JP2004329729A - X-ray diagnostic apparatus and radiographing method - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はX線診断装置に係り、特にX線発生部及びX線検出部を最適な撮影位置に移動することによってX線画像データの収集を行なうX線診断装置及びX線撮影方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
X線診断装置やMRI装置、あるいはX線CT装置などを用いた医用画像診断技術は、1970年代のコンピュータ技術の発展に伴って急速な進歩を遂げ、今日の医療において必要不可欠なものとなっている。
【0003】
X線診断は、近年ではカテーテル手技の発展に伴い循環器分野を中心に進歩を遂げている。循環器領域におけるX線診断は心血管系をはじめ、全身の動静脈の診断を対象としており、血管内に造影剤を注入した状態でX線透過像を撮影する場合が多い。循環器診断用のX線診断装置は、通常、X線発生部とX線検出部、これらを保持する保持機構と、寝台(天板)及び信号処理部を備えている。そして、保持機構はCアームあるいはΩアームが用いられ、天板片持ち方式の寝台と組み合わせることによって患者(以下では、被検体と呼ぶ)に対して最適な位置や角度からのX線撮影を可能にしている。
【0004】
X線診断装置のX線検出部として用いられる検出器は、従来はX線フィルムやI.I.(イメージ・インテンシファイア)が使用されてきた。このI.I.を用いたX線撮影方法では、X線発生部のX線管から発生したX線によって被検体を照射し、このとき被検体を透過して得られるX線の画像情報は、I.I.において光学画像に変換され、更に、この光学画像はX線TVカメラによって撮影され電気信号に変換される。そして、電気信号に変換されたX線画像情報はA/D変換後、モニタに表示される。このため、I.I.を用いた撮影方法は、フィルム方式では不可能であったリアルタイム撮影を可能とし、また、デジタル信号で画像データの収集ができるため、種々の画像処理を可能とした。また、前記I.I.に替わるものとして、近年、2次元配列のX線平面検出器(以下、平面検出器と呼ぶ。)が注目を集め、その一部は既に実用化の段階に入っている。
【0005】
従来のCアームを有したX線診断装置において、所望の撮影方向を設定するための撮影系の操作は、操作卓に設けられたハンドルの移動によって行なわれてきた。例えば、冠状動脈撮影のためのCアーム傾斜角度(Working−angle)の設定では、(1)診断対象の血管に対して他の血管が重ならずに撮影が可能なこと、(2)狭窄部等の患部が存在する血管の走行に対してX線が垂直に照射されること、(3)屈曲部が観察し易い方向にX線が照射されること、などが要求されるが、このような要求に対して医師や検査技士(以下では、操作者と呼ぶ。)は、Cアーム傾斜角度を変えながら被検体に対して試行錯誤的にX線撮影を繰り返して行ない、得られた透視画像データをモニタ上で観測することによって最適なX線撮影方向の設定を行なってきた。
【0006】
一方、被検体に対して3次元画像データを予め収集し、得られた3次元画像データに基づいてX線撮影方向を設定する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この方法では、操作者は、装置の表示部に表示される被検体の3次元画像を所定方向に回転しながら観察することによって最適な撮影方向の設定を行なう。そして、設定された最適撮影方向に基づいてCアームの傾斜角度を設定してX線撮影を行なう。
【0007】
【特許文献1】
米国特許第6424731号明細書(第1−4頁、第1−2図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
血管などの患部に対して最適な撮影方向を設定する際、十分な解剖学的知識あるいは豊富な経験を有していない操作者によってCアーム傾斜角度の設定が試行錯誤的に行なわれた場合、被検体に対してX線照射が多数回繰り返されるため、最終的な撮影方向が設定されるまでに多くの時間を要し、被検体に対するX線被曝量が増大するという大きな問題があった。また、特許文献1に示されている方法においても、予め被検体の3次元画像データを収集する必要があるため、X線撮影全体に要する時間と被検体に対するX線被爆量の問題は依然として解決されていない。
【0009】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、人体モデルを用いて撮影対象部位に対する最適な撮影方向を予め設定することによって、X線撮影に要する時間の短縮と被検体に対するX線被爆量の低減を可能としたX線診断装置及びX線撮影方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1に係る本発明のX線診断装置は、被検体に対してX線を照射するX線発生手段と、このX線発生手段から照射されたX線を検出するX線検出手段と、前記X線発生手段と前記X線検出手段を移動する移動手段と、前記移動手段によって前記X線発生手段及び前記X線検出手段を移動させた位置で前記X線検出手段によって検出される前記被検体のX線投影データに基づいてX線画像データを生成する画像データ生成手段と、この画像データ生成手段によって生成された前記X線画像データを表示する表示手段と、人体モデルの画像データを保存する人体モデル記憶手段と、この人体モデル記憶手段に保存された前記人体モデルの画像データを表示する人体モデル表示手段と、この人体モデル表示手段に表示された前記人体モデルの画像データに対して所望の撮影方向を設定する設定手段と、この設定手段によって設定された設定情報に基づいて前記移動手段の移動を制御する移動制御手段を備えたことを特徴としている。
【0011】
また、請求項2に係る本発明のX線診断装置は、被検体に対してX線を照射するX線発生手段と、このX線発生手段から照射されたX線を検出するX線検出手段と、前記X線発生手段と前記X線検出手段を移動する移動手段と、人体モデルの画像データを保存する人体モデル記憶手段と、この人体モデル記憶手段に保存された前記人体モデルの画像データを表示する人体モデル表示手段と、前記移動手段に対する移動情報に基づいて前記人体モデルの撮影方向を設定する設定手段を備え、前記設定手段によって設定された撮影方向における前記人体モデルの画像データを前記人体モデル表示手段に表示することを特徴としている。
【0012】
一方、請求項15に係る本発明のX線撮影方法は、被検体に対してX線を照射するX線発生手段と照射されたX線を検出するX線検出手段を移動することによって所望の撮影方向におけるX線撮影を行なうX線撮影方法であって、撮影臓器や撮影部位に関する入力情報に基づいて人体モデルの画像データを表示するステップと、表示された前記人体モデルの画像データに対して所望の撮影方向を設定するステップと、前記所望の撮影方向に対応した前記人体モデルの回転情報に基づいて前記X線発生手段及び前記X線検出手段の移動量を算出するステップと、算出された前記移動量に従って前記X線発生手段及び前記X線検出手段を前記被検体の周囲で移動させ、前記所望の撮影方向においてX線撮影を行なうステップを有することを特徴としている。
【0013】
更に、請求項17に係る本発明のX線撮影方法は、被検体に対してX線を照射するX線発生手段と照射されたX線を検出するX線検出手段を移動することによって所望の撮影方向におけるX線撮影を行なうX線撮影方法であって、前記X線発生手段と前記X線検出手段とを前記被検体の周囲で移動させるステップと、この移動量に基づいて人体モデルの撮影方向を設定するステップと、設定した前記撮影方向における前記人体モデルの画像データを表示するステップを有することを特徴としている。
【0014】
したがって本発明によれば、被検体に対する最適なX線撮影方向を、人体モデルを用いて予め設定することが可能となるため、検査に要する時間が短縮され、更に実際に被検体に照射されるX線照射回数が低減されるため、被検体に対するX線被爆量を低減することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の特徴は、予め記憶された人体モデルを任意の方向に回転させながらこの人体モデルの予想投影画像を観測し、所望の予想投影画像が得られた場合の回転情報に基づいてCアームの傾斜角度の設定を行なうことによって最適なX線撮影方向を設定することにある。
【0016】
(第1の実施の形態)
(装置の構成)
本発明の第1の実施の形態におけるX線診断装置の構成につき図1乃至図3を用いて説明する。図1はX線診断装置全体の構成を示すブロック図であり、図2はこのX線診断装置に用いられる平面検出器の構成を示す図である。また、図3ではX線撮影方向を設定するためのX線発生部及びX線検出部の回動方向を示す。
【0017】
X線診断装置100は、X線を被検体150に対して照射するX線発生部1と、被検体150を透過したX線を2次元的に検出すると共に、このX線検出データに基づいてX線投影データを生成するX線検出部2と、X線発生部1とX線検出部2を保持するCアーム5と、被検体150を載せる天板17と、X線発生部1におけるX線照射に必要な高電圧を発生する高電圧発生部4とを備えている。
【0018】
また、X線診断装置100は、Cアーム5あるいは天板17などの移動を行なう機構部3と、X線検出部2において生成されたX線投影データを保存すると共にX線画像データを生成する画像演算記憶部7と、この画像演算記憶部7に保存されている複数のX線画像データの中から所望のX線画像データを表示する表示部8を備えている。
【0019】
更に、X線診断装置100は、人体モデル画像データを保存する人体モデル画像データ記憶部11と、人体モデル画像データから人体モデルの回転画像、あるいは投影画像(予想投影画像)を表示するための人体モデル画像表示部12と、操作者が人体モデルの回転指示や撮影開始コマンドなどX線診断装置100に対する種々の指示を与えるための操作部9と、X線診断装置100の上記各ユニットを統括して制御するシステム制御部10とを備えている。
【0020】
