JP7091863B2 - X線画像撮影装置およびx線画像撮影方法 - Google Patents

X線画像撮影装置およびx線画像撮影方法 Download PDF

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Description

本発明は、X線画像撮影装置およびX線画像撮影方法に関し、特に、複数のX線撮影画像に基づいて断層画像を生成するX線画像撮影装置およびX線画像撮影方法に関する。
従来、複数のX線撮影画像に基づいて断層画像を生成するX線画像撮影装置およびX線画像撮影方法が知られている(たとえば、非特許文献1参照)。
上記非特許文献1には、X線撮影した複数のX線撮影画像に基づいて断層画像を生成するX線画像撮影装置が開示されている。このX線画像撮影装置では、被検者の撮影部位(関心領域)近傍に位置合わせ用ファントムが配置された状態で、X線管の配置位置およびX線の照射角度が操作者により変更されながらX線撮影される。そして、このX線画像撮影装置は、X線撮影された複数のX線撮影画像を、各X線撮影画像に写る位置合わせ用ファントムの基準位置情報に基づいて、断層画像(トモシンセシス画像)を生成するように構成されている。これにより、X線画像撮影装置が、一般X線撮影装置として構成されている場合(専用のトモシンセシス撮影装置に比べて精密な機械制御機構が搭載されていない場合)にも、このX線画像撮影装置により、専用のトモシンセシス撮影装置と同等の空間分解能を有するトモシンセシス画像が取得される。
また、従来、X線管を移動させる移動手段および回転手段を備えるX線画像撮影装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
上記特許文献1には、X線管を移動させるX線照射手段平行移動保持手段(以下、「移動手段」とする)およびX線照射手段回転保持手段(以下、「回転手段」とする)を備える一般撮影システムが開示されている。この一般撮影システムは、制御手段と、選択手段と、記憶手段と、X線管と、フラットパネルディテクタ(以下、「FPD」とする)と、駆動手段とを備える。そして、この一般撮影システムでは、選択手段により、術式・撮影対象部位などが選択されることによって、アナトミカルプログラムとして予め記憶手段に記憶された撮影条件が呼び出される。そして、制御手段は、アナトミカルプログラムに対応して記憶されているX線管とFPDとの位置関係になるように、移動手段および回転手段に内蔵された駆動手段を作動させて、X線管を移動および回転させるように構成されている。これにより、この一般撮影システムは、自動的にX線管の位置決めが可能に構成されている。
株式会社島津製作所、「X線撮影装置を問わずにトモシンセシス画像が得られる新技術を開発」、[online]、[平成30年5月16日検索]、インターネット<URL:https://www.shimadzu.co.jp/news/press/n00kbc000000dzil.html>
特開2008-125981号公報
ここで、上記非特許文献1の位置合わせ用ファントムの基準位置情報に基づいて、断層画像(トモシンセシス画像)を生成するX線画像撮影装置において、操作者の作業負担を低減するために、上記特許文献1の一般撮影システムの自動的にX線管の位置決めが可能な構成を適用することが考えられる。しかしながら、このX線画像撮影装置では、1つの撮影部位のトモシンセシス画像を生成するための複数の撮影条件(X線管の配置位置の情報、および、X線の照射角度の情報)を、記憶手段に予め記憶する(登録しておく)必要がある。そして、撮影部位によって、適切なX線管の配置位置、X線の照射角度、および、撮影枚数が異なるため、撮影条件を記憶手段に登録するための登録操作が複雑化する。また、トモシンセシス画像を生成するために、記憶手段に記憶する必要のある撮影条件の数が増大するため、記憶手段を大型化(大容量化)する必要がある。このため、従来、基準位置情報に基づいてトモシンセシス画像(撮影部の移動方向に平行な断層画像)を生成する場合にも、操作者の作業負担を低減しながら、予め記憶する必要のある撮影条件(撮影内容情報)の数が増大するのを抑制することが可能なX線画像撮影装置(およびX線画像撮影方法)が望まれていた。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、基準位置情報に基づいて撮影部の移動方向に平行な断層画像を生成する場合にも、操作者の作業負担を低減しながら、予め記憶する必要のある撮影内容情報の数が増大するのを抑制することが可能なX線画像撮影装置およびX線画像撮影方法を提供することである。
上記目的を達成するために、この発明の第1の局面におけるX線画像撮影装置は、X線源と、X線を検出する検出器とを含む、撮影部と、X線源と検出器との相対位置および相対角度を変更する位置変更機構部と、位置変更機構部を駆動させる駆動部とを含み、撮影部を移動させる移動ユニットと、撮影部によりX線撮影された複数のX線撮影画像と、複数のX線撮影画像中に写る位置基準部の位置情報である基準位置情報とに基づいて、撮影部の移動方向に平行な断層画像を生成する画像生成部と、断層画像を生成するための撮影内容情報に基づいて、X線撮影画像を撮影するための撮影部の目標位置および撮影部の目標角度を決定する目標決定部と、撮影部の目標位置に撮影部の相対位置が対応するとともに、撮影部の目標角度に撮影部の相対角度が対応するように、駆動部を駆動させる制御を行うように構成されている駆動制御部と、X線源の動作を制御するX線源制御部が設けられたX線発生ユニットと、を備え、移動ユニットは、目標決定部を構成する移動ユニット側制御部を含み、移動ユニット側制御部は、X線発生ユニットのX線源制御部から、撮影内容情報を取得するように構成されており、撮影内容情報は、操作者による入力操作により入力されたコメント情報として構成されており、移動ユニット側制御部は、コメント情報を、X線源制御部から取得するように構成されている
この発明の第1の局面におけるX線画像撮影装置では、上記のように、X線画像撮影装置に、断層画像を生成するための撮影内容情報に基づいて、X線撮影画像を撮影するための撮影部の目標位置および撮影部の目標角度を決定する目標決定部と、撮影部の目標位置に撮影部の相対位置が対応するとともに、撮影部の目標角度に撮影部の相対角度が対応するように、駆動部を駆動させる制御を行うように構成されている駆動制御部とを設ける。これにより、撮影内容情報に基づいて、複数の目標位置および複数の目標角度を決定する(たとえば、算出する)ことができる。この結果、X線撮影画像ごとに、撮影内容情報を準備する(登録して記憶する)必要がなくなるので、撮影内容情報の数が増大するのを抑制することができる。また、駆動制御部により、自動的に、撮影部の目標位置に撮影部の相対位置が対応するとともに、撮影部の目標角度に撮影部の相対角度が対応するように、駆動部を駆動させる(撮影部を移動させる)ことができるので、操作者により手動で、撮影部を移動させる場合に比べて、操作者の作業負担を低減することができる。この結果、基準位置情報に基づいて撮影部の移動方向に平行な断層画像を生成する場合にも、操作者の作業負担を低減しながら、予め記憶する必要のある撮影内容情報の数が増大するのを抑制することができる。
また、移動ユニットとは異なるX線発生ユニットに、撮影内容情報が記憶(または設定)されている場合でも、目標決定部を構成する移動ユニット側制御部により、X線発生ユニットから撮影内容情報を取得することができる。
ここで、一般的なX線画像撮影装置では、X線発生ユニットのX線源制御部は、操作者による入力操作により入力されたコメント情報を、移動ユニット側制御部に送信することが可能に構成されている。これに着目して、本発明では、移動ユニット側制御部は、コメント情報として構成された撮影内容情報をX線源制御部から取得することができるので、専用のX線源制御部を用いることなく(X線源制御部のソフトウェアを本発明を適用するために変更することなく)、操作者が撮影内容情報をコメント情報に入力することにより、移動ユニットの目標決定部に撮影内容情報を取得させることができる。
上記第1の局面におけるX線画像撮影装置において、好ましくは、撮影内容情報は、撮影部の角度情報、および、X線撮影されるX線撮影画像の枚数情報を含み、目標決定部は、撮影部の角度情報およびX線撮影画像の枚数情報に基づいて、撮影される複数のX線撮影画像の各々に対応する撮影部の目標位置および撮影部の目標角度を決定するように構成されている。このように構成すれば、トモシンセシス画像を生成(再構成)するために必要なX線撮影画像の枚数と、X線撮影画像をX線撮影する際の撮影部の角度情報とを、目標決定部が取得することができるので、トモシンセシス画像を生成(再構成)するために必要な各X線撮影画像の目標位置および目標角度を、1つの撮影内容情報に基づいて決定する(算出する)ことができる。
上記移動ユニット側制御部がコメント情報をX線源制御部から取得するX線画像撮影装置において、好ましくは、X線発生ユニットには、操作者からのコメント情報の入力操作を受け付けるコメント入力操作部と、コメント情報を表示する表示部とが設けられている。このように構成すれば、操作者に、表示部によりコメント情報の内容を視認させながら、コメント入力操作部により、操作者による入力操作を受け付けることができるので、操作者の入力操作の利便性を向上させることができる。
