JP4580628B2 - Ｘ線画像診断装置及び画像データ生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、カテーテルを用いた診断あるいは治療を支援するＸ線画像診断装置及び画像データ生成方法に係り、特にカテーテルの挿入時において透視ロードマップ画像データの表示が可能なＸ線画像診断装置及び画像データ生成方法に関する。

Ｘ線画像診断装置やＭＲＩ装置、あるいはＸ線ＣＴ装置などを用いた医用画像診断技術は、１９７０年代のコンピュータ技術の発展に伴って急速な進歩を遂げ、今日の医療において必要不可欠なものとなっている。

Ｘ線画像診断は、近年ではカテーテル手技の発展に伴い循環器分野を中心に進歩を遂げている。循環器領域におけるＸ線画像診断は心血管系をはじめ、全身の動静脈の診断を対象としており、血管内に造影剤を注入した状態でＸ線透過像を撮影する場合が多い。循環器診断用のＸ線画像診断装置は、通常、Ｘ線発生部とＸ線検出部、これらを保持する保持機構と、寝台（天板）及び信号処理部を備えている。そして、保持機構はＣアームあるいはΩアームが用いられ、天板片持ち方式の寝台と組み合わせることによって患者（以下、被検体と呼ぶ。）に対して最適な位置や角度からのＸ線撮影を可能にしている。

循環器疾患を診断するＸ線画像診断装置では、Ｘ線透視下で血管内の目的部位までカテーテルを進めて診断及び治療を行なう際、血管内を進めるカテーテル操作を簡便にするために、透視ロードマップ法が用いられている。透視ロードマップ法では、まず、診断・治療の対象となる被検体に対して造影剤を投与した状態で所定方向から第１のＸ線画像データ（以下、参照画像データと呼ぶ。）を収集し、診断・治療時に前記被検体の略同一方向においてリアルタイムで得られる第２のＸ線画像データ（以下、透視画像データと呼ぶ。）と前記参照画像データとを並列配置あるいは合成することによって透視ロードマップ画像データを生成する方法が行なわれてきた。

この場合、血管内に造影剤を注入した状態で撮影して得られたコントラスト画像データをそのまま参照画像データとして用いる方法や、造影剤を注入する前に撮影して得られたマスク画像データと前記コントラスト画像データとの差分処理（サブトラクション処理）によって血管像のみが抽出されたＤＳＡ（Digital-subtraction angiography）画像データを参照画像データとして用いる場合がある。

このような透視ロードマップ法においては、参照画像データにおける撮影範囲と透視画像データにおける撮影範囲は一致していることが前提となるが、被検体内に挿入したカテーテル先端部の位置が参照画像データの撮影範囲に含まれないような場合、即ち、透視画像データと参照画像データの撮影範囲が異なる場合には透視ロードマップ法の適用が困難となる。

このような問題点に対して、透視画像データの生成範囲より広い範囲における広範囲参照画像データを予め生成し、透視画像データの生成時においてCアームの移動に伴う撮影位置の移動が生じた場合には、前記広範囲参照画像データの中から透視画像データの撮影位置の移動量に基づいて抽出した参照画像データを用いて透視ロードマップ法を適用する方法が提案されている（例えば。特許文献１参照。）。
特開２０００−３４２５６５号公報（第４−６頁、第１−２図）

Ｃアームを有したＸ線画像診断装置において、所望の撮影方向を設定するための撮影系の操作は、操作卓に設けられたハンドルの移動によって行なわれてきた。例えば、冠状動脈撮影のためのＣアーム傾斜角度（Working-angle）の設定では、（１）診断対象の血管に対して他の血管が重ならずに撮影が可能なこと、（２）狭窄部等の患部が存在する血管の走行に対してＸ線が垂直に照射されること、（３）屈曲部が観察し易い方向にＸ線が照射されること、などが要求されるが、このような要求に対して医師や検査技士（以下では、操作者と呼ぶ。）は、Ｃアーム傾斜角度を変えながら被検体に対してＸ線撮影を繰り返して行ない、得られた透視画像データをモニタ上で観測することによって最適なＸ線撮影方向の設定を行なってきた。

このような操作では、予め定められた撮影方向において得られた参照画像データを用いて透視ロードマップ画像データを生成する場合、Ｃアームの傾斜角度変更後における透視画像データの撮影方向と、事前に撮影された参照画像データの撮影方向は異なるため、透視画像データの撮影方向と略一致した方向における参照画像データを再度撮影しなおす必要が生じた。そして、上述の参照画像データの再撮影は、被検体に対する再度の造影剤投与やＸ線曝射などによる侵襲度の増大のみならず診断・治療効率の著しい低下を招いた。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、透視画像データの撮影方向に略一致した参照画像データを予め得られた参照画像データ群の中から選択して用い、透視ロードマップ画像データを短時間で生成することによって、診断・治療に要する時間の短縮と被検体に対する侵襲度の低減を可能としたＸ線画像診断装置及び画像データ生成方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、請求項１に係る本発明のＸ線画像診断装置は、被検体に対してＸ線を照射するＸ線発生手段と、このＸ線発生手段から照射されたＸ線を検出するＸ線検出手段と、前記Ｘ線発生手段及び前記Ｘ線検出手段によるＸ線撮影の撮影方向を設定する撮影方向設定手段と、造影剤を注入した前記被検体に対して前記撮影方向設定手段が撮影方向を順次変更して得られたＸ線投影データに基づいて複数枚の参照画像データを生成する参照画像データ生成手段と、前記複数の参照画像データを記憶する記憶手段と、前記被検体に対して前記撮影方向設定手段が設定する所望の撮影方向において得られたＸ線投影データに基づいて透視画像データを生成する透視画像データ生成手段と、前記撮影方向設定手段が設定する前記透視画像データの撮影方向を検出する撮影方向検出手段と、前記記憶手段に記憶された複数の参照画像データを再構成処理して得られたボリュームデータを投影して、前記透視画像データの撮影方向と略同一の撮影方向における参照画像データを求める手段と、前記透視画像データと前記参照画像データを求める手段により求めた参照画像データとを減算処理して透視ロードマップ画像データを生成する透視ロードマップ画像データ生成手段を備えたことを特徴とする。

