JP3259664B2 - Ｘ線サブトラクション映像装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ｘ線血管造影な
どに好適な、Ｘ線画像のサブトラクション像を得るＸ線
サブトラクション映像装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｘ線サブトラクション映像装置は、Ｘ線
血管造影等に適用されるもので、血管に造影剤を注入す
る前のＸ線画像（マスク像）をあらかじめ得ておいて、
血管に造影剤を注入したときのＸ線画像（ライブ像）か
らこのマスク像をサブトラクションして、背景となる骨
等の組織の画像を除き、細かい血管のみの画像を得るこ
と（サブトラクションアンギオグラフィ）を行なうもの
である。このＸ線サブトラクション映像の手法は、ＩＶ
Ｒ（Ｉｎｔｅｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｌ Ｒａｄｉｏｌｏ
ｇｙ）の加速度的普及に伴って、一方向から撮影したＸ
線画像について適用されるだけでなく、回転Ｘ線サブト
ラクション映像法に代表されるように種々の方向などか
ら撮影したＸ線画像について適用される、関心領域を３
次元的に把握するための撮影手法として発展してきてい
る。

【０００３】このＸ線サブトラクション映像法を行なう
場合、画質を向上させるためには、マスク像を撮影する
時とライブ像を撮影する時とで、骨や臓器の位置関係が
できるだけ一致するような工夫をいかにうまく行なうか
が重要であった。言い換えると、血管像等の対象とする
部分以外はマスク像とライブ像とをまったく同じにする
ことに努力が払われてきた。たとえば、呼吸を止めた
り、心臓の鼓動に同期して撮影を開始したり、あるいは
ピクセルシフトと呼ばれる画像処理を施してマスク像と
ライブ像との位置関係を補正するなどの工夫がなされて
きた。そして、マスク像とライブ像との両撮影時にイメ
ージインテンシファイア等の撮像装置がまったく同じ位
置・方向となるように、撮像系の保持装置の機械的精度
についてはきわめて高精度のものが要求されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マスク
像とライブ像とを対象部位以外の部分について完全に一
致させることは実際上難しく、そのため従来では、不要
な部分の輪郭などが残った画像を得ることが多い、とい
う問題がある。すなわち、被写体が患者である場合は、
呼吸などを止めることができないような意識レベルが低
い場合もあり得るし、心臓などの動きを止めることがで
きない臓器を対象にしなければならない場合もあるので
あるから、被写体の動きを止める工夫にも限度がある。
また、撮像系を保持する機械系の位置精度についても実
用上の限界があり、コストを無視して位置精度を高める
わけにもいかない。

【０００５】この発明は、上記に鑑み、被写体（患者）
の呼吸などによって被写体が少々動いても、あるいは撮
像系を保持する機械系の位置精度が十分でなくても、不
要な部分の輪郭等が残ることのないようなサブトラクシ
ョン像を得ることができる、Ｘ線サブトラクション映像
装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明によるＸ線サブトラクション映像装置にお
いては、被写体に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段
と、被写体を透過したＸ線が入射させられて入射Ｘ線透
過像に対応した光学像を出力するイメージインテンシフ
ァイア手段と、該光学像を映像信号に変換する撮像手段
と、これらを保持し被写体周囲に回転させて撮影方向を
回転させる回転手段と、上記イメージインテンシファイ
ア手段のフォーカスを切り換えて造影剤を血管に注入し
ていない時に各撮影方向からのデフォーカス像を、造影
剤を血管に注入している時に各撮影方向からのフォーカ
ス像を、それぞれ出力させるようにするフォーカス切換
手段と、撮影方向が対応するもの同士で、造影剤非注入
時のデフォーカス像の映像信号と造影剤注入時のフォー
カス像の映像信号との間の減算を行うことにより、各撮
影方向ごとに造影剤非注入時のデフォーカス像と造影剤
注入時のフォーカス像との間のサブトラクション像を得
る演算手段とが備えられることが特徴となっている。

【０００７】Ｘ線照射手段とイメージインテンシファイ
ア手段と撮像手段とが回転手段によって被写体周囲に回
転させられることにより、撮影方向が回転させられるの
で、回転中の種々の方向からのＸ線画像の映像信号が得
られる。フォーカス切換手段は、イメージインテンシフ
ァイア手段の電子レンズを構成する電極などのうちの少
なくとも１つの電極に加える電圧を切り換えることによ
って、焦点がぼけた像（デフォーカス像）と焦点が合っ
た像（フォーカス像）とに切り換えるものである。そこ
で、このフォーカス切換手段によって、造影剤を血管に
注入していない時にはデフォーカス状態に切り換え、各
撮影方向からのデフォーカス像の映像信号を得、造影剤
を血管に注入している時にはフォーカス状態に切り換え
て各撮影方向からのフォーカス像の映像信号を得る。す
なわち、マスク像はデフォーカス像となり、ライブ像は
フォーカス像となり、これらが各撮影方向ごとに得られ
る。

