JP5877646B2

JP5877646B2 - Ｘ線撮影装置

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Publication number: JP5877646B2
Application number: JP2011046172A
Authority: JP
Inventors: 歩馬場
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2011-03-03
Filing date: 2011-03-03
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2031-03-03
Also published as: JP2012183083A

Description

本発明はＸ線撮影装置に係り、特に、サブトラクション像を作成するＸ線撮影装置に関する。

従来、人体を構成する臓器のＸ線透過特性を利用して、線質の異なるＸ線にて得られる複数の透視画像から、より有用な透視画像を作るエネルギーサブトラクション撮影法がある。通常、Ｘ線管に印加する電圧を変えることでＸ線の線質を変えている。高エネルギーＸ線で撮影した透視画像とそれよりも低い低エネルギーのＸ線で撮影した透視画像との２枚のＸ線画像を収集し、重み付け差分などの画像間演算により、たとえば骨および軟部組織の透視画像として分離するのに利用されている。画像間演算により得られた透視画像をサブトラクション像という。

サブトラクション像を得るために、少なくとも２枚の透視画像を収集する必要が有り、被検体は同一位置で保持されることが望ましい。しかしながら、被検体の意図しないわずかな動きにより、画像間演算の結果としてアーチファクトが発生する。

図１４は、従来のサブトラクション像を撮影するタイミングチャートである。Ｘ線検出器として半導体検出器を用いる場合、撮影者の撮影指示が入力されると、直ちにＸ線検出器の積分期間Ｔｎの周期に合わせてＸ線が照射される。その後、照射期間Ｔｅが終了し、積分期間Ｔｎが終了してから、読み出し期間Ｔｒにおいて蓄積された電荷情報を読み出す。この読み出し期間Ｔｒの終了後に２枚目の透視画像が撮影される。１枚目の照射期間Ｔｅと２枚目の照射期間Ｔｅとの間で被検体が動くと、１枚目の透視像と２枚目の透視像とではズレが生じるので、それらの透視画像から得られるサブトラクション像にアーチファクトが生じる。このような理由で、２回の画像収集は短時間に行うことが望ましい。２回の画像収集を短時間に行うために、特許文献１には、高エネルギーおよび低エネルギー用のそれぞれの検出画素を備えたＸ線検出器が記載されている。

特開２００９−８２１９４号公報

しかしながら、特許文献１に記載のＸ線検出器はエネルギーサブトラクション撮影に特化したＸ線検出器であり、一般的なＸ線撮影での利用には適さず、構造が複雑すぎる。また、従来の技術によれば、Ｘ線検出器の仕様により定められている積分期間Ｔｎの開始時期に合わせてＸ線照射を開始している。これより、１枚目の透視画像の撮影が終了しても、その後に１枚目の積分期間が終了し、Ｘ線検出器に蓄積された電荷信号を読み出す読み出し期間Ｔｒが終了するまでは、次のＸ線照射をすることができない。

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、各透視画像の撮影間隔を短縮する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、複数枚の透視像を撮影して透視撮影１枚目と透視撮影２枚目との差分からサブトラクション像を作成するＸ線撮影装置において、被検体にＸ線を照射するＸ線照射器と、積分期間(Ｔｎ)中に被検体を透過したＸ線を検出して前記透視像を取得するＸ線検出器と、前記透視撮影１枚目における積分期間（Ｔｎ）と前記透視撮影２枚目における積分期間（Ｔｎ）とが同じであり、かつ、前記透視撮影１枚目の照射期間（Ｔｅ）と前記透視撮影２枚目の照射期間（Ｔｅ）とが同じである場合において、前記透視撮影2枚目におけるX線照射の開始時期を前記透視撮影2枚目における積分期間(Ｔｎ)の開始時期と一致させるとともに、前記透視撮影１枚目と前記透視撮影２枚目とのX線照射の時間差(Ｔｄ)が、前記透視撮影１枚目における積分期間(Ｔｎ)の開始時期に一致させてX線照射を開始するとともに前記透視撮影２枚目における積分期間(Ｔｎ)の開始時期に一致させてＸ線照射を開始した場合に比べて短くなるように、前記透視撮影１枚目における積分期間（Ｔｎ）の開始時期に対するＸ線照射の開始時期を算出する照射開始時期算出部とを備えるＸ線撮影装置である。

上記構成によれば、照射開始時期算出部が、透視撮影１枚目における撮影開始時期を、１枚目における前記Ｘ線検出器の積分期間の終了時期または透視撮影２枚目における前記Ｘ線検出器の積分期間の開始時期を基に算出する。算出された１枚目の撮影の開始時期にＸ線照射器から被検体にＸ線を照射され、被検体を透過したＸ線はＸ線検出器により検出される。このようにして撮影された各透視像の差分からサブトラクション像を作成する。

１枚目の撮影開始時期を１枚目の積分期間の開始時期に合わせることなく、１枚目における積分期間の終了時期または２枚目における積分期間の開始時期を基に算出するので、１枚目と２枚目の透視画像の撮影間隔を短縮することができる。

また、前記照射開始時期算出部は、前記１枚目におけるＸ線照射の終了時期と前記１枚目における積分期間の終了時期とが一致するように前記１枚目のＸ線照射の開始時期を算出してもよい。これより、１枚目と２枚目との撮影間隔を検出器からの読み出し期間だけにすることができる。

