JP5439054B2 - X線診断装置 - Google Patents
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Description
また、上記の課題を解決するために請求項8に記載の発明は、あらかじめ指定された被検体の撮影範囲において、第1のX線検出器により検出されたX線に基づき参照画像を取得する参照画像取得手段と、前記撮影範囲より狭い範囲において、第2のX線検出器により検出されたX線に基づき前記被検体に挿入された挿入物の先端位置を示す透視画像を順次取得する透視画像取得手段と、順次取得される前記透視画像それぞれにおける、前記先端位置を順次検出する挿入物検出手段と、前記挿入物検出手段により検出された前記先端位置が、前に取得された前記透視画像における先端位置に対して変位している場合、該変位を打ち消すように前記被検体に対する前記第2の検出器の位置を相対的に移動させる検出器移動手段と、前記検出器移動手段による前記第2の検出器の相対的移動に応じて、前記参照画像中の前記透視画像の位置を示すとともに、該参照画像中の該透視画像の位置の表示より、前記透視画像を拡大して表示させる表示手段と、を備えたこと、特徴とするX線診断装置である。
この発明の第1実施形態にかかるX線撮影装置の構成の一例にについて、図1〜図11を参照して説明する。
図1に示すように、第1実施形態におけるX線撮影装置は、被検体の体内の状態などの撮影を行うX線発生部1と、X線検出部2とを有する。またX線撮影装置は、当該X線発生部1やX線検出部2における各部の移動等にかかる駆動を行う機構部3と、X線発生部1に高電圧を供給する高電圧発生部4と、X線検出部2のX線検出器21a、21bとX線発生部1とが対向するように支持するCアーム5と、被検体を載置する天板6とを有している。またX線撮影装置の天板6に載置された被検体に対し、X線発生部1からX線が照射され、被検体を透過したX線がX線検出部2に検出されると、検出されたX線はX線検出部2による各処理を経て画像データに変換される。X線撮影装置は、この画像データを処理する画像処理部7を有している。さらにX線撮影装置は、画像処理部7により画像処理されたX線画像を表示する表示部8と、術者による操作を受け付けX線撮影装置の各部の操作を行うための操作部9と、全体の制御を行うシステム制御部10とを有する。以下、それぞれが具備する構成要素について説明する。
次に、X線撮影装置における機構部3のX線検出器移動機構31の構成について図2(A)、(B)および図3を参照して説明する。図2(A)は、この発明の実施形態にかかるX線撮影装置のX線検出器21a、21bおよびX線検出器移動機構31の構成を示す概略側面図である。図2(B)は、この発明の実施形態にかかるX線撮影装置のX線検出器21a、21bおよびX線検出器移動機構31をX線発生部1側から見た概略図である。図3は、この発明の実施形態にかかるX線撮影装置のX線発生部1、天板6、各X線検出器21a、21bおよび当該天板6に載置された被検体の位置関係を示す概略側面図である。図1に示すように大視野のX線検出器21aは、Cアーム5の一端に支持されている。また図2(A)に示すように、このX線検出器21aの側面には、当該側面から突出するように小視野のX線検出器21bが接続されている。
次に、本実施形態にかかるX線撮影装置によって参照画像を取得する際の制御構成について図1〜図5を参照して説明する。図4は、この発明の実施形態にかかるX線撮影装置のシステム制御部10の機能構成の一部を表す概略ブロック図である。図5は、この発明の実施形態にかかるX線撮影装置によって撮影された参照画像110の一例を示す概略図である。図4に示すようにシステム制御部10は、送受信手段10a、撮影制御手段10b、記憶手段10c、変位算出手段10dを含んで構成される。また図4に示すように送受信手段10aは、操作部9、表示制御部81、機構制御部34や画像演算回路71と、システム制御部10との間でそれぞれ信号の送受信を行うものである。送受信手段10aが受けた信号や画像データは、撮影制御手段10b、変位算出手段10dが処理し、また記憶手段10cに適宜記憶される。撮影制御手段10b、変位算出手段10dは、送受信手段10aを介して、処理結果に基づき表示制御部81、機構制御部34等に制御信号等を送信する。
