JP2007068842A - 画像診断装置、画像診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】断続的な撮影間の関連を確保することを可能とする画像診断装置及び画像診断システムを提供する。
【解決手段】Ｘ線ＣＴ装置１は、初回撮影で取得した可視光３Ｄ画像５１−１、特徴量５２−１、Ｘ線単純撮影画像６１、Ｘ線３Ｄ画像６３−１等を多角的にデータベース化して記録保存する（ステップ１０７）。２回目以降撮影処理では、Ｘ線ＣＴ装置１は、現在の可視光３Ｄ画像５１−２及び特徴量５２−２と、過去の撮影でデータベース化された可視光３Ｄ撮影画像５１−１及び特徴量５２−１とを照合する（ステップ２０３）。Ｘ線ＣＴ装置は、照合結果に基づいて現在の可視光３Ｄ撮影画像５１−２と過去のＸ線単純撮影画像６１やＸ線３Ｄ画像６３−１とを画像融合する（ステップ２０４）。
【選択図】図４

Description

本発明は、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の画像診断装置等に関する。詳細には、過去画像と現在画像とを融合する場合や異なる装置間で生成した画像を融合する場合における画像間の位置合せに有用な情報を提供することのできる画像診断装置及び画像診断システムに関する。

一般に、Ｘ線ＣＴ装置では、Ｘ線撮影計画に基づいてＸ線撮影が行われる。従来のＸ線撮影計画では、以下の手順で位置決め及び位置調整が行われ、Ｘ線撮影が行われる。最初に、被検者を椅子やベッド上に位置させ、検査者は、経験や勘に頼って粗い位置決めを行いＸ線単純撮影を行う。検査者は、Ｘ線単純撮影画像を確認しながら繰り返し微調整を行う。検査者は、例えば、撮影角度（Ｘ線源及びＸ線検出器を回転させるアームの回転角）を「０°」、「９０°」、「０°」として３回セットでＸ線単純撮影を行い、上下前後左右の位置に関して撮影範囲に所望の領域が含まれるように微調整を行う。

また、複数の装置や異なるモダリティ間で画像の融合を行う場合、画像間の幾何学的な位置関係が異なる。幾何学的な位置関係は、例えば、平行移動、回転移動、拡大率、歪み等である。この幾何学的な位置関係を保証する情報を持つために、複数の装置間や異なるモダリティ間で識別可能なマーカを用いる等の方法が用いられる。また、マーカを用いない場合、画像間の解剖学的特長を利用したソフトウェア的方法が用いられる。

また、撮影時における位置合わせに関しては、ビデオカメラの２次元撮影結果を用いて寝台移動の制御を行うＣＴ装置が提案されている（例えば、［特許文献１］参照。）。

特開平８−１２６６３８号公報

しかしながら、従来の位置決め方法では、検査者の経験や勘に基づいて、撮影時における位置調整が行われるので、位置精度に限界があると共に操作負担が増大するという問題点がある。
また、位置決めを目的として撮影あるいは透視された画像（Ｘ線単純撮影画像等）は、位置決め用途のみに利用され、診断等の他の用途に用いられない。また、初回に診断を目的として撮影された画像あるいは再構成画像は、２回目以降に撮影した画像と比較して読影する等、診断用途に利用されることはあるが、２回目以降の撮影における位置決めデータとして利用されない。従って、撮影の度に位置決めのためにＸ線撮影を行う必要があり（スキャノグラム撮影等）、被検者の被曝量が増大するという問題点がある。

また、マーカを用いた画像融合方法では、マーカを披検者に固定する必要があり身体への介入を行うので、被検者の負担が増大するという問題点がある。また、マーカ固定に係る被検者の負担を低減するとしても、マーカの取り付け精度を維持することが困難であるため、マーカを取り付けてから取り外すまでの間に、複数の装置間で撮影を完了する必要がある等の制約があるという問題点がある。

また、［特許文献１］が示すＣＴ装置では、ビデオカメラでの撮影画像は、寝台送り制御に利用されるに過ぎず、過去画像と現在画像とを融合したり異なる装置間で生成した画像を融合する際の画像間の位置合せに有用な情報を提供することができないという問題点がある。

歯科検査では、治療の経緯の確認、別の歯の治療など、同一患者に対する撮影が断続的に行われる。しかしながら、従来の撮影方法は、断続的な撮影間の関連性がなく、Ｘ線照射を伴う位置決めが毎回行われる。また、断続的な撮影による画像データは、画像間の位置の整合性を考慮していないため、同じ被検者であっても、画像データを組み合わせて利用されていない。

本発明は、以上の問題点に鑑みてなされたものであり、被検者の負担を増大させることなく、断続的な撮影間の関連を確保することを可能とする画像診断装置及び画像診断システムを提供することを目的とする。

前述した目的を達成するために第１の発明は、被検者の内部に関する計測情報を取得し当該計測情報から前記被検者の内部情報を示す３次元画像を再構成する画像診断装置であって、前記被検者の周囲を回転して可視光による撮影を行う可視光撮影手段と、前記可視光撮影手段の撮影データから前記被検者の外表面情報を示す可視光３次元画像を作成する可視光３次元画像作成手段と、過去に作成した前記可視光３次元画像と当該可視光３次元画像の特徴量と前記３次元画像とを保持する保持手段と、新たに作成した前記可視光３次元画像の特徴量と、過去に作成した前記可視光３次元画像の特徴量と、を照合して変換量を算出する変換量算出手段と、前記変換量算出手段により算出した変換量に基づいて画像変換を行い、前記新たに作成した前記可視光３次元画像と、過去に作成した前記３次元画像と、を画像融合する画像融合手段と、を具備することを特徴とする画像診断装置である。

画像診断装置は、被検者の内部に関する計測情報を画像に再構成して診断するための装置であり、例えば、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等である。計測情報は、電磁波（Ｘ線、ガンマ線等）、中性子線、陽電子、光、磁気、超音波等の計測データである。
画像診断装置は、可視光により被検者の周囲を回転撮影するカメラ等の可視光撮影手段を備える。
特徴量に関しては、顔認証手法やセファロ分析手法による分析結果を特徴量とすることができる。
「画像」は、形態に限定はない。「画像」は、実際の表示画像やフィルム画像に限られず、表示画像を示す電子データ、画像再構成前のＸ線投影像、２次元像、３次元像、これらを示す電子データ等であってもよい。

