(57)【要約】【課題】  関心領域に好適な血管ナビゲーションを支援する方法及び放射線撮影装置を提供する。【解決手段】  関心領域の一連の連続する画像Ｉnは画像を記録することにより収集される。収集された一連の画像Ｉnから、関心領域のバックグラウンド構造（１０）と血管（２０）とを表す第１のマスクＰＯと、バックグラウンドのみを表す第２のマスクＭとが決定される。画像ＩLは、関心領域の血管の１つに導入された少なくとも１つの器具（３０）を示すように収集される。画像ＩVは、第１及び第２のマスクと画像との合成によって、視覚化のために求められる（３）。このようにして求められた視覚化されるべき画像が表示される（４）。【選択図】      図６
2004208306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管ナビゲーションを支援する方法であって、
ａ．関心領域の一連の連続する画像（Ｉn）を収集し、
ｂ．このようにして収集された前記一連の画像（Ｉn）から、前記関心領域のバックグラウンド構造（１０）と血管（２０）とを示す第１のマスク（ＰＯ）を求め（１，２）、
ｃ．前記バックグラウンド構造のみを示す第２のマスク（Ｍ）を求め（１，２）と、
ｄ．前記関心領域の前記血管の１つに導入された少なくとも１つの器具（３０）を示す画像（ＩL）を収集し、
ｅ．前記第１及び第２のマスクと前記少なくとも１つの器具を示す前記画像とを合成することにより、視覚化するための画像（Ｉv）を求め（３）、
ｆ．このように求められた視覚化されるべき前記画像を表示する、
ことを含む方法。
【請求項２】
前記合成がサブトラクションによるものである請求項１に記載の方法。
【請求項３】
収集された前記一連の画像の第１画像（Ｉ0）を用いて前記第１のマスクＰＯを初期化し、
前記一連の画像の後続の画像（Ｉn）の各々について、前記一連の画像の後続の画像（Ｉn）の各ポイント（ｉ，ｊ）の強度を、前記第１のマスク（ＰＯ）の対応するポイント（ｉ，ｊ）の強度と比較して、最小強度のポイント（ｉ，ｊ）が前記第１のマスク（ＰＯ）のポイント（ｉ，ｊ）となる、
ことにより前記第１のマスク（ＰＯ）を決定する請求項１に記載の方法。
【請求項４】
このようにして収集された前記一連の画像の第１画像（Ｉ0）を用いて前記第２のマスク（Ｍ）を初期化し、
前記一連の画像の後続の画像（Ｉn）の各々について、前記一連の画像の後続の画像（Ｉn）の前記ポイント（ｉ，ｊ）の強度を、前記第２のマスク（Ｍ）の対応するポイント（ｉ，ｊ）の強度と比較し、最小強度のポイント（ｉ，ｊ）が前記第２のマスク（Ｍ）のポイント（ｉ，ｊ）となる、
ことにより前記第２のマスク（Ｍ）を決定する請求項１又は２又は３に記載の方法。
【請求項５】
視覚化されるべき前記画像が、前記第１及び第２のマスクと生画像との加重合成でにより求められる請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
視覚化されるべき前記画像が、式ＩV＝α（ＩL−Ｍ）＋γ（Ｍ−ＰＯ）＋λＭにより決定され、ここで、α、γ、λは正の実数であり、ＩLは透視（フルオロスコピー）画像であり、ＰＯは前記第１のマスクであり、Ｍは前記第２のマスクであり、（ＩL−Ｍ）は器具のみを表す画像であり、（Ｍ−ＰＯ）は血管のみのマップを表す画像であることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記方法が、前記マスクが決定されている時に前記マスクに存在するノイズを補正する段階を含む請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記補正が
事前に収集された前記一連の画像（Ｉn）から前記関心領域の平均強度（ｍL）を求め、
事前に収集された前記一連の画像から前記第１及び第２の生マスク（ＰＯ，Ｍ）を求め、
前記第１及び第２生マスクのそれぞれの平均強度（ｍPO及びｍM）を求め、
事前に計算されていた平均強度（ｍL，ｍPO，ｍM）から前記第１及び第２の生マスクを補正する、
