JP5867306B2

JP5867306B2 - Ｘ線透視撮影装置

Info

Publication number: JP5867306B2
Application number: JP2012138501A
Authority: JP
Inventors: 滝人酒井
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2012-06-20
Filing date: 2012-06-20
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: JP2014000287A

Description

この発明は、Ｘ線管と、Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、被検者の体内に挿入されたデバイスを含む領域の画像を透視または連続撮影するＸ線透視撮影装置に関し、例えば、ステント留置を行うインターベンション治療等に有効なＸ線透視撮影装置に関する。

心筋梗塞や狭心症に対して行われる治療である冠動脈インターベンション（ＰＣＩ）は、内部にガイドワイヤーを備えたカテーテルを太ももの付け根等から血管内に挿入し、そのカテーテルを、血管を介して心臓の冠動脈まで到達させて治療を行うものである。そして、この冠動脈インターベンション治療用のデバイスとして、ステントが使用される。このステントは、ステンレス等の金属で作成された医療器具であり、風船を利用して拡張された冠動脈の狭窄部分に留置して血管を内腔から保持することで、カテーテル治療の治療効果を向上させるためのものである。この場合に、例えば、以前に留置したステントと新しく留置するステントとの間にわずかな隙間が生じた場合等においては、その隙間が血管狭窄の原因となる可能性があることから、ステントの位置を正確に検出することは、冠動脈インターベンション治療において極めて重要な要素となっている。

特許文献１には、ノイズの多い画像中の構造を強調するための医用ビューイングシステムが開示されている。この医用ビューイングシステムは、シーケンスの画像中の関心対象に関連する特徴を抽出する抽出手段と、画像参照に対して関心対象に関連する特徴を位置合わせし位置合わせされた画像を生じさせる位置合わせ手段と、連続する画像中の位置合わせされた関心対象の表現の類似性を判定する類似性検出手段と、シーケンスの画像に亘って関心対象の画素の強度を変調する重み付け手段と、シーケンスの多数の又は少なくとも２つの値合わせされた画像に亘って関心対象と背景を積分する時間積分手段と、フェードされた背景上の、強調され位置合わせされた関心対象の処理された画像を表示する表示手段とを有している。

特表２００５−５１０２８８号公報

ところで、上述したような従来の医用装置において、ステント等のデバイスを自動的に抽出する場合においては、一般的にデバイスの両端部に配置された一対のマーカを検出することにより、デバイスの抽出を行っている。このような場合において、検出対象となるマーカとしては、様々なサイズのものが存在し、また、Ｘ線画像上の配置も様々である。このため、マーカを検出するための検出領域を広く設定する必要がある。一方、Ｘ線画像中には、マーカに類似する類似物が多数存在することから、これらをマーカと誤認識する場合がある。

このため、従来の透視撮影装置においては、このような誤認識を防止するため、誤認識防止機構が採用されている。この誤認識防止機構においては、マーカを検出するための検出条件を予め設定し、その条件に合致しない検出物については、それをマーカと検出しないようにしている。マーカを検出するための検出条件は、例えば、マーカの検出領域やマーカ間の距離であるが、これらの検出条件の内容はオペレータが認識し得ないものであることから、本来検出すべきマーカが検出されないという問題が生ずる場合がある。

この発明は上記課題を解決するためになされたものであり、マーカの検出条件をオペレータが容易に認識することができ、マーカを正確に検出することが可能なＸ線透視撮影装置を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の体内に挿入されたデバイスを含む領域を透視または連続撮影することにより、Ｘ線画像を表示部に表示するとともに、前記デバイスとともに設置されるマーカを利用して前記Ｘ線画像から前記デバイスを抽出するＸ線透視撮影装置において、前記マーカを検出するためのマーカの検出条件としてのマーカの検出領域またはマーカ間の距離を記憶する記憶部と、前記記憶部に記憶されたマーカの検出条件としてのマーカの検出領域またはマーカ間の距離を表すマークを、前記デバイスを含む領域の画像とともに、前記表示部に表示する検出条件表示部と、前記デバイスを含む領域の画像を複数枚取得する画像取得部と、前記画像取得部により取得した画像と前記記憶部に記憶した検出条件とに基づいてマーカを検出するマーカ検出部と、前記マーカ検出部により検出したマーカを利用して前記画像取得部により取得した複数枚の画像を重ね合わせることにより、前記デバイスの積算画像を作成する積算部とを備えることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、オペレータの指示に基づいて、前記記憶部に記憶したマーカの検出条件を変更する検出条件変更部を備え、前記マーカ検出部は、検出条件変更部により変更された後のマーカの検出条件に基づいて前記マーカを検出する。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明において、前記デバイスは、血管内に設置されるステントである。

