JP2007229473A - Ｘ線診断装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】Ｘ線画像に対するロードマップの位置整合を向上すること。
【解決手段】Ｘ線診断装置は、Ｘ線画像を発生するためにＸ線管とＸ線検出部を有するＸ線撮影部と、Ｘ線診断装置又はＸ線ＣＴ装置により発生された原３次元画像から、非血管３次元画像と３次元血管画像とを発生する画像発生部と、非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、Ｘ線画像と非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、位置ズレに基づいて血管投影画像の位置ズレを補正する補正部と、Ｘ線画像と補正された血管投影画像とを表示する表示部とを具備する。
【選択図】図１
【解決手段】Ｘ線診断装置は、Ｘ線画像を発生するためにＸ線管とＸ線検出部を有するＸ線撮影部と、Ｘ線診断装置又はＸ線ＣＴ装置により発生された原３次元画像から、非血管３次元画像と３次元血管画像とを発生する画像発生部と、非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、Ｘ線画像と非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、位置ズレに基づいて血管投影画像の位置ズレを補正する補正部と、Ｘ線画像と補正された血管投影画像とを表示する表示部とを具備する。
【選択図】図１
Description
本発明は、Ｘ線画像に血管構造を示すロードマップを合成し、表示するＸ線診断装置に関する。
インターベンションや血管造影検査においては、カテーテルを例えば足の付け根付近から血管に挿入し、血管内を進めて目的の部位までカテーテルを持っていく。このカテーテル、もしくはカテーテル内を通したガイドワイヤーを目的の位置まで進める際、Ｘ線画像の透視下でこれらを進める。しかしＸ線画像では造影剤などで強調しない限り血管は見えない。見えるようにするために造影剤を流し続けると、腎機能に障害が起こる危険性がある。そこで一度造影剤を流して撮影した画像と、Ｘ線透視画像を重ね合わせて表示するロードマップ機能がある。この機能は、造影剤を流さなくても血管の位置がある程度判別することができるため、特に血管構造が複雑でカテーテル、ガイドワイヤーが入り難い場合に良く使用される。ところがこのロードマップ機能では、寝台を移動する、観察方向を変えるためアームを回転する、患者が少し動く（身動きする）などが発生すると、ロードマップ画像を作成し直さなければならない。頻繁なロードマップ画像の作成し直しは、検査時間の増加と使用造影剤量の増加を招く。
このような問題を解決するため、３次元画像（３次元画像）を用いてロードマップ画像を作成し、透視画像と重ねる３次元ロードマップは使用造影剤の低減、検査時間の短縮に効果があると期待される。
３次元画像とＸ線画像との重ね合わせを機械的に行うには、位置ずれテーブルを作成する方法が考えられるが、治療で使用する角度には特に制限がないため、大量のキャリブレーションデータが必要となる。またこの方法では患者が途中で動いてしまった場合、全く追従できない。
一方学会などでは、透視画像からカテーテルを抽出し、カテーテルは血管内を走行しているとしてキャリブレーションする方法が提案されている。しかし血管構造が複雑な部位では、血管の対応関係を間違う危険性もある上、カテーテルによって血管形状が変わることもある。また患者が動いてしまった場合、上記方法では補正がかなり難しい。
本発明の目的は、Ｘ線画像に対するロードマップの位置整合を向上することにある。
本発明の第１局面において、Ｘ線診断装置は、Ｘ線画像を発生するためにＸ線管とＸ線検出部を有するＸ線撮影部と、Ｘ線診断装置又はＸ線ＣＴ装置により発生された原３次元画像から、非血管３次元画像と３次元血管画像とを発生する画像発生部と、前記非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、前記血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、前記Ｘ線画像と、前記非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、前記位置ズレに基づいて、前記血管投影画像の位置ズレを補正する補正部と、前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを表示する表示部とを具備する。
本発明の第２局面において、Ｘ線診断装置は、Ｘ線画像を発生するためにＸ線管とＸ線検出部を有するＸ線撮影部と、Ｘ線診断装置又はＸ線ＣＴ装置により発生された原３次元画像から、非血管３次元画像と３次元血管画像とを発生する画像発生部と、前記非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、前記血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、前記Ｘ線画像と、前記非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、前記位置ズレに基づいて、前記血管投影画像の位置ズレを補正する補正部と、前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを合成する合成部とを具備する。
