CN108697401A - 放射线装置 - Google Patents

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Abstract

在本发明的放射线装置中，基于作为时间序列(多个帧)的特征点的、标记的位置来依次决定该帧的标记各自的显示位置，因此能够将运动的对象物设定为恰当的位置、方向、大小来进行显示。另外，也发挥以下效果：也能够通过提取多个标记来保持对象物的方向和大小的信息，根据图像直观地获知对象物的近位和远位的区别、设备(例如支架)的长度。另外，由于使用多个标记的位置和多个显示位置进行位置对准，因此最终显示的校正图像自身也能够设定为准确的位置和方向。

Description

放射线装置
技术领域
本发明涉及一种基于检测到的放射线来获取多个放射线图像的放射线装置，特别是涉及一种基于放射线图像来提取规定的对象物所具有的多个特征点的技术。
背景技术
在基于放射线图像来提取规定的对象物所具有的多个特征点的技术中，作为规定的对象物，能够列举被检体的血管、向被检体的体内插入的设备。以下，作为放射线，采用X射线为例进行说明。作为向被检体的体内插入的设备，存在用于介入治疗等的支架或附属于支架的标记、用于血管内超声波(IVUS：intravascular ultrasound)的探头、用于在心血管的诊断中使用的装置(CVS：cardiovascular systems)的导管等。
在向被检体的体内插入设备时提取设备的特征点，通过以特征点为基准进行位置对准，来进行将多个帧的X射线图像重合的时间积分，从而对设备进行强调显示(例如，参照专利文献1～4)。
如果更为具体地说明，则在专利文献1：日本特表2005-510288号公报中，提取对象物的特征点，进行对象物的参照点(标记)的位置对准，将被进行位置对准后的对象物与背景一起进行时间积分，在褪色(即减弱)后的背景中强调显示积分图像。
另外，在专利文献2：日本特表2008-520320号公报中，从关心区域(ROI：Region OfInterest)提取至少两个特征点，对各特征点个别地进行位置对准，生成被个别地进行位置对准后的图像，将各被进行位置对准后的图像进行加权相加，来生成重合后的关心对象(要关注的对象)的图像。
另外，在专利文献3：日本特开2010-131371号公报中，提取对象物的特征点的位置，使各图像对准过去帧的基准图像中的特征点的位置，来实时地显示被进行位置对准后的图像。
另外，在专利文献4：日本特表2013-521969号公报中，基于对象物的参照点(标记)的周期性的轨迹进行位置对准来生成校正图像。
专利文献1：日本特表2005-510288号公报
专利文献2：日本特表2008-520320号公报
专利文献3：日本特开2010-131371号公报
专利文献4：日本特表2013-521969号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，存在以下问题：即使设为进行了上述的位置对准，运动的对象物也未必显示为恰当的位置、方向、大小。
在经皮冠状动脉成形术(PTCA：Percutaneous Transluminal CoronaryAngioplasty)中，需要向被检体(患者)的体内的狭窄的病变部插入附带有支架的引导线(导管)，一边在患者的心脏搏动的状态下观察X射线透视图像一边将支架留置在准确的位置。另外，在经导管主动脉瓣置换术(TAVR：Transcatheter Aortic Valve Replacement)中，与PTCA同样地，需要将人造瓣膜留置在准确的位置。特别是在TAVR时万一搞错人造瓣膜的留置位置、角度、或者人造瓣膜脱落的情况下，很有可能对患者造成致命的影响，对于手术操作者要求非常慎重的定位。
因此，在上述专利文献1：日本特表2005-510288号公报、专利文献2：日本特表2008-520320号公报以及专利文献3：日本特开2010-131371号公报所例示的方法中作出了以下努力：通过使运动的对象物的特征点固定并进行显示，能够进行支架等对象物的准确的定位。提出了以下方案：使对象物的特征点固定的位置设为第一帧(最初的帧)的对象物的位置、预先决定的画面上的规定位置等。
但是，作为对象物的固定位置、方向、大小，对于手术操作者来说，第一帧的对象物的位置并非始终恰当。另外，在将特征点固定在预先决定的规定位置的情况下，原来的对象物的方向、大小的信息完全消失，因此难以根据图像直观地获知血管的近位和远位的区别、支架的长度。另外，由于在术中进行实时显示，因此手术操作者也难以手动选择恰当的固定位置的帧。
因此，也考虑如上述专利文献4：日本特表2013-521969号公报那样基于设备的标记的周期性的轨迹进行位置对准来生成校正图像，但位于周期性的轨迹上的标记等对象物保持原样，且不一定位于准确的场所。
本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种将运动的对象物设定为恰当的位置、方向、大小来进行显示的放射线装置。
用于解决问题的方案
本发明为了实现这种目的而采用如下结构。
即，本发明(前者的发明)的放射线装置基于检测到的放射线来获取多个放射线图像，该放射线装置的特征在于，具备：放射线图像生成单元，其通过朝向被检体照射放射线并检测透过了该被检体的放射线的放射线摄影，来依次生成时间序列的所述放射线图像；特征点位置获取单元，其基于依次生成的该放射线图像来依次提取规定的对象物所具有的多个特征点的位置，并依次获取时间序列的所述多个特征点的位置；特征点显示位置决定单元，其基于依次获取到的时间序列的所述特征点的位置，将所述多个特征点各自的要显示的位置依次决定为所述对象物各自的显示位置；校正图像生成单元，其将以使各所述特征点的位置与显示位置一致的方式对所述放射线图像进行位置对准所得到的位置对准后的放射线图像设为校正图像，来依次生成时间序列的该校正图像；以及显示控制单元，其进行控制使得依次显示所述校正图像。
根据本发明(前者的发明)的放射线装置，基于时间序列(多个帧)的特征点的位置来依次决定该帧的特征点各自的显示位置，因此能够将运动的对象物设定为恰当的位置、方向、大小来进行显示。另外，也发挥以下效果：也能够通过提取多个特征点来保持对象物的方向和大小的信息，根据图像直观地获知对象物(例如血管)的近位和远位的区别、设备(例如支架)的长度。另外，使用多个特征点的位置和多个显示位置进行位置对准，因此最终显示的校正图像自身也能够设定为准确的位置和方向。
另外，在前者的发明中，也可以针对依次生成的各放射线图像分别提取多个特征点。当然，也可以提取单个特征点。
另外，在前者的发明中，优选基于时间序列的各特征点的位置计算规定位置，将计算出的该规定位置依次决定为多个特征点各自的要显示的位置。能够通过这种计算来恰当且自动地设定特征点的显示位置。特别是在对时间序列的各特征点的位置进行平均的情况下，显示位置的运动逐渐变得缓慢，最终收敛于基于运动(例如搏动)的各特征点的平均的位置。由此，能够最终将运动的对象物固定为平均的位置、平均的方向、平均的大小来进行显示。另外，在到此为止的过程中，也逐渐缓慢且自然地进行切换，不会感到不自然。另外，如果使用时间序列的各特征点的位置的中央值，则即使在存在错误提取特征点的帧的情况下也无妨。
另外，在对时间序列的各特征点的位置进行平均的情况下，从开始帧起固定在规定位置，以该点为中心的特征点的位置的旋转以及大小的变化逐渐变得缓慢，如上所述那样能够最终将对象物固定为平均的方向、平均的大小来进行显示。能够与对象物在画面上的位置无关地显示为恰当的位置。另外，在对时间序列的各特征点的位置进行平均的情况、使用时间序列的各特征点的位置的中央值的情况下，能够通过将各个特征点的显示位置设为多个特征点的位置的平均或中央值，来最终将对象物的恰当的位置设定为显示(画面)的中心。
