JP7080633B2 - 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。

Ｘ線診断装置のＸ線可動絞り装置は、Ｘ線の照射範囲を制限する（絞る）ための開口が設けられたＸ線制限部材を有する。Ｘ線発生源で発生したＸ線は、Ｘ線制限部材の開口領域では減衰せずに通過する一方、開口領域以外の領域では通過を制限される。

Ｘ線制限部材は、Ｘ線可動絞り装置の筐体に対してＸ線照射軸に交わる方向に平行移動（スライド移動）することができる。このため、Ｘ線制限部材の開口の位置は、Ｘ線可動絞り装置の筐体を固定したまま変更することができる。また、Ｘ線制限部材は、Ｘ線の照射軸にほぼ平行な回転軸周りに回転することができる。したがって、Ｘ線の照射範囲を制限するための開口は、Ｘ線制限部材の回転と平行移動の組み合わせにより、その位置を多彩に変更することができる。

しかし、Ｘ線制限部材の開口がＸ線制限部材の回転軸から離れた位置にある場合は、Ｘ線制限部材を回転させると、開口は、回転軸を中心に周回運動してしまう。このため、ユーザが開口に対応する照射野に関心領域を収めて関心領域のＸ線透視画像を観察しているときに、照射野の所定の位置を所望の回転中心として照射野を回転させようと意図してＸ線制限部材の回転を行うと、照射野が関心領域から外れてしまう場合がある。

特開２０１３－１５８５３２号公報

本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線制限部材の開口の理想回転中心がＸ線制限部材の回転軸と異なる位置にある場合であっても、開口を通過したＸ線の照射領域のうちの少なくとも一部が、回転前のＸ線の照射領域内に保たれるように、開口を回転させることができるＸ線診断装置を提供することである。

本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置は、上述した課題を解決するために、Ｘ線を通過させる開口を有するＸ線制限部と、前記Ｘ線制限部を所定の回転軸周りに回転させる回転機構と、前記開口を平行移動させる移動機構と、前記開口を通過したＸ線の照射領域のうちの少なくとも一部が、連動制御前のＸ線の照射領域内に保たれるように、前記回転機構による前記Ｘ線制限部の回転に連動して前記移動機構に前記開口を平行移動させるよう前記回転機構および前記移動機構を制御する連動制御を行なう連動制御部と、を備えたものである。

本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置の一例を示すブロック図。 （ａ）は本実施形態に係るＸ線可動絞りの一構成例を概略的に示すブロック図、（ｂ）は斜視図。 Ｘ線制限部材の一構成例を示す斜視図。 絞り制御装置の処理回路のプロセッサによる実現機能例を示す概略的なブロック図。 本実施形態に係る連動制御処理によって開口の理想回転中心の空間的位置をほぼ固定したまま開口が回転する様子の一例を示す説明図。 本実施形態に係る連動制御処理を実行せずに、回転機構により回転軸を中心として絞り羽根を回転させる様子の一例を示す説明図。 図５に示す本実施形態に係る連動制御処理を詳細に説明するための図、（ａ）は連動制御処理における回転機構による開口の回転の一例を示す説明図、（ｂ）は連動制御処理における移動機構による開口の平行移動のＹ軸成分の一例を示す説明図、（ｃ）はＸ軸成分の一例を示す説明図。 図１に示す処理回路のプロセッサにより、Ｘ線制限部材の開口の理想回転中心がＸ線制限部材の回転軸と異なる位置にある場合であっても、開口の理想回転中心の装置座標系における空間的位置をほぼ固定したまま開口を回転させる際の手順の一例を示すフローチャート。 図８のステップＳ４で連動制御機能により実行される絞り羽根の連動制御処理の手順の一例を示すサブルーチンフローチャート。 過去画像に開口領域画像を重畳した重畳画像の一例を示す説明図。 筐体と天板の位置関係を変更した場合における重畳画像の一例を示す説明図。

本発明に係るＸ線診断装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

（全体構成）
図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置１の一例を示すブロック図である。なお、本実施形態では、Ｘ線診断装置１の装置座標系の３次元直交３成分をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸で表し、寝台１６の天板１５の長手方向をｚ軸方向、ｚ軸方向に直交し床面に水平な方向をｘ軸方向、ｚ軸方向に直交し床面に垂直な方向をｙ軸方向とそれぞれ定義するものとする（図１参照）。

Ｘ線診断装置１は、図１に示すように、撮像装置１０およびコンソール４０を有する。

撮像装置１０は、Ｘ線管１１およびＸ線可動絞り２０を収容する収容器１２、Ｘ線検出器１３、Ｃアーム１４、天板１５、寝台１６、高電圧電源１７、アーム駆動回路１８、寝台駆動回路１９、記憶回路３１および処理回路３２を有する絞り制御装置３０、コントローラ３５、および入力回路３６を有する。

