JP4859446B2 - 回転血管撮影のための血管撮影ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、患者用寝台テーブル上にいる患者の周りを円軌道上で移動可能なＸ線放射器と、円軌道上でＸ線放射器に対向配置された移動可能な画像検出器ユニットと、回転血管撮影による多数の投影画像を撮影するためのディジタル画像システムと、投影画像を３Ｄボリューム画像に再構成する画像処理装置とを備えた回転血管撮影のための血管撮影Ｘ線診断装置に関する。

世界において最も頻発する病気の一つが、例えば卒中発作（Ｓｔｒｏｋｅ）、動脈瘤あるいは腹部大動脈瘤（ＡＡＡ）の如き血管の病気である。これらの病気の場合には迅速かつ確実な診断および即座に実行に移される治療が回復プロセスにとって特別に重要である。

この種の病気の診断は画像作成方法によって支援される。まず第１に、脳の出血またはもはや血液を供給されない部分の正確な範囲を決定するために、ＣＴ検査が実施される。動脈瘤またはＡＡＡの場合、血管変形がどのくらいの寸法および形状を有するかが求められる。コンピュータ断層撮影装置はこれらの関心のある軟部組織の良好な診断学的画像を提供するが、しかしＣＴ装置は患者へのアクセスが不十分なために治療できない。従って、治療は一般にいつも血管撮影ＣアームＸ線システムの支援により実施される。従来の公知の血管撮影Ｘ線システムは最適な軟部分解能をもたらさず、このために例えば脳出血を見ることができない。

これは、患者をＣＴ検査後に、血管撮影Ｘ線検査を実施可能である場所に移動させなければならない。それによって患者治療のための貴重な時間が失われる結果となる。改善のためにコンピュータ断層撮影装置および血管撮影Ｘ線装置を共通な空間内に配置する構想が生まれた。この解決策は、患者が依然として移動させられなければならず、２つの比較的高価な装置が１つの治療にしか使用できないという欠点を有する。

ＣアームＸ線装置による３Ｄ血管撮影のための最初の方法および装置は公知である。例えば、頭蓋および血管の３Ｄ撮影画像をワークステーション付きＸ線診断装置により作成することができる。この種のボリュームデータセット発生方法は公知である（例えば、特許文献１参照）。３Ｄ撮影画像を供給するＣアームＸ線装置の他の例も公知である（例えば、非特許文献１、特許文献２および特許文献３）。移動式装置は一般に十分なＸ線出力を持たず、従って限定的にしか適しない。断層撮影画像の作成のためのＣアームＸ線診断装置も公知である（例えば、特許文献５参照）。しかしながら、公知のＣアーム解決策の全てが微細な軟部組織（Ｓｏｆｔｔｉｓｓｕｅ）の最適な表示を欠いている。
独国特許出願公開第１０２４１１８４号明細書 独国特許出願公開第１００４７３６４号明細書 独国特許第１９９５０７９３号明細書 独国特許出願公開第１０３０６０６８号明細書 独国特許第１９５０９００７号明細書 Ｅｕｌｅｒほかによる「ｔｈｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｍｅｄｉｃａ １／０２ "Ｉｎｉｔｉａｌ ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ＳＩＲＥＭＯＢＩＬ Ｉｓｏ−Ｃ3D"」、第４８〜５１頁

本発明の課題は、冒頭に述べた回転血管撮影のための血管撮影Ｘ線診断装置を、血管撮影Ｘ線装置の利点が、改善された軟部組織表示の診断学的可能性に組み合わされるように構成することにある。

この課題は、本発明によれば、投影画像およびこの投影画像から再構成された３Ｄボリューム画像の軟部表示のための撮影システムにおける物理学的作用および／または不十分さを補正するための補正装置により解決される。回転血管撮影のためのこの種の血管撮影Ｘ線診断装置は、実施された補正に基づいて、１０ハンスフィールドユニット（ＨＵ）の差および１０ｍｍの大きさを有する対象の可視化も可能にする。補正装置は、別個の補正プロセッサであってもよいし、あるいは既存の補正プロセッサもしくはＸ線診断装置の画像システム内のソフトウェアモジュールであってもよい。

本発明による装置によって実施される方法は、ＣＴシステムにとっては公知の方法に似ているが、しかしＣＴシステムの場合にはＸ線放射器およびＸ線検出器が閉じたリング状のガントリ内で回転する。開いたＣアームの使用は付加的な画像プロセッサと公知の画像プロセッサの特別な整合化および拡張とを必要とする。

