JP5367138B2 - X線撮影装置 - Google Patents
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Description
[1]撮影準備
(1)操作盤から撮影条件を入力し、撮影準備を指令すると、(2)制御装置はアーム駆動回路に指令を発して、撮影条件で定められた所定のアーム角度を設定するよう求める。アーム駆動回路はアーム回転モータを動作させてアームを回転させ、指令された回転角度になるようにする。(3)制御装置は高電圧発生装置に指令を発して、撮影条件に定められたX線条件(X線管装置の管電流、管電圧などの情報)を設定させる。(4)制御装置はオートインジェクタに指令を発して、撮影条件に定められた造影剤の流量、造影剤注入量を設定させる。
(1)操作盤から撮影開始を指示すると、(2)制御装置はオートインジェクタに指令を発して、造影剤の注入を開始させる。オートインジェクタは予め設定された注入量(ml)と注入時間(sec)に従って造影剤をカテーテルに注入する。(3)制御装置は造影剤注入開始後、撮影条件に定められた所定の遅延時間(d)だけ待ってから、アーム駆動回路に指令を発して、アームの回転を開始させる。(4)制御装置はアーム角度エンコーダを参照して、アームが撮影条件に定められた所定の角度に到達したときに高電圧発生装置に指令を送り、X線曝射を開始させる。(5)制御装置はアーム角度エンコーダを参照して、アームが撮影条件に定められた多数の所定の角度に到達するたびに、データ収集装置に指令を発して、X線像のデジタルデータを収集させる。収集したデータは記憶装置(図示しない)に蓄えられるとともに、データ処理装置(図示しない)によって、撮影条件に定められた所定の処理を受ける。
(1)制御装置はアーム角度エンコーダを参照して、アームが撮影条件に定められた所定の角度に到達したときに、高電圧発生装置に指令を送り、X線曝射を停止させる。さらに、アーム駆動回路に指令を送り、アームの回転を停止させる。
CTA(CT angiography); 造影剤注入前のCT画像をマスク画像とし、造影剤を動脈もしくは静脈から注入して撮影したCT画像からマスク画像を減算して、血管のCT画像を得る手法である。ヘリカルCTやコーンビームCTを用いてCTAを行うと、血管の三次元データ(volume data)が得られる。コーンビームCTでは1回の撮影が0.5秒程度でできるので、繰り返し撮影を行って、時系列的なCTAの三次元データを得ることが可能である。しかしながら、空間分解能(解像度)に限界があって、直径1mm以下の細い血管を正確に描出することは困難である。
(1)時系列的な撮影による血流動態観察が必要な場合が多い。動脈から注入された造影剤は、末梢の毛細血管系を通過し、静脈に至る。アンギオグラフィにおいては、造影剤注入から撮影までの遅延時間を変える事によって、主に撮影される血管が動脈であるか、末梢血管系であるか、静脈であるかを選択する。DSAの第二の撮影においても、この事情は全く同じである。
本発明の他の局面によるX線撮影装置は、X線を発生するX線管装置と、前記X線管装置からX線を発生させるために管電圧を発生する管電圧発生部と、被検体を透過したX線を検出する2次元のX線検出器と、前記X線管装置と前記X線検出器とを前記被検体の周囲を回転自在に支持する支持機構と、前記X線管装置と前記X線検出器とが前記被検体の周囲を回転しながら撮影を繰り返す回転撮影動作を撮影開始角度を変えながらK回(Kは2以上の整数)繰り返すように前記管電圧発生部、前記X線検出器及び前記支持機構を制御する制御部とを具備し、前記各回転撮影動作において撮影が行われるサンプリング点は、前回までの回転撮影動作において撮影が完了したサンプリング点の間隙を埋めていくように配置される。
(1)時系列的な一連の三次元再構成データ(volume data)が得られるので、血流の動態を観察することができる。
(2)三次元再構成データが得られるので、これを任意の方向から観察したり、特定の部分、例えば観察したい部分以外の、重なり合っている血管を除去した像を作って観察したりできる。
(3)撮影時に高速回転する必要がなく、従って、カバーを持たない撮影装置として構成する事ができる。このため、機構的には、従来のアンギオグラフィとほとんど同等の装置として構成でき、ゆえに、従来の3D−DSA装置と同等程度の価格、設置面積の装置が実現できる。そして、いつでも撮影が開始できるように患者を位置決めした状態(撮影を行っていないとき)において、患者の周囲に比較的広い空間(open space)があって、カテーテル操作等を容易に行えるという、アンギオグラフィの特長をそのまま継承することができる。
(5)経済的合理性を持つ装置が構成できる。撮像デバイスとしてイメージインテンシファイアや平面撮像デバイスなど、主要な高額デバイスは、従来のアンギオグラフィ装置と同じものを使用できる。また、従来のアンギオグラフィの特長をそのまま継承しているために、アンギオグラフィ装置として利用でき、対象となる症例が幅広い。
また、任意の平面あるいは曲面を選択して、三次元データ選択した面上にあるボクセルだけを集めて平面画像を構成し、この平面画像を各時刻に置ける三次元データについて生成して、これらを系列的に並べることによって、時間軸と空間的平面から構成される三次元データを構成することができる。この三次元データ上では、選択した面上にある各所における造影剤の濃度変化が一覧できる。
