JP4974126B2 - 多重ビューポイントによる画像収集のための方法及びデバイス - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像収集の分野を照準としており、詳細には、放射線装置により得られた画像を照準としている。本発明は、例えば医用分野の、特にＸ線イメージング・デバイスに適用できるが、特に心臓学分野に限定されるものではない。
【０００２】
【発明の背景】
例えば、マンモグラフィ、ＲＡＤまたはＲＦの従来の放射線学や神経学分野、さらには脈管系の（末梢あるいは心臓の）放射線学で使用されるような放射線装置は、一般に、Ｘ線管及びＸ線ビームを形成させかつ境界画定するためのコリメータと、画像受信体（一般的には、放射線イメージ・インテンシファイア及びビデオ・カメラ、あるいはさらに、半導体検出器）と、一方の側にこのＸ線管及びコリメータ・アセンブリを、もう一方の側にこの画像受信体を１つまたは複数の軸の周りで空間的に移動自在かつ回転自在に保持している位置決め装置と、患者、被検体などを位置決めするための手段（被検体を例えば仰臥位で支持するように設計した天板を備えた寝台など）と、から構成されている。放射線装置はさらに、Ｘ線量、曝射時間、供給高電圧などのパラメータの調整を可能とするためのＸ線管の制御手段と、放射線装置の様々な軸に対する変位を可能にする様々なモータを制御する手段とを備えており、さらに、患者位置決め手段及び画像処理手段により、ズーム、１本または複数本の直交軸に沿った平行移動、様々な軸に対する回転、画像のサブトラクション、またさらに輪郭の抽出などの機能を有するような２次元または３次元画像に対する画面上の表示及びデータ格納が可能となる。これらの機能は様々な調整を受ける電子ボードにより保証される。
【０００３】
回転性の変位により身体の画像を収集するための方法及びデバイスは、特許ＦＲ−Ａ−２，７０５，２２４より周知である。詳細には、ＦＲ−Ａ−２，７０５，２２４は、Ｘ線ビームが円錐形（ｃｏｎｉｃｉｔｙ）であるため画像上で（例えば、アンギオグラフィ検査で）観察される病変部を定量化するために採取した計測値は、検討している血管の局所的方向が検出器面と平行である場合にのみ正確であること、並びに視覚化の質及び病変部の定量化が収集に関する入射角の選択に大いに依存すること、を指摘している。
【０００４】
装置の検出器面を血管の主軸と平行に配置することができると、その血管を最良の状態で視覚化することができる。ＦＲ−Ａ−２，７０５，２１４では、関心対象血管の３次元の向きを自動的に決定するために、２つの異なる入射角で収集した２つの基準画像の使用を提唱している。３軸式装置では、最初の２軸の角度位置を決定して第３の軸を血管と平行に配置させる。次いで、この第３の軸に対する回転を自由に使用して収集を行う。
【０００５】
心臓放射線法では、再構成により３次元画像を得るために、ユーザは２次元画像を採取する。この２次元画像は、最初の２軸の角度位置を固定し、さらに第３の軸を基準にした回転をさせることにより採取する。このようにして２次元画像を採取するために、ユーザは角度位置の調整を自ら実施しており、これでは速度がかなり遅い。各画像をある特定の角度位置で採取するごとに、造影剤注入が行われている。
【０００６】
【発明の概要】
本発明の実施一形態では、造影剤の注入を減少させるような画像収集方法を提唱する。
【０００７】
本発明の実施一形態では、さらに高速な画像収集方法を提唱する。
【０００８】
本発明の実施一形態では、高品質の３次元再構成に対するビューを有する２次元画像の収集方法を提唱する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、本方法は、そのエネルギー・ビームが１つの軸に中心合わせされているようなエネルギー・ビームの放出体及びエネルギー・ビームの受信体を含む回転アセンブリを備えるイメージング・システムにおいて被検体の画像を収集するように設計されている。回転アセンブリの連続経路または軌道は３次元座標系の少なくとも２本の軸に沿って規定される。エネルギー・ビームの軸はこの経路上でレフト曲線(left curve)または３次元曲線を描いている。この経路の途中で、エネルギー・ビームが放出され画像が収集される。
【００１０】
本発明はまた、画像（例えば、Ｘ線画像）を収集するためのデバイスに関するものである。本デバイスは、そのエネルギー・ビームが１つの軸に中心合わせされているようにしたエネルギー・ビームの放出体と、エネルギー・ビームの受信体と、この放出体を制御することができかつこの受信体から得たデータを処理することができる演算ユニットと、を備えている。この演算ユニットは、回転アセンブリの経路または軌道を３次元基準の少なくとも２本の軸に沿って規定するための手段であって、エネルギー・ビームの軸が湾曲した経路の途中でレフト曲線または３次元曲線を描いているような規定手段と、エネルギー・ビームの放出及び経路上での画像の収集を制御するための手段と、を備えている。
【００１１】
本発明はさらに、画像収集段階を使用するためのプログラム・コード手段を含むコンピュータ・プログラムに関するものであり、この際、プログラムはコンピュータ上で動作させる。
【００１２】
本発明はさらに、その内部に格納してあり画像収集段階の使用に適したプログラム・コード手段を読み取っているデバイスにより読み取りを受けることができるサポートに関するものであり、この際、プログラムはコンピュータ上で動作させる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態では、その経路が少なくとも１つの基準位置を通過するか、あるいは基準位置の直ぐ近く（すなわち、ごく近傍）を通っていると有利である。