請求項１に記載の発明によれば、マーカの検出条件としてのマーカの検出領域またはマーカ間の距離を表すマークをオペレータが容易に認識することができることから、Ｘ線透視撮影時に検出条件の適否を確認することができ、マーカを正確に検出することが可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、マーカの検出条件が適切でない場合に、その検出条件を変更した後にマーカの検出を実行することができ、デバイスをより正確に検出することが可能となる。

また、各デバイスに対応して設置されるマーカに応じてマーカの検出領域の条件やマーカ間の距離の条件を変更することにより、各デバイスの種類に対応して、マーカを正確に検出することが可能となる。

請求項３に記載の発明によれば、デバイスとしてのステントを誤認識することなく抽出することが可能となる。

この発明に係るＸ線透視撮影装置の概要図である。コリメータ２３の概要図である。Ｘ線透視撮影装置の制御系を示すブロック図である。カテーテル４０の概要図である。カテーテル４０を利用して冠動脈インターベンションを行う様子を示す模式図である。表示部２６に表示された心臓付近の画像の概要図である。表示部２６に表示された心臓付近の画像の概要図である。Ｘ線透視撮影装置の基本的な撮影動作を示す説明図である。Ｘ線撮影後に表示部２６に表示されるＸ線画像を模式的に示す説明図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、この発明に係るＸ線透視撮影装置の概要図である。

このＸ線透視撮影装置は、Ｘ線管３１と、このＸ線管３１から照射されてテーブル１９上に横たわった被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器としてのフラットパネルディテクタ３２と、これらのＸ線管３１およびフラットパネルディテクタ３２を支持するＣ型アーム３３と、このＣ型アーム３３をスライド可能に支持する支持部３４と、この支持部３４を旋回させる旋回部３５と、この旋回部３５を床面に対して立設した状態で支持する支持部３６とを備える。

Ｃ型アーム３３には、円弧状の案内部３７が形成されており、支持部３４は、この案内部３７と係合することにより、Ｃ型アーム３３をスライド可能に支持している。そして、Ｃ型アーム３３は、Ｘ線管３１とフラットパネルディテクタ３２とを、Ｘ線管３１からフラットパネルディテクタ３２に至るＸ線の軸線が、案内部３７を形成する円弧の直径と一致する状態で支持している。また、旋回部３５は、支持部３４をＣ型アーム３３等とともに、Ｘ線管３１からフラットパネルディテクタ３２に至るＸ線の軸線と直交する軸を中心に旋回させる。

図２は、コリメータ２３の概要図である。

このコリメータ２３は、Ｘ線管３１から照射されたＸ線の照射領域を制限してＸ線照射野Ｅを形成するためのものであり、図示しないモータの駆動により移動する４枚のコリメータリーフ２４を備える。このコリメータ２３は、Ｘ線管３１に対してフラットパネルディテクタ３２側の位置においてＸ線管３１と対向配置されている。なお、各コリメータリーフ２４は、オペレータが後述する入力部２７を操作することにより、個別に移動可能となっている。

このような構成を有するＸ線透視撮影装置においては、旋回部３５により、支持部３４を介してＣ型アーム３３をＸ線管３１およびフラットパネルディテクタ３２等とともに、テーブル１９上に横たわった被検者の頭部を中心に旋回させる。そして、この状態において、Ｘ線管３１から照射されコリメータ２３により照射領域を制限された後、被検者を通過したＸ線をフラットパネルディテクタ３２で検出することにより、被検者をスキャンして、被検者の心臓付近の血管の画像データを得ることが可能となる。

