CN101756708B - X射线诊断装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供使简便的X射线摄影成为可能的X射线诊断装置。其中，X射线球管(22)产生X射线。平面检测器(31)检测由X射线球管(22)产生并透射被检体的X射线。C型臂(101)搭载X射线球管(22)和平面检测器(31)。C型臂支架(105)支撑C型臂(101)使其能旋转和移动。诊视床(107)支撑放置被检体的顶板(103)使其能沿长轴方向和铅直轴方向移动。机构控制部(13)控制C型臂旋转机构(105)和诊视床(107)，使得在C型臂(101)旋转过程中从X射线球管(22)的焦点(221)到顶板(103)的垂线在顶板(103)的固定位置(PA)交叉，使X射线球管(22)与固定位置(PA)之间的距离间隔固定。

Description

X射线诊断装置

本发明以在2008年12月25日提出申请的第2008-331043号日本专利申请、和2008年12月25日提出申请的第2008-331044号日本专利申请、以及2009年12月17日提出申请的第2009-286219号日本专利申请为基础，并对其主张优先权，并且这些原专利申请的全部内容通过引用被包含于此。

技术领域

本发明涉及对被检体进行团注(bolus)DSA(digital subtractionangiography：数字减影心血管造影)摄影和步进(stepping)DSA摄影的X射线诊断装置。

背景技术

利用X射线诊断装置进行DSA摄影。DSA摄影用于从盈片(ContrastImage)中减去蒙片(Mask Image)，并生成强调造影血管部分的差分图像。盈片是在造影剂流入过程中采集到的图像。蒙片是在造影剂流入之前采集到的图像。在团注DSA摄影和步进DSA摄影中，X射线诊断装置例如在使C型臂或诊视床沿着被检体的体轴方向断续地移动的同时，采集多个蒙片。然后，X射线诊断装置将多个蒙片贴合在一起生成长尺寸蒙片。然后，X射线诊断装置在使C型臂或诊视床进行相同移动的同时，在与蒙片相同的拍摄位置采集多个盈片。然后，X射线诊断装置将多个盈片贴合在一起生成长尺寸盈片。然后，X射线诊断装置从长尺寸盈片中减去长尺寸蒙片，生成长尺寸差分图像。

在该方法中，在采集各个蒙片(或各个盈片)时的X射线焦点的相对位置关系不同。所谓相对位置关系，例如指相对被检体的X射线焦点位置。由于位置关系不同，导致有关各个图像的几何学放大率产生差异。由于几何学放大率的差异，导致被检体的厚度方向的信息在图像上被调换。例如，如图17所示，在图像上，有关厚度方向的位置不同的部位Pa和部位Pb被调换。即，在有关X射线焦点位置F1的图像I1上描画的点Pa₁和点Pb₁之间的位置关系、与在有关X射线焦点位置F2的图像I2上描画的点Pa₂和点Pb₂之间的位置关系被调换。另外，点Pa₁和点Pa₂来源于部位Pa，点Pb₁和点Pb₂来源于部位Pb。从原理上讲，无法将位置关系被调换的图像准确地贴合在一起。

另一方面，例如，如日本特开2004-242928号公报披露了如下技术，使X射线焦点位置在空间上不动，改变X射线照射方向，使X射线检测器移动并采集图像。在采用该技术的情况下，被检体的厚度方向的信息在图像上不会调换。换言之，几何学放大率不变。例如，如图18所示，考察X射线焦点位置相同而X射线照射方向不同的图像I3和图像I4。该情况时，图像I3上的点Pa₃和点Pb₃之间的位置关系、与图像I4上的点Pa₄和点Pb₄之间的位置关系不会调换。另外，点Pa₃和点Pa₄来源于部位Pa，点Pb₃和点Pb₄来源于部位Pb。因此，能够将图像I3和图像I4容易地贴合在一起。

在DSA摄影中，现有方法需要在相同的摄影位置采集蒙片和盈片。其原因如下所述。在有关蒙片的X射线焦点位置和有关盈片的X射线焦点位置不同的情况下，蒙片上的被检体厚度的信息和盈片上的被检体厚度的信息产生偏差。换言之，有关蒙片的几何学放大率和有关盈片的几何学放大率不同。随之，蒙片和盈片的定位精度恶化，蒙片和盈片的差分精度恶化。由此，需要在相同位置拍摄蒙片和盈片。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种使简便的X射线摄影成为可能的X射线诊断装置。

本发明的第一方面的X射线诊断装置具有：X射线球管，产生X射线；检测器，检测由所述X射线球管产生并透射被检体的X射线；C型臂，搭载所述X射线球管和所述检测器；臂旋转机构，支撑所述C型臂并使其能够旋转；顶板，放置所述被检体；第1移动机构，支撑所述C型臂或所述顶板，使得与所述C型臂和所述顶板有关的长轴方向的相对位置关系能够被改变；第2移动机构，支撑所述C型臂或所述顶板，使得与所述C型臂和所述顶板有关的铅直方向的相对位置关系能够被改变；和控制部，控制所述臂旋转机构、所述第1移动机构和所述第2移动机构，使得在所述C型臂旋转过程中，从所述X射线球管的焦点到所述顶板的垂线在所述顶板上的固定位置交叉，而且使所述X射线球管与所述固定位置之间的距离间隔固定；所述控制部控制所述臂旋转机构、所述第1移动机构和所述第2移动机构，使得所述检测器在具有预定的旋转半径的第1轨道上移动，使所述顶板在具有与所述旋转半径相同半径的第2轨道上移动。

