JP3641499B2

JP3641499B2 - ディジタルｘ線装置

Info

Publication number: JP3641499B2
Application number: JP27017194A
Authority: JP
Inventors: 田和幸小; 田晋一右
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1994-10-11
Filing date: 1994-10-11
Publication date: 2005-04-20
Anticipated expiration: 2020-04-20
Also published as: JPH08107891A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、被検体の対象部位にＸ線を照射しその検出信号をディジタル化した後に画像演算を行って透視又は撮影画像をディジタルデータとして収集し表示するディジタルＸ線装置に関し、被検体の対象部位について透視をしながらカテーテルや内視鏡などの経皮的検査治具を該対象部位へ挿入する際に、その経皮的検査治具の描出能を向上すると共に被曝線量を低減するディジタルＸ線装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、患者に対して外科手術を行わないでカテーテルや内視鏡などの経皮的検査治具を用いて、血管系病変部や消化器系病変部などを検査又は治療するＩＶＲ（Ｉnterventional Ｒadiology）と呼ばれる手技が盛んに行われるようになってきた。このＩＶＲによると、開腹手術などを行わないため、被検体に対する肉体的リスク又は精神的な負担が少なくなる。しかし、上記カテーテル等を被検体の体外から対象の病変部まで経皮的に挿入しなければならず、この挿入操作が難しいものであった。
【０００３】
従来、上記カテーテル等の被検体の体内への挿入操作は、ディジタルＸ線装置を用い対象部位について透視をしながら、例えば血管の経路をたどって目的の病変部まで到達させるようにしていた。しかし、Ｘ線透視下ではＸ線量が低いため、挿入中のカテーテル等が見えにくいものであった。また、目的の病変部までカテーテル等を進めて行くためには、その病変部の解剖学的な位置を知っておく必要がある。そこで、従来は、被検体の対象部位について予め撮影しておき、その対象部位について透視をしながら現在の透視像に上記撮影画像（例えば血管マップ像）をスーパーインポーズさせて表示し、上記撮影画像とカテーテル等の透視像を見ながら挿入操作をしていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような従来の透視像の表示を見ながらのカテーテル等の挿入では、上記カテーテル等は細い棒状のものであるため、低線量である透視下では画像のコントラストが低くなり、カテーテル等の画像が非常に見にくくて挿入操作が容易にできないものであった。また、上記カテーテル等の挿入操作の間中、透視のためのＸ線照射が頻繁に行われるため、被検体や術者に対する被曝線量が多くなるものであった。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に対処し、被検体の対象部位について透視をしながらカテーテル等の経皮的検査治具を該対象部位へ挿入する際に、その経皮的検査治具の描出能を向上する共に被曝線量を低減することができるディジタルＸ線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】
上記目的を達成するために、本発明によるディジタルＸ線装置は、被検体にＸ線を照射するＸ線管球と、このＸ線管球の前面に配置され照射されるＸ線の領域を制限するＸ線絞りと、上記被検体を間に挟んでＸ線管球に対向配置され被検体からの透過Ｘ線像を検出するＸ線検出器と、このＸ線検出器の出力光学像を電気信号に変換する撮像装置と、この撮像装置からの出力信号をディジタル信号に変換したもの又は後述の記憶装置からのディジタル信号を入力して画像演算を行う演算装置と、この演算装置に入力又は出力する画像データを格納する記憶装置と、この記憶装置からの画像データをアナログ信号に変換して画像表示する表示装置と、を有するディジタルＸ線装置において、上記被検体の対象部位について上記撮像装置で予め撮影した撮影画