JP2008161643A - Ｘ線撮影装置および３次元ロードマップ位置合わせ方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３Ｄロードマップにおける透視像とマスク像の位置合わせを容易に行えるようにすること。
【解決手段】３Ｄロードマップ表示制御部５０が３Ｄロードマップ開始にあたってマスク像の画像収集時のＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度を自動設定する。具体的には、設定条件特定部５２が、マスク像の再構成元の３Ｄ−ＤＳＡ画像のうち主回転が０度近辺の３Ｄ−ＤＳＡ画像の情報から画像収集時のＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度を特定し、設定部５３が設定条件特定部５２によって特定されたＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度に自動設定する。
【選択図】 図４

Description

この発明は、Ｘ線撮影装置における３次元ロードマップに関し、特に、３次元ロードマップの位置合わせ方法に関するものである。

血管の治療を目的として患者の血管にワイヤを挿入する際に、ワイヤの挿入を支援する技術として３Ｄ（３次元）ロードマップ技術がある。３Ｄロードマップ技術は、デジタルフルオログラフィなどのＸ線撮影装置において、透視像に血管の３Ｄボリュームレンダリング（以下「３Ｄ−ＶＲ」という）画像などの血管の３次元画像をマスク像として重ねて表示することによって、ワイヤの挿入をガイドする技術である。

この３Ｄロードマップによって透視像に３Ｄマスク像を重ねるためには、透視像と３Ｄマスク像の正確な位置合わせが必要となる。図９は、透視像と３Ｄマスク像の位置合わせを説明するための説明図である。同図において、左の透視像と右の３Ｄマスク像の血管が重なるように透視像の幾何学的位置と３Ｄマスク像の幾何学的位置を合わせる必要がある。

従来、透視像と３Ｄマスク像の正確な位置合わせは困難であるため、３Ｄロードマップ直前に収集した３Ｄ画像データを使用して位置合わせが不要な状態とすることによって、３Ｄロードマップが行われていた。あるいは、別の方法として、図１０に示すように、３Ｄ−ＶＲマスク像の血管走行と透視像のワイヤの形状から位置合わせを行うことも行われていた（例えば、特許文献１参照。）。

特開２０００−１１６７８９号公報

しかしながら、３Ｄロードマップ直前に収集した３Ｄ画像データを使用する方法には、３Ｄマスク像の作成処理中に患者が動いてしまうことで、位置ずれがおきてしまうという問題がある。また、この方法では、手技の前に必ず３Ｄ−ＶＲマスク像作成のために３Ｄ−ＤＳＡを実施する必要があり、患者の被曝および造影剤の使用が増えるという問題がある。ここで、３Ｄ−ＤＳＡとは、患者の周りに回転しながらＸ線を照射して複数のＤＳＡ画像を得ることであり、ＤＳＡ画像とは、造影剤を入れて収集したＸ線画像（コントラスト像）から造影剤をいれずに収集したＸ線画像を引いて得られる血管画像（サブトラクション画像）である。

また、３Ｄ−ＶＲマスク像の血管走行と透視像のワイヤの形状から位置合わせを行う方法では、３Ｄロードマップの前にワイヤをある程度位置が判断できる部位まで進めておく必要があるが、本来ロードマップは目標の血管にワイヤを持っていくためのものであり、ロードマップの前にワイヤを進めておかなければならないとすると、ロードマップ前のワイヤ操作が依然として困難であることにかわりがないという問題がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、３Ｄロードマップにおいて透視像と３Ｄマスク像の位置合わせを容易にすることができるＸ線撮影装置および３次元ロードマップ位置合わせ方法を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、３次元ロードマップ機能を有するＸ線撮影装置であって、３次元ロードマップのマスク像として使用する画像の画像データが収集されたときの装置の設定条件を特定する設定条件特定手段と、前記設定条件特定手段により特定された設定条件に装置を設定する条件設定手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項７記載の本発明は、３次元ロードマップ機能を有するＸ線撮影装置による３次元ロードマップ位置合わせ方法であって、３次元ロードマップのマスク像として使用する画像の画像データが収集されたときの装置の設定条件を特定する設定条件特定ステップと、前記設定条件特定ステップにより特定された設定条件に装置を設定する条件設定ステップと、を含んだことを特徴とする。

請求項１または７記載の本発明によれば、３次元ロードマップの位置合わせを容易にすることができる。

以下に添付図面を参照して、この発明に係るＸ線撮影装置および３次元ロードマップ位置合わせ方法の好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例では、本発明をデジタルフルオログラフィ装置に適用した場合を中心に説明する。

