JP2014104140A - X-ray diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、X線診断装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to an X-ray diagnostic apparatus.
X線診断装置は、被検体の体内を透過したX線の強弱を濃淡画像として表示する画像装置であり、その種類は、診断・治療等の目的に応じて種々のものが存在する。また、透過したX線像を可視化する手法には、大きく分けて2つの手法がある。 An X-ray diagnostic apparatus is an image apparatus that displays the intensity of X-rays transmitted through the body of a subject as a grayscale image, and there are various types depending on purposes such as diagnosis and treatment. There are roughly two methods for visualizing a transmitted X-ray image.
この2つの手法とは、透視を利用する手法と、撮影を利用する手法である。透視を利用する手法が適用されるX線診断装置では、収集したX線画像(透視画像)をテレビジョンのモニタにリアルタイムで表示することができ、即時性に優れている。他方、撮影を利用する手法が適用されるX線診断装置では、強度のX線照射によりフィルムに写し込まれたX線画像を、鮮鋭にかつ高い空間分解能で提供することが可能である。 These two methods are a method using fluoroscopy and a method using photographing. An X-ray diagnostic apparatus to which a technique using fluoroscopy is applied can display collected X-ray images (fluoroscopic images) on a television monitor in real time, and is excellent in immediacy. On the other hand, in an X-ray diagnostic apparatus to which a technique using imaging is applied, it is possible to provide an X-ray image captured on a film by intense X-ray irradiation with sharpness and high spatial resolution.
このような透視及び撮影が可能なX線診断装置では、Cアームを回転させながらDA(digital angiography)撮影を行なうことができる。また、X線診断装置によるDA撮影は、例えば、カテーテルを用いた治療(IVR;Interventional Radiology)をサポートする装置として利用されている。具体的には、X線診断装置によるDA撮影は、カテーテルなどの医療器具を血管内に挿入することにより行われる血管内治療または血管内手術において用いられている。 In such an X-ray diagnostic apparatus capable of fluoroscopy and imaging, DA (digital angiography) imaging can be performed while rotating the C-arm. In addition, DA imaging using an X-ray diagnostic apparatus is used as an apparatus that supports treatment using a catheter (IVR; Interventional Radiology), for example. Specifically, DA imaging by an X-ray diagnostic apparatus is used in endovascular treatment or intravascular surgery performed by inserting a medical instrument such as a catheter into a blood vessel.
そして、術者(医師など)は、血管内手術中に、術者が操作するカテーテルやワイヤ、ステントなどの医療器具が患者(被検体)の体内でどのような三次元的な姿勢(三次元的な位置)を取っているかについて適宜視認する必要がある。そこで、医療器具の三次元的な姿勢の視認方法として、複数の方法が考えられている。 The surgeon (such as a doctor) can determine what three-dimensional posture (three-dimensional) the medical instrument such as a catheter, wire, or stent operated by the surgeon is inside the patient (subject) during intravascular surgery. It is necessary to visually check whether the position is taken. Therefore, a plurality of methods are considered as a method for visually recognizing the three-dimensional posture of the medical instrument.
複数の方法のうちの1つの方法として、X線診断装置によるステレオ観察の技術が知られている。この技術は、左右の目の隔たりに対応した距離だけ離れた2つのX線焦点をもつX線源(ステレオ管)からのX線曝射によって得られる左右1組の画像をそれぞれ対応する目で観察することにより、術者が医療器具を立体視することが可能な技術である。 As one of a plurality of methods, a technique of stereo observation using an X-ray diagnostic apparatus is known. In this technique, a pair of left and right images obtained by X-ray exposure from an X-ray source (stereo tube) having two X-ray focal points separated by a distance corresponding to the distance between the left and right eyes are respectively corresponding eyes. This is a technique that allows an operator to stereoscopically view a medical instrument by observing.
また、ステレオ観察のために、Cアームを高速で動かして被検体を2視点から撮影し、ステレオ観察において術者による立体構造の知覚作業を支援することを可能とするX線診断装置も知られている(特許文献1参照)。 In addition, an X-ray diagnostic apparatus is also known that allows a C-arm to be moved at a high speed for stereo observation, images a subject from two viewpoints, and assists an operator to perceive a three-dimensional structure in stereo observation. (See Patent Document 1).
さらに、医療器具の三次元的な姿勢の視認方法として、X線管球とX線の平面検出器の組が2つあるバイプレーンシステムを用いて被検体を撮影することが考えられる。 Further, as a method for visually recognizing a three-dimensional posture of a medical instrument, it is conceivable to image a subject using a biplane system having two sets of an X-ray tube and an X-ray flat detector.
従来の技術によれば、血管内手術中に、術者が操作する医療器具が被検体の体内でいかなる三次元姿勢(三次元的な位置)を取っているかについて、複数の方法によって視認することはできる。例えば、上述したように、大きく分けて2つの方法が考えられており、1つの目の方法としては、ステレオ管を用いたステレオ観察の技術が知られている。また、2つの目の方法としては、バイプレーンシステムを用いて被検体を撮影することが知られている。 According to the prior art, during an intravascular operation, the three-dimensional posture (three-dimensional position) of the medical device operated by the operator is visually confirmed by a plurality of methods. I can. For example, as described above, two methods are broadly considered, and as one eye method, a stereo observation technique using a stereo tube is known. As a second method, it is known to image a subject using a biplane system.
しかしながら、いずれの方法を用いても、被検体に対して曝射するX線の被曝量が増加してしまう。また、前者の方法の場合には、元々ステレオ管自体が高価であり、従来からのX線診断装置に搭載されていないことが多いため、前者の方法を既存のX線診断装置に直ちに適用することができない。一方、後者の方法の場合には、シングルプレーンを用いる既存のX線診断装置には、直ちに適用することができない。 However, regardless of which method is used, the exposure dose of X-rays exposed to the subject increases. In the case of the former method, the stereo tube itself is originally expensive, and is often not mounted on a conventional X-ray diagnostic apparatus. Therefore, the former method is immediately applied to an existing X-ray diagnostic apparatus. I can't. On the other hand, the latter method cannot be immediately applied to an existing X-ray diagnostic apparatus using a single plane.
このように、血管内手術中においては、被曝量を抑制しながらも簡便にかつ安価に、術者が操作する医療器具の被検体の体内での三次元的な姿勢(三次元的な位置)に関する情報を、術者が視認することができないという課題があった。 Thus, during intravascular surgery, the three-dimensional posture (three-dimensional position) of the medical instrument operated by the operator within the body of the subject simply and inexpensively while suppressing the exposure dose. There has been a problem that the surgeon cannot visually recognize the information regarding.
本実施形態のX線診断装置は、上述した課題を解決するために、Cアームと、Cアームの一端に設けられ、被検体にX線を曝射するX線管と、X線管と対向しつつCアームの他端に設けられ、X線を検出するX線検出器と、被検体に医療器具が挿入される場合に、Cアームを回転させて少なくとも第1の視点と第2の視点を含む複数の視点のそれぞれでX線撮影し、第1の視点からX線撮影される第1透視画像データと、第1の透視画像データと時系列的に連続して第2の視点からX線撮影される第2透視画像データを取得する取得手段と、取得手段により取得される第2の透視画像データに対して画像変換処理を行う画像変換手段と、第1透視画像データに基づく画像と、画像変換手段による画像変換処理後の第2透視画像データに基づく画像との間の差分情報を画素または画像領域ごとに算出し、動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段と、第1の透視画像データに基づく画像と、画像変換手段による画像変換処理後の第2透視画像データに基づく画像を、時系列的に連続する連続透視画像として表示するとともに、連続透視画像の表示中に、動きベクトル算出手段により算出される動きベクトルに応じた画像を表示する表示手段と、を有する。 In order to solve the above-described problems, the X-ray diagnostic apparatus according to the present embodiment is provided with a C arm, an X-ray tube that is provided at one end of the C arm, and exposes the X-ray to the subject, and is opposed to the X-ray tube. However, an X-ray detector that is provided at the other end of the C-arm and detects X-rays, and when a medical instrument is inserted into the subject, the C-arm is rotated to at least the first viewpoint and the second viewpoint. X-ray images are taken at each of a plurality of viewpoints including X-ray images from the first viewpoint, and X-ray images are taken from the second viewpoint in a time-sequential sequence with the first perspective image data. An acquisition means for acquiring second fluoroscopic image data to be photographed by line, an image conversion means for performing image conversion processing on the second fluoroscopic image data acquired by the acquisition means, and an image based on the first fluoroscopic image data Based on the second fluoroscopic image data after the image conversion processing by the image conversion means Difference information between the image and the image is calculated for each pixel or image region, a motion vector calculating means for calculating a motion vector, an image based on the first perspective image data, and a second after image conversion processing by the image converting means. Display means for displaying an image based on the fluoroscopic image data as a continuous fluoroscopic image continuous in time series, and displaying an image according to the motion vector calculated by the motion vector calculating means during display of the continuous fluoroscopic image; Have.
本実施形態のX線診断装置について、添付図面を参照して説明する。なお、本実施形態のX線診断装置は、本明細書中においては、X線管球とX線の平面検出器の組が1つのシングルプレーンシステムを有することを基本的に前提とする。しかしながら、このようなシステムに限定されず、X線管球とX線の平面検出器の組が2つあるバイプレーンシステムを有するX線診断装置にも、本発明を適用することができる。 The X-ray diagnostic apparatus of this embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. In the present specification, the X-ray diagnostic apparatus according to the present embodiment basically assumes that a set of an X-ray tube and an X-ray flat panel detector has one single plane system. However, the present invention is not limited to such a system, and the present invention can be applied to an X-ray diagnostic apparatus having a biplane system having two sets of an X-ray tube and an X-ray flat detector.
さらに、本実施形態のX線診断装置は、DA(Digital Angiography)モードと、DSA(Digital Subtraction Angiography)モードの2つのモードを実施することができる。「DAモード」とは、通常通りのX線撮影を実施するモードであり、単に造影剤(の流れ)を含むX線画像を取得して、これを表示・記憶するモードである。 Furthermore, the X-ray diagnostic apparatus of the present embodiment can implement two modes, a DA (Digital Angiography) mode and a DSA (Digital Subtraction Angiography) mode. The “DA mode” is a mode in which normal X-ray imaging is performed, and an X-ray image including a contrast medium (flow) is simply acquired and displayed and stored.
