JP2016221054A - Ｘ線血管撮影装置 - Google Patents

Abstract

【課題】冠動脈のような注目領域について回転撮影する場合に、アームの最適な角度を自動的に決定することができるＸ線血管撮影装置を提供する。【解決手段】本実施形態に係るＸ線血管撮影装置は、ボリュームデータから解剖学的構造を抽出する構造抽出部と、抽出した前記解剖学的構造において、観察すべき注目領域と、前記注目領域とは異なる非注目領域とを設定する領域設定部と、前記注目領域と前記非注目領域の相対位置関係によりアームの軌道を決定する軌道決定部と、決定した前記アームの軌道に従って、前記アームの回転軌道を制御する軌道制御部と、を備える。【選択図】 図３

Description

本発明の一態様としての本実施形態は、Ｘ線血管撮影装置に関する。

近年、血管を撮影する血管撮影装置に関する盛んに進められている。例えば、冠動脈を撮影する場合、一般的な血管撮影装置では血管領域である冠動脈領域を抽出する。そして、その冠動脈領域から冠動脈を抽出し、その冠動脈に対して造影剤を用いた透視や撮影を行っている。

冠動脈は、上行大動脈の冠動脈洞から分枝し、冠動脈が心筋に酸素や栄養分を供給する。冠動脈洞とは、上行大動脈起始部にある３つの膨らみで、右冠尖、左冠尖、無冠尖の３つの大動脈弁を含んでいる。冠動脈洞は、右冠尖を含み、右冠動脈を分枝するとともに、左冠動脈洞は、左冠尖を含み、左冠動脈を分枝する。また、無冠動脈洞は、無冠尖を含み、冠動脈を分枝しない。

心臓の構造は、解剖学的な観点では身体の構造として同一の構造となっているが、実際は、患者（被検体）のひとりひとり、個人により形態がそれぞれ異なっている。そのため、患者個人に合わせた検査や治療が重要となる。

ここで、例えば、冠動脈インターベンションに関する血管撮影装置として、Ｃアームを用いた回転撮影をする場合に、Ｘ線の被曝量を低減することを目的としたＸ線装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００９−２０７６８３号公報

上述したように、冠動脈を撮影するためにＸ線診断装置を使用する場合、冠動脈の構造や心臓の構造は解剖学的には同一の構造であっても、形態は、患者個人によってそれぞれ異なっている。

そのため、Ｘ線診断装置を用いて透視や撮影を行う場合、初期設定や標準設定として、予め設定されている撮影用の軌道では、患者個人に合わせたＣアームの軌道の調整が必要となる。すなわち、患者の冠動脈について撮影を行う際、予め標準設定として提供されたＣアームの標準的な軌道が提供されていても、患者の冠動脈の形態や観察部位の見え方の調整を行う必要があるため、撮影画像を１コマ１コマ確認する必要があった。

また、最適な軌道を設定するためには手間と時間がかかるだけでなく、設定した軌道が必ずしも最適な軌道でない場合も有り得る。

そこで、冠動脈のような注目領域について回転撮影する場合に、アームの最適な角度を自動的に決定するＸ線血管撮影装置が望まれていた。

本実施形態に係るＸ線血管撮影装置は、上述した課題を解決するために、ボリュームデータから解剖学的構造を抽出する構造抽出部と、抽出した前記解剖学的構造において、観察すべき注目領域と、前記注目領域とは異なる非注目領域とを設定する領域設定部と、前記注目領域と前記非注目領域の相対位置関係によりアームの軌道を決定する軌道決定部と、決定した前記アームの軌道に従って、前記アームの回転軌道を制御する軌道制御部と、を備える。

第１の実施形態のＸ線画像診断装置のハードウェア構成を示す概略図。 第１の実施形態のＸ線画像診断装置における保持装置の外観構成を示す斜視図。 第１の実施形態の医用画像処理装置の構成を示すハードウエアブロック図。 第１の実施形態に係る医用画像処理装置が、患者の冠動脈を撮影する際のＣアームの最適な回転軌道を自動的に生成する処理を示したフローチャート。 本実施形態に係る処理回路が、記憶回路から取得した冠動脈領域を含む３次元画像データを例示した説明図。 本実施形態に係るＸ線画像診断装置において、予め標準設定として設定されている軌道マップと、ある患者固有の冠動脈の形状に合わせて生成された、最適軌道マップの模式図。 本実施形態に係る処理回路が、最適軌道マップを生成する過程において、その軌道が最適とならない例を示した模式図。 本実施形態に係る処理回路が、最適軌道マップを生成する過程において、その軌道が最適となる例を示した模式図。 第１の実施形態に係るＸ線画像診断装置の処理回路が、患者の冠動脈を撮影する際に、Ｃアームを最適な軌道で回転制御する回転撮影処理を示したフローチャート。 第２の実施形態に係る医用画像処理装置が、４つの時相による４つのボリュームデータから、それぞれ最適軌道マップを生成した場合の各軌道を示した模式図。 第２の実施形態に係る医用画像処理装置が、ＥＣＧ同期による心拍の変動に合わせて、最適軌道マップのＣアームの撮影角度を微調整する概念を示した模式図。 第２の実施形態に係る医用画像処理装置が、ＥＣＧ同期による心拍の変動に合わせ、Ｃアームの撮影角度を最適角度に設定する概念を示した模式図。 第２の実施形態に係る医用画像処理装置が、回転撮影する撮影角度を設定する概念を示した概念図。

（第１の実施形態）
以下に、第１の実施形態に係るＸ線画像診断装置（Ｘ線血管撮影装置）の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、第１の実施形態のＸ線画像診断装置１０のハードウェア構成を示す概略図である。図２は、第１の実施形態のＸ線画像診断装置１０における保持装置１１の外観構成を示す斜視図である。

