Ｘ線撮影システム及びその制御方法
【課題】Ｘ線源に絶えず微振動が発生している状況下において、鮮鋭度の高い画像を撮影することができるＸ線撮影システム及びその制御方法を提供する。
【解決手段】Ｘ線を被検体Ｐに曝射するＸ線源１１と、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出器１２とを備え、Ｘ線源１１には、Ｘ線源１１の振動を検出する振動センサ１７が設けられている。振動センサ１７は、Ｘ線検出器１２の受像部のＸＹ方向に関する振動振幅ＡＸ，ＡＹを検出し、ＰＣ１３に送信する。ＰＣ１３内の撮影制御部１３ａは、振動振幅ＡＸ，ＡＹの合成量｜Ａ｜を求めるとともに、この合成量｜Ａ｜に対応したビニング数を決定し、Ｘ線源１１の曝射終了後、決定したビニング数に基づいてＸ線検出器１２から画像の読み出し（ビニング読み出し）を行う。
【解決手段】Ｘ線を被検体Ｐに曝射するＸ線源１１と、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出器１２とを備え、Ｘ線源１１には、Ｘ線源１１の振動を検出する振動センサ１７が設けられている。振動センサ１７は、Ｘ線検出器１２の受像部のＸＹ方向に関する振動振幅ＡＸ，ＡＹを検出し、ＰＣ１３に送信する。ＰＣ１３内の撮影制御部１３ａは、振動振幅ＡＸ，ＡＹの合成量｜Ａ｜を求めるとともに、この合成量｜Ａ｜に対応したビニング数を決定し、Ｘ線源１１の曝射終了後、決定したビニング数に基づいてＸ線検出器１２から画像の読み出し（ビニング読み出し）を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線により被検体の撮影を行うＸ線撮影システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野等において、Ｘ線源から被検体にＸ線を曝射（照射）し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器により撮影するＸ線撮影システムが広く使用されている。Ｘ線による画像撮影時には、Ｘ線源がＸ線検出器に対して完全に静止していることが好ましい。しかし、現実には、Ｘ線源のＸ線検出器に対する振動を完全に抑制することは難しく、Ｘ線源の振動によりにＸ線源とＸ線検出器との位置関係が撮影中に変動し、この変動により、撮影画像にぼやけが生じて鮮鋭度が低下するといった問題がある。
【０００３】
そこで、特許文献１では、Ｘ線源またはＸ線検出器に振動センサを設け、振動センサが規定値以上の振動量を検出した場合に、Ｘ線源によるＸ線の曝射を禁止することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４５２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のＸ線撮影システムでは、Ｘ線源とＸ線検出器との間に絶えず微振動が生じている状況下で、この微振動の振動量より上記規定値を高く設定した場合には、Ｘ線の曝射の禁止状態が続き、いつまでも撮影を実行することができないという問題がある。一方、上記微振動の振動量より上記規定値を低く設定した場合には、この微振動による撮影画像の鮮鋭度の低下が避けられない。
【０００６】
ところで、近年、在宅医療等の用途にて、可搬型のＸ線撮影システムが用いられている。可搬型のＸ線撮影システムでは、Ｘ線源は、小型かつ軽量であり、例えば組み立て式の保持具により、被検体の検査部位の鉛直上方に吊り下げて使用される。通常、このようなＸ線源の保持具は、安定性がなく防振性を有する構造ではないため、Ｘ線源に振動が生じやすい。さらに、可搬型のＸ線源は、Ｘ線出力が小さく、長い曝射時間を要することからも、振動による画像のぶれが懸念される。したがって、可搬型のＸ線撮影システムでは、上記問題の解決がより一層求められている。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、Ｘ線源に絶えず微振動が発生している状況下において、鮮鋭度の高い画像を撮影することができるＸ線撮影システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のＸ線撮影システムは、Ｘ線を被検体に曝射するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源の振動量を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出された振動量に基づいてビニング数を決定し、前記Ｘ線源による曝射終了後、決定したビニング数に基づいて前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行う撮影制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
なお、前記撮影制御手段は、前記振動量に基づいて決定したビニング数に応じて、前記Ｘ線源によるＸ線の曝射時間を決定することが好ましい。
【００１０】
また、前記Ｘ線源による曝射開始の指示を入力する曝射指示入力手段を備え、前記撮影制御手段は、前記振動量が基準値より大きい場合に、前記曝射指示手段による曝射指示を無効として曝射を開始させないことが好ましい。
【００１１】
また、前記撮影制御手段は、前記Ｘ線源による曝射中に前記振動量が基準値より大きくなった場合に、前記Ｘ線源による曝射を停止させ、前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行うことが好ましい。
【００１２】
また、前記撮影制御手段は、曝射停止後、所定時間内に前記振動量が前記基準値以下となった場合に、前記Ｘ線源による曝射を再開させることが好ましい。
【００１３】
また、前記曝射停止時に前記Ｘ線検出器から読み出された画像と、前記曝射の再開後に前記Ｘ線検出器から読み出される画像とを合成して１つの画像とする画像処理手段を備えることが好ましい。
【００１４】
また、撮影部位を入力する撮影部位入力手段を備え、前記撮影制御手段は、前記撮影部位入力手段により入力された撮影部位に応じて、前記振動検出手段により検出される振動量に対するビニング数及び曝射時間の関係を変更することが好ましい。
【００１５】
また、前記振動量は、前記Ｘ線源の振動の振幅であることが好ましい。
【００１６】
また、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器は、可搬型であることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明のＸ線撮影システムの制御方法は、Ｘ線を被検体に曝射するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源の振動量を検出する振動検出手段とを備えたＸ線撮影システムの制御方法において、前記振動検出手段により検出された振動量に基づいてビニング数を決定し、前記Ｘ線源による曝射終了後、決定したビニング数に基づいて前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、Ｘ線源の振動量に基づいてビニング数を決定し、Ｘ線源による曝射終了後、決定したビニング数に基づいてＸ線検出器から画像の読み出しを行うものであるため、Ｘ線源に絶えず微振動が発生している状況下において、鮮鋭度の高い画像を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システムの概略斜視図である。
【図２】Ｘ線撮影システムの構成を示す概略側面図である。
【図３】Ｘ線検出器の構成を模式的に示す図である。
【図４】振動振幅に対するビニング数及び曝射時間の関係を規定するテーブルを示す図であり、（Ａ）は撮影部位が胸部の場合、（Ｂ）は撮影部位が脚部の場合に用いられるテーブルを示す図である。
【図５】Ｘ線撮影システムの作用を示すフローチャートである。
【図６】電荷像、読み出し画像、Ｘ線画像を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るＸ線撮影システムの作用を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
図１において、本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システム１０は、Ｘ線管（図示せず）とＸ線管に管電圧を印加する高電圧発生器（図示せず）とによりＸ線を発生するＸ線源１１と、Ｘ線源１１から射出され、患者（被検体）Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出器１２と、Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２の動作制御及び画像処理を行うためのノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１３とから構成される。Ｘ線源１１、Ｘ線検出器１２、及びＰＣ１３は、いずれも可搬型であり、在宅診断を受ける患者の自宅や救急患者の現場等に持ち運び、その現場でＸ線撮影を行うことができる。