画像診断装置は、被検者に対して可視光回転撮影を行って被検者の外表面情報を示す可視光３次元画像を作成する。画像診断装置は、過去に作成した可視光３次元画像と当該可視光３次元画像の特徴量と被検者の内部情報を示す３次元画像等を保持する。画像診断装置は、新たに作成した可視光３次元画像の特徴量と過去に作成した可視光３次元画像の特徴量とを照合して変換量を算出する。
画像診断装置は、変換量に基づいて画像変換を行い、新たに作成した可視光３次元画像と過去に作成した３次元画像とを画像融合する。画像診断装置は、融合画像に基づいて、被検者の計測位置を調整する。

また、画像診断装置は、変換量に基づいて画像変換を行い、新たに作成した可視光３次元画像と過去に作成した計測情報の２次元画像（Ｘ線単純撮影画像等）とを重ね合わせ、この重ね合わせ画像に基づいて、被検者の計測位置を調整するようにしてもよい。

第１の発明では、画像診断装置は、被検者の負担を増大させることなく、断続的な撮影間の関連を確保し、画像を融合する際の画像間の位置合せに係る処理負担を軽減することができる。
すなわち、過去データを利用した可視光による位置決め方法により、過去の撮影画像を基に位置決めを行えるので、位置決めに伴う被曝量を低減できるという効果がある。
また、被検者の詳細な内部情報に基づいて撮影計画を行うことができるので、位置決め精度を向上させることができる。

第２の発明は、第１の発明の画像診断装置が複数接続されて構成される画像診断システムであって、各画像診断装置は、各画像診断装置が作成した各種画像を共用することを特徴とする画像診断システムである。

第２の発明では、１つの画像診断装置で取得した画像やデータを他の画像診断装置で利用することができる。また、画像診断装置の種類が異なる場合であっても、画像やデータを互いに利用することができる。従って、複数の画像診断装置間あるいは異なる画像診断装置間で同一の基準を用いて画像融合ができるという効果がある。

尚、保持手段、可視光３次元画像作成手段、変換量算出手段、画像融合手段等に関しては、コンピュータ等により実現することができる。また、これらの手段を備えるコンピュータを画像診断システムを構成する各画像診断装置毎に設けてもよい。
また、これらの手段を備えるコンピュータを少なくとも１つ設け、画像診断システムを構成する各画像診断装置で共用するようにしてもよい。各画像診断装置で取得した画像やデータを一元管理することができるので、システム構成を簡素化することができる。全ての病院や診療所に画像処理用のコンピュータを設ける必要がないので、システム導入に係る負担を抑制し、病診連携を促進することができる。

本発明によれば、被検者の負担を増大させることなく、画像を融合する際の画像間の位置合せに係る処理負担を軽減することを可能とする画像診断装置等を提供することができる。
すなわち、過去の撮影画像を基に位置決めを行えるので、位置決めに伴う被曝を低減できるという効果がある。また、複数の装置間あるいは異なるモダリティ間で同一の基準を用いて画像融合ができるという効果がある。
また、被検者の詳細な内部情報に基づいて撮影計画を行うことができるので、位置決め精度を向上させることができる。

以下添付図面を参照しながら、本発明に係る画像診断装置及び画像診断システムの好適な実施形態について詳細に説明する。尚、以下の説明及び添付図面において、略同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略することにする。

（１．Ｘ線ＣＴ装置１の構成）
最初に、図１を参照しながら、本発明の第１の実施の形態に係る画像診断装置の構成について説明する。
以下、画像診断装置として、頭頚部の撮影のための座位型Ｘ線画像診断装置を挙げて説明するが、これ以外のＣアーム型装置、ＣＴ装置、被検者回転型装置等を用いてもよい。

図１は、Ｘ線ＣＴ装置１の概略構成図である。
Ｘ線ＣＴ装置１は、座位型Ｘ線画像診断装置である。Ｘ線ＣＴ装置１は、計測装置３及び画像処理装置５（コンピュータ）から構成される。
Ｘ線ＣＴ装置１は、被検者１９を撮像し、撮像画像を出力する装置である。Ｘ線ＣＴ装置１は、計測装置３により被検者１９を撮像し、画像処理装置５において画像処理を行い、撮像画像を出力する。

（１−１．計測装置３）
計測装置３は、スキャナアーム７、Ｘ線管９、コリメータ１１、２次元検出器１３、椅子１５、椅子支持器１７、カメラ２１、照明２３、スキャナ支持器２５等を備える。計測装置３は、被検者１９の撮像を行い、Ｘ線投影像データ（Ｘ線単純撮影画像やＸ線回転撮影画像）や可視光撮像データ（可視光回転撮影画像）を収集して画像処理装置５に送信する装置である。

Ｘ線管９及び２次元検出器１３は、スキャナアーム７に設けられ、被検者１９を挟んで互いに対向するように配置される。
Ｘ線管９は、Ｘ線を照射するＸ線源である。
コリメータ１１は、Ｘ線管９から照射されるＸ線の照射範囲を限定する装置である。コリメータ１１は、Ｘ線の照射範囲に制限を加えて被検者１９を投影するのに必要なＸ線を通過させる。
コリメータ駆動手段３５は、コリメータ１１の動作を制御する。
２次元検出器１３は、Ｘ線管９から照射され、コリメータ１１によって範囲を限定され、被検者１９を透過した後のＸ線の強度を検出する装置である。２次元検出器１３は、Ｘ線の検出素子である複数のチャネルを有する。
Ｘ線撮影手段３７は、２次元検出器１３で検出されたＸ線強度をＸ線投影像データとして信号処理し、Ｘ線投影像データを画像処理装置５に出力する。

