(57)【要約】  この発明によれば、エネルギーサブトラクション部１５で得られるサブトラクション画像は、被検体Ｍにおける注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像取得用の３次元再構成処理の基礎であるのに加え、重み付け設定部１４による重み付けに従ってエネルギーサブトラクション部１５で行われる画像サブトラクション処理により、被検体Ｍの注目部位だけが抽出されて注目部位のまわりの背景部位である軟部組織が消去される。その結果、エネルギーサブトラクション部１５でサブトラクション画像が次々取得されてゆく間に仮に被検体Ｍの注目部位のまわりの背景部位である軟部組織で体動が生じたとしても、被検体Ｍの軟部組織における体動がサブトラクション画像やサブトラクション画像を基礎として取得される３次元Ｘ線画像の上にアーティファクトとして出現することはない。
2007086369.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）撮影対象の被検体へＸ線ビームを照射するＸ線ビーム照射手段と、（Ｂ）被検体へのＸ線ビームの照射により生じる被検体の透過Ｘ線像を検出してＸ線検出信号をリアルタイムで出力する２次元Ｘ線検出手段と、（Ｃ）Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を被検体を間にして対向した状態で被検体の周りを回転させる回転駆動手段と、（Ｄ）Ｘ線ビーム照射手段により照射されるＸ線ビームをエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームに交互に切り替える為のＸ線エネルギー切替制御をおこなうＸ線エネルギー切替制御手段と、（Ｅ）高エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって高エネルギーＸ線撮影画像を取得する高エネルギー画像取得手段と、（Ｆ）低エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって低エネルギーＸ線撮影画像を取得する低エネルギー画像取得手段と、（Ｇ）高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像について被検体における注目部位を抽出するのに適当な重み付けを設定する重み付け設定手段と、（Ｈ）時間的に隣り合うタイミングで取得されている高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像を重み付け設定手段で設定された重み付けにしたがって画像サブトラクション処理してサブトラクション画像を取得するエネルギー差利用式サブトラクション手段と、（Ｉ）エネルギーサブトラクション手段により取得された複数枚のサブトラクション画像を基礎として被検体における注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理を行う３次元再構成手段とを備えていることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】
（Ａ）撮影対象の被検体へＸ線ビームを照射するＸ線ビーム照射手段と、（Ｂ）被検体へのＸ線ビームの照射により生じる被検体の透過Ｘ線像を検出してＸ線検出信号をリアルタイムで出力する２次元Ｘ線検出手段と、（Ｃ）Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を被検体を間にして対向した状態で被検体の周りを回転させる回転駆動手段と、（Ｄ）Ｘ線ビーム照射手段により照射されるＸ線ビームをエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームに交互に切り替える為のＸ線エネルギー切替制御をおこなうＸ線エネルギー切替制御手段と、（Ｅ）高エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって高エネルギーＸ線撮影画像を取得する高エネルギー画像取得手段と、（Ｆ）低エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって低エネルギーＸ線撮影画像を取得する低エネルギー画像取得手段と、（Ｊ）高エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得するとともに、低エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより、低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得する３次元再構成手段と、（Ｋ）高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像について被検体における注目部位を抽出するのに適当な重み付けを設定する重み付け設定手段と、（Ｌ）高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を重み付け設定手段で設定された重み付けにしたがって画像サブトラクション処理して３次元のサブトラクション画像を取得するエネルギー差利用式サブトラクション手段とを備えていることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のＸ線撮像装置において、造影剤が注入される前の被検体についての画像と造影剤が注入された後の被検体についての画像を画像サブトラクション処理して造影剤注入部位を抽出するサブトラクション画像を取得する造影剤利用式サブトラクション手段を備えているＸ線撮像装置。
【請求項４】
請求項３に記載のＸ線撮像装置において、造影剤利用式サブトラクション手段は、造影剤が注入される前と後のそれぞれの被検体についてエネルギーサブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像を画像サブトラクション処理すると共に、３次元再構成手段は、造影剤利用式サブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像を用いて３次元再構成処理を行うＸ線撮像装置。
【請求項５】
請求項１または請求項２に記載のＸ線撮像装置において、Ｘ線ビーム照射手段と2次元Ｘ線検出手段は、Ｃ字形アームの一端と他端に個別に取り付けられて対向しているＸ線撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＸ線撮像装置において、回転駆動手段がＸ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を被検体の周りを１８０°以上にわたって回転させるＸ線撮像装置。
【請求項７】
請求項６に記載のＸ線撮像装置において、回転駆動手段は、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を加速回転、等速回転、減速回転の順に駆動し、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段が等速回転駆動されている間に、Ｘ線ビームが照射されるＸ線撮像装置。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載のＸ線撮影装置において、Ｘ線エネルギー切替制御手段は、Ｘ線ビーム照射手段に高電圧を印加することによりエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームを照射させるとともに、Ｘ線ビーム照射手段に低電圧を印加することによりエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを照射させるＸ線撮像装置。
【請求項９】
請求項１または請求項２に記載のＸ線撮影装置において、Ｘ線エネルギー切替制御手段は、Ｘ線ビーム照射手段から照射されたＸ線ビームを低エネルギー吸収部材を透過させることによりエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームを照射させるとともに、Ｘ線ビーム照射手段から照射されたＸ線ビームを高エネルギー吸収部材を透過させることによりにエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを照射させるＸ線撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体における注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を撮影するＸ線撮像装置に係り、特に３次元Ｘ線画像にアーティファクトが出現するのを防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｘ線撮像装置では、撮影条件が相違する同一撮影部位の２枚のＸ線撮影画像を画像サブトラクション処理することによって１枚の新たなサブトラクション画像を得るサブトラクション手法を利用することも多い。【０００３】
２枚のＸ線撮影画像の間での撮影条件の具体的な相違ファクターとしては、被検体に照射するＸ線ビームのエネルギーの高低が挙げられる。高エネルギーと低エネルギーの２種類のＸ線ビームが使われるデュアルエネルギー方式のサブトラクション手法の場合、高エネルギーのＸ線ビームによる高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーのＸ線ビームによる低エネルギーＸ線撮影画像とを得た後、高エネルギーＸ線撮影画像や低エネルギーＸ線撮影画像に予め設定されている重み付けに従って高・低の両Ｘ線撮影画像を差し引きすることによりサブトラクション画像を得る。さらにＸ線撮影画像について予め設定する重み付けの程度を適当に調整することにより、軟部組織が消去された骨画像や、逆に骨が消去された軟部組織画像をサブトラクション画像として得ることができる（例えば特許文献１を参照。）。【０００４】
また、２枚のＸ線撮影画像の間での撮影条件の具体的な相違ファクターとして、被検体への造影剤の注入の有無が挙げられる。被検体への造影剤の注入を伴う造影剤注入方式のサブトラクション手法の場合、造影剤の注入前のＸ線撮影画像と造影剤の注入後のＸ線撮影画像を得た後、画像の引き算を行って造影剤注入部位が抽出されたサブトラクション画像を得る。血管に造影剤を注入するアンギオグラフィの場合、Ｘ線撮像装置では、血管に造影剤を注入する前のＸ線撮影画像と血管に造影剤を注入した後のＸ線撮影画像を得てから差し引きすることにより、造影剤注入部位である血管が注目部位として抽出されたサブトラクション画像が得られる。【０００５】
加えて、造影剤注入方式のサブトラクション手法を利用した従来のＸ線撮像装置では、同一撮影部位についての撮影方向の異なる複数枚のサブトラクション画像に基づいて造影剤注入部位である血管が写っている３次元画像を得る３次元再構成が行われている。具体的には、血管に造影剤を注入する前に先ず、Ｘ線照射用のＸ線管と透過Ｘ線像検出用の２次元Ｘ線検出器を被検体の周りを回転させながら回転位相が異なるＸ線撮影画像を次々に得る。次に、血管に造影剤を注入した後、造影剤注入前と同様、Ｘ線照射用のＸ線管と透過Ｘ線像検出用の２次元Ｘ線検出器を被検体の周りを回転させながら回転位相が異なるＸ線撮影画像を次々に得る。【０００６】
そして、Ｘ線管と２次元Ｘ線検出器の回転位相が同一である造影剤注入前と後の２枚のＸ線撮影画像を画像サブトラクション処理してサブトラクション画像を各回転位相ごとに得てから、さらに得られた幾枚ものサブトラクション画像の画素信号と各サブトラクション画像の幾何学的位置に相応する回転位相を元にして３次元再構成処理を行うことにより、被検体における血管が注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像が得られる。このようにして得られた血管の３次元Ｘ線画像は、血管の走行状態の確認や治療方針の決定に用いられる。【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１８８０２４号公報（第６頁９欄，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のＸ線撮像装置は、血管が被検体における注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像に往々にして被検体の体動に起因するアーティファクトが出現するという問題がある。
画像サブトラクション処理の対象となる造影剤注入前と後の２枚のＸ線撮影画像の間には相当の時間差があり、造影剤注入前のＸ線撮影画像を得てから造影剤注入後のＸ線撮影画像を得るまでの間に被検体の軟部組織で体動が生じがちである。被検体の軟部組織で生じた体動は３次元Ｘ線画像の中にアーティファクトとなって出現し、血管の走行状態の確認や治療方針の決定を行う際の妨げになる。【０００９】
この発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、被検体における注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像に被検体の体動に起因するアーティファクトが出現するのを防止することができるＸ線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、こ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、請求項１に記載の発明に係るＸ線撮像装置は、（Ａ）撮影対象の被検体へＸ線ビームを照射するＸ線ビーム照射手段と、（Ｂ）被検体へのＸ線ビームの照射により生じる被検体の透過Ｘ線像を検出してＸ線検出信号をリアルタイムで出力する２次元Ｘ線検出手段と、（Ｃ）被検体を間に挟んで対向しているＸ線ビーム照射手段と２次元Ｘ線検出手段とを被検体の周りを回転させる回転駆動手段と、（Ｄ）Ｘ線ビーム照射手段により照射されるＸ線ビームをエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームに交互に切り替える為のＸ線エネルギー切替制御をおこなうＸ線エネルギー切替制御手段と、（Ｅ）高エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって高エネルギーＸ線撮影画像を取得する高エネルギー画像取得手段と、（Ｆ）低エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって低エネルギーＸ線撮影画像を取得する低エネルギー画像取得手段と、（Ｇ）高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像について被検体における注目部位を抽出するのに適当な重み付けを設定する重み付け設定手段と、（Ｈ）時間的に隣り合うタイミングで取得されている高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像を重み付け設定手段で設定された重み付けにしたがって画像サブトラクション処理してサブトラクション画像を取得するエネルギー差利用式サブトラクション手段と、（Ｉ）エネルギーサブトラクション手段により取得された複数枚のサブトラクション画像を基礎として被検体における注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理を行う３次元再構成手段とを備えていることを特徴とするものである。【００１１】
［作用・効果］請求項１の発明のＸ線撮像装置により３次元Ｘ線画像を撮影する場合、被検体を間に挟んで対向しているＸ線ビーム照射手段と２次元Ｘ線検出手段が回転駆動手段によって被検体の周りを回転させられながら、Ｘ線ビーム照射手段はＸ線エネルギー切替制御手段から受けるＸ線エネルギー切替制御にしたがってエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを交互に被検体に照射するのと並行して、２次元Ｘ線検出手段は、被検体への高エネルギーＸ線ビームあるいはエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームが照射される度に生じる被検体の透過Ｘ線像を検出してＸ線検出信号をリアルタイムで出力する。【００１２】
一方、２次元Ｘ線検出手段の後段では、高エネルギー画像取得手段が高エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって高エネルギーＸ線撮影画像を次々と取得し、低エネルギー画像取得手段が低エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって低エネルギーＸ線撮影画像を次々と取得する。【００１３】
他方、エネルギー差利用式サブトラクション手段は、時間的に隣り合うタイミングで取得されている高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像を、重み付け設定手段によって高エネルギーＸ線撮影画像や低エネルギーＸ線撮影画像について設定されている被検体における注目部位を抽出するのに適当な重み付けに従って画像サブトラクション処理してサブトラクション画像を次々と取得する。時間的に隣り合うタイミングで取得されている高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像は実質的に同一のタイミングで撮影されていて、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像はＸ線ビームのエネルギーが違うだけなので、重み付け処理と画像サブトラクション処理により被検体における注目部位が的確に抽出される。【００１４】