また、前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線が透過する撮影補助器具を備え、前記照射開始時期算出部は、前記１枚目と前記２枚目との照射の間の前記撮影補助器具の撮影準備期間の終了時期と２枚目の照射の開始時期とが一致するように、かつ、前記撮影準備期間の開始時期と前記１枚目の照射終了時期とが一致するように、前記１枚目の照射の開始時期を算出することが好ましい。この構成によれば、１枚目の照射の終了時期から２枚目の照射開始時期までの間が撮影補助器具の準備期間と一致するので、１枚目と２枚目の透視画像の撮影間隔を短縮することができる。

また、前記撮影補助器具が前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の線質を変えるフィルタを複数枚有するフィルタ器であってもよい。フィルタ器に複数枚のフィルタを有することで、電圧による変更に加えてＸ線の線質をより細分化して変更することができる。

また、前記撮影準備期間が１枚目の透視像と２枚目の透視像とで前記フィルタ器のフィルタを切り替える期間であってもよい。この構成によれば、電圧による変更に加えてＸ線の線質をより細分化して変更する際においても、アーチファクトを低減したサブトラクション像を作成することができる。

また、請求項５に記載のＸ線撮影装置において、前記フィルタの切り替え期間が、前記フィルタ器におけるＸ線の照射野に応じて設定されてもよい。この構成によれば、フィルタの切り替え時間がフィルタ器におけるＸ線の照射野に応じて設定されるので、フィルタ器の切り換え移動中にもＸ線を照射することができ、１枚目と２枚目の透視画像の撮影間隔を短縮することができる。

また、前記撮影補助器具が前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の散乱Ｘ線を吸収するブッキーであってもよい。この構成によれば、Ｘ線照射器から照射されるＸ線の散乱Ｘ線を吸収するブッキーを用いる場合でも、１枚目と２枚目の透視画像の撮影間隔を短縮することができる。

本発明に係るＸ線撮影装置によれば、各透視画像の撮影間隔を短縮するＸ線撮影装置を提供することができる。

実施例１に係るＸ線撮影装置のブロック図である。実施例に係るＸ線撮影装置に備わるＸ線検出器の構成を示す回路図である。実施例に係るＸ線撮影装置に備わるＸ線検出器のＸ線変換層周辺部の概略縦断面図である。実施例１に係るサブトラクション像の撮影の流れを示すフローチャートである。実施例１に係るＸ線撮影のタイミングチャートである。実施例２に係るＸ線撮影装置のブロック図である。実施例２に係るＸ線の照射野を示す説明図である。変形例２に係るフィルタ器の上面図である。実施例２に係るフィルタ器の回転を示す説明図である。実施例２に係るグリッドを示す断面図である。実施例２に係るグリッドの速度を示すグラフ図である。実施例２に係るＸ線撮影のタイミングチャートである。実施例２に係るサブトラクション像の撮影の流れを示すフローチャートである。従来例に係るＸ線撮影のタイミングチャートである。

１．Ｘ線撮影装置
以下、図面を参照して本発明の実施例１を説明する。図１は実施例１におけるＸ線撮影装置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、Ｘ線撮影に関する種々の制御を行う主制御部７と、管電圧や管電流の制御をするＸ線管制御部８と、Ｘ線管２に管電圧を印加する開始時期を算出する照射開始時期算出部９と、Ｘ線管制御部８の指示に基づいてＸ線管２に管電圧を印加するＸ線管電源１０と、Ｘ線撮影に関する入力設定を行うことが可能な入力部１１と、画像処理部６で処理されて得られた透視画像などを表示する表示部１２と、画像処理部６で処理されて得られた透視画像などを記憶する記憶部１３とを備えている。

図２に示されるように、ＦＰＤ４は、複数のＸ線検出素子ＤＵ、ゲート駆動回路２２、アンプアレイ部２３、サンプルホールド部２４、マルチプレクサ２５とが備えられている。これら複数のＸ線検出素子ＤＵはゲート線ＧＬ１〜ＧＬ１０によりゲート駆動回路２２と接続し、データ線ＤＬ１〜ＤＬ１０によりアンプアレイ部２３と接続されている。主制御部７はゲート駆動回路２２、アンプアレイ部２３、サンプルホールド部２４、マルチプレクサ２５とに接続されている。

Ｘ線検出素子ＤＵは、入射されたＸ線に感応して電荷信号を出力するものであり、Ｘ線が入射されるＸ線検出面ＤＳに縦横の２次元マトリックス状に配列されている。実際のＸ線検出面ＤＳにはＸ線検出素子ＤＵが、例えば、縦４０９６×横４０９６程度に２次元マトリックス状に配列されて用いられる。なお、図２においては、Ｘ線検出素子ＤＵが縦１０×横１０の２次元マトリックス状に配列したものを一例として図示している。

また、Ｘ線検出素子ＤＵは図３に示されるように、高電圧のバイアス電圧Ｖａを印加する電圧印加電極２６と、入射したＸ線から電荷信号へ変換するＸ線変換層２７とＸ線変換層２７で変換された電荷信号を収集、蓄積、読み出し（出力）を行うアクティブマトリックス基板２８とを備えている。

