JP2008264274A

JP2008264274A - Ｘ線透視撮影装置

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Publication number: JP2008264274A
Application number: JP2007112485A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nakamura; 正中村; Shigeyuki Ikeda; 重之池田
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2007-04-23
Filing date: 2007-04-23
Publication date: 2008-11-06
Anticipated expiration: 2027-04-23
Also published as: JP5140309B2

Abstract

【課題】
造影剤の移動状態を可視化すること及び造影剤の移動量、造影剤の流速度等の情報を多くして造影剤の流れの状況を効率良く観察できるX線透視撮影装置を提供する。
【解決手段】
被検体の対象血管内に予め塞栓物質を留置させた状態で撮影した画像及び造影剤注入器で前記血管内に造影剤を注入して撮影した画像をフレームメモリ12に格納する。この格納した画像間の演算を演算器13で演算し、この演算結果から前記注入した造影剤の先端位置を造影剤先端位置検出部14で検出する。この検出した造影剤先端位置情報から該造影剤の移動距離を移動距離可視化部15で可視化情報に変換して可視化画像を生成し、この生成した造影剤可視化画像と現画像である透視画像とを画像合成部16で合成して画像表示装置8に表示する。
【選択図】図2

Description

本発明は、X線透視撮影装置に係り、特に血管造影検査における造影剤の流れを観察するX線透視撮影装置に関する。

近年、特許文献1等に開示されているような血管造影検査装置を用いて塞栓物によって腫瘍への血流を止めて治療する血管塞栓術が行われている。

これは、X線を透過させない成分を含む造影剤を血管に挿入したカテーテルから注入し、前記血管造影検査装置のX線透視により前記造影剤の流れを確認しながら塞栓状態を観察して行うものである。

前記塞栓状態を観察するためには、連続的に血液の流れを撮影し、造影剤の
移動量及び流速度を可視化して造影剤の移動情況を把握する必要がある。

特開2004-81569号公報

前記特許文献1等に開示されている血管造影検査装置は、白黒階調の画像表示装置にX線の透過性のみの情報を表示してX線透視により造影剤の流れを確認している。

しかしながら、造影剤を注入する血管は常に血液が流れているために造影剤も流れてしまい、前記白黒階調の表示では前記造影剤の一回の注入で該造影剤の流れを確認するには不充分である。そのために、透視X線を照射しながら造影剤を何回か注入する必要があった。

そこで、本発明は、造影剤の一定時間における移動量をカラー化又はパターン化して可視化すること及び造影剤の移動量、造影剤の流速度等のX線画像から得られる情報を多くして前記造影剤の流れの状況を効率良く観察できるX線透視撮影装置を提供することを目的とする。

本発明の血管造影検査機能を備えたX線透視撮影装置は、被検体の血管内に注入した造影剤の流れの状況を可視化するもので、具体的には以下の手段によって達成される。

すなわち、被検体に造影剤を注入する造影剤注入手段と、前記被検体に照射するX線を発生するX線発生手段と、前記X線の照射量を制御するX線制御手段と、前記X線発生手段と対向配置され前記被検体の透過X線を検出してこれをデジタル画像データとして検出する二次元X線検出手段と、この二次元X線検出手段で検出した画像データに対して画像処理を施す画像処理手段と、この画像処理手段で処理されたX線画像を表示する画像表示手段とを備えたX線透視撮影装置であって、前記画像処理手段は、少なくとも前記造影剤注入手段で前記被検体の血管内に造影剤を注入して撮影した画像を格納するフレームメモリと、このフレームメモリに格納した画像から前記造影剤の移動状態を可視化する画像を生成する造影剤可視化画像生成手段とを備え、この手段で生成した造影剤可視化画像と現画像とを第一の画像合成手段で合成し、この合成した画像を前記画像表示手段に表示する。

前記フレームメモリに格納する画像は、前記被検体の血管内に予め塞栓物質を留置させた状態で撮影した画像及び前記造影剤注入手段で前記血管内に造影剤を注入して撮影した画像であって、前記造影剤可視化画像生成手段は、前記フレームメモリに格納した画像間の演算を行う演算手段と、該演算結果から前記注入した造影剤の先端位置を検出する造影剤先端位置検出手段と、該検出した造影剤先端位置情報から該造影剤の移動距離を算出する造影剤移動距離算出手段と、該移動距離を可視化情報に変換する造影剤移動距離可視化手段とを備えて前記造影剤の移動状態を可視化する。