図１では、第１の実施形態の天井走行式Ｃアームを備えるＸ線画像診断装置１０を示している。Ｘ線画像診断装置１０は、保持装置１１、ＤＦ（Digital Fluorography）装置１２、及び医用画像処理装置１００から構成される。保持装置１１及びＤＦ装置１２は、一般的には、検査室や治療室に設置される。

なお、第１の実施形態に係るＸ線画像診断装置１０は、天井走行式Ｃアームを備えるＸ線画像診断装置に限定されるものではなく、床走行式Ｃアームを備えるＸ線画像診断装置であってもよく、また、床置き式Ｃアームを備えるＸ線画像診断装置であってもよい。また、第１の実施形態に係るＸ線画像診断装置では、一例として、Ｃアームを備える装置により説明するが、これに限定されるものではない。例えば、Ｘ線照射装置とＸ線検出装置とがそれぞれ独立したアームに保持される形態であってもよい。

保持装置１１は、スライド機構２１、鉛直軸回転機構２３、懸垂アーム２４、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、検出装置２８、寝台２９、コントローラ３０、高電圧供給装置３１、および駆動制御部３２を設ける。

スライド機構２１は、Ｚ軸方向レール２１１、Ｘ軸方向レール２１２、および台車２１３を設ける。スライド機構２１は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、鉛直軸回転機構２３、懸垂アーム２４、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、および検出装置２８を一体として水平方向にスライドさせる。

Ｚ軸方向レール２１１は、Ｚ軸方向（天板２９ａの長軸方向）に延設され、天井に支持される。

Ｘ軸方向レール２１２は、Ｘ軸方向（天板２９ａの短軸方向）に延設され、その両端のローラ（図示しない）を介してＺ軸方向レール２１１に支持される。Ｘ軸方向レール２１２は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、Ｚ軸方向レール２１１上をＺ軸方向に移動される。

台車２１３は、ローラ（図示しない）を介してＸ軸方向レール２１２に支持される。台車２１３は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、Ｘ軸方向レール２１２上をＸ軸方向に移動される。

台車２１３を支持するＸ軸方向レール２１２がＺ軸方向レール２１１上をＺ軸方向に移動可能であり、台車２１３がＸ軸方向レール２１２上をＸ軸方向に移動可能であるので、台車２１３は、検査室内を、水平方向（Ｘ軸方向およびＺ軸方向）に移動可能である。

鉛直軸回転機構２３は、台車２１３に回転可能に支持される。鉛直軸回転機構２３は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、懸垂アーム２４、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、および検出装置２８を一体として鉛直軸回転方向Ｔ１（図２に図示）に回転させる。

懸垂アーム２４は、鉛直軸回転機構２３によって支持される。

Ｃアーム回転機構２５は、懸垂アーム２４に回転可能に支持される。Ｃアーム回転機構２５は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、および検出装置２８を一体として懸垂アーム２４に対する回転方向Ｔ２（図２に図示）に回転させる。

Ｃアーム２６は、Ｃアーム回転機構２５によって支持され、Ｘ線照射装置２７と検出装置２８とを、被検体Ｐ（患者Ｐ）を中心に対向配置させる。Ｃアーム２６の背面又は側面にはレール（図示しない）が設けられ、Ｃアーム回転機構２５とＣアーム２６とによって挟み込まれる当該レールを介してＣアーム２６は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、Ｘ線照射装置２７、および検出装置２８を一体としてＣアーム２６の円弧方向Ｔ３（図２に図示）に円弧動させる。

Ｘ線照射装置２７は、Ｃアーム２６の一端に設けられる。Ｘ線照射装置２７は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、前後動が可能なように設けられる。Ｘ線照射装置２７は、Ｘ線管球を有しており、高電圧供給装置３１から高電圧電力の供給を受けて、高電圧電力の条件に応じて被検体Ｐの所定部位に向かってＸ線を照射する。Ｘ線照射装置２７は、Ｘ線の出射側に、複数枚の鉛羽で構成されるＸ線照射野絞りや、シリコンゴム等で形成されハレーションを防止するために所定量の照射Ｘ線を減衰させる補償フィルタ等を設ける。

検出装置２８は、Ｃアーム２６の他端であってＸ線照射装置２７の出射の反対側に設けられる。検出装置２８は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、前後動が可能なように設けられる。検出装置２８は、平面検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）２８ａを有し、２Ｄ状に配列された検出素子によりＸ線を検出して、ピクセルごとにデジタル信号に変換する。

なお、検出装置２８は、例えば、Ｉ．Ｉ．（Image Intensifier）−ＴＶ系であってもよく、この場合、Ｉ．Ｉ．、ＴＶカメラおよびＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路を備えるようにしてもよい。このように、検出装置２８は、被検体Ｐを透過したＸ線または直接入射されるＸ線を検出できさえすればよい。

寝台２９は、床面に支持され、天板（カテーテルテーブル）２９ａを支持する。寝台２９は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、天板２９ａを水平（Ｘ、Ｚ軸方向）動、上下（Ｙ軸方向）動およびローリングさせる。天板２９ａは、被検体Ｐを載置可能であり、移動可能となっている。なお、保持装置１１は、Ｘ線照射装置２７が天板２９ａの下方に位置するアンダーチューブタイプである場合を説明するが、Ｘ線照射装置２７が天板２９ａの上方に位置するオーバーチューブタイプである場合であってもよい。

コントローラ３０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを含んでいる。コントローラ３０は、高電圧供給装置３１、および駆動制御部３２等の動作を制御する。コントローラ３０は、寝台２９や天板２９ａを駆動する駆動制御部３２等を制御していることにより、寝台２９の位置を示す寝台２９の位置情報や天板２９ａの位置を示す天板２９ａの位置情報を算出可能である。

高電圧供給装置３１は、コントローラ３０の制御に従って、Ｘ線照射装置２７に高電圧電力を供給可能である。

駆動制御部３２は、コントローラ３０の制御に従って、スライド機構２１、鉛直軸回転機構２３、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、検出装置２８、および寝台２９の天板２９ａをそれぞれ駆動可能である。

