JP2017131310A - X-ray fluoroscopic apparatus, and imaging method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はX線透視撮影装置、撮影方法に係り、特に、周期的な体動がある部位のX線透視撮影に関する。 The present invention relates to an X-ray fluoroscopic imaging apparatus and an imaging method, and more particularly to X-ray fluoroscopic imaging of a part having periodic body movement.
X線透視撮影装置を用いた検査では、被検者の呼吸による体動が撮影画像の読影に影響を与えることがある。そのため、患者に息止めをさせている間に撮像を行うことが一般的である。しかし、呼吸機能低下により息止めが困難な被検者や鎮静剤投与下の検査では、被検者は術者の指示による息止めを行えない。被検者が自由呼吸下で撮影を行う場合には、例えば特許文献1に記載されるような体表設置型のセンサを取りつけ、呼吸周期をモニタリングし、当該周期に同期させながら撮像を行う方法がある。また、連続X線像の濃度ヒストグラムの変化量から呼吸動を検知し、撮像にフィードバックする方法等もある。
In an examination using an X-ray fluoroscopic apparatus, body movement caused by the subject's breathing may affect the interpretation of the captured image. For this reason, it is common to perform imaging while the patient is holding his breath. However, in subjects who are difficult to hold their breath due to a decrease in respiratory function or in tests under sedation, the subject cannot hold his breath according to the operator's instructions. When the subject performs imaging under free breathing, for example, a method of attaching a body surface-installed sensor as described in
しかしながら、特許文献1では、被写体への呼吸器のセンサの取り付けや配線等、検査前の準備作業が増え検査効率が下がってしまう。また、呼吸器のケーブル等は、術者が被写体へアクセスを行う際の妨げとなりやすい。更に、上述した濃度ヒストグラムの変化量から呼吸動を検知する方法では、例えば連続X線の1フレームごとの線量変化、または量子ノイズ量の変化等により濃度ヒストグラムに変化が生じると、呼吸周期を誤検出してしまうことがある。その場合は術者が意図した呼吸時相とは異なる時相で撮像してしまうこととなり、問題であった。
However, in
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすることは、被写体へのセンサ類の取り付けが不要であり、また連続X線撮影における1フレームごとの線量変化や量子ノイズ量の変化によるX線画像の濃度分布の変化による影響を受けずに被写体の周期的な動きを検出し、検出した動き周期を利用した撮影を行うことが可能なX線透視撮影装置及び撮影方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and the object of the present invention is that it is not necessary to attach sensors to a subject, and dose change or quantum for each frame in continuous X-ray imaging. X-ray fluoroscopic imaging apparatus and imaging capable of detecting a periodic motion of a subject without being affected by a change in density distribution of an X-ray image due to a change in noise amount and performing imaging using the detected motion cycle Is to provide a method.
前述した目的を達成するための第1の発明は、被写体にX線を照射するX線源と、前記X線源と対向配置され前記被写体を透過した透過X線を検出するX線検出器と、前記X線検出器により検出された透過X線に基づいて画像を生成する画像処理部と、所定時間の透視撮影により得られた時系列の画像群を解析することにより前記被写体の動き周期を算出する動き周期算出部と、算出された動き周期に基づき撮影を制御する制御部と、を備えることを特徴とするX線透視撮影装置である。 A first invention for achieving the above-described object is an X-ray source that irradiates a subject with X-rays, an X-ray detector that is disposed opposite to the X-ray source and detects transmitted X-rays transmitted through the subject, An image processing unit that generates an image based on transmitted X-rays detected by the X-ray detector, and a time-series image group obtained by fluoroscopic imaging for a predetermined time, thereby analyzing the movement cycle of the subject. An X-ray fluoroscopic apparatus comprising: a motion cycle calculation unit to be calculated; and a control unit that controls imaging based on the calculated motion cycle.