像を上記記憶装置に記録しておき、上記対象部位に挿入された経皮的検査治具を透視しながら上記演算装置で上記記憶装置から撮影画像を読み出して現在の透視像と上記読み出した撮影画像とを加算しスーパーインポーズさせて、表示装置の表示画面を複数ブロックに分割しこれらの各ブロックを経皮的検査治具の挿入位置を識別するための関心領域として表示し、透視開始時の基準透視像と現在の透視像との差分透視像の複数ブロックの各画素に対して、指定されたしきい値の範囲内に含まれる画素値をカウントしてそのカウント数が指定数より多いブロックを検出し、そのブロックを上記対象部位に挿入中の経皮的検査治具の表示領域と判定し、上記Ｘ線絞りをその遅い動作速度にタイミングを合わせて自動制御により移動させ、上記経皮的検査治具の表示領域以外の領域を上記Ｘ線絞りで逐次覆いつつ上記対象部位の透視像を表示するようにしたものである。
【０００７】
また、上記Ｘ線絞りによる照射Ｘ線の制限は、挿入中の経皮的検査治具の先端部以外の表示領域を覆うようにしてもよい。
【０００８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明によるディジタルＸ線装置の構成を示すブロック図である。このディジタルＸ線装置は、被検体の対象部位にＸ線を照射しその検出信号をディジタル化した後に画像演算を行って透視又は撮影画像をディジタルデータとして収集し表示するもので、図１に示すように、Ｘ線管球１と、Ｘ線絞り２と、イメージインテンシファイア（以下「I.I.」と略称する）３と、撮像装置４と、Ａ／Ｄ変換器５と、演算装置６と、フレームメモリ７ａ〜７ｎと、ルックアップテーブル８と、Ｄ／Ａ変換器９と、表示装置１０と、制御装置１１と、操作卓１２とを有して成る。
【０００９】
上記Ｘ線管球１は、被検体テーブル１３に寝載された被検体１４にＸ線を照射するもので、制御装置１１で制御されるＸ線制御器１５及び高圧発生器１６により高電圧を印加されてＸ線を放射するようになっている。Ｘ線絞り２は、上記Ｘ線管球１から放射されるＸ線の照射領域を制限するもので、該Ｘ線管球１の前面に例えば４枚の矩形の羽根が配置され、各羽根は表示装置１０の画面の上下左右から挿入及び退避が可能とされている。
【００１０】
I.I.３は、上記Ｘ線管球１から放射され被検体１４を透過したＸ線像を入射して可視光像に変換するＸ線検出器となるもので、上記被検体１４を間に挟んでＸ線管球１と対向配置されている。撮像装置４は、上記I.I.３からの出力光学像を撮影して電気信号に変換するもので、例えばテレビカメラから成り、I.I.３の光学的出力面に設けたディストリビュータ１７で偏光された光を入射するように接続されている。Ａ／Ｄ変換器５は、上記撮像装置４からの出力信号をディジタル信号に変換するものである。また、演算装置６は、上記Ａ／Ｄ変換器５からのディジタル信号又は後述のフレームメモリ７ａ〜７ｎから読み出したディジタルの画像データを入力して画像演算を行うもので、例えば画像間の加減算や定数との乗除演算をリアルタイムで実行するようになっている。さらに、フレームメモリ７ａ〜７ｎは、上記演算装置６への入力データ又は該演算装置６からの出力データとしての画像データを格納する記憶装置となるもので、入出力切換器１８を介して複数個のものが並列に接続されており、この入出力切換器１８の動作により、該フレームメモリ７ａ〜７ｎのいずれかより読み出した画像データを上記演算装置６へ送出したり、この演算装置６で演算した出力データをフレームメモリ７ａ〜７ｎのいずれかに記録するようになっている。
【００１１】
ルックアップテーブル８は、上記フレームメモリ７ａ〜７ｎから読み出した画像データを表示のために階調変換するもので、例えば画像データのデータ値に対応して画像表示の白黒の輝度データがテーブル化して記憶されている。Ｄ／Ａ変換器９は、上記ルックアップテーブル８からの出力データをアナログ信号に変換するものである。また、表示装置１０は、上記Ｄ／Ａ変換器９から出力されるアナログ信号に基づいて画像表示するもので、例えばテレビモニタから成る。
【００１２】
そして、制御装置１１は、上記各構成要素の動作を制御するもので、例えばＣＰＵ（中央処理装置）から成る。また、操作卓１２は、上記制御装置１１に接続されて操作者が各種の操作入力をするもので、例えば透視又は撮影モードの区別、撮影部位の選択、画像解析などの指示を与えるようになっている。
【００１３】
