放射線撮影装置
【課題】被検体の呼吸の周期を正確に知って診断の目的に合致した撮影を確実に行うことができる放射線撮影装置を提供する。
【解決手段】本発明の構成によれば、まず、低線量で動画撮影を行って、リアルタイム検出データＬを取得し、その後に、高線量で診断用の静止撮影を行って静止検出データＳの取得を行う。Ｘ線管制御部６は、この動画撮影を通じてＸ線の照射を開始する時点を決定して、本撮影である静止撮影を行う。この様にすれば、実際の肺を透視しながら静止画像の撮影タイミングが決められるので、狙い通りのふくらみ具合で被検体の肺を静止撮影することができる。これにより、被検体の病状の変化を観察しようとして撮影時期の異なる２枚の静止画像を比較すれば、病状の変化を的確に認識することができる。
【解決手段】本発明の構成によれば、まず、低線量で動画撮影を行って、リアルタイム検出データＬを取得し、その後に、高線量で診断用の静止撮影を行って静止検出データＳの取得を行う。Ｘ線管制御部６は、この動画撮影を通じてＸ線の照射を開始する時点を決定して、本撮影である静止撮影を行う。この様にすれば、実際の肺を透視しながら静止画像の撮影タイミングが決められるので、狙い通りのふくらみ具合で被検体の肺を静止撮影することができる。これにより、被検体の病状の変化を観察しようとして撮影時期の異なる２枚の静止画像を比較すれば、病状の変化を的確に認識することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線源と放射線検出器とが設けられた放射線撮影装置に関し、特に、肺野・腹部撮影用の放射線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機関には、被検体の放射線画像を取得する放射線撮影装置が備えられている。このような放射線撮影装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する放射線検出器とを備えている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
従来の放射線撮影装置の構成について説明する。従来の放射線撮影装置は、放射線源と放射線検出器と、画像生成部とを備えている。このような放射線撮影装置は、単発の放射線を照射することで静止撮影を行って、被検体の肺野が写り込んだ静止画像を生成する構成となっている。
【０００４】
被検体の肺は、被検体の呼吸により常に動き続けている。肺を観察する場合に、肺が最も拡大した状態で静止撮影を行うのは好ましい。そこで、撮影に当たっては、被検体に吸気させ、その状態で呼吸を一時的に停止するような指示が行われる。
【０００５】
また、腹部を観察する場合には、肺が最も縮小した状態で静止撮影を行うのが好ましい。そこで、撮影に当たっては、被検体に息を吐かせ、その状態で呼吸を一時的に停止するような指示が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０５７５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来構成の放射線撮影装置には次のような問題点がある。
すなわち、乳幼児や老齢な被検体、人工呼吸器を装着している被検体など、呼吸の指示に応答することができない被検体の撮影を行う場合、検査の目的に合わせた撮影ができないという問題点がある。
【０００８】
このような被検体が呼吸を止めた状態で撮影するとができない場合には、術者が被検体の呼吸のタイミングを見計らって、静止撮影を行う必要がある。すなわち、術者は、被検体の体表面のふくらみ具合を目視で観察して、被検体の息を吸い込み終えた瞬間、または息を吐き終えた瞬間に静止撮影を行うのである。
【０００９】
この様な状態で撮影された静止画像は、必ずしも診断に最適であるとは言えない。被検体の息の吸い込み具合を目視で認識するのは困難であるのに加えて、術者が撮影を行いたいと認識してから直ちに放射線撮影装置に静止画像を撮影させるのも困難であり、撮影時の肺のふくらみ具合は必ずしも狙い通りとなるとは限らないからである。
【００１０】
また、従来より、被検体の胸部の接近・離反をモニタリングする距離センサーを用いることで、呼吸と同期的に静止撮影を行える構成がある。しかし、この様な構成では、被検体が厚い衣服を着ていたり、被検体の呼吸が弱いものである場合、呼吸の周期を正確に得ることが難しく、結局、撮影時の肺のふくらみ具合が狙い通りとならない事態が発生する。
【００１１】
撮影において肺のふくらみ具合が一定とならないと、被検体の病状の変化を観察しようとする時に問題が生じる。すなわち、被検体の肺のふくらみ具合が検査の度に異なるので、静止画像同士を比較しようとすると、両者の違いが病状の変化によるものなのか、肺のふくらみ具合の違いによるものなのか判然としない場合が出てくるのである。
【００１２】
本発明は、この様な事情を鑑みてなされたものであって、その目的は、被検体の呼吸の周期を正確に知って診断の目的に合致した撮影を確実に行うことができる放射線撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線撮影装置は、被検体に放射線を照射する放射線源と、放射線源に放射線照射の指示を行う放射線源制御手段と、被検体を透過した放射線を検出して検出データを出力する放射線検出手段とを有する放射線撮影装置において、被検体の臓器の大きさの周期的な変動を検出する周期取得手段を備え、放射線源は、周期取得手段の検出した周期に基づいて、放射線の照射開始時点を決定して放射線を照射することを特徴とするものである。
【００１４】
［作用・効果］本発明の構成によれば、被検体の臓器の大きさの周期的な変動に合わせて放射線照射の開始時点が決定されるようになっている。この様にすることで、被検体が呼吸などにより常に動き続けていたとしても、被検体は常に所定のタイミングで撮影されることになる。このように、本発明によれば、実際の臓器の周期を考慮して撮影のタイミングが決められるので、狙い通りのふくらみ具合で被検体の臓器を静止撮影することができる。つまり、被検体の病状の変化を観察しようとして撮影時期の異なる２枚の静止画像を比較すれば、病状の変化を的確に認識することができる。
【００１５】
また、上述の放射線撮影装置において、放射線検出手段は、放射線源が間欠的または連続的に放射線を照射することでリアルタイム検出データを出力するようになっており、周期取得手段は、リアルタイム検出データを基に臓器の変化の周期を取得すればより望ましい。
【００１６】
［作用・効果］上述の構成によれば、リアルタイム検出データを基に被検体の臓器の変化の周期が取得される。従って、より正確に被検体の臓器の周期を得ることができる。
【００１７】
また、上述のリアルタイム検出データをヒストグラム解析するヒストグラム解析手段をさらに備え、周期取得手段は、ヒストグラム解析手段が経時的に出力するヒストグラムを比較することにより周期を取得すればより望ましい。
【００１８】
［作用・効果］上述の構成は、リアルタイム検出データのヒストグラムが生成される。周期取得手段は、ヒストグラムの特定の領域をリアルタイムに比較することにより、被検体の臓器の周期を簡便に認識することができる。
【００１９】
また、上述の放射線撮影装置において、放射線検出手段の検出信号を基に画像を生成する画像生成手段を更に備え、周期取得手段は、リアルタイム検出データから臓器の面積を取得するか、臓器の位置を取得するか、臓器の形状を取得するか、臓器に属したり属しなかったりする画像中の部分における放射線の検出値を取得するかして周期を求めればより望ましい。
【００２０】
［作用・効果］上述の構成は、放射線撮影装置の様々な態様を示している。周期取得手段は、被検体の臓器の面積の変化、被検体の臓器の位置の変化、被検体の臓器の形状の変化、特定の位置における放射線の検出値の変化を基に周期性を求めることができる。
