JP4509470B2

JP4509470B2 - X-ray diagnostic equipment

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Publication number: JP4509470B2
Application number: JP2002363306A
Authority: JP
Inventors: 久典加藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2010-07-21
Anticipated expiration: 2022-12-16
Also published as: JP2004194697A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線診断装置に係り、特にＸ線発生部およびＸ線検出部を移動しながらＸ線画像データの収集を行うＸ線診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線診断装置やＭＲＩ装置、あるいはＸ線ＣＴ装置などを用いた医用画像診断技術は、１９７０年代のコンピュータ技術の発展に伴って急速な進歩を遂げ、今日の医療において必要不可欠なものとなっている。
【０００３】
Ｘ線診断装置に用いられる検出器として、従来はＸ線フィルムやＩ．Ｉ．（イメージ・インテンシファイア）が使用されてきた。このＩ．Ｉ．を用いたＸ線撮影方法では、Ｘ線管から発生したＸ線によって被検体を照射し、このとき被検体を透過して得られるＸ線の画像情報は、Ｉ．Ｉ．において光学画像に変換され、更に、この光学画像はＸ線ＴＶカメラによって撮影され電気信号に変換される。そして、電気信号に変換されたＸ線画像情報はＡ／Ｄ変換後、モニタに表示される。このため、Ｉ．Ｉ．を用いた撮影方法は、フィルム方式では不可能であったリアルタイム撮影を可能とし、また、デジタル信号で画像データの収集ができるため、種々の画像処理を可能とする。
【０００４】
従来、消化器系疾患の検査、あるいは循環器・血管系疾患の検査には、上記撮影法を基本とした専用Ｘ線診断装置が用いられてきたが、近年、1つの装置で、例えば消化器系の検査と循環器・血管系の検査が可能な、所謂多目的Ｘ線診断装置が知られるようになった。即ち、従来の消化器系造影検査用の起倒天板と循環器・血管系造影検査用のＣアームを組み合わせた多目的Ｘ線診断装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
特に、Ｃアームを有したＸ線診断装置では、被検体の体軸を回動軸として、前記Ｃアームの両端に保持されたＸ線発生部とＸ線検出部を回動することによって回転ＤＡ（ディジタルアンギオグラフィ）画像データが収集でき、また、前記Ｘ線発生部とＸ線検出部、あるいは被検体を載せた天板を被検体の体軸方向（天板の長手方向）に移動することによってボーラスＤＡ画像データ、あるいは長尺画像データの収集が可能となる。
【０００６】
一方、前記Ｉ．Ｉ．に替わるものとして、近年、２次元配列のＸ線平面検出器（以下、平面検出器）が注目を集め、その一部は既に実用化の段階に入っている。この平面検出器は小型軽量であるため、Ｘ線発生部と対向させて保持機構（Ｃアーム）に固定し、前記Ｘ線発生器と平面検出器を被検体の体軸を中心として回動させながらＸ線画像データを収集する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この特許文献２記載の技術では、回動するＸ線発生部によって複数の方向から被検体に対してコーンビーム形状（２次元的に広がったビーム形状）のＸ線を照射し、前記被検体の後方に配置された前記平面検出器によって透過Ｘ線量の検出を行う。そして、得られた透過Ｘ線量からＸ線投影データを生成し、更に、このＸ線投影データに基づいてＸ線ＣＴと同様な再構成処理を行って３次元データ（以下ではボリュームデータと呼ぶ）の生成を行っている。
【０００７】
また、ＣＴ装置のＸ線検出部に平面検出器を用いて、Ｘ線発生部とともに単純回動によるスキャンやヘリカルスキャンを行い、収集された被検体のボリュームデータから２次元あるいは３次元のＸ線ＣＴ画像データを生成するとともに、前記Ｘ線検出器、及びＸ線発生部を静止した状態で被検体の透過Ｘ線量を検出することによってＸ線透視画像データの生成を行う方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。そして、この特許文献３に記載の装置によれば、３次元Ｘ線画像による診断とＸ線透視画像観測下での治療（ＩＶＲ：Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌｒａｄｉｏｌｏｇｙ）が可能になっている。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１１７４４３号公報（第３−４頁、第１−４図）
【０００９】
【特許文献２】
特開２００２−２６３０９３号公報（第３−４頁、第１−２図）
【００１０】
【特許文献３】
特開２００１−６１８３３号公報（第３−４頁、第１−２図）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の多目的Ｘ線診断装置における長尺画像、あるいはボーラスＤＡ画像は、１つの方向からのＸ線透視画像であり、また回転ＤＡ画像は所定の狭い領域における多方向からのＸ線透視画像であるため、被検体に対する一連のＸ線撮影によって得られるＸ線画像において、広い範囲を多方向から画像化することは不可能であった。
【００１２】
このため、例えば被検体が循環器・血管系疾患の救急患者の場合には、まずＸ線ＣＴ装置を用いて被検体の広い領域における３次元画像データから治療すべき部位を確定し、次いでＸ線透過画像観察下において、前記治療部位に対するカテーテル治療（即ちＩＶＲ）を行い、更に、Ｘ線透視画像あるいはＸ線ＣＴ画像によって治療効果の確認を行ってきた。このような従来の診断・治療方法によれば、Ｘ線ＣＴ装置とＸ線診断装置の間で被検体を移動させる必要があったため、患者（被検体）に対して大きな負担を与えるのみならず、診断と治療に多くの時間を要する問題があった。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検体の３次元画像や多方向からの長尺画像の観測を可能とし、更に、同一の装置を用い、Ｘ線画像観測下での治療も可能なＸ線診断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】
上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のＸ線診断装置では、被検体に対してＸ線を照射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段から照射されたＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線検出手段とを対向するように支持し、前記被検体の体軸の周りを円弧状に往復回動する回動手段と、前記回動手段を回動自在に保持し、前記被検体の体軸に対してほぼ平行に移動し、その移動速度は、前記回動手段の回動角速度にほぼ比例して設定される移動手段と、前記回動手段による前記Ｘ線発生手段及び前記Ｘ線検出手段の回動と同時に、前記移動手段により前記Ｘ線発生手段及び前記Ｘ線検出手段を体軸に対してほぼ平行に移動させ、夫々の位置で前記Ｘ線検出手段によって検出される前記被検体のＸ線投影データに基づいて画像データを生成し、また複数のＸ線投影データに基づいて再構成処理を行い、ボリュームデータを生成する画像データ生成手段と、この画像データ生成手段によって生成された画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
したがって本発明によれば、被検体におけるボリュームデータを生成することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態の特徴は、被検体の体軸を回動軸としてＸ線発生部とＸ線検出部を往復回動させると同時に、前記Ｘ線発生部及びＸ線検出部を被検体体軸方向に移動させることによって、広範囲のＸ線ボリュームデータの生成を行うことにある。
【００１８】
本発明の実施の形態におけるＸ線診断装置の構成につき図１乃至図３を用いて説明する。但し、図１はＸ線診断装置全体の概略構成を示すブロック図であり、図２はこのＸ線診断装置に用いられる平面検出器の構成を示す図である。更に、図３はこのＸ線診断装置の移動機構部の図を示している。
【００１９】
Ｘ線診断装置１００は、Ｘ線を被検体４５に対して照射するＸ線発生部１と、被検体４５を透過したＸ線を２次元的に検出するＸ線検出部２と、Ｘ線発生部１とＸ線検出部２を保持するＣアーム５と、被検体４５を載せる天板１７とを備えている。
【００２０】
また、Ｘ線診断装置１００は、Ｃアーム５あるいは天板１７などの移動を行う機構部３と、Ｘ線検出部２においてライン単位で順次出力されるＸ線投影データに画像再構成処理を施すことによるボリュームデータの生成や、このボリュームデータからの３次元画像データや投影画像データの生成、更には、Ｘ線透過画像データに対する多方向長尺画像データの生成等を行うと共に、Ｘ線投影データや上記の各種画像データの保存を行う画像演算・記憶部７を備えている。
【００２１】
更に、Ｘ線診断装置１００は、画像演算・記憶部７に保存されている複数のＸ線透過画像データ、投影画像データ、３次元画像データ、あるいは多方向長尺画像データの中から抽出された所望の画像データを表示する表示部８と、Ｘ線発生部１におけるＸ線照射に必要な高電圧を発生する高電圧発生部４と、上記各ユニットを制御するシステム制御部１０と、装置操作者がこのＸ線診断装置１００に対して種々の指示を与えるための操作部９を備えている。
【００２２】
Ｘ線発生部１は、被検体４５に対しＸ線を照射するＸ線管１５と、このＸ線管１５から照射されたＸ線に対してＸ線錘（コーンビーム）を形成するＸ線絞り器１６を備えている。Ｘ線管１５はＸ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）より放出された電子を高電圧によって加速させてタングステン陽極に衝突させＸ線を発生させる。一方、Ｘ線絞り器１６は、Ｘ線管１５と被検体４５の間に位置し、Ｘ線管１５から照射されたＸ線ビームを所定の照射視野のサイズに絞り込む機能を有している。
【００２３】
Ｘ線検出部２には、Ｘ線を直接電荷に変換するものと、光に変換した後電荷に変換するものとがあり、本実施の形態では前者を例に説明するが後者であっても構わない。即ち、このＸ線検出部２は、被検体４５を透過したＸ線を電荷に変換して蓄積する平面検出器２１と、この平面検出器２１に蓄積された電荷をＸ線画像信号として読み出すためのゲートドライバ２２と、読み出された電荷を画像データに変換する画像データ生成部１１とを備えている。
【００２４】
平面検出器２１は、図２に示すように微小な検出素子５１を列方向及びライン方向に２次元的に配列して構成されており、各々の検出素子５１はＸ線を感知し、入射Ｘ線量に応じて電荷を生成する光電膜５２と、この光電膜５２に発生した電荷を蓄積する電荷蓄積コンデンサ５３と、この電荷蓄積コンデンサ５３に蓄積された電荷を所定のタイミングで読み出すＴＦＴ（薄膜トランジスタ）５４を備えている。以下では説明を簡単にするために、例えば、検出素子５１が列方向（図２の上下方向）、及びライン方向（図２の左右方向）に２素子づつ配列されている場合の平面検出器２１の構成について説明する。
【００２５】
図２の光電膜５２−１１、５２−１２、５２−２１、５２−２２の第１の端子と、電荷蓄積コンデンサ５３−１１、５３−１２、５３−２１、５３−２２の第１の端子とが接続され、更に、その接続点はＴＦＴ５４−１１、５４−１２、５４−２１、５４−２２のソース端子へ接続される。一方、光電膜５２−１１、５２−１２、５２−２１、５２−２２の第２の端子は、図示しないバイアス電源に接続され、電荷蓄積コンデンサ５３−１１、５３−１２、５３−２１、５３−２２の第２の端子は接地される。更に、ライン方向のＴＦＴ５４−１１及びＴＦＴ５４−２１のゲートはゲートドライバ２２の出力端子２２−１に共通接続され、また、ＴＦＴ５４−１２、及びＴＦＴ５４−２２のゲートはゲートドライバ２２の出力端子２２−２に共通接続される。
【００２６】
一方、列方向のＴＦＴ５４−１１及び５４−１２のドレイン端子は信号出力線５９−１に共通接続され、また、ＴＦＴ５４−２１及び５４−２２のドレイン端子は信号出力線５９−２にそれぞれ共通接続される。そして、信号出力線５９−１、５９−２は画像データ生成部１１に接続されている。
【００２７】
図１のゲートドライバ２２は、Ｘ線照射によって検出素子５１の光電膜５２で発生し電荷蓄積コンデンサ５３にて蓄積される信号電荷を読み出すために、ＴＦＴ５４のゲート端子に読み出し用の駆動パルスを供給する。
【００２８】
画像データ生成部１１は、平面検出器２１から読み出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器２３と、この電荷・電圧変換器２３の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２４と、平面検出器２１からライン単位でパラレルに読み出されるデジタル変換された画像信号をシリアルな信号に変換するパラレル・シリアル変換器２５とを備えている。
【００２９】
機構部３は、Ｘ線発生部１及びＸ線検出部２の平面検出器２１を被検体４５の体軸方向に移動させて撮影断面を設定するためにＣアーム５を体軸方向に直線移動するＣアーム移動機構４２と、Ｘ線発生部１及びＸ線検出部２を被検体４５の体軸を中心として往復回動させて撮影断面を設定するためにＣアーム５を往復回動するＣアーム回動機構４１と、天板１７やＣアーム５などを起倒するための起倒機構４３と、これらの各機構を制御するＣアーム・天板制御部６を備えている。
【００３０】
そして、Ｃアーム回動機構４１にはＸ線発生部１あるいはＸ線検出部２の回動量を計測するための図示しない回動角度検出器が、またＣアーム移動機構４２にはＸ線発生部１及びＸ線検出部２の体軸方向への移動量を計測するための図示しない移動量検出器が設けられ、これらの角度及び距離の検出は各検出器に備えられたエンコーダによって行われる。
【００３１】
一方、Ｃアーム・天板制御部６は、システム制御部１０からの制御信号に従い、被検体４５の診断対象部位に対して最適なＸ線管焦点―Ｘ線検出器間距離、Ｘ線コーンビームの形状、Ｘ線ビームの被検体４５に対する入射角度、更にはＣアーム５や天板１７などの移動スピードなどの制御を行う。
【００３２】
図３に示したＸ線発生部１及びＸ線検出部２と、これらを往復回動移動あるいは直線移動させるための移動機構の構成図において、架台４４は床に設置され、この架台４４に起倒機構４３が回動自在に保持される。更に、起倒機構４３と天板保持部４６は連結され、この天板保持部４６は天板１７の片端と連結されて天板１７を支えている。また、起倒機構４３に対してＣアーム移動機構４２は、矢印▲１▼で示した方向に直線状にスライドが可能な状態で保持され、このＣアーム移動機構４２にはＣアーム回動機構４１が回動自在で保持されている。
【００３３】
一方、Ｃアーム５は、Ｃアーム回動機構４１に対して矢印▲２▼の方向への円弧状のスライドが可能な状態で取り付けられており、このＣアーム５の両端内側にはＸ線管１５及びＸ線絞り器１６と平面検出器２１が、天板１７および被検体４５を挟むようにして取り付けられている。そして、Ｃアーム回動機構４１は、Ｃアーム５の端部に装着されたＸ線管１５を、例えば天板１７に正対する位置（天井位置）をθ＝９０°として約０°乃至１８０°の範囲で円弧状に移動させることが可能となっている。
【００３４】
次に、図１の画像演算・記憶部７は、Ｘ線検出部２においてライン単位で順次出力されるＸ線投影データに対して画像再構成処理を施すことによるボリュームデータの生成や、このボリュームデータからの３次元画像データや投影画像データの生成、更には、Ｘ線透過画像データに対して多方向長尺画像データ等の生成等を行う画像処理・再構成演算回路１２と、Ｘ線投影データ、ボリュームデータ、３次元画像データ、投影画像データ、更には他方向長尺画像データ等の保存を行う画像データ記憶回路１３を備えている。
【００３５】
また、高電圧発生部４は、Ｘ線管１５の陰極から発生する熱電子を加速するために、陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生させる高電圧発生器１９と、システム制御部１０からの指示信号に従い、高電圧発生器１９における管電流、管電圧、照射時間等のＸ線照射条件の設定を行うＸ線制御部１８を備えている。
【００３６】
操作部９は、表示パネル、キーボード、各種スイッチ、マウス等を備えたインターラクティブなインターフェイスであり、装置の操作者は操作部９において、被検体（患者）情報、被検体４５あるいは診断対象部位に対して最適なＸ線照射条件、Ｘ線管焦点―Ｘ線検出器間距離、Ｘ線コーンビームの形状、Ｘ線ビームの被検体４５に対する入射角度、更にはＣアーム５や天板１７の移動スピードなどの各種撮影条件や機構部３の移動制御などの設定、あるいは撮影開始のコマンド信号の入力などを行い、これらの設定信号やコマンド信号はシステム制御部１０を介して各ユニットに送られる。尚、上記Ｘ線照射条件としてＸ線管１５に印加する管電圧、管電流、Ｘ線の照射時間などがあり、被検体情報として検査部位、検査方法、被検体の体格、過去の診断履歴などがある。
【００３７】
また、操作部９より被検体ＩＤ（患者ＩＤ）を入力することにより、上記被検体情報、あるいは、この被検体情報に基づく各種撮影条件は予め保存されている装置外部の記憶媒体などからネットワークを介して自動的に読み出され、操作者は表示部８のモニタ３４、あるいは操作部９の表示パネルに表示されるこれらの情報や設定条件に対して、変更の必要がある場合のみ操作部９より変更のための入力を行ってもよい。
【００３８】
表示部８は、画像演算・記憶部７の画像処理・再構成演算回路１２において生成されるＸ線透過画像データや任意の方向からの長尺画像データ、あるいはボリュームデータから生成される３次元画像データや投影画像データなどの表示を行う。この表示部８は、上記各種画像データと、これらの画像データの付帯情報である数字や各種文字などを合成して一旦保存する表示用画像記憶回路３１と、このＸ線画像データや付帯情報をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器３２と、このアナログ信号をＴＶフォーマット変換して映像信号を生成するフォーマット変換回路３３と、その映像信号を表示する液晶、あるいはＣＲＴのモニタ３４から構成される。
【００３９】
システム制御部１０は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、操作部９から送られてくる操作者の指示や撮影条件などの情報を一旦記憶した後、これらの情報に基づいてＸ線画像データの収集や表示の制御、あるいは移動機構に関する制御などシステム全体の制御を行う。
【００４０】
このようなＸ線診断装置においては、上記の基本構成の他に図示しないインターフェイスを備え、各種画像データは、このインターフェイスを介して外部のハードディスクやＤＶＤあるいはＭＯＤなどの記録媒体に保管され、更に、レーザイメージャなどによりフィルム上に出力される。また、インターフェイスはネットワークに接続され、画像データはこのネットワークを介して院内外のデータ記録システムに保管され、更には院内外の観察システムに転送、表示されて医師による診断に用いられる。
【００４１】
次に、図１乃至図９を用いて本実施の形態におけるＸ線診断装置１００の撮影手順について説明する。但し、以下の撮影手順の説明では、血管系疾患の救急患者に対し、Ｘ線診断装置１００を用いて生成した複数枚のＸ線投影データから生成される多方向長尺画像データ、あるいはＸ線投影データを再構成処理して得られるボリュームデータから生成される３次元画像データや投影画像データ等を表示し、これらの画像から治療部位の確定を行う。そして、この治療部位に対してＸ線透過画像の観測下でカテーテル治療を行うことを想定する。
【００４２】
まず、Ｘ線診断装置１００の電源を投入された時点で、このＸ線診断装置１００は、同じ医療施設内に設置されている図示しないサーバと接続状態となる。次いで、操作者によって患者ＩＤが操作部９から入力されることによって、システム制御部１０の図示にないＣＰＵは、サーバの記憶回路に既に保存されている患者情報やこの患者情報に対応した各種撮影条件の中から、患者ＩＤに対応した患者情報及び各種撮影条件を読み出し、例えば、操作部９の表示パネルに表示する。
【００４３】
操作者は、操作部９において表示されている多方向長尺画像データ、３次元画像データ、投影画像データ等の各種収集モードの中から所望の収集モードを選択し、次いで、この選択に伴って操作部９の表示パネル上に仮設定される上記収集モードの撮影条件に対し、必要に応じて変更を行う。この場合、設定対象となる撮影条件としてＸ線照射条件、Ｘ線管焦点―Ｘ線検出器間距離、Ｘ線コーンビームの形状、更にはＣアーム５の回動速度や被検体体軸方向への移動速度などがある。
【００４４】
そして、操作部９において設定された各種の撮影条件は、システム制御部１０の図示しない記憶回路に保存され、更に、Ｘ線照射条件は高電圧発生部４のＸ線制御部１８に、また、Ｘ線管焦点―Ｘ線検出器間距離やＸ線コーンビームの形状、Ｃアーム５の回動速度や移動速度などの情報は、機構部３のＣアーム・天板制御部６に供給されて、図示しない夫々の記憶回路に保存される。
【００４５】
次に、操作者は被検体４５の、例えば鼠ケイ部に造影剤注入用のカテーテルを挿入し、操作部９においてＸ線発生部１及び平面検出器２１の初期位置設定コマンドを入力する。このコマンド信号が操作部９よりシステム制御部１０に送られると、システム制御部１０は機構部３のＣアーム・天板制御部６に対して制御信号を送り、その制御信号に基づいてＣアーム・天板制御部６は、Ｃアーム回動機構４１及びＣアーム移動機構４２に駆動信号を供給して、Ｘ線発生部１及び平面検出器２１を初期位置に設定する。
【００４６】
Ｘ線発生部１及び平面検出器２１の初期位置への設定が終了したならば操作者は被検体４５に対して造影剤を抽入し、更に画像データ収集の開始コマンドを操作部９にて行なうことにより画像データの収集を開始する。そして、Ｘ線発生部１及び平面検出器２１はシステム制御部１０の制御下で前記初期位置から所定の方向に移動を開始する。
【００４７】
図４は、多方向長尺画像データ及びボリュームデータの収集におけるＣアーム５の移動方法を示した図であり、図４（ａ）は被検体４５の周囲におけるＸ線発生部１のＸ線管１５の移動軌跡を示している。また、図４（ｂ）は、Ｘ線管１５が図４（ａ）のＰＡ（θ＝０°）、ＰＣ（θ＝９０°）及びＰＤ（θ＝１８０°）に位置する場合のＸ線管１５と平面検出器２１、及びこれらを保持しているＣアーム５の位置関係を示している。尚、図４では、仰臥した被検体４５の右側にＸ線管１５が位置する場合をθ＝０°としている。
【００４８】
即ち、Ｃアーム・天板制御部６によってＣアーム移動機構４２、及びＣアーム回動機構４１が駆動され、Ｘ線管１５は前記初期位置から図４（ａ）の最初の撮影位置ＰＡに移動する。そして、Ｘ線管１５が位置ＰＡに到達したならば、システム制御部１０は、高電圧発生部４のＸ線制御部１８に対してＸ線照射のコマンド信号を供給する。
