X射线诊断装置以及x射线照射区域控制方法

专利名称：X射线诊断装置以及x射线照射区域控制方法
技术领域：
本发明的实施方式涉及在诊断部位的X射线投影数据收集时，可以与诊断部位的 关心区域一致地对X射线照射区域最佳地进行缩小范围的X射线诊断装置以及X射线照射 区域控制方法。
背景技术：
近年来，伴随导管技术的发展，使用了 X射线诊断装置、X射线CT装置等的X射线 图像诊断广泛应用于循环器领域的诊断、治疗的经过观察。在循环器的摄影法中，通常，重构针对诊断部位的180度以上的X射线摄影图像， 来生成二维或者三维图像。在该情况下，如果在收集到的图像中缺少希望重构的区域，则在 再生图像中出现伪影。因此，在收集二维或者三维的重构图像的情况下，扩大视场来进行X 射线照射，以能够对摄影部位进行180度覆盖。其结果，对诊断部位的关心区域以外的不需 要的部分也照射X射线，所以存在对被检测体的辐射量增加这样的问题。通常，X射线诊断装置以使X射线产生部与X射线检测部对向的方式保持有C臂 两端部。进而，在X射线产生部与X射线检测部之间，具备光阑器(collimator)。光阑器具 有多个可以在接近或者离开X射线波束的中心轴的方向上滑动的可动会聚叶片，利用由会 聚叶片形成的开口对X射线的照射区域进行控制。以往，提出了通过光阑器的圆形或者方形的会聚叶片对开口尺寸进行控制，仅对 诊断部位的关心区域进行X射线照射，从而使针对被检测体的X射线辐射率降低的方法 (例如，日本特开2000-217035号公报)。在以往的X射线照射控制中，会聚叶片仅能够在接近或者离开X射线波束的中心 轴的方向上移动。因此，在检查对象部位如头部那样是球形，且相对所有方向具有相同程度 的扩展的情况下，可以进行不需要的X射线照射少的有效的X射线摄影。但是，具有如下问 题在如循环器诊断那样，设为血管这样的指向性强的检查对象部位的情况下，血管的行走 方向与会聚叶片的滑动移动方向较大地不同，而对不需要检查的比较宽的区域进行不需要 的X射线照射。

发明内容
本发明的实施例是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种X射线诊断装置 以及X射线照射区域控制方法，在进行血管的狭窄部中留置的支架、动脉瘤中留置的线圈 等血管内设备的观察、或者这些血管内设备的治疗效果的经过观察的情况下，通过根据具 有强的指向性的关心区域的形状使X射线光阑器的会聚叶片滑动移动以及转动，可以抑制针对关心区域的周围的不需要的X射线照射来降低针对被检测体的辐射率。本发明的实施例提供一种X射线诊断装置，其特征在于，具备X射线管，对被检测 体产生X射线；X射线检测单元，对透过了上述被检测体的X射线进行检测；X射线会聚单 元，具备设定上述X射线管产生的X射线照射区域的多个会聚叶片；移动单元，使上述X射 线管与上述X射线检测单元旋转移动。进而，本发明的实施例的X射线诊断装置具备图像 数据生成单元，根据伴随上述旋转移动而由上述X射线检测单元检测出的针对不同的多个 摄影方向的投影数据来进行重构处理，从而生成图像数据；关心区域设定单元，对检查对象 部位设定关心区域；以及X射线会聚控制单元，根据上述关心区域的设定信息以及上述摄 影方向信息，对上述X射线会聚单元进行控制，以使伴随上述旋转移动而使上述会聚叶片 滑动移动以及旋转移动。本发明的实施例提供一种X射线照射区域控制方法，其特征在于对被检测体产 生X射线，对透过了上述被检测体的X射线进行检测，通过具备多个会聚叶片的X射线会聚 单元，设定上述X射线管所产生的X射线照射区域，使上述X射线管与上述X射线检测单元 旋转移动。进而，在本发明的实施例的X射线照射区域控制方法中，根据伴随上述旋转移动 而由上述X射线检测单元检测出的针对不同的多个摄影方向的投影数据来进行重构处理， 从而生成图像数据，对上述检查对象部位设定关心区域，根据上述关心区域的设定信息以 及上述摄影方向，对上述X射线会聚单元进行控制，以伴随上述旋转移动而使上述会聚叶 片滑动移动以及转动。根据本发明的实施例，在根据通过针对检查对象部位的关心区域的X射线照射而 得到的二维投影数据来生成三维图像数据时，通过根据具有强的指向性的关心区域的形状 使可动光阑器的会聚叶片滑动移动以及转动，可以最佳地控制X射线照射区域。因此，可以 抑制针对关心区域的周围的不需要的X射线照射，可以降低X射线摄影中的被检测体的辐射量。


图1是示出本发明的实施例中的X射线诊断装置的整体结构的框图。图2是示出图1的X射线诊断装置具备的X射线摄影部的结构的框图。图3是图2的X射线摄影部具备的可动光阑器的结构图。图4是在图3的可动光阑器中设置的会聚叶片的结构图。图5A、5B是图4的可动光阑器限定照射区域来进行检查对象部位的X射线摄影的 动作说明图。图6A、6B是在图4的可动光阑器中使用的会聚叶片的形状图。图7是图2的X射线检测部中具备的平面检测器的结构图。图8示出图1的X射线诊断装置具备的保持部以及床部的具体例。图9示出在图1的可动光阑器、保持部以及床部中设置的各种移动机构。图10示出实施例的本摄影模式下的摄影方向以及摄影范围。图11示出实施例的预备摄影模式下的二维图像数据的检查对象部位上指定的关 心点、与根据关心点的位置信息设定的三维关心区域。图12是示出实施例的预备摄影模式下的三维关心区域的设定步骤的流程图。
图13是示出实施例的本摄影模式下的三维图像数据的生成/显示步骤的流程图。(标号说明)1 =X射线摄影部；2 =X射线产生部；21 =X射线管；22 可动光阑器；221 会聚叶片 (上叶片)；222 下叶片；223 补偿滤波器；224 会聚叶片移动机构；3 =X射线检测部；4 投影数据生成部；5 高电压产生部；6 图像数据生成部；61 投影数据存储部；62 图像处 理部；63 减法处理部；64 重构处理部；65 绘制处理部；7 保持部；8 床部；9 移动机构 驱动部；91 机构驱动部；92 机构驱动控制部；93 位置检测部；10 显示部；11 关心区域 设定部；12 输入部；121 摄影模式选择功能；122 摄影条件设定功能；123 关心点指定功 能；13 系统控制部；100 :X射线诊断装置。
