JP2004357912A

JP2004357912A - X-ray tomograph

Info

Publication number: JP2004357912A
Application number: JP2003159526A
Authority: JP
Inventors: Satoru Nomura; 哲野村; Shigeharu Oyu; 重治大湯; Katsuhiko Fujimoto; 克彦藤本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-06-04
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2004-12-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an X-ray tomograph for directly and visually recognizing whether or not the region of interest is in a reconstitutable area. <P>SOLUTION: The X-ray tomograph for gathering the data of a plurality of images whose photographing directions are different on a subject between an X-ray tube 20 and an X-ray detector 5, adding the data of the plurality of images on the basis of the depth of an arbitrarily specified cross section in a reconstitution part 63 and reconstituting the tomographic image data of the cross section comprises: an input part 66 for specifying a two-dimensional position relating to the same region of interest on two X-ray images whose photographing directions are different; a position calculation part 70 for calculating the three-dimensional position of the region of interest on the basis of the specified two-dimensional position of the region of interest; a reconstitutable range calculation part 71 for calculating the reconstitutable range of the tomographic image data on the basis of the plurality of photographing directions; and a display processor 68 for constructing an image including a frame indicating the reconstitutable range two-dimensionally including a depth direction together with a mark indicating the position of the region of interest. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検体に関する撮影方向の異なる複数の画像のデータを指定断面の奥行きに応じて加算することにより断面上の部位の像が鮮明で断面以外の部位の像が不鮮明な断層画像データを再構成する機能を有するＸ線断層撮影装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線断層撮影装置は、Ｘ線の撮影方向を変えながら、被検体のある領域を繰り返し撮影し、撮影方向の異なる複数の画像のデータを加算することにより、撮影方向に概垂直な方向の面の断層画像データを再構成する装置である。この撮影において、それぞれの撮影方向における画像データをそれぞれデジタル画像で保存し、再構成計算を行うと、再構成可能領域での任意の面での断層画像や三次元表示を行うことができる。このようなデジタル三次元断層撮影装置は、例えば特開平１０−２９５６８０号公報に示されている。
【０００３】
このような装置では、Ｘ線ＣＴ装置と異なり、一般にＸ線の透過する領域の全てではなく、一部の領域の画像が再構成される。これは、可動範囲を小さくして患者周りの空間を確保していることをこのような装置の特徴の一つとしているからである。
【０００４】
図２２は、従来例におけるＸ線管球の移動と再構成可能領域を示したものである。矢印１０１はＸ線の撮影方向であり、矢印１０１の始点の位置にＸ線管球の焦点（Ｘ線発生点）がある。Ｘ線管球の焦点から発生したＸ線は、Ｘ線錐１０２の形状に放射状に拡がる。符号１０３はＸ線錐２の中心線を示している。この中心線１０３の向きを撮影方向と定義する。Ｘ線錐１０２は被検体１０４を通過し、Ｘ線検出器１０５の受光面上に投影される。Ｘ線管球を矢印１０６の方向に移動しながらＸ線撮影を繰り返す。このとき、Ｘ線管球の位置及び方向は、全ての撮影位置でＸ線中心１０３が被検体１０４内の一点（不動点）を常に通過するように制御される。ａ，ｂ，ｃは代表的な撮影位置を示している。実際にはＸ線管球を一端位置ａから中心位置ｂを経て他端位置ｃまで移動しながら、その間に数十以上の位置で撮影を繰り返すことにより数十以上の枚数のＸ線画像のデータを収集する。収集した数十以上の画像のデータを加算することにより、組織形態が特定の断面で鮮明になり、他の位置ではボケた断層画像データが再構成される。再構成可能な領域１１９は、一端位置ａから中心位置ｂを経て他端位置ｃに至るまでに繰り返した撮影の全ての撮影位置におけるＸ線錐１０２の和の領域として与えられる。ある断面１１１において、再構成可能領域１１９内の中央付近の部分では像が鮮明であるが、再構成可能領域１１９から外れた端部分では不鮮明に表示される。
【０００５】
図２３の符号１０９，１１８，１１０は位置ａ，ｂ，ｃにそれぞれ対応する透視画像である。１１２は画像の不動点を示すガイド、１１３は観察したい関心部位の像、すなわち再構成したい部位の像である。この例では、Ｘ線錐１０２は四角錐としている。
【０００６】
この場合、関心部位１０８が、再構成可能範囲１１９に入っているかどうかについては、ａ，ｃの両位置で見えていれば、領域に入っていることは分かる。ａ，ｂ，ｃの全画像上で関心部位の像１１３が画像中央にあれば、関心部位１０８は不動点に一致していることが分かる。関心部位の像１１３がａ，ｂ，ｃの位置で画像上の位置が変化していれば、関心部位１０８は不動点から外れていることが分かる。
【０００７】
関心部位１０８が不動点から外れていることが分かっても、関心部位１０８が再構成可能領域１１９内に収まっているのか、あるいは再構成可能領域１１９から外れてしまっているのか分かり難い。つまり、再構成可能領域１１９に対する関心部位１０８の２次元的な位置関係は理解できても、奥行き方向の位置関係は直接的には分からない。再構成可能領域１１９は上述したように位置ａから位置ｃまでの全ての撮影位置におけるＸ線錐２が重畳する領域として与えられるので、再構成可能領域１１９の幅は奥行き方向の位置に応じて変化する。例えば、図２２の位置関係を、画像１０９，１１８，１１０上で関心部位像１１３を見ても、再構成可能領域１１９との奥行き方向に関してその位置関係が分からないので、関心部位１０８が再構成可能領域１１９内に収まっているのか否か分からない。図２２では関心部位１０８は再構成可能領域１１９の手前端にあり、このままでは、関心部位１０８は再構成可能領域１１９に収まっているものの、関心部位１０８の周囲組織は殆ど再構成可能領域１１９から外れて不鮮明で観察は難しい。このような事態は、撮影後画像再構成して初めて分かる。
【０００８】
さらに、再構成可能領域１１９そのままでは先端は狭くなって周囲が見にくいこと、計算量を減らして短時間で画像を再構成したいことから、装置が表示する再構成可能領域を、上記領域よりも小さい領域１０７に設定することがある。この場合は、上記のように、全ての位置で見えていたとしても、実際に画像表示する再構成可能領域７にあるとは限らなくなり、撮影したい部位が再構成範囲にあるのかが、ますます分かりにくくなってしまう。このとき不動点を示すガイド１１２に代えて、再構成範囲の中心を示すガイドを表示することも有用である。
【０００９】
また、撮影装置全体を小さく構成するために、大型の平面検出器を使用する場合は、検出器に入射する方向が逐次変化するが、この変化に対応してＸ線の散乱線を低減するグリッドは、適切なものが提供されていない。グリッドの形状を変化させる方法が特開２０００−２１７８１３号公報に示されているが、これを応用すると、製造コストが高くなるし、変形の応答性が断層撮影の撮影時間に対して十分とは考えられない。
