JP7154095B2 - 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線診断装置は、Ｘ線管から照射されたＸ線が被検体を透過し、そのＸ線をＸ線検出器が検出することにより、被検体の内部構造を低侵襲に観察することができるモダリティ装置である。

Ｘ線診断装置では、Ｘ線の照射範囲を制限するための絞りが用いられる。また、Ｘ線診断装置では、観察部位のコントラスト差によるハレーションを抑制するために補償フィルタが用いられることがある。補償フィルタは絞りの近傍に配置され、例えば、絞りの下流側に配置される。

絞りによって形成される絞り開口によって、被検体に対するＸ線の照射範囲が規制される。Ｘ線源から絞り開口の中心を通って被検体に向かう経路がＸ線照射中心軸となる。

絞りは、例えば、２対の絞り羽根によって構成されている。この２対の絞り羽根は、従来、開口の中心に対して対称に動くように構成されており、開口の中心の位置は固定されていた。

一方、補償フィルタは、メカニカルな回転軸の周りを回転可能に構成されると共に、回転軸に対する径方向に対してもスライド可能に構成されている。補償フィルタの周方向の位置（即ち、回転角）と、径方向の位置（即ち、スライド量）は、例えば、検査技師がモニタ装置の画面を見ながら、操作部のジョイスティック等の入力デバイスを操作することによって調整される。

従来、絞りの開口中心によって定まるＸ線照射中心軸と、補償フィルタのメカニカル回転軸とは一致していた。

一方、２対の絞り羽根を、夫々独立に移動させることにより、開口の大きさの調整だけでなく、開口中心も任意の位置にシフトさせることが可能となる。この結果、Ｘ線源の位置や寝台の位置を変えることなく、検査範囲を所定の範囲内で任意方向に移動させることが可能となる。

しかしながら、絞りの開口中心をシフトさせると、Ｘ線照射中心軸と、補償フィルタのメカニカル回転軸とが不一致となる。この結果、補償フィルタの位置を調整する検査技師の操作感覚に違和感を生じさせることなり、検査効率が低下することになる。

特開２００４－８９６９９号公報

本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線診断装置の絞りの開口中心をシフトさせた場合であっても、違和感無く、スムーズな補償フィルタの操作を実現することである。

実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線管と、絞り羽根と、補償フィルタと、制御部とを備える。Ｘ線管は、被検体に対してＸ線を照射する。絞り羽根は、前記被検体に対する前記Ｘ線の照射範囲を、前記Ｘ線を透過させる開口を制御することによって制限する。補償フィルタは、メカニカル回転軸の周りに回転移動が可能に構成されると共に、前記メカニカル回転軸に対する径方向に平行移動が可能に構成される。制御部は、前記絞り羽根の開口中心の位置が変更されることにより、前記開口中心を通るＸ線照射中心軸と前記補償フィルタのメカニカル回転軸とが一致しなくなる場合であっても、前記補償フィルタの見かけ上の回転中心軸が前記Ｘ線照射中心軸に一致するように前記補償フィルタの移動を制御する。

実施形態に係るＸ線診断装置の全体構成例を示すブロック図。 実施形態のＸ線診断装置に係る絞り羽根の構成例及び動作例を示す図。 補償フィルタを実装する補償フィルタアセンブリの構成例を示す図。 実施形態のコンソールで実現される「中心シフト動作モード」に関する機能を示すブロック図。 実施形態のＸ線診断装置の「中心シフト動作モード」に関する処理例を示すフローチャート。 補償フィルタのスライド量の算出を説明する第１の図。 補償フィルタのスライド量の算出を説明する第２の図。

実施形態に係るＸ線診断装置について、添付図面を参照して説明する。実施形態に係るＸ線診断装置は、透視や撮影が可能なものであればよく、例えば、消化器系の撮影に用いられることが多いＸ線ＴＶ装置や、脳内血管や心臓血管等の循環器系の撮影に用いられることが多いＸ線アンギオグラフィ装置などを含む。以下の説明では、Ｘ線診断装置がＸ線ＴＶ装置である例について説明する。
（全体構成及び動作）

図１は、本実施形態に係るＸ線診断装置１の全体構成例を示すブロック図である。Ｘ線診断装置１は、スキャナ１００とコンソール２００を有する。

スキャナ１００（或いは、撮影部１００）は、Ｘ線管１０及びＸ線検出器４２を有する。Ｘ線検出器４２は寝台４１に収納される。Ｘ線管１０から照射さられるＸ線５０は、寝台４１の天板４０に横臥する被検体を透過してＸ線検出器４２に達する。

Ｘ線管１０は、図示しない高電圧発生装置により電圧を印加されてＸ線を発生する。Ｘ線管１０に印加する電圧及び電流を調整することにより、Ｘ線管１０から出射されるＸ線量を調整することができる。

