JP4820666B2 - X線撮像装置及びその方法 - Google Patents

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Description

本発明は、X線発生部とX線検出部とを被検体を回転中心として回転させながら撮像を行って複数の二次元画像を取得し、これら二次元画像を再構成して被検体の三次元の軟組織画像等を取得するX線撮像装置及びその方法に関する。
X線撮像装置は、X線発生部とX線検出部とを対向して設けたCアームを備える。このX線撮像装置を用いて被検体の三次元の軟組織画像を取得する技術が提案されている。この装置により取得される軟組織画像は、被検体内の臓器等の軟部組織、すなわちX線吸収率の低い組織を表現している。この軟組織画像は、例えば物質のX線吸収係数を基準物質からの相対値で表したCT値で10程度の違いを表現可能であると言われている。
このようなX線撮像装置は、Cアームを回転させることによりX線発生部とX線検出部とを被検体を回転中心として回転させながせら所定の角度回転する毎にそれぞれ撮像を行い、これら撮影によって複数の二次元画像を取得し、これら二次元画像から被検体の三次元の軟組織画像を再構成する。この再構成では、例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて三次元の軟組織画像を再構成する。このような三次元の軟組織画像を再構成するには、約400方向の各撮像角度方向から撮像を行って約400枚の二次元画像を取得する必要がある。
被検体の術中、X線撮像装置により取得された被検体の三次元の軟組織画像がディスプレイに表示される。この軟組織画像を観察して被検体に例えば出血が確認された場合、止血の処置が行われる。この場合、被検体中で出血している血管を同定し、血管の画像と軟組織画像とを重ねて表示して観察したい要求がある。
血管画像を取得するには、血管内に造影剤を注入し、この造影剤の流れをX線撮像により取得する必要がある。この血管造影は、例えば図17に示すように造影剤を注入しない状態の造影無しで、X線発生部とX線検出部とを被検体1を回転中心として回転開始角度位置sから回転を開始し、回転終了角度位置eまでの撮像範囲θ内で回転させ、所定の角度ステップする毎の各撮像角度位置k、k、…、knでそれぞれ撮像を行い、例えば400枚の造影無しの二次元画像2を取得する。なお、撮像範囲θの回転角度は、180°とファン角度Fとを加算してなる。このように取得された400枚の造影無しの二次元画像2を再構成することにより軟組織を表現する三次元の軟組織画像3が取得される。
一方、造影剤を注入した造影有りで、X線発生部とX線検出部とを被検体1を回転中心として撮像範囲θ内で回転させ、上記同一の所定の角度ステップする毎の各撮像角度位置k、k、…、knでそれぞれ撮像を行い、例えば400枚の造影有りの二次元画像を取得する。
次に、400枚の造影無しの二次元画像2と400枚の造影有りの二次元画像3との差分の各画像4を求め、これら差分画像4を再構成して血管を表現する三次元の血管画像5を取得する。
しかしながら、血管画像5を取得するには、400枚の造影無しの二次元画像2と400枚の造影有りの二次元画像とを合せた800枚の画像を取得しなければならない。このため、撮像を行う毎にX線を被検体1に曝射するので、被検体1に対するX線の被曝量が多くなる可能性がある。
特開2005−80285号公報
本発明の目的は、被検体に対する被曝量を低減して少なくとも軟組織を表現する画像を取得できるX線撮像装置及びその方法を提供することにある。
本発明の第1の局面に係るX線撮像装置は、被検体にX線を放射するX線発生部と、被検体を透過したX線量を検出するX線検出部と、先ず、被検体に造影無しで、X線発生部とX線検出部とを被検体を回転中心として回転させ、この回転中におけるX線発生部とX線検出部とを予め設定された第1の回転開始角度からステップ角度回転する毎に被検体の撮像を複数回行い、次に、被検体に造影有りで、X線発生部とX線検出部とを被検体を回転中心として回転させ、この回転中における第1の回転開始角度から所定のずれ角度ずれた第2の回転開始角度からX線発生部とX線検出部とをステップ角度回転する毎に被検体の撮像を複数回行う撮像制御部と、X線発生部とX線検出部との各回転中の撮像により取得された複数の二次元画像に対して少なくとも再構成を有する演算処理を行って被検体の三次元画像を取得する画像演算部とを具備する。
本発明の第2の局面に係るX線撮像方法は、コンピュータの処理によって、先ず、被検体に造影無しで、X線発生部とX線検出部とを被検体を回転中心として回転させ、この回転中においてX線発生部とX線検出部とを予め設定された第1の回転開始角度からステップ角度回転する毎に被検体の撮像を複数回行い、次に、被検体に造影有りで、X線発生部とX線検出部とを被検体を回転中心として回転させ、この回転中における第1の回転開始角度から所定のずれ角度ずれた第2の回転開始角度からX線発生部とX線検出部とをステップ角度回転する毎に被検体の撮像を複数回行い、各回転中の撮像により複数の二次元画像を取得し、複数の二次元画像に対して少なくとも再構成を有する演算処理を行って少なくとも被検体の三次元の軟組織画像を取得する。
本発明によれば、被検体に対する被曝量を低減できると共に、撮影時間を短縮でき、画質の低下を少なくし、少なくとも軟組織を表現する画像を取得できるX線撮像装置及びその方法を提供できる。

以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参照して説明する。
図1はX線撮像装置の外観構成図を示す。支柱10には、患者等の被検体1を載せる寝台11が設けられている。一方、天井には、支柱12が吊り下げられている。この支柱12には、Cアーム20が回転可能に設けられている。このCアーム20は、直交3軸D、D、Dの各方向に回転可能である。このCアーム20の各端部には、それぞれX線発生部21とX線検出部22とが対向して設けられている。又、複数のモニタ装置23が設けられている。
X線発生部21は、X線管を備え、このX線管に電圧、電流が供給されることによりX線を放出する。X線検出部22は、X線発生部21から放出され、被検体1を透過したX線量を検出し、X線検出量に応じたX線画像データを出力する。X線検出部22は、平面検出器(Flat Panel Detector:FPD)又はI.I.(Image Intensifier)を用いる。
図2は同装置の機構ブロック構成図を示す。Cアーム20には、駆動部25が設けられている。この駆動部25は、Cアーム20を回転させる。これにより、X線発生部21とX線検出部22とは、被検体1を回転中心として回転する。
演算処理装置本体26は、コンピュータにより成り、予め記憶されている画像撮像プログラムを実行することによりX線発生部21とX線検出部22とを被検体1を回転中心として回転させながら撮像を行って複数の二次元画像を取得し、これら二次元画像を再構成して被検体1の三次元の軟組織画像等を取得する一連の動作制御を行う。具体的に演算処理装置本体26は、主制御部27から発する各指令によりX線発生制御部28、画像収集部29、機構制御部30、撮像制御部31、画像演算部32、画像記憶部33及びモニタ装置23が動作する。X線発生制御部28は、X線発生部21に対してX線発生の指示を発する。このX線発生の指示は、X線発生部21のX線管に印加する電圧値や電流値を指示するX線条件情報を含む。
画像収集部29は、X線検出部22から出力されたX線画像データを逐次取り込み、それぞれ二次元画像データとして画像記憶部33に記憶する。
機構制御部30は、Cアーム20を回転させる駆動部25を動作制御し、X線発生部21とX線検出部22との被検体1を回転中心とする回転動作を制御する。
撮像制御部31は、X線発生部21とX線検出部22とを被検体1を回転中心として少なくとも2回回転させる指令を機構制御部30に発し、かつ少なくとも2回のX線発生部21とX線検出部22との各回転中毎に、X線発生制御部28と画像収集部29とに各指令を発して互いにずれた複数の回転角度毎に被検体1の撮像を行う。
図3は画像取得の機能ブロック図を示す。撮像制御部31は、例えば造影無しと造影有りとの2回、X線発生部21とX線検出部22とを被検体1を回転中心として回転させる。この場合、撮像制御部31は、造影無しで、X線発生部21とX線検出部22とを被検体1を回転中心として回転開始角度位置sから回転を開始し、回転終了角度位置eまでの撮像範囲θ内で回転させる指令を機構制御部30に発し、かつ所定の等間隔の角度ステップφ、例えば角度φ=1°ステップする毎の各撮像角度位置f、f、…、fnでそれぞれ撮像を行う指令をX線発生制御部28と画像収集部29とに発する。撮像角度方向は、例えば200方向である。