ことを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
補正中に、前記第１の生マスク（ＰＯ）の各ポイントの強度が、ｍL−ｍPOにほぼ等しい値で再評価され、前記第２生マスクＭの各ポイントの強度が、ｍM−ｍLとほぼ等しい値に切り下げられる請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
放射線撮影装置であって、
放射線を照射する手段と、
前記放射線を照射する手段の反対側に配置された、画像を記録又は収集する手段と、
前記放射線を照射する手段と前記記録又は収集する手段との間に配置され、撮像されるべき関心領域を有する被検体を載置することが意図された支持手段と、
を備え、
前記装置が請求項１から９のいずれか１項に記載の方法を実施する手段を含むことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は放射線イメージング装置における血管ナビゲーションの方法及び装置に関し、より具体的には、Ｘ線透視（フルオロスコピー）装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血管ナビゲーション方法により、手術に直面した患者の関心領域の血管マップを作成することが可能である。血管手術中、外科医は装置や器具（誘導具、カテーテル、ステントなど）を血管の中に挿入し、これらを処置が必要な病変部に移動させる。このために外科医は、事前に作成された血管マップをガイドとして使用するが、これは図１に示されているように、Ｘ線照射されるべき血管に造影剤を注入し、血管の造影が進行することを示す一連の画像を同時に収集することにより作成される。次いで、全体のシーケンスは、最大不透明法のような周知の画像処理技法により処理される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
この技法の欠点は、血管マップが骨及び軟組織（前記バックグラウンド構造を形成する）を必ず含むことであり、これらはＸ線を高度に吸収するため、血管部分を多少とも隠す可能性がある。この特定のマップが、手術中に取得された透視画像から差し引かれたものである場合には、血管及びバックグラウンド構造が同様に処理され、オペレータ又は医療従事者は、これらの器具の経路又は位置を確定することができない。これが原因となって生じるミス及び手術時間の延長は、患者にとって不利益となる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の実施形態は、上述の問題を解決することができる血管ナビゲーションの方法及び装置を提供するものである。本発明の実施形態及び同等物は、放射線撮影／透視（フルオロスコピー）装置を意図する血管ナビゲーションの方法及び装置を提供する。該装置は、Ｘ線源のような放射線を照射する手段と、線源の反対側に配置された、画像を記録又は収集する手段と、該線源と該記録手段との間に配置され、撮像されるべき関心領域を有する患者を載置することが意図された支持手段とを備える。該方法は、記録手段によって関心領域の一連の連続する画像を収集し、このようにして収集された一連の画像から関心領域のバックグラウンド構造と血管とを示す第１のマスクを求め、バックグラウンド構造のみの第２のマスクを提示し、関心領域の血管の１つに導入された少なくとも１つの器具を示す画像を収集して第１及び第２のマスクと該画像との合成により視覚化のための画像を求め、このようにして求められた視覚化されるべき画像を表示手段へ表示することを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の実施形態は、添付図面と共に以下の説明を読めばより理解できるであろう。
【０００６】