X線発生部1は、被検体150に対しX線を照射するX線管15と、このX線管15から照射されたX線に対してX線錘(コーンビーム)を形成するX線絞り器16を備えている。X線管15は、X線を発生する真空管であり、陰極(フィラメント)より放出された電子を高電圧によって加速させてタングステン陽極に衝突させX線を発生させる。一方、X線絞り器16は、X線管15と被検体150の間に位置し、X線管15から照射されたX線ビームを所定の照射視野のサイズに絞り込む機能を有している。
【0021】
X線検出部2には、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あり、本実施の形態では前者を例に説明するが後者であっても構わない。即ち、このX線検出部2は、被検体150を透過したX線を電荷に変換して蓄積する平面検出器21と、この平面検出器21に蓄積された電荷をX線信号として読み出すためのゲートドライバ22と、読み出された電荷からX線投影データを生成する投影データ生成部13とを備えている。
【0022】
平面検出器21は、図2に示すように微小な検出素子51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ており、各々の検出素子51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52と、この光電膜52に発生した電荷を蓄積する電荷蓄積コンデンサ53と、この電荷蓄積コンデンサ53に蓄積された電荷を所定のタイミングで読み出すTFT(薄膜トランジスタ)54を備えている。以下では説明を簡単にするために、検出素子51が列方向(図2の上下方向)、及びライン方向(図2の左右方向)に2素子ずつ配列されている場合の平面検出器21の構成について説明する。
【0023】
図2の光電膜52−11、52−12、52−21、52−22の第1の端子と、電荷蓄積コンデンサ53−11、53−12、53−21、53−22の第1の端子とが接続され、更に、その接続点はTFT54−11、54−12、54−21、54−22のソース端子へ接続される。一方、光電膜52−11、52−12、52−21、52−22の第2の端子は、図示しないバイアス電源に接続され、電荷蓄積コンデンサ53−11、53−12、53−21、53−22の第2の端子は接地される。更に、ライン方向のTFT54−11及びTFT54−21のゲートはゲートドライバ22の出力端子22−1に共通接続され、また、TFT54−12、及びTFT54−22のゲートはゲートドライバ22の出力端子22−2に共通接続される。
【0024】
一方、列方向のTFT54−11及び54−12のドレイン端子は信号出力線59−1に共通接続され、また、TFT54−21及び54−22のドレイン端子は信号出力線59−2にそれぞれ共通接続される。そして、信号出力線59−1、59−2は投影データ生成部13に接続されている。
【0025】
一方、ゲートドライバ22は、X線照射によって検出素子51の光電膜52で発生し電荷蓄積コンデンサ53にて蓄積される信号電荷を読み出すために、TFT54のゲート端子に読み出し用の駆動パルスを供給する。
【0026】
図1に戻って、投影データ生成部13は、平面検出器21から読み出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器23と、この電荷・電圧変換器23の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器24と、平面検出器21からライン単位でパラレルに読み出されデジタル変換されたX線投影データを時系列信号に変換するパラレル・シリアル変換器25とを備えている。
【0027】
機構部3は、X線発生部1及びX線検出部2の平面検出器21を被検体150の体軸方向に相対的に移動させるために、天板17を被検体150の体軸方向に直線移動する天板移動機構32と、X線発生部1、X線検出部2及びこれらを保持するCアーム5を被検体150の周囲で所定角度回動するCアーム回動・移動機構31と、これらの各機構部を制御するCアーム・天板機構制御部33を備えている。
【0028】
そして、Cアーム・天板機構制御部33は、システム制御部10からの制御信号に従い、被検体150の診断対象部位に対して最適な画像倍率(即ち、X線管焦点―X線検出器間距離)を設定し、また、Cアーム回動・移動機構31を制御してCアーム5の回動あるいは天板17の移動の方向、大きさ、あるいは速度などを設定する。
【0029】
次に、図3は、Cアーム回動・移動機構31によって制御されるX線発生部1及びX線検出部2の回動方向を説明するための図である。X線発生部1及びX線検出部2と、これらを回動させるためのCアーム5及びCアーム回動・移動機構31の概略構成を示した図3では、床に設置された架台34に対して、Cアーム回動・移動機構31が被検体150の体軸方向を回動軸としてR1方向に回動自在に保持されている。更に、Cアーム回動・移動機構31に対してCアーム5がR2方向にスライド可能に取り付けられており、このCアーム5の両端部近傍にはX線発生部1とX線検出部2が設けられている。
【0030】
そして、X線発生部1とX線検出部2は、Cアーム5のR2方向のスライドにより、被検体150の患部(例えば心臓)をX線ビームの回転中心(アイソセンタ)C0として頭部方向(CRA)及び尾部方向(CAU)に回動を行なう。更に、上記X線発生部1とX線検出部2は、Cアーム5のR1方向の回動により、被検体150の上記アイソセンタを中心として、第1斜位方向(RAO)及び第2斜位方向(LAO)に対しても回動する。即ち、X線発生部1とX線検出部2は、Cアーム5の移動に伴ってRAO,LAO,CRA,CAUの方向に回動を行ない、この回動により被検体150の任意の方向からのX線撮影が可能となる。
【0031】
次に、図1に示した高電圧発生部4は、X線管15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る高電圧発生器42と、システム制御部10からの指示信号に従い、高電圧発生器42における管電流、管電圧、照射時間等のX線照射条件の設定を行なうX線制御部41を備えている。
【0032】
次に、画像演算記憶部7は、表示部8において表示されるX線画像データを生成する機能を有し、X線検出部2の投影データ生成部13よりライン単位で順次出力されるX線投影データに対して画像処理を施すための画像処理回路71と、上記X線投影データや画像処理後のX線画像データを保存するための画像データ記憶回路72を備えている。そして、画像処理回路71は、投影データ生成部13から出力されたX線投影データに対して、必要に応じて造影剤注入前後の画像データ間サブトラクションによるDSA画像データや、長尺画像データあるいは3次元画像データなどを生成するための画像処理を行なうことも可能である。
【0033】
操作部9は、キーボード、トラックボール、ジョイスティック、マウスなどの入力デバイスや表示パネル、あるいは各種スイッチ等を備えたインターラクティブなインターフェイスであり、撮影操作部91と人体モデル操作部92を備えている。そして、撮影操作部91は、被検体(患者)情報の入力、撮影対象臓器あるいは撮影対象部位の選択、撮影開始コマンドの入力、更には、撮影対象臓器に対して最適なX線照射条件、X線管焦点―X線検出器間距離(画像倍率)、Cアーム5や天板17の回動・移動速度などの各種撮影条件や機構部3の回動・移動に関する設定などを行なう。尚、上記X線照射条件としてX線管15に印加する管電圧、管電流、X線の照射時間などがあり、被検体情報として年齢、性別、体格、検査部位、検査方法、過去の診断履歴などがある。
【0034】
また、撮影操作部91より被検体ID(患者ID)を入力することにより、上記被検体情報、あるいは被検体情報に基づく各種撮影条件は、ネットワークを介して接続されているHIS(病院情報システム)などから自動的に読み出され、操作者は、操作部9の表示パネルに表示されたこれらの情報や設定条件に対して、変更の必要がある場合のみ操作部9の撮影操作部91より変更操作を行なってもよい。
【0035】
一方、操作部9の人体モデル操作部92は、人体モデル画像表示部12に表示される人体モデル画像の回転方向を操作し、最適なX線撮影方向の設定を行なうと共に、得られたX線画像データと人体モデル画像データとの間に許容できない差異がある場合には、人体モデル画像データに対して修正を行なう。
【0036】
表示部8は、画像演算記憶部7の画像データ記憶回路72に保存されているX線画像データの表示を行なうためのものであり、X線画像データと、その付帯情報である数字や各種文字などを合成して一旦保存する表示用画像データ記憶回路81と、上記X線画像データや付帯情報データに対してD/A変換とTVフォーマット変換を行なって映像信号を生成する変換回路82と、この映像信号を表示する液晶、あるいはCRTのモニタ83を備えている。
【0037】
一方、人体モデル画像データ記憶部11は、人体モデルの3次元画像データあるいは複数の画像データの保存を行なう。この人体モデルは、例えば、MRI装置あるいはCT装置などの画像診断装置を使用して得られた健常者の平均的な3次元画像データが臓器別、あるいは撮影部位別に保存されている。また、上記人体モデルは、CG技術等を駆使して作成されたものを用いてもよい。一方、人体モデル画像データは、上記X線診断装置100の人体モデル画像データ記憶部11に常時保存されていてもよいが、X線撮影に先立って、記憶媒体や院内ネットワークを介して院内サーバなど、他の記憶装置から読み出されたものであってもよい。
【0038】
次に、人体モデル表示部12は、操作部9の人体モデル操作部92において指定された撮影対象臓器あるいは撮影対象部位に対応した人体モデルの3次元表示と、この人体モデルの所定方向からの投影画像(予想投影画像)の表示を行なう。更に、人体モデル操作部92の入力デバイスによって指定された上記予想投影画像の当該部位を強調表示することも可能である。また、人体モデル表示部12は、人体モデル操作部92の入力デバイスからの回転指示信号に従って、上記3次元画像を回転表示する機能を有している。
【0039】