次に、術者によるカテーテルやガイドワイヤ等の挿入物の挿入操作を支援するため本実施形態にかかるX線撮影装置によって透視画像を取得する際の制御構成について図1〜図7を参照して説明する。図6は、この発明の実施形態にかかるX線撮影装置によって撮影された参照画像110ならびに当該参照画像110上に示されたX線検出器21bの検出範囲の位置表示121およびマーカMの進行軌跡122を示す概略図である。また図7は、この発明の実施形態にかかるX線撮影装置によって撮影され拡大された透視画像120を示す概略図である。
カテーテル等の挿入物が被検体に挿入され、X線撮影装置によってカテーテル等の透視を行う場合、術者により表示部8のモニタ82に表示された操作画面上で、操作部9を介し透視画像撮影開始の指示操作が行われる。システム制御部10の送受信手段10aは、当該指示操作に基づく信号を受ける。システム制御部10がこの信号を受けると、撮影制御手段10bは、まず画像処理部7の画像データ記憶回路72から参照画像110のデータを表示制御部81に送る。表示制御部81は、モニタ82に図5に示すような参照画像110を表示する。
さらに撮影制御手段10bは、X線検出器21bの移動に応じてX線絞り器12を制御してX線の照射方向を移動させるとともに、当該照射野をX線検出器21bの検出範囲に限定する。このように本実施形態におけるX線撮影装置では、大視野のX線検出器21aによって参照画像110を取得した後、被検体内のカテーテル等を示す透視画像120を小視野のX線検出器21bに切り替え、さらにX線絞り器12によってX線の照射野をX線検出器21bの検出範囲に応じて限定して撮影を行う。したがって、透視画像120を大視野のX線検出器21aで検出するX線撮影装置と比較して、透視画像120の撮影による被検体の被爆量を低減させることが可能となる。
次に本実施形態のX線撮影装置におけるシステム制御部10の変位算出手段10dによるカテーテル等の先端位置の変位の算出について説明する。変位算出手段10dは、画像処理部7によりカテーテル等の挿入物の先端を透視画像120中において認識させることで、透視画像120における当該先端の座標位置を求める。さらにシステム制御部10は、変位算出手段10dが求めた当該先端の座標位置があらかじめ設定された所定範囲を超えた場合、求めた画像座標位置の情報に基づき、撮影制御手段10bにX線検出器21bの移動制御を行わせる。その結果、X線検出器21bは、先端位置の変位を打ち消すように移動される。これらの制御は次のように行われる。
変位算出手段10dによって求められたマーカMの変位情報に基づき、撮影制御手段10bは、カテーテル等の先端位置が透視画像120中の所定範囲における中心位置C(または当該透視画像120の中心位置C)に表示されるように、X線検出器21bを移動させる。
上述のように、本実施形態におけるX線撮影装置において操作部9から透視撮影開始の指示がなされると、撮影制御手段10bが機構部3からX線検出器21bの現在の位置情報を取得し、これに基づいて現在の透視画像120の撮影領域の情報を表示部8に送信する。表示制御部81は当該情報に基づいて参照画像110中に現在のX線検出器21bの位置における透視画像撮影が可能な撮影領域の位置(図6の検出位置A1〜An参照)をモニタ82に表示する。
上述のように本実施形態のX線撮影装置におけるシステム制御部10の変位算出手段10dは、X線検出器21bを術者によるカテーテル等の進行に合わせて、透視画像中に表示されたカテーテル先端の位置に基づき、透視画像120の撮影領域を移動させることができるものである。ただし術者が熟練であればあるほど、そのカテーテル挿入操作は円滑であり、被検体内におけるカテーテルの進行速度が速くなる。したがって術者によってはカテーテルの進行速度が極めて速い場合がある。この場合、X線検出器21bを迅速に移動させても実際のカテーテルの進行に追随できない場合が生じうる。このようにX線検出器21bが追随できない場合は透視画像中にカテーテルの先端が表示されなくなり、術者がカテーテルの先端位置を見失ってしまうおそれがある。
