JPH0429383B2

JPH0429383B2 -

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Publication number: JPH0429383B2
Application number: JP58088954A
Authority: JP
Priority date: 1983-05-20
Filing date: 1983-05-20
Publication date: 1992-05-18
Also published as: JPS59214432A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕この発明は、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を表示する
ことのできる放射線診断装置に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来、放射線診断装置たとえばＸ線診断装置と
して、米国特許第4204225号および同特許第
4204226号に開示された装置が有る。

しかしながら、前記Ｘ線診断装置には、次のよ
うな問題点が有る。

先ず第１に、前記Ｘ線診断装置では、動画像に
よりたとえば血液の流れ等を観察することができ
るが、Ｘ線管の熱容量の制限から、動画像１枚を
得るために曝射するＸ線量は限定され、その結果
として１画像の濃度分解能が低下してしまう。第
２に、パルスＸ線曝射による凍結画撮影法におい
ては、１画像あたりの曝射Ｘ線量は動画を得る場
合よりも大きいので、画像の濃度分解能を高める
ことはできるが、造影剤の血液中での流れを厳密
に考慮していないので、造影剤濃度が最大近傍に
なる画像を撮り逃がすことがある。その結果とし
て、１画像の濃度分解能を低下させてしまう。第
３に、同一被検体に対して動画像と凍結画像との
２種の画像を得る場合、２種の画像を互いに関連
させることなく各別に撮影しているので、無駄な
Ｘ線被曝を被検体に与えたり、Ｘ線曝射のタイミ
ングを誤つて低分解能の画像を得たりしてしま
う。

以上のような問題点は、シネフイルム撮影法あ
るいはスポツト撮影法を採用するＸ線診断装置に
ついても生じている。

〔発明の目的〕この発明は、前記事情に鑑みてなされたもので
あり、被曝線量をできるだけ少なくしつつ、高時
間分解能を有する機能診断画像を得、前記機能診
断画像に基づき高画質の形態診断画像を得ること
のできる、診断効率の高い放射線診断装置を提供
することを目的とするものである。

〔発明の概要〕

前記目的を達成するための本発明の概要は、放
射線発生装置、心電計測装置、造影剤注入装置、
放射線検出装置および画像表示装置を備えた放射
線診断装置において、前記心電計測装置より出力
される心電データの中のＲ波を検出して前記装置
を含む各装置の動作タイミングを制御する制御信
号を出力するシステムコントローラと、前記シス
テムコントローラから入力された制御信号に基
き、連続的なＸ線曝射によつて得られた造影剤の
注入前のマスク像および造影剤注入後のコントラ
スト像を記憶し、両画像間で減算を行つて得られ
たサブトラクシヨン像を解析して循環器の機能を
示す機能図および計測値を作成し、更に、前記機
能図および計測値を基にしてパルスＸ線曝射によ
つて得られた造影剤注入前のマスク像および造影
剤注入後のコントラスト像を記憶し、両画像間で
減算を行つてサブトラクシヨン像を得る画像処理
装置とを備えたことを特徴とするものである。

〔発明の実施例〕

この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図はこの発明の一実施例である放射線診断
装置たとえばＸ線診断装置を示すブロツク図であ
る。

