JP4935581B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

この発明は、Ｘ線を被検者に照射するＸ線管等のＸ線照射手段と、Ｘ線照射手段から照射されるＸ線を受けるフラットパネル型Ｘ線検出器等のＸ線二次元検出手段とから成るＸ線撮影手段を備え、そのＸ線撮影手段で得られた画像データに基づいて三次元再構成データを得るように構成したＸ線診断装置に関する。

この種のＸ線診断装置としては、次のようなものが知られている。
Ｃアーム構造の保持装置に、患者（被検者）にＸ線を曝射するＸ線管と、患者を透過した透過Ｘ線を検出するＸ線検出部とを備え、Ｘ線管およびＸ線検出部を患者の周りに回転機構によって回転できるように構成されている。
また、患者を載置する患者天板と、患者の患部に挿入するカテーテルに対して造影剤を供給するインジェクタとが備えられている。

更に、Ｘ線検出部から出力される画像信号を取り込んで二次元の画像データとして収集する二次元画像収集手段と、この二次元画像収集手段で収集した二次元画像データを表示するモニタと、二次元画像収集手段から入力される二次元画像データのうち対応する投影角度どうしの二次元画像データの差分をとるサブトラクション処理を行い、差分画像の二次元画像データを生成する画像処理手段と、二次元画像収集手段で収集した二次元画像データを基に投影角度情報を用いた三次元再構成を行い、三次元画像データを生成する三次元再構成手段と、この三次元再構成手段で生成した三次元画像データを記憶したり三次元画像として表示する三次元ワークステーションとが備えられている。

上記構成により、透視を行ってモニタに表示される透視像を見ながら患者の頚部にカテーテルを侵入する。このとき、二次元画像収集手段により、マスク像を二次元画像データとして収集する。次いで、カテーテルを通して造影剤を注入し、二次元画像収集手段により、動脈層を含むコントラスト像を収集する。それらのマスク像の二次元画像データとコントラスト像の二次元画像データとで対応する投影角度どうしのサブトラクション処理を行い、処理済みの二次元画像データを三次元再構成手段に送り、三次元画像データを取得するようになっている（特許文献１参照）。

また、造影剤の総注入量の減少と検査時間の短縮を目的として、同一患部に対して同位相で２方向から同時に撮影を行えるように構成したもの、すなわち、Ｘ線管とＸ線検出部（Ｘ線受像部など）をＣ型アームの両端に対向して取り付けた装置を２台用いるように構成したものもあった（特許文献２および３参照）。
特開２００６−３４９５２号公報 特開２００４−１８１１１５号公報 特開２００５−１３１００１号公報

しかしながら、上述従来例の場合、次のような課題があった。
被検者の体軸方向に長い三次元画像データを得ようとする場合、Ｘ線管とＸ線検出部を被検者の体軸方向に移動させるとともに同じ操作を２回繰り替えさなければならず、三次元画像データの取得に手間を要し、術者のみならず、被検者に多大な負担を強いる不都合があった。
これを回避するために、Ｘ線検出部を大きいもので構成することが考えられるが、様々な投影角での透視、撮影を行うために投影角を深くとろうとするといったように、そのような大きいＸ線検出部を被検者に対して斜め方向に配置して透視や撮影を行う場合、Ｘ線検出部が被検者に接触しやすくなり、その回転操作を極めて行いづらく、画像データの取得に手間を要し、従来同様に、術者のみならず、被検者に多大な負担を強いる不都合は解消されないものであった。
また、血管撮影などのように造影剤を注入した状態で被検者の体軸方向に幅広い範囲にわたって撮影する場合にあっては、造影剤を注入しない状態での撮影に加えて造影剤を注入した状態での撮影を行うため、術者のみならず、被検者に一層多大な負担を強いる不都合があり、造影剤を注入しない状態での撮影時間を短縮することが望まれる。
更に、このような造影剤を注入した状態での撮影に際しては、造影剤の注入量が増加するに伴って被検者の負担が大きくなる不都合があった。

この発明は、上述のような事情に鑑みてなされたものであって、被検者との接触を避けやすくて取り扱いやすいものでありながら、被検者の体軸方向に長い三次元画像データを取得できるようにすることを目的とする。また、本発明は血管撮影などのように造影剤を注入した状態で被検者の体軸方向に幅広い範囲にわたって撮影するときに術者および被検者の負担を軽減することを目的とし、更に、血管撮影などのように造影剤を注入した状態での撮影時に、造影剤の注入量を少なくして被検者の負担を一層軽減できるようにすることを目的とする。

