JP2016146904A - 放射線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】時系列の３次元画像を短時間で正確に再構成すること。
【解決手段】実施形態の放射線診断装置は、再構成部を備える。再構成部は、造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像と、造影剤存在下で前記被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像から、血管構造の空間的連続性及び血流濃度の時間的連続性の少なくともいずれか一方を拘束条件として用いた逐次近似再構成により、前記収集画像から時系列の３次元血管画像を再構成する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、放射線診断装置に関する。

くも膜下出血の診断は、Ｘ線診断装置を用いたＣＴ−ｌｉｋｅ Ｉｍａｇｉｎｇで可能である。一方で、脳梗塞の診断は、Ｘ線診断装置を用いたＣＴ−ｌｉｋｅ Ｉｍａｇｉｎｇでは困難である。このため、脳梗塞の診断では、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置と造影剤とを用いたＰｅｒｆｕｓｉｏｎが実施されている。なお、以下では、Ｘ線ＣＴ装置と造影剤とを用いたＰｅｒｆｕｓｉｏｎのことをＣＴＰと適宜記載する。このＣＴＰでは、時系列の３次元血管画像が再構成され、脳梗塞の診断に用いられる。

特開２０１４−１２８５７６号公報

本発明が解決しようとする課題は、時系列の３次元画像を短時間で正確に再構成することができる放射線診断装置を提供することである。

実施形態の放射線診断装置は、再構成部を備える。再構成部は、造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像と、造影剤存在下で前記被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像から、血管構造の空間的連続性及び血流濃度の時間的連続性の少なくともいずれか一方を拘束条件として用いた逐次近似再構成により、前記収集画像から時系列の３次元血管画像を再構成する。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成例を示すブロック図である。 図２は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置による処理の手順の一例を示すフローチャートである。 図３は、第１の実施形態を説明するための図（１）である。 図４は、第１の実施形態に係る３次元再構成部による再構成処理の手順を示すフローチャートである。 図５Ａは、第１の実施形態を説明するための図（２）である。 図５Ｂは、第１の実施形態を説明するための図（３）である。 図６は、第１の実施形態を説明するための図（４）である。 図７は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示すブロック図である。 図８は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置による再構成処理を説明するための図である。 図９は、その他の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置による再構成処理を説明するための図である。

以下、図面を参照して、実施形態に係る放射線診断装置を説明する。実施形態に係る放射線診断装置は、例えば、Ｘ線診断装置やＸ線ＣＴ装置である。なお、実施形態は、以下の実施形態に限られるものではない。また、一つの実施形態に記載した内容は、原則として他の実施形態にも同様に適用される。

（第１の実施形態）
第１の実施形態では、放射線診断装置の一例としてＸ線診断装置について説明する。まず、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の構成例を示すブロック図である。なお、Ｘ線診断装置１に、被検体Ｐ（例えば、人体）は含まれない。また、図１に示す構成は一例に過ぎない。例えば、図１に例示する各部は、適宜統合若しくは分離して構成されてもよい。

図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、Ｘ線撮影機構１０と、画像処理装置１００とを有する。Ｘ線撮影機構１０は、第１の撮影系と、第２の撮影系とを備えるバイプレーン撮影機構である。第１の撮影系は、Ｘ線管球１１ａと、Ｘ線検出器１２ａと、Ｃ型アーム１３ａとを有し、第２の撮影系は、Ｘ線管球１１ｂと、Ｘ線検出器１２ｂと、Ω型アーム１３ｂとを有する。

また、Ｘ線撮影機構１０は、寝台１４を有し、インジェクター５０が接続される。寝台１４は、被検体Ｐを載せるベッドである。また、Ｘ線撮影機構１０において、図１に示すように、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる３次元直交座標系を定義する。すなわち、Ｘ軸は水平方向を示し、Ｙ軸は鉛直方向を示し、Ｚ軸は被検体Ｐの体軸方向を示す。３次元直交座標系において、矢印で示す方向を正方向とする。

Ｘ線管球１１ａ及びＸ線管球１１ｂは、図示しない高電圧発生部から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する装置である。

Ｘ線検出器１２ａ及びＸ線検出器１２ｂは、例えば、ＦＰＤ（Ｘ線平面検出器：Flat Panel Detector）やＩ．Ｉ．（イメージ・インテンシファイア：Image Intensifier）である。Ｘ線検出器１２ａ及びＸ線検出器１２ｂは、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するためのＸ線検出素子がマトリックス状に配列された装置であり、各Ｘ線検出素子は、被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号（Ｘ線信号）に変換して蓄積し、蓄積した電気信号を後述する画像メモリ２２に格納する。なお、Ｘ線検出器１２ａによって変換されたＸ線信号のことを第１のＸ線信号と称し、Ｘ線検出器１２ｂによって変換されたＸ線信号のことを第２のＸ線信号と称する。

Ｃ型アーム１３ａは、Ｘ線管球１１ａとＸ線検出器１２ａとを保持するアームであり、Ｘ線管球１１ａとＸ線検出器１２ａとは、Ｃ型アーム１３ａにより被検体Ｐを挟んで対向するように配置される。Ｃ型アーム１３ａは、Ｘ線管球１１ａ及びＸ線検出器１２ａを支持し、支持部（図示を省略）に設けられたモータにより、寝台１４上に横臥する被検体Ｐの周りをプロペラのように高速回転する。ここで、Ｃ型アーム１３ａは、直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸に関してそれぞれ回転可能に支持され、図示しない駆動部によって各軸で個別に回転する。

Ω型アーム１３ｂは、Ｘ線管球１１ｂとＸ線検出器１２ｂとを保持するアームであり、Ｘ線管球１１ｂとＸ線検出器１２ｂとは、Ω型アーム１３ｂにより被検体Ｐを挟んで対向するように配置される。Ω型アーム１３ｂは、Ｘ線管球１１ｂ及びＸ線検出器１２ｂを支持し、天井レールからなる支持部（図示を省略）に設けられたモータにより、寝台１４上に横臥する被検体Ｐの周りを回転する。ここで、Ω型アーム１３ｂは、直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の３軸に関してそれぞれ回転可能に支持され、図示しない駆動部によって各軸で個別に回転する。

