JP2000201917A - 患者の血管をシミュレ―トするデバイス - Google Patents

患者の血管をシミュレ―トするデバイス

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 様々なタイプのX線装置に適合可能で、取扱
いの容易なシミュレーション・デバイスを提供する。 【解決手段】 X線ビームを放射する手段と、X線ビー
ムをそれが患者の体の一部分を通過した後で受ける手段
とを含み、このX線ビームが軸3に向けられているタイ
プの脈管X線装置を検査するために患者の体をシミュレ
ートするデバイスである。このデバイスは、少なくとも
部分的には軸3に対して横向きに配列される少なくとも
1本の金属ワイヤ17を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、X線装置の試験の
ために、人体または人体の一部、特に患者の血管をシミ
ュレートすることを可能にするデバイスの分野に属す
る。
【0002】
【従来の技術】X線装置は一般に、所与の方向にX線ビ
ームを放射することができる管と、患者の体の少なくと
も一部分をX線ビーム内に位置決めする手段と、ビーム
となったX線を患者の体のその部分を通過した後で感知
する受光手段とを含む。X線装置は、時間の結果ととも
に偏る多くのパラメータの制御を必要とし、これにより
一定間隔で保守作業を行うことが必要となる。受光手段
で得られる画像の画質の低下は、例えば、部品の摩耗に
よる装置の幾何学的形状のわずかな変化や、装置を取り
巻く磁場の変動と関連づけることができる。
【0003】このような偏りを明らかにするためには、
患者の体をシミュレートすることを可能にするデバイス
を得ることが必要である。シミュレーション・デバイス
のスクリーン上の表示は患者の体のそれと全く同様に行
われ、考えられる偏りを明らかにし、それによりX線装
置が必要最低限の精度より高い精度で作動しているか否
かを判定することができるようにする。X線装置は、得
られる画像の精度を回復させるために保守作業を受けな
ければならない。
【0004】このタイプのシミュレーション・デバイス
は、画像減法(image subtraction)による脈管イメー
ジングの分野で特に有効である。人体の血管は本来X線
に対して透明であるので、まず不透明化剤を添加せずに
画像を撮影し、その後、例えばヨウ素ベースの不透明化
剤を患者の血液に注入し、それにより血液をX線に対し
て不透明にし、次いで不透明化剤が患者の脈管網に適当
に分散した後で第2の画像を撮影する。得られた2つの
画像または一連の画像には電子手段で番号が付けられて
おり、次いで画像減法を実行し、第1の画像で見える器
官、すなわちX線に対して本来可視である骨などの器官
を第2の画像から除去することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、様々なタイ
プのX線装置に適合可能でありながら、取扱いの容易な
シミュレーション・デバイス、より具体的には、3次元
イメージング装置に適しているシミュレーション・デバ
イスを提供することを課題とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】患者の体をシミュレート
する本発明デバイスは、X線ビームを放射する手段と、
X線ビームを患者の体の一部分を通過した後で受ける手
段とを含む、脈管X線撮影装置を検査するためのもので
あり、このX線ビームはある軸に中心を合わせられ、回
転可能である。本発明シミュレーション・デバイスは、
少なくとも部分的にはこの軸に対して横向きに配置され
る少なくとも1本の金属ワイヤを含む。
【0007】本発明の1実施態様では、ワイヤは、X線
ビームの軸の回転平面に対して垂直な軸に対してらせん
状に配列される。各ワイヤは、それぞれ一巻きとして配
列することができる。ワイヤは、互いに異なる直径を有
することが好ましい。各ワイヤは、X線ビームの軸の回
転平面に対して垂直な軸から、その他のワイヤとは異な
