JP5595745B2 - X-ray fluoroscope - Google Patents

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Description

この発明は、X線を利用して被検体内を透視(X線透視)するX線透視装置、及びX線透視により得られる被検体の画像を処理するX線透視画像処理方法に関する。特に、この発明は、X線透視下で被検体内に索状の挿入器具を挿入して行う手術の好適化を図るものである。   The present invention relates to an X-ray fluoroscopic apparatus that makes X-rays transparent (X-ray fluoroscopy) inside a subject, and an X-ray fluoroscopic image processing method that processes an image of a subject obtained by X-ray fluoroscopy. In particular, the present invention is intended to optimize surgery performed by inserting a cord-like insertion instrument into a subject under fluoroscopy.

近年、被検体に対する低侵襲性などの利点により体内に細い索状部材で構成された索状の挿入器具を挿入して行う手術の普及が著しい。体内に挿入される索状の挿入器具としては、電極カテーテル、アブレーションカテーテル、マイクロカテーテル、カテーテルとともに導入されるガイドワイヤなどがある。なお、この明細書においては、これらを含む索状の挿入器具のことを、以下、「ワイヤ」と言うことにする。一般に、ワイヤは人体に比べてX線を吸収しやすいため、X線画像上では黒い細線として観察される。   2. Description of the Related Art In recent years, surgery that is performed by inserting a cord-like insertion device composed of a thin cord-like member into the body due to advantages such as minimally invasiveness to a subject has been remarkably spread. Examples of the cord-like insertion instrument inserted into the body include an electrode catheter, an ablation catheter, a microcatheter, and a guide wire introduced together with the catheter. In this specification, a cord-like insertion instrument including these is hereinafter referred to as a “wire”. In general, since a wire absorbs X-rays more easily than a human body, it is observed as a black thin line on an X-ray image.

ワイヤが用いられる手術の一例としてX線透視下カテーテル術がある。X線透視下カテーテル術は、大腿部の動脈などから体内にカテーテルを挿入し、リアルタイムで表示されるX線透視画像を参照しながらカテーテルを患部まで導いて治療を行うものである。術者は、あたかも迷路のように張り巡らされた血管内を適切な経路を介して患部までカテーテルを導かなくてはならない。そのための操作は、体外に出ているカテーテルの部分を操ることにより行われる。このように、X線透視下カテーテル術には熟練した手技が必要とされる。   An example of a surgery in which a wire is used is catheterization under fluoroscopy. Under fluoroscopic catheterization, a catheter is inserted into a body from an artery or the like of a thigh, and the treatment is performed by guiding the catheter to an affected part while referring to an X-ray fluoroscopic image displayed in real time. The surgeon must guide the catheter to the affected part through an appropriate route through the blood vessel stretched like a maze. The operation for this is performed by manipulating the portion of the catheter that is outside the body. Thus, skilled procedures are required for catheterization under fluoroscopy.

血管の分岐点における所望の分枝にカテーテルを進入させる場合や狭窄部位を通過させる場合には、まずカテーテルの先端部が進路に挿入される。そのために術者は、前進、後退、捻りなどの操作を適切に組み合わせるなど、極めて微妙な操作を行っている。なお、先端部が進路に適切に挿入されていない状態でカテーテルを進めると、血管を突き破るなどの合併症を招きかねない。すなわち、先端部の挿入作業はX線透視下カテーテル術において非常に重要である一方、その難易度も高い。   When the catheter is to enter a desired branch at the branch point of the blood vessel or to pass through a stenosis site, the distal end portion of the catheter is first inserted into the course. Therefore, the surgeon performs extremely delicate operations such as appropriately combining operations such as advance, retreat, and twist. In addition, if the catheter is advanced in a state where the distal end portion is not properly inserted in the path, complications such as piercing the blood vessel may occur. In other words, the insertion operation of the distal end is very important in catheterization under fluoroscopy, but the degree of difficulty is also high.

このような事情に鑑み、カテーテルの先端部にガイドワイヤを設ける手法が取り入れられている。先端部の挿入操作において術者は、まずガイドワイヤを目的の進路に挿入させ、続いてこのガイドワイヤを辿ってカテーテル全体を前進させる。この操作を繰り返すことによりカテーテルを次第に進めていく。ガイドワイヤは柔軟性と弾力性を持っている。ガイドワイヤの先端部は強く屈曲しており、捻り操作によって目的の分枝に先端部を挿入しやすくなっている。また、ガイドワイヤはX線吸収係数が高い構造を有し、それによりX線透視下での視認性が高められている。具体的には、ガイドワイヤはX線透視画像中において比較的明瞭な黒い線として描写される。   In view of such circumstances, a technique of providing a guide wire at the distal end portion of the catheter has been adopted. In the insertion operation of the distal end portion, the operator first inserts a guide wire into a target path, and then follows the guide wire to advance the entire catheter. The catheter is gradually advanced by repeating this operation. The guide wire is flexible and elastic. The distal end portion of the guide wire is strongly bent, and the distal end portion can be easily inserted into the target branch by a twisting operation. In addition, the guide wire has a structure with a high X-ray absorption coefficient, thereby improving the visibility under X-ray fluoroscopy. Specifically, the guide wire is depicted as a relatively clear black line in the fluoroscopic image.

このようにガイドワイヤはX線透視画像において容易に認識できるが、血管の分枝や狭窄部位は認識できない(石灰化が生じている部分はかすかに見える場合がある)。そのため、時折カテーテルから造影剤を流出させて、ほんの数秒間現れる造影剤の像を観察することでガイドワイヤを進入させるべき位置を確認している。しかし、造影剤は患者の腎臓機能に負荷を与えるため使用量が限られている。よって、術者は、造影剤の像が有効な間に迅速に操作を行うか、或いは、造影剤の像の位置を記憶しておいて操作を行うかしている。   As described above, the guide wire can be easily recognized in the fluoroscopic image, but the branch or stenosis portion of the blood vessel cannot be recognized (the portion where the calcification has occurred may appear faint). Therefore, the position where the guide wire should be entered is confirmed by occasionally letting out the contrast medium from the catheter and observing the image of the contrast medium that appears for only a few seconds. However, the amount of contrast agent used is limited because it imposes a burden on the kidney function of the patient. Therefore, the surgeon performs the operation quickly while the contrast agent image is valid, or stores the position of the contrast agent image and performs the operation.

このようなX線透視下カテーテル術において、ワイヤの視認性を高める技術が各種知られている。たとえば特許文献1には、X線透視画像中の黒線(ワイヤに相当する画像領域)を検出し、この黒線を強調するとともに他の部分のノイズを低減する技術が開示されている。この技術は太さが1画素程度の極めて細い黒線の観察に有効である。また、この技術は、動画表示されるX線透視画像の各フレームにおけるワイヤの視認性を高めようとするものである。   Various techniques for improving the visibility of a wire in such a fluoroscopic catheterization are known. For example, Patent Literature 1 discloses a technique for detecting a black line (an image region corresponding to a wire) in an X-ray fluoroscopic image, enhancing the black line, and reducing noise in other parts. This technique is effective for observing an extremely thin black line having a thickness of about one pixel. In addition, this technique is intended to improve the visibility of the wire in each frame of the X-ray fluoroscopic image displayed as a moving image.

また、特許文献2には、画像データから被検者の体動を検出し、この体動の検出結果から頻度の低い移動方向の領域を検出し、この検出領域を現在のX線透視画像中に強調表示する技術が開示されている。この技術は、体動を利用してワイヤの位置を検出しようとするものである。   In Patent Document 2, body movement of a subject is detected from image data, a region in a moving direction with low frequency is detected from the detection result of the body motion, and this detection region is included in the current fluoroscopic image. A technique for highlighting is disclosed. This technique attempts to detect the position of the wire using body movement.

特開2001−283215号公報JP 2001-283215 A 特開2006−255217号公報JP 2006-255217 A

ところで、ワイヤを用いた手術においては、被検体の局所的な運動(心拍、呼吸等)や大域的な運動(体動等)によってワイヤの像がX線透視画像の枠内を常時複雑に動き回るという問題が生じていた。上記のような微妙な操作を行うためには、血管(特に分枝や狭窄部位)とワイヤとの位置関係を明確に把握する必要があるが、このように像が動きまわると位置関係の把握は困難となる。   By the way, in the operation using the wire, the image of the wire constantly moves in a complicated manner in the frame of the X-ray fluoroscopic image due to the local motion (heartbeat, breathing, etc.) or the global motion (body motion, etc.) of the subject. There was a problem. In order to perform such delicate operations as described above, it is necessary to clearly grasp the positional relationship between the blood vessels (particularly branches and stenosis) and the wire, but if the image moves like this, the positional relationship can be grasped. Will be difficult.

この問題に対し、従来は、患者に息を止めさせて像の動きを少しでも小さくするなどの対処が施されていた。しかし、心拍による像の動きは止められない。更に、この手術を受ける患者は循環器に疾患を抱えており、短時間しか息を止められないことが多い。この間にワイヤを進路に進められなければ、操作を中断して患者をしばらく休ませ、再び息を止めてもらうということを繰り返さなければならなかった。   To cope with this problem, conventionally, measures have been taken such as holding the patient's breath to make the movement of the image as small as possible. However, the movement of the image due to the heartbeat cannot be stopped. Furthermore, patients undergoing this surgery have cardiovascular disease and can often only hold their breath for a short time. If the wire could not be advanced during this time, the operation was interrupted, the patient was rested for a while, and the patient had to hold their breath again.

また、造影剤を使用してワイヤの進入目標を確認しても、像の動きによって進入目標を見失いやすかった。更に、進入目標の位置を確認したとしても、ワイヤの先端と進入目標とを相対的な位置関係としてしか記憶できなかった。そのため、術者は、ワイヤを少し進めるたびに進入目標を再確認したくなっていた。   Moreover, even if the entry target of the wire was confirmed using the contrast agent, it was easy to lose sight of the entry target due to the movement of the image. Furthermore, even if the position of the entry target is confirmed, the tip of the wire and the entry target can only be stored as a relative positional relationship. Therefore, the surgeon wanted to reconfirm the entry target each time the wire was advanced a little.

また、ワイヤを所望の分枝に挿入する際には、ワイヤの先端の屈曲部を当該分枝の方向に向けて捻ってやる必要がある。しかし、屈曲部の大きさは高々数ミリメートル程度でしかなく、屈曲部が意図した通りに捻られているかを、動き回るワイヤの像から確認するのは難しかった。そのため、術者はこの確認作業を時間を掛けて行っていた。   Further, when inserting a wire into a desired branch, it is necessary to twist the bent portion of the tip of the wire toward the branch. However, the size of the bent portion is only a few millimeters at most, and it is difficult to confirm from the image of the moving wire whether the bent portion is twisted as intended. For this reason, the surgeon took this confirmation work over time.

このように常時動き回る像を参照しながらワイヤを進める作業には困難性が伴い時間も掛かっていた。そのため、X線透視を行っている時間も長くなり、結果として患者や術者が受ける被曝量が増大していた。   As described above, it is difficult and time-consuming to advance the wire while referring to the constantly moving image. For this reason, the time during which X-ray fluoroscopy is performed also becomes longer, and as a result, the exposure dose received by the patient and the operator has increased.

動き回る像を目で追いながら長時間に亘って手術を行う必要があるため、術者の疲労も大きかった。それにより、手術時間が更に長くなるという悪循環に陥るおそれもあった。   The surgeon's fatigue was great because it was necessary to perform an operation for a long time while following the moving image with his eyes. As a result, there was a risk of a vicious circle in which the operation time would be longer.

また、手術の長時間化は患者に対する身体的負担を増大させる。また、治療に一刻を争う患者にとっては、手術の長時間化は極めて深刻な問題である。たとえば冠状動脈が強く攣縮若しくは閉塞した急性患者に対して、速やかに冠状動脈を拡張して血流を再開させるためにX線透視下カテーテル術を実施する場合には、できるだけ短時間で手術を完了させることが望ましい。   In addition, prolonged surgery increases the physical burden on the patient. In addition, for patients who are competing for a moment, lengthening the operation is a very serious problem. For example, if an acute patient with strong coronary artery spasm or occlusion is undergoing fluoroscopic catheterization to quickly expand the coronary artery and resume blood flow, the operation should be completed in as little time as possible. It is desirable to make it.

以上説明したように、X線透視下カテーテル術の困難性を高めるとともに長時間化を招く要因は、心拍や呼吸によりワイヤの像が常時動き回っていることにある。   As described above, the factor that increases the difficulty of catheterization under fluoroscopy and causes a long time is that the image of the wire constantly moves around due to heartbeat and respiration.

この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、体内にワイヤを挿入して行う手術においてリアルタイムで動画像として表示されるX線透視画像におけるワイヤの像の動きを抑制することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an image of a wire in an X-ray fluoroscopic image displayed as a moving image in real time in a surgery performed by inserting the wire into the body. It is to suppress the movement of.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてX線を照射するX線照射手段と、前記被検体を透過した前記X線を検出するX線検出手段とを有し、前記X線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するX線透視装置であって、前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像の曲線形状とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の曲線形状との一致の度合いを求め、求められた前記一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、前記挿入器具の像の動きを抑制した挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、を備える。
また、請求項3に記載の発明は、索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてX線を照射するX線照射手段と、前記被検体を透過した前記X線を検出するX線検出手段とを有し、前記X線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するX線透視装置であって、前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、を備え、前記位置合わせ処理手段は、前記動画像の所定期間のフレームのうちの最初の二つのフレーム以外の各フレームについて、それより過去の二つ以上のフレームに対する前記位置合わせの結果と、当該フレームと前記過去の二つ以上のフレームのうちの最新のフレームとの前記位置合わせの結果とに基づいて、当該フレームと前記過去の二つ以上のフレームのうちの最初のフレームとを位置合わせする。
また、請求項5に記載の発明は、索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてX線を照射するX線照射手段と、前記被検体を透過した前記X線を検出するX線検出手段とを有し、前記X線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するX線透視装置であって、前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、を備え、前記位置合わせ処理手段は、とともに、前記一のフレームの前記挿入器具の像と、前記過去のフレームの前記挿入器具の像における前記挿入器具の屈曲部分の位置が略一致するように前記位置合わせ処理を行なう。
In order to achieve the above-described object, the invention according to claim 1 is configured to transmit an X-ray irradiation means for irradiating an X-ray toward a subject in a state in which a cord-like insertion instrument is inserted, and transmits the subject. An X-ray fluoroscopic device that forms and displays a moving image depicting the inside of the subject based on a detection result by the X-ray detection unit, A specifying means for specifying an image of the insertion instrument in real time from a plurality of frames included in the moving image, a curved shape of the image of the insertion instrument in one of the frames of the moving image, and a frame in the past An alignment process for obtaining a degree of coincidence with the curved shape of the image of the insertion instrument and performing an alignment process between the one frame and the past frame in real time based on the obtained degree of coincidence. And means, by sequentially displaying the frames processed by the positioning process unit in real time, and display means for displaying the insertion instrument alignment moving image suppressing the movement of the image of the insertion instrument, a.
According to a third aspect of the present invention, an X-ray irradiating means for irradiating an X-ray toward a subject in a state in which a cord-like insertion instrument is inserted, and the X-ray transmitted through the subject are detected. And an X-ray fluoroscopic device that forms and displays a moving image depicting the inside of the subject based on a detection result of the X-ray detecting unit, the plurality of X-ray fluoroscopic devices included in the moving image A means for identifying the image of the insertion instrument in real time from the frame of the frame, and a degree of coincidence between the image of the insertion instrument in one of the frames of the moving image and the image of the insertion instrument in a frame from the past The registration processing means for performing the registration processing of the one frame and the past frame in real time, and sequentially processing the frames processed by the alignment processing means in real time. Display means for displaying an insertion instrument alignment moving image by indicating, the alignment processing means, for each frame other than the first two frames of the frames of a predetermined period of the moving image, Based on the result of the alignment with respect to two or more past frames and the result of the alignment between the frame and the latest frame of the two or more frames in the past, the frame and the Align with the first of two or more past frames.
The invention according to claim 5 detects an X-ray irradiation means for irradiating an X-ray toward a subject in a state where a cord-like insertion instrument is inserted, and detects the X-ray transmitted through the subject. And an X-ray fluoroscopic device that forms and displays a moving image depicting the inside of the subject based on a detection result of the X-ray detecting unit, the plurality of X-ray fluoroscopic devices included in the moving image A means for identifying the image of the insertion instrument in real time from the frame of the frame, and a degree of coincidence between the image of the insertion instrument in one of the frames of the moving image and the image of the insertion instrument in a frame from the past The registration processing means for performing the registration processing of the one frame and the past frame in real time, and sequentially processing the frames processed by the alignment processing means in real time. And display means for displaying an insertion instrument alignment moving image, the alignment processing means, together with the image of the insertion instrument of the one frame and the insertion instrument of the past frame. position of the bent portion of the insertion instrument in the image of the will row the positioning process so as to substantially coincide.

この発明によれば、動画像のフレームについて挿入器具の像の動きを抑制した動画像をリアルタイムで表示することができる。この動画像は、挿入器具の像の一致の度合いに基づいてフレーム間の位置合わせを行って得られる動画像であるから、通常のX線透視画像と比較しての挿入器具の像の動きが抑制されている。したがって、この発明によれば、X線透視下カテーテル術においてリアルタイムで観察されるX線透視画像において、被検体の運動に起因する挿入器具の像の動きを抑制することが可能となる。   According to the present invention, it is possible to display in real time a moving image in which the movement of the image of the insertion tool is suppressed with respect to the frame of the moving image. Since this moving image is a moving image obtained by performing alignment between frames based on the degree of coincidence of the image of the insertion instrument, the movement of the image of the insertion instrument relative to a normal fluoroscopic image is reduced. It is suppressed. Therefore, according to the present invention, it is possible to suppress the movement of the image of the insertion instrument due to the movement of the subject in the fluoroscopic image observed in real time in the catheterization under fluoroscopic fluoroscopy.

この発明に係るX線透視装置の第1の実施形態の全体構成を表す図である。It is a figure showing the whole structure of 1st Embodiment of the X-ray fluoroscopy apparatus which concerns on this invention. 図1に示すX線透視装置の制御系の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the control system of the X-ray fluoroscopic apparatus shown in FIG. 図1に示すX線透視装置が表示する、体内に挿入されたワイヤを描写したフレームを表す図である。It is a figure showing the flame | frame depicting the wire inserted in the body which the X-ray fluoroscope shown in FIG. 1 displays. 図3に示すフレームの概要を表す図である。It is a figure showing the outline | summary of the flame | frame shown in FIG. 図3に示すフレームから抽出されたワイヤの像を表す図である。It is a figure showing the image of the wire extracted from the flame | frame shown in FIG. 図5に示すワイヤの像に基づく2次元曲線を表す図である。It is a figure showing the two-dimensional curve based on the image of the wire shown in FIG. 図1に示すX線透視装置により時系列に沿って得られる複数のワイヤの像の一部を表す図である。It is a figure showing a part of image of the several wire obtained along a time series by the X-ray fluoroscopy apparatus shown in FIG. 図7に示す時系列のワイヤの像に基づく2次元曲線を表す図である。It is a figure showing the two-dimensional curve based on the image of the time series wire shown in FIG. 図7に示す2つのフレームにおけるワイヤの像に基づく2次元曲線を表す図である。It is a figure showing the two-dimensional curve based on the image of the wire in two frames shown in FIG. 図9に示す2つの2次元曲線の重ね合わせ状態を表す図である。It is a figure showing the superposition state of two two-dimensional curves shown in FIG. 図1に示すX線透視装置の動作を表すフローチャートである。It is a flowchart showing operation | movement of the X-ray fluoroscopy apparatus shown in FIG. この発明に係るX線透視装置の第2の実施形態を説明するための図であり、ワイヤの像がトリム枠から外れる状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating 2nd Embodiment of the X-ray fluoroscopic apparatus which concerns on this invention, and is a figure for demonstrating the state from which the image of a wire remove | deviates from a trim frame. この発明に係るX線透視装置の第2の実施形態の制御系の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the control system of 2nd Embodiment of the X-ray fluoroscopic apparatus which concerns on this invention. 図13に示すX線透視装置により決定されるトリム枠について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the trim frame determined by the X-ray fluoroscope shown in FIG. 図13に示すX線透視装置の動作を表すフローチャートである。It is a flowchart showing operation | movement of the X-ray fluoroscope shown in FIG. この発明に係るX線透視装置の第2の実施形態の変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of 2nd Embodiment of the X-ray fluoroscopy apparatus which concerns on this invention. この発明に係るX線透視装置の第4の実施形態の制御系の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the control system of 4th Embodiment of the X-ray fluoroscopic apparatus which concerns on this invention. 図17に示すX線透視装置の動作を表すフローチャートである。It is a flowchart showing operation | movement of the X-ray fluoroscope shown in FIG. 図18に示す動作で表示される画像を説明するための図であり、アフィン変換適用後のフレームを表す図である。It is a figure for demonstrating the image displayed by the operation | movement shown in FIG. 18, and is a figure showing the frame after affine transformation application. 図18に示す動作で表示される画像を説明するための図であり、図17に示すアフィン変換適用後のフレームに重畳表示される造影血管像を表す図である。It is a figure for demonstrating the image displayed by the operation | movement shown in FIG. 18, and is a figure showing the contrast blood vessel image superimposed and displayed on the flame | frame after affine transformation application shown in FIG. 図18に示す動作で表示される画像を説明するための図であり、図19に示すアフィン変換適用後のフレームと、図20に示す造影血管像とを重畳表示した画像を表す図である。It is a figure for demonstrating the image displayed by the operation | movement shown in FIG. 18, and is a figure showing the image which superimposedly displayed the flame | frame after the affine transformation application shown in FIG. 19, and the contrast blood vessel image shown in FIG. この発明に係るX線透視装置の第5の実施形態において、幾何学的な図形をワイヤ追跡動画像に重畳表示させた状態を表す図である。In the fifth embodiment of the X-ray fluoroscopic apparatus according to the present invention, it is a diagram showing a state in which a geometric figure is superimposed and displayed on a wire tracking moving image. この発明に係るX線透視装置の第6の実施形態の制御系の構成を表すブロック図である。It is a block diagram showing the structure of the control system of 6th Embodiment of the X-ray fluoroscopic apparatus which concerns on this invention. 図23に示すX線透視装置において、他の医用画像診断装置で3次元血管画像を取得する場合について説明するための図である。FIG. 24 is a diagram for explaining a case where a three-dimensional blood vessel image is acquired by another medical image diagnostic apparatus in the X-ray fluoroscopic apparatus shown in FIG. 23. 図23に示すX線透視装置において、他の医用画像診断装置で3次元血管画像を取得する場合について説明するための図である。FIG. 24 is a diagram for explaining a case where a three-dimensional blood vessel image is acquired by another medical image diagnostic apparatus in the X-ray fluoroscopic apparatus shown in FIG. 23. 図23に示すX線透視装置の変形例を説明するための図であり、血管画像とワイヤ追跡動画像との間に位置ズレについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of the X-ray fluoroscope shown in FIG. 23, and is a figure for demonstrating a position shift between a blood vessel image and a wire tracking moving image. 図23に示すX線透視装置の変形例を説明するための図であり、第1及び第2の方向から見たワイヤ追跡動画像を表す図である。It is a figure for demonstrating the modification of the X-ray fluoroscope shown in FIG. 23, and is a figure showing the wire tracking moving image seen from the 1st and 2nd direction. 図23に示すX線透視装置の変形例を説明するための図であり、方向に依らずに血管画像とワイヤ追跡動画像との位置合わせがなされている状態を表す図である。It is a figure for demonstrating the modification of the X-ray fluoroscopy apparatus shown in FIG. 23, and is a figure showing the state by which alignment with the blood vessel image and a wire tracking moving image is made irrespective of the direction. この発明に係るX線透視装置の第7の実施形態において、ワイヤ追跡動画像中のワイヤの先端像の位置と、3次元血管画像中の位置との対応関係を表す図である。In the seventh embodiment of the X-ray fluoroscopic apparatus according to the present invention, it is a diagram showing the correspondence relationship between the position of the tip image of the wire in the wire tracking moving image and the position in the three-dimensional blood vessel image. この発明に係るX線透視装置の第7の実施形態によるワイヤ追跡動画像の表示態様を表す図である。It is a figure showing the display mode of the wire tracking moving image by 7th Embodiment of the X-ray fluoroscopy apparatus concerning this invention. この発明に係るX線透視装置の第7の実施形態によるトラッキング画面の表示態様を表す図である。It is a figure showing the display mode of the tracking screen by 7th Embodiment of the X-ray fluoroscopy apparatus concerning this invention. この発明に係るX線透視装置の第7の実施形態において、ワイヤ追跡動画像中のワイヤの先端像の位置に対応する3次元血管画像中の位置が複数存在する場合を表す図である。In the seventh embodiment of the X-ray fluoroscopy device according to the present invention, it is a diagram showing a case where there are a plurality of positions in the three-dimensional blood vessel image corresponding to the positions of the tip image of the wire in the wire tracking moving image. 図32に示す場合において表示されるトラッキング画面の表示態様を表す図である。It is a figure showing the display mode of the tracking screen displayed in the case shown in FIG. この発明に係るX線透視装置の第7の実施形態の変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of 7th Embodiment of the X-ray fluoroscopy apparatus which concerns on this invention. この発明に係るX線透視装置の第7の実施形態の他の変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the other modification of 7th Embodiment of the X-ray fluoroscopy apparatus which concerns on this invention.

この発明の実施の形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。以下、この発明に係るX線透視装置の実施の形態について特に詳しく説明する。このX線透視装置は、この発明に係るX線透視画像処理方法を実行するように構成されている。   An example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Hereinafter, embodiments of the X-ray fluoroscopic apparatus according to the present invention will be described in detail. The X-ray fluoroscopic apparatus is configured to execute the X-ray fluoroscopic image processing method according to the present invention.

この実施形態に係るX線透視装置は、被検体の体内にワイヤを挿入して実施される手術において使用される。以下、X線透視下カテーテル術に適用した場合について特に詳しく説明する。このX線透視装置は、術者の操作に基づいて移動するワイヤや血管をリアルタイムで観察しつつ行う作業の好適化を図るものである。より具体的には、このX線透視装置は、体内の状態を観察するための動画像における、被検体の運動(心拍、呼吸、体動等)に起因するワイヤの像の動きを抑制することでワイヤの像の視認性の向上を図るものである。   The X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment is used in a surgery performed by inserting a wire into the body of a subject. Hereinafter, a case where the present invention is applied to a fluoroscopic catheterization will be described in detail. This X-ray fluoroscopic apparatus is intended to optimize the work performed while observing in real time a wire or blood vessel that moves based on the operation of the operator. More specifically, the X-ray fluoroscopic apparatus suppresses the movement of the wire image caused by the motion of the subject (heartbeat, respiration, body movement, etc.) in the moving image for observing the state inside the body. Therefore, the visibility of the image of the wire is improved.

この実施形態では、特に指摘しない限り「画像」と「画像データ」とを区別しないことにする。X線透視装置が処理する画像データは、一般にペイントデータ(ラスタデータ、ビットマップデータ等とも呼ばれる。)である。ペイントデータは、ピクセル(pixel)やボクセル(voxel)等の画素により形成され、各画素に値(画素値)を付与して形成される画像データである。この画像データを所定のコンピュータプログラムにより視認可能に表現したものが画像である。このように、画像データと画像とは実質的に一対一に対応するものである。   In this embodiment, unless otherwise specified, “image” and “image data” are not distinguished. Image data processed by the X-ray fluoroscopic apparatus is generally paint data (also called raster data, bitmap data, etc.). The paint data is image data formed by pixels such as pixels and voxels, and is formed by assigning values (pixel values) to the respective pixels. An image is a representation of this image data so as to be visible by a predetermined computer program. As described above, the image data and the image substantially correspond one to one.

<第1の実施形態>
[装置構成]
この実施形態に係るX線透視装置の構成について説明する。このX線透視装置の構成例を図1に示す。このX線透視装置は、従来と同様の機械構成を有する。
<First Embodiment>
[Device configuration]
The configuration of the X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment will be described. A configuration example of this X-ray fluoroscopic apparatus is shown in FIG. This X-ray fluoroscopic apparatus has the same mechanical configuration as the conventional one.