具体实施例方式在本实施例的X射线诊断装置中，首先，基于利用针对被检测体的预备摄影模式 的X射线摄影而得到的多个二维图像数据或者已经取得的三维图像数据，对具有强的方向 性的检查对象部位(血管部位)设定三维关心区域。接下来，使摄像系统在上述被检测体 的周围转动而依次更新摄影方向，并且基于针对各摄影方向的三维关心区域的投影形状， 通过使可动光阑器的会聚叶片滑动移动以及转动，对造影剂投入前的检查对象部位以及造 影剂投入后的检查对象部位，进行本摄影模式的X射线摄影。对通过根据该X射线摄影得 到的造影剂投入前的掩模投影数据、与造影剂投入后的对比度投影数据的减法处理而得到 的差分投影数据进行重构处理来生成体数据，对该体数据进行绘制处理来生成上述检查对 象部位处的三维图像数据。图1是示出本发明的实施例中的X射线诊断装置100的整体结构的框图。X射线 诊断装置100具备X射线摄影部1、X射线产生部2以及X射线检测部3、图像数据生成部 6、保持部7、床部8、移动机构驱动部9。X射线摄影部1对向被检测体150的检查对象部位照射X射线并且透过了上述检 查对象部位的X射线进行检测而生成投影数据。在本实施例中，检查对象部位是留置了支 架、线圈等治疗设备的血管部位。在以对留置了治疗设备的血管部位设定关心区域为目的 的预备摄影模式、以及以对留置了血管设备的检查对象部位进行经过观察为目的的本摄影 模式下照射X射线，对透过了检查对象部位的X射线进行检测而生成投影数据。图像数据生成部6基于在预备摄影模式下收集到的投影数据来生成宽范围的二 维图像数据，基于在本摄影模式下收集到的投影数据来生成检查对象部位处的窄范围的三 维图像数据。保持X射线产生部2以及X射线检测部3的保持部7 (将它们总称为摄像系 统)在被检测体150的周围向规定方向移动。床部8使载置有被检测体150的顶板向规定 方向移动。移动机构驱动部9对保持部7以及床部8中设置的各种移动机构供给驱动信号， 进而，基于这些驱动信号对摄像系统以及顶板的位置信息进行检测。X射线诊断装置100还具备显示部10、关心区域设定部11、输入部12、系统控制部 13。显示部10显示图像数据生成部6生成的预备摄影模式的二维图像数据以及本摄影模 式的三维图像数据。关心区域设定部11对二维图像数据表示的检查对象部位，基于输入部 12指定的关心点来设定三维关心区域。输入部12进行被检测体信息的输入、包括X射线照 射条件的X射线摄影条件的设定、针对预备摄影模式的二维图像数据的关心点的指定、预备摄影模式以及本摄影模式下的摄影方向的设定、图像数据生成条件的设定、各种命令信 号的输入等。系统控制部13综合地控制上述各单元。X射线摄影部1如图1所示具备X射线产生部2、X射线检测部3、投影数据生成部 4以及高电压产生部5，具有如下功能通过使X射线产生部2中设置的可动光阑器的会聚 叶片滑动移动/转动，对被检测体150进行预备摄影模式的宽范围的X射线照射与本摄影 模式的窄范围的X射线照射，此时基于透过了被检测体150的X射线来生成投影数据。图2示出X射线摄影部1中设置的各单元与X射线产生部2以及高电压产生部5 的具体结构。X射线产生部2具备对检查对象部位照射X射线的X射线管21 ；以及将从X 射线管21放射的X射线形成为X射线锤(锥形波束)的可动光阑器22。X射线管21通过 高电压使从阴极(灯丝)放出的电子加速而碰撞到钨阳极以产生X射线。可动光阑器22 用于降低针对被检测体150的辐射线量以及提高图像数据的画质。如图3所示，可动光阑器22具有会聚叶片(上叶片)221、下叶片222以及补偿滤 波器223。上叶片221使从X射线管21放射的X射线会聚到预备摄影模式的照射区域以及 本摄影模式的照射区域。下叶片222通过与上叶片221连动地移动，来降低散射线、泄露线 量。补偿滤波器223使透过了吸收量少的介质的X射线选择性地降低来防止晕影。可动光 阑器22还具备会聚叶片移动机构224。会聚叶片移动机构224经由钢缆、滑轮，使会聚叶片 221、下叶片222以及补偿滤波器223滑动移动/转动到规定的位置。如图4所示，夹着被检测体150对向配置了 X射线管21与X平面检测器31，在X 射线管21与被检测体150之间设置有可动光阑器22的会聚叶片(上叶片)221。另外，省 略关于与上叶片221连动的下叶片222以及补偿滤波器223的说明。在会聚叶片(上叶 片)221中，将向接近/离开X射线波束的中心轴Cr的方向(A方向)、以及绕中心轴Cr的 周围向规定方向(B方向)转动的4个方形会聚叶片221a至221d构成为一组。4个会聚 叶片221a至221d分别经由钢缆(未图示)与会聚叶片移动机构224 (图3)的滑轮(未图 示)连接。S卩，会聚叶片移动机构224通过使会聚叶片221a至221d分别向A方向滑动移动 并且向B方向转动，可以任意地设定针对被检测体150的X射线照射区域的大小、位置以及 方向。在本发明中，会聚叶片通过除了以往的滑动移动以外，还进行旋转移动，可以实现沿 着具有指向性的关心区域的形状的最佳的X射线照射。图5A是示出使用以往的仅能够滑动移动的可动光阑器来对具有指向性的血管部 位设定的照射区域的假想背景图。图5B是通过具有本发明的会聚叶片221的转动功能的 可动光阑器22来设定的最佳的照射区域。实施例的检查对象部位为血管，在动脉瘤al内 留置了治疗用线圈bl，在血管a2内留置了血管扩张用的支架b2的例子。当这样在检查对 象部位留置血管内设备，而以之后的经过观察为目的进行X射线摄影的情况下，以往的可 动会聚叶片仅能够在接近或者离开X射线波束的中心轴Cr的方向上移动，所以如图5A所 示，进行包含不需要检查对象部位以外的检查的区域的广范围的X射线照射。相对于此，在本发明的实施例的可动光阑器22中，如图5B所示，多个会聚叶片 221a至221d可以在接近或者离开X射线波束的中心轴Cr的方向上移动，并且可以以X射 线波束中心轴Cr为中心进行旋转移动。即，可以沿着具有方向性的血管的关心区域最佳地 设定X射线照射区域，所以可以大幅降低针对非检查区域的不需要的X射线照射。仅对检