【００２１】
また、上述の放射線撮影装置において、周期取得手段は、被検体の肺の経時的な変化を取得して、変化の割合を求めることにより周期を求めればより望ましい。
【００２２】
［作用・効果］上述の構成によれば、放射線撮影装置の様々な態様を示している。周期取得手段が上述の構成であれば、より確実に周期を求めることができる。
【００２３】
また、上述の放射線撮影装置は、被検体の胸部、または腹部撮影用となっていればより望ましい。
【００２４】
［作用・効果］上述の構成によれば、放射線撮影装置の具体的な態様を示している。放射線撮影装置が被検体の胸部、または腹部を撮影すれば、撮影毎に被検体の肺のふくらみ具合が同一となっているので、比較して診断するのに好適な静止画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図４】実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図５】実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図６】実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図７】本発明の１変形例に係る構成を説明する模式図である。
【実施例１】
【００２６】
実施例１に係る放射線撮影装置について説明する。以降の説明におけるＸ線は、放射線の一例である。
【００２７】
Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板２と、被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管３と、Ｘ線管３の出力を制御するＸ線管制御部６と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出して、リアルタイム検出データＬ，および静止検出データＳを出力するＦＰＤ４と、リアルタイム検出データＬのヒストグラム解析を行うヒストグラム解析部１０と、静止検出データＳを処理して、静止画像Ｐ１を出力する画像生成部１１を有している。ヒストグラム解析部１０は、本発明のヒストグラム解析手段に相当し、Ｘ線管制御部６は、本発明の放射線源制御手段に相当する。また、Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の放射線検出手段に相当する。そして、画像生成部１１は、本発明の画像生成手段に相当する。
【００２８】
支柱７は、Ｘ線管３とＦＰＤ４とを一括に支持するものであり、被検体Ｍの体軸方向に移動させることができる。これにより、Ｘ線管３とＦＰＤ４は、互いの位置関係を保った状態で被検体Ｍに対し移動する。ホトタイマ９は、ＦＰＤ４のＸ線を検出する検出面に設けられており、Ｘ線管制御部６にＸ線照射終了の指示を行う。
【００２９】
Ｘ線撮影装置１は、所定のフレームレートで動画撮影を行うリアルタイムモードと、単発の放射線を被検体に照射して静止画像Ｐ１を取得する静止画像取得モードとを備えている。リアルタイムモードにおいて、Ｘ線管３は、所定の間隔で低線量のＸ線ビームを間欠的に被検体に向けて照射し、ＦＰＤ４は、その度に被検体を透過したＸ線を検出して、得られたリアルタイム検出データＬをヒストグラム解析部１０，照射時間推定部１４に向けて出力する。一方、静止画像取得モードにおいて、Ｘ線管３は、高線量で単発のＸ線ビームを被検体に向けて照射し、ＦＰＤ４は、被検体を透過したＸ線を検出して、得られた静止検出データＳを画像生成部１１に向けて出力する。
【００３０】
リアルタイムモードにおいて、ヒストグラム解析部１０は、リアルタイム検出データＬが送られてくる度にリアルタイム検出データＬのヒストグラム解析を行い、リアルタイム検出データの検出値と頻度とが関連したヒストグラムＨを生成する。また、リアルタイム検出データＬは、画像生成部１１にも送られ、動画に変換されて逐次的に後述の表示部２２に表示され、術者は、被検体の透視の様子を動画としてリアルタイムに確認することができる。
【００３１】
ヒストグラムＨは、周期取得部１２に送られる。周期取得部１２，時刻予測部１３，照射時間推定部１４は、Ｘ線管３の放射線照射のタイミングを決定する目的で設けられており、その動作の詳細は後述のものとする。周期取得部１２は、本発明の周期取得手段に相当する。
【００３２】
そして、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、Ｘ線管制御部６を統括的に制御する主制御部２５と、Ｘ線断層画像を表示する表示部２２とを備えている。この主制御部２５は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することによりＸ線管制御部６およびヒストグラム解析部１０，画像生成部１１，周期取得部１２，時刻予測部１３，および照射時間推定部１４を実現している。記憶部２３は、各部が動作するのに参照される設定値の一切（例えば、必要透過線量）を記憶する。
【００３３】
なお、各部は、ＣＰＵで動作するソフトウエアとして実現することもできる他、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)などのプログラム可能なハードウエアで構成されていてもよく、以下の機能がハードウエア資源と協働して動作する限りにおいて、ハードウエア及びソフトウエアのいずれか、あるいは、部分的にソフトウエアで構成するなど、種々の態様で実施することができる。
【００３４】
この様なＸ線撮影装置１の動作について説明する。実施例１に係るＸ線撮影装置１で静止画像を取得するには、図２に示すように、まず、動画撮影が開始され（ステップＳ１）、被検体の肺の変化の周期が取得される（ステップＳ２）。そして静止撮影において被検体の肺が所定の状態となる時刻を予測して予測時間が取得され（ステップＳ３）、静止撮影に必要なＸ線照射の時間が推定される（ステップＳ４）。これまでの各ステップは、静止撮影の前段階であり、静止撮影をどのタイミングで行うかを決定する目的で行われるものである。その後、動画撮影が終了し（ステップＳ５）、静止画像が取得される（ステップＳ６）。以降、各ステップの詳細について順を追って説明する。なお、肺は、本発明における臓器に相当する。
【００３５】
＜動画撮影開始ステップＳ１＞
まず、被検体Ｍが天板２に載置される。術者が操作卓２１を通じてサブトラクション画像の取得開始の指示を与えると、Ｘ線管制御部６がＸ線管３に対して、間欠的にＸ線を照射させるように制御する。Ｘ線は例えば１５ミリ秒毎に照射される。このときのＸ線ビームの線量は、後述の静止撮影の時よりも少ないものであり、被検体の被曝量は極力抑えられている。動画撮影においては、例えば、Ｘ線管３の管電圧、管電流、パルス幅の条件を８０ｋＶ，２ｍＡ，５ｍｓｅｃとして照射が行われる。
【００３６】
Ｘ線管３から照射されたＸ線ビームは、被検体Ｍを透過して、ＦＰＤ４で検出される。ＦＰＤ４は、リアルタイム検出データＬをヒストグラム解析部１０に送出する。このときのリアルタイム検出データＬは、ＦＰＤ４の位置と、Ｘ線の検出強度を示す検出値とが関連した表データであり、仮に、ＦＰＤ４の位置情報に従って検出値を２次元的に配列させたとすると、被検体の透視画像が生成される。ヒストグラム解析部１０は、リアルタイム検出データＬを基に頻度と検出値とが関連したヒストグラムＨを取得し（図３参照）、これを周期取得部１２に送出する。
【００３７】
＜周期取得ステップＳ２＞