另外，在前者的发明中，也可以是，特征点显示位置决定单元还具备对象物位置获取单元，该对象物位置获取单元基于多个特征点的位置来依次决定对象物的位置，依次获取所决定的该对象物的位置，特征点显示位置决定单元以在确保多个特征点的相对于对象物的位置的相对位置的状态下使对象物的位置为规定位置的方式，将多个特征点各自的要显示的位置依次决定为多个特征点各自的显示位置。在该情况下，能够在确保对象物的长度、大小的状态下将运动的对象物设定为恰当的位置和方向来进行显示。
在该情况下，也优选基于多个特征点的位置计算规定位置，依次获取所计算出的该规定位置来作为对象物的位置。能够通过这种计算来恰当且自动地决定对象物的显示位置。
另外，与前者的发明不同的发明(后者的发明)的放射线装置基于检测到的放射线来获取多个放射线图像，该放射线装置的特征在于，具备：放射线图像生成单元，其通过朝向被检体照射放射线并检测透过了该被检体的放射线的放射线摄影，来依次生成时间序列的所述放射线图像；特征点位置获取单元，其基于依次生成的该放射线图像来依次提取规定的对象物所具有的多个特征点的位置，来依次获取时间序列的所述多个特征点的位置；对象物位置获取单元，其基于依次提取出的每个同一帧的所述多个特征点的位置依次决定所述对象物的位置，来依次获取时间序列的所述对象物的位置；对象物方向获取单元，其基于依次提取出的每个同一帧的所述多个特征点的位置依次决定所述对象物的方向，来依次获取时间序列的所述对象物的方向；对象物显示位置决定单元，其基于依次获取到的时间序列的所述对象物的位置来依次决定要显示的所述对象物的显示位置；对象物显示方向决定单元，其基于依次获取到的时间序列的所述对象物的方向来依次决定要显示的所述对象物的显示方向；校正图像生成单元，其将以使所述对象物的位置与所述对象物的显示位置一致且使所述对象物的方向与所述对象物的显示方向一致的方式对所述放射线图像进行位置对准所得到的位置对准后的放射线图像设为校正图像，来依次生成时间序列的该校正图像；以及显示控制单元，其进行控制使得依次显示所述校正图像。
根据本发明(后者的发明)的放射线装置，基于时间序列(多个帧)的特征点的位置和方向来依次决定该帧的对象物各自的显示位置和显示方向，因此能够将运动的对象物设定为恰当的位置和方向来进行显示。另外，考虑基于多个特征点的对象物的方向来显示对象物的方向，因此即使方向变化也不会使对象物自身变形，对象物的形状不会变得不自然。另外，与前者的发明同样地，也发挥以下效果：也能够通过提取多个特征点来保持对象物的方向和大小的信息，根据图像直观地获知对象物(例如血管)的近位和远位的区别、设备(例如支架)的长度。另外，使用对象物的位置和方向来进行位置对准，因此最终显示的校正图像自身也能够设定为准确的位置和方向。
总之，基于以下的观点，前者的发明与后者的发明在位置对准方面不同。在前者的发明中，进行移动、旋转、(各向同性或各向异性)地放大缩小或变形。设备(例如支架)收敛于平均的位置、角度、大小(形状)。大小也能够平均，相反地，各向异性地放大缩小、变形很可能使图像变得不自然。另外，计算成本也大。在后者的发明中，进行移动、旋转。设备(例如支架)收敛于平均的位置和角度。无法使大小平均，但由于不引起变形，因此图像不会变得不自然。另外，实际上大小的变化小，不会产生问题。另外，计算成本小。
作为决定对象物的显示位置、显示方向的前阶段，也可以通过下述那样的计算来决定作为对象物的显示位置、显示方向的基准的对象物的位置、方向。即，基于多个特征点的位置来计算规定位置，依次获取所计算出的该规定位置来作为对象物的位置，基于与多个特征点对应的回归直线的方向来计算规定方向，依次获取所计算出的该规定方向来作为对象物的方向。能够通过这种计算恰当且自动地决定对象物的位置和方向。
另外，在后者的发明中，优选基于依次获取到的时间序列的对象物的位置和方向来计算规定位置和规定方向，将计算出的该规定位置和规定方向依次决定为对象物的显示位置和显示方向。能够通过这种计算来恰当且自动地决定对象物的显示位置和显示方向。特别是在对对象物的位置和方向进行平均的情况下，显示位置和显示方向的运动逐渐变得缓慢，最终收敛于基于运动(例如搏动)的对象物的位置和方向的运动的平均。由此，能够最终将运动的对象物固定为平均的位置和平均的方向来进行显示。另外，在到此为止的过程中，也逐渐缓慢且自然地进行切换，不会感到不自然。另外，如果使用时间序列的对象物的位置和方向的中央值，则即使在存在错误提取特征点的帧的情况下也无妨。
另外，在对时间序列的对象物的位置和方向进行平均的情况、使用对象物的位置和方向的中央值的情况下，能够通过将对象物的显示位置和显示方向设为时间序列的对象物的位置和方向的平均或中央值，来将对象物的恰当的位置设定为显示(画面)的中心，从而将对象物设定为恰当的方向。
在前者的发明和后者的发明中，将校正图像的规定的区域进行放大并依次显示，由此能够更加详细地观察对象物。在特征点与对象物成为一体的情况下，由于知晓对象物的位置，因此能够放大显示对象物周边。在特征点与对象物分离的情况下，能够使根据对象物相对于特征点的相对位置推断为存在对象物的位置放大地显示。或者，手术操作者等用户能够指定显示区域并放大地显示期望的位置。
在前者的发明和后者的发明中，优选的是，校正图像生成单元还具备背景差分图像生成单元，该背景差分图像生成单元对时间序列的放射线图像进行时间差分，通过该时间差分来依次生成背景差分图像，校正图像生成单元将对该背景差分图像进行位置对准所得到的位置对准后的背景差分图像设为校正图像，并依次生成时间序列的该校正图像。即，通过在对象物的位置对准前预先通过时间差分进行背景差分，能够显示去除了运动少的背景后的背景差分图像来代替原始图像(放射线图像)。通过显示预先消除了背景的背景差分图像，不会产生由未进行位置对准的背景进行运动导致的关心区域的可视性的降低、不适感。
在前者的发明和后者的发明中，优选的是校正图像生成单元还具备时间积分校正图像单元，该时间积分校正图像单元对时间序列的校正图像进行时间积分，通过该时间积分来依次生成时间积分校正图像，显示控制单元进行控制使得依次显示该时间积分校正图像。即，通过在对象物的位置对准后进行时间积分，能够削减噪声，来使低对比度且细微的对象物的可视性提高。通过对未进行位置对准的背景进行时间积分，能够减轻由未进行位置对准的背景进行运动导致的关心区域的可视性的降低、不适感。
发明的效果
根据本发明(前者的发明)所涉及的放射线装置，基于时间序列(多个帧)的特征点的位置来依次决定该帧的对象物各自的显示位置，因此能够将运动的对象物设定为恰当的位置、方向、大小来进行显示。
另外，根据与前者的发明不同的发明(前者的发明)所涉及的放射线装置，基于时间序列(多个帧)的特征点的位置和方向来依次决定该帧的对象物各自的显示位置和显示方向，因此能够将运动的对象物设定为恰当的位置和方向来进行显示。
附图说明
图1是各实施例所涉及的具备C臂的X射线装置的主视图。
图2是实施例1所涉及的X射线装置中的图像处理系统的框图。
图3是在经皮冠状动脉成形术中得到的PTCA图像的示意图。
图4是球囊标记以及支架的放大图。
图5是实施例1所涉及的标记以及显示位置的运动的示意图。
图6是表示通过位置对准得到的校正图像的一例的示意图。
图7是对背景差分图像进行位置对准的情况下的校正图像生成部的周边的框图。
图8是对时间序列的校正图像进行时间积分的情况下的校正图像生成部的周边的框图。
图9是实施例2所涉及的X射线装置中的图像处理系统的框图。
图10是支架的位置以及角度的示意图。
图11是实施例2所涉及的标记的中点以及显示位置的运动的示意图。
图12是表示应用于经导管主动脉瓣置换术(TAVR)的情况下的校正图像的一例的示意图。
图13是表示与实施例1有关的变形例所涉及的显示方式的一例的示意图。
图14是表示与实施例2有关的变形例所涉及的显示方式的一例的示意图。
图15是与实施例1有关的另一个变形例所涉及的X射线装置中的图像处理系统的框图。
具体实施方式
实施例1
以下，参照附图来说明本发明的实施例1。图1是各实施例所涉及的具备C臂的X射线装置的主视图，图2是实施例1所涉及的X射线装置中的图像处理系统的框图。还包括后述的实施例2在内，在本实施例1中，作为放射线，采用X射线为例进行说明，并且作为介入治疗等介入放射学(IVR：intervention radiology)，采用经皮冠状动脉成形术(PTCA)为例进行说明。此外，图1所示的具备C臂23的X射线装置被用作在心血管的诊断中使用的CVS装置。