第2の発明は、被写体にX線を照射するステップと、前記被写体を透過した透過X線をX線検出器により検出するステップと、前記X線検出器により検出された透過X線に基づいて画像を生成するステップと、所定時間の透視撮影により得られた時系列の画像群を解析することにより前記被写体の動き周期を算出するステップと、算出された動き周期に基づき撮影を制御するステップと、を備えることを特徴とする撮影方法である。 The second invention is based on the step of irradiating the subject with X-rays, the step of detecting the transmitted X-rays transmitted through the subject with an X-ray detector, and the transmitted X-rays detected by the X-ray detector. A step of generating an image, a step of calculating a motion cycle of the subject by analyzing a time-series image group obtained by fluoroscopy for a predetermined time, and a step of controlling shooting based on the calculated motion cycle And a photographing method characterized by comprising:
本発明により、被写体へのセンサ類の取り付けが不要であり、また連続X線撮影における1フレームごとの線量変化や量子ノイズ量の変化によるX線画像の濃度分布の変化による影響を受けずに被写体の周期的な動きを検出し、検出した動き周期を利用した撮影を行うことが可能なX線透視撮影装置及び撮影方法を提供できる。 According to the present invention, it is not necessary to attach sensors to the subject, and the subject is not affected by changes in the dose distribution for each frame or changes in the density distribution of the X-ray image due to changes in the amount of quantum noise in continuous X-ray imaging. It is possible to provide an X-ray fluoroscopic imaging apparatus and an imaging method capable of detecting a periodic motion of the image and performing imaging using the detected motion cycle.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[第1の実施の形態]
まず、図1を参照しながら、本発明に係るX線透視撮影装置1の構成について説明する。
[First Embodiment]
First, the configuration of an X-ray
図1に示すようにX線透視撮影装置1は、高電圧発生部101及びX線管球102からなるX線源、X線絞り装置103、被写体3を寝載するテーブル105、X線検出器106、システム制御部120、X線制御部121、画像処理部122、記憶部123、動き周期算出部124、画像生成部125、表示部130、及び操作部131を備える。
As shown in FIG. 1, the X-ray
X線源はX線管球102及び高電圧発生部101を備える。X線管球102は高電圧発生部101から電力供給を受けてX線を発生させる。X線源には特定のエネルギーのX線を選択的に透過させるX線フィルタ等が設けられるようにしてもよい。X線源の動作はX線制御部121により制御される。
The X-ray source includes an
X線制御部121はシステム制御部120から送信されるX線制御信号に従って、X線管電流やX線管電圧等を制御する。なお、X線管球102と高電圧発生部101とは一体的に構成されたものとしてもよいし、別体としてもよい。また、X線管球102とX線絞り装置103とが一体的に設けられていてもよい。
The
X線絞り装置103は、X線管球102から発生したX線の照射野を絞り込むため複数の遮蔽板を有する。X線絞り装置103はシステム制御部120からの制御信号に従って複数の遮蔽板を移動させることで被写体3に照射するX線照射野を絞り込む。
The
X線検出器106は、X線を検出する複数の検出素子が2次元アレイ上に配置されて構成されており、X線管球102から照射され被写体3を透過したX線(透過X線)の入射量に応じたX線信号を検出し、画像処理部122へ送出する。
The
画像処理部122は、X線検出器106から出力されたX線信号を画像処理し、X線画像を生成して出力する。画像処理は、ガンマ変換、階調変換処理、画像の拡大・縮小処理等である。画像処理部122により生成されたX線画像は記憶部123及び表示部130に出力される。
The
本発明のX線透視撮影装置1は、透視記録機能及び撮影記録機能を有する。透視記録機能とは、被写体3にX線を連続的に照射して動画像からなる透視像(透視記録画像群)を生成する機能である。撮影記録機能とは、被写体3に一瞬だけX線を照射して静止画像であるX線画像を生成する機能である。画像処理部122は、透視記録機能においては複数フレームの透視像からなる透視記録画像群を生成し、撮影記録機能においては1枚のX線画像である撮影像を生成する。
The X-ray
記憶部123は、画像処理部122により生成されたX線画像(透視記録画像群または撮影像)を記憶する。また、透視や撮影に関するプログラムや各種透視条件、撮影条件の他、後述する動き周期の算出や各種撮影手順の実行に必要なプログラム及びデータ等を記憶する。
The
動き周期算出部124は、上述の透視記録機能により得られた一連の透視記録画像群を解析することにより、被写体3の動き周期を算出する。被写体3の動きとは、例えば、呼吸動等のように周期的な動きを示す体動である。また動き周期とは、その周期的な体動の周期である。算出された動き周期は、X線制御部121、及び画像生成部125に通知される。
The motion
動き周期算出部124は、一連の透視記録画像群の各画像から周波数フィルタによって特定の空間周波数帯を抽出した画像である特定周波数帯画像を作成する。また作成した特定周波数帯画像群から画像統計情報の経時的変化を算出し、画像統計情報の経時的変化を周波数解析することにより動き周期を算出する。
The motion
ここで、抽出する特定の空間周波数帯は、撮像部位に応じた適切な帯域が予め保持され、設定されるものとすることが望ましい。或いは、操作者により入力された任意の帯域としてもよい。また、撮像部位に応じた適切な帯域を設定する場合、設定された周波数帯を抽出するためのフィルタを読み出し、画像の拡大率に応じて調整することが望ましい。 Here, as for the specific spatial frequency band to be extracted, it is desirable that an appropriate band corresponding to the imaging region is held and set in advance. Alternatively, any band input by the operator may be used. Also, when setting an appropriate band according to the imaging region, it is desirable to read out a filter for extracting the set frequency band and adjust it according to the enlargement ratio of the image.
上述の特定周波数帯画像群から求める画像統計情報は、例えば画素値の平均、分散、歪度、鋭度、及び最頻値のうちいずれか一つまたは複数の組み合わせを用いることが望ましい。 As the image statistical information obtained from the above-described specific frequency band image group, it is desirable to use any one or a combination of, for example, the average of pixel values, variance, skewness, sharpness, and mode value.
動き周期の算出の手順については、後述する。
動き周期算出部124により算出された動き周期は、X線制御部121及び表示部130に通知され、撮影の制御や表示制御に利用される。
The procedure for calculating the motion cycle will be described later.
