JP2010279594A - Ｘ線画像診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズの影響を受けずに、透視ロードマップのためのロードマップ用マスク像を作成する。
【解決手段】マスク画像生成部５ａは、ロードマップを作成する必要がある血管全領域に造影剤が流れていくまで、マスク画像生成のためのフレームを収集する。マスク画像生成部５ａは、リカーシブ係数選択用テーブル保持部５ｂからリカーシブ係数を読み出し、収集した一連のオリジナルシーケンス画像に対してリカーシブフィルタをかける。マスク画像生成部５ａは、リカーシブフィルタがかけられたリカーシブシーケンス画像を用いてボトムホールド処理して１枚のマスク画像を生成する。DSA画像生成部５ｃは、マスク画像生成部５ａから供給されたマスク画像と、コントローラ４から逐次供給されるＸ線透視画像からDSA処理し、血管像とガイドワイヤのみが抽出されたDSA画像を生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、Ｘ線画像診断装置に関し、特に、透視ロードマップのためのロードマップ用マスク像を作成するＸ線画像診断装置に関する。

従来、血管の治療を目的として患者の血管にガイドワイヤ（またはカテーテル）を挿入する際に、ガイドワイヤの挿入を支援する技術として、ロードマップ技術がある。このロードマップ技術は、Ｘ線透視下で血管内の走行状況が複雑な目的部位までガイドワイヤを進めていく際、ガイドワイヤの状態を把握するために利用されるものである。例えば、特許文献１には、透視ロードマップ像を生成する技術が提案されている。

まず、被検体に造影剤が注入され、造影剤が診断部位に行き渡るまでの透視画像を所定のレート周波数によって取得する。次に、時系列的に複数枚の透視画像を取得しながら、各画素値の最小値を時間軸方向にトレースする処理、すなわちボトムトレース処理（ボトムホールド処理とも言う）を実行することにより、ロードマップ用マスク像を生成する。その後、カテーテル操作をしながら、実際のカテーテルを進めていく際のライブ画像）を取得し、これとロードマップ用マスク像とを用いてサブトラクション処理をリアルタイムにて実行することで、透視ロードマップが作成・表示される。

医師は、表示された透視ロードマップを観察することで、操作中のカテーテルがどの辺りにあるのかをリアルタイムで把握することができる。

特開平６−１６５０３５号公報

ところで、近年主流となってきている、フラットパネルディテクタ（FPD）が採用されたＸ線画像診断装置では、低線量時のノイズが多くなる。つまり、ボトムホールド処理を行う場合、透視画像を収集する都度、最低画素値をホールドしていき、最終的に目的部位まで血管が造影された透視画像がロードマップ用のマスク像として保存されることになる。

このとき、ホールドされた最低画素値は、ノイズの影響も受けているため、ノイズが大きいと、その分、マスク像の画像レベルが低くなる。

これは、特に、骨の背後など、Ｘ線入射線量が低い部位において顕著で、ボトムホールド処理によって得られたロードマップ用マスク像の画像レベルと、ライブ画像の画像レベルの違いによるアーチファクトが目立ってしまい、良好なサブトラクション処理を行うことができない課題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、ノイズの影響を受けずに、透視ロードマップのためのロードマップ用マスク像を作成するＸ線画像診断装置を提供することである。

請求項１記載の発明の特徴は、Ｘ線画像診断装置において、被検体に対してＸ線を照射するＸ線発生手段と、被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、Ｘ線検出手段によって検出されたＸ線画像にリカーシブフィルタをかけ、リカーシブフィルタがかけられた画像をボトムホールド処理することでマスク画像を生成するマスク画像生成手段と、マスク画像生成手段により生成されたマスク画像と、Ｘ線検出手段によって逐次検出されるＸ線透視画像とをサブトラクション処理するサブトラクション処理手段とを備えることである。

本発明によれば、透視ロードマップのためのロードマップ用のマスク画像を生成する際に、リカーシブフィルタを用いることで、ノイズの影響を受けずに、透視ロードマップのためのロードマップ用マスク像を生成することが可能となる。

