JP2014161392A - 撮影、計測または治療を行う装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】対象の撮影、計測または治療を行う装置において、テーブルに載置された対象を含む真俯瞰画像を、簡単な構成により、低歪にて得る。
【解決手段】対象40が搬送される空間Bを有し、対象40を撮影／計測／治療する構造体10と、対象40が載置され、対象40を空間Bに搬送するテーブル20と、構造体10に設けられており、テーブル20と対象40を含む被写体60の斜俯瞰画像P0を取得する光学カメラ19cと、カメラ19cの近傍に設置された深度センサ19dであって、深度センサ19dから複数の直線方向β_iに沿って被写体60までの距離r(β_i)を測定する深度センサ19dと、測定された距離r(β_i)に基づいて、斜俯瞰画像P0を構成する各画素P0(β_i)が表す被写体部分K(β_i)の空間座標を特定する特定手段と、斜俯瞰画像P0と被写体部分K(β_i)の空間座標とに基づいて、被写体60の真俯瞰画像P1を生成する生成手段と、を備えた装置を提供する。
【選択図】図６

Description

本発明は、撮影、計測または治療を行う装置のテーブル（table）に載置された対象の俯瞰画像を得る技術に関する。

従来、放射線断層撮影装置において、光学カメラ（camera）でテーブルに載置された対象を含む俯瞰画像を取得し、当該画像を操作者に参照用あるいは撮影条件設定用として提供する技術が知られている（例えば、特許文献１，要約、特許文献２，要約，図１等参照）。

特開２００４−２０８９５４号公報 特開２００７−００７２５５号公報

参照用あるいは撮影条件設定用として供される俯瞰画像は、対象が歪なく自然に描写され、かつ、対象の主要部全体が見渡せるとよいため、対象を真上から見たときの画像である真俯瞰画像であることが望ましい。真俯瞰画像を取得するには、通常、光学カメラを被写体の真上に設置する必要がある。すなわち、上記の場合、光学カメラを、撮影室の天井に取り付けるか、ガントリ（gantry）または床もしくは壁に設置された器具を使って支持する必要がある。

ところが、光学カメラを天井に取り付ける場合、危険な高所作業や煩雑な接続ケーブル（cable）の引き回しなどが必要であることに加え、光学カメラの撮影領域を設計通りに合わせるための調整も容易でない。また、光学カメラを器具を使って支持する場合、その器具が操作者の移動に障害となったり、撮影領域が変動し易く安定しなかったりする。このように、真俯瞰画像を一般的な方法で自然に得ようとすると、構成が複雑になり、別の問題を生じさせてしまうことになる。

そこで、例えば、図９に示すように、光学カメラをガントリの側面上部に直接取り付けて、テーブルおよび対象を斜めから見たときの画像である斜俯瞰画像を取得し、これを補正して真俯瞰画像を得ることが考えられる。この方法であれば、より簡単な構成で、真俯瞰画像を得ることができる。

一般的に、斜俯瞰画像を真俯瞰画像に変換する手法としては、例えば、自動車の車載カメラで撮影した映像に画素の座標変換処理を施して、自動車の周辺や走行中の道路などの真俯瞰画像を得る手法が知られている。

しかし、当該手法では、光学カメラと被写体（例えば道路の路面）との位置関係が常に略一定であることを前提としていたり、用途を考慮して画像に要求される精度があまり高くなかったりする。

そのため、当該手法では、一般的に、被写体の高さの変動や凹凸を無視することが多い。つまり、基本的に、光学カメラで得られた斜俯瞰画像の個々の画素を、それぞれ決められた座標に一律に変換して、被写体の真俯瞰画像を生成するという単純な手法である場合が多い。

一方、放射線断層撮影装置の場合、被写体は、テーブルとその上に載置された対象とを含んでいる。また、テーブルの高さや対象のテーブル上の位置、対象の形状は、対象を変える度に変化するので、光学カメラと被写体との位置関係は一定ではない。そのため、上記の手法により、単純に斜俯瞰画像の各画素をそれぞれ決められた座標に一律に変換して真俯瞰画像を生成すると、被写体に歪みや矛盾が生じ、参照用または撮影条件設定用には適さない画像になってしまう。