7查对象部位进行有效的X射线照射的结果，可以降低X射线摄影中的辐射量。在为了使被检测体150的X射线辐射量降低，使可动光阑器22转动而变更了 X射 线照射的视场尺寸的情况下，如果一样地固定会聚叶片的X射线屏蔽特性，则有可能在投 影数据的中心部与边缘部产生显著的浓淡强度差。如果对这样的强度分布的变化显著的投 影数据进行重构处理来生成图像数据，则由于起因于投影数据的不连续性而产生的伪影， 使得图像数据的画质劣化的情况较多。即，当会聚叶片的厚度相同时，在会聚叶片的边缘附 近的伪影变多。为了解决这一问题，在本申请的实施方式中如图5B所示，使会聚叶片的厚 度成为越往外侧越厚的形状。该会聚叶片的厚度的形状因为使在边缘附近的对比度减小， 所以能够抑制伪影的发生，从而提高画质。进而，在本发明的实施例中，可以如图6A，6B所示，通过使会聚叶片221的边缘的 倾斜可变从而使X射线屏蔽特性变化。如图6A所示，构成上叶片221的4个会聚叶片221a 至221d分别是层叠相对A方向滑动自如的N(例如，N = 4)个X射线屏蔽板226a至226d 而构成的。多个X射线屏蔽板226a至226d分别经由钢缆与会聚叶片移动机构224的滑轮 连接。会聚叶片移动机构224通过使构成4个会聚叶片221a至221d的每一个的X射线屏 蔽板226a至226d向A方向独立地移动，可以任意地设定检查对象部位的周边区域中的投 影数据的强度分布。在该情况下，依照投影数据的强度分布中的浓度差，对多个X射线屏蔽板226a至 226d相对A方向的移动量进行控制。图6A示出在检查对象部位的周围区域中的投影数据 的浓度差比较小的情况下，具有由会聚叶片移动机构224形成的边缘角度α a的会聚叶片 221的形状。图6B示出在检查对象部位的周围区域的周边区域中的投影数据的浓度差较大 的情况下，具有由会聚叶片移动机构224形成的边缘角度ab(ab< aa)的会聚叶片221 的形状。依照检查对象部位、对该检查对象部位设定的三维关心区域的大小等，自动设定这 样的边缘角度。这样通过利用层叠的阶梯状的方形叶片(补偿滤波器)使边缘的倾斜可变， 能够根据患者的体格、治疗对象部位等的被拍摄体的厚度，变换补偿滤波器的施加方法，能 够使向对象部位的X射线照射量一定。这不仅在3D循环器摄影法(angiography)而且在 通常的X射线摄影中也有效果。返回到图2。在对来自X射线产生部2的锥形波束进行检测的X射线检测部3中， 有使用平面检测器的方法与使用影像增强(I. I)以及X射线TV的方法。此处，对设置有可 以将X射线直接变换成电荷的平面检测器的X射线检测部3进行说明。当然，也可以是将 临时变换成光后变换成电荷的平面检测器。将X射线直接变换成电荷的平面检测器31是在列方向以及行方向上二维排列微 小的检测元件而构成的。各检测元件具备感知X射线而依照入射X射线量来生成电荷的 光电膜；对在该光电膜中产生的电荷进行积蓄的电荷积蓄电容器；以及在规定的定时读出 积蓄在电荷积蓄电容器中的电荷的TFT(薄膜晶体管)。对于作为在列方向(图的上下方 向)以及行方向(图的左右方向)上分别排列了 2个检测元件的平面检测器31进行说明。在图7所示的平面检测器31中，光电膜312-11、312-12、312-21以及312-22的第 1端子、与电荷积蓄电容器313-11、313-12、313-21以及313-22的第1端子连接，进而，其连 接点向TFT314-11、314-12、314-21以及314-22的源极端子连接。光电膜312_11、312_12、 312-21以及312-22的第2端子与偏置电源(未图示)连接，电荷积蓄电容器313-11、313-12,313-21以及313-22的第2端子被接地。进而，行方向的TFT314-11以及TFT314-21 的栅极与栅极驱动器32的输出端子32-1共通连接，TFT314-12以及TFT314-22的栅极与 栅极驱动器32的输出端子32-2共通连接。另一方面，列方向的TFT314-11以及314-12的漏极端子与信号输出线319-1共通 连接，TFT314-21以及314-22的漏极端子与信号输出线319-2共通连接。信号输出线319-1 以及319-2与投影数据生成部4连接。栅极驱动器32为了读出通过X射线照射而在检测 元件311的光电膜312中产生并积蓄在电荷积蓄电容器313内的信号电荷，对TFT314的栅 极端子供给读出用的驱动脉冲。返回到图2，投影数据生成部4具备电荷/电压变换器41、A/D变换器42、并行/ 串行变换器43。电荷/电压变换器41将从平面检测器31按照行单位或者列单位并行读出 的电荷变换成电压。A/D变换器42将该电荷/电压变换器41的输出变换成数字信号。并 行/串行变换器43将数字变换后的并行信号变换成时间序列的串行信号(投影数据)。高电压产生部5具备X射线控制部51与高电压产生器52。高电压产生器52为了 对从X射线管21的阴极产生的热电子进行加速，产生施加到阳极与阴极之间的高电压。X 射线控制部51按照从系统控制部13供给的指示信号，对高电压产生器52中的管电流、管 电压、照射时间、照射定时等X射线照射条件进行控制。返回到图1，图像数据生成部6具备投影数据存储部61、图像处理部62、减法处理 部63、重构处理部64以及绘制处理部65。投影数据存储部61将从X射线检测部3的投影 数据生成部4时间序列地供给的投影数据依次保存在自己的存储电路中而生成二维投影 数据。