JP5319188B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明は、血管構造を表すロードマップを表示するＸ線診断装置に関する。

インターベンションや血管造影検査においては、カテーテルを例えば足の付け根付近から血管に挿入し、血管内を進めて目的の部位までカテーテルを持っていく。このカテーテル、もしくはカテーテル内を通したガイドワイヤを目的の位置まで進める際、Ｘ線画像の透視下でこれらを進める。しかしＸ線画像では造影剤などで強調しない限り血管は見えない。見えるようにするために造影剤を流し続けると、腎機能に障害が起こる危険性がある。そこで一度造影剤を流して撮影した血管が造影されたＸ線画像を２次元のロードマップとして保持し、それをリアルタイムのＸ線透視画像を重ね合わせて表示する機能がある。この機能は、造影剤を流さなくても血管の位置がある程度判別することができるため、特に血管構造が複雑でカテーテル、ガイドワイヤが入り難い場合に良く使用される。

ところがロードマップを３次元に拡張したとき、カテーテルやガイドワイヤ以外の例えば骨が映り込んでおり、肝心のカテーテルやガイドワイヤの像が非常に見え難いということがあった。

本発明の目的は、カテーテルやガイドワイヤの像の視認性を向上することにある。

本発明のある局面は、被検体に関する一連の複数のＸ線画像を発生するＸ線画像発生部と、前記被検体に関する３次元の画像のデータを記憶する記憶部と、前記記憶された３次元の画像のデータから、２次元の血管画像のデータを発生する画像処理部と、前記Ｘ線画像どうしを差分し、複数の差分画像を発生する差分処理部と、前記複数の差分画像各々を前記２次元の血管画像に重ねて表示する表示部とを具備するＸ線診断装置を提供する。

本発明によれば、カテーテルやガイドワイヤの像の視認性を向上することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１に示すように、Ｘ線診断装置は、Ｘ線撮影機構１０と、画像処理装置１とを有する。Ｘ線撮影機構１０は、図２に示すように、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１４とを有する。Ｘ線検出器１４は、イメージインテンシファイア１５とＴＶカメラ１６との組み合わせから構成される。このＸ線検出器１４は、イメージインテンシファイア１５とＴＶカメラ１６との組み合わせに代えて、マトリクス状に配列された複数の半導体検出素子を有するフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ：平面型Ｘ線検出器）で構成されてもよい。Ｘ線管球１２は、Ｃ形アーム１６０の一端にマウントされる。Ｘ線検出器１４は、Ｘ線管球１２に対向する向きで、Ｃ形アーム１６０の他端にマウントされる。寝台の天板５０上の被検体Ｐは、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１４との間に配置される。Ｃ形アーム１６０は、例えば天井ベース１６３から吊り下げられる円弧形の支柱１６４に支持される。Ｃ形アーム１６０は、直交３軸Ａ，Ｂ，Ｃに関して回転可能である。

画像処理装置１は、Ｘ線検出器１４にアナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２６を介して接続される。画像処理装置１は、Ａ／Ｄ変換器２６とともに、制御部２７、入力デバイス２８、画像メモリ２９、高周波強調フィルタリングなどを行うフィルタリング部３１、画像拡大移動などを行うアフィン変換部３２、差分処理部３４、画像合成部３５、画像位置合わせ部３６、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３７、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３８、ディスプレイ３９、投影処理部４０から構成される。入力デバイス２８はキーボードと、マウス等のポインティングデバイスとを有する。

画像メモリ２９は、被検体の対象部位に関する３次元画像のデータを記憶する。３次元画像データは、Ｘ線診断装置又はＸ線コンピュータ断層撮影装置に由来する。

投影処理部４０は、記憶された３次元画像データから、血管を抽出した３次元血管画像のデータを生成する。また投影処理部４０は、記憶された３次元画像データから、血管が除かれた３次元人体画像のデータを生成する。３次元血管画像のデータ及び３次元人体画像のデータは、３次元画像のデータとともに、画像メモリ２９に記憶される。

投影処理部４０は、Ｘ線撮影機構１０による撮影方向（回転軸Ａ，Ｂ，Ｃ周りの回転角度θＡ，θＢ，θＣ）及び拡大率に対して等価な３次元画像座標系上での視線方向及び拡大率に従った投影処理により、３次元血管画像から血管投影画像（以下、ロードマップという）を生成する。また、投影処理部４０は、Ｘ線撮影機構１０による撮影方向（回転軸Ａ，Ｂ，Ｃ周りの回転角度θＡ，θＢ，θＣ）及び拡大率に対して等価な３次元画像座標系上での視線方向及び拡大率に従った投影処理により、３次元人体画像からマスク画像を生成する。

