专利名称：X射线摄影装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从造影前后的图像产生血管的三维图像的X射 线摄影装置。
背景技术：
为了诊断肝脏的肿瘤，存在一种称为CTHA(肝动脉造影下CT) 的检查技术。这是一种一边对肝动脉造影一边拍摄CT (计算机X射 线断层摄影)的方法。但是这种技术一般只能用由CT装置和血管 (angio )装置两者构成的装置(称为IVR-CT )实现。但是，IVR-CT 价格非常高，只有一部分大医院才能购买。
近年来，提出过一种通过利用X射线摄影装置收集多个投影图 像并根据该多个投影图像进行重构，从而提高软组织的可识别性的方 法(以下称为软组织成像)。
如果用这种软组织成像能与CTHA相同，则可以期待即使是买 不起高价的IVR-CT的医院也能进行同样的检查。而即使是在软组织 成像中能够进行CTHA这样的检查，现有的3D-DSA是在以营养血管 的鉴别以及靠近(approach )的路径的鉴别为目的时不可或缺的检查。
但是作为软组织成像的CTHA与CT相比浓度分辨率要差，因 此必然地需要更多的造影剂。其结果，造影剂量有对患者增加负担的 危险。参照日本特开2007-130244号公报。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于以一次的旋转摄影可以产生两
种三维图像的x射线摄影装置。
根据本发明的一个方面，提供一种x射线摄影装置，该x射线
摄影装置具备近C形臂；支持所述近C形臂并使其自由旋转的支 持机构；驱动所述近C形臂的旋转的旋转驱动部；搭载在所述近C 形臂上的X射线管；搭载在所述近C形臂上的X射线检测器；以及 为使所述近C形臂的旋转速度在造影前后变化来使多个对比度增强 图像的间隔窄于多个掩模图像的间隔而控制所述旋转驱动部的控制 部。
本发明的其它目的和优点将在随后的说明中阐述，并且部分地从 该说明是很明显的，或通过本发明的实践而被了解。本发明的目的及 优点可以通过以下详细指出的手段和结合来实现和获得。
包含于本说明书中并构成本说明书的一部分的附图，示出了本发 明当前优选的实施方式，并与前述的一般性说明以及后述的优选实施 方式的详细说明一起，用于解释本发明的原理。
图l是示出本实施方式的X射线摄影装置的结构的图。
图2是示出图1的X射线摄影机构的外观的图。
图3是示出本实施方式的摄影顺序的图。
图4是示出本实施方式的图像处理顺序的图。
具体实施例方式
以下参照附图通过优选的实施方式说明本发明的X射线摄影装置。
如图1所示，X射线摄影装置具有X射线摄影机构10。 X射线 摄影机构10如图2所示具有X射线管12和X射线检测器14。 X射 线检测器14由像增强器15和TV相机16构成。抑或，检测器14由
具有排列为矩阵状的半导体检测元件的平面面板探测器(FPD:平面 型X射线检测器)构成。X射线管12与X射线检测器14 一起以相互 对置的朝向搭载在C形臂60上。检查床的躺板50上的被检体P位于 X射线管12与检测器14之间。C形臂60由从顶基板63倒吊下来的 支柱64或落地台架支持。C形臂60关于正交的3个轴A、 B、 C可 以旋转。旋转驱动部22容纳在支柱64的内部。旋转驱动部22具有 用于使C形臂60分别向箭头A、 B旋转的两个动力源。C形臂60能 够被旋转驱动部22高速地像螺旋桨那样旋转。
X射线摄影装置，除了X射线摄影机构IO，还具有系统控制器 20、相机控制器21、旋转控制器23、图像存储器25、灵敏度修正部 26、对应图像选择部19、减法部27、体厚鉴别部28、散射线修正部 29、射束硬化修正部30、进行高频强调滤波等的滤波部31、进行图 像放大移动等的仿射变换部32、三维重构部34、三维图像处理部35、 D/A变换部36、以及显示部37。
在如上所述地用旋转驱动部22高速地像螺旋桨那样旋转C形臂 60的同时， 一边变化投影角度一边以例如l度间隔重复拍摄，收集所 得到的旋转角度例如200度份的200个图形的X射线强度分布(X射 线图像)。接下来在造影剂注入后，同样地在旋转C形臂60的同时， 一边变化投影角度一边以例如0.5度间隔重复拍摄，收集所得到的旋 转角度例如200度份的400个图形的X射线强度分布(X射线图像)。 投影的X射线图像，被相机控制器21内的模拟数字变换器(A/D变 换器)变换为数字信号。另外，将造影剂注入前或造影剂流入摄影区 域之前产生的X射线图像称为掩模图像；将造影剂注入后或造影剂流 入摄影区域之后产生的X射线图像称为对比度增强图像。