スキャナ支持器２５は、スキャナアーム７を支持する支柱である。スキャナアーム７は、回転軸２７を中心軸として軸回転する。回転軸２７は、被検者１９の体軸と略一致するように設けられる。
スキャナ駆動手段２９は、スキャナアーム７の動作を制御する。

椅子１５は、被検者１９が座る椅子である。被検者１９は、椅子１５に座位した状態で位置固定される。
椅子支持器１７は、椅子１５の支持及び位置制御を行う装置である。
椅子駆動手段３１は、椅子支持器１７の動作を制御する。

カメラ２１及び照明２３は、スキャナアーム７に設けられる。
カメラ２１は、可視光により被検者１９を撮像する装置である。カメラ２１は、例えば、デジタルカメラである。カメラ２１は、被検者１９に対して被曝を生じさせることなく、可視光により撮影を行う。
照明２３は、カメラ２１による可視光撮影時に被検者１９に光を照射する装置である。
可視光撮影手段３９は、カメラ２１及び照明２３の動作を制御し、カメラ２１により検出した撮像データを可視光撮像データとして画像処理装置５に出力する。

スキャナアーム７（Ｘ線管９及び２次元検出器１３）が微小角度回転する毎に、２次元検出器１３は、被検者１９を透過したＸ線の強度を検出する。この動作が全周分繰り返され、Ｘ線投影像データ（Ｘ線回転撮影画像６４）として数百の透過Ｘ線強度データが収集され、これらのデータは画像処理装置５に出力される。

スキャナアーム７（カメラ２１及び照明２３）が微小角度回転する毎に、照明２３は、被検者１９等に可視光を照射し、カメラ２１は、被検者１９等からの反射光を検出する。この動作が全周分繰り返され、可視光撮像データ（可視光回転撮影画像５３及び可視光回転撮影画像５４）として収集され、これらのデータは画像処理装置５に出力される。

（１−２．画像処理装置５）
画像処理装置５は、処理部４０、表示装置４５、外部入力装置４６等から構成される。画像処理装置５は、計測装置３から送られるＸ線投影像データ及び可視光撮像データに基づいて画像処理を行い、各種画像データを作成する装置である。

処理部４０は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）４１、メモリ４２、ハードディスク４３、ＣＰＵ４４等がシステムバス４７を介して接続された構成される。
処理部４０は、インタフェース（Ｉ／Ｆ）４１を介してＸ線撮影手段３７により取得したＸ線投影像データ（Ｘ線回転撮影画像６４）や可視光撮影手段３９により取得した可視光撮像データ（可視光回転撮影画像５３及び可視光回転撮影画像５４）に対して種々の信号処理を施して種々の画像データを作成する。

インタフェース（Ｉ／Ｆ）４１は、スキャナ駆動手段２９、椅子駆動手段３１、コリメータ駆動手段３５、Ｘ線撮影手段３７、可視光撮影手段３９、及び他の画像診断装置や病院情報システムとの間で通信を媒介する装置である。

メモリ４２は、各種データを一時的に記憶する装置である。メモリ４２は、画像データを格納したり、各種処理で発生するデータやプログラムデータ等を一時的に格納する。
ハードディスク４３は、各種データを記憶する装置である。ハードディスク４３は、演算処理に必要な画像データ、ＣＰＵ４４が実行するプログラム、プログラム実行に必要なデータ、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）、画像処理データ等を格納する。

ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）４４は、演算装置である。
ＣＰＵ４４は、Ｘ線投影像データに対してコーンビーム再構成演算を行いＸ線断面データを作成し、さらに、Ｘ線断面データ及びＸ線投影像データからＸ線３次元データを作成する。また、ＣＰＵ４４は、可視光撮像データに対してコーンビーム再構成演算を行い可視光断面データを作成し、さらに、可視光断面データ及び可視光撮像データから可視光３次元データを作成する。

表示装置４５は、Ｘ線投影像データや可視光撮像データ、これらを処理して作成した画像等を表示する装置である。表示装置４５は、例えば、ＣＲＴモニタ、液晶パネル等のディスプレイ装置である。
外部入力装置４６は、操作者による操作を媒介する装置である。外部入力装置４６は、例えば、キーボードやマウス等のポインティングデバイスを備える操作卓である。
システム・バス４７は、各装置間の制御信号、データ信号等の授受を媒介する経路である。

（２．カメラ２１及び照明２３）
次に、図２及び図３を参照しながら、カメラ２１及び照明２３の動作及び配置について説明する。
図２及び図３は、スキャナアーム７に対するカメラ２１及び照明２３の配置を示す図である。図２は、Ｘ線撮影時の配置を示し、図３は、可視光撮影時の配置を示す。

カメラ２１は、Ｘ線管９の焦点から回転軸２７を中心に角度ｔずらした位置に配置される。
図３に示すように、スキャナアーム７が角度ｔだけ時計方向に回転すると、カメラ２１により、Ｘ線管９の焦点位置から見た画像（図２参照）と同一の回転角度からの可視光撮像データを得られることになる。また、カメラ２１側に照明２３を設け、カメラ２１側から光を被検者１９に照らすことにより、被検者１９に対して陰影の少ない画像を常時取得することができる。

また、図２及び図３では、照明２３はカメラ２１とは別体に設けられるが、照明による陰影を軽減すべく、カメラ２１のレンズ周囲に装着可能なリング状の照明（リングライト）を用いることが望ましい。さらに、照明による陰影を軽減するために、光源を複数使用して様々な方向から被検者１９を照らすようにしてもよい。上記のリング状の照明（リングライト）と複数の光源を併用すれば一層陰影を少なくすることが可能である。
カメラ２１は、スキャナアーム７の回転角度に同期して撮影を行う。カメラ２１は、被検者の周囲３６０°について回転撮影を行い、複数枚の角度同期回転撮影画像（可視光回転撮影画像５３及び可視光回転撮影画像５４）を取得する。