本発明の実施の形態に係るＸ線画像診断装置の構成例を示す図である。 画像処理部の機能構成例を示すブロック図である。 マスク画像生成部における処理を模式的に示した図である。 リカーシブ係数選択用テーブルの例を示す図である。 DSA画像生成部における処理を模式的に示した図である。 マスク画像生成処理を説明するフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明に係るＸ線画像診断装置の構成例を示す図である。

図１に示すように、Ｘ線画像診断装置には、高電圧発生部１、Ｘ線発生部２、検出器３、コントローラ４、画像処理部５、表示部６、Ｘ線制御部７、操作部８、造影剤インジェクタ９、および寝台１０が備えられている。

高電圧発生部１は、Ｘ線制御部７の制御の下、Ｘ線発生部２に高電圧を印加し、フィラメント電流を供給する。

Ｘ線発生部２は、Ｘ線管球２ａとＸ線絞り器２ｂとを有する。Ｘ線管球２ａは、高電圧発生部１によって印加される高電圧とフィラメント電流に基づいてＸ線を発生し、被検体Ｐに向けてこのＸ線を照射する。Ｘ線絞り器２ｂは、Ｘ線管球２ａのＸ線照射野を成形する。このＸ線発生部２は、被検体Ｐに照射するＸ線を発生するＸ線発生手段として機能する。

検出器３は、フラットパネルディテクタ（FPD）と呼ばれ、シンチレータとフォトダイオードアレイとを有し、被検体Ｐを透過したＸ線を電荷に変換して蓄積する。この検出器３は、Ｘ線を検出するＸ線検出手段として機能する。

コントローラ４は、検出器３に蓄積された電荷をＸ線画像信号として読み出し、画像処理部５に出力する。

画像処理部５は、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、およびRAM（Random Access Memory）などを実装した汎用のコンピュータで構成され、コントローラ４から供給されたＸ線画像の画像処理を行い、処理結果を表示部６に表示させる。

表示部６は、例えば液晶ディスプレイで構成され、画像処理部５から供給された処理結果に基づく画像を表示する。

Ｘ線制御部７は、CPU、ROM、およびRAMなどを実装した汎用のコンピュータで構成され、Ｘ線画像診断装置の各部を統括的に制御する。Ｘ線制御部７は、操作部８からの入力信号に基づいて、高電圧発生部１の高電圧発生の制御、画像処理部５の画像演算処理の制御、および表示部６の表示制御などを実行する。

操作部８は、キーボードやマウスなどを有しており、操作者によって指示入力された撮影条件等をＸ線制御部７に供給する。

造影剤インジェクタ９は、Ｘ線制御部７の制御の下、所定の注入量、かつ、所定の注入速度で、被検体Ｐへの造影剤の注入を行う。寝台１０は、被検体Ｐを載置する。

なお、画像処理部５とＸ線制御部７は、１つの汎用のコンピュータで構成するようにしてもよいし、別々のコンピュータで構成するようにしてもよい。

図２は、画像処理部５の機能構成例を示すブロック図である。図２に示す画像処理部５の機能部のうちの少なくとも一部は、画像処理部５のCPUにより画像処理アプリケーションが実行されることによって実現される。

マスク画像生成部５ａは、ロードマップを作成する必要がある血管全領域に造影剤が流れていくまで、コントローラ４から供給されたＸ線画像信号からマスク画像生成のための画像を収集する。

マスク画像生成部５ａは、診断部位とマスク画像収集レートによって決定されるリカーシブ係数をリカーシブ係数選択用テーブル保持部５ｂから読み出し、読み出したリカーシブ係数に基づいて、収集した一連のオリジナルシーケンス画像に対してリカーシブフィルタをかける。

リカーシブフィルタとは、現在の画像に、ある重み付けをした、時間的に過去の画像を加算平均することによりノイズを低減させる手法のことである。このフィルタによって背景のランダムノイズが低減されたリカーシブシーケンス画像が生成される。

マスク画像生成部５ａは、リカーシブシーケンス画像を用いてボトムホールド処理して１枚のマスク画像を生成し、生成したマスク画像をDSA（Digital Substraction Angiography）画像生成部５ｃに供給する。ボトムホールド処理とは、各フレーム間で、各画素の最も画像レベルが低い値をホールドする処理のことである。

