JP2004512130A

JP2004512130A - 三次元の回転式ｘ線画像化のための方法及び装置

Info

Publication number: JP2004512130A
Application number: JP2002538827A
Authority: JP
Inventors: ラッシェ，フォルカー; ヴァイス，シュテフェン; オプ　デ　ベーク，ヨハネス　セー　アー
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2001-10-17
Publication date: 2004-04-22
Also published as: DE60132004D1; EP1330186A1; DE60132004T2; WO2002036011A1; US20020126794A1; US6959067B2; EP1330186B1

Abstract

例えば、患者の冠状動脈の脈管系のような、検査される対象の二次元的なＸ線画像の形成及びその三次元容積の再構成からなるＸ線画像化方法。走査回転の比較的長い運転長さは、実質的に１８０度で少なくとも１５ｓ及び好ましくは約２０ｓである。より正確な容積の再構成を実行するために充分な数の画像が獲得される。この再構成方法は、既存のモデル化技術と組み合わせられるかもしれない。

Description

【０００１】
本発明は、運転長さで対象のまわりのＸ線源の走査回転の手段によって、例えば、患者の冠状動脈の脈管系のような、検査される対象の二次元のＸ線画像のセットの形成からなるＸ線画像方法に関し、前述のＸ線画像は対象の心臓周期の所定の特性時間瞬間で獲得され、二次元のＸ線画像の三次元容積の再構成を獲得される。本発明はさらに、この方法を適用するための三次元の回転式Ｘ線装置に関し、この装置はドライブを備える円形のＣ−アーム（この円形のＣ−アームはＸ線源とＸ線画像ピックアップ装置を収容し、その中心のまわりを実質的に１８０度の角度で回転可能である）、対象の心臓周期の所定の特性時間瞬間でＸ線画像を引き起こすための引き起こし手段（ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ　ｍｅａｎｓ）、及び対象の三次元容積を再構成するために獲得される画像を処理するための手段からなる。
【０００２】
かかる方法及び装置は、例えばＵＳ−Ａ−５８５２６４６により既知である。前述の明細書において、対象の三次元容積は、ＣＴ装置の手段により多くの二次元コンピューター断層放射線写真から得られる。獲得された三次元容積は、Ｘ線画像に関し、Ｘ線画像を備えたかかる容積の対応する投影画像の関連は、幾何学的に正確な関連の２つの解剖学的構造を再生する、一連の重ね合せ画像となる。かかる手法の情報において、例えばガンに関する情報であるＣＴ測定方法に固有であるものは、典型的にＸ線情報、例えば血管に関する情報と組み合わせられる。
【０００３】
一般的に、Ｘ線画像の同様のセットは、装置のイソセンター（ｉｓｏｃｅｎｔｅｒ）のまわりの回転可能な供給源を備えたＸ線装置を使用することによって獲得される。かかる回転を可能にするために、従来のＸ線装置はＣ−アームを備えて装備され、そのような構成の技術的な詳細は、Ｘ線画像化の当業者の一般的な知識の範囲内に収まる。序章で記載されているような方法が、造影剤で満たされている、ヒトや動物の心拍中の心臓若しくはより詳細には心拍中の冠状動脈の脈管系などの可動する対象に適用される場合、Ｘ線装置における回転速度が約３０°／ｓ（１秒における角度）若しくは走査持続期間、若しくは約６ｓの運転長さのＣ−アームを使用することは頻繁で標準的な実行である。各運転中に、画像は特定の角度領域のみで獲得される。１８０度のすべての角度領域をカバーするためには、幾つかの運転が必要であり、心臓周期に関連のある個々の運転の開始する角度は、心臓周期内のある期間を備えた運転の開始を引き起こすことにより調節される。獲得された画像は、三次元容積を再構成するために使用される。この処理中、心臓の動きは、再構成された画像のアーティファクト（ａｒｔｅｆａｃｔｓ）の原因となる。１８０度の走査移動中に１分間に６０の心拍と１秒間に２５画像のフレームレート（ｆｒａｍｅｒａｔｅ）を伴って、各心拍中では２５の画像が得られ、心臓周期の特定期間の各々で５画像を伴って、６時間５画像が獲得されるか、若しくは換言すると、各々の走査において、外見上は静止している心臓の５時間６対応するＸ線画像が得られ、三次元容積の再構成のために使用され得る。既知の方法の問題は、再構成された画像の低い品質と同様に１８０度の運転を生成するために、異なるサブラン（ｓｕｂ−ｒｕｎ）を関連させる必要性があることである。
【０００４】
本発明の目的は、前述の問題が解決される方法を提供することである。本発明によると、序章に記載の方法は、実質的に１８０度の走査回転の運転長さは少なくとも１５ｓであり、好ましくは２０ｓであることを特徴とされる。Ｃ−アームの回転速度を増加させる現在の傾向に反して、上記に記載の方法は、より遅い回転式の走査速度によって改良されることが分かった。約２０ｓの運転長さを伴って、つまり実質的に１０°／ｓであるＣ−アームの回転速度及び上記のパラメーターを伴って、各走査中に、外見上は静止している心臓の約５時間２０対応するＸ線画像が得られる。このように、対象のまわりのＸ線源の回転速度を減少することによって、心臓周期の同一期間に対応するより多くのＸ線画像が獲得される。これは、結果となる再構成された三次元容積のノイズの縮減を導く。
