JP2018501008A - デジタルサブトラクション血管造影 - Google Patents

Abstract

デジタルサブトラクション血管造影法を用いて、患者の血管系の画像のコントラストを改善する。造影剤を患者に注入せずに非造影画像を記録し、造影剤を注入した後に一連の造影画像を撮像する。非造影画像は、造影画像に順次レジストレーションされ、減算される。これによりバックグラウンド構造を取り除くが、血管系をそのままにして、血管を見やすくする。Ｘ線画像に様々な運動レイヤ（例えば、脊椎および肺）がある場合、アーティファクトが残る可能性がある。本願は、Ｘ線フレームまたはシーケンスに異なる運動レイヤがある場合に発生するアーティファクトを防止する技術を説明する。

Description

本発明は、デジタルサブトラクション血管造影（ｄｉｇｉｔａｌ ｓｕｂｔｒａｃｔｉｏｎ ａｎｇｉｏｇｒａｍ）を提供する装置、デジタルサブトラクション血管造影を提供する方法、Ｘ線撮像装置、コンピュータプログラム要素、およびコンピュータ可読媒体に関する。

デジタルサブトラクション血管造影（ＤＳＡ）は、Ｘ線撮像法であり、Ｘ線画像から背景構造を取り除くものである。背景構造を含む非造影画像（マスク画像）が患者から取得される。次に、造影剤が患者に注入され、造影剤を含む血管のＸ線画像が形成される。非造影画像は、造影剤が注入された血管のＸ線画像から減算される。このようにして、血管とその背景との間のコントラストが改善される。

米国特許第４，７２９，３７９号 特許文献１は、デジタルサブトラクション血管造影について記載している。しかし、ＤＳＡ法は、撮像された患者の関心領域に独立した複数の運動がある場合、あまり有用でないことが示されている。したがって、ＤＳＡを提供する技術はさらに改善することができる。

デジタルサブトラクション血管造影を提供するための改良された技術を有することは有益であろう。

この目的のため、本発明の第１の態様は、デジタルサブトラクション血管造影を提供する装置を提供する。該装置は、
− インターフェースユニットと、
− 処理ユニットとを有する。

インターフェースユニットは、マスク画像として使用するための非造影フレームを提供し、造影フレームを提供するように構成される。非造影フレームおよび造影フレームは、患者の関心領域のフレームシーケンスから取得される。

前記処理ユニットは、前記非造影フレームの前記関心領域の第１レイヤに生じる運動を補償することによって、第１補償マスクフレームを生成し、前記造影フレームＩｔから前記第１補償マスクフレームを減算し、前記第１補償マスクフレームの前記関心領域の第２レイヤに生じる運動を補償することによって、第２補償マスクフレームを生成し、前記造影フレームから前記第１補償マスクフレームを減算した結果から、前記第２補償マスクフレームを減算することによって後の画像を生成するように構成される。

本発明の第２の態様によると、デジタルサブトラクション血管造影を提供する方法が提供される。

本発明の一態様では、デジタルサブトラクション血管造影を提供する方法が提供される。
ａ） マスク画像として使用する非造影フレームを提供し、造影フレームを提供するステップであって、前記非造影フレームと造影フレームは、患者の関心領域のフレームシーケンスから取得されるステップと、
ｂ） 前記非造影フレームの前記関心領域の第１レイヤに生じる運動を補償することによって、第１補償マスクフレームを生成するステップと、
ｃ） 前記造影フレームから前記第１補償マスクフレームを減算するステップと、
ｄ） 前記第１補償マスクフレームの前記関心領域の第２レイヤに生じる運動を補償することによって、第２補償マスクフレームを生成するステップと、
ｅ） 前記造影フレームから前記第１補償マスクフレームを減算した結果から、前記第２補償マスクフレームを減算することによって後の画像を生成するステップとを含む。

本発明の第３の態様によると、
提供されるＸ線イメージング装置は、
− Ｘ線源とＸ線検出器とを有するＸ線撮像装置と、
− 前記請求項のいずれか一項に記載のデジタルサブトラクションアルゴリズムを提供する装置と、
− ディスプレイ装置とを有し、
前記Ｘ線撮像装置は、患者の関心領域のＸ線画像データを取得し、デジタルサブトラクション血管造影を提供する装置のインターフェースに前記Ｘ線画像データを提供し、デジタルサブトラクション血管造影図を前記表示装置に表示するように構成される。

本発明の第４の態様によると、第１の態様による装置を制御するためのコンピュータプログラム要素が提供され、コンピュータプログラム要素が処理ユニットによって形成されると、第２の態様による方法ステップを実行するように適合される。

本発明の第５の態様によると、第４の態様のコンピュータプログラム要素を格納したコンピュータ可読媒体が提供される。

有利なことに、前述の態様による装置、方法、Ｘ線システム、コンピュータプログラム要素、および／またはコンピュータ可読媒体により、Ｘ線画像が患者の内部の少なくとも２つの透過レイヤを通して取得され、これらのレイヤはある程度互いに独立して動く状態で、デジタルサブトラクション血管造影画像に残っているアーティファクトが低減または除去される。

留意点として、Ｘ線画像は透過画像であり、少なくとも２つのレイヤの重なった運動は、様々な特性を有する様々な運動レイヤの重ね合わせから生じる複雑な関数である。したがって、すべての運動の源を正確に補償することは困難である。２つの運動レイヤの重ね合わせによって引き起こされる複合運動は、異なる透明性および生体力学的特性を有する異なる変形の混合があるため、修正することが困難である。

例えば、肋骨の堅い変形、および肺葉の非剛性変形が、同じ造影画像内で混合される可能性がある。

異なる構造に対して可変の運動振幅が存在してもよい。硬い背景構造、例えば脊椎は、通常、運動の振幅が非常に小さい。呼吸または心臓の運動に関連する構造は、より大きな運動の振幅を有し得る。本発明の態様によれば、たとえそれらが最初に重ね合わされた運動レイヤとして現れたとしても、ＤＳＡ画像またはシーケンスにおいて、そのような別個の運動の源を補償することが可能である。

好都合なことに、このアルゴリズムはまた、様々な適切なレジストレーションアルゴリズムを異なる運動レイヤに適用することを可能にする。

本発明において、「Ｘ線画像シーケンス」という用語は、検査中の患者の関心領域のＸ線画像をそれぞれ含む複数のフレームを意味する。フレームは、Ｘ線画像または複数の造影画像を含むシーケンスの取得を可能にする露出モードで取得することができる。このシーケンスは、造影剤の注入前に取得されたフレームを含むことができ、非造影フレーム（マスクフレーム）と呼ばれる。造影剤が関心領域に注入された後の、Ｘ線画像シーケンス内のフレームは、造影フレームを形成し、関心領域内の血管の存在をより明確に示す。もちろん、一定期間後、造影剤が血管系中に拡散し、非造影フレームを再び得ることが可能になる。

「関心領域の第１のレイヤ」または「関心領域の第２のレイヤ」という用語は、患者の体内の異なるエンティティ（ｅｎｔｉｔｉｅｓ）または運動領域を指す。例えば、関心領域の第１のレイヤは、患者の胸郭または脊椎の場合には骨から形成され得る。関心領域の第２のレイヤは、肺を含むレイヤから形成され得る。多くの他の変形例が当業者に思い浮かぶであろう。言うまでもなく、第１のレイヤおよび第２のレイヤという用語は体内の異なる器官または構造に適用されるため、第１のレイヤの運動は、しばしば第２のレイヤの運動とは異なり、これはそれらの間の生体力学的な相違のためである。また、それらはＸ線画像において異なる外観を有するように見える可能性がある。