請求項１に係る発明は、上述のような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、Ｘ線を被検者に照射する第１のＸ線照射手段と前記第１のＸ線照射手段から照射されるＸ線を受ける第１のＸ線二次元検出手段とを備えるとともに前記第１のＸ線照射手段および第１のＸ線二次元検出手段を被検者の体軸周りで回転可能に構成した第１のＸ線撮影手段と、前記第１のＸ線撮影手段とは被検者の体軸方向に撮影領域が連なるように配置されてＸ線を被検者に照射する第２のＸ線照射手段と前記第２のＸ線照射手段から照射されるＸ線を受ける第２のＸ線二次元検出手段とを備えるとともに前記第２のＸ線照射手段および第２のＸ線二次元検出手段を被検者の体軸周りで回転可能に構成した第２のＸ線撮影手段と、前記第１のＸ線撮影手段で得られる画像データと前記第２のＸ線撮影手段で得られる画像データとに基づいて被検者の体軸方向に連なる三次元再構成データを取得する三次元再構成データ取得手段と、を備え、第１のＸ線撮影手段および第２のＸ線撮影手段による撮影が造影剤の注入状態で行うものであり、第１のＸ線撮影手段および第２のＸ線撮影手段のうちの造影剤の注入開始側に位置するＸ線撮影手段による撮影をその撮影領域に造影剤が注入されるに至る時間経過後に開始し、次いで、他方のＸ線撮影手段による撮影領域に造影剤が注入されるに至る時間経過後に他方のＸ線撮影手段による撮影を開始する撮影制御手段をさらに備えたことを特徴としている。

（作用・効果）
請求項１に係る発明のＸ線診断装置の構成によれば、第１のＸ線撮影手段と第２のＸ線撮影手段とにより、第１および第２のＸ線照射手段と第１および第２のＸ線二次元検出手段とを被検者の体軸周りに回転させながら、第１のＸ線撮影手段と第２のＸ線撮影手段それぞれで画像データを取得し、それらの画像データに基づいて、被検者の体軸方向に連なる三次元再構成データ、すなわち、被検者の体軸方向に長い三次元画像データを取得することができる。
したがって、短時間で被検者の体軸方向に長い三次元画像データを取得できるから、術者はもちろんのこと被検者の負担を軽減できる。
しかも、第１および第２のＸ線二次元検出手段それぞれとしては、従来同様に小型のもので構成できるから、被検者の体軸方向に傾斜した斜入撮影など、心血管検査のように、深い傾斜角での透視、撮影が必要な場合にも支障なく対応できる。
また、第１のＸ線撮影手段と第２のＸ線撮影手段とを合理的に設けることにより、被検者の体軸方向に長いＸ線二次元検出手段を用いず、被検者との接触を避けやすくて取り扱いやすいものでありながら、被検者の体軸方向に長い三次元画像データを取得すること
ができる。
また、血管撮影などのように造影剤を注入した状態で被検者の体軸方向に幅広い範囲にわたって撮影するときに、ひとつのＸ線撮影手段で被検者の体軸方向に移動させて撮影を２回繰り返す場合に比べて撮影時間を短縮でき、術者はもちろんのこと被検者の負担を軽減できる。
また、注入開始側に位置するＸ線撮影手段による撮影をその撮影領域に造影剤が注入された時点で行い、その注入された造影剤が他方のＸ線撮影手段の撮影領域に流入した時点で他方のＸ線撮影手段による撮影を行うことができるから、被検者の体軸方向に広い範囲にわたって造影剤を流入させてから第１および第２のＸ線撮影手段によって撮影する場合に比べ、造影剤の注入量を少なくでき、被検者の負担を軽減できる。

また、請求項２に係る発明は、
請求項１に記載のＸ線診断装置において、
第１のＸ線撮影手段と第２のＸ線撮影手段による撮影位相を同調させる撮影位相同調手段を備えて構成する。

（作用・効果）
請求項２に係る発明のＸ線診断装置の構成によれば、第１のＸ線撮影手段で得られる画像データと第２のＸ線撮影手段で得られる画像データとに基づいて被検者の体軸方向に連なる三次元再構成データを取得する場合に、第１のＸ線撮影手段と第２のＸ線撮影手段による撮影位相差分を考慮するだけで済むから、三次元再構成データの取得を容易に行うことができる。

また、請求項３に係る発明は、
請求項１または２に記載のＸ線診断装置において、
第１のＸ線撮影手段で得られる画像データと第２のＸ線撮影手段で得られる画像データそれぞれに、被検者の体軸方向で重複する画像データが含まれるように構成する。

（作用・効果）
請求項３に係る発明のＸ線診断装置の構成によれば、第１のＸ線撮影手段で得られる画像データと第２のＸ線撮影手段で得られる画像データそれぞれにおいて、互いに隣り合う側の端部の画像データから重複した特定の画像データ分（例えば、重複幅の中心箇所を境界線にしてその境界線から端縁までの部分など）を除去して繋ぎ合わせることにより、一連の長い画像データを取得できる。
したがって、端部に生じがちな不鮮明な画像部分を除去でき、良好な三次元再構成データを取得できる。