上記移動ユニット側制御部がX線源制御部から撮影内容情報を取得するX線画像撮影装置において、好ましくは、撮影内容情報は、次にX線撮影されるX線撮影画像が、複数のX線撮影画像のうちの第何番目のX線撮影画像であるかを示す撮影ステップ情報を含み、駆動制御部は、撮影ステップ情報を、X線源制御部から取得するように構成されているとともに、取得した撮影ステップ情報に対応する撮影部の目標位置に撮影部の相対位置が対応するとともに、取得した撮影ステップ情報に対応する撮影部の目標角度に撮影部の相対角度が対応するように、駆動部を駆動させるように構成されている。このように構成すれば、複数の目標位置および複数の目標角度が決定(算出)されている場合でも、撮影ステップ情報に基づいて、次にX線撮影されるX線撮影画像に対応する目標位置および目標角度に、適切に撮影部を移動および角度変更させることができる。
上記X線発生ユニットを備えるX線画像撮影装置において、好ましくは、X線発生ユニットには、操作者からの駆動部の駆動を開始させることを示す入力操作を受け付ける駆動開始操作部が設けられており、駆動制御部は、駆動部の駆動を開始させることを示す入力操作に応じて、撮影部の目標位置に撮影部の相対位置が対応するとともに、撮影部の目標角度に撮影部の相対角度が対応するように、駆動部を駆動させることを開始するように構成されている。このように構成すれば、駆動開始操作部により、操作者が意図する時点(タイミング)に、駆動部の駆動を開始させることができる。この結果、X線画像撮影装置を医用X線画像撮影装置として用いる場合に、被写体の状態(姿勢等)に合わせて、適切なタイミングで、駆動部を駆動(撮影部を移動)させることができる。
この発明の第2の局面におけるX線画像撮影装置X線源と、X線を検出する検出器とを含む、撮影部と、X線源と検出器との相対位置および相対角度を変更する位置変更機構部と、位置変更機構部を駆動させる駆動部とを含み、撮影部を移動させる移動ユニットと、撮影部によりX線撮影された複数のX線撮影画像と、複数のX線撮影画像中に写る位置基準部の位置情報である基準位置情報とに基づいて、撮影部の移動方向に平行な断層画像を生成する画像生成部と、断層画像を生成するための撮影内容情報に基づいて、X線撮影画像を撮影するための撮影部の目標位置および撮影部の目標角度を決定する目標決定部と、撮影部の目標位置に撮影部の相対位置が対応するとともに、撮影部の目標角度に撮影部の相対角度が対応するように、駆動部を駆動させる制御を行うように構成されている駆動制御部とを備え、目標決定部は、第1番目のX線撮影画像としてX線撮影された際の検出器からX線源までの距離を示す情報である撮影部距離情報と、検出器のうちのX線源からX線が照射される領域の寸法を示す情報である寸法情報とを取得するとともに、撮影部距離情報および寸法情報と、撮影内容情報とに基づいて、撮影部の目標位置および撮影部の目標角度を決定するように構成されている。これにより、撮影部距離情報(たとえば、SID:Source Image Distance)と、寸法情報(照射野サイズ)とにより、容易に撮影部の目標位置および撮影部の目標角度を決定する(算出する)ことができる。
この場合、好ましくは、画像生成部は、第1番目のX線撮影画像を含む複数のX線撮影画像と、基準位置情報とに基づいて、断層画像を生成するように構成されている。このように構成すれば、撮影部距離情報と寸法情報とを取得するためにX線撮影された第1番目のX線撮影画像も、断層画像(トモシンセシス画像)を生成(再構成)するために用いることができるので、X線撮影の回数が増加することを抑制することができる。この結果、X線の照射線量が増加するのを抑制することができるとともに、X線撮影に関する作業工程数が増加するのを抑制することができる。
上記第1および第2の局面におけるX線画像撮影装置において、好ましくは、位置基準部を含み、被写体の関心領域とともに複数のX線撮影画像に写る位置に配置されたファントムをさらに備え、移動ユニットは、検出器とファントムとの相対位置および相対角度を一定にした状態で、X線源と検出器との相対位置およびX線源と検出器との相対角度を変化させるように構成されており、目標決定部は、撮影内容情報に基づいて、撮影部の目標位置としてのX線源の検出器に対するX線源目標位置、および、撮影部の目標角度としてのX線源の検出器に対するX線源目標角度を決定するように構成されている。このように構成すれば、検出器とファントムとの相対位置および相対角度が変化する(ずれる)のを抑制することができるので、より正確な断層画像(トモシンセシス画像)を生成することができる。また、X線源目標位置およびX線源目標角度を決定することにより、検出器の目標位置および目標角度を決定する必要がないので、目標決定部の決定処理(演算処理)にかかる制御負担が増大するのを抑制することができる。
この発明の第の局面におけるX線画像撮影方法は、撮影部によりX線撮影された複数のX線撮影画像と、複数のX線撮影画像中に写る位置基準部の位置情報である基準位置情報とに基づいて、移動ユニットにより撮影部が移動された方向である撮影部の移動方向に平行な断層画像を生成する、X線画像撮影方法であって、断層画像を生成するための撮影内容情報に基づいて、X線撮影画像を撮影するための撮影部の目標位置および撮影部の目標角度を決定し、その後、移動ユニットにより、撮影部の目標位置に撮影部の相対位置を対応させるとともに、撮影部の目標角度に撮影部の相対角度を対応させ、撮影内容情報は、操作者による入力操作により入力されたコメント情報として構成されており、コメント情報は、X線源の動作を制御するX線源制御部が設けられたX線発生ユニットのX線源制御部から取得される
この発明の第の局面におけるX線画像撮影方法では、上記のように構成することにより、基準位置情報に基づいて撮影部の移動方向に平行な断層画像を生成する場合に、操作者の作業負担を低減しながら、予め記憶する必要のある撮影内容情報の数が増大するのを抑制することが可能なX線画像撮影方法を提供することができる。
本発明によれば、上記のように、基準位置情報に基づいて撮影部の移動方向に平行な断層画像を生成する場合にも、操作者の作業負担を低減しながら、予め記憶する必要のある撮影内容情報の数が増大するのを抑制することができる。
本発明の一実施形態によるX線画像撮影装置の全体構成を示したブロック図である。 本発明の一実施形態によるX線画像撮影装置を模式的に示した図である。 本発明の一実施形態による撮影ステップ表示画面を示す図である。 本発明の一実施形態による第1コメント情報表示を示す図である。 本発明の一実施形態によるコメント入力操作用画面を示す図である。 本発明の一実施形態による撮影プログラム表示画面を示す図である。 本発明の一実施形態による目標オフセット距離および目標オフセット角度を説明するための図である。 本発明の一実施形態による撮影部の移動を説明するための図である。 本発明の一実施形態による懸垂器側制御部の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による目標オフセット距離の決定を説明するための図である。 本発明の一実施形態による発生器側制御部と懸垂器側制御部との信号やり取りを説明するためのシーケンス図である。 本発明の一実施形態の第1変形例によるX線画像撮影装置の構成を示した図である。 本発明の一実施形態の第2変形例によるX線画像撮影装置の構成を示した図である。
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1~図10を参照して、本発明の一実施形態によるX線画像撮影装置100の構成について説明する。
X線画像撮影装置100は、一般X線撮影装置またはX線テレビシステムに、ユニバーサルトモシンセシス技術を用いて、トモシンセシス画像を生成する画像装置として構成されている。ここで、ユニバーサルトモシンセシス技術とは、複数のX線撮影画像E中に写る位置基準部41および42(ファントム4)の位置情報である基準位置情報Fに基づいて、撮影部11の移動方向に平行な断層画像Et(トモシンセシス画像)を生成する技術である。すなわち、X線画像撮影装置100は、複数のX線撮影画像Eを再構成処理して、断層画像Etを生成するように構成されている。また、X線画像撮影装置100は、人体または動物を被写体Tとする医用X線画像撮影装置として構成されている。
また、X線画像撮影装置100は、オートポジショニング機能を有する。すなわち、X線画像撮影装置100では、撮影部11の移動および角度の変更が、自動化(電動化)されている。また、X線画像撮影装置100では、被写体Tが横臥した状態(図2参照)および立位した状態(図示せず)のいずれにおいても、撮影部11の移動および角度を、変更可能に構成されている。下記の説明では、横臥した状態の被写体Tを撮影する場合のみを説明し、立位した状態の被写体Tを撮影する場合の説明を省略する。
なお、本願明細書において、トモシンセシス画像を構成するために、撮影部11を移動させる方向(後述するX線源11aが直線移動する方向)をX方向とする。図2の例の場合、X方向は、被写体Tの頭部と脚部とを結ぶ方向である。また、撮影部11の移動方向に直交する方向であり、X線源11aと後述するフラットパネルディテクタ11b(以下、「FPD11b」とする)とが対向する方向をZ方向とする。また、X方向に直交する方向で、かつ、Z方向に直交する方向を、Y方向とする。
