KR102286358B1

KR102286358B1 - X선 촬상 장치

Info

Publication number: KR102286358B1
Application number: KR1020190017727A
Authority: KR
Inventors: 다쿠미 하라; 마사미 조우노
Original assignee: 도시바 아이티 앤 콘트롤 시스템 가부시키가이샤
Priority date: 2018-08-10
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2021-08-05
Also published as: JP7208079B2; JP2020027101A; CN110987979A; CN110873721A; KR20200018201A

Abstract

[과제] 취득 화상의 1화소 사이즈와 관전압값(v)의 변화에 추종하여 관전류값을 자동 조정하는 X선 촬상 장치를 얻는다.
[해결 수단] 위치 설정부(9c)에는, X선 발생기(1), 피검체(4), X선 검출기(3)의 기하학적 위치 관계를 설정한다. 관전류 연산부(9e)는, 위치 설정부(9c)로부터 취득한 X선 발생기(1), 피검체(4), X선 검출기(3)의 기하학적 위치와, 취득 화상의 1화소 사이즈와 X선 발생기(1)의 양극 전력에 대한 초점 사이즈의 변화 특성과, 피검체(4)에 따라 정해지는 관전압값(v)에 의거하여 관전류값(i)을 계산한다. X선 제어부(12)는, 관전류값(i)과 관전압값(v)에 의거하여 X선 발생기(1)의 양극 전력을 구하고, 구한 양극 전력에 의거하여 X선 발생기(1)의 출력을 제어한다.

Description

X선 촬상 장치{X-RAY IMAGING APPARATUS}

본 발명의 실시형태는, 취득 화상의 1화소 사이즈에 따라 방사(放射) 조건을 자동 설정하는 X선 촬상 장치에 관한 것이다.

X선 투시 검사 장치나 X선 CT 장치 등의 X선 촬상 장치에서는, 예를 들면 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에 나타내는 바와 같이, X선의 투사 조건을 관전압값(v), 관전류값(i)과 같은 2개의 파라미터로 컨트롤하고 있다. X선 발생기의 대부분은, 양극 전력(관전압값(v)×관전류값(i))을 증가시키면, X선의 초점의 사이즈가 커져, 취득 화상에 블러(blur)가 생긴다.

종래의 장치에서는, 조작자가 화상의 블러 상태를 시인(視認)하면서 관전압 및 관전류의 값을 장치에 입력하여 초점 사이즈를 조정할 필요가 있었다. 이 경우, 화상에 블러가 생기지 않도록 초점 사이즈를 작게 유지하고자 하면, 양극 전력이 작아져, 그 결과, X선 발생기로부터 출력되는 X선의 선량 부족에 의해, SN비가 나쁜 취득 화상이 된다. 이와 같이, 관전압 및 관전류의 최적값은, 블러의 원인이 되는 분해능과 SN비의 쌍방을 고려한 설정이 필요하기 때문에, X선에 관한 지식이 부족한 조작자가 최적값을 입력하는 것은 곤란했다.

일본국 특개2003-173895호 공보 일본국 특개2004-317368호 공보 일본국 특개2005-149762호 공보

상기와 같이, X선 촬상 장치에 있어서 X선의 투사 조건을 결정할 경우, 양극 전력을 크게 하면 초점 사이즈가 커져 취득 화상이 흐릿해질, 즉 분해능이 저하될 우려가 있지만, 양극 전력의 증가에 수반하여 선량은 증가하여 SN비가 좋은 화상을 취득할 수 있다.

이러한 점에서, 짧은 촬영 시간에 효율적으로 좋은 화상을 취득하기 위해서는, 취득 화상의 1화소 사이즈에 대하여 블러가 두드러지지 않는 최대의 양극 전력으로 촬영할 필요가 있다. 그러나, 종래 기술에서는, 이러한 과제를 해결할 수는 없어, 조작자가 육안으로 화상의 블러를 판정하면서, 적절한 관전압값(v)과 관전류값(i)을 결정하고 있었다.

본 실시형태는, 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것이다. 본 실시형태의 목적은, 취득 화상의 1화소 사이즈와 관전압값(v)의 변화에 추종하여 관전류값을 자동 조정함으로써, 간편 조작에 의해 고분해능이며 또한 SN비가 좋은 화상을 취득할 수 있는 X선 촬상 장치를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 실시형태의 X선 촬상 장치는, 다음과 같은 구성을 갖는다.

(1) X선 발생기, 피검체, X선 검출기의 기하학적 위치 관계를 설정하는 위치 설정부.

(2) 상기 위치 설정부로부터 취득한 상기 X선 발생기, 상기 피검체, 상기 X선 검출기의 기하학적 위치와, 계산되는 취득 화상의 1화소 사이즈와 X선 발생기의 양극 전력에 대한 초점 사이즈의 변화 특성과, 상기 피검체에 따라 정해지는 관전압값(v)에 의거하여, 관전류값(i)을 계산하는 관전류 연산부.

(3) 상기 관전류값(i)과 상기 관전압값(v)에 의거하여 상기 X선 발생기의 양극 전력을 구하고, 그 양극 전력에 의거하여 상기 X선 발생기의 출력을 제어하는 X선 제어부.

