JP2011254847A - X線撮影装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】被検体にX線発生手段からX線を照射し、被検体を透過したX線をX線検出手段で検出して、X線画像を撮影するX線撮影装置において、作業状態検出手段は、X線画像の撮影における術者の作業状態を検出する。X線量制御手段は、作業状態検出手段の検出結果に基づいて、X線発生手段から照射するX線量を制御する。
【選択図】図1
Description
第1の実施形態について説明する。先ず、X線透視下カテーテル術を行うためのX線撮影装置の構成について説明する。次に、X線透視下カテーテル術において、術者によるワイヤの操作状態を検出した結果として、ワイヤの形状の変化量を検出する例について説明する。
この実施形態に係るX線撮影装置の構成について説明する。このX線撮影装置の構成例を図1に示す。このX線撮影装置は、従来と同様の機械構成を有する。
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。
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。
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。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。
第1の実施形態では、術者がワイヤを操作しているか否かの判断材料として、ワイヤの形状の変化を検出した結果を用いた例を示したが、ワイヤの操作状態を判断する際の判断材料として、ワイヤを操作したときに生じる音・振動を検出した結果を用いても良く、また、ワイヤを操作する術者の手の動きを検出した結果を用いても良い。
第2の実施形態に係るX線撮影装置は、術者による器具(ワイヤ)の操作状態を検出し、その検出結果を判断材料として、現状のX線量を減らす余地があるかどうかを判断するものである。これに対し、他の判断材料として、術者の姿勢を検出した結果を用いても良い。なお、器具の操作状態の検出結果及び術者の姿勢の検出結果を総合して判断材料とし、現状のX線量を減らす余地があるかどうかを判断しても良い。それにより、術者が精細なX線透視画像を必要とするか否かの推定をさらに確実に行うことが可能となる。
第3の実施形態では、ディスプレイに対する術者の位置を判断材料として、X線量を減らす余地があるかどうかを判断していた。しかし、術者がX線透視画像をよく見るためでなく、単に、術者がディスプレイに近づくような場合がある。この場合、被検体の曝射量を低減する目的を達せられない。そこで、判断材料として、術者がX線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果を用いることで、術者が単にディスプレイに近づいただけなのか、それともX線透視画像を必要としているのかを判別する例について以下に説明する。
第4の実施形態では、術者がX線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果として、ディスプレイに対する術者の顔の面積(カメラから見たときの露出領域の面積)の検出結果を用いた例を示した。しかし、露出領域の面積は、顔の大きさや形によって術者毎にばらつきがあり、同じ術者であっても、術衣やマスクの着け方によってもばらつきがでる。特に、手術中にマスクの位置をずらしたときにばらつきがでる。そのばらつきは、術者が精細なX線透視画像を必要とするか否かを確実に判断する際の支障となることがある。そこで、術者が精細なX線透視画像を必要とするか否かをより確実に判断するために、ディスプレイに対する術者の顔の向きの検出結果を判断材料とする。
第5の実施形態では、術者がX線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果として、白目領域の幅方向の中心線に対する黒目領域の重心の位置を検出した結果を用いた例を示した。しかし、術者の目(白目領域及び黒目領域)の大きさや形には個人差がある。また、術者が使用する眼鏡からの反射光等により、術者の目の画像を取得するときの条件が良くない場合がある。これらの術者の個人差や画像の取得時の悪条件は、検出結果の誤差を大きくする一因となり、術者が精細なX線透視画像を必要とするか否かを判断する際の正確性を低下させる場合がある。術者がディスプレイの方を向いたか否かをより確実に検出するために、術者に装着された対象物を検出するように構成しても良い。
以上に、判断材料として相対反射率を用いた例を示したが、これに限定されない。カメラにより撮影された反射マーカの画像に相当する画素の輝度の総和が大きいほど、術者がディスプレイに正対しているものと推定することができる。したがって、X線量決定部25は、反射マーカの輝度の総和を検出し、検出結果から輝度の総和の割合(正対したときの輝度の総和に対する現状の輝度の総和の割合)を検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値(例えば、30%)を判断基準にして、輝度の総和の割合がた閾値未満であるか否かを判断し、閾値未満であると判断した場合、現状のX線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイの方を向いてなく、精細なX線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