第１図において、１で示すのはたとえば患者等
の被検体２に曝射するところのＸ線を発生するＸ
線発生装置たとえばＸ線管であり、３で示すのは
前記被検体２を透過して得られるＸ線透過像を検
出してこれをアナログ電気信号に変換するＸ線検
出装置であり、これは、たとえば、Ｘ線透過像を
光学像に変換するイメージインテンシフアイアと
光学像の光量を調節する光学系と、光学像をアナ
ログ電気信号（ビデオ信号）に変換する撮像管と
を少なくとも有して構成される。４で示すのは、
前記Ｘ線検出装置３より出力されるアナログ電気
信号をデジタル電気信号に変換するＡ／Ｄ変換器
と、後述する機能検査処理部４Ａと、後述する形
態検査処理部４Ｂと、各種の画像データを格納す
るメモリとを備えて、画像間および画像内の演算
処理を実行する画像処理装置である。５で示すの
は、前記画像処理装置４より出力されるデジタル
信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器と、
前記アナログ信号を画像として表示するデイスプ
レイとを少なくとも有して構成される画像表示装
置である。６で示すのは、Ｘ線発生制御器であ
り、後述するシステムコントローラ９より出力さ
れるトリガ信号により、機能検査を行なうときに
は連続的なＸ線を曝射し、形態検査を行なうとき
にはパルスＸ線を曝射するように、Ｘ線管１を制
御する。７で示すのは、被検体２の心電計測をし
てそのデジタルデータを後述のシステムコントロ
ーラ９に出力するＡ／Ｄ変換器内蔵の心電計測装
置である。８で示すのは、後述のシステムコント
ローラ９の制御を受けて、所定時間に所定量の血
管造影剤を被検体２内に注入する造影剤注入装置
である。９で示すのは、Ｘ線検出装置３、画像処
理装置４、画像表示装置５、Ｘ線発生制御器６お
よび造影剤注入装置８それぞれの動作タイミング
を、心電計測装置７より出力されるデジタルデー
タを基にして制御するシステムコントローラであ
る。１０で示すのは、前記システムコントローラ
９内にあらかじめプログラムされているところ
の、被検体２内の診断部位および造影剤注入位置
に応じた撮影条件と撮影シーケンスと画像処理モ
ードとを選択し、指定することのできるキーボー
ド付システムコンソールである。

前記画像処理装置４についてさらに詳述する
と、画像処理装置４内の機能検査処理部４Ａは、
連続的なＸ線曝射により取り込んだ画像群たとえ
ば造影剤を注入する以前に撮影した画像群（マス
ク画像群）と造影剤が目的部位に到達した後に撮
影した画像群（コントラスト画像群）とから造影
画像群（サブトラクシヨン画像群）を生成し、生
成したサブトラクシヨン画像群を解析して、造影
剤濃度の経時変化を示す造影剤濃度時間変化図、
１心拍内での心容積の経時変化を示す１心拍内心
容積時間変化図、心輪郭の経時変化を示す心輪郭
時間変化図等の、循環器の機能を示す機能図およ
び計測値を作成し、これらを記憶するように構成
され、また、形態検査処理部４Ｂは、パルスＸ線
曝射により取り込んだマスク画像群とコントラス
ト画像群とから、造影剤濃度の最も大きいコント
ラスト画像と同一パルス番号のマスク画像とを選
び、サブトラクシヨン画像を生成し、これを記憶
するように構成され、さらに、機能検査処理部４
Ａと形態検査処理部４Ｂとのそれぞれは、後述す
るシステムコントローラ９より出力される処理ス
タート信号によりその動作を開始するように構成
される。

前記システムコントローラ９は、第２図に示す
ように、心電計測装置７から出力される被検体２
の心電データを入力し、その心電データ中のＲ波
を検出するＲ波検出手段９Ａ、Ｒ波検出手段９Ａ
により検出されたＲ波の個数を計数するＲ波計数
手段９Ｂ、Ｒ波計数手段９Ｂで計数されたＲ波の
個数が、前記キーボード付システムコンソール１
０であらかじめ設定された個数値に達するとＸ線
発生制御器６およびＸ線検出装置３それぞれに動
作開始および終了を指令するトリガ信号を出力す
る第１のトリガ信号発生手段９Ｃ、Ｒ波計数手段
９Ｂで計数されたＲ波の個数が、前記キーボード
付システムコンソール１０であらかじめ設定され
た個数値に達すると造影剤注入装置８に動作開始
および終了を指令するトリガ信号を出力する第２
のトリガ信号発生手段９Ｄ、Ｒ波計数手段９Ｂで
計数されたＲ波の個数が、前記キーボード付シス
テムコンソール１０であらかじめ設定された個数
値に達すると、画像処理装置４および画像表示装
置５それぞれに所定動作開始を指令する処理スタ
ート信号を出力する処理スタート信号発生手段９
Ｅ、キーボード付システムコンソール１０で入力
したＸ線曝射条件に従つて連続的なＸ線曝射およ
びパルスＸ線曝射のいずれかのモードを指定する
モード指令信号をＸ線発生制御器６に出力するモ
ード指令信号出力手段９Ｆを有して、構成され
る。

