JP2014054441A - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】煩雑な関心領域設定を省略可能で低被爆なＸ線診断装置を提供すること。
【解決手段】実施形態のＸ線診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線の照射範囲を限定する開口可変な絞りを備えるＸ線絞り器と、前記Ｘ線絞り器で照射範囲が限定されたＸ線を検出する平面検出器と、前記平面検出器から出力されるＸ線画像データを記憶する画像データ記憶部と、前記Ｘ線画像データから所望のデバイス特徴点を抽出する特徴点抽出部と、前記特徴点抽出部で抽出された特徴点の位置情報をもとに関心領域の中心位置および範囲を算出するＲＯＩ画像位置算出部と、前記ＲＯＩ画像位置算出部で算出された関心領域の中心位置および範囲にもとづいて、前記Ｘ線絞り器の絞りの開口位置を算出するＲＯＩ絞り位置算出部と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、血管造影検査やインターベンション治療に使用されるＸ線診断装置に関する。

インターベンション治療は通常Ｘ線透視下で行われるため被曝を伴う。Ｘ線透視においては、関心領域より広い領域の視野範囲にＸ線が照射されて画像が生成される。ところが、実際に治療が行われる段階では、例えば、「コイルを動脈瘤内に留置する」、「バルーンを膨らませる」、「アブレーション用カテーテルで心筋を焼く」などの術式の際には、術者の関心領域は、術者が操作するワイヤの先端やカテーテルの先端など何らかのデバイス周辺に位置する狭視野の範囲であることが多い。しかしながら、次の術式段階では別の部位にデバイスを移動したりするため、関心領域より広い視野範囲で常にＸ線透視を行っているのが現状である。

そこで、関心領域のみにＸ線照射を行うことでリアルタイム画像を得、関心領域外はあらかじめ撮影された全体視野のＸ線画像を表示するという方法がある（例えば特許文献１参照）。これにより全体視野を把握可能なＸ線画像を提供しつつ、必要な関心領域にのみＸ線照射を行うことで被曝低減を図ることができる。このような関心領域の部分透視のことをスポットフルオロという。

ところが、カテーテルの先端などの関心領域は術式中、刻一刻と変化していく。関心領域のみにＸ線照射を行うことは被爆の低減が達成されるものの、術者の関心領域の移動とともにその都度Ｘ線照射範囲を変更しなければならないという煩雑な作業が発生するため、迅速で円滑な治療を妨げる要因となる。

特開平８−１６４１３０号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記問題を解決し、煩雑な関心領域設定を省略可能で低被爆なＸ線診断装置を提供することである。

上記課題を達成するために、実施形態のＸ線診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生部と、前記Ｘ線の照射範囲を限定する開口可変な絞りを備えるＸ線絞り器と、前記Ｘ線絞り器で照射範囲が限定されたＸ線を検出する平面検出器と、前記平面検出器から出力されるＸ線画像データを記憶する画像データ記憶部と、前記Ｘ線画像データから所望のデバイス特徴点を抽出する特徴点抽出部と、前記特徴点抽出部で抽出された特徴点の位置情報をもとに関心領域の中心位置および範囲を算出するＲＯＩ画像位置算出部と、前記ＲＯＩ画像位置算出部で算出された関心領域の中心位置および範囲にもとづいて、前記Ｘ線絞り器の絞りの開口位置を算出するＲＯＩ絞り位置算出部と、を有する。

実施形態におけるＸ線診断装置のブロック構成図。 実施形態におけるカテーテル挿入時の概念図。 第１の実施形態におけるＸ線診断装置の動作を説明するフローチャート。 同実施形態におけるＸ線透視画像から抽出する特徴点とＲＯＩ設定の表示例。 同実施形態におけるＸ線絞り器の絞り羽の動作とＸ線画像の関係。 第３の実施形態におけるＸ線診断装置の動作を説明するフローチャート。 第４の実施形態におけるＸ線診断装置の動作を説明するフローチャート。 第５の実施形態におけるＸ線診断装置の動作を説明するフローチャート。 同実施形態における回転角を変更した場合のデバイス中心座標の変換説明図。 同実施形態における回転角を変更した場合のＲＯＩ範囲設定の説明図。

以下、発明を実施するための実施形態について図１から図１０に示す図面を参照しながら詳細に説明する。なお、下記の説明においては、心臓の不整脈の治療（高周波カテーテル・アブレーション）を具体例とする。

ここで、アブレーション治療について説明する。通常心臓は規則正しリズムで拍動を行い、血液を体内に循環させている。そのリズムを作り出しているのは電気信号であるが、何らかの異常により、電気信号が異常発生または異常伝導するなどして拍動が不規則になることがある。これが不整脈と呼ばれる状態である。不整脈は、基本的に電気信号の異常が原因であるため、その経路を断ってしまえば治療が可能となる。

アブレーション治療は、カテーテルに高周波電流を流し、電気伝導経路を経皮的なアプローチでアブレーション（焼灼）する治療である。このアブレーション治療を受ける被検体は寝台の上に横になり、術者はＸ線透視画像を観察しながら、カテーテル操作を行い、アブレーション治療を行うことになる。また、アブレーション治療の１つである肺静脈隔離術を例にとって説明する。