例えば、図１０の（ａ）に示すような、テーブルとテーブルに載置された直方体の対象とを被写体に含む斜俯瞰画像に対して、画像を引き延ばすような画素の座標変換を行って真俯瞰画像を生成する場合を想定する。この場合、対象の高さや凹凸形状、テーブルの厚み等が考慮されない。そのため、図１０の（ｂ）に示すように、生成された真俯瞰画像において、対象やテーブルの部分に歪が生じたり、本来見えないはずのテーブル部分が見えていたり、逆に本来見えるはずの部分が見えていなかったりする。つまり、理想的には、図１０の（ｃ）に示すように、歪や矛盾を表す破線部分が改善された真俯瞰画像が得られるべきである。

なお、このような状況は、放射線断層撮影装置だけでなく、テーブルに対象を載置してその対象の撮影、計測または治療を行う装置全般において、同様に発生すると考えられる。

このような事情により、対象の撮影、計測または治療を行う装置において、テーブルに載置された対象を含む真俯瞰画像を、簡単な構成により、低歪にて得ることができる技術が望まれている。

第１の観点の発明は、
対象が搬送される空間を有しており、該対象を撮影、計測または治療する構造体と、
前記対象が載置され、該対象を前記空間に搬送するテーブルと、
前記構造体に設けられており、前記テーブルと該テーブルに載置された対象とを含む被写体の斜俯瞰画像を取得する光学カメラと、
前記光学カメラの近傍に設けられている深度センサ（sensor）であって、該深度センサから前記被写体までの距離を、互いに異なる複数の方向に沿って測定する深度センサと、
前記深度センサにより測定された距離に基づいて、前記光学カメラにより取得された斜俯瞰画像を構成する各画素に対応する前記被写体の部分の空間座標を特定する特定手段と、
前記取得された斜俯瞰画像と、前記特定手段により特定された空間座標とに基づいて、前記被写体の真俯瞰画像を生成する生成手段と、を備えた装置を提供する。

第２の観点の発明は、
前記生成手段により生成された真俯瞰画像を表示する表示部をさらに備えた上記第１の観点の装置を提供する。

第３の観点の発明は、
前記表示部が、前記構造体に設けられている上記第２の観点の装置を提供する。

第４の観点の発明は、
前記表示部に表示された真俯瞰画像上にて指定された位置に基づいて、撮影、計測または治療を行う位置または範囲を設定する設定手段をさらに備えた上記第２の観点または第３の観点の装置を提供する。

第５の観点の発明は、
前記表示部に表示された真俯瞰画像に、前記テーブルの長手方向に延びる中心線を重ねて表示するよう、前記表示部を制御する表示制御手段をさらに備えた上記第２の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の装置を提供する。

第６の観点の発明は、
前記生成手段が、前記被写体の真俯瞰画像のうち、前記被写体の前記光学カメラから見て隠れている部分に相当する画像を、前記テーブルおよび／または前記対象の形状情報に基づいて予測して生成する上記第２の観点から第４の観点のいずれか一つの観点の装置を提供する。

第７の観点の発明は、
前記生成手段が、前記被写体の真俯瞰画像を、前記テーブルの高さ情報を考慮して生成する上記第１の観点から第６の観点のいずれか一つの観点の装置を提供する。

第８の観点の発明は、
前記装置が、放射線断層撮影装置または磁気共鳴イメージング（imaging）装置である上記第１の観点から第７の観点のいずれか一つの観点の装置を提供する。

第９の観点の発明は、
前記深度センサが、赤外線または超音波を用いた３次元深度センサである上記第１の観点から第８の観点のいずれか一つの観点の装置を提供する。

第１０の観点の発明は、
前記光学カメラおよび深度センサが、一体的に構成されている上記第１の観点から第９の観点のいずれか一つの観点の装置を提供する。

第１１の観点の発明は、
コンピュータ（computer）を、上記第１の観点から第１０の観点のいずれか一つの観点の装置における特定手段および生成手段として機能させるためのプログラム（program）を提供する。