【００１０】
以上のように、従来のＸ線三次元断層撮影装置では、実際に画像表示する再構成可能領域と観察したい関心部位の位置関係が把握しにくいため、位置合わせが難しく、再度撮影を再度行って、時間の無駄や被曝の増加を生じることが考えられる。また、Ｘ線の散乱線を低コストで有効に除去することが難しいため、装置のコストが高くなったり、画質が低下する問題がある。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−２９５６８０号公報
【００１２】
【特許文献２】
特開２０００−２１７８１３号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、関心部位が再構成可能領域に入っているか否かを直接的に視認できるＸ線断層撮影装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、Ｘ線管球とＸ線検出器との間に配置された被検体に関する複数の撮影方向にそれぞれ対応する複数の画像データを収集し、指定された再構成範囲に基づいて該再構成範囲を含む領域の画像データを再構成するＸ線断層撮影装置において、撮影方向の異なる少なくとも２枚のＸ線画像上で同一の関心部位に関する２次元位置を指定する手段と、前記指定された２次元位置に基づいて前記関心部位と前記再構成範囲との位置関係を計算する手段と、前記画像データの再構成可能な範囲を記録する手段と、前記再構成範囲を変更する手段と、前記再構成可能な範囲又は前記再構成範囲を表す２次元画像を生成する手段と、前記再構成可能な範囲又は前記再構成範囲と前記関心部位との位置関係を表すマークと前記２次元画像とを共に含む画像を構築し、表示する手段とを具備する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明によるＸ線断層撮影装置を好ましい実施形態により説明する。図１は本実施形態に係るＸ線断層撮影装置のブロック図である。図２は、図１のＸ線管球部とＸ線検出器部の配置を示している。Ｘ線管球部５１は、Ｘ線管球２０と、Ｘ線管球２０を移動可能に支持及びその移動を駆動するために構成されたＸ線管球支持機構５２と、Ｘ線管球２０及びＸ線管球支持機構５２を収容するケーシング２３とから構成される。Ｘ線管球２０には高電圧発生部６１から高電圧が印加される。それにより被検体４に、Ｘ線管球２０に取り付けられたＸ線絞り２１で成形されたＸ線が照射される。Ｘ線管球部５１は、床面上に設置された支持機構５３に移動可能に支持される。Ｘ線検出器部５４は、２次元状に配列された複数のＸ線検出素子を有するＸ線検出器５と、Ｘ線検出器５を収容するケーシング２４とから構成される。Ｘ線検出器部５４は、寝台５６の昇降及び体軸移動可能な天板２６上に載置された被検体４を挟んでＸ線管球部５１に対向するように床面上に設置された支持機構５５に支持される。Ｘ線管球部支持機構５３とＸ線検出器部支持機構５５とは別体でもよいし、図２に示すように、一体構造２５で構成されていても良い。図３には、Ｘ線管球部５１とＸ線検出器部５４はそれぞれ、支持機構３０，３１に固定され、独立に移動できる構成を例示している。Ｘ線管球部５１の上部にはアーム２９を介してＣＣＤカメラ（光学カメラ）２８が配置される。ＣＣＤカメラ２８の位置及び向きは、天板２６上に仰向きで横たわっている被検体４の光学像を正面から撮影することが可能に調整されている。
【００１６】
撮影制御部６０は、再構成可能範囲と関心部位との位置合わせ段階と、位置合わせ完了後に実際に被検体４を断層撮影する段階とにおいて、それぞれの段階に応じた撮影手順で高電圧発生部６１、Ｘ線管球部支持機構５３、Ｘ線管球移動機構部５２、Ｘ線検出器５、Ｘ線検出器部支持機構５５、寝台５６の各動作を制御するために設けられている。
【００１７】
Ｘ線検出器５には、位置合わせ段階及び断層撮影段階において、撮影制御部６０の制御によりＸ線検出器５から繰り返し出力されるＸ線画像データを撮影に同期して順次記憶するためのデータ記憶部６２が接続される。再構成部６３は、システム制御部６５の制御のもとで、断層撮影段階において撮影され、データ記憶部６２に記憶されている複数の撮影方向にそれぞれ対応する複数のＸ線画像のデータを、操作者が入力部６６を介して任意に指定された再構成範囲を含む断面の位置に基づいて加算することにより、当該再構成範囲を含む断面に対応する断層画像データを再構成するために設けられている。断面には、再構成範囲とその周辺が含まれる。再構成範囲は、再構成可能範囲内の領域であり、その断面内の組織形態が鮮明に描画される。一方、同じ断面内であっても、再構成範囲の周囲、つまり、再構成可能範囲から外れた領域では、組織形態は鮮明には描画されない。
【００１８】
システム制御部６５には、データ記憶部６２、再構成部６３及び入力部６６とともに、表示プロセッサ６８、再構成可能範囲計算部７１、位置計算部７０、位置合わせ計算部７２が接続されている。
【００１９】
再構成可能範囲計算部７１は、位置合わせ段階において、断層撮影段階で予定されている複数の撮影方向から断層画像データを再構成することの可能な３次元の再構成可能範囲を空間座標上で計算するために設けられている。表示プロセッサ６８は、位置合わせ段階において撮影された撮影方向の異なる少なくとも２つのＸ線画像と、再構成可能範囲計算部７１で計算された再構成可能範囲を奥行き方向を含む２次元で表すフレームとをから画面を構成して、表示部６７に表示する。
【００２０】
位置計算部７０は、表示部６７上に表示された撮影方向の異なる２つのＸ線画像上で入力部６６を介して指定された同一関心部位の位置（２次元の検出器座標系での位置）を３次元の空間座標系上での位置に変換すると共に、それら変換した同一の関心部位に関する２つの位置と、当該２枚のＸ線画像を撮影したときの空間座標系上での２つの撮影方向とに基づいて、当該関心部位の空間座標系上での３次元の位置を計算するために設けられている。つまり、撮影方向の変化に対する関心部位の位置の変化の方向及び距離に基づいて、関心部位の位置が計算される。
【００２１】
なお、空間座標系を、説明の便宜上、図２、図４に示すように既定する。ここでは空間座標系は、Ｘ線管球部５１の配置により決まる。Ｘ線管球２０は移動機構５２により移動される。移動機構５２はＸ線管球２０からのＸ線錐の中心線が一点（不動点）で交差するように構成されている。この不動点を原点として、Ｘ線管球部５１の中心からＸ線検出器部５４に向かう奥行き方向をＺ軸、前後方向にＸ軸、上下方向にＹ軸を既定する。
【００２２】
表示プロセッサ６８は、計算された関心部位の位置に基づいて、再構成可能範囲をＸＺ又はＹＺの２次元で表すフレーム上に、関心部位の位置を表すマークを重畳する。フレーム上には、関心部位の位置を表すマークとともに、操作者が指定した再構成位置を表すラインマークを重畳するようにしても良い。この再構成可能範囲を表すフレームと、関心部位の位置を表すマークとの位置関係から、前後方向Ｘ（又は上下方向Ｙ）に関する再構成可能範囲と関心部位との位置関係とともに、奥行き方向Ｚに関する再構成可能範囲と関心部位との位置関係が理解され得る。
【００２３】
位置合わせ計算部７２は、再構成可能範囲と関心部位の位置とに基づいて、関心部位の位置に対する再構成可能範囲の中心位置又は任意の指定位置の空間座標上でのズレ方向とその距離とを計算するために設けられている。計算されたズレ方向と距離に基づいて、システム制御部６５は支持機構５３、５５を制御してＸ線管球部５１及びＸ線検出器部５４の位置を変更することにより、またはＸ線管球移動機構５２を制御してＸ線管球２０の移動軌跡を変更することにより、再構成可能範囲の中心位置又は任意の指定位置が被検体内の関心部位に一致させることができる。
【００２４】
次に本実施形態の動作を説明する。まず、位置合わせ段階の初期において、被検体４の関心部位を再構成可能範囲に対して大まかに位置決めをする。大まかな位置決めには様々な方法があり、そのいずれを採用しても良い。例えば、Ｘ線管球部５１とＸ線検出器部５４とに対して、寝台天板２６の位置関係がほぼ一定に設定できるように構成されていれば、寝台天板２６に被検体４が乗る位置のガイド、例えばマーキングや、突起物などを備え、この位置合わせマーカに従って被検体４を寝台天板２６に乗せ、また、頭部は、所定の頭部固定器によって固定する。それにより被検体４の関心部位を再構成可能範囲に対して大まかに位置決めをすることができる。また、通常のＸ線撮影装置やＸ線ＣＴ装置などで使用されているような、十字型の投光器や円形の光線を発する光源をＸ線管球部５１に備え、被検体４に投光し、その光に合わせて被検体４の位置を調整し、また投光の大きさから位置関係を判断し、Ｘ線管球部５１とＸ線検出器部５４の両方またはいずれかの位置を調整することによって、空間座標系上での被検体４の位置を特定させることができる。また、Ｘ線検出器部５１またはＸ線管球部５４と被検体４との距離を計測する例えば超音波距離センサを設け、Ｘ線検出器部５１またはＸ線管球部５４から被検体４までの距離を測定して表示する。この表示をガイドにＸ線管球部５１とＸ線検出器部５４の両方またはいずれかの位置を調整することによって、被検体位置を空間座標系で特定できる。または、支持アーム２９を所定の位置としたＣＣＤカメラ２８の像を見て、再構成可能領域表示が関心部位の位置を含むと思われる位置になるように、Ｘ線管球部５１とＸ線検出器部５４の両方またはいずれかの位置を調整する。
