JP7849207B2 - Ｘ線診断装置及び医用画像処理装置 - Google Patents

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、Ｘ線診断装置及び医用画像処理装置に関する。

Ｘ線診断装置では、Ｘ線をパルス照射して画像を読み出すためのＸ線検出器（ＦＰＤ）が用いられる。例えば、断続的に照射されるＸ線パルスの間にＸ線検出器に蓄積された電荷信号を読み出し、読み出した電荷信号に基づいてＸ線画像を作成している。

このようなＸ線診断装置では、Ｘ線検出器が直接線を受けると、Ｘ線検出器に入射するＸ線の線量がＸ線検出器の最大入射線量を超え、サチレーションが発生することがある。サチレーションが発生すると、Ｘ線検出器から正しい信号値が読み出されない。このため、生成されるＸ線画像が正しい画素値とならず、生成されるＸ線画像にアーチファクトが発生することがある。この対策として、サチレーション領域における信号の値を推定してサチレーション補正を行う方法が知られている。このような方法では、サチレーション領域における入射線量を正確に推定し、補正することが難しい。

特開２０２０－５４７６０号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、サチレーションに起因するアーチファクトが低減された医用画像を生成することである。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係るＸ線診断装置は、第１の読み出し部と、第２の読み出し部と、取得部と、推定部と、補正部とを備える。第１の読み出し部は、Ｘ線ばく射の終了前に、Ｘ線検出素子に蓄積された信号をＸ線検出器に非破壊読み出しさせる。第２の読み出し部は、Ｘ線ばく射終了後に、Ｘ線検出素子に蓄積された信号をＸ線検出器に破壊読み出しさせる。取得部は、非破壊読み出しで読み出した信号に基づいて生成された第１の投影データを取得し、破壊読み出しで読み出した信号に基づいて生成された第２の投影データを取得する。推定部は、第２の投影データに基づいて、サチレーションが発生しているサチレーション領域を推定する。補正部は、第２の投影データにおけるサチレーション領域の信号を、第１の投影データにおけるサチレーション領域の信号に置き換える。

図１は、実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す図である。 図２は、実施形態に係るＸ線診断装置による画像生成処理の処理手順を例示するフローチャートである。 図３は、実施形態に係るＸ線診断装置による画像生成処理により実行される信号読み出しのタイミングを説明するための図である。 図４は、実施形態に係るＸ線診断装置による画像生成処理によりサチレーション補正画像が生成されるまでの処理の流れを説明するための図である。 図５は、第１の変形例に係るＸ線診断装置による画像生成処理の処理手順を例示するフローチャートである。 図６は、第１の変形例に係るＸ線診断装置による画像生成処理によりサチレーション補正画像が生成されるまでの処理の流れを説明するための図である。 図７は、第４の変形例に係るＸ線診断装置による画像生成処理により実行される信号読み出しのタイミングを説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、Ｘ線診断装置及び医用画像処理装置の実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。

（実施形態）
図１は、実施形態に係るＸ線診断装置１の構成例を示す図である。図１に示すように、Ｘ線診断装置１は、撮影装置１０、寝台装置３０及びコンソール装置４０を備えている。撮影装置１０は、高電圧発生装置１１、Ｘ線発生部１２、Ｘ線検出器１３、Ｃアーム１４、及びＣアーム駆動装置１４２を備えている。Ｘ線診断装置１は、被検体Ｐの体軸方向において所定幅を有するコーンビーム状のＸ線を照射するコーンビームＣＴ装置（ＣＢＣＴ装置）である。

高電圧発生装置１１は、Ｘ線管の陰極から発生する熱電子を加速するために、陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生させてＸ線管へ出力する。

Ｘ線発生部１２は、被検体Ｐに対してＸ線を照射するＸ線管、照射Ｘ線量を減衰或いは低減させる機能を有する複数のフィルタ（以下、付加フィルタと呼ぶ）、及び、Ｘ線絞りを備えている。Ｘ線発生部１２は、被検体Ｐの体軸方向において所定幅を有するコーンビーム状のＸ線を照射する。

Ｘ線管は、Ｘ線を発生させる真空管である。Ｘ線管は、管球と、管球に設けられたフィラメント（陰極）と、タングステン陽極とを備える。Ｘ線管は、フィラメントより放出された熱電子を高電圧によって加速させる。Ｘ線管は、この加速電子をタングステン陽極に衝突させることでＸ線を発生させる。また、Ｘ線管は、被検体Ｐの体軸方向に沿って円錐状、角錐状の広がりを有するコーンビーム状のＸ線を発生する真空管である。

Ｘ線絞りは、Ｘ線管とＸ線検出器１３の間に位置し、金属板としての鉛板で構成される。Ｘ線絞りは、開口領域外のＸ線を遮蔽することにより、Ｘ線管が発生したＸ線を、被検体Ｐの関心領域にのみ照射されるように絞り込むことにより、Ｘ線照射領域（Ｘ線照射野）の大きさ（以下、視野サイズと呼ぶ）を調整する。例えば、Ｘ線絞りは４枚の絞り羽根を有し、これらの絞り羽根をスライドさせることで、Ｘ線の遮蔽される領域を任意のサイズに調節することにより、視野サイズを調整する。Ｘ線絞りの絞り羽根は、操作者が入力インターフェース４３から入力した関心領域に応じて、図示しない駆動装置により駆動される。

Ｘ線検出器１３は、Ｘ線管から発せられ被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。このようなＸ線検出器１３としては、Ｘ線を直接電荷に変換するものと、光に変換した後、電荷に変換するものとが使用可能であり、ここでは前者を例に説明するが後者であっても構わない。すなわち、Ｘ線検出器１３は、例えば、被検体Ｐを透過したＸ線を電荷に変換して蓄積する平面状のＦＰＤ（Flat Panel Detector）と、このＦＰＤに蓄積された電荷を読み出すための駆動パルスを生成するゲートドライバとを備えている。ＦＰＤは微小な検出素子を列方向及びライン方向に２次元的に配列して構成される。各々の検出素子はＸ線を感知し、入射Ｘ線量に応じて電荷を生成する光電膜と、この光電膜に発生した電荷を蓄積する電荷蓄積コンデンサと、電荷蓄積コンデンサに蓄積された電荷を所定のタイミングで出力するＴＦＴ（薄膜トランジスタ）を備えている。蓄積された電荷はゲートドライバが供給する駆動パルスによって順次読み出される。Ｘ線検出器１３は、Ｘ線検出部の一例である。Ｘ線検出器１３の後段には、図示しない投影データ生成回路が設けられている。投影データ生成回路は、Ｘ線検出器１３のＦＰＤから行単位あるいは列単位でパラレルに読み出されたデジタル信号を時系列的なシリアル信号（時系列的な投影データ）に変換するパラレル・シリアル変換器を備えている。時系列的な投影データは、投影データ生成回路から出力され、コンソール装置４０に供給される。