Ｘ線管１１は、高電圧電源１７からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射する真空管である。

収容器１２は、金属により構成された筐体であり、Ｘ線管１１およびＸ線可動絞り２０を収容するとともに、Ｃアーム１４の一端に設けられる。

Ｘ線検出器１３は、寝台１６の天板１５に支持された被検体Ｐを挟んでＸ線管１１と対向配置されるようＣアーム１４の他端に設けられる。Ｘ線検出器１３は、平面検出器（ＦＰＤ：ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）により構成され、被検体Ｐを透過してＸ線検出器１３に照射されたＸ線を検出し、この検出したＸ線にもとづいてＸ線の投影データを出力する。この投影データはコントローラ３５を介してコンソール４０に与えられる。なお、Ｘ線検出器１３は、イメージインテンシファイア、ＴＶカメラなどを含むものであってもよい。

Ｃアーム１４は、収容器１２とＸ線検出器１３とを一体として支持する支持器である。Ｃアーム１４がコントローラ３５に制御されて駆動されることにより、収容器１２に収容されたＸ線管１１およびＸ線可動絞り２０とＸ線検出器１３とは一体として被検体Ｐの周りを移動する。

寝台１６は、床面に設置され、天板１５を支持する。寝台１６は、被検体Ｐが載置された天板１５を、コントローラ３５に制御されてｘ軸方向、ｙ軸方向、ｚ軸方向の各方向に移動させるためのモータやアクチュエータを有する。

高電圧電源１７は、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生する機能を有する高電圧発生装置と、Ｘ線管１１が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であってもよい。

アーム駆動回路１８は、コントローラ３５に制御されて、収容器１２およびＸ線検出器１３を支持するＣアーム１４を移動させる。

寝台駆動回路１９は、コントローラ３５に制御されて、寝台１６のモータやアクチュエータを制御することにより、被検体Ｐが載置された天板１５を移動させる。

Ｘ線可動絞り２０の構成については図２－３を用いて後述する。また、絞り制御装置３０の構成については図４を用いて後述する。

コントローラ３５は、プロセッサおよび記憶回路を少なくとも有する。コントローラ３５は、この記憶回路に記憶されたプログラムに従ってコンソール４０により制御されて、撮像装置１０の各コンポーネントを統括制御する。たとえば、コントローラ３５は、Ｘ線照射系を制御することにより被検体ＰのＸ線診断画像の透視撮像などを実行して画像データを生成し、コンソール４０に与える。

入力回路３６は、たとえばジョイスティックやトラックボール、トラックボールマウス、キーボード、タッチパネル、テンキー、などの一般的なポインティングデバイスや、Ｘ線曝射タイミングを指示するためのハンドスイッチなどにより構成され、コントローラ３５を介してユーザの操作に対応した操作信号を絞り制御装置３０およびコンソール４０に出力する。この撮像装置１０の入力回路３６は、たとえば天板１５の側面や寝台１６の側面などに設けられる。

たとえばユーザは、コンソール４０のディスプレイ４２を見ながら、照射野内の所定の位置を理想回転中心２２ａｃとして照射野を回転させるための指示を、入力回路３６を介して行なうことができる。

一方、コンソール４０は、入力回路４１、ディスプレイ４２、記憶回路４３、および処理回路４４を有する。

コンソール４０の入力回路４１は、入力回路３６と同様の構成を有し、たとえばジョイスティックやトラックボール、トラックボールマウス、キーボード、タッチパネル、テンキー、などの一般的なポインティングデバイスや、Ｘ線曝射タイミングを指示するためのハンドスイッチなどにより構成され、ユーザの操作に対応した操作信号を処理回路４４に与えるとともにコントローラ３５を介して絞り制御装置３０に与える。

ディスプレイ４２は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示出力装置により構成され、処理回路４４の制御に従って各種情報を表示する。

記憶回路４３は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。

コンソール４０の処理回路４４は、記憶回路４３に記憶されたプログラムを読み出して実行することにより、コントローラ３５を介して撮像装置１０の各コンポーネントを統括制御するためのプロセッサである。

（Ｘ線可動絞りの構成）
次に、本実施形態に係るＸ線可動絞り２０の構成について説明する。

図２（ａ）は本実施形態に係るＸ線可動絞り２０の一構成例を概略的に示すブロック図であり、（ｂ）は斜視図である。また、図３はＸ線制限部材２２の一構成例を示す斜視図である。

図２に示すように、Ｘ線可動絞り２０は、筐体２１、Ｘ線制限部材２２、回転機構２３、および移動機構２４を有する。

筐体２１は、Ｘ線制限部材２２、回転機構２３、および移動機構２４を支持する金属製の筐体である。

Ｘ線制限部材２２は、Ｘ線の照射範囲を制限する（絞る）ための開口２２ａを有し、開口２２ａではＸ線を通過させる一方、開口２２ａ以外の領域ではＸ線の通過を制限する。本実施形態においては、Ｘ線制限部材２２は、絞り羽根２５および関心領域フィルタ（以下、ＲＯＩフィルタという）２６の少なくとも一方を有する。なお、図２および図３には、Ｘ線制限部材２２が絞り羽根２５およびＲＯＩフィルタ２６の両方を有する場合の例を示した。Ｘ線制限部材２２が絞り羽根２５およびＲＯＩフィルタ２６の両方を有する場合、たとえば絞り羽根２５の羽根要素２５１－２５４がそれぞれ中心から遠ざかる向きに大きく退避することにより、実質的にＲＯＩフィルタ２６のみをＸ線絞りとして機能させるなど、柔軟な運用が可能である。