【００４９】
Ｘ線制御部１８は、このコマンド信号を受け、既に設定されているＸ線照射条件に基づいて高電圧発生器１９を制御し、高電圧をＸ線発生部１のＸ線管１５に印加して、Ｘ線絞り器１６を介して被検体４５に対しパルスＸ線を照射する。そして、被検体４５を透過したＸ線は、被検体４５の後方に配置されるＸ線検出部２の平面検出器２１によって検出される。
【００５０】
次に、Ｘ線検出部２について、更に詳細な構成を示した図５と、平面検出器２１における信号読み出しのタイムチャートを示した図６を用いて、Ｘ線画像データの生成手順を説明する。
【００５１】
図５において、平面検出器２１はライン方向にＭ個、列方向にＮ個、２次元配列された検出素子５１から構成されている。この平面検出器２１において、ライン方向に配列されたＭ個の検出素子５１のそれぞれの駆動端子（即ち、図２に示すＴＦＴ５４のゲート端子）は共通接続され、ゲートドライバ２２の出力端子に接続される。例えば、ゲートドライバ２２の出力端子２２−１は検出素子５１−１１、５１−２１、５１−３１、・・・５１−Ｍ１の各駆動端子に接続され、ゲートドライバ２２の出力端子２２−Ｎは検出素子５１−１Ｎ、５１−２Ｎ、５１−３Ｎ、・・・５１−ＭＮの各駆動端子に接続される。
【００５２】
一方、列方向に配列されたＮ個の検出素子５１のそれぞれの出力端子（即ち、図２に示すＴＦＴ５４のドレイン端子）は信号出力線５９に共通接続され、この信号出力線５９は画像データ生成部１１の電荷・電圧変換器２３の入力端子に接続される。例えば、検出素子５１−１１、５１−１２、５１−１３、・・・５１−１Ｎの出力端子は信号出力線５９−１に共通接続され、この信号出力線５９−１は電荷・電圧変換器２３−１に接続される。同様にして、検出素子５１−Ｍ１、５１−Ｍ２、５１−Ｍ３、・・・５１−ＭＮの出力端子は信号出力線５９−Ｍに共通接続され、この信号出力線５９−Ｍは電荷・電圧変換器２３−Ｍに接続される。
【００５３】
図６は、Ｘ線の照射タイミング、ゲートドライバ２２の出力信号及び検出素子５１の出力信号を示したものであり、システム制御部１０からの制御信号に基づいて、Ｘ線発生部１は図６（ａ）の時間ｔ０ａ乃至ｔ０ｂの期間に被検体４５に対してＸ線を照射し、検出素子５１は被検体４５を透過したＸ線を受信して、そのＸ線照射強度に比例した信号電荷を電荷蓄積コンデンサ５３（図２参照）に蓄積する。このＸ線照射が終了すると、検出素子５１の電荷蓄積コンデンサ５３に蓄積された電荷を読み出すために、システム制御部１０はゲートドライバ２２にクロックパルスを供給し、ゲートドライバ２２はその出力端子２２−１乃至２２−Ｎから図６（ｂ）乃至図６（ｄ）に示すような駆動パルスを順次出力する。ただし、図６では出力端子２２−３までの駆動パルス、および第1乃至第３ラインの出力信号しか図示していない。
【００５４】
ＴＦＴ５４のゲート端子に読み出し用の駆動パルス（ＯＮ電圧）が供給されると、ＴＦＴ５４が導通（ＯＮ）状態となり、電荷蓄積コンデンサ５３に蓄えられた信号電荷が信号出力線５９に出力される。
【００５５】
図６（ａ）の時間ｔ０ａ乃至ｔ０ｂの期間においてＸ線の照射が行われた後、ゲートドライバ２２の出力端子２２−１は時間ｔ１ａ乃至ｔ１ｂの期間においてＯＮ電圧になり（図４（ｂ））、第１ラインの検出素子５１−１１、５１−２１，・・・，５１−Ｍ１を駆動する。これにより第１ラインの検出素子５１−１１、・・・５１−Ｍ１の電荷蓄積コンデンサ５３−１１、・・・５３−Ｍ１に蓄積された信号電荷が信号出力線５９−１乃至５９―Ｍに出力される。信号出力線５９−１乃至５９−Ｍに出力された信号電荷は、電荷・電圧変換器２３−１乃至２３−Ｍにおいて電荷から電圧に変換され、更に、Ａ／Ｄ変換器２４−１乃至２４−Ｍにおいてデジタル信号に変換され、パラレル・シリアル変換器２５のメモリ２５−１乃至２５−Ｍに保存される。そして、システム制御部１０は、メモリ２５−１乃至２５−Ｍに一旦保存した読み出しデータをシリアルに読み出して、第１ラインのＸ線投影データとして画像演算・記憶部７の画像データ記憶回路１３に保存する。
【００５６】
同様にして、時間ｔ２ａ乃至ｔ２ｂの期間においてゲートドライバ２２は、その出力端子２２−２のみをＯＮ電圧にして（図６（ｃ））、第２ラインの検出素子５１−１２、５１−２２、５１−３２，・・・，５１−Ｍ２に蓄積された信号電荷を信号出力線５９−１乃至５９−Ｍに読み出す。この読み出された信号電荷は、電荷・電圧変換器２３−１乃至２３−ＭやＡ／Ｄ変換器２４−１乃至２４−Ｍにて同様な電気処理が施されパラレル・シリアル変換器２５のメモリ２５−１乃至２５−Ｍに保存される。そして、システム制御部１０は、メモリ２５−１乃至２５−Ｍに保存した第２ラインの読み出しデータをシリアルに読み出して、Ｘ線投影データとして画像データ記憶回路１３に保存する。
【００５７】
以下同様にして、ゲートドライバ２２の出力端子２２−３乃至２２−Ｎが順次ＯＮ電圧になると、第３ライン乃至第Ｎラインに配置された検出素子５１の電荷蓄積コンデンサ５３に蓄積していた信号電荷を順次信号出力線５９−１乃至５９−Ｍに出力する。この信号電荷は電荷・電圧変換器２３−１やＡ／Ｄ変換器２４−１を介してパラレル・シリアル変換器２５に一旦記憶される。更に、パラレル・シリアル変換器２５の記憶したデータをシリアルに読み出して、第３ライン乃至第ＮラインのＸ線投影データとして画像データ記憶回路１３に保存される。このようにして、Ｘ線管１５が初期位置ＰＡに設置された場合に、平面検出器２１によって検出されるＸ線投影データが画像データ記憶回路１３に保存される。
【００５８】
一方、機構部３のＣアーム移動機構４２はＣアーム・天板制御部６からの制御信号に基づきＣアーム５を被検体体軸方向に移動し、また、Ｃアーム回動機構４１はＣアーム５を被検体体軸を中心に回動する。そして、システム制御部１０はＣアーム移動機構４２及びＣアーム回動機構４１に設けられた位置検出器からの位置信号を受信し、この位置信号が予め設定されている位置ＰＢの位置信号と一致したならば、高電圧発生部４のＸ線制御部１８に対してＸ線照射のコマンド信号を供給する。
【００５９】
Ｘ線制御部１８はこのコマンド信号を受け、高電圧発生器１９を制御して高電圧をＸ線発生部１のＸ線管１５に印加し、Ｘ線絞り器１６を介して被検体４５に対してパルスＸ線を照射する。そして、Ｘ線検出部２の平面検出器２１は、上述の位置ＰＡの場合と同様にして被検体４５を透過したＸ線投影データを検出し、その検出結果を画像演算・記憶部７の画像データ記憶回路１３に保存する。
【００６０】
以上のようにして、システム制御部１０の制御に基づき機構部３のＣアーム移動機構４２はＣアーム５を、図４（ａ）に示すように被検体４５の体軸方向に連続移動し、またＣアーム回動機構４１は、Ｃアーム５を被検体４５の体軸を中心として連続回動して夫々の位置でＸ線投影データの収集を行う。そして、このような動作はＸ線管１５が位置ＰＣ（θ＝９０°）を経由して位置ＰＤ（θ＝１８０°）に回動移動するまで継続して行われる。
【００６１】
次に、Ｘ線管１５が、図４（ａ）の位置ＰＣに到達したならばＣアーム回動機構４１はＣアーム５の回動方向を反転させ、Ｘ線管１５を位置ＰＤから位置ＰＥの方向に回動させる。一方、Ｃアーム移動機構４２は、Ｃアーム５及びＸ線管１５を被検体４５の体軸方向に直線移動させる。このようにＸ線管１５が位置ＰＡから位置ＰＤを経由して位置ＰＥに移動することによって、Ｘ線管１５と平面検出器２１は被検体４５の周囲において螺旋状に１回転移動しながらＸ線投影データの収集を行うことと等価になり、この動作はヘリカルスキャンによるＸ線ＣＴ装置と同様となる。
【００６２】
尚、前記Ｘ線管１５がＰＡ，ＰＤ、ＰＥ、ＰＦ等において回動方向を変更する際、これらの位置の近傍では低速回動となり、従って、Ｃアーム５の回動角速度は不等速のものにならざるを得ない。このため、Ｘ線管１５が正確な螺旋軌跡上を移動するためには、Ｃアーム５の被検体体軸方向への移動速度も、この回動角速度に比例するように設定される。図７（ａ）はＸ線管１５の回動角速度を、また図７（ｂ）はＸ線管１５の被検体体軸方向への移動速度を夫々示しており、Ｘ線管１５がＰＡ，ＰＤ，ＰＥ，ＰＦの近傍にある場合のＣアーム５の被検体体軸方向への移動速度はＣアーム回動角速度の絶対値に比例して低速度移動となる。
【００６３】
上述のように、Ｃアーム５の往復回動と直線的な移動を被検体４５の腹部から脚部先端の範囲で行なうことによって、広範囲かつ多方向におけるＸ線投影データの収集が行われ、収集されたＸ線投影データは収集が行われた位置の情報と共に画像演算・記憶部７の画像データ記憶回路１３に順次保存される。
【００６４】
次いで、画像演算・記憶部７の画像処理・再構成演算回路１２は、画像データ記憶回路１３に保存されているＸ線投影データに対してコンボリューション処理を行い、更に、このコンボリューション処理した投影データを被検体４５の関心領域に仮想的に設定した３次元格子の所定の格子点に逆投影することによって関心領域におけるボリュームデータを生成する。そして、生成されたボリュームデータは、画像データ記憶回路１３に保存される。なお、ヘリカルスキャンによって得られたＸ線投影データに基づいたボリュームデータの生成法についてはＸ線ＣＴ画像技術において周知であるため、詳細な説明は省略する。
【００６５】
以上述べた方法により、生成されたボリュームデータから血管の３次元画像、あるいは投影画像の表示を行うことが可能となる。特に、造影剤を注入した場合には血管の狭窄状態を他の臓器に対して良好なコントラストで表示することができる。また、同様な理由から血管系の診断に有効な投影画像を表示することも可能である。この投影画像の１例として、ＭＩＰ処理による投影画像（ＭＩＰ画像）が好適である。
【００６６】
ＭＩＰとはmaximum−intensity−projectionの略であり、最大値投影とも呼ばれている。これは、複数枚の画像データや３次元の画像データを1枚の画像に変換する方法の1つであり、投影面に垂直な軸（投影線）上にある画素データの中で最大値を有する画素データを選択して投影面での値とするため、造影剤を含んだ血管などを強調して表示することができる。
【００６７】
システム制御部１０は、操作者が操作部９において選択する３次元画像表示、あるいは投影画像表示などの画像表示モードに対応した画像データを画像演算・記憶部７の画像データ記憶回路１３から読み出し、表示部８のモニタ３４にて表示する。即ち、システム制御部１０は、画像データ記憶回路１３に保存された３次元画像データ、あるいは所定方向に投影されたＭＩＰ画像データの中から所望の画像データを読み出して表示部８の表示用画像記憶回路３１に一旦保存し、更に、Ｄ／Ａ変換器３２とフォーマット変換回路３３によってＤ／Ａ変換とＴＶフォーマットへの変換を行った後、モニタ３４にて３次元画像、あるいは投影画像として表示する。
【００６８】
一方、本実施の形態では、Ｘ線発生部１と平面検出器２１を被検体４５の周囲で往復回動運動することによって得られる多方向からのＸ線投影データの中から任意方向のＸ線投影データを選択し、更に、Ｘ線発生部１と平面検出器２１を被検体体軸方向に移動して得られる複数の任意方向のＸ線投影データを合成することによって任意方向から撮影される長尺画像データを３次元画像データあるいは投影画像データと同時に得ることが可能である。
【００６９】
図８は、本実施の形態のＸ線診断装置によって得られる脚部の長尺画像であり、図４と同様に、Ｘ線管１５が仰臥した被検体４５の右側に位置する場合（例えばＰＡ）をθ＝０°とすれば、θ＝０乃至θ＝１８０°の範囲の異なる５つの方向において得られるＸ線投影データから生成される長尺画像を示している。尚、表示部８のモニタ３４に表示される長尺画像は、図８に示すように任意の複数の方向における長尺画像が同時表示されてもよいし、操作者によって指定された方向の長尺画像のみが表示されてもよい。
【００７０】
次に、長尺画像データの生成において、任意の方向から得られた２枚のＸ線投影データを例に、画像データ合成法について説明する。例えば、図４のＸ線管位置ＰＡにおいて得られたＸ線投影データとＸ線管位置ＰＥにおいて得られたＸ線投影データを長尺画像データとして合成する場合、双方の画像の端部における画像輪郭が一致するように２枚の画像を相対的に移動させながら最適な貼り合わせ位置を検出し、更に、貼り合わせた際に画像濃度に不連続がある場合には平均化処理等の画像処理を行う。
【００７１】
具体的には、２枚のＸ線投影データに重複部分ができるように、Ｘ線管位置ＰＡとＸ線管位置ＰＥの間隔と、平面検出器２１における被検体体軸方向の照射視野サイズを設定する。そして、このような条件下で収集された２枚のＸ線投影データを、画像演算・記憶部７の画像処理・再構成演算回路１２は画像データ記憶回路１３から呼び出し、重複部分に対して、例えば相関処理やパターンマッチング等の画像処理を施すことによって２枚のＸ線投影データの最適な貼り合わせ位置を検出し、長尺画像データが生成される。
【００７２】
尚、造影剤投入後に得られるＸ線投影データに基づいて上記のような長尺画像データを生成することによって、広範囲かつ多方向からの血管像の撮影と表示が可能となるため、従来のボーラスＤＡや回転ＤＡの機能を同時に備えることが可能である。
【００７３】
以上述べたように、Ｘ線発生部１と平面検出器２１を被検体４５の体軸を中心に回動させ、更に、前記体軸方向に移動することによって得られる３次元画像データや投影画像データ、更には多方向からの長尺画像データなどから操作者は被検体４５の治療部位の確定と治療方法の決定を行う。
【００７４】
被検体４５に対する治療部位と治療方法が決定したならば、操作者は操作部９よりシステム制御部１０を介しＣアーム・天板制御部６に対して治療部位の位置を指示する。そして、Ｃアーム・天板制御部６は、この指示信号に従ってＣアーム移動機構４２とＣアーム回動機構４１に駆動信号を供給し、治療部位に対して最適な位置及び角度にＸ線発生部１と平面検出器２１を設定する。
【００７５】
以下では、大腿動脈の狭窄部位に対してバルーンカテーテルを用いた治療（即ちＰＴＡ）を行う場合を例にＩＶＲの手順を説明するが、他の治療方法であってもよい。尚、このＩＶＲで行われるＸ線投影データの収集は、Ｃアーム５を所定の位置に固定して行う以外は、上述の長尺画像におけるＸ線投影データの収集と同様な方法によって行われる。
【００７６】
即ち、操作者は、操作部９においてＩＶＲ用Ｘ線透視における透視条件を必要に応じて入力した後、透視開始コマンドを入力し、このコマンド信号が操作部９よりシステム制御部１０に供給されると、システム制御部１０から駆動信号が高電圧発生部４に送られる。この駆動信号によって発生する高電圧発生部４の出力電圧はＸ線発生部１のＸ線管１５に印加され、Ｘ線管１５は被検体４５に対してパルスＸ線を照射する。そして、被検体４５を透過したＸ線はＸ線検出部２の平面検出器２１によって検出される。
【００７７】
Ｘ線の照射によって平面検出器２１の検出素子５１に発生した電荷は、ゲートドライバ２２によって順位読み出され、画像データ生成部１１に供給される。画像データ生成部１１は、この電荷から画像データを生成し、生成された画像データは画像演算・記憶部７の画像データ記憶回路１３において一旦保存された後、表示部８のモニタ３４に表示される。以上の動作説明は既に詳述した通りであるのでここでは省略する。このようにして、最初のＸ線画像の収集と表示が行われたならば、所定時間後に、システム制御部１０から次の駆動信号が高電圧発生部４に送られ、高電圧発生部４による高電圧がＸ線発生部１のＸ線管１５に印加されて、被検体４５に対してパルスＸ線を照射する。
【００７８】
このような動作を繰り返すことによって、前記治療部位のＸ線透過画像がリアルタイムで表示部８のモニタ３４に表示される。操作者は、モニタ３４に表示される治療対象部位、即ち大腿動脈の狭窄部位をＸ線画像で観察しながら、鼠ケイ部よりバルーンカテーテルを挿入し、そのバルーン部分が前記狭窄部位に到達したことをＸ線透過画像で確認したならばバルーンを膨らませて治療を行う。そしてこのバルーンによって狭窄部が改善されたことをこのＸ線透過画像によって確認したならば、カテーテルを被検体４５より取り外し、狭窄部の治療を終了する。
【００７９】
この場合、カテーテルによる治療効果は、前記Ｘ線透過画像によって行うことが可能であるが、更に詳しい観測、あるいは前記治療対象部位以外の部分も含めた最終確認が必要な場合には、既に述べた３次元画像表示や多方向の長尺画像表示のモードに戻して各画像データの収集を行うことも可能である。一方、既に確定している治療部位における治療効果のみを行う場合には、この領域のみの３次元画像表示あるいは回転ＤＡ画像表示があれば十分であるため、被検体体軸方向へのＣアーム５の移動は不要となり、撮影時間を短縮することが可能となる。
【００８０】
以上述べた本実施の形態によれば、Ｃアーム５に保持されたＸ線発生部１と平面検出器２１を被検体４５の体軸を中心として回動させながら、更に被検体４５の体軸方向に移動させることによって広範囲かつ多方向からのＸ線投影データの収集が可能となる。従って、被検体４５の３次元画像や多方向からの長尺画像等の観測により高精度の診断が可能となる。更に、同一の装置を用い、Ｘ線画像観測下での治療も可能となる。即ち、治療部位や治療方法を決定するための画像診断と、Ｘ線画像観測下での治療（ＩＶＲ）と、治療効果確認のための画像診断が同一の装置で可能となるため、被検体４５に与える負担が低減でき、しかも診断と治療に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００８１】
以上、本発明の実施の形態について述べてきたが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものでは無く、変形して実施することが可能である。例えば、上記の実施の形態の説明において、ボリュームデータの収集に用いたＸ線照射ビームのビーム形状と、ＩＶＲ時のＸ線画像データ収集に用いたビーム形状は同じとしたが、高精度のボリュームデータを生成する場合には平面検出器２１に対するＸ線の入射角度を小さくすることが望ましいため、被検体体軸方向のビーム幅をＩＶＲ時の場合より細く設定してもよい。図９（ａ）はＸ線ボリュームデータ収集時の被検体体軸方向におけるＸ線照射ビームのビーム形状であり、図９（ｂ）はＩＶＲ用Ｘ線透過画像データ収集時のビーム形状を示す。
【００８２】
操作者がＸ線ボリュームデータの収集、あるいはＩＶＲ用Ｘ線透過画像データ収集の選択を操作部９において行なうことによって、システム制御部１０はこの選択情報に基づいてＣアーム・天板制御部６に対してＸ線コーンビームの形状（上記Ｘ線照射ビームのビーム幅）やＣアーム５の移動速度の設定を行う。一般に、ボリュームデータ収集におけるＣアーム５の移動間隔は細いビーム幅に伴って狭くなるため、被検体体軸方向に対する移動速度は遅く設定される。また、本実施の形態では３次元画像データの収集と長尺画像データの収集を同時に行ったが、夫々を独立に行うことも可能であり、このような場合には、長尺画像データ収集における被検体体軸方向のビーム幅を、図９（ｂ）に示すように広く設定することによってデータ収集時間が短縮する。
【００８３】
一方、上記実施の形態では、Ｃアーム移動機構４２に設けられたＣアーム５の移動量検出用の位置検出器と、Ｃアーム回動機構４１に設けられたＣアーム５の回動量検出用の位置検出器からの位置信号に基づいてＣアーム５の位置を検出する場合について述べたが、図７に示したようにＣアーム５の回動角速度とＣアーム５の被検体体軸方向への移動速度が常に対応づけられている場合には、前記２つの検出器のうちいずれかがあればよい。
【００８４】
また、本実施の形態では、Ｃアーム５を被検体体軸方向に移動させる方法について述べたが、Ｃアーム５は回動のみを行い、天板１７を被検体体軸方法に移動させる方法であってもよい。この場合には図１のＣアーム移動機構４２の替わりに天板移動機構が設けられる。
【００８５】
更に、本実施の形態におけるＸ線検出器として平面検出器２１を用いた場合について述べたが、これに限定されるものではなく、従来のＸ線Ｉ．Ｉ．とＸ線ＴＶカメラを用いた場合であってもよい。
【００８６】
また、Ｃアーム５にはＸ線発生部１と平面検出器２１が保持され、一体となって所定方向に対して移動する場合について述べたが、平面検出器２１の替わりにＸ線検出部２全体あるいはその１部が前記Ｘ線発生部１とともに移動してもよい。
【００８７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば被検体におけるボリュームデータを生成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における多目的Ｘ線診断装置全体の概略構成を示す図。
【図２】同実施の形態における平面検出器の構成を示す図。
【図３】同実施の形態におけるＣアームと機構部の構成を示す図。
【図４】同実施の形態におけるＣアームの移動方法を示す図。
【図５】同実施の形態における同実施の形態における平面検出器とその周辺回路を示す図。
【図６】同実施の形態におけるゲートドライバのタイムチャートを示す図。
【図７】同実施の形態におけるＣアームの回動角速度と移動速度との関係を示す図。
【図８】同実施の形態によって得られる多方向長尺画像を示す図。
【図９】同実施の形態におけるＸ線照射ビームのビーム幅について示す図。
【符号の説明】
１…Ｘ線発生部
２…Ｘ線検出部
３…機構部
４…高電圧発生部
５…Ｃアーム
６…Ｃアーム・天板制御部
７…画像演算・記憶部
８…表示部
９…操作部
１０…システム制御部
１１…画像データ生成部
１２…画像処理・再構成演算回路
１３…画像データ記憶回路
１５…Ｘ線管
１６…Ｘ線絞り器
１７…天板
１８…Ｘ線制御部
１９…高電圧発生器
２１…平面検出器
２２…ゲートドライバ
２３…電荷・電圧変換器
２４…Ａ／Ｄ変換器
２５…パラレル・シリアル変換器
３１…表示用画像記憶回路
３２…Ｄ／Ａ変換器
３３…フォーマット変換回路
３４…モニタ
４１…Ｃアーム回動機構
４２…Ｃアーム移動機構
４３…起倒機構
４５…被検体
１００…多目的Ｘ線診断装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an X-ray diagnostic apparatus, and more particularly to an X-ray diagnostic apparatus that collects X-ray image data while moving an X-ray generation unit and an X-ray detection unit.
[0002]
[Prior art]
Medical image diagnostic technology using an X-ray diagnostic apparatus, MRI apparatus, or X-ray CT apparatus has made rapid progress with the development of computer technology in the 1970s, and is indispensable in today's medical care. Yes.
[0003]
