JP5591555B2

JP5591555B2 - Ｘ線診断装置、画像処理装置及びｘ線診断システム

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Publication number: JP5591555B2
Application number: JP2010028987A
Authority: JP
Inventors: 久人竹元
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Medical Systems Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2014-09-17
Anticipated expiration: 2030-02-12
Also published as: JP2011161091A

Description

本発明は、冠動脈等の造影検査において造影剤濃度を適切に設定するＸ線診断装置、画像処理装置及びＸ線診断システムに関する。

従来、医用画像診断装置としてＸ線診断装置がある。例えば消化器や循環器の検査では、血管の微細な状態を観察するために、血管内に造影剤を注入して撮影することがある。また冠動脈等の検査においては患者に造影剤を投入して複数の方向から造影撮影が行われる。

このとき、撮影角度に応じて体厚が変化する。体厚が増加するとＸ線検出器の入射線量を確保するため管電圧が上昇し、結果的に造影血管のコントラストが低下するという不具合がある。このため現状では、コントラストが低下しても診断能が保てるように、通常は、経験則に基づいて設定した同じ濃度の造影剤を使用している。

しかしながら、体厚の厚さに関係なく同じ濃度の造影剤を使用した場合は、体厚が厚く管電圧が高い状態でも診断に十分な造影血管のコントラストが得られているときには、体厚が薄く管電圧が低い状態では、必要以上に造影剤が投与されることになる。

特許文献１には、３次元再構成データを得るための造影剤インジェクションの制御が可能なＸ線診断装置について開示されている。この特許文献１の例では、回転ＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）撮影時に、目的血管領域から造影剤が無くなることを防ぐために、予め造影剤を注入して得られた画像を用いて、造影剤量と注入速度を決定するようにしている。しかしながら、特許文献１の例では、撮影方向によって体厚が変化する場合は、造影剤量を適切に設定することが難しく、さらなる改善が求められる。

特開２００１−１４９３６０号公報

従来、冠動脈等の検査において同じ濃度の造影剤を使用して撮影した場合、撮影角度に応じて体厚が変化するため、体厚が厚く管電圧が高い状態でも診断に十分な造影血管のコントラストが得られているときには、体厚が薄く管電圧が低い状態では、必要以上に造影剤が投与されることになり、撮影方向ごとに適切な造影剤濃度を決めることが困難であった。

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、撮影方向ごとに適切な造影剤濃度を設定することが可能なＸ線診断装置、画像処理装置及びＸ線診断システムを提供することを目的とする。

請求項1記載の本発明のＸ線診断装置は、被検体にＸ線を曝射するＸ線管と前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを対向して支持し、前記被検体を撮影する撮影部と、前記被検体を撮影し前記被検体のモデルを作成するモデル作成部と、前記被検体のモデルに対する撮影角度を設定して管電圧を含むＸ線条件を推定するＸ線条件推定部と、前記Ｘ線条件推定部で推定したＸ線条件のうち所定の管電圧での造影画像のコントラストを基準にして、複数の撮影角度での造影画像のコントラストが前記基準のコントラストに近似するような造影剤濃度を算出する造影剤濃度算出部と、前記造影剤濃度算出部で算出した造影剤濃度を表示する表示部と、を具備することを特徴とする。

また、請求項６の本発明の画像処理装置は、被検体にＸ線を曝射して前記被検体を撮影した画像データを保管する画像データベースと、前記画像データベースに保管した画像データを読み込み、複数の視点方向から見た３Ｄ画像を表示する画像処理部と、前記複数の視点方向から見た前記３Ｄ画像のＲＯＩを指定し、前記ＲＯＩの範囲内のＸ線条件を推定するＸ線条件推定部と、前記複数の視点方向別に前記被検体に投与する造影剤の濃度を入力する入力部と、前記Ｘ線条件推定部で推定されたＸ線条件と前記入力された造影剤濃度をもとに造影シミュレーション画像を生成する推定Ｘ線画像生成部と、前記複数の視点方向と前記造影剤濃度とをそれぞれ関連付けて保存する記憶部と、前記造影シミュレーション画像を表示する表示部と、を具備したことを特徴とする。