例如，在预备摄影模式下，将通过对被检测体150设定的相互正交的摄影方向ea以 及摄影方向9b的X射线照射而生成的2个二维投影数据保存在上述存储电路中。在本摄 影模式下，对于通过在造影剂投入前的被检测体150的周围中使摄像系统(即，X射线产生 部2以及X射线检测部3)连续地转动并同时对摄影方向θ 1至θ M照射X射线而生成的 M个二维投影数据(以下，称为掩模投影数据)、与通过对造影剂投入后的被检测体150进 行同样的X射线照射而生成的M个二维投影数据(以下，称为对比度投影数据)，将各自的 摄影方向作为附带信息而保存。在后面详细叙述本摄影模式下的摄影方向Θ1至ΘΜ。图像处理部62具备未图示的运算电路与存储电路。运算电路从投影数据存储部 61的存储电路中读出在预备摄影模式下收集到的摄影方向θ a以及摄影方向0 b的二维 投影数据，对这些二维投影数据进行内插处理、滤波处理等图像处理，来生成以关心区域的 设定为目的的二维图像数据(透视图像数据)。将所得到的二维图像数据保存在存储电路 中。减法处理部63通过应用所谓旋转DSA (Digital SubtractionAngiography，数字 减影血管造影)法来生成与摄影方向Θ1至θM对应的M个二维的差分投影数据，该法从 投影数据存储部61的上述存储电路中，对在本摄影模式下从摄影方向Θ1至ΘΜ收集到的 造影剂投入前的掩模投影数据以及造影剂投入后的对比度投影数据与其附带信息即摄影 方向的信息一起进行读出，对从同一摄影方向得到的掩模投影数据与对比度投影数据进行 减法处理。对所得到的M个差分投影数据附加摄影方向Θ1至ΘΜ的信息而临时保存在设 置于重构处理部64的存储电路中。重构处理部64具备运算电路与存储电路(均未图示)。运算电路读出在减法处理部63中生成并保存在自己的存储电路中的M个差分投影数据。基于其附带信息即摄影方 向的信息，对上述差分投影数据进行重构处理而生成三维投影数据。进而，重构处理部64 对该三维投影数据的体素进行内插处理而生成体数据。绘制处理部65根据由重构处理部 64生成的体数据的体素值来设定不透明度以及色调。重构处理部64根据该不透明度以及 色调与从输入部12供给的视点以及视线方向，对上述体数据进行绘制处理而生成三维图 像数据(体绘制图像数据)。图8示出保持部7以及床部8的具体的结构。保持部7具有C臂71，在其两端部 分别安装有X射线产生部2与X射线检测部3 (摄像系统)。床部8具有载置被检测体150 的顶板81。为易于理解，将被检测体150的体轴方向(顶板81的长度方向)设为y方向， 将与设置有保持部7以及床部8的地面160垂直的方向设为ζ方向，将与y方向以及ζ方 向正交的方向(顶板81的宽度方向)设为χ方向。保持部7具有C臂71、臂保持器72、臂支柱73以及床回旋臂74，以与地面160垂 直的床旋转轴zl为中心而相对箭头d的方向转动自如地安装了床回旋臂74的一个端部。 另一方面，在床回旋臂74的另一端部上，相对箭头c的方向转动自如地安装了具有与ζ方 向平行的臂支柱旋转轴z2的臂支柱73。进而，在臂支柱73的侧面，以与y方向平行的臂主旋转轴z3为中心而相对箭头b 的方向转动自如地安装了臂保持器72。在该臂保持器72的侧面，以臂滑动中心轴z4为中 心而相对箭头a的方向滑动自如地安装了在其端部对向地安装了 X射线产生部2与X射线 检测部3的C臂71。安装在C臂71的端部中的摄像系统的X射线检测部3可以相对箭头e的方向移 动。进而，与设置在X射线产生部2中的可动光阑器22连动且以摄像系统旋转轴Z5为中 心相对箭头f的方向转动自如地安装了该X射线检测部3。在构成保持部7的上述各单元中，具备以臂滑动中心轴z4为中心而使C臂71向 a方向滑动移动的C臂滑动机构；以臂主旋转轴z3为中心而使臂保持器72向b方向转动 的保持器转动机构；以臂支柱旋转轴z2为中心而使臂支柱73向c方向转动的支柱转动机 构；以及以床旋转轴zl为中心而使床回旋臂74向d方向转动的床回旋臂转动机构(均未 图示)。进而，保持部7的各单元具备使X射线检测部3向e方向移动的摄像系统移动机 构；以及以摄像系统旋转轴z5为中心而使X射线检测部3向f方向转动的摄像系统转动机 构(均未图示)。床部8具有使载置了被检测体150的顶板81向h方向(ζ方向)上下移动的垂 直方向移动机构；以及使顶板81向长度方向ga(y方向)或者宽度方向gb(x方向)滑动移 动的水平方向移动机构(均未图示)。通过使保持部7以及床部8中设置的上述各单元向规定的方向转动或者移动，可 以将安装在C臂71的端部上的摄像系统设定到适合于载置在顶板81上的被检测体150的 X射线摄影的位置或者方向，因此，可以设定期望的摄影方向。移动机构驱动部9 (图1)具备机构驱动部91、机构驱动控制部92以及位置检测部 93。图9示出X射线产生部2的可动光阑器22、保持部7以及床部8中设置的各种移动机 构、以及对这些移动机构供给驱动信号的移动机构驱动部9的具体例。设置在可动光阑器22中的会聚叶片移动机构224具有会聚叶片滑动机构22a与会聚叶片转动机构22b。相对X射线波束的中心轴Cr向接近或者离开的A方向会聚叶片 滑动机构22a使会聚叶片221滑动移动。会聚叶片转动机构22b使会聚叶片221在中心轴 Cr的周围向B方向转动。在保持部7中，设置有C臂滑动机构7la、保持器转动机构72a、支柱转动机构73a、 床回旋臂转动机构74a、摄像系统移动机构75a以及摄像系统转动机构75b。C臂滑动机构 71a设置在C臂71与臂保持器72的接合部中。C臂滑动机构71a使C臂71向a方向滑动 移动。另一方面，保持器转动机构72a设置在臂保持器72与臂支柱73的接合部中，使臂保 持器72向b方向转动。支柱转动机构73a设置在臂支柱73与床回旋臂74的接合部中，使 臂支柱73向c方向转动。床回旋臂转动机构74a设置在床回旋臂74与地面160的接合部 中，使床回旋臂74向d方向转动。