As a detector used in an X-ray diagnostic apparatus, an X-ray film or I.D. I. (Image Intensifier) has been used. This I.I. I. In the X-ray imaging method using X-rays, X-ray image information obtained by irradiating a subject with X-rays generated from an X-ray tube and transmitting through the subject at this time is I.D. I. Is converted into an optical image, and this optical image is taken by an X-ray TV camera and converted into an electric signal. The X-ray image information converted into an electric signal is displayed on a monitor after A / D conversion. For this reason, I.I. I. The image capturing method using can enable real-time image capturing, which was impossible with the film system, and can collect image data with digital signals, thereby enabling various image processing.
[0004]
Conventionally, a dedicated X-ray diagnostic apparatus based on the above-described imaging method has been used for examination of digestive system diseases or cardiovascular / vascular system diseases. A so-called multi-purpose X-ray diagnostic apparatus that can perform system inspection and cardiovascular / vascular system inspection has been known. That is, a multipurpose X-ray diagnostic apparatus has been proposed that combines a conventional top / bottom plate for digestive system contrast examination and a C-arm for cardiovascular / vascular contrast examination (see, for example, Patent Document 1).
[0005]
In particular, in an X-ray diagnostic apparatus having a C-arm, a rotation DA is obtained by rotating an X-ray generation unit and an X-ray detection unit held at both ends of the C-arm with the body axis of the subject as a rotation axis. (Digital angiography) Image data can be collected, and the X-ray generation unit and X-ray detection unit or the top plate on which the subject is placed are moved in the body axis direction of the subject (the longitudinal direction of the top plate). Thus, bolus DA image data or long image data can be collected.
[0006]
On the other hand, the I.I. I. In recent years, two-dimensional array X-ray flat panel detectors (hereinafter referred to as flat panel detectors) have attracted attention, and some of them have already been put into practical use. Since this flat detector is small and light, it is fixed to a holding mechanism (C arm) so as to face the X-ray generator, and the X-ray generator and flat detector are rotated about the body axis of the subject. However, a method for collecting X-ray image data has been proposed (see, for example, Patent Document 2). In the technique described in Patent Document 2, a rotating X-ray generation unit irradiates a subject with X-rays having a cone beam shape (a beam shape spread two-dimensionally) from a plurality of directions, and The transmitted X-ray dose is detected by the flat detector disposed behind. Then, X-ray projection data is generated from the obtained transmitted X-ray dose, and further, reconstruction processing similar to X-ray CT is performed based on this X-ray projection data to obtain three-dimensional data (hereinafter referred to as volume data). Is generated.
[0007]
In addition, a flat detector is used for the X-ray detection unit of the CT apparatus, and scanning or helical scanning is performed together with the X-ray generation unit by simple rotation, and two-dimensional or three-dimensional X-rays are obtained from the collected volume data of the subject There has also been proposed a method for generating X-ray fluoroscopic image data by generating CT image data and detecting the transmitted X-ray dose of the subject while the X-ray detector and the X-ray generator are stationary. (For example, refer to Patent Document 3). According to the apparatus described in Patent Document 3, diagnosis based on a three-dimensional X-ray image and treatment under an X-ray fluoroscopic image observation (IVR: Interventional radiology) are possible.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-9-117443 (page 3-4, Fig. 1-4)
[0009]
[Patent Document 2]
JP 2002-263093 A (page 3-4, FIG. 1-2)
[0010]
[Patent Document 3]
JP 2001-61833 A (page 3-4, FIG. 1-2)
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
A long image or bolus DA image in a conventional multipurpose X-ray diagnostic apparatus is an X-ray fluoroscopic image from one direction, and a rotated DA image is an X-ray fluoroscopic image from a multidirectional direction in a predetermined narrow area. For this reason, it has been impossible to image a wide range from multiple directions in an X-ray image obtained by a series of X-ray imaging on a subject.
[0012]
For this reason, for example, when the subject is an emergency patient with a circulatory / vascular disease, first, an X-ray CT apparatus is used to determine a site to be treated from three-dimensional image data in a wide area of the subject, and then X Under the observation of a radiographic image, catheter treatment (i.e., IVR) is performed on the treatment site, and the therapeutic effect has been confirmed by an X-ray fluoroscopic image or an X-ray CT image. According to such a conventional diagnosis / treatment method, since it is necessary to move the subject between the X-ray CT apparatus and the X-ray diagnostic apparatus, not only a heavy burden is imposed on the patient (subject). There was a problem that took a lot of time for diagnosis and treatment.
[0013]
The present invention has been made in view of such problems, and its purpose is to enable observation of a three-dimensional image of a subject and a long image from multiple directions, and further, using the same apparatus, An object of the present invention is to provide an X-ray diagnostic apparatus capable of treatment under X-ray image observation.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the X-ray diagnostic apparatus according to the first aspect of the present invention, X-ray generation means for irradiating a subject with X-rays, and X-rays emitted from the X-ray generation means Detecting X-ray detecting means, rotating means for reciprocally turning around the body axis of the subject, supporting the X-ray generating means and the X-ray detecting means so as to face each other; Holds the rotation means so that it can rotate, and moves almost parallel to the body axis of the subject. The moving speed is set almost in proportion to the rotating angular speed of the rotating means. Simultaneously with the rotation of the X-ray generation means and the X-ray detection means by the movement means, the X-ray generation means and the X-ray detection means are substantially parallel to the body axis by the movement means. Move to Each Generate image data based on X-ray projection data of the subject detected by the X-ray detection means at a position In addition, reconstruction processing is performed based on multiple X-ray projection data to generate volume data Image data generating means for displaying, and display means for displaying the image data generated by the image data generating means.
[0016]
Therefore, according to the present invention, in the subject Generating volume data Is possible.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
A feature of the embodiment of the present invention is that the X-ray generation unit and the X-ray detection unit are reciprocally rotated about the body axis of the subject, and the X-ray generation unit and the X-ray detection unit are simultaneously rotated. It is to generate a wide range of X-ray volume data by moving in the body axis direction.
[0018]
The configuration of the X-ray diagnostic apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. However, FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of the entire X-ray diagnostic apparatus, and FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a flat detector used in the X-ray diagnostic apparatus. Furthermore, FIG. 3 shows a diagram of a moving mechanism section of the X-ray diagnostic apparatus.
[0019]
The X-ray diagnostic apparatus 100 includes an X-ray generation unit 1 that irradiates a subject 45 with X-rays, an X-ray detection unit 2 that two-dimensionally detects X-rays transmitted through the subject 45, and X-ray generation A C-arm 5 that holds the unit 1 and the X-ray detection unit 2, and a top plate 17 on which the subject 45 is placed.
[0020]
The X-ray diagnostic apparatus 100 performs image reconstruction processing on the X-ray projection data sequentially output in units of lines in the mechanism unit 3 that moves the C-arm 5 or the top plate 17 and the X-ray detection unit 2. Generation of volume data, generation of three-dimensional image data and projection image data from the volume data, generation of multi-directional long image data for X-ray transmission image data, etc., and X-ray projection data And an image calculation / storage unit 7 for storing the various image data described above.
[0021]
Furthermore, the X-ray diagnostic apparatus 100 is extracted from a plurality of X-ray transmission image data, projection image data, three-dimensional image data, or multidirectional long image data stored in the image calculation / storage unit 7. A display unit 8 for displaying desired image data, a high voltage generation unit 4 for generating a high voltage necessary for X-ray irradiation in the X-ray generation unit 1, a system control unit 10 for controlling the above units, and device operation An operation unit 9 is provided for a person to give various instructions to the X-ray diagnostic apparatus 100.
[0022]
The X-ray generation unit 1 includes an X-ray tube 15 that irradiates the subject 45 with X-rays, and an X-ray diaphragm that forms an X-ray weight (cone beam) with respect to the X-rays irradiated from the X-ray tube 15. A container 16 is provided. The X-ray tube 15 is a vacuum tube that generates X-rays, and accelerates electrons emitted from a cathode (filament) by a high voltage to collide with a tungsten anode to generate X-rays. On the other hand, the X-ray diaphragm 16 is located between the X-ray tube 15 and the subject 45 and has a function of narrowing the X-ray beam irradiated from the X-ray tube 15 to a predetermined irradiation field size.
[0023]
There are two types of X-ray detection unit 2 that convert X-rays directly into electric charges, and one that converts X-rays into light and then convert them into light. In the present embodiment, the former will be described as an example. I do not care. That is, the X-ray detection unit 2 converts the X-rays transmitted through the subject 45 into charges and stores them, and reads the charges stored in the plane detector 21 as X-ray image signals. The gate driver 22 and an image data generation unit 11 that converts the read charges into image data.