さらに、選択した体積領域(Volume of interest: VOI)内の造影剤含有量の経時変化を測定して、これを動脈内の造影剤濃度変化の測定と比較することによって、当該VOIにおける、血流の平均通過時間と血液量が測定でき、これらから血流量が計算できる。血流量は虚血の診断指標として非常に重要である。
(1)K回(Kは2以上の整数)造影剤注入を行い、その都度1回ずつ回転撮影を行う。
(2)毎回の回転撮影(RUN)は、造影開始後所定の遅延時間Tsが経過した時点から、造影開始後所定の時間Te(Te>Ts)が経過した時点まで行う。毎回の回転撮影において、X線像の撮影はアーム51の回転角度が所定のサンプリングピッチΔθの整数倍になった毎時に行う。
(3)回転撮影を行う際のアームの回転方向は全て同じである。
(4)回転撮影開始時のアーム51の角度(回転撮影開始角度)は毎回異なる。第k回目の回転撮影の撮影開始時のアームの角度をs(k)とするとき、K回の撮影によってs(K)(K=1, 2, …, K)が、所定の撮影角度範囲の中に概ね一様に分布するようになるよう、s(K)を決める。撮影角度範囲は、いわゆるハーフ再構成の可能な角度範囲(π+2α以上、αはX線のファン角)に設定される。
s(k+1)=s(k)+β/(k-1)
とすることである。
P(a,t)[x,y]=((t-u) Q(a,K+1)[x,y] + (v-t) Q(a,K)[x,y])/(v-u)
こうして、所望のX線像(すなわちアームの回転角度がaであって造影開始後の経過時間がtであるX線像)の推定P(a,t)が得られる。
1回目の撮影はs(1)=0とする。
例えばa=0.45とする。 s(1)=0, s(2)=β, s(3)=0.45β, s(4)=0.675β であるとき、小さい順に並べると、
s(1) < s(3) < s(4) < s(2)
であり、隣り合うものの間隔が最大なのはs(1)とs(3)の間(0.45β)である。そこで、s(5)はs(1)とs(3)の間隔を0.45:0.55に内分する値、すなわち、 s(5) = s(1)+0.45(s(3)-s(1))=0.2025β
と計算する。
(1)K回造影剤注入を行い、その都度1回ずつ回転撮影を行う。
(2)毎回の回転撮影(RUN)は、造影開始後所定の時間Tsが経過した時点から、第二の所定の時間Teが経過した時点まで行う。毎回の回転撮影において、X線像の撮影はアームの回転角度が所定の定数Δθの整数倍になった時に行う。
(3)回転撮影を行う際のアームの回転方向は全て同じである。
s(K+1)=s(K)+2π/K
とすることである。しかしより実用的には、K回の回転撮影を予定していても、何らかの事情(たとえば患者の容態が悪化する、患者が動くなど)によって途中で撮影を止めなくてはならないことを考慮して、途中で撮影をやめた場合にでも(品質は多少悪くなっても)任意の時刻における3Dアンギオ像が得られるようにs(K)を設定することが望ましい。この方法については、図5でβ=πとしたものと同じである。
(1)K回造影剤注入を行い、その都度1回ずつ回転撮影を行う。
(2)毎回の回転撮影(RUN)は、造影開始後所定の時間Tsが経過した時点から、第二の所定の時間Teが経過した時点まで行う。毎回の回転撮影において、X線像の撮影はアーム51の回転角度が所定の定数Δθの整数倍になった時に行う。
(3)回転撮影を行う際のアーム51の回転方向は必ずしも同じでない。順逆の両方向で交互に回転撮影を行う。
(4)回転撮影開始時のアーム51の角度は毎回異なる。第K回目の回転撮影の撮影開始時のアーム51の角度をs(K)とするとき、K回の撮影によってs(K)(K=1, 2, …, K)が角度の範囲2πの中に概ね一様に分布するようになるよう、s(K)を決める。
(1)K回造影剤注入を行い、その都度1回ずつ連続撮影を行う。
(2)毎回の連続撮影(RUN)は、造影開始後所定の時間Tsが経過した時点から、第二の所定の時間Teが経過した時点まで行う。毎回の連続撮影は、周期TRで繰り返される多数回のデータ収集から成る。一度のデータ収集で、一つのボクセルグループに対応する測定値が決定される。
(3)連続撮影ごとに、N個あるボクセルグループに対応する測定をどの順で実施するかは異なる。
Claims (2)
- X線を発生するX線管装置と、
前記X線管装置からX線を発生させるために管電圧を発生する管電圧発生部と、
被検体を透過したX線を検出する2次元のX線検出器と、
前記X線管装置と前記X線検出器とを前記被検体の周囲を回転自在に支持する支持機構と、
前記X線管装置と前記X線検出器とが前記被検体の周囲を回転しながら撮影を繰り返す回転撮影動作を撮影開始角度を変えながらK回(Kは2以上の整数)繰り返すように前記管電圧発生部、前記X線検出器及び前記支持機構を制御する制御部と、
前記K回の回転撮影動作により前記X線検出器で検出した複数の画像から補間処理により前記回転撮影動作の開始又は造影開始からの経過時間が略同一を示す複数の画像を生成し、前記生成した複数の画像から3次元画像を再構成する画像再構成部とを具備することを特徴とするX線撮影装置。 - 前記各回転撮影動作において撮影が行われるサンプリング点は、前回までの回転撮影動作において撮影が完了したサンプリング点の間隙を埋めていくように配置されることを特徴とする請求項1記載のX線撮影装置。
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