JP2013233318A - Ｘ線撮影装置及び医用画像処理装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】より簡易かつ安価な構成で診断に有用なＸ線画像を立体視が可能な3D画像として表示させることである。
【解決手段】実施形態に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線画像収集手段、制御系及び表示処理部を備える。Ｘ線画像収集手段は、少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集する。制御系は、前記撮影系を繰返し往復移動させることによって互いに異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御する。表示処理部は、前記複数のＸ線画像データから前記被検体の撮像部位に動き又は動きの可能性がない期間に収集された立体視用の複数のＸ線画像データを取得し、取得した前記立体視用の複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成して表示装置に表示させる。
【選択図】 図８

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線撮影装置及び医用画像処理装置に関する。
従来、Ｘ線撮影装置を用いて血管等の撮像対象を立体的に視認することが可能なＸ線診断画像を表示させる技術が提案されている。撮像対象を立体視することが可能な画像を三次元(3D: three dimensional)画像と呼ぶことにすると、3D画像を表示させるためには、左目用の画像と右目用の画像とをそれぞれ個別に左目と右目で視認できるようにすることが必要となる。
Ｘ線撮影装置を用いて左目用の画像と右目用の画像をそれぞれ取得する方法としては、画像再構成処理を行う方法の他、実際に左目用の２次元(2D: two dimensional)Ｘ線投影像と右目用の2DＸ線投影像とをそれぞれ収集する方法が挙げられる。左目用のＸ線投影像と右目用のＸ線投影像は、複数のＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置はもちろん、単一のＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置によっても収集することができる。
単一のＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置を用いる場合には、Ｘ線撮影装置のＣ型アームを動かすことによってＸ線撮影系が第１の位置に位置決めされる。そして、Ｘ線撮影系を静止させた状態で第１の位置に対応する左目用のＸ線投影像を撮像することができる。次に、Ｘ線撮影装置のＣ型アームを動かしてＸ線撮影系を第２の位置に位置決めし、Ｘ線撮影系を静止させた状態で第２の位置に対応する右目用のＸ線投影像を撮像することができる。或いは、右目用のＸ線投影像を収集した後に、左目用のＸ線投影像を収集するようにしてもよい。
一方、２つのＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置を用いて左目用のＸ線投影像と右目用のＸ線投影像を撮影すれば、２つのＸ線撮影系を適切に位置決めすることによって、左目用のＸ線投影像と右目用のＸ線投影像を略同じタイミングで収集することができる。
このようにして収集された左目用のＸ線投影像と右目用のＸ線投影像は、２視差画像として3D画像の表示に用いることができる。１組の２視差画像を立体視が可能な3D画像として表示させる方法としては、左目用の画像と右目用の画像とを交互に時分割して表示させ、専用のメガネで見るようにする方法やメガネを使用せずに専用のディスプレイで表示させる方法などが知られている。
特に、２つのＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置を用いて左目用のＸ線投影像と右目用のＸ線投影像を同じタイミングで収集すれば、被検体の動きの影響が小さく、良好な画質を有する3D画像を表示させることが可能となる。
更に、画像再構成処理によって２視差画像を生成すれば、様々な観察方向から立体視することが可能な3D画像を表示させることができる。
特開平４−１６６１３５号公報
しかしながら、複数のＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置は構造が複雑であり、かつ高価であるという問題がある。また、画像再構成処理によって立体視が可能な3D画像を生成する場合には、データ処理量が膨大となり、データ処理時間も長くなるという問題がある。
そこで、本発明は、より簡易かつ安価な構成で診断に有用なＸ線画像を立体視が可能な3D画像として表示させることが可能なＸ線撮影装置及び医用画像処理装置を提供することを目的とする。
本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線画像収集手段、制御系及び表示処理部を備える。Ｘ線画像収集手段は、少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集する。制御系は、前記撮影系を繰返し往復移動させることによって互いに異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御する。表示処理部は、前記複数のＸ線画像データから前記被検体の撮像部位に動き又は動きの可能性がない期間に収集された立体視用の複数のＸ線画像データを取得し、取得した前記立体視用の複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成して表示装置に表示させる。
また、本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線画像収集手段、制御系及び表示処理部を備える。Ｘ線画像収集手段は、少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集する。制御系は、前記撮影系を繰返し往復移動させることによって互いに異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御する。表示処理部は、前記被検体の撮像部位における動きを許容又は禁止する通知を出力装置に出力し、前記通知の出力タイミングに応じた期間に収集された複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成して表示装置に表示させる。
