JP2011115562A - Ｘ線撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】動脈瘤の位置ずれを補正することを課題とする。
【解決手段】Ｘ線撮影装置は、三次元血管画像を収集する。また、Ｘ線撮影装置は、Ｘ線画像を収集する。そして、Ｘ線撮影装置は、収集した三次元血管画像から、Ｘ線撮影装置の状況に基づいて投影された三次元投影画像を生成し、生成した三次元投影画像とＸ線画像との合成画像を生成する。次に、Ｘ線撮影装置は、三次元投影画像上の動脈瘤とＸ線画像上の動脈瘤との間の位置ズレを同定する。続いて、Ｘ線撮影装置は、同定した位置ズレを用いて合成画像を補正し、補正後の合成画像を表示部に表示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線撮影装置に関する。

動脈瘤の治療法の一つであるインターベンション治療などにおいて、医師は、モニタに表示されるＸ線透視画像を見ながらカテーテルやガイドワイヤーなどの挿入を行う。もっとも、造影剤を注入しない限りＸ線透視画像上で血管を視認することは難しい。一方で、造影剤を注入し続けると患者に対する負荷が高くなってしまう。このため、従来、過去に造影剤を注入して撮影した画像とリアルタイムのＸ線透視画像との合成画像をモニタに表示するロードマップ機能が用いられてきた。

ところが、かかるロードマップ機能では、Ｘ線撮影装置の状況変化（例えば寝台の移動やアームの回転など）に伴う位置ずれに対応することができず、その都度、造影剤を注入して撮影した画像を作成し直さなければならなかった。作成し直しは、使用する造影剤量の増加を招き、患者への負担に繋がる。このようなことから、近年では、血管像が強調された三次元血管画像を予め収集し、治療時には、Ｘ線撮影装置の状況変化を反映するように三次元血管画像から三次元投影画像（以下、ボリュームレンダリング画像）を生成するとともに、生成したボリュームレンダリング画像とＸ線透視画像との合成画像をモニタに表示する３Ｄロードマップ機能が用いられるようになってきた。

特開２００７−２２９４７３号公報

しかしながら、上記した３Ｄロードマップ機能を用いたとしても、カテーテルなどの挿入に伴う動脈瘤の位置ずれに対応することはできないという課題があった。

すなわち、３Ｄロードマップ機能では、予め収集された三次元血管画像からボリュームレンダリング画像が生成されることになるが、この三次元血管画像は、カテーテルなどが挿入されていない状態（もしくは血管の起始部にある状態など）で収集されたものである。一方、例えばカテーテルを動脈瘤近辺まで挿入すると、カテーテルが血管に沿って屈曲する力と元に戻ろうとする力とが発生し、血管の屈曲が少なくなるように血管が変形するなどしてしまう。すると、血管の位置のみならず動脈瘤の位置が三次元血管画像収集時の位置からずれることになり、結果として、動脈瘤の位置がずれた状態でモニタに表示されることになってしまう。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、動脈瘤の位置ずれを補正することが可能なＸ線撮影装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、血管像が強調された三次元血管画像を収集する三次元血管画像収集部と、Ｘ線画像を収集するＸ線画像収集部と、前記三次元血管画像収集部によって収集された三次元血管画像から、Ｘ線撮影装置の状況に基づいて投影された三次元投影画像を生成し、生成した三次元投影画像と前記Ｘ線画像収集部によって収集されたＸ線画像との合成画像を生成する合成画像生成部と、前記三次元投影画像上の動脈瘤と前記Ｘ線画像上の動脈瘤との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、前記合成画像生成部によって生成された合成画像を前記位置ズレ同定部によって同定された位置ズレを用いて補正し、補正後の合成画像を表示部に表示する表示部とを備える。

本発明によれば、動脈瘤の位置ずれを補正することが可能になるという効果を奏する。

図１は、実施例１に係るＸ線撮影装置の概要を説明するための図である。 図２は、実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。 図３は、画像処理部の構成を示すブロック図である。 図４は、三次元血管画像収集処理を説明するためのフローチャートである。 図５は、３Ｄロードマップ画像補正処理を説明するためのフローチャートである。 図６Ａは、位置ズレの同定を説明するための図である。 図６Ｂは、位置ズレの同定を説明するための図である。 図７Ａは、位置ズレの同定を説明するための図である。 図７Ｂは、位置ズレの同定を説明するための図である。 図８は、二方向からの同定を説明するための図である。 図９Ａは、動脈瘤の範囲の差異を説明するための図である。 図９Ｂは、動脈瘤の範囲の差異を説明するための図である。 図９Ｃは、動脈瘤の範囲の差異を説明するための図である。 図９Ｄは、動脈瘤の範囲の差異を説明するための図である。 図１０Ａは、位置・角度補正後の動脈瘤の範囲を説明するための図である。 図１０Ｂは、位置・角度補正後の動脈瘤の範囲を説明するための図である。 図１１Ａは、実施例２における同定を説明するための図である。 図１１Ｂは、実施例２における同定を説明するための図である。 図１２は、三次元画像取得部を説明するための図である。

以下に、本発明に係るＸ線撮影装置の実施例を詳細に説明する。なお、以下の実施例により本発明が限定されるものではない。

［実施例１に係るＸ線撮影装置の概要］
まず、図１を用いて、実施例１に係るＸ線撮影装置の概要を説明する。図１は、実施例１に係るＸ線撮影装置の概要を説明するための図である。

図１に示すように、実施例１に係るＸ線撮影装置は、血管像が強調された三次元血管画像を収集する。また、Ｘ線撮影装置は、Ｘ線透視画像を収集する。

次に、Ｘ線撮影装置は、収集した三次元血管画像から、Ｘ線撮影装置の状況に基づいて投影された三次元投影画像を生成し、生成した三次元投影画像とＸ線透視画像との合成画像を生成する。

