JP6605220B2

JP6605220B2 - Ｘ線画像撮影装置

Info

Publication number: JP6605220B2
Application number: JP2015070381A
Authority: JP
Inventors: 佑介狩野; 真哉杉山; 寛史黒沢; 弘祐坂上; 和樹宇都宮; 由康林
Original assignee: Canon Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2019-11-13
Anticipated expiration: 2035-03-30
Also published as: JP2016189831A

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線画像撮影装置に関する。

Ｘ線画像撮影装置を用いた診断や手術では、患者の被曝量を必要最低限にとどめることが求められるが、一方で、時間分解能の高いＸ線透視画像を取得するためには、高いパルスレートを設定しなければならない。パルスレートを増加させると、同時に被曝量は増加してしまう。また、パルスレートが変更可能でも、操作が煩雑で時間がかかってしまっては、被曝量低減の効果が下がり、施術時間も増加してしまう。

医師や技師が、十分な時間解像度のＸ線透視画像を参照できるようにしつつ、患者の被曝量を低減するためには、必要とする時間分解能の高さに応じてパルスレートを増減でき、かつその操作が容易であることが求められる。

従来のＸ線画像撮影装置では、フットスイッチやハンドスイッチによって、パルスレートを多段階的または連続的に変化させることができるようにし、パルスレートを増減させることができる。しかしながら、パルスレートを変更するタイミングはあくまでも操作者の判断に委ねられており、加えて、パルスレートを変更した後の画像が所望の時間分解能を満たしているかどうかも、実際にパルスレートを変更してみなければ判断できない。

特開２０１０−２４００２８号公報

本発明が解決しようとする課題は、パルスレートの変更を適切に行うことができるＸ線画像撮影装置を提供することである。

実施形態のＸ線画像撮影装置は、パルスＸ線を発生させるＸ線発生部と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、前記パルスＸ線のパルスレートの変更が必要な時期を、前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線検出部と前記Ｘ線発生部を支持する支持部とのうち少なくとも１つの設定データの変化に基づいて検出することにより、前記パルスＸ線のパルスレートの変更の要否を判断する制御部と、前記制御部により前記パルスＸ線のパルスレートの変更が必要と判断された場合に、前記パルスＸ線のパルスレートとは異なるパルスレートのＸ線画像を参照画像として生成する画像処理部と、前記参照画像を表示する表示部と、前記表示部で表示された前記参照画像のうち１つを選択する操作部と、を備え、前記制御部は、現在のパルスレートを、選択された前記参照画像のパルスレートに変更する。

第１の実施形態における、Ｘ線画像撮影装置全体の構成を示す概略図。第１の実施形態における、Ｘ線画像撮影装置の支持部とＸ線発生部とＸ線検出部とを示す図。第１の実施形態における、Ｘ線画像撮影開始から撮影終了までの流れを示すフローチャート。第１の実施形態における、パルスレート変更が必要な時期を検出する流れを示すフローチャート。第１の実施形態における、パルスレート変更が必要な時期を検出するときの時間と入射皮膚線量の代表値との関係を示す図。第１の実施形態における、複数のパルスレート条件下でのＸ線画像を分割表示した表示部を示す図。第１の実施形態における、複数のパルスレート条件下でのＸ線画像を重ねて表示した表示部を示す図。第２の実施形態における、パルスレート変更が必要な時期の検出から参照画像の表示までの流れを示すフローチャート。第３の実施形態における、パルスレート変更が必要な時期の検出から参照画像の表示までの流れを示すフローチャート。第３の実施形態における、Ｘ線画像とそれに基づいて生成したＸ線補間画像を示す図。

以下、発明を実施するための実施形態について説明する。

（第１の実施形態）
第１の実施形態におけるＸ線画像撮影装置１は、制御部１７が、観察状態の変化と線量推定部２０が推定する被検体Ｐの入射皮膚線量に基づいて、パルスレート変更が必要な時期を検出する。画像処理部１５は、パルスレート変更が必要な時期に際して、パルスレートを変更後のＸ線画像を推定して参照画像として生成する。表示部１４は、参照画像を表示して操作者が確認できるようにする。

以下、第１の実施形態に係るＸ線画像撮影装置１が備える各部を説明し、続いて、パルスレートの変更時期の判断方法と、参照画像の表示方法について詳述する。

図１は、第１の実施形態における、Ｘ線画像撮影装置全体の構成を示す概略図である。Ｘ線画像撮影装置１は、Ｘ線を被検体Ｐに照射するＸ線発生部１１と、照射されたＸ線を検出するＸ線検出部１２と、Ｘ線発生部１１とＸ線検出部１２とを対向させて支持する支持部１３と、被検体Ｐを載置する天板１９と、Ｘ線検出部１２が検出したＸ線に基づいて生成されるＸ線画像を処理する画像処理部１５と、表示部１４と、記憶部１８と、システム全体を制御する制御部１７と、被検体Ｐの入射皮膚線量を推定する線量推定部２０と、を備える。