Ｘ線管１０の下流側には、絞り羽根１２と補償フィルタ１３が配置され、これらはＸ線絞り１４に収納される。

絞り羽根１２は、Ｘ線の被検体への照射範囲を調整するものであり、補償フィルタ１３は、画像のハレーションを抑制するためのものである。絞り羽根１２及び補償フィルタ１３の構造及び動作については後述する。

Ｘ線検出器４２は、例えば、平面検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）により構成される。Ｘ線検出器４２によって被検体を透過したＸ線が検出される。検出したＸ線に基づいて、Ｘ線透視画像（動画）やＸ線撮影画像（静止画）の画像データ、或いは、これらの画像を生成するためのデータが、Ｘ線検出器４２からコンソール２００へ出力される。なお、Ｘ線検出器４２は、イメージインテンシファイア、ＴＶカメラなどを用いて構成されてもよい。

Ｘ線検出器４２を収納する寝台４１の上部には、被検体が横臥するための天板４０が設けられている。天板４０には、被検体を支持するためのショルダーレストや、フットレスト、横手ハンドグリップなどが取り付けられてもよい。

基台４３は、寝台の下部に設けられ、寝台４１と天板４０を支持する他、上部サポート機構（図示を省略）によりＸ線管１０及びＸ線絞り１４を支持する。基台４３の内部にはモータ等を有して構成されるスキャナ駆動機構が設けられている。

スキャナ駆動機構は、Ｘ線管１０、絞り羽根１２、補償フィルタ１３、および、Ｘ線検出器４２（以下、これらの構成の総称を撮影系と呼ぶ）を一体として、天板４０に対して天板４０の長手方向に移動させるように構成されている。スキャナ駆動機構は撮影系を、天板４０に対して天板４０の短手方向へも移動させるように構成されもよい。

また、スキャナ駆動機構は、寝台４１及び天板４０と上記の撮影系とを、図１の紙面直交軸を中心に一体的に回転させることにより、被検体の姿勢を、頭部が足部よりも低くなるように、或いは逆に、足部が頭部よりも低くなるように変更することができるように構成されている。

コンソール２００は、例えば、操作パネル２０、ディスプレイ２１、処理回路２２、内部通信Ｉ／Ｆ２３、記憶回路２４、及び、外部通信Ｉ／Ｆ２５を備えて構成される。コンソール２００は、スキャナ１００とは別体の独立した構成として設けてもよいし、スキャナ１００の寝台４１や基台４３に組み込まれた構成として設けてもよい。

操作パネル２０は、スキャナ１００の各種の撮影条件の設定、寝台４１、天板４０、及び上記の撮影系の駆動に関する指令の設定、撮影の開始や終了に関する指令、絞り羽根１２や補償フィルタ１３の駆動に関する指定等の各種情報やデータを入力するための入力デバイスを備えて構成される。操作パネル２０は、各種情報やデータを入力するため、例えば、ジョイスティック、トラックボール、スイッチ、ボタン、マウス、キーボード、テンキー、タッチパネル等の入力デバイスを備えている。

ディスプレイ２１は、例えば、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デバイスとして構成され、Ｘ線透視画像やＸ線撮影画像等の画像の他、各種情報や各種データを表示する。

内部通信Ｉ／Ｆ２３は、コンソール２００とスキャナ１００との間のデータ通信を行うデバイスである。一方、外部通信Ｉ／Ｆ２５は、各種プロトコルに従ってＸ線診断装置１と他の機器とを接続する。この接続には、無線／有線の病院内ＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークの各種の通信ネットワークを利用することができる。

記憶回路２４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する。記憶回路２４は、画像や各種撮像条件に関するデータの他、プロセッサが実行する各種のソフトウェアプログラムを記憶する。

処理回路２２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）や、専用又は汎用のプロセッサを備える回路である。プロセッサは、記憶回路２４に記憶した各種のプログラムを実行することによって、後述する各種の機能を実現する。処理回路２２は、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のハードウェアで構成してもよい。これらのハードウェアによっても後述する各種の機能を実現することができる。また、処理回路２４は、プロセッサとプログラムによるソフトウェア処理と、ハードウェア処理とを組わせて、各種の機能を実現することもできる。

また、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。
（絞り羽根／補償フィルタの構成及び動作）

図２は、本実施形態のＸ線診断装置１に係る絞り羽根１２の構成例及び動作例を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）は、Ｘ線管１０から天板４０の上に横臥する被検体に向けて照射されるＸ線の照射方向（図２におけるＺ方向）に直交する方向（図２におけるＹ方向）から絞り羽根１２、及び、補償フィルタ１３を見た側面図である。図２（ｃ）、（ｄ）は、Ｘ線管１０から被検体の方向に向けて絞り羽根１２を見た平面図である。

