(57)【要約】【課題】Ｃ型のアームに対する回転座標系とＸ線検出器の出力から取得されるＸ線透過画像中の座標系との間の位置ずれを最小にすること。【解決手段】Ｘ線管球とＸ線検出器とを移動させる２軸以上の回転軸のうち１つの回転軸を回転させてＸ線検出器の出力信号に基づいて投影データを収集し、かつ１つの回転軸とは別の回転軸を回転させて少なくとも１方向でのＸ線検出器の出力信号に基づいて投影データを収集し、鋼球の位置データを仮想原点を中心に別の回転軸を回転させたときに収集された投影データに基づく画像の方向に投影し、この投影する仮想座標系の位置を更新し、投影データと別の回転軸を回転させて収集した投影データとを比較してずれ量を検出し、当該ずれ量が最小になるまで仮想座標系を更新する。【選択図】図１
2010246600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線源とＸ線検出器とを移動させる２軸以上の回転軸を有するＸ線装置において、
前記各回転軸のうち１つの回転軸を回転させて前記Ｘ線検出器の出力信号に基づいて投影データを収集し、かつ前記１つの回転軸とは別の前記回転軸を回転させて少なくとも１方向での前記Ｘ線検出器の出力信号に基づいて投影データを収集するデータ収集部と、
鋼球の位置データを仮想原点を中心に前記データ収集部により前記別の前記回転軸を回転させたときに収集された前記投影データに基づく画像の方向に投影する画像投影部と、
前記画像投影部により投影する仮想座標系の位置を更新する座標系更新部と、
前記画像投影部により投影された前記投影データと前記別の回転軸を回転させて収集した前記投影データとを比較してずれ量を検出し、当該ずれ量が最小になるまで前記座標系更新部による前記仮想座標系の更新を行うずれ検出部と、
を具備することを特徴とするＸ線装置。
【請求項２】
前記データ収集部は、前記１つの回転軸とは別の前記回転軸を回転させて少なくとも１方向で前記投影データを収集するときに前記２軸以上の前記各回転軸を回転させて角度変更を行うことを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
【請求項３】
前記ずれ検出部は、前記ずれ量が予め設定された閾値よりも小さくなるまで前記ずれ量を検出することを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
【請求項４】
前記データ収集部は、３Ｄキャリブレーション用のファントムを透過したＸ線量を検出して前記投影データを収集することを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
【請求項５】
前記データ収集部は、前記キャリブレーション用のファントムに対して頭部方向（ＣＲＡ）と尾部方向（ＣＡＵ）とに移動しながら数ポイントで前記投影データを収集することを特徴とする請求項４記載のＸ線装置。
【請求項６】
前記データ収集部は、前記１つの回転軸を１８０度以上回転させて前記Ｘ線検出器の出力信号に基づいて投影データを収集することを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
【請求項７】
前記データ収集部は、被検体に対して造影剤注入前に前記投影データを収集し、かつ前記被検体に対して造影剤注入後に前記投影データを収集し、
前記データ収集部により収集された前記造影剤注入前の前記投影データと前記造影剤注入後の前記投影データとの差分を演算してサブトラクション画像データを取得するサブトラクション部を備え、
前記三次元再構成部は、前記サブトラクション画像データを元に三次元再構成を行って三次元のボリューム画像を構築し、
前記ずれ量が最小になったときの前記仮想座標系に基づいて前記２軸以上の回転軸を回転させたときの回転角度によって観察されている方向と一致するように前記三次元のボリュームレンダリング画像を作成し、当該三次元のボリュームレンダリング画像とリアルタイムに取得される前記被検体の投影データとを合成し、三次元ロードマップとしてモニタ上に表示する画像合成部、
を備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線装置。