본 발명의 실시형태에 있어서, 다음과 같은 구성을 가질 수 있다.

(1) 촬상 화상의 분해능 또는 SN비를 보정하는 화상 처리부와, 상기 화상 처리부에 의한 분해능 또는 SN비의 보정값에 따라, 상기 관전류값을 조정하는 관전류 보정부를 구비한다.

(2) 상기 X선 발생기, 상기 피검체, 상기 X선 검출기 중 적어도 1개를 이동시키는 이동 기구와, 상기 이동 기구에 의한 이동량을 제어하는 기구 제어부와, 상기 X선 발생기, 상기 피검체, 상기 X선 검출기 중 적어도 1개의 이동에 의한 보정 후의 상기 촬상 장치 각부(各部)의 기하학적 위치의 변화를 설정하는 상기 위치 설정부와, 상기 위치 설정부에 의한 보정 후의 상기 촬상 장치 각부의 기하학적 위치에 의거하여 상기 관전류값(i)을 계산하는 상기 관전류 연산부를 갖는다.

(3) 보정 전후의 화상의 섬네일을 생성하는 섬네일 생성부와, 상기 섬네일을 소정의 형식으로 표시하는 섬네일 배치부와, 상기 섬네일 배치부에 의해 배치된 상기 섬네일 중에서 소정의 섬네일을 선택하는 입력 장치를 구비하고, 상기 입력 장치에 의해 선택된 상기 섬네일에 의거하여, 촬상 화상을 얻기 위한 초점 사이즈 및／또는 관전류값(i)의 보정값이 선택된다.

도 1은 제1 실시형태의 X선 촬상 장치의 블록도.
도 2는 제1 실시형태에 있어서의 데이터 처리부의 구성을 나타내는 블록도.
도 3은 제1 실시형태의 X선 촬상 장치의 동작을 나타내는 플로우 차트.
도 4는 제2 실시형태의 X선 촬상 장치의 동작을 나타내는 플로우 차트.
도 5는 제3 실시형태의 X선 촬상 장치의 동작을 나타내는 플로우 차트.
도 6은 제2 실시형태에 있어서의 SN비 향상과 분해능 향상의 처리를 선택할 때의 표시 화면예를 나타내는 도면.
도 7은 제3 실시형태에 있어서의 윤곽 강조 보정과 노이즈 제거 보정의 처리를 선택할 때의 표시 화면예를 나타내는 도면.
도 8은 제3 실시형태에 있어서의 윤곽 강조 보정과 노이즈 제거 보정의 처리를 선택할 때의 다른 표시 화면예를 나타내는 도면.
도 9는 초점 사이즈 F와 취득 화상의 1화소 사이즈 p와의 관계를 나타내는 그래프.

[1. 제1 실시형태]

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 또한, 본 실시형태는, X선 CT 및 투시 검사 장치 중 어느 쪽에도 적응할 수 있다.

[1-1. 관전류값(i)의 결정]

양극 전력(w)(i, v)은 관전류값(i), 관전압값(v)의 곱으로 정의되지만, 관전압값(v)은 X선의 투시 대상인 피사체의 성상(性狀)에 의해서만 결정하는 것이 바람직하므로, 본 실시형태에서는, 초점 사이즈를 컨트롤하기 위해 관전류값(i)을 파라미터로서 이용한다.

초점 사이즈 F(w(i, v))는 양극 전력(w)(i, v)에 의해 변화되지만, X선 발생기의 종류에 따라 변화 특성은 다르다. 예를 들면 초점 사이즈의 최대, 최소값을 Fmax, Fmin, 양극 전력의 최대, 최소값을 Wmax, Wmin이라고 하면,

F(w(i, v))＝Fmax w(i, v)＞Wmax

＝f(w(i, v)) Wmin＜w(i, v)＜Wmax

＝Fmin w(i, v)＜Wmin

와 같이 양극 전력(w)(i, v)이 최소최대값에 달하면 고정값이 되고, 최소부터 최대 사이는, 양극 전력(w)(i, v)에 따라 연속적으로 변동하여 f(w(i, v))의 값을 취하는 것이 있다.

또한, F(w(i, v))＝F1(w1＜w(i, v)＜w2)

＝F2(w2＜w(i, v)＜w3)

:

＝Fn(wn-1＜w(i, v)＜wn)

등, 양극 전력에 따라 단계적으로 변화하는 것도 있다.

그래서, X선 발생기의 종류에 따라 초점 사이즈 F와 양극 전력(w)(i, v)의 관계식을 모델화하고, f(w(i, v))를 구한다. … 식 (1)

다음으로, 초점 사이즈 F(w(i, v))와 취득 화상의 1화소 사이즈 p의 관계식을 구한다. 종축에 초점 사이즈 F(w(i, v)), 횡축에 취득 화상의 1화소 사이즈 p를 취하면, 도 9의 그래프와 같이 된다. 예를 들면, 화상이 흐릿해지는 경계를

F(p)＝2p … 식 (2)

라고 하면, 그래프의 F(p) 이하의 영역에서는 화상이 흐릿해지지 않는다. 또한, 초점 사이즈 F는 값이 클수록 X선량이 늘어나 화상의 SN비가 증가하므로, 경계 F(p)＝2p에 가까운 큰 초점 사이즈를 취하는 것이 좋다. 경계를 나타내는 식 (2)는, 식 (1)의 변화 특성을 베이스로 결정할 수 있지만, 화상 처리 등으로 블러를 보정하는 것 외, X선의 빔폭에 따라서도 변화되므로 대상의 X선 장치 구성, 기능에 따라 실측 또는 계산에 의해 결정한다.