図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、絞り羽根１２は、例えば、４枚の矩形状の絞り羽根１２ａ～１２ｄを有して構成される。これらのうち、絞り羽根１２ａ、１２ｂが１つの対を構成し、絞り羽根１２ｃ、１２ｄが他の対を構成する。互いに対向する絞り羽根１２ａと絞り羽根１２ｂの間の間隙、及び、同様に互いに対向する絞り羽根１２ｃと絞り羽根１２ｄの間の間隙によって、絞り開口３０を形成している。

絞り羽根１２ａ～１２ｄは、鉛等で形成されており、Ｘ線を遮断する。このため、Ｘ線管１０から出射されたＸ線は、絞り開口３０のみを通過することになる。

ここで、図２において、黒四角のマークで示された絞り開口３０の中心を開口中心３１と呼ぶものとする。また、後述するように、補償フィルタ１３は、Ｘ線管１０から天板４０に向かって垂直に延びる軸（図２において一点鎖線で示される軸）を中心に機械的に回転するように構成されているため、Ｘ線管１０から天板４０に向かって垂直に延びる軸をメカニカル回転軸３３と呼ぶものとする。

図２（ａ）に示されるように、絞り羽根１２によって形成される絞り開口３０の大きさによってＸ線５０の照射範囲が制限されることになる。絞り羽根１２ａ～１２ｄは、例えば、図示しないモータを有する駆動機構によって、図２のＸ方向及びＹ方向に平行移動される。絞り羽根１２ａと１２ｂの対の互いの間隔、及び、絞り羽根１２ｃと１２ｄの対の互いに間隔が広がれば、絞り開口３０は大きくなり、Ｘ線５０の照射範囲は広がる。逆に、絞り羽根１２ａと１２ｂの対の互いの間隔、及び、絞り羽根１２ｃと１２ｄの対の互いに間隔が狭くなれば、絞り開口３０は小さくなり、Ｘ線５０の照射範囲は狭くなる。

絞り羽根１２ａと１２ｂの対を例えば１つのモータで駆動し、絞り羽根１２ａと１２ｂをメカニカル回転軸３３に対して対称に開閉させ、同様に、絞り羽根１２ｃと１２ｄの対を１つのモータで駆動し、絞り羽根１２ｃと１２ｄをメカニカル回転軸３３に対して対称に開閉させる場合、図２（ａ）及び（ｃ）に示すように、開口中心３１は、常に、メカニカル回転軸３３の上にある。また、この場合、Ｘ線５０の照射範囲の中心軸（図２において点線で示される軸であり、以下、この中心軸をＸ線照射中心軸３２と呼ぶ）はメカニカル回転軸３３と合致することになる。

一方、４つの絞り羽根１２ａ～１２ｄを夫々独立に平行移動できるように、例えば夫々独立に制御可能な４つのモータを用いて絞り羽根１２ａ～１２ｄを夫々駆動するように構成することもできる。この場合、図２（ｂ）及び（ｄ）に示すように、開口中心３１の位置を、メカニカル回転軸３３の位置からシフトさせることが可能となり、被検体に照射されるＸ線の照射範囲を、ＸＹ平面（天板４０と平行な面）内で、Ｘ方向、Ｙ方向にシフトさせることが可能となる。この結果、Ｘ線管１０の位置や、寝台４１或いはＸ線検出器４２の位置を変えることなく、被検体の検査範囲を所定の範囲内でＸ方向及びＹ方向に任意に移動させることが可能となる。

次に、補償フィルタ１３の構成と動作について説明する。図１及び図２（ａ）、（ｂ）に示すように、補償フィルタ１３は、絞り羽根１２の下流側に配置される。補償フィルタ１３は、例えば、アクリル樹脂等の合成樹脂で形成される薄板状の部材である。補償フィルタ１３は、絞り開口３０を通るＸ線の一部領域に配設され、Ｘ線透視画像やＸ線撮影画像のハレーションを防止する。

撮影や透視をする部位が、空気と接しやすい部位（例えば、頚部や四肢など）は、Ｘ線が被検体を通過しないまま直接Ｘ線検出器４２に入射しやすい。被検体を通過しないＸ線は、被検体を通過してきたＸ線に比べて強度と量が大きいため、Ｘ線検出器４２に過剰なＸ線が入射されることになり、この結果、観察部位のコントラストまでもが低下することになる。このような現象がハレーションと呼ばれている。

補償フィルタ１３は、このようなハレーションを防止或いは抑制するために、絞り羽根１２の下流側において、Ｘ線領域の一部の経路上に配置される。ハレーションの発生状況は、撮像部位や撮像条件等によって異なるため、補償フィルタ１３の位置はこれらの状況に応じて変更できるようなっている。ハレーションが発生した場合、Ｘ線技師は、例えば、ディスプレイ２１上でハレーションの状況をモニタし、補償フィルタ１３の位置を変えながら、ハレーションが最も抑制される補償フィルタ１３の位置を決定する。