进而，在C臂71的端部与X射线检测部3的接合部中， 设置有摄像系统移动机构75a与摄像系统转动机构75b。摄像系统移动机构75a使X射线 检测部3向e方向移动。摄像系统转动机构75b使X射线检测部3向f方向转动。在床部8中，设置有垂直方向移动机构81a与水平方向移动机构81b。垂直方向移 动机构81a使载置有被检测体150的顶板81向h方向上下移动。水平方向移动机构81b 使顶板81向长度方向(ga方向)以及宽度方向(gb方向)滑动移动。对会聚叶片移动机构224的会聚叶片滑动机构22a以及会聚叶片转动机构22b、 保持部7的C臂滑动机构71a、保持器转动机构72a、支柱转动机构73a、床回旋臂转动机构 74a、摄像系统移动机构75a以及摄像系统转动机构75b与床部8的垂直方向移动机构81a 以及水平方向移动机构81b供给驱动信号，所述驱动信号基于从移动机构驱动部9的机构 驱动控制部92供给的控制信号而由机构驱动部91生成。S卩，通过基于机构驱动控制部92产生的控制信号对上述移动机构进行控制，如图 5B所示，可以使会聚叶片221a至221d移动到适合的位置，以使会聚叶片221的开口部与 检查对象部位大致一致。进而，可以将安装在C臂71的端部中的摄像系统相对载置于顶板 81上的被检测体150设定到期望的位置。移动机构驱动部9的位置检测部93基于机构驱动部91生成的驱动信号，对安装 在C臂71中的摄像系统的位置信息、顶板81的位置信息进行检测。位置检测部93还使用 这些位置信息来计算出针对被检测体150的摄影方向。将所得到的摄影方向的信息经由系 统控制部13供给到图像数据生成部6的投影数据存储部61，作为在摄影方向θ a以及0 b 上收集到的预备摄影模式的二维投影数据或者在摄影方向Θ1至θM上收集到的本摄影模 式的二维投影数据的附带信息，与这些投影数据一起保存。参照图10，对本发明的本实施例的本摄影模式下的摄影方向以及摄影范围进行说 明。针对被检测体150，在造影剂投入前与造影剂投入后，在被检测体150的周围使摄像系 统连续地转动。与其一起，使可动光阑器22的会聚叶片221a至221d向规定的方向滑动移 动/转动，同时对摄影方向Θ1至θ M进行X射线摄影。对基于此时得到的掩模投影数据与 对比度投影数据的摄影方向Θ1至θ M的差分投影数据进行重构处理，来生成三维图像数 据。图10示出用于收集该时的重构处理中最低限地需要的差分投影数据的摄影范围Θ0。 在该重构处理中，要求在180度+扇状角度θ f的范围中按照规定角度间隔收集到的多个 差分投影数据。在该情况下，通过设置在保持部7中的C臂滑动机构71a或者保持器转动机构72a(参照图9)，进行摄像系统的转动。通过构成可动光阑器22的会聚叶片移动机构224 的会聚叶片滑动机构22a以及会聚叶片转动机构22b，进行会聚叶片221a至221d的滑动移 动以及转动。基于从X射线产生部2放射的X射线的照射角度，决定图10所示的扇状角度 θ f0图1的显示部10具备显示数据生成部、数据变换部以及监视器(均未图示)。显 示数据生成部对在预备摄影模式下从图像数据生成部6的图像处理部62供给的摄影方向 θ a以及θ b的二维图像数据进行合成(并列配置)。进而，当在输入部12指定了表示检 查对象部位中留置的血管内设备(支架)的端部的关心点的情况下，显示数据生成部将从 输入部12供给的关心点信息、基于该关心点而由关心区域设定部11对检查对象部位设定 的三维关心区域信息重叠到上述二维图像数据来生成第1显示数据。进而，显示数据生成 电路对在本摄影模式下从图像数据生成部6的绘制处理部65中供给的三维图像数据附加 被检测体信息、X射线摄影条件等附带信息来生成第2显示数据。数据变换部在将上述第1 显示数据以及第2显示数据变换成规定的显示格式之后，进行D/A变换与电视格式变换而 显示在监视器中。如图11所示，经由输入部12，对显示在显示部10的监视器中的第1显示数据(即， 在摄影方向θ a以及摄影方向9 b上收集到的预备摄影模式的二维图像数据Da( θ a)、 Db(6b))的检查对象部位(动脉瘤al、血管a2)中留置的血管内设备(线圈bl、支架b2) 的两端部指定关心点Pa、Pb。关心区域设定部11(图1)接收该指定的关心点的位置信息， 基于该位置信息确定血管方向的长度，设定用虚线包围的检查对象部位Rl的三维关心区 域。图11示出在预备摄影模式下显示在显示部10的监视器中的第1显示数据与对该 第1显示数据的检查对象部位由输入部12指定的关心点以及基于该关心点的位置信息而 由关心区域设定部11所设定的三维关心区域。在预备摄影模式下显示在显示部10的监视器中的第1显示数据是将在摄影方向 9a上收集到的二维图像数据Da(ea)、在与上述摄影方向ea大致正交的摄影方向eb上 收集到的二维图像数据Db ( θ b)并列配置而形成的。如图所示，在二维图像数据Da( θ a) 以及Db ( θ b)中，分别表示该检查对象部位即留置了线圈bl的动脉瘤al与留置了支架b2 的血管a2。在将这样的第1显示数据显示于显示部10中的情况下，操作者使用设置在输入 部12中的鼠标等输入设备，对各二维图像数据Da ( θ a)以及Db ( θ b)，指定表示支架b2的 端部的关心点Pa以及Pb。另一方面，从输入部12经由系统控制部13接收到关心点Pa以 及Pb的位置信息的关心区域设定部11以连接这些关心点的线段为基准来设定具有规定的 长度与宽度的三维关心区域Ri。通过在二维图像数据Da( θ a)以及Db(eb)中分别指定关心点Pa以及Pb，可以 确定支架端部的三维空间中的位置坐标。即，由于决定血管的长度方向的位置，所以基于该 关心点Pa以及Pb的位置信息(长度方向的信息)与由血管的二维摄影数据得到的宽度信 息，关心区域设定部11可以对检查对象部位设定三维关心区域。