JP3940747B2

JP3940747B2 - Ｘ線診断装置

Info

Publication number: JP3940747B2
Application number: JP2006010073A
Authority: JP
Inventors: 宏朝比奈; 邦夫青木; 豊充金箱; 叔訓中谷; 博士中山; 政広小澤; 国敏松本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-01-18
Publication date: 2007-07-04
Anticipated expiration: 2022-07-04
Also published as: JP2006110372A

Description

本発明は、被検体の３次元データを再構成するＸ線診断装置に関する。

この種のＸ線診断装置は、Ｘ線コンピュータトモグラフィ（Ｘ線ＣＴ）のように、被検体を挟んで対向させたＸ線管とイメージインテンシファイアー（I.I.）とを被検体体軸の法面内で回転させながら撮影を繰り返すことで撮影角度の異なる複数フレームのＸ線投影画像を得、これらのＸ線投影画像から被検体の３次元データを逆投影や論理和により再構成することからI.I.ＣＴとも呼ばれている。このI.I.ＣＴが抱える問題点を以下に述べる。

図２４（ａ）で点線で示す領域が再構成領域である。この再構成領域は、全方位に関する円錐のＸ線束に内接する球体として定義される。撮影は被検体Ｐがこの再構成領域内に収容されている状態で行う必要がある。これは、被検体Ｐが再構成領域内に収容されていないことを考えれば理解される。図２４（ｂ）に示すように、再構成領域からはみ出した斜線で示す被検体Ｐの一部分のデータは、ｂ方向からは取り込まれるが、ａ方向からは取り込まれない。したがって、この斜線部のデータがアーチファクトとして再構成画像に現れてしまう。このためI.I.ＣＴでは、大口径のイメージインテンシファイアが必要であった。また、Ｘ線管を被検体に接近させて被検体内の特定の臓器を幾何学的に拡大して撮影することができなかった。

また、大きな構造物であるＸ線管とイメージインテンシファイアーとを、少なくとも１８０度回転させるため、回転支持機構が大型化され、また十分な回転空間のある撮影室が必要であり、さらに撮影時間が長時間化するといった問題があった。さらに、血管造影撮影のとき、造影剤を注入する前に、いわゆるマクス画像を撮影しておく必要があり、撮影時間が長時間化するといった問題があった。

本発明の目的は、回転角を１８０度より小さくすることのできるＸ線診断装置を提供することである。

本発明の第１局面は、被検体の回りの異なる撮影角度から撮影した複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成するＸ線診断装置において、β＞α（αはＸ線束の広がり角）とするとき、Ｘ線管とＸ線検出器とからなる少なくとも２組の撮影系が９０度で交差するように設けられ、一方の撮影系により０度から（９０＋β）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、他の撮影系により９０度から（１８０＋β）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、９０度から（９０＋β）度までの範囲で２組の撮影系で同じ撮影角度で造影剤注入前に撮影した２枚のＸ線投影画像から２組の撮影系間の感度差を求め、この感度差に基づいて造影剤注入後に２組の撮影系で撮影した複数のＸ線投影画像の感度補正をして、感度補正された複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成することを特徴とするＸ線診断装置である。
本発明の第２局面は、被検体の回りの異なる撮影角度から撮影した複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成するＸ線診断装置において、β＞α（αはＸ線束の広がり角）とするとき、Ｘ線管とＸ線検出器とからなる２組の撮影系が（９０＋β／２）度で交差するように設けられ、一方の撮影系により０度から（９０＋β／２）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、他方の撮影系により（９０＋β／２）度から（１８０＋β）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、これら２組の撮影系で得た撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成することを特徴とするＸ線診断装置である。
本発明の第３局面は、被検体の回りの異なる撮影角度から撮影した複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成するＸ線診断装置において、β＞α（αはＸ線束の広がり角）とするとき、Ｘ線管とＸ線検出器とからなる２組の撮影系が９０度で交差するように設けられ、一方の撮影系により０度から（９０＋β）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、他方の撮影系により９０度から（１８０＋β）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、９０度から（９０＋β）度までの範囲で２組の撮影系で同じ撮影角度で造影剤注入前に撮影した２枚のＸ線投影画像から２組の撮影系間の感度差を求め、この感度差に基づいて造影剤注入後に２組の撮影系で撮影した複数のＸ線投影画像の感度補正をして、感度補正された複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成することを特徴とするＸ線診断装置である。

本発明によれば、回転角を１８０度より小さくすることができる。

以下図面を参照して本発明の好適な実施例を説明する。
（第１実施例）
図１に第１実施例によるＸ線診断装置の構成を示している。コーンビーム形のＸ線を被検体Ｐに照射するＸ線管１と、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するイメージインテンシファイア２とが、被検体Ｐを挟んで対向した状態を維持したまま被検体体軸の法面内で移動可能（回転可能）に図示しない支持機構に支持される。イメージインテンシファイア２の光出力面には光学系を介して例えばＣＣＤカメラ等のＴＶカメラ５が装着される。高電圧発生装置３は、Ｘ線制御装置４の制御により、Ｘ線管１に管電圧、管電流をパルス状に加える。

Ｘ線管１とイメージインテンシファイア２とが、被検体Ｐの回りを回転しながら、撮影が繰り返され、撮影角度が例えば５度づつ異なる７２フレームのＸ線投影画像が得られる。なお、Ｘ線管１の全方位に関する円錐のＸ線束に内接する球体として再構成領域を定義し、この再構成領域内で再構成が為される。

