WO2005044107A1

WO2005044107A1 - Ｘ線計測装置及びｘ線計測方法

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Publication number: WO2005044107A1
Application number: PCT/JP2004/009866
Authority: WO
Inventors: Rika Baba; Ken Ueda
Original assignee: Hitachi Medical Corporation
Priority date: 2003-11-05
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2005-05-19
Also published as: JPWO2005044107A1; JP4485474B2

Abstract

本発明は、回転計測を適切な造影のタイミングで繰り返し行い、被検体の時間的変化の観察に適した良好な3次元像を得ることを可能にするX線計測技術を提供する。検査対象に照射するX線を発生するX線管と、検査対象に関する計測データを検出するX線検出器と、X線管とX線検出器を対向させて保持する保持装置と、検査対象に対するX線管およびX線検出器の相対位置を変化させる回転装置と、計測データの演算処理を行う制御処理装置とを有し、回転装置が往路回転を行う際にX線管がX線を発生すると共に検出器が計測データを収集し、回転装置が復路回転を行う際にX線管がX線を発生すると共に検出器が計測データを収集し、制御処理装置が往路回転終了から復路回転開始までの間隔時間および復路回転終了から往路回転開始までの間隔時間を回転毎に設定することを特徴とする。

Description

明細書

X線計測装置及び X線計測方法技術分野

本発明は、 X線を用いて造影血管を撮影し、 3次元血管像を得る X 線計測技術に関する。背景技術

C字型の支柱（以下、 Cアーム）の両端に X線管と 2次元 X線検出器が対向するように設置された Cアーム型 X線計測装置がある。 Cァームを天井から吊るす形状の装置が特開平 9 - 7 0 4 0 0号公報（従来例 1 ) に、 Cアームを床から支える形状の装置が特開 2 0 0 2— 2 3 8 8 8 8号公報（従来例 2 ) に、それぞれ提案されている。どちらの装置も Cアームを移動させることにより、 X線管と検出器を寝台上の被検体の周囲で回転させながら X線計測を行うことが可能である。これらの Cアーム型 X線計測装置を用いて、血管に造影剤を注入する前に回転計測を行い、血管に造影剤を注入して回転計測を行い、 C アームが同じ位置にある画像間で差分処理を行うことにより血管像のみを抽出する D S A (Digital Subtraction Angiography) 計測がある。天井から吊るす形状の装置における D S A計測が、特開 2 0 0 3 - 1 2 6 0 7 4号公報（従来例 3 ) に提案されている。

さらに、 D S A計測像を再構成処理して 3次元像を得る 3 D— D S A計測がある。脳血管における 3 D— D S A計測が、「映像情報 Medical, 2001年 9月、 Vol. 33 No. 10、 pp. 69-75」（従来例 4 ) に提案されている。

3 D— D S A計測では、回転計測により得られた複数の計測データ 4 009866

にそれぞれ捕正処理を施して 3次元再構成のための 1組の投影データを得、得られた 1組の投影データに対して 3次元再構成アルゴリズムを用いて再構成処理を行い、 3次元像を得る。再構成アルゴリズムとしては、 Feldkamp法等がある。これらの再構成アルゴリズムは周知である。

Cアーム型 X線計測装置に用いられる 2次元 X線検出器としては、 I . I . ( Image Intensifier ：イメージインテンシファイア）とビデォカメラを光学系を介して組'み合わせた I . I .一カメラ型 X線検出器や、平面型 X線検出器等がある。，平面型 X線検出器としては、ァモルファスシリコンフォトダイオードと T F Tを一対としてこれを正方マトリックス上に配置し、これと蛍光板を直接組み合わせたもの等がある。これらのセンサは周知である。発明の開示

上述した従来例 4の装置における D S A計測では、 Cアームは、造影剤注入前の 1回目の回転計測の後、回転開始位置に復帰してから、造影剤注入後の 2回目の回転計測を行う。即ち、 1回目と 2回目の回転計測における Cアームの回転方向を同一とすることにより、 1回目と 2回目の回転計測においてずれを生じ難く'し、良好な D S A像を得ていた。しかし、従来装置には、 2回の回転計測の間に、 Cアーム復帰に要する長時間の計測不可能な時間が生じるという課題を有していた。

この課題に対し、上述した従来例 3の装置における D S A計測では. 造影剤注入前の 1回目の回転計測を行う往路に対し、回転開始位置に復帰する復路において 2回目の回転計測を.可能にすることにより、 1 回目と 2回目の回転計測の間隔を短縮した。その際、 1回目と 2回目の回転計測にずれが生じないようにするために、 1回目の回転計測において X線曝射および画像収集を行った際の Cアームの回転角度を記憶しておき、 2回目の回転計測において記憶された Cアームの回転角度で X線曝射および画像収集を行う手段を提案している。しかし、かかる従来装置は、往路、復路、往路の' 3回しか回転できず、対象の時間的変化を観察するには適さなかった。

また、上述の従来装置では、複数の回転計測の間の間隔時間を調節することができず、異なった時相の造影像を一回の造影剤の注入で計測しょうとしても、それぞれの時相を適切な造影のタイミングで計測するこ,とができないという課題を有していた。そのため、異なった時相の造影像を計測するためには、それぞれの時相に対して造影剤を注入する必要があり、大量の造影剤投与のため患者の身体的負担が大きいという課題を有していた。 '

