JP6976699B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置に関する。
従来、Ｘ線診断装置を使用した検査では、狭い関心領域を高解像度で観察する場合がある。このようなことから、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイを採用した大視野部を持つ第１の検出器と、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を使用した第１の検出器より小視野で且つピクセルピッチが細かい第２の検出器とを併せ持つ検出器を備えたＸ線診断装置が知られている。
このようなＸ線診断装置では、用途に応じて第１の検出器と第２の検出器とを切替えて使用し、第１の検出器により出力されたＸ線信号から生成した第１の画像と、第２の検出器により出力されたＸ線信号から生成した第２の画像の何れか一方を表示する技術がある。
米国特許出願公開第２０１５／０００３５８４号明細書
本発明が解決しようとする課題は、アーチファクトを低減することができる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、Ｘ線検出器と、制御部とを備える。Ｘ線検出器はＸ線管から照射されたＸ線を光に変換するシンチレータと、前記シンチレータを共有し、前記シンチレータによって変換された光を検出して電気信号を出力する第１の光検出器及び第２の光検出器とを有する。制御部は、前記第１の光検出器により出力された電気信号から生成された第１の画像を、前記第２の光検出器により出力された電気信号から生成された第２の画像の情報を用いて補正する。
図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係るＸ線検出器の構成例を示すブロック図である。 図３は、従来技術に係るＸ線診断装置によるＸ線画像の収集処理動作を説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係るＸ線画像収集装置の構成例を示すブロック図である。 図５は、第１の実施形態に係るＸ線画像収集装置による処理手順を示すフローチャートである。 図６は、第２の実施形態を説明するための図である。 図７は、第２の実施形態に係るＸ線画像収集装置の構成例を示すブロック図である。 図８は、第２の実施形態に係るＸ線画像収集装置による処理手順を示すフローチャートである。
以下、図面を参照して、実施形態に係るＸ線診断装置を説明する。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の構成例を示すブロック図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、カテーテル寝台１０１と、保持装置１０２と、Ｘ線高電圧発生装置１０７と、保持装置制御装置１０８と、モニタ１０９と、Ｘ線画像収集装置１１０と、Ｘ線検出器（Flat Panel Detector）制御装置１２０と、入力インターフェース１３０とを備える。
カテーテル寝台１０１は、垂直方向及び水平方向に移動可能であり、被検体Ｐが載置される。保持装置１０２は、Ｚ軸を中心に矢印Ｒ方向に回転可能であり、Ｘ線源１０３及びＸ線検出器１０６を対向して保持する。
Ｘ線源１０３は、Ｘ線を照射するＸ線管球１０３ａと、被検体Ｐに対する被曝線量の低減と画像データの画質向上を目的として用いられる絞り及び線質調整フィルター１０３ｂ（コリメータとも言う）とを有する。
Ｘ線検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detectorとも言う）１０６は、Ｘ線源１０３から照射され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。図２を用いて、第１の実施形態に係るＸ線検出器１０６について説明する。図２は、第１の実施形態に係るＸ線検出器１０６の構成例を示すブロック図である。
例えば、Ｘ線検出器１０６は、図２に示すように、第１の光検出器１０６ａと、第２の光検出器１０６ｂと、シンチレータ１０６ｃとを有する。第１の光検出器１０６ａとシンチレータ１０６ｃとにより第１の検出器１０６ｄ（第１のＦＰＤとも言う）が構成され、第２の光検出器１０６ｂとシンチレータ１０６ｃとにより第２の検出器１０６ｅ（第２のＦＰＤとも言う）が構成される。
シンチレータ１０６ｃは、Ｘ線源１０３から照射されたＸ線を光に変換する。第１の光検出器１０６ａは、例えば、アモルファスシリコンにより形成されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイを採用した２次元のイメージセンサを備え、シンチレータ１０６ｃによって変換された光を検出して電気信号を出力する。第２の光検出器１０６ｂは、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）トランジスタを採用した２次元のイメージセンサを備え、シンチレータ１０６ｃによって変換された光を検出して電気信号を出力する。なお、第１の光検出器１０６ａや第２の光検出器１０６ｂによって出力される電気信号のことをＸ線信号とも言う。