「幾何学変換」との用語は、Ｘ線画像シーケンスのフレームに適用される数学的演算を指す。数学的演算は、並進、回転、アフィン変換、弾性ワーピング（ｅｌａｓｔｉｃ ｗａｒｐｉｎｇ）、ストレッチング、または別の形態の変換であってもよい。

「レイヤ画像内容が類似（ｓｉｍｉｌａｒ ｉｎ ｌａｙｅｒ ｉｍａｇｅ ｃｏｎｔｅｎｔ）」という用語は、２つのＸ線フレームまたは画像、またはそれらの任意の領域が、強度、勾配、パターン、テクスチャ、輪郭、雑音指数の分布、または形状の位置において類似性を有することを意味する。言い換えれば、類似したレイヤ画像内容を有する２つのフレームは、互いにほぼ同一である。

したがって、本発明の一態様は、患者の関心領域内の複数の運動レイヤが複数回の減算アプローチを使用して分離されることである。第１の減算は、第１の構造、例えば骨のような静的構造を除去するために、第１の運動補償と組み合わせて実行される。次に、例えば、呼吸構造（例えば、横隔膜）を最小化または補償するように適合された可変マスクを用いて、第１の減算の結果に第２の減算が適用される。したがって、たとえそれらが重なった運動レイヤであるように見えるとしても、別々の運動のソースが補償されてもよい。この技法は、必要な後続の減算およびマスク推定ステップが提供されれば、３つ、４つまたはそれより多くの運動レイヤが存在する状況に拡張することができる。

言うまでもなく、本発明は、２つの運動レイヤに対する補償に限定されない。上述の方法では、表示ステップが実行される前に、さらなる異なる運動レイヤを補償するアルゴリズムのさらなるステージを適用することができる。

本発明のこれらの態様等は、以下に説明する実施形態から明らかであり、これらの実施形態を参照して説明する。

添付図面を参照して、本発明の実施形態を以下に説明する。
本発明の一態様による方法を示す。 フレームの処理を示す概略図である。 アルゴリズムアーキテクチャを示す図である。 アルゴリズムを適用した場合の典型的な結果を示す図である。 本発明の一態様によるデバイスを示す。 本発明の一態様によるＸ線撮像装置を示す図である。

デジタルサブトラクション血管造影（ＤＳＡ）はＸ線撮像モダリティであり、例えば、血流に関する問題を研究するために使用することができる。ＤＳＡ手順中、造影剤が患者の血管系に注入される。同時に、Ｘ線源は、患者の関心領域を介してＸ線放射を送る。Ｘ線検出器は、造影剤が注入された領域の血管造影（Ｘ線）画像シーケンスを、造影剤が患者の血管系全体に伝播する前に、及び伝搬と同時に記録する。そのような診断血管造影により、血管疾患の診断を可能になる。

Ｘ線撮像は、患者の組織のＸ線に対する透明性に依存する。患者のＸ線トランスミッタとは反対側のＸ線検出器で受信されるＸ線の強度は、Ｘ線が伝播する患者の構造の密度に依存して空間分布的に変化する。人体は骨と、骨とは異なるタイプの組織で構成されており、すべて密度と生化学的特性が異なる。

患者体内の様々な構造および組織形成は、静止しているか、または実質的に静止しており、その一方、他のものは互いに独立して動くことができる。例えば、脊椎は実質的に静止しているように見えるが、脊椎の上にある肺組織に対応する領域は、患者が呼吸すると動くように見える。したがって、患者の検出器側のＸ線検出器によって生成されるＸ線画像は、実際には、患者の画像化される関心領域の状態の複雑な関数である。それは、例えば、患者の心臓位相、呼吸位相、腸の運動、または患者が支持されている撮像台の回転などの外部的に患者に加えられるその他の運動、または患者の無意識的な運動に依存する。言うまでもなく、呼吸および心臓のプロセスに起因する運動は、ＤＳＡ撮像サイクルの時間フレーム内では弱い相関しかない。

この事実は、デジタルサブトラクション血管造影（ＤＳＡ）の適用にとって有害である。ＤＳＡは、造影剤が注射される前に、患者の関心領域の非造影フレームをキャプチャすることによって動作する。キャプチャされた非造影フレームは、患者の背景構造の痕跡、例えば骨および他の組織を含むが、患者の脈管構造の有意な痕跡を含まない。次に、ＤＳＡプロトコルの適用は、関心領域に造影剤を注射した後、一連の造影フレームをキャプチャする。患者の血管系は、患者の血流中の造影剤によるＸ線の吸収のために、造影画像において幾分見える。しかし、造影画像は不明瞭であることが多い。

したがって、非造影フレーム（マスクフレーム）は、連続する造影フレームから減算（ｓｕｂｔｒａｃｔ）される。骨および軟部組織に起因するＸ線画像中の痕跡（ｔｒａｃｅｓ）は、連続する造影フレームから除去される。血管系は、非造影フレームに存在しない造影剤を含むので、非造影フレームが造影画像フレームから減算された後、血管系の痕跡は造影画像シーケンスに残る。したがって、ＤＳＡは不要な背景構造をＸ線画像フレームから削除する。

造影画像シーケンス中の骨および軟組織構造が、非造影フレーム内の同じ骨および軟組織構造に対してオフセットされている場合、非造影フレームの減算により、ＤＳＡ画像にアーティファクトが現れることになる。これは、アーティファクトが患者についての実際の構造情報を表さないので、ＤＳＡ画像シーケンスの診断用途に有害である。この状況は、患者の関心領域の様々な部分が異なる速度で動く場合により複雑になる。例えば、患者の胸郭を画像化する場合、脊椎構造は比較的固く、動かないと考えることができる。肺は比較的弾性があり、より高い振幅で動く。脊椎構造の運動と肺との間には、非常に弱い相関しかない。

このような状況でＤＳＡが適用されると、造影画像に残っているアーティファクトは複雑である。造影画像における脊椎および肺組織の独立した運動が非造影フレームとはさらに異なるためである。したがって、ＤＳＡ画像からアーティファクトを除去する改善された方法が必要とされる。

本発明の一態様による方法は、デジタルサブトラクション血管造影を提供する方法であって、
ａ） マスク画像として使用する非造影フレームを提供し、造影フレームを提供するステップであって、前記非造影フレームと造影フレームは、患者の関心領域のフレームシーケンスから取得されるステップと、
ｂ） 前記非造影フレームの前記関心領域の第１レイヤに生じる運動を補償することによって、第１補償マスクフレームを生成するステップと、
ｃ） 前記造影フレームから前記第１補償マスクフレームを減算するステップと、
ｄ） 前記第１補償マスクフレームの前記関心領域の第２レイヤに生じる運動を補償することによって、第２補償マスクフレームを生成するステップと、
ｅ） 前記造影フレームから前記第１補償マスクフレームを減算した結果から、前記第２補償マスクフレームを減算することによって後の画像を生成するステップとを含む。

図１は、本発明の一態様による方法を示す。上述の方法によるアルゴリズムは、少なくとも２つの減算を使用する。ステップｃ）における第１の減算は、複数の非造影フレームＩＭと複数の造影フレームＩＣの撮像の間の時間に生じる関心領域の第１レイヤにおける運動を除去する。ステップｃ）における第２の減算は、複数の非造影フレームＩＭと複数の造影フレームＩＣの撮像の間の時間に生じる関心領域の第２レイヤにおける運動を除去する。

