JPS60220045A - 血管位置検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は被検体の血管への造影剤注入前後の複数時点に
おいて、複数方向から同時に撮影された上記被検体のＸ
線透過像対群より、診断対象とする血管群の３次元空間
における位置を高精度にめることのできる血管位置検出
装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、Ｘ線医用画像処理分野において、被検体の血管中
に造影剤を注入した後、上記被検体のＸ線透過像（造影
像）をめ、前記造影剤注入前の透過１ｉｔ（マスク像）
から上記Ｘ線造影像をディジタル的に減算することによ
り、そのサブトラクション像を得て、前記被検体の診断
対象とする血管群の分布、挟穿や閉塞等の状態を観察す
るＤＳＡ（Ｄ　１ｇ１ｔａｌ　Ｓ　ｕｂｔｒａｃｔｌｏ
ｎ　Ａ　ｎｏｉｏｇｒａｌｌｙ）が急速に発展している
。

しかし従来のＤＳＡは、３次元構造を有する人体の成る
一方向から見た２次元投影像に基くものである為、例え
ばその視線方向において複数本の血管が相互に重ってい
ると、これらを分離してその前後の位置関係をめること
が困難であった。

これに対して従来、Ｘ線シネ・フィルムに異なる方向か
ら同時に撮影した被検体のＸ線造影像を用い、これらの
各画像に微分・２値化・細線化等の画像処理を施してそ
の血管部分のみを２１！画像としてそれぞれ抽出し、こ
れらの各２’６ｉｉ８から前記血管の分岐点・交叉点等
の特徴点群を抽出して対応点検出これらの画像間におい
て相互に対応する特徴点（例えば血管の分岐点・交差点
等）の座標をそれぞれめ、三角測量の原理を用いて前記
特徴点の３次元座標を計算することが行われている。こ
のようにして血管群上の複数の特徴点の３次元位置座標
をそれぞれめることによって、前記血管群を３次元空間
においてモデル化して表現することができ、複数の血管
同士の前後位置関係の同定のみならず、任意視線方向か
らの投影像の３次元表示等が可能となり、診断医療分野
における臨床的意義は多大である。

しかし、前記ＤＳＡで用いられるディジタルＸ線ＴＶ両
画像上記Ｘ線シネ・フィルムに比べて画質的に問題があ
る。この為、その濃度情報を用いることなしに血管の２
１１画像から、直接的に前記血管の端点のような造影剤
濃度の少ない領域における特徴点を精密に抽出するのは
困難である。

また、造影剤注入前と注入後で体動等による画像の位置
ずれが生じた場合、そのまま前述したディジタル的な減
算処理を行なうと、例えば骨のエツジの雑音が血管部分
に重量して画像を劣化させる等の不具合がある。更に、
Ｘ線の照射方向により画像として抽出される部分が完全
に同一ではなく、成る方向から撮影した画像に存在する
特徴点が他方向から撮影した画像に含まれない等の問題
がある。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、そ
の目的とするところは、被検体を複数方向から撮影して
なるＸ線造影像群から上記被検体の血管３次元位置情報
を簡易に且つ、精度良く得ることができ、臨床医学的に
絶大なる効果を奏する血管位置検出装置を提供すること
にある。

（発明の概要） 本発明は被検体の造影剤注入前後の各時点におけるＸ線
透過像に対して位置合せを行って体動等による位置ズレ
を補正した後、これらのＸ線透過像をディジタル的に減
算してめられるザブトラクション像から血管の概形線を
抽出し、その造影像上で前記概形線を中心にした血管存
在可能領域（血管の存在しうる部分）内を濃度情報を用
いて詳しく探索して特徴点群の位置を検出した後、各撮
影方向毎にめられた特徴点対応候補の組が予め与えられ
た評価条件を満足する迄、上記特徴点群間の対応付けを
反復的に実行し、これらの特徴点の対応関係から前記各
特徴点の３次元空間における位置を高精度にめるように
したものである。

〔発明の効果〕

かくして本発明によれば各撮影方向において、体動等に
よる位置ズレを補正したサブ１ヘラクシヨン像から血管
の概形線を抽出し、各Ｘ線造影像における上記血管の概
形線を中心にした血管存在可能領域内で、その濃度情報
を利用して各特徴点の２次元投影面における座標を各々
求め、次に撮影方向の異なる特徴点群間の対応付けを、
予め与えられた評価条件を満足するまで反復的に実行し
た上で、三角側ｍ原理を用いて前記各特徴点の３次元空
間における座標を計算するので、診断対象とする血管群
上の特徴点群の３次元位置が高精度にめることができる
。従って、複数の血管同士の前後の位置関係の同定や、
血管の狭穿・閉塞等の異常の検出、更には任意の方向か
らの投影像の表示等、様々な応用が可能になり、実用的
・臨床的に絶大なる効果が奏せられることになる。

