JP5868541B1 - Ｘ線撮影条件決定方法、プログラム、及び、ｘ線システム - Google Patents

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Abstract

【課題】最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することができるＸ線撮影条件決定方法、プログラム、及び、Ｘ線システムを提供する。【解決手段】同等の写真効果が得られる撮影の条件、検査目的部位２００の動き及び位置、並びに、Ｘ線検出器系５０の種類に基づく複数の撮影条件を準備するステップと、複数の撮影条件のそれぞれを、Ｘ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数と、Ｘ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数と、検査目的部位２００の動きのＭＴＦを表す近似関数と、を乗じた総合ＭＴＦを表す近似関数に代入して、複数の撮影条件ごとに総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成するステップと、作成するステップで作成した複数の撮影条件のそれぞれの総合ＭＴＦシミュレーションデータを比較することで、複数の撮影条件のうちの最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定するステップと、を含む。【選択図】図３

Description

本発明は、Ｘ線管が発するＸ線を用いて最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定するＸ線撮影条件決定方法、プログラム、及び、Ｘ線システムに関する。
従来、診療用Ｘ線画像を獲得するには、大きく分けて２つの方法がある。
１つ目の方法では、撮影者は、被検体の厚みや被検体の検査目的部位ごとに、所定の基準となる体型（以下、標準体と呼ぶ）に対応する撮影条件を、Ｘ線システムが有するメモリーに予めプリセットしておく。そして、撮影者は、標準体と被検体との厚みや肉質等を比較して、厚みや肉質等に違いがあれば、ビット法等の撮影方法に基づいて、プリセットされた撮影条件を補正し、補正された撮影条件を用いて撮影する。
また、２つ目の方法では、撮影者は、被検体の厚みや検査目的部位ごとに、使用するＸ線管電圧（以下、管電圧と呼ぶ）やＸ線管電流（以下、管電流と呼ぶ）を決定し、Ｘ線を照射する。そして、被検体を透過したＸ線量を測定し、透過したＸ線量が予め設定されたＸ線量に達すると、Ｘ線照射を遮断する機構を有する自動露出制御（ＡＥＣ：ａｕｔｏｍａｔｉｃ ｅｘｐｏｓｕｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌ）機構を用いて、撮影する。
なお、動きを有する被検体において、同等の写真効果、もしくは、Ｘ線検出器系に同等の照射量因子を与えるＸ線撮影条件（以下、ＥＩ（Ｅｘｐｒｏｓｕｒｅ Ｉｎｄｅｘ）値同等撮影条件とも呼ぶ）が複数存在するとき、その画像の良し悪しを確認するには、移動体に載せたテストチャートを撮影して、目視確認する方法もある。
１つ目の画像獲得方法では、被検体の厚みや肉質に応じた撮影条件の１次補正を行い、さらに、検査目的部位の動きや、検査目的部位の幾何学的な位置による拡大率を考慮して撮影条件を２次補正しなければ、良い画像を得られない。したがって、例えば、検査目的部位が動く場合には、１次補正された撮影条件における管電圧や管電流よりも管電圧や管電流を上げて２次補正された撮影条件で、短時間撮影が試みられる。また、例えば、拡大率が大きくなる場合には、小焦点を用いて撮影が試みられる。しかしながら、１次補正時及び２次補正時において、ＥＩ値同等撮影条件の組み合わせは数多く設定することが可能である。したがって、１つの撮影条件を決定するためには、例えば、熟練の技と知識とが必要になり、さらに、撮影者によって獲得される画像に差が生じてしまう。
また、２つ目の画像獲得方法では、１つ目の画像獲得方法と比べると、ＡＥＣ機構によって簡単な操作技術で撮影できるが、２つ目の画像獲得方法においても経験と知識とが必要になる。また、ＡＥＣ機構は、検査目的部位の動き又は検査目的部位の幾何学的な位置による拡大率等を考慮しないので、必ずしも診療に適した解像度特性を有する画像が獲得できるとは限らない。
このように、動きを有する被検体の撮影において最適な撮影条件を決定することは難しい。また、Ｘ線画像の解像度特性を撮影前に予測することは困難であり、実験データを得るには大変な苦労と時間を要する。
そこで、レスポンス関数であるＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて画像を評価する方法が知られている。ＭＴＦを用いると、従来の解像力に代わり、ボケを与える要素ごとに解像度特性を算出することができる。さらに、ボケを与える他種要素間で解像度特性を比較でき、かつ、複数のボケの要素の合成（総合ＭＴＦと呼ぶ）を、各要素のＭＴＦのコンボリューション積分によって、単純な積（物理量）で表すことができる。
例えば、ボケを与える各要素のＭＴＦを、総合ＭＴＦを算出する基準となる面の空間周波数におけるＭＴＦに換算し、換算した各要素のＭＴＦを乗じて、総合ＭＴＦを算出する。そして、算出した総合ＭＴＦの近似関数を作成し、総合ＭＴＦの近似関数から複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦをシミュレーションする。
また、例えば、ボケを与える各要素のＭＴＦの近似関数を作成し、各要素のＭＴＦの近似関数を乗じることで、総合ＭＴＦの近似関数を作成し、総合ＭＴＦの近似関数から複数の撮影条件毎の総合ＭＴＦをシミュレーションする。
非特許文献１〜４には、このようなＭＴＦに関する技術が開示されている。
具体的には、非特許文献１〜４には、ボケの要素として、Ｘ線検出器系のＭＴＦの近似関数が開示されている。また、ボケの要素として、検査目的部位の動きのＭＴＦの近似関数が開示されている。また、ボケの要素として、Ｘ線管焦点のＭＴＦの近似関数が開示されている。さらに、Ｘ線管焦点のＭＴＦの近似関数とＸ線検出器系のＭＴＦの近似関数とを乗じて、総合ＭＴＦの近似関数を作成し、総合ＭＴＦの近似関数からシミュレーションを行っている。
内田勝、山下一也、稲津博著、「放射線技術者のための画像工学」、通商産業研究社、昭和５３年 若松孝司、巣組一男、山下一也著、「診療放射線技術・上巻」、改訂第５版、南江堂、１９８５年、Ｐ．７７―８１、２０８―２１３、１３４―１４５、２７７―３３４ 藤田広志、山下一也、石田隆行、稲邑清也著、「診療放射線技術・上巻」、改訂第１３版、南江堂、２０１３年、Ｐ．７１―１２０、４２６―４３８ 東芝医用機器事業部 青木久敏、安原弘著、「Ｉ．Ｉ間接撮影の画質評価 論文６９−４」、オンラインＪ−ＳＴＡＧＥ、１９８１年、ｖｏｌ．１１ Ｎｏ．３
しかしながら、非特許文献１〜４には、ボケを与える要素の近似関数に入力すべき数値の決定方法が開示されていない。さらに、非特許文献１〜４では、ボケを与える多くの要素のうち、具体的にどのボケの要素を合成すれば最適な総合ＭＴＦの近似関数を作成できるかが開示されていない。したがって、非特許文献１〜４では、最適な総合ＭＴＦの近似関数を作成することが難しい、つまり、総合ＭＴＦの近似関数をシミュレーションして最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することが難しい。
そこで、本発明は、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することができるＸ線撮影条件決定方法、プログラム、及び、Ｘ線システムを提供することを目的とする。
本発明の一態様に係るＸ線撮影条件決定方法は、Ｘ線管が発するＸ線を用いて最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定するＸ線撮影条件決定方法であって、動きを有する被検体の検査目的部位のＸ線画像において、同等の写真効果が得られる撮影の条件、当該検査目的部位の動き及び位置、並びに、Ｘ線検出器系の種類に基づく複数の撮影条件を準備するステップと、前記準備するステップで準備した前記複数の撮影条件のそれぞれを、検査目的部位面でのＸ線管焦点のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を表す近似関数と、前記検査目的部位面でのＸ線検出器系のＭＴＦを表す近似関数と、前記検査目的部位の動きのＭＴＦを表す近似関数と、を乗じた総合ＭＴＦを表す近似関数に代入して、前記複数の撮影条件ごとに総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成するステップと、前記作成するステップで作成した前記複数の撮影条件のそれぞれの総合ＭＴＦシミュレーションデータを比較することで、前記複数の撮影条件のうちの最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定するステップと、を含む。
本発明の一態様に係るプログラムは、上記のＸ線撮影条件決定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
本発明の一態様に係るＸ線システムは、上記のプログラムを実行するコンピュータと、前記コンピュータが決定した撮影条件に応じた管電圧及び管電流を発生する高電圧発生装置と、前記高電圧発生装置から供給される前記管電圧及び管電流によってＸ線を発するＸ線管と、前記Ｘ線管が発したＸ線を検出するＸ線検出器系と、を備える。
本発明に係るＸ線撮影条件決定方法、プログラム、及び、Ｘ線システムによれば、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することができる。
図１は、実施の形態１に係るＸ線システムの全体構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係るコンピュータの機能の一例を示すブロック図である。 図３は、実施の形態１に係るコンピュータの動作の一例を示すフローチャートである。 図４は、実施の形態１に係る準備部の動作の一例を示すフローチャートである。 図５は、実施の形態１に係る準備部が準備したＥＩ値が同等の複数の撮影条件の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１に係る記憶部が記憶している公称焦点サイズ、管電圧及び管電流の組み合わせと値ｆとが対応付けられたデータの一例を示す図である。 図７は、実施の形態１に係る準備部が準備した複数の撮影条件として拡大率Ｍ、値ｆ、値Ｓ及び動き量ｄの一例を示す図である。 図８は、実施の形態１に係る作成部が作成した総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータの一例を示す図である。 図９は、実施の形態２に係る準備部が準備したＥＩ値が同等の複数の撮影条件の一例を示す図である。 図１０は、実施の形態２に係る記憶部が記憶している公称焦点サイズ、管電圧及び管電流の組み合わせと値ｆ１及びｆ２とが対応付けられたデータの一例を示す図である。 図１１は、実施の形態２に係る準備部が準備した複数の撮影条件として拡大率Ｍ、値ｆ１及びｆ２、値Ｓ１及びＳ２、並びに、動き量ｄの一例を示す図である。 図１２は、実施の形態２に係る作成部が作成した総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータの一例を示す図である。
（本発明の一態様を得るに至った経緯）
像を形成する諸因子（撮影条件）とフィルムに写真濃度を与える写真効果との実験的関係式が次式１のように知られている。
Figure 0005868541
ここで、Ｅをフィルムに与えられた写真効果、Ｋを定数、Ｖを管電圧（ｋＶ）、ｉを管電流（ｍＡ）、ｔを撮影時間（ｓｅｃ）、ｓを増感率（係数）、ｆをフィルム感度、Ｚを焦点構成物質の原子番号、ｕｄを被検体の減弱係数と厚さ、ｒを焦点フィルム間距離（ｃｍ）、Ｂをグリッドの露出倍数、Ｇを照射野の大きさに関する因子、ｎを実験的に求められる管電圧に特有のべき乗とする。