还包括后述的实施例2在内，本实施例1所涉及的X射线装置如图1所示那样具备：顶板1，其用于载置被检体M；以及影像系统2，其进行用于该被检体M的透视或运动图像再现的摄影，并且如图2所示那样具备图像处理系统3。顶板1构成为能够如图1所示那样进行升降以及水平移动。在此，运动图像再现与如透视那样的实时显示不同，表示一边逐次显示在过去的摄影中得到的时间序列的各图像一边以运动图像的形式进行再现显示。
首先，参照图1对影像系统2进行说明。影像系统2具备：基台部21，其设置在地面(图中的xy平面)；C臂支承部22，其被支承于基台部21；C臂23，其被支承于C臂支承部22；X射线管24，其被支承于C臂23的一端；以及平板型X射线检测器(FPD：Flat Panel Detector)25，其被支承于C臂23的另一端。在被支承于C臂23的一端的X射线管24的X射线照射侧配设有用于控制X射线的照射场的准直器26。
另外，具备第一影像系统移动部27，该第一影像系统移动部27使基台部21相对于地面绕着铅垂轴(图中的z轴)心进行旋转移动。第一影像系统移动部27具备：电动机27a；带27b，其用于传递电动机27a的旋转；齿轮箱27c，其将被带27b传递的旋转转换为绕着铅垂轴心的旋转；齿轮27d，其用于传递来自齿轮箱27c的绕着铅垂轴心的旋转；以及齿轮27e，其啮合于该齿轮27d。齿轮27e以被插入了省略图示的轴承的状态被固定于地面。电动机27a进行旋转驱动，由此借助带27b、齿轮箱27c以及齿轮27d使齿轮27e绕着铅垂轴心进行旋转，从而通过该齿轮27e的旋转使基台部21相对于地面绕着铅垂轴心进行旋转移动。另外，利用第一影像系统移动部27使基台部21绕着铅垂轴心进行旋转移动，由此被支承于基台部21的C臂支承部22也绕着铅垂轴心进行旋转移动，被支承于C臂支承部22的C臂23也绕着铅垂轴心进行旋转移动，被支承于C臂23的X射线管24和平板型X射线检测器(FPD)25也绕着铅垂轴心进行旋转移动。如以上那样，第一影像系统移动部27使影像系统2绕着铅垂轴心进行旋转移动。
另外，具备第二影像系统移动部28，该第二影像系统移动部28使C臂支承部22相对于基台部21绕着在水平面与被检体M的体轴(图中的x轴)正交的轴(图中的y轴)的轴心进行旋转移动。第二影像系统移动部28具备：电动机28a；带28b，其用于传递电动机28a的旋转；齿轮箱28c，其将被带28b传递的旋转转换为绕着在水平面与体轴正交的轴的轴心的旋转；齿轮28d，其用于传递来自齿轮箱28c的绕着在水平面与体轴正交的轴的轴心的旋转；以及齿轮28e，其啮合于该齿轮28d。齿轮28e以被插入了省略图示的轴承的状态被固定于基台部21。电动机28a进行旋转驱动，由此借助带28b、齿轮箱28c以及齿轮28d使齿轮28e绕着在水平面与体轴正交的轴的轴心进行旋转，从而通过该齿轮28e的旋转，C臂支承部22相对于基台部21绕着在水平面与体轴正交的轴的轴心进行旋转移动。另外，被支承于C臂支承部22的C臂23也绕着在水平面与体轴正交的轴的轴心进行旋转移动，被支承于C臂23的X射线管24和FPD 25也绕着在水平面与体轴正交的轴的轴心进行旋转移动。如以上那样，第二影像系统移动部28使影像系统2绕着在水平面与体轴正交的轴的轴心进行旋转移动。
另外，具备第三影像系统移动部29，该第三影像系统移动部29使C臂23绕着被检体M的体轴(图中的x轴)的轴心进行旋转移动。C臂23形成为轨道形状，第三影像系统移动部29具备：嵌合于C臂23的槽部的两个轴承29a、沿着C臂23的外周面附设的带29b以及卷绕有带29b的一部分的电动机29c。电动机29c进行旋转驱动，由此带29b绕着电动机29c进行旋转，与之相伴地，C臂23相对于轴承29a滑动。由于该滑动，C臂23绕着体轴心进行旋转移动。另外，被支承于C臂23的X射线管24和FPD 25也绕着体轴心进行旋转移动。如以上那样，第三影像系统移动部29使影像系统2绕着体轴心进行旋转移动。
这样，也可以说，支承X射线管24并支承FPD 25的C臂23沿着通过第三影像系统移动部29进行的绕体轴心的旋转移动的方向弯曲地形成为“C”字形，X射线管24和FPD 25沿着C臂23的弯曲方向绕体轴心进行旋转移动。另外，也可以说，第二影像系统移动部28使C臂23沿着与C臂23的绕体轴心的旋转移动不同的方向、即绕着在水平面与体轴正交的轴的轴心的旋转移动的方向进行旋转移动，由此使影像系统2绕着在水平面与体轴正交的轴的轴心进行旋转移动。
除此以外，具备通过使基台部21、C臂支承部22或C臂23沿水平方向(例如图中的x方向或y方向)进行平行移动来使影像系统2沿水平方向进行平行移动的影像系统移动部(省略图示)、使C臂23绕着支承FPD 25的支承轴轴心进行旋转移动的FPD移动部(省略图示)等。另外，为了对由C臂23自身或被支承于C臂23的X射线管24、FPD 25的自重导致的挠曲(位置偏移)进行调整，也可以具备沿挠曲方向进行旋转移动的影像系统调整部(省略图示)。另外，也可以具备影像系统升降部(省略图示)，该影像系统升降部通过使C臂支承部22或C臂23沿着铅垂轴进行升降移动，来使影像系统2沿着铅垂轴进行平行移动。
此外，也可以具备FPD移动部(省略图示)，该FPD移动部使FPD 25沿着由C臂23支承FPD 25的支承轴方向进行平行移动。在该情况下，C臂23支承FPD 25的支承轴与从X射线管24向FPD 25垂下的垂线(即照射中心轴)方向平行，因此FPD移动部通过使FPD 25沿着支承轴方向进行平行移动来使FPD25沿着垂线方向进行平行移动。即，FPD移动部使从X射线管24向FPD 25引垂线的距离(即SID)可变，从而使影像系统2沿着垂线方向进行平行移动。
使顶板1、影像系统2如上所述那样移动，并在后述的图像处理系统3中对由FPD 25检测从X射线管24照射的X射线所得到的X射线检测信号进行处理，由此获得被检体M的X射线图像。特别是在用于透视或运动图像再现的摄影中，在期望的位置处设置X射线管24和FPD 25，将投放造影剂之前的被检体M载置于顶板1，在将被检体M设置为期望的姿势的状态下获取被检体M的X射线图像(原始图像)。后面详细地说明各个图像、基于这些图像的图像处理。
接着，参照图2对图像处理系统3进行说明。图像处理系统3具备：X射线图像生成部31，其在用于透视或运动图像再现的摄影中，依次生成基于X射线检测信号的被投影到FPD25的检测面的时间序列的X射线图像(原始图像)P10(参照图3)；特征点位置获取部32，其基于依次生成的该X射线图像(原始图像)P10依次提取规定的对象物所具有的多个特征点的位置，来依次获取时间序列的多个特征点的位置；特征点显示位置决定部33，其基于依次获取到的时间序列的特征点的位置，来将多个特征点各自的要显示的位置依次决定为特征点各自的显示位置；校正图像生成部34，其将以使各特征点的位置与各显示位置一致的方式对X射线图像(原始图像)P10进行位置对准所得到的位置对准后的X射线图像设为校正图像P20(参照图6)，来依次生成时间序列的该校正图像P20；以及显示控制部35，其进行控制使得依次显示校正图像P20。
X射线图像生成部31相当于本发明的放射线图像生成单元，特征点位置获取部32和后述的输入部41相当于本发明的特征点位置获取单元，特征点显示位置决定部33相当于本发明的特征点显示位置决定单元，校正图像生成部34相当于本发明的校正图像生成单元，显示控制部35相当于本发明的显示控制单元。
除此以外，图像处理系统3还具备：输入部41，其通过输入以标记等为代表的特征点来手动地指定特征点的位置；控制器42，其统一控制图像处理系统3的各结构；图像存储器部43，其暂时存储特别是在用于运动图像再现的摄影中得到的X射线图像(原始图像)P10、校正图像P20等各图像；以及监视器44，其显示特征点的位置及方向、各图像(特别是最终获得的校正图像P20)。