被検体1はX線透視下カテーテル術が施される患者を示す。被検体1は天板2の上に載置される。天板2は図示しない寝台装置の一部である。寝台装置には天板2を移動させるための駆動機構が設けられている。この実施形態では被検体1は天板2に横たわるようにして載置される。X線透視装置によっては被検体を立位状態で支持する立位載置台が設けられたものもあるが、X線透視下カテーテル術においては、通常、天板上に仰臥状態で支持された被検体に対して処置が施される。   The subject 1 represents a patient who is subjected to catheterization under fluoroscopy. The subject 1 is placed on the top 2. The top plate 2 is a part of a couch device (not shown). The bed apparatus is provided with a drive mechanism for moving the top board 2. In this embodiment, the subject 1 is placed so as to lie on the top 2. Some X-ray fluoroscopy devices are provided with an upright mounting table that supports the subject in a standing position. However, in X-ray fluoroscopic catheterization, the object is usually supported in a supine position on the top plate. The specimen is treated.

Cアーム3は略「C」字形状に形成された支持部材である。Cアーム3の一端側にはX線管4とX線絞り5が支持され、他端側にはX線検出器6が支持されている。それにより、X線管4及びX線絞り5と、X線検出器6とが、被検体1を挟んで対向する位置に配置される。   The C arm 3 is a support member formed in a substantially “C” shape. An X-ray tube 4 and an X-ray diaphragm 5 are supported on one end side of the C arm 3, and an X-ray detector 6 is supported on the other end side. Thereby, the X-ray tube 4 and the X-ray diaphragm 5 and the X-ray detector 6 are arranged at positions facing each other with the subject 1 interposed therebetween.

Cアーム3は駆動機構8により移動可能に保持されている。駆動機構8は、演算制御装置20の制御の下にCアーム3を移動させることで、X線管4、X線絞り5及びX線検出器6の位置や傾斜角度を変更させる。X線管4は、この発明の「X線照射手段」の一例である。X線検出器6は、この発明の「X線検出手段」の一例である。   The C arm 3 is movably held by a drive mechanism 8. The drive mechanism 8 moves the C arm 3 under the control of the arithmetic and control unit 20, thereby changing the positions and inclination angles of the X-ray tube 4, the X-ray diaphragm 5 and the X-ray detector 6. The X-ray tube 4 is an example of the “X-ray irradiation means” in the present invention. The X-ray detector 6 is an example of the “X-ray detector” of the present invention.

X線管4は、高電圧発生装置9から高電圧を印加されてX線7を発生する。X線絞り5は、X線管4から発生されたX線7の照射範囲(立体角や断面形状)を規制する絞り羽根を有する。絞り制御部10は、絞り羽根の位置を移動させてX線7の照射範囲を変更させる。高電圧発生装置9及び絞り制御部10の動作は演算制御装置20により制御される。   The X-ray tube 4 generates X-rays 7 when a high voltage is applied from the high-voltage generator 9. The X-ray diaphragm 5 has diaphragm blades that regulate the irradiation range (solid angle and cross-sectional shape) of the X-ray 7 generated from the X-ray tube 4. The aperture controller 10 changes the irradiation range of the X-ray 7 by moving the position of the aperture blade. The operations of the high voltage generator 9 and the aperture controller 10 are controlled by the arithmetic and control unit 20.

X線絞り5により照射範囲が規制されたX線7は被検体1に照射される。被検体1を透過したX線7はX線検出器6に投射される。X線検出器6はX線7を検出し、その検出結果を電気信号に変換して検出制御部11に送信する。検出制御部11はこの電気信号を演算制御装置20に送信する。また、検出制御部11はX線検出器6の動作を制御する。   The X-ray 7 whose irradiation range is regulated by the X-ray diaphragm 5 is irradiated to the subject 1. The X-ray 7 that has passed through the subject 1 is projected to the X-ray detector 6. The X-ray detector 6 detects the X-ray 7, converts the detection result into an electric signal, and transmits it to the detection control unit 11. The detection control unit 11 transmits this electric signal to the arithmetic control device 20. The detection control unit 11 controls the operation of the X-ray detector 6.

X線検出器6は、たとえば平面検出器(Flat Panel Detector;FPD)や、イメージインテンシファイア(Image Intensifier;I.I.)を用いて構成できる。   The X-ray detector 6 can be configured using, for example, a flat panel detector (FPD) or an image intensifier (I.I.).

この実施形態では、所定の時間間隔でX線7を照射するようにX線管4を制御する。この時間間隔はたとえば30分の1秒〜5分の1秒(毎秒の照射回数5〜30回)程度に設定される。なお、X線透視装置ではたとえば最大数十回/秒の照射が可能であるが、被検体1や術者へのX線被曝を低減させるためにこの程度の時間間隔が選択される。それにより、5〜30フレーム/秒程度のフレームレートの動画像が得られる。このように反復的にX線を照射する代わりに、連続的にX線を照射することも可能である。   In this embodiment, the X-ray tube 4 is controlled to irradiate the X-rays 7 at a predetermined time interval. This time interval is set to, for example, about 1/30 second to 1/5 second (5-30 irradiations per second). Note that the X-ray fluoroscopic apparatus can perform irradiation at a maximum of several tens of times / second, for example, but this time interval is selected in order to reduce X-ray exposure to the subject 1 and the operator. Thereby, a moving image with a frame rate of about 5 to 30 frames / second is obtained. Instead of repeatedly irradiating X-rays in this way, it is also possible to irradiate X-rays continuously.

演算制御装置20は、このX線透視装置の各部の制御を行うとともに、各種の演算処理を実行する。演算制御装置20は、たとえば一般的なコンピュータと同様の構成を有する。その一例として、演算制御装置20は、マイクロプロセッサ、記憶装置(RAM、ROM、ハードディスクドライブ等)、通信インターフェイスなどを含んで構成される。演算制御装置20には、操作デバイスや入力デバイスや表示デバイスが接続されている。   The arithmetic and control unit 20 controls each part of the X-ray fluoroscopic apparatus and executes various arithmetic processes. The arithmetic and control unit 20 has the same configuration as a general computer, for example. As an example, the arithmetic and control unit 20 includes a microprocessor, a storage device (RAM, ROM, hard disk drive, etc.), a communication interface, and the like. An operation device, an input device, and a display device are connected to the arithmetic control device 20.

演算制御装置20中のシステム制御部21は、このX線透視装置の各部を制御する。その一例として次のようなものがある:駆動機構8を制御してCアーム3を移動させる;高電圧発生装置9を制御してX線条件(X線7の線量等)を変更させる;絞り制御部10を制御してX線7の照射範囲を変更させる;検出制御部11を制御してX線検出器10の動作制御を行わせる。また、システム制御部21は演算制御装置20の各部を制御する。   A system control unit 21 in the arithmetic and control unit 20 controls each unit of the X-ray fluoroscopic apparatus. One example is as follows: the drive mechanism 8 is controlled to move the C-arm 3; the high-voltage generator 9 is controlled to change the X-ray conditions (such as the dose of the X-ray 7); The control unit 10 is controlled to change the irradiation range of the X-ray 7; the detection control unit 11 is controlled to control the operation of the X-ray detector 10. Further, the system control unit 21 controls each unit of the arithmetic and control unit 20.

画像処理部23は、X線検出器6から検出制御部11を介して送信された電気信号に基づいて被検体1の画像(デジタル画像データ)を形成する。また、画像処理部23は、この画像に対して各種の画像処理を施す。画像処理部23の詳細については後述する。   The image processing unit 23 forms an image (digital image data) of the subject 1 based on the electrical signal transmitted from the X-ray detector 6 via the detection control unit 11. The image processing unit 23 performs various image processing on the image. Details of the image processing unit 23 will be described later.

表示制御部24は、システム制御部21の制御を受けて表示部31に情報を表示させる。表示部31は、液晶ディスプレイ(Liquid Crystal Display;LCD)や、CRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ等の表示デバイスを用いて構成される。表示部31は、システム制御部21及び表示制御部24とともに、この発明の「表示手段」の一例である。   The display control unit 24 displays information on the display unit 31 under the control of the system control unit 21. The display unit 31 is configured using a display device such as a liquid crystal display (LCD) or a CRT (Cathode Ray Tube) display. The display unit 31 is an example of the “display unit” of the present invention together with the system control unit 21 and the display control unit 24.

操作部32は、このX線透視装置の操作や情報入力などに用いられる。操作部32は、キーボード、マウス、コントロールパネルなどの操作デバイスや入力デバイスを含んで構成される。   The operation unit 32 is used for operating the X-ray fluoroscopic apparatus and inputting information. The operation unit 32 includes operation devices and input devices such as a keyboard, a mouse, and a control panel.

〔画像処理部〕
画像処理部23の構成例について、図2を更に参照しながら説明する。画像処理部23には、ワイヤ特定部41と位置合わせ処理部43が設けられている。
(Image processing unit)
A configuration example of the image processing unit 23 will be described with further reference to FIG. The image processing unit 23 is provided with a wire specifying unit 41 and an alignment processing unit 43.

画像処理部23は、以下に説明する処理をリアルタイムで実行する。この実施形態におけるリアルタイム処理は、X線検出器6からの電気信号(一フレームに相当する)が演算制御装置20に入力されたことに対応して、当該フレームに対する処理を即座に実行して結果を出力(表示)することである。それにより、実用上遅滞ないとみなされる遅延時間のうちに、ワイヤの状況を動画像として表示することが可能となる。   The image processing unit 23 executes processing described below in real time. The real-time processing in this embodiment is the result of immediately executing the processing for the frame in response to the electrical signal (corresponding to one frame) from the X-ray detector 6 being input to the arithmetic and control unit 20. Is output (displayed). Thereby, it becomes possible to display the state of the wire as a moving image within a delay time that is considered practically not delayed.

(ワイヤ特定部)
上記のように、この実施形態では5〜30フレーム/秒程度のフレームレートの動画像が得られる。ワイヤ特定部41は、この動画像を構成する複数のフレームのそれぞれにおけるガイドワイヤの像を特定する。ワイヤ特定部41は、この発明の「特定手段」の一例である。
(Wire identification part)
As described above, in this embodiment, a moving image having a frame rate of about 5 to 30 frames / second is obtained. The wire specifying unit 41 specifies a guide wire image in each of a plurality of frames constituting the moving image. The wire specifying unit 41 is an example of the “specifying unit” of the present invention.

ここで、フレームとは、動画像を構成する一連の静止画像のそれぞれを指す。また、上記複数のフレームは、動画像を構成する全てのフレームである必要はない。たとえば、この実施形態の特徴的な機能(後述)の開始タイミングと終了タイミングに応じて決定される複数のフレームであってもよい。なお、手術中には長時間(たとえば数時間)に亘って毎秒数フレームから30フレーム程度の動画像が生成され続けるが、この実施形態に係る機能を使用するのはこのうちの例えば数分程度である。画像処理部23は、この実施形態に係る機能の使用開始の指示とともに動作を開始し、以下のような処理を実行する。画像処理部23による処理対象となるフレームは、当該使用開始の指示以降に取得される一連のフレームである。   Here, the frame refers to each of a series of still images constituting a moving image. Further, the plurality of frames do not have to be all frames constituting the moving image. For example, it may be a plurality of frames determined according to the start timing and end timing of characteristic functions (described later) of this embodiment. During the operation, a moving image of about several frames to about 30 frames per second is continuously generated over a long time (for example, several hours), but the function according to this embodiment is used, for example, about several minutes. It is. The image processing unit 23 starts its operation together with an instruction to start using the function according to this embodiment, and executes the following processing. The frames to be processed by the image processing unit 23 are a series of frames acquired after the use start instruction.

ワイヤ特定部41の動作についてより詳しく説明する。フレームの一例を図3に示す。フレームFは、大腿動脈から挿入されたカテーテル及びガイドワイヤを大動脈経由で冠状動脈に挿入したところを表している。一般にX線画像では、X線の透過量が少ないところを黒く描写させ、多いところを白く描写させるように表示することが多い。図3もこの表示方式に従っている。図3に示す画像の模式図を図4に示す。   The operation of the wire specifying unit 41 will be described in more detail. An example of the frame is shown in FIG. Frame F represents the catheter and guide wire inserted from the femoral artery inserted into the coronary artery via the aorta. In general, an X-ray image is often displayed so that a portion with a small amount of X-ray transmission is drawn black and a portion with a large amount of white is drawn white. FIG. 3 also follows this display method. A schematic diagram of the image shown in FIG. 3 is shown in FIG.

フレームFにおいて薄暗い帯状に見える像C´は、カテーテルの影である。また、カテーテルの像C´の先端部分に位置して、やや黒く見える像Cは、ガイドワイヤの影である。カテーテルの先端は開口している。ガイドワイヤの先端側はこの開口から突出している。また、ガイドワイヤの中央付近の大きな屈曲は、大動脈から冠状動脈への分岐部にカテーテルが嵌り込んでいるために生じている。ガイドワイヤの像Cの先端部位を詳細に見ると、僅かだが大きく屈曲している。これは、血管の分岐部等にガイドワイヤを挿入しやすくするために予めガイドワイヤに付けてある曲がり癖である。フレームFはこのような状態を描写している。   An image C ′ that looks like a dark band in the frame F is a shadow of the catheter. In addition, an image C that looks slightly black and is located at the distal end portion of the catheter image C ′ is a shadow of the guide wire. The tip of the catheter is open. The distal end side of the guide wire protrudes from this opening. In addition, a large bend near the center of the guide wire occurs because the catheter is fitted at the branch from the aorta to the coronary artery. When the tip portion of the guide wire image C is viewed in detail, it is slightly bent. This is a bend that is attached to the guide wire in advance so that the guide wire can be easily inserted into the branching portion of the blood vessel. Frame F depicts such a state.

なお、図4においては、見やすさのために、血管や臓器や骨などの体内組織を描写した像を省略してある(以下の他の模式図においても同様)。実際のフレームでは、図3に示すように、体内組織に相当する複雑な濃淡模様も描写される。また、この実施形態では、特に言及しない限り、像とその実体(カテーテル、ガイドワイヤ、体内組織等)とを区別しないことにする。   In FIG. 4, an image depicting a body tissue such as a blood vessel, an organ, or a bone is omitted for easy viewing (the same applies to the other schematic diagrams below). In an actual frame, as shown in FIG. 3, a complex shading pattern corresponding to the body tissue is also depicted. In this embodiment, an image and its substance (catheter, guide wire, body tissue, etc.) are not distinguished unless otherwise specified.

この実施形態では図3に示すようなフレームを処理する。ワイヤの像Cをより容易にかつ高精度に特定するために、まず、ワイヤ特定部41が強調処理を行って像Cをより明瞭にする。この強調処理の例として、非線形明度変換を行ってワイヤの像Cの濃度ムラを低減させてから、更に、画像の様々な空間周波数成分のうち空間周波数の高い成分を抽出する画像フィルタ処理を施す方法がある。この画像フィルタ処理は、大域的で滑らかなグラデーションを除去し、局所的で細かな変動成分のみを残すものである。   In this embodiment, a frame as shown in FIG. 3 is processed. In order to specify the image C of the wire more easily and with high accuracy, first, the wire specifying unit 41 performs enhancement processing to make the image C clearer. As an example of this enhancement processing, after performing non-linear lightness conversion to reduce the density unevenness of the image C of the wire, an image filter processing for extracting a component having a high spatial frequency from among various spatial frequency components of the image is performed. There is a way. This image filtering process removes a global and smooth gradation and leaves only local and minute fluctuation components.

強調処理は、上記の例に限定されるものではない。たとえば、使用されるX線透視装置や被検体の特性に応じて、強調処理の内容を適宜に決定することができる。また、公知の画像処理技術を適宜に組み合わせるなどして強調処理を実現することが可能である。   The emphasis process is not limited to the above example. For example, the content of the enhancement process can be determined as appropriate in accordance with the X-ray fluoroscope used and the characteristics of the subject. Further, it is possible to realize the enhancement process by appropriately combining known image processing techniques.

ワイヤ特定部41は、フレームFに対して適切なパターン抽出処理を施してワイヤの像Cを特定する。このパターン抽出処理としては、画素値に関する閾値処理や空間フィルタ処理などの任意の画像処理技術を適宜に用いることが可能である。また、ワイヤの像Cの特定には、像Cの全体を特定する代わりに、その輪郭を特定するように構成してもよい。   The wire identification unit 41 performs an appropriate pattern extraction process on the frame F to identify the wire image C. As this pattern extraction processing, any image processing technique such as threshold processing regarding pixel values and spatial filter processing can be used as appropriate. Further, for specifying the wire image C, instead of specifying the entire image C, its outline may be specified.

数学的には、ワイヤは実空間(3次元空間)に埋め込まれた滑らかな曲線(3次元曲線)である。一方、X線透視装置で得られる画像は、この3次元曲線を平面に投影した2次元曲線となる。この投影は、X線管4の位置(つまりX線7の発生位置)を視点とし、X線検出器6の検出面を投影平面としたものである。よって、特定したワイヤの像Cを2次元曲線として捉えることができる(これも同じ符号Cで表す)。   Mathematically, a wire is a smooth curve (three-dimensional curve) embedded in real space (three-dimensional space). On the other hand, an image obtained by the X-ray fluoroscope is a two-dimensional curve obtained by projecting the three-dimensional curve onto a plane. In this projection, the position of the X-ray tube 4 (that is, the generation position of the X-ray 7) is used as a viewpoint, and the detection surface of the X-ray detector 6 is used as a projection plane. Therefore, the specified wire image C can be understood as a two-dimensional curve (this is also represented by the same symbol C).

ワイヤ特定部41は、フレームFから特定されたワイヤの像Cを抽出する。位置合わせ処理部43は、抽出された像Cを2次元曲線として表す(後述)。抽出されたワイヤの像Cの例を図5に示す。また、ワイヤの像Cに基づく2次元曲線Cの例を図6に示す。   The wire specifying unit 41 extracts the image C of the wire specified from the frame F. The alignment processing unit 43 represents the extracted image C as a two-dimensional curve (described later). An example of the extracted wire image C is shown in FIG. An example of a two-dimensional curve C based on the wire image C is shown in FIG.

前述の時間間隔でX線検出器6から順次に送られてくる電気信号に基づく各フレームに対し、ワイヤ特定部41は上記処理をリアルタイムで実行する。それにより得られる時系列の複数のワイヤの像Cの一部を図7に示す。   For each frame based on the electrical signal sequentially sent from the X-ray detector 6 at the aforementioned time interval, the wire specifying unit 41 executes the above processing in real time. FIG. 7 shows a part of a plurality of time-series wire images C obtained thereby.

図8は、時間的に連続するフレーム群のそれぞれから抽出された図7に示すワイヤの像Cに基づく2次元曲線Cを表している。2次元曲線Cの位置や形状が少しずつ変化しているのは、被検体1の呼吸や心拍等によって生じる運動による移動と、血管内におけるワイヤの移動によるワイヤ自体の変形の結果である。   FIG. 8 shows a two-dimensional curve C based on the wire image C shown in FIG. 7 extracted from each temporally continuous frame group. The position and shape of the two-dimensional curve C change little by little as a result of movement of the subject 1 due to movement caused by respiration, heartbeat, and the like, and deformation of the wire itself due to movement of the wire in the blood vessel.

体内のワイヤを観察する場合、ワイヤに対してできるだけ直交する方向からX線を照射することが望ましい。それにより、ワイヤの動きが映像上(動画像上)で最も分かりやすくなるからである。時間的に隣接する二つのフレーム間でワイヤの像Cを比較すると、両者の違いは形状や長さの僅かな変化であり、被検体1の運動による平行移動や回転移動によりワイヤの変形や位置の変化が生じてはいるものの、互いに似通った形態となる。   When observing a wire inside the body, it is desirable to irradiate X-rays from a direction orthogonal to the wire as much as possible. This is because the movement of the wire is most easily understood on the video (moving image). Comparing the image C of the wire between two temporally adjacent frames, the difference between them is a slight change in shape and length, and the deformation and position of the wire due to parallel movement and rotational movement due to the movement of the subject 1. Although there are changes, the forms are similar to each other.

なお、ワイヤの先端部位は、ワイヤを捻る操作や血管壁との衝突によって急激に形状を変えることがある。しかし、それ以外の部位は、ワイヤが現に通っている位置の血管の形状を反映しており、急激に変形することはほとんどない。この実施形態では、この事実を利用して次のような処理を実行する。   Note that the tip portion of the wire may suddenly change shape due to an operation of twisting the wire or a collision with the blood vessel wall. However, the other portions reflect the shape of the blood vessel at the position where the wire actually passes and hardly deform rapidly. In this embodiment, the following processing is executed using this fact.

(位置合わせ処理部)
位置合わせ処理部43は、この実施形態に係る機能の適用対象となる一連のフレームのうち、最初のフレーム以外の各フレームに対して次のような処理を実行する。このとき、最初のフレームは、以降のフレームに対する処理において位置の基準として参照される。位置合わせ処理部43は、当該フレームにおけるワイヤの像Cとこれより過去のフレームにおけるワイヤの像Cとが最もうまく重なるように、当該フレームと過去のフレームとを位置合わせする。位置合わせ処理部43は、この発明の「位置合わせ処理手段」の一例である。以下、フレームの位置合わせ処理について詳しく説明する。
(Alignment processing unit)
The alignment processing unit 43 performs the following processing on each frame other than the first frame in a series of frames to which the function according to this embodiment is applied. At this time, the first frame is referred to as a position reference in the processing for the subsequent frames. The alignment processing unit 43 aligns the frame and the past frame so that the wire image C in the frame and the wire image C in the past frame overlap best. The alignment processing unit 43 is an example of the “alignment processing means” in the present invention. Hereinafter, the frame alignment process will be described in detail.

まず、位置合わせ処理部43は、各フレームにおけるワイヤの像Cの形状を表す2次元曲線Cを求める(図6を参照)。このとき、必要に応じて細線化処理などの画像処理が行われる。   First, the alignment processing unit 43 obtains a two-dimensional curve C representing the shape of the wire image C in each frame (see FIG. 6). At this time, image processing such as thinning processing is performed as necessary.

まず、隣接する二つのフレームを位置合わせする処理の概要を説明する。図7に示すフレームf、gにおけるワイヤの像Cに基づく2次元曲線を図9に示す。図9(A)はフレームfに対応する2次元曲線Cfを示し、図9(B)はフレームgに対応する2次元曲線Cgを示している。なお、後述の重ね合わせを考慮して、2次元曲線Cfは実線で、2次元曲線Cgは破線でそれぞれ示してある。各図の座標軸についても同様である。   First, an outline of processing for aligning two adjacent frames will be described. FIG. 9 shows a two-dimensional curve based on the wire image C in the frames f and g shown in FIG. FIG. 9A shows a two-dimensional curve Cf corresponding to the frame f, and FIG. 9B shows a two-dimensional curve Cg corresponding to the frame g. Note that the two-dimensional curve Cf is indicated by a solid line and the two-dimensional curve Cg is indicated by a broken line in consideration of the overlapping described later. The same applies to the coordinate axes in each figure.

次に、位置合わせ処理部43は、双方の2次元曲線Cf、Cgが最も良く一致するような座標変換を求める。この座標変換は平行移動と回転移動を含む。このような座標変換はアフィン変換(Affine Transformation)として表現可能である。ただし、ここで用いるアフィン変換は拡大/縮小と鏡映を含まない。   Next, the alignment processing unit 43 obtains coordinate transformation that best matches the two-dimensional curves Cf and Cg. This coordinate transformation includes translation and rotation. Such coordinate transformation can be expressed as affine transformation. However, the affine transformation used here does not include enlargement / reduction and reflection.

得られたアフィン変換は、フレームfのワイヤの像Cに合わせてフレームgのワイヤの像Cを相対的に平行移動及び/又は回転移動させるものである。このアフィン変換をT(g、f)と記すことにする。   The obtained affine transformation is to relatively translate and / or rotate the wire image C of the frame g in accordance with the wire image C of the frame f. This affine transformation is denoted as T (g, f).

アフィン変換T(g、f)を決定する際には、体内をワイヤが移動することによる変形の影響を考慮する必要がある。そのために、2次元曲線Cf、Cgの全体を合わせ込むのではなく、両端部位に生じるずれを許容する。特に、先端部位については前述のように急激な変形が発生することがあるので、比較的大きなずれまで許容する。たとえば図10に示すように、2次元曲線Cf、Cgの先端部位については、他の部位ほど正確に重ね合わせる必要はない。   When determining the affine transformation T (g, f), it is necessary to consider the influence of deformation caused by the movement of the wire in the body. For this purpose, the entire two-dimensional curves Cf and Cg are not combined, but a deviation occurring at both end portions is allowed. In particular, since a sharp deformation may occur at the tip portion as described above, a relatively large deviation is allowed. For example, as shown in FIG. 10, the tip portions of the two-dimensional curves Cf and Cg do not need to be overlapped as accurately as other portions.

位置合わせ処理部43は、各2次元曲線Cf、Cgの各位置に対応する重み関数W、Wを生成する。 The alignment processing unit 43 generates weighting functions W f and W g corresponding to the positions of the two-dimensional curves Cf and Cg.

一般に、重ね合わせを厳密に行いたい部分については重みを大きく設定し、ずれを許容する部位については重みを小さく設定する。ワイヤの先端部位の近傍については、前述のように変形しやすいので、重みを小さくする。また、ワイヤの各点における屈曲の度合いに応じて重みを付与することが可能である。たとえば、ワイヤの屈曲が大きい位置ほど重みを大きくすることが望ましい。重み関数W、Wは、これら事項に鑑みて各位置における重みを適当に設定することによって生成される。 In general, a large weight is set for a portion for which superimposition is strictly performed, and a small weight is set for a portion that allows deviation. Since the vicinity of the tip portion of the wire is easily deformed as described above, the weight is reduced. Moreover, it is possible to give a weight according to the bending degree in each point of a wire. For example, it is desirable to increase the weight in a position where the bending of the wire is large. The weight functions W f and W g are generated by appropriately setting the weight at each position in view of these matters.

重ね合わせは、フレームgに対して式(1)に示すアフィン変換T(g、f)を適用することによって行うので、そのパラメータθ、u、vを適切に決定する必要がある。ここで、パラメータθは回転移動量を表し、パラメータu、vは平行移動量を表す。   Since the superposition is performed by applying the affine transformation T (g, f) shown in Expression (1) to the frame g, the parameters θ, u, and v need to be appropriately determined. Here, the parameter θ represents the rotational movement amount, and the parameters u and v represent the parallel movement amount.

フレームgの2次元曲線(x,y)にアフィン変換T(g、f)を適用して得られる2次元曲線を(x´,y´)とする。フレームfの2次元曲線(x,y)と2次元曲線(x´,y´)との不一致の度合いを適当な尺度で評価したものをEとすると、このEの値が概ね最小になるようなパラメータθ、u、vを算出する。 A two-dimensional curve obtained by applying the affine transformation T (g, f) to the two-dimensional curve (x g , y g ) of the frame g is defined as (x g ′, y g ′). Assuming that E is a value obtained by evaluating the degree of inconsistency between the two-dimensional curve (x f , y f ) and the two-dimensional curve (x g ′, y g ′) of the frame f with an appropriate scale, the value of E is approximately Parameters θ, u, and v are calculated so as to be minimized.

より具体的な構成としては、たとえば次のようにできる。2次元曲線(x,y)上の各点pと、2次元曲線(x´,y´)上の点であって点pに最寄りである点qとの距離をDとするとき、不一致の度合いの評価尺度Eとして次式で示すものを考慮する。 As a more specific configuration, for example, the following can be performed. Let D be the distance between each point p on the two-dimensional curve (x f , y f ) and a point q on the two-dimensional curve (x g ′, y g ′) that is closest to the point p. In consideration of the following, the evaluation scale E of the degree of inconsistency is considered.

式(2)に示す総和は、2次元曲線(x,y)上の全ての点について取るものとする。θ、u、vの値を変化させるとEの値も変化するので、Eが概ね最小になるθ、u、vを探索する。この探索は、公知の非線形最小二乗法等の技法で実行できる。 The sum shown in Equation (2) is assumed for all points on the two-dimensional curve (x f , y f ). If the values of θ, u, and v are changed, the value of E also changes, so that θ, u, and v where E is substantially minimized are searched. This search can be performed by a technique such as a known nonlinear least square method.

以上のようにして適切なアフィン変換T(g、f)が決定される。これをフレームgに適用すると、フレームfとフレームgの相互のワイヤの像Cがほぼ重ね合わせられ、したがって、これらフレームf、gが位置合わせされたことになる。なお、上記の例では不一致の度合いが概ね最小になるようにアフィン変換のパラメータを算出したが、これとは逆に一致の度合いを適当な尺度で評価し、この一致の度合いが概ね最大になるようにアフィン変換のパラメータを求めるように構成してもよいことは言うまでもない。   As described above, an appropriate affine transformation T (g, f) is determined. When this is applied to the frame g, the wire images C of the frames f and g are almost superposed, so that the frames f and g are aligned. In the above example, the affine transformation parameters are calculated so that the degree of inconsistency is substantially minimized. On the contrary, the degree of coincidence is evaluated by an appropriate scale, and the degree of coincidence is substantially maximized. It goes without saying that the affine transformation parameters may be obtained as described above.