撮像制御部31は、造影有りで、X線発生部21とX線検出部22とを被検体1を回転中心として回転開始角度位置sに対してずれた角度φ/2、例えば角度0.5°ずれた回転開始角度位置saから回転を開始し、回転終了角度位置eaまでの撮像範囲θ内で回転させる指令を機構制御部30に発する。なお、ずれた角度φ/2は、各撮像角度位置f、f、…、fnのステップ角度φの例えば2分の1に設定されている。これと共に撮像制御部31は、回転開始角度位置saから所定の等間隔の角度ステップ、角度1°ステップする毎の各撮像角度位置g、g、…、gnでそれぞれ撮像を行う指令をX線発生制御部28と画像収集部29とに発する。造影有りの場合も撮像角度方向は、造影無しと同様に例えば200方向である。
造影無しと造影有りとでX線発生部21とX線検出部22とを回転させる場合、造影無しにおける回転開始角度位置sと造影有りにおける回転開始角度位置saとは、ずれた角度φに対応して異なる。同様に、造影無しにおける回転開始角度位置saと造影有りにおける回転終了角度位置eaともずれた角度φに対応して異なる。
撮像制御部31は、造影無しにおける等間隔の各撮像角度位置f、f、…、fnと造影有りにおける等間隔の各撮像角度位置g、g、…、gnとを行うステップ角度を例えば角度1°で同一角度に設定する。これにより、撮像制御部31は、造影無しにおける各撮像角度位置f、f、…、fnと造影有りにおける各撮像角度位置g、g、…、gnとを互いにずらす。上記の通りずれた角度φ/2は、各撮像角度位置f、f、…、fnのステップ角度φの例えば2分の1に設定されているので、各撮像角度位置g、g、…、gnと各撮像角度位置f、f、…、fnとを合せた各撮像角度位置f、g、f、g、…、fn、gnは、均等に角度間隔となる。
撮像制御部31は、造影無し造影有りとにおけるX線発生部21とX線検出部22との各回転を同一面内で行う。
なお、図3に示すX線発生部21は、X線撮影開示時における回転開始時の位置を示し、(21)はX線撮影終了時におけるX線発生部21の位置を示す。
画像演算部32は、造影有りと造影有りとにおいて、それぞれX線発生部21とX線検出部22とを回転させたときの各撮像により取得した複数の二次元画像データ、すなわち画像記憶部33に記憶されている複数の二次元画像データに対して再構成処理や加減算処理等の演算処理を行って被検体1の三次元の軟組織画像3、三次元の血管画像5及び三次元の軟組織・血管画像34を取得する。
具体的に画像演算部32は、第1の再構成部35と、第2の再構成部36と、画像間演算部37とを有する。第1の再構成部35は、被検体1に造影無しで取得された複数の二次元画像データを画像記憶部33から読み出し、これら二次元画像データを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して三次元の被検体1の組織画像データ38を取得する。第1の再構成部35は、再構成フィルタとして例えばShepp&Logan又はRamachandranのような比較的高周波成分を強調するフィルタを用いる。
第2の再構成部36は、被検体1に造影有りで取得された複数の二次元画像データを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して被検体1の組織及び血管を含む三次元の組織・血管画像データ39を取得する。この第2の再構成部36も第1の再構成部35と同様に、再構成フィルタとして例えばShepp&Logan又はRamachandranのような比較的高周波成分を強調するフィルタを用いる。
画像間演算部37は、第1の再構成部35により再構成された組織画像データ38と第2の再構成部36により再構成された組織・血管画像データ39との間の演算を行って三次元の軟組織画像データ3と三次元の軟組織・血管画像34と三次元の血管画像5とを取得する。具体的に画像間演算部37は、加算器40と、2つの減算器41、42とを有する。この画像間演算部37は、減算器(第1の演算部)41により組織・血管画像データ39と組織画像データ38との差分を演算して三次元の血管画像5を取得する。次に、画像間演算部37は、減算器(第2の演算部)42により組織・血管画像データ39と血管画像5との差分を演算し、この差分の結果と組織画像データ38とを加算器(第3の演算部)40により加算して三次元の軟組織画像データ3を取得する。次に、画像間演算部(第4の演算部)37は、血管画像5と軟組織画像データ3とを加算して三次元の軟組織・血管画像34を取得する。
次に、上記の如く構成された装置による撮影動作について説明する。
被検体1がX線発生部21とX線検出部22との回転中心(アイソセンタ)にくるように位置決めされる。
撮像制御部31は、造影無しでX線発生部21とX線検出部22とによって第1の回転撮像を行わせる。すなわち、撮像制御部31は、X線発生部21とX線検出部22とを被検体1を回転中心として回転開始角度位置sから回転を開始し、回転終了角度位置eまでの撮像範囲θ内で回転させる指令を機構制御部30に発する。これにより、Cアーム20は、例えば矢印W方向に回転し、X線発生部21とX線検出部22とを被検体1を回転中心として回転させる。この撮像範囲θの回転角度は、180°とファン角度Fとを加算してなる。なお、Cアーム20の性能が例えば50deg/secであれば、Cアーム20が撮像範囲θを回転するのに例えば約5秒要する。
これと共に撮像制御部31は、所定の等間隔の角度ステップ、例えば角度1°ステップする毎の各撮像角度位置f、f、…、fnでそれぞれ撮像を行う指令をX線発生制御部28と画像収集部29とに発する。
しかるに、X線発生部21とX線検出部22とは、被検体1を回転中心として回転開始角度位置sから回転を開始し、回転終了角度位置eまでの撮像範囲θ内で回転する。この回転中、X線発生部21は、X線発生制御部28による制御によって所定の角度ステップ、例えば角度1°ステップする毎の各撮像角度位置f、f、…、fnでそれぞれX線を発生する。この場合、各撮像角度位置f、f、…、fnは、例えば200方向である。X線検出部22は、各撮像角度位置f、f、…、fn毎に被検体1を透過したX線量を検出し、そのX線画像データを出力する。なお、撮像範囲θの回転角度は、180°とファン角度Fとを加算してなる。この結果、画像収集部29は、X線検出部22から出力されたX線画像データを逐次取り込み、造影無しの例えば200枚の二次元画像データAとして画像記憶部33に記憶する。
第1の回転撮像が終了すると、Cアーム20は元の位置に戻る。
次に、撮像制御部31は、造影有りでX線発生部21とX線検出部22とによって第2の回転撮像を行わせる。すなわち、撮像制御部31は、造影無しの場合の回転開始角度位置sに対してずれた角度φ、例えば各撮像角度位置f、f、…、fnのステップ角度φ(=1°)の2分の1の角度φ/2、例えばφ=0.5°ずれた回転開始角度位置saから回転を開始し、回転終了角度位置eaまでの撮像範囲θ内で回転させる指令を機構制御部30に発する。
これにより、Cアーム20は、例えば矢印W方向に回転し、X線発生部21とX線検出部22とを被検体1を回転中心(アイソセンタ)として回転させる。これらX線発生部21とX線検出部22との各回転は、造影無しの場合と造影有りの場合とで同一面内とである。
これと共に撮像制御部31は、回転開始角度位置saから所定の等間隔の角度ステップ、例えば上記造影無しの場合と同一の角度1°ステップする毎の各撮像角度位置g、g、…、gnでそれぞれ撮像を行う指令をX線発生制御部28と画像収集部29とに発する。造影有りの場合も撮像角度方向は、造影無しの場合と同様に例えば200方向である。
しかるに、X線発生部21とX線検出部22とは、被検体1を回転中心として回転開始角度位置saから回転を開始し、回転終了角度位置enまでの撮像範囲θ内で回転する。この回転中、X線発生部21は、X線発生制御部28による制御によって所定の角度ステップ、例えば角度1°ステップする毎の各撮像角度位置g、g、…、gnでそれぞれX線を発生する。この場合、各撮像角度位置g、g、…、gnは、例えば200方向である。X線検出部22は、各撮像角度位置g、g、…、gn毎に被検体1を透過したX線量を検出し、そのX線画像データを出力する。この結果、画像収集部29は、X線検出部22から出力されたX線画像データを逐次取り込み、造影有りの例えば200枚の二次元画像データAとして画像記憶部33に記憶する。
画像記憶部33には、造影無しの例えば200枚の二次元画像データAと造影有りの例えば200枚の二次元画像データAとの合計400枚の二次元画像データが記憶される。これら造影無しと造影有りとの各二次元画像データA、Aは、互いにずれ角度φ、例えば角度0.5°ずれた各撮像角度位置f、f、…、fnと各撮像角度位置g、g、…、gnで接続されている。従って、合計400枚の二次元画像データA、Aは、等間隔の各撮像角度位置f、g、f、g、…、fn、gnで取得された画像と同等となり、被検体1内の臓器にとって400方向の撮像角度から撮像したのと同等の情報を有する。400の撮像方向の二次元画像データがあれば、被検体1の軟組織の画像を取得できる。200の撮像方向の二次元画像データがあれば、被検体1の血管の画像を取得できる。
しかるに、第1の再構成部35は、画像記憶部33に記憶された例えば200枚の二次元画像データAを読み出し、これら二次元画像データAを再構成して三次元の被検体1の組織画像データ38を取得する。この第1の再構成部35は、造影有りの二次元画像データAの収集が終了を待つ必要無く、造影有りの二次元画像データAの収集と同時に行ってもよい。
