JP2011067333A - 放射線画像撮影装置及び撮影制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間の撮影が可能で、さらに、低コストで、放射線エネルギ分離性能が高い、放射線画像撮影装置及び撮影制御装置を提供することを目的とする。
【解決手段】モータ制御部１３ｂは、心拍周期とフイルタ２２の切り替え周期とが一致するように、フイルタ２２を駆動するモータ２４の駆動速度を決定する。フイルタ２２は、照射が開始される前に回転を開始し、連続する２回の照射期間中、一定速度で回転する。照射制御部１３ｃは、フイルタ２２の位相に合わせて２回の照射タイミングを制御する。フイルタ２２の切り替え周期と心拍周期を予め一致させているので、照射タイミングに同期させてフイルタを切り替える高性能なフイルタ切り替え装置は不要となる。また、フイルタの切り替え周期は心拍周期に応じて調節されるので、連続する２つの心拍で２回の照射が可能となり撮影時間も短時間で済む。
【選択図】図５

Description

本発明は、エネルギサブトラクション用の複数の放射線画像を撮影する放射線画像撮影装置及びエネルギサブトラクション撮影を行うための撮影制御装置に関するものである。

医療用放射線撮影の分野において、被写体となる人体の骨（肋骨や背骨など）の成分を除去した軟部組織（肺や食道など）を表す軟部画像や、その反対に軟部組織を除去した骨の成分を表す骨部画像などの特定の構造物が強調された画像を得る技術として、エネルギサブトラクション技術が知られている。

エネルギサブトラクション技術は、骨や軟部組織などの特定の構造物がそれぞれ特有の放射線エネルギ吸収特性を持つことを利用した技術であり、同一の被写体に対して異なるエネルギ分布を有する２種類の放射線を照射して、高エネルギ画像及び低エネルギ画像の２つのエネルギサブトラクション用の原画像を取得し、これら２つの原画像の画像データに対して適当な重み付けをした上で各画像データの画素値を減算（サブトラクト）して差分を求めることにより、特定の構造物が強調された軟部画像や骨部画像などの差分画像を得るものである。

高エネルギ画像及び低エネルギ画像の２つの原画像を得る方法の１つとして、２種類の放射線を連続的に被写体に照射する２ショット法が知られている（例えば、特許文献１参照）。２種類の放射線は、例えば、放射線発生器の管電圧を変化させることで得られる。放射線発生器は、高い管電圧を印加した場合は、高エネルギ成分が多いエネルギ分布を持つ高エネルギ放射線を発生し、低い管電圧を印加した場合は、低エネルギ成分が多いエネルギ分布を持つ低エネルギ放射線を発生する。

低エネルギ放射線と高エネルギ放射線のそれぞれのエネルギ分布には、重複するエネルギ成分があるが、エネルギサブトラクション技術は、２種類の放射線のエネルギ成分の差を利用するものであるため、重複部分が少ない（エネルギの分離性が高い）方が好ましい。そこで、高エネルギ放射線の照射時に、高エネルギ放射線から低エネルギ成分をカットすることで、高エネルギ放射線と低エネルギ放射線のエネルギの分離性を高めることが行われている（特許文献２参照）。

特許文献２の撮影装置では、フイルタは一定速度で回転する円板形状をしており、円板の半分の半円形領域に低エネルギ成分をカットするフイルタ領域を有している。この回転板を一定速度で回転させることにより、フイルタ領域が経路へ挿入される状態と経路から退避する状態が切り替わるフイルタの切り替え周期が固定されている。２回の放射線の照射は、フイルタの位相に同期するように照射される。具体的には、フイルタ領域が経路に挿入されている間に高エネルギ放射線が照射され、フイルタ領域が経路から退避している間に低エネルギ放射線が照射される。つまり、特許文献２の撮影装置では、固定されたフイルタの切り替え周期に合わせて照射タイミングを制御している。

一方、特許文献３の撮影装置では、異なる４種類のフイルタ領域が４枚の矩形状のフイルタ板のそれぞれに形成されたフイルタが記載されている。４枚のフイルタ板は回転するハブに９０°間隔で設けられており、照射開始信号に同期して出力される切り替えパルスに基づいて、ハブが９０°間隔で回転して各フイルタ板が順次経路に挿入される。この特許文献３の撮影装置では、特許文献２の撮影装置と異なり、フイルタの切り替え周期が固定されておらず、照射タイミングに合わせて、フイルタ板が切り替わるようにフイルタ板の切り替えタイミングを制御している。

また、２ショット法においては、エネルギの分離性を高めるという課題の他に、被写体の体動によって生じるモーションアーチファクト（被写体の体動による偽像）を低減するという課題が知られている。例えば、胸部撮影において、１回目の照射は心臓の拡張期に行われ、２回目の照射が心臓の収縮期に行われるというように、２つのエネルギサブトラクション用の原画像間で、心拍位相が一致しないと、エネルギサブトラクションの画像処理によって得られる差分画像には、心拍によって生じるモーションアーチファクトが生じる。モーションアーチファクトを低減するための撮影技術として、被写体の心拍位相をモニタして、連続的に照射される２回の照射において、心拍位相を一致させることが行われている（特許文献４参照）。

特開平２−６３４３９号公報 特開２００３−２１０４４２号公報 特開２００３−３２５５０４号公報 特開２００２−３２５７５６号公報

上述のとおり、エネルギサブトラクション用の撮影において、連続する２回の照射タイミングと、フイルタの切り替えタイミングとを同期させることにより、エネルギの分離性を高める技術は、特許文献１〜３に記載されている。一方、同じ心拍位相で、連続する２回の照射を行うことで、モーションアーチファクトを低減する技術は、特許文献４に記載されている。しかし、上記特許文献１〜４には、いずれも、エネルギの分離性の向上とモーションアーチファクトの低減の両方を実現する技術については記載されていない。

そこで、出願人は、エネルギの分離性の向上とモーションアーチファクトの低減の両方を実現するために、特許文献１〜３の技術と特許文献４の技術の組み合わせ、すなわち、連続する２回の照射タイミングと、フイルタの切り替えタイミングとを同期させ、さらに、連続する２回の照射を同じ心拍位相で行うことを検討している。

しかし、心拍の周期は、個人差や同一人においても変動がある。このため、特許文献２に記載の撮影装置のように、固定された切り替え周期でフイルタを切り替える方法では、切り替え周期と心拍周期が一致しない場合には、フイルタの位相と心拍位相が一致するタイミングを待たなければならず、撮影時間が長くなってしまうという問題が生じる。

例えば、フイルタの切り替え周期と心拍周期が一致していれば、連続する２つの心拍の同じ位相に合わせて、２回の照射を行うことができるので、撮影時間が短くて済む。しかし、切り替え周期と心拍周期が一致しない場合には、フイルタの位相と心拍の位相が一致したタイミングに合わせて１回目の照射を行っても、連続する次の心拍のタイミングではフイルタの位相がずれてしまうため、２回目の照射は、フイルタの位相と心拍の位相が一致するまで待たなければならない。

被写体の体動は、心拍の他、呼吸によっても生じるので、呼吸によるモーションアーチファクトも低減するために、撮影は呼吸を停止させて行われることが多い。２回の照射間隔が空くと、１回目の照射が開始されてから２回目の照射が終了するまでの撮影時間は長くなるので、呼吸を停止しなければならい時間も長くなり、被写体の身体的負担が大きい。

また、特許文献３の撮影装置のように、照射タイミングに合わせてフイルタの挿入タイミングを同期させることが可能なフイルタ切り替え装置を用いれば、フイルタの位相と心拍位相が一致するタイミングを待つ必要がないので、撮影時間を短くできる。