さらに、請求項８記載の本発明のＸ線診断システムは、被検体にＸ線を曝射して前記被検体を撮影した画像データを保管する画像データベースと、前記画像データベースに保管した画像データを取り込み、複数の視点方向から見た３Ｄ画像を表示する画像処理部と、前記複数の視点方向から見た前記３Ｄ画像のＲＯＩを指定し、前記ＲＯＩの範囲内のＸ線条件を推定するＸ線条件推定部と、前記複数の視点方向別に前記被検体に投与する造影剤の濃度を入力する入力部と、前記Ｘ線条件推定部で推定されたＸ線条件と前記入力された造影剤濃度をもとに造影シミュレーション画像を生成する推定Ｘ線画像生成部と、前記複数の視点方向と前記造影剤濃度とをそれぞれ関連付けて保存する記憶部と、前記造影シミュレーション画像を表示する表示部と、前記記憶部に保存した前記視点方向と前記造影剤濃度をもとに前記被検体の造影撮影を行うＸ線診断装置と、を具備したことを特徴とする。

本発明によれば、撮影方向ごとに必要十分な造影剤濃度を設定することができるため、造影剤量を減らすことができるＸ線診断装置、画像処理装置及びＸ線診断システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示すブロック図。推定Ｘ線画像表示部の一例を示すブロック図。Ｘ線診断装置の動作を説明するフローチャート。体厚推定用テーブルの一例を示す説明図。円柱状及び楕円柱状の体厚モデルの一例を示す説明図。最大管電圧の推定における撮影角度を示す説明図。最大管電圧を算出する体厚推定テーブルの一例を示す説明図。血管と水、又は水を透過したＸ線強度を示す説明図。撮影角度の変化に対応する血管と水、又は水を透過したＸ線強度を示す説明図。本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置を示すブロック図。画像処理装置の動作を説明するフローチャート。Ｘ線条件の推定についての説明図。造影剤濃度の指定に用いるスライダーバーを示す説明図。血管造影シミュレーション画像の作成処理を示す説明図。

以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置（アンギオ装置）の構成を示すブロック図である。図１において、Ｘ線診断装置１００は、被検体Ｐに対してＸ線を発生するＸ線発生部１０と、被検体Ｐを透過したＸ線を２次元的に検出するとともに、検出結果に基づいてＸ線投影データを生成するＸ線検出部２０を備えている。

Ｘ線発生部１０は、Ｘ線管１１と高電圧発生器１２を含むＸ線照射部１３を備えている。Ｘ線管１１は、Ｘ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）から放出された電子を高電圧により加速してタングステン陽極に衝突させＸ線を発生する。Ｘ線管１１からのＸ線は、Ｘ線絞り器（図示せず）によって撮影対象部位のみにＸ線が照射されるように制御される。

Ｘ線検出部２０は、Ｘ線検出器（ＦＰＤ）２１と、データ変換部２２を備えている。Ｘ線検出器２１は、被検体Ｐの関心領域を透過したＸ線を電荷に変換して蓄積するものであり、Ｘ線を検出する微小な検出素子を列方向及びライン方向に２次元的に配列して構成される。データ変換部２２は、Ａ／Ｄ変換器とパラレル・シリアル変換器を含み、Ｘ線検出器２１から読み出された電荷をもとにＸ線投影データを生成する。

Ｘ線検出部２０に入射したＸ線は、データ変換部２２によってＸ線のパルス照射に同期してデジタルデータ化され、Ｘ線投影データが生成される。なお、被検体Ｐを撮影する場合、Ｘ線管１１から線量の少ないＸ線を照射して画像データを取得する透視モードと、線量の多いＸ線を照射して画像データを取得する撮影モードとがある。

Ｘ線発生部１０とＸ線検出部２０はアーム（Ｃアーム）４０に支持されている。Ｃアーム４０は、寝台の天板４１に載置した被検体Ｐの体軸方向に移動可能であり、また被検体Ｐの体軸周りに回転可能である。尚、Ｘ線発生部１０とＸ線検出部２０は撮影部を構成し、Ｃアーム４０を回転することで、撮影部は被検体Ｐの周囲を回転し、異なる撮影角度で被検体Ｐを撮影することができる。

さらにＸ線診断装置１００は、コンピュータシステム３０を有している。コンピュータシステム３０は、システム制御部３１、操作部３２、メモリ３３、画像演算・記憶部３４、及び表示部３５を備えている。システム制御部３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭ等を含み、Ｘ線診断装置１００の各ユニットを統括的に制御し、画像データの処理や表示を行なう。