本実施形態では、Ｘ線検出器１３として、破壊読み出しと非破壊読み出しの両方を実行可能な検出器が用いられる。破壊読み出し方式は、フォトダイオードなどの半導体素子により構成されたＸ線検出素子に蓄積された信号を、信号線を介して積分アンプに転送し、積分アンプで積分された信号に応じた出力信号を読み出す方式である。この方式は、信号の転送によって半導体素子内の信号が空になるため、破壊読み出しと呼ばれる。一方、非破壊読み出し方式は、信号を出力信号に変換するアンプが半導体素子ごとに設けられており、Ｘ線検出素子に信号を保持したまま、蓄積された信号に応じた出力信号を読み出す方式である。この方式は、読み出し後においてもＸ線検出素子に蓄積された信号が空にならずに保持されるため、非破壊読み出しと呼ばれる。本実施形態では、Ｘ線検出器１３が既定として持っているＸ線照射終了後の破壊読み出し機能を通常読み出し機能と呼ぶ。

Ｃアーム１４は、Ｘ線発生部１２とＸ線検出器１３とを保持し、回転しながらＸ線撮影を実行するように構成されている。Ｃアーム１４は、Ｘ線発生部１２とＸ線検出器１３とを被検体Ｐ及び天板３３を挟んで対向するように保持することで、天板３３上の被検体ＰのＸ線撮影を行うことができる構成を有する。Ｃアーム１４は、スライド可能、かつ、複数の回転軸のそれぞれを中心に回転可能に支持される。Ｃアーム１４は、スライド及び回転に係る動作を実現するための複数の動力源が該当する適当な箇所に備えられている。これらの動力源はＣアーム駆動装置１４２を構成する。Ｃアーム駆動装置１４２は、駆動制御機能４４２からの駆動信号を読み込んでＣアーム１４をスライド運動、回転運動、直線運動させる。Ｃアーム１４は、支持アームの一例である。

寝台装置３０は、被検体Ｐを載置、移動させる装置であり、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを備えている。

基台３１は、床面に設置され、支持フレーム３４を鉛直方向（Ｚ方向）に移動可能に支持する筐体である。

寝台駆動装置３２は、寝台装置３０の筐体内に収容され、被検体Ｐが載置された天板３３を天板３３の長手方向（Ｙ方向）に移動するモータあるいはアクチュエータである。寝台駆動装置３２は、駆動制御機能４４２からの駆動信号を読み込んで、天板３３を床面に対して水平方向や垂直方向に移動させる。Ｃアーム１４または天板３３が移動することにより、被検体Ｐに対する撮影軸の位置関係が変化する。なお、寝台駆動装置３２は、天板３３に加え、支持フレーム３４を天板３３の長手方向に移動してもよい。

天板３３は、支持フレーム３４の上面に設けられ、被検体Ｐが載置される板である。

支持フレーム３４は、基台３１の上部に設けられ、天板３３をその長手方向に沿ってスライド可能に支持する。

なお、寝台装置３０は、天板３３が支持フレーム３４に対して移動可能であってもよいし、天板３３と支持フレーム３４とが一緒に、基台３１に対して移動可能であってもよい。

コンソール装置４０は、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３及び処理回路４４を備えている。なお、コンソール装置４０は撮影装置１０とは別体として説明するが、撮影装置１０にコンソール装置４０又はコンソール装置４０の各構成要素の一部が含まれてもよい。コンソール装置４０は、例えば、医用画像処理装置に相当する。

なお、以下、コンソール装置４０は、単一のコンソールにて複数の機能を実行するものとして説明するが、複数の機能を別々のコンソールが実行することにしても構わない。例えば、後述の画像生成機能４５０等の処理回路４４の機能は、異なるコンソール装置に分散して搭載されても構わない。

メモリ４１は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Hard Disk Drive）やＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路等の記憶装置である。また、メモリ４１は、ＨＤＤやＳＳＤ等以外にも、ＣＤ（Compact Disc）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体であってもよい。なお、メモリ４１は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ４１の保存領域は、コンソール装置４０内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。

メモリ４１は、処理回路４４によって実行されるプログラム、処理回路４４の処理に用いられる各種データ等を記憶する。プログラムとしては、例えば、予めネットワーク又は非一過性のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体からコンピュータにインストールされ、処理回路４４の各機能を当該コンピュータに実現させるプログラムが用いられる。なお、本明細書において扱う各種データは、典型的にはデジタルデータである。メモリ４１は、記憶部の一例である。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された医用画像（Ｘ線画像）や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を出力する。例えば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイである。ディスプレイ４２は、撮影装置１０に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。ディスプレイ４２は、表示部の一例である。

入力インターフェース４３は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、投影データを収集する際のスキャン条件や、再構成条件、Ｃアーム１４の移動指示、関心領域（ＲＯＩ）の設定、及び透視の実行等を行うための操作等を操作者から受け付ける。例えば、入力インターフェース４３は、処理回路４４の各種処理等を行うためのマウスやキーボード、トラックボール、スイッチボタン、ジョイスティック、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。入力インターフェース４３は、処理回路４４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へと出力する。なお、本明細書において、入力インターフェースは、マウス、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、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェースの例に含まれる。また、入力インターフェース４３は、撮影装置１０に設けられてもよく、コンソール装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。入力インターフェース４３は、入力部の一例である。

処理回路４４は、Ｘ線診断装置１全体の動作を制御する。処理回路４４は、メモリ４１内のプログラムを呼び出し実行することにより、システム制御機能４４１、駆動制御機能４４２、Ｘ線制御機能４４３、通常読み出し機能４４４、非破壊読み出し機能４４５、投影データ取得機能４４６、推定機能４４７、正規化機能４４８、補正機能４４９、画像生成機能４５０及び表示制御機能４５１を実行するプロセッサである。

なお、図１においては、単一の処理回路４４によって、システム制御機能４４１、駆動制御機能４４２、Ｘ線制御機能４４３、通常読み出し機能４４４、非破壊読み出し機能４４５、投影データ取得機能４４６、推定機能４４７、正規化機能４４８、補正機能４４９、画像生成機能４５０及び表示制御機能４５１が実現されるものとして説明したがこれに限らない。例えば、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能を実現するものとしても構わない。また、システム制御機能４４１、駆動制御機能４４２、Ｘ線制御機能４４３、通常読み出し機能４４４、非破壊読み出し機能４４５、投影データ取得機能４４６、推定機能４４７、正規化機能４４８、補正機能４４９、画像生成機能４５０及び表示制御機能４５１は、それぞれシステム制御回路、駆動制御回路、Ｘ線制御回路、通常読み出し回路、非破壊読み出し回路、投影データ生成回路、推定回路、正規化回路、補正回路、画像生成回路及び表示制御回路と呼んでもよく、個別のハードウェア回路として実装してもよい。処理回路４４が実行する各機能についての上記説明は、以下の各実施形態及び変形例でも同様である。

また、コンソール装置４０は単一のコンソールにて複数の機能を実行するものとして説明するが、複数の機能を別々の装置が実行することにしても構わない。例えば、処理回路４４の機能は、異なる装置に分散して搭載されても構わない。

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（central processing unit）、ＧＰＵ(Graphics Processing Unit)、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（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及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。プロセッサが例えばＣＰＵである場合、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機能を実現する。一方、プロセッサが例えばＡＳＩＣである場合、プログラムが記憶回路に保存される代わりに、当該機能がプロセッサの回路内に論理回路として直接組み込まれる。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、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を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。上記「プロセッサ」の説明は、以下の各実施形態及び変形例でも同様である。