【００２１】
Ｘ線源１１は、組み立て式の保持具１４に保持して使用される。保持具１４は、床に立設され、上端がコネクタ１４ａにより接続された２組の支持脚１４ｂと、２つのコネクタ１４ａの間に接続された横棒１４ｃとによって構成されている。横棒１４ｃの中央部には、Ｘ線源１１を吊り下げるためのフック部材１４ｄが設けられている。Ｘ線源１１には、持ち運びのための把持部１１ａが取り付けられている。Ｘ線源１１は、把持部１１ａをフック部材１４ｄに掛着させることにより、懸垂した状態に保持される。
【００２２】
Ｘ線源１１は、保持具１４に保持された状態で、鉛直下方向に向けてＸ線を曝射（照射）する。Ｘ線源１１には、コリメータ装置（図示せず）が設けられており、Ｘ線管により発生されたＸ線は、該コリメータ装置により照射野が矩形状に規制されて射出される。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線を電気信号に変換して画像データを生成するフラットパネル型検出器（ＦＰＤ）である。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線源１１から射出されたＸ線を、矩形状の受像部１２ａで受けるように、Ｘ線源１１の鉛直下方に、患者Ｐを介して対向配置される。例えば、患者Ｐは、胸部がＸ線検出器１２の上に位置するように配置される。
【００２３】
ＰＣ１３は、ケーブル１５，１６を介して、Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２にそれぞれ接続されている。図２に示すように、ＰＣ１３には、Ｘ線源１１の曝射動作及びＸ線検出器１２の検出動作を同期して実行させる撮影制御部１３ａと、Ｘ線検出器１２から出力された画像データを画像処理して表示用の画像データを生成する画像処理部１３ｂとが、ＣＰＵとメモリ（図示せず）に記憶されたプログラムとの協働により構成されている。ＰＣ１３は、キーボード等の操作部１３ｃにより撮影条件（撮影部位など）の入力を受け付け、操作部１３ｃにより入力された入力値に基づいてＸ線源１１及びＸ線検出器１２の制御を行う。また、ＰＣ１３は、画像処理により生成された画像データに基づき、液晶表示装置からなる表示部１３ｄにＸ線画像を表示させる。
【００２４】
また、Ｘ線源１１には、振動センサ１７が組み込まれている。振動センサ１７は、周知の加速度センサからなり、Ｘ線検出器１２の受像部１２ａのＸＹ方向について加速度及び周波数をそれぞれ検出することにより、Ｘ線源１１の振動の振幅をＸＹ方向についてそれぞれ求める。振幅Ａは、加速度αと周波数ωとにより、Ａ＝α／ω２と表される。振動センサ１７は、この関係式に基づいてＸ方向への振動の振幅ＡＸと、Ｙ方向への振動の振幅ＡＹをそれぞれ求める。振動センサ１７は、逐次、振幅ＡＸ，ＡＹを計測して、ＰＣ１３に送信する。詳しくは後述するが、ＰＣ１３内の撮影制御部１３ａは、送信された振幅ＡＸ，ＡＹに基づいて、Ｘ線検出器１２及びＸ線源１１の動作を制御する。
【００２５】
図３において、Ｘ線検出器１２は、Ｘ線を電荷に変換して蓄積する複数の検出素子２０がアクティブマトリクス基板上にＸＹ方向に沿って２次元配列された受像部１２ａと、受像部１２ａからの電荷の読み出しタイミングを制御する走査制御部２１と、受像部１２ａの各検出素子２０に蓄積された電荷を読み出し、画像データに変換して記憶する信号変換部２２と、画像データをＰＣ１３の画像処理部１３ｂに送信する画像データ送信部２３とから構成されている。受像部１２ａは、例えば、約４３ｃｍ×４３ｃｍの矩形状であり、検出素子２０の配列ピッチは、ＸＹ方向にそれぞれ約２００μｍである。
【００２６】
走査制御部２１と各検出素子２０とは、検出素子２０の行毎に走査線２４によって接続されており、信号変換部２２と各検出素子２０とは、検出素子２０の列毎に信号線２５によって接続されている。なお、行はＸ方向、列はＹ方向に対応する。
【００２７】
検出素子２０としては、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の変換層でＸ線を入射線量に応じた電荷に直接変換し、変換された電荷を変換層の下部の電極に接続されたキャパシタに蓄積する直接変換型のものを採用することができる。各検出素子２０には、ＴＦＴスイッチ（図示せず）が接続され、ＴＦＴスイッチのゲート電極が走査線２４、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線２５に接続されている。ＴＦＴスイッチが走査制御部２１からの駆動パルスによってＯＮ状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線２５に出力される。なお、検出素子２０として、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等の蛍光体（シンチレータ）でＸ線を一旦可視光に変換し、変換された可視光をフォトダイオードで電荷に変換して蓄積する間接変換型のものを採用することも可能である。
【００２８】
走査制御部２１は、シフトレジスタにより構成されており、撮影制御部１３ａからの制御に基づき、駆動パルスを順次に各走査線２４に供給する。また、後述するビニングを行う際には、走査制御部２１は、撮影制御部１３ａから供給されるビニング数（「２（行）×２（列）」、「３（行）×３（列）」など）のうちの行数を単位として、隣接する複数の走査線２４に同時に駆動パルスを供給する。例えば、ビニング数が「２×２」の場合には、２行ずつ走査線２４が駆動され、１つの信号線２５に２つの検出素子２０から同時に電荷が出力される。同一の信号線２５に出力された各電荷は、信号線２５上で加算（列加算）される。
【００２９】
信号変換部２２は、行加算回路２２ａ、積分アンプ回路２２ｂ、Ａ／Ｄ変換器２２ｃ、画像メモリ２２ｄから構成されている。行加算回路２２ａは、撮影制御部１３ａから供給されるビニング数のうちの列数を単位として、隣接する複数の信号線２５の電荷を加算し、加算した電荷をそれぞれ積分アンプ回路２２ｂに入力する。例えば、ビニング数が「２×２」の場合には、信号線２５の電荷が２列ずつ加算（行加算）される。なお、行加算回路２２ａは、ビニングを行わない場合には、各信号線２５の電荷を加算せずにそれぞれ個別に積分アンプ回路２２ｂに入力する。
【００３０】
積分アンプ回路２２ｂは、行加算回路２２ａから入力された電荷を積分して電圧信号（画像信号）に変換し、Ａ／Ｄ変換器２２ｃに入力する。Ａ／Ｄ変換器２２ｃは、入力された画像信号をデジタルの画像データに変換して画像メモリ２２ｄに入力する。画像メモリ２２ｄは、最大１フレーム分（検出素子２０の総数分）の画像データを記憶する。
【００３１】
このように、ビニング時には、走査制御部２１と行加算回路２２ａとの協働により、各検出素子２０により生成される複数の電荷が、「２×２」や「３×３」の正方領域を単位として加算される。このビニング処理により、画像メモリ２２ｄに格納される画像データは実質的な画素数が少なくなるため解像度が低下するが、各画素の信号量が増大するためＳ／Ｎ比の向上とともに、画像データの鮮鋭度が向上する。なお、本実施形態では、ビニング数は、行及び列方向に同一であり、行及び列方向に対称なビニング処理を行う。
【００３２】
また、ＰＣ１３の画像処理部１３ｂは、ビニングが行われた場合には、画像メモリ２２ｄから送信された画像データ（ビニングにより解像度が低下した画像データ）に、スプライン補間等の補間処理を施すことにより、ビニングが行われない場合の解像度に等しい画像データを生成し、この画像データをＸ線画像として表示部１３ｄに表示させる。
【００３３】
ＰＣ１３内のメモリには、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、振動センサ１７により検出されるＸ線源１１の振動振幅ＡＸ，ＡＹの合成量｜Ａ｜と、ビニング数及び曝射時間との関係を対応づけたテーブルＴ１，Ｔ２が記憶されている。テーブルＴ１，Ｔ２は、撮影制御部１３ａによるＸ線源１１及びＸ線検出器１２の制御時に一方が選択される。なお、合成量｜Ａ｜は、次式（１）で表される量であり、撮影制御部１３ａは、振動振幅ＡＸ，ＡＹから逐次、合成量｜Ａ｜を算出する。以下では、振動振幅ＡＸ，ＡＹの合成量｜Ａ｜を、単に振動振幅｜Ａ｜と称する。
【００３４】
｜Ａ｜＝（（ＡＸ）２＋（ＢＸ）２））１／２ ・・・（１）
【００３５】
