JPH02202277A - Digital substruction angiography device - Google Patents

Digital substruction angiography device

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JPH02202277A
JPH02202277A JP1021144A JP2114489A JPH02202277A JP H02202277 A JPH02202277 A JP H02202277A JP 1021144 A JP1021144 A JP 1021144A JP 2114489 A JP2114489 A JP 2114489A JP H02202277 A JPH02202277 A JP H02202277A
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JP
Japan
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image
contrast medium
picture
injection
minimum value
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JP1021144A
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Japanese (ja)
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Masumi Kawai
益実 河合
Hiroshi Sawada
弘 澤田
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Shimadzu Corp
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Shimadzu Corp
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Abstract

PURPOSE:To form a subtraction picture in real time which is free from any motion artifact and has the high time resolution by subtracting the least value holding picture obtained before injection of a contrast medium from those obtained successively after injection of the contrast medium at every picture element. CONSTITUTION:A live picture is obtained by exposing X rays in a pulse form for at least one heart beat before injection of a contrast medium. Then a video signal A of the live image is inputted to a black peak holding circuit 1. Then the injection of the contrast medium is started and the X rays are exposed in a pulse form. Thus the signals A of the live picture are successively inputted to the circuit 1. The picture signals C which are successively obtained in such a manner are subtracted with the signals B read successively out of an picture memory 3 via a subtraction circuit 4. The background pictures of both pictures obtained at the subtracting side and the subtracted side are defined as pictures BZ. Thus it is possible to obtain in real time a subtraction picture of only blood vessel which is free from any motion artifact.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention] 【産業上の利用分野】[Industrial application field]

二の発明は、デジタルサブトラクションアンギオグラフ
イ装置に関し、とくに心臓などの周期運動をする臓器、
あるいは呼吸運動などの周期運動によって影響される臓
器の領域についてデジタルサブトラクションアンギオグ
ラフイを行なうのに最適な装置に関する。
The second invention relates to a digital subtraction angiography device, especially for organs that undergo periodic motion such as the heart.
The present invention also relates to an apparatus most suitable for performing digital subtraction angiography on areas of organs affected by periodic movements such as respiratory movements.

【従来の技術】[Conventional technology]

心臓等の周期運動を行なう臓器領域についてデジタルサ
ブトラクションアンギオグラフイを行なうには、その動
きによりX線透過画像が変動することから特別の工夫が
必要である。従来、つぎのような3つの方式が提案・実
施されている。例として心臓領域についてデジタルサブ
トラクションアンギオグラフイを行なうものとして説明
する。 まず、第1のものは、造影剤注入前に得られた約1心拍
分のX線透過画像を積分し、造影剤注入後に得られたX
線透過画像との間で減算を行なうというものである。 第2のものは、造影剤注入前に得られた約1心拍分の複
数のX線透過画像と造影剤注入後に得られた約1心拍分
の複数のX線透過画像とに対して、後処理により同じ心
位相のものを探し出してそれらの間で減算を行なうとい
うものである。 第3のものでは、心電波形に同期してX線透過画像を得
て、造影剤注入前後の同位相の画像間で減算を行なって
いる。
Performing digital subtraction angiography on an organ region that undergoes periodic motion, such as the heart, requires special measures because the X-ray transmission image changes due to the motion. Conventionally, the following three methods have been proposed and implemented. As an example, an explanation will be given assuming that digital subtraction angiography is performed on a cardiac region. First, the
This is to perform subtraction between the image and the line-transparent image. The second one is for the multiple X-ray transmission images for about one heartbeat obtained before the contrast medium injection and the multiple X-ray transmission images for about one heartbeat obtained after the contrast medium injection. The process searches for those with the same cardiac phase and performs subtraction between them. In the third method, an X-ray transmission image is obtained in synchronization with an electrocardiographic waveform, and subtraction is performed between images of the same phase before and after contrast agent injection.

