JPH0429380B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は被検体を透過した放射線を検出するこ
とにより医学的診断に有効な画像情報を得てこれ
を表示する放射線診断装置に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

従来、循環器系の造影画像を得る放射線診断装
置例えばＸ線診断装置として米国特許第4204225
号、第4204226号に示される如き技術が開示され
ている。

これらは循環器系に対する造影剤注入前のＸ線
像をマスク像とし、これに対する造影剤注入後の
Ｘ線像との差分像を得て目的の循環器系部分の像
を得るものである。

しかしながら、これらの装置において造影診断
画像を作成する過程に含まれる画像間演算、たと
えば造影前画像間の和又は差演算、造影中画像間
の和又は差演算、造影前・中画像前の和又は差演
算等は、循環器が必ず有している拍動を無視して
実施されている。このため、特に心臓領域におい
て顕著な、心拍位相ずれに起因する偽像を診断画
像中に生成させる。また、第２に濃度分解能改善
のための和演算が、実際には心拍位相の異なる画
像間の和をとることから、低空間分解能の診断画
像を生成させたりする。すなわち、結果的に診断
を著るしく低下させてしまうという欠点を有して
いる。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、心
拍位相ずれに起因する偽像またはボケ発生、すな
わち、空間分解能の低下を抑えることができるよ
うにして診断をより正確に行うことができるよう
にした放射線診断装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

すなわち本発明は上記目的を達成するため、被
検体の循環器系に造影剤を注入し、かつ放射線発
生器により放射線を発生させつつその被検体透過
放射線を検出して該被検体の放射線像の信号を
得、これをデイジタル変換して画像データ化する
とともにこの画像データを記憶手段に記憶させて
ゆき、これによつて少なくとも１心拍分の造影前
画像と造影中画像とを収集記憶し、この収集した
画像データについて演算を行つて造影剤注入前の
画像に対する造影剤注入中の画像ついてその濃度
変化の有る部分の像を抽出し診断に供するように
した装置において、収集した画像データから心拍
位相を知り、上記記憶画像のうちの同一心拍位相
の画像を選択する手段と、同一心拍位相の画像間
での変化部分をそれぞれ抽出することにより、一
心拍分の造影心血管のみの画像を作成する処理手
段とを備えて構成し、被検体の少なくとも造影前
の一心拍分および造影中の１心拍分の循環器系放
射線透過画像を収集・記憶し、この記憶画像にお
ける関心領域内の濃度の時間変化を求め、該濃度
時間変化から心拍位相との対応をとり、これより
上記記憶画像のうちの同一心拍位相の画像を選択
し、同一心拍位相の画像間での変化部分をそれぞ
れ抽出することにより、１心拍分の位相別診断画
像を得るもので、周期的変化の伴う循環器系の診
断において、ボケのない循環器系のみの画像を作
成するようにする。

また、本発明は被検体の少なくとも２心拍分の
循環器系放射線透過画像を収集・記憶する画像収
集記憶手段と、この記憶画像における関心領域内
の濃度の時間変化を求める濃度時間変化作成手段
と、該濃度時間変化から上記記憶画像のうちの同
一心拍位相の画像を知り、同一心拍位相の画像間
での変化部分をそれぞれ抽出することにより、１
心拍分の診断画像を得る画像処理手段とを用い、
上記少なくとも２心拍分の循環器系放射線透過画
像から関心領域内の濃度の時間変化を求め、これ
より上記記憶画像のうちの同一心拍位相の画像を
知り、同一心拍位相の画像間での変化部分をそれ
ぞれ抽出することにより、１心拍分の各位相別の
差分の診断画像を得ることにより心拍動によるボ
ケのない上記差の画像を得ることができるように
する。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。

