JP2006524087A

JP2006524087A - 血管造影ｘ線写真撮影用の機器

Info

Publication number: JP2006524087A
Application number: JP2006506870A
Authority: JP
Inventors: シュミット，ホルガー; グラス，ミヒャエル; ラッシェ，フォルカー
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2003-04-22
Filing date: 2004-04-21
Publication date: 2006-10-26
Also published as: EP1617763A1; US7539529B2; WO2004093684A8; US20060293579A1; WO2004093684A1

Abstract

本発明は、患者の冠状血管樹における血流を撮像するためのＸ線写真撮影機器に係る。本発明では、心臓周期の様々な段階における冠状血管樹の第１のＸ線投影画像のシリーズ（１）が、患者のＥＣＧ（２）が取られるのと同時に記録される。次に、心臓周期の様々な段階における血管樹の３次元構造が、請求する機器の計算部分（１７）の好適なプログラミング手段によって再構成される。第２のＸ線投影画像のシリーズ（６）が、造影剤が投与される間に、ここでもＥＣＧ（７）が取られるのと同時に記録される。血管樹の再構成された３次元構造における時間に依存する造影剤の濃度を決定するために、本発明は、心臓周期の関連の段階における血管セグメント（５、８）の空間における位置に応じて、第２のシリーズ（６）におけるＸ線投影画像における個々の血管セグメントに対応する局所画像領域を見つけることを提案する。血管セグメント（５、８）の領域における造影剤の濃度は、その見つけられた局所画像領域におけるＸ線吸収の評価によって決定される。

Description

本発明は、患者の冠状血管樹における血流を視覚化するよう構成されるコンピュータ手段を有するＸ線撮像装置に係る。

本発明は更に、対応コンピュータプログラム、並びに本発明の装置上で実施可能なＸ線撮像方法に係る。

血管造影の分野において、３次元回転Ｘ線撮像（３Ｄ−ＲＸ）といった３次元医用撮像法が一層重要になってきている。このような方法で得た画像データは、例えば、狭窄といった血管疾患の診断のための興味深い情報を有する。従って、診察する医者が迅速且つ信頼度が高く潜在的に問題がありそうな箇所を認識可能であるよう血管構造の視覚化は非常に重要である。

現段階の技術において、検査されるべき血管樹の３Ｄ−ＲＸによって撮影された多数の２次元投影画像から形成された３次元構造が、特別なモデリング又はバックプロジェクション技術を用いながら好適なコンピュータ上で再構成されることを可能にする方法が周知である。従って、記録された撮像データからの患者の血管樹のコンピュータ支援された３次元再構成は、高い再現精度での血管系の動作の視覚化を可能にし、関心の血管系に関連しない解剖学的構造は、必要な場合は削除可能である。血管構造の３次元再構成は、特に、例えば、左心カテーテル検査（ＰＴＣＡ）といった介入の計画を立てるための有用なツールである。

しかし、現在までのところ知られている方法では、検査される血管樹を通る血流に関する情報が得られないという不利点がある。流れの動作、特に、血液の流速は、例えば、存在する狭窄の重大度に関して検査する医者にとって重要な特徴となり得る。周知の方法は、医者が、血管系の再構成された幾何学からしか狭窄の状態を評価することを可能にしない。しかし、血管樹の静止画像しか与えない周知の方法では、狭窄の領域における血流、即ち、血液の流速への狭窄の影響に基づいて狭窄の深刻さを推定することができない。

従って、本発明は、冠状血管樹における血液の流れの動作を検査可能にするＸ線撮像装置を開発することを目的とする。

本発明の目的は、請求項１による装置によって達成される。

本発明は、冠状血管樹における血流を視覚化するためのＸ線撮像装置の好適なコンピュータの使用に基づく。本発明のコンテキストにおいて、特許請求するＸ線撮像装置は、対応する画像記録手段、又は、医用画像データを処理するための単一のワークステーションを有する完全なＸ線装置であり得る。

本発明は、視覚化のために、検査患者のＸ線投影画像と平行に得られるＥＣＧ（心電図）データからなるデータセットから開始することを提案する。これらのデータは、視覚化のためのアプローチに含まれ、対応データ入力又はデータベースにおけるバッファリングを介してコンピュータに供給され得る。この処理は、本発明の技術が、実際の画像記録に使用される装置とは別個の医用ワークステーションに使用されるときに発生する。或いは、データは、本発明に従って画像記録の間に、この目的のために使用されるコンピュータ手段が、各撮像手段に直接的に割当てされる場合は即処理可能である。

