JP5238296B2 - Ｘ線装置および回転撮影方法 - Google Patents

Description

この発明は、Ｘ線装置および回転撮影方法に関する。

従来より、循環器系疾患の診断において、血管造影法（Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ：アンギオグラフィ）が行なわれている。血管造影法においては、血管に挿入したカテーテルから造影剤を注入することで、診断対象領域である関心領域において、血管および当該血管によって栄養されている臓器が強調された血管造影画像が、アンギオＸ線診断装置と呼ばれるＸ線装置により撮影される。

なお、Ｘ線装置とは、寝台に横たわった被検体にＸ線管装置からＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出器により検出してＸ線画像を作成する装置であり、Ｘ線検出器が検出したＸ線の情報に基づいて、造影剤により血管および臓器が強調された血管造影画像をデジタル処理により生成する撮影法は、ＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）撮影と呼ばれている。

また、Ｘ線検出器が造影剤注入前に検出したＸ線の情報および造影剤注入後に検出したＸ線の情報に基づいて、造影剤注入前後それぞれの画像を作成し、造影剤注入後の血管造影画像から注入前の画像を差し引くことで、造影剤がいきわたった関心領域における血管および臓器のみの画像をデジタル処理により生成する撮影法は、ＤＳＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）撮影と呼ばれている。

また、ＤＡ撮影やＤＳＡ撮影においては、Ｘ線管装置およびＸ線検出器を保持するＣアームを、被検体を中心に回転させて、複数方向からＸ線を照射し、関心領域の血管造影画像を複数方向から撮影する回転撮影（回転ＤＡ撮影、回転ＤＳＡ撮影）が行なわれている。さらに、回転ＤＡ撮影や回転ＤＳＡ撮影によって、複数方向から撮影された血管造影画像に基づいて、３次元画像を生成する「３Ｄ ＤＡ撮影」や「３Ｄ ＤＳＡ撮影」も行なわれている。

ここで、Ｘ線装置によって「回転ＤＡ撮影」、「回転ＤＳＡ撮影」、「３Ｄ ＤＡ撮影」および「３Ｄ ＤＳＡ撮影」などの回転撮影を実施する場合、回転撮影の途中で、関心領域が視野から外れてしまわないように、Ｘ線装置の操作者は、各回転撮影角度における視野確認を行なう必要がある。このため、Ｘ線装置の操作者は、被検体の予備透視を行ない、対象部位が画角各回転撮影角度において関心領域が含まれているか否かを確認し、Ｃアームや寝台の位置調整を行なう必要がある。

一方、予備透視によるＸ線被曝を回避するために、例えば、特許文献１では、被検体の個人情報（性別、年齢、身長、体重など）に基づいて、複数の人体断層画像（Ｘ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像など）から当該被検体の人体モデルを生成し、Ｘ線装置による回転撮影が行なわれた場合に関心領域が視野中心になるように、生成した人体モデルを用いてＣアームや寝台の位置調整を行なう技術が開示されている。

特開２００３−２３０５５６号公報

ところで、上記した従来の技術は、回転撮影において、必ずしも、Ｘ線被曝量を低減することができないという課題があった。

すなわち、上記した従来の技術は、Ｘ線Ｃアームや寝台の位置調整を、被検体の個人情報に基づいて作成された人体モデルを用いてＣアームや寝台の位置調整を行なうものであり、実際に当該被検体を回転撮影した際に、すべての回転撮影角度で関心領域が視野内に含まれることを、必ずしも保証するものではなく、関心領域が視野から外れた場合は、再度、回転撮影の再撮影が行なわれることなり、このため、Ｘ線被曝量が増大してしまうこととなる。

そこで、この発明は、上述した従来技術の課題を解決するためになされたものであり、同一被検体の３次元医用画像を用いることで、回転撮影において、Ｘ線被曝量を低減することが可能となるＸ線装置および回転撮影方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、Ｘ線を被検体に曝射するＸ線管装置と、当該被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを回転させて、当該被検体の関心領域を含むＸ線画像を複数の方向から回転撮影するＸ線装置であって、前記回転撮影が行なわれる前に、Ｘ線ＣＴ装置により生成された前記被検体の前記関心領域を含むＣＴボクセルデータを受け付けて入力するＣＴボクセルデータ入力手段と、前記ＣＴボクセルデータ入力手段によって入力された前記ＣＴボクセルデータを、現に当該被検体が配置されている位置に設定したうえで、前記回転撮影が行なわれる回転撮影角度ごとに、当該ＣＴボクセルデータを投影した模擬Ｘ線画像を生成する模擬Ｘ線画像生成手段と、前記模擬Ｘ線画像生成手段によって生成された前記模擬Ｘ線画像それぞれにおいて、前記関心領域が含まれるように、前記被検体が配置されている位置を補正するための補正量を算出する補正量算出手段と、を備えたことを特徴とする。

また、本発明は、Ｘ線を被検体に曝射するＸ線管装置と、当該被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを回転させて、当該被検体の関心領域を含むＸ線画像を複数の方向から回転撮影する回転撮影方法であって、前記回転撮影が行なわれる前に、Ｘ線ＣＴ装置により生成された前記被検体の前記関心領域を含むＣＴボクセルデータを受け付けて入力するＣＴボクセルデータ入力ステップと、前記ＣＴボクセルデータ入力ステップによって入力された前記ＣＴボクセルデータを、現に当該被検体が配置されている位置に設定したうえで、前記回転撮影が行なわれる回転撮影角度ごとに、当該ＣＴボクセルデータを投影した模擬Ｘ線画像を生成する模擬Ｘ線画像生成ステップと、前記模擬Ｘ線画像生成ステップによって生成された前記模擬Ｘ線画像それぞれにおいて、前記関心領域が含まれるように、前記被検体が配置されている位置を補正するための補正量を算出する補正量算出ステップと、を含んだことを特徴とする。