第2の再構成部36は、被検体1に造影有りで取得された例えば200枚の二次元画像データAを再構成して被検体1の組織及び血管を含む三次元の組織・血管画像データ39を取得する。
画像間演算部37は、減算器41により組織・血管画像データ39と組織画像データ38との差分を演算して三次元の血管画像5を取得する。この血管画像5は、血管のみを表現する。次に、画像間演算部37は、減算器42により組織・血管画像データ39と血管画像5との差分を演算し、この差分の結果と組織画像データ38とを加算器40により加算して三次元の軟組織画像データ3を取得する。次に、画像間演算部37は、血管画像5と軟組織画像データ3とを加算して三次元の軟組織・血管画像34を取得する。これら被検体1の血管画像5、軟組織画像3、軟組織・血管画像34は、モニタ装置23に表示される。
このように上記第1の実施の形態によれば、造影無しでX線発生部21とX線検出部22とを回転開始角度位置sから回転させて各撮像角度位置f、f、…、fnでそれぞれ撮像を行って例えば200枚の造影無しの二次元画像データAを取得し、造影有りでX線発生部21とX線検出部22とを回転開始角度位置sに対してずれ角度φ、例えば角度0.5°ずれた回転開始角度位置saから回転させて各撮像角度位置g、g、…、gnでそれぞれ撮像を行って例えば200枚の造影有りの二次元画像データAを取得する。これら造影無しと造影有りとの合計400枚の二次元画像データA、Aは、被検体1内の臓器にとって400方向の撮像角度から撮像したのと同等の情報を有する。撮像方向400の二次元画像データがあれば、被検体1の軟組織の画像を取得でき、撮像方向200の二次元画像データがあれば、被検体1の血管の画像を取得できる。従って、造影有りと造影無しとの各200毎の二次元画像データA、Aをそれぞれ再構成し、加減算することにより、被検体1の三次元の血管画像5と、三次元の軟組織画像3と、三次元の軟組織・血管画像34とを取得できる。
この結果、造影無しによる200枚の撮像と、造影有りによる200枚の撮像との合計400枚の撮像を行うだけで、被検体1の三次元の軟組織画像データ3や血管画像5、軟組織・血管画像34を取得でき、被検体1に対するX線の被曝量を低減できる。
撮影枚数が少なくことは、撮影時間も短縮することができる。これにより、手技を早く終わらすことができる。さらに、撮影時間が短くなることにより患者等の被検体1の撮像中の動きによる画質の低下によるリスクも半減できる。
被検体1の術中、X線撮像装置により取得された被検体1の三次元の軟組織画像がモニタ装置23に表示されるが、この軟組織画像を観察して被検体1に例えば出血が確認された場合、止血の処置が行われる。この場合、被検体1中で出血している血管を同定し、血管画像5と軟組織画像3とを重ね合せた軟組織・血管画像34をモニタ装置23に表示することが術者から要求されるが、この要求に応じることができる。
次に、本発明の第2の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図1及び図2に示す装置構成は、同一なのでその説明は省略する。
図4はX線撮像装置の画像取得の機能ブロック図を示す。このX線撮像装置は、第2の実施の形態の画像間演算部37を具体的に示す。この画像間演算部37は、ノイズ低減フィルタ43と、低周波強調フィルタ44とを有する。ノイズ低減フィルタ43は、血管画像5に含まれるノイズを低減する。このノイズ低減フィルタ43は、例えばメディアンフィルタを用いる。なお、ノイズ低減フィルタ43は、メディアンフィルタに限らず、あらゆるノイズ低減フィルタを用いることが可能である。
低周波強調フィルタ44は、加算器40から出力される三次元の軟組織画像データ3に含まれる低周波成分を強調する。具体的に低周波強調フィルタ44は、軟組織画像データ3における体軸方向に対して強めの低周波強調フィルタにより低周波成分を強調し、Axial方向(体軸に垂直な横断面)に対して弱めの低周波強調フィルタにより低周波成分を強調する。
次に、上記の如く構成された装置による撮影動作について説明する。
上記同様に、各撮像角度位置f、f、…、fnで各撮像が行われて造影無しの200枚の二次元画像データAが取得される。又、各撮像角度位置g、g、…、gnで各撮像が行われて造影有りの200枚の二次元画像データAが取得される。
第1の再構成部35は、画像記憶部33に記憶された例えば200枚の二次元画像データAを読み出し、これら二次元画像データAを再構成して三次元の被検体1の組織画像データ38を取得する。
第2の再構成部36は、被検体1に造影有りで取得された例えば200枚の二次元画像データAを再構成して被検体1の組織及び血管を含む三次元の組織・血管画像データ39を取得する。
画像間演算部37は、減算器41により組織・血管画像データ39と組織画像データ38との差分を演算して三次元の血管画像5を取得する。この血管画像5は、ノイズ成分が血管以外の領域に多く含まれている。このため、ノイズ低減フィルタ43は、血管画像5に含まれるノイズ成分を低減する。
次に、画像間演算部37は、減算器42により組織・血管画像データ39とノイズ成分が低減された血管画像5との差分を演算し、被検体1内の組織を表す組織画像45を取得する。組織画像データ38と組織画像45とは、各撮像角度位置f、f、…、fnと各撮像角度位置g、g、…、gnとの互いに異なる撮像方向により得られた情報を含んでいるので、加算することにより軟組織を表現可能な濃度分解能を得ることができる。
従って、画像間演算部37は、加算器40により組織画像データ38と組織画像45とを加算し、三次元の軟組織画像データ3を取得する。さらに、低周波強調フィルタ44は、軟組織画像データ3における体軸方向に対して強めの低周波強調フィルタにより低周波成分を強調し、Axial方向に対して弱めの低周波強調フィルタにより低周波成分を強調する。
次に、画像間演算部37は、血管画像5と軟組織画像データ3とを加算して三次元の軟組織・血管画像34を取得する。これら被検体1の血管画像5、軟組織画像3、軟組織・血管画像34は、モニタ装置23に表示される。
このように上記第2の実施の形態によれば、上記第1の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもなく、ノイズ成分を低減した血管画像5、軟組織画像3、軟組織・血管画像34を取得できる。
なお、上記第1及び第2の実施の形態は、次のように変形してもよい。
上記第1及び第2の実施の形態は、造影無しで撮影を行った後に、造影有りで撮影を行っているが、造影有りで撮影を行った後に、造影無しで撮影を行ってもよい。造影は、動注又は静注で行ってもよい。造影無しで撮影を行った後に、再度造影無しで撮影を行ってもよい。
撮像枚数は、造影無しで200枚、造影有りで200枚としているが、これに限らず、診察に必要な枚数、例えば造影無しで210枚、造影有りで210枚でもよい。
撮像は、造影無しの第1の回転撮像と造影有りの第2の回転撮像との2回行っているが、3回以上の回転撮像を組み合わせて行ってもよい。図5は第1乃至第3の回転撮像の一例を示す。第1の回転撮像において、造影無しで、撮像制御部31は、X線発生部21とX線検出部22とを被検体1を回転中心として回転開始角度位置sから回転を開始し、回転終了角度位置eまでの撮像範囲θ内で回転させ、所定の等間隔の角度αのステップ毎の各撮像角度位置k、k、…、kmでそれぞれ撮像を行う。この場合、各撮像角度位置k、k、…、kmは、例えば130方向である。
第2の回転撮像において、造影無しで、撮像制御部31は、造影無しの場合の回転開始角度位置sに対して角度αの3分の1ずれた角度(α/3)毎の各撮像角度位置l、l、…、lnでそれぞれ撮像を行う。この場合、各撮像角度位置l、l、…、lmは、例えば130方向である。
第3の回転撮像において、造影有りで、撮像制御部31は、造影無しの場合の回転開始角度位置sに対して角度αの3分の2ずれた角度(2α/3)毎の各撮像角度位置n、n、…、nmでそれぞれ撮像を行う。この場合、各撮像角度位置n、n、…、nmは、例えば130方向である。
この結果、造影無しで260枚取得でき、造影有りで130枚取得できる。これら第1乃至第3の回転撮像により取得される複数の二次元画像データは、等間隔の各撮像角度位置k、l、n、k、l、n、…、km、lm、nmで取得される。
図6(a)(b)は上記図5に示す第1と第2の回転撮像を併せて1回の回転撮像で行う回転撮像を示す。同図(a)に示すように第1の回転撮像において、造影無しで、撮像制御部31は、X線発生部21とX線検出部22とを被検体1を回転中心として回転開始角度位置sから回転を開始し、回転終了角度位置eまでの撮像範囲θ内で回転させ、不等間隔の角度の各撮像角度位置k、l、k、l、…、km、lmでそれぞれ撮像を行う。この場合、これら各撮像角度位置k、l、k、l、…、km、lmは、例えば260方向である。不等間隔の各撮像角度位置k、l、k、l、…、km、lmであるが、各撮像角度位置kとl、kとl、…、kmとlmは、それぞれ角度(α/3)毎にずれている。又、各撮像角度位置lとk、lとk、…、lm−1とkmは、それぞれ角度(2α/3)毎にずれている。