アブレーション治療では、主に２種類のカテーテルを使用する。１つは電気信号を計測するための電極カテーテルであり、もう１つは焼灼を行うためのアブレーションカテーテルである。肺静脈隔離術の場合には、肺静脈内に環状電極を有する電極カテーテルを設置し、その電気信号を見ながら、肺静脈の周辺の異常電気発生部位をアブレーションカテーテルで焼灼してゆく。本実施形態は、電極カテーテルが肺静脈内に設置され、アブレーションカテーテルで焼灼するための関心領域設定に効果を奏する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態におけるＸ線診断装置のブロック構成図である。本実施形態におけるＸ線診断装置は、Ｘ線を発生するＸ線発生部１と寝台２に横臥する被検体Ｐを透過したＸ線を検出する平面検出器３が保持アーム４に回転可能に保持されている。また、この保持アーム４を回転・移動する保持アーム移動機構５と、関心領域の範囲にＸ線を絞り込むＸ線絞り器６、デバイス特徴点を認識してＸ線を関心領域（ＲＯＩ：Region of Interest）に絞り込む範囲を計算するＲＯＩ設定部７、平面検出器３からの出力画像データを表示するモニタ８、術者がＲＯＩなどの各種設定を行う操作部９、被検体Ｐの心電図を取得する心電図計１０、またこれらを統合的に制御するシステム制御部１１を有している。なお、心電図計１０を使用した実施形態については第４の実施形態で後述する。

また、ＲＯＩ設定部７は、Ｘ線画像データを記憶する画像データ記憶部７０、第１と第２のデバイス特徴点を抽出する第１特徴点抽出部７１、第２特徴点抽出部７２、デバイス特徴点の３次元座標を計算する特徴点３次元座標計算部７３、関心領域の位置を計算するＲＯＩ画像位置算出部７４、およびＸ線絞り器６の絞り羽の位置を算出するＲＯＩ絞り位置算出部７５を有している。

画像データ記憶部７０は、平面検出器３から出力されるＸ線画像データを記憶するとともに、ＲＯＩ画像位置算出部７４から第１および第２特徴点を示すマーカデータなど、表示に必要な情報を合わせて記憶する。

第１特徴点抽出部７１は、平面検出器３で生成された画像上に存在するデバイスの特徴点を抽出する。本実施形態では電極カテーテルの環状電極を第１特徴点とする。

第２特徴点抽出部７２は、第１特徴点とは異なるデバイスの特徴点を抽出する。本実施形態ではアブレーションカテーテルの先端部を第２特徴点とする。

特徴点３次元計算部７３は、第1特徴点抽出部７１からの第１特徴点の位置と保持アーム移動機構５で制御される保持アームの幾何学的な制御位置情報から、第１特徴点の３次元位置座標を計算する。または、点線矢印で示すように、第２特徴点抽出部７２からの第２特徴点の位置から３次元位置座標を求める場合もある。

ＲＯＩ画像位置算出部７４は、第1特徴点抽出部７１、第２特徴点抽出部７２、特徴点３次元座標計算部７３で得られた位置情報をもとに、平面検出器３から出力されるＸ線画像データ上における関心領域の位置座標を算出する。

ＲＯＩ絞り位置算出部７５は、ＲＯＩ画像位置算出部７４で計算されたＸ線画像上での関心領域の位置座標をもとに、Ｘ線を遮蔽する絞りの制御量を計算する。

Ｘ線絞り器６は、ＲＯＩ絞り位置算出部７５で計算された制御量に従って、絞り羽を動作させて関心領域以外に照射されるＸ線を絞る。

図２は、心臓内へのカテーテル挿入の概念図を示している。心臓内には、複数の電極カテーテル２０Ａ、２０Ｂ、環状電極カテーテル２１Ａ、２１Ｂ、およびアブレーションカテーテル２２Ａ、２２Ｂが挿入されている。

環状電極カテーテル２１Ａ、２１Ｂは、肺静脈隔離のため肺静脈周辺に配置され、その付近の心電図を測定したり、逆に電気刺激を与えて不整脈を起こさせるために使用される。また肺静脈の血管の付け根に沿って円周状に焼灼するため、この環状電極カテーテル２１Ａ、２１Ｂ近傍にアブレーションカテーテル２２Ａ、２２Ｂがあることが一般的である。

以上の構成によるＸ線診断装置の動作について、図３のフローチャート、および図４に示す、Ｘ線透視画像から抽出するデバイス特徴点とＲＯＩ設定の表示例を参照して説明する。

まず、ステップＳＴ３０１では、術者は、アブレーションカテーテルの位置を確認するために、Ｘ線照射スイッチをＯＮしＸ線照射を開始する。そして平面検出器３によってＸ線画像データが収集され、画像データ記憶部７０に記憶するとともにモニタ８にＸ線画像が表示される（ステップＳＴ３０２）。

ステップＳＴ３０３において、このＸ線画像データは、平面検出器３から第１特徴点抽出部７１に入力される。第１特徴点抽出部７１では、図４（Ａ）に示すように、デバイス特徴点として電極カテーテルの環状電極を抽出する。特徴点抽出の方法としては、例えば、電極カテーテルの電極形状として、円形、楕円形、さらに大小様々なパターンをあらかじめテンプレートとして準備しておき、得られたＸ線画像内の画像とテンプレート形状との相互相関係数などを求め、これを指標として探索すればよい。

図４（Ａ）の例では、点線楕円で示す第１特徴点ＦＰ１およびＦＰ２の２つのデバイス特徴点が抽出された例を示している。この第1特徴点ＦＰ１、ＦＰ２が抽出されると、それぞれの特徴点の中心位置、および形状パターン情報がＲＯＩ画像位置算出部７４へ入力される。また、第1特徴点ＦＰ１、ＦＰ２の中心位置から、それらの重心座標を計算し第２特徴点抽出部７２へ入力する。

