Ｘ線診断装置
【課題】Ｘ線診断装置において、被検体へ注入する造影剤濃度を適切に設定することができるＸ線診断装置を提供すること。
【解決手段】Ｘ線診断装置１００は、部位毎の造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す関数を格納する関数データベース１１と、制御部１０とを有する。制御部１０は、被検体に注入する際の造影剤の注入速度を取得する造影剤情報取得部と、被検体のＸ線撮影を行った際の、第１のＸ線条件を取得する条件取得部と、画像における所定の血管コントラストを設定する血管コントラスト設定部と、第１のＸ線条件に基づき、同じ撮影位置でＸ線撮影を行ったときの第２のＸ線条件を推定する推定部と、推定した第２のＸ線条件と、取得した造影剤の注入速度とに基づき、関数データベース１１に格納される関数を変換する関数変換部と、変換した関数より、設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する造影剤濃度算出部と、を有する。
【解決手段】Ｘ線診断装置１００は、部位毎の造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す関数を格納する関数データベース１１と、制御部１０とを有する。制御部１０は、被検体に注入する際の造影剤の注入速度を取得する造影剤情報取得部と、被検体のＸ線撮影を行った際の、第１のＸ線条件を取得する条件取得部と、画像における所定の血管コントラストを設定する血管コントラスト設定部と、第１のＸ線条件に基づき、同じ撮影位置でＸ線撮影を行ったときの第２のＸ線条件を推定する推定部と、推定した第２のＸ線条件と、取得した造影剤の注入速度とに基づき、関数データベース１１に格納される関数を変換する関数変換部と、変換した関数より、設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する造影剤濃度算出部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置では、被検体の血管の狭窄等の病変部や形状を確認するため、血管内にカテーテルを挿入し造影剤を注入して造影撮影を行う。造影撮影において、被検体毎および被検体の撮影方向（体厚）によって血管コントラストが変化するため、被検体毎や部位毎に造影剤濃度を設定することが望ましい。しかし、実際は被検体や部位によって造影剤濃度を合わせるのが非常に困難であるので、被検体や部位に関係なく同一の造影剤濃度で行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７７２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術によると、同一の造影剤濃度で造影撮影を行う場合、被検体または部位によっては適切な造影剤濃度でないために、表示される画像の血管コントラストに差が生じてしまう。例えば、血管コントラストが高く表示される部分ははっきりとした画像となるが、必要以上に造影剤濃度が高いため、被検体の負担となってしまう。また血管コントラストが低く表示される部分は、必要なコントラストが得られないため見にくい画像となり、再度造影剤濃度を高くして撮影を行わなければならないため、被検体への造影剤量および被曝量が増加してしまう。
【０００５】
また、造影剤濃度を容易に変更可能なインジェクタがあるが、得られる血管コントラストが造影撮影前に分からないため、適切な造影剤濃度設定を行うことが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のＸ線診断装置は、上述した課題を解決するために、部位毎の造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す関数を格納する関数データベースと、被検体に注入する際の造影剤の注入速度を取得する造影剤情報取得部と、被検体のＸ線撮影を行った際の、第１のＸ線条件を取得する条件取得部と、画像における所定の血管コントラストを設定する血管コントラスト設定部と、前記条件取得部で取得した前記第１のＸ線条件に基づき、同じ撮影位置でＸ線撮影を行ったときの第２のＸ線条件を推定する推定部と、前記推定部で推定した前記第２のＸ線条件、および前記造影剤情報取得部で取得した造影剤の注入速度に基づき、前記関数データベースに格納される前記関数を変換する関数変換部と、前記関数変換部で変換した前記関数より、前記血管コントラスト設定部で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する造影剤濃度算出部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る、Ｘ線診断装置の概略構成を示すブロック図であり、Ｘ線診断装置と造影剤注入装置とのネットワークシステムを示す構成図。
【図２】関数データベースに格納される関数の概略図。
【図３】ＤＦ装置内の画像処理部の詳細を示すブロック図。
【図４】ＤＦ装置内の制御部の詳細を示すブロック図。
【図５】設定した血管コントラストと対応する造影剤濃度を算出する動作を示すフローチャート。
【図６】関数変換による造影剤濃度の算出を説明するための概念図。
【図７】算出した造影剤濃度で被検体を造影撮影する動作を示すフローチャート。
【図８】基準関数を補正して造影剤濃度を算出する動作を示すフローチャート。
【図９】画像処理でカテーテルの先端を検出する一例を示す図。
【図１０】ＲＯＩの設定と、実血管コントラストを算出する一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態のＸ線診断装置について、添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態のＸ線診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１０】
図１は、本実施形態の一例としての、天井走行式Ｃアームを備えるＸ線診断装置１００を示す。Ｘ線診断装置１００は、大きくは、保持装置５０およびＤＦ（digital fluorography）装置６０から構成される。保持装置５０は、検査・治療室に、ＤＦ装置６０は機械室などに設置される。なお、本発明に係るＸ線診断装置は、天井走行式Ｃアームを備えるＸ線診断装置１００に限定されるものではなく、床走行式Ｃアームを備えるＸ線診断装置であってもよい。
【００１１】
保持装置５０は、スライド機構２１、鉛直軸回転機構２３、懸垂アーム２４、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、受像装置２８、寝台２９、コントローラ３０、高電圧供給装置３１、駆動制御部３２を設ける。
【００１２】
スライド機構２１は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、鉛直軸回転機構２３、懸垂アーム２４、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、および受像装置２８を一体として水平方向にスライドさせる。
【００１３】
鉛直軸回転機構２３は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、懸垂アーム２４、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、および受像装置２８を一体として鉛直軸回転方向に回転させる。
【００１４】
懸垂アーム２４は、鉛直軸回転機構２３によって支持される。
【００１５】
Ｃアーム回転機構２５は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、および受像装置２８を一体として懸垂アーム２４に対する回転方向に回転させる。
【００１６】
Ｃアーム２６は、Ｃアーム回転機構２５によって支持され、Ｘ線照射装置２７と受像装置２８とを、被検体Ｐを中心に対向配置させる。Ｃアーム２６の背面又は側面にはレール（図示しない）が設けられ、Ｃアーム回転機構２５とＣアーム２６とによって挟み込まれる当該レールを介して、Ｃアーム２６は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、Ｘ線照射装置２７、および受像装置２８を一体としてＣアーム２６の円弧方向に円弧動させる。
【００１７】