（３．Ｘ線ＣＴ装置１の動作）
次に、図４〜図６を参照しながら、Ｘ線ＣＴ装置１の動作について説明する。
図４は、Ｘ線ＣＴ装置１の動作を示すフローチャートである。
ステップ１０１〜ステップ１０７の処理は、被検者１９の初回撮影における処理を示す。ステップ２０１〜ステップ２０７の処理は、被検者１９の２回目以降撮影における処理を示す。Ｘ線ＣＴ装置１は、初回撮影で得た位置決めに有効なＸ線３Ｄ画像を、２回目以降撮影における位置決めに利用する。

尚、可視光３Ｄ画像５１−１や特徴量５２−１やＸ線３Ｄ画像６３−１は、初回撮影時に取得した画像やデータ、及び、２回目以降撮影時に取得した画像やデータであってステップ２０７の処理においてデータベース化してハードディスク４３等に保存された画像やデータを示す（過去に取得した画像やデータ）。
可視光３Ｄ画像５１−２や特徴量５２−２やＸ線３Ｄ画像６３−２は、２回目以降撮影時に取得した画像やデータであってデータベース化されておらずハードディスク４３等に保存されていないものを示す（新たに取得した画像やデータ、現在（リアルタイム）の画像やデータ）。

また、「画像」は、形態に限定はない。「画像」は、実際の表示画像やフィルム画像に限られず、表示画像を示す電子データ、画像再構成前のＸ線投影像、２次元像、３次元像、これらを示す電子データ等であってもよい。

（３−１．初回撮影）
Ｘ線ＣＴ装置１は、可視光３Ｄ撮影を行い、可視光３Ｄ画像５１−１を作成する（ステップ１０１）。可視光３Ｄ画像５１−１は、図１のカメラ２１及び照明２３及び可視光撮影手段３９によって取得される。可視光３Ｄ画像５１−１は、被検者１９の外観に関するデータである。尚、可視光３Ｄ撮影（ステップ１０１）の詳細については、図５を用いて後述する。

Ｘ線ＣＴ装置１は、可視光３Ｄ画像５１−１に対して各種の処理を施し、特徴量５２−１を抽出する（ステップ１０２）。
特徴量５２−１を抽出する方法としては、例えば、顔認証手法やセファロ分析手法による分析結果を特徴量とする方法がある。顔認証手法には、ｅｉｇｅｎｆａｃｅ法、ＬＦＡ（Ｌｏｃａｌ Ｆｅａｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）法、Ｇａｂｏｒ Ｊｅｔｓ集合への射影弾性グラフマッチング法等がある。セファロ分析手法には、正面像の分析として、左右の対称性、歯列弓幅径、大臼歯間幅径、鼻中隔湾曲率、正中線傾き等の特徴量を長さ、角度、変化率で抽出するもの、側面像の分析として、正面像の解析と同様に顎顔面頭蓋領域の特徴量を抽出するもの等がある。

Ｘ線ＣＴ装置１は、位置決め用にＸ線単純撮影を行い、Ｘ線単純撮影画像６１を取得する（ステップ１０３）。Ｘ線単純撮影画像６１は、Ｘ線管９及び２次元検出器１３及びＸ線撮影手段３７のＸ線撮影により取得されたＲ−Ｌ方向、Ａ−Ｐ方向等の被検者１９の内部情報に関するデータである。Ｘ線単純撮影では、骨のようにＸ線が透過し難い情報が画像化される。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップ１０１の処理により取得した可視光３Ｄ画像５１−１とステップ１０３の処理により取得したＸ線単純撮影画像６１とを重ね合わせ（ステップ１０４）、Ｘ線撮影計画が行われる（ステップ１０５）。Ｘ線撮影計画では、撮影対象部位の撮影位置を決めるための計画が行われる。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップ１０５におけるＸ線撮影計画に基づき、Ｘ線３Ｄ撮影を行い、Ｘ線３Ｄ画像６３−１を作成する（ステップ１０６）。Ｘ線３Ｄ画像６３−１は、図１のＸ線管９及び２次元検出器１３及びＸ線撮影手段３７のＸ線撮影によって取得された３次元断面画像等の被検者１９の内部情報に関するデータである。尚、Ｘ線３Ｄ撮影（ステップ１０６）の詳細については、図６を用いて後述する。

Ｘ線ＣＴ装置１は、全ての撮影情報と特徴量情報とを被検者情報として多角的にデータベース化してハードディスク４３等に保存する（ステップ１０７）。ステップ１０７の処理においてハードディスク４３に保存される情報は、可視光３Ｄ画像５１−１、特徴量５２−１、Ｘ線単純撮影画像６１、Ｘ線３Ｄ画像６３−１等である。また、Ｘ線単純撮影画像６１やＸ線３Ｄ画像６３−１に基づく特徴量を併せて保存し、後述する照合処理に利用するようにしてもよい。

（３−２．２回目以降撮影）
Ｘ線ＣＴ装置１は、可視光３Ｄ撮影を行い、可視光３Ｄ画像５１−２を作成する（ステップ２０１）。可視光３Ｄ画像５１−２は、図１のカメラ２１及び照明２３及び可視光撮影手段３９によって取得される。可視光３Ｄ画像５１−２は、被検者１９の外観に関するデータである。尚、可視光３Ｄ撮影（ステップ２０１）の詳細については、図５を用いて後述する。

Ｘ線ＣＴ装置１は、可視光３Ｄ画像５１−２に対して各種の処理を施し、特徴量５２−２を抽出する（ステップ２０２）。
特徴量５２−２を抽出する方法としては、例えば、顔認証手法やセファロ分析手法による分析結果を特徴量とする方法がある。顔認証手法には、ｅｉｇｅｎｆａｃｅ法、ＬＦＡ（Ｌｏｃａｌ Ｆｅａｔｕｒｅ Ａｎａｌｙｓｉｓ）法、Ｇａｂｏｒ Ｊｅｔｓ集合への射影弾性グラフマッチング法等がある。セファロ分析手法には、正面像の分析として、左右の対称性、歯列弓幅径、大臼歯間幅径、鼻中隔湾曲率、正中線傾き等の特徴量を長さ、角度、変化率で抽出するもの、側面像の分析として、正面像の解析と同様に顎顔面頭蓋領域の特徴量を抽出するもの等がある。

