JP7005185B2 - 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。

一般に、Ｘ線診断装置は、Ｘ線検出器のＸ線検出領域の任意の範囲に視野を設定し、この範囲だけＸ線を照射するようにＸ線可動絞りを制御する。しかる後、Ｘ線診断装置は、Ｘ線が照射された範囲で検出されたＸ線に基づく画像を表示する。このようなＸ線診断装置は、関心領域を中心として表示画像の拡大率を変更する機能をもっている。

特開２００７－１５９９１３号公報

しかしながら、以上のようなＸ線診断装置は、通常は特に問題ないが、本発明者の検討によれば、Ｘ線検出領域の端にＸ線を照射する場合には、表示画像の中心に必ずしも関心領域が位置しないという不都合がある。例えば、Ｘ線検出領域の端に関心領域が位置するときには、Ｘ線検出領域の外側にＸ線を照射しない観点から、Ｘ線検出領域の外側を含まないように視野を設定する。このため、Ｘ線検出領域の端にＸ線を照射する場合に、関心領域が表示画像の端に位置する。

また例えば、ある視野サイズに対応する表示画像の中心に関心領域が位置するときでも、視野サイズの拡大により、Ｘ線検出領域の外側まで視野サイズが広がると、拡大した視野サイズの視野が強制的にＸ線検出領域内に設定されてしまう。このため、Ｘ線検出領域の端にＸ線を照射する場合に、拡大した視野サイズを維持しつつも、関心領域が中心から外れた表示画像となる。

目的は、Ｘ線検出領域の端にＸ線を照射する場合でも、表示画像の中心に関心領域を位置させ得るＸ線診断装置を提供することにある。

実施形態によれば、Ｘ線診断装置は、Ｘ線管と、Ｘ線可動絞りと、Ｘ線検出器と、視野サイズ設定部と、仮想視野設定部と、絞り制御部とを備える。Ｘ線管は、Ｘ線を発生する。Ｘ線可動絞りは、発生されたＸ線の照射野を限定する。Ｘ線検出器は、Ｘ線を検出する。視野サイズ設定部は、Ｘ線の照射野に関する複数の視野サイズのいずれかを設定する。仮想視野設定部は、設定された視野サイズを有する仮想視野を、Ｘ線検出器のＸ線検出領域からはみ出し可能に設定する。絞り制御部は、設定された仮想視野とＸ線検出領域との共通領域に対してＸ線を照射するようにＸ線可動絞りを制御する。

一実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示すブロック図である。 同実施形態における絞り羽根の構成の一例を示す図である。 同実施形態における全ての絞り羽根がそれぞれ独立して可動する場合の絞り羽根の移動方法を例示する図である。 同実施形態における絞り羽根の動きに制限がある場合の絞り羽根の移動方法を例示する図である。 同実施形態における絞り羽根の動きに制限がある場合の絞り羽根の移動方法を例示する図である。 同実施形態における複数の視野サイズの一例を示す図である。 同実施形態におけるＸ線診断装置の動作の一例を示すフローチャートである。 同実施形態の第１の具体例におけるノーマル視野Ｎ０と中視野Ｍ２との位置関係を例示する図である。 同具体例における移動前後の中視野Ｍ２，Ｍ２ａの位置関係を例示する図である。 同具体例における中視野Ｍ２と狭視野Ｍ３との位置関係を例示する図である。 図７Ａの中視野Ｍ２に対応する表示画像の表示例を示す図である。 図７Ｂの中視野Ｍ２ａに対応する表示画像の表示例を示す図である。 図７Ｃの狭視野Ｍ３に対応する表示画像の表示例を示す図である。 同実施形態の第２の具体例におけるノーマル視野Ｎ０と狭視野Ｍ３との位置関係を例示する図である。 同具体例における移動前後の狭視野Ｍ３，Ｍ３ａとの位置関係を例示する図である。 同具体例における狭視野Ｍ３と中視野Ｍ２との位置関係を例示する図である。 図９Ａの狭視野Ｍ３に対応する表示画像の表示例を示す図である。 図９Ｃの中視野Ｍ２に対応する表示画像の表示例を示す図である。 図７Ａの中視野Ｍ２に対応する表示画像の別の表示例を示す図である。 図７Ｃの中視野Ｍ３に対応する表示画像の別の表示例を示す図である。

以下、図面を参照しながら一実施形態について説明する。解説済みの要素と同一または類似の要素には同一または類似の符号を付して重複する説明を省略し未解説の要素について主に述べる。

図１は、一実施形態に係るＸ線診断装置１の構成例を示すブロック図である。Ｘ線診断装置１は、Ｘ線高電圧装置２と、Ｘ線源装置３、Ｘ線検出器４、サポートフレーム５、および天板６を有する寝台と、画像発生回路７と、通信インタフェース回路８と、入力インタフェース回路９と、制御回路１０と、処理回路１１と、記憶回路１２と、表示回路１３とを備える。また、Ｘ線源装置３は、Ｘ線管３ａと、Ｘ線可動絞り３ｂとを備える。尚、Ｘ線診断装置１は、例えば、消化管造影検査などで用いられるＸ線透視診断装置に相当する。また、Ｘ線診断装置１は、例えば、血管造影検査などで用いられる循環器用Ｘ線透視診断装置などでもよい。