以上の演算では、隣接する二つのフレームの位置合わせを実行している。この実施形態では、時系列に沿って順次にフレームが形成されていくので、動画像におけるワイヤの像Cの動きを抑制するためには、上記のアフィン変換を順次に累積していく必要がある。そのために、位置合わせ処理部43は次のような処理を実行する。   In the above calculation, alignment of two adjacent frames is executed. In this embodiment, since frames are sequentially formed in time series, in order to suppress the movement of the wire image C in the moving image, it is necessary to accumulate the affine transformations sequentially. . For this purpose, the alignment processing unit 43 executes the following processing.

動きを抑制する処理が施される最初のフレームの直前のフレームをフレームF0とし、これ以降のフレームを順にフレームF1、F2、F3、・・・・とする(図示せず)。このとき、フレームFn(n=1、2、3、・・・・)に適用されるアフィン変換をTとすると、位置合わせ処理部43は、次式のようにして各アフィン変換Tを求める。 A frame immediately before the first frame to be subjected to motion suppression processing is referred to as a frame F0, and subsequent frames are sequentially referred to as frames F1, F2, F3,... (Not shown). At this time, the frame Fn (n = 1,2,3, ····) an affine transformation that is applied to when the T n, the alignment processing unit 43, each affine transformation T n in the following formula Ask.

位置合わせ処理部43は、このようにして順次に得られるアフィン変換Tを、対応するフレームFnに順次に適用していくことにより、順次に取得される複数のフレームの位置合わせをリアルタイムで実行する。 The positioning process unit 43, executes this way the affine transformation T n obtained sequentially, by going sequentially applied to the corresponding frame Fn, the alignment of a plurality of frames are sequentially acquired in real time To do.

このようにすると、最初のフレームfに対して次のフレームgが位置合わせされた後、フレームgに続くフレームhは、「最初のフレームfに対して位置合わせされたg」に対して位置合わせされることになる。したがって、フレームhは、フレームfに対しても概ね正しく位置合わせされていることになる。以下同様である。このようにしてワイヤの像Cがほとんど静止した動画像(挿入器具位置合わせ動画像)を生成することができる。   In this way, after the next frame g is aligned with the first frame f, the frame h following the frame g is aligned with “g aligned with the first frame f”. Will be. Therefore, the frame h is substantially correctly aligned with the frame f. The same applies hereinafter. In this way, it is possible to generate a moving image (insertion instrument positioning moving image) in which the wire image C is almost stationary.

なお、このようにして得られるワイヤ追跡動画像は、X線透視画像と同じサイズ(つまり同じX線の照射領域)のフレームからなるが、ワイヤの像を含む画像領域をフレームからトリミングし(必要ならばこれを拡大し)、通常の透視画像とは別に表示することができる。トリミングされる画像領域を「トリム枠」と呼ぶことにする。トリム枠の大きさや位置は手動で設定できる。このトリム枠を用いると、注目するワイヤの周辺の像だけがワイヤ追跡動画像として表示され、他の部分は表示されない。もし他の部分も表示させると、骨等の組織の像が動き回る動画像が表示されるので、観察者の目に負担を強いることになる。なお、トリム枠については第2の実施形態で更に説明する。   The wire tracking moving image obtained in this way consists of a frame of the same size as the X-ray fluoroscopic image (that is, the same X-ray irradiation area), but the image area including the wire image is trimmed from the frame (necessary) If so, it can be enlarged and displayed separately from the normal fluoroscopic image. The image area to be trimmed will be referred to as a “trim frame”. The size and position of the trim frame can be set manually. When this trim frame is used, only an image around the wire of interest is displayed as a wire tracking moving image, and other portions are not displayed. If other parts are displayed, a moving image in which an image of a tissue such as a bone moves is displayed, which imposes a burden on the observer's eyes. The trim frame will be further described in the second embodiment.

[動作]
以上のように構成されたX線透視装置の動作について説明する。このX線透視装置の動作例を図11に示す。
[Operation]
The operation of the X-ray fluoroscope configured as described above will be described. An example of the operation of this X-ray fluoroscopic apparatus is shown in FIG.

被検体1は天板2上に載置されており、ワイヤが被検体1の体内に挿入されているものとする。X線管4とX線検出器6は、患部を含む領域を透視するように配置され、X線絞り5は適当な照射範囲に設定されているものとする。   It is assumed that the subject 1 is placed on the top 2 and a wire is inserted into the body of the subject 1. It is assumed that the X-ray tube 4 and the X-ray detector 6 are arranged so as to see through a region including the affected area, and the X-ray diaphragm 5 is set to an appropriate irradiation range.

術者は操作部32により所定の操作を行ってX線透視の開始を指示する(S1)。この指示を受けたシステム制御部21は、高電圧発生装置9及び検出制御部11を制御して被検体1のX線透視を開始させる。この実施形態では、X線管4は所定の時間間隔でX線を照射し、X線検出器6はこの断続的に発せられるX線の透過分を検出する。システム制御部21は、表示制御部24を介して、当該時間間隔に対応するフレームレートの動画像(通常の透視動画像)を表示部31に表示させる(S2)。このとき、X線の断続的な照射に対応して順次に取得されるフレームは、システム制御部21により画像処理部23に順次に送られる。   The surgeon performs a predetermined operation using the operation unit 32 and instructs the start of X-ray fluoroscopy (S1). Upon receiving this instruction, the system control unit 21 controls the high voltage generator 9 and the detection control unit 11 to start X-ray fluoroscopy of the subject 1. In this embodiment, the X-ray tube 4 emits X-rays at a predetermined time interval, and the X-ray detector 6 detects the transmission of the X-rays emitted intermittently. The system control unit 21 causes the display unit 31 to display a moving image (normal perspective moving image) having a frame rate corresponding to the time interval via the display control unit 24 (S2). At this time, frames sequentially acquired corresponding to intermittent irradiation of X-rays are sequentially sent to the image processing unit 23 by the system control unit 21.

なお、ステップ2で表示される通常の透視動画像は、後述の動き抑制機能に係る処理が施されずに表示されるものである。この通常の透視動画像を表示させることは法規上の制約である。   Note that the normal perspective moving image displayed in step 2 is displayed without being subjected to a process related to a motion suppression function described later. Displaying this normal fluoroscopic moving image is a legal restriction.

ワイヤの像Cが動画像に描写されている状態で、術者は、操作部32を操作して、この実施形態に係る機能(動き抑制機能)の開始を指示する(S3)。この指示を受けたシステム制御部21は、画像処理部23に以下の処理を実行させる。以下の各処理の詳細については前述した。   In a state where the image C of the wire is depicted in the moving image, the surgeon operates the operation unit 32 to instruct the start of the function (motion suppression function) according to this embodiment (S3). Upon receiving this instruction, the system control unit 21 causes the image processing unit 23 to execute the following processing. Details of the following processes have been described above.

なお、この動作例では、分かりやすさのために、各フレームに対して複数の処理を順々に実行する場合について説明するが、或るフレームに対する処理の実行中に新たなフレームに対する処理を逐次に実行すること(いわゆるパイプライン処理)も可能である。一例として、或るフレームに対するワイヤの像の特定処理を実行している間に、その次のフレームに対するワイヤの像を強調する処理を実行するようにしてもよい。   In this operation example, a case where a plurality of processes are sequentially executed for each frame will be described for the sake of easy understanding. However, a process for a new frame is sequentially performed while a process for a certain frame is being executed. (So-called pipeline processing) is also possible. As an example, while executing the process of specifying the wire image for a certain frame, the process of enhancing the wire image for the next frame may be executed.

さて、まずワイヤ特定部41は、必要に応じ、動き抑制機能の開始が指示されたタイミングで取得されたフレームF1とその直前のフレームF0とのそれぞれにおけるワイヤの像を強調する。   First, the wire specifying unit 41 emphasizes the image of the wire in each of the frame F1 acquired at the timing when the start of the motion suppression function is instructed and the immediately preceding frame F0 as necessary.

次に、ワイヤ特定部41は、強調されたワイヤの像を各フレームF0、F1から特定し、2次元曲線として抽出する(S4)。それにより、各フレームF0、F1について、図6に示すような新たな画像(フレーム)が形成される。これら新たなフレームについてもそれぞれ符号F0、F1を用いて説明する。   Next, the wire specifying unit 41 specifies the emphasized wire image from each of the frames F0 and F1, and extracts it as a two-dimensional curve (S4). Thereby, a new image (frame) as shown in FIG. 6 is formed for each of the frames F0 and F1. These new frames will also be described using symbols F0 and F1, respectively.

位置合わせ処理部43は、各フレームF0、F1に基づく2次元曲線(xF0,yF0)、(xF1,yF1)のそれぞれに対応する重み関数WF0,WF1を生成する。更に、位置合わせ処理部43は、これら重み関数WF0,WF1を用いて、フレームF0のワイヤの像とフレームF1のワイヤの像とを重ね合わせるアフィン変換Tを決定する(S5)。 The alignment processing unit 43 generates weight functions W F0 and W F1 corresponding to the two-dimensional curves (x F0 , y F0 ) and (x F1 , y F1 ) based on the frames F0 and F1, respectively. Further, the alignment processing unit 43 uses these weight functions W F0 and W F1 to determine an affine transformation T 1 for superimposing the wire image of the frame F0 and the wire image of the frame F1 (S5).

ワイヤ追跡動画像の生成が開始されていない場合(S6:No)、画像処理部23は、決定されたアフィン変換Tの回転移動量θ及び平行移動量u、vがそれぞれ所定値未満であるか判定する(S7)。この所定値は予め設定される。所定値以上であると判定された場合(S7:No)、フレームF0、F1の位置合わせを行わずに、次のフレームF2に対する処理に移行する(S12)。なお、回転移動量θ等が所定値未満であると判定されずに所定時間(たとえば1心拍分の時間(1秒程度))が経過した場合には、経過時に処理しているフレームから位置合わせ処理を開始し、ワイヤ追跡動画像の生成を開始する(S8)。 If generation of the wire tracking the moving image has not been started (S6: No), the image processing unit 23, the rotational movement amount θ and the parallel movement amount u of the determined affine transformation T 1, v is respectively less than the predetermined value (S7). This predetermined value is preset. When it is determined that the value is equal to or greater than the predetermined value (S7: No), the process shifts to processing for the next frame F2 without performing alignment of the frames F0 and F1 (S12). If a predetermined time (for example, a time for one heartbeat (about 1 second)) has elapsed without being determined that the rotational movement amount θ or the like is less than the predetermined value, alignment is performed from the frame being processed at the time of the elapse. Processing is started and generation of a wire tracking moving image is started (S8).

或るフレームF(i−1)、Fiについて、アフィン変換Tの回転移動量θ及び平行移動量u、vが所定値未満であると判断されると(S7:Yes)、位置合わせ処理部43は、このアフィン変換TをフレームFiに適用してフレームF(i−1)、Fiの位置合わせを実行し、ワイヤ追跡動画像の生成を開始する(S8)。 When it is determined that the rotational movement amount θ and the parallel movement amounts u and v of the affine transformation T i are less than a predetermined value for a certain frame F (i−1) and Fi (S7: Yes), the alignment processing unit 43 applies the affine transformation T i to the frame Fi to execute alignment of the frames F (i−1) and Fi, and starts generating a wire tracking moving image (S8).

システム制御部21は、表示制御部24を介して、フレームF(i−1)の次に、位置合わせがなされたワイヤ追跡動画像を表示させる(S9)。このとき、ワイヤ追跡動画像は、通常の透視動画像とともに表示される。なお、表示されるワイヤ追跡動画像は、視認性を高めるための画像処理(たとえば明度調整、コントラスト調整、フィルタ処理、ノイズ抑制処理など)を施した後のものであってもよいし、これら画像処理を施す前のものであってもよい。   The system control unit 21 displays the aligned wire tracking moving image after the frame F (i-1) via the display control unit 24 (S9). At this time, the wire tracking moving image is displayed together with the normal fluoroscopic moving image. Note that the displayed wire tracking moving image may be one after image processing (for example, brightness adjustment, contrast adjustment, filter processing, noise suppression processing, etc.) for improving visibility, or these images. The thing before performing a process may be sufficient.

動き抑制機能を終了する旨の指示が未だなされていない場合(S10、No)、次のフレームF(i+1)に対する処理に移行する(S12)。なお、前述のように、フレームF(i−1)、Fiに対する上記処理の間にフレームF(i+1)に対する処理の一部を実行していてもよい。いずれにしても、フレームF(i+1)に対し、ワイヤの像の強調処理及び特定処理(S4)が実行される。   If the instruction to end the motion suppression function has not been given yet (S10, No), the process proceeds to the next frame F (i + 1) (S12). As described above, a part of the process for the frame F (i + 1) may be executed between the processes for the frames F (i−1) and Fi. In any case, the wire image enhancement processing and identification processing (S4) are executed for the frame F (i + 1).

位置合わせ処理部43は、フレームFi、F(i+1)の間のアフィン変換T(i+1、i)を求める。更に、上記の式(3)に示したように、位置合わせ処理部43は、このアフィン変換T(i+1、i)とアフィン変換Tとを合成して、フレームF(i+1)に適用させるアフィン変換Ti+1=T(i+1、i)Tを決定する(S5)。ワイヤ追跡動画像の生成が開始されているのでステップ8に移行する(S6:Yes)。 The alignment processing unit 43 obtains an affine transformation T (i + 1, i) between the frames Fi and F (i + 1). Further, as shown in the above equation (3), the alignment processing unit 43 combines the affine transformation T (i + 1, i) and the affine transformation T i and applies it to the frame F (i + 1). The transformation T i + 1 = T (i + 1, i) T i is determined (S5). Since generation of the wire tracking moving image is started, the process proceeds to step 8 (S6: Yes).

位置合わせ処理部43は、決定されたアフィン変換Ti+1をフレームF(i+1)に適用することにより、フレームFiに対するフレームF(i+1)の位置合わせを実行し、ワイヤ追跡動画像を生成する(S8)。 The alignment processing unit 43 performs alignment of the frame F (i + 1) with respect to the frame Fi by applying the determined affine transformation T i + 1 to the frame F (i + 1), and generates a wire tracking moving image (S8). ).

システム制御部21は、表示制御部24を介して、ワイヤ追跡動画像における次のフレームF(i+1)を表示させる(S9)。   The system control unit 21 displays the next frame F (i + 1) in the wire tracking moving image via the display control unit 24 (S9).

画像処理部23は、術者により当該機能の終了の指示がなされるまで、順次に取得されるフレームに対して上記の処理を反復して実行する。当該機能の終了の指示がなされると(S10、Yes)、当該指示のタイミングで得られたフレーム(最終フレームと呼ぶ)まで上記処理を実行し、動き抑制機能を終了する。すなわち、上記処理が完了していないフレーム(残りのフレーム)が有る場合(S11、Yes)、最終フレームまで上記処理を実行して当該機能を終了する。他方、残りのフレームが無い場合には(S11、No)、当該機能を終了する。以上で、この動作例の説明を終了する。   The image processing unit 23 repeatedly executes the above-described processing on sequentially acquired frames until the operator gives an instruction to end the function. When an instruction to end the function is given (S10, Yes), the above processing is executed until the frame (referred to as the final frame) obtained at the timing of the instruction, and the motion suppression function is ended. That is, when there is a frame (remaining frame) in which the above processing is not completed (S11, Yes), the above processing is executed up to the final frame and the function is terminated. On the other hand, when there is no remaining frame (S11, No), the function is terminated. This is the end of the description of this operation example.

[作用・効果]
この実施形態に係るX線透視装置の作用及び効果について説明する。
[Action / Effect]
The operation and effect of the X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment will be described.

このX線透視装置は、X線透視下カテーテル術においてリアルタイムで取得される動画像について、この動画像を構成する複数のフレームのそれぞれにおけるワイヤの像を特定する。複数のフレームは、たとえば、動き抑制機能の開始の指示のタイミングの直前のフレーム(上記フレームF0)から、当該機能の終了の指示のタイミングのフレームまでの間に取得されるフレーム群である。このX線透視装置は、順次に取得されるフレームについて、ワイヤの像を順次に特定していく。なお、当該特定処理の精度や確度を向上させるために、各フレーム中のワイヤの像を強調する強調処理を事前に施すように構成することもできる。   This X-ray fluoroscopic device specifies an image of a wire in each of a plurality of frames constituting the moving image with respect to a moving image acquired in real time in catheterization under X-ray fluoroscopy. The plurality of frames is, for example, a frame group acquired from a frame immediately before the timing of the start instruction of the motion suppression function (the frame F0) to a frame of the timing of the instruction to end the function. The X-ray fluoroscopic apparatus sequentially specifies wire images for sequentially acquired frames. In addition, in order to improve the precision and accuracy of the specific process, it is possible to perform an enhancement process for enhancing the wire image in each frame in advance.

このX線透視装置は、所定のフレームFi(回転移動量θ等が所定値未満のフレーム。つまり、その直前のフレームとの間における2次元曲線の変位が小さいフレーム。)以降のフレームについて、そのフレームFn(n=i、i+1、i+2、・・・・)におけるワイヤの像とこれより過去のフレームにおけるワイヤの像とを重ね合わせるように、フレームFnと過去のフレームとを位置合わせする。この処理についても、順次にワイヤの像が特定されていくフレームに対して順次に実行されていく。   This X-ray fluoroscopic apparatus has the following frames Fi (frames in which the rotational movement amount θ and the like are less than a predetermined value, that is, frames in which the displacement of the two-dimensional curve is small with respect to the immediately preceding frame). The frame Fn and the past frame are aligned so that the wire image in the frame Fn (n = i, i + 1, i + 2,...) And the wire image in the past frame are overlapped. This processing is also sequentially performed on the frames in which the wire images are sequentially specified.

更に、このX線透視装置は、位置合わせがなされた後の複数のフレームに基づくワイヤ追跡動画像)を表示する。ワイヤ追跡動画像は、順次に位置合わせが実行されたフレームを(X線の照射間隔に対応するフレームレートで)順次に表示させることにより動画像として提示されるものである。   Further, the X-ray fluoroscopic apparatus displays a wire tracking moving image based on a plurality of frames after the alignment. The wire tracking moving image is presented as a moving image by sequentially displaying frames that have been sequentially aligned (at a frame rate corresponding to an X-ray irradiation interval).

なお、位置合わせ処理では、当該フレームFnにおけるワイヤの像とそれより過去のフレームにおけるワイヤの像とを相対的に平行移動及び/又は回転移動させて重ね合わせるようになっている。平行移動や回転移動はアフィン変換Tとして表現される。また、前述のように、この位置合わせ処理は、ガイドワイヤの像同士を完全に一致させるものではなく、平行移動及び回転移動の範疇においてガイドワイヤの像同士が最適に重なり合うように実行されるものである。 In the alignment process, the wire image in the frame Fn and the wire image in the previous frame are relatively translated and / or rotated to overlap. Translation and rotation movement is represented as an affine transformation T n. In addition, as described above, this alignment processing is not performed so that the guide wire images completely coincide with each other, but is performed so that the guide wire images are optimally overlapped with each other in the category of parallel movement and rotational movement. It is.

また、位置合わせ処理では、順次に取得されるフレームに対して次のような処理を順次に施すことにより、フレームF(i−1)以降のフレーム全体の位置合わせを行うようになっている。すなわち、位置合わせ処理では、これらフレームのうちの最初の二つのフレーム以外の各フレーム(フレームF(i+1)、F(i+2)、F(i+3)、・・・・)について、それより過去の二つ以上のフレームに対する位置合わせの結果と、当該フレームFnと過去の二つ以上のフレームのうちの最新のフレーム(フレームF(n―1))との位置合わせの結果とに基づいて、当該フレームFnと過去の二つ以上のフレームのうちの最初のフレーム(フレームF(i−1))とを位置合わせしている。   In the alignment process, the following processes are sequentially performed on sequentially acquired frames to align the entire frame after frame F (i-1). That is, in the alignment processing, each of the frames other than the first two frames (frames F (i + 1), F (i + 2), F (i + 3),. Based on the result of alignment for one or more frames and the result of alignment between the frame Fn and the latest frame (frame F (n-1)) of the two or more frames in the past. Fn and the first frame (frame F (i-1)) of two or more past frames are aligned.

このようなX線透視装置によれば、フレーム中のワイヤの像の位置を重ね合わせるように複数のフレームの位置合わせを行うことができるので、X線透視下カテーテル術においてワイヤの動きを抑制したワイヤ追跡動画像をリアルタイムで表示することが可能である。   According to such an X-ray fluoroscopic apparatus, since the position of a plurality of frames can be aligned so that the positions of the wire images in the frame are overlapped, the movement of the wire is suppressed in the fluoroscopic catheterization. It is possible to display the wire tracking moving image in real time.

また、前述のトリム枠を使用すれば、注目するワイヤの周辺の像だけがワイヤ追跡動画像として表示される。それにより、骨等の組織が動き回る他の部分が表示画像から排除されるので、ワイヤ追跡動画像の視認性が向上する。   If the above-described trim frame is used, only the image around the wire of interest is displayed as the wire tracking moving image. Thereby, other parts where the tissue such as bone moves around are excluded from the display image, so that the visibility of the wire tracking moving image is improved.

なお、この実施形態では、各フレームについて、その直前のフレームを参照して位置合わせ処理を行っているが、この発明はこれに限定されるものではない。この発明では、各フレームについて、たとえば数フレーム分だけ前の一つ又は複数のフレームを参照して位置合わせを行うことができる。すなわち、各フレームについて、過去の一つ又は複数のアフィン変換T、Tk−1を参照して位置合わせを行うように構成してもよい。具体的には、算出されたアフィン変換TをフレームFkに適用する代わりに、T、Tk−1、・・・から算出した別のアフィン変換S(T、Tk−1、・・・)をフレームFkに適用する。アフィン変換Sは、たとえば、T(j=k、k−1、・・・)の平行移動パラメータu、vと回転移動パラメータθを重み付き平滑化して得られる平行移動量〈u〉、〈v〉と回転角度〈θ〉を持つアフィン変換として構成してもよい。この構成によれば、もしフレームFkのアフィン変換が偶然のノイズや計算の誤差によって、多少不適切な変換として算出されてしまった場合でも、その影響を抑制できるので、視認性の高いワイヤ追跡動画像を提供できる。 In this embodiment, alignment processing is performed for each frame with reference to the immediately preceding frame, but the present invention is not limited to this. In the present invention, each frame can be aligned with reference to, for example, one or a plurality of frames preceding by several frames. That is, each frame may be configured to be aligned with reference to one or more past affine transformations T k and T k−1 . More specifically, instead of applying the affine transformation T k calculated in the frame Fk, T k, T k-1, another affine transformation calculated from ··· S (T k, T k -1, · ..) is applied to the frame Fk. The affine transformation S is, for example, a parallel movement amount <u obtained by weighted smoothing of the parallel movement parameters u j and v j of T j (j = k, k−1,...) And the rotational movement parameter θ j. >, <V>, and an affine transformation having a rotation angle <θ>. According to this configuration, even if the affine transformation of the frame Fk is calculated as a somewhat inappropriate transformation due to accidental noise or calculation error, the influence can be suppressed, so that the wire tracking video with high visibility can be suppressed. Can provide an image.

また、全てのフレームについて上記処理を実行する代わりに、数フレームおきに上記処理を実行するとともに、上記処理を実行しなかったフレームについては、その直前に上記処理が実行されたフレームの位置合わせ結果を用いて位置合わせをするように構成することも可能である。いずれにしても、この発明は、各フレームについて、それより過去の一つ又は複数のフレームを参照して位置合わせ処理を実行するものである。   Also, instead of executing the above process for all the frames, the above process is executed every several frames, and for the frame for which the above process has not been executed, the result of the alignment of the frame in which the above process was executed immediately before It is also possible to configure so as to perform alignment using. In any case, the present invention executes the alignment process for each frame with reference to one or more previous frames.

上記の動作説明では、回転移動量θ等が小さいフレームからワイヤ追跡動画像の生成を開始しているが(図11のステップ7「Yes」)、ワイヤ追跡動画像の生成開始タイミングはこれに限定されるものではない。たとえば、被検体1の心電図を取りながら手術を行う場合、被検体1に装着された心電計からの出力信号を解析して心拍による体内組織の動きが小さくなるタイミングを検知し(たとえば1心拍分の時間だけ検知処理を行う)、そのタイミングで得られたフレームからワイヤ追跡動画像の生成を開始するように構成することができる。それにより、上記動作説明の場合と同様に、心拍による画像の動きが小さくなるタイミングでワイヤ追跡動画像の生成、表示を開始できる。   In the above description of the operation, the generation of the wire tracking moving image is started from a frame having a small rotational movement amount θ or the like (step 7 “Yes” in FIG. 11), but the generation start timing of the wire tracking moving image is limited to this. Is not to be done. For example, when performing an operation while taking an electrocardiogram of the subject 1, an output signal from an electrocardiograph attached to the subject 1 is analyzed to detect a timing at which the movement of the body tissue due to the heartbeat becomes small (for example, one heartbeat) The detection processing is performed for a minute time), and the generation of the wire tracking moving image can be started from the frame obtained at that timing. As a result, as in the case of the above description of the operation, the generation and display of the wire tracking moving image can be started at a timing at which the movement of the image due to the heartbeat becomes small.

以上のように、この実施形態に係る動作は、アフィン変換を決定する段階(変換決定フェーズ:図11のステップ4,5)と、決定されたアフィン変換を適用して表示する段階(変換適用フェーズ:ステップ8,9)とに大別できる。   As described above, the operation according to this embodiment includes the step of determining affine transformation (conversion decision phase: steps 4 and 5 in FIG. 11) and the step of applying and displaying the determined affine transformation (conversion application phase). : Steps 8 and 9).

<第2の実施形態>
この発明の他の実施形態について説明する。X線透視下カテーテル術において術者がX線透視画像を参照するのは、主としてワイヤの先端付近を詳細に観察したいからである。したがって、ワイヤの先端の近傍以外の部位の映像(動画像)はさほど重要でない。この実施形態では、このような事実に鑑み、第1の実施形態で説明した処理を行った上で、ワイヤの先端付近の視認性を向上させるための技術を説明する。
<Second Embodiment>
Another embodiment of the present invention will be described. The reason why the operator refers to the X-ray fluoroscopic image in the catheterization under X-ray fluoroscopy is mainly because it is desired to observe the vicinity of the tip of the wire in detail. Therefore, an image (moving image) of a part other than the vicinity of the tip of the wire is not so important. In this embodiment, in view of such a fact, a technique for improving the visibility near the tip of the wire will be described after performing the processing described in the first embodiment.

この実施形態に係るX線透視装置は、ワイヤの像の先端部位(つまりワイヤの先端部位に相当する像)の近傍の画像領域を切り出して拡大表示するように作用する。これを実現するために、この実施形態に係るX線透視装置はたとえば次のように構成される。   The X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment operates to cut out and enlarge an image region in the vicinity of the distal end portion of the wire image (that is, an image corresponding to the distal end portion of the wire). In order to realize this, the X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment is configured as follows, for example.

以下、各フレームから画像領域を切り出すことを「トリミング」と呼ぶ。また、各フレームからトリミングされる画像領域の境界を「トリム枠」と呼ぶ。トリム枠を境界とする画像領域は、この発明の「所定範囲」の一例である。   Hereinafter, cutting out an image area from each frame is referred to as “trimming”. In addition, the boundary of the image area trimmed from each frame is referred to as a “trim frame”. The image area having the trim frame as a boundary is an example of the “predetermined range” in the present invention.

各フレームに設定されるトリム枠のサイズは予め決定されているものとする。このサイズは、所定のデフォルト値であってもよいし、術者等が事前に設定したものであってもよい。また、一旦決定されたサイズを適宜に調整できるようにしてもよい。   It is assumed that the size of the trim frame set for each frame is determined in advance. This size may be a predetermined default value or may be set in advance by an operator or the like. Further, the size once determined may be adjusted appropriately.