여기에서, 상기와 같이 양극 전력(w)의 컨트롤은 관전류값(i)만으로 행한다고 하면, (1)식 및 (2)식으로부터, 어떤 관전압값(v) 또한 취득 화상의 1화소 사이즈 p일 때의 관전류값(i)(v, p) … (3)식이 구해진다.

조작자가 설정한 관전압값(v)과, X선 촬상 장치의 각 구성 부품의 기하학적 위치에 따라 구해지는 취득 화상의 1화소 사이즈 p에 따라, (3)식을 이용하여 결정되는 관전류값(i)(v, p)의 값으로 자동 변화시킴으로써, 조작자는 항상 장치 성능을 최대한으로 살린 화상을 촬영할 수 있다.

[1-2. 1화소 사이즈 p의 산출]

1화소 사이즈 p의 산출 방법으로서는, 예를 들면, 다음의 식을 채용할 수 있다.

촬영 화상의 시야 FOV는, 이하와 같이 한다(계산은 VC 함수에 의해 행하는 것으로 함). FOV를 출력 화상의 매트릭스 사이즈로 나눔으로써 1화소 사이즈 p를 산출할 수 있다. 단, 투시 화상일 경우 Y＝0.

(1) 풀 스캔, 하프 스캔일 경우

[수식 1]

(2) 오프셋 스캔일 경우

L shift＝0으로서, 이하에 기술하는 (3)에 포함시킨다.

(3) 오프셋 스캔 및 검출기 시프트 스캔일 경우

[수식 2]

[1-3. 실시형태의 구성]

제1 실시형태의 X선 촬상 장치에서는, 도 1의 블록도에 나타내는 바와 같이, X선 발생기인 X선관(1)과, X선관(1)의 초점 F로부터 방사된 X선빔(2)을 수광하는 검출기(3)가, 피검체(4)를 사이에 두고 대향하여 배치된다. X선빔(2)은, X선 광축(L)을 중심으로 하는 각추(角錐) 형상의 빔이다. 검출기(3)는, X선빔(2) 중에 놓인 피검체(4)를 투과한 X선빔(2)을 2차원의 공간 분해능을 갖고 검출하고, 투과상(투과 데이터)으로서 출력한다. X선관(1) 및 검출기(3)는 대향하여 시프트 기구(7)로부터 지지되고 있다.

피검체(4)는, 회전 테이블(5) 위에 XY 기구(8)를 통해 재치(載置)된다. 회전 테이블(5)은, 그 하부에 배치된 회전·승강 기구(6)에 의해 회전축(18)을 중심으로 하여 회전한다. 회전축(18)은, X선빔(2) 내에서 X선 광축(L)을 포함하는 면인 촬영면(19)에 직교한다. 회전 테이블(5)은, 회전·승강 기구(6)에 의해, 촬영면(19)에 직각으로 승강한다. 피검체(4)는 회전 테이블(5) 위에서 XY 기구(8)에 의해 촬영면(19)을 따라 수평인 2방향으로 이동되고, 회전축(18)에 대하여 위치를 바꿀 수 있다.

회전 테이블(5)은 피검체(4)와 함께 시프트 기구(7)에 의해 X선관(1)과 검출기(3) 사이를 X선 광축(L)을 따라 이동되어, 촬영 거리(초점-회전축간 거리)(FCD)가 변경된다. 검출기(3)는 시프트 기구(7)에 의해 X선 광축(L)을 따라 이동되어, 검출 거리(초점-검출기간 거리)(FDD)가 변경된다. 이에 따라 촬영 배율(FDD／FCD)이 변경된다.

본 실시형태에서는, X선관(1)은 발생하는 X선빔(2)의 초점 F의 크기가 ㎛ 정도인 마이크로 포커스 X선관을 이용하고, 검출기(3)에는 X선 I.I.(상 증강관)과 텔레비전 카메라인 것, 혹은, FPD(Flat Panel Detector)를 이용하지만, 이에 한정되는 것이 아니다.

검출기(3)로부터의 투과상은 데이터 처리부(9)에 보내지고, 처리 결과 등은 표시부(10)에 표시된다. CT 촬영은, X선빔(2) 내에서 피검체(4)를 회전시켜, 검출기(3)로 피검체(4)의 복수 방향의 투과상을 얻는 촬영이며, CT 촬영으로 얻어진 투과상으로부터 데이터 처리부(9)에 의해 CT 촬영 영역(단면상(斷面像) 시야) 내의 복수의 단면상이 재구성된다. 여기에서, CT 촬영 영역은, 통상의 볼륨 스캔일 경우, 피검체(4)에 대하여, 1회전 동안에 항상 측정되는 X선빔(2)에 포함되는 영역이다.

