JP2004337538A

JP2004337538A - Ｘ線画像診断装置

Info

Publication number: JP2004337538A
Application number: JP2003141044A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Kawamura; 憲幸河村
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】ステレオ距離計測における位置情報の入力作業を軽減し、正確な血管直径計測が可能なＸ線画像診断装置を提供する。
【解決手段】第１焦点と第２焦点よりなる２つのＸ線焦点から被検体に対してＸ線を照射して第１血管画像と第２血管画像とを撮影する画像撮影手段と、第１血管画像における血管直径の両端位置Ａ，Ｃと、第２血管画像における血管直径の一端位置Ｂとを指定する位置設定手段４０と、上記３つの指定位置Ａ，Ｂ，Ｃに基づいて第２血管画像における残る一つの血管直径の他端位置Ｄを演算し、これら位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、第１焦点の位置および第２焦点の位置より血管の直径を演算する演算手段とを有する。３点の位置情報のみを入力し、残りの１点の位置情報を演算で求めることにより入力作業を軽減することができる。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｘ線画像診断装置に関するものである。特に、ディジタル・サブトラクション・アンギオグラフィー装置（以下「ＤＳＡ装置」と呼ぶ）において、血管の直径計測を容易に行なうことができるＸ線画像診断装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
血管に対する造影剤注入前後の画像の差分を検出・表示させて血管系の疾患を診断する装置としてＤＳＡ装置が知られている。
【０００３】
ＤＳＡ装置では、造影剤の入っていないときの基準画像（以下「マスク画像」と呼ぶ）と造影剤の入った画像（以下「ライブ画像」と呼ぶ）とを引き算（サブトラクション）することにより、造影剤の入った血管像のみを表示することが可能である。これにより、血管の背後の骨によって血管像が見えにくくなる影響を排除している。
【０００４】
また、ＤＳＡ装置には、２つの異なる焦点（Ｒ側焦点・Ｌ側焦点）からＸ線を曝射するステレオ撮影機能を備えたものがある（例えば特許文献１）。このステレオ撮影画像に対する距離計測の方法として、ステレオ距離計測がある。ステレオ距離計測では、Ｒ側焦点の画像における血管の始点・終点、Ｌ側焦点の画像における血管の始点・終点を操作者が指定する。そして、その指定された４点の位置情報を入力とし、さらに既知であるＲ側焦点およびＬ側焦点の位置情報も用いて血管の直径を算出する。
【特許文献１】特開平９−３１３４７１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、血管直径のような短い距離を計測する際に操作者が位置情報を入力する場合、正確に位置を指定することは難しい。特に、位置情報を入力する際、正確に位置を特定するため画像の拡大が必要であり、この拡大と位置指定を各点ごとに繰り返さなければならず、非常に入力操作が煩雑である。一方で、この位置情報の入力が不正確であった場合、求められる血管直径も不正確な値となる。
【０００６】