インジェクター５０は、被検体Ｐに挿入されたカテーテルから造影剤を注入するための装置である。ここで、インジェクター５０からの造影剤注入開始は、後述する画像処理装置１００を介して受信した注入開始指示に従って実行される場合であってもよいし、操作者が直接インジェクター５０に対して入力した注入開始指示に従って実行される場合であってもよい。

このように構成されるＸ線撮影機構１０は、図示しない撮影制御部によって制御される。例えば、撮影制御部は、後述する制御部３０の制御のもと、Ｘ線撮影機構１０による撮影に係る各種処理を制御する。例えば、撮影制御部は、Ｃ型アーム１３ａや、Ω型アーム１３ｂを回転させながら所定のフレームレートで投影データを収集する回転撮影を制御する。一例を挙げると、撮影制御部は、インジェクター５０から造影剤注入開始時に出力される信号を契機として、単一の造影剤注入の後に複数回の回転撮影を制御する。また、撮影制御部は、Ｃ型アーム１３ａや、Ω型アーム１３ｂを回転制御している間、図示しない高電圧発生部を制御してＸ線管球１１ａや、Ｘ線管球１１ｂからＸ線を連続的又は断続的に発生させ、Ｘ線検出器１２ａ又はＸ線検出器１２ｂによって被検体Ｐを透過したＸ線を検出させるように制御する。

画像処理装置１００は、図１に示すように、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換部２１と、画像メモリ２２と、サブトラクション部２３と、フィルタリング部２４と、３次元画像処理部２５と、Ａ／Ｄ変換部２６と、ＬＵＴ（Look Up Table）２７と、アフィン変換部２８と、３次元再構成部２９と、制御部３０と、解析部３１と、表示部４０とを有する。また、画像処理装置１００は、図示していないが、例えば、マウスやキーボード、トラックボール、ポインティングデバイスなど、Ｘ線診断装置１に対する各種操作を操作者から受け付ける入力部を有する。

表示部４０は、画像処理装置１００によって処理された各種画像や、ＧＵＩ（Graphical User Interface）などの各種情報を表示する。例えば、表示部４０は、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタや液晶モニタなどである。Ａ／Ｄ変換部２１は、Ｘ線検出器１２ａに接続され、Ｘ線検出器１２ａから入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をＸ線収集画像として画像メモリ２２に格納する。Ａ／Ｄ変換部２６は、Ｘ線検出器１２ｂに接続され、Ｘ線検出器１２ｂから入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号をＸ線収集画像として画像メモリ２２に格納する。

画像メモリ２２は、Ｘ線収集画像（投影データ）を記憶する。例えば、画像メモリ２２は、第１の撮影系によって収集された投影データと、第２の撮影系によって収集された投影データとをそれぞれ記憶する。また、画像メモリ２２は、後述する３次元再構成部２９によって再構成された再構成データ（ボリュームデータ）や、３次元画像処理部２５によって生成された３次元画像を記憶する。また、画像メモリ２２は、後述するサブトラクション部２３によって生成された差分画像を記憶する。

サブトラクション部２３は、ＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）画像などの差分画像を生成する。例えば、サブトラクション部２３は、造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像と、造影剤存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像との差分画像を生成する。より具体的には、サブトラクション部２３は、画像メモリ２２に記憶された、略同一方向から収集されたマスク画像及びコントラスト画像の投影データを用いてＤＳＡ画像を生成する。

フィルタリング部２４は、高周波強調フィルタリングなどを行う。ＬＵＴ２７は、諧調変換を行う。アフィン変換部２８は、画像の拡大や縮小、移動などを行う。

３次元再構成部２９は、Ｘ線撮影機構１０による回転撮影によって収集された投影データから再構成データ（以下、３次元画像データ又はボリュームデータと記す）を再構成する。例えば、３次元再構成部２９は、サブトラクション部２３によってマスク画像とコントラスト画像とが差分され、画像メモリ２２によって記憶されたサブトラクション後の差分画像を投影データとし、この投影データからボリュームデータを再構成する。或いは、３次元再構成部２９は、Ａ／Ｄ変換部２１又はＡ／Ｄ変換部２６によってデジタルデータに変換され、画像メモリ２２に記憶されたマスク画像やコントラスト画像を投影データとし、この投影データからボリュームデータを再構成する。そして、３次元再構成部２９は、再構成したボリュームデータを画像メモリ２２に格納する。

ここで、第１の実施形態に係る３次元再構成部２９は、第１の撮影系によって収集されたマスク画像とコントラスト画像とに基づいてサブトラクション部２３が生成した差分画像と、第２の撮影系によって収集されたマスク画像とコントラスト画像とに基づいてサブトラクション部２３が生成した差分画像とを用いて、ボリュームデータを再構成する。すなわち、３次元再構成部２９は、２方向から収集された２次元のＸ線画像を用いてボリュームデータを再構成する。なお、上述したボリュームデータの生成については、後述する。

３次元画像処理部２５は、画像メモリ２２によって記憶されたボリュームデータから３次元画像を生成する。例えば、３次元画像処理部２５は、ボリュームデータからボリュームレンダリング画像や、ＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像を生成する。そして、３次元画像処理部２５は、生成した３次元画像を画像メモリ２２に格納する。

制御部３０は、Ｘ線診断装置１全体を制御する。具体的には、制御部３０は、Ｘ線撮影機構１０によるＸ線画像の撮影、画像再構成、表示画像の生成、表示部４０における表示画像の表示などに係る各種処理を制御する。また、制御部３０は、関心領域の設定を操作者から受付ける。

解析部３１は、再構成された時系列の３次元血管画像を解析して血流情報を生成する。例えば、解析部３１は、血流情報として、ＣＢＶ（Cerebral Blood Volume）、ＣＢＦ（Cerebral Blood Flow）、及びＭＴＴ（Mean Transit Time）を導出する。ここで、ＣＢＶは、組織中に存在する血液量を示し、ＣＢＦは、単位時間あたりに組織中を流れる血流量を示し、ＭＴＴは、組織中を流れる血液の平均通過速度を示す。なお、解析部３１は、ＣＢＶ、ＣＢＦ、及びＭＴＴのうち少なくともいずれか一つを導出するようにしてもよい。