続いて、Ｘ線撮影装置は、生成した合成画像から、三次元投影画像上の動脈瘤とＸ線透視画像上の動脈瘤との間の位置ズレを同定する。

そして、Ｘ線撮影装置は、同定した位置ズレに基づき合成画像を補正し、補正後の合成画像を表示部に表示する。

このように、実施例１に係るＸ線撮影装置は、注目部位である動脈瘤の情報に基づいて三次元投影画像とＸ線透視画像との位置ずれを補正する。この結果、動脈瘤の位置ずれを補正することが可能になり、三次元投影画像上の動脈瘤の位置とＸ線透視画像上の動脈瘤の位置とが合成画像上で一致するようになる。例えば従来の３Ｄロードマップ機能では、動脈瘤の位置ずれが原因となって動脈瘤の全体形状を比較することが困難になり、コイルの充填を把握し難いといった事態も生じていたが、実施例１に係るＸ線撮影装置によれば、このような事態を回避することも可能になる。

［実施例１に係るＸ線撮影装置の構成］
次に、図２及び図３を用いて、実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を説明する。図２は、実施例１に係るＸ線撮影装置の構成を示すブロック図である。

図２に示すように、実施例１に係るＸ線撮影装置１００は、Ｘ線源装置１と、Ｘ線検出器４と、アーム５と、寝台６と、機構制御部７と、システム制御部８と、Ｘ線高電圧発生装置９と、操作部１２と、表示部１３と、画像処理装置２０とを備える。

Ｘ線源装置１は、Ｘ線管２とＸ線絞り装置３とを有する。Ｘ線管２は、Ｘ線高電圧発生装置９によって供給される高電圧を用いてＸ線を発生する。Ｘ線絞り装置３は、Ｘ線管２によって発生されたＸ線の一部を遮蔽することで照射野を制御する。

Ｘ線検出器４は、患者Ｐを透過したＸ線を電荷に変換して検出する。

アーム５は、Ｘ線源装置１及びＸ線検出器４を支持する。Ｃ型のアーム５は、土台に設けられたモータでプロペラのように患者Ｐの回りを高速回転する。寝台６は、患者Ｐが横たわる。機構制御部７は、アーム５の回転や寝台６の移動を制御する。

システム制御部８は、Ｘ線撮影装置１００全体を制御し、三次元血管画像再構成データ収集部８ａとＸ線透視／撮影画像収集部８ｂとを有する。三次元血管画像再構成データ収集部８ａは、操作部１２において受け付けられた操作者による操作などに従い、三次元血管画像を再構成するためのデータを収集するようＸ線撮影装置１００全体を制御し、収集したデータを画像記憶部２２に格納する。Ｘ線透視／撮影画像収集部８ｂは、操作部１２において受け付けられた操作者による操作などに従い、Ｘ線透視画像又はＸ線撮影画像を収集するようＸ線撮影装置１００全体を制御し、収集したＸ線透視画像又はＸ線撮影画像を画像記憶部２２に格納する。

Ｘ線高電圧発生装置９は、Ｘ線制御部１０と高電圧発生部１１とを有する。Ｘ線制御部１０は、高電圧発生部１１を制御することで、Ｘ線管２によって発生されるＸ線を制御する。高電圧発生部１１は、Ｘ線管２に供給する高電圧を生成する。

操作部１２は、Ｘ線撮影装置１００に対する操作者による操作を受け付ける。表示部１３は、画像処理装置２０によって処理された画像を表示する。

画像処理装置２０は、画像処理部２１と画像記憶部２２とを有する。画像処理部２１は、Ｘ線検出器４によって検出され画像記憶部２２に格納されたデータについて、画像処理を行う。画像記憶部２２は、Ｘ線検出器４によって検出されたデータや、画像処理部２１によって処理された画像を記憶する。

ここで、図３を用いて、画像処理装置２０についてさらに説明する。図３は、画像処理部の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、画像処理部２１は、サブトラクション部２１ａと、三次元血管画像再構成部２１ｂと、３Ｄロードマップ部２３ｃと、位置ズレ同定部２１ｄと、画像補正部２１ｅとを有する。

サブトラクション部２１ａは、画像記憶部２２に格納されたデータを用いてサブトラクション処理を行い、ＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）画像を生成する。

三次元血管画像再構成部２１ｂは、サブトラクション部２１ａによって生成されたＤＳＡ画像から、三次元血管画像を生成する。

３Ｄロードマップ部２１ｃは、三次元血管画像再構成部２１ｂによって生成された三次元血管画像から、Ｘ線撮影装置１００の状況に基づいて投影されたボリュームレンダリング画像を生成し、生成したボリュームレンダリング画像とＸ線透視画像とを合成した３Ｄロードマップ画像を生成する。

位置ズレ同定部２１ｄは、３Ｄロードマップ部２１ｃによって生成された３Ｄロードマップ画像から、三次元血管画像上の動脈瘤とＸ線透視画像上の動脈瘤との間の位置ズレを同定する。

画像補正部２１ｅは、位置ズレ量同定部２１ｄによって同定された位置ズレを用いて３Ｄロードマップ画像を補正する。

［実施例１に係るＸ線撮影装置による処理手順］
次に、図４〜図６を用いて、実施例１に係るＸ線撮影装置による処理手順を説明する。図４は、三次元血管画像収集処理を説明するためのフローチャートであり、図５は、３Ｄロードマップ画像補正処理を説明するためのフローチャートである。また、図６Ａおよび６Ｂ、図７Ａおよび７Ｂは、位置ズレの同定を説明するための図である。また、図８は、二方向からの同定を説明するための図である。なお、実施例１においては、動脈瘤の治療法の一つであるインターベンション治療が行われる場合を想定する。

［三次元血管画像収集処理］
実施例１に係るＸ線撮影装置１００は、治療時に３Ｄロードマップ画像を表示するための事前準備として、まず、三次元血管画像を収集する。

図４に示すように、操作者による操作の下、システム制御部８の三次元血管画像再構成データ収集部８ａが、三次元血管画像を再構成するためのＸ線撮影画像を収集する（ステップＳ１０１）。