また、本発明の実施形態に係る医用画像処理装置は、画像取得部及び表示処理部を備える。画像取得部は、１つの撮影系を繰返し往復移動させて収集された異なる方向に対応する被検体の複数のＸ線画像データを取得する。表示処理部は、前記複数のＸ線画像データから前記被検体の撮像部位に動き又は動きの可能性がない期間に収集された立体視用の複数のＸ線画像データを取得し、取得した前記立体視用の複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成して表示装置に表示させる。
また、本発明の実施形態に係る医用画像処理装置は、画像取得部及び表示処理部を備える。画像取得部は、１つの撮影系を繰返し往復移動させて収集された異なる方向に対応する被検体の複数のＸ線画像データを取得する。表示処理部は、前記被検体の撮像部位における動きを許容又は禁止する通知を出力装置に出力し、前記通知の出力タイミングに応じた期間に収集された複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成して表示装置に表示させる。
本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置及び医用画像処理装置の構成図。 図１に示すＸ線撮影装置において立体視することが可能なＸ線画像を表示させるための撮影系の制御方法の例を示す図。 図２(A)に示すようにＸ線管及びＸ線検出器を動作させた場合におけるＸ線画像データの収集位置を時系列に示した図。 図２(B)に示すようにＸ線管及びＸ線検出器を動作させた場合におけるＸ線画像データの収集位置を時系列に示した図。 撮影系の往路及び復路の各加速期間において１フレーム分のＸ線画像データをそれぞれ収集する場合におけるＸ線画像データの収集位置を時系列に示す図。 撮影系の往路及び復路の各減速期間において１フレーム分のＸ線画像データをそれぞれ収集する場合におけるＸ線画像データの収集位置を時系列に示す図。 複数の方向から立体視することが可能なＸ線画像を表示させるための表示処理部における表示処理の例を示す図。 図１に示す表示処理部における動きの影響を回避するための表示処理の方法を示す図。 図８(C)に示す表示制御処理の変形例を示す図。
本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置及び医用画像処理装置について添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置及び医用画像処理装置の構成図である。
Ｘ線撮影装置１は、撮影系２、制御系３、データ処理系４、インターフェース部５、入力装置６及び表示装置７を備えている。撮影系２は、Ｘ線照射部８、Ｘ線検出器９、駆動機構１０及び寝台１１を有する。制御系３は、高電圧発生装置１２及び撮影位置制御装置１３を有する。
Ｘ線照射部８は、Ｘ線管を備え、寝台１１にセットされた被検体Ｏを挟んでＸ線検出器９と対向配置される。Ｘ線照射部８及びＸ線検出器９は、駆動機構１０の駆動によって相対位置を維持しながら被検体Ｏに対する角度及び相対位置を変えることができる。具体的には、回転機能を備えたＣ型アームの両端にＸ線照射部８及びＸ線検出器９が固定される。そして、Ｘ線照射部８は、Ｘ線管により被検体Ｏに向けて所定の角度からＸ線を照射し、被検体Ｏを透過したＸ線をＸ線検出器９で検出できるように構成される。
また、寝台１１の天板の傾斜及び位置を駆動機構１０によって調整することができる。従って、Ｘ線照射部８及びＸ線検出器９の被検体Ｏに対する角度を調整するのみならず、天板の角度を調整することによっても、被検体Ｏに対するＸ線の照射方向を変えることができる。
更に、寝台１１にセットされた被検体Ｏの近傍には、必要に応じて被検体Ｏに造影剤を注入するための造影剤注入装置１４が設けられる。
制御系３の高電圧発生装置１２は、Ｘ線照射部８のＸ線管に高電圧を印加することによって、所望のエネルギを有するＸ線を被検体Ｏに向けて照射させる装置である。撮影位置制御装置１３は、駆動機構１０に制御信号を出力して制御する装置である。すなわち、Ｘ線照射部８及びＸ線検出器９の回転角度及び位置並びに寝台１１の天板の傾斜及び位置は、撮影位置制御装置１３から駆動機構１０に出力される制御信号によって制御される。
データ処理系４は、A/D(analog to digital)変換器１５及びコンピュータ１６を有する。コンピュータ１６は、プログラムを実行することにより医用画像処理装置１６として機能する。すなわち、Ｘ線撮影装置１には、医用画像処理装置１６が内蔵される。
但し、同様な機能を有する独立した医用画像処理装置を、ネットワークを介してＸ線撮影装置１に接続するようにしても良い。また、Ｘ線撮影装置１に内蔵される医用画像処理装置１６又はＸ線撮影装置１とネットワークを介して接続される医用画像処理装置を構成するために回路を用いてもよい。一方、コンピュータ１６をインターフェース部５として機能させるようにしてもよい。
医用画像処理装置１６は、Ｘ線画像生成部１７、Ｘ線画像取得部１８及び表示処理部１９を有する。Ｘ線画像生成部１７は、Ｘ線検出器９からA/D変換器１５を通じてデジタル化されたＸ線検出データを取り込んで、データ処理を行うことによりＸ線画像データを生成する機能を有する。
従って、Ｘ線画像生成部１７が撮影系２及び制御系３と協働することにより、Ｘ線撮影装置１には撮影系２を用いて被検体ＯのＸ線画像データを収集するＸ線画像収集手段としての機能が備えられる。
Ｘ線画像取得部１８は、Ｘ線画像生成部１７において生成されたＸ線画像データを取得して表示処理部１９に与える機能を有する。特に、Ｘ線撮影装置１にネットワークを介して接続された独立した医用画像処理装置においては、Ｘ線画像生成部１７を省略することもできる。この場合には、Ｘ線撮影装置１に備えられるＸ線画像生成部１７からネットワークを介してＸ線画像データを取得する機能がＸ線画像取得部１８に備えられる。
表示処理部１９は、Ｘ線画像取得部１８から左目用のＸ線画像データと右目用のＸ線画像データとを含む複数のＸ線画像データを取得する機能、取得した複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを3D画像データとして生成する機能及び生成した3D画像データを表示装置７に表示させる機能を有する。
左目用のＸ線画像データと右目用のＸ線画像データとに基づいて立体視することが可能な3D画像を表示させる方法としては、公知の任意の方法を用いることができる。代表的な方法としては、通常のディスプレイと専用のメガネとを用いる方法及び専用のディスプレイを用いる方法が知られている。