Ｘ線高電圧装置２は、Ｘ線管３ａに印加する管電流と、Ｘ線管３ａに印加する管電圧とを発生する。Ｘ線高電圧装置２は、制御回路１０による制御のもとで、Ｘ線撮影およびＸ線透視にそれぞれ適した管電流をＸ線管３ａに印加し、Ｘ線撮影およびＸ線透視にそれぞれ適した管電圧をＸ線管３ａに印加する。尚、Ｘ線高電圧装置２は、例えば、インバータ制御方式の高電圧装置に相当する。

Ｘ線管３ａは、Ｘ線高電圧装置２から印加された管電流と、Ｘ線高電圧装置２から印加された管電圧とに基づいてＸ線を発生する。Ｘ線管３ａによって発生されたＸ線は、被検体Ｐに照射される。尚、Ｘ線管３ａは、例えば、回転陽極型のＸ線管に相当する。また、Ｘ線管３ａは、例えば、固定陽極型のＸ線管などでもよい。

以降、Ｘ線の照射方向の中心軸をＺ軸とする。また、Ｚ軸に垂直であって、天板６の長手方向の軸をＹ軸とし、Ｚ軸とＹ軸とに垂直な軸をＸ軸とする。

Ｘ線可動絞り３ｂは、Ｘ線管３ａによって発生されたＸ線の照射野を限定する。Ｘ線可動絞り３ｂは、Ｘ線の照射野を限定することによって、操作者が所望する被検体Ｐの撮影部位（或いは、撮影範囲）にだけＸ線を照射することができる。即ち、Ｘ線可動絞り３ｂは、撮影部位（或いは、撮影範囲）とは異なる部位（或いは、範囲）に対して、不要な被曝をさせないようにすることができる。また、Ｘ線可動絞り３ｂは、散乱Ｘ線の低減および焦点外Ｘ線の除去ができる。以降、「Ｘ線の照射野を限定する」という文言は、「Ｘ線を遮へいする」および「Ｘ線を絞る」という文言と相互に読み替えられてもよい。

Ｘ線可動絞り３ｂは、例えば、図２に例示するような絞り機構２０を有する。絞り機構２０は、例えば、Ｘ軸方向に広がるＸ線を絞る絞り羽根２１ａ，２１ｂと、Ｙ軸方向に広がるＸ線を絞る絞り羽根２２ａ，２２ｂとを有する。以降、絞り羽根２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂで囲まれた範囲をＸ線の照射野とする。尚、図２の絞り機構２０は、絞り機構を簡略化して示したものであり、例えば、絞り機構２０を複数設けることによって多層構造にしてもよい。また、上記照射野以外の部分にはＸ線が照射されないものとする。

ここで、絞り羽根２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂが、関心領域ＲＯＩにＸ線を絞る方法について説明する。尚、以降、図２で例示されている絞り羽根２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂの位置を初期位置と定義する。また、初期位置は、Ｘ線の照射野の中心に第１の中心軸２３および第２の中心軸２４の交点があるものとする。また、図２の絞り羽根の位置において既にある程度の照射野が絞られているものとし、不要な被曝はないものとする。

図３において、絞り羽根２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂがそれぞれ独立して可動する場合の絞り羽根の可動方法を例示する。絞り羽根２１ａは、初期位置を基準としてＸ軸方向である移動方向ｘ１に沿って可動する。絞り羽根２２ｂは、初期位置を基準としてＹ軸方向である移動方向ｙ１に沿って可動する。このとき、絞り機構２０は、絞り羽根２１ａ，２２ｂを可動させるだけで、関心領域ＲＯＩにＸ線を絞ることができる。そのため、絞り羽根２１ｂ，２２ａは、可動せずに初期位置のまま維持する。

図４Ａおよび図４Ｂにおいて、絞り羽根の動きに制限がある場合の絞り羽根の可動方法を例示する。図４Ａおよび図４Ｂでは、絞り羽根２１ａおよび絞り羽根２１ｂが連動して可動し、絞り羽根２２ａおよび絞り羽根２２ｂが連動して可動する。即ち、二つの対になった絞り羽根が、それぞれ左右対称、上下対称に可動する。

最初に、絞り機構２０は、照射野の中心に関心領域ＲＯＩが位置するように、移動方向ｘｙに沿って可動する。その後、絞り羽根２１ａ，２１ｂが、それぞれ移動方向ｘ２ａ，ｘ２ｂに沿って可動する。同時に、絞り羽根２２ａ，２２ｂが、それぞれ移動方向ｙ２ａ，ｙ２ｂに沿って可動する。以上のように可動することによって、関心領域ＲＯＩにＸ線を絞ることができる。

Ｘ線検出器４は、Ｘ線管３ａから発生され、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器４は、例えば、Ｘ線を検出することができるフラットパネルディテクタ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ：ＦＰＤ）を備える。ＦＰＤは、複数の半導体検出素子を有する。半導体検出素子には、間接変換形と直接変換形とがある。間接変換形とは、入射Ｘ線を蛍光体などのシンチレータによって光に変換し、変換された光を電気信号に変換する形式である。直接変換形とは、入射Ｘ線を直接的に電気信号に変換する形式である。尚、Ｘ線検出器４として、イメージインテンシファイア（Ｉｍａｇｅｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）が用いられてもよい。また、本明細書では、Ｘ線検出器４におけるＸ線を検出可能な範囲を「Ｘ線検出領域」と呼ぶ。

