JP6073572B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置に関する。

近年、Ｘ線管から発生するＸ線を被検体に照射して被検体を診断するＸ線診断装置が普及しており、このようなＸ線診断装置では、Ｘ線から発生するＸ線の線量を多くした高線量モードと、発生するＸ線の線量を少なくした低線量モードとに切替え可能にしたものが知られている（下記特許文献１参照）。

特開２００８−３６２７８号公報

Ｘ線の線量モードの切替えは、切替スイッチを切替操作することにより行われている。このため、診断を高線量モードで開始した場合には切替スイッチを切替操作しない限り高線量モードでの診断が継続され、診断を低線量モードで開始した場合には切替スイッチを切替操作しない限り低線量モードでの診断が継続される。

ここで、高線量モードによる診断では高画質な診断画像が得られるが被検体の被ばく量が多くなり、低線量モードによる診断では被検体の被ばく量が低くなるが得られる診断画像の画質が低くなる。このように、被ばく量と診断画像の画質とは、トレードオフの関係にある。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、その目的は、被検体にＸ線を照射して診断する場合に、被検体の総被ばく量を抑えつつ得られる診断画像の画質を高くすることができるＸ線診断装置を提供することである。

実施形態のＸ線診断装置は、被検体が載置される天板と、天板上の被検体に対して照射するＸ線を発生するＸ線管と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、Ｘ線検出器に接続されて検出したＸ線に基づいた被検体の診断画像を生成する画像生成部と、天板より上の或る高さの平面に複数に仕切った区画を設定する区画設定部と、天板位置情報、撮像系位置情報、及び、絞り部開度情報を基に、設定された区画のうち、Ｘ線管から発生したＸ線が照射される照射野内に位置する区画を特定する区画特定部と、特定された区画に対して照射されたＸ線の線量を計算する線量計算部と、特定された区画それぞれに対して照射されたＸ線の線量を積算した積算線量を求める線量積算部と、個々の区画の積算線量が閾値に達したか否かを監視する積算線量監視部と、積算線量が閾値に達した区画に対して照射されるＸ線の線量を低減させる被ばく低減設定部と、を備える。

第１の実施形態のＸ線診断装置の構成を示すブロック図である。 天板上の或る高さの平面に設定された複数の区画を示す模式図である。 区画特定部と線量計算部と線量積算部と積算線量監視部と被ばく低減設定部との関係を示すブロック図である。 各区画とＸ線の照射野との関係を示す模式図であり、（ａ）はＸ線の照射野内に位置する全ての区画において積算線量が閾値に達していない場合を示し、（ｂ）はＸ線の照射野内に位置する一つの区画の積算線量が閾値に達した場合を示している。 診断中における或る区画の積算線量と、Ｘ線管から発生するＸ線の線量モードと、その区画から生成される診断画像の画質とを示すグラフであり、（ａ）はその区画の積算線量が閾値に達しない場合を示し、（ｂ）はその区画の積算線量が閾値に達した場合を示している。 Ｘ線の照射野内に位置する各区画の積算線量に応じてＸ線の線量モードを切替える制御を説明するフローチャートである。 第２の実施形態において、診断中における或る区画の積算線量と、Ｘ線管から発生するＸ線の線量モードと、その区画から生成される診断画像の画質とを示すグラフである。 Ｘ線の照射野内に位置する各区画の積算線量に応じてＸ線の線量モードを二段階に切替える制御を説明するフローチャートである。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態を図１ないし図６に基づいて説明する。本実施形態に係るＸ線診断装置１は、図１に示すように、寝台（図示せず）に設けられて被検体Ｐが載置される天板２と、被検体Ｐに対してＸ線を照射するＸ線照射部３と、このＸ線照射部３に対してＸ線照射に必要な高電圧を供給する高電圧供給部４と、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出部５と、天板２やその他の可動部材を可動させる可動機構部６と、Ｘ線検出部５で検出されたＸ線の検出データに基づいた被検体Ｐの診断画像を生成する画像生成部７と、画像生成部７に接続されて生成した診断画像を表示する画像表示部８とを備えている。

さらに、Ｘ線診断装置１は、被検体Ｐの情報やこのＸ線診断装置１を駆動させるための各種情報を入力する入力操作部９と、入力操作部９から入力された情報に基づいてＸ線診断装置１の各部を制御するとともに後述する各区画Ａ、Ａ１（図２、図４参照）に対して照射されるＸ線の線量を制御するシステム制御部１０と、システム制御部１０に接続されて各区画Ａ、Ａ１に対して照射されたＸ線の積算線量を表示する積算線量表示部１１とを備えている。