従って、本発明の主目的は、ステレオ距離計測における位置情報の入力作業を軽減し、正確な血管直径計測が可能なＸ線画像診断装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では、３点の位置情報のみを入力し、残りの１点の位置情報を演算で求めることにより上記の目的を達成する。
【０００８】
本発明Ｘ線画像診断装置は、第１焦点と第２焦点よりなる２つのＸ線焦点から被検体に対してＸ線を照射して第１血管画像と第２血管画像とを撮影する画像撮影手段と、第１血管画像における血管直径の両端位置Ａ，Ｃと、第２血管画像における血管直径の一端位置Ｂとを指定する位置設定手段と、上記３つの指定位置Ａ，Ｂ，Ｃに基づいて第２血管画像における残る一つの血管直径の他端位置Ｄを演算し、これら位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、第１焦点の位置および第２焦点の位置より血管の直径を演算する演算手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、血管直径を計測する際に、各焦点からのＸ線照射により得られた各血管画像において、第１血管画像における血管直径の両端位置Ａ，Ｂと第２血管画像における血管直径の一端位置Ｃとを指定する。この指定により、血管の残る一つの直径他端位置Ｄを演算により求める。そのため、直径計測に際して入力が必要な位置情報は３点のみとなり、従来の４点入力に比べて入力作業を軽減することができる。そして、これら位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、第１焦点の位置および第２焦点の位置より血管の直径を演算するため、正確な血管直径を計測することができる。
【００１０】
画像撮影手段は、２つの焦点を具えるＸ線の発生源と、被検体を透過したＸ線を可視光線に変換して血管画像を得るＸ線受像部とを有する構成とする。Ｘ線受像部には、イメージインテンシファイヤやＦＰＤ（ＦｌａｔＰａｎｅｌＤｅｔｅｃｔｏｒ）などを利用することができる。
【００１１】
位置設定手段は、画像上における位置情報を指定する各種のポインティングデバイスが利用できる。より具体的には、マウス、ペン、トラックボール、ジョイスティックなどが挙げられる。
【００１２】
演算手段では、血管直径位置の一つである点Ｄを求める演算と、位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、第１焦点の位置および第２焦点の位置より血管の直径を求める演算との両方が行なわれる。
【００１３】
位置Ｄの演算は、第１・第２焦点と、血管直径と、血管画像が平行面上に配置されることを前提として、第１焦点の血管画像における点Ａと第２焦点の血管画像における点Ｂとの距離ｍは、第１焦点の血管画像における点Ｃと第２焦点の血管画像における点Ｄとの距離ｎと等しいことを利用して求める。
【００１４】
血管直径の演算は、位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、第１焦点の位置および第２焦点の位置より、ステレオ距離計測の手法に基づいて行なう。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明Ｘ線透視診断装置の機能ブロック図である。図２は本発明装置の処理手順を示すフローチャートである。図３は３点の血管座標から残る一つの血管座標を求める手順を示す説明図である。図４（Ａ）はステレオ距離計測の原理を示す説明図、同（Ｂ）はそれぞれ右側焦点の画像と左側焦点の画像を示す模式図である。
【００１６】
＜全体構成＞