输入部41用于输入由用户输入的数据、命令，由以鼠标、键盘、操纵杆、跟踪球、触摸面板等为代表的指示设备构成。控制器42由中央运算处理装置(CPU)等构成。图像存储器部43由以RAM(Random-Access Memory：随机存取存储器)等为代表的存储介质构成。此外，在图2中，为了方便图示，省略从控制器42连接由控制器42控制的结构的接线的图示。
X射线图像生成部31通过朝向被检体M(参照图1)照射X射线并(由FPD25)检测透过了该被检体M的X射线的X射线摄影来依次生成时间序列的X射线图像(原始图像)P10。将依次生成的X射线图像(原始图像)P10送入到图像存储器部43。此外，在透视的情况下，为了实时显示图像，不将X射线图像(原始图像)P10送入并存储到图像存储器部43，而是送入到特征点位置获取部32。当然，也可以在即使产生些许的时间滞后也没有问题的情况下，在透视中也将X射线图像(原始图像)P10送入到图像存储器部43。
将依次生成的X射线图像(原始图像)P10写入并存储到图像存储器部43。为了提取并获取特征点的位置或进行位置对准，读出图像存储器部43中存储的X射线图像(原始图像)P10，并送入到特征点位置获取部32和校正图像生成部34。
特征点位置获取部32基于依次生成的X射线图像(原始图像)P10来依次提取规定的对象物所具有的多个特征点的位置，从而依次获取时间序列的多个特征点的位置。将依次获取到的时间序列的多个特征点的位置送入到特征点显示位置决定部33和校正图像生成部34。此外，适当地根据需要将依次获取到的时间序列的多个特征点的位置写入并存储到RAM等存储介质。
特征点显示位置决定部33基于依次获取到的时间序列的特征点的位置，将多个特征点各自的要显示的位置依次决定为特征点各自的显示位置。在本实施例1中，特征点显示位置决定部33基于时间序列的各特征点的位置来计算规定位置，将计算出的该规定位置依次决定为多个特征点各自的要显示的位置。不特别地限定具体的计算，但将时间序列的各特征点的平均值或中央值依次决定为对象物各自的显示位置。除此以外，也可以将例如最频值依次决定为对象物各自的显示位置。利用图5后文叙述特征点(标记)以及上述的计算得到的显示位置的具体的运动。将各显示位置送入到校正图像生成部34通过。
校正图像生成部34将以使各特征点的位置与各显示位置一致的方式对X射线图像(原始图像)P10进行位置对准所得到的位置对准后的X射线图像设为校正图像P20，来依次生成时间序列的该校正图像P20。将依次生成的校正图像P20送入到图像存储器部43。此外，在透视的情况下，为了实时显示图像，不将校正图像P20送入并存储到图像存储器部43，而是将校正图像P20送入到监视器44。当然，也可以在即使产生些许的时间滞后也没有问题的情况下，在透视中也将校正图像P20送入到图像存储器部43。
将依次生成的校正图像P20写入并存储到图像存储器部43。为了在监视器44中逐次显示时间序列的各校正图像P20，读出图像存储器部43中存储的校正图像P20并送入到监视器44。此外，在图2中，将X射线图像(原始图像)P10和校正图像P20存储到同一个图像存储器部43，但也可以将X射线图像(原始图像)P10、校正图像P20存储到相互独立的图像存储器部。
显示控制部35进行控制使得在监视器44中依次显示校正图像P20。通过这样，时间序列的校正图像P20以运动图像的形式显示于监视器44。
与控制器42同样地，X射线图像生成部31、特征点位置获取部32、特征点显示位置决定部33、校正图像生成部34由中央运算处理装置(CPU)等构成。显示控制部35由用于图像处理的GPU(Graphics Processing Unit：图形处理单元)等构成。此外，这些X射线图像生成部31、特征点位置获取部32、特征点显示位置决定部33、校正图像生成部34也可以由GPU构成。
接着，在参照图1～图2的同时参照图3～图8对一系列摄影以及图像处理进行说明。图3是在经皮冠状动脉成形术中得到的PTCA图像的示意图，图4是球囊标记以及支架的放大图，图5是实施例1所涉及的标记以及显示位置的运动的示意图，图6是表示通过位置对准得到的校正图像的一例的示意图，图7是对背景差分图像进行位置对准的情况下的校正图像生成部的周边的框图，图8是对时间序列的校正图像进行时间积分的情况下的校正图像生成部的周边的框图。
首先，利用图1所示的具备C臂23的CVS装置对作为患者的被检体M(参照图1)进行运动图像拍摄。X射线图像生成部31(参照图2)生成被投影到FPD25(参照图1和图2)的检测面的X射线图像(原始图像)P10(参照图3)。此外，所生成的原始图像P10为在经皮冠状动脉成形术(PTCA)中得到的PTCA图像，为如图3所示的图像。
如图3所示，在原始图像P10中拍进了与两个球囊标记m(也参照图4)实质上一体地运动的支架S(也参照图4)，球囊标记m和支架S由于搏动和呼吸而沿例如图3中的箭头的方向运动。如图4所示，能够以高对比度容易地视觉识别球囊标记m，另一方面，由于支架S具有低对比度且细微的构造，因此在由于搏动而剧烈地运动的情况下，特别难以观察细微部分。
接着，将原始图像P10中的各球囊标记m的位置设为特征点的位置，特征点位置获取部32(参照图2)通过在例示的专利文献中公开的公知的方法等实时地进行提取。此外，由于具体的特征点的提取方法是公知的方法，因此省略其说明。将提取出的每一帧的各标记的位置信息(即特征点的位置)设为时间序列的信息写入并存储到RAM等存储介质。此时，需要将各帧的两个标记相关联并互相区分。
在此，通常利用画面左上方为冠状动脉近位部、画面右下方为冠状动脉远位部这一情况，以图像左上方为基准计算从图像左上方到标记为止的距离(从图像左上方到标记为止的像素数)，将距离近的(像素数少的)一方关联为“标记1”，将距离远的(像素数多的)一方关联为“标记2”。关于标记的关联的方法，可以在形状不同的情况下利用形状，也可以利用其它解剖学的信息等。另外，被提取的特征点未必需要像这样与对象物成为一体，也可以与对象物实质上一体地运动。另外，既可以利用特征点位置获取部32等中央运算处理装置(CPU)自动地提取所有标记，也可以由用户利用输入部41(参照图2)手动地指定恰当的标记。
接着，如图5(在图中为两个标记)所示，特征点显示位置决定部33(参照图2)计算各标记的位置(参照图5中的黑圆)的平均，并设为各标记的显示位置(参照图5中的灰色的圆)。也就是说，关于各标记的显示位置，第一帧(开始帧)处的显示位置是原始的标记的位置本身，但第二帧处的显示位置为第一帧的标记与第二帧的标记的中点，第三帧处的显示位置是从第一帧到第三帧的标记的平均，大概为第二帧的标记位置附近，之后同样地求出各标记的位置的平均来作为显示位置。
由此，与实际的标记的运动相比，各标记的显示位置如图5中的灰色的圆所示的那样逐渐变得缓慢，在由搏动导致的运动为一个周期以上时，收敛于其平均位置附近。也可以在运动某种程度上变小时停止更新显示位置(即，依次求出显示位置)来使显示位置固定。也可以代替平均值而使用中央值，即使包含由错误提取特征点导致的异常的坐标(像素位置)，也能够求出恰当的位置。
接着，校正图像生成部34(参照图2)如图6所示那样实时地制作以使各特征点(在此为各标记)的位置与各显示位置一致的方式对原始图像P10进行位置对准所得到的位置对准后的X射线图像，来作为校正图像P20。支架尽管进行了三维的运动也被投影到二维的图像上，因此以如下方式拍进了支架：除了在图像上进行平行移动、旋转移动以外，标记的间隔随着投影角度而长短地变化，宛如支架的长度发生了变化。因此，除了平行移动和旋转移动以外，也沿支架的轴向进行放大和缩小以使该间隔一致，使得各标记的位置重合。由此，对象物最终始终固定为平均的位置、平均的方向、平均的大小。