Ｘ線照射装置２７は、Ｃアーム２６の一端に設けられる。Ｘ線照射装置２７は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、前後動が可能なように設けられる。Ｘ線照射装置２７は、高電圧供給装置３１から高電圧電力の供給を受けて、高電圧電力の条件に応じて被検体Ｐの所定部位に向かってＸ線を照射する。Ｘ線照射装置２７は、Ｘ線の出射側に、複数枚の鉛羽で構成されるＸ線照射野絞りや、シリコンゴム等で形成されハレーションを防止するために所定量の照射Ｘ線を減衰させる補償フィルタ等を設ける。
【００１８】
受像装置２８は、Ｃアーム２６の他端であってＸ線照射装置２７の出射側に設けられる。受像装置２８は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、前後動が可能なように設けられる。受像装置２８は、ＦＰＤ（Flat Panel Detector：平面検出器）２８ａを含む。ＦＰＤ２８ａは、平面的に配列された複数の検出素子によりＸ線を検出して電気信号に変換する。
【００１９】
寝台２９は、床面に支持され、天板（カテーテルテーブル）２９ａを支持する。寝台２９は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、天板２９ａを水平（Ｘ、Ｚ軸方向）動、上下（Ｙ軸方向）動およびローリングさせる。天板２９ａは、被検体Ｐを載置可能である。なお、保持装置５０は、Ｘ線照射装置２７が天板２９ａの下方に位置するアンダーチューブタイプである場合を説明するが、Ｘ線照射装置２７が天板２９ａの上方に位置するオーバーチューブタイプである場合であってもよい。
【００２０】
コントローラ３０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを含んでいる。コントローラ３０は、後述する操作部１３からの指示に従って、高電圧供給装置３１、および駆動制御部３２等の動作を制御する。
【００２１】
高電圧供給装置３１は、コントローラ３０の制御に従って、Ｘ線照射装置２７に高電圧電力を供給する。
【００２２】
駆動制御部３２は、コントローラ３０の制御に従って、スライド機構２１、鉛直軸回転機構２３、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、受像装置２８、および寝台２９の天板２９ａをそれぞれ駆動可能である。
【００２３】
ＤＦ装置６０は、コンピュータをベースとして構成されており、制御部１０、表示部１２、操作部１３、通信部１５、記憶部１６、情報記憶媒体１７、画像処理部１８、画像データベース１９、関数データベース１１を含み、バスによって相互に通信可能に接続されて構成されている。ＤＦ装置６０の制御部１０は、保持装置５０のコントローラ３０と接続されて相互の動作を制御する。またＤＦ装置６０は、病院基幹のＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークＮを介して、造影剤注入装置２００等の外部装置と相互に通信可能である。なお、ＤＦ装置６０は、直接造影剤注入装置２００と接続して通信を行ってもよい。
【００２４】
操作部１３はキーボードやマウス等であり、データの入力を行う。また操作部１３は、コントローラ３０および駆動制御部３２を介して、保持装置５０の各機構の動作を指示する。表示部１２はモニタ等である。通信部１５は、病院内ＬＡＮに接続し、例えば造影剤注入装置２００等といった外部の装置との通信を行う。
【００２５】
記憶部１６は、制御部１０や通信部１５などのワーク領域となるもので、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより実現できる。また記憶部１６は、透視画像またはＤＡ画像における直前のＸ線条件を一時的に記憶する。
【００２６】
情報記憶媒体１７（コンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、ハードディスク、或いはメモリ（Flash Memory、ＲＯＭ：Read Only Memory）などにより実現できる。情報記憶媒体１７には、本実施形態の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム（各部の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム）、複数のアプリケーション等が記憶される。
【００２７】
制御部１０は、全体の制御を司り、様々な演算処理や制御処理などを行う演算装置である。制御部１０の機能は各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。制御部１０は、情報記憶媒体１７に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。
【００２８】
画像データベース１９は、保持装置５０のＦＰＤ２８ａから出力された投影画像データを記憶する。また、画像処理部１８内の画像処理回路１８２（図３に図示）から出力された透視画像および撮影画像（ＤＡ画像）をデータとして記憶する。詳細は後述する。
【００２９】
関数データベース１１は、各部位の平均的な血管径における、造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す関数を格納する。
【００３０】
図２は、関数データベース１１に格納される関数の概略図を示す。
【００３１】
図２に示すように、関数データベース１１には、冠状動脈、大動脈等各部位の血管径によって異なる関数が格納されている。関数データベース１１は、血管径毎に、例えば基準関数Ａ、Ｘ線条件変換関数Ｂ、造影剤の注入速度変換関数Ｃを格納する。
【００３２】
基準関数Ａは、各血管径における所定基準値のＸ線条件と所定基準値の造影剤注入速度の場合における、造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す。Ｘ線条件には様々な要素があるが、ここでは血管コントラストに特に影響の大きい管電圧をＸ線条件として用いる。
【００３３】
Ｘ線条件変換関数Ｂは、Ｘ線条件のうち管電圧をパラメータとした造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す。管電圧が大きいと、Ｘ線のエネルギーが上がり、被検体を透過しやすくなる。そのため、被検体の体厚の薄いところと厚いところとの透過率が近い値になり、血管コントラストが低くなる。
【００３４】
注入速度変換関数Ｃは、造影剤注入速度をパラメータとした造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す。
【００３５】
画像処理部１８は、画像データベース１９に格納される画像データの各種処理を行う。
【００３６】
図３は、ＤＦ装置６０内の画像処理部１８の詳細を示すブロック図である。
【００３７】
図３に示すように、画像処理部１８は、画像取得部１８１、画像処理回路１８２、カテーテル検出部１８３、領域設定部１８４、血管コントラスト算出部１８５を含む。
【００３８】
画像取得部１８１は、画像データベース１９に格納されたＸ線画像データを取得する。
【００３９】
画像処理回路１８２は、画像取得部１８１が画像データベース１９から取得した透視画像および撮影画像（ＤＡ画像）のデータに対して画像処理を行う。画像処理としては、データに対する拡大／階調／空間フィルタ処理や、時系列に蓄積されたデータの最小値／最大値トレース処理、およびノイズを除去するための加算処理等が挙げられる。なお、画像処理回路１８２による画像処理後のデータは、表示部１２に出力されると共に、画像データベース１９に記憶される。
【００４０】
カテーテル検出部１８３は、画像取得部１８１で取得した画像データ、または画像処理回路１８２で画像処理を行った画像データよりカテーテルを検出する。
【００４１】
領域設定部１８４は、カテーテル検出部１８３で検出したカテーテル先端の画像について、複数のＲＯＩ（Region Of Interest：対象領域）を設定する。
【００４２】
血管コントラスト算出部１８５は、領域設定部１８４で設定した各ＲＯＩ内の画素の平均画像レベルから、実血管コントラストを算出する。詳細は後述する。
【００４３】
