(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
寝台上の被検体に対しＸ線条件に従ってＸ線を曝射するＸ線発生手段と、
前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線検出手段とが対向するように、前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線検出手段とを支持する支持器と、
Ｘ線吸収率とＸ線条件とハレーション値とを対応付けたテーブルを記憶する記憶手段と、
予め設定されたＸ線条件、前記被検体のＸ線吸収率分布に関する情報、前記テーブルを用いて、ハレーション領域を推定する推定手段と、
前記推定されたハレーション領域に基づいて、前記Ｘ線発生手段の前記Ｘ線条件を制御する制御手段と、
を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
前記被検体のＸ線吸収率分布に関する情報は、Ｘ線診断装置又はＸ線コンピュータ断層撮影装置によって取得された画像に基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記テーブルは、複数の人体断層プロファイルから、前記被検体に関する情報に基づいて所定の人体断層プロファイルを選択し、当該所定の人体断層プロファイルに基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記ハレーション分布を当該被検体のＸ線吸収率を示す画像に重畳させて表示する表示手段をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記推定されたハレーション領域へのＸ線曝射を抑制するためのフィルタをさらに具備することを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
寝台上の被検体に対しＸ線条件に従ってＸ線を曝射するＸ線発生手段と、
前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出手段と、
前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線検出手段とが対向するように、前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線検出手段とを支持する支持器と、
Ｘ線吸収率とＸ線条件とハレーション値とを対応付けたテーブルを記憶する記憶手段と、
予め設定されたＸ線条件、前記被検体のＸ線吸収率分布に関する情報、前記テーブルを用いて、ハレーション領域を推定する推定手段と、
前記推定されたハレーション領域へのＸ線曝射を抑制するためのフィルタ手段と、
を具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項７】
前記被検体のＸ線吸収率分布に関する情報は、Ｘ線診断装置又はＸ線コンピュータ断層撮影装置によって取得された画像に基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項６記載のＸ線診断装置。
【請求項８】
前記テーブルは、複数の人体断層プロファイルから、前記被検体に関する情報に基づいて所定の人体断層プロファイルを選択し、当該所定の人体断層プロファイルに基づいて生成されたものであることを特徴とする請求項６又は７記載のＸ線診断装置。
【請求項９】
前記ハレーション分布を当該被検体のＸ線吸収率を示す画像に重畳させて表示する表示手段をさらに具備することを特徴とする請求項６乃至８のうちいずれか一項記載のＸ線診断装置。
【請求項１０】
前記推定されたハレーション領域に基づいて、前記Ｘ線発生手段の前記Ｘ線条件を制御する制御手段をさらに具備することを特徴とする請求項６乃至９のうちいずれか一項記載のＸ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、人体モデルを利用して好適なＸ線条件等を容易に決定可能なＸ線診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線診断装置とは、被験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。この透過したＸ線像を可視化する手段は、大きく分けて撮影と透視の二つの方法に分けられる。例えば、透視を利用したＸ線診断装置は、収集したＸ線画像をテレビジョンのモニタにリアルタイムに動画として表示することができ、即時性に優れている。また、撮影を利用したＸ線診断装置は、強度のＸ線照射によりフィルムに写し込まれたＸ線像を、高い空間分解能と鮮鋭度にて提供することが可能である。
【０００３】
このＸ線診断装置を使用した診断・治療作業は、例えば次のようである。まず、Ｘ線診断装置で被検体の診断部位を透視しながら造影剤による血管造影を行った後、血管走行を行う。術者は、血管走行を確認しながら、治療部位へガイドワイヤーやカーテルを進行させ、患部の状況確認や治療を行う。患部へのカーテル進行が完了すると、患部の状況を確認するための撮影が実行され、Ｘ線像が記憶媒体に記録される。これらの操作は必要に応じて繰り返し行われ、診断・治療が完了する。
【０００４】
