Ｘ線診断装置及び画像再構成処理装置
【課題】 Ｘ線診断装置の３次元イメージングにおいて、拍動による位置ズレアーチファクトの低減を、撮影時間の延長及び造影剤量の増加を回避して、実現すること。
【解決手段】 Ｘ線診断装置は、略Ｃ形アーム１０２と、略Ｃ形アームの回転支持機構と、略Ｃ形アームに搭載されるＸ線管２と、略Ｃ形アームに搭載されるＸ線検出器５と、略Ｃ形アームの回転期間中に収集された複数の２次元画像を記憶する記憶部１２と、収集した複数の２次元画像に基づいて複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第１の３次元画像を再構成する第１再構成処理部１９と、複数の第１の３次元画像に基づいて複数の心位相にそれぞれ対応する複数の位置ズレ量を計算する位置ズレ量計算部２１と、計算された位置ズレ量を用いて複数の２次元画像に基づいて位置ズレが低減された単一の第２の３次元画像を再構成する第２再構成処理部２０とを具備する。
【解決手段】 Ｘ線診断装置は、略Ｃ形アーム１０２と、略Ｃ形アームの回転支持機構と、略Ｃ形アームに搭載されるＸ線管２と、略Ｃ形アームに搭載されるＸ線検出器５と、略Ｃ形アームの回転期間中に収集された複数の２次元画像を記憶する記憶部１２と、収集した複数の２次元画像に基づいて複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第１の３次元画像を再構成する第１再構成処理部１９と、複数の第１の３次元画像に基づいて複数の心位相にそれぞれ対応する複数の位置ズレ量を計算する位置ズレ量計算部２１と、計算された位置ズレ量を用いて複数の２次元画像に基づいて位置ズレが低減された単一の第２の３次元画像を再構成する第２再構成処理部２０とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、略Ｃ形アームを備えた回転撮影の可能なＸ線診断装置及び画像再構成処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年心臓病が年々増え、日本人の死亡率で第二位になっている。その中でも冠状動脈に狭窄が発生するケースが多い。狭窄治療には外科的手術と内科的治療とがある。内科的治療の事故は、カテーテル、ガイドワイヤーなどのデバイスを狭窄部に通すステージで起こり易い。狭窄部の詳細な形状を術中に把握することが要求される。しかし治療中はＸ線造影像しか見ることができず、その詳細な構造を知る手段はない。
【０００３】
近年、回転撮影により収集された複数の２次元画像に基づいて３次元画像を再構成する技術が開発されている。
【０００４】
冠状動脈は心臓と同期して非常に高速に運動する。従って冠状動脈の動きを補正することは難しい。心臓の動きには再現性が低い。拡張期と次の拡張期では心臓の位置が若干変化する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、例えば０．４秒という高速回転によりデータ収集を行っているので、心臓の位置の変化によるモーションアーチファクトは少ない。しかし、Ｘ線診断装置では高速回転はできないのでモーションアーチファクトは比較的多い。
【０００５】
このような現状に対し、冠状動脈及び冠状動脈におけるステントの３次元イメージングが注目されている。インターベンション中にそれを得るには２次元で動き補正を行い再構成する方法と、心電同期のもとで回転撮影を複数回行い、それらのデータを用いて再構成する方法がある。
【０００６】
２次元での動き補正は血管の重なり、ショートニングなどによって困難な場合がある。一方、心電同期撮影は複数回の回転撮影を実施するため、長時間の撮影が必要となり造影剤量も増える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２８８１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、Ｘ線診断装置の３次元イメージングにおいて、拍動による位置ズレアーチファクトの低減を、撮影時間の延長及び造影剤量の増加を回避して、実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある局面は、略Ｃ形アームと、略Ｃ形アームの回転支持機構と、略Ｃ形アームに搭載されるＸ線管と、略Ｃ形アームに搭載されるＸ線検出器と、略Ｃ形アームの回転期間中に収集された複数の２次元画像を記憶する記憶部と、収集した複数の２次元画像に基づいて複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第１の３次元画像を再構成する第１再構成処理部と、複数の第１の３次元画像に基づいて複数の心位相にそれぞれ対応する複数の位置ズレ量を計算する位置ズレ量計算部と、計算された位置ズレ量を用いて複数の２次元画像に基づいて位置ズレが低減された単一の第２の３次元画像を再構成する第２再構成処理部とを具備するＸ線診断装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、Ｘ線診断装置の３次元イメージングにおいて、拍動による位置ズレアーチファクトの低減を、撮影時間の延長及び造影剤量の増加を回避して、実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す図である。
【図２】図２は図１のガントリの構造を示す図である。
【図３】図３は本実施形態の動作を示す流れ図である。
【図４】図４は図３の逐次近似的再構成処理Ｓ１３の補足図である。
【図５】図５は図３の解析的再構成処理Ｓ１６の補足図である。
【図６】図６は図３の注目点計算処理Ｓ１４における特定心位相の注目点の計算処理の補足図である。
【図７】図７は図３の注目点計算処理Ｓ１４における他の心位相の注目点の計算処理の補足図である。
【図８】図８は図３の解析的再構成処理Ｓ１６における逆投影での軌跡補正に関する補足図である。
【図９】図９は本実施形態の変形例による動作を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の処理手順の概要としては次の通りである。
１）被検体の心電図測定を伴って、Ｃアームを回転しながら撮影を繰り返す。
２）逐次近似的再構成法により、複数の心位相にそれぞれ対応する比較的ラフな複数の３次元画像（３Ｄボリューム）を再構成する。
３）比較的ラフな３次元画像上で解剖学的に同一な点（注目点）の実空間上での位置を計算する（位置ズレ計算）。
４−１）位置ズレに従った逆投影軌跡の補正を伴って、解析的再構成処理により、複数の心位相にそれぞれ対応する比較的ファインな複数の３次元画像を再構成する。
【００１３】
上記４−１）処理は次の４−２）処理及び４−３）処理にリプレース可能である。
【００１４】
４−２）解析的再構成処理により、複数の心位相にそれぞれ対応する比較的ファインな複数の３次元画像を再構成する。
【００１５】
４−３）位置ズレに従ってシフトした複数の３次元画像を合成する。
【００１６】
本実施形態の変形例による処理手順の概要としては次の通りである。
１）被検体の心電図測定を伴って、Ｃアームを回転しながら撮影を繰り返す。