回転機構２３は、モータやアクチュエータにより構成され、Ｘ線制限部材２２を所定の回転軸２７周りに回転させる（図２（ｂ）参照）。所定の回転軸２７は、好ましくはＸ線管１１のＸ線照射主軸に平行に設定され、より好ましくはＸ線照射主軸に一致するように設定される。

回転機構２３は、Ｘ線制限部材２２を筐体２１と一体的に回転軸２７周りに回転させてもよいし、筐体２１とは独立にＸ線制限部材２２のみを回転軸２７周りに回転させてもよい。絞り羽根２５の回転中心２５ｃとＲＯＩフィルタ２６の回転中心２６ｃは、いずれも回転軸２７上に位置する（図２（ｂ）および図３参照）。なお、本実施形態において、Ｘ線制限部材２２の回転軸２７は、Ｘ線制限部材２２の平行移動によらず筐体２１に対して固定されているものとする。

移動機構２４は、モータやアクチュエータにより構成され、Ｘ線制限部材２２の開口２２ａを筐体２１に対して平行移動させる。

絞り羽根２５は、たとえば図３に示すように４枚の羽根要素２５１、２５２、２５３、および２５４を有する。羽根要素２５１－２５４は、それぞれ平板状の鉛羽などにより構成されてＸ線を遮蔽する。羽根要素２５１－２５４により囲まれた領域は、Ｘ線が通過する開口２５ａを形成する（図３参照）。移動機構２４は、これらの羽根要素２５１－２５４を筐体２１に対して互いに独立に筐体２１に対して平行移動させることにより、筐体２１を固定したまま開口２５ａの位置を平行移動させることができるとともに、開口２５ａの形状を変更することができる。なお、絞り羽根２５の羽根要素の数は図３に示す４つに限られず、たとえば絞り羽根２５として多葉コリメータを用いてもよい。

ＲＯＩフィルタ２６は、一部に開口２６ａが設けられた銅やアルミニウム等の平板２６１により構成される。このため、Ｘ線は、開口２６ａは減衰せずに通過する一方、開口２６ａ以外の領域ではＲＯＩフィルタ２６によって減衰しつつ透過する。開口２６ａの形状は、たとえば１辺が数ｍｍ～数十ｍｍ程度の大きさの矩形であってもよいし、円形や楕円形、矩形以外の多角形等であってもよい。移動機構２４は、ＲＯＩフィルタ２６を筐体２１に対して平行移動させることにより、筐体２１を固定したまま、開口２６ａの位置を平行移動させることができる。

（絞り制御装置の構成）
次に、絞り制御装置３０の構成について説明する。図１に示すように、絞り制御装置３０は、記憶回路３１および処理回路３２を少なくとも含む。

記憶回路３１は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、プロセッサにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。

絞り制御装置３０の処理回路３２は、記憶回路３１に記憶された連動制御プログラムを読み出して実行することにより、Ｘ線制限部材２２の開口２２ａの理想回転中心２２ａｃがＸ線制限部材２２の回転軸２７と異なる位置にある場合であっても、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃの装置座標系における空間的位置をほぼ固定したまま開口を回転させるための連動制御処理を実行するプロセッサである。

たとえば、Ｘ線制限部材２２が絞り羽根２５を有する場合、処理回路３２は連動制御処理により、開口２５ａを通過したＸ線の照射領域のうちの少なくとも一部が、連動制御前のＸ線の照射領域内に保たれるように、たとえば開口２５ａの理想回転中心２５ａｃの装置座標系における空間的位置をほぼ固定したまま開口２５ａを回転させるように制御する。また、Ｘ線制限部材２２がＲＯＩフィルタ２６を有する場合、処理回路３２は連動制御処理により、開口２６ａを通過したＸ線の照射領域のうちの少なくとも一部が、連動制御前のＸ線の照射領域内に保たれるように、開口２６ａの理想回転中心２６ａｃの装置座標系における空間的位置をほぼ固定したまま開口２６ａを回転させるように制御する。

図４は、絞り制御装置３０の処理回路３２のプロセッサによる実現機能例を示す概略的なブロック図である。図４に示すように、絞り制御装置３０の処理回路３２のプロセッサは、連動制御機能５１および画像生成機能５２を有する。これらの各機能は、それぞれプログラムの形態で記憶回路３１に記憶されている。

なお、本実施形態では、絞り制御装置３０の処理回路３２により各機能５１－５２が実現される場合の例について説明するが、処理回路３２のこれらの機能５１－５２の一部または全部は、コントローラ３５のプロセッサやコンソール４０の処理回路４４によって実現されてもよい。

連動制御機能５１は、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃと回転軸２７とが異なる位置にあると、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃの空間的な位置がほぼ固定されるように、連動制御処理を行う。具体的には、連動制御機能５１は、連動制御処理において、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃの空間的な位置がほぼ固定されるように、回転機構２３による回転軸２７を中心としたＸ線制限部材２２の回転に連動して移動機構２４に開口２２ａを平行移動させるように回転機構２３および移動機構２４を制御する。

