JP4504442B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えばＸ線診断装置等に設けて好適なＸ線診断装置に関し、特に、Ｘ線検出
手段としてＸ線平面検出器を設け、このＸ線平面検出器のＸ線入射角度を可変可能とする
ことにより、演算時間や画質劣化を生ずることなく１台の装置で断層撮影、回転撮影等を
はじめ、様々な撮影を可能とすると共に、Ｘ線平面検出器を用いながらにして任意の倍率
での撮影を可能としたＸ線診断装置に関する。

従来、例えば略Ｃの字形状を有するＣアームの両端部にＸ線源及びＸ線検出器を設けた
循環器用のＸ線診断装置が知られている。このＸ線診断装置においては、Ｃアームを支え
る支軸を中心としたＣアームの支軸回転、及びＣアームの形状に沿ってＣアームがスライ
ドするスライド回転等が可能となっており、これにより、様々な方向及び角度での透視撮
影が可能となっている。

また、主に消化器系の診断に用いるものとして、起倒可能な寝台にＸ線検出器及びＸ線
管球を取り付けたＸ線診断装置が知られている。このＸ線診断装置は、Ｘ線管球を円弧軌
道上、又は寝台天板と平行な直線軌道上を移動させながらＸ線撮影を行うことにより、断
層像を撮影する技術が知られている。

このＸ線診断装置による断層撮影原理を説明すると、被検体を固定してＸ線源及びＸ線
フィルムを寝台に平行で且つ逆方向に移動すると、被検体の特定断面上の任意の点は常に
Ｘ線フィルムの対応する１点に投影されることとなるが、この特定断面上以外の点は、Ｘ
線フィルムに線状の軌跡を描く。この結果、Ｘ線フィルム上においては、前記特定断面の
フォーカスが合った画像と、それ以外の暈けた画像を足し合わせた画像が得られることと
なる。そして、この画像からフォーカスの合った特定断面の断層像を観察することができ
る。この特定断面からずれた断面の断層像を観察したい場合は、Ｘ線フィルムの移動量を
変化させれば良い。例えば、前記特定断面よりＸ線管球寄りの断面を観察したい場合はフ
ィルムの移動量を大きくし、逆に特定断面よりＸ線フィルム寄りの断面を観察したい場合
はフィルムの移動量を小さくすれば良い。

データ収集系が高速かつ連続的なデータ収集が可能なＸ線検出器の場合、全ての位置で
の画像を別々の画像として（Ｘ線フィルムのように加算したものではなく）保存できるた
め、再構成したい断面の位置に応じて画像をシフトして全ての画像を加算することにより
、全ての断面の再構成を可能とすることができる。これが、前記Ｘ線診断装置の断層撮影
原理である。

しかし、従来のＸ線診断装置は、Ｘ線検出器がＣアームの支持部によって拘束されてい
たため撮影態様が限定されたものとなる。例えば、回転アームを支持部として持つ循環器
用Ｘ線診断装置は、所定の角度での撮影や回転撮影しか行うことができない。このため、
このような制限が、設計された撮影装置の臨床応用上の自由度を低下させる問題があった
。すなわち、例えば冠状動脈の造影検査の場合、頭側方向５５度から足側方向３５の間の
角度付けが必要となることがある。このような深い角度付けを行おうとすると、従来の循
環器用のＸ線診断装置では、検出器の一部が被検体又は寝台の天板に当接してしまい、十
分深い角度付けを行うことができなかった。

ここで、特願平９−１０９６４２号の特許公開公報において、撮影したデジタル画像を
非線形変換することにより、例えば回転アームで撮影された画像を断層装置で撮影された
像に変換可能として前述の撮影上の自由度に関する問題を解決する撮影装置が提案されて
いる。

しかし、この撮影装置は、撮影したデジタル画像を非線形変換することで、画像のＭＴ
Ｆ（空間解像度）の劣化を生ずるうえ、非線形変換に非常に多くの演算処理を必要とし処
理時間を要する問題がある。

すなわち、撮影により得られたデジタル画像は当然サンプリングされたものなのである
が、このデジタル画像を前記非線形変換するには再度サンプリング（リサンプリング）を
しなければならない。このリサンプリングは、デジタル画像を形成した際のサンプリング
ピッチとは異なるサンプリングピッチで再度サンプリングを行うものであるため、エリア
シングエラーが発生しやすくなる。また、リサンプリング点には濃度値が記録されていな
いため、そのリサンプリング点における濃度値を推定するための補間処理を必要とする。
このようなことから前記ＭＴＦの劣化を生ずる。

また、例えば回転アームの回転によりＸ線管とＸ線検出器が１本の軸（回転軸）を中心
にして回転する回転運動において１点の濃度値を求める場合、例えば９回の加算演算と、
４回の減算演算と、２０回の乗算演算と、２回の除算演算とが必要となる。前記非線形変
換においてはこの各演算を全ての画素、全ての方向に対して行う必要がある。例えば、１
０２４×１０２４［ｐｉｘｅｌ２］の撮影画像を７０枚撮影した場合、全ての画像の濃度
値を求めるには「１０２４×１０２４×７０」回の前記演算を行う必要がある。このよう
なことから前記非線形変換に非常に多くの演算処理を必要とし処理時間を要する。なお、
この演算回数は、Ｘ線管とＸ線検出器が単純な回転運動を行う場合の例であるが、実際に
行われた運動がコニカルな運動等、複雑な運動であった場合、この演算量及び処理時間は
さらに増加することとなる。