図1に示すように、X線画像撮影装置100は、X線発生器1(以下、「発生器1」とする)と、X線源懸垂器2(以下、「懸垂器2」とする)と、画像生成装置3と、ファントム4とを含む。なお、発生器1は、特許請求の範囲の「X線発生ユニット」の一例である。また、懸垂器2は、特許請求の範囲の「移動ユニット」の一例である。また、画像生成装置3は、特許請求の範囲の「画像生成部」の一例である。
(X線発生器の構成)
発生器1は、いわゆる、X線高電圧装置として構成されている。図1に示すように、発生器1は、撮影部11と、電源部12と、発生器側制御部13と、タッチパネル14と、発生器側記憶部15と、撮影操作部16と、移動操作部17と、報知部18とを含む。なお、発生器側制御部13は、特許請求の範囲の「X線源制御部」の一例である。また、タッチパネル14は、特許請求の範囲の「表示部」および「コメント入力操作部」の一例である。また、移動操作部17は、特許請求の範囲の「駆動開始操作部」の一例である。
撮影部11は、X線源11aと、X線を検出するFPD11bとを含む。X線源11aは、FPD11bに向かってX線を照射するように構成されている。たとえば、X線源11aは、X線管およびコリメータ等を含む。また、FPD11bは、X線源11aにより照射され、被写体Tの関心領域ROIまたはファントム4を透過したX線を検出するように構成されている。FPD11bは、検出信号を、画像生成装置3に伝達するように構成されている。たとえば、FPD11bは、複数の変換素子および複数の画素電極等により構成されている。
電源部12は、外部から供給された商用電力を、発生器側制御部13の指令(撮影プログラム)に基づいた電圧値および電流値を有する電力に変換して、変換した電力を、撮影プログラムに基づいた期間、X線源11aに供給する(印加する)ように構成されている。言い換えると、電源部12は、X線源11aのドライバーとして機能する。
発生器側制御部13は、CPU(Central Processing Unit)またはFPGA(Field-Programmable Gate Array)などのプロセッサにより構成されている。発生器側制御部13は、発生器側記憶部15に記憶された制御プログラムを実行することにより、発生器1の全体の動作の制御を行うように構成されている。
タッチパネル14は、画像を表示可能に構成されており、操作者からの入力操作(表示面上に対するタッチ操作)を受け付けるように構成されている。たとえば、タッチパネル14は、撮影ステップ表示画面P1(図3参照)と、コメント入力操作用画面P3(図5参照)と、撮影プログラム表示画面P2(図6参照)とを切替可能に表示するように構成されている。
発生器側記憶部15は、制御プログラムおよび撮影プログラム等を記憶することが可能な不揮発性メモリとして構成されている。たとえば、発生器側記憶部15は、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)により構成されている。
撮影操作部16および移動操作部17は、それぞれ、たとえば、ハンドスイッチ、押しボタンまたはフットスイッチとして構成されており、操作者による入力操作を受け付けるように構成されている。撮影操作部16は、撮影部11によるX線撮影を指示する入力操作を受け付けて、この入力操作を、発生器側制御部13に伝達するように構成されている。移動操作部17は、操作者からの位置変更駆動部23および角度変更駆動部24の駆動を開始させることを示す入力操作を受け付けるように構成されている。たとえば、移動操作部17は、受け付けた入力操作を駆動開始信号S1として、懸垂器側制御部25に伝達するように構成されている。
報知部18は、たとえば、表示灯(ランプ)や音声出力部として構成されている。たとえば、報知部18は、発生器側制御部13の指令に基づいて、撮影部11の移動および角度変更が完了した際(移動完了信号S2を取得した際)に、表示灯を点灯させるか音声出力部から音声を発するように構成されている。また、報知部18は、発生器側制御部13の指令に基づいて、X線撮影中またはX線撮影が完了した際に、表示灯を点灯させるか音声出力部から音声を発するように構成されている。
〈X線発生器の制御に関する構成〉
発生器側制御部13は、懸垂器2の懸垂器側制御部25と有線通信または無線通信可能に構成されている。そして、本実施形態では、発生器側制御部13は、撮影内容情報Gを懸垂器2の懸垂器側制御部25に伝達(送信)するように構成されている。なお、下記に説明する発生器1の制御は、発生器側制御部13により実行される。
撮影内容情報Gとは、操作者が次にX線撮影しようとする撮影条件の内容を示すものであり、操作者によって、発生器側記憶部15に登録(記憶)可能なデータである。ここで、図3および図4に示すように、本実施形態では、操作者からのコメント情報Cの入力操作を受け付けるとともに、コメント情報Cを表示するように構成されている。
具体的には、図3に示すように、タッチパネル14には、撮影ステップ表示画面P1が表示される。撮影ステップ表示画面P1は、撮影プログラム名称表示51と、第1番目のX線撮影画像Eの撮影に対応する撮影条件を示す第1撮影条件表示52と、第2番目以降のX線撮影画像Eの撮影に対応する撮影条件を示す第2撮影条件表示53と、第1撮影条件表示52および第2撮影条件表示53の表示を切り替えるステップ切替表示54と、撮影ステップ表示画面P1から撮影プログラム表示画面P2に表示を切り替える画面切替表示55とを含む。
撮影プログラム名称表示51は、後述する撮影プログラム表示画面P2(図6参照)において、選択された撮影プログラムに対応する名称が表示される。たとえば、撮影プログラム名称表示51は、撮影される被写体Tの部位の名称および部位に対する撮影方向等が含まれる。ここで、撮影プログラムとは、トモシンセシス画像を生成(再構成)するために必要な複数のX線撮影画像Eを撮影するための撮影条件群の情報である。
第1撮影条件表示52は、複数のX線撮影画像E(撮影プログラム)のうちの第1番目(第1枚目)に撮影されるX線撮影画像E1を撮影するための撮影条件を示すものである。本実施形態では、第1撮影条件表示52は、第1コメント情報表示52aと、第1X線源駆動条件表示52bと、第1名称表示52cとを含む。
図4に示すように、第1コメント情報表示52aは、X線撮影画像E1の撮影に関して、操作者による入力操作により入力されたコメント情報Cを表示するものである。そして、発生器側制御部13は、このコメント情報Cを含む撮影内容情報Gを、懸垂器2の懸垂器側制御部25に伝達(送信)するように構成されている。
具体的には、図6に示すように、本実施形態では、第1コメント情報表示52aに対応するコメント情報Cは、一般撮影でなくトモシンセシス撮影を行う旨を示すトモシンセシス指令情報C1と、撮影部11の角度情報C2と、X線撮影されるX線撮影画像Eの枚数情報C3(全撮影枚数Nの情報)を含む。トモシンセシス指令情報C1は、たとえば「T」としてタッチパネル14に表示される。また、角度情報C2は、たとえば、最大角度が10度の場合、「10deg」としてタッチパネル14に表示される。また、枚数情報C3は、たとえば、撮影されるX線撮影画像Eの全撮影枚数Nが5枚の場合、「5exp」としてタッチパネル14に表示される。
図3に示すように、第1X線源駆動条件表示52bは、X線撮影画像E1を撮影する際に、X線源11aに印加される電圧値、電流値、および、X線照射時間等の表示を含む。また、第1名称表示52cは、X線撮影画像E1を他のX線撮影画像Eと識別可能にするための名称を示す表示を含む。
図5に示すように、第1コメント情報表示52aと、第1名称表示52cとは、操作者により、内容の設定および変更(編集)が可能に構成されている。たとえば、第1コメント情報表示52aまたは第1X線源駆動条件表示52bのいずれかにタッチ操作された場合に、タッチパネル14の表示が、撮影ステップ表示画面P1(図3参照)から、コメント入力操作用画面P3に切り替えられるように構成されている。なお、第1X線源駆動条件表示52bも、第1コメント情報表示52aおよび第1名称表示52cと同様に、操作者により、内容の設定および変更(編集)が可能に構成されている。
コメント入力操作用画面P3は、キーボード入力操作表示56と、入力コメント欄表示57aと、入力名称欄表示57bとを含む。キーボード入力操作表示56は、操作者によりタッチ操作された位置(座標)に基づいて、文字入力を受け付けるように構成されている。入力コメント欄表示57aは、キーボード入力操作表示56により、操作者により入力されたコメント情報を表示するように構成されている。また、入力名称欄表示57bは、キーボード入力操作表示56により、操作者により入力された名称を表示するように構成されている。
図3に示すように、第2撮影条件表示53は、複数のX線撮影画像E(撮影プログラム)のうちの第2番目以降に撮影されるX線撮影画像Eを撮影するための撮影条件を示すものである。本実施形態では、第2撮影条件表示53は、コメント情報表示53aと、X線源駆動条件表示53bと、名称表示53cとを含む。なお、X線源駆動条件表示53bおよび名称表示53cは、第1X線源駆動条件表示52bおよび第1名称表示52cと同様に構成されているため、説明を省略する。