また、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３、及び、処理回路４４の投影データ取得機能４４６、推定機能４４７、正規化機能４４８、補正機能４４９、画像生成機能４５０及び表示制御機能４５１により構成される装置を、医用画像処理装置と呼んでもよい。このため、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３、及び、処理回路４４の投影データ取得機能４４６、推定機能４４７、正規化機能４４８、補正機能４４９、画像生成機能４５０及び表示制御機能４５１に関する説明は、医用画像処理装置の説明ともなっている。また、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３、及び、処理回路４４の投影データ取得機能４４６、推定機能４４７、正規化機能４４８、補正機能４４９、画像生成機能４５０及び表示制御機能４５１により構成される医用画像処理装置がＸ線診断装置１と通信可能な別体の装置として設けられてもよい。

処理回路４４は、システム制御機能４４１により、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、Ｘ線診断装置１における複数の構成要素各々を制御する。例えば、処理回路４４は、撮像条件に従って、撮影装置１０における各種構成要素を制御する。

処理回路４４は、駆動制御機能４４２により、例えば、入力インターフェース４３から入力されたＣアーム１４や天板３３の駆動に関する情報に基づいて、Ｃアーム駆動装置１４２及び寝台駆動装置３２の制御を行う。駆動制御機能４４２を実現する処理回路４４は、駆動制御部の一例である。

処理回路４４は、Ｘ線制御機能４４３により、例えば、システム制御機能４４１からの情報を読み込んで、高電圧発生装置１１における管電流、管電圧、焦点サイズ、照射時間、パルス幅等のＸ線条件の制御を行う。Ｘ線制御機能４４３を実現する処理回路４４は、Ｘ線制御部の一例である。

処理回路４４は、通常読み出し機能４４４により、Ｘ線ばく射の終了後に、Ｘ線検出素子に蓄積された信号をＸ線検出器１３に通常読み出し（破壊読み出し）させる。通常読み出しは、Ｘ線ばく射の終了後に、すなわち、Ｘ線パルスとＸ線パルスの間に実行される。通常読み出し機能４４４を実現する処理回路４４は、第２の読み出し部の一例である。第２の読み出し部は、通常読み出し部及び破壊読み出し部と呼ばれてもよい。

処理回路４４は、非破壊読み出し機能４４５により、Ｘ線ばく射の終了前に、Ｘ線検出素子に蓄積された信号をＸ線検出器１３に非破壊で読み出しさせる。非破壊読み出しは、Ｘ線ばく射の終了前に、すなわち、１回のＸ線パルスの照射中に実行される。また、非破壊読み出しは、Ｘ線検出器１３の種類や性能等に応じて、サチレーションが発生しないようなタイミングで実行される。例えば、被検体Ｐが無い状態でもサチレーションが発生しないようなＸ線条件と読み出しタイミングが設定される。このようなＸ線条件と読み出しタイミングは、Flood収集画像の画像レベルに基づいて推定することができる。非破壊読み出し機能４４５を実現する処理回路４４は、第１の読み出し部の一例である。第１の読み出し部は、非破壊読み出し部と呼ばれてもよい。

処理回路４４は、投影データ取得機能４４６により、Ｘ線検出器１３から読み出した検出データに基づいて生成された投影データを取得する。この際、処理回路４４は、通常読み出し機能４４４により破壊読み出しされた検出データを用いて生成された投影データ（以下、通常読み出し画像と呼ぶ）を前述の投影データ生成回路から取得し、非破壊読み出し機能４４５により非破壊で読み出された検出データを用いて生成された投影データ（以下、非破壊読み出し画像と呼ぶ）を前述の投影データ生成回路から取得する。非破壊読み出し画像は、第１の投影データの一例であり、通常読み出し画像は第２の投影データの一例である。また、投影データ取得機能４４６を実現する処理回路４４は、取得部の一例である。

処理回路４４は、推定機能４４７により、投影データ取得機能４４６により生成された通常読み出し画像に基づいて、サチレーションが発生している領域（以下、サチレーション領域と呼ぶ）を推定する。サチレーションとは、Ｘ線検出器１３により検出可能なＸ線量の上限値を超えるＸ線がＸ線検出器１３に入射した場合に、Ｘ線検出器１３の検出値が飽和する現象である。サチレーション領域では、上限値を超えるＸ線が入射している場合でも、Ｘ線量の上限値の付近の値が検出値として検出され、正しい値が検出されなくなる。サチレーション領域を推定する方法としては、例えば、通常読み出し画像のうち信号値が所定の閾値を超えている領域についてサチレーションが発生していると判断する方法が挙げられる。所定の閾値としては、例えば、Ｘ線検出器１３が検出可能なＸ線量の上限値の近傍の値が用いられる。また、処理回路４４は、推定機能４４７により、投影データ取得機能４４６により生成された通常読み出し画像に基づいて、サチレーションが発生していない領域（以下、非サチレーション領域と呼ぶ）を推定する。推定機能４４７を実現する処理回路４４は、推定部の一例である。

処理回路４４は、正規化機能４４８により、投影データ取得機能４４６により生成された通常読み出し画像と非破壊読み出し画像に対して正規化処理を実行する。正規化処理では、処理回路４４は、通常読み出し画像のＸ線減弱率（X-ray Attenuation Rate）Ａと非破壊読み出し画像のＸ線減弱率Ａ´を算出し、通常読み出し画像のＸ線減弱率Ａを含む通常正規化データと非破壊読み出し画像のＸ線減弱率Ａ´を含む非破壊正規化データを生成する。Ｘ線減弱率は、被写体を透過したＸ線強度と、被写体が無い場合のＸ線強度との比を用いて算出される。算出したＸ線減弱率は、再構成処理における計算に使用される。

通常読み出し画像のＸ線減弱率Ａは、式（１）を用いて計算される。式（１）に示すように、通常読み出し画像のＸ線減弱率Ａは、通常読み出し画像のＸ線強度Ｉと、Flood画像のＸ線強度Ｉ０と、係数ｆを用いて算出される。通常読み出し画像のＸ線強度Ｉは、被写体を透過したＸ線強度に対応し、Flood画像のＸ線強度Ｉ０は、被写体が無い場合のＸ線強度に対応する。Flood画像とは、被写体が無い状態で撮影された画像である。Flood画像は、空気収集画像と呼ばれてもよい。

係数ｆは、通常読み出し画像とFlood画像のＸ線条件のずれを抑えるための係数である。係数ｆは、例えば、式（２）を用いて計算される。

ここで、「ｋＶｐ」は管電圧であり、「ｍＡ」は管電流であり、「ｓｅｃ」はＸ線のばく射時間である。括弧内が「I」である場合、通常読み出し画像を取得する際のＸ線条件であることを示す。括弧内が「I０」である場合、Flood画像を取得する際のＸ線条件であることを示す。

Flood画像を生成するためのＸ線撮影時と、通常読み出し画像を生成するためのＸ線撮影時では、Ｘ線条件が異なることが想定される。このため、Flood画像のＸ線強度I０と通常読み出し画像のＸ線強度Iとの比に係数fをかけることにより、Ｘ線条件の違いを抑えることができる。

非破壊読み出し画像のＸ線減弱率Ａ´は、式（３）を用いて計算される。式（３）に示すように、非破壊読み出し画像のＸ線減弱率Ａ´は、非破壊読み出し画像のＸ線強度Ｉ´と、Flood画像のＸ線強度Ｉ０と、係数ｆ´を用いて算出される。非破壊読み出し画像のＸ線強度Ｉ´は、被写体を透過したＸ線強度に対応し、Flood画像のＸ線強度Ｉ０は、被写体が無い場合のＸ線強度に対応する。