本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、１つの装置で回転撮影、ディジタル
断層像、三次元再構成、拡大撮影等の様々なイメージングを、解像度の劣化や計算時間の
増加を引き起こすことなく可能とすることができるようなＸ線診断装置の提供を目的とす
る。

本発明に係るＸ線診断装置は、上述の課題を解決するために、被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記被検体を透過したＸ線像を電気的な画像信号に変換するＸ線平面検出器と、前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線平面検出器を支持するC形状のアームと、前記アームを回動可能に支持する支持手段とを有し、前記Ｘ線平面検出器は、前記アームに該Ｘ線平面検出器の支持角度を調整する調整手段を介して支持され、前記調整手段は、前記Ｘ線平面検出器の支持角度を、前記アームのスライド回転軸と平行な軸、該スライド回転軸に直交する軸、または前記Ｘ線平面検出器の対角線の少なくとも２軸回りに調整可能であることを特徴とする。

これにより、１つの装置で回転撮影、ディジタル断層撮影、三次元再構成等の様々なイメ
ージングを可能とすることができるうえ、Ｘ線入射角度の調整により所望の拡大率での撮
影を可能とすることができる。

また、撮影領域の離散的な画素と、固体Ｘ線検出器で形成される画素とを対応させるこ
とができる。このため、撮影したデジタル画像を非線形変換処理することなく、アフィン
変換処理（拡大、縮小、シフト）及び加算処理で三次元再構成画像を形成することができ
る。従って、デジタル断層撮影及び三次元再構成の際、非線形処理を省略することができ
るため、演算時間の短縮化を図ることができる。

本発明に係るＸ線診断装置は、１つの装置で回転撮影、断層像撮影、三次元再構成、拡
大撮影等の様々なイメージングを、解像度の劣化や計算時間の増加を引き起こすことなく
可能とすることができる。このため、当該装置に対する臨床的な価値の向上を図ることが
できる。

以下、本発明に係るＸ線診断装置の好ましい実施の形態について図面を参照しながら詳
細に説明する。

［第１の実施の形態］
本発明に係るＸ線診断装置は、例えば図１〜図４に示すようなシングルプレーンのＸ線
診断装置に適用することができる。この本発明の第１の実施の形態となるＸ線診断装置は
、「透視・撮影モード」、「サブトラクション撮影モード」、「断層撮影モード」、「再
構成モード（サブトラクション無し）」、「サブトラクション像の再構成モード」の計５
つの撮像モードを有しているのであるが、各撮像モードに対応する全ての構成要件を一つ
の図面に図示すると、図面が煩雑となり理解困難となるため、各撮像モードの構成要件を
図１〜図４に分けて示したものである。

（透視・撮影モードに対応する構成）
まず、このＸ線診断装置における透視・撮影モードに対応する構成は、図１及び図１３
に示すように被検体が載置される寝台１と、Ｃアーム４の両端部にそれぞれ設けられたＸ
線発生部２及びＸ線平面検出器３と、Ｘ線平面検出器３及びＣアーム４の間に設けられた
収縮可能な収縮支持部１８と、Ｘ線平面検出器３を回転駆動してＸ線の入射角度を調整す
る検出器回転機構６とを有している。Ｃアーム４は、床に据え付けられた支柱５により支
持されており、この支柱５とＣアーム４との間には、Ｃアーム４をスライド回転軸を中心
としてスライド回転可能に支持するホルダ４ａが設けられている。このホルダ４ａは、ス
ライド回転軸と直交する回転軸を中心として回転可能に支持する支柱５に取り付けられて
いる。また、収縮支持部１８は、Ｃアーム４と検出器回転機構６との間に設けられている
。

また、このＸ線診断装置は、Ｘ線平面検出器３からのアナログ的な撮像信号をデジタル化
して出力するＡ／Ｄ変換器７と、主にＸ線の照射角度等を検出する撮影条件設定部８と、
この撮影条件設定部８により検出された撮影条件を示すデータ（撮影条件データ）を記憶
する撮影条件メモリ９と、透視・撮影モード用の信号処理が施された撮像信号をアナログ
化して例えば表示部１１等に供給するＤ／Ａ変換器１０とを有している。

また、このＸ線診断装置は、前記Ａ／Ｄ変換器７及びＤ／Ａ変換器１０を接続する信号
ライン間に、Ａ／Ｄ変換器７によりデジタル化された撮像信号を一旦記憶する画像用メモ
リ１２と、前記撮影条件メモリ９に記憶されている撮影条件データに基づいて（Ｘ線平面
検出器３の回転角度に応じて）、画像用メモリ１２に記憶されている撮像信号にジオメト
リ変換処理（台形変換処理）を施すジオメトリ変換部１３と、ジオメトリ変換部１３によ
りジオメトリ変換処理が施された撮像信号にアフィン変換処理を施してその歪みを補正す
るアフィン変換部１４とを有している。

また、このＸ線診断装置は、前記Ａ／Ｄ変換器７及びＤ／Ａ変換器１０を接続する信号
ライン間に、アフィン変換部１４により歪み補正された撮像信号に基づいて、例えばラプ
ラシアン（二次微分オペレータ）等により画像のエッジ部分を強調処理するエッジ強調部
１５と、例えばコントラスト、ブライトネスを調整することにより、画像の明るさ、メリ
ハリを調整する階調変換部１６とを有している。