操作部３２は医師等のユーザが各種コマンドの入力等を行なうもので、マウス、キーボード、トラックボール、ジョイスティック等の入力デバイスや、表示パネルあるいは各種スイッチ等を備えたインタラクティブなインターフェースを有する。メモリ３３は、システム制御部３１の処理過程で得た各種の情報を記憶する。

操作部３２からの操作信号は、システム制御部３１に供給されＣＰＵによって処理され、システム制御部３１は、高電圧制御部１４、Ｘ線検出器２１及びデータ変換部２２、画像演算・記憶部３４、機構制御部４２等の制御を行う。

高電圧制御部１４は高電圧発生器１２を制御する。高電圧発生器１２は、Ｘ線管１１の陰極から発生した熱電子を加速するために、陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生させるものであり、高電圧制御部１４は、操作部３２等から入力されたＸ線照射条件に基いて、高電圧発生器１２の管電流／管電圧、照射時間、照射繰り返し周期等を制御する。

また高電圧制御部１４は、自動輝度調節機能を有している。自動輝度調節機能は、ＡＢＣ（Automatic Brightness Control）機能と呼ばれ、Ｘ線透過画像の輝度が最適なレベルになるように、Ｘ線検出部２０の出力信号に基づいて自動的にＸ線管の管電圧、管電流等を調整しＸ線照射量を制御するものである。ＡＢＣ機能により、Ｘ線発生部１０に対するＸ線条件が設定され、Ｘ線条件に従ってＸ線発生部１０から発生するＸ線の強度が制御される。

画像演算・記憶部３４は、データ変換部２２からのＸ線投影データを処理して画像データの生成と保存を行なうもので、生成した画像データに対し必要に応じて輪郭強調やＳ／Ｎ改善等を目的とした画像処理や演算を行なって記憶部に記憶する。画像演算・記憶部３４からの画像データは、表示部３５に供給されて表示される。表示部３５は、画像データに対して付帯情報を合成したり、所定の表示フォーマットへの変換を行って映像信号を生成し、この映像信号を液晶等のモニタに表示する。

機構制御部４２は、被検体Ｐを載置する天板４１の位置を制御し、かつアーム移動機構４３を制御する。アーム移動機構４３はＣアーム４０の回転や移動を制御する。

また、本実施形態では、造影剤濃度推定部５０、推定Ｘ線画像表示部６０及び造影剤注入装置７０を備えている。造影剤濃度推定部５０は、撮影角度が変わっても同じ血管コントラストが得られるように造影剤濃度を算出し、造影剤の注入を調整するもので、体厚モデル作成部５１、Ｘ線条件推定部５２、コントラスト計算部５３及び造影剤濃度計算部５４を含む。

体厚モデル作成部５１は、患者を撮影した時の管電圧と体厚推定用テーブルに基づいて被検体のモデル（以下、体厚モデルと称す）を作成する。Ｘ線条件推定部５２は、最大管電圧等を推定するものであり、ユーザによる指定と撮影角度がプリセットされている場合のモードで最大管電圧等を推定する。コントラスト計算部５３は、最大管電圧での造影血管のコントラストを計算する。

造影剤濃度計算部５４は、所定の管電圧（例えば最大管電圧）での血管造影コントラストを基準にして、観察しようとする撮影角度（管電圧）での血管造影コントラストが基準の血管造影コントラストと近似する（同じになる）造影剤濃度を算出する。造影剤濃度推定部５０の各部の詳細な動作については後述する。

推定Ｘ線画像表示部６０は、造影剤濃度計算部５４で算出した濃度の推奨造影剤を使用した場合に、どのような画像が得られるのかをシミュレーションするものである。

図２は、推定Ｘ線画像表示部６０の一例を示すブロック図である。推定Ｘ線画像表示部６０は、画像データベース６１、３Ｄ処理部６２、操作部６３、推定Ｘ線画像生成部６４及びモニタ６５を含み、推定Ｘ線画像生成部６４は、造影剤濃度計算部５４に接続されている。尚、画像データベース６１は、推定Ｘ線画像表示部６０の中に組み込まれたものであってもよいし、推定Ｘ線画像表示部６０外に構成されたデータベースであってもよい。

次に本発明のＸ線診断装置１００の、主に造影剤濃度推定部５０及び推定Ｘ線画像表示部６０の動作について説明する。

図３は、Ｘ線診断装置の主に造影剤濃度推定部５０及び推定Ｘ線画像表示部６０の動作を説明するフローチャートであり、事前情報の入力ステップＳ１から造影撮影ステップＳ１１までのステップを含む。以下、各ステップＳ１〜Ｓ１１の詳細な動作を説明する。