Ｘ線発生部１１は、Ｘ線管と、Ｘ線絞り羽根と、補償フィルタと、線質調整フィルタと、を有する。Ｘ線管は真空管であり、高電圧が供給されるとＸ線を発生させる。また、Ｘ線発生部１１は、時系列で間欠的なパルスＸ線を発生させることができる。パルスＸ線は、Ｘ線発生部１１のＸ線管に時系列で間欠的なタイミングで高電圧をかけて生成する形態だけでなく、Ｘ線発生部１１から連続的にＸ線を発生させ、Ｘ線を遮蔽する材質の部材からなるＸ線シャッターによって時系列で間欠的にＸ線を通過させて生成する形態をとってもよい。Ｘ線絞り羽根は、Ｘ線の照射範囲を変更するための、Ｘ線管のＸ線照射口付近に設けられた、鉛などで構成された板状部材である。補償フィルタは、シリコンゴムなどで構成され、ハレーションを防止するために所定のＸ線成分を減衰させる。線質調整フィルタは、銅やアルミニウムなどで構成され、その材質や厚みによってＸ線の線質を変化させる。例えば、被検体Ｐに吸収されやすい軟線成分を低減したり、Ｘ線画像のコントラスト低下を招く高エネルギー成分を低減したりする。

Ｘ線検出部１２は、Ｘ線発生部１１から照射され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。

支持部１３は、Ｘ線発生部１１とＸ線検出部１２とを、各々が対向するように支持し、被検体ＰにＸ線を照射する方向を変更するため、可動性を有する。具体的には、支持部１３は、図２に示すように、アーム１３１と、アーム支持部１３３と、アーム１３１とアーム支持部１３３とを接続するアーム接続部１３２と、アーム支持部１３３を床面で固定するアーム土台１３４と、を有する。アーム１３１は、アーム接続部１３２でアームの形状に沿った方向にスライドさせることができる。アーム接続部１３２は、アーム支持部１３３との接続点において略水平方向にのびる軸を中心として回転させることができる。アーム支持部１３３は、アーム土台１３４との接続点において、略垂直方向にのびる軸を中心として回転させることができる。支持部１３は、操作部１６を介した操作者の入力に応じて、上記のスライド、回転を行う。これにより、Ｘ線照射方向を変更することができる。なお、図２ではアーム１３１の形状としてＣアームを例にとって説明したが、アーム１３１はΩアームであってもよい。

画像処理部１５は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）やビデオカードなどによって構成され、Ｘ線検出部１２の検出したＸ線に基づいてＸ線画像を生成する。また、このＸ線画像に対して、コントラストや輝度などの画質調節を行なう。なお、画像処理部１５は、生成したＸ線画像を、時系列に沿って一定間隔で間引いたり、Ｘ線画像が取得されていない時刻におけるＸ線画像を推定して補間したりする。Ｘ線画像の間引きや補間の方法については、Ｘ線画像撮影開始から撮影終了までのフローの中で詳述する。

記憶部１８は、ハードディスクや半導体メモリなどによって構成され、Ｘ線発生部１１やＸ線検出部１２、支持部１３などの設定データを記憶する。Ｘ線発生部１１の設定データは、Ｘ線管に供給する管電流や管電圧、Ｘ線の曝射時間、補償フィルタや線質調整フィルタの挿入状態、Ｘ線絞り羽根の開閉状態の設定の全て、複数のうちのいくつか、あるいはいずれか１つを含んでもよい。支持部１３のデータは、Ｘ線発生部１１から天板１９（あるいは被検体Ｐ）までの距離やＸ線発生部１１からＸ線検出部１２までの距離に基づく撮影位置、撮影角度といった設定の全て、複数のうちのいくつか、あるいはいずれか１つを含んでもよい。また、Ｘ線検出部１２の出力に基づいて生成されたＸ線画像や、Ｘ線画像を画像処理部１５で処理した画像を記憶する。加えて、制御部１７で実行するためのプログラムを記憶し、そのほか、検査に必要な情報を記憶できる。

天板１９は、被検体Ｐを載置する図示しない寝台の上面に設けた板状部材である。天板１９は、被検体Ｐを動かすために、天板１９の長手方向に移動可能である。また、被検体Ｐを傾けるために、天板１９の長手方向に平行な軸、または天板１９の短手方向に平行な軸を回転軸とする回転が可能である。なお、天板１９は、図示しない寝台の駆動部によって上下に高さを変更することができる。

操作部１６は、タッチパネルやマウス、キーボード、ジョイスティック、などの入力デバイスで構成される。なお、音声認識や視線検出、ジェスチャ認識を行なうデバイスによって構成してもよい。さらに、フットペダルによって操作を選択したり、操作内容を変更できるようにしたりしてもよい。操作部１６は、補償フィルタの回転や開閉、線質調整フィルタの選択、Ｘ線絞り羽根の開閉によるＸ線照射範囲の調整、Ｘ線検出部１２の視野サイズの切り替え、透視モード／撮影モードの切り替えなどを行なう。また、操作部１６は、支持部１３の位置や傾きを変更してＸ線照射方向を変更する。なお、被検体Ｐの入射皮膚線量を計測するのに必要な基準値や設定値を操作部１６で設定してもよい。

表示部１４は、液晶ディスプレイやＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）ディスプレイなどを備え、画像処理部１５が生成したＸ線画像を表示する。また、タッチパネルを採用して、操作部１６と表示部１４とを兼ね備えるようにしてもよい。

制御部１７は、ＣＰＵなどで構成され、記憶部１８に記憶されたプログラムを読み出して実行し、Ｘ線画像撮影装置１を構成する各部を統括して制御する。例えば、Ｘ線発生部１１やＸ線検出部１２、支持部１３の挙動を制御する。Ｘ線発生部１１においては、管電流や管電圧、パルスレートなどを制御する。パルスレートとは、パルスＸ線を被検体Ｐに照射する頻度を規定する指標である。単位時間（１秒または１分）または１心拍あたりのパルスＸ線の照射頻度を、単位（回／秒、回／分）または（回／心拍）で表す。以下、パルスレートについては、１回のパルスＸ線照射で１フレームのＸ線画像を撮影することから、単位をｆｐｓ（ｆｒａｍｅｐｅｒｓｅｃｏｎｄ）として説明するが、単位をこれに限定するものではない。