画像生成機能５２は、開口２２ａに対応する被検体Ｐの部分領域を内包する被検体Ｐの領域を事前に撮影して得られた過去画像７１を取得し、開口２２ａに対応する部分領域をＸ線撮影して得た開口領域画像７２を、過去画像７１の部分領域に対応する位置に重畳した重畳画像７０を生成してディスプレイ４２に表示させる。

続いて、本実施形態に係る連動制御処理について詳細に説明する。

図５は、本実施形態に係る連動制御処理によって開口２５ａの理想回転中心２５ａｃの空間的位置をほぼ固定したまま開口２５ａが回転する様子の一例を示す説明図である。図５において、２点鎖線は連動制御処理後の開口２５ａの位置を表す。

なお、本実施形態では、Ｘ線可動絞り２０の絞りの２次元座標系（絞り座標系）の直交２成分をＸ軸、Ｙ軸で表し、このＸＹ座標系を装置座標系のｚｘ平面に平行な面内に定義するとともに、Ｘ軸を装置座標系のｘ軸と方向同一で向きが逆の軸に、Ｙ軸を装置座標系のｚ軸と方向および向きが同一の軸に、原点を回転軸２７上に、それぞれ定義する（図４参照）。上述のとおり、本実施形態において、Ｘ線制限部材２２の回転軸２７は、Ｘ線制限部材２２の平行移動によらず筐体２１に対して固定されている。また、Ｘ線制限部材２２の回転によらず絞り座標系は装置座標系に対して固定されている。

また、以下の説明では絞り羽根２５を連動制御する場合の例について示す。ＲＯＩフィルタ２６の連動制御は絞り羽根２５の連動制御と同様の制御であるため説明を省略する。

たとえば、ユーザは、被検体Ｐの関心領域６０を観察するために、Ｘ線の照射野が関心領域６０を内包するように開口２５ａを移動させる。このとき、図５に示すように、開口２５ａの位置が、回転軸２７上に位置する絞り羽根２５の回転中心２５ｃから離れている場合を考える。この場合において、ユーザが、関心領域６０の形状に合うように開口２５ａを回転させたいと所望したと考える。そして、ユーザがコンソール４０の入力回路４１や撮像装置１０の入力回路３６のジョイスティックを介して、開口２５ａの所望の回転中心（理想回転中心）２５ａｃ、理想回転中心２２ａｃ周りの所望の回転方向および所望の回転量θを指示したとする。なお、理想回転中心２５ａｃは、ユーザ指示がない場合は初期設定された位置、たとえば開口２５ａの中心または重心、などに自動的に設定されてもよい。

この場合、ユーザの理想とする開口２５ａの回転動作は、関心領域６０が照射野に収まった状態を維持したまま開口２５ａが回転することであると考えられる。この理想を実現するためには、開口２５ａの回転動作を通じて装置座標系（および絞り座標系）における理想回転中心２５ａｃの空間的位置がほぼ固定された状態で開口２５ａが回転すればよい。

図６は、本実施形態に係る連動制御処理を実行せずに、回転機構２３により回転軸２７を中心として絞り羽根２５を回転させる様子の一例を示す説明図である。

図６に示すように、開口２５ａの理想回転中心２５ａｃの位置が回転軸２７上に位置する絞り羽根２５の回転中心２５ｃから距離ｒだけ離れて位置する場合には、開口２５ａは、絞り羽根２５の回転中心２５ｃを中心に周回運動してしまう。このように周回運動してしまうと、開口２５ａに対応する照射野は関心領域６０から外れてしまう。この場合、ユーザは、関心領域６０が照射野に再び収まるように、移動機構２４を介して羽根要素２５１－２５４をそれぞれ複雑に操作して平行移動させなければならず、非常に面倒である。

そこで、連動制御機能５１は、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃと回転軸２７とが異なる位置にあると、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃの空間的な位置がほぼ固定されるように、連動制御処理を行う。

図７は、図５に示す本実施形態に係る連動制御処理を詳細に説明するための図であり、（ａ）は連動制御処理における回転機構２３による開口２５ａの回転の一例を示す説明図、（ｂ）は連動制御処理における移動機構２４による開口２５ａの平行移動のＹ軸成分の一例を示す説明図であり、（ｃ）はＸ軸成分の一例を示す説明図である。

図７（ａ）に示すように、連動制御機能５１は、回転機構２３を介して、開口２５ａごと、絞り羽根２５を所望の回転方向に所望の回転量θだけ回転させる。この回転制御と並行して、連動制御機能５１は、回転によって生じる理想回転中心２５ａｃの座標のＹ軸成分の変化量ｄＹを求め、この変化量ｄＹだけＹ軸方向に元に戻すように（図７（ｂ）参照）、かつ、Ｘ軸成分の変化量ｄＸを求め、この変化量ｄＸだけＸ軸方向に元に戻すように（図７（ｃ）参照）、移動機構２４を介して羽根要素２５１－２５４のそれぞれを平行移動させる。

