(57)【要約】  本発明は、特にＸ線蛍光透視法のため及び捕捉されたＸ線画像から特徴が抽出されることとしている用途のためのＸ線画像形成装置及びこれに対応するＸ線画像形成方法に関する。一連のＸ線画像を捕捉するために患者が被爆する総Ｘ線量を減らし、しかも高い確実性をもって小さい特徴の抽出を可能にするため、特徴を含むオブジェクトＰの一連のＸ線画像を形成するためにＸ線源２及びＸ線検出器４を有する画像形成ユニットと、一連のＸ線画像から特徴を抽出する特徴抽出ユニット６と、一連のＸ線画像のうち第１の数の画像に対して残りの数の画像に対するよりもＸ線画像当たりのＸ線量が大きくなるようにＸ線源２を制御することにより一連のＸ線画像を形成するようオブジェクトＰが被爆されるＸ線量を制御する制御ユニット７とを有するＸ線画像形成装置が提案されている。
2008539853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線画像形成装置であって、
・特徴を含むオブジェクトの一連のＸ線画像を形成するためのＸ線源及びＸ線検出器を有する画像形成ユニットと、
・前記一連のＸ線画像から前記特徴を抽出するための特徴抽出ユニットと、
・前記Ｘ線画像当たりのＸ線量が、前記一連のＸ線画像のうちの第１の数の画像に対して前記一連のＸ線画像のうちの当該残りの数の画像に対するよりも大きくなるように、前記Ｘ線源を制御することにより前記一連のＸ線画像を形成するよう前記オブジェクトが被爆されるＸ線量を制御するための制御ユニットと、
を有する装置。
【請求項２】
請求項１に記載のＸ線画像形成装置であって、前記第１の数は、１ないし２０の範囲内にあるか又は２ないし５の範囲内にある、装置。
【請求項３】
請求項１に記載のＸ線画像形成装置であって、前記第１の数は、前記一連のＸ線画像の総数のうち１ないし１０％の範囲、又は１ないし２％の範囲にある、装置。
【請求項４】
請求項１に記載のＸ線画像形成装置であって、前記特徴は、ステント、カテーテル又はガイドワイヤを含むオブジェクトの内部に位置づけられる医療器具である、装置。
【請求項５】
請求項４に記載のＸ線画像形成装置であって、前記医療器具は、検出可能なマーカを具備する、装置。
【請求項６】
請求項１に記載のＸ線画像形成装置であって、前記制御ユニットは、前記特徴が前記特徴抽出ユニットにより抽出されるまで前記Ｘ線量が高レベルに維持されるよう前記Ｘ線量を制御するよう適応させられる、装置。
【請求項７】
請求項１に記載のＸ線画像形成装置であって、前記制御ユニットは、前記第１の数の画像に対して通常レベルより上の２０から２００％の範囲か又は５０から１００％の範囲にある高レベルに画像当たりのＸ線量が設定されるよう前記Ｘ線量を制御するよう適応させられる、装置。
【請求項８】
請求項１に記載のＸ線画像形成装置であって、前記制御ユニットは、当該残りの数の画像に対して通常レベルの１０ないし９０％の範囲又は２０ないし５０％の範囲にある低レベルに画像当たりのＸ線量が設定されるよう前記Ｘ線量を制御するよう適応させられる、装置。
【請求項９】
請求項１に記載のＸ線画像形成装置であって、前記画像形成ユニットは、固定された投影方向からの一連の蛍光透視法Ｘ線画像を形成するよう適応させられる、装置。
【請求項１０】
請求項１に記載のＸ線画像形成装置であって、前記特徴抽出ユニットは、前記特徴又は前記特徴に付けられた少なくとも１つのマーカを自動的に検出する検出ユニットと、その検出から前記特徴の位置情報を自動的に得る計算ユニットとを有する、装置。
【請求項１１】
Ｘ線画像形成方法であって、
・Ｘ線源及びＸ線検出器を有する画像形成ユニットにより特徴を含むオブジェクトの一連のＸ線画像を形成するステップと、
・前記一連のＸ線画像から前記特徴を抽出するステップと、
・Ｘ線画像当たりのＸ線量が、前記一連のＸ線画像のうちの第１の数の画像に対して前記一連のＸ線画像のうちの当該残りの数の画像に対するよりも大きくなるように前記Ｘ線源を制御することにより前記一連のＸ線画像を形成するために前記オブジェクトが被爆されるＸ線量を制御するステップと、
を有する、方法。
【請求項１２】
