１４は、プロファイル生成部６１３によって生成されるフレームｂ´のプロファイルを基に、関心領域部分Ｒｂ´−１内の輝度値群に対する補正係数、関心領域部分Ｒｂ´−２内の輝度値群に対する補正係数、関心領域部分Ｒｂ´−３内の輝度値群に対する補正係数をそれぞれ演算する。また、補正係数演算部６１４は、透視の実行中に、プロファイル生成部６１３によって生成されるフレームｃ´のプロファイルを基に、関心領域部分Ｒｃ´−１内の輝度値群に対する補正係数、関心領域部分Ｒｃ´−２内の輝度値群に対する補正係数、関心領域部分Ｒｃ´−３内の輝度値群に対する補正係数をそれぞれ演算する。

図７の中段に示すように、関心領域部分Ｒｂ−２に係る補正係数Ｗｂ−２を“１．０”未満とし、直接線が検出されたと判断される関心領域部分Ｒｂ−２内の輝度値群の平均値が小さくなるように補正を行なと、フレームｂの次のフレームｂ´の照射野Ｖｂ´に照射されるＸ線のＸ線条件が直接線の検出に引きずられて異常に下げられすぎることを抑えることができる。

なお、患者Ｐの下肢全体等の透視を実行して動画像を表示する場合、上述したように中央の関心領域部分（例えば、関心領域を３つに分割する場合、図５に示す関心領域部分Ｒｂ−２）に直接線の検出の影響が現れる。しかし、下肢の右側（左側）等の透視を実行する場合、端の関心領域部分（例えば、関心領域を３つに分割する場合、図５に示す関心領域部分Ｒｂ−１，Ｒｂ−３）に直接線の検出の影響が現れる。その場合、関心領域部分Ｒｂ−２内の座標Ｌｂ上の輝度値の最小の平均値と、関心領域部分Ｒｂ−１内の座標Ｌｂ上の輝度値の平均値との差が閾値以上の異常値となり、また、関心領域部分Ｒｂ−２内の座標Ｌｂ上の輝度値の最小の平均値と、関心領域部分Ｒｂ−３内の座標Ｌｂ上の輝度値の平均値との差が閾値以上の異常値となる。よって、補正係数演算部６１４は、関心領域部分Ｒｂ−１，Ｒｂ−２，Ｒｂ−３の補正係数Ｗｂ−１，Ｗｂ−２，Ｗｂ−３のうち関心領域部分Ｒｂ−１の補正係数Ｗｂ−１及び関心領域部分Ｒｂ−３の補正係数Ｗｂ−３のみを“１．０”未満にする（例えば、補正係数Ｗｂ−１＝０．５、補正係数Ｗｂ−２＝１．０、補正係数Ｗｂ−３＝０．５）。

透視実行部６１７は、コントローラ３０を介して駆動機構３２を制御することによってＣアーム２６（Ｘ線照射装置２７及び受像装置２８）の位置を固定して天板２４をＺ軸方向に移動させながら、透視条件決定部６１６によって決定される透視条件に基づく線量のＸ線を患者Ｐに照射させて透視画像を生成・表示する機能を有する。なお、透視実行部６１７による透視を実行する場合、天板２４の位置を固定して、Ｃアーム２６をＺ軸方向に移動させてもよい。各部６１３乃至６１６は、透視実行部６１７によって生成されるあるフレームの透視画像を基に次のフレームに適する透視条件を決定し、透視実行部６１７は、決定された次のフレームに適する透視条件を基に次のフレームの透視を実行する。

撮影条件決定・撮影実行部６２は、透視条件決定部６１６によって決定される透視条件に基づく撮影のＸ線条件（撮影条件）を透視位置毎に決定し、透視条件決定・透視実行部６１による透視の場合よりも多い線量のＸ線を患者Ｐに単発的に照射させて静止画像を生成・表示する機能を有する。