【００２５】
上記位置合わせマーカを基準とする場合は、例えば図５に示すように、位置合わせマーカはその側面３６、上面３７が透明な板で構成され、各面から見た方向での、再構成可能領域の中心に十字線のようなガイド３９が記されている。マーカ３８は、側面３６に貼り付けられ、このマーカ３８がＸ線の写る位置によってＸ線管球２０とＸ線検出器５の位置関係を校正するものであり、Ｘ線画像上の或る程度所定の位置に写るように位置合わせがなされることによって、校正が可能になっている。また、再構成可能領域の位置もこのマーカ位置から所定の位置に設定することもできる。先ずガイド３９が被検体４の皮膚面での関心部位に合うように位置合わせマーカ全体を患者に対して位置合わせを行う。次にＸ線を透視し、Ｘ線画像上でマーカが所定の位置に写るように、Ｘ線管球部５１とＸ線検出器部５４の両方またはいずれかの位置を調整する。この所定の位置は、マーカ３８と中心ガイド３９の位置関係から計算されるものである。
【００２６】
なお上述では被検体４を側面から見ることを説明したが、被検体４の正面からのＸ線画像を見たい場合は、管球２０の振り角を変えて移動する構成としても良い。これは図６のようにＸ線管球部５１の角度を変える構成や、図７のように管球２０の振り角度だけを変えてＸ線管球部５１を直線移動する構成などを採用することにより実現可能である。この場合、正面からのＸ線画像上に撮影したい部位をマーキングし、Ｘ線管球２０の角度や位置を戻した後、マーキングした位置が、再構成可能領域で、透視方向から見て中心となるように移動する手段を設けると操作性が良い。
【００２７】
なお、被検体４の位置をＸ線管球部５１、Ｘ線検出器部５４に対して合わせる方法としては、正確に位置を合わせる方法と、ある程度正確に合わせた後、補正する方法がある。概略の位置合わせができており、位置のズレ量が分かっていれば、画像再構成時に補正することによって、画像を得ることができる。また、概略の位置合わせができていれば、位置合わせマーカを同時に撮影し、マーカの位置から補正することもできる。例えば、片側から光線を発し、投光位置をガイドとすることによって設置位置を調整する。あるいは、三次元位置測定装置を設け、位置関係を表示してもよい。あるいは、機械的に位置が決まるように連結部材で結合したり、連結部材の長さや角度を測定できるセンサを組み込んで、相対位置関係を測定するようにしても良い。
【００２８】
Ｘ線管球部５１に対してＸ線検出器部５４の位置を合わせるには、例えば図８に示すように、３本のレーザビームを使用する方法がある。３２はレーザビーム発光部でありＸ線管球部５１に設置され、互いに平行でない３本のレーザビーム３３を発する。レーザビーム３３はＸ線検出器部５４に投光される。投光される面には、図９に示すように３個のターゲット３４が設けられている。レーザビームの投光が３個ともこのターゲットに一致するように、Ｘ線管球部５１に対してＸ線検出器部５４を移動する。レーザビームの投光が３個ともこのターゲットに一致した時点で、Ｘ線管球部５１に対して所定の位置及び向きにＸ線検出器部５４が設定され得る。
【００２９】
被検体４の関心部位を再構成可能範囲に対して大まかな位置合わせが終了した後に、正確な位置合わせのためにＸ線透視が行われる。位置合わせ段階での撮影は断層撮影段階の撮影よりも低いＸ線強度で行われる。低いＸ線強度を使って一定の周期で撮影が繰り返される。
【００３０】
被検体４は、寝台天板２６に仰向きで横たわる。被検体４の頭部は図示しない頭部固定器によって天板２６上で固定される。図１０において、矢印１はＸ線の撮影方向であり、矢印１の始点の位置にＸ線管球２０の焦点（Ｘ線発生点）がある。Ｘ線管球２０で発生したＸ線は、絞り２１で成形され、全体としてＸ線錐３を成す。２はＸ線錐３の中心線である。Ｘ線錐３は被検体４を通過し、Ｘ線検出器５の受光面上に投影され、そのＸ線画像がＸ線検出器５で撮影される。撮影されたＸ線画像データはデータ記憶部６２に記憶される。撮影制御部６０の制御のもとで、Ｘ線管球２０は移動機構部５２により断層撮影段階で予定されている軌道に沿って、直線的又は円弧状に移動する。移動の間、所定周期で繰り返し撮影される。それにより撮影方向の異なる複数のＸ線画像のデータがデータ記憶部６２に記憶される。
【００３１】
図１１に示すように、記憶された撮影方向の異なる複数のＸ線画像の中から例えば移動軌跡の両端ａ，ｃに対応する２つの撮影方向に関する２つのＸ線画像９，１０がシステム制御部６５により選択され、同一画面内に並べて表示部６７に表示される。この２つの撮影方向に関する２つのＸ線画像９，１０には、透視期間中に手動でフリーズ指示した画像を適用しても良い。
【００３２】
２つのＸ線画像９，１０にはそれぞれ、撮影可能範囲計算部７１で撮影段階で予定されている複数の撮影方向に基づいて計算された撮影可能範囲をＸＹの２次元で表すフレーム１１と、画像中心ガイド１２が重ねられる。操作者は入力部６６を操作して、２つのＸ線画像９，１０各々上で、断層撮影対象の同一の関心部位の位置１３を指定する。
【００３３】
指定された２つの位置１３に基づいて、位置計算部７０により、当該関心部位の空間座標系上での３次元位置が計算される。
【００３４】
表示プロセッサ６８において、再構成可能範囲を奥行きを含むＹＺ（又はＸＺ）の２次元で表したフレーム１５が形成される。フレーム１５は、再構成可能範囲のＹＺ（又はＸＺ）の位置に対応する画面内の位置に配置される。このフレーム１５とともに、関心部位の位置を表すマーク１６が、関心部位のＹＺ（又はＸＺ）位置に対応する画面内の位置に配置される。これにより関心部位と再構成可能範囲との奥行きを含むＹＺ（又はＸＺ）の２次元上での位置関係を表す画像１４が構築され、２つのＸ線画像９，１０とともに一画面に表示される。２つのＸ線画像９，１０上の関心部位の像と再構成可能範囲を表すフレーム１１との位置関係と、関心部位のマーク１６と再構成可能範囲を表すフレーム１５との位置関係とから、関心部位と再構成可能範囲との３次元上での位置関係を把握することができる。
【００３５】
なお、関心部位の位置を表すマーク１６と再構成可能範囲を表すフレーム１５とは、ＣＣＤカメラ２８により撮影した奥行き方向を含むＹＺ（又はＸＺ）の２次元の被検体４の正面画像上に合成されても良い。それにより、関心部位と再構成可能範囲との位置関係を被検体４の位置を含めてより詳細に確認することができる。
【００３６】
関心部位と再構成可能範囲との位置関係を変更することが必要とされる場合、操作者は支持機構５３、５５を手動で操作して、Ｘ線管球部５１及びＸ線検出器部５４の位置を被検体４に対して移動する。移動する向きや距離は図１１に示した画面から理解され得る。
【００３７】
さらに、本実施形態装置は、再構成可能範囲の中心位置又は任意の指定位置が被検体内の関心部位に一致するように、自動的にＸ線管球部５１及びＸ線検出器部５４の位置を変更する機能を備えている。位置合わせ計算部７２では、被検体内の関心部位に対する再構成可能範囲の中心位置又は任意の指定位置のズレの方向及びその距離が計算される。この計算された被検体内の関心部位に対する再構成可能範囲の中心位置又は任意の指定位置のズレの方向及びその距離に従って、システム制御部６５は支持機構５３、５５を制御する。制御された支持機構５３、５５は、Ｘ線管球部５１及びＸ線検出器部５４を、上記ズレの方向に沿ってズレ距離だけ移動する。それにより再構成可能範囲の中心位置又は任意の指定位置が、被検体内の関心部位に一致する。
【００３８】
再構成可能範囲の中心位置又は任意の指定位置を、被検体内の関心部位に一致させるために、Ｘ線管球部５１とＸ線検出器部５４とを移動する代わりに、Ｘ線管球部５１とＸ線検出器部５４とを被検体４と共に固定した状態で、再構成可能領域の変更により実現するようにしてもよい。このために移動機構部５２は、Ｘ線管球部５１の内部でＸ線管球２０が移動する軌道を変更するために必要な構造を有している。位置合わせのために、Ｘ線管球部５１とＸ線検出器部５４を移動し、または被検体４を動かす空間的な余裕が少ない場合に有効である。
【００３９】
図１２は、Ｘ線管球２０が移動する円軌道を例示している。再構成可能領域の位置、大きさ、形状は、Ｘ線管球２０の振り角ψと、円軌道の半径ｒと、Ｘ線管球２０の軌道と被検体４との距離とによって変わる。ここでは、被検体４の周囲の空間を変えないため、振り角ψと、軌道半径ｒを変える場合について説明する。図１３に示すように、Ｘ線管球２０の振り角ψをψ’に変えることにより、Ｘ線中心線が交差する定点ｐが、ｐ’に移動し、再構成可能領域Ｒが、中心軸沿って奥行き方向Ｚに移動して、Ｒ’となる。また、図１４に示すように、Ｘ線管球２０の振り角ψを保ったまま、Ｘ線管球２０が移動する円軌道の半径ｒをｒ’に変更することにより、再構成可能領域ＲからＲ’に変化する。このように振り角ψと、軌道半径ｒを変えることにより、再構成可能領域を奥行き方向に沿って移動することができる。
【００４０】
図１５は、Ｘ線管球２０が直線軌道に沿って移動する場合を示している。Ｘ線管球２０は位置ａから位置ｂを経由して位置ｃに至る矢印の方向に直線的に移動しながら、Ｘ線錐３の中心が定点（不動点）ｐを常に通るように、Ｘ線管球２０の振り角ψがその直線移動に連動して変化され、その間、撮影が繰り返される。このＸ線管球２０の移動による投影面の移動に応じて、Ｘ線検出器５が移動する。Ｘ線検出器５が十分広い検出面を持つ場合は、Ｘ線検出器５は固定される。直線移動に対して連動するＸ線管球２０の振り角の移動範囲を変えること、つまりＸ線管球２０が位置ａのときのＸ線管球２０の振り角、Ｘ線管球２０が位置ｂのときのＸ線管球２０の振り角、Ｘ線管球２０が位置ｃのときのＸ線管球２０の振り角を変更することによって、定点ｐの位置は、例えば図１６に示すようにｐ’に変位し、再構成可能領域ＲからＲ’に変位させることができる。