テーブルＴ１は、撮影部位が胸部である場合に選択されるものであり、振動振幅｜Ａ｜が０〜０．１ｍｍの場合にビニング数を「１×１（ビニングなし）」、振動振幅｜Ａ｜が０．１〜０．３ｍｍの場合にビニング数を「２×２」、振動振幅｜Ａ｜が０．３〜０．５ｍｍの場合にビニング数を「３×３」とし、曝射時間を、振動振幅｜Ａ｜に依らず一律に５００ｍｓｅｃとすることを規定している。なお、後述するように、振動振幅｜Ａ｜が０．５ｍｍ（後述する基準振幅Ａ０）より大きい場合には、曝射を禁止するため、ビニング数及び曝射時間は規定されていない。
【００３６】
一方、テーブルＴ２は、撮影部位が脚部である場合に選択されるものであり、振動振幅｜Ａ｜が０〜０．１ｍｍの場合にビニング数を「１×１（ビニングなし）」、曝射時間を４００ｍｓｅｃとし、振動振幅｜Ａ｜が０．１〜０．５ｍｍの場合にビニング数を「２×２」、曝射時間を１００ｍｓｅｃとすることを規定している。同様に、振動振幅｜Ａ｜が０．５ｍｍ（後述する基準振幅Ａ０）より大きい場合には、曝射を禁止するため、ビニング数及び曝射時間は規定されていない。
【００３７】
両テーブルＴ１，Ｔ２において、振動振幅｜Ａ｜が０〜０．１ｍｍの場合に、ビニング数を「１×１（ビニングなし）」としている。これは、振動の全幅（振幅の２倍）が配列ピッチ以内であれば、画像に振動によるぶれが現れないことに基づいて規定したものである。上限の０．１ｍｍは、検出素子２０の配列ピッチが約２００μｍ（＝０．２ｍｍ）であることに対応している。
【００３８】
テーブルＴ１では、曝射時間をビニング数に依らず一定としている。これは、胸部撮影では、肺などの臓器を診断することが主目的であることから、画像の濃淡を重視する必要があるためであり、一定のＸ線曝射量を確保すること目的としている。
【００３９】
これに対して、テーブルＴ２では、ビニング数に対応して曝射時間を変更している。これは、脚部撮影では、骨を診断することが主目的であることから、画像のコントラスト（空間的形状の鮮明度）を重視する必要があるためであり、ビニング数の増加に応じて曝射時間を短くすることで、振動による画像のブレをさらに抑制することを目的としている。具体的に、テーブルＴ２では、ビニング数（ビニングの行数と列数とを乗じた数）に反比例するように、曝射時間を設定している。また、テーブルＴ２では、空間的形状の鮮明度を重視するために、「２×２」を超えるビニング数は規定されていない。
【００４０】
次に、以上のように構成されたＸ線撮影システム１０の作用を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。まず、撮影準備として、技師は、図１に示すように、保持具１４を組み立てて、これにＸ線源１１を保持させ、患者Ｐの撮影部位を介してＸ線源１１に対向するようにＸ線検出器１２を配置し、ケーブル１５，１６を介して、Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２とＰＣ１３とを接続する。
【００４１】
撮影準備が完了し、技師により、ＰＣ１３の操作部１３ｃから撮影部位（胸部または脚部）の入力が行われると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、メモリに記憶されたテーブルＴ１，Ｔ２から入力された撮影部位に対応するものを選択する（ステップＳ２）。このステップＳ２では、Ｘ線源１１の振動が大きい場合に曝射を禁止／停止する基準として、基準振幅Ａ０を設定する。この基準振幅Ａ０は、テーブルＴ１，Ｔ２のいずれが選択された場合においても０．５ｍｍに設定される。また、ステップＳ２では、Ｘ線源１１の管電圧と管電流とが撮影部位に対応した値に設定される。そして、撮影制御部１３ａは、ステップＳ２での各種設定が完了した後、振動センサ１７にＸ線源１１の振動検出を開始させる（ステップＳ３）。
【００４２】
次いで、技師により、操作部１３ｃから曝射開始の指示が入力されると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、その時点で振動センサ１７から入力される振幅ＡＸ，ＡＹに基づき、合成量を表す振幅｜Ａ｜を算出し、この振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０より大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０より大きい場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、振動が過大であるためビニング処理では鮮鋭化が不十分であり、良好なＸ線画像が得られないため、曝射開始の指示を無効として曝射を開始せず、「振動を低減して再度曝射指示を入力するように促すメッセージ」を表示部１３ｄに表示させる（ステップＳ６）。
【００４３】
一方、振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０以下の場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、撮影制御部１３ａは、その振幅｜Ａ｜に対応したビニング数及び曝射時間を、ステップＳ２で選択したテーブルに基づいて設定し（ステップＳ７）、Ｘ線源１１にＸ線の曝射を開始させる（ステップＳ８）。振動センサ１７による振動検出は、曝射中も継続して行われ、撮影制御部１３ａは、逐次、振幅｜Ａ｜を算出し、振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０より大きいか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００４４】
曝射中に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えることなく（ステップＳ９：ＮＯ）、曝射開始からの積算時間（曝射積算時間）が、ステップＳ７で設定された曝射時間に達した場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、Ｘ線源１１による曝射を終了させる（ステップＳ１１）。一方、曝射中に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合には（ステップＳ９：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、「振動の増大により曝射を終了することを知らせるメッセージ」を表示部１３ｄに表示させ（ステップＳ１２）、曝射を終了させる（ステップＳ１１）。
【００４５】
曝射終了とともに、撮影制御部１３ａは、ステップＳ７で設定されたビニング数に基づく、Ｘ線検出器１２の電荷読み出し（ビニング読み出し）を制御し、その結果、画像メモリ２２ｄに記憶された画像データを画像データ送信部２３によりＰＣ１３へ出力させる（ステップＳ１３）。そして、ＰＣ１３に入力された画像データは、画像処理部１３ｂにより補間処理等が施され、Ｘ線画像として表示部１３ｄに表示される（ステップＳ１４）。
【００４６】
図６において、画像Ｉ１は、ステップＳ１１で、曝射を終了した直後にＸ線検出器１２の各検出素子２０に蓄積された電荷像であり、Ｘ線源１１の振動によるブレが生じていることを示している。画像Ｉ２は、ステップＳ１３において「２×２」のビニング読み出しが行われた場合の読み出し画像であり、ビニングによりブレが解消され画像が鮮鋭化されることを示している。そして、画像Ｉ３は、補間処理により元の解像度に変換され、表示部１３ｄに表示されたＸ線画像を示している。
【００４７】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、曝射開始後、曝射中に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合には、その時点で曝射を終了してＸ線検出器１２から画像データを読み出し、表示部１３ｄに画像表示を行っている。このため、曝射開始直後に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合には、曝射時間が十分でないため、低輝度の不鮮明な画像が表示されることになる。そこで、第２実施形態として、曝射中に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合にも鮮明な画像が得ることを可能とする制御方法を示す。
【００４８】
図７は、第２実施形態におけるＸ線撮影システムの制御方法を示すフローチャートであり、破線で囲った部分が第１実施形態と異なる。その他の部分については、第１実施形態と同一であるため、第１実施形態と同一の符号を付し、説明は省略する。
【００４９】
ステップＳ８においてＸ線源１１が曝射を開始した後、曝射中に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合には（ステップＳ９：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、曝射を停止させ（ステップＳ２０）、その時点でＸ線検出器１２に蓄積されている電荷を読み出し、その結果、画像メモリ２２ｄに記憶された画像データをＰＣ１３へ出力させる（ステップＳ２１）。ＰＣ１３に入力された画像データは、メモリに一時的に記憶される。