Ｘ線投影画像信号は、アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）６を介して、造影剤注入前には、撮影角度をアドレスとして第１の画像メモリ７に記憶され、造影剤注入後には、撮影角度をアドレスとして第２の画像メモリ８に記憶される。第１の画像メモリ７と第２の画像メモリ８から読み出されたＸ線投影画像データは、サブトラクション処理手段９に送られる。

サブトラクション処理手段９は、撮影角度が同じ造影剤注入前後の２枚のＸ線投影画像データを引き算（サブトラクション）する。これにより撮影角度の異なる７２フレームのサブトラクション画像データが作成される。

３次元再構成手段１０は、７２フレームのサブトラクション画像データに対して適当なコンボリューションフィルターを掛けた後、逆投影することにより造影剤部分の３次元データを再構成する。

３次元データは、画像メモリ１１に一旦記憶される。表示画像作成手段１２は、図示しない入力装置を介して特定された視点から見た例えば表面画像等の表示画像データを画像メモリ１１の３次元データを使って作成する。表示画像データは、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）１３でアナログ信号に変換された後、ＣＲＴディスプレイ等のモニタ１４に表示される。

次に本実施例の動作について説明する。図２（ａ）に一点鎖線でマスク像撮影時のＸ線管軌道を示し、実線で造影撮影時のＸ線管軌道を示し、図２（ｂ）に、撮影角度の経時的な変化を造影剤注入タイミングと共に示している。図３に３次元データを再構成するまでの画像処理の流れを示している。なお、図２（ａ）では移動軌跡を両Ｘ線管で区別して表すために、一点鎖線と実線とを重ねないで記述しているが、実際には両Ｘ線管は同一の周回軌道を回転する。

まず、造影剤が被検体Ｐに注入されない状態で、支持機構によりＸ線管１とイメージインテンシファイア２とが、時刻ｔ１からｔ２の間に被検体Ｐの回りを１周する。この間、撮影が繰り返され、撮影角度が例えば５度づつ異なる７２フレームのＸ線投影画像がマスク像として得られる。これら７２フレームのマスク像信号は、アナログディジタル変換器６を介して、各々の撮影角度をアドレスとして第１の画像メモリ７に記憶される。

次にマスク像の撮影が終了した後、時刻ｔ３において、被検体Ｐに造影剤が、注射器を使って医師により、またはインジェクタにより自動化されて注入される。造影剤が関心領域に存在する時刻ｔ４からｔ５の間に、支持機構によりＸ線管１とイメージインテンシファイア２とが、被検体Ｐの回りを１周する。この間、撮影が繰り返され、撮影角度が例えば５度づつ異なる７２フレームの血管造影画像がライブ像として得られる。これら７２フレームのライブ像信号は、アナログディジタル変換器６を介して、各々の撮影角度をアドレスとして第２の画像メモリ８に記憶される。

第１の画像メモリ７と第２の画像メモリ８から読み出されたマスク像データとライブ像データは、サブトラクション処理手段９に送られる。サブトラクション処理手段９で、撮影角度が同じ造影剤注入前後の２枚のマスク像とライブ像とを引き算する。これにより撮影角度の異なる７２フレームのサブトラクション画像データが作成される。このサブトラクション画像には、造影された血管影のみ存在する。

これら７２フレームのサブトラクション画像データは３次元再構成手段１０により適当なコンボリューションフィルターを掛けられ、さらに逆投影される。これにより血管（造影部分）のみの３次元データが再構成される。

この３次元データは、画像メモリ１１に一旦記憶される。表示画像作成手段１２により図示しない入力装置を介して特定された視点から見た例えば表面画像等の表示画像データが画像メモリ１１の３次元データから作成される。表示画像データは、ディジタルアナログ変換器１３でアナログ信号に変換された後、ＣＲＴディスプレイ等のモニタ１４に表示される。

このように造影剤注入の前後で撮影した２枚の画像間でサブトラクションをして、このサブトラクション画像から造影剤の３次元データを再構成するので、図２４（ａ）を使って説明したように再構成領域からはみ出した被検体Ｐの一部分のデータはサブトラクションにより排除され、したがってアーチファクトが解消される。また、このように被検体Ｐの一部が再構成領域からはみ出してもアーチファクトの無い３次元データが得られるので、Ｘ線管を被検体に接近させ、イメージインテンシファイアを遠ざけて被検体内の特定の臓器（この場合、血管）を幾何学的に拡大して撮影することができる。

（第２実施例）
図４に第２実施例のＸ線診断装置の構成を示し、図１と同じ部分には同符号を付して説明は省略する。第２実施例は、Ｘ線投影画像から造影剤影を含む部分画像を撮影角度毎に抽出し、これらの部分画像から造影部分の３次元データを再構成することを特徴とするものであり、以下に具体的に説明する。なお、ここでも第１実施例と同様に、５度毎に撮影され、撮影角度の異なる７２フレームのマクス像、撮影角度の異なる７２フレームのライブ像が得られるものとする。