また、同じＸ線システムで、同じ被検体を撮影し、同じ写真効果が得られるとする場合、２つの撮影条件における写真効果には、次式２が成り立つ。
Figure 0005868541
ここで、Ｖ１、ｉ１、ｔ１、ｒ１、ｎ１は、１つの撮影条件における管電圧、管電流、撮影時間、焦点フィルム間距離、管電圧特有のべき乗である。また、Ｖ２、ｉ２、ｔ２、ｒ２、ｎ２は、他の撮影条件における管電圧、管電流、撮影時間、焦点フィルム間距離、管電圧特有のべき乗である。
また、式２をまとめると次式３のように表される。
Figure 0005868541
式３では、例えば、焦点フィルム間距離を同じとし、他の撮影条件のパラメーターを変更するとき、管電圧を上げると、管電流もしくは撮影時間を下げる、又は、管電流及び撮影時間の両方を下げることで、同等の写真効果を得ることができることが示されている。焦点フィルム間距離を同じとしても数多くの撮影条件が存在するが、焦点フィルム間距離も可動する場合、無限に近い数の撮影条件が存在する。
また、同等の写真効果を得る式３が、デジタル検出器系にも成り立つと仮定すると、デジタル検出器系の照射量因子の表示単位であるＥＩ値にも式３を適用できる。これにより、ＥＩ値同等撮影条件も同様に、無限に近い数が存在することになる。しかし、実際には、例えば、ルーチン検査では、Ｘ線管焦点とＸ線検出器系との距離（焦点フィルム間距離）が一定の状態で、パラメーターの組み合わせが考えられることが多いので、パラメーターの組み合わせ数を限定することができる。
しかし、例えばＸ線管焦点とＸ線検出器系との距離等のパラメーターの限定をしても、その他のパラメーターの組み合わせは数多く存在し、撮影条件を決定する際に撮影者を悩ませる。
そこで、撮影条件の違いによる解像度特性の違いをコンピューターシミュレーションすることで、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定する。
以下では、本発明の実施の形態に係るＸ線撮影条件決定方法、プログラム、及び、Ｘ線システムについて、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の配置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。
（実施の形態１）
［Ｘ線システム］
図１は、実施の形態１に係るＸ線システム１の全体構成を示す図である。
Ｘ線システム１は、被検体の検査目的部位のＸ線画像を取得するためのシステムであって、コンピュータ１０、操作パネル２０、高電圧発生装置３０、Ｘ線管４０、Ｘ線検出器系５０及び表示装置６０を備える。また、図１には、被検体１００及び被検体１００の一部である検査目的部位２００が示されている。
コンピュータ１０は、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定するためのプログラム（以下プログラムと呼ぶ）を実行する。コンピュータ１０については、後述する図２及び図３で詳細に説明する。
操作パネル２０は、撮影者の操作を受け付けるパネルであり、例えば、検査目的部位２００の選択の操作を受け付ける。検査目的部位２００の選択とは、検査目的部位２００が胸部であるか腹部であるか等の選択のことである。また、操作パネル２０は、例えば、Ｘ線管４０の焦点（以下、Ｘ線管焦点と呼ぶ）と検査目的部位２００との距離ａ、Ｘ線管焦点とＸ線検出器系５０との距離ｂ、及び、被検体１００の動きｃを受け付ける。なお、操作パネル２０は、操作パネル２０が受け付けた情報を表示する表示部を備えてもよい。また、操作パネル２０は、コンピュータ１０に備えられてもよく、操作パネル２０が受け付けた情報をコンピュータ１０が備える表示部が表示してもよい。
高電圧発生装置３０は、Ｘ線管４０へ高電圧の直流電流を供給するための装置である。高電圧発生装置３０は、例えば、コンピュータ１０が決定した撮影条件に応じた管電圧及び管電流をＸ線管４０に供給する。
Ｘ線管４０は、高電圧発生装置３０から供給される管電圧及び管電流に応じたＸ線を発する装置であって、例えば、小焦点（公称焦点サイズ０．６ｍｍ）及び大焦点（公称焦点サイズ１．２ｍｍ）の２つの焦点を搭載する。小焦点及び大焦点は用途により切り替えられ、例えば、大きな管電流（例えば、約１００〜４００ｍＡ）が供給されるときには大焦点が使用され、小さな管電流（例えば、約５０ｍＡ〜１２５ｍＡ）が供給されるときには小焦点が使用される。
Ｘ線検出器系５０は、被検体１００（検査目的部位２００）を透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器系５０は、アナログＸ線検出器系の場合、例えば、フィルム及び増感紙の組み合わせである。また、Ｘ線検出器系５０は、デジタルＸ線検出器系の場合、例えば、フラットパネルディテクターである。
表示装置６０は、Ｘ線検出器系５０が検出したＸ線のＸ線画像を表示する表示装置である。なお、コンピュータ１０が備える表示部が、Ｘ線検出器系５０が検出したＸ線のＸ線画像を表示してもよい。
また、距離ａは、Ｘ線管焦点と検査目的部位２００面との距離（ＳＯＤ：Ｓｏｕｒｃｅ−Ｏｂｊｅｃｔ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）である。距離ｂは、Ｘ線管焦点とＸ線検出器系５０面との距離（ＳＩＤ：Ｓｏｕｒｃｅ−Ｉｍａｇｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）である。距離ｃは、Ｘ線の入射方向に対して垂直面の被検体１００の動き量である。
［コンピュータ］
次に、コンピュータ１０の詳細について図２及び図３を用いて説明する。
図２は、実施の形態１に係るコンピュータ１０の機能の一例を示すブロック図である。
図３は、実施の形態１に係るコンピュータ１０の動作の一例を示すフローチャートである。
コンピュータ１０は、記憶部１１、準備部１２、作成部１３及び決定部１４を有する。
記憶部１１は、コンピュータ１０に実行させるためのプログラムを記憶する。コンピュータ１０は、記憶部１１に記憶されたプログラムに基づいて動作する。コンピュータ１０の具体的な動作は、例えば、準備部１２、作成部１３及び決定部１４が行う。
準備部１２は、動きを有する被検体の検査目的部位のＸ線画像において、同等の写真効果が得られる撮影の条件、検査目的部位２００の動き及び位置、並びに、Ｘ線検出器系５０の種類に基づく複数の撮影条件を準備する（ステップＳ１１）。具体的には、準備部１２は、複数の撮影条件として、Ｘ線管焦点の公称焦点サイズと管電圧及び管電流とに基づく値ｆ、撮影時間中の検査目的部位２００の動き量ｄ、Ｘ線検出器系５０に基づく値Ｓ、及び、Ｘ線管焦点とＸ線検出器系５０面との距離をＸ線管焦点と検査目的部位２００面との距離で割った拡大率Ｍを準備する。ステップＳ１１における動作（準備部１２の動作）については、後述する図４〜図７で詳細に説明する。
次に、作成部１３は、準備部１２が準備した複数の撮影条件のそれぞれを、検査目的部位２００面でのＸ線管焦点のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を表す近似関数と、検査目的部位２００面でのＸ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数と、検査目的部位２００の動きのＭＴＦを表す近似関数と、を乗じた総合ＭＴＦを表す近似関数に代入して、複数の撮影条件ごとに総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成する。
ここで、検査目的部位２００面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数と、検査目的部位２００面でのＸ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数と、検査目的部位２００の動きのＭＴＦを表す近似関数と、これらを乗じた総合ＭＴＦを表す近似関数と、について説明する。
Ｘ線管焦点、検査目的部位２００の動き、及び、Ｘ線検出器系５０は、Ｘ線画像にボケを与える３大要素となる。そして、Ｘ線管焦点によるＭＴＦの近似関数をＧ（ｕ１）、検査目的部位２００の動きによるＭＴＦの近似関数をＴ（ｕ）、Ｘ線検出器系５０のＭＴＦの近似関数をＥ（ｕ２）とすると、検査目的部位２００面での総合ＭＴＦの近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）は、次式４のように表される。
Figure 0005868541
ｕは、検査目的部位２００面での空間周波数（ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ）である。ｕ１は、Ｘ線管焦点面での空間周波数である。ｕ２は、Ｘ線検出器系５０面での空間周波数である。一般に、それぞれの近似式は、正規化されている。
なお、合成すべき要素のＭＴＦが増えたときは、フーリエ積分のコンボリューションの定理によって、次式５のように単純に乗じてもよい。
Figure 0005868541
Ｘ線画像にボケを与える３大要素を除く他の要素のＭＴＦ群がある場合、式５における×・・・は、他の要素のＭＴＦ群を表す。ただし、Ｘ線画像にボケを与える３大要素を除く他の要素によるＭＴＦを考慮しないときには、式５における×・・・は１とおける（つまり、式５は、式４となる）。
Ｘ線管焦点面におけるＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数Ｇ（ｕ１）は、Ｘ線管焦点のＸ線強度分布の近似関数から、フーリエコサイン変換がなされ、さらに、正規化された数式として、次式６のように表される。
Figure 0005868541
ｆは、Ｘ線管焦点の公称焦点サイズと管電圧及び管電流とに基づく値であるが、詳細は後述する。
Ｘ線の入射方向に対して垂直面の検査目的部位２００の動きのＭＴＦを表す近似関数Ｔ（ｕ）は、検査目的部位２００の動きのＸ線強度分布の近似関数から、フーリエコサイン変換がなされ、さらに、正規化された数式として、次式７のように表される。
Figure 0005868541
ｕは、検査目的部位２００面（Ｘ線の入射方向に対して検査目的部位２００を含む垂直面）における空間周波数である。ｄは、撮影時間中の検査目的部位の動き量（ｍｍ）であるが、詳細は後述する。
Ｘ線検出器系５０（例えば増感紙）のＸ線強度分布の近似式をｅ（ｘ）とすると、近似式ｅ（ｘ）は、次式８のように表される。
Figure 0005868541
ｘは、Ｘ線強度分布の原点からの距離（ｍｍ）である。
Ｓは、Ｘ線検出器系５０に基づく値であるが、詳細は後述する。
そして、式８を、フーリエコサイン変換し、さらに、正規化したＸ線検出器系５０（増感紙）面のＭＴＦを表す近似関数Ｅ（ｕ２）は、次式９のように表される。
Figure 0005868541
ただし、式６に示されるＸ線管焦点のＭＴＦは、Ｘ線管焦点面でのＭＴＦであり、式９に示されるＸ線検出器系５０（増感紙）のＭＴＦは、Ｘ線検出器系５０面でのＭＴＦであるので、各ＭＴＦを合成できるようにする必要がある。そこで、Ｘ線管焦点面でのＸ線管焦点のＭＴＦ、及び、Ｘ線検出器系５０面でのＸ線検出器系５０のＭＴＦを、拡大率Ｍを用いて検査目的部位２００面でのＭＴＦに変換する。
検査目的部位２００面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数Ｇ（ｕ）は、次式１０のように表される。
Figure 0005868541
検査目的部位２００面でのＸ線検出器系５０（増感紙）のＭＴＦを表す近似関数Ｅ（ｕ）は、次式１１のように表される。
Figure 0005868541
また、拡大率Ｍは、次式１２のように表される。
Figure 0005868541
ａ及びｂは、上述した図１に示される距離ａ及びｂのことである。
これにより、総合ＭＴＦを表す近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）は、次式１３のように表される。
Figure 0005868541