周期取得部１２は、肺野の判断に用いる検出値の上限値ｖ１と下限値ｖ２（図３参照）とを記憶部２３から読み出す。被検体の肺は、その他の部分と比べてＸ線を透過しやすい性質がある。すなわち、被検体の肺野は、ある特定の検出値でＦＰＤ４に検出されるのである。周期取得部１２は、この性質を利用して、被検体の肺野がどのように変化するかを知ることができる。具体的には、周期取得部１２は、ヒストグラムＨのうち、検出値の上限値ｖ１と下限値ｖ２とに挟まれた領域Ｒの面積を取得する。この上限値ｖ１，下限値ｖ２について説明する。被検体の肺は、実際的には似通った検出値でＦＰＤ４に検出されるのであり、検出値は、ある程度のバラツキがあって肺野全体で同一とはなっていない。この検出値のバラツキの幅を示すのが上限値ｖ１，下限値ｖ２である。動画撮影では、被検体の肺は、上限値ｖ１と下限値ｖ２の間のいずれかの検出値でＦＰＤ４に検出されるのである。
【００３８】
周期取得部１２はヒストグラムＨが送出される都度、図３に示す領域Ｒの面積を算出する。そして、領域Ｒの面積の経時的な変化を示すタイムコースを生成する。このタイムコースを参照すれば、被検体の肺野の面積が経時的にどのような周期性をもって変化しているかを知ることができる。
【００３９】
被検体Ｍの肺の周期的な変化について説明する。被検体Ｍが呼吸を行うと、これに伴って被検体の肺が拡大縮小する（図４の上側参照）。被検体Ｍの心臓が拍動すると、右側の肺（被検体にとっては左側の肺）の心臓に隣接する部分が出没する（図４の下側の点線で囲まれている部分を参照）。
【００４０】
したがって、周期取得部１２の作成するタイムコースは、図５（ａ）に示す被検体Ｍの呼吸による長い周期の変化と、図５（ｂ）に示す被検体Ｍの心臓の拍動による短い周期の変化との和となる。周期取得部１２は、このタイムコースのデータを基に、呼吸の周期Ｔ１を求めてこれを時刻予測部１３に送出する。周期取得部１２が周期を求める具体的方法は、肺野面積の変化の割合を各時点において逐次的に算出し、１周期分の変化に要する時間を求めることで行われる。
【００４１】
また、被検体の呼吸、および心臓の拍動のうなりの周期を取得するようにしてもよい（図５参照）。うなりの周期Ｔ２は、具体的には、被検体が吸気することにより肺が拡大しており、かつ、心拍により肺が拡大している図５におけるａ１の時点から、その後、呼吸と心拍が同じ状態になるａ２の時点までの間の時間である。周期取得部１２は、被検体Ｍの呼吸の状態が特定の状態であり、かつ被検体Ｍの心拍の状態が特定の状態となっている時点から、再び被検体Ｍの呼吸の状態が先程と同じ状態となり、かつ被検体Ｍの心拍の状態が先程と同じ状態となる時点までの時間を１周期とする。周期取得部１２は、得られたタイムコースとうなりの周期Ｔ２を時刻予測部１３に送出する。
【００４２】
＜時刻予測ステップＳ３＞
時刻予測部１３は、呼吸が特定の状態となるまでの時刻を予測する。例えば、被検体の肺が最も拡大した状態となっている状態の時に静止撮影を行いたい場合、具体的には、図５の時点ａ１から周期Ｔ１の整数倍だけの時間が経過した時刻である。なお、時点ａ１は、被検体の肺が最も拡大する時点であるが、被検体の肺が最も縮小する時点で静止撮影を行いたい場合もある。そこで、Ｘ線撮影装置１は、静止撮影のタイミングを経時的にシフトされることができる。術者が操作卓２１を操作すると静止撮影のタイミングを調節することができる。これにより、例えば、被検体の肺が最も縮小する状態で静止撮影を行うようにすることができる。時刻予測部１３は、自らが予測した時刻が経過すると、周期Ｔ１にかけられる整数を増加させて、時刻の予測を次々と行い続ける。
【００４３】
また、例えば、被検体の肺が心拍と呼吸との両方により最も拡大した状態となっている状態の時に静止撮影を行いたい場合、時刻予測部１３が予想する時刻は、図５の時点ａ１からうなりの周期Ｔ２の整数倍だけの時間が経過した時刻である。
【００４４】
＜照射時間推定ステップＳ４＞
ＦＰＤ４が出力するリアルタイム検出データＬは、照射時間推定部１４にも送られている。照射時間推定部１４は、リアルタイム検出データＬの検出値を参照して、静止撮影においてＸ線がどのぐらいの時間照射されるべきであるかを求める。具体的には、照射時間推定部１４は、まず、照射時間推定部１４は、記憶部２３に記憶されている動画撮影時、および、静止撮影におけるＸ線管３の出力の強度と、静止撮影において露光に必要なＸ線線量である必要透過線量とを読み出しておく。必要透過線量とは、被検体を透過し、ＦＰＤ４入射するＸ線の線量であり、具体的には次のようなものである。静止撮影において、ＦＰＤ４にある適切な線量のＸ線が入射しないと、露光不足・露光過多の静止画像しか得られない。必要透過線量とは、静止撮影において、ＦＰＤ４に入射するＸ線の線量が撮影に適した量となっているときのＸ線の線量を意味している。例えば、被検体の厚みが厚い場合、被検体を透過してくるＸ線の線量が少なくなるので、必要透過線量に満たない線量で静止撮影が行われやすくなる。これを避けるには、Ｘ線照射の時間をより長くせねばならない。静止撮影に適切な照射時間は、時々によって変わるのである。
【００４５】
静止撮影に適した照射時間は照射時間推定部１４によって推定される。照射時間推定部１４は、動画撮影時におけるＸ線管３の出力の強度とリアルタイム検出データＬから、被検体がどの程度放射線を吸収しやすい材料から構成されているかを示す吸収係数と、被検体がどの程度の厚さであるかという被検体厚を求める。この吸収係数は、Ｘ線の遮り易さを示す質的な要素であり、被検体厚はＸ線の遮り易さを示す量的な要素であるので、これらから被検体のＸ線の通しやすさを知ることができる。具体的には、照射時間推定部１４は、被検体を水に換算することで、水長さを算出する。水長さとは、これだけの長さの水を透視撮影すると、ちょうど被検体のＸ線の遮りやすさと同等になる水の長さを意味している。
【００４６】
照射時間推定部１４は、水長さにより数値化された被検体のＸ線の遮りやすさを基に、この被検体に静止撮影におけるＸ線管３の出力の強度（以降所定の強度と呼ぶ）でＸ線を照射したときに、静止撮影が露光不足・露光過多とならないような照射時間を推定する。具体的には、照射時間推定部１４は、算出された水長さの水に所定の強度でＸ線を照射したときに、どの程度長くＸ線を照射し続ければＦＰＤ４に届くＸ線の線量が必要透過線量となるかをシミュレートするのである。これにより、透視撮影における照射時間が推定される。例えば、Ｘ線管３の管電圧、管電流、パルス幅の条件を８０ｋＶ，１００ｍＡ，８０ｍｓｅｃとして照射が行われる。
【００４７】
＜動画撮影終了ステップＳ５＞
術者が操作卓２１を通じて静止撮影モードへの移行の指示を与えると、Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３のＸ線の照射を中止させる。
【００４８】
＜静止画像取得ステップＳ６＞
次に、いよいよ静止撮影が開始される。時刻予測部１３が予測する予測時刻ｐ１，ｐ２，ｐ３……と、照射時間推定部１４が求めた推定照射時間ｓ１とはＸ線管制御部６に送出されている。推定照射時間ｓ１は、静止撮影に関する照射時間である。Ｘ線管制御部６は、１回目の静止撮影のＸ線管３の制御情報（管電流、管電圧、パルス幅）を記憶部２３から読み出し、図６に示すように、ある予測時刻ａ１２を起点として、推定照射時間ｓ１の半分だけ遡った時点であるｄ１からＸ線を照射するようにＸ線管３を制御する。Ｘ線管３が静止撮影で出力するＸ線の強度は、照射時間推定部１４が推定照射時間ｓ１を求めるときに用いたＸ線管３の出力の強度と同じとなっている。
【００４９】
Ｘ線管３は、所定の管電流、管電圧、パルス幅で単発のＸ線を被検体に向けて照射する。ホトタイマ９は、自身に入射するＸ線の線量の累積値を逐次求め、累積値が必要透過線量となった時点でＸ線管制御部６に対してＸ線照射の終了の指示を行う。
【００５０】
