(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線管とＸ線検出器との間に存在する被検体に対して複数方向からＸ線画像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影したＸ線画像から被検体の診断部位の血管定量解析を行う定量解析手段と、
前記複数方向から撮影したＸ線画像において対応する位置を指定する対応点指定手段と、この対応点指定手段により指定した対応点における前記Ｘ線管と被検体との間の距離と、前記被検体と前記検出器との間の距離との比で計算される幾何学的拡大率を算出する算出手段と、
この算出手段により算出した幾何学的拡大率を用いて前記定量解析手段による定量解析の結果を補正する補正手段と、
を備えるＸ線画像診断装置。
【請求項２】
前記定量解析手段は、前記被検体の血管径計測を行うことを特徴とする請求項１記載のＸ線画像診断装置。
【請求項３】
前記定量解析手段は、前記被検体の血管狭窄率計測を行うことを特徴とする請求項１記載のＸ線画像診断装置
【請求項４】
Ｘ線管とＸ線検出器との間に存在する被検体に対して複数方向からＸ線画像を撮影する撮影手段と、
前記撮影手段により撮影したＸ線画像から被検体の診断部位の心機能定量解析を行う定量解析手段と、
前記複数方向から撮影したＸ線画像において対応する位置を指定する対応点指定手段と、この対応点指定手段により指定した対応点における前記Ｘ線管と被検体との間の距離と、前記被検体と前記検出器との間の距離との比で計算される幾何学的拡大率を算出する算出手段と、
この算出手段により算出した幾何学的拡大率を用いて前記定量解析手段による定量解析の結果を補正する補正手段と、
を備えるＸ線画像診断装置。
【請求項５】
前記定量解析手段は、前記被検体の心容積計測を行うことを特徴とする請求項４記載のＸ線画像診断装置
【請求項６】
前記定量解析手段は、前記被検体の心駆出率計測を行うことを特徴とする請求項４記載のＸ線画像診断装置。
【請求項７】
前記撮影手段は、同時に２方向からＸ線画像を撮影することができるよう設けられることを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のＸ線画像診断装置。
【請求項８】
前記定量解析手段は、互いに直角な方向から撮影した少なくとも２枚の画像から被検体の診断部位の定量解析を行うことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のＸ線画像診断装置。
【請求項９】
前記対応点指定手段は、互いに直角な方向から撮影した少なくとも２枚の画像上で対応点の指定を行うことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のＸ線画像診断装置。
【請求項１０】
前記対応点指定手段は、少なくとも２点以上の対応点を指定し、
前記補正手段は、前記対応点指定手段により指定された前記対応点以外における幾何学的拡大率を線形補間により算出した算出結果を用いて補正を行うことを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のＸ線画像診断装置
【請求項１１】
前記算出手段は、前記対応点指定手段により指定した対応点に応じて対象物体を分割したセグメント毎に幾何学的拡大率を算出することを特徴とする請求項１乃至６いずれか１項記載のＸ線画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＸ線画像診断装置に係り、特に被検体の診断部位の定量解析を行う技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