又、更に、請求項２に係る本発明の画像データ生成方法は、造影剤を注入した被検体に対して撮影方向を順次変更しながらＸ線撮影をおこなって複数の参照画像データを生成するステップと、前記被検体の所望の撮影方向におけるＸ線撮影をおこなって透視画像データを生成するステップと、複数の参照画像データを再構成処理して得られたボリュームデータを投影して、前記透視画像データの撮影方向と略同一の撮影方向における参照画像データを求めるステップと、前記透視画像データと、前記参照画像データを求めるステップで求めた参照画像データとを減算処理して透視ロードマップ画像データを生成するステップを有することを特徴とする。

本発明によれば、透視ロードマップ画像を用いた診断及び治療において、透視画像データの撮影方向に略一致した参照画像データを予め得られた複数の参照画像データに基づいて求めるため、正確な透視ロードマップ画像データを短時間で生成することができ、診断あるいは治療に要する時間を短縮することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

本発明の第1の実施例の特徴は、予め設定された複数の撮影方向の各々において被検体に対する造影剤の注入とＸ線撮影を行なって複数の参照画像データを生成し、次いで、前記被検体の診断・治療時において所定の撮影方向から得られた透視画像データと、前記複数の参照画像データの中から選択された前記透視画像データの撮影方向と略同一の撮影方向における参照画像データを用いて透視ロードマップ画像データを生成することにある。

（装置の構成）
本発明の第１の実施例におけるＸ線画像診断装置の構成につき図１乃至図３を用いて説明する。図１は、Ｘ線画像診断装置全体の構成を示すブロック図であり、図２は、Ｘ線検出部の平面検出器の詳細な構成を示す図である。

Ｘ線画像診断装置１００は、Ｘ線を被検体１５０に対して照射するＸ線発生部１と、被検体１５０を透過したＸ線を２次元的に検出すると共に、このＸ線検出データに基づいてＸ線投影データを生成するＸ線検出部２と、Ｘ線発生部１とＸ線検出部２を保持するＣアーム５と、被検体１５０を載置する天板１７と、Ｘ線発生部１におけるＸ線照射に必要な高電圧を発生する高電圧発生部４を備えている。

また、Ｘ線画像診断装置１００は、Ｃアーム５あるいは天板１７などの移動を行なう機構部３と、Ｘ線検出部２において生成されたＸ線投影データに基づいて参照画像データや透視画像データ、更には透視ロードマップ画像データの生成と保存を行なう画像演算記憶部７と、この画像演算記憶部７に保存されている上述の画像データの中から所望の画像データを表示する表示部８を備えている。

更に、Ｘ線画像診断装置１００は、被検体情報、撮影条件、表示条件など透視ロードマップ表示に関する諸条件の選択や入力、種々のコマンドの入力を行なう操作部９と、Ｘ線画像診断装置１００の上記各ユニットを統括して制御するシステム制御部１０を備えている。

Ｘ線発生部１は、被検体１５０に対しＸ線を照射するＸ線管１５と、Ｘ線管１５から照射されたＸ線に対してＸ線錘（コーンビーム）を形成するＸ線絞り器１６を備えている。Ｘ線管１５は、Ｘ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）より放出された電子を高電圧によって加速させてタングステン陽極に衝突させＸ線を発生させる。一方、Ｘ線絞り器１６は、Ｘ線管１５と被検体１５０の間に位置し、Ｘ線管１５から照射されたＸ線ビームを所定の照射視野のサイズに絞り込む機能を有している。

Ｘ線検出部２には、Ｘ線を直接電荷に変換するものと、光に変換した後、電荷に変換するものとがあり、本実施例では前者を例に説明するが後者であっても構わない。即ち、Ｘ線検出部２は、被検体１５０を透過したＸ線を電荷に変換して蓄積する平面検出器２１と、この平面検出器２１に蓄積された電荷を読み出すためのゲートドライバ２２と、読み出された電荷からＸ線投影データを生成する投影データ生成部１３とを備えている。

平面検出器２１は、図２に示すように微小な検出素子５１を列方向及びライン方向に２次元的に配列して構成されており、各々の検出素子５１はＸ線を感知し入射Ｘ線量に応じて電荷を生成する光電膜５２と、この光電膜５２に発生した電荷を蓄積する電荷蓄積コンデンサ５３と、電荷蓄積コンデンサ５３に蓄積された電荷を所定のタイミングで読み出すＴＦＴ（薄膜トランジスタ）５４を備えている。以下では説明を簡単にするために、検出素子５１が列方向（図２の上下方向）、及びライン方向（図２の左右方向）に２素子ずつ配列されている場合の平面検出器２１の構成について説明する。

図２の光電膜５２−１１、５２−１２、５２−２１、５２−２２の第１の端子と、電荷蓄積コンデンサ５３−１１、５３−１２、５３−２１、５３−２２の第１の端子とが接続され、更に、その接続点はＴＦＴ５４−１１、５４−１２、５４−２１、５４−２２のソース端子へ接続される。一方、光電膜５２−１１、５２−１２、５２−２１、５２−２２の第２の端子は、図示しないバイアス電源に接続され、電荷蓄積コンデンサ５３−１１、５３−１２、５３−２１、５３−２２の第２の端子は接地される。更に、ライン方向のＴＦＴ５４−１１及びＴＦＴ５４−２１のゲートはゲートドライバ２２の出力端子２２−１に共通接続され、また、ＴＦＴ５４−１２、及びＴＦＴ５４−２２のゲートはゲートドライバ２２の出力端子２２−２に共通接続される。