図6(b)は第2の回転撮像を示す。第2の回転撮像において、造影有りで、撮像制御部31は、造影無しの場合の回転開始角度位置sに対して角度αの3分の2ずれた角度(2α/3)毎の各撮像角度位置n、n、…、nmでそれぞれ撮像を行う。この場合、各撮像角度位置n、n、…、nmは、例えば130方向である。
この結果、造影無しで260枚取得でき、造影有りで130枚取得できる。これら第1及び第2の回転撮像により取得される複数の二次元画像データは、等間隔の各撮像角度位置k、l、n、k、l、n、…、km、lm、nmで取得される。
なお、第1の再構成部35は、不等間隔の各撮像角度位置k、l、k、l、…、km、lmで撮像された例えば260枚の二次元画像データを再構成して三次元の被検体1の組織画像データを取得するが、この再構成において、補正を行い、アーチファクトの発生を防止する。
図7は二次元画像データの取得方法を示す。なお、図6と同一部分には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。第1の回転撮像において、造影無しで、各撮像角度位置k、l、k、l、…、km、lmでそれぞれ撮像が行われ、造影無しの例えば260枚の二次元画像データAが取得される。この第1の回転撮像は、260枚の二次元画像データAの取得に限らず、各撮像角度位置k、l、k、l、…、km、lmの撮像間隔よりも狭い間隔の多数の撮像角度位置で撮像を行い、多数の二次元画像データを取得してもよい。
第2の回転撮像において、造影有りで、各撮像角度位置n、n、…、nmでそれぞれ撮像が行われ、造影有りの例えば130枚の二次元画像データAが取得される。
第1の再構成部35は、造影無しの例えば260枚の二次元画像データAから二次元画像データA3−1を抜き出す。抜き出す二次元画像データA3−1は、造影有りの例えば130枚の二次元画像データAと併せた結果、等間隔の各撮像角度位置となる画像データである。
しかるに、第1の再構成部35は、抜き出した二次元画像データA3−1を再構成して三次元の被検体1の組織画像データ38を取得する。第2の再構成部36は、被検体1に造影有りで取得された例えば130枚の二次元画像データAを再構成して被検体1の組織及び血管を含む三次元の組織・血管画像データ39を取得する。減算器41は、組織・血管画像データ39と組織画像データ38との差分を演算して三次元の血管画像5を取得する。以下、画像演算部32の演算処理は、上記と同様なのでその説明は省略する。
上記第1及び第2の実施の形態は、Cアーム20によるX線発生部21とX線検出部22との回転方向を第1乃至第3の回転撮像のいずれも同一方向の矢印W方向にしている。これにより、Cアーム20等によるX線発生部21とX線検出部22との機械的な位置決めが容易である。
X線発生部21とX線検出部22との回転方向は、例えば図8に示すように第1の回転撮像において矢印W方向に回転し、第2の回転撮像において矢印W方向とは逆方向Waに回転させる往復移動を行わせてもよい。これにより、第1及び第2の回転撮像におけるトータルのCアーム20によるX線発生部21とX線検出部22との回転の時間を短縮できる。
X線発生部21とX線検出部22との回転方向は、例えば図9に示すように第1の回転撮像において矢印Wb方向の範囲で例えば200°回転し、第2の回転撮像において矢印Wc方向の範囲で例えば200°回転する。なお、第1の回転撮像を造影なしとし、第2の回転撮像を造影有りとする。これら回転は、同一Axial平面内で行う。しかるに、第1の回転撮像により取得された複数の二次元画像データの中から造影無しの二次元画像データを抜き出し、第2の回転撮像により取得された複数の二次元画像データの中から例えばずれ角度0.5°ずれた造影有りの二次元画像データを抜き出すことが可能である。
第1の回転撮像と第2の回転撮像とは、例えばバイプレーン撮影装置における床置きアームと天吊りアームとを用いて行うことが可能である。例えば床置きアームを回転させて第1の回転撮像を行い、天吊りアームを回転させて第2の回転撮像を行う。図1に示すX線撮像装置であれば、Cアーム20の回転により第2のX線発生部21と第2のX線検出部22とを回転させて第1の回転撮像を行う。Ωアーム15の回転により第1のX線発生部16と第1のX線検出部17とを回転させて第2の回転撮像を行う。
第1の回転撮像と第2の回転撮像とにおけるCアーム20の回転は、例えば図8に示す矢印W又はWa方向に連続して2回転させてもよい。
図10に示すように第1の回転撮像におけるX線発生部21とX線検出部22との第1回目の回転Jと、第2の回転撮像におけるX線発生部21とX線検出部22との第2回目の回転Jとは、同一平面H内で行っている。これに限らず図11に示すように第1回目の回転Jを平面H内で行い、第2回目の回転Jを平面Hとは別の平面H内で行ってもよい。この場合、平面Hと平面Hとは、これら平面H、Hの間隔が既知で、第1回目の回転Jにより取得された各二次元画像データと第2回目の回転Jにより取得された各二次元画像データとの位置合せが可能な間隔だけ離れている。
モニタ装置23に表示さける被検体1の血管画像5、軟組織画像3、軟組織・血管画像34は、いずれか1つの画像を表示してもよいし、全ての画像を同時に表示してもよい。又、モニタ装置23には、血管画像5、軟組織画像3又は軟組織・血管画像34のうち術者等の所望する画像を選択して表示してもよい。又、モニタ装置23には、血管画像5、軟組織画像3又は軟組織・血管画像34を所定の時間毎に切り替え表示してもよい。
次に、本発明の第3の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図1及び図2に示す装置構成は、同一なのでその説明は省略する。
図12はX線撮像装置の画像取得の機能ブロック図を示す。第1の再構成部35は、被検体1に造影無しで取得された複数の二次元画像データAを画像記憶部33から読み出し、これら二次元画像データAを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して三次元の被検体1の組織画像データ38を取得する。第1の再構成部35は、再構成フィルタとして例えばShepp&Logan又はRamachandranのような比較的高周波成分を強調するフィルタを用いる。
第2の再構成部36は、被検体1に造影有りで取得された複数の二次元画像データAを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して被検体1の組織及び血管を含む三次元の組織・血管画像データ39を取得する。この第2の再構成部36も第1の再構成部35と同様に、再構成フィルタとして例えばShepp&Logan又はRamachandranのような比較的高周波成分を強調するフィルタを用いる。
画像間演算部37の減算器(第1の演算部)41は、組織・血管画像データ39と組織画像データ38との差分を演算して三次元の血管画像5を取得する。
血管領域抽出部(第2の演算部)45は、減算器41により取得された三次元の血管画像5から血管領域を抽出する。この血管領域抽出部45は、例えば2値化により三次元の血管画像5から血管領域を抽出する。血管画像5は、血管と他の組織とのレベル差があるので、予め設定された閾値を用いることで血管のみを抽出可能である。
血管領域除去部(第2の演算部)46は、組織・血管画像データ39から血管領域抽出部45により抽出された血管領域を除去して不完全な組織画像47を取得する。不完全組織画像47は、組織領域の情報を有しているが、血管領域の情報を欠落している。
加算・穴埋め部(第3の演算部)48は、不完全組織画像47に欠落している血管領域の情報を組織画像38から取得し、この取得した血管領域の情報を不完全組織画像47に穴埋めして完全な組織画像を取得する。そして、加算・穴埋め部48は、穴埋めして取得した完全組織画像と組織画像38とを加算して軟組織画像3を取得する。
次に、上記の如く構成された装置による再構成動作について説明する。
上記実施の形態と同様に、各撮像角度位置f、f、…、fnで各撮像が行われて造影無しの200枚の二次元画像データAが取得される。又、各撮像角度位置g、g、…、gnで各撮像が行われて造影有りの200枚の二次元画像データAが取得される。
第1の再構成部35は、被検体1に造影無しで取得された複数の二次元画像データAを画像記憶部33から読み出し、これら二次元画像データAを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して三次元の被検体1の組織画像データ38を取得する。
第2の再構成部36は、被検体1に造影有りで取得された複数の二次元画像データAを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して被検体1の組織及び血管を含む三次元の組織・血管画像データ39を取得する。