さらにＲＯＩ画像位置算出部７４は、第1特徴点ＦＰ１、ＦＰ２の中心位置、および形状パターン情報をもとに、抽出された第1特徴点を示すマーカデータを作成し、画像データ記憶部７０に入力する。作成された第１特徴点ＦＰ１、ＦＰ２を含むＸ線画像データは画像データ記憶部７０からモニタ８へ出力され、図４（Ａ）に示すように、Ｘ線画像と共に第１特徴点を示すマーカが表示される。これにより、術者は第1特徴点である環状電極が抽出されていることをモニタ８上で確認できる（ステップＳＴ３０４）。なお、この時、Ｘ線画像の観察に邪魔な場合は第1特徴点を非表示にすることも可能である。

ステップＳＴ３０５において、第２特徴点抽出部７２は第１特徴点抽出部７１より入力されたＸ線画像データと第1特徴点ＦＰ１、ＦＰ２の重心座標の情報をもとに、第２特徴点を探索する範囲を決める。図４（Ｂ）に示すように、例えば、探索範囲ＳＲは半径Ｒとする円形で、第２特徴点としてアブレーションカテーテル先端部を抽出する。また探索範囲は最大でも視野サイズの１／４などとし、これらの探索範囲を設定する値はあらかじめ装置に設定して記憶しておく。また、アブレーションカテーテル先端部の抽出方法は、ステップＳＴ３０３と同様に、アブレーションカテーテルの先端形状をパターンマッチングなどの手法により抽出すればよい。図４（Ｃ）に示すように、第１特徴点ＦＰ１、ＦＰ２に対応する第２特徴点ＳＰ１、ＳＰ２が探索範囲ＳＲ内に抽出される。

特に肺静脈隔離術の場合は、肺静脈の周辺を焼灼するため、第１特徴点である環状電極カテーテル付近にアブレーションカテーテルが存在する場合が多い。また、アブレーションカテーテル先端部は線状であるため、視野全体を第２特徴点の探索範囲とした場合、アブレーションカテーテル以外もデバイス特徴点として誤抽出されてしまう可能性がある。そこで、第２特徴点の探索範囲ＳＲを第１特徴点周辺の半径Ｒの円内に絞り込むことで第２特徴点であるアブレーションカテーテルを正確に効率的に抽出することが可能となる。この抽出された第２特徴点の位置座標はＲＯＩ画像位置算出部７４へ入力される。

ステップＳＴ３０６においてＲＯＩ画像位置演算部７４は第２特徴点の中心位置情報をもとに抽出された第２特徴点ＳＰ１、ＳＰ２を示すマーカデータを作成し、画像データ記憶部７０に入力する。ここで作成された第２特徴点を含むＸ線画像は、画像データ記憶部７０からモニタ８へ出力され、図５（Ｃ）に示すように、Ｘ線画像と共に第２特徴点ＳＰ１、ＳＰ２を示すマーカが表示される。これにより、術者は第２特徴点であるアブレーションカテーテル先端部が抽出されていることを確認できる。なお、Ｘ線画像の観察の妨げになる場合は第２特徴点を非表示にすることも可能である。またこの時、第２特徴点探索範囲も観察の妨げにならないように非表示にすることができる。

また、実施形態では説明のため、アブレーションカテーテルを２つ挿入した場合を仮定しているが、このように第２特徴点が複数抽出された場合は、それぞれの第２特徴点付近に識別番号を合わせて表示する。

図４（Ｃ）の例では第２特徴点ＳＰ１、ＳＰ２に対応する識別番号１、２を表示している。この時、術者は操作部９にある番号スイッチなどのユーザインタフェースを利用して、使用すべき正しいアブレーションカテーテルを抽出している識別番号を選択する。この時図４（Ｄ）に示すように、選択されなかった識別番号は非表示となる。

ステップＳＴ３０７において、ＲＯＩ画像位置算出部７４は、第１特徴点と第２特徴点のすべての中心位置から特徴点重心を計算する。または選択された第２特徴点とそれに対応する第１特徴点の中心位置から特徴点重心を求めてもよい。

この特徴点重心を中心として、Ｘ線を部分的に照射するべきＲＯＩ範囲が決定される。さらに、このＲＯＩを示すマーカを作成して画像データ記憶部７０に入力する。ＲＯＩのマーカ形状は、図４（Ｄ）の例では矩形とし、その範囲の大きさは全視野範囲の１／４などと、あらかじめ装置に記憶された値に設定される。

図４（Ｄ）に示すように、ステップＳＴ３０８では、ＲＯＩを示すマーカが表示されたＸ線画像がモニタ８に出力される。

このようにＲＯＩと、選択されたアブレーションカテーテル先端部が同一画面上に表示されるため、術者は、煩雑な操作を必要とせず、最も関心のあるアブレーションカテーテルの先端付近を部分的なＸ線照射範囲として設定することができる。また、この時点で、ＲＯＩの中心位置や範囲を操作部９に接続されるユーザインタフェースを使って微調整することもできる。最適なＲＯＩが設定された場合には、アブレーションカテーテルの識別番号（図４（Ｃ）の例では識別番号１）は術式の妨げにならないように非表示とする。以上のステップにて部分透視を行うＲＯＩが決定される。