图1的输入部12具备显示面板、键盘、轨迹球、操纵杆、鼠标等输入设备，并具有 选择摄影模式的摄影模式选择部121 ；设定包括X射线照射条件的X射线摄影条件的摄影 条件设定部122 ；以及对预备摄影模式的二维图像数据指定关心点的关心点指定部123。进而，输入部12还进行被检测体信息的输入、三维关心区域的长度以及宽度的设定、预备摄 影模式以及本摄影模式下的摄影方向的设定、图像数据生成条件的设定、各种命令信号的 输入。系统控制部13具备CPU与存储电路(均未图示)。系统控制部13在将从输入部 12供给的各种的输入信息、设定信息保存在存储电路中之后，基于这些信息综合控制上述 各单元，进行预备摄影模式下的二维图像数据的生成与显示以及本摄影模式下的三维图像 数据的生成与显示。使用图12的流程图，对本实施例的预备摄影模式下的三维关心区域的设定步骤 进行说明。X射线诊断装置100的操作者在针对被检测体150的预备摄影模式的X射线摄影 之前，在输入部12中进行装置的初始设定(图12、步骤Si)。即，在输入了被检测体信息之 后，进行包括X射线照射条件的X射线摄影条件的设定、预备摄影模式下的摄影方向θ a以 及θ b的设定、本摄影模式下的摄影方向Θ1至θ M的设定、图像数据生成条件的设定、三 维关心区域的长度以及宽度的设定。这些输入信息、设定信息被保存在系统控制部13的存 储电路中。如果装置的初始设定结束，则操作者在使载置有被检测体150的顶板81移动到规 定的位置之后，通过输入部12输入预备摄影模式的选择(图12、步骤S2)、预备摄影模式开 始命令(图12、步骤S3)。通过向系统控制部13供给该命令信号，而开始预备摄影模式的 X射线摄影。S卩，接收到预备摄影模式开始命令信号的系统控制部13将从自己的存储电路中 读出的摄影方向θ a以及θ b的设定信息供给到移动机构驱动部9的机构驱动控制部92。 机构驱动控制部92当接收到该设定信息后，将基于摄影方向θ a的设定信息所生成的机构 驱动控制信号供给到机构驱动部91。机构驱动部91将基于上述机构驱动控制信号所生成 的驱动信号供给到保持部7的保持器转动机构72a并使安装在C臂71的端部中的摄像系 统转动，而设定到摄影方向θ a(图12、步骤S4)。接下来，系统控制部13将从自己的存储电路中读出的X射线照射条件与用于产生 X射线的指示信号供给到高电压产生部5的X射线控制部51。接收到该指示信号的X射线 控制部51基于上述X射线照射条件来控制高电压产生器52并对X射线产生部2的X射线 管21施加高电压。施加了高电压的X射线管21经由可动光阑器22对被检测体150在规 定期间内照射预备摄影模式的X射线。对透过了被检测体150的X射线通过设置在其后面 的X射线检测部3的平面检测器31进行检测。此时，在平面检测器31中二维排列的检测元件311的光电膜312接收透过了被检 测体150的X射线，将与该X射线透过量成比例的信号电荷积蓄到电荷积蓄电容器313中。 当X射线照射结束后，从系统控制部13供给了时钟脉冲的栅极驱动器32对平面检测器31 的TFT314供给驱动脉冲而依次读出积蓄在电荷积蓄电容器313中的信号电荷。所读出的信号电荷在投影数据生成部4的电荷/电压变换器41中变换成电压，进 而，在A/D变换器42中变换成数字信号之后，在并行/串行变换器43的缓冲存储器中临时 保存为1行的投影数据。并行/串行变换器43以行为单位串行地读出保存在自己的缓冲 存储器中的投影数据，依次保存在图像数据生成部6的投影数据存储部61中生成二维投影数据。图像处理部62对在投影数据存储部61中生成的二维投影数据进行内插处理、滤 波处理等图像处理而生成摄影方向θ a的二维图像数据，将所得到的二维图像数据保存在 自己的存储电路中(图12、步骤S5)。如果摄影方向θ a上的二维图像数据的生成与保存结束，则系统控制部13再次控 制移动机构驱动部9而将安装在C臂71的端部中的摄像系统设定到相对摄影方向θ a大 致正交的摄影方向9b(图12、步骤S6)。进而，通过上述步骤S5的步骤进行控制而生成并 保存针对摄影方向θb的二维图像数据。如果针对摄影方向θ a以及正交的摄影方向θ b的二维图像数据的生成与保存结 束，则显示部10对从图像处理部62的存储电路中读出的摄影方向Θ a的二维图像数据与 摄影方向θ b的二维图像数据进行合成(并列配置)并显示在监视器中(图12、步骤S7)。 操作者一边观察显示于显示部10中的2个二维图像数据，一边使用输入部12的输入设备， 对二维图像数据的检查对象部位中示出的血管内设备(支架)的端部指定关心点(图12、 步骤S8)。接收到从输入部12经由系统控制部13供给的关心点的位置信息的关心区域设定 部11基于该位置信息来设定包围检查对象部位的三维关心区域(图12、步骤S9)。使用图13的流程图，对本实施例的本摄影模式下的三维图像数据的生成/显示步 骤进行说明。如果在图12的步骤S9中针对检查对象部位的三维关心区域的设定结束，则 操作者通过输入部12选择本摄影模式(图13、步骤Sll)。进而，使用输入部12，输入掩模 投影数据收集开始命令(图13、步骤S12)。通过将该收集开始命令信号供给到系统控制部 13，开始该被检测体150的本摄影模式下的掩模投影数据的收集。接收到上述收集开始命令信号的系统控制部13将从自己的存储电路中读出的本 摄影模式下的摄影方向Θ1至θM的设定信息供给到移动机构驱动部9的机构驱动控制部 92。接收到该设定信息的机构驱动控制部92首先将基于摄影方向θ 1的设定信息生成的 机构驱动控制信号供给到机构驱动部91。机构驱动部91将基于上述机构驱动控制信号生 成的驱动信号供给到保持部7的保持器转动机构72a而将安装在C臂71的端部中的摄像 系统设定到最初的摄影方向Θ1。进而，系统控制部13将在关心区域设定部11中的设定的三维关心区域的信息供 给到移动机构驱动部9的机构驱动控制部92。接收到该设定信息的机构驱动控制部92将 基于三维关心区域的摄影方向θ 1上的投影形状生成的机构驱动控制信号供给到机构驱 动部91。机构驱动部91将基于上述机构驱动控制信号生成的驱动信号供给到可动光阑器 22的会聚叶片移动机构224使会聚叶片221a至221d滑动移动/转动，而配置到适合于针 对检查对象部位的X射线照射的位置(图13、步骤S13)。接下来，系统控制部13将从自己的存储电路中读出的X射线照射条件与用于产生 X射线的指示信号供给到高电压产生部5的X射线控制部51。接收到该指示信号的高电压 控制部41基于上述X射线照射条件对高电压产生器52进行控制而对X射线产生部2的X 射线管21施加高电压。施加了高电压的X射线管21经由可动光阑器22对被检测体150在 规定期间照射本摄影模式的X射线。通过设置在其后面的X射线检测部3，作为信号电荷， 对透过了被检测体150的X射线进行检测。
