JP6188859B2 - Ｘ線撮像装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線撮像装置及びプログラムに関する。

虚血性心疾患の治療方法としては、近年、低侵襲治療である血管内治療が多く採用されている。血管内治療は、通常はＸ線撮像装置を用いてＸ線透視下において行われる。血管内治療は、治療時間が２乃至３時間に及ぶ治療となることもあり、患者及び治療スタッフへの被曝が問題となっている。従って、被曝の低減の為に、被検体を防護板で保護したり、撮像レートを落としたりという工夫が為されている。しかしながら、それらによる被曝低減効果は十分であるとは言えない。

他方、ＲＯＩ撮像という技術が知られている。ＲＯＩ撮像は、オペレータの指定する部分領域に限定してＸ線撮像を行う技術である。ＲＯＩ撮像を採用することで、通常のＸ線撮像に比べて実際に被検体の被曝線量を確実に低減させることができる。

特開２００３−２６５４４９号公報

しかしながら、Ｘ線撮像装置のオペレータは、通常のＸ線撮像を実行した場合に比べて実際にどれ程の被曝線量が低減されたのかを具体的に知ることができない。

課題は、ＲＯＩ撮像を実行した際に、通常のＸ線撮像を実行した（実行する）場合に比べてどれ程の被曝線量低減が実現したのかをオペレータが認識できるＸ線撮像装置及びプログラムを提供することにある。

本発明の一実施形態に係るＸ線撮像装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部によるＸ線照射範囲を制限するＸ線絞り部と、前記Ｘ線発生部により発生されたＸ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部の受光面に関心領域を設定する設定部と、前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線絞り部とを制御し、前記Ｘ線絞り部により前記関心領域にＸ線照射範囲を制限しない広域撮像と前記関心領域にＸ線照射範囲を制限した部分撮像とを行う撮像制御部と、前記関心領域部分の露光量と所定の閾値との比較に基づいて、前記部分撮像時の自動露光制御により増加したＸ線照射量の増加率を算出する増加率算出部と前記増加率を表示する表示部と、を具備する。

本発明の一実施形態に係るプログラムは、Ｘ線を発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部によるＸ線照射範囲を制限するＸ線絞り部と、前記Ｘ線発生部により発生されたＸ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部の受光面に関心領域を設定する設定部と、前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線絞り部とを制御し、前記Ｘ線絞り部により前記関心領域にＸ線照射範囲を制限しない広域撮像と前記関心領域にＸ線照射範囲を制限した部分撮像とを行う撮像制御部と、を具備するＸ線撮像装置のコンピュータに、前記関心領域部分の露光量と所定の閾値との比較に基づいて、前記部分撮像時の自動露光制御により増加したＸ線照射量の増加率を算出する機能と、前記増加率を表示する機能と、を実現させる。

図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線撮像装置のシステム構成例を示すブロック図である。 図２は、図１のＸ線照射部を含む撮像機構の一構造例を示す外観斜視図である。 図３は、本発明の一実施形態に係るＸ線撮像装置による“被曝低減効果を示す指標”を算出する際の処理の流れの概略を示す図である。 図４は、毎フレーム（毎秒）当たりの被曝線量である被曝線量率の概念を示す図である。 図５Ａは、Ｘ線を照射する操作の開始時点から、当該操作の終了時点までの一つのｒｕｎのＸ線照射操作期間での積算量として被曝線量を捉えた場合の被曝線量の概念を示す図である。 図５Ｂは、一つ以上のｒｕｎから成る一連の手技期間での積算量として被曝線量を捉えた場合の被曝線量の概念を示す図である。 図６は、本発明の一実施形態に係るＸ線撮像装置の低減率計算部による計算の一例を示す図である。 図７は、被曝低減率計算部によって算出された数値に基づいて作成された低減効果グラフの表示領域の一例を示す図である。 図８は、グラフ表示領域に表示する低減効果グラフの一例を示す図である。 図９は、グラフ表示領域に表示する低減効果グラフの一例を示す図である。 図１０は、グラフ表示領域に表示する低減効果グラフの一例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るＸ線撮像装置を説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線撮像装置のシステム構成例を示すブロック図である。図２は、図１のＸ線照射部１を含む撮像機構の一構造例を示す外観斜視図である。

Ｘ線撮像装置は、図１に示すようにシステム構成として、Ｘ線源１−１と面積線量計１−２とＸ線絞り１−３とを含むＸ線照射部１と、高電圧発生部２と、Ｘ線検出部５と、心電波形計測器（ＥＣＧ）６と、自動露光制御部７と、画像記憶部８と、撮像制御部９と、絞り制御部１０と、画像処理部１１と、ＲＯＩ設定操作部１２と、モニタ１３と、被曝低減率計算部２０と、を具備する。

Ｘ線撮像装置は、図２に示すように撮像機構に係る構成として、Ｚ軸方向レール２１１と、Ｘ軸方向レール２１２と、台車２１３と、鉛直軸回転機構２３と、懸垂アーム２４と、Ｃアーム回転機構２５と、Ｃアーム２６と、Ｘ線照射部１と、Ｘ線検出部５と、を具備する。

なお、図２に示すＸ線撮像装置は所謂アンダーチューブタイプのＸ線撮像装置であるが、他のタイプ（例えばオーバーチューブタイプ）のＸ線撮像装置にも本一実施形態を適用することができる。