この発明のＸ線診断装置の構成によれば、第１のＸ線撮影手段と第２のＸ線撮影手段とにより、第１および第２のＸ線照射手段と第１および第２のＸ線二次元検出手段とを被検者の体軸周りに回転させながら、第１のＸ線撮影手段と第２のＸ線撮影手段それぞれで画像データを取得し、それらの画像データに基づいて、被検者の体軸方向に連なる三次元再構成データ、すなわち、被検者の体軸方向に長い三次元画像データを取得することができる。
したがって、短時間で被検者の体軸方向に長い三次元画像データを取得できるから、術者はもちろんのこと被検者の負担を軽減できる。
しかも、第１および第２のＸ線二次元検出手段それぞれとしては、従来同様に小型のもので構成できるから、被検者の体軸方向に傾斜した斜入撮影など、心血管検査のように、深い傾斜角での透視、撮影が必要な場合にも支障なく対応できる。
また、第１のＸ線撮影手段と第２のＸ線撮影手段とを合理的に設けることにより、被検者の体軸方向に長いＸ線二次元検出手段を用いず、被検者との接触を避けやすくて取り扱いやすいものでありながら、被検者の体軸方向に長い三次元画像データを取得することができる。
また、血管撮影などのように造影剤を注入した状態で被検者の体軸方向に幅広い範囲にわたって撮影するときに、ひとつのＸ線撮影手段で被検者の体軸方向に移動させて撮影を２回繰り返す場合に比べて撮影時間を短縮でき、術者はもちろんのこと被検者の負担を軽減できる。
また、注入開始側に位置するＸ線撮影手段による撮影をその撮影領域に造影剤が注入された時点で行い、その注入された造影剤が他方のＸ線撮影手段の撮影領域に流入した時点で他方のＸ線撮影手段による撮影を行うことができるから、被検者の体軸方向に広い範囲にわたって造影剤を流入させてから第１および第２のＸ線撮影手段によって撮影する場合に比べ、造影剤の注入量を少なくでき、被検者の負担を軽減できる。

次に、この発明の実施例について、図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、この発明に係るＸ線診断装置の実施例を示す全体概略斜視図であり、基台１に被検者Ｈを載せる検診台２が設けられている。
天井に設けたレール３に第１のＸ線撮影手段４ａが設けられ、一方、検診台２の被検者Ｈの頭部よりも身体側に第２のＸ線撮影手段４ｂが設けられている。

第１のＸ線撮影手段４ａは次のように構成されている。
すなわち、レール３に水平方向に移動可能に第１の保持部材５ａが設けられ、その第１の保持部材５ａに、水平方向の軸心（被検者Ｈの体軸）周りで回転可能にリング状の第１のアーム６ａが設けられている。第１のアーム６ａには、Ｘ線を被検者Ｈに照射する第１のＸ線照射手段としての第１のＸ線管７ａと、第１のＸ線管７ａから照射されるＸ線を受ける第１のＸ線二次元検出手段としての第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａとが取り付けられ、第１のアーム６ａの回転により、第１のＸ線管７ａおよび第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａを被検者Ｈの体軸周りで回転できるように構成されている。

第２のＸ線撮影手段４ｂは次のように構成されている。
すなわち、基台９に水平方向の軸心（被検者Ｈの体軸）周りで回転可能に第２の保持部材５ｂが設けられ、その第２の保持部材５ｂに、被検者Ｈの体軸に直交する水平方向の軸心周りで回転可能にＣ形の第２のアーム６ｂが設けられている。第２のアーム６ｂには、Ｘ線を被検者Ｈに照射する第２のＸ線照射手段としての第２のＸ線管７ｂと、第２のＸ線管７ｂから照射されるＸ線を受ける第２のＸ線二次元検出手段としての第２のフラットパネル型Ｘ線検出器８ｂとが取り付けられ、第２の保持部材５ｂの回転により、第２のＸ線管７ｂおよび第２のフラットパネル型Ｘ線検出器８ｂを被検者Ｈの体軸周りで回転できるように構成されている。

図２の回転範囲の説明に供する摸式図に示すように、第１のＸ線撮影手段４ａにおいて、その第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａが、時計回り方向で水平位置よりも約６０°下方の位置ＳＡ１を始点とし、反時計回り方向で水平位置よりも約５°下方の位置ＳＡ３を終点とするように回転させられるように構成されている。その回転範囲内で、時計回り方向で水平位置よりも約５°下方の位置ＳＡ２から終点ＳＡ３に回転する間で撮影を行って画像データを収集するように構成されている。

一方、第２のＸ線撮影手段４ｂにおいては、図２に示すように、その第２のフラットパネル型Ｘ線検出器８ｂが、時計回り方向で水平位置よりも約５°下方の位置ＳＢ１を始点とし、反時計回り方向で水平位置よりも約６０°下方の位置ＳＢ３を終点とするように回転させられるように構成されている。その回転範囲内で、始点ＳＢ１から反時計回り方向で水平位置よりも約５°下方の位置ＳＢ２に回転する間で撮影を行って画像データを収集するように構成されている。
すなわち、第１および第２のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａ，８ｂが同一軌跡を回転移動しながら、第１および第２のＸ線撮影手段４ａ，４ｂが、被検者Ｈに対して同一範囲内の画像データを収集するように構成されている。

また、図３の撮影領域の説明に供する摸式図〔（ａ）は第１および第２のフラットパネル型Ｘ線検出器の配置構成を概略的に示す模式図、（ｂ）はＸ線の照射状態を概略的に示す模式図〕、および、図４の収集される画像データの説明に供する摸式図に示すように、第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａによる撮影領域ＤＡと第２のフラットパネル型Ｘ線検出器８ｂによる撮影領域ＤＢとが、被検者Ｈの体軸方向で隣接され、かつ、その隣り合う部分において、互いに所定面積部分ＤＴが重複するように設定されている。画像処理においては、この重複箇所ＤＴの幅の中心を境界線Ｌにして、その境界線Ｌからそれぞれの端縁までの部分の画像ＤＡ１，ＤＡ２が除去されて繋ぎ合わされる。