此外，关于作为位置对准的对象的图像，也可以代替原始图像P10而使用背景差分图像P15(参照图7)。具体地说，如图7所示，校正图像生成部34还具备减法器34a，该减法器34a对时间序列的X射线图像(原始图像)P10进行时间差分，通过该时间差分来依次生成背景差分图像P15。然后，校正图像生成部34将对该背景差分图像P15进行位置对准所得到的位置对准后的背景差分图像设为校正图像P20，来依次生成时间序列的该校正图像P20。减法器34a连接于图像存储器部43。此外，也可以在图像存储器部43与减法器34a之间设置延迟电路(省略图示)，利用延迟电路使过去帧的原始图像P10延迟。减法器34a由运算放大器、电阻器构成。减法器34a相当于本发明的背景差分图像生成单元。
减法器34a通过当前帧的原始图像P10与过去帧的原始图像P10的差分、即对原始图像P10进行时间差分，能够删除背景中的没有运动的部分。此外，关于差分，也可以将遍及过去的多个帧得到的图像的平均用作过去帧的原始图像P10来进行差分。在将多个帧的图像的平均用作过去帧的原始图像P10进行差分的情况下，也发挥能够减轻统计噪声这一效果。另外，优选将比当前帧的原始图像P10靠前一帧的最近的帧用作过去帧的原始图像P10来进行差分。不论平均或单一，都将最近的帧用作过去帧的原始图像P10进行差分，由此能够通过差分从X射线的辐射率排除由运动慢的呼吸引起的运动等。
另外，也可以对位置对准后的校正图像P20进行时间积分。具体地说，如图8所示，校正图像生成部34还具备积分器34b，该积分器34b对时间序列的校正图像P20进行时间积分，通过该时间积分来依次生成时间积分校正图像P25。然后，显示控制部35进行控制使得依次显示该时间积分校正图像P25。通过这样，该时间积分校正图像P25显示于监视器44(参照图2)。此外，也可以进行控制使得在将时间积分校正图像P25暂时存储于图像存储器部43之后显示于监视器44。积分器34b由运算放大器、电阻器、电容器(静电电容)构成。另外，也可以对位置对准后的校正图像P20施加与过去帧的校正图像P20有关的时间滤波或递归滤波(回归的运算)。积分器34b相当于本发明的时间积分校正图像单元。
最后，显示控制部35进行控制使得在监视器44中实时地显示时间序列的校正图像P20(在图8的时间积分的情况下为时间积分校正图像P25)。在此，对如透视那样的实时显示进行了说明，但在运动图像再现的情况下，除了在将各图像写入并存储到图像存储器43之后在再现时读出以外，其它方面也与实时显示相同，因此省略运动图像再现的具体的说明。
根据上述本实施例1所涉及的X射线装置，基于时间序列(多个帧)的特征点(在此为标记)的位置来依次决定该帧的特征点(标记)各自的显示位置，因此能够将运动的对象物(血管)设定为恰当的位置、方向、大小来进行显示。另外，也发挥以下效果：也能够通过提取多个特征点(标记)来保持对象物(例如血管)的方向和大小的信息，根据图像直观地获知对象物(血管)的近位和远位的区别、设备(例如支架)的长度。另外，使用多个特征点(标记)的位置和多个显示位置进行位置对准，因此最终显示的校正图像自身也能够设定为准确的位置和方向。
另外，在本实施例1中，也可以针对依次生成的各图像分别提取多个特征点(标记)。当然，也可以提取单个特征点(标记)。
在本实施例1中，优选基于时间序列的各特征点(各标记)的位置来计算规定位置，将计算出的该规定位置依次决定为多个特征点(标记)各自的要显示的位置。能够通过这种计算来恰当且自动决定地特征点(标记)的显示位置。特别是在对时间序列的各特征点(各标记)的位置进行平均的情况下，如在图5中也说明过的那样，显示位置的运动逐渐变得缓慢，最终收敛于基于运动(例如搏动)的各特征点(各标记)的平均的位置。由此，能够最终将运动的对象物(血管)固定为平均的位置、平均的方向、平均的大小来进行显示。另外，在到此为止的过程中，也逐渐缓慢且自然地进行切换，不会感到不自然。另外，如果使用时间序列的各特征点(各标记)的位置的中央值，则即使在存在错误提取特征点(标记)的帧的情况下也无妨。
另外，在对时间序列的各特征点(各标记)的位置进行平均的情况下，能够从开始帧起固定为规定位置，以该点为中心的特征点(标记)的位置的旋转以及大小的变化逐渐变得缓慢，如上所述那样最终将对象物(血管)固定为平均的方向、平均的大小来进行显示。能够与对象物(血管)在画面上的位置无关地显示为恰当的位置。另外，在对时间序列的各特征点(各标记)的位置进行平均的情况下或使用时间序列的各特征点(各标记)的位置的中央值的情况下，通过将特征点(标记)各自的显示位置设为多个特征点(标记)的位置的平均或中央值，能够最终将对象物(血管)的恰当的位置设定为显示(画面)的中心。
另外，在本实施例1中，优选的是，如在图7中也说明的那样，校正图像生成单元(在本实施例1中为校正图像生成部34)还具备背景差分图像生成单元(在本实施例1中为减法器34a)，该背景差分图像生成单元对时间序列的放射线图像(在各实施例中为原始图像P10)进行时间差分，通过该时间差分来依次生成背景差分图像，校正图像生成单元(校正图像生成部34)将对该背景差分图像进行位置对准所得到的位置对准后的背景差分图像设为校正图像来依次生成时间序列的该校正图像。即，通过在对象物(血管)的位置对准前预先通过时间差分进行背景差分，能够显示去除了运动少的背景后的背景差分图像来代替原始图像。通过显示预先消除了背景的背景差分图像，不会产生由未进行位置对准的背景进行运动导致的关心区域的可视性的降低或不适感。
另外，在本实施例1中，优选的是，如在图8中也说明过的那样，校正图像生成单元(校正图像生成部34)还具备时间积分校正图像单元(在本实施例1中为积分器34b)，该时间积分校正图像单元对时间序列的校正图像进行时间积分，通过该时间积分来依次生成时间积分校正图像，显示控制单元(在本实施例1中为显示控制部35)进行控制使得依次显示该时间积分校正图像。即，通过在对象物(血管)的位置对准后进行时间积分，能够削减噪声，来使低对比度且细微的对象物(血管)的可视性提高。通过对未进行位置对准的背景进行时间积分，能够减轻由未进行位置对准的背景进行运动导致的关心区域的可视性的降低或不适感。
实施例2
接着，参照附图来说明本发明的实施例2。图9是实施例2所涉及的X射线装置中的图像处理系统的框图。对与上述实施例1相同的结构附加相同的附图标记并省略其说明。
如图9所示，本实施例2的图像处理系统3具备与上述实施例1相同的X射线图像生成部31、特征点位置获取部32、校正图像生成部34以及显示控制部35。在上述实施例1中，图像处理系统3具备特征点显示位置决定部33(参照图2)，但在本实施例2中，如图9所示那样具备：对象物位置获取部51，其基于依次提取出的每个同一帧的多个特征点的位置依次决定对象物的位置，来依次获取时间序列的对象物的位置；对象物方向获取部52，其基于依次提取出的每个同一帧的多个特征点的位置依次决定对象物的方向，来依次获取时间序列的对象物的方向；对象物显示位置决定部53，其基于依次获取到的时间序列的对象物的位置来依次决定要显示的对象物的显示位置；以及对象物显示方向决定部54，其基于依次获取到的时间序列的对象物的方向来依次决定要显示的对象物的显示方向。
在本实施例2中，X射线图像生成部31相当于本发明的放射线图像生成单元，特征点位置获取部32和输入部41相当于本发明的特征点位置获取单元，校正图像生成部34相当于本发明的校正图像生成单元，显示控制部35相当于本发明的显示控制单元。另外，在本实施例2中，对象物位置获取部51相当于本发明的对象物位置获取单元，对象物方向获取部52相当于本发明的对象物方向获取单元，对象物显示位置决定部53相当于本发明的对象物显示位置决定单元，对象物显示方向决定部54相当于本发明的对象物显示方向决定单元。
除此以外，图像处理系统3还具备与上述实施例1相同的输入部41、控制器42、图像存储器部43以及监视器44。另外，与控制器42同样地，对象物位置获取部51、对象物方向获取部52、对象物显示位置决定部53、对象物显示方向决定部54由中央运算处理装置(CPU)等构成。此外，这些对象物位置获取部51、对象物方向获取部52、对象物显示位置决定部53、对象物显示方向决定部54也可以由GPU构成。