ワイヤは血管内を移動するので、ワイヤの像の先端部位(先端像と呼ぶ)がトリム枠から外れてしまうことが起こりうる。その具体例について図12を参照しつつ説明する。図12(A)に示すフレームFnでは、先端像Caがトリム枠Rの中心付近に位置している。この状態でワイヤが移動されると、たとえば図12(B)に示すフレームF(n+1)のように先端像Caがトリム枠Rの外に来てしまうことがある。   Since the wire moves in the blood vessel, it is possible that the distal end portion of the image of the wire (referred to as the distal end image) is detached from the trim frame. A specific example thereof will be described with reference to FIG. In the frame Fn shown in FIG. 12A, the front end image Ca is located near the center of the trim frame R. If the wire is moved in this state, the tip image Ca may come out of the trim frame R as shown in a frame F (n + 1) shown in FIG.

そこで、各フレームFnについて、アフィン変換Tが施された後の先端像の位置を特定する処理を行う。この特定処理は、第1の実施形態で得られたワイヤの像の形状情報(たとえば2次元曲線の各点の座標値)に基づいて実行できる。 Therefore, for each frame Fn, it performs a process of specifying a position of the tip image after affine transformation T n has been subjected. This specifying process can be executed based on the shape information of the wire image obtained in the first embodiment (for example, the coordinate value of each point of the two-dimensional curve).

先端像の特定位置が常にトリム枠内の所定位置(たとえば中心)に配置されるようにトリム枠の位置を決定すれば、先端像がトリム枠から外れるという問題は解消される。しかし、前述のようにワイヤの移動や捻り操作によって先端像の位置が急激に変化することがあるため、このような対処方法ではトリム枠の位置が急激に動いてしまう。そうすると、この実施形態の元々の目的である先端像の視認性向上を達成することができなくなってしまう。すなわち、この実施形態では、トリム枠の中に先端像を捉えつつ、トリム枠の位置を滑らかに変化させる必要がある。そのために次のような構成を適用する。   If the position of the trim frame is determined so that the specific position of the front-end image is always arranged at a predetermined position (for example, the center) in the trim frame, the problem that the front-end image deviates from the trim frame is solved. However, as described above, the position of the tip image may change abruptly due to the movement or twisting operation of the wire. Therefore, in such a countermeasure, the position of the trim frame moves abruptly. If it does so, it will become impossible to achieve the visibility improvement of the tip image which is the original purpose of this embodiment. That is, in this embodiment, it is necessary to smoothly change the position of the trim frame while capturing the tip image in the trim frame. For this purpose, the following configuration is applied.

この実施形態に係るX線透視装置は第1の実施形態とほぼ同様の構成を有する。この実施形態の特徴部分の構成例を図13に示す。画像処理部23には、第1の実施形態と同様のワイヤ特定部41及び位置合わせ処理部43に加えて、先端像特定部51とトリム枠位置演算部52が設けられている。   The X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment. A configuration example of the characteristic part of this embodiment is shown in FIG. The image processing unit 23 includes a tip image specifying unit 51 and a trim frame position calculating unit 52 in addition to the wire specifying unit 41 and the alignment processing unit 43 similar to those in the first embodiment.

先端像特定部51は、上記の要領で、複数のフレームのそれぞれにおけるガイドワイヤの先端像Caを特定する。先端像特定部51は、この発明の「先端部位特定手段」の一例である。   The tip image specifying unit 51 specifies the tip image Ca of the guide wire in each of the plurality of frames as described above. The tip image specifying unit 51 is an example of the “tip portion specifying means” of the present invention.

トリム枠位置演算部52は次のような処理を実行する。アフィン変換Tが施された後のフレームFnにおける先端像Caの位置を(x、y)とし、フレームFnにおけるトリム枠(符号Rnで表す)の中心位置を(X、Y)とする。ここで、先端像Caの位置(x、y)は、第1の実施形態で説明した2次元曲線の先端の座標値である。このとき、次の演算によりトリム枠Rnの中心位置(X、Y)を求める。 The trim frame position calculation unit 52 executes the following processing. The position of the front-end image Ca in the frame Fn after the affine transformation T n is applied is (x n , y n ), and the center position of the trim frame (represented by the symbol Rn) in the frame Fn is (X n , Y n ). And Here, the position (x n , y n ) of the tip image Ca is the coordinate value of the tip of the two-dimensional curve described in the first embodiment. At this time, the center position (X n , Y n ) of the trim frame Rn is obtained by the following calculation.

ここで、係数aは0と1との間の実数である。係数aは事前に設定される。係数aはたとえば0.1程度とされる。このように構成すると、トリム枠Rnの中心位置(X、Y)は、先端像Caの位置(x、y)に対して、(制御工学でいう)所謂一次遅れ系として応答する。したがって、トリム枠Rnの中心位置(X、Y)は、先端像Caの位置(x、y)に対して若干の遅れを伴いつつ滑らかに追従することになる。 Here, the coefficient a is a real number between 0 and 1. The coefficient a is set in advance. The coefficient a is about 0.1, for example. With this configuration, the center position (X n , Y n ) of the trim frame Rn responds to the position (x n , y n ) of the tip image Ca as a so-called first-order lag system (in control engineering). . Accordingly, the center position (X n , Y n ) of the trim frame Rn smoothly follows the position (x n , y n ) of the tip image Ca with a slight delay.

トリム枠位置演算部52は、以上のようにして各フレームFn(n=1、2、3、・・・)に対するトリム枠Rnの位置を求める。それにより、先端像がトリム枠から外れないように、かつ、トリム枠の位置が滑らかに変化するように、各フレームFnに対するトリム枠Rnの位置を決定することができる。トリム枠位置演算部52は、この発明の「変更手段」の一例である。   The trim frame position calculation unit 52 obtains the position of the trim frame Rn with respect to each frame Fn (n = 1, 2, 3,...) As described above. Thereby, the position of the trim frame Rn with respect to each frame Fn can be determined so that the front end image does not come off the trim frame and the position of the trim frame changes smoothly. The trim frame position calculation unit 52 is an example of the “change means” in the present invention.

なお、トリム枠に係る処理が最初に適用されるフレーム(たとえばフレームF0。或いは第1の実施形態のフレームFiなど。)におけるトリム枠の中心位置(X、Y)は事前に設定されているものとする。この中心位置(X、Y)としては、たとえばフレームF0における先端像Caの位置を用いることができる。 Note that the center position (X 0 , Y 0 ) of the trim frame in a frame to which the process related to the trim frame is first applied (for example, the frame F0 or the frame Fi of the first embodiment) is set in advance. It shall be. As the center position (X 0 , Y 0 ), for example, the position of the tip image Ca in the frame F0 can be used.

このようにして決定されるトリム枠について図14を参照しつつ説明する。図14(A)は、上記図12(A)と同様に、フレームFn中のトリム枠Rnの中心付近に先端像Caが位置している状態を表している。   The trim frame thus determined will be described with reference to FIG. FIG. 14A shows a state where the tip image Ca is located near the center of the trim frame Rn in the frame Fn, as in FIG. 12A.

トリム枠位置演算部52は、フレームFn中のトリム枠Rnの中心位置(X、Y)と、フレームF(n+1)における先端像Caの位置(xn+1、yn+1)とに基づいて、フレームF(n+1)に対するトリム枠R(n+1)の中心位置(Xn+1、Yn+1)を算出する。この座標値(Xn+1、Yn+1)を中心とするトリム枠R(n+1)は、図14(B)に示すように、フレームF(n+1)における先端像Caを含んでいる。更に、このトリム枠R(n+1)は、その直前のトリム枠Rnから滑らかに移動するようにして表示されることになる。 The trim frame position calculation unit 52 is based on the center position (X n , Y n ) of the trim frame Rn in the frame Fn and the position (x n + 1 , y n + 1 ) of the front end image Ca in the frame F (n + 1). The center position (X n + 1 , Y n + 1 ) of the trim frame R (n + 1) with respect to the frame F (n + 1 ) is calculated. The trim frame R (n + 1) centered on this coordinate value (X n + 1 , Y n + 1 ) includes the front end image Ca in the frame F (n + 1) as shown in FIG. Further, the trim frame R (n + 1) is displayed so as to move smoothly from the immediately preceding trim frame Rn.

この実施形態に係るX線透視装置の動作について説明する。この動作の一例を図15に示す。なお、第1の実施形態と同様の処理については記載の一部又は全部を省略することがある。   The operation of the X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment will be described. An example of this operation is shown in FIG. Note that part or all of the description of the same processing as in the first embodiment may be omitted.

動き抑制機能の開始の指示がなされると(S21)、ワイヤ特定部41は、各フレームF0、F1におけるワイヤの像を特定し(S22)、位置合わせ処理部43は、フレームF0、F1の間のアフィン変換Tを決定し、これをフレームF1に適用して位置合わせを行う(S23)。 When an instruction to start the motion suppression function is given (S21), the wire specifying unit 41 specifies the wire image in each of the frames F0 and F1 (S22), and the alignment processing unit 43 is between the frames F0 and F1. the determining an affine transformation T 1, to align This is applied to the frame F1 (S23).

次に、先端像特定部51は、各フレームF0、F1における先端像Caを特定する(S24)。フレームF0の先端像Caの座標値は、上記のようにトリム枠の初期中心位置(X、Y)として用いられる。 Next, the tip image specifying unit 51 specifies the tip image Ca in each of the frames F0 and F1 (S24). The coordinate value of the front-end image Ca of the frame F0 is used as the initial center position (X 0 , Y 0 ) of the trim frame as described above.

トリム枠位置演算部52は、初期中心位置(X、Y)と、フレームF1における先端像Caの座標値(x、y)とに基づいて、フレームF1に対するトリム枠R1の中心位置(X、Y)を算出する(S25)。 Based on the initial center position (X 0 , Y 0 ) and the coordinate values (x 1 , y 1 ) of the tip image Ca in the frame F1, the trim frame position calculation unit 52 is the center position of the trim frame R1 with respect to the frame F1. (X 1 , Y 1 ) is calculated (S25).

画像処理部23は、初期中心位置(X、Y)を中心として所定形状かつ所定サイズであるフレームF0内の部分画像(トリム枠内の画像に相当する)を抽出するとともに、フレームF1においてトリム枠R1で囲まれる部分画像を抽出する(S26)。 The image processing unit 23 extracts a partial image (corresponding to an image in the trim frame) in the frame F0 having a predetermined shape and size with the initial center position (X 0 , Y 0 ) as the center, and in the frame F1. A partial image surrounded by the trim frame R1 is extracted (S26).

システム制御部21は、表示制御部24を介してフレームF0の部分画像の次にフレームF1の部分画像を拡大表示する(S27)。拡大表示とは、フレームをそのまま表示させた場合の当該部分画像よりも拡大して表示させることを意味する。   The system control unit 21 enlarges and displays the partial image of the frame F1 after the partial image of the frame F0 via the display control unit 24 (S27). Enlarged display means that the frame is enlarged and displayed as compared with the partial image when the frame is displayed as it is.

また、フレームF0、F1の表示を切り替える時間間隔はX線7の照射間隔と同じとされる。なお、フレームF0に対応する部分画像を所定のタイミングで事前に表示しておき、ステップ26においてフレームF1の部分画像が抽出されたタイミングで、フレームF0の部分画像からフレームF1の部分画像に表示を切り替えてもよい。   Further, the time interval for switching the display of the frames F0 and F1 is the same as the irradiation interval of the X-rays 7. The partial image corresponding to the frame F0 is displayed in advance at a predetermined timing, and the partial image of the frame F0 is displayed from the partial image of the frame F0 at the timing when the partial image of the frame F1 is extracted in step 26. You may switch.

ステップ28、29は、第1の実施形態の図11におけるステップ10、11と同様である。次のフレームがある場合(S28、No:S29、Yes)、画像処理部23は、上記処理(ステップ22〜26)を反復してフレームFnの部分画像を抽出する。そして、システム制御部21は、表示制御部24を介して、この部分画像をフレームF(n―1)の部分画像に代えて表示させる(S27)。   Steps 28 and 29 are the same as steps 10 and 11 in FIG. 11 of the first embodiment. When there is a next frame (S28, No: S29, Yes), the image processing unit 23 extracts the partial image of the frame Fn by repeating the above process (steps 22 to 26). Then, the system control unit 21 displays this partial image instead of the partial image of the frame F (n-1) via the display control unit 24 (S27).

それにより、複数のフレームFnのトリム枠Rn内に描写される部分画像に基づく動画像が表示されることになる。この動画像のフレームレートは、X線7の照射間隔に対応している。この動画像は、この発明の「部分動画像」の一例である。   As a result, a moving image based on the partial image drawn in the trim frames Rn of the plurality of frames Fn is displayed. The frame rate of this moving image corresponds to the irradiation interval of the X-rays 7. This moving image is an example of the “partial moving image” of the present invention.

他方、次のフレームがない場合(S28、Yes:S29、No)、動き抑制機能は終了となる。以上で、この動作例の説明を終了する。   On the other hand, when there is no next frame (S28, Yes: S29, No), the motion suppression function ends. This is the end of the description of this operation example.

この実施形態に係るX線透視装置によれば、トリム枠の中に先端像を捉えつつ、トリム枠の位置を滑らかに変化させることが可能となる。また、このX線透視装置によれば、被検体1の運動に起因するワイヤの先端部位の動きを抑制し、更に、トリム枠内の部分動画像を拡大表示することができる。それにより、ワイヤの先端部位の視認性が向上する。   According to the X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment, it is possible to smoothly change the position of the trim frame while capturing the tip image in the trim frame. Moreover, according to this X-ray fluoroscope, the movement of the tip part of the wire resulting from the movement of the subject 1 can be suppressed, and the partial moving image in the trim frame can be enlarged and displayed. Thereby, the visibility of the tip portion of the wire is improved.

なお、部分動画像と並行して通常の透視画像を表示するようにしてもよい。このとき、部分動画像の境界(つまりトリム枠)を表す図形等を通常の透視画像中に表示することができる。それにより、通常の透視画像の中のどの部分領域が部分動画像として拡大表示されているか容易に把握できる。また、部分動画像によってワイヤの先端部位の動態を把握しつつ、通常の透視画像によって部分動画像の周囲の状態を把握することができるという利点もある。   Note that a normal fluoroscopic image may be displayed in parallel with the partial moving image. At this time, a graphic or the like representing the boundary of the partial moving image (that is, the trim frame) can be displayed in the normal fluoroscopic image. Thereby, it is possible to easily grasp which partial area in the normal fluoroscopic image is enlarged and displayed as the partial moving image. In addition, there is an advantage that the surrounding state of the partial moving image can be grasped by a normal fluoroscopic image while grasping the dynamics of the distal end portion of the wire by the partial moving image.

また、部分動画像の拡大率を術者等が適宜に変更できるように構成することが望ましい。そのための指示は、たとえば音声入力、スイッチ、キーボード、ダイヤル、ポインティングデバイスなどの適当な手段で行えるように構成できる。それにより、所望の倍率でガイドワイヤの先端部位及びその近傍を観察できるようになり、視認性や利便性が向上する。   In addition, it is desirable to configure so that an operator or the like can appropriately change the magnification rate of the partial moving image. An instruction for this can be configured to be performed by appropriate means such as voice input, a switch, a keyboard, a dial, and a pointing device. As a result, the distal end portion of the guide wire and its vicinity can be observed at a desired magnification, and the visibility and convenience are improved.

また、トリム枠の形状は矩形に限定されるものではない。たとえば円形、楕円形などの任意の形状のトリム枠を適用することが可能である。   Further, the shape of the trim frame is not limited to a rectangle. For example, a trim frame having an arbitrary shape such as a circle or an ellipse can be applied.

この実施形態では、ワイヤの先端部位をリアルタイムで追従するようにトリム枠の位置を決定しているが、この発明はこれに限定されるものではない。上記ではワイヤの先端を概ねトリム枠内の中心に位置させる構成について説明したが、臨床においてはワイヤを進行させる先にも観察したい部位があることが多い。そのため、ワイヤの先端の代わりにワイヤの進行方向上の適当な点がトリム枠の概ね中心に来るように構成することも有用である。この構成の具体例について図16を参照しつつ説明する。まず、図16(A)に示すフレームFnについて、ワイヤの像Cの先端部位における接線を計算する。このとき、ワイヤの最も先端の強く屈曲した部位については、接線の計算から除外することができる。次に、この接線によってワイヤの進行方向を推定する。推定された進行方向を示すベクトル(ワイヤ進行方向ベクトル)を符号αで示す。続いて、ワイヤの像Cの先端からワイヤ進行方向ベクトルαに沿って適当な距離(たとえばトリム枠Rnのサイズの1/4程度)だけ離れた位置を目標の点eとする。そして、この点eにトリム枠の中心が位置するように、次のフレームF(n+1)のトリム枠R(n+1)を設定する。それにより、ワイヤを進行方向に先回りするようにトリム枠を移動させていくことができる。   In this embodiment, the position of the trim frame is determined so as to follow the tip portion of the wire in real time, but the present invention is not limited to this. In the above description, the configuration in which the tip of the wire is positioned approximately at the center of the trim frame has been described. Therefore, it is also useful to configure so that an appropriate point in the direction of travel of the wire is at the approximate center of the trim frame instead of the tip of the wire. A specific example of this configuration will be described with reference to FIG. First, for the frame Fn shown in FIG. 16A, the tangent at the tip portion of the wire image C is calculated. At this time, the strongly bent portion at the tip of the wire can be excluded from the calculation of the tangent. Next, the traveling direction of the wire is estimated from this tangent. A vector (wire traveling direction vector) indicating the estimated traveling direction is indicated by a symbol α. Subsequently, a target point e is a position separated from the tip of the wire image C by an appropriate distance (for example, about 1/4 of the size of the trim frame Rn) along the wire traveling direction vector α. Then, the trim frame R (n + 1) of the next frame F (n + 1) is set so that the center of the trim frame is positioned at this point e. Accordingly, the trim frame can be moved so that the wire is advanced in the traveling direction.

また、現在のトリム枠からワイヤ(の先端部位)が外れそうになったら、又は外れたときに、トリム枠を移動させるように構成することが可能である。その場合、トリム枠とワイヤとの位置関係は、たとえば次のように検出する。ガイドワイヤの各点の位置は、たとえば第1の実施形態の2次元曲線によって把握できる。一方、トリム枠の中心位置が既知であり、その形状とサイズも既知であるから、トリム枠(境界)上の各点の位置も把握できる。画像処理部23は、ワイヤの特定部位(たとえば先端部位)とトリム枠までの最短距離を求める。更に、画像処理部23は、この最短距離が得られたトリム枠上の点の位置が、トリム枠の中心位置に対してどの方向に位置するか特定する。画像処理部23は、この特定方向に所定距離だけトリム枠が移動するように、次のトリム枠の位置を決定する。この所定距離は、たとえば、事前に設定されたデフォルト値であってもよいし、時系列に沿った上記最短距離の変化(言わば上記特定部位の速度)に基づいて決定するようにしてもよい。   Further, the trim frame can be configured to move when the wire (the tip portion thereof) is likely to come off from the current trim frame or when the wire is removed. In this case, the positional relationship between the trim frame and the wire is detected as follows, for example. The position of each point of the guide wire can be grasped by, for example, the two-dimensional curve of the first embodiment. On the other hand, since the center position of the trim frame is known and its shape and size are also known, the position of each point on the trim frame (boundary) can also be grasped. The image processing unit 23 obtains the shortest distance between the specific part (for example, the tip part) of the wire and the trim frame. Further, the image processing unit 23 specifies in which direction the position of the point on the trim frame from which the shortest distance is obtained is located with respect to the center position of the trim frame. The image processing unit 23 determines the position of the next trim frame so that the trim frame moves by a predetermined distance in this specific direction. The predetermined distance may be, for example, a default value set in advance, or may be determined based on a change in the shortest distance along the time series (in other words, the speed of the specific part).

トリム枠を移動させる代わりに、トリム枠のサイズを変化させてワイヤの特定部位が枠外に出るのを防止するようにしてもよい。   Instead of moving the trim frame, the size of the trim frame may be changed to prevent a specific portion of the wire from going out of the frame.

<第3の実施形態>
この発明の他の実施形態について説明する。第1及び第2の実施形態では平行移動と回転移動とを表すアフィン変換を求めてフレーム間の位置合わせを行っている。しかし、アフィン変換で回転移動を行う場合、変換後の画像(フレーム)を作成するために補間処理が必要となることがある。そうすると、計算量が増大して処理時間が長くなり、画像処理部23の処理能力によっては、X線透視を実施しながらのリアルタイム処理に支障を来たすおそれがある。
<Third Embodiment>
Another embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments, alignment between frames is performed by obtaining an affine transformation representing parallel movement and rotational movement. However, when rotational movement is performed by affine transformation, interpolation processing may be required to create a transformed image (frame). Then, the amount of calculation increases and the processing time becomes longer, and depending on the processing capability of the image processing unit 23, there is a risk of hindering real-time processing while performing X-ray fluoroscopy.

一方、この発明で実施される回転移動の多くでは実際には回転角が小さい。そのため、回転移動を省略して平行移動のみを考慮したアフィン変換を適用して計算処理の軽減を図ることが有効な場合がある。すなわち、アフィン変換において、回転移動量をθ=0に固定し、平行移動量u、vだけについて、式(2)に示す総和Eを最小化するような値を決定することによって当該計算処理を実現できる。   On the other hand, in many of the rotational movements implemented in the present invention, the rotational angle is actually small. Therefore, it may be effective to reduce the calculation process by applying affine transformation that considers only parallel movement while omitting rotational movement. That is, in the affine transformation, the rotational movement amount is fixed at θ = 0, and the calculation process is performed by determining a value that minimizes the sum E shown in Expression (2) for only the parallel movement amounts u and v. realizable.

この実施形態によれば、回転移動を考慮せずに平行移動のみを考慮して位置合わせを実行するので、第1及び第2の実施形態と比較して簡単な計算で部分動画像を表示することができる。ただし、被検体1の運動に起因する回転の影響が部分動画像に反映されるため、第1及び第2の実施形態の部分動画像ほどワイヤの像の動きを抑制することはできない。   According to this embodiment, the alignment is performed in consideration of only the parallel movement without considering the rotational movement, so that the partial moving image is displayed by simple calculation compared to the first and second embodiments. be able to. However, since the influence of rotation caused by the motion of the subject 1 is reflected in the partial moving image, the movement of the wire image cannot be suppressed as much as the partial moving images of the first and second embodiments.

また、部分動画像(つまり各部分画像)の拡大率をa/b倍(a>b)とし、更にトリム枠の中心位置を元の画像(フレーム)の画素の寸法の1/bの整数倍の数値になるように設定することができる。それにより、拡大像である部分画像を作成する際に必要な補間計算における浮動小数点計算が不要となり、計算量や計算時間を更に縮小することが可能となる。   Further, the magnification of the partial moving image (that is, each partial image) is set to a / b times (a> b), and the center position of the trim frame is an integral multiple of 1 / b of the pixel size of the original image (frame). Can be set to be This eliminates the need for floating-point calculation in the interpolation calculation required when creating a partial image that is an enlarged image, and further reduces the amount of calculation and the calculation time.

また、アフィン変換に基づく平行移動量を、フレームの画素間隔(隣接する画素の間の距離)の整数倍に設定すれば、補間処理が不要となり、計算量や計算時間の更なる縮小が可能となる。   In addition, if the amount of parallel movement based on affine transformation is set to an integer multiple of the frame pixel interval (distance between adjacent pixels), interpolation processing becomes unnecessary, and the calculation amount and calculation time can be further reduced. Become.

<第4の実施形態>
この発明の他の実施形態について説明する。血管内にワイヤを挿入して行うカテーテル術において、上記の実施形態では、各フレームにおけるワイヤの像を特定してアフィン変換を決定することで、フレーム間の位置合わせを実行している。それにより、アフィン変換が施された画像上において、(ワイヤを血管内で移動させない限り)ワイヤの像の位置がほぼ一定となり、また、視認はできないものの血管の像の位置も(ワイヤの移動の有無に関わらず)ほぼ一定となっている。よって、動画像上に任意の静止画像を重畳表示させた場合、この静止画像と血管の画像との相対的な位置関係はほぼ不変である。この実施形態ではこの事実を利用する。
<Fourth Embodiment>
Another embodiment of the present invention will be described. In catheterization performed by inserting a wire into a blood vessel, in the above-described embodiment, alignment between frames is performed by identifying an image of the wire in each frame and determining affine transformation. As a result, on the image subjected to affine transformation, the position of the image of the wire is substantially constant (unless the wire is moved in the blood vessel), and the position of the image of the blood vessel that cannot be visually recognized (the movement of the wire) It is almost constant (with or without). Therefore, when an arbitrary still image is superimposed and displayed on the moving image, the relative positional relationship between the still image and the blood vessel image is almost unchanged. This embodiment takes advantage of this fact.

X線透視下カテーテル術では、血管の分岐や狭窄の形状などを観察するために、時折カテーテルから造影剤を流出させて造影された血管の像(造影血管像)を表示させる。そこで、この造影血管像を記録してアフィン変換を施した上で動画像に重畳表示させれば、造影血管像は実際の血管の形状や位置をほぼ正確に表すことになる。なお、ワイヤ追跡動画像に対してはそのままの造影血管像が重畳され、部分動画像に対しては造影血管像の部分画像が重畳される。この機能により、ワイヤを進める目標位置の把握や記憶が容易になり、更に造影剤の使用回数を減少させることができる。   In catheterization under fluoroscopy, in order to observe the branching of a blood vessel, the shape of a stenosis, and the like, an image of a blood vessel (contrast-enhanced blood vessel image) that is contrasted by occasionally letting out a contrast medium from the catheter is displayed. Therefore, if this contrasted blood vessel image is recorded and subjected to affine transformation and then superimposed on the moving image, the contrasted blood vessel image represents the shape and position of the actual blood vessel almost accurately. Note that the contrast-enhanced blood vessel image is superimposed on the wire tracking moving image, and the partial image of the contrast-enhanced blood vessel image is superimposed on the partial moving image. This function facilitates grasping and storing of the target position where the wire is advanced, and can further reduce the number of times the contrast agent is used.

このような機能を実現するために、この実施形態に係るX線透視装置は次の手段を含んで構成される:(a)造影血管像の取得タイミングを検知する検知手段;(b)造影血管像を形成する手段;(c)造影血管像を動画像に重畳表示する手段。これらに加え、重畳表示を実行するか否かを指示するための手段を設けることも可能である。   In order to realize such a function, the X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment includes the following means: (a) detection means for detecting the acquisition timing of the contrast blood vessel image; (b) contrast blood vessel Means for forming an image; (c) means for superimposing and displaying a contrast-enhanced blood vessel image on a moving image. In addition to these, it is also possible to provide means for instructing whether or not to perform superimposed display.

この実施形態に係るX線透視装置は第1の実施形態とほぼ同様の構成を有する。なお、部分動画像に造影血管像を重畳表示させる場合、この実施形態に係るX線透視装置は第2の実施形態とほぼ同様の構成を有する。以下、造影血管像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させる場合について特に詳しく説明する。造影血管像を部分動画像に重畳表示させる場合については、この実施形態の特徴的な構成部分を図2に示す構成に付加し、以下と同様の処理を実行することにより当該重畳表示を実現できる。   The X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment has substantially the same configuration as that of the first embodiment. Note that, when a contrast blood vessel image is displayed superimposed on a partial moving image, the X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment has substantially the same configuration as that of the second embodiment. Hereinafter, a case where a contrasted blood vessel image is superimposed and displayed on the wire tracking moving image will be described in detail. When the contrast blood vessel image is superimposed on the partial moving image, the characteristic component of this embodiment is added to the configuration shown in FIG. 2, and the superimposed display can be realized by executing the same processing as described below. .

この実施形態の特徴部分の構成例を図17に示す。画像処理部23には、第1の実施形態と同様のワイヤ特定部41及び位置合わせ処理部43に加えて、取得タイミング検知部61と造影血管像形成部62が設けられている。   A configuration example of the characteristic part of this embodiment is shown in FIG. The image processing unit 23 includes an acquisition timing detection unit 61 and a contrast blood vessel image forming unit 62 in addition to the wire specifying unit 41 and the alignment processing unit 43 similar to those in the first embodiment.

取得タイミング検知部61は、複数のフレームが順次に取得されている間に、造影血管像の取得タイミングを検知する。取得タイミング検知部61は、この発明の「検知手段」の一例である。   The acquisition timing detection unit 61 detects the acquisition timing of the contrast blood vessel image while a plurality of frames are sequentially acquired. The acquisition timing detector 61 is an example of the “detector” of the present invention.

取得タイミング検知部61は、たとえば次のような構成を有する。なお、図17は、後述の第3の構成を適用する場合を示している。   The acquisition timing detection unit 61 has the following configuration, for example. FIG. 17 shows a case where a third configuration described later is applied.