係数ｆ´は、非破壊読み出し画像とFlood画像とのＸ線条件のずれ、及び、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルを揃えるための係数である。係数ｆ´は、例えば、式（４）を用いて計算される。通常読み出し画像の画像強度と非破壊読み出し画像の画像レベルを合わせるため、通常読み出し画像のＸ線減弱率を算出する際に用いる係数ｆに、通常読み出し画像の画像レベルと非破壊読み出し画像の画像レベルとの比を掛けた係数ｆ´が用いられる。通常読み出し画像及び非破壊読み出し画像の画像レベルとしては、例えば、それぞれの非サチレーション領域におけるＸ線強度の平均値を用いることができる。

例えば、非破壊読み出し画像のＸ線強度Ｉ´が通常読み出し画像のＸ線強度Ｉの約１／２である場合、Ｉ´≒（１／２）・Ｉとなる。この場合、非破壊読み出し画像の画像レベルは通常読み出し画像の画像レベルの約１／２となるため、係数ｆ´は、式（５）のように係数ｆの約２倍の値になる。

また、非破壊読み出し画像のＸ線減弱率Ａ´は、式（６）のように、通常読み出し画像のＸ線減弱率Ａと同じ程度の値となる。

このように、非破壊読み出し画像におけるＸ線強度は通常読み出し画像に対して小さくなるが、非破壊読み出し画像に対する正規化処理において、非破壊読み出し画像に対する通常読み出し画像の比を係数としてかけることにより、通常正規化データに対する画像レベルが揃った非破壊正規化データを算出することができる。

なお、係数ｆ´を用いて通常読み出し画像の画像レベルと非破壊読み出し画像の画像レベルを揃える際には、通常読み出し画像の画像レベルと非破壊読み出し画像の画像レベルとの比の代わりに、通常読み出し時のＸ線蓄積時間と非破壊読み出し時のＸ線蓄積時間との比を使用することもできる。ただし、Ｘ線蓄積時間は、システムに記憶された値であり、実際にＸ線が蓄積された時間に対して誤差が発生することがある。このため、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルのずれを抑えるためにＸ線蓄積時間の比を用いた場合、通常読み出し画像の正規化処理結果と非破壊読み出し画像の正規化処理結果との間にずれが生じる可能性がある。

一方、式（４）に示すように、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルのずれを抑えるために通常読み出し画像の画像レベルと非破壊読み出し画像の画像レベルとの比を用いた場合、実際にＸ線検出器１３で取得された値が使用されるため、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルのずれを正確に合わせることができる。なお、読み出し時間と実際の画像レベルの間に誤差が生じない場合には、通常読み出し時のＸ線蓄積時間と非破壊読み出し時のＸ線蓄積時間との比を使用することも有効である。

処理回路４４は、補正機能４４９により、通常読み出し画像に対してサチレーション補正を実行する。サチレーション補正では、処理回路４４は、通常正規化データにおけるサチレーション領域のＸ線減弱率Ａを、サチレーションを含まない非破壊正規化データにおけるサチレーション領域のＸ線減弱率Ａ´に置き換えることにより、通常正規化データにおけるサチレーション領域と非破壊正規化データにおける非サチレーション領域を合成した補正データ（以下、サチレーション補正画像と呼ぶ）を生成する。サチレーション補正画像は、サチレーションを含まないＸ線減弱率により構成される。非破壊正規化データは、正規化処理において係数ｆ´を用いることにより通常正規化データとの画像レベルが揃えられているため、サチレーション補正画像では、通常正規化データの画像レベルと非破壊正規化データの画像レベルが揃った状態となる。なお、サチレーション補正を実行した後に、サチレーション補正画像に対して散乱線補正や線質硬化などの処理を実行してもよい。本実施形態では、正規化機能４４８及び補正機能４４９を実現する処理回路４４が、補正部に相当する。

処理回路４４は、画像生成機能４５０により、補正機能４４９により生成されたサチレーション補正画像に対して再構成処理を行い、サチレーションが補正されたＸ線画像を生成する。サチレーションが補正されたＸ線画像は、例えば、ボリュームデータである。なお、処理回路４４は、生成されたＸ線画像に対して各種合成処理や減算（サブトラクション）処理等を行なってもよい。画像生成機能４５０を実現する処理回路４４は、画像生成部及び再構成処理部の一例である。

再構成処理では、式（７）を用いて、補正機能４４９により生成された補正画像におけるＸ線減弱率を用いて、Ｘ線画像上の各位置における画素値が算出される。ここで、「μ」はＸ線減弱係数であり、「ｔ」はＸ線が透過する物質の厚みである。「AttenuationRate」は、Ｘ線減弱率である。Ｘ線診断装置１による断層画像は、Ｘ線減弱係数μの分布と呼ぶこともできる。

処理回路４４は、表示制御機能４５１により、システム制御機能４４１からの信号を読み込んで、メモリ４１から所望のＸ線画像を取得してディスプレイ４２に表示する。表示制御機能４５１を実現する処理回路４４は、表示制御部の一例である。

次に、本実施形態に係るＸ線診断装置１の動作について説明する。なお、以下で説明する処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り変更されてよい。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。

図２は、本実施形態に係る処理回路４４により実行される画像生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。画像生成処理とは、Ｘ線を被検体Ｐへパルス照射し、被検体Ｐを透過したＸ線を検出することにより被検体ＰのＸ線画像を生成する処理である。また、画像生成処理は、非破壊読み出し画像を用いて通常読み出し画像に対してサチレーション補正を実行し、サチレーション補正を生成する処理である。ここでは、１回のＸ線パルスのばく射に対してＸ線画像を生成する処理を例に説明する。画像生成処理は、直前のＸ線パルスのばく射における通常読み出しが終了した後に、Ｘ線検出器１３における電荷信号の蓄積をリセットし、Ｘ線検出素子内の信号が空になった状態で開始される。

図３は、画像生成処理により実行される信号読み出しのタイミングを説明するための図である。図３の横軸は時間を示す。図３では、Ｘ線検出器１３における電荷信号の蓄積をリセットした後にＸ線パルスを１回照射し、Ｘ線パルスのばく射終了後に、当該Ｘ線パルスにより蓄積された信号をリセットするまでの様子を示している。ここで、通常読み出しが行われる時刻（以下、通常読み出し時刻と呼ぶ）をｔ１とし、非破壊読み出しが行われる時刻（以下、非破壊読み出し時刻と呼ぶ）をｔ２とする。また、図４は、画像生成処理によりサチレーション補正画像が生成されるまでの処理の流れを説明するための図である。

（画像生成処理）
（ステップＳ１０１）
処理回路４４は、システム制御機能４４１、駆動制御機能４４２及びＸ線制御機能４４３により、撮影装置１０を用いたＸ線撮影を実行する。この際、処理回路４４は、Ｘ線パルスの照射開始時刻ｔｓにおいてＸ線発生部１２からのＸ線パルスの照射を開始させる。照射されたＸ線は、照射終了時刻ｔｅまで継続して照射される。これにより、照射開始時刻ｔｓから照射終了時刻ｔｅまでの時間Ａの間において、Ｘ線が被検体Ｐに照射される。時間Ａは、通常読み出し時のＸ線蓄積時間である。