図３は、回転移動と平行移動とができるように補償フィルタ１３を実装する補償フィルタアセンブリ１４０の構成例を示す図である。図２（ａ）、（ｂ）では、１つの補償フィルタ１３のみが示されているが、図３に示す補償フィルタアセンブリ１４０を、Ｘ線の経路上に２つ以上重ねて配置してもよい。

図３は、補償フィルタアセンブリ１４０の模式的な平面図である。補償フィルタアセンブリ１４０は、例えば八角形のユニットベース１４１、リング状の回転ユニット１４２、及び、略弓形状の補償フィルタ１３を有している。

ユニットベース１４１は、Ｘ線絞り１４に支持固定される。ユニットベース１４１の一部には、回転用モータ１４３と回転角検出器１４４が装着されている。回転ユニット１４２のリング中央の大部分には円形開口１４８が形成されており、絞り開口３０を通過してきたＸ線は、この円形開口１４８を通って、被検体が横臥する天板４０に向かう。

回転ユニット１４２のリング縁部には、補償フィルタ１３の両端をスライド可能に支持するスライド支持部１４５が設けられている。また、回転ユニット１４２のリング縁部には、スライドモータ１４６とスライド検出器１４７が装着されている。

図３では、説明の便宜上、図２に示すメカニカル回転軸３３に該当する円形開口１４８の中心を黒丸で示し、黒丸の外側にある半径ｒの仮想円１３３を点線で示している。さらに、仮想円１３３と接する、補償フィルタ１３の直線状のエッジ１３１の中央の接点１３２を白丸で示した。補償フィルタ１３のエッジ１３１は、接点１３２において仮想円１３３と接する接線１３１でもある。また図３では、説明の便宜上、メカニカル回転軸３３を通る２つの直交軸（Ｘ軸及びＹ軸）を付記している。

回転用モータ１４３を回転させることにより、回転ユニット１４２を反時計回り方向、及び、時計回り方向に回転させることができ、この結果、回転ユニット１４２に載っている補償フィルタ１３を、メカニカル回転軸３３を中心に回転させることができる。補償フィルタ１３の回転角を、メカニカル回転軸３３と接点１３２を結ぶ線分とＸ軸とがなす角θで表すものとする。補償フィルタ１３の回転角θは、回転角検出器１４４で検出することができる。なお、反時計回り方向の回転を正の回転角θとする。

一方、スライド用モータ１４６を回転させることにより、補償フィルタ１３を、メカニカル回転軸３３に対する径方向に平行移動させる（即ち、スライドさせる）ことができる。スライド量は、補償フィルタ１３のエッジ上の仮想的な接点１３２とメカニカル回転軸３３との間の距離、即ち、仮想円１３３の半径ｒで表すことができる。スライド量ｒはスライド検出器１４７で検出することができる。

前述したように、Ｘ線技師は、例えば、ディスプレイ２１上でハレーションの状況をモニタし、補償フィルタ１３の位置を変えながら、ハレーションが最も抑制される補償フィルタ１３の位置を調整することになる。具体的には、Ｘ線技師は、例えば、操作パネル２０に設けられたジョイスティック等の入力デバイスを操作することによって、回転用モータ１４３を回転させて補償フィルタ１３をメカニカル回転軸３３を中心に回転させる一方、スライド用モータ１４６を回転させて補償フィルタ１３を、メカニカル回転軸３３に対する径方向にスライドさせることにより、補償フィルタ１３の位置を調整する。

従来のＸ線診断装置の多くは、図２（ａ）及び（ｃ）に示すように、絞り羽根１２の開口中心３１と、メカニカル回転軸３３とを一致させた状態で、絞り開口３０の大きさのみを調整していた。このため、補償フィルタ１３を回転させたとき、補償フィルタ１３の位置と絞り開口３０の相対的な位置関係を比較的容易に頭の中で予測することができ、補償フィルタ１３の位置調整を違和感なくスムーズに行うことができた。

これに対して、本実施形態のＸ線診断装置１は、図２（ｂ）及び（ｄ）に示すように、絞り開口３０の大きさだけでなく、開口中心３１の位置をＸＹ平面（天板４０と平行な面）内で、Ｘ方向、Ｙ方向にシフトさせることができるように構成している。このため、絞り開口３０の開口中心３１と、メカニカル回転軸３３とが一致しない状況が起こり得る。この結果、補償フィルタ１３を回転させたとき、補償フィルタ１３の位置と絞り開口３０の相対的な位置関係を頭の中で予測することが困難となり、補償フィルタ１３の位置を調整する検査技師の操作感覚に違和感を生じさせ、検査効率が低下することになっていた。

本実施形態に係るＸ線診断装置１では、このような不都合に対処するため、補償フィルタ１３の動作に関して、「通常動作モード」と「中心シフト動作モード」の、少なくとも２つの動作モードを持たせるものとしている。「通常動作モード」は、絞り羽根１２の開口中心３１と、メカニカル回転軸３３とが一致している場合に設定される補償フィルタ１３の動作モードである。一方、「中心シフト動作モード」は、絞り羽根１２の開口中心３１の位置がメカニカル回転軸３３に対してシフトされた場合に設定される補償フィルタ１３の動作モードである。「通常動作モード」は従来技術であるため説明を省略する。以下、「中心シフト動作モード」について説明する。
（中心シフト動作モード）