第１図は本装置の構成を示すブロツク図であ
る。図中１は被検体２に照射するＸ線を曝射する
Ｘ線発生器であり、３はこの被検体２を介してＸ
線発生器１に対峙して設けられる画像収集装置で
ある。この画像収集装置３は前記被検体２を透過
して得られるＸ線透過像をアナログ電気信号に変
換する装置であり、例えばＸ線像−光学像の変換
を行うイメージインテンシフアイア（以下、I.I
と称する）とこのI.Iの出力した光学像を導く光
学系、この光学系により導かれた光学像を撮像す
る撮像管、この撮像管の制御を行う撮像管制御装
置とから構成されるＸ線検出装置と、該Ｘ線検出
装置より出力されるアナログ信号をデイジタル信
号に変換し出力するＡ／Ｄ変換器とから構成され
ており、Ｘ線透過像をI.Iで変換して得た光学像
を撮像管で撮像し、これにより得たアナログ信
号、すなわちＸ線透過像の影像信号をＡ／Ｄ変換
器によりデイジタルデータに変換して対数変換器
によつて対数変換され出力するものである。

４は画像処理装置であり、前記画像収集装置３
からデータのかたちで送られて来るＸ線透過像を
受け、各フレーム別にこれを保存すると共に保存
されている造影前画像に対する各フレームの像に
ついて演算し、所定の関心領域についての濃度変
化のある部分を像として得る装置である。この画
像処置装置４は前記画像収集装置３より出力され
る収集画像と処理済み画像をフレーム単位で記憶
することのできる画像記憶部（例えばフレームメ
モリ）と、該記憶された画像より該記憶画像の所
定の関心領域についての濃度の時間変化図を作成
する濃度時間変化手段と、各記憶画像の心拍周期
と位相を検出する心拍周期検出手段と、該検出さ
れた心拍周期に対応して画像間の荷重係数つき和
演算を実施して１心拍周期分の診断画像を作成す
る時間フイルタ処理手段とから成るプロセス部と
から構成される。

５は画像表示装置であり、前記画像処理装置４
より画像データのかたちで与えられる処理済像を
表示するものである。この画像表示装置５は画像
処理装置４からのデータをアナログ信号に変換す
るＤ／Ａ変換器と該アナログ信号を画像として表
示するデイスプレイとから構成される。

６は装置全体の制御を司るシステムコントロー
ラであり、中央演算処理装置を内蔵している。

７はシステムコンソールであり、前記システム
コントローラ６内に予めプログラムされていると
ころの被検体２内の目的部位に応じた撮影条件や
画像処理モードおよびシーケンス等を選択する選
択キイを有していて所望の条件等を設定するため
のものである。

８はＸ線発生制御器であり、前記システムコン
トローラ６の制御を受けてＸ線発生器１に対しシ
ステムコンソール７により設定された曝射条件で
Ｘ線を発生するように制御する装置である。

９は被検体２に血管造影剤を注入するための造
影剤注入装置であり、前記システムコントローラ
６の制御を受けて所定時期に所定量の血管造影剤
を注入するものである。

次に前記画像処理装置４について説明する。

第２図に示すように画像処理装置４は、画像処
理コントローラ２０と、濃度時間変化図作成手段
２１と心拍周期検出手段２２と、時間フイルタ処
理手段２３と、機能計測手段２４と、処理前画像
と処理後画像と等を記憶する画像記憶部２５と、
セレクタ２６とを有する。これらのうち、画像処
理コントローラ２０は、前記システムコントロー
ラ６より出力される制御信号C₁を受け、画像処
理装置４内各部の動作シーケンス等の制御を与え
る制御信号を出力するように構成されている。ま
た画像処理コントローラ２０は特に心拍周期検出
手段２２から検出した被検体２の心拍の周期およ
び位相等の情報を制御線ｕを介して受け、また、
画像処理コントローラ２０は時間フイルタ処理手
段２３へ制御線P₃を介して、また機能計測手段
２３へは制御線P₄を介して、画像記憶部２５へ
制御線Q₁〜Q_Nを介して、セレクタ２５へ制御線
Ｒを介してそれぞれ制御信号を出力している。濃
度時間変化図作成手段２１は、画像データ伝送用
のデータバスDB１を介して画像収集装置３から
伝送される収集画像データ又は後述の画像記憶部
２５からデータバスDB３またはDB４を介して
伝送されて来る画像データを受けて予めシステム
コントローラ６で定められた関心領域内の濃度値
の時間変化（画像番号）を計測し、画像記憶部２
５に記憶する。

