JP2015217170A - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線被ばく量が少ないＸ線診断装置を提供する。【解決手段】本実施形態に係るＸ線診断装置は、被検体に造影剤を投与する前のマスク画像と前記被検体に前記造影剤を投与した後のコントラスト画像との差分画像である第１の血管造影画像を記憶する画像記憶部と、第２の血管造影画像を取得する際に観察すべき領域である監視領域を、前記第１の血管造影画像に基づいて決定する監視領域決定部と、前記第２の血管造影画像のコントラスト画像の前記監視領域に含まれる各画素の信号強度の変化を監視する監視部と、前記監視領域に含まれる各画素の信号強度が所定の条件を満たしたか否かに基づいて、順次行なわれる前記第２の血管造影画像の撮像時におけるＸ線照射を停止するか否か判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。【選択図】 図２

Description

本発明の一態様としての実施形態は、Ｘ線診断装置に関する。

Ｘ線診断装置により取得される血管造影画像により血管を容易に観察することが可能になってきている。このような血管造影画像により、心臓や脳などの血管系における詳細な情報に基づいて治療計画や手術が行えるようになってきている。このような血管造影画像は、たとえば、血管の塞栓の除去や、動脈瘤の解消、ステントの留置による狭窄の解消手術などの際に、血管の形態や病巣の確認、手術後の血流の確認などに利用される。血管造影画像を用いた手術は、大腿部や頸部などの血管からカテーテルを用いて行われることから、一般的な外科的手術に比べて患者の負担が少なく、ＱＯＬ（Quality Of Life）が高いことから、臨床上欠かせない技術となってきている。

Ｘ線診断装置による血管造影画像を取得する技術として、ＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）が知られている。このＤＳＡは、血管造影前の画像（以下、マスク画像と呼ぶ）と造影剤投与後の画像（以下、コントラスト画像と呼ぶ）との差を求めることで、患者の血管内に投与された造影剤を強調し、血管を鮮明に画像化する技術である（たとえば、特許文献１等）。

また、マスク画像とコントラスト画像との差によって求められるＤＳＡ画像（以下、血管造影画像と呼ぶ）は血管の形態だけでなく、造影剤の移動時間などから血流速や血流量など様々な情報を取得することができる。たとえば、血管造影画像の各画素の信号強度に基づいて時間濃度曲線（ＴＤＣ：Time Density Curve）を作成し、造影剤の注入動態を捉えることができる。時間濃度曲線に基づいて、各画素の造影剤による濃度が最大となった時間を示すＴＰ（Time to Peak）、造影剤によって染まり始めるまでの時間であるＡＴ（Arrival Time）、造影剤の平均通過時間を示す（ＭＴＴ：Mean Transit Time）など、様々な情報を取得することができる。このような様々な情報を視覚的に表すために、上述のＴＰ、ＡＴ、ＭＴＴなどの様々なパラメータを画像化するパラメトリックイメージング（ＰＩ：Parametric Imaging）と呼ばれる手法がある。ＰＩにより各種パラメータの情報を色や輝度の変化によって表したカラーマップを生成する技術が提供されている（たとえば、特許文献２等）。

特開２００６−３４９５２号公報 特開２０１４−１２１３３号公報

しかしながら、ＤＳＡ撮像ではＸ線がパルス状に照射され１秒間に数十枚の画像が撮影可能である。また、ＤＳＡ撮像ではノイズを低減し高いコントラスト分解能を得るために、比較的強いＸ線強度で撮像を行う。さらにＰＩ画像は血管における造影剤の動態を継時的に観察することで取得する。したがって、ＤＳＡ撮像の時間が長くなり患者に対する被ばく量が多くなってしまう。また、血管や循環器系の手術では、治療前と治療後で最低２回のＤＳＡ撮像が必要なため被ばく量の増加が問題となる。

そこで、Ｘ線被ばく量が少ないＸ線診断装置が要望されている。

本実施形態に係るＸ線診断装置は、被検体に造影剤を投与する前のマスク画像と前記被検体に前記造影剤を投与した後のコントラスト画像との差分画像である第１の血管造影画像を記憶する画像記憶部と、第２の血管造影画像を取得する際に観察すべき領域である監視領域を、前記第１の血管造影画像に基づいて決定する監視領域決定部と、前記第２の血管造影画像のコントラスト画像の前記監視領域に含まれる各画素の信号強度の変化を監視する監視部と、前記監視領域に含まれる各画素の信号強度が所定の条件を満たしたか否かに基づいて、順次行なわれる前記第２の血管造影画像の撮像時におけるＸ線照射を停止するか否か判定する判定部と、を備えたことを特徴とする。

実施形態に係るＸ線診断装置の一例を示す概念的な構成図。 実施形態に係るＸ線診断装置の機能構成例を示す機能ブロック図。 実施形態に係るＸ線診断装置の動作の一例を示すフローチャート。 実施形態に係るＸ線診断装置の監視領域の第１および第２の決定方法を説明する図。 実施形態に係るＸ線診断装置の監視領域の第３および第４の決定方法を説明する図。 実施形態に係るＸ線診断装置の時間濃度曲線を説明する図。 実施形態に係るＸ線診断装置の判定部での判定方法を説明する第１の図。 実施形態に係るＸ線診断装置の判定部での判定方法を説明する第２の図。 実施形態に係るＸ線診断装置の変形例における撮像手順を説明する図。