このように、シンチレータ１０６ｃは、第１の光検出器１０６ａと第２の光検出器１０６ｂとで共有される。言い換えると、Ｘ線検出器１０６は、Ｘ線源１０３から照射されたＸ線を光に変換するシンチレータ１０６ｃと、シンチレータ１０６ｃを共有し、シンチレータ１０６ｃによって変換された光を検出して電気信号を出力する第１の光検出器１０６ａ及び第２の光検出器１０６ｂとを有する。そして、第１の光検出器１０６ａ及び第２の光検出器１０６ｂは、シンチレータ１０６ｃで変換された光を同時に検出した電気信号をそれぞれ出力する。
また、図２に示すように、第１の光検出器１０６ａ及び第２の光検出器１０６ｂは、画素の構成単位となる素子部を複数有する。この素子部のそれぞれは、Ｘ線入射によって得られた蛍光像を電気信号に変換してフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）に蓄積する。図２の例では、第１の光検出器１０６ａが８つの素子部を有し、第２の光検出器１０６ｂが８つの素子部を有する場合を図示している。
ここで、第２の光検出器１０６ｂの各素子部の画素ピッチは、第１の光検出器１０６ａの各素子部の画素ピッチよりも細かい。図２に示す例では、第１の光検出器１０６ａの各素子部の画素ピッチは、第２の光検出器１０６ｂの素子部２つ分の画素ピッチに相当する。すなわち、第２の光検出器１０６ｂは、解像度が第１の光検出器１０６ａよりも高い。また、図２に示すように、第１の光検出器１０６ａは、第２の光検出器１０６ｂよりも視野サイズが広い。
更に、ＣＭＯＳを採用した第２の光検出器１０６ｂでは、アモルファスシリコンを採用した第１の光検出器１０６ａと比較して、最大入射Ｘ線量が少ない傾向にある。このため、第２の光検出器１０６ｂでは、高線量のＸ線を照射してＳ／Ｎ（Signal to Noise）比の高いＸ線画像データを収集しようとした場合に、それが叶えられない場合がある。
また、第２の光検出器１０６ｂは、電気信号の残存成分が第１の光検出器１０６ａよりも少ない。第１の光検出器１０６ａは、フォトダイオード内において、発生した電荷が内部のトラップ準位に捕捉される。一方、第２の光検出器１０６ｂは、ＣＭＯＳは特性上、フォトダイオード内において生成された電荷のトラップが少ない。
図１に戻る。Ｘ線検出器制御装置１２０は、Ｘ線検出器１０６による電気信号の読み出しのタイミングを制御する。また、Ｘ線検出器制御装置１２０は、Ｘ線検出器１０６から電気信号を収集し、収集した電気信号から画像データを生成してＸ線画像収集装置１１０に出力する。ここで、Ｘ線検出器制御装置１２０は、第１のＦＰＤによって出力された電気信号を収集し、収集した電気信号から第１の画像データ（第１のＦＰＤ画像或いは第１の画像とも言う）を生成してＸ線画像収集装置１１０に出力する。また、Ｘ線検出器制御装置１２０は、第２のＦＰＤによって出力された電気信号を収集し、収集した電気信号から第２の画像データ（第２のＦＰＤ画像或いは第２の画像とも言う）を生成してＸ線画像収集装置１１０に出力する。
Ｘ線画像収集装置１１０は、保持装置制御装置１０８やＸ線高電圧発生装置１０７を制御し、Ｘ線検出器制御装置１２０によって出力された画像データを収集して画像処理を施す。ここで、Ｘ線画像収集装置１１０は、第１のＦＰＤ及び第２のＦＰＤから略同じタイミングで画像データを収集する。なお、Ｘ線画像収集装置１１０の詳細については後述する。
Ｘ線高電圧発生装置１０７は、Ｘ線管球１０３ａに対して高電圧を供給する。保持装置制御装置１０８は、Ｘ線画像収集装置１１０による制御の下、保持装置１０２の回転などを制御する。モニタ１０９は、Ｘ線画像収集装置１１０によって生成されたＸ線画像などを表示する。モニタ１０９は、複数のサブモニタから構成されてもよいし、操作者の指示に応じて表示領域を任意に分割可能な大画面のモニタでもよい。また、モニタ１０９が複数のサブモニタを有する場合、各サブモニタの表示領域が操作者の指示に応じて任意に分割されてもよい。入力インターフェース１３０は、キーボード、コントロールパネル、フットスイッチなどであり、Ｘ線診断装置１００に対する各種操作の入力を操作者から受け付ける。
以上、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の全体構成について説明した。かかる構成において、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｘ線検出器１０６により出力されたＸ線信号を収集する。そして、Ｘ線診断装置１００は、収集したＸ線信号から生成された画像をモニタ１０９に表示させる。例えば、Ｘ線診断装置１００は、臨床部位に応じて操作者から設定された画像をモニタ１０９に表示させる。例えば、Ｘ線診断装置１００は、操作者の指示に応じて第１の画像と第２の画像とを切り替えてモニタ１０９に表示させる。
このようなＸ線診断装置では、比較的長時間、治療手技等において高解像度で視野が狭い第２の光検出器１０６ｂ側の第２のＦＰＤを使用される場合がある。図３は、従来技術に係るＸ線診断装置１００によるＸ線画像の収集処理動作を説明するための図である。