このＸ線透視診断装置（ＤＳＡ装置）は、図１に示すように、寝台１０に載置された被検体に対して異なる２方向からＸ線を曝射して被検体のＸ線透視画像を撮影する画像撮影手段と、画像撮影手段で得られた画像を観察者にステレオ画像として見せる画像表示手段と、画像を処理して血管画像を求める画像処理手段３０と、画像表示手段に表示された血管画像に位置指定を行なう位置設定手段４０と、設定された位置情報を元に血管の直径を求める直径演算手段５０とを具える。そして、この装置の各構成は制御部６０の指令に基づいて制御される。
【００１７】
＜画像撮影手段＞
画像撮影手段は、Ｘ線を曝射するＸ線管１１と、Ｘ線管から曝射されて被検体を透過したＸ線を可視光線に変換するイメージインテンシファイヤ（Ｉ．Ｉ．）１２とを有する。Ｘ線管１１は、異なる位置に設けられた２個のＸ線焦点を有し、この２個のＸ線焦点から交互にＸ線を曝射する。これら２個のＸ線焦点は、各々右側用と左側用であり、Ｉ．Ｉ．１２の中心軸と直交する線上において、中心軸から等距離の位置に配置されている。
【００１８】
Ｘ線管１１には、このＸ線管１１に管電圧、管電流を供給してＸ線を曝射制御する高電圧発生部１３と、この高電圧発生部１３が供給する管電圧及び管電流の値を制御するＸ線制御部１４とが接続されている。このＸ線管１１とＩ．Ｉ．１２とは、図示しない支持アームによりその相対位置を保ったまま支持され、被検体を挟んで対向配置されている。
【００１９】
そして、画像撮影手段は、Ｉ．Ｉ．１２により得られた光学像を所定の大きさの光学像に変換する光学系１６と、光学系１６により変換された所定の大きさの光学像をアナログ画像信号に変換するＴＶカメラ１７とを具えている。
【００２０】
＜画像表示手段＞
画像表示手段は、ＴＶカメラ１７より出力されたアナログ画像信号をディジタル画像信号に変換するＡ／Ｄ変換器２１と、このＡ／Ｄ変換器２１により変換されたディジタル画像信号の内、各Ｘ線焦点から曝射されたＸ線に基づいて得られたディジタル画像信号を保持する画像メモリ２２Ｌ，２２Ｒとを有している。
【００２１】
画像メモリ２２Ｌ，２２Ｒに保持されたディジタル画像信号は、階調変換部２３Ｌ，２３Ｒで階調変換処理が施される。この階調変換部２３Ｌ，２３Ｒは、モニタの特性や診断部位等に応じて予め定められた階調変換データ（γ曲線データ）をルックアップテーブル等に階調変換テーブルとして保持し、この階調変換テーブルを参照してディジタル画像信号に階調変換処理を施す。
【００２２】
さらに、画像表示手段は、画像出力切替用の切替部２４、Ｄ／Ａ変換器２５、透視画像表示用のＴＶモニタ２６、このＴＶモニタ２６の表示画面前面に置かれた例えば液晶の偏光フィルタ２７、切替部２４の切り替え及び偏光フィルタ２７の切り替えを制御する切替制御部２８を有している。観察者は、偏光メガネ２９をかけて偏光フィルタ２７を通して画像を見る。
【００２３】
切替部２４は、切替制御部２８の制御に応じて、階調変換部２３Ｌ，２３Ｒにより階調変換されたディジタル画像信号及び階調変換部２３Ｌ，２３Ｒにより階調変換されたディジタル画像信号を交互に切り替えながらＤ／Ａ変換器２５に送る。Ｄ／Ａ変換器２５は、交互に送られるディジタル画像信号及びディジタル画像信号をそれぞれアナログ画像信号に変換してＴＶモニタ２６に送る。これにより、ＴＶモニタ２６には、Ｌ側Ｘ線透視画像（Ｌ側画像）及びＲ側Ｘ線透視画像（Ｒ側画像）が交互に表示される。
【００２４】
このとき、切替制御部２８は、切替部２４の画像出力切替に応じて（同期させて）偏光フィルタを切り換えているため、ＴＶモニタ２６の画面を偏光メガネ２９を通じて見ている観察者には、その左眼にはＬ側画像が、右眼にはＲ側画像だけが見えることになり、その結果立体視ができる。
【００２５】