【００４１】
また、複数の再構成可能領域が接するように、定点ｐの位置を複数箇所設定して、連続して撮影を行えば、再構成可能領域を実効的に拡大することができる。図１７に示す再構成可能領域は、図１５の範囲Ｒと図１６の範囲Ｒ’とが合成された範囲を示している。この場合、Ｘ線管球２０の被検体に対する移動位置を一定とすると、Ｘ線検出器５の移動位置が変化する。定点ｐおよびｐ’の撮影を一方向のスキャンで撮影を行う場合は、ａ，ｂ，ｃの振り角移動と、ａ’，ｂ’，ｃ’の振り角移動をａ，ａ’，ｂ，ｂ’，ｃ，ｃ’のように行えば良い。
【００４２】
以上のように位置合わせ段階が終了した後、断層撮影段階が開始される。断層撮影段階では、位置合わせ段階で決定された位置にＸ線管球部５１とＸ線検出器部５４とが固定され、また位置合わせ段階で決定された軌道に沿ってＸ線管球２０が移動する。その移動の間、位置合わせ段階での透視時よりも強いＸ線で撮影が所定の周期で繰り返される。それにより撮影方向の異なる複数のＸ線画像のデータがデータ記憶部６２に記憶される。
【００４３】
一般に、Ｘ線の散乱線の影響を低減させるために、集束型グリッドが使用される。Ｘ線管球２０はＸ線検出器５に対して常に正対した状態で移動する場合、集束型グリッドが検出器５の受光面に固定され、検出器５と一体となって移動する。
【００４４】
装置の小型化のために、検出器５を固定する構成、あるいは、検出器５の傾きを変えずに移動だけ行う構成では、Ｘ線検出器５に対するＸ線の入射角がＸ線管球２０の移動とともに変化するので、グリッドの方向をＸ線管球２０の移動に合わせて変化させる必要がある。
【００４５】
Ｘ線管球２０が円軌道を移動する場合では、Ｘ線管球２０の移動に応じて、グリッドを周回させることによって、グリッドの方向とＸ線の撮影方向を合わせることができる。図１８において、グリッドｇをＸ線管球２０の回転中心軸Ａの回りにＸ線管球２０の移動と同期するようにモータで周回させる。グリッドｇの中心が、Ｘ線中心線がＸ線検出器２０の受光面上で描く円軌跡３５に沿って移動するように、グリッドｇの周回中心はＸ線管球２０の回転中心軸Ａに一致され、グリッドｇの周回半径は、Ｘ線中心線がＸ線検出器２０の受光面上で描く円軌跡３５の半径に一致される。これは、Ｘ線検出器５を固定した構成の場合、または、図１９に示すように、Ｘ線検出器５が姿勢を変えずに円軌道を移動する場合に適用される。図２０に示すように、Ｘ線検出器５がその向きを変えながら回転する場合は、Ｘ線検出器５に対するＸ線の撮影方向は変わらないので、グリッドｇは検出器５に固定して、検出器５と一体となって回転させれば良い。
【００４６】
Ｘ線管球２０が直線軌道または円弧軌道を移動する場合には、全ての撮影角度について、正しく方向を合わせることはできないので、平均的に方向が合うようなグリッドを設置する。例えば図２１に示すように、グリッドｇの中心から周囲になるに従ってグリッドを構成するグリッド板７０の傾斜が大きくなるように配置した集束型グリッドを採用する。図２１に示す方向のグリッド板７０の集束点は、Ｘ線管球２０の焦点よりも検出器側に近くなる。クロスグリッドとした場合のｇで示す方向に垂直な方向のグリッド板７０の集束点は、Ｘ線管球２０の焦点とする。
【００４７】
また、Ｘ線管球部５１およびＸ線検出器部５４を、寝台５６に移動可能にマウントした一体型のシステムとすると、装置全体を小型化できる。このような構成では、撮影しない場合は、Ｘ線管球２０や検出器５を寝台５６下に収納することにより、処置を妨げることが無くなる。この場合、寝台５６の天板２６は、通常のＸ線診断装置のようにＸ線透過性の良い材質を使用する。
【００４８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、関心部位が再構成可能領域に入っているか否かを直接的に視認できるＸ線断層撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態によるＸ線断層撮影装置の構成図。
【図２】図１のＸ線管球部に装備されたＣＣＤカメラを示す図。
【図３】図１のＸ線管球部支持機構とそれと独立したＸ線検出器部支持機構を示す図。
【図４】図１のＸ線管球部とＸ線検出器部の位置関係を示す図。
【図５】本実施形態の位置合わせ段階の初期において、被検体にＸ線管球部を大まかに位置合わせするに際して使用される位置合わせマーカの使用例を示す図。
【図６】本実施形態において、位置合わせ段階におけるＸ線管球の移動軌道を示す正面側から見た図。
【図７】本実施形態において、位置合わせ段階におけるＸ線管球の他の移動軌道を示す正面側から見た図。
【図８】本実施形態において、位置合わせ段階の初期において、空間座標系上でのＸ線管球部とＸ線検出器部との位置合わせをするに際して使用されるＸ線管球部に装備されるレーザ発光部を示す図。
【図９】図８のレーザ発光部に対応するＸ線検出器部上に装備されるターゲットを示す図。
【図１０】本実施形態において、関心部位と再構成可能範囲との位置合わせのために使用される２つのＸ線画像の２つの撮影方向を示す図。
【図１１】図１０の位置合わせ段階における表示画面例を示す図。
【図１２】本実施形態において、Ｘ線管球の振り角の変更による再構成可能範囲の変化を示す図。
【図１３】本実施形態において、Ｘ線管球が移動する円軌道の半径の変更による再構成可能範囲の変化を示す図。
【図１４】本実施形態において、Ｘ線管球の振り角の変更とＸ線管球が移動する円軌道の半径の変更との併用による再構成可能範囲の変化を示す図。
【図１５】本実施形態において、Ｘ線管球の直線移動による再構成可能範囲を示す図。
【図１６】本実施形態において、Ｘ線管球の直線移動範囲の変更による再構成可能範囲の変化を示す図。
【図１７】本実施形態において、Ｘ線管球の直線移動範囲の変更とＸ線管球の振り角の変更との併用による再構成可能範囲の変化を示す図。
【図１８】本実施形態において、Ｘ線検出器部が固定した場合のＸ線検出器部前面に配置されたグリッドの移動を示す図。
【図１９】本実施形態において、Ｘ線検出器部が姿勢を変えない場合のＸ線検出器部前面に配置されたグリッドの移動を示す図。
【図２０】本実施形態において、Ｘ線検出器部前面に固定されたグリッドの移動を示す図。
【図２１】本実施形態において、Ｘ線管球が直線移動する場合に対応するグリッド板の向きを示す図。
【図２２】従来において、再構成可能範囲に対するある関心部位の位置を示す図。
【図２３】従来において、位置あわせ時に表示される図２２の３つの撮影方向に対応する３つのＸ線画像を示す図。
【符号の説明】
１…Ｘ線の撮影方向、２…Ｘ線の中心線、３…Ｘ線錐の輪郭、４…患者、５…Ｘ線検出器、６…Ｘ線管球移動軌道、７…再構成可能領域、８…関心部位、９…位置ａでのＸ線透視画像、１０…位置ｃでのＸ線透視画像、１１…再構成可能領域表示、１２…画像中心ガイド、１３…関心部位像、１４…位置関係表示画像、１５…再構成可能領域表示、１６…関心部位位置表示、１７…患者可視光カメラ像、１８…位置ｂでのＸ線透視画像、１９…再構成可能領域、２０…Ｘ線管球、２１…絞り、２２…Ｘ線管球円軌道、２３…Ｘ線管球部カバー、２４…Ｘ線検出器部カバー、２５…撮影装置基部、２６…寝台天板、２７…床面、２８…ＣＣＤカメラ、２９…カメラ支持アーム、３０…Ｘ線管球基部、３１…Ｘ線検出器基部３２…レーザ発光部、３３…レーザビーム、３４…ターゲット、３５…Ｘ線中心の軌道、３６…マーカ側面、３７…マーカ上面、３８…マーカ、３９…中心ガイド、Ａ…円軌道回転軸、ｇ…グリッドの薄膜、ｐ…円軌道定点、ｒ…円軌道半径、Ｒ…再構成可能領域、ψ…Ｘ線の振り角、５１…Ｘ線管球部、５２…Ｘ線管球移動機構、５３…Ｘ線管球部移動機構、５４…Ｘ線検出器部、５５…Ｘ線検出器部移動機構、５６…寝台、６０…撮影制御部、６１…高電圧発生部、６２…データ記憶部、６３…断層画像再構成部、６５…システム制御部、６６…入力部、６７…表示部、６８…表示プロセッサ、７０…関心部位位置計算部、７１…再構成可能範囲計算部、７２…位置合わせ計算部。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention provides tomographic image data in which the image of a part on the cross section is clear and the image of a part other than the cross section is unclear by adding data of a plurality of images of the subject in different imaging directions according to the depth of the designated cross section. The present invention relates to an X-ray tomography apparatus having a function of reconstructing.