Ｚ軸方向レール２１１、Ｘ軸方向レール２１２、及び台車２１３はスライド機構を構成している。これらＺ軸方向レール２１１、Ｘ軸方向レール２１２、及び台車２１３から成るスライド機構は、駆動制御部（不図示）による制御で、鉛直軸回転機構２３、懸垂アーム２４、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射部１、及びＸ線検出部５を一体として水平方向にスライドさせる。

Ｚ軸方向レール２１１は、図２に示すＺ軸の方向に延設され、天井に支持されている。Ｘ軸方向レール２１２は、図２に示すＸ軸の方向に延設され、その両端のローラ（不図示）を介してＺ軸方向レール２１１に支持されている。Ｘ軸方向レール２１２は、駆動制御部（不図示）による制御で、Ｚ軸方向レール２１１上をＺ軸方向に移動する。

台車２１３は、ローラ（不図示）を介してＸ軸方向レール２１２によって支持されている。台車２１３は、駆動制御部（不図示）による制御で、Ｘ軸方向レール２１２上をＸ軸方向に移動する。

台車２１３を支持するＸ軸方向レール２１２は、Ｚ軸方向レール２１１上をＺ軸方向に移動可能であり、且つ、台車２１３はＸ軸方向レール２１２上をＸ軸方向に移動可能である。従って、台車２１３は、当該Ｘ線撮像装置が設置されている検査室内を、水平方向（Ｘ軸方向及びＺ軸方向）に移動可能であると言える。

鉛直軸回転機構２３は、台車２１３によって回転可能に支持されている。鉛直軸回転機構２３は、駆動制御部（不図示）による制御で、懸垂アーム２４、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射部１、及びＸ線検出部５を一体として鉛直軸回転方向Ｔ１に回転させる。

懸垂アーム２４は、鉛直軸回転機構２３によって支持されている。

Ｃアーム回転機構２５は、懸垂アーム２４に回転可能に支持されている。Ｃアーム回転機構２５は、駆動制御部（不図示）による制御で、Ｃアーム２６、Ｘ線照射部１、及びＸ線検出部５を一体として、懸垂アーム２４に対する回転方向Ｔ２に回転させる。

Ｃアーム２６は、Ｃアーム回転機構２５によって支持されている。このCアーム２６には、Ｘ線照射部１とＸ線検出部５とが被検体Ｐを中心にして対向配置されている。Ｃアーム２６の背面又は側面にはレール（不図示）が設けられており、Ｃアーム回転機構２５とＣアーム２６とによって挟み込まれた当該レール（不図示）を介して、Ｃアーム２６は、Ｘ線照射部１及びＸ線検出部５を一体として、Ｃアーム２６の円弧方向Ｔ３に円弧状の軌道を描くように移動させる。この移動も、駆動制御部（不図示）の制御による移動である。

Ｘ線照射部１は、Ｃアーム２６の一方端に設けられている。このＸ線照射部１は、駆動制御部（不図示）による制御で前後に移動することが可能なように設けられている。

Ｘ線源１−１は、高電圧発生部２に接続されており、高電圧発生部２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Ｐの所定部位に向かってＸ線を照射する。

高電圧発生部２は、Ｘ線源１−１のフィラメントに電流（フィラメント電流）を供給する。これによりＸ線源１−１からＸ線が発生され、被検体Ｐに対して照射される。高電圧発生部２の管電圧とフィラメント電流とは個別に可変である。

Ｘ線検出部５は、Ｃアーム２６の他方端（Ｘ線照射部１の出射側）に設けられている。Ｘ線検出部５は、駆動制御部（不図示）の制御で、前後に移動が可能なように設けられている。Ｘ線検出部５は、例えば入射Ｘ線を直接的又は間接的に電荷に変換する複数の検出素子（画素）が２次元状に配列されてなる平面検出器（ＦＰＤ：ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）であり、各検出素子によりＸ線を検出して電気信号に変換する。撮像に際しては、Ｘ線源１−１とＸ線検出部５との間に、寝台天板上に載置された状態で被検体Ｐが配置される。

撮像制御部９は、本一実施形態に係るＸ線撮像装置全体を統括的に制御する。撮像制御部９は、Ｘ線撮像の際には高電圧発生部２に第１、第２制御信号を供給する。第１制御信号により高電圧発生部２がＸ線源１−１に印加する管電圧が変化される。第２制御信号により高電圧発生部２がＸ線源１に供給するフィラメント電流が変化される。管電圧及びフィラメント電流の変化は、被検体Ｐへ照射されるＸ線の照射線量を変化させる。

Ｘ線絞り１−３は、Ｘ線源１−１のＸ線放射窓に装備されている。Ｘ線絞り１−３は、Ｘ線源１−１から被検体Ｐへ照射するＸ線の照射範囲（Ｘ線照射範囲）を限定（制限）する。図示はしていないが、Ｘ線絞り１−３は、例えば個別可動式の複数の遮蔽板を備えている。これら複数の遮蔽板の枚数及び移動方式のバリエーションによりＸ線照射範囲は矩形、Ｘ軸に対して傾斜した矩形又は円形に制限される。これら遮蔽板は例えば４枚であり、Ｘ線照射範囲は矩形である。これら遮蔽板は典型的にはＸ線遮蔽性を有する鉛板から成るが、本来的にはＸ線の線質を変更するためのＸ線に対する半透明性を有するウェッジ、例えばモリブデン含有板であっても良い。