また、上述の従来装置では、良好な D S A像を得るために、複数の回転計測において Cアームが同じ回転角度に達した際に X線曝射および画像収集を行う必要があった。しかし、 Cアームは X線管および検出器の荷重によるたわみを生じ、そのたわみの大きさが回転の方向により異なり、さらに回転によるアームの振動が加わる。そのため、往路と復路では、 Cアームの回転角度が等しくとも、その両端に設置された X線管および検出器が同じ位置になるとは限らず、ずれを生じ易いという課題を有していた。

そこで、本発明の目的は、回転計測を適切な造影のタイミングで繰り返し行い、被検体の時間的変化の観察に適した良好な 3次元像を得ることを可能にする X線計測技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、下記のような特徴を有する。以下、本発明の代表的な構成例を挙げて説明する。 PC蘭 004/009866

( 1 ) 本発明の X線計測装置は、検査対象に照射する X線を発生する X線管と、前記検查対象に関する計測データを検出する X線検出器と、前記 X線管と前記 X線検出器とを対向させて保持する保持装置と、前記検査対象に対する前記 X線管および前記 X線検出器の相対位置を変化させる回転装置と、前記計測データの演算処理を行う制御処理装置とを有し、前記回転装置が往路回転を行う際に前記 X線管が X線を発生すると共に前記 X線検出器が計測データを収集し、前記回転装置が復路回転を行う際に前記 X線管が X線を発生すると共に前記 X 線検出器が計測データを収集し、かつ、前記制御処理装置が、前記往路回転の終了から前記復路回転の開始までの間隔時間おょぴ前記復路回転の終了から前記往路回転の開始までの間隔時間を回転毎に設定することを特徴とする。

( 2 ) 前記（1 ) の X線計測装置において、前記制御処理装置が、しきい値を設定することが可能な記憶装置を有し、前記計測データからなる X線像においてィ壬意の領域を設定し、前記領域内の信号強度の最小値を算出し、算出した前記最小値と前記しきい値とを比較し、前記最小値が前記しきい値より大きくなつたことを検出する'ことにより、前記間隔時間を設定することを特徴とする。

( 3 ) '前記（ 1 ) 又は（2 ) の X線計測装置において、前記回転が、 2回以上の往復回転であることを特徴とする。

( 4 ) 前記（3 ) の X線計測装置において、前記制御処理装置が、前記 2回以上の往復回転から 2つの往路もしくは復路回転を選択し、各々の回転において計測データを再構成処理し、前記 2つの往路もしくは復路回転の再構成像の相対的位置を変化させ、 2つの前記再構成像の間で差分処理を行い、得られた差分再構成像上に任意の領域を設定し、前記任意の領域内の誤差を算出し、前記誤差が最小となる相対 ■ 的位置を検出することを特徴とする。

( 5 ) 前記（4 ) の X線計測装置において、前記制御処理装置が、前記 2つの再構成像のうち片方の再構成像を検出した前記相対的位置に移動させた後に、差分処理を行い、前記差分再構成像を求めることを特徴とする。

( 6 ) 前記（4 ) の X線計測装置において、前記制御処理装置が、選択した前記 2つの回転の再構成像から、それぞれ前記 X線管の回転面と平行で前記回転面から等距離に位置する断層像を選択し、選択した前記 2つの断層像において前記 X線管の回転軸の位置を一致させ、前記回転軸の位置を中心として前記 2つの断層像を相対的に回転させ、前記 2つの断層像の間で差分処理を行い、得られた差分断層像上に任意の領域を設定し、前記領域内の誤差を算出し、前記誤差が最小となる回転角度を検出し、検出した前記回転角度において全ての断層像の差分処理を行うことにより、差分再構成像を求めることを特徴とする。 .

( 7 ) 前記（6 ) の X線計測装置において、前記制御処理装置が、複数の前記差分再構成像を求め、各々の差分再構成像をしきい値処理し、しきい値処理した差分再構成像を異なる色で表示し、色付けした差分再構成像を加算処理することを特徴とする。

( 8 ) 前記（4 ) の X線計測装置において、前記制御処理装置が、複数の再構成像から基準となる再構成像を選択し、前記複数の再構成像の各々において前記基準となる再構成像に対して誤差が最小となる相対的位置を検出し、'前記複数の再構成像の各々を検出した前記相対的位置に移動させ、前記複数の再構成像上の各々に任意の領域を設定し、前記複数の再構成像毎に前記領域内の信号強度の平均値を算出することを特徴とする。 ( 9 ) 本発明の X線計測方法は、 X線管と X線検出器とを対向させて保持した中で、検査対象に対して前記 X線管および前記 X線検出器の相対位置を変化させる回転を与えながら、前記 X鵪管で発生した X 線を検査対象に照射し、前記検査対象に関する計測データを前記 X線検出器により検出する工程と、前言己計測データの演算処理を行う工程とを有する X線計測方法において、前記回転が往路回転を行う際に前記 X線管が X線を発生すると共に前記 X線検出器が計測データを収集し、前記回転が復路回転を行う際に前記 X線管が X線を発生すると共に前記 X線検出器が計測データを収集する工程を含み、かつ、前記計測データの収集を、前記往路回転の終了から前記復路回転の開始までの間隔時間おょぴ前記復路回転の終了から前記往路回転の開始までの間隔時間を回転毎に設定して行うようにしたことを特徴とする。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の一実施例になる X線計測装置を説明する側面図、図 2は、本発明の一実施例の装置の正面図、図 3は、本発明による計測シーケンスの一例を説明する図、図 4は、本発明による計測シーケンスの別の例を説明する図、図 5は、本発明による計測手順の一例を説明する図、図 6は、本発明による計測手順の別の例を説明する図、図 7は、本発明による再構成像の位置合わせ方法を説明する図、図 8 は、本発明の別の実施例になる X線計測装置を説明する側面図である発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳述する。