ＤＦ装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、病院基幹のＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークＮと相互通信可能である。ＤＦ装置１２は、大きくは、プロセッサとしての処理回路４１、第１の記憶回路４２、入力回路４４、ネットワークインターフェース４５、第２の記憶回路５１、画像処理回路５２およびディスプレイ５４等のハードウェアから構成される。処理回路４１は、共通信号伝送路としてのバスを介して、ＤＦ装置１２を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。なお、ＤＦ装置１２は、記録媒体用のドライブ（図示しない）を具備する場合もある。

また、ＤＦ装置１２は、ネットワークＮを介して、医用画像処理装置１００と接続されている。医用画像処理装置１００は、後述するＣアーム２６の回転駆動を制御するための最適軌道マップを生成する。ＤＦ装置１２は、医用画像処理装置１００で生成された最適軌道マップ取得する。

以下、本実施形態では、一例として、医用画像処理装置１００によって最適軌道マップを生成するようになっているが、ＤＦ装置１２において、最適軌道マップを生成してもよい。

処理回路４１は、医師や検査技師等のオペレータによって、入力デバイスからの信号が入力回路４４から入力されると、第１の記憶回路４２のメモリに記憶しているプログラムを読み出して実行する。又は、処理回路４１は、第１の記憶回路４２のＨＤＤ（Hard Disk Drive）に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送されネットワークインターフェース４５で受信されてＨＤＤにインストールされたプログラム、又は記録媒体用のドライブ（図示しない）に装着された記録媒体から読み出されてＨＤＤにインストールされたプログラム等を、メモリにロードして実行する。

また、医用画像処理装置１００によって生成されたＣアーム２６の回転軌道用の最適軌道マップは、ネットワークＮを介して、第１の記憶回路４２のメモリやＨＤＤに記憶される。

処理回路４１は、位置合わせ機能と軌道制御機能とを実行するためのプログラムを第１の記憶回路４２から読み出して、位置合わせ機能と軌道制御機能とを実行する。

位置合わせ機能とは、最適軌道マップを生成する際に使用した３次元画像と、本装置（Ｘ線画像診断装置１０）で撮影する画像との位置合わせを実行する機能のことである。位置合わせ機能においては、最適軌道マップを生成する際に使用した３次元画像と、Ｘ線画像診断装置１０で撮影した画像との差分（変位量）を検出し、検出した差分（変位量）を用いて、最適軌道マップの軌道、即ち、Ｃアーム２６の回転軌道を補正するようになっている。なお、Ｘ線画像診断装置１０は、複数方向から被検体を撮影して、その撮影画像と、３次元画像とを位置合わせを実行するものとする。

軌道制御機能とは、最適軌道マップに従って、Ｃアーム２６の回転軌道を制御する機能のことである。

なお、本実施形態における位置合わせ機能と軌道制御機能は、特許請求の範囲における位置合わせ部と軌道制御部にそれぞれ対応する。

第１の記憶回路４２は、メモリとして、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えている。メモリは、ＩＰＬ（Initial Program Loading）、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）のデータを記憶したり、処理回路４１のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いたりする。

また、第１の記憶回路４２は、ＨＤＤを備えている。ＨＤＤは、ＤＦ装置１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）や、データを記憶する。また、術者に対する情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力回路４４によって行なうことができるＧＵＩ（Graphical User Interface）を、ＯＳに提供させることもできる。

入力回路４４は、操作者によって操作が可能なポインティングデバイス（マウス等）やキーボード等の入力デバイスからの信号を入力する回路であり、ここでは、入力デバイス自体も入力回路４４に含まれるものとする。本実施形態では、操作に従った入力信号が入力回路４４から処理回路４１に送られる。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit） arithmetic Circuit(Circuitry)、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。図１では、プロセッサ（処理回路４１）が、１つの場合を例示しているが、プロセッサの数は２つ以上であってもよい。

プロセッサは、第１の記憶回路４２に保存された、もしくはプロセッサの回路内に直接組み込まれたプログラムを読み出し、実行することで各機能を実現する。プロセッサが複数設けられた場合は、プログラムを記憶する第１の記憶回路４２は、プロセッサごとに個別に設けられるものであっても構わないし、或いは、図１の第１の記憶回路４２が、各プロセッサの機能に対応するプログラムを記憶するものであっても構わない。

ネットワークインターフェース４５は、各規格に応じた通信制御を行なう。ネットワークインターフェース４５は、例えば、電話回線や専用回線などを通じてネットワークＮに接続することができる機能を有している。ＤＦ装置１２は、ネットワークインターフェース４５を介してネットワークＮ網に接続することができるので、医用画像処理装置１００とデータ通信を行うことができる。

第２の記憶回路５１は、処理回路４１の制御によって、保持装置１１の検出装置２８のＡ／Ｄ変換回路から出力された投影データを記憶する。また、第２の記憶回路５１は、処理回路４１の制御によって、画像処理回路５２から出力された透視画像および撮影画像をデータとして記憶する。第２の記憶回路５１は、画像処理を行う前の透視画像や撮影画像（いわゆるオリジナル画像）を記憶しており、ディスプレイ５４に画像を表示する際に、画像処理回路５２において、その都度、必要な画像処理が施されるようになっている。

画像処理回路５２は、処理回路４１の制御によって、第２の記憶回路５１に記憶される投影データから、透視画像および撮影画像（ＤＡ（Digital Angiography）画像）のデータを生成する。また、画像処理回路５２は、第２の記憶回路５１に記憶される透視画像および撮影画像に対して、画像処理を施す。画像処理としては、データに対する拡大／階調／空間フィルタ処理や、時系列に蓄積されたデータの最小値／最大値トレース処理、およびノイズを除去するための加算処理等が挙げられる。なお、画像処理回路５２による画像処理後のデータは、ディスプレイ５４に出力されると共に、再び、第２の記憶回路５１に記憶される。