投影数据生成部4对在X射线检测部3中检测出的上述信号电荷进行电荷/电压 变换、A/D变换、并行/串行变换等处理而生成投影数据，将所得到的投影数据依次保存在 图像数据生成部6的投影数据存储部61中，从而生成摄影方向θ 1上的掩模投影数据(图 13、步骤 S14)。如果摄影方向θ 1上的掩模投影数据的收集结束，则系统控制部13控制各单元而 使摄像系统向摄影方向θ 2至ΘΜ的方向依次转动。进而，基于这些摄影方向上的三维关心 区域的投影形状使可动光阑器22的会聚叶片221a至221d滑动移动/转动而对被检测体 150进行X射线摄影。此时从X射线摄影部1输出的时间序列的投影数据被依次保存在图 像数据生成部6的投影数据存储部61中而生成摄影方向θ 2至θ M的掩模投影数据。艮口， 通过上述步骤S13以及S14的反复，在投影数据存储部61中，在摄影方向Θ1至ΘΜ上生 成的掩模投影数据，将其摄影方向作为附带信息而保存。接下来，操作者对被检测体150投入造影剂(图13、步骤S15)。在该造影剂到达 检查对象部位的时刻，在输入部12中输入对比度投影数据的收集开始命令(图13、步骤 S16)。接收到对比度投影数据收集开始命令信号的系统控制部13综合控制X射线诊断装置 100具备的各单元，与上述同样地使摄影系统以及会聚叶片移动(图13、步骤S17)，进行本 摄影模式的X射线摄影，进行摄影方向Θ1至θ M上的对比度投影数据的生成与保存(图 13、步骤 S18)。如果摄影方向Θ1至θ M上的掩模投影数据以及对比度投影数据的收集结束，则 减法处理部63从投影数据存储部61的上述存储电路中，读出从这些摄影方向收集到的造 影剂投入前的掩模投影数据以及造影剂投入后的对比度投影数据和作为其附带信息的摄 影方向信息，对从同一摄影方向得到的掩模投影数据与对比度投影数据进行减法处理而生 成与摄影方向Θ1至θM对应的M个差分投影数据。对所得到的这些差分投影数据附加摄 影方向θ 1至θ M的信息而临时保存在重构处理部64的存储电路中(图13、步骤S19)。重构处理部64读出保存在自己的存储电路中的M个差分投影数据，针对这些差分 投影数据基于其附带信息即摄影方向θ 1至θM的信息进行重构处理(逆投影处理)而生 成体数据(图13、步骤S20)。接下来，绘制处理部65基于由重构处理部64生成的体数据 的体素值来设定不透明度以及色调，根据该不透明度以及色调与从输入部12供给的视点 以及视线方向对上述体数据进行绘制处理而生成三维图像数据(图13、步骤S21)。根据以上叙述的本发明的实施例，在基于通过针对被检测体的关心区域的X射线 照射而得到的投影数据来生成图像数据时，基于对规定方向具有强的方向性的上述关心区 域的形状，使可动光阑器的会聚叶片滑动移动/转动，从而可以抑制针对关心区域的周围 的不需要的X射线照射，所以可以降低该被检测体的X射线摄影中的辐射线量。特别，以摄影方向为单位，使会聚叶片的滑动移动量、转动角度最佳化，所以可以 在重构处理中无过不足地收集投影数据，可以通过低辐射线量的X射线摄影来生成优质的 图像数据。根据本发明的实施例，设置在可动光阑器中的会聚叶片构成为越是中心部其屏蔽 量越小，所以即使在通过该会聚叶片对比较窄的区域进行X射线照射那样的情况下，投影 数据的边缘部中的强度分布也不会显著变化。因此，起因于投影数据的不连续性的伪影被 降低，而可以生成优质的图像数据。
上述会聚叶片由可以相对X射线波束的中心方向独立地滑动移动的多个X射线屏 蔽板构成，所以可以与检查对象部位等对应地形成抑制了产生伪影的适合的投影数据的强 度分布。另外，本发明不限于上述实施例而可以进行变形来实施。例如，在实施例中，叙述 了以防止动脉瘤中留置的线圈脱离为目的而在其周围部的正常血管中留置支架的情况，但 也可以是为了防止所治疗的血管的再次变窄而通过气球导管等对该血管留置支架那样的 情况。进而，也可以是针对没有留置血管内设备的血管的X射线摄影。检查对象部位只要 是在特定的方向上呈现强的方向性的部位，则也可以是其他管腔内脏器官。在上述实施例中，叙述了对在正交的2个摄影方向上得到的二维图像数据指定多 个关心点，基于这些关心点来设定包围检查对象部位的三维关心区域的情况，但也可以无 需使预备摄影模式的摄影方向正交，而基于从3个以上的摄影方向得到的二维图像数据来 设定三维关心区域。进而，在上述实施例中，叙述了对通过通常的X射线摄影收集到的多个二维图像 数据指定关心点的情况，但也可以使用通过DSA法或者通常的X射线摄影收集到的三维图 像数据来进行关心点的指定。另外，上述关心点的指定不限于上述图像数据中示出的血管 内设备的端部，也可以对血管内或者血管内设备任意地指定。在上述实施例中，叙述了基于关心点对血管的行走方向进行检测，对该行走方向 设定具有规定的长度与宽度的三维关心区域的情况，但还可以通过上述关心点来指定三维 关心区域的宽度、长度。另外，也可以根据对预备摄影模式的图像数据自动抽出的血管、血 管内设备的轮廓数据来设定三维关心区域。