コメント情報表示53aは、第2番目以降の所定のX線撮影画像Eの撮影に関して、操作者による入力操作により入力されたコメント情報Cを表示するものである。ここで、本実施形態では、コメント情報表示53aとして表示されるコメント情報Cは、次にX線撮影されるX線撮影画像Eが、複数のX線撮影画像Eのうちの第何番目のX線撮影画像Eであるかを示す撮影ステップ情報C4(nを示す情報)として構成されている。たとえば、次に撮影されるX線撮影画像Eが2枚目(2番目)である場合、撮影ステップ情報C4は、たとえば「step2」としてコメント情報表示53aに表示される。なお、下記の記載では、次にX線撮影されるX線撮影画像Eを、第n(nは2以上の自然数)番目のX線撮影画像Eとして記載する。なお、コメント情報表示53a、X線源駆動条件表示53b、および、名称表示53cは、第1コメント情報表示52aと同様に、コメント入力操作用画面P3において、設定・変更可能に構成されている。
図6に示すように、タッチパネル14は、複数の撮影プログラムのうちの一の撮影プログラムを選択するための撮影プログラム表示画面P2が表示されるように構成されている。撮影プログラム表示画面P2では、複数の撮影プログラム名称が表示された選択表示58が行列状に、並列して表示される。そして、複数の選択表示58のうちの操作者により、タッチ操作された選択表示58に対応する撮影ステップ表示画面P1がタッチパネル14に表示される。図5は、たとえば、撮影プログラム表示画面P2の「頭蓋骨2方向」を示す選択表示58が選択された場合の例を図示している。
(X線源懸垂器の構成)
図2に示すように、懸垂器2は、X線源11aとFPD11bとの相対位置を変更する位置変更機構部21と、X線源11aとFPD11bとの相対角度を変更する角度変更機構部22とを含む。図1に示すように、懸垂器2は、位置変更機構部21を駆動させる位置変更駆動部23と、角度変更機構部22を駆動させる角度変更駆動部24とを含み、撮影部11を移動させるように構成されている。また、懸垂器2は、目標決定部25a(図9参照)を構成する懸垂器側制御部25を含む。なお、角度変更機構部22は、特許請求の範囲の「位置変更機構部」の一例である。また、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24は、特許請求の範囲の「駆動部」の一例である。また、懸垂器側制御部25は、特許請求の範囲の「移動ユニット側制御部」の一例である。
図2に示すように、懸垂器2は、たとえば、天井走行式X線管懸垂器として構成されている。すなわち、位置変更機構部21は、直線移動機構部21aと支柱部21bとX線源保持部21cとを含む。直線移動機構部21aは、たとえば、支柱部21bがX方向に平行な方向にスライド移動可能で、かつ、支柱部21bがY方向に平行な方向にスライド移動可能なレールとして構成されている。また、直線移動機構部21aは、検査室の天井に配置されている。
支柱部21bは、直線移動機構部21aからZ2方向に延びるように構成されている。また、支柱部21bは、Z方向に伸縮可能に構成されており、高さ位置(Z方向の位置)を変更可能に構成されている。X線源保持部21cは、支柱部21bのZ2方向側の先端部近傍に配置されている。そして、X線源保持部21cは、X線源11aを回動可能に保持している。また、位置変更機構部21または角度変更機構部22のいずれかには、位置変更駆動部23が配置(内蔵)されており、位置変更機構部21または角度変更機構部22のいずれかには、角度変更駆動部24が配置(内蔵)されている。
詳細には、図7に示すように、角度変更機構部22は、鉛直方向に沿った方向(Z方向)を基準角度として0度とした場合、基準角度に対するX線源保持部21cの傾斜角度でありX線源11aのX線照射中心角度(θn、η)を変更可能に構成されている。ここで、θは、鉛直方向に対して、X方向になす角度を意味するものとし、ηは、鉛直方向に対して、Y方向になす角度を意味するものとする。
位置変更駆動部23および角度変更駆動部24は、モータ(たとえば、ステッピングモータ)を含み、直線移動機構部21aの内部または近傍に配置されている。そして、位置変更駆動部23は、懸垂器側制御部25の指令に基づいて、支柱部21bおよびX線源保持部21cの配置位置(X、Y、Z)を変更可能に構成されている。また、角度変更駆動部24は、懸垂器側制御部25の指令に基づいて、X線源保持部21cの傾斜角度でありX線源11aのX線照射中心角度(θ、η)を変更するように構成されている。
また、位置変更駆動部23には、エンコーダー等からなる位置検出部が設けられており、角度変更駆動部24には、エンコーダー等からなる角度検出部が設けられている。そして、位置変更駆動部23によりX線源11aの配置位置(X、Y、Z)の情報が、懸垂器側制御部25に伝達され、角度変更駆動部24によりX線源11aのX線照射中心角度(θ、η)の情報が、懸垂器側制御部25に伝達される。なお、以下の記載では、説明を容易にするため、X線源11aのY方向の座標は、0から変更しないとともに、Z方向の座標は、D1から変更しないものとして説明し、基準位置Oを(0、0、0)とした場合のX線源11aの配置位置(L、0、D1)を、オフセット距離Lとして説明する。また、X線源11aのY方向の傾斜角度ηは、0から変更しないものとして、基準角度を(0、0)とした場合の、X線照射中心角度(θ、0)を、X線照射中心角度θとして説明する。なお、オフセット距離LおよびX線照射中心角度θは、特許請求の範囲の「撮影部の相対位置」の一例である。
図8に示すように、懸垂器2は、複数のX線撮影画像Eを撮影する際に、1つのX線撮影画像Eを撮影する毎に、X線源11aをX方向に沿って移動させてオフセット距離Lを変化させるとともに、X線源11aの傾斜方向を変更することにより、X線照射中心角度θを変化させるように構成されている。たとえば、X線撮影画像E1(No.1)を撮影する際には、X線源11aは、オフセット距離が0の位置に配置され、オフセット角度が0にされる。なお、オフセット距離L0が0の位置にX線源11aを配置する作業、および、オフセット角度を0にする作業は、懸垂器2により自動で行ってもよいし、操作者により手動で行ってもよい。そして、X線撮影画像E2(No.2)を撮影する際には、懸垂器2により、X線源11aが、オフセット距離がLmとなる位置に移動される。その後、懸垂器2により、各目標オフセット距離Lnに対応する位置にX線源11aが移動され、各目標オフセット角度θnにX線源11aの角度が変更される。そして、各位置において、撮影部11により、X線撮影が行われる。
また、本実施形態では、懸垂器2は、FPD11bとファントム4との相対位置および相対角度を一定にした状態で、X線源11aとFPD11bとの相対位置およびX線源11aとFPD11bとの相対角度を変化させるように構成されている。すなわち、ファントム4を、FPD11b上の関心領域ROI(図2参照)の近傍に載置した状態で、懸垂器2は、FPD11bを移動させないで、X線源11aのみを移動させるように構成されている。
(画像生成装置およびファントムの構成)
図1に示すように、画像生成装置3は、撮影部11によりX線撮影された複数のX線撮影画像Eと、複数のX線撮影画像E中に写る位置基準部41および42の位置情報である基準位置情報Fとに基づいて、撮影部11の移動方向に平行な断層画像Etを生成するように構成されている。具体的には、画像生成装置3は、画像生成制御部31と、断層画像表示部32と、断層画像記憶部33と、通信部34とを含む。
画像生成制御部31は、たとえば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、または、画像処理用に構成されたFPGA(Field-Programmable Gate Array)などのプロセッサを含む。そして、画像生成制御部31は、画像生成装置3の各部の動作を制御するように構成されている。
また、画像生成制御部31は、撮影部11により撮影された複数のX線撮影画像Eを発生器1から取得して、取得した複数のX線撮影画像Eを再構成して、再構成画像としての断層画像Etを生成するように構成されている。画像生成制御部31の再構成処理として、たとえば、逐次近似法を応用した方法であるT-SMART法(Tomosynthesis Shimadzu Artifact Reduction Technology)等を用いることが可能である。
断層画像表示部32は、生成された断層画像Etを表示するように構成されている。また、断層画像記憶部33は、不揮発性のメモリ(たとえば、ハードディスク等)により構成されており、生成された断層画像Etを記憶するように構成されている。通信部34は、外部ネットワーク(図示せず)または外部機器に、断層画像Etを送信することが可能に構成されている。
ファントム4は、位置基準部41および42を含み、被写体Tの関心領域ROIとともに複数のX線撮影画像Eに写る位置に配置されている。また、ファントム4は、FPD11bとの相対位置が固定されている。ファントム4の位置基準部41および42以外の部分は、樹脂などで構成されている。位置基準部41および42は、X線を吸収するX線吸収体で構成されている。これにより、画像生成制御部31は、位置基準部41および42の位置を検出することが可能になる。また、位置基準部41と位置基準部42とは、ファントム4の内部または表面上において、互いに離れた位置に設けられている。たとえば、位置基準部41および42は、重金属からなる。重金属は、たとえば、金、鉛、タングステンなどを含む。
そして、画像生成制御部31は、各X線撮影画像Eの位置基準部41および42の位置情報(座標位置の情報)である基準位置情報Fを取得するとともに、取得した基準位置情報Fに基づいて、再構成処理を行うように構成されている。たとえば、画像生成制御部31は、再構成処理の際に、基準位置情報Fに基づいて、補正処理(位置補正、画像むら補正など)や、複数のX線撮影画像Eのうちの不適切なX線撮影画像Eを、断層画像Etを構成する画像には含めないものとする処理等を行うように構成されている。