【請求項８】
Ｘ線源とＸ線検出器とを移動させる２軸以上の回転軸のうち１つの回転軸を回転させて前記Ｘ線検出器の出力信号に基づいて投影データを収集し、かつ前記１つの回転軸とは別の前記回転軸を回転させて少なくとも１方向での前記Ｘ線検出器の出力信号に基づいて投影データを収集し、
鋼球の位置データを仮想原点を中心に前記別の前記回転軸を回転させたときに収集された前記投影データに基づく画像の方向に投影し、
前記投影する仮想座標系の位置を更新し、
前記投影データと前記別の回転軸を回転させて収集した前記投影データとを比較してずれ量を検出し、当該ずれ量が最小になるまで前記仮想座標系の更新を行う、
ことを特徴とするＸ線装置のキャリブレーション方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、造影剤を流して撮影した画像とＸ線透視画像とを重ね合わせて表示するロードマップ（Ｒoadmap）機能を有するＸ線装置及びキャリブレーション方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターべンションや血管造影検査においては、カテーテルを被検体である例えば患者の足の付け根付近から血管内に挿入し、このカテーテルを血管内に進めて目的の部位まで持っていく。このカテーテル若しくはカテーテル内に通したガイドワイヤーを目的の部位まで進める際には、Ｘ線画像の透視下で行う。ところが、Ｘ線画像では、造影剤などで血管像を強調しない限り血管を見ることは出来ない。血管を見えるようにするために造影剤を流し続けると、腎機能に障害が起きかねない。
【０００３】
このような実情からＸ線診断装置等のＸ線装置には、ロードマップ機能というものがある。このロードマップ機能は、一度血管内に造影剤を注入して撮影を行ってコントラスト画像を記憶しておき、インターべンションや血管造影検査を行うときに、血管内に造影剤を注入して撮影したコントラスト画像とＸ線透視画像（マスク像）とを重ね合わせて表示する。このロードマップ機能は、インターべンションや血管造影検査を行うときに、血管内に造影剤を注入しなくても血管の位置がある程度判別することができるので、特に血管構造が複雑でカテーテル、ガイドワイヤーが血管内に入り難い場合に良く使用される。
【０００４】
ところが、ロードマップ機能は、患者が載置する寝台を移動する、患者に対する観察方向を変えるためにＸ線源及びＸ線検出器を設けたＣアーム等の支持機構を回転する、患者が身動きする等で少しの動きなどが発生すると、その度にロードマップ画像を作成し直さなければならない。頻繁なロードマップ画像の作成し直しは、インターべンションや血管造影検査時間の増加と使用する造影剤量の増加を招く。  
このような問題を解決するために３Ｄ（３次元）ロードマップがある。この３Ｄロードマップは、３Ｄ血管画像を用いてロードマップ画像を作成し、このロードマップ画像にＸ線透視画像（マスク像）を重ねるもので、血管内に注入する造影剤の低減、検査時間の短縮に効果があると期待される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１４９３６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ロードマップ機能は、上記の通り患者に対する観察方向（撮影角度）を変えるためにＣ型のアームを回転するが、このＣ型のアームの両端に設けられているＸ線管球とＸ線検出器との重みによって撓みが生じてしまう。このため、Ｃ型アームの回転中心を原点とする理想的なＸ線投影系と実際のＸ線投影系とに位置ずれが生じる。
【０００７】
３Ｄ画像を再構成するために、図４に示すように患者等の被検体１に対して第１斜位方向（ＲＡＯ）と第２斜位方向（ＬＡＯ）とにおいて透視画像と３Ｄ画像との位置関係は同定している。しかしながら、図５に示すように被検体１に対して頭部方向（ＣＲＡ）と尾部方向（ＣＡＵ）とにおいて透視画像と３Ｄ画像との位置関係を同定する機能がなく、３Ｄ再構成用とは異なる位置補正用のツールが必要となる。
【０００８】