表示部１２は、制御部１０の制御によって、透視画像および撮影画像（ＤＡ画像）のデータに、患者名等の検査情報（パラメータの文字情報および目盛等）を合成し、合成信号をＤ／Ａ変換後、ビデオ信号として表示する。表示部１２は、画像処理回路１８２から出力される透視画像および撮影画像をライブ表示するライブモニタや、画像処理回路１８２から出力される撮影画像を静止画像表示、また、動画再生表示する参照モニタや、ＦＯＶ（field of view）切り替えのためのデータ等、主に保持装置５０の制御を行なうためのデータを表示するシステムモニタ等を含む。
【００４４】
図４は、ＤＦ装置６０内の制御部１０の詳細を示すブロック図である。
【００４５】
図４に示すように、制御部１０は、造影剤情報取得部１０１、Ｘ線条件取得部１０２、推定部１０３、血管コントラスト設定部１０４、関数変換部１０５、濃度−血管コントラスト算出部１０６、補正演算部１０７を含む。
【００４６】
造影剤情報取得部１０１は、造影剤の注入速度を造影剤注入装置２００から通信部１５を介して取得する。
【００４７】
Ｘ線条件取得部１０２は、画像取得部１８１が取得した透視画像またはＤＡ画像それぞれの、直前のＸ線条件を取得する。
【００４８】
推定部１０３は、Ｘ線条件取得部１０２で取得した透視時のＸ線条件より、透視時と同じ被検体内の位置でＤＡ撮影を行うときのＸ線条件を推定する。透視撮影は低線量のＸ線照射であり、透視によってカテーテルを確認することで、被曝を抑えることができる。一方、ＤＡ撮影は線量が高いため血管コントラストがはっきりとした画質となるが、病変位置が確定していない場合、被検体への被曝量が多くなってしまう。また、透視撮影とＤＡ撮影では線量が異なるため、Ｘ線条件が異なる。そこで推定部１０３は、透視時のＸ線条件より、透視時と同じ被検体内の位置におけるＤＡ撮影時のＸ線条件を推定する。
【００４９】
血管コントラスト設定部１０４は、ユーザが操作部１３で入力した、所望のＸ線画像の血管コントラストの値を設定する。
【００５０】
関数変換部１０５は、造影剤の注入速度、およびＸ線条件に基づき、関数データベース１１に格納される関数を変換する。また関数変換部１０５は、後述する補正演算部１０７で算出した、被検体の所定部位における補正係数に基づき、関数データベース１１に格納される関数を補正する。詳細は後述する。
【００５１】
濃度−血管コントラスト算出部１０６は、関数変換部１０５で変換した関数に基づき、血管コントラスト設定部１０４で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度、または被検体Ｐに注入した造影剤濃度に対応する血管コントラストを算出する。
【００５２】
補正演算部１０７は、血管コントラスト設定部１０４で設定した血管コントラストと、血管コントラスト算出部１８５（図３に図示）で算出した実血管コントラストとを比較して補正係数を算出する。詳細は後述する。
【００５３】
次に、上記構成のＸ線診断装置の動作について説明する。
【００５４】
まず、所定部位で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５５】
ユーザは操作部１３を介して、所定の部位と、所望のＸ線画像の血管コントラストの値とを入力し、血管コントラスト設定部１０４はこの血管コントラストの値を設定する（ステップＳ１０１）。次に制御部１０は、ステップＳ１０１で設定した所定の部位に対応した関数データベース１１内の基準関数Ａ、Ｘ線条件変換関数Ｂ、注入速度変換関数Ｃ（図２参照）を選択する（ステップＳ１０２）。次に、ユーザは被検体Ｐの大腿部からカテーテルを挿入し、カテーテルの位置と保持装置５０の各動作機構とを位置合わせして、Ｘ線透視撮影を行う（ステップＳ１０３）。
【００５６】
Ｘ線透視撮影した透視画像データは、画像処理部１８の画像処理回路１８２で画像処理を行い、表示部１２に表示される（ステップＳ１０４）。
【００５７】
次にＸ線条件取得部１０２は、ステップＳ１０３で行った透視撮影における、直前のＸ線条件を取得し（ステップＳ１０５）、記憶部１６に一時的に記憶する。また、造影剤情報取得部１０１は、造影剤の注入速度等、造影剤の設定情報を造影剤注入装置２００から通信部１５を介して取得する（ステップＳ１０７）。
【００５８】
次に推定部１０３は、ステップＳ１０５でＸ線条件取得部１０２が取得し記憶部１６に一時的に記憶した、直前の透視撮影におけるＸ線条件に基づき、透視時と同じ被検体内の位置でＤＡ撮影を行ったときのＸ線条件を推定する（ステップＳ１０９）。次に関数変換部１０５は、ステップＳ１０９で推定したＸ線条件と、ステップＳ１０７で取得した造影剤注入速度とに基づいて、基準関数Ａを変換する（ステップＳ１１１）。
【００５９】
次に濃度−血管コントラスト算出部１０６は、ステップＳ１１１で変換した関数に基づき、ステップＳ１０１で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する（ステップＳ１１３）。
【００６０】
図６は、関数変換による造影剤濃度の算出を説明するための概念図を示す。
【００６１】
図６に示すように、関数変換部１０５は、ステップＳ１０９で推定したＸ線条件（例えば管電圧80kVとする）におけるＸ線条件変換関数Ｂと、ステップＳ１０７で取得した造影剤注入速度（例えば3ml/sとする）における注入速度変換関数Ｃとに基づき、基準関数Ａを変換して関数Ｄとする。濃度−血管コントラスト算出部１０６は、変換した関数Ｄを用いて、ステップＳ１０１で設定された血管コントラストに対応する造影剤濃度を求める。
【００６２】
基準Ｘ線条件をａ、推定Ｘ線条件をｂ、基準造影剤注入速度をｉ、造影剤注入速度をｊとすると、基準関数Ａ、Ｘ線条件変換関数Ｂ、注入速度変換関数Ｃは以下の式となる。
基準関数Ａ：y= fa,i(x)
Ｘ線条件変換関数Ｂ：y= gb,i(x)-ga,i(x)
注入速度変換関数Ｃ：y= ha,j(x)-ha,i(x)
よって、関数変換部１０５で変換された関数Ｄは以下の式となる。
【数１】
【００６３】
次に、ステップＳ１１３で算出した造影剤濃度で被検体Ｐを造影撮影する動作について、図７及び図８に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６４】
ユーザは被検体Ｐに、ステップＳ１１３で算出した濃度の造影剤を注入する（ステップＳ２０１）。次にユーザは、被検体ＰのＸ線ＤＡ撮影を行う（ステップＳ２０３）。
【００６５】
Ｘ線ＤＡ撮影したＤＡ画像データは、画像処理部１８の画像処理回路１８２で画像処理を行い、表示部１２に表示され、画像データベース１９に格納される（ステップＳ２０４）。
【００６６】
次にＸ線条件取得部１０２は、ステップＳ２０３で行ったＤＡ撮影時の実Ｘ線条件を取得し（ステップＳ２０５）、記憶部１６に一時的に記憶する。
【００６７】
次にカテーテル検出部１８３は、画像データベース１９に格納したＤＡ画像データより、カテーテルの先端を検出する（ステップＳ２０７）。カテーテルの先端を検出する方法は、公知の技術を用いてよい。図９に、画像処理でカテーテルの先端を検出する一例について示す。図９において、造影剤注入前の画像を（ａ１）、造影剤注入時の画像を（ｂ１）とする。画像（ａ１）、（ｂ１）について、画像処理を行いそれぞれ画像（ａ２）、（ｂ２）を得る。具体的な画像処理手法として、Subtract Background（背景部分を滑らかにする処理）、Histogram Stretching（ヒストグラムを広げる処理）、Threshold（閾値処理（２値化））、Erosion（侵食処理）、Dilation（膨張処理）を行う。
【００６８】
画像（ａ２）では、造影剤が注入されていないため、カテーテルの先端が簡単に検出可能であるが、画像（ｂ２）では、造影剤注入中のためカテーテルの先端が容易に検出出来ない。そこで、画像（ａ２）で検出したカテーテル先端部分の画像をテンプレート（ｃ）として切り出し、画像（ｂ２）でテンプレートマッチングを行って、カテーテルの先端を検出する。
【００６９】
図７に戻り、次に領域設定部１８４は、ステップＳ２０７で検出したカテーテルの先端から造影剤注入方向に、複数のＲＯＩ（Region Of Interest：対象領域）を設定する（ステップＳ２０９）。
【００７０】
次に血管コントラスト算出部１８５は、ステップＳ２０９で設定した各ＲＯＩ内の画素の画像レベルに基づき、実血管コントラストを算出する（ステップＳ２１１）。
【００７１】
図１０は、ＲＯＩの設定と、実血管コントラストを算出する一例を示す。
【００７２】