[0024]
As shown in FIG. 2, the flat detector 21 is configured by two-dimensionally arranging minute detection elements 51 in a column direction and a line direction. Each detection element 51 senses X-rays and receives incident X A photoelectric film 52 that generates charges according to the dose, a charge storage capacitor 53 that stores the charges generated in the photoelectric film 52, and a TFT (thin film transistor) that reads out the charges stored in the charge storage capacitor 53 at a predetermined timing. 54. For the sake of simplicity, for example, the flat detector 21 in the case where the detection elements 51 are arranged in two elements in the column direction (vertical direction in FIG. 2) and in the line direction (horizontal direction in FIG. 2). The configuration of will be described.
[0025]
First terminals of the photoelectric films 52-11, 52-12, 52-21, and 52-22 in FIG. 2 and first terminals of the charge storage capacitors 53-11, 53-12, 53-21, and 53-22. Are connected to the source terminals of the TFTs 54-11, 54-12, 54-21, and 54-22. On the other hand, the second terminals of the photoelectric films 52-11, 52-12, 52-21, 52-22 are connected to a bias power supply (not shown), and charge storage capacitors 53-11, 53-12, 53-21, 53 are connected. The second terminal of -22 is grounded. Further, the gates of the TFTs 54-11 and 54-21 in the line direction are commonly connected to the output terminal 22-1 of the gate driver 22, and the gates of the TFT 54-12 and TFT 54-22 are connected to the output terminal 22- of the gate driver 22. 2 are commonly connected.
[0026]
On the other hand, the drain terminals of the TFTs 54-11 and 54-12 in the column direction are commonly connected to the signal output line 59-1, and the drain terminals of the TFTs 54-21 and 54-22 are commonly connected to the signal output line 59-2. Is done. The signal output lines 59-1 and 59-2 are connected to the image data generation unit 11.
[0027]
The gate driver 22 shown in FIG. 1 supplies a driving pulse for reading to the gate terminal of the TFT 54 in order to read out signal charges generated in the photoelectric film 52 of the detection element 51 and stored in the charge storage capacitor 53 by X-ray irradiation. To do.
[0028]
The image data generator 11 includes a charge / voltage converter 23 that converts charges read from the flat detector 21 into a voltage, and an A / D converter that converts the output of the charge / voltage converter 23 into a digital signal. 24, and a parallel / serial converter 25 for converting the digitally converted image signal read out in parallel from the flat detector 21 into a serial signal.
[0029]
The mechanism unit 3 moves the C arm 5 linearly in the body axis direction in order to move the flat detectors 21 of the X-ray generation unit 1 and the X-ray detection unit 2 in the body axis direction of the subject 45 and set an imaging section. The C-arm moving mechanism 42, the X-ray generation unit 1 and the X-ray detection unit 2 are reciprocally rotated about the body axis of the subject 45, and the C-arm 5 is reciprocally rotated to set the imaging section. The arm rotation mechanism 41, the raising / lowering mechanism 43 for raising / lowering the top plate 17, the C arm 5 and the like, and the C arm / top plate control unit 6 for controlling each of these mechanisms are provided.
[0030]
The C-arm rotation mechanism 41 has a rotation angle detector (not shown) for measuring the rotation amount of the X-ray generation unit 1 or the X-ray detection unit 2, and the C-arm movement mechanism 42 has an X-ray generation unit. 1 and a movement amount detector (not shown) for measuring the movement amount of the X-ray detection unit 2 in the body axis direction are provided, and detection of these angles and distances is performed by an encoder provided in each detector.
[0031]
On the other hand, the C-arm / top panel control unit 6, in accordance with a control signal from the system control unit 10, optimizes the X-ray tube focal point-X-ray detector distance, X-ray cone beam for the diagnosis target part of the subject 45. , The incident angle of the X-ray beam with respect to the subject 45, and the movement speed of the C arm 5 and the top plate 17 are controlled.
[0032]
In the configuration diagram of the X-ray generation unit 1 and the X-ray detection unit 2 shown in FIG. 3 and a moving mechanism for reciprocally rotating or linearly moving them, the gantry 44 is installed on the floor, and the gantry 44 is The tilting mechanism 43 is rotatably held. Further, the raising / lowering mechanism 43 and the top plate holding portion 46 are connected, and this top plate holding portion 46 is connected to one end of the top plate 17 to support the top plate 17. Further, the C arm moving mechanism 42 is held in a state in which it can slide linearly in the direction indicated by the arrow (1) with respect to the raising / lowering mechanism 43. The C arm moving mechanism 42 includes a C arm rotating mechanism. 41 is rotatably held.
[0033]
On the other hand, the C-arm 5 is attached to the C-arm rotation mechanism 41 in such a state that it can slide in an arc shape in the direction of the arrow (2). 15 and the X-ray diaphragm 16 and the flat panel detector 21 are attached so as to sandwich the top plate 17 and the subject 45. The C-arm rotation mechanism 41 is about 0 ° to 180 ° with the X-ray tube 15 mounted on the end of the C-arm 5 facing the top plate 17 (ceiling position) at θ = 90 °, for example. It is possible to move in an arc shape within the range.
[0034]
Next, the image calculation / storage unit 7 in FIG. 1 generates volume data by performing image reconstruction processing on the X-ray projection data sequentially output in units of lines in the X-ray detection unit 2, and the volume data Image processing / reconstruction calculation circuit 12 for generating three-dimensional image data and projection image data from the data, and further generating multi-directional long image data for the X-ray transmission image data, and X-ray projection An image data storage circuit 13 is provided for storing data, volume data, three-dimensional image data, projection image data, and other-direction long image data.
[0035]
The high voltage generator 4 includes a high voltage generator 19 that generates a high voltage to be applied between the anode and the cathode in order to accelerate thermoelectrons generated from the cathode of the X-ray tube 15, and the system controller 10. Is provided with an X-ray control unit 18 for setting X-ray irradiation conditions such as a tube current, a tube voltage, and an irradiation time in the high voltage generator 19 in accordance with the instruction signal from.
[0036]
The operation unit 9 is an interactive interface including a display panel, a keyboard, various switches, a mouse, and the like, and an operator of the apparatus uses the operation unit 9 to perform subject (patient) information, a subject 45, or a diagnosis target region. Optimal X-ray irradiation conditions, X-ray tube focus-X-ray detector distance, X-ray cone beam shape, X-ray beam incident angle with respect to the subject 45, and further the moving speed of the C-arm 5 and the top plate 17 For example, setting of various shooting conditions and movement control of the mechanism unit 3 or input of a command signal for starting shooting is performed, and these setting signals and command signals are sent to each unit via the system control unit 10. The X-ray irradiation conditions include a tube voltage applied to the X-ray tube 15, a tube current, an X-ray irradiation time, etc., and the examination information, examination method, physique of the subject, past diagnosis history, etc. as the subject information There is.
[0037]
Further, by inputting a subject ID (patient ID) from the operation unit 9, the subject information or various imaging conditions based on the subject information can be stored in a network from a storage medium external to the device stored in advance. When the operator needs to change these information and setting conditions displayed on the monitor 34 of the display unit 8 or the display panel of the operation unit 9, the operation unit 9 is automatically read out. You may perform the input for a change more.
[0038]
The display unit 8 is a three-dimensional image generated from X-ray transmission image data generated by the image processing / reconstruction calculation circuit 12 of the image calculation / storage unit 7, long image data from an arbitrary direction, or volume data. Display data and projection image data. The display unit 8 combines the various image data and the display image storage circuit 31 that temporarily stores the image data and the accompanying information such as numbers and various characters, and the X-ray image data and the accompanying information. It comprises a D / A converter 32 for converting to an analog signal, a format conversion circuit 33 for converting the analog signal to a TV format to generate a video signal, and a liquid crystal or CRT monitor 34 for displaying the video signal. .
[0039]
The system control unit 10 includes a CPU and a storage circuit (not shown). The system control unit 10 temporarily stores information such as operator instructions and imaging conditions sent from the operation unit 9, and then stores X-ray image data based on these information. Controls the entire system, such as collection and display control, and control related to moving mechanisms.
[0040]
In such an X-ray diagnostic apparatus, an interface (not shown) is provided in addition to the basic configuration described above, and various image data are stored in an external hard disk, a DVD, or a recording medium such as MOD via this interface. It is output on the film by a laser imager or the like. Further, the interface is connected to a network, and the image data is stored in a data recording system inside and outside the hospital via this network, and further transferred to and displayed on an observation system inside and outside the hospital and used for diagnosis by a doctor.