従って、Ｘ線透過媒体中の少なくとも２つの独立して動く運動レイヤの運動に起因するＸ線画像におけるアーティファクトを除去することが可能である。もちろん、「独立して動く」とは、運動レイヤ間の相対的な運動を指し、ある運動レイヤ（例えば、脊椎を表す）は静止、または実質的に静止していてもよい。

典型的な臨床プロトコルは、関心領域に造影剤が注入されていないときに、関心領域の短いＸ線シーケンスを取得し、複数の非造影フレームＩＭを提供することを含む。次いで、臨床医は、関心領域に造影剤を注入する。造影剤注入段階の間に、例えば蛍光透視装置などのＸ線検出器によって関心領域の取得された画像シーケンスは、造影フレームＩＣと呼ばれる。

プロトコルの典型的な適用の間に、非造影フレームおよび造影フレームのシーケンスが迅速に連続して得られる。以下では、Ｘ線画像シーケンスをＩと示す。Ｘ線画像シーケンスは、複数の非造影フレームＩＭと、複数の造影フレームＩＣとを有する。Ｘ線画像シーケンスのこれらのセクションは、画像処理技術によって、または直接的なユーザ入力によって、自動的に識別することができる。任意的に、造影剤の注入後に、残存造影剤が血管系から除去されると、複数の非造影フレームがさらに取得され得る。

アルゴリズムの全体的なアーキテクチャは、Ｘ線画像シーケンスＩの各造影フレームに対して、現在の造影フレームと非造影フレームとの間の推定運動ベクトル場を用いて、補償された第１のマスクフレームＭＡｔ０を生成することにより、関心領域内の第１レイヤの運動を補償することである。次に、補償された第１のマスクフレームが、現在の非造影フレームから減算される。これは、第１の減算を形成し、中間画像シーケンスの中間フレームＡｔをもたらす。第２の減算では、関心領域の第２のレイヤの運動に起因する運動が、減算された領域において補償される。減算された補償された第２のマスクフレームＭＢｔ１は、関心領域の第２のレイヤにおける推定された運動を使用してワープ（ｗａｒｐ）される。再び、関心領域の第２のレイヤにおける推定された運動は、現在の「第１の減算された（ｆｉｒｓｔ−ｓｕｂｔｒａｃｔｅｄ）」造影フレームと、第２の減算のマスクとして使用される非造影フレームとの間の推定運動ベクトル場を使用することによって提供される。次に、減算されたマスクは、現在の減算されたフレームから減算される。最後に、ＤＳＡ結果が表示される。

留意点として、第１の減算に使用される非造影フレームが、第２の減算に使用される減算された非造影フレームと同一のフレームインデックスを有することは必須ではない。異なるレイヤの運動特性の違いのために、第２の運動レイヤを修正するとき、以前または以後の非造影フレームは、最初の減算に使用されたのと同じインデックスを有するものよりも、マスク画像の基礎として作用するのに適していることがある。

ステップｂ）において、第１の補償マスクフレームＭＡｔ０は、計算されている造影フレームＩｔと非造影フレームＩＭｔ０との間の運動を補償することによって生成される。マスクフレームに関する第１の造影フレームの第１のレイヤの運動ベクトル場が推定される。次に、マスクフレームＩＭｔ０は、第１の造影フレームＩｔと非造影フレームＩＭｔ０との間で推定された推定運動ベクトル場を使用してワープ（ｗａｒｐ）される。これにより、第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０が生成される。

一例では、関心領域の第１のレイヤにおける運動は、患者の胸郭または背骨のような堅い構造の小さな運動に起因する。

ステップｃ）において、前に生成された第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０は、複数の造影フレームＩＣの第１の造影フレームから減算される（換言すれば、現在のフレームがＤＳＡアルゴリズムによって処理される）。

一例では、減算は対数減算である。

換言すれば、この第１の減算は、中間画像シーケンスＡの中間フレームＡｔを導出する。中間フレームは、関心領域の第１レイヤの運動が除去されたフレームである。

ステップｄ）では、関心領域の第２レイヤの構造が除去される。中間画像シーケンスＡの中間フレームＡｔが選択される。これは関心領域の第２のレイヤと類似のレイヤ画像内容を有する。

この中間フレームＡｔ１は、第１の補償されたマスクフレームのものと同じＸ線画像シーケンスインデックスを有してもよいし、異なるインデックスを有してもよい。これは、第１の補償されたマスクフレームを生成するプロセスが、第２の補償されたマスクフレームを生成するプロセスとは独立だからである。第１の補償されたマスクフレームは、Ｘ線画像シーケンスＩのフレームから得られ、第２の補償されたマスクフレームは、中間画像シーケンスＡのフレームから組み立てられる。

言うまでもなく、この方法は、中間画像シーケンスの１つのフレームを導出するが、フレームごとに連続的に方法を適用することにより、連続した中間画像シーケンスフレームＡが導出される。

中間画像シーケンスＡの中間フレームＡｔ１を選択した後、減算マスクフレームＡＭは、中間フレームＡｔ１の関心領域の第２のレイヤと、減算マスクフレームＡＭとの間の推定運動ベクトル場を使用してワープ（ｗａｒｐ）される。

それによって、第２の補償されたマスクフレームＭＢｔ１が生成される。第２の補償されたマスクフレームＭＢｔ１は、関心領域の第２のレイヤで生じる運動を補償する。第２のレイヤにおける運動は、複数の非造影フレームＩＭと、様々な造影フレームＩＣとの取得の間の時間に生じる。

ステップｅ）では、中間画像シーケンスＡの中間フレームＡｔ１から第２の補償されたマスクフレームＭＢｔ１が減算される。これにより、後の画像Ｂｔが得られる。後の画像Ｂｔは、第１の減算で除去された第１のレイヤの運動と、第２の減算で除去された第２のレイヤの運動とを有する画像である。

本発明の一実施形態によれば、さらなるステップｆ）において、後の画像Ｂｔが表示される。

言うまでもなく、後の画像の表示は、コンピュータスクリーン、テレビモニタを介することができ、あるいは、画像の表示は、コンピュータネットワークまたは視聴覚配信システムを介して別のディスプレイまたは手段に送信することができる。

本発明の一実施形態によれば、後の画像Ｂｔを表示する代わりに、第３の減算処理を提供することができる。換言すれば、導出された後画像Ｂｔは、第２の中間画像シーケンスＢのフレームを形成する。第２の中間画像シーケンスからフレームを選択した後、第３の補償されたマスクフレームが生成される。第３の補償されたマスクフレームは、関心領域の第３のレイヤの運動を補償する。第３のレイヤの運動は、複数の非造影フレームＩＭと複数の造影フレームＩＣの取得の間の時間に生じる。

同様に、本アルゴリズムは、除去されるべき運動レイヤの数に応じて、関心領域の第４、第５、第６およびそれ以上のレイヤに拡張することができる。

換言すれば、本アルゴリズムは関心領域内の異なる運動レイヤ（運動ドメイン）を再帰的に除去する。

言うまでもなく、そのような再帰は、上記のステップｅ）とｆ）の間に行われる。

特に、ステップｂ）において第１の補償されたマスクフレームを生成するプロセス、およびステップｃ）において第２の補償されたマスクフレームを生成するステップは、同じマスクフレーム生成アルゴリズムを使用する必要はない。したがって、本アルゴリズムの各再帰におけるマスクフレームの生成は、関心領域の各レイヤにおいて予想される組織のタイプに最適化され得る。これは、３番目、４番目、５番目、６番目、およびそれ以上のレイヤに拡張することができる。