本発明によれば、各回転撮影角度における視野確認のための予備透視を回避でき、回転撮影において、Ｘ線被曝量を低減することが可能となる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るＸ線装置および回転撮影方法の好適な実施例を詳細に説明する。

まず、本実施例におけるＸ線装置の構成について図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施例におけるＸ線装置の斜視図であり、図２は、本実施例におけるＸ線装置の構成を示す機能ブロック図である。

図２に示すように、本実施例におけるＸ線装置１００は、Ｘ線高電圧発生装置１と、Ｘ線源装置２と、Ｘ線検出器３と、モニタ４と、画像処理装置５と、模擬画像データ生成部６と、システム制御部７と、操作部８と、機構制御部９と、寝台天板１０と、Ｃアーム１１とから構成され、さらにＸ線ＣＴ装置２００に接続される。ここで、Ｘ線源装置２、Ｘ線検出器３、モニタ４、寝台天板１０およびＣアーム１１については、図１の斜視図に示すような外観にて構成される。

Ｘ線高電圧発生装置１は、Ｘ線源装置２に供給する高電圧を発生する装置であり、図２に示すように、発生する電圧・電流を制御することによって後述するＸ線管装置２ａから照射されるＸ線の出力を制御するＸ線制御部１ａと、Ｘ線制御部１ａの制御に基づいて、高電圧を発生する高電圧発生装置１ｂとから構成される。

Ｘ線源装置２は、Ｘ線高電圧発生装置１から供給される高電圧によりＸ線を発生する装置であり、Ｘ線を発生して被検体Ｐに照射するＸ線管装置２ａと、Ｘ線管装置２ａから被検体Ｐに対して照射されるＸ線の範囲を、絞り羽根によって、被検体Ｐの診断対象となる関心領域を含む範囲に絞り込むための絞り羽根を有するＸ線絞り２ｂとから構成される。また、Ｘ線絞り２ｂは、被検体とその周囲との明暗差を少なくするためのＸ線補償フィルタを有する。

Ｘ線検出器３は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する装置であり、例えば、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）をスイッチングゲートとして使用し、検出したＸ線をピクセルごとのデジタルデータに変換する平面検出器（ＦＰＤ：Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を有する。

画像処理装置５は、Ｘ線検出器３が検出して生成したＸ線データおよび後述する模擬画像データ生成部６が生成した模擬Ｘ線画像データを用いて画像を処理する装置であり、Ｘ線データまたは模擬画像データをＸ線検出器３または模擬画像データ生成部６から受け付けて入力する画像入力部５ａと、画像入力部５ａが入力したデータを用いてコントラスト補正、ブライトネス補正あるいはシャープネス補正などの処理を行って画像を処理する画像処理部５ｂと、画像処理部５ｂによって処理された画像などを記憶する画像記憶部５ｃと、画像記憶部５ｃが記憶する画像をモニタ４に表示する画像出力部５ｄとから構成される。

モニタ４は、画像処理装置５が生成した画像を表示する表示部である。

寝台天板１０は、被検体Ｐが横たわる板であり、Ｃアーム１１は、Ｘ線源装置２、Ｘ線検出器３などを保持するアームである。

機構制御部９は、Ｘ線絞り２ｂ、寝台天板１０、Ｃアーム１１などの動きを制御する制御部であり、Ｘ線絞り２ｂが有するＸ線補償フィルタの移動を制御するＸ線補償フィルタ移動制御部９ａと、Ｘ線絞り２ｂの絞り羽根の移動を制御するＸ線絞り羽根移動制御部９ｂと、寝台天板１０の移動を制御する寝台天板移動制御部９ｃと、Ｃアーム１１の回転・移動を制御するアーム回動・移動制御部９ｄとを有する。なお、アーム回動・移動制御部９ｄは、Ｃアーム１１を移動制御することで、Ｘ線管装置２ａの焦点とＸ線検出器３との距離であるＳＩＤ（Ｓｏｕｒｃｅ Ｉｍａｇｅ Ｄｉｓｔａｎｃｅ）および有効視野のサイズであるＦＯＶ（Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｖｉｅｗ）の調整制御も行なう。

システム制御部７は、操作部８からの指示に基づいてＸ線制御部１ａ、機構制御部９、後述する模擬Ｘ線画像データ作成・補正部６ｂなどに指示することによってＸ線装置１００全体を制御する制御部である。操作部８は、Ｘ線装置１００の操作者からの指示を受け付けてシステム制御部７に操作者の指示を伝えるコンソールである。

ここで、本実施例におけるＸ線装置１００は、Ｃアーム１１を、被検体Ｐを中心に回転させながらＸ線管装置２ａから照射され被検体を透過したＸ線をＸ線検出器３により検出して、被検体Ｐの複数の方向からのＸ線画像を撮影する回転撮影を行なうことを概要とし、Ｘ線ＣＴ装置２００が生成した被検体Ｐの関心領域を含む３次元医用画像を構成するボクセルデータを用いた模擬画像データ生成部６の処理によって、回転撮影において、Ｘ線被曝量を低減することが可能となることに主たる特徴がある。