上記観点の発明によれば、光学カメラで被写体の斜俯瞰画像を取得し、上記光学カメラの近傍に設けられた深度センサで当該深度センサから上記被写体までの距離を、互いに異なる複数の方向に沿って測定する。これにより、上記斜俯瞰画像における各画素について、上記光学カメラからその画素に対応した上記被写体上の位置までの距離を、上記深度センサの測定結果から近似的に求めることができる。そして、上記光学カメラの設置位置と、上記光学カメラから上記斜俯瞰画像における画素に対応した上記被写体上の位置までの方向および距離とに基づいて、上記斜俯瞰画像における各画素に対応した実空間上の座標を特定することができる。その結果、上記斜俯瞰画像と、特定された上記斜俯瞰画像における各画素に対応した実空間上の座標とに基づいて、上記被写体の歪がない真俯瞰画像を生成することができる。ハード（hard）面は、上記光学カメラおよび深度センサを構造体の略同じ位置に設けるという構成である。故に、対象の撮影、計測または治療を行う装置において、テーブルに載置された対象を含む真俯瞰画像を、簡単な構成により、低歪にて得ることができる。

本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を概略的に示すブロック（block）図である。 被検体の上側体表面の高さを特定する処理を説明するための図である。 被検体の厚みを求める処理を説明するための図である。 被検体の鉛直方向の中心位置が撮影空間の中心軸と一致するように撮影テーブルを上昇させる処理を説明するための図である。 クレードル（cradle）をスキャン（scan）開始位置まで水平移動させる処理を説明するための図である。 斜俯瞰画像Ｐ０から真俯瞰画像Ｐ１を生成する方法を説明するための図である。 真俯瞰画像Ｐ１と被検体の上側体表面の高さのグラフ（graph）Ｇとを対応付けて表示したディスプレイ（display）画面の例を示す図である。 本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置によるスキャン準備処理の流れを示すフローチャート（flowchart）である。 光学カメラをガントリの側面に直接取り付けて、テーブルおよび対象を含む斜俯瞰画像を取得する様子を示す図である。 斜俯瞰画像、従来の手法で生成された真俯瞰画像、および理想的な真俯瞰画像を示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、これにより本発明は限定されない。

図１は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置１は、走査ガントリ１０と、撮影テーブル２０と、操作コンソール（console）３０とを有する。

走査ガントリ１０は、被検体４０にＸ線を照射し、その透過Ｘ線を検出して投影データ（data）を収集する。

走査ガントリ１０は、不図示の回転部と、ガントリ回転駆動部１６とを有する。回転部は、円環状であり、アイソセンタ（iso-center）ＩＳＯと呼ばれる撮影空間Ｂの中心軸を中心に回転する。被検体４０は、アイソセンタＩＳＯを含む撮影空間Ｂ内に配置される。ガントリ回転駆動部１６は、回転部を回転駆動する。

回転部には、Ｘ線管１２と、Ｘ線管制御部１３と、Ｘ線検出器１４と、データ収集部１５とが搭載されている。

Ｘ線管１２は、Ｘ線焦点からＸ線を発し、撮影空間Ｂ内に配置された被検体４０に向けてＸ線を照射する。

Ｘ線管制御部１３は、高電圧発生回路を含んでおり、Ｘ線管１２にその高電圧の電力を供給して、Ｘ線管１２にＸ線を発生させる。また、この高電圧発生回路を制御することにより、Ｘ線管１２に供給される管電圧および管電流を制御し、Ｘ線管１２から発せされるＸ線の線質や線量を制御する。

