JP2021083828A - X線診断装置、マーカ検出方法およびマーカ検出プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
実施形態にかかるX線診断装置の全体構成について説明する。図1は、実施形態に係るX線診断装置100の構成の一例を示す図である。図1に示すように、X線診断装置100は、高電圧発生器11と、X線管(管球)12と、X線絞り13と、天板14と、Cアーム(支持具)15と、X線検出器16と、Cアーム回転・移動機構17と、天板移動機構18と、Cアーム・天板機構制御回路19と、絞り制御回路20と、画像データ生成回路21と、記憶回路23と、画像処理回路25と、入力インターフェース27と、ディスプレイ29と、処理回路31と、を有する。
(ステップS201)
画像処理回路25は、被検体Pに対するX線の照射に従って、X線画像を生成する。処理回路31は、識別機能312により、X線画像において、被検体Pへの挿入物の種別を識別する。例えば、処理回路31は、識別機能312における画像認識処理により、X線画像における造影剤の有無、開バルーンの有無、閉バルーンの有無、および複数のバルーンの有無を識別する。X線画像において造影剤が識別されなかった場合、処理回路31は、識別機能312における画像認識処理により、X線画像におけるカテーテルの領域を含むカテーテルの近傍領域を識別する。処理回路31は、X線画像において、カテーテルの近傍領域を除く他の領域の画素値を0に置換した画像(以下、カテーテル画像と呼ぶ)を、X線画像と同じ大きさで生成する。図3は、カテーテル画像CIの一例を示す図である。カテーテル画像は、カテーテルチューブCCと、ワイヤWと、バルーンBと、先端チップTIと、2つのマーカMAKとを有する。
識別機能312による識別結果において、X線画像において造影剤が存在すると識別されれば(ステップS202のYes)、ステップS203の処理が実行される。このとき、ディスプレイ29は、造影剤の検知を表示してもよい。このとき、操作者は、造影剤の検知を解除する指示を、入力インターフェース27を介して入力してもよい。これにより、識別機能312による造影剤の検知が誤りであってとしても、造影剤の検知を修正することができ、マーカの検出精度が向上する。ステップS202のYesの後、ステップS203の処理が実行される。識別機能312による識別結果において、X線画像において造影剤が存在しないと識別されれば(ステップS202のNo)、ステップS203の処理が実行される。
処理回路31は、識別機能312により、X線画像から血管領域を抽出する。例えば、処理回路31は、造影剤閾値を用いたX線画像に対する閾値判定や、X線画像に対する画像認識処理により、血管領域を特定する。また、処理回路31は、2D−3D位置合わせプログラムと複数の解剖学的標識点(すなわち解剖学的な知見)とを用いて、X線画像とボリュームデータとの位置合わせを実行する。これにより、処理回路31は、識別機能312により、血管領域において、血管領域における血管の分岐部分とX線の投影方向に関する血管の重畳部分とを識別する。なお、処理回路31は、X線画像を入力として分岐部分と重畳部分とを出力する学習済みモデルを用いて、血管領域における分岐部分と重畳部分とを識別してもよい。また、処理回路31は、分岐部分および重畳部分の抽出に関する画素値の閾値を用いたセグメンテーション処理により、血管領域における分岐部分と重畳部分とを識別してもよい。また、処理回路31は、記憶回路23に予め記憶された分岐部分の形状と重畳部分の形状とを用いたパターンマッチングを血管領域に適用することにより、分岐部分と重畳部分とを識別してもよい。これらの場合、2D−3D位置合わせプログラム、複数の解剖学的標識点、ボリュームデータは不要となる。