図３は、上述したＸ線透視撮影装置の制御系を示すブロック図である。

このＸ線透視撮影装置は、論理演算を実行するＣＰＵやデータを一時的に記憶するメモリからなり装置全体を制御する制御部６０と、後述するデバイスの検出条件等を記憶した記憶部６１とを備える。また、制御部６０は、後述する検出条件表示部６３と、デバイスを含む領域の画像を複数枚取得する画像取得部６４と、画像取得部６４により取得した画像と記憶部６１に記憶したマーカ４３の検出条件とに基づいてマーカを検出するマーカ検出部６６と、マーカ検出部６６により検出したマーカを利用して画像取得部６４により取得した複数枚の画像を重ね合わせることにより、デバイスの積算画像を作成する積算部６４と、デバイスの画像を拡大表示する拡大表示部６７と、オペレータの指示に基づいて記憶部６１に記憶したマーカの検出条件を変更する検出条件変更部６８とを備える。また、この制御部６０は、上述したＸ線管３１、コリメータ２３およびフラットパネルディテクタ３２と接続されている。さらに、この制御部６０は、液晶表示パネル等からなる表示部２６およびキーボードやマウス等を備える入力部２７とも接続されている。

図４は、冠動脈インターベンション（ＰＣＩ）に使用するカテーテル４０の概要図である。

このカテーテル４０は、その内部にガイドワイヤー４１を備える。このガイドワイヤー４１の先端には、この発明に係るデバイスとしてのステント４２が配設されている。そして、ガイドワイヤー４１におけるステント４２の両側の位置には、一対のマーカ４３が設置されている。

ここで、ステント４２は、ステンレス等の金属から構成されるメッシュ状の筒状体である。冠動脈インターベンション治療においては、冠動脈の細くなった部分にこのステント４２を配置し、これをバルーンにより膨らませた後に、血管内に留置することにより、冠動脈を広げて血流を正常に保つものである。また、一対のマーカ４３は、Ｘ線不透過である金、プラチナ、タンタル等の金属から構成され、Ｘ線治療時にステント４２の位置を明示するためのものである。なお、図示を省略しているが、ステント４２の内部には、ステント４２を拡張するためのバルーンが配設されている。

図５は、このカテーテル４０を利用して冠動脈インターベンションを行う様子を示す模式図である。

このカテーテル４０は、被検者の太ももの付け根などの小さな穴をあけて血管内に挿入され、異常のある心臓の冠動脈まで到達させる。そして、ステント４２をバルーンにより拡張させる。図５においては、支管５１、５２を有する血管５０に対してカテーテル４０を挿入し、ステント４２をガイドワイヤー４１とともに支管５１内に挿入した状態を示している。

次に、この発明に係るＸ線透視撮影装置により透視あるいは連続撮影を実行する撮影動作について説明する。図６および図７は、表示部２６に表示された心臓付近の画像の概要図である。

この発明に係るＸ線透視撮影装置により透視あるいは連続撮影を実行する場合においては、最初に、血管５１内にカテーテル４０を挿入した状態で心臓付近の画像を撮影する。この時には、オペレータがＣ型アーム３３を旋回およびスライドさせてＸ線管３１とフラットパネルディテクタ３２を移動させるとともに、コリメータ２３を移動させることにより、必要な領域の画像を撮影する。

図６は、Ｘ線管３１から照射されたＸ線をフラットパネルディテクタ３２により検出し、この検出信号を画像処理することで表示部２６に表示される心臓付近の画像の概要図である。

このＸ線透視撮影装置においては、後述するように、重ね合わせ画像からステント４２部分を抽出する構成を有する。この時、心臓付近の画像に、例えば、金属からなるＸ線反射物であるペースメーカーの画像等が配置されていた場合においては、一対のマーカ４３の検出時に、ペースメーカーが障害となる可能性がある。また、心臓付近の画像にその他のＸ線反射物が存在する場合がある。さらには、画像の端縁付近では正確な検出が実行し得ない場合がある。このため、このＸ線透視撮影装置においては、マーカ検出部６６によりステント４２とともに設置される一対のマーカ４３を検出するときに、このマーカ４３を検出するためのマーカ４３の検出条件が予め設定され、設定後の検出条件が記憶部６１に予め記憶されている。