図７（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は説明の便宜上、回転、Ｙ軸移動およびＸ軸移動のそれぞれを分割して記載したが、これらの回転および移動の連動制御は同時並行的に行われる。すなわち、連動制御機能５１は、ユーザから見える実際の開口２５ａの動きが、図５に示すとおり理想回転中心２５ａｃの空間的位置がほぼ固定された状態で開口２５ａが回転する動きとなるように、回転機構２３および移動機構２４を連動制御する。したがって、開口２５ａの平行移動は、Ｘ軸およびＹ軸のいずれかに沿った方向に規定されたジグザグな運動に限定されるものではなく、斜め移動や曲線的な移動が含まれる。

次に、本実施形態に係るＸ線診断装置１の動作の一例について説明する。

図８は、図１に示す処理回路３２のプロセッサにより、Ｘ線制限部材２２の開口２２ａの理想回転中心２２ａｃがＸ線制限部材２２の回転軸２７と異なる位置にある場合であっても、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃの装置座標系における空間的位置をほぼ固定したまま開口２２ａを回転させる際の手順の一例を示すフローチャートである。図８において、Ｓに数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

この手順は、開口２２ａに対応する照射野が関心領域６０を内包するように開口２２ａを平行移動させた状態（図５、図７（ａ）－（ｃ）の実線参照）でスタートとなる。なお、本実施形態においては、絞り羽根２５の開口２２ａの形状は、ユーザにより入力回路３６または入力回路４１を介して矩形の頂点が指定されることなどにより、あらかじめ手動で設定されるものとする。なお、ＲＯＩフィルタ２６の開口２６ａは、あらかじめ設計された形状に固定されるため、形状の設定を受け付ける必要はない。

まず、ステップＳ１において、連動制御機能５１は、入力回路３６または入力回路４１を介してユーザから開口２２ａの回転指示を受け付けたか否かを判定する。回転指示がない場合は、手順は終了となる。一方、回転指示を受け付けた場合はステップＳ２に進む。

次に、ステップＳ２において、連動制御機能５１は、回転モードを判定する。本実施形態では、回転モードは単純回転モード、絞り羽根回転モード、およびフィルタ回転モードの３つが選択可能であるものとする。

単純回転モードでは、連動制御機能５１は、移動機構２４の制御は行わず、すなわちＸ線制限部材２２の開口２２ａの平行移動を伴わず、回転機構２３のみを制御してＸ線制限部材２２の回転のみを行う（ステップＳ３）。このモードは、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃとＸ線制限部材２２の回転軸２７とが一致している場合に選択されるとよい。

絞り羽根回転モードでは、連動制御機能５１は、絞り羽根２５の開口２５ａについて図７に示す連動制御処理を行うよう回転機構２３および移動機構２４を連動制御する（ステップ４）。

フィルタ回転モードでは、連動制御機能５１は、ＲＯＩフィルタ２６の開口２６ａについて連動制御処理を行なうよう回転機構２３および移動機構２４を連動制御する（ステップ５）。

なお、各回転モードにおいて、回転機構２３は、Ｘ線制限部材２２を筐体２１と一体的に回転軸２７周りに回転させてもよいし、筐体２１とは独立にＸ線制限部材２２のみを回転軸２７周りに回転させてもよい。

そして、図８のステップＳ６において、画像生成機能５２は、開口２２ａに対応する被検体Ｐの部分領域をＸ線撮影して得た開口領域画像７２をディスプレイ４２に表示させ、ステップ１に戻る。

なお、図８ではステップＳ１でユーザから開口２２ａの回転指示を受け付けたが、関心領域６０の位置および形状を自動的に抽出可能であり、かつ、抽出した関心領域６０の位置および形状に応じて自動的に開口２２ａを移動させるよう自動的に回転モードが選択されてステップＳ２以降が自動実行されてもよく、この場合は、このステップＳ１は省略されてもよい。

以上の手順により、Ｘ線制限部材２２の開口２２ａの理想回転中心２２ａｃがＸ線制限部材２２の回転軸２７と異なる位置にある場合であっても、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃの装置座標系における空間的位置をほぼ固定したまま開口を回転させることができる。

図９は、図８のステップＳ４で連動制御機能５１により実行される絞り羽根２５の連動制御処理の手順の一例を示すサブルーチンフローチャートである。図８のステップＳ５で連動制御機能５１により実行されるＲＯＩフィルタ２６の連動制御処理は、絞り羽根２５の連動制御処理と同様であるため、説明を省略する。

なお、開口２２ａが筐体２１の端部付近に位置する場合であって、Ｘ線制限部材２２の可動限界のために、回転機構２３による回転や移動機構２４による平行移動をいかに組み合わせても、開口２２ａに対応する照射野に関心領域６０が収まらない場合がある。この場合、連動制御機能５１は、図９に示す連動制御処理を行う前に、又は、当該連動制御処理と並行して、アーム駆動回路１８および寝台駆動回路１９の少なくとも一方を制御することにより、Ｘ線制限部材２２および天板１５の少なくとも一方をｚｘ面内で平行移動させて、Ｘ線制限部材２２と天板１５とのｚｘ面内における相対的な位置関係を変更するとよい。この場合は、相対的な位置関係の変更後の理想回転中心２２ａｃと回転軸２７との位置関係にもとづいて図９に示す連動制御処理を実行すればよい。