具体的には、操作者は、操作部１２を操作することで、治療対象となる主要血管が全ての方向で視野内に入るように、寝台６の位置、寝台６の高さ、あるいはアーム５の位置の内のいずれか一つ、もしくは組み合わせを調整する。その後、操作者は、アーム５の回転による危険が患者Ｐに及ばないかなどを確認した上で、Ｘ線撮影画像の撮影を開始する。すると、三次元血管画像再構成データ収集部８ａが、Ｘ線撮影画像の収集を開始する。

Ｘ線撮影画像の収集は、造影剤注入前と注入後との２回行われる。造影剤注入前、三次元血管画像再構成データ収集部８ａは、秒間５０度でアーム５をプロペラのように高速回転させつつ例えば２度間隔で撮影を行い、１００フレームのＸ線撮影画像を収集する（ステップＳ１０１）。収集された１００フレームのＸ線撮影画像は、図示しないアナログディジタル変換機でディジタル信号に変換され、画像記憶部２２に格納される。三次元血管画像再構成データ収集部８ａは、アーム５を高速に最初の回転開始位置まで戻す。

次に、造影剤が、造影剤注入器（Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）によって患者Ｐに注入され、一定時間経過後、三次元血管画像再構成データ収集部８ａは、再度、秒間５０度でアーム５をプロペラのように高速回転させつつ例えば２度間隔で撮影を行い、１００フレームのＸ線撮影画像を収集する。収集された１００フレームのＸ線撮影画像は、造影剤注入前に収集されたＸ線撮影画像と同様、図示しないアナログディジタル変換機でディジタル信号に変換され、画像記憶部２２に格納される。

続いて、画像処理部２１のサブトラクション部２１ａが、ＤＳＡ画像を生成する（ステップＳ１０２）。

具体的には、サブトラクション部２１ａは、ステップＳ１０１において画像記憶部２２に格納された造影剤注入前のＸ線撮影画像と造影剤注入後のＸ線撮影画像とを用いて、対応する角度同士のＸ線撮影画像についてサブトラクション処理を行い、ＤＳＡ画像を生成する。そして、サブトラクション部２１ａは、生成したＤＳＡ画像を三次元血管画像再構成部２１ｂに送る。

そして、画像処理部２１の三次元血管画像再構成部２１ｂが、三次元血管画像を生成する（ステップＳ１０３）。

具体的には、三次元血管画像再構成部２１ｂは、サブトラクション部２１ａから送られたＤＳＡ画像を用いて三次元のボリューム画像を再構成する。再構成手法の一例として、例えばＦｅｌｄｋａｍｐなどによって提案されたフィルタードバックプロジェクション手法がある。三次元血管画像再構成部２１ｂは、１００フレームのＤＳＡ画像に対して、例えばＳｈｅｐｐ＆ＬｏｇａｎやＲａｍａｃｈａｎｄｒａｎのような適当なコンボリューションフィルタ処理を行う。次に、三次元血管画像再構成部２１ｂは、逆投影演算処理を行って三次元血管画像を生成し、生成した三次元血管画像を画像記憶部２２に格納する。

なお、再構成領域は、Ｘ線管球の全方向へのＸ線束に内接する円筒として定義される。この円筒内は、例えばＸ線検出器４の１検出素子の幅に投影される再構成領域中心部での長さｄで三次元的に離散化され、離散点の再構成像を得る必要がある。但し、ここでは離散間隔の一例を示したが、装置によって定義された離散間隔を用いればよい。

こうして、治療時に３Ｄロードマップ画像を表示するための事前準備である三次元血管画像の収集が終了した。

［３Ｄロードマップ画像補正処理］
さて、事前準備が終わると、続いて治療が開始される。すなわち、医師などの操作者によるカテーテルの挿入が開始される。この時、カテーテルが動脈瘤近辺まで挿入されると、カテーテルが血管に沿って屈曲する力と元に戻ろうとする力とが発生し、血管の屈曲が少なくなるように血管が変形するなどしてしまう。すると、血管の位置のみならず動脈瘤の位置が三次元血管画像の収集時の位置からずれることになる。

動脈瘤近辺までカテーテルが挿入されると、操作者が、動脈瘤の位置を正確に把握するために、造影剤を注入しながら二次元投影データの収集を開始する。すなわち、図５に示すように、Ｘ線撮影装置１００は、Ｘ線撮影画像収集ボタンの押下を受け付ける（ステップＳ２０１肯定）。

そして、Ｘ線撮影装置１００は、Ｘ線撮影画像を収集する（ステップＳ２０２）。具体的には、システム制御部８のＸ線透視／撮影画像収集部８ｂが、造影剤注入前の数フレーム分と、造影剤注入後に一定レートで収集する動画像とを収集し、収集したこれらの画像データを画像記憶部２２に格納する。すると、画像処理部２１のサブトラクション部２１ａが、画像記憶部２２に格納された造影剤注入前の数フレーム分を加算平均してマスク画像を生成し、生成したマスク画像と造影剤注入後の動画像とをフレーム毎にサブトラクション処理し、ＤＳＡ画像を生成する。

そして、サブトラクション部２１ａは、生成したＤＳＡ画像を表示部１３に表示する（ステップＳ２０３）。なお、この時表示部１３に表示されるＤＳＡ画像は、サブトラクション処理後の画像であるので、血管像が強調されたものとなる。

次に、画像処理部２１の３Ｄロードマップ部２１ｃが、３Ｄロードマップボタンの押下を受け付けたか否かを判定し、押下を受け付けるまで待機する（ステップＳ２０４）。この時、表示部１３には、ＤＳＡ画像の最終撮影画像が表示されている。