しかしながら、特許文献３のようなフイルタ切り替え装置は、特許文献３の図７に示されているように、連続的に複数回の照射が行われる撮影中に、各回の照射開始信号に同期させて切り替えパルスを発生させてフイルタを切り替えるものであるため、短時間のうちにフイルタを加減速させて目標位置まで移動させなければならない。フイルタをこのように動作させるためには、高い応答性を持つモータや高精度のモータ制御が必要になるため、装置コストが著しく増加するという問題が生じる。

本発明は、上記背景に鑑みてなされたもので、短時間でエネルギサブトラクション撮影が可能であり、さらに、低コストで、かつ、放射線エネルギの分離性能が高い、放射線画像撮影装置及び撮影制御装置を提供することを目的とする。

本発明の放射線画像撮影装置は、エネルギ分布が異なる複数種類の放射線を連続して被写体に照射する放射線発生器と、前記エネルギ分布を変化させる少なくとも１種類のフイルタ領域を含み、前記放射線の経路に前記フイルタ領域が挿入される状態と前記経路から退避する状態とが周期的に切り替わるように変位するフイルタと、被写体情報に基づいて、前記フイルタ領域の挿入と退避が切り替わるフイルタの切り替え周期を決定する切り替え周期決定手段と、前記放射線の１回目の照射が開始される前に変位を開始し、１回目の照射開始から最後の照射が終了するまでの間、決定された前記切り替え周期で変位するように前記フイルタを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする。

前記放射線発生器に対して照射を開始させる照射開始信号を出力して、連続する複数回の照射の照射タイミングを制御する照射制御手段を備えていることが好ましい。

前記被写体情報は、前記被写体の心拍又は呼吸であり、前記心拍の状態を表す心拍信号及び呼吸の状態を表す呼吸信号の少なくとも１つを検出する信号検出手段を備えていることが好ましい。

前記切り替え周期決定手段は、前記心拍又は前記呼吸の周期と一致するように前記フイルタの切り替え周期を決定することが好ましい。

前記切り替え周期決定手段は、前記被写体の心拍周期と一致するように前記フイルタの切り替え周期を決定し、前記照射制御手段は、前記呼吸信号に基づいて、前記呼吸の位相に前記照射タイミングを同期させることが好ましい。

前記フイルタの位相を検出するフイルタ位相検出手段を備えており、前記照射制御手段は、前記フイルタの位相に照射タイミングを同期させることが好ましい。

前記被写体情報は、前記被写体の体厚であり、前記切り替え周期決定手段は、前記体厚に応じて決定された最大照射時間に基づいて、前記切り替え周期を決定することが好ましい。

前記フイルタは、複数種類のフイルタ領域を含み、複数種類のフイルタ領域が順次選択的に前記経路に挿入されるように変位することが好ましい。

少なくとも１種類のフイルタ領域を有する前記フイルタが複数設けられており、複数の前記フイルタは、選択的に使用可能なことが好ましい。

前記複数のフイルタは、それぞれが独立に回転し、かつ、各フイルタが前記経路に挿入可能な状態で配列されており、前記各フイルタには、１つのフイルタのフイルタ領域が前記経路に挿入されたときに、他のフイルタのフイルタ領域を前記経路から退避させるための透過領域が形成されていることが好ましい。

本発明の撮影制御装置は、エネルギ分布が異なる複数種類の放射線を連続して被写体に照射する放射線発生器と、前記エネルギ分布を変化させる少なくとも１種類のフイルタ領域を含み、前記放射線の経路に前記フイルタ領域が挿入される状態と前記経路から退避する状態とが周期的に切り替わるように変位するフイルタとを制御する撮影制御装置であり、被写体情報に基づいて、前記フイルタ領域の挿入と退避が切り替わるフイルタの切り替え周期を決定する切り替え周期決定手段と、前記フイルタを駆動する駆動手段を制御する制御手段であり、前記放射線の１回目の照射が開始される前に変位を開始し、１回目の照射開始から最後の照射が終了するまでの間、決定された前記切り替え周期で変位するように前記フイルタが駆動されるように制御する制御手段と備えたことを特徴とする。

本発明によれば、被写体情報に基づいてフイルタの切り替え周期を予め決定し、フイルタは、放射線の１回目の照射が開始される前に変位を開始し、連続する複数回の照射の間、決定したフイルタの切り替え周期で変位するから、短時間でエネルギサブトラクション撮影が可能であり、さらに、低コストで、放射線エネルギの分離性能が高い、放射線画像撮影装置及び撮影制御装置を提供することができる。

本発明は、１回目の照射開始前から最後の照射が終了するまでのエネルギサブトラクション撮影の期間中、フイルタは一定速度で回転するので、従来の高性能なフイルタ切り替え装置のように、撮影中に切り替えパルスを入力することによりフイルタを切り替え制御する構成が不要となるので、低コスト化が可能である。

また、フイルタの切り替え周期を、例えば、被写体情報である、心拍周期に基づいて決定するので、連続する２回の心拍で２回の照射が可能となり、短時間のエネルギサブトラクション撮影を実現できる。撮影時間が短時間で済めば、被写体の身体的負担も軽減される。

放射線画像撮影装置の全体構成図である。 エネルギサブトラクションの画像処理を説明する説明図である。 フイルタの説明図である。 ２種類の放射線のエネルギ分布とフイルタによるエネルギ分布の変化を示す説明図である。 撮影制御装置の制御構成の概略を示すブロック図である。 フイルタ位置検出信号、心拍信号及び照射タイミングのタイミングチャートである。 撮影手順を示すフローチャートである。 心拍及び呼吸と、照射タイミングを同期させる例の説明図である。 １心拍内で２回の照射を行う場合のタイミングチャートである。 直線移動するフイルタの説明図である。 体厚と照射量の関係を示すグラフである。 管電流と照射時間の組み合わせの説明図である。 複数枚のフイルタを有するフイルタセットの説明図である。 フイルタセットの斜視図である。

[第１実施形態]
図１において、放射線画像撮影装置１０は、放射線を発生する放射線発生器１１と、被写体Ｐを透過した放射線の照射を受けて放射線画像を検出する放射線画像検出器１２と、放射線発生器１１と放射線画像検出器１２を制御する撮影制御装置１３と、撮影制御装置１３に対して、撮影条件、撮影指示などの操作指示を入力するコンソール１４とからなる。放射線画像撮影装置１０は、例えば、寝台１５の天板に横たわる臥位姿勢の被写体Ｐを撮影する臥位撮影装置である。

放射線発生器１１は、陰極のフィラメントと陽極のターゲットを有する放射線管１６を有しており、各極の間に高電圧が印加されて、フィラメントが放出する熱電子をターゲットに衝突させて放射線を発生する。ターゲットは、円板形状をしており、フィラメントが熱電子を放出する間回転する。ターゲットが回転することで、熱電子が衝突する実焦点面積が大きくなり、ターゲットの熱容量が増加するため、熱損傷が低減する。ターゲットの材料としては、例えば、モリブデン（Ｍｏ）やタングステン（Ｗ）が使用される。

放射線発生器１１は、管電圧（ｋＶ）が変更されることによって、異なるエネルギー分布を持つ放射線を発生する。放射線の照射量は、管電流（mＡ）と照射時間（ｓ）の積（ｍＡｓ）で決定される。照射量が同じであれば、管電流が小さいほど、照射時間は長くなり、管電流が大きいほど、照射時間を短くすることができる。放射線発生器１１には、高圧発生装置１７が発生する電圧が印加される。