【０００８】撮影方向が対応するもの同士で、マスク像
とライブ像との間でサブトラクションを行なう。ところ
がマスク像はデフォーカス像であり、微細な病変等はピ
ントがぼけて映らず、骨や臓器などの大きな組織は輪郭
がはっきりしないもののぼんやりとした画像となって現
れている。そのため、これら画像間のサブトラクション
を行うにつき、造影剤部分（血管部分）を除いた背景画
像が完全に一致していることはあまり意味のないことと
なる。撮像系の位置精度が十分でなく撮影方向がマスク
像とライブ像とで完全に一致していなくても、あるいは
被写体が少々動いたりしても、得られるサブトラクショ
ン像としては問題がない。すなわち、サブトラクション
の結果、ライブ像に存在し、マスク像に存在しない造影
剤部分（血管部分）の画像はもちろん残る。それに以外
に、背景画像たる骨や臓器などの組織の画像も残る。背
景画像はライブ像でははっきり現れ、マスク像ではぼん
やりとしたものとして現れるので、サブトラクションに
よって、骨や臓器などの輪郭が薄く残ったように現れ
る。

【０００９】血管部分以外の背景画像はすべて消してし
まうというのではなく、背景となっている骨や臓器など
はコントラスト濃度を落とした輪郭としてむしろ積極的
に表すようにしており、これによって、血管部分の他の
臓器などに対する位置の把握を容易にすることができ
る。したがって、このように有用なサブトラクション像
を得ることができるとともに、撮影方向をライブ像とマ
スク像とで完全に同じにしなければならないというよう
な撮像系の位置精度などはそれほど高める必要がない、
というハードウェア構成上の利点が得られる。そのた
め、とくに、このように撮像系を被写体の周りに回転さ
せて種々の方向から撮像し、３次元的に複雑に入り組ん
だ血管の像を、回転する各方向から眺めたような画像を
得ることができるので、３次元的に複雑な構造となって
いる血管の立体的な把握を行なおうとする場合に有効で
ある。このように有用なサブトラクション像を、マスク
像撮影時とライブ像撮影時での撮像系の位置合わせおよ
びＸ線曝射タイミングについて、ある程度の再現性さえ
確保できれば、被写体の少々の動きに左右されずに得る
ことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】つぎに、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照しながら詳細に説明する。図１はこの
発明にかかるＸ線サブトラクション映像装置の実施形態
を示すもので、この図において、被検者１０が検診台１
１の検診テーブル１２に載置される。この被検者１０を
挟むようにＸ線管２１と、イメージインテンシファイア
（Ｉ．Ｉ．）２２とが対向配置される。この例では、こ
れらＸ線管２１、イメージインテンシファイア２２は、
それぞれＣ型アーム２４の両端に取り付けられている。
イメージインテンシファイア２２にはテレビカメラ３０
が光学系２３により結合されている。

【００１１】Ｃ型アーム２４は保持装置２５によって保
持され、この保持装置２５はスタンド２６に取り付けら
れている。この保持装置２５によって、Ｃ型アーム２４
はスタンド２６に対して、矢印で示すように、Ｃ型アー
ム２４の円弧方向の回転や、その円弧の半径方向の水平
軸回りの回転や、前後方向・上下方向直線移動など、あ
らゆる方向での移動・回転が可能となっている。また、
Ｘ線管２１とイメージインテンシファイア２２も、Ｃ型
アーム２４の先端において、矢印で示すように、両者が
近づいたり遠ざかったりする方向に移動可能に保持され
ている。そしてスタンド２６は車輪を備えていて、検査
室の床面を自由に移動できるようになっている。スタン
ド２６内には、Ｘ線管２１に高電圧の管電圧やフィラメ
ント電流を供給するＸ線高電圧装置が納められている。
スタンド２６が天井から吊り下げられ、Ｘ線高電圧装置
は別置きとなっている場合などもある。

【００１２】テレビカメラ（撮像管）３０にはカメラコ
ントロールユニット３１が接続され、このカメラコント
ロールユニット３１から出力される映像信号が画像処理
装置４０を経て画像モニター装置５０に送られる。画像
処理装置４０は、Ａ／Ｄコンバータ４１、画像データ記
録装置４２、減算器４３、Ｄ／Ａコンバータ４４および
コントローラ４５を含む。コントローラ４５は、画像処
理装置４０内の各部分を制御するとともに、イメージイ
ンテンシファイア２２のフォーカス切り換え制御を行な
い、カメラコントロールユニット３１を制御し、および
スタンド２６内のＸ線高電圧装置を制御してＸ線管２１
からのＸ線曝射をコントロールする。