（Ｘ線平面検出器３の構成）
Ｘ線平面検出器３としては、例えば縦×横の画素が４０００画素×４０００画素のサイズのものが設けられており、図５に示すように、入射されたＸ線の線量に応じた電荷を形成する複数の画素２１と、この画素２１に蓄積された電荷を読み出すスイッチとして使用される複数の薄膜トランジスタ２２（ＴＦＴ）とからなる固体Ｘ線感応素子（Ｘ線検出素子）を、列方向及び行方向に２次元アレイ状に配列して構成されている。

各画素２１は、後に説明する蛍光体（図６に示す蛍光体４８）によりＸ線を可視光に変
換するようになっており、この可視光を感知し入射光量に応じた電荷を形成するフォトダ
イオードと、このフォトダイオードにより形成された電荷を蓄積するコンデンサ（蓄積用
コンデンサ）とで構成されている。

フォトダイオードのカソード端子と蓄積用コンデンサの一方の端子との接続点は、電源
ライン２５（２５−１，２５−２・・・２５−ｎ）により逆バイアス電源（−Ｖｎ）に接
続されており、また、フォトダイオードのアノード端子と蓄積用コンデンサの他方の端子
との接続点はＴＦＴ２２のソース端子に接続されている。

ＴＦＴ２２のゲート端子は、各読出ライン２３（２３−１，２３−２・・・２３−ｎ）
により各行毎に共通に接続され、ライン駆動部２４の各ライン出力端子に接続されている
。また、ＴＦＴ２２のドレイン端子は、垂直転送ライン２６（２６−１，２６−２・・・
２６−ｎ）により各列毎に共通に接続され、リードアウトアンプ２７を介してマルチプレ
クサ２８の各スイッチ２８−１，２８−２・・・２８−ｎにそれぞれ接続されている。

さらに詳しくは、各Ｘ線検出素子は、図６に示すように支持体３０上に形成された画素
領域３１（ＰＤ：前記画素２１に相当）及びＴＦＴ領域３２（前記ＴＦＴ２２に相当）で
構成されている。支持体３０上には、ＴＦＴ２２のゲート電極３３が形成されており、そ
の上からＳｉＮｘ層３４が積層されるかたちで設けられている。

ＴＦＴ領域３２上におけるＳｉＮｘ層３４上には、多結晶シリコン層３５（チャネル層
）が積層されており、この多結晶シリコン層３５の図中両端部に、ｎ＋ａ−Ｓｉ層３６を
挟んでＴＦＴ２２のドレイン電極３７及びソース電極３８がそれぞれ積層されている。ま
た、このＴＦＴ領域３２は、第１のポリイミド樹脂層４４に覆われており、この第１のポ
リイミド樹脂層４４上に画素領域３１の透明電極４３同士を接続する金属電極４５が積層
されている。

画素領域３１上におけるＳｉＮｘ層３４上には、前記ソース電極３８に接続された透明
電極３９、ｎ＋ａ−Ｓｉ層４０、ｉａ−Ｓｉ層４１、ｐ＋ ａ−Ｓｉ層４２、透明電極４
３が順に積層されており、これによりＰｉｎ構造の前記フォトダイオードが形成されてい
る。

前記ＴＦＴ領域３２の金属電極４５上及び画素領域３１の透明電極４３上には、第２の
ポリイミド樹脂層４６が積層されており、この第２のポリイミド樹脂層４６上に透明保護
膜４７，蛍光体４８及び光反射層４９が順に積層されている。

このような構成を有するＸ線平面検出器３は、光反射層４９により可視光を反射し、Ｘ
線のみを取り込む。蛍光体４８は、取り込まれたＸ線を可視光に変換する。この可視光は
、透明保護膜４７及び第２のポリイミド樹脂層４６を透過し、さらに透明電極４３を介し
て可視光に感度のある画素領域３１（フォトダイオード）により受光され、光量に応じた
電荷とされる。この電荷は、蓄積用コンデンサに蓄積され、読出ライン２３を介して各ラ
イン毎に画素単位で画像信号として読み出される。この読み出された画像信号はＸ線のエ
ネルギに比例したものであり、マルチプレクサ２８及び出力端子２９を介して図１に示す
Ａ／Ｄ変換器７に供給される。

（透視・撮影モードの動作）
次に、当該実施の形態のＸ線診断装置における透視・撮影モードの動作説明をする。

まず、この透視・撮影モードにおける撮像を行う場合、オペレータは、システムコンソ
ールを操作して撮影角度（透視角度）、Ｘ線の曝射回数、インターバル、管電圧、検出器
観点角度、収縮支持部１８の収縮量等の撮影条件の入力を行う。この撮影条件を示す撮影
条件データは、撮影条件設定部８を介して撮影条件用メモリ９に一旦記憶される。撮影条
件設定部８は、オペレータから撮影角度（透視角度）が入力されると、これを検出器回転
機構６に供給する。