放射線画像撮影装置１０は、エネルギサブトラクション撮影を行う機能を備えている。エネルギサブトラクション撮影においては、放射線発生器１１は、ピークエネルギや平均エネルギが高いエネルギ分布を持つ高エネルギ放射線と、高エネルギ成分と比較して、ピークエネルギや平均エネルギが低いエネルギ分布を持つ低エネルギ放射線の２種類の放射線を連続的に発生する。

撮影制御装置１３は、高圧発生装置１７に対して、放射線発生器１１の照射タイミングを規定する照射開始信号、撮影条件に応じて決められる最大照射時間、放射線画像検出器１２において露出量が規定量に達したときに照射を終了させる照射終了信号、及び管電圧や管電流などの制御信号を送信して、放射線発生器１１を制御する。撮影制御装置１３は、コンソール１４からエネルギサブトラクション撮影の撮影指示が入力されると、放射線発生器１１が高エネルギ放射線と低エネルギ放射線の２種類の放射線を連続的に照射するように、高圧発生装置１７に対して、高電圧と低電圧の２種類の制御信号を連続的に送信する。

また、撮影制御装置１３は、高圧発生装置１７が発生する電圧の状態を監視し、目標の電圧を発生しない、あるいは電圧の変動が大きい場合には、異常と判断する。撮影制御装置１３は、異常と判断した場合には、照射を中断させ、異常である旨の警告を発する。

放射線画像検出器１２は、ガラス基板などの絶縁基板上に、放射線を光電変換する光導電層と、光導電層で光電変換された信号電荷を蓄積するコンデンサと、コンデンサで蓄積された信号電荷を読み出すためのＴＦＴ（薄膜トランジスタ）から構成される複数の検出素子（画素）がマトリックス状に配列された検出素子アレイを有するフラットパネルディテクタである。放射線画像検出器１２は、放射線の照射中はＴＦＴをオフして信号電荷を蓄積する蓄積動作を行い、照射が終了した後、ＴＦＴをオンして信号電荷を読み出す読み出し動作を行う。

ＴＦＴによって読み出された画素毎の信号電荷は、Ａ／Ｄ変換器によってデジタルな画像データに変換されて、放射線画像検出器１２から撮影制御装置１３を経由してコンソール１４に出力される。

撮影制御装置１３は、放射線発生器１１が照射を開始するタイミングに合わせて、放射線画像検出器１２の蓄積動作を開始させ、照射を終了するタイミングに合わせて、読み出し動作が行われるように、放射線発生器１１と放射線画像検出器１２の動作を同期させる。

また、放射線画像検出器１２には、照射を受けた放射線の露出制御を行う露出制御装置（図示せず）が設けられており、露出制御装置は、放射線画像検出器１２が受けた照射量が規定量に達したときに、撮影制御装置１３に対して、その旨を通知する。撮影制御装置１３は、この通知を受けた場合には、最大照射時間に達していない場合でも、照射終了信号を高圧発生装置１７に送信して放射線発生器１１の照射を停止させる。

最大照射時間は、放射線発生器１１が１回の照射を継続する最大時間を規定するものである。放射線発生器１１が照射する照射量が同じであっても、被写体Ｐを透過する放射線の透過量は、被写体Ｐの体厚によって変化する。体厚には、個人差があり、同一人でも撮影部位によって変わる。そのため、撮影制御装置１３は、被写体Ｐの体厚に基づいて決定した最大照射時間を、高圧発生装置１７に設定する。

撮影部位（胸部や腹部など）、管電圧及び管電流といった撮影条件は、コンソール１４からの入力によって撮影制御装置１３に設定される。符号１８は、被写体Ｐの撮影部位（胸部や腹部など）の体厚を測定する体厚測定器である。撮影制御装置１３は、設定された管電流と体厚測定器１８が測定した体厚に基づいて最大照射時間を算出する。体厚測定器１８は、例えば、超音波やレーザを被写体Ｐに照射してその反射波や反射光の強度に基づいて体厚を測定する。

なお、体厚は、体厚測定器１８を使用する代わりに、次の方法により撮影制御装置１３に設定することができる。１つは、体重と身長から体厚を推定する方法である。寝台１５に体重計が設けられている場合は、撮影制御装置１３は、寝台１５から測定された体重を取得する。そして、その体重と、コンソール１４から入力される被写体Ｐの身長とに基づいて、おおよその体厚を算出する。もう１つは、予め実測された被写体Ｐの体厚をコンソール１４から入力する方法である。体厚の設定については、上記いずれの方法を用いてもよい。

また、撮影制御装置１３には、バイタルサイン測定器１９が接続されている。バイタルサイン測定器１９は、心拍や呼吸といった被写体Ｐのバイタルサインを測定する。バイタルサイン測定器１９は、被写体Ｐの身体に貼り付けた複数の電極によって、心臓が拡張や収縮する過程で筋肉が発生する電気信号を検出し、心拍（心臓の拡張や収縮）の状態を表す心拍信号をリアルタイムで出力する。

また、バイタルサイン測定器１９は、被写体Ｐの肺の拡張及び収縮の状態を表す呼吸信号をリアルタイムで出力することも可能である。肺は吸気時に空気が取り込まれてインピーダンスが高くなり（交流電流が流れにくくなる）、排気時に空気が排出されてインピーダンスが低くなる（交流電流が流れやすくなる）。バイタルサイン測定器１９は、被写体Ｐの身体に貼り付けた複数の電極間に高周波の交流電流を流し、肺の吸気時と排気時におけるインピーダンス変化を検出することで、呼吸信号を出力する。

エネルギサブトラクションの画像処理においては、連続する２回の照射によって得られる、高エネルギ画像Ｈと低エネルギ画像Ｌの差分を取ることにより、差分画像を得る（図２参照）。高エネルギ画像Ｈには拡張期の心臓が写り、低エネルギ画像Ｌには収縮期の心臓が写るというように、各画像Ｈ、Ｌ間で心拍の位相がずれていると、高エネルギ画像Ｈと低エネルギ画像Ｌの差分によって得られる差分画像において、被写体の体動によるモーションアーチファクトが発生する。

撮影制御装置１３は、モーションアーチファクトを低減するために、バイタルサイン測定器１９から心拍信号や呼吸信号を受信して、連続する２回の放射線の照射において、心拍や呼吸の位相が一致するように放射線発生器１２を制御する。

コンソール１４のモニタには、撮影した画像が表示される。モニタの表示により、撮影が正常に行われたか否かが確認され、正常に撮影されたことが確認された画像は、画像サーバ２０に格納される。エネルギサブトラクション撮影においては、高エネルギ画像Ｈと低エネルギ画像Ｌの２種類のエネルギサブトラクション用の放射線画像が画像サーバ２０に格納される。

放射線画像検出器１２が出力する放射線画像のデータは、撮影制御装置１３を経由して、コンソール１４に転送される。また、コンソール１４は、画像処理機能を有しており、画像サーバ２０に格納された画像を読み出して、エネルギサブトラクションの画像処理を行う。もちろん、コンソール１４以外の画像処理装置、例えば、画像サーバ２０とＬＡＮなどの通信ネットワークで接続された端末で、エネルギサブトラクションの画像処理を行ってもよい。

図２を参照して、胸部撮影を行った場合を例に、エネルギサブトラクションの画像処理を説明する。高エネルギ画像Ｈ及び低エネルギ画像Ｌのそれぞれには、骨（背骨や肋骨など）と軟部組織（肺など）の両方が記録されるが、骨と軟部組織は、異なる放射線エネルギ吸収特性を持つため、高エネルギ画像Ｈ及び低エネルギ画像Ｌは、骨と軟部組織のそれぞれを表す濃度の比が異なる。