ステップＳ１は、血管のコントラストを計算するための事前情報の入力ステップであり、操作部３２を操作して、関心血管直径Ｄ_a、及び使用する造影剤の原液濃度Ｋ_orgをユーザが指定する。ステップＳ２は、検査開始ステップであり、ここから検査が開始される。次のステップＳ３では患者を正面方向からテスト撮影を行い、管電圧Ｖ_orgを記録する。テスト撮影は、撮影モード又は透視モードで行う。以下は撮影モードとして説明する。

ステップＳ４は、体厚モデル作成部５１による体厚モデルの作成ステップである。即ち、体厚モデル作成部５１は、患者の診断対象部位をステップＳ３でテスト撮影した際の管電圧情報と体厚推定用テーブルに基づいてモデルを作成し、円柱や楕円柱、又は球等によって検査対象部位を近似的に表したモデルを作成する。モデルの材質としては、例えば水が用いられる。具体的には、管電圧とアクリル厚とのテーブルを予め作成しておく。また、水の代わりにアクリル、プラスチック樹脂等を用いても良い。

図４は、体厚推定用テーブルの一例を示す図であり、縦軸は管電圧ｋＶを表し、横軸は水厚を表す。この体厚推定用テーブルとテスト撮影での管電圧Ｖ_orgから、水厚を換算して正面方向の体厚Ｄ_stdを求める。そして体厚Ｄ_stdを直径とし、頭から足方向に有限な円筒の体厚モデルを作成する。尚、Ｄ_stdには、撮影された患者の診断対象部位の実寸法を用いても良いし、標準的な寸法を初期値として使用しても良い。

図５（ａ）は、直径Ｄ_stdの水が充填された円柱状の体厚モデルの一例を示し、長手方向は頭から足方向を示し、円柱を横断する方向の正面はＸ線管１１に対峙する方向を示し、背面は正面と反対面を示す。また図５（ｂ）は、楕円柱状の体厚モデルの一例を示し、楕円の短軸径をＤ_std、長軸径をa・Ｄ_stdで示す。尚、ａは定数であり、０＜ａ≦１０とする。また人体モデルを使用して体厚モデルとしても良い。人体モデルの生成については、例えば特開２０００−１５２９２４号に述べられている。

ステップＳ５は、Ｘ線条件推定部５２による最大管電圧の推定ステップである。このステップＳ５では、ユーザによる指定と、撮影角度がプリセットされているモードがある。ユーザによる指定の場合、ユーザによって典型的な深い撮影角度を入力する。例えば、図６で示すように、患者を正面から撮影する角度を最も浅い撮影角度としたとき、例えばCaudal方向４５度（CAU45）を典型的な深い撮影角度として入力する。

そして体厚モデル、撮影方向、寝台の位置情報、Ｘ線検出器２１のサイズをもとに、平均体厚Ｄ_aveを計算する。具体的には（１）式によって求める。ここでｎは検出器上のピクセル。ｌ_nはＸ線管１１の管球焦点とＸ線検出器２１のピクセルｎを結ぶ直線が体厚モデルと交差する距離である。

次に、平均体厚Ｄ_aveを基に最大管電圧Ｖ_maxを算出する。最大管電圧Ｖ_maxは、図７の体厚推定テーブルから求める。図７の縦軸は管電圧ｋＶを表し、横軸は水厚を表し、上記（１）式から求めた平均体厚Ｄ_aveに対応する最大管電圧Ｖ_maxを算出する。

一方、撮影角度がプリセットされている場合は、プリセットされている撮影角度（ｎ個の撮影角度）のそれぞれに対して上記と同じ方法で管電圧Ｖ_nを計算する。そしてＶ_nの中で最も大きな管電圧を最大管電圧Ｖ_maxとする。また、このときの平均体厚をＤ_aveとする。

次にステップＳ６では、コントラスト計算部５３により、最大管電圧Ｖ_maxでの造影血管コントラストＣ_maxの計算を行う。造影血管のコントラストＣ_maxは、以下の（２）式により求める。