る間隔で配列される。
【0008】本発明の1実施態様では、各ワイヤは、X
線ビームを受ける手段の形状に合わせた形状を有する支
持体上に配列される。この支持体は、多角形の赤道断面
を有する立方体状または球状である。
【0009】本発明の1実施態様では、この支持体は、
ワイヤが取り付けられるX線吸収の低いエレメントを含
み、そのエレメントは支持体の一端からもう一端に延び
る。
【0010】本発明の1実施態様では、この支持体は、
その軸に対して垂直な、X線吸収の平均的な材料で作成
された中央シャフトを含む。
【0011】本発明は、非限定的な例としてとり、添付
の図面に図示した1つの実施形態の詳細な説明を検討す
ればより明確に理解されるであろう。
【0012】
【発明の実施の形態】シミュレーション動作は、患者の
骨および軟組織のみをシミュレートするためのあるユニ
ットの画像を少なくとも1つ獲得し、このユニットおよ
び患者の不透明化した血管をシミュレートするためのデ
バイスの画像を少なくとも1つ獲得し、画像減法を使用
してシミュレーション・デバイスの画像を得るという方
法で実行することができる。このシミュレーション装置
は、X線装置の最も小さなエラーに対しても敏感で、そ
れを検出できるように最適化される。
【0013】C字型アームを有する3次元血管撮影シス
テムでは、獲得システム、すなわちX線管とそのX線ビ
ームを受ける手段が患者の周りを回転している間に、血
管の画像を獲得することができる。その後、生成された
一連の2次元デジタル画像から血管の3次元画像を再構
築する。この再構築を実行するために、画像獲得の幾何
形状のモデルが必要である。このモデルは較正段階中に
推定され、その後、患者の画像を獲得する間にその獲得
幾何形状が較正中のそれと同じになるかどうかを判定す
る。獲得幾何形状が正確に同じでない場合、すなわち獲
得システムの性能が低下している場合には、再構築した
3次元画像の画質も低下することになり、血管のコント
ラストが低下し、直径の小さな一部の血管が適切に再構
築されない、またはぼやけて見えることになる。
【0014】獲得システムが3次元画像を再構築する性
能レベルの測定は、X線装置の製造中およびその稼働中
ともに重要であるが、これは比較的困難な操作となる。
実際には、ある患者について悪い画質が観察されても、
それが常に獲得システムによるわけではない。患者の動
きや患者の血流中に注入された不透明化液体の伝搬な
ど、その他多くのパラメータが関係する可能性がある。
獲得システムを再位置決めする際のエラーは検出しにく
い。患者の画像の獲得から得られた2次元画像の画質が
申し分なく許容できる場合でも、表示デバイスのエレメ
ントは、患者の画像の獲得ごと、また事前に行われた較
正ごとに異なる可能性がある。
【0015】3次元血管撮影システムの性能レベルを制
御するためには、「ファントム」とも呼ばれる特定のシ
ミュレーション・デバイスを用いて、回転して獲得した
患者の画像をシミュレートする必要がある。このファン
トムの画像は、患者の血管を表すものでなければならな
い。
【0016】図1および図2から分かるように、シミュ
レーション・デバイスは一般に、頂端部1および底端部
2を有し、破線で表される軸3に心合わせされた球形の
形状を有し、頂端部1と底端部2で一緒にして取り付け
られる複数の半円形のエレメント4を含む。支持部材5
は頂端部1に設けられ、支持部材6は底端部2に設けら
れるている。半円形のエレメント4は、それらの各末端
で支持部材5および支持部材6に取り付けられる。半円
エレメント4は、例えばプレキシグラスやポリカーボネ
ート、またはそれと密度の同等な別の材料など、X線吸
収の低い材料で作成される。本シミュレーション・デバ
イスは、円周方向で一様に分布した半円エレメント4を
6個含む。ただし、変形として、例えば4個や8個など
異なる数だけ設けることも可能である。この半円エレメ
ント4を中央シャフト14に取り付けた支持体が後述の
ようにワイヤを取り付けるための支持体である。図示の
ように、その頂端部1と底端部2の中間が最も広がり、