７２フレームのマクス像とライブ像とから、サブトラクション処理手段９により７２フレームのサブトラクション画像が得られる。ここまでは第１実施例と同じである。本実施例では、Ｘ線ＣＴの多段スライス（マルチスライス）の考え方が流用され、スライス面毎に再構成が行われる。つまり、各Ｘ線投影画像の１水平ライン上のデータ列を、Ｘ線ＣＴでいうところの一次元投影データ（プロジェクションデータ）として取り扱い、全撮影角度のサブトラクション画像の中の同じ水平ライン番号のデータ列から１スライス面の断層像を再構成する。

７２フレームのサブトラクション画像は、画像メモリ１５を介してスライス分割手段１５に取り込まれる。スライス分割手段１５は、各サブトラクション画像について、水平ライン単位で水平ライン番号と撮影角度とを属性させて１次元のデータ列として領域限定手段１７に送り込む。

領域限定手段１７は、水平ライン番号が同じであって、撮影角度が相違する７２個のデータ列のデータが全て０を示すとき、当該水平ライン番号（スライス面）については断層像を再構成しない、換言すると再構成対象から除外するように、当該水平ライン番号のデータ列を２次元再構成手段１８に送らない。図５の斜線部は領域限定手段１７による除去領域を示す。また、領域限定手段１７は、水平ライン番号が同じであって、撮影角度が相違する７２個のデータ列のデータに０以外のデータが含まれるとき、当該水平ライン番号（スライス面）については断層像を再構成するように、当該水平ライン番号の７２個のデータ列を２次元再構成手段１８に送る。

このように水平ライン毎にデータを選別することにより、再構成する領域がスライス方向（被検体体軸方向）に沿って限定される。関心部位（造影剤影、通常は造影血管）は画像中央になるように撮影されるため、通常、画像上部および画像下部の数ラインには関心部位は存在しないで、０レベルのデータとなる。各Ｘ線投影画像で、上部および下部の数ラインを除く部分が、造影剤影を含む部分画像に等価である。

２次元再構成手段１８は、領域限定手段１７から送られてきた水平ライン番号が同じであって、全撮影角度のここでは７２個のデータ列から、断層像を再構成する。この再構成は、領域限定手段１７から送られてきた全ての水平ライン番号（スライス面）について行われる。これにより、複数枚の断層像が再構成される。このように作成された複数枚の断層像は、３次元画像メモリ１１に水平ライン番号をスライス位置として属性され、書き込まれる。これにより３次元画像メモリ１１には３次元データが構築される。

第１実施例と同様に、画像メモリ１１に書き込まれた３次元データから表示画像作成１２で表示画像が作成され、ディジタルアナログ変換器１３を介してモニタ１４に表示される。

第２実施例によれば、再構成領域を限定できるので再構成処理時間を短縮できる。

（第３実施例）
図６に第３実施例のＸ線診断装置の構成を示し、図４と同じ部分には同符号を付して説明は省略する。第３実施例のＸ線診断装置には、Ｘ線管１とイメージインテンシファイア２とＴＶカメラ５からなる第１の撮影系と、この第１の撮影系と同構成のＸ線管２１とイメージインテンシファイア２２とＴＶカメラ２５からなる第２の撮影系との２系統の撮影系が装備される。図７（ｂ）に示すように、Ｘ線管１からイメージインテンシファイア２に至るＸ線束中心線と、Ｘ線管２１からイメージインテンシファイア２２に至るＸ線束中心線とが角度αで交差するように、両撮影系は図示しない回転支持機構に保持される。この角度αは、小さいほど撮影時間短縮に効果的であるが、大型のイメージインテンシファイア２，２２の干渉を避けるために、３度〜４５度の範囲内で特定の角度に設定される。回転支持機構が回転すると、第１の撮影系は図７（ａ）の実線で示す周回軌道を回転し、第２の撮影系は図７（ａ）の一点鎖線で示すように第１の撮影系から角度α分の時間遅延をもって同じ周回軌道を回転する。Ｘ線管２１には高電圧発生装置２３が接続される。

インジェクタ２７は造影剤自動注入器であり、シリンジ（注射筒）２９を介して造影剤が被検体Ｐに注入されるようになっている。インジェクタ２７は、撮影期間中、被検体の造影剤濃度が経時的に変化するように、瞬時注入量を刻々と変化しながら造影剤を注入する。

第１の撮影系は被検体Ｐの回りを回転しながら、撮影を繰り返し、撮影角度が例えば５度づつ異なる７２フレームのＸ線投影画像（第１のＸ線投影画像という）を得る。これらの第１のＸ線投影画像は、アナログディジタル変換器６を介して第１の画像メモリ３１に送られ、記憶される。同様に、第２の撮影系は被検体Ｐの回りを回転しながら、撮影を繰り返し、第１の撮影系と同じように撮影角度が例えば５度づつ異なる７２フレームのＸ線投影画像（第２のＸ線投影画像という）を得る。これらの第２のＸ線投影画像は、アナログディジタル変換器２６を介して第２の画像メモリ３２に送られ、記憶される。

サブトラクション処理手段９は、撮影角度が同じ第１のＸ線投影画像と第２のＸ線投影画像を引き算する。これにより撮影角度の異なる７２フレームのサブトラクション画像が作成される。第１の撮影系がある撮影角度について撮影を行ってから、角度α及び角速度に応じた遅延時間を経て第２の撮影系が同じ撮影角度について撮影を行う。インジェクタ２７により被検体の造影剤濃度が経時的に変化されているので、撮影角度が同じ第１のＸ線投影画像と第２のＸ線投影画像との間には遅延時間に応じた造影剤濃度差がある。したがって、撮影角度が同じ第１のＸ線投影画像と第２のＸ線投影画像とを引き算することにより、この濃度差に応じて造影部分が抽出されることが可能である。