作成部１３は、このようにして表される総合ＭＴＦを表す近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）に、準備部１２が準備した複数の撮影条件をそれぞれ代入して、複数の撮影条件ごとに総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成する。
次に、決定部１４は、作成部１３が作成した複数の撮影条件のそれぞれの総合ＭＴＦシミュレーションデータを比較することで、複数の撮影条件のうちの最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定する（ステップＳ１３）。ステップＳ１３における動作（決定部１４の動作）については、後述する図８で詳細に説明する。
［撮影条件の準備］
次に、準備部１２に動作の詳細について図４〜図７を用いて説明する。
図４は、実施の形態１に係る準備部１２の動作の一例を示すフローチャートである。図４には、同等の写真効果が得られる撮影の条件（ＥＩ値同等撮影条件）、検査目的部位２００の動き及び位置、並びに、Ｘ線検出器系５０の種類に基づく複数の撮影条件を準備するための準備部１２の動作の一例が示される。
まず、準備部１２は、検査目的部位２００に応じて管電圧を設定する（ステップＳ２１）。具体的には、管電圧は、被検体１００（検査目的部位２００）のＸ線画像のコントラストに影響し、撮影する検査目的部位２００によって、好ましい管電圧がある。よって、例えば、記憶部１１は、Ｘ線画像のコントラストが高くなる、検査目的部位２００と使用する管電圧の幅とが対応付けられたデータを予め記憶しておく。そして、例えば、操作パネル２０が操作され、撮影される検査目的部位２００が選択されることで、準備部１２は、選択された検査目的部位２００に対応する管電圧の幅を呼び出す。このようにして、同等の写真効果が得られる撮影の条件（ＥＩ値同等撮影条件）をすべて準備するのではなく、検査目的部位２００に応じて、Ｘ線画像における検査目的部位２００のコントラストが高くなるような管電圧の幅を設定する。これにより、準備部１２は、Ｘ線システム１における撮影条件の組み合わせ数を限定する。言い換えると、準備部１２は、検査目的部位２００に基づいた管電圧に応じて、複数の撮影条件を準備する。
次に、準備部１２は、Ｘ線写真モトル（Ｘ線画像モトル）に基づいたｍＡｓ値（管電流と撮影時間との積）に応じて管電流及び撮影時間を設定する（ステップＳ２２）。具体的には、Ｘ線写真モトルの観点から、例えば、ｍＡｓ値が小さい場合、発生する光子の量が少ないために、Ｘ線画像に粒状性の問題が生じる。そのために、撮影する検査目的部位２００又は被検体１００の厚みによって、Ｘ線システム１の性能に合った、最低限度のｍＡｓ値が決まる。よって、例えば、記憶部１１は、Ｘ線システム１の性能に合った最低限度のｍＡｓ値を予め記憶しておく。そして、準備部１２は準備する撮影条件のうち極端に小さなｍＡｓ値の組み合わせの撮影条件を除外する。このようにして、ＥＩ値同等撮影条件をすべて準備するのではなく、Ｘ線写真モトルの観点から、Ｘ線システム１の性能に合った最低限度のｍＡｓ値として、例えば、「厚み２０ｃｍでブッキー使用時は、ｍＡｓ値は１０以上必要」等の制約が設けられ、準備部１２は、Ｘ線システム１における撮影条件の組み合わせ数を限定する。言い換えると、準備部１２は、Ｘ線写真モトルに基づいた管電流と撮影時間との積で示される値に応じて、複数の撮影条件を準備する。
このように、準備部１２は、管電圧、管電流及び撮影時間の組み合わせを限定して、ＥＩ値が同等の複数の撮影条件を準備する。
図５は、実施の形態１に係る準備部１２が準備したＥＩ値が同等の複数の撮影条件の一例を示す図である。例えば、検査目的部位２００に対応する管電圧が６０ｋＶ以下、ｍＡｓ値が２．０以上となっている。
図５に示されるように、管電圧、管電流及び撮影時間の組み合わせが限定されることで、準備部１２は、ＥＩ値が同等の複数の撮影条件として、例えば、条件１及び条件２を準備する。なお、条件１の場合、管電流が小さいため、Ｘ線管４０は小焦点（公称焦点サイズ０．６ｍｍ）を使用している。条件２の場合、管電流が大きいためＸ線管４０は大焦点（公称焦点サイズ１．２ｍｍ）を使用している。
次に、ボケを与える要素の近似関数（式７、１０、１１）に入力すべき値Ｍ、ｆ、Ｓ及びｄの決定方法について引き続き図４を用いて説明する。
準備部１２は、ＳＯＤ（距離ａ）及びＳＩＤ（距離ｂ）に応じて拡大率Ｍを決定する（ステップＳ２３）。例えば、操作パネル２０が、撮影者が測定した距離ａ及びｂを受け付けることで、準備部１２は、距離ｂを距離ａで割った拡大率Ｍを決定する。なお、例えば、Ｘ線システム１は、測距装置を備えてもよく、測距装置が測定した距離ａ及びｂに応じて、準備部１２は、拡大率Ｍを決定してもよい。また、Ｘ線管焦点、検査目的部位２００及びＸ線検出器系５０の位置は固定として、予め拡大率Ｍを決定しておいてもよい。ただし、拡大率Ｍが大きい場合、Ｘ線画像のボケの度合いが大きくなるため、本実施の形態では、拡大率Ｍは１より大きく１．２より小さい値とする。つまり、Ｘ線管焦点、検査目的部位２００及びＸ線検出器系５０の位置を拡大率Ｍが１より大きく１．２より小さい値となるようにする。本実施の形態では、拡大率Ｍを、例えば、１．０６４とする。
次に、準備部１２は、ステップＳ２１及びＳ２２で設定した管電圧、管電流及びＸ線管４０の公称焦点サイズに応じて値ｆを決定する（ステップＳ２４）。例えば、式１０を構成する値ｆには、公称焦点サイズが代入される。しかし、Ｘ線管４０の公称焦点サイズは、管電圧又は管電流が変化することで、変化してしまう。よって、例えば、値ｆには、公称焦点サイズ又は実効焦点サイズが代入されてもよい。さらに、値ｆには、Ｘ線の入射方向の中心から逸れた位置に、検査目的部位２００が存在する場合には、画角特性が生じるので、有効焦点サイズが代入されてもよい。また、近似関数Ｇ（ｕ）におけるｆ／３は、ガウシアン分布の半値幅より、ガウシアン関数の標準偏差の項に入れたものである。
しかしながら、Ｘ線管焦点面における実測されたＸ線管焦点のＭＴＦと、公称焦点サイズ、実効焦点サイズ又は有効焦点サイズが代入された近似関数Ｇ（ｕ）にズレが生じる場合がある。
そこで、値ｆを、Ｘ線管焦点面における空間周波数ｕ１が０．２５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域において、実測されたＸ線管焦点のＭＴＦに近似関数Ｇ（ｕ）が関数近似するように調整された値とする。ここで、人の眼というシステムは、１〜２ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域で高いＭＴＦを有し、特に約１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍで最も高いＭＴＦを有することが、知られている。したがって、実測のＭＴＦと近似関数との比較基準の空間周波数を、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍとしている。また、拡大率Ｍは、上述したように１より大きく１．２より小さい値としている。式６及び１０より、Ｘ線管焦点面における空間周波数ｕ１は、検査目的部位２００面での空間周波数ｕと拡大率Ｍとを用いて次式１４のように表される。
Figure 0005868541
これにより、拡大率Ｍが１より大きく１．２より小さいときに、検査目的部位２００面での空間周波数ｕを１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍとすると、Ｘ線管焦点面における空間周波数ｕ１は、０より大きく０．２５より小さくなる。したがって、値ｆは、Ｘ線管焦点面における空間周波数ｕ１が０．２５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域において、実測されたＸ線管焦点のＭＴＦに近似関数Ｇ（ｕ）が関数近似するように調整された値がよい。
このようにして、Ｘ線管焦点面における空間周波数ｕ１が０．２５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域において実測されたＸ線管焦点のＭＴＦに、近似関数Ｇ（ｕ）が関数近似するように、公称焦点サイズ、管電圧及び管電流の組み合わせ毎に値ｆが決まる。例えば、記憶部１１は、公称焦点サイズ、管電圧及び管電流の組み合わせと値ｆとが対応付けられたデータを予め記憶している。
図６は、実施の形態１に係る記憶部１１が記憶している公称焦点サイズ、管電圧及び管電流の組み合わせと値ｆとが対応付けられたデータの一例を示す図である。図６の（ａ）には、公称焦点サイズが０．６ｍｍのときの管電圧及び管電流の組み合わせと値ｆとが対応付けられたデータの一例が示される。図６の（ｂ）には、公称焦点サイズが１．２ｍｍのときの管電圧及び管電流の組み合わせと値ｆとが対応付けられたデータの一例が示される。
例えば、ＥＩ値同等撮影条件のうち図５に示される条件１では、図６に（ａ）に示されるハッチングの欄のように値ｆは１．３となる。また、例えば、ＥＩ値同等撮影条件のうち図５に示される条件２では、図６に（ｂ）に示されるハッチングの欄のように値ｆは１．５４となる。
このように、準備部１２は、ステップ２１及び２２で設定した管電圧、管電流及びＸ線管４０の公称焦点サイズに応じて値ｆを決定する。
なお、Ｘ線管焦点の実測されたＭＴＦを有さない場合、かつ、実効焦点サイズ又は有効焦点サイズがわからない場合、値ｆを公称焦点サイズとしてもよい。Ｘ線システム１は、例えば、大小の２つの焦点サイズ、もしくは１つの焦点サイズを搭載している。このとき、検査目的部位２００面において、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で画像評価を行う場合に、値ｆに差が生じたとしても、Ｘ線システム１においてルーチン検査を行う場合、複数のＥＩ値同等撮影条件それぞれの違いによる総合ＭＴＦの違いは誤差として許容できる。したがって、値ｆを例えば公称焦点サイズとしてもよい。
次に、準備部１２は、使用するＸ線検出器系５０の種類に応じて値Ｓを決定する（ステップＳ２５）。Ｘ線検出器系５０に基づく値Ｓは、Ｘ線検出器系５０面における空間周波数ｕ２が１．２５〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、実測されたＸ線検出器系５０のＭＴＦに、近似関数Ｅ（ｕ）が関数近似するように調整された値である。上述したように、人の眼というシステムは、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍで最も高いＭＴＦを有することが知られている。また、拡大率Ｍは、上述したように１より大きく１．２より小さい値としている。式９及び１１より、Ｘ線検出器系５０面における空間周波数ｕ２は、検査目的部位２００面での空間周波数ｕと拡大率Ｍとを用いて次式１５のように表される。
Figure 0005868541
これにより、拡大率Ｍが１より大きく１．２より小さいときに、検査目的部位２００面での空間周波数ｕを１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍとすると、Ｘ線検出器系５０面における空間周波数ｕ２は、１．２５より大きく１．５より小さくなる。したがって、値Ｓは、Ｘ線検出器系５０面における空間周波数ｕ２が１．２５〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、実測されたＸ線検出器系５０のＭＴＦに近似関数Ｅ（ｕ）が関数近似するように調整された値がよい。例えば、記憶部１１は、このようにして決定された値Ｓを予め記憶している。
なお、実測されたＸ線検出器系のＭＴＦを有さない場合（Ｘ線検出器系５０に基づく値Ｓがわからない場合）には、値Ｓを０．０８５と決定してもよい。値Ｓが分からないために、近似関数Ｅ（ｕ）を１とする、つまり、Ｘ線管焦点のＭＴＦと検査目的部位の動きのＭＴＦとの合成だけで、画像評価をすることは、大きな誤差を生じてしまう。したがって、値Ｓが分からない場合でも、適当な値を仮定して、代入したほうがよい。
Ｘ線検出器系５０に基づく値Ｓが分からない場合に、値Ｓを０．０８５と仮定する根拠は、以下の通りである。