線量推定部２０は、Ｘ線照射時のＸ線画像撮影装置１の各部の幾何学的条件とＸ線照射条件に基づいて被検体Ｐの入射皮膚線量を推定する。

幾何学的条件は、例えば、支持部１３のアーム接続部１３２やアーム支持部１３３の回転角度、アーム１３１のアーム接続部１３２に対するスライド距離、Ｘ線発生部１１と被検体Ｐとの距離、Ｘ線発生部１１とＸ線検出部１２との距離、Ｘ線発生部１１と天板１９との距離、天板１９の傾き角度である。天板１９の傾き角度は、天板１９の長手方向と平行な軸、または短手方向と平行な軸を回転軸とした回転角度で定めることができる。

Ｘ線照射条件は、例えば、Ｘ線発生部１１のＸ線管に供給する管電流や管電圧の設定値、Ｘ線絞り羽根の開閉状態（照射範囲）の設定値、補償フィルタや線質調整フィルタによる特定成分の減衰量である。また、Ｘ線検出部１２の視野サイズの設定値を含んでもよい。なお、面線量計をＸ線発生部１１に設けた場合は、面線量計の計測値をＸ線照射条件に用いることができる。面線量計とは、Ｘ線管の近傍に設けて、照射されたＸ線の線量を計測する機器である。

上記の幾何学的条件とＸ線照射条件とに基づいて、線量推定部２０は、被検体Ｐの入射皮膚線量を推定し、被曝部位の情報と合わせて記憶部１８に記憶する。被検体Ｐの体表面において既にＸ線が照射されている領域に、再度Ｘ線が照射された場合は、線量推定部２０は、記憶部１８に記憶された入射皮膚線量に新たな入射皮膚線量を加算して記憶部１８に記憶する。

Ｘ線画像撮影装置１によるＸ線画像の撮影開始から撮影終了までの流れを図３に示す。Ｘ線画像撮影装置１は、操作部１６を介した操作者の入力に基づいてＸ線画像の撮影を開始する。撮影が開始されるとＸ線発生部１１からＸ線が照射され、Ｘ線検出部１２が検出したＸ線に基づいて画像処理部１５がＸ線画像を生成し、表示部１４がＸ線画像を表示する。

Ｓ１では、線量推定部２０が被検体Ｐの入射皮膚線量を推定する。推定された入射皮膚線量の情報は、記憶部１８に記憶される。

Ｓ２では、制御部が観察状態の変化を検出する。観察状態の変化を観察領域の変化と観察目的の変化とに大別して以下に説明する。

観察領域の変化は、被検体Ｐ上でＸ線が照射されている領域の変化である。観察領域の変化として、被検体Ｐに対するＸ線照射方向の変化が挙げられる。この変化は、Ｘ線発生部１１の被検体Ｐに対する位置関係を定める支持部１３や天板１９の幾何学的条件の変化によって検出する。この幾何学的条件は、線量推定部２０が被検体Ｐの入射皮膚線量を推定するときに用いる幾何学的条件と同様である。また、観察領域の変化として、Ｘ線照射範囲の広さの変化も挙げることができる。この変化は、Ｘ線発生部１１のＸ線絞り羽根の開閉状態の変化やＸ線発生部１１から被検体Ｐまでの距離の変化、Ｘ線発生部１１からＸ線検出部１２までの距離の変化によって検出する。

観察目的の変化は、観察領域の変化がない場合であっても、術者が行う手技のフェーズが変化することやＸ線の照射範囲の中で注目したい部位が変化することを指す。観察目的の変化の例として、Ｘ線画像を保存しない透視モードから、Ｘ線画像を保存する撮影モードへ移行する場合が挙げられる。モードの移行の検出は、例えば、制御部１７が記憶部１８から読み出して実行する撮影プログラムを識別することによって可能となる。Ｘ線画像を保存する行為は、一連の手技が終了する際や、異なる手技の開始準備を行なう際によく行なわれるため、観察目的の変化の指標の一つとなる。観察目的の変化の別の例として、補償フィルタの開閉／回転／取り外しが挙げられる。補償フィルタは、血管内に挿入されたカテーテルなどのＸ線不透過率が低く影の映りにくい物質を、明瞭にＸ線画像に映し出すために用いられることがある。したがって、補償フィルタの操作は一連の手技における注目部位に変化があったことを判断する指標となる。

さらに、観察目的の変化の例として、手技フェーズの変化が挙げられる。例えば、血管狭窄部位の治療では、細長い管状器具であるカテーテルを体外から血管に挿入し、狭窄部位まで到達させる。狭窄部位までカテーテル先端部分が到達すると、術者は狭窄部位の近辺を観察する。術者は、狭窄部位を特定すると、メッシュ構造を有する筒状の器具であるステントをカテーテル先端部分から送出して狭窄部位に留置する。このような血管狭窄部位の治療では、「狭窄部位までのカテーテルの挿入」、「狭窄部位の観察」、「ステント留置」といった手技フェーズごとに必要となるＸ線画像の時間分解能が異なる。これらの手技フェーズの情報を記憶部１８に事前に記憶させておき、術中に現在の手技フェーズを操作部１６で選択できるようにする。選択された手技フェーズの切り替わりを観察目的の変化があったことを判断する指標とする。