尚、２回目以降撮影におけるステップ２０１及びステップ２０２の処理は、それぞれ、先述の初回撮影におけるステップ１０１及びステップ１０２の処理と同様である。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップ２０２の処理で取得した特徴量５２−２とステップ１０７の処理でデータベース化された被検者１９の特徴量情報（特徴量５２−１）とを照合する（ステップ２０３）。可視光３Ｄ画像５１−１と可視光３Ｄ画像５１−２とを照合するようにしてもよい。
Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップ２０３の処理における特徴量情報の照合結果に基づいて変換量を算出する。Ｘ線ＣＴ装置１は、算出した変換量に基づいて、ステップ２０１の処理で取得した可視光３Ｄ画像５１−２と、ステップ１０７でデータベース化された被検者１９のＸ線３Ｄ画像６３−１やＸ線単純撮影画像６１との画像融合処理を行い、融合画像６７を作成する（ステップ２０４）。

ステップ２０４の処理で作成された融合画像６７に基づいて、Ｘ線撮影計画が行われる（ステップ２０５）。Ｘ線撮影計画では、撮影対象部位の撮影位置を決めるための計画が行われる。尚、ステップ１０５の初回撮影のＸ線撮影計画ではＸ線単純撮影画像６１が用いられるのに対して、ステップ２０５の２回目以降撮影のＸ線撮影計画では過去に撮影したＸ線３Ｄ画像６３−１が用いられる。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップ２０５におけるＸ線撮影計画に基づき、Ｘ線３Ｄ撮影を行い、Ｘ線３Ｄ画像６３−２を作成する（ステップ２０６）。Ｘ線３Ｄ画像６３−２は、図１のＸ線管９及び２次元検出器１３及びＸ線撮影手段３７のＸ線撮影によって取得された３次元断面画像等の被検者１９の内部情報に関するデータである。尚、Ｘ線３Ｄ撮影（ステップ２０６）の詳細については、図６を用いて後述する。

Ｘ線ＣＴ装置１は、全ての撮影情報と特徴量情報とを被検者情報として多角的にデータベース化してハードディスク４３等に保存する（ステップ２０７）。ステップ２０７の処理においてハードディスク４３に保存される情報は、可視光３Ｄ画像５１−２、特徴量５２−２、Ｘ線３Ｄ画像６３−２等である。

尚、２回目以降撮影におけるステップ２０６及びステップ２０７の処理は、それぞれ、先述の初回撮影におけるステップ１０６及びステップ１０７の処理と同様である。

（３−３．可視光３Ｄ撮影）
図５は、可視光３Ｄ撮影の詳細を示す図である（図４のステップ１０１及びステップ２０１）。
尚、コーンビーム再構成断面画像は、被検者１９の断層像を示し、３Ｄ画像は、断層像から３次元再構成したものを示すものとして説明する。
また、Ｘ線ＣＴ装置１は、各画像処理においてコントラストや透明度等の調整を行う。

Ｘ線ＣＴ装置１は、被検者１９が椅子１５に座っていない状態でスキャナアーム７を回転させながら、カメラ２１により可視光回転撮影を行い、マスク画像として複数枚の可視光回転撮影画像（被検者なし）５３を作成する（ステップ３０１）。このマスク画像を撮影する際には、椅子１５を所定位置にセットしておくことが望ましい。この所定位置に関しては、例えば、子供と大人との体格差や、頭部や歯顎部や頚部等の部位に応じて、複数箇所設定することができる。
また、カメラ２１による可視光撮影の撮影範囲は、Ｘ線管９及び２次元検出器１３によるＸ線撮影の撮影範囲と比較して広角である。Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線投影像を含む広い視野範囲を撮影する。尚、この視野範囲、すなわち、カメラ２１による可視光撮影の撮影範囲は、状況に応じて拡大縮小することもできる。

また、上述の可視光回転撮影画像（被検者なし）５３は、被検者１９の撮影前に毎回撮影する必要はない。Ｘ線ＣＴ装置１は、様々な位置において撮影した可視光回転撮影画像（被検者なし）５３を予め画像処理装置５のハードディスク４３に保存しておき、椅子１５の所定位置等に応じて必要な可視光回転撮影画像（被検者なし）５３をメモリ４２に展開して画像処理に用いるようにしてもよい。

Ｘ線ＣＴ装置１は、被検者１９を椅子１５に座らせた状態でスキャナアーム７を回転させながら、カメラ２１により可視光回転撮影を行い、複数枚の可視光回転撮影画像（被検者あり）５４を作成する（ステップ３０２）。
ステップ３０２では、被検者１９を椅子１５に座らせ、被検者１９の体格と部位に応じて、椅子１５の位置を椅子駆動手段３１により移動するための被検者設定処理が行われる。

Ｘ線ＣＴ装置１は、可視光回転撮影画像（被検者あり）５４から被検者１９のみを抽出するために、可視光回転撮影画像（被検者あり）５４と可視光回転撮影画像（被検者なし）５３との差分処理を行い差分画像５５を作成する（ステップ３０３）。

尚、被検者１９の撮影部位の後方からの画像を十分に得るために、椅子１５は、極力小さいことが望ましい。例えば、歯顎部を撮影する場合には、ヘッドレストとそれを支える部分はできるだけ幅を狭くして被検者抽出画像を十分に生成できるようにすることが望ましい。さらに望ましくは、ヘッドレストとそれを支える部分を透明な材質で構成すればより完全な被検者抽出画像が得られる。

カメラ２１により取得した可視光回転撮影画像（被検者なし）５３及び可視光回転撮影画像（被検者あり）５４がカラーである場合には、Ｘ線ＣＴ装置１は、差分処理を行う前にグレイスケールでマッピングを行いし、モノクローム表示に変換する。また、画像マトリクスは１２８×１２８ピクセル以下で十分であるので、カメラ２１を用いてより大きな画像マトリクスが得られる場合には、Ｘ線ＣＴ装置１は、画素を規則的に間引いて使用する。