为了存储与造影前拍摄的多个掩模图像相关的数据、以及与造影 后拍摄的多个对比度增强图像相关的数据而设置了图像存储器25。对 应图像选择部19对于造影前拍摄的多个掩模图像，选择拍摄角度各 自匹配的造影后的对比度增强图像。也即，对应图像选择部19对于 造影前拍摄的多个掩模图像，分别鉴别拍摄角度相同或最接近的造影
后的多个对比度增强图像。减法部27通过使拍摄角度相同或最接近 的多个掩模图像与由对应图像选择部19选择的多个对比度增强图像 相互差分(相减)，从而产生拍摄角度不同的多个差分图像(也称为 DSA( Digital Subtraction Angiography,数字减影血管造影)图像)。
三维重构部34根据多个差分图像重构三维图像(第l三维图像)。
也即，三维重构部34基于多个掩模图像与多个对比度增强图像 中的若干个间的差分图像，重构第l三维图像。
用三维图像处理部35将重构后的第1三维图像通过例如容积重 建(volume rendering)等方法变换为三维的图像。该图像是具有仅 血管的信息的三维血管像(3D-DSA图像)。作为重构方法的一例， 如果在这里示出由Feldkamp等提出的滤波逆投影(Filtered Back Projection)法的情况，则对200帧的DSA图像进行例如Shepp & Logan或Ramachandran这才羊的适当的巻积滤；皮(Convolution Filter)。接下来通过进行逆投影运算得到重构数椐。这里，重构区 域定义为内接于X射线管12对全方向的X射线束的圆筒。该圆筒内， 需要例如用投影为探测器14的一个检测元件的宽度的重构区域中心 部处的长度d来三维地被离散化，得到离散点的数据的重构像。但这 里虽然示出了离散间隔的一例，但其还有各种各样的方法，所以基本 上可以采用由装置定义的离散间隔。
此外，三维重构部34基于产生的所有对比度增强图像来重构三 维图像(第2三维图像)。该三维图像相当于提高了软组织可识别性 的所谓的CTHA图像(软组织图像)。后续进行详细描述。
本实施方式作为最大优越性具备在用于3D-DSA的拍摄作业和 用于CT风格成像的拍摄作业中能够使对比度增强图像的产生作业共 同化的效果。也即，本实施方式中，虽然在用于3D-DSA的拍摄作业 中产生掩模图像和对比度增强图像，但使用该对比度增强图像实施 CT风格成像。换言之，本实施方式中，在用于CT风格成像的拍摄 作业中产生对比度增强图像，但使用该对比度增强图像中的若干个和 在3D-DSA拍摄作业中产生的掩模图像来实施3D-DSA。另外，CT
风格成像中，与3D-DSA相比，需要的对比度增强图像的张数较多， 且其间隔较窄。
如图3所示，进行造影剂注入前和注入后这两次投影数据的收 集。造影剂注入前的摄影中， 一边以例如30度/秒的速度旋转臂60， 一边以一定的帧率、典型地是30印s来重复拍摄。由此以l度间隔收 集200帧的掩模图像。收集到的200帧的掩模图像的数据被相机控制 器21内的模拟数字变换器变换为数字信号，并与各自的拍摄角度的 数据相关联而存储于图像存储器25。其后使臂60高速地回到最初的 旋转开始位置。接下来，通过造影剂注入器(Injector)注入造影剂， 经过一定时间后，这次一边作为造影前拍摄时的速度的1/2以15度/ 秒进行旋转， 一边用相同的固定帧率(30印s)重复拍摄。由此以造影 前拍摄时的1/2的0.5度间隔收集对比度增强图像。收集到的400帧 的对比度增强图像的数据存储于图像存储器25。
此外，如果能够更高速地进行检测器14的读出(帧率)，也可 以调整为C形臂60的旋转速度是30度/秒，检测器的图像读出率是 60帧/秒。对于400张(帧)的对比度增强图像的数据，使各自的拍 摄角度的数椐相关联而存储在图像存储器25中。