(懸垂器側制御部の構成)
懸垂器側制御部25は、CPUまたはFPGA等のプロセッサを含む。図9に示すように、本実施形態では、懸垂器側制御部25は、目標決定部25aおよび駆動制御部25bを構成する。ここで、目標決定部25aと駆動制御部25bとは、別個のハードウェアとして構成されていてもよいし、1つのハードウェアとして構成された懸垂器側制御部25内の機能ブロックとして構成されていてもよい。
〈目標決定部の構成〉
目標決定部25aは、断層画像Etを生成するための撮影内容情報Gに基づいて、X線撮影画像を撮影するための撮影部11の目標オフセット距離Lnおよび撮影部11の目標オフセット角度θnを決定するように構成されている。なお、「目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを決定する」とは、下記に示す数式等に基づいた演算を行うことにより、目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを算出すること、および、予め角度情報C2および枚数情報C3と、目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnとが対応付けられたテーブル等を参照することにより、目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを取得することのいずれでもよい。また、目標オフセット距離Lnは、特許請求の範囲の「目標位置」および「X線源目標位置」の一例である。また、目標オフセット角度θnは、特許請求の範囲の「目標角度」および「X線源目標角度」の一例である。
また、本実施形態では、目標決定部25aは、撮影内容情報Gに基づいて、X線源11aのFPD11bに対する目標オフセット距離Ln、および、X線源11aのFPD11bに対する目標オフセット角度θnを決定するように構成されている。
具体的には、懸垂器側制御部25(目標決定部25a)は、発生器1の発生器側制御部13から、撮影内容情報G(コメント情報C)を取得するように構成されている。そして、目標決定部25aは、撮影内容情報G(コメント情報C)に含まれる角度情報C2および枚数情報C3に基づいて、撮影される複数のX線撮影画像Eの各々に対応する目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを決定するように構成されている。
具体的には、まず、目標決定部25aは、撮影内容情報G中(コメント情報C中)に、トモシンセシス指令情報C1が含まれているか否かを判断するように構成されている。そして、目標決定部25aは、撮影内容情報G(コメント情報C中)中に、トモシンセシス指令情報C1が含まれている場合には、角度情報C2および枚数情報C3に基づいて、撮影される複数のX線撮影画像Eの各々に対応する目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを決定するように構成されている。
図8に示すように、目標決定部25aは、第1番目(No.1)のX線撮影画像E1が撮影された際のFPD11bからX線源11aまでの距離D1(SID:Source Image receptor Distance)を示す情報である撮影部距離情報J1と、FPD11bのうちのX線源11aからX線が照射される領域の寸法(幅V:図7参照)を示す情報である寸法情報J2とを取得するとともに、撮影部距離情報J1および寸法情報J2と、撮影内容情報Gとに基づいて、目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを決定するように構成されている。
ここで、角度情報C2には、基準角度0度(Z方向に沿った方向)に対する最大の撮影角度φmの情報が含まれている。そして、目標決定部25aは、距離D1と角度情報C2(撮影角度φm)とに基づいて、最大オフセット距離Lmを取得(算出)するように構成されている。具体的には、目標決定部25aは、下記の式(1)に基づいて、最大目標オフセット距離Lmを取得する。なお、撮影角度φmとは、基準位置OとX線源11aとを結ぶ線分と、基準位置OにおけるZ方向(Z軸)とのなす角度を意味するものとし、上記したX線照射中心角度θとは区別して記載している。
Figure 0007091863000001
そして、目標決定部25aは、枚数情報C3(全撮影枚数Nの情報)に基づいて、第n番目に撮影されるX線撮影画像Eの目標オフセット距離Lnを取得するように構成されている。具体的には、図10に示すように、目標決定部25aは、目標オフセット距離Ln同士の間隔を(Lm×2)/(N-1)として取得する。そして、目標決定部25aは、第1番目のX線撮影画像E1の目標オフセット距離L1を0とし、第2番目のX線撮影画像E2の目標オフセット距離L2を、Lmとして設定する。また、目標決定部25aは、第3番目のX線撮影画像E3の目標オフセット距離L3は、Lm-{(Lm×2)/(N-1)}として設定する。すなわち、X線源11aは、X線撮影の際(トモシンセシス撮影の際)に、懸垂器2により、オフセット距離Lm分、X1方向に移動された後、オフセット距離Lmの2倍分、X2方向に移動される。
たとえば、全撮影枚数Nが3である場合、目標オフセット距離L1、L2、および、L3は、0、Lm、および、-Lmとなる。また、全撮影枚数Nが5である場合、目標オフセット距離L1、L2、L3、L4、および、L5は、0、Lm、Lm/2、-Lm/2、および、-Lmとなる。また、全撮影枚数Nが7である場合、目標オフセット距離L1、L2、L3、L4、L5、L6、および、L7は、0、Lm、2×Lm/3、Lm/3、-Lm/3、-2×Lm/3、および、-Lmとなる。
ここで、図7に示すように、目標オフセット角度θnは、X線源11aと、FPD11bのX1方向側の端部111bとを結ぶ線分が基準角度0度(Z方向)に対する角度を、αnとし、X線源11aと、FPD11bのX2方向側の端部211bとを結ぶ線分が基準角度0度(Z方向)に対する角度を、βnとした場合、下記の式(2)を用いて表すことができる。
Figure 0007091863000002
ここで、角度αnおよびβnは、目標オフセット距離Ln、幅V(照射野サイズ)、および、距離D1(SID)を用いて、それぞれ、式(3)および式(4)の関係を有する。
Figure 0007091863000003
したがって、目標オフセット角度θnは、目標オフセット距離Ln、幅V、および、距離D1と、以下の式(5)の関係を有する。そして、目標決定部25aは、目標オフセット距離Ln、幅V、および、距離D1に基づいて、上記式(5)に示す目標オフセット角度θnを決定するように構成されている。
Figure 0007091863000004
〈駆動制御部の構成〉
図7に示すように、本実施形態では、駆動制御部25bは、目標オフセット距離Lnに撮影部11の相対位置(オフセット距離L)が対応するとともに、撮影部11の目標オフセット角度θnに撮影部11の相対角度(X線照射中心角度θ)が対応するように位置変更駆動部23および角度変更駆動部24を駆動させる制御を行うように構成されている。
ここで、撮影部11の相対位置とは、X線源11aのX方向におけるFPD11bに対するオフセット距離Lを意味する。すなわち、オフセット距離Lは、FPD11bの中心点を基準位置Oとした場合のX座標に対応する。また、撮影部11の相対角度とは、X線源11aのFPD11bに対するX線照射中心角度θを意味する。すなわち、相対角度は、FPD11bの中心点を基準位置Oとした場合のθ座標に対応する。また、「目標オフセット距離Lnに撮影部11の相対位置が対応する」とは、たとえば、目標オフセット距離LnにX線源11aのオフセット距離Lが一致することである。また、「目標オフセット角度θnに撮影部11の相対位置が対応する」とは、たとえば、目標オフセット角度θnにX線照射中心角度θが一致することである。
具体的には、本実施形態では、駆動制御部25bは、撮影ステップ情報C4(nを示す情報)を、発生器側制御部13から取得するように構成されている。すなわち、駆動制御部25bを構成する懸垂器側制御部25は、発生器側制御部13から、コメント情報Cまたは撮影条件の情報のいずれかに含まれる撮影ステップ情報C4を取得するように構成されている。
そして、駆動制御部25bは、取得した撮影ステップ情報C4に対応する目標オフセット距離Lnに撮影部11の相対位置が対応するとともに、取得した撮影ステップ情報C4に対応する目標オフセット角度θnに撮影部11の相対角度が対応するように、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24を駆動させるように構成されている。
また、駆動制御部25bは、発生器1から駆動開始信号S1を取得して、取得した駆動開始信号S1に応じて、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24の駆動を開始させるように構成されている。すなわち、操作者が、発生器1の移動操作部17を操作することにより、X線源11aのオフセット距離Lが目標オフセット距離Lnとなる位置に移動され、X線照射中心角度θが目標オフセット角度θnとなるように位置変更駆動部23および角度変更駆動部24が駆動される。そして、駆動制御部25bは、オフセット距離Lが目標オフセット距離Lnと一致し、かつ、X線照射中心角度θが目標オフセット角度θnと一致した場合、移動完了信号S2を、発生器側制御部13に伝達するように構成されている。