ステップＳＴ３０９では、アブレーションカテーテルで焼灼を行う時、術者は部分透視で焼灼を行うかどうか判断する。ＲＯＩのみの照射が必要な場合には（ＳＴ３０９：Ｙｅｓ）、術者は操作部９にある、部分照射を開始するか、停止するかを選択するための切替スイッチ（以下部分照射開始スイッチ）を押下して部分照射に切り替える。

ステップＳＴ３１０において、ＲＯＩ絞り位置算出部７５は、部分照射開始スイッチの押下が検出されると、ＲＯＩ画像位置算出部７４からＸ線画像上でのＲＯＩの中心位置、範囲情報をもとにＸ線絞り器６の絞り羽の移動位置を計算する。

図５に、Ｘ線絞り器の絞り羽の動作とＸ線画像の関係を示す。この例では、上下左右４枚からなる絞り羽５１Ｕ、５１Ｂ、５１Ｒ、５１Ｌからなる絞り開口機構を仮定している。図５（Ａ）は視野全体に対するＸ線照射の例を示し、図５（Ｂ）は、ＲＯＩで指定された領域への部分的なＸ線照射の例を示している。

図５（Ｂ）に示すように、部分照射開始スイッチが押下されると、Ｘ線絞り器６はＲＯＩ画像位置算出部７４で算出された絞り羽それぞれの移動位置情報をもとに、絞り羽５１Ｕ、５１Ｂ、５１Ｒ、５１Ｌを矢印で示すように動作させて照射範囲がＲＯＩとなるように移動させる。なお、部分照射開始スイッチの切替操作を行うことで、図５（Ａ）に示す視野全体のＸ線照射（部分照射開始スイッチＯＦＦ）と、図５（Ｂ）に示すＲＯＩに対する部分的なＸ線照射（部分照射開始スイッチＯＮ）とを切り替えることができる。

ステップＳＴ３１１において、Ｘ線発生部１から発生されたＸ線は、Ｘ線絞り器６により照射範囲を限定されて照射される。平面検出器３は部分的に照射されたＸ線画像データを画像データ記憶部７０に入力し、図５（Ｂ）のように、部分的なＸ線画像がモニタ８に表示される。

このように関心領域に対する部分照射を行うことで、アブレーション治療を行っている間は、観察に必要な部分のみにＸ線を照射できるため、観察していない部分への被曝を避け、全体的な被曝線量の低減を行うことができる。

ステップＳＴ３０９において、ＲＯＩのみの照射が不要な場合（ステップＳＴ３０９：Ｎｏ）、または、Ｘ線画像の観察およびその画像に対する術式が終わった場合はＸ線照射スイッチをＯＦＦしてＸ線の照射を停止する（ステップＳＴ３１２）。

ステップＳＴ３１３では、検査・術式が終了したかどうかを判断する。治療が終了した場合は（ステップＳＴ３１３：Ｙｅｓ）、フローは終了する。さらに続いて検査・術式を続ける場合は、再度Ｘ線を照射するためステップＳＴ３０１に戻る。

この時、フローチャートには図示していないが、部分照射開始スイッチがＯＮで部分照射を継続して行う場合は、そのまま部分照射が行われ、ステップＳＴ３０２〜ＳＴ３０８はスキップされる。また部分照射開始スイッチがＯＦＦで視野全体を照射する場合は、フローチャートのＳＴ３０２から繰り返される。

したがって本実施形態は、ＲＯＩ位置の変更をする場合には、ステップＳＴ３０１に戻り、ステップＳＴ３０２で取得したＸ線画像に対して再度デバイス特徴点の抽出を行うため、リアルタイムなＲＯＩ設定が行えるのが特徴である。

以上述べたように、第１の実施形態によれば、関心領域だけにＸ線を照射して部分透視を行うスポットフルオロにおいて、術式中に煩雑に設定する関心領域の自動化を行うことができるため、医師はストレスを感じることなくアブレーション治療に集中できる。術式に要する時間も低減されるため患者の肉体的、精神的負担も軽減される。

また、アブレーション治療を行っている際は、関心領域に対してのみ部分照射を行うため観察していない部分への被曝を避け、被検体への被曝線量の低減を行うことができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、第１特徴点として環状電極を抽出し、第２特徴点としてアブレーションカテーテル先端部を探索する範囲を設定した。その理由は、先端形状が線状で細いアブレーションカテーテル先端部よりも環状電極のほうがパターマッチングし易く、抽出数が少ないためである。しかし、実際に抽出したいのは、アブレーションカテーテル先端部である。

視野全体に対するＸ線画像から術者が所望のアブレーションカテーテルをすぐ指示できる場合や、視野全体のＸ線画像を１度取得してある場合などでは、第１特徴点をアブレーションカテーテル先端部とすることで探索時間の短縮化が得られる。所望のアブレーションカテーテル先端部が見つかった場合（あるいは術者によって選択された場合）には、その近くにある環状電極（第２の特徴点）もすぐ見つけることができる。

ただし、第１特徴点をアブレーションカテーテル先端部と設定した場合には、図２に示すその他の電極カテーテル２０Ａ、２０Ｂなどもデバイス特徴点として抽出され、複数のデバイス特徴点が視野全体のＸ線画像内に広がって抽出される場合も考えられる。その場合、第１の実施形態と同じ考え方で第２の特徴点（環状電極）の重心座標から所定の探索範囲内にある第1特徴点（アブレーションカテーテル先端部）を抽出するようにすればよい。

