JP4128349B2 - X線画像診断装置およびx線画像作成方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばカテーテルを用いた治療を支援するのに好適なX線画像診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、動脈瘤等の治療を行なう際、従来は外科的手技により切開して患部に到達する必要があった。しかし近年、画像診断的介入治療(Interventional Radiology:IVR)と称される侵襲性の非常に低い治療法が開発され、臨床に供されるようになってきた。
このIVRによる動脈瘤の治療法を簡単に説明すると、先ず、血管造影法により撮影したコントラスト像をロードマップとして表示する。次に、このロードマップをガイドとして、X線透視下にて血管内にガイドワイヤを通し、さらにガイドワイヤに沿ってカテーテルを患部へ導く。そして、患部に到達したカテーテルの先端から、コイルのような閉塞物質を動脈瘤の中に留置させる。この留置させた閉塞物質によって動脈瘤内の血流が妨害されることになり、結果として動脈瘤内で血液を凝固させて治療目的を達成するものである。なお、上記のガイドワイヤ、カテーテル、コイルのような閉塞物質などを、医療用具と称するものとする。
ところで、IVRを実施する際に、患部付近における骨や臓器などの背景に対する血管および血管内に挿入されるガイドワイヤなど医療用具の位置関係を術者に知らせる手段として、ランドマーク像をモニタに表示することがおこなわれていた。このランドマーク像は、対象部位の血管に造影剤を注入して撮影したX線画像をマスク像とするとともに、この血管中に例えばガイドワイヤを挿入して撮影したX線画像をライブ像とし、両者に対して係数差をつけて重ね合わせることによって作られていた。
【0003】
このランドマーク像の従来の作成工程を、図6を参照して説明する。
すなわち、対象部位の血管に造影剤を注入してX線撮影した背景(主として骨である。)と血管を含む画像をマスク像Maskとして、メモリなどに記録しておく。次に、この血管中に例えばガイドワイヤを挿入し、造影剤を注入せずにX線撮影して背景とガイドワイヤを含むライブ像Liveを得る。そして、マスク像Maskには係数aを、また、ライブ像Liveには係数bを乗じて、両者を重ね合わせるような演算をすることによって、ランドマーク像Landmarkを作っていた。このことを数式で示すと(1)式のようになり、ここでcは補正係数である。
Landmark = a*Mask + b*Live + c ・・(1)
このようにして、マスク像Maskとライブ像Liveに含まれる背景情報のレベルに差を付けることにより、レベルを押さえた背景とともに血管やガイドワイヤを表示し、背景に対する血管とガイドワイヤなど医療用具の位置関係を表わしたランドマーク像Landmarkを得ていた。そして、このランドマーク像Landmarkをモニタに表示して術者へ提供していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、計算結果であるランドマーク像Landmarkの画素レベルを元の画像と揃えるために、(1)式の係数aとbの間には、a+b=1の関係が成り立つ必要がある。この関係のもとでは、背景全体のレベルは変わらないという利点はあるものの、背景に含まれる血管やガイドワイヤなど医療用具のレベルが、元のそれぞれの画像に比べて極端に低下してしまうという問題があった。
すなわち、マスク像Mask(すなわち血管)を強調しようとすればライブ像Live(すなわちガイドワイヤなどの医療用具)が薄くなり、逆にライブ像Live(ガイドワイヤなどの医療用具)を強調しようとすればマスク像Mask(血管)が薄くなってしまい、血管とガイドワイヤなどの医療用具の両方を強調したランドマーク像Landmarkを表示することができなかった。
また、マスク像Maskとライブ像Liveとを、透視と撮影のように、極端に条件の異なる手技によってX線撮影して得たような場合には、画像レベルの差が大きすぎるため、ランドマーク像Landmarkを作成するのが困難だった。その他、背景の濃度差(明るい領域と暗い領域の差)が大きい場合には、血管やガイドワイヤなどの医療用具が背景に埋もれてしまって、見え難くなるおそれもあるという問題もあった。