一例では、関心領域の第１のレイヤは、脊椎のような比較的硬いものであってもよい。第２のレイヤの運動は、呼吸中の肺の運動に起因する可能性がある。脊椎の比較的硬い構造と、第１の補償されたマスクフレームの生成は、恒等変換（ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を必要とするだけである。脊椎の運動はほぼゼロになるので、非造影フレームと第１の造影フレームＩｔとの間には実質的に位置合わせ（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）は必要ない。呼吸運動によって引き起こされる第２のレイヤにおける運動は、弾力的な位置合わせアルゴリズムまたは垂直並進（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ）により良好に捕捉される。

したがって、本発明の一実施形態によれば、第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０の生成と、第２の補償されたマスクフレームＭＢｔ１の生成とはそれぞれ異なるアルゴリズムを使用し、各アルゴリズムは第１または第２のレイヤに特有である。

本発明の一実施形態では、前述の方法であって、関心領域の第１のレイヤは硬いレイヤである、方法が提供される。硬いレイヤは、胸郭、脊椎、頭蓋骨、骨盤、および骨を含む他の領域などの骨構造を指してもよい。

本発明の一実施形態では、前述の方法であって、関心領域の第２のレイヤは、組織レイヤであり、これは患者の呼吸、患者の心臓の運動または患者の腸の運動と同期して動く。

図２は、この方法の動作を図式的に示す。関心領域の入力Ｘ線画像シーケンスのフレームは、矩形フレームの一番上の行に示されている。下のフレーム行は、動作中のアルゴリズムを示す。

フレーム２００には、フレーム２００の矩形を斜めに横切る実線２０２と、水平に交差する点線２０４とがある。斜めの実線２０２は、関心領域の第１のレイヤの運動を表す。水平の点線２０４は、関心領域の第２のレイヤの運動を表す。レイヤが独立していることを示すために、行Ｉの後続のフレームにおいて、斜めの実線２０２が水平の点線２０４とは独立に動くことが分かる。対角線の実線２０２は横隔膜位置を表すことができ、水平の点線２０４は心臓の周りの組織の位置を表すことができる。例えば、そのようなレイヤはＤＳＡ撮像シーケンスの持続時間にわたって比較的独立しているからである。

参照ＩＭで示される左上のフレームは、複数の非造影フレームの非造影フレームを表す。したがって、これには造影剤の痕跡（ｔｒａｃｅｓ）が含まれないであろう。シーケンスＩ１、Ｉ２、Ｉ３およびＩ４は、造影フレームを表し、これには造影剤が注入されているが、図面の明瞭化を助けるために造影剤は示されていない。

図２は、ＤＳＡシーケンスの１つのフレームの変換を示す。言うまでもなく、本アルゴリズムは、Ｉ２、Ｉ３、およびＩ４、ならびに連続フレームに連続して適用され、ＤＳＡ画像シーケンスを提供する。

参照Ｉｔで示される複数の造影フレームの第１の造影フレームが、同一のサブトラクション血管造影への変換のために選択される。図２の残りの説明は、このフレームの処理に関して説明する。フレームＩ１（Ｉｔ）における横隔膜線２０６と心臓線２０８とは、非造影フレーム画像ＩＭにおける横隔膜の位置（実線２０２である）と、心臓線（水平の点線２０４である）と異なる。

Ｘ線画像シーケンスから第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０を生成する場合、造影フレームＩ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４のシーケンス中の１つの造影フレームが特定される。その造影フレームでは、関心領域の第１のレイヤは、非造影フレーム（マスク画像）に最も近い、または類似の形態を有する。したがって、図２では、フレームＩ１が最も類似したフレームとして選択されている。２１０とフレーム２００との間の第１のレイヤの運動ベクトル場２１５が生成される。次に、第１の運動ベクトル場を使用して、フレームＩ１の第１の運動レイヤにワーピング操作が適用される。

フレーム２１２に示すように、非造影フレーム内の横隔膜位置は、対角の点線２１４によって示されるその元の位置から対角の実線２１６によって示される最終位置に動いている。図から分かるように、したがって、ワープされたマスクフレームが有する横隔膜位置は、フレームＩ１の横隔膜２０６の位置と同じである。したがって、第１の補償マスクフレーム２１２（参照ＭＡｔ０とも呼ばれる）が生成された。

第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０は、複数の造影フレームの第１の造影フレーム（すなわち、デジタルサブトラクション血管造影の現在の造影フレーム）から減算される。

この結果はフレーム２１３に示されている。フレーム２１７は中間画像シーケンスＡの中間フレームＡｔであり、そのうちのＡ２、Ａ３およびＡ４もメンバーである。図から分かるように、関心領域の第１のレイヤにおける運動が第１の減算によって除去されたので、フレームＡ１ ２１６は対角の横隔膜線を有しない。水平線２１９（２０８に対応する）は、Ａ１、Ａ２、Ａ３およびＡ４における心臓線の残存アーティファクトである。さらに処理されない場合、これは依然として最終的な（後の）画像Ｂｔにモーションアーティファクトが現れる原因となる。

便宜上、中間画像シーケンスＡにおけるフレーム２１８−２２０（Ａ２、Ａ３およびＡ４）も、その元の対角の横隔膜線が除去された状態で示されているが、言うまでもなく、３つの残りのＸ線入力シーケンスのフレームに対する本アルゴリズムの連続的作用により、これを達成される。

関心領域の第２のレイヤの除去に移ると、第２の補償されたマスクフレームＭＢｔ１は、中間画像シーケンスＡを中間フレームＡｔ１について検索することによって生成される。中間フレームは、現在のフレームと類似のレイヤ画像内容を有する。

このフレームが識別されると、Ａｔ１とＭＡｔ０との間の第２の動きベクトル場２１７が特定される。第１の減算されたマスクフレーム中の第２のレイヤは、第２の動きベクトル場２１７を使用してワープされる。

図２から分かるように、参照符号２２４でも示されるフレームＭＢｔ１において、参照符号２２６で示される水平点線の初期位置は、上方に位置２２８に位置合わせされ、中間画像シーケンスフレームＡ１中の第２動きレイヤ２１８の位置を反映する。この例では、フレーム２２４内の関心領域の第２のレイヤの位置合わせは、本アルゴリズムの第１の繰り返しと同じフレームインデックスに基づいているが、言うまでもなく、２つの繰り返しは独立している。例えば、画像Ａ２、Ａ３、またはＡ４において、（ＭＡｔ０と比較して）関心領域の第２のレイヤのより適切な位置が見出されれば、これは、中間マスクフレーム２１２の第２の位置合わせのために使用することもできる。

第２の補償されたマスクフレームＭＢｔ１、すなわちフレーム２２４を生成した後、それは中間フレームＡ１から減算され、２３０と表示される後の画像フレームＢ１を生じる。Ｂ１は、内部に線を持たないものとして示され、これは、関心領域の第１のレイヤにおける動き、および関心領域の第２のレイヤにおける動きの独立した動きの結果生じるモーションアーティファクトが完全に除去されていることを示す。したがって、造影剤を含む脈管構造の痕跡のみがこの画像に残る。言うまでもなく、Ｉのフレームに本アルゴリズムを連続して適用することにより、フレームＢ２、Ｂ３、およびＢ４の計算が可能になる。

アルゴリズムのこの概略的説明は、本アルゴリズムの２回の反復を扱っているが、関心領域内に削除すべき別の独立した動きレイヤがある場合、３回、４回、５回、６回またはそれ以上の反復を提供してもよい。