本发明的第二方面的X射线诊断装置具有：X射线球管，产生X射线；检测器，检测由所述X射线球管产生并透射被检体的X射线；C型臂，搭载所述X射线球管和所述检测器；臂旋转机构，支撑所述C型臂并使其能够旋转；顶板，放置所述被检体；第1移动机构，支撑所述C型臂或所述顶板，使得与所述C型臂和所述顶板有关的长轴方向的相对位置关系能够被改变；第2移动机构，支撑所述C型臂或所述顶板，使得与所述C型臂和所述顶板有关的铅直方向的相对位置关系能够被改变；和控制部，在从操作者接受特定指示的情况下，控制所述臂旋转机构、所述第1移动机构和所述第2移动机构，使得从所述X射线球管的焦点到所述顶板的垂线始终在所述顶板上的固定位置交叉，并使所述X射线球管与所述固定位置之间的距离间隔固定，而且使所述焦点的位置在空间上固定。

本发明的第三方面的X射线诊断装置具有：X射线球管，产生X射线；检测器，检测由所述X射线球管产生并透射被检体的X射线；诊视床，支撑放置有所述被检体的顶板；C型臂，搭载所述X射线球管和所述检测器；臂旋转机构，支撑所述C型臂并使其能够旋转；移动机构，支撑所述C型臂或所述顶板，使得与所述C型臂和所述顶板有关的长轴方向的相对位置关系能够被改变；图像处理部，将通过所述X射线球管采集到的多个蒙片贴合在一起生成长尺寸蒙片，将通过所述检测器采集到的多个盈片贴合在一起生成长尺寸盈片，并且生成所述长尺寸蒙片与所述长尺寸盈片的差分图像；和控制部，控制所述臂旋转机构和所述移动机构，使得所述X射线球管的焦点位置固定，使所述检测器在距所述焦点位置固定距离的圆弧轨道上移动，而且使所述多个蒙片和所述多个盈片的摄影位置不同。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明中进行阐述，一部分可以通过说明书而明了，或者可以通过本发明的实践而体验到。通过在下文中具体指出的手段和结合，可以实现或获得本发明的这些和其它优点。

附图帮助更好地理解本发明，并构成本申请的一部分，附图显示了本发明的实施例，并与说明书一起解释本发明的原理。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的X射线诊断装置的外观图。

图2是图1所示的X射线诊断装置的功能框图。

图3是用于说明图1所示的机构控制部的第1摄影动作模式的X射线诊断装置的动作的图。

图4是用于更具体地说明图3所示的第1摄影动作模式的图。

图5是用于说明图1所示的机构控制部的第2摄影动作模式的X射线诊断装置的动作的图。

图6是用于说明本发明的第2实施方式中的、图1所示的机构控制部的第1摄影动作模式的X射线诊断装置的动作的图。

图7是用于说明本发明的第3实施方式中的、图1所示的机构控制部的第2摄影动作模式的X射线诊断装置的动作的图。

图8是表示与顶板的长轴(y轴)有关的检测面与基准平面的位置关系的图。

图9是表示与顶板的横轴(x轴)有关的检测面与基准平面的位置关系的图。

图10是表示检测面坐标系上的关注像素的位置的图。

图11是表示基准平面坐标系上的关注像素的位置的图。

图12是用于说明图像的贴合处理的图。

图13是表示在使平面检测器接近顶板的动作中的平面检测器与顶板的配置关系的图。

图14是用于说明在进行了使平面检测器接近顶板的动作的情况下、图像的贴合处理的图。

图15是用于说明第3实施方式的机构控制部对平面检测器的旋转半径的控制的图。

图16是用于说明团注DSA中的X射线诊断装置的动作的代表性流程的图。

图17是用于说明以往的X射线诊断装置因几何学放大率的差异造成的图像紊乱的图。

图18是用于说明以往的X射线诊断装置因几何学放大率的差异造成的图像紊乱的其他图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

(第1实施方式)

图1是第1实施方式的X射线诊断装置的外观图。图2是X射线诊断装置的结构框图。

如图1和图2所示，X射线诊断装置1具有摄影机构10、图像存储电路11、操作部12、机构控制部13、图像处理部14、显示部15、和系统控制部16。

摄影机构10具有架台100。架台100被设置在地面上。架台100具有C型臂支架102，该C型臂支架102支撑C型臂101并使其能够旋转和移动。更具体地讲，C型臂支架102支撑C型臂101，并使C型臂101能够沿与顶板103的长轴Z1平行且水平的轴A1移动(D1方向)、能够沿与轴A1大致正交的轴A2移动(D2方向)、能够围绕与轴A1和轴A2大致正交的水平的轴A3旋转(D3方向)、而且能够围绕与轴A3大致正交的轴A4移动(D4方向)。轴A3与轴A4的交点被称为C型臂101与D3方向和D4方向有关的旋转中心PI(等中心)。旋转中心PI包含于C型臂101所形成的面(C型臂面)上。轴A4与通过旋转中心PI的C型臂面的法线一致。

具体地讲，C型臂支架102具有C型臂移动机构104、C型臂旋转机构105和滑动器106。滑动器106沿着轴A1配置。C型臂移动机构104按照机构控制部13的控制，沿着滑动器106(D1方向)移动。换言之，C型臂移动机构104是能够使与C型臂101和顶板103有关的D1方向(长轴Z1方向)的相对位置关系改变地支撑C型臂101的移动机构。并且，C型臂移动机构104支撑C型臂旋转机构105并使其能够沿着轴A2移动。C型臂移动机构104按照机构控制部13的控制，使C型臂旋转机构105沿着轴A2(D2方向)上下移动。换言之，C型臂移动机构104是能够使与C型臂101和顶板103有关的D2方向(铅直轴Z2方向)的相对位置关系改变地支撑C型臂101的移动机构。并且，C型臂移动机构104支撑C型臂旋转机构105并使其能够围绕水平轴A3旋转。C型臂移动机构104按照机构控制部13的控制，使C型臂旋转机构105围绕水平轴A3(D3方向)旋转。C型臂旋转机构105支撑C型臂101并使其能够围绕轴A4滑动。C型臂旋转机构105按照机构控制部13的控制，使C型臂101围绕轴A4(D4方向)滑动。由此，C型臂101沿着C形状滑动。