従って、血管樹の第１のＸ線投影画像セットは、好適には様々な投影方向から、心臓周期の様々な段階において記録される。Ｘ線投影画像において血管樹を視覚化するために、好適な造影剤が患者に投与される。第１のＸ線投影画像セットの記録の間に、患者のＥＣＧも連続的に記録され、それにより、各記録された画像は、心臓周期の特定の段階に割り当てられることが可能である。

第１のＸ線投影画像セットに基づいて、心臓周期の様々な段階における血管樹の３次元構造が最初に、それ自体は知られている方法を用いて再構成される。再構成された構造は次に、多数の血管セグメントに分割され、血管セグメントでは、血液の流れの動作を個々に検査することが可能である。

造影剤の投与時又は直後に、血管樹の第２のＸ線投影画像セットが記録される。ここでも、患者のＥＣＧが同時に記録される。第２のＸ線投影画像セットを記録するために、短い造影剤ボーラスしかこの目的のために投与されない。これは、以下に説明する次の方法段階に従って血流動作の検査のためには有利である。第１のＸ線投影画像セットの記録は、より長い造影剤ボーラスを用いて実施されることが好適であり、それにより、血管樹の３次元構造が、可能な限り正確に検査可能であるようにする。

次に、血管樹における血液の流れの動作は、血管樹の再構成された３次元構造における造影剤の時間に依存する濃度を決定することによって検査可能である。本発明では、第２のＸ線投影画像セットは、記録されたＥＣＧを使用して心臓周期の各段階に割当てられる。第２のセットのＸ線投影画像における局所画像領域が、特に、心臓周期の関連のある段階における血管セグメントの空間位置に対応する、血管樹の再構成された構造の血管セグメントに対して発見される。このために、第２のＸ線投影画像セットが撮られた投影角度は、各血管セグメントが各投影画像において撮像される画像領域を計算するために使用することが可能である。このようにして生成された画像領域におけるＸ線吸収を評価することによって、個々の血管セグメントにおける造影剤の濃度が時間の経過に伴ってどのように変わるか、即ち、血管樹が造影剤によってどのように満たされるのかが決定される。このことは、血管樹における血液の流れの動作について即時の結論を出すことを可能にする。

上述した方法によって決定された造影剤の流れは、次に、検査をする医者に対して好適に視覚化されなければならない。そのために、例えば、造影剤の時間に依存する濃度を、血管樹の再構成された３次元構造の３次元表示において輝度又は色値として表現することが可能である。

本発明の基本的な考えは、血管樹の３次元構造の再構成のために心拍活動の間の血管の動作を考慮に入れることである。構造自体が再構成されるのではなく、心臓の動作によってもたらされる時間に亘っての変化も再構成される。血管樹の個々の動作段階の、心臓周期の各段階への割当ては、画像記録と平行して記録されたＥＣＧを使用して実施される。更に、本発明の考えは、患者のＥＣＧを、第２のＸ線投影画像セットの記録時に記録することであり、それにより、心臓周期の各段階と、血管樹の再構成された３次元構造への参照は、第２のＸ線投影画像セットの画像特徴と相関されることが可能である。これは、血管樹をどのように血液が流れるのかに関する完全に包括的な３次元データを結果としてもたらす。

特に有利な方法で、最初に、第２のＸ線投影画像セットを、造影剤の投与時又は投与後に、血管樹が造影剤で満たされる間に記録し、次に、第１のＸ線投影画像セットを、血管樹が造影剤で完全に満たされた後に撮ることが可能である。このようにすると、造影剤の一回の投与量だけが投与されればよい。血管樹における造影剤の時間に依存する濃度の決定及び視覚化のための上述したＸ線投影画像の評価は、第１の及び第２のＸ線投影画像セットの画像記録が完了すると、Ｘ線画像記録装置のコンピュータ手段によって行われる。

Ｘ線投影画像が記録されるときに血管樹の一部が投影方向に延在する場合、又は、血管樹の一部が投影方向において互いを覆う場合、各画像領域に関連する血管セグメントを明確に割当てすることができない。従って、第１の及び／又は第２のＸ線投影画像セットの記録が、複数の投影角度における連続回転Ｘ線撮像によってなされることが好都合である。