本発明による補正は、トランケーション補正、散乱Ｘ線補正、ブルーミング補正、リング状アーチファクト補正、ビームハードニング補正、低周波ドロップ補正のグループの中からもたらされる。

本発明によれば、補正装置は別個の補正プロセッサを有する。

補正装置が、例えばジオメトリ較正、歪み補正較正、強度較正および／またはゲイン較正を生じさせるように構成されていると有利である。

補正装置は、患者の動きおよび／または患者の器官運動の補正を生じさせるように構成されていると有利であることがわかった。

本発明に従って、Ｘ線放射器および画像検出器ユニットはＣアームのそれぞれの端部に配置されているとよい。代替としてＣアームは床および／または天井に据付けられてもよいし、あるいは移動式Ｃアームが使用されてもよい。

Ｘ線画像検出器が平面型の長方形または正方形の半導体検出器、例えば、とりわけアモルファスシリコン（ａＳｉ）からなる平面型検出器（ＦＤ）であると有利である。

２平面装置を構成する２つのＸ線放射器−画像検出器ユニットが設けられるのもよい。

本発明を図面に示された実施例に基づいて更に詳細に説明する。
図１は本発明によるＸ線診断装置を示し、
図２は図１によるＸ線診断装置による検査経過を示す。

図１には、固定子１に回転可能に支持されたＣアーム２を有するＸ線診断装置が示され、Ｃアーム２の端部にはＸ線放射器３およびＸ線画像検出器４が取付けられている。

図示された固定子１の代わりに床架台および／または天井架台を使用することもできる。Ｃアーム２は、Ｘ線放射器３とＸ線検出器４との電子的カップリングが行なわれこの電子的カップリングが例えばコンピュータユニットによって制御されてＸ線放射器３およびＸ線画像検出器４に円形軌道を移動させるようにするいわゆる電子式Ｃアーム２に置き換えることもできる。

Ｘ線画像検出器４は、とりわけアモルファスシリコン（ａＳｉ）から作られた平面型の長方形および／または正方形の半導体検出器であるとよい。

高電圧発生装置５は、システム制御部６に接続され、Ｘ線放射器３を作動させる。更に、システム制御部６は、例えばａＳｉ平面型検出器であるＸ線画像検出器４において撮影準備ができているとき、Ｘ線放射器３の同期制御のためにＸ線画像検出器４に接続される。同様にシステム制御部６は、例えば固定子１に収納されたＣアーム２の回転電動機を制御し、Ｃアーム２の位置の検査信号を検出する。

Ｘ線画像検出器４から読み出された画像データは、前処理ユニット７において処理され、システムデータバス８に更なる分配のために導かれる。システム制御部６および前処理ユニット７は画像システムの一部であってよい。更に、これらは分離されたハードウェアまたはソフトウェアとしてとして実現してもよい。

Ｘ線放射器３のＸ線経路内において患者用寝台テーブル９上に患者１０が横臥しており、患者１０はＸ線の透過度に応じてＸ線の減弱を生じさせ、Ｘ線の減弱がＸ線画像検出器４によって検出される。

患者１０には、例えばＥＣＧ電極および／または呼吸センサ（図示されていない。）である生理学的センサが取付けられている。このＥＣＧ電極１１は生理学的信号処理部１２に接続されている。電圧供給ユニット１３は個々の装置に必要な電圧を供給する。

前処理ユニット７によって処理されたＸ線画像検出器４の信号の画像データは、Ｘ線画像のための画像処理ユニット１４に導かれる。これは、一方では２Ｄ処理部１５を介して２Ｄ−３Ｄ表示ユニット１６に接続されている。この２Ｄ−３Ｄ表示ユニット１６は入力ユニット１７（ユーザＩ／Ｏ）および３Ｄ表示制御部１８とともに再生ユニットを構成する。

２Ｄ−３Ｄ表示ユニット１６を観察する検査医師の頭部の動きに３Ｄ表示を合わせるために、頭部の動きセンサに対する受信器２５が３Ｄ表示制御部１８に接続されている。

更に、画像処理ユニット１４は、画像アーチファクトおよび画像のための補正ユニット１９に接続されている。この補正ユニット１９の出力信号は３Ｄ画像再構成部２０を介して２Ｄ−３Ｄ表示ユニット１６に３次元再生のために導かれる。