Ｘ線照射部３は、天板２上の被検体Ｐに対して照射するＸ線を発生するＸ線管１２と、Ｘ線が照射される範囲である後述する照射野Ｂ（図４参照）を調整する絞り部を有するＸ線絞り器１３と、Ｘ線管１２から発生したＸ線のうちの軟Ｘ線を除去する線質フィルタ１４と、Ｘ線を吸収する補償フィルタ１５とを備えている。Ｘ線管１２は、Ｘ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）から電子が放出され、放出された電子が高電圧により加速されてタングステン陽極に衝突することによりＸ線を発生する。Ｘ線絞り器１３は、Ｘ線管１２と天板２に載置された被検体Ｐとの間に配置され、絞り部の絞りを調整することによりＸ線が照射される照射野Ｂの範囲を可変するように構成されている。線質フィルタ１４と補償フィルタ１５とは、可動機構部６内の後述するフィルタ可動機構によりＸ線の照射方向と交差する方向に移動可能に設けられている。これらの線質フィルタ１４と補償フィルタ１５との移動は、一体に行ってもよく、又は、別個に行ってもよい。

高電圧供給部４は、高電圧を発生する高電圧発生器１６と、システム制御部１０からの制御信号に従い、Ｘ線管１２に印加する管電流、管電圧、Ｘ線のパルスレート等のＸ線照射条件の制御を行う高電圧制御回路１７とを備えている。

Ｘ線検出部５は、Ｘ線管１２から発生して被検体Ｐを透過したＸ線が入射されるとともに入射されたＸ線をアナログ信号として検出するＸ線検出器１８と、Ｘ線検出器１８で検
出されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換器１９と、天板２とＸ線検出器１８との間に配置されて被検体Ｐを通過したＸ線の散乱光成分がＸ線検出器１８に入射されることを阻止するグリッド２０とを備えている。グリッド２０は、直交する向きに配置された二枚一組で構成され、一方のグリッド２０は、可動機構部６内の後述するグリッド可動機構により移動可能に設けられている。

可動機構部６は、天板２を上下方向と長手方向（載置した被検体Ｐの体軸方向）とに移動させる天板可動機構２１と、Ｘ線照射部３とＸ線検出部５とを水平方向や上下方向及び天板２に対する傾き角度を変える方向に移動させる撮像系可動機構２２と、線質フィルタ１４と補償フィルタ１５とをＸ線の照射方向と交差する方向に移動させるフィルタ可動機構２３と、Ｘ線絞り器１３の絞り部を可動させる絞り可動機構２４と、一枚のグリッド２０を移動させるグリッド可動機構２５と、これらの各可動機構２１〜２５を制御する可動機構制御回路２６を備えている。グリッド可動機構２５により移動されるグリッド２０は、天板２とＸ線検出器１８との間に配置されて被検体Ｐを透過したＸ線の散乱光成分がＸ線検出器１８に入射されることを阻止する阻止位置と、その配置位置から退避して被検体Ｐを透過したＸ線の散乱光成分がＸ線検出器１８に入射されることを許容する退避位置とに移動可能とされている。

画像生成部７は、Ｘ線検出器１８で検出された後にＡＤ変換器１９でデジタル信号に変換されたＸ線の検出データに基づいて被検体Ｐの診断画像を生成する部分であり、Ｘ線が入射されたＸ線検出器１８の各画素の画素値を演算する画素値演算部２７と、生成する診断画像の画質を補正する画質補正部２８とを備えている。画素値演算部２７では、Ｘ線を検出したＸ線検出器１８の各画素の画素値が演算され、その演算結果を利用して診断画像が生成される。画質補正部２８は、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量が低下した場合において、診断画像のコントラストを明確にするように構成されている。

システム制御部１０は、上述した画像生成部７と、Ｘ線管１２と、高電圧制御回路１７と、Ｘ線検出器１８と、可動機構制御回路２６とを制御するシステム制御回路２９と、これらの各部７、１２、１７、１８、２６から送信された情報と入力操作部９から入力された情報と各種プログラムとを記憶する記憶部３０を備えている。