【００５０】
次いで、ステップＳ２０で曝射を一時停止してからの経過時間が、所定の再開制限時間内であるか否かを判定し（ステップＳ２２）、再開制限時間内であれば（ステップＳ２２：ＮＯ）、振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０より大きいか否かを判定する（ステップＳ２３）。振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えたまま（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、再開制限時間が経過した場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、「振動が原因で曝射を停止し、振動が収まらないまま再開制限時間を経過した旨」を表示部１３ｄに表示させる（ステップＳ２４）。この場合、ステップＳ２１で、ＰＣ１３内のメモリに記憶された画像データが補間処理等の後、Ｘ線画像として表示部１３ｄに表示される（ステップＳ１４）。
【００５１】
一方、再開制限時間内に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０以下となった場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、撮影制御部１３ａは、Ｘ線源１１にＸ線の曝射を再開させ（ステップＳ２５）、ステップＳ９に戻る。この後、再び振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合には、曝射が停止され（ステップＳ２０）、曝射再開から曝射停止までの間にＸ線検出器１２に蓄積された電荷を読み出し、その結果、画像メモリ２２ｄに記憶される画像データを出力して、ＰＣ１３内のメモリに記憶させる（ステップＳ２１）。
【００５２】
この後、撮影制御部１３ａは、上記と同様のステップを実行する。曝射停止と曝射再開が行われると、ＰＣ１３内のメモリには、複数の画像データが記憶されることになる。この場合、画像処理部１３ｂは、画像のエッジを合わせるように、複数の画像データを位置合わせして合成処理を行うことにより１つの画像データを生成し、この画像データをＸ線画像として表示部１３ｄに表示させる。なお、上記の再開制限時間は、操作部１３ｃからの入力により変更可能としてもよい。
【００５３】
このように、曝射の中断と再開により得られた複数の画像データを合成することで、高輝度で鮮明なＸ線画像が表示される。なお、上記の画像合成は、画像に写り込んだマーカを基準として位置合わせを行うものであってもよい。このマーカは、所定の形状（例えば、画素サイズ程度の矩形状）に形成された鉛等の遮蔽板をＸ線検出器１２のＸ線入射側に配置することで形成可能である。直接変換型のＸ線検出器１２の場合には、変換層の上に遮蔽板を配置すればよく、間接変換型のＸ線検出器１２の場合には、シンチレータ上またはシンチレータとフォトダイオードとの間に遮蔽板を配置すればよい。
【００５４】
なお、上記第１及び第２実施形態では、振動センサ１７によりＸ方向及びＹ方向の２方向の振動振幅ＡＸ，ＡＹを検出し、この振動振幅ＡＸ，ＡＹの合成量｜Ａ｜に基づいて、ビニング数及び曝射時間の決定や曝射の禁止／停止の判定を行っているが、２方向の振動検出は必ずしも必要はなく、１方向のみとしてもよい。図１に示したＸ線源１１の構成では、Ｘ線源１１はＹ方向への揺動が生じやすいため、振動検出を１方向のみとする場合には、Ｘ方向とＹ方向のうち、Ｙ方向の振動検出を行うことが好ましい。
【００５５】
また、上記第１及び第２実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向に対称的にビニングを行っているが、振動センサ１７により検出された振動振幅ＡＸ，ＡＹに基づいて、Ｘ方向及びＹ方向に非対称にビニングを行うことも好ましい。例えば、ＡＸ＝０．０５ｍｍ、ＡＹ＝０．２ｍｍの場合には、ビニング数を「１×２」とする。
【００５６】
また、上記第１及び第２実施形態では、振動振幅に対するビニング数及び曝射時間の関係を規定したテーブルとして、胸部用と脚部用のテーブルを例示しているが、これら以外に、腹部や頭部などの他の撮影部位用のテーブルを用いてもよいことは言うまでもない。各テーブルの規定値は、適宜変更してよい。
【００５７】
また、上記第１及び第２実施形態では、Ｘ線検出器１２内で電荷を加算することによりビニング（いわゆるハードウェア・ビニング）を行っているが、これに代えて、ビニングを行わずにデジタルの画像データを生成した後、ＰＣ１３内での画像処理によりビニング（いわゆるソフトウェア・ビニング）を行うようにしてもよい。
【００５８】
また、上記第１及び第２実施形態では、Ｘ線源１１の振動振幅が基準値を上回った場合に、表示部１３ｄにメッセージを表示することで、曝射を禁止／停止したことを技師に報知しているが、この報知は、ＰＣ１３やＸ線源１１からの音出力や、ＰＣ１３やＸ線源１１に設けたＬＥＤの点灯によって行ってもよい。
【００５９】
また、上記第１及び第２実施形態では、振動センサ１７を加速度センサによって構成しているが、加速度センサに代えて、傾斜センサを用いてＸ線源１１の振動振幅を検出することも可能である。この場合には、傾斜センサによりＸ線源１１の最大傾斜角度を検出し、この最大傾斜角度とＸ線源１１の揺動半径とから振動振幅を求めることができる。さらに、振動センサ１７として圧電センサなどを用いることも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ Ｘ線撮影システム
１１ Ｘ線源
１２ Ｘ線検出器
１２ａ 受像部
１３ａ 撮影制御部
１３ｂ 画像処理部
１３ｃ 操作部
１３ｄ 表示部
１４ 保持具
１７ 振動センサ
２０ 検出素子
２１ 走査制御部
２２ 信号変換部
２２ａ 行加算回路
２４ 走査線
２５ 信号線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線により被検体の撮影を行うＸ線撮影システム及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療分野等において、Ｘ線源から被検体にＸ線を曝射（照射）し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器により撮影するＸ線撮影システムが広く使用されている。Ｘ線による画像撮影時には、Ｘ線源がＸ線検出器に対して完全に静止していることが好ましい。しかし、現実には、Ｘ線源のＸ線検出器に対する振動を完全に抑制することは難しく、Ｘ線源の振動によりにＸ線源とＸ線検出器との位置関係が撮影中に変動し、この変動により、撮影画像にぼやけが生じて鮮鋭度が低下するといった問題がある。
【０００３】
そこで、特許文献１では、Ｘ線源またはＸ線検出器に振動センサを設け、振動センサが規定値以上の振動量を検出した場合に、Ｘ線源によるＸ線の曝射を禁止することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４５２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のＸ線撮影システムでは、Ｘ線源とＸ線検出器との間に絶えず微振動が生じている状況下で、この微振動の振動量より上記規定値を高く設定した場合には、Ｘ線の曝射の禁止状態が続き、いつまでも撮影を実行することができないという問題がある。一方、上記微振動の振動量より上記規定値を低く設定した場合には、この微振動による撮影画像の鮮鋭度の低下が避けられない。
【０００６】
ところで、近年、在宅医療等の用途にて、可搬型のＸ線撮影システムが用いられている。可搬型のＸ線撮影システムでは、Ｘ線源は、小型かつ軽量であり、例えば組み立て式の保持具により、被検体の検査部位の鉛直上方に吊り下げて使用される。通常、このようなＸ線源の保持具は、安定性がなく防振性を有する構造ではないため、Ｘ線源に振動が生じやすい。さらに、可搬型のＸ線源は、Ｘ線出力が小さく、長い曝射時間を要することからも、振動による画像のぶれが懸念される。したがって、可搬型のＸ線撮影システムでは、上記問題の解決がより一層求められている。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、Ｘ線源に絶えず微振動が発生している状況下において、鮮鋭度の高い画像を撮影することができるＸ線撮影システム及びその制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のＸ線撮影システムは、Ｘ線を被検体に曝射するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源の振動量を検出する振動検出手段と、前記振動検出手段により検出された振動量に基づいてビニング数を決定し、前記Ｘ線源による曝射終了後、決定したビニング数に基づいて前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行う撮影制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