前記心拍検出手段２２は前記濃度時間変化図作
成手段２１で求められた濃度時間変化図が入力さ
れてこれより当該図における濃度の極大値・極小
値を示す時間（画像番号）を求め、これより心拍
動の周期と周期変化を検出し、該画像番号と心拍
動変化の対応関係を制御線ｕを介して画像処理コ
ントローラ２０に伝送する。

前記画像記憶部２５はＮフレーム分のフレーム
メモリを有し、画像処理コントローラ２０のフレ
ーム制御出力Q₁〜Q_Nの受けてＮ枚のフレームの
うち所望のフレームメモリが選択され、その選択
されたフレームメモリに対し、前記データバス
DB２を介して与えられる画像データを画像処理
コントローラ２０により指定されるアドレスに順
次記憶すると共にまた画像処理コントローラ２０
の制御により、その選択されたフレームメモリの
指定されたアドレスより画像データを読み出し、
データバスDB３，DB４に出力する。

時間フイルタ処理時間２３は、第３図に示した
ように、掛算器２３１と２３２と、和算器２３３
とから構成されている。画像処理コントローラ２
０は制御線P₃を介して、時間フイルタ処理手段
２３の掛算器２３１と２３２におけるフイルタ係
数G₁，G₂の乗算制御をしている。データバスDB
３を介して入力した画像データは掛算器２３１に
入力され荷重係数G₁を掛けられてその結果を和
算器２３３へ出力する。他方、データバスDB４
を介して入力した画像データは掛算器２３２に入
力されフイルタ係数G₂を掛けられてその結果は
和算器２３３へ出力される。また和算器２３３は
入力された２つの掛算器２３１と２３２からの画
像データからこれら両画像データの和を求めて結
果をデータバスDB２を介して画像記憶部２５へ
出力する。機能計測手段２４は画像処理コントロ
ーラ２０の制御を受けて、データバスDB３又は
DB４を介して画像データを入力し、心輪郭・心
容積又はデイメンジヨン等の機能の計測を行い結
果を画像又は計測図としてデータバスDB２へ出
力する。セレクタ２６はデータバスDB３および
DB４の画像データを入力し、いずれか一系統の
データを画像処理コントローラ２０より出力され
る制御信号Ｒにより選択してこれをデータバス
DB５を介して前述の画像表示装置５へ出力する
切り換えスイツチである。

