JP4939743B2

JP4939743B2 - Ｘ線撮像装置

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Publication number: JP4939743B2
Application number: JP2004324244A
Authority: JP
Inventors: 卓弥坂口
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2004-11-08
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2024-11-08
Also published as: JP2006130158A

Description

本発明は、Ｘ線撮像装置に関し、特に撮像条件・画像補正条件・表示条件を最適化することにより、患者に対する被曝量の低減や、動きを伴う部位の撮像において高画質の画像を得ることができるものに関する。

Ｘ線撮像装置は、患者の体内を透過したＸ線の強弱を濃淡画像として表示する画像装置であり、診断・治療等の目的に応じて種々のものが存在する。特に被写体を３次元再構成する技術としては、断層技術、直接再構成技術、数値的再構成技術等の方法があり、一般的に用いられている（例えば、特許文献１，２参照）。

Ｘ線撮像装置は、例えば、患者を載せる寝台と、架台に支持されて回転するＣアームと、このＣアームの一方の端部に設けられたＸ線源と、他方の端部に設けられたＸ線検出器とを備え、Ｘ線源から照射されたＸ線をＸ線検出器で検出し、得られた画像データに基づいて３次元画像を再構成する。このようなＸ線撮像装置によれば、頭部や腹部や四肢等、動きの小さい被写体部位に対し、適用され、大きな診断効果を上げている。

なお、Ｘ線撮像装置によって得られた画像をオペレータが見やすいように処理する技術が知られている（例えば、特許文献３参照）。また、カテーテル等の位置をリアルタイムに知るための３Ｄ位置センサが知られている（例えば、非特許文献１〜３参照）。
特開２００２−６５６５４号公報特開２００３−２３０５５４号公報米国特許第５８２２３９１号明細書池口滋，「Electronatomical mapping (Carto system)を用いた心内マッピング」，呼吸と循環，醫學書院，２００３年５月，５１巻，５号，ｐ．４８１−４８５ディファナ・タナセ（Dafina Tanase）、他３名，「マルチ−パラメータ・センサ・システム・ウイズ・イントラバスキュラー・ナビゲーション・フォー・カテテール／ガイドワイヤ・アプリケーション（Multi-parameter sensor system with intravascular navigation for catheter/guide wire application）」，センサ・アンド・アクチュエータＡ（Sensors and Actuators A），（オランダ），ELSEVIER，２００２年４月１日，Volumes 97-98，Ｐ．１１６−１２４ローラ・サコリック（Laura Sacolick）、他４名，「エレクトロマグネティカリ・トラックド・プレースメント・オブ・ア・ペリフェラリ・インサーテッド・セントラル・カテーテル（Electoromagunetically tracked placement of a peripherally inserted central catheter）」、プロシーディングス・オブ・エスピーアイイー（Proceedings of SPIE），（米国），The International Society for Optical Engineering，２００４年，Vol. 5367，Ｐ．７２４−７２８

上述したＸ線撮像装置であると、次のような問題があった。すなわち、撮像にあたって実際にＸ線を照射しながら最適な撮像条件を探す必要があるため、オペレータの作業量が大きいとともに、患者に無駄な被曝を与えていることがあった。また、心臓等の臓器は画像収集中であっても動きを止められないため、カテーテル等の器具の先端が見えづらく施術に不適当であったり、３次元画像を生成する際に再構成画像の画質が低下するという問題があった。

そこで、本発明は、被検体への被曝量を低減できるとともに、オペレータの手間を低減し、画質を向上することで正確な診断情報の提供を行うことができるＸ線撮像装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決し目的を達成するために、本発明のＸ線診断装置は次のように構成されている。

（１）寝台機構に載置された被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、上記Ｘ線源からのＸ線を検出するＸ線検出器と、上記被検体に挿入された位置センサと、上記Ｘ線検出器で検出された画像データを処理する画像処理部と、この画像処理部により処理された画像を表示する画像表示部と、上記位置センサの位置情報に基づいて、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を上記位置センサが撮像範囲内に収まるように調整する調整機構とを備え、上記画像処理部は、基準時刻における上記位置センサの位置情報及び入力された特定時刻における上記位置センサの位置情報に基づいて、上記基準時刻における位置情報に対する上記特定時刻における位置情報との差分と同じ移動量だけ上記画像データを逆方向に移動させることで、上記画像表示部によって表示される上記位置センサの画面上の位置が一定位置に固定されるように処理し、上記位置センサは一対設けられ、上記調整機構は、さらに、上記一対の位置センサ同士を結ぶ線分に対して垂直な面の断層像を収集するように、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整することを特徴とする。