図 1に、本発明の一実施例になる X線計測装置の側面図を示す。 X 線計測装置は、 X線管 1 .0 0内の X線源 1 0 1、検出器 1 0 2、支柱 1 0 3、回転装置 1 04、角度検出装置 1 0 5、寝台 1 0 6、制御処理装置 1 0 7、造影剤注入装置 1 08から成る。 X線管 1 00と検出器 1 0 2は支柱 1 0 3に設置されている。支柱 1 0 3には、 C字型のアームや、コ字型のアーム等が用いられる。支柱 1 0 3を天井から吊るす形態や、支柱 1 0 3を床から支える形態が考えられる。支柱 1 0 3は、回転装置 1 04により、回転軸 1 0 9を中心として寝台 1 0 6 上に横になつた被検体 1 1 0の周囲を回転する。角度検出装置 1 0 5 は、回転装置 1 04の回転角度を検出し、制御処理装置 1 0 7に出力する。 X線計測装置は、表示装置 1 1 2を有し、計測データをリアルタイムで表示することが可能である。

図 1では、表示装置 1 1 2は制御処理装置 1 0 7を経由した計測データを表示する構成を示した。制御処理装置 1 0 7を経由することにより、表示する前に計測データに処理を加えることが容易になる。検出器 1 0 2から直接に計測データを表示する構成とすることも可能であり、その場合は、リアルタイム性を向上させることができる。図 1では、造影剤注入装置 1 0 8は制御処理装置 1 0 7により制御される構成を示した。制御処理装置 1 0 7を介することにより、造影剤注入タイミングゃ速度を自動化することができる。 X線計測装置は. 造影剤注入装置 1 0 8を他の装置と独立に有することも可能であり、その場合、造影剤注入のタイミングゃ速度を他の装置とは独立に調整することが可能となり、自由度を向上させることができる。

図 1では、最も一般的な形態として、回転軸 1 0 9および寝台 1 0 6が床に平行である場合を示した。回転軸 1 0 9と寝台 1 0 6を平行に設定することにより、従来 CTと同様に被検体 1 1 0の体軸に垂直な断層像が得られる。支柱 1 03および寝台 1 0 6を移動させることにより、回転軸 1 0 9を体軸に対して斜めに設定することも可能である。斜めに設定することにより、被検体 1 1 0内の X線吸収の大きい領域を避けて計測データを得ることが可能となり、断層像の画質を向上させることができる。

検出器 1 0 2には、フラットパネルセンサ、 X線ィメージィンテンシファイアと CCDカメラの組み合わせ、ィメージングプレート、 C CD検出器、固体検出器等が用いられる。 X線源 1 0 1から発生された X線は被検体 1 1 0を透過し、検出器 1 0 2により X線強度に応じた電気信号に変換され、制御処理装置 1 0 7に計測データとして入力される。

制御処理装置 1 07は、 X線源 1 0 1における X線発生、検出器 1 0 2におけるデータの取得、回転装置 1 04における支柱 1 03の回転を制御する。これにより、 X線計測装置は、支柱 1 0 3を回転しながら X線の発生と計測データの取得を行う回転計測が可能である。また、制御処理装置 1 0 7は造影剤注入装置 1 0 8における造影剤の注入を制御する。これにより、造影剤注入装置 1 08は被検体 1 1 0の血管 1 1 1に造影剤を注入することが可能である。

図 2に、図 1の X線計測装置の正面掘を示す。回転装置 1 04は、 X線管 1 0 0および検出器 1 0 2の取り付けられた支柱 1 0 3を、時計回りの方向 2 0 1 と反時計回りの方向 2 0 2の両方に回転させることができる。例えば、支柱 1 0 3は約 20 0° の角度範囲を回転する。制御処理装置 1 0 7は、 X線源 1 0 1 と検出器 1 0 2と回転装置 1 04を制御し、時計回り方向 20 1の回転計測と反時計回り方向 2 0 2の回転計測の両方を実現することが可能である。そのために、制御処理装置 1 0 7は、計測シーケンスを入力し、記憶する記憶装置 1 1 3を有する。計測シーケンスの入力形態は、例えば、回転計測の繰り返し回数と回転計測間の間隔時間が考えられる。あるいは、タイミングチャートが考えられる。入力手段としては、キーボードからのキ一入力、ファイルからの読み込み、記憶チップの交換が考えられる。制御処理手段 1 0 7は操作メニューとして計測シーケンスを入力するモードを有し、入力の際にはディスプレイ上に入力結果を表示する _c あるいは、制御処理装置 1 0 7は操作メニューとして計測シーケンスを表示するモードを有し、ディスプレイ上にシーケンスを数値あるいは図にて表示する。

図 3に、計測シーケンスの一例を示す。ここでは、回転計測を時計回り方向（往路）から開始し、往路および復路の回転による計測を、往路→復路→往路→復路—往路の 5回行う場合を示す。