【００１４】
本発明の実施の一形態では、その経路が複数の基準位置を通過するか、あるいは複数の基準位置の直ぐ近く（すなわち、ごく近傍）を通っている。
【００１５】
エネルギー・ビームはこの経路の途中で放出され、選択した時点及び位置で画像を取り込んでいる。複数軸タイプの画像収集装置の場合には、３次元座標系を基準とした角度により位置が規定されており、この軸は装置の機械的回転軸に対応させたり、患者を基準（頭尾方向軸、左右軸など）として規定することができる。こうした経路は概ね４〜５秒間でカバーすることができ、これにより造影剤注入を一回のみの使用にすることができる。
【００１６】
本発明は、放射線医学に有用に適用でき、特に心臓放射線学に適用できる。後者の場合、左右及び頭尾方向に回転をさせ、多くの冠動脈構造を精細に観察することができる。少なくとも２つの軸に沿って様々な傾斜角度で２次元画像を得るためには、造影剤の注入回数を１回に減少させている。位置決め装置を移動させながら位置決め装置の変位の途中で異なる２次元画像が採取されることになる。このため、総撮影時間が短くなる。３次元画像を再構成させるためには、好みの傾斜角度が利用され、再構成を目的とした２次元画像を単一軸に対する回転により採取する場合と比べてより良好な画質を得ている。
【００１７】
移動するアセンブリの変位速度は３次元座標系におけるアセンブリの位置とリンクしていると有利である。この変位は、狭い傾斜角度に対しては高速とし、広い傾斜角度の周辺では低速とすることができる。
【００１８】
本発明の実施の一形態では、撮影しようとする被検体は心臓であり、患者の心臓の画像が収集される。
【００１９】
移動するアセンブリの変位速度は、心収縮期では低速であり、心拡張期では高速である。
【００２０】
本発明の実施の一形態では、回転アセンブリの変位速度が基準位置の近傍では低速であり、かつ２つの基準位置の間では高速である。
【００２１】
回転アセンブリの変位速度は基準位置の近傍の心収縮期では低速であり２つの基準位置の間の心拡張期では高速とすることが好ましい。
【００２２】
画像収集速度は３次元座標系における回転アセンブリの位置とリンクしていると有利である。
【００２３】
本発明の実施の一形態では、画像の収集速度は、基準位置の近傍では低速であり、かつ２つの基準位置の間では高速である。
【００２４】
本発明の実施の一形態では、その基準位置がメモリ内に格納されている。
【００２５】
本発明の実施の一形態では、その経路がメモリ内に格納されている。
【００２６】
図１から分かるように、放射線装置は、概ね水平のベース２をもつＬ字形スタンド１と、ベース２の一方の端部４に取り付けられた概ね垂直の支持体３と、を備えている。反対側の端部５の位置で、ベース２は、支持体３と平行であると共にスタンドの回転を可能にするための回転軸を取り囲んでいる。支持用アーム６は、第１の端部により支持体３の最上端７に取り付けられ、軸８に対して回転できる。支持用アーム６は差し込みピン（ｂａｙｏｎｅｔ）の形状を有することができる。Ｃ字形円形アーム９は支持用アーム６の別の端部１０で保持されている。Ｃ字形アーム９は、支持用アーム６の端部１０に対して軸１３の周りに摺動回転することができる。
【００２７】
Ｃ字形アーム９は、Ｘ線放出手段１１とＸ線検出器１２とを、正反対の位置で互いが向き合うようにして支持している。検出器１２は平面の検出表面を有している。Ｘ線ビームの方向は、放出手段１１の焦点が検出器１２の平面状表面の中心と落ち合っている直線で決定される。スタンド１の回転軸、支持用アーム６の軸８、及びＣ字形アーム９の軸１３は、アイソセンタと呼ぶ点１４の位置で交差している。中央位置において、この３つの軸は互いに直交している。Ｘ線ビームの各軸も点１４を通過している。
【００２８】
寝台１５は、患者などの被検体を収容するように設けており、寝かせた位置において、軸８と一致した長手方向の向きを有している。
【００２９】
本放射線装置はさらに、構成要素１から１０までにより形成される位置決め装置と、Ｘ線放出手段１１と、検出器１２とに対して配線２０で結合させた制御ユニット１６を備えている。制御ユニット１６は、プロセッサや１つまたは複数のメモリなどの処理手段を含んでおり、このプロセッサへの接続は通信バス（図示せず）によっている。制御ユニット１６はさらに、ボタン１８及び恐らくは制御レバー（図示せず）を備える制御パネル１７と、タッチセンス・タイプとすることがある画像表示用スクリーン１９とを含んでいる。
【００３０】
本放射線装置は、配線２２により接続した造影剤注入デバイス２１と組み合わせることができる。造影剤注入デバイス２１は針２３を備えており、これにより、例えば、ヨウ素をベースとした生成物を患者の血管内に注入し、何もしない場合と比べて血管をＸ線に対してより不透明に変えることにより血流の下流方向に位置する血管を視覚化することができる。
【００３１】
