JP2012217671A - Ｘ線透視撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 デバイスの視認性を向上させることが可能なＸ線透視撮影装置を提供する。
【解決手段】 Ｘ線管３１と、Ｘ線管３１から照射され被検者を通過したＸ線を検出するフラットパネルディテクタ３２と、被検者の心電図を作成する心電計３９と、ステントを含む画像を心電計３９により作成した心電図における同一位相において複数枚取得する画像取得部２２と、画像取得部２２により取得した同一位相の複数枚の画像を重ね合わせて積算画像を作成する積算部２３と、積算部２３により作成した積算画像からステント部分を抽出する抽出部２４と、抽出部２４により抽出した画像を拡大する拡大表示部２５とを備えた画像処理部２１と、この画像処理部２１により画像処理した画像を表示する表示部２６とを備える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の体内に挿入されたデバイスを含む領域の画像を透視または連続撮影するＸ線透視撮影装置に関し、例えば、ステント留置を行うインターベンション治療等に有効なＸ線透視撮影装置に関する。

心筋梗塞や狭心症に対して行われる治療である冠動脈インターベンション（ＰＣＩ）は、内部にガイドワイヤーを備えたカテーテルを太ももの付け根等から血管内に挿入し、そのカテーテルを血管を介して心臓の冠動脈まで到達させて治療を行うものである。そして、この冠動脈インターベンション治療用のデバイスとして、ステントが使用される。このステントは、ステンレス等の金属で作成された医療器具であり、風船を利用して拡張された冠動脈の狭窄部分に留置して血管を内腔から保持することで、カテーテル治療の治療効果を向上させるためのものである。この場合に、例えば、以前に留置したステントと新しく留置するステントとの間にわずかな隙間が生じた場合等においては、その隙間が血管狭窄の原因となる可能性があることから、ステントの位置を正確に認識することは、冠動脈インターベンション治療において極めて重要な要素となっている。

特許文献１には、インターべンションを支援するための技術として、１心拍分の造影画像を心電同期法を用いて透視画像に重ね合わせて表示する技術が開示されている。また、特許文献２には、ステントの３次元イメージングを行うため、心電同期のもとで回転撮影を複数回行い、それらのデータを用いて再構成を行う点が開示されている。

特公平０４−４８４５２号公報 特開２０１０−２５９７７８号公報

ところで、ステント等のデバイスの位置を正確に認識するには、マーカ等の特徴点を利用してデバイスの位置合わせを行うことでデバイスを含む領域の画像を重ね合わせて強調表示し、さらに、この画像を拡大表示することが有効である。しかしながら、心臓付近等の部位を撮影して位置合わせを行うときにマーカが大きく移動した場合には、マーカの抽出が困難となる。また、心臓等の常に動きがある部位の画像を重ね合わせる場合において、対象画像が大きく動く場合には、重ね合わせに誤差が生ずる場合がある。このような場合には、デバイスの視認性が悪化する。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、デバイスの視認性を向上させることが可能なＸ線透視撮影装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の体内に挿入されたデバイスを含む領域を透視または連続撮影するＸ線透視撮影装置において、前記被検者の心電図を作成する心電計と、前記デバイスを含む領域の画像を前記心電計により作成した心電図における同一位相において複数枚取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得した同一位相の複数枚の画像を重ね合わせて積算画像を作成する積算部と、前記積算部により作成した積算画像から前記デバイス部分を抽出する抽出部と、を備えた画像処理部と、前記画像処理部により画像処理した画像を表示する表示部とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記画像取得部は、前記心電図における互いに異なる複数の位相において、前記デバイスを含む領域の画像を前記複数の位相毎に複数枚取得するとともに、前記積算部は、前記画像取得部により取得した各位相位置の複数枚の画像を重ね合わせて複数の積算画像を作成した後、これら複数の積算画像をさらに積算して最終的な積算画像を作成する。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記画像取得部は、前記心電図における波形の動きが小さい単一の位相において、前記デバイスを含む領域の画像を複数枚取得する。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の発明において、前記積算部は、前記デバイス付近に付設されたマーカを利用して前記積算画像を作成する。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記画像処理部は、前記抽出部により抽出したデバイス部分の画像を拡大表示する拡大表示部をさらに備える。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の発明において、前記デバイスは、血管内に設置されるステントである。