前記造影剤先端位置検出手段は、前記造影剤を注入した画像から造影剤を注入していない画像を前記演算手段で減算して造影剤が通過した領域を算出する造影剤通過領域算出手段と、この算出した造影剤通過領域から該造影剤の先端部を算出する造影剤先端部算出手段とを備えて造影剤の先端位置を検出する。

前記造影剤移動距離可視化手段は、前記造影剤の移動量に応じた色相に変換する第一の色相変換手段又は線の間隔によるパターンに変換するパターン化変換手段により造影剤の移動距離を可視化する。

さらに、X線を透過させる非造影剤を注入する非造影剤注入手段と、前記造影剤注入手段から注入される造影剤と前記非造影剤注入手段から注入される非造影剤を排他的に選択して注入する注入選択手段とを備え、前記フレームメモリに格納する画像は、前記造影剤注入手段から注入される造影剤と前記非造影剤注入手段から注入される非造影剤とを一定間隔で前記注入選択手段により選択して間欠的に前記造影剤と非造影剤とを注入して撮影した画像であって、このフレームメモリに格納された前記造影剤を注入した画像と前記非造影剤を注入した画像とを対とした複数の対画像を連結する画像連結手段と、該連結画像と現画像とを合成する第二の画像合成手段とを備え、この第二の画像合成手段で合成した画像を前記画像表示手段に表示する。

前記連結画像の先端部の陰影幅を算出する先端部陰影幅算出手段と、前記連結画像の先端部を除く前記複数の対画像の陰影幅を算出する対画像陰影幅算出手段と、前記先端部の陰影幅と前記対画像の陰影幅との比を算出して造影剤流速度を算出する造影剤流速度算出手段と、前記造影剤を注入する最初の位置から前記対画像の造影剤の先端部までの距離を算出する造影剤先端部距離算出手段と、該造影剤先端部距離算出手段で算出した距離と前記造影剤流速度算出手段で算出した造影剤流速度との関係をグラフ化する手段とを備えて、該グラフにより血管内の狭窄部の有無を把握する。

さらに、前記複数の対画像の論理和を演算する論理和演算手段を備えて造影剤の流れの軌跡を画像化する。

さらに、前記造影剤注入器による造影剤注入と前記非造影剤注入器による非
造影剤注入を一度だけ行い、その後連続して撮影した画像を前記フレームメモリに格納して該格納した画像間から単発の前記造影剤の経過を示す画像を演算する造影剤経過画像演算手段を備え、この手段を用いることにより造影剤を流すためのカテーテル先端からの位置と造影剤流速度の関係を得ることができ、これによって狭窄部の有無を把握することができると共に塞栓物を留置する手技においては、塞栓されるに従い流速は減衰するので、塞栓の進行具合を知ることができる。

前記造影剤経過画像演算手段は、前記フレームメモリに格納してあるフレーム間の画像の差分を算出する差分算出手段と、この差分算出手段で算出した差分から一フレーム前からの前記造影剤の移動距離の増減がプラスかマイナスかを判定する移動距離増減判定手段と、この移動距離増減判定手段で判定した結果に応じて前記撮影画像の造影剤部分に色相変換処理を施す第二の色相変換手段とを備えることにより、造影剤の移動方向及び造影剤の逆流の有無を知ることができる。

なお、前記画像合成手段で合成する現画像は透視画像であって、この透視画像に前記可視化画像を重ね合わせた画像を前記画像表示手段に表示する。

以上、本発明によれば、造影剤の移動量を可視化することが可能となり、X線画像
から得られる情報が多くなって、塞栓の状況の観察と血管内の造影剤の状況を容易に知ることができ、これによって血管造影検査の効率が向上するという効果が得られる。

以下、本発明に係る血管造影検査機能を備えたX線透視撮影装置の好ましい実施の形態について添付図面を用いて詳細に説明する。
《第一の実施の形態》
図1は、本発明のX線透視撮影装置における第一の実施形態の全体構成を示す図である。

