JPH05237082A

JPH05237082A - Ｘ線量を減らす方法と装置

Info

Publication number: JPH05237082A
Application number: JP4313870A
Authority: JP
Inventors: Jr Nelson R Corby; ネルソン・レイモンド・コービー，ジュニア
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1991-11-29
Filing date: 1992-11-25
Publication date: 1993-09-17
Anticipated expiration: 2011-10-02
Also published as: EP0545588A2; JP2539148B2; US5253169A

Abstract

(57)【要約】【目的】蛍光透視検査の間、累算Ｘ線量を減らす。【構成】手順の進行中に実時間で、露出の合間の時
間、Ｘ線ビームの強度、ビームの範囲及び照準点を適応
形で変える。時間順序像解析器１１４が蛍光透視像内の
カテーテルを確認し、時間的な一連の蛍光透視像に基づ
いて、その動きを予測する。この予測モデルを使ってＸ
線ビームを変調し、カテーテルの先端の近辺の区域だけ
を含むずっと小さい蛍光透視像を発生する。出力像合成
器１１８が、記憶されている部分像を組合せることによ
って、役に立つ出力像を発生する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】この発明は全般的に蛍光透視手順、更に特
定して云えば、標準的な蛍光透視鏡装置によって得られ
るものと同等の像ストリームを医者に提供しながらも、
この手順の間に必要なＸ線量を減らす方法に関する。

【０００２】

【発明の背景】介在形放射線手順（Interventional Rad
iological Procedures）は、身体内の療法を行なうコス
ト効果のある方法として重要性を増しつゝある。この手
順では、医者は、可視的なフィードバックの為に実時間
の蛍光透視法による作像を用いて、患者の内部の遠隔の
内部個所まで、脈管束網に沿ってカテーテルを案内しよ
うとする。蛍光透視装置が、テーブルの上に伏せる患者
の下に配置されたＸ線源と、患者の上方に配置された２
次元イメージ増倍管に結合された２次元検出スクリーン
とで構成されている。標準的な蛍光透視鏡が、Ｘ線源と
検出スクリーンの間に何があっても、その放射線像を等
間隔の時間順序で発生する。（この手順の最初に位置ぎ
めされる）Ｘ線源にある手作業で調節される１組のシャ
ッタが、ビームの方向及び空間的な範囲を決定する。Ｘ
線ビームの強度は、適正な像の露出が得られる様に、手
作業により、又はある商用装置では半自動的に調節可能
である。患者／医者が受ける線量は、ビーム強度、ビー
ムの区域、並びに求めるフレームの数を合せたものによ
って決定される。

【０００３】傾向としては、身体内の次第に遠く離れた
場所まで脈管系を横断することを必要とする次第に複雑
な手順を試みる様になっている。蛍光透視鏡は、医者が
カテーテルを遠隔の内部の場所まで通すことが出来る様
にする為に使う主な道具である。これによって医者は内
部の脈管構造を可視的に見ることが出来ると共に、脈管
束に対するカテーテルの位置及び向きを計測することが
出来る。選定場所が更に遠く離れるにつれて、そこに達
するまでの時間が急速に長くなる。典型的には蛍光透視
鏡は、手順全体の時間の内のかなりの百分率の間付勢さ
れ、この結果、患者の蓄積Ｘ線量はかなりのものにあ
る。患者にとっては、これはおそらくそれっきりの線量
であるが、医者は、毎年多数回の手順を実施しているか
ら、危険な程の線量レベルを蓄積することがある。医者
は装置の動作パラメータを調節して、操作を許す位の像
の品質を保ちながら、線量を絶対的な最小値に制限する
ことが出来るが、多くの場合、現存の装置は全くリスク
なしに使える訳ではない。

【０００４】現存の装置は、毎回の露出で、完全な視野
を医者に提供する為に、患者の大きな面積をＸ線ビーム
に対して露出する。典型的な装置は、３３ミリ秒毎に像
を収集するので、この結果患者及び医者のＸ線蓄積量は
極めて大きくなる。現存のある装置は、最も最近の像の
全体的な像の輝度の測定に基づいて、フレーム毎にＸ線
管のビーム電流を調節する。典型的には、輝度ヒストグ
ラムの平均値を使って、ビーム強度を上げ下げする。こ
の分析は全く大域的なものであって、地域的な活動又は
その内容の認識や追跡によるものではない。この為、必
要なのは、Ｘ線量を最小限に減らしながら、操作情報の
最大限の忠実度を保存する様な形で、装置によって発生
される像の実時間解析により、装置のパラメータ（Ｘ線
ビームの形、適用する点、ビームの強度、及び露出の間
の時間間隔）を自動的に且つ連続的に調節する蛍光透視
鏡装置である。