Ｘ線変換層２７は、Ｘ線感応型半導体からなり、例えば、非晶質のアモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）膜で形成されている。また、Ｘ線変換層２７にＸ線が入射すると、このＸ線のエネルギーに比例した所定個数のキャリア（電荷信号）が直接生成される構成（直接変換型）となっている。

アクティブマトリックス基板２８は図３に示すように、絶縁性のガラス基板２９が設けられ、このガラス基板２９上には、電圧印加電極２６にバイアス電圧Ｖａが印加されたことによりＸ線変換層２７で変換された電荷信号を収集する収集電極３０と、収集電極３０で収集された電荷信号を蓄積するコンデンサＣａと、スイッチング素子としての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）３１と、ゲート駆動回路２２からＴＦＴ３１を制御するためのゲート線ＧＬ１〜ＧＬ１０と、ＴＦＴ３１から電荷信号が読み出されるデータ線ＤＬ１〜ＤＬ１０とを設けている。

Ｘ線撮影装置１では、ＦＰＤ４の仕様に応じてコンデンサＣａに電荷信号が蓄積される蓄積時間である積分期間が複数個予め決められている。この電荷信号は、Ｘ線から変換された電荷信号だけに限られず、暗電流による電荷信号を含んでもよい。積分期間はゲート駆動回路２２およびアンプアレイ部２３などの回路の制約を受ける期間であり、補正データの取り方によっても変動する期間であるので、必ずしもＸ線の照射期間と一致する期間ではない。撮影者は、予め決められた複数個の積分期間の中から被検体の体格または撮影対象の部位に応じて適切な積分期間を入力部１１から選択することができる。

ゲート駆動回路２２は、積分期間においてコンデンサＣａに蓄積された電荷信号を順次選択的に取り出すために、各Ｘ線検出素子ＤＵのＴＦＴ３１を動作させるものである。ゲート駆動回路２２は、Ｘ線検出素子ＤＵの横行ごとに共通して接続されるゲート線ＧＬ１〜ＧＬ１０を順次選択してゲート信号を送る。この選択した行内のＸ線検出素子ＤＵのＴＦＴ３１は、ゲート信号により一斉にスイッチオン状態になり、コンデンサＣａに蓄積された電荷信号がデータ線ＤＬ１〜ＤＬ１０を通りアンプアレイ部２３に出力される。ゲート駆動回路２２からゲート信号が送られて全てのコンデンサＣａに蓄積された電荷信号がアンプアレイ部２３に出力されるまでの期間が読み出し期間である。

次に、アンプアレイ部２３は図２に示すように、Ｘ線検出素子ＤＵの縦列ごとのデータ線ＤＬ１〜ＤＬ１０に対応した数（図２では１０個）の電荷電圧変換アンプ２９を有する。電荷電圧変換アンプ２９は、各Ｘ線検出素子ＤＵから出力された電荷信号を電圧信号に変換する電荷検出増幅回路（ＣＳＡ：Charge Sensitive Amplifier）である。電荷電圧変換アンプ２９は、電荷信号を電圧信号に変換し、サンプルホールド部２４に出力する。

次に、サンプルホールド部２４は、電荷電圧変換アンプ２９の数に対応した数のサンプルホールド回路ＳＨ１〜ＳＨ１０を有する。各サンプルホールド回路は、電荷電圧変換アンプ２９から出力された電圧信号を所定の時間においてサンプリングし、所定の時間が経過した時点での電圧信号を保持（ホールド）し、安定した状態の電圧信号をマルチプレクサ２５に出力する。マルチプレクサ２５の内部には、サンプルホールド回路ＳＨ１〜ＳＨ１０の数に対応した数のスイッチを有する。スイッチのいずれかひとつを順次ＯＮ状態に切り替えて、サンプルホールド回路ＳＨ１〜ＳＨ１０から出力される各電圧信号の一つずつを束ねた時分割信号として、図１に示すＡ／Ｄ変換器５に出力する。

次に、Ａ／Ｄ変換器５は、マルチプレクサ２５からの時分割信号の各電圧信号について、所定のタイミングでサンプリングしてデジタルの時分割信号の各電圧信号に変換し、画像処理部６に出力する。画像処理部６は、入力された複数の透視画像のデータを基に重み付け差分演算による画像間演算によりサブトラクション像を作成する。画像処理部６はマイクロプロセッサまたはＦＰＧＡで構成してもよいし、中央演算処理装置（ＣＰＵ）で構成される主制御部７と同じＣＰＵを利用してもよい。作成されたサブトラクション像は、主制御部７を介して表示部１２で表示されるか、記憶部１３で記憶される。

Ｘ線管制御部８は、入力部１１に入力された撮影条件に応じて、Ｘ線管２への管電圧と照射期間をＸ線管電源１０へ指示する。照射開始時期算出部９は、入力された撮影条件に応じて、各透視画像のＸ線照射開始時期を算出する。算出されたＸ線照射開始時期はＸ線管電源１０に送られる。Ｘ線管電源１０は、Ｘ線管制御部８から指示される管電圧および照射期間を基に、照射開始時期算出部９から指示されるＸ線照射開始時期において、Ｘ線管２へパルス電圧を供給する。これによりＸ線管２からＸ線が照射される。