この図1に示すX線透視撮影装置は、被検体Mに照射するX線を発生するX線管1(X線発生手段)と、前記被検体Mに照射するX線の照射範囲を制限するX線可動絞り装置2と、図示省略の操作コンソールで設定したX線条件に基づいて前記X線管1から放射するX線を制御する信号を生成するX線制御装置3と、このX線制御装置3からのX線制御信号に対応した前記X線管1の陽極と陰極間に印加する直流高電圧(管電圧)を発生し、前記X線管1の陽極と陰極間の透視用の電流(透視管電流)と撮影用の電流(撮影管電流)を流す機能を備えたX線高電圧装置4と(前記X線制御装置3とX線高電圧装置4とでX線制御手段を構成)、前記X線管1及びX線可動絞り装置2と対向配置され前記被検体Mの透過X線を検出しこれをデジタル画像データとして検出する半導体二次元X線検出器であるX線平面検出器5(二次元X線検出手段)と、このX線平面検出器5で検出した画像データの読み出し制御を行うX線平面検出器制御装置6と、このX線平面検出器制御装置6で読み出された画像データに対して種々の画像処理を施す画像処理装置7(画像処理手段)と、この画像処理装置7で処理された画像を表示する画像表示装置8(画像表示手段)と、前記被検体Mを載置する天板を備えたテーブル9と、このテーブル9に載置された被検体Mに対して造影剤を注入する造影剤注入器10(造影剤注入手段)と、前記図示省略の操作コンソールから入力した操作信号に基づいてシステム全体を制御及び管理するシステム制御装置11とを備えて構成される。

前記画像処理装置7は、図2に示すように、撮影した画像を記憶するフレームメモリ12と、このフレームメモリ12に記憶した撮影画像間の演算を行う演算器13(演算手段)と、この演算器13の演算結果から造影剤先端位置を検出する造影剤先端位置検出部14(造影剤先端位置検出手段)と、この造影剤先端位置検出部14で検出した造影剤先端位置から造影剤の移動量を求めて色分けを行う移動距離可視化部15(造影剤移動距離可視化手段)と、この移動距離可視化部15で生成した画像と現画像とを合成する画像合成部16(第一の画像合成手段、第二の画像合成手段)と、この画像合成部16で合成した画像を前記画像表示装置8に表示制御する図示省略の表示制御手段(造影剤可視化画像生成手段)とを備えて構成される。

なお、前記現画像は透視画像であることが望ましい。

このように構成されたX線透視撮影装置を用いて、本発明の特徴である造影剤の流れの可視化は、図3に示すフローチャートに基づくソフトウェアにより実行される。以下、造影剤の流れの可視化について図3のフローチャートを用いて説明する。
(1)造影剤無しの撮影(S100)

先ず、塞栓する血管部に塞栓物18を詰めた状態で、かつ血管17に造影剤を注入しないで撮影し、この撮影画像をフレームメモリ12に格納する。この画像を図4(a)に示す。
(2)造影剤を注入しながら撮影(S101)

塞栓物18を詰めた状態で血管17に造影剤を注入しながら3回撮影を行い、これらの撮影した図4の(b)、(c)、(d)に示す画像をフレームメモリ12に格納する。
(3)造影剤通過領域の算出(S102)

前記造影剤を注入した画像である図4(b)、(c)、(d)から造影剤を注入していない画像図4(a)を演算器13で減算して、造影剤が通過した領域を算出する(造影剤通過領域算出手段)。
(4)造影剤先端部の算出(S103)、造影剤先端部移動量の算出(S104)

前記算出した造影剤通過領域の先端部を造影剤先端位置検出部14(造影剤先端位置検出手段)により造影剤先端位置yを検出する(造影剤先端部算出手段)(S103)。

この検出した造影剤先端位置yを用いて、図５に示すように、各画像における造影剤先端部の位置から一フレーム毎の造影剤の移動量d1、d2、d3を求める(造影剤移動距離算出手段)(S104)。ここで、図5のy1は図4(b)の造影剤の先端位置、図5のy2は図4(c)の造影剤の先端位置、図5のy3は図4(d)の造影剤の先端位置に対応する。