当該コンピュータプログラムがコンピュータにおいて実行されるときに請求項１１に記載の方法により請求項１に記載のＸ線画像形成装置を制御するためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｘ線画像形成装置及び対応のＸ線画像形成方法に関し、特に、限定はしないがＸ線蛍光透視法についてのものに関する。さらに、本発明は、当該Ｘ線画像形成装置を制御するためのコンピュータプログラムに関する。本発明は、好ましくは、動脈造影図におけるステント及び血管壁のような、以下では特性と総称する、関心オブジェクトの薄い対象物を抽出し位置合わせし強調するための心臓病学の医療分野に適用されうるものである。
【背景技術】
【０００２】
国際特許出願に係る文献のＷＯ０３／０４３５１６Ａ２及びＷＯ０３／０４２６３Ａ２には、ノイズのある画像における構造を検出し強調するための医療観察システム及び方法が開示されている。特に、医療観察システムは、身体の器官に器具を移動及び／又は位置づけしその器具が少なくとも１つのマーカが当該器具に対して所定の位置に付けられる支持体により運搬されるようにした医学的介入の画像列を表示するために開示されている。当該介入段階において用いられることを目的として医学的画像の処理を可能にすることにつき、ＷＯ０３／０４３５１６Ａ２に開示されている医療観察システムは、当該画像列を捕捉し当該医学的介入の間にそれら画像を処理する手段と、当該器具支持体に付けられ当該器具にも身体器官にも属さない少なくとも１つのマーカを自動的に抽出し当該マーカ位置情報を得る抽出手段と、そのマーカ位置情報から器具位置情報を自動的に得る計算手段と、医学的介入段階が正常に行われたかどうかを確認するために器具及び／又は身体器官の視認性を改善する強調手段とを有する。さらに、ステント移植などの特定の用途の詳細や、抽出手段及びこの手段により行われる方法の詳細は、こうした文献において確認することができ、かかる文献をここでは参照するとともに、参照によってここに組み込まれるものとする。
【０００３】
医療器具又は小さな画像オブジェクトなどの特定の小さな特徴がＸ線画像から抽出される必要があるとき、こうしたＸ線画像における信号対雑音比は、かなり良好なものとする必要がある。医療用Ｘ線画像における信号対雑音比を改善することは、一般に、こうした画像を発生するために比較的に高い照射線量（Ｘ線量）を必要とする。しかしながら、心臓血管画像の形成にしばしば適用されるＸ線蛍光透視法においては、一連のＸ線画像は、引き続き捕捉される必要があり、かかる画像列は、１０ないし数１００枚のＸ線画像からなる場合もある。したがって、患者は、大なる総Ｘ線量に曝されなければならないことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、一連のＸ線画像が捕捉されようとする場合に患者が被爆する総Ｘ線量を減らすことができ、しかも小さい特徴の抽出を確実に可能とするＸ線画像形成装置及び対応のＸ線画像形成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１に記載のＸ線画像形成装置により達成され、このＸ線画像形成装置は、
【０００６】
・特徴を含むオブジェクトの一連のＸ線画像を形成するためのＸ線源及びＸ線検出器を有する画像形成ユニットと、
【０００７】
・前記一連のＸ線画像から前記特徴を抽出するための特徴抽出ユニットと、
【０００８】
・前記Ｘ線画像当たりのＸ線量が、前記一連のＸ線画像のうちの第１の数の画像に対して前記一連のＸ線画像のうちの当該残りの数の画像に対するよりも大きくなるように、前記Ｘ線源を制御することにより前記一連のＸ線画像を形成するよう前記オブジェクトが被爆されるＸ線量を制御するための制御ユニットと、
を有する。
【０００９】
これに対応するＸ線画像形成方法は、請求項１１に規定されている。当該方法により当該Ｘ線画像形成装置を制御するためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムは、請求項１２に規定されている。本発明の好適実施例は、従属請求項に規定されている。
【００１０】