すなわち、抽出したいアブレーションカテーテル先端部を優先して抽出処理を行うが、多くの特徴点が抽出された場合には、抽出数が少ない第２の特徴点（環状電極）からその探索範囲を絞る処理を行う。ただし、術者が視野全体のＸ線画像内に分散する複数の特徴点から所望のアブレーションカテーテル先端部を見つけ、操作部９からそれを指示できる場合や、視野全体のＸ線画像を１度取得しており、ＲＯＩ画像位置算出部７４によって所望のアブレーションカテーテルのおおよその位置が分かっている場合には、ＲＯＩ内もしくはそれより若干広い範囲を第１の特徴点（アブレーションカテーテル先端部）の探索範囲とすることができるため、デバイス特徴点の探索範囲を第２の特徴点から絞る必要はない。

以上述べたように、第２の実施形態によれば、術式中、複数回にわたり視野全体のＸ線画像を取得する場合などでは、２回目以降は第１の特徴点をアブレーションカテーテル先端部とすることで、所望のアブレーションカテーテルを迅速に見つけることができる。

（第３の実施形態）
第１の実施形態では、視野全体に対するＸ線画像を取得し、このＸ線画像に対しリアルタイムにデバイス特徴点の抽出、およびＲＯＩ設定を行う例について説明したが、視野全体のＸ線画像の位置に特に変化が見られない場合には、必ずしも毎回特徴点抽出を行う必要がないことが多い。また、現実的には特徴点抽出の計算処理に時間がかかる場合がある。

そのため、本実施形態では、過去に取得した視野全体のＸ線画像のうち、直近に取得したＸ線画像データ（ＬＩＨ：Last Image Hold）に対してデバイス特徴点の抽出を行う実施形態について説明する。

図６は、本実施形態のＸ線診断装置の動作を示すフローチャートである。図３のフローチャートに対し、ステップＳＴ６０１〜ＳＴ６０３が追加される。図３のフローチャートと同じステップには、図３と同じ符号をつける。共通のフローについては詳細説明を省略し、新たに追加されたステップについて主に説明する。

まず、術者は、アブレーションカテーテルの位置を確認するために、Ｘ線照射スイッチをＯＮしＸ線照射を開始する。そして平面検出器３によってＸ線画像データが収集され、画像データ記憶部７０に記憶するとともにモニタ８にＸ線画像が表示される（ステップＳＴ３０１〜ＳＴ３０２）。

ステップＳＴ６０１において、Ｘ線照射スイッチをＯＦＦすることでＸ線照射を停止し、被検体に対する被爆線量を低減させる。それ以降のステップ（ＳＴ３０３〜ＳＴ３０８）で行うデバイス特徴点の抽出は、直近に取得した全体視野のＸ線画像データ（ＬＩＨ画像データ）について行なわれた後は、部分照射を繰り返しても行われない。ただし、抽出したデバイス特徴点の座標をはじめとする各種特徴点情報は保持しているため、これをもとにしたＲＯＩの再設定などは容易に行える。

ステップＳＴ３０９では、アブレーションカテーテルで焼灼を行う時、術者は部分透視で焼灼を行うかどうか判断する。ＲＯＩのみの照射が必要な場合には（ＳＴ３０９：Ｙｅｓ）、術者は操作部９にある部分照射開始スイッチを押下して部分照射に切り替える。

ステップＳＴ３１０において、ＲＯＩ絞り位置算出部７５は、部分照射開始スイッチの押下が検出されると、ＲＯＩ画像位置算出部７４からＸ線画像上でのＲＯＩ位置、範囲情報をもとにＸ線絞り器６の絞り羽の移動位置を計算する。

ステップＳＴ６０２では、術者は部分照射を行うためにＸ線照射スイッチをＯＮしてＸ線照射を開始する。Ｘ線発生部１から発生されたＸ線は、Ｘ線絞り器６により照射範囲を限定されて照射される。平面検出器３は部分的に照射されたＸ線画像データを画像データ記憶装置７０に入力し、モニタ８に出力する。

ステップＳＴ６０３では、術者は、モニタ８に出力された部分的に照射されたＸ線画像を見て、ＲＯＩの位置変更が必要かどうか判断する。これは、視野全体のＸ線画像データをリアルタイムに更新しないため、術式の進行に従って焼灼位置が変わった場合にはＲＯＩ位置の若干の変更が行える。ＲＯＩ位置の変更は、画像データ記憶部７０からＬＩＨ画像を呼び出し、モニタ８上に映しだされたＬＩＨ画像を見ながら、操作部９のユーザインタフェースを使用してＲＯＩを上下左右に変更可能である。

なお、ＲＯＩ位置変更を行い、実際に部分照射を行って関心領域が見つからない場合は、ステップＳＴ３０１に戻り、全体視野のＸ線画像データを取得し、デバイス特徴点の再抽出を行う。

ＲＯＩ位置が変更されれば、それにしたがって、ＲＯＩ位置絞り位置算出部７５はＸ線絞り器６の絞り羽の開口位置を制御する。これによりＲＯＩ位置が変更されたＸ線画像がモニタ８に表示される。

ステップＳＴ３０９において、ＲＯＩのみの照射が不要である場合（ＳＴ３０９：Ｎｏ）、または、Ｘ線画像の観察および術式が終了した場合はＸ線照射スイッチをＯＦＦしてＸ線の照射を停止する（ＳＴ３１２）。

