JP2010279475A - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透視画像上に適切な血管画像を表示できるようにする。
【解決手段】画像演算部９ｂは画像データ記憶部９ａに記憶されているＸ線画像データに基づいて、血管が投影される血管画像データと、血管内に挿入されるデバイスが投影される透視画像データとを生成する。画像演算部９ｂは生成した血管画像データに、心電計８から出力される心電位相を関連付ける。血管画像決定部９ｃは血管が一番確認し易い血管画像データを決定する。同位相最新透視画像取得部９ｄは、血管画像決定部９ｃで決定された血管画像データに関連付けられている心電位相と同位相の透視画像データを取得する。重畳画像生成部９ｅは、透視終了が指示されたとき血管画像データと、透視終了時に最も近いタイミングであって、血管画像データと同位相の最新の透視画像データを重ね合わせた重畳画像データを生成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、Ｘ線診断装置に関し、特に、透視画像上に適切な血管画像を表示するＸ線診断装置に関する。

IVR（Interventional Radiology）において、血管内にカテーテルを挿入して疾患部位まで進め、血管の狭窄部を拡張するか、あるいは血管に塞栓物質を注入する。このカテーテルの操作を行う際、リアルタイムの透視画像と事前に造影撮影した血管画像とを、それぞれ２台のモニタに表示して比較することで、血管とカテーテルの位置関係を把握している。

しかしながら、２台のモニタに表示された透視画像と血管画像とを比較しながら、カテーテルの血管に対する位置を確認しなければならない。そのため、操作者は、視線の移動を常に強いられ、疲労が激しい。また、カテーテルと血管の位置関係も明確には得られない。

そこで、例えば、特許文献１には、１台のモニタ上で、透視終了時の画像に合わせて血管画像を表示したり、静止画または動画の血管画像を重ね合わせて表示したりする技術が提案されている。

特開２００６−３４６０８０号公報

特許文献１の記載によれば、透視終了時の画像上のカテーテルの位置を、画像切り替えによる残像効果によって次に表示する血管画像上で把握しているが、残像効果は一時的なものであり、カテーテルと血管との位置関係を明確に把握することができない課題があった。

また、心臓のような常に動きのある部位の動画像を重ね合わせて表示する場合、透視終了時の位相と合う動画中の心電位相が最大でも１心拍に１回であり、操作者が頭の中で位置補正を行う必要があった。

さらに、静止画像を重ね合わせて表示する場合も、その心電位相が必ずしも確認しやすい位相とは限らない課題があった。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、透視画像上に適切な血管画像を表示するＸ線診断装置を提供することである。

請求項１記載の発明の特徴は、被検体に対して透視または撮影を行うＸ線診断装置において、被検体にＸ線を照射する照射手段と、被検体を透過したＸ線を検出する検出手段と、検出手段の出力に基づいて、少なくとも血管が投影される血管画像と、少なくとも血管内に挿入されるデバイスが投影される透視画像を生成する画像演算手段と、被検体の心電位相を取得する心電位相取得手段と、心電位相取得手段により取得された心電位相を血管画像に関連付ける心電位相関連付け手段と、血管画像を決定する血管画像決定手段と、決定手段により決定された血管画像に関連付けられている心電位相と同位相の最新の透視画像を取得する最新透視画像取得手段と、決定手段により決定された血管画像、および、最新透視画像取得手段により取得された最新の透視画像を重ねた合わせた重畳画像を生成する重畳画像生成手段とを備えることである。

本発明によれば、透視画像上に適切な血管画像を表示することが可能となる。

本発明を適用したＸ線診断装置の構成例を示す図である。 血管画像と透視画像を重ね合わせた重畳画像の生成処理を説明するフローチャートである。 血管画像と透視画像を重ね合わせた重畳画像の生成処理を説明するタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明を適用したＸ線診断装置の構成例を示す図である。