この様な診断・治療作業においては、観察部位を視野内に治めるために、アーム移動及びテーブル移動を適宜マニュアル操作にて行う必要がある。また、透視・撮影においてＸ線を曝射する場合、ハレーションが発生しないように、診断部位ごとに適切なＸ線条件を決定する必要がある。
【０００５】
さらに、上記診断・治療作業において、血管の狭窄率や距離の計測、心駆出率計測等の各種解析が行われる場合がある。このとき画像上の実長を計算するため、画像に写っているカテーテルや校正物体からのキャリブレーション、又はアームの角度や拡大率などからのキャリブレーションを行っている。
【０００６】
しかしながら、診断部位ごとに適切なＸ線条件を予測することは一般に困難である。特に、正確なＸ線条件を決定するためのテスト曝射を実行する場合には、患者に余分な被爆を与えることになる。また、例えばＤＳＡ術式において、撮影系を適切な位置に迅速に配置することは困難であり、操作者に多大な負担を与える。さらに、画像に写っているカテーテル等からの距離計測等は画素の大きさに依存する概略値であり、その精度には限界がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情を鑑みてなされたもので、人体モデルを使用して、Ｘ線診断効率及び診断精度を向上させることが可能なＸ線診断装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、次のような手段を講じている。
【０００９】
請求項１に記載の発明は、寝台上の被検体に対しＸ線条件に従ってＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線検出手段とが対向するように、前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線検出手段とを支持する支持器と、Ｘ線吸収率とＸ線条件とハレーション値とを対応付けたテーブルを記憶する記憶手段と、予め設定されたＸ線条件、前記被検体のＸ線吸収率分布に関する情報、前記テーブルを用いて、ハレーション領域を推定する推定手段と、前記推定されたハレーション領域に基づいて、前記Ｘ線発生手段の前記Ｘ線条件を制御する制御手段と、を具備することを特徴とするＸ線診断装置である。
請求項７に記載の発明は、寝台上の被検体に対しＸ線条件に従ってＸ線を曝射するＸ線発生手段と、前記Ｘ線発生手段からのＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線検出手段とが対向するように、前記Ｘ線発生手段と前記Ｘ線検出手段とを支持する支持器と、Ｘ線吸収率とＸ線条件とハレーション値とを対応付けたテーブルを記憶する記憶手段と、予め設定されたＸ線条件、前記被検体のＸ線吸収率分布に関する情報、前記テーブルを用いて、ハレーション領域を推定する推定手段と、前記推定されたハレーション領域へのＸ線曝射を抑制するためのフィルタ手段と、を具備することを特徴とするＸ線診断装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１及び第２の各実施形態を図面に従って説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【００２５】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態に係るＣアーム構造のＸ線診断装置１０を寝台２１に搭載した被検体の頭部側から見た外観図である。図２は、本実施形態に係るＣアーム構造のＸ線診断装置１０を寝台２１に搭載した被検体の側面から見た外観図である。各図に示すように、Ｘ線診断装置１０は、データ処理部１１、Ｘ線発生部１２、Ｘ線検出器１４、寝台２１、Ｃアーム１６、画像表示モニタ５４、操作部６２を具備している。
【００２６】
Ｃアーム１６の一端にはＸ線発生部１２が、他端にはＸ線検出器１４が設けられており、双方を対向配置させて固定保持する構造になっている。Ｃアーム１６の背面または側面にはレールが設けられており、このレールに沿って当該Ｃアーム１６はスライド可能になっている。
【００２７】
Ｃアーム１６の一端に設けられたＸ線発生部１２は、被検体Ｐに対しＸ線を曝射するＸ線管球と、当該Ｘ線管球から曝射されたＸ線をコリメートするＸ線絞り装置を有している。Ｘ線管球は、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。
【００２８】
Ｃアーム１６の他端に設けられたＸ線検出器１４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１４は、Ｉ．Ｉ．によって被検者を透過した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は、Ｘ線平面検出器が挙げられる。このＸ線検出器は、被検体を透過したＸ線を光電膜に当てることで電子正孔を生成し、これを半導体スイッチにおいて蓄積し、電気信号として読み出すことでＸ線信号を検出するものである。本Ｘ線診断装置においては、いずれの検出器を使用する構成であってもよい。
【００２９】
寝台２１は、被検体Ｐと搭載するための天板と、天板を支える脚とからなる。天板は鉛直方向及び水平方向に移動可能となっており、これにより被検体Ｐは適当な撮影位置に配置される。
【００３０】