そして、３次元再構成手段はエネルギーサブトラクション手段により繰り返し取得された幾枚にものぼる複数枚のサブトラクション画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより被検体における注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得する。エネルギー差利用式サブトラクション手段により取得された幾枚にものぼる複数枚の各サブトラクション画像は、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段の回転位相がそれぞれ異なっており、被検体における注目部位を様々な方向から撮影した画像であるので、サブトラクション画像の画素信号とサブトラクション画像の幾何学的位置であるＸ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段の回転位相を元にして３次元再構成処理を行うことで３次元Ｘ線画像が取得できるのである。【００１５】
即ち、請求項１の発明のＸ線撮像装置の場合、エネルギー差利用式サブトラクション手段により得られるサブトラクション画像は、被検体における注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理の基礎となっているのに加えて、エネルギー差利用式サブトラクション手段で得られるサブトラクション画像は、重み付け設定手段により高エネルギーＸ線撮影画像や低エネルギーＸ線撮影画像について設定された適当な重み付けに従ってエネルギー差利用式サブトラクション手段が行う高・低の両エネルギーＸ線撮影画像の画像サブトラクション処理により、被検体における注目部位だけが抽出されて注目部位のまわりの背景部位が消去される。【００１６】
したがって、エネルギー差利用式サブトラクション手段でサブトラクション画像が幾枚も次々と取得されてゆく間に仮に被検体の注目部位のまわりの背景部位で体動が生じることがあったとしても、各サブトラクション画像では背景部位が消去されているので、被検体における体動がサブトラクション画像の上にも、サブトラクション画像を基礎として取得される３次元Ｘ線画像の上にも出現することはない。
よって、請求項１の発明のＸ線撮像装置によれば、被検体における注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像に被検体の体動に起因するアーティファクトが出現するのを防止できる。【００１７】
請求項２に記載の発明に係るＸ線撮影装置は、（Ａ）撮影対象の被検体へＸ線ビームを照射するＸ線ビーム照射手段と、（Ｂ）被検体へのＸ線ビームの照射により生じる被検体の透過Ｘ線像を検出してＸ線検出信号をリアルタイムで出力する２次元Ｘ線検出手段と、（Ｃ）Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を被検体を間にして対向した状態で被検体の周りを回転させる回転駆動手段と、（Ｄ）Ｘ線ビーム照射手段により照射されるＸ線ビームをエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームに交互に切り替える為のＸ線エネルギー切替制御をおこなうＸ線エネルギー切替制御手段と、（Ｅ）高エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって高エネルギーＸ線撮影画像を取得する高エネルギー画像取得手段と、（Ｆ）低エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって低エネルギーＸ線撮影画像を取得する低エネルギー画像取得手段と、（Ｊ）高エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得するとともに、低エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより、低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得する３次元再構成手段と、（Ｋ）高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像について被検体における注目部位を抽出するのに適当な重み付けを設定する重み付け設定手段と、（Ｌ）高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を重み付け設定手段で設定された重み付けにしたがって画像サブトラクション処理して３次元のサブトラクション画像を取得するエネルギー差利用式サブトラクション手段とを備えていることを特徴とする。【００１８】
〔作用・効果〕Ｘ線ビーム照射手段と２次元Ｘ線検出手段が回転駆動手段によって被検体の周りを回転させられながら、Ｘ線ビーム照射手段はＸ線エネルギー切替制御手段から受けるＸ線エネルギー切替制御にしたがってエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを交互に被検体に照射する。これと並行して２次元Ｘ線検出手段は、被検体への高エネルギーＸ線ビームあるいはエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームが照射される度に生じる被検体の透過Ｘ線像を検出してＸ線検出信号をリアルタイムで出力する。【００１９】
被検体の周りの高・低の両エネルギーＸ線撮影画像がそれぞれ収集されると、３次元再構成手段は、高エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより高エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得し、同様に、低エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得する。次に、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を重み付け設定手段で設定された重み付けにしたがって画像サブトラクション処理して３次元のサブトラクション画像を取得する。【００２０】
以上のように、請求項２に記載の発明は、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についてそれぞれ３次元再構成処理を行い、その後で高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像について重み付けサブトラクション処理を行って３次元のサブトラクション画像を得ている。高エネルギーＸ線撮影画像や低エネルギーＸ線撮影画像に対して３次元再構成処理を直接に行うので、サブトラクション画像を再構成処理の対象としたときのような位置ズレに起因したアーティファクトが発生しない。また、重み付けサブトラクション処理を３次元再構成処理の後に行っているので、重み付け係数を変更しても処理負担の大きな３次元再構成処理をやり直す必要が無い。したがって、請求項２記載の発明によると、重み付け係数を任意に変更して最適な係数を設定することができるので、高品位の３次元サブトラクション画像を得ることができる。【００２１】
また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のＸ線撮像装置において、造影剤が注入される前の被検体についての画像と造影剤が注入された後の被検体についての画像を画像サブトラクション処理して造影剤注入部位を抽出するサブトラクション画像を取得する造影剤利用式サブトラクション手段を備えているものである。【００２２】
［作用・効果］請求項３の発明のＸ線撮像装置の場合、造影剤利用式サブトラクション手段によって、造影剤が注入される前の被検体についての画像と造影剤が注入された後の被検体についての画像を画像サブトラクション処理が行われることにより造影剤注入部位が抽出される。【００２３】
また、請求項４の発明は、請求項３に記載のＸ線撮像装置において、造影剤利用式サブトラクション手段は、造影剤が注入される前と後のそれぞれの被検体についてエネルギーサブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像を画像サブトラクション処理すると共に、３次元再構成手段は、造影剤利用式サブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像を用いて３次元再構成処理を行うものである。【００２４】
［作用・効果］請求項４の発明のＸ線撮像装置の場合、造影剤利用式サブトラクション手段によって、造影剤が注入される前と後のそれぞれの被検体についてエネルギーサブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像が重ねて画像サブトラクション処理されると共に、３次元再構成手段によって、造影剤利用式サブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像から、被検体における注目部位として造影剤注入部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像が取得される。【００２５】
請求項５の発明は、請求項１または請求項２に記載のＸ線撮像装置において、Ｘ線ビーム照射手段と２次元Ｘ線検出手段は、Ｃ字形アームの一端と他端に個別に取り付けられて対向している。【００２６】
〔作用・効果〕請求項５の発明のＸ線撮影装置の場合、Ｃ字形アームの一端と他端にＸ線ビーム照射手段と２次元Ｘ線検出手段とが取り付けられているので、Ｘ線ビーム照射手段と２次元Ｘ線検出手段を対向させた状態で被検体の周りに容易に回転移動させることができる。【００２７】
また、請求項６の発明は、請求項５に記載のＸ線撮像装置において、回転駆動手段がＸ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を被検体の周りを１８０°以上にわたって回転させるものである。【００２８】
［作用・効果］請求項６の発明のＸ線撮像装置の場合、回転駆動手段によりＸ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段が被検体の周りを１８０°以上にわたって回転させられるので、３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理の基礎となるサブトラクション画像が１８０°以上の広い範囲にわたって得られるので、３次元Ｘ線画像取得用の３次元再構成処理を高精度で行うことができる。【００２９】
請求項７の発明は、請求項６に記載のＸ線撮像装置において、回転駆動手段は、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を加速回転、等速回転、減速回転の順に駆動し、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段が等速回転駆動されている間に、Ｘ線ビームが照射される。【００３０】
〔作用・効果〕請求項７の発明のＸ線撮影装置の場合、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を等速回転させる前後に加速回転をする過程と、減速回転をする過程をそれぞれ設けているので、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を無理なく等速回転過程に移行させてＸ線照射をすることができる。【００３１】
請求項８の発明は、請求項１または請求項２に記載のＸ線撮影装置において、Ｘ線エネルギー切替制御手段は、Ｘ線ビーム照射手段に高電圧を印加することによりエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームを照射させるとともに、Ｘ線ビーム照射手段に低電圧を印加することによりエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを照射させる。【００３２】
〔作用・効果〕請求項８の発明のＸ線撮影装置の場合、Ｘ線ビーム照射手段に印加する電圧を高電圧と低電圧とに交互に切り換えることにより、高エネルギーＸ線ビームと低エネルギーＸ線ビームとを得ることができる。【００３３】
請求項９の発明は、請求項１または請求項２に記載のＸ線撮影装置において、Ｘ線エネルギー切替制御手段は、Ｘ線ビーム照射手段から照射されたＸ線ビームを低エネルギー吸収部材を透過させることによりエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームを照射させるとともに、Ｘ線ビーム照射手段から照射されたＸ線ビームを高エネルギー吸収部材を透過させることによりにエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを照射させる。【００３４】
〔作用・効果〕請求項９の発明のＸ線撮影装置の場合、Ｘ線ビーム照射手段から照射されたＸ線ビームを低エネルギー吸収部材と高エネルギー吸収部材とに交互に通過させることにより、高エネルギーＸ線ビームと低エネルギーＸ線ビームとを得ることができる。
【発明の効果】
【００３５】
請求項１の発明に係るＸ線撮像装置の場合、エネルギー差利用式サブトラクション手段により得られるサブトラクション画像は、被検体における注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理の基礎となっているのに加えて、エネルギー差利用式サブトラクション手段で得られるサブトラクション画像は、重み付け設定手段により高エネルギーＸ線撮影画像や低エネルギーＸ線撮影画像について設定された適当な重み付けに従ってエネルギー差利用式サブトラクション手段が行う高・低の両エネルギーＸ線撮影画像の画像サブトラクション処理により、被検体における注目部位だけが抽出されて注目部位のまわりの背景部位が消去される。【００３６】
したがって、エネルギー差利用式サブトラクション手段でサブトラクション画像が幾枚も次々と取得されてゆく間に仮に被検体の注目部位のまわりの背景部位で体動が生じることがあったとしても、各サブトラクション画像では背景部位が消去されているので、被検体における体動がサブトラクション画像の上にも、サブトラクション画像を基礎として取得される３次元Ｘ線画像の上にも出現することはない。
よって、この発明のＸ線撮像装置によれば、被検体における注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像に被検体の体動に起因するアーティファクトが出現するのを防止することができる。【００３７】
請求項２の発明に係るＸ線撮像装置の場合、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についてそれぞれ３次元再構成処理を行い、その後で高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像について重み付けをしたサブトラクション処理を行って３次元のサブトラクション画像を得ているので、３次元再構成処理の際に位置ズレに起因したアーティファクトが生じ難い。また、請求項２記載の発明によると、重み付け係数を任意に変更して最適な係数を設定することができるので、高品位の３次元サブトラクション画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】第１実施例のＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例のＸ線撮像装置のＸ線撮像系の構成を示す立面図である。
【図３】第１実施例のＸ線撮像装置のＸ線管とＦＰＤの回転範囲示す模式図である。
【図４】第１実施例のＸ線撮像装置のＸ線管への電圧印加状況とＦＰＤからのＸ線検出信号の出力状況を対比して示すグラフである。
【図５】第１実施例のＸ線撮像装置の３次元画像再構成部の詳細を示すブロック図である。
【図６】（ａ）は第１実施例のＸ線撮像装置におけるＸ線管とＦＰＤとの一走査形態を示す概略側面図であり、（ｂ）は（ａ）の概略斜視図である。
【図７】第１実施例に係るフェルドカンプ（Feldkamp）アルゴリズムを説明するための模式図である。
【図８】第１実施例の第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である。
【図９】第１実施例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である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は第１実施例の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。