第１のＸ線撮影手段４ａには、図５の画像処理構成のブロック図に示すように、種々の情報および命令を入力する操作部１０と、これら入力された情報および命令に基づいてＸ線撮影および画像処理を制御する主制御部１１と、この主制御部１１により制御されながら第１のＸ線管７ａおよび第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａを回転させる回転駆動機構１２と、第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａで検出された画像データに基づいて被検者Ｈの関心領域の三次元再構成データを生成する画像再構成を行ない、その生成した三次元再構成データを取得する三次元再構成データ取得手段としてのデータ処理部１３とが備えられている。第２のＸ線撮影手段４ｂも同様に構成されている。

第１のＸ線撮影手段４ａを例にして説明するが、図６〔（ａ）はＸ線管とフラットパネル型Ｘ線検出器との一走査形態を示す概略側面図、（ｂ）は（ａ）の概略斜視図である〕に示すように、被検者Ｈの周りの円周軌道上に被検者Ｈを挟んで２つの円弧軌道を対向して設定し、両円弧軌道のいずれか一方の円弧軌道上に第１のＸ線管７ａを移動させるのと同期して、他方の円弧軌道上に第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａを第１のＸ線管７ａとの間隔が一定になるように移動させる円弧走査を行うとともに、被検者Ｈの特定の断層面上の任意の点が第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａの検出面上で常に同じ位置になるように、第１のＸ線管７ａの被検者ＨへのＸ線照射角度θを変えながら断続的な撮影を行なう。なお、Ｘ線照射角度θは、任意の角度範囲内に設定できるが、ここでは例えば、＋θmax （＋９５°）〜−θmax （−９５°）の範囲内とする。

操作部１０からは、被検者Ｈの関心領域を撮影する前に、図２に示す第１のＸ線管７ａから第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａまでの距離や、第１のＸ線管７ａおよび第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａを円弧移動させる間にどの程度のピッチで撮影を行なうかというビュー数（所望の枚数に設定できるが、ここでは例えば１９０枚とする）などが予め設定入力される。なお、この操作部１０としては、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力装置が用いられる。

主制御部１１には、操作部１０と、回転駆動機構１２およびデータ処理部１３とが接続されている。主制御部１１は、操作部１０より設定入力された各情報に基づいて、回転駆動機構１２とデータ処理部１３とをそれぞれ制御している。制御内容については、各部にて後述する。

回転駆動機構１２は、図２に示すように、被検者Ｈの周りの円周軌道上に被検者Ｈを挟んで２つの円弧軌道を対向して設定し、両円弧軌道のいずれか一方の円弧軌道上に第１のＸ線管７ａを移動させるのと同期して、他方の円弧軌道上に第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａを第１のＸ線管７ａとの間隔が一定になるように移動させる円弧走査を行うものである。このとき、被検者Ｈに向けて第１のＸ線管７ａから照射されるコーンビーム状のＸ線の中心点が、常に、回転中心軸Ｃ上の特定の点でもある、被検者Ｈの特定断層面の中心点Ｏ（図２（ｂ）参照）を透過して、第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａの検出面の中心点に垂直に入射されるように、第１のＸ線管７ａと第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａとを対向させている。

データ処理部１３には、第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａにより走査各位置で検出された投影データ（検出信号）に基づいて、関心領域の三次元再構成データを生成する画像再構成を行なう画像処理部１４と、この画像処理部１４で画像再構成された関心領域の三次元再構成データを記憶する三次元画像メモリ１５とが備えられている。以下に、画像処理部１４と三次元画像メモリ１５の具体的な機能について説明する。

次に、フェルドカンプ（Feldkamp）法による、関心領域の三次元再構成データを生成する画像再構成の一連の処理手順について、図５，図６を参照しながら概説する。
先ず、図６に示すように、被検者Ｈの関心領域のほぼ中心に設定される回転中心軸Ｃ周りの円周軌道上に被検者Ｈを挟んで２つの円弧軌道を対向して設定し、両円弧軌道のいずれか一方の円弧軌道上に第１のＸ線管７ａを移動させるのと同期して、他方の円弧軌道上に第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａを第１のＸ線管７ａとの間隔が一定になるように移動させる円弧走査を行うことで、被検者Ｈの関心領域についての撮影を行ない、走査各位置で検出された、被検者Ｈの関心領域についての一群の投影データを取得する。次に、この一群の投影データを個別に、後述する所定の第１の重み付け処理を行なう。

次いで、第１の重み付け処理後の各投影データに対して、後述する所定のコンボリューション処理を施す。次に、コンボリューション処理後の各投影データに対して、後述する所定の第２の重み付け処理を行なう。次に、第２の重み付け処理した後の投影データを個別に、後述する所定の逆投影（バックプロジェクション：ＢＰ）処理してＢＰ像（三次元再構成データ）を生成する。このようにして、関心領域の三次元再構成データを生成する画像再構成が行なわれる。なお、オペレータは、この三次元再構成データから任意の断層面の画像を選択することで、選択した断層画像（Ｘ軸方向から見た断層画像）が見られる。

また、上述のフェルドカンプ（Feldkamp）のアルゴリズムは、次に示す式（１）〜式（３）として表される。異なる角度からの複数の投影データＰΦ に基づいて、立方体ｆ（ｒ）を再構成するのである（図７のフェルドカンプアルゴリズムを説明するための模式図参照）。