[X線画像撮影方法]
次に、図11を参照して、本実施形態によるX線画像撮影装置100によるX線画像撮影方法について説明する。このX線画像撮影方法では、特に発生器側制御部13と懸垂器側制御部25との信号やり取り、および、発生器側制御部13および懸垂器側制御部25の制御処理について説明する。図11には、発生器側制御部13と懸垂器側制御部25との信号(データ)のやり取りおよび制御処理を示すシーケンス図が示されている。
ステップS1において、発生器側制御部13により、撮影プログラムの選択処理が行われる。具体的には、撮影プログラム表示画面P2(図6参照)において、タッチ操作された選択表示58に対応する撮影ステップ表示画面P1(図3参照)がタッチパネル14に表示される。
ステップS2において、発生器側制御部13から懸垂器側制御部25に、撮影内容情報Gが送信される。そして、懸垂器側制御部25により、撮影内容情報Gが取得される。
ステップS21おいて、懸垂器側制御部25により、コメント情報Cの解析処理が行われる。すなわち、懸垂器側制御部25により、撮影内容情報G(コメント情報C)中に、トモシンセシス指令情報C1、角度情報C2、および、枚数情報C3(図4参照)が含まれている場合に、トモシンセシス画像を撮影するものとしてステップS24が実行される。トモシンセシス指令情報C1、角度情報C2、および、枚数情報C3が含まれていない場合には、ステップS24が実行されない。
ステップS3において、発生器側制御部13により、移動操作部17への入力操作が受け付けられる。そして、ステップS4において、発生器側制御部13により、移動操作部17への入力操作が取得された場合に、発生器側制御部13から懸垂器側制御部25に、駆動開始信号S1が送信される。
ステップS22において、駆動開始信号S1を取得したことに応じて、懸垂器側制御部25の駆動制御部25bにより、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24の駆動が開始される。たとえば、X線源11aのオフセット距離が0の位置(たとえば、基準位置Oの直上の位置)に配置されるとともに、X線源11aのX線照射中心角度θが0となるように、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24が駆動される。
ステップS23において、X線源11aがオフセット距離が0の位置に配置され、X線照射中心角度θが0となったことに基づいて、懸垂器側制御部25から発生器側制御部13に移動完了信号S2が送信される。
ステップS5において、発生器側制御部13により、報知部18から撮影部11(X線源11a)の移動および角度変更が完了したことを示す報知が行われる。たとえば、報知部18から音声が出力されるか、または、報知部18としてのランプが点灯または点滅される。
ステップS6において、発生器側制御部13により、撮影操作部16への入力操作が受け付けられる。そして、ステップS7において、発生器側制御部13により、撮影操作部16への入力操作が取得された場合に、X線源11aからX線がFPD11bに照射される。そして、FPD11bから画像生成装置3に検出信号が伝達される。
ステップS8において、発生器側制御部13から懸垂器側制御部25に撮影ステップ情報C4(コメント情報C)の送信が行われる。具体的には、次にX線撮影されるX線撮影画像Eが、複数のX線撮影画像Eのうちの第何番目のX線撮影画像Eであるか(カレントステップ)が、発生器側制御部13から懸垂器側制御部25に通知される。
ここで、本実施形態では、ステップS24において、懸垂器側制御部25の目標決定部25aにより、断層画像Etを生成するための撮影内容情報Gに基づいて、X線撮影画像Eを撮影するための撮影部11の目標オフセット距離Lnおよび撮影部11の目標オフセット角度θnが決定される。
ステップS9およびS10は、ステップS3およびS4と同様の処理が実行される。また、ステップS25およびS26は、ステップS22およびS23と同様の処理が実行される。そして、ステップS5~S10の処理、および、ステップS24~S26の処理は、撮影プログラム中の全てのX線撮影画像Eが撮影されるまで、繰り返される。その後、画像生成装置3により、複数のX線撮影画像Eと、複数のX線撮影画像E中に写る位置基準部41および42の位置情報である基準位置情報Fとに基づいて、懸垂器2により撮影部11が移動された方向である撮影部11の移動方向(X方向)に平行な断層画像Etが生成される。
[本実施形態の効果]
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
本実施形態では、上記のように、X線画像撮影装置100に、断層画像Etを生成するための撮影内容情報Gに基づいて、X線撮影画像Eを撮影するための目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを決定する目標決定部25aと、目標オフセット距離Lnに撮影部11のオフセット距離Lが対応するとともに、目標オフセット角度θnに撮影部11のX線照射中心角度θが対応するように、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24を駆動させる制御を行うように構成されている駆動制御部25bとを設ける。これにより、撮影内容情報Gに基づいて、複数の目標オフセット距離Lnおよび複数の目標オフセット角度θnを決定する(たとえば、算出する)ことができる。この結果、X線撮影画像Eごとに、撮影内容情報Gを準備する(登録して記憶する)必要がなくなるので、撮影内容情報Gの数が増大するのを抑制することができる。また、駆動制御部25bにより、自動的に、目標オフセット距離Lnに撮影部11のオフセット距離Lが対応するとともに、目標オフセット角度θnに撮影部11のX線照射中心角度θが対応するように、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24を駆動させる(撮影部11を移動させる)ことができるので、操作者により手動で、撮影部11を移動させる場合に比べて、操作者の作業負担を低減することができる。この結果、基準位置情報Fに基づいて撮影部11の移動方向に平行な断層画像Etを生成する場合にも、操作者の作業負担を低減しながら、予め記憶する必要のある撮影内容情報Gの数が増大するのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、撮影内容情報Gは、撮影部11の角度情報C2、および、X線撮影されるX線撮影画像Eの枚数情報C3を含み、目標決定部25aを、撮影部11の角度情報C2およびX線撮影画像Eの枚数情報C3に基づいて、撮影される複数のX線撮影画像Eの各々に対応する目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを決定するように構成する。これにより、トモシンセシス画像を生成(再構成)するために必要なX線撮影画像Eの枚数(全撮影枚数N)と、X線撮影画像EをX線撮影する際の撮影部11の角度情報C2とを、目標決定部25aが取得することができるので、トモシンセシス画像を生成(再構成)するために必要な各X線撮影画像Eの目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを、1つの撮影内容情報Gに基づいて決定する(算出する)ことができる。
また、本実施形態では、上記のように、X線源11aの動作を制御する発生器側制御部13が設けられた発生器1をX線画像撮影装置100に設ける。また、懸垂器2に、目標決定部25aを構成する懸垂器側制御部25を設けて、懸垂器側制御部25を、発生器1の発生器側制御部13から、撮影内容情報Gを取得するように構成する。これにより、懸垂器2とは異なる発生器1に、撮影内容情報Gが記憶(または設定)されている場合でも、目標決定部25aを構成する懸垂器側制御部25により、発生器1から撮影内容情報Gを取得する(たとえば、受信する)ことができる。