つまり、ホトタイマ９は、記憶部２３から読み出した必要透過線量に従ってＸ線照射の終了の指示を行う。ここで、図６に示すように、時点ｄ１からＸ線照射の終了までの時間は、照射時間推定部１４が事前に求めた推定照射時間ｓ１と同じとなっている。したがって、Ｘ線照射時間の中央の時点は、予測時刻ａ１２となる。予測時刻ａ１２においては、呼吸の状態が図５に示すａ１の時の状態と同一となっている。このように、予測時刻を中央として、前後に均等な時間だけＸ線を照射することで、撮影したい予測時刻の状態に対する、被検体Ｍの微妙な動きの影響を最小限に抑えることができる。
【００５１】
Ｘ線管３から照射されて被検体を透過したＸ線は、ＦＰＤ４に入射し、ＦＰＤ４は、Ｘ線を検出して静止検出データＳを画像生成部１１に送出する。画像生成部１１はこれを基に、静止画像Ｐ１を生成する。こうして取得された静止画像Ｐ１が表示部２２に表示されて本発明に係るＸ線撮影装置１の動作は終了となる。
【００５２】
また、検査によっては、動画撮影モードが終了した後に、Ｘ線ビームの波長の長い成分を除くことができる負荷フィルタをＸ線管３のＸ線照射部に設置して静止撮影を行う場合がある。この場合のＸ線管制御部６の動作について説明する。Ｘ線管制御部６は、推定照射時間に所定の係数を掛けて、推定照射時間を延長する。こうして、負荷フィルタの存在により、Ｘ線ビームが弱まっても、これを填補して静止撮影を行うことができる。推定照射時間に掛けられる係数は記憶部２３が記憶している。
【００５３】
なお、放射線の線量は通常、動画撮影より静止撮影の方が多い。静止撮影においてホトタイマ９がＸ線照射の終了の指示を行うので、高い安全性が保証されたＸ線撮影装置が提供できる。
【００５４】
以上のように、実施例１の構成によれば、まず、低線量で動画撮影を行って、リアルタイム検出データＬを取得し、その後に、高線量で診断用の静止撮影を行って静止検出データＳの取得を行う。動画撮影は、静止撮影の撮影条件を決定する前準備として行われる。Ｘ線管制御部６は、この動画撮影を通じてＸ線の照射を開始する時点を決定して、本撮影である静止撮影を行う。この様にすれば、実際の肺を透視しながら静止画像の撮影タイミングが決められるので、狙い通りのふくらみ具合で被検体の肺を静止撮影することができる。これにより、被検体の病状の変化を観察しようとして撮影時期の異なる２枚の静止画像を比較すれば、病状の変化を的確に認識することができる。
【００５５】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。
【００５６】
（１）実施例の構成によれば、ヒストグラム解析部１０を有する構成となっていたが、これを有しない構成としてもよい。すなわち、周期取得部１２が、リアルタイム検出データＬのうち、ある上限値以下、下限値以上となっている検出値の数を計数し、これを肺野の面積としてもよい。この上限値、下限値は、記憶部２３に記憶されている。
【００５７】
（２）また、画像生成部１１がリアルタイム検出データＬを基に出力する動画を用いて周期を求める構成としてもよい。すなわち、周期取得部１２は、動画のフレームに写り込んでいる画素値が似通った塊を検出し、この塊を肺野であるとしてこの面積変化を求め、周期を求めてもよい。この場合、面積を求めず、塊の形状変化、位置の移動変化で周期を求めてもよい。
【００５８】
（３）また、周期取得部１２は、リアルタイム検出データＬのある特定の検出値の周期的な変化を認識することで周期を求めてもよい。このとき参照される特定の検出値は、図７に示すように、リアルタイム検出データＬのうち、肺の周縁部に当たるＤ１の検出値であれば望ましく、同様に、リアルタイム検出データＬのうち、心臓と肺の境に当たるＤ２の検出値であれば望ましい。部分Ｄ１は、呼吸により、肺に属したり属しなかったりするので、検出値が周期的に変化する。また、部分Ｄ２は、心拍により肺に属したり属しなかったりするので検出値が周期的に変化する。これを利用して周期を取得するようにしてもよい。周期取得部１２は、部分Ｄ１により呼吸の周期を知ることができる。
【００５９】
（４）上述の構成では、周期取得部１２は、周期１回分のタイムコースにより周期を決定していたが、周期１回分のタイムコースを複数取得し、それぞれから周期を独立に求め、求められた複数の周期を平均することで周期を最終的に求める構成としてもよい。
【００６０】
（５）上述の構成では、周期取得部１２は、周期１回分のタイムコースにより周期を決定していたが、周期１回分に満たないタイムコースから周期を決定するようにしてもよい。この場合、タイムコースの波形解析により、周期１回分タイムコースを予測して周期を求めることになる。
【００６１】
（６）上述の構成では、周期取得部１２は、自動であったが、これを手動としてもよい。すなわち、表示部２２に表示された動画を基に術者に周期を決定させて、これを操作卓２１に入力させる構成としてもよい。
【００６２】
（７）上述の構成の支柱７をＣ型アームとしてもよい。
【００６３】
（８）上述した各実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。
【００６４】
（９）上述した各実施例のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。
【００６５】
（１０）上述した各実施例では、Ｘ線管３がＸ線を間欠的に照射するように構成されているが、これを連続的にＸ線を照射するように構成してももよい。
【００６６】
（１１）上述した各実施例では、Ｘ線の照射時間ｓ１の中央の時点が、予測時間ａ１２と一致するように設定しているが、例えば図６に示す照射時間ｓ１の終了時点ｄ２と予測時間ａ１２とを一致させる等、照射時間ｓ１を予測時間ａ１２に対してシフトさせて設定してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
Ｌ リアルタイム検出データ
Ｓ 静止検出データ
３ Ｘ線管（放射線源）
６ Ｘ線管制御部（放射線源制御手段）
４ ＦＰＤ（放射線検出手段）
１０ ヒストグラム解析部（ヒストグラム解析手段）
１１ 画像生成部（画像生成手段）
１２ 周期取得部（周期取得手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線源と放射線検出器とが設けられた放射線撮影装置に関し、特に、肺野・腹部撮影用の放射線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療機関には、被検体の放射線画像を取得する放射線撮影装置が備えられている。このような放射線撮影装置は、放射線を照射する放射線源と、放射線を検出する放射線検出器とを備えている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
従来の放射線撮影装置の構成について説明する。従来の放射線撮影装置は、放射線源と放射線検出器と、画像生成部とを備えている。このような放射線撮影装置は、単発の放射線を照射することで静止撮影を行って、被検体の肺野が写り込んだ静止画像を生成する構成となっている。
【０００４】
被検体の肺は、被検体の呼吸により常に動き続けている。肺を観察する場合に、肺が最も拡大した状態で静止撮影を行うのは好ましい。そこで、撮影に当たっては、被検体に吸気させ、その状態で呼吸を一時的に停止するような指示が行われる。
【０００５】
また、腹部を観察する場合には、肺が最も縮小した状態で静止撮影を行うのが好ましい。そこで、撮影に当たっては、被検体に息を吐かせ、その状態で呼吸を一時的に停止するような指示が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−０５７５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来構成の放射線撮影装置には次のような問題点がある。
すなわち、乳幼児や老齢な被検体、人工呼吸器を装着している被検体など、呼吸の指示に応答することができない被検体の撮影を行う場合、検査の目的に合わせた撮影ができないという問題点がある。