【発明が解決しようとする課題】[Problem to be solved by the invention]

しかしながら、これらの従来技術ではそれぞれつぎのよ
うな問題を持っている。 まず第1のものでは、心臓の動きによる障害陰影(以下
、モーションアーティファクトという)が現われてしま
う。 第2のものでは、モーションアーティファクトのないサ
ブトラクション像をリアルタイムに観察することができ
ない。 第3のものでは、1心拍に収集可能な画像の数が少なく
、時間分解能が悪い。 この発明は、リアルタイムで、モーションアーティファ
クトのない、時間分解能の高い、サブトラクション像を
得ることができるデジタルサブトラクションアンギオグ
ラフイ装置を提供することを目的とする。
However, each of these conventional techniques has the following problems. In the first case, an obstruction shadow (hereinafter referred to as a motion artifact) due to the movement of the heart appears. With the second method, it is not possible to observe a subtraction image without motion artifacts in real time. In the third method, the number of images that can be collected per heartbeat is small, and the temporal resolution is poor. An object of the present invention is to provide a digital subtraction angiography apparatus that can obtain subtraction images in real time, without motion artifacts, and with high temporal resolution.

【課題を解決するための手段】[Means to solve the problem]

上記目的を達成するため、この発明によるデジタルサブ
トラクションアンギオグラフイ装置においては、造影剤
注入以前の少なくとも1運動周期分の複数のX線透過画
像に対し、各画素について最小値ホールドを行なって得
られた造影剤注入面最小値ホールド画像を保持する手段
と、造影剤注入後に順次得られる各X線透過画像と上記
の造影剤注入面最小値ホールド画像との間で、各画素に
ついて最小値ホールドを行ない、造影剤注入後最小値ホ
ールド像を順次出力する手段と、該造影剤注入後最小値
ホールド画像と上記の造影剤注入面最小値ホールド画像
との間の画素ごとの減算を行なう手段とが備えられる。
In order to achieve the above object, the digital subtraction angiography apparatus according to the present invention performs a minimum value hold for each pixel on a plurality of X-ray transmission images for at least one motion cycle before contrast agent injection. A means for holding a contrast medium injection surface minimum value hold image, and a means for holding a minimum value hold image for each pixel between each X-ray transmission image sequentially obtained after contrast medium injection and the above contrast medium injection surface minimum value hold image. means for sequentially outputting the post-contrast medium injection minimum value held images, and means for performing pixel-by-pixel subtraction between the post-contrast medium injection minimum value held images and the above-mentioned contrast medium injection surface minimum value held image. Be prepared.

【作  用】[For production]

造影剤注入面最小値ホールド画像は、骨や心筋等のX線
吸収組織が1運動周期の間にとり得る形状を重ねたよう
な画像となる。 他方、造影剤注入後最小値ホールド代は、この造影剤注
入前最小値ホールド像と、造影剤注入後に順次得られる
X線透過画像との間で、各画素について最小値ホールド
像を行なって順次得たものであるから、造影剤注入面最
小値ホールド像に、侵入してきた造影剤の画像を重ね合
わせたようなしのとなる。 そこで、造影剤注入後に順次得られる造影剤注入後最小
値ホールド倣から、造影剤注入面最小値ホールド像を、
画素ごとに差し引けば、造影剤注入後最小値ホールド像
に含まれていた造影剤注入面最小値ホールド像が取り去
られ、造影剤のみの画像つまり血管部分の画像のみが抽
出される。 そして、造影剤注入後に順次得られる造影剤注入後最小
値ホールド像は、造影剤の画像を除けば、骨や心筋等の
X線吸収組織が1運動周期の間にとり得る形状を重ねた
ような画像であるから、周期運動の位相によって異なる
ものではなく、且つこれか取り除かれるので、モーショ
ンアーティファクトのない血管のみのサブトラクション
像が得られることになる。
The contrast agent injection plane minimum value hold image is an image in which the shapes that an X-ray absorbing tissue such as a bone or myocardium can take during one motion cycle are superimposed. On the other hand, the minimum value hold amount after contrast medium injection is calculated by sequentially performing minimum value hold images for each pixel between this minimum value hold image before contrast medium injection and the X-ray transmission images sequentially obtained after contrast medium injection. Since this is the obtained image, it is as if the image of the invading contrast agent was superimposed on the minimum value hold image of the contrast agent injection surface. Therefore, the minimum value hold image of the contrast agent injection surface is obtained from the minimum value hold image after contrast agent injection, which is sequentially obtained after contrast agent injection.
By subtracting pixel by pixel, the minimum value hold image of the contrast agent injection surface included in the minimum value hold image after contrast agent injection is removed, and only the image of the contrast agent, that is, only the image of the blood vessel portion is extracted. Post-contrast medium injection minimum value hold images obtained sequentially after contrast medium injection, except for the contrast medium image, are like superimposed shapes that X-ray absorbing tissues such as bones and myocardium can take during one motion cycle. Since it is an image, it does not differ depending on the phase of the periodic motion, and since this is removed, a subtraction image of only the blood vessels without motion artifacts can be obtained.