システムデータバス８には補正ユニット２１および位置センサインターフェース２２も接続されている。位置センサインターフェース２２は、患者の動きに対するセンサ２４から出る信号のための受信器２３と接続されている。センサ２４は、患者用寝台テーブル９上にいる患者の動きを、例えば超音波の如き電磁波により認識し、これを例えば電波を介して受信器２３に通報する。

システムデータバス８には、外部へ向けた通信のためにＤＩＣＯＭインターフェース２６が接続されている。ＤＩＣＯＭインターフェース２６は、データ線を介してＨＩＳ２７と患者データを交換し、病院のイントラネットによるデータ線２８を介してまたはインターネットを介して画像データを交換する。ＤＩＣＯＭインターフェース２６はＭＰＰＳ機能（ＭＰＰＳ＝Ｍｏｄａｌｉｔｙ Ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ Ｓｔｅｐ、モダリティ実行済みプロシジャステップ）を有する。

更に、画像データを画像処理ユニット１４から取出すこと、および／またはＤＩＣＯＭインターフェース２６を介して転送することを可能にするために、システムデータバス８には、前処理ユニット７から供給された画像データの中間記憶を行なう画像データメモリ２９が接続されている。

全てのプロセッサは個別のハードウェアまたはソフトウェアとして実現し、画像システムに組み込むことができる。

従って、血管撮影Ｘ線診断装置は、端部にＸ線絞りを備えたＸ線放射器３およびＸ線画像検出器ユニット４を取付けられた少なくとも１つの回転可能に支持されたＣアーム２と、高電圧発生装置５と、患者用寝台テーブル９と、放射器および検出器の架台１と、ディジタル画像システム１４とを有する。付加的に、回転血管撮影法によって多数の投影画像が撮影されるのを可能にする画像処理プロセッサ２０が使用される。これらの投影画像は画像処理プロセッサ２０により３Ｄボリューム画像に再構成される。

本発明によれば、投影画像の良好な軟部表示および投影画像から再構成された３Ｄボリューム画像を可能にする画像アーチファクトおよび補正プロセッサ１９，２１，２２が設けられている。同時に、良好な細部分解能および患者へのアクセス性が得られるという血管撮影Ｘ線撮影装置の従来の長所はそのままとどめられている。

Ｘ線放射器３およびＸ線画像検出器４を備えたＣアーム２は、少なくとも１８０°、例えば１８０°＋ファン角の角度範囲を移動し、矢継ぎ早に種々の投影からなる投影画像を撮影する。再構成はこれらの取得されたデータの部分範囲だけから行なうことができる。

Ｃアーム２、Ｘ線放射器３およびＸ線画像検出器４からなる装置は床または天井に据付けることができる。代替として、特定の用途では移動式Ｃアームを使用することができる。

Ｘ線画像検出器４はａＳｉ平面型検出器であると好ましい。

３Ｄ再構成のためにＣアーム装置２〜４によって部分円運動中に３次元（３Ｄ）対象の２次元（２Ｄ）コーンビーム投影が撮影される。２Ｄ投影のこのセットから、例えばフェルドカンプ（Ｆｅｌｄｋａｍｐ）アルゴリズムにより、基礎をなす３Ｄ対象関数が算出もしくは評価される。Ｆｅｌｄｋａｍｐアルゴリズムは、Ｌ．Ａ．Ｆｅｌｄｋａｍｐ，Ｌ．Ｃ．Ｄａｖｉｓ，Ｊ．Ｗ．Ｋｒｅｓｓにより「Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ，Ｖｏｌ．１，Ｎｏ．６」の第６１２〜６１９頁に記載されている。「フィルタ補正逆投影法」の原理に基づくこの方法により、もちろん高々１つの断層、すなわち円運動の軌道内にある断層、つまり中央面を数学的に正確に計算することができるぐらいのものである。中央面の外側にある断層は近似的に計算されるだけである。従って、これは、１つの円運動の際に、中央面の外側の断層を正確に計算するために必要とするデータを全て収集できるわけではないことに基づいている。この制限にもかかわらず、Ｆｅｌｄｋａｍｐアルゴリズムは現在のところ計算費用と結果との間の魅力的な妥協を提供している。数学的な見地から、より正確な結果が正確な３Ｄ再構成法により得られる。この場合に、特に関心をひくのは、例えば２００３年発行の「Ｉｎｔ．Ｊ．Ｍａｔｈ．Ｍａｔｈ．Ｓｃｉ．２１」の第１３０５〜１３２１頁におけるＡ．Ｋａｔｓｅｖｉｃｈによる「Ａ ｇｅｎｅｒａｌ ｓｃｈｅｍｅ ｆｏｒ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｉｎｖｅｒｓｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍｓ ｆｏｒ ｃｏｎｅ ｂｅａｍ ＣＴ（コーンビームＣＴのための逆変換アルゴリズムを構成するための一般的基本構想）」から知られているような同様にフィルタ補正逆投影法に基づく効率のよい正確な３Ｄ再構成法である。