[0041]
Next, an imaging procedure of the X-ray diagnostic apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. However, in the following description of the imaging procedure, multidirectional long image data generated from a plurality of X-ray projection data generated using the X-ray diagnostic apparatus 100 or X-rays for an emergency patient with a vascular disease Three-dimensional image data, projection image data, and the like generated from volume data obtained by reconstructing projection data are displayed, and a treatment site is determined from these images. It is assumed that catheter treatment is performed on this treatment site under observation of an X-ray transmission image.
[0042]
First, when the X-ray diagnostic apparatus 100 is turned on, the X-ray diagnostic apparatus 100 is connected to a server (not shown) installed in the same medical facility. Next, when the patient ID is input from the operation unit 9 by the operator, the CPU (not shown) of the system control unit 10 causes the patient information already stored in the storage circuit of the server and various imaging corresponding to this patient information. The patient information and various imaging conditions corresponding to the patient ID are read out from the conditions and displayed on the display panel of the operation unit 9, for example.
[0043]
The operator selects a desired acquisition mode from various acquisition modes such as multi-directional long image data, three-dimensional image data, and projection image data displayed on the operation unit 9, and then, with this selection, Changes are made to the shooting conditions of the collection mode temporarily set on the display panel of the operation unit 9 as necessary. In this case, the X-ray irradiation conditions, the X-ray tube focus-X-ray detector distance, the X-ray cone beam shape, the rotation speed of the C arm 5 and the subject body axis direction are set as imaging conditions to be set. There are moving speeds and so on.
[0044]
Various imaging conditions set in the operation unit 9 are stored in a storage circuit (not shown) of the system control unit 10, and X-ray irradiation conditions are stored in the X-ray control unit 18 of the high voltage generation unit 4, Information such as the distance between the X-ray tube focal point and the X-ray detector, the shape of the X-ray cone beam, the rotational speed and the moving speed of the C-arm 5 is supplied to the C-arm / top panel control section 6 of the mechanism section 3. Are stored in respective storage circuits (not shown).
[0045]
Next, the operator inserts a contrast medium injection catheter into the subject 45, for example, in the heel portion, and inputs an initial position setting command for the X-ray generation unit 1 and the flat detector 21 in the operation unit 9. When this command signal is sent from the operation unit 9 to the system control unit 10, the system control unit 10 sends a control signal to the C arm / top plate control unit 6 of the mechanism unit 3, and based on the control signal, the C arm The top panel control unit 6 supplies drive signals to the C arm rotation mechanism 41 and the C arm movement mechanism 42 to set the X-ray generation unit 1 and the flat detector 21 to the initial positions.
[0046]
When the setting of the X-ray generation unit 1 and the flat detector 21 to the initial positions is completed, the operator draws a contrast medium into the subject 45 and further uses the operation unit 9 to start a command to collect image data. By doing so, the collection of image data is started. Then, the X-ray generator 1 and the flat detector 21 start to move in a predetermined direction from the initial position under the control of the system controller 10.
[0047]
FIG. 4 is a view showing a method of moving the C-arm 5 in the collection of multi-directional long image data and volume data. FIG. 4 (a) is an X-ray tube of the X-ray generator 1 around the subject 45. 15 movement trajectories are shown. FIG. 4B shows X-rays when the X-ray tube 15 is positioned at PA (θ = 0 °), PC (θ = 90 °), and PD (θ = 180 °) in FIG. 4A. The positional relationship of the pipe | tube 15, the plane detector 21, and the C arm 5 holding these is shown. In FIG. 4, θ = 0 ° is set when the X-ray tube 15 is positioned on the right side of the subject 45 who is supine.
[0048]
In other words, the C-arm moving mechanism 42 and the C-arm rotating mechanism 41 are driven by the C-arm / top controller 6, and the X-ray tube 15 is moved from the initial position to the first imaging position PA in FIG. To do. When the X-ray tube 15 reaches the position PA, the system control unit 10 supplies an X-ray irradiation command signal to the X-ray control unit 18 of the high voltage generation unit 4.
[0049]
The X-ray control unit 18 receives this command signal, controls the high voltage generator 19 based on the already set X-ray irradiation conditions, and applies a high voltage to the X-ray tube 15 of the X-ray generation unit 1. The subject 45 is irradiated with pulsed X-rays via the X-ray diaphragm 16. Then, the X-rays that have passed through the subject 45 are detected by the flat detector 21 of the X-ray detector 2 disposed behind the subject 45.
[0050]
Next, a procedure for generating X-ray image data will be described with reference to FIG. 5 showing a more detailed configuration of the X-ray detection unit 2 and FIG. 6 showing a signal read time chart in the flat detector 21. .
[0051]
In FIG. 5, the flat detector 21 is composed of M detection elements 51 arranged two-dimensionally in the line direction and N in the column direction. In the flat detector 21, the drive terminals of the M detection elements 51 arranged in the line direction (that is, the gate terminal of the TFT 54 shown in FIG. 2) are connected in common and connected to the output terminal of the gate driver 22. The For example, the output terminal 22-1 of the gate driver 22 is connected to the drive terminals of the detection elements 51-11, 51-21, 51-31,... 51-M1, and the output terminal 22-N of the gate driver 22 is The detection elements 51-1N, 51-2N, 51-3N,... 51-MN are connected to the respective drive terminals.
[0052]
On the other hand, the output terminals of the N detection elements 51 arranged in the column direction (that is, the drain terminals of the TFTs 54 shown in FIG. 2) are commonly connected to a signal output line 59, and the signal output line 59 generates image data. It is connected to the input terminal of the charge / voltage converter 23 of the section 11. For example, the output terminals of the detection elements 51-11, 51-12, 51-13,..., 51-1N are commonly connected to a signal output line 59-1, and the signal output line 59-1 is a charge / voltage converter. 23-1. Similarly, the output terminals of the detection elements 51-M1, 51-M2, 51-M3,... 51-MN are commonly connected to a signal output line 59-M, and the signal output line 59-M is a charge / voltage. Connected to the converter 23-M.
[0053]
FIG. 6 shows the X-ray irradiation timing, the output signal of the gate driver 22 and the output signal of the detection element 51. Based on the control signal from the system control unit 10, the X-ray generation unit 1 is shown in FIG. In the period from time t0a to t0b in (a), the subject 45 is irradiated with X-rays, the detection element 51 receives the X-rays transmitted through the subject 45, and the signal charge is proportional to the X-ray irradiation intensity. Is stored in the charge storage capacitor 53 (see FIG. 2). When this X-ray irradiation is completed, the system controller 10 supplies a clock pulse to the gate driver 22 in order to read out the electric charge stored in the charge storage capacitor 53 of the detection element 51, and the gate driver 22 has its output terminal 22- Drive pulses as shown in FIGS. 6B to 6D are sequentially output from 1 to 22-N. However, FIG. 6 shows only the driving pulse up to the output terminal 22-3 and the output signals of the first to third lines.
[0054]
When a driving pulse (ON voltage) for reading is supplied to the gate terminal of the TFT 54, the TFT 54 is turned on (ON), and the signal charge stored in the charge storage capacitor 53 is output to the signal output line 59.
[0055]
After X-ray irradiation is performed in the period from time t0a to t0b in FIG. 6A, the output terminal 22-1 of the gate driver 22 is turned on in the period from time t1a to t1b (FIG. 4B). ), The first line detecting elements 51-11, 51-21,..., 51-M1 are driven. As a result, the signal charges accumulated in the charge storage capacitors 53-11,... 53-M1 of the detection elements 51-11,... 51-M1 in the first line are applied to the signal output lines 59-1 to 59-M. Is output. The signal charges output to the signal output lines 59-1 to 59-M are converted from charges to voltages in the charge / voltage converters 23-1 to 23-M, and further, A / D converters 24-1 to 24-24. It is converted into a digital signal at -M and stored in the memories 25-1 to 25-M of the parallel / serial converter 25. Then, the system control unit 10 serially reads the read data temporarily stored in the memories 25-1 to 25-M and stores it in the image data storage circuit 13 of the image calculation / storage unit 7 as X-ray projection data of the first line. save.
[0056]
Similarly, in the period from time t2a to t2b, the gate driver 22 sets only the output terminal 22-2 to the ON voltage (FIG. 6C), and the detection elements 51-12, 51-22, 51-32,..., 51-M2 are read out to the signal output lines 59-1 to 59-M. The read signal charges are subjected to the same electrical processing in the charge / voltage converters 23-1 to 23-M and the A / D converters 24-1 to 24-M, and the parallel / serial converter 25 Stored in the memories 25-1 to 25-M. Then, the system control unit 10 serially reads out the read data of the second line stored in the memories 25-1 to 25-M and stores it in the image data storage circuit 13 as X-ray projection data.
[0057]