Ｘ線の入射に伴って複数の半導体検出素子で発生された電気信号は、図示しないアナログディジタル変換器（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ：Ａ／Ｄ変換器）に出力される。Ａ／Ｄ変換器は、電気信号をディジタルデータに変換する。Ａ／Ｄ変換器は、ディジタルデータを、画像発生回路７に出力する。

図５において、Ｘ線検出領域と複数の照射野との関係を例示する。本明細書では、例えば、照射野の大きい順に、４種類の視野サイズの視野をノーマル（Ｎｏｒｍａｌ）視野Ｎ０、広視野Ｍ１、中視野Ｍ２、狭視野Ｍ３として定義する。ノーマル視野Ｎ０は、例えば、Ｘ線検出領域の全面からＸ線を検出可能な照射野に関連する。また、広視野Ｍ１はノーマル視野Ｎ０の照射野よりも狭い照射野に関連する。中視野Ｍ２は、広視野Ｍ１の照射野よりも狭い照射野に関連する。狭視野Ｍ３は、中視野Ｍ２の照射野よりも狭い照射野に関連する。尚、視野サイズは、照射野の大きさに関連しているため、「視野サイズが広がる」ことは「照射野が広がる」ことに関連する。

各視野サイズに対応するＸ線画像は、後述するディスプレイの表示ウィンドウに合うように（例えば、拡大されて）表示される。具体的には、広視野Ｍ１による表示は、ノーマル視野Ｎ０による表示よりも拡大されて表示される。よって、視野サイズを切り替えることは、表示ウィンドウに表示される画像の倍率を切り替えることと同義である。また、各視野Ｎ０～Ｍ３を拡大率の大きい順に並べると、Ｍ３、Ｍ２、Ｍ１、およびＮ０となる。

サポートフレーム５は、互いに対向配置されたＸ線源装置３およびＸ線検出器４を移動可能に支持する。具体的には、サポートフレーム５は、天板６の面に対して上方にＸ線源装置３が設置されるオーバーチューブ方式のフレームに相当する。尚、サポートフレーム５は、天板６の面に対して下方にＸ線源装置３が設置されるアンダーチューブ方式のフレームが用いられてもよい。また、サポートフレーム５は、ＣアームおよびΩアームによる構造が用いられてもよい。さらに、サポートフレーム５は、Ｘ線源装置３およびＸ線検出器４をそれぞれ独立に支持する２つのアーム（例えばロボットアームなど）による構造が用いられてもよい。

図示しない寝台は、被検体Ｐが載置される天板６（臥位テーブルとも言う）を有する。天板６には、被検体Ｐが載置される。

図示しない駆動装置は、例えば、制御回路１０の制御によって、サポートフレーム５と寝台とをそれぞれ駆動する。Ｘ線透視時およびＸ線撮影時においては、Ｘ線源装置３とＸ線検出器４との間に、天板６に載置された被検体Ｐが配置される。また、駆動装置は、例えば、制御回路１０の制御によって、Ｘ線可動絞り３ｂを駆動する。尚、駆動装置は、制御回路１０の制御のもとで、Ｘ線源装置３に対してＸ線検出器４を回転させてもよい。

画像発生回路７は、Ｘ線検出器４からＡ／Ｄ変換器を介して出力されたディジタルデータに基づいてＸ線画像を発生する。画像発生回路７は、発生したＸ線画像を処理回路１１、記憶回路１２、および外部記憶装置（図示せず）などに出力する。

通信インタフェース回路８は、例えば、ネットワークおよび図示しない外部記憶装置に関する回路である。Ｘ線診断装置１によって得られたＸ線画像などは、通信インタフェース回路８およびネットワークを介して他の装置に転送可能である。尚、以降、通信インタフェース回路８を介して情報がやりとりされる場合には、「通信インタフェース回路８を介して」という記載を省略する。

入力インタフェース回路９は、操作者が所望するＸ線撮影の撮影条件およびＸ線透視の透視条件などのＸ線照射条件、透視・撮影位置、照射野、およびＸ線画像における関心領域（ｒｅｇｉｏｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒｅｓｔ：ＲＯＩ）などを、操作者の指示により入力する。具体的には、入力インタフェース回路９は、操作者からの各種指示、命令、情報、選択、および設定を、Ｘ線診断装置１に取り込む。

入力インタフェース回路９は、関心領域の設定などを行うためのジョイスティック、トラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチパネルディスプレイ、撮影用のフットスイッチ、および音声認識用のマイクなどにより実現される。入力インタフェース回路９は、制御回路１０に接続されており、操作者から受け取った入力操作を電気信号へ変換し制御回路１０へと出力する。

本明細書において、入力インタフェース回路９は、マウスおよびキーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路１０へ出力する電気信号の処理回路も入力インタフェース回路９の例に含まれる。

制御回路１０は、例えば、Ｘ線診断装置１における各回路および駆動装置などを制御するプロセッサである。制御回路１０は、入力インタフェース回路９から入力された操作者の指示などの情報を、図示しないメモリに一時的に記憶する。制御回路１０は、メモリに記憶された操作者の指示などに従って、Ｘ線撮影およびＸ線透視を実行するために、Ｘ線高電圧装置２、Ｘ線可動絞り３ｂ、および駆動装置などを制御する。また、制御回路１０は、画像発生回路７におけるＸ線画像発生処理および処理回路１１における画像処理などを制御する。