＜画像処理手段＞
画像処理手段３０は、Ａ／Ｄ変換器２１でデジタル画像信号に変換された画像のうち、造影剤の入っていないときの「マスク画像」と造影剤の入ったときの「ライブ画像」とを引き算することにより、造影剤の入った血管画像のみを作成する。このマスク画像、ライブ画像および血管画像は、それぞれ右側焦点で撮影されたものと左側焦点で撮影されたものが存在し、各々画像メモリ２２Ｌ，２２Ｒに保存される。
【００２６】
＜位置設定手段＞
画像表示手段に表された血管画像に、マウスなどのポインティングデバイス（位置設定手段４０）を用いて画像上の血管の幅を示す位置を指定する。ここでは、例えば右側血管画像において血管直径両端である２点（Ａ、Ｃ）と左側血管画像において血管直径一端である１点（Ｂ）の合計３点を指定する（図２のステップ１００〜１０２）。指定された各点の位置情報は画像の画素上のアドレスとして把握される。
【００２７】
＜直径演算手段＞
直径演算手段５０は上記の位置設定手段により指定された３点の位置情報を基に、左側血管画像において血管幅上の残る１点（Ｄ）を演算で求める（図２のステップ１０３）。この残る１点（Ｄ）の演算手順を図３に基づいて説明する。右側・左側の各Ｘ線焦点（Ｌ焦点とＲ焦点）とＩ．Ｉ．のＸ線入射面との中間に被検体の血管が配置され、血管を透過したＸ線がＩ．Ｉ．の入射面にて血管の像を形成する。ここで、左右の各Ｘ線焦点とＩ．Ｉ．の入射面とは平行に配置されており、かつ血管幅が微小であることから、血管幅を示す線分Ｐ−Ｑ（血管）も実質的に左右のＸ線焦点やＩ．Ｉ．の入射面と平行と考えられる。そのため、右側焦点の血管画像における点Ａと左側焦点の血管画像における点Ｂとの距離ｍは、右側焦点の血管画像における点Ｃと左側焦点の血管画像における点Ｄとの距離ｎと等しいことになる。従って、点Ａ、Ｂ、Ｃの３点の位置情報がわかれば、点Ｃの位置情報に距離ｍ分を加算することで残る１つの点Ｄの位置情報を求めることができる。
【００２８】
得られた４点の位置情報を基に、血管の直径を演算する。その演算手順を図４に基づいて説明する。この演算では、４点の位置情報のほか、既知である右側Ｘ線焦点の位置情報と左側Ｘ線焦点の位置情報をも用いる。
【００２９】
この図において、座標Ｌは左側Ｘ線焦点、座標Ｒは右側Ｘ線焦点、座標Ａ、Ｃは右側Ｘ線焦点の血管画像における指定点、座標Ｂは左側Ｘ線焦点の血管画像における指定点、座標Ｄは左側Ｘ線焦点の血管画像における演算点、座標Ｐ、Ｑ間の距離が求める血管直径を示している。
【００３０】
ここで、左側・右側焦点は、Ｘ軸に平行と仮定し、焦点間距離をｓとして、その中点を座標原点とする。両焦点のｚ座標を０とし、ＳＩＤ（Ｘ線管球とＩ．Ｉ．入射面との距離）＝ｄとする。そのとき、（Ｘ，Ｙ）平面のｚ座標はｄとなり、各焦点の座標はＲ（ｓ／２，０，０）とＬ（−ｓ／２，０，０）とで表される。また、点Ａの座標をＡ（ａ，ｃ，ｄ）とし、点Ｂの座標をＢ（ｂ，ｃ，ｄ）として、Ｚ軸と（Ｘ，Ｙ）平面の交点の画素アドレスを（Ｘ０，ＹＯ）とする。
【００３１】
以上の座標において、血管直径の一端である点Ｐの座標Ｐ（ｘ_Ｐ，ｙ_Ｐ，ｚ_Ｐ）と同他端である点Ｑの座標Ｑ（ｘ_Ｑ，ｙ_Ｑ，ｚ_Ｑ）を求めて、両座標Ｐ−Ｑ間の距離を求める。座標Ｐを求めるには、直線Ａ−Ｒと直線Ｂ−Ｌとを直線方程式で表し、両者の交点を求めればよい（図２のステップ１０４）。ここでは、点Ａと点Ｂのｚ軸座標および焦点Ｌと焦点Ｒのｚ軸座標が等しいため、Ｘ−Ｙの直交座標のみを考えて、まず座標Ｐの（ｘ_Ｐ，ｙ_Ｐ）を先に求める。つまり、Ａ（ａ，ｃ）とＲ（ｓ／２，０）の２点を通る直線方程式は式１で、Ｂ（ｂ，ｃ）とＬ（−ｓ／２，０）の２点を通る直線方程式は式２で表される。
