JP2015195970A - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Abstract

【課題】より簡易な操作でROIを撮影中心に位置決めすることが可能なＸ線診断装置を提供することである。【解決手段】実施形態に係るＸ線診断装置は、少なくとも回転軸を中心に回転可能な撮影系、撮影位置特定部及び制御系を備える。撮影系は、寝台の天板にセットされた被検体に向けてＸ線を照射するＸ線管及び前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有する。撮影位置特定部は、前記被検体の関心領域を含む画像化領域における２次元のＸ線画像データに基づいて前記２次元のＸ線画像データ上における前記関心領域の位置を表す２次元座標を特定する。制御系は、前記関心領域の位置を表す前記２次元座標に基づいて、前記関心領域の空間位置を前記撮影系の回転軸に近づけるための前記撮影系及び前記天板の少なくとも一方の移動量を算出し、前記移動量に基づいて前記撮影系及び前記天板の少なくとも一方を移動させる。【選択図】 図２

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置に関する。

Ｘ線診断装置を用いたＸ線撮影では、撮影対象となる関心領域(ROI: region of interest)をＸ線の照射領域の中止に位置決めすることが重要である。このため、従来、ユーザによる撮影系の手動操作によってROIが撮影中心となるように位置決めが行われている。また、３次元(3D: three dimensional)画像データを参照してROIが撮影中心となるようにするための制御方法が提案されている。

特開２００２−１３６５０７号公報

本発明は、より簡易な操作でROIを撮影中心に位置決めすることが可能なＸ線診断装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係るＸ線診断装置は、少なくとも回転軸を中心に回転可能な撮影系、撮影位置特定部及び制御系を備える。撮影系は、寝台の天板にセットされた被検体に向けてＸ線を照射するＸ線管及び前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有する。撮影位置特定部は、前記被検体の関心領域を含む画像化領域における２次元のＸ線画像データに基づいて前記２次元のＸ線画像データ上における前記関心領域の位置を表す２次元座標を特定する。制御系は、前記関心領域の位置を表す前記２次元座標に基づいて、前記関心領域の空間位置を前記撮影系の回転軸に近づけるための前記撮影系及び前記天板の少なくとも一方の移動量を算出し、前記移動量に基づいて前記撮影系及び前記天板の少なくとも一方を移動させる。

本発明の実施形態に係るＸ線診断装置の構成図。 ROIの空間位置を撮影系の回転軸に近づけるための天板の移動量の算出方法を説明する図。 ROIの空間位置を撮影系の回転軸に近づけるための撮影系及び天板の移動量の算出方法を説明する図。 図１に示すＸ線診断装置の動作の第１の例を示すフローチャート。 図１に示すＸ線診断装置の動作の第２の例を示すフローチャート。 図１に示すＸ線診断装置によって回避できる位置決めエラーの例を説明する図。 図１に示すＸ線診断装置によって回避できる別の位置決めエラーの例を説明する図。

本発明の実施形態に係るＸ線診断装置について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の実施形態に係るＸ線診断装置の構成図である。

Ｘ線診断装置１は、寝台２、撮影系３、撮影系移動機構４、制御系５、データ処理系６、入力装置７及び表示装置８を備えている。寝台２は、天板９及び天板移動機構１０を有する。撮影系３は、Ｃ型アーム１１の両端にＸ線管１２及びＸ線検出器１３を設けて構成される。撮影系移動機構４は、例えば回転機構１４、保持部１５及びスライド機構１６を用いて構成することができる。制御系５は、高電圧発生装置１７及び機械駆動制御部１８を有する。データ処理系６は、画像生成部１９及び撮影位置特定部２０を有する。

尚、制御系５及びデータ処理系６の構成要素のうちデジタル情報を処理する構成要素は、コンピュータにプログラムを読み込ませて構築することができる。但し、デジタル情報を処理する構成要素の一部又は全部を構成するために回路を用いてもよい。アナログの信号をデジタル信号に変換するA/D(analog to digital)変換器は、データ処理系６やＸ線検出器１３の出力側等の任意の位置に設けることができる。

寝台２の天板９には、被検体Ｏがセットされる。被検体Ｏには撮影対象としてROIが決定される。天板移動機構１０は、天板９を静止系に対して移動させる装置である。典型的には、天板移動機構１０によって天板９を水平２軸方向及び高さ方向（鉛直方向）の３軸方向に移動させることができる。このため、天板移動機構１０は任意のスライド機構によって構成することができる。更に、図示されるように、天板移動機構１０によって天板９を傾斜できるようにしてもよい。その場合には、天板移動機構１０を構成するために所望の回転機構１０Ａが設けられる。