与上述实施例1同样地，X射线图像生成部31通过朝向被检体M(参照图1)照射X射线并(由FPD 25)检测透过了该被检体M的X射线的X射线摄影来依次生成时间序列的X射线图像(原始图像)P10(参照图3)。将依次生成的X射线图像(原始图像)P10送入并写入图像存储器部43来进行存储。为了提取并获取特征点的位置或进行位置对准，读出图像存储器部43中存储的X射线图像(原始图像)P10，并送入到特征点位置获取部32和校正图像生成部34。
与上述实施例1同样地，特征点位置获取部32基于依次生成的X射线图像(原始图像)P10依次提取规定的对象物所具有的多个特征点的位置，来依次获取时间序列的多个特征点的位置。在本实施例2中，将依次提取出的多个特征点送入到对象物位置获取部51和对象物方向获取部52。
对象物位置获取部51基于依次提取出的每个同一帧的多个特征点的位置依次决定对象物的位置，来依次获取时间序列的对象物的位置。在本实施例2中，对象物位置获取部51基于每个同一帧的多个特征点的位置来计算规定位置，将计算出的该规定位置依次决定为对象物的位置。不特别地限定具体的计算，但将每个同一帧的多个特征点的平均值或中央值依次决定为对象物的位置。利用图10后文叙述通过计算得到的对象物(例如支架)的位置。将对象物的位置送入到对象物显示位置决定部53和校正图像生成部34。
对象物方向获取部52基于依次提取出的每个同一帧的多个特征点的位置依次决定对象物的方向，来依次获取时间序列的对象物的方向。在本实施例2中，基于与每个同一帧的多个特征点对应的回归直线的方向来计算规定方向，将计算出的该规定方向依次决定为对象物的方向。也利用图10后文叙述通过计算得到的对象物(支架)的方向(角度)。将对象物的方向送入到对象物显示方向决定部54和校正图像生成部34。
对象物显示位置决定部53基于依次获取到的时间序列的对象物的位置来依次决定要显示的对象物的显示位置。在本实施例2中，基于依次获取到的时间序列的对象物的位置来计算规定位置，将计算出的该规定位置依次决定为对象物的显示位置。不特别地限定具体的计算，但将时间序列的对象物的位置的平均值或中央值依次决定为对象物的显示位置。除此以外，也与上述实施例1同样地，例如也可以将最频值依次决定为对象物的显示位置。利用图11后文叙述对象物的位置(标记的中点)以及上述的通过计算得到的显示位置的具体的运动。将显示位置送入到校正图像生成部34。
对象物显示方向决定部54基于依次获取到的时间序列的对象物的方向来依次决定要显示的对象物的显示方向。在本实施例2中，基于依次获取到的时间序列的对象物的方向来计算规定方向，将计算出的该规定方向依次决定为对象物的显示方向。不特别地限定具体的计算，但将时间序列的对象物的角度的平均值或中央值依次决定为对象物的显示方向。除此以外，也与本实施例2的对象物显示位置决定部53同样地，例如也可以将最频值依次决定为对象物的显示方向。利用图11后文叙述对象物的位置(标记的中点)以及上述的通过计算得到的显示方向。将显示方向送入到校正图像生成部34。
校正图像生成部34将以使对象物的位置与对象物的显示位置一致且使对象物的方向与对象物的显示方向一致的方式对X射线图像(原始图像)P10进行位置对准所得到的位置对准后的X射线图像设为校正图像P20(参照图6)，来依次生成时间序列的该校正图像P20。将依次生成的校正图像P20送入并写入到图像存储器部43来进行存储。为了在监视器44中逐次显示时间序列的各校正图像P20，读出图像存储器部43中存储的校正图像P20，并送入到监视器44。
与上述实施例1同样地，显示控制部35进行控制使得在监视器44中依次显示校正图像P20，由此时间序列的校正图像P20以运动图像的形式显示于监视器44。
接着，参照上述实施例1中的图1、图3以及图6～图8、本实施例2的图9、图10以及图11对一系列摄影以及图像处理进行说明。图10是支架的位置以及角度的示意图，图11是实施例2所涉及的标记的中点以及显示位置的运动的示意图。此外，关于显示方向，在图11中仅图示最终结果。
与上述实施例1同样地，首先，利用图1所示的具备C臂23的CVS装置对作为患者的被检体M(参照图1)进行运动图像拍摄。X射线图像生成部31(参照图9)生成被投影到FPD 25(参照图1和图9)的检测面的X射线图像(原始图像)P10(参照图3)，该原始图像P10为在经皮冠状动脉成形术(PTCA)中得到的PTCA图像，为如图3所示的图像。
与上述实施例1同样地，将原始图像P10中的各球囊标记的位置设为特征点的位置，特征点位置获取部32(参照图9)通过在例示的专利文献中公开的公知的方法等实时地进行提取。
然后，如图10所示，对象物位置获取部51(参照图9)计算两个标记m的位置的平均。在图10中，标记m的个数为两个，因此两个标记m的位置的平均为两个标记m的位置的中点C。该中点C相当于代表支架S的位置。当然，标记的个数也可以是三个以上，对象物位置获取部51也可以计算多个(三个以上)的标记的位置(即特征点的位置)的平均值。
另一方面，如图10所示，对象物方向获取部52(参照图9)计算与两个标记m对应的回归直线的角度α。在图10中，标记m的个数是两个，因此与两个标记m对应的回归直线是将两个标记m相连接的直线。该直线的角度α相当于支架的方向。当然，标记的个数也可以是三个以上，对象物方向获取部52求出与多个(三个以上)的标记(即特征点)对应的回归直线即可。在求取与三个以上的特征点对应的回归直线的情况下，使用最小二乘法等公知的方法即可。
另外，在图10中，角度α是水平方向的像素线与将两个标记m相连接的直线所成的角度，但也可以将垂直方向的像素线与将两个标记m相连接的直线所成的角度设为直线的角度。另外，由对象物方向获取部52获得的对象物(即支架)的方向并不限定于如图10那样的直线的角度，也可以是与以两个标记m中的一方的坐标为基准的另一方的坐标有关的向量。
将由对象物位置获取部51、对象物方向获取部52得到的每帧的中点C和角度α设为时间序列的信息写入并存储到RAM等存储介质。如在上述实施例1中也说明过的那样，此时需要将各帧的两个标记相关联并互相区分。
因此，如在上述实施例1中也说明过的那样，通常利用画面左上方为冠状动脉近位部、画面右下方为冠状动脉远位部这一情况，以图像左上方为基准来计算从图像左上方到标记为止的距离，将距离近的一方关联为“标记1”，将距离远的一方关联为“标记2”。在本实施例2中，也可以是用户利用输入部41(参照图2)手动地指定恰当的标记。
接着，如图11(在图中为两个标记)所示，对象物显示位置决定部53(参照图9)计算时间序列的中点C的位置(参照图11中的黑圆)的平均，并设为支架的显示位置(参照图11中的灰色的圆)。另外，对象物显示角度决定部54(参照图9)计算时间序列的角度的平均，并设为支架的显示方向。
由此，与实际的支架的运动相比，支架的显示位置和显示方向的运动如图11中的灰色的圆所示那样逐渐变得缓慢，在由搏动引起的运动为一个周期以上时，收敛于其平均位置、平均方向附近。也可以在运动某种程度上变小时停止更新显示位置和显示方向(即依次求出显示位置和显示方向)，来使显示位置和显示方向固定。也可以使用中央值来代替平均值，即使包含由错误提取特征点导致的异常的坐标(像素位置)，也能够求出恰当的位置和方向。
接着，校正图像生成部34(参照图9)实时地制作以使标记的中点与显示位置一致且使支架的方向与显示方向一致的方式对原始图像P10进行位置对准所得到的位置对准后的X射线图像，来作为校正图像P20(参照图6)。此外，与上述实施例1不同，不从原始图像P10起变更支架的大小，而仅进行平行移动和旋转移动。因此，原始图像P10不会变形。
在本实施例2中，也与上述实施例1同样地，关于作为位置对准的对象的图像，也可以使用背景差分图像P15(参照图7)来代替原始图像P10。背景差分图像P15与上述实施例1的背景差分图像相同，因此省略其说明。
另外，在本实施例2中，也与上述实施例1同样地，也可以对位置对准后的校正图像P20进行时间积分。依次显示通过时间积分得到的时间积分校正图像P25(参照图8)。时间积分校正图像P25与上述实施例1中的时间积分校正图像相同，因此省略其说明。
最后，显示控制部35进行控制使得在监视器44中实时地显示时间序列的校正图像P20(在图8的时间积分的情况下为时间积分校正图像P25)。