一方、列方向のＴＦＴ５４−１１及び５４−１２のドレイン端子は信号出力線５９−１に共通接続され、また、ＴＦＴ５４−２１及び５４−２２のドレイン端子は信号出力線５９−２にそれぞれ共通接続される。そして、信号出力線５９−１、５９−２は投影データ生成部１３に接続されている。一方、ゲートドライバ２２は、Ｘ線照射によって検出素子５１の光電膜５２で発生し電荷蓄積コンデンサ５３にて蓄積される信号電荷を読み出すために、ＴＦＴ５４のゲート端子に読み出し用の駆動パルスを供給する。

図１に戻って、投影データ生成部１３は、平面検出器２１から読み出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器２３と、この電荷・電圧変換器２３の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器２４と、平面検出器２１からライン単位でパラレルに読み出されデジタル変換されたＸ線投影データを時系列信号に変換するパラレル・シリアル変換器２５とを備えている。

機構部３は、Ｘ線発生部１及びＸ線検出部２の平面検出器２１を被検体１５０の体軸方向に相対的に移動させるために、天板１７を被検体１５０の体軸方向に直線移動する天板移動機構３２と、Ｘ線発生部１、Ｘ線検出部２及びこれらを保持するＣアーム５を被検体１５０の周囲の所定方向に所定角度回動するＣアーム回動・移動機構３１と、Ｃアーム回動・移動機構３１及び天板移動機構３２を制御するＣアーム・天板機構制御部３３を備えている。

そして、Ｃアーム・天板機構制御部３３は、システム制御部１０からの制御信号に従い、被検体１５０の診断対象部位に対して最適な画像倍率（即ち、Ｘ線管焦点―Ｘ線検出器間距離）を設定し、また、Ｃアーム回動・移動機構３１を制御してＣアーム５の回動あるいは天板１７の移動における方向や大きさ、更には速度などを設定する。

次に、図３は、Ｃアーム回動・移動機構３１によって駆動されるＸ線発生部１及びＸ線検出部２の回動方向を説明するための図である。Ｘ線発生部１及びＸ線検出部２と、これらを回動させるためのＣアーム５及びＣアーム回動・移動機構３１の概略構成を示した図３では、床に設置された架台３４に対して、Ｃアーム回動・移動機構３１が被検体１５０の体軸方向を回動軸としてＲ１方向に回動自在に保持されている。更に、Ｃアーム回動・移動機構３１に対してＣアーム５がＲ２方向にスライド可能に取り付けられており、このＣアーム５の両端部近傍にはＸ線発生部１とＸ線検出部２が設けられている。

そして、Ｘ線発生部１とＸ線検出部２は、Ｃアーム５のＲ２方向のスライドにより、被検体１５０の患部（例えば心臓）をＸ線ビームの回転中心（アイソセンタ）Ｃ０として頭部方向（ＣＲＡ）及び尾部方向（ＣＡＵ）に回動を行なう。更に、上記Ｘ線発生部１とＸ線検出部２は、Ｃアーム５のＲ１方向の回動により、被検体１５０の上記アイソセンタを中心として、第１斜位方向（ＲＡＯ）及び第２斜位方向（ＬＡＯ）に対しても回動する。即ち、Ｘ線発生部１とＸ線検出部２は、Ｃアーム５の回動に伴ってＲＡＯ，ＬＡＯ，ＣＲＡ，ＣＡＵの方向に回動を行ない、この回動により被検体１５０の任意の方向からのＸ線撮影を可能としている。

次に、図１に示した高電圧発生部４は、Ｘ線管１５の陰極から発生する熱電子を加速するために、陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生させる高電圧発生器４２と、システム制御部１０からの指示信号に従い、高電圧発生器４２における管電流、管電圧、照射時間等のＸ線照射条件の制御を行なうＸ線制御部４１を備えている。

次に、画像演算記憶部７の画像演算回路７１は、表示部８において表示された透視画像データ、参照画像データ、及び透視ロードマップ画像データを生成する機能を有し、Ｘ線検出部２の投影データ生成部１３よりライン単位で出力されるＸ線投影データに対して種々の画像処理を行なって複数の撮影方向における参照画像データと任意の撮影方向における透視画像データを生成すると共に、前記透視画像データと、この透視画像データと略同一の撮影方向における参照画像データとから透視ロードマップ画像データを生成する。又、画像演算回路７１は、参照画像データとして造影剤注入前後のＸ線撮影において得られるマスク画像データとコントラスト画像データとの差分処理によってＤＳＡ画像データを生成する機能を有している。

一方、画像データ記憶回路７２は、上記Ｘ線投影データ、参照画像データ、透視画像データ、及び透視ロードマップ画像データの保存を行なう。

操作部９は、キーボード、トラックボール、ジョイスティック、マウスなどの入力デバイスや表示パネル、更には、各種スイッチ等を備えたインターラクティブなインターフェイスであり、被検体情報や撮影対象部位（対象臓器）の入力、Ｘ線照射条件や画像倍率、そして、Ｃアーム５の回動による撮影方向などの各種撮影条件の設定、各種コマンドの入力を行なう。尚、上記Ｘ線照射条件としてＸ線管１５に印加する管電圧、管電流、Ｘ線の照射時間などがあり、被検体情報として年齢、性別、体格、検査部位、検査方法、過去の診断履歴などがある。

表示部８は、画像演算記憶部７の画像データ記憶回路７２に保存されている透視画像データや参照画像データ、更には、透視ロードマップ画像データの表示を行なうためのものであり、これらの画像データやその付帯情報である数字及び各種文字などを合成して表示用データを生成する表示用データ生成回路８１と、上記画像データや付帯情報データに対してＤ／Ａ変換とＴＶフォーマット変換を行なって映像信号を生成する変換回路８２と、この映像信号を表示する液晶、あるいはＣＲＴのモニタ８３を備えている。

そして、システム制御部１０は、図示しないＣＰＵと記憶回路を備え、操作部９から供給される操作者のコマンド信号や撮影条件などの情報を一旦記憶した後、これらの情報に基づいたＸ線投影データの生成、上述の各種画像データの生成と表示、あるいは移動機構に関する制御などシステム全体の制御を行なう。