画像間演算部37において減算器41は、組織・血管画像データ39と組織画像データ38との差分を演算して三次元の血管画像5を取得する。次に、血管領域抽出部45は、減算器41により取得された三次元の血管画像5から例えば2値化により血管領域を抽出する。次に、血管領域除去部46は、組織・血管画像データ39から血管領域抽出部45により抽出された血管領域を除去して不完全な組織画像47を取得する。次に、加算・穴埋め部48は、不完全組織画像47に欠落している血管領域の情報を組織画像38から取得し、この取得した血管領域の情報を不完全組織画像47に穴埋めして完全な組織画像を取得する。この加算・穴埋め部48は、穴埋めして取得した完全組織画像と組織画像38とを加算して軟組織画像3を取得する。
さらに、低周波強調フィルタ44は、軟組織画像3における体軸方向に対して強めの低周波強調フィルタにより低周波成分を強調し、Axial方向に対して弱めの低周波強調フィルタにより低周波成分を強調する。
次に、画像間演算部37は、血管画像5と軟組織画像データ3とを加算して三次元の軟組織・血管画像34を取得する。これら被検体1の血管画像5、軟組織画像3、軟組織・血管画像34は、モニタ装置23に表示される。
このように上記第3の実施の形態によれば、上記第1の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもなく、血管領域抽出部45により例えば2値化により三次元の血管画像5から血管領域を抽出し、この抽出された血管領域を血管領域除去部46により組織・血管画像データ39から除去するので、血管画像5に含まれるアーチファクトの影響を軽減できる。
次に、本発明の第4の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図1及び図2に示す装置構成は、同一なのでその説明は省略する。
図13はX線撮像装置の画像取得の機能ブロック図を示す。ノイズ低減フィルタ49は、3次元の血管画像5に含まれるノイズを低減する。このノイズ低減フィルタ49は、例えばメディアンフィルタを用いる。なお、ノイズ低減フィルタ49は、メディアンフィルタに限らず、あらゆるノイズ低減フィルタを用いることが可能である。
投影部50は、3次元の血管画像5を投影して複数の血管の二次元画像、例えば200枚の二次元画像Aを取得する。これら血管の二次元画像Aは、例えば造影有りで撮像された例えば200枚の各二次元画像データAの各撮像角度位置g、g、…、gnに対応した各角度で投影して取得される。すなわち、血管の二次元画像Aは、回転開始角度位置sに対してずれた角度φ/2、例えば角度0.5°ずれた回転開始角度位置saから回転終了角度位置eaまでの撮像範囲θ内で回転し、この回転中にステップ角度φ(=1°)毎の各撮像角度位置g、g、…、gnでそれぞれ投影して取得される。
減算器(第2の演算部)51は、造影有りで撮像された例えば200枚の各二次元画像データAから200枚の血管の二次元画像Aを減算し、200枚の組織画像Aを取得する。
第3の再構成部52は、200枚の組織画像Aを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して被検体1の組織を含む三次元の組織画像データ53を取得する。この第3の再構成部52も第1の再構成部35と同様に、再構成フィルタとして例えばShepp&Logan又はRamachandranのような比較的高周波成分を強調するフィルタを用いる。
加算器(第3の演算部)54は、第3の再構成部52により取得された三次元の組織画像データ53と第1の再構成部35により取得された三次元の組織画像38とを加算して三次元の軟組織画像3を取得する。
次に、上記の如く構成された装置による再構成動作について説明する。
上記実施の形態と同様に、各撮像角度位置f、f、…、fnで各撮像が行われて造影無しの200枚の二次元画像データAが取得される。又、各撮像角度位置g、g、…、gnで各撮像が行われて造影有りの200枚の二次元画像データAが取得される。
第1の再構成部35は、被検体1に造影無しで取得された複数の二次元画像データAを画像記憶部33から読み出し、これら二次元画像データAを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して三次元の被検体1の組織画像データ38を取得する。
第2の再構成部36は、被検体1に造影有りで取得された複数の二次元画像データAを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して被検体1の組織及び血管を含む三次元の組織・血管画像データ39を取得する。
次に、画像間演算部37において減算器41は、組織・血管画像データ39と組織画像データ38との差分を演算して三次元の血管画像5を取得する。次に、ノイズ低減フィルタ49は、三次元の血管画像5に含まれるノイズを低減し、投影部50に送る。
この投影部50は、ノイズの低減された三次元の血管画像5を入力し、この三次元の血管画像5を投影して複数の血管の二次元画像、例えば200枚の二次元画像Aを取得する。なお、これら血管の二次元画像Aは、上記の通り例えば造影有りで撮像された例えば200枚の各二次元画像データAの各撮像角度位置g、g、…、gnに対応した各角度で投影して取得される。
次に、減算器51は、造影有りで撮像された例えば200枚の各二次元画像データAから200枚の血管の二次元画像Aを減算し、200枚の組織画像Aを取得する。
次に、第3の再構成部52は、200枚の組織画像Aを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して被検体1の組織を含む三次元の組織画像データ53を取得する。
次に、加算器54は、第3の再構成部52により取得された三次元の組織画像データ53と第1の再構成部35により取得された三次元の組織画像38とを加算して三次元の軟組織画像3を取得する。
次に、低周波強調フィルタ44は、三次元の軟組織画像3における体軸方向に対して強めの低周波強調フィルタにより低周波成分を強調し、Axial方向に対して弱めの低周波強調フィルタにより低周波成分を強調する。
次に、画像間演算部37は、血管画像5と軟組織画像データ3とを加算して三次元の軟組織・血管画像34を取得する。これら被検体1の血管画像5、軟組織画像3、軟組織・血管画像34は、モニタ装置23に表示される。
このように上記第4の実施の形態によれば、上記第1の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもなく、三次元の血管画像5を投影して複数の血管の二次元画像Aを取得し、この血管の二次元画像Aと造影有りで撮像された各二次元画像データAとの差分から組織画像Aを取得し、この組織画像Aを再構成して三次元の組織画像データ53を取得するので、再構成時に多方向から加算されることになり血管画像5に含まれるアーチファクトの影響を軽減できる。
次に、本発明の第5の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図1及び図2に示す装置構成は、同一なのでその説明は省略する。
図14はX線撮像装置の画像取得の機能ブロック図を示す。第1の再構成部35は、第1の再構成部35aと第1の再構成部35bとを有する。第1の再構成部35aは、被検体1に造影無しで取得された複数の二次元画像データAを画像記憶部33から読み出し、これら二次元画像データAを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して三次元の被検体1の組織画像データ38を取得する。第1の再構成部35bは、再構成フィルタとして例えばShepp&Logan又はRamachandranのような比較的高周波成分を強調するフィルタと、低周波成分を強調する低周波フィルタとを有する。
第3の再構成部52は、200枚の組織画像Aを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して被検体1の組織を含む三次元の組織画像データ53を取得する。この第3の再構成部52は、第1の再構成部35と同様に、再構成フィルタとして低周波成分を強調する低周波フィルタとを有する。
又、本実施の形態は、上記第4の実施の形態における低周波強調フィルタ44を除いている。
次に、上記の如く構成された装置による再構成動作について説明する。
上記実施の形態と同様に、各撮像角度位置f、f、…、fnで各撮像が行われて造影無しの200枚の二次元画像データAが取得される。又、各撮像角度位置g、g、…、gnで各撮像が行われて造影有りの200枚の二次元画像データAが取得される。
第1の再構成部35aは、被検体1に造影無しで取得された複数の二次元画像データAを画像記憶部33から読み出し、これら二次元画像データAを高周波成分を強調するフィルタを用いて再構成して三次元の被検体1の組織画像データ38を取得する。
これと共に第1の再構成部35bは、被検体1に造影無しで取得された複数の二次元画像データAを画像記憶部33から読み出し、これら二次元画像データAを低周波成分を強調するフィルタを用いて再構成して三次元の被検体1の組織画像データ55を取得する。
第2の再構成部36は、被検体1に造影有りで取得された複数の二次元画像データAを再構成して被検体1の組織及び血管を含む三次元の組織・血管画像データ39を取得する。