【0005】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するために、請求項1記載の発明は、被検体をX線撮影して得た第1の画像を保存する保存手段と、この保存手段に保存されている前記第1の画像にフィルタ処理を施して第2の画像を得るフィルタ処理手段と、造影剤注入後にX線撮影して得た第3の画像から前記第1の画像を減算処理して第4の画像を得、前記第2の画像と前記被検体の血管に医療用具を挿入し撮影して得られた第5の画像を減算処理して第6の画像を得、更に、前記第4の画像と第6の画像とを加算して第7の画像を得る演算手段とを備えることを特徴とするものである。
【0007】
また、請求項2に記載の発明は、被検体をX線撮影して得た第1の画像を保存する保存手段と、この保存手段に保存されている前記第1の画像にフィルタ処理を施して第2の画像を得るフィルタ処理手段と、造影剤注入後にX線撮影して得た第3の画像から前記第2の画像を減算処理して第4の画像を得、前記第1の画像と前記被検体の血管に医療用具を挿入し撮影して得られた第5の画像を減算処理して第6の画像を得、更に、前記第4の画像と第6の画像とを加算して第7の画像を得る演算手段とを備えることを特徴とするものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るX線画像診断装置およびX線合成画像の作成方法の、実施の形態について、図1ないし図5を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明に係るX線画像診断装置の一実施の形態を説明するために、循環器用X線診断装置の概略的な構成を示した図である。循環器用X線診断装置は、例えば略C字形に湾曲したアーム11を支持している支持器10と、アーム11の一方の端に取着されたX線管20と、アーム11の他方の端に取着されたX線検出器30と、X線管20の管電圧、管電流、X線パルス幅などの出力条件を制御して、X線管20から所望のX線を発生させるX線発生装置40と、X線検出器30に対するNDフィルタの係数や光学絞りの径或いは感度などを計算して制御するX線制御器50と、X線制御器50を通して得られる画像信号を処理する画像処理装置60と、この画像処理装置60から得られる画像や透視像を表示するモニタ70と、被検体を載置する天板81を有する寝台80と、これら支持器10、X線発生装置40、X線制御器50、画像処理装置60、寝台80などを有機的に制御する演算装置(CPU)やメモリを有するシステム制御器90と、操作者がシステム制御器90に対して適宜設定値などの入力をするためのキーボードやマウス、トラックボールなどを備えた操作部91とから構成されている。
【0009】
なお、X線検出器30は、X線像をイメージインテンシファイア(Image Intensifier:以下、I.I.と略称する。)により可視光像に変換し、I.I.の出力蛍光面に形成された可視光像の透過量を制御する光学系を介して前記可視光像をテレビカメラで撮影する形式のものの他、例えばガラス基板上に形成されるスイッチング素子や容量を、X線を電荷などに変換する光導電膜などで覆うようにした半導体アレイで形成されるフラットパネル型放射線検出器(Flat Panel Detector:FPD)であってもよい。
また、画像処理装置60は、X線制御器50からの画像信号を受け入れる入力インターフェース61、システム制御器90との制御信号の授受を行なうX線制御インターフェース62、画像信号にフィルタ処理を施すフィルタ処理部63、画像信号を加算したりサブトラクション処理を施す演算部64、各種処理の際に参照するルックアップテーブル部65、生の画像データや処理後の画像データなどを保存するメモリ66、画像データをビデオ信号に変換するビデオ部67などを有し、これらはバスライン68を介して相互に接続されている。
さらに、モニタ70は通常複数台備えられ、臨床中に参照画像や生の透視像などを同時に表示するようになっている。
【0010】
次に、このように構成されている循環器用X線診断装置によって、ランドマーク像Landmarkを作成する場合の動作の概略について説明する。
図2は、本発明によるX線合成画像の作成方法の、第1の実施の形態を示した説明図である。本発明は、背景画像、血管像および医療用具像(ガイドワイヤ、カテーテル、コイルのような閉塞物質などの像であるが、以下便宜的にガイドワイヤ像と称するものとする。)のような3枚(またはそれ以上でもよい)のX線画像からランドマーク像Landmarkを作成するようにしたものであり、背景画像にはフィルタ処理を施して、背景情報の軽減されたランドマーク像Landmarkを得るものである。