根据上述本实施例2所涉及的X射线装置，基于时间序列(多个帧)的特征点(在此为标记)的位置和方向来依次决定该帧的对象物(例如支架)各自的显示位置和显示方向，因此能够将运动的对象物(支架)设定为恰当的位置和方向来进行显示。另外，考虑基于多个特征点(标记)的对象物(支架)的方向来显示对象物(支架)的方向，因此即使方向改变也不会使对象物(支架)自身变形，对象物(支架)的形状不会变得不自然。另外，与上述实施例1同样地，也发挥以下效果：也能够通过提取多个特征点(标记)来保持对象物(支架)的方向和大小的信息，根据图像直观地获知对象物(例如血管)的近位和远位的区别、设备(例如支架)的长度。另外，由于使用对象物的位置和方向(在此为标记的中点和支架的方向)来进行位置对准，因此最终显示的校正图像自身也能够设定为准确的位置和方向。
总之，基于以下观点，上述实施例1和本实施例2的位置对准不同。在实施例1中，进行移动、旋转、(各向同性或各向异性)放大缩小或变形。设备(例如支架)收敛于平均的位置、角度、大小(形状)。大小也能够进行平均，相反地，各向异性的放大缩小、变形很可能使图像变得不自然。另外，计算成本也大。在本实施例2中，进行移动、旋转。设备(例如支架)收敛于平均的位置和角度。虽然无法对大小进行平均，但由于不会引起变形，因此图像不会变得不自然。另外，实际上大小的变化小，不会产生问题。另外，计算成本小。
作为决定对象物(支架)的显示位置、显示方向的前阶段，在本实施例2中，通过上述的计算来决定作为对象物(支架)的显示位置、显示方向的基准的对象物的位置、方向。即，基于多个特征点(标记)的位置来计算规定位置，依次获取所计算出的该规定位置来作为对象物(支架)的位置，基于与多个特征点(标记)对应的回归直线的方向来计算规定方向，依次获取所计算出的该规定方向来作为对象物(支架)的方向。例如，如图10所示那样求出两个标记m的中点来作为对象物的位置，求出将两个标记m相连接的直线的角度α来作为支架S的方向、即对象物的方向。能够通过这种计算来恰当且自动地决定对象物的位置和方向(在本实施例2中设为标记的中点和支架的方向)。
另外，在本实施例2中，优选基于依次获取到的时间序列的对象物的位置和方向(标记的中点和支架的方向)来计算规定位置和规定方向，将计算出的该规定位置和规定方向依次决定为对象物(支架)的显示位置和显示方向。能够通过这种计算来恰当且自动地决定对象物(支架)的显示位置和显示方向。特别是在对对象物(支架)的位置和方向进行平均的情况下，如在图11中也说明过的那样，显示位置和显示方向的运动逐渐变得缓慢，最终收敛于基于运动(例如搏动)的对象物的位置和方向(标记的中点和支架的方向)的运动的平均。由此，能够最终将运动的对象物(支架)固定为平均的位置和平均的方向来进行显示。另外，在到此为止的过程中也逐渐缓慢且自然地进行切换，不会感到不自然。另外，如果使用时间序列的对象物的位置和方向(标记的中点和支架的方向)的中央值，则即使在存在错误提取特征点的帧的情况下也无妨。
另外，在对时间序列的对象物的位置和方向(标记的中点和支架的方向)进行平均的情况、使用对象物的位置和方向(标记的中点和支架的方向)的中央值的情况下，通过将对象物的显示位置和显示方向设为时间序列的对象物的位置和方向(标记的中点和支架的方向)的平均或中央值，能够将对象物(支架)的恰当的位置设定为显示(画面)的中心，将对象物(支架)设定为恰当的方向。
另外，与上述实施例1同样地，在本实施例2中，如在图7中也说明过的那样，也优选将对背景差分图像进行位置对准所得到的位置对准后的背景差分图像设为校正图像，依次生成时间序列的该校正图像。即，通过在位置对准前预先通过时间差分进行背景差分，能够显示去除了运动少的背景后的背景差分图像来代替原始图像。通过显示预先消除了背景的背景差分图像，不会产生由未进行位置对准的背景进行运动引起的关心区域的可视性的降低或不适感。
另外，与上述实施例1同样地，在本实施例2中，也如在图8中说明过的那样，优选对时间序列的校正图像进行时间积分，通过该时间积分依次生成时间积分校正图像来进行显示。即，通过在位置对准后进行时间积分，能够削减噪声，来使低对比度且细微的对象物(支架)的可视性提高。通过对未进行位置对准的背景进行时间积分，能够减轻由未进行位置对准的背景进行运动引起的关心区域的可视性的降低或不适感。
本发明并不限于上述实施方式，能够如下述那样变形并实施。
(1)在上述各实施例中，作为放射线，采用X射线为例进行了说明，但也可以应用于除X射线以外的放射线(例如无线电波、γ射线等)。例如，也能够应用于将核医学诊断和血管造影技术相结合的介入治疗。
(2)在上述各实施例中，放射线装置(在各实施例中为X射线装置)是将被检体设为人体的医疗用装置，但也可以如将被检体设为安装基板的无损检查装置所例示的那样应用于工业用装置。特别是在拍摄具有动态的对象物的被检体的情况下是有用的。
(3)在上述各实施例中，采用经皮冠状动脉成形术(PTCA)为例进行了说明，但也能够应用于PTCA以外的介入治疗等整个介入放射学(IVR：intervention radiology)。例如，在PTCA以外的整个IVR中，也能够应用于经导管主动脉瓣置换术(TAVR)。在TAVR的情况下，作为针对作为对象物的人造瓣膜的特征点，通过使用人造瓣膜的金属帧，能够固定地显示人造瓣膜。由此，人造瓣膜留置时的定位变得容易。相反地，也可以将主动脉瓣的钙化病变设为特征点，在该情况下固定地显示作为留置目标的主动脉瓣。
(4)另外，在不存在与对象物对应的恰当的特征点的情况下，也可以向与对象物实质上一体地运动的部位插入与对象物不同的标记。例如，如图12所示，能够考虑向人造瓣膜的附近插入的猪尾导管PC的标记m等。在这种情况下，也可以不放大地显示标记附近，而如图12所示那样放大地显示例如画面中央等被推断为存在人造瓣膜、主动脉瓣的区域(参照图中的虚线)。当然，也可以手术操作者等用户指定想要放大显示的位置。
(5)在上述实施例1中，通过基于时间序列的各特征点的位置计算规定位置(在实施例1中为平均值或中央值)来自动地决定了特征点的显示位置，在实施例2中，通过基于时间序列的对象物的位置(中点)和方向(角度)计算规定位置来自动地决定了对象物的显示位置和显示方向，但未必需要自动地决定特征点和对象物的显示位置、显示方向。例如，既可以在实施例1中显示时间序列的各特征点的位置，手术操作者等用户根据显示结果来手动地决定特征点的显示位置，也可以在实施例2中显示时间序列的对象物的位置(中点)和方向(角度)，手术操作者等用户根据显示结果来手动地决定对象物的显示位置和显示方向。
(6)在上述实施例2中，通过基于多个特征点的位置计算规定位置(在实施例2中为中点)自动地决定了对象物的位置(中点)，基于与多个特征点对应的回归直线的方向自动地决定了规定方向(在实施例2中为角度)，但未必需要自动地决定对象物的位置和方向。例如，也可以暂时显示多个特征点的位置，手术操作者等用户根据显示结果来手动地决定对象物的位置和方向。
(7)显示控制单元(在各实施例中为显示控制部35)也可以将校正图像的规定区域放大并依次显示。通过将校正图像的规定区域放大并依次显示，能够更加详细地观察对象物。在特征点与对象物成为一体的情况下，由于知晓对象物的位置，因此能够放大显示对象物周边。在特征点与对象物分离的情况下，能够放大地显示根据对象物相对于特征点的相对位置推断为存在对象物的位置。或者，手术操作者等用户能够指定显示区域，并放大地显示期望的位置。
(8)在上述实施例1中，显示控制单元(在实施例1中为显示控制部35)也可以以将校正图像中的对象物的位置始终固定为画面的中心的方式显示该校正图像。例如，如实施例2那样求出两个标记的位置的中点，设为代表支架的位置。在保持各标记相对于该支架位置的显示位置的状态下，如图13所示那样将支架位置固定在画面的中心。以下，同样地进行位置对准，并实时显示校正图像(图中的t为时间轴，参照图中的显示图像P30)。在该情况下，支架的位置不会从画面的中心起进行移动而始终被固定，仅为旋转或者放大/缩小成分的运动。如在图5、图11中也说明过的那样，这些运动最终被平均并被固定。支架始终处于中心，因此也可以放大地显示。另外，也可以与原始图像并排地同时进行显示。