制御ユニット１６により、経路または軌道の計算、及び／またはこの経路または軌道のメモリ内への格納が可能となる。ユーザが制御パネル１７上で指定する場合でも、放射線装置の移動自在または回転自在のアセンブリを傾斜角度に従って位置決めしてその経路をメモリ内に格納しておく場合でも、この経路は傾斜角度から計算することができる。放射線装置にリンクさせる場合でも、患者にリンクさせる場合でも、例えば、３次元座標系の３つの軸に沿った３つの角度により傾斜角度を規定することにより、ユーザは、例えば、第１の傾斜角度を座標（０，０，０）に、第２の傾斜角度を座標（０，０，α）に、第３の傾斜角度を座標（０，β，０）、（ここで、α及びβはゼロ(null)ではない）に規定することができる。次いで、制御ユニット１６は、３つの傾斜角度を通過させるために、放射線装置の移動自在または回転自在の部分によりカバーするように経路または軌道を決定する。この際、寝台１５または患者とＸ線放出手段１１または検出器１２とが衝突を起こすリスクを伴うような想定される禁止傾斜角度などの装置の特性、並びに所与の軸に沿った最大角加速度や通過時間（この時間は、所望の画像を取り込むために１回だけの造影剤注入で済むようにできる限り短くすべきである）などの放射線装置の機械的または電気機械的特性を考慮に入れる。この目的では、制御ユニット１６は、所与の時刻で造影剤の注入がトリガ動作されるように（例えば、第１の画像を取り込む数秒前に）注入デバイス２１に同期信号を送る。これにより、１回だけの造影剤注入で十分となる確率が増加し、同じ経路内の最終画像を取り込む時点で血液が十分に不透明の状態を維持できる確率も増加する。
【００３２】
理解を助けるため、ヒトの心臓２４を図２に示す。右心房２５、左心房２６、右心室２７、左心室２８、上大静脈２９、下大静脈３０、大動脈３１、肺動脈３２、右冠動脈または前側壁動脈３３、前室間動脈３４、後室間動脈３５、左冠動脈主幹部３６、及び左回旋枝動脈３７を図示している。心臓２４の冠状動脈をうまく視覚化するには、幾つかの軸に沿った様々な傾斜角度が必要であることが分かる。
【００３３】
換言すると、放射線装置の回転する構成要素の経路または軌道上でＸ線ビームの軸により規定される曲線は、レフト曲線または３次元曲線となる。幾つかの軸に沿った様々な傾斜角度を有する必要があるのは、その包絡面が閉じた面であるような３次元物体に心臓をなぞらえているということによっている。心臓の内部に１つの点を選んだとすると、その包絡面は４πに等しい立体角を占有する。関心対象の要素は、この閉じた面の周りすべての位置で見いだされる。これらの関心対象要素を観察するには、理想的には、互いに交差した２軸において、その一方の軸に沿った３６０度にわたる角度移動と、もう一方の軸に沿った３６０度にわたる角度移動とが必要となる。
【００３４】
図３には、Ｘ線ビーム軸の様々な動きを球により図示している。この球の中心がアイソセンタ１４である。角度を取り扱っている状況では、球の半径は重要ではない。理解を助けるためには、球の半径をアイソセンタ１４とＸ線管焦点の間の距離と同じであると考えることができる。点３８は、いわゆる、「正面(frontal) 」傾斜角度に対応している、すなわち、Ｘ線放出手段を患者の真下に、受信体を患者の真上に配置させたＸ線ビーム軸の垂直方向に対応する。点３９は、いわゆる、「６０度左前斜位」の傾斜角度に対応する。点４０は、いわゆる、「３０度右前斜位／１５度前尾側」の傾斜角度に対応する。
【００３５】
冠動脈のアンギオグラフィ(coronary arteriography)検査は、基準位置と呼ぶ幾つかの予め定めた固定の傾斜角度でのアンギオグラフィ画像収集により実施されるのが普通である。各イメージングごとに、検査しようと望む血管部分またはこの血管の上流に造影剤が注入される。次いで、Ｘ線の放出を行いこの血管の画像を取得する。同じ傾斜角度で幾つかの画像を取り込むことにより心臓の動きを観察することができる。１つの基準位置から別の基準位置まで、その位置は手動コマンドに基づいてモータ駆動させる。
【００３６】
例えば、左冠動脈に関する良好な視覚化を得るためには、３０度右前斜位像の基準位置を適応させて、回旋枝及び左前下行動脈の一部分を解析する。若干尾側の傾斜角度のタイプである別の基準位置（すなわち、前述した３０度の角度を維持させながらＸ線検出手段１２を検査時に患者の足に近づけるようにした位置）を使用することにより左前下行動脈の別の部分を観察することができ、この部分が中間の血管の回旋枝によって画像上で隠されることを防いでくれる。逆に、右前斜位投影の際の頭側の傾斜角度タイプの基準位置により、対角枝血管の大きな中隔に関して良好な視覚化が可能となる。
【００３７】
６０度左前斜位の傾斜角度での基準位置を用いると、対角枝動脈及び左前下行動脈の一部分の検査が得られる。２０度頭側の傾斜角度を与えながら、この６０度左前斜位の傾斜角度を適用することにより左前下行動脈の一部分が短くなることがなくなり、左主幹部並びに対角枝血管に関する良好な画像を提供できる。側面像（すなわち、Ｘ線ビーム軸を水平にした状態）、特に左側面像の場合には、左前下行動脈の別の一部分及び第１対角枝動脈と左端辺縁動脈の異なる部分を最適に観察できる。
【００３８】
右冠動脈の場合、４５度左前斜位の傾斜角度タイプとした基準位置を、１５度の尾側角度と関連させて使用することがある。１５度の尾側偏差を伴う９０度の左前斜位傾斜角度とした基準位置を利用することによって右冠動脈の垂直部分及び側枝、右室枝動脈、並びに右端辺縁動脈の解析が得られる。１５度の尾側偏差を伴う４５度の右前斜位傾斜角度とした基準位置は、上室間動脈及び側枝、右室枝動脈、並びに右端辺縁動脈を視覚化するために使用されるのが一般的である。
【００３９】
図４では、放射線装置内での位置決め装置の位置を２次元画像からの３次元再構成に対する球の形態で図示している。検査しようと望む血管内に造影剤を注入する間に回転させながら収集が行われる。位置決め装置の経路は、患者の主軸と直角な面内で円を描いている。
【００４０】