回転装置 1 0 4は、回転開始角度に設定される。制御処理手段 1 0 7において、計測信号 3 0 1が O Nになり、計測が開始される。計測信号 3 0 1の O Nを受け、回転信号 3 0 2.がプラス方向に O Nになり、回転装置 1 0 4が時計回りの回転を開始する。回転信号 3 0 2の O N を受け、 X線パルス信号 3 0 3が O Nになり、 X線源 1 0 1がパルス状の X線の発生を開始する。 X線パルス信号 3 0 3は所定の時間の後に O F Fになり、 X線源 1 0 1はパルス状の X線の発生を停止する。角度検出装置 1 0 5から出力される回転装置 1 0 4の回転角度が所定の角度に到達する毎に、 X線パルス信号 3 0 3は O Nになる。 X線パルス信号 3 0 3の O F Fを受け、データ収集信号 3 0 4が O Nになり、検出器 1 0 2がデータ収集を行う。所定のデータ収集が終了すると、データ収集信号は O F Fになる。例えば、所定のデータは、 2次元検出器の一画面分、画面中心を中心とし縦横 1 / 2ずつの大きさをとった 1 / 4画面分などである。回転装置 1 0 4が回転終了角度に達すると、回転信号 3 0 2が O F Fになり、回転が終了する。 X線パルス信号 3 0 3は、回転信号 3 0 2の O F Fを受けて停止する。あるいは、 X線パルス信号 30 3は、所定の数だけ発生すると停止する。次に、回転信号 3 02の O F Fの後、所定の時間を空けて、回転信号 3 0 2がマイナス方向に ONになり、回転装置 1 04が反時計回り (復路）の回転を開始する。回転信号 3 0 2の ONを受け、 X線源 1 0 1がパルス状の X線の発生を開始し、検出器 1 0 2がデータ収集を開始する。回転装置 1 04が 1回目の回転の回転開始角度に達すると、回転信号 3 0 2が OF Fになり、回転が終了する。 X線パルス信号 3 03は、回転信号 3 02の OF Fを受けて、あるいは、所定の数だけ発生し、停止する。.' この一連の回転計測を所定の回数繰り返す。最後の回転の回転信号 3 02の O F Fを受け、計測信号 3 0 1が O F Fになり、計測が終了する。

図 4に、計測シーケンスの別の例を示す。図 3のシーケンスでは、角度検出装置 1 0 5から出力される回転装置 1 04の回転角度が所定の角度に到達すると、 X線パルス信号 303を ONとした。図 4のシーケンスでは、制御処理手段 1 0 7にて同期信号 4 0 1を発生させ, この同期信号 40 1の ONを受けて、 X線パルス信号 3 0 3を ONとする。あるいは、検出器 1 0 2にて同期信号 40 1を発生させ、この伺期信号 40 1の ONを受けて、 X線パルス信号 3 0 3を ONとする c これらのシーケンスを説明する。

計測信号 3 0 1の ONを受け、回転信号 3 0 2がプラス方向に ON になり、回転装置 04が時計回りの回転を開始する。回転信号 30 2が ONになった後に、最初に同期信号 40 1が ONになったところで、 X線パルス信号 30 3が ONになり、 X線源 1 0 1がパルス状の X線の発生を開始する。 X線パルス信号 3 0 3の O F Fを受け、データ収集信号 3 04が ONになり、検出器 1 02がデータ収集を開始する。回転装置 1 04が回転終了角度に達すると、回転信号 30 2が O F Fになり、回転装置 1 04が回転を停止する。 X線パルス信号 3 0 3は、回転信号 30 2の O F Fを受けて、あるいは、所定の数だけ発生し、発生を停止する。

回転信号 3 02の OF Fの後、所定の時間を空けて、回転信号 3 0 2がマイナス方向に ONになり、反時計回りの回転を開始する。一連の回転計測を所定の回数繰り返す。最後の回転の回転信号 30 2の O F Fを受け、計測信号 3 0 1が OF Fになり、計測が終了する。図 5に、計測手順の一例を示す。まず、制御処理装置 1 0 7に、回 . 転開始角度、回転終了角度、撮影開始角度、撮影終了角度の設定をする（ステップ 50 1 ) 。次に、制御処理装置 1 0 7に回転計測の繰り返し回数と回転計測間の間隔時間を入力し、記憶装置 1 1 3に記憶する（ステップ 50 1) 。寝台 1 0 6を移動し、被検体 1 1 0の位置を調整する（ステップ 5 0 3 ) 。支柱 1 0 3を回転開始角度に設定する (ステップ 504) 。造影剤注入装置 1 08が被検体 1 1 0の血管 1 1 1に造影剤を注入する（ステップ 50 5 ) 。制御処理装置 1 0 7に付属した計測開始ポタンを押す（ステップ 5 0 6)。.計測開始の際に、 • 微弱な X線を発生させ、表示装置 1 1 2において着目する血管 1 1 1 へ造影剤が流入したことを確認することにより、造影剤流入において時間遅れのない画像の計測が可能となり、計測の精度を向上させることができる。