図１０に示すように、領域設定部１８４は、カテーテル先端の、造影剤注入方向と垂直に、複数のＲＯＩを設定する。各ＲＯＩ内の画素の平均画像レベルμ（μ1、μ2…）を算出し、最大のμをもつＲＯＩを背景μBackground、最小のμをもつＲＯＩを血管μVesselとする。造影剤を注入した血管は、ＦＰＤ２８ａに到達するＸ線量が背景と比較して低下することにより、画像レベルが小さくなり、画像が黒っぽくなる。逆に、背景は画像レベルが大きくなり画像が白っぽくなる。図１０の例では、μ2を最大、μ6を最小としている。そして、この画像における血管コントラストを次式により算出する。
【００７３】
【数２】
【００７４】
Ｘ線ＤＡ撮影は造影剤を注入しながら撮影するので、得られる画像は静止画像のみならず、動画像もある。よって、動画のフレーム毎に血管コントラストを算出し、全フレーム中最大の血管コントラストを実血管コントラストとして採用する。
【００７５】
図８において、次に制御部１０は、ステップＳ１０９で推定部１０３が推定したＸ線条件と、ステップＳ２０５でＸ線条件取得部１０２が取得し記憶部１６に一時的に記憶した、直前の実Ｘ線条件とが等しいか否か判別する（ステップＳ２１３）。推定Ｘ線条件と実Ｘ線条件とが等しい場合（ステップＳ２１３で「Ｙｅｓ」）、補正演算部１０７は、ステップＳ２１１で算出した実血管コントラストを、ステップＳ１０１で設定した血管コントラストで除算し、結果を補正係数として算出する（ステップＳ２１５）。次に関数変換部１０５は、ステップＳ２１５で算出した補正係数を、関数データベース１１内の対象部位における基準関数Ａに乗算し補正する（ステップＳ２１７）。
【００７６】
推定Ｘ線条件と実Ｘ線条件とが異なる場合（ステップＳ２１３で「Ｎｏ」）、ステップＳ１０１で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度が正しくないことになる。関数変換部１０５は、実Ｘ線条件に基づいたＸ線条件変換関数Ｂと、造影剤注入速度における注入速度変換関数Ｃに基づき、基準関数Ａを変換する（ステップＳ２１９）。変換した基準関数をＡ１とする。次に濃度−血管コントラスト算出部１０６は、ステップＳ２１９で変換した基準関数Ａ１に基づき、ステップＳ２０１で被検体Ｐに注入した造影剤濃度に対応する血管コントラストを算出する（ステップＳ２２１）。
【００７７】
以降の動作はステップＳ２１５、Ｓ２１７と同様である。補正演算部１０７は、ステップＳ２１１で算出した実血管コントラストを、ステップＳ２２１で算出した血管コントラストで除算し、結果を補正係数として算出する（ステップＳ２２３）。次に関数変換部１０５は、ステップＳ２２３で算出した補正係数を、関数データベース１１内の対象部位における基準関数Ａに乗算し補正する（ステップＳ２２５）。
【００７８】
次に関数変換部１０５は、ステップＳ２１７またはステップＳ２２５で補正された基準関数（基準関数Ａ’とする）を、実Ｘ線条件と造影剤注入速度に基づいて変換する（ステップＳ２２７）。次に血管コントラスト設定部１０４は、ユーザが操作部１３で入力するＸ線画像の血管コントラストを設定し（ステップＳ２２９）、濃度−血管コントラスト算出部１０６は、ステップＳ２２７で変換した関数に基づき、ステップＳ２２９で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する（ステップＳ２３１）。
【００７９】
ステップＳ２２７、Ｓ２３１の動作は、それぞれステップＳ１１１、Ｓ１１３の動作と同様であるが、基準関数Ａ’が被検体Ｐに合わせて補正された関数であるため、被検体Ｐに対し適切な造影剤濃度を設定することが出来る。
【００８０】
なお、造影剤情報取得部１０１と濃度−血管コントラスト算出部１０６は、必ずしもＸ線診断装置１００内に備わる必要はなく、ワークステーション等といった外部装置に備えていても良い。その際、Ｘ線診断装置１００からＸ線画像データや関数のデータをワークステーションで受信して演算を行っても良い。また、造影剤注入装置２００とワークステーションは接続されていてもされていなくても良い。造影剤注入装置２００とワークステーションが接続されている場合、ワークステーションは造影剤注入速度のデータを造影剤注入装置２００から直接受信し、接続されていない場合、ワークステーションはＸ線診断装置１００を介して造影剤注入速度のデータを受信するようにしてもよい。
【００８１】
以上説明したように、実施形態のＸ線診断装置１００によれば、部位に対応した基準関数を、透視時のＸ線条件から推定したＤＡ撮影を行うためのＸ線条件と、造影剤注入速度とに基づいて変換し、ユーザが設定する血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する。この造影剤濃度でＤＡ撮影を行って、実血管コントラストを算出し、ユーザが設定した血管コントラストと比較して、基準関数を補正し、被検体に合わせた造影剤濃度を算出する。よって、必要な血管コントラストが得られる造影剤濃度を、被検体毎、かつ部位毎に得る事が出来、造影剤量や被曝量の低減を図ることができる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１００…Ｘ線診断装置、２００…造影剤注入装置、５０…保持装置、６０…ＤＦ装置、２１…スライド機構、２３…鉛直軸回転機構、２４…懸垂アーム、２５…Ｃアーム回転機構、２６…Ｃアーム、２７…Ｘ線照射装置、２８…受像装置、２９…寝台、３０…コントローラ、３１…高電圧供給装置、３２…駆動制御部、１０…制御部、１２…表示部、１３…操作部、１５…通信部、１６…記憶部、１７…情報記憶媒体、１８…画像処理部、１９…画像データベース、１１…関数データベース。
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置では、被検体の血管の狭窄等の病変部や形状を確認するため、血管内にカテーテルを挿入し造影剤を注入して造影撮影を行う。造影撮影において、被検体毎および被検体の撮影方向（体厚）によって血管コントラストが変化するため、被検体毎や部位毎に造影剤濃度を設定することが望ましい。しかし、実際は被検体や部位によって造影剤濃度を合わせるのが非常に困難であるので、被検体や部位に関係なく同一の造影剤濃度で行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−１７７２５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来技術によると、同一の造影剤濃度で造影撮影を行う場合、被検体または部位によっては適切な造影剤濃度でないために、表示される画像の血管コントラストに差が生じてしまう。例えば、血管コントラストが高く表示される部分ははっきりとした画像となるが、必要以上に造影剤濃度が高いため、被検体の負担となってしまう。また血管コントラストが低く表示される部分は、必要なコントラストが得られないため見にくい画像となり、再度造影剤濃度を高くして撮影を行わなければならないため、被検体への造影剤量および被曝量が増加してしまう。
【０００５】
また、造影剤濃度を容易に変更可能なインジェクタがあるが、得られる血管コントラストが造影撮影前に分からないため、適切な造影剤濃度設定を行うことが困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のＸ線診断装置は、上述した課題を解決するために、部位毎の造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す関数を格納する関数データベースと、被検体に注入する際の造影剤の注入速度を取得する造影剤情報取得部と、被検体のＸ線撮影を行った際の、第１のＸ線条件を取得する条件取得部と、画像における所定の血管コントラストを設定する血管コントラスト設定部と、前記条件取得部で取得した前記第１のＸ線条件に基づき、同じ撮影位置でＸ線撮影を行ったときの第２のＸ線条件を推定する推定部と、前記推定部で推定した前記第２のＸ線条件、および前記造影剤情報取得部で取得した造影剤の注入速度に基づき、前記関数データベースに格納される前記関数を変換する関数変換部と、前記関数変換部で変換した前記関数より、前記血管コントラスト設定部で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する造影剤濃度算出部と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態に係る、Ｘ線診断装置の概略構成を示すブロック図であり、Ｘ線診断装置と造影剤注入装置とのネットワークシステムを示す構成図。