Similarly, when the output terminals 22-3 to 22-N of the gate driver 22 are sequentially turned on, the signals accumulated in the charge storage capacitors 53 of the detection elements 51 arranged in the third to Nth lines. Charges are sequentially output to the signal output lines 59-1 to 59-M. This signal charge is temporarily stored in the parallel / serial converter 25 via the charge / voltage converter 23-1 and the A / D converter 24-1. Further, the data stored in the parallel / serial converter 25 is read out serially and stored in the image data storage circuit 13 as X-ray projection data of the third to Nth lines. In this way, when the X-ray tube 15 is installed at the initial position PA, the X-ray projection data detected by the flat detector 21 is stored in the image data storage circuit 13.
[0058]
On the other hand, the C-arm moving mechanism 42 of the mechanism unit 3 moves the C-arm 5 in the direction of the subject body axis based on a control signal from the C-arm / top controller 6, and the C-arm rotation mechanism 41 is a C-arm. 5 is rotated around the subject body axis. Then, the system control unit 10 receives a position signal from a position detector provided in the C arm moving mechanism 42 and the C arm rotating mechanism 41, and this position signal matches the position signal of the preset position PB. Then, an X-ray irradiation command signal is supplied to the X-ray controller 18 of the high voltage generator 4.
[0059]
The X-ray control unit 18 receives this command signal, controls the high voltage generator 19 to apply a high voltage to the X-ray tube 15 of the X-ray generation unit 1, and applies the high voltage to the subject 45 via the X-ray restrictor 16. On the other hand, pulse X-rays are irradiated. Then, the flat detector 21 of the X-ray detection unit 2 detects X-ray projection data transmitted through the subject 45 in the same manner as in the case of the position PA described above, and the detection result is displayed as an image in the image calculation / storage unit 7. The data is stored in the data storage circuit 13.
[0060]
As described above, based on the control of the system control unit 10, the C-arm moving mechanism 42 of the mechanism unit 3 continuously moves the C-arm 5 in the body axis direction of the subject 45 as shown in FIG. The C-arm rotation mechanism 41 continuously rotates the C-arm 5 about the body axis of the subject 45 and collects X-ray projection data at each position. Such an operation is continuously performed until the X-ray tube 15 is rotated to the position PD (θ = 180 °) via the position PC (θ = 90 °).
[0061]
Next, if the X-ray tube 15 reaches the position PC in FIG. 4A, the C-arm rotation mechanism 41 reverses the rotation direction of the C-arm 5 and moves the X-ray tube 15 from the position PD to the position PE. Turn in the direction of. On the other hand, the C arm moving mechanism 42 linearly moves the C arm 5 and the X-ray tube 15 in the body axis direction of the subject 45. As the X-ray tube 15 moves from the position PA to the position PE via the position PD in this way, the X-ray tube 15 and the flat detector 21 are rotated around the subject 45 in one spiral while rotating X This is equivalent to collecting line projection data, and this operation is the same as that of an X-ray CT apparatus using helical scanning.
[0062]
When the X-ray tube 15 changes the rotation direction in PA, PD, PE, PF, etc., the X-ray tube 15 rotates at a low speed in the vicinity of these positions. Therefore, the rotation angular velocity of the C arm 5 is unequal. It must be a thing. For this reason, in order for the X-ray tube 15 to move on an accurate spiral locus, the moving speed of the C arm 5 in the direction of the subject body axis is also set to be proportional to the rotational angular speed. 7A shows the rotational angular velocity of the X-ray tube 15, and FIG. 7B shows the moving velocity of the X-ray tube 15 in the direction of the subject body axis. The moving speed of the C arm 5 in the direction of the subject body axis in the vicinity of PD, PE, and PF is a low speed movement in proportion to the absolute value of the C arm rotation angular speed.
[0063]
As described above, by reciprocating and linearly moving the C-arm 5 from the abdomen of the subject 45 to the tip of the leg, X-ray projection data is collected over a wide range and in multiple directions. The obtained X-ray projection data is sequentially stored in the image data storage circuit 13 of the image calculation / storage unit 7 together with the information on the position where the acquisition was performed.
[0064]
Next, the image processing / reconstruction calculation circuit 12 of the image calculation / storage unit 7 performs a convolution process on the X-ray projection data stored in the image data storage circuit 13, and further performs the projection subjected to the convolution process. Volume data in the region of interest is generated by back-projecting the data onto predetermined lattice points of a three-dimensional lattice virtually set in the region of interest of the subject 45. The generated volume data is stored in the image data storage circuit 13. The volume data generation method based on the X-ray projection data obtained by the helical scan is well known in the X-ray CT image technology, and thus detailed description thereof is omitted.
[0065]
By the method described above, it is possible to display a three-dimensional image of a blood vessel or a projection image from the generated volume data. In particular, when a contrast agent is injected, the stenosis state of the blood vessel can be displayed with good contrast with respect to other organs. For the same reason, it is also possible to display a projection image effective for vascular system diagnosis. As an example of this projection image, a projection image (MIP image) by MIP processing is suitable.
[0066]
MIP is an abbreviation for maximum-intensity-projection and is also called maximum value projection. This is one of the methods to convert multiple image data or 3D image data into a single image, and the maximum value among the pixel data on the axis (projection line) perpendicular to the projection plane. Since the pixel data is selected and set as a value on the projection plane, a blood vessel containing a contrast agent can be highlighted and displayed.
[0067]
The system control unit 10 reads out image data corresponding to an image display mode such as a three-dimensional image display or projection image display selected by the operator from the operation unit 9 from the image data storage circuit 13 of the image calculation / storage unit 7, Displayed on the monitor 34 of the display unit 8. That is, the system control unit 10 reads out desired image data from the three-dimensional image data stored in the image data storage circuit 13 or the MIP image data projected in a predetermined direction, and stores the display image in the display unit 8. The data is temporarily stored in the circuit 31 and further converted into a D / A conversion and a TV format by the D / A converter 32 and the format conversion circuit 33, and then displayed on the monitor 34 as a three-dimensional image or a projection image. .
[0068]
On the other hand, in the present embodiment, X-rays in an arbitrary direction out of X-ray projection data from multiple directions obtained by reciprocatingly rotating the X-ray generator 1 and the flat detector 21 around the subject 45. Imaging is performed from an arbitrary direction by selecting projection data and further combining a plurality of X-ray projection data in an arbitrary direction obtained by moving the X-ray generator 1 and the flat detector 21 in the direction of the subject body axis. Long image data can be obtained simultaneously with three-dimensional image data or projection image data.
[0069]
FIG. 8 is a long image of the leg obtained by the X-ray diagnostic apparatus according to the present embodiment. Similarly to FIG. 4, the X-ray tube 15 is positioned on the right side of the subject 45 supine (for example, PA ) Is θ = 0 °, a long image generated from X-ray projection data obtained in five different directions in the range of θ = 0 to θ = 180 ° is shown. The long image displayed on the monitor 34 of the display unit 8 is shown in FIG. 8 As shown in Fig. 5, long images in any of a plurality of directions may be displayed at the same time. In Therefore, only a long image in the designated direction may be displayed.
[0070]
Next, in the generation of long image data, an image data synthesis method will be described by taking two pieces of X-ray projection data obtained from an arbitrary direction as an example. For example, when the X-ray projection data obtained at the X-ray tube position PA in FIG. 4 and the X-ray projection data obtained at the X-ray tube position PE are combined as long image data, the images at the ends of both images Detecting the optimal bonding position while relatively moving the two images so that the contours match, and if the image density is discontinuous when the images are combined, image processing such as averaging I do.
[0071]
Specifically, the interval between the X-ray tube position PA and the X-ray tube position PE and the irradiation field size in the direction of the subject body axis in the flat detector 21 are set so that an overlap portion is formed between the two pieces of X-ray projection data. Set. Then, the image processing / reconstruction calculation circuit 12 of the image calculation / storage unit 7 calls the two pieces of X-ray projection data collected under such conditions from the image data storage circuit 13, and For example, image processing such as correlation processing and pattern matching is performed to detect the optimum bonding position of the two pieces of X-ray projection data, and long image data is generated.
[0072]
In addition, since the above-described long image data is generated based on the X-ray projection data obtained after the contrast agent is introduced, blood vessel images can be captured and displayed in a wide range and from many directions. It is possible to provide DA and rotating DA functions at the same time.
[0073]
As described above, three-dimensional image data and projection images obtained by rotating the X-ray generator 1 and the flat detector 21 around the body axis of the subject 45 and moving in the body axis direction. The operator determines the treatment site and the treatment method of the subject 45 from the data and the long image data from multiple directions.