異なるレジストレーションアルゴリズムを異なる段階で使用することができる。この例では、横隔膜の動き、すなわち横隔膜線２０６は比較的予測可能であり、したがってパラメトリックレジストレーションアルゴリズムを適用することができる。心臓組織の動きに起因する第２のレイヤの動きは、より拡散している可能性があり、弾性（非剛性）レジストレーションアルゴリズムを使用して、その反復における動きベクトル場を推定することができる。

図３は、本発明の一態様による方法のアルゴリズム表現を示す図である。Ｘ線画像シーケンスＩは入力３００に入力される。第１の補償されたマスクフレームのシーケンスＭＡは、第１のレジストレーション変換Ｆ（・）を適用する補償ユニット３０２（または第１の補償器）を使用して生成される。

結果として、第１の減算ユニット３０４（または減算器）は、第１の補償されたマスクフレームＭＡをＸ線画像シーケンスＩから減算する。これの結果は、第２の補償ユニット３０６（または第２の補償器）への入力でもある中間画像シーケンスＡとして使用される。

第２の補償ユニットは、第２のレジストレーション変換Ｊ（・）を適用する。

留意点として、一実施形態では、第１の補償ユニット３０２と第２の補償ユニット３０６におけるレジストレーション変換は異なるが、別の実施形態では、それらは同じであってもよい。

第１の補償されたマスクフレームは、さらに別の減算ユニット３０７（またはさらに別の減算器）への入力として使用される。この減算の出力は、後の画像Ｂを生じる。

数学的には、Ｘ線画像のシーケンスＩの入力を考えると、Ｉｔは現在のフレームであり、Ｉｔ０は最初のレジストレーション前の非造影フレームであり、Ｆ（・）およびＪ（・）は第１と第２のレジストレーション変換を示す演算子であり、ＡＴは中間画像シーケンスであり、Ａｔ１は中間画像シーケンスの独立フレームであり、ＢＴは次の画像フレームであり、実装される動作は、
ＡＴ＝Ｉｔ−Ｆ（Ｉｔ０） （１）
ＢＴ＝Ａｔ−Ｊ（Ａｔ１） （２）
可変インデックスｔ０およびｔ１によって示されるように、ＦおよびＪ演算子における検索は、互いに異なるフレームインデックスを使用して、アルゴリズムの各段階について最良のレジストレーション一致を達成することができる。

図４は、患者の胸郭のＸ線データに適用される、アルゴリズムの段階を表す５つの画像を示す。フレーム４００は、患者の関心領域に造影剤を注入する前に得られた非造影フレーム画像である。フレーム４０２は、患者の関心領域に造影剤を注入した後に得られた造影フレーム画像である。この注入は胸郭領域で行われ、フレーム４００および４０２では、脊椎および肺頂部の痕跡（ｔｒａｃｅ）が見える。注入後の造影剤の存在は、フレーム４０２においてわずかに見えるだけである。

中間フレーム４０６は、改善された領域または造影剤を含む血管系を既に示している。この実験例では、アルゴリズムの最初の反復により脊椎が削除される。これは、背骨によって不明瞭となっていた領域に造影剤が注入されるので有利である。図から分かるように、第１段階からの減算されたマスク及び減算されたフレームは、参照番号４１０及び４１２で示される大きな黒色領域を有する。これは、マスクフレームと造影フレームの撮像間の肺組織の動きによって引き起こされる動きのアーティファクトである。

肺組織は、関心領域の第２レイヤにある。したがって、本アルゴリズムの第２段階は補償されたマスクフレーム４０４を生成し、これが中間フレーム４０６から差し引かれると、次の画像４０８が得られる。この画像では、静止した堅い脊椎４１２および動く肺組織のアーティファクト４１４がフレームから実質的に除去され、４１６で造影剤を含む血管系のみが残されている。

したがって、この結果から、２つ以上の動き（または静止）レイヤが存在する場合、このアルゴリズムを適用すると優れたデジタルサブトラクション血管造影が得られることが分かる。

本発明の一実施形態によれば、上記の方法の一例が提供され、この方法は、
ｂ１） 第１の複数の幾何学変換を生成するステップと、
ｂ２） 複数の非造影フレームＩＭおよび／または造影フレームＩＣを、第１の複数の幾何学変換のうちの幾何学変換に従って変換された追加の非造影フレームおよび／または造影フレームと連結するステップとを含む。

この実施形態では、第１の様々な幾何学変換の生成は、Ｘ線画像シーケンスのフレームの可能な変換空間内の任意の剛性または非剛性幾何変換を含んでもよい。

一実施形態では、計算上の複雑さを低減するために、潜在的な幾何学変換空間をサンプリングしてもよい。

ステップｂ２）において、元のＸ線画像シーケンスは、第１の様々な幾何学変換のうちの幾何学変換に従って変換されたフレームを追加することによって拡張される。

一実施形態では、すべての幾何学変換によってすべてのＸ線画像シーケンスフレームを変換し、元の様々なマスクフレームおよび／または造影フレームに連結することができる。

計算の複雑さを低減するための様々な技術である、例えばＸ線画像シーケンスフレームの２次元空間および幾何学変換をランダムにサンプリングすることなどを適用することができることは、上述の通りである。あるいは、レジストレーションのための適切なコントラストおよび／またはマスクフレームの特定において無視できる程度の有用性しかもたらさない可能性のある幾何学変換は、レジストレーションの前にフィルタリングされてもよい（例えば、Ｘ線画像シーケンスの幾何学変換が傾斜又は膨張し過ぎている場合）。

複数のマスクフレームおよび／または造影フレームをこのような１組の変換と連結する目的は、マスクフレームと比較して、動きベクトル場推定に使用される造影フレームのレイヤ画像内容の類似性を最適化することが可能であることである。したがって、関心領域の第１のレイヤまたは第２のレイヤの動きを補償する第１の補償されたマスクフレームをより正確に生成することができる。

本発明の一実施形態では、前述の方法の一例を提供する。ここで、ステップｂ）において、第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０の生成は、
ｂ３） 複数の非造影フレームＩＭを検索して、第１の造影フレームＩｔと類似のレイヤ画像内容を有する第１のレイヤを有する第１の非造影フレームＩＭ１を検索するステップと、
ｂ４） 第１の非造影フレームＩＭ１と第１の造影フレームＩｔとの間に第１のレジストレーションを適用して、第１の補償されたマスクフレームを生成するステップとを含む。

この実施形態では、第１の補償されたマスクフレームが生成されると、第１の造影フレームＩｔの画像内容と最も類似する関心領域の第１のレイヤが検索される。特定されたフレームは最も類似しているため、第１の非造影フレームと第１の造影フレームとの間にはあまり大きなレジストレーションを必要とせず、画質が向上し、計算の複雑さが軽減される。

言うまでもなく、前の実施形態は、Ｘ線画像シーケンス中の複数の非造影フレームの検索を順次入力としてのみ適用することができ、または前述のように、連結された複数の非造影フレーム及び／又は造影フレームに適用することができる。

本発明の一実施形態では、複数の造影フレームを検索して、第１の造影フレームと類似の画像内容を有する第１のレイヤを有する第１の造影フレームを検索するステップｂ３）の間に、類似レイヤ画像内容を特定するためにアクセスされる造影フレームの領域は、造影剤が注入された領域の外側にあるフレームの一部分である。好都合なことに、これは、造影剤自体が検索プロセスと干渉するという事実に起因する位置ずれ（ｍｉｓｒａｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を回避する。