まず、本実施例に係る３Ｄロードマップ位置合わせ方法について説明する。図１は、本実施例に係る３Ｄロードマップ位置合わせ方法を説明するための説明図である。同図に示すように、この３Ｄロードマップ位置合わせでは、操作者が３Ｄロードマップ用マスク像（以下「マスク像」という）を選択する（ステップＳＡ１）と、本実施例に係るデジタルフルオログラフィ装置はマスク像の再構成元である３Ｄ−ＤＳＡアンサブ画像を検索し（ステップＳＡ２）、検索したアンサブ画像から主回転が０度近辺のアンサブ画像を選択する（ステップＳＡ３）。ここで、アンサブ画像とは、造影剤をいれずに収集したＸ線画像すなわちマスク画像である。

そして、本実施例に係るデジタルフルオログラフィ装置は、選択したアンサブ画像を収集した際のＸ線管焦点−Ｘ線検出器間距離（ＳＩＤ）、画像の視野サイズ（ＦＯＶ）、寝台高、アーム角度に装置を設定するとともに、選択したアンサブ画像のネガポジを反転する（ステップＳＡ４）。なお、ＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高、アーム角度に加えて、管電圧を設定するようにすることもできる。

そして、本実施例に係るデジタルフルオログラフィ装置は、ネガポジを反転した画像をマスク像とし（ステップＳＡ５）、透視像に重ね合わせる（ステップＳＡ６）。そして、操作者が、重ね合わされたマスク像をサブトラクションとしてパンニングを行い、水平方向の位置合わせを行うことによって、３Ｄロードマップの位置合わせを行う（ステップＳＡ７）。ここで、パンニングとは、透視／撮影中に寝台の天板を動かして画像として見る位置を動かすことである。

このように、本実施例に係る３Ｄロードマップ位置合わせでは、操作者によって選択されたマスク像に対応する３Ｄ−ＤＳＡアンサブ画像を収集した際の設定条件にデジタルフルオログラフィ装置を自動設定することによって、操作者はマスク像と透視像の位置合わせを容易に行うことができる。

次に、本実施例に係るデジタルフルオログラフィ装置の構成について説明する。図２は、本実施例に係るデジタルフルオログラフィ装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このデジタルフルオログラフィ装置１００は、寝台１７上の患者４５に照射するＸ線を発生するＸ線発生部１と、患者４５を透過したＸ線を検出して画像データを生成するＸ線検出部２と、Ｘ線発生部１および平面検出器２１を保持する保持アーム５ならびに寝台１７を移動する機構部３と、Ｘ線発生部１がＸ線の発生に必要とする高電圧を供給する高電圧発生部４と、機構部３を制御する機構制御部６と、Ｘ線検出部２により検出されたＸ線に基づいて生成された画像データに演算を行うとともに画像データを記憶する画像演算・記憶部７と、画像を表示する表示部８と、操作者による操作を受け付ける操作部９と、デジタルフルオログラフィ装置１００全体を制御するシステム制御部１０とを有する。

Ｘ線発生部１は、高電圧発生部４から供給される高電圧を用いてＸ線を発生するＸ線管１５と、Ｘ線管１５が発生したＸ線の一部を遮蔽することによって照射野を制御するＸ線絞り器１６とを有する。

Ｘ線検出部２は、患者４５を透過したＸ線を電荷に変換して検出する平面検出器２１と、平面検出器２１から電荷を取り出すゲートドライバ２２と、平面検出器２１により検出された電荷から画像データを生成する画像データ生成部１１とを有する。画像データ生成部１１は、平面検出器２１が検出した電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器２３と、電荷・電圧変換器２３により変換された電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器２４と、Ａ／Ｄ変換器２４のパラレル出力をシリアル出力に変換するパラレル・シリアル変換器２５とを有する。

機構部３は、機構制御部６の指示に基づいて保持アーム５を移動する保持アーム移動機構４１と、機構制御部６の指示に基づいて寝台１７を移動する寝台移動機構４２とを有する。画像演算・記憶部７は、画像データ生成部１１により生成された画像データに対して再構成演算やサブトラクション演算を行う画像演算回路１２と画像データを記憶する画像データ記憶回路１３とを有する。

表示部８は、表示用画像データを保持する表示用画像メモリ３１と、表示用画像メモリ３１の画像データをアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器３２と、Ｄ／Ａ変換器３２の出力に応じた表示をモニタ３４に対して行う表示回路３３と、モニタ３４とを有する。