サブトラクション処理手段９で作成された７２フレームのサブトラクション画像は、２値化処理部３０で、２値化される。２値化処理部３０は、サブトラクション画像の画素平均値をしきい値として計算し、このしきい値以上の画素に１を、しきい値未満の画素に０を割り当てる。これにより造影血管部分が画素値１、他の部分が画素値０を持つ２値画像が得られる。

７２フレームの２値画像は画像メモリ３３に一旦記憶される。再構成手段３４は、７２フレームの２値画像から逆投影及び論理和処理により造影血管の３次元データを再構成する。この３次元データは画像メモリ３３に一旦記憶される。この３次元データから表示画像作成手段１２で作成された表示画像はディジタルアナログ変換器１３を介してモニタ１４に表示される。

次に本実施例の動作について説明する。図８に第１、第２撮影系の撮影角度の時間変化と造影剤注入量の時間変化を示している。第１の撮影系は、時刻ｔ１からｔ４の期間に、被検体の回りを撮影角度０度〜３６０度で１回転する。第２の撮影系は、第１の撮影系から遅延時間△ｔだけ遅れて、時刻ｔ３からｔ５の期間に被検体の回りを撮影角度０度〜３６０度で１回転する。造影剤は、時刻ｔ１とｔ３の間、つまり第１の撮影系が０度を通過してから、第２の撮影系が０度を通過するまでの間の時刻ｔ２に注入開始され、時間経過に伴って瞬間注入量が序々に増加されながら撮影期間中の継続的に注入される。

第１の撮影系は撮影角度０度〜３６０度で被検体Ｐの回りを回転する間、一定周期で撮影を繰り返す。これにより撮影角度が例えば５度づつ異なる７２フレームの第１のＸ線投影画像が得られ、これらの第１のＸ線投影画像は、アナログディジタル変換器６を介して第１の画像メモリ３１に送られ、記憶される。同様に、第２の撮影系は撮影角度０度〜３６０度で被検体Ｐの回りを回転する間、一定周期で撮影を繰り返す。これにより撮影角度が例えば５度づつ異なる７２フレームの第２のＸ線投影画像が得られ、これらの第２のＸ線投影画像は、アナログディジタル変換器２６を介して第２の画像メモリ３２に送られ、記憶される。

第１のＸ線投影画像と第２のＸ線投影画像は、サブトラクション処理手段９に送られる。撮影角度が同じ第１のＸ線投影画像と第２のＸ線投影画像が、引き算される。これにより撮影角度の異なる７２フレームのサブトラクション画像が作成される。

第１の撮影系が、例えば撮影角度１８０度で撮影を行ってから、第２の撮影系が同じ撮影角度１８０度で撮影を行うまでに、遅延時間△ｔの時間差が生じる。この遅延時間△ｔの間に、被検体に注入される造影剤量は△Ｎ増加し、これに応じて撮影部位の造影剤濃度も増加する。したがって、撮影角度が同じ第１のＸ線投影画像と第２のＸ線投影画像とを引き算することにより、この濃度差に応じて造影部分が抽出されることになる。

サブトラクション処理手段９で作成された７２フレームのサブトラクション画像は、２値化処理部３０で各々２値化される。この２値化のためのしきい値は、２値化処理部３０でサブトラクション画像毎に、その画素平均値として計算される。このしきい値以上の画素が１を、しきい値未満の画素が０を割り当てられ、これにより造影血管部分が画素値１、他の部分が画素値０を持つ２値画像が得られる。

７２フレームの２値画像は画像メモリ３３に一旦記憶される。再構成手段３４により、これら７２フレームの２値画像から、図９（ａ），（ｂ）に原理を示すように逆投影及び論理和処理により造影血管の３次元データが再構成される。この３次元データは画像メモリ３３に一旦記憶される。この３次元データから表示画像作成手段１２で作成された表示画像はディジタルアナログ変換器１３を介してモニタ１４に表示される。なお、本実施例では２値化処理が含まれているため、造影血管の濃淡情報は得られないが、造影血管の３次元の空間情報が得られる。

このように本実施例ではマスク像の撮影が不要になるので、撮影時間の短縮化が図られる。なお、この２値化されたサブトラクション画像をバックプロジェクションして論理和をとることで、造影剤の３次元的な位置を特定する３次元再構成法は、造影剤濃度を変化させながら撮影すること限定する必要は無く、第１実施例に記載したＸ線撮影方法によって得られるサブトラクション画像に対して２値化して同様の処理を行っても良い。このとき撮影角度のピッチは細かいことが望ましいが、対象となる血管が１本のときは、少なくとも対向しない２方向の画像を得て再構成すれば良い。また、対象血管が２本以上ある、あるいは対象血管が太いときは、少なくとも対向しない３方向以上の画像を用いることが必要となる。

（第４実施例）
図１０に第４実施例のＸ線診断装置の主要部の構成を示し、図６と同じ部分には同符号を付して説明は省略する。第４実施例のＸ線診断装置には、第３実施例と同様に、２系統の撮影系が装備される。図１１（ｂ）に示すように、２系統の撮影系は各Ｘ線束中心線が９０度＋β／２で交差するように、図示しない回転支持機構に保持される。なお、図１３に示すようにＸ線管１，２１からのＸ線束の広がり角をαとするとき、β＞αとなるようにβは設定されることが好ましい。