【０００８】
このような被検体が呼吸を止めた状態で撮影するとができない場合には、術者が被検体の呼吸のタイミングを見計らって、静止撮影を行う必要がある。すなわち、術者は、被検体の体表面のふくらみ具合を目視で観察して、被検体の息を吸い込み終えた瞬間、または息を吐き終えた瞬間に静止撮影を行うのである。
【０００９】
この様な状態で撮影された静止画像は、必ずしも診断に最適であるとは言えない。被検体の息の吸い込み具合を目視で認識するのは困難であるのに加えて、術者が撮影を行いたいと認識してから直ちに放射線撮影装置に静止画像を撮影させるのも困難であり、撮影時の肺のふくらみ具合は必ずしも狙い通りとなるとは限らないからである。
【００１０】
また、従来より、被検体の胸部の接近・離反をモニタリングする距離センサーを用いることで、呼吸と同期的に静止撮影を行える構成がある。しかし、この様な構成では、被検体が厚い衣服を着ていたり、被検体の呼吸が弱いものである場合、呼吸の周期を正確に得ることが難しく、結局、撮影時の肺のふくらみ具合が狙い通りとならない事態が発生する。
【００１１】
撮影において肺のふくらみ具合が一定とならないと、被検体の病状の変化を観察しようとする時に問題が生じる。すなわち、被検体の肺のふくらみ具合が検査の度に異なるので、静止画像同士を比較しようとすると、両者の違いが病状の変化によるものなのか、肺のふくらみ具合の違いによるものなのか判然としない場合が出てくるのである。
【００１２】
本発明は、この様な事情を鑑みてなされたものであって、その目的は、被検体の呼吸の周期を正確に知って診断の目的に合致した撮影を確実に行うことができる放射線撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上述の課題を解決するために次のような構成をとる。
すなわち、本発明に係る放射線撮影装置は、被検体に放射線を照射する放射線源と、放射線源に放射線照射の指示を行う放射線源制御手段と、被検体を透過した放射線を検出して検出データを出力する放射線検出手段とを有する放射線撮影装置において、被検体の臓器の大きさの周期的な変動を検出する周期取得手段を備え、放射線源は、周期取得手段の検出した周期に基づいて、放射線の照射開始時点を決定して放射線を照射することを特徴とするものである。
【００１４】
［作用・効果］本発明の構成によれば、被検体の臓器の大きさの周期的な変動に合わせて放射線照射の開始時点が決定されるようになっている。この様にすることで、被検体が呼吸などにより常に動き続けていたとしても、被検体は常に所定のタイミングで撮影されることになる。このように、本発明によれば、実際の臓器の周期を考慮して撮影のタイミングが決められるので、狙い通りのふくらみ具合で被検体の臓器を静止撮影することができる。つまり、被検体の病状の変化を観察しようとして撮影時期の異なる２枚の静止画像を比較すれば、病状の変化を的確に認識することができる。
【００１５】
また、上述の放射線撮影装置において、放射線検出手段は、放射線源が間欠的または連続的に放射線を照射することでリアルタイム検出データを出力するようになっており、周期取得手段は、リアルタイム検出データを基に臓器の変化の周期を取得すればより望ましい。
【００１６】
［作用・効果］上述の構成によれば、リアルタイム検出データを基に被検体の臓器の変化の周期が取得される。従って、より正確に被検体の臓器の周期を得ることができる。
【００１７】
また、上述のリアルタイム検出データをヒストグラム解析するヒストグラム解析手段をさらに備え、周期取得手段は、ヒストグラム解析手段が経時的に出力するヒストグラムを比較することにより周期を取得すればより望ましい。
【００１８】
［作用・効果］上述の構成は、リアルタイム検出データのヒストグラムが生成される。周期取得手段は、ヒストグラムの特定の領域をリアルタイムに比較することにより、被検体の臓器の周期を簡便に認識することができる。
【００１９】
また、上述の放射線撮影装置において、放射線検出手段の検出信号を基に画像を生成する画像生成手段を更に備え、周期取得手段は、リアルタイム検出データから臓器の面積を取得するか、臓器の位置を取得するか、臓器の形状を取得するか、臓器に属したり属しなかったりする画像中の部分における放射線の検出値を取得するかして周期を求めればより望ましい。
【００２０】
［作用・効果］上述の構成は、放射線撮影装置の様々な態様を示している。周期取得手段は、被検体の臓器の面積の変化、被検体の臓器の位置の変化、被検体の臓器の形状の変化、特定の位置における放射線の検出値の変化を基に周期性を求めることができる。
【００２１】
また、上述の放射線撮影装置において、周期取得手段は、被検体の肺の経時的な変化を取得して、変化の割合を求めることにより周期を求めればより望ましい。
【００２２】
［作用・効果］上述の構成によれば、放射線撮影装置の様々な態様を示している。周期取得手段が上述の構成であれば、より確実に周期を求めることができる。
【００２３】
また、上述の放射線撮影装置は、被検体の胸部、または腹部撮影用となっていればより望ましい。
【００２４】
［作用・効果］上述の構成によれば、放射線撮影装置の具体的な態様を示している。放射線撮影装置が被検体の胸部、または腹部を撮影すれば、撮影毎に被検体の肺のふくらみ具合が同一となっているので、比較して診断するのに好適な静止画像を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する機能ブロック図である。
【図２】実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明するフローチャートである。
【図３】実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図４】実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図５】実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図６】実施例１に係るＸ線撮影装置の動作を説明する模式図である。
【図７】本発明の１変形例に係る構成を説明する模式図である。
【実施例１】
【００２６】
実施例１に係る放射線撮影装置について説明する。以降の説明におけるＸ線は、放射線の一例である。
【００２７】
Ｘ線撮影装置１は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板２と、被検体ＭにＸ線を照射するＸ線管３と、Ｘ線管３の出力を制御するＸ線管制御部６と、被検体Ｍを透過したＸ線を検出して、リアルタイム検出データＬ，および静止検出データＳを出力するＦＰＤ４と、リアルタイム検出データＬのヒストグラム解析を行うヒストグラム解析部１０と、静止検出データＳを処理して、静止画像Ｐ１を出力する画像生成部１１を有している。ヒストグラム解析部１０は、本発明のヒストグラム解析手段に相当し、Ｘ線管制御部６は、本発明の放射線源制御手段に相当する。また、Ｘ線管３は、本発明の放射線源に相当し、ＦＰＤ４は、本発明の放射線検出手段に相当する。そして、画像生成部１１は、本発明の画像生成手段に相当する。
【００２８】
支柱７は、Ｘ線管３とＦＰＤ４とを一括に支持するものであり、被検体Ｍの体軸方向に移動させることができる。これにより、Ｘ線管３とＦＰＤ４は、互いの位置関係を保った状態で被検体Ｍに対し移動する。ホトタイマ９は、ＦＰＤ４のＸ線を検出する検出面に設けられており、Ｘ線管制御部６にＸ線照射終了の指示を行う。
【００２９】