さらに、システム制御部１０は、入力操作部９から入力された情報に基づいて天板２上の或る高さの平面に複数に仕切った区画Ａ（図２参照）を設定する区画設定部３１と、設定された各区画ＡのうちＸ線管１２から発生したＸ線の照射野Ｂ内に位置する区画Ａ、Ａ１（図４参照）を特定する区画特定部３２と、照射野Ｂ内に位置する各区画Ａ、Ａ１に対して照射されたＸ線の線量を計算する線量計算部３３と、各区画Ａ、Ａ１に対して照射されたＸ線の線量を積算して各区画Ａ、Ａ１ごとの積算線量を求める線量積算部３４と、各区画Ａ、Ａ１の積算線量が閾値に達したか否かを監視する積算線量監視部３５と、或る区画Ａ１の積算線量が閾値に達した場合にその区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させる被ばく低減設定部３６を備えている。

ここで、積算線量が閾値に達した区画Ａ１（後述する図４（ｂ）参照）に対して照射されるＸ線の線量を低減させる場合には、被ばく低減設定部３６により設定された以下に説明する処理の一つ又は二つ以上が組み合わせて行われる。

積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させる処理の一つは、Ｘ線管１２に印加する管電圧を上げることである。この処理は、システム制御回路２９によって高電圧制御回路１７を制御することにより行われる。Ｘ線管１２に印加する管電圧が上がることにより、Ｘ線管１２から発生するＸ線のエネルギーが大きくなり、発生したＸ線のエネルギーが大きくなることによってそのＸ線が被検体Ｐに照射された場合
に被検体Ｐに吸収されずに透過してＸ線検出器１８に到達するＸ線の線量が増える。つまり、Ｘ線管１２に印加する管電圧を上げた場合には、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量を低減させても、Ｘ線検出器１８で検出されるＸ線の線量が維持される。ここで、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量の制御は、Ｘ線検出器１８で検出されるＸ線の線量（又は、Ｘ線検出器１８で検出される画素値）が一定となるように行われている。したがって、Ｘ線管１２の管電圧を上げることにより、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量を低減させることができ、積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させることができる。

積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させる処理の他の一つは、Ｘ線管１２に印加する管電圧のパルスレートを下げることである。この処理は、システム制御回路２９によって高電圧制御回路１７を制御することにより行われる。Ｘ線管１２に印加する管電圧のパルスレートが下がることにより、単位時間当たりのＸ線管１２からのＸ線の発生回数が少なくなる。したがって、Ｘ線管１２に印加する管電圧のパルスレートを下げることにより、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量を低減させることができ、積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させることができる。

積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させる処理の他の一つは、Ｘ線検出器１８のゲインを上げることである。この処理は、システム制御回路２９によってＸ線検出器１８を制御することにより行われる。Ｘ線検出器１８のゲインが上がることにより、Ｘ線検出器１８に入力されるＸ線の線量が少なくなっても、Ｘ線検出器１８で検出される画素値が維持される。したがって、Ｘ線検出器１８のゲインを上げることにより、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量を低減させることができ、積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させることができる。

積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させる処理の他の一つは、Ｘ線検出器１８のビニング(画素加算)の加算画素数を大きくすることである。この処理は、システム制御回路２９によってＸ線検出器１８を制御することにより行われる。Ｘ線検出器１８のビニングの加算画素数が大きくなることにより、Ｘ線検出器１８に入力されるＸ線の線量が少なくなっても、Ｘ線検出器１８で検出される画素値が維持される。したがって、Ｘ線検出器１８のビニングを大きくすることにより、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量を低減させることができ、積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させることができる。

積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させる処理の他の一つは、Ｘ線管１２とＸ線検出器１８との天板２に対する傾き角度を変えることである。この処理は、システム制御回路２９によって撮像系可動機構２２を制御することにより行われる。そして、Ｘ線管１２とＸ線検出器１８との天板２に対する傾き角度を変えることにより、Ｘ線管１２から発生したＸ線が、積算線量が閾値に達した区画Ａ１に照射させることを避けるようにすることができる。したがって、Ｘ線管１２とＸ線検出器１８との天板２に対する傾き角度を変えることにより、積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させることができる。

積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させる処理の他の一つは、Ｘ線管１２からのＸ線の照射方向を天板２の下側からに変更することである。この処理は、Ｘ線管１２とＸ線検出器１８とがＣ型アームに取付けられている場合に適用可能であり、システム制御回路２９によって撮像系可動機構２２を制御することにより行われる。天板２の下側からＸ線を照射することにより、Ｘ線管１２から区画Ａ１までの距離が大きくなり、積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減
させることができる。

積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させる処理の他の一つは、Ｘ線絞り器１３の絞りを小さくし、積算線量が閾値に達した区画Ａ１がＸ線の照射野Ｂから外れるようにすることである。この処理は、システム制御回路２９によって絞り可動機構２４を制御することにより行われる。Ｘ線絞り器１３の絞りを小さくして積算線量が閾値に達した区画Ａ１がＸ線の照射野Ｂから外れるようにすることにより、積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させることができる。