[0002]
[Prior art]
The X-ray tomography apparatus repeatedly shoots an area of a subject while changing the X-ray imaging direction, and adds data of a plurality of images having different imaging directions, thereby obtaining a surface in a direction substantially perpendicular to the imaging direction. Is a device for reconstructing the tomographic image data of FIG. In this imaging, if image data in each imaging direction is stored as a digital image and reconstruction calculation is performed, a tomographic image or a three-dimensional display on an arbitrary surface in the reconfigurable area can be performed. Such a digital three-dimensional tomography apparatus is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-295680.
[0003]
In such an apparatus, unlike an X-ray CT apparatus, an image of a part of an area which is generally not transparent to X-rays is reconstructed. This is because one of the features of such a device is to secure a space around the patient by reducing the movable range.
[0004]
FIG. 22 shows the movement of the X-ray tube and the reconfigurable area in the conventional example. An arrow 101 indicates the X-ray imaging direction, and the focal point (X-ray generation point) of the X-ray tube is located at the starting point of the arrow 101. X-rays generated from the focal point of the X-ray tube spread radially in the shape of the X-ray cone 102. Reference numeral 103 indicates the center line of the X-ray cone 2. The direction of the center line 103 is defined as a photographing direction. The X-ray cone 102 passes through the subject 104 and is projected on the light receiving surface of the X-ray detector 105. X-ray imaging is repeated while moving the X-ray tube in the direction of arrow 106. At this time, the position and direction of the X-ray tube are controlled so that the X-ray center 103 always passes through one point (fixed point) in the subject 104 at all imaging positions. a, b, and c indicate typical photographing positions. Actually, while moving the X-ray tube from one end position a to the other end position c via the center position b, the imaging is repeated at several tens or more positions in the meantime to obtain data of several tens or more X-ray images. To collect. By adding data of several tens or more collected images, the morphology of the tissue becomes clear at a specific cross section, and blurred tomographic image data is reconstructed at other positions. The reconfigurable region 119 is given as a region of the sum of the X-ray cones 102 at all imaging positions of the imaging repeated from one end position a to the other end position c via the center position b. In a certain cross section 111, the image is sharp at a portion near the center in the reconfigurable region 119, but is blurred at an end portion outside the reconfigurable region 119.
[0005]
Reference numerals 109, 118, and 110 in FIG. 23 are perspective images corresponding to positions a, b, and c, respectively. Reference numeral 112 denotes a guide indicating a fixed point of the image, and 113 denotes an image of a site of interest to be observed, that is, an image of a site to be reconstructed. In this example, the X-ray cone 102 is a quadrangular pyramid.
[0006]
In this case, as to whether or not the region of interest 108 is within the reconfigurable range 119, if it is visible at both positions a and c, it is known that the region of interest 108 is within the region. If the image 113 of the site of interest is located at the center of the images on all the images a, b, and c, it can be understood that the site of interest 108 matches the fixed point. If the position of the image of the site of interest 113 changes at the positions of a, b, and c on the image, it is understood that the site of interest 108 is out of the fixed point.
[0007]
Even if it is found that the site of interest 108 deviates from the fixed point, it is difficult to know whether the site of interest 108 is within the reconfigurable region 119 or has deviated from the reconfigurable region 119. That is, although the two-dimensional positional relationship of the site of interest 108 with respect to the reconfigurable region 119 can be understood, the positional relationship in the depth direction is not directly understood. As described above, the reconfigurable area 119 is given as an area where the X-ray cones 2 at all the imaging positions from the position a to the position c overlap, and the width of the reconfigurable area 119 depends on the position in the depth direction. Change. For example, when the position relationship of FIG. 22 is viewed from the images 109, 118, and 110 on the images 109, 118, and 110, the position relationship with respect to the depth direction with respect to the reconfigurable region 119 is not known. It is not known whether it is within the possible area 119 or not. In FIG. 22, the site of interest 108 is located at the front end of the reconfigurable region 119, and as it is, the region of interest 108 is located in the reconfigurable region 119, but the surrounding tissue of the site of interest 108 is almost out of the reconfigurable region 119. It is unclear and difficult to observe. Such a situation is known only after image reconstruction after photographing.
[0008]
Further, since the front end becomes narrow and the surroundings are difficult to see if the reconfigurable area 119 is used as it is, and it is desired to reduce the amount of calculation and reconstruct an image in a short time, the reconfigurable area displayed by the apparatus is smaller than the above area. It may be set in the area 107. In this case, as described above, even if it can be seen in all positions, it is not always in the reconstructable area 7 where the image is actually displayed, and it is more and more likely that the part to be imaged is in the reconstruction range. It will be difficult to understand. At this time, it is also useful to display a guide indicating the center of the reconstruction range instead of the guide 112 indicating the fixed point.
[0009]
When a large flat detector is used in order to make the entire imaging apparatus smaller, the direction of incidence on the detector changes successively. However, a grid that reduces scattered X-rays corresponding to this change is used. The proper ones are not provided. A method of changing the shape of the grid is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-217813. However, if this method is applied, the manufacturing cost is increased, and the response of deformation is not sufficient with respect to the imaging time of tomography. Unthinkable.
[0010]
As described above, in the conventional X-ray three-dimensional tomography apparatus, since it is difficult to grasp the positional relationship between the reconstructable region actually displaying an image and the region of interest to be observed, it is difficult to perform positioning, and the imaging is performed again. It is conceivable that this causes waste of time and an increase in exposure. Further, since it is difficult to effectively remove X-ray scattered radiation at low cost, there is a problem that the cost of the apparatus is increased and the image quality is reduced.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-10-295680
[0012]
[Patent Document 2]
JP 2000-217813 A
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide an X-ray tomography apparatus capable of directly recognizing whether or not a site of interest is in a reconfigurable region.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention collects a plurality of image data respectively corresponding to a plurality of imaging directions for a subject disposed between an X-ray tube and an X-ray detector, and collects the plurality of image data based on a designated reconstruction range. In an X-ray tomography apparatus for reconstructing image data of a region including a constituent range, a means for specifying a two-dimensional position related to the same region of interest on at least two X-ray images having different imaging directions, A unit that calculates a positional relationship between the site of interest and the reconstruction range based on a two-dimensional position, a unit that records a reconfigurable range of the image data, a unit that changes the reconstruction range, Means for generating a reconfigurable range or a two-dimensional image representing the reconfigurable range, a mark representing the positional relationship between the reconfigurable range or the reconfigurable range and the site of interest, and the two-dimensional image. Include together Build an image, and means for displaying.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a preferred embodiment of an X-ray tomography apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of the X-ray tomography apparatus according to the present embodiment. FIG. 2 shows an arrangement of the X-ray tube unit and the X-ray detector unit in FIG. The X-ray tube unit 51 includes an X-ray tube 20, an X-ray tube support mechanism 52 configured to movably support the X-ray tube 20 and drive the movement thereof, and an X-ray tube 20. And a casing 23 that accommodates the X-ray tube support mechanism 52. A high voltage is applied to the X-ray tube 20 from a high voltage generator 61. As a result, the subject 4 is irradiated with the X-rays formed by the X-ray diaphragm 21 attached to the X-ray tube 20. The X-ray tube 51 is movably supported by a support mechanism 53 installed on the floor. The X-ray detector unit 54 includes the X-ray detector 5 having a plurality of X-ray detection elements arranged two-dimensionally, and the casing 24 that houses the X-ray detector 5. The X-ray detector unit 54 is installed on the floor so as to face the X-ray tube unit 51 with the subject 4 placed on the top 26 that can move up and down and the body axis movable. Supported by the supporting mechanism 55. The X-ray tube part support mechanism 53 and the X-ray detector part support mechanism 55 may be separate bodies, or may be configured as an integral structure 25 as shown in FIG. FIG. 3 illustrates a configuration in which the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54 are fixed to the support mechanisms 30 and 31, respectively, and can be moved independently. A CCD camera (optical camera) 28 is arranged above the X-ray tube section 51 via an arm 29. The position and the orientation of the CCD camera 28 are adjusted so that an optical image of the subject 4 lying on the top 26 in an upright position can be taken from the front.
[0016]
The imaging control unit 60 performs the high-voltage generation unit according to the imaging procedure according to each of the steps of aligning the reconfigurable range and the site of interest and tomographically imaging the subject 4 after the alignment is completed. 61, an X-ray tube section support mechanism 53, an X-ray tube moving mechanism section 52, an X-ray detector 5, an X-ray detector section support mechanism 55, and a bed 56 are provided for controlling the respective operations.