前記キーボード付システムコンソール１０は、
診断部位と造影剤注入部位との組み合わせにつき
標準としてあらかじめ設定された造影剤濃度曲
線、造影剤が注入される前の画像を収集するため
のタイミングを決定する心拍番号、造影剤が所定
部位に到達しているときの画像を収集するための
タイミングを決定する心拍番号、造影剤を注入す
るタイミングを決定する心拍番号をモニタに表示
し、操作者との対話により前記各種の標準設定さ
れた心拍番号を変更し、また、機能検査および形
態検査のいずれかのモードを入力することができ
るように構成される。

次に、以上構成の作用について説明する。

先ず、機能検査を実施する。

キーボード付システムコンソール１０は、診断
部位と造影剤注入部位との一覧表をメニユーとし
てモニタ画面に表示し、診断部位および造影剤注
入部位の指定を、操作者に要求する。操作者が、
キーボードを介して、たとえば、機能診断部位と
して心臓、形態診断部位として冠状動脈、造影剤
注入部位として腕頸静脈を入力すると、キーボー
ド付システムコンソール１０は、前記入力情報に
ついての標準設定された造影剤濃度曲線、画像を
収集するためのタイミングを決める心拍番号、造
影剤を注入するタイミングを決める心拍番号等を
モニタに表示し、機能診断を行なうのにこの設定
で良いかどうかの判断を操作者に要求する。モニ
タに表示された各種の設定値が不適切であるとき
は、操作者は、キーボードを介してモニタに表示
された設定値を適宜に修正する。このように操作
者との対話により、機能診断モードおよび機能診
断に必要なタイミング設定の基礎となる各種の心
拍番号がキーボード付システムコンソール１０よ
り入力される。

次いで、心電計測装置７は、被検体２の心電デ
ータを順次にシステムコントローラ９に出力して
おり、システムコントローラ９は心拍数の値とそ
の変動とを刻々にキーボード付システムコンソー
ル１０上のモニタ画面にグラフとして表示させ
る。心拍数の変動が小さくなつた時点で、キーボ
ード付システムコンソール１０上のモニタ画面に
機能検査開始要求の表示がなされ、操作者がキー
ボードを介して検査開始を入力する。機能検査開
始の入力により、システムコントローラ９中のＲ
波検出手段９Ａは、心電データ中のＲ波の検出を
開始し、Ｒ波計数手段９ＢによりＲ波の個数が計
数され始める。

一方、キーボード付システムコンソール１０よ
り機能診断モードを入力したシステムコントロー
ラ９は、モード指令信号出力部９ＦよりＸ線発生
制御器６に連続的なＸ線曝射の条件を内容とする
モード指令信号を出力する。