ただし、ｆ（ｒ）は、再構成される立方体（三次元再構成データ）の位置ｒでの画素データである。Ｙ（ｖｒ），Ｚ（ｖｒ）は、位置ｒの画素が第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａの検出面上に投影される点の座標であり、前記の小文字のｖは「ベクトル」を意味しており、以下、適宜に小文字の「ｖ」でもってベクトルを表すものとする。ＰΦ は、投影角度Φでの第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａの検出面上の投影データである。ｇｙ は、Filtered Back Projectionのフィルタ関数と呼ばれ、後述する｜ω｜（絶対値オメガ）フィルタ関数である。Ｗ１ ，Ｗ２ は、ビームの広がりの影響を補正するための係数であり、Ｗ１ は、後述する第１の重み付け処理に関する係数であり、Ｗ２ は、後述する第２の重み付け処理に関する係数である。

画像処理部１４には、図５に示すように、撮影により得られた一群の投影データを個別に所定の第１の重み付け処理を行なう第１の重み付け処理部１６と、この第１の重み付け処理後の各投影データに対して所定のコンボリューション処理を施すコンボリューション処理部１７と、このコンボリューション処理後の各投影データに対して所定の第２の重み付け処理を行なう第２の重み付け処理部１８と、この第２の重み付け処理した後の投影データを個別に所定の逆投影（バックプロジェクション：ＢＰ）処理してＢＰ像（三次元再構成データ）を生成する逆投影処理部１９とが備えられている。

第１の重み付け処理部１６は、撮影により得られた一群の投影データを個別に所定の第１の重み付け処理を行なう。具体的には、図８の第１の重み付け処理部による余弦補正を説明するための模式図に示すように、走査各位置で第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａで検出された各投影データに対して、第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａの各画素行ｉごとにビュー方向の画素検出レベル変動を補正する。なお、図８に示すように、被検者Ｈに向けて第１のＸ線管７ａから照射されるコーンビーム状のＸ線の中心点が、常に、被検者Ｈの特定断層面の中心点Ｏ（回転中心軸Ｃ上の点でもある）を透過して、第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａの検出面の中心点に垂直に入射されるようになっている。

続いて、第１の重み付け処理部１６は、図８に示すように、投影データに対して、次に示す式（４）に基づく重み付け処理を行なう。
cos θ＝ＳＩＤ／（ＳＩＤ２ ＋Ｙj２ ＋Ｚj２ ）１／２ …… （４）
つまり、各画素に式（４）のcos θをかけて重み付け処理を行なう。例えば、画素Ｄijは、Ｙj ・cos θとすることで、重み付け処理後の画素値が求められる。これはビューによらず一定であるので、重み付け処理として予め作られている。このようにして、第１の重み付け処理後の投影データを算出する（図９のコンボリューション部での一連の処理を説明するための模式図には、「第１の重み付け処理後投影像：ＳＣ（ｉ，ｊ）」として図示している）。

コンボリューション処理部１７は、第１の重み付け処理後の各投影データ、すなわち、第１の重み付け処理後投影像：ＳＣ（ｉ，ｊ）に対して所定のコンボリューション処理を施す。実空間で行なうコンボリューション処理は、フーリエ空間で行なうフィルタリング処理と同等であるので、ここでは説明の便宜上、上述の所定コンボリューション処理を、フーリエ空間で行なうフィルタリング処理（図９に示す｜ω｜（絶対値オメガ）フィルタリング処理）として説明するものとする。なお、以下にコンボリューション処理部１７での｜ω｜フィルタリング処理について説明する。

コンボリューション処理部１７は、第１のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａのｉ行ごとに横方向に１次元フーリエ変換を行ない、フーリエ面像ＳＣＦ（ｉ，ω）を生成する１次元フーリエ変換部と、１次元フーリエ変換したフーリエ面像ＳＣＦ（ｉ，ω）に対して｜ω｜フィルタリングを施すフィルタリング部と、このフィルタリング部でフィルタリングした後のフーリエ面像ＳＣＦ´（ｉ，ω）を１次元逆フーリエ変換して実空間データに戻す１次元逆フーリエ変換部とを備えている。

フィルタリング部は、図９に示すように、１次元フーリエ変換したフーリエ面像ＳＣＦ（ｉ，ω）のｉ行方向に等方的に高周波領域を低減して高周波ノイズ分を抑制するフィルタとデータ収集走査形態に依存するフィルタとにより構成される｜ω｜フィルタリング部を備えている。なお、上述のデータ収集走査形態に依存するフィルタは、フィルタリング後のフーリエ面像ＳＣＦ´（ｉ，ω）を１次元逆フーリエ変換する際に、直流成分が強調されて生成されるのを抑制しており、直流成分が強調されることに起因する偽像を低減しているのである。

ここで、１次元フーリエ空間でフィルタリング処理を行なうことの意味合いについて説明する。１次元フーリエ空間でフィルタリング処理を行なうことは、数学的には次に示す式（５）で示される。なお、ＳＣＦ´（ｉ，ω）はフィルタリング処理された後の１次元フーリエ面像であり、Ｍ（ωi ）は上述したフィルタリング部のフィルタ特性を示す関数である。
ＳＣＦ´（ｉ，ω）＝ＳＣＦ（ｉ，ω）×Ｍ（ωi ） … （５）