循環器系疾患の診断には、被験体に挿入したカテーテルによって造影剤を目的部位に注入した時のＸ線画像を用いる方法がある。この方法で用いられるＸ線画像診断装置は、形態診断だけでなく疾患程度を定量的に把握するために定量解析手法を備えているものがある。この定量解析手法には、例えば、血管の狭窄疾患の程度を把握するため、血管径計測や血管狭窄率計測などの血管定量解析がある。また、心機能定量解析として、心容積計測や心駆出率計測などが知られている。これらの定量解析では、幾何学的拡大率などの情報に基づいて、計測値の補正を行っている。図１３に、幾何学的拡大率による補正方法を示す。Ｘ線管１と検出器であるイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）３の間に存在する物体Ａを撮影した場合を考える。この物体Ａの長さを１、Ｉ．Ｉ．３前面上に投影された物体Ａの投影像Ａ’の長さを１’、Ｘ線管１とＩ．Ｉ．の距離をＳＩＤ、物体ＡとＩ．Ｉ．の距離をＰＩＤとすると、１’は以下の式で求められる。
【０００３】
【数１】
0003630812.tif 000002
このときのＭを幾何学的拡大率と呼ぶ。
従って、投影像の長さ１’をＭで割るという補正により、実際の長さ１を求めることができる。
【０００４】
一方、より的確に疾患程度を診断するため、複数の撮影角度から被験体を同時にＸ線撮影する手法がある。一般に用いられているのは、２対のＸ線管と検出器によるバイプレーン構成の撮影システムである。このシステムで得られる２種類のＸ線画像を各々正面像、側面像と呼ぶ。一般に、正面像と側面像それぞれについて、定量解析手法を実施すると、計測精度は向上する。例えば、血管狭窄率計測における血管断面積の算出では、図１４に示すように、１枚のＸ線画像の場合、その部位で算出した血管径を用いて円形近似して求めるが、バイプレーン画像の場合は、血管径が２種類算出されるので、楕円近似して求められ、より実際の断面積に近い値が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述のＸ線画像診断装置で得られるＸ線画像は、投影像である。このため、対象物体が撮影方向と垂直な平面内に存在する場合は、問題ないが、対象物体が撮影方向と同方向に変動して存在する場合、すなわち奥行き方向に変動を持つ場合は、この奥行き方向の変動により、奥行き分の誤差を含んだ計測値を得ることになる。例えば、図１５に示すように、同じ長さ１を持つ物体Ａ，Ｂの位置が奥行き方向で異なる場合、幾何学的拡大率が異なるため、Ｉ．Ｉ．前面上に投影される長さは各々１’、１”と異なる。ここで、物体Ａ、Ｂとともに撮影方向と垂直な平面内に存在しているとみなすと、同じ幾何学的拡大率で補正されるため、実際の長さとして算出される値は、物体Ａ，Ｂでは異なってしまう。このような誤差を補正するための情報を１枚の投影像（シングルプレーン像）から得ることは難しい。
【０００６】
また，バイプレーン画像を用いても、直接的には奥行き方向の変動を検出することは容易ではなく、シングルプレーン画像の場合と同様に奥行き分の誤差を含んだ計測値を得ることになる。
【０００７】
本発明の目的は、例えば血管や心機能の定量解析において、対象となる物体の奥行き分の変動を考慮した精度の高い計測値を得ることができるＸ線画像診断装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、Ｘ線管とＸ線検出器との間に存在する被検体に対して、複数方向からＸ線画像を撮影する撮影手段と、この撮影手段により撮影したＸ線画像から被検体の診断部位の血管定量解析を行う定量解析手段と、前記複数方向から撮影したＸ線画像において対応する位置を指定する対応点指定手段と、この対応点指定手段により指定した対応点における前記Ｘ線管と被検体との間の距離と、前記被検体と前記検出器との間の距離との比で計算される幾何学的拡大率を算出する算出手段と、この算出手段により算出した幾何学的拡大率を用いて前記定量解析手段による定量解析の結果を補正する補正手段とを備える。
【０００９】
上記本発明により、複数方向から撮影したＸ線画像を利用して、対象物体の各位置において局所的な幾何学的拡大率を算出し、これを利用して定量解析結果を補正することができ、奥行き分の変動を考慮した精度の高い計測値が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に、本発明のＸ線画像診断装置の実施例に関わる装置構成を示す。