데이터 처리부(9)와 표시부(10)는 통상의 컴퓨터이며, CPU, 메모리, 하드디스크, 키보드나 마우스 등의 입력 장치(13), 인터페이스 등으로 구성되고, CT 촬영의 시퀀스나 데이터로부터 단면상을 재구성하는 소프트웨어 등을 기억하고 있다. 조작자는 데이터 처리부(9)와 표시부(10)를 이용하여, 메뉴 선택이나 조건 설정, 기구부 수동 조작, 투과상의 동영상 표시, CT 촬영의 개시, 장치의 스테이터스 판독, 단면상의 표시, 단면상의 해석, 투영상의 표시 등을 행한다. 표시부(10)에는, FCD, FDD값 등의 촬상 장치 각부의 기하학적 위치에 관한 데이터, 촬영 화상의 섬네일, 각종 메뉴나 커맨드의 선택 화면도 표시된다.

데이터 처리부(9)에는, 회전·승강 기구(6), 시프트 기구(7), XY 기구(8) 등의 기구부를 제어하는 기구 제어부(11)가 접속된다. 기구 제어부(11)는, 데이터 처리부(9)로부터의 지령에 의거하여 회전·승강 기구(6), 시프트 기구(7), XY 기구(8) 등에 의한 각부의 이동량을 제어함과 함께, 이동의 결과 얻어진 FCD값이나 FDD값 등의 스테이터스 신호를 데이터 처리부(9)에 보낸다.

데이터 처리부(9)는, CPU가 실시하는 기능 블록으로서, CT 촬영의 스캔 제어부(9a), 단면상을 작성하는 재구성부(9b)를 갖는다. 데이터 처리부(9)는, 본 실시형태에 특유의 구성으로서, 촬상 장치 각부의 기하학적 위치를 설정하는 위치 설정부(9c), 기구 제어부(11)의 제어 데이터에 의거하여 X선관(1), 검출기(3) 및 피검체(4)의 기하학적 위치를 계산하는 위치 계산부(9d), 관전류 연산부(9e), 화상 처리부(9f), 섬네일 생성부(9g), 섬네일 배치부(9h), 및 조작자로부터의 지령에 의거하여 연산된 관전류값을 보정하는 관전류 보정부(9i)를 갖는다.

위치 설정부(9c)는, 본 실시형태의 X선 촬상 장치에 고유한 데이터로서 주어진 촬상 장치 각부의 기하학적 위치, 조작자에 의해 입력 장치(13)로부터 주어진 촬상 장치의 기하학적 위치, 및 위치 계산부(9d)에 의해 얻어진 X선관(1), 검출기(3) 및 피검체(4)의 이동량에 의거하여, 촬상 장치 각부의 기하학적 위치를 설정한다. 위치 계산부(9d)는, 기구 제어부(11)에 의해 제어되는 회전·승강 기구(6), 시프트 기구(7), XY 기구(8) 등의 각 기구부의 제어 데이터에 의거하여, X선관(1), 검출기(3) 및 피검체(4)의 이동량을 계산하고, 위치 설정부(9c)에 대하여 출력한다.

관전류 연산부(9e)는, 피검체(4)의 성상에 맞춰 미리 설정되거나, 혹은 조작자로부터의 입력에 의해 설정된 관전압값(v)과, 위치 설정부(9c)로부터 취득한 촬상 장치 각부의 기하학적 위치에 의거하여, 식 (1) 내지 (3)을 실행하고, X선관(1)의 양극 전력을 결정하는 관전류값(i)을 구한다. 촬상 장치에 특유의 값인 식 (1) 및 식 (2)는, 조작자나 장치의 제조자에 의해, 관전류 연산부(9e)에 미리 설정된다.

화상 처리부(9f)는, 조작자로부터의 지시에 의거하여 재구성부(9b)가 작성한 촬상 화상에 대하여, 분해능(블러의 정도)의 보정, SN비의 개선 처리, 윤곽 강조, 노이즈 제거 등의 화상 처리를 실시한다. 섬네일 생성부(9g)는, 재구성부(9b)가 작성한 화상 처리 전의 촬상 화상 및 화상 처리부(9f)가 행한 분해능 보정 화상, SN비 개선 보정 화상, 윤곽 강조 화상, 노이즈 제거 화상의 섬네일을 생성한다. 섬네일 배치부(9h)는, 섬네일 생성부(9g)가 생성한 화상 처리 전후의 촬상 화상을 조작자가 지정한 형식으로 표시부(10)에 표시시킨다.

관전류 보정부(9i)는, 조작자가 표시부(10)에 표시된 섬네일을 입력 장치(13)로부터 선택함으로써 관전류값(i)을 보정한다. 관전류값(i)의 보정은, 분해능 보정이나 SN비 개선 보정에 있어서는, 촬상 장치 각부의 기하학적 위치를 변경함으로써 취득 화상의 1화소 사이즈 p를 변경하고, X선의 초점 사이즈를 변경함으로써, 관전류 연산부(9e)에 의해 계산되는 관전류값을 간접적으로 보정한다. 관전류 보정부(9i)의 출력측은, 그 보정량에 따라 X선관(1), 검출기(3) 및 피검체(4)를 이동시켜 초점 사이즈를 조정하기 위해, 기구 제어부(11)에 접속된다. 또한, 관전류 보정부(9i)의 입력측은, 기구 제어부(11)로부터의 제어 데이터에 의거하여 변화된 촬상 장치 각부의 기하학적 위치를 계산하는 위치 계산부(9d)에 접속된다.