図３の左図では、Ｘ線を照射する領域が第２のＦＰＤの視野サイズに設定される場合を示す。かかる場合、Ｘ線診断装置１００は、第２のＦＰＤにより出力されたＸ線信号を収集し、第２の画像をユーザの収集意図側画像としてモニタ１０９に表示させる。なお、かかる場合もＸ線診断装置１００は、第１のＦＰＤにより出力されたＸ線信号を収集し、第１の画像を生成する。第１の画像では、第２のＦＰＤの視野サイズと一致する視野と、この視野の周辺にＸ線コリメータ羽根とが描出される。
続いて、モニタ１０９に表示させる画像を第２の画像から第１の画像に変更される。図３の右図は、Ｘ線を照射する領域が第１のＦＰＤの視野サイズに変更された場合を示す。かかる場合、Ｘ線診断装置１００は、第１のＦＰＤにより出力されたＸ線信号を収集し、第１の画像をユーザの収集意図側画像としてモニタ１０９に表示させる。なお、かかる場合もＸ線診断装置１００は、第２のＦＰＤにより出力されたＸ線信号を収集し、第２の画像を生成する。第２の画像では、第２のＦＰＤの視野サイズと一致する視野が描出される。
ここで、例えば長時間第２のＦＰＤを使用した透視・撮影手技により、第２のＦＰＤの視野サイズに対応する第１のＦＰＤの領域では、トラップ準位に捕捉されていた発生電荷が本来とは異なったタイミングで読み出されることにより、画像のオフセット成分が変化してしまう。この変化は、強いＸ線が或る一定期間第１のＦＰＤに照射された際、光検出を行なうフォトダイオード内において、発生した電荷が内部のトラップ準位に捕捉され、熱等のエネルギーにより開放され、その後のＸ線信号に混ざって読み出されることに由来する。言い換えると、第１のＦＰＤにおいて、意図しないタイミングで電荷がＸ線信号に混ざって読み出される。このため、長時間の第２のＦＰＤを使用した後の第１のＦＰＤによる広視野の透視画像上には、第１の光検出器１０６ａの電気信号の残存成分に由来する、焼きつきの様なパターンを示すアーチファクトが生じる。このようなアーチファクトは、例えば、１０秒前後の間現れることがある。なお、一方、Ｘ線コリメータの絞り羽根によりＸ線の入射が遮られている第２のＦＰＤの視野サイズ外にはこのようなアーチファクトは現れない。
このため、次の手技にて視野の広い第１の光検出器１０６ａ側の第１のＦＰＤが選択された際に、Ｘ線コリメータによる第１のＦＰＤ上の照射履歴の違いに応じたパターンが焼き付いた様な画像が得られる。例えば、第１のＦＰＤの透視画像上には、Ｘ線コリメータの羽根形状の焼きつきの様なパターンが発生する場合がある。図３の右図上側に示す第１の画像には、第２のＦＰＤで画像を収集後、第１のＦＰＤに切替えて、画像を収集した時に、Ｘ線コリメータの羽根の形状のアーチファクトが現れている様子を示す。なお、第１の画像の電気信号の残存成分に由来する、この焼きつきの様なパターンをゴーストアーチファクトと呼ぶこととする。言い換えると、ゴーストアーチファクトは、第１の光検出器１０６ａの電気信号の残存成分に由来する。
ところで、ＣＭＯＳは特性上、フォトダイオードにおいて生成された電荷のトラップが少なく、ゴーストアーチファクトが、第１のＦＰＤに使用されているアモルファスシリコンＴＦＴよりかなり発生しにくい。このため、第１のＦＰＤ画像の第２のＦＰＤの視野に相当する領域を補正する際は、Ｘ線線量履歴による変化の発生が無い、第２のＦＰＤ画像を参照してもよいものである。
そこで、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、第１の光検出器１０６ａにより出力された電気信号から生成された第１の画像をモニタ１０９に表示する際に、第２の光検出器１０６ｂにより出力された電気信号から生成された第２の画像の情報を用いて第１の画像を補正する。このような補正処理は、Ｘ線画像収集装置１１０によって実行される。以下では、図４を用いて、Ｘ線画像収集装置１１０による補正処理の詳細について説明する。なお、Ｘ線画像収集装置１１０は、制御部の一例である。
図４は、第１の実施形態に係るＸ線画像収集装置１１０の構成例を示すブロック図である。なお、図４では説明の便宜上、Ｘ線源１０３、Ｘ線検出器１０６、Ｘ線検出器制御装置１２０、モニタ１０９、入力インターフェース１３０についても図示している。なお、図２に示す例では、Ｘ線検出器１０６は、第１の光検出器１０６ａと、第２の光検出器１０６ｂと、シンチレータ１０６ｃとを有する場合について説明したが、実際には図４に示すように、映像信号増幅回路やＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路を有する。また、第２の光検出器１０６ｂでは、各素子部に、Ａ／Ｄ変換回路や映像信号増幅回路を有するように構成されてもよい。かかる場合、第２の光検出器１０６ｂは、蓄積した電気信号をデジタル信号に変換してから増幅し、増幅したデジタル信号を出力する。これにより、第２の光検出器１０６ｂは、ノイズを低減した電気信号を出力することが可能となる。なお、図４に示すように、Ｘ線検出器１０６において、第１のＦＰＤが第２のＦＰＤよりＸ線源１０３側に設けられる。