（２）上記（１）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記Ｘ線源には、上記位置センサからの距離に応じて上記被検体における領域毎にＸ線量を調整する調整部を備えていることを特徴とする。

（３）上記（２）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記位置センサからの距離が大きい領域において上記Ｘ線量を低減するものであることを特徴とする。

（４）上記（１）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記Ｘ線源は、上記位置センサの速度情報に基づいて照射されるＸ線の照射量、照射時間、照射間隔の少なくとも１つを調整することを特徴とする。

（５）上記（４）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記位置センサの移動速度が所定速度より大きい場合には、上記Ｘ線の照射量を多く、かつ、照射時間を短くし、上記位置センサの移動速度が所定速度より小さい場合には、上記Ｘ線の照射量を少なく、かつ、照射時間を長くするものであることを特徴とする。

（６）上記（４）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記位置センサの移動速度が所定速度より大きい場合には、上記Ｘ線の照射間隔を短くし、上記位置センサの移動速度が所定速度より小さい場合には、上記Ｘ線の照射間隔を長くするものであることを特徴とする。
（７）上記（１）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記画像処理部は、さらに、収集された画像データと上記位置センサの位置情報とに基づいて補完画像データを生成するとともに、この補完画像データを上記各画像データ間の画像データとして用いることを特徴とする。

（８）上記（１）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記画像処理部は、さらに、収集された画像データと上記位置センサの位置情報とに基づいて補完画像データを生成するとともに、この補完画像データを上記各画像データ間の画像データとして用いることを特徴とする。

（８）上記（１）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記画像処理部は、さらに、時刻の異なる複数の画像データ間の処理において、上記位置センサの位置情報に基づいて新たな画像データを生成することを特徴とする。

（９）上記（１）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記位置センサを所定距離だけ移動させる位置センサ移動部と、上記調整機構は、さらに、上記位置センサを移動させる前後の位置同士を結ぶ線分に垂直な面の断層像を収集するように、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整することを特徴とする。

（１０）上記（１）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記調整機構は、さらに、上記位置センサの移動方向に基づいて、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整することを特徴とする。

（１１）上記（１０）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記位置センサの移動方向と、上記Ｘ線源と上記Ｘ線検出器とを結ぶ線分方向とは同一方向であることを特徴とする。

（１２）上記（１）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記Ｘ線源に設けられた第１の位置センサと、上記Ｘ線検出器に設けられた第２の位置センサと、上記画像処理部は、さらに、上記第１及び第２の位置センサの位置情報に基づいて上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記被検体の相対位置の変化量に基づいて上記画像データを補正することを特徴とする。
（１３）寝台機構に載置された被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、上記Ｘ線源からのＸ線を検出するＸ線検出器と、上記被検体に挿入された位置センサと、上記Ｘ線検出器で検出された画像データを処理する画像処理部と、この画像処理部により処理された画像を表示する画像表示部と、上記位置センサの位置情報に基づいて、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を上記位置センサが撮像範囲内に収まるように調整する調整機構とを備え、上記画像処理部は、基準時刻における上記位置センサの位置情報及び入力された特定時刻における上記位置センサの位置情報に基づいて、上記基準時刻における位置情報に対する上記特定時刻における位置情報との差分と同じ移動量だけ上記画像データを逆方向に移動させることで、上記画像表示部によって表示される上記位置センサの画面上の位置が一定位置に固定されるように処理し、上記位置センサを所定距離だけ移動させる位置センサ移動部と、上記調整機構は、さらに、上記位置センサを移動させる前後の位置同士を結ぶ線分に垂直な面の断層像を収集するように、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整する。
（１４）上記（１３）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記Ｘ線源には、上記位置センサからの距離に応じて上記被検体における領域毎にＸ線量を調整する調整部を備えていることを特徴とする。
（１５）上記（１４）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記位置センサからの距離が大きい領域において上記Ｘ線量を低減するものであることを特徴とする。
（１６）上記（１３）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記Ｘ線源は、上記位置センサの速度情報に基づいて照射されるＸ線の照射量、照射時間、照射間隔の少なくとも１つを調整することを特徴とする。
（１７）上記（１６）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記位置センサの移動速度が所定速度より大きい場合には、上記Ｘ線の照射量を多く、かつ、照射時間を短くし、上記位置センサの移動速度が所定速度より小さい場合には、上記Ｘ線の照射量を少なく、かつ、照射時間を長くするものであることを特徴とする。
（１８）上記（１６）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記位置センサの移動速度が所定速度より大きい場合には、上記Ｘ線の照射間隔を短くし、上記位置センサの移動速度が所定速度より小さい場合には、上記Ｘ線の照射間隔を長くするものであることを特徴とする。
（１９）上記（１３）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記画像処理部は、さらに、収集された画像データと上記位置センサの位置情報とに基づいて補完画像データを生成するとともに、この補完画像データを上記各画像データ間の画像データとして用いることを特徴とする。
（２０）上記（１３）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記画像処理部は、さらに、時刻の異なる複数の画像データ間の処理において、上記位置センサの位置情報に基づいて新たな画像データを生成することを特徴とする。
（２１）上記（１３）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記位置センサは一対設けられ、上記調整機構は、さらに、上記一対の位置センサ同士を結ぶ線分に対して垂直な面の断層像を収集するように、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整することを特徴とする。
（２２）上記（１３）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記調整機構は、さらに、上記位置センサの移動方向に基づいて、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整することを特徴とする。
（２３）上記（２２）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記位置センサの移動方向と、上記Ｘ線源と上記Ｘ線検出器とを結ぶ線分方向とは同一方向であることを特徴とする。
（２４）上記（１３）に記載されたＸ線撮像装置であって、上記Ｘ線源に設けられた第１の位置センサと、上記Ｘ線検出器に設けられた第２の位置センサと、上記画像処理部は、さらに、上記第１及び第２の位置センサの位置情報に基づいて上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記被検体の相対位置の変化量に基づいて上記画像データを補正することを特徴とする。