これに対して、「DSAモード」とは、造影剤(の像)を含まないX線画像(マスク像)と、造影剤(の像)を含むX線画像(コントラスト像又はライブ像)との差分画像を取得(サブトラクション処理)することで、造影剤ないしその流れ方をより鮮明に捕らえたX線画像を、表示・記憶することが可能なモードである。 In contrast, the “DSA mode” is an X-ray image (mask image) that does not include a contrast agent (image) and an X-ray image (contrast image or live image) that includes a contrast agent (image). This mode is capable of displaying and storing an X-ray image that captures the contrast agent or its flow more clearly by acquiring a difference image (subtraction processing).
本実施形態では、いずれのモードによる撮影であっても、その基本的な作用効果に影響はない。つまり、DAモード及びDSAモードのいずれであっても撮影を実施することができる。 In the present embodiment, the basic operation and effect are not affected by shooting in any mode. That is, shooting can be performed in either the DA mode or the DSA mode.
図1は、本実施形態のX線診断装置1を示す構成例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example showing an X-ray
図1に示すように、X線診断装置1は、Cアーム保持装置11及びDF(digital fluorography)装置12を備える。
As shown in FIG. 1, the X-ray
概略Cアーム構造のCアーム保持装置11は、X線管21、X線検出装置22、Cアーム23、天板(カテーテルテーブル)24、高電圧供給装置25及び駆動機構26を設ける。
The C-
なお、Cアーム保持装置11は、X線管21が天板24の上方に位置するオーバーチューブタイプである場合を説明するが、X線管21が天板24の下方に位置するアンダーチューブタイプである場合であってもよい。また、X線管21のX線の出射側に、複数枚の鉛羽で構成されるX線照射野絞りを設けるようにしてもよく、シリコンゴム等で形成されハレーションを防止するために所定量の照射X線を減衰させる補償フィルタを設けるようにしてもよい。
The C-
X線管21は、Cアーム23の一端に設けられ、高電圧供給装置25から高電圧電力の供給を受けて、この高電圧電力の条件に応じて被検体(患者)Pの所定部位に向かってX線を曝射する。これにより、X線管21は、所定部位を撮影するための撮影X線や、所定部位を透視するための透視X線を曝射することができる。
The
具体的には、撮影X線の場合には、X線管21が管電圧80[kV]、管電流500[mA]に制御されることで曝射される一方、透視X線の場合には、X線管21が管電圧80[kV]、管電流50[mA]に制御されることで曝射される。
Specifically, in the case of imaging X-rays, the
X線検出装置22は、Cアーム23の他端であってX線管21が設けられる側の対向する側に設けられ、患者(被検体)Pの所要部位を透過したX線を検出する。X線検出装置22は、I.I.(image intensifier)−TV系であり、I.I.22a及びTVカメラ22bを備える。
The
I.I.22aは、患者Pを透過したX線を可視光に変換し、輝度の倍増を行なって感度のよい投影データを形成する。TVカメラ22bは、CCD(charge coupled device)撮像素子を用いて光学的な投影データを電気信号に変換する。
I. I. 22a converts X-rays transmitted through the patient P into visible light and doubles the luminance to form sensitive projection data. The
このように、Cアーム23は、その一端にX線管21を支持しつつ、他端にX線検出装置22を支持することにより、患者Pを中心にして、X線管21とX線検出装置22を対向配置させることができる。また、Cアーム23は、駆動機構26によって、その移動量、移動タイミング及び移動速度が制御される。
In this way, the
天板24は、患者Pを載置する。
The
高電圧供給装置25は、DF(Digital fluorography)装置12の制御によって、X線管21に高電圧電力を供給する。
The high
駆動機構26は、DF装置12による制御に従って、Cアーム23を円弧動(LAO(left anterior oblique view)方向及びRAO(right anterior oblique view)方向の移動)させたり、Cアーム23を回転動(CRA(cranial view)方向及びCAU(caudal view)方向の移動)させたりする。駆動機構26によってCアーム23の円弧動や回転動が制御されることにより、一方向の画像データを取得するDA撮影や多方向の画像データを取得する回転DA撮影が実現される。
The
また、駆動機構26は、DF装置12による制御に従って、Cアーム23を患者Pの体軸方向(図1で示されるZ軸方向)に対して平行移動させたり、Cアーム23及び天板24を一体として起倒させたりする。さらに、駆動機構26は、X線管21及びX線検出装置22を患者Pの体軸方向に移動させて撮影するために、DF装置12による制御に従って、Cアーム23を患者Pの体軸方向に直線移動させる。加えて、駆動機構26は、DF装置12による制御に従って、天板24を上下方向(図1で示されるY軸方向)、左右方向(図1で示されるX軸方向)及び体軸方向に移動させる。
In addition, the
DF装置12は、コンピュータをベースとして構成されており、病院基幹のLAN(Local Area Network)等のネットワークNと相互通信可能である。DF装置12は、A/D(Analog to Digital)変換回路31、画像生成・処理回路32、画像メモリ33、プロセッサとしてのCPU(Central Processing Unit)34、HDD(Hard Disc Drive)35、メモリ36、システム制御部37、入力装置38、表示装置39、記憶媒体ドライブ40、通信制御装置41、スピーカ42のハードウェアを備える。
The
CPU34は、共通信号伝送路としてのバス43を介して、DF装置12を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。
The
A/D変換回路31は、X線検出装置22から出力された時系列的なアナログ信号(ビデオ信号)をデジタル信号に変換する。
The A /
画像生成・処理回路32は、CPU34の制御によって、A/D変換回路31から出力された投影データのデジタル信号に対してフレーム単位の画像データを生成する。また、画像生成・処理回路32は、生成されるフレーム単位の画像データを画像メモリ33やHDD35に記憶させたり、生成されるフレーム単位のリアルタイム表示用の画像データ又は画像メモリ33に記憶された再生表示用のフレーム単位の画像データに対して画像処理を施し、画像処理後の画像データをCPU34に出力したりする。
The image generation /
画像処理としては、画像データに対する拡大/諧調/空間ファイルタ処理や、時系列に蓄積された画像データの最小値/最大値トレース処理及びノイズを除去するための加算処理等が挙げられる。 Examples of image processing include enlargement / gradation / space filter processing for image data, minimum / maximum value trace processing of image data accumulated in time series, and addition processing for removing noise.
画像メモリ33は、CPU34の制御によって画像生成・処理回路32から出力された画像データを記憶する。
The
なお、A/D変換回路31、画像生成・処理回路32および画像メモリ33は、これらを1つの画像処理部60として扱うことができる。
The A /
CPU34は、画像生成・処理回路32から出力された画像データを種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号として表示装置39に出力する。
The
表示装置39は、モニタや液晶ディスプレイ等から構成されており、CPU34から出力されるビデオ信号を基に、X線画像をモニタ上に表示する。
The
CPU34は、術者などによって入力装置38が操作等されることにより指令が入力されると、メモリ36に記憶しているプログラムを実行する。また、CPU34は、HDD35に記憶されているプログラム、ネットワークNから転送され通信制御装置41で受信してHDD35にインストールされたプログラム、または記憶媒体ドライブ40に装着された記録媒体から読み出してHDD35にインストールされたプログラムを、メモリ36にロードして実行する。
The
HDD35は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクによって構成され、読み取り装置(図示しない)に着脱不能で内蔵されている。HDD35は、DF装置12にインストールされたプログラム(アプリケーションプログラムの他、OS(operating system)等も含まれる)や、収集した画像データを記憶する記憶装置である。
The
メモリ36は、ROM(read only memory)及びRAM(random access memory)等の要素を兼ね備え、IPL(initial program loading)、BIOS(basic input/output system)及びデータを記憶したり、CPU34のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いる記憶装置である。
The
システム制御部37は、図示しないCPU及びメモリを有している。システム制御部37は、CPU34からの指示に従って、Cアーム保持装置11の高電圧供給装置25及び駆動機構26等の動作を制御する。
The
入力装置38は、術者などによって操作が可能なキーボード及びマウス等を有し、操作に従った入力信号がCPU34に送られる。
The
通信制御装置41は、各規格に応じた通信制御を行なう。通信制御装置41は、電話回線網等を通じてネットワークNに接続することができる機能を有している。これにより、X線診断装置1は、通信制御装置41からネットワークN網に接続することができる。
The
スピーカ42は、音声を出力することが可能な部材である。
The
なお、X線検出装置22は、I.I.22a及びTVカメラ22bの代わりに、平面検出器(FPD:Flat Panel Detector)を有するものであってもよい。
The
図2は、平面検出器を有するX線検出装置22を備えるX線診断装置1の構成例を示す図である。なお、図1と同様の構成については同一の符号を付しており、その説明は省略する。
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the X-ray
図2に示すように、X線検出装置22が平面検出器を有する場合、X線検出装置22は、2D(two dimensions)状に配列された検出素子によりX線を検出して電気信号に変換する平面検出器(2Dアレイ型X線検出器)51と、その平面検出器51の各検出素子によって電気信号として検出されたX線検出データを収集するDAS(Data Acquisition System)52とを備える。そして、DAS52は、収集したX線検出データ(生データ)をDF装置12の画像処理部61に供給する。
As shown in FIG. 2, when the
DF装置12の画像処理部61は、Cアーム保持装置11のDAS52から入力された生データに対して対数変換処理や感度補正等の補正処理(前処理)を行なって投影データを生成し、HDD35等の記憶装置に記憶させる。CPU34は、生成される投影データに基づく画像を表示装置45に表示させる。
The
図3は、本実施形態のX線CT装置1の機能を示す機能ブロック図である。なお、本明細書中においては、図2が示すように平面検出器51とDAS52を有するX線検出装置22を備えるX線診断装置1に適用する場合について説明する。勿論、図1が示すようなX線診断装置1にも、本発明を適用することもできる。
FIG. 3 is a functional block diagram showing functions of the
DF装置12のCPU34(図2)がプログラムを実行することによって、X線診断装置1は、図3に示すように、入力受付部71、X線撮影実行制御部72、基準面設定部73、二次元幾何変換処理部74、動きベクトル算出部75、三次元位置判定部76、三次元位置通知部77、第1透視画像データ取得部78、第2透視画像データ取得部79、連続透視画像データ生成部80および表示制御部81としての機能を備える。
As the CPU 34 (FIG. 2) of the
なお、図3が示す各部の全部又は一部は、DF装置12にハードウェアとして備えられるものであってもよい。また、図3が示す各部の全部又は一部は、DF装置12のみならず、Cアーム保持装置11に備えられるものであってもよい。
Note that all or some of the units illustrated in FIG. 3 may be provided as hardware in the
入力受付部71は、術者によってDF装置12の入力装置38が操作されることにより、入力装置38からの種々の入力を受け付ける。特に、入力受付部71は、X線撮影実行制御部72により制御される、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置情報(三次元姿勢情報)の取得のためのX線撮影処理を開始するか否かについての入力を受け付ける。
The
また、入力受付部71は、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置情報(三次元姿勢情報)の取得のためのX線撮影処理が開始された後に、適宜、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を終了するか否かについての入力を受け付ける。