なお、前記撮影制御手段は、前記振動量に基づいて決定したビニング数に応じて、前記Ｘ線源によるＸ線の曝射時間を決定することが好ましい。
【００１０】
また、前記Ｘ線源による曝射開始の指示を入力する曝射指示入力手段を備え、前記撮影制御手段は、前記振動量が基準値より大きい場合に、前記曝射指示手段による曝射指示を無効として曝射を開始させないことが好ましい。
【００１１】
また、前記撮影制御手段は、前記Ｘ線源による曝射中に前記振動量が基準値より大きくなった場合に、前記Ｘ線源による曝射を停止させ、前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行うことが好ましい。
【００１２】
また、前記撮影制御手段は、曝射停止後、所定時間内に前記振動量が前記基準値以下となった場合に、前記Ｘ線源による曝射を再開させることが好ましい。
【００１３】
また、前記曝射停止時に前記Ｘ線検出器から読み出された画像と、前記曝射の再開後に前記Ｘ線検出器から読み出される画像とを合成して１つの画像とする画像処理手段を備えることが好ましい。
【００１４】
また、撮影部位を入力する撮影部位入力手段を備え、前記撮影制御手段は、前記撮影部位入力手段により入力された撮影部位に応じて、前記振動検出手段により検出される振動量に対するビニング数及び曝射時間の関係を変更することが好ましい。
【００１５】
また、前記振動量は、前記Ｘ線源の振動の振幅であることが好ましい。
【００１６】
また、前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器は、可搬型であることが好ましい。
【００１７】
さらに、本発明のＸ線撮影システムの制御方法は、Ｘ線を被検体に曝射するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源の振動量を検出する振動検出手段とを備えたＸ線撮影システムの制御方法において、前記振動検出手段により検出された振動量に基づいてビニング数を決定し、前記Ｘ線源による曝射終了後、決定したビニング数に基づいて前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、Ｘ線源の振動量に基づいてビニング数を決定し、Ｘ線源による曝射終了後、決定したビニング数に基づいてＸ線検出器から画像の読み出しを行うものであるため、Ｘ線源に絶えず微振動が発生している状況下において、鮮鋭度の高い画像を撮影することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システムの概略斜視図である。
【図２】Ｘ線撮影システムの構成を示す概略側面図である。
【図３】Ｘ線検出器の構成を模式的に示す図である。
【図４】振動振幅に対するビニング数及び曝射時間の関係を規定するテーブルを示す図であり、（Ａ）は撮影部位が胸部の場合、（Ｂ）は撮影部位が脚部の場合に用いられるテーブルを示す図である。
【図５】Ｘ線撮影システムの作用を示すフローチャートである。
【図６】電荷像、読み出し画像、Ｘ線画像を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るＸ線撮影システムの作用を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
（第１実施形態）
図１において、本発明の第１実施形態に係るＸ線撮影システム１０は、Ｘ線管（図示せず）とＸ線管に管電圧を印加する高電圧発生器（図示せず）とによりＸ線を発生するＸ線源１１と、Ｘ線源１１から射出され、患者（被検体）Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出器１２と、Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２の動作制御及び画像処理を行うためのノート型パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１３とから構成される。Ｘ線源１１、Ｘ線検出器１２、及びＰＣ１３は、いずれも可搬型であり、在宅診断を受ける患者の自宅や救急患者の現場等に持ち運び、その現場でＸ線撮影を行うことができる。
【００２１】
Ｘ線源１１は、組み立て式の保持具１４に保持して使用される。保持具１４は、床に立設され、上端がコネクタ１４ａにより接続された２組の支持脚１４ｂと、２つのコネクタ１４ａの間に接続された横棒１４ｃとによって構成されている。横棒１４ｃの中央部には、Ｘ線源１１を吊り下げるためのフック部材１４ｄが設けられている。Ｘ線源１１には、持ち運びのための把持部１１ａが取り付けられている。Ｘ線源１１は、把持部１１ａをフック部材１４ｄに掛着させることにより、懸垂した状態に保持される。
【００２２】
Ｘ線源１１は、保持具１４に保持された状態で、鉛直下方向に向けてＸ線を曝射（照射）する。Ｘ線源１１には、コリメータ装置（図示せず）が設けられており、Ｘ線管により発生されたＸ線は、該コリメータ装置により照射野が矩形状に規制されて射出される。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線を電気信号に変換して画像データを生成するフラットパネル型検出器（ＦＰＤ）である。Ｘ線検出器１２は、Ｘ線源１１から射出されたＸ線を、矩形状の受像部１２ａで受けるように、Ｘ線源１１の鉛直下方に、患者Ｐを介して対向配置される。例えば、患者Ｐは、胸部がＸ線検出器１２の上に位置するように配置される。
【００２３】
ＰＣ１３は、ケーブル１５，１６を介して、Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２にそれぞれ接続されている。図２に示すように、ＰＣ１３には、Ｘ線源１１の曝射動作及びＸ線検出器１２の検出動作を同期して実行させる撮影制御部１３ａと、Ｘ線検出器１２から出力された画像データを画像処理して表示用の画像データを生成する画像処理部１３ｂとが、ＣＰＵとメモリ（図示せず）に記憶されたプログラムとの協働により構成されている。ＰＣ１３は、キーボード等の操作部１３ｃにより撮影条件（撮影部位など）の入力を受け付け、操作部１３ｃにより入力された入力値に基づいてＸ線源１１及びＸ線検出器１２の制御を行う。また、ＰＣ１３は、画像処理により生成された画像データに基づき、液晶表示装置からなる表示部１３ｄにＸ線画像を表示させる。
【００２４】
また、Ｘ線源１１には、振動センサ１７が組み込まれている。振動センサ１７は、周知の加速度センサからなり、Ｘ線検出器１２の受像部１２ａのＸＹ方向について加速度及び周波数をそれぞれ検出することにより、Ｘ線源１１の振動の振幅をＸＹ方向についてそれぞれ求める。振幅Ａは、加速度αと周波数ωとにより、Ａ＝α／ω２と表される。振動センサ１７は、この関係式に基づいてＸ方向への振動の振幅ＡＸと、Ｙ方向への振動の振幅ＡＹをそれぞれ求める。振動センサ１７は、逐次、振幅ＡＸ，ＡＹを計測して、ＰＣ１３に送信する。詳しくは後述するが、ＰＣ１３内の撮影制御部１３ａは、送信された振幅ＡＸ，ＡＹに基づいて、Ｘ線検出器１２及びＸ線源１１の動作を制御する。
【００２５】
図３において、Ｘ線検出器１２は、Ｘ線を電荷に変換して蓄積する複数の検出素子２０がアクティブマトリクス基板上にＸＹ方向に沿って２次元配列された受像部１２ａと、受像部１２ａからの電荷の読み出しタイミングを制御する走査制御部２１と、受像部１２ａの各検出素子２０に蓄積された電荷を読み出し、画像データに変換して記憶する信号変換部２２と、画像データをＰＣ１３の画像処理部１３ｂに送信する画像データ送信部２３とから構成されている。受像部１２ａは、例えば、約４３ｃｍ×４３ｃｍの矩形状であり、検出素子２０の配列ピッチは、ＸＹ方向にそれぞれ約２００μｍである。
【００２６】
走査制御部２１と各検出素子２０とは、検出素子２０の行毎に走査線２４によって接続されており、信号変換部２２と各検出素子２０とは、検出素子２０の列毎に信号線２５によって接続されている。なお、行はＸ方向、列はＹ方向に対応する。
【００２７】