なお、Ｍ（ωi ）は、前述の２個のフィルタ特性を表す関数の積として次に示す式（６）のように表される。
Ｍ（ωi ）＝Ｍｉ（ωi ）・Ｍω（ωｉ） … （６）
式（６）に示した各フィルタ関数系の典型例について、以下に示す。

Ｍｉ（ωi ）は、図１０の（ａ）のフィルタリング部の各フィルタ関数を示す特性図に示すようなフィルタ特性を有しており、次に示す式（７）〜（９）で表される。
Ｍｉ（ωi ）＝１ （ωi ＜ＣＦＲ−ＷＦＲ／２である場合） … （７）
Ｍｉ（ωi ）＝｛１−sin（（ωi −ＣＦＲ）・π／ＷＦＲ）｝／２
（ＣＦＲ−ＷＦＲ／２＜ωi ＜ＣＦＲ＋ＷＦＲ／２である場合）
… （８）
Ｍｉ（ωi ）＝０ （ＣＦＲ＋ＷＦＲ／２＜ωi である場合） … （９）
ただし、高周波成分が図１０の（ａ）に示すように滑らかに減衰する正弦波状関数型にした。ＣＦＲはカットオフ周波数であり、ＷＦＲはフィルタ強度の遷移全周波数幅である〔図１０の（ａ）参照〕。このＭｉ（ωi ）は、１次元フーリエ空間での高周波成分を削除するものである。

Ｍω（ωｉ）は、図１０の（ｂ）のフィルタリング部の各フィルタ関数を示す特性図に示すようなフィルタ特性を有しており、次に示す式（10）で表される。
Ｍω（ωｉ）＝｜ωｉ｜ … （10）
なお、図１０の（ａ），（ｂ）には、横軸のプラス方向の特性のみを図示しているが、横軸のマイナス方向の特性は、縦軸を中心に横軸のプラス方向の特性を線対称させたものと同じであるので、図示省略している。

図９に戻って、１次元逆フーリエ変換部は、｜ω｜フィルタリング部で｜ω｜フィルタリングした後のフーリエ面像ＳＣＦ´（ｉ，ω）を１次元逆フーリエ変換して実空間データに戻して、コンボリューション後の投影像ＳＣ´（ｉ，ｊ）を生成する。

第２の重み付け処理部１８は、走査各位置におけるコンボリューション処理後の投影データＳＣ´（ｉ，ｊ）に対して所定の第２の重み付け処理を行なう。具体的には、次に示す式（11）に従って、被検者Ｈの固定座標系での三次元画素ポイント：Ｐ（ｌ，ｍ，ｎ）の重み関数Ｗ（ｌ，ｍ，ｎ）を計算する（図１１のコンボリューション処理後の投影データを仮想の三次元格子群に逆投影処理することを説明するための模式図参照）。ただし、Ｈは、画素ポイントＰ（ｌ，ｍ，ｎ）からＸ軸に下ろした垂線の位置である。
Ｗ（ｌ，ｍ，ｎ）＝ＲＯ２ ／（ＲＯ＋ＯＨ）２ … （11）

続いて、第２の重み付け処理部１８は、図１２のコンボリューション処理後の投影データを仮想の三次元格子群に逆投影処理することを説明するための模式図に示すように、三次元画素ポイント：Ｐ（ｌ，ｍ，ｎ）の投影像ＳＣ´（ｉ，ｊ）上での座標（Ｉ，Ｊ）と重み用の仮数（ａｚ ，ａｙ ）とを求める。このようにして、第２の重み付け処理を行なう。

次に、逆投影処理部１９は、第２の重み付け処理後の投影データを個別に所定の逆投影（バックプロジェクション：ＢＰ）処理してＢＰ像（三次元再構成データ）を生成する。具体的には、図１２に示すように、走査各位置で検出された、被検者Ｈの関心領域についての一群の第２の重み付け処理後の投影データを、撮影された被検者Ｈの関心領域に仮想的に設定される三次元格子群Ｋの所定の格子点に逆投影して、関心領域の三次元再構成データを生成する画像再構成を行う、すなわち、上述の単純ＢＰ像を生成する。

具体的には、次に示す式（12）に従って、線型補間演算とバックプロジェクションとを行なう。なお、バックプロジェクション蓄積量をＩｎ （ｌ，ｍ，ｎ）とし、前回までのバックプロジェクション蓄積量をＩｎ−１ （ｌ，ｍ，ｎ）とする。
Ｉｎ （l,m,n ）＝Ｉｎ−１ （l,m,n ）＋Ｗ（l,m,n ）×｛Ｗ１１・ＳＣ´（Ｉ，
Ｊ）＋Ｗ１２・ＳＣ´（Ｉ，Ｊ＋１）＋Ｗ２１・ＳＣ´（Ｉ＋
１，Ｊ）＋Ｗ２２・ＳＣ´（Ｉ＋１，Ｊ＋１）｝ …（12）