〔発明の実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

第１図は実施例装置の概略構成図である。画像人力１は
被検体の造影剤注入前後の各時点で複数方向から同時に
撮影されたＸ線造影画像の組を入力するものである。こ
れらのＸ線造影画像の組に対して、位置合せ部２は体動
等による位置のズレを補正した後、これらの各Ｘ線造影
画像をディジタル的に減算して、各画像中の背骨部分を
除去したサブトラクション像を得ている。血管概形線決
定部３は、前記サブトラクション像から診断対象とする
血管が存在し得る領域を決定しており、特徴点位置抽出
部４は、上記血管概形線決定部３がめた血管存在領域情
報に従って、再び前記造影像上で前記血管の存在し得る
領域を詳細に探索し、血管の分岐点、交叉点等の特徴的
な部分の２次元投影面における座標を検出している。

このようにしてめられた特徴点群の各座標に対して、対
応点候補選出部５は前記造影像を得た各方向における前
記各特徴点間の対応付けを行っている。但し、前述した
ように、造影像の撮影方向によりその像に現われる部位
が異なることがあり、従って前記各特徴点間の完全な１
対１の対応は付は難だい。そこで検証部６において前記
対応対候補選出部５で与えられた対応点の候補の相が、
予め与えられた評価条件を満足するか否かの検証を行な
い、満足しなければ再び前記対応対候補選山部５に戻っ
て対応点候補を選出し直す。またここで、全ての対応点
候補の組合わせが上記評価条件を満たしていなければ、
更に前記特徴点位置抽出部４に戻って血管の特徴点抽出
からやり直す。

こうして各特徴点の対応点候補の組が予め与えられた評
価条件を１１足するように選定された後、３次元座標計
紳部７において各造影画像の特徴点の位置座標データか
ら三角測量の原理を用いて、前記各特徴点の３次元空間
における座標がそれぞれ計算される。

次に本装置の構成につき更に詳しく説明する。

第２図は前記血管概形線決定部３の構成例を示すもので
ある。この血管概形線決定部３では、先ず前記位置合せ
部２がめたサブトラクション像から、関心領域切出し回
路月は、診断対象とする血管が含まれる領域のみを切出
している。この領域内に対して、孤立部分除去回路１２
は他の部分と連結していない小部分を孤立部分と見なし
て処理対象から除去している。この処理は前記位置合せ
部２で補正できなかった骨のエツジ等の雑音を取除くも
のであり、次段の微分回路１３における画像の微分処理
によって雑音成分が強調されて画賛劣化が生じることを
防止する意味を有する。またこのとき、血管成分は線と
して連続的に出力される為、上記微分処理によって前記
孤立部分とは明らかに区別される。しかして、この微分
処理によって前記血管の画像はその左右の両辺縁部強調
されて出力される。

この微分画像に対して、血管左辺縁部追跡回路１４、お
よび血管右辺縁部追跡回路１５は前記血管の左辺縁部お
よび右辺縁部の２次元投影面における座標群をそれぞれ
めている。中心計算回路１６は、上記両辺縁部上でｙ座
標の等しい２点をそれぞれめ、これらの各中点を上記血
管の概形線として順にめている。

また前記特徴点位置抽出部４は、例えば第３図に示すよ
うに構成される。

この特徴点位置抽出部４では、前記注入造影剤が血管に
完全に流れ込んだ最終造影像を用いて、先ず血管存在可
能領域追跡回路２１にて、血管が存在すると考えられる
領域の濃度情報が取込まれる。

この血管存在可能領域とは、例えば第４図に示すように
前記血管概形線決定部３が抽出した血管概形線Ａを中心
と、この血管概形線Ａから垂直方向に予め定めた画素数
分だけ広く設定される短冊上の領域Ｂを示している。こ
の血管存在可能領域Ｂ内における前記血管概形線Ａと垂
直な方向の濃度の空間分布が濃度空間分布計算回路２２
によりめられる。特徴点位置検出・分類回路２３は、上
記濃度分布のパターン変化から血管を表現するに適した
特徴点位置を前記複数の血管毎にそれぞれ検出し、且つ
これを分類するものである。この血管の特徴位置は、例
えば第５図に示すように、分岐点ａ、交差点す、端点Ｃ
１狭穿ｄ、閉塞ｅ等が適当である。