図６は、放射線撮影装置１００の実施形態が示されている。該装置は、Ｘ線板１０２のような画像を記録又は収集する手段と、Ｘ線源の形態で放射線を照射する手段１０３とを備える。画像記録又は収集手段１０２は、カメラに接続された平らなプローブ又は輝度増幅器とすることができる。放射線照射手段１０３及び画像記録又は収集手段１０２は、キャリーアーム１０７の各端部で固定されており、該アームはバランスカウンターとして機能し、ここでは半円形のようになっている。半円アーム１０７は、第２アーム１０８に摺動可能に取り付けられる。次に、第２アーム１０８は、装置１００の基部１０９に回転可能に取り付けられる。基部１０９は、地面に対して回転１１２するように据え付けられる。
【０００７】
アーム１０８は、自軸周りの回転運動１０６を行うのに本質的に好適となっている。半円アーム１０７は、アーム１０８に対して摺動するのに好適であり、半円アーム１０７は、該アーム１０７を形成する半円の中心に対して回転運動を行うようになっている。
【０００８】
使用中、患者２００などの身体は、線源１０３と画像記録又は収集手段１０２との間にある支持体（図示せず）上に載置され、患者２００の関心領域１０４が装置の領域１１０内に配置されるようにする。
【０００９】
図１において、ナビゲーション支援方法の第１段階は、患者２００の関心領域１０４の一連の連続した画像Ｉnの収集であるが、造影剤は関心領域の血管内に注入されてきている。図１において、番号Ｉ0からＩ4の５枚の連続する画像の組が描かれており、これは患者２００の血液循環作用による関心領域の循環器系２０における造影剤の進行を示している。さらに、様々な画像シーケンスはいわゆるバックグラウンド構造１０の組を表し、これは患者２００の関心領域中の血管以外の全組織に相当する。いわゆるバックグラウンド構造の組の図１では、骨１０だけが示されている。
【００１０】
第２段階において、ナビゲーション支援方法は、第１のマスクＰＯと第２のマスクＭとを決定する。第２段階は前述の一連の連続する画像収集と同時に行うことができる。この場合、一連の画像は装置の画像記憶手段内には記録されない。第１及び第２のマスクだけが記憶手段に記録される。
【００１１】
図２において、第１のマスクＰＯを最大不透明性１に従って決定する。まず第１のマスクＰＯが、事前に収集された一連の画像の第１画像Ｉ0の内容で初期化される。次に、画像シーケンスの他のＩn画像の組に対してループすることにより、画像Ｉnの各ポイント（ｉ，ｊ）が、第１のマスクＰＯの対応するポイント（ｉ，ｊ）と比較される。Ｉn画像の該当するポイントの強度が、マスクＰＯ上の相当するポイントの強度よりも小さい場合、マスクＰＯのポイントはＩn画像のポイントに置換される。この操作は、Ｉn画像を構成している全ポイントについて、及び第２画像から一連の画像全てについて実行される。図２に示されている比較器Ｃ１はこれらの全ての操作を行う。
【００１２】
図３では、第２のマスクＭについての決定２が、第１のマスクＰＯの決定と比較的類似して実行される。まず第２のマスクＭは、事前に収集された一連の画像の第１画像Ｉnで初期化される。次に、一連の画像の後続のＩn画像の各々について、画像Ｉnのポイント（ｉ，ｊ）の強度が、第２のマスクＭの対応するポイント（ｉ，ｊ）の強度と比較され、最大の強度を表すポイントが第２のマスクＭの新しいポイント（ｉ，ｊ）となる。前述のように、この操作はＩn画像の全てのポイントについて、及び第２画像から一連の画像全てについて実行される。
【００１３】
該方法の第２段階が完了すると、造影剤が移動した血管とバックグラウンド構造とを同時に表す、第１の、いわゆる最大不透明マスクＰＯが決定され、この得られた結果の実施例が図４に示されている。同様に、本発明によるナビゲーション支援方法は、第２の、いわゆる最大強度のＭマスクを決定し、これはバックグラウンド構造のみを表すものである（この実施例が図４に示されている）。
【００１４】
第３段階は、通常患者２００の関心領域１０４で外科手術中に行われ、ここでは、外科医が関心領域１０４の血管内に器具３０を挿入している間、生画像ＩLシーケンスが透視法で撮影される。このような画像シーケンスが図４に示されている。
【００１５】