そして、操作者が３Ｄロードマップボタンを押下することで、３Ｄロードマップ部２１ｃが、３Ｄロードマップボタンが押下されたと判定すると（ステップＳ２０４肯定）、３Ｄロードマップ部２１ｃは、ボリュームレンダリング画像を生成する（ステップＳ２０５）。

具体的には、３Ｄロードマップ部２１ｃは、画像記憶部２２に格納されている三次元血管画像を読み出し、読み出した三次元血管画像からボリュームレンダリング画像を生成する。ここで、例えば複数の動脈瘤が治療対象となっている場合など、複数の三次元血管画像がある場合には、３Ｄロードマップ部２１ｃは、複数の三次元血管画像を表示部１３にサムネイル表示し、操作者による選択を受け付ける。

そして、３Ｄロードマップ部２１ｃは、Ｘ線撮影装置１００の状況を示す情報、例えば、観察角度、観察視野、観察拡大率、観察位置などの情報をシステム制御部８から受け取り、これらの情報によって示される状況と一致するようにボリュームレンダリング画像を生成する。

次に、３Ｄロードマップ部２１ｃは、３Ｄロードマップ画像を生成し、表示部１３に表示する（ステップＳ２０６）。

具体的には、３Ｄロードマップ部２１ｃは、ステップＳ２０５において生成したボリュームレンダリング画像と、ステップＳ２０３において表示部１３に表示されているＤＳＡ画像とを合成し、表示部１３に表示する。

ここで、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤の位置と、ＤＳＡ画像上の動脈瘤の位置との間に位置ずれが発生していたとする。例えば、図６Ａに示すような位置ずれが発生していたとする。

実施例１において、画像処理部２１の位置ズレ同定部２１ｄは、位置ずれ補正スイッチの押下を受け付けると（ステップＳ２０７肯定）、その後の操作者による入力を用いて、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤とＤＳＡ画像上の動脈瘤との間の位置ズレを同定する（ステップＳ２０８）。

例えば、操作者が、図示しない位置ずれ補正スイッチを押下した後、マウスのような入力デバイスを用いて表示部１３に表示されたボリュームレンダリング画像上で動脈瘤の中心をクリックし、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤とＤＳＡ画像上の動脈瘤とが一致するようにドラッグ操作によってボリュームレンダリング画像を移動させ、位置ずれを補正したところで位置ずれ補正スイッチをリリースしたとする。例えば、図６Ｂに示すような位置でリリースしたとする。すると、位置ズレ同定部２１ｄは、操作者によるこの操作情報を用いて位置ズレを同定する。

続いて、位置ズレ同定部２１ｄは、同定した位置ズレを、この時の観察角度情報と対応付けて、画像記憶部２２に記憶する（ステップＳ２０９）。

さて、ここで、実施例１に係るＸ線撮影装置１００は、観察角度二方向分の補正情報を記憶する。すなわち、ステップＳ２０４を除くステップＳ２０１〜Ｓ２０９の処理を繰り返すことにより、観察角度二方向分の補正情報を記憶するのである。

例えば、医師などの操作者によるコイルの挿入が開始されたとする。最初に挿入されるコイルは第一コイルと呼ばれ、動脈瘤の周囲を籠で包むように挿入される。このため、コイルの形状は動脈瘤の外形形状を正確に表しており、造影剤を注入することなく、動脈瘤の位置を同定することが可能になる。

操作者は、動脈瘤の位置を正確に把握するために、コイルを挿入しながらＸ線透視画像の収集を開始する。すなわち、図５に示すように、Ｘ線撮影装置１００は、Ｘ線透視画像収集ボタンの押下を受け付け（ステップＳ２０１肯定）、Ｘ線透視画像を収集する（ステップＳ２０２）。

この時、３Ｄロードマップボタンは押下状態になっており、ボリュームレンダリング画像とＸ線透視画像とを合成した３Ｄロードマップ画像が表示部１３に表示される。

ここで、観察角度が変更されるとする。すると、３Ｄロードマップ部２１ｃは、Ｘ線撮影装置１００の状況を示す情報、例えば、観察角度、観察視野、観察拡大率、観察位置などの情報をシステム制御部８から受け取り、これらの情報によって示される状況と一致するようにボリュームレンダリング画像を生成する。

次に、Ｘ線透視画像収集ボタンの押下を受け付け、３Ｄロードマップ部２１ｃは、３Ｄロードマップ画像を生成し、表示部１３に表示する（ステップＳ２０６）。

ここで、再び、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤の位置と、Ｘ線透視画像上の動脈瘤（コイル）の位置との間に位置ずれが発生していたとする。例えば、図７Ａに示すような位置ずれが発生していたとする。

すると、画像処理部２１の位置ズレ同定部２１ｄは、位置ずれ補正スイッチの押下を受け付けると（ステップＳ２０７肯定）、その後の操作者による入力を用いて、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤とＸ線透視画像上のコイルとの間の位置ズレを再び同定する（ステップＳ２０８）。

例えば、操作者が、図示しない位置ずれ補正スイッチを押下した後、マウスのような入力デバイスを用いて表示部１３に表示されたボリュームレンダリング画像上で動脈瘤の中心をクリックし、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤とＸ線透視画像上のコイルとが一致するようにドラッグ操作によってボリュームレンダリング画像を移動させ、位置ずれを補正したところで位置ずれ補正スイッチをリリースしたとする。例えば、図７Ｂに示すような位置でリリースしたとする。すると、位置ズレ同定部２１ｄは、操作者によるこの操作情報を用いて位置ズレを同定する。

続いて、位置ズレ同定部２１ｄは、同定した位置ズレを、この時の観察角度情報と対応付けて、画像記憶部２２に記憶する（ステップＳ２０９）。こうして、実施例１に係るＸ線撮影装置１００は、観察角度二方向分の補正情報を記憶した。