以下、Ｘ線診断装置の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

（１）構成
図１は、実施形態に係るＸ線診断装置の一例を示す概念的な構成図である。図１が示すＸ線診断装置１は撮像部１０と操作制御部２０とから構成されている。撮像部１０において撮像された画像データは操作制御部２０へと送信される。操作制御部２０では撮像制御に加えて、撮像部１０で撮像された画像データに基づいて造影前の画像データ（マスク画像）と造影後の画像データ（コントラスト画像）との差分画像である血管造影画像の生成等が行われる。

本実施形態に係るＸ線診断装置１の撮像部１０は、図１に示すようなシングルプレーンのＸ線撮像装置を備えた構成であってもよいし、バイプレーンＸ線撮像装置を備えた構成であってもよい。また、Ｘ線撮像装置に限定するものではなく、血管系の造影画像が取得できるＭＲＩ装置やＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置であってもよい。

まず、撮像部１０について説明する。撮像部１０は撮像系としてＸ線検出部１１０とＸ線照射装置１３０とから構成されており、それぞれ対向するようにアーム１００の両端に配置されている。アーム１００の両端に設置されたＸ線検出部１１０およびＸ線照射装置１３０は、図示しない駆動制御部による制御によって、アームの弦および弦と垂直な軸の２軸により被検体Ｐを中心として回転可能なように設けられる。

Ｘ線照射装置１３０は、高圧電源１２０から高電圧電力の供給を受けて、高電圧電力の条件に応じてＸ線を発生する。そして、Ｘ線検出部１１０は、平面検出器（ＦＰＤ：flat panel detector）およびＡ／Ｄ（analog to digital）変換回路（図示しない）を備える。ＦＰＤは、２次元に配列された複数の検出素子を有する。ＦＰＤの各検出素子間は、走査線と信号線とが直交するように配設される。なお、ＦＰＤの前面に、グリッド（図示しない）が備えられてもよい。グリッドは、ＦＰＤに入射する散乱線を吸収してＸ線画像のコントラストを改善するために、Ｘ線吸収の大きい鉛等によって形成されるグリッド板と透過しやすいアルミニウムや木材等とが交互に配置される。Ａ／Ｄ変換回路は、ＦＰＤから出力される時系列的なアナログ信号（ビデオ信号）の投影データをデジタル信号に変換し、操作制御部２０に出力する。

なお、Ｘ線検出部１１０は、Ｉ．Ｉ．（image intensifier）−ＴＶ系であってもよい。Ｉ．Ｉ．−ＴＶ系では、被検体Ｐを透過したＸ線および直接入射されるＸ線を可視光に変換し、さらに、光−電子−光変換の過程で輝度の倍増を行なって感度のよい投影データを形成させ、ＣＣＤ（charge coupled device）撮像素子を用いて光学的な投影データを電気信号に変換する。

高圧電源１２０は、操作制御部２０の制御に従って、Ｘ線照射装置１３０のＸ線管に高電圧電力を供給可能である。

寝台装置１４０は、床面に設置され、天板を支持する。寝台装置１４０は、操作制御部２０に従って、図示しない寝台駆動装置によって被検体Ｐを載置した天板を移動させる。

インジェクタ１５０は、造影剤を被検体Ｐに投与する注射器を制御する。インジェクタ１５０は、操作制御部２０の制御に従って被検体Ｐに造影剤を投与するとともに、被検体Ｐに造影剤が投与された時間から所定の時間経過したのちにＸ線が照射されるように制御する。なお、インジェクタ１５０にかえてユーザが手動で造影剤を投与し、Ｘ線の照射開始を制御してもよい。

次に、操作制御部２０について説明する。操作制御部２０は、通信制御装置２１０、記憶部２２０、主制御部２３０、入力部２４０、表示部２５０を備えて構成される。

通信制御装置２１０は、電子ネットワークの形態に応じた種々の通信プロトコルを実装する。ここで、電子ネットワークとは、電気通信技術を利用した情報通信網全体を意味し、病院基幹ＬＡＮ、無線／有線ＬＡＮやインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバー通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。通信制御装置２１０は、画像データを撮像部１０または図示しない医用画像一元管理システム（ＰＡＣＳ：Picture Archiving and Communication Systems）などから電子ネットワーク経由で取得する。なお、血管造影画像は操作制御部２０の記憶部２２０に記憶されたプログラムが主制御部２３０で実行されることで生成されてもよいし、電子ネットワークを介して接続された画像処理装置などで生成されて、送信されてもよい。

記憶部２２０は、ＲＡＭとＲＯＭをはじめとする磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、主制御部２３０のＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有する。記憶部２２０は、撮像部１０によって収集された画像データなどを記憶するほか、主制御部２３０のＣＰＵで実行する各種機能を実現するためのプログラムを記憶する。これらの記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。このようなプログラムによって血管造影画像の生成や、Ｘ線照射制御が実行される。