【図２】関数データベースに格納される関数の概略図。
【図３】ＤＦ装置内の画像処理部の詳細を示すブロック図。
【図４】ＤＦ装置内の制御部の詳細を示すブロック図。
【図５】設定した血管コントラストと対応する造影剤濃度を算出する動作を示すフローチャート。
【図６】関数変換による造影剤濃度の算出を説明するための概念図。
【図７】算出した造影剤濃度で被検体を造影撮影する動作を示すフローチャート。
【図８】基準関数を補正して造影剤濃度を算出する動作を示すフローチャート。
【図９】画像処理でカテーテルの先端を検出する一例を示す図。
【図１０】ＲＯＩの設定と、実血管コントラストを算出する一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態のＸ線診断装置について、添付図面を参照して説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態のＸ線診断装置の概略構成を示すブロック図である。
【００１０】
図１は、本実施形態の一例としての、天井走行式Ｃアームを備えるＸ線診断装置１００を示す。Ｘ線診断装置１００は、大きくは、保持装置５０およびＤＦ（digital fluorography）装置６０から構成される。保持装置５０は、検査・治療室に、ＤＦ装置６０は機械室などに設置される。なお、本発明に係るＸ線診断装置は、天井走行式Ｃアームを備えるＸ線診断装置１００に限定されるものではなく、床走行式Ｃアームを備えるＸ線診断装置であってもよい。
【００１１】
保持装置５０は、スライド機構２１、鉛直軸回転機構２３、懸垂アーム２４、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、受像装置２８、寝台２９、コントローラ３０、高電圧供給装置３１、駆動制御部３２を設ける。
【００１２】
スライド機構２１は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、鉛直軸回転機構２３、懸垂アーム２４、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、および受像装置２８を一体として水平方向にスライドさせる。
【００１３】
鉛直軸回転機構２３は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、懸垂アーム２４、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、および受像装置２８を一体として鉛直軸回転方向に回転させる。
【００１４】
懸垂アーム２４は、鉛直軸回転機構２３によって支持される。
【００１５】
Ｃアーム回転機構２５は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、および受像装置２８を一体として懸垂アーム２４に対する回転方向に回転させる。
【００１６】
Ｃアーム２６は、Ｃアーム回転機構２５によって支持され、Ｘ線照射装置２７と受像装置２８とを、被検体Ｐを中心に対向配置させる。Ｃアーム２６の背面又は側面にはレール（図示しない）が設けられ、Ｃアーム回転機構２５とＣアーム２６とによって挟み込まれる当該レールを介して、Ｃアーム２６は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、Ｘ線照射装置２７、および受像装置２８を一体としてＣアーム２６の円弧方向に円弧動させる。
【００１７】
Ｘ線照射装置２７は、Ｃアーム２６の一端に設けられる。Ｘ線照射装置２７は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、前後動が可能なように設けられる。Ｘ線照射装置２７は、高電圧供給装置３１から高電圧電力の供給を受けて、高電圧電力の条件に応じて被検体Ｐの所定部位に向かってＸ線を照射する。Ｘ線照射装置２７は、Ｘ線の出射側に、複数枚の鉛羽で構成されるＸ線照射野絞りや、シリコンゴム等で形成されハレーションを防止するために所定量の照射Ｘ線を減衰させる補償フィルタ等を設ける。
【００１８】
受像装置２８は、Ｃアーム２６の他端であってＸ線照射装置２７の出射側に設けられる。受像装置２８は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、前後動が可能なように設けられる。受像装置２８は、ＦＰＤ（Flat Panel Detector：平面検出器）２８ａを含む。ＦＰＤ２８ａは、平面的に配列された複数の検出素子によりＸ線を検出して電気信号に変換する。
【００１９】
寝台２９は、床面に支持され、天板（カテーテルテーブル）２９ａを支持する。寝台２９は、駆動制御部３２を介したコントローラ３０による制御によって、天板２９ａを水平（Ｘ、Ｚ軸方向）動、上下（Ｙ軸方向）動およびローリングさせる。天板２９ａは、被検体Ｐを載置可能である。なお、保持装置５０は、Ｘ線照射装置２７が天板２９ａの下方に位置するアンダーチューブタイプである場合を説明するが、Ｘ線照射装置２７が天板２９ａの上方に位置するオーバーチューブタイプである場合であってもよい。
【００２０】
コントローラ３０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを含んでいる。コントローラ３０は、後述する操作部１３からの指示に従って、高電圧供給装置３１、および駆動制御部３２等の動作を制御する。
【００２１】
高電圧供給装置３１は、コントローラ３０の制御に従って、Ｘ線照射装置２７に高電圧電力を供給する。
【００２２】
駆動制御部３２は、コントローラ３０の制御に従って、スライド機構２１、鉛直軸回転機構２３、Ｃアーム回転機構２５、Ｃアーム２６、Ｘ線照射装置２７、受像装置２８、および寝台２９の天板２９ａをそれぞれ駆動可能である。
【００２３】
ＤＦ装置６０は、コンピュータをベースとして構成されており、制御部１０、表示部１２、操作部１３、通信部１５、記憶部１６、情報記憶媒体１７、画像処理部１８、画像データベース１９、関数データベース１１を含み、バスによって相互に通信可能に接続されて構成されている。ＤＦ装置６０の制御部１０は、保持装置５０のコントローラ３０と接続されて相互の動作を制御する。またＤＦ装置６０は、病院基幹のＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークＮを介して、造影剤注入装置２００等の外部装置と相互に通信可能である。なお、ＤＦ装置６０は、直接造影剤注入装置２００と接続して通信を行ってもよい。
【００２４】
操作部１３はキーボードやマウス等であり、データの入力を行う。また操作部１３は、コントローラ３０および駆動制御部３２を介して、保持装置５０の各機構の動作を指示する。表示部１２はモニタ等である。通信部１５は、病院内ＬＡＮに接続し、例えば造影剤注入装置２００等といった外部の装置との通信を行う。
【００２５】
記憶部１６は、制御部１０や通信部１５などのワーク領域となるもので、ＲＡＭ（Random Access Memory）などにより実現できる。また記憶部１６は、透視画像またはＤＡ画像における直前のＸ線条件を一時的に記憶する。
【００２６】
情報記憶媒体１７（コンピュータにより読み取り可能な媒体）は、プログラムやデータなどを格納するものであり、ハードディスク、或いはメモリ（Flash Memory、ＲＯＭ：Read Only Memory）などにより実現できる。情報記憶媒体１７には、本実施形態の各部としてコンピュータを機能させるためのプログラム（各部の処理をコンピュータに実行させるためのプログラム）、複数のアプリケーション等が記憶される。
【００２７】
制御部１０は、全体の制御を司り、様々な演算処理や制御処理などを行う演算装置である。制御部１０の機能は各種プロセッサ（ＣＰＵ、ＤＳＰ等）、ＡＳＩＣ（ゲートアレイ等）などのハードウェアや、プログラムにより実現できる。制御部１０は、情報記憶媒体１７に格納されるプログラム（データ）に基づいて本実施形態の種々の処理を行う。
【００２８】
画像データベース１９は、保持装置５０のＦＰＤ２８ａから出力された投影画像データを記憶する。また、画像処理部１８内の画像処理回路１８２（図３に図示）から出力された透視画像および撮影画像（ＤＡ画像）をデータとして記憶する。詳細は後述する。
【００２９】
関数データベース１１は、各部位の平均的な血管径における、造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す関数を格納する。