２）逐次近似的再構成法又はフィルタードバックプロジェクション法により、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の３次元画像（３Ｄボリューム）を再構成する。
３）３次元画像上で解剖学的に同一な点（注目点）の実空間上での位置を計算する（位置ズレ計算）。
４）フィルタードバックプロジェクション法により、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の３次元画像を再構成する。
【００１７】
５）位置ズレに従って複数の３次元画像をシフトする。
【００１８】
６）バイアスシフトパターンを変えながら、複数の３次元画像を合成して、複数の合成画像を発生する。バイアスシフトパターンとは、複数の心拍位相に対する位置ズレの推定値のセットをいう。位置ズレの推定値は、ＸＹＺの各軸に関して、−３ピクセルから＋３ピクセルの範囲で１ピクセルずつ変化される。次の７）処理では実質的に、位置ズレが最も少ないバイアスシフトパターンに対応する合成画像が選択される。
【００１９】
７）複数の合成画像から、位置ズレの最も少ない合成画像を最終的な画像として選択する（ファインな位置補正）。各心拍位相の再構成画像は、投影データ数が少なく、しかも３６０°分の投影データが揃っていない、つまり不完全投影データから再構成される。投影データの不完全さは、アーチファクトを発生させる。アーチファクトは、プラス側とマイナス側とに発生する。プラス側アーチファクトとマイナス側アーチファクトとは、再構成中心からほぼ放射状に交互に発生する。プラス側アーチファクトとマイナス側アーチファクトとが表れる位置は、心臓の拍動の影響により少しずつ移動する。従って位置ズレの程度は、合成画像におけるマイナスの再構成値の総和に表れる。マイナスの再構成値の総和が最も少ない合成画像が、位置ズレが最も少ない最終的な３次元画像として選択される。なお、再構成値は、ＣＴ値、吸収係数値、一定の係数を乗算した吸収係数値のいずれでもよい。
【００２０】
図１、図２に示すように、本実施形態に係るＸ線診断装置のガントリ１は、図示しない高電圧発生器から高電圧の印加を受けてコーン形のＸ線を発生するＸ線管２を、被検体を透過したＸ線を検出する２次元の典型的にはFPD（Flat Panel Ditector）としてのＸ線検出器５とともに保持するＣ形アーム１０２を有する。図示しないデータ収集部１１は、Ｘ線検出器５を介して２次元の投影画像（以下単に２次元画像という）のデータを収集する。２次元画像のデータは画像メモリ１２に記憶される。
【００２１】
Ｃ形アーム１０２は、天井吊りアーム１０１とともに図示しない支持機構を構成する。支持機構には電動機を装備しており、制御部の制御に従ってＣ形アーム１０２を定速で回転することができる。図３に示す工程Ｓ１１の回転撮影に際しては、Ｃ形アーム１０２は定速で回転され、それとともにＸ線を連続的に発生させ、そしてデータ収集部１１を介して一定周期で繰り返し２次元画像データを収集する。例えば、患者の周りを２００°の角度範囲を回転しながら、例えば１°間隔でデータ収集を繰り返すことにより、２００°分のビューピッチが１°の２００フレームの２次元画像を収集する。画像メモリ１２に、データ収集部１１で収集された複数の２次元画像のデータが記憶される。複数の２次元画像各々には、心電計（ＥＣＧ）３からの心電波形に基づく各撮影時の心位相のデータが関連付けられる。
【００２２】
フィルタリング部１３及びアフィン変換部１４は、高周波強調フィルタリング、画像拡大・移動などを行うアフィン変換等の前処理を、２次元画像に対してかける。ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１５は、表示対象画像の階調を変換する。３次元画像処理部１６は、表示対象の３次元画像データを、投影処理を含むボリュームレンダリング処理により２次元表示画像に変換する機能を有する。
【００２３】
２次元画像処理部２２は、画像メモリ１２に記憶された２次元画像について、造影前後の対応ビューアングルの２次元画像を差分して造影血管を強調する差分処理、同様に造影画像だけを用いて造影血管を強調する背景抑制処理、濃度ムラ補正処理を施す。図３に示す工程Ｓ１２の背景抑制処理としては、例えば各２次元画像に対し、ローパスフィルタをかけた画像を作成し、フィルタ画像から、もとの対応するフレーム画像を差分することにより得られる。なお差分対象は、各フレームを中心に約心電周期１周期分を加算平均したデータに対して実施しても良い。また既存の背景差分処理を適用しても良い。
【００２４】
逐次近似的３次元再構成処理部１９は、図３に示す工程Ｓ１３において、背景抑制処理等を受けたビューアングル（撮影角度）の異なる複数の２次元画像のデータに基づいて、ＡＲＴ法やマップＥＭ法などの逐次近似的３次元再構成処理により、データ収集範囲全体を対象として、図４に示すように複数の心位相にそれぞれ対応する複数の比較的ラフな３次元画像のデータ（ボリュームデータともいう）を再構成する。データ収集範囲は、Ｘ線管２からの全方向へのＸ線束に内接する円筒に既定される。
【００２５】
本実施形態では、逐次近似的３次元再構成処理部１９は、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の３次元画像のデータを再構成する。
【００２６】
具体的には、背景抑制処理されたデータは、以下の数式（１）を逐次近似的に最適化される。
E=|Hft-gt|2+a|ft|2 … (1)
ここでHは投影マトリックスである。ftはある心位相tでの再構成画像の各ボクセルを列ベクトルに整列させたものである。gtはある心位相tでの背景差分処理された投影データを各ピクセル、フレームの順に列ベクトルに整列させたものである。ここでEを最小化するftを求めることにより再構成が完了する。この処理はＮ個の心位相ｔに対して繰り返される。それによりＮ個の３次元画像のデータが作成される。なおここでは再構成法としてノイズ抑制効果のある方法（式1）を説明しているが、当該発明はそれに限定されず、他の逐次近似的再構成法（MAP-EM、TVなど）を用いても良い。
【００２７】
位置ズレ検出部２１は、図３の工程Ｓ１４において、逐次近似的３次元再構成処理部１９により再構成された複数の心位相にそれぞれ対応する複数の比較的ラフな３次元画像各々から、解剖学的に略同一の部位（注目点）の実空間上の位置（３次元座標）を特定する。特定された複数の注目点の一を基準として、基準位置に対するＮ−１個の注目点に関する補正ベクトルが計算される。
【００２８】
実際には、図６に示すように、再構成されたＮ個の３次元画像から、予め決められた１つの心位相の３次元画像（基準画像）が選択される。基準画像は３次元画像処理部１６でボリュームレンダリング処理を受ける。ボリュームレンダリング画像が表示部１８に表示される。オペレータは図示しないマウスのような入力装置で注目領域の中心（注目点）を指定する。典型的には、注目領域は造影血管であり、指定する注目点は狭窄部や血管分岐部などの特徴的な部位である。指定された注目点の座標は注目領域同定部２３に送られる。注目点に対応するボリュームレンダリング処理上の投影軌跡が特定される。投影軌跡と、造影血管部との交点が同定される。交点を中心とした局所範囲内の血管分岐が初期的注目点として特定される。
