JP5707087B2 - 医用画像診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、透視マスク画像とリアルタイムに撮影した透視画像を処理することにより、術者がカテーテル等のデバイスを操作する際の参照像を提供する医用画像診断装置に関する。

動脈瘤の治療法の１つであるインターベンション治療（血管内治療）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から血管に挿入し、カテーテルを血管内に進めて目的の部位まで持っていくようにしている。カテーテル（又はカテーテルをガイドするガイドワイヤ）を目的の位置まで進める際に、従来では、３Ｄ（３次元）血管画像にＸ線透視画像を重ね合わせて表示するロードマップ機能がある。術者は、表示されたロードマップを見ながらカテーテル又はガイドワイヤを患部まで導くことができ、検査時間の短縮と造影剤量の低減に効果があると期待されている。

また脳動脈瘤の治療法の１つとして、カテーテルの先端からコイルのような閉塞物質を動脈瘤の中に留置し、瘤内で血液を凝固させて血流を阻害し瘤の破裂を防ぐ方法がある。この治療法は一般的にコイリングと呼ばれている。コイリング操作では、予め再構成した３Ｄ血管像をマップとした３Ｄロードマップ表示が有効である。ところで、コイリングにおいては、最初にサイズの大きいコイルを留置し、そのあとでサイズの小さいコイルを留置していき徐々に隙間を埋めるようにしている。

しかしながら、従来の３Ｄロードマップ表示では、既に切り離されたコイルと新たに留置しようとするコイルの識別が難しく、既に留置したコイルの状況を把握しにくいという不具合がある。

特開２００７−２２９４７３号公報

従来の３Ｄロードマップ表示では、既に切り離されたコイルと新たに留置しようとするコイルの識別が難しく、既に留置したコイルの状況を把握しにくいという不具合がある。

本発明の実施形態は、上記事情に鑑みてなされたもので、カテーテル、ガイドワイヤ、コイル等のデバイスの視認性を向上させる医用画像診断装置を提供することを目的とする。

実施形態の医用画像診断装置は、Ｘ線発生部とＸ線検出部を含む撮影部と、前記撮影部によって撮影した画像を処理して、撮影時間の異なる複数のマスク画像を生成するマスク画像生成部と、前記複数のマスク画像の差分をとり、血管に留置された閉塞物質の画像を抽出する第１の画像生成部と、挿入デバイスを血管に挿入した状態のリアルタイム透視画像を生成し、前記マスク画像との差分をとり、前記挿入デバイスの画像を生成する第２の画像生成部と、前記第１の画像生成部で生成した画像と前記第２の画像生成部で生成した画像を合成する画像合成部と、前記画像合成部で生成した画像を表示する表示手段と、を具備して成ることを特徴とする。

一実施形態に係る医用画像診断装置の構成を示すブロック図。 ロードマップ画像の生成過程を示す説明図。 コイル画像の生成過程を示すフローチャート。 コイルの留置の順序を説明する説明図。 第２の実施形態におけるロードマップ画像の生成過程を示す説明図。 デバイス画像の生成過程を示すフローチャート。 透視マスク画像の選択の仕方の一例を示す説明図。

以下、実施形態に係る医用画像診断装置について図面を参照して詳細に説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付す。

図１は、一実施形態に係る医用画像診断装置の構成を示すブロック図である。図１の医用画像診断装置は、例えばアンギオ装置と呼ばれるＸ線画像診断装置１００であり、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Ｘ線絞り器１２を有するＸ線照射部と、高電圧制御部１３と高電圧発生器１４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）より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。高電圧制御部１３は、制御部３２（後述）からの指示信号に従って高電圧発生器１４を制御し、Ｘ線管１１の管電流、管電圧、Ｘ線パルス幅、照射周期、撮影区間、照射時間等からなるＸ線照射条件の制御を行なう。

Ｘ線検出部２０は、平面検出器（Flat Panel Detector）２１と、平面検出器２１から読み出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器２２を含み、電荷・電圧変換器２２の出力をＡ／Ｄ変換器３１（後述）に供給する。Ｘ線発生部１０と、Ｘ線検出部２０はアーム（Ｃアーム）２３に支持されている。

Ｃアーム２３は、寝台の天板２４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２５を構成し、Ｃアーム２３を回転することで、撮影部２５は被検体Ｐの周囲を回転し、異なる角度方向から被検体Ｐを撮影することができる。