記憶回路23は、X線画像に関する心位相と同位相の過去のX線画像(以下、過去画像と呼ぶ)におけるマーカ(以下、過去マーカと呼ぶ)を記憶する。過去マーカは、過去画像において、後述のステップS206において検出されたマーカに相当する。処理回路31は、設定機能313により、記憶回路23から過去マーカを読み出す。処理回路31は、血管領域において、分岐部分と重畳部分とを除き、かつ過去マーカの近傍領域を、探索範囲として設定する。具体的には、処理回路31は、設定機能313により、X線画像において血管領域を除く他の領域と分岐部分と重複部分との画素値を0に置換した画像、すなわち血管画像を、X線画像と同じ大きさで生成する。処理回路31は、生成された血管画像において、過去マーカの近傍領域を、探索範囲として設定する。
処理回路31は、設定機能313により、挿入物の種別に基づいて挿入物におけるマーカの探索範囲を設定する。例えば、挿入物の種別が開バルーンである場合、処理回路31は、識別機能312により、カテーテル画像においてバルーンの領域を識別する。バルーンの領域は、図3における領域BAに相当する。
処理回路31は、マーカ検出機能314により、探索範囲においてマーカを探索する。例えば、処理回路31は、マーカ検出機能314により、探索範囲に相当する画像を入力としてマーカを出力する学習済みモデルを用いて、X線画像におけるマーカを検出する。マーカが検出されれば(ステップS206のYes)、ステップS208の処理が実行される。
処理回路31は、制御機能311により、X線画像をディスプレイ29に出力するように、画像処理回路25を制御する。ディスプレイ29は、X線画像を表示する。
画像処理回路25は、検出されたマーカをX線画像に重畳する。これにより、画像処理回路25は、重畳画像を生成する。なお、画像処理回路25は、重畳画像においてマーカを含むカテーテルの構造物の色相やコントラストを変更してもよい。すなわち、画像処理回路25は、カテーテルに関する構造物を、重畳画像において強調してもよい。画像処理回路25は、重畳画像におけるマーカの位置を検出する。画像処理回路25は、検出されたマーカの位置をディスプレイ29の画面の中央に配置するように、重畳画像に対して座標変換を実行する。なお、X線画像において検出されたマーカを示す画素値が、画素値に関する閾値(以下、マーカ閾値と呼ぶ)以上である場合、処理回路31は、制御機能311により、X線の線量を下げるように、X線に関するX線条件またはX線に関するX線フィルタを変更してもよい。このとき、ディスプレイ29は、現在のX線条件と変更後のX線条件、または現在のX線フィルタと、変更後のX線フィルタを表示してもよい。このとき、操作者は、入力インターフェース27を介して、変更後のX線条件または変更後のX線フィルタを選択してもよい。
画像処理回路25は、座標変換が実施された重畳画像をディスプレイ29に出力する。ディスプレイ29は、座標変換が実施された重畳画像を表示する。すなわち、ディスプレイ29は、重畳画像におけるマーカの位置を画面の中央に固定して、重畳画像を表示する。
検査が終了していなければ(ステップS210のNo)、ステップS201乃至ステップS210の処理を繰り返す。検査が終了すれば(ステップS210のYes)、マーカ検出処理は終了する。
被検体Pに挿入されたマーカは、被検体Pの心拍に同期して動く。一方、被検体Pにおける横隔膜は、被検体Pの呼吸に同期して動く。このため、検出されたマーカが、次のフレームでのX線画像または複数フレーム先でのX線画像において、骨の領域と横隔膜の領域との少なくとも一方と重畳することがある。第1変形例は、検出されたマーカが骨の領域と横隔膜の領域との少なくとも一方と重畳した場合、被検体Pに対するX線検出器16の位置を移動させることにある。第1変形例における処理は、例えば、図2に示すマーカ検出処理におけるステップS201の直前に実施される。
第2変形例は、X線画像において、ワイヤを示す領域(以下、ワイヤ領域と呼ぶ)がX線画像の端部に接していると識別された場合、ディスプレイ29の表示領域にワイヤが包含されるように、Cアーム15を移動させることにある。
12 X線管
14 天板
15 Cアーム(支持具)
16 X線検出器
17 Cアーム回転・移動機構
18 天板移動機構
19 Cアーム・天板機構制御回路
20 絞り制御回路
21 画像データ生成回路
23 記憶回路
25 画像処理回路
27 入力インターフェース
29 ディスプレイ
31 処理回路
100 X線診断装置
311 制御機能
312 識別機能
313 設定機能
314 マーカ検出機能