【０００５】

【発明の要約】この発明では、標的の物体（即ち、カテ
ーテルの案内ワイヤ）の確認並びに標的の外観の変化に
基づいて、手順の進行中（「実時間」で）、装置の１つ
又は更に多くのパラメータ（露出の合間の時間、ビーム
の強度、ビームの範囲及び照準点）を適応的に変えるこ
とにより、蛍光透視検査の間、Ｘ線量を減らす方法と装
置を提供する。カテーテルの運動の推定値を計算し、こ
の推定値に基づいて、カテーテルの先端の像が、次の露
出が行なわれる時刻に、変調されたＸ線ビームによって
発生される像の中にある様に、Ｘ線ビームを変調する。
この方法は、本質的に、カテーテルの運動を予測し、次
のフレームを撮影する時刻に於けるカテーテルの先端の
推定された場所及び形に対応する区域だけを露出するこ
とにより、実時間で、Ｘ線ビームの空間的な範囲を大幅
に縮小する。

【０００６】周期的に視野全体のモードに切換えること
により、この方法は、最新の視野全体の像と各々の部分
像とを融合させることによって作られた出力像を維持す
ることが出来る。出力像は、カテーテルの配置の進行を
医者が見積もることが出来る様に、視野全体にわたる実
時間の像を医者に提供する。視野全体の像によって得ら
れる情報は、「ゆっくりと」（おそらく１乃至５フレー
ム／秒で）変化し、解剖学的な枠組み全体を見定めるの
に役立つだけであり、その為、カテーテル先端程頻繁に
更新する必要がない。更にこの発明は、カテーテルの運
動が比較的予測出来るものである時、像の時間間隔を伸
ばし、こうして一層少ない数の像を撮影することによ
り、Ｘ線量を減少することが出来る。

【０００７】

【発明の説明】この発明は蛍光透視検査の間、Ｘ線量を
減らす装置と方法を対象とする。Ｘ線量が３つの方法で
減らされる。即ち、Ｘ線ビームの空間的な範囲を縮小す
ることにより、Ｘ線ビームの強度を下げることにより、
並びに手順の間に撮影される露出の回数を減らすことに
より、である。こう云う利点が、カテーテルを所期の行
先へ進める間、医者が可視的なフィードバックとして使
う出力像の品質を犠牲にせずに実現される。

【０００８】図１に示す様に、この発明の装置は３つの
主要な部分を有する。即ち、空間に於けるＸ線ビームの
空間的な範囲を調節する時間的に可変の空間Ｘ線ビーム
変調器１０８、一連の蛍光透視像に於けるカテーテルの
像を突止める時間順序像解析器１１４（ＴＳＩＡ）、及
び一連の部分像から複合像を作る出力像合成器１１８で
ある。この図はこれら３つの主要な部分がＸ線量を減少
する為にどの様に作用するかを示している。Ｘ線源１０
２と検出スクリーン１０４で構成された蛍光透視鏡の中
に患者１００が位置ぎめされることが示されている。患
者は介在形放射線手順を受けており、皮膚にあけた孔を
介してカテーテルが患者の脈管系に挿入されている。カ
テーテルは案内ワイヤをスリーブ部分で取囲んだもので
構成されており、案内ワイヤをこの手順の間に後退させ
たり前進させたりすることが出来る。一旦スリーブが患
者の身体内の所望の場所に達したら、単にスリーブの中
で案内ワイヤを押すことにより、カテーテルの案内ワイ
ヤを取外し、そして同じ場所に容易に再び挿入すること
が出来る。

【０００９】普通の蛍光透視法では、Ｘ線源１０２が公
称のビームの形１０６を発生し、これは患者に対して最
大限の露出をすると共に、検出スクリーンの区域１０４
全体を利用する。この蛍光透視鏡では、検出スクリーン
１０４によって発生された信号が、表示の為にビデオ・
モニタ（図１には示してない）に送られる。ある蛍光透
視鏡は、その表示を見る医者が選択した時、ビデオ出力
をディジタル化して選ばれた「フレーム」を記憶する能
力と云う様な更に高級な特徴を持っている。

【００１０】この発明の変調器１０８は患者とＸ線源の
間に配置される。変調器１０８の作用は、Ｘ線に対して
不透明なスクリーン１０４の中心にＸ線に対して透明な
開口を作ることである。この開口が生のＸ線ビーム１０
６又は適応形のビームの形１１０を空間的に制限し、こ
うしてカテーテルの先端の像が検出スクリーン１０４に
現れる様にするのに必要な（Ｘ線発生器のＸ線点源に対
しての）所望の範囲、形及び方向を持つ２次元Ｘ線ビー
ムを作り出す。この開口は所望の形を速やかに（１０−
３０ミリ秒で）とることが出来なければならない。