(9)在上述实施例2中，显示控制单元(在实施例2中为显示控制部35)也可以如图14所示那样将两个标记的位置的中点设为代表支架的位置并固定在画面右侧，将支架的方向固定为纵向来进行显示(图中的t为时间轴)。在该情况下，支架在画面右侧既不移动也不旋转而被固定，仅为放大/缩小成分的运动。实际上，投影角度很少大幅地变化，能够视为大致被完全固定。由于支架始终处于右侧，因此也可以放大地显示。另外，也可以与原始图像并排地同时进行显示(参照图中的原始图像P10、裁切出的校正图像P20)。
(10)在上述实施例1中，特征点显示位置决定单元(在实施例1中为特征点显示位置决定部33)在依次决定特征点各自的显示位置时，如图5所示那样互相独立地求出各自的显示位置，但也可以如上述实施例2那样基于多个特征点的位置决定对象物的位置(如图10那样代表支架S的位置即中点C)之后，在保持多个特征点的相对于该对象物的位置的相对位置的状态下依次决定对象物各自的显示位置。具体地说，如图15所示，特征点显示位置决定部33还具备对象物位置获取部33a，该对象物位置获取部33a基于多个特征点的位置依次决定对象物的位置，来依次获取所决定的该对象物的位置。特征点显示位置决定部33以在确保多个特征点的相对于对象物的位置的相对位置的状态下使对象物的位置为规定位置的方式将多个特征点各自的要显示的位置依次决定为多个特征点各自的显示位置。与控制器42同样地，对象物位置获取部33a由中央运算处理装置(CPU)等构成。在该情况下，能够在确保对象物的长度、大小的状态下将运动的对象物设定为恰当的位置和方向来进行显示。对象物位置获取部33a相当于本发明的对象物位置获取单元。
(11)特别是，优选通过利用中央运算处理装置(CPU)等构成对象物位置获取部33a，来基于多个特征点的位置计算规定位置(例如平均值、中央值)，从而依次获取所计算出的该规定位置来作为对象物的位置。能够通过这种计算来恰当且自动地决定对象物的显示位置。当然，也可以暂时显示多个特征点的位置，手术操作者等用户根据显示结果来手动地决定对象物的位置。
附图标记说明
31：X射线图像生成部；32：特征点位置获取部；33：特征点显示位置决定部；33a：对象物位置获取部；34：校正图像生成部；34a：减法器；34b：积分器；35：显示控制部；41：输入部；51：对象物位置获取部；52：对象物方向获取部；53：对象物显示位置决定部；54：对象物显示方向决定部；P10：X射线图像(原始图像)；P15：背景差分图像；P20：校正图像；P25：时间积分校正图像；M：被检体。

Claims (11)

1.一种放射线装置，基于检测到的放射线来获取多个放射线图像，该放射线装置的特征在于，具备：
放射线图像生成单元，其通过朝向被检体照射放射线并检测透过了该被检体的放射线的放射线摄影，来依次生成时间序列的所述放射线图像；
特征点位置获取单元，其针对依次生成的该放射线图像分别获取规定的对象物所具有的特征点的位置；
特征点显示位置决定单元，其将依次生成的所述特征点所形成的轨迹的范围内的规定点决定为要显示的位置；
校正图像生成单元，其将以使所述特征点的位置与显示位置一致的方式对所述放射线图像进行位置对准所得到的位置对准后的放射线图像设为校正图像，来依次生成时间序列的该校正图像；以及
显示控制单元，其进行控制使得依次显示所述校正图像。
2.根据权利要求1所述的放射线装置，其特征在于，
针对所述依次生成的各放射线图像分别提取多个所述特征点。
3.根据权利要求1或2所述的放射线装置，其特征在于，
所述特征点显示位置决定单元基于时间序列的各所述特征点的位置来计算规定位置，将计算出的该规定位置依次决定为多个所述特征点各自的要显示的位置。
4.根据权利要求1所述的放射线装置，其特征在于，
所述特征点显示位置决定单元还具备对象物位置获取单元，该对象物位置获取单元基于多个所述特征点的位置来依次决定所述对象物的位置，依次获取所决定的该对象物的位置，
所述特征点显示位置决定单元以在确保多个所述特征点的相对于所述对象物的位置的相对位置的状态下使所述对象物的位置为规定位置的方式，将多个所述特征点各自的要显示的位置依次决定为多个所述特征点各自的显示位置。
5.根据权利要求4所述的放射线装置，其特征在于，
所述对象物位置获取单元基于多个所述特征点的位置来计算规定位置，依次获取所计算出的该规定位置来作为所述对象物的位置。
6.一种放射线装置，基于检测到的放射线来获取多个放射线图像，该放射线装置的特征在于，具备：
放射线图像生成单元，其通过朝向被检体照射放射线并检测透过了该被检体的放射线的放射线摄影，来依次生成时间序列的所述放射线图像；
特征点位置获取单元，其基于依次生成的该放射线图像来依次提取规定的对象物所具有的多个特征点的位置，来依次获取时间序列的所述多个特征点的位置；
对象物位置获取单元，其基于依次提取出的每个同一帧的所述多个特征点的位置依次决定所述对象物的位置，来依次获取时间序列的所述对象物的位置；
对象物方向获取单元，其基于依次提取出的每个同一帧的所述多个特征点的位置依次决定所述对象物的方向，来依次获取时间序列的所述对象物的方向；
对象物显示位置决定单元，其基于依次获取到的时间序列的所述对象物的位置来依次决定要显示的所述对象物的显示位置；
对象物显示方向决定单元，其基于依次获取到的时间序列的所述对象物的方向来依次决定要显示的所述对象物的显示方向；
校正图像生成单元，其将以使所述对象物的位置与所述对象物的显示位置一致且使所述对象物的方向与所述对象物的显示方向一致的方式对所述放射线图像进行位置对准所得到的位置对准后的放射线图像设为校正图像，来依次生成时间序列的该校正图像；以及
显示控制单元，其进行控制使得依次显示所述校正图像。
7.根据权利要求6所述的放射线装置，其特征在于，
所述对象物位置获取单元基于所述多个特征点的位置来计算规定位置，依次获取所计算出的该规定位置来作为所述对象物的位置，
所述对象物方向获取单元基于与所述多个特征点对应的回归直线的方向来计算规定方向，依次获取所计算出的该规定方向来作为所述对象物的方向。
8.根据权利要求6或7所述的放射线装置，其特征在于，
所述对象物显示位置决定单元基于依次获取到的时间序列的所述对象物的位置来计算规定位置，将计算出的该规定位置依次决定为所述对象物的显示位置，
所述对象物显示方向决定单元基于依次获取到的时间序列的所述对象物的方向来计算规定方向，将计算出的该规定方向依次决定为所述对象物的显示方向。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的放射线装置，其特征在于，
所述显示控制单元将所述校正图像的规定区域放大并依次显示。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的放射线装置，其特征在于，
所述校正图像生成单元还具备背景差分图像生成单元，该背景差分图像生成单元对时间序列的所述放射线图像进行时间差分，通过该时间差分来依次生成背景差分图像，
所述校正图像生成单元将对该背景差分图像进行位置对准所得到的位置对准后的背景差分图像设为所述校正图像，来依次生成时间序列的该校正图像。
11.根据权利要求1至10中的任一项所述的放射线装置，其特征在于，
所述校正图像生成单元还具备时间积分校正图像单元，该时间积分校正图像单元对时间序列的所述校正图像进行时间积分，通过该时间积分来依次生成时间积分校正图像，
所述显示控制单元进行控制使得依次显示该时间积分校正图像。
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CN111248930A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 西门子医疗有限公司 用于控制x射线设备的装置和方法
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