撮影系３のＸ線管１２は、寝台２の天板９にセットされた被検体Ｏに向けてＸ線を照射する装置である。Ｘ線検出器１３は、被検体Ｏを透過したＸ線を検出する装置である。Ｘ線検出器１３によって検出されたＸ線検出データは、データ処理系６に出力される。Ｃ型アーム１１は、回転機構１４の駆動によって回転するように構成されている。従って、Ｘ線管１２及びＸ線検出器１３を有する撮影系３は、少なくとも回転機構１４の回転軸を中心に回転可能に構成される。このため、撮影系３をプロペラのように回転させることによって、被検体Ｏに向けて異なる方向からＸ線を照射してＸ線撮影を行うことができる。

撮影系移動機構４は、撮影系３を静止系に対して移動させるための装置である。回転機構１４は、Ｃ型アーム１１と連結され、撮影系３を回転軸を中心に回転させる装置である。保持部１５は、撮影系３及び回転機構１４を保持するための部品である。尚、図示された例では、保持部１５が円弧状の形状を有しており、スライド機構１６の駆動によって円弧状のスライド軸に沿ってスライドできるように構成されている。このため、天板９の傾斜角度に合わせて撮影系３の回転軸も傾斜できるように構成されている。

スライド機構１６は、保持部１５と連結され、保持部１５を円弧状のスライド軸に沿って移動させる他、保持部１５を水平２軸方向にもスライドさせることができるように構成されている。このため、保持部１５を介してスライド機構１６と連結される撮影系３を傾斜又は平行移動させることができる。スライド機構１６は、例えば、建物内に設けられるクレーンと同様に天井に設けたレールに沿って２軸方向に平行移動する構造とすることができる。また、転動する車輪や球体を用いてスライド機構１６を構成することにより、保持部１５を円弧状のスライド軸に沿ってスライド移動させることができる。

尚、図１に示す例に限らず、撮影系３を移動させるための任意の駆動軸を加えたり、逆に一部の駆動軸を省略したりしてもよい。また、撮影系３を天井に吊り下げる構造とせずに、床に据え置く構造や壁に保持する構造としてもよい。但し、撮影系３は、少なくとも回転軸を中心に回転可能に構成される。

制御系５は、寝台２、撮影系３及び撮影系移動機構４を制御するためのシステムである。高電圧発生装置１７は、Ｘ線管１２に高電圧を印加することによってＸ線を曝射させる装置である。機械駆動制御部１８は、撮影系移動機構４及び天板移動機構１０に制御信号を出力して制御する装置である。特に、機械駆動制御部１８は、被検体ＯのROIが撮影系３の回転軸に近づくように撮影系移動機構４及び天板移動機構１０を制御する機能を有している。

データ処理系６は、Ｘ線検出器１３によって検出されたＸ線検出データに基づいてＸ線画像データを生成するシステムである。尚、造影剤を被検体Ｏに投与してＸ線撮影を行えば、血管が描出されたＸ線造影画像データが生成される。一方、造影剤を投与せずにＸ線撮影を行えば、被検体Ｏの撮影部位に挿入されたカテーテルやワイヤ等のデバイスが描出されるが、血管の視認が困難なＸ線透視画像データが生成される。

画像生成部１９は、Ｘ線検出器１３によって検出されたＸ線検出データに必要な画像処理及び表示処理を施して表示用のＸ線画像データを生成する機能と、生成したＸ線画像データを表示装置８に出力することによって表示装置８にＸ線画像を表示させる機能を有する。

撮影位置特定部２０は、画像生成部１９において位置決め用の参照画像データとして生成された被検体ＯのROIを含む画像化領域における２次元(2D: two dimensional)のＸ線画像データに基づいて、2DのＸ線画像データ上におけるROIの位置を表す2D座標を特定する機能を有する。2DのＸ線画像データ上におけるROIの2D座標は、自動的又は手動で特定することができる。

例えば、デバイスや着目血管等の撮影対象がＸ線透視画像データやＸ線造影画像データ等の位置決め用の参照画像データに描出されている場合であれば、入力装置７の操作によって2DのＸ線画像データ上における撮影対象に対応する位置を2D座標として指定することができる。或いは、入力装置７の操作によって2DのＸ線画像データ上における撮影対象に対応する2D領域を指定することもできる。この場合、入力装置７の操作によって指定された2DのＸ線画像データ上における位置又は2DのＸ線画像データ上における領域の重心等の代表位置をROIの位置を表す2D座標として特定することができる。

また、位置決め用の参照画像がＸ線透視画像であり、撮影対象である着目血管が描出されていない場合であっても、着目血管の位置を間接的に表すデバイスがＸ線透視画像データに描出されていれば、デバイスの位置に基づいて点又は領域を入力装置７の操作によって指定することができる。このため、入力装置７の操作によって指定された2DのＸ線画像データ上における位置又は2DのＸ線画像データ上における領域の代表位置をROIの位置を表す2D座標として特定することができる。