差分処理部４０は、例えば３０フレーム／秒のフレームレートで時系列に撮影されたＸ線画像（透視像）どうしを差分する。最新の透視像に対する差分対象には、その１フレーム前又は所定の数フレーム前に収集された透視像が設定される。しかし、差分対象としては、カテーテル挿入前の段階に収集した術式当初の透視像であってもよいし、術者又は操作者が任意に指定した透視像であってもよい。この差分処理により、移動操作により変位したカテーテル又はガイドワイヤの像が抽出される。カテーテル又はガイドワイヤの像が抽出された差分画像を、以下、カテーテル画像と称する。画像位置合わせ部３６は、ロードマップとカテーテル画像との位置合わせを例えば解剖学上の形態特徴点を経由させて高精度で行う。画像合成部３５は、位置合わせをされたロードマップに対してカテーテル画像を累積的に合成する。この合成画像は表示部３９に表示される。

図３には、本実施形態による処理手順が示される。透視開始に際して、操作者により設定されたＸ線撮影機構１０による投影像の撮影方向（回転軸Ａ，Ｂ，Ｃ周りの回転角度θＡ，θＢ，θＣ）及び拡大率に等価な視線方向及び拡大率により、投影処理部４０により３次元血管画像からロードマップが生成され、画像メモリ２９に記憶される。透視期間中に撮影方向、拡大率が変化したとき、変化後の撮影方向、拡大率により、３次元血管画像からロードマップが再生成され、画像メモリ２９に記憶される。

透視操作により、例えば３０フレーム／秒のフレームレートで一連のＸ線画像（透視像）が生成される。透視開始以後の所定数フレームの透視像を加算平均してマスク像を生成する。そのマスク像を透視像各々から差分処理部４０で差分する。それのよりカテーテル画像が次々と生成される。このカテーテル画像は画像合成部３５においてロードマップに重ねられ表示部３９に次々と表示される。

なお、差分に関しては、時系列に撮影された透視像は、その１フレーム前又は所定の数フレーム前に収集された透視像との間で差分処理部４０で差分され、カテーテル画像が次々と生成されるものであってもよい。

カテーテルやガイドワイヤの像を差分処理により抽出してロードマップに合成することにより、主に骨との重なりに起因していたカテーテルやガイドワイヤ像の視認性低下を軽減することができる。

上記処理手順は、図４に示す他の処理手順と選択可能であり、この図４の処理手順により同等の効果を得ることができる。画像メモリ２９には、造影前のマスク画像データから再構成して得られた骨を含む３次元画像、又はその骨を含む３次元血管画像から閾値処理により人体領域を抽出した３次元人体画像のデータが、血管投影画像（ロードマップ）のデータとともに記憶される。

投影処理部４０により、ロードマップと同様に、Ｘ線撮影機構１０による撮影方向（回転軸Ａ，Ｂ，Ｃ周りの回転角度θＡ，θＢ，θＣ）及び拡大率に対して等価な３次元画像座標系上での視線方向及び拡大率に従った投影処理により、３次元人体画像から人体投影画像が生成される。

差分処理部４０では、例えば３０フレーム／秒のフレームレートで時系列に撮影されたＸ線画像（透視像）から、人体投影画像が次々と差分される。この差分処理により、カテーテル又はガイドワイヤの全体像が抽出される。カテーテル又はガイドワイヤの全体像が抽出された差分画像（カテーテル画像）は、画像位置合わせ部３６の位置合わせ後に、画像合成部３５においてロードマップに次々と合成され、表示部３９に表示される。

カテーテルやガイドワイヤの像を差分処理により抽出してロードマップに合成することにより、主に骨との重なりに起因していたカテーテルやガイドワイヤ像の視認性低下を軽減することができる。

図５に示すように、制御部２７は、図３の合成画像と、図４の合成画像とを重畳して又は並べて表示させる。並べて表示する際、第１の差分画像をメインエリアに比較的大きく表示し、第２の差分画像をサブアリアに比較的小さく表示する。３次元画像データの発生時期から、透視像の発生時期までの期間に被検体が動いて位置ズレが発生したとき、位置ズレによる消え残った領域が、第２の差分画像に現れる。つまり、第２の差分画像は位置ズレ情報を含んでいる。制御部２７は、３次元画像の発生時と透視像の発生時との期間における被検体の位置ズレの程度に従って、第２の差分画像を表示する／表示しないを決定する。位置ズレの程度は、第２の差分画像に基づいて決定されることができる。例えば、位置ズレの程度は、第２の差分画像の最大値、中央値、平均値、分散のいずれか一つ、または組み合わせに基づいて決定されることができう。位置ズレの程度は、第２の差分画像の全体領域を対象に決定しても良いし、注目される一部分に限局して決定してもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

図１は、本発明の実施形態によるＸ線診断装置の構成図である。 図２は、図１のＸ線撮影機構の斜視図である。 図３は、本実施形態による第１の処理手順を示す図である。 図４は、本実施形態による第２の処理手順を示す図である。 図５は、本実施形態による第３の処理手順を示す図である。

