[0001] 本
申请以日本
专利申请2011-264298(申请日:12/2/2011)为
基础，享受该申请的优先权。本申请通过参照该申请，而包含该申请的全部内容。
技术领域
[0002] 本
发明的
实施例涉及X射线图像诊断装置。
背景技术
[0003] X射线图像诊断装置是如下这样的装置，即、通过X射线照射器对患者等被检体照射X射线，并通过X射线检测器检测透过该被检体的X射线量，根据检测到的X射线量，对X射线透过数据进行重构处理，取得被检体的
断层图像(切片图像)。作为该X射线图像诊断装置开发了X射线CT装置(X射线计算机断层摄像装置)，该X射线CT装置例如将被检体置于中间而将X射线照射器和X射线检测器相对置配置，使它们一边绕被检体的体轴旋转一边进行摄像。
[0004] 在这样的X射线图像诊断装置中，通常为了在多层扫描、螺旋扫描等的摄像前设定扫描范围(摄像范围)，不使X射线照射器及X射线检测器旋转地进行摄像，收集扫描图像(scanogram)。该X射线诊断装置中，有时具备使用该扫描图像算出供给X射线照射器的最佳管
电流的功能(例如称为Real-EC的功能)。该功能是自动地计算与被检体的各部位的身体厚度相符的X射线量，针对每次旋转精细地控制X射线量的功能。由此，在维持高画质的同时抑制不必要的
辐射，实现辐射降低。
[0005] 但是，在上述功能中，以被检体被配置在有效
视野(FOV)的中心为前提来进行计算，但是实际上难以将被检体设置在有效视野的中心，另外，该被检体的
定位也依赖于操作者，因此检查的可重复性降低。
发明内容
[0006] 本发明想要解决的课题是提供能够实现辐射降低的同时提高检查的可重复性的X射线图像诊断装置。
[0007] 实施方式涉及的X射线图像诊断装置，具备：搭载被检体的顶板；使顶板升降的顶板驱动部；摄像装置，向顶板上的被检体的侧面照射X射线，检测透过该被检体的X射线，摄像被检体的侧面图像；控制部，控制顶板驱动部进行的顶板的升降，使顶板上的被检体的厚度方向的中心
位置匹配到侧面图像中的顶板的升降方向的中心位置。
[0008] 根据上述构成的X射线图像诊断装置，能够实现辐射降低的同时提高检查的可重复性。
附图说明
[0009] 图1是一实施方式涉及的X射线图像诊断装置的概略构成图。
[0010] 图2是图1所示的X射线图像诊断装置具备的摄像装置所摄像到的平面的扫描图像的说明图。
[0011] 图3是图1所示的X射线图像诊断装置具备的摄像装置所摄像到的侧面的扫描图像的说明图。
[0012] 图4是图1所示的X射线图像诊断装置具备的控制装置内的控制部的概略构成的方
框图。
[0013] 图5是从图3所示的侧面的扫描图像求出偏移量的计算处理的说明图。
[0014] 图6是从图2所示的平面的扫描图像求出
像素值的累计值的计算处理的说明图。
[0015] 图7是图1所示的X射线图像诊断装置进行的顶板位置及管电流的调整处理的
流程图。
[0016] 图8是图7所示的顶板位置及管电流的调整处理中的顶板上升移动的说明图。
[0017] 图9是图7所示的顶板位置及管电流的调整处理中的平面图像的扩大的说明图。
具体实施方式
[0018] 参照图面说明一个实施方式。
[0019] 如图1所示，本实施方式涉及的X射线图像诊断装置1具备：载置有患者等被检体P的床2；对该床2上的被检体P进行摄像的摄像装置3；控制这些床2及摄像装置3的控制装置4。作为该X射线图像诊断装置1举例有例如是X射线CT装置(X射线计算机断层摄像装置)。
[0020] 床2具备搭载被检体P的长方形状的顶板2a和
支撑该顶板2a在
水平方向及升降方向(铅直方向)移动的顶板驱动部2b。顶板驱动部2b具有用于使顶板2a移动的移动机构、供给用于该移动的驱动