【図１１】コンボリューション処理後の投影データを仮想の３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。
【図１２】コンボリューション処理後の投影データを仮想の３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。
【図１３】第１実施例の装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを示すフローチャートである。
【図１４】実施例の装置のエネルギーサブトラクション部で得られるサブトラクション画像の一例を示す模式図である。
【図１５】第１実施例の装置のエネルギーサブトラクション部で得られるサブトラクション画像の他の例を示す模式図である。
【図１６】第１実施例の装置の造影剤抽出サブトラクション部で得られるサブトラクション画像の一例を示す模式図である。
【図１７】第１実施例の装置の３次元再構成部で取得される３次元Ｘ線画像の一例を示す模式図である。
【図１８】第２実施例のＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１９】第２実施例の装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを示すフローチャートである。
【図２０】エネルギー切替制御手段の別実施例の説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  …Ｘ線管（Ｘ線ビーム照射手段）
２  …ＦＰＤ（２次元Ｘ線検出手段）
３  …回転駆動機構（回転駆動手段）
８  …Ｘ線エネルギー切替制御部（Ｘ線エネルギー切替制御手段）
１０  …高エネルギー画像取得部（高エネルギー画像取得手段）
１１  …低エネルギー画像取得部（低エネルギー画像取得手段）
１４  …重み付け設定部（重み付け設定手段）
１５  …エネルギーサブトラクション部（エネルギー差利用式サブトラクション手段）
１８  …造影剤抽出サブトラクション部（造影剤利用式サブトラクション手段）
２０  …３次元再構成部（３次元再構成手段）
Ｍ  …被検体
Ｐ１  …サブトラクション画像
Ｐ２  …サブトラクション画像
Ｐ３  …サブトラクション画像
Ｐ４  …３次元Ｘ線画像
Ｒ  …血管（注目部位）
ＸＡ…Ｘ線ビーム
【実施例１】
【００４０】
この発明のＸ線撮像装置の第１実施例を説明する。図１はアンギオグラフィ（血管造影検査）が行える実施例のＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図、図２は実施例のＸ線撮像装置のＸ線撮像系の構成を示す立面図である。【００４１】
第１実施例のＸ線撮像装置は、図１に示すように、天板ＢＤに載置された撮影対象の被検体Ｍへコーン状のＸ線ビームＸＡを照射するＸ線ビーム照射手段としてのＸ線管１と、被検体ＭへのＸ線ビームＸＡの照射により生じる被検体Ｍの透過Ｘ線像を検出してＸ線検出信号を出力する２次元Ｘ線検出手段としてのフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」と略記）２と、Ｘ線管１およびＦＰＤ２を被検体Ｍを間にして対向した状態で被検体Ｍの周りを回転させる回転駆動機構３とを備えている。【００４２】
Ｘ線管１とＦＰＤ２は、図２に示すように、支軸部材５で支えられているＣ字形アーム４の一端と他端に取り付けられていており、回転駆動機構３は支軸部材５を中心軸５Ａを回転軸として回転させる電気モータ３Ａを有している。回転駆動機構３が電気モータ３Ａを回して支軸部材５を回転させるのに連動してＣ字形アーム４が回転すると共に、Ｘ線管１およびＦＰＤ２がＣ字形アーム４の回転に伴って、被検体Ｍの周りを回転する。【００４３】
なお、実施例の装置の場合、回転駆動機構３は回転制御部６から受ける回転速度制御にしたがって、Ｘ線管１およびＦＰＤ２を、図３に示すように、最大−１５０°〜＋１５０°の３００°の角度にわたって回転させる。Ｘ線管１およびＦＰＤ２は最大−１１０°〜＋１１０°の範囲にわたって等速で回転するのに加え、−１１０°の前に等速回転に達する迄の−１５０°〜−１１０°の加速回転期間が付設されており、＋１１０°の後に等速回転から停止する迄の＋１１０°〜＋１５０°の減速回転期間が付設されている。そして、Ｘ線管１およびＦＰＤ２が等速で回転している間にＸ線ビームの照射が行われてＸ線撮影が進行する。Ｘ線管１とＦＰＤ２の等速回転範囲は−１１０°〜＋１１０°より狭い範囲にセットすることもできる。【００４４】
一方、Ｘ線管１はＸ線管用電源７から駆動電力が供給される毎にＸ線ビームＸＡを照射するのであるが、実施例の装置は、Ｘ線管１により照射されるＸ線ビームＸＡをエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームに交互に切り替える為のＸ線エネルギー切替制御をおこなうＸ線エネルギー切替制御部８を備えている。具体的には、Ｘ線エネルギー切替制御部８がＸ線管用電源７の高圧発生部７Ａの高圧電圧を、図４（ａ）に示すように、高エネルギーＸ線ビーム用の高電圧（例えば１４０ｋＶ）と低エネルギーＸ線ビーム用の低電圧（例えば６０ｋＶ）に交互に切り替えることによりＸ線エネルギー切替制御をおこなう。【００４５】
加えて、実施例の装置は、Ｘ線管１とＦＰＤ２が所定の回転位相に達したタイミングでＸ線管１に次々とＸ線ビームＸＡを照射させる照射タイミング制御を行なうＸ線照射タイミング制御部９を備えている。例えば、Ｘ線管１は−１１０°の角度（回転位相）の時を最初の照射タイミングとしてＸ線ビームを照射するのに続いて、一定の回転位相毎（一定の角度をまわる毎）にＸ線ビームを照射しながら＋１１０°の角度（回転位相）の時を最後の照射タイミングとしてＸ線ビームを照射する。したがって、Ｘ線照射タイミング制御部９による照射タイミング制御とＸ線エネルギー切替制御部８によるＸ線エネルギー切替制御は同期して行われることになる。なお、Ｘ線管１とＦＰＤ２の等速回転範囲が−１１０°〜＋１１０°より狭い範囲にセットされた場合は、セットされた等速回転範囲に応じて最初と最後の照射タイミングが変ることになる。【００４６】
つまり、実施例の装置の場合、被検体Ｍを間に挟んで対向しているＸ線管１とＦＰＤ２が回転駆動機構３により被検体Ｍの周りを回転させられながら、Ｘ線管１は、Ｘ線エネルギー切替制御部８から受けるＸ線エネルギー切替制御とＸ線照射タイミング制御部９から受ける照射タイミング制御にしたがって、エネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームとを交互に被検体に繰り返し照射するのと並行して、ＦＰＤ２は、被検体Ｍへの高エネルギーＸ線ビームあるいはエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームが照射される度に生じる被検体Ｍの透過Ｘ線像を検出して、図４（ｂ）に示すように、Ｘ線検出信号をリアルタイムで出力する。【００４７】
他方、実施例の装置は、高エネルギーＸ線ビームの照射に伴ってＦＰＤ２から出力されるＸ線検出信号にしたがって高エネルギーＸ線撮影画像を取得して高エネルギー画像メモリ１２へ送り込む高エネルギー画像取得部１０と、低エネルギーＸ線ビームの照射に伴ってＦＰＤ２からから出力されるＸ線検出信号にしたがって低エネルギーＸ線撮影画像を取得して低エネルギー画像メモリ１３へ送り込む低エネルギー画像取得部１１とを備えている。【００４８】
さらに、実施例の装置は、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像について被検体における注目部位を抽出するのに適当な重み付けを設定する重み付け設定部１４と、時間的に隣り合うタイミングで取得されている高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像を重み付け設定部１４で設定された重み付けにしたがって画像サブトラクション処理してサブトラクション画像を取得するエネルギーサブトラクション部（エネルギー差利用式サブトラクション手段）１５とを備えている。【００４９】
具体的には、重み付け設定部１４によって高エネルギーＸ線撮影画像についての係数ａと低エネルギーＸ線撮影画像についての係数ｂが設定される。また、エネルギーサブトラクション部１５によって、ａ×ｌｏｇ（高エネルギーＸ線撮影画像の画素信号）−ｂ×ｌｏｇ（低エネルギーＸ線撮影画像の画素信号）という画像を差し引く演算が行われる。したがって、重み付け設定部１４によって設定する係数ａと係数ｂを適当に調整することにより、例えば、実質的に肋骨や背骨等の骨部のみが写っている画像をサブトラクション画像として取得することができる。勿論、係数ａと係数ｂの調整で実質的に軟部組織のみが写っている画像をサブトラクション画像として取得することもできる。【００５０】
時間的に隣り合うタイミングで取得されている高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像は実質的に同一のタイミングで撮影されていて、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像はＸ線ビームのエネルギーが違うだけであるので、エネルギーサブトラクション部１５による画像サブトラクション処理により被検体Ｍにおける注目部位が的確に抽出される。【００５１】
通常、高エネルギーＸ線撮影画像が撮影された後、直ぐ続いて低エネルギーＸ線撮影画像が取得されるので、これら一対の高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像ごとに１枚のサブトラクション画像が次々と得られる。ただ、低エネルギーＸ線撮影画像が取得された後、直ぐ続いて高エネルギーＸ線撮影画像が取得される場合は、これら一対の低エネルギーＸ線撮影画像と高エネルギーＸ線撮影画像ごとにもサブトラクション画像が次々と得られる。後者の場合は、前者の約倍の枚数のサブトラクション画像が得られる。【００５２】
エネルギーサブトラクション部１５の後段には、第１サブトラクション画像メモリ１６と第２サブトラクション画像メモリ１７が設けられている。実施例の装置でアンギオグラフィが行われる場合、造影剤注入前にエネルギーサブトラクション部１５で取得されるサブトラクション画像が第１サブトラクション画像メモリ１６に記憶され、造影剤注入後にエネルギーサブトラクション部１５で取得されるサブトラクション画像が第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶される。【００５３】
また、実施例の装置は、造影剤が注入される前の被検体Ｍについてのサブトラクション画像と造影剤が注入された後の被検体Ｍについてのサブトラクション画像を画像サブトラクション処理し造影剤注入部位が抽出されたサブトラクション画像を取得して造影剤抽出画像メモリ１９へ送り込む造影剤抽出サブトラクション部（造影剤利用式サブトラクション手段）１８を備えている。
具体的には、造影剤抽出サブトラクション部１８が、第１サブトラクション画像メモリ１６と第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶されている回転位相が同一のサブトラクション画像同士を重ねて画像サブトラクション処理して造影剤注入部位が抽出されたサブトラクション画像を次々と取得する。【００５４】
そして、実施例の装置は、さらに造影剤抽出画像メモリ１９に記憶されている幾枚ものサブトラクション画像を用いて造影剤注入部位が被検体Ｍにおける注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理を行う３次元再構成部２０を備えている。３次元再構成部２０は直接的には造影剤抽出サブトラクション部１８で取得されたサブトラクション画像から３次元Ｘ線画像を取得するのであるが、造影剤抽出サブトラクション部１８で取得されたサブトラクション画像はエネルギーサブトラクション部１５で取得されたサブトラクション画像であるので、３次元再構成部２０による３次元再構成処理は常にエネルギーサブトラクション部１５で取得されたサブトラクション画像を基礎として行われることになる。【００５５】
造影剤抽出画像メモリ１９に記憶されている幾枚にものぼる各サブトラクション画像はＸ線管１とＦＰＤ２の回転位相が異なっており、被検体Ｍにおける注目部位としての造影剤注入部位を様々な方向から撮影した画像であるので、サブトラクション画像の画素信号とサブトラクション画像の幾何学的位置であるＸ線管１とＦＰＤ２の回転位相を元にして３次元再構成部２０で３次元再構成処理を行うことで造影剤注入部位が被検体Ｍにおける注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像が取得できるのである。【００５６】
ここで、３次元Ｘ線画像を取得する具体的なアルゴリズムの一例として、フェルドカンプ（Feldkamp）法による、注目部位の３次元ボリューム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。まず、図６に示すように、被検体Ｍの注目部位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体Ｍ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Ｘ線管１を移動させるのと同期して、他方の円弧軌道上にフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）２をＸ線管１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、被検体Ｍの注目部位についての撮影を行ない、走査各位置で検出された、被検体Ｍの注目部位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。次に、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（３次元ボリュームデータ）を生成する。このようにして、注目部位の３次元ボリューム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３次元ボリューム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。【００５７】
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７参照）。【００５８】
なお、厳密にＣＴ値を求める場合は、投影データＰΦを、予め水換算値に置き換える補正を行っておく必要がある。【００５９】
【数１】
2007086369.tif 000003
【００６０】
ただし、ｆ（ｒ）は、再構成される立方体（三次元ボリュームデータ）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ＦＰＤ２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ＦＰＤ２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。【００６１】
図５に示すように、データ処理部１００は、３次元再構成部２０及び３次元画像メモリ２１を含む。なお、ここでは図１に示したエネルギーサブトラクション処理に係る構成は図示を省略してある。３次元再構成部２０は、図１に示した造影剤抽出画像メモリ１９（図５では図示省略）に記憶されている一群のサブトラクション画像（サブトラクション処理された投影データ：以下、単に「投影データ」という）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２０Ａ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２０Ｂ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２０Ｃ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（３次元ボリュームデータ）を生成する逆投影処理部２０Ｄとを備えている。【００６２】
第１の重み付け処理部２０Ａ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に示すように、走査各位置でＦＰＤ２で検出された各投影データに対して、ＦＰＤ２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、被検体Ｍに向けてＸ線管１から照射されるコーンビーム状のＸ線の中心点が、常に、被検体Ｍ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、ＦＰＤ２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。【００６３】
続いて、第１の重み付け処理部２０Ａ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）。【００６４】
コンボリューション処理部２０Ｂ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２０Ｂでの｜ω｜フィルタリング処理について説明する。【００６５】