図３は、表示部８および操作部９の構成例を示す図である。同図に示すように、この構成例では、モニタ３４は透視像を表示する透視モニタ、収集済みの画像やマスク像などの３Ｄ−ＶＲ画像を表示する参照モニタ、デジタルフルオログラフィ装置１００が出力するメッセージなどを表示するシステムモニタから構成される。また、操作部９は、操作ボタンなどを配置したメインコンソール、文字入力などに使用するキーボード、モニタ画面からの指示などに用いるマウスから構成される。なお、ここでは、３Ｄロードマップ画像を透視モニタに表示することとするが、参照モニタに表示するようにすることもできる。

システム制御部１０は、３Ｄロードマップの表示を制御する３Ｄロードマップ表示制御部５０を有する。図４は、３Ｄロードマップ表示制御部５０の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この３Ｄロードマップ表示制御部５０は、操作受付部５１と、設定条件特定部５２と、設定部５３と、サブトラクション処理部５４と、３Ｄロードマップ処理部５５とを有する。なお、この３Ｄロードマップ表示制御部５０は、システム制御部１０が備えるＣＰＵで動作するソフトウェアとして実装される。

操作受付部５１は、操作部９から操作者の操作に関する情報を受け取り、操作に対応する処理を行う機能部に情報を振り分ける処理部である。例えば、この操作受付部５１は、操作者によってマスク像が指定されるとマスク像の指定があったことを設定条件特定部５２に通知し、操作者によって３Ｄロードマップ開始が指定されると、３Ｄロードマップ開始の指定があったことを３Ｄロードマップ処理部５５に通知する。

設定条件特定部５２は、マスク像を撮影した際の設定条件を特定する処理部であり、具体的には、操作受付部５１からマスク像の指定があったことを通知されると、指定されたマスク像の再構成元である３Ｄ−ＤＳＡを選択し、そのアンサブ画像のうち主回転が０度近辺のアンサブ画像を抽出し、そのアンサブ画像を収集したときのＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度を特定する。

設定部５３は、設定条件特定部５２によって特定されたＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度にデジタルフルオログラフィ装置１００を設定する処理部である。

このように、マスク像を撮影したときの設定条件をマスク像に対応するアンサブ画像から設定条件特定部５２が特定し、設定部５３がマスク像を撮影したときの設定条件にデジタルフルオログラフィ装置１００を合わせることによって、３Ｄロードマップ時の位置合わせを容易にすることができる。

また、設定部５３は、サブトラクション処理部５４によって表示されたサブトラクションに対して操作者が行った位置合わせに関する情報を操作受付部５１を介して受け取り、機構制御部６に対して寝台の移動を指示する。

サブトラクション処理部５４は、設定条件特定部５２により抽出されたアンサブ画像のネガポジを反転させ、この反転させた画像をマスク像としてサブトラクションを表示する処理部である。

３Ｄロードマップ処理部５５は、操作受付部５１から３Ｄロードマップ開始の指定があったことを通知されると、３Ｄロードマップ表示を行う処理部である。

次に、３Ｄロードマップ表示制御部５０による３Ｄロードマップ表示制御処理の処理手順について図５〜図７を用いて説明する。図５は、３Ｄロードマップ表示制御部５０による３Ｄロードマップ表示制御処理の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、この３Ｄロードマップ表示制御処理では、３Ｄロードマップ表示制御部５０は、操作受付部５１が操作者からマスク像とする３Ｄ−ＶＲ画像の指定を受け付けて設定条件特定部５２に通知する（ステップＳ１）。

すると、設定条件特定部５２は、画像演算・記憶部７を検索してマスク像の元３Ｄ−ＤＳＡアンサブ画像を選択し（ステップＳ２）、選択した３Ｄ−ＤＳＡアンサブ画像からＲＡＯ／ＣＲＡ＝０度／０度近傍の画像すなわち主回転角度が０度近辺の画像を選択する（ステップＳ３）。なお、図６−１にステップＳ１〜ステップＳ３の手順を関連する画像とともに示す。

そして、設定条件特定部５２は、ステップＳ３で選択した画像の情報から画像収集時のＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度を特定し、設定部５３が設定条件特定部５２によって特定されたＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度に設定する（ステップＳ４）。

なお、図６−２にステップＳ３〜ステップＳ４の手順を関連する画像とともに示す。また、図７に、ＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度の設定例を示す。図７の例では、３Ｄロードマップ前は、ＳＩＤが「短め」、ＦＯＶが「拡大状態」、寝台高が「低目」、アーム角度が「傾いてる」という設定が、透視像とマスク像の位置合わせをするために、アームの主回転が０度付近の３Ｄ−ＤＳＡアンサブ画像を収集したときの設定にＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度が変更されている。