ディスプレイ５４は、処理回路４１の制御によって、画像処理回路５２によって生成される透視画像および撮影画像のデータに、患者名等の検査情報（パラメータの文字情報および目盛等）を合成し、合成信号をＤ／Ａ（Digital to Analog）変換後、ビデオ信号として表示する。ディスプレイ５４は、画像処理回路５２から出力される透視画像および撮影画像をライブ表示するライブモニタや、画像処理回路５２から出力される撮影画像を静止画像表示、また、動画再生表示する参照モニタや、ＦＯＶ（Field Of View）切り替えのためのデータ等、主に保持装置１１の制御を行なうためのデータを表示するシステムモニタ等を含む。

図３は、第１の実施形態の医用画像処理装置１００の構成を示すハードウエアブロック図である。本実施形態では、医用画像処理装置１００が、Ｃアーム２６の回転軌道を制御するための最適軌道マップを生成する。以下、医用画像処理装置１００が最適軌道マップを生成するための構成について、説明する。

医用画像処理装置１００は、処理回路１１０、入力回路１２０、ディスプレイ１３０、記憶回路１４０、ネットワークインターフェース１５０及び内部バス１６０を備えて構成されている。

処理回路１１０は、プログラムをメモリ（記憶回路１４０）から読み出し、実行することにより、各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、処理回路１１０（プロセッサ）は、各プログラムを読み出して、構造抽出機能、領域指定機能及び軌道決定機能を実現することができる。

構造抽出機能とは、ボリュームデータから解剖学的構造を抽出する機能のことである。例えば、本実施形態では、３次元画像データ（ボリュームデータ）に基づいて、３次元的な解剖学的構造としての冠動脈領域を抽出する。ここで、ボリュームデータとは、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置や、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置で取得した同一患者の３次元データのことである。

領域設定機能とは、抽出した解剖学的構造において、観察すべき注目領域と、注目領域とは異なる非注目領域とを設定する機能のことである。例えば、本実施形態では、観察すべき注目領域として右冠動脈を設定し、非注目領域として左冠動脈前下行枝と左冠動脈回旋枝とを設定する。

軌道決定機能とは、注目領域と非注目領域の相対位置関係によりＣアーム２６の軌道を決定する機能のことである。ここで決定したＣアーム２６の軌道に関する情報が、上述した最適軌道マップである。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、上述したように、専用又は汎用のＣＰＵ、或いは、特定用途向け集積回路、プログラマブル論理デバイス、複合プログラマブル論理デバイス、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ等の回路を意味する。図３では、プロセッサ（処理回路１１０）が１つの場合を例示しているが、プロセッサの数は２以上であってもよい。

また、本実施形態における構造抽出機能、領域指定機能及び軌道決定機能は、特許請求の範囲における構造抽出部、領域指定部及び軌道決定部にそれぞれ対応する。

入力回路１２０は、操作者によって操作が可能なポインティングデバイス（マウス等）やキーボード等の入力デバイスからの信号を入力する回路であり、ここでは、入力デバイス自体も入力回路２０に含まれるものとする。また、操作に従った入力信号が、入力回路２０から処理回路１１０に送られる。

ディスプレイ１３０は、図示しない画像合成回路、ＶＲＡＭ（Video Random Access Memory）、及び画面等を含んでいる。画像合成回路は、画像データに種々のパラメータの文字データ等を合成した合成データを生成する。ＶＲＡＭは、合成データをディスプレイに展開する。ディスプレイ１３０は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）等によって構成され、画像を表示する。

記憶回路１４０は、ＲＯＭ及びＲＡＭ、ＨＤＤ等を含む記憶装置である。記憶回路１４０は、ＩＰＬ、ＢＩＯＳ及びデータを記憶したり、処理回路１１０のワークメモリとして使用されたり、または、データを一時的に記憶する場合に用いられる。ＨＤＤは、医用画像処理装置１００にインストールされたプログラムやデータを記憶する記憶装置である。

記憶回路１４０は、ボリュームデータをＲＡＭまたはＨＤＤに記憶している。本実施形態では、ボリュームデータの一例として、３次元画像を２次元的に表示可能な３次元画像データを記憶している。３次元画像データは、ネットワークＮを介して、外部の装置から取得してもよく、また、医用画像処理装置１００に撮影機能を設け、３次元画像データを生成するようにしてもよい。

ネットワークインターフェース１５０は、通信規格に応じた通信制御を行ない、例えば、電話回線や専用回線などを通じて医用画像撮影装置１００をネットワークＮに接続する機能を有している。

内部バス１６０は、処理回路１１０によって医用画像撮影装置１００が統括制御されるように、各構成要素に接続されている。

（最適軌道マップ生成処理）
次に、第１の実施形態の医用画像処理装置１００が生成する最適軌道マップ及び最適軌道マップの生成方法について、図３を参照しながら、図４に示すフローチャートを用いて説明する。なお、最適軌道マップとは、Ｃアーム２６の回転軌道を実行する際の最適軌道情報を示したものをいう。

図４は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置１００が、患者Ｐの冠動脈を撮影する際のＣアーム２６の最適な回転軌道を自動的に生成する処理を示したフローチャートである。

まず、処理回路１１０は、ボリュームデータである３次元画像データを記憶回路１４０から取得する（ステップＳ００１）。本実施形態では、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置や、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置で生成されたボリュームデータを使用することができ、モダリティには依存しない。このボリュームデータは、本装置（Ｘ線画像診断装置１０）で撮影しようとする同じ患者から予め取得されたものである。ボリュームデータは、上記のように記憶回路１４０に予め保存しておいてもよいし、ネットワークＮを介して、撮影したモダリティ装置や外部の画像サーバから取得してもよい。

そして、処理回路１１０は、３次元画像データから解剖学的構造を自動的に抽出する（ステップＳ００３）。例えば、処理回路１１０は、取得した３次元画像データから冠動脈の解剖学的構造に基づいて、右冠動脈（ＲＣＡ：Right Coronary Artery）、左冠動脈回旋枝（ＬＣＸ：Left Circumflex Coronary）、左冠動脈前下行枝（ＬＡＤ：Left Anterior Descending Coronary Artery）を抽出する。