検出器回転機構６は、図７に示すようにモータ５１と、動力伝達部５２と、検出器回転部５３とで構成されている。撮影条件設定部８から検出器回転角度が供給されると、これに応じてモータ５１が回転駆動され、このモータ５１の回転力が動力伝達部５２を介して検出器回転機構６に伝達される。これにより、オペレータの操作に応じて、収縮支持部１８及びＣアーム４に対するＸ線平面検出器３の角度を変えることができる。当該実施の形態の検出器回転機構６は、図１３（ａ）に示すようにＣアーム４のスライド回転軸と平行な軸を回転軸としてＸ線平面検出器３を回転するように構成されている。なお、図１３（ｂ）に示すようにＣアーム４のスライド回転軸に直交する軸を回転軸としてＸ線平面検出器３を回転するように構成してもよく、また、Ｃアーム４のスライド回転軸に直交する軸とＣアーム４のスライド回転軸に平行な軸の２軸を回転軸としてＸ線平面検出器３を回転するように構成してもよい。また、オペレータにより収縮支持部１８の収縮量の増減が指示されると、撮影条件設定部８は収縮支持部用のモータ（図示せず。）を駆動して収縮支持部１８の収縮量を変える。

具体的には、図８に示すように回転アームであるＣアーム４を支持部とする当該Ｘ線診
断装置は、撮影初期において同図に実線で示すようにＸ線発生部２とＸ線平面検出器３と
が鉛直方向に並んでおり、また、Ｘ線平面検出器３はＸ線焦点方向に対向している。この
状態でＣアーム４が角度θ度回転した場合、従来は図８中二点鎖線で示すようにＸ線平面
検出器３が常にＸ線焦点方向を向くのに対して、当該Ｘ線診断装置は、撮影条件設定部８
により検出された前記角度情報に基づいて、Ｘ線平面検出器３をＣアーム４の回転角度に
合わせて前記角度θ度分回転駆動する。これにより、図８中点線及び一点鎖線で示すよう
に、Ｃアーム４の回転角度に拘わらずＸ線平面検出器３が常に鉛直方向を向いているよう
に制御することができる。

次に、このようなＸ線平面検出器３の回転駆動後にＸ線の曝射が行われる。このＸ線の
曝射は、透視時には少ない線量のＸ線を連続的に曝射するように、また、撮影時には多い
線量のＸ線を断続的に曝射するように行われる。このＸ線の曝射により形成されたＸ線像
は、Ｘ線平面検出器３により取り込まれアナログ的な撮像信号としてＡ／Ｄ変換器７に供
給される。Ａ／Ｄ変換器７は、この撮像信号をデジタル化し、これを画像メモリ１２に供
給する。画像メモリ１２は、この撮像信号を一旦記憶する。

ここで、従来のようにＸ線平面検出器３が常にＸ線焦点方向を向くようにした場合、Ｘ
線はＸ線平面検出器３に対して略垂直に入射されるため、Ｘ線焦点までの距離は、Ｘ線平
面検出器３の検出面上のどの位置でも略々同じとなるのであるが、上述のようにＸ線平面
検出器３を常に鉛直方向を向くように回転駆動すると、Ｘ線平面検出器３に対して斜めに
Ｘ線が入射されるようになるため、Ｘ線平面検出器３の検出面上の位置によっては、Ｘ線
焦点までの距離に大きな違いを生じ、撮像画像に悪影響を及ぼす虞がある。

このため、ジオメトリ変換部１３は、画像用メモリ１２に記憶されている撮像信号に対
して、撮影条件メモリ９に記憶されている撮影角度情報に応じた台形変換処理を施す。す
なわち、ジオメトリ変換部１３は、撮影条件メモリ９に記憶されている撮影位置情報（撮
影角度情報及び収縮支持部１８の収縮量）からＸ線平面検出器３の検出面上のＸ線が曝射
される台形領域を求め、この台形領域の画像データを矩形の画像データに変換する。

次に、アフィン変換部１４は、この台形変換処理の施された撮像信号に対してアフィン
変換処理（幾何学的変換処理）を用いて例えば画像の拡大、縮小、反転、平行移動処理等
を施すことで各座標点を変換し歪みの補正を行う。エッジ強調部１５は、例えばラプラシ
アン（二次微分オペレータ）等の高域強調フィルタにより撮像画像のエッジ部分を強調処
理する。そして、階調変換部１６は、前記座標変換された撮像信号に対して、コントラス
ト、ブライトネス等の階調補正（濃度補正）を行い、これをＤ／Ａ変換器１０に供給する
。Ｄ／Ａ変換器１０は、デジタル的に前記各処理が施された撮像信号をアナログ的な撮像
信号に変換し、これを例えば表示部１１に供給する。これにより、被検体の所望の部位の
透視画像又は撮影画像を表示することができる。また、デジタル断層撮影及び三次元再構
成の際、非線形処理を省略することができるため、演算時間の短縮化を図ることができる
。また、深い角度付けを行う際に検出器の角度を検出器回転機構６により回転することが
できるため、従来のＸ線診断装置より深い角度付けを行うこと
ができる。

（サブトラクション撮影モードに対応する構成）
次に、このＸ線診断装置におけるサブトラクション撮影モードに対応する構成は、図２
に示すように上述の寝台１〜階調変換部１６に加え、Ａ／Ｄ変換器７から供給されるライ
ブ像から、画像用メモリ１２に予め記憶されているマスク像をサブトラクション処理する
サブトラクション部５５を有する構成となっている。

（サブトラクション撮影モードの動作）
このサブトラクション撮影モードにおいては、まず、被検体に造影剤を注入せずに撮影
を行い、この撮影により得られた画像情報をマスク像として予め画像用メモリ１２に一旦
記憶した後に、被検体に造影剤を注入して撮影を開始する。この被検体に造影剤を注入し
た撮影により得られた画像情報であるライブ像を画像用メモリ１２に一旦記憶する。