次に、システム制御部10は、図示しないCPUと記憶回路を備え、操作部9から供給される操作者の指示信号や撮影条件などの情報を一旦記憶した後、これらの情報に基づいてX線投影データの収集、X線画像データの生成と表示、あるいは移動機構に関する制御などシステム全体の制御を行なう。また、システム制御部10は、人体モデル画像の回転表示によって設定される最適撮影方向に対応した人体モデルの回転角度情報に基づいて、Cアーム5の回動角度、即ち、図3に示したRAO,LAO,CRA,CAUの各方向にCアーム5を回動するための回動角度を算出し、算出された各回動角度を操作部9の表示パネルあるいは表示部8のモニタ83に表示する。
【0040】
(画像データ生成手順)
次に、図1乃至図7を用い、本実施の形態におけるX線診断装置100のX線画像データの生成手順と装置動作について説明する。尚、以下の説明では、心臓の冠状動脈(左冠状動脈)に対して造影剤を用いて行なわれるX線撮影を想定し、図4に示したフローチャートに沿って本実施の形態の手順について述べる。
【0041】
まず、X線診断装置100の電源が投入された時点で、X線診断装置100は、ネットワークを介して同じ医療施設内に設置されている図示しないサーバあるいはHIS(病院情報システム)と接続状態となる。次いで、操作者によって患者IDが操作部9から入力されることによって、システム制御部10の図示しないCPUは、サーバあるいはHISの記憶装置に既に保存されている複数患者に関する患者情報やこの患者情報に対応した各種撮影条件の中から、上記患者IDに対応した患者情報及び各種撮影条件を読み出し、図示しない記憶回路に保存すると共に、操作部9の撮影操作部91における表示パネルに表示する(図4のステップS1)。
【0042】
操作者は、撮影操作部91の表示パネルに表示された上記情報を確認し、必要に応じて修正した後、冠状動脈の狭窄部位に対するX線撮影を行なうために、表示パネル上に表示されている撮影対象臓器名、あるいは撮影対象部位名の中から、撮影対象臓器として「心臓」を、また撮影対象部位として「血管」を夫々選択する(図4のステップS2)。操作部9からの上記選択情報を受信したシステム制御部10のCPUは、選択された撮影対象臓器名や撮影対象部位名から撮影の対象が心臓における血管、即ち、冠状動脈であることを認識し、図1の人体モデル画像データ記憶部11において予め保存されている人体モデル画像データの中から冠状動脈に関する人体モデル画像データを選択し人体モデル画像表示部12の図示しないモニタ(後述する図5のモニタ121−a)に表示する。このとき、システム制御部10は、記憶回路に保存されている患者情報の中から性別や年齢を読み出し、これらの患者情報に基づいて上記人体モデル画像データの大きさ、あるいは形状の補正を行なって人体モデル画像表示部12の上記モニタ121−aに表示する。
【0043】
図5は、操作部9における撮影操作部91の表示パネル&キーボード93及びマウス94、人体モデル操作部92の表示パネル&キーボード95及びマウス96、人体モデル画像表示部12のモニタ121−a及び121−b、表示部8のモニタ83のみを模式的に示す。即ち、操作者が撮影操作部91の表示パネル&キーボード93とマウス94を用いて上記撮影対象臓器と撮影対象部位の選択と患者情報の入力を行なうことによって、人体モデル画像表示部12のモニタ121−aには心臓表面を走行する冠状動脈の3次元画像が表示され、この3次元画像に対する所定方向(例えば正面方向)からの予想投影画像がモニタ121−bに表示される。
【0044】
ここで、操作者は、特定の冠状動脈(例えば、左冠状動脈)に対して詳細な観察を行なう場合には、この冠状動脈名を人体モデル操作部92の表示パネル&キーボード95より入力するか、又はモニタ121−a、あるいはモニタ121−bに表示された複数の冠状動脈の中から上記左冠状動脈をマウス96を用いて選択する。そして、人体モデル操作部92より選択信号を受信したシステム制御部10は、人体モデル画像表示部12に対して指示信号を供給し、モニタ121−bに表示された冠状動脈の予想投影画像の左冠状動脈を強調表示する(図4のステップS3)。
【0045】
次いで、操作者は、例えば、マウス96を用いてモニタ121−a及びモニタ121−bに表示されている心臓及び冠状動脈画像を任意の方向に順次回転させ(図4のステップS4)、強調表示されている左冠状動脈と他の冠状動脈との重なりが少ない最適撮影方向と、この撮影方向を可能とする人体モデルの回転方向及び回転角度(以下では、最適回転情報と呼ぶ)を設定する(図4のステップS5)。更に、操作者は、モニタ121−bに表示された予想投影画像の大きさを所望の大きさに拡大あるいは縮小する。そして、人体モデル操作部92は、この最適回転情報と画像倍率情報をシステム制御部10に供給する。
【0046】
次に、図1において、操作部9の人体モデル操作部92から上記最適回転情報及び画像倍率情報を受信したシステム制御部10は、まず、被検体150に対して上記の最適撮影方向と同一の方向からX線撮影を行なうために、例えば図5のモニタ121−aの水平方向(X方向)の回転量と垂直方向(Y方向)の回転量に基づいて、Cアーム5の回動方向RAO,LAO,CRA,CAUに対する回動量を算出し、この回動量を撮影操作部91の表示パネルに表示すると共に、機構部3のCアーム・天板機構制御部33に供給する。そして、Cアーム・天板機構制御部33は、システム制御部10からのCアーム回動情報に基づいてCアーム回動・移動機構31に駆動信号を供給し、Cアーム5と、Cアーム5に設けられたX線発生部1及びX線検出部2を所望の方向に回動させて被検体150に対する最適なX線撮影方向を設定する(図4のステップS6)。
【0047】
次いで、システム制御部10は、機構部3のCアーム・天板機構制御部33に対して画像倍率情報を供給し、Cアーム・天板機構制御部33は、X線撮影によって得られる画像の倍率が人体モデル画像表示部12のモニタ121−aに表示された予想投影画像の倍率と一致させるために、Cアーム回動・移動機構31を制御してX線発生部1及びX線検出部2と被検体150の位置を調整する。
【0048】
そして、最適撮影方向と画像倍率の設定が終了したならば、操作者は、操作部9の撮影操作部91において撮影開始コマンドを入力し(図4のステップS7)、この撮影開始コマンドがシステム制御部10に供給されることによって予備撮影が開始される。(図4のステップS8)。
【0049】
高電圧発生部4のX線制御部41は、システム制御部10より撮影開始コマンドを受け、既に設定されているX線照射条件に基づいて高電圧発生器42を制御して高電圧をX線発生部1のX線管15に印加し、X線絞り器16を介し被検体150に対してパルスX線を照射する。そして、被検体150を透過したX線は、被検体150の後方に設けられたX線検出部2の平面検出器21によって検出される。
【0050】
次に、X線検出部2について、更に詳細な構成を示した図6と、平面検出器21における信号読み出しのタイムチャートを示した図7を用いて、X線投影データの生成手順について説明する。
【0051】
図6において、平面検出器21はライン方向にM個、列方向にN個、2次元配列された検出素子51から構成されている。この平面検出器21において、ライン方向に配列されたM個の検出素子51のそれぞれの駆動端子(即ち、図2に示すTFT54のゲート端子)は共通接続され、ゲートドライバ22の出力端子に接続される。例えば、ゲートドライバ22の出力端子22−1は検出素子51−11、51−21、51−31、・・・51−M1の各駆動端子に接続され、ゲートドライバ22の出力端子22−Nは検出素子51−1N、51−2N、51−3N、・・・51−MNの各駆動端子に接続される。
【0052】
一方、列方向に配列されたN個の検出素子51のそれぞれの出力端子(即ち、図2に示すTFT54のドレイン端子)は信号出力線59に共通接続され、この信号出力線59は投影データ生成部13の電荷・電圧変換器23の入力端子に接続される。例えば、検出素子51−11、51−12、51−13、・・・51−1Nの出力端子は信号出力線59−1に共通接続され、この信号出力線59−1は電荷・電圧変換器23−1に接続される。同様にして、検出素子51−M1、51−M2、51−M3、・・・51−MNの出力端子は信号出力線59−Mに共通接続され、この信号出力線59−Mは電荷・電圧変換器23−Mに接続される。
【0053】
図7は、X線の照射タイミング、ゲートドライバ22の出力信号及び検出素子51の出力信号を示したものであり、システム制御部10からの制御信号に基づいて、X線発生部1は、図7(a)の時間t0a乃至t0bの期間に被検体150に対してX線を照射し、検出素子51は被検体150を透過したX線を受信して、そのX線照射強度に比例した信号電荷を電荷蓄積コンデンサ53(図2参照)に蓄積する。このX線照射が終了すると、検出素子51の電荷蓄積コンデンサ53に蓄積された電荷を読み出すために、システム制御部10はゲートドライバ22にクロックパルスを供給し、ゲートドライバ22は、その出力端子22−1乃至22−Nから図7(b)乃至図7(d)に示すような駆動パルスを順次出力する。但し、図7では出力端子22−3までの駆動パルス、及び第1乃至第3ラインの出力信号のみを図示している。
【0054】
TFT54のゲート端子に読み出し用の駆動パルス(ON電圧)が供給されると、TFT54が導通(ON)状態となり、電荷蓄積コンデンサ53に蓄えられた信号電荷が信号出力線59に出力される。
【0055】
図7(a)の時間t0a乃至t0bの期間においてX線の照射が行われた後、ゲートドライバ22の出力端子22−1は時間t1a乃至t1bの期間においてON電圧になり(図7(b))、第1ラインの検出素子51−11、51−21,・・・,51−M1を駆動する。これにより第1ラインの検出素子51−11、・・・51−M1の電荷蓄積コンデンサ53−11、・・・53−M1に蓄積された信号電荷が信号出力線59−1乃至59―Mに出力される。信号出力線59−1乃至59−Mに出力された信号電荷は、投影データ生成部13の電荷・電圧変換器23−1乃至23−Mにおいて電荷から電圧に変換され、更に、A/D変換器24−1乃至24−Mにおいてデジタル信号に変換されてパラレル・シリアル変換器25のメモリ25−1乃至25−Mに保存される。そして、システム制御部10は、メモリ25−1乃至25−Mに一旦保存した読み出しデータをシリアルに読み出して、第1ラインのX線画像データとして図1に示した画像演算記憶部7の画像データ記憶回路72に保存する。