なお、図８に示すように、二方向の動脈瘤中心座標から三次元血管画像上の動脈瘤中心位置が、位置ズレ先の座標から現在の動脈瘤の中心位置が同定でき、観察角度二方向について位置ずれを補正するための補正情報を収集することができる。三次元血管画像収集時と現在の動脈瘤の三次元空間上の位置を同定することが可能になり、その後の位置ずれを自動化することが可能になる。すなわち、三次元血管画像上の動脈瘤中心位置を、現在の動脈瘤中心位置と一致するよう補正しておけば、この後、観察角度が変更された場合には、実施例１に係るX線撮影装置１００は、補正後の３Ｄロードマップ画像を表示部１３に表示することが可能になる。

［実施例１の効果］
上記してきたように、実施例１に係るＸ線撮影装置１００は、Ｘ線撮影装置１００の状況に基づいて投影されたボリュームレンダリング画像を生成し、生成したボリュームレンダリング画像とＸ線透視画像との３Ｄロードマップ画像を生成する。また、Ｘ線撮影装置１００は、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤とＸ線透視画像上の動脈瘤との間の位置ズレを同定する。そして、Ｘ線撮影装置１００は、同定した位置ズレを用いて３Ｄロードマップ画像を補正し、補正後の３Ｄロードマップ画像を表示部１３に表示する。

このようなことから、実施例１に係るＸ線撮影装置１００によれば、動脈瘤の位置ずれを補正することが可能になる。すなわち、実施例１に係るＸ線撮影装置１００は、注目部位である動脈瘤の情報に基づいてボリュームレンダリング画像とＸ線透視画像との位置ずれを補正する。この結果、動脈瘤の位置ずれを補正することが可能になり、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤の位置とＸ線透視画像上の動脈瘤の位置とが３Ｄロードマップ画像上で一致するようになる。例えば従来の３Ｄロードマップ機能では、動脈瘤の位置ずれが原因となって動脈瘤の全体形状を比較することが困難になり、コイルの充填を把握し難いといった事態も生じていたが、実施例１に係るＸ線撮影装置１００によれば、このような事態を回避することも可能になる。

なお、実施例１に係るＸ線撮影装置１００は、少なくとも２方向以上の観察角度からＸ線画像を収集し、少なくとも２方向以上の観察角度から収集されたＸ線画像を用いて、動脈瘤の三次元空間上の位置を同定する手法を用いてもよい。この場合には、Ｘ線撮影装置１００は、三次元血管画像からも動脈瘤の三次元空間上の位置を同定することで、三次元血管画像収集時の動脈瘤の三次元空間上の位置と、現在の動脈瘤の三次元空間上の位置とを同定する。そして、X線撮影装置１００は、三次元血管画像上の動脈瘤中心位置を、現在の動脈瘤中心位置と一致するよう補正することにより、観察角度の変更があった場合でも位置ズレは自動的に補正される。このような場合には、既に収集した情報を用いて３Ｄロードマップ画像の位置ずれ補正を自動化することができる。

実施例１では、動脈瘤の位置ずれのみを補正する手法について説明してきたが、実施例２では、動脈瘤の角度を補正する手法について説明する。図９Ａ〜９Ｄは、動脈瘤の範囲の差異を説明するための図である。

動脈瘤が発生する位置は、例えば図９Ａに示すような曲率の大きい部分であることもある。ところが、この動脈瘤の治療のためにカテーテルを動脈瘤近傍まで挿入すると、カテーテルは直線に戻ろうとするため、図９Ｂに示すように曲率の小さくなる方向に変形する。その結果位置ずれが発生することは、上述した通りである。

しかし、曲率の変化が大きい場合、位置ずれのみを補正するだけでは、図９Ｃに示すように、動脈瘤の範囲に差異が発生する。具体的には、図９Ｄに動脈瘤及びその周辺部分の拡大画像を示すが、斜線部が、三次元血管画像撮影時と３Ｄロードマップ時との動脈瘤の範囲の差異となっている。

実施例２に係るＸ線撮影装置１００は、この差異を補正するため、動脈瘤の位置だけでなく、親血管とのなす角度を補正することで、図１０Ａおよび１０Ｂに示すように、三次元血管画像撮影時と３Ｄロードマップ時との動脈瘤の範囲を完全に一致させることができる。図１０Ａおよび１０Ｂは、位置・角度補正後の動脈瘤の範囲を説明するための図である。

図１１Ａおよび１１Ｂは、実施例２における同定を説明するための図である。例えば、画像処理部２１の位置ズレ同定部２１ｄは、図１１Ａおよび１１Ｂに示すように、親血管の中心を動脈瘤の前後で同定する。ここで、三次元血管画像撮影時の動脈瘤の中心、動脈瘤の前後の親血管の中心位置を、それぞれ、Ａ_c、Ａ_p、Ａ_dとする。さらに、３Ｄロードマップ時の動脈瘤の中心、動脈瘤の前後の親血管の中心位置を、それぞれ、Ｂ_c、Ｂ_p、Ｂ_dとする。

次に、位置ズレ同定部２１ｄは、Ａ_cとＢ_cとが一致し、Ａ_pとＡ_dとを結ぶ直線Ａと、Ｂ_pとＢ_dとを結ぶ直線Ｂとが平行になるように、位置及び角度を補正する。なお、位置ズレ同定部２１ｄは、三次元血管画像から直接３点の三次元座標を同定し、さらに、現在の３点を２方向から同定することで三次元座標を同定することができ、それ以降（３方向目移行）の位置及び角度の補正を自動化することもできる。

［実施例２の効果］
上記してきたように、実施例２に係るＸ線撮影装置１００は、三次元血管画像上で動脈瘤近傍の親血管の傾き量を同定するとともに、Ｘ線画像上で動脈瘤近傍の親血管の傾き量を同定する。そして、Ｘ線撮影装置１００は、同定した位置ズレ及び傾き量を用いて３Ｄロードマップ画像を補正し、補正後の３Ｄロードマップ画像を表示部１３に表示する。