本発明の目的は、Ｃ型のアームに対する回転座標系とＸ線検出器の出力から取得されるＸ線透過画像中の座標系との間の位置ずれを最小にすることができるＸ線装置及びキャリブレーション方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に記載のＸ線源とＸ線検出器とを移動させる２軸以上の回転軸を有するＸ線装置は、各回転軸のうち１つの回転軸を回転させてＸ線検出器の出力信号に基づいて投影データを収集し、かつ１つの回転軸とは別の回転軸を回転させて少なくとも１方向でのＸ線検出器の出力信号に基づいて投影データを収集するデータ収集部と、鋼球の位置データを仮想原点を中心にデータ収集部により別の回転軸を回転させたときに収集された投影データに基づく画像の方向に投影する画像投影部と、画像投影部により投影する仮想座標系の位置を更新する座標系更新部と、画像投影部により投影された投影データと別の回転軸を回転させて収集した投影データとを比較してずれ量を検出し、当該ずれ量が最小になるまで座標系更新部による仮想座標系の更新を行うずれ検出部とを具備する。
【００１０】
本発明の請求項８に記載のＸ線装置のキャリブレーション方法は、Ｘ線源とＸ線検出器とを移動させる２軸以上の回転軸のうち１つの回転軸を回転させてＸ線検出器の出力信号に基づいて投影データを収集し、かつ１つの回転軸とは別の回転軸を回転させて少なくとも１方向でのＸ線検出器の出力信号に基づいて投影データを収集し、鋼球の位置データを仮想原点を中心に別の回転軸を回転させたときに収集された投影データに基づく画像の方向に投影し、投影する仮想座標系の位置を更新し、投影データと別の回転軸を回転させて収集した投影データとを比較してずれ量を検出し、当該ずれ量が最小になるまで仮想座標系の更新を行う。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、Ｃ型のアームに対する回転座標系とＸ線検出器の出力から取得されるＸ線透過画像中の座標系との間の位置ずれを最小にすることができるＸ線装置及びキャリブレーション方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るＸ線装置の一実施の形態を示す構成図。
【図２】同装置におけるＣ型アームを示す斜視図。
【図３】同装置におけるキャリブレーションフローチャート。
【図４】被検体に対して第１斜位方向（ＲＡＯ）と第２斜位方向（ＬＡＯ）とを示す図。
【図５】被検体に対して頭部方向（ＣＲＡ）と尾部方向（ＣＡＵ）とを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施の形態について図面を参照して説明する。  
図１はＸ線装置の構成図を示し、図２はＣ型アームの斜視図を示す。Ｃ型のアーム１の両端部には、Ｘ線管球２と、Ｘ線検出器３とが設けられている。Ｘ線検出器３は、Ｘ線蛍光増倍管（I.I.：Image Intensifier）又は平面検出器（Ｆlat Ｐanel Ｄetector：ＦＰＤ）が用いられる。Ｃ型のアーム１は、少なくとも２軸、例えばＸ線管球２とＸ線検出器３との対峙する方向と同一方向の第１の軸Ｘ１を中心に回転すると共に、この第１の軸Ｘ１に対して直交する第２の軸Ｘ２を中心に回転し、かつＣ型のアーム１の長手方向と同一方向Ｘ３にスライド移動する。Ｃ型のアーム１には、駆動部４が設けられている。この駆動部４は、Ｃ型のアーム１を第１の軸Ｘ１を中心に回転し、この第１の軸Ｘ１に対して直交する第２の軸Ｘ２を中心に回転し、かつＣ型のアーム１の長手方向と同一方向にスライド移動させる。なお、Ｃ型のアーム１は、図示しない土台によって支持されている。又、Ｘ線管球２とＸ線検出器３との間には、患者等が載置されるテーブルが配置される。
【００１４】
画像処理装置５は、３Ｄ血管画像を用いてロードマップ画像を作成し、このロードマップ画像にＸ線透視画像（マスク像）を重ねた３Ｄロードマップを取得する。この画像処理装置５は、Ａ／Ｄ変換器６と、２Ｄ（２次元）画像メモリ７と、フィルタリング部８と、アフィン変換部９と、ルックアップテーブル（ＬＵＴ：Ｌook Ｕp Ｔable）１０と、３Ｄ画像メモリ１１と、三次元再構成部１２と、サブトラクション部１３と、画像投影部１４と、ずれ検出部１５と、座標系更新部１６と、ボリュームレンダリング画像作成部１７と、画像合成部１８とを有する。又、画像処理装置５には、Ｄ／Ａ変換器１９を介してＸ線画像用モニタ２０が接続されている。