図４は、実施形態のＸ線診断装置１のうち、特にコンソール２００で実現される「中心シフト動作モード」に関する機能を示すブロック図である。また、図５は、実施形態のＸ線診断装置１の「中心シフト動作モード」に関する処理例を示すフローチャートである。

なお、「通常動作モード」と「中心シフト動作モード」との切り換えは、例えば、操作パネル２０の設けられた切り換えスイッチを用いて行うことができる。以下では、Ｘ線技師等のユーザによるスイッチ操作により、補償フィルタ１３の動作モードが「通常動作モード」から「中心シフト動作モード」に既に切り換えられているものとして説明する。

「通常動作モード」と「中心シフト動作モード」との切り換えは、開口中心３１の位置を検出することによって装置が自動で行ってもよい。例えば、開口中心３１の位置とメカニカル回転軸３３の位置との差が所定の値よりも大きくなったとき、「通常動作モード」から「中心シフト動作モード」に自動的に切り換えてもよい。

図４に示すように、コンソール２００の処理回路２２は、絞り制御機能２２０、絞り開口中心位置取得機能２２１、補償フィルタ回転制御機能２２２、補償フィルタ回転角取得機能２２３、補償フィルタスライド位置制御機能２２４、及び、スライド位置算出機能２２５を実現する。これらの各機能は、例えば、処理回路２２が具備するプロセッサが、記憶回路２４に記憶される所定のプログラムを実行することによって実現される。図４の各機能について、図６を参照しながら、図５のフローチャートにしたがって説明する。

図５のステップＳＴ１００は絞り制御機能２２０に対応するステップである。ステップＳＴ１００では、ユーザ操作により絞り羽根１２の絞り羽根１２ａ～１２ｄの位置を調整し、Ｘ線開口３０の大きさと、開口中心３１の位置を調整する。ステップＳＴ１００において、開口中心３１の位置は、メカニカル回転軸３３の位置とは異なる位置にシフトされるように調整される。

図６において、破線で示す正方形は、ステップＳＴ１００における開口中心３１のシフト前のＸ線開口３０を示している。つまり、「通常動作モード」に対応するＸ線開口３０と開口中心３１を示しており、開口中心３１とメカニカル回転軸３３とは一致している。

一方、図６において、実線で示す正方形は、ステップＳＴ１００における開口中心３１のシフト後のＸ線開口３０’を示している。つまり、「中心シフト動作モード」に対応するＸ線開口３０’と開口中心３１を示しており、Ｘ線開口３０’の開口中心３１は、メカニカル回転軸３３からシフトされた位置に設定されている。

今、補償フィルタ１３がＸＹ平面内で回転移動、及び、平行移動するものとする。そして、補償フィルタ１３の機械的な回転軸であるメカニカル回転軸３３がＸＹ座標の原点Ｏ(０,０)にあるものとする。このとき、図６に示す例では、Ｘ線開口３０’の開口中心３１は、メカニカル回転軸３３からＸ方向にｘ_０、Ｙ方向にｙ_０だけシフトされたものとしている。つまり、ステップＳＴ１００での絞り羽根の設定により、Ｘ線開口３０’の開口中心３１が座標Ｏ’(ｘ_０,ｙ_０)に位置するように設定されたものとしている。

ステップＳＴ１０１は絞り開口中心位置取得機能２２１に対応するステップである。ステップＳＴ１０１では、絞り羽根１２の駆動機構に設けられた位置検出部（図示せず）等ら開口中心３１の位置を取得する。図６に示す例では、開口中心３１の座標Ｏ’(ｘ_０,ｙ_０)を取得する。

ステップＳＴ１０２では、補償フィルタ１３の移動が開始されたか否かを判定する。ステップＳＴ１０２では、補償フィルタ１３の回転を指示する入力デバイスの操作に基づいて、補償フィルタ１３の移動が開始されたか否かを判定する。補償フィルタ１３の移動が開始されたと判定されるとステップＳＴ１０３に進む。

ステップＳＴ１０３は補償フィルタ回転制御機能２２２に対応するステップである。ステップＳＴ１０３では、前述した回転を指示する入力デバイスの操作に応じて、補償フィルタアセンブリ１４０の回転用モータ１４３の回転を制御する。例えば、入力デバイスがジョイスティックである場合、補償フィルタ回転制御機能２２２は、ジョイスティックを右に倒す操作信号を入力すると、補償フィルタ１３を時計方向に回転させるように回転用モータ１４３を制御し、逆に、ジョイスティックを左に倒す操作信号を入力すると、補償フィルタ１３を反時計方向に回転させるように回転用モータ１４３を制御する。