本発明によれば、被検体への被曝量を低減できるとともに、オペレータの手間を低減し、画質を向上することで正確な診断情報の提供を行うことが可能となる。

図１は本発明の第１実施の形態に係るＸ線撮像装置１０の構成を示す図である。Ｘ線撮像装置１０は、患者（被検体）Ｋを載せる寝台１１と、架台１２と、この架台１２に支持されて図１中Ｐ軸を中心に図１中Ｒ方向に回転するＣアーム１３と、このＣアーム１３の一方の端部に設けられたＸ線源１４と、Ｃアーム１３の他方の端部に設けられたＸ線検出器１５と、生成された画像を表示するモニタ１６と、患者Ｋの体内に挿入されるカテーテル等の器具の位置を検出するための３Ｄ位置検出装置２０と、これら各装置を連携制御するとともに、多方向から撮像した画素データを収集し、３次元画像を再構成する制御部３０とを備えている。

寝台１１は、鉛直方向及び水平方向に移動可能となっており、これにより患者Ｋは、Ｘ線源１４とＸ線検出器１５との間に適当に配置される。

Ｃアーム１３は、Ｘ線源１４及びＸ線検出器１５を対向配置させて保持する構造になっている。Ｘ線源１４は、患者Ｋに対しＸ線を照射するＸ線管球１４ａと、当該Ｘ線管球から照射されたＸ線をコリメートするコリメータ１４ｂとを有している（図５参照）。Ｘ線管球１４ａは、Ｘ線を発生する真空管であり、図示していない高電圧発生装置で発生された高電圧により電子を加速させ、ターゲットに衝突させることでＸ線を発生させる。Ｘ線検出器１５は、例えばＩ．Ｉ．（イメージ・インテンシファイア）と光学系とによって構成されている。Ｘ線検出器１５は、Ｉ．Ｉ．によって患者Ｋを透過したＸ線情報を光学情報に変換し、光学系によってこの光学情報を光学レンズで集光する。なお、Ｉ．Ｉ．以外の検出装置としてＸ線平面検出器を用いてもよい。

３Ｄ位置検出装置２０は、カテーテル等の患者Ｋの体内に挿入される器具の先端部に取り付けられた第１の位置センサ２１と、Ｘ線源１４に取り付けられた第２の位置センサ２２と、Ｘ線検出器１５に取り付けられた第３の位置センサ２３と、これら第１〜第３の位置センサ２１からの信号を受信し、それぞれの位置情報を位置信号として出力する受信機２４とを備えている。

制御部３０は、寝台１１や架台１２の位置制御や装置全体の制御を行うコントローラ３１と、Ｘ線源１４におけるＸ線照射の制御を行うＸ線制御部３２と、Ｘ線検出器１５を制御するＸ線検出器制御部３３と、３Ｄ位置検出装置２０を制御する３Ｄ位置情報インターフェース３４と、収集された画像データ及び位置情報等に基づいて演算を行い画像を生成する画像演算装置３５と、生成された画像を適切に表示するための表示制御部３６とを備えている。

このように構成されたＸ線撮像装置１０では、次のようにして患者Ｋの断層画像を撮像する。すなわち、コントローラ３１からの指令により、Ｘ線照射制御部３２により制御されるＸ線源１４からＸ線がＸ線検出器１５に向けて照射される。Ｘ線検出器１５では画素データが収集され、Ｘ線検出器制御部３３に入力され、画像演算装置３５に画像データが送られる。