入力部２４０は、たとえばキーボード、タッチパネル、テンキー、マウスなどの一般的な入力装置により構成される。入力部２４０はユーザの選択や入力などに対応した入力信号を主制御部２３０に出力する。

表示部２５０は、たとえば液晶ディスプレイやＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイなどの一般的な表示装置により構成されるほか、主制御部２３０の制御に従って血管造影画像等をディスプレイ表示する。

図２は、実施形態に係るＸ線診断装置１の機能構成例を示す機能ブロック図である。図１で説明したとおり、実施形態に係るＸ線診断装置１は、大きく撮像部１０と操作制御部２０とから構成されている。実施形態に係るＸ線診断装置１は、被検体Ｐについて撮像部１０で撮像された第１の血管造影画像をもとに、操作制御部２０が第２の血管造影画像を取得するときのＸ線照射制御を行う。

以下、図１ないし図８の説明では、被検体への血管開通処置などの治療が実施される前の血管造影画像を第１の血管造影画像、治療が実施された後の血管造影画像を第２の血管造影画像と呼ぶこととする。

図２に示すように、操作制御部２０は、画像記憶部２２１、監視領域決定部２３１、監視部２３３、判定部２３５、算出部２３７、カラーマップ生成部２３９、表示部２５０から構成される。そのうち監視領域決定部２３１、監視部２３３、判定部２３５、算出部２３７、カラーマップ生成部２３９は、記憶部２２０に格納されたプログラムが主制御部２３０によって実行されることによって実現される機能である。

画像記憶部２２１は、被検体に造影剤を投与する前のマスク画像と被検体に造影剤を投与した後のコントラスト画像との差分画像である第１の血管造影画像を記憶する。第１の血管造影画像は電子ネットワーク経由で接続するＰＡＣＳや画像処理装置等で生成されたデータであってもよいし、撮像部１０で取得した画像データに基づいて操作制御部２０で生成されたデータであってもよい。

監視領域決定部２３１は、第２の血管造影画像を取得する際に観察すべき領域である監視領域を、第１の血管造影画像に基づいて決定する。監視領域は、表示部２５０に表示された治療前に取得した第１の血管造影画像に基づいて決定される。監視領域は表示部２５０に表示された第１の血管造影画像に医師等のユーザが関心領域（ＲＯＩ：Regions Of Interest）を指定することによって決定される。監視領域の決定方法については後述する。

監視部２３３は、第２の血管造影画像のコントラスト画像の監視領域に含まれる各画素の信号強度の変化を監視する。監視部２３３は撮像部１０で取得される造影後のコントラスト画像における各画素の信号強度の継時的変化に基づいて時間濃度曲線を生成する。被検体に投与された造影剤はＸ線を吸収するためコントラスト画像における各画素の信号強度は低下する。この各画素の信号強度の継時的変化に基づいて造影剤の血中濃度を示したグラフが時間濃度曲線である。本実施形態に係るＸ線診断装置１は、監視領域に含まれる各画素を時間濃度曲線により監視することでＸ線照射停止のタイミングを判断し、不要被ばくを回避するものである。監視部２３３で生成される時間濃度曲線については後述する。

判定部２３５は、監視領域に含まれる各画素の信号強度が所定の条件を満たしたか否かに基づいて、順次行なわれる第２の血管造影画像の撮像時におけるＸ線照射を停止するか否か判定する。判定部２３５は監視部２３３で各画素について生成された時間濃度曲線に基づいて、たとえば血中の造影剤濃度が最大となる時間である最大濃度到達時間（ＴＰ：Time to Peak）における濃度から所定の割合低下したとき条件を満たしたと判定する。判定部２３５は、最大濃度到達時間（ＴＰ）における濃度のように、時間濃度曲線から算出可能な物理量を特徴量（以下、単に特徴量と呼ぶ）として、監視領域の監視対象となるすべての画素に対して特徴量に基づく判定を実施する。判定部２３５は、監視対象のすべての画素が条件を満たしたときＸ線照射の停止要求を撮像部１０に送信する。判定部２３５での判定方法については後述する。

算出部２３７は、最大濃度値、時間濃度曲線の半値幅となる半値幅濃度値、造影剤の平均通過時間、時間濃度曲線の下部の面積、時間濃度曲線から求めた被検体の血流速、時間濃度曲線から求めた被検体の血流量、時間濃度曲線に基づいて画素に造影剤が到達するまでの時間、最大濃度到達時間、および時間濃度曲線における最大濃度値までの傾きの少なくともいずれかの１つの特徴量を算出する。これらの特徴量は監視部２３３で生成される時間濃度曲線に基づいて、特許文献２などに示される方法で計算される。また、血流速などは半値濃度値法や最大濃度勾配法など一般的に使用される方法で計算される。

カラーマップ生成部２３９は、特徴量に応じた色が第２の血管造影画像の各画素に割り当てられたカラーマップを生成する。このようなカラーマップによりＸ線透過率以外のパラメータを可視化した画像がパラメトリックイメージング（ＰＩ：Parametric Imaging）画像である。