そこに赤道断面を有している。図2に示すようにその形
状は多角形である。
【0017】半円エレメント4それ自体は平らな図示の
ように湾曲した適宜の幅の板材であり、それらの外側縁
部7上に、軸3からの距離が段ごとに異なる段9から1
3を含む段状領域8を有する。軸3と同軸の中央シャフ
ト14は、頂端部1および底端部2の支持部材5および
6を接続する。中央シャフト14は、シミュレーション
・デバイス全体の機械的強度を確保し、例えばアルミニ
ウムなどX線の吸収が平均的な材料で作成される。変形
として、例えばセラミックやチタンなど、別の材料で作
成された中央シャフト14を設けることも可能である
が、それぞれ重量およびコストの面で欠点がある。
【0018】半円エレメント4には、半円エレメント4
の厚さを貫通し、軸3を通る平面に対して垂直に外側縁
部7付近に段9から13の高さに配列された、直径の小
さな複数の穴15および16があけられている。
【0019】17〜21と番号の付いたワイヤを穴16
に通し、穴15はワイヤを通さないまま残す。ワイヤ1
7〜21はそれぞれシミュレーション・デバイスの1つ
の完全な一巻きとして配列され、径方向平面と15°程
度の角度をなすようになっている。例えば、様々な半円
エレメント4の段9の穴16を通るワイヤ17は、図1
の右側に見える半円エレメント4の段9の底端側に設け
られた穴16aを通り、次いで次のエレメント4の段9
の中央の穴16bを通り、次いでその次の半円エレメン
ト4の穴16cを通り、その後図1の左側に見える半円
エレメント4の段9の中央の穴16bを通る。もちろ
ん、このシミュレーション・デバイスは空間中でいかな
る姿勢でも使用することができるので、左右ならびに頂
および底の概念は相対的なもので、図1に対して述べた
ものである。その他のワイヤ18から21も同様に、そ
の他の段10から13の穴16を通して配列される。
【0020】ワイヤ17〜21は、X線吸収の高い銅で
作成されるが、その直径がその材料のX線吸収に従って
適合されていれば別の金属または合金で作成することも
できる。ワイヤの直径は0.2mmから0.6mmの間
で一様に変化する。ワイヤ17〜21の末端は穴16を
通り、少量の接着剤で固定される。
【0021】中央シャフト14から、軸3に対して傾い
た軸23上に配列された円筒エレメント22が延びる。
本明細書では円筒と表示するが円柱状のものを排除する
意味ではない。円筒エレメント22は、直径の小さな部
分24で中央シャフト14に接続される。円筒エレメン
ト22もX線吸収の高い材料で作成される。動脈瘤は部
分24でシミュレートされる直径の減少した頸部を有す
ることが多いので、その部分24によって動脈瘤をシミ
ュレートすることができる。
【0022】中央シャフト14は、中央シャフト14に
対して斜めに配列され、連続した直径の大きな部分26
および直径の小さな部分27を備えたリング付きエレメ
ント25も支持している。これで、部分26および27
が十分に表示されるかどうかを確認することができるよ
うにしている。
【0023】図2からより詳細に分かるように、半円エ
レメント4は円周方向で一様に分布し、ワイヤ17〜2
1は6角形を形成し、X線装置のカメラの視野が円形で
ある場合に特に適した球形に近づく。8角形を形成する
8個の半円エレメントをシミュレーション・デバイスに
設けることも、正方形または5角形を形成する4個また
は5個の半円エレメントを備えることも可能である。
【0024】したがって、ワイヤ17〜21より大きな
直径を有し、X線吸収が平均的である中央シャフト14
により、頸動脈など直径の大きな血管をシミュレート
し、再構築した3次元画像から定量測定のための密度基
準を与えることが可能となる。中央シャフト14の直径
が大きいことで、その画像は劣化の影響を受けにくくな
る。したがって、安定した基準が与えられる。直径が小
さくX線吸収係数が高い様々なワイヤ17〜21は、例
えば小さな大脳動脈など非常に小さなサイズの血管をシ
ミュレートして、3次元画像の再構築の解像度を推定す