なお、前記フレームメモリ12は、1アドレスにつき１座標分の画素値が格納されるので、アドレスと座標が関連付けられており、したがって、前記移動量d1、d2、d3はX線平面検出器5のx座標(x方向の画素数)とy座標(y方向の画素数)から求める。
(5)移動量に応じた色分け作成(S105)

次に、移動量に応じて色分けを行う(例えば、10画素進んでいたら赤、5画素進んでいたら黄、1画素なら灰色とする)。
この移動量に応じた色分けは、前記移動距離可視化部15(造影剤移動距離可視化手段)に図6に示す色相変換テーブル20とパレットテーブル21から成る色相変換部を備えて前記移動量に応じた色値を色相変換テーブル20から出力し、前記色値をパレットテーブル21からRGB値を出力して色相変換する(第一の色相変換手段)。

前記色相変換テーブル20とパレットテーブル21は、図7に示すように、移動量と色、色パレット、RGB値とが関係付けられている。
(6)透視画像と合成して画像表示装置に表示(S106)

前記色分けされた画像と現在の透視画像とを画像合成部16(第一の画像合成手段)で合成して図8に示す画像を画像表示装置8に表示する。
このようにして、造影剤の流れをカラー表示して可視化することにより、造影剤は一回の注入で済むので、血管造影検査の効率が向上する。
また、血管に隆起がある箇所は造影剤の流れる速度が遅くなるため、血管内の隆起の有無を知ることも可能となる。

なお、造影剤の可視化として色付けを行った例について説明したが、本発明はこれに限定するものではなく、例えば、図9に示すように線の間隔によるパターン化した画像を白黒モニタに表示する方法でも上記と同様の効果を得ることができる。図10は、移動量とパターンの関係を示す図で、移動量に応じて一定幅の横線を描く間隔を変える事でパターン化することができる(パターン化変換手段)。
《第二の実施形態》

図11は、本発明のX線透視撮影装置における第二の実施形態の全体構成を示す図である。この図11に示すX線透視撮影装置は、前記第一の実施形態における造影剤注入器10に加えて、さらにX線を透過させる造影効果のない生理食塩水等の非造影剤を注入する非造影剤注入器22(非造影剤注入手段)及び前記造影剤注入器10と非造影剤注入器22からの造影剤と非造影剤とを排他的に選択するセレクタ23(注入選択手段)とを追加して構成したものである。

このように構成されたX線透視撮影装置において、造影剤注入時に、造影剤注入器10からは通常の造影剤を、非造影剤注入器22からは非造影剤を一定間隔でセレクタ23により注入する造影剤の種別を変更して間欠的に造影剤と非造影剤とを注入して撮影した画像を前記フレームメモリ12に格納する。

そして、前記フレームメモリ12に格納した前記造影剤を注入した画像と前記非造影剤を注入した画像とを対とした複数の対画像を連結(画像連結手段)し、この連結した画像と現画像とを合成(第二の画像合成手段)することによって、図12に示すように、造影剤の陰影間隔が異なる画像が得られ、前記対画像間の間隔から造影剤の流れる速度を知ることができる。なお、前記現画像は透視画像であることが望ましい。

本実施形態においては、造影効果のある造影剤と造影効果のない生理食塩水等の非造影剤とを間欠的に注入するだけで、前記第一の実施形態のように演算を行うことなく、造影剤の流速度を可視化することが可能となる。

また、造影剤を注入するカテーテル先端においては、前記造影剤注入器による注入速度がそのまま造影剤流速度となるため、図13に示すようにカテーテル先端部の陰影幅d01と、それぞれの陰影幅d11、d21、d31・・・、dnの比を算出することで、図14に示すようにカテーテル先端からの距離に応じた造影剤流速度をグラフ化することが可能となる。

すなわち、前記連結画像の先端部の陰影幅と前記連結画像の先端部を除く前記複数の対画像の陰影幅を算出(先端部陰影幅算出手段、対画像陰影幅算出手段)し、該先端部の陰影幅と対画像の陰影幅との比から造影剤流速度を算出(造影剤流速度算出手段)する。