【００１５】
Ａ／Ｄ変換器６は、Ｘ線検出器３の出力信号をディジタル変換する。  
２Ｄ画像メモリ７は、Ａ／Ｄ変換器６によりディジタル変換されたＸ線検出器３の出力信号をＸ線画像データとして記憶する。このＸ線画像データは、例えば血管内に造影剤を注入して撮影を行ったときのコントラスト画像と、血管内に造影剤を注入しないで撮影を行ったときのＸ線透視画像（マスク像）とが含まれる。  
なお、Ｃ型アーム１は、支持部の土台に設けられたモータ（図示せず）によって、図２に示すように第２の軸Ｘ２を中心に高速に回転することができる。先ず、目的の主要血管が、全ての方向で視野内に入るように、寝台の位置、高さ、又はＣ型アーム１の位置の何れか１つ、若しくは組み合わせて調整される。その後、回転により患者に危険がないかどうかを確認した上で、投影データが撮影される。
【００１６】
この投影データの収集は、造影剤注入前と注入後の２回行われる。造影剤注入前に、秒間５０度でＣ型アーム１がプロペラのように回転されつつ、例えば１度間隔で撮影が行われる。これにより収集された２００フレームの回転画像は、Ａ／Ｄ変換器６によりデジタル信号に変換された後、２Ｄ画像メモリ７に記億される。その後、Ｃ型アーム１が高速で最初の回転開始位置まで戻される。
【００１７】
フィルタリング部８は、高周波強調フィルタリングなどを行う。
【００１８】
アフィン変換部９は、画像拡大・移動などを行う。  
ＬＵＴ１０は、階調変換を行う。  
３Ｄ画像メモリ１１は、三次元（３Ｄ）血管画像データなどを記憶する。
【００１９】
三次元再構成部１２は、Ｃ型のアーム１を第１の軸Ｘ１又は第２の軸Ｘ２を中心に回転させたときに収集されて２Ｄ画像メモリ７に記憶されたＸ線画像データを元に三次元（３Ｄ）再構成を行って３Ｄ血管画像データを取得する。  
サブトラクション部１３は、Ｘ線透視画像（マスク像）からコントラスト画像の差分を演算して血管のみを抽出した像すなわちサブトラクション画像データを取得する。  
画像投影部１４は、３Ｄ血管画像データを仮想座標系を元に投影する。
【００２０】
ずれ検出部１５は、画像投影部１４により投影された投影画像データとＣ型のアーム１を例えば第２の軸Ｘ２を中心に回転させたときに収集されたＸ線画像データとを比較してずれ量を検出する。このずれ検出部１５は、座標系更新部１６によって更新される画像投影部１４での各仮想座標系毎にずれ量を検出し、当該ずれ量が予め設定された閾値よりも小さくなるまでずれ量を検出する。
【００２１】
座標系更新部１６は、上記の如く画像投影部１４により投影する仮想座標系の位置を更新する。仮想座標系の位置の更新は、例えばずれ検出部１５により検出されるずれ量が閾値よりも小さくなる方向に仮想座標系を移動する。ずれ量が閾値よりも小さくなる方向は、例えば現在のずれ量と新しい仮座標系のずれ量とを比較し、現在よりも新しい仮座標系のずれ量が小さくなる方向である。  
ボリュームレンダリング画像作成部１７は、３Ｄ血管ボリュームレンダリング画像を作成する。  
画像合成部１８は、３Ｄ血管画像データとＸ線画像データとを合成する。
【００２２】
次に、上記の如く構成された装置の動作について説明する。  
本装置は、据付時及び一定期間毎にキャリブレーション作業が行われる。このキャリブレーション作業では、３Ｄキャリブレーション用のファントムを使用し、通常の再構成用のキャリブレーションをＣ型アーム１を回転させながら収集すると同時に、Ｃ型のアーム１をＣＲＡとＣＡＵとの方向に移動しながら数ポイントで撮影を行う。
【００２３】
次に、キャリブレーション作業では、３Ｄキャリブレーション用のファントムの鋼球位置を、機械情報によって決まる仮想座標系に基づいて作成される投影画像データとＸ線画像データとの位置ずれを検出し、この位置ずれが最小となる仮想座標系を組み合わせを同定することにより回転座標系としてのＣ型のアーム１の第１及び第２の軸Ｘ１、Ｘ２とＸ線画像データ上の座標系との位置合わせを行う。このような位置合わせは、キャリブレーション作業の中でメインに実施される。なお、３Ｄキャリブレーション用のファントムは、例えば特開２００１−１４９３６３号公報に開示されているようなファントムを使用する。