【０００５】
本発明によるＸ線画像化方法のさらなる実施態様は、再構成前に、連続する心臓周期中の所定の対応する特性時間瞬間で獲得された画像は、お互いに関連することを特徴とする。この技術手段は、一般に心臓の活動のスペクトルでの各期間が表わす心臓筋肉の同じ空間の配位及び幾何学的配置洞察に基づく。これによって、例えば、既知の数学的アルゴリズムによって、心臓の活動の同一期間に対応するＸ線画像を関連することにより、三次元容積の最終的な再構成でのノイズをさらに縮減することができる。
【０００６】
本発明によるＸ線画像化方法のさらなる実施態様は、特性時間瞬間が心臓周期のＲ−ピークに実質的に対応していることを特徴とする。この技術手段は、心臓の筋肉が弛んでいる場合に、外見上静止している心臓の画像を獲得する可能性を提供して、このように心臓の筋肉の動きによる画像の再構成ノイズを縮減する。ＥＣＧ−引き起こし（ＥＣＧ−ｔｒｉｇｇｅｒｉｎｇ）の方法は周知であり、当業者にとって技術的困難さは存在しない。
【０００７】
本発明によるＸ線画像化方法のさらなる実施態様は、再構成の前に、心臓周期の所定の特性時間インターバルの近隣時間瞬間で獲得される画像は、お互いに関連することを特徴とする。この技術手段は、例えば、Ｒ−ピークのまわりである、ＥＣＧスペクトルでの特性瞬間のまわりの特定の時間インターバルを決定する場合、この時間インターバル内の心臓の筋肉の動きは、この所定の時間インターバル内で獲得されたＸ線画像が画像の再構成に使用できるそのような小さい度合いで起こるという洞察に基づいている。心臓筋肉の小さな空間の動作若しくは変形が、最終データセットに寄与する有用なＸ線画像の総数によって償われるので、この技術的な手段は正味のノイズの縮減を提供する。さらに、減少した品質の再構成が得られる場合、連続の心臓周期の対応する時間瞬間で測定を互いと関連させて、既存のモデル化技術と再構成を組み合わせることはまた可能である。
【０００８】
すでに言及したように、本発明はまた上記方法を適用するための三次元の回転式Ｘ線装置に関する。そのような装置は既に序章にて記載され、本発明と一致して、さらに、Ｃ−アームのドライブは、少なくとも１５ｓであり好ましくは約２０ｓである実質的に１８０度の走査回転の運転長さを調節することを特徴とする。
【０００９】
本発明の上記及び他の態様は、添付図及びここより下記に記載の実施態様に関して明確にされて明らかになるであろう。
【００１０】
図１の画像化装置は、特に患者の心臓及び心臓の冠状動脈の脈管系のような、特に周期的に可動する対象である、検査される対象の二次元Ｘ線画像を形成することに役立ち、その二次元画像を介して対象の再構成の三次元容積が得られる。
【００１１】
画像化装置１は、スタンド１１（部分的にのみ示されている）の取り付けられた円形のＣ−アーム１０を含んでいる。Ｃ−アームは、モータードライブ（図では示されていない）の手段によって二重矢印２０の方向にアームの中心のまわりで１８０度の角度を回転できる。Ｃ−アーム１０は、Ｘ線源１２及びＸ線画像ピックアップ装置１３を収容しており、Ｘ線画像はアームの中心のまわりで検査される容積から形成されることができるように、それらはお互いに関して整列している。複数のＸ線画像がこのように形成される。この複数のＸ線画像は、画像を形成するシステム１２、１３の異なる角度の位置（それらのうちの幾つかは点線で与えられている）から検査される容積を示している。Ｘ線画像ピックアップ装置１３はＸ線画像増幅器であるかもしれず、そこにテレビ網が接続され、その出力信号がアナログ−デジタルコンバーター１４によってデジタル化され、メモリ１５に記憶され、全体のＸ線画像シリーズ（．．．Ｄ_ｉ−１、Ｄ_ｉ、Ｄ_ｉ＋１、Ｄ_ｉ＋２、．．．）が検査の最後において記録される。かかるＸ線画像は、検査される三次元容積を獲得するための画像処理ユニット１６で既知の再構成方法によって処理できる。それのかかる容積若しくは投影若しくは断面積は、モニター１８に表示される。画像装置１の様々な構成部分は制御ユニット１７の手段によって制御される。
【００１２】
図２は、ＥＣＧスケールでの端心拡張ＥＤ中の、実質上周期的な心臓周期Ｈ及び好ましいデータ獲得時間インターバルを示しているグラフである。端心拡張時間インターバル中に、心臓は比較的静止している。
【００１３】
本発明によると、Ｃ−アーム１０のドライブは、少なくとも１５ｓ及び好ましくは約２０ｓの１８０度の運転長さを備える走査を実行することが可能で調節される。１秒間に６０の心拍率と、１秒間に２５画像と約２０ｓの運転長さ、つまり実質的に１０°／ｓのＣ−アームの回転速度を伴って、各走査中に約５時間２０対応する不動Ｘ線画像が獲得されて、したがって三次元容積の改良された再構成が可能であるだろう。
【００１４】
本発明は添付図に関して記載される実施態様を制限せず、また修正は請求の範囲内である限り、その修正に関連する。よって、端心拡張時間インターバルの計測点の数若しくは連続する心臓周期の対応する計測点の数を縮減することが可能である。かかる縮減が再構成の品質の低下となるが、その負の効果は、既存のモデル化技術と再構成技術の組み合わせによって補われる。もちろん、各々の心拡張時間インターバルの多数の計測点を伴う好ましい実施態様においてもまた、再構成はモデル化技術と組み合わせられるかもしれない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明による方法が適用可能なＸ線画像化装置を概略的に示している。
【図２】
心臓周期及び好ましいデータ獲得時間を示す。