ることを可能にする。ワイヤは、0.2から0.6mm
の間で0.1mmずつ増分する様々な直径を有する。各
ワイヤと中央シャフト14との間の間隔は、ワイヤが2
次元投影の画像の輪郭に可能な限り近づき、その軸の周
りを回転するカメラの場合にX線装置のカメラの回転に
おける再位置決めのエラーに対する十分な感度が得られ
るように決定される。
【0025】各ワイヤの3次元配向は、ワイヤの軸と、
軸3から径方向に広がる平面との間の角度が小さく15
°以下であるが、0にはならないようになっている。実
際には、ワイヤがこのような径方向平面と平行になる
と、画像は画質の劣化にきわめて敏感になり、これは利
点である。軸3は、回転可能なX線ビームの軸の様々な
位置によって規定される平面に対して垂直である。しか
し2次元投影の特定の投射角では、水平ワイヤが重なり
合い、エラーを適切に検出することができなくなる危険
もある。したがって、図1から分かるように、特定のワ
イヤ17〜21は所々で交差する可能性はあるが、重な
り合うことはない。
【0026】同様に、図2から分かるように、ワイヤ1
7〜21は互いに重なり合わないように配列される。も
ちろん、例えば半円エレメント4をポリスチレン・ボー
ルで置き換えるなど、異なる支持構造でも、同じワイヤ
配列を得ることができる。利用中に、シミュレーション
・デバイスは、中央ロッド14が画像獲得システムの回
転軸とほぼ平行になるように、患者が通常配置されるX
線装置のテーブルの上に位置決めされる。様々な直径を
有する互いに交差するワイヤを利用すると、画像の画質
が可視のワイヤ数に比例しているので、可視のワイヤ数
を数えることによって較正プロセスの自動化が促進され
る。
【0027】図3は、再構築した3次元画像の2次元側
面図である。図1に示すシミュレーション・デバイスの
全てのエレメントが図3では可視であることが分かる。
直径の大きなワイヤは直径の小さなワイヤよりはっきり
と見える。同じことが、図3に使用したのと同じ3次元
画像から得られた2次元上面図である図4にも言える。
画像再構築の良好な画質の基準となる直径の小さなワイ
ヤ18がこの図で見えることに留意されたい。
【0028】図5は、3つの隣接するワイヤの一部分が
見えている、十分な画質の、再構築した3次元画像の2
次元部分断面図である。
【0029】逆に、図5と同様の断面図である図6で
は、ワイヤが2つに分裂して見えるので画質は不十分で
ある。この画質の劣化は、X線管を支持するアーム、お
よびシンチレータやカメラ、CCDなど入射X線を受け
て表示する手段の位置決めにおけるエラーによるもので
ある。再位置決めのエラーが、この場合には数分の1度
であるが、明白に示される。
【0030】図7は、ワイヤの軸を横切ったワイヤの断
面に対応するいくつかの輝点を示す図である。これらの
ワイヤの画像はほぼ円形であり、これは十分である。逆
に、図8では、同じワイヤの画像が拡散し、直線の線分
となる傾向があり、これは画像獲得システムのカメラの
回転における再位置決めのエラーを表し、このエラーは
数分の1度程度である。
【0031】その結果として、獲得システムの性能のわ
ずかな劣化が、シミュレーション・デバイスの3次元再
構築の明白な劣化を生み出す。したがって、このシミュ
レーション・デバイスを使用して、システムの3次元画
像の再構築の画質を推定することができる。中央シャフ
トの軸と平行に表示が生成されるように、図4に対応す
る2次元図を使用して3次元画像から再構築の画質の合
成図を得ることができる。獲得システムのいくつかのエ
ラーは3次元画像の特定のエラーを生じる。したがっ
て、このシミュレーション・デバイスを使用して、画質
の問題を明確にすることができる。このシミュレーショ
ン・デバイスは、オペレータによる視覚検査に使用する
ことも、3次元再構築の画質の定量評価を可能にする自
動プロセスに使用することもできる。
【0032】このプロセスは、画像を形成し、かつ拡大
する一連の段階を使用して中央シャフトを検出し、中央
シャフトの密度を決定し、所定の線形係数によって得ら