表示部２５０は、第１の血管造影画像、第２の血管造影画像およびカラーマップ生成部２３９で生成されたＰＩ画像を表示する。

（２）動作
図３は、実施形態に係るＸ線診断装置１の動作の一例を示すフローチャートである。

ＳＴ１０１では、画像記憶部２２１が治療前の第１の血管造影画像を取得する。第１の血管造影画像はＸ線診断装置１と電子ネットワークで接続しているＰＡＣＳや画像処理装置から取得されたデータが記憶されてもよいし、Ｘ線診断装置１の操作制御部２０で生成されたデータが記憶されてもよい。

ＳＴ１０３では、監視領域決定部２３１が治療前の第１の血管造影画像に基づいて監視領域を決定する。監視領域は医師等のユーザが表示部２５０に表示された第１の血管造影画像に入力部２４０などからＲＯＩを入力することで決定する。

以下、図４および図５で、動脈瘤をカテーテルなどを使って治療し、動脈瘤の先の血管における血液循環を回復させる治療において取得される血管造影画像の例に基づいて、監視領域の決定方法を説明する。

図４は、実施形態に係るＸ線診断装置１の監視領域の第１および第２の決定方法を説明する図である。

図４（ａ）は監視領域の第１の決定方法の例を説明する図である。第１の決定方法の例では、楕円で示した領域を監視領域に決定する。監視領域は図４（ａ）に示した第１の血管造影画像にＲＯＩを設定することで決定する。たとえば、図４（ａ）の例では破線で示した楕円をＲＯＩとして画面上に設定すると、ＲＯＩと同じ領域を監視領域に決定する例を示している。図４（ａ）に示した楕円は、第１の血管造影画像に示された動脈瘤と３つに分枝した血管をすべて含んでいる。また、第１の血管造影画像に示した矢印は血流方向を示しており、動脈瘤の先の血管は治療により血液循環が変化することが予測される血管である。このように、図４（ａ）の第１の決定方法は、動脈瘤の治療の効果を治療後の血流動態を観察することで把握するために、治療によって影響する血管を含む領域を閉曲線で囲むことで監視領域を決定する方法を例示している。図４（ａ）の例では楕円により指定する例を示したが、円、矩形または多角形など他の図形であってもよい。

図４（ｂ）は監視領域の第２の決定方法の例を説明する図である。第１の監視領域は閉曲線で指定されたＲＯＩにより決定されたが、第２の決定方法では一定の幅を持った帯状の線として監視領域が決定する例を示している。図４（ｂ）に示した帯状の監視領域は、帯状のＲＯＩを第１の血管造影画像に入力することでＲＯＩで指定された領域と同じ領域を監視領域に決定してもよいし、円弧状の線をＲＯＩとして入力することで、ＲＯＩとして入力された線を中心または境界線として帯状に広がった一定領域として監視領域を決定してもよい。図４（ｂ）では円弧状の監視領域を示したが線やその他の曲線であってもよい。

図５は、実施形態に係るＸ線診断装置１の監視領域の第３および第４の決定方法を説明する図である。

図５（ａ）は監視領域の第３の決定方法の例を説明する図である。図５（ａ）は医師等のユーザが動脈瘤の治療により治療の効果を観察したい血管を指定することで監視領域を決定する例を示している。図５（ａ）では、表示部２５０に表示された第１の血管造影画像上をマウスなどを備えた入力部２４０によりユーザがカーソルやポインタを表示させ、あるいはクリックやタッチ操作によりＲＯＩとして指定した位置に基づいて監視領域を決定する例を示している。ユーザのクリック操作などにより指定された第１の血管画像上の位置（座標）を中心に、ある一定の領域を監視領域として決定してもよいし、カーソルやポインタが一定の大きさを備えていてもよい。図５（ａ）では破線で示した矩形状の監視領域が例示されているが、円や楕円など他の図形であってもよい。また図５（ａ）の例では、第１の血管造影画像の３つに分枝した血管のそれぞれについて監視領域Ａ、監視領域Ｂ、監視領域Ｃが示されている。第１の血管造影画像に表示された血管をすべて指定してもよいし、一部を指定してもよい。

図５（ｂ）は監視領域の第４の決定方法の例を説明する図である。図５（ｂ）は、第１の監視領域の決定方法である複数の血管を含む一定の範囲を指定する方法と、第３の監視領域の決定方法である１つの血管を指定する方法を組み合わせた例を示している。このような組み合わせにより血管の形態や配置、または観察対象の優先度などに応じて、監視領域の決定方法を変化させることで的確に監視対象を決定できる。たとえば、図５（ｂ）では上部に示した監視領域Ｄは楕円状で複数の血管が指定され、下部は矩形状で１つの血管について監視領域Ｅが指定されている。このように、分岐した血管の形状や血管の密度などに応じて監視領域の指定方法を選択してもよい。また、その分枝先に臓器が存在する場合などは、その臓器の栄養血管が機能しているかを観察する場合がある。また、解剖学的に治療部位と密接に関連する血管については広い範囲（たとえば、第１の決定方法）で指定し、重要でない血管は点（たとえば、第３の決定方法）で指定してもよい。このように治療の効果を把握する目的やその優先度に応じて監視領域の指定方法を選択してもよい。また、必要な箇所を選択して監視領域とすることで、監視対象を絞り込むことにより計算量を削減できる。