さらに、制御回路１０は、メモリに記憶された操作者の指示などに従って、Ｘ線絞りに関する設定および制御を行うための各機能を実行する。上記各機能は、例えば、視野サイズ設定機能１０ａ、仮想視野設定機能１０ｂ、絞り位置算出機能１０ｃ、および絞り制御機能１０ｄなどがある。

視野サイズ設定機能１０ａは、操作者の操作によって、Ｘ線の照射野に関する複数の視野サイズのいずれかを設定する。このとき、操作者は、例えば、入力インタフェース回路９のスイッチボタンを押下することによって、任意の視野サイズ（或いは、任意の拡大率）を選択する。尚、入力方法として、タッチパネルをタッチして選択する方法や、音声認識によって選択する方法が用いられてもよい。

仮想視野設定機能１０ｂは、操作者の操作によって、仮想視野を設定する。ここで「仮想視野」は、従来想定されていなかったＸ線検出領域の外側を含むことが可能な視野であり、Ｘ線を実際に照射する範囲とは必ずしも一致しない。また、「仮想視野」は、後述するディスプレイに表示される画像と同義である。仮想視野設定機能１０ｂは、具体的には、例えば、視野サイズ設定機能１０ａにより設定された視野サイズを有する仮想視野を、Ｘ線検出器４のＸ線検出領域からはみ出し可能に設定する。ここで、「仮想視野を設定する」は「仮想視野の視野位置を設定する」に読み替えられてもよく、仮想視野設定機能１０ｂは、視野サイズ設定機能１０ａにより設定された視野サイズに対応する仮想視野とＸ線検出器４のＸ線検出領域との位置関係を無視して当該仮想視野の中心に関心領域を位置させるように、当該仮想視野の視野位置を設定する。なお、上記位置関係は、例えば、仮想視野がＸ線検出領域の外側の領域を含む位置にある場合の位置関係と、仮想視野がＸ線検出領域の外側の領域を含まない位置にある場合の位置関係との２通りがある。前者の位置関係は、仮想視野がＸ線検出領域からはみ出す場合に対応し、後者の位置関係は、仮想視野がＸ線検出領域からはみ出さない場合に対応する。また、「位置関係を無視して仮想視野の中心に関心領域を位置させる」こととは、２通りの位置関係のいずれの場合でも仮想視野の中心に関心領域を位置させることを意味する。なお、従来は「視野とＸ線検出領域との位置関係」を無視しないため、視野がＸ線検出領域の外側の領域を含むことはない。また、上記２通りの位置関係のうち、「仮想視野とＸ線検出領域との位置関係を無視して仮想視野の中心に関心領域を位置させる」ことは、「仮想視野がＸ線検出領域の外側の領域を含む場合にも仮想視野の中心に関心領域を位置させる」ことと読み替えてもよい。このとき、操作者は、例えば、入力インタフェース回路９のジョイスティックを操作することによって、所望の位置へ仮想視野を移動させる。尚、視野位置は、仮想視野の中心がＸ線検出領域内に収まる任意の位置とする。

なお、仮想視野設定機能１０ｂは、複数の視野サイズの切り替えを契機として、仮想視野（或いは、仮想視野の視野位置）を設定してもよい。また、仮想視野設定機能１０ｂは、仮想視野の中心がＸ線検出領域内に位置するように仮想視野（或いは、仮想視野の視野位置）を設定してもよい。

絞り位置算出機能１０ｃは、視野サイズ設定機能１０ａおよび仮想視野設定機能１０ｂで設定された仮想視野（或いは、設定された視野位置の仮想視野）に対応する絞り位置を算出する。

絞り制御機能１０ｄは、設定された仮想視野に基づいて、Ｘ線可動絞り３ｂを制御する。このとき、絞り制御機能１０ｄは、設定された仮想視野とＸ線検出領域との共通領域に対してＸ線を照射するようにＸ線可動絞り３ｂを制御する。換言すると、絞り制御機能１０ｄは、設定された視野位置の仮想視野（或いは、算出された絞り位置）に基づいて、Ｘ線可動絞り３ｂを制御する。このとき、設定された視野位置の仮想視野がＸ線検出領域の外側の領域を含んでいる場合には、絞り制御機能１０ｄは、更に、Ｘ線検出領域の外側の領域にＸ線を照射しないようにＸ線可動絞り３ｂを制御する。

処理回路１１は、ハードウェア資源として、プロセッサおよびメモリを備える。処理回路１１は、操作者により入力インタフェース回路９を介して入力された開始指示に応じて、記憶回路１２に記憶された制御プログラムを読み出す。処理回路１１は、読み出した制御プログラムに従って、画像発生回路７により発生したＸ線画像をディスプレイに表示するための画像処理に係る各機能を実行する。上記各機能は、例えば、画像切り出し位置算出機能１１ａ、画像切り出し機能１１ｂ、画像加工機能１１ｃ、および画像拡大機能１１ｄなどがある。

画像切り出し位置算出機能１１ａは、絞り位置算出機能１０ｃにおいて算出された絞り位置と、Ｘ線源装置３の位置と、Ｘ線検出器４の位置とに基づいて、Ｘ線検出器４のＸ線検出領域に照射されるＸ線の範囲を画像切り出し位置として算出する。