絞り制御部１０は、Ｘ線絞り１−３が装備する遮蔽板の移動を制御する。これにより遮蔽板に囲まれた開口の中心位置及び開口の大きさ、例えば開口の対角線長や径を任意に変更することができる。

面積線量計１−２は、Ｘ線源１−１から放射され、Ｘ線絞り１−３を通過したＸ線の線量（被曝線量）を任意の検出周期で検出する線量計である。この面積線量計１−２は、入射したＸ線の線量を電荷に変換する変換素子によって構成され、当該面積線量計１−２におけるＸ線の照射強度、照射面積、及び照射時間に略比例した面積線量（例えば［Ｇｙ・ｃｍ^２］で表される；以降、被曝線量と称する）及び面積線量率（例えば［Ｇｙ・ｃｍ^２／ｓ］で表される；以降、被曝線量率と称する）を示す信号を生成して出力する。

なお、Ｘ線検出部５の受光面の一部分に制限してＸ線を照射する撮像は、部分撮像又はＲＯＩ撮像と称される。ＲＯＩは、Ｒｅｇｉｏｎ Ｏｆ Ｉｎｔｅｒｅｓｔの略称であり、高い関心を寄せて注視する撮像域内の一部領域と定義され得る関心領域である。このときの照射範囲を第２照射範囲と称する。ここで照射範囲とは、典型的にはアイソセンタを通りＸ線中心軸に直交する撮像基準面に対してＸ線束が交わる領域の大きさとして定義される。第２照射範囲での撮像が上述のＲＯＩ撮像であり、第２照射範囲に対応するＸ線絞り１−３の開口を部分開口と称する。

この第２照射範囲よりも広い照射範囲（本例では、Ｘ線絞り１−３による照射範囲の制限が無い状態の照射範囲）を第１照射範囲と称する。すなわち、第１照射範囲は、Ｘ線検出部５の受光面全面に対応する。第１照射範囲での撮像を全面撮像と称し、第１照射範囲に対応する開口を全面開口と称する。

なお、本一実施形態においては、第１照射範囲を、Ｘ線検出部５の受光面全域に対応する領域であるとして説明するが、少なくとも第２照射範囲よりも広い領域であれば、Ｘ線検出部５の受光面全域に対応する領域より狭い領域であっても良い。

なお、第１照射範囲内での第２照射範囲の中心位置及び大きさは絞り制御部１０の制御下で任意に可変である。

ＲＯＩ設定操作部１２は、モニタ１３における全面表示像上で関心領域（以降、ＲＯＩと称する）を設定する為の操作部である。オペレータによるＲＯＩ設定操作部１２の操作で設定されたＲＯＩの範囲情報は、Ｘ線絞り１−３の開口状態を変更させる為の制御信号と共に撮像制御部９に供給される。

ＲＯＩ設定操作部１２によって設定されたＲＯＩに係るＲＯＩ撮像に際しては、撮像制御部９は、ＲＯＩの位置及び大きさに関する情報を、自動露光制御部(ＡＢＣ；Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｃｏｎｔｒｏｌ)７に供給する。

自動露光制御部７は、Ｘ線検出器５の出力からＲＯＩに対応するデータを抽出し、その露光量を表す平均値等を所定の閾値と比較し、その比較結果を撮像制御部９に供給する。ところで、ＲＯＩ撮像においては被検体Ｐに入射するＸ線のうち散乱線が減少する。この為、Ｘ線撮像により取得する画像データの明るさは、全面撮像に比べてＲＯＩ撮像によるものの方が少し暗くなる。従って、自動露光制御部７から前記比較結果を供給された撮像制御部９は、ＲＯＩ撮像においては、管電流、管電圧、及びＸ線のパルス幅のうち少なくとも一つを高くすることでＸ線撮像における放射線量を増加させ、画像データの明るさが全面撮像時のそれと同じ程度になるように制御する。

画像記憶部８は、Ｘ線照射が継続されている期間中にＸ線検出部５により一定周期で繰り返し取得された画像データが記憶される。これら画像データは、画像処理部１１を経由してモニタ１３に実時間表示される。

画像記憶部８は、Ｘ線検出部５で撮像された画像データを記憶する。心電波形計測器（ＥＣＧ）６は、被検体Ｐの心電波形を計測し、心電波形を解析して心拍時相を表すデータを出力する。この心拍時相とは例えばＲ波から次のＲ波までの期間（一心拍期間）の各位置を百分率で正規化した指標である。画像記憶部８に記憶される画像データには個々に撮像時刻に対応する心拍時相データが関連付けられる。画像記憶部８に記憶された画像データは、画像処理部１１を介してモニタ１３に表示される。モニタ１３は、図２に示す撮像機構と共に例えばカテーテル処置室内に設置される。