請求項１に記載の発明によれば、デバイスを含む領域の画像を心電図における同一位相において複数枚取得して重ね合わせることにより積算画像を作成し、この積算画像からデバイス部分を抽出することから、マーカ等の特徴点の抽出が容易となり、また、画像の重ね合わせにおいても誤差が生じにくいことから、デバイスの認識性を向上させることが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、心電図における互いに異なる複数の位相において取得したデバイスを含む領域の画像を利用して最終的な積算画像を作成することから、重ね合わせに必要な画像を迅速に取得することができ、これらの画像に対する画像処理を迅速に実行することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、心電図における波形の動きが小さい単一の位相においてデバイスを含む領域の画像を複数枚取得することから、マーカ等の特徴点の抽出がさらに容易となり、また、画像の重ね合わせにおいても誤差をより小さいものとすることができることから、デバイスの認識性をさらに向上させることが可能となる。

請求項４に記載の発明によれば、マーカを利用して積算画像を作成することから、各画像の位置決めが容易となり、より高精度に積算画像を作成することが可能となる。

請求項５に記載の発明によれば、抽出部により抽出したデバイス部分の画像を拡大表示することから、デバイスの状態をより正確に認識することが可能となる。

請求項６に記載の発明によれば、デバイスとしてのステントの認識性を向上させることが可能となる。

この発明に係るＸ線透視撮影装置の概要図である。 Ｘ線透視撮影装置の制御系を示すブロック図である。 カテーテル４０の概要図である。 カテーテル４０を利用して治療を行う様子を示す模式図である。 この発明に係るＸ線透視撮影装置の基本的な撮影動作を示す説明図である。 この発明の第１実施形態に係るＸ線透視撮影装置による撮影動作を示す説明図である。 心電計３９により測定された心電図の波形を示す模式図である。 表示部２６に表示された画像を示す模式図である。 この発明の第２実施形態に係るＸ線透視撮影装置による撮影動作を示す説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るＸ線透視撮影装置の概要図である。

このＸ線透視撮影装置は、Ｘ線管３１と、このＸ線管３１から照射されてテーブル１９上に横たわった被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器としてのフラットパネルディテクタ３２と、これらのＸ線管３１およびフラットパネルディテクタ３２を支持するＣ型アーム３３と、このＣ型アーム３３をスライド可能に支持する支持部３４と、この支持部３４を旋回させる旋回部３５と、この旋回部３５を床面に対して立設した状態で支持する支持部３６とを備える。

Ｃ型アーム３３には、円弧状の案内部３７が形成されており、支持部３４は、この案内部３７と係合することにより、Ｃ型アーム３３をスライド可能に支持している。そして、Ｃ型アーム３３は、Ｘ線管３１とフラットパネルディテクタ３２とを、Ｘ線管３１からフラットパネルディテクタ３２に至るＸ線の軸線が、案内部３７を形成する円弧の直径と一致する状態で支持している。また、旋回部３５は、支持部３４をＣ型アーム３３等とともに、Ｘ線管３１からフラットパネルディテクタ３２に至るＸ線の軸線と直交する軸を中心に旋回させる。

このような構成を有するＸ線透視撮影装置においては、旋回部３５により、支持部３４を介してＣ型アーム３３をＸ線管３１およびフラットパネルディテクタ３２等とともに、テーブル１９上に横たわった被検者の頭部を中心に旋回させる。そして、この状態において、Ｘ線管３１から照射され被検者を通過したＸ線をフラットパネルディテクタ３２で検出することにより、被検者をスキャンして、被検者の心臓付近の血管の画像データを得ることが可能となる。

図２は、上述したＸ線透視撮影装置の制御系を示すブロック図である。

このＸ線透視撮影装置は、装置全体を制御する制御部２０を備える。この制御部２０は、後述する画像取得部２２、積算部２３、抽出部２４および拡大表示部２５からなる画像処理部２１を備える。この制御部２０は、上述したＸ線管３１およびフラットパネルディテクタ３２と接続されている。また、この制御部２０は、被検者の心電図を作成する心電計３９と接続されている。さらに、この制御部２０は、液晶表示パネル等からなる表示部２６およびキーボード等からなる入力部２７とも接続されている。