図３は、Ｘ線診断装置１０の機能ブロック図である。図３に示すように、Ｘ線診断装置１０は、Ｘ線発生部１２、高電圧発生部１３、Ｘ線検出器１４、Ｘ線制御部１５、位置センサー３０、ポジション記憶媒体３４、Ｘ線条件決定部３６、人体モデル生成部３８、Ｘ線吸収率分布データ作成部３９、ＣＰＵ４０、主記憶装置４１、モータ４２、機械制御部４４、露光タイマー制御部４８、輝度制御部５０、画像信号処理部５２、画像表示モニタ５４、操作部６０、外部通信Ｉ／Ｆ６２を具備している。なお、データ処理部１１内の各構成要素はバスによって接続されており、各種信号を送受信可能となっている。
【００３１】
Ｘ線検出器１４が有するフィルタ制御部１４０は、所定の信号に応答して所定領域にハレーションを防止する補償フィルタを挿入する。
【００３２】
高電圧発生部１３は、Ｘ線制御部１５から供給される電圧を昇圧／整流して、Ｘ線発生部１２に直流電源を供給する装置である。
【００３３】
Ｘ線制御部１５は、決定されたＸ線条件に基づいて、Ｘ線発生部１２に供給する電圧又は電流等、Ｘ線曝射時間に関する制御を行う。
【００３４】
測定器１７は、例えば光学カメラやレーザーを使用して、寝台２１上の被検体の身長、所定部位の大きさ等を測定する。測定された情報は、主記憶装置４１に格納され、被検体（患者）毎に管理される。
【００３５】
位置センサー３０は、例えば光学的検出器、或いは各移動方向に関する機械制御部４４に対応するように設けられた機械的な検出器、或いは磁気方式、刷子式、あるいは光電式等となる、いわゆるアブソリュートエンコーダ等を使用することができる。また、位置センサー３０は、ロータリエンコーダあるいはリニアエンコーダの何れの形態であってもよい。
【００３６】
ポジション記憶媒体３４は、Ｃアームのポジションに関する情報を、機械制御部４４によって求められた位置情報に対応付けて記憶する。
【００３７】
ハレーション領域推定部３５は、Ｘ線吸収率、Ｘ線条件と画像レベルから予め設定されるハレーション値とを対応付けるテーブルを有し、後述する処理にて得られたＸ線吸収率分布と、当該Ｘ線吸収率分布を表示しているときにシステムに設定されているＸ線条件から、ハレーション領域を自動的に計算する。
【００３８】
Ｘ線条件決定部３６は、Ｘ線曝射におけるＸ線発生部１２のＸ線管電圧、Ｘ線管電流、撮影時間（露光時間）、Ｘ線絞り装置のコリメート幅等のうち少なくとも一つの条件（以下、「Ｘ線条件」と称する。）を決定する。また、Ｘ線条件決定部３６は、後述する処理によって求められたＸ線吸収率分布のデータより、ハレーションの起きないＸ線条件を計算し、当該Ｘ線条件をＸ線制御部１５に送信する。
【００３９】
人体モデル生成部３８は、主記憶装置４１内に格納された各種画像及び各画像の付帯情報に基づいて、患者に関する人体モデルを生成する。具体的には、人体モデル生成部３８は、主記憶装置４１に記憶された、又は操作部６０から入力された患者の個人情報（性別、年齢、身長、体重、大まかな体系分類等）、或いは測定器１７によって測定された患者の主要部の実寸法に基づいて、当該患者又は診断対象部位の人体モデルを生成する。なお、生成される人体モデルは、楕円や球等によって患者等を近似的に表す構成であってもよいし、人体等を忠実に表現する構成であってもよい。なお、この人体モデルの生成については、例えば特開２０００−１５２９２４等に詳しく説明されている。
【００４０】
また、人体モデル生成部３８は、患者の身体情報に基づいて、主記憶装置４１に記憶された複数の人間身体断層プロファイルから当該患者に最も近いプロファイルを自動的に選択し、当該選択されたプロファイルを使って全身の人体モデルを作成する。この人体プロファイルによる擬似的な人体モデルの作成、及び当該モデルを利用したＸ線吸収率分布等の取得は、第２の実施形態にて説明する。
【００４１】
Ｘ線吸収率分布データ生成部３９は、人体モデル生成部３８によって生成された人体モデルと、当該Ｘ線診断装置から得られる各種物理的情報と、に基づいてＸ線吸収率を計算し、当該患者についてのＸ線吸収率分布を生成する。具体的には、Ｘ線吸収率分布データ生成部３９は、Ｘ線発生部１２、Ｘ線制御部１５から入力するＸ線条件と、これと機械制御部４４から得られるＣアーム１６の位置、寝台２１の位置、Ｘ線検出器１４の位置から得られる各種情報（ＳＩＤ、Ｘ線発生部１２とＸ線検出器１４とを結ぶ軸と被検体体軸又は任意の基準軸とのなす角度等）と、生成された人体モデルから得られる各位置の被検体厚と、に基づいて画素毎の吸収率を求め、Ｘ線吸収率の分布を生成する。
【００４２】
また、Ｘ線吸収率分布データ生成部３９は、Ｘ線診断装置以外のモダリティ、例えばＸ線ＣＴ装置、ＭＲＩ等によって取得された画像と、各モダリティから各種物理的情報と、に基づいてＸ線吸収率を計算し、当該患者についてのＸ線吸収率分布を生成する。このＸ線吸収率分布データ生成部３９によるＸ線吸収率分布データ生成処理については、後で詳しく説明する。なお、求められたＸ線吸収率分布は、Ｃアーム１６の位置情報、寝台２１の位置情報、Ｘ線検出器１４の位置情報等と対応付けて主記憶装置４１に格納され、また、人体モデルに重畳して表示される。
【００４３】
ＣＰＵ４０は、Ｘ線透視画像データの収集に関する制御、及び収集した画像データの画像処理に関する制御を行う中央処理装置である。
【００４４】