【００３２】
【数１】

【００３３】
【数２】

【００３４】
これらの直線方程式より、両直線の交点座標を求めると、次のようになる。
ｘ_Ｐ＝Ｓ（ａ＋ｂ）／（２（ｂ−ａ＋ｓ））
ｙ_Ｐ＝ｃｓ／（ｂ−ａ＋ｓ）
【００３５】
同様に、点Ａと点Ｂのｙ軸座標および焦点Ｌと焦点Ｒのｙ軸座標が等しいため、Ｘ−Ｚの直交座標のみを考えて、Ａ（ａ，ｄ）とＲ（ｓ／２，０）の２点を通る直線方程式およびＢ（ｂ，ｄ）とＬ（−ｓ／２，０）の２点を通る直線方程式から両直線の交点となる座標Ｐの（ｘ_Ｐ，ｚ_Ｐ）を求める。この直線方程式から座標Ｐのｚ軸座標ｚ_Ｐは次のようになる。
ｚ_Ｐ＝ｄｓ／（ｂ−ａ＋ｓ）
【００３６】
以上の説明では、直交座標における２点を通る直線の方程式を基に点Ｐの座標を求めたが、もちろん立体座標における２点を通る直線の方程式を基に点Ｐの座標を求めても良いことはいうまでもない。
【００３７】
座標Ｐ（ｘ_Ｐ，ｙ_Ｐ，ｚ_Ｐ）を画像メモリ上のアドレス（ＸＡ，ＹＡ）と（ＸＢ，ＹＡ）で表すには、１画素の長さｋを用いて表すと次のようになる。
ａ＝ｋ（ＸＡ−Ｘ０）
ｂ＝ｋ（ＸＢ−Ｘ０）
ｃ＝ｋ（ＹＡ−Ｙ０）
【００３８】
座標Ｑについても同様にして直線Ｃ−Ｒと直線Ｄ−Ｌとを直線方程式で表し、両者の交点を求めれば、座標Ｑ（ｘ_Ｑ，ｙ_Ｑ，ｚ_Ｑ）を求めることができる（図２のステップ１０５）。そして、座標Ｐと座標Ｑが求められれば、画像メモリ上のアドレスから両座標間の距離を求めて血管の直径を把握することができる。求められた血管直径はＴＶモニタに表示される（図２のステップ１０６）。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明装置によれば、ステレオ距離計測による血管直径計測において、３点の位置情報の入力で残る１点の位置情報を演算で求めるため、指定点の入力作業が簡略化される。
【００４０】
また、演算により残る１点を正確に求められるため、血管直径の計測の精度も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明装置の機能ブロック図である。
【図２】図２は本発明装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】図３は３点の血管座標から残る一つの血管座標を求める手順を示す説明図である。
【図４】図４（Ａ）はステレオ距離計測の原理を示す説明図、同（Ｂ）はそれぞれ右側焦点の画像と左側焦点の画像を示す模式図である。
【符号の説明】
１０寝台
１１Ｘ線管
１２イメージインテンシファイヤ
１３高電圧発生部
１４Ｘ線制御部
１６光学系
１７ＴＶカメラ
２１Ａ／Ｄ変換器
２２Ｌ、２２Ｒ画像メモリ
２３Ｌ、２３Ｒ階調変換部
２４切替部
２５Ｄ／Ａ変換器
２６ＴＶモニタ
２７偏光フィルタ
２８切替制御部
２９偏光メガネ
３０画像処理手段
４０位置設定手段
５０直径演算手段
６０制御部
１００〜１０６ステップ

Claims

第１焦点と第２焦点よりなる２つのＸ線焦点から被検体に対してＸ線を照射して第１血管画像と第２血管画像とを撮影する画像撮影手段と、第１血管画像における血管直径の両端位置Ａ，Ｃと、第２血管画像における血管直径の一端位置Ｂとを指定する位置設定手段と、
上記３つの指定位置Ａ，Ｂ，Ｃに基づいて第２血管画像における残る一つの血管直径の他端位置Ｄを演算し、これら位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ、第１焦点の位置および第２焦点の位置より血管の直径を演算する演算手段とを有することを特徴とするＸ線画像診断装置。