検出素子２０としては、アモルファスセレン（ａ−Ｓｅ）等の変換層でＸ線を入射線量に応じた電荷に直接変換し、変換された電荷を変換層の下部の電極に接続されたキャパシタに蓄積する直接変換型のものを採用することができる。各検出素子２０には、ＴＦＴスイッチ（図示せず）が接続され、ＴＦＴスイッチのゲート電極が走査線２４、ソース電極がキャパシタ、ドレイン電極が信号線２５に接続されている。ＴＦＴスイッチが走査制御部２１からの駆動パルスによってＯＮ状態になると、キャパシタに蓄積された電荷が信号線２５に出力される。なお、検出素子２０として、酸化ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３）やヨウ化セシウム（ＣｓＩ）等の蛍光体（シンチレータ）でＸ線を一旦可視光に変換し、変換された可視光をフォトダイオードで電荷に変換して蓄積する間接変換型のものを採用することも可能である。
【００２８】
走査制御部２１は、シフトレジスタにより構成されており、撮影制御部１３ａからの制御に基づき、駆動パルスを順次に各走査線２４に供給する。また、後述するビニングを行う際には、走査制御部２１は、撮影制御部１３ａから供給されるビニング数（「２（行）×２（列）」、「３（行）×３（列）」など）のうちの行数を単位として、隣接する複数の走査線２４に同時に駆動パルスを供給する。例えば、ビニング数が「２×２」の場合には、２行ずつ走査線２４が駆動され、１つの信号線２５に２つの検出素子２０から同時に電荷が出力される。同一の信号線２５に出力された各電荷は、信号線２５上で加算（列加算）される。
【００２９】
信号変換部２２は、行加算回路２２ａ、積分アンプ回路２２ｂ、Ａ／Ｄ変換器２２ｃ、画像メモリ２２ｄから構成されている。行加算回路２２ａは、撮影制御部１３ａから供給されるビニング数のうちの列数を単位として、隣接する複数の信号線２５の電荷を加算し、加算した電荷をそれぞれ積分アンプ回路２２ｂに入力する。例えば、ビニング数が「２×２」の場合には、信号線２５の電荷が２列ずつ加算（行加算）される。なお、行加算回路２２ａは、ビニングを行わない場合には、各信号線２５の電荷を加算せずにそれぞれ個別に積分アンプ回路２２ｂに入力する。
【００３０】
積分アンプ回路２２ｂは、行加算回路２２ａから入力された電荷を積分して電圧信号（画像信号）に変換し、Ａ／Ｄ変換器２２ｃに入力する。Ａ／Ｄ変換器２２ｃは、入力された画像信号をデジタルの画像データに変換して画像メモリ２２ｄに入力する。画像メモリ２２ｄは、最大１フレーム分（検出素子２０の総数分）の画像データを記憶する。
【００３１】
このように、ビニング時には、走査制御部２１と行加算回路２２ａとの協働により、各検出素子２０により生成される複数の電荷が、「２×２」や「３×３」の正方領域を単位として加算される。このビニング処理により、画像メモリ２２ｄに格納される画像データは実質的な画素数が少なくなるため解像度が低下するが、各画素の信号量が増大するためＳ／Ｎ比の向上とともに、画像データの鮮鋭度が向上する。なお、本実施形態では、ビニング数は、行及び列方向に同一であり、行及び列方向に対称なビニング処理を行う。
【００３２】
また、ＰＣ１３の画像処理部１３ｂは、ビニングが行われた場合には、画像メモリ２２ｄから送信された画像データ（ビニングにより解像度が低下した画像データ）に、スプライン補間等の補間処理を施すことにより、ビニングが行われない場合の解像度に等しい画像データを生成し、この画像データをＸ線画像として表示部１３ｄに表示させる。
【００３３】
ＰＣ１３内のメモリには、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、振動センサ１７により検出されるＸ線源１１の振動振幅ＡＸ，ＡＹの合成量｜Ａ｜と、ビニング数及び曝射時間との関係を対応づけたテーブルＴ１，Ｔ２が記憶されている。テーブルＴ１，Ｔ２は、撮影制御部１３ａによるＸ線源１１及びＸ線検出器１２の制御時に一方が選択される。なお、合成量｜Ａ｜は、次式（１）で表される量であり、撮影制御部１３ａは、振動振幅ＡＸ，ＡＹから逐次、合成量｜Ａ｜を算出する。以下では、振動振幅ＡＸ，ＡＹの合成量｜Ａ｜を、単に振動振幅｜Ａ｜と称する。
【００３４】
｜Ａ｜＝（（ＡＸ）２＋（ＢＸ）２））１／２ ・・・（１）
【００３５】
テーブルＴ１は、撮影部位が胸部である場合に選択されるものであり、振動振幅｜Ａ｜が０〜０．１ｍｍの場合にビニング数を「１×１（ビニングなし）」、振動振幅｜Ａ｜が０．１〜０．３ｍｍの場合にビニング数を「２×２」、振動振幅｜Ａ｜が０．３〜０．５ｍｍの場合にビニング数を「３×３」とし、曝射時間を、振動振幅｜Ａ｜に依らず一律に５００ｍｓｅｃとすることを規定している。なお、後述するように、振動振幅｜Ａ｜が０．５ｍｍ（後述する基準振幅Ａ０）より大きい場合には、曝射を禁止するため、ビニング数及び曝射時間は規定されていない。
【００３６】
一方、テーブルＴ２は、撮影部位が脚部である場合に選択されるものであり、振動振幅｜Ａ｜が０〜０．１ｍｍの場合にビニング数を「１×１（ビニングなし）」、曝射時間を４００ｍｓｅｃとし、振動振幅｜Ａ｜が０．１〜０．５ｍｍの場合にビニング数を「２×２」、曝射時間を１００ｍｓｅｃとすることを規定している。同様に、振動振幅｜Ａ｜が０．５ｍｍ（後述する基準振幅Ａ０）より大きい場合には、曝射を禁止するため、ビニング数及び曝射時間は規定されていない。
【００３７】
両テーブルＴ１，Ｔ２において、振動振幅｜Ａ｜が０〜０．１ｍｍの場合に、ビニング数を「１×１（ビニングなし）」としている。これは、振動の全幅（振幅の２倍）が配列ピッチ以内であれば、画像に振動によるぶれが現れないことに基づいて規定したものである。上限の０．１ｍｍは、検出素子２０の配列ピッチが約２００μｍ（＝０．２ｍｍ）であることに対応している。
【００３８】
テーブルＴ１では、曝射時間をビニング数に依らず一定としている。これは、胸部撮影では、肺などの臓器を診断することが主目的であることから、画像の濃淡を重視する必要があるためであり、一定のＸ線曝射量を確保すること目的としている。
【００３９】
これに対して、テーブルＴ２では、ビニング数に対応して曝射時間を変更している。これは、脚部撮影では、骨を診断することが主目的であることから、画像のコントラスト（空間的形状の鮮明度）を重視する必要があるためであり、ビニング数の増加に応じて曝射時間を短くすることで、振動による画像のブレをさらに抑制することを目的としている。具体的に、テーブルＴ２では、ビニング数（ビニングの行数と列数とを乗じた数）に反比例するように、曝射時間を設定している。また、テーブルＴ２では、空間的形状の鮮明度を重視するために、「２×２」を超えるビニング数は規定されていない。
【００４０】
次に、以上のように構成されたＸ線撮影システム１０の作用を、図５に示すフローチャートに沿って説明する。まず、撮影準備として、技師は、図１に示すように、保持具１４を組み立てて、これにＸ線源１１を保持させ、患者Ｐの撮影部位を介してＸ線源１１に対向するようにＸ線検出器１２を配置し、ケーブル１５，１６を介して、Ｘ線源１１及びＸ線検出器１２とＰＣ１３とを接続する。
【００４１】
撮影準備が完了し、技師により、ＰＣ１３の操作部１３ｃから撮影部位（胸部または脚部）の入力が行われると（ステップＳ１：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、メモリに記憶されたテーブルＴ１，Ｔ２から入力された撮影部位に対応するものを選択する（ステップＳ２）。このステップＳ２では、Ｘ線源１１の振動が大きい場合に曝射を禁止／停止する基準として、基準振幅Ａ０を設定する。この基準振幅Ａ０は、テーブルＴ１，Ｔ２のいずれが選択された場合においても０．５ｍｍに設定される。また、ステップＳ２では、Ｘ線源１１の管電圧と管電流とが撮影部位に対応した値に設定される。そして、撮影制御部１３ａは、ステップＳ２での各種設定が完了した後、振動センサ１７にＸ線源１１の振動検出を開始させる（ステップＳ３）。
【００４２】
次いで、技師により、操作部１３ｃから曝射開始の指示が入力されると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、その時点で振動センサ１７から入力される振幅ＡＸ，ＡＹに基づき、合成量を表す振幅｜Ａ｜を算出し、この振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０より大きいか否かを判定する（ステップＳ５）。振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０より大きい場合には（ステップＳ５：ＹＥＳ）、振動が過大であるためビニング処理では鮮鋭化が不十分であり、良好なＸ線画像が得られないため、曝射開始の指示を無効として曝射を開始せず、「振動を低減して再度曝射指示を入力するように促すメッセージ」を表示部１３ｄに表示させる（ステップＳ６）。
【００４３】