そして、サブトラクション処理部５４が、ステップＳ３で選択された画像のネガポジを反転させ、サブトラクションのマスク像として登録し、サブトラクションモードに移行する（ステップＳ５）。そして、操作受付部５１が、操作者によるマスク像とライブ像（透視像）の位置ずれの修正指示を受け付けて設定部５３に通知し、設定部５３は位置ずれがなくなるように機構制御部６に寝台１７の移動を指示する（ステップＳ６）。なお、図６−３にステップＳ５〜ステップＳ６の手順を関連する画像とともに示す。

そして、操作受付部５１が操作者からの３Ｄロードマップ開始指示を受け付けて（ステップＳ７）、３Ｄロードマップ処理部５５に通知し、３Ｄロードマップ処理部５５が３Ｄロードマップの表示を行う（ステップＳ８）。なお、図６−４にステップＳ７〜ステップＳ８の手順を関連する画像とともに示す。

このように、設定条件特定部５２が、マスク像の再構成元の３Ｄ−ＤＳＡアンサブ画像のうち主回転が０度近辺の３Ｄ−ＤＳＡアンサブ画像の情報から画像収集時のＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度を特定し、設定部５３が設定条件特定部５２によって特定されたＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度に自動設定することによって、マスク像と透視像の位置合わせを容易にすることができる。

上述してきたように、本実施例では、３Ｄロードマップ表示制御部５０が３Ｄロードマップ開始にあたってマスク像の画像収集時のＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度を自動設定することとしたので、３Ｄロードマップ用の位置合わせを容易にすることができる。また、３Ｄロードマップのために、改めて３Ｄ画像を収集する場合と比べて、被曝を少なくし、造影剤の使用を少なくすることができる。また、ワイヤの形状とマスク像を用いて位置合わせを行う場合と比べて、マスク像と位置合わせ可能な位置までワイヤを進める必要がなくなり、手技の難易度を下げることができる。

なお、上記実施例では、寝台の高さは画像情報から合わせることができるが、画像収集時の頭の高さと３Ｄロードマップ時の頭の高さは、枕の置き方などにより若干のずれが生じる可能性がある。したがって、寝台の水平方向の修正に加えて高さ方向の修正が必要な場合もある。このような場合には、図５に示したステップＳ３でアーム主回転角度が０度近辺の画像を抽出する代わりに、ステップＳ３’として０度近辺の画像だけでなく、９０度近辺の画像を抽出し、ステップＳ４〜ステップＳ６で水平方向の調整を行った後、アーム主回転角度が９０度近辺の画像収集時の設定に自動設定して高さ方向の微調整を操作者に行ってもらうことによって、位置ずれをなくすことができる。

図８に、アーム主回転角度が０度近辺の画像を用いて水平方向の位置合わせを行った後、アーム主回転角度が９０度近辺の画像を用いて高さ方向の位置合わせを行う場合を示す。なお、ここでは水平方向の位置合わせを行った後に高さ方向の位置合わせを行うこととしたが、高さ方向の位置合わせを行った後に水平方向の位置合わせを行うようにすることもできる。

また、図５に示したステップＳ６では、操作者による位置ずれの修正指定を受け付けて位置ずれをなくすこととしたが、この位置ずれの修正を自動で行うようにすることもできる。具体的には、ＤＳＡ画像にて使用されるオートピクセルシフト技術を用いて位置ずれを自動修正することができる。すなわち、ＤＳＡ画像にて使用される位置ずれ補正技術を用いて透過像とＤＳＡ画像のピクセルのずれを算出し、算出したピクセルのずれから寝台１７の移動量を算出して位置ずれを自動修正することができる。

なお、本実施例では、デジタルフルオログラフィ装置１００のモニタ３４に３Ｄ−ＶＲ画像（マスク像）を表示する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、３Ｄ−ＶＲ画像は３Ｄワークステーションに表示し、３Ｄワークステーションで選択された３Ｄ−ＶＲ画像の情報をデジタルフルオログラフィ装置１００に通知することによってデジタルフルオログラフィ装置１００がマスク像を特定する場合にも同様に適用することができる。３Ｄワークステーションの３Ｄ−ＶＲ画像を表示することによって、３Ｄワークステーションの優れた３Ｄ処理および３Ｄ表示能力を利用した３Ｄ−ＶＲ画像を表示させることができる。

また、本実施例では、デジタルフルオログラフィ装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、Ｘ線を用いて被検体をモニタする装置に同様に適用することができる。

以上のように、本発明に係るＸ線撮影装置および３次元ロードマップ位置合わせ方法は、３次元ロードマップ機能を備えたＸ線装置に有用であり、特に、透視像とマスク像を正確に位置合わせする必要がある場合に適している。