主記憶装置４１は、画像信号処理部５２によって得られたＸ線画像、ネットワーク等を介して受信したＣＴ画像、ＭＲＩ画像、複数の人間身体断層プロファイル等を記憶する。なお、当該主記憶装置４１が記憶する人間身体断層プロファイルは断層画像であり、その断層位置での内蔵の位置やサイズなどのプロファイルもあわせてもっているものとする。主記憶装置４１、ポジション記憶媒体３４の形態は、例えばＰＲＯＭ（ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、Ｆｌａｓｈ、ＥＰＲＯＭ）、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ、ＳＤＲＡＭ等のその他のＩＣメモリ、光ディスク、磁気ディスク、光磁気ディスク、半導体記憶装置等が考えられる。
【００４５】
モータ４２は、機械制御部４４からの駆動信号に基づいて、Ｃアーム１６を体軸方向に沿って平行移動、或いは被検体を中心として回転移動させ、被検体Ｐを中心として回転移動させる。
【００４６】
機械制御部４４は、モータ４２に送信した駆動信号と位置センサー３０からの情報とから、Ｃアーム１６と被検体Ｐとの相対的な位置に関する情報を検出し、その情報をＣＰＵ４０に送信する。
【００４７】
また、機械制御部４４は、モータ４２に送信した駆動信号と位置センサー３０からの情報とから、Ｃアーム１６のポジショニングに関する情報を検出し、ＣＰＵ４０に送信する。なお、各位置情報は、フレーム毎の画像に付属され、属性情報としても管理される。
【００４８】
露光タイマー制御部４８は、被検体を透過したＸ線を電気信号に変換し、この電気信号の積分値が一定に達した場合にＸ線を遮断するホトタイマー等の露光タイマーを自動制御する。この露光タイマーの情報に基づいて、例えば撮影時間を自動制御することにより、フィルム濃度を一定に維持することができる。
【００４９】
輝度制御部５０は、光学系４６からの信号を入力し、Ｘ線透視又は撮影画像中の基準領域に関する平均輝度が適切な輝度となるように、Ｘ線条件を再設定しＸ線制御部１５にフィードバックする。
【００５０】
画像信号処理部５２は、Ｘ線検出器１４からの信号に基づいてＸ線画像データを生成し、例えばキャリブレーション等所定の処理を施して、通常のＸ線診断画像、マスク像、コントラスト像、サブトラクション像等を生成する。これらの画像は、主記憶装置４１に記憶される。
【００５１】
画像表示モニタ５４は、画像信号処理部５２により生成された画像データを表示する。
【００５２】
操作部６０は、キーボードや各種スイッチ、マウス等を備えた入力装置である。具体的には、Ｘ線曝射スイッチ、Ｃアーム移動方向・移動速度制御スイッチ、画像収集方向入力スイッチ、撮影領域、Ｘ線曝射位置間隔等を入力・設定するためのインタフェースが設けられている。
【００５３】
外部通信Ｉ／Ｆ６２は、ネットワークを介して、病院内の各種情報を総合的に管理する病院情報システムや、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩによって取得された画像を蓄積する画像サーバーと、各種情報の送受信を行う。
【００５４】
図４は、外部通信Ｉ／Ｆ６２による、本Ｘ線診断装置１０と病院情報システムや画像サーバーとのやり取りを概念的に示した図である。同図に示すように、外部通信Ｉ／Ｆ６２は、例えば病院情報システムから患者情報、画像サーバーから最新のＣＴ画像と画像収集時撮影条件／ガントリ情報又は最新のＭＲＩ画像と画像収集時ガントリ情報を受信する。これらの情報は、主記憶装置４１に記憶され、患者毎に、本Ｘ線診断装置１０によって収集された画像や撮影条件、過去に取得されたＣＴ画像、ＭＲＩ画像等と関連付けて管理される。
【００５５】
（Ｘ線吸収率分布画像生成）
次に、本Ｘ線診断装置１０が有するＸ線吸収率分布画像の生成機能について説明する。この分布画像は、例えばＸ線を使用する種々のモダリティによって取得された画像に基づいて生成される。以下、Ｘ線診断画像のＸ線条件を使用する場合とＣＴ画像を使用する場合との各例について、当該Ｘ線吸収率分布画像の生成を説明する。
【００５６】
図５は、Ｘ線診断画像のＸ線条件を使用してＸ線吸収率分布画像を生成する場合の処理手順を示したフローチャートである。これらの処理は、図３に示すＸ線吸収率分布データ生成部３９において実行される。
【００５７】
まず、Ｘ線吸収率分布データ生成部３９は、診断対象となる患者に関する収集画像、当該画像に対応付けて管理されている撮影時のＣアーム１６の位置情報、寝台２１の位置情報、Ｘ線発生部１２の位置情報、予め記憶されている基本吸収係数を、主記憶装置４１から取得する（ステップＳ１ａ）。
【００５８】
次に、人体モデル生成部３８によって生成された人体モデルに基づいて所定視野に関する被写体厚の計算を行い（ステップＳ２ａ）、この被検体厚情報とステップＳ１において取得した各種情報とから、当該所定視野でのＸ線吸収率を計算する（ステップＳ３ａ）。具体的には、収集画像とＸ線条件等とからＸ線吸収率を計算し、得られた吸収率が被検体（当該患者の人体）のどの位置（部位）のものかをステップＳ１において取得した各種情報、被検体厚情報にて決定する。なお、この吸収率計算は、ピクセル単位で実施される。また、Ｘ線吸収率計算においては、散乱線、患者身体による影響を考慮した補正が実行される。計算されたＸ線吸収率データは主記憶装置４１に保管され、画像データ、保持装置位置情報、寝台位置情報、発生器位置情報などと関連付けて管理される。
【００５９】