[0017]
The X-ray detector 5 includes data for sequentially storing X-ray image data repeatedly output from the X-ray detector 5 under the control of the imaging control unit 60 in synchronization with the imaging in the positioning step and the tomographic imaging step. The storage unit 62 is connected. Under the control of the system control unit 65, the reconstruction unit 63 captures data of a plurality of X-ray images that are captured in the tomography stage and that correspond to the plurality of imaging directions stored in the data storage unit 62, respectively. An operator is provided to reconstruct tomographic image data corresponding to a section including the reconstruction range by adding based on the position of the section including the reconstruction range arbitrarily designated by the operator via the input unit 66. Have been. The cross section includes the reconstruction area and its periphery. The reconstruction range is a region within the reconfigurable range, and the tissue morphology in the cross section is drawn clearly. On the other hand, even within the same cross section, the tissue morphology is not drawn clearly around the reconstruction area, that is, in a region outside the reconstructable range.
[0018]
A display processor 68, a reconfigurable range calculation unit 71, a position calculation unit 70, and a position calculation unit 72 are connected to the system control unit 65, as well as the data storage unit 62, the reconfiguration unit 63, and the input unit 66.
[0019]
In the positioning step, the reconfigurable range calculation unit 71 calculates a three-dimensional reconfigurable range on spatial coordinates in which tomographic image data can be reconstructed from a plurality of imaging directions scheduled in the tomographic imaging step. It is provided for calculating. The display processor 68 includes at least two X-ray images of different imaging directions taken in the alignment step, and a frame representing the reconfigurable range calculated by the reconfigurable range calculation unit 71 in two dimensions including the depth direction. Is displayed on the display unit 67.
[0020]
The position calculation unit 70 calculates the position of the same region of interest (position in the two-dimensional detector coordinate system) specified via the input unit 66 on the two X-ray images having different imaging directions displayed on the display unit 67. ) Is converted into a position on a three-dimensional spatial coordinate system, and two converted positions on the same region of interest, and two positions on the spatial coordinate system when the two X-ray images are taken. It is provided to calculate a three-dimensional position of the concerned site on the spatial coordinate system based on the imaging direction. That is, the position of the site of interest is calculated based on the direction and distance of the change in the position of the site of interest with respect to the change in the imaging direction.
[0021]
The spatial coordinate system is defined as shown in FIGS. 2 and 4 for convenience of description. Here, the spatial coordinate system is determined by the arrangement of the X-ray tube unit 51. The X-ray tube 20 is moved by the moving mechanism 52. The moving mechanism 52 is configured such that the center line of the X-ray cone from the X-ray tube 20 intersects at one point (a fixed point). With this fixed point as the origin, the Z-axis is defined as the depth direction from the center of the X-ray tube unit 51 to the X-ray detector unit 54, the X-axis is defined in the front-rear direction, and the Y-axis is defined in the up-down direction.
[0022]
The display processor 68 superimposes a mark representing the position of the region of interest on a frame representing the reconfigurable range in two dimensions of XZ or YZ based on the calculated position of the region of interest. A line mark representing a reconstruction position designated by the operator may be superimposed on the frame together with a mark representing the position of the site of interest. Based on the positional relationship between the frame indicating the reconfigurable range and the mark indicating the position of the site of interest, the positional relationship between the reconfigurable range and the site of interest in the front-back direction X (or the vertical direction Y) and the depth direction Z are determined. The positional relationship between the reconfigurable range and the site of interest can be understood.
[0023]
Based on the reconfigurable range and the position of the site of interest, the alignment calculation unit 72 calculates a deviation direction on the spatial coordinates of the center position of the reconfigurable range with respect to the position of the site of interest or an arbitrary designated position, and the distance between the direction and the distance. Is provided for calculating. Based on the calculated shift direction and distance, the system control unit 65 controls the support mechanisms 53 and 55 to change the positions of the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54, or By changing the movement trajectory of the X-ray tube 20 by controlling the sphere moving mechanism 52, the center position of the reconfigurable range or any designated position can be matched with the site of interest in the subject.
[0024]
Next, the operation of the present embodiment will be described. First, in the initial stage of the positioning step, the site of interest of the subject 4 is roughly positioned with respect to the reconfigurable range. There are various methods for rough positioning, and any of them may be adopted. For example, if the positional relationship of the couch top 26 can be set to be substantially constant with respect to the X-ray tube section 51 and the X-ray detector section 54, the subject 4 is placed on the couch top 26. A guide for a riding position, for example, a marking or a projection is provided. The subject 4 is placed on the couch top 26 according to the alignment marker, and the head is fixed by a predetermined head fixing device. Thus, the site of interest of the subject 4 can be roughly positioned with respect to the reconfigurable range. The X-ray tube unit 51 is provided with a cross-shaped light emitter or a light source that emits a circular light beam as used in a normal X-ray imaging device or X-ray CT device. The position of the subject 4 is adjusted in accordance with the light, the positional relationship is determined from the size of the projected light, and the position of the X-ray tube unit 51 and / or the X-ray detector unit 54 is adjusted. By doing so, the position of the subject 4 on the spatial coordinate system can be specified. Further, for example, an ultrasonic distance sensor for measuring the distance between the X-ray detector unit 51 or the X-ray tube unit 54 and the subject 4 is provided, and the X-ray detector unit 51 or the X-ray tube unit 54 transmits the object 4 Measure the distance to and display. By adjusting the position of both or any of the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54 using this display as a guide, the subject position can be specified in the spatial coordinate system. Alternatively, looking at the image of the CCD camera 28 with the support arm 29 at a predetermined position, the X-ray tube unit 51 and the X-ray tube 51 are positioned so that the reconfigurable region display is assumed to include the position of the site of interest. The position of both or any of the detector units 54 is adjusted.
[0025]
When the alignment marker is used as a reference, for example, as shown in FIG. 5, the alignment marker is formed of a transparent plate on a side surface 36 and an upper surface 37, and a reconfigurable area in a direction viewed from each surface. A guide 39 like a crosshair is written at the center of the arrow. The marker 38 is affixed to the side surface 36. The marker 38 calibrates the positional relationship between the X-ray tube 20 and the X-ray detector 5 according to the position where the X-ray is projected. Calibration is possible by performing positioning so as to be captured at a predetermined position. Also, the position of the reconfigurable area can be set to a predetermined position from this marker position. First, the entire positioning marker is positioned with respect to the patient so that the guide 39 matches the region of interest on the skin surface of the subject 4. Next, X-rays are seen through, and the position of both or any of the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54 is adjusted so that the marker is located at a predetermined position on the X-ray image. The predetermined position is calculated from the positional relationship between the marker 38 and the center guide 39.
[0026]
In the above description, the subject 4 is viewed from the side. However, when the user wishes to view an X-ray image from the front of the subject 4, the tube 20 may be moved while changing the swing angle. This employs a configuration in which the angle of the X-ray tube portion 51 is changed as shown in FIG. 6 or a configuration in which the X-ray tube portion 51 is moved linearly by changing only the swing angle of the tube 20 as shown in FIG. This can be realized by: In this case, after marking the part to be photographed on the X-ray image from the front and returning the angle and position of the X-ray tube 20, the marked position is the reconfigurable area, which is the center when viewed from the perspective direction. The operability is good if a means for moving is provided.
[0027]
In addition, as a method of adjusting the position of the subject 4 with respect to the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54, there are a method of accurately adjusting the position and a method of correcting the position after some degree of accurate adjustment. If rough alignment has been performed and the amount of positional deviation is known, an image can be obtained by performing correction at the time of image reconstruction. In addition, if the approximate alignment has been performed, the alignment marker can be photographed at the same time, and can be corrected from the position of the marker. For example, the installation position is adjusted by emitting a light beam from one side and using the projection position as a guide. Alternatively, a three-dimensional position measuring device may be provided to display the positional relationship. Alternatively, the relative positional relationship may be measured by coupling with a connecting member so that the position is determined mechanically, or by incorporating a sensor capable of measuring the length and angle of the connecting member.
[0028]
In order to adjust the position of the X-ray detector unit 54 with respect to the X-ray tube unit 51, for example, as shown in FIG. 8, there is a method of using three laser beams. Reference numeral 32 denotes a laser beam emitting unit which is installed in the X-ray tube unit 51 and emits three laser beams 33 which are not parallel to each other. The laser beam 33 is emitted to the X-ray detector unit 54. On the surface on which light is projected, three targets 34 are provided as shown in FIG. The X-ray detector unit 54 is moved with respect to the X-ray tube unit 51 so that all three laser beam projections coincide with this target. The X-ray detector unit 54 can be set at a predetermined position and orientation with respect to the X-ray tube unit 51 when all three laser beam projections coincide with this target.
[0029]
After rough positioning of the region of interest of the subject 4 with respect to the reconfigurable range is completed, X-ray fluoroscopy is performed for accurate positioning. The imaging in the positioning stage is performed at a lower X-ray intensity than the imaging in the tomography stage. Imaging is repeated at a constant cycle using a low X-ray intensity.