そして、前記造影剤を注入する最初の位置から前記対画像の造影剤の先端部までの距離を算出(造影剤先端部距離算出手段)して該距離と前記造影剤流速度との関係を求めてカテーテル先端からの距離に応じた造影剤流速度をグラフ化する。

この場合、正常な血管においては、図14のようにカテーテル先端からの距離に応じて造影剤流速度が減少するが、血管途中に狭窄がある場合、狭窄部での造影剤の移動量が少なくなり、カテーテル先端からの距離と造影剤流速度との関係は図15のようになる。この結果から狭窄の有無を知ることが可能となる。

なお、X線撮影では二次元の画像データしか得られず、奥行き方向に狭窄部がある場合は、画像から認識できない場合があるが、上記図15の関係から狭窄部の存在の可能性を知ることができるので、撮影方向を変えて追加撮影を実施することにより狭窄部を把握することが可能となる。

また、本実施形態において、造影剤を間欠的に注入後、数回の撮影を行う事で、図16に示す画像を得ることができる。これらの画像の論理和を取ることで(論理和演算手段)、図16に示すように造影剤の流れの軌跡を画像化することができ、血管の描写が可能となる。

さらに、間欠的に造影剤を注入後、数回の撮影を行い、図17に示すように、各造影部の先端位置を検出し、動いた距離を計算することで、図18に示すカテーテル先端からの位置と造影剤流速度の関係を得ることができ、前記実施形態1と同様、血管内各部での造影剤の流速度を知ることができる。

このように、造影剤の流速度を知ることにより、例えば図12に示すカテーテル先端からの距離と造影剤流速度の関係から不自然な減衰部に狭窄の疑いを持つことが可能となり、また、塞栓物を設ける手技においては、塞栓されるに従い流速は減衰するので、塞栓の進行具合を知ることができる。
《第三の実施形態》

次に、本発明の第三の実施形態について、説明する。全体構成図は第二の実施形態と同じである。
本発明の第三の実施形態は、前記図11のX線透視撮影装置を用いて造影剤注入器10による造影剤注入と非造影剤注入器22による非造影剤注入を一度だけ行い、その後連続して撮影を行って得た画像を前記フレームメモリ12に格納し、該格納した画像間から単発の前記造影剤の経過を示す画像を演算(造影剤経過画像演算手段)して図19に示す単発の造影剤の経過を示す画像を取得する。

前記画像のフレーム毎の差分を算出し(差分算出手段)、一フレーム前からの移動距離がプラス方向の場合は赤、マイナス方向への移動は青とすることで(移動距離増減判定手段、第二の色相変換手段)、図20に示す画像を得ることができ、これによって造影剤の移動情況を知ることができる。

このように、造影剤の移動情況から前記造影剤の移動方向を知ることにより造影剤の逆流の有無を知ることが可能となる。

すなわち、造影剤の逆流が起きると、造影剤の移動距離の増減がマイナスになることから、単発の造影剤を注入後、連続撮影を行い、一フレーム前との移動距離がマイナス方向になった場合は逆流が発生したことになり、造影剤の逆流の有無が分かる。

以上、第一から第三の実施形態において、造影剤注入後に撮影を行う例について述べたが、本発明にこれに限定するものではなく、造影剤注入後の撮影画像は造影剤の識別が可能であれば透視画像を用いても良い。

なお、被検体の透過X線を検出しこれをデジタル画像データとして検出する検出器に半導体二次元X線検出器であるX線平面検出器を用いた例について説明したが、デジタル画像データに変換できるものであれば、どのような二次元X線検出器を用いても良い。