本発明の第３局面において、Ｘ線診断装置は、Ｘ線画像を発生するためにＸ線管とＸ線検出部を有するＸ線撮影部と、Ｘ線診断装置又はＸ線ＣＴ装置により発生された原３次元画像から、非血管３次元画像と３次元血管画像とを発生する画像発生部と、前記非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、前記血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、前記Ｘ線画像と、前記非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、前記位置ズレに基づいて、前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを合成する合成部とを具備する。
本発明の第４局面において、画像処理装置は、同一の被検体に関するＸ線画像、非血管３次元画像、３次元血管画像を記憶する記憶部と、前記非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、前記血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、前記Ｘ線画像と、前記非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、前記位置ズレに基づいて、前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを合成する合成部とを具備する。
本発明の第２局面において、Ｘ線診断装置は、Ｘ線画像を発生するためにＸ線管とＸ線検出部を有するＸ線撮影部と、Ｘ線診断装置又はＸ線ＣＴ装置により発生された原３次元画像から、非血管３次元画像と３次元血管画像とを発生する画像発生部と、前記非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、前記血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、前記Ｘ線画像と、前記非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、前記位置ズレに基づいて、前記血管投影画像の位置ズレを補正する補正部と、前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを合成する合成部とを具備する。
本発明の第３局面において、Ｘ線診断装置は、Ｘ線画像を発生するためにＸ線管とＸ線検出部を有するＸ線撮影部と、Ｘ線診断装置又はＸ線ＣＴ装置により発生された原３次元画像から、非血管３次元画像と３次元血管画像とを発生する画像発生部と、前記非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、前記血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、前記Ｘ線画像と、前記非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、前記位置ズレに基づいて、前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを合成する合成部とを具備する。
本発明の第４局面において、画像処理装置は、同一の被検体に関するＸ線画像、非血管３次元画像、３次元血管画像を記憶する記憶部と、前記非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、前記血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、前記Ｘ線画像と、前記非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、前記位置ズレに基づいて、前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを合成する合成部とを具備する。
本発明によれば、Ｘ線画像に対するロードマップの位置整合を向上することができる。
以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１に示すように、Ｘ線診断装置は、Ｘ線撮影機構１０と、画像処理装置１とを有する。Ｘ線撮影機構１０は、図２に示すように、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１４とを有する。Ｘ線検出器１４は、イメージインテンシファイア１５とＴＶカメラ１６とから構成される。なお、Ｘ線検出器１４は、イメージインテンシファイア１５とＴＶカメラ１６との組み合わせに代えて、マトリクス状に配列された半導体検出素子を有するフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ：平面型Ｘ線検出器）で構成されてもよい。Ｘ線管球１２は、Ｘ線検出器１４とともに、Ｃ形アーム１６０にマウントされる。寝台の天板５０上の被検体Ｐは、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１４との間に配置される。Ｃ形アーム１６０は、天井ベース１６３から吊り下げられる円弧形の支柱１６４に支持される。Ｃ形アーム１６０は、直交３軸Ａ，Ｂ，Ｃに関して回転可能である。