（ステップＳ１０２）
次に、処理回路４４は、非破壊読み出し機能４４５により、非破壊読み出し時刻ｔ２において、Ｘ線検出素子に蓄積された信号をＸ線検出器１３から非破壊で読み出す。このとき、照射開始時刻ｔｓから非破壊読み出し時刻ｔ２までの時間Ｂの間に蓄積された信号が読み出される。時間Ｂは、非破壊読み出し時のＸ線蓄積時間である。時間Ｂの間にＸ線検出素子に蓄積された信号が非破壊で読み出されるため、非破壊読み出し後においても、Ｘ線検出素子に蓄積された信号が空にならずに保持される。非破壊読み出し時刻ｔ２は、照射開始時刻ｔｓと照射終了時刻ｔｅとの間の時刻に設定されている。このため、Ｘ線ばく射の終了前に、すなわち、１回のＸ線パルスの照射中に、Ｘ線検出素子に蓄積された信号がＸ線検出器１３から読み出される。非破壊読み出し時刻ｔ２は、Ｘ線検出器１３の種類や性能等に応じて、サチレーションが発生しないような時刻に予め設定されている。

（ステップＳ１０３）
次に、処理回路４４は、通常読み出し機能４４４により、通常読み出し時刻ｔ１において、Ｘ線検出素子に蓄積された信号をＸ線検出器１３から通常読み出しする。このとき、照射開始時刻ｔｓから照射終了時刻ｔｅまでの時間Ａの間に蓄積された信号が読み出される。Ｘ線検出素子に蓄積された信号が破壊読み出しされるため、Ｘ線検出素子に蓄積された信号が空になる。通常読み出し時刻ｔ１は、照射終了時刻ｔｅよりも後の時刻に設定されている。このため、Ｘ線ばく射の終了後に、すなわち、１回のＸ線パルスの照射後に、Ｘ線検出素子に蓄積された信号がＸ線検出器１３から読み出される。また、通常読み出し機能４４４により読み出された信号には、サチレーションが発生していることがある。

（ステップＳ１０４）
次に、処理回路４４は、投影データ取得機能４４６を実行する。投影データ取得機能４４６において処理回路４４は、ステップＳ１０３の処理において通常読み出しで取得した検出データに基づいて生成された通常読み出し画像を投影データ生成回路から取得し、ステップＳ１０２の処理において非破壊読み出しで取得した検出データに基づいて生成された非破壊読み出し画像を投影データ生成回路から取得する。通常読み出し画像は、サチレーションを含む。一方、非破壊読み出し画像は、サチレーションを含まない。生成された通常読み出し画像及び非破壊読み出し画像は、例えば、メモリ４１に記憶される。

（ステップＳ１０５）
次に、処理回路４４は、推定機能４４７により、ステップＳ１０４の処理において取得した通常読み出し画像に基づいて、サチレーション領域と非サチレーション領域とを推定する。

（ステップＳ１０６）
次に、処理回路４４は、正規化機能４４８により、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像のそれぞれに対して正規化処理を行い、通常正規化データと非破壊正規化データを生成する。この際、処理回路４４は、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルを揃えるように正規化処理を実行する。

（ステップＳ１０７）
次に、処理回路４４は、補正機能４４９により、通常読み出し画像に対するサチレーション補正を実行する。サチレーション補正では、処理回路４４は、非破壊読み出し画像のサチレーション領域を用いて、通常読み出し画像のサチレーション領域を置き換える。言い換えると、処理回路４４は、サチレーション領域における通常正規化データのＸ線減弱率と、非サチレーション領域における非破壊正規化データのＸ線減弱率を合成した補正画像を生成する。

（ステップＳ１０８）
次に、処理回路４４は、画像生成機能４５０により、再構成処理を実行する。再構成処理において処理回路４４は、ステップＳ１０７の処理において生成された補正画像に対して再構成処理を行うことにより、Ｘ線画像を生成する。Ｘ線画像は、例えば、ボリュームデータである。生成されたＸ線画像は、サチレーション領域の画素値に非破壊読み出し画像を用いて算出された画素値が用いられているため、サチレーションを含まない画像となる。生成されたＸ線画像は、例えば、メモリ４１に記憶される。

（ステップＳ１０９）
処理回路４４は、画像生成機能４５０により、Ｘ線画像に基づいて、ディスプレイ４２へ表示させるための断層像データや３次元画像データなどを生成する。処理回路４４は、生成された断層像データや３次元画像データなどをメモリ４１に記憶させる。そして、処理回路４４は、表示制御機能４５１を実行する。表示制御機能４５１において処理回路４４は、断層像データや３次元画像データなどをＸ線画像としてディスプレイ４２に表示させる。

処理回路４４は、上記ステップＳ１０１からステップＳ１０９までの処理を、Ｘ線パルスを照射する毎に繰り返すことにより、サチレーション補正が施されたＸ線画像を随時生成し、生成したＸ線画像をディスプレイ４２に表示する。

以下、本実施形態に係る医用画像診断装置であるＸ線診断装置１の効果について説明する。

本実施形態のＸ線診断装置１は、Ｘ線ばく射の終了前に、Ｘ線検出素子に蓄積された信号をＸ線検出器１３に非破壊読み出しさせ、Ｘ線ばく射終了後に、信号をＸ線検出器１３に破壊読み出しさせ、非破壊読み出しで読み出した信号に基づいて生成された非破壊読み出し画像を取得し、破壊読み出しで読み出した信号に基づいて生成された通常読み出し画像を取得し、通常読み出し画像に基づいて、サチレーションが発生しているサチレーション領域を推定し、通常読み出し画像におけるサチレーション領域の信号を、非破壊読み出し画像におけるサチレーション領域の信号に置き換えることができる。ここで、非破壊読み出し画像は第１の投影データの一例であり、通常読み出し画像は、第２の投影データの一例である。

上記構成により、本実施形態に係るＸ線診断装置１によれば、非破壊読み出し機能を持つＸ線検出器１３を使用してサチレーションを起こさない非破壊読み出し画像を取得し、取得した非破壊読み出し画像を補正用画像として用いて、通常読み出し画像のサチレーション領域の補正を行うことにより、正確なサチレーション補正を行うことができる。すなわち、通常読み出し画像のサチレーション領域を検出し、その領域をサチレーションのない非破壊読み出し画像に置き換えることにより、サチレーションのないデータに対して再構成処理を実行することが可能となり、サチレーションに起因するアーチファクトがない再構成画像を生成することができる。アーチファクトがない再構成画像を生成することにより、ユーザは診断を容易に行うことができる。

また、本実施形態に係る医用画像診断装置であるＸ線診断装置１は、非破壊読み出し画像の画像レベルと通常読み出し画像の画像レベルが揃った状態で、通常読み出し画像の信号を置き換えることができる。

具体的には、非破壊読み出し画像のＸ線減弱率を変換することにより、非破壊読み出し画像の画像レベルと通常読み出し画像の画像レベルが揃えられる。例えば、式（３）、（４）に示すように、非破壊読み出し画像の画像レベルと通常読み出し画像の画像レベルとの比を含む係数ｆ´を用いて、非破壊読み出し画像の画像レベルと通常読み出し画像の画像レベルを揃えることができる。