なお、本実施例では、Ｘ線装置１００が、血管造影法（Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ：アンギオグラフィ）により回転ＤＳＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）撮影を行なうについて説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、回転ＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ）撮影や、「３Ｄ ＤＡ撮影」や、「３Ｄ ＤＳＡ撮影」を行なう場合であってもよい。

この主たる特徴について、図２とともに、図３〜図１０を用いて説明する。ここで、図３は、ＣＴボクセルデータ出力部が出力するＣＴボクセルデータを説明するための図であり、図４は、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部の模擬Ｘ線画像データ生成処理を説明するための図であり、図５は、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部によるＣＴボクセルデータの位置合わせを説明するための図であり、図６は、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部が模擬画像データの生成に用いる座標系を示す図であり、図７は、システム制御部による位置調整を説明するための図であり、図８は、システム制御部によるＦＯＶおよびＳＩＤの調整を説明するための図であり、図９は、システム制御部によるＸ線条件の調整を説明するための図であり、図１０は、回転撮影を説明するための図である。

Ｘ線ＣＴ装置２００は、被検体Ｐを透過したＸ線の強度分布を示す投影データに基づいて再構成された２次元Ｘ線ＣＴ画像から３次元医用画像としての３次元Ｘ線ＣＴ画像を生成する装置である。ここで、本実施例においては、Ｘ線ＣＴ装置２００は、Ｘ線装置１００による回転ＤＳＡ撮影が行なわれる被検体Ｐの診断対象となる関心領域を含む３次元Ｘ線ＣＴ画像を、回転ＤＳＡ撮影の開始前に、被検体Ｐを撮影することにより生成する。

ここで、Ｘ線装置１００の操作者は、Ｘ線ＣＴ装置２００が生成した被検体Ｐの関心領域を含む３次元Ｘ線ＣＴ画像を構成するＣＴボクセルデータから生成された複数のＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｆｏｒｍａｔ）画像を、Ｘ線ＣＴ装置２００が備えるモニタにて参照して、回転ＤＳＡ撮影おける関心領域の中心点（アイソセンタ）を指定し、アイソセンタの位置情報を、ＣＴボクセルデータに埋め込む。

また、Ｘ線装置１００の操作者は、複数のＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉ Ｐｌａｎａｒ Ｒｅｆｏｒｍａｔ）画像、または、３次元Ｘ線ＣＴ画像を参照して、回転ＤＳＡ撮影の対象領域（関心領域）の領域情報をＣＴボクセルデータに埋め込む。

そして、Ｘ線ＣＴ装置２００に備えられるＣＴボクセルデータ出力部２０１は、例えば、図３に示すように、アイソセンタの位置情報と、関心領域の位置情報とが埋め込まれたＣＴボクセルデータを、Ｘ線装置１００に出力する。なお、アイソセンタの位置情報と、関心領域の位置情報とは、例えば、ＣＴボクセルデータのヘッダ情報として埋め込まれる。

なお、本実施例では、Ｘ線ＣＴ装置２００において、３次元Ｘ線ＣＴ画像を参照して、アイソセンタの位置情報と、関心領域の位置情報とをＣＴボクセルデータに埋め込む場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各種の医用画像のデータを管理するシステムであるＰＡＣＳ（Ｐｉｃｔｕｒｅ Ａｒｃｈｉｖｉｎｇ ａｎｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）のデータベースや、医用画像が添付された電子カルテを管理する電子カルテシステムのデータベースなどにおいて、３次元Ｘ線ＣＴ画像を参照して、アイソセンタの位置情報と、関心領域の位置情報とをＣＴボクセルデータに埋め込む場合であってもよい。

また、Ｘ線ＣＴ装置２００は、ＣＴボクセルデータを出力するのみであり、Ｘ線装置１００において、アイソセンタの位置情報と、関心領域の位置情報とを、Ｘ線ＣＴ装置２００から出力されたＣＴボクセルデータに埋め込む場合であってもよい。

模擬画像データ生成部６は、Ｘ線ＣＴ装置２００のＣＴボクセルデータ出力部２０１が出力したＣＴボクセルデータを受け付けて入力するＣＴボクセルデータ入力部６ａと、ＣＴボクセルデータ入力部６ａが入力したＣＴボクセルデータを用いて模擬Ｘ線画像データを生成するとともに、回転撮影を実行するための様々な補正量を算出する模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂと、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂが生成した模擬Ｘ線画像データを出力する画像データ出力部６ｃとを備える。

模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、ＣＴボクセルデータ入力部６ａによって入力されたＣＴボクセルデータを、現に被検体Ｐが配置されている位置に設定したうえで、模擬Ｘ線画像データを生成する。

模擬Ｘ線画像データの生成処理について、図４を用いて説明する。図４に示すように、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、ＣＴボクセルデータ入力部６ａからアイソセンタの位置情報と、関心領域の位置情報とが埋め込まれたＣＴボクセルデータが入力されると（ステップＳ４０１肯定）、システム制御部７から、現時点でＸ線装置１００において設定されているＸ線条件と、現時点における寝台天板１０とＣアーム１１とのポジション情報とを取得する（ステップＳ４０２）。