【００３０】
図２は、関数データベース１１に格納される関数の概略図を示す。
【００３１】
図２に示すように、関数データベース１１には、冠状動脈、大動脈等各部位の血管径によって異なる関数が格納されている。関数データベース１１は、血管径毎に、例えば基準関数Ａ、Ｘ線条件変換関数Ｂ、造影剤の注入速度変換関数Ｃを格納する。
【００３２】
基準関数Ａは、各血管径における所定基準値のＸ線条件と所定基準値の造影剤注入速度の場合における、造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す。Ｘ線条件には様々な要素があるが、ここでは血管コントラストに特に影響の大きい管電圧をＸ線条件として用いる。
【００３３】
Ｘ線条件変換関数Ｂは、Ｘ線条件のうち管電圧をパラメータとした造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す。管電圧が大きいと、Ｘ線のエネルギーが上がり、被検体を透過しやすくなる。そのため、被検体の体厚の薄いところと厚いところとの透過率が近い値になり、血管コントラストが低くなる。
【００３４】
注入速度変換関数Ｃは、造影剤注入速度をパラメータとした造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す。
【００３５】
画像処理部１８は、画像データベース１９に格納される画像データの各種処理を行う。
【００３６】
図３は、ＤＦ装置６０内の画像処理部１８の詳細を示すブロック図である。
【００３７】
図３に示すように、画像処理部１８は、画像取得部１８１、画像処理回路１８２、カテーテル検出部１８３、領域設定部１８４、血管コントラスト算出部１８５を含む。
【００３８】
画像取得部１８１は、画像データベース１９に格納されたＸ線画像データを取得する。
【００３９】
画像処理回路１８２は、画像取得部１８１が画像データベース１９から取得した透視画像および撮影画像（ＤＡ画像）のデータに対して画像処理を行う。画像処理としては、データに対する拡大／階調／空間フィルタ処理や、時系列に蓄積されたデータの最小値／最大値トレース処理、およびノイズを除去するための加算処理等が挙げられる。なお、画像処理回路１８２による画像処理後のデータは、表示部１２に出力されると共に、画像データベース１９に記憶される。
【００４０】
カテーテル検出部１８３は、画像取得部１８１で取得した画像データ、または画像処理回路１８２で画像処理を行った画像データよりカテーテルを検出する。
【００４１】
領域設定部１８４は、カテーテル検出部１８３で検出したカテーテル先端の画像について、複数のＲＯＩ（Region Of Interest：対象領域）を設定する。
【００４２】
血管コントラスト算出部１８５は、領域設定部１８４で設定した各ＲＯＩ内の画素の平均画像レベルから、実血管コントラストを算出する。詳細は後述する。
【００４３】
表示部１２は、制御部１０の制御によって、透視画像および撮影画像（ＤＡ画像）のデータに、患者名等の検査情報（パラメータの文字情報および目盛等）を合成し、合成信号をＤ／Ａ変換後、ビデオ信号として表示する。表示部１２は、画像処理回路１８２から出力される透視画像および撮影画像をライブ表示するライブモニタや、画像処理回路１８２から出力される撮影画像を静止画像表示、また、動画再生表示する参照モニタや、ＦＯＶ（field of view）切り替えのためのデータ等、主に保持装置５０の制御を行なうためのデータを表示するシステムモニタ等を含む。
【００４４】
図４は、ＤＦ装置６０内の制御部１０の詳細を示すブロック図である。
【００４５】
図４に示すように、制御部１０は、造影剤情報取得部１０１、Ｘ線条件取得部１０２、推定部１０３、血管コントラスト設定部１０４、関数変換部１０５、濃度−血管コントラスト算出部１０６、補正演算部１０７を含む。
【００４６】
造影剤情報取得部１０１は、造影剤の注入速度を造影剤注入装置２００から通信部１５を介して取得する。
【００４７】
Ｘ線条件取得部１０２は、画像取得部１８１が取得した透視画像またはＤＡ画像それぞれの、直前のＸ線条件を取得する。
【００４８】
推定部１０３は、Ｘ線条件取得部１０２で取得した透視時のＸ線条件より、透視時と同じ被検体内の位置でＤＡ撮影を行うときのＸ線条件を推定する。透視撮影は低線量のＸ線照射であり、透視によってカテーテルを確認することで、被曝を抑えることができる。一方、ＤＡ撮影は線量が高いため血管コントラストがはっきりとした画質となるが、病変位置が確定していない場合、被検体への被曝量が多くなってしまう。また、透視撮影とＤＡ撮影では線量が異なるため、Ｘ線条件が異なる。そこで推定部１０３は、透視時のＸ線条件より、透視時と同じ被検体内の位置におけるＤＡ撮影時のＸ線条件を推定する。
【００４９】
血管コントラスト設定部１０４は、ユーザが操作部１３で入力した、所望のＸ線画像の血管コントラストの値を設定する。
【００５０】
関数変換部１０５は、造影剤の注入速度、およびＸ線条件に基づき、関数データベース１１に格納される関数を変換する。また関数変換部１０５は、後述する補正演算部１０７で算出した、被検体の所定部位における補正係数に基づき、関数データベース１１に格納される関数を補正する。詳細は後述する。
【００５１】
濃度−血管コントラスト算出部１０６は、関数変換部１０５で変換した関数に基づき、血管コントラスト設定部１０４で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度、または被検体Ｐに注入した造影剤濃度に対応する血管コントラストを算出する。
【００５２】
補正演算部１０７は、血管コントラスト設定部１０４で設定した血管コントラストと、血管コントラスト算出部１８５（図３に図示）で算出した実血管コントラストとを比較して補正係数を算出する。詳細は後述する。
【００５３】
次に、上記構成のＸ線診断装置の動作について説明する。
【００５４】
まず、所定部位で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する動作について、図５に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５５】
ユーザは操作部１３を介して、所定の部位と、所望のＸ線画像の血管コントラストの値とを入力し、血管コントラスト設定部１０４はこの血管コントラストの値を設定する（ステップＳ１０１）。次に制御部１０は、ステップＳ１０１で設定した所定の部位に対応した関数データベース１１内の基準関数Ａ、Ｘ線条件変換関数Ｂ、注入速度変換関数Ｃ（図２参照）を選択する（ステップＳ１０２）。次に、ユーザは被検体Ｐの大腿部からカテーテルを挿入し、カテーテルの位置と保持装置５０の各動作機構とを位置合わせして、Ｘ線透視撮影を行う（ステップＳ１０３）。
【００５６】
Ｘ線透視撮影した透視画像データは、画像処理部１８の画像処理回路１８２で画像処理を行い、表示部１２に表示される（ステップＳ１０４）。
【００５７】
次にＸ線条件取得部１０２は、ステップＳ１０３で行った透視撮影における、直前のＸ線条件を取得し（ステップＳ１０５）、記憶部１６に一時的に記憶する。また、造影剤情報取得部１０１は、造影剤の注入速度等、造影剤の設定情報を造影剤注入装置２００から通信部１５を介して取得する（ステップＳ１０７）。
【００５８】
次に推定部１０３は、ステップＳ１０５でＸ線条件取得部１０２が取得し記憶部１６に一時的に記憶した、直前の透視撮影におけるＸ線条件に基づき、透視時と同じ被検体内の位置でＤＡ撮影を行ったときのＸ線条件を推定する（ステップＳ１０９）。次に関数変換部１０５は、ステップＳ１０９で推定したＸ線条件と、ステップＳ１０７で取得した造影剤注入速度とに基づいて、基準関数Ａを変換する（ステップＳ１１１）。
【００５９】
次に濃度−血管コントラスト算出部１０６は、ステップＳ１１１で変換した関数に基づき、ステップＳ１０１で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する（ステップＳ１１３）。
【００６０】
図６は、関数変換による造影剤濃度の算出を説明するための概念図を示す。
【００６１】