次に、ステップＳ３ａにおいて得られたＸ線吸収率に基づいて、Ｘ線吸収率分布データが生成される（ステップＳ４ａ）。このＸ線吸収率分布データは、どのような形態にて生成されてもよいが、例えば、Ｘ線吸収率の二次元分布を示す画像（以下、「Ｘ線吸収率分布画像」と称する）とすることでＸ線診断装置で収集された画像上に重ね合わせて表示する、または単独で表示することができる（ステップＳ５ａ）。このＸ線吸収率分布画像は、Ｘ線吸収率を等高線表示するもの、ドット表示(吸収率の高い部分は密度か濃く描画されたり、ドット数が多く表示される)するもの、カラー（グレースケールも含む）表示するもの等を採用することができる。また、Ｃアーム１６の回転角度情報や画像収集レート情報を使って、多方向の保持装置位置で計算されたＸ線吸収率分布画像がある場合は、支持器の移動に連動して好適なＸ線吸収率分布画像に自動的に切り替わる構成であってもよい。
【００６０】
さらに、Ｘ線吸収率分布画像は、ＣＴ画像やＭＲＩ画像から二次元または３次元再構成された人体モデルや、第２の実施形態にて説明する人体プロファイルを使って構築した二次元または３次元人体モデル上に、Ｘ線吸収率分布画像を重ね合わせて表示してもよい。これらの場合、作成した人体モデルが寝台上のどの位置に相当するかの対応を取る必要がある。これは、例えば次の様にして実行される。
【００６１】
すなわち、ＣＴ装置やＭＲＩ装置、Ｘ線診断装置の各診断に基準位置を設ける。診断の際には、被検体の所定の部位がどの装置においてもかならず上記基準位置になるように、当該被検体を寝台等に配置する。この様な条件下で取得されたＣＴ画像やＭＲＩ画像は、上記基準位置からどれくらい離れた位置で収集されたスライスデータかを示す付帯情報とともに管理され、主記憶装置４１に格納される。一方、本Ｘ線診断装置１０においては、位置センサー３０によって、Ｃアーム１６又はＸ線検出器１４の検出面中心が、寝台２１の基準位置からどれくらい離れた位置に配置されているかを知ることができる。従って、このＣアーム１６又は検出器１４の検出面中心位置の配置位置と、ＣＴ画像又はＭＲＩ画像に付された上記付帯情報とを比較することで、作成した人体モデルと寝台（又は実際の被検体）とを対応付けることができる（以下、作成した人体モデルと、各種モダリティの寝台又は実際の被検体との位置の対応付けを「位置マッチング」と称する。）。
【００６２】
なお、第２の実施形態において説明される、人体プロファイルによって人体モデルを構築する場合も、同様の手法にて当該人体モデルと現在の視野とのマッチングをはかることが出来る。
【００６３】
上記Ｘ線吸収率分布画像の生成においては、主記憶装置４１にＸ線診断画像と対応時付けて予め格納されたＸ線条件を使用した。しかし、本Ｘ線診断装置１０は、例えば特開平８−６６３８９に記載されている、Ｘ線診断画像からＸ線条件を推定する機能を有しており、この画像から推定されたＸ線条件を使用して吸収率分布画像を生成することも可能である。
【００６４】
次に、Ｘ線吸収率分布を求める別の形態として、ＣＴ画像を用いる手法を以下説明する。
【００６５】
図６は、ＣＴ画像を用いてＸ線吸収率分布を求める手法を説明するための概念図である。また、図７は、ＣＴ画像を使用してＸ線吸収率分布画像を生成する場合の処理手順を示したフローチャートである。これらの処理は、図３に示すＸ線吸収率分布データ生成部３９において実行される。
【００６６】
図７に示すように、まずＸ線吸収率分布データ生成部３９は、主記憶装置４１から、Ｘ線診断装置１０の寝台２１の位置情報、Ｃアーム１６の位置情報、Ｘ線発生部１２の位置情報、視野サイズ、拡大率、及びＣＴ画像、各ＣＴ画像収集時の撮影条件、ＣＴスライス位置情報（ＣＴ装置の寝台位置情報）を取得する（ステップＳ１ｂ）。
【００６７】
次に、ステップＳ１において取得した情報に基づいて、上記位置マッチング処理、及びＸ線視野領域の計算を行い（ステップＳ２ｂ）、Ｘ線パスラインの推定を行う（ステップＳ３ｂ）。なお、Ｘ線パスラインの推定とは、図６に示すようにＸ線が通過する領域の推定と等価である。
【００６８】
次に、図６に示すように、推定されたＸ線パスラインに基づいて、Ｘ線がどの位置を通るかというＸ線照射領域を各ＣＴ画像毎に推定し抽出し（ステップＳ４ｂ）、抽出された各Ｘ線照射領域に関する画像データに基づいて、ボリュームデータを再構成する（ステップＳ５ｂ）。
【００６９】
次に、ボリュームデータを構成する各断層画像の各画素のうち、Ｘ線のパスライン上にある画素のＣＴ値を加算し、当該加算データからパスライン毎のＸ線吸収率を求め（ステップＳ６ｂ）、本Ｘ線診断装置１０のＸ線発生部１２から見た二次元Ｘ線吸収率分布を表す画像を生成する（ステップＳ７ｂ）。なお、ＣＴ画像を収集したときのＸ線条件は画像に付帯されており、その情報を用いてＸ線吸収率を計算することができる。また、図７に示すように、Ｘ線吸収率分布画像の生成前に散乱線、患者身体による影響を考慮した補正が実行される。
【００７０】
作成された二次元Ｘ線吸収率分布画像は、画像表示モニタ５４に表示される（ステップＳ８ｂ）。当該表示に関しては、前述のＸ線条件を用いたＸ線吸収率分布を得る方法と同じ形態を採用することができる。さらに、保持装置を移動させる場合には、上記フローを行い、その保持装置位置で観察される視野でのＸ線吸収率分布生成を行い、二次元Ｘ線吸収率分布画像が自動的に切り替わることが好ましい。
【００７１】
（ハレーション領域推定機能・Ｘ線条件自動設定機能）