Further, the
X線撮影実行制御部72は、三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を開始するとの入力を入力受付部71により受け付けた場合、入力受付部71からの指示に基づいて、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を開始する。具体的には、X線撮影実行制御部72は、DF装置12のシステム制御部37を制御し、システム制御部37を介してCアーム保持装置11に所定の条件のX線撮影を実行させる。
When the
また、X線撮影実行制御部72は、三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を終了するとの入力を入力受付部71により受け付けた場合には、入力受付部71からの指示に基づいて、三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を終了する。この場合も同様に、X線撮影実行制御部72は、DF装置12のシステム制御部37を制御し、システム制御部37を介してCアーム保持装置11による所定の条件のX線撮影を終了する。
In addition, when the
基準面設定部73は、三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を開始するとの入力が入力受付部71により受け付けられた場合、入力受付部71からの指示に基づいて、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置情報の取得のための基準となる基準面を設定する。そして、基準面設定部73は、設定した基準面に関する情報を二次元幾何変換処理部74および3次元位置判定部76に供給する。また、基準面設定部73は、三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理が開始された後、適宜、基準面を再設定することができるようになっている。
When the
第1透視画像データ取得部78は、X線撮影実行制御部72により三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理が開始されると、このX線撮影処理の実行に伴ってDF装置12の画像処理部61(図2)により取得された第1透視画像データをHDD35から読み出す。
When the X-ray imaging process for acquiring the three-dimensional position information is started by the X-ray imaging
この第1透視画像データは、画像処理部61によって取得されるとHDD35に一度記録(記憶)される。そのため、第1透視画像データ取得部78は、HDD35から第1透視画像データを読み出すことにより、第1透視画像データを取得する。なお、第1透視画像データは、第1の視点からX線が曝射されることにより撮影され取得される画像データのことである。
The first fluoroscopic image data is once recorded (stored) in the
第2透視画像データ取得部79は、X線撮影実行制御部72により三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理が開始されると、このX線撮影処理の実行に伴ってDF装置12の画像処理部61(図2)により取得された第2透視画像データをHDD35から読み出す。
When the X-ray imaging process for acquiring the three-dimensional position information is started by the X-ray imaging
この第2透視画像データは、画像処理部61によって取得されるとHDD35に一度記録(記憶)される。そのため、第2透視画像データ取得部79は、HDD35から第2透視画像データを読み出すことにより、第2透視画像データを取得する。なお、第2透視画像データは、第1の視点と異なる第2の視点からX線が曝射されることにより撮影され取得される画像データのことである。
When the second fluoroscopic image data is acquired by the
二次元幾何変換処理部74は、基準面設定部73から供給される基準面に関する情報を取得するとともに、第2透視画像データ取得部79から供給される第2透視画像データを取得する。二次元幾何変換処理部74は、基準面を基準としつつ、第2の視点からX線が曝射されることにより撮影される第2透視画像データに基づく画像に対して、画像変換処理を施す。具体的には、二次元幾何変換処理部74は、第2透視画像データに基づく画像に対し、第1の視点からX線が曝射されることにより撮影される第1透視画像データに基づく画像になるように画像変換処理を施し、第2透視画像データに基づく画像に変換する。二次元幾何変換処理74は、画像変換処理後の第2透視画像データを動きベクトル算出部75および連続透視画像データ生成部80に供給する。
The two-dimensional geometric
動きベクトル算出部75は、第1透視画像データ取得部78から供給される第1透視画像データを取得するとともに、二次元幾何変換処理部74から供給される画像変換処理後の第2透視画像データを取得する。動きベクトル算出部75は、時系列的に連続する連続透視画像を構成する第1透視画像データに基づく画像と、画像変換処理後の第2透視画像データに基づく画像とを比較する。
The motion
そして、動きベクトル算出部75は、2つの画像間の差分情報(フレーム間の差分情報)を画素(または画像領域)ごとに算出し、所定の画像領域における画像の変化を表現するための動きベクトルを算出する。動きベクトル算出部75は、算出される動きベクトルに関する情報を三次元位置判定部76に供給する。
Then, the motion
三次元位置判定部76は、基準面設定部73により設定される基準面に関する情報と、動きベクトル算出部75により算出される動きベクトルに関する情報に基づいて、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置を判定する。すなわち、三次元位置判定部76は、血管内手術中の医療器具が基準面に対してY軸正方向の領域に位置するか、あるいはY軸負方向の領域に位置するかについて判定する。
The three-dimensional
三次元位置通知部77は、三次元位置判定部76から供給される判定結果に基づいて、血管内に挿入されている医療器具の三次元位置を術者に通知する。
The three-dimensional
連続透視画像データ生成部80は、第1透視画像データ取得部78から供給される第1透視画像データを取得するとともに、二次元幾何変換処理部74から供給される画像変換処理後の第2透視画像データを取得する。そして、連続透視画像データ生成部80は、適宜取得される第1透視画像データと、画像変換処理後の第2透視画像データに基づいて、時系列的に連続する連続透視画像データを生成する。連続透視画像データ生成部80は、生成した連続画像データを表示制御部81に供給する。
The continuous perspective image
表示制御部81は、連続透視画像データ生成部80から供給される連続透視画像データを取得して、その連続透視画像データに基づく連続透視画像を表示装置39に表示させる。また、表示制御部81は、三次元位置通知部77の指示に従い、判定結果に基づく医療器具の三次元位置に関する情報を表示装置39に表示させる。
The
次に、図1から図3のX線診断装置1により実行することが可能な血管内手術中の医療器具に関する三次元位置判定方法の概念について説明する。
Next, the concept of a three-dimensional position determination method related to a medical instrument during intravascular surgery that can be executed by the X-ray
図4は、Cアーム23を円弧動させて複数の視点でX線撮影が行われる様子を示す図である。図4に示すように、駆動機構26は、DF装置12による制御に従って、Cアーム23を円弧動(LAO(left anterior oblique view)方向及びRAO(right anterior oblique view)方向の移動)させている。
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which X-ray imaging is performed from a plurality of viewpoints by moving the
図4(P)の場合、Cアーム23が円弧動されて、Cアーム23の両端部分のX線管21とX線検出装置22がそれぞれ位置AとA´に移動し、患者Pに対するX線撮影が直線A−A´上で実施される。このとき、直線A−A´上で実施されるX線撮影を、「第1の視点からのX線撮影」と定義する。そして、第1の視点からX線が曝射されて撮影されることにより生成される投影データを、「第1透視画像データ」と定義する。
In the case of FIG. 4 (P), the
他方、図4(Q)の場合、Cアーム23が所定の角度(例えば5度程度など)で円弧動されて、Cアーム23の両端部分のX線管21とX線検出装置22がそれぞれ位置AとA´から位置BとB´に移動し、患者Pに対するX線撮影が直線B−B´上で実施される。このとき、直線B−B´上で実施されるX線撮影を、「第2の視点からのX線撮影」と定義する。そして、第2の視点からX線が曝射されて撮影されることにより生成される投影データを、「第2透視画像データ」と定義する。
On the other hand, in the case of FIG. 4Q, the
なお、Cアーム23が円弧動または回転しても幾何学的にまたは空間的に変位しない中心点を、「アイソセンタ」と定義する。
A center point that is not geometrically or spatially displaced even when the C-
図5は、複数の視点からのX線撮影により取得される複数の透視画像を示す模式図である。図5(P)は、第1の視点からのX線撮影により取得される第1透視画像データに基づく画像を示す模式図である。図5(Q)は、第2の視点からのX線撮影により取得される第2透視画像データに基づく画像を示す模式図である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a plurality of fluoroscopic images acquired by X-ray imaging from a plurality of viewpoints. FIG. 5P is a schematic diagram illustrating an image based on first fluoroscopic image data acquired by X-ray imaging from the first viewpoint. FIG. 5Q is a schematic diagram illustrating an image based on second perspective image data acquired by X-ray imaging from the second viewpoint.
図5(P)と(Q)における実線は、血管内手術中に、術者が操作するカテーテルやワイヤなどの医療器具が所定の血管中に挿入されている様子を示している。図5(P)と(Q)における破線は、血管内手術中に、術者の操作によりワイヤなどの医療器具が通る可能性のある血管を模式的に示している。なお、図5(P)と(Q)における破線部分は、実際の透視画像では視認できないことが多い。 The solid lines in FIGS. 5 (P) and (Q) show how medical instruments such as catheters and wires operated by the operator are inserted into a predetermined blood vessel during intravascular surgery. The broken lines in FIGS. 5 (P) and 5 (Q) schematically show blood vessels through which medical instruments such as wires can pass through the operation of the operator during intravascular surgery. Note that the broken line portions in FIGS. 5 (P) and (Q) are often not visible in an actual fluoroscopic image.
そして、図5(P)と(Q)の場合、血管は途中で3本に分岐しており、中央の分岐血管にワイヤなどの医療器具が挿入されている状態を示している。また、図5(P)と(Q)が示すように、直線A−A´(図4)上で実施されるX線撮影により取得される第1透視画像データに基づく画像と、直線B−B´(図4)上で実施されるX線撮影により取得される第2透視画像データに基づく画像とは、患者(被検体)Pを撮影する角度が異なるために、少なからず異なる。 5 (P) and (Q) show a state where the blood vessel is branched into three in the middle, and a medical instrument such as a wire is inserted in the central branch blood vessel. Further, as shown in FIGS. 5 (P) and (Q), an image based on the first fluoroscopic image data acquired by X-ray imaging performed on the straight line AA ′ (FIG. 4), and a straight line B− The image based on the second fluoroscopic image data acquired by X-ray imaging performed on B ′ (FIG. 4) is not a little different because the angle at which the patient (subject) P is imaged is different.