【００１３】Ｘ線曝射が図２の（ａ）に示すようにパル
ス状に行われ、被検者１０を透過したＸ線がイメージイ
ンテンシファイア２２に入射すると、イメージインテン
シファイア２２からは入射Ｘ線像の輝度増倍された可視
光画像が出力される。この出力光学像は光学系２３を介
してテレビカメラ３０に導かれる。テレビカメラ３０は
撮像管またはＣＣＤからなり、入力された光学像に対応
する電荷像が入力面に形成され、これが電子ビームの走
査または電荷読み出しにより読み出されて映像信号が得
られる。この映像信号は、画像処理装置４０に送られて
Ａ／Ｄコンバータ４１によりデジタルデータに変換さ
れ、そのデータが画像データ記録装置４２に記録され
る。

【００１４】まず最初のステップで、造影剤を注入する
前（あるいは注入後十分時間が経過して造影剤が流れ去
った後）の被検者１０について、マスク像を撮影・記録
する。このとき、イメージインテンシファイア２２は、
そのフォーカスが、ピントのぼけた状態（デフォーカス
状態）となるよう、コントローラ４５によって制御され
る。すなわち、イメージインテンシファイア２２の電子
レンズなどを構成する多数の内部電極の少なくとも１つ
の電極につき、ベストピントの状態（フォーカス状態）
とする電圧と、デフォーカス状態とする電圧とをあらか
じめ設定しておいて、これをデフォーカス電圧に切り換
える。

【００１５】このとき、図２の（ａ）に示すようなパル
ス状Ｘ線曝射に同期してデフォーカス像の映像信号（Ｄ
Ｆ１、ＤＦ２、ＤＦ３、…）が図２の（ｂ）に示すよう
に順次得られ、これがデジタル画像データに変換された
後画像データ記録装置４２に記録される。この撮像・記
録が、Ｃ型アーム２４の回転とともに行われて、各フレ
ームタイミングで被検者１０についての各方向からのマ
スク像が記録されることになる。

【００１６】つぎのステップでは、被検者１０に造影剤
を注入し、ライブ像を撮影・記録する。このとき、あら
かじめ、コントローラ４５の制御によって、イメージイ
ンテンシファイア２２の内部電極の１つに印加する電圧
がデフォーカス電圧からフォーカス電圧に切り換えられ
ており、フォーカス像が出力されるようになっている。
そのため、このとき、図２の（ｃ）に示すようなパルス
状Ｘ線曝射に同期してフォーカス像の映像信号（Ｆ１、
Ｆ２、Ｆ３、…）が図２の（ｄ）に示すように順次得ら
れ、これがデジタル画像データに変換された後画像デー
タ記録装置４２に記録される。この撮像・記録が、Ｃ型
アーム２４の回転とともに行われて、各フレームタイミ
ングで被検者１０についての各方向からのマスク像が記
録されることになる。このＣ型アーム２４の回転軌道お
よび各フレームタイミングは、先のマスク像撮影時とな
るべく一致させる必要があるが、それほど厳密にする必
要はない。

【００１７】この２つのステップによって、被検者１０
についてデフォーカス像として得られたマスク像とフォ
ーカス像として得られたライブ像とが撮影・記録される
ことになるが、これら各方向のマスク像とライブ像と
は、その撮影方向が大体一致したものとなっている。そ
こで、つぎに、これらマスク像の画像データとライブ像
の画像データとを画像データ記録装置４２から読み出
し、減算器４３において、対応する方向の画像同士（Ｄ
Ｆ１とＦ１、ＤＦ２とＦ２、ＤＦ３とＦ３、…）を減算
して、ライブ像からマスク像を引き算する。

【００１８】こうして図２の（ｅ）に示すように減算の
結果たるサブトラクション像ＳＢ１、ＳＢ２、ＳＢ３、
…のデータが順次得られ、この画像データがＤ／Ａコン
バータ４４でアナログの映像信号に戻されて画像モニタ
ー装置５０に送られ表示される。血管に造影剤を注入し
た場合は、サブトラクションにより血管像が抽出される
が、その背景画像はマスク像がデフォーカス像、ライブ
像がフォーカス像というように違う性質であるため、サ
ブトラクションによって完全にはキャンセルされず、骨
などの背景組織はその輪郭が薄く残る。そのため、１つ
のサブトラクション像でも血管の、骨などの他の組織に
対する立体的な位置把握が容易である。このようなサブ
トラクション像が、各方向から見たものとして順次表示
されるため、これを観察することにより立体的な把握を
いっそう容易に行なうことができる。