観察状態の情報は、記憶部１８に記憶しておき、観察状態が新たに取得されたときに比較するのに用いる。以下では、観察状態の初期情報が記憶部１８に記憶されているものとして説明する。

Ｓ３では、Ｓ１で線量推定部２０が推定した被検体Ｐへの入射皮膚線量とＳ２で取得した観察状態に基づいて、制御部１７が、パルスレート変更が必要な時期を検出する。Ｓ３の詳細な流れを図４に示す。

Ｓ３１では、制御部１７が、観察領域が変化したか否かを判断する。観察領域が変化したか否かは、Ｘ線画像撮影装置１の各部の幾何学的条件の値を閾値に基づいて判断する。観察領域が変化したと判断された場合は、Ｓ３２に進み、フラグとして用いるｃｏｕｎｔ値に０を代入する。ｃｏｕｎｔ値は、後述する、被検体Ｐの入射皮膚線量に基づいてパルスレート変更が必要な時期を検出するときに用いる値である。なお、Ｘ線画像撮影装置１がＸ線画像の撮影を開始して初めてフローに入った場合も観察領域が変化したものとみなし、ｃｏｕｎｔ値に０を代入する。Ｓ３１で観察領域が変化していないと判断されるか、Ｓ３２のステップが終了すると、Ｓ３３に進む。

Ｓ３３では、制御部１７が、観察領域が変化したか否かを判断した時刻ｔにおける、被検体Ｐの入射皮膚線量の代表値Ｇ（ｔ）を評価する。入射皮膚線量の代表値は、現在のＸ線照射範囲内の入射皮膚線量の最大値や最小値、平均値などの値を用いる。ここでは、観察領域における入射皮膚線量の代表値に関し、被検体Ｐの被曝の度合いを判断するための閾値として、ｔｈ１とｔｈ２を設定する。例えば、ｔｈ１は、直ちにＸ線照射範囲を変更するほどではないが、注意を要するレベルとして定める入射皮膚線量である。また、ｔｈ２は、速やかにＸ線照射を停止するか、Ｘ線量を下げるかの対処が必要とされるレベルとして定める入射皮膚線量である。パルスレート変更が必要な時期の検出は、（１）〜（３）の下記３通りに分けて行なう。
（１）Ｇ（ｔ）＜ｔｈ１
入射皮膚線量の代表値Ｇ（ｔ）が、ｔｈ１に満たない場合は、パルスレートの変更は不要と判断し、Ｓ８へ進む。
（２）ｔｈ１≦Ｇ（ｔ）≦ｔｈ２
入射皮膚線量の代表値Ｇ（ｔ）が、ｔｈ１以上ｔｈ２以下の値の場合であって、時刻ｔが現在の観察領域が設定されて初めてＧ（ｔ）が閾値ｔｈ１を超えた時点であれば、制御部１７は、時刻ｔをパルスレート変更が必要な時期と判断する。フラグｃｏｕｎｔ値が０であれば、Ｓ３５に進み、フラグｃｏｕｎｔ値に１を代入する。その後、Ｓ４へ進む。フラグｃｏｕｎｔ値が０でなければ、現在の観察領域において、既に一度、参照画像を表示しているので、制御部１７は、パルスレート変更が必要な時期ではないと判断し、Ｓ８に進む。
（３）ｔｈ２＜Ｇ（ｔ）
入射皮膚線量の代表値Ｇ（ｔ）が閾値ｔｈ２を超えた場合は、現在の観察領域における何回目の観察状態変化であるかによらず、制御部１７は、時刻ｔがパルスレートの変更が必要な時期であると判断し、Ｓ４へ進む。

なお、上記で説明したフラグｃｏｕｎｔ値は、一度フローを終了しても記憶され、再度フローを開始するときには、前回のフラグｃｏｕｎｔ値を参照可能である。ｃｏｕｎｔ値によって、前回のフローと比較して観察領域が変更しているか否かを識別することができる。

パルスレート変更の要否と観察状態の変化点について改めて説明するため、図５に時間と入射皮膚線量の代表値との関係を示す。グラフ上に示す三角や丸の記号は、観察状態の変化が現れたタイミングである。三角記号で示すタイミングでは、パルスレートの変更は行なわず、丸記号で示すタイミングでパルスレートの変更を行なう。例えば、図５における時刻ｔでは、入射皮膚線量の代表値Ｇ（ｔ）が、ｔｈ１以上ｔｈ２以下であって、その範囲内で初めて観察状態の変化が検出されたタイミングであるため、パルスレート変更を行なう。なお、入射皮膚線量の単位はｍＧｙ（ミリグレイ）として表記しているが、ｍＧｙに限らず、単位は適宜変更してもよい。

Ｓ４では、操作者がパルスレートを変更するか否かを判断するときに参照する参照画像を画像処理部１５が生成する。参照画像は、現在設定しているパルスレートで撮影したＸ線画像に基づいて現在のパルスレートとは異なるパルスレートのＸ線画像を推定して生成される画像である。画像処理部１５が生成する参照画像のパルスレートとして設定する値は、離散値でもよいし、連続的に変更できるようにしてもよい。パルスレートは、３０ｆｐｓ程度のときに、Ｘ線を連続的に照射するのと同程度のＸ線量となるので、例えば、３０ｆｐｓと１５ｆｐｓと７．５ｆｐｓの数種類の値が選択できるようにする。