C型臂101搭载X射线产生部20和X射线检测部30。

X射线产生部20具有高电压产生器21、X射线球管22、X射线光圈23、和滤波器24。高电压产生器21按照系统控制部16的控制，对X射线球管22施加管压，并提供灯丝电流。X射线球管22接受来自高电压产生器21的管压的施加和灯丝电流的供给，并产生X射线。X射线光圈23切断由X射线球管22放射的X射线，以限定X射线照射区域。滤波器24例如装备有第1滤波器和第2滤波器并能够切换它们，第1滤波器用于采集与高能量有关的图像，第2滤波器用于采集与低能量有关的图像。滤波器24按照系统控制部16的控制来切换第1滤波器和第2滤波器。

X射线检测部30按照系统控制部16的控制，检测由X射线球管22产生并透射被检体P的X射线，并生成对应检测到的X射线的强度的图像数据。具体地讲，X射线检测部30具有平面检测器31、门驱动器32和图像数据生成部33。平面检测器31检测由X射线球管22产生并透射被检体P的X射线，并产生对应检测到的X射线的强度的电荷。门驱动器32读取由平面检测器31产生的电荷，将所读取的电荷提供给图像数据生成部33。图像数据生成部33具有电荷/电压转换器34、A/D转换器35和并行/串行转换器36。电荷/电压转换器34把所读取的电荷转换为电压。A/D转换器35对电压进行数字转换，并生成图像数据。所生成的图像数据通过并行/串行转换器36被提供给(采集于)图像存储电路11。

如图1所示，摄影机构10具有诊视床107。诊视床107支撑顶板103并使其能够沿长轴Z1和铅直轴Z2移动。长轴Z1沿着顶板103的长度方向。铅直轴Z2沿着上下方向。铅直轴Z2例如被规定为顶板103的法线。在顶板103上放置被检体P。诊视床107按照机构控制部13的控制，使顶板103沿长轴Z1和铅直轴Z2移动。换言之，诊视床107是能够使与C型臂101和顶板103有关的D1方向(长轴Z1方向)的相对位置关系改变地支撑顶板103的移动机构。并且，诊视床107是能够使与C型臂101和顶板103有关的D2方向(铅直轴Z2方向)的相对位置关系改变地支撑顶板103的移动机构。

操作部12例如设置在诊视床107上。操作部12具有用于使C型臂101旋转或移动的各种开关或操纵杆等部件。操作部12生成对应操作者所作出的部件操作的操作信号，将所生成的操作信号提供给系统控制部16。

机构控制部13按照操作者通过操作部12作出的指示或者按照系统控制部16的控制，控制C型臂支架102和诊视床107。机构控制部13控制C型臂支架102和诊视床107，以使所采集的图像的几何学放大率大致相同而与摄影位置无关。具体地讲，机构控制部13控制C型臂移动机构14，以使C型臂101沿着轴A1滑动。通过该控制，X射线球管22和平面检测器31沿着D1方向滑动。并且，机构控制部13控制C型臂移动机构14，以使C型臂101沿着轴A2上下移动。通过该控制，X射线球管22和平面检测器31沿着D2方向上下移动。并且，机构控制部13控制C型臂移动机构14，以使C型臂101围绕轴A3滑动。通过该控制，X射线球管22和平面检测器31沿着D3方向旋转。并且，机构控制部13控制C型臂旋转机构105，以使C型臂101围绕轴A4滑动。通过该控制，X射线球管22和平面检测器31沿着D4方向滑动。并且，机构控制部13控制诊视床107，以使顶板103沿着长轴Z1滑动。通过该控制，顶板103沿着长度方向滑动。并且，机构控制部13控制诊视床107，以使顶板103沿着铅直轴Z2上下移动。通过该控制，顶板103沿着上下方向上下移动。关于具体的控制方法将在后面叙述。

图像处理部14读取存储在图像存储电路11中的图像数据，并对所读取的图像数据进行图像处理。例如，图像处理部14将多个图像按照摄影位置贴合在一起。被实施图像处理后的图像数据被存储在图像存储电路11中。

显示部15具有显示用图像存储器41、D/A转换器42、显示电路43和监视器44。显示用图像存储器41临时存储显示对象的图像数据。D/A转换器42对显示用图像存储器41内的图像数据进行模拟转换，并生成显示用的图像信号。显示电路43对显示用的图像信号进行信号处理。监视器44显示被实施图像处理后的图像信号所表现的图像。操作者一边确认显示在该监视器44上的图像等一边操作操作部12，由此进行X射线诊断治疗。另外，典型情况是，显示部15具有多个监视器44。

系统控制部16作为X射线诊断装置1的中枢发挥作用。系统控制部16控制X射线诊断装置1的各个部分，以便对被检体进行X射线摄影。

下面，说明进行X射线摄影时的X射线诊断装置1的动作。X射线诊断装置1按照机构控制部13的控制，选择性地执行第1摄影动作模式和第2摄影动作模式。在第1摄影动作模式下，X射线球管22、平面检测器31和顶板103旋转或移动。在第2摄影动作模式下，顶板103被固定，X射线球管22和平面检测器31旋转或移动。另外，第1摄影动作模式和第2摄影动作模式可以由操作者通过操作部12进行任意选择。