（透視ロードマップ画像データの生成手順）
次に、図１乃至図８を用い、本実施例のＸ線画像診断装置１００における透視ロードマップ画像データの生成手順と装置動作について説明する。尚、以下の説明では、被検体１５０の心臓の冠状動脈に対してカテーテルを用いて行なわれる診断及び治療を想定し、図４及び図６に示したフローチャートに沿って本実施例の手順について述べるが、診断・治療部位は上記の冠状動脈に限定されない。

先ず、Ｘ線画像診断装置１００の電源が投入された時点で、Ｘ線画像診断装置１００は、ネットワークを介して同じ医療施設内に設置されている図示しないサーバあるいはＨＩＳ（病院情報システム）と接続状態となる。次いで、操作者によって被検体ＩＤが操作部９から入力されたならば、システム制御部１０の図示しないＣＰＵは、前記サーバあるいはＨＩＳの記憶装置に既に保存されている複数被検体の被検体情報や各種撮影条件の中から、前記被検体ＩＤに対応した被検体情報及びこの被検体１５０のＸ線画像診断における各種撮影条件を読み出し、記憶回路に保存すると共に、操作部９の表示パネルに表示する。

操作者は、操作部９の表示パネルに表示された上記情報を確認し、必要に応じて修正する。そして、前記被検体に対する参照画像データ及び透視画像データの撮影における複数の撮影方向を予め設定する（図４のステップＳ１）。

図５は、このとき設定される撮影方向を示しており、例えば、最初の設定条件「Ａ−１」における撮影方向はＬＡＯ方向に１５度、ＣＲＡ方向に０度、又、第２の設定条件「Ａ−２」における撮影方向はＬＡＯ方向に１５度、ＣＲＡ方向に１５度が予め設定される。同様にして、第３の設定条件「Ａ−３」乃至第Ｎの設定条件「Ａ−Ｎ」における撮影方向も設定され、これらの撮影方向に関するデータはシステム制御部１０の記憶回路に保存される。

上述の撮影条件の設定が終了したならば、操作者は、操作部９において参照画像データ生成のための撮影開始コマンドを入力し、この撮影開始コマンド信号がシステム制御部１０に供給されることによって参照画像データの生成が開始される（図４のステップＳ２）。

上記撮影開始コマンド信号を受信したシステム制御部１０は、記憶回路に保存されている最初の設定条件「Ａ−１」（ｎ＝１）の撮影方向の情報を機構部３のＣアーム・天板機構制御部３３に供給する。一方、Ｃアーム・天板機構制御部３３は、システム制御部１０から供給された上記撮影方向に対応したＣアーム５の回動角度に基づいてＣアーム回動・移動機構３１に駆動信号を供給し、このＣアーム５に設けられたＸ線発生部１及びＸ線検出部２による撮影方向が、ＬＡＯ方向に１５度、ＣＲＡ方向に０度になるようにＣアーム傾斜角度を設定する（図４のステップＳ３）。

次いで、予め被検体１５０の鼠ケイ部（足の付け根）の静脈に挿入されたカテーテルより造影剤が注入される。この場合の造影剤の注入は、Ｃアーム傾斜角度の設定が終了したことを確認した操作者自身が行なってもよいが、システム制御部１０から出力された造影剤注入の指示信号を受けた図示しない造影剤注入器によって自動的に行なわれてもよい（図４のステップＳ４）。

次いで、システム制御部１０は、注入された造影剤が冠状動脈の所定領域に到達するタイミングに合わせてＸ線撮影のための駆動信号を高電圧発生部４のＸ線制御部４１に供給する。この駆動信号を受信したＸ線制御部４１は、既に設定されているＸ線照射条件に基づいて高電圧発生器４２を制御して高電圧をＸ線発生部１のＸ線管１５に印加し、Ｘ線管１５は、Ｘ線絞り器１６を介し被検体１５０に対してパルスＸ線を照射する。そして、被検体１５０を透過したＸ線は、被検体１５０の後方に設けられたＸ線検出部２の平面検出器２１によって検出される。

平面検出器２１は、図２において示したようにライン方向と列方向に２次元配列された検出素子５１から構成されており、検出素子５１は、被検体１５０を透過したＸ線を受信して、そのＸ線照射強度に比例した信号電荷を検出素子５１の電荷蓄積コンデンサ５３に蓄積する。Ｘ線照射が終了すると、システム制御部１０からクロックパルスが供給されたゲートドライバ２２は、平面検出器２１に対して駆動パルスを供給して検出素子５１の電荷蓄積コンデンサ５３に蓄積されたライン方向の信号電荷を列方向に順次読み出す。

次に、読み出された信号電荷は、投影データ生成部１３における電荷・電圧変換器２３において電圧に変換され、更に、Ａ／Ｄ変換器２４においてデジタル信号に変換されてパラレル・シリアル変換器２５のメモリにおいて投影データとして一旦保存される。そして、システム制御部１０は、保存された投影データをライン単位でシリアルに順次読み出し、画像演算記憶部７の画像データ記憶回路７２の投影データ記憶領域に２次元投影データとして保存する。

一方、画像演算記憶部７の画像演算回路７１は、画像データ記憶回路７２に保存された２次元の投影データを読み出し、必要に応じて輪郭強調や階調変更などの画像処理を施すことによってコントラスト画像データを生成し、生成したコントラスト画像データを参照画像データとして画像データ記憶回路７２の参照画像データ記憶領域に保存する（図４のステップＳ５）。

尚、上述の参照画像データの生成において、注入された造影剤は短時間で撮影領域から流出するため撮影領域の血管全体を造影剤で同時に満たすことは一般に困難である。このため、造影剤が流れている血管に対して同一撮影方向から一定間隔で複数回のＸ線撮影を行なって複数枚のコントラスト画像データを生成し、これらのコントラスト画像データを用いた加算平均、あるいは画素値の大きな値を有する造影剤部分の合成等によって血管の連続表示を行ってもよい。