【００２９】
再構成されたＮ個の３次元画像のデータと初期的注目点の座標データは位置ズレ検出部２１に送られる。位置ズレ検出部２１は、図７に示すように、初期的注目点に対応する心位相に隣接する他の心位相の３次元画像上で、初期的注目点を中心とした所定範囲を探索することにより同じ血管部の注目領域を抽出し、その注目領域の中心を、当該心位相の注目点として特定する。この処理が心位相全てで繰り返される。隣の心位相を対象として同様に注目領域を特定し、その中心を当該隣の心位相の新たな注目点として特定し、順次注目点を全ての心位相について特定していく。位置ズレ検出部２１では、全ての心位相の注目点の座標を同じ座標に整合させるための補正ベクトルを計算する。典型的には、拡張末期の心位相の注目点の座標に、他の心位相の注目点の座標を揃えるように補正ベクトルを計算する。
【００３０】
解析的３次元再構成処理部２０は、図３の工程Ｓ１６において、２次元画像処理部２２で濃度ムラ補正用の画像とサブトラクション（工程Ｓ１５）をうけたビューアングルの異なる複数の２次元画像のデータに基づいて、フィルタドバックプロジェクション法、バックプロジェクションフィルタ法、重畳積分法、フーリエ変換法などのなどの解析的３次元再構成処理により、比較的ファインな３次元画像データを再構成する（図５参照）。ここでは、Feldkamp等によって提案された良好な画質を得ることができるフィルタドバックプロジェクション法が適用されるものとして説明する。
【００３１】
Feldkamp法ではまず２００枚のサブトラクション画像は、例えばShepp & LoganやRamachandranのような適当なコンボリューションフィルタリングを施される。次に解析的３次元再構成処理部２０では、逆投影軌跡を各心位相の補正ベクトルに従ってシフトする。シフトされた逆投影軌跡に従って、逆投影処理が実施される。同様に心拍位相ごとに逆投影軌跡がそれぞれの心位相の補正ベクトルに従ってシフトされる。それらシフトされた逆投影軌跡に従って逆投影処理が実施される。それにより位置ズレが軽減された３次元画像が再構成される。
【００３２】
一般的に再構成領域は、多方向のＸ線束に対する内接円筒に既定される。ここでは図５に示すように、術者によって指定された狭窄部の位置を中心とする一般的再構成領域より非常に狭い領域を再構成領域とする。この再構成領域は3cm×3cm×3cm程度の立方体、もしくはそれより小さい領域とするのが適当である。しかし狭窄部指定時におおよその範囲をその上で指定しても構わない。逆投影演算は一般的にはＸ線光学系によって定義される投影系に従って演算する。しかしここでは図８に示したように、動きを補正するような形で逆投影演算を行うことで動きを補正した再構成を行う。図８はマーカーの位置を再構成する例を示しているが、例えば術者に指定された位置が拡張期だったとし、現在位置が図８のように動いていると仮定する。本来なら現在位置を通るＸ線軌跡に従って逆投影されるべきであるが、しかし本来の位置は拡張期の位置なので、同じ注目点を通り、且つその軌跡は現在位置を通る軌跡と並行になるように逆投影演算する。注目点以外の位置ではほぼ近似仮定して、同様に補正する。
【００３３】
なお、逆投影軌跡を補正ベクトルに従ってシフトした。しかし、心拍位相毎に再構成した複数の３次元画像を補正ベクトルに従って個々にシフトし、合成するものであってもよい。
【００３４】
解析的手法で再構成された３次元画像は、３次元画像処理部１６で例えばボリュームレンダリングなどの方法により表示用の画像に変換され表示部１８に表示される。
【００３５】
上記実施形態では、注目点として単一点を指定しているが、複数の点を指定しても構わない。指定された点から一定範囲内が再構成・表示される。
【００３６】
また、上記実施形態では、注目点を指定しているが、例えば分岐情報などは保存しつつ、分解能を落とす処理を実施した上で、グローバルな位置ズレを同定し、それを順次分解能を向上させながら、細かい位置ズレ情報を同定しても良い。このような処理を行うことにより、対応点を指定する必要が無くなり、さらに全体を一度に再構成できると言うメリットがある。
【００３７】
上記実施形態では、注目点を指定しているが、例えばGPS機能を持ったデバイスが注目領域の付近にあった場合、その情報を元に位置補正を行っても構わない。この場合デバイスの３次元情報が使えるので、わざわざトラッキングする必要はなくなる。
【００３８】
図９には、本実施形態の変形例による処理手順を示している。図９と図３とで同じ符号は同じ工程であることを示している。まず、被検体の心電図測定を伴って、Ｃアームが回転期間中に撮影が繰り返される（Ｓ１１）。背景抑制処理（Ｓ１２）により処理された複数の投影画像から、逐次近似的再構成法又はフィルタードバックプロジェクション法により、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の３次元画像（３Ｄボリューム）が再構成され（Ｓ１３）、位相毎に位置ズレが同定される（Ｓ１４）。
【００３９】
３次元再構成処理部２０により、濃度ムラ補正処理（Ｓ１５）により処理された複数の投影画像から、フィルタードバックプロジェクション法により、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の３次元画像が再構成される（Ｓ２５）。３次元再構成処理部２０又は他の位置補正処理部により、Ｓ１４で同定した位置ズレに従って複数の３次元画像の位置を個々に補正する（Ｓ２６）。
【００４０】
３次元再構成処理部２０又は他の位置補正処理部により、補正された複数の３次元画像の合成処理が繰り返され、複数の合成画像が発生される（Ｓ２７）。複数の合成画像は、それぞれ対応するバイアスシフトパターンが相違する。バイアスシフトパターンとは、複数の心拍位相に対する位置ズレの推定値のセットをいう。位置ズレの推定値は、ＸＹＺの各軸に関して、例えば−３ピクセルから＋３ピクセルの範囲で１ピクセルずつ変化される。非常に膨大な数のバイアスシフトパターンにより、位置ズレの推定値が少しずつ異なった非常に膨大な数の合成画像が発生される。
【００４１】
３次元再構成処理部２０又は他の位置補正処理部により、位置ズレの推定値が少しずつ異なった非常に膨大な数の合成画像の中から、位置ズレが最も少ない単一の合成画像が選択される（Ｓ２８）。これにより非常にファインな位置補正がなされる。各心拍位相の再構成画像は、投影データ数が少なく、しかも３６０°分の投影データが揃っていない、つまり不完全投影データから再構成される。投影データの不完全さは、アーチファクトを発生させる。アーチファクトは、プラス側とマイナス側とに発生する。プラス側アーチファクトとマイナス側アーチファクトとは、再構成中心からほぼ放射状に交互に発生する。プラス側アーチファクトとマイナス側アーチファクトとが表れる位置は、心臓の拍動の影響により少しずつ移動する。従って位置ズレの程度は、合成画像におけるマイナスの再構成値の総和に表れる。マイナスの再構成値の総和が最も低い、又はマイナスの再構成値の総和の絶対値が最も高い合成画像が、位置ズレが最も少ない最終的な３次元画像として選択される。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、略Ｃ形アームを備えた回転撮影の可能なＸ線診断装置及び画像再構成処理装置の分野に利用可能性がある。