このファントムは、例えばその断面が円形で内部が中空の筒状構造物と、その表面に複数の指標が備えられているＸ線キャリブレーションファントムであって、筒状構造物の軸方向に関し、その中間部における断面径が両軸端部における断面径に比べて小さく構成されている。又、このファントムは、例えばその断面が円形で内部が中空の筒状構造物と、その表面に複数の指標が備えられているＸ線キャリブレーションファントムであって、筒状構造物の軸方向に関し、その中間部における断面径が両軸端部における断面径に比べて小さく構成されており、かつ筒状構造物における任意の断面を軸方向より臨んだ際に見られる円周に関し、該円周上で見られる一群の指標は、当該円周上で均等に存在するとともに、該一群の指標は筒状構造物の軸方向においては所定の間隔を以て分散配列されている。
【００２４】
具体的に図３に示すキャリブレーションフローチャートに従って説明する。  
先ず、キャリブレーション作業中、３Ｄキャリブレーション用のファントムの投影データが収集される（ステップ＃１）。この投影データの収集では、先ず、３Ｄキャリブレーション用のファントムがテーブル上に記載される。この状態で、Ｃ型のアーム１は、駆動部４によって予め設定された方向でかつ一定の速度で回転する。例えばＣ型のアーム１は、第２の軸Ｘ２を中心に一定の速度で２００度を回転する（プロペラ回転）。これにより、Ｘ線管球２とＸ線検出器３とは、対峙した状態で３Ｄキャリブレーション用のファントムの周囲を回転移動する。
【００２５】
これらＸ線管球２及びＸ線検出器３の回転移動中に、Ｘ線管球２は、Ｘ線を放射する。Ｘ線管球２からのＸ線放射は、例えばＸ線管球２及びＸ線検出器３が１度回転する毎に行われる。Ｘ線検出器３は、上記１度回転する毎に、３Ｄキャリブレーション用のファントム等を透過したＸ線を検出する。このＸ線検出器３の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器６によりディジタル変換され、投影データとして２Ｄ画像メモリ７に記憶される。これにより、２Ｄ画像メモリ７には、例えば２００フレームの投影データが記憶される。
【００２６】
次に、２Ｄ画像メモリ７に記憶された投影データを元に再構成空間である三次元画像から投影画像への投影マトリックスを同定する（ステップ＃２）。  
次に、投影マトリックスが同定されたら、当該同定された投影マトリックスを元に回転軸、例えばＣ型のアーム１の第２の軸Ｘ２を同定する（ステップ＃３）。この同定方法は、投影マトリックスから直接導出する方法と、仮想的に発生させた投影データを再構成し、この再構成画像から間接的に同定する方法とがある。
【００２７】
次に、２Ｄ画像メモリ７に記憶されている投影データは、三次元再構成部１２に送られる。この三次元再構成部１２は、２Ｄ画像メモリ７からの投影データを元に３Ｄ再構成を行って三次元のボリューム画像データ（３Ｄボリューム画像データ）を構築する（ステップ＃４）。この３Ｄ再構成の方法は、その一例としてＦeldkamp等によって提案されたフィルタードバックプロジェクション法がある。このフィルタードバックプロジェクション法は、例えば２００フレームの投影データに対して例えばＳhepp＆ＬoganやＲamachandranのような適当なコンボリューションフィルターをかける。
【００２８】
次に、三次元再構成部１２は、逆投影演算を行うことにより再構成画像データを得る。この三次元再構成部１２によって取得された再構成画像データは、３Ｄ画像メモリ１１に保管される。ここで、再構成領域は、Ｘ線管球２の全方向へのＸ線束に内接する円筒として定義される。この円筒内は、例えばＸ線検出器３の１検出素子の幅に投影される再構成領域の中心部での長さｄで３次元的に離散化され、この離散点のデータの再構成像を得る必要がある。ここでは、離散間隔の１例について説明したが、これは各種装置やメーカーによって違うこともあるので、基本的には装置によって定義された離散間隔を用いれば良い。
【００２９】
