JP2013233319A - Ｘ線撮影装置及び医用画像処理装置 - Google Patents

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、かつ前記複数のＸ線画像データの少なくとも１つが前記撮影系の移動中に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線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成する
【選択図】 図２

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、三次元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、三次元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、三次元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、かつ前記複数のＸ線画像データの少なくとも１つが前記撮影系の移動中に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線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成する。
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線画像データを取得する。表示処理部は、前記複数の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する。

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の制御方法の例を示す図。 図２(A2)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(B2)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。 図１に示すＸ線撮影装置において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撮影系の制御方法の例を示す図。 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第１の例を示す図。 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第２の例を示す図。 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第３の例を示す図。 図１１は、図１に示す表示処理部による多視差画像の表示制御の一例を示す図。 図１に示す表示処理部において座標変換を行う場合の一例を示す図。

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、撮影系２を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。

特に、制御系３は、撮影系２の移動及びＸ線の照射タイミング又は照射位置を任意に可変制御できるように構成されている。例えば、左目用のＸ線画像データ及び右目用のＸ線画像データとして用いられる複数のＸ線画像データが撮影系２を静止させた状態で収集されるように撮影系２を制御することができる。逆に、左目用のＸ線画像データ及び右目用のＸ線画像データとして用いられる複数のＸ線画像データの少なくとも１つが撮影系２の移動中に収集されるように撮影系２を制御することもできる。

そして、表示処理部１９は、１つの撮影系２を移動させて収集された２視差以上の視差を有する複数の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用いれば、１方向から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。また、３つ以上の異なる方向に対応する複数フレーム分のＸ線画像データに基づいて、互いに異なる複数の方向から立体視することが可能な画像データ、つまり見る方向によって見え方が変わる立体視画像データを生成することができる。

更に、表示処理部１９は、必要に応じて、撮影系２の移動方向が、立体視することが可能な画像データの表示装置７の水平方向となるように複数のＸ線画像データの座標変換処理を伴って立体視することが可能な画像データを生成するように構成される。加えて、表示処理部１９は、必要に応じて、撮影系２により互いに異なるタイミングで収集された同一の方向に対応する複数のＸ線画像データ間の動き補正を伴って立体視することが可能な画像データを生成するように構成される。

図２は、図１に示すＸ線撮影装置１において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の制御方法の例を示す図である。

図２(A1)に示すように、Ｃ型アームを含む駆動機構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を異なる２つの位置に順次静止させ、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９の各位置に対応する２つのＸ線画像データを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。

より具体的には、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９が第１の位置に位置決めされ、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を静止させた状態で第１の位置に対応する左目用のＸ線画像データが収集される。次に、制御系３による制御によってＣ型アームを動かし、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９が第２の位置に位置決めされる。そして、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を静止させた状態で第２の位置に対応する右目用のＸ線画像データを収集することができる。或いは、右目用のＸ線画像データを収集した後に、左目用のＸ線画像データを収集するようにしてもよい。

また、Ｃ型アームを連続的に動かすことによって、図２(A2)に示すように撮影系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、撮影系２を往復移動させ、両端の位置においてＸ線画像データを順次収集することができる。

図３は、図２(A2)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(A2)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(B1)に示すように、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を一方向に移動させ、移動期間内において２回の撮像を行うことができる。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。

そして、２つのＸ線画像データの収集位置の間隔を短くする程、より短い間隔で２フレーム分のＸ線画像データを収集することができる。このため、被検体Ｏの動きの影響を低減させることができる。また、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９の位置が移動範囲の両端から十分に離れた位置であれば、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９の移動速度が安定的になる。このため、Ｘ線画像データ自体も安定させることができる。

また、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９の移動距離を短くする程、被検体Ｏの被曝を低減させることができる。従って、撮影系２の移動距離を、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９の移動速度が撮像位置において安定した速度となるために少なくとも必要な最低限の移動距離とすることが好適である。

また、撮影系２の移動中に複数のＸ線画像データを収集する場合においても、Ｃ型アームを連続的に動かすことによって撮影系２を振り子のように往復移動させることができる。すなわち、図２(B2)に示すように、撮影系２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。

図４は、図２(B2)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(B2)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。具体的には、図３に示す場合には、撮影系２を１往復させて３フレーム分のＸ線画像データが収集されるのに対して図４に示す場合には、撮影系２を１往復させて４フレーム分のＸ線画像データを収集することができる。このため、被検体Ｏの動きの影響を低減させることができる。

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(B2)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(C1)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(C1)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。但し、左目用のＸ線画像データ及び右目用のＸ線画像データの収集とは別に3D表示用のＸ線画像データを収集するようにしてもよい。