画像切り出し機能１１ｂは、画像切り出し位置に基づいて、Ｘ線画像を切り出す。

画像加工機能１１ｃは、画像切り出し機能１１ｂにおいて切り出されたＸ線画像を含む加工画像（表示画像）を生成する。具体的には、画像加工機能１１ｃは、Ｘ線画像に対して、Ｘ線検出領域の外側の領域を示す画像（パディング画像）を補完する加工をする。尚、仮想視野にＸ線検出領域の外側の領域が含まれていない場合は、画像加工機能１１ｃによる加工は省略される。

ここで、パディング画像は、仮想視野に対応する表示画像と、仮想視野の一部に対応するＸ線画像との間の空白を埋めるための画像であり、Ｘ線画像とは異なる形態の画像である。また、パディング画像は、被検体の検査結果に影響しない画像である。パディング画像としては、例えば白黒２階調のメッシュ画像を用いてもよいし、カラーディスプレイに表示させる場合には、色相情報を用いてもよい。メッシュ画像は、パディング画像がパターンをもつ場合の一例であり、例えば、平行線の画像又は略ランダムな交差線といった複数線（直線又は曲線など）のパターン画像に変更してもよい。メッシュ画像は、同様に、図形、シンボル又は文字などが略均一又は略ランダムに点在するパターン画像に変更してもよい。これらに限らず、メッシュ画像は、全面が白又は黒といった一色の画像に変更してもよく、その他、任意の絵柄の画像に変更してもよい。また、パディング画像は、被検体又は検査等に関する文字列といったメモ情報を一部に含んでもよい。なお、パディング画像は、上述した白黒２階調のパターン画像や色相情報などといった平面内の形態によりＸ線画像と区別する場合に限らず、フレームを用いてパディング画像の輪郭を表す形態によりＸ線画像と区別してもよい。あるいは、パディング画像は、平面内の形態と、輪郭を表す形態とを組み合わせた形態としてもよい。

画像拡大機能１１ｄは、画像加工機能１１ｃにおいて加工された加工画像、或いは加工されていないＸ線画像をディスプレイの表示ウィンドウに合うように拡大する。

記憶回路１２は、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの電気的情報を記録するメモリと、それらメモリに付随するメモリコントローラやメモリインタフェースなどの周辺回路から構成される。メモリとしては、ＨＤＤに限らず、ＳＳＤ（ソリッドステートドライブ）、磁気ディスク（フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスクなど）、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ、Ｂｌｕ－ｒａｙ（登録商標）など）、および半導体メモリなどが適宜、使用可能となっている。

記憶回路１２は、画像発生回路７で発生された種々のＸ線画像、処理回路１１で処理されたＸ線画像、Ｘ線診断装置１のシステム制御プログラム、制御回路１０において実行される診断プロトコル、入力インタフェース回路９から送られてくる操作者の指示、Ｘ線撮影に関する撮影条件およびＸ線透視に関する透視条件などの各種データ群、エラー情報、およびネットワークを介して送られてくる種々のデータなどを記憶する。

表示回路１３は、医用画像などを表示するディスプレイ、当該ディスプレイに表示用の信号を供給する内部回路、およびディスプレイと内部回路とをつなぐコネクタやケーブルなどの周辺回路から構成される。

ディスプレイは、画像発生回路によって発生されたＸ線画像、或いは処理回路１１で処理された表示画像を表示する。ディスプレイは、ディスプレイの全面を、Ｘ線画像を表示するための表示ウィンドウとしてもよいし、ディスプレイの一部を表示ウィンドウとしてもよいし、その両方を切り替えられるようにしてもよい。尚、ディスプレイは、透視・撮影位置、Ｘ線照射条件などの入力に関する入力画面を表示してもよい。また、ディスプレイは、例えば、Ｘ線画像と入力画面とを並べて表示してもよい。

次に、以上のように構成されたＸ線診断装置１の動作について、図６のフローチャートを用いて説明する。以下の説明は、主に、制御回路１０によるＸ線絞りに関する設定および制御、ならびに処理回路１１による画像生成処理について述べる。

始めに、寝台の天板６の上に被検体Ｐが載置される。Ｘ線診断装置１は、操作者の操作により、予め設定された検査種別および検査名が選択され、選択された検査種別および検査名に対応付けられた撮影条件を設定する。その後、Ｘ線診断装置１は、操作者の操作により、Ｘ線透視を開始し、ステップＳＴ１を開始する。

ステップＳＴ１において、Ｘ線診断装置１は、絞りに関する操作を受け付ける。具体的には、視野サイズ設定機能１０ａは、操作者の操作によって、複数の視野サイズのいずれかを設定する。視野サイズの設定は、複数の視野サイズの切り替えと呼んでもよい。いずれにしても、このとき、操作者は、例えば、入力インタフェース回路９のスイッチボタンを押下することによって、任意の視野サイズ（或いは、任意の拡大率）を選択する。そして、仮想視野設定機能１０ｂは、視野サイズの設定を契機として、仮想視野（或いは、視野位置）を設定する。

また、これに限らず、既に視野サイズが設定された後であれば、仮想視野設定機能１０ｂは、操作者の操作によって、仮想視野（或いは、視野位置）を設定してもよい。このとき、操作者は、例えば、入力インタフェース回路９のジョイスティックを操作することによって、所望の関心領域の位置へ仮想視野の中心を移動させる。移動の前後において、仮想視野の中心がＸ線検出器４のＸ線検出領域内にあるように、仮想視野（或いは、視野位置）が設定される。