第２のマスクＭが生画像ＩLから差し引かれた結果は、器具３０のみを表す画像となり、すなわち第２のマスクＭにより生画像ＩLのバックグラウンド構造を消去することができる。一方、第２のマスクＭから第１のマスクＰＯが差し引かれた結果は、造影剤が移動した血管の組だけを表す血管地図／マップとなり、すなわち両マスクに共通する要素、つまりバックグラウンド構造が相殺される。
【００１６】
器具３０の位置決めを可能にするため、外科医は該方法における正の実数である３つの係数α、γ、λを示す。これらの係数は、器具のみ（ＩL−Ｍ）、血管地図／マップのみ（Ｍ−ＰＯ）、及び第２のマスクＭをそれぞれ表す画像に対応する重み係数である。３つの画像に適用された重み係数により、画像Ｉvを視覚化することが可能となり、外科医は、サブ段階３において表示手段４の装置によって表示することができる。視覚化されるべき画像ＩVは、器具画像のみのα倍と血管マップのみのγ倍と第２のマスクＭのλ倍との和に等しい。変形実施形態において、係数α、γ、λは０と１の間の正の実数である。
【００１７】
別の変形実施形態では、外科医が３つの画像の１つ又はそれ以上を増幅したい場合には、これらの係数の値を１より大きくすることができる。この重み係数の適用を追加する操作は、ポイントごとに行われる。
【００１８】
変形実施形態では、該方法は、器具のみ画像及び血管マップのみ画像は実際には計算しない。該方法は直接次の計算をする。
【００１９】
ＩV＝α（ＩL−Ｍ）＋γ（Ｍ−ＰＯ）＋λＭ＝αＩL＋（γ＋λ−α）Ｍ−γＰＯ
図５は、該方法の変形実施形態に含まれる画像の補正段階を説明している。事前に収集された一連の画像の画像Ｉnの組は完全ではなく、補正されるべきノイズを含んでいる。前述したように、該方法が第１及び第２のマスク（ＰＯ，Ｍ）を決定した後、第１及び第２のマスクは未加工であり、第１のマスクの最小振幅及び第２のマスクの最大振幅において一連の画像から生じるノイズの全てが取り込まれている。こうして計算されたマスクの平均レベルは、マスク毎に大きく異なる可能性がある。この広がりを補正するため、該方法は、一連の画像上の関心領域全体の平均強度に相当する平均強度
【００２０】
【数１】
2004208306.tif 000003
【００２１】
を、一連の画像の画像Ｉnの組から直接計算する。次に該方法は、第２段階で生じた前述の第１及び第２の生マスクから同様の計算を行う。こうして該方法は、第１のマスクＰＯに関する平均強度
【００２２】
【数２】
2004208306.tif 000004
【００２３】
と、第２のマスクＰＯにおける平均強度
【００２４】
【数３】
2004208306.tif 000005
【００２５】
を決定する。次いで、該方法は、３つの計算された平均強度値を使用して、サブ段階１及び２で生じた上記第１の生マスクＰＯ及び第２の生マスクＭを補正することになる。サブ段階５における第１のマスクＰＯに関して、該方法は、
【００２６】
【数４】
2004208306.tif 000006
【００２７】
とほぼ等しい値により第１生マスクＰを形成する全ポイントの強度を再評価することになる。この結果、第１のマスクＰＯは補正される。同様にサブ段階６において、該方法は、
【００２８】
【数５】
2004208306.tif 000007
【００２９】
とほぼ等しい値により第２生マスクＭを形成する全ポイントの強度を切り下げることになる。この結果、第２のマスクＭが補正される。
【００３０】
こうして補正された２つのマスクは、該方法の上記第３段階の入力データとして使用され、視覚化されるべき画像ＩVを決定することが可能となる。
【００３１】
該方法全体を行うため、一連の画像を形成する全ての画像Ｉnの収集と外科医の判断による生画像ＩLの連続記録の間は、患者２００及びアーム１０７のいずれも動かないものと仮定することを理解されたい。しかしながら、患者２００又はアーム１０７のいずれかが動いた場合、該方法は自動的にγ＝０及びλ＝１とすることができる。
【００３２】