造影前に、第１の撮影系で撮影された第１のＸ線投影画像は、画像メモリ４１に記憶される。造影後に、第１の撮影系で撮影された第１のＸ線投影画像は、画像メモリ４２に記憶される。造影前に、第２の撮影系で撮影された第２のＸ線投影画像は、画像メモリ４３に記憶される。造影後に、第２の撮影系で撮影された第２のＸ線投影画像は、画像メモリ４４に記憶される。

サブトラクション処理手段４５は、撮影角度が同じ造影前後の２枚の第１のＸ線投影画像間で引き算をする。サブトラクション処理手段４６は、撮影角度が同じ造影前後の２枚の第２のＸ線投影画像間で引き算をする。サブトラクション処理手段４５，４６で得られたサブトラクション画像は、画像メモリ４７を介して先の実施例と同様に図示しない３次元再構成手段に送られる。ここで、造影血管の３次元データが再構成される。図示しない表示画像作成手段で３次元データから作成された表示画像はディジタルアナログ変換器を介してモニタに表示される。

次に本実施例の動作について説明する。図１１（ａ）にマスク像撮影時の第１、第２の撮影系（ここではＸ線管）の軌道を実線で示し、造影後のライブ像撮影時の第１、第２の撮影系（ここではＸ線管）の軌道を一点鎖線で示している。図１２に第１の撮影系の撮影角度の時間変化を実線で示し、第２の撮影系の撮影角度の時間変化を一点鎖線で示している。

まず、マスク像撮影時には、第１、第２の撮影系は各々初期の撮影角度（０度、９０度＋β／２）から、時計逆回りに９０度＋β／２だけ回転する。これにより、第１の撮影系の撮影角度は０度から９０度＋β／２で変化し、第２の撮影系の撮影角度は９０度＋β／２から１８０度＋βで変化する。この時刻ｔ１〜ｔ２の間、第１、第２の撮影系共に撮影を繰り返し、それぞれ複数の第１のＸ線投影画像、複数の第２のＸ線投影画像をマスク像として撮影する。マスク像としての第１のＸ線投影画像は、画像メモリ４１に記憶される。マスク像としての第２のＸ線投影画像は、画像メモリ４３に記憶される。

時刻ｔ２の後、時刻ｔ３で造影剤が被検体Ｐに注入される。そして、第１、第２の撮影系は各々マスク像撮影終了時の撮影角度（９０度＋β／２、１８０度＋β）から、時計回りに９０度＋β／２だけ回転し、各々初期の撮影角度に戻る。この時刻ｔ４〜ｔ５の間、第１、第２の撮影系共に撮影を繰り返し、それぞれ複数の第１のＸ線投影画像、複数の第２のＸ線投影画像をライブ像（血管造影画像）として撮影する。ライブ像としての第１のＸ線投影画像は、画像メモリ４２に記憶される。ライブ像としての第２のＸ線投影画像は、画像メモリ４４に記憶される。

このように９０度＋β／２だけ回転することで、第１の撮影系により０度〜９０度＋β／２の範囲のＸ線投影画像が得られ、第２の撮影系により９０度＋β／２〜１８０度＋βの範囲のＸ線投影画像が得られる。つまり、２つの撮影系により０度〜１８０度＋βの範囲のＸ線投影画像が得られることになり、したがって、回転角度を狭小して、撮影時間の短縮を図ることができる。

画像メモリ４２，４４に記録された造影後のライブ像は、同じ撮影角度から撮影された画像メモリ４１，４３の造影前のマスク像と引き算される。画像メモリ４に記録された造影剤注入後に撮影された画像は、同じ角度から撮影された、画像メモリ３に記録されている造影剤注入前の画像とサブトラクション処理される。０度〜１８０度＋βの範囲の複数のサブトラクション画像は３次元再構成手段に送られ、３次元再構成手段ではサブトラクション画像に対し、適当なコンボリューションフィルターを掛けた後逆投影することで、被検体の造影部分の３次元データが得られる。３次元データは、表示画像作成手段で、表示画像が作成される。この表示画像はディジタルアナログ変換器を介してモニタに表示される。

（第５実施例）
図１４に第５実施例のＸ線診断装置の主要部の構成を示し、図１０と同じ部分には同符号を付して説明は省略する。第５実施例のＸ線診断装置には、第３実施例と同様に、２系統の撮影系が装備される。図１５（ｂ）に示すように、２系統の撮影系は各Ｘ線束中心線が９０度で交差、つまり直交するように図示しない回転支持機構に保持される。撮影時には、２系統の撮影系は９０度＋βの角度だけ回転する。この間、各撮影系で撮影が繰り返される。したがって、撮影角度９０度〜９０度＋βの間では、両撮影系で同じ撮影角度で撮影が実行される。なお、図１３に示したようにＸ線管１，２１からのＸ線束の広がり角をαとするとき、β＞αとなるようにβは設定されることが好ましい。