次に上記構成の本装置の作用について造影剤使
用による造影心臓像を表示する場合を例にとつて
説明する。

まず初めにマスク像となる造影剤注入前の画像
（造影前画像）と造影剤注入開始後の画像（造影
中画像）の収集手順を説明する。

システムコンソール７には造影前と造影中画像
の収集記憶ルーチンキイが設けられている。従つ
て、このキイを操作する。このキイの操作により
システムコントローラ６からシステムコンソール
７の表示部に撮影部位と造影剤注入部位に対応し
た標準Ｘ線曝射条件とタイミングの一覧表が表示
されるよう予めシステムコントローラ６にプログ
ラムが設定されているので、上記キイの操作によ
りシステムコントローラ６はシステムコンソール
７上に撮影部位と造影剤注入部位に対応した標準
Ｘ線曝射条件とタイミングの一覧表を表示させて
診断目的部位と造影剤注入部位等の入力を要求す
る。これに呼応して操作者が診断目的部位を心臓
とし造影剤注入部位としては腕頭静脈と指定し、
標準モードでの収集をシステムコンソール７より
指定すると、システムコントローラ６は、標準Ｘ
線曝射条件の設定指令をＸ線発生制御器８へ送り
パラメータをセツトし、また造影剤注入装置９を
スタンバイし、画像収集装置３を標準収集条件に
セツトし、画像処理装置４と画像表示装置５とを
スタンバイ状態にする。次に操作者がシステムコ
ンソール７上の収集スタートキイを操作するとこ
のシステムコンソール７より収集スタート信号が
出力される。すると、システムコントローラ６は
前述したタイミングで造影剤注入装置９を駆動し
て造影剤を被検体２へ注入し、次にＸ線発生制御
器８を駆動してＸ線発生器１から上記設定したＸ
線を曝射させる。この時点ではまだ造影剤は心臓
に到達していないので造影前の撮影部位の被検体
２をこのＸ線は透過することになる。この被検体
２を透過したＸ線は、画像収集装置３により検出
され、電気信号となつてＡ／Ｄ変換され、デイジ
タルデータ化される。そして。さらに対数変換さ
れ、そしてこのデータは次にデータバスDB１を
介して画像処理装置４に入力される。入力された
画像データは画像処理装置４内の濃度時間変化図
作成手段に入力され、所定の関心領域内の濃度を
計測し、入力画像を順にデータバスDB２を介し
て画像記憶部２５の選択されたフレームメモリに
おける該画像の画素位置対応アドレスに格納して
ゆく。

また、この格納データはデータバスDB３及び
DB５を介して画像表示装置５へも送られ、ここ
に該収集画像が表示される。

Ｘ線は所定のタイミングで逐次パルス的に曝射
され、その曝射毎に上述のようなデータの収集が
行われる。従つて、造影剤が心臓部に到達するに
したがい、収集された像の造影剤部分の濃度が次
第に高くなつてゆく。各Ｘ線曝射毎に収集された
像のデータはそれぞれ異なるフレームメモリに格
納されてゆく。そして、この収集された像は画像
表示装置５に表示されるので、収集画像の状態は
観察することができる。

このようにしてＸ線曝射シーケンスにしたがい
画像が収集されてゆく。

この画像収集にともない濃度時間変化図作成手
段２１はデータバスDB１を介して画像信号収集
装置３から送られて来る画像データおよび画像記
憶部２５からデータバスDB３またはDB４を介
して送られて来る一フレーム分前の画像データを
受けて予めシステムコントローラ６で定められた
関心領域内における画像データの濃度値の時間変
化を測定し、画像記憶部２５の濃度時間変化図記
憶用のフレームメモリに記憶する。

Ｘ線曝射シーケンスが終了してＸ線が停止する
とこれまで求められていた関心領域の濃度の時間
変化図が画像記憶部２５より読み出され、画像表
示装置５に与えられて表示される。

この時間変化図は同時に、また、心拍動検出手
段２２に入力される。ここでは濃度時間変化図デ
ータにおいて濃度の極大値・極小値が順次求めら
れ、心拍動周期と位相とが求められる。そして、
これらは心拍番号により分類され、心拍動の周期
変化と濃度値情報とを制御線ｕを通して画像処理
コントローラ２０に伝送する。すると、画像処理
コントローラ２０は心拍動検出手段２２から出力
される心拍動の周期変化情報と濃度値情報とを入
力し、時間フイルタ処理手段２２へフイルタ計数
G₁とG₂等を計数して入力し、また、画像記憶部
２５へはデータバスDB３またはDB４に対し、
同一心拍位相を有する画像信号に対応する画像を
順次出力するように制御信号を送る。同一心拍位
相を有する画像間で時間フイルタ処理が実施さ
れ、順次、画像記憶部２５に記憶されてはフイル
タ処理された画像と、収集画像でフイルタ処理が
繰り返されて最終的に背景が除去された造影心血
管のみの画像１枚が画像記憶部２５に格納され、
結果が画像表示装置５に表示される。