尚、Ｘ線検出部２０として、イメージインテンシファイアとＴＶカメラを組み合わせたものを使用することもできる。

Ｘ線検出部２０は、画像処理装置３０に接続している。画像処理装置３０は、Ａ／Ｄ（アナログディジタル）変換器３１、制御部３２、入力部３３、２次元画像メモリ３４、３次元画像メモリ３５、フィルタリング部３６、アフィン変換部３７、ＬＵＴ（ルックアップテーブル）３８、再構成部３９、画像合成部４０を含む。

画像処理装置３０は、さらに３次元血管表示画像生成部４１、差分画像生成部４２、マスク画像生成部４３、コイル画像生成部４４、３次元画像取得部４５、Ｄ／Ａ（ディジタルアナログ）変換器４６及び表示手段（ディスプレイ４７）を含む。

Ａ／Ｄ変換器３１は、電荷・電圧変換器２２のアナログ出力をディジタル信号に変換する。制御部３２は、ＣＰＵと記憶回路（図示せず）を備え、入力部３３からの入力情報、設定情報及び選択情報に基づいてバスライン４８を介してＸ線画像診断装置１００の各ユニットを統括的に制御する。

入力部３３は、医師等のユーザが各種コマンド等の入力を行なうもので、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。また入力部３３は、天板２４の移動方向や移動速度の設定、撮影部の回動／移動方向及び回動／移動速度の設定、管電圧や管電流を含むＸ線照射条件の設定等を行なう。また入力部３３は、ロードマップスイッチや、透視画像収集ボタンを有する。

２次元画像メモリ３４は、２次元のＸ線画像データ等を格納するもので、撮影部２５で得た２次元のＸ線画像データをフィルタリング部３６でフィルタリングした２次元のＸ線画像データや、アフィン変換部３７で画像拡大・移動等のアフィン変換を受けた２次元のＸ線画像データ等を格納する。

３次元画像メモリ３５は、撮影部２５で得た２次元のＸ線画像データを再構成部３９によって再構成した３次元画像を格納する。また、外部のＣＴＡ（Computed Tomography Angiography）やＭＲＡ（Magnetic Resonance Angiography）等から入手した３次元画像を格納する。

３次元血管表示画像生成部４１は、３次元画像メモリ３５に格納されている３次元画像を読み出し、読み出した３次元画像から３次元血管表示画像（３Ｄボリュームレンダリング画像）を生成する。例えば、観察角度、観察視野、観察拡大率、観察位置などの情報によって示される状況と一致するようにボリュームレンダリング等の処理を実施して３次元血管表示画像（３Ｄボリュームレンダリング画像）を生成する。

差分画像生成部４２は、リアルタイムに撮影した透視画像（リアルタイム透視画像）と、マスク画像生成部４３からの透視マスク画像との差分をとり、ガイドワイヤやカテーテル等のデバイスの画像を生成する。

マスク画像生成部４３は、２次元画像メモリ３０に格納された画像データをもとにデバイスが挿入される前の透視マスク画像を生成する。尚、コイル（閉塞物質）が留置された場合は、コイルを含む透視マスク画像が得られる。デバイスは、常に医師等の操作により動いているので、差分画像生成部４２によって差分をとったときに差分画像が消失することはない。したがって、ガイドワイヤやカテーテル等のデバイス画像を抽出することができる。また差分画像生成部４２の出力は、ノイズ抑制や高調波強調によりガイドワイヤ等を強調することができ、デバイス画像をリアルタイム透視画像や３次元血管画像と異なる色で表示することもできる。

コイル画像生成部４４は、マスク画像生成部４３で生成した過去の透視マスク画像と最新のマスク像とをサブトラクションすることにより、留置したコイル画像を生成する。

３次元画像取得部４５は、外部から３次元画像（例えば３次元血管画像）を取得する。外部からの３次元画像に血管情報以外の人体情報が含まれる場合、血管情報抽出部によって閾値処理や画素値の範囲指定、リージョングローイング等の方法（或いはこれらの方法の組み合せ）によって血管情報を抽出する。

画像合成部４０は、デバイス画像と、３次元血管表示画像とリアルタイム画像、及びコイル画像とを累積的に合成する。各画像の透明度は、医師等デバイス操作者の目的に応じ、適宜変更することができる。例えばガイドワイヤ等の動きを把握するため、透視開始時にはガイドワイヤ画像のレイヤーを不透明としてガイドワイヤの視認性を高め、他の血管画像等のレイヤーを透明とすることができる。