コンボリューション処理部２０Ｂは、ＦＰＤ２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。【００６６】
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。【００６７】
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）【００６８】
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。【００６９】
Ｍｉ（ωi ）は、図１０（ａ）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（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（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。【００７０】
Ｍω（ωｉ）は、図１０（ｂ）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）【００７１】
なお、図１０（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。【００７２】
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。【００７３】
第２の重み付け処理部２０Ｃ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、被検体固定座標系での３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）【００７４】
続いて、第２の重み付け処理部２０Ｃは、図１２に示すように、３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。【００７５】
次に、逆投影処理部２０Ｄ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（３次元ボリュームデータ）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、被検体Ｍの注目部位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、撮影された被検体Ｍの注目部位に仮想的に設定される３次元格子群Ｋの所定の格子点に逆投影して、注目部位の３次元ボリューム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。【００７６】
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）【００７７】
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）【００７８】
３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 （＋１１０°）〜−θmax（−１１０°）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（３次元ボリュームデータ）が生成される。【００７９】
３次元画像メモリ２１は、逆投影処理部２０Ｄで生成された３次元ボリュームデータ（本実施例では３次元の血管像）を記憶しており、操作部２３から任意の断層面の画像情報が選択されると、その断層面の画像情報を表示モニタ２２に出力する。【００８０】
表示モニタ２２は、３次元画像メモリ２１に蓄積された所定の画像情報を出力表示するものである。【００８１】
以上、上述した実施例では、回転駆動機構３は、被検体Ｍの周りの円周軌道上に被検体Ｍ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Ｘ線管１を移動させるのと同期して、他方の円弧軌道上にＦＰＤ２をＸ線管１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。コンボリューション処理部２０Ｂは、走査各位置で検出された投影データに対してコンボリューション処理を施す。逆投影処理部２０Ｄは、コンボリューション処理部２０Ｂでコンボリューション処理された投影データを、撮影された被検体の注目部位に仮想的に設定される３次元格子群Ｋの所定の格子点に逆投影して、注目部位の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成を行うので、各角度からの撮影により得られた複数枚の投影像（走査各位置の投影像）を単一面上に重ね合わせるような検出信号の加算演算処理を行なって２次元断層画像データを生成するという従来手法を用いるのではなく、走査各位置で検出された投影データに対してコンボリューション処理し、コンボリューション処理後の走査各位置の投影像を３次元格子群の所定の格子点に逆投影して、注目部位の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成を行うので、複数回にわたって断層撮影することなく注目部位の３次元ボリュームデータを生成でき、被検体の注目部位についての３次元断層画像を迅速に生成できる。【００８２】
３次元再構成部２０で取得された３次元Ｘ線画像は３次元画像メモリ２１に送り込まれて記憶されると共に、必要に応じて３次元画像メモリ２１から３次元Ｘ線画像が読み出されて、例えば表示モニタ２２の画面に映し出される。【００８３】
なお、表示モニタ２２の画面にはＸ線撮影や装置の稼働に必要な操作を行なう為のメニューなども表示される。Ｘ線撮影や装置の稼働に必要な指令やデータを入力する時は、マウスやキーボード等の入力機器を用いた操作部２３から指令やデータを入力する操作を行なう。また、主制御部２４は、コンピュータ（ＣＰＵ）と動作プログラムを中心に構成されていて、操作部２３などによる各種の指令入力、あるいは、Ｘ線撮影の進行状況などに応じて適切な命令やデータを必要な部所へ適時に送出し、装置全体を常に適切に動作させる統括的制御機能を果たす。【００８４】
続いて、以上に述べた構成を有するＸ線撮像装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを図面を参照して説明する。図１３は実施例のＸ線撮像装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを示すフローチャートである。
以下では、被検体Ｍは天板ＢＤの上に載置されて撮影位置にセットされており、最終的に被検体Ｍにおける注目部位として造影剤が注入された血管が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得するものとする。また高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についての係数ａ，ｂの設定は、エネルギーサブトラクション部１５で実質的に肋骨や背骨等の骨部のみが写っている画像がサブトラクション画像として取得される設定となっているものとする。【００８５】
〔ステップＳ１〕被検体Ｍの血管に造影剤を注入しない状態で術者は装置を始動させてＸ線撮影を開始する。【００８６】
〔ステップＳ２〕Ｘ線管１とＦＰＤ２が被検体Ｍの周りを等速回転しながら高エネルギーと低エネルギーのＸ線ビームを交互に照射するのに伴って高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像が取得されるのに続いて、エネルギーサブトラクション部１５により高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像が画像サブトラクション処理されて、図１４に示すように、被検体Ｍの骨部Ｑのみが抽出されたサブトラクション画像Ｐ１が取得されて第１サブトラクション画像メモリ１６に記憶される。【００８７】
〔ステップＳ３〕エネルギーサブトラクション部１５によりサブトラクション画像Ｐ１が未だ必要枚数取得されていなければ、ステップＳ２へ戻る。エネルギーサブトラクション部１５によりサブトラクション画像Ｐ１が既に必要枚数取得されたならば、次のステップＳ４に進む。
〔ステップＳ４〕術者は被検体Ｍの血管に造影剤を注入してから装置を再始動させてＸ線撮影を再開する。
〔ステップＳ５〕Ｘ線管１とＦＰＤ２が被検体Ｍの周りを等速回転しながら高エネルギーと低エネルギーのＸ線ビームを交互に照射するのに伴って高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像が取得されるのに続いて、エネルギーサブトラクション部１５により高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像が画像サブトラクション処理されて、図１５に示すように、被検体Ｍの骨部Ｑおよび造影剤注入部位である血管Ｒが抽出されたサブトラクション画像Ｐ２が取得されて第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶される。【００８８】
〔ステップＳ６〕エネルギーサブトラクション部１５によりサブトラクション画像Ｐ２が未だ必要枚数取得されていなければ、ステップＳ５へ戻る。エネルギーサブトラクション部１５によりサブトラクション画像Ｐ２が既に必要枚数取得されたならば、次のステップＳ７に進む。
〔ステップＳ７〕造影剤抽出サブトラクション部１８によって第１サブトラクション画像メモリ１６と第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶されている回転位相が同一のサブトラクション画像Ｐ１，Ｐ２同士が画像サブトラクション処理されることにより、図１６に示すように、骨部が消去されて造影剤注入部位の血管Ｒが抽出されたサブトラクション画像Ｐ３が次々と取得されて造影剤抽出画像メモリ１９で記憶される。【００８９】
〔ステップＳ８〕３次元再構成部２０による３次元再構成処理により、図１７に示すように、造影剤抽出画像メモリ１９で記憶されているサブトラクション画像から造影剤が注入された血管Ｒだけが抽出されて写っている３次元Ｘ線画像Ｐ４が取得される。【００９０】
以上に述べたように、実施例の装置の場合、エネルギーサブトラクション部１５で得られるサブトラクション画像は、造影剤が注入された血管が被検体Ｍにおける注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理の基礎となっているのに加え、エネルギーサブトラクション部１５で得られるサブトラクション画像は、重み付け設定部１４により設定される高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についての重み付けと、重み付け設定部１４による重み付けに従ってエネルギーサブトラクション部１５が行う高・低の両エネルギーＸ線撮影画像の画像サブトラクション処理により、被検体Ｍにおける造影剤が注入された血管および骨部が注目部位として抽出されて注目部位のまわりの背景部位である軟部組織が消去される。【００９１】
したがって、エネルギーサブトラクション部１５でサブトラクション画像が幾枚も次々と取得されてゆく間に仮に被検体Ｍの注目部位のまわりの背景部位である軟部組織で体動が生じたとしても、エネルギーサブトラクション部１５で得られる各サブトラクション画像では背景部位である軟部組織が消去されているので、被検体Ｍの軟部組織における体動がサブトラクション画像の上にも、サブトラクション画像を基礎として取得される３次元Ｘ線画像の上にも、出現することはない。【００９２】
よって、実施例のＸ線撮像装置によれば、造影剤が注入された血管が被検体Ｍにおける注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像に被検体Ｍの体動に起因するアーティファクトが出現するのを防止することができる。
加えて、実施例の装置の場合、回転駆動機構３によりＸ線管１およびＦＰＤ２が被検体の周りを１８０°以上にわたって回転させられるので、３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理の基礎となるサブトラクション画像が１８０°以上の広い範囲にわたって得られるので、３次元Ｘ線画像取得用の３次元再構成処理を高精度で行える。
【実施例２】
【００９３】
図１８は第２実施例に係るＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
図１中に示した符号と同一符号の要素は第１実施例のＸ線撮像装置と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。【００９４】
第１実施例のＸ線撮像装置では、時間的に隣り合うタイミングで取得された高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像について重み付けエネルギーサブトラクション処理を行ってサブトラクション画像を得て、これらのサブトラクション画像を基礎に３次元再構成処理を行って３次元画像を得ている。ここで、Ｘ線管１とＦＰＤ２は被検体Ｍの周りを回転しながら高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像を取得するので、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像との間には僅かな位置的ズレが存在する。そのため３次元再構成処理の対象であるサブトラクション画像に位置的ズレに起因したボケが含まれるので、これが３次元再構成処理の際にアーティファクトとなって出現する。【００９５】
一方、第２実施例のＸ線撮像装置では、時間的に隣り合うタイミングで取得された高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についてそれぞれ個別に３次元再構成処理を行って高エネルギーＸ線撮影による３次元画像と低エネルギーＸ線撮影による３次元画像とを取得し、高・低の両３次元画像について重み付けエネルギーサブトラクション処理を行って３次元のサブトラクション画像を得ている。このようにすれば、３次元再構成処理の基礎となる高エネルギーＸ線撮影画像や低エネルギーＸ線撮影画像の各画像には第１実施例のような位置ズレが存在しないので、３次元再構成処理の際にアーティファクトを軽減することができる。【００９６】
また、第１実施例では、３次元再構成処理の前に重み付けエネルギーサブトラクション処理を行っているので、最終的に得られた３次元画像を見て重み付け係数を変更した場合、処理負担の大きい３次元再構成処理を再度行って３次元画像を得なければならない。そのため任意に重み付け係数を変更することができない。これに対して、第２実施例では、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についてそれぞれ３次元再構成処理を先に行って、その後で重み付けサブトラクション処理を行っているので、重み付け係数を変更しても処理負担の大きい３次元再構成処理を繰り返して行う必要がない。そのため重み付け係数の変更を任意に行うことができ、最適の重み付け係数を設定できるので高品位のエネルギーサブトラクション画像を容易に得ることができる。【００９７】
以下、図１８を参照して第２実施例に係るＸ線撮像装置の特徴的な構成を説明する。
このＸ線撮像装置は、高エネルギー画像メモリ１２に蓄積された被検体周りの多数の高エネルギーＸ線撮影画像を基礎にして３次元再構成処理を行うことにより、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得するとともに、低エネルギー画像メモリ１３に蓄積された被検体周りの多数の低エネルギーＸ線撮影画像を基礎にして３次元再構成処理を行うことにより、低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得する３次元再構成部３１を備えている。高エネルギーＸ線撮影の３次元画像は高エネルギー３次元画像メモリ３２に、低エネルギーＸ線撮影の低エネルギー３次元画像は低エネルギー３次元画像メモリ３３に格納される。【００９８】
重み付け設定部３４は、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像について被検体における注目部位を抽出するのに適当な重み付け係数を設定する。さらに後段のエネルギーサブトラクション部３５が高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像とを差引く処理を行って被検体の注目部位を含む３次元のサブトラクション画像が得られる。【００９９】
造影剤の注入前の３次元サブトラクション画像は注入前３次元画像メモリ３６に、造影剤が注入された後の３次元サブトラクション画像は注入後３次元画像メモリ３７に、それぞれ格納される。造影剤抽出サブトラクション部３８は、造影剤の注入前の３次元サブトラクション画像と造影剤が注入された後の３次元サブトラクション画像をサブトラクション処理することにより、造影剤が注入された部位の３次元サブトラクション像（３次元の血管像）が得られる。この３次元サブトラクション像が３次元画像メモリ２１を介して表示モニタ２２に表示される。【０１００】