サブトラクション部５５は、画像用メモリ１２からライブ像を読み出すと共に、これに
対応するマスク像を該画像用メモリ１２から読み出し、両者をサブトラクション処理（Ｄ
ＳＡ：Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）することで
サブトラクション像を形成する。すなわち、サブトラクション部５５は、撮影により得ら
れたライブ像をセーブしながら、対応するマスク像とのサブトラクション処理
を行いサブトラクション像を形成する。

このサブトラクション像は、前記ジオメトリ変換部１３〜階調変換部１６により台形変
換処理、アフィン変換処理、エッジ強調処理、階調変換処理がそれぞれ施され、Ｄ／Ａ変
換器１０によりアナログ化されて表示部１１に供給される。これにより、撮影画像から所
望の部位を明確化したかたちのサブトラクション像を表示部１１に表示することができる
。また、深い角度付けを行う際に検出器の角度を検出器回転機構６により回転することが
できるため、従来のＸ線診断装置より深い角度付けを行うことができる。

（断層撮影モードに対応する構成）
次に、このＸ線診断装置における断層撮影モードに対応する構成は、図３に示すように
上述の寝台１〜画像用メモリ１２及びアフィン変換部１４に加え、所望の断層面の撮像信
号を加算処理する加算部５６を有する構成となっている。

また、検出器回転機構６は、図７に示すようにモータ５１と、動力伝達部５２と、検出器回転部５３とで構成されている。撮影条件設定部８から検出器回転角度が供給されると、これに応じてモータ５１が回転駆動され、このモータ５１の回転力が動力伝達部５２を介して検出器回転機構６に伝達される。これにより、オペレータの操作に応じて、収縮支持部１８及びＣアーム４に対するＸ線平面検出器３の角度を変えることができる。当該実施の形態の検出器回転機構６は、図１３（ａ）に示すようにＣアーム４のスライド回転軸と平行な軸を回転軸としてＸ線平面検出器３を回転するように構成されている。なお、図１３（ｂ）に示すようにＣアーム４のスライド回転軸に直交する軸を回転軸としてＸ線平面検出器３を回転するように構成してもよく、また、Ｃアーム４のスライド回転軸に直交する軸とＣアーム４のスライド回転軸に平行な軸の２軸を回転軸としてＸ線平面検出器３を回転するように構成してもよい。また、オペレータにより収縮支持部１８の収縮量の増減が指示されると、撮影条件設定部８は収縮支持部用のモータ（図示せず。）を駆動して収縮支持部１８の収縮量を変える。

具体的には、図８に示すように回転アームであるＣアーム４を支持部とする当該Ｘ線診
断装置は、撮影初期において同図に実線で示すようにＸ線発生部２とＸ線平面検出器３と
が鉛直方向に並んでおり、また、Ｘ線平面検出器３はＸ線焦点方向に対向している。この
状態でＣアーム４が角度θ度回転した場合、従来は図８中二点鎖線で示すようにＸ線平面
検出器３が常にＸ線焦点方向を向くのに対して、当該Ｘ線診断装置は、撮影条件設定部８
により検出された前記角度情報に基づいて、Ｘ線平面検出器３をＣアーム４の回転角度に
合わせて前記角度θ度分回転駆動する。これにより、図８中点線及び一点鎖線で示すよう
に、Ｃアーム４の回転角度に拘わらずＸ線平面検出器３が常に鉛直方向を向いているよう
に制御可能となっている。

（断層撮影モードの動作）
この断層撮影モードでは、例えばＣアーム４を−２０度〜＋２０度の間回転制御し、こ
の撮影により得られた画像情報を画像用メモリ１２に一旦記憶する。そして、前記Ｃアー
ム４を−２０度〜＋２０度の間回転制御した間の画像情報がメモリ１４に記憶された後に
、図示しない設定手段にて任意の断層面を設定する。アフィン変換部１４は、この設定さ
れた断層面にフォーカスが合うような各収集画像の拡大・縮小率、及びシフト量に対応す
るアフィン変換処理を画像用メモリ１２から読み出した画像情報に施し、これを加算部５
６に供給する。加算部５６は、このアフィン変換処理された画像を加算処理することによ
り、前記設定された断層面の断層画像を形成し、これをＤ／Ａ変換器１０を介して表示部
１１に供給する。これにより、表示部１１上に任意の位置の断層画像を表示することがで
きる。また、Ｃアームを用いた循環器用のＸ線診断装置で比較的高速に断層像を得ること
ができる。

（再構成モードに対応する構成）
次に、このＸ線診断装置における再構成モードに対応する構成は、図４に示すように上
述の寝台１〜画像用メモリ１２、アフィン変換部１４に加え、画像用メモリ１２から読み
出された撮像信号に例えばコンボリューションフィルタ等による所定のフィルタリング処
理を施すフィルタリング部５７と、撮影条件メモリ９に記憶されている撮影角度情報に応
じてフィルタリング部５７のフィルタ係数を可変制御するフィルタリング係数可変部５８
とを有する構成となっている。