【００１９】また、サブトラクションする２つの画像
が、一方がデフォーカス像、他方がフォーカス像という
ように元々違っているため、これらの画像の間で、血管
を除く背景部分の画像が完全に一致していることはあま
り意味をなさない。そこで、サブトラクションする２つ
の画像が完全に同じ位置・方向から撮影されたものでな
くてもよく、多少の位置ずれ等や、被検者１０の動き等
は、サブトラクション画像に悪影響を与えず、許容され
ることになる。

【００２０】なお、この発明は上記に限定されず、種々
の変形が可能である。たとえば、Ｘ線撮像系は、Ｃ型ア
ーム２４に保持されたものに限らない。また、画像処理
装置４０の構成は図１に示したものに限らず、種々の構
成をとることができ、たとえば、マスク像のみを画像デ
ータ記録装置４２で記録しておいて、ライブ像がフレー
ムごとに得られる都度、対応するマスク像を読み出して
これとの間でサブトラクションを行ない、リアルタイム
でサブトラクション像を得て表示するように構成するこ
ともできる。また、Ｘ線撮像系は回転方向に移動させる
だけでなく、直線方向に２度移動させてそれぞれでマス
ク像とライブ像とを撮影するようにもできる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のＸ線サ
ブトラクション映像装置によれば、撮像系を被写体の周
囲に回転させて、各方向から、血管への造影剤非注入時
のマスク像としてピントのぼけた画像の映像信号を、血
管への造影剤注入時のライブ像としてベストピントの画
像の映像信号を得て、それらの撮影方向の対応するもの
同士のサブトラクションを行なうようにしているため、
マスク像の撮影方向とライブ像の撮影方向とが完全に一
致していることが重要でなくなり、撮像系の位置決め精
度はそれほど高度なものが要求されない。また、被写体
の動きの許容度も大きくなるため、呼吸を止められない
ような意識レベルの患者に対するサブトラクション検査
が可能になるとともに、心臓など動きを止めることがで
きないような臓器についてのサブトラクション検査も従
来に比べてはるかに容易に行なうことができるようにな
る。また、サブトラクション像には、造影剤が注入され
た血管部分の背景となっている骨や臓器などの組織の輪
郭が低いコントラスト濃度で現れるため、外科的治療を
行なう場合の術者のオリエンテーション画像として利用
可能である。すなわち、３次元的に複雑な構造をとる血
管の像のほかに、背景画像の輪郭も低コントラストで現
わすようにして有用性を高めたサブトラクション像を、
撮像系の回転にともなって各方向からのものとして順次
得ることができるので、血管の立体的な把握がいっそう
容易になる。しかも、そのような有用な画像を、撮像系
の回転のための機械系の精度をそれほど高める必要なし
に、得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態にかかるＸ線サブトラク
ション映像装置の全体を示すブロック図。

【図２】同実施形態の動作説明のためのタイムチャー
ト。

【符号の説明】

１０ 被検者 １１ 検診台 １２ 検診テーブル ２１ Ｘ線管 ２２ イメージインテンシファイア ２３ 光学系 ２４ Ｃ型アーム ２５ 保持装置 ２６ スタンド ３０ テレビカメラ ３１ カメラコントロールユニット ４０ 画像処理装置 ４１ Ａ／Ｄコンバータ ４２ 画像データ記録装置 ４３ 減算器 ４４ Ｄ／Ａコンバータ ４５ コントローラ ５０ 画像モニター装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被写体に向けてＸ線を照射するＸ線照射
   手段と、被写体を透過したＸ線が入射させられて入射Ｘ
   線透過像に対応した光学像を出力するイメージインテン
   シファイア手段と、該光学像を映像信号に変換する撮像
   手段と、これらを保持し被写体周囲に回転させて撮影方
   向を回転させる回転手段と、上記イメージインテンシフ
   ァイア手段のフォーカスを切り換えて造影剤を血管に注
   入していない時に各撮影方向からのデフォーカス像を、
   造影剤を血管に注入している時に各撮影方向からのフォ
   ーカス像を、それぞれ出力させるようにするフォーカス
   切換手段と、撮影方向が対応するもの同士で、造影剤非
   注入時のデフォーカス像の映像信号と造影剤注入時のフ
   ォーカス像の映像信号との間の減算を行うことにより、
   各撮影方向ごとに造影剤非注入時のデフォーカス像と造
   影剤注入時のフォーカス像との間のサブトラクション像
   を得る演算手段とを備えることを特徴とするＸ線サブト
   ラクション映像装置。