Ｘ線検出器１４は、撮影空間Ｂを挟んでＸ線管１２と対向するように配置されている。Ｘ線検出器１４は、２次元的に配列された複数の検出素子を有する。検出素子は、入射されたＸ線の強度に応じた電気的な信号を出力する。Ｘ線検出器１４は、このような構成により、Ｘ線管１２から放射され被検体４０を透過したＸ線を検出する。

データ収集部１５は、Ｘ線検出器１４を構成する各検出素子の出力をデジタルデータとして収集する。データ収集部１５は、スカウトスキャンにおいては、スカウトデータを収集し、本スキャンにおいては、複数ビューの投影データを収集する。収集されたデータは、後述する画像生成部３３に送信される。

撮影テーブル２０は、被検体４０を載置し、走査ガントリ１０の撮影空間Ｂに搬送する。撮影テーブル２０は、クレードル（cradle）２１と、テーブル駆動部２２とを有する。クレードル２１は、被検体４０が載置される載置面を有する。テーブル駆動部２２は、撮影テーブル２０の昇降およびクレードル２１の水平直線移動を行う。なお、ここでは、被検体４０の体軸方向すなわちクレードル２１の水平直線移動方向をｚ軸方向、鉛直方向をｙ軸方向、ｚ軸方向およびｙ軸方向に垂直な水平方向をｘ軸方向とする。

操作コンソール３０は、操作者によるＸ線ＣＴ装置１の操作を受け付けたり、走査ガントリ１０によって収集された投影データを基に画像を再構成したりする。操作コンソール３０は、スキャン条件設定部３１と、スキャン制御部３２と、画像生成部３３と、操作部３４と、表示部３５とを有する。なお、これらは、制御バス３９を介して互いに接続されている。操作コンソール３０は、例えば、コンピュータにより構成されており、所定のプログラムを実行することにより、操作コンソール３０として機能する。

スキャン条件設定部３１は、操作者による操作部３４の操作に応じてスキャン条件を設定する。スキャン条件設定部３１は、手入力によりスキャン条件を設定することもできるし、プリセット（preset）されている複数のスキャン条件の中から１つのスキャン条件を読み出し、必要に応じてその一部を変更して設定することもできる。スキャン条件には、例えば、撮影部位、スキャン範囲、被検体の頭尾方向（ヘッドファースト／フットファースト（head-first/foot-first）の別）、Ｘ線管１２の管電圧、回転部の回転速度などが含まれる。

スキャン制御部３２は、設定されたスキャン条件に基づき、ガントリ・テーブル制御部１７を介して、Ｘ線管制御部１３、ガントリ回転駆動部１６、およびテーブル駆動部２２を制御して、スキャンを実行させ、データ収集部１５に複数ビュー（view）の投影データを収集させる。スキャン制御部３２は、必要に応じて、本スキャンの前に、スカウトスキャンを実行させ、データ収集部１５にスカウトデータを収集させる。

画像生成部３３は、収集されたスカウトデータを基にスカウト像を生成したり、収集された複数ビューの投影データを基に断層像を再構成したりする。

操作部３４は、例えば、キーボード（keyboard）、マウス（mouse）などにより構成される。操作部３４は、操作者からの操作を受け付ける。

表示部３５は、例えば、液晶モニタ（monitor）により構成される。表示部３５は、操作画面や、スカウト像、断層像などを表示する。

走査ガントリ１０は、その内部に、ガントリ・テーブル制御部１７を有している。また、走査ガントリ１０は、撮影テーブル２０が設置されている側の面の上部に、ガントリディスプレイ部１８と、センサ部１９とを有している。なお、ガントリ・テーブル制御部１７は、発明における特定手段、検知手段、決定手段、および制御手段の一例である。