符号の説明

１０…Ｘ線撮影機構、１…画像処理装置、１２…Ｘ線管球、１４…Ｘ線検出器、２６…アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）、２７…制御部、２８…入力デバイス、２９…画像メモリ、３１…フィルタリング部、３２…アフィン変換部、３４…差分処理部、３５…画像合成部、３６…画像位置合わせ部、３７…ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、３８…ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）、３９…ディスプレイ、４０…投影処理部。

Claims (18)

1. 被検体に関する一連の複数のＸ線画像を発生するＸ線画像発生部と、
   前記被検体に関する３次元の画像のデータを記憶する記憶部と、
   前記記憶された３次元の画像のデータから、２次元の血管画像のデータを発生する画像処理部と、
   前記Ｘ線画像どうしを差分し、カテーテル又はガイドワイヤが抽出された複数の差分画像を発生する差分処理部と、
   前記カテーテル又はガイドワイヤが抽出された複数の差分画像各々を前記２次元の血管画像に重ねて表示する表示部とを具備するＸ線診断装置。
2. 前記３次元の画像のデータは、Ｘ線診断装置又はＸ線コンピュータ断層撮影装置に由来する請求項１記載のＸ線診断装置。
3. 前記Ｘ線画像は、リアルタイム画像である請求項１記載のＸ線診断装置。
4. 前記差分処理部は、前記一連のＸ線画像の初期の幾つかのＸ線画像を対象とした加算平均画像を、前記Ｘ線画像各々から差分する請求項１記載のＸ線診断装置。
5. 前記画像処理部は、前記２次元の血管画像のデータを発生するために、前記記憶された３次元の画像を、前記Ｘ線画像の撮影方向と同じ向きで投影する請求項１記載のＸ線診断装置。
6. 被検体に関する一連の複数のＸ線画像を発生するＸ線画像発生部と、
   前記被検体に関する３次元の画像のデータを記憶する記憶部と、
   前記３次元の画像のデータから２次元の血管画像のデータと２次元の人体画像のデータを発生する画像処理部と、
   前記Ｘ線画像と前記２次元の人体画像とを差分し、カテーテル又はガイドワイヤが抽出された複数の差分画像を発生する差分処理部と、
   前記複数の差分画像各々を前記２次元の血管画像に重ねて表示する表示部とを具備するＸ線診断装置。
7. 前記３次元の画像のデータは、Ｘ線診断装置又はＸ線コンピュータ断層撮影装置に由来する請求項６記載のＸ線診断装置。
8. 前記Ｘ線画像は、リアルタイム画像である請求項６記載のＸ線診断装置。
9. 前記画像処理部は、前記２次元の人体画像のデータと前記２次元の血管画像のデータとを発生するために、前記記憶された３次元の画像を、前記Ｘ線画像の撮影方向と同じ向きで投影する請求項６記載のＸ線診断装置。
10. 被検体に関する一連の複数のＸ線画像を発生するＸ線画像発生部と、
    前記被検体に関する３次元の画像のデータを記憶する記憶部と、
    前記３次元の画像のデータから２次元の人体画像のデータを発生する画像処理部と、
    前記Ｘ線画像どうしを差分し、複数の第１の差分画像を発生する第１の差分処理部と、
    前記複数の第１の差分画像各々を前記２次元の人体画像に重ね合わせて複数の合成画像を発生する画像合成部と、
    前記Ｘ線画像と前記２次元の人体画像とを差分し、複数の第２の差分画像を発生する第２の差分処理部と、
    前記合成画像と前記第２の差分画像を表示する表示部とを具備するＸ線診断装置。
11. 前記３次元の画像のデータは、Ｘ線診断装置又はＸ線コンピュータ断層撮影装置に由来する請求項１０記載のＸ線診断装置。
12. 前記Ｘ線画像は、リアルタイム画像である請求項１０記載のＸ線診断装置。
13. 前記第１の差分処理部は、前記一連のＸ線画像の初期の幾つかのＸ線画像を対象とした加算平均画像を、前記Ｘ線画像各々から差分する請求項１０記載のＸ線診断装置。
14. 前記画像処理部は、前記２次元の人体画像のデータを発生するために、前記記憶された３次元の画像を、前記Ｘ線画像の撮影方向と同じ向きで投影する請求項１０記載のＸ線診断装置。
15. 前記表示部は、前記合成画像に、前記第２の差分画像を重畳して表示する請求項１０記載のＸ線診断装置。
16. 前記表示部は、前記合成画像をメインエリアに表示し、前記第２の差分画像をサブアリアに表示する請求項１０記載のＸ線診断装置。
17. 前記表示部は、前記３次元の画像の発生時と前記Ｘ線画像の発生時との期間における前記被検体の位置ズレの程度に従って、前記第２の差分画像を表示する／表示しないを決定する請求項１０記載のＸ線診断装置。
18. 前記位置ズレの程度は、前記第２の差分画像に基づいて決定される請求項１７記載のＸ線診断装置。

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