この実施形態では、余分な画像処理ステージ（例えば、コントラストの高い領域の認識など）が造影フレームＩＣに適用され、造影剤による影響を受けた造影フレームの領域が、造影フレームの領域として用いるのに有用ではないと示される。造影フレームＩＣには、類似のレイヤ画像内容を特定するためにアクセスされる、造影フレームの領域として使用するのに有用でないと示されるようにする。

本発明の一実施形態では、提供される前述の方法はさらに、
ｄ１） 第２の複数の幾何学変換を生成するステップと、
ｄ２） 造影フレーム（Ｉｔ）からの第１の補償されたマスクフレーム（ＭＡｔ０）の減算の結果のシーケンスを、前記シーケンスの追加のフレームと連結するステップであって、前記中間画像シーケンスの前記追加のフレームは、前記複数の幾何学変換のうちの幾何学変換に従って変換されるステップを含む。

アルゴリズムの第１段階に関して上述したように、関心領域の第２のレイヤにおける動きを除去することに関するアルゴリズムの第２段階は、第２の補償されたマスクフレームの生成中に検索空間を増加させることから利益を得ることもできるが、これは複数の幾何学変換を中間画像シーケンスＡに適用することによって、および元の中間画像シーケンスを変換された中間画像に連結することにより行われ得る。

本発明の一実施形態では、提供される前述の方法において、ステップｄ）において、第２の補償されたマスクフレームＭＢｔ１の生成は、
ｄ３） 中間フレーム（Ａｔ）のレイヤ画像内容と類似のレイヤ画像内容を有する第２レイヤを有する第２非造影フレームＡｔ１を、中間画像シーケンスＡを検索するステップと、
ｄ４） 第２の非造影フレームＡｔ１と中間フレームＡｔとの間に第２のレジストレーションを適用して、第２の補償されたマスクフレームを生成するステップとを含む。

本発明の一実施形態では、提供される前述の方法において、レイヤ画像内容は、強度、勾配、パターン、テクスチャ、輪郭、雑音指数、または形状のうちの１つまたはそれらの組み合わせである。

この実施形態では、レジストレーションプロセス中の画像の特定において、多くの異なるパラメータを適用することができる。図４の画像の簡単に調べることにより、レジストレーションプロセス中に多くの異なる画像属性を使用できることが分かる。例えば、肺アーティファクト４１０の上側ローブを用いて、パラメトリックにＸ線フレーム４０４および／または４０６内の肺の形状を識別することができる。フレーム４０４および４０６の中間画像シーケンス内のレイヤ画像内容は、上部がよりテクスチャ付けされており、これを用いてレジストレーションを改善することもできる。

本発明の一実施形態では、提供される前述の方法において、ステップｂ）および／またはｄ）において、複数の非造影フレームＩＭおよび／または中間画像シーケンスＡにおける検索は、パラメトリックサーチを使用して実行される。このような方法は、補償のために使用される動きモデルの正確な仕様を可能にする。想定されるクラスが現実に適合している場合は、推定ロバストネスを改善するために、補償に使用される動きのクラスを制限することが重要であることが多い。例えば、呼吸補償のために、脊椎の方向（図４の画像における垂直方向）に沿った並進運動モデルが良い選択であることが多く、ロバストネスと精度との間の有用な妥協を達成する。

したがって、図から分かるように、関心領域内の２つ以上の独立した動きレイヤの除去を可能にするデジタルサブトラクション血管造影法が提供される。

異なる運動レイヤの除去に適用されるレジストレーションアルゴリズムは、あるレイヤの運動特性に依存して変化してもよい。除去すべきレイヤが脊椎または骨である場合、このような構造は比較的硬い（ｒｉｇｉｄ）。したがって、恒等レジストレーション（ｉｄｅｎｔｉｔｙ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）を適用することができる。これは可能であるが、検査中に患者がＸ線蛍光透視台上で動かされない限り、フレーム間の脊椎の運動はゼロまたは実質的にゼロであるからである。胸郭の骨は、呼吸中の胸部の運動のために、わずかに大きい運動を経験することがある。

パラメトリックレジストレーションアルゴリズムを、関心領域内の特徴的な形状に適用することができる。例えば、横隔膜および肺葉は比較的予測可能な輪郭を有し、これは呼吸中に予測可能に変化する。したがって、パラメトリック方程式を導出して、単純に肺位置の横隔膜を表すことができる。

上述したように、呼吸レイヤ（例えば、肺および接続された組織）の除去のために、画像通りの垂直並進アルゴリズム（例えば、左の画像境界に平行な方向の並進）を適用することができる。呼吸の間に、肺組織は実質的に脊椎に沿って移動するからである。

胃または腸領域における運動などの複雑な運動の場合、レイヤの運動は、弾性（非剛性）レジストレーションアルゴリズムなどのより複雑なアルゴリズムを使用して表すことができる。

本発明の一実施形態では、ステップｂ３）またはステップｄ３）において、レイヤ画像内容の類似性の検出は、（ｉ）グレースケール範囲検索メトリック、（ｉｉ）勾配メトリック、（ｉｉｉ）テクスチャ形状メトリック、および（ｉｖ）輪郭類似性レイヤ画像メトリックよりなるグループから選択された方法を用いて実行される。あるいは、メトリックは対数変換された類似性であってもよい。

有利にも、これは、アルゴリズムのＸ線フレームまたは中間フレームにおけるレイヤ運動の検出が、アルゴリズムが適用される各レイヤに対してカスタマイズされ得ることを意味する。これにより、各レイヤのレジストレーションに使用するフレームのより効果的な選択が可能になり、レジストレーションの有効性が向上する。

例えば、骨レイヤを除去する場合、グレースケール範囲検索メトリックまたはグラジエントメトリックを画像フレームに適用することが適切であり得る。テクスチャ形状または輪郭類似性レイヤ画像メトリックは、組織レイヤの運動を推測するためにより有効であり得る。

したがって、前述の通り、複数の独立したレイヤが特定され、これらのレイヤの光学的および／または生体力学的特性に基づいて、他のレイヤとは独立して、デジタルサブトラクション血管造影から除去され得る。

本発明の一実施形態では、提供される上記の方法において、関心領域の第１のレイヤは硬いレイヤである。

本発明の一実施形態では、提供される上記の方法において、前記第１補償マスクフレームと前記第２補償マスクフレームとの生成は、それぞれ異なるアルゴリズムを使用し、各アルゴリズムは前記第１のレイヤまたは前記第２のレイヤに特有である。

上述したように、異なる運動レイヤに対して、異なるレジストレーションアルゴリズムおよび／またはレイヤ画像内容の類似性の異なるアルゴリズム検出を使用することにより、異なるレイヤから生じるアーティファクトをより良好に除去することができる。