専用のメガネを用いる場合には、左目用の画像と右目用の画像とを一定の時間差で交互に切換表示させる一方、専用のメガネに偏光板としての機能を設ける方法が知られている。この場合には、互いに異なる回転方向の円偏光が左目用の画像と右目用の画像とに付与され、円偏光メガネを用いることによって２視差画像が個別に左右の目で視認される。
或いは、左目用の画像と右目用の画像とを互いに異なる波長帯域の画像として時分割表示させる方法も知られている。この場合には、フィルタを透過して互いに異なる波長帯の光となった左目用の画像と右目用の画像とが波長選択メガネを介して個別に左右の目で視認される。
更に別の方法として、左目用の画像と右目用の画像とを交互に時分割表示し、時分割と同期して左目用のシャッターと右目用のシャッターが開閉するメガネで左目用の画像と右目用の画像とを視認する方法も知られている。
また、逆に専用のメガネから位置情報及び方位情報を出力させ、メガネの位置情報及び方位情報に応じてディスプレイに出力させる画像を切換える方法も知られている。
一方、専用のメガネを用いない方式としては、ディスプレイの表面に位相差を有する位相差板を重畳する方式やディスプレイの解像度と異なるスクリーン線数で凹凸が配置されたフィルムをディスプレイの表面に重畳する方式などが知られている。これらの方式は、空間分割方式とも呼ばれ、位相差板やフィルムによって左目用の画像と右目用の画像とが個別に左目及び右目により視認される。
従って、3D画像の表示方式に応じた構成要素がＸ線撮影装置１に備えられる。例えば、3D表示のために専用のメガネを用いる場合であれば、専用のメガネ２０がコンピュータ１６と接続される。また、3D表示のために専用のディスプレイを用いる場合には、表示装置７として3D表示用のディスプレイがコンピュータ１６と接続される。そして、表示処理部１９は、3D表示に必要な情報を表示装置７及びメガネ２０の一方又は双方に入出力できるように構成されている。
一方、制御系３には、立体視に必要な左目用のＸ線画像データ及び右目用のＸ線画像データを収集するために、単一の撮影系２を制御する機能が備えられる。すなわち、制御系３は、１つの撮影系２を繰返し往復移動させることによって互いに異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように撮影系２を制御する機能を有している。このような制御を行うと、異なる方向に対応する被検体Ｏの複数のＸ線画像データがＸ線画像取得部１８において取得される。
そして、表示処理部１９は、１つの撮影系２を往復移動させて収集された複数のＸ線画像データの収集位置に応じた表示処理を行って3D表示用のＸ線画像データを生成するように構成される。具体的には、２つの互いに異なる方向に対応する２フレーム分のＸ線画像データを２視差画像データとして立体視することが可能な１フレーム分の画像データを生成することができる。
図２は、図１に示すＸ線撮影装置１において立体視することが可能なＸ線画像を表示させるための撮影系２の制御方法の例を示す図である。
図２(A)に示すように、Ｃ型アームを連続的に動かすことによって、撮影系２を振り子のように移動させて繰返し撮像を行うこともできる。すなわち、駆動機構１０の駆動によってＸ線照射部８のＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９を往復移動させ、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９の両端の位置に対応する２つのＸ線画像データを順次収集することができる。そして、２つの異なるＸ線の照射方向に対応する２フレーム分のＸ線画像データを、２視差を有する１フレーム分のＸ線画像データとして用いることができる。
図３は、図２(A)に示すようにＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９を動作させた場合におけるＸ線画像データの収集位置を時系列に示した図である。
図３(A)において横軸方向は時間を示す。図３(A)は、各Ｘ線画像データの収集タイミングにおけるＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９の位置を示す。また、図３(B)は、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を含む撮影系２の相対位置の時間変化を示すグラフである。すなわち、図３(B)において横軸は時間を示し、縦軸は、撮影系２の相対位置を示す。
図２(A)に示すようにＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９を往復動作させると、図３(A)に示すように左目用のＸ線画像データと右目用のＸ線画像データが交互に順次収集される。従って、表示処理部１９により、左目用のＸ線画像データと右目用のＸ線画像データとが交互に更新されて表示されることとなる。
尚、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９の折返し位置では、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９の速度が一旦ゼロとなる。従って、振り子運動と同様に、図３(B)に示すように、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９の速度は一定とならず、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９の位置は周期的かつ非直線的に変化する。そして、図３(B)のマーキングで示すように、Ｘ線画像データの収集位置は、極大値及び極小値となる。
また、左目用のＸ線画像データは、常に同一のＸ線の照射方向に対応する画像データとなる。同様に、右目用のＸ線画像データも、常に同一のＸ線の照射方向に対応する画像データとなる。従って、左目用のＸ線画像データと右目用のＸ線画像データとを順次更新しながら3D画像として表示させると、観察角度が一定である動画のような画像となる。
但し、Ｃ型アームを備えたガントリは重量が比較的大きく、慣性力が大きい。このため、１フレーム分のＸ線画像データを収集した後に、Ｃ型アームを駆動させて別の１フレーム分のＸ線画像データを収集する場合には、重量のあるＣ型アームの加速及び停止が伴う。従って、２つのＸ線画像データの収集間隔が比較的長くなる。この結果、左目用のＸ線画像データの収集タイミングと右目用のＸ線画像データの収集タイミングとの間における被検体Ｏの動きの影響が無視できなくなる恐れがある。