一方、公知の画像認識処理や輪郭抽出処理によって自動的に参照画像データからデバイスや着目血管等の撮影対象が占める領域を抽出するようにしてもよい。実用的な例として、位置決め用の参照画像データとして予め撮影された2DのＸ線画像データに描出されたデバイス又はマーカの位置を自動検出し、検出されたデバイス又はマーカの代表位置をROIの位置を表す2D座標として特定することができる。

撮影位置特定部２０において特定された、ROIの位置を表す2D座標は、制御系５の機械駆動制御部１８に通知される。そして、機械駆動制御部１８は、ROIの位置を表す2D座標に基づいて、ROIの絶対座標系における空間位置を撮影系３の回転軸に近づけるための撮影系３及び天板９の少なくとも一方の移動量を算出し、算出した移動量に基づいて撮影系３及び天板９の少なくとも一方を移動させることができるように構成されている。

図２はROIの空間位置を撮影系３の回転軸に近づけるための天板９の移動量の算出方法を説明する図である。

図２(A),(B)はそれぞれＸ線管１２、Ｘ線検出器１３、天板９及びROIが設定された被検体Ｏを、撮影系３の回転軸方向に被検体Ｏの頭側から見た図と、図示された撮影系３の位置で撮影されたＸ線画像の一例を示している。従って、撮影系３の回転面は紙面に平行となり、回転中心となるアイソセンタは紙面に垂直となる。

図２(A)に示すように初期位置にある天板９に心臓等のROIが設定された被検体Ｏをセットし、例えばＸ線の曝射方向が鉛直方向となる向きで被検体ＯのＸ線撮影を行うことにより、2DのＸ線画像データを位置決め用の参照画像データとして取得することができる。しかしながら、天板９の初期位置は、必ずしもROIの位置に合わせて正確に設定されていない。このため、図２(A)に示すように2DのＸ線画像の中心でない位置にROI又はデバイス等のROIに対応する撮影対象が描出される。

そうすると、撮影位置特定部２０においてROIの位置を表す2D座標P(Px, Pz)を、入力装置７の操作又は画像処理によって手動又は自動的に特定することができる。これにより、機械駆動制御部１８は、ROIの位置を表す2D座標P(Px, Pz)に基づいて、天板９をROIの位置に合わせて適切な位置に位置決めするための天板９の移動量D(Dx, Dz)を算出することが可能となる。

ROIの位置を表す2D座標P(Px, Pz)は、ROIをＸ線の曝射方向に向かってＸ線検出器１３の検出面に投影した位置に対応する座標となる。従って、ROIをＸ線のコーン角の中心線上に位置決めするために移動させるべき天板９の水平方向における移動量D(Dx, Dz)は、ROIの鉛直方向の位置に依存して変わることになる。しかしながら、１フレームの2D Ｘ線画像データ上における単一の2D座標のみでは、ROIの鉛直方向における位置を特定することができない。

そこで、ROIと天板９とが所定の距離Dhだけ離れているとみなして天板９の水平方向における移動量D(Dx, Dz)を算出することができる。具体的には、図２(A)に示すようにROIの位置を表す2D座標P(Px, Pz)に対応する空間位置P(Px, Py, Pz)を通りＸ線の照射方向に向かう直線Lxと、天板９から所定の距離Dhだけ離れた平面Sとの交点における3D座標から参照画像データを撮影するために曝射されたＸ線のコーン角の中心線Lcまでの距離を天板９の水平方向における移動量D(Dx, Dz)として算出することができる。

尚、ROIの位置を表す2D座標に対応する空間位置P(Px, Py, Pz)は、2D参照画像データの撮影位置となるＸ線検出器１３の検出面の位置y=Pyと、ROIの位置を表す2D座標P(Px, Pz)とに基づいて求めることができる。

機械駆動制御部１８において天板９の水平方向における移動量D(Dx, Dz)が求められると、求めた移動量D(Dx, Dz)に基づく天板９の移動制御が可能となる。例えば、機械駆動制御部１８が天板移動機構１０を制御し、天板９を移動量D(Dx, Dz)だけ自動的に移動させることができる。或いは、入力装置７の操作によって手動で天板９が移動している場合であれば、機械駆動制御部１８が天板移動機構１０を制御し、移動量D(Dx, Dz)だけ天板９が移動した位置において天板９の移動をロックすることができる。

このようにして、１フレームの2D参照画像データに基づいて極めて簡易に天板９の位置決めを行うことができる。但し、撮影系３を回転させて撮影を行う場合など、天板９の高さ方向における位置決めを含むより正確な位置決めを行う場合には、天板９の位置の微調整を行うことができる。