また、本実施形態では、上記のように、撮影内容情報Gを、操作者による入力操作により入力されたコメント情報Cとして構成し、懸垂器側制御部25を、コメント情報Cを、発生器側制御部13から取得するように構成する。これにより、懸垂器側制御部25は、コメント情報Cとして構成された撮影内容情報Gを発生器側制御部13から取得することができるので、専用の発生器側制御部13を用いることなく(発生器側制御部13のソフトウェアを変更することなく)、操作者が撮影内容情報Gをコメント情報Cに入力することにより、懸垂器2の目標決定部25aに撮影内容情報Gを取得させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、発生器1に、操作者からのコメント情報Cの入力操作を受け付けるとともに、コメント情報Cを表示するタッチパネル14とを設ける。これにより、操作者に、タッチパネル14によりコメント情報Cの内容を視認させながら、タッチパネル14により、操作者による入力操作を受け付けることができるので、操作者の入力操作の利便性を向上させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、撮影内容情報Gには、次にX線撮影されるX線撮影画像Eが、複数のX線撮影画像Eのうちの第何番目のX線撮影画像Eであるかを示す撮影ステップ情報C4を設ける。駆動制御部25bを、撮影ステップ情報C4を発生器側制御部13から取得するように構成するとともに、取得した撮影ステップ情報C4に対応する目標オフセット距離Lnに撮影部11のオフセット距離Lが対応するとともに、取得した撮影ステップ情報C4に対応する目標オフセット角度θnに撮影部11のX線照射中心角度θが対応するように、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24を駆動させるように構成する。これにより、複数の目標オフセット距離Lnおよび複数の目標オフセット角度θnが決定(算出)されている場合でも、撮影ステップ情報C4に基づいて、次にX線撮影されるX線撮影画像Eに対応する目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnに、適切に撮影部11を移動(角度変更)させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、発生器1に、操作者からの位置変更駆動部23および角度変更駆動部24の駆動を開始させることを示す入力操作を受け付ける移動操作部17が設けて、駆動制御部25bを、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24の駆動を開始させることを示す入力操作に応じて、目標オフセット距離Lnに撮影部11のオフセット距離Lが対応するとともに、目標オフセット角度θnに撮影部11のX線照射中心角度θが対応するように、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24を駆動させることを開始するように構成する。これにより、移動操作部17により、操作者が意図する時点(タイミング)に、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24の駆動を開始させることができる。この結果、X線画像撮影装置100を医用X線画像撮影装置として用いる場合に、被写体の状態(姿勢等)に合わせて、適切なタイミングで、位置変更駆動部23および角度変更駆動部24を駆動(撮影部11を移動)させることができる。
また、本実施形態では、上記のように、目標決定部25aを、第1番目のX線撮影画像EとしてX線撮影された際のFPD11bからX線源11aまでの距離を示す情報である距離D1の情報と、FPD11bのうちのX線源11aからX線が照射される領域の寸法を示す情報である幅Vの情報とを取得するとともに、距離D1の情報および幅Vの情報と、撮影内容情報Gとに基づいて、目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを決定するように構成する。これにより、距離D1の情報(SID)と、幅Vの情報(照射野サイズ)とにより、容易に目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを決定する(算出する)ことができる。
また、本実施形態では、上記のように、画像生成装置3を、第1番目のX線撮影画像E1を含む複数のX線撮影画像Eと、基準位置情報Fとに基づいて、断層画像Etを生成するように構成する。これにより、距離D1の情報と幅Vの情報とを取得するためにX線撮影された第1番目のX線撮影画像E1も、断層画像Et(トモシンセシス画像)を生成(再構成)するために用いることができるので、X線撮影の回数が増加することを抑制することができる。この結果、X線の照射線量が増加するのを抑制することができるとともに、X線撮影に関する作業工程数が増加するのを抑制することができる。
また、本実施形態では、上記のように、X線画像撮影装置100に、位置基準部41および42を含み、被写体Tの関心領域ROIとともに複数のX線撮影画像Eに写る位置に配置されたファントム4を設ける。懸垂器2を、FPD11bとファントム4との相対位置および相対角度を一定にした状態で、X線源11aとFPD11bとの相対位置であるオフセット距離LおよびX線源11aとFPD11bとの相対角度であるX線照射中心角度θを変化させるように構成する。目標決定部25aを、撮影内容情報Gに基づいて、目標オフセット距離LnとしてのX線源11aのFPD11bに対する目標オフセット距離Ln、および、目標オフセット角度θnとしてのX線源11aのFPD11bに対する目標オフセット角度θnを決定するように構成する。これにより、FPD11bとファントム4との相対位置および相対角度が変化する(ずれる)のを抑制することができるので、より正確な断層画像Et(トモシンセシス画像)を生成することができる。また、目標オフセット距離Lnおよび目標オフセット角度θnを決定することにより、FPD11bの目標位置および目標角度を決定する必要がないので、目標決定部25aの決定処理(演算処理)にかかる制御負担が増大するのを抑制することができる。
[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更(変形例)が含まれる。
たとえば、上記実施形態では、X線画像撮影装置を、医用X線画像撮影装置として構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、X線画像撮影装置を、製品検査等に用いられる工業用X線画像撮影装置として構成してもよい。
また、上記実施形態では、移動ユニットを懸垂器(天井走行式X線管懸垂器)として構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、移動ユニットをアーム状の移動機構により構成してもよい。
また、上記実施形態では、第1番目のX線撮影画像を撮影するためのX線源のオフセット距離を0とし、X線照射中心角度を0とする例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図12に示す第1変形例によるX線画像撮影装置200の懸垂器202のように、X線源11aの第1番目のX線撮影画像を撮影するためのオフセット距離をLmとして、X線照射中心角度をφmとしてもよい。なお、第1番目のX線撮影画像を撮影するためのX線源のオフセット距離を0とし、X線照射中心角度を0とすれば、手動で第1番目のX線撮影画像を撮影するための位置にX線源を配置する際に、位置決めが容易になる。
また、上記実施形態では、複数のX線撮影画像を撮影するために、X線源をX1方向に移動させた後にX2方向に移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図12に示す第1変形例によるX線画像撮影装置200の懸垂器202のように、複数のX線撮影画像を撮影するために、第1番目(No.1)から第5番目(No.5)に向かってX2方向のみX線源11aを移動させるように構成してもよい。
また、上記実施形態では、X線源(撮影部)の移動方向がX方向に沿った方向となるように、位置変更機構部を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、図13に示す第2変形例によるX線画像撮影装置300の懸垂器302の位置変更機構部321のように、X線源11aの移動方向がX方向に交差する方向になるように構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、撮影内容情報に、トモシンセシス指令情報と、角度情報と、枚数情報とを含める例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、撮影内容情報にトモシンセシス指令情報を含めずに、角度情報および枚数情報を、撮影内容情報に含めてもよい。
また、上記実施形態では、発生器側制御部と懸垂器側制御部とを別個に構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、発生器側制御部と懸垂器側制御部とを、発生器側制御部と懸垂器側制御部との両方の機能を備える制御部として構成してもよい。
また、上記実施形態では、角度情報および枚数情報をコメント情報として構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、角度情報および枚数情報をコメント情報以外の制御信号として、発生器側制御部から懸垂器側制御部に送信されるように、X線画像撮影装置を構成してもよい。
また、上記実施形態では、発生器にタッチパネルを設ける例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、入力操作を受け付ける操作部(ボタン、スイッチ等)と、画像を表示する機能のみを有する表示部とを別個に設けてもよい。
また、上記実施形態では、コメント情報に、撮影ステップ情報を含めるように、発生器側制御部を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、コメント情報以外の情報として、撮影ステップ情報が発生器側制御部から懸垂器側制御部に伝達されるように構成する場合には、コメント情報に、撮影ステップ情報を含めなくともよい。すなわち、第2番目以降のコメント情報が空欄となっていてもよい。