ステップＳＴ３１３では、検査・術式が終了したかどうかを判断する。治療が終了した場合は（ステップＳＴ３１３：Ｙｅｓ）、フローは終了する。さらに続いて検査・術式を続ける場合は、再度Ｘ線を照射するため全体視野のＸ線画像取得のステップＳＴ３０１または部分照射のＸ線画像取得のステップＳＴ６０２に戻る。

このように、第３の実施形態によれば、直近に取得されたＬＩＨ画像を使用しても有効にＲＯＩの設定ができる。さらに被検体に対して被爆線量の低減が行える。また、特徴点抽出にかかる処理時間も短縮されるため、術式の妨げになることを防止できるとともに患者の負担も軽減できる。

（第４の実施形態）
第１および第２の実施形態では、視野全体のＸ線画像データに対してリアルタイムにデバイス特徴点を抽出し、第３の実施形態では、直近に取得した視野全体のＸ線画像データに対しデバイス特徴点を抽出した。本実施形態は、図１に示すように心電図計１０を用意し、その心位相信号を第１特徴点抽出部７１に入力し、この心位相を同期信号（以下心電同期信号）として所定のタイミングで特徴点抽出を行うものである。この場合、半リアルタイムな特徴点抽出が可能になる。

図７は、第４の実施形態におけるＸ線診断装置の動作を説明するフローチャートである。

図３のフローチャートに対してステップＳＴ７０１が追加されている。図３のフローチャートと同じステップには、図３と同じ符号をつけている。共通のフローについては詳細説明を省略し、新たに追加されたステップについて主に説明する。

まず、術者は、アブレーションカテーテルの位置を確認するために、Ｘ線照射スイッチをＯＮしＸ線照射を開始する（ＳＴ３０１）。この時視野全体のＸ線画像データの収集が行われる．
そしてステップＳＴ７０１では、心電同期信号を心電図計１０より取得し、第１の特徴点抽出部７１にデバイス特徴点を抽出するための所定のタイミングを与える。

心電同期信号が所定のタイミングになると、第１の特徴点抽出部７１をはじめとする特徴点抽出が行われる。その他のステップにおいては図３と同じである。

以上述べたように、第４の実施形態によれば、第１の実施形態のように毎回、特徴点抽出を行うのではなく、あらかじめ設定しておいた所定の心電同期信号のタイミングでＸ線照射とデバイス特徴点の抽出を行うため、特徴点抽出の計算量及び計算時間をリアルタイムに比較して低減しつつＲＯＩ位置を設定することが可能である。

（第５の実施形態）
本実施形態は、関心領域にあるアブレーションカテーテル先端部と焼灼する部位が、観察方向によっては見にくい場合に、保持アーム４の回転角を変更してもＲＯＩ設定が容易な実施形態について説明する。また、第１の特徴点として環状電極を、第２の特徴点としてアブレーションカテーテル先端部を仮定して説明する。

アブレーションカテーテルはその先端部分が組織に接触することで焼灼を行うことができる仕組みになっているため、アブレーションカテーテル先端部をできるだけ垂直に心壁に当てた方が最も効率的に焼灼を行える。そのためアブレーション治療中においては、時々保持アーム４の回転角を変更して観察角度を変更することがある。この時、術者は操作部９を介して保持アーム４を回転動作させる。なお、説明では回転動作前の観察方向を方向Ａ、回転動作後の観察方向を方向Ｂとする。

図８は、第５の実施形態におけるＸ線診断装置の動作において観察角度を変更する場合のフローチャートである。図６のフローチャートに対してステップＳＴ８０１、ステップＳＴ８０２が追加されている。図６のフローチャートと同じステップには、図６と同じ符号をつける。図６と共通のフローについては詳細説明を省略し、新たに追加されたステップについて主に説明する。

まず、術者は、アブレーションカテーテル先端部の位置を確認するために、Ｘ線照射スイッチをＯＮしＸ線照射を開始する。そして平面検出器３によって全体視野のＸ線画像データが収集される。そして画像データ記憶部７０に記憶するとともにモニタ８にＸ線画像が表示される（ステップＳＴ３０１〜ＳＴ３０２）。

ステップＳＴ６０１では、Ｘ線照射スイッチをＯＦＦすることでＸ線照射を停止し、被検体に対する被爆線量を低減させる。ステップＳＴ３０２で取得した全体視野のＸ線画像データに対して以降のステップ（ＳＴ３０３〜ＳＴ３０８）にてデバイス特徴点の抽出、およびＲＯＩ位置計算・表示を行う。

アブレーション治療中において、アブレーションカテーテル先端部の観察角度を変更したい場合には（ステップＳＴ８０１：Ｙｅｓ）、操作部９に接続されたユーザインタフェースを介して保持アーム４の回転角を変更する操作を行う。アブレーションカテーテル先端部の観察角度を変更しない場合には（ステップＳＴ８０１：Ｎｏ）、次のステップＳＴ３０９に進む。

ステップＳＴ８０２において、特徴点３次元座標計算部７３は実際のデバイスの３次元空間座標を求める。

図９は、保持アーム４の回転角を変更した場合の平面検出器３上のデバイス中心座標の座標変換の説明図である。平面検出器３Ａ、平面検出器３ＢがアイソセンタＩＳを中心に回転し、それぞれの管球焦点を管球焦点Ａ、管球焦点Ｂとする。