図１のＸ線画像診断装置は、バイプレーン構成のシステムであり、Ｘ線管１、テーブル２、Ｉ．Ｉ．（イメージインテンシファイア）３、ＴＶカメラ４、Ａ／Ｄ変換器５、フレームメモリ６、画像処理メモリ７、グラフィック描画メモリ８、ＣＰＵ（中央処理装置）９、入力器１０、画像合成器１１、Ｄ／Ａ変換器１２、モニタ１３、および撮影支持器駆動制御部１４から構成されている。本システムにて、撮影した正面像（Ｆ像）と側面像（Ｌ像）の画像は、それぞれＡ／Ｄ変換器５を介して、フレームメモリ６に格納され、さらに画像合成器１１、Ｄ／Ａ変換器１２を介して、モニタ１３に表示される。定量解析処理は、ＣＰＵ９が行う画像処理メモリ７に格納された画像に対する画像処理によって実現される。解析結果は、グラフィック描画メモリ８に描画され、画像合成器１１、Ｄ／Ａ変換器１２を介して、モニタ１３に表示される。
【００１１】
図２に、本発明の実施例に関わる処理の流れを示す。
まず、「バイプレーン画像の収集」（ＳＴＥＰ１）では、被験体をＦ／Ｌ両側からＸ線撮影して、このとき得たＦ像とＬ像を各々フレームメモリ６に格納する。次に、「Ｆ／Ｌ像の選定」（ＳＴＥＰ２）では、定量解析を行うための対象となる画像一組（Ｆ像とＬ像）を操作者に選定させる。さらに、「定量解析処理」（ＳＴＥＰ３）にて、所望の定量解析を行う。このとき得た解析結果を「補正処理」（ＳＴＥＰ４）にて補正し、「解析結果表示」（ＳＴＥＰ５）にてこの補正結果をモニタ１３を用いて操作者に呈示する。
【００１２】
以下、本発明のポイントである補正処理について詳しく説明する。
補正処理は、「対応点の指定」、「幾何学的拡大率の算出」および「解析結果の補正」の３つの処理に分けられる。以下に、２つの補正処理の実施例を説明する。
【００１３】
本発明の一例のＸ線画像診断装置における補正処理例を説明する。図３に、「定量解析処理」（ＳＴＥＰ２）にて実行された血
管狭窄率計測結果の例を示す。（ａ）は血管の長さ方向各位置における血管径を示し、（ｂ）は血管の長さ方向各位置における血管狭窄率を示している。すなわち、対象血管の血管径および血管狭窄率の変化の様子を示す曲線である。ここで血管狭窄率とは、血管の長さ方向各位置における血管径の値と、正常血管径の値の比率で与えられる血管の狭窄度合いを示すものであり、次の通りである。
【００１４】
狭窄率＝１−（狭窄血管径／正常血管径）
つまり、血管狭窄率の低い部位が病変部として特定でき、これにより血管の疾患状態を把握できる。
【００１５】
図４に、定量解析の対象となったＦ／Ｌ両側の血管造影像を示す。この一組の画像に対して、「対応点の指定」を行う。ここでは、対応点はマニュアルで指定することとし、対象血管の両端と最も狭窄している点の計３点を指定することとする。なお、本指定操作は、操作者による入力器１０による入力操作に連動するグラフィック描画メモリ７上のカーソルを、画像合成器１１、Ｄ／Ａ変換器１２、およびモニタ１３を用いて、血管造影像と合成して表示することで実現する。図５に、Ｆ／Ｌ両側の血管造影像上に指定したそれぞれの対応点ｐＦ１、ｐＦ２、ｐＦ３、ｐＬ１、ｐＬ２、ｐＬ３を示す。
【００１６】
図６に、「幾何学的拡大率の算出」における処理の手順を示す。「セグメント分割」では、３組の対応点に基づいて、対象血管を３つに分割する。隣合う対応点の中間点で、分割を行い、分割されたセグメントをそれぞれＡ，Ｂ，Ｃと呼ぶ。このセグメント毎に、「セグメント毎の局所的幾何学的拡大率の算出」を行う。すなわち、セグメントＡでは対応点の組（ｐＦ１、ｐＬ１）、セグメントＢでは対応点の組（ｐＦ２、ｐＬ２）、セグメントＣでは対応点の組（ｐＦ３、ｐＬ３）を用いて算出する。ここで、一組の対応点に基づく、Ｆ／Ｌ像上の対応点各々の幾何学的拡大率の算出は、後述する公知の手法を用いて行う。
【００１７】
次に行う「解析結果の補正」では、血管径または血管狭窄率を、それらの属するセグメントで算出した局所的幾何学的拡大率を用いて補正する。
上述の本発明のＸ線画像診断装置の処理により、セグメント毎の局所的幾何学的拡大率を用いて定量解析結果の補正を行うため、精度の高い計測値が得られる。
【００１８】
次に、本発明の他の例のＸ線画像診断装置における補正処理例を説明する。
「定量解析処理」（ＳＴＥＰ３）にて行われる心機能解析では、拡張末期と収縮末期の左心室造影像の心容積計測結果に基づいて、心駆出率計測や心内壁の収縮度合いを求める局所壁運動解析を行う。
【００１９】