また、Ｘ線検出器１０６は、駆動制御回路１０６ｆ及び映像信号処理回路１０６ｇを有する。駆動制御回路１０６ｆは、Ｘ線検出器制御装置１２０の制御下で第１の光検出器１０６ａ及び第２の光検出器１０６ｂの駆動タイミングを制御する。映像信号処理回路１０６ｇは、第１の光検出器１０６ａから出力された電気信号を収集して、Ｘ線検出器制御装置１２０に出力し、第２の光検出器１０６ｂから出力された電気信号を収集して、Ｘ線検出器制御装置１２０に出力する。
また、図４に示す例では、Ｘ線検出器制御装置１２０からＸ線画像収集装置１１０への画像の伝達は、第１の画像用と、第２の画像用とにそれぞれデータ線を設けたパラレル方式であるものとして説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線検出器制御装置１２０からＸ線画像収集装置１１０への画像の伝達は、第１の画像用と、第２の画像用とでデータ線が共用されるシリアル方式でもよい。
第１の実施形態に係るＸ線画像収集装置１１０は、図４に示すように、ＦＰＤ制御回路２０１と、画像処理回路２０２と、ディスク２０３と、ディスク２０４と、ゴーストアーチファクト補正回路２１０とを有する。
ＦＰＤ制御回路２０１は、Ｘ線検出器制御装置１２０を介して、Ｘ線検出器１０６による電気信号の読み出しのタイミングを制御する。画像処理回路２０２は、Ｘ線検出器制御装置１２０により出力された画像データに対して画像処理を施す。ディスク２０３は、Ｘ線画像を記憶する。例えば、ディスク２０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）であり、第２の画像を記憶する。ディスク２０４は、Ｘ線画像を記憶する。例えば、ディスク２０４は、ＨＤＤであり、第１の画像を記憶する。入力インターフェース１３０は、操作者から指示を受け付けて、切替Ｃを制御する。ここで、入力インターフェース１３０が、切替Ｃをａ側に倒した場合、画像処理回路２０２は、第１の画像を表示する。また、入力インターフェース１３０が、切替Ｃをｂ側に倒した場合、画像処理回路２０２は、第２の画像を表示する。なお、図４に示す例では、Ｘ線画像収集装置１１０内には、第２の画像用のディスク２０３と、第１の画像用のディスク２０４とを有する場合について説明するが、第１の画像と第２の画像とで１つのディスクを共有するようにしてもよい。
ゴーストアーチファクト補正回路２１０は、ゴーストアーチファクトが生じたか否かを判定する。例えば、ゴーストアーチファクト補正回路２１０は、第１の光検出器１０６ａと第２の光検出器１０６ｂとの感度比に応じた係数を第２の画像の画素値に乗じた画素値と、第１の画像の画素値との差分値を算出し、算出した差分値が設定された閾値以上である場合に、ゴーストアーチファクトが生じたと判定する。ここで、ゴーストアーチファクト補正回路２１０は、第２のＦＰＤの視野サイズに相当する第１のＦＰＤの視野領域の画素に対して、後述する判定処理を実行する。かかる場合、Ｘ線画像収集装置１１０では、図４中に示す切替Ａがａ側に倒れて、第２のＦＰＤの視野サイズに相当する第１のＦＰＤの視野領域の画素が、ゴーストアーチファクト補正回路２１０に入力される。そして、ゴーストアーチファクト補正回路２１０は、判定処理を実行する。また、Ｘ線画像収集装置１１０では、第１のＦＰＤ画像の処理領域が第２のＦＰＤの視野サイズ外となった時、切替Ａがｂ側に倒れて、オリジナルの第１のＦＰＤ画像が、判定処理されること無く画像処理回路２０２に入力される。このゴーストアーチファクト補正回路２１０は、例えば、ＦＰＤゲイン換算係数記憶回路２１１と、閾値記憶回路２１２と、リサイズ回路２１３と、判定回路２１４と、乗算回路２１５とを有する。
ＦＰＤゲイン換算係数記憶回路２１１は、第１の光検出器１０６ａと第２の光検出器１０６ｂとの感度比に応じた係数を記憶する。閾値記憶回路２１２は、判定回路２１４によって用いられる閾値を記憶する。
乗算回路２１５は、ＦＰＤゲイン換算係数記憶回路２１１に記憶されている係数を読み出して、第２の画像に読み出した係数を乗算する。このように、乗算回路２１５は、Ｘ線線量履歴による変化の発生が無い第２のＦＰＤ画像に第１の光検出器１０６ａと第２の光検出器１０６ｂとの感度比に応じた係数を乗じることで、Ｘ線線量履歴に変化の無い状態での第１のＦＰＤ画像の画素値を算出する。乗算回路２１５は、乗算後の第２の画像をリサイズ回路２１３に受け渡す。
リサイズ回路２１３は、第１の画像の画素値と第２の画像の画素値とを比較する場合、第２の画像の画素ピッチを補正する。第２のＦＰＤは第１のＦＰＤより画素ピッチが細かく高解像度である。このため、リサイズ回路２１３は、第１の画像と第２の画像とにおける同位置の画素値を比較するために、第２のＦＰＤ画像の画素ピッチが第１のＦＰＤ画像の画素ピッチと一致するように補正する。リサイズ回路２１３は、リサイズ後の第２の画像を判定回路２１４に受け渡す。
判定回路２１４は、第１の光検出器１０６ａと第２の光検出器１０６ｂとの感度比に応じた係数を第２の画像の画素値に乗じた画素値と、第１の画像の画素値との差分値を算出し、算出した差分値が設定された閾値より大きいか否かを判定する。言い換えると、判定回路２１４は、Ｘ線線量履歴に変化の無い状態での第１のＦＰＤ画像の画素値と、実際の第１のＦＰＤ画像の画素値との差分値を算出し、算出した差分値が設定された閾値より大きいか否かを判定する。そして、判定回路２１４は、第１の光検出器１０６ａと第２の光検出器１０６ｂとの感度比に応じた係数を第２の画像の画素値に乗じた画素値と、第１の画像の画素値との差が閾値以上である場合に、アーチファクトが生じたと判定する。かかる場合、切替Ｂがａ側に倒れて、第２のＦＰＤ画像から得られた画素値が、第１のＦＰＤ画像から得られた画素値に置き換えて画像処理回路２０２に入力される。