次に、このように構成されたディジタルＸ線装置により実行される透視像の表示手順について、図２〜図５のフローチャートを参照して説明する。まず、被検体へ経皮的検査治具としてのカテーテルを挿入する対象部位を特定し、図１に示す被検体テーブル１３を移動して被検体１４の対象部位を透視及び撮影位置に合わせる。そして、上記対象部位を透視しながらカテーテルを挿入する際に参照する画像を、図２に示す手順で予め撮影する。例えば、対象部位の或る血管内にカテーテルを挿入するとすると、被検体の血管内に造影剤を注入しながら、対象部位にＸ線を照射して撮影し、該対象部位の撮影画像を収集する（図２のステップS1）。そして、上記収集した撮影画像を例えば血管マップ像として、図１に示す例えば２番目のフレームメモリ７ｂ（図示省略）に記録する（ステップS2）。
【００１４】
次に、上記対象部位について透視をしながらカテーテルをその対象部位へ挿入する際の透視像の表示手順を、図３に示す。すなわち、まず、図１に示すディジタルＸ線装置を透視モードに切り換え、被検体の対象部位にＸ線を照射して透視し、該対象部位の透視像を収集する（図３のステップS11）。次に、上記のように対象部位を透視しながら、前記２番目のフレームメモリ７ｂに記録された撮影画像を読み出して、図１に示す演算装置６で上記収集した現在の透視像と上記読み出した撮影画像とを加算し、この加算後の画像データを例えば１番目のフレームメモリ７ａに記録する（ステップS12）。次に、上記フレームメモリ７ａから画像データを読み出し、上記加算後の透視像を表示装置１０の画面に表示する（ステップS13）。このとき、血管マップ像としての撮影画像の上に現在の透視像がスーパーインポーズされて表示され、その血管マップ像と透視像とを見ながら目的の対象部位へカテーテルを挿入操作する。そして、ステップS14で上記対象部位についての透視が終了か否かを判定し、まだ終了でなければ“NO”側へ進んでステップS11へ戻り、各ステップS11→S12→S13→S14を繰り返し、透視終了であれば“YES”側へ進んで終了する。
【００１５】
次に、上記被検体の対象部位について透視をしながらカテーテルを該対象部位へ挿入する際の、図１に示すＸ線絞り２の自動制御の手順について、図４及び図５を参照して説明する。まず、図３に示すステップS13で透視像を表示した状態で、図１に示す表示装置１０の表示画面をＭ×Ｎブロックに分割する（図４のステップＡ）。すなわち、図６に示すように、表示装置１０の表示画面をＸ方向にＭブロック、Ｙ方向にＮブロックに分割し、これらの各ブロックをカテーテルの挿入位置を識別するための関心領域として用いる。次に、透視開始時のフレーム加算画像を基準透視像として、図１に示す例えば３番目のフレームメモリ７ｃ（図示省略）に記録する（ステップＢ）。この状態で、現在の透視像を順次収集する（ステップＣ）。そして、順次収集した現在の透視像と上記の基準透視像とで差分をとり、差分透視像を得る（ステップＤ）。
【００１６】
次に、上記のように得られた差分透視像の（ｍ，ｎ）ブロック（ｍ≦Ｍ，ｎ≦Ｎ）の各画素に対して、指定されたしきい値の範囲内に含まれる画素値をカウントする（ステップＥ）。すなわち、指定された下側しきい値と上側しきい値との間に入る画素値がどのくらいあるかカウントする。次に、上記の画素値のカウントが指定された数（画素数しきい値）より多いか否か判定する（ステップＦ）。指定数より少ないときは、“NO”側へ進んでステップＨに跳び、差分透視像の(ｍ，ｎ）ブロックは最大まで進んだか否か判定する。まだ最大まで進んでいないときは、ステップＨは“NO”側へ進んでステップＥへ戻り、ステップＥ→Ｆ→Ｈを繰り返す。この繰り返しの途中で、ステップＦにおいて画素値のカウントが指定数より多くなったときは、“YES”側へ進んでステップＧに入る。そして、このステップＧで、上記（ｍ，ｎ）ブロックをカテーテル表示ブロックとして判定し、登録する。このカテーテル表示ブロックＥ₁は、図７において斜線を付した部分であり、このカテーテル表示ブロックＥ₁のＸ方向の最大ブロックの位置Ｘmax，最小ブロックの位置Ｘmin及びＹ方向の最大ブロックの位置Ｙmax，最小ブロックの位置Ｙminで囲まれる領域（図７に太線で囲んだ範囲内）以外の領域が、図１に示すＸ線絞り２で覆う部分となる。
【００１７】