可視光回転撮影画像（被検者なし）５３と可視光回転撮影画像（被検者あり）５４との間では、被検者１９以外の椅子１５や２次元検出器１３等の背景が同一であるので、これらの差分画像５５では被検者１９以外の背景の画素値は略「０」となる。
そこで、Ｘ線ＣＴ装置１は、差分画像５５において画素値の大きさが所定値より大きい領域を被検者抽出領域として抽出し、当該被検者抽出領域の画素値を「１」とし、当該被検者抽出領域以外の領域の画素値を「０」として、外輪郭画像５６を作成する。Ｘ線ＣＴ装置１は、例えば、差分画像５５において、
｜（画素値）｜≧２０、
を満たす領域を被検者抽出領域として抽出する。尚、｜ｘ｜は、ｘの絶対値を示す。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップ３０４の処理で作成した外輪郭画像５６を基に、ステップ３０２の処理で作成した可視光回転撮影画像（被検者あり）５４から被検者１９のみを抽出し、可視光被検者抽出画像５７を生成する（ステップ３０５）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップ３０４の処理で作成した外輪郭画像５６を基に、周知のＦｅｌｄｋａｍｐ法による可視光・コーンビーム再構成演算をＣＰＵ４４で実行し、可視光・コーンビーム再構成断面画像５８を作成し、さらに、３次元再構成処理を行って作成した可視光３次元再構成画像をハードディスク４３等に保持する（ステップ３０６）。
Ｘ線ＣＴ装置１は、ハードディスク４３等に保持する可視光３次元再構成画像をメモリ４２に読み出し、ＣＰＵ４４内で再投影演算処理を行って複数枚の可視光回転撮影画像（被検者あり）５４を可視光３次元再構成画像の表面にテクスチャーマッピングし、被検者１９の可視光３Ｄ画像５１（カラー３次元画像）を作成する（ステップ３０７）。
Ｘ線ＣＴ装置１は、可視光３Ｄ画像５１をハードディスク４３に保存する（ステップ１０７、ステップ２０７）。

（３−４．Ｘ線３Ｄ撮影）
図６は、Ｘ線３Ｄ撮影の詳細を示す図である（図４のステップ１０６及びステップ２０６）。
尚、コーンビーム再構成断面画像は、被検者１９の断層像を示し、３Ｄ画像は、断層像から３次元再構成したものを示すものとして説明する。
また、Ｘ線ＣＴ装置１は、各画像処理においてコントラストや透明度等の調整を行う。

Ｘ線ＣＴ装置１は、被検者１９を椅子１５に座らせた状態でスキャナアーム７を回転させながら、Ｘ線管９及び２次元検出器１３等によりＸ線回転撮影を行い、複数枚のＸ線回転撮影画像６４を作成する（ステップ４０１）。
ステップ４０１では、被検者１９を椅子１５に座らせ、被検者１９の体格と部位に応じて、椅子１５の位置を椅子駆動手段３１により移動するための被検者設定処理が行われる。

Ｘ線ＣＴ装置１は、ステップ４０１の処理で作成したＸ線回転撮影画像６４を基に、周知のＦｅｌｄｋａｍｐ法による可視光・コーンビーム再構成演算をＣＰＵ４４で実行し、Ｘ線・コーンビーム再構成断面画像６５を作成し、さらに、３次元再構成処理を行ってＸ線３Ｄ画像６３を作成する（ステップ４０３）。
Ｘ線ＣＴ装置１は、Ｘ線３Ｄ画像６３をハードディスク４３に保存する（ステップ１０７、ステップ２０７）。

Ｘ線３Ｄ画像６３は、被検者１９の内部情報に関するデータである。尚、この被検者１９の内部情報に関するデータは、主に矯正歯科領域において、頭部の経年変化の比較を行い、被検者の成長を予測し治療する際に用いられるセファロ分析（ｃｅｐｈａｌｏｇｒａｍ ａｎａｌｙｓｉｓ）に必要なデータを含むものである。

（３−５．初回撮影におけるＸ線撮影計画）
図７は、初回撮影における画像重ね合わせ処理を示す図である。
Ｘ線ＣＴ装置１は、可視光３Ｄ画像５１−１と２つのＸ線単純撮影画像６１（Ｒ−Ｌ方向及びＡ−Ｐ方向）とを３次元的に重ね合わせる（図７、図４のステップ１０４）。
可視光３Ｄ撮影画像５１−１及びＸ線単純撮影画像６１に基づき、Ｘ線撮影計画が行われる。Ｘ線撮影計画では、可視光３Ｄ画像５１−１による外面的な情報とＸ線単純撮影画像６１による内部的な情報とを併せて利用することにより、撮影対象部位の撮影位置を決めるための計画が行われる（図４のステップ１０５）。
尚、Ｘ線単純撮影（図４のステップ１０３）からＸ線撮影計画（図４のステップ１０５）までを繰り返し行い、撮影対象部位の撮影位置を決めてもよい。

被検者１９を椅子やベッド上に位置させ、検査者は、Ｘ線単純撮影画像６１を確認しながら繰り返し微調整を行う。検査者は、例えば、撮影角度（Ｘ線源９及び２次元検出器１３を回転させるスキャナアーム７の回転角）を「０°」、「９０°」、「０°」として３回セットでＸ線単純撮影を行い、上下前後左右の位置に関して撮影範囲に所望の領域が含まれるように微調整を行う。

（３−６．２回目以降撮影におけるＸ線撮影計画）
図８は、２回目以降撮影における、Ｘ線３Ｄ画像６３−１との画像融合処理を示す図である。
Ｘ線ＣＴ装置１は、初回撮影の可視光３Ｄ画像５１−１から抽出した特徴量５２−１と２回目以降撮影の可視光３Ｄ画像５１−２から抽出した特徴量５２−２とを照合する。Ｘ線ＣＴ装置１は、照合結果に基づいて、可視光３Ｄ画像５１−１と可視光３Ｄ画像５１−２との間の幾何学的な変換量を求める。幾何学的な変換量とは、平行移動、回転移動、拡大率、歪み等に関する変換係数等を示す（図４のステップ２０３）。