尚、第１のＸ線投影画像セットの記録は、血管樹の３次元空間構造が可能な限り正確に再構成されるよう可能な限り多くの投影方向から行われるべきであることを述べる。再構成は特に、幾つかの連続する心臓周期の間に撮られる多数の投影画像に基づいて行われることが可能である。対照的に、第２のＸ線投影画像セットの記録のために、血管樹における造影剤の流れを正確に追うことができるよう長時間に亘っての分解能に特に注意が向けられるべきである。従って、ほんの少数の又は更にはたった１つの固定の投影角度からの第２のＸ線投影画像セットの記録を使用することが有用である。

従って、第１のＸ線投影画像セットの記録は、幾つかの連続心臓周期の間に連続回転Ｘ線撮像下で便宜上行われ、第２のセットは、血管樹が造影剤で満たされる間に、可能な限り高い分解能で長時間に亘ってほんの少数の、必要な場合には、固定の投影角度において行われる。

血管樹に加えて、第１のＸ線投影画像セットから得られ且つ再構成される３次元画像は更に、例えば、骨といった解剖学的構造も描写し得る。これは、更なる評価において干渉因子となり得る。従って、血管樹の３次元構造の再構成のために第１のＸ線投影画像セットにおいて含まれる解剖学的構造を削除しながら血管樹のコンピュータ支援モデリングを使用することが有用である。

請求項７に記載するコンピュータプログラムは、好適なコンピュータ手段が具備されたＸ線撮像装置上で本発明の視覚化技術を実施するのに適している。関連のソフトウェアが、好適な撮像装置のユーザに、好適には、フロッピー（登録商標）、又は、ＣＤ−ＲＯＭといったデータ担体上で、又は、データネットワーク（インターネット）を介してダウンロードされて入手可能であるようにされる。

本発明の装置上で実施可能なＸ線撮像方法は、特許請求項８乃至１２の主題を形成する。

本発明のこれらの及び他の特徴は、以下に説明する実施例から明らかとなり、また、それらの実施例を参照して説明する。

図１に概略的に示す方法は、患者の冠状血管樹における血流を視覚化するために使用する。この方法は、心臓周期の様々な段階の間の第１のＸ線投影画像セット１の記録から開始する。Ｘ線投影画像の記録と平行して、患者の第１のＥＣＧ２が記録される。第１のＸ線投影画像セット１は最初に、心臓周期の様々な段階における血管樹の３次元構造を再構成するよう使用され、それにより次に、心拍の様々な段階に対する冠状血管構造の３次元データレコードのセット３が、利用可能となる。この後に、血管樹のコンピュータ支援されたモデリングが続き、ここで、検査対象である血管樹の一部ではないＸ線投影画像内に含まれた解剖学的構造が、削除される。データレコード４における血管樹の３次元構造は、多数の血管セグメント５に分割される。データレコード４は、心臓周期の各段階における各血管セグメント５の空間位置についての情報を有するので、血管樹の構造及び動作は、データレコード４によって完全にモデリングされる。

方法の更なる課程において、血管樹の第２のＸ線投影画像セット６が、造影剤の服用時又は服用後に記録される。その場合、患者の第２のＥＣＧ７も記録される。第２のセット６のＸ線投影画像は、ＥＣＧ７を用いて、心臓周期の１つの段階にそれぞれ割り当てられる。

造影剤の濃度の時間依存性が決定されるべき血管セグメント８について、心臓周期の特定の段階における血管セグメント８の空間位置に応じて第２のセット６のＸ線投影画像において、局所的な画像領域が見つけられる。データレコード４における時間的に依存する位置データは、この目的のために使用される。血管セグメント８における造影剤の濃度は、その見つけられた局所的な画像領域におけるＸ線吸収を評価することによって決定される。血管セグメント８の領域における造影剤の濃度の時間曲線は、視覚化の目的のためにグラフ９のように描かれることが可能である。このようなグラフが、全ての血管セグメントについて作成可能であり、その結果、血管樹における血流の大局的な全体像が得られる。