図３は、マスク画像生成部５ａにおける処理を模式的に示した図である。

図３に示すように、マスク画像生成部５ａは、画像Ｆ１１、画像Ｆ１２・・・画像Ｆ１６と収集していく都度、リカーシブフィルタをかけ、さらに、最低画素値をホールドしていく。そして、最終的に目的部位まで血管が造影された画像Ｆ１６がマスク画像として保存される。

図３では、３枚の画像によりノイズ低減が到達するようなリカーシブフィルタを用いる場合の例を示しており、画像Ｆ１３以降のノイズは、リカーシブフィルタによって低減されたノイズレベルで一定した画像となる。そして、ノイズが低減した画像に対してボトムホールド処理を行うことで、マスク画像の画像レベルが低くなる度合を改善することができ、DSA処理画像上でのアーチファクトの発生を抑制することができる。

このように、マスク画像生成部５ａは、Ｘ線画像にリカーシブフィルタをかけ、リカーシブフィルタがかけられた画像をボトムホールド処理するマスク画像生成手段として機能する。

リカーシブ係数選択用テーブル保持部５ｂは、例えば、図４に示されるように、診断部位とオリジナルシーケンス画像収集時の収集レートに応じて決定されるリカーシブ係数を選択するためのテーブルを保持している。

図４に示す選択テーブルの例によれば、診断部位Ａの撮影であって、画像収集レートが３０fpsの場合、リカーシブ係数ａが選択され、診断部位Ａの撮影であって、画像収集レートが１５fpsの場合、リカーシブ係数ｂが選択され、診断部位Ａの撮影であって、画像収集レートが７．５fpsの場合、リカーシブ係数ｃが選択される。

また、診断部位Ｂの撮影であって、画像収集レートが３０fpsの場合、リカーシブ係数ｄが選択され、診断部位Ｂの撮影であって、画像収集レートが１５fpsの場合、リカーシブ係数ｅが選択され、診断部位Ｂの撮影であって、画像収集レートが７．５fpsの場合、リカーシブ係数ｆが選択される。

さらに、診断部位Ｃの撮影であって、画像収集レートが３０fpsの場合、リカーシブ係数ｇが選択され、診断部位Ｃの撮影であって、画像収集レートが１５fpsの場合、リカーシブ係数ｈが選択され、診断部位Ｃの撮影であって、画像収集レートが７．５fpsの場合、リカーシブ係数ｉが選択される。

このように、診断部位とオリジナルシーケンス画像収集時の収集レートに応じてリカーシブ係数を選択可能にしておくことにより、リカーシブフィルタによる各フレーム間の加算平均化効果により、未だ造影剤が流れていない過去のフレーム分の影響によって造影血管の濃度が薄くなることを防止することができる。

DSA画像生成部５ｃは、マスク画像生成部５ａから供給されたマスク画像と、コントローラ４から逐次供給されるＸ線透視画像（実際のガイドワイヤを進めていく際のライブ画像）とを用いてDSA処理し、血管像とガイドワイヤのみが抽出されたDSA画像を生成するサブトラクション処理手段として機能する。

図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、DSA画像生成部２ｃにおける処理を模式的に示した図である。

コントローラ４は、図５（Ａ）に示すような、Ｘ線透視画像Ｆ３１乃至Ｆ３４をDSA画像生成部５ｃに出力する。

DSA画像生成部５ｃは、コントローラ４から出力されたＸ線透視画像Ｆ３１乃至Ｆ３４と、マスク画像生成部５ａで生成されたマスク画像Ｆ１６（図３）を用いてリアルタイムでDSA処理し、図５（Ｂ）に示すように、血管像とガイドワイヤのみが抽出されたDSA画像Ｆ４１乃至Ｆ４４を生成して表示部６に表示させる。

従って、医師は、表示部６に表示された、ノイズに影響されない良好な透視ロードマップを確認しながら、ガイドワイヤを目的の部位まで進めていくことができる。

次に、図６のフローチャートを参照して、マスク画像生成部５ａが実行する、マスク画像生成処理について説明する。

ステップＳ１において、マスク画像生成部５ａは、コントローラ４から供給されたＸ線画像信号からマスク画像生成のための画像を収集する。これにより、まず、図３に示した画像Ｆ１１が収集される。