このようなことから、実施例２に係るＸ線撮影装置１００によれば、動脈瘤の位置ずれのみならず角度ずれを補正することが可能になる。すなわち、実施例２に係るＸ線撮影装置１００は、動脈瘤近傍の親血管の傾き量に基づいて角度ずれを補正する。この結果、動脈瘤の位置ずれのみならず角度ずれを補正することが可能になり、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤の位置とＸ線透視画像上の動脈瘤の位置とが３Ｄロードマップ画像上でより正確に一致するようになる。

なお、実施例２に係るＸ線撮影装置１００は、少なくとも２方向以上の観察角度からＸ線画像を収集し、少なくとも２方向以上の観察角度から収集されたＸ線画像を用いて、動脈瘤近傍の３点の三次元空間上の位置を同定する手法を用いてもよい。この場合には、Ｘ線撮影装置１００は、三次元血管画像からも動脈瘤近傍の３点の三次元空間上の位置を同定することで、三次元血管画像収集時の動脈瘤近傍の３点の三次元空間上の位置と、現在の動脈瘤近傍の３点の三次元空間上の位置とを同定する。そして、X線撮影装置１００は、三次元血管画像上の動脈瘤中心位置を、現在の動脈瘤中心位置と一致するよう補正するように、さらに三次元血管画像上の親血管角度が現在の親血管角度と一致するように三次元血管画像を補正する。これにより観察角度の変更があった場合でも、位置ズレ及び角度ズレは自動的に補正される。

また、三次元血管画像収集時の動脈瘤の三次元空間上の位置と、現在の動脈瘤の三次元空間上の位置とを同定する手法を組み合わせることで、Ｘ線撮影装置１００は、その後に観察角度の変更があった場合には、既に収集した情報を用いて、３Ｄロードマップ画像の位置ずれ補正及び角度ずれ補正を自動化することができる。

なお、これまで本発明の実施例１及び実施例２について説明してきたが、本発明は上記した実施例以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

実施例１では、Ｘ線撮影装置が、操作者による操作情報（ドラッグ操作など）を用いて位置ズレを同定する手法を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、操作者に、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤の中心をクリックさせるとともにＸ線透視画像上の動脈瘤の中心をクリックさせ、これらの操作情報を用いて位置ズレを同定する手法でもよい。

また、例えば、Ｘ線撮影装置が、ボリュームレンダリング画像及びＤＳＡ画像／Ｘ線透視画像それぞれを解析処理することで動脈瘤を同定し、動脈瘤同士の間の位置ズレを同定する手法などでもよい。

解析処理の手法としては各種考えられる。例えば、ボリュームレンダリング画像及びＤＳＡ画像のそれぞれについて、血管領域と当該領域以外の領域との境界を連続的にトレース処理するとともに、当該トレース処理中に不連続な点を検出すると、当該点を当該動脈瘤のネック部であると判定することで、動脈瘤の位置それぞれを同定し、同定した動脈瘤の位置それぞれから位置ズレを同定する手法を用いてもよい。

また、例えば、動脈瘤に挿入されたコイルの形状を閾値処理によって抽出することで、Ｘ線透視画像から動脈瘤の位置を同定し、この動脈瘤の位置と、ボリュームレンダリング画像から同定した動脈瘤の位置とを用いて位置ズレを同定する手法を用いてもよい。コイルには、プラチナなどＸ線吸収係数が高いものが用いられることがある。そこで、閾値による画像処理によってコイルを抽出し、最も外側のコイルとして抽出されたものを動脈瘤の境界として同定することが可能である。

また、例えば、ボリュームレンダリング画像とＤＳＡ画像／Ｘ線透視画像との間の相関演算処理を行うことで位置ズレを同定する手法を用いてもよい。
具体的に説明する。位置ズレ同定部２１ｄは、ボリュームレンダリング画像とＸ線透視画像との間で、（１）式に示す相関演算処理を行う。

『Δｘ』は、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤とＸ線透視画像上の動脈瘤との間におけるｘ軸方向の位置ズレを示す。また、『Δｙ』は、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤とＸ線透視画像上の動脈瘤との間におけるｙ軸方向の位置ズレを示す。

また、『Ｆｌｕｏｒｏ』とは、『ｆｌｕｏｒｏｇｒａｐｈｙ』の略であり、ここではＸ線透視画像に対応する。また、『ＲＭ』は、『ＲｏａｄＭａｐ』の略であり、ここでは３Ｄロードマップ画像上のボリュームレンダリング画像に対応する。

すなわち、（１）式の右辺は、ｘ軸方向に『Δｘ』、ｙ軸方向に『Δｙ』移動させたＸ線透視画像と、３Ｄロードマップ画像上のボリュームレンダリング画像との減算であるので、両画像の重なり度合いが高まれば高まるほど、左辺『Ｅｒｒｏｒ（Δｘ，Δｙ）』の値は小さくなる。

このようなことから、位置ズレ同定部２１ｄは、『Ｅｒｒｏｒ（Δｘ，Δｙ）』が最小値となる『Δｘ』および『Δｙ』を計算により求める。

そして、その後、画像補正部２１ｅは、位置ズレ同定部２１ｄによって計算された『Δｘ』および『Δｙ』を補正情報として、３Ｄロードマップ画像を補正する。例えば、画像補正部２１ｅは、３Ｄロードマップ画像に合成されるボリュームレンダリング画像の位置を、ｘ軸方向に『Δｘ』、ｙ軸方向に『Δｙ』移動させ、移動後のボリュームレンダリング画像を改めてＸ線透視画像と合成することで、３Ｄロードマップ画像を補正する。