第1の構成は、造影血管像の取得タイミングを手動で入力するためのものである。第1の構成に係る取得タイミング検知部61は、操作部32を含んで構成される。造影血管像の取得を望むタイミングで術者等は、操作部32(所定のスイッチ、ペダル等)を操作して造影血管像の取得を指示する。この操作を受けたシステム制御部21は画像処理部23に造影血管像を形成させる。   The first configuration is for manually inputting a contrast blood vessel image acquisition timing. The acquisition timing detection unit 61 according to the first configuration includes the operation unit 32. The operator or the like operates the operation unit 32 (predetermined switch, pedal, etc.) at a timing when acquisition of a contrasted blood vessel image is desired, and instructs acquisition of a contrasted blood vessel image. Upon receiving this operation, the system control unit 21 causes the image processing unit 23 to form a contrasted blood vessel image.

第2の構成は、カテーテルから造影剤を流出させたことを自動で検知して、この検知タイミングを取得タイミングとして用いるものである。造影剤の流入方法としては、カテーテルに接続されたシリンジを手動操作して行う方法や、操作部32(所定のスイッチやペダル)を手動操作してカテーテルに接続されたオートインジェクタを動作させる方法などがある。   The second configuration automatically detects that the contrast medium has flowed out of the catheter, and uses this detection timing as the acquisition timing. As a method for injecting a contrast agent, a method of manually operating a syringe connected to a catheter, a method of operating an operation unit 32 (predetermined switch or pedal) manually, and operating an auto injector connected to the catheter, etc. There is.

シリンジを手動操作する場合、第2の構成に係る取得タイミング検知部61は、シリンジに設けられたセンサを含んで構成される。このセンサはシリンジが操作されたことを検知して電気信号をシステム制御部21に送る。この電気信号を受けたシステム制御部21は画像処理部23に造影血管像を形成させる。   When the syringe is manually operated, the acquisition timing detection unit 61 according to the second configuration is configured to include a sensor provided in the syringe. This sensor detects that the syringe has been operated and sends an electrical signal to the system controller 21. Upon receiving this electrical signal, the system control unit 21 causes the image processing unit 23 to form a contrasted blood vessel image.

他方、オートインジェクタを用いる場合、第2の構成に係る取得タイミング検知部61は、操作部32を含んで構成される。システム制御部21は、操作部32を用いた当該操作に対応して画像処理部23に造影血管像を形成させる。別の構成例として、当該取得タイミング検知部61は、たとえばシステム制御部21により操作部32からオートインジェクタに向けて送信される信号を傍受し、これに対応して画像処理部23に血管像を形成させる。   On the other hand, when the auto injector is used, the acquisition timing detection unit 61 according to the second configuration is configured to include the operation unit 32. The system control unit 21 causes the image processing unit 23 to form a contrasted blood vessel image in response to the operation using the operation unit 32. As another configuration example, the acquisition timing detection unit 61 intercepts, for example, a signal transmitted from the operation unit 32 to the autoinjector by the system control unit 21 and outputs a blood vessel image to the image processing unit 23 corresponding thereto. Let it form.

第3の構成は、順次に取得されるフレームを解析することにより、血管内への造影剤の流入を検知して、これを造影血管像の取得タイミングとするものである。造影剤が血管内に流入すると、それまでは識別困難であった血管の像が明瞭に浮かび上がる。第3の構成はこの現象を利用するものである。   The third configuration is to detect the inflow of the contrast agent into the blood vessel by analyzing sequentially acquired frames, and use this as the acquisition timing of the contrast blood vessel image. When the contrast agent flows into the blood vessel, an image of the blood vessel, which has been difficult to identify until then, clearly appears. The third configuration utilizes this phenomenon.

より具体的に説明すると、血管内に造影剤が入ると、画像(フレーム)中に造影剤による陰影が現れ、血管部分に相当する画像領域(血管領域)が暗く描写される。それにより、フレームにおける画素値の平均値が低下する。なお、ワイヤ特定部41によりワイヤの像が特定されるので、ワイヤの像及びその近傍の画素群のみを平均値を演算する対象としてもよい。   More specifically, when a contrast agent enters the blood vessel, a shadow due to the contrast agent appears in the image (frame), and an image region (blood vessel region) corresponding to the blood vessel portion is depicted darkly. Thereby, the average value of the pixel values in the frame decreases. Since the wire image is specified by the wire specifying unit 41, only the wire image and a pixel group in the vicinity of the wire image may be used as an object for calculating the average value.

また、適当な画像処理(たとえばワイヤの像の強調処理等)が施されたフレーム中では、造影剤による陰影が明瞭に描写される。血管領域以外の画像領域については大きな変化はない。すなわち、血管内に造影剤が入ると、フレームにおける画素値のばらつき(分散、標準偏差等の統計量)が増大する。なお、ワイヤ特定部41によりワイヤの像が特定されるので、ワイヤの像及びその近傍の画素群のみをばらつきを演算する対象としてもよい。   In addition, in a frame that has been subjected to appropriate image processing (for example, enhancement processing of a wire image), a shadow due to a contrast agent is clearly depicted. There is no significant change in the image area other than the blood vessel area. That is, when a contrast agent enters the blood vessel, the variation of pixel values (statistics such as dispersion and standard deviation) in the frame increases. Since the wire image is specified by the wire specifying unit 41, only the wire image and the pixel group in the vicinity of the wire image may be used as a target for calculating the variation.

以上を考慮して、第3の構成に係る取得タイミング検出部61は次のように構成できる。取得タイミング検知部61には、アフィン変換が施されたフレームが位置合わせ処理部43から順次に入力される。取得タイミング検知部61は、入力された各フレームについて、上記の画素群における画素値の所定の統計量を演算する。この所定の統計値は、平均値でもよいし、ばらつき(分散、標準偏差等)でもよい。取得タイミング検知部61は、順次に演算される統計量を時系列に沿って記憶する。   Considering the above, the acquisition timing detection unit 61 according to the third configuration can be configured as follows. To the acquisition timing detection unit 61, frames subjected to affine transformation are sequentially input from the alignment processing unit 43. The acquisition timing detection unit 61 calculates a predetermined statistic of the pixel value in the pixel group for each input frame. This predetermined statistical value may be an average value or a variation (variance, standard deviation, etc.). The acquisition timing detection unit 61 stores sequentially calculated statistics in time series.

平均値が演算される場合、取得タイミング検知部61は、既に記憶されている過去の平均値と、新たに演算された平均値とを比較し、新たな平均値が過去と比べて低下しているか判断する。この判断処理は、たとえば、新たな平均値とそれより過去の所定個数の平均値について、これら過去の平均値に対して新たな平均値が所定閾値以上低下しているか判断することにより実行される。新たな平均値が所定閾値以上低下している場合に、取得タイミング検知部61は、これが造影血管像の取得タイミングであると判断する。すなわち、取得タイミング検知部61は、順次に取得されるフレームの画素値の平均値を監視して平均値の急激な低下を検知し、この検知タイミングを造影血管像の取得タイミングとするように動作する。取得タイミングを検知すると、取得タイミング検知部61は、その旨を造影血管像形成部62に通知する。   When the average value is calculated, the acquisition timing detection unit 61 compares the past average value that has already been stored with the newly calculated average value, and the new average value decreases compared to the past. Judgment is made. This determination processing is executed, for example, by determining whether the new average value is lower than a predetermined threshold value with respect to the past average value with respect to the new average value and a predetermined number of average values in the past. . When the new average value has decreased by a predetermined threshold value or more, the acquisition timing detection unit 61 determines that this is the acquisition timing of the contrast blood vessel image. That is, the acquisition timing detection unit 61 monitors the average value of the pixel values of sequentially acquired frames to detect a sudden decrease in the average value, and operates so that this detection timing is used as the acquisition timing of the contrast blood vessel image. To do. When the acquisition timing is detected, the acquisition timing detection unit 61 notifies the contrasted blood vessel image forming unit 62 to that effect.

他方、ばらつき(分散とする)が演算される場合、取得タイミング検知部61は、既に記憶されている過去の分散と、新たに演算された分散とを比較し、新たな分散が過去と比べて上昇しているか判断する。この判断処理は、たとえば、新たな分散とそれより過去の所定個数の分散について、これら過去の分散に対して新たな分散が所定閾値以上上昇しているか判断することにより実行される。新たな分散が所定閾値以上上昇している場合に、取得タイミング検知部61は、これが造影血管像の取得タイミングであると判断する。すなわち、取得タイミング検知部61は、順次に取得されるフレームの画素値の分散を監視して分散の急激な上昇を検知し、この検知タイミングを造影血管像の取得タイミングとするように動作する。取得タイミングを検知すると、取得タイミング検知部61は、その旨を造影血管像形成部62に通知する。   On the other hand, in the case where a variation (dispersion) is calculated, the acquisition timing detection unit 61 compares the previously stored past variance with the newly calculated variance, and the new variance is compared with the past. Determine if it is rising. This determination process is executed, for example, by determining whether the new variance is higher than a predetermined threshold with respect to the past variance for the new variance and a predetermined number of variances in the past. When the new variance increases by a predetermined threshold value or more, the acquisition timing detection unit 61 determines that this is the acquisition timing of the contrast blood vessel image. That is, the acquisition timing detection unit 61 operates to monitor the dispersion of the pixel values of sequentially acquired frames to detect a rapid increase in the dispersion, and use this detection timing as the acquisition timing of the contrast blood vessel image. When the acquisition timing is detected, the acquisition timing detection unit 61 notifies the contrasted blood vessel image forming unit 62 to that effect.

造影血管像形成部62は、この発明の「造影血管像形成手段」の一例であり、取得タイミング検知部61からの上記通知を受けて動作する。造影血管像形成部62は、たとえば次のような処理を実行する。第1の処理として、造影血管像形成部62は、検知された取得タイミングに対応するフレーム、つまり平均値の急激な低下(又は、ばらつきの急激な上昇)が検知されたフレームを選択して静止画像として記録(キャプチャ:capture)する。このキャプチャされたフレーム(キャプチャフレーム)には、造影効果により血管領域が明瞭に描写されている。ここで、キャプチャフレームは、位置合わせがなされたフレームである必要がある。   The contrast blood vessel image forming unit 62 is an example of the “contrast blood vessel image forming unit” of the present invention, and operates in response to the notification from the acquisition timing detection unit 61. The contrast blood vessel image forming unit 62 executes the following processing, for example. As the first processing, the contrast-enhanced blood vessel image forming unit 62 selects a frame corresponding to the detected acquisition timing, that is, a frame in which an abrupt decrease in average value (or an abrupt increase in variation) is detected. Recording (capture) as an image. In this captured frame (capture frame), the blood vessel region is clearly depicted by the contrast effect. Here, the capture frame needs to be a frame that has been aligned.

上記の第1の処理は容易性という利点はあるが、次のような欠点もある。すなわち、血管中に放出された造影剤はすぐには血液と混合しないため、造影血管像には筋状のむらが生じることがある。また、造影効果の強さ(つまり陰影の濃淡)は時間的変動を伴うのが一般的である。したがって、第1の処理のように一つのフレームだけでは最適な造影血管像が得られないおそれがある。   The first process has an advantage of ease, but also has the following drawbacks. That is, since the contrast agent released into the blood vessel does not immediately mix with blood, muscular irregularities may occur in the contrasted blood vessel image. In general, the strength of the contrast effect (that is, shading) is accompanied by temporal fluctuation. Therefore, there is a possibility that an optimal contrasted blood vessel image cannot be obtained with only one frame as in the first process.

このような問題に対処するために、検知された取得タイミングを含む所定期間内に得られた一連のフレームを選択し、これらを組み合わせて造影血管像を形成するように、造影血管像形成部62を構成することが可能である。なお、これら一連のフレームは、それぞれアフィン変換後のものとされる。   In order to deal with such a problem, a contrast blood vessel image forming unit 62 selects a series of frames obtained within a predetermined period including the detected acquisition timing and combines them to form a contrast blood vessel image. Can be configured. These series of frames are each after affine transformation.

一連のフレームから単一の造影血管像を形成する手法としては、最小値画像を形成して造影血管像とするものがある。最小値画像とは、一連のフレームの画素を位置に応じて対応付けし、各位置の画素の画素値のうちの最小値を選択し、選択された最小値を当該画素に割り当てることにより形成される画像である。この手法では、画素の位置ずれを抑制するために、アフィン変換後のフレームを用いることが重要である。   As a method for forming a single contrast blood vessel image from a series of frames, there is a method of forming a minimum value image to obtain a contrast blood vessel image. A minimum value image is formed by associating pixels in a series of frames according to positions, selecting the minimum value of the pixel values of the pixels at each position, and assigning the selected minimum value to the pixel. This is an image. In this method, it is important to use a frame after affine transformation in order to suppress pixel positional deviation.

更に、造影血管像は血管領域が明瞭に描写されていれば十分であることを考慮し、平滑化処理や量子化処理などのノイズ低減処理を各フレームに(若しくは最小値画像に)施して強いノイズを低減させて視認性の向上を図ることが望ましい。   Furthermore, considering that a contrasted blood vessel image is sufficient if the blood vessel region is clearly depicted, noise reduction processing such as smoothing processing or quantization processing is performed on each frame (or the minimum value image) to be strong. It is desirable to improve visibility by reducing noise.

また、造影血管像に描写されているワイヤの像と、重畳相手の動画像中のワイヤの像とが混同されないための工夫をすることが望ましい。この工夫の例として、造影血管像の中のワイヤの像に規則的な模様(ハッチング、水玉、チェッカー盤など)を付して半透明で表示することができる。   In addition, it is desirable to devise measures so that the wire image depicted in the contrasted blood vessel image is not confused with the wire image in the overlapping partner moving image. As an example of this contrivance, a regular pattern (hatching, polka dots, checkerboard, etc.) can be added to the wire image in the contrast-enhanced blood vessel image and displayed translucently.

この実施形態に係るX線透視装置の動作について説明する。その動作例を図18に示す。動き抑制機能の開始の指示を受けると(S61)、ワイヤ特定部41は、取得されたフレームにおけるワイヤの像を特定する(S62)。次に、位置合わせ部43は、特定されたワイヤの像に基づいてアフィン変換を求めてフレーム間の位置合わせを行う(S63)。   The operation of the X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment will be described. An example of the operation is shown in FIG. When receiving an instruction to start the motion suppression function (S61), the wire specifying unit 41 specifies the image of the wire in the acquired frame (S62). Next, the alignment unit 43 obtains an affine transformation based on the specified wire image and performs alignment between frames (S63).

取得タイミング検知部61は、動き抑制機能の開始(S61)とともに、造影血管像の取得タイミングを検知するための処理を前述の要領で実行する。取得タイミングが検知されるまでは(S64、No)、第1の実施形態と同様に、アフィン変換が適用されたフレームが表示部31に順次に表示される(S65:S70、No:S71、Yes:S72)。それにより、被検体1の体内を描写するワイヤ追跡動画像が表示される。   The acquisition timing detection unit 61 executes the process for detecting the acquisition timing of the contrasted blood vessel image as described above together with the start of the motion suppression function (S61). Until the acquisition timing is detected (S64, No), the frames to which the affine transformation is applied are sequentially displayed on the display unit 31 (S65: S70, No: S71, Yes) as in the first embodiment. : S72). Thereby, a wire tracking moving image depicting the inside of the subject 1 is displayed.

取得タイミングが検知されると(S64、Yes)、造影血管像形成部62は、当該検知タイミングに対応するフレーム(又はこれを含む一連のフレーム)に基づいて、造影血管像を形成する(S68)。この造影血管像(キャプチャフレーム)は、位置合わせ(ステップS63)が開始された後に取得されるものである。なお、取得タイミングが検知されたときには造影血管像の重畳表示は未だなされていない(S66、No)ので、ステップ64からステップ68に進むことになる。   When the acquisition timing is detected (S64, Yes), the contrast blood vessel image forming unit 62 forms a contrast blood vessel image based on the frame corresponding to the detection timing (or a series of frames including this) (S68). . This contrast-enhanced blood vessel image (capture frame) is acquired after the alignment (step S63) is started. When the acquisition timing is detected, the contrasted blood vessel image is not superimposed and displayed (S66, No), and the process proceeds from step 64 to step 68.

システム制御部21は、表示制御部24を介して、ステップ63でアフィン変換が適用された当該フレームに、ステップ68で形成された造影血管像を重ねて表示させる(S69)。そして、次のフレームの処理に移行する(S70、No:S71、Yes:S72)。   The system control unit 21 causes the contrast blood vessel image formed in step 68 to be superimposed and displayed on the frame to which the affine transformation is applied in step 63 via the display control unit 24 (S69). Then, the processing shifts to the next frame (S70, No: S71, Yes: S72).

次のフレームに対し、画像処理部23は、ワイヤの像を特定し(S62)、アフィン変換を施してフレーム間の位置合わせをする(S63)。取得タイミングは検知済みである(S64、Yes)。画像処理部23は、アフィン変換適用後のフレームと造影血管像とが重畳表示されているか、つまり造影血管像が既に形成されたか判断する(S66)。これは、造影血管像形成部62の計算能力等の理由により、次のフレームの処理までの間に造影血管像が形成されなかった場合を考慮したものである。   For the next frame, the image processing unit 23 specifies an image of the wire (S62), performs affine transformation, and aligns the frames (S63). The acquisition timing has been detected (S64, Yes). The image processing unit 23 determines whether the frame after application of the affine transformation and the contrasted blood vessel image are displayed in a superimposed manner, that is, whether a contrasted blood vessel image has already been formed (S66). This is because the contrast blood vessel image is not formed before the processing of the next frame due to the calculation ability of the contrast blood vessel image forming unit 62 and the like.

未だ重畳表示されていないと判断された場合(S66、No)、造影血管像形成部62は、造影血管像の形成処理を継続する(S68)。この動作例では、重畳表示がなされるまで当該処理を反復する。   When it is determined that the image is not yet superimposed (S66, No), the contrast blood vessel image forming unit 62 continues the formation process of the contrast blood vessel image (S68). In this example of operation, this process is repeated until superimposed display is performed.

ステップ66において既に重畳表示がなされていると判断された場合(S66、Yes)、システム制御部21は、表示制御部24を介して、現に処理中のフレーム(アフィン変換適用後のもの)を切り替え表示する(S67)。この切り替え表示は次のようなものである。この切り替え表示の直前における表示態様は、現に処理中のフレームの直前のフレームに造影血管像が重畳されたものとなっている。この切り替え表示では、現に処理中のフレームを表示させるとともに、このフレームに造影血管像を重ねて表示させる。このとき、重畳表示される造影血管像は同一の静止画像である。それにより、順次にフレームが切り替わるワイヤ追跡動画像上に、同じ造影血管像を重ねて表示させた画像が観察される。すなわち、静止画像である造影血管像をワイヤ追跡動画像上に重ねた状態の画像が観察される。   If it is determined in step 66 that the superimposed display has already been made (S66, Yes), the system control unit 21 switches the frame currently being processed (after applying the affine transformation) via the display control unit 24. Displayed (S67). This switching display is as follows. The display mode immediately before the switching display is such that the contrasted blood vessel image is superimposed on the frame immediately before the frame currently being processed. In this switching display, the frame currently being processed is displayed, and the contrasted blood vessel image is displayed superimposed on this frame. At this time, the contrast-enhanced blood vessel image displayed in a superimposed manner is the same still image. As a result, an image in which the same contrast blood vessel image is superimposed and displayed on the wire tracking moving image in which the frames are sequentially switched is observed. That is, an image in which a contrasted blood vessel image that is a still image is superimposed on the wire tracking moving image is observed.

この切り替え表示は、たとえば、各フレームと造影血管像との重畳画像をその都度形成して順次に表示させることにより実現できる。また、この切り替え表示は、フレームを表示させる第1のレイヤと、造影血管像を表示させる第2のレイヤとを設定し、第2のレイヤに造影血管像を継続して表示させつつ、第1のレイヤに表示させるフレームを順次に切り替えていくことによっても実現できる。   This switching display can be realized, for example, by forming a superimposed image of each frame and the contrasted blood vessel image each time and displaying it sequentially. In addition, this switching display sets the first layer for displaying the frame and the second layer for displaying the contrasted blood vessel image, and continuously displays the contrasted blood vessel image on the second layer. This can also be realized by sequentially switching the frames to be displayed on the layer.

ステップ70、71については、第1の実施形態のステップ10、11と同様であるから説明は省略する。   Since Steps 70 and 71 are the same as Steps 10 and 11 of the first embodiment, description thereof will be omitted.

上記動作例で表示される画像について、図19〜図21を参照しつつ説明する。図19は、アフィン変換適用後のフレームFを示す。フレームFには、カテーテルの像C´とワイヤの像Cとが描写されている。図20は造影血管像Vを表している。造影血管像Vには、血管の形態を描写した画像、つまり造影剤による陰影Vaが描写されている。上記動作例では、フレームFと造影血管像Vとを重畳表示させる。その表示態様を図21に示す。すなわち、図21には、フレームFに描写された像C、C′に重なるように血管の陰影Vaが表示される。フレームFは所定のフレームレートで更新表示されていく。   The images displayed in the above operation example will be described with reference to FIGS. FIG. 19 shows the frame F after applying the affine transformation. In the frame F, a catheter image C ′ and a wire image C are depicted. FIG. 20 shows a contrasted blood vessel image V. In the contrasted blood vessel image V, an image depicting the shape of the blood vessel, that is, a shadow Va by the contrast agent is depicted. In the above operation example, the frame F and the contrasted blood vessel image V are superimposed and displayed. The display mode is shown in FIG. That is, in FIG. 21, the shadow Va of the blood vessel is displayed so as to overlap the images C and C ′ depicted in the frame F. The frame F is updated and displayed at a predetermined frame rate.

この実施形態によれば、リアルタイムで表示されるワイヤ追跡動画像に造影血管像を重畳表示させることができる。造影血管像は静止画像であるが、前述のように、アフィン変換適用後のフレームにおける血管領域と、造影血管像との相対的な位置関係はほぼ不変であるから、ワイヤ追跡動画像中の血管領域と造影血管像との相対的な位置関係もほぼ不変である。よって、造影血管像に示す血管の位置を把握することにより、ワイヤ追跡動画像における血管の位置をほぼ把握することができる。したがって、術者は、造影血管像に示す血管を目印としつつ、ワイヤの位置や状態の把握、更には操作を行うことが可能である。   According to this embodiment, a contrast blood vessel image can be superimposed and displayed on a wire tracking moving image displayed in real time. The contrasted blood vessel image is a static image, but as described above, the relative positional relationship between the blood vessel region and the contrasted blood vessel image in the frame after the application of the affine transformation is almost unchanged. The relative positional relationship between the region and the contrasted blood vessel image is also almost unchanged. Therefore, by grasping the position of the blood vessel shown in the contrasted blood vessel image, the position of the blood vessel in the wire tracking moving image can be almost grasped. Therefore, the surgeon can grasp the position and state of the wire and further perform an operation while using the blood vessel shown in the contrasted blood vessel image as a mark.

なお、造影血管像はあくまでも目安に過ぎない。術者が注目すべきはワイヤ追跡動画像である。よって、ワイヤ追跡動画像の観察に支障ないように造影血管像を表示させることが望ましい。また、造影血管像がワイヤ追跡動画像の一部だと誤解を与えないようにする必要もある。   The contrasted blood vessel image is merely a guide. What the operator should pay attention to is the wire tracking video. Therefore, it is desirable to display a contrasted blood vessel image so as not to hinder the observation of the wire tracking moving image. It is also necessary to avoid misunderstanding that the contrasted blood vessel image is a part of the wire tracking moving image.

たとえば、造影血管像に相当する画素に所定の表示色を付けて、造影血管像をカラーかつ半透明で表示させることができる。このとき、画素の濃淡値は現在時刻におけるX線像を、色は過去に撮影された造影血管像をそれぞれ表現することになる。表示色の選択においては、現在時刻におけるX線像の観察を妨げないように、白、黒、灰色やその類似色を避け、彩度の高い色(たとえば赤、青、緑、黄など)を極薄くした色を用いることが望ましい。   For example, it is possible to display a contrasted blood vessel image in color and translucent by adding a predetermined display color to pixels corresponding to the contrasted blood vessel image. At this time, the gray value of the pixel represents an X-ray image at the current time, and the color represents a contrasted blood vessel image taken in the past. When selecting the display color, avoid white, black, gray and similar colors and avoid highly saturated colors (eg red, blue, green, yellow, etc.) so as not to interfere with the observation of the X-ray image at the current time. It is desirable to use a very thin color.

部分動画像に造影血管像を表示させるためには、言うまでもなく、この実施形態の上記処理を第2の実施形態に組み合わせる。このとき、画像処理部23は、取得タイミングに対応するフレームに設定されたトリム枠内における造影血管像の部分画像(部分造影血管像)を切り出し、この部分造影血管像の拡大像と、これ以降に取得されるフレームにおけるトリム枠内の部分画像の拡大像とを重畳表示させる。それにより、部分動画像に部分造影血管像を重畳表示させることが可能となる。   Needless to say, the above processing of this embodiment is combined with the second embodiment in order to display a contrasted blood vessel image in the partial moving image. At this time, the image processing unit 23 cuts out a partial image (partially contrasted blood vessel image) of the contrast-enhanced blood vessel image within the trim frame set in the frame corresponding to the acquisition timing, The enlarged image of the partial image in the trim frame in the acquired frame is superimposed and displayed. Thereby, it is possible to display a partial contrast-enhanced blood vessel image superimposed on the partial moving image.

重畳表示された造影血管像が不適当であったときなど、造影血管像を撮り直したい場合がある。その場合、所定の操作を行って造影血管像の重畳表示を解除して動画像のみを表示させ、その後に、上記動作例と同様の操作及び処理を実行して新たな造影血管像を重畳表示させることができる。   There are cases where it is desired to re-take a contrasted blood vessel image, such as when the contrasted blood vessel image displayed in a superimposed manner is inappropriate. In such a case, a predetermined operation is performed to cancel the superimposed display of the contrasted blood vessel image to display only the moving image, and then the same operation and processing as in the above operation example are executed to display a new contrasted blood vessel image superimposed. Can be made.

たとえば造影血管像が動画像の観察の妨げになる場合など、造影血管像の表示を解除したい場合がある。また、ワイヤを進める目標を確認するために、一旦解除した造影血管像を再度表示させたい場合がある。そのために、所定の操作により、造影血管像の表示/非表示を切り替えられるように構成することが望ましい。重畳表示が解除された場合、再表示の指示に備えてその造影血管像を記憶しておくようにする。また、再表示の指示に対応して新たな造影血管像を形成して動画像に重畳表示させるようにしてもよい。   For example, there is a case where it is desired to cancel the display of the contrasted blood vessel image when the contrasted blood vessel image hinders observation of the moving image. In addition, there is a case where it is desired to display again the contrasted blood vessel image once released in order to confirm the target for advancing the wire. For this purpose, it is desirable that the display / non-display of the contrasted blood vessel image can be switched by a predetermined operation. When the superimposed display is canceled, the contrasted blood vessel image is stored in preparation for a redisplay instruction. In addition, a new contrast blood vessel image may be formed in response to a re-display instruction and superimposed on the moving image.

上記のように、造影血管像は、ワイヤの現在位置の(少なくとも)近傍領域における血管の形態を表す画像である。この造影血管像はこの発明の「血管画像」の一例である。   As described above, the contrast-enhanced blood vessel image is an image representing the form of blood vessels in (at least) a region near the current position of the wire. This contrasted blood vessel image is an example of the “blood vessel image” of the present invention.

<第5の実施形態>
第4の実施形態では、静止画像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させた場合に、ワイヤ追跡動画像(の各フレーム)における血管領域と静止画像との相対的な位置関係がほぼ不変であることを利用して、造影血管像を静止画像として用いて動画像に重畳表示させた。しかし、ワイヤ追跡動画像に重畳表示する静止画像は造影血管像に限定される訳ではない。
<Fifth Embodiment>
In the fourth embodiment, when a still image is superimposed on a wire tracking moving image, the relative positional relationship between the blood vessel region and the still image in the wire tracking moving image (each frame thereof) is substantially unchanged. Using this, the contrasted blood vessel image was used as a still image and superimposed on the moving image. However, the still image superimposed and displayed on the wire tracking moving image is not limited to the contrasted blood vessel image.