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。また、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線画像データを収集する場合においても、図２(C2)に示すように撮影系２を往復移動させて連続的に繰返し収集することができる。

ここまでは、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の制御方法の例について説明したが、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。

ここでは、撮影系２の少なくとも１方向への移動中又は静止中に３つ以上の異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように撮影系２を制御する実用性の高い例について説明する。

図７は、図１に示すＸ線撮影装置１において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撮影系２の制御方法の例を示す図である。

図７(A)に示すように、１つの撮影系２を１方向に移動させ、移動中又は静止中に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ができる。一方、図７(B) 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。この場合、左目用のＸ線画像データ及び右目用のＸ線画像データとして用いられる複数のＸ線画像データの少なくとも１つが撮影系２の移動中に収集されることとなる。

制御系３により図７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、様々な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８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第１の例を示す図である。

図８において横軸方向は時間を示す。また、図８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８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８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８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。これは、以降の２視差画像のペアの表示においても同様である。

図９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第２の例を示す図である。

図９において横軸方向は時間を示す。また、図９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９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１方向に移動させ、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。従って、図８に示す例と同様に、２視差画像の視点が順次変化する動画として立体視画像を表示させることができる。

その後、図９に示すように、３つ以上の異なる方向に対応する複数フレーム分のＸ線画像データに基づいて、互いに異なる複数の方向から立体視することが可能な１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、過去に収集された異なる方向に対応する３つ以上の画像を１フレーム分の多視差画像として表示させることができる。

従って、図９に示すような表示制御を行うと、撮影対象が回転して見える２視差画像の動画が表示された後、静止画として多視差画像が表示されることとなる。

尚、多視差画像は、見る角度によって画像が変わる立体視画像である。具体的には、立体視画像の表示方法に応じて表示処理部１９により多視差画像の表示制御が行われる。例えば、専用のメガネ２０を用いる場合には、メガネ２０に装着された角度センサや位置センサの検出結果が表示処理部１９に出力される。そして、表示処理部１９は、メガネ２０から取得した情報に基づいて立体視画像を見る角度やユーザの目の位置を検出する。更に、表示処理部１９は、立体視画像の見る角度やユーザの目の位置に合わせて、表示させるべき画像の切換制御を行うことができる。

一方、専用のディスプレイを立体視画像の表示に用いる場合には、凹凸を設けたフィルムの凹凸のピッチや位相板の１周期の範囲に３つ以上の複数の方向に対応するＸ線画像の画素が表示される。この結果、見る角度によって見え方が異なる立体視画像を表示させることができる。

図１０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第３の例を示す図である。

図１０において横軸方向は時間を示す。また、図１０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１０に示すように、撮影系２を１方向に移動させ、新たに収集された画像を順次付加して多視差画像として表示させることができる。この場合には、画像が収集される度に、見え方が変わる方向が増えることになる。また、過去に収集された画像は、新たに画像が収集されても引続き表示される。従って、撮像対象は動いて見えず、静止画のようになる。

図１１は、図１に示す表示処理部１９による多視差画像の表示制御の一例を示す図である。

図１１において横軸方向は時間を示す。図９又は図１０に示すように撮影系２を１方向に移動させて得られる多視差画像を表示させた後、引続き撮影系２を逆方向に移動させて画像を収集することができる。すなわち、撮影系２を往復移動させて繰返し多視差画像用の画像を収集することができる。

この場合、新たに収集される画像を、対応する位置において収集された過去の画像と置換することによって、多視差画像を更新することができる。この結果、観察時により近いタイミングにおける多視差画像を立体視用に表示させることができる。尚、図１１において斜線で示すＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９の位置は、置換対象となる画像の位置を示す。

更に、上述したように、撮影系２の移動に伴って順次更新又は追加される画像の方向がユーザの左右方向とならない場合には、表示処理部１９において座標変換を行うことができる。すなわち、撮影系２の移動に伴って順次更新又は追加される画像の方向が表示装置７及びユーザの左右方向となるように、表示対象となる各画像データの座標変換を行うことができる。

これにより、撮影系２をどの方向に移動させても、左右の目で立体視することが可能な立体視画像を表示させることができる。また、２視差画像のペアを時間的に変える場合や多視差画像を表示させる場合には、左右方向に見え方が変わる立体視画像を表示させることができる。例えば、撮影系２を左前斜位(LAO: left anterior oblique)方向及び右前斜位(RAO: right anterior oblique)方向に移動させる場合に限らず、頭尾(CRA: cranial)方向及び尾頭(CAU: caudal)方向に移動させる場合においても立体視画像を適切に表示させることができる。