参照画像は、現在設定しているパルスレートよりも高いパルスレートのＸ線画像を推定して生成される場合と、現在設定しているパルスレートよりも低いパルスレートのＸ線画像を推定して生成される場合とで生成方法が異なる。

現在のパルスレートよりも高いパルスレートに変更した場合のＸ線画像を推定して参照画像を作成する場合、画像処理部１５は、現在のパルスレートで撮影しているＸ線画像を２フレーム以上用いて補間画像を生成する。例えば、特開２００９−１４１８７８号公報に開示された、動きベクトルに基づくフレーム補間方法を用いる。補間画像の作成にあたっては、動きベクトルに基づくフレーム補間方法のほか、線形補間や多項式補間、最近傍点による補間、スプライン補間などの諸手法を適用してもよい。

現在のパルスレートよりも低いパルスレートに変更した場合のＸ線画像を推定して参照画像を作成する場合、現在のパルスレートで撮影しているＸ線画像を、時系列に沿って一定間隔で間引く。例えば、現在パルスレート３０ｆｐｓで撮影していて、１５ｆｐｓに変更した参照画像を作成するためには、３０ｆｐｓのＸ線画像を１フレームおきに間引く。また、１０ｆｐｓの参照画像を求めるには、連続する３フレームのうち、はじめのＸ線画像の１フレームを残して、続く２フレームを間引く、ということを繰り返すことにより生成できる。ただし、現在のパルスレートが変更後のパルスレートの整数倍でない場合は、間引いても所望のパルスレートの参照画像を生成することはできないので、現在撮影しているＸ線画像を２フレーム以上用いて補間画像を作成する。補間画像の作成にあたっては、上記の、現在よりも高いパルスレートに変更した場合のＸ線画像を推定する際に用いる補間方法を同様に用いることができる。

Ｓ５では、Ｓ４で画像処理部１５が生成した参照画像を表示部１４が表示する。表示部１４は、画面分割して現在のパルスレートで撮影したＸ線画像と参照画像とを表示することができる。また、表示部１４は、現在のパルスレートで撮影したＸ線画像に参照画像を重ねて表示することもできる。さらに、表示部１４は、現在のパルスレートで撮影したＸ線を表示させずに参照画像を単独で表示することもできる。

図６は、現在のパルスレートが１５ｆｐｓと想定した場合の表示部１４の様子である。表示部１４を画面分割して、情報表示領域１４１と、現在のパルスレート１５ｆｐｓで撮影したＸ線画像と、現在撮影中のＸ線画像に基づいて生成された１０ｆｐｓと７．５ｆｐｓの参照画像とを、表示部１４が表示する。また、現在のパルスレートで撮影したＸ線画像に参照画像を重ねて表示した様子を図７に示す。図６と図７での情報表示領域１４１は、検査時の各種情報を表示する領域であり、患者情報やＸ線情報などの情報を適宜表示させることができる。さらに、表示部１４が複数のディスプレイによって構成される場合は、現在のパルスレートで撮影したＸ線画像を一つのディスプレイに、参照画像を別のディスプレイに表示するようにしてもよい。なお、参照画像の表示継続時間は、所定の時間を定めてもよいし、操作者が参照画像の非表示を操作部１６から要求するまで継続して表示させるようにしてもよい。

Ｓ６では、操作部１６が、操作者によるパルスレート変更要求を受け付ける。操作者がパルスレートの変更は不要と判断した場合は、Ｓ８に進む。一方、操作者がパルスレートの変更が必要と判断した場合は、Ｓ７に進む。操作部１６でのパルスレート変更の要求の受け付けは、例えば、タッチパネル上で適用したいパルスレートの参照画像をタッチしたり、フットスイッチを踏んだ回数を検出して適用したいパルスレートの参照画像を選んだりする。また、音声認識によるパルスレート変更要求を受け付ける場合は、情報表示領域１４１に、提示されたパルスレートを選択するために発声する内容を案内するメッセージが表示されるようにしてもよい。また、視線検出によってパルスレートを変更する場合は、特定の参照画像を一定時間見続けることによって、視線の先にある参照画像のパルスレートに変更されるようにしてもよい。また、ジェスチャ認識によってパルスレート変更要求を受け付ける場合は、手の動きや形を検出し、提示された参照画像を選択できるようにする。なお、表示部１４が表示した参照画像のパルスレート以外のパルスレートへの変更要求を受け付けてもよい。

なお、操作部１６でのパルスレート変更要求の受け付け方法についていくつか例を示したが、それらを組み合わせて用いてもよい。また、それぞれの操作を受け付ける際に、表示部１４の情報表示領域１４１に、操作の案内を表示するようにしてもよい。

Ｓ７では、制御部１７がＸ線発生部１１を制御して、パルスレートを変更する。制御部１７は、Ｘ線発生部１１のＸ線管に対して、管電圧と管電流を供給するタイミングが、変更後のパルスレートと等しくなるように変更する。また、Ｘ線を連続照射して、Ｘ線シャッターによってパルスＸ線を発生させている場合は、Ｘ線シャッターによる遮蔽のタイミングが変更後のパルスレートと等しくなるように変更する。パルスレートの変更が行なわれると、Ｓ８に進む。

Ｓ８では、Ｘ線画像撮影を終了するか否かを、操作部１６を介した操作者からの入力などによって制御部１７が判断する。制御部１７は、Ｘ線画像撮影の終了の入力を受けるとすべてのフローを終了し、一方、Ｘ線画像撮影を継続する場合は、Ｓ１に戻る。