Ｘ線検出器系５０がアナログＸ線検出器系の場合、近似関数Ｅ(ｕ)における値Ｓに０．０８５を代入すると、一般的に使用される中感度の増感紙ＬＴ−IIのＭＴＦに近似する。また、値Ｓに０．０８５を代入すると、一般的に使用される中感度の増感紙ＢＭのＭＴＦに近似する。これにより、Ｘ線検出器系５０に基づく値Ｓがわからない場合には、値Ｓを０．０８５と決定する。
式９及び１１では、Ｘ線検出器系５０として増感紙のＭＴＦを表す近似関数が示されている。Ｘ線検出器系５０がアナログＸ線検出器系の場合、Ｘ線検出器系５０は、例えば、フィルム及び増感紙の組み合わせである。しかし、診療に用いられるフィルムのＭＴＦは、ほぼ１なので、ここでは、増感紙系のＭＴＦを、アナログＸ線検出器系のＭＴＦとしている。
Ｘ線検出器系５０がデジタルＸ線検出器系の場合には、近似関数Ｅ（ｕ）における値Ｓに、０．１を代入すると、ある間接変換方式フラットパネルディテクターのプリサンプルドＭＴＦに関数近似し、０．０４を代入すると、ある直接変換方式フラットパネルディテクターのプリサンプルドＭＴＦに関数近似する。ただし、Ｘ線検出器系５０がデジタルＸ線検出器系の場合には、アナログＸ線検出器系と違って、画像表示のＭＴＦや空間周波数処理等のソフトウェアの影響を考慮する必要がある。しかし、デジタルＸ線検出器系は、アナログＸ線検出器系と同等かそれ以上の性能を有するように開発がされているため、Ｘ線検出器系５０がデジタルＸ線検出器系の場合でも、値Ｓを０．０８５としてもよい。このように、実測されたＸ線検出器系のＭＴＦを有さない場合には、準備部１２は、値Ｓを、０．０４以上０．１以下の値として、複数の撮影条件を準備してもよい。また、値Ｓを、０．０８５に近い値としてもよい。なお、Ｘ線検出器系５０の感度の違いは、撮影時間に関与するので、検査目的部位２００の動きのＭＴＦで補正してもよい。
次に、準備部１２は、撮影時間中の検査目的部位２００の動き量ｄを決定する（ステップＳ２６）。撮影時間中の検査目的部位２００の動き量ｄは、検査目的部位２００面における動きの最大の動き量と検査目的部位２００が最大の動き量となるまでの時間と、撮影時間とから決定する。このとき、検査目的部位２００が高速に動いても、撮影時間中の最大の動き量が微小であれば、Ｘ線画像への影響も微小になるため、動き量ｄは運動速度と撮影時間との積にはならない。
動き量ｄは、検査目的部位２００の動き量が最大の動き量となるまでの時間が撮影時間よりも長い場合、１秒当たりの検査目的部位２００の動き量と撮影時間との積で示される動き量となる。
また、動き量ｄは、検査目的部位２００の動き量が最大の動き量となるまでの時間が撮影時間よりも短い場合、検査目的部位２００の最大の動き量となる。
例えば、図５に示される条件１の場合に、検査目的部位２００の最大の動き量が０．１ｍｍ、検査目的部位２００の動き量が０．１ｍｍになるまでの時間が０．０１ｓのとき、検査目的部位２００の動き量が０．１ｍｍになるまでの時間０．０１ｓが撮影時間０．０８ｓよりも短いため、動き量ｄは０．１ｍｍとなる。例えば、図５に示される条件２の場合に、検査目的部位２００の最大の動き量が０．１ｍｍ、検査目的部位２００の動き量が０．１ｍｍになるまでの時間が０．０１ｓのとき、検査目的部位２００の動き量が０．１ｍｍになるまでの時間０．０１ｓが撮影時間０．００５ｓよりも長いため、動き量ｄは、１秒当たりの検査目的部位２００の動き量１０ｍｍと撮影時間０．００５ｓとの積より、０．０５ｍｍとなる。
なお、例えば、Ｘ線システム１は、動き検出センサーを備えてもよく、動き検出センサーが検出した検査目的部位２００の動き量に応じて、準備部１２は、動き量ｄを決定してもよい。
なお、検査目的部位２００が胸部の場合、検査目的部位２００の動き量ｄには、撮影時間中の被検体１００の外見上の動き量ｃ（図１参照）と、撮影時間中の心臓の動きの影響による動き量とが含まれてもよい。また、検査目的部位２００が腹部の場合、検査目的部位２００の動き量ｄには、撮影時間中の被検体１００の動き量ｃと、撮影時間中の胃腸の蠕動の動きの影響による動き量とが含まれてもよい。
これにより、動き量ｄは、次式１６のように表される。
Figure 0005868541
ｃは、撮影時間中の被検体１００の検査目的部位２００を含む面の外見上の動き量とする（図１に示される距離ｃ）。
ｄ２は、撮影時間中の被検体１００内の内臓器による動きの影響による動き量とする。
上肢下肢又は骨を撮影するときには、被検体１００内での内臓器による動きを考慮しなくてもよく、ｄ２を０としてもよい。一方、例えば胸部を撮影するときには、被検体１００内での動きを考慮する必要があり、例えば、被検体１００の外見上の動きがなくても、心臓の動きの影響がある。同様に、例えば腹部を撮影するときには、被検体１００の外見上の動きがなくても、胃や腸の蠕動の動きの影響がある。
胸部を撮影するときの心臓の動きの影響について、具体的に説明する。心臓の左縁周辺は、Ｘ線の入射方向の垂直面において、１心拍当たり、１０ｍｍ動くことが知られている。また、左肺門部では、１心拍当たり３ｍｍ動くことが知られている。つまり、左肺門部は、１心拍の間に元の位置から３ｍｍ動き、また元の位置へ戻っている。また、平均的な１分間当たりの心拍数は６０〜７５回である。心拍数を７５回とすると、左肺門部が、元の位置から３ｍｍ動くまでの時間は約４００ｍｓとなる。これにより、左肺門部が３ｍｍ動くまでの時間４００ｍｓが撮影時間よりも短い場合、撮影時間中の左肺門部の動き量ｄ２は、３ｍｍとなる。一方、左肺門部が３ｍｍ動くまでの時間４００ｍｓが撮影時間よりも長い場合、撮影時間中の左肺門部の動き量ｄ２は、１秒当たりの左肺門部の動き量７．５ｍｍと撮影時間との積になる。これにより撮影時間中の検査目的部位２００の動き量ｄは、撮影時間中の被検体１００の外見上の動き量ｃに動き量ｄ２を加算した動き量となる。
次に、腹部を撮影するときの胃や腸の蠕動の動きの影響について、具体的に説明する。胃の蠕動は、Ｘ線の入射方向の垂直面において、胃透視検査実施時には、１秒当たり平均６．６ｍｍとなることが知られている。一般的に、撮影時間は、胃の蠕動運動において６．６ｍｍ動くまでの時間よりも短い。したがって、撮影時間中の胃の動きによる影響の動き量ｄ２は、１秒当たりの胃の蠕動６．６ｍｍ撮影時間との積になる。これにより撮影時間中の検査目的部位２００の動き量ｄは、撮影時間中の被検体１００の外見上の動き量ｃに動き量ｄ２を加算した動き量となる。なお、ブスコパン等の蠕動運動を低下させる薬品を用いる場合には、胃の蠕動は、１秒当たり２．０ｍｍとするとよい。
上述したステップＳ２１〜Ｓ２６に示されるように、準備部１２は、同等の写真効果が得られる撮影の条件（ＥＩ値同等撮影条件）、検査目的部位２００の動き及び位置、並びに、Ｘ線検出器系５０の種類に基づく複数の撮影条件を準備する。具体的には、準備部１２は、複数の撮影条件として、Ｘ線管焦点の公称焦点サイズと管電圧及び管電流とに基づく値ｆ、撮影時間中の検査目的部位２００の動き量ｄ、Ｘ線検出器系５０に基づく値Ｓ、及び、Ｘ線管焦点とＸ線検出器系５０面との距離をＸ線管焦点と検査目的部位２００面との距離で割った拡大率Ｍを準備する。より具体的には、準備部１２は、検査目的部位２００に応じて管電圧を設定し、Ｘ線写真モトルに基づいたｍＡｓ値に応じて管電流及び撮影時間を設定することで、撮影条件の数を限定する。準備部１２は、ＳＯＤ（距離ａ）及びＳＩＤ（距離ｂ）に応じて拡大率Ｍを決定する。準備部１２は、公称焦点サイズ、管電圧及び管電流からＥＩ値が同等な複数の撮影条件それぞれの値ｆを決定する。また、準備部１２は、使用するＸ線検出器系５０に応じて値Ｓを決定する。また、準備部１２は、撮影時間中の検査目的部位２００の動き量ｄを、検査目的部位２００面における検査目的部位２００の動きの最大の動き量と検査目的部位２００が最大の動き量となるまでの時間と、撮影時間とから決定する。なお、準備部１２は、ステップＳ２４〜Ｓ２６の順番で動作を行わなくてもよく、異なる順番で行ってもよい。このようにして決定された拡大率Ｍ、値ｆ、値Ｓ及び動き量ｄが図７に示される。
図７は、実施の形態１に係る準備部１２が準備した複数の撮影条件として拡大率Ｍ、値ｆ、値Ｓ及び動き量ｄの一例を示す図である。条件１ａ及び２ａは、条件１及び２における動き量ｄが例えば１００倍大きく動いたときの条件である。条件１及び２と条件１ａ及び２ａとは、動き量ｄが異なり、他の条件は同じである。
［総合ＭＴＦシミュレーションデータの作成と撮影条件の決定］
次に、作成部１３は、総合ＭＴＦを表す近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）に、準備部１２が準備した複数の撮影条件のそれぞれの拡大率Ｍ、値ｆ、値Ｓ及び動き量ｄを代入して、複数の撮影条件ごとに総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成する。総合ＭＴＦシミュレーションデータは、例えば、グラフ又は数値等のデータである。
まず、総合ＭＴＦシミュレーションデータがグラフの場合について説明する。
作成部１３は、複数の撮影条件をそれぞれ代入した近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）をグラフ化することで、複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータ（総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータ）を作成する。
図８は、実施の形態１に係る作成部１３が作成した総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータの一例を示す図である。図８には、図７に示される条件がそれぞれ代入された近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）がそれぞれ示されている。
決定部１４は、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータ（総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータ）に偽解像が生じていない場合、１．０〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータのうち最もグラフが高く示された総合ＭＴＦシミュレーションデータに対応する撮影条件を、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件と決定する。これにより、決定部１４は、撮影時間中の検査目的部位２００の動き量ｄが小さい場合（条件１及び条件２の場合）、条件１を最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件と決定する。また、決定部１４は、撮影時間中の検査目的部位２００の動き量ｄが大きい場合（条件１ａ及び条件２ａの場合）、条件２ａを最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件と決定する。これにより、検査目的部位２００の動きがほとんどない場合（条件１及び２）、小焦点を使用する方がよく、検査目的部位２００に微小な動きがある場合（条件１ａ及び２ａ）、大焦点を使用する方がよいことがわかる。このように、被検体１００の動き方が異なる場合に最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件は変わってくるが、事前にシミュレーションすることで最適な撮影条件を決定することができる。