次に、３Ｄキャリブレーション用のファントムは、テーブル上から移動することなく、Ｃ型のアーム１をプロペラ回転する第２の軸Ｘ２に対して垂直な第１の軸Ｘ１を中心にＣ型のアーム１は、予め設定された一定の角度だけ回転移動する。Ｃ型のアーム１が第１の軸Ｘ１を中心に一定の角度だけ回転移動した後、Ｘ線管球２からＸ線が放射される。Ｘ線検出器３は、３Ｄ再構成用のファントムを透過したＸ線を検出する。このＸ線検出器３の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器６によりディジタル変換され、投影データとして２Ｄ画像メモリ７に記憶される（ステップ＃５）。
【００３０】
ここで、Ｃ型のアーム１を一定の角度だけ回転移動して３Ｄキャリブレーション用のファントムの投影データを収集するのは、Ｃ型のアーム１を一定の角度ずらした少なくとも１回行われる。Ｃ型のアーム１が第１の軸Ｘ１を中心に一定の角度だけ回転移動して投影データを収集し、さらにＣ型のアーム１を第１の軸Ｘ１を中心に一定の角度だけ回転移動して投影データを収集することを繰り返してもよい。例えば、Ｃ型のアーム１を第１の軸Ｘ１を中心に一定の角度だけ回転移動することにより、３Ｄキャリブレーション用のファントムに対して頭部方向（ＣＲＡ）と尾部方向（ＣＡＵ）とに移動しながら数ポイントで投影データを収集する。
【００３１】
次に、Ｃ型のアーム１を回転させたときの中心点のうち３Ｄボリューム画像データの中心から最も近い点を原点とする三次元座標系を仮定する（ステップ＃６）。  
次に、画像投影部１４は、３Ｄボリューム画像データの中心から最も近い点を原点と仮定したる三次元座標系に基づいて撮影したファントム画像の方向へ３Ｄボリューム画像データを投影する（ステップ＃７）。この画像投影部１４により投影された画像データは、Ｃ型のアーム１を第２の軸Ｘ２を中心に回転させたときに収集されたＸ線画像データと共にずれ検出部１５に送られる。
【００３２】
次に、ずれ検出部１５は、画像投影部１４により投影された投影画像データとＣ型のアーム１を第１の軸Ｘ１又は第２の軸Ｘ２を中心に回転させたときに収集されたＸ線画像データとを比較してずれ量を検出する（ステップ＃８）。すなわち、仮想三次元座標系に基づく投影と実際の投影との間に誤差があるため、当該位置ずれを検出する。
【００３３】
このずれ検出部１５は、検出したずれ量と予め設定された閾値とを比較し、ずれ量が予め設定された閾値よりも小さいか否かを判断する（ステップ＃９）。この判断の結果、ずれ量が予め設定された閾値よりも大きければ、座標系更新部１６は、画像投影部１４により投影する仮想座標系の位置を更新する。
【００３４】
再び、上記ステップ＃６〜＃８を繰り返し、ずれ検出部１５は、画像投影部１４により投影された投影画像データとＣ型のアーム１を第１の軸Ｘ１又は第２の軸Ｘ２を中心に回転させたときに収集されたＸ線画像データとを比較してずれ量を検出し、ステップ＃９において、ずれ量が予め設定された閾値よりも小さいか否かを判断する。これ以降、ずれ量が予め設定された閾値よりも小さくなるまで、上記ステップ＃６〜＃９が繰り返される。
【００３５】
なお、仮想座標系の位置の更新は、例えばずれ検出部１５により検出されるずれ量が閾値よりも小さくなる方向に仮想座標系を移動する。ずれ量が閾値よりも小さくなる方向は、例えば現在のずれ量と新しい座標系のずれ量とを比較し、現在よりも新しい座標系のずれ量が小さくなる方向である。  
ずれ量が予め設定された閾値よりも小さくなると、更新された仮想座標系の原点及び座標軸をＣ型のアーム１に対応する三次元座標系として登録する。これにより、キャリブレーションは、完了する。
【００３６】
次に、インターべンション時若しくは治療時の動作について説明する。  
インターべンション若しくは治療が開始され、カテーテルが血管内に挿入され、当該カテーテルが目的の位置、例えば頭部の血管にまで挿入される。カテーテルの挿入の過程で目的の分岐部にカテーテルを挿入することが難しい場合がある。このような場合、分岐部の形状を把握し、カテーテルを容易に挿入できるように、３Ｄロードマップが使用される。
【００３７】
３Ｄロードマップの第一段階は、３Ｄ再構成のためのデータを撮影することである。  
先ず、目的の主要血管が全ての方向で視野内に入るように寝台の位置、寝台の高さ、Ｃ型のアーム１の位置のうちいずれか１つ若しくは組み合わせて調整が行われる。この調整の後、Ｃ型のアーム１を回転させて寝台上に載置されている患者に影響がないかどうかを確認した上で、投影データを撮影する。