ここで、第2透視画像データに基づく画像に対して、第1透視画像データに基づく画像となるような画像変形が施されることを考える。 Here, it is considered that the image based on the second perspective image data is subjected to image deformation so as to become an image based on the first perspective image data.
例えば、仮に患者(被検体)Pの中心を通る水平面(アイソセンタを含む水平面)が基準面として設定されているとする場合に、基準面に含まれる画像や点に関して直線B−B´上でX線撮影される画像を、あたかも直線A−A´上で撮影される画像となるように画像変形することを考える。言い換えると、基準面に含まれる非常に厚みの薄い平面の患者Pを想定し、直線B−B´上で撮影した透視画像の各画素を、直線A−A´上で撮影した透視画像の各画素と同じ位置となるように、画素の座標変換(これを画像変換という。)を行う。 For example, if a horizontal plane (horizontal plane including an isocenter) passing through the center of the patient (subject) P is set as the reference plane, X on the line BB ′ with respect to an image or a point included in the reference plane Consider an image transformation of a line-photographed image so that it becomes an image photographed on a straight line AA ′. In other words, assuming a very thin patient P included in the reference plane, each pixel of the fluoroscopic image photographed on the straight line BB ′ is represented by each pixel of the fluoroscopic image photographed on the straight line AA ′. Pixel coordinate conversion (this is called image conversion) is performed so that the pixel is located at the same position.
このような画像変換は、例えば後述する平面射影変換で可能である。なお、三次元位置判定方法の概念を説明する場合、説明を簡単化するために、まずワイヤなどの医療器具の動きや患者(被検体)Pの体動がないものとする。 Such image conversion can be performed by, for example, planar projection conversion described later. When explaining the concept of the three-dimensional position determination method, it is assumed that there is no movement of a medical instrument such as a wire or body movement of a patient (subject) P in order to simplify the explanation.
図6は、第2透視画像があたかも第1透視画像となるような画像変形が施される場合に用いられる平面射影変換の概要を説明するための説明図である。 FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining an outline of planar projection conversion used when image transformation is performed so that the second perspective image becomes the first perspective image.
図6では、例えば、四角で囲まれた基準面に「G」の文字が描かれている場合を想定する。この場合、基準面内に含まれる「G」の文字に関して、直線A−A´(図4)上で撮影される透視画像は、図6(P)に示される。 In FIG. 6, for example, it is assumed that a letter “G” is drawn on a reference plane surrounded by a square. In this case, a perspective image taken on the straight line AA ′ (FIG. 4) regarding the character “G” included in the reference plane is shown in FIG. 6 (P).
また、基準面内に含まれる「G」の文字に関して、直線B−B´(図4)で撮影される透視画像は、図6(Q)に示される。そして、四角で囲まれた基準面内に「G」の文字が含まれるので、直線B−B´(図4)で撮影される透視画像の各画素を上記の平面射影変換することにより、直線A−A´(図4)上で撮影した透視画像と同一のように見える画像が得られる。このときの画像は、図6(R)に示される。なお、図6(R)における破線は、直線B−B´で撮影される透視画像の元の外接境界を示している。 Further, regarding the character “G” included in the reference plane, a perspective image taken along a straight line BB ′ (FIG. 4) is shown in FIG. 6 (Q). Since the character “G” is included in the reference plane surrounded by the square, each pixel of the fluoroscopic image photographed by the straight line BB ′ (FIG. 4) is converted into the straight line by performing the above-described plane projective transformation. An image that looks the same as the fluoroscopic image taken on A-A ′ (FIG. 4) is obtained. The image at this time is shown in FIG. In addition, the broken line in FIG. 6 (R) indicates the original circumscribed boundary of the fluoroscopic image photographed by the straight line BB ′.
ここで、さらに基準面内には存在しない黒丸Mが、「G」の文字の中央上側(Y軸正方向の側(図4参照))にあるときに、図6(P)から(R)にて説明した平面射影変換をすることを考える。 Here, when the black circle M that does not exist in the reference plane is at the center upper side of the character “G” (the Y-axis positive direction side (see FIG. 4)), from FIG. 6 (P) to (R). Consider the plane projective transformation described in Section 2.
直線A−A´上で撮影される場合、図6(S)が示すように、黒丸Mは、文字「G」の右側の領域に位置することとなる。これに対して、直線B−B´上で撮影される場合、図6(T)が示すように、黒丸Mは、文字「G」の左側の領域に位置することとなる。 When the image is taken on the straight line A-A ′, as shown in FIG. 6S, the black circle M is located in the region on the right side of the character “G”. On the other hand, when the image is taken on the straight line BB ′, as shown in FIG. 6 (T), the black circle M is located in the left region of the character “G”.
そして、直線B−B´で撮影される透視画像の各画素が、上記で説明した平面射影変換される場合、図6(U)が示すように、画像として二次元幾何変換するため、文字「G」の画像領域の部分とともに黒丸Mも文字「G」の左側に変換されることとなる。すなわち、基準面に含まれない画像や点は、平面射影変換により、その変換の前後で画像内を移動することとなる。 Then, when each pixel of the fluoroscopic image photographed by the straight line BB ′ is subjected to the planar projective transformation described above, as shown in FIG. 6 (U), the character “ The black circle M is converted to the left side of the character “G” together with the image region portion of “G”. That is, an image or a point that is not included in the reference plane moves in the image before and after the conversion by plane projection conversion.
図7は、基準面に含まれない画像や点が平面射影変換の前後で画像内を移動する移動方向と、X線管21の円弧動の移動方向との関係を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a moving direction in which an image or a point not included in the reference plane moves in the image before and after the planar projective transformation and a moving direction of the arc motion of the
上述したように、図7では、観察対象が基準面に含まれていれば、平面射影変換により画素は不動である。しかしながら、基準面よりも上側や下側にある画像や点は、基準面に含まれないため、平面射影変換により画像内を移動する。 As described above, in FIG. 7, when the observation target is included in the reference plane, the pixel does not move by plane projective transformation. However, since images and points above and below the reference plane are not included in the reference plane, they move within the image by plane projective transformation.
この場合、画像や点が基準面より上側か下側かによって、平面射影変換に伴う画像や点の移動の方向が異なる。例えば、図7が示すように、X線管21の円弧動に伴うX軸方向の移動方向が正方向の場合、基準面より上側に存在する画像や点は、平面射影変換に伴って、矢印Kにより表されるX軸の負方向に移動する。したがって、X線管21のX軸方向の移動方向と、基準面より上側に存在する画像や点の移動方向は、逆方向となる。
In this case, the moving direction of the image or point accompanying the plane projective transformation differs depending on whether the image or point is above or below the reference plane. For example, as shown in FIG. 7, when the movement direction in the X-axis direction accompanying the arc movement of the
これに対して、基準面より下側に存在する画像や点は、X線管21の円弧動に伴うX軸方向の移動方向が正方向の場合、平面射影変換に伴って、矢印Lにより表されるX軸の正方向に移動する。したがって、X線管21のX軸方向の移動方向と、基準面より下側に存在する画像や点の移動方向は、同じ方向となる。
On the other hand, an image or a point existing below the reference plane is represented by an arrow L along with plane projective transformation when the movement direction in the X-axis direction accompanying the arc motion of the
なお、ここでいう基準面より上側と下側は、基準面に対して鉛直方向(Y軸方向)で、かつX線管21に近い方(Y軸正方向)を上側と表記し、一方、X線管21に遠い方(Y軸負方向)を下側と表記している。なお、X線管21から見て、手前側/奥側と表記するようにしてもよい。
Here, the upper side and the lower side of the reference plane are expressed as the upper side in the direction perpendicular to the reference plane (Y-axis direction) and close to the X-ray tube 21 (Y-axis positive direction), The one far from the X-ray tube 21 (Y-axis negative direction) is indicated as the lower side. In addition, as viewed from the
本実施形態のX線診断装置1では、複数の視点でX線撮影をして連続透視画像を表示する場合、その視点ごとにX線撮影される透視画像に所定の画像変換処理が施され、画像や点が基準面より上側か下側かによって、平面射影変換に伴う画像や点の移動方向が異なるという性質を利用する。
In the X-ray
これにより、本実施形態のX線診断装置1は、透視画像というXZ平面上の2次元画像の中から、医療器具の3次元的位置に関する情報を抽出することができる。したがって、本実施形態のX線診断装置1は、抽出した3次元的位置に関する情報により、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置を判定することができる。
Thereby, the X-ray
次に、図4から図7を用いて説明した血管内手術中の医療器具に関する三次元位置判定方法の概念を前提として、本実施形態のX線診断装置1における三次元位置情報通知処理について、フローチャートを用いて説明する。なお、必要に応じて、図4から図7を参照する。
Next, on the premise of the concept of the three-dimensional position determination method related to the medical instrument during the intravascular surgery described with reference to FIGS. 4 to 7, the three-dimensional position information notification process in the X-ray
図8は、本実施形態のX線診断装置1における三次元位置情報通知処理について説明するフローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart for describing the three-dimensional position information notification process in the X-ray
ステップS1において、入力受付部71は、X線撮影実行制御部72により制御される、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置情報(三次元姿勢情報)の取得のためのX線撮影処理を開始するか否かについての入力を受け付ける。入力受付部71は、このX線撮影処理を開始するか否かについての入力を受け付けたか否かを判定し、この処理を開始するとの入力を受け付けたと判定するまで待機する。
In step S <b> 1, the
ステップS1において、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を開始するとの入力が受け付けられたと判定した場合、入力受付部71は、その旨をX線撮影実行制御部72と基準面設定部73にその旨を通知する。
In step S1, when it is determined that an input for starting X-ray imaging processing for acquiring three-dimensional position information regarding a medical instrument during endovascular surgery has been received, the