次に、画像間演算部37において減算器41は、組織・血管画像データ39と組織画像データ38との差分を演算して三次元の血管画像5を取得する。次に、ノイズ低減フィルタ49は、三次元の血管画像5に含まれるノイズを低減し、投影部50に送る。この投影部50は、三次元の血管画像5を投影して複数の血管の二次元画像、例えば200枚の二次元画像Aを取得する。次に、減算器51は、造影有りで撮像された例えば200枚の各二次元画像データAから200枚の血管の二次元画像Aを減算し、200枚の組織画像Aを取得する。
次に、第3の再構成部52は、200枚の組織画像Aを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して被検体1の組織を含む三次元の組織画像データ53を取得する。
次に、加算器54は、第3の再構成部52により取得された三次元の組織画像データ53と第1の再構成部35により低周波成分を強調するフィルタを用いて再構成された三次元の組織画像55とを加算して三次元の軟組織画像3を取得する。
次に、画像間演算部37は、血管画像5と軟組織画像データ3とを加算して三次元の軟組織・血管画像34を取得する。これら被検体1の血管画像5、軟組織画像3、軟組織・血管画像34は、モニタ装置23に表示される。
このように上記第5の実施の形態によれば、上記第1の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもなく、第1の再構成部35により二次元画像データAを低周波成分を強調するフィルタを用いて再構成して三次元の被検体1の組織画像データ55を取得するので、再構成の後における低周波強調フィルタ44が必要なくなる。
次に、本発明の第6の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図1及び図2に示す装置構成は、同一なのでその説明は省略する。
図15はX線撮像装置の画像取得の機能ブロック図を示す。統合器55tが減算器51の出力側に接続されている。この統合器55tは、減算器51から出力される造影有りで撮像された200枚の各二次元画像データAと200枚の血管の二次元画像Aとの差分である200枚の組織画像Aを入力し、この組織画像Aと二次元画像データAとを合せ、400枚の二次元の組織画像Aを取得する。
第3の再構成部52は、400枚の二次元の組織画像Aを例えばFeldkamp法等の再構成理論を用いて再構成して被検体1の組織を含む三次元の組織画像データ3を取得する。この第3の再構成部52は、再構成フィルタとして低周波成分を強調する低周波フィルタを有する。
次に、上記の如く構成された装置による再構成動作について説明する。
上記実施の形態と同様に、各撮像角度位置f、f、…、fnで各撮像が行われて造影無しの200枚の二次元画像データAが取得される。又、各撮像角度位置g、g、…、gnで各撮像が行われて造影有りの200枚の二次元画像データAが取得される。
第1の再構成部35aは、被検体1に造影無しで取得された複数の二次元画像データAを画像記憶部33から読み出し、これら二次元画像データAを高周波成分を強調するフィルタを用いて再構成して三次元の被検体1の組織画像データ38を取得する。
第2の再構成部36は、被検体1に造影有りで取得された複数の二次元画像データAを高周波成分を強調するフィルタを用いて再構成して被検体1の組織及び血管を含む三次元の組織・血管画像データ39を取得する。
次に、減算器41は、組織・血管画像データ39と組織画像データ38との差分を演算して三次元の血管画像5を取得する。次に、ノイズ低減フィルタ49は、三次元の血管画像5に含まれるノイズを低減し、投影部50に送る。この投影部50は、三次元の血管画像5を投影して複数の血管の二次元画像、例えば200枚の二次元画像Aを取得する。次に、減算器51は、造影有りで撮像された例えば200枚の各二次元画像データAから200枚の血管の二次元画像Aを減算し、200枚の組織画像Aを取得する。
次に、統合器55tは、減算器51から出力される造影有りで撮像された200枚の各二次元画像データAと200枚の血管の二次元画像Aとの差分である200枚の組織画像Aを入力し、この組織画像Aと二次元画像データAとを合せ、400枚の二次元の組織画像Aを取得する。
次に、第3の再構成部52は、400枚の二次元の組織画像Aを低周波成分を強調する低周波フィルタを用いて再構成して被検体1の組織を含む三次元の組織画像データ3を取得する。
次に、画像間演算部37は、血管画像5と軟組織画像データ3とを加算して三次元の軟組織・血管画像34を取得する。これら被検体1の血管画像5、軟組織画像3、軟組織・血管画像34は、モニタ装置23に表示される。
このように上記第6の実施の形態によれば、上記第1の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもなく、再構成する前に、造影有りで撮像された各二次元画像データAと血管の二次元画像Aとの差分である200枚の組織画像Aを入力し、この組織画像Aと二次元画像データAとを合せて二次元の組織画像Aを取得し、この二次元の組織画像Aを低周波成分を強調する低周波フィルタを用いて再構成して三次元の組織画像データ3を取得するので、上記第1の実施の形態と同様の効果を奏することは言うまでもなく、再構成の後における低周波強調フィルタ44が必要なくなる。
次に、本発明の第7の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、図1及び図2に示す装置構成は、同一なのでその説明は省略する。
図16はナビゲーション手術における画像取得の応用例の流れ図を示す。X線撮像装置は、上記第1乃至第6の実施の形態において説明したX線撮像装置のうちいずれでも使用可能である。ここでは、被検体1における例えばガン等の軟組織病変Gに対してアプローチする手術器具56の表示例について説明する。
先ず、被検体1内に手術器具56が挿入されていない。被検体1に造影剤は、注入されていない。この状態で、上記同様に、各撮像角度位置f、f、…、fnで各撮像が行われ、造影無しの例えば200枚の二次元画像データが取得される。第1の再構成部35は、被検体1に造影無しで取得された複数の二次元画像データを再構成して三次元の被検体1の組織画像データ57を取得する。この組織画像データ57は、軟組織病変Gを表わす。この組織画像データ57は、例えば画像記憶部33に記憶される。
次に、被検体1内に手術器具56が挿入される。被検体1に造影剤は、注入されていない。この状態で、各撮像角度位置g、g、…、gnで各撮像が行われ、造影無しの例えば200枚の二次元画像データが取得される。第2の再構成部36は、被検体1に造影無しで取得された例えば200枚の二次元画像データを再構成して三次元の被検体1の軟組織・器具画像データ58を取得する。この軟組織・器具画像データ58は、軟組織病変Gに対してアプローチする手術器具56を表している。
画像間演算部37は、第1の再構成部35により再構成された組織画像データ57と第2の再構成部36により再構成された軟組織・器具画像データ58との間の演算を行って三次元の軟組織画像データ59と三次元の軟組織・器具画像60とを取得する。
次に、被検体1内への手術器具56のアプローチがさらに進む。被検体1に造影剤は、注入されていない。この状態で、再度、各撮像角度位置g、g、…、gnで各撮像が行われ、造影無しの例えば200枚の二次元画像データが取得される。第2の再構成部36は、被検体1に造影無しで取得された例えば200枚の二次元画像データを再構成して三次元の被検体1の軟組織・器具画像データ61を取得する。この軟組織・器具画像データ61は、被検体1内にさらに挿入される手術器具56を表している。
画像間演算部37は、例えば画像記憶部33に記憶されている組織画像データ57を読み出し、この組織画像データ57と第2の再構成部36により再構成された軟組織・器具画像データ61との間の演算を行って三次元の軟組織画像データ62と三次元の軟組織・器具画像63とを取得する。
次に、被検体1内への手術器具56のアプローチがさらに進む。被検体1に造影剤は、注入されていない。この状態で、再度、各撮像角度位置g、g、…、gnで各撮像が行われ、造影無しの例えば200枚の二次元画像データが取得される。第2の再構成部36は、被検体1に造影無しで取得された例えば200枚の二次元画像データを再構成して三次元の被検体1の軟組織・器具画像データ64を取得する。この軟組織・器具画像データ64は、被検体1内にさらに挿入される手術器具56を表している。
画像間演算部37は、再び画像記憶部33に記憶されている組織画像データ57を読み出し、この組織画像データ57と第2の再構成部36により再構成された軟組織・器具画像データ64との間の演算を行って三次元の軟組織画像データ65と三次元の軟組織・器具画像66とを取得する。
これ以降、被検体1内への手術器具56のアプローチと共に、各撮像角度位置g、g、…、gnで各撮像を行うことを繰り返す。三次元の軟組織画像データと、被検体1内に挿入される手術器具56を表す三次元の軟組織・器具画像とを取得できる。