The motion cycle calculated by the motion
画像生成部125は、画像処理部122により生成され記憶部123に記憶された画像を用いて、断層像等の画像を生成する。生成された画像は記憶部123に記憶されるとともに表示部130に表示される。
The
表示部130は、CRTや液晶パネル等の表示装置により構成され、画像処理部122により生成された被写体3のX線画像や画像生成部125により生成された断層像等の画像を表示する。
The
操作部131は、キーボード、マウス、ジョイスティック等の入力装置を備え、操作者からの指令をシステム制御部120に入力する。なお、操作部131は表示部130と一体的に形成されたタッチパネル式の操作部としてもよい。
The
システム制御部120は、CPU(Central
Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等により構成される。システム制御部120は、操作部131から入力された入力信号に基づいてX線照射の動作制御を行ったり、被写体3を透過したX線(以下「透過X線」と略記する)の検出及びデータ収集動作の制御を行ったり、X線管球102、X線検出器106、及びテーブル105の移動動作の制御を行う。
The
A processing unit (ROM), a read only memory (ROM), a random access memory (RAM), and the like. The
本発明において、X線源(高電圧発生部101、X線管球102、X線絞り装置103)及びX線検出器106は、テーブル105を介して対向する状態で配置される。例えば図示しないアームの一端部にX線管球102、他端部にX線検出器106がそれぞれ固定される。また図示しない移動機構によってアームを傾斜させたり移動させたりすることによりX線管球102の位置を移動し、被写体3に対して所定の傾斜角度まで傾けることが可能となっている。X線管球102の傾斜に連動してX線検出器106も水平移動または回転移動される(図8参照)。
In the present invention, the X-ray source (
次に、図2のフローチャートを参照して、動き周期算出処理の手順を説明する。図2の例では、周期的な体動の例として呼吸動を用い、動き周期の算出について説明する。 Next, the procedure of the motion cycle calculation process will be described with reference to the flowchart of FIG. In the example of FIG. 2, calculation of a motion cycle will be described using respiratory motion as an example of periodic body motion.
まずシステム制御部120は、透視撮影を開始し、作成された透視記録画像群を記憶部123に記憶する。このとき操作者は被写体3をテーブル105に寝載させ、取得した透視像に基づいて位置決めを行う。その後、少なくとも呼吸周期1周期分以上の時間、透視レートFR[フレーム/秒]でnフレーム分の透視撮影を行う。図3に示すように、動き周期算出部124は、nフレーム分の画像A1〜Anからなる時系列の透視記録画像群40を画像処理部122から読み込む(ステップS101)。
First, the
次に、動き周期算出部124は、読み込んだ透視記録画像群40(A1〜An)の中から任意の1画像を基準画像Bとして設定する(ステップS102)。更に、図4に示すように基準画像Bの任意の位置に関心領域20を設定する(ステップS103)。
Next, the motion
次に動き周期算出部124は、透視記録画像群40の各画像A1〜Anから基準画像Bで設定した関心領域20と対応する領域をそれぞれ関心領域20として抜き出す。そして、抜き出した各画像の関心領域20に対し、特定の空間周波数帯域(単位は、Line/pixel)を抽出するためのフィルタ処理を行う(ステップS104)。ステップS104のフィルタ処理を行うことでノイズの影響を削減できる。
Next, the motion
ステップS104において、抽出する特定空間周波数帯は人体の呼吸動作と同期して動き、かつX線像として写りやすい箇所の空間周波数成分が存在する空間周波数帯域とする。人体の呼吸動作と同期して動き、かつX線像として写りやすい箇所としては、例えば、肋骨や横隔膜または肺血管等が好適である。またこれらの空間周波数帯域を抽出するフィルタは、複数の選択肢の中から操作者により選択可能とすることが望ましい。撮影部位(肋骨、横隔膜、肺血管等)に応じた適切な空間周波数帯域の設定値を記憶部123に予め保持しており、システム制御部120は、操作者が複数の選択肢の中から撮影部位または空間周波数帯域を入力(選択)するためのユーザインターフェースを提供することが望ましい。
In step S104, the specific spatial frequency band to be extracted is a spatial frequency band that moves in synchronization with the breathing motion of the human body and has a spatial frequency component at a location that is easily captured as an X-ray image. For example, a rib, a diaphragm, a pulmonary blood vessel, or the like is preferable as a location that moves in synchronization with the breathing motion of the human body and is easily captured as an X-ray image. It is desirable that the filter for extracting these spatial frequency bands can be selected by an operator from a plurality of options. A setting value of an appropriate spatial frequency band corresponding to the imaging region (rib, diaphragm, pulmonary blood vessel, etc.) is held in the
例えば、システム制御部120は、撮像部位毎に抽出する空間周波数帯域を予め定めたデータテーブルを記憶部123に保持し、撮影部位を選択する画面をユーザインターフェースとして表示部130に表示する。画面上で撮像部位が選択されると、システム制御部120はデータテーブルを参照して部位に応じた空間周波数帯域のフィルタを決定し、ステップS104のフィルタ処理に用いる。
For example, the
また、同じ撮影部位であっても画像の拡大率によって空間周波数は異なる。そのため、上述のデータテーブルには、基準とする装置姿勢における空間周波数帯域が基準値として格納されているものとする。基準とする装置姿勢は、例えばX線検出器106とテーブル105との間の距離が最小、かつX線管球102とX線検出器106との距離が最大のときとすればよい。透視像記録時のX線検出器106とテーブル105との距離やX線管球102とX線検出器106との距離の情報から画像の拡大率を算出し、算出した拡大率で上述の基準値を除算することにより、画像の拡大率に適した空間周波数を求める。これにより、画像の拡大率及び撮像部位に応じた適切なフィルタを容易に設定することが可能となる。
In addition, even in the same imaging region, the spatial frequency varies depending on the magnification of the image. For this reason, it is assumed that the spatial frequency band in the reference apparatus posture is stored as a reference value in the above-described data table. The reference apparatus orientation may be, for example, when the distance between the
ステップS104のフィルタ処理により、一連の透視記録画像群40の各画像A1〜An、Bから特定空間周波数帯を抽出した画像である周波数帯画像群が作成される。 By the filter processing in step S104, a frequency band image group that is an image obtained by extracting a specific spatial frequency band from each of the images A1 to An, B of the series of fluoroscopic recording image groups 40 is created.