（２）式において、Ｉ_a、Ｉ_bは被検体透過後のＸ線強度を表す。例えば、図８で示すように、体厚モデル（水）の平均体厚をＤ_aveとし、血管の厚さをＤ_aとしたとき、血管と水を透過したＸ線強度Ｉ_aと水を透過したＸ線強度Ｉ_bからＣ_maxを求めることができる。

具体的には、Ｖ_maxでのＸ線強度分布をＩ（Ｅ）（ここでEは管電圧）、造影剤濃度がＫ_orgで管電圧（Ｅ）のときの線源弱係数をμ_a（E）、管電圧（Ｅ）のときの水の線源弱係数をμ_b（E）とすると、Ｉ_ａとＩ_bは、以下の（３）式、（４）式より求めることができる。

ステップＳ７では、撮影角度Ａ_1を決定する。撮影角度Ａ_1はユーザが操作して決める。ステップＳ８では、Ｘ線条件推定部５２により、体厚モデルから管電圧Ｖ_curを計算する。ここではステップＳ５と同じように、撮影角度Ａ_1における管電圧Ｖ_cur、と平均体厚Ｄ_curを算出する。

ステップＳ９では、造影剤濃度計算部５４により、管電圧Ｖ_curにおいて造影血管コントラストＣ_maxと同じになる造影剤濃度Ｋ_curを計算する。即ち、図９に示すように、管電圧Ｖ_curのＸ線強度分布をＩ’（Ｅ）とし、水と血管透過後のＸ線強度をＩ’_ａ、水透過後のＸ線強度をＩ’_bとすると、Ｉ’_ａとＩ’_bは以下の（５）式、（６）式で表すことができる。尚、sは定数である。

次に以下の（７）式を満たすように、パラメータsを決める。

続いて造影剤濃度Ｋ_curを以下の（８）式により算出する。

こうして、これから観察しようとしている撮影角度（管電圧）において、最も管電圧が高い撮影角度での血管コントラストと近似する（同じになる）コントラストが得られる造影剤濃度を算出することができる。次のステップＳ１０では、推奨造影剤濃度としてＫ_curを表示部３５に表示する。そして、ステップＳ１１では、造影撮影を行う。つまり、ユーザは表示された推奨造影剤濃度Ｋ_curをもとに造影撮影を行う。

したがって、これから観察しようとしている撮影角度（より低い管電圧）において、最も管電圧が高い撮影角度での血管コントラストと同じコントラストが得られるより低い造影剤濃度を予め知ることができる。結果的に造影剤量を減らすことが可能になる。

また造影撮影において、造影剤自動注入装置７０により造影剤を注入してもよい。造影剤自動注入装置７０は、濃度Ｋ_orgの造影剤が入ったシリンダーと生理食塩水の２つのシリンダーを持ち、注入する造影剤濃度がＫ_curとなるように造影剤と生理食塩水を混合して注入する。

尚、ステップＳ１０では、推定Ｘ画像表示部６０により、推奨造影剤濃度Ｋ_curにおける血管造影シミュレーション画像を表示するようにしてもよい。図２において、推定Ｘ画像表示部６０の画像データベース６１は、撮影したＣＴ画像を保管する。３Ｄ処理部６２は、画像データベース６１に保管された３Ｄ画像を読み込み、色々な方向から見た３Ｄ画像を生成するワークステーション（ＷＳ）である。操作部６３はユーザによって操作され、３Ｄ処理部８２に表示される３Ｄ画像の回転操作を行う。推定Ｘ線画像生成部６４は、造影剤濃度計算部５４によって求めた推奨造影剤濃度における血管造影シミュレーション画像を生成し、モニタ６５に表示する。

即ち、画像データベース６１から例えば胸部全体のＣＴ画像を読み込み、３Ｄ処理部６２によって、読み込んだＣＴ画像から心臓の３Ｄ画像を表示する。３Ｄ処理部６２では、心臓画像を操作部６３のマウスなどによって回転し、観察したい視点方向（撮影角度）を決める。

造影剤濃度計算部５４は、Ｘ線条件推定部５２が撮影角度に応じて算出した管電圧と平均体厚をもとに造影剤濃度を計算し、推定Ｘ線画像生成部６４は、血管造影シミュレーション画像の作成を行う。推定Ｘ線画像生成部６４は、例えば、心臓の３Ｄ画像から血管以外の画像領域と血管画像の領域を区別し、血管領域を造影剤濃度計算部５４で計算した造影剤濃度で表示し、血管以外の画像と足し合わせてモニタ６５に表示する。