このように上記第7の実施の形態によれば、被検体1内に手術器具56を挿入せず、造影剤を注入していない状態で、各撮像角度位置f、f、…、fnで各撮像を行って軟組織病変Gを表わす組織画像データ57を取得して例えば画像記憶部33に記憶し、この後、各撮像角度位置g、g、…、gnでの各撮像を時間経過と共に逐次行って各軟組織・器具画像データ58、61、64を取得し、組織画像データ57と各軟組織・器具画像データ58、61、64との各間で画像間の再構成を行い、三次元の各軟組織画像データ59、62、65と三次元の各軟組織・器具画像60、63、66とを取得する。
これにより、被検体1内にアプローチされる手術器具56と軟組織との位置関係が三次元で確認できる。最初の各撮像角度位置f、f、…、fnで各撮像を行って軟組織病変Gを表わす組織画像データ57を取得して例えば画像記憶部33に記憶するので、2回目以降は、各撮像角度位置f、f、…、fnで各撮像を省略でき、各撮像角度位置g、g、…、gnでの各撮像のみを行えばよく、三次元の各軟組織・器具画像60、63、66を取得するまでの時間を短縮できる。
本発明に係るX線撮像装置の第1の実施の形態を示す外観構成図。 同装置における機構ブロック構成図。 同装置における画像取得を示す機能ブロック図。 本発明に係るX線撮像装置の第2の実施の形態における画像取得を示す機能ブロック図。 同装置における回転撮像の変形例を示す模式図。 同装置における回転撮像の変形例を示す模式図。 同装置における二次元画像データの取得方法を示す図。 同装置におけるX線発生部とX線検出部との回転方向の変形例を示す図。 同装置におけるX線発生部とX線検出部との回転方向の変形例を示す図。 同装置におけるX線発生部とX線検出部とが同一平面内で回転することを示す模式図。 同装置におけるX線発生部とX線検出部とが異なる平面内で回転することを示す模式図。 本発明に係るX線撮像装置の第3の実施の形態における再構成を示す機能ブロック図。 本発明に係るX線撮像装置の第4の実施の形態における再構成を示す機能ブロック図。 本発明に係るX線撮像装置の第5の実施の形態における再構成を示す機能ブロック図。 本発明に係るX線撮像装置の第6の実施の形態における再構成を示す機能ブロック図。 本発明に係るX線撮像装置の第7の実施の形態における画像取得の応用例を示す流れ図。 従来のX線撮像方法により軟組織と血管との画像を取得する流れを示す図。
符号の説明
1:被検体、10:支柱、11:寝台、12:支柱、20:Cアーム、21:X線発生部、22:X線検出部、23:モニタ装置、25:駆動部、26:演算処理装置本体、27:主制御部、28:X線発生制御部、29:画像収集部、30:機構制御部、31:撮像制御部、32:画像演算部、33:画像記憶部、34:軟組織・血管画像、35:第1の再構成部、36:第2の再構成部、37:画像間演算部、38:組織画像データ、39:組織・血管画像データ、40:加算器、41,42:減算器、43:ノイズ低減フィルタ、44:低周波強調フィルタ、45:血管領域抽出部、46:血管領域除去部、48:加算・穴埋め部、49:ノイズ低減フィルタ、50:投影部、51:減算器、52:第3の再構成部、54:加算器、35a:第1の再構成部、35b:第1の再構成部、55t:統合器。

Claims (40)

  1. 被検体にX線を放射するX線発生部と、
    前記被検体を透過したX線量を検出するX線検出部と、
    先ず、前記被検体に造影無しで、前記X線発生部と前記X線検出部とを前記被検体を回転中心として回転させ、この回転中における前記X線発生部と前記X線検出部とを予め設定された第1の回転開始角度からステップ角度回転する毎に前記被検体の撮像を複数回行い、次に、前記被検体に造影有りで、前記X線発生部と前記X線検出部とを前記被検体を回転中心として回転させ、この回転中における前記第1の回転開始角度から所定のずれ角度ずれた第2の回転開始角度から前記X線発生部と前記X線検出部とを前記ステップ角度回転する毎に前記被検体の撮像を複数回行う撮像制御部と、
    前記X線発生部と前記X線検出部との前記各回転中の撮像により取得された複数の二次元画像に対して少なくとも再構成を有する演算処理を行って前記被検体の三次元画像を取得する画像演算部と、
    を具備したことを特徴とするX線撮像装置。
  2. 前記撮像制御部は、前記X線発生部と前記X線検出部との前記少なくとも2回の回転を同一面内で行うことを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  3. 前記撮像制御部は、前記X線発生部と前記X線検出部との前記少なくとも2回の回転における各回転開始角度及び各回転終了角度をそれぞれ異ならせることを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  4. 前記撮像制御部は、前記少なくとも2回の回転中における前記被検体の各撮像をそれぞれ同一回転角度毎に行うことを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  5. 前記撮像制御部は、前記少なくとも2回の回転中における前記被検体の各撮像枚数を同一とすることを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  6. 前記撮像制御部は、前記X線発生部と前記X線検出部とを前記少なくとも2回回転させて各撮像を行い、かつこれら撮像を行う前記各撮像角度を均等にすることを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  7. 前記撮像制御部は、前記X線発生部と前記X線検出部とを前記少なくとも2回の回転をそれぞれ同一回転方向にすることを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  8. 前記撮像制御部は、前記X線発生部と前記X線検出部とを前記少なくとも2回の回転を互いに逆の回転方向にすることを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  9. 前記撮像制御部は、前記X線発生部と前記X線検出部とを前記少なくとも2回の各回転の各回転開始角度を同一とし、前記各回転における前記X線の照射開始時刻をずらすことを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  10. 前記撮像制御部は、前記X線発生部と前記X線検出部とを連続して回転させることを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  11. 前記撮像制御部は、前記X線発生部と前記X線検出部とを前記少なくとも2回の回転を許容範囲内で互いにずれた各平面内でそれぞれ行うことを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  12. 前記撮像制御部は、記X線発生部と前記X線検出部とを複数回回転させてそれぞれ不均等の各回転角度毎に各撮像を行い、最終的な前記各撮像角度を均等にすることを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  13. 前記撮像制御部は、前記X線発生部と前記X線検出部とを少なくとも2回回転させて各撮像を行い、
    前記画像演算部は、前記各撮像により取得された複数の二次元画像中から前記各撮像角度が均等となる前記各二次元画像を抽出する、
    ことを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  14. 前記撮像制御部は、前記X線発生部と前記X線検出部との回転を前記被検体に造影無しの場合と造影有りの場合とでそれぞれ少なくとも1回行うことを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  15. 前記撮像制御部は、前記X線発生部と前記X線検出部との回転を複数回行い、少なくとも1回転を前記被検体に造影有りとすることを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  16. 前記X線発生部と前記X線検出部とを対向して設けたCアームを有し、
    前記撮像制御部は、前記Cアームを前記少なくとも2回回転させる、
    ことを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  17. 前記画像演算部は、前記複数の二次元画像を少なくとも再構成して前記被検体の三次元の前記軟組織画像、三次元の血管画像及び三次元の軟組織・血管画像を取得することを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  18. 前記画像演算部は、前記被検体に造影無しで取得された前記各二次元画像を再構成して前記被検体の組織画像を取得する第1の再構成部と、
    前記被検体に造影有りで取得された前記各二次元画像を再構成して前記被検体の組織及び血管を含む組織・血管画像を取得する第2の再構成部と、