次に、動き周期算出部124は、ステップS104で作成された各周波数帯画像から画像統計情報を算出する(ステップS105)。画像統計情報は、平均値、分散値、歪度、鋭度、最頻値等を用いることが考えられる。例えば、鋭度は精度よい結果を得ることができるため好適である。一連の透視記録画像群40の関心領域20から算出された画像統計情報は、図5に示すように時系列データとして算出される。以下、時系列で画像統計情報を示したグラフを時系列画像統計情報41という。図5の時系列画像統計情報41のグラフは、横軸がフレーム番号(時間)、縦軸を統計値として表したものである。
Next, the motion
動き周期算出部124は、基準画像Bの画像統計情報とその他の画像A1〜Anの統計情報との差分の経時変化データSub1〜Subnを算出する(ステップS106)。また動き周期算出部124は、ステップS106で算出した差分Sub1〜Subnの経時的変化データを周波数変換する(ステップS107)。
The motion
ステップS107では、動き周期算出部124は、1つまたは複数の統計情報の差分値の経時変化データを以下の式(1)を用いて周波数変換し、周波数(単位は[1/frame])に対する強度fSUB(k)を算出する。
In step S107, the motion
ステップS107の処理により得た強度fSUB(k)は時系列の画像統計情報の周波数変換データであり、例えば図6に示すグラフ43のように表される。
動き周期算出部124は、ステップS107で算出した強度fSUB(k)について、0Hz以上の周波数のうち最大強度(周波数ピーク)となる周波数kを算出し、当該周波数kを動き周期Freqとする(ステップS108)。動き周期算出部124は算出した動き周期FreqをX線制御部121及び表示部130へ通知する。
The intensity fSUB (k) obtained by the processing in step S107 is frequency conversion data of time-series image statistical information, and is represented as a graph 43 shown in FIG. 6, for example.
For the intensity fSUB (k) calculated in step S107, the motion
上述のステップS101〜ステップS108の手順により動き周期が求められる。
第1の実施の形態の手法によって被写体3の動き周期を算出することにより、被写体3へ呼吸計等のセンサ類を取り付けなくとも、画像から動き情報を算出できる。また連続X線の1フレームごとの線量変化や量子ノイズ量の変化によるX線画像の濃度分布の変化による影響を受けずに被写体3の動き周期を検出することが可能となる。
The motion cycle is obtained by the procedure of steps S101 to S108 described above.
By calculating the motion cycle of the subject 3 by the method of the first embodiment, motion information can be calculated from the image without attaching sensors such as a respirometer to the
システム制御部120は、ステップS107で算出した動き周期Freqを様々な撮影手法に適用できる。各撮影手法への適用について、第2〜第4の実施の形態として説明する。
The
[第2の実施の形態]
第1の実施の形態の方法で算出した動き周期は、例えば、呼吸同期撮影に適用できる。図7は、第2の実施の形態の呼吸同期撮影のタイミングチャートであり、図8は第2の実施の形態の呼吸同期撮影における撮像姿勢を説明する図である。
[Second Embodiment]
The motion cycle calculated by the method of the first embodiment can be applied to, for example, respiratory synchronization imaging. FIG. 7 is a timing chart of the respiratory synchronization imaging according to the second embodiment, and FIG. 8 is a diagram illustrating an imaging posture in the respiratory synchronization imaging according to the second embodiment.