被曝低減率計算部２０は、Ｘ線源１−１によるＸ線照射範囲がＸ線絞り１−３によって制限されたことによる“被曝低減効果を示す指標”を算出する（詳細は後述する）。

なお、“被曝線量”としては、面積線量計１−２への入射線量、面積線量計１０２によって算出された線量（吸収線量、線量等量）、または、被検体Ｐへの照射線量などを用いることができるが、ここでは説明の便宜上、面積線量計１−２によって算出された線量（面積線量計１−２の出力値）を“被曝線量”として説明する。この被曝線量の具体的な測定方法としては、主として、面積線量計１−２の検出値を用いた実測による方法と、Ｘ線照射に係る各種条件を用いて算出する方法とを挙げることができる（詳細は後述する）。

なお、本一実施形態においては、Ｘ線撮像装置として図２に示すように天井走行式Ｃアームを備える装置を想定しているが、これに限られることはない。すなわち、例えば床走行式Ｃアームを備える装置等であっても、本一実施形態を適用することができる。

図３は、本発明の一実施形態に係るＸ線撮像装置による“被曝低減効果を示す指標”を算出する際の処理の流れの概略を示す図である。

まず、全面撮像が実行される。具体的には、Ｘ線絞り１−３の開口が全面開口の状態に設定され、撮像制御部９は、手技開始以後、適時にオペレータより入力されたトリガに基づいてＸ線源１−１にＸ線発生を開始させ、被検体ＰにＸ線を照射させる為に高電圧発生部２を制御する。

このとき、Ｘ線は第１照射範囲で被検体Ｐに照射される。Ｘ線照射はオペレータによりニュートラルの状態に復帰させられるまで継続される。Ｘ線照射が継続されている期間中にはＸ線検出部５で画像データが一定周期で繰り返し取得される。取得された画像データは画像記憶部８に記憶されるとともに、画像処理部１１を経由してモニタ１３に実時間表示される。上述の全面撮像により取得される画像データは、例えば図３に示す全面画像データ５１−１であり、この全面撮像におけるＸ線照射範囲の面積を“基準面積”として設定し、被曝線量を“基準被曝線量”として設定する。

その後、オペレータの操作によりＸ線発生が停止されると、撮像制御部９は、Ｘ線の発生を停止させＸ線照射を停止させるために高電圧発生部２を制御し、全面撮像が停止される。

ここで、オペレータは、被曝低減処理を行う。すなわち、オペレータは、ＲＯＩ設定操作部１２を用いてモニタ１３に表示されている全面表示像上でＲＯＩを設定する。撮像制御部９は、Ｘ線絞り１−３の開口状態を、ＲＯＩ設定操作部１２から供給されたＲＯＩの範囲情報及び制御信号に基づいて変更するように、絞り制御部１０を制御する。

この制御により絞り制御部１０は、Ｘ線絞り１−３の開口状態を、全面開口状態から設定されたＲＯＩに対応する部分開口状態に変更させる。換言すれば、絞り制御部１０の制御で、Ｘ線照射範囲が第１照射範囲から第２照射範囲に変更される。

上述の開口状態の変更が完了すると、撮像制御部９は、Ｘ線発生を開始させ被検体にＸ線を照射開始させる為に、高電圧発生部２を制御してＸ線照射を開始させる。そして、撮像制御部９は、Ｘ線照射開始と同期して、Ｘ線検出部５による画像データ（ＲＯＩ撮像による部分画像データ）の取得を開始させる。取得した部分画像データは、画像記憶部８に記憶されると共に画像処理部１１を経由してモニタ１３において動画として実時間表示される。

以下、図４、図５Ａ及び図５Ｂを参照して、本一実施形態における“被曝線量”の種々の捉え方を説明する。図４は、フレーム当たり（フレーム毎）の被曝線量である被曝線量率の概念を示す図である。図５Ａは、Ｘ線を照射する操作の開始時点から、当該操作の終了時点までの一つのｒｕｎのＸ線照射操作期間での積算量として被曝線量を捉えた場合の被曝線量の概念を示す図である。図５Ｂは、一つ以上のｒｕｎから成る一連の手技期間での積算量として被曝線量を捉えた場合の被曝線量の概念を示す図である。

本一実施形態における被曝線量の捉え方は、大きく分けて次の二種類に分類することができる。

一つの捉え方では、毎フレーム（毎秒）当たりで被曝線量を捉える（被曝線量率）。すなわち、図４に示すように１フレーム当たり（例えば１[ｓｅｃ]当たり）で被曝線量を捉える。この場合、被曝線量率の単位は例えば“Ｇｙ／ｓ”または“Ｇｙ・ｃｍ^２／ｓ”となる。

別の捉え方では、図５Ａ及び図５Ｂに示すように所定期間における積算量として被曝線量を捉える。

図５Ａに示す例では、Ｘ線を照射する操作の開始時点から、当該操作の終了時点までの一連のＸ線照射操作期間（１カットまたは１ｒｕｎと称されている期間；図５Ａにおいて符号ｃで示す期間）での積算量として被曝線量を捉えている。ここで、Ｘ線を照射する操作とは、例えばＸ線照射スイッチ（不図示）の押圧であり、当該操作の終了とは例えばＸ線照射スイッチ（不図示）から手を離すことである。また、１ｒｕｎは、通常３秒〜３０秒程度である。

図５Ｂに示す例では、一つ以上のｒｕｎから成る一連の手技期間Ｃでの積算量として被曝線量を捉えている。換言すれば、本例では手術全体を鑑みて被曝線量を捉えており、手術の時間（短くても１５分、長ければ３時間以上）の間の任意の区間（通常は最初から現時点まで）に撮像した全ｒｕｎにおける合計積算量として被曝線量を捉えている。