ステップＳＴ１０４は補償フィルタ回転角取得機能２２３に対応するステップである。ステップＳＴ１０４では、補償フィルタアセンブリ１４０の回転角検出器１４４から出力されるデータに基づいて、補償フィルタ１３の回転角θの値を取得する。回転角θは、補償フィルタ１３の回転の動きに対応してリアルタイムに取得される。

ステップＳＴ１０５は、スライド位置算出機能２２５に対応するステップである。ステップＳＴ１０５では、ステップＳＴ１０１で取得した開口中心３１の座標(ｘ_０,ｙ_０)、ステップＳＴ１０４で取得した回転角θを用いて、「中心シフト動作モード」におけるスライド量Ｒを、以下の（式１）に基づいて算出する。
Ｒ＝ｒ＋ｘ_０・cosθ＋ｙ_０・sinθ （式１）
なお、（式１）における回転半径ｒは、「通常動作モード」における補償フィルタ１３の回転半径ｒであり、「通常動作モード」において設定された補償フィルタ１３のメカニカル回転軸３３からのスライド量ｒでもある。回転半径ｒの値は、ステップＳＴ１０５の前のいずれかのタイミングで、補償フィルタアセンブリ１４０のスライド検出器１４７から取得することができる。

ステップＳＴ１０６は、補償フィルタスライド位置制御機能２２４に対応するステップである。ステップＳＴ１０６では、（式１）で算出されたスライド量Ｒを補償フィルタアセンブリ１４０に送出する。補償フィルタアセンブリ１４０は、スライド用モータ１４６を駆動することにより、補償フィルタ１３を、メカニカル回転軸３３に対する径方向にスライド量Ｒだけ平行移動させる。「通常動作モード」でのスライド量ｒに対する「中心シフト動作モード」でのスライド量Ｒの補正量Δｒ（＝Ｒ－ｒ）は、以下の（式２）で表される。
Δｒ＝ｘ_０・cosθ＋ｙ_０・sinθ （式２）
図６は、「通常動作モード」における、回転角θのときの補償フィルタ１３の位置を、破線で囲んだ薄いハッチングで示している。そして、この回転角θのとき、「中心シフト動作モード」では、補償フィルタ１３は、実線で囲んだ濃いハッチングで示される位置までメカニカル回転軸３３に対する径方向に平行移動される。

「中心シフト動作モード」における補償フィルタ１３のエッジ１３１'からメカニカル回転軸３３までの距離、即ちスライド量Ｒは、（式１）に基づき、回転角θの値に応じて変化する。その結果、「中心シフト動作モード」における補償フィルタ１３は、回転半径ｒの仮想円（実線で示される円）と接点１３２’ (ｘ_１,ｙ_１)で接しつつ、メカニカル回転軸３３からシフトした位置にある開口中心３１ (ｘ_０,ｙ_０)を中心として回転することなる。

つまり、本実施形態のＸ線診断装置１は、絞り羽根１２の開口中心３１の位置が変更されることにより、開口中心３１を通るＸ線照射中心軸３２（図２（ｂ）参照）と補償フィルタ１３のメカニカル回転軸３３とが一致しなくなる場合であっても、補償フィルタ１３の「見かけ上の回転中心軸」がＸ線照射中心軸３２に一致するように補償フィルタ１３の移動を制御する。

より具体的には、本実施形態のＸ線診断装置１は、メカニカル回転軸３３周りの補償フィルタ１３の回転角θと、絞り羽根１２の開口中心３１の位置(ｘ_０,ｙ_０)に応じて、補償フィルタ１３の径方向の平行移動量、即ち、スライド量Ｒを変化させることにより、補償フィルタ１３の「見かけ上の回転中心軸」が開口中心３１の位置(ｘ_０,ｙ_０)を通るＸ線照射中心軸３２に一致するように補償フィルタ１３の移動を制御する。

なお、「見かけ上の回転中心軸」と呼ぶ理由は以下の通りである。つまり、補償フィルタ１３の実際の機械的な回転中心は、リング状の回転ユニット１４２の回転中心であるメカニカル回転軸３３であるものの、本実施形態では、回転角θに応じてスライド量Ｒを（式１）のように変化させることにより、つまり、回転中に回転半径Ｒを時々刻々変化させることにより、補償フィルタ１３が、あたかもメカニカル回転軸３３とは異なる開口中心３１の周りを回転しているかのように見せかけているからである。

ここで、（式１）の導出過程を、図６を用いて以下に説明する。前述したように、メカニカル回転軸３３がＸＹ座標の原点Ｏ(０,０)にあり、シフト後のＸ線開口３０’の開口中心３１が座標Ｏ’(ｘ_０,ｙ_０)にあるものとする。このとき、座標Ｏ’(ｘ_０,ｙ_０)を中心とする半径ｒの円（図６における実線の円）の上の座標(ｘ_,ｙ)は、以下の（式３）、（式４）により求められる。
ｘ＝ｘ_０＋ｒ・cosθ （式３）
ｙ＝ｙ_０＋ｒ・sinθ （式４）