次に心拍位相を有する画像についても同様にフ
イルタ処理されて次の位相の造影心血管画像が得
られる。このようにして最終的に１心拍分の造影
心血管像が得られることになる。

次に、この得られた１心拍分の造影心血管像か
ら心機能図を求める手順について説明する。

心機能計測手段２４は心輪郭時間変化図をスレ
ツシヨルド法により求める。また、心容積時間図
は上記で求められた心輪郭図の内部領域の濃度の
積分値を求めることにより作成する。また、心振
幅図と心位相図は濃度の最大値を、その最大値を
示す心拍位相と最大値と最小値を示す心拍位相を
各画像毎に求めて、振幅と位相を求め、グレイレ
ベル変換して画像記憶部２５にそれぞれ記憶して
ゆく。ここで、読み出す画像記憶部２５のアドレ
スを制御することによつて処理を速くすることが
できる。

ここで計測した図および画像は画像表示装置５
に送られ、診断に供される。第４図と第５図は本
発明の実施例を模式的に示したものであり、第４
図ａは関心領域内の濃度の時間変化図を示したも
のであつて、心拍動と造影剤濃度変化が重畳され
ている。実際に放射線を曝射して画像を収集した
時間は４１と４２に示した。４１は造影前画像を
２心拍分収集記憶しており、４２は造影中を３心
拍分収集記憶した場合について示した。また、心
拍動の変化をｃに示した。

第５図は第４図の条件で収集記憶した画像に時
間フイルタ処理を加えた場合について示してい
る。

各心拍番号（ピート番号）毎に同一位相の画像
を抽出してフイルタ係数g1，g2，g3，g4，g5を
掛け処理し１つの画像を作成している。ここで、
例えば、g1＝g2＝1/2，g3＝ｇ＝g5＝−1/3 にとれば背景が除去された造影心血管のみの画像
が得られる。ここでの制約条件は₅ 〓ⁱ⁼¹ g1＝０であ
る。結局、５心拍分の収集画像から最終的に１心
拍分の画像を作成したことになる。

以上の本装置によれば心拍動と収集した放射線
画像群との対応を行い、もとめた拍心周期に応じ
て時間フイルタ係数を定めて時間フイルタ処理を
施すので、心拍動による動きのボケが無い高画質
の診断画像が得られるようになり、また、造影剤
注入装置を加えた構成では更に造影剤濃度の時間
変化に応じた処理ができるので、造影心血管像の
Ｓ／Ｎ（信号−雑音比）が向上し、定量計測がし
易い画像を得ることができる。さらにまた、心機
能計測手段を有しているので、心機能計測図・画
像および計測値を簡単に得ることができる。その
ため、心血管系の形態・機能診断が行い易くな
り、診断の大幅な向上を計ることができるように
なるなどの結果が得られる。

なお、本発明は上記し且つ図面に示す実施例に
限定することなくその要旨を変更しない範囲内で
適宜変形して実施できることは勿論であり、例え
ば上記実施例では心拍動検出に濃度時間変化図を
用いて行うようにしたが、これを心電計測装置を
用い、この装置より得られる心電図から心拍周期
とその位相変化を得るようにすることもできる。