首先，参照图3说明第1摄影动作模式下(X射线球管22、平面检测器31和顶板103旋转或移动)的X射线诊断装置1的动作。

在X射线摄影过程中，机构控制部13控制C型臂旋转机构105使C型臂101围绕轴A3旋转。通过C型臂101的旋转，X射线球管22和平面检测器31在圆形轨道51上旋转。圆形轨道51以旋转中心PI为中心，具有旋转半径Rx。例如，X射线球管22和平面检测器31从摄影位置P1向摄影位置P2旋转。与该X射线球管22和平面检测器31的移动联动，顶板103从位置P3向位置P4移动。

与C型臂101的旋转联动，机构控制部13控制诊视床107以满足第1条件和第2条件。第1条件和第2条件涉及在X射线球管22和顶板103之间成立的位置关系。具体地讲，第1条件指从X射线球管22的焦点221到顶板103的垂线53始终在顶板103上的固定位置PA交叉。固定位置PA例如是顶板103的沿D1方向的中心。第2条件指焦点221与固定位置PA的距离间隔DD固定。距离间隔DD与焦点221和顶板103的最短距离同义。在满足第1条件和第2条件时，顶板103上的固定位置PA在圆弧轨道55上移动，该圆弧轨道55具有与X射线球管22的旋转半径Rx相同的半径。在满足第1条件和第2条件时，焦点221的位置与顶板103的相对位置关系不变，而与C型臂101的旋转无关。换言之，机构控制部13控制诊视床107，以使焦点221的位置与固定位置PA的相对位置关系不变。

另外，图3示出了C型臂101沿顶板103的D1方向旋转时的示例。但是，C型臂101的旋转方向不限于此。即，C型臂101的旋转方向可以是任何方向。

下面，参照图4更具体地说明顶板103的移动。如图4所示，假设C型臂101围绕旋转中心PI(轴A3)只旋转旋转角θ。在该情况时，顶板103沿D1方向的移动距离LA和顶板103沿D2方向的移动距离LB分别满足下面的式(1)和式(2)。

LA＝Rx×sinθ                  …(1)

LB＝Rx(1-cosθ)                …(2)

例如，机构控制部13根据C型臂101的旋转角度θ和X射线球管22的旋转半径Rx，控制顶板103的移动距离LA和移动距离LB。

下面，参照图5说明第2摄影动作模式下(顶板103被固定，X射线球管22和平面检测器31旋转或移动)的X射线诊断装置1的动作。

在X射线摄影过程中，机构控制部13使顶板103固定。在将顶板103固定的状态下，机构控制部13控制诊视床107以满足第1条件、第2条件和第3条件。第1条件和第2条件是如上所述的条件。第3条件指X射线球管22的焦点221在实空间上被固定而与C型臂101的旋转/移动无关。在满足第1条件、第2条件和第3条件时，平面检测器31在圆弧轨道57上移动，该圆弧轨道57以焦点221为旋转中心，以焦点221与平面检测器31的距离间隔(连接焦点221和平面检测器31的检测面中心的线：摄影轴SID)为半径。C型臂101的旋转中心PI在圆弧轨道59上移动，该圆弧轨道59具有比摄影轴SID短(例如SID的大致一半)的半径。结果，在焦点221与顶板103的距离被保持固定的状态下，X射线球管22(X射线照射方向)以焦点221为中心沿着顶板103的长轴Z1摆动。例如，如图5所示，在焦点221被固定的状态下，在X射线球管22只摆动角度θ时，平面检测器31沿着圆弧轨道57从摄影位置P5向摄影位置P6移动。并且，与第1摄影动作模式相同，焦点221与固定位置PA的相对位置关系不变，而与C型臂101的旋转无关。换言之，机构控制部13控制C型臂支架102，以使焦点221与固定位置PA的相对位置关系不变。

如上所述，在第1摄影动作模式下，机构控制部13使C型臂101的动作与顶板103的动作联动，以便沿着D1方向对多个摄影位置进行X射线摄影。因此，在C型臂101不能沿D1方向移动的情况下，也能够对多个摄影位置进行X射线摄影。另一方面，在第2摄影动作模式下，机构控制部13使顶板103不动作，只使C型臂101动作。因此，在不具有顶板103的移动机构的情况下，也能够对多个摄影位置进行X射线摄影。并且，在第2摄影动作模式下，机构控制部13不需要使C型臂101的动作与顶板103的动作联动。因此，在第2摄影动作模式下，能够省略用于联动的复杂控制。

根据上述动作，第1实施方式的X射线诊断装置1能够在使焦点221与顶板103的相对位置关系固定的状态下，改变对顶板103的X射线照射方向。因此，X射线诊断装置1能够采集摄影位置不同而被视为从一个焦点221照射的多个图像。因此，第1实施方式的X射线诊断装置1不需要严格调整摄影位置，相比现有装置能够简便地进行X射线摄影。

另外，在上述的第1摄影动作模式下，机构控制部13控制C型臂旋转机构105和诊视床107以满足第1条件和第2条件。即，在C型臂101旋转过程中，使顶板103沿D1方向和D2方向移动，以满足第1条件和第2条件。但是，本实施方式不限于此。例如，在第1摄影动作模式下，机构控制部13也可以在C型臂101旋转过程中控制C型臂旋转机构105和C型臂移动机构104，以满足第1条件和第2条件。即，在C型臂101旋转过程中，也可以使C型臂101的旋转中心PI沿D1方向和D2方向移动，以满足第1条件和第2条件。