Ｃアーム５の最初の設定条件「Ａ−１」による参照画像データの生成が終了したならば、同様の手順によって第２の設定条件「Ａ−２」（ｎ＝２）乃至第Ｎの設定条件「Ａ−Ｎ」（ｎ＝Ｎ）における参照画像データを生成して画像データ記憶回路７２の参照画像データ記憶領域に保存し（図４のステップＳ３及びステップＳ６）、参照画像データの生成と保存を終了する（図４のステップＳ７）。

次に、操作者は、操作部９において既に設定されている透視画像データ用の撮影条件を確認した後、透視画像データを生成するための１つあるいは複数の撮影方向を、例えば、図５に示した設定条件の中から選択するか、あるいはＬＡＯ方向角度及びＣＲＡ方向角度を任意に入力して設定する（図６のステップＳ１１）。

次いで、操作者は、被検体１５０の鼠ケイ部の血管より挿入したカテーテルの先端部を冠状動脈の近傍まで進め、透視画像データ及び透視ロードマップ画像データを生成するための撮影開始コマンドを操作部９より入力する（図６のステップＳ１２）。

上記コマンド信号に従って、撮影方向に関する設定条件（例えば、設定条件「Ａ−２」）を、システム制御部１０を介して操作部９から受信したＣアーム・天板機構制御部３３は、上記撮影方向に対応したＣアーム５の回動角度に基づいてＣアーム回動・移動機構３１に駆動信号を供給し、このＣアーム５に設けられたＸ線発生部１及びＸ線検出部２による撮影方向が、ＬＡＯ方向に１５度、ＣＲＡ方向に１５度となるようにＣアーム傾斜角度を設定する（図６のステップＳ１３）。そして、システム制御部１０は、上述の方法によって設定された撮影方向において投影画像データの収集と、透視画像データの生成を行なうが、これらの手順は既に述べた参照画像データの場合と同様であるため説明を省略する。

以上述べた手順によって画像演算記憶部７の画像演算回路７１は、所望の撮影方向における透視画像データを生成すると共に（図６のステップＳ１４）、既に画像データ記憶回路７２の参照画像データ記憶領域に保存されている複数の参照画像データの中から、前記透視画像データの撮影方向に対して最も近い撮影方向において得られた参照画像データを選択して読み出す（図６のステップＳ１５）。そして、選択された参照画像データと前記透視画像データを合成することによって透視ロードマップ画像データを生成し、画像データ記憶回路７２の透視ロードマップ画像データ記憶領域に保存する（図６のステップＳ１６）。

一方、システム制御部１０は、画像演算記憶部７の画像データ記憶回路７２に保存されたＸ線画像データを読み出し、表示部８のモニタ８３に表示する。即ち、システム制御部１０は、画像データ記憶回路７２に保存された透視ロードマップ画像データを読み出し、表示部８の表示用データ生成回路８１において、この透視ロードマップ画像データに関する文字や数値などの付帯情報と合成した後、変換回路８２に供給する。そして、変換回路８２においてＤ／Ａ変換とＴＶフォーマット変換が行なわれた透視ロードマップ画像データをモニタ８３に表示する（図６のステップＳ１７）。

次いで、操作者は、カテーテルを進めながら図６のステップＳ１４乃至ステップ１７を繰り返すことによって、表示部８のモニタ８３には所望の撮影方向における透視ロードマップ画像データがリアルタイム表示される。

図７は、本実施例において得られた参照画像データ５１及び透視画像データ５２と、この参照画像データ５１と透視画像データ５２が合成されて得られる透視ロードマップ画像データ５３を模式的に示している。即ち、参照画像データ５１は、主に軟部組織６１と造影剤が注入された血管６２の画像データから構成されている。又、透視画像データ５２は、軟部組織６１とガイドワイヤ６３の画像データから構成されており、造影剤の存在しない血管の画像データは軟部組織６１の画像データに含まれている。尚、上記の画像データでは、造影剤が注入された血管やガイドワイヤのようにＸ線の吸収量が大きな部分（大きな画素値）は暗色によって示されている。

一方、例えば、透視画像データから参照画像データを減算（サブトラクション）して得られた透視ロードマップ画像データ５３では、参照画像データ５１の血管６２と透視画像データ５２のガイドワイヤ６３は重畳表示される。即ち、操作者は、透視ロードマップ画像データによって血管走行とガイドワイヤの先端部位置を確認しながらガイドワイヤの挿入を行なう。

図８は、参照画像データ、透視画像データ、及び透視ロードマップ画像データの軟部組織６１、造影剤注入時の血管６２、ガイドワイヤ６３の画像データにおける画素の明るさ（画素値）を模式的に示している。この図に示した参照画像データ及び透視画像データでは白色（透過率１００％）を０、黒色（透過率０％）を２５５とした場合、軟部組織及び造影剤の存在しない血管における画素値は３０、造影剤が注入された血管の画素値は２３０、又ガイドワイヤの画素値は１５０とすれば、透視画像データから参照画像データを減算して得られた透視ロードマップ画像データにおける軟部組織の画素値は０、造影剤注入後の血管の画素値は−２００、ガイドワイヤの画素値は−８０となる。ここで、画素値０を黒色に、画素値−２５５を白色に再設定することによってガイドワイヤ、血管、及び軟部組織は明確に区別して表示することが可能となる。

このようにして、表示部８のモニタ８３に表示された透視ロードマップ画像を観察して、他の撮影方向における透視ロードマップ画像が必要な場合は（図６のステップＳ１８）、操作者は、操作部９において透視画像データ用の撮影方向を変更する。そして、新たに設定された撮影方向において、上述の手順（図６のステップＳ１４乃至ステップＳ１７）を繰り返し、変更後の撮影方向において得られた透視ロードマップ画像データを表示部８のモニタ８３に表示する。