管球焦点ＡとアイソセンタＩＳを結ぶ直線は、平面検出器３Ａの光軸中心点ＬＡと交わる。また同様に、管球焦点ＢとアイソセンタＩＳを結ぶ直線は、平面検出器３Ｂの光軸中心点ＬＢと交わる。

保持アーム４の回転角を方向Ａから方向Ｂに変更する操作が行われると、特徴点３次元座標計算部７３は、保持アーム移動機構５から保持アーム４の回転角の制御値、管球焦点Ａと平面検出器３Ａとの距離Ａ−ＬＡ、および管球焦点Ｂと平面検出器３Ｂとの距離Ｂ−ＬＢを取得する。線分Ａ−ＬＡおよび線分Ｂ−ＬＢは光軸中心にあり、アイソセンタＩＳを通り、それぞれ平面検出器３Ａ、平面検出器Ｂと直交する。

図９に示すように、特徴点３次元座標計算部７３は、まず、環状電極の平面検出器３Ａ上での大きさＬ−ＩＭＧを、第１特徴点抽出部７１から取得する。抽出される環状電極が複数ある場合は、術者が操作部９より選択する。続いて、第１特徴点抽出部７１から平面検出器３Ａ上に投影された環状電極のデバイス中心位置ＣＡを取得した後、管球焦点Ａと環状電極のデバイス中心位置ＣＡの２点を結ぶ線分を計算する。

一方、実際の環状電極のデバイス中心ＤＣの３次元空間座標は、実際に使用している環状電極のサイズＬ−ＯＢＪと平面検出器３Ａ上での大きさＬ−ＩＭＧの比が、距離Ａ−ＣＡ（ｄ）と距離Ａ−ＤＣ（ｘ）との比に等しいという条件からｘを求め、このｘが直線Ａ−ＣＡ上にあるという条件から求められる。

ここで、肺静脈内に設置される環状電極のサイズＬ−ＯＢＪはあらかじめ定数として装置に記憶させておくことができる
さらに、方向Ｂでの管球焦点Ｂと平面検出器３Ｂとを結ぶ距離Ｂ−ＬＢと、平面検出器３Ｂが線分Ｂ−ＬＢと垂直になる条件から、平面検出器３Ｂを表す平面を求め、管球焦点Ｂと環状電極のデバイス中心ＤＣを通る直線が、平面検出器３Ｂを表す平面と交わる点をＣＢとする。

このＣＢ点は、方向Ａでの環状電極のデバイス中心位置ＣＡを方向Ｂに回転させた時の環状電極のデバイス中心位置となる。このようにして求められたＢ方向のデバイス中心ＣＢの位置座標は、ＲＯＩ画像位置算出部７４に入力される。

ここで、ステップＳＴ３０７に戻る。図１０は、保持アーム４の回転角を変更した場合のＲＯＩ範囲設定の説明図である。ＲＯＩ画像位置算出部７４は、方向Ａでの第1特徴点（環状電極）の位置座標ＣＡ、ＲＯＩ中心位置座標ＫＡ、および方向Ｂでの第1特徴点の位置座標ＣＢの情報をもとに、方向ＢにおけるＲＯＩ中心の位置座標ＫＢを算出する。

図１０に示すように、方向ＢにおけるＲＯＩ中心位置座標ＫＢは、ＣＡ点とＫＡ点の相対的位置関係とＣＢ点とＫＢ点の相対的位置関係が同じになるように算出する。また、ＲＯＩの範囲は方向Ａで使用したものと同一とする（例えば視野全体の１／４とする。）
再度のステップＳＴ８０１では、すでに保持アーム４は回転しているので（ステップＳＴ８０１：Ｎｏ）、ステップＳＴ３０９に進む。

保持アーム４の回転角変更後、ＲＯＩ照射を行う（ステップＳＴ３０９：Ｙｅｓ、ＳＴ３１０）。

ステップＳＴ６０２では、術者は部分透視を行うためにＸ線照射スイッチをＯＮしてＸ線照射を開始する。Ｘ線発生部１から発生されたＸ線は、Ｘ線絞り器６により、回転角変更後に新たに計算された照射範囲に限定されて照射される。平面検出器３は部分的に照射されたＸ線画像データを画像データ記憶装置７０に入力し、モニタ８に出力する。

ステップＳＴ６０３では、モニタ８に出力された部分的に照射されたＸ線画像を見て、ＲＯＩの位置変更が必要かどうか判断する。変更する回転角が大きく異なると、投影されるデバイス大きさが変化することや計算誤差のため、回転角変更後に新たに計算されたＲＯＩが最適な位置にない場合などに対応できる。

ＲＯＩ位置の変更は、操作部９のユーザインタフェースを使用してモニタ８を見ながら変更可能である。なお、ＲＯＩ位置の変更を行っても所望の関心領域が見つからない場合は、ステップＳＴ３０１に戻り、全体視野のＸ線画像データを取得し、再度デバイス特徴点の抽出を行う。

以上述べたように第５の実施形態によれば、保持アーム４を回転させ、アブレーションカテーテル先端部の観察方向を変更しても、変更後の回転角でのＲＯＩ位置を計算してＸ線の部分照射範囲を再設定するため、視野全体のＸ線画像を再度収集することなく、部分透視が可能となる。したがってこの場合も被爆線量の低減が可能となる。