入力部１１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、入力部１１から、最適と思われる積分期間、管電圧および照射期間を設定入力する。また、撮影者は、被検体の撮影部位の条件なども入力部１１に入力できる。表示部１２は、液晶表示装置やＣＲＴなどで構成される。記憶部１３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。

２．Ｘ線透視撮影
次に、図４および図５を参照して、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。図４は実施例１に係るサブトラクション像の撮影の流れを示すフローチャートであり、図５は実施例１に係るＸ線撮影のタイミングチャートである。

撮影者が入力部１１にＸ線の１枚目と２枚目との管電圧、照射期間Ｔｅおよび積分期間Ｔｎなどの撮影条件を入力する（ステップＳ０１）。入力された撮影条件は、主制御部７を介して、Ｘ線管制御部８および照射開始時期算出部９へ送られる。撮影条件が入力されると、主制御部７が有するクロックを基に、主制御部７は積分期間Ｔｎを周期的にカウントする。

照射開始時期算出部９は、入力された積分期間Ｔｎから入力された照射期間Ｔｅを差し引いた照射待機期間Ｔｐを算出する。これを基に、透視撮影の１枚目の積分期間Ｔｎが時刻ｔ_０に開始した場合における、１枚目のＸ線照射開始の時刻ｔ_１を算出する（ステップＳ０２）。すなわち、１枚目におけるＸ線の照射期間Ｔｅの終了時期と１枚目における積分期間Ｔｎの終了時期とが一致するように、１枚目の積分期間Ｔｎが開始されてから照射待機期間Ｔｐ経過後の１枚目のＸ線照射の開始時期を算出している。このように、照射開始時期算出部９は、透視撮影１枚目におけるＦＰＤ４の積分期間Ｔｎの終了時期を基に１枚目の撮影開始時期を算出する。

また、実施例１において、積分期間Ｔｎと読み出し期間Ｔｒとは交互に周期的に繰り返される。読み出し期間Ｔｒは予め定められた期間であるので、照射開始時期算出部９は、２枚目の積分期間の開始時期から読み出し期間Ｔｒと１枚目の照射期間Ｔｅとをさかのぼって、１枚目の撮影開始時期を算出してもよい。このように、照射開始時期算出部９は、透視撮影２枚目におけるＦＰＤ４の積分期間Ｔｎの開始時期を基に１枚目の撮影開始時期を算出してもよい。

さらに、照射開始時期算出部９は、２枚目の積分期間Ｔｒが開始されると同時に２枚目のＸ線の照射が開始されるように、２枚目のＸ線照射開始の時刻ｔ_３を算出する。これより、１枚目の積分期間Ｔｎおよび１枚目の電荷情報を読み出す読み出し期間Ｔｒ終了後に２枚目の積分期間Ｔｎが開始し、これと同時に２枚目のＸ線の照射期間Ｔｅが開始される。算出された１枚目の照射開始時刻ｔ_１および２枚目の照射開始時刻ｔ_２がＸ線管制御部８へ送られる。

Ｘ線管制御部８は、入力された撮影条件を基に、Ｘ線管電圧の指示をＸ線管電源１０に指示する。この状態で、入力部１１に撮影者から撮影開始の入力がされると、主制御部７を介してＸ線管制御部８に撮影開始の指示が送られる。Ｘ線管制御部８は、撮影開始の指示が入力されると、次にカウントされる積分期間Ｔｎの開始時刻をｔ_０として、時刻ｔ_０から照射待機期間Ｔｐが経過した時刻ｔ_１にＸ線管電源１０にＸ線管２への管電圧の印加を指示し、Ｘ線管２よりＸ線が照射される。時刻ｔ_１から照射期間Ｔｅが経過した時刻ｔ_２に、Ｘ線管制御部８はＸ線管電源１０にＸ線管への電圧の印加中止を指示し、１枚目のＸ線透視画像の撮影が終了する（ステップＳ０３）。

次に、主制御部７からＦＰＤ４へコンデンサＣａに蓄積された電荷信号を読み出す指示が送られ、時刻ｔ_２からｔ_３間の読み出し期間ＴｒにおいてコンデンサＣａから電荷信号が読みだされる。コンデンサＣａから電荷信号が読みだされると、２枚目の積分期間Ｔｎが時刻ｔ_３から開始される。

Ｘ線管制御部８は、２枚目の積分期間Ｔｎの開始と共に、時刻ｔ_３にＸ線管電源１０にＸ線管への１枚目とは異なる管電圧の印加を指示し、Ｘ線管２よりＸ線が照射される。時刻ｔ_３から照射期間Ｔｅが経過した時刻ｔ_４に、Ｘ線管制御部８はＸ線管電源１０にＸ線管２への電圧の印加中止を指示し、２枚目のＸ線透視画像の撮影が終了する（ステップＳ０４）。

次に、２枚目の積分期間が終了する時刻ｔ_５に、主制御部７からＦＰＤ４へコンデンサＣａに蓄積された電荷信号を読み出す指示が送られ、時刻ｔ_５からｔ_６間の読み出し期間ＴｒにおいてコンデンサＣａから電荷信号が読みだされる。