[0030]
The subject 4 lies on the couch top 26 in a supine position. The head of the subject 4 is fixed on the top 26 by a head fixing device (not shown). In FIG. 10, arrow 1 indicates the X-ray imaging direction, and the focal point (X-ray generation point) of the X-ray tube 20 is located at the start point of the arrow 1. The X-rays generated by the X-ray tube 20 are formed by the aperture 21 and form the X-ray cone 3 as a whole. 2 is a center line of the X-ray cone 3. The X-ray cone 3 passes through the subject 4 and is projected on the light receiving surface of the X-ray detector 5, and the X-ray image is captured by the X-ray detector 5. The captured X-ray image data is stored in the data storage unit 62. Under the control of the imaging control unit 60, the X-ray tube 20 moves linearly or in an arc along the trajectory scheduled in the tomographic imaging stage by the moving mechanism unit 52. During the movement, images are repeatedly taken at a predetermined cycle. Thus, data of a plurality of X-ray images having different imaging directions are stored in the data storage unit 62.
[0031]
As shown in FIG. 11, two X-ray images 9 and 10 related to two imaging directions corresponding to both ends a and c of the movement trajectory are stored in the system control unit from a plurality of stored X-ray images having different imaging directions. The selected item is displayed on the display unit 67 side by side in the same screen. Images that have been manually instructed to freeze during the fluoroscopy period may be applied to the two X-ray images 9 and 10 relating to the two imaging directions.
[0032]
Each of the two X-ray images 9 and 10 has a frame 11 that expresses a photographable range calculated in the photographable range calculation unit 71 based on a plurality of photographing directions scheduled at the photographing stage in two dimensions of XY. The image center guide 12 is overlaid. The operator operates the input unit 66 to specify the position 13 of the same region of interest of the tomographic imaging target on each of the two X-ray images 9 and 10.
[0033]
Based on the two designated positions 13, the position calculating unit 70 calculates a three-dimensional position of the concerned part on the spatial coordinate system.
[0034]
In the display processor 68, a frame 15 is formed in which the reconfigurable range is represented in two dimensions of YZ (or XZ) including the depth. The frame 15 is arranged at a position in the screen corresponding to the position of YZ (or XZ) in the reconfigurable range. Along with the frame 15, a mark 16 representing the position of the site of interest is arranged at a position in the screen corresponding to the YZ (or XZ) position of the site of interest. As a result, an image 14 representing a two-dimensional positional relationship of YZ (or XZ) including the depth between the region of interest and the reconfigurable range is constructed, and displayed on one screen together with the two X-ray images 9 and 10. . From the positional relationship between the image of the site of interest on the two X-ray images 9 and 10 and the frame 11 representing the reconfigurable range, and the positional relationship between the mark 16 of the site of interest and the frame 15 representing the reconfigurable range, The three-dimensional positional relationship between the region of interest and the reconfigurable range can be grasped.
[0035]
The mark 16 representing the position of the region of interest and the frame 15 representing the reconfigurable range are combined on a two-dimensional YZ (or XZ) frontal image of the subject 4 including the depth direction captured by the CCD camera 28. May be. Thereby, the positional relationship between the region of interest and the reconfigurable range can be confirmed in more detail including the position of the subject 4.
[0036]
When it is necessary to change the positional relationship between the region of interest and the reconfigurable range, the operator manually operates the support mechanisms 53 and 55 to change the X-ray tube 51 and the X-ray detector 54. Is moved with respect to the subject 4. The moving direction and the distance can be understood from the screen shown in FIG.
[0037]
Further, the apparatus according to the present embodiment automatically controls the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54 so that the center position of the reconfigurable range or any designated position matches the site of interest in the subject. It has a function to change the position. The alignment calculation unit 72 calculates the direction of the shift of the center position of the reconfigurable range or an arbitrary designated position with respect to the region of interest in the subject and the distance thereof. The system control unit 65 controls the support mechanisms 53 and 55 according to the calculated direction and distance of the shift of the center position of the reconfigurable range with respect to the region of interest in the subject or an arbitrary designated position. The controlled support mechanisms 53 and 55 move the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54 by the shift distance in the direction of the shift. As a result, the center position or any designated position of the reconfigurable range matches the region of interest in the subject.
[0038]
Instead of moving the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54 in order to match the center position of the reconfigurable range or an arbitrary designated position with a site of interest in the subject, an X-ray tube is used. In a state where the unit 51 and the X-ray detector unit 54 are fixed together with the subject 4, it may be realized by changing the reconfigurable region. For this reason, the moving mechanism 52 has a structure necessary to change the trajectory of the X-ray tube 20 moving inside the X-ray tube 51. This is effective when the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54 are moved or the space for moving the subject 4 is small for positioning.
[0039]
FIG. 12 illustrates a circular orbit on which the X-ray tube 20 moves. The position, size, and shape of the reconfigurable area vary depending on the swing angle の of the X-ray tube 20, the radius r of the circular orbit, and the distance between the orbit of the X-ray tube 20 and the subject 4. Here, a case where the swing angle ψ and the orbit radius r are changed so as not to change the space around the subject 4 will be described. As shown in FIG. 13, by changing the swing angle の of the X-ray tube 20 to ψ ′, the fixed point p at which the X-ray center line intersects moves to p ′, and the reconfigurable region R becomes the center axis. And moves in the depth direction Z to become R ′. As shown in FIG. 14, by changing the radius r of the circular orbit on which the X-ray tube 20 moves to r ′ while maintaining the swing angle の of the X-ray tube 20, the reconfigurable area R To R ′. By changing the swing angle ψ and the orbit radius r in this manner, the reconfigurable region can be moved in the depth direction.
[0040]
FIG. 15 shows a case where the X-ray tube 20 moves along a linear trajectory. The X-ray tube 20 moves linearly in the direction of the arrow from the position a to the position c via the position b, and moves so that the center of the X-ray cone 3 always passes through a fixed point (fixed point) p. The swing angle の of the wire tube 20 is changed in conjunction with the linear movement, and during that time, imaging is repeated. The X-ray detector 5 moves according to the movement of the projection plane due to the movement of the X-ray tube 20. When the X-ray detector 5 has a sufficiently wide detection surface, the X-ray detector 5 is fixed. Changing the movement range of the swing angle of the X-ray tube 20 that is linked to the linear movement, that is, the swing angle of the X-ray tube 20 when the X-ray tube 20 is at the position a, and the position of the X-ray tube 20 By changing the swing angle of the X-ray tube 20 at the time of b and the swing angle of the X-ray tube 20 at the time of the position c, the position of the fixed point p is, for example, as shown in FIG. , And can be displaced from the reconfigurable region R to R ′.
[0041]
In addition, if the position of the fixed point p is set at a plurality of positions so that the plurality of reconfigurable areas are in contact with each other and continuous imaging is performed, the reconfigurable area can be effectively enlarged. The reconfigurable area shown in FIG. 17 indicates a range in which the range R in FIG. 15 and the range R ′ in FIG. 16 are combined. In this case, assuming that the moving position of the X-ray tube 20 with respect to the subject is constant, the moving position of the X-ray detector 5 changes. When the fixed points p and p 'are to be photographed by one-way scanning, the swing angles of a, b, and c and the swing angles of a', b ', and c' are changed to a, a ', b, and a. What is necessary is just to carry out like b ', c, c'.
[0042]
After the positioning step is completed as described above, the tomography step is started. In the tomography stage, the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54 are fixed at the position determined in the alignment stage, and the X-ray tube 20 is moved along the trajectory determined in the alignment stage. Moving. During the movement, the imaging is repeated at a predetermined cycle with X-rays that are stronger than during the fluoroscopy in the positioning step. Thus, data of a plurality of X-ray images having different imaging directions are stored in the data storage unit 62.
[0043]
Generally, a focusing grid is used to reduce the effects of scattered X-rays. When the X-ray tube 20 moves while always facing the X-ray detector 5, the focusing grid is fixed to the light receiving surface of the detector 5 and moves together with the detector 5.
[0044]
In a configuration in which the detector 5 is fixed or a configuration in which only the detector 5 is moved without changing its inclination to reduce the size of the apparatus, the angle of incidence of X-rays on the X-ray detector 5 is reduced by the X-ray tube 20. Therefore, it is necessary to change the direction of the grid in accordance with the movement of the X-ray tube 20.
[0045]
When the X-ray tube 20 moves in a circular orbit, the direction of the grid and the X-ray imaging direction can be matched by rotating the grid according to the movement of the X-ray tube 20. In FIG. 18, the grid g is rotated around a rotation center axis A of the X-ray tube 20 by a motor so as to synchronize with the movement of the X-ray tube 20. The center of rotation of the grid g is set at the rotation center axis A of the X-ray tube 20 so that the center of the grid g moves along a circular locus 35 drawn by the X-ray center line on the light receiving surface of the X-ray detector 20. The orbital radius of the grid g coincides with the radius of the circular locus 35 drawn by the X-ray center line on the light receiving surface of the X-ray detector 20. This is applied to the case where the X-ray detector 5 is fixed, or the case where the X-ray detector 5 moves in a circular orbit without changing its attitude as shown in FIG. As shown in FIG. 20, when the X-ray detector 5 rotates while changing its direction, the imaging direction of X-rays with respect to the X-ray detector 5 does not change, so the grid g is fixed to the detector 5, What is necessary is just to rotate integrally with the detector 5.