Ｘ線ＣＴ装置１は、算出した変換量に基づいて、２回目以降撮影の可視光３Ｄ画像５１−２と初回撮影時にデータベース化されたＸ線３Ｄ画像６３−１とを３次元的に融合して融合画像６７を作成する（図８、図４のステップ２０４）。
融合画像６７は、現在の可視光３Ｄ画像５１−２と過去のＸ線３Ｄ画像６３−１とを融合したものである。

図９は、２回目以降撮影における、Ｘ線単純撮影画像６１との画像融合処理を示す図である。
Ｘ線ＣＴ装置１は、算出した変換量に基づいて、２回目以降撮影の可視光３Ｄ画像５１−２と初回撮影時にデータベース化されたＸ線単純撮影画像６１とを３次元的に融合して融合画像６９を作成してもよい（図９、図４のステップ２０４）。
融合画像６９は、現在の可視光３Ｄ画像５１−２と過去のＸ線単純撮影画像６１とを融合したものである。

２回目以降撮影では、融合画像６７や融合画像６９に基づいて、Ｘ線撮影計画が行われる。Ｘ線撮影計画では、撮影対象部位の撮影位置を決める為の計画がなされる（図４のステップ２０５）。
初回撮影のＸ線撮影計画（図４のステップ１０５）ではＸ線単純撮影画像６１が用いられる。一方、２回目以降撮影のＸ線撮影計画（図４のステップ２０５）では過去に取得してデータベース化されたＸ線３Ｄ画像６３−１が用いられる。

また、Ｘ線単純撮影画像６１は、平面的なＸ線透過情報しか有しないのに対して、Ｘ線３Ｄ画像６３は、３次元的な解剖学的位置情報を有する。さらに、Ｘ線位単純撮影画像６１は、骨のようにＸ線が透過し難い情報が画像化されたものであるのに対して、Ｘ線３Ｄ画像６３は、骨だけでなく筋肉や脂肪といった軟部組織の情報を有する。従って、融合画像６７に基づくＸ線撮影計画を行うことにより、位置決め精度を向上させることができる。
このように、可視光３Ｄ撮影画像５１−２による外面的な情報とＸ線３Ｄ画像６３−１による詳細な内部的な情報とを併せて利用することにより、撮影対象部位の撮影位置を決めるための計画が行われる。

（４．効果等）
以上詳細に説明したように、第１の実施の形態では、Ｘ線ＣＴ装置は、被検者の負担を増大させることなく、断続的な撮影間の関連を確保し、画像を融合する際の画像間の位置合せに係る処理負担を軽減することができる。
すなわち、過去データを利用した可視光による位置決め方法により、過去の撮影画像を基に位置決めを行えるので、位置決めに伴う被曝量を低減できるという効果がある。
また、被検者の詳細な内部情報に基づいて撮影計画を行うことができるので、位置決め精度を向上させることができる。

また、数日、数週間、数ヶ月の期間をおいて撮影する画像データ間の関連性を確保できる。
また、Ｘ線撮影時に位置決めを考慮するため、経時画像データ間の画像融合の精度を向上させることができる。
また、特徴量を考慮して画像融合を行うことにより、被検者の成長予測等、テーラーメイド医療に貢献することができる。

また、上述の実施の形態では、画像診断装置としてＸ線ＣＴ装置を用いているが、これに限定されず、被検者に関する計測情報を画像に再構成して診断するための装置であればよい。画像診断装置としては、Ｘ線ＣＴ装置だけでなく、例えば、ＭＲＩ装置、Ｘ線Ｃアーム装置、手術用Ｘ線Ｃアーム装置、モバイルＸ線Ｃアーム装置等であってもよい。

上述の実施の形態では、Ｘ線管及び２次元検出器を備えたスキャナが回転して、頭頚部を撮影する座位型Ｘ線診断装置を例に説明した。この場合、可視光撮影装置とＸ線撮影装置の回転中心軸及び回転面をキャリブレーションにより統一させているので、表面３次元画像と内部３次元画像との融合が容易である。また、スキャナが回転型である為、回転に伴う被写体のブレがないという効果を有する。

上述の実施の形態では、Ｘ線管及び２次元検出器が回転する場合について説明したが、被検者の搭載された椅子が回転台駆動手段によって駆動される被検者回転型装置でもよい。このように被写体回転型であるため、省スペースであり、回転軸方向の制約を解除することができる。また、ＳＩＤ（撮影距離）を可変とすることにより被写体の幅、奥行きに対しても制約を解除することができる。また、被写体が水平配置で、スキャナが垂直回転で、撮像系一体で構成されたガントリ型の被写体臥位の撮影装置でもよい。この装置によれば、可視光撮影装置及び照明が透過可能な材料をスキャナカバーの必要な部位に配置することで、可視光とＸ線による同時撮影が可能である。さらに、被写体が水平配置で、スキャナが垂直回転で、撮像系は一体で構成された開放型の撮影装置でも、被写体が水平配置で、撮像系分離で構成されたガントリ型の撮影装置でも、被写体が任意配置で、スキャナが任意回転で、撮像系分離で構成された開放型の撮影装置でもよい。

（５．第２の実施の形態）
次に、図１０を参照しながら、第２の実施の形態に係る画像診断システムについて説明する。
図１０は、画像診断システム７１の構成図である。

画像診断システム７１は、複数の計測装置３−１、３−２、…がネットワーク７３を介して接続されて構成される。
計測装置３−１、３−２、…と、画像処理装置５−１、５−２、…とを備える。
ネットワーク７３は、各計測装置３−１、３−２、…が備える画像処理装置５−１、５−２、…間の通信を媒介する経路である。ネットワーク７３は、例えば、インターネット、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）、専用線等であり、有線あるいは無線を問わない。