力的驱动源等。该床2通过顶板驱动部2b使顶板2a移动到期望的高度，另外，使该顶板2a在水平方向移动，将顶板2a上的被检体P移动到期望位置。
[0021] 摄像装置3具备：对顶板2a上的被检体P照射X射线的X射线照射器3a；向该X射线照射器3a供给高
电压的高电压产生部3b；检测X射线的X射线检测器3c；将该X射线检测器3c检测到的X射线作为X射线透过数据(投影数据)收集的数据收集部3d；内置那些各部分的架台3e。
[0022] X射线照射器3a具备射出X射线的
X射线管3a1和使从该X射线管3a1射出的X射线缩小的
准直器等的光阑器3a2，并且该X射线照射器3a被设置在架台3e内。该X射线照射器3a通过X射线管3a1射出X射线，该X射线由光阑器3a2缩小，设为具有锥
角的扇形束形状、例如角锥形状来进行照射。
[0023] 这里，光阑器3a2可以采用各种类型的光阑器。例如，也可以采用使如铅那样的二张X射线遮断板在相互相接分离方向上移动，适宜变更由这些X射线遮断板形成的间隙的大小的光阑器。该间隙部分成为X射线的通过区域，该间隙以外的部分成为遮断X射线的遮断区域。通过这样的光阑器3a2可以调整X射线的照射区域(照射范围)。
[0024] 高电压产生部3b是产生向X射线照射器3a的X射线管3a1供给的高电压的装置，被设置在架台3e内。该高电压产生部3b将由控制装置4提供的电压升压及整流，然后将该电压供给X射线管3a1。另外，控制装置4为了向X射线管3a1提供管电流，产生期望的X射线，控制向高电压产生部3b提供的电压的
波形，即振幅、脉冲宽度等各种条件。
[0025] X射线检测器3c与X射线照射器3a相对置，并被设置在架台3e内。该X射线检测器3c将透过了床2的顶板2a上的被检体P的X射线变换为电
信号，发送给数据收集部3d。该X射线检测器3c既可以是将X射线变换为直接
电信号的直接变换方式，或者，也可以是将X射线变换为光学信息后，将该光学信息变换为电信号的间接变换方式。
[0026] 这里，作为X射线检测器3c例如可以采用多列多通道的X射线检测器。该多列多通道的X射线检测器将检测X射线的X射线检测元件格子状排列而构成。另外，通道列是多个(例如，数百到数千个左右)X射线检测元件在通道方向(围绕被检体P的体轴的方向)排列的列，该通道列沿列方向(被检体P的体轴方向)配置多个列(例如，16列、64列等)。
[0027] 数据收集部3d收集从X射线检测器3c发送的电信号，作为X射线透过数据(投影数据)，将该X射线透过数据向控制装置4发送。该数据收集部3d被设置在架台3e内。
[0028] 架台3e形成为圆筒状，为了检查被检体P，具有插入床2的顶板2a的贯通孔H。该架台3e具有以贯通孔H的中心为旋转中心的旋转体即旋转环(未图示)。在该旋转环，X射线照射器3a及X射线检测器3c相对置设置，那些X射线照射器3a及X射线检测器3c通过旋转环的旋转，围绕床2的顶板2a上的被检体P的体轴旋转。
[0029] 控制装置4具备：控制各部分的控制部4a；对X射线透过数据进行包含图像重构的
图像处理的图像处理部4b；存储各种程序、各种数据等的存储部4c；接受操作者进行的输入操作的操作部4d及显示图像的显示部4e等。这些各部分通过总线(未图示)等电连接。
[0030] 控制部4a控制床2的顶板驱动部2b、摄像装置3的高电压产生部3b等的各部分。而且，控制部4a控制X射线照射器3a的光阑器3a2，而且，还控制在显示部4e显示X射线图像等各种图像。另外，控制部4a能够根据来自设置在顶板驱动部2b等驱动源(例如，伺服
电机等)的顶板位置检测部2b1(例如，
编码器)的输出值，获得与顶板2a的位置(例如，高度位置等)有关的信息。