一方、第１の位置センサ２１の位置情報が受信機２４から取り込まれ、位置信号として３Ｄ位置情報インターフェース３４に入力される。位置信号はさらに画像演算装置３５に入力される。

画像演算装置３５では、収集された画像データと、第１の位置センサ２１の位置情報とに基づいて画像データを次のようにして補正する。なお、図２はＸ線源１４と臓器ＧとＸ線検出器１５との位置関係を模式的に示す説明図、図３は画像の補正処理を示す説明図である。

臓器Ｗが例えば心臓等の一定の動きのある臓器である場合、施術を行う器具Ｅの先端もこの動きに伴って移動することとなる。このため、モニタ１６に表示される器具の先端も常に動いており見づらい。しかしながら、第１の位置センサ２１の位置情報を画像演算装置３５に取り込み、第１の位置センサ２１の動きがモニタ１６の画面上で一定位置に固定されるように画像処理を行う。

具体的には、各時刻毎ｔｎ毎の画像データＧｎを、第１の位置センサ２１の位置情報ｆｎに基づいて補正された画像データＧｎ′を生成する。例えば、基準時刻である時刻ｔ１において画像Ｇ１と位置情報ｆ１が入力された場合には、画像Ｇ１はそのまま画像表示する。次に、時刻ｔ２における画像Ｇ２と位置情報ｆ２が入力された場合には、画像Ｇ２を位置情報ｆ１に対する位置情報ｆ２との差分と同じ移動量を逆方向に移動させる。これにより、第１の位置センサ２１の位置は画面内では移動しないこととなる。なお、位置情報ｆｎは、実際の位置情報からＸ線検出器１５の平面内方向での２次元方向の差分に変換された値である。したがって、器具Ｅの先端はモニタ１６の画面上で固定されることとなり、施術が容易となる。図４はこのようにして処理された画像Ｇ１，Ｇ２′，Ｇ３′の一例を示す図である。臓器Ｗの位置に関わらず、常に器具Ｅの先端が画面の中央に位置している。

なお、施術中に大きく患者Ｋが移動し、Ｘ線源１４とＸ線検出器１５との間、すなわち撮像範囲から外れるような場合には、第１の位置センサ２１からの位置情報に基づいて寝台１１を水平方向又は鉛直方向に移動させるようにして、常に撮像範囲に収まるようにさせることが可能である。これにより、施術者がモニタ１６を見ながら撮像範囲を確認する作業や、寝台１１を動かすための補助者による補助作業が不要となり、効率のよい施術を行うことが可能となる。

上述したように本実施の形態に係るＸ線撮像装置１０によれば、器具Ｅの先端がモニタ１６の画面上で固定されて表示されることとなり、施術が容易となる。また、撮像範囲の確認及び調整が不要となるので、効率のよい施術が可能となる。

なお、上述したＸ線撮像装置１０においては、Ｘ線源１４、Ｘ線検出器１５、寝台１１の最適な位置決めを行うことにより、所望の画像を得ることが可能である。例えば、心臓や腹部のように周期的動きのある臓器Ｗを撮像する場合には、第１の位置センサ２１の動きベクトルを取得することができる。

この動きベクトルに対してＸ線源１４とＸ線検出器１５を結ぶベクトルとが直交するようにＸ線源１４とＸ線検出器１５を位置決めすると、臓器Ｗの動きは最大となり画像上で視認しづらくなるものの、臓器Ｗの動きはわかりやすくなる。一方、動きベクトルに対してＸ線源１４とＸ線検出器１５を結ぶベクトルとが一致するようにＸ線源１４とＸ線検出器１５を位置決めすると、臓器Ｗの動きは最小となり画像上で視認しやすくなる。このように、患者Ｋに対して不必要なＸ線を照射することなく、Ｘ線源１４、Ｘ線検出器１５、寝台１１の最適な位置決めを行い、所望の画像を得ることが可能となる。

図５は上述したＸ線撮像装置１０の別の実施例を示す図である。すなわち、本実施例においては、第１の位置センサ２１からの位置情報に基づいて、第１の位置センサ２１から離間した領域にはＸ線を照射させないこととしたものである。

すなわち、第１の位置センサ２１からの位置情報を３Ｄ位置情報インターフェース３４を介してＸ線照射制御部３２に入力する。Ｘ線照射制御部３２では、第１の位置センサ２１コリメータ１４ｂにより照射範囲を制限する。なお、図５中Ｂは照射が行われていない領域を示している。