第２の実施の形態の画像診断システム７１では、ある計測装置３で取得した画像やデータを他の計測装置３で利用することができる。
また、計測装置３の種類が異なる場合であっても、画像やデータを互いに利用することができる。例えば、計測装置３−１がＸ線ＣＴ装置であり、計測装置３−２がＭＲＩ装置であってもよい。
従って、複数の計測装置３間あるいは異なる計測装置３間で同一の基準を用いて画像融合ができるという効果がある。

他の装置であったり、装置の種類が異なったとしても、可視光３Ｄ画像とその特徴量を基にして可視光３Ｄ画像と幾何学的関連のある画像同士を結びつけ、画像融合処理を行って表示等を行うことができる。
これにより異なる病院施設であっても（被検者が何らかの理由で転院した場合等）、過去画像を利用することができる。
また、モダリティの種類を超えた形態画像と機能画像の融合、過去画像とリアルタイム（現在）画像の融合、スケールの異なる画像間の融合等、様々な画像融合を行うことができる。

（６．第３の実施の形態）
次に、図１１を参照しながら、第３の実施の形態に係る画像診断システムについて説明する。
図１１は、画像診断システム７５の構成図である。

画像診断システム７５は、複数の計測装置３−１、３−２、…、及び、少なくとも１つの画像処理装置５がネットワーク７３を介して接続されて構成される。
ネットワーク７３は、各計測装置３−１、３−２、…、及び、画像処理装置５間の通信を媒介する経路である。ネットワーク７３は、例えば、インターネット、ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）、専用線等であり、有線あるいは無線を問わない。

第２の実施の形態の画像診断システム７１では画像処理装置５が計測装置３毎に設けられるが、第３の実施の形態の画像診断システム７５では画像処理装置５が計測装置３毎に設けられない。

第３の実施の形態の画像診断システム７１では、ある計測装置３で取得した画像やデータを他の計測装置３で利用することができる。
また、計測装置３の種類が異なる場合であっても、画像やデータを互いに利用することができる。例えば、計測装置３−１がＸ線ＣＴ装置であり、計測装置３−２がＭＲＩ装置であってもよい。
従って、複数の計測装置３間あるいは異なる計測装置３間で同一の基準を用いて画像融合ができるという効果がある。
さらに、各計測装置３で取得した画像やデータを画像処理装置５により一元管理することができる。また、システム構成を簡素化することができるので、システム導入に係る負担を最小限に抑えることができる。
複数の病院や診療所の間でシステム運用する場合であっても、画像処理装置を全ての病院や診療所に設ける必要はなく、システム導入に係る負担を抑制することができ、病診連携を促進することができる。

以上、添付図面を参照しながら、本発明に係る画像診断装置及び画像診断システムの好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

Ｘ線ＣＴ装置１の概略構成図 スキャナアーム７に対するカメラ２１及び照明２３の配置を示す図（Ｘ線撮影時） スキャナアーム７に対するカメラ２１及び照明２３の配置を示す図（可視光撮影時） Ｘ線ＣＴ装置１の動作を示すフローチャート 可視光３Ｄ撮影の詳細を示す図である（図４のステップ１０１及びステップ２０１） Ｘ線３Ｄ撮影の詳細を示す図である（図４のステップ１０６及びステップ２０６） 初回撮影における画像重ね合わせ処理を示す図 ２回目以降撮影における、Ｘ線３Ｄ画像６３−１との画像融合処理を示す図 ２回目以降撮影における、Ｘ線単純撮影画像６１との画像融合処理を示す図 画像診断システム７１の構成図 画像診断システム７５の構成図

符号の説明

１………Ｘ線ＣＴ装置
３………計測装置
５………画像処理装置
７………スキャナアーム
９………Ｘ線管
１１………コリメータ
１３………２次元検出器
１５………椅子
１７………椅子支持器
１９………被験者
２１………カメラ
２３………照明
２５………スキャナ支持器
２７………回転軸
２９………スキャナ駆動手段
３１………椅子駆動手段
３５………コリメータ駆動手段
３７………Ｘ線撮影手段
３９………可視光撮影手段
４０………処理部
４１………インタフェース（Ｉ／Ｆ）
４２………メモリ
４３………ハードディスク
４４………ＣＰＵ
４５………表示装置
４６………外部入力装置
４７………システムバス
５１………可視光３Ｄ画像
５２………特徴量
５３………可視光回転撮影画像（被検者なし）
５４………可視光回転撮影画像（被検者あり）
５５………差分画像
５６………外輪郭画像
５７………可視光被検者抽出画像
５８………可視光・コーンビーム再構成断面画像
６１………Ｘ線単純撮影画像
６３………Ｘ線３Ｄ画像
６４………Ｘ線回転撮影画像
６５………Ｘ線・コーンビーム再構成断面画像
６７、６９………融合画像
７１、７５………画像診断システム
７３………ネットワーク

Claims (3)

1. 被検者の内部に関する計測情報を取得し当該計測情報から前記被検者の内部情報を示す３次元画像を再構成する画像診断装置であって、
   前記被検者の周囲を回転して可視光による撮影を行う可視光撮影手段と、
   前記可視光撮影手段の撮影データから前記被検者の外表面情報を示す可視光３次元画像を作成する可視光３次元画像作成手段と、
   過去に作成した前記可視光３次元画像と当該可視光３次元画像の特徴量と前記３次元画像とを保持する保持手段と、
   新たに作成した前記可視光３次元画像の特徴量と、過去に作成した前記可視光３次元画像の特徴量と、を照合して変換量を算出する変換量算出手段と、
   前記変換量算出手段により算出した変換量に基づいて画像変換を行い、前記新たに作成した前記可視光３次元画像と、過去に作成した前記３次元画像と、を画像融合する画像融合手段と、
   を具備することを特徴とする画像診断装置。
2. 前記変換量算出手段により算出した変換量に基づいて画像変換を行い、前記新たに作成した前記可視光３次元画像と、過去に作成した前記計測情報の２次元画像と、を重ね合わせる画像重ね合わせ手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の画像診断装置が複数接続されて構成される画像診断システムであって、
   各画像診断装置は、各画像診断装置が作成した各種画像を共用することを特徴とする画像診断システム。

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