続いて、以上に述べた構成を有するＸ線撮像装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを図面を参照して説明する。図１９は第２実施例のＸ線撮像装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを示すフローチャートである。【０１０１】
［ステップＴ１］被検体Ｍの血管に造影剤を注入しない状態で術者は装置を始動させてＸ線撮影を開始する。【０１０２】
［ステップＴ２］Ｘ線管１とＦＰＤ２が被検体Ｍの周りを等速回転しながら高エネルギーと低エネルギーのＸ線ビームを交互に照射するのに伴って高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像を取得する。【０１０３】
〔ステップＴ３、Ｔ４〕所定枚数の高・低の両エネルギーＸ線撮影画像を取得すれば、高・低の両エネルギーＸ線撮影画像をそれぞれ基礎にして３次元再構成処理を行って、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像とを得る。【０１０４】
〔ステップＴ５〕高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像とに重み付けサブトラクション処理を行って、造影剤注入前の３次元画像を取得する。【０１０５】
〔ステップＴ６〕術者は被検体Ｍの血管に造影剤を注入してから装置を再始動させてＸ線撮影を再開する。【０１０６】
〔ステップＴ７〜Ｔ１０〕上述したステップＴ２〜Ｔ５と同様の処理を行って、造影剤注入後の３次元画像を取得する。【０１０７】
〔ステップＴ１１〕造影剤注入前の３次元画像と造影剤注入後の３次元画像とをサブトラクション処理することにより、血管像が抽出された３次元画像を取得する。【０１０８】
以上のように、第２実施例に係るＸ線撮影装置によれば、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像とを基礎にして、先に３次元再構成処理を行って高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像とを取得し、これら２つの３次元画像について重み付けエネルギーサブトラクション処理を行っているので、３次元再構成処理の際に位置ズレに起因したアーティファクトが生じ難く、また、最適な重み付け係数の設定が容易であり、画質のよい３次元サブトラクション画像を得る事ができる。【０１０９】
この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、以下のように変形実施することも可能である。
（１）実施例の装置の場合、アンギオグラフィが行える構成であったが、第２サブトラクション画像メモリ１７と造影剤抽出サブトラクション部１８および造影剤抽出画像メモリ１９を備えていなくて、エネルギーサブトラクション部１５で得られて第１サブトラクション画像メモリ１６に記憶されたサブトラクション画像を用いて被検体Ｍにおける注目部位として例えば骨部が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得したり、被検体Ｍにおける注目部位として逆に例えば軟部組織が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得したりする構成であってもよい。【０１１０】
（２）実施例の装置の場合、第１サブトラクション画像メモリ１６と第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶されているサブトラクション画像を更に重ねて造影剤抽出サブトラクション部１８で画像サブトラクション処理してから３次元再構成部２０による３次元再構成処理を行う構成であった。しかし、第１サブトラクション画像メモリ１６に記憶されているサブトラクション画像を用いて３次元再構成処理を行って３次元Ｘ線画像を得ると共に、第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶されているサブトラクション画像を用いて３次元再構成処理を行って３次元Ｘ線画像を得てから、得られた３次元Ｘ線画像同士を画像サブトラクション処理する構成の装置が変形例として挙げられる。変形例の装置でも実施例の装置で取得されるのと同じ３次元Ｘ線画像が取得できる。ただ実施例の装置の方が、処理負荷の大きい３次元再構成処理が一度で済むというメリットがある。【０１１１】
（３）実施例の装置は、２次元Ｘ線検出手段がＦＰＤであったが、２次元Ｘ線検出手段はＦＰＤに限らず、例えばイメージインテンシファイアなどであってもよい。【０１１２】
（４）上記実施例では、Ｘ線管１に印加する電圧を高電圧と低電圧とに交互に切り換えることにより、高エネルギーのＸ線ビームと低エネルギーのＸ線ビームとを交互に照射するように構成した。しかし、この発明におけるＸ線エネルギー切替制御手段は、このような構成例に限らず、Ｘ線管１からは一定エネルギーのＸ線ビームを照射させ、このＸ線ビームを低エネルギー吸収部材を透過させることによりエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームを生成し、また、前記Ｘ線ビームを高エネルギー吸収部材を透過させることによりにエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを生成するようにしてもよい。例えば、図２０に示した例では、Ｘ線管１のＸ線ビーム照射口の付近に、低エネルギー吸収部材４１と高エネルギー吸収部材４２とを回転円板４３に取り付けて構成したＸ線吸収フィルタを設置し、この円板４３をモータ４４で回転させることにより、高エネルギーのＸ線ビームと低エネルギーのＸ線ビームとを交互に照射するように構成してある。
【図１】
2007086369.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年3月24日(2008.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）撮影対象の被検体へＸ線ビームを照射するＸ線ビーム照射手段と、（Ｂ）被検体へのＸ線ビームの照射により生じる被検体の透過Ｘ線像を検出してＸ線検出信号をリアルタイムで出力する２次元Ｘ線検出手段と、（Ｃ）Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を被検体を間にして対向した状態で被検体の周りを回転させる回転駆動手段と、（Ｄ）Ｘ線ビーム照射手段により照射されるＸ線ビームをエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームに交互に切り替える為のＸ線エネルギー切替制御をおこなうＸ線エネルギー切替制御手段と、（Ｅ）高エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって高エネルギーＸ線撮影画像を取得する高エネルギー画像取得手段と、（Ｆ）低エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって低エネルギーＸ線撮影画像を取得する低エネルギー画像取得手段と、（Ｊ）高エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得するとともに、低エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより、低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得する３次元再構成手段と、（Ｋ）高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像について被検体における注目部位を抽出するのに適当な重み付けを設定する重み付け設定手段と、（Ｌ）高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を重み付け設定手段で設定された重み付けにしたがって画像サブトラクション処理して３次元のサブトラクション画像を取得するエネルギー差利用式サブトラクション手段とを備えていることを特徴とするＸ線撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線撮像装置において、造影剤が注入される前の被検体についての画像と造影剤が注入された後の被検体についての画像を画像サブトラクション処理して造影剤注入部位を抽出するサブトラクション画像を取得する造影剤利用式サブトラクション手段を備えているＸ線撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載のＸ線撮像装置において、造影剤利用式サブトラクション手段は、造影剤が注入される前と後のそれぞれの被検体についてエネルギーサブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像を画像サブトラクション処理すると共に、３次元再構成手段は、造影剤利用式サブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像を用いて３次元再構成処理を行うＸ線撮像装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＸ線撮像装置において、Ｘ線ビーム照射手段と2次元Ｘ線検出手段は、Ｃ字形アームの一端と他端に個別に取り付けられて対向しているＸ線撮像装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線撮像装置において、回転駆動手段がＸ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を被検体の周りを１８０°以上にわたって回転させるＸ線撮像装置。
【請求項６】
請求項５に記載のＸ線撮像装置において、回転駆動手段は、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を加速回転、等速回転、減速回転の順に駆動し、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段が等速回転駆動されている間に、Ｘ線ビームが照射されるＸ線撮像装置。
【請求項７】
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、Ｘ線エネルギー切替制御手段は、Ｘ線ビーム照射手段に高電圧を印加することによりエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームを照射させるとともに、Ｘ線ビーム照射手段に低電圧を印加することによりエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを照射させるＸ線撮像装置。
【請求項８】
請求項１に記載のＸ線撮影装置において、Ｘ線エネルギー切替制御手段は、Ｘ線ビーム照射手段から照射されたＸ線ビームを低エネルギー吸収部材を透過させることによりエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームを照射させるとともに、Ｘ線ビーム照射手段から照射されたＸ線ビームを高エネルギー吸収部材を透過させることによりにエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを照射させるＸ線撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、被検体における注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を撮影するＸ線撮像装置に係り、特に３次元Ｘ線画像にアーティファクトが出現するのを防止するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、Ｘ線撮像装置では、撮影条件が相違する同一撮影部位の２枚のＸ線撮影画像を画像サブトラクション処理することによって１枚の新たなサブトラクション画像を得るサブトラクション手法を利用することも多い。
【０００３】
２枚のＸ線撮影画像の間での撮影条件の具体的な相違ファクターとしては、被検体に照射するＸ線ビームのエネルギーの高低が挙げられる。高エネルギーと低エネルギーの２種類のＸ線ビームが使われるデュアルエネルギー方式のサブトラクション手法の場合、高エネルギーのＸ線ビームによる高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーのＸ線ビームによる低エネルギーＸ線撮影画像とを得た後、高エネルギーＸ線撮影画像や低エネルギーＸ線撮影画像に予め設定されている重み付けに従って高・低の両Ｘ線撮影画像を差し引きすることによりサブトラクション画像を得る。さらにＸ線撮影画像について予め設定する重み付けの程度を適当に調整することにより、軟部組織が消去された骨画像や、逆に骨が消去された軟部組織画像をサブトラクション画像として得ることができる（例えば特許文献１を参照。）。
【０００４】
また、２枚のＸ線撮影画像の間での撮影条件の具体的な相違ファクターとして、被検体への造影剤の注入の有無が挙げられる。被検体への造影剤の注入を伴う造影剤注入方式のサブトラクション手法の場合、造影剤の注入前のＸ線撮影画像と造影剤の注入後のＸ線撮影画像を得た後、画像の引き算を行って造影剤注入部位が抽出されたサブトラクション画像を得る。血管に造影剤を注入するアンギオグラフィの場合、Ｘ線撮像装置では、血管に造影剤を注入する前のＸ線撮影画像と血管に造影剤を注入した後のＸ線撮影画像を得てから差し引きすることにより、造影剤注入部位である血管が注目部位として抽出されたサブトラクション画像が得られる。
【０００５】
加えて、造影剤注入方式のサブトラクション手法を利用した従来のＸ線撮像装置では、同一撮影部位についての撮影方向の異なる複数枚のサブトラクション画像に基づいて造影剤注入部位である血管が写っている３次元画像を得る３次元再構成が行われている。具体的には、血管に造影剤を注入する前に先ず、Ｘ線照射用のＸ線管と透過Ｘ線像検出用の２次元Ｘ線検出器を被検体の周りを回転させながら回転位相が異なるＸ線撮影画像を次々に得る。次に、血管に造影剤を注入した後、造影剤注入前と同様、Ｘ線照射用のＸ線管と透過Ｘ線像検出用の２次元Ｘ線検出器を被検体の周りを回転させながら回転位相が異なるＸ線撮影画像を次々に得る。
【０００６】
そして、Ｘ線管と２次元Ｘ線検出器の回転位相が同一である造影剤注入前と後の２枚のＸ線撮影画像を画像サブトラクション処理してサブトラクション画像を各回転位相ごとに得てから、さらに得られた幾枚ものサブトラクション画像の画素信号と各サブトラクション画像の幾何学的位置に相応する回転位相を元にして３次元再構成処理を行うことにより、被検体における血管が注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像が得られる。このようにして得られた血管の３次元Ｘ線画像は、血管の走行状態の確認や治療方針の決定に用いられる。
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１８８０２４号公報（第６頁９欄，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記従来のＸ線撮像装置は、血管が被検体における注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像に往々にして被検体の体動に起因するアーティファクトが出現するという問題がある。
画像サブトラクション処理の対象となる造影剤注入前と後の２枚のＸ線撮影画像の間には相当の時間差があり、造影剤注入前のＸ線撮影画像を得てから造影剤注入後のＸ線撮影画像を得るまでの間に被検体の軟部組織で体動が生じがちである。被検体の軟部組織で生じた体動は３次元Ｘ線画像の中にアーティファクトとなって出現し、血管の走行状態の確認や治療方針の決定を行う際の妨げになる。
【０００９】