そこで、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を備えた撮影系２の移動中に複数のＸ線画像データが収集されるように撮影系２を制御することができる。具体的には、図２(B)に示すように、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を往復移動させ、往路及び復路のそれぞれにおいて互いに異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように撮影系２を制御することができる。この場合、必然的に撮影系２の移動範囲の両端ではない異なる位置に対応する２フレーム分のＸ線画像データが収集される。
図４は、図２(B)に示すようにＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９を動作させた場合におけるＸ線画像データの収集位置を時系列に示した図である。
図４(A)において横軸方向は時間を示す。図４(A)は、各Ｘ線画像データの収集タイミングにおけるＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９の位置を示す。また、図４(B)は、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を含む撮影系２の相対位置の時間変化を示すグラフである。すなわち、図４(B)において横軸は時間を示し、縦軸は、撮影系２の相対位置を示す。
図２(B)に示すようにＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９を往復動作させて移動中に２フレーム分のＸ線画像データを収集すると、図４(A)に示すように左目用のＸ線画像データと右目用のＸ線画像データとを短い時間間隔で収集することができる。従って、図４(B)に示す時間軸のスケールは、図３(B)に示す時間軸のスケールと異なる。また、図４(B) のマーキングで示すように、Ｘ線画像データの収集位置は、各極大値と各極小値との間における２箇所の位置となる。
また、図２(B)及び図４に示す例に限らず、撮影系２を往復移動させ、かつ往路及び復路において互いに異なる方向に対応する１フレーム分のＸ線画像データが収集されるように撮影系２を制御することもできる。
図５は、撮影系２の往路及び復路の各加速期間において１フレーム分のＸ線画像データをそれぞれ収集する場合におけるＸ線画像データの収集位置を時系列に示す図である。また、図６は、撮影系２の往路及び復路の各減速期間において１フレーム分のＸ線画像データをそれぞれ収集する場合におけるＸ線画像データの収集位置を時系列に示す図である。
図５(A)及び図６(A)において各横軸方向は時間を示す。図５(A)及び図６(A)は、各Ｘ線画像データの収集タイミングにおけるＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９の位置を示す。また、図５(B)及び図６(B)は、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を含む撮影系２の相対位置の時間変化を示すグラフである。すなわち、図５(B)及び図６(B)において横軸は時間を示し、縦軸は、撮影系２の相対位置を示す。
図５に示すように、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９が移動範囲の両端位置から中央位置に移動する期間においてＸ線画像データを収集するようにすれば、Ｘ線画像データは常にＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９の加速期間中に収集されることとなる。一方、図６に示すように、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９が移動範囲の中央位置から両端位置に移動する期間においてＸ線画像データを収集するようにすれば、Ｘ線画像データは常にＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９の減速期間中に収集されることとなる。
従って、図５又は図６に示すように撮影系２を制御すれば、Ｘ線画像データを機械的に同等な条件下において収集することができる。すなわち、撮影系２の移動速度をそれぞれ一定にして複数の左目用の画像データ及び複数の右目用の画像データを収集することができる。このため、安定した3D画像の表示が可能となる。
上述のような例の他、図２(C)に示すように左目用のＸ線画像データと右目用のＸ線画像データ以外のＸ線画像データを任意の位置で収集することもできる。そして、任意の位置で収集されたＸ線画像データを3D表示のための表示処理に用いることができる。図２(C)に示す例では、撮影系２の移動範囲の中央の位置に対応するＸ線画像データが収集されている。
左目用のＸ線画像データ及び右目用のＸ線画像データ以外のＸ線画像データは、左目用のＸ線画像データ及び右目用のＸ線画像データとの合成処理など、診断目的に応じた任意の処理用に用いることができる。
図２(A), (B), (C)は、１方向から立体視することが可能なＸ線画像を表示させるための撮影系２の制御方法の例であるが、複数の方向から立体視することが可能なＸ線画像を表示できるように撮影系２を制御することもできる。複数の方向から立体視することが可能なＸ線画像を表示させるためには、２組以上の異なる２視差画像データが必要である。従って、３つ以上の異なるＸ線の照射方向に対応する複数のＸ線画像データを収集することが必要となる。
そこで、図２(D)に示すように、１つの撮影系２を振り子のように往復移動させ、往路及び復路それぞれにおいて３つ以上の異なる方向に対応する複数のＸ線画像データを収集することもできる。制御系３により図２(D)に示すように撮影系２を制御すれば、１つの撮影系２を用いて収集された３つ以上の異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが画像取得部１８において取得される。このため、表示処理部１９において、異なる方向に対応する複数のＸ線画像データに基づいて、複数の方向か方法で立体視することが可能な3D画像データを生成することができる。
図７は、複数の方向から立体視することが可能なＸ線画像を表示させるための表示処理部１９における表示処理の例を示す図である。
図７において横軸方向は時間を示す。また、図７に示すＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９の位置は、１フレーム分の立体視画像として表示される複数のＸ線画像データの収集位置を示す。