なお、Ｘ線条件とは、高電圧発生装置１ｂよりＸ線管装置２ａに対して供給される電圧・電流の設定条件であり、これにより、Ｘ線管装置２ａより照射されるＸ線の線量が決定される。具体的には、「管電圧（単位：ｋＶ）」および「管電流とＸ線照射秒数の積（単位：ｍＡＳ）」で表現される数値となる。

また、寝台天板１０のポジション情報とは、寝台天板１０の上下位置、左右位置のことであり、Ｃアーム１１のポジション情報とは、「ＣＲＡ／ＣＡＵ、ＬＡＯ／ＲＡＯ、ＳＩＤ」のことである。ここで、「ＣＲＡ」は、被検体の「頭部方向：ｃｒａｎｉａｌ」から見たＣアーム１１の位置のことであり、「ＣＡＵ」は、被検体の「尾部方向：ｃａｕｄａｌ」から見たＣアーム１１の位置のことであり、「ＬＡＯ」は、被検体の左から見た場合のＣアーム１１の「左前斜位：ｌｅｆｔ ａｎｔｅｒｉｏｒ ｏｂｌｉｑｕｅ」のことであり、「ＲＡＯ」は、被検体の右から見た場合のＣアーム１１の「右前斜位：ｒｉｇｈｔ ａｎｔｅｒｉｏｒ ｏｂｌｉｅｑｕｅ」のことである。

そして、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、入力されたＣＴボクセルデータを現に被検体Ｐが配置されている位置に設定して位置合わせを行なう（ステップＳ４０３）。すなわち、Ｘ線ＣＴ装置２００の寝台天板１０に横たわった状態で撮影された被検体ＰのＣＴボクセルデータを、現時点で、Ｘ線装置１００の寝台天板１０に横たわっている被検体Ｐの位置に合わせる処理を行なう。

具体的には、予め、現時点でのポジションにある寝台天板１０に横たわっている被検体Ｐに対して、現時点でのＣアーム１１のポジションからＸ線を照射して、画像処理部５ｂによりＸ線画像を生成しておき、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、図５に示すように、現時点における寝台天板１０とＣアーム１１とのポジション情報において、このＸ線画像と同様の投影画像が生成される位置（座標）に、ＣＴボクセルデータを配置することで、位置合わせを行なう。例えば、関心領域にある特定の臓器（肝臓、心臓、脳など）の特徴点に基づいて、ＣＴボクセルデータを配置することで、位置合わせを行なう。

そののち、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、位置合わせが行なわれたＣＴボクセルデータを投影した模擬Ｘ線画像データを生成して（ステップＳ４０４）、処理を終了する。なお、模擬Ｘ線画像データは、画像データ出力部６ｃから、画像入力部５ａに出力されたのちに、画像処理部５ｂによって、模擬Ｘ線画像として処理され、画像記憶部５ｃに格納されたうえで、画像出力部５ｄによってモニタ４にて表示される。

図４におけるステップＳ４０４における、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂによる模擬Ｘ線画像データ生成について、図６を用いて説明する。なお、図６は、寝台天板１０に横たわった被検体Ｐを、頭部から見た図であり、図６に示す座標系は、寝台天板１０の横方向をｘ軸方向、寝台天板１０に対する法線方向をｙ軸方向、被検体Ｐの体軸方向をｚ軸方向とし、診断される患者としての被検体Ｐのアイソセンタ（被検体Ｐの中心点）位置を原点とする。すなわち、被検体Ｐのアイソセンタの座標（ｘ０，ｙ０，ｚ０）を（０，０，０）とする。

模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、設定されているＸ線条件の元、Ｘ線検出器３の位置（ｘ，ｙ，ｚ）におけるＸ線画像情報を算出することによって模擬Ｘ画像データを生成する。すなわち、図６に示す座標系に対して位置合わせが行なわれたＣＴボクセルデータの各ＣＴ値を、図６に示す位置にあるＸ線管装置２ａからＸ線検出器３の位置（ｘ，ｙ，ｚ）に対して投影した場合のＸ線吸収値に置換し、さらに、Ｘ線条件に基づいて、置換したＸ線吸収値を補正する。

そして、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、補正されたＸ線吸収値を積分することにより、ＣＴボクセルデータが、Ｘ線検出器３の位置（ｘ，ｙ，ｚ）に投影された場合のＸ線画像情報を算出する。これを、Ｘ線検出器３の検出面すべての座標に対して行なうことで、模擬Ｘ線画像データを生成する。

図２に戻って、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、回転撮影の開始前に、このような模擬Ｘ線画像データの生成を段階にわたって実行し、それぞれの模擬Ｘ線画像データに基づいて回転撮影を行なうための補正量を算出する。

１段階目の模擬Ｘ線画像データとして、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、ＣＴボクセルデータ入力部６ａから入力された関心領域の中心点（アイソセンタ）の位置情報と関心領域の位置情報とが埋め込まれたＣＴボクセルデータの位置合わせが行なわれたうえで、回転撮影が行なわれる回転撮影角度のうち、所定の回転撮影角度における複数の模擬Ｘ線画像データを生成する。

具体的には、「ＬＡＯ／ＲＡＯ」および「ＣＲＡ／ＣＡＵ」が「０°」の場合の正面の投影像である模擬Ｘ線画像と、「ＲＡＯ＝０°」および「ＣＲＡ／ＣＡＵ＝０°」の場合の側面の投影像である模擬Ｘ線画像とを生成する。ここで、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、ＣＴボクセルデータ内に埋め込まれた被検体Ｐの関心領域とアイソセンタとの模擬Ｘ線画像おける位置情報も合わせて生成する。