図７にシンプソン法に基づく心容積計測の概略を示す。シンプソン法では、大動脈弁ｐＶ１、ｐＶ２の中点と心尖部ｐＡ  を結ぶ線（以下、長軸と呼ぶ）と直交する直線と、心輪郭とが交わる２点を結ぶ線分１ｉを用いて、下式のように心容積Ｖを求める。すなわち、数２により局所心容積△Ｖｉを算出し、この局所心容積△Ｖｉを数３のように足し合わせてＶ０  を求める。これを数４を用いて、心外形などから補正をすることにより心容積Ｖを算出する。
【００２０】
【数２】
0003630812.tif 000003
【００２１】
【数３】
0003630812.tif 000004
【００２２】
【数４】
0003630812.tif 000005
【００２３】
図８に、定量解析の対象となるＦ／Ｌ両側の左心室造影像を示す。この一組の画像に対して、「対応点の指定」を行う。ここでは、対応点はマニュアルで指定することとし、長軸の両端点の計２点を指定することとする。図９に、Ｆ／Ｌ両側の左心室造影像上に指定したそれぞれの対応点ｐＦ１、ｐＦ２、ｐＬ１、ｐＬ２を示す。
図１０に、「幾何学的拡大率の算出」における処理の手順を示す。
【００２４】
「対応点の局所的幾何学的拡大率の算出」では、対応点毎に局所的幾何学的拡大率を算出する。ここで、一組の対応点に基づく、Ｆ／Ｌ像上の対応点各々の幾何学的拡大率の算出は、後述する公知の手法を用いて行う。「対応点以外の局所的幾何学的拡大率の算出」では、先に求めた２つの対応点での局所的幾何学的拡大率Ｍ１、Ｍ２を用いて、その間に存在する長軸上の点の局所的幾何学的拡大率Ｍｉを、数５によって求める。この数５は、長軸上の点をＮ等分したときの位置ｉにおける局所的幾何学的拡大率Ｍｉを、線形補間により算出するということを示している。
【００２５】
【数５】
0003630812.tif 000006
【００２６】
次に行う「解析結果の補正」では、線分１ｉを数５で算出した局所的幾何学的拡大率Ｍｉを用いて補正する。
上述の本発明のＸ線画像診断装置の処理により、指定した対応点間の局所的幾何学的拡大率を線形補間により算出し、これを用いて定量解析結果の補正を行うため、精度の高い計測値が得られる。
【００２７】
以下、幾何学的拡大率の算出方法について説明する。
図１１に、バイプレーン撮影システムにおける本算出方法を説明する模式図を示す。直交するＦ／Ｌ両側のＸ線軸の交点（以下、アイソセンターと呼ぶ）Ｏを空間座標の原点（０，０，０）とする。ただし、被検体１５の背から腹の方向をＸ方向、左右方向をＹ方向、足頭方向をＺ方向とする。
【００２８】
Ｆ側のＸ線管球焦点ＦｘとアイソセンターＯとの距離を１ｘとし、この焦点座標を（−１ｘ，０，０）とする。同様に、Ｌ側のＸ線管球焦点ＦｙとアイソセンターＯとの距離を１ｙとし、この焦点座標を（０，−１ｙ，０）とする。
【００２９】
アイソセンターＯよりｐｘ、ｑｙ離れたＩ．Ｉ．３ａ，ｂ前面の中心座標は各々（ｐｘ，０，０）（０，ｑｙ，０）となる。また、空間のある一点のＩ．Ｉ．３ａ，ｂ入力面上の対応点の座標は、各々Ｐ（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）、Ｑ（ｑｘ，ｑｙ，ｑｚ）となる。
【００３０】
これから先、ベクトルａを［ａ］と記述することにする。
Ｆｘ、ＦｙからそれぞれＰ、Ｑへのベクトルを方向ベクトル［１ｘ］＝（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）、［１ｙ］＝（ｑｘ，ｑｙ，ｑｚ）とする。
【００３１】
点Ｆｘ（−１ｘ，０，０）を通り、方向ベクトル［１ｘ］＝（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）を持つ直線の方程式はＬｘ＝（ｐｘ＋１ｘ，ｐｙ，ｐｚ）である。このとき、点Ｆｘを通り、ベクトル［１ｘ］の動点をｍ１とし、ｓを任意の実数とするとき、ｍ１の座標は以下の通り。
【００３２】
ｘ＝−１ｘ＋ｓ×（ｐｘ＋１ｘ）
ｙ＝ｓ×ｐｙ
ｚ＝ｓ×ｐｚ            （ただし、−∞＜ｓ＜∞）
点Ｆｙ（０，−１ｙ，０）を通り、方向ベクトル［１ｙ］＝（ｑｘ，ｑｙ，ｑｚ）を持つ直線の方程式は［１ｙ］＝（ｑｘ，ｑｙ＋１ｙ，ｑｚ）である。
【００３３】
このとき、点Ｆｙを通り、ベクトル［１ｙ］の動点をｍ２とし、ｔを任意の実数とするとき、ｍ２の座標は以下の通り。
ｘ＝ｔ×ｑｘ
ｙ＝−１ｙ＋ｔ×（ｑｙ＋１ｙ）