上述した第１の実施形態によれば、制御部１７が、観察状態の変化と線量推定部２０が推定する被検体Ｐの入射皮膚線量に基づいて、パルスレート変更が必要な時期を検出する。これにより、操作者が意識せずとも、パルスレート変更が必要な時期を知ることができる。また、現在の観察領域での入射被曝線量に応じてパルスレート変更が必要な時期であるか判断することができるので、パルスレート変更が必要とされる時期がむやみに検出されることがない。

画像処理部１５は、パルスレート変更が必要な時期に際して、現在のパルスレートとは異なるパルスレートのＸ線画像を推定して参照画像として生成し、表示部１４は、参照画像を表示して操作者が確認できるようにする。これにより、実際にパルスレートを変更せずとも、適切なパルスレートを判断できるので、実際にパルスレートを変更して判断する場合よりも判断にかかる時間が短くなる。また、現在のパルスレートよりも高いパルスレートに上げるかどうかを判断する場合は、実際にパルスレートを変更して判断する場合よりも、パルスレートを上げすぎるおそれが少ないので被検体Ｐの被曝を低減できる。

さらに、画像処理部１５は、実際に撮影されたＸ線画像に基づいて参照画像を生成するので、パルスレートを変更して得られるＸ線画像の信頼性が高い。参照画像として、複数のパルスレートで事前に撮影しておいたＸ線画像のサンプルを表示部１４で表示しても、他のＸ線照射条件や被検体の体格によって得られるＸ線画像の見え方は異なるので、実際に撮影されたＸ線画像に基づいて参照画像を生成した方が、信頼性が高いと言える。

表示部１４は、参照画像を表示するだけでなく、現在のパルスレートで撮影したＸ線画像と参照画像を同時に表示する。これにより、現在のパルスレートで撮影したＸ線画像と参照画像とを比較することが容易になる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態に係るＸ線画像撮影装置１は、Ｘ線画像の撮影が停止しているときに表示部１４が参照画像を表示する。本実施形態において、第１の実施形態と重複する内容は省略する。また、図面の符号についても、共通の箇所には同じ符号を付して説明する。

図８は、第２の実施形態におけるＸ線画像撮影開始から撮影終了までの流れにおいて、第１の実施形態での流れとは異なる点を抽出して示したフローチャートである。このフローチャートでは、パルスレート変更が必要な時期の検出から参照画像の表示までを示す。

Ｓ３では、制御部１７が、パルスレート変更が必要な時期を検出する。検出方法は第１の実施形態と変わらず、変更不要の場合はＳ８に進み、必要な場合はＳ３６へ進む。

Ｓ３６では、制御部１７が、Ｘ線画像の撮影が行なわれているかを判断する。この判断は、Ｘ線発生部１１のＸ線管に管電流や管電圧が供給されているか、記憶部１８から読み出されて制御部１７で実行されるプログラムの種類がＸ線画像撮影を実行するものであるか、などに基づいて判断し、これを透視状態として取得する。

Ｓ３７では、Ｓ３６で取得した透視状態に基づき、Ｘ線画像撮影が継続中と判断された場合は、Ｓ３６に戻って引き続き透視状態の取得を行う。一方、Ｘ線画像撮影が停止していると判断された場合は、Ｓ４に進む。

Ｓ４では、画像処理部１５が参照画像を生成する。Ｓ４のステップが実行されているとき、Ｘ線画像の撮影は停止しているので、撮影が停止する直前の所定時間内に撮影されて記憶部１８に記憶されているＸ線画像に基づいて、参照画像を生成する。Ｘ線透視が停止するタイミングを事前に把握することは難しいので、参照画像の生成に用いるＸ線画像は、Ｘ線透視が行なわれている間は常に記憶部１８に記憶しておく。記憶部１８に記憶するＸ線画像は、記憶部１８に記憶させ続けてもよいし、参照画像を生成するのに必要な所定時間分を記憶させて更新していってもよい。また、Ｘ線画像の容量が所定の記憶容量を超えたら消去するという方法をとってもよい。

Ｓ５では、参照画像を表示する。表示の形態は、第１の実施形態で説明した、参照画像の単独表示や、現在のパルスレートで撮影したＸ線画像と参照画像とを画面分割や重ね合わせ、および複数のディスプレイにまたがる表示などを適用する。参照画像の表示以降の流れは、第１の実施形態のＳ６以降と同様となる。

上述した第２の実施形態によれば、Ｘ線画像の撮影が停止しているときに、表示部１４が参照画像を表示する。

これにより、操作者が表示部１４で参照画像を見る時間的余裕があるタイミングでパルスレートを変更する判断ができる。また、操作者は、手術中などにおいてＸ線画像を撮影している時には、現在のパルスレートで撮影しているＸ線画像に集中できる。

（第３の実施形態）
第３の実施形態に係るＸ線画像撮影装置１は、制御部１７がカテーテルなどのデバイス操作が停止しているときに、表示部１４が参照画像を表示する。また、表示される参照画像として、画像処理部１５がＸ線画像中の移動体として映し出されるカテーテルなどのデバイスの様子をシミュレーションしたＸ線画像を生成する。本実施形態において、第１の実施形態と重複する内容は省略する。また、図面の符号についても、共通の箇所には同じ符号を付して説明する。