【００１１】図２ａは好ましい実施例の変調器１０８を
示す。アルミニウム又は鉛の様なＸ線減衰材料の２列の
幅の狭い垂直ストリップ１１２が図示の様に配置され
る。夫々垂直の１対のストリップに対し、下側のストリ
ップに対する１つと上側のストリップに対する１つの２
つの駆動モータがある。各々のモータは独立にそのスト
リップを伸出させ又は後退させることが出来、こうして
可変の場所で可変の高さを持つ幅の狭いの矩形を形成す
る。多数のストリップを使うことにより、片側から反対
側まで凹でなければ、どんな形でも近似することが出来
る。任意の一般的な凹又は凸の形が出来る様にする為、
図２ｂに示す様に、第１のストリップ・シャッタ集成体
に対して直角に第２のストリップ・シャッタが配置され
る。（急な０−１００％の変化ではなく）開口の周りの
Ｘ線減衰を緩かに変化させたい場合、各々のストリップ
・シャッタ集成体で多数のストリップを垂直に積重ねる
ことが出来る。積重ねられた各々のストリップが独立に
作動される。積重ねられたストリップが０−１００％の
分布に対する階段形の近似をする。

【００１２】これ程の融通性はないが、別の方法は、フ
ィルム・カメラのアイリス絞りに見られるものとよく似
た三日月形の葉で形成された可動の円形開口を使うこと
である。この開口は任意のｘ−ｙ位置へ移動することが
出来る。任意の形の開口は、所望の形と一層正確に符合
するが、多くの場合には円形（又は場合によっては楕円
形）開口で十分である。可変寸法の一定の形の開口の利
点は、作り易さ、設計の簡単さ及び制御の簡単さであ
る。

【００１３】図１に戻って説明すると、検出スクリーン
１０４からの各フレームのビデオ出力がディジタル化及
びフレーム記憶装置１１２に送られ、そこでビデオ・フ
レームが、白から黒までのスケール上の値が与えられた
個別の画素で構成された像にディジタル化される。ディ
ジタル化された像がＴＳＩＡ１１４に送られる。これ
は、所定の像で、患者１００内にあるカテーテルに対応
する画素を突止める様にプログラムされたコンピュータ
である。現在の像及び多数のこれまでの像を参照するこ
とにより、ＴＳＩＡが、次のフレームを撮影する時刻に
於けるカテーテルの像の場所及び向きを予測する。ＴＳ
ＩＡはこの情報を、撮影している患者に対するＸ線源の
角度の向きと共に利用して、変調器１０８内の開口の形
及び位置を決定する。

【００１４】空間フィルタ作用１１６がＴＳＩＡによっ
て計算され、出力像解析器１１８に送られる。こう云う
フィルタ作用は、現在の像内の各々の画素に対し、それ
までのｎ個の像の合成である出力像１２０内にあるその
画素に与えられる重みを定める。出力像１２０に背景の
解剖学的な情報が得られるように、少なくとも１つの像
は公称のビームの形１０６を用いて発生したものでなけ
ればならない。出力像合成器１１８が、ＴＳＩＡによっ
て計算されたフィルタ作用を使って、相次ぐｎ個の像を
組合せる。フィルタ関数は、カテーテル像に対応する画
素では１、他の全ての画素では０で構成することが出来
る。フィルタ関数は、出力像１２０のコントラストの調
節に使うことが出来る。主な作用は、操作に適した実時
間順序を形成することである。出力像１２０が表示の為
にビデオ・モニタ１２２に送られる。

【００１５】ＴＳＩＡが２つの部分、即ち、ピークを見
つけること（図３参照）及び２次元モデルを構成するこ
と（図４参照）で構成されるアルゴリズムを利用して、
カテーテル像を定める１組の２次元の画素を同定する。
ピークを見つけるモジュールの目的は、像内のどの画素
（２次元の画素）がカテーテルの案内ワイヤに対応する
かを決定することである。次に、これらの画素を他の案
内ワイヤの画素との連結性について走査する。その結
果、最終的に、像平面でカテーテルの案内ワイヤの２次
元モデル（画素を結合したリスト）が得られる。

【００１６】図３はカテーテルの案内ワイヤの画素を突
止めるのに使われる考えられる１つのアルゴリズムを示
す。最初、ブロック３１０で像をディジタル化する。次
にブロック３２０で、５×５のガウスの核で平滑する。
水平、垂直及び２つの対角線の主な４つの方向に於ける
各々の画素の２次微分の値を計算する。［１ −２１］
の回転変分を使う。［１ −２１］核が、２次微分操
作を実施する。ピーク・モジュール３３０が生の像をピ
ーク像に変換する。像内にあることごとくの画素Ｐに対
し、像を上に述べた核と畳込み積分し、これら４つの値
の内の最大値を求めることによって、４つの２次微分の
内の最大値が計算される。次に、各々の画素を試験し
て、それが最大値が見つかった方向に於ける最大の勾配
の点であるかどうかを判定する。そうであれば、画素Ｐ
の値はこの最大値に設定し、そうでなければ、Ｐは（任
意の最大の勾配の値より小さい）小さい値に設定する。
この結果得られる像がもとの生の蛍光透視像のピーク像
である。