すなわち、3枚のX線画像を使用するため、それらのX線画像の撮影が必要となる。先ず、天板71に載置されている被検体の治療すべき対象部位をX線撮影して、主として骨だけの背景画像を得、これをマスク像Maskとして画像処理装置60のメモリ66に格納する。なお、このマスク像Maskは、過去に撮影してメモリ66に格納されている同一被検体の背景画像であってもよい。次に、被検体の血管に造影剤を注入して透視または撮影によりX線画像を得、これを第1のライブ像Live1とする。この第1のライブ像Live1は、背景と造影剤の注入された血管が描出された画像である。さらに、被検体の血管中に例えばガイドワイヤを挿入した状態で、造影剤を注入せずに透視または撮影によりX線画像を得、これを第2のライブ像Live2とする。この第2のライブ像Live2は、背景とガイドワイヤが描出された画像である。
【0011】
続いて、ランドマーク像Landmarkを作成するための処理について説明する。
先ず、マスク像Mask(背景画像)と第1のライブ像Live1とを、画像処理装置60の演算部64にてサブトラクション処理することにより、同一の背景部分が除去された血管像を得る。次に、マスク像Maskを画像処理装置60のフィルタ処理部63にてフィルタ処理し、背景情報をぼかしたマスク像Filterを得る。そして、この背景情報のぼけたマスク像Filterと第2のライブ像Live2とを、画像処理装置60の演算部64にて減算処理することにより、弱い背景情報を含むガイドワイヤ像を得る。なおここで、血管像と弱い背景情報を含むガイドワイヤ像を得る順序は逆でもかまわない。
その後、この弱い背景情報を含むガイドワイヤ像と背景部分が除去された血管像とを、演算部64にて加算処理する。これにより、両方の画像に含まれる背景情報にレベル差があるため、血管とガイドワイヤとともに、うっすらと背景の浮き出たランドマーク像Landmarkを得ることができる。このことを数式で示すと(2)式のようになる。
ここでaおよびbは個別に設定することの可能な係数であり、cは補正係数である。
【0012】
このような作業の手順を、循環器用X線診断装置の操作に合わせて示すと、図3のフローチャートのようになる。
ステップ1として、オペレータは、透視によって撮影部位の位置決めを行なう。この位置決めは、X線管20とX線検出器30とが対向する位置に被検体の撮影部位がくるように天板81を移動させ、透視を行いながら所定の撮影部位を確定し、同時に、支持器10に支持されているアーム11を、支点を軸として回転させたり、湾曲方向に沿ってスライドさせたりして、撮影部位に適するように、被検体に対する撮影方向を決め、さらにX線検出器30を上下動させて被検体に対するX線管20とX線検出器30の距離を確定し、その位置にアーム11を固定することによって行なわれる。
次にステップ2として、オペレータは撮影操作を行い、マスク像Maskを撮影する。撮影が終わると、ステップ3に進み、装置は画像の取り込みを行なって、マスク像Maskを画像処理装置60のメモリ66に格納し終わると、次のステップに進む準備ができたことを示すインジェクションマークを表示する。この表示を確認してオペレータは、造影剤の注入を指示し(ステップ4)、ステップ5として、血管に造影剤の注入された第1のライブ像Live1が撮影される。第1のライブ像Live1が撮影されるとステップ6へ進み、メモリ66に格納されているマスク像Maskを読み出して、第1のライブ像Live1とサブトラクション処理を行なって、血管像を作成する。この血管像は、メモリ66へ保存される(ステップ7)。
【0013】
次に、ステップ8へ進み、再度マスク像Maskを撮影する。なお、新たなマスク像Maskの撮影に代えて、メモリ66に保存されているステップ2で撮影したマスク像Maskを読み出してもよい。このマスク像Maskは、ステップ9としてフィルタ処理が施され、フィルタ処理の施されたマスク像Filterは、メモリ66に保存される(ステップ10)。次に、ステップ11として被検体の血管にガイドワイヤなどを挿入する。
その後、ステップ12としてガイドワイヤの入った第2のライブ像Live2を撮影する。第2のライブ像Live2が得られるとステップ13へ進み、メモリ66に保存されているステップ9でフィルタ処理の施されたマスク像Filterを読み出し、第2のライブ像Live2と減算処理を行なって、薄い背景像を含むガイドワイヤ像を作成する。そして最後に、ステップ14として、ステップ6で得た血管像とステップ13で得た薄い背景像を含むガイドワイヤ像とに、それぞれ所望の係数を乗じて加算することにより、うっすらとした背景上に血管とガイドワイヤの浮き出たランドマーク像Landmarkを得る。