Ｘ線撮影装置１は、所定のフレームレートで動画撮影を行うリアルタイムモードと、単発の放射線を被検体に照射して静止画像Ｐ１を取得する静止画像取得モードとを備えている。リアルタイムモードにおいて、Ｘ線管３は、所定の間隔で低線量のＸ線ビームを間欠的に被検体に向けて照射し、ＦＰＤ４は、その度に被検体を透過したＸ線を検出して、得られたリアルタイム検出データＬをヒストグラム解析部１０，照射時間推定部１４に向けて出力する。一方、静止画像取得モードにおいて、Ｘ線管３は、高線量で単発のＸ線ビームを被検体に向けて照射し、ＦＰＤ４は、被検体を透過したＸ線を検出して、得られた静止検出データＳを画像生成部１１に向けて出力する。
【００３０】
リアルタイムモードにおいて、ヒストグラム解析部１０は、リアルタイム検出データＬが送られてくる度にリアルタイム検出データＬのヒストグラム解析を行い、リアルタイム検出データの検出値と頻度とが関連したヒストグラムＨを生成する。また、リアルタイム検出データＬは、画像生成部１１にも送られ、動画に変換されて逐次的に後述の表示部２２に表示され、術者は、被検体の透視の様子を動画としてリアルタイムに確認することができる。
【００３１】
ヒストグラムＨは、周期取得部１２に送られる。周期取得部１２，時刻予測部１３，照射時間推定部１４は、Ｘ線管３の放射線照射のタイミングを決定する目的で設けられており、その動作の詳細は後述のものとする。周期取得部１２は、本発明の周期取得手段に相当する。
【００３２】
そして、実施例１に係るＸ線撮影装置１は、Ｘ線管制御部６を統括的に制御する主制御部２５と、Ｘ線断層画像を表示する表示部２２とを備えている。この主制御部２５は、ＣＰＵによって構成され、各種のプログラムを実行することによりＸ線管制御部６およびヒストグラム解析部１０，画像生成部１１，周期取得部１２，時刻予測部１３，および照射時間推定部１４を実現している。記憶部２３は、各部が動作するのに参照される設定値の一切（例えば、必要透過線量）を記憶する。
【００３３】
なお、各部は、ＣＰＵで動作するソフトウエアとして実現することもできる他、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)などのプログラム可能なハードウエアで構成されていてもよく、以下の機能がハードウエア資源と協働して動作する限りにおいて、ハードウエア及びソフトウエアのいずれか、あるいは、部分的にソフトウエアで構成するなど、種々の態様で実施することができる。
【００３４】
この様なＸ線撮影装置１の動作について説明する。実施例１に係るＸ線撮影装置１で静止画像を取得するには、図２に示すように、まず、動画撮影が開始され（ステップＳ１）、被検体の肺の変化の周期が取得される（ステップＳ２）。そして静止撮影において被検体の肺が所定の状態となる時刻を予測して予測時間が取得され（ステップＳ３）、静止撮影に必要なＸ線照射の時間が推定される（ステップＳ４）。これまでの各ステップは、静止撮影の前段階であり、静止撮影をどのタイミングで行うかを決定する目的で行われるものである。その後、動画撮影が終了し（ステップＳ５）、静止画像が取得される（ステップＳ６）。以降、各ステップの詳細について順を追って説明する。なお、肺は、本発明における臓器に相当する。
【００３５】
＜動画撮影開始ステップＳ１＞
まず、被検体Ｍが天板２に載置される。術者が操作卓２１を通じてサブトラクション画像の取得開始の指示を与えると、Ｘ線管制御部６がＸ線管３に対して、間欠的にＸ線を照射させるように制御する。Ｘ線は例えば１５ミリ秒毎に照射される。このときのＸ線ビームの線量は、後述の静止撮影の時よりも少ないものであり、被検体の被曝量は極力抑えられている。動画撮影においては、例えば、Ｘ線管３の管電圧、管電流、パルス幅の条件を８０ｋＶ，２ｍＡ，５ｍｓｅｃとして照射が行われる。
【００３６】
Ｘ線管３から照射されたＸ線ビームは、被検体Ｍを透過して、ＦＰＤ４で検出される。ＦＰＤ４は、リアルタイム検出データＬをヒストグラム解析部１０に送出する。このときのリアルタイム検出データＬは、ＦＰＤ４の位置と、Ｘ線の検出強度を示す検出値とが関連した表データであり、仮に、ＦＰＤ４の位置情報に従って検出値を２次元的に配列させたとすると、被検体の透視画像が生成される。ヒストグラム解析部１０は、リアルタイム検出データＬを基に頻度と検出値とが関連したヒストグラムＨを取得し（図３参照）、これを周期取得部１２に送出する。
【００３７】
＜周期取得ステップＳ２＞
周期取得部１２は、肺野の判断に用いる検出値の上限値ｖ１と下限値ｖ２（図３参照）とを記憶部２３から読み出す。被検体の肺は、その他の部分と比べてＸ線を透過しやすい性質がある。すなわち、被検体の肺野は、ある特定の検出値でＦＰＤ４に検出されるのである。周期取得部１２は、この性質を利用して、被検体の肺野がどのように変化するかを知ることができる。具体的には、周期取得部１２は、ヒストグラムＨのうち、検出値の上限値ｖ１と下限値ｖ２とに挟まれた領域Ｒの面積を取得する。この上限値ｖ１，下限値ｖ２について説明する。被検体の肺は、実際的には似通った検出値でＦＰＤ４に検出されるのであり、検出値は、ある程度のバラツキがあって肺野全体で同一とはなっていない。この検出値のバラツキの幅を示すのが上限値ｖ１，下限値ｖ２である。動画撮影では、被検体の肺は、上限値ｖ１と下限値ｖ２の間のいずれかの検出値でＦＰＤ４に検出されるのである。
【００３８】
周期取得部１２はヒストグラムＨが送出される都度、図３に示す領域Ｒの面積を算出する。そして、領域Ｒの面積の経時的な変化を示すタイムコースを生成する。このタイムコースを参照すれば、被検体の肺野の面積が経時的にどのような周期性をもって変化しているかを知ることができる。
【００３９】
被検体Ｍの肺の周期的な変化について説明する。被検体Ｍが呼吸を行うと、これに伴って被検体の肺が拡大縮小する（図４の上側参照）。被検体Ｍの心臓が拍動すると、右側の肺（被検体にとっては左側の肺）の心臓に隣接する部分が出没する（図４の下側の点線で囲まれている部分を参照）。
【００４０】
したがって、周期取得部１２の作成するタイムコースは、図５（ａ）に示す被検体Ｍの呼吸による長い周期の変化と、図５（ｂ）に示す被検体Ｍの心臓の拍動による短い周期の変化との和となる。周期取得部１２は、このタイムコースのデータを基に、呼吸の周期Ｔ１を求めてこれを時刻予測部１３に送出する。周期取得部１２が周期を求める具体的方法は、肺野面積の変化の割合を各時点において逐次的に算出し、１周期分の変化に要する時間を求めることで行われる。
【００４１】
また、被検体の呼吸、および心臓の拍動のうなりの周期を取得するようにしてもよい（図５参照）。うなりの周期Ｔ２は、具体的には、被検体が吸気することにより肺が拡大しており、かつ、心拍により肺が拡大している図５におけるａ１の時点から、その後、呼吸と心拍が同じ状態になるａ２の時点までの間の時間である。周期取得部１２は、被検体Ｍの呼吸の状態が特定の状態であり、かつ被検体Ｍの心拍の状態が特定の状態となっている時点から、再び被検体Ｍの呼吸の状態が先程と同じ状態となり、かつ被検体Ｍの心拍の状態が先程と同じ状態となる時点までの時間を１周期とする。周期取得部１２は、得られたタイムコースとうなりの周期Ｔ２を時刻予測部１３に送出する。
【００４２】
＜時刻予測ステップＳ３＞
時刻予測部１３は、呼吸が特定の状態となるまでの時刻を予測する。例えば、被検体の肺が最も拡大した状態となっている状態の時に静止撮影を行いたい場合、具体的には、図５の時点ａ１から周期Ｔ１の整数倍だけの時間が経過した時刻である。なお、時点ａ１は、被検体の肺が最も拡大する時点であるが、被検体の肺が最も縮小する時点で静止撮影を行いたい場合もある。そこで、Ｘ線撮影装置１は、静止撮影のタイミングを経時的にシフトされることができる。術者が操作卓２１を操作すると静止撮影のタイミングを調節することができる。これにより、例えば、被検体の肺が最も縮小する状態で静止撮影を行うようにすることができる。時刻予測部１３は、自らが予測した時刻が経過すると、周期Ｔ１にかけられる整数を増加させて、時刻の予測を次々と行い続ける。