３Ｄ画像再構成は例えばＦｅｌｄｋａｍｐアルゴリズムにより実行される。再構成のための他のアルゴリズムを使用してもよい。例えば３Ｄラドン逆変換（Ｇｒａｎｇｅａｔアルゴリズム）、Ｄｅｆｒｉｓｅ−Ｃｌａｃｋのフィルタ補正逆投影法、フーリエ法、あるいは、例えば「Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃｓ」（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，２００１）におけるＦ．Ｎａｔｔｅｒｅｒ，Ｆ．Ｗｕｅｂｂｅｌｉｎｇによる「Ｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌ Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｉｍａｇｅ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ（画像再構成における数学的方法）」において記載されているような反復法である。

この場合に、もちろん付加的に焦点および検出器の理想的でない軌道曲線が考慮されなければならない。理想的でないＣアームジオメトリおよび部分円運動を含められた再構成法は、「ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．Ｍｅｄ．Ｉｍｇ．，Ｖｏｌ．１９，Ｎｏ．５，２０００」におけるＫ．Ｗｉｅｓｅｎｔほかによる「Ｅｎｈａｎｃｅｄ ３−Ｄ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ Ｃ−Ａｒｍ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｓｕｉｔａｂｌｅ ｆｏｒ Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ（インターベンション処置に適したＣアームシステムのための増強３Ｄ再構成アルゴリズム）」に記載されている。代替として、他の解析コーンビーム法、代数学的および／または統計学的再構成法を使用してもよい。

アーチファクトおよび補正プロセッサは、ハードウェア、ソフトウェアまたはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせとして構成することができる多数の部分プロセッサからなる。それぞれのプロセッサは個別に切り離し可能である。これらの補正が実行される順序は選択可能でありかつそれらのパラメータにて設定可能であるので、種々のパラメータを有する種々の検査様式が記憶され、例えば「Ｓｔｒｏｋｅ（卒中発作）」の如き検査名の入力によって作動可能であり、画像処理部および画像／データ分配部を含むＸ線装置全体がネットワークを介してパラメータ化され、予め設定される。

画像アーチファクトおよび画像のための補正ユニット１９として、次のアーチファクトおよび補正プロセッサが使用される。

撮影システムの較正プロセッサ
開始時に実行すべき撮影システムの較正は多数の部分からなる。
１．ジオメトリ較正：
ジオメトリ較正によりＸ線光学系、すなわちＸ線焦点の位置並びにＸ線画像検出器４の位置および方位が各投影に対して決定される。これは、高い空間分解能を持ちかつアーチファクトのない再構成を達成することができるために重要である。なぜならば、ＣアームＸ線システムが不安定性に起因して理想的な円軌道からのずれを有することがあるからである。

２．平面型検出器には必要でない、Ｘ線イメージインテンシファイアだけの歪み補正：
Ｘ線イメージインテンシファイアの投影画像は、一部は地球磁場によって一部は電子光学系の不十分さによって生じる歪みを有する。これらの歪みは補正方法で除去される。

３．強度較正：
強度較正により投影画像における各グレー値に強度Ｉおよび（対象不在時の強度Ｉ₀の測定に基づく）線積分ｐ＝ｌｎ（Ｉ₀／Ｉ）が割り付けられる。これらの線積分はそれぞれの再構成アルゴリズムに対する入力である。

４．ゲイン較正：
いわゆる「フラットフィールドイメージ（Ｆｌａｔ Ｆｉｅｌｄ Ｉｍａｇｅ）」によりＸ線画像検出器４のゲイン較正が行なわれる。このゲイン較正は、再構成された画像内のアーチファクト（例えば、リング状アーチファクト）を生じさせる固定パターンノイズを抑制するために重要である。このために測定された各投影が「フラットフィールドイメージ」により補正される。