計測開始を受けて、制御処理装置 1 0 7は回転装置 1 04の回転を開始する。制御処理装置 1 0 7は角度検出装置 1 0 5から回転装置 1 04の回転角度情報を得、回転装置 1 04が撮影開始角度に到達する (ステップ 50 7 ) と、 X線源 1 0 1の X線発生（ステップ 5 0 8 ) と検出器 1 0 2のデータ収集（ステップ 5 0 9 ) を開始する。回転開始角度と撮影開始角度をほぼ同一に設定することにより、術者が回転開始ポタンを押すと同時に計測を開始することができ、造影剤流入において時間遅れのない画像の計測が可能になる。制御処理装置 1 0 7 は、計測像を取り込んだ回転角度情報を記憶する（ステップ 5 1 0 )。制御処理装置 1 0 7は回転装置 1 4が撮影終了角度に到達すると (ステップ 5 1 1 ) 、 X線発生とデータ収集を停止する。回転装置 1 0 4は回転終了角度に到達すると（ステップ 5 1 2 ) 、往路での回転計測を終了する（ステップ 5 1 3 ) 。制御処理装置 1 0 7は、記憶された間隔時間後に回転装置 1 0 4の回転を開始する。次の回転計測は、最初の往路回転に対して反転（復路回転）となる。制御処理装置 1 0 7は、この一連の回転計測を記憶された繰り返し回数だけ実行する (ステップ 5 1 4 ) 。

制御処理装置 1 0 7は、術者が計測開始ポタンを外すと、回転計測を強制的に終了する。簡便なポタン操作で計測を終了可能とすることにより、計測の安全性を高めることができる。回転計測間の間隔時間に微弱な X線を発生させ、表示装置 1 1 2において画像を確認することにより、計測の安全性を高めることができる。

具体的には、繰り返し回数は 5回、 1回の回転計測に要する時間は 5秒、繰り返し計測の間隔時間は 1秒である。総時間 3 0秒で計測を実行することにより、腹部や頭部の血管造影において造影剤の流入から流出までの状態を観察することができる。あるいは、 5回目の計測を 3 0秒後に実行することにより、完全に造影剤が流出した状態での画像を得ることができる。

なお、上記実施例では-、繰り返し回数は 5回（往路→復路→往路→ 復路→往路）の例について述べたが、本発明では、往路おょぴ復路の往復回転を 2回以上行うことにより、本発明による効果が期待できる ₍ 図 6に、計測手順の別の例を示す。まず、制御処理装置 1 0 7に、回転開始角度、回転終了角度、撮影開始角度、撮影終了角度の設定をする（ステップ 6 0 1) 。次に、制御処理装置 1 0 7は回転計測の繰り返し回数を記憶装置 1 1 3に記憶する。制御処理装置 1 0 7は計測像上に設定する複数の着目領域の座標と、各領域における複数のしきい値を記憶装置に記憶する（ステップ 6 0 2) 。寝台 1 06を移動させ、被検体 1 1 0の位置を調整する（ステップ 603 ) 。支柱 1 0 3 を回転開始角度に設定する（ステップ 6 ひ 4) 。術者は、.制御処理装置 1 0 7に付属の計測開始ボタンを押す。計測開始を受けて、 X線源 1 0 1が微弱な X線を発生し（ステップ 6 05 ) 、表示装置 1 1 2は検出器の出力をリアルタイムで表示する。造影剤注入装置 1 0 8は被検体 1 1 0の血管 1 1 1に造影剤を注入する（ステップ 6 06 ) 。制御処理装置 1 0 7において、検出器 1 0 2の出力画像に対して以下の処理を行う。 X線の吸収が大きいほど信号強度が小さくなる場合, 計測像上に記憶された着目領域を設定し、領域内の信号強度の最小値を算出し、最小値を予め記憶された第 1のしきい値と比較する（ステップ 6 0 7) 。最小値が第 1のしきい値より小さくなった時に回転を開始する。 X線の吸収が大きいほど信号強度が大きくなる場合、計測像上に記憶された着目領域を設定し、領域内の信号強度の最大値を算出し、最大値を記憶された第 1のしきい値と比較する。最大値が第 1 のしきい値より大きくなった時に回転を開始する。

回転装置 1 04が回転を開始すると（ステップ 60 8 ) 、制御処理装置 1 0 7は角度検出装置 1 0 5から回転装置 1 04の回転角度情報を得、回転装置 1 04が撮影開始角度に到達すると（ステップ 6 0 9 ) 、 X線源 1 0 1の X線発生（ステップ 6 1 0 ) と検出器 1 0 2のデータ収集（ステップ 6 1 1) を開始する。制御処理装置 1 0 7は、計測像を取り込んだ回転角度情報を記憶する（ステップ 6 1 2) 。制御処理装置 1 0 7は回転装置 1 0 4が撮影終了角度に到達すると（ステツ.プ 6 1 3 ) 、 X線源 1 0 1の X線発生と検出器 1 0 2のデータ収集を終了する。回転装置 1 0 4は回転終了角度に到達すると（ステツプ 6 1 4 ) 、往路での回転計測を終了する（ステップ 6 1 5 ) 。

X線源 1 0 1より微弱な X線を発生し、制御処理装置 1 0 7において検出器 1 0 2の出力画像に対して以下の処理を行う。 X線の吸収が大きいほど信号強度が小さくなる場合、計測像上に記憶された着目領域を設定し、領域内の信号強度の最小値を算出し、最小値を予め記憶された第 2のしきい値と比較し、最小値が第 2のしきい値より大きくなった時に回転を開始する。 X線の吸収が大きいほど信号強度が大きくなる場合、計測像上に記憶された着目領域を設定し、領域内の信号強度の最大値を算出し、最大値を記憶された第 2のしきい値と比較し, 最大値が第 2のしきい値より小さくなった時に回転を開始する。次の回転計測は、最初の往路回転に対して反転（復路回転）となる。制御処理装置 1 0 7は、この回転計測を記憶された繰り返し回数だけ実行する。最後の回転計測が終了した際には、 X線源 1 0 1は微'弱な X線を発生しない。