一方、表示部８に表示された透視ロードマップ画像データにおいて十分な情報が得られたならばカテーテルによる治療を行なう。そして、再度、上述の手順によって１つあるいは複数の撮影方向における透視画像データあるいは透視ロードマップ画像データの生成と表示を行なって治療効果を確認し、Ｘ線撮影を終了する（図６のステップＳ１９）。

（変形例）
次に、本実施例の変形例につき、図１及び図９を用いて説明する。

上述の第1の実施例では、被検体に対して造影剤を注入した状態で得られたコントラスト画像データを参照画像データとして用いた場合について述べたが、この変形例ではＤＳＡ画像データを参照画像に用いる場合について説明する。

図９は、参照画像データとしてのＤＳＡ画像データの生成手順を示したフローチャートであり、図４に示した上記実施例における参照画像データの生成手順と同一のステップは同一の符号で示し、その詳細な説明を省略する。

即ち、第1の実施例と同様にして、当該被検体１５０の被検体情報の入力や撮影方向の設定を行ない（図９のステップＳ１）、次いで、操作部９において参照画像データを生成するための撮影開始コマンドを入力する（図９のステップＳ２）。このコマンド信号を受信したシステム制御部１０は、Ｃアーム・天板機構制御部３３に撮影方向の設定条件を供給し、Ｃアーム・天板機構制御部３３は、図５に示した最初の設定条件「Ａ−１」（ｎ＝１）に基づいてＣアーム５を駆動してＸ線発生部１及びＸ線検出部２による撮影方向が、ＬＡＯ方向に１５度、ＣＲＡ方向に０度となるようにＣアーム傾斜角度を設定する（図９のステップＳ３）。

次いで、システム制御部１０は、撮影開始のトリガ信号を高電圧発生部４のＸ線制御部４１に供給し、Ｘ線制御部４１は、高電圧発生器４２を制御して高電圧をＸ線発生部１のＸ線管１５に印加して被検体に対してＸ線を照射する、そして、被検体を透過したＸ線は、Ｘ線検出部２の平面検出器２１によって検出される。

被検体１５０を透過したＸ線の強度に比例して平面検出器２１に蓄積された電荷は、ゲートドライバ２２によって順次読み出され、図１の投影データ生成部１３における電荷・電圧変換器２３において電荷から電圧に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換器２４においてデジタル信号に変換された後、パラレル・シリアル変換器２５のメモリにおいて投影データとして一旦保存される。次いで、システム制御部１０は、保存された投影データをライン単位でシリアルに読み出して、画像演算記憶部７の画像データ記憶回路７２の投影データ記憶領域に２次元の投影データとして保存する。

次いで、画像演算記憶部７の画像演算回路７１は、画像データ記憶回路７２に保存されている２次元の投影データを読み出し、必要に応じて画像処理を施すことによってマスク画像データを生成し、生成したマスク画像データを画像データ記憶回路７２の参照画像データ記憶領域に保存する（図９のステップＳ４１）。

次いで、予め被検体の鼠頚部の静脈に挿入されたカテーテルより造影剤が注入される（図９のステップＳ４２）。そして、画像演算回路７１は、上述のマスク画像データの収集手順と同様の手順よって同一撮影方向における造影剤注入後のコントラスト画像データを生成する（図９のステップＳ４３）。次いで、画像データ記憶回路７２に保存されている前記マスク画像データを読み出し、このマスク画像データを前記コントラスト画像データから減算（サブトラクション）することによりＤＳＡ画像データを生成し、得られたＤＳＡ画像データを参照画像データとして画像データ記憶回路７２の参照画像データ記憶領域に保存する（図９のステップＳ４４）。

Ｃアーム５の最初の設定条件「Ａ−１」による参照画像データの生成が終了したならば、同様の手順によって第２の設定条件「Ａ−２」（ｎ＝２）乃至第Ｎの設定条件「Ａ−Ｎ」（ｎ＝Ｎ）により参照画像データを生成し、画像データ記憶回路７２の参照画像データ記憶領域に保存したならば（図９のステップＳ３乃至ステップＳ６）参照画像データの生成を終了する（図９のステップＳ７）。

尚、上述の変形例におけるマスク画像データの生成は、被検体１５０に造影剤を注入する前に行なったが、注入された造影剤が十分流出した後に行なってもよい。

以上述べた本発明の第１の実施例及びその変形例によれば、透視ロードマップ画像データを表示する際に、透視画像データ用の撮影方向を変更しても、変更後の撮影方向と同一の撮影方向における参照画像データを予め保存された複数の参照画像データの中から選択して用いることができる。このため、治療部位における観察と治療を連続的に行なうことができ、カテーテル操作が容易となるため診断及び治療における安全性と効率が大幅に向上する。

次に、本発明の第２の実施例につき図１０乃至図１２を用いて説明する。この第２の実施例と既に述べた第１の実施例との差異は、参照画像データの生成において、１回の造影剤注入に対して撮影方向を略連続的に変更しながら複数枚の参照画像データを生成することにある。

（装置の構成）
図１０は、第２の実施例におけるＸ線画像診断装置の全体構成を示すブロック図であり、図１の第1の実施例と同様な機能を有するユニットは、同一番号で示し、その詳細な説明を省略する。

このブロック図と図１との差異は、Ｃアーム５の回動角度や天板１７の移動位置を検出する位置・角度検出回路３４が機構部３に新たに備えられていることである。そして、機構部３は、天板１７を被検体１５０の体軸方向に直線移動する天板移動機構３２と、Ｃアーム５を被検体１５０の周囲の所定方向に所定角度回動するＣアーム回動・移動機構３１と、移動後の天板の位置情報や回動後のＣアーム５の角度情報、即ち、図３に示したＲＡＯ，ＬＡＯ，ＣＲＡ，ＣＡＵの各方向におけるＣアーム５の回動角度を検出する位置・角度検出回路３４と、Ｃアーム回動・移動機構３１及び天板移動機構３２を制御するＣアーム・天板機構制御部３３を備えている。