第１、第２の撮影系各々で造影前に撮影角度９０度〜９０度＋βの間で撮影されたＸ線投影画像が、比較手段５１に送られる。比較手段５１は第１、第２の撮影系で同じ撮影角度の２枚のＸ線投影画像の画素値（特定座標の画素値同士、または画素値合計同士）を比較し、両撮影系の感度が同一になるように両撮影系各々に対する第１，第２の補正係数を算出する。補正手段５２には、画像メモリ４１から第１の撮影系で造影前に撮影された第１のＸ線投影画像が送られる。補正手段５２は、第１のＸ線投影画像の各画素に第１の補正係数を掛け合わせて画素値を補正する。補正された第１のＸ線投影画像は、撮影角度を属性して画像メモリ５７に記憶される。同様に、補正手段５３には、画像メモリ４３から第２の撮影系で造影前に撮影された第２のＸ線投影画像が送られる。補正手段５３は、第２のＸ線投影画像の各画素に第２の補正係数を掛け合わせて画素値を補正する。補正された第２のＸ線投影画像は、撮影角度を属性して画像メモリ５７に記憶される。

造影後についても同様で、第１、第２の撮影系各々で造影後に撮影角度９０度〜９０度＋βの間で撮影されたＸ線投影画像が、比較手段５４に送られる。比較手段５４は第１、第２の撮影系で同じ撮影角度の２枚のＸ線投影画像の画素値（特定座標の画素値同士、または画素値合計同士）を比較し、両撮影系の感度が同一になるように両撮影系各々に対する第３，第４の補正係数を算出する。補正手段５５には、画像メモリ４２から第１の撮影系で造影後に撮影された第１のＸ線投影画像が送られる。補正手段５５は、第１のＸ線投影画像の各画素に第３の補正係数を掛け合わせて画素値を補正する。補正された第１のＸ線投影画像は、撮影角度を属性して画像メモリ５８に記憶される。同様に、補正手段５６には、画像メモリ４４から第２の撮影系で造影後に撮影された第２のＸ線投影画像が送られる。補正手段５６は、第２のＸ線投影画像の各画素に第４の補正係数を掛け合わせて画素値を補正する。補正された第２のＸ線投影画像は、撮影角度を属性して画像メモリ５８に記憶される。

サブトラクション処理手段５９には、画像メモリ５７，５８から造影前後のＸ線投影画像が読み込まれる。サブトラクション処理部５９では、造影前後で、撮影角度が同じ２枚のＸ線投影画像が引き算される。サブトラクション処理手段５９で得られたサブトラクション画像は、画像メモリ４７を介して先の実施例と同様に図示しない３次元再構成手段に送られる。ここで、造影血管の３次元データが再構成される。図示しない表示画像作成手段で３次元データから作成された表示画像はディジタルアナログ変換器を介してモニタに表示される。

次に本実施例の動作について説明する。図１５（ａ）にマスク像撮影時の第１、第２の撮影系（ここではＸ線管）の軌道を実線で示し、造影後のライブ像撮影時の第１、第２の撮影系（ここではＸ線管）の軌道を一点鎖線で示している。図１６に第１の撮影系の撮影角度の時間変化を実線で示し、第２の撮影系の撮影角度の時間変化を一点鎖線で示している。

まず、マスク像撮影時には、第１、第２の撮影系は各々初期の撮影角度（０度、９０度）から、時計逆回りに９０度＋βだけ回転する。これにより、第１の撮影系の撮影角度は０度から９０度＋βで変化し、第２の撮影系の撮影角度は９０度から１８０度＋βで変化する。この時刻ｔ１〜ｔ２の間、第１、第２の撮影系共に撮影を繰り返し、それぞれ複数の第１のＸ線投影画像、複数の第２のＸ線投影画像をマスク像として撮影する。マスク像としての第１のＸ線投影画像は、画像メモリ４１に記憶される。マスク像としての第２のＸ線投影画像は、画像メモリ４３に記憶される。

時刻ｔ２の後、時刻ｔ３で造影剤が被検体Ｐに注入される。そして、第１、第２の撮影系は各々マスク像撮影終了時の撮影角度（９０度＋β、１８０度＋β）から、時計回りに９０度＋βだけ回転し、各々初期の撮影角度に戻る。この時刻ｔ４〜ｔ５の間、第１、第２の撮影系共に撮影を繰り返し、それぞれ複数の第１のＸ線投影画像、複数の第２のＸ線投影画像をライブ像（血管造影画像）として撮影する。ライブ像としての第１のＸ線投影画像は、画像メモリ４２に記憶される。ライブ像としての第２のＸ線投影画像は、画像メモリ４４に記憶される。

このように９０度＋βだけ回転することで、第１の撮影系により０度〜９０度＋βの範囲のＸ線投影画像が得られ、第２の撮影系により９０度〜１８０度＋βの範囲のＸ線投影画像が得られる。つまり、マスク像撮影時、及びライブ像撮影時で、９０度〜９０度＋βの範囲では両撮影系での同じ撮影角度のＸ線投影画像が得られることになる。

撮影角度９０度〜９０度＋βの範囲中で同じ撮影角度で撮影したマスク像が第１、第２の撮影系から少なくとも１枚ずつ比較手段５１に送られる。比較手段５１により、第１、第２の撮影系で同じ撮影角度の２枚のマスク像の画素値（特定座標の画素値同士、または画素値合計同士）が比較され、両撮影系の感度が同一になるように両撮影系各々に対する第１，第２の補正係数が算出される。例えば第１の補正係数０．９、第２の補正係数１．０が計算される。