    前記組織画像と前記組織・血管画像との間の演算を行って三次元の前記軟組織画像と三次元の前記軟組織・血管画像と三次元の前記血管画像とを取得する画像間演算部と、
    を有することを特徴とする請求項1記載のX線撮像装置。
  19. 前記画像間演算部は、前記組織画像と前記組織・血管画像との差分から前記血管画像を取得する第1の演算部と、
    前記第1の演算部により取得された前記血管画像と前記第2の再構成部により取得された前記組織・血管画像との差分から組織画像を取得する第2の演算部と、
    前記第2の演算部により取得された前記組織画像と前記第1の再構成部により取得された前記組織画像とを加算して前記軟組織画像を取得する第3の演算部と、
    前記第1の演算部により取得された前記血管画像と前記第3の演算部により取得された前記軟組織画像とを加算して前記軟組織・血管画像を取得する第4の演算部と、
    を有することを特徴とする請求項18記載のX線撮像装置。
  20. 前記第3の演算部により取得された前記軟組織画像の低周波成分を強調する低周波成分強調フィルタを設けたことを特徴とする請求項19記載のX線撮像装置。
  21. 前記画像間演算部は、前記組織画像と前記組織・血管画像との差分から前記血管画像を取得する第1の演算部と、
    前記第1の演算部により取得された前記血管画像と前記第2の再構成部により取得された前記組織・血管画像とに基づいて前記血管の領域を除去した不完全な組織画像を取得する第2の演算部と、
    前記第2の演算部により取得された前記不完全組織画像に対して前記第1の再構成部により取得された前記組織画像から前記血管領域を加算して前記軟組織画像を取得する第3の演算部と、
    前記第1の演算部により取得された前記血管画像と前記第3の演算部により取得された前記軟組織画像とを加算して前記軟組織・血管画像を取得する第4の演算部と、
    を有することを特徴とする請求項18記載のX線撮像装置。
  22. 前記第3の演算部により取得された前記軟組織画像の低周波成分を強調する低周波成分強調フィルタを設けたことを特徴とする請求項21記載のX線撮像装置。
  23. 前記画像間演算部は、前記組織画像と前記組織・血管画像との差分から前記血管画像を取得する第1の演算部と、
    前記第1の演算部により取得された前記血管画像を投影して複数の二次元画像を取得する投影画像部と、
    前記投影画像部により取得された前記各二次元画像と前記被検体に造影有りで取得された前記各二次元画像との差分から複数の組織画像を取得する第2の演算部と、
    前記第2の演算部により取得された前記各組織画像を再構成して組織画像を取得する第3の再構成部と、
    前記第3の再構成部により取得された前記組織画像と前記第1の再構成部により取得された前記組織画像とを加算して前記軟組織画像を取得する第3の演算部と、
    前記第1の演算部により取得された前記血管画像と前記第3の演算部により取得された前記軟組織画像とを加算して前記軟組織・血管画像を取得する第4の演算部と、
    を有することを特徴とする請求項18記載のX線撮像装置。
  24. 前記第1乃至第3の再構成部は、それぞれ前記再構成時に高周波強調を行い、
    前記第3の演算部により取得された前記軟組織画像に対して低周波強調を行うフィルタを設けた、
    ことを特徴とする請求項23記載のX線撮像装置。
  25. 前記第1の再構成部は、前記再構成時に高周波強調と低周波強調とを行い、
    前記第3の再構成部は、前記再構成時に低周波強調を行い、
    前記第3の演算部は、前記第1の再構成部により前記低周波強調して取得した組織画像と前記前記第1の再構成部により前記低周波強調して取得した組織画像とを加算して前記軟組織画像を取得する、
    ことを特徴とする請求項23記載のX線撮像装置。
  26. 前記画像間演算部は、前記組織画像と前記組織・血管画像との差分から前記血管画像を取得する第1の演算部と、
    前記第1の演算部により取得された前記血管画像を投影して複数の二次元画像を取得する投影画像部と、
    前記投影画像部により取得された前記各二次元画像と前記被検体に造影有りで取得された前記各二次元画像との差分から複数の組織画像を取得する第2の演算部と、
    前記第2の演算部により取得された前記各組織画像と前記被検体に造影無しで取得された前記各二次元画像とを統合して複数の組織画像を取得する第3の演算部と、
    前記第3の演算部により取得された前記各組織画像を再構成して前記軟組織画像を取得する第3の再構成部と、
    前記第1の演算部により取得された前記血管画像と前記第3の再構成部により取得された前記軟組織画像とを加算して前記軟組織・血管画像を取得する第4の演算部と、
    を有することを特徴とする請求項18記載のX線撮像装置。
  27. コンピュータの処理によって、
    先ず、前記被検体に造影無しで、前記X線発生部と前記X線検出部とを被検体を回転中心として回転させ、この回転中において前記X線発生部と前記X線検出部とを予め設定された第1の回転開始角度からステップ角度回転する毎に前記被検体の撮像を複数回行い、
    次に、前記被検体に造影有りで、前記X線発生部と前記X線検出部とを前記被検体を回転中心として回転させ、この回転中における前記第1の回転開始角度から所定のずれ角度ずれた第2の回転開始角度から前記X線発生部と前記X線検出部とを前記ステップ角度回転する毎に前記被検体の撮像を複数回行い、
    前記各回転中の前記撮像により複数の二次元画像を取得し、
    前記複数の二次元画像に対して少なくとも再構成を有する演算処理を行って少なくとも前記被検体の三次元の軟組織画像を取得する、
    ことを特徴とするX線撮像方法
  28. 前記少なくとも2回の回転は、前記X線発生部と前記X線検出部とを同一面内で行うことを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法
  29. 前記少なくとも2回の回転は、それぞれ各回転開始角度及び各回転終了角度を異ならせることを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法
  30. 前記少なくとも2回の回転中における前記被検体の各撮像は、それぞれ同一回転角度毎に行うことを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法。
  31. 前記少なくとも2回の回転中における前記被検体の各撮像枚数は、同一とすることを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法。
  32. 前記X線発生部と前記X線検出部とを前記少なくとも2回回転させて各撮像を行うときの前記各撮像角度は、均等にすることを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法。
  33. 前記X線発生部と前記X線検出部との前記少なくとも2回の回転は、それぞれ同一回転方向にすることを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法。
  34. 前記X線発生部と前記X線検出部との前記少なくとも2回の回転は、互いに逆の回転方向にすることを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法。
  35. 前記X線発生部と前記X線検出部とを前記少なくとも2回の各回転における各回転開始角度を異ならせることを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法。
  36. 前記X線発生部と前記X線検出部とを連続して回転させることを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法。
  37. 前記X線発生部と前記X線検出部との前記少なくとも2回の回転は、それぞれ許容範囲内で互いにずれた各平面内で行うことを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法。
  38. 前記X線発生部と前記X線検出部とを複数回回転させてそれぞれ不均等の各ステップ角度回転する毎に各撮像を行い、かつ最終的な前記各撮像角度は均等にすることを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法。
  39. 前記X線発生部と前記X線検出部との回転は、前記被検体に造影無しの場合と造影有りの場合とでそれぞれ少なくとも1回行うことを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法。
  40. 前記X線発生部と前記X線検出部との回転を複数回行い、少なくとも1回転を前記被検体に造影有りとすることを特徴とする請求項27記載のX線撮像方法。
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