本発明の一実施形態では、提供される方法において、ステップｂ）において、第１レイヤは硬いレイヤであり、及び／又はステップｄ）において、第２レイヤは患者の呼吸運動に関連するレイヤである。
本発明の一実施形態では、提供されるデジタルサブトラクション血管造影を提供する方法は、
ａ） （ｉ）関心領域に造影剤を注入することなく取得された複数の非造影フレーム（ＩＭ）と、（ｉｉ）関心領域に造影剤を注入した後に得られた複数の造影フレームＩＣを含むＸ線画像シーケンスＩを取得するステップ１００と、
ｂ） 第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０を生成するステップ１０２であって、前記第１の補償されたマスクフレームは、関心領域の第１のレイヤの運動を補償し、
第１のレイヤの運動は、複数の非造影フレームＩＭと複数の造影フレームＩＣの取得の間の時間に生じる。
ｃ） 複数の造影フレームＩｔの第１の造影フレームから第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０を減算し、中間画像シーケンスＡの中間フレームＡｔを導出するステップ１０４と、
ｄ） 中間画像シーケンスＡの中間フレームＡｔ１から選択された第２の補償されたマスクフレームＭＢｔ１を生成するステップ１０６であって、
第２の補償されたマスクフレームは、関心領域の第２のレイヤの運動を補償し、
第２のレイヤの運動は、複数の非造影フレームＩＭと複数の造影フレームＩＣの取得の間の時間に生じる、ステップと、
ｅ） 中間画像シーケンスＡの中間フレームＡｔ１から第２の補償されたマスクフレームＭＢｔ１を減算して、後の画像（Ｂｔ）を求めるステップ１０８と、
ｆ） 後の画像Ｂｔを表示するステップ１１０とを含む。

本発明の一態様によれば、デジタルサブトラクション血管造影を提供する装置５０２が提供され、この装置は、
− インターフェースユニット５０４と、
− 処理ユニット５０６とを有する。
前記インターフェースユニットは、マスク画像として使用するための非造影フレームＩＭを提供し、造影フレームＩｔを提供するように構成され、前記非造影フレームおよび前記造影フレームは患者の関心領域のフレームシーケンスから取得される。

前記処理ユニットは、前記非造影フレームＩＭの前記関心領域の第１レイヤに生じる運動を補償することによって、第１補償マスクフレームＭＡｔ０を生成し、前記造影フレームＩｔから前記第１補償マスクフレームを減算し、前記第１補償マスクフレームＭＡｔ０の前記関心領域の第２レイヤに生じる運動を補償することによって、第２補償マスクフレームＭＢｔ１を生成し、前記造影フレームから前記第１補償マスクフレームを減算した結果から、前記第２補償マスクフレームを減算することによって後の画像Ｂｔを生成するように構成される。

本発明の一実施形態によれば、出力ユニット５０８はさらに、後続の画像を表示するように構成される。

図５は、デジタルサブトラクション血管造影を提供する例示的な装置５０２を示す。言うまでもなく、このようなデバイスを提供する多くの実装方法が存在する。例えば、パーソナルコンピュータ、パーソナルコンピュータのグラフィックアクセラレータ、デジタル信号プロセッサ、フィールドプログラマブルゲートアレイまたはその他のプログラマブルロジック、マイクロプロセッサ、特定用途集積回路、これらの任意の組み合わせ、または等価物を含む。

本発明の一実施形態では、提供される上記の装置において、第１レイヤは硬いレイヤであり、第２レイヤは患者の呼吸運動を伴うレイヤである。

本発明の一実施形態では、提供される上記の装置において、前記処理ユニットは、異なるアルゴリズムを使用して前記第１補償マスクフレームおよび前記第２補償マスクフレームを生成するように構成され、各アルゴリズムは前記第１レイヤ又は前記第２レイヤに特有である。

本発明の一実施形態では、提供される上記の装置において、前記処理ユニット５０６はさらに、第１の複数の幾何学変換を生成し、複数の非造影フレームＩＭおよび／または造影フレームＩＣを追加の非造影フレームおよび／または造影フレームと連結するように構成され、追加の非造影フレームおよび／または造影フレームは、第１の複数の幾何学変換における幾何学変換に従って変換される。

本発明の一実施形態では、提供される上記の装置において、前記処理ユニット５０６はさらに、前記複数の非造影フレームＩＭを、前記第１造影フレームＩｔのレイヤ画像と類似のレイヤ画像を有する第１のレイヤを有する第１の非造影フレームＩＭ１を検索することによって、及び第１の非造影フレームＩＭ１と第１の造影フレームＩｔとの間に第１のレジストレーションを適用することにより、前記第１補償マスクフレームＭＡｔ０を生成するように構成される。

本発明の一実施形態では、前記処理ユニット５０６はさらに、第２の複数の幾何学変換を生成し、前記造影フレームＩｔからの第１補償マスクフレームＭＡｔ０の減算の結果のシーケンスをシーケンスの追加フレームと連結するように構成される。前記中間画像シーケンスの前記追加のフレームは、前記複数の幾何学変換のうちの幾何学変換に従って変換される。

本発明の一実施形態では、提供される上記の装置において、処理ユニット５０６はさらに、造影フレームＩｔからの第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０の減算の結果のシーケンスを検索し、造影フレームＩｔからの第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０の減算結果のものと類似のレイヤ画像内容を含む第２のレイヤを有する第２の中間フレームＡｔ１を検索するように構成されている。処理ユニットは、造影フレームＩｔフレームからの第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０の第２の減算結果と、造影フレームＩｔからの第１の補償されたマスクフレームＭＡｔ０の減算結果との間に、第２のレジストレーションを適用するように構成される。

本発明の一実施形態では、提供される上記の装置において、前記レイヤ画像内容は、強度、勾配、パターン、テクスチャ、輪郭、雑音指数、前記レイヤの運動内容、または前記第１または第２レイヤの形状のうちの１つまたはその組合せである。

本発明の一実施形態では、提供される上記の装置において、前記第１補償マスクフレームと前記第２補償マスクフレームとの生成は、それぞれ異なるアルゴリズムを使用し、各アルゴリズムは前記第１のレイヤまたは前記第２のレイヤに特有である。

本発明の一実施形態では、提供される上記の装置において、関心領域の第１のレイヤは硬いレイヤである。

本発明の一実施形態では、提供される上記の装置において、関心領域の第２のレイヤが、患者の呼吸または患者の心臓の運動と同期して動く組織レイヤである。

本発明の一実施形態では、提供される前述の装置において、複数の非造影フレームＩＭおよび／または中間画像シーケンスＡにおける検索は、パラメトリックサーチを使用して実行される。

本発明の一態様では、図６に示すように、Ｘ線撮像装置６００が提供される。この装置は、Ｘ線源６０２とＸ線検出器６０４とを有するＸ線撮像装置６０８と、前述したデジタルサブトラクションアルゴリズム６０６を提供する装置とを備える。

Ｘ線画像取得装置６０８は、患者の胸部の画像データをＸ線検出器６０４から取得し、デジタルサブトラクション血管造影を提供する装置のインターフェースに画像データを提供するように構成される。

本発明の一態様では、前述したような装置を制御するためのコンピュータプログラム要素が提供され、コンピュータプログラム要素が処理ユニットによって実行されると、前述の方法ステップを実行するように適合される。

本発明の一態様によれば、前述したプログラム要素を記憶したコンピュータ可読媒体が提供される。

コンピュータプログラム要素は、コンピュータユニットに記憶されてもよい。コンピュータユニットも本発明の一実施形態の一部であってもよい。このコンピューティングユニットは、上記の方法のステップを実行するまたは実行を誘起するように構成され得る。

さらに、上記の装置のコンポーネントを動作させるように構成されていてもよい。コンピューティングユニットは、自動的に動作し、及び／またはユーザの命令を実行するように構成されている。コンピュータプログラムはデータプロセッサのワーキングメモリにロードされる。データプロセッサは、本発明の方法を実行するように構成されている。

本発明のこの例示的な実施形態は、初めから本発明を実装したコンピュータプログラムと、アップデートにより本発明を用いるプログラムになる既存のプログラムとの両方をカバーする。