如图4所示，拍摄结束后，在对应图像选择部19中从400张中 选择对于200张的掩模图像(IMN)的各张拍摄角度相同的200张对 比度增强图像(ICn )。在拍摄角度相同的200张对比度增强图像(ICN ) 与200张掩模图像(IMn)之间做减法。根据200张差分图像，用三 维重构部34重构第1三维图像(3D-DSA图像)。该三维图像中去除 了未被造影的骨头和软组织等主要是非血管部位，作为造影部分主要 示出了血管形态。重构的图像被转送到三维图像处理部35，通过例如 容积重建等方法变换为三维的图像，并经由D/A36显示在显示部37 上。
与该三维图像的生成以及显示处理的处理并行或在该处理前后， 生成CTHA图像(第2三维图像)。CTHA图像的生成是根据收集 的所有400张对比度增强图像(ICn)而进行。首先，对比度增强图
像在灵敏度修正部26中与检测器灵敏度修正用图像之间进行差分。 检测器灵敏度修正用图像是表示检测器的灵敏度以及x射线的强度 差的数据。因此，从检测器灵敏度修正用的图像进行造影后的对比度 增强图像的减法。三维重构部34中，根据进行灵敏度修正后的多个 对比度增强图像来重构三维图像。对该三维图像利用体厚鉴别部28 施以阈值处理，分离为骨部、软组织部和背景区域。从与拍摄时相同 的方向投影该三维图像，生成400帧的投影图像。针对各投影图像的 每个像素，计算x射线轨迹上的骨头与软组织的厚度B (e，i,j) 、 T
(e，i，j)。
厚度数据b (e， i， j) 、 t (e， i， j)与投影数据p (9， i， j)被送至
散射线修正部29。散射线的修正中，利用骨头与软组织的厚度，参照 二维修正表而进行修正。接下来在射束硬化修正部30中，仍然以厚
度数据为基础参照二维的修正表，修正投影图像的值。另外，修正表 是实验性地求出的。
接受散射线修正以及射束硬化修正的400帧的投影图像被送至 三维重构部34，用于第3三维图像的重构。该三维图像是近似于ctha 图像的图像。这样通过一次拍摄得到作为软组织成像的ctha图像和 3d-dsa图像，可以减少被辐射量、减少造影剂使用量、缩短检查时 间等，由此减轻患者的负担。
本实施方式说明了固定帧率、且通过变化旋转速度使角度采样间 隔变化的方法。在本实施方式中，由于在掩模图像拍摄时和对比度增 强图像拍摄时旋转速度不同、c臂的振动等产生了差异，所以严密来 讲需要分别计测振动等修正数据。但是，如若帧率可以高速化，也可 以通过保持旋转速度一定并变化帧率来变换角度釆样间隔。本实施方 式的情况下，对于修正数据，在掩模图像收集、对比度增强图像收集 中可共同使用。
本发明的其它优点和改进对本领域内技术人员而言是容易想到 的。因此，本发明在其更宽范围内不限于这里所描述的具体细节和典 型实施例。因此，在不脱离后述权利要求及其等同方案所限定的一般 发明概念的精神或范围的情况下可以进行多种改进。
权利要求
1.一种X射线摄影装置，其特征在于，具备近C形臂；支持所述近C形臂并使其自由旋转的支持机构；驱动所述近C形臂的旋转的旋转驱动部；搭载在所述近C形臂上的X射线管；搭载在所述近C形臂上的X射线检测器；以及为使所述近C形臂的旋转速度在造影前后变化来使多个对比度增强图像的间隔窄于多个掩模图像的间隔，控制所述旋转驱动部的控制部。
2. 根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于，该装 置还具有差分处理部，根据所述多个掩模图像与拍摄角度匹配的所述多个 对比度增强图像中的若干个而产生多个差分图像；重构部，根据所述多个差分图像重构第1三维图像，根据所述多 个对比度增强图像重构第2三维图像。
3. 根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像的间隔是所述掩模图像的间隔的大致1/2或者小于1/2。
4. 根据权利要求3所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像的间隔是0.5。。
5. 根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像的拍摄张数是所述掩模图像的拍摄次数的大致2倍或大致4倍。
6. 根据权利要求1所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像是400帧，所述掩模图像是200或100帧。