【0056】
同様にして、時間t2a乃至t2bの期間においてゲートドライバ22は、その出力端子22−2のみをON電圧にして(図7(c))、第2ラインの検出素子51−12、51−22、51−32,・・・,51−M2に蓄積された信号電荷を信号出力線59−1乃至59−Mに読み出す。この読み出された信号電荷は、電荷・電圧変換器23−1乃至23−MやA/D変換器24−1乃至24−Mにて同様な処理が施され、パラレル・シリアル変換器25のメモリ25−1乃至25−Mに保存される。そして、システム制御部10は、メモリ25−1乃至25−Mに保存した第2ラインの読み出しデータをシリアルに読み出して、第2ラインのX線画像データとして図1の画像データ記憶回路72に保存する。
【0057】
以下同様にして、ゲートドライバ22の出力端子22−3乃至22−Nが順次ON電圧になると、第3ライン乃至第Nラインに配置された検出素子51の電荷蓄積コンデンサ53に蓄積していた信号電荷を信号出力線59−1乃至59−Mに順次出力する。この信号電荷は、電荷・電圧変換器23−1やA/D変換器24−1を介してパラレル・シリアル変換器25に一旦記憶される。更に、パラレル・シリアル変換器25の記憶したデータをシリアルに読み出して、第3ライン乃至第NラインのX線画像データとして画像データ記憶回路72に保存される。このようにして、人体モデルを用いて設定された最適なX線撮影方向においてX線の照射と検出が行なわれ、検出されたX線投影データに基づいたX線画像データが画像演算記憶部7の画像データ記憶回路72に保存される。
【0058】
次いで、システム制御部10は、画像演算記憶部7の画像データ記憶回路72に保存されたX線画像データを読み出し、表示部8のモニタ83に表示する。即ち、システム制御部10は、画像データ記憶回路72に保存されたX線画像データを読み出して、表示部8の表示用画像データ記憶回路81に一旦保存し、更に、表示用画像データ記憶回路81において、操作部9から入力された文字や数値などの付帯情報を上記X線画像データに重畳した後、変換回路82に供給する。そして、変換回路82においてD/A変換とTVフォーマット変換が行なわれた上記X線画像データをモニタ83に表示する。
【0059】
次に、図5において操作者は、上記予備撮影によって収集され、表示部8のモニタ83に表示された被検体150のX線画像と、人体モデル画像表示部12のモニタ121−bに表示された予測投影画像の比較を行なう。そして、被検体150における心臓の撮影角度や冠状動脈の走行状態などが人体モデルと異なる場合には、人体モデル操作部92の入力デバイスを用いて人体モデルを修正する(図4のステップS9)。そして、修正後の人体モデルを人体モデル画像表示部12に表示し、人体モデル画像表示部12のモニタ121−aに表示された心臓及び冠状動脈の3次元画像とモニタ121−bに表示された修正後の予想投影画像を観測しながら最適なX線撮影方向の再設定を行なう。(図4のステップS10乃至ステップS11)。
【0060】
そして、システム制御部10は、再設定された上記最適撮影方向に対応する人体モデルの回転角度に基づいて、Cアーム5の回動方向RAO,LAO,CRA,CAUに対する回動量を夫々算出し、これらの算出結果を機構部3のCアーム・天板機構制御部33に供給する。一方、Cアーム・天板機構制御部33は、システム制御部10から供給された上記回動量の算出結果に基づいてCアーム回動・移動機構31に駆動信号を供給し、Cアーム5と、このCアーム5に設けられたX線発生部1及びX線検出部2を所定方向に所定角度回動させる(図4のステップS12)。
【0061】
次いで、操作者は、心臓カテーテルを用いて心腔内に造影剤を注入し(図4のステップS13)、この造影剤が冠状動脈の所定領域に到達するタイミングに合わせて本撮影のための撮影開始コマンドを操作部9の撮影操作部91より入力する(図4のステップS14)。このコマンド信号の入力によって本撮影におけるX線画像データの生成と表示が行なわれるが、これらは既に述べた予備撮影の場合と同様であるため説明を省略する(図4のステップS15)。そして、表示部8のモニタ83に表示される本撮影用のX線画像の撮影方向や画像倍率に問題がなければ撮影を終了する。一方、撮影方向や画像倍率が適当でない場合は、再度人体モデルの修正と最適撮影方向の再設定、Cアーム5の回動角度の修正、被検体150に対する造影剤の注入、そして本撮影用のX線撮影を繰り返す(図4のステップS16乃至ステップS17)。
【0062】
以上述べた上記第1の実施の形態によれば、被検体150に対する最適なX線撮影方向を、人体モデルを用いて予め設定することが可能となるため、特に、予備撮影における撮影回数を大幅に低減することができる。このため、検査に要する時間が短縮されるのみならず、被検体150に対するX線曝射量を低減することが可能となる。
【0063】
また、従来のCアーム回動方向(RAO,LAO,CRA,CAU)を設定する際のレバー操作が不要となり、最適な回動方向及び回動角度は人体モデルを操作部9の入力デバイスによって容易に設定することができる。
【0064】
更に、本実施の形態では健常人から得た人体モデルとの比較を行なうことができるため、異常部位の検出が容易となる。
【0065】
尚、上述の第1の実施の形態の説明では、心臓の冠状動脈に造影剤を注入して行なわれるX線撮影について述べたため、造影剤注入前のX線撮影を予備撮影、注入後のX線撮影を本撮影としたが、この撮影方法に限定されるものではなく、特に、造影剤を使用しない場合には図4のステップS8に示した予備撮影は本撮影に置き換えることが可能である。
【0066】
(第2の実施の形態)
次に、本発明の第2の実施の形態について図8を用いて説明する。この第2の実施の形態と上記第1の実施の形態との差異は、診断の対象となる血管の選択方法にある。即ち、第1の実施の形態における対象血管の選択は、撮影臓器あるいは撮影部位の選択直後の人体モデルの表示(図4のステップS3)において行なったが、この第2の実施の形態における対象血管の選択は、造影剤注入後の予備撮影によって得られたX線画像データに基づいて行なう。図8は、第2の実施の形態におけるX線画像データの生成手順を示すフローチャートであり、図4に示した上記実施の形態における生成手順と同一のステップは同一の符号で示し、その詳細な説明を省略する。
【0067】
即ち、図8のステップS2において、撮影対象臓器(心臓)と撮影対象部位(血管)の選択が行われたならば、選択された撮影対象臓器と撮影対象部位に基づいて冠状動脈の人体モデルが選択され、その3次元画像が人体モデル画像表示部12のモニタ121−aに、更に、所定方向からの予想投影画像がモニタ121−bに表示される(図8のステップS3)。次いで、操作者は、上記人体モデルの3次元画像あるいは予想投影画像を観察しながら、操作部9における人体モデル操作部92の入力デバイスを用いて上記画像を回転させ、最適な予想投影画像が得られる最適撮影方向と、この撮影方向に対応する人体モデルの回転方向及び回転角度を設定する(図8のステップS4乃至ステップS5)。そして、システム制御部10は、上記人体モデルの回転情報に基づいてCアーム5の回動方向(RAO,LAO,CRA,CAU)における回動角度を算出し、更に、この算出結果を機構部3のCアーム・天板機構制御部33に供給して、Cアーム5と、このCアーム5によって保持されたX線発生部1及びX線検出部2を回動させる(図8のステップS6)。
【0068】
次に、操作者は、カテーテルを用いて被検体150の心腔内の所定部位に造影剤を注入し(図8のステップS21)、この造影剤が診断対象とする冠状動脈(例えば、左冠状動脈)に流入する所定時間後に、撮影開始コマンドを操作部9の撮影操作部91から入力して(図8のステップS7)、予備撮影を開始する(図8のステップS8)。
【0069】
そして、予備撮影によって得られたX線画像データにおいて造影されている左冠状動脈の位置を操作者、あるいはシステム制御部10のCPUが自動的に認識し、認識された左冠状動脈に対応する人体モデルの左冠状動脈を人体モデル操作部92の入力デバイスあるいは上記CPUが選択して強調表示する(図8のステップS22)。更に、強調表示された人体モデルの左冠状動脈と上記予備撮影によって撮影された被検体150の左冠状動脈の画像を比較し、両者に差異がある場合は、人体モデルの左冠状動脈の画像データに対して修正を行なう(図8のステップS9)。
【0070】
以下、修正された人体モデルを用いて最適なX線撮影方向の再設定と本撮影を行なうが、これらの手順(図8のステップS10乃至ステップS17)は、図4に示した第1の実施の形態の手順と同様であるため説明を省略する。
【0071】
以上述べた第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様にして被検体150に対する最適なX線照射方向を、人体モデルを用いて予め設定することができるため、検査に要する時間の短縮や被検体150に対するX線曝射量の低減、更にはCアーム5の回動における操作性の改善が可能となる。更に、予備撮影によって得られた画像において診断の対象となる血管の選択を行なうため、正確かつ詳細な選択を行なうことができる。
【0072】
(第1の変形例)
次に、上記第1の実施の形態及び第2の実施の形態における第1の変形例について図9を用いて説明する。この第1の変形例の特徴は、樹脂などでつくられた人体モデル(以下では、上記人体モデルと区別するために臓器モデル151と呼ぶ)を操作部9に設け、この臓器モデル151を操作者が回転することによって最適なX線撮影方向の設定を行なうことにある。
【0073】
図9において、心臓及び冠状動脈の臓器モデル151は、アーム97を介して回転角度検出器98に接続され、この回転角度検出器98は操作部9の人体モデル操作部92に備えられている。操作者は、多くの臓器モデルの中から上記臓器モデル151を選択してアーム97に装着した時点で、撮影対象臓器と撮影対象部位が自動的に選択され(図4及び図8のステップS2)、その3次元画像がモニタ121−aに、また、予想投影画像がモニタ121−bに表示される(図4及び図8のステップS3)。そして、モニタ121−a及び121−bの画像は、臓器モデル151の回転に伴って回転表示される(図4及び図8のステップS4)。従って、操作者は、上記モニタ121−a及び121−bに表示される画像を観察しながら臓器モデル151を回転することによって最適なX線撮影方向を設定し、更に、システム制御部10は、上記臓器モデル151の回転情報からCアーム5の回動方向と回動角度を設定する(図4及び図8のステップS5)。