図５は、本実施形態に係る処理回路１１０が、記憶回路１４０から取得した冠動脈領域を含む３次元画像データを例示した説明図である。

図５では、例えば、図５（ａ）に示すように、処理回路１１０は、記憶回路１４０から冠動脈領域を含む３次元画像データを取得する。

また、図５（ｂ）に示すように、処理回路１１０は、取得した３次元画像データから、解剖学的構造に基づいて、右冠動脈ＲＣＡ、左冠動脈回旋枝ＬＣＸ及び左冠動脈前下行枝ＬＡＤを自動的に抽出する。

次に、処理回路１１０は、例えば、術者からの注目領域の指定を受けて、或いは、注目領域と非注目領域の指定を受けて、抽出した解剖学的構造において、観察すべき注目領域と、注目領域とは異なる非注目領域とを設定する（ステップＳ００５）。

冠動脈の場合、主に、右冠動脈ＲＣＡ、左冠動脈回旋枝ＬＣＸ、及び左冠動脈前下行枝ＬＡＤを中心に観察することが多い。本実施形態では、右冠動脈ＲＣＡの狭窄を確認することを目的として、術者からの注目領域の指定を受けて、右冠動脈ＲＣＡを観察すべき注目領域に設定するとともに、左冠動脈回旋枝ＬＣＸと左冠動脈前下行枝ＬＡＤとを、非注目領域に設定する。

次に、処理回路１１０は、注目領域と非注目領域の相対位置関係により、Ｃアーム２６の軌道を自動的に決定する（ステップＳ００７）。この場合、注目領域である右冠動脈ＲＣＡと、非注目領域である左冠動脈回旋枝ＬＣＸ及び左冠動脈前下行枝ＬＡＤの相対位置関係により、Ｃアーム２６の軌道を示す最適軌道マップを生成する。

ここで、最適軌道マップの生成は、Ｘ線画像診断装置１０の初期設定や標準設定として設定されている標準的な軌道マップ（アングルマップ）を修正し、患者Ｐ固有の冠動脈の形状に合わせた最適軌道マップを生成する。

まず、予め標準設定として設定されている軌道マップと、患者Ｐ固有の冠動脈の形状に合わせて生成された最適軌道マップを例示する。

図６は、本実施形態に係るＸ線画像診断装置１０において、予め標準設定として設定されている軌道マップ（図６（ａ））と、ある患者Ｐ固有の冠動脈の形状に合わせて生成された、最適軌道マップ（図６（ｂ））の模式図である。

図６（ａ）は、予め標準設定されている軌道マップを例示しており、図６（ｂ）は、本装置で決定された患者Ｐに対する最適軌道マップを例示している。

図６（ａ）及び図６（ｂ）の横軸（ＬＡＯ(Light Anterior Oblique)-ＲＡＯ（Right Anterior Oblique）方向：左右方向）は、図１において、患者Ｐの左右方向から患者Ｐを撮影する際に移動するＣアーム２６の角度を示している。また、図６（ａ）及び図６（ｂ）の縦軸（cranial-caudal）方向：頭尾方向）は、Ｃアーム２６が、図１において、患者Ｐの上下方向から患者Ｐを撮影する際に移動するＣアーム２６の角度を示している。

本実施形態は、予め標準設定されている図６（ａ）に示す軌道マップから、図６（ｂ）に示す最適軌道マップを生成することを目的としている。以下に示す例では、右冠動脈ＲＣＡを注目領域とした場合の最適軌道マップを生成する方法について説明する。

処理回路１１０は、Ｃアーム２６の可動範囲に基づいて、図５（ｂ）の右冠動脈ＲＣＡ（注目領域）を投影し、投影した角度（投影角度）と右冠動脈ＲＣＡの投影像（投影像１）とを関係づけて保持する。次に、処理回路１１０は、図５（ｂ）の左冠動脈前下行枝ＬＡＤ及び左冠動脈回旋枝ＬＣＸ（いずれも非注目領域）を投影し、投影した角度（投影角度）と左冠動脈前下行枝ＬＡＤ及び左冠動脈回旋枝ＬＣＸの投影像（投影像２）とを関係づけて保持する。

処理回路１１０は、同一の投影角度において、投影像１と投影像２とを比較して、注目領域である右冠動脈ＲＣＡが、非注目領域である左冠動脈前下行枝ＬＡＤ及び左冠動脈回旋枝ＬＣＸと重ならない角度であり、注目領域である右冠動脈ＲＣＡが見やすい角度であることに基づいて、最適軌道マップを生成する。この場合、処理回路１１０は、Ｃアーム２６を仮想的に動かし、注目領域である右冠動脈ＲＣＡが、非注目領域である左冠動脈前下行枝ＬＡＤ及び左冠動脈回旋枝ＬＣＸと重ならない軌道を最適軌道マップとする。

図７は、本実施形態に係る処理回路１１０が、最適軌道マップを生成する過程において、その軌道が最適な軌道とはならない例を示した模式図である。

図７は、Ｃアーム２６が軌道１に従って移動する場合を例示しており、Ｃアーム２６の軌道１上の撮影角度が投影角度ＡＮ１のときの投影像と、同じく軌道１上の撮影角度が投影角度ＡＮ２のときの投影像を示している。

この場合、投影角度ＡＮ２において、投影像１と投影像２とを比較すると、注目領域である右冠動脈ＲＣＡが左冠動脈回旋枝ＬＣＸと重なってしまうため、投影角度ＡＮ２を含む軌道１は最適軌道マップとはならないことを示している。すなわち、投影像１と投影像２を重ね合せ、注目領域である右冠動脈ＲＣＡが、左冠動脈前下行枝ＬＡＤ及び左冠動脈回旋枝ＬＣＸと重なるか否かを判断し、注目領域が非注目領域とが重なる場合は、最適な軌道とはならないことを示している。