トランケーション補正
実際の各Ｘ線撮影装置は有限のサイズのＸ線画像検出器を有する。従って、Ｘ線画像検出器の寸法を上回る投影を有する対象は、もはや完全に検出することができず、いわゆる不完全投影が生じる。不完全投影からの３Ｄ対象関数の正確な再構成は、たとえ基礎をなすアルゴリズムがこれを原理的に完全に撮影された投影において可能にしても、一般に不可能である。例えば、Ｂ．Ｏｈｎｅｓｏｒｇｅ，Ｔ．Ｆｌｏｒ，Ｋ．Ｓｃｈｗａｒｚ，Ｊ．Ｐ．Ｈｅｉｋｅｎ，Ｋ．Ｔ．Ｂａｅによる「“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ ｆｏｒ ＣＴ ｉｍａｇｅ ａｒｔｉｆａｃｔｓ ｃａｕｓｅｄ ｂｙ ｏｂｊｅｃｔｓ ｅｘｔｅｎｄｉｎｇ ｏｕｔｓｉｄｅ ｔｈｅ ｓｃａｎ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｖｉｅｗ（走査視野の外側に広がる対象によって引き起こされるＣＴ画像アーチファクトの効果的な補正）”，Ｍｅｄ．Ｐｈｙ，ｖｏｌ．１，ｐｐ３９−４６，２０００」に記載されているような外挿法が知られている。より正確な解決策を得ようとする場合には、一般にアプリオリ情報、例えばＣＴデータセットが頼りである（「Ｋ．Ｒａｍａｍｕｒｔｈｉ，Ｊ．Ｌ．Ｐｒｉｎｃｅ，“Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｉｃ Ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｔｒｕｎｃａｔｅｄ Ｃｏｎｅ Ｂｅａｍ Ｄａｔａ Ｕｓｉｎｇ Ｐｒｉｏｒ ＣＴ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ（先行ＣＴ情報を使用する不完全コーンビームデータのための断層撮影再構成）”，ＭＩＣＣＡＩ（２），１３４−１４１，２００３」参照）。

散乱Ｘ線補正
Ｘ線撮影法と違ってＣＴ再構成における散乱Ｘ線（Ｓｃａｔｔｅｒ）は、信号／雑音比の悪化を招くばかりでなく、付加的に、量的精度も低コントラストの識別性も強く阻害することのある、例えば「カッピング」並びに棒状アーチファクトまたはシェーディングアーチファクトの如き対象依存性のグレー値変造をもたらす。

１列または複数列からなる検出器アレイを有する通常のＣＴ装置の場合、スリット状のコリメータによって散乱Ｘ線を実際上もはや画像に作用しないように十分に低減することができる。しかしながら、平面型検出器を有するＣＴの場合、照射された物体横断面全体が散乱Ｘ線源として働き、平面型検出器に到達する散乱Ｘ線の強さが減弱のない１次Ｘ線の強さを上回ることさえあり得る。散乱Ｘ線除去用グリッドの使用によって散乱Ｘ線の割合は確かに選択的に低減できるが、しかし依然として画像への作用があり、従って無視することができない（散乱割合は、頭部撮影の場合に約２５％、胸部、骨盤または腹部撮影の場合に５０％以上までになる。）。

散乱Ｘ線補正方法は、２つの構成要素、すなわち検出器面における散乱Ｘ線分布の評価方法と補正アルゴリズムからなる。散乱Ｘ線の評価のために、例えば「Ｐｒｏｃ．ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．４６８２，２００２」の第７７４〜７８１頁におけるＲ．Ｎｉｎｇ，Ｘ．Ｔａｎｇ，Ｄ．Ｌ．Ｃｏｎｏｖｅｒ．による「Ｘ−ｒａｙ ｓｃａｔｔｅｒ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ ｆｏｒ ｃｏｎｅ ｂｅａｍ ｖｏｌｕｍｅ ＣＴ（コーンビームボリュームＣＴのためのＸ線散乱抑制アルゴリズム）」において、公知のビーム停止法を用いた測定方法が提案されているが、しかしこの方法は、われわれの見解によれば、取扱い可能性の理由から、病院の仕事の流れにとってほとんど得策でない。他の方法は、十分な精度でもって測定および／またはモンテカルロシュミレーション計算に適合化されて著しい画像改善をもたらす計算モデルに基づいている。投影画像上で直接に使用しかつ米国特許第５６６６３９１号明細書から公知である計算モデルまたはボリューム再構成からの情報も利用することを許しかつ独国特許出願第１０２００４０２９００９．１に記載されている計算モデルが存在する。