図５では、本発明の実施一形態に従った位置決め装置の経路または軌道の一例を図示している。Ｘ線ビーム軸により水平でない表面が描かれるように回転させながら収集が行われるのが一般的である。図示した場合では、回転する動きにより、図３を参照しながら規定すると共に従来の放射線学で基準位置として使用されるような点３８、３９及び４０を通過させることが可能となる。この経路は１回だけの造影剤注入で済むようにし、かつこの経路が４回または５回の心拍周期で位置決め装置によって描かれるように最適化される。この経路は３次元の冠動脈再構成を可能にするように最適化することもできる。その角速度を、例えば、心電図信号によって、心収縮期では幾分遅い速度とし、心拡張期では幾分速い速度として心臓の動きと同期させ、心臓の動きに配慮できるので有利である。位置決め装置の変位は制御ユニット１６により算出し、ある基準位置から次の基準位置までの変位を心臓の変位が実際により少ない心拡張期の間に実施し、心臓が心収縮期にある間は基準位置の近傍において変位をよりゆっくりとさせるようにする。制御ユニット１６では、図５に示すような経路、またさらにはこの経路を計算する元になる基準傾斜角度を、メモリ内に格納しておくことができる。さらに、この変位は全体として自動化されており、これによりユーザは他の業務に集中することができる。
【００４１】
イメージングの総所要時間は、図３のタイプのイメージングよりかなり短縮される。その理由は、一部には、ユーザは開始させた後は関与することなく自動で変位させられること、また一部には、移動中にイメージングができること、また一部には、造影剤の注入回数が少なくなることのためである。
【００４２】
図４に示す種類のビューで再構成させるイメージングに関しては、本発明により、ある種の冠動脈構造の視覚化を改良することを可能にするような傾斜角度を使用して画質を向上させることができる。
【００４３】
放射線装置の位置決め装置の変位が少なくとも２つの回転により規定できるということのために、位置決め装置をオフにした状態（図３）で画像化できる利点、及び単純な平面回転（図４）で画像化できる利点が得られるのみでなく、３次元再構成の品質の改良や放射線検査の所要時間の短縮などの追加的な利点を得ることもできる。
【００４４】
最後に、心電図４１が出す信号が制御ユニット１６に送信され、位置決め装置の動き及び画像化速度と心臓の動きを同期させることができるので有利である。
【００４５】
デバイスの異なる回転軸はアイソセンタと呼ぶ１つの点で交差しており、ビームの軸もこのアイソセンタを通過している。
【００４６】
この経路は、標準としておく（すなわち、その装置またはソフトウェアをサービス提供した時点で演算ユニットのメモリ内に記憶しておく）ことができ、演算ユニットによりユーザが指示した傾斜角度から決定することができ、あるいは従来のタイプで記憶させることができる。したがって、この経路に沿って移動するアセンブリの変位は自動化され、必要なユーザによる関与が少なくなり、これにより疲労が減少する。こうして取り込んだ画像により、放出体と受信体の間でエネルギー・ビーム内に配置した被検体に対する満足のゆく効率のよい表示とするための３次元再構成が可能となる。
【００４７】
ここで、傾斜角度はＸ線ビームの空間的位置を規定することを可能にするためのｎ個の角度値の集合と理解される。したがって、ｎは３に等しいが、装置の回転軸の本数に等しくするように、３と異なる数（例えば、２や４）とすることもできる。
【００４８】
当業者であれば本発明の範囲を逸脱することなく、構造及び／または工程及び／または機能に関する様々な修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本方法を適用するために使用できる３軸式放射線装置の斜視図である。
【図２】ヒトの心臓の斜視概略図である。
【図３】３つの傾斜角度の概略図である。
【図４】平面経路の概略図である。
【図５】本発明の一態様による経路の概略図である。
【符号の説明】
１ Ｌ字形スタンド
２ ベース
３ 支持体
４ 端部
５ 端部
６ 支持用アーム
７ 支持体の最上端
８ 軸
９ Ｃ字形円形アーム
１０ 支持用アームの別の端部
１１ Ｘ線放出手段
１２ Ｘ線検出手段、検出器
１３ 軸
１４ アイソセンタ
１５ 寝台
１６ 制御ユニット
１７ 制御パネル
１８ ボタン
１９ スクリーン
２０ 配線
２１ 造影剤注入デバイス
２２ 配線
２３ 針
２４ ヒトの心臓
２５ 右心房
２６ 左心房
２７ 右心室
２８ 左心室
２９ 上大静脈
３０ 下大静脈
３１ 大動脈
３２ 肺動脈
３３ 右冠動脈、前側方動脈
３４ 前室間動脈
３５ 後室間動脈
３６ 左冠動脈主枝
３７ 左回旋動脈
３８ 「正面」傾斜角度に対応する点
３９ 「６０度左前斜位」の傾斜角度に対応する点
４０ 「３０度右前斜位／１５度前尾側」の傾斜角度に対応する点
４１ 心電図
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像収集の分野を照準としており、詳細には、放射線装置により得られた画像を照準としている。本発明は、例えば医用分野の、特にＸ線イメージング・デバイスに適用できるが、特に心臓学分野に限定されるものではない。
【０００２】
【発明の背景】
例えば、マンモグラフィ、ＲＡＤまたはＲＦの従来の放射線学や神経学分野、さらには脈管系の（末梢あるいは心臓の）放射線学で使用されるような放射線装置は、一般に、Ｘ線管及びＸ線ビームを形成させかつ境界画定するためのコリメータと、画像受信体（一般的には、放射線イメージ・インテンシファイア及びビデオ・カメラ、あるいはさらに、半導体検出器）と、一方の側にこのＸ線管及びコリメータ・アセンブリを、もう一方の側にこの画像受信体を１つまたは複数の軸の周りで空間的に移動自在かつ回転自在に保持している位置決め装置と、患者、被検体などを位置決めするための手段（被検体を例えば仰臥位で支持するように設計した天板を備えた寝台など）と、から構成されている。放射線装置はさらに、Ｘ線量、曝射時間、供給高電圧などのパラメータの調整を可能とするためのＸ線管の制御手段と、放射線装置の様々な軸に対する変位を可能にする様々なモータを制御する手段とを備えており、さらに、患者位置決め手段及び画像処理手段により、ズーム、１本または複数本の直交軸に沿った平行移動、様々な軸に対する回転、画像のサブトラクション、またさらに輪郭の抽出などの機能を有するような２次元または３次元画像に対する画面上の表示及びデータ格納が可能となる。これらの機能は様々な調整を受ける電子ボードにより保証される。