ステップS2において、基準面設定部73は、入力受付部71からの通知と指示に従い、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置情報の取得のための基準となる基準面を設定する。具体的には、基準面設定部73は、例えば、患者(被検体)Pの中心を通る水平面(アイソセンタを含む水平面)を基準面として設定する。
In step S <b> 2, the reference
なお、基準面の設定は、このような設定に限定されるものではなく、基準面設定部73は、血管内手術中に医療器具がどの血管内に挿入されているかを判別することができればよく、いかなる面を基準面として設定するようにしてもよい。
The setting of the reference plane is not limited to such setting, and the reference
また、基準面設定部73は、ワイヤなどの医療器具を進行させたい血管とそれ以外(分岐を間違えやすい血管)とが、所定の範囲で基準面を挟んで存在するように任意の基準面を設定することもできる。
In addition, the reference
なお、図5(P)と(Q)が示すように、透視画像は、XZ平面上に存在するため、血管内手術中に医療器具が左右に進行したとしても、X軸方向の動きとして容易に区別できる。このため、この場合の医療器具の動きは、表示装置39に容易に表示させることができる。
As shown in FIGS. 5 (P) and 5 (Q), the fluoroscopic image exists on the XZ plane, so even if the medical instrument advances to the left and right during the intravascular operation, it can be easily moved in the X-axis direction. Can be distinguished. For this reason, the movement of the medical instrument in this case can be easily displayed on the
また、基準面設定部73は、解剖学的な位置関係をもとに所定に基準面を設定することもできる。X線診断装置1は、所定の基準面が設定されると、その基準面に合うように、Cアーム23の回転軸や回転方向を決定する。
The reference
ステップS3において、X線撮影実行制御部72は、入力受付部71からの通知と指示に基づいて、三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を開始するために、DF装置12のシステム制御部37を制御する。そして、X線撮影実行制御部72は、システム制御部37を介してCアーム保持装置11に所定の条件のX線撮影を実行させる。X線撮影実行制御部72は、システム制御部37を制御して、Cアーム23を初期位置に移動させ、三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を開始する。
In step S <b> 3, the X-ray imaging
具体的には、X線撮影実行制御部72は、図4(P)と(Q)が示すように、Cアーム23を円弧動させて、複数の視点でX線撮影処理を実行する。駆動機構26は、DF装置12による制御に従って、Cアーム23を円弧動させる。
Specifically, as shown in FIGS. 4P and 4Q, the X-ray imaging
図4(P)の場合には、Cアーム23が円弧動されて、Cアーム23の両端部分のX線管21とX線検出装置22がそれぞれ位置AとA´に移動して、患者Pに対するX線撮影が直線A−A´上で実施される。
In the case of FIG. 4 (P), the
他方、図4(Q)の場合には、Cアーム23が所定の角度(例えば5度程度など)で円弧動されて、Cアーム23の両端部分のX線管21とX線検出装置22がそれぞれ位置AとA´から位置BとB´に移動して、患者Pに対するX線撮影が直線B−B´上で実施される。
On the other hand, in the case of FIG. 4Q, the
これにより、第1透視画像のX線撮影と、第2透視画像のX線撮影が実行される。なお、本実施形態のX線診断装置1は、3つ以上の視点で透視画像を撮影するようにしてもよい。
Thereby, X-ray imaging of the first fluoroscopic image and X-ray imaging of the second fluoroscopic image are executed. Note that the X-ray
そして、第1透視画像データ取得部78は、このX線撮影処理の実行に伴ってDF装置12の画像処理部61(図2)により取得され、HDD35に記録(記憶)された第1透視画像データをHDD35から読み出すことにより、第1透視画像データを取得する。この第1透視画像データは、第1の視点(位置Aから位置A´に向けられた視点)からX線が曝射されることにより撮影され、取得される画像データである。
The first fluoroscopic image
同様に、第2透視画像データ取得部79は、このX線撮影処理の実行に伴ってDF装置12の画像処理部61により取得され、HDD35に記録(記憶)された第2透視画像データをHDD35から読み出すことにより、第2透視画像データを取得する。この第2透視画像データは、第2の視点(位置Bから位置B´に向けられた視点)からX線が曝射されることにより撮影され、取得される画像データである。
Similarly, the second fluoroscopic image
ステップS4において、二次元幾何変換処理部74は、基準面設定部73から供給される基準面に関する情報を取得するとともに、第2透視画像データ取得部79から供給される第2透視画像データを取得する。そして、二次元幾何変換処理部74は、基準面を基準としつつ、第2透視画像データに基づく画像に対して、第1の視点からX線が曝射されることにより撮影される第1透視画像データに基づく画像になるように画像変換処理を施して、第2透視画像データに基づく画像を変換する。
In step S <b> 4, the two-dimensional geometric
ここで、二次元幾何変換処理部74が施す画像変換処理方法の1つとして、平面射影変換がある。以下に、平面射影変換について具体的に述べる。
Here, as one of image conversion processing methods performed by the two-dimensional geometric
図4(P)と(Q)が示すように、2つの撮像系A−A´とB−B´がある。2つの撮像系間の幾何学的位置関係から、平面射影変換行列(あるいはホモグラフィ行列)は、一意に定まる。 As shown in FIGS. 4 (P) and (Q), there are two imaging systems AA ′ and BB ′. The plane projective transformation matrix (or homography matrix) is uniquely determined from the geometric positional relationship between the two imaging systems.
説明を簡単化するために、撮像系を焦点距離1の正規化撮像系に近似する。例えば、撮像系A−A´からB−B´への平行移動ベクトルをt (tは三次元列ベクトルである)とし、回転行列をR(3×3行列)とし、基準面(基準となる平面)の法線ベクトルをn(nは三次元列ベクトルである)とし、撮像系A−A´のX線管21の中心から基準面までの距離をdとする。
In order to simplify the description, the imaging system is approximated to a normalized imaging system with a focal length of 1. For example, a translation vector from the imaging system A-A ′ to BB ′ is t (t is a three-dimensional column vector), a rotation matrix is R (3 × 3 matrix), and a reference plane (which becomes a reference) The normal vector of the plane is n (n is a three-dimensional column vector), and the distance from the center of the
この場合、撮像系B−B´の画像を撮像系A−A´の画像に変換する平面射影変換行列Hは、式(1)で表される(Tは転置を表す) 。 In this case, the planar projective transformation matrix H for converting the image of the imaging system BB ′ to the image of the imaging system AA ′ is expressed by Expression (1) (T represents transposition).
なお、平面射影変換行列Hは、3×3行列である。撮像系A−A´およびB−B´で得られる画像の画素座標を、p=(x、y、1)T、p’=(x’、y’、1)Tのような斉次座標で表現すると、式(2)により示される変換式が成り立つ。 The planar projective transformation matrix H is a 3 × 3 matrix. The pixel coordinates of the images obtained by the imaging systems AA ′ and BB ′ are expressed as homogeneous coordinates such as p = (x, y, 1) T and p ′ = (x ′, y ′, 1) T. In other words, the conversion equation shown by the equation (2) is established.
なお、αは、式(2)の最下列を解くことで求まる画素毎のスケールファクタである。 Note that α is a scale factor for each pixel obtained by solving the bottom row of Equation (2).
この変換式により、撮像系B−B´の画像を、あたかも撮像系A−A´で撮影したかのような画像に変換することができる。但し、上述したように、基準面の点は不動に変換ができるが、基準面に存在しない点は、不動ではなく移動した位置に写される。 With this conversion formula, the image of the imaging system BB ′ can be converted into an image as if it were captured by the imaging system A-A ′. However, as described above, the point on the reference plane can be converted to immovable, but the point that does not exist on the reference plane is not moved but is copied to the moved position.
なお、二次元幾何変換処理部74が施す画像変換処理方法は、平面射影変換に限定されるものではなく、他の画像変換方法であってもよい。例えば、アフィン変換を用いるようにしてもよい。また、Cアーム23の位置は、図示せぬセンサなどにより、検知することが可能である。
Note that the image conversion processing method performed by the two-dimensional geometric
二次元幾何変換処理部74は、画像変換処理後の第2透視画像データを、動きベクトル算出部75および連続透視画像データ生成部80に供給する。
The two-dimensional geometric
ステップS5において、動きベクトル算出部75は、第1透視画像データ取得部78から供給される第1透視画像データを取得するとともに、二次元幾何変換処理部74から供給される画像変換処理後の第2透視画像データを取得する。動きベクトル算出部75は、時系列的に連続する連続透視画像を構成する第1透視画像データに基づく画像と、画像変換処理後の第2透視画像データに基づく画像を比較する。そして、動きベクトル算出部75は、2つの画像間の差分情報(フレーム間の差分情報)を算出して、所定の画像領域における画像の変化を表現するための動きベクトルを算出する。
In step S <b> 5, the motion
この場合、図6と図7を用いて説明したように、画像や点が基準面より上側か下側かによって、平面射影変換に伴う画像や点の移動方向が異なる。例えば、図7で示したように、X線管21の円弧動に伴うX軸方向の移動方向がX軸の正方向の場合、基準面より上側に存在する画像や点は、平面射影変換に伴って、矢印Kにより表されるX軸の負方向に移動する。
In this case, as described with reference to FIGS. 6 and 7, the moving direction of the image or the point accompanying the plane projective transformation differs depending on whether the image or the point is above or below the reference plane. For example, as shown in FIG. 7, when the movement direction in the X-axis direction accompanying the arc motion of the
これに対して、基準面より下側に存在する画像や点は、X線管21の円弧動に伴うX軸方向の移動方向がX軸の正方向の場合、平面射影変換に伴って、矢印Lにより表されるX軸の正方向に移動する。
On the other hand, an image or a point existing below the reference plane has an arrow with a plane projective transformation when the movement direction in the X-axis direction accompanying the arc movement of the
そして、動きベクトル算出部75は、二次元幾何変換処理部74による平面射影変換に伴う画像や点の移動の方向を認識するために、直線A−A´上で撮影される第1透視画像データに基づく画像と、直線B−B´上で撮影される第2透視画像データに基づく画像との間の画像間の動きベクトルを算出する。
Then, the motion
具体的には、動きベクトル算出部75は、同じ位置の画素の輝度値の差の絶対値を用いるSAD(Sum of Absolute Difference)や同じ位置の画素の輝度値の差の二乗を用いるSSD(Sum of Squared Difference)、あるいは正規化相関といった画像領域間の類似度を用いるブロックマッチングを利用する。
Specifically, the motion
そして、動きベクトル算出部75は、直線A−A´上で撮影される第1透視画像データに基づく画像と、直線B−B´上で撮影される第2透視画像データに基づく画像との間の画像間の動きベクトルを、画素または画像領域ごと算出する。
Then, the motion
図9は、動きベクトル算出部75による動きベクトル算出を説明するための説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram for describing motion vector calculation by the motion
図9では、術者によるワイヤなどの操作でワイヤの先端部分が血管分岐部分を通過した直後の透視画像を示している。そして、分岐前の血管は基準面内に略含まれているとし、分岐後の中央の血管は基準面よりも上側に存在するものとし、また、分岐後の左右の血管は基準面よりも下側に存在するものとする。また、術者がワイヤを通したい血管は、基準面よりも上側に存在する中央の分岐血管であることが事前にわかっているものとする。 FIG. 9 shows a fluoroscopic image immediately after the distal end portion of the wire passes through the blood vessel branch portion by an operation of the wire or the like by the operator. It is assumed that the blood vessel before branching is substantially included in the reference plane, the central blood vessel after branching is located above the reference plane, and the left and right blood vessels after branching are below the reference plane. Shall be on the side. In addition, it is assumed in advance that the blood vessel that the surgeon wants to pass the wire is a central branch blood vessel that exists above the reference plane.