ステップＳ２において、マスク画像生成部５ａは、診断部位と画像収集レートによって決定されるリカーシブ係数をリカーシブ係数選択用テーブル保持部５ｂから予め読み出しておき、ステップＳ１の処理で収集された画像にリカーシブフィルタをかける。

なお、リカーシブフィルタは、現在画像と過去画像とを、リカーシブ係数選択用テーブル保持部５ｂで保持されているリカーシブ係数に応じた配合比で配合するため、１枚目の画像収集の際には、リカーシブフィルタはかけない。

ステップＳ３において、マスク画像生成部５ａは、ステップＳ２の処理で収集された画像を用いてボトムホールド処理し、マスク画像を生成する。

ステップＳ４において、マスク画像生成部５ａは、画像の収集終了か否か、すなわち、ロードマップを作成する必要がある血管全領域に造影剤が流れていくまでの画像を収集したか否かを判定し、まだ画像の収集終了ではないと判定した場合、ステップＳ１に戻り、上述した処理を繰り返し実行する。

すなわち、マスク画像生成部５ａは、ステップＳ１乃至Ｓ４の処理を繰り返し実行することによって、図３に示したように、画像Ｆ１１、画像Ｆ１２・・・を収集する都度、リカーシブフィルタをかけて過去画像との加算平均化処理を行い、さらに、リカーシブフィルタがかけられた画像の最低画素値をホールドしていく。そして、最終的に目的部位まで血管が造影された画像Ｆ１６がマスク画像として保存される。

ステップＳ４において、マスク画像生成部５ａは、画像の収集終了であると判定した場合、ステップＳ５に進み、最終的にボトムホールドされた１枚のマスク画像をDSA画像生成部５ｃに出力する。

以上のようにして、ロードマップ用のマスク画像が生成される。これにより、DSA画像生成部５ｃは、ガイドワイヤと背景の臓器が映し出されているＸ線透視画像（図５（Ａ））と、マスク画像生成部５ａから出力されたマスク画像Ｆ１６（図３）を用いて、リアルタイムでDSA処理を行い、図５（Ｂ）に示したような、血管像とガイドワイヤのみが抽出されたDSA画像Ｆ４１乃至Ｆ４４を生成し、表示部６に表示させることができる。

これは、マスク画像生成の過程において、リカーシブフィルタを用いて背景のランダムノイズを低減した後でボトムホールド処理していることから、DSA処理において、Ｘ線透視画像とマスク画像の画像レベルが著しく異なることがなくなり、アーチファクトの発生を抑えたことにより可能となっている。

従って、医師は、低線量部においても大きなノイズに影響されない良好な透視ロードマップを確認しながら、ガイドワイヤを目的の部位まで容易に進めていくことができる。これにより操作性も向上するため、被検体への被曝線量の低減を図ることもできる。

以上においては、リカーシブフィルタを適用する場合について説明したが、これに限らず、例えば、メディアンフィルタを用いることも勿論可能である。

この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせたりすることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

２ Ｘ線発生部
３ 検出器
５ 画像処理部
５ａ マスク画像生成部
５ｂ リカーシブ係数選択用テーブル保持部
５ｃ DSA画像生成部

Claims (2)

1. 被検体に対してＸ線を照射するＸ線発生手段と、
   前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出手段と、
   前記Ｘ線検出手段によって検出されたＸ線画像にリカーシブフィルタをかけ、前記リカーシブフィルタがかけられた画像をボトムホールド処理することでマスク画像を生成するマスク画像生成手段と、
   前記マスク画像生成手段により生成された前記マスク画像と、前記Ｘ線検出手段によって逐次検出されるＸ線透視画像とをサブトラクション処理するサブトラクション処理手段と
   を備えることを特徴とするＸ線画像診断装置。
2. 診断部位と画像収集レートにより決定されるリカーシブ係数を保持する保持手段をさらに備え、
   前記マスク画像生成手段は、前記保持手段で保持されている前記リカーシブ係数を読み出し、そのリカーシブ係数に基づいて前記Ｘ線画像にリカーシブフィルタをかける
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線画像診断装置。

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