図８は、本実施形態に係る処理回路１１０が、最適軌道マップを生成する過程において、その軌道が最適な軌道となる例を示した模式図である。

図８は、Ｃアーム２６が軌道２に従って移動する場合を例示しており、Ｃアーム２６の軌道２上の撮影角度が投影角度ＡＮ３のときの投影像と、撮影角度が投影角度ＡＮ４のときの投影像を示している。

この場合、投影角度ＡＮ３から投影角度ＡＮ４の軌道２において、投影像１と投影像２とを比較すると、注目領域である右冠動脈ＲＣＡは、非注目領域である左冠動脈前下行枝ＬＡＤ及び左冠動脈回旋枝ＬＣＸと重ならないため、軌道２が最適軌道マップとなることを示している。また、撮影角度が見やすい角度であるか否かは、投影像１と投影像２を重ねることにより、判定することができる。

処理回路１１０は、注目領域である右冠動脈ＲＣＡが、非注目領域である左冠動脈前下行枝ＬＡＤ及び左冠動脈回旋枝ＬＣＸと重ならない最適軌道マップとなる軌道を生成すると（図６（ｂ）参照、ステップＳ００７）。その後、生成した最適軌道マップを、冠動脈領域の３次元画像データと共に、ＤＦ装置１２に送信し、最適軌道マップ生成処理を終了する（ステップＳ００９）。

なお、注目領域である右冠動脈ＲＣＡが、非注目領域である左冠動脈前下行枝ＬＡＤ及び左冠動脈回旋枝ＬＣＸと重ならない軌道マップを算出する方法は、これに限定されるものではない。例えば、投影角度を変更する度に一度に注目領域の投影像と非注目領域の投影像とが重なるか否かを、判断するようにしてもよい。

また、注目領域の投影像と非注目領域の投影像との多少の重なりを許容するようにしてもよく、例えば、投影像を重ねた場合の重複部分の注目領域における占有率で軌道の適否を判定し、最適軌道マップを生成するようにしてもよい。

（回転撮影処理）
次に、第１の実施形態に係るＸ線画像診断装置１０は、医用画像処理装置１００で生成した最適軌道マップに基づいて、Ｃアーム２６の回転軌道を制御する、回転撮影処理について、図９に示すフローチャートを用いて説明する。

図９は、第１の実施形態に係るＸ線画像診断装置１０の処理回路４１が、患者Ｐの冠動脈を撮影する際に、Ｃアーム２６を最適な軌道で回転制御する回転撮影処理を示したフローチャートである。

まず、第１の実施形態に係るＸ線画像診断装置１０の処理回路４１は、ネットワークＮを介して、医用画像処理装置１００の処理回路１１０から冠動脈領域の３次元画像データと最適軌道マップとを受信して、第１の記憶回路４２に記憶する（ステップＳ１０１）。

次に、処理回路４１は、位置合わせ機能に対応するプログラムを第１の記憶回路４２から読み出し、複数の方向から撮影された患者Ｐの撮影画像と、受信した冠動脈領域の３次元画像データの領域との位置合わせを実行する（ステップＳ１０３）。

撮影画像は、Ｘ線画像診断装置１０が撮影したＸ線血管画像又は造影画像を用いることができ、処理回路４１は、第２の記憶回路５１に記憶されているＸ線血管画像や造影画像の撮影画像を用いて、冠動脈領域の３次元画像データが示す冠動脈の領域と、撮影画像との位置合わせを実行する。

なお、位置合わせに用いる撮影画像は、撮影枚数が多いほど精度を高めることができるので、複数方向から患者Ｐを撮影して得られた多くの複数の撮影画像と、解剖学的構造である冠動脈の領域とにより位置合わせを実行する。

処理回路４１は、冠動脈領域の３次元画像データを撮影画像に位置合わせした分だけ、即ち、位置合わせ前の冠動脈領域の３次元画像データと撮影画像との間の変位量に基づいて、最適軌道マップを補正し、Ｃアーム２６の回転軌道を補正する（ステップＳ１０５）。なお、補正する方法は、例えば、変換行列を適用することができる。

処理回路４１は、医用画像処理装置１００において決定したＣアーム２６の軌道（最適軌道マップ）に従って、Ｃアーム２６の回転軌道を制御するとともに回転撮影を実行し（ステップＳ１０７）、回転撮影処理を終了する。

以上説明したように、第１の実施形態に係るＸ線画像診断装置１０は、ボリュームデータである３次元画像データから解剖学的構造を抽出し、その抽出した解剖学的構造において、観察すべき注目領域と注目領域とは異なる非注目領域とを設定する。

本実施形態の場合には、注目領域と非注目領域とがボリュームデータの解剖学的構造を用いて、相対位置関係によりＣアーム２６の軌道を決定するようになっているため、より高精度にＣアーム２６の回転軌道を決定することできる。そして、本実施形態に係るＸ線画像診断装置１０は、決定したＣアーム２６の軌道（最適軌道マップ）に従って、Ｃアーム２６の回転軌道を制御することができる。

これにより、本実施形態に係るＸ線画像診断装置１０によれば、冠動脈のような注目領域について回転撮影する場合であっても、Ｃアーム２６の最適な角度を自動的に決定することができる。

なお、本実施形態では、最適軌道マップを医用画像処理装置１００において生成するようになっていたが、Ｘ線画像診断装置１０において最適軌道マップを生成するようにしてもよい。

この場合、Ｘ線画像診断装置１０は、ネットワークＮを介して、ボリュームデータまたは解剖学的構造のボリュームデータを取得することにより、最適軌道マップを生成することができるので、同様に実現することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態では、医用画像処理装置１００は、ある時相におけるボリュームデータから最適軌道マップを生成するようになっていた。第２の実施形態では、医用画像処理装置１００は、複数時相におけるボリュームデータから複数時相に対応する最適軌道マップを生成するようになっている。