図１に示すように、Ｘ線診断装置は、Ｘ線撮影機構１０と、画像処理装置１とを有する。Ｘ線撮影機構１０は、図２に示すように、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１４とを有する。Ｘ線検出器１４は、イメージインテンシファイア１５とＴＶカメラ１６とから構成される。なお、Ｘ線検出器１４は、イメージインテンシファイア１５とＴＶカメラ１６との組み合わせに代えて、マトリクス状に配列された半導体検出素子を有するフラットパネルディテクタ（ＦＰＤ：平面型Ｘ線検出器）で構成されてもよい。Ｘ線管球１２は、Ｘ線検出器１４とともに、Ｃ形アーム１６０にマウントされる。寝台の天板５０上の被検体Ｐは、Ｘ線管球１２とＸ線検出器１４との間に配置される。Ｃ形アーム１６０は、天井ベース１６３から吊り下げられる円弧形の支柱１６４に支持される。Ｃ形アーム１６０は、直交３軸Ａ，Ｂ，Ｃに関して回転可能である。
画像処理装置１は、Ｘ線検出器１４にアナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）２６を介して接続される。画像処理装置１は、Ａ／Ｄ変換器２１とともに、制御部２７、入力デバイス２８、２次元画像メモリ３０、３次元画像メモリ２９、フィルタリング部３１、アフィン変換部３２、画像分離部３３、位置ズレ同定部３４、画像合成部３５、ネットワークカード３６、ルックアップテーブル（ＬＵＴ）３７、ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）３８、ディスプレイ３９、投影処理部４０から構成される。入力デバイス２８はキーボード及びマウスとともに、現在のＸ線画像（最終のＸ線画像）に対して血管のロードマップを合成するというユーザ指示を入力するためのロードマップスイッチを有する。
３次元画像メモリ２９は、外部のＸ線コンピュータ断層撮影装置４３又はＰＡＣＳサーバ４５からローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）を通じ、ネットワークカード３６を介して入力された被検体の対象部位に関する３次元画像データを記憶する。３次元画像データは、典型的には、造影剤を注入された被検体に関するＸ線コンピュータ断層撮影装置４３で発生された血管が強調（エンハンス）された３次元画像データ、いわゆる３次元ＣＴＡ（ＣＴアンギオ）画像データである。また、３次元画像メモリ２９は、３次元ＣＴＡ画像データから画像分離部３３で分離された非血管３次元画像データと血管３次元画像データとを記憶する。血管３次元画像データは、しきい値処理で抽出され得る強調血管領域を有する。非血管３次元画像データは、３次元ＣＴＡ画像データから血管３次元画像データを引き算して得られる血管領域以外の主に骨及び軟部組織に関する領域を有する。
２画像メモリ２９は、Ｘ線撮影機構１０で発生された２次元のＸ線画像データ、フィルタリング部３１で高周波強調等のフィルタリングを受けた２次元のＸ線画像データ、アフィン変換部３２で画像拡大・移動等のアフィン変換を受けた２次元のＸ線画像のデータ、投影処理部４０で血管３次元画像データから投影処理で生成された血管投影画像データ、投影処理部４０で非血管投影画像データから投影処理で生成された非血管投影画像データを記憶する。
位置ズレ同定部３４は、ロードマップスイッチが押された時点で最新のＸ線撮影機構１０で発生された２次元のＸ線画像（以下、最終のＸ線画像という）に対する、ロードマップスイッチが押された時点のＸ線撮影機構１０の撮影姿勢に応じて投影処理部４０で投影処理により発生された非血管投影画像（以下適宜、位置ズレ同定画像という）の解剖学的な位置ズレを計算する。なお、撮影姿勢とは、Ｃ形アーム１６０の矢印Ａ，Ｂ，Ｃ各々に関する角度（θA、θB、θC）、ＳＩＤ（Ｘ線管１２とアイソセンタ間の距離）により決定される。また、位置ズレ量とは、最終のＸ線画像に対する位置ズレ同定画像の被検体の解剖学的な空間的誤差の程度として定義され、具体的には最終のＸ線画像に対する位置ズレ同定画像の画像拡大率の差、最終のＸ線画像に対する位置ズレ同定画像上の被検体の非血管像の空間的変位量（シフト量という）、最終のＸ線画像の撮影角度に対する位置ズレ同定画像の投影角度のズレ量（角度差）として定義される。
投影処理部４０は、撮影姿勢と、計算された投影角度のズレ量とにより決まる投影角度に従って、血管３次元画像データから血管投影画像（ロードマップという）を投影処理により発生する。アフィン変換部３２は、この血管投影画像を、拡大率を整合するために拡大処理し、空間的に整合するためにシフト量に従ってシフトする（位置ズレ補正処理）。画像合成部３５は、最終のＸ線画像に、位置ズレ補正を受けたロードマップを合成する。ルックアップテーブル３７は、この合成画像のロードマップ部分に特異な色を割り当てる。ディスプレイ３９は合成画像を表示する。