ステップＳ４１において、連動制御機能５１は、開口２５ａの理想回転中心２５ａｃ、回転方向、および回転量θの情報を取得する。これらの情報は、ステップＳ１でユーザにより入力回路３６または入力回路４１を介して与えられてもよいし、関心領域６０の位置および形状を自動的に抽出可能である場合は、抽出した関心領域６０の位置および形状に応じて自動的に連動制御機能５１が求めてもよい。たとえば、観察対象が被検体Ｐの内部に留置されたステントであり、Ｘ線画像上でステントに設けられたステントマーカが検出できる場合は、この検出したステントマーカの位置にもとづいて関心領域６０の位置および形状を自動的に抽出することができる。また、理想回転中心２５ａｃは、たとえば開口２５ａの中心または重心に自動的に設定されてもよい。

次に、ステップＳ４２において、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃ、回転方向、および回転量θの情報に応じて、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃの空間的な位置がほぼ固定されるように、回転機構２３および移動機構２４を連動制御して（図５、図７（ａ）－（ｃ）参照）、図８のステップＳ６に進む。

なお、図９に示す手順は連動制御の処理対象が絞り羽根２５およびＲＯＩフィルタ２６のいずれであっても適用可能である。連動制御の処理対象が絞り羽根２５の場合には、さらに、開口２５ａの位置および形状が関心領域６０の位置および形状に適合するように、連動制御の後に羽根要素２５１－２５４のそれぞれを平行移動させてもよい。この場合、たとえば、関心領域６０の形状に応じて開口２５ａの領域を狭めることにより、被検体Ｐの被ばく線量を低減することができる。

図１０は、過去画像７１に開口領域画像７２を重畳した重畳画像７０の一例を示す説明図である。

画像生成機能５２は、図８のステップＳ６において、図１０に示すような重畳画像７０を生成してディスプレイ４２に表示させてもよい。この場合、画像生成機能５２は、開口２２ａに対応する被検体Ｐの部分領域を内包する被検体Ｐの領域を事前に撮影して得られた過去画像７１を記憶回路３１、記憶回路４３あるいはネットワークを介して外部の医用画像保管装置から取得する。そして、開口２２ａを介して透視することでリアルタイムに得られる現在の開口領域画像７２を過去画像７１の対応する位置に重ね合わせて重畳画像７０を生成し、ディスプレイ４２に表示させる（図１０参照）。

図１１は、筐体２１と天板１５の位置関係を変更した場合における重畳画像７０の一例を示す説明図である。

いま、過去画像７１が、所定の筐体２１の位置において絞り羽根２５を全開にして撮影した画像であり、過去画像の撮影後、筐体２１の位置をそのままに、直ちに絞り羽根２５の開口２５ａがユーザにより設定されて開口領域画像７２が撮影される場合を考える。

この場合において、たとえば最初は回転軸２７の近傍に位置する別の関心領域を観察していたところ、重畳画像７０の端の方にある関心領域６０を観察したいとユーザが所望したとする。この場合、開口２２ａが筐体２１の端部付近に位置し、Ｘ線制限部材２２の可動限界のために、回転機構２３による回転や移動機構２４による平行移動をいかに組み合わせても、開口２２ａに対応する照射野に関心領域６０が収まらないときがある（図１１上段参照）。

このとき、開口２２ａに対応する照射野に関心領域６０を収めることができるように、ユーザにより手動で、あるいは連動制御機能５１により自動で、寝台駆動回路１９を介して天板１５がｚ軸方向にΔｔだけ移動したとする。すると、関心領域６０は開口２２ａに対応する照射野に収まり、所望の開口領域画像７２を撮影することが可能となる。しかし、天板１５の移動後に撮影される開口領域画像７２における筐体２１と天板１５の位置関係は、重畳画像７０の背景である過去画像７１における筐体２１と天板１５の位置関係とは異なってしまう。

そこで、画像生成機能５２は、開口領域画像７２の一部が過去画像７１からはみ出すと、開口領域画像７２と過去画像７１とのつなぎ目（境界）における画像の連続性が維持されるように、はみ出しの量に応じて過去画像７１をシフトさせて重畳画像７０を生成するとよい。具体的には、画像生成機能５２は、筐体２１と天板１５の位置関係の変化量Δｔに応じた画素幅Δｓだけ、重畳画像７０の背景に位置する過去画像７１をシフトさせればよい（図１１下段参照）。

一方で、このように筐体２１と天板１５の位置関係を変化させる必要がある場合には、新たな位置関係で過去画像７１を改めて撮影し直してもよい。この場合、連動制御機能５１は、まず、連動制御の後の現在の開口２２ａの空間的な位置（復元位置）の情報を記憶回路３１または記憶回路４３に記憶させる。そして、連動制御機能５１は、筐体２１と天板１５の位置関係を変化させ、過去画像７１を撮影した後で、記憶回路３１または記憶回路４３から復元位置の情報を読み出し、開口２２ａの現在の空間的な位置が読み出した復元位置と異なれば、開口２２ａが復元位置に位置するように連動制御を行えばよい。