積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させる処理の他の一つは、Ｘ線管１２と天板２上の被検体Ｐとの間に線質フィルタ１４を入れ、線質フィルタ１４により積算線量が閾値に達した区画Ａ１を覆うことである。この処理は、システム制御回路２９によってフィルタ可動機構２３を制御することにより行われる。積算線量が閾値に達した区画Ａ１が線質フィルタ１４で覆われることにより、この線質フィルタ１４により軟Ｘ線が除去され、積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させることができる。

積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させる処理の他の一つは、Ｘ線管１２と天板２上の被検体Ｐとの間に補償フィルタ１５を入れ、補償フィルタ１５により積算線量が閾値に達した区画Ａ１を覆うことである。この処理は、システム制御回路２９によってフィルタ可動機構２３を制御することにより行われる。積算線量が閾値に達した区画Ａ１が補償フィルタ１５で覆われることにより、積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させることができる。

積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させる処理の他の一つは、天板２とＸ線検出器１８との間に直交する向きに配置されて被検体Ｐを透過したＸ線の散乱光成分がＸ線検出器１８に入射されることを阻止する阻止位置に位置している二枚のグリッド２０のうちの一枚を、被検体Ｐを透過したＸ線の散乱光成分がＸ線検出器１８に入射されることを許容する退避位置に移動させることである。この処理は、システム制御回路２９によってグリッド可動機構２５を制御することにより行われる。一枚のグリッド２０が退避位置に移動することにより、Ｘ線検出器１８に入射されるＸ線の散乱光が増えるとともにＸ線管１２から発生するＸ線の線量を低減させることができ、積算線量が閾値に達した区画Ａ１に対して照射されるＸ線の線量を低減させることができる。なお、この処理において、一枚のグリッド２０のみではなく二枚のグリッド２０を退避位置に移動させるようにしてもよい。

図２は、天板２上の或る高さの平面に設定された矩形状の複数の区画Ａを示す模式図である。これらの区画Ａの設定は、天板２から平面までの高さ寸法“Ｈ”と各区画Ａの縦横の寸法との情報が入力操作部９から入力され、入力された情報に基づいてシステム制御部１０の区画設定部３１により行われる。

図３は、システム制御部１０が備えている、区画特定部３２と、線量計算部３３と、線量積算部３４と、積算線量監視部３５と、被ばく低減設定部３６との関係を示すブロック図である。

区画特定部３２は、Ｘ線が照射される区画Ａを特定する部分であり、天板可動機構２１からの天板位置情報と、撮像系可動機構２２からの撮像系位置情報と、絞り可動機構２４からの絞り部開度情報とが入力されるように構成されている。区画特定部３２は、これらの情報に基づいてＸ線の照射野Ｂ内に位置する区画Ａを特定する。

線量計算部３３は、高電圧制御回路１７からのＸ線照射情報と、天板可動機構２１からの天板位置情報と、撮像系可動機構２２からの撮像系位置情報と、フィルタ可動機構２３からの線質フィルタ位置情報と補償フィルタ位置情報とが入力されるように構成されている。線量計算部３３は、入力された情報に基づいて各区画Ａに対して照射されたＸ線の線量を計算する。この線量計算部３３での線量の計算は、周知の表面線量簡易換算法（Ｎｏｎ Ｄｏｓｉｍｅｔｅｒ Ｄｏｓｉｍｅｔｒｙ：ＮＤＤ法）等を用いて行われる。区画特定部３２での区画Ａの特定と線量計算部３３での線量の計算とは、単位時間（例えば、１秒）ごとに行われる。

線量積算部３４には、区画特定部３２と線量計算部３３とが接続されている。線量積算部３４は、区画特定部３２で特定された各区画Ａごとに、線量計算部３３で計算された線量を積算する。

積算線量監視部３５には、線量積算部３４が接続されている。積算線量監視部３５は、各区画Ａの積算線量が閾値に達したか否かを監視する。

被ばく低減設定部３６には、積算線量監視部３５が接続されている。被ばく低減設定部３６は、Ｘ線の照射野Ｂ内に位置する或る区画Ａ１の積算線量が閾値に達した場合に“オン状態”に切替えられ、Ｘ線の照射野Ｂ内に位置する全ての区画Ａの積算線量が閾値に達していない場合には“オフ状態”に切替えられるように構成されている。被ばく低減設定部３６が“オン状態”に切替えられた場合には、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量モードが低線量モードになってＸ線管１２から発生するＸ線の線量が少なくなり、照射野Ｂ内に位置して積算線量が閾値に達した区画Ａ１及び照射野Ｂ内に位置する他の区画Ａに対して照射されるＸ線の線量が低減される。また、積算線量が閾値に達した区画Ａ１が、天板２又はＸ線照射部３の移動に伴ってＸ線の照射野Ｂから外れた場合には、被ばく低減設定部３６が“オフ状態”に切替えられ、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量モードが標準線量モードになってＸ線管１２から発生するＸ線の線量が元の状態に戻って多くなる。