そして、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、１段階目の模擬Ｘ線画像データとして生成した２つの模擬Ｘ線画像を用いて、実際にＸ線装置１００によって回転撮影が行なわれた場合に、すべてのＸ線画像において関心領域が含まれるように、被検体Ｐが配置されている位置を補正するための補正量を算出する。

すなわち、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、生成した正面の模擬Ｘ線画像において、撮影したいアイソセンタ（ＣＴボクセルデータ内に埋め込まれたアイソセンタが、正面の模擬Ｘ線画像に投影された点）と、Ｘ線装置１００のアイソセンタとのずれ量に基づいて、撮影したいアイソセンタとＸ線装置１００のアイソセンタとの座標が一致するように、図６に示すｘ方向とｚ方向の位置を修正する。

具体的には、図７の（Ａ）に示すように、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂが、正面の模擬Ｘ線画像において、撮影したい関心領域のアイソセンタと装置のアイソセンタとのずれ量を算出した場合、システム制御部７は、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂから通知されたずれ量に基づいて、寝台天板移動制御部９ｃを制御することで、寝台天板１０の長手、横手位置を調整する。あるいは、システム制御部７は、アーム回動・移動制御部９ｄを制御することで、通知されたずれ量に基づいて、Ｃアーム１１の長手、横手位置を調整する。

また、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、生成した側面の模擬Ｘ線画像において、撮影したい関心領域のアイソセンタと、装置のアイソセンタとのずれ量に基づいて、撮影したいアイソセンタとＸ線装置１００のアイソセンタとの座標が一致するように、図６に示すｙ方向の位置を修正する。

具体的には、図７の（Ｂ）に示すように、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、側面の模擬Ｘ線画像において、撮影したい関心領域のアイソセンタと装置のアイソセンタとのずれ量を算出し、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、算出したずれ量を、システム制御部７に通知し、システム制御部７は、寝台天板移動制御部９ｃを制御することで、通知されたずれ量に基づいて、寝台天板１０の高さを調整する。

なお、寝台天板１０の位置調整、または、Ｃアーム１１の位置調整は、上述したように、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂからの通知によってシステム制御部７によって自動的に処理される場合であってもよいし、あるいは、正面および側面の模擬Ｘ線画像とともに、ずれ量をモニタ４にて表示し、モニタ４を参照した操作者が、操作部８に、調整指示を入力することで、システム制御部７によって処理される場合であってもよい。

このようにして、寝台天板１０およびＣアーム１１の位置を調整することにより、本実施例におけるＸ線装置１００は、被検体Ｐの位置を補正する。ここで、システム制御部７は、自身の制御によって移動された寝台天板１０およびＣアーム１１のポジション情報を更新して記憶する。

２段階目の模擬Ｘ線画像データとして、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、被検体Ｐの位置が調整されて補正されたのちに、システム制御部７から更新された寝台天板１０およびＣアーム１１のポジション情報と、設定されているＸ線条件とを読み出して、回転撮影が行なわれる回転撮影角度ごと（例えば、１０°ごと）の模擬Ｘ線画像データを生成する。

そして、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、２段階目の模擬Ｘ線画像データとして生成した回転撮影角度ごとの模擬Ｘ線画像それぞれに含まれる関心領域それぞれが、モニタ４においてすべて表示されるように、ＳＩＤおよびＦＯＶを補正するための拡大率を算出する。すなわち、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、撮影したい関心領域のアイソセンタと装置のアイソセンタとの位置合わせが行なわれたのち、回転撮影角度ごとの模擬Ｘ線画像データを１０°ごとに１周分生成し、撮影したい範囲（関心領域）が、モニタ４上での模擬Ｘ線画像においてはみ出さず、かつ、最大となる幾何学的な拡大率をすべての画像において求め、それらのうち最小となる拡大率（拡大率最小値）を算出する。

例えば、図８に示すように、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂが、Ｃアーム１１が１０°ごとに回転した場合の模擬Ｘ線画像データそれぞれから、モニタ４にて表示される模擬Ｘ線画像を推定し、「ＲＡＯ／ＬＡＯ」が「０°」の拡大率を「２」、「ＲＡＯ」が「９０°」の拡大率を「０．７」といったように、すべて模擬Ｘ線画像における拡大率を算出して拡大率最小値を「０．７」として求め、拡大率最小値に合わせるためのＦＯＶとＳＩＤとを算出した場合、システム制御部７は、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂから通知されたＦＯＶとＳＩＤを設定する。すなわち、システム制御部７は、アーム回動・移動制御部９ｄを制御することで、設定されたＦＯＶとＳＩＤとに合うように、Ｃアーム１１を調整する。ここで、システム制御部７は、自身の制御によって移動されたＣアーム１１のポジション情報を更新して記憶する。

３段階目の模擬Ｘ線画像データとして、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、ＦＯＶとＳＩＤの調整がされたのちに、システム制御部７から更新された寝台天板１０およびＣアーム１１のポジション情報と、設定されているＸ線条件とを読み出して、再度、位置合わせが行なわれているＣＴボクセルデータから、回転撮影が行なわれる回転撮影角度ごと（例えば、１０°ごと）の模擬Ｘ線画像データを生成する。