한편, 윤곽 강조 및 노이즈 제거에 의한 보정은, 화상 처리 소프트웨어에 의해 행하는 보정이므로, 관전류 보정부(9i)는, 입력 장치(13)로부터 입력된 윤곽 강조 및 노이즈 제거에 의한 보정의 정도에 따라, 관전류값을 직접 보정한다. 그 때문에, 관전류 보정부(9i)의 입력측은 입력 장치(13)에 접속되고, 섬네일 배치부(9h) 위에 배치된 소정의 섬네일의 선택 신호를 입력 장치(13)로부터 수신한다. 관전류 보정부(9i)의 출력측은, 양극 전력을 산출하는 X선 제어부(12)에 접속된다.

데이터 처리부(9)에는, 관전류 연산부(9e)가 계산한 관전류 또는 관전류 보정부(9i)에 의해 보정된 관전류값(i)과, 미리 피검체(4)에 따라 설정된 관전압값(v)에 의거하여, X선관(1)의 양극 전력을 제어하는 X선 제어부(12)가 접속된다.

데이터 처리부(9)에는, 조작자가 각종 데이터나 커맨드를 입력하는 키보드, 마우스, 파일 읽어들임 장치 등의 입력 장치(13)가 접속된다. 입력 장치(13)로부터 데이터 처리부(9)에 입력되는 데이터로서는, 종래 공지의 X선 촬상 장치에 있어서 입력되는 각종 데이터에 더하여, 본 실시형태 특유의 데이터로서, 예를 들면, 미리 정해진 촬상 장치 각부의 기하학적 위치, 피검체(4)에 따른 관전압값, 섬네일의 표시 형식, 윤곽 강조나 노이즈 제거 등의 화상 처리의 종류나 그 레벨 등이 있다.

[1-4. 실시형태의 작용]

(1) CT 장치의 기본적인 동작

도 1을 참조하여, 본 실시형태의 작용을 설명한다. 우선, 조작자는, 이하와 같이 피검체(4)의 스캔(CT 촬영)을 행한다. 조작자는 피검체(4)를 XY 기구(8)에 실어, X선을 ON하고, 피검체(4)의 투과상을 표시부(10)에 리얼 타임 동영상 표시시키고, 이를 관찰하면서 회전·승강 기구(6)로 피검체를 승강시켜 피검체를 촬영면(19)에 맞추고, 추가로, 관전압값(v), 관전류값(i), 적분 시간, 뷰 수를 설정한다. 여기에서, 적분 시간은 1투과상을 검출하는 시간이고, 뷰 수는 회전 중의 투과상의 수집 수이다.

조작자가 스캔을 개시시키면 데이터 처리부(9)의 스캔 제어부(9a)에 의해 회전 테이블(5)이 회전되고, 1회전 동안에 투과상이 수집되어 스캔이 완료된다. 스캔에 의해 360° 방향에서 얻어진 뷰 수분의 투과상으로부터 재구성부(9b)에 의해 X선빔(2)에 포함되는 CT 촬영 영역이 재구성되고, 기억된다. 이때, 재구성부(9b)는 회전축(18)에 직교하고, 회전축(18) 방향에 등간격으로 연속적으로 늘어선 복수의 단면상을 재구성하고, 이 복수의 단면상은 3차원 데이터를 형성한다. 스캔으로 얻어진 3차원 데이터는 MPR(Multi-planer Reconstruction) 표시 등으로 표시부(10)에 표시될 수 있다.

(2) 제1 실시형태의 작용

도 3은, 제1 실시형태의 작용을 설명하는 플로우 차트이다. 본 실시형태에 있어서는, 우선, 관전류 연산부(9e)에 대하여, 양극 전력과 초점 사이즈의 식 (1) … F(w(i, v))를 설정한다(S01). 다음으로, 위치 설정부(9c)에 대하여, 촬상 장치 각부의 기하학적 위치 데이터를 입력한다(S02). 관전류 연산부(9e)에 대하여, 화상이 흐릿해지는 경계의 식 (2) … F(p)＝f(p)를 설정한다(S03). 회전 테이블(5) 위의 XY 기구(8) 위에 피검체(4)를 배치한다(S04). 관전류 연산부(9e)에 대하여 피검체(4)에 따른 관전압값(v)을 설정한다(S05). 또한, 이들 S01 내지 S05의 처리는, 어떠한 순번으로 행해도 된다.