并且，有时顶板103不能沿D1方向移动。在该情况下，在第1摄影动作模式下，机构控制部13也可以在C型臂101旋转过程中控制C型臂移动机构104、C型臂旋转机构105和诊视床107，以满足第1条件和第2条件。即，在C型臂101旋转过程中，也可以使C型臂101的旋转中心PI沿D1方向、使顶板103沿D2方向移动，以满足第1条件和第2条件。

另外，在上述的第2摄影动作模式下，机构控制部13控制C型臂移动机构104和C型臂旋转机构105，以满足第1条件、第2条件和第3条件。即，在C型臂101旋转过程中，使C型臂101沿D1方向和D2方向移动，以满足第1条件、第2条件和第3条件。但是，本实施方式不限于此。例如，在第2摄影动作模式下，机构控制部13也可以在C型臂101旋转过程中控制C型臂移动机构104和C型臂旋转机构105，以满足第1条件、第2条件和第3条件。即，在C型臂101旋转过程中，也可以使C型臂101的旋转中心PI沿D1方向和D2方向移动，以满足第1条件、第2条件和第3条件。

并且，在第2摄影动作模式下，机构控制部13也可以在C型臂101旋转过程中控制C型臂移动机构104和C型臂旋转机构105和诊视床107，以满足第1条件、第2条件和第3条件。即，在C型臂101旋转过程中，也可以使C型臂101的旋转中心PI沿D1方向移动、使顶板103沿D2方向移动，以满足第1条件、第2条件和第3条件。

(第2实施方式)

下面，说明本发明的第2实施方式的X射线诊断装置1。

另外，在以下的说明中，对具有与第1实施方式大致相同的功能的构成要素标注相同标号，只在必要的情况时重复说明。

下面，关于第2实施方式的X射线诊断装置1的动作，参照图6举例说明第1摄影动作模式(X射线球管22、平面检测器31和顶板103旋转或移动)。另外，C型臂101能够改变检测面311朝向地支撑平面检测器31。机构控制部13控制C型臂101，以使平面检测器31始终与预定平面61平行。预定平面61例如被规定为与顶板103平行的平面。来自焦点221的垂线53和预定平面61在点PB交叉。

并且，C型臂101支撑平面检测器31并使其能够沿着摄影轴SID滑动。机构控制部13控制C型臂101，以使平面检测器31沿着摄影轴SID滑动。通过平面检测器31沿着摄影轴SID滑动，调整平面检测器31的旋转半径R。

如图6所示，在X射线摄影的过程中，机构控制部13控制C型臂旋转机构105，使C型臂101围绕轴A3旋转。通过C型臂101的旋转，X射线球管22和平面检测器31在以轴A3为中心的圆形轨道51上旋转。与C型臂101的旋转联动，机构控制部13控制诊视床107，以满足第1条件和第2条件。另外，机构控制部13控制C型臂101，以使平面检测器31始终与预定平面61平行，而与摄影位置无关。

具体地讲，C型臂101具有用于在摄影轴SID上改变平面检测器31朝向的旋转中心A5。平面检测器31围绕旋转中心A5旋转，以使检测面311始终与顶板103平行，而与C型臂101的旋转无关。典型情况是，机构控制部13使平面检测器31旋转，以使平面检测器31的旋转角度θ与从垂线53到摄影轴SID形成的角度θ(即C型臂101的旋转角度θ)一致。并且，机构控制部13按照下面的式(3)，控制平面检测器31的旋转半径R和安装角度θ，以使焦点221与交点PB的距离间隔LC始终固定，而与C型臂101的旋转无关。通过机构控制部13使平面检测器31沿着摄影轴SID滑动，由此调整平面检测器31的旋转半径R。通过机构控制部13使平面检测器31围绕旋转中心A5旋转，由此调整平面检测器31的安装角度θ。

R＝(LC/cosθ)-Rx    …(3)

需要注意安装在平面检测器31上的栅的朝向。如果按照上面所述使平面检测器31只沿顶板103的D1方向(长轴Z1方向)旋转，则栅也可以具有与D1方向平行的切槽。

根据上述动作，第2实施方式的X射线诊断装置1控制平面检测器31的朝向和旋转半径，以使检测面311始终与顶板103平行，而与C型臂101的旋转角度无关。并且，与第1实施方式相同，通过控制诊视床107，从X射线球管22到检测面311的垂直距离也被保持固定。这样，X射线诊断装置1通过控制诊视床107和平面检测器31，能够采集与摄影位置无关且几何学放大率相同的多个图像。由于几何学放大率相同，图像处理部14能够只通过像素位移来调整图像的位置。即，图像处理部14能够贴合多个图像，而不需对各个图像进行放大处理或缩小处理。

另外，在第2实施方式的说明中，举例说明了第1摄影动作模式。但是，第2实施方式不限于此。第2实施方式的机构控制部13也能够执行第2摄影动作模式(顶板103被固定，X射线球管22和平面检测器31旋转或移动)。即，在第2摄影动作模式下，机构控制部13按照式(3)控制平面检测器31的旋转半径R和安装角度θ，以使焦点221与交点PB的距离间隔LC始终固定，而与C型臂101的旋转无关。

另外，在上述的第1摄影动作模式下，机构控制部13控制C型臂旋转机构105和诊视床107，以使满足第1条件和第2条件。即，在C型臂101旋转过程中，使顶板103沿D1方向和D2方向移动，以满足第1条件和第2条件。但是，本实施方式不限于此。例如，在第1摄影动作模式下，机构控制部13也可以在C型臂101旋转过程中控制C型臂旋转机构105和C型臂移动机构104，以满足第1条件和第2条件。