本発明は、Ｘ線画像における或る特定の特徴を見つけるのに必要な信号対雑音比は、同じ特徴が同じ捕捉動作の前のＸ線画像において既に検出されているときには低いという思想に基づいている。したがって、一連のＸ線画像を捕捉するための画像期間の第１の画像のためにだけ、高い確実性をもって所望の特徴の抽出を可能にする高い信号対雑音比が必要であるが、後続の画像に対しては、信号対雑音比を大幅に減らすことができる。故に、例えば上述した国際特許出願において記述されている特徴抽出方法を用いる場合、医療画像形成実行期間において、フレーム当たりのＸ線量は、当該画像における関連の特徴を正しく見つけるために幾つかの画像に対して高めのレベルに設定される。かかる特徴が検出されるとき、同じ実行期間における他の全ての画像は、大幅に低減されたＸ線量レベルをもって形成されることになる。これにより、患者が被爆する総Ｘ線量が減少するとともに、同時に特徴抽出動作の品質は、そのより高い初期Ｘ線量のために改善する。
【００１１】
好適実施例によれば、Ｘ線量が高いレベルが設定される第１の数は、当該列の画像の総数の１ないし２０の範囲にあり、特に２ないし５であり、或いは、１から１０％の範囲にあり、特に１から２％にあるものとされる。したがって、１つの列において得られる可能な多数の画像に鑑みれば、これは、非常に小さい数となるが確実に所望の特徴を抽出するのに十分となる。
【００１２】
さらに好適な実施例によれば、特徴は、特にステント、カテーテル又はガイドワイヤといったオブジェクト内部に位置づけられる医療器具である。好ましくは、この医療器具は、少なくとも１つの検出可能なマーカを備えるのが良い。これらマーカは、器官にも医療器具にも属さないが、容易に抽出されるよう、好ましくは特定の容易に認識可能な形状を有するのが良く、これに付加的又は代替的に、画像において明確に対照化される材料により作られるのが良い。マーカが設けられるこのような医療器具の適用及び抽出は、ここで参照される上記２つの国際特許出願において詳しく説明されている。
【００１３】
なお、位置情報の抽出は、特定の医療器具に付けられたマーカの使用に限定されない。特定の器具の各部分及び恐らくは十分なコントラストを持つ解剖学的組織構造の各部分を追跡することも可能である。例えば、一実施例によれば、オブジェクトの特徴は、それらの周囲に対して十分なコントラストを示しており、当該特徴抽出ユニットにより追跡され抽出されることができる。
【００１４】
有利な実施例においては、当該特徴抽出ユニットによって特徴が抽出されるまではＸ線量が高いレベルを維持するようにＸ線量が制御されることが提案される。したがって、正常な抽出の直後に、特徴抽出に鑑みて不要な高いＸ線量を回避するためにＸ線量が減らされることになる。
【００１５】
好ましくは、制御ユニットは、画像当たりのＸ線量が当該第１の数の画像に対して通常のレベルよりも上の、２０ないし２００％の範囲、特に５０ないし１００％の範囲にある高レベルに設定されるようにＸ線量を制御するよう、さらに好ましくは、画像当たりのＸ線量が当該残りの数の画像に対して通常レベルの１０ないし９０％、特に２０から５０％の範囲にある低レベルに設定されるようにＸ線量を制御するよう適応させられる。したがって、Ｘ線量が高レベルに設定される少ない数の画像を考慮すると、総Ｘ線量の大幅な削減を達成することができる。
【００１６】
この「通常の」線量レベルは、その時点において画像処理機能の能力内で所望の特徴を見つける許容された可能性を提供する線量とみなすことができる。勿論、この線量レベルは、利用可能な画像形成システムに依拠するものであり、この線量レベルが今後より低いものとなることが期待される。例えば、所望の特徴を見つける可能性が画像当たり或る特定の線量レベルで９０％であるとすると、この可能性は、画像当たりの線量が増えるにつれ増加することになる。画像当たりの線量を特徴の検出可能性が例えば９９％を超えるようなレベルに増加させることは、より長い期間において許容されない相当に高い線量が必要となると目される。
【００１７】
したがって、この「通常の」レベルは、特徴抽出のための或る特定の画像処理技術が或る特定のコントラスト及び幾何学的構造を持つ特定の特徴を、５０％〜９０％を越える、特には７０％〜９０％を超える或る特定の可能性をもって検出しうるレベルとみなすことができる。
【００１８】