図３には本実施形態による処理の流れを示している。インターベンションもしくは治療は、まずは患者名、患者特定番号（患者ＩＤ）、検査プログラム、検査日などの検査情報の入力後に開始される。該当する被検体（患者）の同一部位に関する３次元のＣＴＡデータが、ＣＴ装置４３もしくはＣＴデータを管理しているＰＡＣＳサーバ４５等からＬＡＮ等のネットワーク４１経由で３次元画像メモリ２９にロードされる。なお、３次元のＣＴＡデータは、血管以外の非血管領域の画像と、造影剤によりエンハンスされた血管領域の画像とを含んでいる。なお説明の便宜上、３次元のＣＴＡデータは、原３次元画像という。
原３次元画像は、画像分離部３３で非血管３次元画像と血管３次元画像とにＣＴ値を元に自動的に分離される。典型的には、しきいち処理により原３次元画像から血管３次元画像が抽出され、また原３次元画像から血管３次元画像をサブトラクトすることにより非血管３次元画像を抽出する。血管３次元画像のデータと非血管３次元画像のデータは、３次元画像メモリ２９に保管される。例えばＣＴＡデータから、ＣＴ値が１２０〜３００の間のデータを血管３次元画像に、それ以外を非血管３次元画像に分別する。このとき、非血管３次元画像の内、血管部と認定された部位（ＣＴ値が１２０〜３００の部位）は軟組織の標準的なＣＴ値として例えば０にセットする。なおこのＣＴ値は使用する造影剤の濃度、種類、造影条件などにより変化するので、サイト毎に設定できることが望ましい。
インターベンションもしくは治療が開始され、カテーテルが血管内に挿入して、目的の位置、例えば頭部の血管にまで持って行く。その過程で目的の分岐部にカテーテルを挿入することが難しい場合がある。このような場合、分岐部の形状を把握し、カテーテルを容易に挿入できるように、３次元ロードマップが使用される。
３次元ロードマップを表示したい時、操作者は入力デバイス２８のロードマップボタンを押す。Ｘ線画像用ディスプレイ３９には、Ｘ線撮影機構１０で撮影された最終のＸ線画像が表示されている。ロードマップボタンが押されると、３次元画像メモリ２９に保存されている該当する非血管３次元ＣＴＡデータが読み出される。ここで複数検査の３次元ＣＴＡ画像（非血管３次元画像データと血管３次元画像データは１検査データとして扱う）がある場合、血管３次元データをサムネイル表示し、サムネイル画像から目的のデータを選択する。選択された非血管３次元画像データは、投影処理部４０に供給される。投影処理部４０は、非血管３次元画像データに対して、Ｘ線撮影機構１０の撮影姿勢（θA、θB、θC、ＳＩＤ）と同一の投影角度（投影角度、ＳＩＤ）で投影処理をすることにより、非血管投影画像を作成する。この時、ＣＴＡデータは仮に、Ｘ線光学系の光軸（Ｘ線管１２の焦点と検出器１４の中心を結ぶ軸）と、寝台の高さからＤ[ｃｍ]上方の面との交点にＣＴＡ画像の中心があるとして投影画像を作成する。この時、投影処理部４０は、先ずＣＴ値にバイアス値を加え、空気の部分の値が０になるように変換した上で投影画像作成を行う。ここでＤはＣＴＡ画像の実サイズを１／２したデータである。また投影画像を作成する上で、投影面の上方と患者頭頂方向は常に一致するように投影データを作成する。
位置ズレ同定部３４では、最終のＸ線画像に対する非血管投影画像の位置ズレ量を次の２段階で同定する。まず第一のステップでは、例えばフィルタリング部３１で作成したデータとＸ線最終画像にエッジ強調フィルターを施し、まずはおおよその拡大率と位置を以下の結果を最小化することで同定する。
ここでXE(i,j)、P(Mi+Di,Mj+Dj)はエッジ強調した最終のＸ線画像、エッジ強調した非血管投影画像である。Nは画像のマトリックスサイズ、Mは非血管投影画像データの画像拡大率、(Di, Dj)はシフトベクトルである。CR(M,Di, Dj)は相関演算の結果であり、MをM1からM2の間まで、Di, Djをそれぞれ-Dから+Dの間シフトさせつつ相関演算結果を求め、それが最小となる画像拡大率とシフトベクトルを同定する。またr(x)は以下のように定義する。
ここで(M0,Di0, Dj0)がCR(M,Di, Dj)が最小となる条件であるとして以下の処理を説明する。
次に第二のステップでは、第一のステップでおおまかに同定した拡大率、シフト量だけでなく、投影角度のズレも同定する。投影角度は機械的に得られるが、撮影時の姿勢の違い、機械的な誤差などにより違いがあることが多い。そこで機械的に計測された投影角度（θRL、θCC）を-ΔθからΔθの間シフトさせつつ、さらにM、Di, Djをシフトさせつつ(1)と同様に相関演算結果を求め、それが最小となる投影角度、画像拡大率とシフトベクトルを同定する。なおここでM、Di, Djは第一のステップである程度グローバルな探索は済んでいるので、より狭い範囲を細かくシフトさせつつ推定を行う。