図３は、冠動脈インターベンション（ＰＣＩ）に使用するカテーテル４０の概要図である。

このカテーテル４０は、その内部にガイドワイヤー４１を備える。このガイドワイヤー４１の先端には、この発明に係るデバイスとしてのステント４２が配設されている。そして、ステント４２の両側には、一対のマーカ４３が付設されている。

ここで、ステント４２は、ステンレス等の金属から構成されるメッシュ状の筒状体である。冠動脈インターベンション治療においては、冠動脈の細くなった部分にこのステント４２を配置し、これをバルーンにより膨らませた後に、血管内に留置することにより、冠動脈を広げて血流を正常に保つものである。また、一対のマーカ４３は、Ｘ線不透過である金、プラチナ、タンタル等の金属から構成され、Ｘ線治療時にステント４２の位置を明示するためのものである。

図４は、このカテーテル４０を利用して治療を行う様子を示す模式図である。

このカテーテル４０は、被検者の太ももの付け根などに小さな穴をあけて血管内に挿入され、異常のある心臓の冠動脈まで到達させる。図４においては、支管５１、５２を有する血管５０に対してカテーテル４０を挿入し、ステント４２をガイドワイヤー４１とともに支管５１内に挿入した状態を示している。

次に、この発明に係るＸ線透視撮影装置により透視あるいは連続撮影を実行する撮影動作について説明する。まず、この発明の基本的な考え方について、その概要を説明する。図５は、この発明に係るＸ線透視撮影装置の基本的な撮影動作を示す説明図である。なお、この図においては、図４に示す支管５１、５２を含む血管５０を、細線で模式的に示している。

この図において、符号１ａ〜１ｅは、連続して撮影された被検者の心臓付近の画像を示している。通常、透視や連続撮影は、例えば、１５〜３０ＦＰＳ程度のフレームレートで撮影が成されるが、この実施形態においては、説明の便宜上、脈拍１回について４フレームの撮影がなされている場合を示している。すなわち、画像１ａと画像１ｅとは、心電図における同一位相の画像となっている。

この発明においては、複数の画像１ａ〜１ｅを重ね合わせることにより、ステント４２の画像を強調表示する。このときには、図４に示す一対のマーカ４３を利用して、複数の画像１ａ〜１ｅを位置決めした後重ね合わせることにより、重ね合わせ画像２を得る。そして、この重ね合わせ画像２からステント４２部分を拡大して抽出することにより、ステント４２付近の拡大画像を得る。これにより、ステント４２の位置関係等を確認することが可能となる。

このとき、心臓付近の部位を撮影して位置合わせを行うときに、一対のマーカ４３が大きく移動した場合には、マーカ４３の抽出が困難となる。マーカ４３を抽出できない場合には、その画像について位置決めを行い得ないことから、その画像を重ね合わせの対象として使用することが不可能となる。また、心臓のように常に動きがある部位の画像を重ね合わせる場合において、対象画像が大きく動く場合には、ステント４２の画像についての重ね合わせに誤差が生ずる場合がある。このような場合には、ステント４２の視認性が悪化する。このため、この発明に係るＸ線透視撮影装置においては、同一位相の画像のみを互いに重ね合わせる構成を採用している。以下、このようなこの発明の特徴部分について説明する。

図６は、この発明の第１実施形態に係るＸ線透視撮影装置による撮影動作を示す説明図である。なお、この図においても、図４に示す支管５１、５２を含む血管５０を、細線で模式的に示している。

この第１実施形態においても、符号１ａ〜１ｅは、連続して撮影された被検者の心臓付近のステント４２を含む領域の画像を示している。これらの画像１ａ〜１ｅは、Ｘ線管３１から照射され被検者を通過したＸ線をフラットパネルディテクタ３２で検出することにより撮影され、制御部２０における画像処理部２１が、その画像を１５〜３０ＦＰＳ程度のフレームレートで連続して取り込むとともに、画像データを表示部２６に送信することにより、表示部２６上に連続して表示される。また、この撮影時には、図２に示す心電計３９により、被検者の心電図が作成される。作成された心電図のデータは、制御部２０に送信される。