図９は、第３の実施形態におけるＸ線画像の撮影開始から撮影終了までの流れにおいて、第１の実施形態での流れとは異なる点を抽出して示したフローチャートである。このフローチャートでは、パルスレート変更が必要な時期の検出から参照画像の表示までを示す。

Ｓ３では、制御部１７が、パルスレート変更が必要な時期を検出する。検出方法は第１の実施形態と同様で、変更不要の場合はＳ８に進み、必要な場合はＳ３８へ進む。

Ｓ３８では、カテーテルの操作状態を検出する。カテーテル操作中には、Ｘ線画像の撮影を行うので、Ｘ線発生部１１がＸ線照射しているかどうかに基づいて、制御部１７がカテーテルの操作状態を検出することができる。また、カテーテル操作状態は、画像処理部１５がＸ線画像を解析した結果に基づいて制御部１７が検出してもよい。画像処理部１５は、カテーテルの先端部分の移動を、Ｘ線画像中のカテーテル先端部分の影の画素を強調処理し、その強調処理した画素を追従する。制御部１７は、画像処理部１５の検出するカテーテル先端部分の移動量に基づいて、カテーテルの操作状態を検出する。

Ｓ３９では、Ｓ３８で検出したカテーテルの操作状態から、カテーテル操作が停止しているかを判断する。Ｘ線発生部１１がＸ線を発生させているかどうかに基づいてカテーテル操作の停止を判断する場合、Ｘ線発生部１１がＸ線照射を停止していれば、カテーテル操作が停止中と判断する。画像処理部１５が検出するカテーテル先端部分の移動に基づいて、カテーテル操作の停止を判断する場合、Ｘ線画像中のカテーテル先端部分の影の画素の変位が、所定の閾値以下になる時をカテーテル操作の停止とする。所定の閾値は、例えば、心臓や内臓の動きでカテーテル自体が操作されていなくとも移動しうる範囲を基にして定めることができる。

上記に従い、カテーテル操作が停止していると制御部１７が判断した場合はＳ４に進み、カテーテル操作が継続中と判断された場合は、引き続きカテーテル操作を監視するためにＳ３８へ戻る。

Ｓ４では、画像処理部１５が参照画像を生成する。参照画像の生成手順を大別すると、（１）カテーテル先端部分の移動軌跡決定、（２）カテーテル先端部分の移動速度の設定、（３）補間画像の生成、の３手順となる。以下、３手順の詳細を説明する。なお、参照画像の生成に用いるＸ線画像は、現在のパルスレートで時刻ｔ（ａ）から時刻ｔ（ｃ）までに撮影されたＸ線画像とする。図１０に、Ｘ線画像に映しだされた血管とカテーテル１４２の影を示す。

（１）カテーテル先端部分の移動軌跡決定
まず、画像処理部１５が、Ｘ線画像中のカテーテル先端部分の影の画素を強調処理して、カテーテル先端部分を抽出する。そして、カテーテル先端部分の移動軌跡情報を、画像処理部１５の移動軌跡情報生成部が時刻ｔ（ａ）からｔ（ｃ）までのＸ線画像のうち、任意の１つのＸ線画像に基づいて決定する。例えば、図１０（ｃ）に示す、時刻ｔ（ｃ）における、血管内に挿入したカテーテルの影を移動軌跡とする。移動軌跡の起点は、時刻ｔ（ａ）におけるカテーテル先端部分の位置にもっとも近い、時刻ｔ（ｃ）でのカテーテルの影の一点とする。終点は、時刻ｔ（ｃ）におけるカテーテルの先端部分とする。なお、移動距離の起点と終点は、上記で定めた決定方法に限るものでなく、多少位置が異なる点を定めてもよい。
（２）カテーテル先端部分の移動速度の設定
シミュレーション画像においてカテーテル先端部分が進む速度は、既定値を利用してもよいし、撮影したＸ線画像から推定される値を用いてもよい。撮影したＸ線画像から速度を推定する場合、まず、手順（１）で決定した移動軌跡の全長を、Ｘ線画像中の影の画素数などから測定する。この移動軌跡の全長を、移動時間（ｔ（ｃ）−ｔ（ａ））で割ることにより、速度が求まる。なお、移動軌跡の全長の測定は、上記に限らない。例えば、カテーテルに挿入長さを計測する計測器をつけて移動軌跡の全長を測定してもよい。
（３）補間画像の生成
まず、画像処理部１５の背景画像生成部が、補間画像の背景画像を作成する。背景画像は、例えば時刻ｔ（ａ）とｔ（ｃ）におけるＸ線画像の画素値を比較して、画素値に変化が見られないか、あるいは変化の少ない箇所を背景画像の要素として用いる。次に、手順（１）で決定した移動軌跡の起点となる時刻ｔ（ａ）から補間画像を作成したい時刻ｔ（ｂ）までに進んだ距離およびカテーテル先端部分の位置を、手順（２）で設定した速度に基づいて求める。そして、時刻ｔ（ｂ）におけるカテーテルの影を推定した画像を生成し、背景画像に重ね合わせることによって補間画像が生成される。

なお、補間方法については上記のような画素値の比較に限らず、任意の補間方法を採用してもよい。また、上記の補間の流れでは、２つのＸ線画像から１つの補間画像が生成されているが、複数の補間画像を生成することも可能である。

Ｓ５では、表示部１４が、参照画像を表示する。表示の形態は、第１の実施形態で説明した、参照画像の単独表示や、現在のパルスレートで撮影したＸ線画像と参照画像とを画面分割や重ね合わせ、および複数のディスプレイにまたがる表示などを適用する。参照画像の表示以降の流れは、第１の実施形態のＳ６以降と同様となる。