次に、上記説明した第1実施形態におけるX線撮影装置の動作について図9〜図11を参照して説明する。図9は、この発明の実施形態のX線撮影装置における、参照画像110の撮影範囲設定から表示を経て透視撮影開始までの動作の概略を示すフローチャートである。図10は、この発明の実施形態のX線撮影装置によって透視画像120が生成されてから、挿入物の先端に配置したマーカMの変位を求めるまでの動作の概略を示すフローチャートである。図11は、この発明の実施形態のX線撮影装置の変位算出手段10dによって求められた算出結果に基づき機構部3の各移動機構が制御されてから、マーカMの進行軌跡を記憶するまでの動作の概略を示すフローチャートである。
操作部9からIVRにかかる撮影開始の指示操作があると、X線撮影装置におけるシステム制御部10の撮影制御手段10bは、表示部8を介して撮影範囲設定画面(不図示)をモニタ82に表示させる。また撮影制御手段10bは当該設定画面上で撮影範囲が設定されると、天板6を基準に、画面上の座標位置を実空間上の天板6とX線検出器21aとの相対的な位置情報(距離等)に変換する。機構制御部34は変換された相対的距離の情報を受け、当該情報に基づいてX線検出器移動機構31を駆動させることによりX線検出器21aを移動させて、当該設定された撮影範囲とX線検出器21aの検出範囲とを合わせる。
さらに撮影制御手段10bは設定された各種撮影条件に基づきX線制御部41を介してX線管11からX線を発生させるとともに、設定された撮影範囲に対応したX線照射野となるようにX線発生部1のX線絞り器12を制御し、被検体にX線を照射させる。被検体を透過したX線は、大視野のX線検出器21aに検出される。
検出されたX線は、さらにX線検出部2によって変換されて画像データとなり、画像処理部7に送信される。この画像データは画像演算回路71により再構成処理等が施され、参照画像110(図5参照)が生成される。さらに参照画像110のデータは表示部8に送信され、表示制御部81を介してモニタ82に表示される。
参照画像110が表示されると、撮影制御手段10bは機構部3から天板6とX線検出器21bとの相対的な位置情報(距離等)を取得して、この位置情報に基づき現在のX線検出器21bの位置を参照画像110に表示する。
術者の操作により参照画像110上で、カテーテル等の挿入物の挿入位置にX線検出器21bの位置表示121が合わせられると、システム制御部10は、表示制御部81から参照画像110中のX線検出器21bの撮影領域の画像座標位置(図6の検出位置A1〜An等)の情報を取得する。この位置情報は、撮影制御手段10bによって、天板6に対する物理的な座標位置の情報に変換されて機構制御部34に送信される。さらに機構制御部34はこの位置情報に基づいてX線検出器移動機構31を駆動して、X線検出器21bを参照画像110における位置表示121に対応して移動させる。
X線検出器21bが位置表示121に対応して移動されると、さらに撮影制御手段10bは、X線絞り器12を制御して、X線の照射方向を変更し、かつ照射野をX線検出器21bの検出範囲に限定する。さらに撮影制御手段10bは、X線発生部1にX線を照射させ、X線検出部2により透過X線を検出させて画像データに変換させる。
さらに画像処理部7によって画像データに再構成処理等が施され、図7に示すような透視画像120が生成される。このX線の照射から透視画像120の生成までの工程は、連続的または所定間隔を置いて断続的に行われる。またこのようにして生成された透視画像120は、画像処理部7から表示部8に送信され、表示制御部81を介してモニタ82に表示される。
変位算出手段10dは、画像処理部7が透視画像120を生成する度に、画像演算回路71によって画像解析を行わせることにより、図7に示すような挿入物の先端のマーカMを検出する。さらに変位算出手段10dはマーカMの透視画像120中の座標位置を取得する。