【００１７】次の工程３５０は、ピーク像に対する適正
な閾値を見つけることである。この為、ヒストグラム３
４０が必要である。図４はヒストグラムの見本を示す。
このヒストグラムは、その値が範囲の下端にある様な画
素の大きなスパイク４００があることを示している。最
小値にあるこのピークの他に、ピーク像の残りの値にわ
たって値の更に「正規」の分布が存在する。閾値を計算
する前に、像をマスクして、像の縁の近く、並びに蛍光
透視データの境界を定める円形領域の外側にある全ての
画素を消去する。その後、ピーク像のデータのヒストグ
ラムに基づいて、適正な閾値Ｔ（図３の３４５）を計算
する。好ましいやり方としては、Ｔを平均に標準偏差２
個を加えたものに設定する（ピーク像に対する平均及び
標準偏差は、その値が最小のスパイクの所にある画素を
除いて、ピーク像の画素の値に基づいて計算される）。
図５はこの結果得られる２進像を示す。案内ワイヤの画
素チェーンに小さな切れ目があるが、この問題は後で説
明する様に解決される。２進ピーク像５００が２次元モ
デル作成モジュールに対する入力になる。

【００１８】図６は２次元モデル作成モジュール６００
を示す。２次元モデル作成モジュール６００の目的は、
像平面内にあるカテーテルの案内ワイヤの２次元モデル
を構成することである。これは図６に示した幾つかの一
層小さいモジュールによって行なわれる。最初にブロッ
ク６１０で、像内の全ての線が画素１個の幅しかない様
に、像を細くする。その後６２０で画素チェーンを同定
する。次に、１組の最も長く接続された経路を編集し、
それから曲りの大きさが最小である経路を選択する（ル
ープ６３０）。最後に、この最適経路を６４０で（局部
的な弯曲に基づいて）セグメントに分割し、像平面内に
ある２次元のカテーテルの案内ワイヤのモデルとして保
管することの出来る１組の並べられた頂点を作る。こう
云う各々のモジュールは後で詳しく説明する。

【００１９】２次元モデルを作成する時の最初の工程６
１０は、像の種が変わらない様な形で、ピーク像の画素
を細くする。像の種は、像内の分離した領域の数と定義
する。各々の画素の近所を走査して、その画素を取除く
（それを背景の色にする）と、像の種が変わるかどうか
を判定する。その画素を取除くと種が変わるか、或いは
その画素が画素チェーンの終点である場合、その画素は
変えずに残す。そうでない場合、画素を取除く。この細
くする過程は、像から取去る画素がなくなるまで繰返さ
れる。

【００２０】図７は試験像の２つの拡大図を示す。１つ
は細くする前（左側）、もう１つは細くした後（右側）
である。右側の細くした像の四角のブロックが１つの画
素を表わす。ピーク像を細くすることは、チェーンを見
つけるモジュールが正しく作用する為に必要である。図
６に戻って説明すると、ブロック６２０で、細くしたピ
ーク像内の画素を画素のチェーンに並べなければならな
い。このアルゴリズムは、最初に各々の「オン」の画素
（背景の色でない）の８個の隣りを調べて、その画素の
「オン」である隣りの数を数える。画素が２つの隣りを
持っていれば、それは正常な画素と選定される。そうで
なければ、その画素は接続点の画素と選定される。従っ
て、チェーンの端及び交点は接続点の画素になる。

【００２１】図８は２進ピーク像の小さな一部分を示
す。各々のボックスが画素を表わし、各々のボックスの
内側にある数字は、その確認番号を示す。正常な画素は
白のボックス内に黒の数字を持ち、接続点の画素は黒の
ボックス内に白の数字を持ち、背景の画素は数字を持っ
ていない。チェーンを見つけるモジュール６２０で、接
続点から始まって接続点に終る様に、１つの画素から次
の画素へ移動することにより、チェーンが形成される。
出発点の接続点の画素はチェーンの頭と選定され、終り
の接続点の画素はチェーンの尾と選定される。全ての接
続点の画素の隣りを処理した後、残っている画素があれ
ば、それはサイクルの構成員として選定される。こう云
う画素チェーンは何等接続点を持っていない。これらの
画素は特別の形で処理される。各サイクル内で、無作為
の画素を接続点の画素になるものとして選ぶ。この点
で、これらのサイクルは非サイクル形チェーンとして扱
い、接続点から接続点まで同じ様に通ることが出来る
（出発点及び終りの接続点が同じ接続点であり、従って
チェーンの頭と尾が同一である）。図８の右上隅にある
画素の円が１つのサイクルの例である。このアルゴリズ
ムを使うと、図８の像では８個のチェーンが見つかる。
夫々のチェーンがこの格子模様の下に示すリストで示さ
れている。