[0031] 图像处理部4b对从数据收集部3d发送的X射线透过数据，进行前处理、图像重构处理等各种图像处理，而且将图像处理完毕的X射线图像保存于存储部4c。作为该图像处理部4b可以采
用例如阵列处理器等。
[0032] 存储部4c是存储各种程序、各种数据等的存储装置，特别是存储X射线图像作为各种数据。该存储部4c由例如ROM、RAM、闪速
存储器及
硬盘等构成。另外，X射线图像也可以保存在经由有线或无线网络与控制装置4连接的图像
服务器等中。
[0033] 操作部4d是操作者进行输入操作的输入部。该操作部4d由例如
键盘、
鼠标、操作杆等构成。操作者对操作部4d进行输入操作，进行各种设定，或者，通过床2进行顶板2a上的被检体P的移动、通过摄像装置3进行摄像。
[0034] 显示部4e是显示被检体P的X射线图像、操作画面等各种图像的显示装置。作为该显示部4e可以采用例如
液晶显示器、CRT(布朗管)显示器等。
[0035] 在这样的X射线图像诊断装置1中，作为摄像模式，有摄像成为定位图像的扫描图像的扫描摄像模式和摄像断层图像(切片图像)的断层摄像模式(通常的扫描模式)。这里，扫描摄像模式是在基于断层图像模式进行的摄像之前，摄像用于设定扫描范围(摄像范围)的扫描图像的模式。例如，在扫描计划中，事先摄像扫描图像，通过显示部4e显示该扫描图像。操作者确认该扫描图像，对操作部4d进行输入操作，设定扫描范围。
[0036] 在扫描图像的摄像中，以规定位置即规定的视角固定X射线照射器3a和X射线检测器3c，使床2的顶板2a在被检体P的体轴方向移动到规定位置，通过X射线照射器3a照射X射线，由X射线检测器3c检测透过了顶板2a上的被检体P的X射线，进行X射线透过数据的收集。然后，由图像处理部4b处理该X射线透过数据，生成扫描图像，在存储部4c中保存该生成的扫描图像并显示在显示部4e。
[0037] 例如，上述扫描图像是在0度(平面位置)和90度(侧面位置)的视角位置被摄像的。此时，照射区域被设为最大(例如，512像素×512像素)，但是不限于此。在0度的平面位置中，向顶板2a上的被检体P的上表面照射X射线，检测透过该被检体P的X射线，如图2所示，摄像平面图像G1，作为被检体P的平面的扫描图像。另外，在90度的侧面位置中，向顶板2a上的被检体P的侧面照射X射线，检测透过该被检体P的X射线，如图3所示，摄像侧面图像G2，作为被检体P的侧面的扫描图像。另外，在侧面图像G2中，还包含顶板2a的像。
[0038] 另一方面，断层图像的摄像中，一边使X射线照射器3a和X射线检测器3c旋转，使床2的顶板2a在被检体P的体轴方向移动，一边由X射线照射器3a照射X射线，由X射线检测器3c检测透过顶板2a上的被检体P的X射线，进行X射线透过数据的收集。然后，由图像处理部4b处理该X射线透过数据，生成断层图像，并在存储部4c保存该生成的断层图像，并且在显示部4e进行显示。
[0039] 接着，详细说明上述控制装置4具备的控制部4a。
[0040] 如图4所示，控制部4a具备：计算出成为补正量的偏移量的补正量计算部11；根据计算出的偏移量，控制顶板2a的升降的顶板控制部12；计算出向X射线管3a1供给的管电流(电流值)的电流计算部13；计算出用于变换该管电流的变换率的变换率计算部14；使用计算出的变换率变换上述管电流的电流变换部15。
[0041] 补正量计算部11根据侧面图像G2(称为LR方向(左右方向)的扫描图像)求出顶板2a的高度位置及被检体P的被检体厚度，计算出用于在FOV(有效视野)中心配置被检体P的偏移量。
[0042] 如图5所示，首先，该补正量计算部11将侧面图像G2由该Y方向(顶板2a的升降方向)的图像中心O1分割为二份，对于上半部分，在Y方向扫描，计算出空气区域(Air区域)的像素数。逐个像素(pixel)地在Z方向(被检体P的体轴方向)进行该扫描。另外，在空气区域的识别中，将某