図１に示すように、Ｘ線診断装置には、被検体Ｐに対してＸ線を発生するＸ線発生部１、Ｘ線発生部１に印加する高電圧を発生する高電圧発生部２、被検体Ｐを透過したＸ線を検出するＸ線検出部３、被検体Ｐを間にしてＸ線発生部１とＸ線検出部３とを対向するように支持する保持アーム４、被検体Ｐを載置する寝台５、保持アーム４と寝台５の機構部６、および、機構部６を制御する機構制御部７が備えられている。

またＸ線診断装置には、被検体Ｐの心臓心拍を計測する心電計８、Ｘ線検出部３で検出された画像データの記憶および画像演算を行う画像演算・記憶部９、画像演算・記憶部９から出力された画像を表示する表示部１０、Ｘ線診断装置の各部を制御するシステム制御部１１、および、操作者がシステム制御部１１に対して指示入力するための操作部１２が備えられている。

Ｘ線発生部１は、Ｘ線管１ａおよびＸ線絞り器１ｂを有する。Ｘ線管１ａは、高電圧発生部２によって印加される高電圧とフィラメント電流に基づいてＸ線を発生し、被検体Ｐの周囲を回転移動しながら、被検体Ｐに向けてこのＸ線を照射する照射手段として機能する。Ｘ線絞り器１ｂは、Ｘ線管１ａのＸ線照射野を成形する。

高電圧発生部２は、システム制御部１１の制御の下、Ｘ線発生部１に高電圧を印加し、フィラメント電流を供給する。

Ｘ線検出部３は、平面検出器３ａ、画像データ生成部３ｂ、およびゲートドライバ３ｃによって構成されている。このＸ線検出部３は、被検体を透過したＸ線を検出する検出手段として機能する。

平面検出器３ａは、複数の検出素子を有し、これら複数の検出素子によって被検体Ｐを透過したＸ線を検出し、検出した信号を画像データ生成部３ｂに出力する。

画像データ生成部３ｂは、電荷・電圧変換器３ｂ−１、A/D（Analog to Digital）変換器３ｂ−２、およびパラレル・シリアル変換器３ｂ−３によって構成されている。

電荷・電圧変換器３ｂ−１は、平面検出器３ａから出力されるＸ線画像信号を電圧信号に変換し、A/D変換器３ｂ−２に出力する。

A/D変換器３ｂ−２は、システム制御部１１の制御の下、電圧信号に変換されたＸ線画像信号をデジタルデータに変換し、パラレル・シリアル変換器３ｂ−３に出力する。

パラレル・シリアル変換器３ｂ−３は、システム制御部１１の制御の下、A/D変換されたＸ線画像データをパラレルデータからシリアルデータに変換し、画像演算・記憶部９に出力する。

ゲートドライバ３ｃは、システム制御部１１の制御の下、平面検出器３ａの検出素子を駆動する。

本実施の形態では、被検体Ｐに造影剤を注入するとともに、高線量のＸ線を曝射して撮像することを「撮影」と呼び、造影剤を注入せずに低線量のＸ線を曝射して撮像することを「透視」と称する。また、撮影によって得られた画像データを「血管画像データ」と称し、透視によって得られた画像データを「透視画像データ」と称する。

機構部６は、保持アーム移動機構６ａおよび寝台移動機構６ｂによって構成されている。

保持アーム移動機構６ａは、機構制御部７の制御の下、保持アーム４を所定位置に移動させる。

寝台移動機構６ｂは、機構制御部７の制御の下、寝台５を、所定の速度で所定位置に移動させる。

機構制御部７は、システム制御部１１の制御の下、機構部６の保持アーム移動機構６ａの移動動作、および寝台移動機構６ｂの移動動作を制御する。

心電計８は、被検体Ｐの心臓の活動電位の時間的変化を計測し、計測結果である心電位相を画像演算・記憶部９に出力する。この心電計８は、被検体Ｐの心電位相を取得する心電位相取得手段として機能する。