第６図は上記端点を特徴点とする血管の３次元的な関係
を示すものである。

このようにして各特徴点が検出・分類された後、特徴点
座標導出回路２４により、前記各Ｘ線造影像の特徴点毎
にその２次元投影面上における特徴点の投影座標がめら
れる。

しかして次に前記対応点候補選定部５において、前記各
方向毎にめられた各特徴点の対応付けが行われる。この
対応付けは、例えばそのｍ縁糸を体軸に垂直な平面上に
設定した場合、対応する特徴点のｙ座標が相互に近い値
を取ることを利用して、前記各特徴点間の対応対の候補
群を選定することによって行われる。この特徴点間の対
応対の候補群対して前記検証部６によりその評価検証が
行われる。

この評価条件は、例えば「全での特徴点同士が１対１に
対応するｊ等として与えられる。従って、例えば第７図
（ａ）に示すように第１の画像において特徴点Ｂ１の位
Ｉに狭穿が存在し、これを同図（ｂ）に示す第２の画像
において端点Ｂ２．Ｃ２として誤って抽出すると、上記
端点Ｂ２．Ｃ２のｙ座標が殆んど等しい為にその対応関
係が成立してしまう虞れがある。しかし、この場合には
、第２の画像中の端点Ｄ２に対応する特徴点が前記対１
の画像中に存在しないことから、その対応付けが不十分
であると評価される。つまり評価条件を満足していない
ことになる。

このとき、再び前記特徴点位置抽出部４に戻って、更に
別の角度からめられた第３の画像を第７図（Ｃ）に示す
ように得、その特徴点を抽出する。そして、この第３の
画像の特徴点と前記第１の特徴点との対応付けを行えば
、その特徴点間が一意に対応付けられることになる。

このようにして各特徴点の組合せの内から、全ての特徴
点が１対１に対応付けられた画像対を検出し、これらの
画像から前記３次元座標計算部１にて、その２枚の画像
におけるｍｓ系の位置、撮像角度等の情報を用いて、三
角側層の原理により、各特徴点の３次元空間における座
標を順次針棒する。

かくしてここに、血管の３次元座標が精度良くめられる
ことになる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。例えば血管概形線への抽出を医学的知識を利用してマ
ニュアル設定しても良い。また実施例では空間的な濃度
分布の変化をめて特徴位置の検出を行ったが、造影剤が
血管中を流入していく過程においてその造影像をそれぞ
れのｌ＃ｌｌＩ！方向から複数時点についてめ、各造影
像間の同一位置での時間的な濃度分布変化の情報を併せ
て利用して、第８図に示すように造影剤到達領域の先端
位置Ｐ、Ｑ、Ｒを検出し、これらを特徴点として採用す
るようにしても良い。

また、診断対象とする血管が複数本存在する場合には、
先ず血管の枝同士の対応付けを行った後、前述した特徴
点の抽出処理を行うようにすれば、特徴点間の対応付け
の処理効率の向上を図ることができる。また特徴点の対
応付けに対する評価条件として「全特徴点の９５％が対
応付けされるｊ等して、その拘束性を緩やかにしても良
い。更に、各特徴点対毎に、その対応付けの信頼性の高
いものを抽出して、３次元座標の計算を行うようにして
も良い。また、成る任意の２枚の画像の組合せにより各
特徴点の３次元座標位置を計算し、これを用いて他の撮
像角度における血管群の２次元投影画像を再構成し、こ
の再構成画像の血管概形線と、実際にその角度で撮像さ
れた画像から抽出される血管群の血管概形線との一致度
を計算して前記対応付けに対する評価を行うようにして
も良い。