【実 施 例】【Example】

つぎにこの発明の一実施例について図面を参照しながら
説明する。第1図において、ライブ像のビデオ信号Aが
黒ピークホールド回路1に順次入力され、画像メモリ3
から読み出された画像のビデオ信号Bと画素ごとに比較
され、その両者のうちで黒レベル側の信号が出力される
。ここで、ライブ像のビデオ信号Aとは、図示しないX
線TVシステムにおいて、パルス状にX線曝射(第2図
参照)し、そのたびにX線透過画像を得、これをイメー
ジインテンシファイア及びビデオカメラを経てビデオ信
号に変換し、さらにD/A変換したものであり、ここで
はX線が遮られたときに黒レベルをとるものとする。減
算回路4は切換回路2が21側に切り換えられていると
きに入力される黒ピークホールド回路1の出力信号Cと
画像メモリ3の出力信号Bとの間の、画素ごとの減算を
行なうものである。 心臓領域のデジタルサブトラクションアンギオグラフイ
を行なうものとして動(1について第2図を参照しなが
ら説明すると、まず、造影剤の注入前に、少なくとも1
心拍分の期間(ここでは1秒としている)、パルス状に
X線曝射を行なってぞの得られたライブ像のビデオ信号
Aを黒ピークホールド回路1に入力する。たとえば30
回/秒の速度でパルス状のX線曝射を行なうとき、30
枚のライブ像が得られる。このときの信号Aの画像は第
2図に示すように1心拍の間で拡張・収縮する心臓及び
その付近の画像となる。この期間、切換回路2を22側
に切り換えておき、画像メモリ3は各画素値として最も
白レベルのものを初期値として記憶させておく。そのた
め、最初の1枚目はもとのライブ像がそのまま画像メモ
リ3に格納されることになり、っぎの2枚目のライブ像
については1枚目のライブ像との間で黒ピークボールド
動作が行なわれる。その結果、骨や心筋等のX線吸収組
織の移動前後の像が重なったような画像、あるいはX線
吸収組織の拡張時の像が画像メモリ3に格納されること
になる。このような黒ピークホールド動作が順次得られ
るライブ像について次々に行なわれていくので、画像メ
モリ3の内容っまり画像メモリ3から読み出された信号
Bで表わされる画像は第2図に示すように、X線吸収組
織の移動前後の像を順次重ね、さらにX線吸収組織の拡
張時の像のみを順次得ていったような画像となる。そし
て30枚のライブ像についてのこの黒ピークホールド動
作を終了したとき、画像メモリ3において得られる画像
は第2図の信号Bで表わされる画像のうちの画像Bzの
ように、骨及び心筋の最大拡張時の画像となる。これは
心筋の外部が肺野であってX線吸収が少なく白レベルの
画素となっていることによる。 つぎに造影剤の注入が開始され、パルス状のX線曝射が
行なわれて、ライブ像のビデオ信号Aが黒ピークホール
ド回路1に順次入力される。このとき、切換回路2は2
1側に倒されている。そのため、画像メモリ3の内容は
固定されており、ライブ像の入力に合わせて順次読み出
された信号Bで表わされる画像は上記の画像Bzとなる
。そこで、造影剤注入後順次入力されるライブ像と画像
Bzとの間で黒ピークホールド動作が行なわれることに
なる。このときのライブ像には血管に侵入してきた造影
剤の画像が写っており、それ以外は造影剤注入前と同じ
である。そのため、この黒ピークホールド動1ヤの結果
得られる信号Cで表わされる画像は、上記の画像Bzに
造影剤画像を重ねたようなものとなることになる(第2
図参照)。 こうして順次得られる画像(信号Cで表わされる)は、
減算回路4で、画像メモリ3から順次読み出された信号
Bで表わされる画像により引算されるが、後者の画像は
上記の画像Bzであるから、この減算回路4の出力信号
りで表わされる画像は第2図に示すように、信号Cで表
わされる両頭の背景たる画C’ABzを取り除いて造影
剤画像のみを抽出した画像、つまり血管の画像を順次表
わしていく画面となる。そしてこれら引算する側及び引
算される側の画像の背景の画像はいずれも画L?、 B
Zであって周期運動に影響されないものとなっているの
で、モーションアーティファクトのない血管のみのサブ
トラクション像がリアルタイムで得られることになる。 なお、上記実施例では造影剤注入前に1秒間黒ピークホ
ールド動作を行なっているが、これは心拍数が60回/
分であるとの前提によるものである。1心拍期間より長
い時間これを行なえばよいため、これよりも長くするこ
ともできる。また、心電波形からR波を抽出し、R波−
R波間の1心拍期間だけこの動作を行なうようにしても
よい。 さらに上記では心臓領域のデジタルサブトラクションア
ンギオグラフイについて述べたが、呼吸運動など池の周
期運動により影響される部分のデジタルサブトラクショ
ンアンギオグラフイについてら適用可能であることは勿
論である。
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, a video signal A of a live image is sequentially input to a black peak hold circuit 1, and an image memory 3
Pixel by pixel is compared with the video signal B of the image read out, and the signal on the black level side of the two is output. Here, the video signal A of the live image is
In a X-ray TV system, X-rays are emitted in a pulsed manner (see Figure 2), and each time an X-ray transmission image is obtained, this is converted into a video signal via an image intensifier and a video camera, and is then converted into a video signal. It is assumed that the black level is obtained when the X-rays are blocked. The subtraction circuit 4 performs pixel-by-pixel subtraction between the output signal C of the black peak hold circuit 1 and the output signal B of the image memory 3, which are input when the switching circuit 2 is switched to the 21 side. be. To perform digital subtraction angiography of the cardiac region, first, at least one
A video signal A of a live image obtained by performing pulsed X-ray exposure for a period corresponding to a heartbeat (here, 1 second) is input to a black peak hold circuit 1. For example 30
When performing pulsed X-ray exposure at a rate of 30 times/second,