（再構成モードの動作）
まず、三次元再構成画像の撮影を行う場合、三次元再構成原理から最低１８０度分の画
像情報を必要とする。これに対して当該実施の形態のＸ線診断装置は前述のようにシング
ルプレーンであるため、最初の９０度を図８に示したようにＸ線平面検出器３を回転駆動
して撮影を行う。この最初の９０度以上の撮影を行おうとするとＸ線平面検出器３のＸ線
フォーカス方向との角度が付き過ぎるため、目的の範囲のデータがＸ線平面検出器３から
はみ出してしまう。このため、当該Ｘ線診断装置は、最初の９０度の撮影が終わった時点
でＸ線平面検出器３の角度を図９に示すように９０度回転駆動し、最初の９０度の際の撮
影と同様にＣアーム４の回転角度に拘わらずＸ線平面検出器３が常に鉛直方向に直交する
方向を向いているように制御する。これにより、三次元再構成に必要な１８０度分の画像
情報を得ることができる。

なお、画像情報の収集スピードに対してＸ線平面検出器３の回転スピードは非常に遅い
ものである。このため、Ｘ線平面検出器３の検出面が垂直になる、例えば図８の状態から
図９の状態になるまでの画像については、検出面と断層面が平行になっていないので、こ
の間の画像のみは断層面に平行な面に一度投影するようにしてもよい。また、この間は、
画像情報の収集を行わないようにしてもよい。

ここで、この再構成モードには、撮影像とヌル像とのサブトラクション処理を実行する
モードと、ライブ像とマスク像とのサブトラクション処理を実行するモードとの２つのモ
ードが設けられている。

（撮影像とヌル像とのサブトラクション処理を実行するモード）
このモードの場合、まず、撮影前に寝台１上に例えば何も載置せずに撮影を行うことで
得られた、Ｘ線平面検出器３の各Ｘ線県検出素子の濃度ムラを示すヌル像の取り込みを行
い、これを画像用メモリ１２に予め記憶しておく。

次に、前述のようにＣアーム４を１８０度分回転駆動して各角度毎の画像情報を撮影像
として取り込み、これらを画像用メモリ１２に記憶する。サブトラクション部５５は、こ
の画像用メモリ１２に記憶されたヌル像と撮影像とのサブトラクション処理を行い、この
サブトラクション像をフィルタリング部５７に供給する。

ここで、フィルタリング部５７は、一例としていわゆるフィルタードバックプロジェク
ション法により三次元再構成を行うために、サブトラクション処理されたサブトラクショ
ン像に対して、例えばＳｈｅｐｐ ＆ ＬｏｇａｎやＲａｍａｃｈａｎｄｒａｎ等の適当
なコンボリューションフィルタによりフィルタリング処理を施すのであるが、当該Ｘ線診
断装置においては、Ｘ線平面検出器３の検出面を回転中常に撮影領域の画素の並びの断面
に平行になるように制御して画像情報の取り込みを行うようになっている。投影角度が変
わっても一定のコンボリューションフィルタでフィルタリング処理すると、フィルタの幅
が実質的に角度によって変わっていることになり（Ｘ線平面検出器３の回転角度が傾けば
傾くほど、逆投影した時のコンボリューションフィルタのフィルタリング幅が小さくなる
。）、アーチファクトの原因となる。

このため、フィルタリング係数可変部５８は、撮影条件用メモリ９からそのサブトラクシ
ョン像の撮影角度を示す撮影角度情報を読み出し、この撮影角度に応じてフィルタリング
部５７のフィルタ関数（フィルタ係数）を可変制御する。具体的には、フィルタリング係
数可変部５８は、フィルタリング部５７のフィルタ関数をｑ（ｔ）、撮影角度をθとし、
以下の数式に基づいてこの撮影角度に応じたフィルタ関数ｑ１をフィルタリング部５７に
設定する。

ｑ１（ｔ）＝ｑ（ｃｏｓθ・ｔ）
これにより、図１０に示すようにＸ線平面検出器３の回転角度に応じてフィルタリング
部５７で用いるコンボリューションフィルタのフィルタ幅を最適なフィルタ幅に可変制御
することができ三次元再構成画像にアーチファクトが発生する不都合を防止することがで
きる。

次に、このように可変制御されたフィルタ係数によりフィルタリング処理されたサブト
ラクション像は画像用メモリ１２に供給され、アフィン変換部１４により読み出される。
アフィン変換部１４は、オペレータにより設定された断層面にフォーカスが合うような各
画像情報の拡大・縮小率、及びシフト量に対応するアフィン変換処理を画像用メモリ１２
から読み出したサブトラクション像に施し、これを加算部５６に供給する。

加算部５６は、このアフィン変換処理されたサブトラクション像を加算処理（逆投影演
算）することにより、前記設定された断層面の再構成画像を形成する。具体的には、図１
１に示すように撮影領域における所望の断層面をＨ、この断層面からＸ線平面検出器３の
検出面までの距離をＤ、この断層面からＸ線発生部２の焦点までの距離をＬとすると、加
算部５６は、「Ｌ／（Ｄ＋Ｌ）」倍したサブトラクション像を所望の断層面Ｈに加算して
該所望の断層面Ｈの再構成画像を形成し、これをＤ／Ａ変換器１０を介して表示部１１に
供給する。これにより、Ｘ線診断装置でありながら撮影像とヌル像とのサブトラクション
処理を実行して得られた任意の位置の再構成画像を表示部１１に表示することができる。

なお、再構成領域（撮影領域）は、Ｘ線発生部２の全方向へのＸ線束に内接する円筒と
して定義される。この円筒内は、例えばＸ線平面検出器３の１つのＸ線検出素子の幅に投
影される再構成領域中心部での長さで三次元的に離散化されているため、この離散点のデ
ータの再構成画像を得る必要がある。但し、この離散間隔は１例であり、これは装置やメ
ーカーによって違うこともあるので、基本的には装置によって定義された離散間隔を用い
れば良い。