【符号の説明】
【００４４】
１…ガントリ、２…Ｘ線管、３…心電計（ＥＣＧ）、５…Ｘ線検出器、１０２…Ｃ形アーム、１１…データ収集部、１２…画像メモリ、１３…フィルタリング部、１４…アフィン変換部、１５…ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、１６…３次元画像処理部、１９…逐次近似的３次元再構成処理部、２０…解析的３次元再構成処理部、２１…位置ズレ検出部、２２…２次元画像処理部、２３…注目領域同定部、１０１…天井吊りアーム。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、略Ｃ形アームを備えた回転撮影の可能なＸ線診断装置及び画像再構成処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年心臓病が年々増え、日本人の死亡率で第二位になっている。その中でも冠状動脈に狭窄が発生するケースが多い。狭窄治療には外科的手術と内科的治療とがある。内科的治療の事故は、カテーテル、ガイドワイヤーなどのデバイスを狭窄部に通すステージで起こり易い。狭窄部の詳細な形状を術中に把握することが要求される。しかし治療中はＸ線造影像しか見ることができず、その詳細な構造を知る手段はない。
【０００３】
近年、回転撮影により収集された複数の２次元画像に基づいて３次元画像を再構成する技術が開発されている。
【０００４】
冠状動脈は心臓と同期して非常に高速に運動する。従って冠状動脈の動きを補正することは難しい。心臓の動きには再現性が低い。拡張期と次の拡張期では心臓の位置が若干変化する。Ｘ線コンピュータ断層撮影装置は、例えば０．４秒という高速回転によりデータ収集を行っているので、心臓の位置の変化によるモーションアーチファクトは少ない。しかし、Ｘ線診断装置では高速回転はできないのでモーションアーチファクトは比較的多い。
【０００５】
このような現状に対し、冠状動脈及び冠状動脈におけるステントの３次元イメージングが注目されている。インターベンション中にそれを得るには２次元で動き補正を行い再構成する方法と、心電同期のもとで回転撮影を複数回行い、それらのデータを用いて再構成する方法がある。
【０００６】
２次元での動き補正は血管の重なり、ショートニングなどによって困難な場合がある。一方、心電同期撮影は複数回の回転撮影を実施するため、長時間の撮影が必要となり造影剤量も増える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２８８１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、Ｘ線診断装置の３次元イメージングにおいて、拍動による位置ズレアーチファクトの低減を、撮影時間の延長及び造影剤量の増加を回避して、実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のある局面は、略Ｃ形アームと、略Ｃ形アームの回転支持機構と、略Ｃ形アームに搭載されるＸ線管と、略Ｃ形アームに搭載されるＸ線検出器と、略Ｃ形アームの回転期間中に収集された複数の２次元画像を記憶する記憶部と、収集した複数の２次元画像に基づいて複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第１の３次元画像を再構成する第１再構成処理部と、複数の第１の３次元画像に基づいて複数の心位相にそれぞれ対応する複数の位置ズレ量を計算する位置ズレ量計算部と、計算された位置ズレ量を用いて複数の２次元画像に基づいて位置ズレが低減された単一の第２の３次元画像を再構成する第２再構成処理部とを具備するＸ線診断装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、Ｘ線診断装置の３次元イメージングにおいて、拍動による位置ズレアーチファクトの低減を、撮影時間の延長及び造影剤量の増加を回避して、実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明の実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す図である。
【図２】図２は図１のガントリの構造を示す図である。
【図３】図３は本実施形態の動作を示す流れ図である。
【図４】図４は図３の逐次近似的再構成処理Ｓ１３の補足図である。
【図５】図５は図３の解析的再構成処理Ｓ１６の補足図である。
【図６】図６は図３の注目点計算処理Ｓ１４における特定心位相の注目点の計算処理の補足図である。
【図７】図７は図３の注目点計算処理Ｓ１４における他の心位相の注目点の計算処理の補足図である。
【図８】図８は図３の解析的再構成処理Ｓ１６における逆投影での軌跡補正に関する補足図である。
【図９】図９は本実施形態の変形例による動作を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本実施形態の処理手順の概要としては次の通りである。
１）被検体の心電図測定を伴って、Ｃアームを回転しながら撮影を繰り返す。
２）逐次近似的再構成法により、複数の心位相にそれぞれ対応する比較的ラフな複数の３次元画像（３Ｄボリューム）を再構成する。
３）比較的ラフな３次元画像上で解剖学的に同一な点（注目点）の実空間上での位置を計算する（位置ズレ計算）。
４−１）位置ズレに従った逆投影軌跡の補正を伴って、解析的再構成処理により、複数の心位相にそれぞれ対応する比較的ファインな複数の３次元画像を再構成する。
【００１３】
上記４−１）処理は次の４−２）処理及び４−３）処理にリプレース可能である。
【００１４】
４−２）解析的再構成処理により、複数の心位相にそれぞれ対応する比較的ファインな複数の３次元画像を再構成する。
【００１５】
４−３）位置ズレに従ってシフトした複数の３次元画像を合成する。
【００１６】
本実施形態の変形例による処理手順の概要としては次の通りである。
１）被検体の心電図測定を伴って、Ｃアームを回転しながら撮影を繰り返す。
２）逐次近似的再構成法又はフィルタードバックプロジェクション法により、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の３次元画像（３Ｄボリューム）を再構成する。
３）３次元画像上で解剖学的に同一な点（注目点）の実空間上での位置を計算する（位置ズレ計算）。
４）フィルタードバックプロジェクション法により、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の３次元画像を再構成する。
【００１７】
５）位置ズレに従って複数の３次元画像をシフトする。
【００１８】