【0074】
尚、図4あるいは図8のステップS11に示した最適撮影方向の再設定においてもこの臓器モデル151を用いることが可能であるが、人体モデル操作部92の他の入力デバイスを用いて再設定してもよい。
【0075】
(第2の変形例)
次に、上記第1の実施の形態及び第2の実施の形態における第2の変形例について説明する。この第2の変形例の特徴は、Cアーム5の回動角度に基づいて人体モデルを回転させることにある。即ち、上記実施の形態と第1の変形例では人体モデルの回転は、操作部9の人体モデル操作部92における入力デバイスあるいは臓器モデル151からの回転情報に基づいて行なったが、この第2の変形例では、上記入力デバイスあるいは臓器モデル151の代わりにCアーム5の回動情報を用いる。
【0076】
例えば、システム制御部10からの回動制御信号(RAO,LAO,CRA,CAU方向における回動角度)は機構部3のCアーム・天板機構制御部33に供給され、Cアーム・天板機構制御部33は、上記回動制御信号に基づいて駆動信号をCアーム回動・移動機構31に供給してCアーム5を所定角度回動する。
【0077】
一方、システム制御部10は、Cアーム5の上記RAO,LAO,CRA,CAU方向における回動角度を人体モデルの回転角度に変換し、この回転角度情報に対応した人体モデルの3次元画像データ及び予想投影画像データを人体モデル画像データ記憶部11から読み出して人体モデル画像表示部12に表示する。この第2の変形例によれば、Cアーム5の回動情報に基づいて人体モデルを回転させ、このときの人体モデルの上記画像データを表示するため、実際のX線撮影に先立ってシミュレーションを行なうことも可能となる。
【0078】
以上、本発明の実施の形態について述べてきたが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものでは無く、変形して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態における撮影対象臓器、撮影対象部位、診断対象血管を夫々心臓、血管、左冠状動脈としたが、これに限定されない。また、人体モデル画像表示部12に表示される3次元画像あるいは予想投影画像に周囲の骨格を重畳表示してもよい。また、診断対象血管などの強調表示において、選択されない他の血管などは非表示としてもよい。更に、上記実施の形態の本撮影で表示されるX線画像データは、造影剤注入時に得られる画像データについて述べたが、これに限定されるものではなく、例えば造影剤注入前後の画像間のサブトラクション画像(所謂、DSA画像)等、種々の画像処理が行われたX線画像データであってもよい。尚、第2の実施の形態の予備撮影では必ずしも造影剤を用いる必要はない。
【0079】
一方、人体モデル画像データは、人体モデル画像データ記憶部11に常時保存されていてもよいが、図4あるいは図8のステップ2において選択された撮影対象臓器あるいは撮影対象部位に基づいて、院内のネットワークを介して他の記憶装置から読み出されたものであってもよい。尚、人体モデル画像表示部12のモニタ121−aに表示される人体モデルの画像は、3次元画像に限定されるものではなく、例えば異なる方向から得られる2次元画像を合成してもよい。
【0080】
また、上記実施の形態の説明では、最適撮影方向の設定が行なわれたならば、このときの人体モデル回転情報に基づいたCアーム5の回動とX線撮影が後続して行われる場合について述べたが、診断計画に基づいた複数の撮影対象に対しての最適撮影方向を予め設定し、これら複数の最適撮影方向に対するCアーム5の回動とX線撮影を順次行なってもよい。
【0081】
一方、本実施の形態におけるX線診断装置100は、Cアーム5を備えた循環器用装置としたが、腹部など他の領域における撮影を目的とした装置であってもよい。また、上記本実施の形態では、平面検出器21を用いたX線検出部2を例に説明したが、これに限定されるものではなく、従来のX線I.I.とX線TVカメラを用いた方法であってもよい。また、図5あるいは図8に示した操作部9の入力デバイスや、人体モデル画像表示部12及び表示部8のモニタ83は、Cアーム5が設置されているX線シールドルーム(検査室)の外部に置かれた遠隔操作卓に設けられているが、Cアーム5に隣接して置かれる近接操作卓に設けられていてもよい。
【0082】
尚、上記最適撮影方向の設定において、人体モデルの回転情報に基づいてCアーム5を回動させる際、システム制御部10によって算出された回動角度が移動許容範囲を超えている場合は、表示部8あるいは操作部9などにおいて警告信号を発生し、操作者に対して再設定を促すことが望ましい。更に、人体モデルの回転に伴い、予想投影画像と共に推定被爆量の表示を行なうことによって最適撮影方向の設定を行なってもよい。
【0083】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、被検体に対する最適なX線撮影方向を、人体モデルを用いて予め設定することが可能となるため、検査に要する時間が短縮されるのみならず、被検体に対するX線被爆量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるX線診断装置の構成を示すブロック図。
【図2】同実施の形態における平面検出器の構成を示す図。
【図3】同実施の形態におけるX線発生部及びX線検出部の回動方向を示す図。
【図4】同実施の形態におけるX線画像データの生成手順を示すフローチャート。
【図5】同実施の形態における操作部及び表示部の具体例を示す図。
【図6】同実施の形態における平面検出器とその周辺回路を示す図。
【図7】同実施の形態におけるゲートドライバのタイムチャートを示す図。
【図8】本発明の第2の実施の形態におけるX線画像データの生成手順を示すフローチャート。
【図9】本発明の第1の実施の形態及び第2の実施の形態における第1の変形例を示す図。
【符号の説明】
1…X線発生部
2…X線検出部
3…機構部
4…高電圧発生部
5…Cアーム
7…画像演算記憶部
8…表示部
9…操作部
10…システム制御部
11…人体モデル画像データ記憶部
12…人体モデル画像表示部
13…投影データ生成部
15…X線管
16…X線絞り器
17…天板
21…平面検出器
22…ゲートドライバ
23…電荷・電圧変換器
24…A/D変換器
25…パラレル・シリアル変換器
31…Cアーム回動・移動機構
32…天板移動機構
33…Cアーム・天板機構制御部
41…X線制御部
42…高電圧発生器
71…画像処理回路
72…画像データ記憶回路
81…表示用画像データ記憶回路
82…変換回路
83…モニタ
91…撮影操作部
92…人体モデル操作部
100…X線診断装置
150…被検体[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray diagnostic apparatus, and more particularly to an X-ray diagnostic apparatus and an X-ray imaging method for collecting X-ray image data by moving an X-ray generation unit and an X-ray detection unit to an optimal imaging position.
[0002]
[Prior art]
Medical image diagnostic technology using an X-ray diagnostic device, an MRI device, or an X-ray CT device has rapidly progressed with the development of computer technology in the 1970s, and has become indispensable in today's medical care. I have.
[0003]
In recent years, X-ray diagnosis has progressed mainly in the cardiovascular field with the development of catheterization techniques. The X-ray diagnosis in the circulatory region is intended for the diagnosis of arterial and venous veins, including the cardiovascular system, and an X-ray transmission image is often taken with a contrast medium injected into a blood vessel. An X-ray diagnostic apparatus for circulatory organ diagnosis usually includes an X-ray generation unit, an X-ray detection unit, a holding mechanism for holding these, a bed (top plate), and a signal processing unit. The C-arm or Ω-arm is used as the holding mechanism, and X-ray imaging can be performed from the optimal position and angle for the patient (hereinafter referred to as the subject) by combining with a cantilever type bed. I have to.
[0004]