画像処理回路２０２は、第１のＦＰＤ画像に必要となる画像処理を別途適用し、ディスク２０４に記憶させる傍ら、モニタ１０９に第１のＦＰＤ画像を表示させる。ここで、現在表示させたい画像として第１のＦＰＤ画像が入力インターフェース１３０よりユーザから指定されているので、切替Ｃがａ側に倒される。一方、入力インターフェース１３０から、第２のＦＰＤによる手技がユーザにより選択されている際は、画像処理回路２０２は、第２のＦＰＤ画像をモニタ１０９に表示させる。かかる場合、切替Ｃがｂ側に倒される。なお、上述した実施形態では、ゴーストアーチファクトが、Ｘ線コリメータの羽根である場合を示したが、実施形態はこれに限定されるものではない。またＸ線コリメータの羽根の位置は、第２のＦＰＤの視野サイズ以下であれば、羽根のゴーストアーチファクトは同様にして補正可能である。
図５は、第１の実施形態に係るＸ線画像収集装置１１０による処理手順を示すフローチャートである。図５では、Ｘ線画像収集装置１１０全体の動作を説明するフローチャートを示し、各構成要素がフローチャートのどのステップに対応するかを説明する。なお、図５に示す処理は、第２の画像を収集時に第１の画像への変更を受け付けた場合にリアルタイムで実行されるものとして説明する。
ステップＳ１０１は、Ｘ線画像収集装置１１０により実現されるステップである。ステップＳ１０１では、Ｘ線画像収集装置１１０は、第１の画像の処理領域が第２のＦＰＤの視野サイズ内であるか否かを判定する。ここで、Ｘ線画像収集装置１１０は、第１の画像の処理領域が第２のＦＰＤの視野サイズ内であると判定しなかった場合（ステップＳ１０１、Ｎｏ）、処理を終了する。一方、Ｘ線画像収集装置１１０は、第１の画像の処理領域が第２のＦＰＤの視野サイズ内であると判定した場合（ステップＳ１０１、Ｙｅｓ）ステップＳ１０２に移行する。
ステップＳ１０２は、ゴーストアーチファクト補正回路２１０の乗算回路２１５により実現されるステップである。ステップＳ１０２では、乗算回路２１５は、第２の画像に係数を乗算する。
ステップＳ１０３は、ゴーストアーチファクト補正回路２１０のリサイズ回路２１３により実現されるステップである。ステップＳ１０３では、リサイズ回路２１３は、第２の画像をリサイズする。すなわち、リサイズ回路２１３は、第２の画像を拡大して、第２の画像の画素ピッチを第１の画像の画素ピッチに一致させる。
ステップＳ１０４は、ゴーストアーチファクト補正回路２１０の判定回路２１４により実現されるステップである。ステップＳ１０４では、判定回路２１４は、第２の画像の画素値と、第１の画像の画素値との差分値を算出する。
ステップＳ１０５は、ゴーストアーチファクト補正回路２１０の判定回路２１４により実現されるステップである。ステップＳ１０５では、判定回路２１４は、差分値が閾値を超えたか否かを判定する。ここで、判定回路２１４は、差分値が閾値を超えたと判定しなかった場合（ステップＳ１０５、Ｎｏ）、処理を終了する。一方、判定回路２１４は、差分値が閾値を超えたと判定した場合（ステップＳ１０５、Ｙｅｓ）、ステップＳ１０６に移行する。
ステップＳ１０６は、Ｘ線画像収集装置１１０の画像処理回路２０２により実現されるステップである。ステップＳ１０６では、画像処理回路２０２は、第２の画像から得られた画素値を使用して、第１の画像を補正する。
上述したように、第１の実施形態では、第２の光検出器１０６ｂは、電気信号の残存成分が第１の光検出器１０６ａよりも少ない。すなわち、第２の光検出器１０６ｂは、電気信号の残存成分に由来するアーチファクトが生じない。そして、第１の実施形態では、Ｘ線画像収集装置１１０は、モニタ１０９に表示させる画像を第２の画像から第１の画像に変更した際に、電気信号の残存成分に由来するアーチファクトが第１の画像に生じた場合に、第２の画像から得られた画素値を用いて第１の画像を補正する。この結果、第１の実施形態によれば、例えば、ゴーストアーチファクトの発生の無い画像を提供することが可能になる。
なお、上述した第１の実施形態では、第２の光検出器１０６ｂがＣＭＯＳトランジスタを採用した２次元のイメージセンサを備えるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、第２の光検出器１０６ｂのイメージセンサには、フォトダイオード内において生成された電荷のトラップが少ない特性を有するアモルファスシリコンが適用されてもよい。
（第１の実施形態の変形例）