６）バイアスシフトパターンを変えながら、複数の３次元画像を合成して、複数の合成画像を発生する。バイアスシフトパターンとは、複数の心拍位相に対する位置ズレの推定値のセットをいう。位置ズレの推定値は、ＸＹＺの各軸に関して、−３ピクセルから＋３ピクセルの範囲で１ピクセルずつ変化される。次の７）処理では実質的に、位置ズレが最も少ないバイアスシフトパターンに対応する合成画像が選択される。
【００１９】
７）複数の合成画像から、位置ズレの最も少ない合成画像を最終的な画像として選択する（ファインな位置補正）。各心拍位相の再構成画像は、投影データ数が少なく、しかも３６０°分の投影データが揃っていない、つまり不完全投影データから再構成される。投影データの不完全さは、アーチファクトを発生させる。アーチファクトは、プラス側とマイナス側とに発生する。プラス側アーチファクトとマイナス側アーチファクトとは、再構成中心からほぼ放射状に交互に発生する。プラス側アーチファクトとマイナス側アーチファクトとが表れる位置は、心臓の拍動の影響により少しずつ移動する。従って位置ズレの程度は、合成画像におけるマイナスの再構成値の総和に表れる。マイナスの再構成値の総和が最も少ない合成画像が、位置ズレが最も少ない最終的な３次元画像として選択される。なお、再構成値は、ＣＴ値、吸収係数値、一定の係数を乗算した吸収係数値のいずれでもよい。
【００２０】
図１、図２に示すように、本実施形態に係るＸ線診断装置のガントリ１は、図示しない高電圧発生器から高電圧の印加を受けてコーン形のＸ線を発生するＸ線管２を、被検体を透過したＸ線を検出する２次元の典型的にはFPD（Flat Panel Ditector）としてのＸ線検出器５とともに保持するＣ形アーム１０２を有する。図示しないデータ収集部１１は、Ｘ線検出器５を介して２次元の投影画像（以下単に２次元画像という）のデータを収集する。２次元画像のデータは画像メモリ１２に記憶される。
【００２１】
Ｃ形アーム１０２は、天井吊りアーム１０１とともに図示しない支持機構を構成する。支持機構には電動機を装備しており、制御部の制御に従ってＣ形アーム１０２を定速で回転することができる。図３に示す工程Ｓ１１の回転撮影に際しては、Ｃ形アーム１０２は定速で回転され、それとともにＸ線を連続的に発生させ、そしてデータ収集部１１を介して一定周期で繰り返し２次元画像データを収集する。例えば、患者の周りを２００°の角度範囲を回転しながら、例えば１°間隔でデータ収集を繰り返すことにより、２００°分のビューピッチが１°の２００フレームの２次元画像を収集する。画像メモリ１２に、データ収集部１１で収集された複数の２次元画像のデータが記憶される。複数の２次元画像各々には、心電計（ＥＣＧ）３からの心電波形に基づく各撮影時の心位相のデータが関連付けられる。
【００２２】
フィルタリング部１３及びアフィン変換部１４は、高周波強調フィルタリング、画像拡大・移動などを行うアフィン変換等の前処理を、２次元画像に対してかける。ルックアップテーブル（ＬＵＴ）１５は、表示対象画像の階調を変換する。３次元画像処理部１６は、表示対象の３次元画像データを、投影処理を含むボリュームレンダリング処理により２次元表示画像に変換する機能を有する。
【００２３】
２次元画像処理部２２は、画像メモリ１２に記憶された２次元画像について、造影前後の対応ビューアングルの２次元画像を差分して造影血管を強調する差分処理、同様に造影画像だけを用いて造影血管を強調する背景抑制処理、濃度ムラ補正処理を施す。図３に示す工程Ｓ１２の背景抑制処理としては、例えば各２次元画像に対し、ローパスフィルタをかけた画像を作成し、フィルタ画像から、もとの対応するフレーム画像を差分することにより得られる。なお差分対象は、各フレームを中心に約心電周期１周期分を加算平均したデータに対して実施しても良い。また既存の背景差分処理を適用しても良い。
【００２４】
逐次近似的３次元再構成処理部１９は、図３に示す工程Ｓ１３において、背景抑制処理等を受けたビューアングル（撮影角度）の異なる複数の２次元画像のデータに基づいて、ＡＲＴ法やマップＥＭ法などの逐次近似的３次元再構成処理により、データ収集範囲全体を対象として、図４に示すように複数の心位相にそれぞれ対応する複数の比較的ラフな３次元画像のデータ（ボリュームデータともいう）を再構成する。データ収集範囲は、Ｘ線管２からの全方向へのＸ線束に内接する円筒に既定される。
【００２５】
本実施形態では、逐次近似的３次元再構成処理部１９は、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の３次元画像のデータを再構成する。
【００２６】
具体的には、背景抑制処理されたデータは、以下の数式（１）を逐次近似的に最適化される。
E=|Hft-gt|2+a|ft|2 … (1)
ここでHは投影マトリックスである。ftはある心位相tでの再構成画像の各ボクセルを列ベクトルに整列させたものである。gtはある心位相tでの背景差分処理された投影データを各ピクセル、フレームの順に列ベクトルに整列させたものである。ここでEを最小化するftを求めることにより再構成が完了する。この処理はＮ個の心位相ｔに対して繰り返される。それによりＮ個の３次元画像のデータが作成される。なおここでは再構成法としてノイズ抑制効果のある方法（式1）を説明しているが、当該発明はそれに限定されず、他の逐次近似的再構成法（MAP-EM、TVなど）を用いても良い。
【００２７】
位置ズレ検出部２１は、図３の工程Ｓ１４において、逐次近似的３次元再構成処理部１９により再構成された複数の心位相にそれぞれ対応する複数の比較的ラフな３次元画像各々から、解剖学的に略同一の部位（注目点）の実空間上の位置（３次元座標）を特定する。特定された複数の注目点の一を基準として、基準位置に対するＮ−１個の注目点に関する補正ベクトルが計算される。
【００２８】
実際には、図６に示すように、再構成されたＮ個の３次元画像から、予め決められた１つの心位相の３次元画像（基準画像）が選択される。基準画像は３次元画像処理部１６でボリュームレンダリング処理を受ける。ボリュームレンダリング画像が表示部１８に表示される。オペレータは図示しないマウスのような入力装置で注目領域の中心（注目点）を指定する。典型的には、注目領域は造影血管であり、指定する注目点は狭窄部や血管分岐部などの特徴的な部位である。指定された注目点の座標は注目領域同定部２３に送られる。注目点に対応するボリュームレンダリング処理上の投影軌跡が特定される。投影軌跡と、造影血管部との交点が同定される。交点を中心とした局所範囲内の血管分岐が初期的注目点として特定される。
【００２９】
再構成されたＮ個の３次元画像のデータと初期的注目点の座標データは位置ズレ検出部２１に送られる。位置ズレ検出部２１は、図７に示すように、初期的注目点に対応する心位相に隣接する他の心位相の３次元画像上で、初期的注目点を中心とした所定範囲を探索することにより同じ血管部の注目領域を抽出し、その注目領域の中心を、当該心位相の注目点として特定する。この処理が心位相全てで繰り返される。隣の心位相を対象として同様に注目領域を特定し、その中心を当該隣の心位相の新たな注目点として特定し、順次注目点を全ての心位相について特定していく。位置ズレ検出部２１では、全ての心位相の注目点の座標を同じ座標に整合させるための補正ベクトルを計算する。典型的には、拡張末期の心位相の注目点の座標に、他の心位相の注目点の座標を揃えるように補正ベクトルを計算する。