また、決定部１４は、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータ（総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータ）に偽解像が生じている場合、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で偽解像が生じない空間周波数において、複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータのうち最もグラフが高く示された総合ＭＴＦシミュレーションデータに対応する撮影条件を、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件と決定する。例えば、１．０ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも高空間周波数領域で複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータに偽解像が生じている場合、１．０ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で偽解像が生じない空間周波数において、複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータのうち最もグラフが高く示された総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータに対応する撮影条件を、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件と決定する。
このように、複数のＥＩ値同等撮影条件による総合ＭＴＦシミュレーションデータを、視覚的に比較し、診療用Ｘ線画像を評価することができる。
次に、総合ＭＴＦシミュレーションデータが数値の場合について説明する。
一般に、ＭＴＦを数値化するときには、絶対値化して位相を考慮するため式４（式１３）を用いる。しかし、診断領域では偽解像を判断材料に用いることはないので、近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）を絶対値化せずに、近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）が１から低下して、最初に０になる地点までしか考慮しないようにする。例えば、作成部１３は、複数の撮影条件をそれぞれ代入した近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）に、空間周波数ｕとして０．２５×ｎ（ｎ＝１〜６の整数）で示される値をｎ＝１における値から順次代入する。そして、近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）のそれぞれが絶対値化される前の値がｎ＝ｉ（ｉ＝２〜６の整数）のときに初めて負になる場合は、近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）のそれぞれに、空間周波数ｕとして０．２５×（ｉ−１）で示される値を代入して複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータ（総合ＭＴＦシミュレーション数値データ）を作成する。例えば、空間周波数が１．２５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ（ｉ＝５）までの複数の撮影条件ごとの近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）の値がすべて正であり、空間周波数が１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍ（ｉ＝６）のときに複数の撮影条件ごとの近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）の値に負のものがある場合、近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）のそれぞれに、空間周波数ｕに１．２５を代入して複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーション数値データを作成する。
そして、決定部１４は、複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータ（総合ＭＴＦシミュレーション数値データ）のうち最も数値の大きい総合ＭＴＦシミュレーションデータに対応する撮影条件を、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件と決定する。
このように、複数のＥＩ値同等撮影条件による総合ＭＴＦシミュレーションデータを数値的に比較し、診療用Ｘ線画像を評価することができる。
最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件は、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で、決定される。これは、上述したように、人の眼のＭＴＦが、１〜２ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍで優れていることによる。
［効果］
従来、総合ＭＴＦの近似関数をシミュレーションして最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することが難しかった。
そこで、本実施の形態に係るＸ線撮影条件決定方法は、Ｘ線管４０が発するＸ線を用いて最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定するＸ線撮影条件決定方法である。Ｘ線撮影条件決定方法は、動きを有する被検体１００の検査目的部位２００のＸ線画像において、同等の写真効果が得られる撮影の条件、検査目的部位２００の動き及び位置、並びに、Ｘ線検出器系５０の種類に基づく複数の撮影条件を準備するステップを含む。また、Ｘ線撮影条件決定方法は、準備するステップで準備した複数の撮影条件のそれぞれを、検査目的部位２００面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数と、検査目的部位２００面でのＸ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数と、検査目的部位２００の動きのＭＴＦを表す近似関数と、を乗じた総合ＭＴＦを表す近似関数に代入して、複数の撮影条件ごとに総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成するステップを含む。また、Ｘ線撮影条件決定方法は、作成するステップで作成した複数の撮影条件のそれぞれの総合ＭＴＦシミュレーションデータを比較することで、複数の撮影条件のうちの最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定するステップを含む。
また、本実施の形態に係るプログラムは、上記のＸ線撮影条件決定方法をコンピュータ１０に実行させるためのプログラムである。
また、本実施の形態に係るＸ線システム１は、上記のプログラムを実行するコンピュータ１０と、コンピュータ１０が決定した撮影条件に応じた管電圧及び管電流を発生する高電圧発生装置３０と、高電圧発生装置３０から供給される管電圧及び管電流によってＸ線を発するＸ線管４０と、Ｘ線管４０が発したＸ線を検出するＸ線検出器系５０と、を備える。
これにより、Ｘ線画像にボケを与える多数の要素のうち、検査目的部位２００面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数と、検査目的部位２００面でのＸ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数と、検査目的部位２００の動きのＭＴＦを表す近似関数と、を乗じた総合ＭＴＦを、予め準備された複数の撮影条件が代入される近似関数で表すことができる。そして、予め準備された複数の撮影条件が代入されて、複数の撮影条件ごとに総合ＭＴＦシミュレーションデータが作成される。つまり、同等の写真効果が得られる撮影の条件が複数存在するときにおける動きを有する被検体の撮影において、Ｘ線画像の解像度特性を撮影前に予測することは困難であるが、総合ＭＴＦシミュレーションデータによって事前に予測することができ、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することができる。
また、準備するステップでは、複数の撮影条件として、Ｘ線管焦点の公称焦点サイズと管電圧及び管電流とに基づく値ｆ、撮影時間中の検査目的部位２００の動き量ｄ、Ｘ線検出器系５０に基づく値Ｓ、及び、Ｘ線管焦点とＸ線検出器系５０面との距離をＸ線管焦点と検査目的部位２００面との距離で割った拡大率Ｍを準備する。作成するステップでは、複数の撮影条件のそれぞれを、検査目的部位２００面における空間周波数ｕを変数として、Ｘ線管焦点面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数から拡大率Ｍを用いて変換された検査目的部位２００面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数Ｇ（ｕ）（式１０）と、検査目的部位２００の動きのＭＴＦを表す近似関数Ｔ（ｕ）（式７）と、Ｘ線検出器系５０面でのＸ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数から拡大率Ｍを用いて変換された検査目的部位２００面でのＸ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数Ｅ（ｕ）（式１１）と、を乗じた総合ＭＴＦを表す近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）（式１３）に代入する。
これにより、値ｆ、動き量ｄ、値Ｓ、及び、拡大率Ｍを予め準備しておき、これらの値が代入された総合ＭＴＦを表す近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）から作成された総合ＭＴＦシミュレーションデータによって、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することができる。具体的には、予め、管電流又は管電圧を変化させたときの実測のＸ線管焦点のＭＴＦに関数近似した近似関数を構成する値ｆ、実測のＸ線検出器系５０のＭＴＦに関数近似した近似関数を構成する値Ｓを準備しておく。また、検査目的部位２００の位置及び動き、並びに、撮影時間から拡大率Ｍ及び動き量ｄを準備しておく。そして、値ｆ、動き量ｄ、値Ｓ、及び、拡大率Ｍが近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）に代入されることで、総合ＭＴＦを正確に近似することができる。
また、準備するステップでは、拡大率Ｍを、１より大きく１．２より小さい値とし、値ｆを、Ｘ線管焦点面における空間周波数が０．２５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域において、実測されたＸ線管焦点のＭＴＦに近似関数Ｇ（ｕ）が関数近似するように調整された値とする。また、動き量ｄを、検査目的部位２００の動き量が最大の動き量となるまでの時間が撮影時間よりも長い場合、１秒当たりの検査目的部位２００の動き量と撮影時間との積で示される動き量とする。また、動き量ｄを、検査目的部位２００の動き量が最大の動き量となるまでの時間が撮影時間よりも短い場合、最大の動き量とする。また、値Ｓを、Ｘ線検出器系５０面における空間周波数が１．２５〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、実測されたＸ線検出器系５０のＭＴＦに近似関数Ｅ（ｕ）が関数近似するように調整された値として、複数の撮影条件を準備する。
また、準備するステップでは、実測されたＸ線管焦点のＭＴＦと実測されたＸ線検出器系５０のＭＴＦとを有さないとき、拡大率Ｍを、１より大きく１．２より小さい値とし、値ｆを、公称焦点サイズとし、値Ｓを、０．０４以上０．１以下の値として、複数の撮影条件を準備する。
また、値Ｓを、０．０８５に近い値とする。
これにより、ボケを与える各要素のＭＴＦを関数近似するための近似関数に用いられる拡大率Ｍ、値ｆ、動き量ｄ及び値Ｓを容易に決めることができる。
また、検査目的部位２００が胸部の場合、動き量ｄには、撮影時間中の被検体１００の外見上の動き量と、撮影時間中の心臓の動きの影響による動き量とが含まれる。
また、検査目的部位２００が腹部の場合、動き量ｄには、撮影時間中の被検体１００の動き量と、撮影時間中の胃腸の蠕動の動きの影響による動き量とが含まれる。