こうして、推定Ｘ画像表示部６０により、推奨造影剤濃度Ｋ_curにおける血管造影シミュレーション画像を表示することができる。

次に本発明の第２の実施形態に係る画像処理装置について説明する。第２の実施形態は、過去に撮影された画像をもとに適切な造影剤濃度を設定するものであり、図１０に示すコンピュータ装置８０で構成される。

図１０において、コンピュータ装置８０は、画像データベース８１、３Ｄ処理部８２、操作部８３、Ｘ線条件推定部８４、推定Ｘ線画像生成部８５、モニタ８６、及びメモリ８７を含む。メモリ８７は、Ｘ線診断装置１０１に接続されている。Ｘ線診断装置１０１は、図１のＸ線診断装置１００から造影剤濃度推定部５０と推定Ｘ線画像表示部６０を除いた装置に相当する。Ｘ線診断装置１０１は、操作部と、撮影部を移動可能な撮影部移動手段と、造影剤濃度を表示する表示部等を備えている。

画像データベース８１は、過去に撮影して取得したＣＴ画像を保管するものである。尚、画像データベース８１は、コンピュータ装置８０内に設けてもよいが、コンピュータ装置８０とは別の画像サーバであってもよく、ネットワーク等を介して画像サーバからの画像データをコンピュータ装置８０に取り込むようにしてもよい。

３Ｄ処理部８２は、画像データベース８１に保管された画像データを読み込み、色々な方向から見た３Ｄ画像を生成するワークステーション（ＷＳ）である。操作部８３は、ユーザによって操作される入力部であり、３Ｄ処理部８２に表示される３Ｄ画像の回転操作を行う。また使用する造影剤濃度を指定する。

Ｘ線条件推定部８４は、観察したい視点方向から見た画像のＸ線条件を推定し、ＲＯＩ範囲内の画像レベルが所定のレベルになるような管電圧、管電流、パルス幅等のＸ線条件を設定する。推定Ｘ線画像生成部８５は、血管造影シミュレーション画像の作成を行い、モニタ８６は、血管造影シミュレーション画像をモニタ８５に表示する。メモリ８７は、視点方向と造影剤濃度を関連付けて保存する。

図１１は、画像処理装置（コンピュータ装置８０）の動作を説明するフローチャートであり、ＣＴ画像の表示ステップＳ２１から造影撮影ステップＳ２８までのステップを含む。以下、各ステップＳ２１〜Ｓ２８の詳細な動作を説明する。

ステップＳ２１は、ＣＴ画像の表示ステップであり、画像データベース８１から過去に撮影された例えば胸部全体のＣＴ画像を読み込み３Ｄ処理部８２に表示する。ステップＳ２１は、視点方向を決定するステップであり、３Ｄ処理部８２によって、読み込んだＣＴ画像から例えばボリューム法（Volume法）を用いてユーザが心臓のみのＶＲ（Volume Rendering）画像を作成する。３Ｄ処理部８２では、一般的な３次元画像表示装置で行っているように、心臓画像を操作部８３のマウスなどによって回転し、観察したい視点方向を決める。

次のステップＳ２３では、Ｘ線条件を推定する。例えば、図１２に示すように心臓中心とアイソセンター（回転中心）を合わせる。心臓中心は例えば心臓の重心とする。次に視野サイズ、Ｘ線管球とＸ線検出器間の距離をユーザが指定する。そして、以下の（９）式に従う推定Ｘ線画像を算出する。

（９）式で、Ｉ(E、mA、mS)は管電圧Ｅ、管電流ｍＡ、パルス幅ｍＳのときのＸ線強度分布であり、μ(E、ｌ)は管電圧Ｅ及び位置ｌにおける線源弱係数である。

Ｘ線条件推定部８４は、Ｉｎの情報をもとに、指定されたＲＯＩ範囲内の画像レベルがあらかじめ設定された画像レベルになるように、Ｅ_f、ｍＡ_f、ｍＳ_fを決める。Ｅ_f、ｍＡ_f、ｍＳ_fは、ＡＢＣ（Automatic Brightness Control）機能によって決定した管電圧、管電流、パルス幅であり、ＲＯＩの輝度の平均値が所定のレベルになるようにＡＢＣ機能によって管電圧、管電流、パルス幅等のＸ線条件が設定される。