本実施形態に係るＸ線診断装置１によれば、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃの空間的位置をほぼ固定したまま、開口２２ａを回転させることができる。このため、Ｘ線制限部材２２の開口２２ａの理想回転中心２２ａｃがＸ線制限部材２２の回転軸２７と異なる位置にある場合であっても、ユーザは、ジョイスティックなどにより回転方向および回転角度の指示を行うだけで、非常に簡便に開口２２ａの回転操作を行なうことができる。このため、回転軸２７から離れた位置にあるとともに傾いた形状を有する関心領域６０であっても、ユーザは非常に簡便な操作によって開口２２ａを関心領域６０に適合させることができる。また、ユーザは開口２２ａを回転させることにより、たとえば関心領域６０を内包する開口２２ａの最小の形状を容易に把握することができる。このため、無駄な開口領域を少なくすることができ、被検体Ｐの被ばく線量を低減することができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、Ｘ線制限部材２２の開口２２ａの理想回転中心２２ａｃがＸ線制限部材２２の回転軸２７と異なる位置にある場合であっても、開口２２ａの理想回転中心２２ａｃの空間的位置をほぼ固定したまま開口を回転させることができる。

なお、本実施形態における処理回路３２の連動制御機能５１および画像生成機能５２は、それぞれ特許請求の範囲における連動制御部および画像生成部の一例である。また、本実施形態におけるアーム駆動回路１８および寝台駆動回路１９は、それぞれ特許請求の範囲における駆動部の一例である。また、本実施形態における記憶回路３１および４３は、特許請求の範囲における記憶部の一例である。また、本実施形態における入力回路３６および４１は、特許請求の範囲における入力部の一例である。

なお、上記実施形態において、「プロセッサ」という文言は、たとえば、専用または汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、または、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（たとえば、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）、およびＦＰＧＡ）等の回路を意味するものとする。プロセッサは、記憶媒体に保存されたプログラムを読み出して実行することにより、各種機能を実現する。

また、上記実施形態では処理回路の単一のプロセッサが各機能を実現する場合の例について示したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサが各機能を実現してもよい。また、プロセッサが複数設けられる場合、プログラムを記憶する記憶媒体は、プロセッサごとに個別に設けられてもよいし、１つの記憶媒体が全てのプロセッサの機能に対応するプログラムを一括して記憶してもよい。

なお、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。

１…Ｘ線診断装置
１５…天板
２０…Ｘ線可動絞り
２２…Ｘ線制限部材
２２ａ…開口
２２ａｃ…理想回転中心
２３…回転機構
２４…移動機構
２５…絞り羽根
２５ａ…絞り羽根の開口
２５ａｃ…絞り羽根の理想回転中心
２５ｃ…絞り羽根の回転中心
２６…ＲＯＩフィルタ
２６ａ…ＲＯＩフィルタの開口
２６ａｃ…ＲＯＩフィルタの理想回転中心
２６ｃ…ＲＯＩフィルタの回転中心
２７…Ｘ線制限部材の回転軸
３０…絞り制御装置
３１、４３…記憶回路
３２、４４…処理回路
３６、４１…入力回路
４２…ディスプレイ
５１…連動制御機能
５２…画像生成機能
６０…関心領域
７０…重畳画像
７１…過去画像
７２…開口領域画像
２５１－２５４…羽根要素

Claims (14)