図7に示すように、期間Phase1において、X線制御部121は被写体3に対し連続的にX線を照射する。X線が照射されている期間と同じ期間、画像処理部122はX線検出器106から得た透過X線データに基づき透視像の生成を行い、生成した透視像を透視記録画像群として記憶部123に保存する。期間Phase1の長さは呼吸周期の1周期分以上の長さとする。連続照射及び透視記録終了後、動き周期算出部124は、記憶部123に記録された透視記録画像群を読み出し、この透視記録画像群に基づいて第1の実施の形態の手法により呼吸周期を算出する。動き周期算出部124は、算出した呼吸周期Freq[1/Nframe]を以下の式(2)を用いて単位変換し、呼吸同期撮影周期Tsync[1/sec]としてX線制御部121に通知する。
As shown in FIG. 7, in the
次の期間Phase2において、X線制御部121は動き周期算出部124により通知された呼吸同期撮影周期Tsync毎に間欠的にX線を照射する。このときシステム制御部120はX線源及びX線検出器106を等速移動または等速回転させ、各照射タイミングで異なる角度から被写体3に対しX線を照射する。画像処理部122はX線が照射される都度、それぞれX線検出器106により検出した透過X線量に基づき撮影像を生成する。生成した撮影像を保存画像IMGRECとして記憶部123に記憶する。
In the
次の期間Phase3において、画像生成部125は記憶部123に記憶されている複数の角度から得た画像(撮影像)を用いて、断層像を再構成する。画像処理部122は作成された断層像を表示部130に出力する。表示部130は断層像を表示する。
In the
以上の処理により、呼吸時相が同じタイミングで撮影され、投影角度が異なるX線画像を用いて断層像を再構成できる。そのため、呼吸による体動の影響のない断層像を得ることができる。 Through the above processing, a tomographic image can be reconstructed using X-ray images that are taken at the same timing in the respiratory time phase and have different projection angles. Therefore, it is possible to obtain a tomographic image that is not affected by body movement due to respiration.
[第3の実施の形態]
第1の実施の形態の方法で算出した動き周期は、例えば、連続撮像データを時相毎に分類し、時相毎の断層像の再構成する処理に適用できる。図9は、第3の実施の形態の呼吸同期撮影及び画像再構成のタイミングチャートである。
[Third Embodiment]
The motion cycle calculated by the method of the first embodiment can be applied to, for example, a process of classifying continuous imaging data for each time phase and reconstructing a tomographic image for each time phase. FIG. 9 is a timing chart of respiratory synchronization imaging and image reconstruction according to the third embodiment.
図9に示すように、期間Phase1では第2の実施の形態と同様にX線制御部121は被写体3に対し連続的にX線を照射する。X線が照射されている期間と同じ期間、画像処理部122はX線検出器106から得た透過X線データに基づき透視記録画像群40の生成を行い、生成した透視記録画像群40を記憶部123に記録する。連続照射終了後、動き周期算出部124は、記憶部123に記録された透視記録画像群40を読み出し、読み出した透視記録画像群40に基づいて第1の実施の形態の手法により呼吸周期Freq[1/Nframe]を算出する。また、上述の式(2)を用いて単位変換し、呼吸同期撮影周期Tsync[1/sec]としてX線制御部121に通知する。
As shown in FIG. 9, in the
次の期間Phase2において、X線制御部121はX線を連続的に照射する。このときシステム制御部120はX線管球102及びX線検出器106の位置を等速移動または等速回転させて被写体3を投影する角度を変化させる。画像処理部122はX線が照射される間、上述の撮像レートFRで撮影像を生成し、生成した撮影像を保存画像IMGRECとして記憶部123に記憶する。
In the next period Phase2, the
画像処理部122は、次の期間Phase3において、記憶部123に記憶した保存画像IMGRECを呼吸同期撮影周期Tsyncと撮像レートFRに基づき、次の式(3)のように複数パターン(パターン数をXとする)の呼吸時相画像群IMGsync(X)に分類する。
In the
X=FR÷Tsync ・・・(3) X = FR ÷ Tsync (3)
図9の例では、分類パターン数X=2とし、破線で示す呼吸時相で得られた透視像を分類パターンAに分類し、一点鎖線で示す呼吸時相で得られた透視像を分類パターンBに分類する。例えば、呼吸であれば分類パターンAは呼期、分類パターンBは吸期のように分類することが考えられる。なお、分類パターン数Xは2つに限定されず、3つ以上としてもよい。 In the example of FIG. 9, the number of classification patterns is X = 2, the fluoroscopic image obtained in the breathing time phase indicated by the broken line is classified into the classification pattern A, and the fluoroscopic image obtained in the breathing time phase indicated by the alternate long and short dash line is classified into the classification pattern. Classify into B. For example, in the case of breathing, it can be considered that classification pattern A is classified as expiratory period and classification pattern B is classified as inhalation period. The number X of classification patterns is not limited to two, and may be three or more.