画像演算・記憶部９は、画像データ記憶部９ａ、画像演算部９ｂ、血管画像決定部９ｃ、同位相最新透視画像取得部９ｄ、および重畳画像生成部９ｅによって構成されている。

画像データ記憶部９ａは、HDD（ハードディスクドライブ）や半導体メモリなどで構成され、画像データ生成部３ｂから出力されたＸ線画像データを記憶する。

また画像データ記憶部９ａは、画像演算部９ｂによって生成された血管画像データを、心電計８から出力された心電位相に関連付けて記憶する。

さらに画像データ記憶部９ａは、画像演算部９ｂによって生成された透視画像データのうち、同位相最新透視画像取得部９ｄによって指示された透視画像データを、心電計８から出力された心電位相に関連付けて記憶する。

画像演算部９ｂは、画像データ記憶部９ａに記憶されているＸ線画像データに対して増幅処理や画像演算処理などを施して、少なくとも血管が投影される撮影像の画像データである血管画像データと、少なくとも血管内に挿入されるデバイス（カテーテルなど）が投影される透視像の画像データである透視画像データとを生成する画像演算手段として機能する。

画像演算部９ｂは、生成した血管画像データに、心電計８から出力される心電位相を関連付けて、画像データ記憶部９ａに記憶させる心電位相関連付け手段として機能する。

また画像演算部９ｂは、操作者による画像表示などの指示に応じて、システム制御部１１の制御の下、画像データ記憶部９ａに記憶されている血管画像データや透視画像データを表示部１０の表示用画像メモリ１０ａに出力させる。

血管画像決定部９ｃは、画像データ記憶部９ａに記憶されている血管画像データのうち、操作者が操作部１２を用いて選択した血管画像を、適切な血管画像として決定する血管画像決定手段として機能する。

ここで、適切な血管画像とは、造影状況や血管の動きなどから、血管が一番確認し易い画像のことである。以下、血管画像決定部９ｃによって決定される、この適切な血管画像を「マップ像」と称する。

また血管画像決定部９ｃは、１カット中（造影して血管画像を撮影するまでの期間）で、平均画像レベルが最も小さい血管画像をマップ像として自動的に決定するか、あるいは、１カット中の予め設定した位置（例えば、１カットを１００％とした場合の５０％目の位置）の血管画像をマップ像として自動的に決定するようにしてもよい。

これらの手法によって、血管に造影剤が最も充満する可能性が高い血管画像が選択されることになる。

血管画像決定部９ｃは、決定した血管画像データに関連付けられている心電位相を同位相最新透視画像取得部９ｄに供給するとともに、決定した血管画像データを重畳画像生成部９ｅに通知する。

同位相最新透視画像取得部９ｄは、血管画像決定部９ｃから供給された心電位相と同位相の最新の透視画像データを画像データ記憶部９ａから取得し、重畳画像生成部９ｅに供給する。

同位相最新透視画像取得部９ｄは、透視終了が指示されるまで、血管画像データと同位相の最新の透視画像データの取得を繰り返す。この同位相最新透視画像取得部９ｄは、血管画像に関連付けられている心電位相と同位相の最新の透視画像を取得する最新透視画像取得手段として機能する。

重畳画像生成部９ｅは、同位相最新透視画像取得部９ｄから供給される、血管画像データと同位相の最新の透視画像データを取得し、透視終了が指示されるまで、取得した最新の透視画像データの更新を行う。すなわち、更新を行うことによって、膨大な数の透視画像データを保持せずに済む。

重畳画像生成部９ｅは、透視終了が指示されたとき、血管画像決定部９ｃから通知された血管画像データを画像データ記憶部９ａから読み出し、読み出した血管画像データと、透視終了時に最も近いタイミングであって、血管画像データと同位相の最新の透視画像データを重ね合わせた重畳画像データを生成する。この重畳画像生成部９ｅは、重畳画像生成手段としても機能する。