【０００３】
回転性の変位により身体の画像を収集するための方法及びデバイスは、特許ＦＲ−Ａ−２，７０５，２２４より周知である。詳細には、ＦＲ−Ａ−２，７０５，２２４は、Ｘ線ビームが円錐形（ｃｏｎｉｃｉｔｙ）であるため画像上で（例えば、アンギオグラフィ検査で）観察される病変部を定量化するために採取した計測値は、検討している血管の局所的方向が検出器面と平行である場合にのみ正確であること、並びに視覚化の質及び病変部の定量化が収集に関する入射角の選択に大いに依存すること、を指摘している。
【０００４】
装置の検出器面を血管の主軸と平行に配置することができると、その血管を最良の状態で視覚化することができる。ＦＲ−Ａ−２，７０５，２１４では、関心対象血管の３次元の向きを自動的に決定するために、２つの異なる入射角で収集した２つの基準画像の使用を提唱している。３軸式装置では、最初の２軸の角度位置を決定して第３の軸を血管と平行に配置させる。次いで、この第３の軸に対する回転を自由に使用して収集を行う。
【０００５】
心臓放射線法では、再構成により３次元画像を得るために、ユーザは２次元画像を採取する。この２次元画像は、最初の２軸の角度位置を固定し、さらに第３の軸を基準にした回転をさせることにより採取する。このようにして２次元画像を採取するために、ユーザは角度位置の調整を自ら実施しており、これでは速度がかなり遅い。各画像をある特定の角度位置で採取するごとに、造影剤注入が行われている。
【０００６】
【発明の概要】
本発明の実施一形態では、造影剤の注入を減少させるような画像収集方法を提唱する。
【０００７】
本発明の実施一形態では、さらに高速な画像収集方法を提唱する。
【０００８】
本発明の実施一形態では、高品質の３次元再構成に対するビューを有する２次元画像の収集方法を提唱する。
【０００９】
本発明の一態様によれば、本方法は、そのエネルギー・ビームが１つの軸に中心合わせされているようなエネルギー・ビームの放出体及びエネルギー・ビームの受信体を含む回転アセンブリを備えるイメージング・システムにおいて被検体の画像を収集するように設計されている。回転アセンブリの連続経路または軌道は３次元座標系の少なくとも２本の軸に沿って規定される。エネルギー・ビームの軸はこの経路上でレフト曲線(left curve)または３次元曲線を描いている。この経路の途中で、エネルギー・ビームが放出され画像が収集される。
【００１０】
本発明はまた、画像（例えば、Ｘ線画像）を収集するためのデバイスに関するものである。本デバイスは、そのエネルギー・ビームが１つの軸に中心合わせされているようにしたエネルギー・ビームの放出体と、エネルギー・ビームの受信体と、この放出体を制御することができかつこの受信体から得たデータを処理することができる演算ユニットと、を備えている。この演算ユニットは、回転アセンブリの経路または軌道を３次元基準の少なくとも２本の軸に沿って規定するための手段であって、エネルギー・ビームの軸が湾曲した経路の途中でレフト曲線または３次元曲線を描いているような規定手段と、エネルギー・ビームの放出及び経路上での画像の収集を制御するための手段と、を備えている。
【００１１】
本発明はさらに、画像収集段階を使用するためのプログラム・コード手段を含むコンピュータ・プログラムに関するものであり、この際、プログラムはコンピュータ上で動作させる。
【００１２】
本発明はさらに、その内部に格納してあり画像収集段階の使用に適したプログラム・コード手段を読み取っているデバイスにより読み取りを受けることができるサポートに関するものであり、この際、プログラムはコンピュータ上で動作させる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態では、その経路が少なくとも１つの基準位置を通過するか、あるいは基準位置の直ぐ近く（すなわち、ごく近傍）を通っていると有利である。
【００１４】
本発明の実施の一形態では、その経路が複数の基準位置を通過するか、あるいは複数の基準位置の直ぐ近く（すなわち、ごく近傍）を通っている。
【００１５】
エネルギー・ビームはこの経路の途中で放出され、選択した時点及び位置で画像を取り込んでいる。複数軸タイプの画像収集装置の場合には、３次元座標系を基準とした角度により位置が規定されており、この軸は装置の機械的回転軸に対応させたり、患者を基準（頭尾方向軸、左右軸など）として規定することができる。こうした経路は概ね４〜５秒間でカバーすることができ、これにより造影剤注入を一回のみの使用にすることができる。
【００１６】
本発明は、放射線医学に有用に適用でき、特に心臓放射線学に適用できる。後者の場合、左右及び頭尾方向に回転をさせ、多くの冠動脈構造を精細に観察することができる。少なくとも２つの軸に沿って様々な傾斜角度で２次元画像を得るためには、造影剤の注入回数を１回に減少させている。位置決め装置を移動させながら位置決め装置の変位の途中で異なる２次元画像が採取されることになる。このため、総撮影時間が短くなる。３次元画像を再構成させるためには、好みの傾斜角度が利用され、再構成を目的とした２次元画像を単一軸に対する回転により採取する場合と比べてより良好な画質を得ている。