図１２は、図１に示す表示処理部１９において座標変換を行う場合の一例を示す図である。

図１２(A)に示すように、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を被検体ＯのHF (Head Foot)方向にスイングさせて画像を順次収集する場合においても、図１２(B)及び図１２(C)に示すようにHF方向が表示装置７の水平方向となるように表示させることができる。すなわち、Ｘ線画像データの回転処理又は反転処理等の座標変換処理によって、撮影系２のスイング方向を、表示装置７の水平方向にすることができる。これにより、撮影系２のスイング方向であるHF方向が、左右の目の視線方向Ｅ、Ｙ間の方向となる。

この結果、左右の目の視線方向Ｅ、Ｙに合わせて水平方向に位置が互いにシフトした左目用の画像と右目用の画像を表示装置７に表示させることができる。そして、視差を有する左右の目によって立体感が得られる立体視画像の表示が可能となる。

更に、上述したように、立体視用の画像表示に先だって表示処理部１９において動き補正処理を行うことができる。撮影系２を往復移動させて撮像する場合には、図３から図６の(B)に示すように、画像が時間的に離散的に収集される。画像が収集される間には、撮影系２が移動するため、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を同一の位置に移動させる制御を行っても機械的な位置ずれが若干生じ得る。立体視画像に用いられる画像に位置ずれがあると、画像が揺れて見える原因となる。加えて、被検体Ｏの動きが発生する恐れもある。

そこで、Ｘ線管８Ａ及びＸ線検出器９を同一の位置に移動させる制御を行って収集された複数の画像データ間において動き補正を行うことができる。動き補正としては、公知の任意の処理を行うことができる。動き補正には、補正対象となる２つの画像データ間の位置ずれを補正するものや、基準となる画像データからの補正対象となる画像データの位置ずれを補正するものがある。

動き補正自体としては、画像データの各画素値の平行移動、回転移動及び伸縮変形を線形に行う補正や、任意の関数を用いて非線形に各画素値の平行移動、回転移動及び伸縮変形を行う補正が知られている。この場合、２つの画像データ間の相互相関係数が最大となるように各画素値を移動させる最適化計算や、最小２乗誤差又は差分画像データの画素値の総和等の乖離量の指標値を最小にする最適化計算の結果として動き補正後の画像データを得ることができる。

尚、動き補正のために、画像データにおいて描出されたデバイスやデバイスに取り付けられたマーカをランドマークとして用いることもできる。この場合には、ランドマークを検出するためのエッジ検出処理や閾値処理等の処理が動き補正の一部として実行される。そして、抽出されたランドマークの移動量に基づいて画像データの画素値を線形又は非線形に移動させる位置ずれ補正を行うことができる。

上述のような撮影系２の制御方法、立体視画像の表示方法、座標変換の有無及び動き補正の有無は、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。撮影系２の制御方法としては、撮影系２を往復移動させるか否か、複数のＸ線画像データを収集するためのＸ線の照射方向などが選択肢となる。複数のＸ線画像データを収集するためのＸ線の照射方向については、直接Ｘ線の照射方向を設定する他、撮影系２の位置、撮影系２の回転角度のピッチ或いはＸ線の照射タイミングの間隔として設定することができる。一方、立体視画像の表示方法としては、３つ以上の方向に対応するＸ線画像を収集する場合に２視差画像を動画のように表示させるか或いは多視差画像として表示させるか等の選択肢がある。

そこで、撮影系２の制御方法及び立体視画像の表示方法を、それぞれ複数の撮像モード及び複数の表示モードとして選択できるようにすることができる。すなわち、表示装置７に撮影系２の制御方法等の設定画面を表示させるようにすることができる。そして、撮像モード及び表示モードを選択可能に表示装置７に表示させることができる。また、座標変換の有無及び動き補正の有無については、例えばオン／オフの切換ボタンとして設定画面に表示させることができる。

そして、ユーザは、入力装置６の操作によってインターフェース部５に撮影系２の制御方法、立体視画像の表示方法、座標変換の有無及び動き補正の有無の指定情報を入力することができる。一方、インターフェース部５は、入力された指定情報に従って制御系３に撮影系２の制御情報を、表示処理部１９に立体視画像の表示条件を、それぞれ出力するように構成されている。

つまり、インターフェース部５は、撮影系２を往復移動させるか否か、複数のＸ線画像データを収集する異なる方向及び立体視することが可能な１フレーム分の画像データの生成に用いられる複数のＸ線画像データの、少なくとも１つ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の制御方法及び立体視画像の表示方法を含む撮像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１１に示すような様々な撮影系２の動作モード及び立体視画像の表示モードを選択することができる。このため、ユーザは、入力装置６を操作し、診断に要求される画質や被検体Ｏの被曝量等の条件を考慮して適切なによって撮影系２の動作モード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、必要に応じて、座標変換処理及び動き補正処理の実行を表示処理条件として設定することができる。この他、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、選択された撮影系２の動作モードに従って撮影系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、選択された立体視画像の表示モードに従って立体視画像の表示方法を表示処理部１９に通知する。