なお、上述した第１の実施形態では、第１のＦＰＤ画像から得られた画素値を第２のＦＰＤ画像から得られた画素値に置き換えて補正する場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、第２のＦＰＤ画像から得られた画素値に基づく補正値を使用して、第１のＦＰＤ画像から得られた画素値を補正してもよい。かかる場合、画像処理回路２０２には、第１のＦＰＤ画像と第２のＦＰＤ画像とが入力される。ここで、第１のＦＰＤ画像にアーチファクトが生じた場合、画像処理回路２０２に入力される第２のＦＰＤ画像の画素値は、アーチファクトが生じなかった場合の第１のＦＰＤ画像の画素値に相当する。そこで、画像処理回路２０２は、第２のＦＰＤ画像の画素値から第１のＦＰＤ画像の画素値を減算した値を補正値として算出する。そして、画像処理回路２０２は、第１のＦＰＤ画像の画素値から、算出した補正値を減算して、第１のＦＰＤ画像を補正する。
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、モニタ１０９に表示させる画像を第２の画像から第１の画像に変更した際に、第１の画像に電気信号の残存成分に由来するアーチファクトが生じた場合に、第２の画像から得られた画素値を用いて第１の画像を補正する場合について説明した。ところで、Ｘ線診断装置１００において、第２のＦＰＤより若干広い視野でのＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）撮影が第１のＦＰＤを使用して実施される場合がある。
かかる場合、ＤＳＡ手技時のマスク画像収集時とコントラスト画像収集時との間で被検者の動きによるモーションアーチファクトが発生した場合、マスク画像とコントラスト画像との間で対応する画素がシフトする。図６は、第２の実施形態を説明するための図である。
図６では、入力インターフェース１３０よりユーザから第１のＦＰＤ画像が指定されて、操作者が第１の画像を見ながらＤＳＡの手技が行われた場合を示す。図６の左図は、Ｘ線源１０３及びＸ線検出器１０６を示す。かかる場合、第１のＦＰＤ及び第２のＦＰＤは、電気信号をそれぞれ出力する。
図６の右図上側では、第１のＦＰＤにより出力された電気信号から生成されたマスク画像とコントラスト画像とを示す。ここで、マスク画像とコントラスト画像との間のピクセルシフト量を算出する際に、使用する１画素のサイズが大きいため、十分な補正精度が得られない場合がある。
ところで、図６の右図下側に示すように、マスク画像とコントラスト画像との間のピクセルシフト量を算出する際に、細かいピクセルサイズを持つ第２の画像を使用することでマスク像とコントラスト像とのズレをより正確に測定できるので、ピクセルシフト量をより正確に算出することが可能である。そこで、第２の実施形態では、第１のＦＰＤ画像が指定されてＤＳＡ手技が行われた際に、マスク画像とコントラスト画像との間のモーションアーチファクトを第２のＦＰＤ画像を用いて補正する場合について説明する。
なお、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００の全体構成は、Ｘ線画像収集装置１１０ａが第１の実施形態に係るＸ線画像収集装置１１０と異なる機能を有する点を除いて、図１に示した構成例と同様であるので、ここでは説明を省略する。なお、Ｘ線画像収集装置１１０ａは、制御部の一例である。図７は、第２の実施形態に係るＸ線画像収集装置１１０ａの構成例を示すブロック図である。なお、図７では説明の便宜上、Ｘ線源１０３、Ｘ線検出器１０６、Ｘ線検出器制御装置１２０、モニタ１０９、入力インターフェース１３０についても図示している。なお、図７に示すように、Ｘ線検出器１０６において、第１のＦＰＤが第２のＦＰＤよりＸ線源１０３側に設けられる。
また、図７に示す例では、Ｘ線検出器制御装置１２０からＸ線画像収集装置１１０ａへの画像の伝達は、第１の画像用と、第２の画像用とにそれぞれデータ線を設けたパラレル方式であるものとして説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線検出器制御装置１２０からＸ線画像収集装置１１０への画像の伝達は、第１の画像用と、第２の画像用とでデータ線が共用されるシリアル方式でもよい。
第２の実施形態に係るＸ線画像収集装置１１０ａは、図７に示すように、ＦＰＤ制御回路２０１と、ディスク２０３と、ディスク２０４と、ＵＩ制御回路２０５と、モーションアーチファクト補正回路２２０とを有する。
ＦＰＤ制御回路２０１は、Ｘ線検出器制御装置１２０を介して、Ｘ線検出器１０６による電気信号の読み出しのタイミングを制御する。ディスク２０３は、Ｘ線画像を記憶する。例えば、ディスク２０３は、ＨＤＤであり、第２の画像を記憶する。ディスク２０４は、Ｘ線画像を記憶する。例えば、ディスク２０４は、ＨＤＤであり、第１の画像を記憶する。なお、図７に示す例では、Ｘ線画像収集装置１１０ａ内には、第２の画像用のディスク２０３と、第１の画像用のディスク２０４とを有する場合について説明するが、第１の画像と第２の画像とで１つのディスクを共有するようにしてもよい。
入力インターフェース１３０は、操作者から指示を受け付けて、受け付けた指示をＵＩ制御回路２０５に受け渡す。ＵＩ制御回路２０５は、入力インターフェース１３０からモーションアーチファクト補正処理を実行する指示を受け付けて、モーションアーチファクト補正回路２２０にモーションアーチファクト補正処理を実行させる。