また、上記の座標Ｏ’(ｘ_０,ｙ_０)を中心とする半径ｒの円に対して、接点１３２’(ｘ_１,ｙ_１)で接する接線（補償フィルタ１３のエッジ１３１’に対応する直線）は、以下の（式５）で表される。
（ｘ_１－ｘ_０）（ｘ－ｘ_０）＋（ｙ_１－ｙ_０）（ｙ－ｙ_０）＝ｒ^２ （式５）
ここで、
（ｘ_１－ｘ_０）＝ａ （式６）
（ｙ_１－ｙ_０）＝ｂ （式７）
と置くと、（式５）は、
ａ（ｘ－ｘ_０）＋ｂ（ｙ－ｙ_０）＝ｒ^２、となり、さらに、
ａｘ＋ｂｙ－（ｒ^２＋ａｘ_０＋ｂｙ_０）＝０ （式８）
と変形できる。ここで、（式８）の括弧の中を、
ｒ^２＋ａｘ_０＋ｂｙ_０＝ｃ （式９）
と置くと、（式８）は、
ａｘ＋ｂｙ－ｃ＝０ （式１０）
となる。ここで、原点Ｏ(０,０)から（式１０）で表される接線（即ち、図５のエッジ１３１’）までの距離Ｒは、一般的な公式により、
Ｒ＝|ｃ|／√（ａ^２＋ｂ^２） （式１１）
で表される。また、接点１３２’(ｘ_１,ｙ_１)は、夫々、
ｘ_１＝ｘ_０＋ｒ・cosθ （式１２）
ｙ_１＝ｙ_０＋ｒ・sinθ （式１３）
で表される。

（式６）、（式７）、（式１２）、（式１３）より、
ａ＝ｒ・cosθ （式１４）
ｂ＝ｒ・sinθ （式１５）
である。よって、（式１１）は、
Ｒ＝|ｃ|／ｒ
＝（ｒ^２＋ａｘ_０＋ｂｙ_０）／ｒ
＝（ｒ^２＋ｒ・ｘ_０・cosθ＋ｒ・ｙ_０・sinθ）／ｒ
＝ｒ＋ｘ_０・cosθ＋ｙ_０・sinθ） （式１６）
となる。（式１６）は（式１）と同じものである。（式１６）は、原点Ｏ(０,０)から、座標Ｏ’(ｘ_０,ｙ_０)を中心とする半径ｒの円（図６における実線の円）に接する接線（即ち、図５のエッジ１３１’）までの距離Ｒを示している。

したがって、補償フィルタ１３のエッジ１３１’の原点（メカニカル回転軸３３）からのスライド量Ｒを（式１）によって設定し、その上で回転角θを変えていくと、補償フィルタ１３は、そのエッジ１３１’を半径ｒの円に常に接した状態で、Ｏ’(ｘ_０,ｙ_０)を中心に回転することになる。つまり、補償フィルタ１３は、シフト後の開口中心３１を通るＸ線照射中心軸３２を、見かけ上の回転中心軸として回転することになる。

図７は、（式１）によるＲの導出、或いは、（式２）によるΔｒの導出を、別の観点から説明する図である。

図６と同様に、図７におけるシフト後のＸ線開口３０’の開口中心３１は、座標Ｏ’(ｘ_０,ｙ_０)にあるものとする。つまり、シフト後の開口中心３１は、メカニカル回転軸３３の座標Ｏ(０_,０)から、Ｘ方向にｘ_０、Ｙ方向にｙ_０、だけ平行移動されている。この平行移動に伴って、図７に示すように、接点１３２もＸ方向にｘ_０、Ｙ方向にｙ_０、だけ平行移動し、接点１３２’に至る。ここで、接点１３２は、「標準動作モード」での補償フィルタ１３のエッジ１３１（破線で表示）と、メカニカル回転軸３３を中心とする半径ｒの円（破線で表示）との接点である。また、移動後の接点１３２’は、「中心シフト動作モード」での補償フィルタ１３のエッジ１３１’（実線で表示）と、開口中心３１を中心とする半径ｒの円（実線で表示）との接点である。

ここで、メカニカル回転軸３３から、「中心シフト動作モード」での補償フィルタ１３のエッジ１３１’（実線で表示）に直交するように延びる線（以下、この線をスライド線と呼ぶ）の上での距離を考える。スライド線上の距離は、補償フィルタ１３のスライド量に該当する。