コンデンサＣａから読みだされた電荷信号は電圧信号に変換されて検出信号としてＦＰＤ４からＡ／Ｄ変換器５を介して画像処理部６へ送られる。画像処理部６は、順に入力される１枚目の透視画像の検出信号と、２枚目の透視画像の検出信号とのそれぞれ重み付け差分を算出してサブトラクション像を作成する（ステップＳ０５）。ここで、１枚目の透視画像は、時刻ｔ_１からｔ_２までの間で撮影された平均画像でもある。また、２枚目の透視画像は、時刻ｔ_３からｔ_４までの間で撮影された平均画像でもある。すなわち、１枚目の透視画像および２枚目の透視画像は、それぞれの照射期間Ｔｅの中間時刻において撮影された透視画像ということができる。これより、１枚目と２枚目の透視画像における時間差Ｔｄは以下の（１）式により算出することができる。

Ｔｄ＝〔｛ｔ_３＋（ｔ_４−ｔ_３）／２｝−｛ｔ_１＋（ｔ_２−ｔ_１）／２｝〕…（１）

この時間差Ｔｄは従来よりも短縮されている。すなわち、従来よりも、１枚目と２枚目の撮影間隔を短くすることができるので、１枚目と２枚目の撮影の間に被検体の体動によるサブトラクション像のアーチファクトを低減することができる。作成されたサブトラクション像は主制御部７を介して表示部１２または記憶部１３へ送られる。

このように、実施例１のＸ線撮影装置１によれば、周期的に繰り返される積分期間Ｔｎに対する１枚目の透視画像のＸ線照射期間Ｔｅの開始時刻を積分期間Ｔｎの開始時刻から遅らせることで、２枚の透視画像の撮影間隔を短くすることができる。これより、被検体の体動を原因とする透視画像のズレを低減することができ、アーチファクトを低減したサブトラクション像を作成することができる。

次に、図６〜図８を参照して本発明の実施例２を説明する。図６は実施例２に係るＸ線撮影装置の構成を示すブロック図であり、図７は実施例２に係るＸ線の照射野を示す説明図であり、図８は実施例２におけるフィルタ器の上面図である。実施例２は、フィルタ器１５およびグリッド１９などの撮影補助器具の準備期間に対応して１枚目の照射開始時期を算出する。実施例２における以下に記載した以外のＸ線撮影装置の構造は実施例１と同様である。

実施例２では、各透視像の撮影において管電圧を変更することに加えてフィルタにＸ線を透過させることで、Ｘ線のエネルギーすなわち線質を変更する。実施例２における照射開始時期算出部２１は、このフィルタの切り替え期間に対応して照射開始時期を算出する。フィルタの切り替え期間は、フィルタの移動時間だけでなくＳＩＤ（Source Image Distance）およびＸ線の照射野にも関係する。

Ｘ線管移動機構１６は、Ｘ線管２とＦＰＤ４との距離であるＳＩＤを調節するために、Ｘ線管２をＦＰＤ４に対して鉛直方向に移動させる。Ｘ線管２はアーム（図示省略）に支持されており、アームに沿ってまたはアームも一体となって移動される。撮影者は、入力部１１からＳＩＤを設定することができ、この設定値に対応してＳＩＤが調節される。

コリメータ移動機構１７はコリメータ１４の開口部１４ａの大きさを調節するものである。撮影者はＸ線管２からＸ線の代わりに可視光を被検体に照射して、コリメータ１４の開口部の大きさを入力部１１により設定することができる。設定されたコリメータ１４の開口部１４ａの大きさとＸ線管２からフィルタ器１５およびＦＰＤ４への距離により、フィルタ器１５におけるＸ線の照射野１５ｒおよびＦＰＤ４におけるＸ線の照射野４ａが決定される（図７参照）。設定されたコリメータの開口部１４ａの大きさは入力部１１から主制御部７へ送られる。

フィルタ器１５は、図８に示すように、それぞれ異なる厚みのフィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃとフィルタが装着されていない孔１５ｄを有する。フィルタ１５ａ〜１５ｃとして、たとえば銅を採用するが、これに限らずアルミなどの他の素材を採用してもよい。フィルタ移動機構１８は、中心軸１５ｆを中心にフィルタ器１５を右回転または左回転させることでフィルタ１５ａ〜１５ｃおよび孔１５ｄを透視撮影ごとにＸ線照射位置１５ｅに移動させることができる。フィルタ移動機構１８としてたとえばステッピングモータと歯車機構とを採用してもよい。

Ｘ線管２で発生したＸ線を撮影ごとに異なる厚みのフィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃまたは孔１５ｄを透過することで、撮影ごとに異なるエネルギーのＸ線を被検体Ｍに照射することができる。各フィルタ１５ａ〜１５ｃおよび孔１５ｄ間で切り替える切り替え期間は予め計測されている。