次に第二のステップでは、第一のステップでおおまかに同定した拡大率、シフト量だけでなく、投影角度のズレも同定する。投影角度は機械的に得られるが、撮影時の姿勢の違い、機械的な誤差などにより違いがあることが多い。そこで機械的に計測された投影角度（θRL、θCC）を-ΔθからΔθの間シフトさせつつ、さらにM、Di, Djをシフトさせつつ(1)と同様に相関演算結果を求め、それが最小となる投影角度、画像拡大率とシフトベクトルを同定する。なおここでM、Di, Djは第一のステップである程度グローバルな探索は済んでいるので、より狭い範囲を細かくシフトさせつつ推定を行う。
位置ズレ量が同定されると、投影処理部４０において、撮影姿勢と、計算された投影角度のズレ量とにより決まる投影角度に従って、血管３次元画像データから血管投影画像（ロードマップ）が投影処理により発生される。アフィン変換部３２により、この血管投影画像（ロードマップ）が、拡大率を整合するために拡大処理され、空間的に整合するためにシフト量に従ってシフトされる。画像合成部３５により、最終のＸ線画像に、位置ズレ補正を受けたロードマップが合成される。合成画像は、ルックアップテーブル３７により色相が割り当てられ、ディスプレイ３９に表示される。
Ｘ線画像の収集が再開されると（透視再開）、Ｘ線画像はリアルタイム画像に置き換えられる。この時、Ｘ線画像は一つのディスプレイ上で通常のＸ線画像を、もう一つのディスプレイで合成画像を表示する。もう一つのディスプレイで合成されるＸ線画像は同様の画像処理（白黒反転した上で低周波低減フィルタリング）が施される。
検査中患者が動いてしまった場合、Ｘ線画像収集を中止してキャリブレーションボタンを押す。Ｘ線画像の最終撮影画像と当該非血管画像が再度位置ズレ同定部３４等に送られ、第二ステップが再度実行される。実行後、同様に位置ズレ量が画像合成部３５に送信され、ロードマップが可能となる。
なおキャリブレーションには自動と手動があり、手動を選択した状態では、まずＸ線画像に白黒反転した上でエッジ強調フィルタリングをかけたものと、非血管画像を現時点の位置ズレ量に基づいて投影したデータにエッジ強調フィルタリングをかけたものを、色を変えて合成表示する。術者は合成表示画面を見ながら、投影角度、画像拡大率とシフトベクトルを微調整できる。
（変形例１）
上述の実施形態では画像合成部３５で血管３次元画像データの投影画像とＸ線画像を１つの画面に合成して表示しているが、Ｘ線画像の上下左右の隣に血管投影画像（ロードマップ）を並べて表示しても良い。この時、さらにＸ線画像からガイドワイヤーやカテーテルの先端部を検出し、検出した位置をロードマップ上に点滅する光点として重ねて表示しても良い。この時、ロードマップと光点とは色を変えて重ね合わせると分かり易い。なおガイドワイヤーやカテーテルの先端検出手段は、ガイドワイヤーの先端部のデータを用いてマッチトフィルタリングして抽出しても良いし、またカテーテルのマーカーなどを用いて抽出しても良い。さらに近年開発されたＧＰＳ機能があるカテーテルを用い、先端部を抽出しても良い。
上述の実施形態では画像合成部３５で血管３次元画像データの投影画像とＸ線画像を１つの画面に合成して表示しているが、Ｘ線画像の上下左右の隣に血管投影画像（ロードマップ）を並べて表示しても良い。この時、さらにＸ線画像からガイドワイヤーやカテーテルの先端部を検出し、検出した位置をロードマップ上に点滅する光点として重ねて表示しても良い。この時、ロードマップと光点とは色を変えて重ね合わせると分かり易い。なおガイドワイヤーやカテーテルの先端検出手段は、ガイドワイヤーの先端部のデータを用いてマッチトフィルタリングして抽出しても良いし、またカテーテルのマーカーなどを用いて抽出しても良い。さらに近年開発されたＧＰＳ機能があるカテーテルを用い、先端部を抽出しても良い。
（変形例２）
上述の実施形態では画像合成部３５で血管３次元画像データの投影画像（ロードマップ）とＸ線画像を１つの画面に合成して表示しているが、それに限定されない。非血管３次元画像データ、血管３次元画像データとＸ線画像を画像合成部に送信し、まずは非血管３次元画像データとＸ線画像を用いて次の画像を作成する。
上述の実施形態では画像合成部３５で血管３次元画像データの投影画像（ロードマップ）とＸ線画像を１つの画面に合成して表示しているが、それに限定されない。非血管３次元画像データ、血管３次元画像データとＸ線画像を画像合成部に送信し、まずは非血管３次元画像データとＸ線画像を用いて次の画像を作成する。
ここでX(i,j)、B(i,j)はそれぞれＸ線画像と非血管３次元画像データの投影画像（ロードマップ）、αとNはそれぞれ透明度と明るさを表すパラメータで、最初は予め決められたパラメータを適用し、必要によって調整できるようにする。もし術者が骨の情報を見たければαを小さくすれば良いし、骨を薄くしたければαを大きくすれば良い（ただしあまり大きくすると、非血管３次元画像データの情報が支配的になるので注意が必要）。一方Nは大きくすると全体的に画像が暗く、小さくすると明るくなる。S(i,j)は基本的にはＸ線画像を示しており、α、Nを調整することにより、Ｘ線画像の情報をそのまま表示したり、薄く表示したりできる。最終的には実施形態１で画像処理したＸ線画像の代わりに、このS(i,j)を色づけした血管投影画像と合成して表示する。
（変形例３）