【００３０】
解析的３次元再構成処理部２０は、図３の工程Ｓ１６において、２次元画像処理部２２で濃度ムラ補正用の画像とサブトラクション（工程Ｓ１５）をうけたビューアングルの異なる複数の２次元画像のデータに基づいて、フィルタドバックプロジェクション法、バックプロジェクションフィルタ法、重畳積分法、フーリエ変換法などのなどの解析的３次元再構成処理により、比較的ファインな３次元画像データを再構成する（図５参照）。ここでは、Feldkamp等によって提案された良好な画質を得ることができるフィルタドバックプロジェクション法が適用されるものとして説明する。
【００３１】
Feldkamp法ではまず２００枚のサブトラクション画像は、例えばShepp & LoganやRamachandranのような適当なコンボリューションフィルタリングを施される。次に解析的３次元再構成処理部２０では、逆投影軌跡を各心位相の補正ベクトルに従ってシフトする。シフトされた逆投影軌跡に従って、逆投影処理が実施される。同様に心拍位相ごとに逆投影軌跡がそれぞれの心位相の補正ベクトルに従ってシフトされる。それらシフトされた逆投影軌跡に従って逆投影処理が実施される。それにより位置ズレが軽減された３次元画像が再構成される。
【００３２】
一般的に再構成領域は、多方向のＸ線束に対する内接円筒に既定される。ここでは図５に示すように、術者によって指定された狭窄部の位置を中心とする一般的再構成領域より非常に狭い領域を再構成領域とする。この再構成領域は3cm×3cm×3cm程度の立方体、もしくはそれより小さい領域とするのが適当である。しかし狭窄部指定時におおよその範囲をその上で指定しても構わない。逆投影演算は一般的にはＸ線光学系によって定義される投影系に従って演算する。しかしここでは図８に示したように、動きを補正するような形で逆投影演算を行うことで動きを補正した再構成を行う。図８はマーカーの位置を再構成する例を示しているが、例えば術者に指定された位置が拡張期だったとし、現在位置が図８のように動いていると仮定する。本来なら現在位置を通るＸ線軌跡に従って逆投影されるべきであるが、しかし本来の位置は拡張期の位置なので、同じ注目点を通り、且つその軌跡は現在位置を通る軌跡と並行になるように逆投影演算する。注目点以外の位置ではほぼ近似仮定して、同様に補正する。
【００３３】
なお、逆投影軌跡を補正ベクトルに従ってシフトした。しかし、心拍位相毎に再構成した複数の３次元画像を補正ベクトルに従って個々にシフトし、合成するものであってもよい。
【００３４】
解析的手法で再構成された３次元画像は、３次元画像処理部１６で例えばボリュームレンダリングなどの方法により表示用の画像に変換され表示部１８に表示される。
【００３５】
上記実施形態では、注目点として単一点を指定しているが、複数の点を指定しても構わない。指定された点から一定範囲内が再構成・表示される。
【００３６】
また、上記実施形態では、注目点を指定しているが、例えば分岐情報などは保存しつつ、分解能を落とす処理を実施した上で、グローバルな位置ズレを同定し、それを順次分解能を向上させながら、細かい位置ズレ情報を同定しても良い。このような処理を行うことにより、対応点を指定する必要が無くなり、さらに全体を一度に再構成できると言うメリットがある。
【００３７】
上記実施形態では、注目点を指定しているが、例えばGPS機能を持ったデバイスが注目領域の付近にあった場合、その情報を元に位置補正を行っても構わない。この場合デバイスの３次元情報が使えるので、わざわざトラッキングする必要はなくなる。
【００３８】
図９には、本実施形態の変形例による処理手順を示している。図９と図３とで同じ符号は同じ工程であることを示している。まず、被検体の心電図測定を伴って、Ｃアームが回転期間中に撮影が繰り返される（Ｓ１１）。背景抑制処理（Ｓ１２）により処理された複数の投影画像から、逐次近似的再構成法又はフィルタードバックプロジェクション法により、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の３次元画像（３Ｄボリューム）が再構成され（Ｓ１３）、位相毎に位置ズレが同定される（Ｓ１４）。
【００３９】
３次元再構成処理部２０により、濃度ムラ補正処理（Ｓ１５）により処理された複数の投影画像から、フィルタードバックプロジェクション法により、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の３次元画像が再構成される（Ｓ２５）。３次元再構成処理部２０又は他の位置補正処理部により、Ｓ１４で同定した位置ズレに従って複数の３次元画像の位置を個々に補正する（Ｓ２６）。
【００４０】
３次元再構成処理部２０又は他の位置補正処理部により、補正された複数の３次元画像の合成処理が繰り返され、複数の合成画像が発生される（Ｓ２７）。複数の合成画像は、それぞれ対応するバイアスシフトパターンが相違する。バイアスシフトパターンとは、複数の心拍位相に対する位置ズレの推定値のセットをいう。位置ズレの推定値は、ＸＹＺの各軸に関して、例えば−３ピクセルから＋３ピクセルの範囲で１ピクセルずつ変化される。非常に膨大な数のバイアスシフトパターンにより、位置ズレの推定値が少しずつ異なった非常に膨大な数の合成画像が発生される。
【００４１】
３次元再構成処理部２０又は他の位置補正処理部により、位置ズレの推定値が少しずつ異なった非常に膨大な数の合成画像の中から、位置ズレが最も少ない単一の合成画像が選択される（Ｓ２８）。これにより非常にファインな位置補正がなされる。各心拍位相の再構成画像は、投影データ数が少なく、しかも３６０°分の投影データが揃っていない、つまり不完全投影データから再構成される。投影データの不完全さは、アーチファクトを発生させる。アーチファクトは、プラス側とマイナス側とに発生する。プラス側アーチファクトとマイナス側アーチファクトとは、再構成中心からほぼ放射状に交互に発生する。プラス側アーチファクトとマイナス側アーチファクトとが表れる位置は、心臓の拍動の影響により少しずつ移動する。従って位置ズレの程度は、合成画像におけるマイナスの再構成値の総和に表れる。マイナスの再構成値の総和が最も低い、又はマイナスの再構成値の総和の絶対値が最も高い合成画像が、位置ズレが最も少ない最終的な３次元画像として選択される。
【００４２】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、略Ｃ形アームを備えた回転撮影の可能なＸ線診断装置及び画像再構成処理装置の分野に利用可能性がある。
【符号の説明】
【００４４】
１…ガントリ、２…Ｘ線管、３…心電計（ＥＣＧ）、５…Ｘ線検出器、１０２…Ｃ形アーム、１１…データ収集部、１２…画像メモリ、１３…フィルタリング部、１４…アフィン変換部、１５…ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、１６…３次元画像処理部、１９…逐次近似的３次元再構成処理部、２０…解析的３次元再構成処理部、２１…位置ズレ検出部、２２…２次元画像処理部、２３…注目領域同定部、１０１…天井吊りアーム。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略Ｃ形アームと、