図２(B)は天板９の高さ方向における移動を含む位置決めの方法を説明する図である。ROIの位置がアイソセンタに近づくように天板９を移動量D(Dx, Dz)だけ移動させても、ROIの鉛直方向における真の位置と仮定した位置との差に起因して水平方向に誤差が生じる。

そこで、図２(B)に示すように、移動量D(Dx, Dz) に基づいて天板９を移動させた状態でROIが描出された第２の2DのＸ線画像データを第２の2D参照画像データとして撮影することができる。そして、撮影位置特定部２０により、ROIが描出された第２の2D参照画像データに基づいて第２の2D参照画像データ上におけるROIの位置を表す第２の2D座標P2(P2x, P2z)を更に特定することができる。

そうすると、第１の2D座標P(Px, Pz)と第１の移動量D(Dx, Dz)との幾何学的関係を参照することによって、第２の2D座標P2(P2x, P2z)に基づいて、ROIと天板９との間における距離Drを計算することができる。

具体的には、第２の2D参照画像データ上においてROIの位置を表す第２の2D座標P2(P2x, P2z)に対応する空間位置P2(P2x, P2y, P2z)を通り第２の2D参照画像データを撮影するために曝射されたＸ線の照射方向に向かう直線L2xと、第１の2D参照画像データ上においてROIの位置を表す第１の2D座標P(Px, Pz)に対応する空間位置P(Px, Py, Pz)を通り第１の2D参照画像データを撮影するために曝射されたＸ線の照射方向に向かう直線Lxを第１の移動量D(Dx, Dz)だけ水平方向に平行移動して得られる直線の双方に最も近い点の位置としてROIの空間位置を算出することができる。つまり、ROIを通る２つの直線の交点とみなせる3D座標としてROIの空間位置を算出することができる。

その結果、ROIの空間位置を撮影系３の回転軸に近づけるための天板９の高さ方向における移動量D2yを算出することができる。すなわち、天板９の高さ方向における移動量D2yは、Ｘ線診断装置１の設置面からのアイソセンタの高さDcから、Ｘ線診断装置１の設置面からのROIの高さまでの距離となる。Ｘ線診断装置１の設置面からのROIの高さは、Ｘ線診断装置１の設置面からの天板９の高さと、ROIと天板９との間における距離Drとの和として求めることができる。

加えて、第１の移動量D(Dx, Dz)の算出方法と同様な方法で、ROIと天板９との間における距離Dr及び第２の2D座標P2(P2x, P2z)に基づいて、ROIの空間位置を撮影系３の回転軸に近づけるための天板９の水平方向における第２の移動量D2(D2x, D2z)を算出することができる。

そうすると、ROIの空間位置を撮影系３の回転軸上に移動させるための天板９の3D方向における第２の移動量D2(D2x, D2y, D2z)を得ることができる。このため、機械駆動制御部１８が天板移動機構１０を制御し、天板９を3D方向における第２の移動量D2(D2x, D2y, D2z)だけ自動的に移動させることができる。或いは、入力装置７の操作によって手動で天板９が移動している場合であれば、機械駆動制御部１８が天板移動機構１０を制御し、3D方向における第２の移動量D2(D2x, D2y, D2z)だけ天板９が移動した位置において天板９の移動をロックすることができる。この結果、ROIの空間位置を撮影系３の回転軸上（アイソセンタ上）に移動させることができる。

但し、天板９の水平方向における第２の移動量D2(D2x, D2y, D2z)は僅かであるため、天板９の高さ方向についてのみ、天板９の移動を行うようにしてもよい。その場合には、第２の2D座標P2(P2x, P2z)に基づいて、ROIの空間位置を撮影系３の回転軸に近づけるための少なくとも天板９の高さ方向における移動量D2yが機械駆動制御部１８において算出される。そして、天板９の高さ方向における移動量D2yに基づいて天板９を天板９の高さ方向に移動させる制御が機械駆動制御部１８において実行される。

また、図２には、天板９の移動による位置決め方法の例が示されているが、上述したように撮影系３の移動による位置決めを行うこともできる。その場合には、撮影系移動機構４の駆動によって撮影系３を移動させればよい。

図３はROIの空間位置を撮影系３の回転軸に近づけるための撮影系３及び天板９の移動量の算出方法を説明する図である。

図３(A),(B)はそれぞれＸ線管１２、Ｘ線検出器１３、天板９及びROIが設定された被検体Ｏを、撮影系３の回転軸方向に被検体Ｏの頭側から見た図と、図示された撮影系３の位置で撮影されたＸ線画像の一例を示している。従って、撮影系３の回転面は紙面に平行となり、回転中心となるアイソセンタは紙面に垂直となる。