Claims

運転長さで対象のまわりのＸ線源の走査回転手段によって、例えば、患者の冠状動脈の脈管系のような、検査される前記対象の二次元のＸ線画像のセットの形成で、前記Ｘ線画像が前記対象の心臓周期（ＥＤ）の所定の特性時間瞬間で獲得されることを特徴とする前記形成と、及び
前記二次元のＸ線画像の三次元容積の再構成とからなることを特徴とするＸ線画像化方法であって、
実質的に１８０度の前記走査回転の運転長さは少なくとも１５ｓであり、好ましくは２０ｓであることを特徴とするＸ線画像化方法。
再構成前に、連続する心臓周期の所定の対応する特性時間瞬間で獲得された画像は、お互いに関連することを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像化方法。
前記特性時間瞬間が前記心臓周期のＲ−ピークに実質的に対応することを特徴とする請求項２に記載のＸ線画像化方法。
再構成の前に、心臓周期の所定の特性時間インターバルの所定の近隣する時間瞬間で獲得される画像は、お互いに関連することを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像化方法。
前記再構成はモデル化技術と組み合わせられることを特徴とする前述までの請求項１乃至４のいずれか一つに記載のＸ線画像化方法。
請求項１による前記方法を適用するための三次元の回転式Ｘ線装置であって、前記装置は、Ｘ線源とＸ線画像ピックアップ装置を収容し中心のまわりをドライブの手段で実質的に１８０度の角度で回転可能な前記ドライブを備える円形のＣ−アーム、前記対象の前記心臓周期の所定の特性時間瞬間で前記Ｘ線画像を引き起こすための引き起こし手段、及び前記対象の三次元容積を再構成するために獲得される前記画像を処理するための手段からなり、前記Ｃ−アームの前記ドライブは、少なくとも１５ｓであり好ましくは約２０ｓである実質的に１８０度の走査回転の運転長さを調節することを特徴とする三次元の回転式Ｘ線装置。