【００２２】図６に戻って説明すると、工程６３２−６
３６が、カテーテルの案内ワイヤに対応する最適の経路
を形成するチェーンの群を見つける。この場合、最適と
は、曲りが最小であるチェーンの最も長い半ば接続され
た群と定義する（半ば接続された、は後で定義する）。
これは３つの部分、即ちトリーの構成６３２、経路を見
つけること６３４及び曲りを最小にすること６３６に分
けて行なわれる。トリーを構成するモジュール６３２で
は、チェーンをトリー状構造に構成することにより、チ
ェーンの間の接近関係を計算する。ピークを見つけるモ
ジュールは、カテーテルの案内ワイヤに対応する連続的
な画素チェーンを生じないのが普通であるので、こう云
うことが必要である。従って、その終点が互いに半ば接
続されているチェーンは、案内ワイヤの２次元モデルの
構成員になる候補者になる。

【００２３】トリーは多数の節で構成される。節は１つ
の親及び多数の子を持つことが出来る。３種類の節、即
ち、子を持つが親がいない根、子を持つと共に親を持つ
正規の節、子は持たないが親を持つ葉がある。このやり
方では、各々の節が像内のチェーンに対応する。トリー
を構成する過程は、最初にチェーンを見つけるモジュー
ルから最も長いチェーンを見つけることから始まる。こ
のチェーンが、２つのトリー、即ち、頭の画素に接続さ
れた１つのトリーと、尾の画素に接続された別のトリー
とに対する根の節として作用する。

【００２４】トリーを構成することは、単純な反復的な
過程であって、あるチェーンから出発し、処理すること
が出来るチェーンがなくなるまで行なう。トリーを構成
する過程を説明する前に、「半ば接続された」の定義を
する。図９は典型的な状況を示す。太い黒線は画素のチ
ェーン（チェーン１）を表わす。塗り潰した黒丸（画素
Ｐ）で示したチェーンの端が、それに対して他のチェー
ンを比較する画素を表わす。この終点を一層大きな２つ
の円が取囲んでいる。小さい方の円が主たる探索領域の
境界を形成する。他の何れかのチェーンの終点がこの領
域内であれば、それはチェーン１に半ば接続されてい
る。大きい方の円は２次探索領域を表わす。他の何れか
のチェーンの終点がこの領域内にあれば（但し主探索領
域内にはない）、それがＰから発する２つの放射線によ
って区切られた領域内にもある場合にだけ、チェーン１
に半ば接続されている。２つの放射線は、２つの放射線
の間の２等分線がチェーン１の終りの方向と平行である
様に選ばれる。このやり方では、主探索領域の半径は画
素で数えて５単位であり、２次探索領域の半径は主探索
領域の半径の３倍であり、放射線の間の角度は１ラジア
ンである。チェーンの終点がこれら２つの領域の何れか
の中にある場合にある時だけ、それはチェーン１の子に
なる候補者になる。従って、チェーン３及び４はチェー
ン１の子にはなり得るが、チェーン２はなり得ない。

【００２５】トリーを構成する若干の例を説明すると、
この過程が理解されよう。試験像に対するトリーを構成
する過程の例が図１０に示されている。チェーンが図１
０ａに示されており、その結果得られる２つのトリー、
即ち最も長いチェーンの頭の画素に対するトリーと、尾
の画素に対するトリーとが、夫々図１０ｂ及び１０ｃに
示されている。簡単の為、互いに比較的接近している全
てのチェーンは半ば接続されていると見なす。こう云う
トリーでは、子の節がトリー内で親の節の下に示されて
おり、トリーの節の内側の数字は、その節が対応するチ
ェーンを選定する。チェーン１０が像内の最も長いチェ
ーンであり、従って両方の根の節がチェーン１０に対応
する。

【００２６】次の例では、更に複雑なトリーを構成する
例が示されている。図１１は（図１０ａの場合の１７個
に較べて１２個と云う）一層少ないチェーンを持つ像を
示しているが、トリー（図１２ａに示す）はずっと複雑
である。この様に複雑さが増す理由は、最も長いチェー
ン（チェーン２）の終点から形成された２つのトリーが
ばらばらの集合ではない為である。多くのチェーンが両
方のトリーに現れる。更に、若干のチェーンがループを
形成し、それがこの過程を更に複雑にする。この図は、
子に対して考えられる子には、半ば接続されていること
の他に、もう１つの拘束があることを示している。チェ
ーンＢがチェーンＡに半ば接続されているが、チェーン
ＢがチェーンＡの祖先（親、祖父等）である場合、チェ
ーンＢはチェーンＡの子ではあり得ない。これによっ
て、無限に奥行のあるトリーが形成されない。この図
で、一旦チェーン９をチェーン８の子と選定すると、チ
ェーン８又は７は、チェーン９に半ば接続されていて
も、チェーン９の子にはなり得ない。