具体的には、高エネルギ画像Ｈでは、骨と軟部組織の濃度の比は小さくなり、低エネルギ画像Ｌでは、骨と軟部組織の濃度の比は大きくなる。これは、軟部組織が、低エネルギ成分の吸収率と高エネルギ成分の吸収率がともに比較的低く（高低の両成分の透過率がともに高い）、両成分の吸収率の差が小さいのに対して、骨は、低エネルギ成分の吸収率と、高エネルギ成分の吸収率との差が大きいためである。

エネルギサブトラクションの画像処理では、こうした骨と軟部組織の濃度の比が異なることを利用して、次式（１）、（２）に示す演算を行って骨部画像Ｓ１及び軟部画像Ｓ２の２つの差分画像を求める。
骨部画像Ｓ１＝α１×Ｈ−β１×Ｌ＋Ｂ１・・・式（１）
軟部画像Ｓ２＝α２×Ｈ−β２×Ｌ＋Ｂ２・・・式（２）
ここで、α１、β１、α２、β２は、重み付け係数であり、Ｂ１、Ｂ２は、バイアス値である。

骨部画像Ｓ１を求める場合には、高エネルギ画像Ｈ及び低エネルギ画像Ｌに対して、各画像Ｈ、Ｌのそれぞれの軟部組織の濃度が一致するように重み付け係数α１、β１を決定する。α１、β１のそれぞれの重み付け係数が乗算された、高エネルギ画像Ｈと低エネルギ画像Ｌは、軟部組織の濃度が一致するので、両者の差分を取ると、軟部組織が消去されて、骨のみが抽出された骨部画像Ｓ１が得られる。

同様に、軟部画像Ｓ２を求める場合には、高エネルギ画像Ｈ及び低エネルギ画像Ｌに対して、各画像Ｈ、Ｌのそれぞれの骨の濃度が一致するように重み付け係数α２、β２を決定する。α２、β２のそれぞれの重み付け係数が乗算された、高エネルギ画像Ｈと低エネルギ画像Ｌは、骨部組織の濃度が一致するので、両者の差分を取ると、骨が消去されて、軟部組織のみが抽出された軟部画像Ｓ２が得られる。

図１において、放射線発生器１１には、放射線管１６の前方に、放射線の照射野を限定するためのコリメータ（可動絞り）２１と、放射線のエネルギ分布を変化させるフイルタ２２とが配置されている。コリメータ２１は、例えば、放射線を吸収する複数の鉛（Ｐｂ）板を井桁状に配列したものであり、各鉛板を移動させることで、井桁の中央に形成される、放射線を透過させる開口の大きさを調節する。

図３に示すように、フイルタ２２は、基材となる円板形状をした回転板からなる。回転板の表面には、円形を２等分する半円形状のフイルタ領域２２ａ及び透過領域２２ｂの２つの領域が設けられている。

フイルタ領域２２ａは、放射線の低エネルギ成分を吸収する、銅（Ｃｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）などの物質からなるフイルタ膜が回転板の表面に成膜された領域であり、放射線管１６が照射する放射線の低エネルギ成分をカットして、高エネルギ成分を透過させる領域である。回転板は、放射線の透過率が高い材料で形成されており、フイルタ膜が形成されていない透過領域２２ｂは、フイルタ機能を持たない領域である。なお、透過領域２２ｂは、切欠や開口によって形成されてもよい。

フイルタ２２は、回転することにより、フイルタ領域２２ａが放射線の経路２３に挿入される状態と、フイルタ領域２２ａが経路２３から退避して、代わりに透過領域２２ｂが経路２３に挿入される状態とが交互に切り替わる。モータ２４は、フイルタ２２を回転させるための駆動手段である。エネルギサブトラクション撮影において、モータ２４は、１回目の照射が開始される前に回転を開始し、連続する２回の放射線の照射期間中は、一定速度で回転する。この間、モータ２４によって駆動されるフイルタ２２も一定速度で回転する。このため、フイルタ２２は、フイルタ領域２２ａの経路２３への挿入と退避が切り替わる切り替え周期が一定となる。

フイルタ位置検出器２５は、フイルタ２２の回転位置を検出する。フイルタ位置検出器２５は、例えば、フイルタ２２に形成されたマーカ（図示せず）を検出するフォトセンサであり、フイルタ領域２２ａが経路２３に挿入されている間、オン信号を出力し、フイルタ領域２２ａが経路２３から退避している間、オフ信号を出力する。フイルタ位置検出器２５が出力する信号は、撮影制御装置１３に入力される。

フイルタ領域２２ａと透過領域２２ｂは、フイルタ２２の回転によって、経路２４に交互に挿入される。撮影制御装置１３は、フイルタ位置検出器２５の出力信号（フイルタ位置検出信号）に基づいて、フイルタ領域２２ａが経路２３への進入を開始するタイミング、フイルタ領域２２ａが経路２３の全域を覆っている期間、フイルタ領域２２ａが経路２３から退避して透過領域２２ｂが経路２３に進入を開始するタイミングといったフイルタ２２の位相を検出する。

図４は、エネルギサブトラクション撮影用の２種類の放射線のエネルギ分布を示す。横軸はエネルギ、縦軸は各エネルギ成分における相対強度を示す。相対強度は、各放射線の最大値で規格化した値が示されている。エネルギサブトラクション撮影は、肋骨と肺が重なる胸部撮影において行われることが多い。胸部のエネルギサブトラクション撮影では、例えば、図４（Ａ）に示す１２０ｋＶの管電圧で発生する高エネルギ放射線と、図４（Ｃ）に示す６０ｋＶの管電圧で発生する低エネルギ放射線の２種類の放射線が使用される。

図４（Ａ）に示すように、高エネルギ放射線は、ピークエネルギが１２０ｋＶを示し、図４（Ｃ）に示す低エネルギ放射線に比べて、ピークエネルギ及び平均エネルギが高い。周知のように、高エネルギ放射線のエネルギ分布の中央付近において急峻に立ち上がる部分は、特性Ｘ線である。特性Ｘ線は、原子内にある、原子核に近い軌道にある電子が飛び出してできた空孔に外側の軌道にある電子が遷移する際、2つの軌道エネルギーの差が電磁波として放出されるものである。特性Ｘ線のエネルギは、元素に固有のものであり、放射線管１６のターゲットの材質によって決まる。

図４（Ｃ）に示すように、６０ｋＶの低エネルギ放射線は、ピークエネルギが６０ｋＶを示し、高エネルギ放射線と比較して、ピークエネルギ及び平均エネルギが低い。高エネルギ放射線のエネルギ分布は、６０ｋＶ以下のエネルギ成分を含むため、低エネルギ放射線のエネルギ分布と一部重複する。

図４（Ｂ）のグラフは、高エネルギ放射線に対して、フイルタ２２を使用した場合（フイルタ領域２２ａを透過させた場合）のエネルギ分布（実線で示す）と、フイルタ２２を使用しない場合（フイルタ領域２２ａを透過させない場合）のエネルギ分布（点線で示す）を示す。フイルタ２２を使用しない場合は、点線で示すように、図４（Ａ）と同様である。これに対して、フイルタ２２を使用した場合には、実線で示すように低エネルギ成分がカットされる。フイルタ２２を使用することで、低エネルギ放射線と高エネルギ放射線のそれぞれのエネルギ成分において重複する部分が少なくなり、両者のエネルギの分離性が向上する。