ところで、この相関演算処理を行う際に、相関係数の重み付けを動脈瘤の位置から離れれば離れるほど小さくする手法を用いてもよい。すなわち、血管の太さとの比較において、動脈瘤が小さかったとする。すると、単に画像同士の相関演算処理を行っただけでは、血管の位置ずれが補正されたことをもって「動脈瘤の位置ずれが補正された」と判定されるおそれがある。この点、相関係数に重み付けを行い、例えば一方の画像から動脈瘤の位置を同定し、同定した動脈瘤の位置から離れれば離れるほど相関係数を小さくすることで、相関演算処理において、動脈瘤の位置ずれを重視した補正を行うことが可能になる。
具体的に説明する。位置ズレ同定部２１ｄは、ボリュームレンダリング画像とＸ線透視画像との間で、（２）式に示す相関演算処理を行う。

また、

である。

『ｘ₀』および『ｙ₀』が、補正前のボリュームレンダリング画像における動脈瘤の位置（例えば動脈瘤の中心）を示す座標であるとする。すると、（３）式の『ｒ』は、動脈瘤の位置（例えば動脈瘤の中心）からの距離を示す。

すなわち、（２）式は、動脈瘤の位置から離れれば離れるほど相関係数の重み付けが小さくなるように、（１）式に対して『１／ｒ＋１』を乗算したものである。例えば動脈瘤の中心に近い場合、『ｒ』の値は小さくなり、ボリュームレンダリング画像とＸ線透視画像との減算結果は、『１』に近い重み付けで計算される。これに対し、例えば動脈瘤の中心から遠い場合、『ｒ』の値は大きくなるので、ボリュームレンダリング画像とＸ線透視画像との減算結果は、『１』よりも小さい重み付けで計算される。

このようなことから、位置ズレ同定部２１ｄは、（２）式の計算式により、『Ｅｒｒｏｒ（Δｘ，Δｙ）』が最小値となる『Δｘ』および『Δｙ』を計算により求める。その後、画像補正部２１ｅは、位置ズレ同定部２１ｄによって計算された『Δｘ』および『Δｙ』を補正情報として、３Ｄロードマップ画像を補正する。

なお、相関演算処理を行うことで位置ズレを同定する手法は、上述したトレース処理や閾値処理と組み合わせてもよい。すなわち、位置ズレ同定部２１ｄが行う相関演算処理は、ボリュームレンダリング画像自体およびＸ線透視画像自体を対象とするものであってもよいし、あるいは、トレース処理や閾値処理によってそれぞれの画像から抽出された動脈瘤間の相関演算処理でもよい。

さらに、上記実施例２では、動脈瘤近傍の親血管の傾き量を同定することで、位置ずれに加えて角度ずれの補正も行う例を説明したが、この補正についても、相関演算処理を用いることができる。

具体的に説明する。位置ズレ同定部２１ｄは、ボリュームレンダリング画像とＸ線透視画像との間で、（４）式に示す相関演算処理を行う。

ここで、

である。

すなわち、『Δθ』は、ボリュームレンダリング画像上の動脈瘤とＸ線透視画像上の動脈瘤との間における回転角度を示す。また、『Ｘ』、『Ｙ』、『ΔＸ₀』、『ΔＹ₀』は、上記（５）〜（８）式によって示される。このように、（４）〜（８）式は、ｘ座標およびｙ座標（ｘ軸およびｙ軸の座標系）を、ｘ軸およびｙ軸をθ度回転させたＸ軸およびＹ軸の座標系に変換することを示しており、ボリュームレンダリング画像とＸ線透視画像との重なり度合いが高まれば高まるほど、（４）式の左辺『Ｅｒｒｏｒ（Δｘ，Δｙ，Δθ）』の値は小さくなる。

このようなことから、位置ズレ同定部２１ｄは、『Ｅｒｒｏｒ（Δｘ，Δｙ，Δθ）』が最小値となる『Δｘ』、『Δｙ』および『Δθ』を計算により求める。

そして、その後、画像補正部２１ｅは、位置ズレ同定部２１ｄによって計算された『Δｘ』、『Δｙ』および『Δθ』を補正情報として、３Ｄロードマップ画像を補正する。例えば、画像補正部２１ｅは、３Ｄロードマップ画像に合成されるボリュームレンダリング画像の位置を、ｘ軸方向に『Δｘ』、ｙ軸方向に『Δｙ』移動させ、また、『−Δθ』回転させ、移動および回転後のボリュームレンダリング画像を改めてＸ線透視画像と合成することで、３Ｄロードマップ画像を補正する。

また、例えば、ボリュームレンダリング画像上で動脈瘤をレイトレース処理することで、動脈瘤の中心を示す三次元座標を同定する手法を用いてもよい。また、例えば、ボリュームレンダリング画像及びＸ線透視画像のそれぞれから丸い形状を検出する画像処理をすることで動脈瘤を同定し、位置ズレを同定する手法を用いてもよい。

なお、実施例１においては、三次元血管画像として、Ｘ線撮影装置で収集した二次元投影データを元に三次元血管画像を生成したものを用いる手法を説明したが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、ＣＴＡ（Computed Tomography Angiography）やＭＲＡ（Magnetic Resonance Angiography）、非造影ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）などの画像データを用いてもよい。この場合には、図１２に示すように、Ｘ線撮影装置が三次元画像取得部を備え、三次元画像取得部が、これらの画像データを、例えばEthernet（登録商標）などのネットワークを経由して他の装置から取得すればよい。また、これらの画像データに血管情報以外の人体情報が含まれる場合には、別途、閾値処理や画素値の範囲指定、リージョングローイングなどの方法を用い、もしくはそれらの組み合わせなどにより血管情報を抽出し、三次元血管画像を生成すればよい。