Conventionally, a detector used as an X-ray detection unit of an X-ray diagnostic apparatus has conventionally been an X-ray film or I.D. I. (Image intensifier) has been used. This I. I. In the X-ray imaging method using X-rays, the subject is irradiated with X-rays generated from the X-ray tube of the X-ray generating unit. I. Is converted into an optical image, and this optical image is photographed by an X-ray TV camera and converted into an electric signal. Then, the X-ray image information converted into the electric signal is displayed on a monitor after A / D conversion. For this reason, I. I. The photographing method using the method enables real-time photographing, which was impossible with the film method, and enables image data to be collected by digital signals, thereby enabling various image processing. In addition, the above I.I. I. In recent years, attention has been paid to a two-dimensional array of X-ray flat panel detectors (hereinafter, referred to as flat panel detectors), and some of them have already been put into practical use.
[0005]
In a conventional X-ray diagnostic apparatus having a C-arm, an operation of an imaging system for setting a desired imaging direction has been performed by moving a handle provided on a console. For example, in setting the C-arm tilt angle (Working-angle) for coronary artery imaging, (1) imaging can be performed without overlapping another blood vessel with a blood vessel to be diagnosed, and (2) a stenosis part It is required that X-rays are irradiated perpendicularly to the travel of the blood vessel in which the affected part exists, and (3) X-rays are irradiated in a direction in which the bent part can be easily observed. In response to such a request, a doctor or a laboratory technician (hereinafter, referred to as an operator) repeatedly performs X-ray photography on the subject by trial and error while changing the C-arm tilt angle, and obtains a fluoroscopic image. Optimal X-ray imaging directions have been set by observing data on a monitor.
[0006]
On the other hand, a method has been proposed in which three-dimensional image data is collected in advance for a subject and an X-ray imaging direction is set based on the obtained three-dimensional image data (for example, see Patent Document 1). In this method, an operator sets an optimal imaging direction by observing a three-dimensional image of a subject displayed on a display unit of the apparatus while rotating the image in a predetermined direction. Then, X-ray imaging is performed by setting the inclination angle of the C-arm based on the set optimal imaging direction.
[0007]
[Patent Document 1]
U.S. Pat. No. 6,247,731 (pages 1-4, FIG. 1-2)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
When setting the optimal imaging direction for an affected part such as a blood vessel, if the operator who does not have sufficient anatomical knowledge or abundant experience sets the C-arm tilt angle by trial and error, Since the subject is repeatedly subjected to the X-ray irradiation many times, it takes a lot of time until the final imaging direction is set, and there has been a large problem that the subject is exposed to a large amount of X-rays. Also, in the method disclosed in
[0009]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to reduce the time required for X-ray imaging by presetting an optimal imaging direction for an imaging target region using a human body model. Another object of the present invention is to provide an X-ray diagnostic apparatus and an X-ray imaging method capable of reducing the amount of X-ray exposure to a subject.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, an X-ray diagnostic apparatus according to the present invention according to
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an X-ray diagnostic apparatus, comprising: an X-ray generating unit configured to irradiate an X-ray to a subject; Moving means for moving the X-ray generation means and the X-ray detection means, a human body model storage means for storing image data of the human body model, and image data of the human body model stored in the human body model storage means. A human body model displaying means for displaying, and setting means for setting a photographing direction of the human body model based on movement information for the moving means, wherein image data of the human body model in the photographing direction set by the setting means is displayed on the human body. The information is displayed on the model display means.