なお、図４（Ｂ）のグラフは、それぞれのエネルギ分布の最大値で規格化しているため、フイルタ２２を使用した場合（実線）とフイルタ２２を使用しない場合（点線）のどちらも高エネルギ成分は同じ強度を示すように見えるが、実際には、フイルタ２２を使用することで、低エネルギ成分ばかりでなく、高エネルギ成分も一部カットされる。したがって、フイルタ２２を使用した場合（実線）の高エネルギ成分の強度は、フイルタ２２を使用しない場合（点線）に比べて低下する。

図５に示すように、撮影制御装置１３には、心拍信号検出部１３ａ、モータ制御部１３ｂ、照射制御部１３ｃが設けられている。心拍信号検出部１３ａは、バイタルサイン測定器１９から出力される心拍信号を検出する。心拍信号は、モータ制御部１３ｂに出力される。

モータ制御部１３ｂは、心拍信号に基づいて、フイルタ２２の切り替え周期を決定する。そして、決定した切り替え周期でフイルタ２２が回転するように、モータ２４の駆動速度（回転速度）を調節する。言い換えると、モータ制御部１３ｂは、心拍の周期とフイルタ２２の切り替え周期とが一致するように、モータ２４の駆動速度を決定する。

図６のタイミングチャートに示すように、モータ制御部１３ｂは、例えば、コンソール１４から入力された撮影条件が設定された時に、心拍信号に基づいて駆動速度を決定し、決定した駆動速度でモータ２４の回転を開始させる。モータ制御部１３ｂは、エネルギサブトラクション撮影における、連続する２回の照射Ｔ１、Ｔ２が終了する間、モータ２４を決定した駆動速度で等速回転させる。これにより、フイルタ２２が一定の速度で回転する。

心拍の周期（約１ｓ）とフイルタ２２の切り替え周期が一致しているので、モータ２４が回転している間、経路２３には、１心拍毎に、フイルタ領域２２ａと透過領域２２ｂとが交互に挿入される。

照射制御部１３ｃは、フイルタ位置検出信号と心拍信号に基づいて照射タイミングを制御する。まず、照射制御部１３ｃは、フイルタ位置検出信号に基づいてフイルタ２２の位相（フイルタ領域２２ａが挿入されているか退避しているか）を検出する。具体的には、照射制御部１３ｃは、撮影指示が入力された後、フイルタ位置検出信号の立ち上がりを検出して、フイルタ領域２２ａが経路２３に進入を開始したことを検出する。

また、心拍信号の１心拍において、左右の心房が興奮する過程に対応するＰ波と、左右の心室が興奮して拡縮する過程に対応するＱＲＳ波と、興奮した心室が収縮する過程に対応するＴ波とが発生する。Ｔ波発生後、次の心拍のＰ波が発生するＴ−Ｐ区間は、心臓が収縮し比較的安定した状態が続く。

照射制御部１３ｃは、フイルタ位置検出信号の立ち上がりを検出した後、心拍信号に基づいて心拍の位相を検出する。具体的には、照射制御部１３ｃは、心拍の位相が、心臓が安定しているＴ−Ｐ区間内にあることを検出する。そして、このときに１回目の照射Ｔ１（高エネルギ放射線）の照射開始信号を出力する。経路２３にはフイルタ領域２２ａが挿入されているので、高エネルギ放射線はフイルタ領域２２ａを透過して、低エネルギ成分が吸収される。高エネルギ放射線は、被写体Ｐを透過して放射線画像検出器１２に到達する。

１回目の照射Ｔ１の後、フイルタ領域２２ａは経路２３から退避して、次の心拍の期間においては、経路２３には透過領域２２ｂが挿入される。照射制御部１３ｃは、フイルタ位置検出信号の立ち下がりによってフイルタ領域２２ａの経路２３からの退避を検出する。この検出後、心拍の位相が、Ｔ−Ｐ区間内にあることを検出して、２回目の照射Ｔ２（低エネルギ放射線）の照射開始信号を出力する。経路２３には、透過領域２２ｂが挿入されているので、低エネルギ放射線は、低エネルギ成分がカットされることなく、被写体Ｐを透過して、放射線画像検出器１２に到達する。

本例においては、照射制御部１３ｃは、フイルタ位置検出信号と心拍信号に基づいて、フイルタ２２と心拍の両方の位相を検出して、照射タイミングを制御している。フイルタ２２の切り替え周期と心拍周期は、照射開始前に予め一致させているので、フイルタ又は心拍のいずれかの位相を検出することによって照射タイミングの制御を行うことも可能である。例えば、心拍信号のＴ−Ｐ区間において、フイルタ位置検出信号の立ち上がり又は立ち下がりが出力されるように、フイルタ２２の位相と心拍の位相を同期させておけば、フイルタ位置検出信号のみに基づいて照射タイミングを制御することができる。しかし、本例のようにフイルタ位置検出信号と心拍信号の両方を監視することで、照射タイミング制御の正確性や安全性が向上する。

以下、上記構成による作用について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。エネルギサブトラクション撮影を行う場合には、コンソール１４から、管電流や管電圧、撮影部位といった撮影条件が入力されて、撮影制御装置１３に設定される（ステップ（Ｓ）１０１）。また、撮影制御装置１３は、撮影部位と、体圧測定器１８から入力される体厚とに基づいて、最大照射時間を算出する。

撮影制御装置１３の心拍信号検出部１３ａは、バイタルサイン測定器１９から心拍信号を検出し、モータ制御部１３ｂに出力する。モータ制御部１３ｂは、心拍信号に基づいて、心拍周期と一致するようにフイルタ２２の切り替え周期を決定する（Ｓ１０２）。この切り替え周期となるようにモータ２４の駆動速度が決定される。モータ制御部１３ｂは、決定した駆動速度でモータ２４の回転を開始させる。これにより、フイルタ２２が回転を開始する（Ｓ１０３）。

コンソール１４から撮影指示が入力されると（Ｓ１０４）、撮影制御装置１３の照射制御部１３ｃは、図６に示すタイミングチャートに示すように、フイルタ位置検出信号と心拍信号に基づいて、フイルタ２２の位相及び心拍のそれぞれの位相と、照射タイミングとが同期するように、連続する２回の照射開始信号を出力する。放射線発生器１１は、照射開始信号に基づいて、高エネルギ放射線及び低エネルギ放射線の２回の照射Ｔ１、Ｔ２を行う（Ｓ１０５）。２回の照射Ｔ１、Ｔ２が終了した後、モータ制御部１３ｂは、モータ２４の回転が停止され、フイルタ２２の回転が停止する。

本発明の放射線画像撮影装置１０では、エネルギサブトラクション撮影の撮影指示が入力される前に（１回目の照射Ｔ１が開始される前に）、フイルタ２２が回転を開始し、撮影中において、フイルタ２２は一定の切り替え周期で回転する。このため、２回の照射Ｔ１、Ｔ２が行われる撮影中において、切り替えパルスを入力してフイルタ２２を切り替える切り替え制御が不要となる。したがって、本発明の放射線画像撮影装置１０は、特許文献３記載の従来の撮影装置のように、撮影中に出力される照射開始信号に合わせて、切り替えパルスを入力してフイルタの切り替えを行う高性能なフイルタ切り替え装置を使用しなくて済む。このため、装置コストの増加が抑制される。

また、本発明の放射線画像撮影装置１０は、心拍周期と一致するようにフイルタ２２の切り替え周期を調節する機能を備えている。このため、フイルタの切り替え周期が固定されている、特許文献２に記載の従来の撮影装置のように、１回目の照射が終了した後、フイルタの切り替え周期と心拍周期が一致するタイミングまで、２回目の照射を待つ必要がない。このため、連続する２回の心拍で２回の照射を行うことができるので、短時間の撮影が可能となり、被写体の身体的な負担も軽減される。