〔発明の効果〕 以上詳述したように本発明は、被検体の循環器
系に造影剤を注入し、かつ放射線発生器により放
射線を発生させつつその被検体透過放射線を検出
して該被検体の放射線像の信号を得、これをデイ
ジタル変換して画像データ化することともにこの
画像データを記憶手段に記憶させてゆき、これに
よつて少なくとも１心拍分の造影前画像と造影中
画像とを収集記憶し、この収集した画像データに
ついて演算を行つて造影剤注入前の画像に対する
造影剤注入中の画像ついてその濃度変化の有る部
分の像を抽出し診断に供するようにした装置にお
いて、収集した画像データから心拍位相を知り、
上記記憶画像のうち同一心拍位相の画像を選択す
る手段と、同一心拍位相の画像間での変化部分を
それぞれ抽出することにより、一心拍分の造影心
血管のみの画像を作成する処理手段とを備えて構
成し、収集した画像データから上記記憶画像のう
ちの同一心拍位相の画像を選択すると共に、同一
心拍位相の画像間での変化部分をそれぞれ抽出し
て同一の心拍位相を有する背景を除去し一心拍分
の造影心血管のみの画像を作成する。ようにした
ので、心拍位相に同期した像に対し造影血管部分
の像が抽出できるようになり、また、本発明は被
検体の少なくとも２心拍分の循環器系放射線透過
画像を収集・記憶する画像収集記憶手段と、この
記憶画像における関心領域内の濃度の時間変化を
求める濃度時間変化作成手段と、該濃度時間変化
から上記記憶画像のうちの同一心拍位相の画像を
知り、同一心拍位相の画像間での変化部分をそれ
ぞれ抽出することにより、１心拍分の診断画像を
得る画像処理手段とを用い、上記少なくとも２心
拍分の循環器系放射線透過画像から関心領域内の
濃度の時間変化を求め、これより上記記憶画像の
うちの同一心拍位相の画像を知り、同一心拍位相
の画像間での変化部分をそれぞれ抽出して１心拍
分の診断画像を得るようにしたことにより、複数
枚の放射線透過画像からその差の像を生成する場
合に心拍動によるボケのない画像を得ることがで
きるようになり、従つて良質の像が得られるよう
になるので診断をより正確に行うことができるよ
うになるなどの特徴を有する放射線診断装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図は画像処理装置の構成を示すブロツク図、
第３図は時間フイルタ処理手段の構成を示すブロ
ツク図、第４図および第５図は本発明装置の動作
を説明するための図である。 １……Ｘ線発生器、２……被検体、３……画像
収集装置、４……画像処理装置、５……画像表示
装置、６……システムコントローラ、７……シス
テムコンソール、８……Ｘ線発生制御装置、９…
…造影剤注入装置、２０……画像処理コントロー
ラ、２１……濃度時間変化図作成手段、２２……
心拍周期検出手段、２３……時間フイルタ処理手
段、２４……機能計測手段、２５……画像記憶
部、２６……セレクタ、２３１，２３２……掛算
器、２３３……和算器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 放射線発生器より放射線を発生させつつ被検
   体透過放射線を検出してこれを表示し、診断に供
   する装置において、 被検体の少なくとも２心拍分の循環器系放射線
   透過画像を収集・記憶する画像収集記憶手段と、 この記憶画像における関心領域内の濃度の時間
   変化を求める濃度時間変化作成手段と、 該濃度時間変化から上記記憶画像のうちの同一
   心拍位相の画像を知り、同一心拍位相の画像間で
   の変化部分をそれぞれ抽出することにより、１心
   拍分の診断画像を得る画像処理手段とを備えたこ
   とを特徴とする放射線診断装置。 ２ 被検体の循環器系に造影剤を注入し、かつ放
   射線発生器により放射線を発生させつつその被検
   体透過放射線を検出して該被検体の放射線像の信
   号を得、これをデイジタル変換して画像データ化
   するとともにこの画像データを記憶手段に記憶さ
   せてゆき、これによつて少なくとも１心拍分の造
   影前画像と少なくとも１心拍分の造影中画像とを
   収集記憶し、この収集した画像データについて演
   算を行つて造影剤注入前の画像に対する造影剤注
   入中の画像についてその濃度変化のある部分の像
   を抽出して診断に供するようにした装置におい
   て、 収集した画像データから心拍位相を知り、上記
   記憶画像のうちの同一心拍位相の画像を選択する
   手段と、 同一心拍位相の画像間での変化部分をそれぞれ
   抽出することにより、一心拍分の造影心血管のみ
   の画像を作成する処理手段とを備えたことを特徴
   とする放射線診断装置。