【００１７】
移動するアセンブリの変位速度は３次元座標系におけるアセンブリの位置とリンクしていると有利である。この変位は、狭い傾斜角度に対しては高速とし、広い傾斜角度の周辺では低速とすることができる。
【００１８】
本発明の実施の一形態では、撮影しようとする被検体は心臓であり、患者の心臓の画像が収集される。
【００１９】
移動するアセンブリの変位速度は、心収縮期では低速であり、心拡張期では高速である。
【００２０】
本発明の実施の一形態では、回転アセンブリの変位速度が基準位置の近傍では低速であり、かつ２つの基準位置の間では高速である。
【００２１】
回転アセンブリの変位速度は基準位置の近傍の心収縮期では低速であり２つの基準位置の間の心拡張期では高速とすることが好ましい。
【００２２】
画像収集速度は３次元座標系における回転アセンブリの位置とリンクしていると有利である。
【００２３】
本発明の実施の一形態では、画像の収集速度は、基準位置の近傍では低速であり、かつ２つの基準位置の間では高速である。
【００２４】
本発明の実施の一形態では、その基準位置がメモリ内に格納されている。
【００２５】
本発明の実施の一形態では、その経路がメモリ内に格納されている。
【００２６】
図１から分かるように、放射線装置は、概ね水平のベース２をもつＬ字形スタンド１と、ベース２の一方の端部４に取り付けられた概ね垂直の支持体３と、を備えている。反対側の端部５の位置で、ベース２は、支持体３と平行であると共にスタンドの回転を可能にするための回転軸を取り囲んでいる。支持用アーム６は、第１の端部により支持体３の最上端７に取り付けられ、軸８に対して回転できる。支持用アーム６は差し込みピン（ｂａｙｏｎｅｔ）の形状を有することができる。Ｃ字形円形アーム９は支持用アーム６の別の端部１０で保持されている。Ｃ字形アーム９は、支持用アーム６の端部１０に対して軸１３の周りに摺動回転することができる。
【００２７】
Ｃ字形アーム９は、Ｘ線放出手段１１とＸ線検出器１２とを、正反対の位置で互いが向き合うようにして支持している。検出器１２は平面の検出表面を有している。Ｘ線ビームの方向は、放出手段１１の焦点が検出器１２の平面状表面の中心と落ち合っている直線で決定される。スタンド１の回転軸、支持用アーム６の軸８、及びＣ字形アーム９の軸１３は、アイソセンタと呼ぶ点１４の位置で交差している。中央位置において、この３つの軸は互いに直交している。Ｘ線ビームの各軸も点１４を通過している。
【００２８】
寝台１５は、患者などの被検体を収容するように設けており、寝かせた位置において、軸８と一致した長手方向の向きを有している。
【００２９】
本放射線装置はさらに、構成要素１から１０までにより形成される位置決め装置と、Ｘ線放出手段１１と、検出器１２とに対して配線２０で結合させた制御ユニット１６を備えている。制御ユニット１６は、プロセッサや１つまたは複数のメモリなどの処理手段を含んでおり、このプロセッサへの接続は通信バス（図示せず）によっている。制御ユニット１６はさらに、ボタン１８及び恐らくは制御レバー（図示せず）を備える制御パネル１７と、タッチセンス・タイプとすることがある画像表示用スクリーン１９とを含んでいる。
【００３０】
本放射線装置は、配線２２により接続した造影剤注入デバイス２１と組み合わせることができる。造影剤注入デバイス２１は針２３を備えており、これにより、例えば、ヨウ素をベースとした生成物を患者の血管内に注入し、何もしない場合と比べて血管をＸ線に対してより不透明に変えることにより血流の下流方向に位置する血管を視覚化することができる。
【００３１】
制御ユニット１６により、経路または軌道の計算、及び／またはこの経路または軌道のメモリ内への格納が可能となる。ユーザが制御パネル１７上で指定する場合でも、放射線装置の移動自在または回転自在のアセンブリを傾斜角度に従って位置決めしてその経路をメモリ内に格納しておく場合でも、この経路は傾斜角度から計算することができる。放射線装置にリンクさせる場合でも、患者にリンクさせる場合でも、例えば、３次元座標系の３つの軸に沿った３つの角度により傾斜角度を規定することにより、ユーザは、例えば、第１の傾斜角度を座標（０，０，０）に、第２の傾斜角度を座標（０，０，α）に、第３の傾斜角度を座標（０，β，０）、（ここで、α及びβはゼロ(null)ではない）に規定することができる。次いで、制御ユニット１６は、３つの傾斜角度を通過させるために、放射線装置の移動自在または回転自在の部分によりカバーするように経路または軌道を決定する。この際、寝台１５または患者とＸ線放出手段１１または検出器１２とが衝突を起こすリスクを伴うような想定される禁止傾斜角度などの装置の特性、並びに所与の軸に沿った最大角加速度や通過時間（この時間は、所望の画像を取り込むために１回だけの造影剤注入で済むようにできる限り短くすべきである）などの放射線装置の機械的または電気機械的特性を考慮に入れる。この目的では、制御ユニット１６は、所与の時刻で造影剤の注入がトリガ動作されるように（例えば、第１の画像を取り込む数秒前に）注入デバイス２１に同期信号を送る。これにより、１回だけの造影剤注入で十分となる確率が増加し、同じ経路内の最終画像を取り込む時点で血液が十分に不透明の状態を維持できる確率も増加する。
【００３２】
理解を助けるため、ヒトの心臓２４を図２に示す。右心房２５、左心房２６、右心室２７、左心室２８、上大静脈２９、下大静脈３０、大動脈３１、肺動脈３２、右冠動脈または前側壁動脈３３、前室間動脈３４、後室間動脈３５、左冠動脈主幹部３６、及び左回旋枝動脈３７を図示している。心臓２４の冠状動脈をうまく視覚化するには、幾つかの軸に沿った様々な傾斜角度が必要であることが分かる。