図６に示すように、関数変換部１０５は、ステップＳ１０９で推定したＸ線条件（例えば管電圧80kVとする）におけるＸ線条件変換関数Ｂと、ステップＳ１０７で取得した造影剤注入速度（例えば3ml/sとする）における注入速度変換関数Ｃとに基づき、基準関数Ａを変換して関数Ｄとする。濃度−血管コントラスト算出部１０６は、変換した関数Ｄを用いて、ステップＳ１０１で設定された血管コントラストに対応する造影剤濃度を求める。
【００６２】
基準Ｘ線条件をａ、推定Ｘ線条件をｂ、基準造影剤注入速度をｉ、造影剤注入速度をｊとすると、基準関数Ａ、Ｘ線条件変換関数Ｂ、注入速度変換関数Ｃは以下の式となる。
基準関数Ａ：y= fa,i(x)
Ｘ線条件変換関数Ｂ：y= gb,i(x)-ga,i(x)
注入速度変換関数Ｃ：y= ha,j(x)-ha,i(x)
よって、関数変換部１０５で変換された関数Ｄは以下の式となる。
【数１】
【００６３】
次に、ステップＳ１１３で算出した造影剤濃度で被検体Ｐを造影撮影する動作について、図７及び図８に示すフローチャートを参照して説明する。
【００６４】
ユーザは被検体Ｐに、ステップＳ１１３で算出した濃度の造影剤を注入する（ステップＳ２０１）。次にユーザは、被検体ＰのＸ線ＤＡ撮影を行う（ステップＳ２０３）。
【００６５】
Ｘ線ＤＡ撮影したＤＡ画像データは、画像処理部１８の画像処理回路１８２で画像処理を行い、表示部１２に表示され、画像データベース１９に格納される（ステップＳ２０４）。
【００６６】
次にＸ線条件取得部１０２は、ステップＳ２０３で行ったＤＡ撮影時の実Ｘ線条件を取得し（ステップＳ２０５）、記憶部１６に一時的に記憶する。
【００６７】
次にカテーテル検出部１８３は、画像データベース１９に格納したＤＡ画像データより、カテーテルの先端を検出する（ステップＳ２０７）。カテーテルの先端を検出する方法は、公知の技術を用いてよい。図９に、画像処理でカテーテルの先端を検出する一例について示す。図９において、造影剤注入前の画像を（ａ１）、造影剤注入時の画像を（ｂ１）とする。画像（ａ１）、（ｂ１）について、画像処理を行いそれぞれ画像（ａ２）、（ｂ２）を得る。具体的な画像処理手法として、Subtract Background（背景部分を滑らかにする処理）、Histogram Stretching（ヒストグラムを広げる処理）、Threshold（閾値処理（２値化））、Erosion（侵食処理）、Dilation（膨張処理）を行う。
【００６８】
画像（ａ２）では、造影剤が注入されていないため、カテーテルの先端が簡単に検出可能であるが、画像（ｂ２）では、造影剤注入中のためカテーテルの先端が容易に検出出来ない。そこで、画像（ａ２）で検出したカテーテル先端部分の画像をテンプレート（ｃ）として切り出し、画像（ｂ２）でテンプレートマッチングを行って、カテーテルの先端を検出する。
【００６９】
図７に戻り、次に領域設定部１８４は、ステップＳ２０７で検出したカテーテルの先端から造影剤注入方向に、複数のＲＯＩ（Region Of Interest：対象領域）を設定する（ステップＳ２０９）。
【００７０】
次に血管コントラスト算出部１８５は、ステップＳ２０９で設定した各ＲＯＩ内の画素の画像レベルに基づき、実血管コントラストを算出する（ステップＳ２１１）。
【００７１】
図１０は、ＲＯＩの設定と、実血管コントラストを算出する一例を示す。
【００７２】
図１０に示すように、領域設定部１８４は、カテーテル先端の、造影剤注入方向と垂直に、複数のＲＯＩを設定する。各ＲＯＩ内の画素の平均画像レベルμ（μ1、μ2…）を算出し、最大のμをもつＲＯＩを背景μBackground、最小のμをもつＲＯＩを血管μVesselとする。造影剤を注入した血管は、ＦＰＤ２８ａに到達するＸ線量が背景と比較して低下することにより、画像レベルが小さくなり、画像が黒っぽくなる。逆に、背景は画像レベルが大きくなり画像が白っぽくなる。図１０の例では、μ2を最大、μ6を最小としている。そして、この画像における血管コントラストを次式により算出する。
【００７３】
【数２】
【００７４】
Ｘ線ＤＡ撮影は造影剤を注入しながら撮影するので、得られる画像は静止画像のみならず、動画像もある。よって、動画のフレーム毎に血管コントラストを算出し、全フレーム中最大の血管コントラストを実血管コントラストとして採用する。
【００７５】
図８において、次に制御部１０は、ステップＳ１０９で推定部１０３が推定したＸ線条件と、ステップＳ２０５でＸ線条件取得部１０２が取得し記憶部１６に一時的に記憶した、直前の実Ｘ線条件とが等しいか否か判別する（ステップＳ２１３）。推定Ｘ線条件と実Ｘ線条件とが等しい場合（ステップＳ２１３で「Ｙｅｓ」）、補正演算部１０７は、ステップＳ２１１で算出した実血管コントラストを、ステップＳ１０１で設定した血管コントラストで除算し、結果を補正係数として算出する（ステップＳ２１５）。次に関数変換部１０５は、ステップＳ２１５で算出した補正係数を、関数データベース１１内の対象部位における基準関数Ａに乗算し補正する（ステップＳ２１７）。
【００７６】
推定Ｘ線条件と実Ｘ線条件とが異なる場合（ステップＳ２１３で「Ｎｏ」）、ステップＳ１０１で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度が正しくないことになる。関数変換部１０５は、実Ｘ線条件に基づいたＸ線条件変換関数Ｂと、造影剤注入速度における注入速度変換関数Ｃに基づき、基準関数Ａを変換する（ステップＳ２１９）。変換した基準関数をＡ１とする。次に濃度−血管コントラスト算出部１０６は、ステップＳ２１９で変換した基準関数Ａ１に基づき、ステップＳ２０１で被検体Ｐに注入した造影剤濃度に対応する血管コントラストを算出する（ステップＳ２２１）。
【００７７】
以降の動作はステップＳ２１５、Ｓ２１７と同様である。補正演算部１０７は、ステップＳ２１１で算出した実血管コントラストを、ステップＳ２２１で算出した血管コントラストで除算し、結果を補正係数として算出する（ステップＳ２２３）。次に関数変換部１０５は、ステップＳ２２３で算出した補正係数を、関数データベース１１内の対象部位における基準関数Ａに乗算し補正する（ステップＳ２２５）。
【００７８】
次に関数変換部１０５は、ステップＳ２１７またはステップＳ２２５で補正された基準関数（基準関数Ａ’とする）を、実Ｘ線条件と造影剤注入速度に基づいて変換する（ステップＳ２２７）。次に血管コントラスト設定部１０４は、ユーザが操作部１３で入力するＸ線画像の血管コントラストを設定し（ステップＳ２２９）、濃度−血管コントラスト算出部１０６は、ステップＳ２２７で変換した関数に基づき、ステップＳ２２９で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する（ステップＳ２３１）。
【００７９】
ステップＳ２２７、Ｓ２３１の動作は、それぞれステップＳ１１１、Ｓ１１３の動作と同様であるが、基準関数Ａ’が被検体Ｐに合わせて補正された関数であるため、被検体Ｐに対し適切な造影剤濃度を設定することが出来る。
【００８０】
なお、造影剤情報取得部１０１と濃度−血管コントラスト算出部１０６は、必ずしもＸ線診断装置１００内に備わる必要はなく、ワークステーション等といった外部装置に備えていても良い。その際、Ｘ線診断装置１００からＸ線画像データや関数のデータをワークステーションで受信して演算を行っても良い。また、造影剤注入装置２００とワークステーションは接続されていてもされていなくても良い。造影剤注入装置２００とワークステーションが接続されている場合、ワークステーションは造影剤注入速度のデータを造影剤注入装置２００から直接受信し、接続されていない場合、ワークステーションはＸ線診断装置１００を介して造影剤注入速度のデータを受信するようにしてもよい。
【００８１】
以上説明したように、実施形態のＸ線診断装置１００によれば、部位に対応した基準関数を、透視時のＸ線条件から推定したＤＡ撮影を行うためのＸ線条件と、造影剤注入速度とに基づいて変換し、ユーザが設定する血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する。この造影剤濃度でＤＡ撮影を行って、実血管コントラストを算出し、ユーザが設定した血管コントラストと比較して、基準関数を補正し、被検体に合わせた造影剤濃度を算出する。よって、必要な血管コントラストが得られる造影剤濃度を、被検体毎、かつ部位毎に得る事が出来、造影剤量や被曝量の低減を図ることができる。
【００８２】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
【符号の説明】
【００８３】