例えば、医用画像処理装置１００の処理回路１１０は、複数時相によって撮影された時系列的なボリュームデータから時系列的な解剖学的構造の位置を抽出する。処理回路１１０は、時系列的な解剖学的構造の位置における、注目領域と非注目領域との相対的な位置関係により、それぞれＣアーム２６の軌道を決定することができる。

心臓の動きは、大きく分けると拡張期と収縮期に分かれており、拡張期は左右の心室が拡張する時相となっている。また、心拍動は、弁の動きと関連して心室や心房の形態が変化する。例えば、等容性収縮期、最大吐出期、減少吐出期、拡張準備期などの時相により心室や心房の位置や形状形態が変わり、これに伴って冠動脈の位置も変化する。このため、時系列的な複数時相の時相ごとに最適軌道マップを生成することにより、所望の心時相で撮影する際の最適軌道マップを得ることができる。

図１０は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置１００が、４つの時相における４つのボリュームデータから、それぞれ最適軌道マップを生成した場合の各軌道を示した模式図である。

図１０では、４つの時相における各心拍の変動に合わせ、それぞれ生成された最適軌道マップが例示されている。なお、４つの時相は、一例として、図１０（ａ）から図１０（ｄ）のアルファベット順（ｔ１からｔ４の順に対応する。）に時系列となっているものとする。

さらに、第２の実施形態では、複数時相における各ボリュームデータのそれぞれから、それぞれ最適軌道マップを生成することを利用して、以下のような利用態様が考えられる。

（第１の利用態様）
第２の実施形態において、心電図同期（ＥＣＧ同期）を使用して、患者Ｐの観察したい注目領域について、固定透視する態様について説明する。

固定透視とは、観察したい注目領域を固定して透視する透視方法であり、Ｃアーム２６の位置を固定して、複数時相を連続的に観測する。その際、複数時相における各注目領域の変化に応じて、Ｃアーム２６の角度をリアルタイムに微調整する。

この場合、ＥＣＧ同期を使用し、処理回路１１０は、患者Ｐの３次元画像データを患者Ｐの冠動脈領域の時相に同期させる。処理回路１１０は、３次元画像データを時系列的に複数回生成してもよく、また、複数の３次元画像データから画像補間処理を施して、患者Ｐの時系列的な複数の３次元画像データを生成してもよい。

なお、Ｘ線ＣＴ装置による撮影は被曝を伴うため、３次元画像データに画像補間処理を施して、時系列的な複数の３次元画像データを生成する方が望ましい。

このように、処理回路１１０は、患者Ｐの時系列的な複数の３次元画像データにおいて、それぞれ注目領域を設定し、その注目領域が時系列的な変位や変形を生じても継続して固定透視するように、Ｃアーム２６の撮影角度を微調整する。すなわち、処理回路１１０は、Ｃアーム２６の回転軌道を心拍に同期させ、注目領域に対するＣアーム２６の位置をリアルタイムに制御する。

図１１は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置１００が、ＥＣＧ同期による心拍の変動に合わせて、最適軌道マップのＣアーム２６の撮影角度を微調整する概念を示した模式図である。

図１１（ａ）に示すように、処理回路１１０は、最適軌道マップの撮影角度を、心拍の変動に合わせ微修正する。例えば、処理回路１１０は、固定透視する注目領域を右冠動脈ＲＣＡとした場合、心拍の変動に合わせて時系列的に撮影角度が少しずつ異なってくる。

そのため、処理回路１１０は、注目領域である右冠動脈ＲＣＡを固定透視するために、その見やすい位置や撮影方向を特定し、心拍の時系列的な変化に合わせ、Ｃアーム２６の撮影角度を時系列的に微調整する。

図１１（ｂ）は、図１１（ａ）において、撮影角度を微修正する概念を示した模式図である。処理回路１１０は、複数時相の時相の変化に合わせて、最適軌道マップの撮影角度を微修正する。処理回路１１０は、複数時相のそれぞれの最適軌道マップを用いて、注目領域である右冠動脈ＲＣＡを固定透視するように撮影角度を微調整する。

これにより、術者は、特段の操作を必要とせず、Ｃアーム２６の最適な撮影角度で注目領域の固定透視によるリアルタイム透視画像を得ることができる。

（第２の利用態様）
第２の実施形態において、ＥＣＧ同期を使用し、患者Ｐの観察したい注目領域に対して回転撮影する態様について説明する。

ＥＣＧ同期を使用することにより、処理回路１１０は、患者Ｐの３次元画像データを、患者Ｐの冠動脈領域の時相に同期させる。この場合も同様に、例えば、３次元画像データを時系列的に複数回生成してもよく、また、複数の３次元画像データから画像補間処理を施し、患者Ｐの時系列的な複数の３次元画像データを生成してもよい。

処理回路１１０は、患者Ｐの時系列的な複数の３次元画像データにおいて、注目領域を設定し、その注目領域を回転撮影することができるように時系列的にＣアーム２６の撮影角度を制御する。すなわち、処理回路１１０は、時系列的な解剖学的構造の時相と撮影すべき時相とを同期させ、その撮影すべき時相で注目領域を撮影するように、Ｃアーム２６の回転軌道を制御する。

図１２は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置１００が、ＥＣＧ同期による心拍の変動に合わせ、Ｃアーム２６の撮影角度を最適角度に設定する概念を示した模式図である。

図１２に示すように、処理回路１１０は、Ｃアーム２６の撮影角度を心拍の変動に同期させ、その撮影すべき時相に合わせて撮影角度を変更するようになっている。

図１２（ａ）は、患者Ｐの心拍の周期を例示した心電図波形を示している。また、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の心電図波形において、所定の時相の周期で、Ｃアーム２６が回転撮影する撮影角度を示している。

ここで、図１２（ｂ）における最適軌道マップの時相と撮影角度とについて、別途図面を用いて説明する。

図１３は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置１００が、回転撮影する撮影角度を設定する概念を示した概念図である。