X線透視下カテーテル術において、極めて精密な作業が要求されるワイヤ操作をするとき、通常、術者は姿勢を大きく変化させずに行うため、術者の体動の頻度が小さい。したがって、X線透視下カテーテル術において、術者の体動が頻繁である場合、ワイヤ操作をしていないから、術者が精細なX線透視画像を必要としていないと推定することができる。この点に着目して、術者の体動が頻繁か否かを検出するための術者センサー33を設ける。
上記した第3から第7の実施形態にかかる術者センサー33は、術者の作業状態として、術者の姿勢を検出するものであった。それは、X線透視下カテーテル術における術者の作業状態が、ディスプレイを見ながらワイヤを操作する術者の姿勢として現れるためである。X線透視下カテーテル術における術者の作業状態は、ワイヤを操作するときの呼吸の抑制など、緊張状態を示す生体情報としても現れる。したがって、術者の作業状態としての生体情報を検出する術者センサー33であっても良い。ここで、生体情報とは、生体において、刺激に基づいて起こる運動等に関する情報をいう。
第8の実施形態では、術者の生体情報として、術者が呼吸を抑制したか否かを検出した結果を用いた例を示した。しかし、X線透視下カテーテル術において、術者がワイヤを操作するとき、精密な精度操作が術者に要求されることから、術者が緊張状態となって、その影響が術者の生体情報に現れる。術者の緊張状態と精細なX線透視画像の必要性とが関係している。したがって、緊張状態の影響が現れる術者の生体情報を検出した結果を、術者センサー33により検出される術者の生体情報とすることができる。緊張状態の影響が現れる術者の生体情報の一例として、術者の脳波、瞳孔径、まばたきの頻度、手のひらあるいは足底部の皮膚の発汗の程度、又は、皮膚温度を検出して、術者が緊張状態にあるか否かを検出した結果がある。なお、手のひらあるいは足底部の皮膚の発汗の程度を検出するのは、手のひら及び足底部には緊張状態になると、発汗する汗腺が多いことに拠る。
この発明の他の実施形態について説明する。術者の作業状態として、術者の行動を検出する術者センサー33を用いた例を示す。ここで、術者の行動としては、医療現場における術者がスタッフと会話する頻度及び術者の動き量を含む。X線透視下カテーテル術において、術者がスタッフと会話する頻度が高い場合、又は、術者の動き量が多い場合、ワイヤの緻密な操作をしておらず、精細なX線透視画像を必要としていないと推定される。
次に、複数の術者センサー33を装備したシステムについて説明する。この場合、複数の術者センサー33の出力を総合して、適切なX線量を算出する必要がある。たとえば、術者による直接操作(X線照射の停止やX線量増減の指示操作)は最優先であり、他の術者センサー33による検出結果がどうであろうと直ちに術者により指示された通りにX線量を調整しなくてはならない。一方、たとえば、術者の呼吸から推定される適切なX線量については、あまり高い精度は期待できない。
A:術者体動に対するfuzzy真偽値であり、例えば、上記第7の実施形態で説明した圧力センサーマットによって検出された術者の重心位置の標準偏差に対するfuzzy真偽値である。
B:術者呼吸の抑制に対するfuzzy真偽値であり、上記第8の実施形態で示す聴診器マイクで検出された術者の心拍数の標準偏差に対するfuzzy真偽値である。
C:術者ディスプレイ注視に対するfuzzy真偽値であり、例えば、上記第3から第6の実施形態で示すカメラで検出される術者がディスプレイを見ているか否かの検出結果に対するfuzzy真偽値である。
D:ワイヤ形状変化に対するfuzzy真偽値であり、例えば、上記第1の実施形態で説明したワイヤの形状の変化量(パラメータθ、u、vを基に求める平均平方の残差)に対するfuzzy真偽値である。
E:アダプターセンサ−に対するfuzzy真偽値であり、例えば、前記第2の実施形態で説明した術者のワイヤ操作の頻度に対するfuzzy真偽値である。
F:寝台・架台移動に対するfuzzy真偽値であり、例えば、上記第9の実施形態で説明した寝台・X線架台の位置エンコーダを用いて検出される寝台等の移動に対するfuzzy真偽値である。
X線量決定部25が現状のX線量を減らすと判断した場合、どのようにX線量を減らすかについて説明する。X線量を減らして良いかどうかがあまりはっきりしない場合に、急激にX線量を減らすと、術者の作業を妨げるおそれがある。このため、X線量を減らす際には、直接指示された場合を除いて、漸減させるのが適切である。また、X線量決定部25が現状のX線量を減らすと判断した場合に、即座に、X線量を漸減させるのではなく、X線量決定部25のその判断がしばらく続いたとき、X線量の漸減を開始させるのが好ましい。
a:術者がペダルを踏んだので、X線照射を開始する。
b:ワイヤ形状の変化が小さい時間がしばらく続いたので、自動的にX線量(管電流)の漸減を開始する。
c:術者がペダルを踏んだので、X線量を大きくする。
d:ワイヤ形状の変化が大きいので、X線量が大きい状態が維持される。
e:ワイヤ形状の変化が小さい時間がしばらく続いたので、自動的にX線量(管電流)の漸減を開始する。
f:管電流が所定の最低値に到達したので、フレームレートを下げることによってさらにX線量の漸減を開始する。
g:管電流・フレームレートとも所定の最低値に到達したので、X線照射を中止する。
h:術者がペダルを踏んだので、X線照射を開始する。
i:寝台・X線架台の動きを検出したので、管電流とフレームレートを下げてX線量を低減する。