重畳画像生成部９ｅは、生成した重畳画像データを画像データ記憶部９ａに記憶させる。

表示部１０は、表示用画像メモリ１０ａ、D/A(Digital to Analog)変換器１０ｂ、表示制御部１０ｃ、およびモニタ１０ｄによって構成されている。

表示用画像メモリ１０ａは、画像データ記憶部９ａから出力された画像データを記憶し、D/A変換器１０ｂに出力する。

D/A変換器１０ｂは、表示用画像メモリ１０ａから出力された画像データをアナログ信号に変換し、表示制御部１０ｃに出力する。

表示制御部１０ｃは、D/A変換器から出力された画像データに基づく画像をモニタ１０ｄに表示させる表示制御手段として機能する。

システム制御部１１は、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、およびRAM（Random Access Memory）などを実装した汎用のコンピュータで構成され、操作部１２の操作内容に応じて、Ｘ線診断装置の各部を統括的に制御する。

操作部１２は、キーボード、マウス、ボタン、およびスイッチなどを有し、操作者によって入力された情報をシステム制御部１１に出力する。例えば、操作部１２は、操作者によって、透視または撮影の開始指示、および終了指示が行われると、その操作に応じた信号をシステム制御部１１に出力する。

本実施の形態では、以上のような構成を有するＸ線診断装置において、血管画像と透視画像との位置関係を把握するとき、被検体Ｐの適切な血管画像をマップ像として決定し、このマップ像の心電位相と同位相の最新の透視画像を重ね合わせた重畳画像を生成して表示させるものである。

次に、図２のフローチャート、および図３のタイムチャートを参照して、血管画像と透視画像を重ね合わせた重畳画像の生成処理について説明する。

ステップＳ１において、システム制御部１１は、操作者により操作部１２が用いられて撮影開始が指示されたか否かを判定し、撮影開始が指示されるまで待機する。そして、システム制御部１１は、ステップＳ１において、撮影開始が指示されたと判定した場合、ステップＳ２−１およびステップＳ２−２に進み、Ｘ線発生部１、高電圧発生部２、Ｘ線検出部３および画像演算・記憶部９を制御する。

ステップＳ２−１において、高電圧発生部２は、システム制御部１１の制御の下、Ｘ線発生部１に高電圧を印加するとともにフィラメント電流を供給する。Ｘ線発生部１のＸ線管１ａは、高電圧発生部２によって印加される高電圧とフィラメント電流に基づいて高線量のＸ線を発生し、寝台５に臥位した被検体Ｐに対してＸ線を照射する。

Ｘ線検出部３の平面検出器３ａは、システム制御部１１の制御の下、被検体Ｐを透過したＸ線検出信号を、画像データ生成部３ｂに供給する。このとき、被検体Ｐの血管内には造影剤が注入されており、造影剤が注入されている被検体Ｐを透過したＸ線が検出される。

画像データ生成部３ｂは、平面検出器３ａから供給されたＸ線検出信号に対し、電圧変換、A/D変換、およびパラレル・シリアル変換を施した後、画像演算・記憶部９の画像データ記憶部９ａに出力する。画像演算・記憶部９の画像演算部９ｂは、画像データ記憶部９ａに記憶されたＸ線画像データに対して増幅処理や画像演算処理などを施して、少なくとも血管が投影される血管画像データを生成する。

ステップＳ２−２において、心電計８は、被検体Ｐの心電位相を取得し、画像演算・記憶部９の画像データ記憶部９ａに出力する。

ステップＳ３において、画像演算部９ｂは、ステップＳ２−1の処理で生成された血管画像データと、ステップＳ２−２の処理で得られた心電位相を関連付け、画像データ記憶部９ａに記憶させる。

ステップＳ４において、システム制御部１１は、操作者により操作部１２が用いられて撮影終了が指示されたか否かを判定し、撮影終了が指示されていないと判定した場合、ステップＳ２−１，Ｓ２−２に戻り、上述した処理を繰り返し実行する。このようにして、血管画像が撮影される。

そして、ステップＳ４において、システム制御部１１は、撮影終了が指示されたと判定した場合、Ｘ線発生部１を制御してＸ線照射を停止させるとともに、Ｘ線検出部３を制御してＸ線検出を停止させ、撮影を終了させた後、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５において、血管画像決定部９ｃは、ステップＳ３の処理で記憶された血管画像データのうち、操作者が操作部１２を用いて選択した血管画像、あるいは、１カット中で平均画像レベルが最も小さい血管画像をマップ像として決定する。これにより、例えば、図３に示すような血管画像Ｐａがマップ像として決定される。