ガントリ・テーブル制御部１７は、操作コンソール３０の制御バス３９と接続されている。ガントリ・テーブル制御部１７は、スキャン制御部３２からの制御を受けて、Ｘ線管制御部１３、ガントリ回転駆動部１６、およびテーブル駆動部２２を制御し、スカウトスキャンや本スキャンを実施する。また、ガントリ・テーブル制御部１７は、ガントリディスプレイ部１８およびセンサ部１９と接続されている。ガントリ・テーブル制御部１７は、必要に応じて、ガントリディスプレイ部１８やセンサ部１９からの入力信号に基づいて、ガントリ回転駆動部１６やテーブル駆動部１６を制御する。また、ガントリ・テーブル制御部１７は、必要に応じて、各種の画像や情報を、ガントリディスプレイ部１８のディスプレイに表示する。

ガントリディスプレイ部１８は、タッチパネル（touch-panel）式のＧＵＩ（Graphical User Interface）を備えたディスプレイを有している。ガントリディスプレイ部１８は、ガントリ・テーブル制御部１７、制御バス（bus）３９を介して、スキャン条件設定部３１と接続されている。これにより、ガントリディスプレイ部１８は、操作者からタッチパネル操作を受けて、Ｘ線ＣＴ装置１に係る各種の操作や設定を行うことができる。また、ガントリディスプレイ部１８は、各種の設定画面、グラフ表示、画像などをディプレイ上に表示することができる。

センサ部１９は、光学カメラ１９ｃと、深度センサ１９ｄとを有している。光学カメラ１９ｃは、例えば、ＲＧＢ（Red Green Blue）またはモノクロ（monochromatic）のＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラである。光学カメラ１９ｃは、撮影テーブル２０と、撮影テーブル２０のクレードル２１に載置された被検体４０とを含む被写体６０の斜俯瞰画像Ｐ０を撮像し、その画像信号を出力する。深度センサ１９ｄは、例えば、赤外線方式の３次元深度センサである。深度センサ１９ｄは、赤外線源から被写体６０に向けて赤外線を照射し、その反射線を検出して、赤外線源から被写体６０の表面における各位置までの深度を表す信号を出力する。センサ部１９としては、光学カメラ１９ｃと深度センサ１９ｄとが一体的に構成されているセンサを考えることができ、例えば、マイクロソフト（Microsoft）社製のキネクト（Kinect）（登録商標）センサなどを用いることができる。

ガントリ・テーブル制御部１７は、スキャンを開始する際に、その準備として、撮影テーブル２０の高さとクレードル２１の水平位置とを自動で制御する。以下、この制御について詳しく説明する。

ガントリ・テーブル制御部１７は、深度センサ１９ｄの出力信号に基づいて、被検体４０の上側体表面の高さを特定する。

図２は、被検体４０の上側体表面の高さを特定する処理を説明するための図である。

まず、ガントリ・テーブル制御部１７は、被検体４０の一部の領域に、上側体表面の高さを検出するターゲットエリア（target area）ＴＡを設定する。ターゲットエリアＴＡは、例えば、クレードル２１におけるｚ軸方向の範囲で定義される。本例では、設定されたスキャン条件に含まれる被検体４０の頭尾方向（ヘッドファースト／フットファースト）などの情報に基づいて、被検体４０の胸部に対応するｚ軸方向の範囲を大まかに見積もり、その範囲をターゲットエリアＴＡとして設定する。ターゲットエリアＴＡは、胸部のほか、頭部、腹部などに対応する範囲とすることもできる。

次に、ガントリ・テーブル制御部１７は、深度センサ１９ｄの出力信号に基づいて、赤外線の各照射方向α_iごとに、深度センサ１９ｄの赤外線源から被検体４０の上側体表面までの深度ｒ（α_i）を求める。