これにより、より正確に動き量ｄを決めることができる。
また、準備するステップでは、Ｘ線写真モトルに基づいた管電流と撮影時間との積で示される値に応じて、複数の撮影条件を準備する。
また、準備するステップでは、検査目的部位２００に基づいた管電圧に応じて、複数の撮影条件を準備する。
これにより、複数の撮影条件を限定することができ、効率的に最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することができる。
また、作成するステップでは、複数の撮影条件をそれぞれ代入した近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）に、空間周波数ｕとして０．２５×ｎ（ｎ＝１〜６の整数）で示される値をｎ＝１における値から順次代入して、近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）のそれぞれが絶対値化される前の値がｎ＝ｉ（ｉ＝２〜６の整数）のときに初めて負になる場合は、近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）のそれぞれに、空間周波数ｕとして０．２５×（ｉ−１）で示される値を代入して複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成する。決定するステップでは、複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータのうち最も数値の大きい総合ＭＴＦシミュレーションデータに対応する撮影条件を決定する。
これにより、総合ＭＴＦシミュレーションデータを数値的に比較することで、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することができる。
また、作成するステップでは、複数の撮影条件をそれぞれ代入した近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）をグラフ化することで、複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成する。決定するステップでは、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータに偽解像が生じていない場合、１．０〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータのうち最もグラフが高く示された総合ＭＴＦシミュレーションデータに対応する撮影条件を決定する。また、決定するステップでは、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータに偽解像が生じている場合、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で偽解像が生じない空間周波数において、複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータのうち最もグラフが高く示された総合ＭＴＦシミュレーションデータに対応する撮影条件を決定する。
これにより、総合ＭＴＦシミュレーションデータを視覚的に比較することで、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することができる。
（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係るＸ線撮影条件決定方法、プログラム及びＸ線システムについて、説明する。本実施の形態では、コンピュータ１０に実行されるプログラムが実施の形態１におけるプログラムと異なる。具体的には、式６及び１０の代わりに後述する式１７及び１９、式９及び１１の代わりに後述する式１８及び２０が用いられる。その他の構成は実施の形態１におけるものと同じであるため、説明を省略する。
実施の形態１では、値ｆ、動き量ｄ、値Ｓ、そして、拡大率Ｍによって、式４（式１３）は撮影内容に限定が生じるが、画像評価を行うための精度を有する数式となる。また、値ｆには公称焦点サイズ、値Ｓには、０．０８５を中心に、０．０４以上０．１以下の値を代入した総合ＭＴＦの近似関数を、拡大率Ｍが１より大きく１．２より小さい撮影手技において使用してもよい。
しかしながら、総合ＭＴＦの近似関数の精度が低ければ、検査目的部位２００面の空間周波数において、各要素の実測されたＭＴＦを乗じて総合ＭＴＦを算出した方が、近似関数を用いるよりも、早くて正確な比較ができることになることもある。また、一般的な診療用のＸ線システムにおいて、日常的に行われる撮影手技では、拡大率Ｍが約１から１．４の範囲で撮影が行われる。ここで、例えば、式６に示されるＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数Ｇ（ｕ１）及び式９に示されるＸ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数Ｅ（ｕ２）をベースにした、後述する式１７及び１８で表される近似関数を使用することで、拡大率Ｍが１から１．４の範囲において、精度の高い関数近似を行うことができる。
以下では、コンピュータ１０の実施の形態１における動作と異なる点について説明する。
準備部１２は、複数の撮影条件として、Ｘ線管焦点の公称焦点サイズと管電圧及び管電流とに基づく値ｆ１及ｆ２、撮影中の検査目的部位２００の動き量ｄ、Ｘ線検出器系５０に基づく値Ｓ１及びＳ２、並びに、Ｘ線管焦点とＸ線検出器系５０面との距離をＸ線管焦点面と検査目的部位２００面との距離で割った拡大率Ｍを準備する。
Ｘ線管焦点面におけるＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数Ｇ（ｕ１）は、次式１７のように表される。
Figure 0005868541
ｆ１及び、ｆ２は、Ｘ線管焦点の公称焦点サイズと管電圧及び管電流とに基づく値であるが、詳細は後述する。
検査目的部位２００の動きのＭＴＦの近似関数Ｔ（ｕ）は、式７と同じである。
Ｘ線検出器系５０面におけるＸ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数Ｅ（ｕ２）は、次式１８のように表される。
Figure 0005868541
Ｓ１及び、Ｓ２は、Ｘ線検出器系５０に基づく値であるが、詳細は後述する。
ただし、式１７に示されるＸ線管焦点のＭＴＦは、Ｘ線管焦点面でのＭＴＦであり、式１８に示されるＸ線検出器系５０のＭＴＦは、Ｘ線検出器系５０面でのＭＴＦであるので、各ＭＴＦを合成できるようにする必要がある。そこで、Ｘ線管焦点面でのＸ線管焦点のＭＴＦ、及び、Ｘ線検出器系５０面でのＸ線検出器系５０のＭＴＦを、拡大率Ｍを用いて検査目的部位２００面でのＭＴＦに変換する。
検査目的部位２００面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数Ｇ（ｕ）は、次式１９のように表される。
Figure 0005868541
検査目的部位２００面でのＸ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数Ｅ（ｕ）は、次式２０のように表される。
Figure 0005868541
準備部１２は、実施の形態１と同様に、検査目的部位２００に応じて管電圧を設定し、Ｘ線写真モトル（Ｘ線画像モトル）に基づいたｍＡｓ値（管電流と撮影時間との積）に応じて管電流及び撮影時間を設定する。
図９は、実施の形態２に係る準備部１２が準備したＥＩ値が同等の複数の撮影条件の一例を示す図である。例えば、検査目的部位２００に対応する管電圧が１２０ｋＶ以下、ｍＡｓ値が４．０以上となっている。
図９に示されるように、管電圧、管電流及び撮影時間の組み合わせが限定されることで、準備部１２は、ＥＩ値が同等の複数の撮影条件として、例えば、条件１〜５を準備する。なお、条件５の場合、管電流が小さいため、Ｘ線管４０は小焦点（公称焦点サイズ０．６ｍｍ）を使用する。条件１〜４の場合、管電流が大きいためＸ線管４０は大焦点（公称焦点サイズ１．２ｍｍ）を使用する。条件２は、条件１と管電圧及びｍＡｓ値が同じであるが、管電流が２倍で撮影時間が半分になっている。条件３は、条件２より管電圧が大きく、撮影時間が半分になっている。条件４は、条件３より管電圧が小さく、撮影時間が４倍になっている。条件５は、小焦点（公称焦点サイズ０．６ｍｍ）における最大の管電流でｍＡｓ値が４．０になる撮影時間でＥＩ値が条件１〜４と同じになる管電圧となっている。
次に、ボケを与える要素の近似関数（式７、１９、２０）に入力すべき値Ｍ、ｆ１、ｆ２、Ｓ１、Ｓ２、及び、ｄの決定方法について説明する。動き量ｄの詳細については、実施の形態１におけるものと同じであるため説明は省略する。
準備部１２は、ＳＯＤ（距離ａ）及びＳＩＤ（距離ｂ）に応じて拡大率Ｍを決定する。ただし、日常的に行われる撮影手技では、拡大率Ｍが約１から１．４の範囲で撮影が行われるため、拡大率Ｍは１より大きく１．４より小さい値とする。つまり、Ｘ線管焦点、検査目的部位２００及びＸ線検出器系５０の位置を拡大率が１より大きく１．４より小さい値となるようにする。本実施の形態では、拡大率Ｍを、例えば、１．１８とする。
次に、準備部１２は、設定した管電圧、管電流及びＸ線管４０の公称焦点サイズに応じて値ｆ１及びｆ２を決定する。Ｘ線管４０の公称焦点サイズは、管電圧又は管電流が変化することで、変化してしまう。そこで、値ｆ１及びｆ２を、Ｘ線管焦点面における空間周波数ｕ１が０．４３ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域において、実測されたＸ線管焦点のＭＴＦに近似関数Ｇ（ｕ）が関数近似するように調整された値とする。
Ｘ線管焦点面における空間周波数ｕ１は、検査目的部位２００面での空間周波数ｕと拡大率Ｍとを用いて式１３のように表されるため、拡大率Ｍが１より大きく１．４より小さいときに、検査目的部位２００面での空間周波数ｕを１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍとすると、Ｘ線管焦点面における空間周波数ｕ１は、０より大きく０．４３より小さくなる。したがって、値ｆ１及びｆ２は、Ｘ線管焦点面における空間周波数ｕ１が０．４３ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域において、実測されたＸ線管焦点のＭＴＦに近似関数Ｇ（ｕ）が関数近似するように調整された値がよい。
このようにして、Ｘ線管焦点面における空間周波数ｕ１が０．４３ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域において実測されたＸ線管焦点のＭＴＦに、近似関数Ｇ（ｕ）が関数近似するように、公称焦点サイズ、管電圧及び管電流の組み合わせごとに値ｆ１及びｆ２が決まる。例えば、記憶部１１は、公称焦点サイズ、管電圧及び管電流の組み合わせと値ｆ１及びｆ２とが対応付けられたデータを予め記憶している。
図１０は、実施の形態２に係る記憶部１１が記憶している公称焦点サイズ、管電圧及び管電流の組み合わせと値ｆ１及びｆ２とが対応付けられたデータの一例を示す図である。図１０の（ａ）には、公称焦点サイズが０．６ｍｍのときの管電圧及び管電流の組み合わせと値ｆ１及びｆ２とが対応付けられたデータの一例が示される。図１０の（ｂ）には、公称焦点サイズが１．２ｍｍのときの管電圧及び管電流の組み合わせと値ｆ１及びｆ２とが対応付けられたデータの一例が示される。
例えば、ＥＩ値同等撮影条件が図９に示される条件１の場合、図１０の（ｂ）に示される上から３つ目のハッチングの欄のように値ｆ１は１．９５、値ｆ２は２．３となる。条件２の場合、図１０の（ｂ）に示される上から７つ目のハッチングの欄のように値ｆ１は２．１、値ｆ２は２．３となる。条件３の場合、図１０の（ｂ）に示される上から７つ目のハッチングの欄のように値ｆ１は２．１、値ｆ２は２．３となる。条件４の場合、図１０の（ｂ）に示される上から６つ目のハッチングの欄のように値ｆ１は１．９、値ｆ２は２．３となる。条件５の場合、図１０の（ａ）に示される上から７つ目のハッチングの欄のように値ｆ１は１．２５、値ｆ２は２．３となる。