上述の実施形態では画像合成部３５で血管３次元画像データの投影画像とＸ線画像を１つの画面に合成して表示しているが、非血管３次元画像データ、血管３次元画像データとＸ線画像を画像合成部に送信し、血管３次元画像データとＸ線画像との関連画像を表示すると同時に、非血管３次元画像データの投影像と、白黒反転したＸ線投影画像とを色を変えて合成し、表示することにより、術者は位置合わせの精度を確認した上で３次元ロードマップを参照できる。また同じく実施形態１でマニュアルによる補正手段について、この合成画像を元にマニュアルによる補正が必要かどうかを判定できる。
上述の実施形態では画像合成部３５で血管３次元画像データの投影画像とＸ線画像を１つの画面に合成して表示しているが、非血管３次元画像データ、血管３次元画像データとＸ線画像を画像合成部に送信し、血管３次元画像データとＸ線画像との関連画像を表示すると同時に、非血管３次元画像データの投影像と、白黒反転したＸ線投影画像とを色を変えて合成し、表示することにより、術者は位置合わせの精度を確認した上で３次元ロードマップを参照できる。また同じく実施形態１でマニュアルによる補正手段について、この合成画像を元にマニュアルによる補正が必要かどうかを判定できる。
（変形例４）
変形例３では、非血管３次元画像データの投影像と、白黒反転したＸ線投影画像とを色を変えて合成しているが、非血管３次元データの投影画像と、白黒反転したＸ線投影画像とに対しエッジ強調処理を施し、それら２つの強調画像を色を変えて合成して表示しても良い。位置関係のズレを把握するのは、エッジ部分で認識することが支配的で、この情報を強調することで位置ズレを把握し易くする効果がある。
変形例３では、非血管３次元画像データの投影像と、白黒反転したＸ線投影画像とを色を変えて合成しているが、非血管３次元データの投影画像と、白黒反転したＸ線投影画像とに対しエッジ強調処理を施し、それら２つの強調画像を色を変えて合成して表示しても良い。位置関係のズレを把握するのは、エッジ部分で認識することが支配的で、この情報を強調することで位置ズレを把握し易くする効果がある。
（変形例５）
変形例３では、非血管３次元画像データの投影像と、白黒反転したＸ線投影画像とを色を変えて合成しているが、非血管３次元データの投影画像と白黒反転したＸ線投影画像とに引き算を施し、引き算した画像を表示しても良い。位置関係のズレを把握するのは、違いで認識することも有効で、この情報を表示することで位置ズレを把握し易くする効果がある。
変形例３では、非血管３次元画像データの投影像と、白黒反転したＸ線投影画像とを色を変えて合成しているが、非血管３次元データの投影画像と白黒反転したＸ線投影画像とに引き算を施し、引き算した画像を表示しても良い。位置関係のズレを把握するのは、違いで認識することも有効で、この情報を表示することで位置ズレを把握し易くする効果がある。
（変形例６）
図４は変形例６のシステム構成図を示している。実施形態１と同じ部分は説明を省く。画像再構成部４７はＸ線撮影機構１０で繰り返し収集した撮影姿勢の異なる複数のＸ線画像に基づいて、３次元画像を再構成する。３次元再構成の再構成モードは３種類あり、回転ＤＡ画像（回転ディジタルアンギオ画像）を元に再構成処理を行う３次元−ＤＡ、回転ＤＳＡ画像（回転ディジタルサブトラクションアンギオ画像）のコントラストシーケンスを用いて再構成処理を行う擬似３次元−ＤＡ、回転ＤＳＡ画像から血管３次元画像を、回転ＤＳＡのマスクシーケンスから非血管３次元画像を別々に再構成するモードもある。
図４は変形例６のシステム構成図を示している。実施形態１と同じ部分は説明を省く。画像再構成部４７はＸ線撮影機構１０で繰り返し収集した撮影姿勢の異なる複数のＸ線画像に基づいて、３次元画像を再構成する。３次元再構成の再構成モードは３種類あり、回転ＤＡ画像（回転ディジタルアンギオ画像）を元に再構成処理を行う３次元−ＤＡ、回転ＤＳＡ画像（回転ディジタルサブトラクションアンギオ画像）のコントラストシーケンスを用いて再構成処理を行う擬似３次元−ＤＡ、回転ＤＳＡ画像から血管３次元画像を、回転ＤＳＡのマスクシーケンスから非血管３次元画像を別々に再構成するモードもある。
画像再構成部４７では、３次元再構成を行う。第一のステップではサブトラクションを行う。回転ＤＳＡ画像を再構成する場合は、マスク画像から対応する角度のコントラスト画像をサブトラクションする。それ以外は、それぞれのデータからキャリブレーションデータをサブトラクションする。ここでキャリブレーションデータは検出器の感度、Ｘ線の分布を補正するデータで予め実施される。再構成方法の１例としては、ここではFeldkamp等によって提案されたフィルタードバックプロジェクション法の場合を示すと、２００フレームのサブトラクション画像に対して例えばShepp & LoganやRamachandranのような適当なコンボリューションフィルターをかける。次に逆投影演算を行うことにより再構成データが得られる。ここで再構成領域は、Ｘ線管球の全方向へのＸ線束に内接する円筒として定義される。この円筒内は、例えばディテクタの１検出素子の幅に投影される再構成領域中心部での長さdで３次元的に離散化され、離散点のデータの再構成像を得る必要がある。但しここでは離散間隔の１例を示したが、これは装置やメーカーによって違うこともあるので、基本的には装置によって定義された離散間隔を用いれば良い。