[0074]
When the treatment site and treatment method for the subject 45 are determined, the operator instructs the position of the treatment site to the C-arm / top board control unit 6 from the operation unit 9 via the system control unit 10. Then, the C-arm / top controller 6 supplies a drive signal to the C-arm moving mechanism 42 and the C-arm rotating mechanism 41 according to the instruction signal, so that the X-ray generator is set at an optimum position and angle with respect to the treatment site. 1 and the flat detector 21 are set.
[0075]
In the following, the procedure of IVR will be described by taking as an example the case of performing treatment using a balloon catheter (that is, PTA) for a stenotic site of the femoral artery, but other treatment methods may be used. The X-ray projection data collection performed by the IVR is performed by the same method as the collection of the X-ray projection data in the above-described long image except that the C-arm 5 is fixed at a predetermined position.
[0076]
That is, the operator inputs a fluoroscopic condition for IVR fluoroscopy in the operation unit 9 as necessary, and then inputs a fluoroscopy start command. This command signal is supplied from the operation unit 9 to the system control unit 10. Then, a drive signal is sent from the system controller 10 to the high voltage generator 4. The output voltage of the high voltage generator 4 generated by this drive signal is applied to the X-ray tube 15 of the X-ray generator 1, and the X-ray tube 15 irradiates the subject 45 with pulsed X-rays. Then, the X-ray transmitted through the subject 45 is detected by the flat detector 21 of the X-ray detector 2.
[0077]
The charges generated in the detection element 51 of the flat detector 21 by the X-ray irradiation are read out by the gate driver 22 and supplied to the image data generation unit 11. The image data generation unit 11 generates image data from the electric charge, and the generated image data is temporarily stored in the image data storage circuit 13 of the image calculation / storage unit 7 and then displayed on the monitor 34 of the display unit 8. The Since the above description of the operation has already been described in detail, it is omitted here. In this way, if the first X-ray image is collected and displayed, the next drive signal is sent from the system control unit 10 to the high voltage generation unit 4 after a predetermined time, and the high voltage generation unit 4 A high voltage is applied to the X-ray tube 15 of the X-ray generator 1 to irradiate the subject 45 with pulsed X-rays.
[0078]
By repeating such an operation, an X-ray transmission image of the treatment site is displayed on the monitor 34 of the display unit 8 in real time. The operator inserted the balloon catheter from the heel part while observing the treatment target part displayed on the monitor 34, that is, the stenosis part of the femoral artery with an X-ray image, and the balloon part reached the stenosis part. Is confirmed by an X-ray transmission image, treatment is performed by inflating the balloon. When it is confirmed by this X-ray transmission image that the stenosis is improved by this balloon, the catheter is removed from the subject 45, and the treatment of the stenosis is completed.
[0079]
In this case, the therapeutic effect by the catheter can be performed by the X-ray transmission image. However, if further detailed observation or final confirmation including a part other than the treatment target part is necessary, the above-mentioned is already described. It is also possible to collect each image data by returning to the mode of 3D image display or multi-directional long image display. On the other hand, when only the treatment effect at the treatment site that has already been determined is to be performed, it is sufficient if there is only a three-dimensional image display or a rotation DA image display of this region, and therefore the C arm 5 in the direction of the subject body axis. Therefore, it is not necessary to move the camera, and the shooting time can be shortened.
[0080]
According to the present embodiment described above, the X-ray generation unit 1 and the flat detector 21 held by the C-arm 5 are rotated about the body axis of the subject 45, and the body axis of the subject 45 is further increased. By moving in the direction, X-ray projection data can be collected from a wide range and from multiple directions. Therefore, highly accurate diagnosis can be performed by observing a three-dimensional image of the subject 45, a long image from multiple directions, and the like. Furthermore, it is possible to perform treatment under X-ray image observation using the same apparatus. That is, the image diagnosis for determining the treatment site and treatment method, the treatment under X-ray image observation (IVR), and the image diagnosis for confirming the treatment effect can be performed with the same apparatus. The time required for diagnosis and treatment can be greatly shortened.
[0081]
As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to said embodiment, It can change and implement. For example, in the description of the above embodiment, the beam shape of the X-ray irradiation beam used for collecting the volume data is the same as the beam shape used for collecting the X-ray image data at the time of IVR. When generating data, it is desirable to reduce the incident angle of the X-ray with respect to the flat detector 21, so that the beam width in the subject body axis direction may be set narrower than in the case of IVR. FIG. 9A shows the beam shape of the X-ray irradiation beam in the direction of the subject body axis when X-ray volume data is collected, and FIG. 9B shows the beam shape when collecting X-ray transmission image data for IVR.
[0082]
When the operator selects X-ray volume data collection or IVR X-ray transmission image data collection in the operation unit 9, the system control unit 10 causes the C-arm / top panel control unit 6 to perform the selection based on this selection information. On the other hand, the shape of the X-ray cone beam (the beam width of the X-ray irradiation beam) and the moving speed of the C-arm 5 are set. In general, since the movement interval of the C-arm 5 in volume data collection becomes narrow with a narrow beam width, the movement speed in the subject body axis direction is set to be slow. Further, in the present embodiment, the collection of the three-dimensional image data and the collection of the long image data are performed at the same time. However, each of them can be performed independently. In such a case, in the collection of the long image data, Data acquisition time is shortened by setting the beam width in the direction of the subject body axis wide as shown in FIG. 9B.
[0083]
On the other hand, in the above embodiment, a position detector for detecting the amount of movement of the C arm 5 provided in the C arm moving mechanism 42 and a position detector for detecting the amount of rotation of the C arm 5 provided in the C arm rotating mechanism 41. The case where the position of the C arm 5 is detected based on the position signal from the position detector has been described. However, as shown in FIG. 7, the rotational angular velocity of the C arm 5 and the C arm 5 in the direction of the subject body axis. If the moving speed is always associated, one of the two detectors is sufficient.
[0084]
In the present embodiment, the method of moving the C arm 5 in the direction of the subject body axis has been described. However, the C arm 5 only rotates and moves the top plate 17 to the subject body axis method. There may be. In this case, a top plate moving mechanism is provided instead of the C arm moving mechanism 42 of FIG.
[0085]
Furthermore, although the case where the flat detector 21 is used as the X-ray detector in the present embodiment has been described, the present invention is not limited to this, and the conventional X-ray I.D. I. And an X-ray TV camera may be used.
[0086]
Further, the case where the C-arm 5 holds the X-ray generator 1 and the flat detector 21 and moves together in a predetermined direction has been described. However, instead of the flat detector 21, the X-ray detector 2 The whole or a part thereof may move together with the X-ray generator 1.
[0087]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a subject. Generating volume data Is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an entire multipurpose X-ray diagnostic apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a configuration of a flat detector in the same embodiment.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a C arm and a mechanism unit in the same embodiment.
FIG. 4 is a view showing a C-arm moving method in the same embodiment;
FIG. 5 is a diagram showing a planar detector and its peripheral circuit in the same embodiment.
FIG. 6 is a diagram showing a time chart of the gate driver in the same embodiment.
FIG. 7 is a view showing a relationship between a rotational angular velocity and a moving velocity of the C arm in the same embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a multidirectional long image obtained by the embodiment.
FIG. 9 is a view showing a beam width of an X-ray irradiation beam in the embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... X-ray generator
2 ... X-ray detector
3 ... Mechanism part
4 ... High voltage generator
5 ... C-arm
6 ... C-arm / top control section
7. Image calculation / storage unit
8 ... Display section
9 ... Operation part
10 ... System control unit
11: Image data generation unit
12. Image processing / reconstruction arithmetic circuit
13. Image data storage circuit
15 ... X-ray tube
16 ... X-ray diaphragm
17 ... top plate
18 ... X-ray controller
19 ... High voltage generator
21 ... Flat detector
22 ... Gate driver
23 ... Charge / voltage converter
24 ... A / D converter
25 ... Parallel / serial converter
31. Image storage circuit for display
32 ... D / A converter
33 ... Format conversion circuit
34 ... Monitor
41 ... C-arm rotation mechanism
42 ... C-arm moving mechanism
43 ... Tilting mechanism
45 ... Subject
100 ... Multipurpose X-ray diagnostic apparatus