You can get two live images. The image of signal A at this time is an image of the heart and its vicinity, which expands and contracts during one heartbeat, as shown in FIG. During this period, the switching circuit 2 is switched to the 22 side, and the image memory 3 stores the whitest level of each pixel value as an initial value. Therefore, the original live image will be stored as is in the image memory 3 for the first live image, and the black peak bold movement will be performed between the second live image and the first live image. will be carried out. As a result, an image in which images of the X-ray absorbing tissue such as bone or myocardium before and after movement are superimposed, or an image when the X-ray absorbing tissue is expanded is stored in the image memory 3. Since such a black peak hold operation is performed one after another on the live images obtained one after another, the contents of the image memory 3, or the image represented by the signal B read out from the image memory 3, are as shown in FIG. Then, the images obtained before and after the movement of the X-ray absorbing tissue are sequentially superimposed, and then only the images when the X-ray absorbing tissue is expanded are sequentially obtained. When this black peak hold operation for the 30 live images is completed, the image obtained in the image memory 3 is the maximum of the bones and myocardium, like the image Bz of the images represented by the signal B in FIG. This is the image when expanded. This is because the outside of the myocardium is the lung field, which has little X-ray absorption and becomes a white-level pixel. Next, injection of the contrast medium is started, pulsed X-ray exposure is performed, and the video signal A of the live image is sequentially input to the black peak hold circuit 1. At this time, the switching circuit 2
It is knocked down to the 1st side. Therefore, the contents of the image memory 3 are fixed, and the image represented by the signal B read out sequentially in accordance with the input of the live image becomes the above-mentioned image Bz. Therefore, a black peak hold operation is performed between the live images and the image Bz that are sequentially input after the injection of the contrast medium. The live image at this time shows an image of the contrast agent that has entered the blood vessel, but other than that the image is the same as before the contrast agent was injected. Therefore, the image represented by the signal C obtained as a result of this black peak hold motion 1 will be like a contrast agent image superimposed on the above image Bz (second
(see figure). The images (represented by signal C) obtained sequentially in this way are:
The subtraction circuit 4 subtracts the image represented by the signal B sequentially read out from the image memory 3, but since the latter image is the above-mentioned image Bz, it is represented by the output signal of the subtraction circuit 4. As shown in FIG. 2, the image is a screen in which the background image C'ABz of both heads represented by the signal C is removed and only the contrast agent image is extracted, that is, images of blood vessels are sequentially displayed. And the background images of these images on the side to be subtracted and the side to be subtracted are both the image L? , B
Since it is Z and is not affected by periodic motion, a subtraction image of only blood vessels without motion artifacts can be obtained in real time. In the above example, a black peak hold operation is performed for 1 second before contrast medium injection, but this is only possible when the heart rate is 60 beats/min.
This is based on the assumption that the This can be done for a longer time than one heartbeat period, so it can be longer than this. In addition, the R wave is extracted from the electrocardiogram waveform, and the R wave-
This operation may be performed only during one heartbeat period between R waves. Furthermore, although digital subtraction angiography of the heart region has been described above, it is of course applicable to digital subtraction angiography of areas affected by periodic motion such as respiratory motion.