【００２７】両方のトリーを構成した後、トリーの節を
通る最も長い有効な経路を見つける。これを行なうに
は、両方のトリー（頭のトリー及び尾のトリー）に対し
て奥行優先の探索を行ない、一方のトリーのことごとく
の葉の節と他方のトリーにあることごとくの葉の節の間
の経路の長さと有効性を試験する。チェーンが経路内に
２回現れゝば、経路は無効である（勿論、根のチェーン
は両方のトリーに現れ得る）。図１０ａでは、経路の計
算は比較的簡単である。図１３の上側部分は、それらが
作成された順序でこれらのトリーによって作成される３
０個の経路の内の幾つかを示している。経路の最初に記
した文字は、経路が有効（Ｖ）又は無効（Ｉ）の何れで
あるかを示す。図３の下側部分は、図１１の複雑な例に
対して作成された１８２個の経路の内の幾つかを示して
いる。有効な経路の長さは、それを構成するチェーンの
長さを加算することによって計算する。その後、最も長
い経路（１つ又は複数）を曲りを最小にするモジュール
によって検査する。

【００２８】図６に戻って説明すると、曲りを最小にす
るモジュール６３６では、全ての最も長い経路の曲りを
計算して、どれが最適の経路であるかを決定する。経路
の曲りは、その経路内の隣接するチェーンの間の角度の
差の和である。図１４は２つのチェーンの間の角度をど
の様に計算するかを示している。チェーン（この図では
大きな矢印として示されている）の終点の方向が、チェ
ーンの終点に最も近いＮ個の画素（Ｎ＝５）の平均位置
を計算することによって計算される。次に、この平均値
から終点のｘ及びｙの値を減算して、方向ベクトルを求
める。一方のチェーンの方向ベクトルと次のチェーンの
方向ベクトルの間の角度が、２つのチェーンの間の角度
を定める。最も長い経路の内、全体としての曲りが最も
小さい経路が、最適の経路として選定される。この経路
が経路を破断するモジュールによって、案内ワイヤの２
次元モデルを計算する為に使われる。

【００２９】図６のループ６３０で示す様に、次にこの
方法は、全てのチェーンを走査して、次に最も長いチェ
ーンを見つけると共に、再びトリーを構成する過程を開
始する。最もよい経路が大域部位に記憶され、（頭のト
リー及び尾のトリーに対する根の節として次に最も長い
線を使うことによって取出された）新しい最適の経路を
計算する時、それを古い最適の経路に対して比較するこ
とが出来る様にする。新しい最適の経路が古い最適の経
路より長ければ、新しい最適の経路が大域の最適経路に
なる。全てのチェーンが根として使われるまで、又は予
め定めた限界に達するまで、この過程が繰返される。

【００３０】最後に、チェーンの最適経路が見つかった
後、その経路をブロック６４０で２次元モデルに変換す
る。最適経路内にある画素のチェーンの２次元モデル
が、全体的な経路のこじんまりした表示である。モデル
は、経路内のことごとくの画素を持ち出さずに経路の本
質を伝える。この発明で使われる２次元モデルの表示
は、単純なある順序に並べた１組の画素であり、それら
を線によって接続した時、もとの経路を近似する。それ
以上の処理をする前に、最適経路のチェーン内にある画
素が画素の線形配列に（順番に）放出される。画素の配
列は、ある閾値に達するまで、反復的に一層小さいセグ
メントに分割される。この閾値が画素の配列と２次元モ
デルの間の最大距離（画素を単位として計って）を特定
する。２次元モデルの線分と画素の配列の間の距離が閾
値を越える場合、セグメントを２つのセグメントに分割
し、その後、この過程を一層小さいセグメントに対して
用いる。図１５は、画素の配列から作られた２次元モデ
ルに対する相異なる閾値の効果を示す。大きい閾値で
は、粗い２次元モデルになるが、極めて小さい閾値で
は、２次元モデルは余りに厳密に画素の格子とを符合す
る。図１５のドットは２次元モデルの頂点に対応し、ブ
ロックを接続する線が２次元モデルのある順序に並べた
辺を表わす。画素で計って３単位の閾値により、妥当な
モデルが得られる。