Claims

X-ray generation means for irradiating the subject with X-rays;
X-ray detection means for detecting X-rays emitted from the X-ray generation means;
A rotation unit that supports the X-ray generation unit and the X-ray detection unit so as to face each other, and reciprocally rotates around the body axis of the subject in an arc shape;
It said turning means rotatably holding said moving substantially parallel to the body axis of the subject, the movement speed is approximately proportional to the set Ru moving means rotation angular speed of the rotating means When,
The rotation means at the same time as by rotation of the X-ray generating means and the X-ray detecting means, is moved generally parallel to the body axis the X-ray generating means and the X-ray detecting means by said moving means, respectively The image data is generated based on the X-ray projection data of the subject detected by the X-ray detection means at the position, and the reconstruction processing is performed based on the plurality of X-ray projection data to generate the volume data . Image data generating means;
An X-ray diagnostic apparatus comprising: display means for displaying image data generated by the image data generation means.

2. The X-ray diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the X-ray detection means includes X-ray detection elements arranged two-dimensionally.

3. The X-ray diagnosis apparatus according to claim 2, wherein the X-ray detection means has the X-ray detection elements arranged in a plane.

The X-ray diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the rotation unit rotates the X-ray generation unit and the X-ray detection unit by 180 degrees or more around the subject.

2. The X-ray diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the rotation angular velocity of the rotation means moves at an unequal speed at least in the vicinity of the turning point of the reciprocating rotation.

The image data generating means rotates a predetermined rotation from a plurality of X-ray projection data obtained by moving the X-ray generation means and the X-ray detection means in a predetermined direction by the moving means and the rotating means. The X-ray diagnostic apparatus according to claim 1, wherein long image data is generated by selecting X-ray projection data in an angular direction.

The image data generating means rotates a predetermined rotation from a plurality of X-ray projection data obtained by moving the X-ray generation means and the X-ray detection means in a predetermined direction by the moving means and the rotating means. The long image data is generated by selecting X-ray projection data in an angular direction, and further, the long image data in a plurality of rotation angle directions is generated as a rotated DA image. X-ray diagnostic equipment.

The image data generation means detects an optimum relative position by image processing for an overlapping region of a plurality of X-ray projection data in a predetermined direction, and combines the plurality of X-ray projection data based on the detection result. The X-ray diagnostic apparatus according to claim 6 or 7 , wherein a long image is generated.

The image data generation means detects an optimum relative position by calculating a correlation coefficient for an overlapping region of a plurality of X-ray projection data in a predetermined direction, and based on the detection result, the plurality of X-ray projections It combines the data X-ray diagnostic apparatus according to claim 6 or claim 7, characterized in that to produce a long image.

The image data generating means rotates DA image data based on X-ray projection data in a plurality of different rotation angle directions obtained while reciprocally rotating the X-ray generation means and the X-ray detection means by the rotation means. The X-ray diagnostic apparatus according to claim 1, wherein:

Said image data generating means, X-rays diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the generating a three-dimensional image data based on the volume data.

Said image data generating means, X-rays diagnostic apparatus according to claim 1, wherein generating a projection image data based on the volume data.

The X-ray diagnostic apparatus according to claim 12 , wherein the projection image data is generated by MIP processing.