（ライブ像とマスク像とのサブトラクション処理を実行するモード）
このモードの場合、オペレータは、まず、被検体に造影剤を注入せずに撮影を行い、こ
の撮影により得られた画像情報をマスク像として予め画像用メモリ１２に一旦記憶した後
に、被検体に造影剤を注入して撮影を開始する。また、この被検体に造影剤を注入した撮
影により得られた画像情報であるライブ像を画像用メモリ１２に一旦記憶する。

画像用メモリ１２に造影剤注入前後の各画像情報であるマスク像及びライブ像が記憶さ
れると、サブトラクション部５５は両者のサブトラクション処理を行い、このサブトラク
ション像をフィルタリング部５７に供給する。フィルタリング部５７のフィルタリング係
数は、上述のようにフィルタリング係数可変部５８により撮影角度に応じて可変されてい
る。フィルタリング部５７は、この可変されたフィルタリング係数を用いてサブトラクシ
ョン像のフィルタリング処理を行い、これをアフィン変換部１４に供給する。

アフィン変換部１４は、オペレータにより設定された断層面にフォーカスが合うような
各画像情報の拡大・縮小率、及びシフト量に対応するアフィン変換処理を画像用メモリ１
２から読み出したサブトラクション像に施し、これを加算部５６に供給する。加算部５６
は、 加算部５６は、このアフィン変換処理されたサブトラクション像を加算処理（逆投
影演算）することにより、前記設定された断層面の再構成画像を形成し、これをＤ／Ａ変
換器１０を介して表示部１１に供給する。これにより、Ｘ線診断装置でありながらマスク
像とライブ像とのサブトラクション処理を実行して得られた任意の位置の再構成画像を表
示部１１に表示することができる。

以上の説明から明らかなように、当該第１の実施の形態のＸ線診断装置は、Ｃアーム４
の回転角度に拘わらず、再構成領域の画素の並びに沿った断面に平行となるようにＸ線平
面検出器３を回転駆動してＸ線の入射角度を調整することにより、１つの装置で「透視・
撮影モード」、「サブトラクション撮影モード」、「断層撮影モード」、「再構成モード
」の各モードにおける様々な撮像を可能とすることができる。

また、加算部５６における加算処理（逆投影演算）は、Ｘ線平面検出器３の検出器回転
機構６がない場合、画像を縮小（拡大）しながら検出面に平行な各面で加算することと等
しい。三次元断層面は離散的に定義されているので、図１２中点線で示すように検出面の
各点Ｈ１、Ｈ２・・・が三次元断層面の離散点Ｐ１に対応する確率は非常に少なく、この
ため、離散点Ｐ１に対応する点Ｐ３を前記点Ｈ１、Ｈ２で補間処理する等の無駄な計算が
必要となるのであるが、当該Ｘ線診断装置は、Ｘ線平面検出器３の回転機構によって、図
１２中実線で示すようにＸ線平面検出器３の検出面が三次元断層面に対して平行に調整さ
れるため、逆投影演算は図４に示すようにアフィン変換部１４及び加算部５６によって形
成することができる。従って、非線形変換処理を行う代わりに演算量の少ないアフィン変
換処理を行うため、画像処理時間の短縮化を図ることができる。さらに、汎用のアフィン
変換ボードを使用することができるため、安価に高速化を図ることができる。

［第１の実施の形態の変形例］
なお、以上の第１の実施の形態の説明は、本発明に係るＸ線診断装置をシングルプレー
ンのＸ線診断装置に適用したものであったが、本発明に係るＸ線診断装置はバイプレーン
のＸ線診断装置にも適用することができる。

この場合、上述の第１実施形態と同様にＸ線平面検出器３をＣアーム４の回転角度に基
づいて回転させながら画像情報の取り込みを行う。ただし、三次元再構成のためには、９
０度以上（原理的には１８０度以上）の角度の画像情報が必要であるため、このバイブレ
ーンのＸ線診断装置の場合は、第１のプレーンを図８に示すように９０度分回転制御し、
第２のプレーンを図９に示すようにこの第１のプレーンの回転角度を補うように９０度分
回転制御して前記９０度以上の画像情報の取り込みを行う。そして、各プレーンの回転ア
ームの投影角度を変化させながら例えば１度間隔で撮影を繰り返し、得られた回転角度例
えば１８０度分の１８０パターンのＸ線強度分布を収集し三次元再構成を行う。

これにより、Ｃアームを用いた循環器用のＸ線診断装置で断層像を得ることができる。
また、上述の第１の実施の形態で問題となっていた、最初の９０度の撮影が終わった時点
から次の撮影位置に移動するまでのタイムラグ（図８の状態から図９の状態になるまでの
タイムラグ）を考慮する必要がなくなる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態の説明をする。この第２の実施の形態は、本発明に係
るＸ線診断装置をシンクロトロンをＸ線発生手段として有するＸ線診断装置に適用し、こ
のシンクロトロンからのＸ線を、Ｘ線の入射角度を調整したＸ線平面検出器３で検出する
ことで所望の倍率の撮影画像を得ることを可能としたものである。なお、この第２の実施
の形態の説明において、上述の第１の実施の形態のＸ線診断装置と同じ動作を示す箇所に
は関連図中同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