上記実施形態では、被写体情報として心拍信号を用い、心拍信号に基づいてフイルタ２２の切り替え周期を決定する例で説明したが、心拍信号に代えて、呼吸信号に基づいてフイルタ２２の切り替え周期を決定してもよい。呼吸も心拍と同様に周期性を持っており、吸気と排気が繰り返される。呼吸信号に基づいてフイルタ２２の切り替え周期を決定する場合は、呼吸の周期とフイルタ２２の切り替え周期とが一致するように駆動速度が決定される。そして、連続する２回の照射タイミングが、例えば、吸気が終了して肺が拡張して排気へ移行する境界のタイミング（肺が最拡張するタイミング）と一致するように、照射タイミングと呼吸位相の同期が取られる。これにより、呼吸によるモーションアーチファクトが防止される。

呼吸は、心拍と異なり、被写体Ｐが自らの意思でコントロールすることができる。そのため、呼吸による体動を防止する方策として、胸部撮影時においては、被写体Ｐに対して吸気を終了して肺を拡張させた状態で呼吸を止めてもらうように指示し、その状態で撮影が行われることが多い。しかし、呼吸を止めてもらうことは被写体Ｐの身体的な負担を伴う。また、コミュニケーション能力の未熟な幼児を被写体Ｐとする場合には、撮影中、呼吸を止めてもらうことが困難な場合もある。本発明のように、呼吸位相と同期させて照射タイミングを制御することは、このような場合に有効である。

また、図８に示すように、心拍位相と照射タイミングを一致させることに加えて、さらに、呼吸位相において体動が少ないタイミングに合わせて照射を行うようにしてもよい。図８において、連続する２回の照射を、吸気が終了して肺が拡張した状態付近で行う場合（Ｔａ１、Ｔａ２）と、排気中の状態で行う場合（Ｔｂ１、Ｔｂ２）とを比較すると、Ｔａ１とＴａ２の期間における、肺の動きの大きさを表す変動量ｄ１の方が、Ｔｂ１、Ｔｂ２の期間における変動量ｄ２の方よりも小さい。したがって、Ｔａ１、Ｔａ２のタイミングで照射を行うことで、呼吸に起因するモーションアーチファクトも低減することができる。

また、上記第１実施形態において、連続する２つの心拍のそれぞれの期間に１回目と２回目の照射を行っているが、図９に示すように、１心拍の期間内に２回の照射（Ｔ１、Ｔ２）を行ってもよい。図９に示すように、心拍周期は、平均的な値で約１ｓ程度であり、放射線発生器１１は、約１００ｍｓから２００ｍｓ程度の間隔で連続照射が可能であるので、このような撮影も可能である。この場合には、１心拍の期間内に、フイルタ領域２２ａが経路に挿入される状態と退避する状態が存在するようにフイルタ２２の切り替え周期が決定される。体動を防止する観点からは、心拍が比較的安定した状態であるＴ−Ｐ区間内にフイルタ２２の切り替え周期が収まるように決定されることが好ましい。こうすれば、Ｔ−Ｐ区間内において２回の照射Ｔ１、Ｔ２が行われるので、モーションアーチファクトを最大限抑制することができる。

上記第１実施形態において、フイルタ２２として、１種類のフイルタ領域２２ａと透過領域２２ｂとが形成されたフイルタを例に説明したが、透過領域２２ｂの代わりに、フイルタ領域２２ａと異なる別のフイルタ領域を設けてもよい。このフイルタ領域には、例えば、特開平５−２７０４３号公報に記載されているｋ吸収端フイルタのように、エネルギ分布のうち高エネルギ成分をカットするフイルタが設けられる。こうすれば、フイルタ領域２２ａにより高エネルギ放射線の低エネルギ成分がカットされることに加えて、低エネルギ放射線の高エネルギ成分がカットされることにより、２種類の放射線のエネルギの分離性がより向上する。

また、フイルタ領域は３種類以上設けられていてもよい。この場合には、２種類の放射線に対して、３種類のうちの２組のフイルタ領域が選択されて使用される。フイルタの切り替え周期は、選択された２組のフイルタが、心拍や呼吸の周期に合わせて放射線の経路に挿入されるように決定される。また、例えば、特開２００９−７８０３５号公報に記載されているように、エネルギサブトラクション撮影において、異なるエネルギ分布を持つ３種類以上の放射線を使用して、３種類以上の放射線を連続的に照射する態様も考えられる。この場合には、フイルタに形成された３種類以上のフイルタ領域が、心拍周期に合わせて順次選択的に経路に挿入されるようにフイルタの切り替え周期が決定される。

また、上記例では、フイルタを、複数種類の放射線のエネルギを分離させるためのエネルギ分離フイルタとして使用した例で説明したが、エネルギサブトラクション用の撮影では、同一の管電圧で照射される同種の放射線の一方にフイルタを使用して、エネルギ分布の異なる２種類の放射線を生成する場合もある。このように、エネルギ分離用として用いるだけではなく、２種類の放射線の生成用としてフイルタを使用してもよい。

また、上記例では、回転するフイルタを例に説明したが、図１０に示すように、直線的に往復運動するフイルタ３１を用いてもよい。フイルタ３１は、例えば、矩形状をしており、フイルタ３１の基板上にフイルタ膜が成膜されている。フイルタ３１は、経路２３に挿入される挿入位置と、経路２３から退避する退避位置の間で移動自在に設けられている。変換機構３２は、モータ２４の回転運動を、フイルタ３１の直線的な往復運動に変換させるための変換機構である。変換機構３２は、例えば、フイルタ３１を退避位置に付勢するバネと、バネの付勢に抗してフイルタ３１を挿入位置に押し込むカムとからなり、モータ２４の回転運動をフイルタ３１の直線運動に変換する。

また、駆動手段としてモータを例に説明しているが、フイルタを一定の切り替え周期で変位させることが可能であれば、ソレノイドなどのモータ以外のアクチュエータを使用してもよい。

また、上述のように、放射線発生器１１が照射する照射量が同じでも体厚に応じて透過量は変化するので、適切な露光量を得るために、体厚に基づいて管電流や最大照射時間が設定される。図１１は、横軸に体厚をとり、縦軸に必要な照射量をとったグラフである。図１１のグラフに示すように、体厚が大きいほど、必要な照射量も多くなる。照射量は、管電流（ｍＡ）と照射時間（ｓ）の積（ｍＡｓ）であるので、図１２に示す組み合わせ１〜３のように、同じ照射量を得るための管電流と照射時間の組み合わせは様々である。

撮影制御装置１３は、図１１に示すような体厚と照射量の関係を示すテーブル情報と、図１２に示すような管電流と照射時間の組み合わせを示すテーブル情報のそれぞれを記憶するメモリを備えており、テーブル情報から、体厚に応じて必要な照射量を求め、さらに、その照射量に応じた適切な管電流と照射時間の組み合わせを選択する。

上記例では、撮影制御装置１３は、１心拍の期間（心拍周期）に収まるように、より好ましくは１心拍内のＴ−Ｐ区間内に収まるように最大照射時間を決定している。このため、撮影制御装置１３は、図１２に示す管電流と照射時間の組み合わせの中から、照射時間が心拍周期に収まる管電流との組み合わせを選択する。