この発明は、このような事情に鑑みなされたものであって、被検体における注目部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像に被検体の体動に起因するアーティファクトが出現するのを防止することができるＸ線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、こ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、請求項１に記載の発明に係るＸ線撮影装置は、（Ａ）撮影対象の被検体へＸ線ビームを照射するＸ線ビーム照射手段と、（Ｂ）被検体へのＸ線ビームの照射により生じる被検体の透過Ｘ線像を検出してＸ線検出信号をリアルタイムで出力する２次元Ｘ線検出手段と、（Ｃ）Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を被検体を間にして対向した状態で被検体の周りを回転させる回転駆動手段と、（Ｄ）Ｘ線ビーム照射手段により照射されるＸ線ビームをエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームに交互に切り替える為のＸ線エネルギー切替制御をおこなうＸ線エネルギー切替制御手段と、（Ｅ）高エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって高エネルギーＸ線撮影画像を取得する高エネルギー画像取得手段と、（Ｆ）低エネルギーＸ線ビームの照射に伴って２次元Ｘ線検出手段から出力されるＸ線検出信号にしたがって低エネルギーＸ線撮影画像を取得する低エネルギー画像取得手段と、（Ｊ）高エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得するとともに、低エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより、低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得する３次元再構成手段と、（Ｋ）高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像について被検体における注目部位を抽出するのに適当な重み付けを設定する重み付け設定手段と、（Ｌ）高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を重み付け設定手段で設定された重み付けにしたがって画像サブトラクション処理して３次元のサブトラクション画像を取得するエネルギー差利用式サブトラクション手段とを備えていることを特徴とする。
【００１１】
〔作用・効果〕Ｘ線ビーム照射手段と２次元Ｘ線検出手段が回転駆動手段によって被検体の周りを回転させられながら、Ｘ線ビーム照射手段はＸ線エネルギー切替制御手段から受けるＸ線エネルギー切替制御にしたがってエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを交互に被検体に照射する。これと並行して２次元Ｘ線検出手段は、被検体への高エネルギーＸ線ビームあるいはエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームが照射される度に生じる被検体の透過Ｘ線像を検出してＸ線検出信号をリアルタイムで出力する。  
【００１２】
被検体の周りの高・低の両エネルギーＸ線撮影画像がそれぞれ収集されると、３次元再構成手段は、高エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより高エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得し、同様に、低エネルギーＸ線撮影画像を基礎として３次元再構成処理を行うことにより低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得する。次に、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を重み付け設定手段で設定された重み付けにしたがって画像サブトラクション処理して３次元のサブトラクション画像を取得する。
【００１３】
以上のように、請求項１に記載の発明は、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についてそれぞれ３次元再構成処理を行い、その後で高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像について重み付けサブトラクション処理を行って３次元のサブトラクション画像を得ている。高エネルギーＸ線撮影画像や低エネルギーＸ線撮影画像に対して３次元再構成処理を直接に行うので、サブトラクション画像を再構成処理の対象としたときのような位置ズレに起因したアーティファクトが発生しない。また、重み付けサブトラクション処理を３次元再構成処理の後に行っているので、重み付け係数を変更しても処理負担の大きな３次元再構成処理をやり直す必要が無い。したがって、請求項１記載の発明によると、重み付け係数を任意に変更して最適な係数を設定することができるので、高品位の３次元サブトラクション画像を得ることができる。
【００１４】
また、請求項２の発明は、請求項１に記載のＸ線撮像装置において、造影剤が注入される前の被検体についての画像と造影剤が注入された後の被検体についての画像を画像サブトラクション処理して造影剤注入部位を抽出するサブトラクション画像を取得する造影剤利用式サブトラクション手段を備えているものである。
【００１５】
［作用・効果］請求項２の発明のＸ線撮像装置の場合、造影剤利用式サブトラクション手段によって、造影剤が注入される前の被検体についての画像と造影剤が注入された後の被検体についての画像を画像サブトラクション処理が行われることにより造影剤注入部位が抽出される。
【００１６】
また、請求項３の発明は、請求項２に記載のＸ線撮像装置において、造影剤利用式サブトラクション手段は、造影剤が注入される前と後のそれぞれの被検体についてエネルギーサブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像を画像サブトラクション処理すると共に、３次元再構成手段は、造影剤利用式サブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像を用いて３次元再構成処理を行うものである。
【００１７】
［作用・効果］請求項３の発明のＸ線撮像装置の場合、造影剤利用式サブトラクション手段によって、造影剤が注入される前と後のそれぞれの被検体についてエネルギーサブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像が重ねて画像サブトラクション処理されると共に、３次元再構成手段によって、造影剤利用式サブトラクション手段により取得されたサブトラクション画像から、被検体における注目部位として造影剤注入部位が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像が取得される。
【００１８】
請求項４の発明は、請求項１に記載のＸ線撮像装置において、Ｘ線ビーム照射手段と２次元Ｘ線検出手段は、Ｃ字形アームの一端と他端に個別に取り付けられて対向している。
【００１９】
〔作用・効果〕請求項４の発明のＸ線撮影装置の場合、Ｃ字形アームの一端と他端にＸ線ビーム照射手段と２次元Ｘ線検出手段とが取り付けられているので、Ｘ線ビーム照射手段と２次元Ｘ線検出手段を対向させた状態で被検体の周りに容易に回転移動させることができる。
【００２０】
また、請求項５の発明は、請求項４に記載のＸ線撮像装置において、回転駆動手段がＸ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を被検体の周りを１８０°以上にわたって回転させるものである。
【００２１】
［作用・効果］請求項５の発明のＸ線撮像装置の場合、回転駆動手段によりＸ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段が被検体の周りを１８０°以上にわたって回転させられるので、３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理の基礎となるサブトラクション画像が１８０°以上の広い範囲にわたって得られるので、３次元Ｘ線画像取得用の３次元再構成処理を高精度で行うことができる。
【００２２】
請求項６の発明は、請求項５に記載のＸ線撮像装置において、回転駆動手段は、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を加速回転、等速回転、減速回転の順に駆動し、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段が等速回転駆動されている間に、Ｘ線ビームが照射される。
【００２３】
〔作用・効果〕請求項６の発明のＸ線撮影装置の場合、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を等速回転させる前後に加速回転をする過程と、減速回転をする過程をそれぞれ設けているので、Ｘ線ビーム照射手段および２次元Ｘ線検出手段を無理なく等速回転過程に移行させてＸ線照射をすることができる。
【００２４】
請求項７の発明は、請求項１に記載のＸ線撮影装置において、Ｘ線エネルギー切替制御手段は、Ｘ線ビーム照射手段に高電圧を印加することによりエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームを照射させるとともに、Ｘ線ビーム照射手段に低電圧を印加することによりエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを照射させる。
【００２５】
〔作用・効果〕請求項７の発明のＸ線撮影装置の場合、Ｘ線ビーム照射手段に印加する電圧を高電圧と低電圧とに交互に切り換えることにより、高エネルギーＸ線ビームと低エネルギーＸ線ビームとを得ることができる。
【００２６】
請求項８の発明は、請求項１に記載のＸ線撮影装置において、Ｘ線エネルギー切替制御手段は、Ｘ線ビーム照射手段から照射されたＸ線ビームを低エネルギー吸収部材を透過させることによりエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームを照射させるとともに、Ｘ線ビーム照射手段から照射されたＸ線ビームを高エネルギー吸収部材を透過させることによりにエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを照射させる。
【００２７】
〔作用・効果〕請求項８の発明のＸ線撮影装置の場合、Ｘ線ビーム照射手段から照射されたＸ線ビームを低エネルギー吸収部材と高エネルギー吸収部材とに交互に通過させることにより、高エネルギーＸ線ビームと低エネルギーＸ線ビームとを得ることができる。
【発明の効果】
【００２８】
請求項１の発明に係るＸ線撮像装置の場合、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についてそれぞれ３次元再構成処理を行い、その後で高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像について重み付けをしたサブトラクション処理を行って３次元のサブトラクション画像を得ているので、３次元再構成処理の際に位置ズレに起因したアーティファクトが生じ難い。また、請求項１記載の発明によると、重み付け係数を任意に変更して最適な係数を設定することができるので、高品位の３次元サブトラクション画像を得ることができる。
【実施例１】
【００２９】
この発明のＸ線撮像装置の第１実施例を説明する。図１はアンギオグラフィ（血管造影検査）が行える実施例のＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図、図２は実施例のＸ線撮像装置のＸ線撮像系の構成を示す立面図である。
【００３０】
第１実施例のＸ線撮像装置は、図１に示すように、天板ＢＤに載置された撮影対象の被検体Ｍへコーン状のＸ線ビームＸＡを照射するＸ線ビーム照射手段としてのＸ線管１と、被検体ＭへのＸ線ビームＸＡの照射により生じる被検体Ｍの透過Ｘ線像を検出してＸ線検出信号を出力する２次元Ｘ線検出手段としてのフラットパネル型Ｘ線検出器（以下、適宜「ＦＰＤ」と略記）２と、Ｘ線管１およびＦＰＤ２を被検体Ｍを間にして対向した状態で被検体Ｍの周りを回転させる回転駆動機構３とを備えている。
【００３１】
Ｘ線管１とＦＰＤ２は、図２に示すように、支軸部材５で支えられているＣ字形アーム４の一端と他端に取り付けられていており、回転駆動機構３は支軸部材５を中心軸５Ａを回転軸として回転させる電気モータ３Ａを有している。回転駆動機構３が電気モータ３Ａを回して支軸部材５を回転させるのに連動してＣ字形アーム４が回転すると共に、Ｘ線管１およびＦＰＤ２がＣ字形アーム４の回転に伴って、被検体Ｍの周りを回転する。
【００３２】
なお、実施例の装置の場合、回転駆動機構３は回転制御部６から受ける回転速度制御にしたがって、Ｘ線管１およびＦＰＤ２を、図３に示すように、最大−１５０°〜＋１５０°の３００°の角度にわたって回転させる。Ｘ線管１およびＦＰＤ２は最大−１１０°〜＋１１０°の範囲にわたって等速で回転するのに加え、−１１０°の前に等速回転に達する迄の−１５０°〜−１１０°の加速回転期間が付設されており、＋１１０°の後に等速回転から停止する迄の＋１１０°〜＋１５０°の減速回転期間が付設されている。そして、Ｘ線管１およびＦＰＤ２が等速で回転している間にＸ線ビームの照射が行われてＸ線撮影が進行する。Ｘ線管１とＦＰＤ２の等速回転範囲は−１１０°〜＋１１０°より狭い範囲にセットすることもできる。
【００３３】
一方、Ｘ線管１はＸ線管用電源７から駆動電力が供給される毎にＸ線ビームＸＡを照射するのであるが、実施例の装置は、Ｘ線管１により照射されるＸ線ビームＸＡをエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームに交互に切り替える為のＸ線エネルギー切替制御をおこなうＸ線エネルギー切替制御部８を備えている。具体的には、Ｘ線エネルギー切替制御部８がＸ線管用電源７の高圧発生部７Ａの高圧電圧を、図４（ａ）に示すように、高エネルギーＸ線ビーム用の高電圧（例えば１４０ｋＶ）と低エネルギーＸ線ビーム用の低電圧（例えば６０ｋＶ）に交互に切り替えることによりＸ線エネルギー切替制御をおこなう。
【００３４】
加えて、実施例の装置は、Ｘ線管１とＦＰＤ２が所定の回転位相に達したタイミングでＸ線管１に次々とＸ線ビームＸＡを照射させる照射タイミング制御を行なうＸ線照射タイミング制御部９を備えている。例えば、Ｘ線管１は−１１０°の角度（回転位相）の時を最初の照射タイミングとしてＸ線ビームを照射するのに続いて、一定の回転位相毎（一定の角度をまわる毎）にＸ線ビームを照射しながら＋１１０°の角度（回転位相）の時を最後の照射タイミングとしてＸ線ビームを照射する。したがって、Ｘ線照射タイミング制御部９による照射タイミング制御とＸ線エネルギー切替制御部８によるＸ線エネルギー切替制御は同期して行われることになる。なお、Ｘ線管１とＦＰＤ２の等速回転範囲が−１１０°〜＋１１０°より狭い範囲にセットされた場合は、セットされた等速回転範囲に応じて最初と最後の照射タイミングが変ることになる。
【００３５】
つまり、実施例の装置の場合、被検体Ｍを間に挟んで対向しているＸ線管１とＦＰＤ２が回転駆動機構３により被検体Ｍの周りを回転させられながら、Ｘ線管１は、Ｘ線エネルギー切替制御部８から受けるＸ線エネルギー切替制御とＸ線照射タイミング制御部９から受ける照射タイミング制御にしたがって、エネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームとエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームとを交互に被検体に繰り返し照射するのと並行して、ＦＰＤ２は、被検体Ｍへの高エネルギーＸ線ビームあるいはエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームが照射される度に生じる被検体Ｍの透過Ｘ線像を検出して、図４（ｂ）に示すように、Ｘ線検出信号をリアルタイムで出力する。
【００３６】
他方、実施例の装置は、高エネルギーＸ線ビームの照射に伴ってＦＰＤ２から出力されるＸ線検出信号にしたがって高エネルギーＸ線撮影画像を取得して高エネルギー画像メモリ１２へ送り込む高エネルギー画像取得部１０と、低エネルギーＸ線ビームの照射に伴ってＦＰＤ２からから出力されるＸ線検出信号にしたがって低エネルギーＸ線撮影画像を取得して低エネルギー画像メモリ１３へ送り込む低エネルギー画像取得部１１とを備えている。
【００３７】
さらに、実施例の装置は、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像について被検体における注目部位を抽出するのに適当な重み付けを設定する重み付け設定部１４と、時間的に隣り合うタイミングで取得されている高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像を重み付け設定部１４で設定された重み付けにしたがって画像サブトラクション処理してサブトラクション画像を取得するエネルギーサブトラクション部（エネルギー差利用式サブトラクション手段）１５とを備えている。
【００３８】
具体的には、重み付け設定部１４によって高エネルギーＸ線撮影画像についての係数ａと低エネルギーＸ線撮影画像についての係数ｂが設定される。また、エネルギーサブトラクション部１５によって、ａ×ｌｏｇ（高エネルギーＸ線撮影画像の画素信号）−ｂ×ｌｏｇ（低エネルギーＸ線撮影画像の画素信号）という画像を差し引く演算が行われる。したがって、重み付け設定部１４によって設定する係数ａと係数ｂを適当に調整することにより、例えば、実質的に肋骨や背骨等の骨部のみが写っている画像をサブトラクション画像として取得することができる。勿論、係数ａと係数ｂの調整で実質的に軟部組織のみが写っている画像をサブトラクション画像として取得することもできる。
【００３９】
時間的に隣り合うタイミングで取得されている高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像は実質的に同一のタイミングで撮影されていて、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像はＸ線ビームのエネルギーが違うだけであるので、エネルギーサブトラクション部１５による画像サブトラクション処理により被検体Ｍにおける注目部位が的確に抽出される。