一方、画像演算記憶部７の画像演算回路７１は、位置・角度検出回路３４によって検出された回動角度に対応した撮影方向の情報をシステム制御部１０を介して受信し、この撮影方向において撮影された透視画像データと、予め保存された複数の参照画像データの中から選択した同一撮影方向の参照画像データによって透過ロードマップ画像データの生成を行なう。

（透視ロードマップ画像データの生成手順）
次に、図１０乃至図１２を用い、本実施例のＸ線画像診断装置１００における透視ロードマップ画像データの生成手順と装置動作について説明する。

先ず、操作者は、操作部９において患者情報の入力と各種撮影条件を設定し（図１１のステップＳ３１）、予め被検体の鼠頚部の血管に挿入されたカテーテルより造影剤を注入した後（図１１のステップＳ３２）。参照画像データの生成のための撮影開始コマンドを入力する（図１１のステップＳ３３）。

このコマンド信号を受信したシステム制御部１０は、機構部３のＣアーム・天板機構制御部３３を介してＣアーム回動・移動機構３１に制御信号を送り、Ｃアーム傾斜角度を所定の初期角度に設定した後、ΔθステップでＲＡＯ−ＬＡＯ方向あるいは，ＣＲＡ−ＣＡＵ方向に順次回動させながらＸ線撮影を行なう。

即ち、上述の第１の実施例と同様にして、システム制御部１０がＣアーム５の初期角度をθ０に設定した後（図１１のステップＳ３４）、機構部３の位置・角度検出回路３４は、Ｃアーム５の初期角度θ０を検出し、この初期角度θ０に対応した初期撮影方向のデータを、後述の参照画像データに対する付帯情報として画像データ記憶回路７２に保存する（図１１のステップＳ３５）。

一方、システム制御部１０は、撮影開始のトリガ信号を高電圧発生部４のＸ線制御部４１に供給し、Ｘ線制御部４１は、高電圧発生器４２を制御し高電圧をＸ線発生部１のＸ線管１５に印加して被検体に対してＸ線を照射する、そして、被検体を透過したＸ線は、Ｘ線検出部２の平面検出器２１によって検出される。

被検体１５０を透過したＸ線の強度に比例して平面検出器２１に蓄積された電荷は、ゲートドライバ２２によって順次読み出され、図１の投影データ生成部１３における電荷・電圧変換器２３において電荷から電圧に変換される。そして、Ａ／Ｄ変換器２４においてデジタル信号に変換された後、パラレル・シリアル変換器２５のメモリにおいて投影データとして一旦保存される。次いで、システム制御部１０は、保存された投影データをライン単位でシリアルに読み出して、画像演算記憶部７の画像データ記憶回路７２の投影データ記憶領域に保存する。

次に、画像演算記憶部７の画像演算回路７１は、画像データ記憶回路７２に保存されている２次元の投影データを読み出して参照画像データを生成し、前記初期撮影方向に関するデータと共に画像データ記憶回路７２の参照画像データ記憶領域に保存する（図１１のステップＳ３６）。

同様にして、Ｃアーム５をΔθステップでθ＋Δθ乃至θ＋（Ｍ−１）Δθに順次回動しながら参照画像データを生成し、得られた参照画像データと上記回動角度に対応した撮影方向データを画像データ記憶回路７２の参照画像データ記憶領域に保存して（図１１のステップＳ３４乃至ステップＳ３７）参照画像データのためのＸ線撮影を終了する（図１１のステップＳ３８）。

次に、操作者は、被検体１５０の鼠頚部の血管より挿入したカテーテルの先端部を冠状動脈の近傍まで進め、透視画像データ及び透視ロードマップ画像データの生成のための撮影開始コマンドを操作部９より入力する（図１２のステップＳ４１）。

次いで、操作者は、所望の撮影方向における透視画像データを得るためにＣアーム５を回動させ、前記撮影方向に対応した回動角度に設定する（図１２のステップＳ４２）。そして、この回動角度において投影画像データ及び透視画像データの生成を行なう（図１２のステップＳ４３）。

一方、機構部３の位置・角度検出回路３４は、このときのＣアーム５の回動角度を検出し、この回動角度に対応した撮影方向を算出する（図１２のステップＳ４４）。そして、画像演算回路７１は、算出された撮影方向と同一の撮影方向における参照画像データを画像データ記憶回路７２から選択して読み出し（図１２のステップＳ４５）、更に、読み出した参照画像データと前記透視画像データを用いて透視ロードマップ画像データを生成する（図１２のステップＳ４６）。次いで、得られた透視ロードマップ画像データを画像データ記憶回路７２の透視ロードマップ画像データ記憶領域に一旦保存した後、表示部８のモニタ８３に表示する（図１２のステップＳ４７）。

次に、操作者は、カテーテルを進めながら図１２のステップＳ４３乃至ステップＳ４７を繰り返し実行することによって、表示部８のモニタ８３には所望の撮影方向における透視ロードマップ画像データがリアルタイム表示される。

操作者は、表示部８のモニタ８３に表示された透視ロードマップ画像を観察し、撮影方向の変更が必要な場合は（図１２のステップＳ４８）、操作部９においてＣアーム５を所望の方向に回動させて撮影方向を更新する。そして、新たに設定された撮影方向において、上述の手順（図１２のステップＳ４２乃至ステップＳ４７）を繰り返し、変更後の撮影方向において得られた透視ロードマップ画像データをリアルタイム表示する。

一方、表示部８に表示された透視ロードマップ画像データにおいて十分な情報が得られたならばカテーテルによる治療効果の確認を行ない、Ｘ線撮影を終了する（図１２のステップＳ４９）。

以上述べた本発明の第２の実施例によれば、透視ロードマップ画像データを表示する際に、透視画像データ用の撮影方向を任意の方向に変更しても、変更後の撮影方向と同一の撮影方向における参照画像データを予め保存された複数の参照画像データの中から選択して用いることができる。このため、治療部位における観察と治療を連続的に行なうことが可能となり、診断及び治療における安全性と効率は大幅に向上する。