図２に示す撮像装置は、ホルダ１１によって天井（図示せず）から懸架されるＣ型アーム１０を有するＣ型アームＸ線装置である。Ｃ型アーム１０は、可動Ｘ線放射源１２と、Ｘ線画像変換器１３が具備され、それにより、様々な角度からＣ型アーム１０の中心にある患者台１４に寝ている患者１５のＸ線投影画像を多数撮影することが可能である。Ｘ線放射源１２とＸ線画像変換器１３の同期動作は、制御ユニット１６によって制御される。画像記録時に、Ｘ線放射源１２及びＸ線画像変換器１３は、患者１５の周りを同時に動く。Ｘ線画像変換器１３によって生成された画像信号は、コンピュータ制御された画像処理装置１７に伝送される。患者の心拍は、ＥＣＧ装置１８によってモニタリングされ、ＥＣＧは、画像処理装置１７に伝送される。画像処理装置１７は、プログラム制御部を有し、それによって、Ｘ線投影画像が、上述した方法に従って処理される。画像処理装置１７に接続されたモニタ１９が視覚化のために使用される。

本発明の視覚化技術を説明するフローチャートである。本発明のＸ線撮像装置を示す図である。

Claims

患者の冠状血管樹における血流を視覚化するために設けられるコンピュータ手段を有し、
前記視覚化は、心臓周期の様々な段階における前記血管樹の第１のＸ線投影画像セットと、前記第１のセットと同時に記録される前記患者の第１のＥＣＧと、造影剤の投与時又は投与後に記録される第２のＸ線投影画像セットと、前記第２のセットと同時に記録される前記患者の第２のＥＣＧとを含むデータに基づいて行われ、
前記コンピュータ手段は、前記血管樹の３次元構造における造影剤の時間に依存する濃度を決定するために以下の方法段階に従って動作するプログラム制御部を有し、
前記方法段階は、
前記第１のＸ線投影画像セットを用いて前記心臓周期の様々な段階の間の前記血管樹の前記３次元構造を再構成する段階と、
前記構造を、多数の血管セグメントに分割する段階と、
前記血管樹の前記再構成された３次元構造における前記造影剤の時間に依存する濃度を、ａａ）前記記録された第２のＥＣＧを用いて、前記第２のセットのＸ線投影画像を、前記心臓周期の各段階に割当て、ｂｂ）前記血管樹の前記３次元構造に応じて前記心臓周期の各段階における前記血管セグメントの空間位置に対応する、前記第２のセットのＸ線投影画像における個々の血管セグメントに割当てられる局所画像領域を見つけ、ｃｃ）前記段階ｂｂ）において見つけられた前記局所画像領域におけるＸ線吸収を評価することによって、前記血管セグメントにおける前記造影剤の濃度を決定することによって、決定する段階と、
前記造影剤の時間に依存する分布に応じて前記血管樹の前記３次元構造を通る前記造影剤の流れを視覚化する段階と、
を有するＸ線撮像装置。
前記第２のＸ線投影画像セットは、前記造影剤の投与時又は投与後に、前記血管樹が前記造影剤で満たされる間に記録され、
次に、前記第１のＸ線投影画像セットは、前記血管樹が前記造影剤で完全に満たされた後に記録されることを特徴とする請求項１記載のＸ線撮像方法。
様々な投影方向下の前記患者の前記冠状血管樹の前記第１のＸ線投影画像セット及び前記第２のＸ線投影画像セットを生成する手段と、
前記第１のＸ線投影画像セット及び前記第２のＸ線投影画像セットの記録の間に前記患者の前記ＥＣＧを記録する手段と、
を有する請求項１記載のＸ線撮像装置。
前記コンピュータ手段は、前記造影剤の投与時又は投与後に、最初に、前記第２のＸ線投影画像セットが、前記血管樹が前記造影剤で満たされる間に記録され、次に、前記第１のＸ線投影画像セットが、前記血管樹が前記造影剤で完全に満たされた後に記録されるよう構成される請求項２記載のＸ線撮像装置。
前記コンピュータ手段は更に、前記第１のＸ線投影画像セット及び／又は前記第２のＸ線投影画像セットの記録は、連続回転Ｘ線撮像によって複数の投影角度において行われるよう構成される請求項２又は３記載のＸ線撮像装置。
前記コンピュータ手段は、再構成のために、前記血管樹の前記３次元構造のコンピュータ支援されたモデリングが、前記第１のＸ線投影画像セットに含まれるその他の解剖学的構造を削除しながら行われるよう構成される請求項１乃至５のうちいずれか一項記載のＸ線撮像装置。