なお、投影像の画素間隔を１に規格化して、次に示す式（13）〜（16）のような乗算重み付け方式の場合の重み関数を示す。
Ｗ１１＝（１−ａｚ ）・（１−ａｙ ） …（13）
Ｗ１２＝（１−ａｚ ）・ａｙ …（14）
Ｗ２１＝ａｚ ・（１−ａｙ ） …（15）
Ｗ２２＝ａｚ ・ａｙ …（16）

三次元格子群Ｋの残りの所定の格子点についても、前記と同様にして逆投影を行ない、さらに、走査各位置ごと、すなわち、＋θmax （＋９５°）〜−θmax （−９５°）の範囲にわたって、これと同様の逆投影を行なうことで、ＢＰ像（三次元再構成データ）が生成される。
この逆投影処理部１９で生成された三次元再構成データは三次元画像メモリ１５に記憶される。

図１３の画像処理構成のブロック図に示すように、第１のＸ線撮影手段４ａ側の三次元画像メモリ１５と第２のＸ線撮影手段４ｂ側の三次元画像メモリ１５とに繋ぎ合わせ処理部２０が接続され、その繋ぎ合わせ処理部２０にモニタ２１が接続されている。
繋ぎ合わせ処理部２０では、両三次元画像メモリ１５，１５に記憶された三次元再構成データを位置を合わせた状態で繋ぎ合わせ、被検者Ｈの体軸方向に連なる三次元再構成データを取得するようになっている。この繋ぎ合わせ処理部２０も三次元再構成データ取得手段を構成する。

モニタ２１では、繋ぎ合わせ処理部２０で取得された被検者Ｈの体軸方向に連なる三次元再構成データ、すなわち、被検者Ｈの体軸方向に長い三次元画像データに基づく三次元画像を表示するようになっている。また、操作部１０からの操作により、任意の方向からの三次元画像データをモニタ２１に出力させて表示できるようになっている。

また、第１および第２のＸ線撮影手段４ａ，４ｂに対する回転駆動機構１２，１２それぞれと主制御部１１との間には撮影位相同調手段２２が介装されている。
撮影位相同調手段２２では、第１および第２のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａ，８ｂそれぞれを回転させるときに、一定の角度差を維持しながら回転し、かつ、それぞれの回転範囲のうち、互いに同じ位相の範囲内で撮影と画像データの取得とを行わせるようになっている。

次に、上記Ｘ線診断装置による操作手順の一例につき、図１４のフローチャートを用いて説明する。
先ず、第１および第２のＸ線撮影手段４ａ，４ｂによって透視画像を取得し（Ｓ１）、その透視画像を見ながらカテーテルを侵入させ（Ｓ２）、所定位置において造影剤を注入する（Ｓ３）。
次いで、造影剤の注入状態で、第１および第２のＸ線撮影手段４ａ，４ｂによる撮影を行い（Ｓ４）、しかる後に、前述の画像処理を経て三次元画像を取得する（Ｓ５）。
上記透視画像の取得は、予め取得しておいた透視画像を用いるようにしても良い。

図１５は、上記Ｘ線診断装置による別の操作手順に供するブロック図であり、撮影部位設定手段２３に撮影制御手段２４が接続されるとともに、その撮影制御手段２４に第１および第２のＸ線撮影手段４ａ，４ｂが接続されている。
撮影制御手段２４には、駆動時間設定手段２５、撮影部位―駆動時間相関テーブル２６、第１および第２の駆動制御手段２７，２８が備えられている。

撮影部位設定手段２３は、例えば、モニタ２１に頭部や胸部などの撮影部位をメニュー表示するように構成されている。
撮影部位―駆動時間相関テーブル２６では、予め、撮影部位それぞれに対応させて、造影剤注入開始後第１のＸ線撮影手段４ａによる撮影開始までの時間（駆動時間）、ならびに、造影剤注入開始後第２のＸ線撮影手段４ｂによる撮影開始までの時間（駆動時間）が入力記憶されている。
上記撮影開始時間は、造影剤の注入開始後、第１および第２のＸ線撮影手段４ａ，４ｂそれぞれによる撮影領域に造影剤が注入されるに至る時間に基づいて設定されている。したがって、撮影部位に応じて、第１および第２のＸ線撮影手段４ａ，４ｂのいずれか一方が先行して駆動される。

駆動時間設定手段２５では、撮影部位設定手段２３から入力される撮影部位に応じて、対応する第１および第２のＸ線撮影手段４ａ，４ｂの撮影開始時間を抽出するようになっている。
第１の駆動制御手段２７では、駆動時間設定手段２５で抽出された第１のＸ線撮影手段４ａの撮影開始時間が入力され、その撮影開始時間になったときに第１のＸ線撮影手段４ａに駆動信号を出力し、第１のＸ線撮影手段４ａを駆動するようになっている。
第２の駆動制御手段２８では、駆動時間設定手段２５で抽出された第２のＸ線撮影手段４ｂの撮影開始時間が入力され、その撮影開始時間になったときに第２のＸ線撮影手段４ｂに駆動信号を出力し、第２のＸ線撮影手段４ｂを駆動するようになっている。