j:寝台・X線架台の動きが止まったので、管電流を増加させて位置の確認をし易くする。
k:術者がペダルを踏んだので、X線量を大きくする。
l:ワイヤ形状の変化が小さい時間がしばらく続いたので、自動的にX線量(管電流)の漸減を開始する。
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
25 X線量決定部
31 表示部
32 操作部
33 術者センサー
41 ワイヤ特定部
43 位置合わせ処理部
Claims (17)
- 被検体にX線発生手段からX線を照射し、前記被検体を透過したX線をX線検出手段で検出して、X線画像を撮影するX線撮影装置において、
前記X線画像の撮影における術者の作業状態を検出する作業状態検出手段と、
前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて、前記X線発生手段から照射するX線量を制御するX線量制御手段と、
を備えることを特徴とするX線撮影装置。 - 前記作業状態検出手段は、前記術者による器具の操作状態、前記術者の姿勢、前記術者の生体情報、及び、前記術者の行動の少なくとも一つを検出するものであることを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、前記被検体内に挿入された索状の挿入器具の形状の変化量に基づいて、前記作業状態を検出することを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、前記X線画像における前記挿入器具の像と、それより過去に撮影された前記X線画像における前記挿入器具の像との差に基づいて前記変化量を検出することを特徴とする請求項3に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、前記被検体内に挿入された索状の挿入器具に対する前記術者の操作の頻度を、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、前記挿入器具を通すアダプターに設けられたマイクで検出された音に基づいて、前記術者の操作の頻度を検出することを特徴とする請求項5に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、前記術者の手に装着された加速度センサーによる検出結果に基づいて、前記術者の操作の頻度を検出することを特徴とする請求項5に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、前記被検体を載置する天板、前記X線発生手段、及び、X線検出手段の少なくとも一つの移動量に基づいて、前記作業状態を検出することを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、前記X線画像を表示するためのディスプレイを前記術者が見ているか否かを、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、カメラにより取得された画像を処理して前記術者の顔の向きを算出することにより、前記ディスプレイを前記術者が見ているか否かを検出することを特徴とする請求項9に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、前記術者の体動の頻度または前記術者の会話の頻度の少なくとも一つを、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、前記術者の呼吸が抑制されたか否かを、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、前記術者の心拍数のばらつきに基づいて、前記術者の呼吸が抑制されたか否かを検出することを特徴とする請求項12に記載のX線撮影装置。
- 前記作業状態検出手段は、前記術者の脳波、瞳孔の大きさ、まばたきの頻度、皮膚の発汗量、皮膚温度の少なくとも一つに基づいて、前記作業状態を検出することを特徴とする請求項2に記載のX線撮影装置。
- 前記X線量制御手段は、前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて、現状のX線量を下げるか否かを判断して、前記X線発生手段から照射されるX線量を制御することを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
- 前記X線量制御手段は、種類の異なる複数の前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて前記X線量を制御することを特徴とする請求項1に記載のX線撮影装置。
- 被検体にX線発生手段からX線を照射し、前記被検体を透過したX線をX線検出手段で検出して、X線画像を撮影するX線撮影装置において、
前記X線画像の撮影時における、前記術者による器具の操作状態、前記術者の姿勢、前記術者の生体情報、及び、前記術者の行動の少なくとも一つを検出する作業状態検出手段と、
前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて、前記X線発生手段から照射するX線量を制御するX線量制御手段と、
を備えることを特徴とするX線撮影装置。
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