[0046]
When the X-ray tube 20 moves in a straight orbital or circular orbit, it is not possible to adjust the direction correctly at all the photographing angles. For example, as shown in FIG. 21, a convergence type grid arranged so that the inclination of the grid plate 70 constituting the grid increases from the center of the grid g toward the periphery thereof is adopted. The focal point of the grid plate 70 in the direction shown in FIG. 21 is closer to the detector than the focal point of the X-ray tube 20. The convergence point of the grid plate 70 in the direction perpendicular to the direction indicated by g when the cross grid is used is the focal point of the X-ray tube 20.
[0047]
In addition, if the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54 are an integrated system in which the X-ray tube unit 51 and the X-ray detector unit 54 are movably mounted on a bed 56, the entire apparatus can be downsized. In such a configuration, when imaging is not performed, the X-ray tube 20 and the detector 5 are stored under the bed 56 so that the treatment is not hindered. In this case, the top plate 26 of the bed 56 is made of a material having good X-ray transparency as in a normal X-ray diagnostic apparatus.
[0048]
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying constituent elements in an implementation stage without departing from the scope of the invention. Various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of constituent elements disclosed in the above embodiments. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide an X-ray tomography apparatus capable of directly recognizing whether or not a site of interest is in a reconfigurable region.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an X-ray tomography apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a CCD camera mounted on the X-ray tube unit of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram showing an X-ray tube part support mechanism of FIG. 1 and an X-ray detector part support mechanism independent thereof.
FIG. 4 is a diagram showing a positional relationship between an X-ray tube unit and an X-ray detector unit in FIG.
FIG. 5 is a diagram showing an example of use of a positioning marker used for roughly positioning an X-ray tube portion on a subject at an early stage of a positioning step of the embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a movement trajectory of an X-ray tube at a positioning stage as viewed from the front side in the embodiment.
FIG. 7 is a front view showing another movement trajectory of the X-ray tube in the positioning step in the embodiment.
FIG. 8 is a view illustrating an arrangement of an X-ray tube used for aligning an X-ray tube and an X-ray detector on a spatial coordinate system at an initial stage of a position alignment process according to the embodiment; The figure which shows the laser emission part performed.
9 is a diagram showing a target provided on an X-ray detector unit corresponding to the laser light emitting unit of FIG.
FIG. 10 is a diagram showing two imaging directions of two X-ray images used for alignment between a site of interest and a reconfigurable range in the embodiment.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a display screen in the positioning step of FIG. 10;
FIG. 12 is a diagram showing a change in a reconfigurable range due to a change in the swing angle of the X-ray tube in the embodiment.
FIG. 13 is a diagram showing a change in a reconfigurable range due to a change in the radius of a circular orbit on which the X-ray tube moves in the embodiment.
FIG. 14 is a diagram showing a change in the reconfigurable range due to a combination of a change in the swing angle of the X-ray tube and a change in the radius of the circular orbit on which the X-ray tube moves in the embodiment.
FIG. 15 is a diagram showing a reconfigurable range by linear movement of an X-ray tube in the embodiment.
FIG. 16 is a diagram showing a change in a reconfigurable range due to a change in a linear movement range of an X-ray tube in the embodiment.
FIG. 17 is a diagram showing a change in a reconfigurable range caused by a combination of a change in the linear movement range of the X-ray tube and a change in the swing angle of the X-ray tube in the embodiment.
FIG. 18 is a diagram showing a movement of a grid arranged on the front surface of the X-ray detector when the X-ray detector is fixed in the embodiment.
FIG. 19 is a diagram illustrating movement of a grid arranged on the front surface of the X-ray detector when the X-ray detector does not change its posture in the embodiment.
FIG. 20 is a diagram showing movement of a grid fixed to the front of the X-ray detector unit in the embodiment.
FIG. 21 is a diagram showing a direction of a grid plate corresponding to a case where an X-ray tube moves linearly in the embodiment.
FIG. 22 is a diagram showing a position of a certain region of interest with respect to a reconfigurable range in the related art.
FIG. 23 is a diagram showing three X-ray images corresponding to the three imaging directions shown in FIG. 22 and displayed at the time of positioning in the related art.
[Explanation of symbols]
1 X-ray imaging direction, 2 X-ray center line, 3 X-ray cone outline, 4 patient, 5 X-ray detector, 6 X-ray tube movement trajectory, 7 reconfigurable area , 8 ... part of interest, 9 ... X-ray fluoroscopic image at position a, 10 ... X-ray fluoroscopic image at position c, 11 ... display of reconfigurable area, 12 ... image center guide, 13 ... part of interest image, 14 ... Position relation display image, 15: Reconfigurable area display, 16: Part of interest position display, 17: Patient visible light camera image, 18: X-ray fluoroscopic image at position b, 19: Reconfigurable area, 20: X-ray Tube, 21 ... Aperture, 22 ... X-ray tube circular orbit, 23 ... X-ray tube cover, 24 ... X-ray detector cover, 25 ... Photographing device base, 26 ... Couch top, 27 ... Floor surface , 28: CCD camera, 29: camera support arm, 30: X-ray tube base, 31: X-ray detector base 32: laser emitting unit, 3 laser beam, 34 target, 35 trajectory at X-ray center, 36 marker side surface, 37 marker upper surface, 38 marker, 39 central guide, A rotational axis of circular orbit, g thin film of grid, p ... circular orbit fixed point, r ... circular orbit radius, R ... reconstructable area, ψ ... X-ray swing angle, 51 ... X-ray tube part, 52 ... X-ray tube moving mechanism, 53 ... X-ray tube part Moving mechanism, 54: X-ray detector section, 55: X-ray detector section moving mechanism, 56: bed, 60: imaging control section, 61: high voltage generation section, 62: data storage section, 63: tomographic image reconstruction Reference numeral 65, a system control unit, 66, an input unit, 67, a display unit, 68, a display processor, 70, a position of interest calculation unit, 71, a reconfigurable range calculation unit, 72, a registration calculation unit.

Claims

Collecting a plurality of image data respectively corresponding to a plurality of imaging directions for a subject disposed between an X-ray tube and an X-ray detector, and including the reconstruction range based on a designated reconstruction range In an X-ray tomography apparatus for reconstructing image data of a region,
Means for specifying a two-dimensional position related to the same region of interest on at least two X-ray images having different imaging directions;
Means for calculating a positional relationship between the site of interest and the reconstruction range based on the specified two-dimensional position;
Means for recording a reconfigurable range of the image data,
Means for changing the reconstruction range,
Means for generating a two-dimensional image representing the reconfigurable range or the reconfigurable range,
Means for constructing and displaying an image including both the two-dimensional image and a mark representing the positional relationship between the reconstructable range or the reconstructed range and the site of interest. Tomography equipment.

Collecting a plurality of image data respectively corresponding to a plurality of imaging directions for a subject disposed between an X-ray tube and an X-ray detector, and including the reconstruction range based on a designated reconstruction range In an X-ray tomography apparatus for reconstructing image data of a region,
Means for recording a reconfigurable range of the image data,
Means for changing the reconstruction range,
Means for generating a two-dimensional image representing the reconfigurable range or the reconfigurable range,
Means for constructing and displaying an image including both the two-dimensional image and a mark representing the reconfigurable range or a reference position of the reconfigurable range.

The at least two X-ray images having different imaging directions are displayed on the same screen together with a frame indicating the reconfigurable range and a mark indicating the site of interest or the reference position. 3. The X-ray tomography apparatus according to 2.

3. The X-ray tomography apparatus according to claim 1, further comprising a unit configured to calculate a deviation of a center position of the reconfigurable range from a three-dimensional position of the site of interest or the reference position. 4.

The X-ray tube and the X-ray detector based on the center position of the reconfigurable range and the position of the region of interest so that the site of interest is located at the center position of the reconfigurable range. 2. The X-ray tomography apparatus according to claim 1, further comprising means for adjusting at least one of the positions.

Means for changing the plurality of imaging directions based on the reconfigurable range and the position of the region of interest or the reference position so that the region of interest or the reference position falls within the reconfigurable region. The X-ray tomography apparatus according to claim 1 or 2, wherein:

The plurality of photographing directions are determined based on the reconfigurable range and the position of the site of interest or the reference position so that the site of interest or the reference position is located at an arbitrary position in the reconfigurable range. 3. The X-ray tomography apparatus according to claim 1, further comprising a change unit.

A grid arranged on the front surface of the X-ray detector, a grid moving mechanism that moves the grid with respect to the X-ray detector by rotation, linear motion, or any combination thereof,
3. The X-ray tomography apparatus according to claim 1, further comprising: a control unit configured to control the grid moving mechanism so that the grid moves following movement in the plurality of imaging directions. 4.