阈值以下的区域识别为空气区域。然后，补正量计算部11从上半部分的像素数减去空气区域的像素数，求出从图像中心O1到被检体P的体表的像素数。在Z方向逐个像素地进行该计算，求出从图像中心O1到体表的像素数的最大值L1。
[0043] 另外，对于下半部分，求出从图像中心O1到现在的顶板2a的高度位置的像素数。补正量计算部11从系统(例如，顶板驱动部2b的编码器等)取得现在的顶板2a的高度位置，掌握该高度位置与侧面两像G2的哪个像素相当，计算出从图像中心O1到顶板2a的像素数L2。
[0044] 然后，补正量计算部11将从图像中心O1到体表的像素数的最大值L1和从图像中心O1到顶板2a的像素数L2相加，设为被检体厚度，为了在FOV中心配置该被检体厚度的厚度方向的中心位置，计算出应该偏移多少像素量，即偏移量ΔL。
[0045] 另外，被检体厚度的计算中，采用从图像中心O1到体表的像素数的最大值L1，但是不限于此。例如，也可以采用其平均值。另外，将侧面图像G2二分割后进行处理，但是不限于此，也可以不进行二分割而处理。但是，进行二分割的方式可以缩短处理时间。
[0046] 顶板控制部12采用由补正量计算部11计算出的偏移量ΔL，控制顶板驱动部2b进行的顶板2a的升降，使得将顶板2a上的被检体P的厚度方向的中心位置匹配到侧面图像G2的图像中心O1(侧面图像G2中的顶板2a的升降方向的中心位置)。首先，该顶板控制部12将上述偏移量(像素单位)变换为距离(mm单位)，通过顶板驱动部2b使顶板2a升降该变换出的距离大小。
[0047] 例如，如图5所示，被检体P的厚度方向的中心位置位于比图像中心O1靠下的情况下，使顶板2a上升偏移量ΔL，另一方面，被检体P的厚度方向的中心位置位于比图像中心O1靠上的情况下，使顶板2a下降偏移量ΔL。
[0048] 电流计算部13从平面图像G1(称为AP方向(前后方向)的扫描图像)计算出每个像素的累计值，计算出可获得预先设定的噪声电平那样的管电流。例如，计算出全部切片图像可以相同S/N(SN比)显示图像的最低的管电流。
[0049] 如图6所示，该电流计算部13对平面图像G1在X方向累计像素值，在Z方向逐个像素地进行该累计。计算出与被检体P近似的水
假体(用水充满的假体)的直径(水等价厚度)，对该水假体直径考虑扫描方法(例如，多层扫描、螺旋扫描等)，计算出可获得预先设定的噪声电平那样的管电流。
[0050] 变换率计算部14使用由补正量计算部111计算出的偏移量ΔL，预测顶板2a上的被检体P的厚度方向的中心位置匹配到侧面图像G2的图像中心O1(侧面图像G2中的顶板2a的升降方向的中心位置)时的平面图像，计算该预测出的平面图像和前述摄像得到的平面图像G1的比率（扩大率或者缩小率)作为变换率。
[0051] 例如，被检体P的厚度方向的中心位置处于比图像中心O1靠下的情况下(参照图5)，使顶板2a上升偏移量ΔL后，该移动后的顶板2a接近X射线照射器3a。因此，由于在该位置的平面图像成为比移动前的平面图像G1大的图像，因此计算出该图像的扩大率作为变换率。另一方面，被检体P的厚度方向的中心位置处于比图像中心O1靠上的情况下，使顶板2a下降偏移量ΔL后，该移动后的顶板2a远离X射线照射器3a。因而，由于在该位置的平面图像成为比移动前的平面图像G1小的图像，因此计算出该图像的缩小率作为变换率。
[0052] 电流变换部15根据变换率计算部14计算出的变换率，变换由电流计算部13计算出的上述累计值，使用该变换出的假定累计值，求出与被检体P近似的水假体的直径(水等价厚度)，与前述同样，对该水假体直径考虑扫描方法(例如，多层扫描、螺旋扫描等)，计算出可获得预先设定的噪声电平那样的管电流。由此，根据变换率变换由电流计算部13计算出的管电流。