なお、操作者が血管画像を選択する場合、まず、画像データ記憶部９ａから血管画像データが表示部１０に出力され、D/A変換された血管画像データに基づく血管画像がモニタ１０ｄに表示される。操作者は、モニタ１０ｄに表示されている血管画像を確認して、血管が最も確認しやすい血管画像を、操作部１２を用いて決定する。

血管画像決定部９ｃは、マップ像として決定した血管画像データに関連付けられている心電位相を同位相最新透視画像取得部９ｄに供給するとともに、決定した血管画像データを重畳画像生成部９ｅに通知する。

ステップＳ６において、システム制御部１１は、操作者により操作部１２が用いられて透視開始が指示されたか否かを判定し、透視開始が指示されるまで待機する。透視開始とは、例えば、透視スイッチが押下されるタイミングを指し、透視スイッチが押下されている間、透視が行われる。また透視終了とは、この透視スイッチが離されるタイミングを指す。

システム制御部１１は、ステップＳ６において、透視開始が指示されたと判定した場合、Ｘ線発生部１、高電圧発生部２、Ｘ線検出部３および画像演算・記憶部９を制御する。

これにより、Ｘ線発生部１のＸ線管１ａは、低線量のＸ線を発生し、寝台５に臥位した被検体Ｐに対して照射する。Ｘ線検出部３の平面検出器３ａは、被検体Ｐを透過したＸ線検出信号を、画像データ生成部３ｂに供給する。なお、被検体Ｐに造影剤は注入されていない。

画像データ生成部３ｂは、平面検出器３ａから供給されたＸ線検出信号に対し、電圧変換、A/D変換、およびパラレル・シリアル変換を施した後、画像演算・記憶部９の画像データ記憶部９ａに出力する。画像演算・記憶部９の画像演算部９ｂは、画像データ記憶部９ａに記憶されたＸ線画像データに対して増幅処理や画像演算処理などを施して、少なくとも血管内に挿入されるデバイス（カテーテルなど）が投影される透視画像データを生成する。これにより、例えば、図３に示すように、透視画像Ｐｂ１、透視像Ｐｂ２・・・が順次生成される。

ステップＳ７において、同位相最新透視画像取得部９ｄは、ステップＳ５の処理で決定された血管画像に関連付けられている心電位相を取得し、取得した血管画像の心電位相と同位相の透視画像データを画像データ記憶部９ａから取得する。これにより、例えば、図３において、透視画像Ｐｂ３が取得される。取得した透視画像Ｐｂ３は、重畳画像生成部９ｅに供給され、そこで保持される。

ステップＳ８において、システム制御部１１は、操作者により操作部１２が用いられて透視終了が指示されたか否かを判定し、透視終了が指示されていないと判定した場合、ステップＳ７に戻り、上述した処理を繰り返し実行する。すなわち、ステップＳ７において、再び、同位相最新透視画像取得部９ｄでは、血管画像の心電位相と同位相の透視画像データが取得され、重畳画像生成部９ｅでは、保持している透視画像データが更新される。これにより、血管画像に関連付けられている心電位相と同位相の最新の透視画像データが取得される。

そして、ステップＳ８において、システム制御部１１は、透視終了が指示されたと判定した場合、Ｘ線発生部１を制御してＸ線照射を停止させるとともに、Ｘ線検出部３を制御してＸ線検出を停止させ、透視を終了させた後、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９において、重畳画像生成部９ｅは、ステップＳ５の処理で決定された血管画像と、ステップＳ７の処理で得られた血管画像の心電位相と同位相の最新の透視画像を重ね合わせた重畳画像を生成する。