このマーカ４３の検出条件としては、例えば、マーカ４３の検出領域と、一対のマーカ４３間の距離があげられる。マーカ４３の検出領域としては、一般的に、撮影された画像の中央部が設定されており、この領域以外の領域で検出されたマーカ４３につては、認識しない設定となっている。また、一対のマーカ４３の間の距離が推奨最大マーカ間距離よりも大きいものや、推奨最小マーカ間距離より小さなものについては、マーカ４３としては認識しない設定となっている。

しかしながら、このマーカ４３の検出条件が常に一定であると、デバイスの種類等によっては、マーカ４３を正確に検出できない場合もある。オペレータは、マーカ４３の検出条件がどのようなものとなっているかを認識できないことから、本来検出が可能なマーカ４３がマーカとして検出されない場合もある。例えば、この実施形態においては、マーカ４３がステント４２とともに画像領域に存在していても、これをマーカ４３であると検出できないことがある。

このため、この発明に係るＸ線透視撮影装置においては、上述した制御部６０における検出条件表示部６３により、記憶部６１に記憶されたマーカ４３の検出条件を、ステント４２を含む領域の画像とともに、表示部２６に表示する構成を採用している。

図７は、上述したように、マーカ４３の検出領域と、一対のマーカ４３間の距離がマーカ４３の検出条件として設定された場合の画面を示している。この図に示すように、図６に示す表示部２６に表示される心臓付近の画像に対して、マーカ４３の検出領域を示すマーク１０４がスーパーインポーズされて表示される。また、このマーク１０４の外側部分の４箇所には、推奨最小マーカ距離を示すマーク１０１と推奨最大マーカ距離を示すマーク１０２とから成るマーク１０３が、表示部２６に表示される心臓付近の画像に対してスーパーインポーズして表示される。

オペレータは、表示部２６に表示される心臓付近の画像と、これらのマーク１０３、１０４を比較することにより、予め設定されたマーカ４３の検出条件が適当であるか否かを確認することができる。そして、ステント４２ともに表示される一対のマーカ４３の画像を確認して現在のマーカ４３の検出条件が適当であると判断した場合には、そのまま、処理を継続する。一方、オペレータが表示部２６に表示される心臓付近の画像と、これらのマーク１０３、１０４を比較することにより、予め設定されたマーカ４３の検出条件が適切でないと判断した場合には、このマーカ４３の検出条件を変更する。

すなわち、上述したマーカ４３の検出条件においては、ステント４２とともに設置された一対のマーカ４３のうちいずれか一方がマーカ４３の検出領域を示すマーク１０４と重複し、あるいは、わずかに外側に存在していた場合や、一対のマーカ４３間の距離が推奨最小マーカ距離を示すマーク１０１のサイズより小さかったり、推奨最大マーカ距離を示すマーク１０２のサイズより大きかった場合には、このマーカ４３が検出されないことになる。しかしながら、マーカ４３の検出条件をわずかに調整すれば、このマーカ４３を検出することが可能となる。

この場合においては、制御部６０における検出条件変更部６８が、オペレータの指示に基づいて、記憶部６１に記憶したマーカ４３の検出条件を変更する。より具体的には、オペレータが入力部２７におけるマウス等を操作することにより、例えば、マーカ４３の検出領域を示すマーク１０４を移動させ、あるいは、そのサイズを変更する。あるいは、オペレータが入力部２７におけるマウス等を操作することにより、推奨最小マーカ距離を示すマーク１０１や推奨最大マーカ距離を示すマーク１０２のサイズを変更する。これにより、表示部２６に表示されたデバイスであるステント４２の種類や形状に対応してマーカ４３の検出条件を設定することが可能となる。

マーカ４３検出条件の確認と変更が完了すれば、透視あるいは連続撮影を実行する。図８は、Ｘ線透視撮影装置の基本的な撮影動作を示す説明図である。なお、図８においては、図５に示す支管５１、５２を含む血管５０を、細線で模式的に示している。

この図において、符号１ａ〜１ｅは、連続して撮影された心臓付近の画像を示している。通常、透視や連続撮影は、例えば、１５〜３０ＦＰＳ程度のフレームレートで撮影が成されるが、この実施形態においては、説明の便宜上、脈拍１回について４フレームの撮影がなされている場合を示している。

これらの画像１ａ〜１ｅは、Ｘ線管３１から照射され被検者を通過したＸ線をフラットパネルディテクタ３２で検出することにより撮影され、制御部６０が、その画像を１５〜３０ＦＰＳ程度のフレームレートで連続して取り込むとともに、画像データを表示部２６に送信することにより、表示部２６上に連続して表示される。