また、上記してきた手法は、３Ｄロードマップ機能に限られず、２Ｄロードマップにおいても適用することが可能である。

また、実施例１及び実施例２において、Ｘ線撮影装置１００が、Ｘ線画像として、１回目の方向では、造影剤を注入しながら撮影したＸ線撮影画像（ＤＳＡ画像）を使用し、２回目の方向では、Ｘ線透視画像を使用する手法を説明した。しかしながら、本発明はこれに限られるものではない。例えば、１回目の方向で、造影剤を注入しながら撮影したＸ線透視画像を使用する手法でもよいし、２回目の方向で、Ｘ線撮影画像を使用する手法でもよい。すなわち、Ｘ線画像としてＸ線撮影画像、Ｘ線透視画像のいずれを使用するか、またどのように組み合わせて使用するかは、任意に選択し得るものである。なお、ここでは、「Ｘ線透視画像」は、例えば、線量の低いＸ線で撮影したＸ線画像の意味で用い、一方、「Ｘ線撮影画像」は、例えば、線量の高いＸ線で撮影したＸ線画像の意味で用いた。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ Ｘ線撮影装置
１ Ｘ線源装置
２ Ｘ線管
３ Ｘ線絞り装置
４ Ｘ線検出器
５ アーム
６ 寝台
７ 機構制御部
８ システム制御部
８ａ 三次元血管画像再構成データ収集部
８ｂ Ｘ線透視画像収集部
９ Ｘ線高電圧発生装置
１０ Ｘ線制御部
１１ 高電圧発生部
１２ 操作部
１３ 表示部
２０ 画像処理装置
２１ 画像処理部
２１ａ サブトラクション部
２１ｂ 三次元血管画像再構成部
２１ｃ ３Ｄロードマップ部
２１ｄ 位置ズレ同定部
２１ｅ 画像補正部
２２ 画像記憶部

Claims (8)

1. 血管像が強調された三次元血管画像を収集する三次元血管画像収集部と、
   Ｘ線画像を収集するＸ線画像収集部と、
   前記三次元血管画像収集部によって収集された三次元血管画像から、Ｘ線撮影装置の状況に基づいて投影された三次元投影画像を生成し、生成した三次元投影画像と前記Ｘ線画像収集部によって収集されたＸ線画像との合成画像を生成する合成画像生成部と、
   前記三次元投影画像上の動脈瘤と前記Ｘ線画像上の動脈瘤との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、
   前記合成画像生成部によって生成された合成画像を前記位置ズレ同定部によって同定された位置ズレを用いて補正し、補正後の合成画像を表示部に表示する表示部と
   を備える、Ｘ線撮影装置。
2. 前記位置ズレ同定部は、前記三次元投影画像及び前記Ｘ線画像のそれぞれについて、血管領域と当該領域以外の領域との境界を連続的にトレース処理するとともに、当該トレース処理中に不連続な点を検出すると、当該点を当該動脈瘤のネック部であると判定することで、動脈瘤の位置それぞれを同定し、同定した動脈瘤の位置それぞれから位置ズレを同定する、請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 前記位置ズレ同定部は、動脈瘤に挿入されたコイルの形状を閾値処理によって抽出することで、前記Ｘ線画像から前記動脈瘤の位置を同定し、当該動脈瘤の位置と、前記三次元投影画像から同定した動脈瘤の位置とを用いて位置ズレを同定する、請求項１に記載のＸ線撮影装置。
4. 前記位置ズレ同定部は、前記三次元投影画像と前記Ｘ線画像との間の相関演算処理を行うことで位置ズレを同定する、請求項１〜３のいずれか一つに記載のＸ線撮影装置。
5. 前記位置ズレ同定部は、前記相関演算処理を行う際に、相関係数の重み付けを動脈瘤の位置から離れれば離れるほど小さくする、請求項４に記載のＸ線撮影装置。
6. 前記Ｘ線画像収集部は、少なくとも２方向以上の観察角度からＸ線画像を収集するものであって、
   前記三次元血管画像収集部によって収集された三次元血管画像から、前記動脈瘤の三次元空間上の位置を同定する第一の動脈瘤三次元位置同定部と、
   前記Ｘ線画像収集部によって少なくとも２方向以上の観察角度から収集されたＸ線画像を用いて、前記動脈瘤の三次元空間上の位置を同定する第二の動脈瘤三次元位置同定部とをさらに備え、
   前記位置ズレ同定部は、前記第一の動脈瘤三次元位置同定部及び前記第二の動脈瘤三次元位置同定部によって動脈瘤の三次元空間上の位置が同定された後に、同定された二つの三次元空間上の位置が一致するように位置ズレを補正する、請求項１〜５のいずれか一つに記載のＸ線撮影装置。
7. 前記Ｘ線撮影装置は、
   前記三次元血管画像収集部によって収集された三次元血管画像上で動脈瘤近傍の親血管の傾き量を同定するとともに、前記Ｘ線画像収集部によって収集されたＸ線画像上で動脈瘤近傍の親血管の傾き量を同定する親血管傾き量同定部をさらに備え、
   前記表示部は、前記合成画像生成部によって生成された合成画像を、前記位置ズレ同定部によって同定された位置ズレ及び前記親血管傾き量同定部によって同定された傾き量を用いて補正し、補正後の合成画像を表示部に表示する、請求項１〜６のいずれか一つに記載のＸ線撮影装置。
8. 前記Ｘ線画像収集部は、少なくとも２方向以上の観察角度からＸ線画像を収集するものであって、
   前記三次元血管画像収集部によって収集された三次元血管画像から、前記動脈瘤の近傍にある所定点の三次元空間上の位置を同定する第一の近傍点三次元位置同定部と、
   前記Ｘ線画像収集部によって少なくとも２方向以上の観察角度から収集されたＸ線画像を用いて、前記動脈瘤の近傍にある所定点の三次元空間上の位置を同定する第二の近傍点三次元位置同定部とをさらに備え、
   前記親血管傾き量同定部は、前記第一の近傍点三次元位置同定部及び前記第二の近傍点三次元位置同定部によって動脈瘤の近傍にある所定点の三次元空間上の位置が同定された後に、同定された三次元空間上の位置から求まる親血管の血管角度が一致するように傾き量を補正する、請求項７に記載のＸ線撮影装置。
   
   
   

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