制御処理装置 1 0 7は、計測終了用のしきい値を記憶することができる。着目領域内で算出した'最小値あるいは最大値を計測終了用しきい値と比較し、しきい値より最小値が大きくなった場合あるいは最大値が小さくなつた場合に、計測を終了する。この場合、制御処理装置 1 0 7は繰り返し回数に至っていなくとも計測を終了する（ステップ 6 1 6 ) 。計測終了用しきい値を用いることにより、不要な計測を省くことができる。

上記実施例では、制御処理装置 1 0 7における比較処理に、着目領域内の信号強度の最小値あるいは最大値を用いたが、平均値を用いることも考えられる。平均値を用いることにより、ノイズなどの突発的な理由で最小値あるいは最大値が急激に変化した際にも、計測に支障を生じない。

制御処理装置 1 0 7は、 X線源 1 0 1が X線を発生する際、あるいは検出器 1 0 2が計測データを取り込む際に、角度検出装置 1 0 5から出力される回転角度情報を記憶する。回転角度情報を用いて再構成処理を行うことにより、実際と演算上との角度差に起因するぼけ成分を低減し、再構成像の精度を向上することができる。また、回転角度情報を用いて再構成処理を行うことにより、回転計測の開始角度が異なる場合でも、同一の向きの再構成像を作成することができる。その結果、再構成像間で演算を行う際に、角度合わせ処理が不要になり、処理が高速化できる。

' 制御処理装置 1 0 7は、各回転計測において再構成処理を行い、再構成画像間で差分処理を行う。その際、 2つの再構成像の間で位置.合わせを行う。 2つの再構成像の相対的位置関係を変化させながら差分処理を行い、差分した再構成像上に任意の領域を設定する。領域内の誤差を算出し、誤差が最小となる相対的位置を検出する。検出した相対的位置において差分処理を行うことにより、差分処理によるアーチファタトが発生を避けることができる。

図 7に、相対的位置を任意の断層像を用いて検出する方法を示す。例えばミッドプレーン像のように、 X線管の回転面に平行な断層像 a 7 0 2を再構成像 A 7 0 1から選択する。再構成像 B 7 0 3から、 X 線源 1 0 1の回転面と平行で回転面から断層像 a 7 0 2と等距離に位置する断層像 b 7 0 4を選択する。断層像 a 7 0 2と断層像 b 7 0 4の回転中心軸の位置 7 0 5を一致させ、断層像 b 7 0 4を回転中心軸の位置 7 0 5を中心として任意の角度ずつ回転させ、断層像 a 7 0 2と断層像 b 7 0 4の差分像を求める。差分像上に任意の領域を設定し、各差分像において領域内で、標準偏差等の誤差を算出する。誤差が最小となる角度で、全ての断層像の差分を求める。

複数の再構成像において、相対的位置を検出する。例えば、再構成像 Aを基準として、再構成像 B、再構成 C、 · ■ ·の各々において基準再構成像 Aに対する相対的位置を求める。各再構成像の位置を基準再構成像 Aに合わせる。再構成像上に任意の領域を設定し、各再構成像において領域内の平均値を算出する。横軸に造影剤注入開始を基準とした時間をとり、縦軸に領域内平均値をプロットしたグラフを作成する。これにより、例えば、ある血管における造影剤の時間的な変化が観察できる。

制御処理装置 1 0 ' 7は、複数の回転計測の間で計測データを差分処理し、再構成処理を行うことにより、差分再構成像を得ることができる。検出器 1 0 2内部において、計測データに対して差分処理が加えられた後に、制御処理装置 1 0 7に入力される場合もある。あるいは、制御処理装置 1 0 7は、検出器 1 0 2に計測データを取り込ませる角度情報を記憶し、角度検出装置 1 0 5から出力される回転角度と記憶された回転角度とを比較し、一致した回転角度において X線源 1, 0 1 は X線を発生し、検出器 1 0 2は計測データを取り込む場合もある。制御処理装置 1 0 7は、差分された再構成像を付属の表示装置の同一画面上に複数、表示する。再構成像の信号強度は、造影剤濃度の変位を示しており、複数の再構成像はそれぞれの時相における造影剤濃度の変位を示す。複数の再構成像を比較することにより、造影剤濃度の速度変化を 3次元的に観察できる。さらに、差分された再構成像をしきい値処理し、信号強度に応じて色付けする。これにより、変化の理解を容易にすることができる。あるいは、複数の差分された再構成像を同じしきい値で処理し、任意の強度を持つ領域を検出する。検出した領域を再構成像毎に異なる色で表示した上で、加算処理して重ね合わせる。

制御処理装置 1 0 7は、計測データから作成された再構成像を付属の表示装置の同一画面上に複数、表示することも可能である。再構成像の信号強度は造影剤濃度を.示しており、複数の再構成像はそれぞれの時相における造影剤濃度を示す。複数の再構成像を比較することにより、造影剤濃度の時間変化を 3次元的に観察できる。

具体的には、再構成像を断層像、 rendering像、あるいは M I P像として表示する。複数の再構成像において、同時に視線方向、回転角、 - 切断面位置、しきい値などを変化させる。同時に変化させることにより、観察を容易にすることができる。