また、各画像のレイヤーの透明度を時系列に沿って変化させることもでき、デバイスの挿入に連れてリアルタイム画像を不透明として視認性を向上させることもできる。ルックアップテーブル３８は、合成画像のロードマップ部分に特異な色を割り当てる。

Ｄ／Ａ変換器４６は、合成画像（表示データ）をＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）変換して映像信号を生成し、この映像信号を液晶等のディスプレイ４７に表示する。

以下、第１の実施形態の医用画像診断装置の動作を説明する。図２は、ディスプレイ４６に表示されるロードマップ画像の生成過程を示す動作説明図である。例えば、脳動脈瘤の治療では、サイズの異なるコイル（閉塞物質）を動脈瘤の中に留置するが、コイリング操作では、予め再構成した３Ｄ血管像をマップとした３Ｄロードマップ表示を行う。

先ずコイルを留置した後、その都度、透視マスク画像を再作成する。例えば過去の透視マスク画像Ａ１と最新の透視マスク画像Ａ２との間でサブトラクションすることにより、一定時間内に留置したコイルを抽出した画像（コイル画像Ｄ１）を得ることができる。つまり、透視マスク画像Ａ１を作成した時間ｔ０と最新の透視マスク画像Ａ２を作成した時間ｔ１はそれぞれ異なるため、サブトラクションすることにより一定時間内に留置したコイル（閉塞物質）が抽出され、コイル画像Ｄ１を得ることができる。

また、最新の透視マスク画像Ａ１とリアルタイムの透視画像Ｂ１の間でサブトラクションすることにより、これから留置するコイルを含むデバイスの画像を得ることができる。つまりリアルタイムの透視画像Ｂ１は、デバイス（コイルを備えたカテーテル、ガイドワイヤ）が挿入された状態の画像であるため、最新の透視マスク画像Ａ１との間でサブトラクションすることにより、これから留置するコイルを含むデバイスの画像（デバイス画像）が得られる。

図２ではデバイス画像として、ガイドワイヤ強調画像Ｅ１を示している。つまり、最新の透視マスク画像Ａ１とリアルタイム透視画像Ｂ１とのサブトラクション画像に対してノイズ抑制とガイドワイヤ強調処理を行い、ガイドワイヤを強調した画像Ｅ１を得るようにしている。

またリアルタイム透視画像Ｂ１と３Ｄボリュームレンダリング画像Ｃ１をマスク処理して所定の比率ｋで合成し、さらにコイル画像Ｄ１とガイドワイヤ強調画像Ｅ１を合成することにより、３Ｄロードマップ画像Ｆ１を得ることができる。３Ｄロードマップ画像Ｆ１では、ガイドワイヤ等の動きを把握することができ、かつ留置済みコイルと留置中のコイルを区別して表示することが可能になり、視認性が高まる。また合成表示する際に、色や透明度を区別して色調を変えて表示したり、設定によりいずれかの画像を表示／非表示に選択することができる。

透視マスク画像Ａ１，Ａ２はマスク画像生成部４３によって生成し、３Ｄボリュームレンダリング画像Ｃ１は３次元血管表示画像生成部４１によって生成する。透視マスク画像Ａ１とＡ２とのサブトラクションはコイル画像生成部４４によって行い、透視マスク画像Ａ２とリアルタイム透視画像Ｂ１とのサブトラクションは差分画像生成部４２によって行い、各画像の合成は画像合成部４０によって行う。

尚、コイル画像Ｄ１に対して、患者の体動等によりアーチファクトが発生し、コイル以外の画像を誤抽出することがある。したがって過去のマスク画像Ａ１と最新のマスク画像Ａ２からコイル画像を抽出するときは、患者の体動の影響を抑えるため、自動ピクセルシフトによる位置合わせを行った後に、サブトラクションするとよい。また３Ｄ画像から治療対象となる動脈瘤を指定している場合は、コイル画像Ｄ１から、動脈瘤周辺部の画像のみを抽出してもよい。

図３は、コイル画像Ｄ１の生成過程を示すフローチャートである。ステップＳ１はスタートステップであり、ステップＳ２では、透視画像収集ボタンが押されたか否かを判断する。透視画像収集ボタンは入力部３３に設けられており、医師の操作によってボタンが押されると、ステップＳ３において透視マスク画像が収集される。コイルを何回かに分けて留置する場合は、コイルを留置したあとで都度、透視画像収集ボタンを押し、時系列的に複数の透視マスク画像を収集する。