図２(A)に示す方法と同様な方法で、図３(A)に示すように、2D参照画像データを参照してROIの位置を表す2D座標P(Px, Pz)を特定することができる。そして、ROIと天板９とが所定の距離Dhだけ離れているとみなすことによって、ROIの位置を表す2D座標P(Px, Pz)からROIの空間位置を撮影系３の回転軸に近づけるための撮影系３の水平方向における移動量D(Dx, Dz)を算出することができる。

これにより、機械駆動制御部１８が撮影系移動機構４を制御し、撮影系３を移動量D(Dx, Dz)だけ自動的に移動させることができる。撮影系３を移動させて位置決めを行った場合においても、撮影系３を回転させて撮影を行う場合など、天板９の高さ方向における位置決めを含むより正確な位置決めを行う場合には、天板９の位置の微調整を行うことができる。

図３(B)は天板９の高さ方向における移動を含む位置決めの方法を説明する図である。図２(B)を参照して説明した方法と同様な方法で、図３(B)に示すように、第２の2D参照画像データを参照し、3D方向における第２の移動量D2(D2x, D2y, D2z)を求めることができる。すなわち、ROIを通る２つの直線の交点とみなせる空間位置として、ROIの3D座標を算出することができる。そして、ROIの3D座標に基づいて3D方向における第２の移動量D2(D2x, D2y, D2z)を求めることができる。

これにより、機械駆動制御部１８が撮影系移動機構４を制御し、撮影系３を水平方向に第２の移動量D2(D2x, D2z)だけ自動的に移動させることができる。また、機械駆動制御部１８が天板移動機構１０を制御し、天板９を高さ方向に第２の移動量D2(D2y)だけ自動的に移動させることができる。

尚、撮影系移動機構４が撮影系３を鉛直方向に移動させる制御軸を有する場合であれば、天板９を高さ方向に第２の移動量D2(D2y)だけ移動させる代わりに第２の移動量D2(D2y)だけ撮影系３を鉛直方向に移動させるようにしてもよい。

また、撮影系３及び天板９の双方を移動させることによって位置決めを行うこともできる。従って、第２の2D参照画像データについても、第１の移動量D(Dx, Dz)に基づいて撮影系３及び天板９の少なくとも一方を移動させた状態で撮影することができる。

また、撮影系３及び天板９の少なくとも一方の移動量を求めるための座標系や基準は任意に変更することができる。例えば、図２及び図３に示す例では、ROIの位置を天板９からの距離Dhとして仮定したが、天板９以外の位置を基準として鉛直方向におけるROIの位置を仮定してもよい。

また、鉛直方向ではない座標軸や水平方向ではない座標軸を用いてROIの位置の特定及び移動量の算出を行うこともできる。従って、撮影系３を鉛直方向から傾けた状態や天板９をチルトさせた状態であっても、必要に応じて適切な座標系の設定及び座標変換を伴って2D参照画像データを参照して特定された2D座標に基づく移動量の算出を行うことができる。

このため、１フレームの2D参照画像データを参照してROIの位置を表す2D座標が特定された場合には、2D座標で表されない座標軸方向におけるROIの座標を、予め決定した固定値として撮影系３及び天板９の少なくとも一方の移動量を算出することができる。

また、被検体ＯへのＸ線の照射位置及びＸ線の照射角度の少なくとも一方が互いに異なる複数フレームの2D参照画像データ上におけるROIの位置をそれぞれ表す複数の2D座標を特定すれば、複数の2D座標に基づいて、ROIの空間位置を撮影系３の回転軸上とするための、或いは少なくとも撮影系３の回転軸に近づけるための撮影系３及び天板９の少なくとも一方の3D方向の移動量を幾何学的に算出ことができる。すなわち、ROIを透過したＸ線の軌跡に相当する平行でない複数の直線の交点とみなせる空間位置としてROIの3D位置を算出し、ROIの3D位置をアイソセンタ上にシフトするための撮影系３及び天板９の少なくとも一方の3D方向の移動量を求めることができる。そして、3D方向の移動量に基づいて撮影系３及び天板９の少なくとも一方を移動させることができる。

従って、２フレーム以上の2D参照画像データを参照することが予め決まっている場合には、２フレーム以降の2D参照画像データの撮影位置及び撮影角度を、必ずしも２軸方向への位置決め後の撮影位置及び撮影角度とせずに、任意に決定した撮影位置及び撮影角度とすることができる。