一方、振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０以下の場合には（ステップＳ５：ＮＯ）、撮影制御部１３ａは、その振幅｜Ａ｜に対応したビニング数及び曝射時間を、ステップＳ２で選択したテーブルに基づいて設定し（ステップＳ７）、Ｘ線源１１にＸ線の曝射を開始させる（ステップＳ８）。振動センサ１７による振動検出は、曝射中も継続して行われ、撮影制御部１３ａは、逐次、振幅｜Ａ｜を算出し、振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０より大きいか否かを判定する（ステップＳ９）。
【００４４】
曝射中に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えることなく（ステップＳ９：ＮＯ）、曝射開始からの積算時間（曝射積算時間）が、ステップＳ７で設定された曝射時間に達した場合には（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、Ｘ線源１１による曝射を終了させる（ステップＳ１１）。一方、曝射中に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合には（ステップＳ９：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、「振動の増大により曝射を終了することを知らせるメッセージ」を表示部１３ｄに表示させ（ステップＳ１２）、曝射を終了させる（ステップＳ１１）。
【００４５】
曝射終了とともに、撮影制御部１３ａは、ステップＳ７で設定されたビニング数に基づく、Ｘ線検出器１２の電荷読み出し（ビニング読み出し）を制御し、その結果、画像メモリ２２ｄに記憶された画像データを画像データ送信部２３によりＰＣ１３へ出力させる（ステップＳ１３）。そして、ＰＣ１３に入力された画像データは、画像処理部１３ｂにより補間処理等が施され、Ｘ線画像として表示部１３ｄに表示される（ステップＳ１４）。
【００４６】
図６において、画像Ｉ１は、ステップＳ１１で、曝射を終了した直後にＸ線検出器１２の各検出素子２０に蓄積された電荷像であり、Ｘ線源１１の振動によるブレが生じていることを示している。画像Ｉ２は、ステップＳ１３において「２×２」のビニング読み出しが行われた場合の読み出し画像であり、ビニングによりブレが解消され画像が鮮鋭化されることを示している。そして、画像Ｉ３は、補間処理により元の解像度に変換され、表示部１３ｄに表示されたＸ線画像を示している。
【００４７】
（第２実施形態）
上記第１実施形態では、曝射開始後、曝射中に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合には、その時点で曝射を終了してＸ線検出器１２から画像データを読み出し、表示部１３ｄに画像表示を行っている。このため、曝射開始直後に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合には、曝射時間が十分でないため、低輝度の不鮮明な画像が表示されることになる。そこで、第２実施形態として、曝射中に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合にも鮮明な画像が得ることを可能とする制御方法を示す。
【００４８】
図７は、第２実施形態におけるＸ線撮影システムの制御方法を示すフローチャートであり、破線で囲った部分が第１実施形態と異なる。その他の部分については、第１実施形態と同一であるため、第１実施形態と同一の符号を付し、説明は省略する。
【００４９】
ステップＳ８においてＸ線源１１が曝射を開始した後、曝射中に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合には（ステップＳ９：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、曝射を停止させ（ステップＳ２０）、その時点でＸ線検出器１２に蓄積されている電荷を読み出し、その結果、画像メモリ２２ｄに記憶された画像データをＰＣ１３へ出力させる（ステップＳ２１）。ＰＣ１３に入力された画像データは、メモリに一時的に記憶される。
【００５０】
次いで、ステップＳ２０で曝射を一時停止してからの経過時間が、所定の再開制限時間内であるか否かを判定し（ステップＳ２２）、再開制限時間内であれば（ステップＳ２２：ＮＯ）、振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０より大きいか否かを判定する（ステップＳ２３）。振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えたまま（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、再開制限時間が経過した場合には（ステップＳ２２：ＹＥＳ）、撮影制御部１３ａは、「振動が原因で曝射を停止し、振動が収まらないまま再開制限時間を経過した旨」を表示部１３ｄに表示させる（ステップＳ２４）。この場合、ステップＳ２１で、ＰＣ１３内のメモリに記憶された画像データが補間処理等の後、Ｘ線画像として表示部１３ｄに表示される（ステップＳ１４）。
【００５１】
一方、再開制限時間内に振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０以下となった場合には（ステップＳ２３：ＮＯ）、撮影制御部１３ａは、Ｘ線源１１にＸ線の曝射を再開させ（ステップＳ２５）、ステップＳ９に戻る。この後、再び振幅｜Ａ｜が基準振幅Ａ０を超えた場合には、曝射が停止され（ステップＳ２０）、曝射再開から曝射停止までの間にＸ線検出器１２に蓄積された電荷を読み出し、その結果、画像メモリ２２ｄに記憶される画像データを出力して、ＰＣ１３内のメモリに記憶させる（ステップＳ２１）。
【００５２】
この後、撮影制御部１３ａは、上記と同様のステップを実行する。曝射停止と曝射再開が行われると、ＰＣ１３内のメモリには、複数の画像データが記憶されることになる。この場合、画像処理部１３ｂは、画像のエッジを合わせるように、複数の画像データを位置合わせして合成処理を行うことにより１つの画像データを生成し、この画像データをＸ線画像として表示部１３ｄに表示させる。なお、上記の再開制限時間は、操作部１３ｃからの入力により変更可能としてもよい。
【００５３】
このように、曝射の中断と再開により得られた複数の画像データを合成することで、高輝度で鮮明なＸ線画像が表示される。なお、上記の画像合成は、画像に写り込んだマーカを基準として位置合わせを行うものであってもよい。このマーカは、所定の形状（例えば、画素サイズ程度の矩形状）に形成された鉛等の遮蔽板をＸ線検出器１２のＸ線入射側に配置することで形成可能である。直接変換型のＸ線検出器１２の場合には、変換層の上に遮蔽板を配置すればよく、間接変換型のＸ線検出器１２の場合には、シンチレータ上またはシンチレータとフォトダイオードとの間に遮蔽板を配置すればよい。
【００５４】
なお、上記第１及び第２実施形態では、振動センサ１７によりＸ方向及びＹ方向の２方向の振動振幅ＡＸ，ＡＹを検出し、この振動振幅ＡＸ，ＡＹの合成量｜Ａ｜に基づいて、ビニング数及び曝射時間の決定や曝射の禁止／停止の判定を行っているが、２方向の振動検出は必ずしも必要はなく、１方向のみとしてもよい。図１に示したＸ線源１１の構成では、Ｘ線源１１はＹ方向への揺動が生じやすいため、振動検出を１方向のみとする場合には、Ｘ方向とＹ方向のうち、Ｙ方向の振動検出を行うことが好ましい。
【００５５】
また、上記第１及び第２実施形態では、Ｘ方向及びＹ方向に対称的にビニングを行っているが、振動センサ１７により検出された振動振幅ＡＸ，ＡＹに基づいて、Ｘ方向及びＹ方向に非対称にビニングを行うことも好ましい。例えば、ＡＸ＝０．０５ｍｍ、ＡＹ＝０．２ｍｍの場合には、ビニング数を「１×２」とする。
【００５６】
また、上記第１及び第２実施形態では、振動振幅に対するビニング数及び曝射時間の関係を規定したテーブルとして、胸部用と脚部用のテーブルを例示しているが、これら以外に、腹部や頭部などの他の撮影部位用のテーブルを用いてもよいことは言うまでもない。各テーブルの規定値は、適宜変更してよい。
【００５７】
また、上記第１及び第２実施形態では、Ｘ線検出器１２内で電荷を加算することによりビニング（いわゆるハードウェア・ビニング）を行っているが、これに代えて、ビニングを行わずにデジタルの画像データを生成した後、ＰＣ１３内での画像処理によりビニング（いわゆるソフトウェア・ビニング）を行うようにしてもよい。
【００５８】
また、上記第１及び第２実施形態では、Ｘ線源１１の振動振幅が基準値を上回った場合に、表示部１３ｄにメッセージを表示することで、曝射を禁止／停止したことを技師に報知しているが、この報知は、ＰＣ１３やＸ線源１１からの音出力や、ＰＣ１３やＸ線源１１に設けたＬＥＤの点灯によって行ってもよい。
【００５９】