これにより、第１の位置センサ２１の近傍は常にＸ線が照射されているため、臓器Ｗに対しては常に撮像が行われ、撮像が不要な部位にはＸ線が照射されないため、患者Ｋに照射されるＸ線量を低減することが可能となる。

図６は上述したＸ線撮像装置１０の別の実施例を示す図である。すなわち、本実施例においては、第１の位置センサ２１からの位置情報に基づいて第１の位置センサ２１の移動量を求め、この移動量に基づいて、Ｘ線源１４からのＸ線照射パターンを調整するものである。本実施例では、動きのある被写体は、動きが激しい場合には画像にブレが生じるという事情に対応したものである。

移動量が少ない場合には、１回のパルスの照射強度を小さくし、かつ、照射時間を長くすることで、ノイズによる影響を低減する。一方、移動量が多い場合には、１回のパルスの照射強度を大きくし、かつ、照射時間を短くすることで、被写体の画像のブレを防止することが可能となる。なお、移動量の大小に関わらず１回の合計線量は同一となる。

図７は上述したＸ線撮像装置１０の別の実施例を示す図である。すなわち、本実施例においては、第１の位置センサ２１からの位置情報に基づいて第１の位置センサ２１の移動量を求め、この移動量に基づいて、Ｘ線源１４からのＸ線照射パターンを調整するものである。本実施例では、動きのある被写体は、動きが激しい場合には画像は視認性が低くなるという事情に対応したものである。

移動量が少ない場合には、フレームレートを遅くすることで、被曝量を最小限に抑えることができる。一方、移動量が多い場合には、フレームレートを早くすることで、被写体の動きが速い場合であっても視認性を向上させることができる。

図８は上述したＸ線撮像装置１０の別の実施例を示す図である。すなわち、本実施例においては、第１の位置センサ２１からの位置情報に基づいて第１の位置センサ２１の移動量を求め、この移動量に基づいて、Ｘ線源１４からのＸ線照射パターンを調整するものである。本実施例では、動きのある被写体を認識する際には、動きが激しい場合には参考にせず、動きがゆっくりの場合に詳細に観察することが多いという事情に対応したものである。

移動量が少ない場合には、フレームレートを早くすることで、画質を向上させる。一方、移動量が多い場合には、フレームレートを遅くすることで、参考程度の情報が得られる低い画質の画像を生成し、被曝量を低減させることができる。

また、移動量が少ない場合には、１回のパルスの照射強度を大きくすることで、画質を向上させる。一方、移動量が多い場合には、１回のパルスの照射強度を小さくすることで、参考程度の情報が得られる低い画質の画像を生成し、被曝量を低減させることができる。

図９は上述したＸ線撮像装置１０の別の実施例を示す図である。すなわち、本実施例においては、第１の位置センサ２１からの位置情報に基づいて第１の位置センサ２１の移動量を求め、この移動量に基づいて、Ｘ線源１４からのＸ線照射パターンを調整するとともに、画像演算装置３５において補完画像を生成するものである。本実施例は、患者Ｋへの被曝量を低減させることを目的としている。

すなわち、通常に画像データを取得する場合には、図９中α１〜α５に示すように、通常のフレームレート（例えば３０ｆｐｓ）で撮像を行っている。本実施例では、図９中β１〜β３に示すように、遅いフレームレート（例えば１５ｆｐｓ）で撮像を行う。そして、第１の位置センサ２１からの位置情報により移動量を求め、この移動量で各画像データを補正することで、図９中β１′、β２′に示すように、補完画像データを生成することが可能となる。そして、画像データと補完画像データとを交互に表示させることで、通常のフレームレートで撮像を行った場合と同様の画像を表示させることができる。この場合、遅いフレームレートであるため、被曝量を低減させることが可能となる。

図１０は上述したＸ線撮像装置１０の別の実施例を示す図である。本実施例は、患者Ｋに投与する造影剤の量を低減してもズレの少ない画像を得ることを目的としている。

最初に、被写体となる血管等の臓器Ｗの必要な部分にガイドワイヤやステント等の器具Ｅを用いて第１の位置センサ２１を位置決めする。次に、臓器Ｗに造影剤を投与して撮像を行う。このときの画像を基本画像Ｄ０として、第１の位置センサ２１からの位置情報と合わせて画像演算部３５に記憶させる。

次に、造影剤を投与せずに臓器Ｗの撮像を行う。造影剤を用いて鮮明に撮像された臓器Ｗの基本画像Ｄ０と、造影剤を用いずに撮像された器具Ｅのリアルタイム画像Ｄｎとを重ね合わせて新たな画像Ｄｎ′を生成する。重ね合わせの際には、第１の位置センサ２１の位置が同じ位置となるように重ね合わせる。これにより、臓器Ｗのどこに器具Ｅが位置しているのかが鮮明な画像で、かつ、リアルタイムにわかる。なお、これにより、造影剤を投与するのは基本画像Ｄ０を撮像するときのみでよいため、患者Ｋの負担が軽くなる。