次に、再びステップＨで差分透視像の（ｍ，ｎ）ブロックは最大まで進んだか否かを判定し、最大まで進んだならば、“YES”側へ進んで結合子１を介して図５のステップＪに入る。このステップＪでは、図７に示すカテーテル表示ブロックＥ₁のうち最も新しくカテーテル表示ブロックとして判定されたブロック１９をカテーテル２０の先端部を含むブロックとして、この最新のカテーテル表示ブロック１９に隣接する例えば８ブロックをカテーテル先端ブロックとして登録する。例えば、図８に示すように、上記最新のカテーテル表示ブロック１９を中心にした合計９ブロックの領域（図８に太線で囲んだ範囲内）をカテーテル先端ブロックＥ₂とする。次に、上記カテーテル先端ブロックＥ₂について、Ｘ方向の最大ブロックの位置Ｘmax，最小ブロックの位置Ｘmin及びＹ方向の最大ブロックの位置Ｙmax，最小ブロックの位置Ｙminを求める（ステップＫ）。このように位置が求められたカテーテル先端ブロックＥ₂は、カテーテル２０の進行方向に図１に示すＸ線絞り２がある場合はその挿入の邪魔になるばかりでなく、カテーテル２０の動き検出の妨げともなるので、この領域をＸ線絞り２の非挿入領域とする。
【００１８】
次に、図１に示す制御装置１１は、上記のように求められたＸ線絞り２の位置制御情報を該Ｘ線絞り２へ送出し、このＸ線絞り２をカテーテル先端ブロックＥ₂の最大ブロックＸmax，Ｙmax及び最小ブロックＸmin，Ｙminの位置まで移動させる（ステップＬ）。これにより、上記Ｘ線絞り２は、図８において太線で囲んだ範囲の領域の外側部分を覆うように移動してくる。そして、この状態でカテーテル２０の挿入時の透視像を表示する（ステップＰ）。この結果、挿入操作中のカテーテル２０の先端部以外の表示領域は、上記Ｘ線絞り２で逐次覆いつつ被検体の対象部位の透視像を表示することができる。その後、ステップＱで上記対象部位についての透視が終了か否かを判定し、まだ終了でなければ“NO”側へ進んで結合子２を介して図４のステップＣへ戻り、各ステップＣ→Ｄ→Ｅ→Ｆ→Ｇ→Ｈ→Ｊ→Ｋ→Ｌ→Ｐ→Ｑを繰り返し、透視終了であれば“YES”側へ進んで終了する。
【００１９】
次に、上記のような透視像の表示手順における各種制御のタイミングを示すと、図９のようになる。図９（ａ）は、図１に示すディジタルＸ線装置の全体を制御する基準信号となる同期信号を示しており、例えば１／30秒ごとのパルス信号となっている。同図（ｂ）は、上記の同期信号に合わせて透視像を収集する（図３のステップS11参照）タイミングを示している。また、同図（ｃ）は、上記のように収集した透視像を、図２のステップS1，S2で予め撮影しておいた撮影画像にスーパーインポーズさせて（図３のステップS12参照）その加算後の透視像を表示する（図３のステップS13参照）タイミングを示している。そして、同図（ｄ）は、上記のように加算した現在の透視像から基準透視像を差し引き（図４のステップＤ参照）、カテーテル表示ブロックＥ₁を識別し（図４のステップＧ参照）、さらにカテーテル先端ブロックＥ₂を識別して（図５のステップＪ参照）、Ｘ線絞り２へ位置制御情報を送って該Ｘ線絞り２を移動させる（図５のステップＬ参照）タイミングを示している。このとき、上記Ｘ線絞り２の動作速度は非常に遅いため、その移動動作の制御間隔は１秒程度とするのが望ましい。
【００２０】
なお、図４及び図５に示すフローチャートにおいては、Ｘ線絞り２による照射Ｘ線の制限を、図８に示すように、被検体の対象部位へ挿入中のカテーテル２０の先端部の表示領域（Ｅ₂）以外の表示領域を覆うことにより実現する手順を示したが、本発明はこれに限らず、図７に示すように、被検体の対象部位へ挿入中のカテーテル２０の全体の表示領域（Ｅ₁）以外の領域をＸ線絞り２により覆うことにより実現するようにしてもよい。この場合の手順は、図５に示すステップＪを跳ばし、図４に示すステップＨから図５に示すステップＫに直接入り、図７に示すカテーテル表示ブロックＥ₁についてＸ方向、Ｙ方向に最大、最小ブロックの位置を求めればよい。