ステップＳ４は透視マスク画像の抽出ステップであり、時系列的に収集した複数の透視マスク画像から一定の時間内に収集した透視マスク画像（例えばＡ１とＡ２）を抽出して、次のステップＳ５でサブトラクションを行い、ＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）画像（コイル画像Ｄ１）を生成し、ステップＳ５でコイル画像Ｄ１の生成を終了する。

図４はコイルの挿入を示す説明図であり、サイズ・形状の異なるコイルが順次に留置されていく。例えば１０個のコイルが挿入されるものとすると、透視マスク画像Ａ１とＡ２（或いはＡ２とＡ３、Ａ３とＡ４、…）とのサブトラクションにより、コイル画像Ｄ１を得ることができる。コイル画像Ｄ１は、既に留置されたコイルの画像であるため、カイドワイヤ強調画像Ｅ１と合成することで、既に留置されたコイルとこれから新たに留置しようとするコイルを識別可能に表示することができる。

このように第１の実施形態では、既に留置済みのコイルとの位置関係を考慮して新たなコイルを正確に留置することができる。また３Ｄ血管表示画像に表示されたロードマップを見ながらカテーテル又はガイドワイヤを患部まで導くことができ、診断の支援を図ることができる。

次に、第２の実施形態の医用画像診断装置について説明する。図５は、第２の実施形態においてディスプレイ４６に表示される３Ｄロードマップ画像の生成過程を示す動作説明図である。

先ず、コイルを留置した後、それぞれ透視マスク画像を再作成し、時系列的に複数の透視マスク画像Ａ１，Ａ２…Ａｎを収集し、２次元画像メモリ３４（マスク画像記憶部）に保存し管理する。そして過去の透視マスク画像Ａ１〜Ａｎの中から選択した透視マスク画像とリアルタイム透視画像Ｂ１とをサブトラクションすることにより、ガイドワイヤとコイル画像Ｅ２を得る。

リアルタイムの透視画像Ｂ１は、デバイス（カテーテル、ガイドワイヤ）が挿入された状態の画像であるため、最新の透視マスク画像Ａｎとの間でサブトラクションすることにより、これから留置するコイルとデバイスを含む画像が得られる。サブトラクション画像に対してノイズ抑制とワイヤ強調処理を行うことでガイドワイヤ強調画像とコイル画像Ｅ２を得ることができる。

またリアルタイム透視画像Ｂ１と３Ｄボリュームレンダリング画像Ｃ１をマスク処理して所定の比率ｋで合成し、さらにガイドワイヤ強調画像とコイル画像Ｅ２を合成することにより、３Ｄロードマップ画像Ｆ１を得ることができる。合成画像Ｆ１では、ガイドワイヤ等の動きを把握することができ、かつ留置済みコイルと留置中コイルを区別して表示することが可能になり、視認性が高まる。

透視マスク画像Ａ１〜Ａｎはマスク画像生成部４３によって生成し、３Ｄボリュームレンダリング画像Ｃ１は３次元血管表示画像生成部４１によって生成する。選択した透視マスク画像（Ａ１〜Ａｎのいずれか）とリアルタイム透視画像Ｂ１とのサブトラクションは差分画像生成部４２によって行い、各画像の合成は画像合成部４０によって行う。第２の実施形態では、図２のコイル画像生成部４４は割愛できる。

図６は、ガイドワイヤ強調画像とコイル画像Ｅ２の生成過程を示すフローチャートである。ステップＳ１１はスタートステップであり、ステップＳ１２では、透視画像収集ボタンが押されたか否かを判断する。透視画像収集ボタンは入力部３３に設けられており、医師の操作によってボタンが押されると、ステップＳ１３において透視マスク画像が収集される。

コイルを何回かに分けて留置する場合は、コイルを留置したあとで都度、透視画像収集ボタンを押し、時系列的に複数の透視マスク画像Ａ１〜Ａｎを収集する。ステップＳ１４は、透視マスク画像の表示・選択ステップであり、時系列的に収集した複数の透視マスク画像Ａ１〜Ａｎから任意の透視マスク画像を選択する。

例えば図７に示すように、時系列的に収集した複数の透視マスク画像Ａ１〜Ａｎをサムネイル化し、収集した順（時間軸上）にサムネイル画像を並べてディスプレイ４７に表示する。そして、入力部３３のマウス操作によっていずれかの画像を選択し、確定ボタンで確定する。したがって、入力部３３は選択手段の機能も有する。