モーションアーチファクト補正回路２２０は、第１の画像をモニタ１０９に表示する場合、第２の画像を用いてシフト量を算出し、算出したシフト量を用いて第１の画像を補正する。かかる場合、Ｘ線画像収集装置１１０ａでは、図７中に示すピクセルシフトＯＮ/ＯＦＦスイッチは、入力インターフェース１３０からユーザコマンドを受け付けたＵＩ制御回路２０５により、ｂ側に倒される。このモーションアーチファクト補正回路２２０は、リサイズ係数記憶回路２２１と、ピクセルシフト量演算回路２２２と、ピクセルシフト量適用回路２２３と、画像処理回路２２４と、リサイズ回路２２５とを有する。
リサイズ係数記憶回路２２１は、視野サイズに応じた係数を記憶する。ピクセルシフト量演算回路２２２は、第２の画像を用いてシフト量を算出する。例えば、第２のＦＰＤの画像もＸ線画像収集装置１１０ａに同時に入力されているため、ピクセルシフト量演算回路２２２は、第２のＦＰＤの画像を使用して、ピクセルピッチが細かくより精度の高い被検者の動きを算出する。より具体的には、ピクセルシフト量演算回路２２２は、マスク画像収集時に収集された第２の画像と、コントラスト画像収集時に取得された第２の画像とを用いて、シフト量を算出する。
リサイズ回路２２５は、第２の画像の画素ピッチを視野サイズに応じた係数を乗じて補正し、シフト量を算出する。例えば、第１の画像と第２の画像とではピクセルピッチが異なる。このため、ピクセルシフト量演算回路２２２によって算出されたシフト量を第１のＦＰＤ画像に適用する際には、第１の画像と第２の画像とのピクセルピッチの違いによる画像サイズの違いを補正する必要がある。そこで、リサイズ回路２２５は、選択した視野サイズに応じた係数を乗じる処理により、ピクセルピッチの違いを補正したシフト量を求める。
ピクセルシフト量適用回路２２３は、求められたシフト量を第１の画像に適用する。例えば、ピクセルシフト量適用回路２２３は、求められたシフト量を用いて、第１の画像のマスク画像又はコントラスト画像を補正する。ここで、第１のＦＰＤの画像における視野サイズは第２のＦＰＤの視野サイズより広いが、中心部で算出した値をシフト量とし、ピクセルシフト量適用回路２２３は、算出したシフト量をそのまま周辺部位にも適用可能である。或いは、ピクセルシフト量適用回路２２３は、第２のＦＰＤの視野内の画像中心部から得られたシフト量変移特性から、第２のＦＰＤの視野外でのシフト量を近似し、この近似した第２のＦＰＤの視野外でのシフト量を第１の画像に適用するようにしてもよい。
画像処理回路２２４は、モニタ１０９に画像を表示させる。例えば、画像処理回路２２４は、操作者が第１の画像を見ながらＤＳＡの手技が行われた場合に、第１の画像を表示する場合には、第２の画像を用いてモーションアーチファクトが補正された第１の画像をモニタ１０９に表示させる。なお、画像処理回路２２４は、第２の画像を表示する場合には、ディスク２０３から第２の画像を読み出して、モニタ１０９に表示させる。
図８は、第２の実施形態に係るＸ線画像収集装置１１０ａによる処理手順を示すフローチャートである。図８では、Ｘ線画像収集装置１１０ａ全体の動作を説明するフローチャートを示し、各構成要素がフローチャートのどのステップに対応するかを説明する。なお、図８に示す処理は、ＤＳＡ手技によりマスク画像とコントラスト画像とが収集された後に実行されるものとして説明する。
ステップＳ２０１は、ＵＩ制御回路２０５により実現されるステップである。ステップＳ２０１では、ＵＩ制御回路２０５は、モーションアーチファクトの補正処理を受け付けたか否かを判定する。ここで、ＵＩ制御回路２０５は、モーションアーチファクトの補正処理を受け付けたと判定しなかった場合（ステップＳ２０１、Ｎｏ）、ステップＳ２０１の処理を繰り返し実行する。一方、ＵＩ制御回路２０５は、モーションアーチファクトの補正処理を受け付けたと判定した場合（ステップＳ２０１、Ｙｅｓ）ステップＳ２０２に移行する。
ステップＳ２０２は、モーションアーチファクト補正回路２２０のピクセルシフト量演算回路２２２により実現されるステップである。ステップＳ２０２では、ピクセルシフト量演算回路２２２は、第２の画像を用いてシフト量を算出する。
ステップＳ２０３は、モーションアーチファクト補正回路２２０のリサイズ回路２２５により実現されるステップである。ステップＳ２０３では、リサイズ回路２２５は、シフト量にリサイズ係数を乗算して補正値を算出する。
ステップＳ２０４は、モーションアーチファクト補正回路２２０のピクセルシフト量適用回路２２３により実現されるステップである。ステップＳ２０４では、ピクセルシフト量適用回路２２３は、第２の画像から得られた補正値を使用して、第１の画像を補正する。
上述したように、第２の実施形態では、第２の光検出器１０６ｂは、解像度が第１の光検出器１０６ａよりも高い。すなわち、第２の光検出器１０６ｂは、マスク画像とコントラスト画像との間のピクセルシフト量をより正確に算出することが可能である。そして、第２の実施形態では、Ｘ線画像収集装置１１０ａは、第１の画像をモニタ１０９に表示する場合、第２の画像を用いてシフト量を算出し、算出したシフト量を用いて第１の画像を補正する。この結果、第２の実施形態によれば、例えば、より精度良くモーションアーチファクトが補正されたＤＳＡ画像を提供することが可能になる。