上述した図５Ａに示す例及び図５Ｂに示す例の場合、被曝線量の単位は例えば“Ｇｙ”または“Ｇｙ・ｃｍ^２”となる。

なお、各ｒｕｎで取得した画像は各ｒｕｎ毎に一塊の単位で動画として１ファイルとして保存される。医師はｒｕｎとｒｕｎとの合間に手を休めたり、ＲＯＩを設定したり等の操作を行うことができる。

詳細には、図３に示すように、この実時間表示される部分画像データ５３は、画像処理部１１によって、直前の全面撮像期間に取得され画像記憶部８に記憶されている全面画像データ５１−２に位置整合して合成される(例えばｓｕｐｅｒｉｍｐｏｓｅ)。

つまり、ＲＯＩに対応する範囲の画像（部分画像データ５３）は画像処理部１１によってトリミングされ、直前の全面撮像期間に取得され記憶されている全面画像データ５１−２に重ねて表示される。

なお、部分画像に合成される全面画像は、再生動画であっても良いし、動画を構成する複数の静止画の中の特定の１フレームの静止画、例えば直前の全面撮像期間における最終フレームの静止画であっても良い。

以下、本一実施形態に係るＸ線撮像装置の被曝低減率計算部２０による計算例を説明する。前記被曝低減率計算部２０は、撮像制御部９から供給される情報に基づいて、下記の “被曝低減効果を示す指標”を算出する。

なお、下記の“被曝低減効果を示す指標”の全ての指標、又はユーザの目的に応じて予め設定された所定の指標が、画像処理部１１によって全面画像データに合成され、モニタ１３に表示される。

《指標１》
“Ｘ線絞り１−３によって制限される前のＸ線照射範囲（第１照射範囲）の面積Ｓ１”に対する“制限された後のＸ線照射範囲（第２照射範囲）の面積”の比であるＳ２／Ｓ１（以降、面積比と略称する）
《指標２》
ＲＯＩ撮像時の自動露光制御によって増加したＸ線照射量の増加率である照射量増加率Ｒ（ＡＢＣ７による前記比較結果に基づいて算出）
《指標３》
“面積比Ｓ２／Ｓ１”と“照射量増加率Ｒ”との積
《指標４》
“Ｘ線絞り１−３によって制限される前の被曝線量率（全面撮像時における被曝線量率）Ｇ１”に対する“制限された後の被曝線量率（ＲＯＩ撮像時における被曝線量率）Ｇ２”の比である線量率比Ｇ２／Ｇ１（Ｇ１、Ｇ２、Ｇ２／Ｇ１の値は、面積線量計１−２による検出値に基づいて算出する）
《指標５》
“所定時間（実際にＸ線撮像を行った全ｒｕｎの合計時間）だけ全面撮像を行ったと仮定した場合の当該所定時間における被曝線量の積算値（推測値）Σ１”と“前記所定時間に亘ってＲＯＩ撮像、ＲＯＩ撮像と全面撮像とを交互に利用した撮像、または、Ｘ線絞り１−３の開口状態を変化させながらのＲＯＩ撮像を実際に行った際の被曝線量の積算値（実測値）Σ２”との比である積算値比Σ２／Σ１（Σ１、Σ２、Σ２／Σ１の値は、面積線量計１−２による検出値、及び実際の撮像時間に基づいて算出する；Σ１の値は、例えば全面撮像による被曝線量の線量率と所定時間との積として算出される推測値であり、Σ２の値は面積線量計１−２による実測値である）
ここで、全面撮像を時刻Ｔ１〜時刻Ｔ２まで行い、且つ、ＲＯＩ撮像を時刻Ｔ２〜時刻Ｔ３まで行ったとした場合を例にして詳細に説明する。

まず、実際にはＲＯＩ撮像を行った時間に全面撮像を行ったと仮定した場合での当該時間における被曝線量の積算値（推定値）は、

と表される。

そして、全面撮像のみを使用したと仮定して推定した被曝線量の積算値は、

と表される。

さらに、面積線量計１−２の検出値である被曝線量の積算値（実測値）は、

と表される。

ここで、被曝線量の積算値の低減率（積算値比Σ２／Σ１）は、面積線量計１−２の検出値に基づく積算値／（ＲＯＩ撮像を使用しない（全ｒｕｎにおいて全面撮像を行った）と仮定した場合の被曝線量の積算値）として算出され、

と表される。

上述の計算式から分かるように、時系列的に過去のＸ線撮像であって全面撮像のときの被曝線量率Ｇ１を、被曝低減効果を示す指標を算出する上での基準値とする。また、時系列的に過去の全面撮像での線量率と所定時間との積として算出される被曝線量の積算値Σ１も、被曝低減効果を示す指標を算出する上での基準値となる。

基準値の更新については、オペレータが全面撮像を実行する毎に値を更新することが好ましい。また、観察角度を変更する毎にも基準値を更新することが好ましい。このように基準値の更新を頻繁に行うほど、被曝低減を示す指標の信頼性が高くなる。