1. Ｘ線を通過させる開口を有するＸ線制限部と、
   前記Ｘ線制限部そのものを前記開口ごと所定の回転軸周りに回転させる回転機構と、
   前記Ｘ線の照射軸に直交する面内で前記開口を平行移動させる移動機構と、
   前記所定の回転軸と前記開口の中心が異なるとき、前記開口を通過したＸ線の照射領域のうちの少なくとも一部が、連動制御前のＸ線の照射領域内に保たれるように、前記回転機構による前記Ｘ線制限部の前記所定の回転軸周りの回転にともなう前記開口の前記所定の回転軸周りの周回に連動して前記移動機構に前記開口を平行移動させるよう前記回転機構および前記移動機構を制御する連動制御を行なう連動制御部と、
   を備えたＸ線診断装置。
2. 前記Ｘ線制限部は、
   Ｘ線を遮蔽する複数の羽根要素を含む絞り羽根、
   を有し、
   前記移動機構は、
   前記複数の羽根要素のそれぞれを平行移動させることにより前記開口の位置を平行移動させる、
   請求項１記載のＸ線診断装置。
3. 前記移動機構は、
   前記連動制御の後に、被検体の関心領域の位置および形状に応じて前記複数の羽根要素のそれぞれを平行移動させる、
   請求項２記載のＸ線診断装置。
4. 前記Ｘ線制限部は、
   前記Ｘ線を減衰しつつ透過させる部材により構成され、当該部材の一部に前記開口が設けられた関心領域フィルタ、
   を有し、
   前記移動機構は、
   前記関心領域フィルタを平行移動させることにより前記開口の位置を平行移動させる、
   請求項１または２に記載のＸ線診断装置。
5. 前記連動制御部は、
   前記開口の中心を前記開口の理想回転中心とし、当該理想回転中心の空間的な位置がほぼ固定されるように前記連動制御を行う、
   請求項１ないし４のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
6. 前記開口の前記理想回転中心周りの回転方向および回転量のユーザによる指示を受け付ける入力部、
   をさらに備え、
   前記連動制御部は、
   前記入力部を介して受け付けたユーザ指示に応じて、前記理想回転中心の空間的な位置がほぼ固定されるように前記連動制御を行う、
   請求項５記載のＸ線診断装置。
7. 前記連動制御部は、
   被検体の関心領域の位置および形状の情報を取得し、取得した被検体の関心領域の位置および形状にもとづいて前記理想回転中心の位置、回転方向および回転量を求め、求めた前記理想回転中心の位置、前記回転方向および前記回転量に応じて、前記理想回転中心の空間的な位置がほぼ固定されるように前記連動制御を行う、
   請求項５記載のＸ線診断装置。
8. 前記Ｘ線制限部と被検体を載置する天板との少なくとも一方を平行移動させることにより、前記Ｘ線制限部と前記天板との相対的な位置関係を変更する駆動部、
   をさらに備え、
   前記連動制御部は、
   前記駆動部により前記Ｘ線制限部と前記天板との相対的な位置関係が変更されるとともに前記開口の前記理想回転中心と前記所定の回転軸との位置関係が変更されると、変更後の前記開口の前記理想回転中心と前記所定の回転軸との位置関係にもとづいて、前記開口の前記理想回転中心の空間的な位置がほぼ固定されるように前記連動制御を行なう、
   請求項５ないし７のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
9. 前記連動制御部は、
   前記連動制御の後の前記開口の空間的な位置の情報を記憶部に記憶させる、
   請求項１ないし８のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
10. 前記連動制御部は、
    前記記憶部に記憶された前記開口の空間的な位置の情報を読み出して、前記開口の現在の空間的な位置が前記記憶部から読み出した位置と異なると、前記記憶部から読み出した前記開口の空間的な位置に前記開口が位置するよう、前記連動制御を行う、
    請求項９記載のＸ線診断装置。
11. 前記開口に対応する被検体の部分領域を内包する被検体の領域を事前に撮影して得られた過去画像を取得し、前記開口に対応する前記部分領域をＸ線撮影して得た開口領域画像を、前記過去画像の前記部分領域に対応する位置に重畳した重畳画像を生成してディスプレイに表示させる画像生成部、
    をさらに備えた請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
12. 前記画像生成部は、
    前記開口領域画像の一部が前記過去画像からはみ出すと、前記開口領域画像と前記過去画像との境界における画像の連続性が維持されるように、前記はみ出しの量に応じて前記過去画像をシフトさせて前記重畳画像を生成する、
    請求項１１記載のＸ線診断装置。
13. Ｘ線を通過させる開口を有するＸ線制限部と、
    前記Ｘ線制限部を所定の回転軸周りに回転させる回転機構と、
    前記Ｘ線の照射軸に直交する面内で前記開口を平行移動させる移動機構と、
    前記開口を通過したＸ線の照射領域のうちの少なくとも一部が、連動制御前のＸ線の照射領域内に保たれるように、前記回転機構による前記Ｘ線制限部の回転に連動して前記移動機構に前記開口を平行移動させるよう前記回転機構および前記移動機構を制御する連動制御を行なう連動制御部と、
    前記Ｘ線制限部と被検体を載置する天板との少なくとも一方を平行移動させることにより、前記Ｘ線制限部と前記天板との相対的な位置関係を変更する駆動部と、
    を備え、
    前記連動制御部は、
    前記開口の中心を前記開口の理想回転中心とし、当該理想回転中心の空間的な位置がほぼ固定されるように前記連動制御を行うとともに、
    前記連動制御部は、
    前記駆動部により前記Ｘ線制限部と前記天板との相対的な位置関係が変更されるとともに前記開口の前記理想回転中心と前記所定の回転軸との位置関係が変更されると、変更後の前記開口の前記理想回転中心と前記所定の回転軸との位置関係にもとづいて、前記開口の前記理想回転中心の空間的な位置がほぼ固定されるように前記連動制御を行なう、
    Ｘ線診断装置。
14. Ｘ線を通過させる開口を有するＸ線制限部と、
    前記Ｘ線制限部を所定の回転軸周りに回転させる回転機構と、
    前記Ｘ線の照射軸に直交する面内で前記開口を平行移動させる移動機構と、
    前記開口を通過したＸ線の照射領域のうちの少なくとも一部が、連動制御前のＸ線の照射領域内に保たれるように、前記回転機構による前記Ｘ線制限部の回転に連動して前記移動機構に前記開口を平行移動させるよう前記回転機構および前記移動機構を制御する連動制御を行なう連動制御部と、
    前記開口に対応する被検体の部分領域を内包する被検体の領域を事前に撮影して得られた過去画像を取得し、前記開口に対応する前記部分領域をＸ線撮影して得た開口領域画像を、前記過去画像の前記部分領域に対応する位置に重畳した重畳画像を生成してディスプレイに表示させる画像生成部と、
    を備えたＸ線診断装置。

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