例えば、撮影制御装置１３は、心拍周期に収まる照射時間と管電流の組み合わせと、心拍周期に収まらない照射時間と管電流の組み合わせの複数の組み合わせがテーブル情報内に存在する場合には、心拍周期に収まる照射時間と管電流の組み合わせを選択する。

また、被写体によっては、平均的な体厚の範囲を超えた厚みを持ち、必要な照射量が平均的な照射量の範囲を超えてしまう場合もある。そのような場合は、予め用意したテーブル情報に適切な組み合わせが存在しないことも考えられるので、撮影制御装置１３は、心拍周期に収まるように最大照射時間を求めて、その最大照射時間で必要な照射量が得られるように管電流を算出する。

また、上記例のように心拍周期内に収まるように１回の照射時間を決定し、心拍周期内で必要な照射量を得る代わりに、複数回の心拍周期で必要な照射量が得られるようにしてもよい。例えば、体厚に応じて決定された最大照射時間が０．０８ｓであるとすると、撮影制御装置１３は、２回の心拍周期にそれぞれ０．０４ｓずつ割り当てて、２回の合計で０．０８ｓの最大照射時間が得られるように設定する。

このように設定された場合には、放射線発生器１１は次のように動作する。高圧エネルギの照射Ｔ１を行う場合には、放射線発生器１１は、フイルタ領域２２ａが経路２３に進入する１回目の心拍周期に０．０４ｓ間、Ｔ１の照射を行った後、照射をいったん停止し、次にフイルタ領域２２ａが経路２３に進入する２回目の心拍周期に照射を再開し、０．０４ｓ間、Ｔ１の照射を行う。高圧エネルギの照射Ｔ１が終了した後、同様に、低圧エネルギの照射Ｔ２は、透過領域２２ｂが経路２３に進入する２回の心拍周期に渡って行われる。

このような複数回の心拍周期に照射時間を割り当てる方法は、管電流の上限値が決められていて、必要な照射量を得るための照射時間を１回の心拍周期内に収めることができない場合に有効である。

[第２実施形態]
第１実施形態では、被写体情報として心拍や呼吸を用いた例で説明したが、心拍や呼吸の代わりに被写体情報として体厚を用い、体厚を考慮して、フイルタの切り替え周期を決定してもよい。つまり、撮影制御装置１３は、心拍周期や呼吸周期に関わらず、体厚に基づいて決定された最大照射時間に基づいて、フイルタの切り替え周期を決定する。

撮影制御装置１３は、最大照射時間に基づいて、エネルギサブトラクション撮影における、連続する２回の照射Ｔ１、Ｔ２を行うのに必要な撮影時間を求める。例えば、高圧エネルギ及び低圧エネルギのそれぞれの照射Ｔ１、Ｔ２の最大照射時間が０．０８ｓである場合には、２回の最大照射時間の合計は０．１６ｓとなる。この合計値に２回の照射Ｔ１、Ｔ２の間隔を加えた時間を撮影時間として算出する。駆動速度制御手段１３ｂは、算出された撮影時間に基づいてフイルタ２２の切り替え周期を決定し、決定した切り替え周期に応じてモータ２４の駆動速度を決定する。

また、最大照射時間の求め方については、例えば、以下のように２つの考え方がある。１つは、被写体Ｐの体動による影響（モーションアーチファクトの発生）を低減することを重視する考え方である。モーションアーチファクトを低減するためには、最大照射時間は短い方がよい。モーションアーチファクトの低減を重視すれば、最大照射時間をできるだけ短く設定し、その時間で必要な照射量を得るための管電流を求めることになる。

もう１つは、放射線管１６や高圧発生装置１７の耐久性を重視する考え方である。図１１及び図１２に示したとおり、照射量は、照射時間と管電流の積であるので、照射時間を短くすると、管電流を大きくしなければならない。管電流を大きくしすぎると、放射線管１６のターゲットの熱損傷による劣化が進むなど、放射線管１６と高圧発生装置１７の耐久性が低下するという問題が生じる。放射線管１６や高圧発生装置１７の耐久性を重視すれば、管電流を低く抑えて、その分最大照射時間を長くすることになる。

このように最大照射時間の求め方には、モーションアーチファクトの低減を重視する考え方と、放射線管１６や高圧発生装置１７の耐久性を重視する２つの考え方がある。これらには一長一短があり、また、被写体に応じてどちらをより重視すべきかが変わる場合もある。したがって、どちらを重視して最大照射時間を求めるかを、ユーザが選択できるようにすることが好ましい。

この場合、撮影制御装置１３には、モーションアーチファクトの低減を重視する第１算出モードと、放射線管１６や高圧発生装置１７の耐久性を重視する第２算出モードの２つのモードが設けられる。これらの２つのモードは、コンソール１４によって選択される。撮影制御装置１３のメモリには、図１２に示すようなテーブル情報が記憶されている。

第１算出モードが選択された場合は、撮影制御装置１３は、体厚に応じて決定された必要な照射量が得られる、管電流と照射時間の組み合わせのうち、比較的照射時間が短い値の組み合わせを、テーブル情報の中から選択する。一方、第２算出モードが選択された場合は、撮影制御装置１３は、体厚に応じて決定された必要な照射量が得られる、管電流と照射時間の組み合わせのうち、管電流が比較的小さい値の組み合わせを選択する。

さらに、第１算出モード及び第２算出モードの他に、モーションアーチファクトの低減と、放射線管１６と高圧発生装置１７の耐久性の両方をバランスよく考慮して最大照射時間を算出する第３算出モードを加えてもよい。例えば、第３算出モードでは、必要な照射量が得られる、管電流と照射時間の組み合わせのうち、管電流及び照射時間の両方が中間的な値をとる組み合わせが選択される。

上記第２実施形態においては、心拍や呼吸の代わりに被写体情報として体厚を使用し、体厚に応じて決定された最大照射時間に基づいて、フイルタ２２の切り替え周期を決定する例で説明したが、この第２実施形態は、第１実施形態のうち、図９に示した１心拍の期間内に２回の照射を行う態様と組み合わせることが可能である。つまり、被写体情報として心拍と体厚の両方を使用して、フイルタ２２の切り替え周期を決定することが可能である。

具体的には、心拍信号に基づいて心拍周期を求めて、１回の心拍周期の範囲内で、体厚に基づいて決定された最大照射時間を考慮して、フイルタ２２の切り替え周期を決定するというものである。

[第３実施形態]
上記実施形態では、１枚の回転板からなるフイルタを使用した例で説明したが、図１３に示すように、複数枚の回転板からなるフイルタセット４０を使用してもよい。フイルタセット４０は、３枚のフイルタ４１〜４３からなる。各フイルタ４１〜４３は、それぞれが独立に回転できるように、それぞれに回転軸とモータ４６〜４８が設けられている。図１４に示すように、各フイルタ４１〜４３は、それぞれの回転中心が同一直線４９上に位置するように配置される。

各フイルタ４１〜４３には、円形の回転板を４等分した領域に割り当てられる、２種類のフイルタ領域４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂと、残りの半円形領域に形成された透過領域４１ｃ、４２ｃ、４３ｃとが設けられている。各フイルタ領域４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂには、各種のフイルタ膜が形成される。

１枚のフイルタ、例えば、図１４に示すように、フイルタ４１を使用する場合には、他のフイルタ４２、４３の透過領域４２ｃ、４３ｃが経路２３に挿入される。同様に、フイルタ４２やフイルタ４３を使用する場合には、使用するフイルタ以外のフイルタは、透過領域が経路２３に挿入される。