なお、画像メモリ２２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置などである。また、サブトラクション部２３、フィルタリング部２４、３次元画像処理部２５、ＬＵＴ２７、アフィン変換部２８、３次元再構成部２９、制御部３０、及び解析部３１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの電子回路やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路である。

このように構成されるＸ線診断装置１は、例えば、以下に示すような血管治療に利用される。この血管治療では、ガイドワイヤーやカテーテルなどのデバイスが患者の鼠蹊部などから挿入される。そして、挿入されたデバイスを患部まで運んで治療（例えばコイリング、或いは、バルーンやステントによる血管拡張など）が行われる。ここで、治療中に患者が頭痛を訴えた場合、或いは、治療が完了した時点で、治療によって脳梗塞が発生していないかどうかを確認する必要がある。

従来では、治療中に患者が頭痛を訴えた場合は治療を中断し、ＣＴ室に患者を運びＣＴスキャンを行っていた。また、治療が完了した場合は止血を行った上で、ＣＴ室に患者を運びＣＴスキャンを行っていた。そして、ＣＴスキャンの結果、ＣＴ画像或いはＣＴ Ｐｅｒｆｕｓｉｏｎデータに脳梗塞のサインが認められれば、その後血栓溶解療法が開始される。

しかし、止血してから患者をＣＴ室へ移動させるまでに時間を要していた。例えば、治療中に患者が頭痛を訴え、緊急に脳梗塞のサインを確認する場合でも早くて３０分、治療が完了した後に脳梗塞が発生していないかどうかを確認する緊急ではない場合は早くて３時間が経過することがあった。一般的に、脳梗塞が発生した場合、治療開始までの時間が患者のＱＯＬ（Quality of Life）を左右する。脳梗塞の診断をしてから治療開始までの時間が長くなると、最悪の場合は患者が死に至る。このため、治療開始までの時間を少しでも早めることが必要である。すなわち、従来のＸ線診断装置を用いた血管治療では、患者をＣＴ室へ移動させて脳梗塞の診断を行い、さらに血栓溶解療法あるいは機械的血栓除去術を行うためにＣＴ室から別の治療室に移動する。またこのような部屋の移動において、患者を受け入れるための部屋の準備にも時間がかかる。もし脳梗塞が発生した場合に治療開始までの時間が長くなる。

そこで、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、治療中に患者が頭痛を訴えた場合、或いは、治療が完了した時点で脳梗塞が発生していないかどうかを確認する場合、Ｘ線診断装置１自身でデータ収集を行って、時系列の３次元血管画像を再構成することで、脳梗塞の診断を可能にする。

すなわち、Ｘ線診断装置１は、造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像と、造影剤存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像から、血管構造の空間的連続性及び血流濃度の時間的連続性の少なくともいずれか一方を拘束条件として用いた逐次近似再構成により、収集画像から時系列の３次元血管画像を再構成する。例えば、Ｘ線診断装置１は、造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像と、造影剤存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像との差分画像を生成する。そして、Ｘ線診断装置１は、血管構造の空間的連続性及び血流濃度の時間的連続性の少なくともいずれか一方を拘束条件として用いた逐次近似再構成により、差分画像から時系列の３次元血管画像を再構成する。

以下、本実施形態に係るＸ線診断装置１による処理の一例について、図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１による処理の手順の一例を示すフローチャートである。図２に示すように、Ｘ線診断装置１においては、制御部３０の制御のもと、Ｘ線撮影機構１０がバイプレーンによってマスク画像を収集する（ステップＳ１０１）。例えば、Ｘ線診断装置１は、造影剤注入前に、第１の撮影系及び第２の撮影系を順方向に回転させて、それぞれ画像データを収集する。より具体的には、Ｘ線診断装置１は、一方の撮影系を患者正面にセットし、他方の撮影系を患者側面にセットする。そして、Ｘ線診断装置１は、この状態から２つの撮影系を同時に同じ方向に角速度３０（ｄｅｇ／ｓｅｃ）で回転させ、３秒間９０度の撮影を３０ｐｐｓ（pair-per-second）で行う。なお、マスク画像は、第１の撮影系及び第２の撮影系によって同時に収集される場合について説明したが、片方ずつの撮影系でそれぞれマスク画像を収集するようにしてもよい。

ここで、第１の撮影系及び第２の撮影系のＸ線曝射のタイミングについて説明する。図３は、第１の実施形態を説明するための図（１）である。図３上図では、第１の撮影系のＸ線曝射のタイミングを示し、図３下図では第２の撮影系のＸ線曝射のタイミングを示す。図３上図に示すように、第１の撮影系は、時間Ｔ_１でＸ線を曝射した後、３３．３ミリ秒後の時間Ｔ_３でＸ線を曝射する。そして、第１の撮影系は、時間Ｔ_３でＸ線を曝射した後、３３．３ミリ秒後の時間Ｔ_５でＸ線を曝射する。

一方、第２の撮影系は、図３下図に示すように、時間Ｔ_２でＸ線を曝射した後、３３．３ミリ秒後の時間Ｔ_４でＸ線を曝射する。そして、第２の撮影系は、時間Ｔ_４でＸ線を曝射した後、３３．３ミリ秒後の時間Ｔ_６でＸ線を曝射する。すなわち、第１の撮影系と第２の撮影系とは、交互のタイミングでＸ線を曝射する。

図２に戻る。マスク画像を収集後、Ｘ線診断装置１は、第１の撮影系及び第２の撮影系を逆方向に回転させて、第１の撮影系及び第２の撮影系を元の位置に戻す（ステップＳ１０２）。元の位置に戻ったら、Ｘ線診断装置１は、インジェクター５０に駆動信号を送信し、被検体に造影剤を注入する（ステップＳ１０３）。例えば、インジェクター５０は、２〜３（ｃｃ／ｓｅｃ）で１秒間造影剤を被検体に注入する。続いて、Ｘ線診断装置１は、所定の時間が経過したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。Ｘ線診断装置１は、所定の時間が経過したと判定しなかった場合（ステップＳ１０４、Ｎｏ）、所定の時間が経過するまで判定処理を繰り返す。なお、一定時間は毛細血管相に造影剤が到達する前までの時間を示し、カテーテルが内頸動脈の起始部にある場合は例えば２〜３秒である。