【００３８】
Ｃ型のアーム１は、土台に設けられたモーターによって高速にプロペラのように回転することが可能である。  
投影データの収集は、血管内への造影剤の注入前と注入後との２回行う。  
先ず、造影剤注入前に秒間５０度でＣ型のアーム１をプロペラのように回転しながら例えば角度１度間隔で撮影を行う。Ｃ型のアーム１の回転と共にＸ線管球２及びＸ線検出器３が回転移動する。これらＸ線管球２及びＸ線検出器３の回転移動中に、Ｘ線管球２は、１度回転する毎に、Ｘ線を放射する。Ｘ線検出器３は、上記１度回転する毎に、患者を透過したＸ線を検出する。このＸ線検出器３の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器６によりディジタル変換され、投影データとして２Ｄ画像メモリ７に記憶される。これにより、２Ｄ画像メモリ７には、造影剤注入前の例えば２００フレームのＸ線透視画像（マスク像）データが記憶される。その後、Ｃ型のアーム１は、高速に最初の回転開始位置まで戻る。
【００３９】
次に、血管内に造影剤が造影剤注入器（Injector）により注入される。造影剤を注入してから一定時間経過後、再度秒間５０度でＣ型のアーム１を回転しながら１度間隔で撮影を行う。しかるに、Ｘ線検出器３は、上記１度回転する毎に、患者を透過したＸ線を検出する。このＸ線検出器３の出力信号は、Ａ／Ｄ変換器６によりディジタル変換され、投影データとして２Ｄ画像メモリ７に記憶される。これにより、２Ｄ画像メモリ７には、造影剤注入後の例えば２００フレームのコントラスト画像データが記憶される。この２Ｄ画像メモリ７にコントラスト画像データが蓄積されると、造影剤注入前の例えば２００フレームのＸ線透視画像（マスク像）データと造影剤注入後の例えば２００フレームのコントラスト画像データとがサブトラクション部１３に転送される。
【００４０】
次に、サブトラクション部１３は、造影剤注入前の例えば２００フレームのＸ線透視画像（マスク像）データと造影剤注入後の例えば２００フレームのコントラスト画像データと同一角度同士でサブトラクション（ＤＡＳ：Ｄigital Ｓubtraction Ａngiography）を行う。すなわち、サブトラクション部１３は、造影剤注入前の例えば２００フレームのＸ線透視画像（マスク像）データから造影剤注入後の例えば２００フレームのコントラスト画像データの自然対数を計算した後、差分を演算して血管のみを抽出した像すなわちサブトラクション画像データを取得する。このサブトラクション画像データは、三次元再構成部１２に送られる。
【００４１】
次に、三次元再構成部１２は、サブトラクション画像データを元に三次元（３Ｄ）再構成を行って三次元のボリューム画像を構築する。再構成方法の一例として例えばＦeldkamp等によって提案されたフィルタードバックプロジェクション法について説明する。三次元再構成部１２は、２００フレームのサブトラクション画像データに対して例えばＳhepp＆ＬoganやＲamachandranのような適当なコンボリューションフィルターをかける。次に、三次元再構成部１２は、逆投影演算を行うことにより再構成データ、すなわち３Ｄ血管画像データを得る。この３Ｄ血管画像データは、３Ｄ画像メモリ１１に保管される。この３Ｄ血管画像データの作成が完了した時点で、３Ｄロードマップの準備が完了する。
【００４２】
ここで、再構成領域は、Ｘ線管球２の全方向へのＸ線束に内接する円筒として定義される。この円筒内は、例えばＸ線検出器３の１検出素子の幅に投影される再構成領域の中心部での長さｄで三次元的に離散化され、この離散点のデータの再構成像を得る必要がある。但し、ここでは離散間隔の１例について説明したが、これは装置やメーカーによって違うこともあるので、基本的には装置によって定義された離散間隔を用いれば良い。なお、本実施の形態では、３Ｄキャリブレーション用のファントムの投影像を再構成し、その再構成画像を投影しているが、予め決められた鋼球位置を仮想座標系に基づいて投影してもよい。
【００４３】