図４は、各区画Ａ、Ａ１とＸ線の照射野Ｂとの関係を示す模式図である。図４（ａ）は、Ｘ線の照射野Ｂ内に位置する複数の区画Ａの全てにおいて積算線量が閾値に達していない場合を示している。図４（ｂ）は、Ｘ線の照射野Ｂ内に位置する複数の区画Ａ、Ａ１のうちの一つの区画Ａ１の積算線量が閾値に達した場合を示している。

図４（ａ）に示すように、照射野Ｂ内に位置する複数の区画Ａの全てにおいて積算線量が閾値に達していない場合には、被ばく低減設定部３６が“オフ状態”に切替えられた状態に維持され、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量モードが標準線量モードに維持される。

一方、図４（ｂ）に示すように、照射野Ｂ内に位置する複数の区画Ａ、Ａ１内に積算線量が閾値に達した区画Ａ１が存在する場合には、被ばく低減設定部３６が“オン状態”に切替えられ、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量モードが低線量モードになるとともに、照射野Ｂ内に位置する区画Ａ、Ａ１に対して照射されるＸ線の線量が低減される。

図５は、診断中における或る区画Ａ、Ａ１の積算線量と、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量モードと、その区画Ａ、Ａ１から生成される診断画像の画質とを示すグラフであり、（ａ）は診断中に区画Ａの積算線量が閾値に達しない場合を示し、（ｂ）は診断中に区画Ａ１の積算線量が閾値に達した場合を示している。

図５（ａ）に示すように、診断中に区画Ａの積算線量が閾値に達しない場合には、被ばく低減設定部３６が“オフ状態”に切替えられた状態に維持されるとともにＸ線管１２か
ら発生するＸ線の線量モードが標準線量モードに維持され、生成される診断画像の画質が標準画質に維持される。

図５（ｂ）に示すように、診断開始から“Ｔ”時間経過後に区画Ａ１に対する積算線量が閾値に達した場合には、その時点で被ばく低減設定部３６が“オン状態”に切替えられてＸ線管１２から発生するＸ線の線量モードが低線量モードに切替えられ、この切替え以降には照射野Ｂ内に位置する区画Ａ、Ａ１に対して照射されるＸ線の線量が低減される。なお、照射されるＸ線の線量が低減されることに伴い、生成される診断画像の画質が低画質になる。

図５のグラフに示されている積算線量の上限値とは、診断において照射されたＸ線の積算線量の許容値を意味している。区画Ａ１に対する積算線量がこの上限値に達した場合には、例えば、積算線量が上限値に達した旨の警告が発せられ、さらに、事前の設定により、Ｘ線の照射を停止することによる診断の停止も選択できる。

図６は、被検体Ｐの診断中における線量モードの切替え（被ばく低減設定部３６の切替え）について説明するフローチャートである。診断が開始されると、照射野内に位置してＸ線が照射される区画が区画特定部３２により特定され（ステップＳ１）、照射野内に位置する各区画に照射されたＸ線の線量が線量計算部３３により計算され（ステップＳ２）、計算された線量が各区画ごとに線量積算部３４により積算され（ステップＳ３）、いずれかの区画において積算線量が閾値に達したか否かが積算線量監視部３５により監視される（ステップＳ４）。

いずれの区画においても積算線量が閾値に達しない場合には（ステップＳ４のＮＯ）、ステップＳ１に戻る。ここで、診断の開始時には、被ばく低減設定部３６が“オフ状態”に切替えられており、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量モードは標準線量モードになっている。

一方、いずれかの区画において積算線量が閾値に達した場合には（ステップＳ４のＹＥＳ）、被ばく低減設定部３６が“オン状態”に切替えられてＸ線管１２から発生するＸ線の線量モードが低線量モードに切替えられる（ステップＳ５）。

線量モードが低線量モードに切替えられた後は、上述したステップＳ１〜Ｓ３と同様に、照射野内に位置してＸ線が照射される区画が区画特定部３２により特定され（ステップＳ６）、照射野内に位置する各区画に照射されたＸ線の線量が線量計算部３３により計算され（ステップＳ７）、計算された線量が各区画ごとに線量積算部３４により積算される（（ステップＳ８）。