フィルタ器１５の回転が続いている状態であっても、フィルタ器１５上のＸ線の照射野１５ｒが回転中のフィルタ内に収まる場合があるので、フィルタ器１５の回転が完全に終了していない状態であっても、Ｘ線の照射を開始することができる。そこで、主制御部７は、コリメータの開口部１４ａの大きさおよびＸ線管２からフィルタ器１５までの距離Ｒｆからフィルタ器１５におけるＸ線の照射野を算出し、これを基に、フィルタ器１５が回転を始めてからフィルタ器１５上のＸ線の照射野１５ｒが回転中のフィルタ内に収まるまでのフィルタ器１５の回転角度を算出し、さらに、この回転角度とステッピングモータの回転速度からフィルタ器１５が回転を始めてからＸ線の照射野１５ｒが回転中のフィルタ内に収まるまでの期間をフィルタの切り替え期間として算出する。算出されたフィルタの切り替え期間が終了したタイミングで２枚目のＸ線照射を開始することができる。このように、フィルタ器１５の回転が終了していなくてもフィルタ器１５におけるＸ線の照射野に応じて２枚目のＸ線照射を開始することができる。算出されたフィルタの切り替え期間は主制御部７から照射開始時期算出部２１へ送られ、この切り替え期間を基に１枚目および２枚目のＸ線照射の開始時期が算出される。

図９を参照する。図９は、フィルタ器の回転を示す説明図である。図９（ａ）において、フィルタ器１５は回転動作中であり、フィルタ器１５に投影される照射野１５ｒが、設定されたフィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、または孔１５ｄのいずれか１つの領域内に含まれていないので、Ｘ線照射を待機している状態である。

図９（ｂ）において、フィルタ器１５はまだ回転動作中であるが、フィルタ器１５に投影される照射野１５ｒが、設定されたフィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、または孔１５ｄのいずれか１つの領域内に含まれたので、Ｘ線照射を開始する状態である。図９（ｃ）は、フィルタ器１５に投影される照射野１５ｒの中心と設定された各フィルタ１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、または孔１５ｄのいずれか１つの領域の中心とが合致しているので、フィルタ器１５の回転が終了している状態である。

実施例２でいうフィルタの切り替え期間とは、フィルタ器１５が回転し始めてから回転が終わるまでの予め計測されている期間としてもよいし、上述したようにフィルタ器１５が回転し始めてからフィルタ器１５におけるＸ線の照射野１５ｒが設定された各フィルタ内に収容されるまでの期間でもよい。この場合、フィルタ器１５の回転が完全に終わる前にＸ線を照射することができるので、１枚目と２枚目との撮影間隔をより短縮することができる。

グリッド１９は、図１０に示すように収束型のグリッドである。グリッド移動機構２０は、グリッド１９をＸ線照射領域内の作動位置またはＸ線照射領域外の退避位置のいずれかに移動させる。また、グリッド移動機構２０は、Ｘ線照射領域内でグリッド１９を往復移動させることができる。すなわち、グリッド１９とグリッド移動機構２０とでブッキーを構成する。グリッド移動機構２０として、たとえばラックとピニオンを採用してもよい。

図１１を参照する。図１１は照射期間とグリッド速度との関係を示すグラフ図である。グリッド移動機構２０は、透視撮影中に、グリッド箔１９ａの影が検出されないように、グリッド１９を往復移動可能な方向のうちいずれか一方向に移動させる。グリッドが速度０から予め定められた速度まで加速される加速期間Ｔｃが経過した後に、１枚目の透視画像が照射期間Ｔｅで撮影される。この照射期間Ｔｅにおいて、グリッド１９は一定の速度でＸ線照射領域内を移動する。照射期間Ｔｅが経過し１枚目のＸ線照射が終了すると、グリッド１９は減速期間Ｔｄにおいて速度０に減速され、さらに、逆方向に加速される。逆方向への加速期間Ｔｃの経過後に、２枚目のＸ線照射が開始され、２枚目の照射期間Ｔｅにおいて透視画像が撮影される。２枚目の照射期間Ｔｅにおいて、グリッド１９は一定速度で移動し、２枚目の照射期間Ｔｅが終了すると、減速期間Ｔｄにおいて停止するまで減速される。

このように、グリッド１９をＸ線の照射期間中に一方向へ一定速度で移動させるので、１枚目の撮影と２枚目の撮影とではグリッドの移動方向が逆である。１枚目の撮影と２枚目の撮影との間にはグリッド１９の減速期間と加速期間が存在する。このグリッド１９の減速期間と加速期間をＸ線撮影の１枚目と２枚目との撮影間隔とすることができる。照射開始時期算出部２１は、グリッド１９の減速期間および加速期間とからＸ線照射を開始することができる照射開始時期を算出する。

次に、図１２を参照して、実施例２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。図１２は、実施例２に係るＸ線撮影のタイミングチャートである。

撮影者が入力部１１にＸ線撮影１枚目と２枚目の管電圧、照射期間Ｔｅ、積分期間Ｔｎ、フィルタの選択、グリッド使用の有無などの撮影条件を入力する（ステップＳ１１）。入力された撮影条件は、主制御部７を介して、Ｘ線管制御部８および照射開始時期算出部９へ送られる。撮影条件が入力されると、主制御部７が有するクロックを基に、主制御部７は積分期間Ｔｎを周期的にカウントする。主制御部７は、フィルタ変更またはグリッド使用のいずれか一方が設定された場合、それぞれの１枚目と２枚目のＸ線撮影間での準備期間を撮影補助器具の準備期間にして設定する。フィルタ変更とグリッド使用の両方が設定された場合、フィルタ切り替え期間とグリッド準備期間とを比べて、いずれか長い方の期間を撮影補助器具の撮影準備期間として設定する。