このように、準備部１２は、設定した管電圧、管電流及びＸ線管４０の公称焦点サイズに応じて値ｆ１及びｆ２を決定する。
次に、準備部１２は、使用するＸ線検出器系５０に応じて値Ｓ１及びＳ２を決定する。Ｘ線検出器系５０に基づく値Ｓ１及びＳ２は、Ｘ線検出器系５０面における空間周波数ｕ２が１．０７〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、実測されたＸ線検出器系５０のＭＴＦに、近似関数Ｅ（ｕ）が関数近似するように調整された値である。
Ｘ線検出器系５０面における空間周波数ｕ２は、検査目的部位２００面での空間周波数ｕと拡大率Ｍとを用いて式１５のように表されるため、拡大率Ｍが１より大きく１．４より小さいときに、検査目的部位２００面での空間周波数ｕを１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍとすると、Ｘ線検出器系５０面における空間周波数ｕ２は、１．０７より大きく１．５より小さくなる。したがって、値Ｓ１及びＳ２は、Ｘ線検出器系５０面における空間周波数ｕ２が１．０７〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、実測されたＸ線検出器系５０のＭＴＦに近似関数Ｅ（ｕ）が関数近似するように調整された値がよい。例えば、記憶部１１は、このようにして決定された値Ｓ１及びＳ２を予め記憶している。
このようにして決定された拡大率Ｍ、値ｆ１及びｆ２、値Ｓ１及びＳ２、並びに、動き量ｄが図１１に示される。
図１１は、実施の形態２に係る準備部１２が準備した複数の撮影条件として拡大率Ｍ、値ｆ１及びｆ２、値Ｓ１及びＳ２、並びに、動き量ｄの一例を示す図である。
次に、作成部１３は、総合ＭＴＦを表す近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）に、準備部１２が準備した複数の撮影条件のそれぞれの拡大率Ｍ、値ｆ１及びｆ２、値Ｓ１及びＳ２、並びに、動き量ｄを代入して、複数の撮影条件ごとに総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成する。総合ＭＴＦシミュレーションデータは、例えば、グラフ又は数値等のデータである。
例えば、総合ＭＴＦシミュレーションデータがグラフの場合について説明する。
作成部１３は、複数の撮影条件をそれぞれ代入した近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）をグラフ化することで、複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータ（総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータ）を作成する。
図１２は、実施の形態２に係る作成部１３が作成した総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータの一例を示す図である。図１２には、図１１に示される条件がそれぞれ代入された近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）がそれぞれ示されている。
決定部１４は、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータに偽解像が生じていない場合、１．０〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータのうち最もグラフが高く示された総合ＭＴＦシミュレーショングラフデータに対応する撮影条件を、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件と決定する。これにより、決定部１４は、条件３を最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件と決定する。
［効果］
準備するステップでは、複数の撮影条件として、Ｘ線管焦点の公称焦点サイズと管電圧及び管電流とに基づく値ｆ１及びｆ２、撮影時間中の検査目的部位２００の動き量ｄ、Ｘ線検出器系５０に基づく値Ｓ１及びＳ２、並びに、Ｘ線管焦点とＸ線検出器系５０面との距離をＸ線管焦点面と検査目的部位２００面との距離で割った拡大率Ｍを準備する。作成するステップでは、複数の撮影条件のそれぞれを、検査目的部位２００面における空間周波数ｕを変数として、Ｘ線管焦点面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数から拡大率Ｍを用いて変換された検査目的部位２００面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数Ｇ（ｕ）（式１９）と、検査目的部位２００の動きのＭＴＦを表す近似関数Ｔ（ｕ）（式７）と、Ｘ線検出器系５０面でのＸ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数から拡大率Ｍを用いて変換された検査目的部位２００面でのＸ線検出器系５０のＭＴＦを表す近似関数Ｅ（ｕ）（式２０）と、を乗じた総合ＭＴＦを表す近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）（式１３）に代入する。
これにより、値ｆ１及びｆ２、動き量ｄ、値Ｓ１及びＳ２、並びに、拡大率Ｍを予め準備しておき、これらの値が代入された総合ＭＴＦを表す近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）から作成された総合ＭＴＦシミュレーションデータによって、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することができる。具体的には、予め、管電流又は管電圧を変化させたときの実測のＸ線管焦点のＭＴＦに関数近似した近似関数を構成する値ｆ１及びｆ２、実測のＸ線検出器系５０のＭＴＦに関数近似した近似関数を構成する値Ｓ１及びＳ２を準備しておく。また、検査目的部位２００の位置及び動きから拡大率Ｍ及び動き量ｄを準備しておく。そして、値ｆ１及びｆ２、動き量ｄ、値Ｓ１及びＳ２、並びに、拡大率Ｍが近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）に代入されることで、総合ＭＴＦを正確に近似することができる。
準備するステップでは、拡大率Ｍを、１より大きく１．４より小さい値とし、値ｆ１及びｆ２を、Ｘ線管焦点面における空間周波数が０．４３ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域において、実測されたＸ線管焦点のＭＴＦに近似関数Ｇ（ｕ）が関数近似するように調整された値とする。また、動き量ｄを、検査目的部位２００が最大の動き量となるまでの時間が撮影時間よりも長い場合、１秒当たりの検査目的部位２００の動き量と撮影時間との積で示される動き量とする。また、動き量ｄを、検査目的部位２００が最大の動き量となるまでの時間が撮影時間よりも短い場合、最大の動き量とする。また、値Ｓ１及びＳ２を、Ｘ線検出器系５０面における空間周波数が１．０７〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、実測されたＸ線検出器系５０のＭＴＦに近似関数Ｅ（ｕ）が関数近似するように調整された値として、複数の撮影条件を準備する。
これにより、ボケを与える各要素のＭＴＦを関数近似するための近似関数に用いられる拡大率Ｍ、値ｆ１及びｆ２、動き量ｄ、並びに、値Ｓ１及びＳ２を容易に決めることができる。
（まとめ）
使用するＸ線システムには、固有の装置的性能の違いがある。動きを伴う被検体の画像を獲得するとき、例えば撮影者は、予め、管電流変化時や管電圧変化時の実測のＸ線管焦点のＭＴＦのグラフを、近似関数で表現できるように、Ｘ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数を作成するための値、及び、Ｘ線検出器系に基づく値をコンピュータにデータベース化しておく（例えば図６には値ｆに関するデータベースが示される）。
そして、例えば撮影者は、ＥＩ値同等撮影条件（例えば図５）をデータベースと照合し、ボケの要素のＭＴＦを表す近似関数を作成するための値を決める。このとき、例えば撮影者は、検査目的部位面での検査目的部位の最大の動き量と、検査目的部位が最大の動き量になるまでの時間と、ＳＯＤと、ＳＩＤとをＸ線システムに入力する。そして、コンピュータは、Ｘ線システムにおいて、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することができる。
このとき、検査目的部位によって、管電圧やｍＡｓ値に、被検体コントラストやＸ線画像モトルの観点から制約を設けておくと、ＥＩ値同等撮影条件の組み合わせを絞ることができ、効率良く最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定することができる。
また、応用すれば、例えば、動きによるＭＴＦの低下は、短時間撮影によって改善することができるが、ある程度撮影時間が短くなると、それ以上に短時間撮影を行っても、総合ＭＴＦを大きく改善することはできない。そこで、獲得するＸ線画像の総合ＭＴＦに許容範囲を設け、可能な限り撮影時間を長くなるようにすれば、Ｘ線画像モトルの観点から、さらに良い画像を獲得できる。
また、例えば、コンピュータが決定した撮影条件を使用しない場合に、撮影者が設定している撮影条件での総合ＭＴＦと、コンピュータが決定したＸ線撮影条件での総合ＭＴＦとに、所定の開きがある場合には、注意を促してもよい。
また、将来の展望として、Ｘ線システムがセンサーを有し、Ｘ線管焦点の位置とＸ線検出器系の位置を把握し、撮影者が検査目的部位の位置を知らせれば、拡大率は簡単に決定される。また、被検体の外見上の動きをセンサーによって計測し、最大の動き量となるまでの時間が把握されれば、最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための推奨撮影条件を、撮影者の技術力や知識力に左右されずに、獲得することができる。
（その他の実施の形態）
以上、本発明に係るＸ線撮影条件決定方法、プログラム及びＸ線システムについて、上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施に限定されるものではない。
例えば、本発明の包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。例えば、本発明は、上記Ｘ線撮影条件決定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現されてもよい。
しかしながら、プログラムはＸ線システムに一体化されていることが望ましい。なぜならば、値ｆ（値ｆ１及びｆ２）又は値Ｓ（値Ｓ１及びＳ２）は、企業秘密であることが多い。また、撮影者にとっては、その値を知ることなく、管電圧、管電流及び公称焦点サイズを選択すれば、管電圧や管電流の変化に対応する値ｆ（値ｆ１及び値ｆ２）がデータベースから引き出されればよい。同様に、値Ｓ（値Ｓ１及び値Ｓ２）がデータベースから引き出されればよい。これにより、Ｘ線システムのブラックボックス化が保たれる。
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
１ Ｘ線システム
１０ コンピュータ
１１ 記憶部
１２ 準備部
１３ 作成部
１４ 決定部
２０ 操作パネル
３０ 高電圧発生装置
４０ Ｘ線管
５０ Ｘ線検出器系
６０ 表示装置
１００ 被検体
２００ 検査目的部位
ａ Ｘ線管焦点と検査目的部位面の距離
ｂ Ｘ線管焦点とＸ線検出器系面の距離
ｃ 撮影時間中の被検体の外見上の動き量

Claims (15)

  1. Ｘ線管が発するＸ線を用いて最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定するＸ線撮影条件決定方法であって、
    動きを有する被検体の検査目的部位のＸ線画像において、同等の写真効果が得られる撮影の条件、当該検査目的部位の動き及び位置、並びに、Ｘ線検出器系の種類に基づく複数の撮影条件を準備するステップと、