次の期間Phase4では、呼吸時相でX個のパターンに分類された画像群(以下、呼吸時相画像群IMGsync(X)という)それぞれに対し、画像生成部125により画像再構成処理を行って各呼吸時相での断層像を再構成する。画像生成部125は作成した呼吸時相毎の断層像を表示部130に出力する。表示部130は呼吸時相毎の断層像を表示する。
In the next period Phase4, the
以上説明したように、第3の実施の形態によれば、様々な投影角度から撮影された画像を複数の呼吸時相で取得できる。そのため同じ呼吸時相毎の画像を用いて断層像を再構成すれば、呼吸による体動の影響がない複数の呼吸時相の断層像を得ることが可能となる。 As described above, according to the third embodiment, images taken from various projection angles can be acquired in a plurality of respiratory phases. Therefore, if a tomographic image is reconstructed using the same images for each respiratory time phase, it is possible to obtain a plurality of tomographic images of respiratory time phases that are not affected by body movement due to respiration.
[第4の実施形態]
第1の実施の形態の方法で算出した動き周期は、例えば、DSA(Digital Subtraction angiography;血管造影)撮影に適用できる。図10は、第4の実施の形態における撮影のタイミングチャートである。
[Fourth Embodiment]
The motion cycle calculated by the method of the first embodiment can be applied to, for example, DSA (Digital Subtraction angiography) imaging. FIG. 10 is a shooting timing chart according to the fourth embodiment.
図10に示すように、期間Phase1では第1〜第3の実施の形態と同様にX線制御部121は被写体3に対し連続的にX線を照射する。X線が照射されている期間と同じ期間、画像処理部122はX線検出器106から得た透過X線データに基づき透視記録画像群40の生成を行い、生成した透視記録画像群40を記憶部123に記録する。動き周期算出部124は、記憶部123に記録された透視記録画像群40を読み出し、この透視記録画像群40に基づいて第1の実施の形態の手法により呼吸周期Freq[1/Nframe]を算出し、上述の式(2)を用いて単位変換し、呼吸同期撮影周期Tsync[1/sec]としてX線制御部121に通知する。
As shown in FIG. 10, in the
次の期間Phase2において、X線制御部121は所定の撮像レートFRで連続したマスク画像を呼吸周期時間Tの1周期分撮像し保存マスク画像群MaskIMGとして記憶部123に記憶する。マスク画像とは、造影剤注入前に得られる画像である。呼吸周期時間Tは以下の式(4)により求められる。
In the next period Phase2, the
画像処理部122は、記憶部123に記憶された保存マスク画像群MaskIMGを、呼吸同期撮影周期Tsyncと撮影レートFRに基づいて上述の式(3)のようにXパターンの呼吸時相マスク画像群MaskIMGsync(X)に分類する。
The
図10の例では、一例として7パターンの呼吸時相マスク画像群MaskIMGsync(1)〜MaskIMGsync(7)に分類する。以下、表記を簡略化するために各パターンの呼吸時相マスク画像をそれぞれM1〜M7と表記する。 In the example of FIG. 10, as an example, seven patterns of respiratory time phase mask image groups MaskIMGsync (1) to MaskIMGsync (7) are classified. Hereinafter, in order to simplify the notation, the respiration time phase mask images of each pattern are denoted as M1 to M7, respectively.
次の期間Phase3では、造影剤を注入しながら連続的なX線照射を行い、撮像レートFRで連続したライブ画像LiveIMGを取得する。取得したライブ画像LiveIMGは逐次、記憶部123に記憶される。また、画像処理部122は、記憶部123に記憶された保存ライブ画像群LiveIMGを呼吸同期撮影周期Tsyncと撮影レートFRをもとに上述の式(3)のようにXパターンの呼吸時相ライブ画像群LiveIMGsync(X)に分類する。図10の例では、マスク画像と同様に分類パターン数X=7として、7パターンの呼吸時相ライブ画像群LiveIMGsync(1)〜LiveIMGsync(7)に分類する。以下、表記を簡略化するために各パターンの呼吸時相ライブ画像群をL1〜L7と呼ぶ。
In the next period Phase3, continuous X-ray irradiation is performed while injecting a contrast agent, and a continuous live image LiveIMG is acquired at the imaging rate FR. The acquired live image LiveIMG is sequentially stored in the
画像処理部122は、マスク画像M1〜M7とライブ画像L1〜L7とをそれぞれ同じ呼吸時相同士で減算することによりDSA画像を作成する。画像処理部122は、作成したDSA画像を表示部130に表示するとともに、記憶部123に記憶する。
The
以上説明したように、第4の実施の形態によれば、期間Phase1で算出した動き周期に基づいて、少なくとも動き周期1周期分の連続X線照射によりマスク画像を得た後、造影剤を注入しながらX線を連続的に照射してライブ画像を得る。そして、造影剤注入前のマスク画像と造影剤注入後のライブ画像とを同じ動き時相毎に差分をとることによりDSA画像を得る。これにより、呼吸による体動ボケのないDSA画像を作成することが可能となる。 As described above, according to the fourth embodiment, a contrast agent is injected after obtaining a mask image by continuous X-ray irradiation for at least one motion cycle based on the motion cycle calculated in the period Phase1. A live image is obtained by continuously irradiating X-rays. Then, the DSA image is obtained by taking the difference between the mask image before the contrast agent injection and the live image after the contrast agent injection for the same movement time phase. This makes it possible to create a DSA image that is free from body motion blur due to breathing.