図１２（ｂ）の撮影角度では、各時相における撮影角度を示している。この撮影角度は、図１３に示す各時相における最適軌道マップの撮影角度に基づいて設定される。

例えば、図１３では、ｔ１からｔ４の４つの時相における最適軌道マップを示しており、その各時相において回転撮影する際の角度をそれぞれ示している。即ち、図１３（ａ）では、時相がｔ１のときの回転撮影の角度を撮影角度ＡＮｔ１で示しており、この撮影角度ＡＮｔ１は、図１２（ｂ）のｔ１における撮影角度に対応する。また、図１３（ｂ）では、時相がｔ２のときの回転撮影の角度を撮影角度ＡＮｔ２で示しており、この撮影角度ＡＮｔ２は、図１２（ｂ）のｔ２における撮影角度に対応する。

同様に、図１３（ｃ）では、時相がｔ３のときの回転撮影の角度を撮影角度ＡＮｔ３で示しており、この撮影角度ＡＮｔ３は、図１２（ｂ）のｔ３における撮影角度に対応する。また、図１３（ｄ）では、時相がｔ４のときの回転撮影の角度を撮影角度ＡＮｔ４で示しており、この撮影角度ＡＮｔ４は、図１２（ｂ）のｔ４における撮影角度に対応する。

このように、処理回路１１０は、患者Ｐの心拍の時系列的な変化に同期して、Ｃアーム２６の最適な撮影角度で患者の注目領域を撮影することができる。

これにより、術者は、特段の操作を必要とせず、ＥＣＧ同期撮影としてＣアーム２６の最適な撮影角度で回転撮影し、撮影画像を得ることができる。

なお、第１及び第２の実施形態では、ＣＴ装置等の他のモダリティ装置で取得した３次元画像データを使用して最適軌道マップを生成している。これに換えて、Ｘ線画像診断装置１０で３次元画像データを生成してもよい。例えば、Ｃアーム２６を回転させて取得される患者の回転ＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）画像から３次元画像データを生成するようにしてもよい。

これにより、Ｘ線画像診断装置１０は、それ自身のＤＦ装置１２で最適軌道マップを作成することができる。この場合、Ｘ線血管撮影画像と最適軌道マップの対応関係がすでに取られているため、第１の実施形態において説明した位置合わせ処理を不要とすることができる。

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。

１０ Ｘ線画像診断装置
１１ 保持装置
１２ ＤＦ装置
２１ スライド機構
２１１ Ｚ軸方向レール
２１２ Ｘ軸方向レール
２１３ 台車
２３ 鉛直軸回転機構
２４ 懸垂アーム
２５ Ｃアーム回転機構
２６ Ｃアーム
２７ Ｘ線照射装置
２８ 検出装置
３０ コントローラ
３２ 駆動制御部
４１ 処理回路
４２ 第１の記憶回路
４４ 入力回路
４５ ネットワークインターフェース
５１ 第２の記憶回路
５２ 画像処理回路
５４ ディスプレイ
１００ 医用画像処理装置
１１０ 処理回路
１２０ 入力回路
１３０ ディスプレイ
１４０ 記憶回路
１５０ ネットワークインターフェース
１６０ 内部バス

Claims (9)

1. ボリュームデータから解剖学的構造を抽出する構造抽出部と、
   抽出した前記解剖学的構造において、観察すべき注目領域と、前記注目領域とは異なる非注目領域とを設定する領域設定部と、
   前記注目領域と前記非注目領域の相対位置関係によりアームの軌道を決定する軌道決定部と、
   決定した前記アームの軌道に従って、前記アームの回転軌道を制御する軌道制御部と、
   を備えるＸ線血管撮影装置。
2. 前記軌道決定部は、
   前記注目領域の投影像と、前記非注目領域の投影像とが重ならない撮影角度を算出し、前記重ならない撮影角度に基づいて、前記アームの軌道を決定する
   請求項１に記載のＸ線血管撮影装置。
3. 前記構造抽出部は、
   複数時相によって撮影された時系列的なボリュームデータから時系列的な解剖学的構造を抽出し、
   前記軌道決定部は、
   前記複数時相における前記注目領域と前記非注目領域の相対的な位置関係により、前記複数時相に対応した前記アームの位置または軌道を決定する
   請求項１または２に記載のＸ線血管撮影装置。
4. 前記軌道制御部は、
   前記アームの回転軌道を心拍に同期させて、前記注目領域に対する前記アームの位置をリアルタイムに制御する
   請求項３に記載のＸ線血管撮影装置。
5. 前記軌道制御部は、
   前記時系列的な解剖学的構造の時相と撮影すべき時相とを同期させ、その撮影すべき時相で前記注目領域を撮影するように、前記アームの回転軌道を制御する
   請求項３に記載のＸ線血管撮影装置。
6. 前記時系列的なボリュームデータは、前記複数時相の時相間において補間され、
   前記構造抽出部は、
   補間された前記時系列的なボリュームデータから、補間された前記時系列的な解剖学的構造を抽出し、
   前記軌道決定部は、
   補間された前記時系列的な解剖学的構造において、前記注目領域と前記非注目領域との相対的な位置関係により、前記アームの軌道を決定する
   請求項３から５のいずれか１項に記載のＸ線血管撮影装置。
7. 複数方向から被検体を撮影した撮影画像と、前記解剖学的構造の位置合わせを実行する位置合わせ部をさらに備え、
   前記軌道制御部は、
   その位置合わせにおける差分を用いて、前記アームの回転軌道を補正する
   請求項１から６のいずれか１項に記載のＸ線血管撮影装置。
8. ネットワークを介して、前記ボリュームデータ、前記解剖学的構造、または前記アームの軌道のデータのいずれかを取得し、前記アームの回転軌道を制御する
   請求項１から７のいずれか１項に記載のＸ線血管撮影装置。
9. 前記解剖学的構造は、血管領域を対象とする
   請求項１から８のいずれか１項に記載のＸ線血管撮影装置。

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