【発明の効果】【Effect of the invention】

この発明のデジタルサブトラクションアンギオグラフイ
装置によれば、周期運動する臓器領域について、デジタ
ル、サブトラクションアンギオグラフィをリアルタイム
で行なうことができ、しがも、モーションアーティファ
クトがなく且つ時間分解能が高い、サブトラクション像
を得ることができる。
According to the digital subtraction angiography apparatus of the present invention, it is possible to perform digital subtraction angiography in real time on organ regions that undergo periodic motion, and it is possible to perform subtraction images without motion artifacts and with high temporal resolution. Obtainable.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明の一実施例のブロック図、第2図は動
作説明のためのタイムチャートである。 1・・・黒ピークホールド回路、2・・・切換回路、3
・・・画像メモリ、4・・・減算回路。
FIG. 1 is a block diagram of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a time chart for explaining the operation. 1...Black peak hold circuit, 2...Switching circuit, 3
...Image memory, 4...Subtraction circuit.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)造影剤注入以前の少なくとも1運動周期分の複数
のX線透過画像に対し、各画素について最小値ホールド
を行なって得られた造影剤注入前最小値ホールド画像を
保持する手段と、造影剤注入後に順次得られる各X線透
過画像と上記の造影剤注入前最小値ホールド画像との間
で、各画素について最小値ホールドを行ない、造影剤注
入後最小値ホールド像を順次出力する手段と、該造影剤
注入後最小値ホールド画像と上記の造影剤注入前最小値
ホールド画像との間の画素ごとの減算を行なう手段とか
らなるデジタルサブトラクションアンギオグラフイ装置
(1) Means for holding a minimum value hold image before contrast agent injection obtained by holding a minimum value for each pixel for a plurality of X-ray transmission images for at least one motion cycle before contrast agent injection; Means for holding a minimum value for each pixel between each X-ray transmission image sequentially obtained after injection of a contrast medium and the above-mentioned minimum value hold image before injection of a contrast medium, and sequentially outputting a minimum value hold image after injection of a contrast medium; , means for performing pixel-by-pixel subtraction between the post-contrast medium injection minimum value hold image and the above-mentioned pre-contrast medium injection minimum value hold image.
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