【００３３】
換言すると、放射線装置の回転する構成要素の経路または軌道上でＸ線ビームの軸により規定される曲線は、レフト曲線または３次元曲線となる。幾つかの軸に沿った様々な傾斜角度を有する必要があるのは、その包絡面が閉じた面であるような３次元物体に心臓をなぞらえているということによっている。心臓の内部に１つの点を選んだとすると、その包絡面は４πに等しい立体角を占有する。関心対象の要素は、この閉じた面の周りすべての位置で見いだされる。これらの関心対象要素を観察するには、理想的には、互いに交差した２軸において、その一方の軸に沿った３６０度にわたる角度移動と、もう一方の軸に沿った３６０度にわたる角度移動とが必要となる。
【００３４】
図３には、Ｘ線ビーム軸の様々な動きを球により図示している。この球の中心がアイソセンタ１４である。角度を取り扱っている状況では、球の半径は重要ではない。理解を助けるためには、球の半径をアイソセンタ１４とＸ線管焦点の間の距離と同じであると考えることができる。点３８は、いわゆる、「正面(frontal) 」傾斜角度に対応している、すなわち、Ｘ線放出手段を患者の真下に、受信体を患者の真上に配置させたＸ線ビーム軸の垂直方向に対応する。点３９は、いわゆる、「６０度左前斜位」の傾斜角度に対応する。点４０は、いわゆる、「３０度右前斜位／１５度前尾側」の傾斜角度に対応する。
【００３５】
冠動脈のアンギオグラフィ(coronary arteriography)検査は、基準位置と呼ぶ幾つかの予め定めた固定の傾斜角度でのアンギオグラフィ画像収集により実施されるのが普通である。各イメージングごとに、検査しようと望む血管部分またはこの血管の上流に造影剤が注入される。次いで、Ｘ線の放出を行いこの血管の画像を取得する。同じ傾斜角度で幾つかの画像を取り込むことにより心臓の動きを観察することができる。１つの基準位置から別の基準位置まで、その位置は手動コマンドに基づいてモータ駆動させる。
【００３６】
例えば、左冠動脈に関する良好な視覚化を得るためには、３０度右前斜位像の基準位置を適応させて、回旋枝及び左前下行動脈の一部分を解析する。若干尾側の傾斜角度のタイプである別の基準位置（すなわち、前述した３０度の角度を維持させながらＸ線検出手段１２を検査時に患者の足に近づけるようにした位置）を使用することにより左前下行動脈の別の部分を観察することができ、この部分が中間の血管の回旋枝によって画像上で隠されることを防いでくれる。逆に、右前斜位投影の際の頭側の傾斜角度タイプの基準位置により、対角枝血管の大きな中隔に関して良好な視覚化が可能となる。
【００３７】
６０度左前斜位の傾斜角度での基準位置を用いると、対角枝動脈及び左前下行動脈の一部分の検査が得られる。２０度頭側の傾斜角度を与えながら、この６０度左前斜位の傾斜角度を適用することにより左前下行動脈の一部分が短くなることがなくなり、左主幹部並びに対角枝血管に関する良好な画像を提供できる。側面像（すなわち、Ｘ線ビーム軸を水平にした状態）、特に左側面像の場合には、左前下行動脈の別の一部分及び第１対角枝動脈と左端辺縁動脈の異なる部分を最適に観察できる。
【００３８】
右冠動脈の場合、４５度左前斜位の傾斜角度タイプとした基準位置を、１５度の尾側角度と関連させて使用することがある。１５度の尾側偏差を伴う９０度の左前斜位傾斜角度とした基準位置を利用することによって右冠動脈の垂直部分及び側枝、右室枝動脈、並びに右端辺縁動脈の解析が得られる。１５度の尾側偏差を伴う４５度の右前斜位傾斜角度とした基準位置は、上室間動脈及び側枝、右室枝動脈、並びに右端辺縁動脈を視覚化するために使用されるのが一般的である。
【００３９】
図４では、放射線装置内での位置決め装置の位置を２次元画像からの３次元再構成に対する球の形態で図示している。検査しようと望む血管内に造影剤を注入する間に回転させながら収集が行われる。位置決め装置の経路は、患者の主軸と直角な面内で円を描いている。
【００４０】
図５では、本発明の実施一形態に従った位置決め装置の経路または軌道の一例を図示している。Ｘ線ビーム軸により水平でない表面が描かれるように回転させながら収集が行われるのが一般的である。図示した場合では、回転する動きにより、図３を参照しながら規定すると共に従来の放射線学で基準位置として使用されるような点３８、３９及び４０を通過させることが可能となる。この経路は１回だけの造影剤注入で済むようにし、かつこの経路が４回または５回の心拍周期で位置決め装置によって描かれるように最適化される。この経路は３次元の冠動脈再構成を可能にするように最適化することもできる。その角速度を、例えば、心電図信号によって、心収縮期では幾分遅い速度とし、心拡張期では幾分速い速度として心臓の動きと同期させ、心臓の動きに配慮できるので有利である。位置決め装置の変位は制御ユニット１６により算出し、ある基準位置から次の基準位置までの変位を心臓の変位が実際により少ない心拡張期の間に実施し、心臓が心収縮期にある間は基準位置の近傍において変位をよりゆっくりとさせるようにする。制御ユニット１６では、図５に示すような経路、またさらにはこの経路を計算する元になる基準傾斜角度を、メモリ内に格納しておくことができる。さらに、この変位は全体として自動化されており、これによりユーザは他の業務に集中することができる。
【００４１】
イメージングの総所要時間は、図３のタイプのイメージングよりかなり短縮される。その理由は、一部には、ユーザは開始させた後は関与することなく自動で変位させられること、また一部には、移動中にイメージングができること、また一部には、造影剤の注入回数が少なくなることのためである。
【００４２】