図７に示すように、２つの異なる方向に対応する２フレーム分のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な１フレーム分の画像データを順次生成することによって、互いに異なる複数の方向から立体視することが可能な複数フレーム分の画像データを生成することができる。すなわち、撮影系２を連続的に往復移動させ、新たに収集された画像と過去に収集された画像を２視差画像のペアとして順次更新表示させることができる。
図７に示すような立体視画像の表示制御を行うと、新たな画像が収集される度に立体視画像を構成する画像の１つが更新され、２視差画像のペアが変わることとなる。従って、立体視画像は、順次視点が変化する動画となる。このため、撮影対象が回転して見えることになる。
尚、図７に示す例では、隣接する画像が２視差画像のペアとして用いられているが、隣接しない画像を２視差画像のペアとして用いてもよい。２視差画像のペアとして用いられる２つの画像を収集するために照射されるＸ線の照射方向の角度差は、経験的には１度から３度の範囲に設定することが効果的な立体視を可能にする観点から好適である。従って、２視差画像のペアに対応するＸ線の照射方向の角度差を２度とすることが最も効果的である。
但し、立体視を可能とするためには、２視差画像データを構成する右目用の画像データと左目用の画像データの収集期間において被検体Ｏの撮像部位における動きが無視できることが必要である。仮に、２視差画像のペアの収集時において撮像部位に動きがあると、違和感が生じて立体視が困難となる。
これに対して、診断目的によっては撮像部位における動きを回避できない場合がある。例えば、近年注目されている血管内の治療においては、カテーテルやワイヤ等のデバイスが血管に挿入され、かつ操作対象となる。すなわち、Ｘ線画像をリアルタイムに参照しながらデバイスを動かすことが必要である。
そこで、表示処理部１９は、上述の例のように撮影系２を往復移動させて収集された複数のＸ線画像データから被検体Ｏの撮像部位に動き又は動きの可能性がない期間に収集された立体視用の複数のＸ線画像データを取得し、取得した立体視用の複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成して表示装置７に表示させるように構成される。
そのために、表示処理部１９は、動き検出部１９Ａ及び表示期間通知部１９Ｂを有している。動き検出部１９Ａは、被検体Ｏの撮像部位における動きを検出する機能を有する。撮像部位における動きは、収集された複数のＸ線画像データに基づいて検出することができる。
具体例として、同一の方向に対応する２フレームの画像データを比較することによって動きの有無を検出することができる。また、異なる方向に対応する２フレームの画像データであっても、座標変換処理によって同一の方向に対応する２フレームの画像データを生成することにより、動きの有無を検出することができる。
動き検出処理としては、公知の処理を用いることができる。例えば、２フレームの画像データの任意の範囲における差分画像データの信号値が閾値を超えた場合には、動きがあったとみなすことができる。或いは、差分画像データの信号値の代わりに最小２乗誤差等の画像データ間における乖離量の指標を用いてもよい。更に別の例としては、２フレームの画像データの相互相関係数が閾値よりも小さくなった場合に、動きがあったとみなすこともできる。
また、ワイヤ等のデバイスがＸ線画像に描出される場合には、デバイスをマーカとしてマーカの移動量が閾値を超えた場合に動きがあったとみなすことができる。従って、デバイスのエッジ検出処理及びエッジ検出処理によって抽出されたデバイスの輪郭の移動量に対する閾値処理によって動き検出を行うことができる。
一方、撮像部位に動きを検出するためのセンサ２１を挿入し、センサ２１からの情報に基づいて動きを検出するようにすることもできる。その場合には、センサ２１の出力信号を動き検出部１９Ａが取得できるように構成される。
実用性の高い例としては、ワイヤ等のデバイスにGPS (Global Positioning System)受信器等の受信器を備えた位置センサを設けることができる。そして、位置センサからの出力信号を無線信号として受信し、位置センサの移動量を検出することができる。或いは、センサ２１として発信器を設け、発信器から受信した電波に基づいて発信器の移動量を検出することができる。このような場合には、無線の受信アンテナ２２がデータ処理系４に設けられ、受信アンテナ２２の出力情報を動き検出部１９Ａが取得できるように構成される。
そして、表示処理部１９は、撮像部位の動きが検出された場合には動きの検出タイミングに応じた期間に対応する立体視することが可能な画像データを生成又は表示させないようにすることができる。
図８は、図１に示す表示処理部１９における動きの影響を回避するための表示処理の方法を示す図である。
図８において横軸方向は時間を示す。図８(A)は、撮影系２の両端の位置においてＸ線画像を収集し、動きの影響を回避するための表示処理を行わずに立体視画像を表示させる場合における左目用の画像と右目用の画像の表示順序を示している。すなわち、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を往復移動させ、両端の位置においてＸ線画像データを収集すると、左目用のＸ線画像データ(L)と右目用のＸ線画像データ(R)とが交互に繰返し収集される。
従って、左目用のＸ線画像データ(L)と右目用のＸ線画像データ(R)とを２視差画像データのペアとして表示させることができる。そして、新たにＸ線画像データが収集される度に、左目用のＸ線画像データ(L)及び右目用のＸ線画像データ(R)を更新させることができる。この結果、一方向から立体視することが可能な時系列の立体視画像をリアルタイムに表示させることができる。
しかしながら、左目用のＸ線画像データ(L)の収集タイミングと右目用のＸ線画像データ(R)の収集タイミングとの間において撮像部位に動きがあると、立体視が困難な画像が表示される恐れがある。
そこで、図８(B)に示すように、動き検出部１９Ａにおいて撮像部位の動きが検出された場合には、動きの検出前後に収集された左目用及び右目用の２フレーム分のＸ線画像データを表示させないという表示処理を表示処理部１９において行うことができる。尚、動きの検出は、100ms程度の時間があれば現実的に可能である。従って、動きが検出された直後に、次に表示される予定となっている２視差画像データのペアを表示させないという表示処理をリアルタイムに行うことができる。