照射開始時期算出部２１は、２枚目の透視撮影の積分期間Ｔｎの開始時刻から１枚目の照射期間Ｔｅと撮影補助器具の準備期間Ｔａを差し引いた照射待機期間Ｔｐ’を算出する。これを基に、１枚目の積分期間Ｔｎが時刻ｔ_０に開始した場合における、Ｘ線照射開始の時刻ｔ_１１を算出する（ステップＳ１２）。すなわち、１枚目と２枚目との照射の間の撮影補助器具の撮影準備期間Ｔａの終了時期と２枚目の照射期間Ｔｅとの開始時期とが一致するように、かつ、撮影準備期間Ｔａの開始時期と１枚目の照射期間Ｔｅの終了時期とが一致するように１枚目の照射期間Ｔｅの開始時期を算出している。また、２枚目の積分期間Ｔｎの開始と同時に２枚目のＸ線を照射する照射開始時刻ｔ_１４を算出する。算出された１枚目の照射開始時刻ｔ_１１および２枚目の照射開始時刻ｔ_１４がＸ線管制御部８へ送られる。

Ｘ線管制御部８は、入力された撮影条件を基に、Ｘ線管電圧の指示をＸ線管電源に指示する。この状態で、入力部１１に撮影者から撮影開始の入力がされると、主制御部７を介してＸ線管制御部８に撮影開始の指示が送られる。Ｘ線管制御部８は、撮影開始の指示が入力されると、次にカウントされる積分期間Ｔｎの開始時刻をｔ_０として、時刻ｔ_０から照射待機期間Ｔｐ’が経過した時刻ｔ_１１にＸ線管電源１０にＸ線管への管電圧の印加を指示し、Ｘ線管２よりＸ線が照射される。時刻ｔ_１１から照射期間Ｔｅが経過した時刻ｔ_１２に、Ｘ線管制御部８はＸ線管電源１０にＸ線管への電圧の印加中止を指示し、１枚目のＸ線透視画像の撮影が終了する（ステップＳ１３）。

１枚目の撮影が終了すると、照射期間Ｔｅが経過した時刻ｔ_１２から２枚目の積分期間が始まる時刻ｔ_１４までの器具準備期間Ｔａの間に、フィルタ移動機構１８はフィルタ器１５を回転させて、１枚目に用いたフィルタから２枚目の撮影用に選択されたフィルタへ変更する（ステップＳ１４）。また同様に、１枚目の撮影が終了すると、器具準備期間Ｔａの間に、グリッド移動機構２０はグリッド１９の揺動を減速・停止し、１枚目とは逆方向へ加速させてグリッドの移動方向を転換する（ステップＳ１５）。

フィルタ器１５およびグリッド１９が次の撮影の準備をしている間に、主制御部７からＦＰＤ４へコンデンサＣａに蓄積された電荷を読み出す指示が送られ、時刻ｔ_１３からｔ_１４の読み出し期間Ｔｒ間にコンデンサＣａから電荷が読みだされる。コンデンサＣａから電荷が読みだされると、２枚目の積分期間Ｔｎが時刻ｔ_１４から開始される。

次に、Ｘ線管制御部８は、２枚目の積分期間Ｔｎの開始と共に、時刻ｔ_１４にＸ線管電源１０にＸ線管２への１枚目とは異なる管電圧の印加を指示し、Ｘ線管２よりＸ線が照射される。時刻ｔ_１４から照射期間Ｔｅが経過した時刻ｔ_１５に、Ｘ線管制御部８はＸ線管電源１０にＸ線管２への電圧の印加中止を指示し、２枚目のＸ線透視画像の撮影が終了する（ステップＳ１６）。

次に、２枚目の積分期間が終了する時刻ｔ_１６に、主制御部７からＦＰＤ４へコンデンサＣａに蓄積された電荷を読み出す指示が送られ、時刻ｔ_１６からｔ_１７の読み出し期間Ｔｒ間にコンデンサＣａから電荷が読みだされる。

コンデンサＣａから読みだされた電荷信号は電圧信号に変換されて検出信号としてＦＰＤ４からＡ／Ｄ変換器５を介して画像処理部６へ送られる。画像処理部６は、順に入力される１枚目の透視画像の検出信号と、２枚目の透視画像の検出信号とのそれぞれ重み付け差分を算出してサブトラクション像を作成する（ステップＳ１７）。

ここで、１枚目の透視画像は、時刻ｔ_１１からｔ_１２までの間で撮影された平均画像でもある。また、２枚目の透視画像は、時刻ｔ_１４からｔ_１５までの間で撮影された平均画像でもある。すなわち、１枚目の透視画像および２枚目の透視画像は、それぞれの照射期間Ｔｅの中間時刻において撮影された透視画像ということができる。これより、１枚目と２枚目の透視画像における時間差Ｔｄ’は以下の（２）式により算出することができる。