并且，有时顶板103不能沿D1方向移动。在该情况下，在第1摄影动作模式下，机构控制部13也可以在C型臂101旋转过程中控制C型臂移动机构104、C型臂旋转机构105和诊视床107，以满足第1条件和第2条件。

另外，在上述的第2摄影动作模式下，机构控制部13控制C型臂移动机构104和C型臂旋转机构105，以满足第1条件、第2条件和第3条件。即，在C型臂101旋转过程中，使C型臂101沿D1方向和D2方向移动，以满足第1条件、第2条件和第3条件。但是，本实施方式不限于此。例如，在第2摄影动作模式下，机构控制部13也可以在C型臂101旋转过程中控制C型臂移动机构104和C型臂旋转机构105，以满足第1条件、第2条件和第3条件。即，在C型臂101旋转过程中，也可以使C型臂101的旋转中心PI沿D1方向和D2方向移动，以满足第1条件、第2条件和第3条件。

并且，在第2摄影动作模式下，机构控制部13也可以在C型臂101旋转过程中控制C型臂移动机构104和C型臂旋转机构105和诊视床107，以满足第1条件、第2条件和第3条件。即，在C型臂101旋转过程中，也可以使C型臂101的旋转中心PI沿D1方向移动，使顶板103沿D2方向移动，以满足第1条件、第2条件和第3条件。

(第3实施方式)

下面，说明本发明的第3实施方式的X射线诊断装置。

另外，在以下的说明中，对具有与第1实施方式和第2实施方式大致相同的功能的构成要素标注相同标号，只在必要的情况时重复说明。

下面，关于第3实施方式的X射线诊断装置的动作，参照图7举例说明第2摄影动作模式(顶板103被固定，X射线球管22和平面检测器31旋转或移动)。

如图7所示，机构控制部13在X射线摄影过程中控制C型臂移动机构104和C型臂旋转机构105，以满足第1条件、第2条件和第3条件。并且，机构控制部13将平面检测器31固定，以使检测面311始终与X射线照射方向(摄影轴SID)正交。在这种条件下，由X射线检测部30采集图像。图像处理部14将所采集的图像投影在与顶板103平行的基准平面63上。基准平面63是在图像处理空间上虚拟设定的面。例如，如图7所示，基准平面63被设定为顶板103的表面。或者，在检测器31位于顶板103的正下方时，也可以将基准平面63设定为检测面311。

下面，参照图8、9、10和11，说明从检测面坐标系向本坐标系的坐标转换。检测面坐标系通过基准平面坐标系被转换为本坐标系。检测面坐标系是与由检测器31采集到的图像(检测面)相关的坐标系。检测面坐标系形成XY正交坐标系。检测面坐标系的X轴被规定为顶板103的横轴(与长轴Z1和铅直轴Z2正交的轴)，Y轴被规定为长轴Z1。检测面坐标系的原点O₀与图像的中心一致。基准平面坐标系是与投影在基准平面63上的图像相关的坐标系。基准平面坐标系形成XY正交坐标系。基准平面坐标系的X轴被规定为顶板103的横轴(与长轴Z1和铅直轴Z2正交的轴)，Y轴被规定为长轴Z1。基准平面坐标系的原点O₁与摄影轴SID和基准平面63之间的交点一致。多个图像的每一个由各个基准平面坐标系规定。本坐标系形成XY正交坐标系。本坐标系的X轴被规定为顶板103的横轴(与长轴Z1和铅直轴Z2正交的轴)，Y轴被规定为长轴Z1。本坐标系的原点O₂与从焦点221到基准平面63的垂线和基准平面63之间的交点一致。多个图像由一个本坐标系规定。另外，假设关注像素PC在检测面坐标系上的坐标是(x₀、y₀)，关注像素PC在基准平面坐标系上的坐标是(x₁、y₁)，关注像素PC在本坐标系上的坐标是(x₂、y₂)。并且，把沿着摄影轴SID的从焦点221到检测面311的距离设为L，把沿着垂线53的从焦点221到基准平面63的距离设为H。

图8是表示与顶板103的长轴Z1(y轴)有关的检测面311和基准平面63的位置关系的图。图9是表示与顶板103的横轴方向(x轴)有关的检测面311和基准平面63的位置关系的图。并且，图10是表示关注像素PC在检测面坐标系上的位置的图。图11是表示关注像素PC在基准平面坐标系上的位置的图。

关注像素PC在检测面坐标系上的坐标(x₀、y₀)按照下面的式(4)和式(5)，被转换为关注像素PC在基准平面坐标系上的坐标(x₁、y₁)。

$y_1=\frac{y_0\×H}{\cos \mathrm{\θ}\×(y_0\sin \mathrm{\θ}+L\cos \mathrm{\θ})}\·\·\·\left(4\right)$

$x_1=x_0\×\frac{\sqrt{{(\frac{H}{\cos \mathrm{\θ}}-y_1\sin \mathrm{\θ})}^2+{\left(y_1\cos \mathrm{\θ}\right)}^2}}{\sqrt{L^2+y_0^2}}\·\·\·\left(5\right)$

因此，关注像素在本坐标系上的坐标(x₂、y₂)由下面的式(6)和式(7)规定。

$x_2=x_0\×\frac{\sqrt{{(\frac{H}{\cos \mathrm{\θ}}-\frac{y_0\×H}{y_0\sin \mathrm{\θ}+L\cos \mathrm{\θ}}\tan \mathrm{\θ})}^2+{\left(\frac{y_0\×H}{y_0\sin \mathrm{\θ}+L\cos \mathrm{\θ}}\right)}^2}}{\sqrt{L^2+y_0^2}}\·\·\·\left(6\right)$