コンピュータプログラムは、光記憶媒体や他のハードウェアとともに、またはその一部として供給される固体媒体などの適切な媒体に記憶及び／または配布することができ、インターネットや有線または無線の電気通信システムなどを介して他の形式で配信することもできる。

しかし、コンピュータプログラムは、ワールドワイドウェブ等のネットワーク上で提供されてもよく、そのようなネットワークからデータプロセッサのワーキングメモリにダウンロードされてもよい。本発明のさらにべつの実施形態では、コンピュータプログラム要素をダウンロードできるようにする媒体が提供され、そのコンピュータプログラム要素は本発明の上記の実施形態の一つによる方法を実行するように構成されている。

留意すべき点として、本発明の実施形態を、異なる主題を参照して説明する。具体的に、一部の実施形態を方法の請求項を参照して説明し、他の一部の実施形態を装置の請求項を参照して説明する。しかし、本技術分野の当業者は、上記の説明と以下の説明から、特に断らないかぎり、一種類の主題に属する特徴の任意の組み合わせに加えて、異なる複数の主題に関係する特徴の間の任意の組み合わせも本出願で開示されていると考えられることが分かるであろう。

すべての特徴は組み合わせて、特徴の単なる和以上のシナジー効果を提供することができる。

図面と上記の説明に詳しく示し本発明を説明したが、かかる例示と説明は例であり限定ではない。本発明は開示した実施形態には限定されない。

請求項に記載した発明を実施する際、図面、本開示、及び従属項を研究して、開示した実施形態のその他のバリエーションを、当業者は理解して実施することができるであろう。

請求項において、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語は他の要素やステップを排除するものではなく、「１つの（「ａ」または「ａｎ」）」という表現は複数ある場合を排除するものではない。単一のプロセッサまたはその他のアイテムが請求項に記載した複数のユニットの機能を満たすこともできる。相異なる従属クレームに手段が記載されているからといって、その手段を組み合わせて有利に使用することができないということではない。請求項に含まれる参照符号は、その請求項の範囲を限定するものと解してはならない。

Claims (15)

1. デジタルサブトラクション血管造影を提供する装置であって、
   インターフェースユニットと、
   処理ユニットとを有し、
   前記インターフェースユニットは、マスク画像として使用するための非造影フレームを提供し、造影フレームを提供するように構成され、前記非造影フレームおよび前記造影フレームは患者の関心領域のフレームシーケンスから取得され、
   前記処理ユニットは、前記非造影フレームの前記関心領域の第１レイヤに生じる運動を補償することによって、第１補償マスクフレームを生成し、前記造影フレームから前記第１補償マスクフレームを減算し、前記第１補償マスクフレームの前記関心領域の第２レイヤに生じる運動を補償することによって、第２補償マスクフレームを生成し、前記造影フレームから前記第１補償マスクフレームを減算した結果から、前記第２補償マスクフレームを減算することによって後の画像を生成するように構成される、
   装置。
2. 第１レイヤは硬いレイヤであり、第２レイヤは患者の呼吸運動を伴うレイヤである、請求項１に記載の装置。
3. 前記処理ユニットは、異なるアルゴリズムを使用して前記第１補償マスクフレームおよび前記第２補償マスクフレームを生成するように構成され、各アルゴリズムは前記第１レイヤ又は前記第２レイヤに特有である、請求項１又は２に記載の装置。
4. 前記処理ユニットはさらに、第１の複数の幾何学変換を生成し、複数の非造影フレームおよび／または造影フレームを追加の非造影フレームおよび／または造影フレームと連結するように構成され、追加の非造影フレームおよび／または造影フレームは、第１の複数の幾何学変換における幾何学変換に従って変換される、
   請求項１ないし３いずれか一項に記載の装置。
5. 前記処理ユニットはさらに、前記複数の非造影フレームを、第１造影フレームのレイヤ画像と類似のレイヤ画像を有する第１のレイヤを有する第１の非造影フレームを検索することによって、及び第１の非造影フレームと第１の造影フレームとの間に第１のレジストレーションを適用することにより、前記第１補償マスクフレームを生成するように構成される、請求項４に記載の装置。
6. 前記処理ユニットはさらに、第２の複数の幾何学変換を生成し、前記造影フレームからの第１補償マスクフレームの減算の結果のシーケンスをシーケンスの追加フレームと連結するように構成された、
   中間画像シーケンスの追加のフレームは、複数の幾何学変換のうちの幾何学変換に従って変換される、
   請求項１ないし５いずれか一項に記載の装置。
7. 前記処理ユニットはさらに、造影フレームからの第１補償マスクフレームの減算結果のシーケンスを検索し、造影フレームからの第１補償マスクフレームの減算結果のレイヤ画像内容と類似のレイヤ画像内容を有する第２のレイヤを有する第２の中間フレームを検索し、造影フレームからの第１補償マスクフレームの減算の第２の結果と造影フレームからの第１補償マスクフレームの減算結果との間に第２のレジストレーションを適用するように構成された、
   請求項１ないし６いずれか一項に記載の装置。
8. レイヤ画像内容は、強度、勾配、パターン、テクスチャ、輪郭、雑音指数、レイヤの運動内容、または前記第１または第２レイヤの形状のうちの１つまたはその組合せである、
   請求項１ないし７いずれか一項に記載の装置。
9. 関心領域の第１のレイヤは硬いレイヤであり、および／または関心領域の第２のレイヤは患者の呼吸運動に関連する組織レイヤである、
   請求項１ないし８いずれか一項に記載の装置。
10. Ｘ線源とＸ線検出器とを有するＸ線撮像装置と、
    請求項１ないし９いずれか一項に記載のデジタルサブトラクションアルゴリズムを提供する装置と、
    表示装置とを有し、
    前記Ｘ線撮像装置は、患者の関心領域のＸ線画像データを取得し、デジタルサブトラクション血管造影を提供する装置のインターフェースに前記Ｘ線画像データを提供し、デジタルサブトラクション血管造影図を前記表示装置に表示するように構成される、
    Ｘ線イメージングシステム。
11. デジタルサブトラクション血管造影を提供する方法であって、
    ａ） マスク画像として使用する非造影フレームを提供し、造影フレームを提供するステップであって、前記非造影フレームと造影フレームは、患者の関心領域のフレームシーケンスから取得されるステップと、
    ｂ） 前記非造影フレームの前記関心領域の第１レイヤに生じる運動を補償することによって、第１補償マスクフレームを生成するステップと、
    ｃ） 前記造影フレームから前記第１補償マスクフレームを減算するステップと、
    ｄ） 前記第１補償マスクフレームの前記関心領域の第２レイヤに生じる運動を補償することによって、第２補償マスクフレームを生成するステップと、
    ｅ） 前記造影フレームから前記第１補償マスクフレームを減算した結果から、前記第２補償マスクフレームを減算することによって後の画像を生成するステップとを含む、
    方法。
12. ステップｂ）において、第１レイヤは硬いレイヤであり、及び／又は第２レイヤは患者の呼吸運動に関連するレイヤである、
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記第１補償マスクフレームと前記第２補償マスクフレームとの生成は、それぞれ異なるアルゴリズムを使用し、各アルゴリズムは前記第１レイヤまたは前記第２レイヤに特有である。
    請求項１１に記載の方法。
14. 請求項１ないし９いずれか一項に記載の装置を制御するコンピュータプログラム要素であって、処理ユニットにより実行された時、請求項１１ないし１３いずれか一項に記載の方法のステップを実行するように構成された、コンピュータプログラム要素。
15. 請求項１４に記載のプログラム要素を記憶したコンピュータ読み取り可能媒体。

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