【００３１】一旦２次元モデルが出来たら、時間順序像
解析器がカテーテルの先端を突止めることが出来、変調
器に信号を送って、変調器が、蛍光透視鏡の検出スクリ
ーン上で、カテーテルの先端に対応し、且つフレームの
間のカテーテルの先端の動きを表わす推定オフセットに
対応する場所に照準を合せる様に指示する。この装置は
時間的に等間隔のモードでも或いは時間的に不規則な間
隔のモードでも作用し得る。時間的に等間隔のモードで
は、Ｘ線量の減少は、ビームの空間的な範囲及びビーム
強度の減少によるものである。然し時間的に不規則の間
隔のモードでは、装置は運動予測モデルの中に変数とし
て時間を取入れ、カテーテルの先端を見失わない様にし
たいと云う希望に対し、出来る限り像の収集をオフに保
ちたいと云う希望の釣合いをとる。然し、装置が関心の
ある標的を追跡出来なくなると、装置は視野全体のモー
ドに切換わり、標的の像を再び収集する。

【００３２】この発明を特定の実施例について説明した
が、当業者には種々の変更が考えられよう。従って、こ
の発明は特許請求の範囲のみによって限定されるもので
あることを承知されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｘ線量を減らす方法と装置の全体図で、空間的
なビームの変調、時間的な順序の像の解析及び出力像の
合成と云う３つの主要な機能的な素子を示す。