上記構成によれば、非破壊読み出し画像の画像レベルと通常読み出し画像の画像レベルを揃えることにより、サチレーションに起因するアーチファクトがなく、かつ、サチレーション領域と非サチレーション領域との間の画像レベルの差が抑制されたＸ線画像を生成することができる。

また、通常読み出し画像の画像レベルと非破壊読み出し画像の画像レベルとの比を用いることにより、実際にＸ線検出器１３で取得された値が使用されるため、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との正規化処理結果のずれを抑えることができる。

（第１の変形例）
第１の変形例について説明する。本変形例は、実施形態の構成を以下の通りに変形したものである。実施形態と同様の構成、動作、及び効果については、説明を省略する。

上述の実施形態では、正規化機能４４８による非破壊読み出し画像のＸ線減弱率Ａ´の算出時において、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルを合わせるための係数を用いた。そして、通常読み出し画像の正規化処理結果と非破壊読み出し画像の正規化処理結果とを用いて、サチレーション補正を実行する。一方、本変形例では、正規化処理を実行する前に、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像を用いてサチレーション補正を実行する。

処理回路４４は、補正機能４４９により、非破壊読み出し画像のサチレーション領域を用いて、通常読み出し画像に対してサチレーション補正を実行する。サチレーション補正では、処理回路４４は、まず、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルを合わせるための補正を実行することにより、通常読み出し画像の画像レベルと同じ画像レベルに補正された非破壊読み出し画像（以下、非破壊読み出し画像の補正画像と呼ぶ）を生成する。通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルを合わせるための方法としては、例えば、非破壊読み出し画像に対して、通常読み出し画像の画像レベルと非破壊読み出し画像の画像レベルとの比を掛ける補正を実行する方法が挙げられる。この場合、非破壊読み出し画像の画像レベルを変換することにより、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルが揃えられる。あるいは、通常読み出し画像の画像レベルと非破壊読み出し画像の画像レベルとの比の代わりに、通常読み出し時のＸ線蓄積時間と非破壊読み出し時のＸ線蓄積時間との比を非破壊読み出し画像に掛けてもよい。

処理回路４４は、補正機能４４９により、非破壊読み出し画像の補正画像と通常読み出し画像を用いて、通常読み出し画像におけるサチレーション領域の信号を、サチレーションを含まない非破壊正規化データにおけるサチレーション領域の信号に置き換えることにより、通常読み出し画像におけるサチレーション領域と非破壊読み出し画像における非サチレーション領域を合成した合成画像を生成する。合成画像は、サチレーションを含まない信号により構成される。本変形例では、補正機能４４９を実現する処理回路４４は、補正部の一例である。

処理回路４４は、正規化機能４４８により、補正機能４４９により生成された合成画像に対して正規化処理を実行する。正規化処理では、処理回路４４は、合成画像のＸ線減弱率を算出し、合成画像のＸ線減弱率を含む正規化データを生成する。合成画像のＸ線減弱率は、上述の通常読み出し画像のＸ線減弱率Ａの計算式（１）と同様に、合成画像のＸ線強度とFlood画像のＸ線強度との比と、合成読み出し画像とFlood画像のＸ線条件のずれを抑えるための係数とを用いて算出される。合成読み出し画像のＸ線条件としては、例えば、通常読み出し時におけるＸ線条件を用いることができる。

処理回路４４は、画像生成機能４５０により、正規化機能４４８により生成された合成画像に対して、前述の再構成処理を行い、サチレーション補正画像を生成する。

図５は、本変形例に係る処理回路４４により実行される画像生成処理の手順の一例を示すフローチャートである。ステップＳ２０１－Ｓ２０５、及びステップＳ２０９の処理は、それぞれ図２のステップＳ１０１－Ｓ１０５及びステップＳ１０９の処理と同様のため、説明を省略する。図６は、画像生成処理によりサチレーション補正画像が生成されるまでの処理の流れを説明するための図である。

（画像生成処理）
（ステップＳ２０６）
処理回路４４は、補正機能４４９により、通常読み出し画像に対するサチレーション補正を実行する。サチレーション補正では、処理回路４４は、まず、非破壊読み出し画像に対して、通常読み出し画像の画像レベルと非破壊読み出し画像の画像レベルとの比を掛ける補正を実行することにより、非破壊読み出し画像の補正画像を生成する。次に、処理回路４４は、非破壊読み出し画像のサチレーション領域を用いて通常読み出し画像のサチレーション領域を置き換えることにより、通常読み出し画像におけるサチレーション領域と非破壊読み出し画像における非サチレーション領域を合成した合成画像を生成する。

（ステップＳ２０７）
次に、処理回路４４は、正規化機能４４８により、ステップＳ２０６の処理において生成した合成画像に対して正規化処理を行い、正規化データを生成する。

（ステップＳ２０８）
次に、処理回路４４は、画像生成機能４５０により、ステップＳ２０７の処理において生成された正規化データに対して再構成処理を行うことにより、Ｘ線画像を生成する。生成されたＸ線画像は、サチレーション領域の画素値に非破壊読み出し画像を用いて算出された画素値が用いられているため、サチレーションを含まない画像となる。生成されたＸ線画像は、例えば、メモリ４１に記憶される。

以下、本変形例に係る医用画像診断装置であるＸ線診断装置１の効果について説明する。

本変形例のＸ線診断装置１は、非破壊読み出し画像の画像レベルを変換することにより、非破壊読み出し画像の画像レベルと通常読み出し画像の画像レベルを揃えることができる。ここで、非破壊読み出し画像は第１の投影データの一例であり、通常読み出し画像は、第２の投影データの一例である。

上述の実施形態では、非破壊読み出し画像に対する正規化処理において通常読み出し画像との画像レベルを合わせるための係数を用いた。このため、正規化処理において、通常読み出し画像及び非破壊読み出し画像のそれぞれに対して別々の式を用いて正規化処理を行う必要があった。一方、本変形例では、正規化処理が実行される前に、非破壊読み出し画像に対して通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルを合わせる補正を含むサチレーション補正を実行することで、通常読み出し画像及び非破壊読み出し画像のそれぞれに対して別々の式を用いることなく正規化処理を実行することができる。

（第２の変形例）
また、正規化処理において非破壊読み出し画像のＸ線減弱率Ａ´を算出する際には、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルを揃えるため、Flood画像のＸ線強度Ｉ０の代わりに、被写体が無い状態で撮影され、かつ、非破壊読み出しで生成されたFlood画像のＸ線強度を使用してもよい。この場合、非破壊読み出しで生成されたFlood画像のＸ線強度を使用することにより、通常読み出し画像と非破壊読み出し画像との画像レベルのずれが抑えられるため、係数ｆ´の代わりに、通常読み出し画像に対する正規化処理と同様の係数ｆを用いることができる。

（第３の変形例）
第３の変形例について説明する。本変形例は、実施形態の構成を以下の通りに変形したものである。実施形態と同様の構成、動作、及び効果については、説明を省略する。上述の実施形態では、非破壊読み出し画像に対する正規化処理において、全ての位置において同一の係数ｆ´を使用した。非破壊読み出し時には、Ｘ線照射中に複数のＸ線検出素子から読み出しを順次行うため、Ｘ線検出素子によってＸ線蓄積時間のずれが生じることがある。このため、非破壊読み出し画像において、画素によってＸ線蓄積時間のずれに起因する画像レベルのムラが生じる。本変形例では、非破壊読み出し画像を複数の領域に分割し、分割した複数の領域のそれぞれに対して異なる係数を使用して、正規化処理を実行する。