このように本発明によれば、元の画像に含まれる血管やガイドワイヤの情報を極端に薄くすることなく、ランドマーク像を作成することができる。また、血管像の有する情報とガイドワイヤ像の有する情報とを個別に適宜変化させることが可能であるばかりではなく、血管像を作成する画像群とガイドワイヤ像を作成する画像群が同じ条件でなくてもランドマーク像の作成が可能である。さらに、濃度差をおさえつつ必要な骨や臓器などの背景の輪郭を表示できる。よって、血管造影像、ガイドワイヤ像および背景をバランス良く描出し、術者の要望に応じたランドマーク像を提供することができる。
【0014】
本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができる。例えば、ランドマーク像を作成するに当たって、フィルタ処理の施された背景を含む血管像と、サブトラクション処理により得たガイドワイヤ像とを加算するようにしてもよい。よって次に、このような実施の形態について、図4を参照して説明する。
主として骨だけの背景画像であるマスク像Maskと、血管に造影剤を注入して得た第1のライブ像Live1と、血管中にガイドワイヤを挿入した状態で、造影剤を注入せずに得た第2のライブ像Live2を用いることは、図2、図3により説明した実施の形態と同様なので、これら3枚のX線画像からランドマーク像Landmarkを作成するための処理の手順についてのみ説明する。
先ず、マスク像Maskを画像処理装置60のフィルタ処理部63にてフィルタ処理し、背景情報をぼかしたマスク像Filterを得る。そして、この背景情報のぼけたマスク像Filterと第1のライブ像Live1とを、画像処理装置60の演算部64にて減算処理することにより、弱い背景情報を含む血管像を得る。次に、マスク像Mask(背景画像)と第2のライブ像Live2とを、画像処理装置60の演算部64にてサブトラクション処理することにより、同一の背景部分が除去されたガイドワイヤ像を得る。なおここでも、弱い背景情報を含む血管像とガイドワイヤ像を得る順序は逆でもかまわない。
【0015】
その後、この弱い背景情報を含む血管像と背景部分が除去されたガイドワイヤ像とを、演算部64にて加算処理する。これにより、両方の画像に含まれる背景情報にレベル差があるため、血管とガイドワイヤとともに、うっすらと背景の浮き出たランドマーク像Landmarkを得ることができる。このことを数式で示すと(3)式のようになる。
ここでaおよびbは個別に設定することの可能な係数であり、cは補正係数である。
このような作業の手順を示すと、図5のフローチャートのようになる。
ステップ21としてオペレータは、透視によって撮影部位の位置決めを行い、ステップ22としてマスク像Maskの撮影操作を行なう。このマスク像Maskがメモリ66に格納されると、インジェクションマークが表示される(ステップ23)。よってオペレータは、造影剤の注入を指示し(ステップ24)、ステップ25として、血管に造影剤の注入された第1のライブ像Live1が撮影される。ここまでは、図3に示されているステップ1からステップ5と同様である。
【0016】
次にステップ26へ進み、メモリ66に保存されているステップ22で撮影したマスク像Maskを読み出してフィルタ処理を施こし、フィルタ処理の施されたマスク像Filterを、メモリ66に保存する(ステップ27)。続いてステップ28として、フィルタ処理の施されたマスク像Filterと、ステップ25で得た血管に造影剤の注入された第1のライブ像Live1とを読み出して減算処理を行なって、薄い背景像を含む血管像を作成する。
その後ステップ29として再度マスク像Maskを撮影する。なお、新たなマスク像Maskの撮影に代えて、メモリ66に保存されているステップ23で撮影したマスク像Maskを読み出してもよい。そしてステップ30へ進み、被検体の血管にガイドワイヤなどを挿入する。その後、ステップ31としてガイドワイヤの入った第2のライブ像Live2を撮影して、これをメモリ66に保存する。この場合造影剤は注入しない。
次に、ステップ32へ進み、マスク像Maskと第2のライブ像Live2とのサブトラクション処理を行なって、ガイドワイヤ像を作成し、メモリに保存する(ステップ33)。そして最後に、ステップ34として、ステップ28で得た薄い背景像を含む血管像とステップ32で得たガイドワイヤ像とに、それぞれ所望の係数を乗じて加算することにより、うっすらとした背景上に血管とガイドワイヤの浮き出たランドマーク像Landmarkを得る。