【図２】１実施例の空間ビーム変調器の構成図。

【図３】ピークを見つけるモジュールのフローチャー
ト。

【図４】見本としての像のピーク像のヒストグラム。

【図５】見本の像に対するピーク・フィルタのアルゴリ
ズムの出力の像を示す図。

【図６】２次元モデルを作成するサブモジュールのフロ
ーチャート。

【図７】試験像を細くすることを示す線図。

【図８】試験像内の画素のチェーンを示す図。

【図９】半ば接続されたチェーンを例示する図。

【図１０】試験像に対するトリーの構成を示す図。

【図１１】複雑な試験像の図。

【図１２】複雑な試験像に対してトリーを構成する例を
示す図。

【図１３】単純な試験像及び複雑な試験像から取出した
経路を示す図。

【図１４】２つの画素チェーンの間の角度の計算例を示
す図。

【図１５】２次元モデルの複雑さに対するいろいろな閾
値の効果を示す図。

【符号の説明】

１００患者１０４検出スクリーン１０８空間Ｘ線ビーム変調器１１２ディジタル化及びフレーム記憶装置１１４時間順序像解析器１１８出力像合成器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】記憶能力を持つ像ディジタル化装置を備
えた蛍光透視鏡を利用した蛍光透視検査の際、Ｘ線量を
減らす方法に於て、（ａ）介在形放射線手順を受ける患
者内のカテーテル先端の像の大体の形と位置を持つ区域
を前記蛍光透視鏡の検出スクリーンの上に露出し、
（ｂ）この露出する工程によって得られたディジタル化
された蛍光透視像を時間順に記憶し、ここで少なくとも
１つの像が視野全体の像であり、（ｃ）前記記憶された
像を組合せて出力像にする工程を含む方法。
【請求項２】露出する工程が等間隔の時間をおくモー
ドで行なわれる請求項１記載の方法。
【請求項３】露出する工程が不規則な間隔の時間をお
くモードで行なわれる請求項１記載の方法。
【請求項４】組合せる工程が、記憶されている像の各
々にフィルタ作用を適用し、該フィルタ作用は各々の記
憶されている像に対して決定されると共に、各々の記憶
されている像内の各々の画素に対し、前記出力像の中で
該画素に与えられる重みを表わす値を定める請求項１記
載の方法。
【請求項５】露出する工程が、最新の記憶されている
像に対し、カテーテルの経路を定める第１組の画素を抽
出し、次の像を求める時刻に於ける前記カテーテルの先
端の像を含む第２組の画素を推定し、Ｘ線ビームを変調
して、前記第２組の画素に対応する前記検出スクリーン
上の区域を露出する工程を含む請求項１記載の方法。
【請求項６】前記抽出する工程が、２進ピーク像を作
り、前記カテーテルの経路の２次元モデルを構成する工
程を含む請求項５記載の方法。
【請求項７】構成する工程が、前記２進ピーク像を細
くし、この細くした２進ピーク像を画素チェーンに並
べ、該画素チェーンを画素チェーンの第１及び第２のト
リーに構成し、ここで該第１及び第２のトリーは、前記
画素チェーンの一番長いものに対する第１及び第２の方
向を表わし、両方のトリーは半ば接続された画素チェー
ンの経路を表わしており、次いでトリーの節を通る最も
長い有効な経路を前記トリーの中で探索し、１個の有効
な経路で最も長いものがない場合、曲りが最小である経
路を選択し、前記画素チェーンを第１及び第２のトリー
に構成する工程で、前記画素チェーンの内で次に最も長
いものを用いて、前記構成する工程から曲りが最小であ
る経路を選択する工程までを繰返し、前記トリーを探索
する工程で見つかった有効な経路の内の最も長いものを
選択し、該最も長い有効な経路を１組の線分として表わ
す工程を含む請求項６記載の方法。
【請求項８】蛍光透視鏡を利用した蛍光透視検査の
間、Ｘ線量を減らす装置に於て、介在形放射線手順を受
ける患者の内部にあるカテーテルの先端の大体の形及び
場所を持つ区域を前記蛍光透視鏡の検出スクリーン上に
露出する手段と、少なくとも１つの像が完全な視野の像
である様な、前記露出する手段によって求められた時間
順序のディジタル化された蛍光透視像を記憶する手段
と、前記時間順序内の各々の像が求められた後、前記記
憶された像を組合せて出力像にする手段とを有する装
置。
【請求項９】前記組合せる手段が、各々の記憶されて
いる像にフィルタ作用を適用する手段を有し、該フィル
タ作用は各々の記憶されている像に対して決定されると
共に、各々の記憶されている像内の各々の画素に対し、
前記出力像内で当該画素に与えられる重みを表わす値を
定める請求項８記載の装置。
【請求項１０】前記露出する手段が、最新の記憶され
ている像に対し、カテーテルの経路を定める第１組の画
素を抽出する手段と、次の像を求める時刻に於けるカテ
ーテルの先端の像を含む様な第２組の画素を推定する手
段と、Ｘ線ビームを変調して、前記第２組の画素に対応
する検出スクリーン上の区域を露出する手段とで構成さ
れている請求項８記載の装置。
【請求項１１】前記抽出する手段が、２進ピーク像を
作る手段と、前記カテーテルの経路の２次元モデルを構
成する手段とで構成されている請求項１０記載の装置。
【請求項１２】前記構成する手段が、２進ピーク像を
細める手段と、この細めた２進ピーク像を画素チェーン
に並べる手段と、前記画素チェーンを画素チェーンの第
１及び第２のトリーに構成する手段とを有し、該第１及
び第２のトリーは前記画素チェーンの内の最も長いもの
に対する第１及び第２の方向を表わすと共に、両方のト
リーは半ば接続された画素チェーンの経路を表わしてお
り、更に前記構成する手段が、トリーの節を通る最も長
い有効な経路を求めて前記トリーを探索する手段と、１
個の有効な経路で最も長いものがない場合、曲りが最小
である経路を選択する手段と、前記画素チェーンを第１
及び第２のトリーに構成する際に、次に最も長い画素チ
ェーンを用いて、前記構成する手段から前記選択する手
段までの作用を繰返す手段と、前記探索する手段によっ
て見出された有効な経路の内の最も長いものを選択する
手段と、該最も長い有効な経路を１組の線分として表わ
す手段とで構成されている請求項１１記載の装置。
【請求項１３】各々の記憶されている像にフィルタ作
用を適用する手段が、各々の記憶されている像にフィル
タ作用を適用する様にプログラムされたディジタル・コ
ンピュータを含む請求項９記載の装置。
【請求項１４】前記抽出する手段が、最新の記憶され
ている像に対し、カテーテルの経路を定める第１組の画
素を抽出する様にプログラムされたディジタル・コンピ
ュータを含み、前記推定する手段が、次の像が求められ
る時刻に於けるカテーテルの先端の像を含む様な第２組
の画素を推定する様にプログラムされたディジタル・コ
ンピュータを含む請求項１０記載の装置。
【請求項１５】最新の記憶されている像に対し、カテ
ーテルの経路を定める第１組の画素を抽出する様にプロ
グラムされたディジタル・コンピュータは、２進ピーク
像を作り、カテーテルの経路の２次元モデルを構成する
様にプログラムされている請求項１４記載の装置。
【請求項１６】カテーテルの経路の２次元モデルを構
成する様にプログラムされたコンピュータは、（ａ）２
進ピーク像を細くし、（ｂ）この細くした２進ピーク像
を画素チェーンに並べ、（ｃ）該画素チェーンを画素チ
ェーンの第１及び第２のトリーに組織し、ここで該第１
及び第２のトリーは、前記画素チェーンの内の最も長い
ものに対する第１及び第２の方向を表わすと共に、両方
のトリーは半ば接続された画素チェーンの経路を表わし
ており、（ｄ）トリーの節を通る最も長い有効な経路を
求めて、前記トリーを探索し、（ｅ）１つの有効な経路
で最も長いものがない場合、曲りが最小である経路を選
択し、（ｆ）前記画素チェーンを第１及び第２のトリー
に組織する段階に於ける次に最も長い画素チェーンを用
いて、画素チェーンを第１及び第２のトリーに組織する
段階から曲りが最小である経路を選択する段階までを繰
返し、（ｇ）トリーを探索する段階で見出された有効な
経路の内の最も長いものを選択し、（ｈ）該最も長い有
効な経路を１組の線分として表わす様にプログラムされ
ている請求項１５記載の装置。