本実施例に係る３Ｄロードマップ位置合わせ方法を説明するための説明図である。 本実施例に係るデジタルフルオログラフィ装置の構成を示す機能ブロック図である。 表示部および操作部の構成例を示す図である。 ３Ｄロードマップ表示制御部の構成を示す機能ブロック図である。 ３Ｄロードマップ表示制御部による３Ｄロードマップ表示制御処理の処理手順を示すフローチャートである。 ３Ｄロードマップ表示制御部による処理および関連する画像を示す図（１）である。 ３Ｄロードマップ表示制御部による処理および関連する画像を示す図（２）である。 ３Ｄロードマップ表示制御部による処理および関連する画像を示す図（３）である。 ３Ｄロードマップ表示制御部による処理および関連する画像を示す図（４）である。 ＳＩＤ、ＦＯＶ、寝台高およびアーム角度の設定例を示す図である。 水平方向の位置合わせ後の高さ方向の位置合わせを示す図である 透視像と３Ｄマスク像の位置合わせを説明するための説明図である。 ３Ｄ−ＶＲマスク像の血管走行と透視像のワイヤの形状からの位置合わせを示す図である。

符号の説明

１ Ｘ線発生部
２ Ｘ線検出部
３ 機構部
４ 高電圧発生部
５ 保持アーム
６ 機構制御部
７ 画像演算・記憶部
８ 表示部
９ 操作部
１０ システム制御部
１１ 画像データ生成部
１２ 画像演算回路
１３ 画像データ記憶回路
１５ Ｘ線管
１６ Ｘ線絞り器
１７ 寝台
２１ 平面検出器
２２ ゲートドライバ
２３ 電荷・電圧変換器
２４ Ａ／Ｄ変換器
２５ パラレル・シリアル変換器
３１ 表示用画像メモリ
３２ Ｄ／Ａ変換器
３３ 表示回路
３４ モニタ
４１ 保持アーム移動機構
４２ 寝台移動機構
４５ 患者
５０ ３Ｄロードマップ表示制御部
５１ 操作受付部
５２ 設定条件特定部
５３ 設定部
５４ サブトラクション処理部
５５ ３Ｄロードマップ処理部
１００ デジタルフルオログラフィ装置

Claims (7)

1. ３次元ロードマップ機能を有するＸ線撮影装置であって、
   ３次元ロードマップのマスク像として使用する画像の画像データが収集されたときの装置の設定条件を特定する設定条件特定手段と、
   前記設定条件特定手段により特定された設定条件に装置を設定する条件設定手段と、
   を備えたことを特徴とするＸ線撮影装置。
2. 前記設定条件特定手段は、前記マスク像の元となる複数の３Ｄ用収集画像のうちアーム角度が所定の角度に最も近い３Ｄ用収集画像の画像データが収集されたときの装置の設定条件を特定することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
3. 前記設定条件特定手段は、前記マスク像の元となる複数の３Ｄ用収集画像のうちアーム角度が０度に最も近い３Ｄ用収集画像の画像データが収集されたときの装置の設定条件を特定することを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
4. 前記アーム角度が０度に最も近い３Ｄ用収集画像のネガポジを反転させた画像をマスク像として使用するサブトラクションにより水平方向の位置合わせを行う位置ずれ補正手段をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮影装置。
5. 前記設定条件特定手段は、前記マスク像の元となる複数の３Ｄ用収集画像のうちアーム角度が０度に最も近い３Ｄ用収集画像の画像データが収集されたときの装置の設定条件およびアーム角度が９０度に最も近い３Ｄ用収集画像の画像データが収集されたときの装置の設定条件を特定し、
   前記条件設定手段は、アーム角度が０度に最も近い３Ｄ用収集画像の画像データが収集されたときの装置の設定条件に装置の設定を合わせる他に、アーム角度が９０度に最も近い３Ｄ用収集画像の画像データが収集されたときの装置の設定条件に装置の設定を合わせることを特徴とする請求項３または４に記載のＸ線撮影装置。
6. 前記設定条件特定手段により特定され、前記条件設定手段により設定される設定条件には、Ｘ線管焦点とＸ線検出器の距離、画像の視野サイズ、寝台の高さ、アーム角度が含まれることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載のＸ線撮影装置。
7. ３次元ロードマップ機能を有するＸ線撮影装置による３次元ロードマップ位置合わせ方法であって、
   ３次元ロードマップのマスク像として使用する画像の画像データが収集されたときの装置の設定条件を特定する設定条件特定ステップと、
   前記設定条件特定ステップにより特定された設定条件に装置を設定する条件設定ステップと、
   を含んだことを特徴とする３次元ロードマップ位置合わせ方法。

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