【００４０】
通常、高エネルギーＸ線撮影画像が撮影された後、直ぐ続いて低エネルギーＸ線撮影画像が取得されるので、これら一対の高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像ごとに１枚のサブトラクション画像が次々と得られる。ただ、低エネルギーＸ線撮影画像が取得された後、直ぐ続いて高エネルギーＸ線撮影画像が取得される場合は、これら一対の低エネルギーＸ線撮影画像と高エネルギーＸ線撮影画像ごとにもサブトラクション画像が次々と得られる。後者の場合は、前者の約倍の枚数のサブトラクション画像が得られる。
【００４１】
エネルギーサブトラクション部１５の後段には、第１サブトラクション画像メモリ１６と第２サブトラクション画像メモリ１７が設けられている。実施例の装置でアンギオグラフィが行われる場合、造影剤注入前にエネルギーサブトラクション部１５で取得されるサブトラクション画像が第１サブトラクション画像メモリ１６に記憶され、造影剤注入後にエネルギーサブトラクション部１５で取得されるサブトラクション画像が第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶される。
【００４２】
また、実施例の装置は、造影剤が注入される前の被検体Ｍについてのサブトラクション画像と造影剤が注入された後の被検体Ｍについてのサブトラクション画像を画像サブトラクション処理し造影剤注入部位が抽出されたサブトラクション画像を取得して造影剤抽出画像メモリ１９へ送り込む造影剤抽出サブトラクション部（造影剤利用式サブトラクション手段）１８を備えている。
具体的には、造影剤抽出サブトラクション部１８が、第１サブトラクション画像メモリ１６と第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶されている回転位相が同一のサブトラクション画像同士を重ねて画像サブトラクション処理して造影剤注入部位が抽出されたサブトラクション画像を次々と取得する。
【００４３】
そして、実施例の装置は、さらに造影剤抽出画像メモリ１９に記憶されている幾枚ものサブトラクション画像を用いて造影剤注入部位が被検体Ｍにおける注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理を行う３次元再構成部２０を備えている。３次元再構成部２０は直接的には造影剤抽出サブトラクション部１８で取得されたサブトラクション画像から３次元Ｘ線画像を取得するのであるが、造影剤抽出サブトラクション部１８で取得されたサブトラクション画像はエネルギーサブトラクション部１５で取得されたサブトラクション画像であるので、３次元再構成部２０による３次元再構成処理は常にエネルギーサブトラクション部１５で取得されたサブトラクション画像を基礎として行われることになる。
【００４４】
造影剤抽出画像メモリ１９に記憶されている幾枚にものぼる各サブトラクション画像はＸ線管１とＦＰＤ２の回転位相が異なっており、被検体Ｍにおける注目部位としての造影剤注入部位を様々な方向から撮影した画像であるので、サブトラクション画像の画素信号とサブトラクション画像の幾何学的位置であるＸ線管１とＦＰＤ２の回転位相を元にして３次元再構成部２０で３次元再構成処理を行うことで造影剤注入部位が被検体Ｍにおける注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像が取得できるのである。
【００４５】
ここで、３次元Ｘ線画像を取得する具体的なアルゴリズムの一例として、フェルドカンプ（Feldkamp）法による、注目部位の３次元ボリューム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。まず、図６に示すように、被検体Ｍの注目部位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体Ｍ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Ｘ線管１を移動させるのと同期して、他方の円弧軌道上にフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）２をＸ線管１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、被検体Ｍの注目部位についての撮影を行ない、走査各位置で検出された、被検体Ｍの注目部位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。次に、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（３次元ボリュームデータ）を生成する。このようにして、注目部位の３次元ボリューム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３次元ボリューム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。
【００４６】
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７参照）。
【００４７】
なお、厳密にＣＴ値を求める場合は、投影データＰΦを、予め水換算値に置き換える補正を行っておく必要がある。
【００４８】
【数１】
2007086369.tif 000024
【００４９】
ただし、ｆ（ｒ）は、再構成される立方体（三次元ボリュームデータ）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ＦＰＤ２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ＦＰＤ２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。
【００５０】
図５に示すように、データ処理部１００は、３次元再構成部２０及び３次元画像メモリ２１を含む。なお、ここでは図１に示したエネルギーサブトラクション処理に係る構成は図示を省略してある。３次元再構成部２０は、図１に示した造影剤抽出画像メモリ１９（図５では図示省略）に記憶されている一群のサブトラクション画像（サブトラクション処理された投影データ：以下、単に「投影データ」という）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２０Ａ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２０Ｂ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２０Ｃ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（３次元ボリュームデータ）を生成する逆投影処理部２０Ｄとを備えている。
【００５１】
第１の重み付け処理部２０Ａ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に示すように、走査各位置でＦＰＤ２で検出された各投影データに対して、ＦＰＤ２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、被検体Ｍに向けてＸ線管１から照射されるコーンビーム状のＸ線の中心点が、常に、被検体Ｍ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、ＦＰＤ２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。
【００５２】
続いて、第１の重み付け処理部２０Ａ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）。
【００５３】
コンボリューション処理部２０Ｂ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２０Ｂでの｜ω｜フィルタリング処理について説明する。
【００５４】
コンボリューション処理部２０Ｂは、ＦＰＤ２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。
【００５５】
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。
【００５６】
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）
【００５７】
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。
【００５８】
Ｍｉ（ωi ）は、図１０（ａ）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（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（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。
【００５９】
Ｍω（ωｉ）は、図１０（ｂ）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）
【００６０】
なお、図１０（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。
【００６１】
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。
【００６２】
第２の重み付け処理部２０Ｃ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、被検体固定座標系での３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）
【００６３】
続いて、第２の重み付け処理部２０Ｃは、図１２に示すように、３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。
【００６４】
次に、逆投影処理部２０Ｄ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（３次元ボリュームデータ）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、被検体Ｍの注目部位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、撮影された被検体Ｍの注目部位に仮想的に設定される３次元格子群Ｋの所定の格子点に逆投影して、注目部位の３次元ボリューム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。
【００６５】
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）
【００６６】
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）
【００６７】
３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 （＋１１０°）〜−θmax（−１１０°）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（３次元ボリュームデータ）が生成される。
【００６８】
３次元画像メモリ２１は、逆投影処理部２０Ｄで生成された３次元ボリュームデータ（本実施例では３次元の血管像）を記憶しており、操作部２３から任意の断層面の画像情報が選択されると、その断層面の画像情報を表示モニタ２２に出力する。
【００６９】
表示モニタ２２は、３次元画像メモリ２１に蓄積された所定の画像情報を出力表示するものである。
【００７０】
以上、上述した実施例では、回転駆動機構３は、被検体Ｍの周りの円周軌道上に被検体Ｍ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Ｘ線管１を移動させるのと同期して、他方の円弧軌道上にＦＰＤ２をＸ線管１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。コンボリューション処理部２０Ｂは、走査各位置で検出された投影データに対してコンボリューション処理を施す。逆投影処理部２０Ｄは、コンボリューション処理部２０Ｂでコンボリューション処理された投影データを、撮影された被検体の注目部位に仮想的に設定される３次元格子群Ｋの所定の格子点に逆投影して、注目部位の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成を行うので、各角度からの撮影により得られた複数枚の投影像（走査各位置の投影像）を単一面上に重ね合わせるような検出信号の加算演算処理を行なって２次元断層画像データを生成するという従来手法を用いるのではなく、走査各位置で検出された投影データに対してコンボリューション処理し、コンボリューション処理後の走査各位置の投影像を３次元格子群の所定の格子点に逆投影して、注目部位の３次元ボリュームデータを生成する画像再構成を行うので、複数回にわたって断層撮影することなく注目部位の３次元ボリュームデータを生成でき、被検体の注目部位についての３次元断層画像を迅速に生成できる。
【００７１】
３次元再構成部２０で取得された３次元Ｘ線画像は３次元画像メモリ２１に送り込まれて記憶されると共に、必要に応じて３次元画像メモリ２１から３次元Ｘ線画像が読み出されて、例えば表示モニタ２２の画面に映し出される。
【００７２】
なお、表示モニタ２２の画面にはＸ線撮影や装置の稼働に必要な操作を行なう為のメニューなども表示される。Ｘ線撮影や装置の稼働に必要な指令やデータを入力する時は、マウスやキーボード等の入力機器を用いた操作部２３から指令やデータを入力する操作を行なう。また、主制御部２４は、コンピュータ（ＣＰＵ）と動作プログラムを中心に構成されていて、操作部２３などによる各種の指令入力、あるいは、Ｘ線撮影の進行状況などに応じて適切な命令やデータを必要な部所へ適時に送出し、装置全体を常に適切に動作させる統括的制御機能を果たす。
【００７３】
続いて、以上に述べた構成を有するＸ線撮像装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを図面を参照して説明する。図１３は実施例のＸ線撮像装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを示すフローチャートである。
以下では、被検体Ｍは天板ＢＤの上に載置されて撮影位置にセットされており、最終的に被検体Ｍにおける注目部位として造影剤が注入された血管が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得するものとする。また高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についての係数ａ，ｂの設定は、エネルギーサブトラクション部１５で実質的に肋骨や背骨等の骨部のみが写っている画像がサブトラクション画像として取得される設定となっているものとする。
【００７４】
〔ステップＳ１〕被検体Ｍの血管に造影剤を注入しない状態で術者は装置を始動させてＸ線撮影を開始する。
【００７５】
〔ステップＳ２〕Ｘ線管１とＦＰＤ２が被検体Ｍの周りを等速回転しながら高エネルギーと低エネルギーのＸ線ビームを交互に照射するのに伴って高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像が取得されるのに続いて、エネルギーサブトラクション部１５により高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像が画像サブトラクション処理されて、図１４に示すように、被検体Ｍの骨部Ｑのみが抽出されたサブトラクション画像Ｐ１が取得されて第１サブトラクション画像メモリ１６に記憶される。
【００７６】
〔ステップＳ３〕エネルギーサブトラクション部１５によりサブトラクション画像Ｐ１が未だ必要枚数取得されていなければ、ステップＳ２へ戻る。エネルギーサブトラクション部１５によりサブトラクション画像Ｐ１が既に必要枚数取得されたならば、次のステップＳ４に進む。
〔ステップＳ４〕術者は被検体Ｍの血管に造影剤を注入してから装置を再始動させてＸ線撮影を再開する。
〔ステップＳ５〕Ｘ線管１とＦＰＤ２が被検体Ｍの周りを等速回転しながら高エネルギーと低エネルギーのＸ線ビームを交互に照射するのに伴って高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像が取得されるのに続いて、エネルギーサブトラクション部１５により高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像が画像サブトラクション処理されて、図１５に示すように、被検体Ｍの骨部Ｑおよび造影剤注入部位である血管Ｒが抽出されたサブトラクション画像Ｐ２が取得されて第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶される。