したがって、Ｘ線撮像装置１０によれば、患者Ｋの姿勢が変わった場合でも、臓器Ｗの鮮明なリアルタイム画像を得ることができるとともに、造影剤の投与量を最小限に抑えることができ、患者Ｋへの負担を軽くすることが可能となる。

図１１は上述したＸ線撮像装置１０の別の実施例を模式的に示す説明図である。本実施例においては、Ｘ線源１４及びＸ線検出器１５を患者Ｋの体軸Ｗ０廻りに回転させて、画像データを収集し、３次元画像を再構築する場合を示している。

３次元画像を再構築する場合には、被写体となる臓器ＷがＸ線源１４による照射範囲に入っていることが必要となる。このとき、臓器Ｗを一方向から撮像して画像を確認し、次に他の方向からも撮像して画像を確認する。このとき、例えば図１１中Ｗ２やＷ３の場合のように他の方向から撮像して臓器Ｗの画像が得られない場合には、寝台１１の水平方向や鉛直方向の位置を調整してやり直す。しかしながら、調整を繰り返すと患者Ｋへの被曝量が増加するという問題がある。

Ｘ線撮像装置１０においては、第１の位置センサ２１、Ｘ線源１４、Ｘ線検出器１５の各位置情報をコントローラ３１に入力し、これら各位置情報に基づいて幾何学的に最適なＸ線源１４、Ｘ線検出器１５、寝台１１の相対位置関係を算出し、それぞれを所定の位置に移動させる。これにより、臓器Ｗを例えば領域Ｓ内の図１１中Ｗ１に示す位置に移動することで、不必要なＸ線照射を行うことなく、調整を行うことができる。

したがって、Ｘ線撮像装置１０によれば、患者Ｋに不必要なＸ線照射を与えることなく、Ｘ線源１４、Ｘ線検出器１５、寝台１１の位置決めを行うことができる。

図１２及び図１３は上述したＸ線撮像装置１０の別の実施例を模式的に示す説明図である。本実施例においては、Ｘ線源１４及びＸ線検出器１５を患者Ｋ廻りに回転させて、画像データを収集し、３次元画像を再構築する場合を示している。もちろん、単なる回転撮影でもよい。

図１２に示すように、血管等の管状の臓器Ｗに生じている狭窄部Ｗａは、撮像する向きによって全く評価の異なる画像が得られる。すなわち、臓器Ｗの幅がΣ１で狭窄部の幅がσ１となる場合、臓器Ｗの幅がΣ２で狭窄部の幅がσ２となる場合臓器Ｗの幅がΣ３で狭窄部の幅がσ３となる場合で、医師が全く異なった判断をする可能性がある。したがって、血管等の管状の臓器Ｗの場合には、図１２に示すような断面で撮像するために、多方向から試行錯誤しながら画像を取得して最適な画像を得る必要があり、患者Ｋに不必要なＸ線照射を与えることがある。

Ｘ線撮像装置１０は、図１３に示すように、ワイヤ等の器具Ｅに第１の位置センサ２１,２１′が所定の間隔（例えば３ｃｍ）をもって一対設けられている。この器具Ｅを臓器Ｗ内に挿入する。第１の位置センサ２１,２１′からはそれぞれ位置情報が得られ、この位置情報がコントローラ３１に入力される。コントローラ３１では、これら一対の位置情報に基づいてこれら一対の第１の位置センサ２１を結ぶ直線φを求める。次に、直線φに直交する直交面Ωを算出する。これにより、管状の臓器Ｗにおいてはその軸方向を容易に見つけ出すことができ、適切な直交面Ω、すなわち断層像が得られるように、Ｘ線源１４、Ｘ線検出器１５、寝台１１の位置決めを行う。

したがって、Ｘ線撮像装置１０によれば、患者Ｋに不必要なＸ線照射を与えることなく、管状の臓器Ｗの撮像を適切な向きで行うように、Ｘ線源１４、Ｘ線検出器１５、寝台１１の位置決めを行うことができる。

図１４では、第１の位置センサ２１を一対設けるのではなく、器具Ｅを臓器Ｗ内を移動させることで、臓器Ｗ内の２つの位置情報を得ることができる。これら２つの位置情報によって、上述した図１３の実施例と同様にして最適な断層像を得るためのＸ線源１４、Ｘ線検出器１５、寝台１１の位置決めを行うことができる。