【００４３】
また、例えば、被検体の肺が心拍と呼吸との両方により最も拡大した状態となっている状態の時に静止撮影を行いたい場合、時刻予測部１３が予想する時刻は、図５の時点ａ１からうなりの周期Ｔ２の整数倍だけの時間が経過した時刻である。
【００４４】
＜照射時間推定ステップＳ４＞
ＦＰＤ４が出力するリアルタイム検出データＬは、照射時間推定部１４にも送られている。照射時間推定部１４は、リアルタイム検出データＬの検出値を参照して、静止撮影においてＸ線がどのぐらいの時間照射されるべきであるかを求める。具体的には、照射時間推定部１４は、まず、照射時間推定部１４は、記憶部２３に記憶されている動画撮影時、および、静止撮影におけるＸ線管３の出力の強度と、静止撮影において露光に必要なＸ線線量である必要透過線量とを読み出しておく。必要透過線量とは、被検体を透過し、ＦＰＤ４入射するＸ線の線量であり、具体的には次のようなものである。静止撮影において、ＦＰＤ４にある適切な線量のＸ線が入射しないと、露光不足・露光過多の静止画像しか得られない。必要透過線量とは、静止撮影において、ＦＰＤ４に入射するＸ線の線量が撮影に適した量となっているときのＸ線の線量を意味している。例えば、被検体の厚みが厚い場合、被検体を透過してくるＸ線の線量が少なくなるので、必要透過線量に満たない線量で静止撮影が行われやすくなる。これを避けるには、Ｘ線照射の時間をより長くせねばならない。静止撮影に適切な照射時間は、時々によって変わるのである。
【００４５】
静止撮影に適した照射時間は照射時間推定部１４によって推定される。照射時間推定部１４は、動画撮影時におけるＸ線管３の出力の強度とリアルタイム検出データＬから、被検体がどの程度放射線を吸収しやすい材料から構成されているかを示す吸収係数と、被検体がどの程度の厚さであるかという被検体厚を求める。この吸収係数は、Ｘ線の遮り易さを示す質的な要素であり、被検体厚はＸ線の遮り易さを示す量的な要素であるので、これらから被検体のＸ線の通しやすさを知ることができる。具体的には、照射時間推定部１４は、被検体を水に換算することで、水長さを算出する。水長さとは、これだけの長さの水を透視撮影すると、ちょうど被検体のＸ線の遮りやすさと同等になる水の長さを意味している。
【００４６】
照射時間推定部１４は、水長さにより数値化された被検体のＸ線の遮りやすさを基に、この被検体に静止撮影におけるＸ線管３の出力の強度（以降所定の強度と呼ぶ）でＸ線を照射したときに、静止撮影が露光不足・露光過多とならないような照射時間を推定する。具体的には、照射時間推定部１４は、算出された水長さの水に所定の強度でＸ線を照射したときに、どの程度長くＸ線を照射し続ければＦＰＤ４に届くＸ線の線量が必要透過線量となるかをシミュレートするのである。これにより、透視撮影における照射時間が推定される。例えば、Ｘ線管３の管電圧、管電流、パルス幅の条件を８０ｋＶ，１００ｍＡ，８０ｍｓｅｃとして照射が行われる。
【００４７】
＜動画撮影終了ステップＳ５＞
術者が操作卓２１を通じて静止撮影モードへの移行の指示を与えると、Ｘ線管制御部６は、Ｘ線管３のＸ線の照射を中止させる。
【００４８】
＜静止画像取得ステップＳ６＞
次に、いよいよ静止撮影が開始される。時刻予測部１３が予測する予測時刻ｐ１，ｐ２，ｐ３……と、照射時間推定部１４が求めた推定照射時間ｓ１とはＸ線管制御部６に送出されている。推定照射時間ｓ１は、静止撮影に関する照射時間である。Ｘ線管制御部６は、１回目の静止撮影のＸ線管３の制御情報（管電流、管電圧、パルス幅）を記憶部２３から読み出し、図６に示すように、ある予測時刻ａ１２を起点として、推定照射時間ｓ１の半分だけ遡った時点であるｄ１からＸ線を照射するようにＸ線管３を制御する。Ｘ線管３が静止撮影で出力するＸ線の強度は、照射時間推定部１４が推定照射時間ｓ１を求めるときに用いたＸ線管３の出力の強度と同じとなっている。
【００４９】
Ｘ線管３は、所定の管電流、管電圧、パルス幅で単発のＸ線を被検体に向けて照射する。ホトタイマ９は、自身に入射するＸ線の線量の累積値を逐次求め、累積値が必要透過線量となった時点でＸ線管制御部６に対してＸ線照射の終了の指示を行う。
【００５０】
つまり、ホトタイマ９は、記憶部２３から読み出した必要透過線量に従ってＸ線照射の終了の指示を行う。ここで、図６に示すように、時点ｄ１からＸ線照射の終了までの時間は、照射時間推定部１４が事前に求めた推定照射時間ｓ１と同じとなっている。したがって、Ｘ線照射時間の中央の時点は、予測時刻ａ１２となる。予測時刻ａ１２においては、呼吸の状態が図５に示すａ１の時の状態と同一となっている。このように、予測時刻を中央として、前後に均等な時間だけＸ線を照射することで、撮影したい予測時刻の状態に対する、被検体Ｍの微妙な動きの影響を最小限に抑えることができる。
【００５１】
Ｘ線管３から照射されて被検体を透過したＸ線は、ＦＰＤ４に入射し、ＦＰＤ４は、Ｘ線を検出して静止検出データＳを画像生成部１１に送出する。画像生成部１１はこれを基に、静止画像Ｐ１を生成する。こうして取得された静止画像Ｐ１が表示部２２に表示されて本発明に係るＸ線撮影装置１の動作は終了となる。
【００５２】
また、検査によっては、動画撮影モードが終了した後に、Ｘ線ビームの波長の長い成分を除くことができる負荷フィルタをＸ線管３のＸ線照射部に設置して静止撮影を行う場合がある。この場合のＸ線管制御部６の動作について説明する。Ｘ線管制御部６は、推定照射時間に所定の係数を掛けて、推定照射時間を延長する。こうして、負荷フィルタの存在により、Ｘ線ビームが弱まっても、これを填補して静止撮影を行うことができる。推定照射時間に掛けられる係数は記憶部２３が記憶している。
【００５３】
なお、放射線の線量は通常、動画撮影より静止撮影の方が多い。静止撮影においてホトタイマ９がＸ線照射の終了の指示を行うので、高い安全性が保証されたＸ線撮影装置が提供できる。
【００５４】
以上のように、実施例１の構成によれば、まず、低線量で動画撮影を行って、リアルタイム検出データＬを取得し、その後に、高線量で診断用の静止撮影を行って静止検出データＳの取得を行う。動画撮影は、静止撮影の撮影条件を決定する前準備として行われる。Ｘ線管制御部６は、この動画撮影を通じてＸ線の照射を開始する時点を決定して、本撮影である静止撮影を行う。この様にすれば、実際の肺を透視しながら静止画像の撮影タイミングが決められるので、狙い通りのふくらみ具合で被検体の肺を静止撮影することができる。これにより、被検体の病状の変化を観察しようとして撮影時期の異なる２枚の静止画像を比較すれば、病状の変化を的確に認識することができる。
【００５５】
本発明は、上述の構成に限られず、下記のように変形実施することができる。
【００５６】
（１）実施例の構成によれば、ヒストグラム解析部１０を有する構成となっていたが、これを有しない構成としてもよい。すなわち、周期取得部１２が、リアルタイム検出データＬのうち、ある上限値以下、下限値以上となっている検出値の数を計数し、これを肺野の面積としてもよい。この上限値、下限値は、記憶部２３に記憶されている。
【００５７】
（２）また、画像生成部１１がリアルタイム検出データＬを基に出力する動画を用いて周期を求める構成としてもよい。すなわち、周期取得部１２は、動画のフレームに写り込んでいる画素値が似通った塊を検出し、この塊を肺野であるとしてこの面積変化を求め、周期を求めてもよい。この場合、面積を求めず、塊の形状変化、位置の移動変化で周期を求めてもよい。
【００５８】
（３）また、周期取得部１２は、リアルタイム検出データＬのある特定の検出値の周期的な変化を認識することで周期を求めてもよい。このとき参照される特定の検出値は、図７に示すように、リアルタイム検出データＬのうち、肺の周縁部に当たるＤ１の検出値であれば望ましく、同様に、リアルタイム検出データＬのうち、心臓と肺の境に当たるＤ２の検出値であれば望ましい。部分Ｄ１は、呼吸により、肺に属したり属しなかったりするので、検出値が周期的に変化する。また、部分Ｄ２は、心拍により肺に属したり属しなかったりするので検出値が周期的に変化する。これを利用して周期を取得するようにしてもよい。周期取得部１２は、部分Ｄ１により呼吸の周期を知ることができる。