Ｔｄ’＝〔｛ｔ_１４＋（ｔ_１５−ｔ_１４）／２｝−｛ｔ_１１＋（ｔ_１２−ｔ_１１）／２｝〕…（２）

この時間差Ｔｄ’は従来の撮影補助器を使用する場合よりも短縮されている。すなわち、従来よりも、１枚目と２枚目の撮影間隔を短くすることができるので、１枚目と２枚目の撮影の間に被検体の体動によるサブトラクション像のアーチファクトを低減することができる。作成されたサブトラクション像は主制御部７を介して表示部１２または記憶部１３へ送られる。

このように、実施例２のＸ線撮影装置１’によれば、Ｘ線が透過する各フィルタ１５ａ〜１５ｃおよびグリッド１９などの撮影補助器具の撮影準備期間を１枚目と２枚目との撮影間隔とすることで、２枚の透視像の撮影間隔を短くすることができる。これより、被検体の体動を原因とする透視画像のズレを低減することができ、アーチファクトを低減したサブトラスション像を作成することができる。Ｘ線が透過する撮影補助器具が複数ある場合、１枚目と２枚目との撮影間隔において撮影準備するのに最も長い期間必要とする撮影補助器具の撮影準備期間を２枚の透視像の撮影間隔とすることで、アーチファクトの低減されたサブトラクション像を作成することができる。さらに、フィルタ変更の場合、フィルタが完全に移動終了する前であっても、Ｘ線の照射野に各フィルタが全て含まれた段階で２枚目のＸ線撮影を開始することができるので、２枚の透視像の撮影間隔をさらに短くすることができる。

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２では、フィルタ器１５は回転することで各フィルタ１５ａ〜１５ｃおよび孔１５ｄを変更することができたが、これに限らず、フィルタ器１５が直線形状で各フィルタ１５ａ〜１５ｃおよび孔１５ｄが直線上に配列され、フィルタ器１５が直線移動することで各フィルタ１５ａ〜１５ｃおよび孔１５ｄを変更してもよい。

（２）上述した実施例では、サブトラクション像を作成するのに２枚の透視像を用いて作成しているが、これに限らず３枚以上の複数枚の透視像を用いて作成してもよい。この場合においても、最初に撮影される２枚を上述したように撮影するので、アーチファクトを低減したサブトラクション像を少なくとも最初に撮影された２枚の透視像から作成することができる。

１ … Ｘ線撮影装置
２ … Ｘ線管
４ … Ｘ線平面検出器（ＦＰＤ）
９ … 照射開始時期算出部
１５ … フィルタ器
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ … フィルタ
１５ｄ … 孔
１９ … グリッド
２０ … グリッド移動機構

Claims

複数枚の透視像を撮影して透視撮影１枚目と透視撮影２枚目との差分からサブトラクション像を作成するＸ線撮影装置において、
被検体にＸ線を照射するＸ線照射器と、
積分期間(Ｔｎ)中に被検体を透過したＸ線を検出して前記透視像を取得するＸ線検出器と、
前記透視撮影１枚目における積分期間（Ｔｎ）と前記透視撮影２枚目における積分期間（Ｔｎ）とが同じであり、かつ、前記透視撮影１枚目の照射期間（Ｔｅ）と前記透視撮影２枚目の照射期間（Ｔｅ）とが同じである場合において、
前記透視撮影2枚目におけるX線照射の開始時期を前記透視撮影2枚目における積分期間(Ｔｎ)の開始時期と一致させるとともに、
前記透視撮影１枚目と前記透視撮影２枚目とのX線照射の時間差(Ｔｄ)が、前記透視撮影１枚目における積分期間(Ｔｎ)の開始時期に一致させてX線照射を開始するとともに前記透視撮影２枚目における積分期間(Ｔｎ)の開始時期に一致させてＸ線照射を開始した場合に比べて短くなるように、前記透視撮影１枚目における積分期間（Ｔｎ）の開始時期に対するＸ線照射の開始時期を算出する照射開始時期算出部とを備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記照射開始時期算出部は、
前記１枚目におけるＸ線照射の終了時期と前記１枚目における積分期間の終了時期とが一致するように前記１枚目のＸ線照射の開始時期を算出する
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線が透過する撮影補助器具を備え、
前記照射開始時期算出部は、
１枚目と２枚目との照射の間の前記撮影補助器具の撮影準備期間の終了時期と２枚目の照射の開始時期とが一致するように、かつ、
前記撮影準備期間の開始時期と１枚目の照射終了時期とが一致するように、
１枚目の照射の開始時期を算出する
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項３に記載のＸ線撮影装置において、
前記撮影補助器具が前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の線質を変えるフィルタを複数枚有するフィルタ器である
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項４に記載のＸ線撮影装置において、
前記撮影準備期間が１枚目の透視像と２枚目の透視像とで前記フィルタ器のフィルタを切り替える期間であることを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項５に記載のＸ線撮影装置において、
前記フィルタの切り替え期間が、前記フィルタ器におけるＸ線の照射野に応じて設定されることを特徴とするＸ線撮影装置。
請求項３に記載のＸ線撮影装置において、
前記撮影補助器具が前記Ｘ線照射器から照射されるＸ線の散乱Ｘ線を吸収するブッキーである
ことを特徴とするＸ線撮影装置。