관전류 연산부(9e)는, 설정된 식 (1) 및 식 (2)에 의해 얻어진 1화소 사이즈 p와 초점 사이즈 F와의 관계에 의거하여 식 (3)을 계산함으로써, 블러가 적으며 게다가 SN비가 향상된 화상을 취득하기 위한 최적의 관전류값(i)을 계산한다(S06). 관전류 연산부(9e)는, 얻어진 양극 전력(w)(i, v)에 의거하여 관전류값(i)을 계산한다. 관전류 연산부(9e)에 의해 얻어진 관전류값(i)은 X선 제어부(12)에 출력되고, X선 제어부(12)는 미리 설정된 관전압값(v)과 계산된 관전류값(i)에 의해 양극 전력(w)(i, v)을 계산하고(S07), 얻어진 양극 전력(w)(i, v)으로 X선관(1)을 여자(勵磁)하여, 원하는 양의 X선을 피검체(4)에 투사한다. 그 결과, 표시부(10)에 있어서, 블러가 적으며 게다가 SN비가 향상된 촬상 화상을 표시할 수 있다(S08).

구체적으로는, 초점 사이즈 F(w(i, v))인 피검체(4)에 있어서 관전압값(v)＝100kV를 설정했을 때, 초점 사이즈 F(w(i, v))와 양극 전력의 관계식이 (1)식이,

F(w(i, v))[um]＝w(i, v)＝i×v [W] … (1)

으로 주어지고, 화상이 흐릿해지는 경계의 식 (2)가,

F(p)＝2p … (2)

일 때 (1), (2)식으로부터,

F(p)＝2p＝i×v … (3)

(3)식으로부터, 구하는 관전류값(i)＝2p／v가 된다.

예를 들면, (3)식으로부터 어떤 X선 기하 위치에서의 취득 화상의 1화소 사이즈 p＝50um이라고 하면, 관전류값(i)＝1000uA가 되고, X선 기하를 변경하여 1화소 사이즈 p＝10um이 되면, 관전류값(i)＝200uA가 된다. 이와 같이 본 실시형태에 따르면, 촬영 위치를 변경할 때마다 1화소 사이즈 p가 변화되었을 경우, 그에 추종하여 관전류값(i)이 자동적으로 변경된다.

[1-3. 실시형태의 효과]

본 실시형태는, 다음과 같은 효과를 갖는다.

(1) 조작자는 취득 화상의 분해능과 SN비를 고려하지 않아도 간단하게 최적의 촬영을 할 수 있다.

(2) 조작자는 관전압값(v)과 관전류값(i) 중, 관전압값(v)을 변경하는 것만으로 좋아지기 때문에, 간단하게 화상 블러가 없는 SN비가 좋은 화상을 취득할 수 있다.

(3) 촬상 장치 각부의 기하학적 위치 및 피검체(4)에 따라 결정되는 관전압값(v)에 맞춰 최적의 양극 전력이 얻어지므로, 블러가 적고, 즉 분해능이 높고, 게다가 SN비가 향상된 촬상 화상을 얻을 수 있다.

[2. 제2 실시형태]

제2 실시형태는, 제1 실시형태의 처리에 더하여, 촬상한 화상에 대하여 촬상 장치 각부의 위치를 변경한다는 기계적 처리, 즉 하드웨어적인 처리를 더함으로써, 분해능 혹은 SN비 중 어느 것을 향상시킨 화상을 얻는 것이다. 제2 실시형태의 다른 구성은, 제1 실시형태와 마찬가지이다. 제1 실시형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여, 설명을 생략한다.

도 4의 플로우 차트에 나타내는 바와 같이, 제2 실시형태에서는, 제1 실시형태에 있어서 촬상한 화상에 대하여, 분해능 또는 SN비의 보정 처리(S61)를 행할지의 여부를 선택한다. 이 선택은, 조작자가 입력 장치(13)로부터 소정의 커맨드를 기구 제어부(11)에 출력함으로써 실행된다. 보정 처리를 행하는 것이 선택되었을 경우에는(S61의 YES), 기구 제어부(11)는, 회전·승강 기구(6), 시프트 기구(7), XY 기구(8) 등의 각 기구부에 미리 정해진 이동량분만큼 X선관(1), 검출기(3) 및 피검체(4)를 변화시키는 제어 데이터를 출력한다(S62). X선관(1), 검출기(3) 및 피검체(4)는, 기구 제어부(11)로부터의 제어 데이터에 의거하여, 보정 전의 화상의 촬영 위치로부터, 보정 후의 위치로 이동한다. 기구 제어부(11)로부터의 제어 데이터는 위치 계산부(9d)에도 보내지고, 위치 계산부(9d)는 보정에 수반하는 촬상 장치 각부의 이동량을 계산하여, 계산 결과를 위치 설정부(9c)에 송신한다.

위치 설정부(9c)는, 위치 계산부(9d)로부터 수신한 각부의 이동량에 의거하여, 보정 후의 각부의 기하학적 위치를 식 (1)에 도입하고, 관전류 연산부(9e)는, 설정된 보정 후의 식 (1), 및 식 (2)에 의해 얻어진 1화소 사이즈 p와 초점 사이즈 F와의 관계에 의거하여, 식 가산에 의해 보정 후의 관전류값(i)을 계산한다(S06, S07). 즉, 초점 사이즈 F를 크게 하는 방향으로 촬상 장치의 각부를 이동시킴으로써, 보다 분해능이 높고 블러가 적은 화상을 얻을 수 있고, 반대로 초점 사이즈 F를 작게 하는 방향으로 촬상 장치의 각부를 이동시킴으로써, SN비가 향상된 화상을 얻을 수 있다.