ここで、Cアーム23を位置Aから位置Bに円弧動(回転)させて撮影した透視画像を用いて(図7参照)、ワイヤ先端部分の動きベクトルを求める場合を想定する。
Here, it is assumed that the motion vector of the tip portion of the wire is obtained by using a fluoroscopic image obtained by moving (rotating) the
例えば、図9に示すように、平面射影変換に伴う画像や点の動きベクトルは、術者によるワイヤなどの操作によってワイヤの先端部分が分岐後の中央の血管を進行していれば、X軸の負方向となる。 For example, as shown in FIG. 9, the image and the motion vector of the point associated with the planar projective transformation can be obtained by using the X axis if the tip of the wire advances through the central blood vessel after branching by an operation of the wire by the operator. The negative direction.
これに対して、術者によるワイヤなどの操作によってワイヤの先端部分が分岐後の左右のいずれかの血管を進行していれば、平面射影変換に伴う画像や点の動きベクトルは、X軸の正方向となる。 On the other hand, if the distal end of the wire advances through the left or right blood vessel after branching by an operation of the wire or the like by the surgeon, the image or point motion vector associated with the planar projective transformation is Positive direction.
なお、X線診断装置1がワイヤの動きや体動に比べて充分に短い時間間隔で患者(被検体)Pを撮影することができる場合は、輝度勾配法等で求められるオプティカルフローを動きベクトルの算出に利用することが可能である。
When the X-ray
この場合、マッチングを用いないため、マッチングによる対応付けに伴う誤りのおそれがないというメリットがある。 In this case, since matching is not used, there is an advantage that there is no possibility of an error associated with matching by matching.
また、三次元位置判定方法の概念を説明する際に、説明を簡単化にするためにワイヤなどの医療器具の動きや患者Pの体動がないものとしたが、より正確に動きベクトルを算出するためには、これらを考慮することが必要となる。 Also, when explaining the concept of the three-dimensional position determination method, it is assumed that there is no movement of a medical device such as a wire or body movement of the patient P in order to simplify the explanation, but the motion vector is calculated more accurately. In order to do so, it is necessary to consider these.
ここで、患者Pの体動がある場合、その体動分が、動きベクトル算出部75により算出される動きベクトルに加算されてしまうことにより、基準面に略含まれるワイヤ領域にも大きな動きベクトルが出る可能性がある。
Here, when there is a body motion of the patient P, the body motion component is added to the motion vector calculated by the motion
この場合は、基準面に略含まれるワイヤ領域あるいは画像全体で動きベクトルを求め、その単純平均やRANSAC等のロバスト統計量といった任意の統計量を求め、その統計量を体動成分として利用する。すなわち、動きベクトル算出部75により算出される動きベクトルから統計量を引き算することにより、動きベクトルを補正することが可能である。
In this case, a motion vector is obtained for the wire region substantially included in the reference plane or the entire image, an arbitrary statistic such as a simple average or a robust statistic such as RANSAC is obtained, and the statistic is used as a body motion component. That is, the motion vector can be corrected by subtracting the statistic from the motion vector calculated by the motion
これにより、本実施形態のX線診断装置1は、患者Pなどの体動などが生じても、医療器具の三次元位置を判定するための基礎となる動きベクトルを正確に求めることができる。
Thereby, the X-ray
さらに、動きベクトルの算出の対象となる医療器具あるいはその近傍領域を、画像中で自動検知する必要がある場合には、器具の材質が、例えば、金属などX線が透過しにくい材質であることを考慮して、本実施形態のX線診断装置1では、ルーフ型(バレー型)画像フィルタ重畳やしきい値処理など領域判定の組み合わせにより、これらの領域のみを検出するようにしてもよい。
Furthermore, when it is necessary to automatically detect in the image the medical instrument for which the motion vector is calculated or in the vicinity thereof, the material of the instrument is, for example, a material that hardly transmits X-rays, such as metal. In consideration of the above, in the X-ray
また、本実施形態のX線診断装置1では、カテーテルの根元などから辿って(追跡して)、カテーテルなどの医療器具が存在する領域を検出することもできる。
Further, in the X-ray
動きベクトル算出部75は、算出される動きベクトルに関する情報を三次元位置判定部76に供給する。なお、動きベクトル算出部75は、算出される動きベクトルに関する情報を表示制御部81にも供給する。
The motion
表示制御部81は、連続透視画像の表示中において、動きベクトル算出部75によって算出される動きベクトルの方向および大きさを示す画像(矢印などのアイコン)を、表示装置39に表示させることができる。
The
ここで、動きベクトルの方向および大きさを示す画像とは、例えば、図9に示される矢印などのアイコンである。この矢印のアイコンをカラーで表示してもよい。これにより、術者は、連続透視画像を見ながらも、簡単に、血管内に挿入されている医療器具の三次元位置を確認して知ることができる。 Here, the image indicating the direction and size of the motion vector is, for example, an icon such as an arrow shown in FIG. The arrow icon may be displayed in color. Thus, the operator can easily confirm and know the three-dimensional position of the medical instrument inserted into the blood vessel while viewing the continuous fluoroscopic image.
ステップS6において、三次元位置判定部76は、基準面設定部73により設定される基準面に関する情報と、動きベクトル算出部75により算出される動きベクトルに関する情報とに基づいて、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置を判定する。すなわち、三次元位置判定部76は、血管内手術中の医療器具が、基準面に対してY軸正方向の領域に位置するか、あるいはY軸負方向の領域に位置するかについて判定する。
In step S <b> 6, the three-dimensional
具体的には、二次元幾何変換処理部74による平面射影変換に伴う画像や点の動きベクトルがX軸の負方向のものである場合は、X線管21の円弧動に伴うX軸方向の移動方向であるX軸の正方向と逆方向である。この場合、三次元位置判定部76は、動きベクトルに関する情報に基づいて、術者がワイヤを通したい血管が基準面よりも上側に存在する中央の分岐血管に進行していると判定することができる。
Specifically, when the image or point motion vector accompanying the plane projective transformation by the two-dimensional geometric
他方、二次元幾何変換処理部74による平面射影変換に伴う画像や点の動きベクトルがX軸の正方向のものである場合は、X線管21の円弧動に伴うX軸方向の移動方向であるX軸の正方向と同じ方向である。この場合、三次元位置判定部76は、動きベクトルに関する情報に基づいて、術者がワイヤを通したい血管が基準面よりも下側に存在する左右のいずれかの分岐血管に進行していると判定することができる。
On the other hand, when the image or point motion vector accompanying the plane projective transformation by the two-dimensional geometric
三次元位置判定部76は、判定結果を三次元位置通知部77に供給する。
The three-dimensional
なお、非一様な体動や外乱の影響により基準面から変位量だけでは判定が難しい場合には、医療器具の動きベクトル分布から、三次元姿勢を推定することも可能である。 In addition, when it is difficult to determine only the amount of displacement from the reference plane due to the influence of non-uniform body movement or disturbance, the three-dimensional posture can be estimated from the motion vector distribution of the medical device.
図10は、ワイヤの根元の位置から先端部分にむけて辿り(追跡して)、動きベクトルの大きさをプロットした図である。 FIG. 10 is a diagram in which the magnitude of the motion vector is plotted following (tracking) from the base position of the wire to the tip portion.
これまで説明したように、動きベクトルは、基準面から離れた位置に存在する画素や領域が、画像変換処理によって移動する様子を示したものである。そのため、医療器具の先端部分の位置が基準面から離れるに従って、動きベクトルの大きさも基本的に線形的に増加していくと考えられる。 As described so far, the motion vector indicates a state in which a pixel or a region existing at a position away from the reference plane moves by the image conversion process. For this reason, it is considered that the magnitude of the motion vector basically increases linearly as the position of the distal end portion of the medical instrument moves away from the reference plane.
ここで、術者によって所望しない血管に医療器具が挿入されてしまった場合には、局所的に動きベクトルの大きさが著しく増加して傾きが増加することが考えられる。 Here, when a medical instrument is inserted into a blood vessel that is not desired by the surgeon, it is conceivable that the magnitude of the motion vector locally increases and the inclination increases.
そこで、血管内を進行する医療器具のこれまでの動きベクトルの分布を考慮して、その分布の傾向に基づいて、現在進行している血管内での医療器具の三次元的位置を推定するようにしてもよい。すなわち、これまでの医療器具の進行方向からその進行方向に対する三次元位置を推定するようにしてもよい。または、ベクトルの差分値を用いるようにしてもよい。 Therefore, in consideration of the distribution of motion vectors of medical devices that have progressed in blood vessels, the three-dimensional position of the medical device in the currently progressing blood vessels is estimated based on the distribution trend. It may be. That is, you may make it estimate the three-dimensional position with respect to the advancing direction from the advancing direction of the medical instrument until now. Alternatively, a vector difference value may be used.
この場合、X線管21からの距離のみで定められる基準面ではなく、血管を含む平面を、基準面として設けるようにしてもよい。例えば、最初に設定された基準面の状態から血管を含む平面に基準面を再設定し、ワイヤなどの医療器具が被検体Pの血管内に挿入されたベクトルを線形的に近似することにより、その医療器具の動きベクトルの大きさに基づいて、被検体の体内における医療器具の上下の位置を推定し、判定することができる。
In this case, instead of the reference plane determined only by the distance from the
また、動きベクトル分布は、一次近似(線形近似)やカルマンフィルタなど任意の統計的推定による近似が可能である。この場合、その近似と動きベクトルに関し、事前に設定された許容値(平均や分散、角度、画素値などに関する数値(絶対値も含まれる))、あるいは解剖学的構造から推測される許容値と動きベクトルを比較することにより、本来は、ワイヤの先端が上側(手前)方向を向いていなければならないが、実際には下側を向いており、ワイヤの曲がっている方向が間違っているなどを判定することができる。 The motion vector distribution can be approximated by arbitrary statistical estimation such as linear approximation (linear approximation) or Kalman filter. In this case, with respect to the approximation and the motion vector, preset tolerance values (numerical values relating to average, variance, angle, pixel value, etc. (including absolute values)) or tolerance values estimated from anatomical structures By comparing the motion vectors, the tip of the wire should originally face upward (front side), but in fact it points downward and the direction of bending of the wire is wrong. Can be determined.