但し、動きの検出前後に収集されたＸ線画像データに限らず、動きの検出後の数フレーム分のＸ線画像データなど、動きの検出タイミングに応じた期間に対応するＸ線画像データを表示させないようにすることができる。
従って、表示対象から除外する２視差画像データのペアを一旦生成し、生成した２視差画像データを表示させないようにする表示処理を行っても良いし、表示対象から除外する２視差画像データのペア自体を生成しないという表示処理を行っても良い。すなわち、少なくとも動きの検出に必要なＸ線画像データが生成されれば、表示対象から除外するＸ線画像データを生成しても生成しなくてもよい。従って、表示対象から除外するＸ線画像データを生成する場合には、表示処理部１９に、複数のＸ線画像データから動きがない期間に収集された立体視用の複数のＸ線画像データを抽出する機能又は複数のＸ線画像データから動きがある期間に収集された立体視用のＸ線画像データを除外する機能が備えられる。
このような表示処理部１９における表示処理によって、医師等のユーザがデバイスを動かしたとしても、デバイスが動いていない期間における立体視画像のみを選択的に表示させることが可能となる。この結果、ユーザは、デバイスの操作に関わらず撮像部位の立体視を継続的に行うことができる。
一方、表示処理部１９の表示期間通知部１９Ｂは、被検体Ｏの撮像部位における動きを許容又は禁止する通知を表示装置７等の出力装置に出力する機能を有する。そして、表示処理部１９は、撮像部位における動きを許容又は禁止する通知の出力タイミングに応じた期間に対応する立体視することが可能な画像データを生成又は表示させない表示処理を行うように構成されている。
図８(C)は、撮像部位における動きを許容又は禁止する通知の出力とともに表示処理部１９において実行される表示処理の例を示している。図８(C)に示すように、予めデバイスを動かしてよい期間をデバイス操作期間として定め、表示期間通知部１９Ｂがデバイスを動かしてよい期間及びデバイスを動かしてはいけない期間の少なくとも一方をユーザに通知するようにすることができる。尚、通知は、表示装置７へのメッセージの表示の他、ブザー等の音や「今ワイヤを動かしていいですよ」というような音声によるメッセージの出力によって行うこともできる。
そして、表示処理部１９は、表示期間通知部１９Ｂによる通知の出力タイミングに応じた期間に収集された複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成して表示装置７に表示させる表示処理を行うことができる。例えば、撮像部位における動きを禁止する通知の出力タイミングの直後から動きを許容する通知の出力タイミングまでの連続期間中に収集された２フレームのＸ線画像データのみを２視差画像データのペアとして立体視用に表示させることができる。逆に、撮像部位における動きを許容する通知の出力タイミングの直後から動きを禁止する通知の出力タイミングまでの連続期間中の前後に収集された２フレームのＸ線画像データについては、２視差画像データのペアとして立体視用に表示させないようにすることができる。
図８(C)に示す例では、第１の方向におけるＸ線画像データの収集直前において、撮像部位における動きを禁止する通知が出力される。次に、第２の方向におけるＸ線画像データが収集される。これにより、２視差画像データのペアが得られる。更に、第２の方向におけるＸ線画像データの収集直後において、撮像部位における動きを許容する通知が出力される。そして、医師等のユーザは、デバイスを動かして治療を行うことができる。次に、再び撮像部位における動きを禁止する通知が出力された後、第１の方向におけるＸ線画像データが収集される。このような通知及び撮像の繰返しによって、撮像部位の動きの影響を受けない立体視画像を表示させることが可能となる。
図９は、図８(C)に示す表示制御処理の変形例を示す図。
図９において横軸方向は時間を示す。撮像部位における動きを許容するデバイス操作期間は、任意の間隔及び期間として可変設定することができる。例えば、図９(A)に示すように、３フレーム分のＸ線画像データが連続的に収集された後に、デバイス操作期間を設けることができる。また、図９(B)に示すように、Ｘ線の照射が実行される期間を含むデバイス操作期間の設定によって、動きが許容される期間を長くすることもできる。
尚、図８及び図９には、撮影系２の両端の位置においてＸ線画像データが収集される例を示したが、図２(B), (C), (D)、図４、図５、図６及び図７に示すように、撮影系２の移動中にＸ線画像データが収集される場合においても、同様に左目用の画像データと右目用の画像データの収集間において動きの検出やデバイス操作期間の設定を行うことができる。
上述のような動きの影響を回避するための表示処理の方法に加え、撮影系２の制御方法及び立体視画像の表示方法は、図１に示すインターフェース部５を通じて設定することができる。特に、動きの影響を回避するための表示処理については表示処理モードとして切換えられるようにすることができる。そのために、インターフェース部５は、撮像条件及び立体視表示のための表示処理条件の設定画面を表示装置７に表示させる機能と、設定画面を通じて入力装置６の操作によって入力された各種条件の設定情報を表示処理部１９や制御系３等の対応する構成要素に出力する機能とを有している。
例えば、図８に示すように、動きの影響を回避するための表示処理を実行しない場合を通常モード、撮像部位の動きが検出された場合には動きの検出タイミングに応じた期間に対応する立体視することが可能な画像データを生成又は表示させない第１の処理モードを動き検出モード、撮像部位における動きを許容又は禁止する通知を出力装置に出力し、通知の出力タイミングに応じた期間に対応する立体視することが可能な画像データを生成又は表示させない第２の処理モードをタイミング通知モードとして選択可能に表示処理条件の設定画面に表示させることができる。そして、第１の処理モード及び第２の処理モードを含む複数の処理モードを入力装置６から入力される情報に従って切換えられるようにすることができる。
また、各表示モードを択一的に選択できるようにする他、動き検出モード及びタイミング通知モードについては、ON/OFFの切換が行えるようにしてもよい。この場合には、動きの検出並びに動きの許容及び禁止のタイミング通知が実行されることとなる。
従って、例えば、表示期間通知部１９Ｂによる通知の出力タイミングに応じた期間に動き検出部１９Ａにより撮像部位の動きが検出された場合には動きの検出タイミングに応じた期間に対応する立体視することが可能な画像データを生成又は表示させない表示処理を行うことができる。或いは、撮像部位における動きを禁止する通知が出力された場合及び撮像部位における動きが検出された場合の少なくとも一方の条件が満たされた場合に、立体視することが可能な画像データを生成又は表示させない表示処理を行うようにすることもできる。