撮影条件決定・撮影実行部６２は、撮影条件決定部６２１及び撮影実行部６２２を有する。

撮影条件決定部６２１は、透視条件決定部６１６によって決定され記憶装置に記憶された透視条件を基に、撮影条件を決定する機能を有する。例えば、撮影条件決定部６２１は、透視条件と撮影条件とを対応付けたテーブルを参照して、透視条件から撮影条件を決定することができる。

撮影実行部６２２は、コントローラ３０を介して駆動機構３２を制御することによってＣアーム２６（Ｘ線照射装置２７及び受像装置２８）の位置を固定して天板２４をＺ軸方向に移動させながら、撮影条件決定部６２１によって決定される撮影条件に基づく線量のＸ線を患者Ｐに照射させて撮影画像を生成・表示する機能を有する。なお、撮影実行部６２２による撮影を実行する場合、天板２４の位置を固定して、Ｃアーム２６をＺ軸方向に移動させてもよい。撮影条件決定部６２１は、撮影実行部６２２によって生成されるあるフレームの撮影画像を基に次のフレームに適する撮影条件を決定し、撮影実行部６２２は、決定された次のフレームに適する撮影条件を基に次のフレームの撮影を実行する。

本実施形態のＸ線画像診断装置１０によると、透視条件のフィードバック制御を採用して、下肢等のように直接線を検出する部位を透視・撮影する場合に、透視時にＸ軸方向の領域毎に設定される補正係数に基づく画像レベルを使ってＡＢＣ制御を行なうことで、診断に適した透視画像・撮影画像を提供できる。

１０Ｘ線画像診断装置
１１Ｃアーム保持装置
１２ＤＦ装置
２４天板
２７Ｘ線照射装置
２８受像装置
３０コントローラ
４４入力装置
５２画像処理回路
６１透視条件決定・透視実行部
６２撮影条件決定・撮影実行部
６１１関心領域設定部
６１２関心領域分割部
６１３プロファイル生成部
６１４補正係数演算部
６１５画像レベル演算部
６１６透視条件決定部
６１７透視実行部
６２１撮影条件決定部
６２２撮影実行部

Claims

被検体に向かってＸ線を照射するＸ線照射手段と、
前記Ｘ線を受像する受像手段と、
前記被検体を載置する載置手段と、
前記載置手段の長軸方向の一方の向きを移動方向とし、前記移動方向の位置毎のＸ線条件の下で前記受像手段が得るデータを基に画像を生成する画像生成手段と、
前記画像上に、前記載置手段の短軸方向に複数の関心領域を設定する設定手段と、
前記複数の関心領域を構成する各関心領域の補正係数をそれぞれ求める補正係数演算手段と、
前記各関心領域内の輝度値群に対して、前記各関心領域に対応する前記補正係数を用いてそれぞれ補正を行なうことにより前記画像の画像レベルを演算する画像レベル演算手段と、
前記画像レベルを基に前記Ｘ線条件を求め、前記Ｘ線条件によって前記Ｘ線照射手段を制御するＸ線条件制御手段と、
を有することを特徴とするＸ線画像診断装置。
前記画像生成手段は、前記被検体に関する下肢の画像を生成することを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。
前記Ｘ線条件制御手段は、前記画像レベルを求めた画像の次のフレーム画像を生成するための前記Ｘ線条件を求める構成とすることを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線画像診断装置。
前記補正係数演算手段は、前記画像内の前記長軸方向の所要座標における前記短軸方向の位置と輝度値との関係を示すプロファイルを生成し、前記プロファイルの前記各関心領域内のプロファイル部分を比較することで、前記関心領域毎に、前記補正係数を演算する構成とすることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のＸ線画像診断装置。
前記補正係数演算手段は、前記プロファイル部分を基に輝度値の平均値をプロファイル部分毎にそれぞれ求め、最小となる前記平均値との差が閾値以上の平均値が存在する場合、前記平均値のうちの前記最小平均値との差が閾値以上の平均値が存在しない場合よりも補正係数を小さくすることを特徴とする請求項４に記載のＸ線画像診断装置。
前記補正係数演算手段は、前記所要座標を、前記移動方向の先頭座標とする構成とすることを特徴とする請求項４又は５に記載のＸ線画像診断装置。