メカニカル回転軸３３から接点１３２までの距離はｒであり、「標準動作モード」でのスライド量に該当する。一方、接点１３２からエッジ１３１’までの距離は２つの成分に分けて考えることができる。第１の成分は、接点１３２からＸ軸方向へのシフト距離ｘ_０をスライド線へ投影した距離ｘ_０・cosθである。第２の成分は、接点１３２からＹ軸方向へのシフト距離ｙ_０をスライド線へ投影した距離ｙ_０・sinθである。

したがって、接点１３２からエッジ１３１’までの距離は（即ち、補正スライド量Δｒは）、ｘ_０・cosθ＋ｒ・sinθ、で表されることになる。また、メカニカル回転軸３３からエッジ１３１’までの距離は（即ち、全スライド量Ｒは）、ｒ＋ｘ_０・cosθ＋ｒ・sinθ、で表されることになる。

以上説明してきたように、本実施形態のＸ線診断装置１は、絞り羽根１２の開口中心をシフトさせ、その結果、Ｘ線照射中心軸と、補償フィルタのメカニカル回転軸とが不一致となった場合でも、補償フィルタの位置を調整する検査技師の操作感覚に違和感を生じさせることがなく、検査効率を低下させることがない。

また、本実施形態のＸ線診断装置１は、従来の補償フィルタアセンブリのハードウェア構成を殆ど変更することなく上記の効果を得ることが可能である。

なお、本実施形態における処理回路２２は、特許請求の範囲の記載における制御部の一例である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態に係るＸ線診断装置によれば、Ｘ線診断装置の絞りの開口中心をシフトさせた場合であっても、違和感無く、スムーズな補償フィルタの操作を実現することができる。

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
１０ Ｘ線管
１２ 絞り羽根
１３ 補償フィルタ
１４ Ｘ線絞り
２０ 操作パネル
２２ 処理回路
２４ 記憶回路
１４０ 補償フィルタアセンブリ
１４３ 回転用モータ
１４６ スライド用モータ
２２０ 絞り制御機能
２２１ 絞り開口中心位置取得機能
２２２ 補償フィルタ回転制御機能
２２３ 補償フィルタ回転角取得機能
２２４ 補償フィルタスライド位置制御機能
２２５ スライド位置算出機能

Claims (6)

1. 被検体に対してＸ線を照射するＸ線管と、
   前記被検体に対する前記Ｘ線の照射範囲を、前記Ｘ線を透過させる開口を制御することによって制限する絞り羽根と、
   メカニカル回転軸の周りに回転移動が可能に構成されると共に、前記メカニカル回転軸に対する径方向に平行移動が可能に構成される補償フィルタと、
   前記絞り羽根の開口中心の位置が変更されることにより、前記開口中心を通るＸ線照射中心軸と前記補償フィルタのメカニカル回転軸とが一致しなくなる場合であっても、前記補償フィルタの見かけ上の回転中心軸が前記Ｘ線照射中心軸に一致するように前記補償フィルタの移動を制御する制御部と、
   を備えるＸ線診断装置。
2. 前記制御部は、
   前記メカニカル回転軸周りの前記補償フィルタの回転角と、前記絞り羽根の開口中心の位置に応じて、前記補償フィルタの前記径方向の平行移動量を変化させることにより、前記補償フィルタの見かけ上の回転中心軸が前記Ｘ線照射中心軸に一致するように前記補償フィルタの移動を制御する、
   請求項１に記載のＸ線診断装置。
3. 前記制御部は、
   前記メカニカル回転軸周りの前記補償フィルタの回転角をθ、回転半径をｒとし、
   前記メカニカル回転軸に直交する平面内において、前記メカニカル回転軸の位置を原点としたときの前記絞り羽根の開口中心の位置の座標を（x0, y0）とするとき、
   前記径方向の前記メカニカル回転軸からの前記平行移動量Ｒが、
   Ｒ＝ｒ＋x0・cosθ＋y0・sinθ
   によって算出される値となるように、前記平行移動量Ｒを変化させることにより、前記補償フィルタの見かけ上の回転中心軸が前記Ｘ線照射中心軸に一致するように前記補償フィルタの移動を制御する、
   請求項２に記載のＸ線診断装置。
4. 前記補償フィルタは、補償フィルタアセンブリに搭載され、
   前記補償フィルタアセンブリは、
   前記補償フィルタと、
   前記補償フィルタを回転移動させるモータと、
   前記補償フィルタの回転角を検出する回転角検出器と、
   前記補償フィルタを平行移動させるモータと、
   前記補償フィルタの平行移動量を検出する移動量検出器と、
   を備えて構成される、
   請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
5. 複数の前記補償フィルタアセンブリを有し、
   前記複数の補償フィルタアセンブリの夫々は、前記Ｘ線の経路に沿って配設される、
   請求項４に記載のＸ線診断装置。
6. 前記絞り羽根は、
   ４枚の絞り羽根を有して構成され、
   前記４枚の絞り羽根の夫々を独立に制御することにより、前記開口の大きさと、前記開口の中心位置を変更することができるように構成される、
   請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。

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