上述した第 1の実施例では、本発明を Cアーム型の X線計測装置を例にとって説明してきたが、本発明は、ガントリ型の X線計測装置においても同様に実施できる。

図 8は、第 2の実施例を示し、 X線計測装置の支柱 1 0 3がガントリ形状をしている。 X線源 1 0 1 と検出器 1 0 2はガントリ 8 0 1に設置されている。ガントリ 8 0 1は回転装置 1 0 4により、回転軸 1 0 9を中心として被検体 1 1 0の周囲を 3 6 0 ° 回転する。回転軸 1 0 9は一般的には寝台 1 0 6上の被検体 1 1 0の体軸に平行であるが、斜めに設定することも可能である。一般的にはガントリは床から支えられる形態をとるが、天井から吊るす形態をとることも可能である。支柱 1 0 3がガントリ形状をしていることにより、回転角度を広げることが可能であり、同一方向に連続的に回転することが可能であり、高速に回転することが可能であり、どの回転角度からでも 1 8 0 ° 以上の計測が可能である。本実施例の X線計測装置では、上述の図 5および図 6で示した計測手順による計測が可能である。さらに、上述した図 5およぴ図 6の計測手順では、偶数番目の計測は奇数番目の計測と反転していたが、ガントリ型の X線計測装置の実施例では、これらの計測を反転させず、同一方向の回転によって行う計測手順が可能である。また、複数の回転に対して、回転毎に異なる回転開始角度、回転終了角度、撮影開始角度、撮影終了角度を設定することが可能である。計測データに対して、上述の処理を行い、 3次元像を得、観察することが可能である。上述した第 1および第 2の実施例の X線計測装置において、心電計を組み合わせる。制御処理装置 1 0 7は同期信号発生装置を有し、心電計の信号を受け、心電信号と同期した信号を発生する。制御処理装置 1 0 7は同期信号に合わせて、 X線源 1 0 1に X線を発生させ、検出器 1 0 2に読み出しを行わせる。これにより、心臓おょぴ心臓周辺部において、 3次元再構成像の精度を向上することができる。

また、上述した実施例では、造影剤を血管に注入する場合について説明したが、口腔、気管、胃、大腸などへの注入の場合も同様に考えられる。

また、上述した実施例では、検査対象に造影剤を注入する場合について説明したが、本発明は、造影剤を注入しない場合であっても、適用可能である。

以上詳述したように、本発明によれば、検査対象に照射する X線を発生する X線管と、検査対象に関する計測データを検出する X線検出器と、 X癱管と X線検出器を対向させて保持する保持装置と、検査対象に対する X線管および X線検出器の相対位置を変化させる回転装置と、計測データの演算処理を行う制御処理装置とを有し、回転装置が往路回転を行う際に X線管が X線を発生すると共に検出器が計測データを収集し、回転装置が復路回転を行う際に X線.管が X線を発生すると共に検出器が計測データを収集し、かつ、制御処理装置が往路回転終了から復路回転開始までの間隔時間おょぴ復路回転終了から往路回転開始までの間隔時間を回転毎に定することにより、適切な造影のタイミングで回転計測を繰り返し行うことができる。

また、 .本発明によれば、前記制御処理装置が、しきい値を設定することが可能な記憶装置を有し、計測データから成る X線像において任意の領域を設定し、領域内の信号強度の最小値を算出し、算出した最小値としきい値を比較し、最小値がしきい値より大きくなつたことを検出し、間隔時間を設定することにより、自動的に適切な造影のタイミングで回転計測を繰り返し行うことができる。

また、本発明によれば、前記回転が 2回以上の往復回転とすることにより、対象の時間的変化を観察するに適した計測が可能となる。また、本発明によれば、前記制御処理装置が、前記 2回以上の往復回転から 2つの往路もしくは復路回転を選択し、各々の回転において計測データを再構成処理し、前記 2つの往路もしくは復路回転の再構成像の相対的位置を変化させ、 2つの再構成像の間で差分処理を行い、差分再構成像上に任意の領域を設定し、領域内の誤差を算出し、誤差が最小となる相対的位置を検出することにより、 Cアームのたわみ等による予測不可能な計測データ間のずれに係らず、再構成像を高精度で比較することができる。

また、本発明によれば、前記制御処理装置が、前記 2つの再構成像のうち片方の再構成像を検出した相対的位置に移動させた後に差分処理を行い、差分再構成像を求める X線計測装置により、計測データ間で差分処理を行い差分再構成像を求める際に必要であった計測データ.間のずれを補正する必要がなくなり、簡単な演算で高速に再構成像の差分処理を実施できる。

また、本発明によれば、前記制御処理装置が、選択した前記 2つの回転の再構成像から、 X線管の回転面と平行で回転面から等距離に位置する断層像を選択し、選択した 2つの断層像において X線管の回転軸の位置を一致させ、回転軸の位置を中心として 2つの断層像を相対的に回転させ、 2つの断層像の間で差分処理を行い、差分断層像上に任意の領域を設定し、領域内の誤差を算出し、誤差が最小となる回転角度を検出し、検出した回転角度において全ての断層像の差分処理を行い、差分再構成像を求めることにより、再構成像全体を用いて相対的位置を検出する場合に比較して、演算処理を減少させ、処理を高速化できる。

また、本発明によれば、前記制御処理装置が、複数の差分再構成像を求め、各々の差分再構成像をしきい値処理し、しきい値処理した差分再構成像を異なる色で表示し、色付けした差分再構成像を加算処理することにより、時間に伴う造影剤の移動を 3次元的に観察することができる。