ｚ＝ｔ×ｑｚ            （ただし、−∞＜ｔ＜∞）
図１２に示すように、計測点に誤差を生じた場合を考える。
【００３４】
このとき、ベクトル［１ｘ］上の動点ｍ１とベクトル［１ｙ］上の動点ｍ２の間にベクトル［ｍ］が存在する。このベクトル［ｍ］の座標は以下の通り。
ｘ＝−１ｘ＋ｓ×（ｐｘ＋１ｘ）−ｔ×ｑｘ
ｙ＝ｓ×ｐｙ＋１ｙ−ｔ×（ｑｙ＋１ｙ）
ｚ＝ｓ×ｐｚ−ｔ×ｑｚ
ベクトル［１ｘ］とベクトル［１ｙ］に交点が存在しない場合、動点ｍ１と動点ｍ２が最も近づく点は、ベクトル［ｍ］がベクトル［１ｘ］とベクトル［１ｙ］の共通垂線となるときである。対象物体の位置をこの点に近似する。一般に、２つのベクトル［ａ］，［ｂ］があるとき、
【００３５】
【数６】
0003630812.tif 000007
であるから、
【００３６】
【数７】
0003630812.tif 000008
【００３７】
上式より、内積の和が０となる点がｓ＝ｓ０、ｔ＝ｔ０とすると、ベクトル  ［ｍ１０］、［ｍ２０］は、
［ｍ１０］＝（−１ｘ＋ｓ０×（ｐｘ＋１ｘ）、ｓ０×ｐｙ、ｓ０×ｐｚ）［ｍ２０］＝（ｔ０×ｑｘ、−１ｙ＋ｔ０×（ｑｘ＋１ｙ）、ｔ０×ｑｚ）となり、ベクトル［ｍ］の中点の座標は、
ｘ＝｛−１ｘ＋ｓ０×（ｐｘ＋１ｘ）＋ｔ０×ｑｘ｝／２
ｙ＝｛ｓ０×ｐｙ−１ｙ＋ｔ０×（ｑｙ＋１ｙ）｝／２
ｚ＝（ｓ０×ｐｚ＋ｔ０×ｑｚ）／２
となる。
従って、ＰからＦｘまでのＸ座標での距離をＳＩＤ、Ｐから［ｍ］の中点までのＸ座標での距離をＰＩＤとおくと、Ｆ側像の幾何学的拡大率は、
【００３８】
【数８】
0003630812.tif 000009
同様に、Ｌ側像の幾何学的拡大率は、
【００３９】
【数９】
0003630812.tif 000010
となる。
なお、以上の計算はＣＰＵ９にて行い、Ｘ線管やＩ．Ｉ．等の位置情報は撮影支持器駆動制御装置１４より得る。
【００４０】
【発明の効果】
本発明のＸ線画像診断装置により、Ｘ線画像による定量解析において、対象となる物体の奥行き分の変動を考慮した精度の高い計測値を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＸ線画像診断装置の構成例
【図２】本発明のＸ線画像診断装置の処理の流れ
【図３】血管狭窄率の計測結果
【図４】Ｆ／Ｌ両側の血管造影像
【図５】Ｆ／Ｌ両側の血管造影像上に指定した対応点
【図６】幾何学的拡大率の算出処理の流れ
【図７】シンプソン法に基づく心容積計測
【図８】Ｆ／Ｌ両側の左心室造影像
【図９】Ｆ／Ｌ両側の左心室造影像上に指定した対応点
【図１０】幾何学的拡大率の算出処理の流れ
【図１１】バイプレーン撮影システム
【図１２】Ｆ／Ｌ両側の方向ベクトル
【図１３】幾何学的拡大率による補正方法
【図１４】血管狭窄率の計測における血管断面積の算出方法
【図１５】奥行き方向に変動して存在する物体の例
【符号の説明】
１      Ｘ線管
２      テーブル
３      Ｉ．Ｉ．
４      ＴＶカメラ
５      Ａ／Ｄ変換器
６      フレームメモリ
７      画像処理メモリ
８      グラフィックメモリ描画メモリ
９      ＣＰＵ
１０    入力器
１１    画像合成器
１２    Ｄ／Ａ変換器
１３    モニタ
１４    撮影支持器駆動制御部
１５    被検体
【図１】
0003630812.tif 000011
【図２】
0003630812.tif 000012
【図３】
0003630812.tif 000013
【図４】
0003630812.tif 000014
【図５】
0003630812.tif 000015
【図６】
0003630812.tif 000016
【図７】
0003630812.tif 000017
【図８】
0003630812.tif 000018
【図９】
0003630812.tif 000019
【図１０】
0003630812.tif 000020
【図１１】
0003630812.tif 000021
【図１２】
0003630812.tif 000022
【図１３】
0003630812.tif 000023
【図１４】
0003630812.tif 000024
【図１５】
0003630812.tif 000025