なお、本実施形態は、シングルプレーンシステムのＸ線診断装置において観察角度を変えることを例にとって説明したが、例えばバイプレーンシステムのＸ線診断装置においても適用可能である。すなわち、方向Ａと方向Ｂに対するＲＯＩ設定をどちらか一方のシステムでデバイス特徴点の抽出を行うことで、他方のシステムのＲＯＩ設定に際し、再度全体視野のＸ線画像取得を行うことなく切り替えることができる。

本実施形態によれば、関心領域だけにＸ線を照射して部分透視を行うスポットフルオロにおいて、術式中に煩雑に設定する関心領域の自動化を行うことができるため、術者はストレスを感じることなくアブレーション治療に集中でき、術式に要する時間も低減されるため患者の肉体的、精神的負担も軽減される。

また、アブレーション治療を行っている際は、関心領域に対してのみ部分照射を行うため、観察していない部分への被曝を避け、被曝線量の大幅な低減を行うことができる。

なお、実施形態において術者が行う各種操作は操作部９に接続されるユーザインタフェースを使用するとして説明したが、昨今の技術の流れでは、タッチパネル機能を有するモニタ８の画面上で行うことが迅速で円滑な治療を行う上で効率的である。

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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１…Ｘ線発生部、
２…寝台、
３…平面検出器、
４…保持アーム、
５…保持アーム移動機構、
６…Ｘ線絞り器、
７…ＲＯＩ設定部、
８…モニタ、
９…操作部、
１０…心電図計、
１１…システム制御部、
７０…画像データ記憶部、
７１…第１特徴点抽出部、
７２…第２特徴点抽出部、
７３…特徴点３次元座標計算部、
７４…ＲＯＩ画像位置算出部、
７５…ＲＯＩ絞り位置算出部。

Claims (9)

1. Ｘ線を発生するＸ線発生部と、
   前記Ｘ線の照射範囲を限定する開口可変な絞りを備えるＸ線絞り器と、
   前記Ｘ線絞り器で照射範囲が限定されたＸ線を検出する平面検出器と、
   前記平面検出器から出力されるＸ線画像データを記憶する画像データ記憶部と、
   前記Ｘ線画像データから所望のデバイス特徴点を抽出する特徴点抽出部と、
   前記特徴点抽出部で抽出された特徴点の位置情報をもとに関心領域の中心位置および範囲を算出するＲＯＩ画像位置算出部と、
   前記ＲＯＩ画像位置算出部で算出された関心領域の中心位置および範囲にもとづいて、前記Ｘ線絞り器の絞りの開口位置を算出するＲＯＩ絞り位置算出部と、
   を有するＸ線診断装置。
2. 前記特徴点抽出部は、第１の特徴点を抽出する第１特徴点抽出部と、
   第１の特徴点とは異なる特徴を持つ第２の特徴点を抽出する第２特徴点抽出部と、
   を有する請求項１記載のＸ線診断装置。
3. デバイスの環状構造を第１の特徴点として抽出し、抽出した第１の特徴点の重心位置から所定距離の探索範囲を設定し、前記探索範囲に存在するデバイスの端点を第２の特徴点として抽出し表示する請求項２記載のＸ線診断装置。
4. 前記第１特徴点抽出部による第１の特徴点抽出数と、前記第２特徴点抽出部による第２の特徴点抽出数のうち抽出数の少ない特徴点の重心位置から所定の距離の探索範囲を設定し、この探索範囲に存在する前記デバイス特徴点を抽出し表示する請求項２記載のＸ線診断装置。
5. 前記特徴点抽出部は、全体視野に対するＸ線照射を行う度に、前記平面検出器からＸ線画像データ取得し、このＸ線画像データに対して前記デバイス特徴点の抽出をリアルタイムに行う請求項１記載のＸ線診断装置。
6. 前記画像データ記憶部は、前記平面検出器から直近に取得したＸ線画像データを保持し、
   前記特徴点抽出部は、この直近に取得したＸ線画像データに対してデバイス特徴点の抽出を行い、次の全体視野に対するＸ線照射を行うまでは前記抽出されたデバイス特徴点情報を保持する請求項１記載のＸ線診断装置。
7. 被検体の心電図を計測する心電図計をさらに有し、前記特徴点抽出部は、この心電図計の所定のタイミングで前記平面検出器から取得するＸ線画像データに対して前記デバイス特徴点の抽出を行う請求項１記載のＸ線診断装置。
8. 前記Ｘ線発生部と前記平面検出器が対向し、前記Ｘ線発生部、前記Ｘ線絞り器および前記平面検出器がアイソセンタを中心に所定の回転角で回転可能に保持される保持アーム部と、
   前記デバイス特徴点が存在する３次元空間座標を算出し、前記所定の回転角における前記３次元空間座標の前記平面検出器上への投影点を計算する特徴点３次元座標計算部と、
   をさらに有する請求項１記載のＸ線診断装置。
9. 前記特徴点３次元座標計算部は、第１の回転角における前記平面検出器上に投影された前記デバイス特徴点に対するデバイス中心座標とその大きさを用いて、前記デバイス特徴点が存在する実際の３次元空間座標を計算し、この３次元空間座標を前記平面検出器上に第２の回転角で投影した場合のデバイス中心座標を求め、
   前記第１の回転角におけるＲＯＩ中心座標とデバイス中心座標との相対関係と、前記第２の回転角におけるＲＯＩ中心座標とデバイス中心座標との相対関係とが等しくなるように、第２の回転角におけるＲＯＩを再設定する請求項８記載のＸ線診断装置。

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