Ｘ線診断装置１は、所定の時間が経過したと判定した場合（ステップＳ１０４、Ｙｅｓ）、制御部３０の制御のもと、Ｘ線撮影機構１０がバイプレーンによってコントラスト画像を収集する（ステップＳ１０５）。例えば、Ｘ線診断装置１は、造影剤注入後に、ステップＳ１０１の撮影と同様に、第１の撮影系及び第２の撮影系を順方向に回転させて、それぞれ画像データを収集する。ここで、Ｘ線診断装置１は、例えば、２つのイメージング系を同時に同じ方向に角速度３０（ｄｅｇ／ｓｅｃ）で回転させ、３秒間９０度の撮影を３０ｐｐｓで行う。

Ｘ線診断装置１は、撮影が完了すると収集した画像データを一旦画像メモリ２２に格納する（ステップＳ１０６）。その後、収集された画像データは、サブトラクション部２３に送られる。サブトラクション部２３は、造影前の画像と濃度補正用の画像とをサブトラクションする（ステップＳ１０７）。濃度補正用の画像は、Ｘ線管球１１ａとＸ線検出器１２ａとの間、あるいはＸ線管球１１ｂとＸ線検出器１２ｂとの間が空気以外何もない状態で撮影した画像で、数カ月に１度のキャリブレーション作業の中で撮影される。なお、第１のサブトラクションにより生成された差分画像のことをサブトラクション画像と称する。このサブトラクション画像は、３次元再構成部２９に送られる。次に、サブトラクション部２３は、おおよそ同じ角度同士の造影前の画像と造影後の画像とをサブトラクションする（ステップＳ１０８）。なお、この第２のサブトラクションにより生成されたＤＳＡ画像は、同様に３次元再構成部２９に送られる。

３次元再構成部２９は、サブトラクション画像から頭蓋の３次元画像を再構成する（ステップＳ１０９）。これにより、再構成された頭蓋の３次元画像が表示部４０に表示される。そして、操作者は、関心領域として例えば頭蓋内部を設定する。続いて、３次元再構成部２９は、再構成した頭蓋の３次元画像において、関心領域として設定された頭蓋内部を同定する（ステップＳ１１０）。

続いて、３次元再構成部２９は、ＤＳＡ画像から時系列の３次元血管画像を再構成する４次元再構成処理を実行する（ステップＳ１１１）。ここで、３次元再構成部２９は、頭蓋内部における時系列の３次元血管画像群を再構成する。なお、ステップＳ１１１の４次元再構成処理の詳細については、後述する。また、４次元再構成処理が終了すると、再構成された時系列の３次元血管画像は解析部３１に送られる。

解析部３１は、再構成された時系列の３次元血管画像をＣＴＰと同様に解析し、ＣＢＦ、ＣＢＶ、及びＭＴＴなどの血流情報を導出する（ステップＳ１１２）。そして、Ｘ線診断装置１は、導出された血流情報を表示させる（ステップＳ１１３）。

続いて、図４を用いて、３次元再構成部２９による４次元再構成処理の手順について説明する。図４は、第１の実施形態に係る３次元再構成部２９による再構成処理の手順を示すフローチャートである。なお、図４に示す処理手順は、図２のステップＳ１１１の処理に対応する。

図４に示すように、３次元再構成部２９は、初期値を設定する（ステップＳ２０１）。続いて、３次元再構成部２９は、誤差（エラー値とも言う）を算出する（ステップＳ２０２）。ここで、３次元再構成部２９は、以下の式（１）を解くことで、４次元再構成処理を実行する。

式（１）において、f（ベクトル）は、再構成画像の要素（ボクセル値）を列状に並べたものである。また、ｇ（ベクトル）は収集されたＤＳＡ画像の要素（ピクセル値）を列状に並べたものである。また、ｆ（ベクトル）のＴＶ（Total Variation）は、拘束条件を示す。Ｈはｆ（ベクトル）のｇ（ベクトル）への関与を同定する投影マトリックスである。αはＴＶの項と投影画像のエラーの寄与を調整するファクターであり、経験的に決められる。さらにｆ（ベクトル）のＴＶは以下の式（２）のように記述できる。

式（２）において、（ｉ，ｊ，ｋ）は再構成空間の空間座標を示し、ｌは時間又は撮影フレーム数を示す。式（２）の拘束条件について、図５Ａ及び図５Ｂを用いて説明する。図５Ａは、第１の実施形態を説明するための図（２）であり、図５Ｂは、第１の実施形態を説明するための図（３）である。

図５Ａは、時間ｔがｌである場合の３次元画像の座標を示し、図５Ｂは、時間ｔがｌ＋１である場合の３次元画像の座標を示す。また、図５Ａ及び図５Ｂにおいて、ｉ軸、ｊ軸及びｋ軸からなる３次元直交座標系を定義する。なお、説明の便宜上、図５Ａ及び図５Ｂでは、３次元画像の各座標のうち、ｉ軸の３座標、ｊ軸の３座標、及びｋ軸の２座標のみを図示している。

３次元再構成部２９は、式（２）で示すように、各座標においてｉ軸、ｊ軸及びｋ軸において一方向のみとの差異を拘束条件として定義している。例えば、図５Ｂに示すｔ＝ｌ＋１である座標（ｉ＋１、ｊ＋１、ｋ＋１）に対して、図５Ｂに示すｔ＝ｌ＋１である座標（ｉ、ｊ＋１、ｋ＋１）、ｔ＝ｌ＋１である座標（ｉ＋１、ｊ、ｋ＋１）、及びｔ＝ｌ＋１である座標（ｉ＋１、ｊ＋１、ｋ）を空間的な拘束条件として用いる。また、例えば、図５Ｂに示すｔ＝ｌ＋１である座標（ｉ＋１、ｊ＋１、ｋ＋１）に対して、図５Ａに示すｔ＝ｌである座標（ｉ＋１、ｊ＋１、ｋ＋１）を時間的な拘束条件として用いる。なお、空間的な拘束条件とは、毛細血管は繋がっていることにより、急激な変化がないことに基づき、時間的な拘束条件とは、血流濃度は急に変化しないことに基づく。

図４に戻る。３次元再構成部２９は、ステップＳ２０２で算出したエラー値が閾値以下であるか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ここで、３次元再構成部２９は、エラー値が閾値以下であると判定しなかった場合（ステップＳ２０３、Ｎｏ）、ボクセル毎にベクトルの各要素を変化させ（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０２に移行する。