また、上記第１及び第２実施形態では、振動センサ１７を加速度センサによって構成しているが、加速度センサに代えて、傾斜センサを用いてＸ線源１１の振動振幅を検出することも可能である。この場合には、傾斜センサによりＸ線源１１の最大傾斜角度を検出し、この最大傾斜角度とＸ線源１１の揺動半径とから振動振幅を求めることができる。さらに、振動センサ１７として圧電センサなどを用いることも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１０ Ｘ線撮影システム
１１ Ｘ線源
１２ Ｘ線検出器
１２ａ 受像部
１３ａ 撮影制御部
１３ｂ 画像処理部
１３ｃ 操作部
１３ｄ 表示部
１４ 保持具
１７ 振動センサ
２０ 検出素子
２１ 走査制御部
２２ 信号変換部
２２ａ 行加算回路
２４ 走査線
２５ 信号線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を被検体に曝射するＸ線源と、
前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源の振動量を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動量に基づいてビニング数を決定し、前記Ｘ線源による曝射終了後、決定したビニング数に基づいて前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行う撮影制御手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影システム。
【請求項２】
前記撮影制御手段は、前記振動量に基づいて決定したビニング数に応じて、前記Ｘ線源によるＸ線の曝射時間を決定することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。
【請求項３】
前記Ｘ線源による曝射開始の指示を入力する曝射指示入力手段を備え、
前記撮影制御手段は、前記振動量が基準値より大きい場合に、前記曝射指示手段による曝射指示を無効として曝射を開始させないことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線撮影システム。
【請求項４】
前記撮影制御手段は、前記Ｘ線源による曝射中に前記振動量が基準値より大きくなった場合に、前記Ｘ線源による曝射を停止させ、前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行うことを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
【請求項５】
前記撮影制御手段は、曝射停止後、所定時間内に前記振動量が前記基準値以下となった場合に、前記Ｘ線源による曝射を再開させることを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮影システム。
【請求項６】
前記曝射停止時に前記Ｘ線検出器から読み出された画像と、前記曝射の再開後に前記Ｘ線検出器から読み出される画像とを合成して１つの画像とする画像処理手段を備えることを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影システム。
【請求項７】
撮影部位を入力する撮影部位入力手段を備え、
前記撮影制御手段は、前記撮影部位入力手段により入力された撮影部位に応じて、前記振動検出手段により検出される振動量に対するビニング数及び曝射時間の関係を変更することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。
【請求項８】
前記振動量は、前記Ｘ線源の振動の振幅であることを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
【請求項９】
前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器は、可搬型であることを特徴とする１から８いずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
【請求項１０】
Ｘ線を被検体に曝射するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源の振動量を検出する振動検出手段とを備えたＸ線撮影システムの制御方法において、
前記振動検出手段により検出された振動量に基づいてビニング数を決定し、前記Ｘ線源による曝射終了後、決定したビニング数に基づいて前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行うことを特徴とするＸ線撮影システムの制御方法。
【請求項１】
Ｘ線を被検体に曝射するＸ線源と、
前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記Ｘ線源の振動量を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段により検出された振動量に基づいてビニング数を決定し、前記Ｘ線源による曝射終了後、決定したビニング数に基づいて前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行う撮影制御手段と、
を備えたことを特徴とするＸ線撮影システム。
【請求項２】
前記撮影制御手段は、前記振動量に基づいて決定したビニング数に応じて、前記Ｘ線源によるＸ線の曝射時間を決定することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。
【請求項３】
前記Ｘ線源による曝射開始の指示を入力する曝射指示入力手段を備え、
前記撮影制御手段は、前記振動量が基準値より大きい場合に、前記曝射指示手段による曝射指示を無効として曝射を開始させないことを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線撮影システム。
【請求項４】
前記撮影制御手段は、前記Ｘ線源による曝射中に前記振動量が基準値より大きくなった場合に、前記Ｘ線源による曝射を停止させ、前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行うことを特徴とする請求項１から３いずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
【請求項５】
前記撮影制御手段は、曝射停止後、所定時間内に前記振動量が前記基準値以下となった場合に、前記Ｘ線源による曝射を再開させることを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮影システム。
【請求項６】
前記曝射停止時に前記Ｘ線検出器から読み出された画像と、前記曝射の再開後に前記Ｘ線検出器から読み出される画像とを合成して１つの画像とする画像処理手段を備えることを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影システム。
【請求項７】
撮影部位を入力する撮影部位入力手段を備え、
前記撮影制御手段は、前記撮影部位入力手段により入力された撮影部位に応じて、前記振動検出手段により検出される振動量に対するビニング数及び曝射時間の関係を変更することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影システム。
【請求項８】
前記振動量は、前記Ｘ線源の振動の振幅であることを特徴とする請求項１から７いずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
【請求項９】
前記Ｘ線源及び前記Ｘ線検出器は、可搬型であることを特徴とする１から８いずれか１項に記載のＸ線撮影システム。
【請求項１０】
Ｘ線を被検体に曝射するＸ線源と、前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器と、前記Ｘ線源の振動量を検出する振動検出手段とを備えたＸ線撮影システムの制御方法において、
前記振動検出手段により検出された振動量に基づいてビニング数を決定し、前記Ｘ線源による曝射終了後、決定したビニング数に基づいて前記Ｘ線検出器から画像の読み出しを行うことを特徴とするＸ線撮影システムの制御方法。
【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２０１１−５６１７０（Ｐ２０１１−５６１７０Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１１８１１（Ｐ２００９−２１１８１１）
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１４日（２００９．９．１４）
【出願人】（３０６０３７３１１）富士フイルム株式会社 (25,513)
【Ｆターム（参考）】
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