説明したように、本発明は、固定された投影方向からの一連の蛍光透視法のＸ線画像（血管写像と呼ばれる）を形成するために適用されるのが好ましい。関心のオブジェクトは、血管形成術と呼ばれる医学的介入の間に観察される動脈などの器官及びバルーン又はステントなどの器具とするのが好ましい。但し、本発明は、他の分野や、他の用途のため、及び他の特徴が抽出される必要のある他の関心のオブジェクトのためにも適用可能であることは勿論である。
【００１９】
特定の実施例において、特徴抽出ユニットは、当該特徴、特に当該特徴に付けられる少なくとも１つのマーカを自動的に検出する検出ユニットと、当該検出から当該特徴の位置情報を自動的に得るための計算手段とを有する。
【００２０】
以下、本発明を添付図面に基づいて詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
図１の概略図において、本発明によるＸ線画像形成装置が示される。患者Ｐは、患者Ｐの一連のＸ線画像、例えば医学的介入の間に患者の冠状動脈の蛍光透視法の一連の画像が形成可能となるように患者テーブル１に横たわる。Ｘ線画像を形成するため、Ｘ線発生器２は、例えば規則的間隔で又はユーザ対話動作によりＸ線を発し、Ｘ線ビーム３は、患者を透過しＸ線検出器４によって受け取られる。この検出器４は、表示画面８に表示されることの可能なＸ線画像を形成するための処理手段５に接続される。Ｘ線発生器２によるＸ線の発射を制御するため、制御ユニット７が設けられる。
【００２２】
本発明が好ましく適用される用途の一例として、以下にステント移植を詳しく検討していく。ステント移植は、狭窄症と呼ばれる病変の箇所における動脈を拡大するための幾つかの段階を大抵は有する医学的介入である。
【００２３】
図２は、このようなステント移植において用いられる医療器具を詳細に示している。この器具は、それ自体モノレール１０を案内するために用いられモノレール１０の開口部１３を通じるガイドワイヤ１２が案内されるカテーテル９を有する。モノレール１０の先端では、バルーン１４は、ステント１５が周囲に巻かれたモノレール１０の周りに巻かれる。さらに、マーカ１６，１７及び１８を、例えば、モノレール１０上のバルーン１４又はガイドワイヤ１２の先端に対して所定の位置に設けることができ、これらマーカは、Ｘ線画像から容易に検出可能でかつ抽出可能となっている。
【００２４】
ステント移植の前置段階において、医師は、医療画像において出来る限り最良の患者の動脈における狭窄症の位置を特定する。したがって、多数の他の段階が続くものであり、これには、以下のステップがある。
【００２５】
・カテーテル９を用いて細いガイドワイヤ１０を導入し、そのガイドワイヤ１０により案内されるモノレール１０を導入し、その先端の周りに第１のバルーンを巻かせる。
【００２６】
・狭窄症の箇所における動脈部において当該バルーンを位置づける。
【００２７】
・第１のバルーンを膨らませる。
【００２８】
・第１のバルーンを除去する。
【００２９】
・その先端の周りに巻かれた第２のバルーン及びその第２のバルーンの周りのステントを伴う第２のモノレールを導入する。
【００３０】
・当該動脈の前に拡張された管腔における狭窄症の箇所において当該ステントを伴う第２のバルーンを導入する。
【００３１】
・ステントを形成するコイルを拡張するよう第２のバルーンを膨らませる。
【００３２】
・第２のバルーン、第２のモノレール、ガイドワイヤ及び永続的移植として当該拡張されたステントを残すカテーテルを除去する。
【００３３】
このような医学的介入（血管形成術と呼ばれる）は、当該医療器具がノイズの多い背景において区別し難くさらに動かされてしまうコントラストの悪い医療画像のために実行するのは難しい。したがって処理手段５は、Ｘ線画像において特定の特徴の位置を自動的かつ正確に突き止めるために適応させられる特徴抽出ユニット６を含む。ステント移植のためのこのような特徴抽出ユニット及びその使用は、ＷＯ０３／０４３５１６Ａ２及びＷＯ０３／０４５２６３Ａ２において詳しく記述されており、ここで参照される。この特徴抽出ユニット６は、主として、Ｘ線画像における特徴を自動的に検出する検出ユニット６１と、当該検出からその特徴の位置情報を自動的に取得する計算ユニット６２とを有する。
【００３４】