一方、３次元再構成部２９は、エラー値が閾値以下であると判定した場合（ステップＳ２０３、Ｙｅｓ）、再構成画像を画像メモリ２２に格納し（ステップＳ２０５）、処理を終了する。このように、３次元再構成部２９は、最適化の手順として、ボクセル毎にｆ（ベクトル）の各要素を細かく変化させ、その変化によって誤差が低下するかどうかを判定する。そして、３次元再構成部２９は、最終的に、式（１）で算出される誤差が十分に小さくなれば、再構成処理を終了する。すなわち、３次元再構成部２９は、逐次近似再構成の過程で、推定した３次元画像のボクセル値をＸ線信号の複数の検出面それぞれに投影したピクセル値と、差分画像それぞれのピクセル値との差に、拘束条件を加算した誤差を算出し、誤差が所定の閾値未満となるまで、再構成処理を繰り返す。

上述したように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、例えば、治療中に患者が頭痛を訴えた場合、或いは、治療が完了した時点で脳梗塞が発生していないかどうかを確認する場合、Ｘ線診断装置１自身でデータ収集を行って、時系列の３次元血管画像を再構成する。これにより、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、患者をＣＴ室へ移動させることなく脳梗塞の診断を行うことを可能にする。この結果、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、脳梗塞が発生した場合に治療開始までの時間を短縮することができる。

また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、拘束条件を用いて逐次近似再構成処理を行うので、無数の解から適切な解を選択することが可能となる。この結果、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１は、時系列の３次元画像を短時間で正確に再構成することができる。

また、上述した第１の実施形態では、Ｘ線診断装置は、第１の撮影系と、第２の撮影系とで異なるタイミングでＸ線を曝射するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線診断装置は、第１の撮影系と、第２の撮影系とが同じタイミングでＸ線を曝射するようにしてもよい。図６は、第１の実施形態の変形例を説明するための図（４）である。

図６上図では、第１の撮影系のＸ線曝射のタイミングを示し、図６下図では第２の撮影系のＸ線曝射のタイミングを示す。図６上図に示すように、第１の撮影系は、時間Ｔ_１でＸ線を曝射した後、３３．３ミリ秒後の時間Ｔ_３でＸ線を曝射する。そして、第１の撮影系は、時間Ｔ_３でＸ線を曝射した後、３３．３ミリ秒後の時間Ｔ_５でＸ線を曝射する。

また、第２の撮影系は、図６下図に示すように、時間Ｔ_１でＸ線を曝射した後、３３．３ミリ秒後の時間Ｔ_３でＸ線を曝射する。そして、第２の撮影系は、時間Ｔ_３でＸ線を曝射した後、３３．３ミリ秒後の時間Ｔ_５でＸ線を曝射する。すなわち、第１の撮影系と第２の撮影系とは、同じタイミングでＸ線を曝射する。なお、かかる場合、第１の撮影系において曝射したＸ線の散乱線成分が第２の撮影系により検出され、第２の撮影系において曝射したＸ線の散乱線成分が第１の撮影系により検出される場合がある。第１のサブトラクションから再構成される頭蓋の３次元画像は、この散乱線成分によってコントラストが低下する。しかし頭蓋の３次元画像においては、頭蓋骨を元に頭蓋内部を同定する。頭蓋は骨であり、元々コントラストが高いためこの散乱線の影響によるコントラスト低下には殆ど影響を受けない。一方第２のサブトラクションから再構成される時系列の３次元血管画像は、マスク画像に含まれる散乱線成分とコントラスト画像に含まれる散乱線成分とがほぼ一致していることから、散乱線成分はキャンセルされる。このため時系列の３次元血管画像における散乱線の影響はほぼ無視できる。

また、上述した第１の実施形態では、バイプレーン機構を備えたＸ線診断装置を例にして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線診断装置は、シングルプレーン機構を備えたＸ線診断装置であってもよい。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、放射線診断装置がＸ線診断装置１である場合について説明した。しかしながら、放射線診断装置は、Ｘ線診断装置に限定されるものではなく、例えば、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置であってもよい。そこで、第２の実施形態では、放射線診断装置の一例としてＸ線ＣＴ装置について説明する。

まず、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成について説明する。図７は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成例を示すブロック図である。図７に示すように、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、架台装置２１０と、寝台装置２２０と、コンソール装置２３０とを有する。

架台装置２１０は、被検体ＰにＸ線を照射し、被検体Ｐを透過したＸ線の検出データから投影データを収集する装置であり、Ｘ線照射制御部２１１と、Ｘ線発生装置２１２と、Ｘ線検出器２１３と、収集部２１４と、回転フレーム２１５と、架台駆動部２１６とを有する。

回転フレーム２１５は、後述するＸ線管球２１２ａを有するＸ線発生装置２１２とＸ線検出器２１３とを被検体Ｐの周囲で回転可能に支持する。回転フレーム２１５は、Ｘ線発生装置２１２とＸ線検出器２１３とを被検体Ｐを挟んで対向支持し、後述する架台駆動部２１６によって被検体Ｐを中心とした円軌道にて高速に回転する円環状のフレームである。

Ｘ線発生装置２１２は、Ｘ線を発生し、発生したＸ線を被検体Ｐへ照射する装置であり、Ｘ線管球２１２ａと、ウェッジ２１２ｂと、コリメータ２１２ｃとを有する。

Ｘ線管球２１２ａは、Ｘ線を曝射する。具体的には、Ｘ線管球２１２ａは、後述するＸ線照射制御部２１１により供給される高電圧により被検体ＰにＸ線ビームを発生する真空管である。Ｘ線管球２１２ａは、回転フレーム２１５の回転にともない、Ｘ線ビームを被検体Ｐに対して曝射する。Ｘ線管球２１２ａは、ファン角及びコーン角を持って広がるＸ線ビームを発生する。

ウェッジ２１２ｂは、Ｘ線管球２１２ａから曝射されたＸ線のＸ線量を調節するためのＸ線フィルタである。コリメータ２１２ｃは、後述するＸ線照射制御部２１１の制御により、ウェッジ２１２ｂによってＸ線量が調節されたＸ線の照射範囲を絞り込むためのスリットである。