进而，也可以基于通过该X射线诊断装置、其他 图像诊断装置预先测量出的该检查对象部位的三维关心区域的信息，来进行本摄影模式的 X射线摄影。虽然叙述了通过使摄像系统转动来进行上述实施例中的摄影方向的设定的情况， 但也可以通过使安装了摄像系统的C臂滑动移动来进行。在上述实施例中，叙述了通过使会聚叶片转动而对相对特定的方向具有强的方向 性的检查对象部位进行有效的X射线照射的情况，但也可以代替使会聚叶片转动而使设置 有该会聚叶片的可动光阑器转动。在上述实施例中，叙述了本摄影模式的X射线摄影，基于使用DSA生成的差分 投影数据来生成体数据并基于该体数据来生成三维图像数据的情况，但也可以基于通过 通常的X射线摄影得到的二维投影数据来生成上述体数据。另外，基于该体数据生成的 图像数据不限于三维图像数据，例如，也可以是在上述体数据的规定切片断面中生成的 MPR(multi-planar reconstruction，多平面重建)图像数据、在规定方向上对上述体数据 进行投影而得到的MIP(maximum intensityproj ection，最大密度投影)图像数据。
权利要求
一种X射线诊断装置，其特征在于包括X射线管，对被检测体照射X射线；X射线检测单元，对透过了上述被检测体的X射线进行检测；X射线会聚单元，具备设定从上述X射线管产生的X射线的照射区域的多个会聚叶片；移动单元，使上述X射线管与上述X射线检测单元旋转移动；图像数据生成单元，基于伴随上述旋转移动而由上述X射线检测单元检测出的针对不同的多个摄影方向的投影数据来进行重构处理，从而生成图像数据；关心区域设定单元，对上述被检测体的检查对象部位设定关心区域；以及X射线会聚控制单元，根据上述关心区域的设定信息以及与上述摄影方向有关的信息，对上述X射线会聚单元进行控制，以使伴随上述旋转移动而使上述会聚叶片滑动移动以及旋转移动。
2.根据权利要求1所述的X射线诊断装置，其特征在于上述关心区域设定单元基于对上述被检测体预先收集到的多个二维图像数据或者三 维图像数据，对上述检查对象部位设定三维关心区域。
3.根据权利要求2所述的X射线诊断装置，其特征在于上述关心区域设定单元基于上述多个二维图像数据或者三维图像数据，抽出上述检查 对象部位或者在该检查对象部位中留置的治疗用设备的轮廓，基于该抽出结果来设定上述 三维关心区域。
4.根据权利要求2所述的X射线诊断装置，其特征在于还包括关心点指定单元，对上述多个二维图像数据或者三维图像数据中示出的上述检查对象 部位或者在该检查对象部位中留置的治疗用设备指定关心点，上述关心区域设定单元基于上述关心点来设定上述三维关心区域。
5.根据权利要求1所述的X射线诊断装置，其特征在于上述X射线会聚控制单元基于上述关心区域的设定信息，使上述会聚叶片分别向接近 或者离开X射线波束的中心轴的方向滑动移动，在上述X射线波束的中心轴的周围转动。
6.根据权利要求2所述的X射线诊断装置，其特征在于上述X射线会聚控制单元通过使上述X射线管、上述X射线会聚单元以及上述X射线 检测单元在上述检查对象部位的周围中转动或者移动来设定X射线摄影的摄影方向，基于 该摄影方向上的上述三维关心区域的投影形状，使上述会聚叶片滑动移动以及转动。
7.根据权利要求1所述的X射线诊断装置，其特征在于上述会聚叶片分别形成为越是接近X射线波束的中心轴的前端部其X射线屏蔽量越
8.根据权利要求7所述的X射线诊断装置，其特征在于上述会聚叶片分别是层叠向接近或者离开X射线波束的中心轴的方向独立地滑动移 动的多个X射线屏蔽板而构成的，上述X射线会聚控制单元依照上述检查对象部位对上述 X射线屏蔽板的移动量进行控制。
9.根据权利要求1所述的X射线诊断装置，其特征在于上述图像数据生成单元对在上述检查对象部位的周围在一边依次更新摄影方向一边 进行的X射线摄影中由上述图像数据生成单元生成的造影剂投入前的掩模投影数据与造影剂投入后的对比度投影数据进行减法处理而生成差分投影数据，对以摄影方向为单位得 到的差分投影数据进行重构处理而生成三维图像数据、最大密度投影图像数据以及多平面 重建图像数据中的至少某一个。
10.根据权利要求1所述的X射线诊断装置，其特征在于上述会聚叶片的厚度分别形成为越是接近上述X射线的中心轴的前端部越薄，越往外 侧越厚。
11.根据权利要求7所述的X射线诊断装置，其特征在于上述会聚叶片分别是层叠向接近或者离开X射线波束的中心轴的方向独立地滑动移 动的多个χ射线屏蔽板而构成的，上述χ射线会聚控制单元通过依照上述检查对象部位对 上述X射线屏蔽板的移动量进行控制，使上述层叠的屏蔽板的边缘的倾斜依上述被检测体 厚度而可变。
12.—种X射线照射区域控制方法，其特征在于对被检测体产生X射线，对透过了上述被检测体的X射线进行检测，通过具备多个会聚叶片的X射线会聚单元，设定上述所产生的X射线照射区域，使上述χ射线与上述检测到X射线旋转移动，基于伴随上述旋转移动而由上述X射线检测单元检测出的针对不同的多个摄影方向 的投影数据来进行重构处理，从而生成图像数据，对检查对象部位设定关心区域，基于上述关心区域的设定信息以及上述摄影方向，对上述X射线会聚单元进行控制， 以伴随上述旋转移动而使上述会聚叶片滑动移动以及转动。
全文摘要
本发明提供一种在重构用的X射线投影数据收集时，可以与关心区域的形状符合地最佳地控制X射线会聚的X射线诊断装置以及X射线照射区域控制方法。根据通过X射线摄影预先收集到的多个二维图像数据，对存在指向性的检查对象部位设定三维关心区域。使摄像系统在被检测体的周围中转动来依次更新摄影方向，并且根据针对这些摄影方向的三维关心区域的投影形状来使X射线光阑器的会聚叶片滑动移动以及转动，从而对检查对象部位进行最佳的X射线摄影。
文档编号A61B6/06GK101953691SQ20101022891
公开日2011年1月26日 申请日期2010年7月14日 优先权日2009年7月14日
发明者材木隆二, 桥本怜子 申请人:株式会社东芝;东芝医疗系统株式会社