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されたので、請求項１に係る発明によれば、被検体の対象部位について撮像装置で予め撮影した撮影画像を記憶装置に記録しておき、上記対象部位に挿入された経皮的検査治具を透視しながら演算装置で上記記憶装置から撮影画像を読み出して現在の透視像と上記読み出した撮影画像とを加算しスーパーインポーズさせて、表示装置の表示画面を複数ブロックに分割しこれらの各ブロックを経皮的検査治具の挿入位置を識別するための関心領域として表示し、透視開始時の基準透視像と現在の透視像との差分透視像の複数ブロックの各画素に対して、指定されたしきい値の範囲内に含まれる画素値をカウントしてそのカウント数が指定数より多いブロックを検出し、そのブロックを上記対象部位に挿入中の経皮的検査治具の表示領域と判定し、Ｘ線絞りをその遅い動作速度にタイミングを合わせて自動制御により移動させ、上記経皮的検査治具の表示領域以外の領域を上記Ｘ線絞りで逐次覆いつつ上記対象部位の透視像を表示することができる。従って、ディジタルＸ線装置において、被検体の対象部位について透視をしながらカテーテルや内視鏡などの経皮的検査治具を該対象部位へ挿入する際に、その経皮的検査治具の描出能を向上できると共に、被検体や術者に対する被曝線量を低減することができる。
【００２２】
また、請求項２に係る発明によれば、上記Ｘ線絞りによる照射Ｘ線の制限は、挿入中の経皮的検査治具の先端部以外の表示領域を覆うようにしたことにより、被検体や術者に対する被曝線量をより効率的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディジタルＸ線装置の構成を示すブロック図である。
【図２】被検体の対象部位を透視しながらカテーテルを挿入する際に参照する画像を予め撮影する手順を示すフローチャートである。
【図３】上記カテーテルを対象部位へ挿入する際の透視像の表示手順を示すフローチャートである。
【図４】上記カテーテルを対象部位へ挿入する際のＸ線絞りの自動制御の手順を示す前半のフローチャートである。
【図５】同じくＸ線絞りの自動制御の手順を示す後半のフローチャートである。
【図６】表示装置の表示画面をＭ×Ｎブロックに分割した状態を示す説明図である。
【図７】対象部位へカテーテルを挿入する際のカテーテル表示ブロックの形成を示す説明図である。
【図８】同じく対象部位へカテーテルを挿入する際のカテーテル先端ブロックの形成を示す説明図である。
【図９】上記透視像の表示手順における各種制御のタイミングを示すタイミング線図である。
【符号の説明】
１…Ｘ線管球
２…Ｘ線絞り
３…I.I.
４…撮像装置
５…Ａ／Ｄ変換器
６…演算装置
７ａ〜７ｎ…フレームメモリ
８…ルックアップテーブル
９…Ｄ／Ａ変換器
１０…表示装置
１１…制御装置
１２…操作卓
１３…被検体テーブル
１４…被検体
１５…Ｘ線制御器
１６…高圧発生器
１８…入出力切換器
２０…カテーテル
Ｅ₁…カテーテル表示ブロック
Ｅ₂…カテーテル先端ブロック

Claims

被検体にＸ線を照射するＸ線管球と、このＸ線管球の前面に配置され照射されるＸ線の領域を制限するＸ線絞りと、上記被検体を間に挟んでＸ線管球に対向配置され被検体からの透過Ｘ線像を検出するＸ線検出器と、このＸ線検出器の出力光学像を電気信号に変換する撮像装置と、この撮像装置からの出力信号をディジタル信号に変換したもの又は後述の記憶装置からのディジタル信号を入力して画像演算を行う演算装置と、この演算装置に入力又は出力する画像データを格納する記憶装置と、この記憶装置からの画像データをアナログ信号に変換して画像表示する表示装置と、を有するディジタルＸ線装置において、
上記被検体の対象部位について上記撮像装置で予め撮影した撮影画像を上記記憶装置に記録しておき、上記対象部位に挿入された経皮的検査治具を透視しながら上記演算装置で上記記憶装置から撮影画像を読み出して現在の透視像と上記読み出した撮影画像とを加算しスーパーインポーズさせて、表示装置の表示画面を複数ブロックに分割しこれらの各ブロックを経皮的検査治具の挿入位置を識別するための関心領域として表示し、透視開始時の基準透視像と現在の透視像との差分透視像の複数ブロックの各画素に対して、指定されたしきい値の範囲内に含まれる画素値をカウントしてそのカウント数が指定数より多いブロックを検出し、そのブロックを上記対象部位に挿入中の経皮的検査治具の表示領域と判定し、上記Ｘ線絞りをその遅い動作速度にタイミングを合わせて自動制御により移動させ、上記経皮的検査治具の表示領域以外の領域を上記Ｘ線絞りで逐次覆いつつ上記対象部位の透視像を表示するようにしたことを特徴とするディジタルＸ線装置。
上記Ｘ線絞りによる照射Ｘ線の制限は、挿入中の経皮的検査治具の先端部以外の表示領域を覆うようにしたことを特徴とする請求項１記載のディジタルＸ線装置。