    前記準備するステップで準備した前記複数の撮影条件のそれぞれを、検査目的部位面でのＸ線管焦点のＭＴＦ（Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を表す近似関数と、前記検査目的部位面でのＸ線検出器系のＭＴＦを表す近似関数と、前記検査目的部位の動きのＭＴＦを表す近似関数と、を乗じた総合ＭＴＦを表す近似関数に代入して、前記複数の撮影条件ごとに総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成するステップと、
    前記作成するステップで作成した前記複数の撮影条件のそれぞれの総合ＭＴＦシミュレーションデータを比較することで、前記複数の撮影条件のうちの最適な解像度特性を有するＸ線画像を取得するための撮影条件を決定するステップと、を含み、
    前記検査目的部位面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数は、Ｘ線管焦点面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数から、前記Ｘ線管焦点とＸ線検出器系面との距離を前記Ｘ線管焦点と前記検査目的部位面との距離で割った拡大率を用いて変換される近似関数であり、
    前記検査目的部位面でのＸ線検出器系のＭＴＦを表す近似関数は、前記Ｘ線検出器系面でのＸ線検出器系のＭＴＦを表す近似関数から前記拡大率を用いて変換される近似関数である
    Ｘ線撮影条件決定方法。
  2. 前記準備するステップでは、前記複数の撮影条件として、前記Ｘ線管焦点の公称焦点サイズと管電圧及び管電流とに基づく値ｆ、撮影時間中の前記検査目的部位の動き量ｄ、前記Ｘ線検出器系に基づく値Ｓ、及び、前記拡大率Ｍを準備し、
    前記作成するステップでは、前記複数の撮影条件のそれぞれを、前記検査目的部位面における空間周波数ｕを変数として、以下のように表される、前記検査目的部位面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数Ｇ（ｕ）と、前記検査目的部位の動きのＭＴＦを表す近似関数Ｔ（ｕ）と、前記検査目的部位面でのＸ線検出器系のＭＴＦを表す近似関数Ｅ（ｕ）と、を乗じた総合ＭＴＦを表す近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）に代入する
    Figure 0005868541
    Figure 0005868541
    Figure 0005868541
    Figure 0005868541
     請求項１に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  3. 前記準備するステップでは、
    前記拡大率Ｍを、１より大きく１．２より小さい値とし、
    前記値ｆを、前記Ｘ線管焦点面における空間周波数が０．２５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域において、実測されたＸ線管焦点のＭＴＦに前記近似関数Ｇ（ｕ）が関数近似するように調整された値とし、
    前記動き量ｄを、
    前記検査目的部位の動き量が最大の動き量となるまでの時間が撮影時間よりも長い場合、１秒当たりの前記検査目的部位の動き量と撮影時間との積で示される動き量とし、
    前記検査目的部位の動き量が最大の動き量となるまでの時間が撮影時間よりも短い場合、当該最大の動き量とし、
    前記値Ｓを、前記Ｘ線検出器系面における空間周波数が１．２５〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、実測されたＸ線検出器系のＭＴＦに前記近似関数Ｅ（ｕ）が関数近似するように調整された値として、
    前記複数の撮影条件を準備する
    請求項２に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  4. 前記準備するステップでは、
    実測されたＸ線管焦点のＭＴＦと実測されたＸ線検出器系のＭＴＦとを有さないとき、
    前記拡大率Ｍを、１より大きく１．２より小さい値とし、
    前記値ｆを、公称焦点サイズとし、
    前記値Ｓを、０．０４以上０．１以下の値として、
    前記複数の撮影条件を準備する
    請求項２に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  5. 前記値Ｓを、０．０８５に近い値とする
    請求項４に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  6. 前記準備するステップでは、前記複数の撮影条件として、前記Ｘ線管焦点の公称焦点サイズと管電圧及び管電流とに基づく値ｆ１及びｆ２、撮影時間中の前記検査目的部位の動き量ｄ、前記Ｘ線検出器系に基づく値Ｓ１及びＳ２、並びに、前記拡大率Ｍを準備し、
    前記作成するステップでは、前記複数の撮影条件のそれぞれを、前記検査目的部位面における空間周波数ｕを変数として、以下のように表される、前記検査目的部位面でのＸ線管焦点のＭＴＦを表す近似関数Ｇ（ｕ）と、前記検査目的部位の動きのＭＴＦを表す近似関数Ｔ（ｕ）と、前記検査目的部位面でのＸ線検出器系のＭＴＦを表す近似関数Ｅ（ｕ）と、を乗じた総合ＭＴＦを表す近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）に代入する
    Figure 0005868541
    Figure 0005868541
    Figure 0005868541
    Figure 0005868541
     請求項１に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  7. 前記準備するステップでは、
    前記拡大率Ｍを、１より大きく１．４より小さい値とし、
    前記値ｆ１及びｆ２を、前記Ｘ線管焦点面における空間周波数が０．４３ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域において、実測されたＸ線管焦点のＭＴＦに前記近似関数Ｇ（ｕ）が関数近似するように調整された値とし、
    前記動き量ｄを、
    前記検査目的部位が最大の動き量となるまでの時間が撮影時間よりも長い場合、１秒当たりの検査目的部位の動き量と撮影時間との積で示される動き量とし、
    前記検査目的部位が最大の動き量となるまでの時間が撮影時間よりも短い場合、当該最大の動き量とし、
    前記値Ｓ１及びＳ２を、前記Ｘ線検出器系面における空間周波数が１．０７〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、実測されたＸ線検出器系のＭＴＦに前記近似関数Ｅ（ｕ）が関数近似するように調整された値として、
    前記複数の撮影条件を準備する
    請求項６に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  8. 前記検査目的部位が胸部の場合、前記動き量ｄには、撮影時間中の前記被検体の外見上の動き量と、当該撮影時間中の心臓の動きの影響による動き量とが含まれる
    請求項２〜７のいずれか１項に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  9. 前記検査目的部位が腹部の場合、前記動き量ｄには、撮影時間中の前記被検体の外見上の動き量と、当該撮影時間中の胃腸の蠕動の動きの影響による動き量とが含まれる
    請求項２〜７のいずれか１項に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  10. 前記準備するステップでは、Ｘ線写真モトルに基づいた管電流と撮影時間との積で示される値に応じて、前記複数の撮影条件を準備する
    請求項２〜９のいずれか１項に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  11. 前記準備するステップでは、前記検査目的部位に基づいた管電圧に応じて、前記複数の撮影条件を準備する
    請求項２〜１０のいずれか１項に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  12. 前記作成するステップでは、前記複数の撮影条件をそれぞれ代入した前記近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）に、前記空間周波数ｕとして０．２５×ｎ（ｎ＝１〜６の整数）で示される値をｎ＝１における値から順次代入して、当該近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）のそれぞれが絶対値化される前の値がｎ＝ｉ（ｉ＝２〜６の整数）のときに初めて負になる場合は、当該近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）のそれぞれに、当該空間周波数ｕとして０．２５×（ｉ−１）で示される値を代入して当該複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成し、
    前記決定するステップでは、前記複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータのうち最も数値の大きい総合ＭＴＦシミュレーションデータに対応する撮影条件を決定する
    請求項２〜１１のいずれか１項に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  13. 前記作成するステップでは、前記複数の撮影条件をそれぞれ代入した前記近似関数ＳＭＴＦ（ｕ）をグラフ化することで、当該複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータを作成し、
    前記決定するステップでは、
    １．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で前記複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータに偽解像が生じていない場合、１．０〜１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍの空間周波数領域において、当該複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータのうち最もグラフが高く示された総合ＭＴＦシミュレーションデータに対応する撮影条件を決定し、
    １．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で前記複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータに偽解像が生じている場合、１．５ｃｙｃｌｅｓ／ｍｍよりも低空間周波数領域で偽解像が生じない空間周波数において、当該複数の撮影条件ごとの総合ＭＴＦシミュレーションデータのうち最もグラフが高く示された総合ＭＴＦシミュレーションデータに対応する撮影条件を決定する
    請求項２〜１１のいずれか１項に記載のＸ線撮影条件決定方法。
  14. 請求項１〜１３のいずれか１項に記載のＸ線撮影条件決定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
  15. 請求項１４に記載のプログラムを実行するコンピュータと、
    前記コンピュータが決定した撮影条件に応じた管電圧及び管電流を発生する高電圧発生装置と、
    前記高電圧発生装置から供給される前記管電圧及び管電流によってＸ線を発するＸ線管と、
    前記Ｘ線管が発したＸ線を検出するＸ線検出器系と、を備える
    Ｘ線システム。
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