処理回路４４は、正規化機能４４８により、まず、非破壊読み出し画像を読み出しタイミングの異なる複数の領域（以下、読み出し領域と呼ぶ）に分割する。次に、処理回路４４は、分割した複数の読み出し領域ごとに異なる係数ｆ´を用いて正規化処理を実行する。例えば、上述の係数ｆ´の算出式（４）において、非破壊読み出し画像レベルとして、読み出し領域ごとの画像レベルの平均値を使用する。そして、複数の読み出し領域ごとに、非破壊読み出し画像レベルとして異なる値を使用して正規化処理を実行する。これにより、読み出し領域ごとに、非破壊読み出し画像の画像レベルが通常読み出し画像の画像レベルに揃えられる。

本変形例では、読み出しタイミングの異なる複数の読み出し領域ごとに正規化処理を実施することにより、非破壊読み出し画像の取得時における読み出しタイミングの違いに起因する画像レベルのムラを抑制することができる。

（第４の変形例）
第４の変形例について説明する。本変形例は、実施形態の構成を以下の通りに変形したものである。実施形態と同様の構成、動作、及び効果については、説明を省略する。

本変形例では、Ｘ線検出器１３として、１回のＸ線ばく射中に複数回の非破壊読み出しが可能な検出器を使用する。

処理回路４４は、非破壊読み出し機能４４５により、１回のＸ線パルスの照射中に、予め設定された複数回の非破壊読み出しを実行する。処理回路４４は、複数回の非破壊読み出しにより検出した検出データを用いて生成された非破壊読み出し画像を取得する。非破壊読み出し画像を生成する方法については後述する。

図７は、本変形例における画像生成処理により実行される信号読み出しのタイミングを説明するための図である。図７の横軸は時間を示す。図７では、Ｘ線検出器１３における電荷信号の蓄積をリセットした後に１つのＸ線パルスを照射し、Ｘ線パルスのばく射終了後に、当該Ｘ線パルスにより蓄積された信号をリセットするまでの様子を示している。

ここでは、１回のＸ線パルスの照射中において、第１の読み出し時刻ｔ２と、第２の読み出し時刻ｔ３において、非破壊読み出しを実行する場合を例に説明する。第２の読み出し時刻ｔ３は、第１の読み出し時刻ｔ２よりも後の時刻である。第１の読み出し時刻ｔ２及び第２の読み出し時刻ｔ３は、照射開始時刻ｔｓを基準とした時刻であり、予め設定されている。

第１の読み出し時刻ｔ２において非破壊読み出しが実行されると、照射開始時刻ｔｓから第１の読み出し時刻ｔ２までの時間Ｂの間に蓄積された信号が読み出される。このとき、Ｘ線検出素子に蓄積された信号が非破壊で読み出されるため、非破壊読み出し後においても、Ｘ線検出素子に蓄積された信号が空にならずに保持される。

第２の読み出し時刻ｔ３において非破壊読み出しが実行されると、照射開始時刻ｔｓから第２の読み出し時刻ｔ３までの時間Ｃの間に蓄積された信号が読み出される。このとき、Ｘ線検出素子に蓄積された信号が非破壊で読み出されるため、非破壊読み出し後においても、Ｘ線検出素子に蓄積された信号が空にならずに保持される。

また、第１の読み出し時刻ｔ２及び第２の読み出し時刻ｔ３は、Ｘ線パルスの照射開始時刻ｔｓから照射終了時刻ｔｅまでの時間Ａを三等分にした場合の境界時刻に設定されている。すなわち、照射開始時刻ｔｓから第１の読み出し時刻ｔ２までの時間Ｂと、第１の読み出し時刻ｔ２から第２の読み出し時刻ｔ３までの時間Ｄと、第２の読み出し時刻ｔ３から照射終了時刻ｔｅまでの時間（Ａ－Ｃ）は、略同じとなる。また、第１の読み出し時刻ｔ２と第２の読み出し時刻ｔ３との間の中心時刻は、Ｘ線ばく射の照射開始時刻ｔｓと通常読み出し時刻ｔ１との間の中心時刻と一致する。すなわち、第１の読み出し時刻ｔ２と第２の読み出し時刻ｔ３は、Ｘ線ばく射の中心時刻ｔｍから同じ時間だけ離れた時刻となるように設定されている。なお、第１の読み出し時刻ｔ２及び第２の読み出し時刻ｔ３は、Ｘ線ばく射の中心時刻ｔｍから同じ時間だけ離れた時刻となるように設定されていればよい。

処理回路４４は、第２の読み出し時刻ｔ３に読み出した検出データから第１の読み出し時刻ｔ２に読み出した検出データを引いたデータを用いて生成された非破壊読み出し画像を取得する。非破壊読み出し画像は、第１の読み出し時刻ｔ２から第２の読み出し時刻ｔ３までの時間Ｄの間に蓄積された信号を含む投影データとなる。

上述の実施形態では、読み出しタイミングのずれや、回転収集時のＸ線検出器１３等のぶれによって、Ｘ線パルスの照射開始から照射終了までの間に物体の位置のずれが生じる可能性がある。この場合、非破壊読み出しのタイミングによっては、非破壊読み出し画像における物体の中心位置と通常読み出し画像における物体の中心位置がずれる可能性がある。

一方、本変形例では、Ｘ線ばく射の中心時刻ｔｍから同じ時間だけ離れたタイミングに設定された複数回の非破壊読み出しを実行し、読み出された検出データの差分を用いて生成された非破壊読み出し画像を取得することにより、Ｘ線照射時間の中心タイミングと一致するタイミングに蓄積されたＸ線に相当する非破壊画像を取得することができる。これにより、通常読み出し画像に対して、非破壊画像における物体の中心位置のずれが生じることが抑制される。

（第５の変形例）
第５の変形例について説明する。本変形例は、実施形態の構成を以下の通りに変形したものである。実施形態と同様の構成、動作、及び効果については、説明を省略する。

本変形例では、処理回路４４は、補正機能４４９により、通常正規化データにおけるサチレーション領域を非破壊正規化データに置き換えたサチレーション補正画像において、サチレーション領域と非サチレーション領域との境界付近の領域（以下、境界領域と呼ぶ）のＸ線減弱率を、通常正規化データのＸ線減弱率Ａと非破壊正規化データのＸ線減弱率Ａ´を混合した値に置き換える。例えば、境界領域におけるＸ線減弱率は、通常正規化データのＸ線減弱率Ａと非破壊正規化データのＸ線減弱率Ａ´を所定の割合で合成した値に置き換えられる。例えば、当該境界の内側が非サチレーション領域であり、当該境界の外側がサチレーション領域であるような場合に、境界からわずかに内側の位置のＸ線減弱率を通常正規化データのＸ線減弱率Ａをそのまま用いた値とし、境界の外側に向かうにつれて、通常正規化データのＸ線減弱率Ａに非破壊正規化データのＸ線減弱率Ａ´を混合する割合を大きくする。