なお、《１》乃至《５》に示す各値は実測値に基づいて算出する値であるが、推測値のみを用いて予測を行ってもよい。そのような予測の一例については後述する。

以下、図６を参照して被曝低減率計算部２０による計算の一例を説明する。図６は、本一実施形態に係るＸ線撮像装置の低減率計算部２０による計算の一例を示す図である。図６に示す例では、各値は下記のようになる。

面積比Ｓ２／Ｓ１＝２５／１００＝１／４
照射量増加率Ｒ＝１８０／１００＝９／５
低減率Ｘ＝１／４×９／５＝０．４５
但し、図６に示す例においては、低減率Ｘを、上述の《指標３》すなわち“面積比Ｓ２／Ｓ１”と“照射量増加率Ｒ”との積として算出している。

ここで、低減率Ｘ＝０．４５を百分率で表示すると４５％となる。つまり、ＲＯＩ撮像時の被曝線量は、全面撮像時における被曝線量の４５％まで低減されていることを示している。

Ｇ１，Ｇ２，Σ１，Σ２の各値については、面積線量計１−２による検出値（面積線量計１−２の出力信号）により求められる。また、低減率Ｘの値については、通常、被曝低減率計算部２０が面積線量計１−２の出力信号（検出値）に基づいて、Ｇ２／Ｇ１またはΣ２／Σ１を算出した値を使用する。

上述したように、面積線量計１−２の検出値を用いずとも、Ｘ線撮像に係る各種条件に基づいて低減率Ｘを求めることは可能であるが、面積線量計１−２の検出値を用いることで次のような利点がある。すなわち、ＲＯＩ撮像に伴って自動露光制御が実行された場合や被検体に係る条件が変化した場合等であっても、面積線量計１−２の検出値を用いることで正確な値を求めることができる利点がある。

上述の例のようにして算出された５種の数値は、モニタ１３において画像データに重畳して又は当該画像データの近傍等に表示される。これら５種の数値の表示態様としては、例えば画像データ上の縁部位近傍に重畳して表示する態様や、モニタ１３以外の表示部材を別途設けて当該表示部材に表示する態様等を挙げることができる。このように表示することで、オペレータは、被曝低減処理による被曝低減の効果を確認しつつ作業を行うことができる。

なお、前記５種の数値の表示態様としては、数値自体を表示する代わりに、数値を所定のアイコンや図形等に変換して表示してもよい。すなわち、例えば携帯電話機等において利用されている“電池の残量を表示する為に用いられているアイコン”、“電波感度を表示する為に用いられているアイコン”、及び“所定の計器を模したアイコン”等を用いて前記数値を図形的に表現してユーザに提示してもよい。

ところで、より効果的に被曝低減の効果をオペレータに提示する為には、被曝低減率計算部２０が、被曝低減効果を示す低減効果グラフを作成し、該低減効果グラフを画像データに重畳させて表示させてもよい。

以下、図７乃至図１０を参照して、低減効果グラフ及びその表示態様について説明する。図７は、上述した被曝低減率計算部２０によって算出された数値に基づいて作成された低減効果グラフを、画像データに重畳してモニタ１３に表示させる領域（以降、グラフ表示領域と称する）の一例を示す図である。図８乃至図１０は、それぞれグラフ表示領域に表示する低減効果グラフの一例を示す図である。なお、各低減効果グラフは、面積線量計１−２の出力値及びＸ線絞り１−３の開口状態等に基づいて、被曝低減率計算部２０によって生成される。

モニタ１３において画像データに重畳して低減効果グラフを表示させる際に、グラフ表示領域５５として最も適している部位の一つは、図７に示すように全体画像データ５１における周縁部位（同図に示す例では右上端部）である。

《リアルタイム表示》
グラフ表示領域５５に表示させる低減効果グラフの第１の例は、図８に示す“低減比のリアルタイム表示グラフ”である。本表示例では、低減率Ｘを百分率で表した値の時間変化を示すグラフをリアルタイム表示（所定周期で更新表示）する。例えば、面積線量計１−２によって新たに信号が生成されて出力される毎に、低減率Ｘの表示が最新のものに更新される。図８において太実線で示されているのは全面撮像時の被曝線量（一定値）であり、細実線で示されているのは全面撮像時の被曝線量に対するＲＯＩ撮像時の被曝線量の比率（低減率Ｘを百分率で表した値）である。本例では、低減率ＸはＧ２／Ｇ１として求めればよい。

なお、上述したリアルタイム表示の更新周期は、面積線量計１−２による検出周期に同期させてもよいし、異なる周期としてもよい。

《積算値表示》
グラフ表示領域５５に表示させる低減効果グラフの第２の例は、図９に示す“被曝線量の積算値グラフ”である。本表示例では、所定期間のＸ線撮像（全面撮像及びＲＯＩ撮像）による被検体Ｐの被曝線量として面積線量計１−２から出力された値を積算した積算値の時間変化を示すグラフ（第２のグラフ７３）と、これと同時間だけ全面撮像を行ったと仮定した場合の被曝線量の積算値を示すグラフ（第１のグラフ７１）と、を表示する。

図９において太実線で示されているのは全面撮像時の被曝線量の積算値であり、細実線で示されているのはＲＯＩ撮像時の被曝線量の積算値であり、破線で示されているのはＲＯＩ撮像が行われていた時間帯を全面撮像が行われていたと仮定した場合の被曝線量の積算値（被曝低減率計算部２０による推測値）である。