再構成された画像は、以下のようにモード毎に処理される。
１）３次元-DA、擬似３次元-DA
再構成された３次元-DA画像、擬似３次元-DA画像はＣＴＡ画像と同様に、先ずは画像分離部３３で同様に非血管３次元画像と血管３次元画像とに分離され、３次元画像メモリ２９に送られる。なおこの時３次元-DA用の血管抽出閾値がセットされており、この閾値を用いて血管３次元画像は抽出される。
再構成された３次元-DA画像、擬似３次元-DA画像はＣＴＡ画像と同様に、先ずは画像分離部３３で同様に非血管３次元画像と血管３次元画像とに分離され、３次元画像メモリ２９に送られる。なおこの時３次元-DA用の血管抽出閾値がセットされており、この閾値を用いて血管３次元画像は抽出される。
２）別々に再構成
非血管３次元画像、血管３次元画像が一つのペアとして３次元画像メモリ２９に送られる。位置ズレ同定、画像合成はＣＴＡと同じ処理となる。
非血管３次元画像、血管３次元画像が一つのペアとして３次元画像メモリ２９に送られる。位置ズレ同定、画像合成はＣＴＡと同じ処理となる。
なお、本発明は上記実施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できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施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、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
１０…Ｘ線撮影機構、１…画像処理装置、１２…Ｘ線管球、１４…Ｘ線検出器、１５…イメージインテンシファイア１、１６…ＴＶカメラ、１６０…Ｃ形アーム、５０…天板、１６３…天井ベース、１６４…支柱、２６…アナログディジタル変換器（Ａ／Ｄ）、２１…Ａ／Ｄ変換器、２７…制御部、２８…入力デバイス、３０…２次元画像メモリ、２９…３次元画像メモリ、３１…フィルタリング部、３２…アフィン変換部、３３…画像分離部、３４…位置ズレ同定部、３５…画像合成部、３６…ネットワークカード、３７…ルックアップテーブル（ＬＵＴ）、３８…ディジタルアナログ変換器（Ｄ／Ａ）、３９…ディスプレイ、４０…投影処理部、４３…外部のＸ線コンピュータ断層撮影装置、４５…ＰＡＣＳサーバ。
Claims (27)
- Ｘ線画像を発生するためにＸ線管とＸ線検出部を有するＸ線撮影部と、
Ｘ線診断装置又はＸ線ＣＴ装置により発生された原３次元画像から、非血管３次元画像と３次元血管画像とを発生する画像発生部と、
前記非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、前記血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、
前記Ｘ線画像と、前記非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、
前記位置ズレに基づいて、前記血管投影画像の位置ズレを補正する補正部と、
前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを表示する表示部とを具備するＸ線診断装置。 - 前記Ｘ線画像は、リアルタイム画像である請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記原３次元画像は、ＣＴ造影画像であることを特徴とする請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記原３次元画像は、回転Ｘ線造影画像である請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記画像発生部は、前記原３次元画像から、ＣＴ値によるしきい値処理により、前記非血管画像を発生する請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記Ｘ線撮影機構により発生された撮影角度の異なる複数のＸ線画像から前記非血管３次元画像を再構成する再構成部をさらに備える請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記Ｘ線撮影機構により回転造影撮影シーケンスの下で発生された撮影角度の異なるマスク画像から前記非血管３次元画像を再構成する再構成部をさらに備える請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記画像発生部は、前記原３次元画像から、しきい値処理により、前記血管３次元画像を発生する請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記Ｘ線撮影機構により発生された回転Ｘ線造影画像から３次元ＤＡ画像を再構成する再構成部と、