この実施形態では、所定の幾何学的な図形をワイヤ追跡動画像に重畳表示させる。その一例として、図22に示すように、トリム枠R内の部分動画像に格子状のパターンMを重畳表示させる。部分動画像の各フレームには、カテーテルの像C´とガイドワイヤの像Cとその他人体組織の像が表示されている。格子状のパターンMは、ガイドワイヤを進める上での位置の目安として参照できる。それにより、術者は、ガイドワイヤを進める目標となる位置を把握、記憶しやすくなる。   In this embodiment, a predetermined geometric figure is superimposed and displayed on the wire tracking moving image. As an example thereof, as shown in FIG. 22, a grid pattern M is superimposed and displayed on the partial moving image in the trim frame R. In each frame of the partial moving image, a catheter image C ′, a guide wire image C, and other human tissue images are displayed. The lattice-like pattern M can be referred to as a guide for the position when the guide wire is advanced. This makes it easier for the surgeon to grasp and memorize the target position for advancing the guide wire.

なお、他の同様の幾何学的な図形をワイヤ追跡動画像(部分動画像)に重畳表示させることも当然に可能である。   Of course, other similar geometric figures can be superimposed and displayed on the wire tracking moving image (partial moving image).

このような幾何学的な図形を表示させる処理としては、たとえば次のようなものがある。当該図形を描写した画像を記憶部22に予め記憶させておく。重畳表示の指示を受けると、システム制御部21は、記憶部22から当該画像を読み出し、表示制御部24を介してワイヤ追跡動画像に重畳表示させる。その後に、トリム枠に該当する部分を切り出して、幾何学的な図形が重畳された部分動画像を生成する。別の処理例として、上記の読み出しを行う代わりに、重畳表示の指示がなされたことに対応し、システム制御部21が、部分動画像が表示されている表示部31の表示画面上に当該図形を描画することによって、目的の重畳表示を実現することも可能である。   Examples of the process for displaying such a geometric figure include the following. An image depicting the figure is stored in the storage unit 22 in advance. When receiving the superimposition display instruction, the system control unit 21 reads out the image from the storage unit 22 and causes the wire control moving image to be superimposed and displayed via the display control unit 24. Thereafter, a portion corresponding to the trim frame is cut out, and a partial moving image on which a geometric figure is superimposed is generated. As another processing example, instead of performing the above-described reading, the system control unit 21 responds to an instruction for superimposition display, and the system control unit 21 displays the figure on the display screen of the display unit 31 on which the partial moving image is displayed. It is also possible to realize the desired superimposed display by drawing.

<第6の実施形態>
この実施形態では、第4及び第5の実施形態とは別の画像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させる場合について説明する。前述のように、ワイヤ追跡動画像(の各フレーム)における血管領域と静止画像との相対的な位置関係がほぼ不変であるから、任意の静止画像を動画像に重畳表示させることが可能である。
<Sixth Embodiment>
In this embodiment, a case will be described in which an image different from the fourth and fifth embodiments is displayed superimposed on the wire tracking moving image. As described above, since the relative positional relationship between the blood vessel region and the still image in the wire tracking moving image (each frame) is almost unchanged, it is possible to display an arbitrary still image superimposed on the moving image. .

第4の実施形態では、X線透視下カテーテル術を実施しながら取得された造影血管像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させている。これに対し、この実施形態では、事前に形成された血管画像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させる場合を説明する。なお、血管画像とは血管の形態を表す画像であり、特にワイヤの現在位置の近傍領域における血管の形態を表す画像である。   In the fourth embodiment, a contrast-enhanced blood vessel image acquired while performing catheterization under X-ray fluoroscopy is superimposed and displayed on a wire tracking moving image. In contrast, in this embodiment, a case will be described in which a blood vessel image formed in advance is displayed superimposed on a wire tracking moving image. The blood vessel image is an image representing the shape of the blood vessel, and in particular, an image representing the shape of the blood vessel in the region near the current position of the wire.

血管画像としては、たとえば次のようなものがある:(1)解剖図や術者によるスケッチなど、血管を描画したものをスキャナ等でデジタル化したもの、又は、描画アプリケーションソフトウェアによって血管を描画したもの;(2)造影X線撮影装置等の医用画像診断装置を用いた事前の検査によって取得された2次元血管画像;(3)X線CT装置やMRI、バイプレーンX線撮影装置など、3次元画像化が可能な医用画像診断装置を用いた事前の検査によって形成された3次元血管画像(血管の3次元構造を描写したボリュームデータ)をレンダリングして得られる2次元血管画像。   Examples of blood vessel images include the following: (1) An image of a blood vessel drawn, such as an anatomical chart or a sketch by an operator, digitized by a scanner or the like, or a blood vessel drawn by a drawing application software (2) Two-dimensional blood vessel image acquired by prior examination using a medical image diagnostic apparatus such as a contrast X-ray imaging apparatus; (3) X-ray CT apparatus, MRI, biplane X-ray imaging apparatus, etc. 3 A two-dimensional blood vessel image obtained by rendering a three-dimensional blood vessel image (volume data describing a three-dimensional structure of a blood vessel) formed by a prior examination using a medical image diagnostic apparatus capable of three-dimensional imaging.

これらのうち(1)、(2)については、対象の画像を予め記憶部22に記憶しておき、重畳表示の指示を受けたシステム制御部21がこれを読み出して動画像に重ねて表示させればよい。なお、血管画像と動画像の位置合わせは、パターン認識処理等により自動的に行ってもよいし、操作部32を用いて手作業で行ってもよい。このような構成において、記憶部22は、この発明の「記憶手段」の一例である。以下、(3)について詳しく説明する。   Among these, for (1) and (2), the target image is stored in the storage unit 22 in advance, and the system control unit 21 that has received an instruction for superimposed display reads it and displays it on the moving image. Just do it. The alignment between the blood vessel image and the moving image may be automatically performed by pattern recognition processing or the like, or may be manually performed using the operation unit 32. In such a configuration, the storage unit 22 is an example of the “storage unit” of the present invention. Hereinafter, (3) will be described in detail.

X線CT装置やMRIを用いて3次元血管画像を形成する手法は既知である。更に、手動操作等によって3次元血管画像を加工して、処置の計画図等の追加的な情報を付加することも既知である。このようにして得られる3次元血管画像は、X線CT装置等の寝台の天板を基準とする座標系で定義される幾何学的な図形として表現される。   A method of forming a three-dimensional blood vessel image using an X-ray CT apparatus or MRI is known. Further, it is also known to process a three-dimensional blood vessel image by manual operation or the like and add additional information such as a treatment plan chart. The three-dimensional blood vessel image obtained in this way is expressed as a geometric figure defined by a coordinate system based on a couch top such as an X-ray CT apparatus.

また、バイプレーンX線撮影装置で撮影された一対の造影画像を用いて3次元血管画像を生成する技術も公知である。この3次元血管画像を用いてもよい。特に、この発明に係る機能をバイプレーンX線撮影装置に設けることができる。それにより、現在透視を行っている患者を同じ姿勢で撮影した一対の画像から3次元血管画像を生成し、この3次元血管画像を用いてこの実施形態に係る処理を実行することが可能となる。   A technique for generating a three-dimensional blood vessel image using a pair of contrast images taken by a biplane X-ray imaging apparatus is also known. This three-dimensional blood vessel image may be used. In particular, the function according to the present invention can be provided in the biplane X-ray imaging apparatus. Thereby, it is possible to generate a three-dimensional blood vessel image from a pair of images obtained by photographing the patient currently undergoing fluoroscopy in the same posture, and to execute the processing according to this embodiment using the three-dimensional blood vessel image. .

3次元血管画像自体はデジタルデータとして記憶されるものの、それをそのまま画面に表示させても血管の構造を視認できるものではない。そこで、3次元血管画像に基づいて、所定方向から当該血管構造を観察した場合の見え方を表す2次元画像を形成してから画面に表示させる必要がある。この処理を一般に「レンダリング(rendering)」と呼ぶ。したがって、3次元血管画像がどのようなものであれ、レンダリングの結果として得られるのはコンピュータグラフィクスとしての2次元画像である。なお、レンダリングにおける上記の観察方向を「視点」と呼ぶことにする。   Although the three-dimensional blood vessel image itself is stored as digital data, even if it is displayed on the screen as it is, the structure of the blood vessel cannot be visually recognized. Therefore, it is necessary to form a two-dimensional image representing the appearance when the blood vessel structure is observed from a predetermined direction, based on the three-dimensional blood vessel image, and then display the image on the screen. This process is generally called “rendering”. Therefore, whatever the 3D blood vessel image is, the result of rendering is a 2D image as computer graphics. Note that the above observation direction in rendering is referred to as a “viewpoint”.

この実施形態では、レンダリングで得られたコンピュータグラフィクスとしての2次元画像を血管画像としてワイヤ追跡動画像に重ねて表示させる。この血管画像を予め記憶部22に記憶させておき、これを読み出してワイヤ追跡動画像に重畳表示させる場合は、上記(2)のケースと同じである。以下においては、3次元血管画像を記憶部22に記憶させておき、これを随時レンダリングして2次元画像を形成し、この2次元画像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させる場合について説明する。   In this embodiment, a two-dimensional image as computer graphics obtained by rendering is displayed as a blood vessel image superimposed on the wire tracking moving image. When this blood vessel image is stored in the storage unit 22 in advance and is read out and superimposed on the wire tracking moving image, it is the same as the case (2) above. In the following, a case will be described in which a three-dimensional blood vessel image is stored in the storage unit 22, is rendered as needed to form a two-dimensional image, and the two-dimensional image is superimposed on the wire tracking moving image.

レンダリングにおける視点は適宜に設定される必要がある。最も簡単な方法として、標準的な視点を予め決めておき、この標準的な視点から3次元血管画像を観察するものとしてレンダリングすることができる。しかし、以下に説明するように、3次元血管画像が得られていることを活かして、ワイヤ追跡動画像により適合した血管画像を形成することが可能である。   The viewpoint in rendering needs to be set appropriately. As the simplest method, a standard viewpoint can be determined in advance, and rendering can be performed by observing a three-dimensional blood vessel image from the standard viewpoint. However, as described below, it is possible to form a blood vessel image that is more suitable for the wire tracking moving image by taking advantage of the fact that a three-dimensional blood vessel image is obtained.

この実施形態に係るX線透視装置の特徴部分の構成例を図23に示す。記憶部22には、事前の検査において形成された3次元血管画像Gが予め記憶されている。3次元血管画像Gは、被検体1の血管の3次元的な形態を表すものであり、この発明の「3次元画像」の一例である。   FIG. 23 shows a configuration example of the characteristic part of the X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment. The storage unit 22 stores a three-dimensional blood vessel image G formed in advance in advance. The three-dimensional blood vessel image G represents the three-dimensional form of the blood vessel of the subject 1, and is an example of the “three-dimensional image” of the present invention.

画像処理部23には、第1の実施形態と同様のワイヤ特定部41及び位置合わせ処理部43に加えて、視点決定部71、レンダリング部72及び画像調整部73が設けられている。   The image processing unit 23 includes a viewpoint determination unit 71, a rendering unit 72, and an image adjustment unit 73 in addition to the wire specifying unit 41 and the alignment processing unit 43 similar to those in the first embodiment.

視点決定部71は、3次元血管画像Gをレンダリングするための視点を決定する。この処理はたとえば次のようにして実行される。以下、X線透視装置がIVR−CT(Interventional Radiology−Computed Tomography)装置として構成されている場合について説明する。IVR−CT装置は、X線透視装置とX線CT装置とを組み合わせた装置である。   The viewpoint determination unit 71 determines a viewpoint for rendering the three-dimensional blood vessel image G. This process is executed as follows, for example. Hereinafter, a case where the X-ray fluoroscopic apparatus is configured as an IVR-CT (Interventional Radiology-Computed Tomography) apparatus will be described. The IVR-CT apparatus is a combination of an X-ray fluoroscopy apparatus and an X-ray CT apparatus.

IVR−CT装置には、図1に示したX線透視装置としての構成部分と、図示しないX線CT装置としての構成部分とが設けられている。X線CT装置は周知であるので、その構成を以下に簡単に説明する。X線CT装置は、天板を有する寝台装置と、X線スキャン用のガントリと、演算制御装置とを備える。IVR−CT装置では、X線透視装置用の天板と、X線CT装置用の天板とは同一である。演算制御装置は、図1の演算制御装置20と同体であってもよいし、別体として設けられていてもよい。   The IVR-CT apparatus is provided with a constituent part as the X-ray fluoroscopic apparatus shown in FIG. 1 and a constituent part as an X-ray CT apparatus (not shown). Since the X-ray CT apparatus is well known, its configuration will be briefly described below. The X-ray CT apparatus includes a couch device having a top plate, an X-ray scanning gantry, and an arithmetic control device. In the IVR-CT apparatus, the top plate for the X-ray fluoroscopic apparatus and the top board for the X-ray CT apparatus are the same. The arithmetic and control unit may be the same as the arithmetic and control unit 20 in FIG. 1 or may be provided as a separate unit.

IVR−CT装置においては、X線CT装置での検査の直後にX線透視下カテーテル術を実施し、X線CT装置によって3次元血管画像Gを得る。IVR−CT装置において、X線CT装置での検査の直後にX線透視下カテーテル術を実施する場合、被検者は天板から降りずにそのままの姿勢で天板上に横たわっている。   In the IVR-CT apparatus, catheterization under fluoroscopy is performed immediately after the examination with the X-ray CT apparatus, and a three-dimensional blood vessel image G is obtained by the X-ray CT apparatus. In the IVR-CT apparatus, when performing catheterization under fluoroscopy immediately after the examination with the X-ray CT apparatus, the subject lies on the top board in the same posture without getting off the top board.

視点決定部71は、X線透視下カテーテル術を実施するときのX線管4の焦点位置を視点として用いる。ここで、X線管4の焦点位置とは、X線管4の陰極から出力された電子がターゲット(陽極)に衝突してX線を発生する位置である。   The viewpoint determination unit 71 uses the focal position of the X-ray tube 4 when performing catheterization under X-ray fluoroscopy as a viewpoint. Here, the focal position of the X-ray tube 4 is a position where electrons output from the cathode of the X-ray tube 4 collide with the target (anode) and generate X-rays.

視点を決定する処理の具体例を説明する。X線透視下カテーテル術を行う際には、被検体1の患部を含む領域の画像が得られるようにX線管4、X線絞り及びX線検出器6の位置決めがなされる。X線管4等の移動はシステム制御部21によって制御され、それによりシステム制御部21はX線管4等の位置を認識している。視点決定部71は、X線管4の位置情報をシステム制御部21から受けて焦点位置を求めて視点とする。   A specific example of processing for determining the viewpoint will be described. When performing catheterization under X-ray fluoroscopy, the X-ray tube 4, the X-ray diaphragm and the X-ray detector 6 are positioned so that an image of an area including the affected part of the subject 1 can be obtained. The movement of the X-ray tube 4 or the like is controlled by the system control unit 21, whereby the system control unit 21 recognizes the position of the X-ray tube 4 or the like. The viewpoint determination unit 71 receives position information of the X-ray tube 4 from the system control unit 21 and obtains a focal position as a viewpoint.

次に、他の医用画像診断装置で3次元血管画像Gを形成する場合のように、3次元血管画像Gを取得するための検査における被検体1の姿勢と、X線透視下カテーテル術における被検体1の姿勢とが異なっている場合について説明する。この場合においても、以下のような簡単な位置合わせにより視点を適切に決定できる。   Next, as in the case where the 3D blood vessel image G is formed by another medical image diagnostic apparatus, the posture of the subject 1 in the examination for acquiring the 3D blood vessel image G and the subject in the catheterization under fluoroscopy A case where the posture of the specimen 1 is different will be described. Even in this case, the viewpoint can be appropriately determined by the simple alignment as described below.

他の医用画像診断装置(図示を省略する)で3次元血管画像Gを取得する場合、図24に示すように、被検体1は当該医用画像診断装置の天板2Aに載置される。当該医用画像診断装置は、通常のように、天板2Aの所定の基準位置を原点とする固有の3次元座標系(X、Y、Z)を用いて位置を定義する。すなわち、3次元血管画像Gの位置は、撮影対象である血管Tの当該医用画像診断装置固有の3次元座標系における座標値として表現される。   When acquiring a three-dimensional blood vessel image G with another medical image diagnostic apparatus (not shown), the subject 1 is placed on the top 2A of the medical image diagnostic apparatus as shown in FIG. As usual, the medical image diagnostic apparatus defines a position using a unique three-dimensional coordinate system (X, Y, Z) having a predetermined reference position of the top 2A as an origin. That is, the position of the three-dimensional blood vessel image G is expressed as a coordinate value in a three-dimensional coordinate system unique to the medical image diagnostic apparatus of the blood vessel T to be imaged.

X線透視下カテーテル術は、この実施形態に係るX線透視装置により実施される。図25に示すように、被検体1は天板2に載置される。このとき、3次元血管画像Gを取得したときと同様の姿勢をとるように被検者1に指示することが望ましい。   X-ray fluoroscopic catheterization is performed by the X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment. As shown in FIG. 25, the subject 1 is placed on the top 2. At this time, it is desirable to instruct the subject 1 to take the same posture as when the three-dimensional blood vessel image G is acquired.

更に、X線管4の焦点位置及びX線検出器6の位置と方向が他の医用画像診断装置固有の3次元座標系内で既知となるように天板2、X線管4、X線検出器6を配置する。例えば、X線管4の焦点位置とX線検出器6の中心線とを結ぶ直線が鉛直になり、かつ血管Tが透視画像の中央に描写されるように、天板2、X線管4、X線検出器6の位置を調整する。   Further, the top plate 2, the X-ray tube 4, and the X-ray are set so that the focal position of the X-ray tube 4 and the position and direction of the X-ray detector 6 are known in a three-dimensional coordinate system unique to other medical image diagnostic apparatuses. A detector 6 is arranged. For example, the top plate 2 and the X-ray tube 4 so that a straight line connecting the focal position of the X-ray tube 4 and the center line of the X-ray detector 6 is vertical and the blood vessel T is depicted in the center of the fluoroscopic image. The position of the X-ray detector 6 is adjusted.

このようにすることで、他の医用画像診断装置の天板2A上における被検体1の位置と、このX線透視装置の天板2上における被検体1の位置とを対応付けることが可能である。すなわち、天板2についても3次元座標系(X´、Y´、Z´)が定義されており、かつ、双方の装置で同一の血管Tを撮影可能な位置に被検者1は配置されているので、3次元座標系(X、Y、Z)で表現された血管Tの座標値と、3次元座標系(X´、Y´、Z´)で表現された血管Tの座標値とを対応付けることが可能となる。   In this way, it is possible to associate the position of the subject 1 on the top 2A of another medical image diagnostic apparatus with the position of the subject 1 on the top 2 of the X-ray fluoroscopic apparatus. . That is, a three-dimensional coordinate system (X ′, Y ′, Z ′) is also defined for the top 2 and the subject 1 is arranged at a position where the same blood vessel T can be imaged by both apparatuses. Therefore, the coordinate value of the blood vessel T expressed in the three-dimensional coordinate system (X, Y, Z) and the coordinate value of the blood vessel T expressed in the three-dimensional coordinate system (X ′, Y ′, Z ′) Can be associated with each other.

以上により、多少精度は劣るものの、現時点でのX線管4の焦点位置を視点とした場合における3次元血管画像Gの見え方を表す透視画像が得られる。前述のように、X線管4とX線検出器6は、被検体1が載置された天板2に対し、略鉛直方向に互いに対向配置されている。視点決定部71は、このときのX線管4の焦点位置を視点として採用する。   As described above, a fluoroscopic image representing how the three-dimensional blood vessel image G appears when the current focal position of the X-ray tube 4 is used as a viewpoint is obtained although the accuracy is somewhat inferior. As described above, the X-ray tube 4 and the X-ray detector 6 are arranged to face each other in a substantially vertical direction with respect to the top 2 on which the subject 1 is placed. The viewpoint determination unit 71 employs the focal position of the X-ray tube 4 at this time as a viewpoint.

レンダリング部72は、視点決定部71により決定された視点を用いて3次元血管画像Gをレンダリングして2次元血管画像を形成する。このときのレンダリング処理については前述した。   The rendering unit 72 renders the three-dimensional blood vessel image G using the viewpoint determined by the viewpoint determination unit 71 to form a two-dimensional blood vessel image. The rendering process at this time has been described above.

画像調整部73は、ワイヤ追跡動画像に重畳表示させるために、2次元血管画像の拡大率や位置を調整する。この処理は、手作業で行うようにしてもよいし、自動的に行うようにしてもよい。   The image adjustment unit 73 adjusts the enlargement ratio and position of the two-dimensional blood vessel image so as to be superimposed on the wire tracking moving image. This process may be performed manually or automatically.

手作業で行う場合、システム制御部21は、表示制御部24を介して、ワイヤ追跡動画像と2次元血管画像とを表示部31に表示させる。このとき、ワイヤ追跡動画像と2次元血管画像を重ねて表示させてもよいし、並べて表示させてもよい。いずれにしても、双方の画像の表示サイズを視認して比較できるように表示すれば十分である。術者等は、操作部32を用いて所定の操作を行うことにより、2次元血管画像の拡大率や位置を調整する。画像調整部73は、この操作を受けて2次元血管画像の拡大率や位置を調整し、この調整結果が表示部31に表示されることになる。なお、位置の調整としては、平行移動及び/又は回転移動がなされる。また、ワイヤの像だけでは重畳状態の是非を判断できない場合、カテーテル等から血管内に造影剤を注入して造影されたリアルタイムの血管画像と、上記血管画像との位置が合っているか判断することによって重畳位置を調節することができる。   When performing manually, the system control unit 21 causes the display unit 31 to display the wire tracking moving image and the two-dimensional blood vessel image via the display control unit 24. At this time, the wire tracking moving image and the two-dimensional blood vessel image may be displayed in an overlapping manner or may be displayed side by side. In any case, it is sufficient to display so that the display sizes of both images can be visually recognized and compared. An operator or the like adjusts the enlargement ratio and position of the two-dimensional blood vessel image by performing a predetermined operation using the operation unit 32. In response to this operation, the image adjustment unit 73 adjusts the enlargement ratio and position of the two-dimensional blood vessel image, and the adjustment result is displayed on the display unit 31. Note that the position is adjusted by parallel movement and / or rotational movement. In addition, if it is impossible to determine whether the superposition state is just based on the wire image, it is determined whether the real-time blood vessel image contrasted by injecting a contrast medium into the blood vessel from a catheter or the like and the blood vessel image are aligned. Can adjust the superposition position.

2次元血管画像の調整を自動で行う場合について説明する。拡大率については、現在のX線管4及びX線検出器6の位置情報に基づいて演算することができる。すなわち、X線管4から出力されたX線7は、その断面を拡大しながら進行してX線検出器6に投射されるので、この断面の拡大状態(角度、立体角)と、X線管4及びX線検出器6の間の距離とに応じて撮影倍率が決定されるからである。   A case where the two-dimensional blood vessel image is automatically adjusted will be described. The enlargement ratio can be calculated based on the current position information of the X-ray tube 4 and the X-ray detector 6. That is, since the X-ray 7 output from the X-ray tube 4 travels while enlarging its cross section and is projected onto the X-ray detector 6, the cross-sectional enlarged state (angle, solid angle) and the X-ray This is because the imaging magnification is determined according to the distance between the tube 4 and the X-ray detector 6.

なお、撮影対象となる解剖学的構造物(血管T等)とX線管4との距離によって撮影倍率は変わってくるが、2次元血管画像も透視画像も同じ解剖学的構造物を撮影したものであるから、これについては考慮しなくてもよい。また、術者が観察したいのはあくまでもワイヤ追跡動画像であり、2次元血管画像は付近の血管の状態を確認するための目印に過ぎないので、それほど厳密に拡大率を求める必要はない。   Note that the imaging magnification varies depending on the distance between the anatomical structure (blood vessel T or the like) to be imaged and the X-ray tube 4, but the same anatomical structure was imaged in both the two-dimensional blood vessel image and the fluoroscopic image. This is not necessary. Also, the operator wants to observe a wire tracking moving image, and the two-dimensional blood vessel image is merely a mark for confirming the state of a nearby blood vessel, so it is not necessary to obtain the enlargement rate so strictly.

ここでは3次元血管画像Gに基づく2次元血管画像を扱う場合について説明したが、造影X線撮影装置により被検体1内を撮影して得られた2次元血管画像については、造影X線撮影装置での撮影時におけるX線管の位置と、X線透視装置での撮影時におけるX線管4の位置とに基づいて拡大率を演算できる。   Here, the case where a two-dimensional blood vessel image based on the three-dimensional blood vessel image G is handled has been described. However, for a two-dimensional blood vessel image obtained by imaging the inside of the subject 1 with a contrast X-ray imaging apparatus, a contrast X-ray imaging apparatus is used. The magnification can be calculated based on the position of the X-ray tube at the time of imaging with X-ray and the position of the X-ray tube 4 at the time of imaging with the X-ray fluoroscope.

また、パターンマッチング処理を実行することによって、拡大率や位置の調整を行うことも可能である。   It is also possible to adjust the enlargement ratio and position by executing the pattern matching process.

いったん調整を行えば、それ以後、X線管4とX線検出器6の位置を変えない限り、リアルタイムのワイヤ追跡動画像中における血管の位置(ただし造影しない限り見えない)と2次元血管画像とは、ほとんど重なり合う位置にあり続けるので、術者は2次元血管画像を参照して血管の位置を把握しつつガイドワイヤを進めることができる。   Once the adjustment is made, the position of the blood vessel in the real-time wire tracking moving image (but not visible unless contrasted) and the two-dimensional blood vessel image are used unless the positions of the X-ray tube 4 and the X-ray detector 6 are changed thereafter. Means that the surgeon can advance the guide wire while grasping the position of the blood vessel with reference to the two-dimensional blood vessel image.

更に、X線管4とX線検出器6の位置を変えても、血管画像がワイヤ追跡動画像に重なり合い続けるように構成できる。すなわち、上記のようにしてひとたび血管画像とワイヤ追跡動画像とが位置合わせされたら、次に術者等は、Cアーム3を回転させるなどして、異なる方向から患部を撮影する。先に撮影した方向を「第1の方向」、当該異なる方向を「第2の方向」と呼ぶことにする。   Furthermore, even if the positions of the X-ray tube 4 and the X-ray detector 6 are changed, the blood vessel image can be configured to continue to overlap the wire tracking moving image. That is, once the blood vessel image and the wire tracking moving image are aligned as described above, the operator or the like then images the affected part from different directions by rotating the C arm 3 or the like. The direction taken first is referred to as a “first direction”, and the different direction is referred to as a “second direction”.

すると、血管画像とワイヤ追跡動画像との間に位置ズレが生じることがある。この位置ズレは、図26に示すように、実際の血管Tと、3次元画像における血管Tの仮想位置T′との間に、第1の方向β1に沿う位置ズレγがある場合に生じる。図27(A)は第1の方向β1から見たワイヤ追跡動画像δ1を表し、図27(B)は第2の方向β2から見たワイヤ追跡動画像δ2を表している。   Then, a positional shift may occur between the blood vessel image and the wire tracking moving image. As shown in FIG. 26, this positional deviation occurs when there is a positional deviation γ along the first direction β1 between the actual blood vessel T and the virtual position T ′ of the blood vessel T in the three-dimensional image. FIG. 27A shows the wire tracking moving image δ1 viewed from the first direction β1, and FIG. 27B shows the wire tracking moving image δ2 viewed from the second direction β2.

そこで、第2の方向β2からワイヤ追跡動画像を観察しながら、3次元画像の仮想位置を第1の方向β1に沿って平行移動することで、図28に示すように、第1の方向β1及び第2の方向β2(のみならず任意の方向)から撮影しても、血管画像とワイヤ追跡動画像との位置が合うようになる。   Accordingly, by observing the wire tracking moving image from the second direction β2 and moving the virtual position of the three-dimensional image along the first direction β1, the first direction β1 as shown in FIG. Even if the image is taken from the second direction β2 (not only an arbitrary direction), the blood vessel image and the wire tracking moving image are aligned.

また、この発明に係る機能を搭載したバイプレーンX線撮影装置においては、同時に2方向から撮影できるので、上記のような2方向からの撮影とそれらを用いた画像間の位置調整は、Cアーム3を回転などして2度に分けて行う必要がないことは言うまでもない。   Moreover, in the biplane X-ray imaging apparatus equipped with the function according to the present invention, since imaging can be performed from two directions at the same time, the imaging from the two directions as described above and the position adjustment between the images using them can be performed using the C-arm. Needless to say, it is not necessary to divide 3 into two parts by rotating 3 or the like.