なお、上記の視野サイズおよび仮想視野（或いは、視野位置）は、例えば参照画像を用いることによって、ほぼ同時に設定されてもよい。参照画像は、ノーマル視野のＸ線画像（或いは、Ｘ線透視画像）を用いてもよいし、ノーマル視野のサイズで写り得る仮画像を用いてもよい。また、参照画像を予め取得している場合は、Ｘ線透視を一時的に中断してもよい。

ステップＳＴ２において、絞り位置算出機能１０ｃは、ステップＳＴ１で設定された仮想視野（或いは、視野位置の仮想視野）に対応する絞り位置を算出する。

ステップＳＴ３では、制御回路１０は、検出器のＸ線検出領域の外側（検出範囲外）に仮想視野が設定されているか否かを判定する。具体的には、制御回路１０は、ステップＳＴ２で算出された絞り位置がＸ線検出器４の検出範囲外を含んでいるか否かを判定する。絞り位置がＸ線検出器４の検出範囲外を含んでいる場合には、処理はステップＳＴ４へと進み、そうでなければ、処理はステップＳＴ９へと進む。

ステップＳＴ４において、絞り制御機能１０ｄは、設定された仮想視野（或いは、視野位置の視野または、算出された絞り位置）に基づいて、且つ、Ｘ線検出器４の検出範囲外にＸ線を照射しないようにＸ線可動絞り３ｂを制御する。

ステップＳＴ５において、処理回路１１は、画像発生回路７によって発生したＸ線画像を取得する。

ステップＳＴ６において、画像切り出し位置算出機能１１ａは、ステップＳＴ２において算出された絞り位置と、Ｘ線源装置３の位置と、Ｘ線検出器４の位置とに基づいて、Ｘ線検出器４のＸ線検出領域に照射されるＸ線の範囲を画像切り出し位置として算出する。

ステップＳＴ７において、画像切り出し機能１１ｂは、ステップＳＴ６において算出された画像切り出し位置に基づいて、Ｘ線画像を切り出す。

ステップＳＴ８において、画像加工機能１１ｃは、設定された視野位置の仮想視野に対応し、ステップＳＴ７において切り出されたＸ線画像を含む加工画像を生成する。具体的には、画像加工機能１１ｃは、Ｘ線画像に対して、Ｘ線検出領域の外側の領域を示すパディング画像を補完する加工をする。これにより、画像加工機能１１ｃは、視野に対応する加工画像（表示画像）を、Ｘ線画像とパディング画像とを連結するように生成する。このとき、加工画像内のパディング画像は、白黒２階調のメッシュ画像として生成してもよく、色相情報を用いたカラー画像として生成してもよい。

ステップＳＴ９において、絞り制御機能１０ｄは、設定された視野位置の仮想視野（或いは、算出された絞り位置）に基づいてＸ線可動絞り３ｂを制御する。

ステップＳＴ１０において、処理回路１１は、画像発生回路７によって発生したＸ線画像を取得する。

ステップＳＴ１１において、画像切り出し位置算出機能１１ａは、ステップＳＴ２において算出された絞り位置と、Ｘ線源装置３の位置と、Ｘ線検出器４の位置とに基づいて、Ｘ線検出器４のＸ線検出領域に照射されるＸ線の範囲を画像切り出し位置として算出する。

ステップＳＴ１２において、画像切り出し機能１１ｂは、ステップＳＴ６において算出された画像切り出し位置に基づいて、Ｘ線画像を切り出す。

ステップＳＴ１３において、画像拡大機能１１ｄは、ステップＳＴ８において生成された加工画像、或いはステップＳＴ１２において切り出されたＸ線画像をディスプレイの表示ウィンドウに合うように拡大する。

ステップＳＴ１４において、表示回路１３は、ステップＳＴ１３において拡大された加工画像、或いはＸ線画像を表示する。

次に、上述した動作について、図７Ａ～図７Ｃ、図８Ａ～図８Ｃ、図９Ａ～図９Ｃ、図１０Ａ～図１０Ｂ、および図１１Ａ～図１１Ｂを参照しながら、具体例を説明する。これらの具体例では、主に、視野サイズおよび視野位置の設定について述べられ、処理回路１１による画像処理については説明を省略する。

（第１の具体例）
第１の具体例は、操作者の操作によって、ノーマル視野Ｎ０から中視野Ｍ２への切り替えを行い（図７Ａ）、中視野Ｍ２を移動させ（図７Ｂ）、中視野Ｍ２から狭視野Ｍ３への切り替えを行う（図７Ｃ）一連の動作を示す。本具体例では、中視野Ｍ２を移動させる際に、視野をＸ線検出領域の外側を含む視野位置に設定している。尚、理解を容易にするために、Ｘ線検出領域に対応するノーマル視野Ｎ０を図７Ａ～図７Ｃに示している。

図７Ａは、ノーマル視野Ｎ０から中視野Ｍ２に照射野を狭めた場合の、ノーマル視野Ｎ０と中視野Ｍ２との位置関係を例示する図である。操作者は、例えば、入力インタフェース回路９のスイッチボタンを押下することによって、中視野Ｍ２の視野サイズを選択する。視野サイズ設定機能１０ａは、操作者の操作によって、中視野Ｍ２の視野サイズを設定する。この時、図８Ａに例示されるように、ディスプレイ３０の表示ウィンドウ３１では、中視野Ｍ２の照射野から得られるＸ線画像が表示される。