変位算出手段10dは、図6に示すようにその検出したカテーテル先端の画像座標位置(マーカ位置a1〜an等)をあらかじめ設定された所定範囲の情報と対比し、マーカMが透視画像120における所定範囲にあるかを判断する。変位算出手段10dにより、マーカ位置anが設定された所定範囲内にあると判断された場合(ステップ09;Yes)は撮影制御手段10bがステップ08のように、次に生成されたフレームにかかるマーカMの透視画像120中の座標位置を取得する。
変位算出手段10dにより、マーカ位置anが設定された所定範囲を超えたと判断された場合(ステップ09;No)、変位算出手段10dは、透視画像120中にマーカMが検出されたかを判断する。
変位算出手段10dによる判断の結果、透視画像120中にマーカMが検出されたと判断された場合(ステップ10;Yes)は、変位算出手段10dは、マーカ位置anの座標位置と中心位置Cの座標位置とを対比する。
変位算出手段10dによるステップ12の対比の結果、変位算出手段10dは、当該中心位置Cの座標位置に対しX方向・Y方向(図7参照)にそれぞれどれだけ変位しているかを求める。
変位算出手段10dによる判断の結果、透視画像120中にマーカMが検出されなかったと判断された場合(ステップ10;No)は、変位算出手段10dは、マーカMが検出されなかった画像より少なくとも1フレーム以上前に生成された画像と、その画像よりさらに1フレーム前の過去画像とを画像データ記憶回路72から読み出す。
変位算出手段10dは、読み出した複数の過去画像におけるマーカMの座標位置をそれぞれ取得する。
変位算出手段10dは、時系列順にマーカMの座標位置を対比する。図8の例では、透視画像120における検出位置A10に示されたマーカ位置a11とその前のフレームにかかるマーカ位置a10の座標位置を求める。その結果、変位算出手段10dはマーカMの位置の変位を求める。
変位算出手段10dは変位を求めた結果、マーカMの変位方向と、変位量を取得する。さらに変位算出手段10dは、求めた変位方向に向かって、求めた変位量のn倍の量だけ進んでいるものと仮定し、現在のX線検出器21bの位置を予測する。
撮影制御手段10bは、変位算出手段10dによって求められた変位情報または、予測された現在のX線検出器21bの位置に基づき、機構部3の機構制御部34によってX線検出器移動機構31が駆動される。
X線検出器移動機構31が駆動されることによって、マーカMの移動すなわちカテーテル等の挿入物の進行に応じて、天板6とX線検出器21bとの相対的位置が変位する。さらに撮影制御手段10bによって、X線絞り器12が制御されて被検体に対するX線の照射方向が変更される。
X線検出器21bが移動されると、さらに撮影制御手段10bは参照画像110における位置表示121を変位算出手段10dが求めたマーカMの位置の変位情報に基づいて移動させて表示させる。すなわち透視画像120の撮影開始の時点から、撮影制御手段10bは変位算出手段10dが求めた透視画像120中のマーカMの座標位置の変位情報および表示倍率の差の情報を基に、参照画像110におけるマーカMの座標位置の変位を求める。さらに撮影制御手段10bは求めたマーカMの変位の情報を表示部8に送信する。表示部8は表示制御部81により、マーカMの座標位置を変位後の位置に移動させてモニタ82に表示させる。
さらに表示制御部81は、変位前と変位後のマーカMの位置を結ぶマーカMの進行軌跡122を、図6または図8に示すように参照画像110に表示させる。この進行軌跡122は、システム制御部10に送信され記憶手段10cに記憶される。
上述した本実施形態のX線撮影装置では、大視野のX線検出器21aで、カテーテル等の挿入物の挿入位置から病変部等までを含む参照画像110を撮影する。また挿入物が挿入されると透視撮影が開始され、小視野のX線検出器21bによる撮影に切り替わり、X線の照射野もX線検出器21bの検出範囲に応じて限定される。
次にこの発明の第2実施形態にかかるX線撮影装置の構成について説明する。第2実施形態においては、前述の第1実施形態にかかるX線撮影装置と比較して、参照画像110における位置表示121をカテーテル等の挿入位置に移動させる制御構成が異なる。その他の部分については第1実施形態と同様である。以下、第2実施形態について第1実施形態と異なる構成のみについて説明する。