ブルーミング補正
Ｃアームシステムにおいて使用されるＸ線画像検出器のビット深さは、今のところ現代のＣＴ検出器に比べて比較的小さい（ＣＴ検出器の場合の１８〜２０ビットに対して、ＣＣＤカメラについては１２ビット、平面型検出器については１４ビット）。このために、投影においてかなり頻繁にブルーミングを生じ、これが再び再構成にアーチファクトをもたらす。このブルーミングアーチファクトは投影値の外挿によってく切り落とし（クリッピング）を回避して低減することができる。

低周波ドロップ
Ｘ線画像検出器における散乱光によって投影画像内に、数学的に点像分布関数を用いた畳み込み処理に相当するバックグラウンドが生じる。このバックグラウンドが再構成された画像内に（散乱Ｘ線に類似の）アーチファクトをもたらし、投影データの相応の逆畳み込み（デコンボリューション）演算によって補正可能である。

リング状アーチファクト補正
たとえＸ線画像検出器４を綿密に較正しても、個々の検出器ピクセルの測定データは測定誤差および変動を含む。これらの誤差は再構成された画像内にリング状アーチファクトをもたらす。適切な（半径方向および環状に作用する）フィルタの使用によって対象画像からリング画像を切り取ることができる。まず、とりわけ原画の半径方向の中央値フィルタリングおよびこれに続く引き算によってリング状アーチファクトが検出される。他の半径方向の平滑フィルタリングを同様に使用することもできる。環状方向におけるこの画像の平滑によってそれに含まれるノイズ成分が除去される。引続いて、このようにして得られたリング画像が原画から引き算される。

ビームハードニング（Ｂｅａｍ Ｈａｒｄｅｎｉｎｇ）補正
吸収性の対象の透過時におけるＸ線の硬化は、「Ｈ．Ｂａｒｒｅｔｔ，Ｗ．Ｓｗｉｎｄｅｌｌの“Ｒａｄｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｍａｇｉｎｇ”，Ｖｏｌ．２，Ｃｈａｐ．７」によれば、アキシャル画像において画素が画像中央に向かって減少するグレー値を用いて再構成されることを生じさせる。いわゆる皿状作用は均一な画像印象を妨害する。皿状作用は、投影データが想定された単一エネルギーのＸ線に換算されるならば回避される。この換算は、軟部組織については前処理再構成ステップにおいて、そして例えば骨および金属のような高密度の対象については後処理再構成ステップにおいて行なわれ、それぞれのステップは後続の第２の画像再構成をともなう。

患者動きの動き補正プロセッサ
この解決策は、存在する２Ｄ撮影からの動きの算出に基づいてもよいし、あるいは患者に取付けられた動き検出器を介して動きが検出されて画像補正に利用されてもよい。米国特許第６２３３４７６号明細書および米国特許出願公開第２００１／００３１９１９号明細書から、医療機器の電磁式位置測定に関連した患者動き補償用の動きセンサが知られている。患者に取付けられた動きセンサ２４は、好ましくはケーブルなしで、例えばブルートゥースで実現される。

拍動する心臓による器官運動の補正（ＥＣＧゲーティング）
このために患者のＥＣＧ（心電図）が記録され、画像システムの補正ユニットに導かれる。相応の補正アルゴリズムによってモーションアーチファクトを画像再構成から取除く計算が行なわれる。

呼吸によって引き起こされたモーションアーチファクトの除去プロセッサ
呼吸アーチファクトの除去のためには、相応のセンサによって呼吸振幅および周波数を求めて画像処理ユニットにおいて補正計算部に導く胸帯を使用するとよい。補正計算部はモーションアーチファクトを画像情報から取除く計算をする。代替として、振幅および周波数がＥＣＧ信号の包絡線から算出され、画像処理ユニットの補正ユニット１９に導かれてもよい。相応の計算によってモーションアーチファクトを画像再構成から取除く計算が行なわれる。

本発明による血管撮影Ｘ線診断装置による検査経過は、次の図２に示されたステップからなる。
ａ）入力：
手動またはデータインターフェース、例えばＤＩＣＯＭを介して、患者の予約、確認および登録。
ｂ）位置決め：
検査テーブル上での患者の横臥および位置決め。
ｃ）撮影：
少なくとも２つの投影撮影による少なくとも１８０°の回転血管撮影法による撮影（投影個数および角度範囲の増大は画質を改善する）。
ｄ）補正：
本発明による補正プロセッサによるアーチファクト補正。
ｅ）３Ｄ再構成：
３Ｄボリューム画像の再構成。
ｆ）３Ｄ表示：
表示装置または投影装置への３Ｄボリューム画像の表示。
ｇ）治療：
とりわけ最小侵襲の治療処置の実行。
ｈ）治療は成功か？：
ステップｃ）〜ｆ）の繰り返しによる治療処置のチェック。
ｉ）書類作成：
組み込まれた計算ユニット上での診断および治療の書類作成。
ｊ）出力：
患者の退去、とりわけ医療データネットワーク（例えばＤＩＣＯＭ−ＭＰＰＳ）を介する書類作成された診断および治療データの発送および保管。