これにより、予め設定された許容値を超える値(外れ値)の動きベクトルのみにつき、医療器具に関する三次元位置を判定し、その旨を通知させることができる。 As a result, it is possible to determine the three-dimensional position of the medical instrument for only a motion vector with a value exceeding the preset allowable value (outlier) and notify the fact.
ステップS7において、三次元位置通知部77は、三次元位置判定部76から供給される判定結果に基づいて、血管内に挿入されている医療器具の三次元位置を術者に通知する。
In step S <b> 7, the three-dimensional
具体的には、三次元位置通知部77は、判定結果に基づく医療器具の三次元位置に関する情報を表示制御部81に供給し、表示制御部81を介して医療器具の三次元位置に関する情報を表示装置39に表示させる。このとき、医療器具の三次元位置に関する情報は、連続透視画像の表示中に同時に表示される。
Specifically, the three-dimensional
例えば、「医療器具の3次元位置は基準面よりも上側にあります。医療器具の進行方向は正しいです。」や「医療器具の3次元位置は基準面よりも下側にあります。医療器具の進行方向は間違っています。」などの旨のメッセージが、医療器具の三次元位置に関する情報として表示装置39に表示される。
For example, “The 3D position of the medical device is above the reference plane. The direction of travel of the medical device is correct.” “The 3D position of the medical device is below the reference plane. A message such as “The direction is wrong” is displayed on the
これにより、術者は、連続透視画像を見ながらも、血管内に挿入されている医療器具の三次元位置を簡単に確認することができ、仮に血管内に挿入されている三次元位置が予定と異なる場合でも、医療器具の進行方向が正しくなるように直ちに修正することができる。 As a result, the operator can easily confirm the three-dimensional position of the medical instrument inserted in the blood vessel while viewing the continuous fluoroscopic image, and the three-dimensional position inserted in the blood vessel is scheduled. Even if they are different from each other, it can be corrected immediately so that the direction of travel of the medical device is correct.
また、単に動きベクトルの向きだけにより、基準面の上側か下側かで操作判定することもでき(事前設定により逆でもよい。)、術者にその旨を通知させることもできる。また、本実施形態のX線診断装置1は、連続透視画像という二次元情報(例えば、図9)を提供するとともに、同時に医療器具の三次元位置情報(例えば、図10)を提供することもできる。
In addition, the operation can be determined on the upper side or the lower side of the reference plane simply by the direction of the motion vector (the reverse may be possible by setting in advance), and the operator can be notified of this. In addition, the X-ray
なお、ステップS7の通知処理において、医療器具に関する三次元位置情報が表示装置39を用いたメッセージにより術者に通知されるようになっているが、このような場合に限定されるものではなく、例えば、スピーカ42を用いた音声や信号音による通知でもよく、文字以外の画像表示(矢印などのアイコンの表示や、医療器具の該当箇所を色付けてカラー表示や、コントラスト強調表示するなど)による通知でもよく、またバイブレータなどの振動により通知してもよく、その他様々な通知方法が考えられる。
In the notification process of step S7, the three-dimensional position information related to the medical instrument is notified to the operator by a message using the
また、許容値などを用いて判定する場合には、許容範囲かどうかの判定結果だけでなく、姿勢方向や許容範囲からの差異の数値情報などを合わせて術者に通知してもよく、また、求められる三次元姿勢に関する任意の情報を通知するようにしてもよい。 In addition, when determining using an allowable value, the operator may be notified of not only the determination result of whether it is an allowable range, but also the posture direction and numerical information of the difference from the allowable range, Any information regarding the required three-dimensional posture may be notified.
また、本実施の形態では、三次元位置判定部76による判定処理を行うことなく、連続透視画像の表示中において、動きベクトル算出部75により算出される動きベクトルの方向および大きさを示す画像(矢印などのアイコン)のみを表示装置39に表示させるようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, an image (in which the direction and the size of the motion vector calculated by the motion
ステップS8において、入力受付部71は、X線撮影実行制御部72により制御される三次元位置情報(三次元姿勢情報)の取得のためのX線撮影処理を終了するか否かについての入力を受け付ける。そして、入力受付部71は、三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を終了するか否かについての入力を受け付けたか否かを判定する。
In step S <b> 8, the
ステップS8において、三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を終了するとの入力が受け付けられていないと判定した場合には、処理はステップS2に戻り、ステップS2以降の処理が所定の時間(例えば1秒間など)ごとに繰り返し実行される。 In step S8, when it is determined that the input for ending the X-ray imaging process for acquiring the three-dimensional position information is not accepted, the process returns to step S2, and the processes after step S2 are performed for a predetermined time. It is repeatedly executed every time (for example, for 1 second).
これにより、本実施形態のX線診断装置1は、三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を終了するとの入力が受け付けられたと判定されるまで、所定の時間(例えば1秒間など)ごとに、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置情報を取得して、術者に対して通知することができる。
As a result, the X-ray
他方、ステップS8において、三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を終了するとの入力が受け付けられたと判定した場合、三次元位置通知処理は終了する。 On the other hand, when it is determined in step S8 that an input to end the X-ray imaging process for obtaining the three-dimensional position information has been accepted, the three-dimensional position notification process ends.
なお、術者により再び血管内手術中の医療器具に関する三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理を開始するとの入力が行われると、ステップS2からS7の処理が実行されることとなる。 When the operator inputs again that the X-ray imaging process for acquiring the three-dimensional position information regarding the medical instrument undergoing the endovascular operation is started, the processes from step S2 to S7 are executed. .
また、本実施形態のX線診断装置1は、2つ以上の透視画像間で対応特徴点が複数(8組以上)求められれば、対応特徴点から変換基礎行列を求めて、対応特徴点におけるずれ量を求め、いわゆるmultiview stereoと呼ばれる、特徴点に関する三次元再構成を行ない、操作器具の三次元姿勢推定をすることも可能である。
In addition, the X-ray
さらに、本実施形態のX線診断装置1は、図8を用いて説明した三次元位置通知処理を実行する場合に、ステレオ管を利用したステレオ観察や、Cアーム23を高速で動かして患者(被検体)Pを2視点から撮影するステレオ観察を併用するようにしてもよい。
Furthermore, the X-ray
また、本実施形態のX線診断装置1は、造影剤を用いた撮影の場合、血管自体の三次元位置に関する情報を取得し、術者にその情報を通知するようにしてもよい。
Further, in the case of imaging using a contrast agent, the X-ray
以上のように、本実施形態のX線診断装置1は、複数の視点で透視画像を撮影して連続透視画像を表示する場合に、第2の視点で撮影する第2透視画像が、あたかも第1の視点で撮影する透視画像となるように画像変換処理を施し、この画像変換処理に伴って生じる画像や領域の動き、または動きベクトルを表示装置39に表示することができる。
As described above, in the X-ray
これにより、術者は、表示装置39による表示自体のみでも、医療器具が被検体の体内でいかなる三次元姿勢(三次元的な位置)であるかを容易に認識することができる。そして、X線診断装置1は、この画像変換処理に伴って生じる画像や領域の動き、または動きベクトルに基づいて、医療器具が被検体の体内でいかなる三次元姿勢(三次元的な位置)を判定することができるので、医療器具に関する三次元位置に関する情報を術者に通知することができる。
Thereby, the surgeon can easily recognize what three-dimensional posture (three-dimensional position) the medical instrument is in the body of the subject only by the display itself of the
なお、この通知処理は、この画像変換処理に伴って生じる画像や領域の動き、または動きベクトルが分かれば実施することができ、たとえシングルプレーンを備えるX線診断装置1やステレオ管を有しない既存のX線診断装置1であっても、本発明を適用することができる。
This notification process can be performed if the motion of the image or area or the motion vector that accompanies this image conversion process is known, even if it does not have an X-ray
従って、本実施形態のX線診断装置1は、被曝量を抑制しながらも簡便にかつ安価に、血管内手術中に医療器具が被検体の体内でいかなる三次元姿勢(三次元的な位置)であるかを術者または外部に通知することができる。
Therefore, the X-ray
このように、術者は、医療器具の操作経験などに依存することなく、医療器具の三次元位置を確実に知ることができるので、ワイヤ等の操作方向を誤ることで血管壁を傷つけることを防止することができ、大血管用の穴あきステント等の留置姿勢を間違えるなどの誤操作によるミスを防止することができる。 In this way, the surgeon can reliably know the three-dimensional position of the medical instrument without depending on the experience of operating the medical instrument. It is possible to prevent mistakes caused by erroneous operations such as a wrong placement posture of a large-vessel perforated stent or the like.
また、本実施形態のX線診断装置1によれば、X線CT装置によるスキャンやXR−3Dロードマップのような三次元再構成は必要がなく、Cアーム23の回転速度や動作角度を小さくすることができる(5度/秒、5度範囲など)。
Further, according to the X-ray
これにより、X線撮影に伴う術者への危険を極力排除することができ、かつ1回の三次元姿勢の推定に要する撮影・処理の時間を短縮化でき、術中に頻度高く利用できる。 As a result, the danger to the surgeon associated with X-ray imaging can be eliminated as much as possible, and the imaging / processing time required for one-time estimation of the three-dimensional posture can be shortened, which can be used frequently during the operation.
さらに、動きベクトルの相対量を利用するため、胸腹部など体動がある部位でも三次元姿勢(三次元位置)を推定することできる。そして、三次元姿勢の確認や調整に要する時間の短縮化を図ることにより、患者と術者の負担を大幅に軽減することができる。 Furthermore, since the relative amount of the motion vector is used, it is possible to estimate the three-dimensional posture (three-dimensional position) even in a part with body movement such as the chest and abdomen. By reducing the time required for checking and adjusting the three-dimensional posture, the burden on the patient and the operator can be greatly reduced.