上述した第2実施形態のX線撮影装置によっても、第1実施形態と同様に術者が被検体内の挿入物の位置を見失ってしまう事態を回避するのと同時に、カテーテル等の挿入物を示す透視画像を並行して表示するので、透視画像解像度が低下する事態を回避し、結果として術者によるカテーテル等の挿入物の進行の把握に支障をきたさないようにすることができる。なおかつ透視撮影においては小視野のX線検出器21bに切り替わ理それに応じてX線の照射野が限定されるので、被検体の被爆量を低減させることも可能である。さらに透視撮影開始位置にX線検出器21bを移動させる操作を省略させることにより、術者がカテーテル等の挿入物の挿入操作に集中することができ、挿入操作をより好適に支援することが可能となる。
次に、第1実施形態および第2実施形態にかかるX線撮影装置の第1変形例について説明する。第1実施形態および第2実施形態に係るX線撮影装置は、参照画像110の撮影範囲の設定、X線検出器21bの移動の基準として天板6が用いられている。しかし本発明にかかるX線撮影装置においてはこの構成に限られず、少なくとも参照画像110の撮影範囲の設定後において、天板6とX線検出器21aとの相対的位置が固定されていれば、天板6を基準とせず、X線検出器21aを基準とすることも可能である。
次に図12を参照して、第1実施形態および第2実施形態の第2変形例について説明する。図12は、この発明の実施形態の変形例にかかるX線撮影装置によって生成された参照画像110および透視画像120を示す概略図である。第1実施形態および第2実施形態にかかるX線撮影装置では、図6および図7に示すように参照画像110と透視画像120を別途表示するか、少なくとも単一のモニタ82に分割して表示する構成であるが、本発明にかかるX線撮影装置においてはこの構成に限られず、例えば図12に示すように、参照画像110における脈管等が表示されない空き領域を透視画像120の表示領域とすることも可能である。
次に第3の変形例について説明する。第1実施形態および第2実施形態にかかるX線撮影装置では、透視画像120中にマーカMが検出されなかった場合、変位算出手段10dが、複数の過去画像を参照して現在のX線検出器21bの位置を予測し、X線検出器21bを移動させる構成である。しかし、本発明にかかるX線撮影装置においてはこの構成に限られず、次のような構成を採ることも可能である。
2 X線検出部
3 機構部
4 高電圧発生部
5 Cアーム
6 天板
7 画像処理部
8 表示部
9 操作部
10 システム制御部
10a 送受信手段
10b 撮影制御手段
10c 記憶手段
10d 変位算出手段
11 X線管
12 X線絞り器
21a・21b X線検出器
22 ゲートドライバ
23 電荷・電圧変換器
24 A/D変換器
31 X線検出器移動機構
32 Cアーム回動・移動機構
33 天板移動機構
34 機構制御部
41 X線制御部
42 高電圧発生器
71 画像演算回路
72 画像データ記憶回路
81 表示制御部
82 モニタ
110 参照画像
120 透視画像
121 位置表示
122 進行軌跡
210 接続基部
211 支持ガイド
211a ガイド溝
212 Y軸移動機構
213 X軸移動機構
A1〜An 検出位置
C 中心位置
a1〜an マーカ位置
Claims (8)
- 被検体に照射されるX線を生じるX線源と、
前記被検体に対する前記X線の照射範囲を絞るX線絞り手段と、
前記被検体を透過したX線を検出する第1のX線検出器と、
前記第1のX線検出器より検出範囲が狭い第2のX線検出器と、
前記X線絞り手段を制御して、前記X線の照射方向および照射範囲を変更させる第1の制御手段と、
前記第1のX線検出器によって検出されたX線に基づき第1の画像を生成し、前記第2のX線検出器によって経時的に検出されたX線に基づき、少なくとも被検体内に挿入された挿入物の先端を含む第2の画像を順次生成するX線画像生成手段と、
前記第2の画像を基に、前記挿入物の先端位置の変位を求める位置検出手段と、