フイルタ膜には、放射線の吸収特性が異なる様々なフイルタがある。例えば、上記第１実施形態で例示した銅（Ｃｕ）、ガドリニウム（Ｇｄ）の他に、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）、ロジウム（Ｒｈ）などの物質からなるフイルタ膜があり、また、同じ物質のフイルタ膜でも厚みによって放射線の吸収特性が異なる。

これらのフイルタ膜は、腹部、胸部、***といった撮影部位に応じて使い分けられる。また、幼児などのように被曝を最小限に抑える必要性が高い被写体Ｐに対しては、高エネルギ成分や低エネルギ成分といった特定のエネルギ成分ではなく、エネルギ分布の全域に渡って放射線をカットするフイルタ膜が使用される。

フイルタセット４０を用いることで、１枚のフイルタを使用する場合に比べて、使用可能なフイルタ膜の種類を多くすることができるので、フイルタ膜の選択肢が増えて、多様な目的に応じてフイルタ膜を使い分けることが可能となる。また、複数のフイルタが予め取り付けられているので、フイルタを１枚しか取り付けられない装置と比べて、フイルタの交換の手間も省ける。

本実施形態のフイルタセット４０は、上記第１〜第３実施形態で説明したエネルギサブトラクション撮影において使用することも可能であるが、エネルギサブトラクション以外の撮影に使用してもよい。

このフイルタセット４０を用いる場合は、コンソール１４で選択可能な撮影メニューと、フイルタ膜の種類とが予め対応付けて設定される。例えば、被写体が小児である場合に選択される撮影メニューに対しては、被曝量を低減するために、画像のコントラストを犠牲にしても低エネルギの放射線をカットするフイルタ膜が対応付けて設定される。また、被写体が成人である場合に選択される撮影メニューに対しては、小児用に比べて低エネルギの放射線のカット量が少なく、鮮明な画質を得るのに十分な露出が得られるフイルタ膜が対応付けて設定される。コンソール１４には、こうした撮影メニューとフイルタ膜の対応関係を記録したメモリが設けられる。

撮影メニューが選択されると、コンソール１４は、メモリから撮影メニューに対応するフイルタ膜の情報を読み出し、これを撮影制御装置１３に送信する。撮影制御装置１３は、受信したフイルタ膜が経路２３に挿入されるように、放射線発生器１１に制御信号を送る。放射線発生器１１は、モータ４６〜４８を駆動して、選択されたフイルタ膜を経路２３に挿入し、不要なフイルタ膜が形成されているフイルタについては、透過領域を経路２３に挿入することにより、不要なフイルタ膜を経路から退避させる。

本実施形態の構成によって、次のような発明を把握することができる。すなわち、少なくとも１種類のフイルタ領域を有するフイルタが複数設けられており、複数の前記フイルタは、選択的に使用可能なことを特徴とする放射線画像撮影装置である。また、前記放射線画像撮影装置において、前記複数のフイルタは、それぞれの回転軸が直線上に配列され、それぞれが独立に回転可能な平板状であり、前記各フイルタには、１つのフイルタのフイルタ領域が前記経路に挿入されたときに、他のフイルタのフイルタ領域を前記経路から退避させるための透過領域が形成されていることが好ましい。また、前記放射線画像撮影装置において、コンソールで選択された撮影メニューに応じて前記フイルタが選択されることが好ましい。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。

１０ 放射線画像撮影装置
１１ 放射線発生器
１２ 放射線画像検出器
１３ 撮影制御装置
１３ａ 心拍信号検出部
１３ｂ モータ制御部（切り替え周期決定手段）
１３ｃ 照射制御部（フイルタ位相検出手段）
１４ コンソール
１６ 放射線管
１７ 高圧発生器
１８ 体厚測定器
１９ バイタルサイン測定器
２２、３１、４１、４２、４３ フイルタ
２２ａ、４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ フイルタ領域
２２ｂ、４１ｃ、４２ｃ、４３ｃ 透過領域
２４、４６、４７、４８ モータ
２５ フイルタ位置検出器

Claims (11)

1. エネルギ分布が異なる複数種類の放射線を連続して被写体に照射する放射線発生器と、
   前記エネルギ分布を変化させる少なくとも１種類のフイルタ領域を含み、前記放射線の経路に前記フイルタ領域が挿入される状態と前記経路から退避する状態とが周期的に切り替わるように変位するフイルタと、
   被写体情報に基づいて、前記フイルタ領域の挿入と退避が切り替わるフイルタの切り替え周期を決定する切り替え周期決定手段と、
   前記放射線の１回目の照射が開始される前に変位を開始し、１回目の照射開始から最後の照射が終了するまでの間、決定された前記切り替え周期で変位するように前記フイルタを駆動する駆動手段とを備えたことを特徴とする放射線画像撮影装置。
2. 前記放射線発生器に対して照射を開始させる照射開始信号を出力して、連続する複数回の照射の照射タイミングを制御する照射制御手段を備えていることを特徴とする請求項１記載の放射線画像撮影装置。
3. 前記被写体情報は、前記被写体の心拍又は呼吸であり、前記心拍の状態を表す心拍信号及び呼吸の状態を表す呼吸信号の少なくとも１つを検出する信号検出手段を備えていることを特徴とする請求項２記載の放射線画像撮影装置。
4. 前記切り替え周期決定手段は、前記心拍又は前記呼吸の周期と一致するように前記フイルタの切り替え周期を決定することを特徴とする請求項３記載の放射線画像撮影装置。
5. 前記切り替え周期決定手段は、前記被写体の心拍周期と一致するように前記フイルタの切り替え周期を決定し、
   前記照射制御手段は、前記呼吸信号に基づいて、前記呼吸の位相に前記照射タイミングを同期させることを特徴とする請求項４記載の放射線画像撮影装置。
6. 前記フイルタの位相を検出するフイルタ位相検出手段を備えており、
   前記照射制御手段は、前記フイルタの位相に照射タイミングを同期させることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
7. 前記被写体情報は、前記被写体の体厚であり、
   前記切り替え周期決定手段は、前記体厚に応じて決定された最大照射時間に基づいて、前記切り替え周期を決定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
8. 前記フイルタは、複数種類のフイルタ領域を含み、複数種類のフイルタ領域が順次選択的に前記経路に挿入されるように変位することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
9. 少なくとも１種類のフイルタ領域を有する前記フイルタが複数設けられており、複数の前記フイルタは、選択的に使用可能なことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の放射線画像撮影装置。
10. 前記複数のフイルタは、それぞれが独立に回転し、かつ、各フイルタが前記経路に挿入可能な状態で配列されており、前記各フイルタには、１つのフイルタのフイルタ領域が前記経路に挿入されたときに、他のフイルタのフイルタ領域を前記経路から退避させるための透過領域が形成されていることを特徴とする請求項９記載の放射線画像撮影装置。
11. エネルギ分布が異なる複数種類の放射線を連続して被写体に照射する放射線発生器と、
    前記エネルギ分布を変化させる少なくとも１種類のフイルタ領域を含み、前記放射線の経路に前記フイルタ領域が挿入される状態と前記経路から退避する状態とが周期的に切り替わるように変位するフイルタとを制御する撮影制御装置であり、
    被写体情報に基づいて、前記フイルタ領域の挿入と退避が切り替わるフイルタの切り替え周期を決定する切り替え周期決定手段と、
    前記フイルタを駆動する駆動手段を制御する制御手段であり、前記放射線の１回目の照射が開始される前に変位を開始し、１回目の照射開始から最後の照射が終了するまでの間、決定された前記切り替え周期で変位するように前記フイルタを制御する制御手段と備えたことを特徴とする撮影制御装置。
    

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