[0012]
On the other hand, the X-ray imaging method of the present invention according to
[0013]
Further, in the X-ray imaging method according to the present invention according to
[0014]
Therefore, according to the present invention, the optimal X-ray imaging direction for the subject can be preset using the human body model, so that the time required for the examination is reduced, and the subject is actually irradiated. Since the number of X-ray irradiations is reduced, the amount of X-ray exposure to the subject can be reduced.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The feature of the embodiment of the present invention is to observe a predicted projection image of the human body model while rotating the human body model stored in advance in an arbitrary direction, and to perform the process based on the rotation information when a desired predicted projection image is obtained. Setting the optimum X-ray imaging direction by setting the tilt angle of the C-arm.
[0016]
(First Embodiment)
(Structure of the device)
The configuration of the X-ray diagnostic apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the entire X-ray diagnostic apparatus, and FIG. 2 is a diagram showing the configuration of a flat detector used in the X-ray diagnostic apparatus. FIG. 3 shows the rotation directions of the X-ray generation unit and the X-ray detection unit for setting the X-ray imaging direction.
[0017]
The X-ray
[0018]
Further, the X-ray
[0019]
Further, the X-ray
[0020]
The
[0021]
The
[0022]
As shown in FIG. 2, the
[0023]
First terminals of the photoelectric films 52-11, 52-12, 52-21, and 52-22 in FIG. 2 and first terminals of the charge storage capacitors 53-11, 53-12, 53-21, and 53-22. Are connected, and the connection point is connected to the source terminals of the TFTs 54-11, 54-12, 54-21, and 54-22. On the other hand, the second terminals of the photoelectric films 52-11, 52-12, 52-21, and 52-22 are connected to a bias power supply (not shown), and charge storage capacitors 53-11, 53-12, 53-21, and 53 are connected. The second terminal of -22 is grounded. Further, the gates of the TFTs 54-11 and 54-21 in the line direction are commonly connected to the output terminal 22-1 of the
[0024]
On the other hand, the drain terminals of the TFTs 54-11 and 54-12 in the column direction are commonly connected to a signal output line 59-1, and the drain terminals of the TFTs 54-21 and 54-22 are commonly connected to a signal output line 59-2. Is done. The signal output lines 59-1 and 59-2 are connected to the
[0025]
On the other hand, the
[0026]
Returning to FIG. 1, the projection
[0027]
The
[0028]
Then, the C-arm / top
[0029]
Next, FIG. 3 is a diagram for explaining the rotation direction of the
[0030]
Then, the
[0031]
Next, the high-
[0032]
Next, the image
[0033]
The
[0034]
Further, by inputting a subject ID (patient ID) from the photographing
[0035]
On the other hand, the human body
[0036]
The
[0037]
On the other hand, the human body model image
[0038]
Next, the human body
[0039]
Next, the
[0040]
(Image data generation procedure)
Next, a generation procedure and an operation of the X-ray image data of the X-ray
[0041]
First, when the power of the X-ray
[0042]
The operator confirms the information displayed on the display panel of the
[0043]
FIG. 5 shows the display panel &
[0044]
Here, when performing detailed observation of a specific coronary artery (for example, a left coronary artery), the operator inputs the coronary artery name from the display panel &
[0045]
Next, the operator sequentially rotates the heart and coronary artery images displayed on the monitors 121-a and 121-b in an arbitrary direction using the mouse 96 (step S4 in FIG. 4) and highlights the images. An optimal imaging direction in which the left coronary artery overlaps with another coronary artery, and a rotation direction and a rotation angle of a human body model that enables this imaging direction (hereinafter, referred to as optimal rotation information) are set ( Step S5 in FIG. 4). Further, the operator enlarges or reduces the size of the predicted projected image displayed on the monitor 121-b to a desired size. Then, the human body
[0046]
Next, in FIG. 1, the
[0047]
Next, the
[0048]
When the setting of the optimal photographing direction and the image magnification is completed, the operator inputs a photographing start command in the photographing
[0049]
The
[0050]
Next, the generation procedure of the X-ray projection data will be described with reference to FIG. 6 showing a more detailed configuration of the
[0051]
In FIG. 6, the
[0052]
On the other hand, the respective output terminals of the
[0053]
FIG. 7 shows an X-ray irradiation timing, an output signal of the
[0054]
When a drive pulse (ON voltage) for reading is supplied to the gate terminal of the TFT 54, the TFT 54 is turned on (ON), and the signal charge stored in the
[0055]
After the X-ray irradiation is performed during the period from time t0a to t0b in FIG. 7A, the output terminal 22-1 of the
[0056]
Similarly, during the period from the time t2a to the time t2b, the
[0057]
Similarly, when the output terminals 22-3 to 22-N of the
[0058]
Next, the
[0059]
Next, in FIG. 5, the operator collects the X-ray image of the subject 150 displayed on the
[0060]
Then, the
[0061]
Next, the operator injects a contrast agent into the heart cavity using the heart catheter (step S13 in FIG. 4), and performs imaging for the main imaging in accordance with the timing at which the contrast agent reaches a predetermined region of the coronary artery. A start command is input from the photographing
[0062]
According to the above-described first embodiment, the optimal X-ray imaging direction for the subject 150 can be set in advance by using a human body model. Can be reduced. For this reason, not only the time required for the examination is shortened, but also the amount of X-ray exposure to the subject 150 can be reduced.
[0063]
Further, the lever operation when setting the conventional C-arm rotation direction (RAO, LAO, CRA, CAU) is not required, and the optimum rotation direction and rotation angle can be easily determined by inputting the human body model using the input device of the
[0064]
Furthermore, in the present embodiment, since a comparison with a human body model obtained from a healthy person can be made, it is easy to detect an abnormal site.
[0065]
In the above description of the first embodiment, X-ray imaging performed by injecting a contrast agent into the coronary artery of the heart has been described. Although the line imaging is the main imaging, the present invention is not limited to this imaging method. In particular, when no contrast agent is used, the preliminary imaging shown in step S8 in FIG. 4 can be replaced with the main imaging. .
[0066]
(Second embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The difference between the second embodiment and the first embodiment lies in a method of selecting a blood vessel to be diagnosed. That is, the selection of the target blood vessel in the first embodiment is performed in the display of the human body model immediately after the selection of the imaging organ or the imaging site (step S3 in FIG. 4). Is selected based on X-ray image data obtained by preliminary imaging after injection of the contrast agent. FIG. 8 is a flowchart showing the procedure for generating X-ray image data according to the second embodiment. The same steps as those in the above-described embodiment shown in FIG. Description is omitted.
[0067]
That is, in step S2 of FIG. 8, if the imaging target organ (heart) and the imaging target site (blood vessel) are selected, the human body model of the coronary artery is determined based on the selected imaging target organ and the imaging target site. The selected three-dimensional image is displayed on the monitor 121-a of the human body model
[0068]
Next, the operator injects a contrast agent into a predetermined site in the heart cavity of the subject 150 using a catheter (step S21 in FIG. 8), and the contrast agent is used as a diagnosis target in a coronary artery (for example, a left coronary artery). After a predetermined time after flowing into the artery, an imaging start command is input from the
[0069]
The operator or the CPU of the
[0070]
Hereinafter, the optimal X-ray imaging direction is reset and the main imaging is performed using the corrected human body model. These procedures (steps S10 to S17 in FIG. 8) are performed in the first embodiment shown in FIG. Since the procedure is the same as that of the embodiment, the description is omitted.