分解能の要求が低い用途への代替的な構成として、Ｘ線画像を個別の断層撮影方法で僅かな投影から作成することが提案される。特に、最初の３Ｄ画像データセットは高分解能にて発生させられたからである。個別の断層撮影方法は独国特許第１０２２４０１１号明細書に記載されている。これは、患者および医師が僅かなＸ線被曝にさらされるだけであるという利点を有する。

これらの撮影は付加的に造影剤の投与によって支援されるとよい。選択的に撮影はＤＳＡ（減算処理型血管造影）方式でまたはＤＳＡなしで実施することができる。

画像システムは、３Ｄ撮影画像の表示のために、３Ｄディスプレイ、とりわけ平面型画面を含む。この解決策は、例えば３Ｄ眼鏡のような補助手段なしに３次元観察を可能にする。
● 付加的に観察者は位置センサを備えたヘッドバンドまたは普通の眼鏡をつけることができるので、相応のプロセッサを介して観察者の注視方向が３Ｄ対象の観察方向と同期化される。観察者の注視方向および画像対象の追跡の決定の例が米国特許第５６４６５２５号明細書に記載されている。
● 代替または追加として、独国特許第１００３６１４３号明細書に記載されているように、２Ｄもしくは３Ｄ撮影が投影装置（Ｂｅａｍｅｒ）によって２Ｄまたは３Ｄ表示にて投影面、例えば検査室の壁に投影されるとよい。

検査装置は、ＭＰＰＳ（＝Ｍｏｄａｌｉｔｙ ｐｅｒｆｏｒｍｅｄ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ Ｓｔｅｐ）を含めたＤＩＣＯＭインターフェース２６を有し、これは全ての画像情報および患者データを処理することができる。

この装置により通常の２ＤＸ線検査のほかに３Ｄ再構成を行なうことができる。

患者用寝台テーブル９がＸ線を透過させるテーブル板と次の特性の少なくとも１つとを備えると有意義である。
● 縦方向傾斜
● 全ての移動の電動支援
● ９０°までの傾斜能力
● 横方向傾斜
● 付属部品の固定レール（付属部分は上記システムの少なくとも１つであり得る）

例えばメドラード（Ｍｅｄｒａｄ）社およびタイコ・ヘルスケア（Ｔｙｃｏ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ）社の造影剤注入器を組み込むと望ましい。

更に、患者の生体機能の監視のための患者モニタリングシステムを組み込むとよい。それにより、患者生体パラメータの定められた限界を下回る／上回るときアラームが発生される。例えば麻酔通風機のような麻酔適用のためのサブシステムを組み込むのもよい。

提案された解決策は、今日では多数の医療装置で実施される診断および治療が唯一のシステムでより確実かつ迅速に実施されるという利点を有する。この解決策により装置による治療の計画、案内および監視が可能である。

Ｘ線画像検出器４としての平面型検出器の代わりに、例えばＣＣＤカメラを連結されたＸ線イメージインテンシファイアも使用することができる。それにより本発明による回転血管撮影法は確かに実施するのがむずかしくなる。なぜならば、Ｘ線イメージインテンシファイアの場合、付加的になおもＸ線イメージインテンシファイアの幾何学的な歪みに基づく円形の画像縁に歪みを有する円形画像が形成されるからである。これは、画像再構成アルゴリズムの適合化を必要とし、付加的な歪み補正を必要とする。

本発明による装置は血管撮影Ｘ線診断装置による血管撮影コンピュータ断層撮影（ＡＣＴ）を適用することによって血管撮影検査の診断上の可能性を改善する。それにより、血管撮影進行中にＣＴに類似の画像を作成することができる。

神経血管の治療は常に合併症による悪化の危険を負っている。動脈瘤の破損による局部出血は、本発明による装置によって血管撮影時に可視化することができる。更に、脳室系が生理学的なプロセスの診断支援のために表示される。ドレナージ処置中の配置の案内並びに観察も可能にされる。