なお、この実施形態では2次元血管画像の拡大率や位置を調整する場合について説明したが、ワイヤ追跡動画像(のフレーム)を調整するように構成することも可能である。一般に、ワイヤ追跡動画像と2次元血管画像との間において拡大率や位置を相対的に調整可能であればよい。ただ、既にワイヤ追跡動画像がリアルタイムで表示されているところに2次元血管画像を重ねて表示させるので、ワイヤ追跡動画像のサイズや位置を変更すると見にくくなるおそれがある。よって、以上で説明したように2次元血管画像側の調整することが望ましいと考えられる。   In this embodiment, the case where the enlargement ratio and position of the two-dimensional blood vessel image are adjusted has been described. However, the wire tracking moving image (the frame thereof) may be adjusted. Generally, it is only necessary that the enlargement ratio and position can be relatively adjusted between the wire tracking moving image and the two-dimensional blood vessel image. However, since the two-dimensional blood vessel image is superimposed and displayed where the wire tracking moving image is already displayed in real time, it may be difficult to see if the size or position of the wire tracking moving image is changed. Therefore, as described above, it is considered desirable to adjust the two-dimensional blood vessel image side.

<第7の実施形態>
第6の実施形態では、予めX線CTやMRIにより取得された3次元血管画像をレンダリングして得られる2次元血管画像を、ワイヤ追跡動画像に重畳表示させる構成について特に詳しく説明した。この場合、更に別の有用な機能を実現することが可能である。この実施形態では、この有用な機能を実現可能なX線透視装置について説明する。この実施形態に係るX線透視装置は、第6の実施形態と同様の構成を有する。
<Seventh Embodiment>
In the sixth embodiment, the configuration in which a two-dimensional blood vessel image obtained by rendering a three-dimensional blood vessel image acquired in advance by X-ray CT or MRI is displayed in a superimposed manner on the wire tracking moving image has been described in detail. In this case, another useful function can be realized. In this embodiment, an X-ray fluoroscopic apparatus capable of realizing this useful function will be described. The X-ray fluoroscopic apparatus according to this embodiment has the same configuration as that of the sixth embodiment.

重畳表示のための拡大率や位置の調整を行うことにより、ワイヤ追跡動画像におけるワイヤの像の任意の部位(特に先端像)に対応する2次元血管画像中の位置が分かる。したがって、図29に示すように、ワイヤ追跡動画像(フレームF)におけるワイヤの先端像の位置Qは、視点Pと3次元血管画像G中の特定の位置Q´とを結ぶ直線Lに対応している。なお、図29において、符号Gaは、3次元血管画像G中に描写されている血管画像を表す。また、符号Taは、ワイヤ追跡動画像(フレームF)に重畳表示された2次元血管画像に描写されている血管画像を表す。また、図29において、3次元血管画像Gは仮想の位置に配置されている。   By adjusting the enlargement ratio and position for superimposed display, the position in the two-dimensional blood vessel image corresponding to an arbitrary part (particularly, the tip image) of the wire image in the wire tracking moving image can be known. Accordingly, as shown in FIG. 29, the position Q of the wire tip image in the wire tracking moving image (frame F) corresponds to a straight line L connecting the viewpoint P and a specific position Q ′ in the three-dimensional blood vessel image G. ing. In FIG. 29, symbol Ga represents a blood vessel image depicted in the three-dimensional blood vessel image G. A symbol Ta represents a blood vessel image depicted in a two-dimensional blood vessel image superimposed on the wire tracking moving image (frame F). In FIG. 29, the three-dimensional blood vessel image G is arranged at a virtual position.

このように、3次元血管画像G中の血管画像Gaのうち、直線Lに最も近い位置Q´がワイヤの先端像の位置Qに対応していると考えることができる。そこで、3次元血管画像Gを別の視点から見た場合におけるレンダリングを行って別の2次元血管画像を形成し、この別の2次元血管画像におけるワイヤの先端像の位置を特定して表示することが可能である。この機能を3次元トラッキング機能と呼ぶことにする。   Thus, it can be considered that the position Q ′ closest to the straight line L in the blood vessel image Ga in the three-dimensional blood vessel image G corresponds to the position Q of the tip image of the wire. Therefore, rendering is performed when the three-dimensional blood vessel image G is viewed from another viewpoint to form another two-dimensional blood vessel image, and the position of the tip image of the wire in the other two-dimensional blood vessel image is specified and displayed. It is possible. This function is called a three-dimensional tracking function.

3次元トラッキング機能では、第6の実施形態に係る処理に加え、二つの視点のそれぞれに対応するレンダリングを3次元血管画像Gに施して二つの2次元血管画像を形成し、各2次元血管画像上にワイヤの先端像の位置を表示させる。それにより、図30及び図31に示すような画像が表示される。   In the three-dimensional tracking function, in addition to the processing according to the sixth embodiment, rendering corresponding to each of the two viewpoints is performed on the three-dimensional blood vessel image G to form two two-dimensional blood vessel images. The position of the tip image of the wire is displayed on the top. Thereby, images as shown in FIGS. 30 and 31 are displayed.

図30は、ワイヤ追跡動画像(フレームF)の表示態様を表している。このワイヤ追跡動画像には前述のようにカテーテルの像C´とワイヤの像Cが描写されている。更に、第6の実施形態で説明したように、このワイヤ追跡動画像には、2次元血管画像T1と先端位置画像Q1が重畳表示される。2次元血管画像T1は、第1の視点について3次元血管画像Gをレンダリングして得られたものである。先端位置画像Q1は、ワイヤの先端像の位置を表す画像である。   FIG. 30 shows a display mode of the wire tracking moving image (frame F). In this wire tracking moving image, the catheter image C ′ and the wire image C are depicted as described above. Furthermore, as described in the sixth embodiment, a two-dimensional blood vessel image T1 and a tip position image Q1 are superimposed and displayed on this wire tracking moving image. The two-dimensional blood vessel image T1 is obtained by rendering the three-dimensional blood vessel image G with respect to the first viewpoint. The tip position image Q1 is an image representing the position of the tip image of the wire.

また、図31に示すように、表示部31には3次元トラッキング機能に基づく画像を表示するためのトラッキング画面31aが表示される。トラッキング画面31aは図30に示すワイヤ追跡動画像と並んで表示される。トラッキング画面31aには、二つの2次元画像T1、T2が並んで表示される。2次元画像G1は、上記のように第1の視点について3次元血管画像Gをレンダリングして得られたものである。一方、2次元画像T2は、第1の視点とは異なる第2の視点について3次元血管画像Gをレンダリングして得られたものである。更に、2次元画像T1、T2には、それぞれ先端位置画像Q1、Q2が表示される。   As shown in FIG. 31, a tracking screen 31 a for displaying an image based on the three-dimensional tracking function is displayed on the display unit 31. The tracking screen 31a is displayed side by side with the wire tracking moving image shown in FIG. Two two-dimensional images T1 and T2 are displayed side by side on the tracking screen 31a. The two-dimensional image G1 is obtained by rendering the three-dimensional blood vessel image G for the first viewpoint as described above. On the other hand, the two-dimensional image T2 is obtained by rendering the three-dimensional blood vessel image G from a second viewpoint different from the first viewpoint. Furthermore, tip position images Q1 and Q2 are displayed on the two-dimensional images T1 and T2, respectively.

このような表示を行うことにより、術者は、ワイヤ追跡動画像を観察しつつ、異なる方向から見た血管の形態を把握できるとともに、ワイヤの先端が血管のどの辺りに位置しているか明確に把握することができる。   By performing such a display, the surgeon can grasp the shape of the blood vessel viewed from different directions while observing the wire tracking moving image, and can clearly determine where the tip of the wire is located in the blood vessel. I can grasp it.

このように二つの視点からの2次元血管画像T1、T2を表示する場合、特に有効なのは、二つの視点が互いに直交するように設定された場合である。これら二つの視点のうちの一方(上記の例では第1の視点)は、ワイヤ追跡動画像(フレームF)を撮影しているのと同じ視点である。このように互いに直交する二つの視点からの2次元血管画像T1、T2を表示することにより、一方の視点からの2次元血管画像やワイヤ追跡動画像では分からない奥行方向の位置関係を容易に把握することが可能になる。なお、互いに異なる三つ以上の視点に対応する三つ以上の2次元血管画像を形成して表示させることも可能である。   Thus, when displaying the two-dimensional blood vessel images T1 and T2 from two viewpoints, it is particularly effective when the two viewpoints are set to be orthogonal to each other. One of these two viewpoints (the first viewpoint in the above example) is the same viewpoint as when the wire tracking moving image (frame F) is captured. By displaying the two-dimensional blood vessel images T1 and T2 from two viewpoints orthogonal to each other in this way, it is possible to easily grasp the positional relationship in the depth direction that cannot be understood from the two-dimensional blood vessel image and the wire tracking moving image from one viewpoint. It becomes possible to do. It is also possible to form and display three or more two-dimensional blood vessel images corresponding to three or more different viewpoints.

この実施形態で説明した3次元トラッキング機能によれば、ワイヤの先端部位の現在位置が3次元血管画像内のどこに当たるか把握することができる。   According to the three-dimensional tracking function described in this embodiment, it is possible to grasp where the current position of the tip portion of the wire is in the three-dimensional blood vessel image.

3次元血管画像は、被検体の3次元医用画像を基に作成されたものであるから、3次元血管画像中の1点を指定すれば、この点が元の3次元医用画像中のどの点に対応するかが自動的に定まる。したがって、この実施形態において、ワイヤの先端部位の現在位置がどの点に対応しているかを、3次元医用画像に基づく各種画像中に表示することができる。3次元医用画像に基づく画像としては、断層像、MPR(Multiplanar reconstruction)像、ボリュームレンダリング像、サーフェスレンダリング像などがある。それにより、公知の手術ナビゲータ(surgical navigator)と同様の機能を提供できる。なお、手術ナビゲータとは、手術中に、患部やその周辺組織の3次元的位置を提示するものである。   Since the 3D blood vessel image is created based on the 3D medical image of the subject, if one point in the 3D blood vessel image is designated, this point is the point in the original 3D medical image. Whether to correspond to is automatically determined. Therefore, in this embodiment, the point corresponding to the current position of the distal end portion of the wire can be displayed in various images based on the three-dimensional medical image. Examples of the image based on the three-dimensional medical image include a tomographic image, an MPR (Multiplanar Reconstruction) image, a volume rendering image, and a surface rendering image. Thereby, a function similar to that of a known surgical navigator can be provided. The operation navigator presents a three-dimensional position of an affected area and its surrounding tissues during an operation.

この機能を手術ナビゲータ装置として利用することも可能である。そのためには、空間座標をオンラインかつリアルタイムで入力できるインターフェイス(操作部32)を設ける。使用にあたっては、通常の手術ナビゲータと同様に、被検体の3次元画像を予め入力しておく。そして、ワイヤの先端の現在位置に対応する3次元医用画像中の位置の座標情報を、手術ナビゲータ装置にオンラインかつリアルタイムで入力する。それにより、当該機能を手術ナビゲータ装置に適用することが可能となる。   This function can also be used as a surgical navigator device. For this purpose, an interface (operation unit 32) capable of inputting spatial coordinates online and in real time is provided. In use, a three-dimensional image of a subject is input in advance as in a normal surgery navigator. Then, the coordinate information of the position in the three-dimensional medical image corresponding to the current position of the tip of the wire is input to the surgery navigator device online in real time. Thereby, the function can be applied to the surgery navigator device.

3次元トラッキング機能に生じ得る問題点を指摘するとともに、その解決策を提示する。3次元トラッキング機能を実施した際、図29に示したように、直線Lと交差する3次元血管画像中の点が1つであれば問題はない。   In addition to pointing out the problems that can occur in the three-dimensional tracking function, the solution is presented. When the three-dimensional tracking function is performed, there is no problem as long as there is one point in the three-dimensional blood vessel image that intersects the straight line L as shown in FIG.

しかし、直線Lと交差する3次元血管画像中の点が複数存在する場合が起こり得る。その一例を図32に示す。3次元血管画像Gには血管画像Gbが描写されている。ワイヤ追跡動画像(フレームF)には、血管画像Tbを描写する2次元血管画像が重畳表示されている。視点Pと血管画像Tb上の位置Dとを結ぶ直線Lは、3次元血管画像Gの血管画像Gbと二つの位置E1、E2で交差している。そうすると、ワイヤの先端部位が位置Dに存在するときに、この位置Dに対応する位置を一意的に特定できなくなってしまう。なお、この問題が発生しているか否かの判断は、位置Dに対応する3次元血管画像G中の位置が複数個求められたか否か判断することにより行うことができる。   However, there may be a case where there are a plurality of points in the three-dimensional blood vessel image that intersect with the straight line L. An example is shown in FIG. In the three-dimensional blood vessel image G, a blood vessel image Gb is depicted. A two-dimensional blood vessel image depicting the blood vessel image Tb is superimposed and displayed on the wire tracking moving image (frame F). A straight line L connecting the viewpoint P and the position D on the blood vessel image Tb intersects the blood vessel image Gb of the three-dimensional blood vessel image G at two positions E1 and E2. Then, when the tip portion of the wire exists at the position D, the position corresponding to the position D cannot be uniquely specified. Whether or not this problem has occurred can be determined by determining whether or not a plurality of positions in the three-dimensional blood vessel image G corresponding to the position D have been obtained.

このような場合でも、この発明に係る機能を搭載したバイプレーンX線撮影装置であれば、同時に2方向からの撮影ができることから、位置Dに対応する位置がE1であるかE2であるか判定できるため、問題にはならない。しかし、X線源とX線検出器を一つずつしか持たず、単一の方向からしか同時に撮影できない(通常のCアームを具備するような)装置では、これは問題となる。   Even in such a case, the biplane X-ray imaging apparatus equipped with the function according to the present invention can perform imaging from two directions at the same time, so it is determined whether the position corresponding to the position D is E1 or E2. Because it can, it does not matter. However, this is a problem in an apparatus having only one X-ray source and one X-ray detector and capable of imaging at the same time only from a single direction (such as having a normal C-arm).

このような問題に対処するために、たとえば次のような方法を取ることができる。現時点において、上記問題が発生して、3次元画像中の複数の位置E1、E2、・・・・がワイヤの先端像の位置に対応しているとする。このときの視点を第1の視点と呼ぶ。また、第1の視点についてレンダリングされて動画像に重畳表示されている画像を第1の2次元血管画像と呼ぶ。   In order to deal with such a problem, for example, the following method can be taken. It is assumed that at the present time, the above-described problem occurs and a plurality of positions E1, E2,... In the three-dimensional image correspond to the positions of the tip images of the wires. This viewpoint is referred to as a first viewpoint. An image rendered with respect to the first viewpoint and superimposed on the moving image is referred to as a first two-dimensional blood vessel image.

視点決定部71は、第1の視点と異なる第2の視点(たとえば第1の視点に直交する視点)を求める。レンダリング部72は、第2の視点について3次元血管画像Gをレンダリングして第2の2次元血管画像を形成する。画像調整部73は第2の2次元血管画像の位置調整等を行う。   The viewpoint determination unit 71 obtains a second viewpoint different from the first viewpoint (for example, a viewpoint orthogonal to the first viewpoint). The rendering unit 72 renders the three-dimensional blood vessel image G for the second viewpoint to form a second two-dimensional blood vessel image. The image adjustment unit 73 adjusts the position of the second two-dimensional blood vessel image.

画像処理部23は、ワイヤ特定部41により特定されたワイヤの像の位置情報に基づき、各2次元血管画像においてワイヤの先端部位に対応する位置を求める。この処理は、たとえば次のようにして実行される。まず、動画像を構成する複数のフレームのうちの一つのフレームにおけるワイヤの像の先端部位を、ワイヤ特定部41による特定結果に基づいて特定する。次に、この先端部位に対応する第1の2次元画像中の位置を特定する。続いて、第1の2次元画像中の当該特定位置に対応する3次元血管画像G中の位置を特定する。そして、3次元血管画像G中の当該特定位置に対応する第2の2次元画像中の位置を特定する。このような処理を実行する画像処理部23は、この発明の「位置特定手段」の一例である。   The image processing unit 23 obtains a position corresponding to the distal end portion of the wire in each two-dimensional blood vessel image based on the position information of the wire image specified by the wire specifying unit 41. This process is executed as follows, for example. First, the tip portion of the wire image in one of the plurality of frames constituting the moving image is identified based on the identification result by the wire identification unit 41. Next, a position in the first two-dimensional image corresponding to the tip portion is specified. Subsequently, a position in the three-dimensional blood vessel image G corresponding to the specific position in the first two-dimensional image is specified. Then, a position in the second two-dimensional image corresponding to the specific position in the three-dimensional blood vessel image G is specified. The image processing unit 23 that executes such processing is an example of the “position specifying unit” of the present invention.

システム制御部21は、第1及び第2の2次元血管画像をトラッキング画面31aに表示させる。更に、システム制御部21は、画像処理部23により求められた全ての位置を各2次元血管画像上に表示させる。   The system control unit 21 displays the first and second two-dimensional blood vessel images on the tracking screen 31a. Furthermore, the system control unit 21 displays all the positions obtained by the image processing unit 23 on each two-dimensional blood vessel image.

このときの表示例を図33に示す。第1の2次元血管画像K1には1つの先端位置画像H1が表示されている。第2の2次元血管画像K2には二つの先端位置画像J1、J2が表示されている。これでは、先端位置画像H1に対応する位置が先端位置画像J1、J2のどちらであるか分からない。しかし、ワイヤを操作して前後に移動させて、表示される先端位置画像の個数を変化させることにより、上記問題は解決される。   A display example at this time is shown in FIG. One tip position image H1 is displayed in the first two-dimensional blood vessel image K1. Two tip position images J1 and J2 are displayed in the second two-dimensional blood vessel image K2. In this case, it is unknown whether the position corresponding to the tip position image H1 is the tip position image J1 or J2. However, the above problem is solved by manipulating the wire and moving it back and forth to change the number of displayed tip position images.

3次元トラッキングの上記問題の別の解決方法について、図34を参照しながら説明する。図34では、ワイヤの像Cの先端像の位置Waと視点Pとを通る直線Lについて、この直線Lと3次元血管画像Gの血管画像Gbとが2点E1、E2で交差してしまっている。   Another solution to the above three-dimensional tracking problem will be described with reference to FIG. In FIG. 34, for a straight line L passing through the position Wa of the tip image of the wire image C and the viewpoint P, the straight line L intersects with the blood vessel image Gb of the three-dimensional blood vessel image G at two points E1 and E2. Yes.

画像処理部23は、ワイヤの像Cのうちの先端像の位置Waだけでなく、ワイヤの像Cの他の部位に相当する位置D´も選択する。この処理は、ワイヤ特定部41による特定結果に基づいて実行される。なお、選択される位置は任意であるが、一例として先端像から所定距離だけ離れた位置や、後端位置を選択できる。   The image processing unit 23 selects not only the position Wa of the tip image in the wire image C but also a position D ′ corresponding to another part of the wire image C. This process is executed based on the identification result by the wire identification unit 41. The position to be selected is arbitrary, but as an example, a position away from the front image by a predetermined distance or a rear end position can be selected.

次に、画像処理部23は、選択された位置D´に対応する2次元血管画像中の血管画像Tbにおける位置を特定する。この2次元血管画像はワイヤ追跡動画像(フレームF)に重畳されているので、画像位置合わせ結果に基づいて当該位置を容易に特定できる。この特定位置についても符号D´で表す。   Next, the image processing unit 23 specifies a position in the blood vessel image Tb in the two-dimensional blood vessel image corresponding to the selected position D ′. Since the two-dimensional blood vessel image is superimposed on the wire tracking moving image (frame F), the position can be easily specified based on the image alignment result. This specific position is also represented by the symbol D ′.

更に、画像処理部23は、位置D´に対応する3次元血管画像G中の位置E3を特定する。なお、ワイヤの先端像において上記問題が生じている場合であっても、他の部位については、3次元血管画像G中の位置を一意的に求められることが多い。なお、この段階でも複数の位置が特定された場合には、ワイヤの像Cの更に他の部位に相当する位置を選択することで、3次元血管画像G中の位置が一意的に求められるまで上記の処理を反復すればよい。   Furthermore, the image processing unit 23 specifies a position E3 in the three-dimensional blood vessel image G corresponding to the position D ′. Even when the above-described problem occurs in the tip image of the wire, the position in the three-dimensional blood vessel image G is often obtained uniquely for other parts. If a plurality of positions are identified even at this stage, a position corresponding to another part of the wire image C is selected until a position in the three-dimensional blood vessel image G is uniquely obtained. What is necessary is just to repeat said process.

続いて、画像処理部23は、特定された3次元血管画像G中の位置E3に基づいて、二つ以上の特定位置E1、E2のうちの一つを選択する。この処理はたとえば、位置E3に対する各位置E1、E2の位置関係や距離に基づいて実行できる。また、2次元血管画像とともに位置E1、E2、E3を表示することで、術者等が適当な位置を選択するようにしてもよい。ここではE2が選択されたものとする。   Subsequently, the image processing unit 23 selects one of the two or more specific positions E1 and E2 based on the position E3 in the specified three-dimensional blood vessel image G. This process can be executed based on, for example, the positional relationship or distance between the positions E1 and E2 with respect to the position E3. Further, by displaying the positions E1, E2, and E3 together with the two-dimensional blood vessel image, the operator or the like may select an appropriate position. Here, it is assumed that E2 is selected.

更に、画像処理部23は、第2の視点に基づく第2の2次元血管画像における、選択された位置E2に対応する位置を特定する。   Further, the image processing unit 23 specifies a position corresponding to the selected position E2 in the second two-dimensional blood vessel image based on the second viewpoint.

3次元トラッキングの上記問題の他の解決方法として次のようなものがある。上記問題が発生したときに、画像処理部23は、過去においてこの問題が発生していなかった最新の時点(フレーム)を探索する。   Other solutions for the above three-dimensional tracking problem are as follows. When the above problem occurs, the image processing unit 23 searches for the latest time point (frame) at which this problem has not occurred in the past.

すなわち、画像処理部23は、現在のフレームFnより過去のフレームF1〜F(n―1)について、ワイヤの先端像に対応する3次元血管画像G中の位置を特定する。そして、画像処理部23は、3次元血管画像Gにおいてこのような位置が一つしか特定されないような最新のフレームを、過去のフレームF1〜F(n―1)のうちから選択する。   That is, the image processing unit 23 specifies the position in the three-dimensional blood vessel image G corresponding to the tip image of the wire for the frames F1 to F (n−1) past the current frame Fn. Then, the image processing unit 23 selects the latest frame in which only one such position is specified in the three-dimensional blood vessel image G from the past frames F1 to F (n−1).

図35に示すように、この最新のフレームに対応する3次元血管画像G中の特定位置を符号E4で表す。   As shown in FIG. 35, a specific position in the three-dimensional blood vessel image G corresponding to this latest frame is denoted by reference numeral E4.

続いて、画像処理部23は、この最新のフレームに対応する3次元血管画像G中の特定位置E4と、直線Lと交差する各特定位置E1、E2との距離を算出する。この距離は、3次元血管画像Gが定義された3次元座標系に基づくユークリッド距離であってもよいし、血管画像Gbに沿った道のりであってもよい。   Subsequently, the image processing unit 23 calculates the distance between the specific position E4 in the three-dimensional blood vessel image G corresponding to the latest frame and the specific positions E1 and E2 intersecting the straight line L. This distance may be a Euclidean distance based on the three-dimensional coordinate system in which the three-dimensional blood vessel image G is defined, or may be a road along the blood vessel image Gb.

更に、画像処理部23は、算出された距離が最小である特定位置を選択する。図35に示す場合には位置E1が選択される。そして、画像処理部23は、第2の視点に基づく第2の2次元血管画像における、選択された位置E1に対応する位置を特定する。   Furthermore, the image processing unit 23 selects a specific position where the calculated distance is the minimum. In the case shown in FIG. 35, the position E1 is selected. Then, the image processing unit 23 specifies a position corresponding to the selected position E1 in the second two-dimensional blood vessel image based on the second viewpoint.

<第8の実施形態>
複数のワイヤを用いて手術を行う場合において、複数のワイヤの像が同時に透視画像に描写されることがある。たとえば、不整脈の治療を目的としてアブレーション術が行われることがある。このとき、2本のワイヤ(電極カテーテルとアブレーションカテーテル)が同時に血管内に挿入される。電極カテーテルは、その先端を心臓壁に密着させた状態で固定される。アブレーションカテーテルは、その先端を術者が適切ないくつかの位置に逐次に置いて電流を流すことで、心筋の一部を焼灼する。このようなアブレーション術においては、次の2つのケースが生じうる:(1)アブレーションカテーテルの先端を適切な位置へ移動させる際に、アブレーションカテーテルが概ね静止した状態で表示させることによって、カテーテルの操作を支援できることが望ましい場合;(2)電極カテーテルが概ね静止した(したがって、その周囲の心筋の動きが概ね静止した)状態で表示を行うことによって、アブレーションカテーテルの先端を移動させるべき適切な目的箇所を判断する作業を支援できることが望ましい場合。このとき、上記の各実施形態では、どのワイヤの像を処理対象とするか一意的に決定できない。この問題を解決するために、次のような手法を適用することができる。
<Eighth Embodiment>
When an operation is performed using a plurality of wires, images of the plurality of wires may be drawn on the fluoroscopic image at the same time. For example, ablation may be performed for the purpose of treating arrhythmia. At this time, two wires (electrode catheter and ablation catheter) are simultaneously inserted into the blood vessel. The electrode catheter is fixed in a state where its tip is in close contact with the heart wall. The ablation catheter cauterizes a part of the myocardium by applying an electric current with the tip of the ablation catheter placed sequentially at appropriate positions by the operator. In such ablation, the following two cases may occur: (1) When the distal end of the ablation catheter is moved to an appropriate position, the catheter is operated by displaying the ablation catheter in a substantially stationary state. (2) Appropriate target location where the distal end of the ablation catheter should be moved by displaying in a state where the electrode catheter is generally stationary (and thus the movement of the surrounding myocardium is generally stationary) When it is desirable to be able to support the work of judging. At this time, in each of the above embodiments, it is not possible to uniquely determine which wire image is to be processed. In order to solve this problem, the following method can be applied.

第1の手法では、透視画像の画角の中心に最も近いワイヤの像を選択する。これは、現に操作されているワイヤの像を表示画面の中心に配置させることが多いことを考慮したものである。   In the first method, an image of the wire closest to the center of the angle of view of the fluoroscopic image is selected. This takes into account that the image of the wire currently being operated is often placed at the center of the display screen.

この手法を実現するために、まず、ワイヤ特定部41は、その特定結果に基づいて、ワイヤの像が二つ以上特定されたか判断する。この処理は、たとえば、ワイヤの像として特定された画素の配列に基づいて、特定された画素の集合の連結成分の個数をカウントすることにより実現できる。   In order to realize this method, first, the wire specifying unit 41 determines whether two or more images of the wire have been specified based on the specifying result. This process can be realized, for example, by counting the number of connected components of the specified set of pixels based on the arrangement of the pixels specified as the wire image.

ワイヤの像が二つ以上特定された場合、画像処理部23は、フレーム中心に最も近いワイヤの像を選択する。このとき、各ワイヤの像とフレーム中心との距離を算出する必要がある。この距離は、たとえば次のように定義される。まず、各ワイヤの像中の各点(各画素)と、フレーム中心との距離を算出する。次に、算出された距離のうち最小値となる点を選択する。そして、この距離の最小値を当該ワイヤの像とフレーム中心との距離とする。また、各ワイヤの先端像とフレーム中心との距離を算出し、それを当該ワイヤの像とフレーム中心との距離として定義することも可能である。この手法を実行する画像処理部23は、この発明の「第1の選択手段」の一例である。   When two or more wire images are specified, the image processing unit 23 selects the wire image closest to the center of the frame. At this time, it is necessary to calculate the distance between each wire image and the frame center. This distance is defined as follows, for example. First, the distance between each point (each pixel) in the image of each wire and the frame center is calculated. Next, the point which becomes the minimum value among the calculated distances is selected. The minimum value of the distance is set as the distance between the wire image and the frame center. It is also possible to calculate the distance between the tip image of each wire and the frame center and define it as the distance between the wire image and the frame center. The image processing unit 23 that executes this technique is an example of the “first selection means” in the present invention.

位置合わせ処理部43は、各フレームから選択されたワイヤの像を重ね合わせるようにして、フレーム間の位置合わせを行う。それにより、適切なワイヤの像に基づいて動画像を表示させることができる。   The alignment processing unit 43 performs alignment between frames so as to superimpose images of wires selected from the respective frames. Thereby, a moving image can be displayed based on an appropriate wire image.