１００…Ｘ線診断装置、２００…造影剤注入装置、５０…保持装置、６０…ＤＦ装置、２１…スライド機構、２３…鉛直軸回転機構、２４…懸垂アーム、２５…Ｃアーム回転機構、２６…Ｃアーム、２７…Ｘ線照射装置、２８…受像装置、２９…寝台、３０…コントローラ、３１…高電圧供給装置、３２…駆動制御部、１０…制御部、１２…表示部、１３…操作部、１５…通信部、１６…記憶部、１７…情報記憶媒体、１８…画像処理部、１９…画像データベース、１１…関数データベース。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
部位毎の造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す関数を格納する関数データベースと、
被検体に注入する際の造影剤の注入速度を取得する造影剤情報取得部と、
被検体のＸ線撮影を行った際の、第１のＸ線条件を取得する条件取得部と、
画像における所定の血管コントラストを設定する血管コントラスト設定部と、
前記条件取得部で取得した前記第１のＸ線条件に基づき、同じ撮影位置でＸ線撮影を行ったときの第２のＸ線条件を推定する推定部と、
前記推定部で推定した前記第２のＸ線条件、および前記造影剤情報取得部で取得した造影剤の注入速度に基づき、前記関数データベースに格納される前記関数を変換する関数変換部と、
前記関数変換部で変換した前記関数より、前記血管コントラスト設定部で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する造影剤濃度算出部と、
を有するＸ線診断装置。
【請求項２】
前記関数データベースに格納される前記関数は、部位毎に、所定のＸ線条件と所定の造影剤の注入速度における基準関数と、前記Ｘ線条件を変化させた場合のＸ線条件変換関数と、造影剤の注入速度を変化させた場合の注入速度変換関数とを含むように構成される請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記Ｘ線条件は、少なくともＸ線の管電圧であり、
前記関数データベースに格納される前記Ｘ線条件変換関数は、前記Ｘ線の管電圧をパラメータとした関数であるように構成される請求項２に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記造影剤濃度算出部で算出した造影剤濃度に基づいて行うＸ線撮影より、実血管コントラストを算出する血管コントラスト算出部と、
前記血管コントラスト算出部で算出した実血管コントラストと、前記血管コントラスト設定部で設定した血管コントラストとを比較して補正係数を算出する補正演算部と、
をさらに有し、
前記条件取得部は、前記造影剤濃度算出部で算出した造影剤濃度に基づいて行うＸ線撮影より、実Ｘ線条件を取得し、
前記関数変換部は、前記補正演算部で算出した補正係数に基づき、前記関数データベースに格納される前記基準関数を補正し、前記条件取得部で取得した前記実Ｘ線条件、および前記造影剤情報取得部で取得した造影剤の注入速度に基づき、補正した前記基準関数を変換するように構成される請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記推定部で推定した前記第２のＸ線条件と、前記条件取得部で取得した実Ｘ線条件とが異なる場合、
前記関数変換部は、前記条件取得部で取得した前記実Ｘ線条件、および前記造影剤情報取得部で取得した造影剤の注入速度に基づき、前記基準関数を変換し、
前記補正演算部は、前記関数変換部で変換した前記基準関数より求まる血管コントラストと、前記血管コントラスト算出部で算出した実血管コントラストとを比較して補正係数を算出するように構成される請求項４に記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記血管コントラスト算出部は、
Ｘ線画像より造影剤を注入するカテーテルの先端を検出するカテーテル検出部と、
前記カテーテル検出部で検出した前記カテーテルの先端における画像について、複数の領域を設定する領域設定部と、
前記領域設定部で設定した、全フレームにおける領域の画素から、最大のコントラストを算出する演算部と、を有する請求項４に記載のＸ線診断装置。
【請求項１】
部位毎の造影剤濃度と血管コントラストとの関係を示す関数を格納する関数データベースと、
被検体に注入する際の造影剤の注入速度を取得する造影剤情報取得部と、
被検体のＸ線撮影を行った際の、第１のＸ線条件を取得する条件取得部と、
画像における所定の血管コントラストを設定する血管コントラスト設定部と、
前記条件取得部で取得した前記第１のＸ線条件に基づき、同じ撮影位置でＸ線撮影を行ったときの第２のＸ線条件を推定する推定部と、
前記推定部で推定した前記第２のＸ線条件、および前記造影剤情報取得部で取得した造影剤の注入速度に基づき、前記関数データベースに格納される前記関数を変換する関数変換部と、
前記関数変換部で変換した前記関数より、前記血管コントラスト設定部で設定した血管コントラストに対応する造影剤濃度を算出する造影剤濃度算出部と、
を有するＸ線診断装置。
【請求項２】
前記関数データベースに格納される前記関数は、部位毎に、所定のＸ線条件と所定の造影剤の注入速度における基準関数と、前記Ｘ線条件を変化させた場合のＸ線条件変換関数と、造影剤の注入速度を変化させた場合の注入速度変換関数とを含むように構成される請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記Ｘ線条件は、少なくともＸ線の管電圧であり、
前記関数データベースに格納される前記Ｘ線条件変換関数は、前記Ｘ線の管電圧をパラメータとした関数であるように構成される請求項２に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記造影剤濃度算出部で算出した造影剤濃度に基づいて行うＸ線撮影より、実血管コントラストを算出する血管コントラスト算出部と、
前記血管コントラスト算出部で算出した実血管コントラストと、前記血管コントラスト設定部で設定した血管コントラストとを比較して補正係数を算出する補正演算部と、
をさらに有し、
前記条件取得部は、前記造影剤濃度算出部で算出した造影剤濃度に基づいて行うＸ線撮影より、実Ｘ線条件を取得し、
前記関数変換部は、前記補正演算部で算出した補正係数に基づき、前記関数データベースに格納される前記基準関数を補正し、前記条件取得部で取得した前記実Ｘ線条件、および前記造影剤情報取得部で取得した造影剤の注入速度に基づき、補正した前記基準関数を変換するように構成される請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記推定部で推定した前記第２のＸ線条件と、前記条件取得部で取得した実Ｘ線条件とが異なる場合、
前記関数変換部は、前記条件取得部で取得した前記実Ｘ線条件、および前記造影剤情報取得部で取得した造影剤の注入速度に基づき、前記基準関数を変換し、
前記補正演算部は、前記関数変換部で変換した前記基準関数より求まる血管コントラストと、前記血管コントラスト算出部で算出した実血管コントラストとを比較して補正係数を算出するように構成される請求項４に記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記血管コントラスト算出部は、
Ｘ線画像より造影剤を注入するカテーテルの先端を検出するカテーテル検出部と、
前記カテーテル検出部で検出した前記カテーテルの先端における画像について、複数の領域を設定する領域設定部と、
前記領域設定部で設定した、全フレームにおける領域の画素から、最大のコントラストを算出する演算部と、を有する請求項４に記載のＸ線診断装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１０】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１３６４９（Ｐ２０１３−１３６４９Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４９８８６（Ｐ２０１１−１４９８８６）
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月６日（２０１１．７．６）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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