そして、画像処理部２１における画像取得部２２は、被検者の心電図のデータに基づいて、ステント４２を含む被検者の心臓付近の画像を、心電図における同一位相において複数枚取得する。この実施形態においては、図６に示す画像１ａに相当する位相と、画像１ｃに相当する位相の画像が画像取得部２２において取得される。

図７は、心電計３９により測定された心電図の波形を示す模式図である。

この図に示すように、一回分の心臓の収縮は、一般的に、心房の収縮を表すＰ波と、心室の収縮を表すＱＲＳ波と、心室の収縮の終了を表すＴ波とから構成される。画像取得部２２は、これらの波形をもとに、心電計３９により作成した心電図における同一位相においてステント４２を含む複数枚の画像を取得する。例えば、図６において画像１ａから画像１ｅに至る脈拍１回分を１サイクルとした場合に、５サイクルの間に、画像１ａに相当する位相と、画像１ｃに相当する位相との画像を、各々、５フレーム取得する。

そして、画像処理部２１における積算部２３は、画像１ａに相当する位相の５枚の画像を積算して重ね合わせ画像２ａを作成するとともに、画像１ｃに相当する位相の５枚の画像を積算して重ね合わせ画像２ｃを作成する。このときには、画像処理部２１は、ステント４２に付設された一対のマーカ４３を利用して、画像１ａに相当する位相の５枚の画像を互いに位置決めするとともに、画像１ｃに相当する位相の５枚の画像を互いに位置決めする。

しかる後、積算部２３は、これら２枚の重ね合わせ画像２ａおよび２ｃを、一対のマーカ４３を利用して位置決めした後に、さらに重ね合わせ、最終の重ね合わせ画像を得る。そして、画像処理部２１における抽出部２４は、最終の重ね合わせ画像からステント４２部分を抽出する。しかる後、画像処理部２１における拡大表示部２５は、抽出部２４により抽出して得たステント４２部分の画像を拡大することにより、ステント４２の拡大画像３を得る。

図８は、表示部２６に表示された画像を示す模式図である。

表示部２６には、上述した画像１ａ〜１ｅが連続した画像１として表示される。この画像１は、連続して動く動画として表示される。また、画像１の側方には、ステント４２部分の拡大画像３が表示される。オペレータは、このステント４２部分の拡大画像３に基づいて、ステント４２が正しい位置に正確に留置されているか否か等を判断する。このとき、ステント４２部分の拡大画像３が、心電図における同一位相において取得された複数枚の画像を積算した重ね合わせ画像２ａ、２ｃに基づいて作成されることから、その抽出が容易となり、また、重ね合わせ時に誤差が生ずることがなく、デバイスの認識性を向上させることが可能となる。

なお、図８に示す画像１の領域に、画像１ａ〜１ｅを動画として表示するかわりに、画像１ａ〜１ｅのうち同一位相の画像のみを連続表示するようにしてもよい。

次に、この発明の他の実施形態について説明する。図９は、この発明の第２実施形態に係るＸ線透視撮影装置による撮影動作を示す説明図である。なお、この図においても、図４に示す支管５１、５２を含む血管５０を、細線で模式的に示している。

この第２実施形態においても、符号１ａ〜１ｅは、連続して撮影された被検者の心臓付近のステント４２を含む領域の画像を示している。画像処理部２１における画像取得部２２は、被検者の心電図のデータに基づいて、ステント４２を含む被検者の心臓付近の画像を、心電図における同一位相において複数枚取得する。この実施形態においては、図９に示す画像１ａに相当する位相の画像のみが画像取得部２２において取得される。すなわち、この実施形態においては、脈拍１回分を１サイクルとした場合に、１０サイクルの間に、画像１ａに相当する位相の画像を１０フレーム取得する。