次にＸ線診断装置１の動作及び作用について説明する。

初めに天板９のみの移動によってROIの位置をアイソセンタに近づける位置決めを行う場合の例について説明する。

図４は、図１に示すＸ線診断装置１の動作の第１の例を示すフローチャートである。

まず予め寝台２の天板９に被検体Ｏがセットされる。そして、機械駆動制御部１８による制御下において撮影系移動機構４及び天板移動機構１０が駆動し、被検体ＯのROIが撮影視野(FOV: field of view)内となるように、撮影系３及び天板９のラフな位置決めが行われる。典型的には、図１に例示されるようにＸ線管１２及びＸ線検出器１３が鉛直方向に対向するように撮影系３の位置決めが行われる。

次にステップＳ１において、第１の参照画像データとしてＸ線透視画像データ又はＸ線造影画像データ等の2DＸ線画像データが撮影される。具体的には、高電圧発生装置１７からＸ線管１２に高電圧が印加される。これによりＸ線管１２から被検体Ｏに向けてＸ線が曝射される。被検体Ｏを透過したＸ線はＸ線検出器１３により検出される。そして、Ｘ線検出器１３によって検出されたＸ線検出データは、データ処理系６に出力される。そうすると、画像生成部１９は、Ｘ線検出データに必要なデータ処理を施して第１の参照画像データを生成する。生成された第１の参照画像データは表示装置８に出力される。これにより、表示装置８には、第１の参照画像が表示される。

次に、ステップＳ２において、第１の参照画像データを参照してROIの位置を表す第１の2D座標が特定される。ROIの位置を表す第１の2D座標は入力装置７によりポイント又は領域を指定する操作によって手動で指定することができる。すなわち、第１の参照画像データを参照した入力装置７の操作情報に基づいて撮影位置特定部２０によりROIの位置を表す第１の2D座標を特定することができる。或いは、第１の参照画像データの画像処理によって撮影位置特定部２０によりROIの位置を表す第１の2D座標を自動的に特定することもできる。

次に、ステップＳ３において、ROIと天板９との間における距離を10cm等の所定の距離であると仮定することによって、機械駆動制御部１８により第１の2D座標からROIのラフな空間位置が求められる。そして、機械駆動制御部１８によりROIのラフな空間位置をアイソセンタ中心へ移動させるための天板９の第１の2D移動量が算出される。これにより、位置決め量として天板９の長手方向及び短手方向における2D移動量が決定される。

次に、ステップＳ４において、機械駆動制御部１８が第１の2D移動量に従って天板移動機構１０を制御する。これにより、天板９が長手方向及び短手方向に第１の2D移動量だけ移動して停止する。その結果、ROIがアイソセンタに近い位置となる。このため、Ｃ型アーム１１を回転移動させないような場合には、Ｘ線撮影を開始することができる。

一方、手技中にＣ型アーム１１を回転移動させる場合のように、天板９の高さ方向における位置決めが重要な場合には、第２の参照画像データを参照した天板９の高さ方向における移動を含む位置決めを行うことができる。その場合には、第２の参照画像データの撮影指示が入力装置７の操作によって機械駆動制御部１８に入力される。

このため、ステップＳ５において、機械駆動制御部１８は天板９の高さ方向における位置決めを行うと判定する。そして、ステップＳ６において、第２の参照画像データの撮影が行われる。次に、ステップＳ７において、撮影位置特定部２０により、ROIの位置を表す第２の2D座標が第２の参照画像データを参照して再度特定される。

次に、ステップＳ８において、機械駆動制御部１８により、撮影中心からのずれ量に相当する第２の2D座標、第１の2D座標及び第１の2D移動量に基づいて幾何学的にROIと天板９との間における距離が算出される。

次に、ステップＳ９において、機械駆動制御部１８により、天板９の高さ方向における移動量を含む天板９の第２の3D移動量が算出される。天板９の高さ方向における移動量は、ROIと天板９との間における距離に基づいて算出することができる。一方、天板９の長手方向及び短手方向における移動量は、ROIと天板９との間における距離と、第２の参照画像データを撮影するために曝射されたＸ線のコーン角の中心線と第２の2D座標との間における距離とに基づいて算出することができる。

次に、ステップＳ１０において、機械駆動制御部１８が第２の3D移動量に従って天板移動機構１０を制御する。これにより、天板９が高さ方向、長手方向及び短手方向に第２の3D移動量だけ移動して停止する。その結果、ROIを完全にアイソセンタ上の位置決めすることができる。すなわち、Ｃ型アーム１１を回転移動させても、ROIが撮影中心となる。

このため、ステップＳ１１において、被検体Ｏの本撮影を開始することができる。また、天板９の高さ方向における位置決めを省略する場合においても、ステップＳ１１において、被検体Ｏの本撮影を開始することができる。