前記３次元ＤＡ画像からボクセル値に基づいて血管３次元画像を抽出する抽出部とをさらに備える請求項１記載のＸ線診断装置。 - 前記Ｘ線撮影機構により発生された回転Ｘ線造影画像のＤＳＡ画像から前記血管３次元画像を再構成する再構成部をさらに備える請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記Ｘ線撮影機構によりコントラストシーケンスの下で発生された回転Ｘ線造影画像から前記血管３次元画像を再構成する再構成部と、
前記Ｘ線撮影機構によりマスクトシーケンスの下で発生された回転Ｘ線造影画像から前記非血管３次元画像を再構成する再構成部とさらに備える請求項１記載のＸ線診断装置。 - 前記位置ズレ同定部は、前記Ｘ線画像と前記非血管投影画像との間の角度の差異、前記Ｘ線画像と前記非血管投影画像との間の画像拡大率の差異、及び前記Ｘ線画像と前記非血管投影画像との間の位置差異を同定する請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記Ｘ線画像と前記非血管投影画像との位置ズレを手動で微調整するための入力デバイスをさらに備える請求項１２記載のＸ線診断装置。
- 前記表示部は、前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを、同一観察角度、画面上の同一位置に、並べて表示する請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記表示部は、前記Ｘ線画像の特徴を、前記補正された血管投影画像上に重ねて表示する請求項１４記載のＸ線診断装置。
- 前記特徴はデバイスの先端、もしくはデバイスに付けられたマーカーである請求項１５記載のＸ線診断装置。
- 前記表示部は、前記Ｘ線画像に前記補正された血管投影画像を重ねて表示する請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記Ｘ線画像から前記非血管３次元画像の投影画像をサブトラクトするサブトラクト処理部をさらに備える請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記表示部は、前記サブトラクト処理部によるサブトラクト画像に前記血管３次元画像を重ねて表示する請求項１８記載のＸ線診断装置。
- 前記サブトラクト処理部は、前記Ｘ線画像から前記非血管３次元画像の投影画像を任意の重み計数でサブトラクトする機能を有する１８記載のＸ線診断装置。
- 前記表示部は、前記非血管投影画像を前記Ｘ線画像と合成して表示する請求項１記載のＸ線診断装置。
- 前記表示部は、前記非血管投影画像を前記Ｘ線画像とは異なる色で合成して表示する請求項２１記載のＸ線診断装置。
- 前記表示部は、前記非血管３次元画像と前記Ｘ線画像とをエッジ強調し、合成し、表示することを特徴とする請求項２１記載のＸ線診断装置。
- 前記表示部は、前記非血管３次元画像の投影画像と前記Ｘ線画像とのサブトラクト画像を表示する請求項１記載のＸ線診断装置。
- Ｘ線画像を発生するためにＸ線管とＸ線検出部を有するＸ線撮影部と、
Ｘ線診断装置又はＸ線ＣＴ装置により発生された原３次元画像から、非血管３次元画像と３次元血管画像とを発生する画像発生部と、
前記非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、前記血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、
前記Ｘ線画像と、前記非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、
前記位置ズレに基づいて、前記血管投影画像の位置ズレを補正する補正部と、
前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを合成する合成部とを具備するＸ線診断装置。 - Ｘ線画像を発生するためにＸ線管とＸ線検出部を有するＸ線撮影部と、
Ｘ線診断装置又はＸ線ＣＴ装置により発生された原３次元画像から、非血管３次元画像と３次元血管画像とを発生する画像発生部と、
前記非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、前記血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、
前記Ｘ線画像と、前記非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、
前記位置ズレに基づいて、前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを合成する合成部とを具備するＸ線診断装置。 - 同一の被検体に関するＸ線画像、非血管３次元画像、３次元血管画像を記憶する記憶部と、
前記非血管３次元画像から非血管投影画像を発生し、前記血管３次元画像から血管投影画像を発生する投影画像発生部と、
前記Ｘ線画像と、前記非血管投影画像との間の位置ズレを同定する位置ズレ同定部と、
前記位置ズレに基づいて、前記Ｘ線画像と、前記補正された血管投影画像とを合成する合成部とを具備する画像処理装置。
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