ステップＳ５〜Ｓ８の処理が行われた後、いずれかの区画において積算線量が上限値に達したか否かが積算線量監視部３５により監視され（ステップＳ９）、さらに、積算線量が閾値に達した区画がＸ線の照射野から外れたか否かが区画特定部３２により判断される（ステップＳ１０）。

いずれかの区画において積算線量が上限値に達した場合には（ステップＳ９のＹＥＳ）、積算線量が上限値に達した旨の警告が行われ（ステップＳ１１）、事前設定された場合はＸ線を照射することによる診断が停止される（ステップＳ１２）。事前設定されない場合は、警告（ステップＳ１１）の後、ステップＳ１０に続く。

一方、積算線量が閾値に達した区画が照射野から外れた場合には（ステップＳ１０のＹＥＳ）、被ばく低減設定部３６が“オフ状態”に切替えられてＸ線管１２から発生するＸ
線の線量モードが標準線量モードに切替えられ（ステップＳ１３）、標準線量モードでの診断が継続される。

本実施の形態によれば、被検体ＰにＸ線を照射して診断を開始する場合、線量モードを標準線量モードにして被検体Ｐに照射されるＸ線の線量を多くすることにより、画質の高い標準画質の診断画像を得ることができる。また、診断中にＸ線の積算線量が閾値より高い区画が発生した場合には、その区画に照射するＸ線の線量を自動的に下げることができ、その区画に対する積算線量の上昇を抑えることができ、被検体Ｐに対するＸ線の被ばく量を抑えることができる。一方、Ｘ線の積算線量が閾値に達している区画がＸ線の照射野から外れた場合には、被ばく低減設定部３６を“オフ状態”に切替えて線量モードを標準線量モードに戻すことができ、再び画質の高い標準画質の診断画像を得ることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態を図７及び図８に基づいて説明する。なお、第１の実施形態で説明した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付け、重複する説明は省略する。

第２の実施形態の基本的構成は、第１の実施形態と同じである。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる部分は、第２の実施形態では積算線量の閾値が第１閾値と第２閾値（第１閾値＜第２閾値）との２つ設定され、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量モードが、標準線量モードと、第１低線量モードと、第２低線量モードとに切替可能に設定されている点である。照射野内に位置する或る区画の積算線量が第１閾値に達した場合には、線量モードが第１低線量モードに切替えられ、照射野内に位置する或る区画の積算線量が第２閾値に達した場合には、線量モードが第２低線量モードに切替えられる。

被ばく低減設定部３６は、積算線量監視部３５が監視している積算線量に応じて、“オフ状態”と、“第１オン状態”と、“第２オン状態”とに切替え可能に設けられている。被ばく低減設定部３６が“オフ状態”に切替えられた場合にはＸ線管１２から発生するＸ線の線量モードが標準線量モードに切替えられ、被ばく低減設定部３６が“第１オン状態”に切替えられた場合にはＸ線管１２から発生するＸ線の線量モードが第１低線量モードに切替えられ、被ばく低減設定部３６が“第２オン状態”に切替えられた場合にはＸ線管１２から発生するＸ線の線量モードが第２低線量モードに切替えられる。

図７は、診断中における或る区画に対する積算線量と、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量モードと、その区画から生成される診断画像の画質とを示すグラフである。

このグラフは、診断開始から時間“Ｔ１”経過した時点で、或る区画の積算線量が第１閾値に達し、診断開始から時間“Ｔ２”経過した時点で、或る区画の積算線量が第２閾値に達した場合を示している。

診断開始から時間“Ｔ１”経過した時点で、或る区画の積算線量が第１閾値に達すると、被ばく低減設定部３６が“オフ状態”から“第１オン状態”に切替えられ、線量モードが標準線量モードから第１低線量モードに切替えられる。これにより、積算線量が第１閾値に達した区画に対して照射されるＸ線の線量が低減されるとともに、生成される診断画像の画質が、標準画質より低い第１低画質になる。

診断開始から時間“Ｔ２”経過した時点で、或る区画の積算線量が第２閾値に達すると、被ばく低減設定部３６が“第１オン状態”から“第２オン状態”に切替えられ、線量モードが第１低線量モードから第２低線量モードに切替えられる。これにより、積算線量が第２閾値に達した区画に対して照射されるＸ線の線量がさらに低減されるとともに、生成される診断画像の画質が、第１低画質より低い第２低画質になる。