Ｘ線診断装置１００では、実際に撮影した画像レベルをもとにＡＢＣ機能によりＸ線条件を決めているが、ステップＳ２３では、画像データベース８１のＣＴ画像から求めたＸ線画像に置き換えてＡＢＣ機能によってＸ線条件を設定し、以下の（１０）式に従うＸ線画像を算出する。

次にステップＳ２４では、造影剤濃度Ｋの設定を行う。ここでは、使用する造影剤濃度Ｋをユーザが操作部８３を操作して指定する。造影剤濃度Ｋの指定は、数値を直接指定してもよいし、図１３に示すようなスライダーバーを用いて指定しても良い。

ステップＳ２５では、推定Ｘ線画像生成部８５によって血管造影シミュレーション画像の作成を行う。図１４は、血管造影シミュレーション画像の作成処理を示す説明図である。

図１４（ａ）は心臓の３Ｄ画像を示している。実際は心臓だけでなく胸部全体の画像が必要であるが、便宜上、心臓部の画像のみを示している。ユーザは３Ｄ処理部８２（ＷＳ）上で、血管抽出操作を行い、図１４（ｂ），（ｃ）で示すように血管以外の画像領域と血管画像の領域を区別する。

また図１４（ｃ）の血管領域は、ユーザが指定した造影剤濃度Ｋが一様に満たされているとして、造影剤濃度Ｋの線源弱係数μ_Ｋに置き換えて、図１４（ｄ）に示すように血管以外の画像と足し合わせる。そして推定Ｘ線画像生成部８５は、ステップＳ２３で推定Ｘ線画像を算出したのと同じように、以下の（１１）式による血管造影シミュレーション画像を作成し、図１４（ｅ）で示すような血管造影シミュレーション画像をモニタ８６に表示する。尚、（１１）式において、ｆはＡＢＣ機能によって決定した管電圧、管電流、パルス幅等を表している。

次のステップＳ２６では、造影剤濃度Ｋを確定する。即ち、ユーザはステップＳ２４、Ｓ２５を繰り返し、各視点方向（撮影角度）における適切な造影剤濃度を決定する。ステップＳ２７では、視点方向と造影剤濃度Ｋ関連付けてメモリ８７に保存する。

そして、ステップＳ２８で造影撮影を行う。造影撮影はＸ線診断装置１０１によって行われ、ユーザが計画した撮影角度にすると、該当する撮影角度の造影剤濃度Ｋがモニタ８６に表示される。即ち、ステップＳ２８で造影撮影を行う場合に、モニタ８６上にメモリ番号を表示する。メモリ８７には、視点方向と造影剤濃度Ｋが関連付けて所定の番地に記憶されているため、ユーザがメモリ番号（番地に相当）を選択すると、Ｘ線診断装置１０１の撮影部がメモリ８７に保存された視点方向（撮影角度）に設定され、該当する造影剤濃度ＫがＸ線診断装置１０１の表示部に表示される。

また、Ｘ線診断装置１０１が造影剤自動注入装置７０（図１参照）を含む場合は、ユーザがメモリ番号を選択すると、Ｘ線診断装置１０１の撮影部がメモリ８７に保存された撮影角度に設定され、かつ造影剤自動注入装置７０は造影撮影開始とともに造影剤と生理食塩水とを注入造影剤濃度がＫとなるように混合して注入することができる。

以上述べたように、本発明では、撮影方向ごとに必要十分な造影剤濃度を決めることが可能となるため、結果的に造影剤量を減らすことができる。またユーザは予め各撮影角度における造影画像をシミュレーションすることで、適切な造影剤濃度を設定することができる。

また本発明は、以上の説明に限定されることなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。

１００…Ｘ線診断装置
１０…Ｘ線発生部
１１…Ｘ線管
１４…高電圧制御部
２０…Ｘ線検出部
２１…Ｘ線検出器
３１…システム制御部
３２…操作部
３３…メモリ
３４…画像・演算記憶部
３５…表示部
４０…Ｃアーム
４１…天板
４２…アーム移動機構
５０…造影剤濃度推定部
５１…体厚モデル作成部
５２…Ｘ線条件推定部
５３…コントラスト計算部
５４…造影剤濃度計算部
６０…推定Ｘ線画像表示部
７０…造影剤注入装置
８０…画像処理装置
８１…画像データベース
８２…３Ｄ処理部
８３…操作部
８４…Ｘ線条件推定部
８５…推定Ｘ線画像生成部
８６…モニタ
８７…メモリ８７
１０１…Ｘ線診断装置