補正手段５２には、画像メモリ４１から第１の撮影系で造影前に撮影された第１のマスク像が送られる。補正手段５２は、第１のマスク像の各画素に第１の補正係数を掛け合わせて画素値を補正する。補正された第１のマスク像は、撮影角度を属性して画像メモリ５７に記憶される。同様に、補正手段５３には、画像メモリ４３から第２の撮影系で造影前に撮影された第２のマスク像が送られる。補正手段５３は、第２のマスク像の各画素に第２の補正係数を掛け合わせて画素値を補正する。補正された第２のマスク像は、撮影角度を属性して画像メモリ５７に記憶される。

同様に、撮影角度９０度〜９０度＋βの範囲中で同じ撮影角度で撮影したライブ像が第１、第２の撮影系から少なくとも１枚ずつ比較手段５４に送られる。比較手段５４により、第１、第２の撮影系で同じ撮影角度の２枚のライブ像の画素値（特定座標の画素値同士、または画素値合計同士）が比較され、両撮影系の感度が同一になるように両撮影系各々に対する第３，第４の補正係数が算出される。例えば第３の補正係数０．９、第４の補正係数１．０が計算される。

補正手段５５には、画像メモリ４２から第１の撮影系で造影後に撮影された第１のライブ像が送られる。補正手段５５は、第１のライブ像の各画素に第３の補正係数を掛け合わせて画素値を補正する。補正された第１のライブ像は、撮影角度を属性して画像メモリ５８に記憶される。同様に、補正手段５６には、画像メモリ４４から第２の撮影系で造影後に撮影された第２のライブ像が送られる。補正手段５６は、第２のライブ像の各画素に第４の補正係数を掛け合わせて画素値を補正する。補正された第２のライブ像は、撮影角度を属性して画像メモリ５８に記憶される。

画像メモリ５７に記録された造影後のライブ像は、同じ撮影角度から撮影された画像メモリ５８の造影前のマスク像を引き算される。これにより撮影角度０度〜１８０度＋βの複数枚のサブトラクション画像が作成され、画像メモリ４７に記憶される。複数枚のサブトラクション画像は３次元再構成手段に送られ、３次元再構成手段ではサブトラクション画像に対し、適当なコンボリューションフィルターを掛けた後逆投影することで、被検体の造影部分の３次元データが得られる。３次元データは、表示画像作成手段で、表示画像が作成される。この表示画像はディジタルアナログ変換器を介してモニタに表示される。

本実施例では第４実施例のように撮影時間の短縮化が図られる他に、２系統の撮影系間での感度の不均一性を是正することができる。

（第６実施例）
図１７に第６実施例のＸ線診断装置の構成を示し、図１と同じ部分には同符号を付して説明は省略する。第６実施例のＸ線診断装置は、図１の構成に、サブトラクション処理手段９と３次元再構成手段１０との間に画像メモリ６０、データ修正手段６１、画像メモリ６２が追加された構成である。データ修正手段６１は、マニュアルでサブトラクション画像を修正する、例えば不要な部分を除去する等の処理を実行する。例えば、比較的長時間継続的に造影剤を注入するため、主に後半の画像で、静脈に造影剤が流入してしまうことがある。この造影された静脈部分を除去することを目的としている。

データ修正手段６１は図１８に示すように、サブトラクション画像および修正後のサブトラクション画像を一時的に記録しておく画像メモリ６９、サブトラクション画像を表示する表示装置６７、サブトラクション画像の除去する除去部分を指定するための座標入力装置６８、座標入力装置６８を介して指定された除去部分を除去、つまり背景と同じ０値に変換するＣＰＵ６６とがデータ／制御バス６５に接続されて構成される。

画像メモリ６０には全ての撮影角度のサブトラクション画像が記憶される。１枚づつサブトラクション画像がデータ修正手段６１に送り込まれ、表示装置６７に表示される。図１９に示すように、操作者は表示画像を観察し、不要な物体が写っている位置を座標入力装置６８を介して例えば矩形ＲＯＩにより指定する。矩形ＲＯＩ内の画素値は全て背景と同じ０値に置き換えられる。このような修正作業が、図２０に示すように必要なサブトラクション画像について実行され、修正後の及び無修正のサブトラクション画像は、画像メモリ６２を介して３次元再構成手段１０に送り込まれる。３次元再構成手段１０ではサブトラクション画像に対し、適当なコンボリューションフィルターを掛けた後逆投影することで、被検体の造影剤部分の３次元データを得る。

このように再構成の前段で不要な部分を除去するので、再構成処理の省力化を図り、また一部画像にのみ上述したような造影静脈が写ることによるアーチファクトの発生を防止することができる。また、この修正処理は、サブトラクション画像を修正対象としたことで可能となる。なぜなら、修正後の画素値が不明なＸ線投影画像（濃淡画像）については、修正不可能である。

（第７実施例）
図２１に第７実施例のＸ線診断装置の主要部の構成を示し、図１７と同じ部分には同符号を付して説明は省略する。再構成処理ではある撮影角度ではとらえられる血管部分が、別の撮影角度ではとらえられないとき、つまり被写体が再構成領域から一部はみ出しているとき、再構成結果にアーチファクトを発生させてしまう。第７実施例では、この種のアーチファクトの発生を防止するものである。第７実施例のＸ線診断装置は、図１７の構成に、画像メモリ６０とデータ修正手段６１との間に再構成領域外データ判定手段７２と、この再構成領域外データ判定手段７２の出力にデータ修正手段６１と画像メモリ６２とを選択的に接続するスイッチ７３が追加された構成である。