図１５は、上述したＸ線撮像装置１０の別の実施例を模式的に示す説明図である。本実施例においては、Ｘ線源１４及びＸ線検出器１５を患者Ｋ廻りに回転させて、画像データを収集し、３次元画像を再構築する場合を示している。本実施例では、Ｘ線源１４及びＸ線検出器１５が重さによってＣアーム１３が撓み、設計値からの微小な位置ずれが生じ、再構築した３次元画像の画質が低下するという事情に対応したものである。

Ｘ線撮像装置１０においては、Ｘ線源１４に設けられた第２の位置センサ２２、Ｘ線検出器１５に設けられた第３のの位置センサ２３の各位置情報が所定のタイミングでコントローラ３１に入力される。なお、図１５中Ｕは一定間隔のパルス、Ｖ１は第１の位置センサ２１の設計上の位置情報、Ｖ２は第２の位置センサ２２の設計上の位置情報、Ｖ３は第３の位置センサ２３の設計上の位置情報を示しており、プロットは実際に得られた位置情報を示している。

これら各位置情報に基づいて、リアルタイムにＸ線源１４、Ｘ線検出器１５の位置を取得し、これらの位置と設計上の位置情報との差分を補正して画像演算部３５にて断層像や３次源画像を再構築する。これにより、撓みによる影響を較正でき、高い画質の画像を得ることができる。なお、本実施例では、臓器Ｗはほとんど動かない臓器、例えば頭部や脚部等の撮像に適用される。

上述したように、本実施の形態に係るＸ線撮像装置１０によれば、患者Ｋへの被曝量を低減できるとともに、オペレータの手間を低減し、画質を向上することで正確な診断情報等の提供を行うことが可能となる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の一実施の形態に係るＸ線撮像装置の構成を示す図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における表示画面例を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における位置決めの原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。同Ｘ線撮像装置における撮像原理を示す説明図。

符号の説明

１０…Ｘ線撮像装置、１１…寝台、１２…架台、１３…Ｃアーム、１４…Ｘ線源、１５…Ｘ線検出器、１６…モニタ、２０…３Ｄ位置検出装置、２１…第１の位置センサ、２２…第２の位置センサ、２３…第３の位置センサ、３０…制御部、３１…コントローラ、３４…３Ｄ位置情報インターフェース、３５…画像演算装置。