前記Ｒ波計数手段９Ｂで計数するＲ波の個数が
前記キーボード付システムコンソール１０であら
かじめ設定した第１の心拍番号Ｋに一致すると、
第３図に示すように、第１のトリガ信号発生手段
９ＣからＸ線発生制御器６およびＸ線検出装置３
にトリガ信号が出力され、また、同時に、処理ス
タート信号発生手段９Ｅから画像処理装置４内の
機能検査処理部４Ａに処理スタート信号が出力さ
れる。第１の心拍番号Ｋに同期するトリガ信号お
よび処理スタート信号が出力されると、Ｘ線発生
制御器６の制御によりＸ線管１より被検体２に連
続的なＸ線が曝射され、被検体２を透過したＸ線
はＸ線検出装置３によりデジタルのビデオ信号に
変換され、前記ビデオ信号が画像処理装置４内の
機能検査処理部４Ａに出力される。画像処理装置
４は、入力するビデオ信号によりＲ波を基準とす
る各位相の画像を多数取り込み、これらを、造影
剤注入前の複数の画像（マスク画像）として記憶
する。Ｘ線の曝射および画像の取り込みは、前記
Ｒ波計数手段９Ｂで計数するＲ波の個数が前記キ
ーボード付システムコンソール１０であらかじめ
設定した第２の心拍番号Ｌに一致するときに出力
されるトリガ信号が第１のトリガ信号発生手段９
Ｃより出力される迄、行なわれる。

次いで、前記Ｒ波計数手段９Ｂで計数するＲ波
の個数が前記キーボード付システムコンソール１
０であらかじめ設定した第３の心拍番号Ｏに一致
すると、第３図に示すように、第２のトリガ信号
発生手段９Ｄから造影剤注入装置８にトリガ信号
が出力され、トリガ信号の入力時から所定期間に
造影剤注入装置８により造影剤が被検体２に注入
される。

造影剤の注入後、前記Ｒ波計数手段９Ｂで計数
するＲ波の個数が前記キーボード付システムコン
ソール１０であらかじめ設定した第４の心拍番号
Ｍに一致すると、第３図に示すように、第１のト
リガ信号発生手段９ＤからＸ線発生制御器６およ
びＸ線検出装置３にトリガ信号が出力され、ま
た、同時に、処理スタート信号発生手段９Ｅから
画像処理装置４に処理スタート信号が出力される
前記第４の心拍番号Ｍは、造影剤の注入部位によ
り目的部位に造影剤が到達するまでの、あらかじ
め臨床学的に求められた心拍を示すものである。
第４の心拍番号に同期するトリガ信号および処理
スタート信号が出力されると、Ｘ線発生制御器６
の制御によりＸ線管１より被検体２に連続的なＸ
線が曝射され、被検体２を透過したＸ線はＸ線検
出装置３によりデジタルのビデオ信号に変換さ
れ、前記ビデオ信号が画像処理装置４に出力され
る。画像処理装置４は、入力するビデオ信号によ
りＲ波を基準とする各位相の画像を多数取り込
み、これらを、造影剤が所定部位に到達した後の
複数の画像（コントラスト画像）として記憶す
る。さらに、画像処理装置４は、前記処理スター
ト信号により、Ｒ波を基準とする各位相の多数の
コントラスト画像の位相と同一位相のマスク画像
をマスク画像群中より選別し、次いで、マスク画
像からコントラスト画像を減算することにより、
背景を除去したサブトラクシヨン画像を生成し、
前記サブトラクシヨン画像を一旦記憶した後、画
像表示装置５へ連続して、あるいは所定間隔をも
つて前記サブトラクシヨン画像を出力する。画像
表示装置５は、前記サブトラクシヨン画像を、機
能診断画像として表示する。