本発明による装置は、腹部の処置において、穿刺およびドレナージの際にも優れた診断学およびインターベンション検査を可能にする。

腫瘍学上の適用のために本発明による装置はあらゆる体内部分における腫瘍の可視化を可能にするので、例えば塞栓症または剥離のような腫瘍の生検または治療の実施のための全く新しい方法を実現することができる。

本発明によるＸ線診断装置の実施例を示すブロック図 図１によるＸ線診断装置による検査経過を示す流れ図

符号の説明

１ 固定子
２ Ｃアーム
３ Ｘ線放射器
４ Ｘ線画像検出器
５ 高電圧発生装置
６ システム制御装置
７ 前処理ユニット
８ システムデータバス
９ 患者用寝台テーブル
１０ 患者
１１ ＥＣＧ電極
１２ 信号処理部
１３ 電圧供給ユニット
１４ 画像処理ユニット
１５ ２Ｄ処理部
１６ ２Ｄ−３Ｄ表示ユニット
１７ 入力ユニット
１８ ３Ｄ表示制御部
１９ 補正ユニット
２０ ３Ｄ画像再構成部
２１ 較正ユニット
２２ 位置センサインターフェース
２３ 受信器
２４ センサ
２５ 受信器
２６ ＤＩＣＯＭインターフェース
２７ ＨＩＳ
２８ データ線
２９ 画像データメモリ

Claims (18)

1. 患者用寝台テーブル（９）上にいる患者（１０）の周りを円軌道上で移動可能なＸ線放射器（３）と、
   円軌道上でＸ線放射器（３）に対向配置された移動可能な画像検出器ユニット（４）と、
   回転血管撮影による多数の投影画像を撮影するためのディジタル画像システム（６，１４）と、
   投影画像を３Ｄボリューム画像に再構成する画像処理装置（２０）と、
   投影画像およびこの投影画像から再構成された３Ｄボリューム画像の軟部表示のための撮影システムにおける物理学的作用および／または不十分さを補正するための補正装置（１９，２１，２２）と、
   を備え、
   補正装置（１９，２１，２２）は、トランケーション補正、散乱Ｘ線補正、ブルーミング補正、リング状アーチファクト補正、ビームハードニング補正および低周波ドロップ補正を行なう複数の手段を有し、
   これらの手段は選択的に切り離し可能であり、
   これらの補正が実行される順序は選択可能でありかつそれらのパラメータにて設定可能である
   ことを特徴とする回転血管撮影のための血管撮影Ｘ線診断装置。
2. 補正装置（１９，２１，２２）は、トランケーション補正、散乱Ｘ線補正、ブルーミング補正、リング状アーチファクト補正、ビームハードニング補正および低周波ドロップ補正のグループのうちから少なくとも１つの補正を実行するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
3. 補正装置（１９，２１，２２）は個別の補正プロセッサを有することを特徴とする請求項１又は２記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
4. 補正装置（１９，２１，２２）は、撮影システムの較正を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
5. 補正装置（１９，２１，２２）は、ジオメトリ較正、歪み補正較正、強度較正および／またはゲイン較正を行なうように構成されていることを特徴とする請求項４記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
6. 補正装置（１９，２１，２２）は、トランケーション補正を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
7. 補正装置（１９，２１，２２）は、散乱Ｘ線補正を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
8. 補正装置（１９，２１，２２）は、ブルーミング補正を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１乃至７の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
9. 補正装置（１９，２１，２２）は、低周波ドロップ補正を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１乃至８の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
10. 補正装置（１９，２１，２２）は、リング状アーチファクト補正を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１乃至９の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
11. 補正装置（１９，２１，２２）は、ビームハードニング補正を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
12. 補正装置（１９，２１，２２）は、患者（１０）の動きの補正を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
13. 補正装置（１９，２１，２２）は、患者（１０）の器官運動の補正を行なうように構成されていることを特徴とする請求項１乃至１２の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
14. Ｘ線放射器（３）および画像検出器ユニット（４）はＣアーム（２）のそれぞれの端部に配置されていることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
15. Ｃアーム（２）は床および／または天井に据付けられていることを特徴とする請求項１乃至１４の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
16. 移動式Ｃアーム（２）が使用されることを特徴とする請求項１乃至１３の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
17. Ｘ線画像検出器（４）は平面型の長方形または正方形の半導体検出器であることを特徴とする請求項１乃至１６の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
18. ２平面装置を構成する２つのＸ線放射器−画像検出器ユニット（４）が設けられていることを特徴とする請求項１乃至１７の１つに記載の血管撮影Ｘ線診断装置。
    
    

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