図２２に再構成領域外データ判定手段７２の判定処理手順をフローチャートで示している。再構成領域外データ判定手段７２は、ステップＳ１で、画像メモリ６０から１枚のサブトラクション画像を取り込む。ステップＳ２で、このサブトラクション画像の周辺領域を決定する。イメージインテンシファイアの入力窓の関係で円形のサブトラクション画像に対し、図２３に斜線で示す１画素幅の周辺領域が決定される。

次に、ステップＳ３で、被検体（造影血管）が写っている画素と写っていない画素を判定する為の基準値が決定される。判定対象がサブトラクション画像であるので、ここでは０値または０近似値に固定されるが、例えばサブトラクション画像の全画素値の平均値を基準値として計算するようにしてもよい。次にステップＳ４で、サブトラクション画像の周辺画素を順次、基準値と比較する。

サブトラクション画像の全ての周辺画素が基準値を下回っているとき、つまり、当該サブトラクション画像中の全ての像が再構成領域内であると判定されたとき、当該サブトラクション画像はスイッチ７３を介して無修正で画像メモリ６２に送られる。一方、サブトラクション画像の少なくとも１つの周辺画素が基準値を越えているとき、つまり、当該サブトラクション画像中に再構成領域外の像が存在すると判定されたとき、当該サブトラクション画像はスイッチ７３を介してデータ修正手段６１に送られる。つまり、再構成領域外の像が存在すると判定されたサブトラクション画像だけがデータ修正手段６１に送られ、当該像の除去を操作者に促すことができる。ここでは、図２３の点線で囲むような除去すべき血管像の除去は、データ修正手段６１でマニュアルで行われる。

こうして画像メモリ６２には再構成領域外の像が存在しない全角度のサブトラクション画像が保持される。

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。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

第１実施例の構成図。第１実施例の動作説明図。第１実施例の処理概要図。第２実施例の構成図。除去領域を示す図。第３実施例の構成図。第１，第２の撮影系の回転軌道を示す図。第３実施例の動作説明図。３次元再構成の原理図。第４実施例の主要部構成図。第１，第２の撮影系の回転軌道を示す図。第４実施例の動作説明図。Ｘ線束の広がり角を示す図。第５実施例の主要部構成図。第１，第２の撮影系の回転軌道を示す図。第５実施例の動作説明図。第６実施例の構成図。図１７のデータ修正手段の構成図。データ修正の概念図。第６実施例の処理概要図。第７実施例の主要部の構成図。図２１の再構成領域外データ判定手段の処理手順を示すフローチャート。周辺領域を示す図。従来の一問題点の説明図。

符号の説明

１…Ｘ線管、２…イメージインテンシファイア、３…高電圧発生装置、４…Ｘ線制御装置、５…ＴＶカメラ、６…アナログディジタル変換器、７，８，１１…画像メモリ、９…サブトラクション処理手段、１０…３次元再構成手段、１２…表示画像作成手段、１３…ディジタルアナログ変換器、１４…モニタ。

Claims

被検体の回りの異なる撮影角度から撮影した複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成するＸ線診断装置において、
β＞α（αはＸ線束の広がり角）とするとき、Ｘ線管とＸ線検出器とからなる少なくとも２組の撮影系が９０度で交差するように設けられ、一方の撮影系により０度から（９０＋β）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、他の撮影系により９０度から（１８０＋β）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、９０度から（９０＋β）度までの範囲で２組の撮影系で同じ撮影角度で造影剤注入前に撮影した２枚のＸ線投影画像から２組の撮影系間の感度差を求め、この感度差に基づいて造影剤注入後に２組の撮影系で撮影した複数のＸ線投影画像の感度補正をして、感度補正された複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成することを特徴とするＸ線診断装置。
被検体の回りの異なる撮影角度から撮影した複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成するＸ線診断装置において、
β＞α（αはＸ線束の広がり角）とするとき、Ｘ線管とＸ線検出器とからなる２組の撮影系が（９０＋β／２）度で交差するように設けられ、一方の撮影系により０度から（９０＋β／２）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、他方の撮影系により（９０＋β／２）度から（１８０＋β）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、これら２組の撮影系で得た撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成することを特徴とするＸ線診断装置。
被検体の回りの異なる撮影角度から撮影した複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成するＸ線診断装置において、
β＞α（αはＸ線束の広がり角）とするとき、Ｘ線管とＸ線検出器とからなる２組の撮影系が９０度で交差するように設けられ、一方の撮影系により０度から（９０＋β）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、他方の撮影系により９０度から（１８０＋β）度までの範囲内で撮影角度の異なる複数のＸ線投影画像を得、９０度から（９０＋β）度までの範囲で２組の撮影系で同じ撮影角度で造影剤注入前に撮影した２枚のＸ線投影画像から２組の撮影系間の感度差を求め、この感度差に基づいて造影剤注入後に２組の撮影系で撮影した複数のＸ線投影画像の感度補正をして、感度補正された複数のＸ線投影画像から被検体の３次元データを再構成することを特徴とするＸ線診断装置。