また、図8に示したステップS2において、基準面設定部73は、血管内手術中の医療器具に関する三次元位置情報の取得のためのX線撮影処理が開始された後、適宜、所望の基準面を再設定することができる。
Further, in step S2 shown in FIG. 8, the reference
すなわち、ステップS8の判定処理の後にステップS2における基準面設定処理を実行して、基準面を再度設定することができ、またはすでに設定された基準面をそのまま利用してもよい。また、基準面設定部73は、術者が操作する入力装置38の入力に基づいて、上述した観察対象となる血管が含まれるような基準面を設定するようにしてもよい。
That is, the reference plane setting process in step S2 can be executed after the determination process in step S8 to set the reference plane again, or the already set reference plane may be used as it is. Further, the reference
これにより、血管内手術中に、任意の基準面に対して血管内の医療器具がいかなる三次元的な位置を有するかを好適に判別することができる。 Thereby, it is possible to suitably determine what three-dimensional position the medical instrument in the blood vessel has with respect to an arbitrary reference plane during the intravascular operation.
なお、基準面設定部73は、設定される基準面に関する情報を、その都度、二次元幾何変換処理部74および3次元位置判定部76に供給するものとする。
Note that the reference
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
また、本発明の実施形態では、フローチャートの各ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理の例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別実行される処理をも含むものである。 Further, in the embodiment of the present invention, each step of the flowchart shows an example of processing that is performed in time series in the order described. The process to be executed is also included.
1 X線診断装置
21 X線管
22 X線検出装置
22a I.I.
22b TVカメラ
23 Cアーム
24 天板
25 高電圧供給装置
26 駆動機構
31 A/D変換回路
32 画像生成・処理回路
33 画像メモリ
34 CPU
35 HDD
36 メモリ
37 システム制御部
38 入力装置
39 表示装置
40 記憶媒体ドライブ
41 通信制御装置
42 スピーカ
43 バス
51 平面検出器
52 DAS
60,61 画像処理部
71 入力受付部
72 X線撮影実行制御部
73 基準面設定部
74 二次元幾何変換処理部
75 動きベクトル算出部
76 三次元位置判定部
77 三次元位置通知部
78 第1透視画像データ取得部
79 第2透視画像データ取得部
80 連続透視画像データ生成部
81 表示制御部
1 X-ray
22b TV camera 23
35 HDD
36
60, 61
Claims (14)
前記Cアームの一端に設けられ、被検体にX線を曝射するX線管と、
前記X線管と対向しつつ前記Cアームの他端に設けられ、X線を検出するX線検出器と、
前記被検体に医療器具が挿入される場合に、前記Cアームを回転させて少なくとも第1の視点と第2の視点を含む複数の視点のそれぞれでX線撮影し、前記第1の視点からX線撮影される第1透視画像データと、前記第1の透視画像データと時系列的に連続して前記第2の視点からX線撮影される第2透視画像データを取得する取得手段と、
前記取得手段により取得される前記第2の透視画像データに対して画像変換処理を行う画像変換手段と、
前記第1透視画像データに基づく画像と、前記画像変換手段による画像変換処理後の前記第2透視画像データに基づく画像との間の差分情報を画素または画像領域ごとに算出し、動きベクトルを算出する動きベクトル算出手段と、
前記第1の透視画像データに基づく画像と、前記画像変換手段による画像変換処理後の前記第2透視画像データに基づく画像を、時系列的に連続する連続透視画像として表示するとともに、前記連続透視画像の表示中に、前記動きベクトル算出手段により算出される動きベクトルに応じた画像を表示する表示手段と、
を有するX線診断装置。 C-arm,
An X-ray tube provided at one end of the C-arm for exposing the subject to X-rays;
An X-ray detector which is provided at the other end of the C-arm while facing the X-ray tube and detects X-rays;
When a medical instrument is inserted into the subject, the C-arm is rotated to perform X-ray imaging at each of a plurality of viewpoints including at least a first viewpoint and a second viewpoint. Acquisition means for acquiring first fluoroscopic image data to be radiographed and second fluoroscopic image data to be X-ray radiographed from the second viewpoint in time series continuously with the first fluoroscopic image data;
Image conversion means for performing image conversion processing on the second fluoroscopic image data acquired by the acquisition means;
Difference information between the image based on the first perspective image data and the image based on the second perspective image data after the image conversion processing by the image conversion unit is calculated for each pixel or image region, and a motion vector is calculated. Motion vector calculating means for
An image based on the first fluoroscopic image data and an image based on the second fluoroscopic image data after the image conversion processing by the image converting means are displayed as a continuous fluoroscopic image continuous in time series, and the continuous fluoroscopy Display means for displaying an image according to the motion vector calculated by the motion vector calculation means during display of the image;
X-ray diagnostic apparatus.
前記判定手段による判定結果に基づいて、前記医療器具の前記基準面に対する三次元位置に関する情報を通知する通知手段と、
をさらに有する請求項1に記載のX線診断装置。 Determination means for determining a three-dimensional position of the medical instrument inserted into the subject with respect to the reference plane based on information on the motion vector calculated by the motion vector calculation means and information on the reference plane;
Based on a determination result by the determination unit, a notification unit that notifies information about a three-dimensional position of the medical instrument with respect to the reference plane;
The X-ray diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising:
前記医療器具の前記基準面に対する三次元位置に関する情報を前記表示手段に文字表示または画像表示させることにより、前記医療器具の前記基準面に対する三次元位置に関する情報を通知する
請求項2に記載のX線診断装置。 The notification means includes
The information on the three-dimensional position of the medical instrument with respect to the reference plane is notified by displaying the information on the three-dimensional position of the medical instrument with respect to the reference plane on the display unit by displaying characters or images. Line diagnostic equipment.
前記表示手段によりさらにカラー表示またはコントラスト強調される
請求項3に記載のX線診断装置。 The character display or image display is
The X-ray diagnostic apparatus according to claim 3, wherein color display or contrast enhancement is further performed by the display unit.
前記医療器具の前記基準面に対する三次元位置に関する情報を音声または信号音として出力させることにより、前記医療器具の前記基準面に対する三次元位置に関する情報を通知する
請求項2に記載のX線診断装置。 The notification means includes
The X-ray diagnostic apparatus according to claim 2, wherein information related to a three-dimensional position of the medical instrument relative to the reference plane is notified by outputting information relating to the three-dimensional position of the medical instrument relative to the reference plane as sound or signal sound. .
をさらに有する請求項2から5のいずれか1項に記載のX線診断装置。 The X-ray diagnostic apparatus according to any one of claims 2 to 5, further comprising setting means for setting a horizontal plane passing through a center of the subject or an arbitrary plane related to the subject as the reference plane.
動きベクトル算出手段により算出される動きベクトルの方向と大きさに基づいて、前記被検体に挿入される医療器具が前記基準面に対して有する三次元位置を判定する
請求項2から6のいずれか1項に記載のX線診断装置。 The determination means includes
The three-dimensional position of the medical instrument inserted into the subject with respect to the reference plane is determined based on the direction and magnitude of the motion vector calculated by the motion vector calculating means. The X-ray diagnostic apparatus according to Item 1.
動きベクトル算出手段により算出される動きベクトルの分布と予め設定される許容値に基づいて、前記被検体に挿入される医療器具が前記基準面に対して有する三次元位置またはこれまでの前記医療器具の進行方向に対する三次元位置を判定する
請求項2から7のいずれか1項に記載のX線診断装置。 The determination means includes
Based on the motion vector distribution calculated by the motion vector calculation means and a preset allowable value, the medical instrument inserted into the subject has a three-dimensional position with respect to the reference plane or the medical instrument thus far The X-ray diagnostic apparatus according to any one of claims 2 to 7, wherein a three-dimensional position with respect to the traveling direction is determined.
前記連続透視画像の表示中に、前記動きベクトル算出手段により算出される動きベクトルの方向および大きさを示す画像を表示する
請求項1から8のいずれか1項に記載のX線診断装置。 The display means includes
The X-ray diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein an image indicating a direction and a magnitude of a motion vector calculated by the motion vector calculation unit is displayed during display of the continuous fluoroscopic image.
前記第2透視画像データに基づく画像に対して、前記第1の視点からX線撮影される第1透視画像データに基づく画像になるように画像変換処理を行う
請求項1から9のいずれか1項に記載のX線診断装置。 The image conversion means includes
The image conversion process is performed on the image based on the second fluoroscopic image data so as to become an image based on the first fluoroscopic image data which is X-rayed from the first viewpoint. The X-ray diagnostic apparatus according to Item.
請求項1から10のいずれか1項に記載のX線診断装置。 The X-ray diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the image conversion process performed by the image conversion unit is a two-dimensional geometric conversion process.
平面射影変換処理またはアフィン変換処理である
請求項11に記載のX線診断装置。 The two-dimensional geometric transformation process includes:
The X-ray diagnostic apparatus according to claim 11, wherein the X-ray diagnostic apparatus is a planar projective transformation process or an affine transformation process.
前記入力受付手段により入力が受け付けられる場合、前記Cアームを回転させて少なくとも前記第1の視点と前記第2の視点を含む複数の視点のそれぞれでX線撮影を実行するように制御する実行制御手段と、
をさらに有する請求項1から12に記載のいずれか1項に記載のX線診断装置。 An input accepting means for accepting an input to start X-ray imaging at each of a plurality of viewpoints including at least the first viewpoint and the second viewpoint by rotating the C-arm;
Execution control for controlling to execute X-ray imaging at each of a plurality of viewpoints including at least the first viewpoint and the second viewpoint by rotating the C-arm when the input is received by the input receiving means. Means,
The X-ray diagnostic apparatus according to any one of claims 1 to 12, further comprising:
前記入力受付手段により終了するとの入力が受け付けられまで、所定の時間ごとにX線撮影を繰り返し、前記Cアームを回転させて少なくとも前記第1の視点と前記第2の視点を含む複数の視点のそれぞれでX線撮影を実行するように制御する
請求項13に記載のX線診断装置。 The execution control means includes
X-ray imaging is repeated every predetermined time until an input indicating completion is received by the input receiving means, and the C-arm is rotated to rotate a plurality of viewpoints including at least the first viewpoint and the second viewpoint. The X-ray diagnostic apparatus according to claim 13, wherein the X-ray diagnostic apparatus is controlled to execute X-ray imaging.
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JP2012259064A JP2014104140A (en) | 2012-11-27 | 2012-11-27 | X-ray diagnostic apparatus |
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US10568587B2 (en) | 2017-03-28 | 2020-02-25 | Canon Medical Systems Corporation | X-ray diagnostic apparatus, image processing apparatus, and image processing method |
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