上述のように監視領域の決定方法を例を挙げて説明したが、これに限らず治療対象の箇所（図４および図５の例では動脈瘤）を指定し、指定した箇所を中心に一定の範囲を監視領域としてもよいし、指定した箇所から一定距離にある位置を監視領域に決定してもよい。

治療前の第１の血管造影画像に基づいて監視領域を決定（ＳＴ１０３）した後、治療後の血管造影画像（第２の血管造影画像）を取得する。以下、第２の血管造影画像の取得について、図３のフローチャートに戻って説明する。判定部２３５が特徴量として血中の造影剤濃度が最大となる時間である最大濃度到達時間（ＴＰ：Time to Peak）に基づいて判定を実施する例に沿って説明する。

ＳＴ１０５では、撮像部１０が治療後の第２の血管造影画像のマスク画像を撮像する。治療後の第２の血管造影画像も第１の血管造影画像の撮像と同様に、造影剤を投与する前のマスク画像が取得される。

ＳＴ１０７では、撮像部１０のインジェクタ１５０が被検体に造影剤の投与を開始する。

ＳＴ１０９では、撮像部１０が治療後の第２の血管造影画像のコントラスト画像を撮像する。

ＳＴ１１１では、監視部２３３がコントラスト画像における監視領域の各画素の時間濃度曲線を生成する。

ＳＴ１１３では、判定部２３５が監視領域のすべての画素がＴＰの濃度からα％低下したか否かの条件に基づいて、Ｘ線照射の停止要求を撮像部１０に送信するかどうか判定する。条件を満たした場合（Ｙｅｓ）はＳＴ１１５でＸ線照射の停止信号が撮像部１０に送信され、高圧電源１２０からのＸ線照射装置１３０への電圧の供給が停止する。条件を満たさない場合（Ｎｏ）はＳＴ１０９で新しくコントラスト画像が取得され、ＳＴ１１１で取得したコントラスト画像について時間濃度曲線が生成される。コントラスト画像の撮像ではＸ線を一定間隔でパルス状に照射し、複数のコントラスト画像を継時的に取得する。監視部２３３はコントラスト画像が取得される毎に監視領域に含まれる各画素の時間濃度曲線を生成する。

図６は、実施形態に係るＸ線診断装置１の時間濃度曲線を説明する図である。図６（ａ）では監視領域として指定された領域に含まれる血管上のある１つの画素を例にとって説明する。被検体の血中の造影剤の濃度は造影剤が投与されると上昇を始め、最大の濃度に達した後は減少し、最終的にはすべて洗い流される（Wash Out）。したがって、造影剤の血中濃度を継時的にモニタリングすると、図６（ａ）に示すように血中の造影剤の濃度が最大となる最大濃度到達時間（ＴＰ：Time to Peak）を中心とした山型のグラフとなる。通常の血管造影画像の撮像では、図６（ａ）に示すように造影剤の濃度が上昇し、すべて洗い流された状態が観察される時間までを撮像終了予定時間として撮像が行われる。しかしながら、血管の形態を観察する場合などは、血管が十分に造影されたＴＰの時点で血管造影画像を生成することが可能である。したがって、ＴＰでの血管造影画像を取得する目的で撮像する場合は、矢印で示したＴＰ以降から撮像終了予定時間までのＸ線照射は不要となる。

そこで本実施形態は、図６（ｂ）に示すように、たとえばＴＰの時点で血管造影画像を生成する場合は、ＴＰに到達したことを条件としてＸ線の照射を停止する。ＴＰに到達したことを判定するために、造影剤の濃度が最大濃度から一定割合（たとえば、図６（ｂ）のα％）下がったことを判断基準とする。血管造影画像の取得目的や、観察の目的などに応じて時間濃度曲線における特徴量を選択し、選択した特徴量を基準としてＸ線の照射を当初の撮像終了予定時間より前で停止することによってＸ線被ばくを軽減する。

なお、図６に示した時間濃度曲線では濃度が上昇し、低下する山なりの箇所が１つである例で説明した。しかしながら、１つの画素であっても複数の血管が重なっている場合がある。そのような場合は、複数の血管で異なる時間に造影剤がピークに達するため、山なりの箇所が複数出現することとなる。また、血管に奇形などがある場合も同様に図６（ａ）で示すような曲線とならない場合がある。このような場合であっても、図６（ｂ）で示すように、観測した特徴量（たとえばＴＰ）から一定割合濃度が低下したことを基準として判定を行なうことで、Ｘ線の照射時間を減らせる。

以下、図７および図８で判定部２３５での判定方法を説明する。図７は時間Ａにおける各画素の時間濃度曲線の例を示しており、図８は図７の時間Ａから一定時間経過した後の時間Ｂにおける各画素の時間濃度曲線の例を示している。