Claims

寝台機構に載置された被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、
上記Ｘ線源からのＸ線を検出するＸ線検出器と、
上記被検体に挿入された位置センサと、
上記Ｘ線検出器で検出された画像データを処理する画像処理部と、
この画像処理部により処理された画像を表示する画像表示部と、
上記位置センサの位置情報に基づいて、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を上記位置センサが撮像範囲内に収まるように調整する調整機構とを備え、
上記画像処理部は、基準時刻における上記位置センサの位置情報及び入力された特定時刻における上記位置センサの位置情報に基づいて、上記基準時刻における位置情報に対する上記特定時刻における位置情報との差分と同じ移動量だけ上記画像データを逆方向に移動させることで、上記画像表示部によって表示される上記位置センサの画面上の位置が一定位置に固定されるように処理し、
上記位置センサは一対設けられ、
上記調整機構は、さらに、上記一対の位置センサ同士を結ぶ線分に対して垂直な面の断層像を収集するように、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整することを特徴とするＸ線撮像装置。
上記Ｘ線源には、上記位置センサからの距離に応じて上記被検体における領域毎にＸ線量を調整する調整部を備えていることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
上記位置センサからの距離が大きい領域において上記Ｘ線量を低減するものであることを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮像装置。
上記Ｘ線源は、上記位置センサの速度情報に基づいて照射されるＸ線の照射量、照射時間、照射間隔の少なくとも１つを調整することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
上記位置センサの移動速度が所定速度より大きい場合には、上記Ｘ線の照射量を多く、かつ、照射時間を短くし、上記位置センサの移動速度が所定速度より小さい場合には、上記Ｘ線の照射量を少なく、かつ、照射時間を長くするものであることを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮像装置。
上記位置センサの移動速度が所定速度より大きい場合には、上記Ｘ線の照射間隔を短くし、上記位置センサの移動速度が所定速度より小さい場合には、上記Ｘ線の照射間隔を長くするものであることを特徴とする請求項４に記載のＸ線撮像装置。
上記画像処理部は、さらに、収集された画像データと上記位置センサの位置情報とに基づいて補完画像データを生成するとともに、この補完画像データを上記各画像データ間の画像データとして用いることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
上記画像処理部は、さらに、時刻の異なる複数の画像データ間の処理において、上記位置センサの位置情報に基づいて新たな画像データを生成することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
上記位置センサを所定距離だけ移動させる位置センサ移動部と、
上記調整機構は、さらに、上記位置センサを移動させる前後の位置同士を結ぶ線分に垂直な面の断層像を収集するように、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置
上記調整機構は、さらに、上記位置センサの移動方向に基づいて、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
上記位置センサの移動方向と、上記Ｘ線源と上記Ｘ線検出器とを結ぶ線分方向とは同一方向であることを特徴とする請求項１０に記載のＸ線撮像装置。
上記Ｘ線源に設けられた第１の位置センサと、
上記Ｘ線検出器に設けられた第２の位置センサと、
上記画像処理部は、さらに、上記第１及び第２の位置センサの位置情報に基づいて上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記被検体の相対位置の変化量に基づいて上記画像データを補正することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮像装置。
寝台機構に載置された被検体に対してＸ線を照射するＸ線源と、
上記Ｘ線源からのＸ線を検出するＸ線検出器と、
上記被検体に挿入された位置センサと、
上記Ｘ線検出器で検出された画像データを処理する画像処理部と、
この画像処理部により処理された画像を表示する画像表示部と、
上記位置センサの位置情報に基づいて、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を上記位置センサが撮像範囲内に収まるように調整する調整機構とを備え、
上記画像処理部は、基準時刻における上記位置センサの位置情報及び入力された特定時刻における上記位置センサの位置情報に基づいて、上記基準時刻における位置情報に対する上記特定時刻における位置情報との差分と同じ移動量だけ上記画像データを逆方向に移動させることで、上記画像表示部によって表示される上記位置センサの画面上の位置が一定位置に固定されるように処理し、
上記位置センサを所定距離だけ移動させる位置センサ移動部と、
上記調整機構は、さらに、上記位置センサを移動させる前後の位置同士を結ぶ線分に垂直な面の断層像を収集するように、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整することを特徴とするＸ線撮像装置。
上記Ｘ線源には、上記位置センサからの距離に応じて上記被検体における領域毎にＸ線量を調整する調整部を備えていることを特徴とする請求項１３に記載のＸ線撮像装置。
上記位置センサからの距離が大きい領域において上記Ｘ線量を低減するものであることを特徴とする請求項１４に記載のＸ線撮像装置。
上記Ｘ線源は、上記位置センサの速度情報に基づいて照射されるＸ線の照射量、照射時間、照射間隔の少なくとも１つを調整することを特徴とする請求項１３に記載のＸ線撮像装置。
上記位置センサの移動速度が所定速度より大きい場合には、上記Ｘ線の照射量を多く、かつ、照射時間を短くし、上記位置センサの移動速度が所定速度より小さい場合には、上記Ｘ線の照射量を少なく、かつ、照射時間を長くするものであることを特徴とする請求項１６に記載のＸ線撮像装置。
上記位置センサの移動速度が所定速度より大きい場合には、上記Ｘ線の照射間隔を短くし、上記位置センサの移動速度が所定速度より小さい場合には、上記Ｘ線の照射間隔を長くするものであることを特徴とする請求項１６に記載のＸ線撮像装置。
上記画像処理部は、さらに、収集された画像データと上記位置センサの位置情報とに基づいて補完画像データを生成するとともに、この補完画像データを上記各画像データ間の画像データとして用いることを特徴とする請求項１３に記載のＸ線撮像装置。
上記画像処理部は、さらに、時刻の異なる複数の画像データ間の処理において、上記位置センサの位置情報に基づいて新たな画像データを生成することを特徴とする請求項１３に記載のＸ線撮像装置。
上記位置センサは一対設けられ、
上記調整機構は、さらに、上記一対の位置センサ同士を結ぶ線分に対して垂直な面の断層像を収集するように、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整することを特徴とする請求項１３に記載のＸ線撮像装置。
上記調整機構は、さらに、上記位置センサの移動方向に基づいて、上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記寝台機構の相対位置を調整することを特徴とする請求項１３に記載のＸ線撮像装置。
上記位置センサの移動方向と、上記Ｘ線源と上記Ｘ線検出器とを結ぶ線分方向とは同一方向であることを特徴とする請求項２２に記載のＸ線撮像装置。
上記Ｘ線源に設けられた第１の位置センサと、
上記Ｘ線検出器に設けられた第２の位置センサと、
上記画像処理部は、さらに、上記第１及び第２の位置センサの位置情報に基づいて上記Ｘ線源、上記Ｘ線検出器、上記被検体の相対位置の変化量に基づいて上記画像データを補正することを特徴とする請求項１３に記載のＸ線撮像装置。