次いで、機能検査処理部４Ａは、次の手順によ
り機能図および計測値を作成する。先ず、画像表
示装置５に表示されているサブトラクシヨン画像
上に、造影剤の時間変化を所望する部位につき
ROIを設定する。サブトラクシヨン画像における
ROI設定部分につき、心拍１周期ごとに画像濃度
を抽出し心拍毎の画像濃度を経時的に示すグラフ
を造影剤濃度時間変化図として画像表示装置５に
表示する。経時的に変化する画像濃度についての
データは、後述の形態診断を行なう際のＸ線曝射
と画像収集タイミングを決定するのに必要である
から、図示しないメモリに格納される。次いで、
表示された造影剤時間変化図を基に、機能を求め
たい部位たとえば心臓左心室を示すROIの造影剤
濃度が最大に近い１心拍分のサブトラクシヨン画
像に時間フイルタリングを施して１心拍分の機能
解析用サブトラクシヨン画像を作成する。作成し
た１心拍分の機能解析用サブトラクシヨン画像を
フーリエ変換して、各画素毎に振幅と位相とを求
め、振幅画像と位相画像とを作成し、記憶し、表
示する。そして、振幅画像と位相画像とを求めた
１心拍分の機能解析用サブトラクシヨン画像か
ら、所定の画素濃度値に一致する画素を検出する
ことにより、検出した前記画素を輪郭とする心輪
郭像を１心拍周期分作成する。作成した心輪郭像
から、輪郭に囲まれた領域内の濃度値を積分して
１心拍分の心容積時間変化図を作成する。作成し
た心容積時間変化図からエジエクシヨンフラクシ
ヨン、心筋の収縮および拡張等の機能計測を実施
し、画像表示装置５に機能図および計測値を表示
する。

次に、前記機能検査で求めた造影剤濃度時間変
化図を基にして形態検査を実施する。

先ず、前記機能検査で求められた造影剤濃度時
間変化図が画像表示装置５に表示されると、操作
者は、キーボード付システムコンソール１０を介
して、形態検査を実施するのに必要なＸ線曝射可
能期間を指定する心拍番号と造影剤注入開始を指
定する心拍番号とを入力する。システムコントロ
ーラ９内のモード指令信号出力手段９Ｆは、前記
心拍番号を記憶し、前記心拍番号により指定され
る期間をＸ線発生期間および造影剤注入期間とす
る。

次いで、心電計測装置７は、被検体２の心電デ
ータを順次にシステムコントローラ９に出力して
おり、システムコントローラ９は心拍数の値とそ
の変動とを刻々にキーボード付システムコンソー
ル１０上のモニタ画面に表示する。心拍数の変動
が小さくなつた時点で、キーボード付システムコ
ンソール１０よりシステムコントローラ９に、パ
ルスＸ線曝射のパルス巾とＲ波からの遅延時間と
パルスの繰返し時間とを入力する。システムコン
トローラ９内のモード指令信号出力手段９Ｆは入
力された前記時間と平均心拍数とを基に心拍内の
最大パルス数を算出し、この最大パルス数をキー
ボード付システムコンソール１０のモニタ画面に
表示させる。操作者は、モニタ画面の表示に基づ
き、最大パルス数以下の適宜のパルス数たとえば
２個を選択し、これを入力する。

パルス数２個を入力した後、検査開始指令がキ
ーボード付システムコンソール１０を介して入力
されると、前記機能検査と同様に、Ｒ波計数手段
９ＢによりＲ波の個数が計数され始める。

前記Ｒ波計数手段９Ｂで計数するＲ波の個数が
前記キーボード付システムコンソール１０であら
かじめ設定した第１の心拍番号Ｋに一致すると、
Ｘ線発生制御器６に、第１のトリガ信号発生手段
９Ｃより出力されるトリガ信号が入力すると共に
前記トリガ信号に同期してモード指令信号出力手
段９ＦよりパルスＸ線曝射を指令するモード信号
が入力する。また、同時に、第１のトリガ信号発
生手段９ＣからＸ線検出装置３にトリガ信号が出
力され、処理スタート信号発生手段９Ｅから画像
処理装置４内の形態検査処理部４Ｂに処理スター
ト信号が出力される。そうすると、第４図に示す
ように、Ｘ線発生制御器６の制御を受けたＸ線管
１から、Ｒ波よりT₁の期間後のＸ線発生期間内
に、Ｘ線発生期間開始後T₂の時からパルス間隔
T₃のパルスＸ線が１心拍あたりたとえば２発曝
射される。パルスＸ線の曝射は、前記Ｒ波計数手
段９Ｂで計数するＲ波の個数が前記キーボード付
システムコンソール１０であらかじめ設定した第
２の心拍番号Ｌに一致するときに出力されるトリ
ガ信号よりもT₁の期間が経過するまで、行なわ
れる。一方、画像処理装置４内の形態検査処理部
４Ｂは、パルスＸ線の曝射ごとに画像を取り込
み、これらを、造影剤注入前の複数の画像（マス
ク画像）として、記憶する。