$y_2=\frac{y_0\×H}{\cos \mathrm{\θ}\×(y_0\sin \mathrm{\θ}+L\cos \mathrm{\θ})}+H\tan \mathrm{\θ}\·\·\·\left(7\right)$

图像处理部14对于沿着长轴Z1(Y轴)排列的多个图像的各个图像，利用上述的坐标转换从检测面坐标系坐标转换为本坐标系。通过利用本坐标系，图像处理部14能够将多个图像的坐标统一到单一的本坐标系中。本坐标系被用作下述的贴合处理中的坐标系。

假设C型臂101在平面检测器31的旋转半径L固定的状态下旋转，并采集多个图像(例如5个)。该情况时，如图12所示，图像处理部14将图像711、图像712、图像713、图像714和图像715再次投影在基准平面63上。当C型臂101在平面检测器31的旋转半径L固定的状态下旋转时，所采集的图像沿着X轴(轴A3)的视野宽度随着沿着Y轴(轴A1)朝向中央而缩小。即，中央的图像713在图像711～715中具有最小的视野宽度Dmin。

在进行再次投影后，图像处理部14按照图12所示将再次投影后的图像711～715贴合在一起。在贴合图像时，图像处理部14按照图像713的视野宽度D1min修剪图像711～715，生成具有相同宽度D1min的图像721、图像722、图像723、图像724和图像725。即，多个图像721～725被修剪成长方形状。在进行修剪后，图像处理部14将被修剪后的多个图像721～725贴合在一起，生成呈长方形状的长尺寸图像。所生成的长尺寸图像沿着X轴的视野宽度与图像713的视野宽度D1min相同。

为了扩大所采集的图像的视野宽度，在X射线摄影过程中，机构控制部13使平面检测器31接近顶板103。更具体地讲，机构控制部13按照图13所示使平面检测器31接近顶板103，并且限定在不干涉顶板103的范围之内。在该状态下，通过平面检测器31采集图像。更具体地讲，机构控制部13改变平面检测器31的旋转角度和旋转半径，以使平面检测器31最接近顶板103时的位置(典型的情况指平面检测器31沿着长轴Z1的一端部)始终位于预定平面65上。预定平面65例如是位于顶板103的附近并与顶板103平行的平面。

在采集图像后，图像处理部14将采集到的图像贴合在一起。具体地讲，如图14所示，图像处理部14将采集到的图像731、图像732、图像733、图像734和图像735再次投影在基准平面63上。该情况时，边缘的图像731和图像735具有最小的视野宽度D2min。另外，视野宽度D2min比上述的视野宽度D1min大。即，通过使平面检测器31接近顶板103，防止中央的图像733的视野宽度缩小。并且，通过使平面检测器31的端部始终位于预定平面65上，位于预定平面65上的一侧的视野宽度(在图14中为左侧)大致相同，而与摄影位置无关。在进行再次投影后，图像处理部14按照相同宽度D2min修剪再次投影后的多个图像731～735，并生成具有视野宽度D2min的图像741、图像742、图像743、图像744和图像745。在进行修剪后，图像处理部14将修剪后的多个图像741～745贴合在一起，生成呈长方形状的长尺寸图像。所生成的长尺寸图像具有视野宽度D2min。这样，通过使平面检测器31接近顶板103，能够扩大长尺寸图像沿X轴的视野宽度。

下面，参照图15说明机构控制部13对平面检测器31的旋转半径R的控制。其中，把平面检测器31在中央位置P7的旋转半径设为R0，把平面检测器31沿长轴方向的宽度设为W。机构控制部13按照下面的式(8)控制旋转半径R，以便固定顶板103与平面检测器31沿轴A1(长轴Z1)的一端部之间的距离间隔。

$R=\frac{R_x(1-\cos \mathrm{\θ})+R_0+\frac{W}{2}\×\sin \mathrm{\θ}}{\cos \mathrm{\θ}}\·\·\·\left(8\right)$

下面，参照图16说明在团注DSA中的X射线诊断装置1的动作的代表性流程。

另外，该团注DSA在系统控制部16的控制下进行。并且，关于X射线诊断装置1的整体动作属于公知内容，所以此处省略说明。

在步骤S1，系统控制部16通过操作部12设定用于实施团注DSA的起点和终点。系统控制部16根据所设定的起点和终点来确定摄影间隔(旋转角度)。并且，系统控制部16根据所确定的摄影间隔来确定采集触发位置。

在步骤S2，系统控制部16确定C型臂101的旋转速度。C型臂101的旋转速度能够根据手术医师对操作杆等的操作来自由变更。

在步骤S3，系统控制部16控制各个部分采集多个蒙片。此时，机构控制部13控制C型臂移动机构104和C型臂旋转机构105，以使焦点221的位置固定，并使平面检测器31在圆弧轨道57上移动。另外，圆弧轨道57是如上所述以焦点221为中心、以摄影轴SID的长度为旋转半径的轨道。系统控制部16以平面检测器31横切采集触发位置、平面检测器31的采集定时处于准备状态(Ready状态)为契机，使X射线管22照射X射线。另外，在进行X射线摄影时，在采集图像时的C型臂101的旋转角度和C型臂101(X射线球管22和平面检测器31)的旋转半径被记录。并且，C型臂101也可以在采集触发位置不停止而持续移动。只要在相邻的蒙片中包含解剖学上重复的区域即可。这样采集到关于多个摄影位置的多个蒙片。