7. —种X射线摄影装置，其特征在于，具备 近C形臂； 支持所述近C形臂并使其自由旋转的支持机构；驱动所述近C形臂的旋转的旋转驱动部；搭载在所述近c形臂上的X射线管；搭载在所述近C形臂上的X射线检测器；以及为使所述X射线检测器的收集率在造影前后变化来使多个对比度增强图像的间隔窄于多个掩模图像的间隔，控制所述X射线检测器的控制部。
8. 根据权利要求7所述的X射线摄像装置，其特征在于，该装 置还具有差分处理部，根据所述多个掩模图像与拍摄角度匹配的所述多个 对比度增强图像中的若干个而产生多个差分图像；重构部，根据所述多个差分图像重构第l三维图像，根据所述多 个对比度增强图像重构第2三维图像。
9. 根据权利要求7所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像的间隔是所述掩模图像的间隔的大致1/2或者小于1/2。
10. 根据权利要求9所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像的间隔是0.5。。
11. 根据权利要求7所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像的拍摄张数是所述掩模图像的拍摄次数的大致2倍或大致4倍。
12. 根据权利要求7所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像是400帧，所述掩模图像是200或100帧。
13. —种X射线摄影装置，其特征在于，具备 近C形臂；支持所述近C形臂并使其自由旋转的支持机构； 驱动所述近C形臂的旋转的旋转驱动部； 搭载在所述近c形臂上的X射线管； 搭栽在所述近C形臂上的X射线检测器；以及为使多个对比度增强图像的间隔窄于多个掩模图像的间隔，而控制所述旋转驱动部和所述X射线检测器的控制部。
14. 根据权利要求13所述的X射线摄像装置，其特征在于，该 装置还具有差分处理部，根据所述多个掩模图像与拍摄角度匹配的所述多个 对比度增强图像中的若干个而产生多个差分图像；重构部，根据所述多个差分图像重构第l三维图像，根据所述多 个对比度增强图像重构第2三维图像。
15. 根据权利要求13所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像的间隔是所述掩模图像的间隔的大致1/2或者小于1/2。
16，根据权利要求15所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像的间隔是0.5°。
17. 根据权利要求13所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像的拍摄张数是所述掩模图像的拍摄次数的大致2倍或大致4倍。
18. 根据权利要求13所述的X射线摄像装置，其特征在于， 所述对比度增强图像是400帧，所述掩模图像是200或100帧。
19. 一种X射线摄影装置，其特征在于，具备 近C形臂；支持所迷近C形臂并使其自由旋转的支持机构；驱动所述近C形臂的旋转的旋转驱动部；搭载在所述近C形臂上的X射线管；搭载在所述近C形臂上的X射线检测器；为了在造影前后产生多个掩模图像和多个对比度增强图像，控制 所述旋转驱动部和所述X射线检测器的控制部；以及根据所述多个掩模图像与所述多个对比度增强图像中的若干个 的差分图像重构第1三维图像并根据所述多个对比度增强图像重构第 2三维图像的重构部。
20.根据权利要求19所述的X射线摄像装置，其特征在于，所述对比度增强图像的拍摄张数是所述掩模图像的拍摄次数的大致2倍或大致4倍。
全文摘要
本发明提供一种X射线摄影装置，该装置具备近C形臂；支持近C形臂并使其自由旋转的支持机构；驱动近C形臂的旋转的旋转驱动部；搭载在近C形臂上的X射线管；搭载在近C形臂上的X射线检测器；以及为使近C形臂的旋转速度在造影前后变化来使多个对比度增强图像的间隔窄于多个掩模图像的间隔而控制旋转驱动部的控制部。
文档编号A61B6/03GK101347338SQ200810133659
公开日2009年1月21日 申请日期2008年7月18日 优先权日2007年7月18日
发明者大石悟, 广濑圣史 申请人:株式会社东芝;东芝医疗系统株式会社