更に、心臓等のようにその血管群の位置が予め医学的に
明らかな場合には、この医学的知識を利用して前記対応
付けの検証を行うことも可能である。

以上要するに、本発明はその要旨を逸脱しない範囲で種
々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので、第１図は実施例装
置の概略構成図、第２図は概形線決定部の構成図、第３
図は特徴位置抽出部の構成図、第４図は血管存在領域を
示す図、第５図は特徴点の形態を示す図、第６図は端点
の濃度分布の変化を示す図、第７図は特徴点間の対応付
けを示す図、第８図は造影剤到達領域の先端位置を示す
図である。 １・・・画像入力部、２・・・位置合せ部、３・・・血
管概形線決定部、４・・・特徴位置抽出部、５・・・対
応対候補選出部、６・・・検証部、７・・・３次元座標
計算部、１１・・・関心領域切出し部、１２・・・孤立
部分除去回路、１３・・・微分回路、１４・・・血管左
辺縁部追跡回路、１５・・・血管右辺縁部追跡回路、１
６・・・中点計算回路、２１・・・血管存在可能領域追
跡回路、２２・・・濃度空間分布１１算回路、２３・・
・特徴点位置検出・分類回路、２４・・・特徴点座標導
出回路、Ａ・・・血管概形線、Ｂ・・・血管存在可能領
域。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第４図 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）被検体を複数方向から撮影した複数のＸ線造影像
   を入力する手段と、これらの各Ｘ線造影像中の血管群の
   特徴点をそれぞれ複数点ずつ抽出する手段と、これらの
   各特徴点を前記各ｘＩＩ造影像間でそれぞれ対応付ける
   手段と、これらの各特徴点間の対応付けが予め定められ
   た評価条件を満足するか否かをそれぞれ検証する手段と
   、上記特徴点間の各対応付けが上記評価条件を満足して
   いないとき前記各Ｘ線造影像間の特徴点の対応付は処理
   を反復的に実行させる制御手段と、前記各Ｘ線造影像間
   の特徴点の対応付けが前記評価条件をそれぞれ満足した
   ときこれらの各特徴点間の対応関係から前記血管群の３
   次元位置を検出する手段とを具備したことを特徴とする
   血管位置検出装置。 （２複数のＸ線造影像間の特徴点の対応付は処理を反復
   的に実行させる制御手段は、上記特徴点間の対応付けの
   全てが予め与えられた評価条件を満足するまで繰返し制
   御するものである特許請求の範囲第１項記載の血管位置
   検出装置。 （３）　Ｘ線造影像中の血管群の特徴点をそれぞれ複数
   点ずつ抽出する手段は、被検体に対する造影剤注入前後
   の各時点における複数方向から撮影された複数の画像の
   組に対して、上記被検体の体動による位置ずれを補正し
   た後、Ｘ線造影像中の血管群の特徴点を検出するもので
   ある特許請求の範囲第１項記載の血管位置検出装置。 （４）Ｘ線造影像中の血管群の特徴点を抽出する手段は
   、検出対象とする血管の概形線を検出または指定し、こ
   の概形線を中心とする所定の領域内の濃度情報を用いて
   血管の特徴点を抽出するものである特許請求の範囲第１
   項記載の血管位置検出装置。 （５）Ｘ線造影像中の血管群の特徴点を抽出する手段は
   、被検体の診断対象とする血管群中に造影剤が完全に入
   った後の最終造影像からサブトラクション像をめ、この
   サブトラクション像の濃度分布の空間的な変化から血管
   の特徴点抽出を行うものである特許請求の範囲第１項記
   載の血管位置検出装置。 （ｏ　Ｘ線造影像中の血管群の特徴点を抽出する手段は
   、血管に造影剤が流入する過程における複数時点の造影
   像群からサブトラクション像をそれぞれめ、これらの各
   サブトラクション像の濃度分布の時間的な変化から血管
   の特徴点抽出を行うものである特許請求の範囲第１項記
   載の血管位置検出装置。 （７）Ｘ線造影像間の特徴点群の対応付けは、各血管の
   技量の対応付けを行った後、各特徴点の上記枝近傍領域
   を対応付は対象領域に限定して行われるものである特許
   請求の範囲第１項記載の血管位置検出装置。 Ｂ）　特徴点の対応付けに対する検証は、特徴点群間の
   対応付けを全ての組合せについて実行された特徴点間の
   各対応関係が予め定められた評価条件を満たすか否かを
   判定し、上記評価条件を満たさない特徴点間の組合せを
   除去して行われるものである特許請求の範囲第１項記載
   の血管位置検出装置。 （９）特徴点の対応付けに対する検証は、予め与えられ
   た医学的知識を利用して行われるものである特許請求の
   範囲第１項記載の血管位置検出装置。 （１０）　血管の３次元位置を検出する手段は、血管群
   の各特徴点毎にめられた対応付けの信頼性の高いＸ線造
   影画像の組合せを検出し、これらのＸ線造影画像の各特
   徴点の各２次元位置データから３次元位置データを計算
   するものである特許請求の範囲第１項記載の血管位置検
   出装置。 （１１）　特徴点の対応付けに対する検証は、任意の２
   枚のＸ線造影画像間の特徴点の対応関係から上記各特徴
   点の３次元位置をそれぞれめ、これらの３次元位置から
   前記各Ｘ線造影画像の各撮影角度に応じた２次元投影像
   をそれぞれめ、れらの各２次元投影像と前記各Ｘ［Ｉ造
   影画像から抽出される血管概形線との一致度を計算して
   行われるものである特許請求の範囲第１項記載の血管位
   置検出装置。