本Ｘ線診断装置１０は、以上の様にして生成されたＸ線吸収率分布に基づいて、ハレーション領域を推定し操作者に知らせる機能、及びＸ線吸収率分布に基づいて、ハレーションの発生しないＸ線条件を計算し、システムに自動設定する機能を有している。
【００７２】
まず、ハレーション領域を推定機能について説明する。図３のハレーション領域推定部３５は、Ｘ線吸収率、Ｘ線条件とハレーション値とを対応付けるテーブルと、上記で得られたＸ線吸収率分布データ及び当該Ｘ線吸収率分布画像を表示しているときに設定されているＸ線条件とを参照することで、ハレーション値以上の画素値を有する画素を特定することでハレーション領域を推定する。推定されたハレーション領域は、既述のＸ線吸収率分布画像やＸ線診断装置で収集された画像上に重ねて表示することができる。
【００７３】
また、ハレーション領域とハレーションしない領域の境目の位置情報を、人体モデルやＸ線保持装置、Ｘ線発生器位置、検出器位置、視野サイズ、拡大率から求め、ハレーション分布情報とともに記録する構成であってもよい。さらに、推定されたハレーション領域の位置情報をフィルタ制御部１４０に送信することで、フィルタ制御部１４０が補償フィルタをハレーション領域近傍へ自動的に挿入する構成であってもよい。
【００７４】
次に、Ｘ線吸収率分布に基づいてハレーションの発生しないＸ線条件を計算し、システムに自動設定するＸ線条件自動設定機能について、図８を参照しながら説明する。
【００７５】
図８は、Ｘ線条件決定部３６及びハレーション領域推定部３５によって実行される、Ｘ線条件自動設定処理の手順を示したフローチャートである。図８において、まずハレーション領域推定部３５は、主記憶装置４１からＸ線吸収率分布及びＸ線条件を読み出し（ステップＳ１ｃ）、ハレーション領域の推定を行う（ステップＳ２ｃ）。
【００７６】
次に、Ｘ線条件決定部３６は、ハレーション領域推定部３５によって推定されたハレーション領域の各画素に対して所定のハレーション補正を行う（ステップＳ３ｃ）。このハレーション補正により、Ｘ線条件の補正限界（画像レベル）を設定することができる。なお、Ｘ線条件決定部３６がハレーション補正が当該補界を超えると判別した場合には、ＣＰＵ４０は、補正限界を超える領域に対して補償フィルタを挿入するようにフィルタ制御部１４０を制御する。また、補償フィルタ挿入に加えて、Ｘ線条件の変更、又は画像に対しデジタル的なハレーション防止処理を施すことで、ハレーション補正を行う構成であってもよい。
【００７７】
（ＤＳＡのついての適用）
本Ｘ線診断装置１０では、造影剤を使用して効果的にＸ線透視やＸ線撮影を行うＤＳＡ術式において、人体モデルを使用して作業の簡略化・効率化を図ることができる。以下、ステッピングＤＳＡ、回転ＤＳＡ術式の場合を例に説明する。
【００７８】
ステッピングＤＳＡは、造影剤が高濃度の塊（ボーラス）となるように被検体に注入し、この塊の血管内の移動を追跡してコントラスト像を取得する撮影形態をボーラスチェースＤＳＡの一形態である。ボーラスチェースＤＳＡでは、通常図９に示すように、撮影系（Ｘ線発生手段１２及びＸ線検出手段が設けられたＣアーム１６）が、被検体の体軸方向（Ｚ軸方向）に沿って移動する。特に、撮影系を離散的に複数回移動させてＤＳＡ撮影をステッピングＤＳＡと呼ぶ。
【００７９】
図１０（ａ）、（ｂ）は、ステッピングＤＳＡの透視又は撮影領域を設定する場合に実行される処理を説明するための概念図である。図１０（ａ）に示すように、画像表示モニタ５４に表示された人体モデルに対して、画像収集したい関心領域を操作者が指示する。ＣＰＵ４０は、当該指示された位置と、作成した人体モデル、Ｃアーム１６の位置情報、寝台２１の位置情報、Ｘ線発生部１２の置情報、Ｘ線検出器１４の位置情報とから、実際の装置の位置関係を自動的に計算する。
【００８０】
次に、操作者によって関心領域、スタート位置、エンド位置が表示された人体モデル上で指示されると、ＣＰＵ４０は、関心領域を視野の真中とするため移動量、及びステップストロークを計算し、図１０（ｂ）に示すように機械制御部４４を制御してＣアーム１６又は寝台２１を移動させ、ステップストローク（又は撮影ポイント）、スタート位置等を設定する。以下、設定された条件に従って、ステッピングＤＳＡが実行される。
【００８１】
なお、ステップしたい各場所でのＸ線吸収率分布やハレーション分布が既述の手法で求められていれば、各場所でのＸ線条件を自動的に計算し設定したり、補償フィルタの挿入位置を自動的に計算することも可能である。
【００８２】
次に、回転ＤＳＡ術式の場合について説明する。回転ＤＳＡとは、当該被検体に注入した造影剤の移動を追跡してコントラスト像を取得する場合に、撮影系を図１１に示すように被検体の体軸中心に回転させるものである。通常、マスク像を往路Ａ、コントラスト像を復路Ｂにて撮影する。この往路Ａと復路Ｂとから動脈に関するＤＳＡ画像は十分に得られるが、静脈等に関するＤＳＡ等を撮影する場合には、さらに往路Ｃによるコントラスト像撮影を行う場合がある。
【００８３】
図１２は、回転ＤＳＡの透視又は撮影領域を設定する場合に実行される処理を説明するための概念図である。図１２に示すように、画像表示モニタ５４に表示された人体モデルに対して、画像収集したい関心領域を操作者が指示する。ＣＰＵ４０は、当該指示された位置と、作成した人体モデル、Ｃアーム１６の位置情報、寝台２１の位置情報、Ｘ線発生部１２の置情報、Ｘ線検出器１４の位置情報とから、実際の装置の位置関係を自動的に計算する。