図７Ｂは、図７Ａの中視野Ｍ２（移動前のＭ２）を移動させた場合の、移動前の中視野Ｍ２と移動後の中視野Ｍ２ａとの位置関係を例示する図である。操作者は、例えば、入力インタフェース回路９のジョイスティックを操作することによって、仮想視野の中心に関心領域が位置するように中視野Ｍ２を移動する。仮想視野設定機能１０ｂは、操作者の操作により、仮想視野の中心に関心領域が位置するように中視野Ｍ２ａを設定する。この時、移動後の中視野Ｍ２ａには、Ｘ線検出領域の外側の領域が含まれる。よって、図８Ｂに例示されるように、表示ウィンドウ３２では、Ｘ線画像とともにＸ線検出領域の外側の領域を表すメッシュ画像３３が表示される。

図７Ｃは、中視野Ｍ２から狭視野Ｍ３に照射野を狭めた場合の、中視野Ｍ２と狭視野Ｍ３との位置関係を例示する図である。操作者は、例えば、入力インタフェース回路９のスイッチボタンを押下することによって、狭視野Ｍ３の視野サイズを選択する。視野サイズ設定機能１０ａは、操作者の操作によって、狭視野Ｍ３の視野サイズを設定する。この時、狭視野Ｍ３には、Ｘ線検出領域の外側の領域が含まれる。よって、図８Ｃに例示されるように、表示ウィンドウ３４では、Ｘ線画像とともにＸ線検出領域の外側の領域を表すメッシュ画像３５が表示される。

（第２の具体例）
第２の具体例は、操作者による操作によって、ノーマル視野Ｎ０から狭視野Ｍ３への切り替えを行い（図９Ａ）、狭視野Ｍ３を移動させ（図９Ｂ）、狭視野Ｍ３から中視野Ｍ２への切り替えを行う（図９Ｃ）一連の動作を示す。本具体例では、狭視野Ｍ３から中視野Ｍ２へ切り替える際に、仮想視野の中にＸ線検出領域の外側が含まれるように設定している。尚、理解を容易にするために、Ｘ線検出領域に対応するノーマル視野Ｎ０を図９Ａ～図９Ｃに示している。

図９Ａは、ノーマル視野Ｎ０から狭視野Ｍ３に照射野を狭めた場合の、ノーマル視野Ｎ０と狭視野Ｍ３との位置関係を例示する図である。操作者は、例えば、入力インタフェース回路９のスイッチボタンを押下することによって、狭視野Ｍ３の視野サイズを選択する。視野サイズ設定機能１０ａは、操作者の操作によって、狭視野Ｍ３の視野サイズを設定する。この時、図１０Ａに例示されるように、ディスプレイ４０の表示ウィンドウ４１では、狭視野Ｍ３の照射野から得られるＸ線画像が表示される。

図９Ｂは、図９Ａの狭視野Ｍ３（移動前のＭ３）を移動させた場合の、移動前の狭視野Ｍ３と移動後の狭視野Ｍ３ａとの位置関係を例示する図である。操作者は、例えば、入力インタフェース回路９のジョイスティックを操作することによって、仮想視野の中心に関心領域が位置するように狭視野Ｍ３を移動する。仮想視野設定機能１０ｂは、操作者の操作により、仮想視野の中心に関心領域が位置するように狭視野Ｍ３を設定する。この時、移動後の狭視野Ｍ３ａは、Ｘ線検出領域に収まっているため、Ｘ線画像の表示は、図１０Ａに一例を示すように、通常の表示となる。

図９Ｃは、狭視野Ｍ３から中視野Ｍ２に照射野を広げた場合の、狭視野Ｍ３と中視野Ｍ２との位置関係を例示する図である。操作者は、例えば、入力インタフェース回路９のスイッチボタンを押下することによって、中視野Ｍ２の視野サイズを選択する。視野サイズ設定機能１０ａは、操作者の操作によって、中視野Ｍ２の視野サイズを設定する。この時、中視野Ｍ２には、Ｘ線検出領域の外側の領域が含まれる。よって、図１０Ｂに例示されるように、表示ウィンドウ４２では、Ｘ線画像とともにＸ線検出領域の外側の領域を表すメッシュ画像４３が表示される。

以上の具体例において、仮想視野の中心は、必ず表示ウィンドウの中心となっている。仮想視野の中心を明示する方法としては、例えば、図１１Ａ，１１Ｂに示すように中心軸５１および中心軸５２を表示する方法がある。この時、仮想視野の中心は、中心軸５１および中心軸５２の交点である。

図１１Ａは、図７Ａなどのように、視野がＸ線検出領域内に収まっている場合の表示例を示している。また、仮想視野の中心が表示ウィンドウの中心となっていれば、Ｘ線検出領域の外側の部分を必ずしも表示しなくてもよい。例えば、図１１Ｂは、図７Ｃのように、Ｘ線検出領域の端に関心領域が位置している場合の表示例を示している。

以上説明したように一実施形態によれば、Ｘ線診断装置は、Ｘ線の照射野に関する複数の視野サイズのいずれかを設定する。また、Ｘ線診断装置は、設定された視野サイズを有する仮想視野を、Ｘ線検出器のＸ線検出領域からはみ出し可能に設定する。そして、Ｘ線診断装置は、設定された仮想視野とＸ線検出領域との共通領域に対してＸ線を照射するようにＸ線可動絞りを制御する。従って、Ｘ線診断装置は、視野の中にＸ線検出領域の外側の領域も含めることができるため、Ｘ線検出領域の端にＸ線を照射する場合でも、表示画像の中心に関心領域を位置させることができる。