患者の冠状血管樹における血流を視覚化するためのＸ線撮像装置用のコンピュータプログラムであって、
前記コンピュータプログラムは、心臓周期の様々な段階における前記血管樹の第１のＸ線投影画像セットと、前記第１のセットと同時に記録される前記患者の第１のＥＣＧと、造影剤の投与時又は投与後に記録される第２のＸ線投影画像セットと、前記第２のセットと同時に記録される前記患者の第２のＥＣＧとを含むデータを入力変数として受信し、
前記Ｘ線撮像装置のコンピュータ手段上の前記コンピュータプログラムは、前記血管樹の３次元構造における造影剤の時間に依存する濃度を決定するために以下の方法段階に従って動作するプログラム制御を実施し、
前記方法段階は、
前記第１のＸ線投影画像セットを用いて前記心臓周期の様々な段階の間の前記血管樹の前記３次元構造を再構成する段階と、
前記構造を、多数の血管セグメントに分割する段階と、
前記血管樹の前記再構成された３次元構造における前記造影剤の時間に依存する濃度を、ａａ）前記記録された第２のＥＣＧを用いて、前記第２のセットのＸ線投影画像を、前記心臓周期の各段階に割当て、ｂｂ）前記血管樹の前記３次元構造に応じて前記心臓周期の各段階における前記血管セグメントの空間位置に対応する、前記第２のセットのＸ線投影画像における個々の血管セグメントに割当てられる局所画像領域を見つけ、ｃｃ）前記段階ｂｂ）において見つけられた前記局所画像領域におけるＸ線吸収を評価することによって、前記血管セグメントにおける前記造影剤の濃度を決定することによって、決定する段階と、
前記造影剤の時間に依存する分布に応じて前記血管樹の前記３次元構造を通る前記造影剤の流れを視覚化する段階と、
を有する、コンピュータプログラム。
患者の冠状血管樹における血流を視覚化するためのＸ線撮像方法であって、
ａ）前記患者の第１のＥＣＧを同時に記録しながら、心臓周期の様々な段階の間の前記血管樹の第１のＸ線投影画像セットを記録する段階と、
ｂ）前記第１のＸ線投影画像セットから前記心臓周期の様々な段階の間の前記血管樹の３次元構造を再構成し、前記構造を多数の血管セグメントに分割する段階と、
ｃ）前記患者の第２のＥＣＧが記録される間に、造影剤の投与時又は投与後に、前記血管樹の第２のＸ線投影画像セットを記録する段階と、
ｄ）前記段階ｂ）において再構成された前記血管樹の前記３次元構造における前記投影剤の時間に依存する濃度を、ａａ）前記記録された第２のＥＣＧを用いて、前記第２のセットのＸ線投影画像を、前記心臓周期の各段階に割当て、ｂｂ）前記血管樹の前記３次元構造に応じて前記心臓周期の各段階における前記血管セグメントの空間位置に対応する、前記第２のセットのＸ線投影画像における個々の血管セグメントに割当てられる局所画像領域を見つけ、ｃｃ）前記段階ｂｂ）において見つけられた前記局所画像領域におけるＸ線吸収を評価することによって、前記血管セグメントにおける前記造影剤の濃度を決定することによって、決定する段階と、
ｅ）前記段階ｄ）において決定された前記造影剤の時間に依存する分布に応じて前記血管樹の前記３次元構造を通る前記造影剤の流れを視覚化する段階と、
を有するＸ線撮像方法。
最初に、前記第２のＸ線投影画像セットは、前記投影剤の投与時又は投与後に、前記血管樹が前記造影剤で満たされる間に記録され、
次に、前記第１のＸ線投影画像セットは、前記血管樹が前記造影剤で完全に満たされた後に記録される請求項８記載のＸ線撮像方法。
前記第１のＸ線投影画像セット及び／又は前記第２のＸ線投影画像セットの記録は、複数の投影角度において連続回転Ｘ線撮像を用いて行われる請求項８又は９記載のＸ線撮像方法。
前記第２のＸ線投影画像セットの記録は、少なくとも１つの固定投影角度において行われる請求項８乃至１０のうちいずれか一項記載のＸ線撮像方法。
前記血管樹のコンピュータ支援モデリングが、前記第１のＸ線投影画像セットに含まれるその他の解剖学的構造の削除と共に、前記段階ｂ）において前記３次元構造を再構成するよう行われる請求項８乃至１１のうちいずれか一項記載のＸ線撮像方法。