なお、一つのフレームにおけるワイヤの像が選択されたら、それ以降のフレームについては当該ワイヤの像の位置や形状を参照することで当該フレームにおけるワイヤの像を選択することが可能である。なお、ワイヤの像の位置や形状は、ワイヤ特定部41による特定結果から得られる。   When a wire image in one frame is selected, it is possible to select a wire image in the frame by referring to the position and shape of the wire image for the subsequent frames. Note that the position and shape of the image of the wire are obtained from the result of identification by the wire identification unit 41.

第2の手法では、まず、複数のワイヤの像のそれぞれについて位置合わせを実行。画像処理部23は、各ワイヤの像における位置合わせの精度を求める。この位置合わせする精度としては、たとえば、アフィン変換(平行移動及び回転移動)を求めて位置合わせを行ったときの、フレーム間におけるワイヤの像のずれ量が用いられる。このずれ量としては、たとえば、フレーム間におけるワイヤの像の画像相関の値などを用いても良い。   In the second method, first, alignment is performed for each of a plurality of wire images. The image processing unit 23 calculates the accuracy of alignment in the image of each wire. As the accuracy of this alignment, for example, the deviation amount of the wire image between the frames when the alignment is performed by obtaining affine transformation (parallel movement and rotational movement) is used. As this deviation amount, for example, an image correlation value of the wire image between frames may be used.

更に、画像処理部23は、位置合わせの精度が最も低いワイヤの像を選択する。すなわち、第2の手法は、平行移動や回転移動では説明できない時系列変化が最も大きいワイヤの像を選択するものである。なぜなら、こうして選択されたワイヤは、術者がそのワイヤに操作手技を加えたことによって前進、後退、変形等を生じたために位置合わせの精度が低下したものと推定され、そして、術者が注目したいのは正に操作手技を加えているワイヤとその近辺だからである。この手法を実行する画像処理部23は、この発明の「第2の選択手段」の一例である。   Further, the image processing unit 23 selects an image of a wire having the lowest alignment accuracy. In other words, the second method is to select an image of a wire having the largest time series change that cannot be explained by parallel movement or rotational movement. This is because the wire selected in this way is estimated to have been lowered in alignment accuracy due to advancement, retraction, deformation, etc. caused by the operator performing an operation procedure on the wire. I want to do that because it is in the vicinity of the wire that is just adding manipulation techniques. The image processing unit 23 that executes this technique is an example of the “second selection unit” in the present invention.

なお、このような時系列変化としては形状の変化が最も影響すると考えられる。よって、ワイヤの像の形状を特徴づける量を参照して上記選択を行ってもよい。このような量の例として、屈曲部位の曲率や、曲率が最大の位置と両端との距離の差などが考えられる。   In addition, it is thought that a change of a shape has the most influence as such a time series change. Thus, the selection may be made with reference to the amount that characterizes the shape of the wire image. Examples of such an amount include the curvature of the bent portion, the difference in distance between the position where the curvature is maximum and both ends.

位置合わせ処理部43は、各フレームから選択されたワイヤの像を重ね合わせるようにして、フレーム間の位置合わせを行う。それにより、適切なワイヤの像に基づいて動画像を表示させることができる。   The alignment processing unit 43 performs alignment between frames so as to superimpose images of wires selected from the respective frames. Thereby, a moving image can be displayed based on an appropriate wire image.

第3の手法では、とりあえずいずれかのワイヤの像に基づいてワイヤ追跡動画像を表示させる。術者は、表示されたワイヤ追跡動画像を観察し、このワイヤ追跡動画像でよければそのまま手術を行う。   In the third method, a wire tracking moving image is displayed based on any wire image for the time being. The surgeon observes the displayed wire tracking moving image, and if the wire tracking moving image is acceptable, the surgeon performs the operation as it is.

他方、術者等が見たいワイヤ以外のワイヤを追跡したワイヤ追跡動画像が表示された場合には、術者等は操作部32を用いて所定の操作を行う。この操作を受けると、画像処理部23は、別のワイヤの像に基づいて各フレームを処理する。それにより、別のワイヤの像に基づくワイヤ追跡動画像が新たに表示される。なお、別のワイヤの像への切り替えは、ワイヤ特定部41による特定結果に基づいて容易に行うことが可能である。術者等は、見たいワイヤを追跡したワイヤ追跡動画像が表示されるようになるまで、上記操作を反復すればよい。   On the other hand, when a wire tracking moving image tracking a wire other than the wire that the surgeon wants to see is displayed, the surgeon performs a predetermined operation using the operation unit 32. Upon receiving this operation, the image processing unit 23 processes each frame based on another wire image. Thereby, a wire tracking moving image based on another wire image is newly displayed. Note that switching to another wire image can be easily performed based on the identification result by the wire identification unit 41. The surgeon or the like may repeat the above operation until a wire tracking moving image that tracks the wire to be viewed is displayed.

この手法において、操作部32はこの発明の「操作手段」の一例であり、画像処理部23は「切替手段」の一例である。   In this technique, the operation unit 32 is an example of the “operation unit” of the present invention, and the image processing unit 23 is an example of the “switching unit”.

<第9の実施形態>
前述した各実施形態において、ワイヤの像の特定に失敗したり、フレーム間の位置合わせに失敗したりすることも想定される。その場合、適切なアフィン変換が得られず、したがって適切なワイヤ追跡動画像を表示できなかったり、動画像が途中で乱れたりしてしまう。しかし、このような場合であっても、ワイヤ追跡動画像の状態をできるだけ維持することが望ましい。
<Ninth Embodiment>
In each of the embodiments described above, it may be assumed that the identification of the wire image fails or the alignment between frames fails. In that case, an appropriate affine transformation cannot be obtained, and accordingly, an appropriate wire tracking moving image cannot be displayed, or the moving image is disturbed in the middle. However, even in such a case, it is desirable to maintain the state of the wire tracking moving image as much as possible.

そのための第1の方法は、フレームFnにおいて上記のような失敗が生じたときに、フレームFnをワイヤ追跡動画像として表示せず、その直前のフレームF(n−1)を表示し続けることである。この場合、ワイヤ追跡動画像は、表示される像が変化せずに止まってしまうが(つまり一時的にフリーズした状態になるが)、やがて上記失敗の無い処理が行われると、フリーズ状態が解けてワイヤ追跡動画像の表示が動き始める。もし、毎秒10フレーム程度のフレームレートで表示を行っていたとすると、そのうちの1,2フレームが失敗しても、実用上の支障はない。   The first method for that purpose is to display the immediately preceding frame F (n−1) without displaying the frame Fn as a wire tracking moving image when the above-described failure occurs in the frame Fn. is there. In this case, the wire tracking moving image stops without changing the displayed image (that is, temporarily freezes), but if the process without the failure is performed, the freeze state is solved. As a result, the wire tracking moving image starts to move. If display is performed at a frame rate of about 10 frames per second, there is no practical problem even if one or two of the frames fail.

なお、上記の各実施形態において、上記失敗が生じたフレームFnをあたかも存在しなかったかのように扱い、これを無視するように構成することが望ましい。これはすなわち、次に上記失敗が生じないフレーム(たとえばフレームF(n+1))が得られたときに、このフレームF(n+1)は、上記失敗が生じたフレームFnではなく、上記失敗が生じなかったフレームF(n−1)に対して位置合わせがなされることから、この発明に係る機能の効果を持続することができるからである。   In each of the above embodiments, it is desirable that the frame Fn in which the failure has occurred be handled as if it did not exist and be ignored. That is, when a frame in which the above failure does not occur (for example, frame F (n + 1)) is obtained, this frame F (n + 1) is not the frame Fn in which the failure has occurred, and the failure does not occur. This is because the effect of the function according to the present invention can be maintained because the alignment is performed with respect to the frame F (n-1).

また、別の方法として、フレームFnにおいて失敗が生じた場合、算出されなかったアフィン変換Tの代用として、その直前のフレームF(n―1)に対応するアフィン変換T(n―1)を用いてフレームFnの位置合わせを行うことができる。 As another method, if the failure in the frame Fn is generated, as a substitute for the affine transformation T n which has not been calculated, the affine transformation T (n-1) corresponding to the frame F (n-1) the immediately preceding It is possible to align the frame Fn.

更に別の手法として、フレームFnの直前の複数(たとえば数個〜数十個程度)のフレームに対応するアフィン変換T(n―1)、T(n―2)、T(n―3)・・・・に基づいて、フレームFnに対応するアフィン変換を推定して適用するようにしてもよい。この処理は、この発明の「推定手段」としての画像処理部23が実行する。 As yet another technique, affine transformations T (n-1) , T (n-2) , T (n-3) , corresponding to a plurality of frames (for example, about several to several tens) immediately before the frame Fn , The affine transformation corresponding to the frame Fn may be estimated and applied. This processing is executed by the image processing unit 23 as “estimating means” of the present invention.

アフィン変換を推定する処理は、公知の信号処理技術を適宜に応用して実行される。たとえば、心拍や呼吸などがほぼ周期的に行われることを考慮して、過去のフレームにおける回転角度θの変動が時間をパラメータとする周期関数で近似できるものと仮定する。画像処理部23は、過去のアフィン変換T(n―1)、T(n―2)、T(n―3)・・・・における回転角度θの時間変化に基づいて、その変動周期を推定する。 The process for estimating the affine transformation is executed by appropriately applying a known signal processing technique. For example, considering that heartbeats and breathing are performed almost periodically, it is assumed that the fluctuation of the rotation angle θ in the past frame can be approximated by a periodic function using time as a parameter. The image processing unit 23 estimates the fluctuation period based on the temporal change of the rotation angle θ in the past affine transformations T (n-1) , T (n-2) , T (n-3). To do.

更に、画像処理部23は、この変動周期の推定値に基づいて過去の回転角度θの波形を外挿して、アフィン変換Tにおける回転角度θを推定する。 Further, the image processing unit 23 extrapolates the waveform of the past rotation angle θ based on the estimated value of the fluctuation period, and estimates the rotation angle θ in the affine transformation T n .

同様に、平行移動量u,vについても、同じ周期に基づいて過去のアフィン変換T(n―1)、T(n―2)、T(n―3)・・・・に基づいて過去の平行移動量u,vの波形をそれぞれ外挿して、アフィン変換Tにおける平行移動量u,vをそれぞれ推定する。 Similarly, with respect to the parallel movement amounts u and v, based on the same cycle, the past movements based on the past affine transformations T (n-1) , T (n-2) , T (n-3) . translation amount u, v of the waveform by interpolating outside respectively, and estimates the amount of parallel movement u in the affine transformation T n, v, respectively.

なお、上記のようにアフィン変換を代用している間、その旨を示す情報を表示部31に表示したり、音声出力により通知したりすることが可能である。   In addition, while substituting the affine transformation as described above, information indicating that can be displayed on the display unit 31 or notified by voice output.

また、一連のフレームで失敗が連続して生じると、ワイヤ追跡動画像の乱れなどから却って術者の集中を削ぐおそれがある。そこで、予め定められたフレーム数だけ失敗が続いたことに対応して、動き抑制機能を停止させるように構成することができる。同様に、予め定められた時間だけ失敗が続いたことに対応して、動き抑制機能を停止させるように構成することもできる。   Further, if failures occur continuously in a series of frames, there is a risk that the surgeon's concentration may be cut away from the disturbance of the wire tracking moving image. Therefore, it is possible to configure the motion suppression function to stop in response to the failure for a predetermined number of frames. Similarly, it is also possible to configure the motion suppression function to stop in response to failure continuing for a predetermined time.

この処理は、この発明の「停止手段」としての画像処理部23により実行される。そのために、画像処理部23には、連続して処理を失敗した回数(フレーム数)をカウントするカウンタや、連続して処理が失敗している時間を計時するタイマなどが設けられる。   This process is executed by the image processing unit 23 as the “stop unit” of the present invention. For this purpose, the image processing unit 23 is provided with a counter that counts the number of times the processing has failed (the number of frames), a timer that counts the time during which the processing has failed continuously, and the like.

なお、動き抑制機能を停止させた場合でも、従来と同様の動画像(通常の透視画像)の表示が継続される。このとき、動き抑制機能が停止されている旨の情報を表示したり、音声出力により通知したりすることができる。   Even when the motion suppression function is stopped, the same moving image (ordinary fluoroscopic image) is displayed as before. At this time, information indicating that the motion suppression function is stopped can be displayed or notified by voice output.

また、ワイヤの像の動きを抑制させた動画像を表示させていない間であっても、ワイヤの像を特定する処理や、位置合わせ処理を実行するようにしてもよい。その場合、適切なアフィン変換が得られたことに対応して動き抑制機能を自動的に再開させることが可能である。   Further, even when a moving image in which the movement of the wire image is suppressed is not displayed, processing for specifying the wire image or alignment processing may be executed. In that case, it is possible to automatically restart the motion suppression function in response to obtaining an appropriate affine transformation.

1 被検体
2 天板
4 X線管
6 X線検出器
20 演算制御装置
21 システム制御部
22 記憶部
23 画像処理部
24 表示制御部
31 表示部
32 操作部
41 ワイヤ特定部
43 位置合わせ処理部
51 先端像特定部
52 トリム枠位置演算部
61 取得タイミング検知部
62 造影血管像形成部
71 視点決定部
72 レンダリング部
73 画像調整部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Subject 2 Top plate 4 X-ray tube 6 X-ray detector 20 Arithmetic control device 21 System control part 22 Storage part 23 Image processing part 24 Display control part 31 Display part 32 Operation part 41 Wire specific part 43 Positioning process part 51 Tip image specifying unit 52 Trim frame position calculating unit 61 Acquisition timing detecting unit 62 Contrast-enhanced blood vessel image forming unit 71 Viewpoint determining unit 72 Rendering unit 73 Image adjusting unit

Claims (20)

索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてX線を照射するX線照射手段と、前記被検体を透過した前記X線を検出するX線検出手段とを有し、前記X線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するX線透視装置であって、
前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、
前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像の曲線形状とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の曲線形状との一致の度合いを求め、求められた前記一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、
前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、前記挿入器具の像の動きを抑制した挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするX線透視装置。
X-ray irradiating means for irradiating X-rays toward a subject with a cord-like insertion instrument inserted therein, and X-ray detecting means for detecting the X-rays transmitted through the subject, An X-ray fluoroscopic apparatus that forms and displays a moving image depicting the inside of the subject based on a detection result by a line detection unit,
A specifying means for specifying an image of the insertion instrument in real time from a plurality of frames included in the moving image;
The degree of coincidence between the curve shape of the image of the insertion instrument in one frame of the frames of the moving image and the curve shape of the image of the insertion instrument in the past frame is determined. The alignment processing means for performing the alignment processing of the one frame and the past frame in real time,
Display means for displaying an insertion instrument alignment moving image in which movement of the image of the insertion instrument is suppressed by sequentially displaying the frames processed by the alignment processing means in real time;
An X-ray fluoroscopic apparatus comprising:
前記位置合わせ処理手段は、前記一致の度合いが略最大になるように、前記一のフレームの平行移動及び/又は回転移動を行なって前記位置合わせを行う、
ことを特徴とする請求項1に記載のX線透視装置。
The alignment processing means performs the alignment by performing parallel movement and / or rotational movement of the one frame so that the degree of coincidence becomes substantially maximum.
The X-ray fluoroscopic apparatus according to claim 1.
索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてX線を照射するX線照射手段と、前記被検体を透過した前記X線を検出するX線検出手段とを有し、前記X線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するX線透視装置であって、
前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、
前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、
前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、
を備え、
前記位置合わせ処理手段は、前記動画像の所定期間のフレームのうちの最初の二つのフレーム以外の各フレームについて、それより過去の二つ以上のフレームに対する前記位置合わせの結果と、当該フレームと前記過去の二つ以上のフレームのうちの最新のフレームとの前記位置合わせの結果とに基づいて、当該フレームと前記過去の二つ以上のフレームのうちの最初のフレームとを位置合わせする、
ことを特徴とするX線透視装置。
X-ray irradiating means for irradiating X-rays toward a subject with a cord-like insertion instrument inserted therein, and X-ray detecting means for detecting the X-rays transmitted through the subject, An X-ray fluoroscopic apparatus that forms and displays a moving image depicting the inside of the subject based on a detection result by a line detection unit,
A specifying means for specifying an image of the insertion instrument in real time from a plurality of frames included in the moving image;
Based on the degree of coincidence between the image of the insertion instrument in one of the frames of the moving image and the image of the insertion instrument in a frame earlier than the frame, the alignment of the one frame and the past frame is performed. Alignment processing means for performing processing in real time;
Display means for displaying an insertion instrument alignment moving image by sequentially displaying the frames processed by the alignment processing means in real time;
With
The alignment processing means, for each frame other than the first two frames of the frames of the moving image for a predetermined period, the alignment result with respect to two or more previous frames, the frame and the frame Based on the result of the alignment with the latest frame of the two or more past frames, align the frame with the first frame of the two or more past frames.
X-ray fluoroscopic apparatus characterized by the above.
前記位置合わせ処理手段は、前記一のフレームの前記挿入器具の像と、前記過去のフレームの前記挿入器具の像における前記挿入器具の屈曲部分の位置が略一致するように前記位置合わせ処理を行なう、
ことを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のX線透視装置。
The alignment processing means performs the alignment processing so that the position of the bent portion of the insertion instrument in the image of the insertion instrument in the previous frame substantially coincides with the position of the bent portion of the insertion instrument. ,
The X-ray fluoroscopy device according to any one of claims 1 to 3, wherein
索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてX線を照射するX線照射手段と、前記被検体を透過した前記X線を検出するX線検出手段とを有し、前記X線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するX線透視装置であって、
前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、
前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、
前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、
を備え、
前記位置合わせ処理手段は、前記挿入器具の像の各点における屈曲の度合いに応じて前記各点に重みを付与し、前記重みに基づいて前記一致の度合いを評価するとともに、前記一のフレームの前記挿入器具の像と、前記過去のフレームの前記挿入器具の像における前記挿入器具の屈曲部分の位置が略一致するように前記位置合わせ処理を行なう、
ことを特徴とするX線透視装置。
X-ray irradiating means for irradiating X-rays toward a subject with a cord-like insertion instrument inserted therein, and X-ray detecting means for detecting the X-rays transmitted through the subject, An X-ray fluoroscopic apparatus that forms and displays a moving image depicting the inside of the subject based on a detection result by a line detection unit,
A specifying means for specifying an image of the insertion instrument in real time from a plurality of frames included in the moving image;
Based on the degree of coincidence between the image of the insertion instrument in one of the frames of the moving image and the image of the insertion instrument in a frame earlier than the frame, the alignment of the one frame and the past frame is performed. Alignment processing means for performing processing in real time;
Display means for displaying an insertion instrument alignment moving image by sequentially displaying the frames processed by the alignment processing means in real time;
With
The alignment processing unit assigns a weight to each point according to the degree of bending at each point of the image of the insertion instrument, evaluates the degree of coincidence based on the weight, and The alignment processing is performed so that the position of the bent portion of the insertion instrument in the image of the insertion instrument and the image of the insertion instrument in the past frame substantially coincide with each other.
X-ray fluoroscopic apparatus characterized by the above.
前記特定手段は、順次に取得されるフレームのそれぞれにおける前記挿入器具の像をリアルタイムで特定し、
前記位置合わせ処理手段は、順次に特定される前記挿入器具の像に基づいて、前記一のフレームの平行移動及び/又は回転移動にかかるパラメータを算出し、かつ、前記パラメータの値の大きさに基づいて、前記位置合わせ処理を開始するフレームを決める
ことを特徴とする請求項1に記載のX線透視装置。
The specifying means specifies the image of the insertion instrument in each of the sequentially acquired frames in real time,
The alignment processing means calculates a parameter for translational and / or rotational movement of the one frame based on sequentially specified images of the insertion tool, and sets the value of the parameter to the magnitude of the parameter value. The X-ray fluoroscopic apparatus according to claim 1, wherein a frame on which the alignment process is started is determined based on the X-ray fluoroscopic apparatus.
前記位置合わせ処理手段は、前記被検体の心電信号に基づいて、心拍による体内組織の動きが小さくなるタイミングで、前記位置合わせ処理を開始することを特徴とする請求項2に記載のX線透視装置。   3. The X-ray according to claim 2, wherein the alignment processing unit starts the alignment processing at a timing at which movement of a body tissue due to a heartbeat becomes small based on an electrocardiographic signal of the subject. Fluoroscopy device. 前記位置合わせ処理手段は、
前記挿入器具位置わせ動画像のフレームのそれぞれにおける前記挿入器具の像の先端部位を前記特定手段による当該像の特定結果に基づいて特定する先端部位特定手段と、
予め決定されたサイズの所定範囲を前記動画像のフレームのそれぞれに設定するために、前記動画像のフレームのうちの最初のフレーム以外の各フレームについて、当該フレーム内における前記先端部位の位置と前記過去のフレームにおける前記所定範囲の位置とに基づいて、前記所定範囲内に前記先端部位が含まれるように当該フレーム内における前記所定範囲の位置を変更する変更手段と、
を含み、
前記表示手段は、前記各フレームから前記所定範囲内の画像を切り出して得られる部分動画像をリアルタイムで表示する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のX線透視装置。
The alignment processing means includes
A tip section specifying means for specifying, based on the identification result of the image by the specifying unit to the distal end portion of the image of the insertion instrument in each frame of the insertion tool Align moving image,
In order to set a predetermined range of a predetermined size for each of the frames of the moving image, for each frame other than the first frame of the frames of the moving image, the position of the tip portion in the frame and the Changing means for changing the position of the predetermined range in the frame so that the tip portion is included in the predetermined range based on the position of the predetermined range in the past frame;
Including
The display means displays a partial moving image obtained by cutting out an image within the predetermined range from each frame in real time;
The X-ray fluoroscopic apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein
前記表示手段は、前記変更手段による変更を行っていない前記挿入器具位置合わせ動画像と、前記部分動画像とを同時に表示するとともに、前記部分動画像の境界を表す画像を前記挿入器具位置合わせ動画像中に表示する、
ことを特徴とする請求項8に記載のX線透視装置。
The display means simultaneously displays the insertion instrument alignment moving image that has not been changed by the changing means and the partial moving image, and displays an image representing the boundary of the partial moving image as the insertion instrument alignment moving image. Displayed in the image,
The X-ray fluoroscopic apparatus according to claim 8.
前記表示手段は、前記挿入器具の現在位置の近傍領域における血管の形態を表す血管画像を前記挿入器具わせ動画像に重畳表示する、
ことを特徴とする請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載のX線透視装置。
It said display means superimpose blood vessel image showing the form of the blood vessels in the region near the current position of the insertion instrument into the insertion instrument position location Align moving image,
The X-ray fluoroscopic apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein
前記表示手段は、前記挿入器具の現在位置の近傍領域における血管の形態を表す血管画像を前記部分動画像に重畳表示する、
ことを特徴とする請求項8又は請求項9に記載のX線透視装置。
The display means superimposes and displays a blood vessel image representing a blood vessel shape in a region near the current position of the insertion instrument on the partial moving image.
The X-ray fluoroscopy device according to claim 8 or 9, wherein
前記血管画像は、前記被検体の血管内に造影剤を注入した状態で前記X線照射手段及び前記X線検出手段により得られたフレームに基づく造影血管像である、
ことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載のX線透視装置。
The blood vessel image is a contrasted blood vessel image based on a frame obtained by the X-ray irradiation means and the X-ray detection means in a state where a contrast agent is injected into the blood vessel of the subject.
The X-ray fluoroscopic apparatus according to claim 10 or 11, wherein
前記X線照射手段及び前記X線検出手段により前記動画像のフレームを順次に取得している間に、前記造影血管像の取得タイミングを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記取得タイミングが検知されたことに対応し、前記取得された少なくとも一つのフレームを選択し、前記少なくとも一つのフレームに基づいて前記造影血管像を形成する造影血管像形成手段とを更に備える、
ことを特徴とする請求項12に記載のX線透視装置。
Detecting means for detecting the acquisition timing of the contrasted blood vessel image while sequentially acquiring the frames of the moving image by the X-ray irradiation means and the X-ray detection means;
Corresponding to the detection timing being detected by the detecting means, the contrasted blood vessel image forming means for selecting the acquired at least one frame and forming the contrast blood vessel image based on the at least one frame; In addition,
The X-ray fluoroscopic apparatus according to claim 12.
前記検知手段は、前記順次に取得される各フレームについて、前記特定された前記挿入器具の像の近傍の画素群における画素値の平均値の低下、又は前記画素群における画素値のばらつきの上昇を検出することにより前記取得タイミングを検知する、
ことを特徴とする請求項13に記載のX線透視装置。
The detection means, for each of the sequentially acquired frames, decreases the average value of pixel values in the pixel group near the image of the specified insertion instrument, or increases the variation in pixel value in the pixel group. Detecting the acquisition timing by detecting,
The X-ray fluoroscopic apparatus according to claim 13.
前記被検体の血管の形態を表す画像を予め記憶する記憶手段を更に備え、
前記表示手段は、前記記憶された画像に基づいて前記血管画像を表示する、
ことを特徴とする請求項10又は請求項11に記載のX線透視装置。
Storage means for storing in advance an image representing the blood vessel morphology of the subject;
The display means displays the blood vessel image based on the stored image.
The X-ray fluoroscopic apparatus according to claim 10 or 11, wherein
前記記憶された画像は、前記被検体の血管の3次元的な形態を表す3次元画像であり、
前記3次元画像をレンダリングして2次元画像を形成するレンダリング手段を更に備え、
前記表示手段は、当該2次元画像を前記血管画像として表示する、
ことを特徴とする請求項15に記載のX線透視装置。
The stored image is a three-dimensional image representing a three-dimensional form of the blood vessel of the subject,
Rendering means for rendering the three-dimensional image to form a two-dimensional image;
The display means displays the two-dimensional image as the blood vessel image;
The X-ray fluoroscopic apparatus according to claim 15.
前記特定手段により前記挿入器具の像が二つ以上特定された場合に、フレーム中心に最も近い前記挿入器具の像を選択する第1の選択手段を更に備え、
前記位置合わせ処理手段は、前記一のフレームにおける当該像と前記過去のフレームにおける当該像との一致の度合いが略最大になるように前記位置合わせを行う、
ことを特徴とする請求項1〜請求項16のいずれか一項に記載のX線透視装置。
When two or more images of the insertion instrument are identified by the identification means, the image processing apparatus further comprises first selection means for selecting the image of the insertion instrument closest to the center of the frame,
The alignment processing means performs the alignment so that the degree of coincidence between the image in the one frame and the image in the past frame is substantially maximized.
The X-ray fluoroscopic apparatus according to any one of claims 1 to 16, wherein
前記位置合わせ処理手段は、前記特定手段により前記挿入器具の像が二つ以上特定された場合に、各挿入器具の像について前記位置合わせを行い、
前記各挿入器具の像における前記位置合わせの精度を求め、前記位置合わせの精度が最も低い前記挿入器具の像を選択する第2の選択手段を更に備え、
前記位置合わせ処理手段は、前記一のフレームにおける当該像と前記過去のフレームにおける当該像とについての前記一致の度合いが略最大になるように前記位置合わせを行う、
ことを特徴とする請求項1〜請求項17のいずれか一項に記載のX線透視装置。
The alignment processing means performs the alignment for the image of each insertion instrument when two or more images of the insertion instrument are specified by the specifying means,
A second selection means for obtaining the accuracy of the alignment in the image of each insertion instrument, and selecting the image of the insertion instrument having the lowest alignment accuracy;
The alignment processing means performs the alignment so that the degree of coincidence between the image in the one frame and the image in the past frame is substantially maximized.
The X-ray fluoroscopic apparatus according to any one of claims 1 to 17, wherein
操作手段と、
前記選択された前記挿入器具の像の前記位置合わせが行われているときに前記操作手段が操作されたことに対応して、当該像の前記位置合わせを終了させるとともに、他の前記挿入器具の像の前記位置合わせを開始する切替手段とを更に備える、
ことを特徴とする請求項17又は請求項18に記載のX線透視装置。
Operation means;
In response to the operation means being operated when the alignment of the image of the selected insertion instrument is being performed, the alignment of the image is terminated, and the other insertion instrument Switching means for starting the alignment of the image,
The X-ray fluoroscopy device according to claim 17 or claim 18, characterized by that.
前記特定手段により前記挿入器具の像が特定されなかった場合又は前記位置合わせ処理手段により前記位置合わせができなかった場合に、前記一のフレームより過去のフレームに基づいて前記平行移動及び/又は回転移動の推定量を求める推定手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項2に記載のX線透視装置。
When the image of the insertion instrument is not specified by the specifying means or when the positioning cannot be performed by the alignment processing means, the translation and / or rotation is performed based on a frame earlier than the one frame. An estimation means for obtaining an estimated amount of movement;
The X-ray fluoroscopic apparatus according to claim 2, wherein:
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