なお、上述した第２の実施形態では、Ｘ線画像収集装置１１０ａは、ＤＳＡ手技によりマスク画像とコントラスト画像とが収集された後にモーションアーチファクトを補正する処理を実行するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線画像収集装置１１０ａは、コントラスト画像を収集するごとにリアルタイムでモーションアーチファクトを補正する処理を実行してもよい。
（その他の実施形態）
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。
なお、上述した実施形態では、図４や図７等に示すように、Ｘ線検出器１０６において、第１のＦＰＤが第２のＦＰＤよりＸ線源１０３側に設けられるものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線検出器１０６において、第２のＦＰＤが第１のＦＰＤよりＸ線源１０３側に設けられてもよい。
また、上述した実施形態では、Ｘ線画像収集装置１１０（１１０ａ）は、各回路を有するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線画像収集装置１１０（１１０ａ）は、プロセッサであり、記憶回路に記憶されたプログラムを読み出して実行することで、図４に示すＸ線画像収集装置１１０や図７に示すＸ線画像収集装置１１０ａと同様の機能を実行するようにしてもよい。かかる場合、プロセッサが実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路に記録されている。プロセッサは、各プログラムを記憶回路から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態のプロセッサは、図４に示すＸ線画像収集装置１１０内や図７に示すＸ線画像収集装置１１０ａ内に示された各回路と同様の各機能を有することとなる。
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図４や図７における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
上記の実施形態の説明において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。
また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、アーチファクトを低減することができる。
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同様に、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ものである。
１００ Ｘ線診断装置
１０６ Ｘ線検出器
１１０ Ｘ線画像収集装置

Claims (6)

  1. Ｘ線管から照射されたＸ線を光に変換するシンチレータと、前記シンチレータを共有し、前記シンチレータによって変換された光を検出して電気信号を出力する第１の光検出器及び電気信号の残存成分が前記第１の光検出器よりも少ない第２の光検出器とを有するＸ線検出器と、
    前記第１の光検出器により出力された電気信号から生成された第１の画像を、前記第２の光検出器により出力された電気信号から生成された第２の画像を用いて補正する制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、表示部に表示させる画像を前記第２の画像から前記第１の画像に変更した際に、前記第１の画像に前記電気信号の残存成分に由来するアーチファクトが生じた場合に、前記第２の画像から得られた画素値を用いて前記第１の画像を補正する、Ｘ線診断装置。
  2. 前記第１の光検出器及び前記第２の光検出器は、前記シンチレータで変換された光を同時に検出した電気信号をそれぞれ出力する、請求項１に記載のＸ線診断装置。
  3. 前記制御部は、前記第１の光検出器と前記第２の光検出器との感度比に応じた係数を前記第２の画像の画素値に乗じた画素値と、前記第１の画像の画素値との差が閾値以上である場合に、前記アーチファクトが生じたと判定する、請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
  4. 前記第２の光検出器は、解像度が前記第１の光検出器よりも高く、
    前記制御部は、前記第１の画像の画素値と前記第２の画像の画素値とを比較する場合、前記第２の画像の画素ピッチを補正する、請求項３に記載のＸ線診断装置。
  5. 前記制御部は、前記第２の画像から得られた画素値から前記第１の画像から得られた画素値を減算して補正値を算出し、前記第１の画像から得られた画素値から前記補正値を減算して、前記第１の画像を補正する、請求項１〜４のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
  6. 前記第１の光検出器は、前記第２の光検出器よりも視野サイズが広い、請求項１〜５のいずれか一つに記載のＸ線診断装置。
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