前記略Ｃ形アームを回転自在に支持する支持機構と、
前記略Ｃ形アームの回転を駆動する回転駆動部と、
前記略Ｃ形アームに搭載されるＸ線管と、
前記略Ｃ形アームに搭載され、前記Ｘ線管に対向するＸ線検出器と、
前記略Ｃ形アームの回転期間中に前記Ｘ線管からＸ線を連続的又は断続的に発生させ、前記Ｘ線検出器でＸ線検出を繰り返すように前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器を制御する制御部と
前記制御部による制御により発生された複数の２次元画像を記憶する記憶部と、
前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第１の３次元画像を再構成する第１再構成処理部と、
前記複数の第１の３次元画像に基づいて、前記複数の心位相にそれぞれ対応する複数の位置ズレ量を計算する位置ズレ量計算部と、
前記計算された位置ズレ量を用いて、前記収集した複数の２次元画像に基づいて位置ズレが低減された単一の第２の３次元画像を再構成する第２再構成処理部とを具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
前記第２再構成処理部は、前記計算された位置ズレ量により投影軌跡の位置を補正し、前記補正された投影軌跡を用いて前記複数の２次元画像に基づいて前記第２の３次元画像を解析的再構成処理により再構成することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記第２再構成処理部は、前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第３の３次元画像を再構成し、前記複数の第３の３次元画像を前記計算された位置ズレ量により補正し、前記補正された複数の第３の３次元画像を合成して前記第２の３次元画像を再構成することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記第２再構成処理部は、前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第３の３次元画像を再構成し、前記複数の第３の３次元画像を前記計算された位置ズレ量により補正し、前記補正された複数の第３の３次元画像を複数のバイアスシフトパターンにより合成して複数の第４の３次元画像を再構成し、前記複数の第４の３次元画像から前記第２の３次元画像を選択することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記バイアスシフトパターンは、複数の心位相に対する位置ズレの推定値のセットであることを特徴とする請求項４記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記第２再構成処理部は、前記複数の第４の３次元画像からマイナスの再構成値の総和が最も少ない第４の３次元画像を、前記第２の３次元画像として選択することを特徴とする請求項４記載のＸ線診断装置。
【請求項７】
前記位置ズレ量計算部は、
前記複数の第１の３次元画像の中の任意の第１の３次元画像を対象として２次元のボリュームレンダリング画像を生成するボリュームレンダリング画像生成部と、
前記ボリュームレンダリング画像上で注目点を操作者が指定操作するための操作部と、
前記注目点の実空間上の３次元座標を計算する座標計算部と、
前記計算された３次元座標に基づいて前記第１の３次元画像各々について同一部位の注目点を特定する注目点特定部と、
前記複数の第１の３次元画像上での複数の注目点の実空間上の３次元座標を位置ズレ情報として記憶する記憶部とを有することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項８】
前記第２再構成処理部は、前記第１再構成処理部で再構成する領域より狭い領域を対象として、前記第２の３次元画像を再構成することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項９】
前記第１再構成処理部はマップＥＭ法又はＡＲＴ法により前記第１の３次元画像を再構成し、前記第２再構成処理部はフィルタドバックプロジェクション法により前記第２の３次元画像を再構成することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項１０】
前記第１、第２再構成処理部はフィルタドバックプロジェクション法により前記第１、第２の３次元画像を再構成することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項１１】
前記収集した複数の２次元画像の背景を抑圧する２次元画像処理部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項１２】
回転撮影により収集された複数の２次元画像を記憶する記憶部と、
前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第１の３次元画像を再構成する第１再構成処理部と、
前記複数の第１の３次元画像に基づいて、前記複数の心位相にそれぞれ対応する複数の位置ズレ量を計算する位置ズレ量計算部と、
前記計算された位置ズレ量を用いて、前記収集した複数の２次元画像に基づいて位置ズレが低減された単一の第２の３次元画像を再構成する第２再構成処理部とを具備することを特徴とする画像再構成処理装置。
【請求項１３】
前記第２再構成処理部は、前記計算された位置ズレ量により投影軌跡の位置を補正し、前記補正された投影軌跡を用いて前記複数の２次元画像に基づいて前記第２の３次元画像を解析的再構成処理により再構成することを特徴とする請求項１２記載の画像再構成処理装置。
【請求項１４】
前記第２再構成処理部は、前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第３の３次元画像を再構成し、前記複数の第３の３次元画像を前記計算された位置ズレ量により補正し、前記補正された複数の第３の３次元画像を合成して前記第２の３次元画像を再構成することを特徴とする請求項１２記載の画像再構成処理装置。
【請求項１５】
前記第２再構成処理部は、前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第３の３次元画像を再構成し、前記複数の第３の３次元画像を前記計算された位置ズレ量により補正し、前記補正された複数の第３の３次元画像を複数のバイアスシフトパターンにより合成して複数の第４の３次元画像を再構成し、前記複数の第４の３次元画像から前記第２の３次元画像を選択することを特徴とする請求項１２記載の画像再構成処理装置。
【請求項１】
略Ｃ形アームと、
前記略Ｃ形アームを回転自在に支持する支持機構と、
前記略Ｃ形アームの回転を駆動する回転駆動部と、