Ｘ線照射制御部２１１は、高電圧発生部として、Ｘ線管球２１２ａに高電圧を供給する装置であり、Ｘ線管球２１２ａは、Ｘ線照射制御部２１１から供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。Ｘ線照射制御部２１１は、Ｘ線管球２１２ａに供給する管電圧や管電流を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量を調整する。また、Ｘ線照射制御部２１１は、コリメータ２１２ｃの開口度を調整することにより、Ｘ線の照射範囲（ファン角やコーン角）を調整する。

Ｘ線照射制御部２１１の制御により、Ｘ線管球２１２ａは、フル再構成用に被検体Ｐの全周囲でＸ線を連続曝射したり、ハーフ再構成用にハーフ再構成可能な曝射範囲（１８０度＋ファン角）でＸ線を連続曝射したりすることが可能である。

架台駆動部２１６は、回転フレーム２１５を回転駆動させることによって、被検体Ｐを中心とした円軌道上でＸ線発生装置２１２とＸ線検出器２１３とを旋回させる。

Ｘ線検出器２１３は、Ｘ線管球２１２ａから曝射され被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。具体的には、Ｘ線検出器２１３は、２次元状に配列されたＸ線検出素子により、Ｘ線管球２１２ａから曝射されて被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。

収集部２１４は、ＤＡＳ（data acquisition system）であり、Ｘ線検出器２１３が検出したＸ線の検出データから、投影データを収集する。例えば、収集部２１４は、Ｘ線検出器２１３により検出されたＸ線強度分布データに対して、増幅処理やＡ／Ｄ変換処理、チャンネル間の感度補正処理等を行なって投影データを生成し、生成した投影データを後述するコンソール装置２３０に送信する。例えば、回転フレームの回転中に、Ｘ線管球２１２ａからＸ線が連続曝射されている場合、収集部２１４は、全周囲分（３６０度分）の投影データ群を収集する。また、収集部２１４は、収集した各投影データに管球位置を対応付けて、後述するコンソール装置２３０に送信する。管球位置は、投影データの投影方向を示す情報となる。なお、チャンネル間の感度補正処理は、後述する前処理部２３４が行なってもよい。

寝台装置２２０は、被検体Ｐを載せる装置であり、天板２２２と、寝台駆動装置２２１とを有する。天板２２２は、被検体Ｐが載置される板である。寝台駆動装置２２１は、後述するスキャン制御部２３３の制御のもと、天板２２２をＺ軸方向へ移動することにより、被検体Ｐを回転フレーム２１５内（撮影空間内）に移動させる。

架台装置２１０は、例えば、天板２２２を移動させながら回転フレーム２１５を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行する。又は、架台装置２１０は、天板２２２を移動させた後に被検体Ｐの位置を固定したままで回転フレーム２１５を回転させて被検体Ｐを円軌道にてスキャンするコンベンショナルスキャンを実行する。又は、架台装置２１０は、天板２２２の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行なうステップアンドシュート方式を実行する。

コンソール装置２３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置の操作を受け付けるとともに、架台装置２１０によって収集されたＸ線検出データからＸ線ＣＴ画像データを再構成する装置であり、入力装置２３１と、表示装置２３２と、スキャン制御部２３３と、前処理部２３４と、投影データ記憶部２３５と、画像生成部２３６と、画像記憶部２３７と、制御部２３８とを有する。

入力装置２３１は、Ｘ線ＣＴ装置の操作者が各種指示や各種設定の入力に用いるマウスやキーボード、ボタン、ペダル（フットスイッチ）等を有し、操作者から受け付けた指示や設定の情報を、制御部２３８に転送する。

表示装置２３２は、操作者が参照するモニタであり、制御部２３８による制御のもと、Ｘ線ＣＴ画像データを操作者に表示したり、入力装置２３１を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したりする。例えば、操作者は、検査情報登録用のＧＵＩに、天板２２２に載置された被検体Ｐの撮影時における***等の検査情報を、入力装置２３１を用いて入力する。

スキャン制御部２３３は、後述する制御部２３８の制御のもと、Ｘ線照射制御部２１１、架台駆動部２１６、収集部２１４及び寝台駆動装置２２１の動作を制御することで、架台装置２１０における投影データの収集処理を制御する。

前処理部２３４は、収集部２１４によって生成された投影データに対して、対数変換処理と、オフセット補正、感度補正及びビームハードニング補正等の補正処理とを行なって、補正済みの投影データを生成する。以下では、前処理部２３４が生成する補正済みの投影データを再構成用投影データと記載する。

投影データ記憶部２３５は、前処理部２３４により生成された再構成用投影データを記憶する。また、投影データ記憶部２３５は、収集部２１４により収集された投影データも記憶する。ここで、投影データ記憶部２３５は、前処理部２３４により生成された投影データや、収集部２１４により生成された投影データに対応付けて、管球位置を記憶する。画像記憶部２３７は、画像生成部２３６が生成した各種画像データを記憶する。

画像生成部２３６は、投影データ記憶部２３５が記憶する投影データを用いて各種画像データを生成する処理部である。例えば、画像生成部２３６は、造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像と、造影剤存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像との差分画像を生成する。また、例えば、画像生成部２３６は、差分画像から時系列の３次元血管画像を再構成する。

また、画像生成部２３６は、再構成された時系列の３次元血管画像を解析して血流情報を生成する。例えば、画像生成部２３６は、血流情報として、ＣＢＶ（cerebral blood volume）、ＣＢＦ（cerebral blood flow）、及びＭＴＴ（Mean Transit Time）を導出する。

制御部２３８は、架台装置２１０、寝台装置２２０及びコンソール装置２３０の動作を制御することによって、Ｘ線ＣＴ装置の全体制御を行う。具体的には、制御部２３８は、スキャン制御部２３３を制御することで、架台装置２１０で行なわれるスキャンを制御する。また、制御部２３８は、前処理部２３４や、画像生成部２３６を制御することで、コンソール装置２３０における画像再構成処理や画像生成処理を制御する。また、制御部２３８は、画像記憶部２３７が記憶する各種画像データを、表示装置２３２に表示するように制御する。また、制御部２３８は、関心領域の設定を操作者から受付ける。