そうすると、制御系３の撮影位置制御装置１３から撮影系２の動作モード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が動作モードに従って移動する。

一方、動作モードに従って制御系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。特に、複数の観察方向に対応する２視差画像又は多視差画像を生成する場合には、少なくとも３方向以上のＸ線の照射方向に対応する複数のＸ線画像データが収集され、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及びインターフェース部５から取得した立体視画像の表示方法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。

尚、Ｘ線画像データの座標変換及び動き補正の一方又は双方の実施がインターフェース部５を通じて指示されている場合には、表示処理部１９において座標変換及び動き補正の一方又は双方が行われる。これにより、立体視に適した画質を有する適切な向きのＸ線画像データを得ることができる。

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。更に、３視差以上の視差を有する画像が表示される場合には、観察方向によって見え方が変わる立体視画像を観察することができる。

つまり以上のようなＸ線撮影装置１は、単一の撮影系２を様々な制御方法で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、収集した複数のＸ線画像データを用いて様々な表示方法で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、診断目的に適した画質及び見え方を有する立体視画像を表示させることができる。すなわち、血管の構造の観察やワイヤの向きの確認等の目的に応じた異なる動作方法で撮影系２を制御することができる。そして、撮影系２の制御によって収集された立体視用のＸ線画像を用いて撮影系２の動作方法及び目的に応じた様々な表示方法で立体視画像を表示させることができる。

特に、撮像対象が同一であっても診断目的に応じて立体視画像の表示方法を変えることができる。例えば、臓器等を立体視する場合には、診断、治療計画の立案のための解剖学的構造の観察、治療中において現在操作しているデバイスの方向の確認など様々な目的が考えられる。このため、目的に適した撮像方法及び表示方法を選択して立体視画像を生成及び表示させることができる。具体例として、ユーザは、立体視画像に要求される画質、被検体Ｏの被曝量及び造影剤の投与量等の様々な条件を考慮して立体視画像の撮像方法及び撮像方法に対応する表示方法を選択することができる。

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三次元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三次元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。

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
２０ メガネ
Ｏ 被検体

Claims (11)

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、かつ前記複数のＸ線画像データの少なくとも１つが前記撮影系の移動中に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線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを生成する表示処理部と、
   を備えるＸ線撮影装置。
2. 前記制御系は、前記撮影系の移動中に前記複数の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ように構成される請求項１記載のＸ線撮影装置。
3. 前記制御系は、前記撮影系を往復移動させ、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前記撮影系を制御す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. 前記制御系は、前記撮影系の少なくとも１方向への移動中又は静止中に３つ以上の異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御するように構成され、
   前記表示処理部は、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ように構成される請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
5. 前記制御系は、前記撮影系の少なくとも１方向への移動中又は静止中に３つ以上の異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御するように構成され、
   前記表示処理部は、前記３つ以上の異なる方向に対応する複数フレーム分のＸ線画像データに基づいて、互いに異なる複数の方向から立体視することが可能な１フレーム分の画像データを生成するように構成される請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
6. 前記表示処理部は、前記撮影系の移動方向が、前記立体視することが可能な画像データの表示装置の水平方向となるように前記複数のＸ線画像データの座標変換処理を伴って前記立体視することが可能な画像データを生成するように構成される請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
7. 前記撮影系を往復移動させるか否か、前記複数のＸ線画像データを収集する前記異なる方向及び前記立体視することが可能な１フレーム分の画像データの生成に用いられる前記複数のＸ線画像データの少なくとも１つを指定する指定部を更に有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
8. 前記表示処理部は、前記撮影系により互いに異なるタイミングで収集された同一の方向に対応する複数のＸ線画像データ間の動き補正を伴って前記立体視することが可能な画像データを生成するように構成される請求項１乃至７のいずれか１項に記載のＸ線撮影装置。
9. １つの撮影系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線画像データを取得する画像取得部と、
   前記複数の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する表示処理部と、
   を備える医用画像処理装置。
10. 前記表示処理部は、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ように構成される請求項９記載の医用画像処理装置。
11. 前記表示処理部は、前記３つ以上の異なる方向に対応する複数フレーム分のＸ線画像データに基づいて、互いに異なる複数の方向から立体視することが可能な１フレーム分の画像データを生成するように構成される請求項９又は１０記載の医用画像処理装置。

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