【００８４】
次に、操作者によって関心領域、スタート位置、エンド位置が表示された人体モデル上で指示されると、ＣＰＵ４０は、関心領域が回転中に視野から外れない回転角度、寝台高さ演算し、機械制御部４４を制御してＣアーム１６又は寝台２１を適切な位置に移動させる。
【００８５】
さらに、既述の処理にて回転の各位置でのＸ線吸収率分布やハレーション分布がわかっていれば、各場所でのＸ線条件を自動的に計算したり、補償フィルタの挿入位置を自動的に計算する構成であってもよい。また、Ｘ線吸収率分布、ハレーション分布のデータが、例えば回転撮影等により比較的広い範囲での分布データが得られている場合、Ｘ線吸収率の三次元分布画像、またはハレーションの三次元分布画像を作成する構成であってもよい。
【００８６】
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００８７】
Ｘ線診断装置１０の発生器位置、検出器位置、視野サイズから、ＣＴ画像やＭＲＩ画像から構成された人体モデル上のどの位置の、どのくらいの領域に対するＸ線吸収率分布かを対応付けることが出来る。従って、Ｘ線吸収率分布と人体モデル像とは、Ｘ線診断装置の画像表示手段によって正確に重ねあわせて表示することができる。操作者は、この重ね合わせ画像によって診断部位のＸ線吸収率を容易かつ迅速に確認することができる。
【００８８】
（第２の実施形態）
次に、本Ｘ線診断装置１０の第２の実施形態について説明する。第２の実施形態に係るＸ線診断装置１０は、人体断層プロファイル（人体の体を模擬した断層画像によるモデル）を利用して診断精度・診断効率を向上させるものである。
【００８９】
（人体断層プロファイルによる人体モデルの作成）
本Ｘ線診断装置１０は、人体断層プロファイルを利用して人体モデルを作成することができる。この人体断層プロファイルによる人体モデル作成は、当該患者に関するＣＴ画像やＭＲＩ画像がなく、人体モデルが作成できない場合等に実益がある。以下、図１３を参照しながら説明する。
【００９０】
図１３は、人体モデル生成部３８によって実行される人体断層プロファイルによる人体モデルの作成処理の手順を示したフローチャートである。図１３において、まず、人体モデル生成部３８は、主記憶装置４１から複数の人体断層プロファイルと身体サイズデータとを読み出す（ステップＳ１ｄ）。なお、ここで使用される身体サイズデータは、特開２０００−１５２９２４に類似した方法で測定されたものを使用することが出来る。
【００９１】
次に、人体モデル生成部３８は、身体サイズデータと、各人体断層プロファイル及び当該プロファイルに付された断層位置情報、内臓位置情報、サイズ等とを比較して、当該患者に好適な人体断層プロファイルを抽出し（ステップＳ２ｄ）、この人体断層プロファイルを使って当該患者の人体モデルを作成する（ステップＳ３ｄ）。なお、ステップステップＳ２ｄにおいては、ＣＴ画像やＭＲＩ画像を参照して好適な人体断層プロファイルを抽出する構成であってもよい。
【００９２】
上記人体モデルと本Ｘ線診断装置によるＸ線画像の関心領域との対応付けは、以下の様に実行される。すなわち、まず人体モデルとＣアーム１６位置との対応付けを、既述の手法にて行う。次に、Ｃアーム１６を少なくとも２つの異なる位置に移動させ、各々の場所で画像を収集する。
【００９３】
次に、収集された各画像上の観察領域を表示された画像に対して指定する。その指定された２つの点を検出器１４の検出面へ逆投影した後、図１４に示すように当該検出面上の指示ポイントとＸ線発生部１２のＸ線焦点を結ぶ２つの線を求める。この求めた２つの線分の交点を人体モデル上の関心領域とすることで、人体モデルと本Ｘ線診断装置によるＸ線画像の関心領域とを対応付けることができる。
【００９４】
（人体モデル及び人体断層プロファイルを利用した距離等の計測）
本Ｘ線診断装置１０は、人体モデル及び人体断層プロファイルを利用して対象部位までの距離等を求め、部位毎の被爆線量を高い精度にて計算することができる。また、人体モデル及び人体断層プロファイルを利用した定量解析も可能である。以下、これらの内容について説明する。
【００９５】
まず、例えば既述の手法により、人体モデル生成部３８は、三次元の人体モデルを生成する。次に、人体モデル生成部３８は、当該人体モデルを、主記憶装置４１に記憶された複数の人体断層プロファイルの中の最も好適なものに基づいて補正する。この補正後の人体モデルにより、図１５に示すようにＸ線管から対象部位までの正確な距離が得られる。このＸ線管から対象部位までの距離と、Ｘ線管に設けられた線量計の指示値とから、部位毎の被爆線量を計測することができる。
【００９６】
また、上記補正後の人体モデルにより、血管等の正確な定量解析が可能である。すなわち、従来においては、診断対象部位の定量解析は、一般にカテーテルの太さを基準に実行している。また、診断中に診断対象部位とＸ線管との位置関係は変化するため、正確な定量解析を行うことができなかった。
【００９７】
これに対し、本Ｘ線診断装置１０によれば、Ｃアーム１６等が移動した場合でも、図１６に示すように好適なプロファイルを考慮した上記補正後の人体モデルにより、診断対象部位の正確な位置、診断対象部位のＸ線管からの距離、診断対象部位の検出器１４の検出面上の実長さ（ｍ／ｐｉｘｅｌ）を正確に得ることができる。こうして得られた診断対象部位の実長さ等は、解析時などのキャリブレーションデータとして使用することができ、精度の高い定量解析を実現できる。