シンクロトロンは単色平行なＸ線を発生する装置として、近年多くの注目を浴びている
。現在、最も実用的なリアルタイムでＸ線の動画像を収集する検出系としてはイメージイ
ンテンシファイヤ（Ｉ．Ｉ．）−テレビジョン系（ＴＶ系）が知られているが、この検出
系として前記Ｘ線平面検出器３を用いると、Ｉ．Ｉ．に比べ、ＭＴＦが高く、画像歪みが
なく、濃度ムラがない等多くの利点を得ることができる。しかし、その反面、Ｘ線平面検
出器３は、ＴＶ系による拡大処理が行えないというような不利な面もある。

このため、当該第２の実施の形態のＸ線診断装置は、図１４に示すように検出器回転機
構６によりＸ線平面検出器３を所望の倍率の撮影画像を得ることができるように、シンク
ロトロンからのＸ線の入射角度を調整する。これにより、上述の第１の実施の形態と同じ
効果の他、撮影画像を所望の倍率に拡大して撮影可能とする効果を得ることができる。

なお、この第２の実施の形態の説明では、理解容易とするために縦横の一方のみを拡大
する場合を説明したが、実際にはＸ線平面検出器３の対角線を軸として回転することによ
り、対角線方向を拡大した画像を収集することができる。

ただし、画像は一般的には画素の縦横サイズが一致しているが、この例で得られた画像
は、一方向のみ細かい画素間隔で収集されている。この問題を解決するために、デジタル
ズームに類似した方法で画像処理的にもう一方向の拡大を行っても良い。

最後に、上述の各実施の形態の説明は、本発明のほんの一例である。このため、本発明
は、この各実施の形態に限定されることはなく、この他、本発明に係る技術的思想を逸脱
しない範囲であれば種々の変更が可能であることは勿論である。

本発明に係るＸ線診断装置を適用した第１の実施の形態となるシングルプレーンのＸ線診断装置における透視・撮影モードに対応する構成を説明するためのブロック図である。 前記第１の実施の形態のＸ線診断装置におけるサブトラクション撮影モードに対応する構成を説明するためのブロック図である。 前記第１の実施の形態のＸ線診断装置における断層撮影モードに対応する構成を説明するためのブロック図である。 前記第１の実施の形態のＸ線診断装置におけるサブトラクション像の再構成モードに対応する構成を説明するためのブロック図である。 前記第１の実施の形態のＸ線診断装置に設けられているＸ線平面検出器のブロック図である。 前記Ｘ線平面検出器の画素領域及びＴＦＴ領域の断面図である。 前記Ｘ線平面検出器の回転駆動系のブロック図である。 前記回転駆動系により回転駆動制御されるＸ線平面検出器の各駆動状態を示す図である。 前記回転駆動系により回転駆動制御されるＸ線平面検出器の他の駆動状態を示す図である。 前記回転駆動系により回転駆動されるＸ線平面検出器の回転角度に応じてフィルタ幅が可変制御されるコンボリューションフィルタを説明するためのフィルタ特性図である。 前記Ｘ線平面検出器を回転駆動することで、三次元再構成領域の画素のサンプル点と、Ｘ線平面検出器のサンプル点が一致する様子を示す図である。 前記第１の実施の形態のＸ線診断装置の再構成画像を形成する際の画素の加算処理を説明するための図である。 前記回転駆動系によりＸ線平面検出器を回転駆動することで、Ｘ線平面検出器が被検体に密着可能となる様子を示す図である。 シンクロトロンからの平行光により画像の拡大撮影を図る本発明の第２の実施の形態のＸ線診断装置を説明するための図である。

符号の説明

１ 寝台
２ Ｘ線発生部
３ Ｘ線平面検出器
４ Ｃアーム
５ 支柱
６ 検出器回転機構
７ Ａ／Ｄ変換器
８ 撮影条件設定部
９ 撮影条件用メモリ
１０ Ｄ／Ａ変換器
１１ 表示部
１２ 画像用メモリ
１３ ジオメトリ変換部
１４ アフィン変換部
１５ エッジ強調部
１６ 階調変換部
５５ サブトラクション部
５６ 加算部
５７ フィルタリング部
５８ フィルタリング係数可変部

Claims (4)

1. 被検体に対してＸ線を曝射するＸ線発生手段と、
   前記被検体を透過したＸ線像を電気的な画像信号に変換するＸ線平面検出器と、
   前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線平面検出器を支持するC形状のアームと、
   前記アームを回動可能に支持する支持手段とを有し、
   前記Ｘ線平面検出器は、前記アームに該Ｘ線平面検出器の支持角度を調整する調整手段を介して支持され、
   前記調整手段は、前記Ｘ線平面検出器の支持角度を、前記アームのスライド回転軸と平行な軸、該スライド回転軸に直交する軸、または前記Ｘ線平面検出器の対角線の少なくとも２軸回りに調整可能であることを特徴とするＸ線診断装置。
2. 前記調整手段は 、前記アームの前記支持手段による回動に応じて、前記平面検出器の検出器面が平行移動するように前記支持角度を調整可能することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
3. 前記調整手段は、前記平面検出器の検出面が前記被検体の体軸に対して平行となるように前記支持角度を調整することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のＸ線診断装置。
4. 前記画像信号に画像処理を施す画像処理手段を備え、Ｘ線の前記平面検出器への入射角度に基づいてＸ線が入射する台形領域を求め、この台形領域のデータを矩形の画像データに変換するものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。

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