그 후, 섬네일 생성부(9g)에 의해, 초점 사이즈 F를 크게 하는 방향과 작게 하는 방향으로 촬상 장치 각부를 이동시켜, 얻어진 보정 후의 화상과, 보정 전의 표준 화상의 섬네일을 생성하고, 이들 섬네일을 섬네일 배치부(9h)에 의해 미리 설정한 형식으로 표시부(10)에 표시한다(S09). 도 6은, 섬네일의 표시 형식의 일례를 나타내는 것으로, 초점 사이즈 F를 크게 하는 방향과 작게 하는 방향으로 2단계 이동시키고, 각 단계의 촬상 화상의 섬네일을, 표준 화상(미보정의 화상)을 중심으로, 상하 방향으로 일렬로 배열한 것이다.

이러한 제2 실시형태에서는 표준 화상에 더하여, 분해능과 SN비에 대해서 하드웨어적인 보정을 행한 섬네일을 표시부(10)에 복수 표시할 수 있다. 그 결과, 실전 촬상 전에, 촬상 장치 각부의 기하학적 위치가 서로 다른 복수의 화상을 예비적으로 촬영하고, 그 섬네일을 표시함으로써, 조작자가 최적이라고 생각되는 섬네일을 선택함으로써, 실전 촬상에 있어서는 조작자가 요구하는 분해능과 SN비를 갖는 촬영 화상을 얻을 수 있다.

[3. 제3 실시형태]

제3 실시형태는, 제2 실시형태의 분해능 보정 또는 SN비 보정 처리를 대신하여, 화상 처리부(9f)에 의해, 촬상한 화상에 대하여 윤곽 강조 또는 노이즈 제거와 같은 소프트웨어에 의한 화상 처리를 행함으로써, 시인성을 향상시킨 화상을 얻는 것이다. 제3 실시형태의 다른 구성은, 제2 실시형태와 마찬가지이다. 제2 실시형태와 마찬가지의 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하여, 설명을 생략한다.

도 5의 플로우 차트에 나타내는 바와 같이, 제3 실시형태에서는, 제1 실시형태에 있어서 촬상한 화상에 대하여, 윤곽 강조 또는 노이즈 제거의 보정 처리(S63)를 행할지의 여부를 선택한다. 이 선택은, 조작자가 입력 장치(13)로부터 소정의 커맨드를 기구 제어부(11)에 출력함으로써 실행된다. 보정 처리를 행하는 것이 선택되었을 경우에는(S63의 YES), 기구 제어부(11)는, 윤곽 강조 또는 노이즈 제거의 보정량에 따라 미리 결정해 둔 계수를, 관전류 연산부(9e)가 계산한 표준 화상의 관전류값(i)에 곱하여, 보정 후의 관전류값(i)을 계산한다(S06, S07). 즉, 윤곽 강조 또는 노이즈 제거의 보정 처리를 행하면, 초점 사이즈 F가 크기 때문에 분해능은 낮지만 SN비가 우수한 화상이어도 분해능이 높아 선명한 화상이 되고, 초점 사이즈 F가 작기 때문에 분해능은 높지만 SN비가 떨어지는 화상이어도 SN비가 향상된다. 그래서, 얻어진 표준 화상의 분해능이나 SN비의 정도에 따라, 윤곽 강조 또는 노이즈 제거를 행함으로써, 분해능과 SN비의 양쪽이 우수한 화상을 얻을 수 있다.

제3 실시형태에서는, 표준 화상과 윤곽 강조 또는 노이즈 제거의 보정 처리를 행한 화상에 대해서, 섬네일 생성부(9g)에 의해 섬네일을 생성하고, 이들 섬네일을 섬네일 배치부(9h)에 의해 미리 설정한 형식으로 표시부(10)에 표시한다(S09). 이 경우, 제2 실시형태의 도 6의 표시예와 같이, 윤곽 강조 또는 노이즈 제거의 보정 처리를 복수 단계 행하고, 각 단계의 촬상 화상의 섬네일을, 표준 화상(미보정의 화상)을 중심으로, 상하 방향으로 일렬로 배열할 수 있다.

이러한 제2 실시형태에서는, 표준 화상에 더하여, 윤곽 강조 또는 노이즈 제거와 같은 소프트웨어적인 보정을 행한 섬네일을 표시부(10)에 복수 표시할 수 있다. 그 결과, 실전 촬상 전에, 윤곽 강조 또는 노이즈 제거의 정도가 서로 다른 복수의 화상을 예비적으로 촬영하고, 그 섬네일을 표시함으로써, 조작자가 최적이라고 생각되는 섬네일을 선택함으로써, 실전 촬상에 있어서는 조작자가 요구하는 분해능과 SN비를 갖는 촬영 화상을 얻을 수 있다.

도 7은, 제2 실시형태와 제3 실시형태를 조합했을 경우의 섬네일의 표시 형식의 일례이다. 분해능과 SN비를 조정하는 하드웨어적인 보정과, 윤곽 강조 또는 노이즈 제거와 같은 소프트웨어적인 보정에 의해 얻어진 복수의 섬네일을, 표준 화상을 중심으로 한 매트릭스 위에 배치함으로써, 최적의 촬상 조건을 간단하게 선택할 수 있다.