【００９８】
以上述べた構成によれば、以下の効果を得ることができる。
【００９９】
本Ｘ線診断装置１０によれば、人体モデルと事前に取得されたＸ線診断画像のＸ線条件又はＣＴ画像等とに基づいて、Ｘ線吸収率分布、ハレーション分布を取得することができる。従って、Ｘ線条件を決定するためのテスト曝射等を必要とせず、容易に線量管理、Ｘ線条件の設定が可能である。その結果、診断効率を向上させ、患者への余分な被爆を防止することができる。特に、得られたＸ線吸収率分布に基づくＸ線条件の自動設定や、ハレーション分布に基づく補償フィルタの自動設定により、複雑な操作をすることなく、最適なＸ線条件で画像を取得することができる。
【０１００】
また、本Ｘ線診断装置１０では、作成した人体モデルを好適なプロファイルデータによって調整するから、診断部位の大きさ等の患者データや、Ｘ線管から診断部位までの距離等を高い精度にて取得することが可能である。その結果、Ｘ線吸収率分布演算、ハレーション分布演算、定量解析等を高い精度で実行することができる。
【０１０１】
また、本Ｘ線診断装置１０によれば、ＤＳＡ術式において人体モデルによってストローク幅等を設定することで、撮影前のマニュアル設定操作を簡便化することができる。従って、診断効率を向上させ、操作者、患者への苦痛を軽減させることができる。
【０１０２】
以上、本発明を実施形態に基づき説明したが、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変形例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組合わせた効果が得られる。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果の少なくとも１つが得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０１０３】
【発明の効果】
以上本発明によれば、人体モデルを使用して、Ｘ線診断効率及び診断精度を向上させることが可能なＸ線診断装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本実施形態に係るＣアーム構造のＸ線診断装置１０を寝台２１に搭載した被検体の頭部側から見た外観図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るＣアーム構造のＸ線診断装置１０を寝台２１に搭載した被検体の側面から見た外観図である。
【図３】図３は、Ｘ線診断装置１０の機能ブロック図である。
【図４】図４は、外部通信Ｉ／Ｆ６２による、本Ｘ線診断装置１０と病院情報システムや画像サーバーとのやり取りを概念的に示した図である。
【図５】図５は、Ｘ線診断画像を使用してＸ線吸収率分布画像を生成する場合の処理手順を示したフローチャートである。
【図６】図６は、ＣＴ画像を用いてＸ線吸収率分布を求める手法を説明するための概念図である。
【図７】図７は、ＣＴ画像を使用してＸ線吸収率分布画像を生成する場合の処理手順を示したフローチャートである。
【図８】図８は、Ｘ線条件決定部３６及びハレーション領域推定部３５によって実行される、Ｘ線条件自動設定処理の手順を示したフローチャートである。
【図９】図９は、ＤＳＡ術式を説明するための図である。
【図１０】図１０（ａ）、（ｂ）は、ステッピングＤＳＡの透視又は撮影領域を設定する場合に実行される処理を説明するための概念図である。
【図１１】図１１は、ＤＳＡ術式を説明するための図である。
【図１２】図１２は、回転ＤＳＡの透視又は撮影領域を設定する場合に実行される処理を説明するための概念図である。
【図１３】図１３は、人体モデル生成部３８によって実行される人体断層プロファイルによる人体モデルの作成処理の手順を示したフローチャートである。
【図１４】図１４は、人体モデルとＸ線診断装置１０の関心領域との対応付けを説明するための図である。
【図１５】図１５は、人体モデル及び人体断層プロファイルを利用した対象部位までの距離計測を説明するための図である。
【図１６】図１６は、人体モデル及び人体断層プロファイルを利用した定量解析を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…Ｘ線診断装置
１１…データ処理部
１２…Ｘ線発生部
１３…高電圧発生部
１４…Ｘ線検出器
１５…Ｘ線制御部
１６…Ｃアーム
１７…測定器
２１…寝台
３０…位置センサー
３４…ポジション記憶媒体
３５…ハレーション領域推定部
３６…Ｘ線条件決定部
３８…人体モデル生成部
３９…Ｘ線吸収率分布データ生成部
４０…ＣＰＵ
４１…主記憶装置
４２…モータ
４４…機械制御部
４６…光学系
４８…露光タイマー制御部
５０…輝度制御部
５２…画像信号処理部
５４…画像表示モニタ
６０…操作部
６２…操作部
１４０…フィルタ制御部
【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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【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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