すなわち、制御部６０における画像取得部６４は、心臓付近の画像を複数枚取得する。そして、マーカ検出部６６は、これらの画像から一対のマーカ４３を検出する。この時には、上述したように、記憶部６１に記憶され、必要に応じて変更されたマーカ４３の検出条件が利用される。そして、制御部６０における積算部６５は、検出された一対のマーカ４３を利用してこれらの画像を位置決めした後に、これらの画像を積算して重ね合わせ画像２を作成する。しかる後、制御部６０における拡大表示部６７は、ステント４２部分の画像を拡大することにより、ステント４２の拡大画像３を得る。

図９は、Ｘ線撮影後に表示部２６に表示されるＸ線画像を模式的に示す説明図である。

表示部２６には、心臓付近の画像１ａ〜１ｅが連続した画像１として表示される。この画像１は、連続して動く動画として表示される。また、画像１の側方には、ステント４２部分の拡大画像３が表示される。オペレータは、このステント４２部分の拡大画像３に基づいて、ステント４２が正しい位置に正確に留置されているか否か等を判断する。

以上のように、この発明に係るＸ線透視撮影装置においては、記憶部６１に記憶されたマーカ４３の検出条件を、ステント４２を含む領域の画像にスーパーインポーズして表示部２６に表示するとともに、必要に応じてマーカ４３の検出条件を変更する構成であることから、Ｘ線透視撮影時にマーカ４３の検出条件の適否を確認することができ、マーカ４３を正確に検出することが可能となる。このため、ステント４２の積算画像を正確に作成することが可能となる。

なお、上述した実施形態においては、デバイスとしてのステント４２を、カテーテル４０を利用して冠動脈に設置する場合について説明したが、冠動脈に予め設置されたステントの状態を確認し、必要に応じ再度バルーンにより拡張する目的で、ステント４２の画像を得る場合に、この発明を適用することも可能である。

１９テーブル
２３コリメータ
２４コリメータリーフ
２６表示部
２７入力部
３１Ｘ線管
３２フラットパネルディテクタ
３３Ｃ型アーム
３５旋回部
４０カテーテル
４１ガイドワイヤー
４２ステント
４３マーカ
５０血管
５１支管
５２支管
６０制御部
６１記憶部
６３検出条件表示部
６４画像取得部
６５積算部
６６マーカ検出部
６７拡大表示部
６８検出条件変更部
１０１マーク
１０２マーク
１０３マーク
１０４マーク

Claims

Ｘ線管と、前記Ｘ線管から照射され被検者を通過したＸ線を検出するＸ線検出器とを備え、前記被検者の体内に挿入されたデバイスを含む領域を透視または連続撮影することにより、Ｘ線画像を表示部に表示するとともに、前記デバイスとともに設置されるマーカを利用して前記Ｘ線画像から前記デバイスを抽出するＸ線透視撮影装置において、
前記マーカを検出するためのマーカの検出条件としてのマーカの検出領域またはマーカ間の距離を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶されたマーカの検出条件としてのマーカの検出領域またはマーカ間の距離を表すマークを、前記デバイスを含む領域の画像とともに、前記表示部に表示する検出条件表示部と、
前記デバイスを含む領域の画像を複数枚取得する画像取得部と、
前記画像取得部により取得した画像と前記記憶部に記憶した検出条件とに基づいてマーカを検出するマーカ検出部と、
前記マーカ検出部により検出したマーカを利用して前記画像取得部により取得した複数枚の画像を重ね合わせることにより、前記デバイスの積算画像を作成する積算部と、
を備えることを特徴とするＸ線透視撮影装置。
請求項１に記載のＸ線透視撮影装置において、
オペレータの指示に基づいて、前記記憶部に記憶したマーカの検出条件を変更する検出条件変更部を備え、
前記マーカ検出部は、検出条件変更部により変更された後のマーカの検出条件に基づいて前記マーカを検出するＸ線透視撮影装置。
請求項１または請求項２に記載のＸ線透視撮影装置において、
前記デバイスは、血管内に設置されるステントであるＸ線透視撮影装置。