なお、投影データ記憶部２３５及び画像記憶部２３７は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置などである。また、スキャン制御部２３３、前処理部２３４、画像生成部２３６、及び制御部２３８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やＭＰＵ（Micro Processing Unit）などの電子回路やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路である。

このように構成される第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、例えば、脳梗塞が発生しているか否かを検査するためにＣＴＰが実施される。例えば、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を用いたＣＴＰでは、マスク画像を収集する前に造影剤が投与される。そして、脳室内に造影剤が到達する前にマスク画像が収集される。続いて、脳室内に造影剤が到達後にコントラスト画像が収集される。なお、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置を用いたＣＴＰでは、マスク画像を収集した後に造影剤を注入してからコントラスト画像を収集するようにしてもよい。

続いて、画像生成部２３６は、造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像と、造影剤存在下で前記被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像から、血管構造の空間的連続性及び血流濃度の時間的連続性の少なくともいずれか一方を拘束条件として用いた逐次近似再構成により、収集画像から時系列の３次元血管画像を再構成する。

例えば、画像生成部２３６は、造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像と、造影剤存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像との差分画像であるＤＳＡ画像を生成する。

続いて、画像生成部２３６は、ＤＳＡ画像から頭蓋の３次元画像を再構成する。そして、画像生成部２３６は、血管構造の空間的連続性及び血流濃度の時間的連続性の少なくともいずれか一方を拘束条件として用いた逐次近似再構成により、差分画像から時系列の３次元血管画像を再構成する。ここで、画像生成部２３６は、脳室内における時系列の３次元血管画像を再構成する。なお、画像生成部２３６は、図２に示すステップＳ１１１と同様に、上述した式（１）を解くことで逐次近似再構成処理を実行する。かかる場合も同様に、ｆ（ベクトル）のＴＶは上述した式（２）のように記述できる。

そして、画像生成部２３６は、逐次近似再構成処理が終了すると、再構成された時系列の３次元血管画像データを解析し、ＣＢＦ、ＣＢＶ、及びＭＴＴなどの血流情報を導出する。続いて、制御部２３８は、導出された血流情報を表示させる。

このように、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、拘束条件を用いて逐次近似再構成処理を行うので、無数の解から適切な解を選択することが可能となる。この結果、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、時系列の３次元画像を短時間で正確に再構成することができる。

また、従来のＸ線ＣＴ装置は、例えば、１回のスキャン時間が０．３秒である場合、０．３秒の間に収集された投影データを用いて０．３秒ごとにＣＴ画像を再構成する。そこで、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置では、回転撮影の期間中に順次生成される差分画像のうち所定の間隔ごとに生成された差分画像から時系列の３次元血管画像を再構成する。図８は、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置による再構成処理を説明するための図である。

図８の横軸は時間を示し、縦軸はＸ線信号強度を示す。図８中の両矢印５０は、１回転分のスキャン時間を示す。ここで、１回転のスキャン時間を０．３秒とする。例えば、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、１回転のスキャン時間が０．３秒である場合に、０．１秒の間に収集された投影データを用いて０．１秒ごとにＣＴ画像を再構成する。より具体的には、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、図８中の両矢印５１、両矢印５２及び両矢印５３で示した間隔ごとに生成された差分画像群から時系列の３次元血管画像群を再構成する。言い換えると、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、１２０°回転するごとに収集した投影データを用いて、画像を再構成する。なおＸ線信号強度が１回転中に変化しているのは、人体を透過するＸ線強度が方向によって変化するのを防ぐためである。例えば、頭部の場合、正面方向は側面方向より長いことが多いため、正面方向ではよりＸ線吸収が多くなる。そのため正面方向でＸ線信号強度を相対的に強くし、側面方向ではＸ線信号強度を相対的に弱くすることが行われる。

ここで、図８中の両矢印５１で示した間隔で収集されたコントラスト画像に基づいて生成された差分画像をｇ_１とし、両矢印５２で示した間隔で収集されたコントラスト画像に基づいて生成された差分画像をｇ_２とし、両矢印５３で示した間隔で収集されたコントラスト画像に基づいて生成された差分画像をｇ_３とする。第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、ｇ_１からｆ_１を再構成し、ｇ_２からｆ_２を再構成し、ｇ_３からｆ_３を再構成する。

このように、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、回転撮影の期間中に順次生成される差分画像のうち所定の間隔ごとに生成された差分画像から時系列の３次元血管画像を再構成する。この結果、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、少ないデータ量で正確に画像を再構成することができる。また、これにより、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置は、例えば、０．３秒の間に収集された投影データを用いて０．３秒ごとにＣＴ画像を再構成する場合と比較して、時間分解能がより高い画像を再構成することが可能となる。

また、図８に示す例では、両矢印５０で示すスキャン時間を、互いに重なることのない両矢印５１、両矢印５２及び両矢印５３で示した間隔で分割し、それぞれの間隔ごとに生成された差分画像群から時系列の３次元血管画像群を再構成するものとして説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、回転撮影の期間を、一部の期間が重複するような間隔で分割するようにしてもよい。より具体的には、図８に示す両矢印５１と両矢印５２との一部が重複し、両矢印５２と両矢印５３との一部が重複するように回転撮影の期間を分割してもよい。

なお、第２の実施形態では、造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像と、造影剤存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像との差分画像から時系列の３次元血管画像を再構成しているが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像から既存の再構成アルゴリズムを用いて頭部ＣＴ画像を再構成し、その後造影剤存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像の再構成を、頭部ＣＴ画像に対する時間変化成分として再構成しても良い。さらに具体的に説明すると、ｆ（ベクトル）を頭部ＣＴ画像と造影剤の時間的濃度変化成分との和で表し、造影剤の時間的濃度変化成分を算出すれば良い。これは差分画像から時系列の３次元血管画像とほぼ一致する。

なお、第２の実施形態では、１対のＸ線管及びＸ線検出器を有するＸ線ＣＴ装置について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線管球及びＸ線検出器を２対有するデュアルソース型のＸ線ＣＴ装置であってもよい。