本発明のX線透視撮影装置における第一の実施形態の全体構成図。本発明によるX線透視撮影装置の画像処理装置の構成図。本発明による造影剤の流れの可視化を説明するフローチャート。塞栓物を血管部に詰めた状態で血管に造影剤を注入しない場合と注入した場合の撮影画像を透視画像に重ねた画像を示す図。各画像における造影剤先端部の位置から一フレーム毎の造影剤の移動量を示す図。色相変換テーブルの構成図。色相変換テーブルにおける造影剤の移動量と色、色パレット、RGB値との対応関係を示す図。色相変換した画像と現在の透視画像とを合成した画像を示す図。線の間隔によるパターン化した画像と現在の透視画像とを合成した画像を示す図。造影剤移動量と線の間隔によるパターンとの対応関係を示す図本発明のX線透視撮影装置における第二の実施形態の全体構成図。造影剤と非造影剤とを間欠的に注入して撮影した画像と現在の透視画像とを合成した画像を示す図。造影剤と非造影剤とを間欠的に注入して撮影した画像と現在の透視画像とを合成した画像における各造影剤陰影部の幅を示す図。カテーテル先端からの距離と造影剤流速度との関係を示す図。狭窄部がある場合のカテーテル先端からの距離と造影剤流速度との関係を示す図。造影剤の流れの軌跡を示す図。各造影剤陰影部の先端位置を示す図。カテーテル先端からの距離と造影剤流速度との関係を示す図。第三の実施形態における造影剤の流れの経過を示す図。各画像のフレーム毎の差分による造影剤の移動情況を示す図。

符号の説明

１ X線管、３ X線制御装置、4 X線高電圧装置、5 X線平面検出器、6 X
線平面検出器制御装置、7 画像処理装置、8 画像表示装置、10 造影剤注入
器、11 システム制御装置、12 フレームメモリ、13 演算器、14 造影剤先
端位置検出部、15 移動距離可視化部、16 画像合成部、17 血管、18 塞栓
物、19 造影剤陰影、20 色相変換テーブル、21 パレットテーブル、22 非
造影剤注入器、23 セレクタ、d1、d2、d3 造影剤の移動量、d01、d11、d21、
d31、d41、dn、d11´、d21´、d31´ 造影剤の陰影幅、y1、y2、y3 造影剤
の先端位置

Claims

被検体に造影剤を注入する造影剤注入手段と、前記被検体に照射するＸ線を発生するＸ線発生手段と、前記Ｘ線の照射量を制御するＸ線制御手段と、前記Ｘ線発生手段と対向配置され前記被検体の透過Ｘ線を検出してこれをデジタル画像データとして検出する2次元Ｘ線検出手段と、この二次元Ｘ線検出手段で検出した画像データに対して画像処理を施す画像処理手段と、この画像処理手段で処理されたＸ線画像を表示する画像表示手段とを備えたＸ線透視撮影装置であって、前記画像処理手段は、少なくとも前記造影剤注入手段で前記血管内に造影剤を注入して撮影した画像を格納するフレームメモリと、このフレームメモリに格納した画像から前記造影剤の移動状態を可視化する画像を生成する造影剤可視化画像生成手段とを備えたことを特徴とするＸ線透視撮影装置。
前記生成した造影剤可視化画像と現画像とを合成する第一の画像合成手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視撮影装置。
前記フレームメモリに格納する画像は、前記被検体の血管内に予め塞栓物質を留置させた状態で撮影した画像及び前記造影剤注入手段で前記血管内に造影剤を注入して撮影した画像であって、前記造影剤可視化画像生成手段は、前記フレームメモリに格納した画像間の演算を行う演算手段と、該演算結果から前記注入した造影剤の先端位置を検出する造影剤先端位置検出手段と、該検出した造影剤先端位置情報から該造影剤の移動距離を算出する造影剤移動距離算出手段と、該移動距離を可視化情報に変換する造影剤移動距離可視化手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のＸ線透視撮影装置。
さらに、Ｘ線を透過させる非造影剤を注入する非造影剤注入手段と、前記造影剤注入手段から注入される造影剤と前記非造影剤注入手段から注入される非造影剤を排他的に選択して注入する注入選択手段とを備え、前記フレームメモリに格納する画像は、前記造影剤注入手段から注入される造影剤と前記非造影剤注入手段から注入される非造影剤とを一定間隔で前記注入選択手段により選択して間欠的に前記造影剤と非造影剤とを注入して撮影した画像であって、このフレームメモリに格納された前記造影剤を注入した画像と前記非造影剤を注入した画像とを対とした複数の対画像を連結する画像連結手段と、該連結画像と現画像とを合成する第２の画像合成手段とを備えたことを特徴とする請求項1に記載のＸ線透視撮影装置。
前記第一の画像合成手段及び前記第二の画像合成手段で合成する現画像は透視画像であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載のＸ線透視撮影装置。