上述した第３の実施形態によれば、制御部１７が、カテーテルの操作が停止しているときに、表示部１４が参照画像を表示する。これにより、カテーテル操作の合間を縫ってパルスレートの変更の要否を操作者が判断することができるので、操作者の手技の妨げにならない。

また、表示される参照画像として、画像処理部１５が、Ｘ線画像中の移動体として映し出されるカテーテルなどのデバイスの様子をシミュレーションしたＸ線画像を生成する。これにより、カテーテルの操作を止めているときであっても、移動するカテーテルのＸ線画像において、パルスレートの変更によってどれだけ時間分解能が変わるかを判断できる。

さらに、画像処理部１５の移動軌跡情報生成部は、カテーテル先端部分の移動軌跡を任意のＸ線画像に映しだされたカテーテルの影から決定し、その移動軌跡上をカテーテル先端部分が移動する参照画像を画像処理部１５が生成する。これにより、心臓や内臓の動きなどによる外乱の影響を受けずに、参照画像が生成でき、パルスレートの変更によるＸ線画像の時間分解能の違いがわかりやすい。

なお、以上カテーテルの操作を取り上げて説明したが、Ｘ線を吸収してＸ線透視画像中に影が映る器具であれば、本実施形態の流れを適用して、参照画像に移動の様子をシミュレーションすることができる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態のＸ線画像撮影装置によれば、制御部１７が、パルスレート変更が必要な時期を検出する。そして、画像処理部１５がパルスレート変更後のＸ線画像を推定し、参照画像として生成する。生成された参照画像は、表示部１４が表示する。

これにより、操作者は、意識せずともパルスレートを変更すべき時期を知ることができ、また、パルスレートを実際に変更せずに、パルスレート変更後に得られるＸ線画像を推定した参照画像を参照して、適切なパルスレートを設定できる。したがって、被検体Ｐの被曝量低減とＸ線画像の時間分解能を十分に確保できる。

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。

１Ｘ線画像撮影装置
１１Ｘ線発生部
１２Ｘ線検出部
１３支持部
１４表示部
１４１情報表示領域
１４２カテーテル
１５画像処理部
１６操作部
１７制御部
１８記憶部
１９天板
２０線量推定部

Claims

パルスＸ線を発生させるＸ線発生部と、
被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
前記パルスＸ線のパルスレートの変更が必要な時期を、前記Ｘ線発生部と前記Ｘ線検出部と前記Ｘ線発生部を支持する支持部とのうち少なくとも１つの設定データの変化に基づいて検出することにより、前記パルスＸ線のパルスレートの変更の要否を判断する制御部と、
前記制御部により前記パルスＸ線のパルスレートの変更が必要と判断された場合に、前記パルスＸ線のパルスレートとは異なるパルスレートのＸ線画像を参照画像として生成する画像処理部と、
前記参照画像を表示する表示部と、
前記表示部で表示された前記参照画像のうち１つを選択する操作部と、
を備え、
前記制御部は、現在のパルスレートを、選択された前記参照画像のパルスレートに変更する、Ｘ線画像撮影装置。
前記制御部は、前記少なくとも１つの設定データの変化のあと継続して当該変更後のパルスレートを用いる、請求項１に記載のＸ線画像撮影装置。
パルスＸ線を発生させるＸ線発生部と、
被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出部と、
前記Ｘ線発生部が被検体に照射したＸ線の線量の被検体における分布を推定する線量推定部を備え、
前記パルスＸ線のパルスレートの変更が必要な時期を、前記線量推定部が推定した分布に基づいて検出することにより、前記パルスＸ線のパルスレートの変更の要否を判断する制御部と、
前記制御部による判断結果に基づいて、前記パルスＸ線のパルスレートとは異なるパルスレートのＸ線画像を参照画像として生成する画像処理部と、
前記参照画像を表示する表示部と、
を備えた、Ｘ線画像撮影装置。
前記表示部は、前記Ｘ線検出部で検出されたＸ線に基づいて生成した現在のパルスレートのＸ線画像と、前記参照画像と、を同時に表示する、請求項１ないし請求項３のうちいずれか１項に記載のＸ線画像撮影装置。
前記表示部は、前記参照画像を前記Ｘ線発生部がＸ線照射を停止した時に表示する、請求項１ないし請求項４のうちいずれか１項に記載のＸ線画像撮影装置。
前記画像処理部は、前記Ｘ線検出部の出力に基づいて生成したＸ線画像に基づいて背景画像を生成する背景画像生成部と、複数の前記Ｘ線画像から移動体の移動軌跡情報を求める移動軌跡情報生成部と、を備え、前記移動軌跡情報に基づいて、パルスレート変更後のＸ線画像における前記移動体の位置を推定し、前記移動体を前記背景画像に重ねあわせて前記参照画像を生成する、請求項１ないし請求項５のうちいずれか１項に記載のＸ線画像撮影装置。
前記画像処理部は、前記Ｘ線検出部の出力に基づいて生成した複数のＸ線画像間を補間して前記参照画像を生成する、請求項１ないし請求項６のうちいずれか１項に記載のＸ線画像撮影装置。
前記画像処理部は、前記Ｘ線検出部の出力に基づいて生成した複数のＸ線画像を時系列に沿って一定間隔で間引いて前記参照画像を生成する、請求項１ないし請求項７のうちいずれか１項に記載のＸ線画像撮影装置。