図７は、実施形態に係るＸ線診断装置１の判定部２３５での判定方法を説明する第１の図である。図７は、時間Ａにおける各画素の時間濃度曲線の例である。時間濃度曲線の縦軸はコントラスト画像のＸ線透過率から算出された造影剤の血中濃度を、横軸はインジェクタ１５０などにより造影剤が投与されてからの経過時間を示している。

図７の左側は、図５（ａ）に例示した監視領域Ａに、画素１から画素９の９つの画素が含まれる場合を示している。図７（ａ）の例では、９つの画素のうち血管の信号を示す画素は、画素２、画素３、画素５、画素７、および画素８の斜線で示された５つの画素である。図７の左側の監視領域Ａの左上に示された矢印は血流方向を示している。したがって、図７の左側の監視領域Ａにおいて造影剤は、画素７から画素３の方向に向かって流れていく。

図７の右側は、上から画素３の時間濃度曲線（グラフＡ）、画素６の時間濃度曲線（グラフＢ）、画素７の時間濃度曲線（グラフＣ）をそれぞれ示している。

まず画素６は血管を示す画素ではないため、グラフＢは造影剤による影響を受けない例を示している。そのため時間が経過してもグラフＢに大きな変化が起こらない。監視領域にはこのような血管以外の画素（以下、背景画素とよぶ）も含まれるため、監視部２３３は背景画素を監視対象から除外してもよい。また判定部２３５は背景画素を除外したすべての画素で条件が満たされることを判断してもよい。なお、背景画素は、たとえば時間濃度曲線の濃度がある閾値以下の場合、またはある時点での最大値と最小値の差が小さいといった指標に基づいて判定することができる。また、監視部２３３は計算能力を向上させるために、監視領域に含まれる血管を示す画素をサンプリングし、サンプリングした一部の画素を監視対象としてもよい。

画素３および画素７は血管上の画素である。血液は画素７から画素３の方向に流れていることから、画素７から画素３の方向に造影剤は流れている。したがって、グラフＣおよびグラフＡが示すように、時間Ａにおいて画素７のグラフＣではＴＰが観察されるのに対し、画素３のグラフＡはＴＰが観察されず濃度が上昇中のグラフとなる。

たとえば、判定部２３５がＴＰからα％濃度が低下したことを判定基準としている場合、グラフＣにおける時間濃度曲線から画素７は条件を満たしたと判定できるが、グラフＡから画素３は条件を満たしていないと判断する。したがって、監視対象のすべての画素が条件を満たしていないこととなるため、判定部２３５はＸ線照射を継続すると判断する（ＳＴ１１３のＮｏ）。

図８は、実施形態に係るＸ線診断装置１の判定部２３５での判定方法を説明する第２の図である。図８の左側は図７の左側の図と同じである。図８の右側は、時間Ｂにおける画素３、画素６、画素７の時間濃度曲線をそれぞれ示している。上から画素３の時間濃度曲線（グラフＡ’）、画素６の時間濃度曲線（グラフＢ’）、画素７の時間濃度曲線（グラフＣ’）が例示されている。

画素６は図７で説明したとおり、血管上の画素ではないため造影剤濃度の変化は観察されない。

画素３と画素７は血管上の画素であり、図７で説明したとおり画素７から画素３の方向に造影剤が流れている。図８の右側には、図７の時間Ａから一定時間経過した時間Ｂにおける画素７と画素３の時間濃度曲線がそれぞれ示されている。図８のグラフＣ’では画素７がＴＰからα％低下した濃度からさらに造影剤の濃度が低下している様子が例示されている。また、図８のグラフＡ’では、画素３がＴＰに達し、ＴＰにおける濃度からα％濃度が低下していることが例示されている。

たとえば、判定部２３５がＴＰからα％濃度が低下したことを判定基準としている場合、時間Ｂの時点で画素３も条件を満たしていると判断する。図示しないが他の画素（画素２、画素５、画素８）についても条件を満たしている場合、判定部２３５は監視領域Ａのすべての画素が条件を満たしたと判断する。図５（ａ）における他の監視領域についても同様に判定が行われ、すべての監視領域で条件を満たしたと判断した場合、Ｘ線照射の停止要求が撮像部１０に送信される（ＳＴ１１３のＹｅｓ）。

このように、本実施形態に係るＸ線診断装置１は画像データの画素の信号強度に基づいて時間濃度曲線を生成し、時間濃度曲線に基づいて必要な画像データが取得されたと判断した時点でＸ線の照射を予め設定していた撮像終了予定時間前に停止する。予め設定した撮像終了予定時間は、たいていの場合余分に設定されており、造影剤が洗い流された後も撮像が継続される場合がある。このように従来の撮像方法では検査の目的によっては必要のない画像まで取得していた。本実施形態に係るＸ線診断装置１では必要な画像を取得した時点でＸ線照射を停止するため、不要被ばくを回避することができ、効率のよい撮像を行える。また、不要な画像データも取得されないためデータ量の軽減にも貢献する。