また、上記実施形態では、駆動制御部を、駆動開始信号を取得したことに応じて、位置変更駆動部および角度変更駆動部を駆動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、X線画像撮影装置が医用X線画像撮影装置として構成されていない場合(たとえば、工業用X線画像撮影装置として構成されている場合)には、駆動制御部を、駆動開始信号の取得なしで、位置変更駆動部および角度変更駆動部を駆動させるように構成してもよい。すなわち、第1番目のX線撮影から最終のX線撮影まで、X線源の移動と角度変更とX線照射とを、全て自動的に行うようにX線画像撮影装置を構成してもよい。
また、上記実施形態では、目標オフセット距離を上記式(1)により、目標オフセット角度を上記式(2)~(5)により決定する例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、目標オフセット距離および目標オフセット角度を取得することが可能であれば、上記式(1)~(5)以外の式を用いてもよい。
また、上記実施形態では、第1番目のX線撮影画像を含む複数のX線撮影画像を、断層画像を構成する画像とする例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、第1番目のX線撮影画像を含まない複数のX線撮影画像を、断層画像を構成する画像としてもよい。
また、上記実施形態では、X線源の位置が、位置変更駆動部および角度変更駆動部により検出される例を示したが、本発明はこれに限られない。たとえば、X線撮影画像に写る位置基準部の位置に基づいて、X線源の位置の情報が取得されるように、懸垂器側制御部が構成されていてもよい。
また、上記実施形態では、全撮影枚数を、3、5、および、7とする例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、全撮影枚数を、3、5、および、7以外の数としてもよい。
また、上記実施形態では、撮影部のうちのX線源のみを移動させる例を示したが、本発明はこれに限られない。すなわち、X線源およびFPDの両方を移動させてもよいし、FPDのみを移動させてもよい。
1 X線発生器(X線発生ユニット)
2、202、302 X線源懸垂器(移動ユニット)
3 画像生成装置(画像生成部)
4 ファントム
11 撮影部
11a X線源
11b FPD(検出器)
13 発生器側制御部(X線源制御部)
14 タッチパネル(コメント入力操作部、表示部)
17 移動操作部(駆動開始操作部)
21、321 位置変更機構部
22 角度変更機構部(位置変更機構部)
23 位置変更駆動部(駆動部)
24 角度変更駆動部(駆動部)
25 懸垂器側制御部(移動ユニット側制御部)
25a 目標決定部
25b 駆動制御部
41、42 位置基準部
100、200、300 X線撮影装置

Claims (9)

  1. X線源と、X線を検出する検出器とを含む、撮影部と、
    前記X線源と前記検出器との相対位置および相対角度を変更する位置変更機構部と、前記位置変更機構部を駆動させる駆動部とを含み、前記撮影部を移動させる移動ユニットと、
    前記撮影部によりX線撮影された複数のX線撮影画像と、前記複数のX線撮影画像中に写る位置基準部の位置情報である基準位置情報とに基づいて、前記撮影部の移動方向に平行な断層画像を生成する画像生成部と、
    前記断層画像を生成するための撮影内容情報に基づいて、前記X線撮影画像を撮影するための前記撮影部の目標位置および前記撮影部の目標角度を決定する目標決定部と、
    前記撮影部の目標位置に前記撮影部の前記相対位置が対応するとともに、前記撮影部の目標角度に前記撮影部の前記相対角度が対応するように、前記駆動部を駆動させる制御を行うように構成されている駆動制御部と
    前記X線源の動作を制御するX線源制御部が設けられたX線発生ユニットと、を備え
    前記移動ユニットは、前記目標決定部を構成する移動ユニット側制御部を含み、
    前記移動ユニット側制御部は、前記X線発生ユニットの前記X線源制御部から、前記撮影内容情報を取得するように構成されており、
    前記撮影内容情報は、操作者による入力操作により入力されたコメント情報として構成されており、
    前記移動ユニット側制御部は、前記コメント情報を、前記X線源制御部から取得するように構成されている、X線画像撮影装置。
  2. 前記撮影内容情報は、前記撮影部の角度情報、および、X線撮影される前記X線撮影画像の枚数情報を含み、
    前記目標決定部は、前記撮影部の角度情報および前記X線撮影画像の枚数情報に基づいて、撮影される前記複数のX線撮影画像の各々に対応する前記撮影部の目標位置および前記撮影部の目標角度を決定するように構成されている、請求項1に記載のX線画像撮影装置。
  3. 前記X線発生ユニットには、前記操作者からの前記コメント情報の入力操作を受け付けるコメント入力操作部と、前記コメント情報を表示する表示部とが設けられている、請求項1または2に記載のX線画像撮影装置。
  4. 前記撮影内容情報は、次にX線撮影される前記X線撮影画像が、前記複数のX線撮影画像のうちの第何番目の前記X線撮影画像であるかを示す撮影ステップ情報を含み、
    前記駆動制御部は、前記撮影ステップ情報を、前記X線源制御部から取得するように構成されているとともに、取得した前記撮影ステップ情報に対応する前記撮影部の目標位置に前記撮影部の前記相対位置が対応するとともに、取得した前記撮影ステップ情報に対応する前記撮影部の目標角度に前記撮影部の前記相対角度が対応するように、前記駆動部を駆動させるように構成されている、請求項のいずれか1項に記載のX線画像撮影装置。
  5. 前記X線発生ユニットには、操作者からの前記駆動部の駆動を開始させることを示す入力操作を受け付ける駆動開始操作部が設けられており、
    前記駆動制御部は、前記駆動部の駆動を開始させることを示す入力操作に応じて、前記撮影部の目標位置に前記撮影部の前記相対位置が対応するとともに、前記撮影部の目標角度に前記撮影部の前記相対角度が対応するように、前記駆動部を駆動させることを開始するように構成されている、請求項のいずれか1項に記載のX線画像撮影装置。
  6. X線源と、X線を検出する検出器とを含む、撮影部と、
    前記X線源と前記検出器との相対位置および相対角度を変更する位置変更機構部と、前記位置変更機構部を駆動させる駆動部とを含み、前記撮影部を移動させる移動ユニットと、
    前記撮影部によりX線撮影された複数のX線撮影画像と、前記複数のX線撮影画像中に写る位置基準部の位置情報である基準位置情報とに基づいて、前記撮影部の移動方向に平行な断層画像を生成する画像生成部と、
    前記断層画像を生成するための撮影内容情報に基づいて、前記X線撮影画像を撮影するための前記撮影部の目標位置および前記撮影部の目標角度を決定する目標決定部と、
    前記撮影部の目標位置に前記撮影部の前記相対位置が対応するとともに、前記撮影部の目標角度に前記撮影部の前記相対角度が対応するように、前記駆動部を駆動させる制御を行うように構成されている駆動制御部とを備え、
    前記目標決定部は、第1番目の前記X線撮影画像としてX線撮影された際の前記検出器から前記X線源までの距離を示す情報である撮影部距離情報と、前記検出器のうちの前記X線源からX線が照射される領域の寸法を示す情報である寸法情報とを取得するとともに、前記撮影部距離情報および前記寸法情報と、前記撮影内容情報とに基づいて、前記撮影部の目標位置および前記撮影部の目標角度を決定するように構成されているX線画像撮影装置。
  7. 前記画像生成部は、前記第1番目のX線撮影画像を含む前記複数のX線撮影画像と、前記基準位置情報とに基づいて、前記断層画像を生成するように構成されている、請求項6に記載のX線画像撮影装置。
  8. 前記位置基準部を含み、被写体の関心領域とともに前記複数のX線撮影画像に写る位置に配置されたファントムをさらに備え、
    前記移動ユニットは、前記検出器と前記ファントムとの相対位置および相対角度を一定にした状態で、前記X線源と前記検出器との相対位置および前記X線源と前記検出器との相対角度を変化させるように構成されており、
    前記目標決定部は、前記撮影内容情報に基づいて、前記撮影部の目標位置としての前記X線源の前記検出器に対するX線源目標位置、および、前記撮影部の目標角度としての前記X線源の前記検出器に対するX線源目標角度を決定するように構成されている、請求項1~7のいずれか1項に記載のX線画像撮影装置。
  9. 撮影部によりX線撮影された複数のX線撮影画像と、前記複数のX線撮影画像中に写る位置基準部の位置情報である基準位置情報とに基づいて、移動ユニットにより前記撮影部が移動された方向である前記撮影部の移動方向に平行な断層画像を生成する、X線画像撮影方法であって、
    前記断層画像を生成するための撮影内容情報に基づいて、前記X線撮影画像を撮影するための前記撮影部の目標位置および前記撮影部の目標角度を決定し、
    その後、前記移動ユニットにより、前記撮影部の目標位置に前記撮影部の前記相対位置を対応させるとともに、前記撮影部の目標角度に前記撮影部の前記相対角度を対応させ
    前記撮影内容情報は、操作者による入力操作により入力されたコメント情報として構成されており、
    前記コメント情報は、X線源の動作を制御するX線源制御部が設けられたX線発生ユニットの前記X線源制御部から取得される、X線画像撮影方法。
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