すなわち、図３に示すタイムチャートでは、時刻ｔ１からｔ２まで透視が行われており、重畳画像生成部９ｅは、透視終了時ｔ２のタイミングに最も近い透視画像Ｐｂ１０を、血管画像の心電位相と同位相の最新の透視画像と判断し、この透視画像Ｐｂ１０と血管画像Ｐａを用いて重畳画像Ｐｃを生成する。

そして、重畳画像生成部９ｅは、生成した重畳画像データを、画像データ記憶部９ａを介して表示用画像メモリ１０ａに出力させる。

ステップＳ１０において、表示用画像メモリ１０ａは、ステップＳ９の処理で生成された重畳画像データをD/A変換器１０ｂに出力する。D/A変換器１０ｂは、表示用画像メモリ１０ａから出力された重畳画像データをD/A変換し、表示制御部１０ｃに出力する。表示制御部１０ｃは、D/A変換された重畳画像データに基づく重畳画像をモニタ１０ｄに表示させる。

なお、図３に示した血管画像Ｐａ、透視画像Ｐｂ１、Ｐｂ２、・・・Ｐｂ１１、および重畳画像Ｐｃは、実線で模式的に表現しているが、実際には、内臓等も投影されている。

以上のように、適切な血管画像として決定されたマップ像に関連付けられている心電位相と同位相の最新の透視画像を重ね合わせて表示させることによって、心臓の動きによる影響を受けることを避けることができ、カテーテルなどのデバイスと血管との位置関係を明確に把握することができる。

また、同一モニタ上で血管とデバイスの位置関係を明確に把握することができるため、手技時間の短縮を図ることができ、被曝低減につながる。さらに、造影剤の使用を抑制することができる。

以上においては、透視終了時（ステップＳ８）に重畳画像を生成するようにしたが（ステップＳ９）、これに限らず、マップ像の心電位相と同位相の透視画像データを取得する際（ステップＳ７）に重畳画像を生成し、透視終了が指示されるまで、重畳画像の更新を行うようにしてもよい。

また以上においては、重畳画像が生成された後（ステップＳ９）、続けて、重畳画像が表示されるようにしたが（ステップＳ１０）、生成した重畳画像は、操作者からの指示に応じて表示させるようにしてもよい。

さらに以上においては、心電計８を用いるようにしたが、これに限らず、例えば、呼吸信号や脈拍信号などの被検体Ｐの生体信号を計測する機器を適用するようにしてもよい。

この発明は、上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化したり、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせたりすることにより種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

１ Ｘ線発生部
３ Ｘ線検出部
８ 心電計
９ａ 画像データ記憶部
９ｂ 画像演算部
９ｃ 血管画像決定部
９ｄ 同位相最新透視画像取得部
９ｅ 重畳画像生成部
１０ｃ 表示制御部
１０ｄ モニタ

Claims (3)

1. 被検体に対して透視または撮影を行うＸ線診断装置において、
   被検体にＸ線を照射する照射手段と、
   前記被検体を透過したＸ線を検出する検出手段と、
   前記検出手段の出力に基づいて、少なくとも血管が投影される血管画像と、少なくとも血管内に挿入されるデバイスが投影される透視画像を生成する画像演算手段と、
   前記被検体の心電位相を取得する心電位相取得手段と、
   前記心電位相取得手段により取得された前記心電位相を前記血管画像に関連付ける心電位相関連付け手段と、
   前記血管画像を決定する血管画像決定手段と、
   前記決定手段により決定された前記血管画像に関連付けられている心電位相と同位相の最新の前記透視画像を取得する最新透視画像取得手段と、
   前記決定手段により決定された前記血管画像、および、前記最新透視画像取得手段により取得された前記最新の透視画像を重ねた合わせた重畳画像を生成する重畳画像生成手段と
   を備えることを特徴とするＸ線診断装置。
2. 前記重畳画像生成手段により生成された前記重畳画像の表示を制御する表示制御手段をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
3. 前記重畳画像生成手段は、透視終了時に最も近いタイミングであって、前記血管画像に関連付けられている心電位相と同位相の最新の透視画像から、前記重畳画像を生成する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＸ線診断装置。

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