つまり、第１のグラフ７１は現時点までの全時間帯を全面撮像で行ったと仮定した場合の被曝線量の積算値の時間変化を示すグラフであり、第２のグラフ７３は現時点までに行われた全面撮像及びＲＯＩ撮像による実際の被曝線量の積算値の時間変化を示すグラフである。

本表示例では、全面撮像とＲＯＩ撮像とを切り替えながら手術を行う場合を想定しており、各撮像期間の終了（Ｘ線照射の終了）時に、当該撮像期間の終点までのグラフを表示することとなる。

《積算値見込み表示（予測表示）》
グラフ表示領域５５に表示させる低減効果グラフの第３の例は、図１０に示す“積算値見込みのグラフ”である。本表示例では、想定される手技完了までの時間における被曝見込み量を表示したり、被検体Ｐが被曝線量の上限値に達するまでの時間を各条件（Ｘ線絞り１−３の開口状態）毎に算出し、各々の条件毎にＸ線撮像可能な時間を示すグラフを生成して表示する。

ここで、図１０において太実線で示しているのは全面撮像を行った時間の被曝線量の積算値である。細実線で示されているのはＲＯＩ撮像時の被曝線量の積算値である。太破線で示されているのは実際にはＲＯＩ撮像が行われた時間帯に全面撮像が行われたと仮定した場合の被曝線量の積算値（被曝低減率計算部２０による推測値）である。細破線で示されているのは現時点以降にＲＯＩ撮像が行われると仮定した場合の被曝線量の積算値（被曝低減率計算部２０による推測値）である。

つまり、第２のグラフ７３（太実線＋細実線）は、現時点までに行われた全面撮像とＲＯＩ撮像とによる実際の被曝線量の積算値の時間変化を示すグラフである。第３のグラフ７７（太破線）は、現時点以降に全面撮像が行われると仮定した場合の、被曝線量の積算値の時間変化を示すグラフである。第４のグラフ７９（細破線）は、現時点以降にＲＯＩ撮像が行われると仮定した場合の被曝線量の積算値の時間変化を示すグラフである。

本積算値見込みの低減効果グラフは、例えば下記のように求められる。すなわち、被検体Ｐの被曝線量の上限値をＤｍａＸ[Ｇｙ・ｃｍ^２]とし、現時点での被検体Ｐの被曝線量積算値をＤｎｏｗ[Ｇｙ・ｃｍ^２]とし、ＲＯＩ撮像による被曝の線量率をＤ２[Ｇｙ・ｃｍ^２／ｓｅｃ]とし、全面撮像による被曝の線量率をＤ１[Ｇｙ・ｃｍ^２／ｓｅｃ]とすると、
ＲＯＩ撮像によるＸ線撮像可能時間ｔ２＝（ＤｍａＸ−Ｄｎｏｗ）／Ｄ２
全面撮像によるＸ線撮像可能時間ｔ１＝（ＤｍａＸ−Ｄｎｏｗ）／Ｄ１
として求められる。

なお、ＲＯＩ撮像による被曝の線量率をＤ２[Ｇｙｃｍ^２／ｓｅｃ]は、Ｘ線絞り１−３の開口状態の設定に基づいて定まる値である。

なお、予測表示のグラフについては、Ｘ線絞り１−３によるＸ線照射範囲の制限面積（絞り量）の設定に応じて複数本の第３のグラフ７９を描くことができる。従って、Ｘ線絞り１−３による絞り量を複数設定し（例えば、現時点での絞り量、及び、Ｘ線照射範囲を全面撮像時の１／４に絞った場合の絞り量等）、それら設定に対応する複数本の第３のグラフ７９を描いてもよい。

上述のように現時点以降の積算値の時間変化を予測するグラフを作成して表示することで、オペレータは、各条件でのＸ線撮像可能時間を容易に認識できるようになる。

以上説明したように、本一実施形態によれば、ＲＯＩ撮像を実行した際に、通常のＸ線撮像を実行した（実行する）場合に比べてどれ程の被曝線量低減が実現したのかをオペレータが認識できるＸ線撮像装置及びプログラムを提供することにある。

なお、例えば低減率Ｘ等の各種値の算出において、線量として面積線量計１−２の出力値（実測値）を用いる代わりに、所望の推測値を用いて事前にシミュレーションを行う態様で本一実施形態を実施してもよい。

また、被曝線量低減方法として、上述したＸ線絞り１−３を用いたＸ線照射範囲の制限（ＲＯＩ撮像）に加えて、他の被曝線量低減方法を併用しても勿論よい。例えば、管電流、管電圧、パルス幅、ＳＩＤ（Ｘ線源と検出器との距離）、ＰＩＤ（患者と検出器との距離）、線質フィルタ、コリメーター、ＦＯＶ等の各種条件を変更することによる被曝線量低減措置を、上述のＲＯＩ撮像と併用してもよい。

ところで、上述した本一実施形態に係るＸ線撮像装置による一連の処理は、プログラム化することで、或いはプログラム化した後当該プログラムを記憶媒体に読み込むことによって、当該Ｘ線撮像装置とは独立したソフトウェア製品単体としての販売、配布も容易になり、また本一実施形態に係る技術を他のハードウェア上で利用することも可能となる。