[第5の実施形態]
次に、本発明の第5の実施の形態について説明する。
第1の実施の形態の動き周期算出処理において、操作者は任意の関心領域20を設定して関心領域内の画像を用いて動き周期の算出を行ったが、設定する関心領域は1つに限定されず複数設定してもよい。第5の実施の形態では、複数設定された関心領域21の各々から算出された動き周期のうち最適な動き周期を決定する処理について、説明する。
[Fifth Embodiment]
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
In the motion cycle calculation process of the first embodiment, the operator sets an arbitrary region of interest 20 and calculates a motion cycle using an image in the region of interest. However, the region of interest to be set is one. There is no limitation, and a plurality may be set. In the fifth embodiment, processing for determining an optimal motion cycle among motion cycles calculated from each of a plurality of regions of interest 21 set will be described.
図2のフローチャートのステップS103において設定する関心領域を、例えば図11に示すように同サイズのm個(1<m)の関心領域21として基準画像Bに配置する。関心領域21の配置は、操作者が手動で行ってもよいし、システム制御部120により基準画像Bの任意の位置に配置してもよい。
そして、m個の関心領域それぞれについて図2のステップS104〜ステップS108の処理(周波数フィルタ処理、各画像の統計情報算出、基準画像Bとその他の画像A1〜Anとの統計情報の差分Sub1〜Subn算出、差分Sub1〜Subnの周波数変換、周波数ピークから呼吸周期Freq(m)を算出)を実行する。
The region of interest set in step S103 of the flowchart of FIG. 2 is arranged in the reference image B as m (1 <m) regions of interest 21 of the same size, for example, as shown in FIG. The region of interest 21 may be arranged manually by the operator, or may be arranged at an arbitrary position of the reference image B by the
2 for each of the m regions of interest (frequency filter processing, statistical information calculation for each image, statistical information difference Sub1 to Subn between the reference image B and the other images A1 to An). Calculation, frequency conversion of differences Sub1 to Subn, and calculation of respiratory cycle Freq (m) from frequency peak).
その後、動き周期算出部124は、m個の関心領域で求めた各呼吸周期Freq(m)のうち、最頻値となる値を呼吸周期とする。算出された呼吸周期は、第1の実施の形態と同様、X線制御部121、及び画像生成部125に通知される。
Thereafter, the motion
画像生成部125は、求めた呼吸周期を利用することにより、第2〜第4の実施の形態と同様に、所定の呼吸時相で間欠的にX線を照射するよう制御したり、複数の呼吸時相に分類してそれぞれの呼吸時相の断層像を再構成したり、DSA画像を作成したりすることが可能となる。
The
第5の実施の形態のX線透視撮影装置1によれば、操作者が関心領域を指定しなくとも複数の関心領域を設定し、最も適切な呼吸周期を算出できる。
According to the
以上、各実施形態において、本発明の好適なX線透視撮影装置について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The preferred X-ray fluoroscopic apparatus of the present invention has been described above in each embodiment, but the present invention is not limited to the above-described embodiment. It will be apparent to those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea disclosed in the present application, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.
1・・・・・X線透視撮影装置
3・・・・・被写体
20・・・・関心領域
40・・・・透視記録画像群
41・・・・時系列画像統計情報
43・・・・時系列画像統計情報の周波数変換
101・・・高電圧発生部
102・・・X線管球
103・・・X線絞り装置
105・・・テーブル
106・・・X線検出器
120・・・システム制御部
121・・・X線制御部
122・・・画像処理部
123・・・記憶部
124・・・動き周期算出部
125・・・画像生成部
130・・・表示部
131・・・操作部
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記X線源と対向配置され前記被写体を透過した透過X線を検出するX線検出器と、
前記X線検出器により検出された透過X線に基づいて画像を生成する画像処理部と、
所定時間の透視撮影により得られた時系列の画像群を解析することにより前記被写体の動き周期を算出する動き周期算出部と、
算出された動き周期に基づき撮影を制御する制御部と、
を備えることを特徴とするX線透視撮影装置。 An X-ray source that irradiates the subject with X-rays;
An X-ray detector arranged to face the X-ray source and detecting transmitted X-rays transmitted through the subject;
An image processing unit that generates an image based on transmitted X-rays detected by the X-ray detector;
A motion cycle calculation unit that calculates a motion cycle of the subject by analyzing a time-series image group obtained by fluoroscopic imaging for a predetermined time;
A control unit that controls shooting based on the calculated movement cycle;
An X-ray fluoroscopic apparatus comprising:
前記時系列の画像群の各画像から特定空間周波数帯を抽出した画像である周波数帯画像群を作成し、作成した周波数帯画像群から画像統計情報の経時的変化を算出し、前記画像統計情報の経時的変化を周波数解析することにより前記動き周期を算出することを特徴とする請求項1に記載のX線透視撮影装置。 The motion cycle calculation unit
A frequency band image group that is an image obtained by extracting a specific spatial frequency band from each image of the time-series image group is created, and a temporal change in image statistical information is calculated from the created frequency band image group, and the image statistical information The X-ray fluoroscopic apparatus according to claim 1, wherein the motion cycle is calculated by performing frequency analysis of a change with time.