そして、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、３段階目の模擬Ｘ線画像データとして生成した回転撮影角度ごとの模擬Ｘ線画像それぞれが、モニタ４において適切な輝度で表示されるように、Ｘ線管装置２ａから照射されるＸ線の線量を補正するための「管電圧（単位：ｋＶ）」および「管電流とＸ線照射秒数の積（単位：ｍＡＳ）」それぞれを算出する。すなわち、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、ＦＯＶおよびＳＩＤが設定されたうえで、再度、回転撮影角度ごとの模擬Ｘ線画像データを１０°ごとに１周分生成し、撮影範囲（関心領域）の輝度が、モニタ４上での模擬Ｘ線画像において適正となるように、輝度ゲインを算出する。さらに、算出した輝度ゲインそれぞれを実現するためのＸ線条件をそれぞれ算出する。

例えば、図９に示すように、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂが、Ｃアーム１１が１０°ごとに回転した場合の模擬Ｘ線画像データそれぞれから、モニタ４にて表示される模擬Ｘ線画像を推定し、「ＲＡＯ／ＬＡＯ」の適正な「輝度ゲイン：１．６」を実現するためのＸ線条件は「８０ｋＶ，１６０ｍＡＳ」であり、「ＲＡＯ」の適正な「輝度ゲイン：０．８」を実現するためのＸ線条件は「８０ｋＶ，８０ｍＡＳ」であるといったように、すべての模擬Ｘ線画像におけるＸ線条件を算出した場合、システム制御部７は、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂから通知されたそれぞれの回転撮影角度におけるＸ線条件を設定する。

そして、システム制御部７は、操作者から操作部８を介して、回転ＤＳＡ撮影の開始要求を受け付けた場合、適切な位置に調整されたＣアーム１１を、適切な位置に調整された寝台天板１０に横たわった被検体Ｐの周りにて回転させ、設定された回転撮影角度ごとのＸ線条件に基づいてＸ線管装置２ａから照射して、回転ＤＳＡ撮影を実行する。具体的には、まず、造影剤を注入する前に、被検体Ｐの回転撮影を行ない、さらに、造影剤が注入され関心領域に造影剤がいきわたった後に、再度、被検体Ｐの回転撮影を行ない、それぞれのＸ線画像の差分をとってＤＳＡ画像を生成する。なお、図１０の（Ａ）は、被検体Ｐである患者の頭側にＣアーム１１をセットし、Ｃアーム１１を回転させて撮影する場合の回転撮影を示しており、図１０の（Ｂ）は、被検体Ｐである患者の左側にＣアーム１１をセットし、Ｃアーム１１をスライドさせて撮影する場合の回転撮影を示しており、システム制御部７は、Ｃアーム１１を回転あるいはスライドさせて、回転撮影角度ごとに適切な線量のＸ線を被検体Ｐの周囲から照射して回転撮影を行なうように制御する。

次に、図１１を用いて、本実施例におけるＸ線装置１００の処理について説明する。図１１は、本実施例におけるＸ線装置の処理を説明するための図である。

図１１に示すように、Ｘ線装置１００は、Ｘ線ＣＴ装置２００から関心領域のアイソセンタの位置情報と、関心領域の位置情報とが埋め込まれたＣＴボクセルデータが入力されると（ステップＳ１１０１肯定）、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、入力されたＣＴボクセルデータの位置合わせを行なう（ステップＳ１１０２、図５参照）。

そして、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、位置合わせが行なわれたＣＴボクセルデータから、１段階目の模擬Ｘ線画像データとして、正面および側面の模擬Ｘ線画像データを生成して、関心領域のアイソセンタと装置のアイソセンタとが一致するための補正量（ずれ量）を算出する（ステップＳ１１０３）。

そののち、算出された補正量に基づいて、寝台天板１０またはＣアーム１１の位置が補正されると（ステップＳ１１０４肯定）、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、再度、ＣＴボクセルデータの位置合わせを行なったうえで、２段階目の模擬Ｘ線画像データとして、各回転撮影角度における模擬Ｘ線画像データを生成して、モニタ４にて表示されるすべての模擬Ｘ線画像において、関心領域全体が表示され、かつ、最大となる拡大率の中から拡大率最小値を算出する（ステップＳ１１０５）。ここで、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、拡大率最小値に基づいて、さらに設定されるべきＳＩＤおよびＦＯＶを算出する。

続いて、システム制御部７により、Ｃアーム１１の位置が調整されて、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂが算出したＳＩＤおよびＦＯＶが設定されると（ステップＳ１１０６肯定）、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、ＳＩＤおよびＦＯＶの更新された設定に基づいて、３段階目の模擬Ｘ線画像データとして、各回転撮影角度における模擬Ｘ線画像データを生成して、モニタ４にて表示される模擬Ｘ線画像それぞれの適正な輝度ゲインを算出して、Ｘ線条件を算出する（ステップＳ１１０７）。

そののち、システム制御部７により、算出されたＸ線条件に基づいて、各回転撮影角度におけるＸ線条件が設定されると（ステップＳ１１０８肯定）、操作者から操作部８を介して、回転ＤＳＡ撮影の開始要求を受け付けて、システム制御部７は、回転撮影を実行し（ステップＳ１１０９）、処理を終了する。なお、回転ＤＳＡ撮影の場合は、造影剤の注入前後にそれぞれにおいて、回転撮影が実行される。