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、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、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。

Ｐ…被検体、 １−１…Ｘ線源、 １−２…面積線量計、 １−３…Ｘ線絞り、 １…Ｘ線照射部、 ２…高電圧発生部、 ５…Ｘ線検出部、 ６…心電波形計測器、 ７…自動露光制御部、 ８…画像記憶部、 ９…撮像制御部、 １０…絞り制御部、 １１…画像処理部、 １２…ＲＯＩ設定操作部、 １３…モニタ、 ２０…被曝低減率計算部、 ３１…Ｃ形アーム、 ３２…天井懸下アーム、 ３３…スライダ、 ５１，５１−１，５１−２…全面画像データ、 ５３…部分画像データ、 ５５…グラフ表示領域。

Claims (11)

1. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
   前記Ｘ線発生部によるＸ線照射範囲を制限するＸ線絞り部と、
   前記Ｘ線発生部により発生されたＸ線を検出するＸ線検出部と、
   前記Ｘ線検出部の受光面に関心領域を設定する設定部と、
   前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線絞り部とを制御し、前記Ｘ線絞り部により前記関心領域にＸ線照射範囲を制限しない広域撮像と前記関心領域にＸ線照射範囲を制限した部分撮像とを行う撮像制御部と、
   前記関心領域の露光量と所定の閾値との比較に基づいて、前記部分撮像の時の自動露光制御により増加したＸ線照射量の増加率を算出する増加率算出部と、
   前記増加率を表示する表示部と、
   を具備するＸ線撮像装置。
2. 前記Ｘ線絞り部を通過したＸ線の線量を検出する線量検出部と、
   前記広域撮像で前記線量検出部により検出された値と、前記広域撮像の後の前記部分撮像で前記線量検出部により検出された値とに基づいて、被検体の被曝線量の低減率を算出する低減率算出部を更に備え、
   前記表示部は、前記増加率と前記低減率とを表示する、
   請求項１記載のＸ線撮像装置。
3. 前記表示部は、前記低減率のグラフを表示する、請求項２記載のＸ線撮像装置。
4. 前記表示部は、前記グラフとして、広域撮像予測積算値グラフと部分撮像予測積算値グラフとの少なくとも一方を表示し、前記広域撮像予測積算値グラフは、現時点以降に前記広域撮像が行われると仮定した場合の被曝線量の積算値の時間変化を示し、前記部分撮像予測積算値グラフは、現時点以降に前記部分撮像が行われると仮定した場合の被曝線量の積算値の時間変化を示す、請求項３記載のＸ線撮像装置。
5. 前記低減率算出部は、前記広域撮像で前記線量検出部により検出された被曝線量率を基準値Ｇ１とし、前記広域撮像の後の前記部分撮像で前記線量検出部により検出された被曝線量率を現在値Ｇ２としたときのＧ２／Ｇ１の値を、前記低減率として算出する、請求項２記載のＸ線撮像装置。
6. 前記低減率算出部は、所定時間のＸ線撮像において前記線量検出部によって検出された被曝線量の積算値を実測積算値Σ２とし、前記所定時間のＸ線撮像を実行する前に前記広域撮像で前記線量検出部によって検出された線量率と前記所定時間との積を基準積算値Σ１としたときのΣ２／Σ１の値を、前記低減率として算出する、請求項２記載のＸ線撮像装置。
7. 前記表示部は、前記増加率を前記Ｘ線検出部からのＸ線画像データと共に表示する、請求項１記載のＸ線撮像装置。
8. 前記表示部は、前記広域撮像予測積算値グラフと前記部分撮像予測積算値グラフとの両方を一画面に表示する、請求項４記載のＸ線撮像装置。
9. 前記表示部は、前記広域撮像予測積算値グラフと前記部分撮像予測積算値グラフとの少なくとも一方に加え、現時点までの前記被検体の被曝線量の積算値の時間変化を示す実測積算値グラフを一画面に表示する、請求項４記載のＸ線撮像装置。
10. 前記被検体について許容される被曝線量の積算値の上限値を記憶する記憶部と、
    現時点以降に、前記Ｘ線絞り部によって所定の面積に制限された前記Ｘ線照射範囲に対応する被曝線量率でＸ線撮像を行ったと仮定した場合に、前記被検体の被曝線量の積算値が現時点での値から前記上限値に達するまでに要する時間を算出する時間算出部と、を更に備え、
    前記表示部は、前記上限値を示すグラフと、前記上限値に達するまでに要する時間と、を表示する、
    請求項９記載のＸ線撮像装置。
11. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部によるＸ線照射範囲を制限するＸ線絞り部と、前記Ｘ線発生部により発生されたＸ線を検出するＸ線検出部と、前記Ｘ線検出部の受光面に関心領域を設定する設定部と、前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線絞り部とを制御し、前記Ｘ線絞り部により前記関心領域にＸ線照射範囲を制限しない広域撮像と前記関心領域にＸ線照射範囲を制限した部分撮像とを行う撮像制御部と、を具備するＸ線撮像装置のコンピュータに、
    前記関心領域の露光量と所定の閾値との比較に基づいて、前記部分撮像の時の自動露光制御により増加したＸ線照射量の増加率を算出する機能と、
    前記増加率を表示する機能と、
    を実現させるプログラム。