前記動き周期算出部は前記設定部により設定された関心領域内の画像に基づいて前記動き周期を算出することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のX線透視撮影装置。 A setting unit for setting a region of interest at an arbitrary position in the image;
The X-ray fluoroscopic imaging apparatus according to claim 1, wherein the motion cycle calculation unit calculates the motion cycle based on an image in a region of interest set by the setting unit.
前記動き周期算出部は前記設定部により設定された各関心領域内の画像に基づいて前記動き周期をそれぞれ算出し、最も頻度が高い周波数を動き周期とすることを特徴とする請求項3に記載のX線透視撮影装置。 The setting unit sets a plurality of regions of interest at arbitrary positions in the image,
4. The motion cycle calculation unit calculates the motion cycle based on an image in each region of interest set by the setting unit, and sets the frequency with the highest frequency as the motion cycle. X-ray fluoroscopic apparatus.
前記制御部は、前記移動機構により前記X線照射位置を変化させながら、前記動き周期に基づき決定されたタイミングで間欠的に前記被写体に対しX線を照射することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載のX線透視撮影装置。 A moving mechanism for moving the X-ray irradiation position;
The control unit irradiates the subject with X-rays intermittently at a timing determined based on the movement cycle while changing the X-ray irradiation position by the moving mechanism. The X-ray fluoroscopic imaging apparatus according to claim 8.
前記制御部は、前記移動機構により前記X線照射位置を変化させながらX線を照射し、
複数のX線照射角度からの画像を生成し、生成した複数の画像を前記動き周期に基づき複数の動き時相に分類し、分類した複数の画像群各々を用いて各動き時相の断層像を再構成する画像生成部を更に備えることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載のX線透視撮影装置。 A moving mechanism for moving the X-ray irradiation position;
The control unit irradiates X-rays while changing the X-ray irradiation position by the moving mechanism,
Generate images from a plurality of X-ray irradiation angles, classify the generated images into a plurality of motion time phases based on the motion cycle, and use each of the classified plurality of image groups tomographic images of each motion time phase The X-ray fluoroscopic apparatus according to claim 1, further comprising an image generation unit that reconstructs the image.
前記画像処理部は、前記第1期間に得られた時系列の画像群により複数の動き時相の造影剤注入前画像を生成して記憶部に保存するとともに、前記第2期間に得られた時系列の画像群により各動き時相の造影剤注入後画像を生成し、 前記造影剤注入前画像と前記造影剤注入後画像とを同一の動き時相毎に減算することにより各動き時相の造影画像を生成する画像生成部を更に備える
ことを特徴とする請求項1から請求項8のいずれかに記載のX線透視撮影装置。 The control unit irradiates X-rays with a period of at least one motion cycle before contrast medium injection as a first period, and further irradiates X-rays with a predetermined period after contrast medium injection as a second period,
The image processing unit generates a plurality of motion time phase pre-contrast injection images from the time-series image group obtained in the first period, stores the images in the storage unit, and is obtained in the second period. An image after injection of contrast medium for each movement time phase is generated from a time series of image groups, and each movement time phase is subtracted for each same movement time phase from the image before contrast medium injection and the image after injection of contrast medium. The X-ray fluoroscopic imaging apparatus according to claim 1, further comprising an image generation unit configured to generate a contrast image.
前記被写体を透過した透過X線をX線検出器により検出するステップと、
前記X線検出器により検出された透過X線に基づいて画像を生成するステップと、
所定時間の透視撮影により得られた時系列の画像群を解析することにより前記被写体の動き周期を算出するステップと、
算出された動き周期に基づき撮影を制御するステップと、
を備えることを特徴とする撮影方法。 Irradiating a subject with X-rays;
Detecting transmitted X-rays transmitted through the subject with an X-ray detector;
Generating an image based on transmitted X-rays detected by the X-ray detector;
Calculating a movement period of the subject by analyzing a time-series image group obtained by fluoroscopic imaging for a predetermined time;
Controlling shooting based on the calculated motion period;
A photographing method characterized by comprising:
A frequency band image group obtained by extracting a specific spatial frequency band from each image of the time-series image group is created, a temporal change of image statistical information is calculated from the created frequency band image group, and the time series of the image statistical information is calculated. The imaging method according to claim 12, wherein the motion cycle is calculated by frequency-analyzing a change.
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Cited By (2)
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WO2019135412A1 (en) * | 2018-01-05 | 2019-07-11 | ラドウィスプ プライベート リミテッド | Diagnostic support program |
US11896419B2 (en) | 2020-12-14 | 2024-02-13 | Canon Medical Systems Corporation | X-ray diagnostic apparatus |
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2016
- 2016-01-26 JP JP2016012274A patent/JP2017131310A/en active Pending
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