前記被検体と前記第2のX線検出器との相対的位置を変位させる第2の制御手段と、
前記相対的位置の移動に応じて、前記第1の画像中に該相対的位置を示すとともに、並行して前記第2の画像を表示する表示手段と、を備え、
前記第1の制御手段は、前記第1の画像が生成された後、前記第2のX線検出器の検出範囲に応じて前記X線絞り手段によって前記X線の照射範囲を絞り、
前記第2の制御手段は、前記位置検出手段により求められた前記挿入物の変位に応じて、前記被検体と前記第2のX線検出器との相対的位置を変位させ、さらに該変位に応じて前記第1の制御手段が、前記X線絞り手段がX線の照射方向を変更させること、
を特徴とするX線診断装置。 - 前記第2の制御手段は前記第1の画像が生成された後、前記第2のX線検出器の検出範囲に少なくとも前記挿入物の挿入位置が含まれるように該第2のX線検出器を移動させ、
前記第1の制御手段は、前記X線絞り手段による前記X線の照射範囲を該第2のX線検出器の検出範囲に応じて限定すること、
を特徴とする請求項1に記載のX線診断装置。 - 前記位置検出手段は、前記第2の画像における前記挿入物の先端位置を順次検出することにより、前に検出された先端位置に対する変位量および変位方向を求めること、
を特徴とする請求項1に記載のX線診断装置。 - 前記位置検出手段は前記第1の画像が生成された後、さらに前記第1のX線検出器によって前記挿入物の先端を検出し、
前記位置検出手段が前記先端を検出することにより、前記第2の制御手段が該先端位置に合わせて前記第2のX線検出器を移動させること、
を特徴とする請求項2に記載のX線診断装置。 - 前記被検体が横臥する寝台を備え、
前記第2の制御手段は、少なくとも前記第2の検出器または前記寝台のいずれか一方を移動させることにより、前記被検体と該第2の検出器との相対的位置を移動させること、
を特徴とする請求項1に記載のX線診断装置。 - 前記位置検出手段は、前記第2の画像から前記挿入物の先端位置が検出されなかった場合、該第2の画像より前の第1の過去画像と、該第1の過去画像より前の第2の過去画像とを含む複数の過去画像を参照することにより、前記挿入物の先端位置を推定し、
前記第2の制御手段は、前記推定された先端位置が前記第2のX線検出器の検出範囲に含まれるように、前記被検体と前記第2のX線検出器との相対的位置を変位させること、
を特徴とする請求項3〜5のいずれかに記載のX線診断装置。 - 前記位置検出手段は、
前記第2の画像から前記挿入物の先端位置が検出されなかった場合、該第2の画像より前の第1の過去画像から検出された第1の先端位置と、該第1の過去画像より前の第2の過去画像から検出された第2の先端位置とを対比し、
さらに対比結果から、前記第1の先端位置と前記第2の先端位置の変位方向および変位量を求め、
さらに前記第1の先端位置から、求められた前記変位方向に向かって、求められた変位量のn倍だけ変位した位置を、前記推定された先端位置として求めること、
を特徴とする請求項6に記載のX線診断装置。 - あらかじめ指定された被検体の撮影範囲において、第1のX線検出器により検出されたX線に基づき参照画像を取得する参照画像取得手段と、
前記撮影範囲より狭い範囲において、第2のX線検出器により検出されたX線に基づき前記被検体に挿入された挿入物の先端位置を示す透視画像を順次取得する透視画像取得手段と、
順次取得される前記透視画像それぞれにおける、前記先端位置を順次検出する挿入物検出手段と、
前記挿入物検出手段により検出された前記先端位置が、前に取得された前記透視画像における先端位置に対して変位している場合、該変位を打ち消すように前記被検体に対する前記第2の検出器の位置を相対的に移動させる検出器移動手段と、
前記検出器移動手段による前記第2の検出器の相対的移動に応じて、前記参照画像中の前記透視画像の位置を示すとともに、該参照画像中の該透視画像の位置の表示より、前記透視画像を拡大して表示させる表示手段と、を備えたこと、
を特徴とするX線診断装置。
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