（その他の実施形態）
実施形態は、上述した実施形態に限られるものではない。

例えば、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１においても、第２の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置と同様に、回転撮影の期間中に順次生成される差分画像のうち所定の間隔ごとに生成された差分画像から時系列の３次元血管画像を再構成するようにしてもよい。一例として、マスク画像及びコントラスト画像をそれぞれ角速度３０（ｄｅｇ／ｓｅｃ）で回転させ、３秒間９０度の撮影を３０ｐｐｓ（pair-per-second）で収集する場合について説明する。かかる場合、３次元再構成部２９は、１秒間ごとに収集されたコントラスト画像を用いてマスク画像との差分画像を生成し、この差分画像を用いて時系列の３次元血管画像を再構成するようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、４次元再構成処理において、ボクセル毎にｆ（ベクトル）の各要素を細かく変化させ、その変化によって誤差が所定の閾値未満となるまで、再構成処理を繰り返すものとして説明した。ここで、ボクセル毎に変化させるｆ（ベクトル）の領域を限定するようにしてもよい。例えば、毛細血管が強調された３次元血管画像を再構成する場合には、動脈相や静脈相に相当するボクセルにおけるｆ（ベクトル）の各要素を変化させずに、毛細血管相に相当するボクセルにおけるｆ（ベクトル）の各要素のみを変化させるようにしてもよい。

また、上述した式（２）では一方向のみとの差異を拘束条件として定義しているが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、空間としては４近傍、６近傍、８近傍、或いは２６近傍との差異を拘束条件として定義しても良い。また、時間としては前後１フレームとの差異で拘束条件を定義してもよいし、２フレーム前後との差異で拘束条件を定義してもよい。なお、ここでは空間的な連続性、時間的な連続性をＴＶとして一つにまとめて定義したが、空間的な連続性と、時間的な連続性とを別々に拘束条件として定義しても良い。また、同様の効果を示すのであれば、拘束条件として別の定義を用いても良い。

さらに、上述した実施例２ではＣＴ画像の時間分解能を向上する例について説明しているが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、時間分解能を向上する代わりに線量低減を図っても良い。かかる場合、Ｘ線ＣＴ装置は、強度変調部を更に備える。強度変調部は、造影剤存在下で被検体を連続して回転撮影する際、Ｘ線強度を回転毎に異なるように変調する。図９は、その他の実施形態に係るＸ線ＣＴ装置による再構成処理を説明するための図である。この場合、図８に示した強度分布にさらに図９の変調分布をかけた強度分布でＸ線を照射する。ここで、強度変調部は、Ｘ線変調度が最大となる位置が回転毎に異なるようにすることでより大きな効果を得ることが可能となる。なお、図９に示す例では、Ｘ線変調度が０．７である場合をＸ線変調度が最大となる位置とする。すなわち、図９に示す例では、１回転目は、回転角度が１２０°である場合にＸ線変調度が最大となり、２回転目は、回転角度が２４０°である場合にＸ線変調度が最大となり、３回転目は、回転角度が３６０°である場合にＸ線変調度が最大となる。Ｘ線強度変調によってＸ線被曝線量を低減させることができるが、一方で１回転の収集画像だけを用いても所望の画質には到達しなくなる。しかし、その分時間情報を使って再構成するため、従来再構成アルゴリズムでは発生する画質劣化を防ぐことができる。なお、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１においても、強度変調部を更に備えるようにしてもよい。かかる場合、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の強度変調部は、造影剤存在下で被検体を連続して回転撮影する際、Ｘ線強度を回転毎に異なるように変調する。また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の強度変調部は、Ｘ線変調度が最大となる位置が回転毎に異なるようにしてもよい。

上記の実施形態の説明において、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

また、上記の実施形態で説明した制御方法は、予め用意された制御プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この制御プログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この制御プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、時系列の３次元画像を短時間で正確に再構成することができる。

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
２３ サブトラクション部
２９ ３次元再構成部
１００ 画像処理装置

Claims (11)

1. 造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像と、造影剤存在下で前記被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像から、血管構造の空間的連続性及び血流濃度の時間的連続性の少なくともいずれか一方を拘束条件として用いた逐次近似再構成により、前記収集画像から時系列の３次元血管画像を再構成する再構成部を備えた、放射線診断装置。
2. 前記造影剤非存在下で被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像と、前記造影剤存在下で前記被検体を回転撮影して収集されたＸ線信号から生成された収集画像との差分画像を生成する差分画像生成部を更に備え、
   前記再構成部は、前記差分画像から時系列の３次元血管画像を再構成する、請求項１に記載の放射線診断装置。
3. 前記再構成部は、前記回転撮影の期間中に順次生成される前記差分画像のうち所定の間隔ごとに生成された差分画像から時系列の３次元血管画像を再構成する、請求項２に記載の放射線診断装置。
4. 前記再構成部は、前記逐次近似再構成の過程で、推定した３次元画像のボクセル値をＸ線信号の複数の検出面それぞれに投影したピクセル値と、前記差分画像それぞれのピクセル値との差に、前記拘束条件を加算した誤差を算出し、前記誤差が所定の閾値未満となるまで、再構成処理を繰り返す、請求項２又は３に記載の放射線診断装置。
5. 前記再構成部は、設定された関心領域において、前記拘束条件を用いた逐次近似再構成により、前記差分画像から時系列の３次元血管画像を再構成する、請求項２〜４のいずれか一つに記載の放射線診断装置。
6. 前記再構成された時系列の３次元血管画像を解析して血流情報を生成する血流情報生成部を更に備えた、請求項１〜５のいずれか一つに記載の放射線診断装置。
7. 造影剤存在下で前記被検体を連続して回転撮影する際、Ｘ線強度を回転毎に異なるように変調する強度変調部を備えた、請求項１〜６のいずれか一つに記載の放射線診断装置。
8. 前記放射線診断装置は、Ｘ線診断装置である、請求項１〜７のいずれか一つに記載の放射線診断装置。
9. 前記Ｘ線診断装置は、第１の撮影系と第２の撮影系とを有するバイプレーン型のＸ線診断装置である、請求項８に記載の放射線診断装置。
10. 前記放射線診断装置は、Ｘ線ＣＴ装置である、請求項１〜７のいずれか一つに記載の放射線診断装置。
11. 前記Ｘ線ＣＴ装置は、第１の撮影系と第２の撮影系とを有するデュアルソース型のＸ線ＣＴ装置である、請求項１０に記載の放射線診断装置。

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