도 8은, 제2 실시형태와 제3 실시형태를 조합했을 경우의 섬네일의 표시 형식의 다른 예이다. 도 8에서는, 도 6에 나타내는 분해능과 SN비를 조정하는 하드웨어의 보정에 의해 얻어진 개개의 섬네일에 대하여, 윤곽 강조 또는 노이즈 제거의 보정 처리에 의해 얻어진 섬네일을 복수축 표시하고 있다. 이에 따라, 보다 많은 선택지를 조작자에게 부여할 수 있다.

또한, 표시 형식은 섬네일에 한정되는 것이 아니라, 취득한 최적 화상을 기준값으로 하고, 기준값을 중심으로 하여, 희망하는 수치 및 임의의 수치폭을 입력할 수 있는 키와, 그 수치폭에 따라, 초점 사이즈를 변동시켜 S／N비 및 분해능(블러 상태), 혹은 윤곽 강조 및 노이즈 제거를 미세 조정한 화상이 얻어지는 유저 인터페이스 기능이면, 다른 형식을 채용해도 된다.

[4. 다른 실시형태]

본 발명은, 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니라, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성 요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적의(適宜) 조합에 의해, 각종 발명을 형성할 수 있다. 예를 들면, 실시형태에 나타나는 전체 구성 요소로부터 몇 가지의 구성 요소를 삭제해도 된다. 또한, 서로 다른 실시형태에 걸치는 구성 요소를 적의 조합해도 된다. 예를 들면, 본 발명은, X선 CT 및 투시 검사 장치 중 어느 쪽에도 적응할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 있어서의 1화소 사이즈 p의 산출 방법, 상기의 것에 한정되는 것이 아니다.

1: X선관 2: X선빔
3: 검출기 4: 피검체
5: 회전 테이블 6: 회전·승강 기구
7: 시프트 기구 8: XY 기구
9: 데이터 처리부 9a: 스캔 제어부
9b: 재구성부 9c: 위치 설정부
9d: 위치 계산부 9e: 관전류 연산부
9f: 화상 처리부 9g: 섬네일 생성부
9h: 섬네일 배치부 9i: 관전류 보정부
10: 표시부 11: 기구 제어부
12: X선 제어부 13: 입력 장치

Claims

X선 발생기, 피검체, X선 검출기의 기하학적 위치 관계를 설정하는 위치 설정부와,
상기 위치 설정부로부터 취득한 상기 X선 발생기, 상기 피검체, 상기 X선 검출기의 기하학적 위치와, 계산되는 취득 화상의 1화소 사이즈와 상기 X선 발생기의 양극(陽極) 전력에 대한 초점 사이즈의 변화 특성과, 상기 피검체에 따라 정해지는 관전압값(v)에 의거하여, 관전류값(i)을 계산하는 관전류 연산부와,
상기 관전류값(i)과 상기 관전압값(v)에 의거하여 X선 발생기의 양극 전력을 구하고, 그 양극 전력에 의거하여 상기 X선 발생기의 출력을 제어하는 X선 제어부와,
촬상 화상의 분해능 또는 SN비를 보정하는 화상 처리부와,
상기 화상 처리부에 의한 분해능 또는 SN비의 보정값에 따라, 상기 관전류값을 조정하는 관전류 보정부를 구비하는 것을 특징으로 하는 X선 촬상 장치.
삭제
제1항에 있어서,
상기 X선 발생기, 상기 피검체, 상기 X선 검출기 중 적어도 1개를 이동시키는 이동 기구와,
상기 이동 기구에 의한 이동량을 제어하는 기구 제어부와,
상기 X선 발생기, 상기 피검체, 상기 X선 검출기 중 적어도 1개의 이동에 의한 보정 후의 상기 촬상 장치 각부(各部)의 기하학적 위치의 변화를 설정하는 상기 위치 설정부와,
상기 위치 설정부에 의한 보정 후의 상기 촬상 장치 각부의 기하학적 위치 에 의거하여 상기 관전류값(i)을 계산하는 상기 관전류 연산부를 갖는 X선 촬상 장치.
제1항에 있어서,
보정 전후의 화상의 섬네일을 생성하는 섬네일 생성부와,
상기 섬네일을 소정의 형식으로 표시하는 섬네일 배치부와,
상기 섬네일 배치부에 의해 배치된 상기 섬네일 중에서 소정의 섬네일을 선택하는 입력 장치를 구비하고,
상기 입력 장치에 의해 선택된 상기 섬네일에 의거하여, 촬상 화상을 얻기 위한 초점 사이즈 및／또는 관전류값(i)의 보정값이 선택되는 X선 촬상 장치.
제3항에 있어서,
보정 전후의 화상의 섬네일을 생성하는 섬네일 생성부와,
상기 섬네일을 소정의 형식으로 표시하는 섬네일 배치부와,
상기 섬네일 배치부에 의해 배치된 상기 섬네일 중에서 소정의 섬네일을 선택하는 입력 장치를 구비하고,
상기 입력 장치에 의해 선택된 상기 섬네일에 의거하여, 촬상 화상을 얻기 위한 초점 사이즈 및／또는 관전류값(i)의 보정값이 선택되는 X선 촬상 장치.