【0017】
このような実施の形態においても、元の画像に含まれる血管やガイドワイヤの情報を極端に薄くすることなく、ランドマーク像を作成することができ、血管像の有する情報とガイドワイヤ像の有する情報とを個別に適宜変化させることも可能である。
【0018】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項1に記載の発明によれば、血管像、ガイドワイヤなどの医療用具像および骨や臓器などの背景像をバランス良く描出し、術者の要望に応じたランドマーク像を合成することのできるX線画像診断装置が提供される。
また、請求項2に記載の発明によれば、元の画像に含まれる血管やガイドワイヤなどの医療用具の情報を極端に薄くすることなく、ランドマーク像を作成することができる。また、血管像の有する情報とガイドワイヤ像の有する情報とを個別に適宜変化させることが可能であるばかりではなく、血管像を作成する画像群とガイドワイヤ像を作成する画像群が同じ条件でなくてもランドマーク像の作成が可能である。さらに、濃度差をおさえつつ必要な骨や臓器などの背景の輪郭を表示できる等、術者の要望に応じたランドマーク像を作成することのできるX線合成画像の作成方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を説明するために示した、循環器用X線診断装置の概略的な構成説明図である。
【図2】本発明によるX線合成画像の作成方法の、一実施の形態を説明した説明図である。
【図3】図2に示した説明図を補足する作成手順を示したフローチャートである。
【図4】本発明によるX線合成画像の作成方法の、他の実施の形態を説明した説明図である。
【図5】図4に示した説明図を補足する作成手順を示したフローチャートである。
【図6】従来のX線合成画像の作成方法を説明した説明図である。
【符号の説明】
10 支持器
11 アーム
20 X線管
30 X線検出器
40 X線発生装置
50 X線制御器
60 画像処理装置
70 モニタ
80 寝台
81 天板
90 システム制御器
91 操作部
Claims (4)
- 被検体をX線撮影して得た第1の画像を保存する保存手段と、
この保存手段に保存されている前記第1の画像にフィルタ処理を施して第2の画像を得るフィルタ処理手段と、
造影剤注入後にX線撮影して得た第3の画像から前記第1の画像を減算処理して第4の画像を得、前記第2の画像と前記被検体の血管に医療用具を挿入し撮影して得られた第5の画像を減算処理して第6の画像を得、更に、前記第4の画像と第6の画像とを加算して第7の画像を得る演算手段とを備えることを特徴とするX線画像診断装置。 - 被検体をX線撮影して得た第1の画像を保存する保存手段と、
この保存手段に保存されている前記第1の画像にフィルタ処理を施して第2の画像を得るフィルタ処理手段と、
造影剤注入後にX線撮影して得た第3の画像から前記第2の画像を減算処理して第4の画像を得、前記第1の画像と前記被検体の血管に医療用具を挿入し撮影して得られた第5の画像を減算処理して第6の画像を得、更に、前記第4の画像と第6の画像とを加算して第7の画像を得る演算手段とを備えることを特徴とするX線画像診断装置。 - 被検体をX線撮影して得た第1の画像を保存する第1のステップと、
前記保存されている前記第1の画像にフィルタ処理を施して第2の画像を得る第2のステップと、
造影剤注入後にX線撮影して得た第3の画像から前記第1の画像を減算処理して第4の画像を得る第3のステップと、
前記第2の画像と前記被検体の血管に医療用具を挿入し撮影して得られた第5の画像を減算処理して第6の画像を得る第4のステップと、
前記第4の画像と第6の画像とを加算して第7の画像を得る第5のステップとを備えることを特徴とするX線画像作成方法。 - 被検体をX線撮影して得た第1の画像を保存する第1のステップと、
前記保存されている前記第1の画像にフィルタ処理を施して第2の画像を得る第2のステップと、
造影剤注入後にX線撮影して得た第3の画像から前記第2の画像を減算処理して第4の画像を得る第3のステップと、
前記第1の画像と前記被検体の血管に医療用具を挿入し撮影して得られた第5の画像を減算処理して第6の画像を得る第4のステップと、
前記第4の画像と第6の画像とを加算して第7の画像を得る第5のステップとを備えることを特徴とするX線画像作成方法。
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