上述の説明では判定部２３５でＴＰを特徴量として使用する例を示したが、これに限らず、時間濃度曲線から算出可能なその他の物理量を特徴量としてもよい。たとえば、算出部２３７で算出される、時間濃度曲線の半値幅となる半値幅濃度値、造影剤の平均通過時間、時間濃度曲線の下部の面積、時間濃度曲線から求めた被検体の血流速、時間濃度曲線から求めた被検体の血流量、時間濃度曲線に基づいて画素に造影剤が到達するまでの時間、最大濃度到達時間、および時間濃度曲線における最大濃度値までの傾きの少なくともいずれかの１つの特徴量に基づいて、指定した特徴量が取得可能な条件でＸ線照射の停止判定を行ってもよい。たとえば、半値幅濃度値の場合、半値幅濃度値から所定の濃度だけ低下したかどうかを判定基準とすればよい。また、造影剤の平均通過時間の場合、所定の閾値を設けて判定してもよいし、算出される平均通過時間が一定となった（時系列で取得したコントラスト画像の前後の差が所定の割合未満となったなど）に基づいて判断を行ってもよい。使用する特徴量の性質に応じて条件を設定できてもよい。

このように、ユーザは観察したい特徴量を設定することで、その特徴量が算出可能な枚数画像が撮像された時点でＸ線照射を停止できる。また、取得した特徴量を用いてカラーマップ生成部２３９が特徴量に応じた色を割りあてたＰＩ画像を生成する。

上述の実施形態では治療後に取得される第２の血管造影画像の撮像においてＸ線照射量を軽減する例を示した。以下、変形例として、実際に診断などに利用する画像を取得するための本撮像に先駆けて本撮像と比べて低線量で血管造影画像を取得し、造影検査全体でＸ線照射量を軽減する例を説明する。図９に示した変形例の説明における第１の血管造影画像は、本撮像に先駆けて実施された本撮像と比べて低線量での撮像によって取得された血管造影画像のことである。

図９は、実施形態に係るＸ線診断装置１の変形例における撮像手順を説明する図である。

図９（ａ）は、本撮像としての血管造影画像の撮像を１回行う場合の撮像手順の例を示している。図９（ａ）の左上に「低線量撮像」と示されており、本撮像の実施に先駆けて、本撮像と比べて低線量で血管造影画像を取得する。取得した「第１の血管造影画像」に基づいて、「監視領域の決定」が行われる。監視領域は血管の配置が把握できれば指定できるので、低線量で取得したことによりノイズ等があっても十分可能である。このように低線量撮像により取得した第１の血管造影画像に基づいて監視領域が決定されると、「本撮像」が実施される。本撮像では監視領域の指定により、監視部２３３が監視領域の画素について時間濃度曲線を生成し、判定部２３５が時間濃度曲線に基づいてＸ線照射の停止タイミングを判定する。判定部２３５による判定により、撮像終了予定時間より短い時間で撮像を終えることが可能であるため、検査全体としてＸ線被ばく量を軽減することが可能である。

図９（ｂ）も図９（ａ）と同様に、予め「低線量撮像」により「監視領域の決定」を行う。図９（ｂ）の例では、実施形態で説明した治療前と治療後の両方の本撮像について、Ｘ線の照射停止タイミングを判定する撮像手順の例を示している。具体的には、「治療前（本撮像）」においても、低線量撮像により取得した第１の血管造影画像に基づいて、監視領域の決定を行い「第２の血管造影画像」の撮像においてＸ線の照射停止タイミングを制御する。続いて「治療後（本撮像）」においても、低線量撮像により取得した第１の血管造影画像に基づいて、監視領域の決定を行い「第３の血管造影画像」の撮像を実行し、Ｘ線照射タイミングの制御を行う。なお、治療後の本撮像の監視領域は、上述の実施形態と同様に第２の血管造影画像に基づいて決定してもよい。

低線量撮像で取得する第１の血管造影画像は、監視領域の決定のために血管の配置が把握可能な画像であればよい。したがって、第１の血管造影画像のコントラスト画像は造影剤を投与し、造影剤が撮像対象の血管に到達する前後の時間で少なくとも１枚取得できればよい。また、造影剤の量も通常の血管造影画像を取得する場合よりも少ない量で撮像することが可能である。このように、低線量撮像は、本撮像と比較して非常に少ない被ばく量で行える。

このように、いったん低線量で血管造影画像を取得し監視領域を決定することによって、血管造影検査全体のＸ線被ばく量を軽減することが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ Ｘ線診断装置
１０ 撮像部
２０ 操作制御部
１００ アーム
１１０ Ｘ線検出部
１２０ 高圧電源
１３０ Ｘ線照射装置
１４０ 寝台装置
１５０ インジェクタ
２１０ 通信制御装置
２２０ 記憶部
２３０ 主制御部
２４０ 入力部
２５０ 表示部
２２１ 画像記憶部
２３１ 監視領域決定部
２３３ 監視部
２３５ 判定部
２３７ 算出部
２３９ カラーマップ生成部

Claims (14)