また、一実施形態によれば、Ｘ線診断装置は、複数の視野サイズの切り替えを契機として、仮想視野を設定することができるため、視野サイズの拡大時にＸ線検出領域の外側の領域が含まれていても、表示画像の中心に関心領域を表示し続けることができる。

また、一実施形態によれば、Ｘ線診断装置は、仮想視野の中心がＸ線検出領域内に位置するように仮想視野を設定するため、誤った仮想視野の設定を防ぐことができる。

また、一実施形態によれば、Ｘ線診断装置は、仮想視野に対応する表示画像を、Ｘ線画像と、Ｘ線検出領域の外側の領域を示すパディング画像とを連結するように生成する。従って、Ｘ線診断装置は、仮想視野に対応する表示画像にＸ線検出領域の外側の領域を含めることができるため、表示画像の中心に関心領域を表示し続けることができる。また、パディング画像は、Ｘ線画像とは異なる形態の画像である。このため、Ｘ線画像とパディング画像とを区別して表示することができる。

また、一実施形態によれば、Ｘ線診断装置は、上記パディング画像を、白黒２階調のメッシュ画像として生成する。なお、Ｘ線画像は、白と黒との間の多諧調により、被検体の内臓や骨を表す画像として生成される。このため、Ｘ線画像とパディング画像とを明確に区別して表示することができる。

また、一実施形態によれば、Ｘ線診断装置は、Ｘ線検出領域の外側の領域を示すパディング画像を、色相情報を用いて生成するため、カラーディスプレイを利用する際に、Ｘ線画像とパディング画像とを明確に区別して表示することができる。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、或いは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。

プロセッサは、記憶回路に保存されたプログラムを読み出して実行することで、各種機能を実現する。尚、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成してもよい。この場合、プロセッサは、回路内に組み込まれたプログラムを読み出して実行することで、各種機能を実現する。

なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その各種機能を実現するようにしてもよい。更に、複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。

一実施形態における視野サイズ設定機能と、仮想視野設定機能と、絞り制御機能とは、特許請求の範囲における視野サイズ設定部と、仮想視野設定部と、絞り制御部との一例である。一実施形態における画像発生回路および処理回路は、特許請求の範囲における画像発生部および生成部の一例である。

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。

１…Ｘ線診断装置、２…Ｘ線高電圧装置、３…Ｘ線源装置、３ａ…Ｘ線管、３ｂ…Ｘ線可動絞り、４…Ｘ線検出器、５…サポートフレーム、６…天板、７…画像発生回路、８…通信インタフェース回路、９…入力インタフェース回路、１０…制御回路、１１…処理回路、１２…記憶回路、１３…表示回路、２０…絞り機構、２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ…絞り羽根、２３…第１の中心軸、２４…第２の中心軸、３０，４０，５０…ディスプレイ、３１，３２，３４，４２，５３，５４…表示ウィンドウ、３３，３５，４３…メッシュ画像、５１，５２…中心軸，Ｍ１…広視野、Ｍ２，Ｍ２ａ…中視野、Ｍ３，Ｍ３ａ…狭視野、Ｎ０…ノーマル視野、ＲＯＩ…関心領域、ｘ１，ｘ２ａ，ｘ２ｂ，ｘｙ，ｙ１，ｙ２ａ，ｙ２ｂ…移動方向。

Claims (8)

1. Ｘ線管から発生されたＸ線の照射野を限定するＸ線可動絞りと、
   前記Ｘ線の照射野に関する視野サイズを設定する視野サイズ設定部と、
   前記視野サイズを有する仮想視野の少なくとも一部が、前記Ｘ線を検出するＸ線検出領域からはみ出した位置にある場合に、前記仮想視野と前記Ｘ線検出領域との共通領域に対して前記Ｘ線が照射されるように前記Ｘ線可動絞りを制御する絞り制御部と、
   前記共通領域に対応するＸ線画像と、前記仮想視野が前記Ｘ線検出領域からはみ出した領域に対応するパディング画像とを含む画像を、前記仮想視野に対応する表示画像として表示する表示部と
   を具備する、Ｘ線診断装置。
2. 前記視野サイズを有する仮想視野の少なくとも一部が前記Ｘ線検出領域からはみ出した位置に前記仮想視野を設定可能にする仮想視野設定部
   を更に具備する、請求項１に記載のＸ線診断装置。
3. 前記仮想視野設定部は、前記視野サイズの設定を契機として、前記仮想視野を設定する、
   請求項２に記載のＸ線診断装置。
4. 前記視野サイズ設定部は、複数の視野サイズのいずれか一つから設定する、
   請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
5. 前記仮想視野の中心は、前記Ｘ線検出領域内に位置する、
   請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
6. 前記Ｘ線検出領域によって検出された前記Ｘ線に基づいて前記Ｘ線画像を発生する画像発生部と、
   前記Ｘ線画像と、前記パディング画像とを連結した画像を前記表示画像として生成する生成部と
   を更に具備する、
   請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
7. 前記生成部は、前記パディング画像を、白黒２階調のメッシュ画像として生成する、
   請求項６に記載のＸ線診断装置。
8. 前記生成部は、前記パディング画像を、色相情報を用いて生成する、
   請求項６に記載のＸ線診断装置。

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