次に、上記構成による別の操作手順をにつき、図１６のフローチャートを用いて説明する。ここでは、第１のＸ線撮影手段４ａの方が造影剤の注入開始側に位置しているものとする。
先ず、第１および第２のＸ線撮影手段４ａ，４ｂによって透視画像を取得し（Ｔ１）、その透視画像を見ながらカテーテルを侵入させ（Ｔ２）、所定位置において造影剤を注入する（Ｔ３）。ここまでは、前述の処理手順の場合と同じである。
次いで、第１の設定時間ｔ１が経過したかどうか、すなわち、第１のＸ線撮影手段４ａの撮影開始時間になったかどうかを判断し（Ｔ４）、その撮影時間になった時点で、第１のＸ線撮影手段４ａによる撮影を行う（Ｔ５）。
その後、第２の設定時間ｔ２が経過したかどうか、すなわち、第２のＸ線撮影手段４ｂの撮影開始時間になったかどうかを判断し（Ｔ６）、その撮影時間になった時点で、第２のＸ線撮影手段４ｂによる撮影を行う（Ｔ７）。
第１および第２のＸ線撮影手段４ａ，４ｂによる撮影終了後には、前述の画像処理を経て三次元画像を取得する（Ｔ８）。

Ｘ線二次元検出手段としては、第１および第２のフラットパネル型Ｘ線検出器８ａ，８ｂに限らず、イメージインテンシファイアを用いるものでも良い。
また、三次元画像メモリ１５に記憶される三次元再構成データを得る手法としては、上述のようなフェルドカンプ法によるものに限定されず、各種の手法が適用できる。

この発明に係るＸ線診断装置の実施例を示す全体概略斜視図である。 回転範囲の説明に供する摸式図である。 撮影領域の説明に供する摸式図であり、（ａ）は第１および第２のフラットパネル型Ｘ線検出器の配置構成を概略的に示す模式図、（ｂ）はＸ線の照射状態を概略的に示す模式図である。 収集される画像データの説明に供する摸式図である。 画像処理構成を示すブロック図である。 （ａ）はＸ線管とフラットパネル型Ｘ線検出器との一走査形態を示す概略側面図、（ｂ）は（ａ）の概略斜視図である。 フェルドカンプアルゴリズムを説明するための模式図である。 第１の重み付け処理部による余弦補正を説明するための模式図である。 コンボリューション部での一連の処理を説明するための模式図である。 フィルタリング部の各フィルタ関数を示す特性図である。 コンボリューション処理後の投影データを仮想の三次元格子群に逆投影処理することを説明するための模式図である。 コンボリューション処理後の投影データを仮想の三次元格子群に逆投影処理することを説明するための模式図である。 画像処理構成を示すブロック図である。 Ｘ線診断装置による操作手順の一例を示すフローチャートである。 Ｘ線診断装置による別の操作手順に供するブロック図である。 Ｘ線診断装置による別の操作手順を示すフローチャートである。

符号の説明

４ａ…第１のＸ線撮影手段
４ｂ…第２のＸ線撮影手段
７ａ…第１のＸ線管（第１のＸ線照射手段）
７ｂ…第２のＸ線管（第２のＸ線照射手段）
８ａ…第１のフラットパネル型Ｘ線検出器（第１のＸ線二次元検出手段）
８ｂ…第２のフラットパネル型Ｘ線検出器（第２のＸ線二次元検出手段）
１３…データ処理部（三次元再構成データ取得手段）
２４…撮影制御手段
Ｈ…被検者

Claims (3)

1. Ｘ線を被検者に照射する第１のＸ線照射手段と前記第１のＸ線照射手段から照射されるＸ線を受ける第１のＸ線二次元検出手段とを備えるとともに前記第１のＸ線照射手段および第１のＸ線二次元検出手段を被検者の体軸周りで回転可能に構成した第１のＸ線撮影手段と、前記第１のＸ線撮影手段とは被検者の体軸方向に撮影領域が連なるように配置されてＸ線を被検者に照射する第２のＸ線照射手段と前記第２のＸ線照射手段から照射されるＸ線を受ける第２のＸ線二次元検出手段とを備えるとともに前記第２のＸ線照射手段および第２のＸ線二次元検出手段を被検者の体軸周りで回転可能に構成した第２のＸ線撮影手段と、前記第１のＸ線撮影手段で得られる画像データと前記第２のＸ線撮影手段で得られる画像データとに基づいて被検者の体軸方向に連なる三次元再構成データを取得する三次元再構成データ取得手段と、を備え、第１のＸ線撮影手段および第２のＸ線撮影手段による撮影が造影剤の注入状態で行うものであり、第１のＸ線撮影手段および第２のＸ線撮影手段のうちの造影剤の注入開始側に位置するＸ線撮影手段による撮影をその撮影領域に造影剤が注入されるに至る時間経過後に開始し、次いで、他方のＸ線撮影手段による撮影領域に造影剤が注入されるに至る時間経過後に他方のＸ線撮影手段による撮影を開始する撮影制御手段をさらに備えたことを特徴とするＸ線診断装置。
2. 請求項１に記載のＸ線診断装置において、
   第１のＸ線撮影手段と第２のＸ線撮影手段による撮影位相を同調させる撮影位相同調手段を備えているＸ線診断装置。
3. 請求項１または２に記載のＸ線診断装置において、
   第１のＸ線撮影手段で得られる画像データと第２のＸ線撮影手段で得られる画像データそれぞれに、被検者の体軸方向で重複する画像データが含まれるように構成してあるＸ線診断装置。

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