[0071]
According to the second embodiment described above, the optimal X-ray irradiation direction for the subject 150 can be set in advance using a human body model in the same manner as in the first embodiment. This makes it possible to shorten the required time, reduce the amount of X-ray exposure to the subject 150, and improve the operability in rotating the C-
[0072]
(First Modification)
Next, a first modification of the first embodiment and the second embodiment will be described with reference to FIG. The feature of the first modification is that a human body model made of resin or the like (hereinafter referred to as an
[0073]
9, the
[0074]
Although the
[0075]
(Second Modification)
Next, a second modification of the first and second embodiments will be described. The feature of the second modification is that the human body model is rotated based on the rotation angle of the C-
[0076]
For example, a rotation control signal (rotation angle in the directions of RAO, LAO, CRA, and CAU) from the
[0077]
On the other hand, the
[0078]
As described above, the embodiments of the present invention have been described, but the present invention is not limited to the above embodiments, and can be modified and implemented. For example, the imaging target organ, the imaging target site, and the blood vessel to be diagnosed in the above embodiment are the heart, the blood vessel, and the left coronary artery, respectively, but are not limited thereto. Further, the surrounding skeleton may be superimposed on the three-dimensional image or the predicted projected image displayed on the human body model
[0079]
On the other hand, the human body model image data may be always stored in the human body model image
[0080]
Further, in the description of the above-described embodiment, if the setting of the optimum imaging direction is performed, the rotation of the C-
[0081]
On the other hand, the X-ray
[0082]
In the setting of the optimal photographing direction, when the C-
[0083]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the optimal X-ray imaging direction for a subject can be set in advance using a human body model. It is possible to reduce the amount of X-ray exposure to the subject.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an X-ray diagnostic apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a flat panel detector according to the embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a rotation direction of an X-ray generation unit and an X-ray detection unit in the embodiment.
FIG. 4 is a flowchart showing a procedure for generating X-ray image data according to the embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a specific example of an operation unit and a display unit in the embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a flat panel detector and peripheral circuits according to the embodiment;
FIG. 7 is a diagram showing a time chart of the gate driver in the embodiment.
FIG. 8 is a flowchart illustrating a procedure for generating X-ray image data according to the second embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a first modification of the first embodiment and the second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. X-ray generator
2 X-ray detector
3… Mechanical part
4: High voltage generator
5 ... C arm
7. Image operation storage unit
8 Display unit
9 ... Operation unit
10. System control unit
11 human body model image data storage
12 ... human body model image display
13 Projection data generation unit
15 ... X-ray tube
16 X-ray diaphragm
17 ... Top plate
21 ... Flat detector
22 ... Gate driver
23 ... Charge-voltage converter
24 ... A / D converter
25 ... Parallel-serial converter
31 ... C-arm rotation / movement mechanism
32 Top plate moving mechanism
33 ... C arm / top mechanism control unit
41 ... X-ray controller
42 ... High voltage generator
71 ... Image processing circuit
72 ... Image data storage circuit
81 ... Display image data storage circuit
82 ... Conversion circuit
83… Monitor
91 ... Shooting operation unit
92 human body model operation unit
100 X-ray diagnostic apparatus
150… Subject
Claims (18)
このX線発生手段から照射されたX線を検出するX線検出手段と、
前記X線発生手段と前記X線検出手段を移動する移動手段と、
前記移動手段によって前記X線発生手段及び前記X線検出手段を移動させた位置で前記X線検出手段によって検出される前記被検体のX線投影データに基づいてX線画像データを生成する画像データ生成手段と、
この画像データ生成手段によって生成された前記X線画像データを表示する表示手段と、
人体モデルの画像データを保存する人体モデル記憶手段と、
この人体モデル記憶手段に保存された前記人体モデルの画像データを表示する人体モデル表示手段と、
この人体モデル表示手段に表示された前記人体モデルの画像データに対して所望の撮影方向を設定する設定手段と、
この設定手段によって設定された設定情報に基づいて前記移動手段の移動を制御する移動制御手段を
備えたことを特徴とするX線診断装置。X-ray generating means for irradiating the subject with X-rays,
X-ray detection means for detecting X-rays emitted from the X-ray generation means,
Moving means for moving the X-ray generating means and the X-ray detecting means;
Image data for generating X-ray image data based on X-ray projection data of the subject detected by the X-ray detecting means at a position where the X-ray generating means and the X-ray detecting means have been moved by the moving means Generating means;
Display means for displaying the X-ray image data generated by the image data generation means;
Human body model storage means for storing image data of the human body model,
A human body model display means for displaying image data of the human body model stored in the human body model storage means,
Setting means for setting a desired imaging direction with respect to the image data of the human body model displayed on the human body model display means,
An X-ray diagnostic apparatus comprising: movement control means for controlling movement of the movement means based on setting information set by the setting means.
このX線発生手段から照射されたX線を検出するX線検出手段と、
前記X線発生手段と前記X線検出手段を移動する移動手段と、
人体モデルの画像データを保存する人体モデル記憶手段と、
この人体モデル記憶手段に保存された前記人体モデルの画像データを表示する人体モデル表示手段と、
前記移動手段に対する移動情報に基づいて前記人体モデルの撮影方向を設定する設定手段を備え、
前記設定手段によって設定された撮影方向における前記人体モデルの画像データを前記人体モデル表示手段に表示することを特徴とするX線診断装置。X-ray generating means for irradiating the subject with X-rays,
X-ray detection means for detecting X-rays emitted from the X-ray generation means,
Moving means for moving the X-ray generating means and the X-ray detecting means;
Human body model storage means for storing image data of the human body model,
A human body model display means for displaying image data of the human body model stored in the human body model storage means,
Setting means for setting an imaging direction of the human body model based on movement information for the moving means,
An X-ray diagnostic apparatus, characterized in that image data of the human body model in the imaging direction set by the setting means is displayed on the human body model display means.
撮影臓器や撮影対象部位に関する入力情報に基づいて人体モデルの画像データを表示するステップと、
表示された前記人体モデルの画像データに対して所望の撮影方向を設定するステップと、
前記所望の撮影方向に対応した前記人体モデルの回転情報に基づいて前記X線発生手段及び前記X線検出手段の移動量を算出するステップと、
算出された前記移動量に従って前記X線発生手段及び前記X線検出手段を前記被検体の周囲で移動させ、前記所望の撮影方向においてX線撮影を行なうステップを
有することを特徴とするX線撮影方法。An X-ray imaging method for performing X-ray imaging in a desired imaging direction by moving an X-ray generation unit that irradiates an X-ray to a subject and an X-ray detection unit that detects the X-ray that has been irradiated,
Displaying image data of a human body model based on input information on the imaging organ and the imaging target region;
Setting a desired imaging direction for the displayed image data of the human body model,
Calculating a movement amount of the X-ray generation unit and the X-ray detection unit based on rotation information of the human body model corresponding to the desired imaging direction;
Moving the X-ray generating means and the X-ray detecting means around the subject in accordance with the calculated movement amount, and performing X-ray imaging in the desired imaging direction. Method.
修正した前記人体モデルの画像データに基づいて前記所望の撮影方向の再設定と、この再設定された前記所望の撮影方向に応じて前記X線発生手段及び前記X線検出手段の移動量の算出及び移動を行なうステップを
有することを特徴とする請求項15記載のX線撮影方法。Correcting the image data of the human body model when there is a difference between the X-ray image data obtained by performing the X-ray imaging in the desired imaging direction and the image data of the human body model; ,
Resetting the desired imaging direction based on the corrected image data of the human body model, and calculating the movement amount of the X-ray generation means and the X-ray detection means according to the resetting desired imaging direction 16. The X-ray imaging method according to claim 15, further comprising the steps of:
前記X線発生手段と前記X線検出手段とを前記被検体の周囲で移動させるステップと、
この移動量に基づいて人体モデルの撮影方向を設定するステップと、
設定した前記撮影方向における前記人体モデルの画像データを表示するステップを
有することを特徴とするX線撮影方法。An X-ray imaging method for performing X-ray imaging in a desired imaging direction by moving an X-ray generation unit that irradiates an X-ray to a subject and an X-ray detection unit that detects the X-ray that has been irradiated,
Moving the X-ray generation means and the X-ray detection means around the subject;
Setting a photographing direction of the human body model based on the moving amount;
Displaying an image data of the human body model in the set imaging direction.
有することを特徴とする請求項17記載のX線撮影方法。18. The X-ray imaging method according to claim 17, further comprising the step of performing X-ray imaging in the desired imaging direction after confirming the displayed image data of the human body model.
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