れた一連のエレメントの密度を決定し、各エレメントの
密度にしきい値を適用し、中央シャフトと平行な配向の
2次元画像を生み出し、画像中に見えるワイヤを検出し
て計数することによって実行することができ、最終的な
画質の判定基準は全ての可視のワイヤの合計である。
【0033】当業者なら、本発明の範囲を逸脱すること
なく、構造および/または機能および/または段階に様
々な修正を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1実施形態によるシミュレーション
・デバイスを示す側面図である。
【図2】 図1のデバイスの上面図である。
【図3】 図1の位置にあるシミュレーション・デバイ
スの画像を3次元で再構築した図である。
【図4】 図2の位置にあるシミュレーション・デバイ
スの画像を3次元で再構築した図である。
【図5】 ワイヤ部分を通る平面内のシミュレーション
・デバイスの断面を示す概略図である。
【図6】 X線装置の再位置決めにエラーがある、図5
と同様の図である。
【図7】 シミュレーション・デバイスの部分軸断面図
である。
【図8】 X線装置のカメラの再位置決めにエラーがあ
る、図7と同様の図である。
【符号の説明】
1 頂端部 2 底端部 3 軸 4 半円エレメント 5 支持部材 6 支持部材 7 外側縁部 8 段状領域 9 段 14 中央シャフト 15 穴 17 ワイヤ 22 円筒エレメント 25 リング付きエレメント
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イブ・ルシアン・マリー・トルース フランス国・91120・パレソー・番地な し・レジデンス デュ パルク・8 (72)発明者 レジ・ヴァヤン フランス国・91140・ビルボン スール イベット・プラス ラブレ・3 Fターム(参考) 4C093 AA16 CA35 CA50 GA01

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 X線ビームを放射する手段と、X線ビー
    ムが患者の体の一部分を通過した後でそのX線ビームを
    受ける手段とを含み、このX線がある軸に中心を合わせ
    られ、回転可能とされた、脈管X線撮影装置を検査する
    ために患者の体をシミュレートするデバイスであって、
    少なくとも部分的には前記軸に対して横向きに配列され
    る少なくとも1本の金属ワイヤ(17)を含むデバイ
    ス。
  2. 【請求項2】 ワイヤが、X線ビームの軸の回転平面に
    対して垂直な軸(3)に対してらせん状に配列される請
    求項1に記載のデバイス。
  3. 【請求項3】 各ワイヤが一巻きとして配列される請求
    項1または2に記載のデバイス。
  4. 【請求項4】 ワイヤが互いに異なる直径を有する請求
    項1ないし3のいずれか一項に記載のデバイス。
  5. 【請求項5】 各ワイヤが、X線ビームの軸の回転平面
    に対して垂直な軸(3)から、異なる間隔で配列される
    請求項1ないし4のいずれか一項に記載のデバイス。
  6. 【請求項6】 各ワイヤが、X線ビームを受ける手段の
    形状に合わせた形状を有する支持体上に配列される請求
    項1ないし5のいずれか一項に記載のデバイス。
  7. 【請求項7】 支持体が多角形の赤道断面を有する請求
    項6に記載のデバイス。
  8. 【請求項8】 支持体が、ワイヤが取り付けられるX線
    吸収の低いエレメント(4)を含み、このエレメントが
    支持体の一方の端から他方の端に延びている請求項6ま
    たは7に記載のデバイス。
  9. 【請求項9】 支持体が、その軸に対して垂直な、X線
    吸収の平均的な材料で作成された中央シャフト(14)
    を含む請求項6ないし8のいずれか一項に記載のデバイ
    ス。
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