上述したように、特徴抽出ユニット６により抽出された特徴は、医療器具に付けられる１つ以上のマーカとするだけでなく、医療器具自体の特徴的部分又は当該オブジェクトの特徴とすることもできる（その特徴的部分又は特徴が自動的特徴抽出を見越したＸ線画像における十分なコントラストを呈する場合）。
【００３５】
本発明によれば、当該画像から、所望の特徴、例えば医療器具の位置の判定を可能にする少なくとも１つのマーカを抽出するために第１視野Ｘ線画像における高い信号対雑音比を持つことが十分であることが判明した。その後、このような高い信号対雑音比はもはや必要なく、後続の画像において同じ特徴を見つけるのに、より低い信号対雑音比で十分となる。したがって、本発明により設けられる制御ユニット７は、残りの数のＸ線画像を得るためのＸ線量を大幅に減らしつつ高い信号対雑音比を導く第１視野画像の捕捉の間にＸ線量を比較的多くするようにＸ線画像が捕捉されたときに患者Ｐが被爆するＸ線量を制御するために適応させられる。例えば、蛍光透視法の用途における数１０から数１００枚の画像を有しうる画像形成実行期間において、最初の２ないし５枚の画像は、高Ｘ線量、例えば通常レベルを上回る５０から１００％の範囲において、捕捉可能であり、その後に、当該Ｘ線量は、当該画像形成実行期間の残り全ての画像を捕捉するために通常レベルの２０ないし５０％の範囲にあるレベルに設定される。
【００３６】
制御ユニット７と特徴抽出ユニット６との間にカップリングを設けることもでき、これにより、特徴検出ユニットは、所望の特徴が抽出されてその後直ちに制御ユニットが高レベルから低レベルにＸ線量を減らすことができる旨の指示を制御ユニットに伝送することができる。
【００３７】
本発明によれば、特徴検出ユニットは、低いＸ線量により捕捉された残りの数の画像において同じ特徴を見つけるために当該第１視野画像において得られる特徴の位置に関する情報を用いる。このため、マーカ追跡方法を用いることができる。すなわち、或る画像において特徴（又はマーカ）が検出されたとき、前の画像から動き推定によって後続画像におけるその位置を推測することができる。後続画像における特徴（又はマーカ）のその予測された位置は、その後に、これらの次の画像における特徴（又はマーカ）の位置の可能な箇所の数を大幅に減らす方法として用いられる。このようにして、マーカ又は特徴を見つける可能性は大幅に向上する。これにより、画像当たりの少ないＸ線量からの画像における低Ｓ／Ｎ比においても良好な追跡品質をもたらす方法がもたらされる。
【００３８】
本発明を用いることによって、医療用画像形成期間中に患者が被爆する総Ｘ線量が大幅に低減可能であるとともに、同時に、所望の特徴を第１視野画像から確実に抽出できるので特徴抽出動作の質を改善することができる。
【００３９】
本発明の本質は、一旦特徴が認識されると後続の画像においてそれを見つけるのが非常に簡単であり、線量を、初回に当該特徴を見つけることの例えば９０％の可能性に対するレベルよりかなり低い線量に減らすことができることである、と言うことができる。したがって、本発明によれば、画像において当該特徴を見つける可能性が９９％を超えるようなフレーム当たりの線量をもって少数の画像が形成可能であるとともに、当該線量は、後続の画像について（画像において特徴を見つける可能性が例えば２０％を下回るところの）かなり低いレベルに減らすことができる。これは、当該特徴は前の画像において知られたものであり前の画像からの情報により確実にこの低めの線量で検出可能であるからである。
【００４０】
特定の会社の技術が特定の特徴を見つけることができるところの線量は他の会社のものとは異なりこれは時間とともに変わるものでもあることも明らかである。また、動作を行う目的の特徴のタイプ（例えばステントのサイズ）に依拠することにもなる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明によるＸ線画像形成装置を概略的に示す図。
【図２】Ｘ線画像から抽出されるべき医療器具を示す図。
【図１】
2008539853.tif 000003
【図２】
2008539853.tif 000004
【国際調査報告】
2008539853.tif 000005
2008539853.tif 000006
2008539853.tif 000007