図８は、被検体Ｐの診断中における線量モードの切替え（被ばく低減設定部３６の切替え）について説明するフローチャートである。診断が開始されると、Ｘ線が照射される照射野内に位置する区画が区画特定部３２により特定され（ステップＳ２１）、照射野内に位置する各区画に対して照射されたＸ線の線量が線量計算部３３により計算され（ステップＳ２２）、計算された線量が各区画ごとに線量積算部３４により積算され（ステップＳ２３）、いずれかの区画において積算線量が第１閾値に達したか否かが積算線量監視部３５により監視される（ステップＳ２４）。

いずれの区画においても積算線量が第１閾値に達しない場合には（ステップＳ２４のＮＯ）、ステップＳ２１に戻る。ここで、診断の開始時には、被ばく低減設定部３６が“オフ状態”に切替えられており、Ｘ線管１２から発生するＸ線の線量モードは標準線量モードになっている。

一方、いずれかの区画において積算線量が第１閾値に達した場合には（ステップＳ２４のＹＥＳ）、被ばく低減設定部３６が“第１オン状態”に切替えられてＸ線管１２から発生するＸ線の線量モードが第１低線量モードに切替えられる（ステップＳ２５）。

線量モードが第１低線量モードに切替えられた後は、上述したステップＳ２１〜Ｓ２３と同様に、区画特定部３２によるＸ線が照射される区画の特定（ステップＳ２６）と、線量計算部３３による各区画に照射されたＸ線の線量計算（ステップＳ２７）と、線量積算部３４による各区画ごとの線量積算（ステップＳ２８）とが行われる。

ステップＳ２５〜Ｓ２８の処理が行われた後、積算線量が第１閾値に達した区画がＸ線の照射野から外れたか否かが区画特定部３２により判断され（ステップＳ２９）、さらに、いずれかの区画において積算線量が第２閾値に達したか否かが積算線量監視部３５により監視される（ステップＳ３０）。

積算線量が第１閾値に達した区画が照射野から外れた場合には（ステップＳ２９のＹＥＳ）、被ばく低減設定部３６が“オフ状態”に切替えられてＸ線管１２から発生するＸ線の線量モードが標準線量モードに切替えられる（ステップＳ３１）。

また、いずれかの区画において積算線量が第２閾値に達した場合には（ステップＳ３０のＹＥＳ）、被ばく低減設定部３６が“第２オン状態”に切替えられてＸ線管１２から発生するＸ線の線量モードが第２低線量モードに切替えられる（ステップＳ３２）。

線量モードが第２低線量モードに切替えられた後は、上述したステップＳ２１〜Ｓ２３（又は、ステップＳ２６〜Ｓ２８）と同様に、区画特定部３２によるＸ線が照射される区画の特定（ステップＳ３３）と、線量計算部３３による各区画に照射されたＸ線の線量計算（ステップＳ３４）と、線量積算部３４による各区画ごとの線量積算（ステップＳ３５）とが行われる。

ステップＳ３２〜Ｓ３５の処理が行われた後、いずれかの区画において積算線量が上限値に達したか否かが積算線量監視部３５により監視され（ステップＳ３６）、さらに、積算線量が第２閾値に達した区画がＸ線の照射野から外れたか否かが区画特定部３２により判断される（ステップＳ３７）。

いずれかの区画において積算線量が上限値に達した場合には（ステップＳ３６のＹＥＳ）、積算線量が上限値に達した旨の警告が行われ（ステップＳ３８）、事前設定された場合はＸ線を照射することによる診断が停止される（ステップＳ３９）。事前設定されない
場合は、警告（ステップＳ３８）の後、ステップＳ３７に続く。

また、積算線量が第２閾値に達した区画が照射野から外れた場合には（ステップＳ３７のＹＥＳ）、被ばく低減設定部３６が“オフ状態”に切替えられてＸ線管１２から発生するＸ線の線量モードが標準線量モードに切替えられ（ステップＳ４０）、標準線量モードでの診断が継続される。