また、本発明によれば、前記制御処理装置が、複数の再構成像から基準となる再構成像を選択し、各再構成像において基準再構成像に対 ' して誤差が最小となる相対的位置を検出し、各再構成像を検出した相対的位置に移動させ、再構成像上に任意の領域を設定し、再構成像毎に領域内の信号強度の平均値を算出することにより、被検体の着目領域における造影剤の時間的な変化が観察できる。産業上の利用可能性

本発明によれば、適切な造影のタイミングで回転計測を繰り返し行うことができる。これにより、造影剤濃度の時間的変化を観察することができ、血流の変化を観察することができる。また、アームのたわみに係らず、高精度な 3 D— D S A像が得られる。

Claims

請求の範囲

1 . 検査対象に照射する X線を発生する X線管と、前記検査対象に関する計測データを検出する X線検出器と、前記 X線管と前記 X線検出器とを対向させて保持する保持装置と、前記検査対象に対する前記 X 線管および前記 X線検出器の相対位置を変化させる回転装置と、前記計測データの演算処理を行う制御処理装置とを有し、前記回転装置が往路回転を行う際に前記 X線管が X線を発生すると共に前記 X線検出器が計測データを収集し、前記回転装置が復路回転を行う際に前記

X線管が X線を発生すると共に前記 X線検出器が計測データを収集し、かつ、前記制御処理装置が、前記往路回転の終了から前記復路回転の開始までの間隔時間および前記復路回転の終了から前記往路回転の開始までの間隔時間を回転毎に設定することを特徴とする X線計測装置。

2 . 前記制御処理装置が、しきい値を設定することが可能な記憶装置を有し、前記計測データからなる X線像において任意の領域を設定し- 前記領域内の信号強度の最小値を算出し、算出した前記最小値と前記しきい値とを比較し、前記最小値が前記しきい値より大きくなったことを検出することにより、前記間隔時間を設定することを特徴とする請求項 1に記載の X線計測装置。

3 . 前記回転が、 2回以上の往復回転であることを特徴とする請求項 1に記載の X線計測装置。

4 . 前記制御処理装置が、前記 2回以上の往復回転から 2つの往路もしくは復路回転を選択し、各々の回転において計測データを再構成処理し、前記 2つの往路もしくは復路回転の再構成像の相対的位置を変化させ、 2つの前記再構成像の間で差分処理を行い、得られた差分再構成像上に任意の領域を設定し、前記任意の領域内の誤差を算出し、前記誤差が最小となる相対的位置を検出することを特徴とする請求項 3に記載の X線計測装置。

5，前記制御処理装置が、前記 2つの再構成像のうち片方の再構成像を検出した前記相対的位置に移動させた後に、差分処理を行い、前記差分再構成像を求めることを特徴とする請求項 4に記載の X線計測

6 . 前記制御処理装置が、選択した前記 2つの回転の再構成像から、それぞれ前記 X線管の回転面と平行で前記回転面から等距離に位置する断層像を選択し、選択した前記 2つの断層像において前記 X線管の回転軸の位置を一致させ、前記回転軸の位置を中心として前記 2つの断層像を相対的に回転させ、前記 2つの断層像の間で差分処理を行い、得られた差分断層像上に任意の領域を設定し、前記領域内の誤差を算出し、前記誤差が最小となる回転角度を検出し、検出した前記回転角度において全ての断層像の差分処理を行うことにより、差分再構成像を求めることを特徴とする請求項 4に記載の X線計測装置。

7 . 前記制御処理装置が、複数の前記差分再構成像を求め、各々の差分再構成像をしきい値処理し、しきい値処理した差分再構成像を異なる色で表示し、色付けした差分再構成像を加算処理することを特徴とする請求項 6に記載の X線計測装置。

8 . 前記制御処理装置が、複数の再構成像から基準となる再構成像を選択し、前記複数の再構成像の各々において前記基準となる再構成像に対して誤差が最小となる相対的位置を検出し、前記複数の再構成像の各々を検出した前記相対的位置に移動させ、前記複数の再構成像上の各々に任意の領域を設定し、前記複数の再構成像毎に前記領域内の信号強度の平均値を算出することを特徴とする請求項 4に記載の X 線計測装置。

9 . X線管と X線検出器とを対向させて保持した中で、検査対象に対して前記 X線管および前記 X線検出器の相対位置を変化させる回転を与えながら、前記 X線管で発生した X線を検查対象に照射し、前記検查対象に関する計測データを前記 X線検出器により検出する工程と、前記計測データの演算処理を行う工程とを有する X線計測方法において、前記回転が往路回転を行う際に前記 X線管が X線を発生すると共に前記 X線検出器が計測データを収集し、前記回転が復路回転を行う際に前記 X線管が X線を発生すると共に前記 X線検出器が計測データを収集する工程を含み、かつ、前記計測データの収集を、前記往路回転の終了から前記復路回転の開始までの間隔時間および前記復路回転の終了から前記往路回転の開始までの間隔時間を回転毎に設定して行うようにしたことを特徴とする X線計測方法。

1 0 . 前記計測データからなる X線像において任意の領域を設定し、前記領域内の信号強度の最小値を算出し、算出した前記最小値と予め設定したしきい値とを比較し、前記最小値が前記しきい値より大きくなったことを検出することにより、前記間隔時間を設定するようにしたことを特徴とする請求項 9に記載の X線計測方法。