JPH11290307A

JPH11290307A - Ｘ線診断装置

Info

Publication number: JPH11290307A
Application number: JP10102978A
Authority: JP
Inventors: Satoru Oishi; 悟大石
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1998-04-14
Filing date: 1998-04-14
Publication date: 1999-10-26
Anticipated expiration: 2018-04-14
Also published as: JP4169292B2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】Ｃアーム４の両端部にＸ線発生部２と、
固体Ｘ線感応素子で形成された固体Ｘ線検出器３とを設
け、検出器回転機構６により、例えば画像再構成領域の
画素の並びに沿った断面に平行となるように固体Ｘ線検
出器３を回転駆動してＸ線入射角度を調整する。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、非線形変換処
理のためのリサンプリングを不要として、解像度の劣化
や計算時間の増加を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【従来の技術】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。

【０００３】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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】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。

【０００７】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。

【０００８】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ＭＴＦ（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。

【０００９】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。

【００１０】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、１０２４×１０２４［ｐ
ｉｘｅｌ²］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「１０２４×１０２４×７
０」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。

【００１１】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。

【００１２】

【課題を解決するための手段】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対象物に対してＸ線
を曝射するＸ線発生手段と、前記対象物を透過したＸ線
像を電気信号に変換するＸ線平面検出器と、前記Ｘ線発
生部及びＸ線平面検出器を支持するアームと、前記アー
ムを回転可能に支持する支持手段と、前記Ｘ線平面検出
器と前記アームとの間に設けられ、前記平面検出器を回
転駆動することによりＸ線の入射角度を調整する入射角
度調整手段とを備える。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】

【発明の実施の形態】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。

【００１６】［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。

【００１７】（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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】（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×４
０００画素のサイズのものが設けられており、図２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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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４
４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。

【００２７】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４３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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】（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。

【００３１】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。

【００３２】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の角度を帰ることができる。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の収縮量の増減が支持されると、
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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】（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。

【００３９】（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。

【００４０】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（ＤＳＡ：Digital Subtraction Angi
ography）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。

【００４１】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。

【００４２】（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１
２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。

【００４３】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５
３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の角度を帰ることができ
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の収縮量の増減が支持
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。

【００４４】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。

【００４５】（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５６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。

【００４６】（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１
２、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。

【００４７】（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１
８０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９
０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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】（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。

【００５１】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。

【００５２】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 & Lo
gan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。

【００５３】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）

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】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１１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。

【００５７】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。

【００５８】（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。

【００５９】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。

【００６０】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、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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】［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。

【００６４】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、９０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。

【００６５】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。

【００６６】［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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】

【発明の効果】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。

【図面の簡単な説明】

【図１】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。

【図２】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。

【図３】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。

【図４】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。

【図５】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。

【図６】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。

【図７】前記Ｘ線平面検出器の回転駆動系のブロック図
である。

【図８】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。

【図９】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。

【図１０】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。

【図１１】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。

【図１２】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。

【図１３】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。

【図１４】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

【特許請求の範囲】

【請求項１】対象物に対してＸ線を曝射するＸ線発生
手段と、前記対象物を透過した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、前記画像信号に画像処理を施す画像処理手段と、前記Ｘ線平面検出器を支持する支持手段と、前記Ｘ線平面検出器と前記支持手段との間に設けられ、
前記平面検出器を回転駆動することによりＸ線の入射角
度を調整する入射角度調整手段とを備えたことを特徴と
するＸ線診断装置。
【請求項２】前記入射角度調整手段は、前記支持手段
の回転角度に応じて前記Ｘ線平面検出器の検出面が平行
移動するように該Ｘ線平面検出器を回転駆動することを
特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項３】前記入射角度調整手段は、前記Ｘ線平面
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
ように該Ｘ線平面検出器を回転駆動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。
【請求項４】前記入射角度調整手段は、前記Ｘ線平面
検出器から得られた画像情報に対して所定のフィルタリ
ング処理を施すフィルタリング手段と、前記Ｘ線平面検出器に入射するＸ線の入射角度に応じ
て、前記フィルタリング手段のフィルタ係数を可変制御
するフィルタ係数可変制御手段とを有することを特徴と
する請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項記載のＸ
線診断装置。
【請求項５】前記支持手段は、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
ームをスライド回転可能に支持するスライド支持手段
と、前記スライド支持手段を回転可能に支持する回転支
持手段とを備え、前記入射角度調整手段は、前記アームと前記Ｘ線平面検
出器との間に設けられたものであることを特徴とする請
求項１乃至請求項４のうちいずれか１項記載のＸ線診断
装置。
【請求項６】前記画像処理手段は、前記入射角度に基
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乃至請求項５のうちいずれか１項記
載のＸ線診断装置。