【００７７】
〔ステップＳ６〕エネルギーサブトラクション部１５によりサブトラクション画像Ｐ２が未だ必要枚数取得されていなければ、ステップＳ５へ戻る。エネルギーサブトラクション部１５によりサブトラクション画像Ｐ２が既に必要枚数取得されたならば、次のステップＳ７に進む。
〔ステップＳ７〕造影剤抽出サブトラクション部１８によって第１サブトラクション画像メモリ１６と第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶されている回転位相が同一のサブトラクション画像Ｐ１，Ｐ２同士が画像サブトラクション処理されることにより、図１６に示すように、骨部が消去されて造影剤注入部位の血管Ｒが抽出されたサブトラクション画像Ｐ３が次々と取得されて造影剤抽出画像メモリ１９で記憶される。
【００７８】
〔ステップＳ８〕３次元再構成部２０による３次元再構成処理により、図１７に示すように、造影剤抽出画像メモリ１９で記憶されているサブトラクション画像から造影剤が注入された血管Ｒだけが抽出されて写っている３次元Ｘ線画像Ｐ４が取得される。
【００７９】
以上に述べたように、実施例の装置の場合、エネルギーサブトラクション部１５で得られるサブトラクション画像は、造影剤が注入された血管が被検体Ｍにおける注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理の基礎となっているのに加え、エネルギーサブトラクション部１５で得られるサブトラクション画像は、重み付け設定部１４により設定される高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についての重み付けと、重み付け設定部１４による重み付けに従ってエネルギーサブトラクション部１５が行う高・低の両エネルギーＸ線撮影画像の画像サブトラクション処理により、被検体Ｍにおける造影剤が注入された血管および骨部が注目部位として抽出されて注目部位のまわりの背景部位である軟部組織が消去される。
【００８０】
したがって、エネルギーサブトラクション部１５でサブトラクション画像が幾枚も次々と取得されてゆく間に仮に被検体Ｍの注目部位のまわりの背景部位である軟部組織で体動が生じたとしても、エネルギーサブトラクション部１５で得られる各サブトラクション画像では背景部位である軟部組織が消去されているので、被検体Ｍの軟部組織における体動がサブトラクション画像の上にも、サブトラクション画像を基礎として取得される３次元Ｘ線画像の上にも、出現することはない。
【００８１】
よって、実施例のＸ線撮像装置によれば、造影剤が注入された血管が被検体Ｍにおける注目部位として抽出されて写っている３次元Ｘ線画像に被検体Ｍの体動に起因するアーティファクトが出現するのを防止することができる。
加えて、実施例の装置の場合、回転駆動機構３によりＸ線管１およびＦＰＤ２が被検体の周りを１８０°以上にわたって回転させられるので、３次元Ｘ線画像を取得する３次元再構成処理の基礎となるサブトラクション画像が１８０°以上の広い範囲にわたって得られるので、３次元Ｘ線画像取得用の３次元再構成処理を高精度で行える。
【実施例２】
【００８２】
図１８は第２実施例に係るＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
図１中に示した符号と同一符号の要素は第１実施例のＸ線撮像装置と同様の構成であるのでここでの説明は省略する。
【００８３】
第１実施例のＸ線撮像装置では、時間的に隣り合うタイミングで取得された高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像について重み付けエネルギーサブトラクション処理を行ってサブトラクション画像を得て、これらのサブトラクション画像を基礎に３次元再構成処理を行って３次元画像を得ている。ここで、Ｘ線管１とＦＰＤ２は被検体Ｍの周りを回転しながら高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像を取得するので、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像との間には僅かな位置的ズレが存在する。そのため３次元再構成処理の対象であるサブトラクション画像に位置的ズレに起因したボケが含まれるので、これが３次元再構成処理の際にアーティファクトとなって出現する。
【００８４】
一方、第２実施例のＸ線撮像装置では、時間的に隣り合うタイミングで取得された高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についてそれぞれ個別に３次元再構成処理を行って高エネルギーＸ線撮影による３次元画像と低エネルギーＸ線撮影による３次元画像とを取得し、高・低の両３次元画像について重み付けエネルギーサブトラクション処理を行って３次元のサブトラクション画像を得ている。このようにすれば、３次元再構成処理の基礎となる高エネルギーＸ線撮影画像や低エネルギーＸ線撮影画像の各画像には第１実施例のような位置ズレが存在しないので、３次元再構成処理の際にアーティファクトを軽減することができる。
【００８５】
また、第１実施例では、３次元再構成処理の前に重み付けエネルギーサブトラクション処理を行っているので、最終的に得られた３次元画像を見て重み付け係数を変更した場合、処理負担の大きい３次元再構成処理を再度行って３次元画像を得なければならない。そのため任意に重み付け係数を変更することができない。これに対して、第２実施例では、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像についてそれぞれ３次元再構成処理を先に行って、その後で重み付けサブトラクション処理を行っているので、重み付け係数を変更しても処理負担の大きい３次元再構成処理を繰り返して行う必要がない。そのため重み付け係数の変更を任意に行うことができ、最適の重み付け係数を設定できるので高品位のエネルギーサブトラクション画像を容易に得ることができる。
【００８６】
以下、図１８を参照して第２実施例に係るＸ線撮像装置の特徴的な構成を説明する。
このＸ線撮像装置は、高エネルギー画像メモリ１２に蓄積された被検体周りの多数の高エネルギーＸ線撮影画像を基礎にして３次元再構成処理を行うことにより、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得するとともに、低エネルギー画像メモリ１３に蓄積された被検体周りの多数の低エネルギーＸ線撮影画像を基礎にして３次元再構成処理を行うことにより、低エネルギーＸ線撮影の３次元画像を取得する３次元再構成部３１を備えている。高エネルギーＸ線撮影の３次元画像は高エネルギー３次元画像メモリ３２に、低エネルギーＸ線撮影の低エネルギー３次元画像は低エネルギー３次元画像メモリ３３に格納される。
【００８７】
重み付け設定部３４は、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像について被検体における注目部位を抽出するのに適当な重み付け係数を設定する。さらに後段のエネルギーサブトラクション部３５が高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像とを差引く処理を行って被検体の注目部位を含む３次元のサブトラクション画像が得られる。
【００８８】
造影剤の注入前の３次元サブトラクション画像は注入前３次元画像メモリ３６に、造影剤が注入された後の３次元サブトラクション画像は注入後３次元画像メモリ３７に、それぞれ格納される。造影剤抽出サブトラクション部３８は、造影剤の注入前の３次元サブトラクション画像と造影剤が注入された後の３次元サブトラクション画像をサブトラクション処理することにより、造影剤が注入された部位の３次元サブトラクション像（３次元の血管像）が得られる。この３次元サブトラクション像が３次元画像メモリ２１を介して表示モニタ２２に表示される。
【００８９】
続いて、以上に述べた構成を有するＸ線撮像装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを図面を参照して説明する。図１９は第２実施例のＸ線撮像装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを示すフローチャートである。
【００９０】
［ステップＴ１］被検体Ｍの血管に造影剤を注入しない状態で術者は装置を始動させてＸ線撮影を開始する。
【００９１】
［ステップＴ２］Ｘ線管１とＦＰＤ２が被検体Ｍの周りを等速回転しながら高エネルギーと低エネルギーのＸ線ビームを交互に照射するのに伴って高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像を取得する。
【００９２】
〔ステップＴ３、Ｔ４〕所定枚数の高・低の両エネルギーＸ線撮影画像を取得すれば、高・低の両エネルギーＸ線撮影画像をそれぞれ基礎にして３次元再構成処理を行って、高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像とを得る。
【００９３】
〔ステップＴ５〕高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像とに重み付けサブトラクション処理を行って、造影剤注入前の３次元画像を取得する。
【００９４】
〔ステップＴ６〕術者は被検体Ｍの血管に造影剤を注入してから装置を再始動させてＸ線撮影を再開する。
【００９５】
〔ステップＴ７〜Ｔ１０〕上述したステップＴ２〜Ｔ５と同様の処理を行って、造影剤注入後の３次元画像を取得する。
【００９６】
〔ステップＴ１１〕造影剤注入前の３次元画像と造影剤注入後の３次元画像とをサブトラクション処理することにより、血管像が抽出された３次元画像を取得する。
【００９７】
以上のように、第２実施例に係るＸ線撮影装置によれば、高エネルギーＸ線撮影画像と低エネルギーＸ線撮影画像とを基礎にして、先に３次元再構成処理を行って高エネルギーＸ線撮影の３次元画像と低エネルギーＸ線撮影の３次元画像とを取得し、これら２つの３次元画像について重み付けエネルギーサブトラクション処理を行っているので、３次元再構成処理の際に位置ズレに起因したアーティファクトが生じ難く、また、最適な重み付け係数の設定が容易であり、画質のよい３次元サブトラクション画像を得る事ができる。
【００９８】
この発明は、上記の実施例に限られるものではなく、以下のように変形実施することも可能である。
（１）実施例の装置の場合、アンギオグラフィが行える構成であったが、第２サブトラクション画像メモリ１７と造影剤抽出サブトラクション部１８および造影剤抽出画像メモリ１９を備えていなくて、エネルギーサブトラクション部１５で得られて第１サブトラクション画像メモリ１６に記憶されたサブトラクション画像を用いて被検体Ｍにおける注目部位として例えば骨部が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得したり、被検体Ｍにおける注目部位として逆に例えば軟部組織が抽出されて写っている３次元Ｘ線画像を取得したりする構成であってもよい。
【００９９】
（２）実施例の装置の場合、第１サブトラクション画像メモリ１６と第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶されているサブトラクション画像を更に重ねて造影剤抽出サブトラクション部１８で画像サブトラクション処理してから３次元再構成部２０による３次元再構成処理を行う構成であった。しかし、第１サブトラクション画像メモリ１６に記憶されているサブトラクション画像を用いて３次元再構成処理を行って３次元Ｘ線画像を得ると共に、第２サブトラクション画像メモリ１７に記憶されているサブトラクション画像を用いて３次元再構成処理を行って３次元Ｘ線画像を得てから、得られた３次元Ｘ線画像同士を画像サブトラクション処理する構成の装置が変形例として挙げられる。変形例の装置でも実施例の装置で取得されるのと同じ３次元Ｘ線画像が取得できる。ただ実施例の装置の方が、処理負荷の大きい３次元再構成処理が一度で済むというメリットがある。
【０１００】
（３）実施例の装置は、２次元Ｘ線検出手段がＦＰＤであったが、２次元Ｘ線検出手段はＦＰＤに限らず、例えばイメージインテンシファイアなどであってもよい。
【０１０１】
（４）上記実施例では、Ｘ線管１に印加する電圧を高電圧と低電圧とに交互に切り換えることにより、高エネルギーのＸ線ビームと低エネルギーのＸ線ビームとを交互に照射するように構成した。しかし、この発明におけるＸ線エネルギー切替制御手段は、このような構成例に限らず、Ｘ線管１からは一定エネルギーのＸ線ビームを照射させ、このＸ線ビームを低エネルギー吸収部材を透過させることによりエネルギーの高い高エネルギーＸ線ビームを生成し、また、前記Ｘ線ビームを高エネルギー吸収部材を透過させることによりにエネルギーの低い低エネルギーＸ線ビームを生成するようにしてもよい。例えば、図２０に示した例では、Ｘ線管１のＸ線ビーム照射口の付近に、低エネルギー吸収部材４１と高エネルギー吸収部材４２とを回転円板４３に取り付けて構成したＸ線吸収フィルタを設置し、この円板４３をモータ４４で回転させることにより、高エネルギーのＸ線ビームと低エネルギーのＸ線ビームとを交互に照射するように構成してある。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】第１実施例のＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】第１実施例のＸ線撮像装置のＸ線撮像系の構成を示す立面図である。
【図３】第１実施例のＸ線撮像装置のＸ線管とＦＰＤの回転範囲示す模式図である。
【図４】第１実施例のＸ線撮像装置のＸ線管への電圧印加状況とＦＰＤからのＸ線検出信号の出力状況を対比して示すグラフである。
【図５】第１実施例のＸ線撮像装置の３次元画像再構成部の詳細を示すブロック図である。
【図６】（ａ）は第１実施例のＸ線撮像装置におけるＸ線管とＦＰＤとの一走査形態を示す概略側面図であり、（ｂ）は（ａ）の概略斜視図である。
【図７】第１実施例に係るフェルドカンプ（Feldkamp）アルゴリズムを説明するための模式図である。
【図８】第１実施例の第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である。
【図９】第１実施例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である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）は第１実施例の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。
【図１１】コンボリューション処理後の投影データを仮想の３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。
【図１２】コンボリューション処理後の投影データを仮想の３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。
【図１３】第１実施例の装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを示すフローチャートである。
【図１４】実施例の装置のエネルギーサブトラクション部で得られるサブトラクション画像の一例を示す模式図である。
【図１５】第１実施例の装置のエネルギーサブトラクション部で得られるサブトラクション画像の他の例を示す模式図である。
【図１６】第１実施例の装置の造影剤抽出サブトラクション部で得られるサブトラクション画像の一例を示す模式図である。
【図１７】第１実施例の装置の３次元再構成部で取得される３次元Ｘ線画像の一例を示す模式図である。
【図１８】第２実施例のＸ線撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図１９】第２実施例の装置による３次元Ｘ線画像の撮影プロセスを示すフローチャートである。
【図２０】エネルギー切替制御手段の別実施例の説明図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１  …Ｘ線管（Ｘ線ビーム照射手段）
２  …ＦＰＤ（２次元Ｘ線検出手段）
３  …回転駆動機構（回転駆動手段）
８  …Ｘ線エネルギー切替制御部（Ｘ線エネルギー切替制御手段）
１０  …高エネルギー画像取得部（高エネルギー画像取得手段）
１１  …低エネルギー画像取得部（低エネルギー画像取得手段）
１４  …重み付け設定部（重み付け設定手段）
１５  …エネルギーサブトラクション部（エネルギー差利用式サブトラクション手段）
１８  …造影剤抽出サブトラクション部（造影剤利用式サブトラクション手段）
２０  …３次元再構成部（３次元再構成手段）
Ｍ  …被検体
Ｐ１  …サブトラクション画像
Ｐ２  …サブトラクション画像
Ｐ３  …サブトラクション画像
Ｐ４  …３次元Ｘ線画像
Ｒ  …血管（注目部位）
ＸＡ…Ｘ線ビーム
【国際調査報告】
2007086369.tif 000025
2007086369.tif 000026
2007086369.tif 000027
2007086369.tif 000028