また、インターフェース部５を通じて、デバイス操作期間の間隔及び長さを設定できるようにすることもできる。つまり、インターフェース部５は、動きの影響を回避するための表示処理条件を指定する指定部として機能する。
次にＸ線撮影装置１の動作および作用について説明する。
まず、インターフェース部５が表示装置７に撮影系２の制御方法を含む撮像条件及び立体視画像の表示処理条件の設定画面を表示させる。この設定画面では、図２から図７に示すような様々な撮影系２の動作の設定及び図８から図９に示す表示モードの選択を行うことができる。このため、ユーザは、入力装置６を操作し、デバイスの操作の有無、要求される画質、被検体Ｏの被曝量等の条件を考慮して適切な撮影系２の動作条件及び立体視画像の表示モードを選択することができる。また、ユーザは、撮像条件の設定画面を通じて被検体Ｏの撮像部位等の立体視画像を撮像するために必要な他の撮像条件を設定する。
一方、寝台１１の天板に被検体Ｏがセットされる。また、必要に応じて造影剤注入装置１４から被検体Ｏに造影剤が注入される。そして、入力装置６の操作によってインターフェース部５に撮像の開始が指示されると、インターフェース部５は、設定された撮像条件に従って撮影系２の制御情報を制御系３に出力する。一方、インターフェース部５は、表示モードの選択情報を表示処理部１９に出力する。
そうすると、制御系３の撮影位置制御装置１３から撮像条件に対応する制御信号が出力され、駆動機構７が駆動する。これにより、Ｘ線照射部８及びＸ線検出器９が撮像条件に従って移動する。
一方、撮像条件に従って制御系３の高電圧発生装置１２からＸ線照射部８のＸ線管８Ａに高電圧が印加される。これにより、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９が所定の回転角度及び位置となったタイミングでＸ線管８Ａから被検体Ｏの撮像部位にＸ線が曝射される。そして、被検体Ｏを透過したＸ線がＸ線検出器９で検出される。
次にＸ線検出器９からＸ線検出信号がA/D変換器１５を介して医用画像処理装置１６に出力される。これにより、Ｘ線画像生成部１７において、デジタル化されたＸ線検出データが取得される。そして、Ｘ線画像生成部１７は、Ｘ線検出データに対する公知のデータ処理を行うことによってＸ線画像データを生成する。
Ｘ線画像生成部１７において生成されたＸ線画像データは、Ｘ線画像取得部１８に与えられる。そして、少なくとも２方向以上のＸ線の照射方向に対応する複数のＸ線画像データが同様な流れでＸ線画像取得部１８において取得される。
次にＸ線画像取得部１８は、複数のＸ線画像データを表示処理部１９に与える。そうすると、表示処理部１９は、立体視画像の表示方式に従って立体視を行うことが可能なＸ線画像を表示装置７に表示させる。例えば、左目用の画像と右目用の画像とを時分割して表示させる方式であれば、左目用に収集されたＸ線画像データと右目用に収集されたＸ線画像データが表示処理部１９において時分割されて表示装置７に出力される。
このため、ユーザは専用のメガネ２０を介して表示装置７に表示されたＸ線画像の立体視を行うことができる。例えば、２視差画像のペアが同一の位置において繰返し収集されれば、動画として立体視画像を観察することができる。また、２視差画像のペアが繰返し収集され、かつ２視差画像のペアの収集位置が変わる場合には、観察方向が時間とともに変わる動画として立体視画像を観察することができる。
但し、表示モードとして、動き検出モードが選択されている場合には、動き検出部１９Ａが２視差画像データのペアに基づいてペア間における動きの有無を判定する。或いは、被検体Ｏにセンサ２１付のデバイスが挿入されている場合には、受信アンテナ２２において受信されるセンサ２１の出力信号に基づいて動き検出部１９Ａが撮像部位における動きの有無を判定する。
そして、動きが検出された場合には、表示処理部１９における表示処理によって、図８(B)に示すように少なくとも動きの発生タイミング前後において収集された２視差画像データを用いた立体視画像の表示が実行されない。その後、動きの発生タイミングから所定の時間が経過した２視差画像データを用いた立体視画像の表示が実行される。
このため、ユーザは、デバイスを自由に操作して被検体Ｏの血管治療等の治療を行うことができる。また、デバイスを動かしたとしても、デバイスが静止している期間に収集された立体視画像が抽出されて選択的に表示装置７に表示される。従って、ユーザは、違和感のない立体視画像を参照しながら、デバイスの操作を伴う治療を行うことができる。
一方、表示モードとして、タイミング通知モードが選択されている場合には、表示期間通知部１９Ｂが予めインターフェース部５を通じて設定された間隔で動きを許容する通知及び動きを禁止する通知の一方又は双方を出力する。これにより、ユーザはデバイスを動かして良いデバイス操作期間を把握することができる。
そして、表示処理部１９は、図８(C)に示すようにデバイス操作期間の前後において収集された２視差画像データを用いた立体視画像の表示を実行しない。換言すれば、表示処理部１９は、あるデバイス操作期間と次のデバイス操作期間との間に収集された２視差画像データを立体視用に表示させる。
このため、ユーザは、動きを許容する通知又は動きを禁止する通知を確認することにより、適切なタイミングでデバイスの操作を伴う被検体Ｏの治療を行うことができる。また、表示装置７には、デバイスの動きがない期間に対応する立体視画像が断続的に更新表示される。従って、ユーザは、違和感のない立体視画像を参照しながら、デバイスの操作を伴う治療を行うことができる。
つまり以上のようなＸ線撮影装置１は、単一の撮影系２を往復移動させることによって複数のＸ線画像データを収集し、被検体Ｏの撮像部位に動き又は動きの可能性がない期間において収集された複数のＸ線画像データを用いて立体視画像を表示できるようにしたものである。
このため、Ｘ線撮影装置１によれば、立体視用の２フレームのＸ線画像データの収集間において撮像部位が動いたとしても、動きの影響を低減させた立体視画像を生成及び表示させることができる。従って、例えば、血管内治療等のために医師がワイヤ等のデバイスを動かす場合であっても、違和感なくデバイスを立体視することができる。