本実施の形態によれば、被検体ＰにＸ線を照射して診断を開始する場合、線量モードを標準線量モードにして被検体Ｐに照射されるＸ線の線量を多くすることにより、画質の高い標準画質の診断画像を得ることができる。また、診断中にＸ線の積算線量が第１閾値より高い区画が発生した場合には、Ｘ線管から発生するＸ線を第１低線量モードに下げることによりその区画に対する積算線量の上昇を抑えることができ、被検体Ｐに対するＸ線の被ばく量を抑えることができる。さらに、診断中にＸ線の積算線量が第２閾値より高い区画が発生した場合には、Ｘ線管から発生するＸ線を第２低線量モードに下げることによりその区画に対する積算線量の上昇をさらに抑えることができ、被検体Ｐに対するＸ線の被ばく量を抑えることができる。一方、Ｘ線の積算線量が第２閾値に達している区画がＸ線の照射野から外れた場合には、被ばく低減設定部３６を“オフ状態”に切替えて線量モードを標準線量モードに戻すことができ、再び画質の高い標準画質の診断画像を得ることができる。

なお、本実施の形態では、或る区画の積算線量の閾値を２つ（第１閾値と第２閾値）設定し、その閾値に応じてＸ線管１２から発生するＸ線の線量モードを２段階に変化させる場合を例に挙げて説明したが、閾値を３つ以上設定し、その閾値に応じてＸ線管１２から発生するＸ線の線量モードを３段階以上に変化させるようにしてもよく、その場合には、診断中における被検体Ｐに対するＸ線の被ばく量の上昇をより一層抑えることができる。

以上説明したように、本実施形態のＸ線診断装置１によれば、被検体Ｐが載置される天板２上の或る高さの平面を複数に仕切った区画を設定し、その区画に対して照射されるＸ線の積算線量を監視しながら被検体Ｐに対するＸ線照射を行うことにより、各区画に対するＸ線の積算線量が閾値に達する前はＸ線の照射量を多くして得られ診断画像の画質を高くすることができ、或る区画に対するＸ線の積算線量が閾値に達した場合には、その区画に対して照射されるＸ線を低減させることにより被検体Ｐに対する被ばく量を抑えることができる。これにより、被検体Ｐの総被ばく量を抑えつつ、画質の高い診断画像を得ることができる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変更は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２ 天板
７ 画像生成部
１２ Ｘ線管
１３ Ｘ線絞り器
１４ 線質フィルタ
１５ 補償フィルタ
１８ Ｘ線検出器
２０ グリッド
２８ 画質補正部
３１ 区画設定部
３２ 区画特定部
３３ 線量計算部
３４ 線量積算部
３５ 積算線量監視部
３６ 被ばく低減設定部
Ｐ 被検体

Claims (4)

1. 被検体が載置される天板と、
   前記天板上の前記被検体に対して照射するＸ線を発生するＸ線管と、
   前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
   前記Ｘ線検出器に接続されて検出したＸ線に基づいた前記被検体の診断画像を生成する画像生成部と、
   前記天板より上の或る高さの平面に複数に仕切った区画を設定する区画設定部と、
   天板位置情報、撮像系位置情報、及び、絞り部開度情報を基に、設定された前記区画のうち、前記Ｘ線管から発生したＸ線が照射される照射野内に位置する区画を特定する区画特定部と、
   特定された前記区画に対して照射されたＸ線の線量を計算する線量計算部と、
   特定された前記区画それぞれに対して照射されたＸ線の線量を積算した積算線量を求める線量積算部と、
   個々の前記区画の前記積算線量が閾値に達したか否かを監視する積算線量監視部と、
   前記積算線量が閾値に達した前記区画に対して照射されるＸ線の線量を低減させる被ばく低減設定部と、
   を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
2. 前記被ばく低減設定部は、前記Ｘ線管に印加する管電圧を上げることと、前記Ｘ線管に印加する管電圧のパルスレートを下げることと、前記Ｘ線検出器のゲインを上げることと、前記Ｘ線検出器のビニングの加算画素数を大きくすることと、前記Ｘ線管と前記Ｘ線検出器との前記天板に対する傾き角度を変えることと、前記Ｘ線管からのＸ線の照射方向を前記天板の下側からに変更することと、前記Ｘ線管と前記被検体との間に設けられたＸ線絞り器の絞りを小さくすることと、前記Ｘ線管と前記被検体との間に線質フィルタを入れることと、前記Ｘ線管と前記被検体との間に補償フィルタを入れることと、前記天板と前記Ｘ線検出器との間に配置されている二枚のグリッドの少なくとも一枚を配置位置から退避させることとの少なくとも一つ又は二つ以上を組み合わせて行うことを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
3. 前記閾値は２つ以上設定されており、前記積算線量が達した前記閾値が高くなるにつれて前記Ｘ線管から照射されるＸ線の線量が少なくなるように設定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線診断装置。
4. 前記被ばく低減設定部により前記Ｘ線管から発生するＸ線の線量が低下した場合、前記画像生成部により生成される診断画像のコントラストを明確にする画質補正部を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。

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