1. 被検体に造影剤を投与する前のマスク画像と前記被検体に前記造影剤を投与した後のコントラスト画像との差分画像である第１の血管造影画像を記憶する画像記憶部と、
   第２の血管造影画像を取得する際に観察すべき領域である監視領域を、前記第１の血管造影画像に基づいて決定する監視領域決定部と、
   前記第２の血管造影画像のコントラスト画像の前記監視領域に含まれる各画素の信号強度の変化を監視する監視部と、
   前記監視領域に含まれる各画素の信号強度が所定の条件を満たしたか否かに基づいて、順次行なわれる前記第２の血管造影画像の撮像時におけるＸ線照射を停止するか否か判定する判定部と、
   を備えたことを特徴とするＸ線診断装置。
2. 前記第１の血管造影画像を表示する表示部をさらに備え、
   前記監視領域決定部は、前記表示部に表示された前記第１の血管造影画像から前記被検体の治療にかかわる領域として選択された領域を前記監視領域として決定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線診断装置。
3. 前記監視領域は前記第１の血管造影画像上に指定された一定範囲の領域を有する矩形、円形または楕円形状の閉曲線で囲まれた領域である、
   ことを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載のＸ線撮像装置。
4. 前記監視領域は前記第１の血管造影画像上に一定の幅を持った曲線または直線で示された帯状の領域である、
   ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のＸ線撮像装置。
5. 前記監視領域は前記第１の血管造影画像の血管上に指定された点に対応する一定の範囲を持った領域である、
   ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のＸ線撮像装置。
6. 前記監視領域として前記第１の血管造影画像上の治療対象となる箇所から一定の距離にある血管上の領域である、
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のＸ線撮像装置。
7. 前記監視部は前記監視領域に含まれるすべての画素を監視対象として、前記監視対象の各画素の信号強度の継時的変化をリアルタイムで監視し、
   前記判定部は前記監視対象である画素のすべてについて所定の条件を満たしたか否か判定する、
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のＸ線診断装置。
8. 前記監視部は前記監視領域に含まれる画素のうち選択された複数の画素を監視対象として、前記監視対象の各画素の信号強度の継時的変化をリアルタイムで監視し、
   前記判定部は前記監視対象である画素のすべてについて所定の条件を満たしたか否か判定する、
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のＸ線診断装置。
9. 前記判定部は、前記監視部における前記監視対象の画素すべてについて、前記画素の信号強度の特徴量に基づいて条件を満たしたか否か判断する、
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のＸ線診断装置。
10. 前記特徴量は前記信号強度に基づいて前記造影剤の濃度の継時的変化を示す時間濃度曲線において、前記濃度が最大となる時間である最大濃度到達時間における最大濃度値または前記時間濃度曲線の半値幅となる半値幅濃度値のうち少なくともいずれか１つであり、
    前記判定部は、前記最大濃度値または前記半値幅濃度値から前記濃度が所定の割合低下したとき条件を満たしたと判定する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のＸ線診断装置。
11. 前記最大濃度値、前記半値幅濃度値、前記造影剤の平均通過時間、前記時間濃度曲線の下部の面積、前記時間濃度曲線から求めた前記被検体の血流速、前記時間濃度曲線から求めた前記被検体の血流量、前記時間濃度曲線に基づいて前記画素に造影剤が到達するまでの時間、前記最大濃度到達時間、および前記時間濃度曲線における前記最大濃度値までの傾きの少なくともいずれかの１つの特徴量を算出する算出部と、
    前記判定部は前記算出部で算出された前記特徴量のうちいずれか１つを選択し、前記選択した特徴量を算出するための条件を満たしたか否かに基づいてＸ線の照射を停止するか否か判定する、
    こと特徴とする請求項９または１０のいずれか１つに記載のＸ線診断装置。
12. 前記特徴量に応じた色が前記第２の血管造影画像の各画素に割り当てられたカラーマップを生成するカラーマップ生成部をさらに備え、
    前記表示部は前記カラーマップを表示する、
    ことを特徴とする請求項１１に記載のＸ線診断装置。
13. 本撮像に先駆けて前記本撮像と比べて低線量のＸ線照射により取得された被検体に造影剤を投与する前のマスク画像と前記被検体に前記造影剤を投与した後のコントラスト画像との差分画像である第１の血管造影画像を記憶する画像記憶部と、
    本撮像である第２の血管造影画像を取得する際に観察すべき領域である監視領域を、前記第１の血管造影画像に基づいて決定する監視領域決定部と、
    前記第２の血管造影画像のコントラスト画像の前記監視領域に含まれる各画素の信号強度の継時的な変化を監視する監視部と、
    前記監視領域に含まれる各画素の信号強度が所定の条件を満たしたか否かに基づいて、順次行なわれる前記本撮像である第２の血管造影画像の撮像時におけるＸ線照射を停止するか否か判定する判定する判定部と、
    を備えたことを特徴とするＸ線診断装置。
14. 前記監視部は、本撮像としてさらに第３の血管造影画像を取得する際に、前記第１の血管造影画像に基づいて決定された前記監視領域に含まれる各画素の信号強度の継時的な変化を監視し、
    前記判定部は、前記本撮像である第３の血管造影画像の撮像におけるＸ線照射を停止するか否か判定する、
    ことを特徴とする請求項１３に記載のＸ線診断装置。

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