また、Ｘ線撮影装置１によれば、単一の撮影系２を用いて立体視画像を生成及び表示させることができる。加えて、Ｘ線撮影装置１は、立体視画像の生成及び表示のために複雑な画像再構成処理を必要としない。このため、非常に安価かつ簡易な構成及びデータ処理で立体視画像を生成及び表示させることができる。換言すれば、単一の撮影系２を備えたＸ線撮影装置１であっても、複数の撮影系を備えたＸ線撮影装置や高度な画像再構成処理を実行するＸ線撮影装置において生成することが可能な立体視画像に劣らない立体視画像を生成及び表示させることができる。
具体的には、左目用の画像データと右目用の画像データとの収集タイミングを同一にすることができないＸ線撮影装置１であっても、複数の撮影系を用いて左目用の画像データ及び右目用の画像データを同時に収集することが可能なＸ線撮影装置と同様な被検体Ｏの動きの影響を低減させた立体視画像を生成して表示させることができる。
以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。
例えば、上述の例では、単一の撮影系を備えたＸ線撮影装置を用いて立体視が可能な3D画像用の２視差画像を収集する場合について説明したが、複数の撮影系を備えたＸ線撮影装置においても、複数の撮影系のうちの１つを用いて同様な２視差画像の収集を行うことができる。つまり、少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集するＸ線撮影装置を用いて3D画像用の２視差画像を収集することができる。
１ Ｘ線撮影装置
２ 撮影系
３ 制御系
４ データ処理系
５ インターフェース部
６ 入力装置
７ 表示装置
８ Ｘ線照射部
８Ａ Ｘ線管
９ Ｘ線検出器
１０ 駆動機構
１１ 寝台
１２ 高電圧発生装置
１３ 撮影位置制御装置
１４ 造影剤注入装置
１５ A/D変換器
１６ 医用画像処理装置（コンピュータ）
１７ Ｘ線画像生成部
１８ Ｘ線画像取得部
１９ 表示処理部
１９Ａ 動き検出部
１９Ｂ 表示期間通知部
２０ メガネ
２１ センサ
２２ 受信アンテナ
Ｏ 被検体

Claims (10)

  1. 少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集するＸ線画像収集手段と、
    前記撮影系を繰返し往復移動させることによって互いに異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御する制御系と、
    前記複数のＸ線画像データから前記被検体の撮像部位に動き又は動きの可能性がない期間に収集された立体視用の複数のＸ線画像データを取得し、取得した前記立体視用の複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成して表示装置に表示させる表示処理部と、
    を備えるＸ線撮影装置。
  2. 前記表示処理部は、前記撮像部位の前記動きが検出された場合には前記動きの検出タイミングに応じた期間に対応する立体視することが可能な画像データを生成又は表示させないように構成される請求項１記載のＸ線撮影装置。
  3. 前記表示処理部は、前記撮像部位における動きを許容又は禁止する通知を出力装置に出力し、前記通知の出力タイミングに応じた期間に対応する立体視することが可能な画像データを生成又は表示させないように構成されるように構成される請求項１又は２記載のＸ線撮影装置。
  4. 前記表示処理部は、前記撮像部位における動きを許容又は禁止する通知を出力装置に出力し、前記通知の出力タイミングに応じた期間に前記撮像部位の前記動きが検出された場合には前記動きの検出タイミングに応じた期間に対応する立体視することが可能な画像データを生成又は表示させないように構成されるように構成される請求項１記載のＸ線撮影装置。
  5. 前記表示処理部は、前記撮像部位の前記動きが検出された場合には前記動きの検出タイミングに応じた期間に対応する立体視することが可能な画像データを生成又は表示させない第１の処理モード及び前記撮像部位における動きを許容又は禁止する通知を出力装置に出力し、前記通知の出力タイミングに応じた期間に対応する立体視することが可能な画像データを生成又は表示させない第２の処理モードを含む複数の処理モードを入力装置から入力される情報に従って切換えるように構成される請求項１記載のＸ線撮影装置。
  6. 前記表示処理部は、複数のＸ線画像データに基づいて前記動きを検出するように構成される請求項２、４及び５のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
  7. 前記表示処理部は、前記撮像部位に挿入されたセンサからの情報に基づいて前記動きを検出するように構成される請求項２、４及び５のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
  8. 少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集するＸ線画像収集手段と、
    前記撮影系を繰返し往復移動させることによって互いに異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御する制御系と、
    前記被検体の撮像部位における動きを許容又は禁止する通知を出力装置に出力し、前記通知の出力タイミングに応じた期間に収集された複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成して表示装置に表示させる表示処理部と、
    を備えるＸ線撮影装置。
  9. １つの撮影系を繰返し往復移動させて収集された異なる方向に対応する被検体の複数のＸ線画像データを取得する画像取得部と、
    前記複数のＸ線画像データから前記被検体の撮像部位に動き又は動きの可能性がない期間に収集された立体視用の複数のＸ線画像データを取得し、取得した前記立体視用の複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成して表示装置に表示させる表示処理部と、
    を備える医用画像処理装置。
  10. １つの撮影系を繰返し往復移動させて収集された異なる方向に対応する被検体の複数のＸ線画像データを取得する画像取得部と、
    前記被検体の撮像部位における動きを許容又は禁止する通知を出力装置に出力し、前記通知の出力タイミングに応じた期間に収集された複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成して表示装置に表示させる表示処理部と、
    を備える医用画像処理装置。
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