次いで、前記機能検査の場合と同様に、第３の
心拍番号に同期して造影剤注入装置８を動作さ
せ、被検体２に造影剤を注入する。

造影剤の注入後、マスク画像を取り込んだとき
と同様にして、第４の心拍番号Ｍおよび第５の心
拍番号Ｎを基準にしてパルスＸ線の曝射により多
数のコントラスト像を得、このコントラスト画像
を形態検査処理部４Ｂ内のメモリに記憶する。そ
して、形態検査処理部４Ｂは、コントラスト画像
とマスク画像とからサブトラクシヨン画像を生成
し、生成したサブトラクシヨン画像が形態診断用
画像として画像表示装置５に表示される。

以上、この発明の一実施例について詳述した
が、この発明は前記実施例に限定されるものでは
なく、この発明の要旨を変更しない範囲内で適宜
に変形して実施することができるのはいうまでも
ない。

前記実施例においては、形態検査が１回しか行
なわれていないが、形態検査を２回以上行なうよ
うにしてもよい。また、機能検査と形態検査との
時間間隔は任意としてもよい。

〔発明の効果〕

以上詳述のように、この発明によると、心電計
測装置より出力される被検体のＲ波を計数し、キ
ーボード付システムコンソールを介して対話方式
で入力した所定のＲ波と計数したＲ波とが一致す
るときにシステムコントローラより出力されるト
リガ信号および処理スタート信号により、Ｘ線を
曝射し、Ｘ線曝射による画像を取り込み、心拍位
相の一致する画像間で画像処理をするので、被検
体に対する無駄な被曝線量を少なくすることがで
き、高画質の画像を表示することができる。しか
も、機能検査を実施し、得られる機能図等のデー
タを基にして形態検査を実施するとの有機的な組
み合せの検査を実施するので、この点からも被曝
線量を最小にすることができ、高時間分解能を有
する機能診断用画像および機能計測値と高画質の
形態診断用画像を提供することができる。したが
つて、この発明に係る放射線診断装置によつて的
確な医療診断を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すブロツク
図、第２図は前記実施例におけるシステムコント
ローラを示すブロツク図、並びに第３図および第
４図は前記実施例の動作を説明するためのタイム
チヤートである。１……Ｘ線発生装置、３……Ｘ線検出装置、４
……画像処理装置、５……画像表示装置、７……
心電計測装置、８……造影剤注入装置、９……シ
ステムコントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

１放射線発生装置、心電計測装置、造影剤注入
装置、放射線検出装置および画像表示装置を備え
た放射線診断装置において、前記心電計測装置よ
り出力される心電データの中のＲ波を検出して前
記装置を含む各装置の動作タイミングを制御する
制御信号を出力するシステムコントローラと、前
記システムコントローラから入力された制御信号
に基き、連続的なＸ線曝射によつて得られた造影
剤の注入前のマスク像および造影剤注入後のコン
トラスト像を記憶し、両画像間で減算を行つて得
られたサブトラクシヨン像を解析して循環器の機
能を示す機能図および計測値を作成し、更に、前
記機能図および計測値を基にしてパルスＸ線曝射
によつて得られた造影剤注入前のマスク像および
造影剤注入後のコントラスト像を記憶し、両画像
間で減算を行つてサブトラクシヨン像を得る画像
処理装置とを備えたことを特徴とする放射線診断
装置。