３Ｄロードマップを表示したい時、操作者は、３Ｄロードマップボタンを押し操作する。このとき、Ｘ線画像用モニタには、Ｘ線画像の最終撮影画像が表示されている。３Ｄロードマップボタンが押し操作されると、３Ｄ画像メモリ１１に保存されている３Ｄ血管画像データが読み出される。ここで、複数の３Ｄ血管画像データが３Ｄ画像メモリ１１に保存されている場合、Ｘ線画像用モニタに複数の３Ｄ血管画像データをサムネイル表示し、これらサムネイル画像から目的の３Ｄ血管画像データを選択する。選択された３Ｄ血管画像データは、対応する投影データの内、２Ｄ画像メモリ７から正面方向の撮影データと側面方向の撮影データとを読み出し、Ｘ線画像用モニタ上に表示する。
【００４４】
次に、画像合成部１８は、上記キャリブレーションにより同定した三次元座標系に基づいてＣ型のアーム１の回転角度によって観察されている方向と一致するように３Ｄボリュームレンダリング血管画像を作成する。  
最後に、画像合成部１８は、３Ｄボリュームレンダリング血管画像とＸ線検出器３からリアルタイムに収集されるＸ線画像（透視画像）とを合成し、Ｘ線画像用モニタ上に表示する。
【００４５】
このように上記一実施の形態によれば、Ｘ線管球２とＸ線検出器３とを移動させる２軸以上の第１の軸Ｘ１、第２の軸Ｘ２のうち１つの回転軸を回転させてＸ線検出器３の出力信号に基づいて投影データを収集し、かつ１つの回転軸とは別の回転軸を回転させて少なくとも１方向でのＸ線検出器３の出力信号に基づいて投影データを収集し、このうち１つの回転軸を回転させたときに収集された投影データから三次元再構成部１２により三次元再構成を行い、この三次元再構成された三次元画像データを画像投影部１４により仮想原点を中心に別の回転軸を回転させたときに収集された投影データに基づく画像の方向に投影し、この投影する仮想座標系の位置を画像投影部１４により更新し、ずれ検出部１５により投影データと別の回転軸を回転させて収集した投影データとを比較してずれ量を検出し、当該ずれ量が最小になるまで仮想座標系を更新する。これにより、Ｃ型のアームに対する回転座標系とＸ線検出器の出力から取得されるＸ線透過画像中の座標系との間の位置ずれを最小にすることができ、３Ｄキャリブレーション用のファントムとは異なるファントムを必要とせず、精度の高い位置補正ができる。
【００４６】
インターべンション時若しくは治療時、患者に対する観察方向（撮影角度）を変えるためにＣ型のアームを回転するが、このＣ型のアームの両端に設けられているＸ線管球２とＸ線検出器３と重みによって実際のＸ線投影系とに位置ずれが生じるが、この位置ずれを小さくすることができる。なお、撓みをより精度高く補正するために、三次元座標系に基づく投影からのずれをたわみデータとして保管し、最も近い位置のたわみデータを参照してもよい。
【００４７】
更新された仮想座標系をＣ型のアーム１の三次元座標系として登録してキャリブレーションが完了した後、インターべンション時若しくは治療時に、３Ｄボリュームレンダリング血管画像とＸ線検出器３からリアルタイムに収集されるＸ線画像（透視画像）とを合成し、３ＤロードマップとしてＸ線画像用モニタ２０上に表示できる。  
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。
【００４８】
上記一実施の形態では、回転軸を投影マトリックスから同定しているが、撮影する角度方向を２以上にし、三次元座標系を逐次近似法で同定しても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１：Ｃ型のアーム、２：Ｘ線管球、３：Ｘ線検出器、４：駆動部、５：画像処理装置、６：Ａ／Ｄ変換器、７：２Ｄ（２次元）画像メモリ、８：フィルタリング部、９：アフィン変換部、１０：ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、１１：３Ｄ画像メモリ、１２：三次元再構成部、１３：サブトラクション部、１４：画像投影部、１５：ずれ検出部、１６：座標系更新部、１７：ボリュームレンダリング画像作成部、１８：画像合成部、Ｘ１：第１の軸、Ｘ２：第２の軸、１９：Ｄ／Ａ変換器、２０：Ｘ線画像用モニタ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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