次に撮影系３及び天板９の移動によってROIの位置をアイソセンタに近づける位置決めを行う場合の例について説明する。

図５は、図１に示すＸ線診断装置１の動作の第２の例を示すフローチャートである。尚、図４に示すフローチャートのステップと同様のステップには同符号を付して説明を省略する。

撮影系３の移動によってROIの位置をアイソセンタに近づける位置決めを行う場合には、ステップＳ２０において、ROIと天板９との間における距離を10cm等の所定の距離であると仮定することによって、機械駆動制御部１８により第１の2D座標からROIのラフな空間位置が求められる。そして、機械駆動制御部１８によりROIのラフな空間位置をアイソセンタ中心へ移動させるための撮影系３の第１の2D移動量が算出される。これにより、位置決め量として撮影系３の水平方向における2D移動量が決定される。

次に、ステップＳ２１において、機械駆動制御部１８が第１の2D移動量に従って撮影系移動機構４を制御する。これにより、撮影系３が水平方向に第１の2D移動量だけ移動して停止する。その結果、ROIがアイソセンタに近い位置となる。このため、Ｃ型アーム１１を回転移動させないような場合には、Ｘ線撮影を開始することができる。

また、天板９の高さ方向における位置決めを行う場合には、ステップＳ２２において、機械駆動制御部１８により、天板９の高さ方向における移動量と、撮影系３の水平方向における移動量とを含む第２の3D移動量が算出される。

次に、ステップＳ２３において、機械駆動制御部１８が第２の3D移動量に従って天板移動機構１０及び撮影系移動機構４を制御する。これにより、天板９が高さ方向に第２の3D移動量だけ移動して停止する。一方、撮影系３が水平方向に第２の3D移動量だけ移動して停止する。その結果、ROIを完全にアイソセンタ上の位置決めすることができる。

このため、ステップＳ１１において、被検体Ｏの本撮影を開始することができる。また、天板９の高さ方向における位置決めを省略する場合においても、ステップＳ１１において、被検体Ｏの本撮影を開始することができる。

つまり以上のようなＸ線診断装置１は、2D参照画像データを参照して特定したROIの位置を表す2D座標に基づいてROIをアイソセンタに近づけるための撮影系３及び天板９の少なくとも一方の移動量を算出し、算出した移動量に従って撮影系３及び天板９の少なくとも一方を移動させることができるように構成したものである。

このため、Ｘ線診断装置１によれば、極めて簡易にROIの位置に応じた位置決めを行うことができる。特に、１フレームの2D参照画像データを撮影するのみで、ROIをアイソセンタに近づけることができる。更に、少なくとも２フレームの2D参照画像データを撮影すれば、ROIを略アイソセンタ上に位置決めすることができる。

このため、3D画像データの撮影や3D画像データに対する複雑な3D画像処理が不要となる。その結果、位置決め用の撮影による被検体Ｏの被曝を低減させることができる。また、位置決め用の撮影において、Ｃ型アーム１１を回転させる必要がないため安全性を向上させることができる。

特に、ROIをアイソセンタ上に位置決めすることができる。このため、撮影系３を被検体ＯのROI周りに回転させて複数の撮影角度から撮影を行う場合であっても、ROIをFOV内に維持することができる。

図６は図１に示すＸ線診断装置１によって回避できる位置決めエラーの例を説明する図である。

図６(A)に示すようにＸ線管１２及びＸ線検出器１３が鉛直方向に対向するように撮影系３を配置して位置決め用の2D画像データを撮影した場合、図６(B)に示すように2D画像データに描出されたROIが2D画像データの画像中心となるように天板９を移動させても、撮影系３を回転させると図６(C)に示すようにROIがFOV外となる可能性がある。このため、従来は、撮影角度の変化によってROIがFOV外となった場合には、ROIをFOV内に入れるために天板９の移動が行われていた。

これに対して、Ｘ線診断装置１によれば、ROIをアイソセンタ上に位置決めできるため、ROIを常にFOV内に維持した状態でＸ線回転撮影を行うことができる。このため、従来、撮影角度を変えた場合に必要となった天板９の移動を不要にすることができる。

図７は図１に示すＸ線診断装置１によって回避できる別の位置決めエラーの例を説明する図である。

図７は、ROIが描出された位置決め用の2Dライブ画像の例を示している。図７に示すようなROIが描出された位置決め用の2Dライブ画像データを参照しても、天板９を手動で移動させる場合には、天板９の移動距離を正確に指定できない。このため、天板９の移動距離が微小であるような場合には、ROIが画像中心となるように天板９を移動させることが困難となる場合がある。尚、図７は、天板９の手動による移動によってROIが画像中心の近傍における２点間で小刻みに往復してしまう例を示している。