該方法の変形実施形態では、３つの係数α、γ、λの現在の値は、置換前に、放射線撮影装置に含まれる記憶手段に記憶される。従って、該方法は、装置が以前の置換位置を見いだすと直ちに、再び同じ係数値を取り上げ、この位置に対応する視覚化されるべき画像を表示する。この以前の置換位置への復帰は、放射線装置によって自動的に行うことができ、従って、完全な再位置決めが確実に行われ、その結果、生画像ＩLが、最初に収集された一連の画像の画像Ｉnの組に正確に対応するようになる。それでもやはり、外科医がこの復帰を行うとしても、これは近似に過ぎず、該方法は、ポイントシフトによる既知の画像認識技法を使用して、マスクＰＯとＭの組を調整する。
【００３３】
従って、バックグラウンド構造のみを表した第２のマスクを計算することで、バックグラウンド構造を視覚化されるべき画像から差し引くことが可能となり、オペレータが器具を動かしている間、判読しやすい血管の地図／マップのみを有することができる。
【００３４】
別の実施形態によると、方法は以下の特性の少なくとも１つを示す。
【００３５】
収集された一連の画像の第１画像を用いてマスクを初期化し、一連の画像の後続の画像の各々について、一連の画像の各ポイント（ｉ，ｊ）の強度を、第１のマスクの対応するポイント（ｉ，ｊ）の強度と比較し、最小強度のポイント（ｉ，ｊ）が第１のマスクのポイント（ｉ，ｊ）になることにより、第１のマスクを決定する。
【００３６】
一連の画像の第１画像を用いて第２のマスクを初期化し、一連の画像の後続の画像の各々について、一連の画像の各ポイント（ｉ，ｊ）の強度を、第２のマスクの対応するポイント（ｉ，ｊ）の強度と比較し、最小強度のポイント（ｉ，ｊ）が第２のマスクのポイント（ｉ，ｊ）となることにより、第２のマスクを決定する。
【００３７】
画像は、第１及び第２のマスクと生画像とのそのままの組み合わせによって決定される。
【００３８】
視覚化されるべき画像は、次の式で決定される。
ＩV＝α（ＩL−Ｍ）＋γ（Ｍ−ＰＯ）＋λＭ
ここで、α、γ、λは正の実数、ＩLは透視（フルオロスコピー）画像、ＰＯは第１のマスク、Ｍは第２のマスク、（ＩL−Ｍ）は器具のみを表す画像、（Ｍ−ＰＯ）は血管のみのマップを示す画像である。
【００３９】
マスクが決定されている時に、該方法はマスクに存在するノイズを補正する方法を含む。
【００４０】
補正は、事前に収集された一連の画像から関心領域の平均強度ｍLを求め、事前に収集された一連の画像から第１及び第２の生マスクを求め、第１及び第２の生マスクのそれぞれの平均強度ｍPO及びｍMを、事前に収集した一連の画像の平均強度に対応するそれぞれの関心領域において求め、事前に求められた平均強度ｍL，ｍPO，ｍMから、第１及び第２の生マスクを補正することを含む。
【００４１】
第１の生マスクの各ポイントは、ほぼ（ｍL−ｍPO）の値で再評価された強度を有し、第２生マスクの各ポイントは、ほぼ（ｍM−ｍL）の値で切り下げられた強度を有する。
【００４２】
当業者であれば、開示された実施形態及びその同等物の構造／方法、及び／又は機能、及び／又は結果に対する様々な変更を本発明の範囲及び限界を逸脱することなく行い提案することができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本方法の実施形態において入力データとして使用される、造影剤が注入された時に収集された一連の画像。
【図２】本方法の実施形態における第１のマスクを示す図。
【図３】本方法の実施形態における第２のマスクを示す図。
【図４】本方法の実施形態において視覚化されるべき画像を示す図。
【図５】本方法の実施形態の画像に対するノイズ補正を示す図。
【図６】本方法の実施形態を実施するのに好適な放射線撮影装置の図。
【符号の説明】
【００４４】
１００  放射線撮影装置
１０２  画像記録又は収集手段
１０３  放射線照射手段
１０４  関心領域
２００  患者
【図１】
2004208306.tif 000008
【図２】
2004208306.tif 000009
【図３】
2004208306.tif 000010
【図４】
2004208306.tif 000011
【図５】
2004208306.tif 000012
【図６】
2004208306.tif 000013