[0053] 另外，在上述累计值的变换中，根据计算出的变换率直接变换累计值，但是不限于此。例如，也可以针对每个变换率保存累计值表，根据计算出的变换率，选择采用与该变换率对应的累计值表。
[0054] 这里，上述控制部4a的各部分可以由电气
电路等
硬件构成，或者，由执行这些功能的程序等
软件构成。另外，也可以由两方的组合构成。
[0055] 接着，说明上述X射线图像诊断装置1进行的顶板位置及管电流的调整处理。
[0056] 如图7所示，首先，对平面及侧面的扫描图像进行摄像(步骤S1)，在该步骤S1中，通过摄像装置3以0度(平面位置)和90度(侧面位置)的视角位置进行摄像。例如，此时的照射区域被设为最大。通过该摄像，获得平面图像G1(参照图2)作为平面的扫描图像，获得侧面图像G2(参照图3)作为侧面的扫描图像。那些图像被显示在显示部4e，而且，被保存在存储部4c。
[0057] 该步骤S1结束后，从侧面的扫描图像计算出顶板2a的偏移量ΔL(步骤S2)。在该步骤S2中，通过补正量计算部11，从侧面的扫描图像即侧面图像G2，求出顶板2a的高度位置及被检体P的被检体厚度，计算出用于在FOV中心配置被检体P的偏移量ΔL(详细情况参照前述说明)。
[0058] 步骤S2结束后，使顶板2a移动偏移量ΔL(步骤S3)。在该步骤S3中，采用由补正量计算部11计算出的偏移量ΔL，由顶板控制部12控制顶板驱动部2b进行的顶板2a的升降，使得顶板2a上的被检体P的厚度方向的中心位置匹配到侧面图像G2的图像中心O1。由此，如图8所示，在步骤S1摄像的侧面图像G2中，当被检体P的厚度方向的中心位置被匹配在图像中心O1的位置，则在预测图像即侧面图像G2a中，被检体P被配置在FOV中心。
这样，在FOV中心设置被检体P变得容易，另外，该被检体P的定位不依赖于操作者，因此可提高检查的可重复性。
[0059] 步骤S3结束后，从平面的扫描图像求出管电流(步骤S4)。该步骤S4中，从平面的扫描图像即平面图像G1计算出每个像素的累计值。根据该累计值计算出与被检体P近似的水假体的直径，对该水假体直径，根据扫描方法计算出可获得期望的噪声电平的管电流。从而，可以自动地计算与被检体P的各部位的身体厚度相应的X射线量，针对每次旋转精细地控制X射线量，因此，可以在维持高画质的同时抑制不必要的辐射，实现辐射降低。
[0060] 步骤S4结束后，从平面的扫描图像求出变换率(步骤S5)。该步骤S5中，采用由补正量计算部11计算出的偏移量ΔL，预测顶板2a上的被检体P的厚度方向的中心位置匹配到侧面图像G2的图像中心O1时的平面图像，计算出该预测的平面图像和前述摄像的平面图像G1的比率(扩大率或者缩小率)作为变换率。
[0061] 例如，如图8所示，顶板2a上升而接近X射线照射器3a的情况下，如图9所示，作为移动后的预想图像的平面图像G1a成为比移动前的平面图像G1大的图像。因而，计算出该扩大率作为变换率。另一方面，顶板2a下降而远离X射线照射器3a的情况下，移动后的平面图像成为比移动前的平面图像G1小的图像。因而，计算该缩小率作为变换率。
[0062] 步骤S5结束后，通过求出的变换率变换上述管电流(步骤S6)。在该步骤S6中，根据由变换率计算部14计算出的变换率变换上述累计值，采用该变换后的假定累计值，求出与被检体P近似的水假体的直径，对该水假体直径，根据扫描方法计算出可获得期望的噪声电平的管电流。从而，可以取得顶板2a上的被检体P的厚度方向的中心位置匹配到侧面图像G2的图像中心O1时的最佳管电流。因而，在顶板2a的高度调整后不必再度摄像平面图像就可获得最佳管电流，因此可以抑制被检体P的辐射量的增加。