上述の実施形態では、読み出しタイミングのずれや、回転収集時のＸ線検出器１３等のぶれによって、サチレーション領域と非サチレーション領域との境界部分における信号値が不連続になる可能性がある。一方、本変形例では、通常読み出し画像のサチレーション領域を非破壊読み出し画像のサチレーション領域に置き換える際に、通常正規化データのＸ線減弱率Ａと非破壊正規化データのＸ線減弱率Ａ´を所定の割合で混合して使用する境界領域を設けることにより、境界部分が滑らかなサチレーション補正画像を生成することができる。

（第６の変形例）
なお、Ｃアーム１４が所定の角度だけ回転するごとに上述の通常読み出しと非破壊読み出しを実行し、所定の回転角度毎に読み出された通常読み出し画像と非破壊読み出し画像を用いて、上述のサチレーション補正を実行し、Ｘ線画像を生成してもよい。この場合、例えば、所定の回転角度毎に生成された複数の非破壊読み出し画像に対して異なる係数ｆ´を用いて正規化処理が実行され、非破壊読み出し画像と通常読み出し画像の画像レベルが揃えられる。

（他の実施形態）
なお、以上説明した実施形態等の機能は、Ｘ線診断装置１とは別体の装置に搭載されてもよい。例えば、Ｘ線診断装置１のＸ線検出器１３から出力された検出データを取得し、取得した検出データに対して投影データ取得機能４４６、推定機能４４７、正規化機能４４８、補正機能４４９、画像生成機能４５０及び表示制御機能４５１を実行する処理回路を備える医用画像処理装置として実現されてもよい。この場合でも、上述の実施形態及び変形例等と同様の効果を得ることができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、サチレーションに起因するアーチファクトが低減された医用画像を生成することができる。

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、実施形態同士の組み合わせ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同様に、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ものである。

１…Ｘ線診断装置
１０…撮影装置
１１…高電圧発生装置
１２…Ｘ線発生部
１３…Ｘ線検出器
１４…Ｃアーム
１４２…Ｃアーム駆動装置
３０…寝台装置
３１…基台
３２…寝台駆動装置
３３…天板
３４…支持フレーム
４０…コンソール装置
４１…メモリ
４２…ディスプレイ
４３…入力インターフェース
４４…処理回路
４４１…システム制御機能
４４２…駆動制御機能
４４３…Ｘ線制御機能
４４４…通常読み出し機能
４４５…非破壊読み出し機能
４４６…投影データ取得機能
４４７…推定機能
４４８…正規化機能
４４９…補正機能
４５０…画像生成機能
４５１…表示制御機能
ｔｓ…照射開始時刻
ｔｅ…照射終了時刻
ｔ１…通常読み出し時刻
ｔ２、ｔ３…非破壊読み出し時刻
ｔｍ…中心時刻

Claims (14)

1. Ｘ線ばく射の終了前に、Ｘ線検出素子に蓄積された信号をＸ線検出器に非破壊読み出しさせる第１の読み出し部と、
   Ｘ線ばく射終了後に、前記信号を前記Ｘ線検出器に破壊読み出しさせる第２の読み出し部と、
   非破壊読み出しで読み出した信号に基づいて生成された第１の投影データを取得し、破壊読み出しで読み出した信号に基づいて生成された第２の投影データを取得する取得部と、
   前記第２の投影データに基づいて、サチレーションが発生しているサチレーション領域を推定する推定部と、
   前記第２の投影データにおける前記サチレーション領域の信号を、前記第１の投影データにおける前記サチレーション領域の信号に置き換える補正部と、
   を備える、Ｘ線診断装置。
2. 前記補正部は、前記第１の投影データの画像レベルと前記第２の投影データの画像レベルを揃った状態で、前記第２の投影データの信号を置き換える、
   請求項１に記載のＸ線診断装置。
3. 前記補正部は、前記第１の投影データのＸ線減弱率を変換することにより、前記第１の投影データの画像レベルと前記第２の投影データの画像レベルを揃える、
   請求項２に記載のＸ線診断装置。
4. 前記補正部は、被写体がない状態で非破壊読み出しを行うことにより生成された空気収集画像を用いて前記第２の投影データのＸ線減弱率を算出することにより、前記第１の投影データの画像レベルと前記第２の投影データの画像レベルを揃える、
   請求項２に記載のＸ線診断装置。
5. 前記補正部は、前記第１の投影データの画像レベルを変換することにより、前記第１の投影データの画像レベルと前記第２の投影データの画像レベルを揃える、
   請求項２に記載のＸ線診断装置。
6. 前記補正部は、前記第１の投影データの画像レベルと前記第２の投影データの画像レベルとの比を用いて、前記第１の投影データの画像レベルと前記第２の投影データの画像レベルを揃える、
   請求項２から５までのいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
7. 前記補正部は、前記第１の投影データの読み出し時におけるＸ線蓄積時間と、前記第２の投影データの読み出し時におけるＸ線蓄積時間との比を用いて、前記第１の投影データの画像レベルと前記第２の投影データの画像レベルを揃える、
   請求項２から５までのいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
8. 前記補正部は、前記第１の投影データを読み出しタイミングが異なる複数の領域に分割し、前記複数の領域ごとに、前記第１の投影データの画像レベルと前記第２の投影データの画像レベルを揃える、
   請求項２から７までのいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
9. 前記第１の読み出し部は、第１の読み出し時刻と第１の読み出し時刻より後の第２の読み出し時刻のそれぞれにおいて前記非破壊読み出しを実行し、
   前記第１の読み出し時刻と前記第２の読み出し時刻との間の中心時刻は、Ｘ線ばく射の開始時刻とＸ線ばく射の終了時刻との間の中心時刻と一致する、
   請求項１から８までのいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
10. 前記推定部は、前記第２の投影データに基づいて、サチレーションが発生していない非サチレーション領域をさらに推定し、
    前記補正部は、前記第２の投影データにおける、前記サチレーション領域と前記非サチレーション領域との境界付近の信号を、前記第１の投影データの信号と前記第２の投影データの信号を混合した信号に置き換える、
    請求項１から９までのいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
11. 前記補正部は、前記境界からの距離に応じて、前記第１の投影データの信号と前記第２の投影データの信号とを混合する割合を変更する、
    請求項１０に記載のＸ線診断装置。
12. 前記置き換えられた前記第２の投影データに対して再構成処理を行い、３次元画像データを生成する再構成処理部をさらに備える、
    請求項１から１１までのいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
13. Ｘ線を照射するＸ線管と前記Ｘ線検出器とを保持する支持アームをさらに備え、
    前記取得部は、前記支持アームにより前記Ｘ線検出器が被検体の周囲を回転しながら順次収集された前記第１の投影データと前記第２の投影データとを取得し、
    前記補正部は、前記支持アームの回転角ごとに、前記第２の投影データにおける前記サチレーション領域の信号を、前記第１の投影データにおける前記サチレーション領域の信号に置き換える、
    請求項１から１２までのいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
14. Ｘ線ばく射の終了前にＸ線検出素子から非破壊読み出しで読み出した信号に基づいて生成された第１の投影データを取得し、Ｘ線ばく射終了後にＸ線検出素子から破壊読み出しで読み出した信号に基づいて生成された第２の投影データを取得する取得部と、
    前記第２の投影データに基づいて、サチレーションが発生しているサチレーション領域を推定する推定部と、
    前記第２の投影データにおける前記サチレーション領域の信号を、前記第１の投影データにおける前記サチレーション領域の信号に置き換える補正部と、
    を備える、医用画像処理装置。