そして、照射方向α_iごとに、赤外線源の位置Ｋ_sの情報と、その照射方向α_iと、照射方向α_iにおける深度ｒ（α_i）とから、照射方向α_iで照射される赤外線の先にある被検体４０の上側体表面の位置Ｋ（α_i）を幾何学的に求める。この上側体表面の位置Ｋ（α_i）の鉛直方向の高さＨｏ（α_i）は、位置Ｋ（α_i）のｙ軸方向の成分として特定される。そこで、ここでは、被検体４０における任意の（ｘ，ｚ）座標での上側体表面の高さＨｏ（ｘ，ｚ）を、先に求めた各位置Ｋ（α_i）ごとのｘ，ｙ，ｚ軸方向の成分から特定する。そして、ターゲットエリアＴＡ内の各座標（ｘ，ｚ）における高さＨｏ（ｘ，ｚ）から、被検体４０の代表的な高さＨｏ_repを特定する。代表的な高さＨｏ_repとしては、例えば、最も高い高さＨｏ_maxや、平均の高さＨｏ_aveなどを考えることができる。本例では、代表的な高さとして、最も高い高さＨｏ_maxを採用する。

ガントリ・テーブル制御部１７は、撮影テーブル２０の昇降駆動系における制御信号や、リンク機構などに付されたスケール（scale）の読取り信号などを基に、クレードル２１の載置面の高さＨ_cを検知する。例えば、昇降駆動に用いられるステッピングモータ（stepping motor）の制御信号あるいは出力信号などから検知する。

ガントリ・テーブル制御部１７は、図３に示すように、被検体４０のターゲットエリアＴＡにおける代表的な高さＨｏ_repと、クレードル２１の載置面の高さＨ_cとから、被検体４０のターゲットエリアＴＡにおける鉛直方向の厚みｔを、Δ（Ｈｏ_rep−Ｈ_c）として特定する。そして、クレードル２１の載置面から厚さｔの半分ｔ／２だけ高い位置を、被検体４０の鉛直方向の中心位置Ａと決定し、その中心位置の高さをＨ_aとする。つまり、中心位置Ａは、被検体４０のターゲットエリアＴＡにおける代表的な高さＨｏ_repと、クレードル２１の載置面の高さＨ_cとの中間の高さにある位置である。この被検体４０の中心位置Ａは、撮影テーブル２０の高さを変化させたとき、それに追従する。

ガントリ・テーブル制御部１７は、スキャン準備開始のコマンド（command）の入力を受けて、図４に示すように、被検体４０の鉛直方向の中心位置Ａの高さが、アイソセンタのＩＳＯの高さＨ_isoに一致するまで、撮影テーブル２０を上昇させる制御を行う。撮影テーブル２０の上昇が完了したら、設定されたスキャン条件から、スキャン開始位置となるクレードル２１の水平位置を特定する。そして、図５に示すように、クレードル２１の水平位置がそのスキャン開始位置に一致するまで、クレードル２１を水平移動させる制御を行う。

ガントリディスプレイ部１８は、スキャン開始準備のコマンドの入力を受けて、次のような処理を行う。ガントリディスプレイ部１８は、光学カメラ１９ｃから出力される被写体６０の斜俯瞰画像Ｐ０の画像信号を基に、画素の座標変換を含む画像処理を行って、被写体６０の真俯瞰画像Ｐ１を繰り返し作成する。また、ガントリディスプレイ部１８は、深度センサ１９ｄの出力信号を基に、被検体４０の上側体表面の高さのｚ軸方向における変化を表すグラフＧを繰り返し作成する。グラフＧは、例えば、ｚ軸方向における各位置ｚごとに、ｘ軸方向に並ぶ複数の座標（ｘ，ｚ）での被検体４０の上側体表面の高さＨｏ（ｘ，ｚ）のうち最も高い高さまたは平均の高さを１つのビンで表す棒グラフとする。ガントリディプレイ部１８は、作成した真俯瞰画像Ｐ１およびグラフＧをディスプレイ画面にリアルタイム（real time）表示する。

ここで、斜俯瞰画像Ｐ０から真俯瞰画像Ｐ１を生成する方法について説明する。

図６は、斜俯瞰画像Ｐ０から真俯瞰画像Ｐ１を生成する方法を説明するための図である。

図６に示すように、光学カメラ１９ｃは、所定の立体角と姿勢で規定される視野領域Ｒに対応した被写体６０の斜俯瞰画像Ｐ０を取得する。斜俯瞰画像Ｐ０を構成する各画素Ｐ０（β_i）は、光学カメラ１９ｃから視野領域Ｒに向けて放射状に延びる、互いに異なる複数の直線方向β_iを想定したときに、その直線方向β_iの先にある被写体６０の表面部分Ｋ（β_i）をそれぞれ表していると考えることができる。