[0063] 如以上说明，根据本实施方式，通过控制顶板2a的升降，以使得将顶板2a上的后检体P的厚度方向的中心位置匹配到侧面图像G2中的顶板2a的升降方向的中心位置(侧面图像G2的图像中心O1)，从而在有效视野(FOV)的中心设置被检体P变得容易，另外，该被检体P的定位不依赖于操作者。由此，可以实现辐射降低的同时，提高检查的可重复性。
[0064] 另外，掌握顶板2a的高度位置，使用该顶板2a的高度位置，从侧面图像G2计算出被检体P的被检体厚度，根据该被检体厚度，求出顶板2a上的被检体P的厚度方向的中心位置，计算出补正顶板2a的高度位置的补正量(偏移量ΔL)，因此，可以求出准确的被检体P的厚度方向的中心位置来计算出补正量，从而可以更可靠提高检查的可重复性。
[0065] 另外，侧面图像G2在顶板2a的升降方向从其中心位置二等分，将该中心位置与顶板2a的高度位置的距离和该中心位置与被检体P的体表的距离相加，计算出被检体P的被检体厚度，因此，可以准确求出被检体厚度，其结果，可以求出准确的被检体P的厚度方向的中心位置，计算出补正量，从而可以更可靠地提高检查的可重复性。另外，与不进行二等分的情况相比，可以缩短计算出被检体P的被检体厚度的计算时间，因此可以缩短处理时间。
[0066] 另外，根据顶板2a上的被检体P的厚度方向的中心位置匹配到侧面图像G2中的顶板2a的升降方向的中心位置时的顶板2a的高度位置，计算出用于变换管电流(用于X射线照射的电流值)的变换率，用该计算出的变换率变换管电流，因此，在顶板2a的高度调整后不必再度摄像平面图像就可获得最佳管电流，从而可以抑制被检体P的辐射量的增加。
[0067] 另外，根据摄像平面图像G1时的顶板2a的高度位置和顶板2a上的被检体P的厚度方向的中心位置匹配到侧面图像G2中的顶板2a的升降方向的中心位置时的顶板2a的高度位置的关系，计算出平面图像G1的扩大率或缩小率作为变换率，因此可以获得准确的变换率。由此，可以准确地求出最佳管电流，因此可以更可靠地实现辐射降低。
[0068] 另外，从平面图像G1求出与被检体P的大小近似的水假体的水等价厚度，对该水假体的水等价厚度，求出可获得规定的噪声电平的管电流(用于X射线照射的电流值)，因此可以准确获得最佳管电流，所以可以更可靠地实现辐射降低。
[0069] 另外，在上述实施方式中，以0度(平面位置)和90度(侧面位置)的视角位置摄像扫描图像，但是不限于此，例如，也可以以180度(平面位置)和270度(侧面位置)的视角位置摄像。另外，在视角为180度的情况下，向顶板2a上的被检体P的下表面照射X射线，检测透过该被检体的X射线。
[0070] 另外，在上述实施方式中，直接采用扫描图像(平面图像G1、侧面图像G2)对该图像执行上述处理，但是不限于此，例如，也可以在扫描图像平滑处理后，对该平滑处理完毕的图像执行上述处理，或者，对扫描图像的源图像(图像重构前的原始数据)平滑处理后，对该平滑处理完毕的图像执行上述处理。在这些情况下，可以更准确地求出补正量、变换率等数值，因此，可以可靠地实现检查的可重复性的提高。另外，作为平滑处理方法可以采用使图像平滑化的各种的平滑处理。
[0071] 以上，虽然说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式只是作为例子示出，而不用来限定发明的范围。这些新实施方式可以各种方式来实施，在不脱离发明的要旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其
变形被包含在发明的范围和要旨中，并且被包含在
权利要求书记载的发明及其均等的范围内。