在步骤S4，系统控制部16控制各个部分采集多个盈片。典型的情况是，系统控制部16利用与采集蒙片时相同的控制，采集盈片。即，机构控制部13控制C型臂支架102，以使焦点221的位置固定，并使平面检测器31在圆弧轨道57上移动。通过平面检测器31在圆弧轨道上移动，多个蒙片和多个盈片被视为从一个地方的焦点221被照射。另外，手术医师确认造影剂等的流入，同时操作操作部12来变更C型臂101的旋转速度。系统控制部16按照手术医师对操作部12的操作，采集多个盈片。也可以根据造影剂的流入，通过操作部12任意变更C型臂101的移动方向。系统控制部16以平面检测器31横切采集触发位置、平面检测器31的采集定时处于准备状态(Ready状态)为契机，使X射线管22照射X射线。另外，在进行X射线摄影时，在采集图像时的C型臂101的旋转角度和C型臂101(X射线球管22和平面检测器31)的旋转半径被记录。

在步骤S5，系统控制部16控制图像处理部14生成长尺寸蒙片和长尺寸盈片。图像处理部14根据摄影信息将多个蒙片再次投影在基准平面上，并将再次投影后的多个蒙片贴合在一起。通过该贴合，生成基于多个蒙片的长尺寸蒙片。图像处理部14按照来自操作部12的指示，在贴合过程中通过像素位移来校正相邻图像的重合位置。同样，图像处理部14将多个盈片贴合在一起，并生成长尺寸盈片。

在步骤S6，系统控制部16控制图像处理部14生成长尺寸蒙片与长尺寸盈片的差分图像。具体地讲，首先，图像处理部14根据摄影信息对长尺寸蒙片和长尺寸盈片进行定位。然后，图像处理部14从被定位后的长尺寸盈片中减去长尺寸蒙片。通过减法来生成差分图像。这样，生成关于团注DSA的差分图像。

另外，由于前面叙述的再次投影，有时在图像周围产生凹凸，所以最好实施电子屏蔽来形成长方形的图像。

这样，第3实施方式的X射线诊断装置1控制C型臂支架102，以使焦点221的位置固定，并使平面检测器31在圆弧轨道57上移动。由此，能够将与多个蒙片和多个盈片有关的焦点211位置视为全部相同而与摄影位置无关。因此，现有装置中所必须的、为了准确贴合图像并正确进行差分而需要的、蒙片的摄影位置与盈片的摄影位置之间的严格一致，将不再需要。即，第3实施方式的X射线诊断装置1不一定必须在确定的位置采集图像，也可以在大概的位置(检测器31侧的定时)采集蒙片和盈片。

并且，X射线诊断装置1有时搭载有无法在不规则的定时采集图像的平面检测器31。在该情况时，X射线诊断装置1能够获得将几何学放大率视为相同的图像，所以不需要使X射线球管22和平面检测器31在特定的位置停止。

以上，说明了本发明的实施方式，但本发明不限于前述实施方式，当然可以在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种变形和应用。

本领域技术人员可以实现附加效果和变更。另外，本发明不限于前述实施方式的具体描述，当然可以在不脱离本发明宗旨或权利要求书及其等价物所定义的发明构思的范围内进行各种变形和应用。

Claims (6)

1.一种X射线诊断装置，具有：

X射线球管，产生X射线；

检测器，检测由所述X射线球管产生并透射被检体的X射线；

C型臂，搭载所述X射线球管和所述检测器；

臂旋转机构，支撑所述C型臂并使其能够旋转；

顶板，放置所述被检体；

第1移动机构，支撑所述C型臂或所述顶板，使得与所述C型臂和所述顶板有关的长轴方向的相对位置关系能够被改变；

第2移动机构，支撑所述C型臂或所述顶板，使得与所述C型臂和所述顶板有关的铅直方向的相对位置关系能够被改变；和

控制部，控制所述臂旋转机构、所述第1移动机构和所述第2移动机构，使得在所述C型臂旋转过程中，从所述X射线球管的焦点到所述顶板的垂线在所述顶板上的固定位置交叉，而且使所述X射线球管与所述固定位置之间的距离间隔固定；

所述控制部控制所述臂旋转机构、所述第1移动机构和所述第2移动机构，使得所述检测器在具有预定的旋转半径的第1轨道上移动，使所述顶板在具有与所述旋转半径相同半径的第2轨道上移动。

2.根据权利要求1所述的X射线诊断装置，其特征在于，

所述C型臂支撑所述检测器并使其能够改变X射线的检测面的朝向，

所述控制部控制所述C型臂，使得所述检测面与所述顶板平行而与所述检测器的位置无关。

3.根据权利要求2所述的X射线诊断装置，其特征在于，

所述C型臂支撑所述检测器并使其能够沿着连接所述焦点和所述检测面中心的轴移动，

所述控制部控制沿着所述轴的所述检测器的移动，使得从所述焦点到包含所述检测面的平面的垂线的长度固定。

4.根据权利要求1所述的X射线诊断装置，其特征在于，

还具有图像处理部，该图像处理部将通过所述检测器采集到的图像的数据投影在与所述顶板平行的投影面上，并生成所述投影后的图像的数据。

5.根据权利要求1所述的X射线诊断装置，其特征在于，

所述控制部控制所述臂旋转机构、所述第1移动机构和所述第2移动机构，使得与通过所述检测器采集到的图像有关的几何学放大率相同而与摄影位置无关。

6.根据权利要求1所述的X射线诊断装置，其特征在于，

所述控制部控制所述臂旋转机构、所述第1移动机构和所述第2移动机构，使得所述焦点与所述固定位置之间的相对位置关系不变。

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