Claims (13)
- X線を発生するX線管と、
前記X線管に対向し、前記X線を検出するX線検出器と、
前記X線検出器からの出力に基づいてX線画像を順次生成する画像生成部と、
前記X線画像に対する画像認識処理により、前記X線画像において被検体への挿入物の種別を識別する識別部と、
前記X線画像において、前記種別に基づいて前記挿入物におけるマーカの探索範囲を設定する設定部と、
前記探索範囲において前記マーカを探索することにより、前記X線画像における前記マーカを検出するマーカ検出部と、
を備えるX線診断装置。 - 前記画像生成部は、前記検出されたマーカを前記X線画像に重畳した重畳画像を生成し、
前記重畳画像における前記マーカの位置を画面の中央に固定して、前記重畳画像を表示する表示部をさらに備える、
請求項1に記載のX線診断装置。 - 前記設定部は、前記挿入物の種別が開いたバルーンであると識別された場合、前記バルーンの領域の両端の近傍領域を、前記探索範囲として設定する、
請求項1または2に記載のX線診断装置。 - 前記設定部は、前記挿入物の種別が閉じたバルーンであると識別された場合、前記バルーンに関するワイヤの領域の近傍領域を、前記探索範囲として設定する、
請求項1または2に記載のX線診断装置。 - 前記設定部は、前記挿入物の種別が複数のバルーンであると識別された場合、前記複数のバルーンのうち動的なバルーンに関するワイヤの領域の近傍領域を、前記探索範囲として設定する、
請求項1または2に記載のX線診断装置。 - 前記設定部は、前記挿入物の種別が造影剤であると識別された場合、前記X線画像の血管領域から血管の分岐部分と前記X線の投影方向に関する血管の重畳部分とを除いた領域において、前記X線画像に関する心位相と同位相の過去のX線画像における前記マーカの近傍領域を、前記探索範囲として設定する、
請求項1または2に記載のX線診断装置。 - 前記探索範囲において前記マーカが未検出である場合、前記造影剤の濃度を低減させる情報を表示する表示部をさらに備える、
請求項6に記載のX線診断装置。 - 前記識別部は、前記X線画像における前記挿入物の暈けの程度を識別し、
前記暈けの程度に応じて前記X線の曝射に関するフレームレートを増大させる警告または前記暈けを解消可能な前記フレームレートを表示する表示部をさらに備える、
請求項1乃至6のうちいずれか一項に記載のX線診断装置。 - 前記探索範囲において前記マーカが未検出である場合、前記X線の線量を上げるように、前記X線に関するX線条件または前記X線に関するX線フィルタを変更する制御部をさらに備える、
請求項1乃至8のうちいずれか一項に記載のX線診断装置。 - 前記識別部は、前記X線画像において骨の領域と横隔膜の領域とを識別し、
前記骨の領域と前記横隔膜の領域とのうち少なくとも一方と前記マーカとが重畳した場合、前記被検体に対する前記X線検出器の位置を移動させる制御部をさらに備える、
請求項1乃至8のうちいずれか一項に記載のX線診断装置。 - 前記マーカを示す画素値が閾値以上である場合、前記X線の線量を下げるように、前記X線に関するX線条件または前記X線に関するX線フィルタを変更する制御部をさらに備える、
請求項1乃至8のうちいずれか一項に記載のX線診断装置。 - 検出されたX線に基づいてX線画像を順次生成し、
前記X線画像に対する画像認識処理により、前記X線画像において被検体への挿入物の種別を識別し、
前記X線画像において、前記種別に基づいて前記挿入物におけるマーカの探索範囲を設定し、
前記探索範囲において前記マーカを探索することにより、前記X線画像における前記マーカを検出する、マーカ検出方法。 - コンピュータに、
検出されたX線に基づいてX線画像を順次生成し、
前記X線画像に対する画像認識処理により、前記X線画像において被検体への挿入物の種別を識別し、
前記X線画像において、前記種別に基づいて前記挿入物におけるマーカの探索範囲を設定し、
前記探索範囲において前記マーカを探索することにより、前記X線画像における前記マーカを検出すること、
を実現させるマーカ検出プログラム。
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