Claims

被検体にＸ線を曝射するＸ線管と前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器とを対向して支持し、前記被検体を撮影する撮影部と、
前記被検体を撮影し前記被検体のモデルを作成するモデル作成部と、
前記被検体のモデルに対する撮影角度を設定して管電圧を含むＸ線条件を推定するＸ線条件推定部と、
前記Ｘ線条件推定部で推定したＸ線条件のうち所定の管電圧での造影画像のコントラストを基準にして、複数の撮影角度での造影画像のコントラストが前記基準のコントラストに近似するような造影剤濃度を算出する造影剤濃度算出部と、
前記造影剤濃度算出部で算出した造影剤濃度を表示する表示部と、
を具備するＸ線診断装置。
前記Ｘ線条件推定部は、前記被検体モデルの体厚と管電圧のテーブルを用いて、撮影角度に対応した体厚から前記管電圧を推定することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
前記造影剤濃度算出部は、前記複数の撮影角度での造影画像のコントラストが最大管電圧での造影画像のコントラストに近似するような造影剤濃度を算出することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
前記被検体を撮影した画像データを保管する画像データベースと、
前記画像データベースからの画像データをもとに前記造影剤濃度算出部で算出した造影剤濃度における造影シミュレーション画像を表示する推定Ｘ線画像表示部と、を有することを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
前記造影剤濃度算出部で算出した造影剤濃度にしたがって、前記造影剤の濃度を連続的に可変する造影剤自動注入装置を備えたことを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
被検体にＸ線を曝射して前記被検体を撮影した画像データを保管する画像データベースと、
前記画像データベースに保管した画像データを読み込み、複数の視点方向から見た３Ｄ画像を表示する画像処理部と、
前記複数の視点方向から見た前記３Ｄ画像のＲＯＩを指定し、前記ＲＯＩの範囲内のＸ線条件を推定するＸ線条件推定部と、
前記複数の視点方向別に前記被検体に投与する造影剤の濃度を入力する入力部と、
前記Ｘ線条件推定部で推定されたＸ線条件と前記入力された造影剤濃度をもとに造影シミュレーション画像を生成する推定Ｘ線画像生成部と、
前記複数の視点方向と前記造影剤濃度とをそれぞれ関連付けて保存する記憶部と、
前記造影シミュレーション画像を表示する表示部と、
を具備したことを特徴とする画像処理装置。
前記Ｘ線条件推定部は、前記画像データベースに保管された前記被検体の画像データを基に自動輝度調節機能によって前記Ｘ線条件を推定することを特徴とする請求項６記載の画像処理装置。
被検体にＸ線を曝射して前記被検体を撮影した画像データを保管する画像データベースと、
前記画像データベースに保管した画像データを取り込み、複数の視点方向から見た３Ｄ画像を表示する画像処理部と、
前記複数の視点方向から見た前記３Ｄ画像のＲＯＩを指定し、前記ＲＯＩの範囲内のＸ線条件を推定するＸ線条件推定部と、
前記複数の視点方向別に前記被検体に投与する造影剤の濃度を入力する入力部と、
前記Ｘ線条件推定部で推定されたＸ線条件と前記入力された造影剤濃度をもとに造影シミュレーション画像を生成する推定Ｘ線画像生成部と、
前記複数の視点方向と前記造影剤濃度とをそれぞれ関連付けて保存する記憶部と、
前記造影シミュレーション画像を表示する表示部と、
前記記憶部に保存した前記視点方向と前記造影剤濃度をもとに前記被検体の造影撮影を行うＸ線診断装置と、を具備したことを特徴とするＸ線診断システム。
前記表示部は、前記視点方向と造影剤濃度のデータを保存した前記記憶部のメモリ番号を表示可能であって、
前記Ｘ線診断装置は、前記被検体にＸ線を曝射して前記被検体を撮影する撮影部と、前記メモリ番号を選択可能な操作部と、前記視点方向に対応する撮影角度に前記撮影部を移動可能な撮影部移動手段と、前記造影剤濃度を表示する表示部を備えたことを特徴とする請求項８記載のＸ線診断システム。
前記記憶部に保存した前記造影剤濃度にしたがって、前記造影剤の濃度を連続的に可変する造影剤自動注入装置を備えたことを特徴とする請求項８記載のＸ線診断システム。