前記略Ｃ形アームに搭載されるＸ線管と、
前記略Ｃ形アームに搭載され、前記Ｘ線管に対向するＸ線検出器と、
前記略Ｃ形アームの回転期間中に前記Ｘ線管からＸ線を連続的又は断続的に発生させ、前記Ｘ線検出器でＸ線検出を繰り返すように前記Ｘ線管及び前記Ｘ線検出器を制御する制御部と
前記制御部による制御により発生された複数の２次元画像を記憶する記憶部と、
前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第１の３次元画像を再構成する第１再構成処理部と、
前記複数の第１の３次元画像に基づいて、前記複数の心位相にそれぞれ対応する複数の位置ズレ量を計算する位置ズレ量計算部と、
前記計算された位置ズレ量を用いて、前記収集した複数の２次元画像に基づいて位置ズレが低減された単一の第２の３次元画像を再構成する第２再構成処理部とを具備することを特徴とするＸ線診断装置。
【請求項２】
前記第２再構成処理部は、前記計算された位置ズレ量により投影軌跡の位置を補正し、前記補正された投影軌跡を用いて前記複数の２次元画像に基づいて前記第２の３次元画像を解析的再構成処理により再構成することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記第２再構成処理部は、前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第３の３次元画像を再構成し、前記複数の第３の３次元画像を前記計算された位置ズレ量により補正し、前記補正された複数の第３の３次元画像を合成して前記第２の３次元画像を再構成することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記第２再構成処理部は、前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第３の３次元画像を再構成し、前記複数の第３の３次元画像を前記計算された位置ズレ量により補正し、前記補正された複数の第３の３次元画像を複数のバイアスシフトパターンにより合成して複数の第４の３次元画像を再構成し、前記複数の第４の３次元画像から前記第２の３次元画像を選択することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記バイアスシフトパターンは、複数の心位相に対する位置ズレの推定値のセットであることを特徴とする請求項４記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記第２再構成処理部は、前記複数の第４の３次元画像からマイナスの再構成値の総和が最も少ない第４の３次元画像を、前記第２の３次元画像として選択することを特徴とする請求項４記載のＸ線診断装置。
【請求項７】
前記位置ズレ量計算部は、
前記複数の第１の３次元画像の中の任意の第１の３次元画像を対象として２次元のボリュームレンダリング画像を生成するボリュームレンダリング画像生成部と、
前記ボリュームレンダリング画像上で注目点を操作者が指定操作するための操作部と、
前記注目点の実空間上の３次元座標を計算する座標計算部と、
前記計算された３次元座標に基づいて前記第１の３次元画像各々について同一部位の注目点を特定する注目点特定部と、
前記複数の第１の３次元画像上での複数の注目点の実空間上の３次元座標を位置ズレ情報として記憶する記憶部とを有することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項８】
前記第２再構成処理部は、前記第１再構成処理部で再構成する領域より狭い領域を対象として、前記第２の３次元画像を再構成することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項９】
前記第１再構成処理部はマップＥＭ法又はＡＲＴ法により前記第１の３次元画像を再構成し、前記第２再構成処理部はフィルタドバックプロジェクション法により前記第２の３次元画像を再構成することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項１０】
前記第１、第２再構成処理部はフィルタドバックプロジェクション法により前記第１、第２の３次元画像を再構成することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項１１】
前記収集した複数の２次元画像の背景を抑圧する２次元画像処理部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項１２】
回転撮影により収集された複数の２次元画像を記憶する記憶部と、
前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第１の３次元画像を再構成する第１再構成処理部と、
前記複数の第１の３次元画像に基づいて、前記複数の心位相にそれぞれ対応する複数の位置ズレ量を計算する位置ズレ量計算部と、
前記計算された位置ズレ量を用いて、前記収集した複数の２次元画像に基づいて位置ズレが低減された単一の第２の３次元画像を再構成する第２再構成処理部とを具備することを特徴とする画像再構成処理装置。
【請求項１３】
前記第２再構成処理部は、前記計算された位置ズレ量により投影軌跡の位置を補正し、前記補正された投影軌跡を用いて前記複数の２次元画像に基づいて前記第２の３次元画像を解析的再構成処理により再構成することを特徴とする請求項１２記載の画像再構成処理装置。
【請求項１４】
前記第２再構成処理部は、前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第３の３次元画像を再構成し、前記複数の第３の３次元画像を前記計算された位置ズレ量により補正し、前記補正された複数の第３の３次元画像を合成して前記第２の３次元画像を再構成することを特徴とする請求項１２記載の画像再構成処理装置。
【請求項１５】
前記第２再構成処理部は、前記収集した複数の２次元画像に基づいて、複数の心位相にそれぞれ対応する複数の第３の３次元画像を再構成し、前記複数の第３の３次元画像を前記計算された位置ズレ量により補正し、前記補正された複数の第３の３次元画像を複数のバイアスシフトパターンにより合成して複数の第４の３次元画像を再構成し、前記複数の第４の３次元画像から前記第２の３次元画像を選択することを特徴とする請求項１２記載の画像再構成処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２５９７７８（Ｐ２０１０−２５９７７８Ａ）
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６０４４０（Ｐ２０１０−６０４４０）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１１月１８日（２０１０．１１．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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