【００５９】
（４）上述の構成では、周期取得部１２は、周期１回分のタイムコースにより周期を決定していたが、周期１回分のタイムコースを複数取得し、それぞれから周期を独立に求め、求められた複数の周期を平均することで周期を最終的に求める構成としてもよい。
【００６０】
（５）上述の構成では、周期取得部１２は、周期１回分のタイムコースにより周期を決定していたが、周期１回分に満たないタイムコースから周期を決定するようにしてもよい。この場合、タイムコースの波形解析により、周期１回分タイムコースを予測して周期を求めることになる。
【００６１】
（６）上述の構成では、周期取得部１２は、自動であったが、これを手動としてもよい。すなわち、表示部２２に表示された動画を基に術者に周期を決定させて、これを操作卓２１に入力させる構成としてもよい。
【００６２】
（７）上述の構成の支柱７をＣ型アームとしてもよい。
【００６３】
（８）上述した各実施例は、医用の装置であったが、本発明は、工業用や、原子力用の装置に適用することもできる。
【００６４】
（９）上述した各実施例のいうＸ線は、本発明における放射線の一例である。したがって、本発明は、Ｘ線以外の放射線にも適応できる。
【００６５】
（１０）上述した各実施例では、Ｘ線管３がＸ線を間欠的に照射するように構成されているが、これを連続的にＸ線を照射するように構成してももよい。
【００６６】
（１１）上述した各実施例では、Ｘ線の照射時間ｓ１の中央の時点が、予測時間ａ１２と一致するように設定しているが、例えば図６に示す照射時間ｓ１の終了時点ｄ２と予測時間ａ１２とを一致させる等、照射時間ｓ１を予測時間ａ１２に対してシフトさせて設定してもよい。
【符号の説明】
【００６７】
Ｌ リアルタイム検出データ
Ｓ 静止検出データ
３ Ｘ線管（放射線源）
６ Ｘ線管制御部（放射線源制御手段）
４ ＦＰＤ（放射線検出手段）
１０ ヒストグラム解析部（ヒストグラム解析手段）
１１ 画像生成部（画像生成手段）
１２ 周期取得部（周期取得手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源に放射線照射の指示を行う放射線源制御手段と、
前記被検体を透過した放射線を検出して検出データを出力する放射線検出手段とを有する放射線撮影装置において、
前記被検体の臓器の大きさの周期的な変動を検出する周期取得手段を備え、
前記放射線源は、前記周期取得手段の検出した周期に基づいて、前記放射線の照射開始時点を決定して前記放射線を照射することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
前記放射線検出手段は、前記放射線源が間欠的または連続的に放射線を照射することでリアルタイム検出データを出力するようになっており、
前記周期取得手段は、前記リアルタイム検出データを基に前記臓器の変化の周期を取得することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線撮影装置において、
前記リアルタイム検出データをヒストグラム解析するヒストグラム解析手段をさらに備え、
前記周期取得手段は、前記ヒストグラム解析手段が経時的に出力するヒストグラムを比較することにより周期を取得することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の放射線撮影装置において、
放射線検出手段の検出信号を基に画像を生成する画像生成手段を更に備え、
周期取得手段は、前記リアルタイム検出データから前記臓器の面積を取得するか、前記臓器の位置を取得するか、前記臓器の形状を取得するか、前記臓器に属したり属しなかったりする画像中の部分における放射線の検出値を取得するかして周期を求めることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項５】
請求項４に記載の放射線撮影装置において、
周期取得手段は、前記被検体の肺の経時的な変化を取得して、変化の割合を求めることにより周期を求めることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
前記放射線撮影装置は、被検体の胸部、または腹部撮影用となっていることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項１】
被検体に放射線を照射する放射線源と、
前記放射線源に放射線照射の指示を行う放射線源制御手段と、
前記被検体を透過した放射線を検出して検出データを出力する放射線検出手段とを有する放射線撮影装置において、
前記被検体の臓器の大きさの周期的な変動を検出する周期取得手段を備え、
前記放射線源は、前記周期取得手段の検出した周期に基づいて、前記放射線の照射開始時点を決定して前記放射線を照射することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮影装置において、
前記放射線検出手段は、前記放射線源が間欠的または連続的に放射線を照射することでリアルタイム検出データを出力するようになっており、
前記周期取得手段は、前記リアルタイム検出データを基に前記臓器の変化の周期を取得することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の放射線撮影装置において、
前記リアルタイム検出データをヒストグラム解析するヒストグラム解析手段をさらに備え、
前記周期取得手段は、前記ヒストグラム解析手段が経時的に出力するヒストグラムを比較することにより周期を取得することを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の放射線撮影装置において、
放射線検出手段の検出信号を基に画像を生成する画像生成手段を更に備え、
周期取得手段は、前記リアルタイム検出データから前記臓器の面積を取得するか、前記臓器の位置を取得するか、前記臓器の形状を取得するか、前記臓器に属したり属しなかったりする画像中の部分における放射線の検出値を取得するかして周期を求めることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項５】
請求項４に記載の放射線撮影装置において、
周期取得手段は、前記被検体の肺の経時的な変化を取得して、変化の割合を求めることにより周期を求めることを特徴とする放射線撮影装置。
【請求項６】
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の放射線撮影装置において、
前記放射線撮影装置は、被検体の胸部、または腹部撮影用となっていることを特徴とする放射線撮影装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１６７３８１（Ｐ２０１１−１６７３８１Ａ）
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−３４５５４（Ｐ２０１０−３４５５４）
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月１日（２０１１．９．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月１９日（２０１０．２．１９）
【出願人】（０００００１９９３）株式会社島津製作所 (3,708)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]