図４に示す種類のビューで再構成させるイメージングに関しては、本発明により、ある種の冠動脈構造の視覚化を改良することを可能にするような傾斜角度を使用して画質を向上させることができる。
【００４３】
放射線装置の位置決め装置の変位が少なくとも２つの回転により規定できるということのために、位置決め装置をオフにした状態（図３）で画像化できる利点、及び単純な平面回転（図４）で画像化できる利点が得られるのみでなく、３次元再構成の品質の改良や放射線検査の所要時間の短縮などの追加的な利点を得ることもできる。
【００４４】
最後に、心電図４１が出す信号が制御ユニット１６に送信され、位置決め装置の動き及び画像化速度と心臓の動きを同期させることができるので有利である。
【００４５】
デバイスの異なる回転軸はアイソセンタと呼ぶ１つの点で交差しており、ビームの軸もこのアイソセンタを通過している。
【００４６】
この経路は、標準としておく（すなわち、その装置またはソフトウェアをサービス提供した時点で演算ユニットのメモリ内に記憶しておく）ことができ、演算ユニットによりユーザが指示した傾斜角度から決定することができ、あるいは従来のタイプで記憶させることができる。したがって、この経路に沿って移動するアセンブリの変位は自動化され、必要なユーザによる関与が少なくなり、これにより疲労が減少する。こうして取り込んだ画像により、放出体と受信体の間でエネルギー・ビーム内に配置した被検体に対する満足のゆく効率のよい表示とするための３次元再構成が可能となる。
【００４７】
ここで、傾斜角度はＸ線ビームの空間的位置を規定することを可能にするためのｎ個の角度値の集合と理解される。したがって、ｎは３に等しいが、装置の回転軸の本数に等しくするように、３と異なる数（例えば、２や４）とすることもできる。
【００４８】
当業者であれば本発明の範囲を逸脱することなく、構造及び／または工程及び／または機能に関する様々な修正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本方法を適用するために使用できる３軸式放射線装置の斜視図である。
【図２】ヒトの心臓の斜視概略図である。
【図３】３つの傾斜角度の概略図である。
【図４】平面経路の概略図である。
【図５】本発明の一態様による経路の概略図である。
【符号の説明】
１ Ｌ字形スタンド
２ ベース
３ 支持体
４ 端部
５ 端部
６ 支持用アーム
７ 支持体の最上端
８ 軸
９ Ｃ字形円形アーム
１０ 支持用アームの別の端部
１１ Ｘ線放出手段
１２ Ｘ線検出手段、検出器
１３ 軸
１４ アイソセンタ
１５ 寝台
１６ 制御ユニット
１７ 制御パネル
１８ ボタン
１９ スクリーン
２０ 配線
２１ 造影剤注入デバイス
２２ 配線
２３ 針
２４ ヒトの心臓
２５ 右心房
２６ 左心房
２７ 右心室
２８ 左心室
２９ 上大静脈
３０ 下大静脈
３１ 大動脈
３２ 肺動脈
３３ 右冠動脈、前側方動脈
３４ 前室間動脈
３５ 後室間動脈
３６ 左冠動脈主枝
３７ 左回旋動脈
３８ 「正面」傾斜角度に対応する点
３９ 「６０度左前斜位」の傾斜角度に対応する点
４０ 「３０度右前斜位／１５度前尾側」の傾斜角度に対応する点
４１ 心電図
Claims (7)
- 撮影しようとする被検体の周りを共に回転しており、そのエネルギー・ビームが１つの軸に中心合わせされているようにしたエネルギー・ビームの放出体及びエネルギー・ビーム受信体と、前記放出体を制御できかつ前記受信体から得たデータを処理できる演算ユニットと、を備える画像収集デバイスであって、前記演算ユニットは、放出体及び受信体に関する回転アセンブリの経路を３次元座標系の少なくとも２本の軸に沿って規定する手段であって、前記エネルギー・ビーム軸が該経路上でレフト曲線または３次元曲線を描いている規定手段と、前記経路に沿った最大角加速度を決定する手段と、前記最大角加速度に基づいて、エネルギー・ビームの放出及び経路上での画像の収集を制御するための手段と、を含んでおり、
前記画像が患者の心臓の画像であり、
心電図信号を収集する手段を備え、
前記回転アセンブリの変位速度が心収縮期では低速であり、かつ心拡張期では高速である画像収集デバイス。 - 前記経路が少なくとも１つの基準位置を通過するか、または該基準位置の直ぐ近く、すなわち、ごく近傍、を通過している、請求項１に記載のデバイス。
- 回転アセンブリの変位速度が３次元座標系における回転アセンブリの位置とリンクしている、請求項２に記載のデバイス。
- 画像収集速度が３次元座標系における回転アセンブリの位置とリンクしている、請求項２に記載のデバイス。
- 画像収集速度が基準位置の近傍では低速であり、かつ２つの基準位置の間では高速である、請求項２に記載のデバイス。
- 前記基準位置及び前記経路がメモリ内に格納されている、請求項５に記載のデバイス。
- エネルギー・ビームを放出するための手段と、該エネルギー・ビームを被検体を通過した後に受信するための手段と、前記エネルギー・ビームにより３次元軌道を規定させるように前記放出手段及び前記受信手段を前記被検体の周りで３次元座標系の少なくとも２本の軸に沿って回転させるための手段と、前記軌道中でかつ前記回転させるための手段を回転させている間に画像を収集するための手段と、を備え、
前記回転させるための手段が、前記放出手段及び前記受信手段の最大角加速度に基づいて回転させ、
前記画像が患者の心臓の画像であり、
心電図信号を収集する手段を備え、
前記回転させるための手段の変位速度が心収縮期では低速であり、かつ心拡張期では高速である、画像収集デバイス。
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