次のステップＳ１５では選択した透視マスク画像とリアルタイム透視画像とをサブトラクションして、ＤＳＡ画像（ガイドワイヤ強調画像とコイル画像Ｅ２）を生成し、ステップＳ１６で処理を終了する。ガイドワイヤ強調画像とコイル画像Ｅ２は、既に留置されたコイルの画像を含むため、既に留置されたコイルとこれから新たに留置しようとするコイルを識別可能に表示することができる。

このように第２の実施形態では、複数の透視マスク画像から任意の画像を選択してリアルタイム透視画像とのサブトラクションを行うことにより、既に留置されたコイルの内、任意のタイミングでのコイルの状態を確認することができ、さらに新たに留置しようとするコイルを識別可能に表示することができる。また３Ｄ血管表示画像に表示されたロードマップを見ながらカテーテル又はガイドワイヤを患部まで導くことができ、診断の支援を図ることができる。

以上述べた実施形態によれば、血管内治療において医師等のデバイス操作者が、ガイドワイヤ、カテーテル、コイル等を視認して、効率的に医療行為を行うことができる。尚、以上の実施形態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…医用画像診断装置（Ｘ線画像診断装置）
１０…Ｘ線発生部
２０…Ｘ線検出部
２５…撮影部
３０…画像処理装置
３１…Ａ／Ｄ変換器
３２…制御部
３３…入力部
３４…２次元画像メモリ
３５…３次元画像メモリ
３６…フィルタリング部
３７…アフィン変換部
３８…ＬＵＴ（ルックアップテーブル）
３９…再構成処理部
４０…画像合成部
４１…３次元血管表示画像生成部
４２…差分画像生成部
４３…マスク画像生成部
４４…コイル画像生成部
４５…３次元画像取得部
４６…Ｄ／Ａ変換器
４７…ディスプレイ
４８…バス

Claims (8)

1. Ｘ線発生部とＸ線検出部を含む撮影部と、
   前記撮影部によって撮影した画像を処理して、撮影時間の異なる複数のマスク画像を生成するマスク画像生成部と、
   前記複数のマスク画像の差分をとり、血管に留置された閉塞物質の画像を抽出する第１の画像生成部と、
   挿入デバイスを血管に挿入した状態のリアルタイム透視画像を生成し、前記マスク画像との差分をとり、前記挿入デバイスの画像を生成する第２の画像生成部と、
   前記第１の画像生成部で生成した画像と前記第２の画像生成部で生成した画像を合成する画像合成部と、
   前記画像合成部で生成した画像を表示する表示手段と、
   を具備して成る医用画像診断装置。
2. 前記画像合成部は、前記第１、第２の画像生成部で生成した画像に、さらに３次元血管表示画像を合成して出力することを特徴とする請求項１記載の医用画像診断装置。
3. 前記第１の画像生成部は、前記複数のマスク画像の内、少なくとも最新のマスク画像と他のマスク画像との差分をとることを特徴とする請求項１記載の医用画像診断装置。
4. 前記画像合成部は、前記閉塞物質と前記閉塞物質以外のデバイスを異なる色調で表示させることを特徴とする請求項１記載の医用画像診断装置。
5. Ｘ線発生部とＸ線検出部を含む撮影部と、
   前記撮影部によって撮影した画像を処理して、撮影時間の異なる複数のマスク画像を記憶するマスク画像記憶部と、
   前記マスク画像記憶部に記憶されたマスク画像の中から使用するマスク画像を選択する選択手段と、
   前記選択手段で選択されたマスク画像と、リアルタイム透視画像との差分をとり、血管に留置した閉塞物質を含む挿入デバイスの画像を生成する第３の画像生成部と、
   前記第３の画像生成部で生成した画像を表示する表示手段と、
   を具備して成る医用画像診断装置。
6. 前記第３の画像生成部で生成した画像に、３次元血管表示画像を合成して表示する画像合成部を具備したことを特徴とする請求項５記載の医用画像診断装置。
7. 前記選択手段は、前記複数のマスク画像を処理して時系列的に並べたサムネイル画像を表示し、前記サムネイル画像を用いて前記マスク画像を選択することを特徴とする請求項５記載の医用画像診断装置。
8. 前記第３の画像生成部は、前記閉塞物質と前記閉塞物質以外の挿入デバイスを異なる色調で表示させることを特徴とする請求項５記載の医用画像診断装置。