このとき、図９に示す画像１ａに相当する位相としては、心電図における波形の動きが小さくなる位相を選択する。例えば、図７に示す心電図の波形において、心室の収縮の終了を表すＴ波を測定した後、次のサイクルにおける心房の収縮を表すＰ波が測定されるまでの間の同一位相において、複数の画像を取得するようにする。

画像処理部２１における積算部２３は、画像１ａに相当する位相の５枚の画像を積算して重ね合わせ画像２ａを作成する。この実施形態においては、この重ね合わせ画像２ａが最終の重ね合わせ画像となる。そして、画像処理部２１における抽出部２４は、最終の重ね合わせ画像２ａからステント４２部分を抽出する。しかる後、画像処理部２１における拡大表示部２５は、抽出部２４により抽出して得たステント４２部分の画像を拡大することにより、ステント４２の拡大画像３を得る。

この実施形態においても、ステント４２部分の拡大画像３が、心電図における同一位相において取得された複数枚の画像を積算した重ね合わせ画像２ａに基づいて作成されることから、その抽出が容易となり、また、重ね合わせ時に誤差が生ずることがなく、デバイスの認識性を向上させることが可能となる。

ここで、この第２実施形態においては、心電図における波形の動きが小さい単一の位相１ａにおいて、ステント４２を含む領域の画像を複数枚取得していることから、一対のマーカ４３の抽出がさらに容易となる。また、同一位相の画像を重ね合わせることから、画像の重ね合わせにおいても誤差をより小さいものとすることができ、ステント４２の認識性をさらに向上させることが可能となる。

但し、この第２実施形態においては、単一の位相１ａにおいてステント４２を含む領域の画像を取得することから、重ね合わせに必要な数の画像を得るために時間がかかることになる。これに対して、上述した第１実施形態においては、複数の位相１ａ、１ｃにおいてステント４２を含む領域の画像を取得することから、第２実施形態の半分の時間で、重ね合わせに必要な数の画像を得ることが可能となる。従って、ステント４２の拡大抽出画像を迅速に得ることが可能となる。

１９ テーブル
２０ 制御部
２１ 画像処理部
２２ 画像取得部
２３ 積算部
２４ 抽出部
２５ 拡大表示部
２６ 表示部
２７ 入力部
３１ Ｘ線管
３２ フラットパネルディテクタ
３３ Ｃ型アーム
３５ 旋回部
４０ カテーテル
４１ ガイドワイヤー
４２ ステント
４３ マーカ
５０ 血管
５１ 支管
５２ 支管

Claims (6)

1. Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の体内に挿入されたデバイスを含む領域を透視または連続撮影するＸ線透視撮影装置において、
   前記デバイスを含む領域の画像を、心電計により測定した被検者の心電図における同一位相において複数枚取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得した同一位相の複数枚の画像を重ね合わせて積算画像を作成する積算部と、前記積算部により作成した積算画像から前記デバイス部分を抽出する抽出部と、を備えた画像処理部と、
   前記画像処理部により画像処理した画像を表示する表示部と、
   を備えることを特徴とするＸ線透視撮影装置。
2. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置において、
   前記画像取得部は、前記心電図における互いに異なる複数の位相において、前記デバイスを含む領域の画像を前記複数の位相毎に複数枚取得するとともに、
   前記積算部は、前記画像取得部により取得した各位相位置の複数枚の画像を重ね合わせて複数の積算画像を作成した後、これら複数の積算画像をさらに積算して最終的な積算画像を作成するＸ線透視撮影装置。
3. 請求項１に記載のＸ線透視撮影装置において、
   前記画像取得部は、前記心電図における波形の動きが小さい単一の位相において、前記デバイスを含む領域の画像を複数枚取得するＸ線透視撮影装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載のＸ線透視撮影装置において、
   前記積算部は、前記デバイス付近に付設されたマーカを利用して前記積算画像を作成するＸ線透視撮影装置。
5. 請求項４に記載のＸ線透視撮影装置において、
   前記画像処理部は、前記抽出部により抽出したデバイス部分の画像を拡大表示する拡大表示部をさらに備えるＸ線透視撮影装置。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のＸ線透視撮影装置において、
   前記デバイスは、血管内に設置されるステントであるＸ線透視撮影装置。
   

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