上述してきたように、本実施例では、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、Ｘ線ＣＴ装置２００から入力された関心領域のアイソセンタの位置情報と、関心領域の位置情報とが埋め込まれたＣＴボクセルデータの位置合わせを行なって、正面および側面の模擬Ｘ線画像を生成して、関心領域のアイソセンタと装置のアイソセンタとが一致するための補正量を算出する。算出された補正量に基づいて、寝台天板１０またはＣアーム１１の位置が補正されると、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、各回転撮影角度における模擬Ｘ線画像データを生成して、モニタ４にて表示されるすべての模擬Ｘ線画像において、関心領域全体が表示され、かつ、最大となるように、ＳＩＤおよびＦＯＶを算出する。

そして、システム制御部７は、算出されたＳＩＤおよびＦＯＶを設定し、模擬Ｘ線画像データ生成・補正部６ｂは、ＳＩＤおよびＦＯＶの更新された設定に基づいて、各回転撮影角度における模擬Ｘ線画像データを生成して、モニタ４にて表示される模擬Ｘ線画像それぞれにおける、適正な輝度ゲインを算出して、Ｘ線条件を算出する。そして、システム制御部７は、算出されたＸ線条件に基づいて、各回転撮影角度におけるＸ線条件を設定し、操作者の操作部８を介した指示に従って、回転撮影を実行するので、回転撮影にて撮影されたＸ線画像すべてにおいて被検体Ｐの関心領域が必ず含まれることが保証され、各回転撮影角度における視野確認のための予備透視や、Ｘ線画像に関心領域が含まれていないために回転撮影をやり直したりすることを回避でき、上記した主たる特徴の通り、回転撮影において、Ｘ線被曝量を低減することが可能となる。

また、回転撮影にて撮影されたＸ線画像すべてにおいて、関心領域が可能な範囲で最大限に表示されることが保証されるので、表示されるＸ線画像における関心領域が小さいことから回転撮影をやり直したりすることを回避でき、回転撮影において、Ｘ線被曝量を低減することが可能となる。

また、適正なＸ線条件の設定が、実際にＸ線を照射することなく行なえるので、回転撮影において、Ｘ線被曝量を低減することが可能となるとともに、すべての回転撮影角度で適正輝度のＸ線画像を生成することでき、Ｘ線画像の画質を改善することが可能となる。さらに、「３Ｄ ＤＡ撮影」や「３Ｄ ＤＳＡ撮影」を行なう場合、Ｘ線画像の画質が改善されるので、３次元画像を構成した際のアーティファクトを軽減することが可能となる。

なお、本実施例では、ＣＴボクセルデータに埋め込まれた関心領域のアイソセンタを用いて、回転撮影によって生成されるＸ線画像すべて関心領域が含まれるように、被検体Ｐの位置を補正する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、関心領域の情報のみが埋め込まれたＣＴボクセルデータを受け付けて、このＣＴボクセルデータを、現に被検体Ｐが配置されている位置に設定したうえで、回転撮影が行なわれる回転撮影角度ごとに、模擬Ｘ線画像データを生成し、生成された模擬Ｘ線画像データそれぞれにおいて、関心領域が含まれるように、被検体Ｐが配置されている位置を補正する場合であってもよい。

すなわち、生成された模擬Ｘ線画像データそれぞれにおいて、関心領域が含まれるか否かを判定し、すべての模擬Ｘ線画像データに関心領域が含まれるために必要とされる補正量（ずれ量）を算出してＣＴボクセルデータを移動し、再度、移動されたＣＴボクセルデータから回転撮影角度ごとの模擬Ｘ線画像データを生成するといった処理を繰り返し実行することで、最終的なずれ量を算出して、被検体Ｐの位置を補正する場合であってもよい。

また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

なお、本実施例で説明した回転撮影方法は、あらかじめ用意されたプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーションなどのコンピュータで実行することによって実現することができる。このプログラムは、インターネットなどのネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤなどのコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上のように、本発明に係るＸ線装置および回転撮影方法は、被検体の関心領域を含むＸ線画像を撮影する場合に有用であり、特に、回転撮影において、Ｘ線被曝量を低減することに適する。

本実施例におけるＸ線装置の斜視図である。 本実施例におけるＸ線装置の構成を示す機能ブロック図である。 ＣＴボクセルデータ出力部が出力するＣＴボクセルデータを説明するための図である。 模擬Ｘ線画像データ生成・補正部の模擬Ｘ線画像データ生成処理を説明するための図である。 模擬Ｘ線画像データ生成・補正部によるＣＴボクセルデータの位置合わせを説明するための図である。 模擬Ｘ線画像データ生成・補正部が模擬画像データの生成に用いる座標系を示す図である。 システム制御部による位置調整を説明するための図である。 システム制御部によるＦＯＶおよびＳＩＤの調整を説明するための図である。 システム制御部によるＸ線条件の調整を説明するための図である。 回転撮影を説明するための図である。 本実施例におけるＸ線装置の処理を説明するための図である。

符号の説明

１ Ｘ線高電圧発生装置
１ａ Ｘ線制御部
１ｂ 高電圧発生装置
２ Ｘ線源装置
２ａ Ｘ線管装置
２ｂ Ｘ線絞り
３ Ｘ線検出器
４ モニタ
５ 画像処理装置
５ａ 画像入力部
５ｂ 画像処理部
５ｃ 画像記憶部
５ｄ 画像出力部
６ 模擬画像データ生成部
６ａ ＣＴボクセルデータ入力部
６ｂ 模擬Ｘ線画像データ生成・補正部
６ｃ 画像データ出力部
７ システム制御部
８ 操作部
９ 機構制御部
９ａ Ｘ線補償フィルタ移動制御部
９ｂ Ｘ線絞り羽根移動制御部
９ｃ 寝台天板移動制御部
９ｄ アーム回動・移動制御部
１０ 寝台天板
１１ Ｃアーム
１００ Ｘ線装置
２００ Ｘ線ＣＴ装置
２０１ ＣＴボクセルデータ出力部