これに対してＸ線診断装置１によれば、天板９を手動モードで移動させても、目標位置に到達すると自動的に天板９の移動が停止する。このため、ROIが参照画像の中心となるように天板９の移動距離を設定することができる。特に、カテーテルの操作を伴う場合には、手動モードで天板９を移動させる場合が多い。従って、移動距離に応じて天板９の移動をロックさせる制御が有効である。一方、電動モードによる天板９の移動制御を行えば、天板９の手動操作自体を不要にすることができる。

以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

１ Ｘ線診断装置
２ 寝台
３ 撮影系
４ 撮影系移動機構
５ 制御系
６ データ処理系
７ 入力装置
８ 表示装置
９ 天板
１０ 天板移動機構
１０Ａ 回転機構
１１ Ｃ型アーム
１２ Ｘ線管
１３ Ｘ線検出器
１４ 回転機構
１５ 保持部
１６ スライド機構
１７ 高電圧発生装置
１８ 機械駆動制御部
１９ 画像生成部
２０ 撮影位置特定部
Ｏ 被検体

Claims (10)

1. 寝台の天板にセットされた被検体に向けてＸ線を照射するＸ線管及び前記被検体を透過したＸ線を検出するＸ線検出器を有し、少なくとも回転軸を中心に回転可能な撮影系と、
   前記被検体の関心領域を含む画像化領域における２次元のＸ線画像データに基づいて前記２次元のＸ線画像データ上における前記関心領域の位置を表す２次元座標を特定する撮影位置特定部と、
   前記関心領域の位置を表す前記２次元座標に基づいて、前記関心領域の空間位置を前記撮影系の回転軸に近づけるための前記撮影系及び前記天板の少なくとも一方の移動量を算出し、前記移動量に基づいて前記撮影系及び前記天板の少なくとも一方を移動させる制御系と、
   を備えるＸ線診断装置。
2. 前記制御系は、前記２次元座標で表されない座標軸方向における前記関心領域の座標を予め決定した固定値として前記移動量を算出するように構成される請求項１記載のＸ線診断装置。
3. 前記制御系は、前記関心領域と前記天板が所定の距離だけ離れているとみなして前記移動量を算出するように構成される請求項１又は２記載のＸ線診断装置。
4. 前記制御系は、前記２次元のＸ線画像データの撮影位置に基づいて求められる、前記２次元座標に対応する空間位置を通りＸ線の照射方向に向かう直線と、前記天板から所定の距離だけ離れた平面との交点における３次元座標から、前記２次元のＸ線画像データを撮影するために曝射されたＸ線のコーン角の中心線までの距離を前記移動量として算出するように構成される請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
5. 前記撮影位置特定部は、前記被検体へのＸ線の照射位置及びＸ線の照射角度の少なくとも一方が互いに異なる複数の前記２次元のＸ線画像データ上における前記関心領域の位置をそれぞれ表す複数の２次元座標を特定するように構成され、
   前記制御系は、前記複数の２次元座標に基づいて、前記関心領域の空間位置を前記撮影系の回転軸に近づけるための前記撮影系及び前記天板の少なくとも一方の３次元方向の移動量を算出し、前記３次元方向の移動量に基づいて前記撮影系及び前記天板の少なくとも一方を移動させるように構成される請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
6. 前記撮影位置特定部は、前記移動量に基づいて前記撮影系及び前記天板の少なくとも一方を移動させた状態で撮影され、かつ前記関心領域が描出された第２の２次元のＸ線画像データに基づいて前記第２の２次元のＸ線画像データ上における前記関心領域の位置を表す第２の２次元座標を更に特定するように構成され、
   前記制御系は、前記第２の２次元座標に基づいて、前記関心領域の空間位置を前記撮影系の回転軸に近づけるための少なくとも前記天板の高さ方向における移動量を算出し、前記天板の高さ方向における移動量に基づいて前記天板を前記天板の高さ方向に移動させるように構成される請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
7. 前記撮影位置特定部は、前記２次元のＸ線画像データに描出されたデバイス又はマーカの位置を自動検出し、検出された前記デバイス又は前記マーカの代表位置を前記関心領域の位置を表す２次元座標として特定するように構成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
8. 前記撮影位置特定部は、入力装置の操作によって指定された前記２次元のＸ線画像データ上における位置又は前記２次元のＸ線画像データ上における領域の代表位置を前記関心領域の位置を表す２次元座標として特定するように構成される請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
9. 前記制御系は、入力装置の操作によって手動で前記天板が移動している場合に前記移動量だけ前記天板が移動した位置において前記天板の移動をロックするように構成される請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
10. 前記制御系は、前記撮影系又は前記天板を前記移動量だけ自動的に移動させるように構成される請求項１乃至８のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。

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