更に、本実施例によれば、１回の造影剤注入において複数の参照画像データを得ることができるため、参照画像データの生成における生成時間の短縮と被検体への侵襲度の低減が可能となる。又、前記参照画像データは回動方向において連続的に得ることができるため、透視画像データとの合成表示あるいは並列表示を高精度で行なうことが可能となる。

尚、本実施例においても第１の実施例と同様に参照画像データとしてＤＳＡ画像データ（所謂、回転ＤＳＡ画像データ）を用いてもよい。

以上、本発明の実施例について述べてきたが、本発明は上記の実施例に限定されるものでは無く、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施例における参照画像データは、撮影方向の異なる複数枚の２次元画像データから構成される場合について述べたが、被検体の周囲で得られた投影データを再構成処理して得られた３次元のボリュームデータに基づいて生成してもよい。この場合の参照画像データは、透視画像データの撮影方向と略同一の方向に前記ボリュームデータを投影させることによって生成することが可能となる。

又、上述の実施例におけるＣアームは１つの場合について説明したが、２つのＣアームを組み合わせて使用する場合においても有効である。この場合、撮影方向の設定は、２つのＣアームの各々に対して行なわれる。

一方、透視ロードマップ画像データの生成における参照画像データと透視画像データの合成は上述の差分処理に限定されるものではなく加算処理等、他の合成方法であってもよい。

更に、図５においては、Ｃアームの回動角度について設定を行なったが、平面検出器から被検体までの距離と撮影範囲の大きさがパラメータとして設定されてもよい。 又、Ｘ線検出部は平面検出器を用いた場合について述べたが、Ｘ線Ｉ．Ｉ．とＸ線テレビカメラを用いた方式であってもよい。

本発明の第１の実施例におけるＸ線画像診断装置の構成を示すブロック図。 同実施例における平面検出器の構成を示す図。 同実施例におけるＸ線発生部及びＸ線検出部の回動方向を示す図。 同実施例における参照画像データの生成手順を示すフローチャート。 同実施例におけるＣアームの回動角度の設定一覧を示す図。 同実施例における透視ロードマップ画像データの生成手順を示すフローチャート。 同実施例における参照画像データ、透視画像データ及び透視ロードマップ画像データの模式図。 同実施例における透視画像データの画素値を模式的に示す図。 同実施例の変形例における参照画像データの生成手順を示すフローチャート。 本発明の第２の実施例におけるＸ線画像診断装置の構成を示すブロック図。 同実施例における参照画像データの生成手順を示すフローチャート。 同実施例における透視ロードマップ画像データの生成手順を示すフローチャート。

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…Ｃアーム
７…画像演算記憶部
８…表示部
９…操作部
１０…システム制御部
１３…投影データ生成部
１５…Ｘ線管
１６…Ｘ線絞り器
１７…天板
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…Ｃアーム回動・移動機構
３２…天板移動機構
３３…Ｃアーム・天板機構制御部
３４…位置・角度検出回路
４１…Ｘ線制御部
４２…高電圧発生器
７１…画像演算回路
７２…画像データ記憶回路
８１…表示用データ生成回路
８２…変換回路
８３…モニタ
１００…Ｘ線画像診断装置
１５０…被検体

Claims (6)

1. 被検体に対してＸ線を照射するＸ線発生手段と、
   このＸ線発生手段から照射されたＸ線を検出するＸ線検出手段と、
   前記Ｘ線発生手段及び前記Ｘ線検出手段によるＸ線撮影の撮影方向を設定する撮影方向設定手段と、
   造影剤を注入した前記被検体に対して前記撮影方向設定手段が撮影方向を順次変更して得られたＸ線投影データに基づいて複数枚の参照画像データを生成する参照画像データ生成手段と、
   前記複数の参照画像データを記憶する記憶手段と、
   前記被検体に対して前記撮影方向設定手段が設定する所望の撮影方向において得られたＸ線投影データに基づいて透視画像データを生成する透視画像データ生成手段と、
   前記撮影方向設定手段が設定する前記透視画像データの撮影方向を検出する撮影方向検出手段と、
   前記記憶手段に記憶された複数の参照画像データを再構成処理して得られたボリュームデータを投影して、前記透視画像データの撮影方向と略同一の撮影方向における参照画像データを求める手段と、
   前記透視画像データと前記参照画像データを求める手段により求めた参照画像データとを減算処理して透視ロードマップ画像データを生成する透視ロードマップ画像データ生成手段を
   備えたことを特徴とするＸ線画像診断装置。
2. 前記撮影方向設定手段は、前記Ｘ線発生手段及び前記Ｘ線検出手段を搭載した支持手段を所定方向に所定角度回動することによって撮影方向の設定を行なうことを特徴とする請求項１に記載したＸ線画像診断装置。
3. 前記透視画像データ生成手段は、前記撮影方向設定手段が設定した透視画像データに対する撮影方向において時系列的に透視画像データの生成を行なうことを特徴とする請求項１に記載したＸ線画像診断装置。
4. 表示手段を備え、この表示手段は、前記透視ロードマップ画像データ生成手段が生成する時系列的な透視ロードマップ画像データを用いて動画像表示することを特徴とする請求項１に記載したＸ線画像診断装置。
5. 造影剤を注入した被検体に対して撮影方向を順次変更しながらＸ線撮影をおこなって複数の参照画像データを生成するステップと、
   前記被検体の所望の撮影方向におけるＸ線撮影をおこなって透視画像データを生成するステップと、
   複数の参照画像データを再構成処理して得られたボリュームデータを投影して、前記透視画像データの撮影方向と略同一の撮影方向における参照画像データを求めるステップと、
   前記透視画像データと、前記参照画像データを求めるステップで求めた参照画像データとを減算処理して透視ロードマップ画像データを生成するステップを
   有することを特徴とする画像データ生成方法。
6. 前記透視ロードマップ画像データを生成するステップを繰り返して実行することによって時系列的に生成された透視ロードマップ画像データをリアルタイム表示するステップを有することを特徴とする請求項５に記載した画像データ生成方法。

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