Claims (5)

1. Ｘ線を被検体に曝射するＸ線管装置と、当該被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを回転させて、当該被検体の関心領域を含むＸ線画像を複数の方向から回転撮影するＸ線装置であって、
   前記回転撮影が行なわれる前に、Ｘ線ＣＴ装置により生成された前記被検体の前記関心領域を含むＣＴボクセルデータを受け付けて入力するＣＴボクセルデータ入力手段と、
   前記ＣＴボクセルデータ入力手段によって入力された前記ＣＴボクセルデータの所定方向への投影画像と、現に前記被検体が配置されている状態で当該被検体を前記所定方向で撮影したＸ線画像との位置合わせを行なうことで、当該ＣＴボクセルデータを現に当該被検体が配置されている位置に設定したうえで、前記回転撮影が行なわれる回転撮影角度ごとに、当該ＣＴボクセルデータを投影した模擬Ｘ線画像を生成する模擬Ｘ線画像生成手段と、
   前記模擬Ｘ線画像生成手段によって生成された前記模擬Ｘ線画像それぞれにおいて、前記関心領域が含まれるように、前記被検体が配置されている位置を補正するための補正量を算出する補正量算出手段と、
   を備えたことを特徴とするＸ線装置。
2. 前記ＣＴボクセルデータ入力手段は、前記関心領域の中心である中心点の情報を含むＣＴボクセルデータを受け付けて入力し、
   前記模擬Ｘ線画像生成手段は、前記ＣＴボクセルデータ入力手段によって入力された前記中心点の情報を含むＣＴボクセルデータを、現に前記被検体が配置されている位置に設定したうえで、前記回転撮影が行なわれる回転撮影角度のうち、所定の回転撮影角度における複数の前記模擬Ｘ線画像を生成し、
   前記補正量算出手段は、前記模擬Ｘ線画像生成手段によって生成された前記所定の回転撮影角度における複数の前記模擬Ｘ線画像それぞれに投影された前記中心点の位置と、撮影中心点の位置とのずれ量に基づいて、前記補正量を算出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線装置。
3. 前記模擬Ｘ線画像生成手段は、前記補正量算出手段によって算出された前記補正量に基づいて、前記被検体の位置が補正されたのちに、前記ＣＴボクセルデータ入力手段によって入力された前記ＣＴボクセルデータを、現に当該被検体が配置されている位置に改めて設定したうえで、前記回転撮影が行なわれる回転撮影角度ごとの模擬Ｘ線画像を生成し、
   前記補正量算出手段は、前記補正量に基づく補正後に前記模擬Ｘ線画像生成手段によって生成された模擬Ｘ線画像それぞれに含まれる前記関心領域それぞれが、所定の表示部においてすべて表示されるように、前記Ｘ線管装置の焦点と前記Ｘ線検出器との距離および有効視野のサイズを補正するための表示補正量を算出することを特徴とする請求項１または２に記載のＸ線装置。
4. 前記模擬Ｘ線画像生成手段は、前記補正量算出手段によって算出された前記表示補正量に基づいて補正された前記Ｘ線管装置の焦点と前記Ｘ線検出器との距離および有効視野のサイズの情報を用いて、現に前記被検体が配置されている位置に設定されている前記ＣＴボクセルデータから前記回転撮影が行なわれる回転撮影角度ごとの模擬Ｘ線画像を生成し、
   前記補正量算出手段は、前記表示補正量に基づく補正後に前記模擬Ｘ線画像生成手段によって生成された模擬Ｘ線画像それぞれが、前記所定の表示部において適切な輝度で表示されるように、Ｘ線の線量を補正するための線量補正量をそれぞれ算出することを特徴とする請求項３に記載のＸ線装置。
5. Ｘ線を被検体に曝射するＸ線管装置と、当該被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを回転させて、当該被検体の関心領域を含むＸ線画像を複数の方向から回転撮影する回転撮影方法であって、
   前記回転撮影が行なわれる前に、Ｘ線ＣＴ装置により生成された前記被検体の前記関心領域を含むＣＴボクセルデータを受け付けて入力するＣＴボクセルデータ入力ステップと、
   前記ＣＴボクセルデータ入力ステップによって入力された前記ＣＴボクセルデータの所定方向への投影画像と、現に前記被検体が配置されている状態で当該被検体を前記所定方向で撮影したＸ線画像との位置合わせを行なうことで、当該ＣＴボクセルデータを現に当該被検体が配置されている位置に設定したうえで、前記回転撮影が行なわれる回転撮影角度ごとに、当該ＣＴボクセルデータを投影した模擬Ｘ線画像を生成する模擬Ｘ線画像生成ステップと、
   前記模擬Ｘ線画像生成ステップによって生成された前記模擬Ｘ線画像それぞれにおいて、前記関心領域が含まれるように、前記被検体が配置されている位置を補正するための補正量を算出する補正量算出ステップと、
   を含んだことを特徴とする回転撮影方法。

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