また、図６に示すように、深度センサ１９ｄは、光学カメラ１９ｃの近傍に位置することから、視野領域Ｒに含まれる被写体６０の表面に対して、深度センサ１９ｄからの深度の分布ｒ（β_i）を近似的に取得する。この深度の分布ｒ（β_i）は、複数の直線方向β_iを想定したときに、各直線方向β_iの先にある被写体表面部分Ｋ（β_i）までの深度、すなわち光学カメラ１９ｃから被写体表面部分Ｋ（β_i）までの距離をそれぞれ表したものである。

複数の直線方向β_iの実空間上の位置（ベクトル）は、センサ部１９、光学カメラ１９ｃ、あるいは深度センサ１９ｄの設置位置および姿勢により定まるので、予め特定しておくことができる。

また、斜俯瞰画像Ｐ０の各画素Ｐ０（β_i）が表す被写体表面部分Ｋ（β_i）の実空間上の位置は、予め特定された直線方向β_iの位置と、深度センサ１９ｄにより得られた、直線方向β_iに沿った光学カメラ１９ｃから被写体表面部分Ｋ（β_i）までの距離ｒ（β_i）とを基に、求めることができる。

したがって、斜俯瞰画像Ｐ０の各画素Ｐ０（β_i）を、ｘｚ平面における対応する座標、すなわち、上記のように求められた当該画素Ｐ０（β_i）が表す被写体表面部分Ｋ（β_i）の実空間上の位置（ｘ，ｙ，ｚ）_iにおけるｘｚ座標に投影すれば、歪や矛盾のない真俯瞰画像Ｐ１を生成することができる。

なお、被写体６０に鉛直面が含まれていると、同一のｘｚ座標に投影する画素が複数存在する場合がある。このような場合には、その複数の画素のうち、画素が表す被写体表面部分Ｋ（β_i）の実空間上の位置が鉛直方向において最も高い位置にある画素を投影する。

また、真俯瞰画像Ｐ１が表す被写体６０のうち、その凹凸により、光学カメラ１９ｃから見て隠れて見えない部分については、撮影テーブル２０の高さや形状、色彩などの他、人体の標準的な形状や色彩などを基に予測した画像を埋め込むようにする。例えば、撮影テーブル２０のクレードル２１のうち、被検体４０の影になって見えない部分については、クレードル２１の載置面と同じ模様および色彩の画像を埋め込むようにする。

また、光学カメラ１９ｃの視野領域Ｒは、被写体６０に操作者５０が含まれるよう、撮影テーブル２０の周辺が入るように設定するとよい。このようにすれば、真俯瞰画像Ｐ１の中に、撮影テーブル２０と被検体４０と操作者５０とが同時に含まれる可能性が高くなる。その結果、操作者５０は、表示された真俯瞰画像Ｐ１から、操作者５０自身と撮影テーブル２０や被検体４０との位置関係を直感的に把握することが可能になり、操作性や作業性の向上が期待できる。

なお、光学カメラ１９ｃから見ると、操作者５０は、撮影テーブル２０に載置された被検体４０よりも、凹凸が激しく複雑な形状で捉えられる可能性が高い。そのため、真俯瞰画像Ｐ１において操作者５０を歪や矛盾なく忠実に描写することが難しい場合が考えられる。このような場合には、光学カメラ１９ｃおよび深度センサ１９ｄの出力信号を分析して、操作者５０のおおよその位置を検出し、その位置に操作者５０を真上から見たときのモデル画像を表示するようにしてもよい。

図７に、真俯瞰画像Ｐ１およびグラフＧが表示されたディスプレイ画面の例を示す。真俯瞰画像Ｐ１およびグラフＧは、例えば図７に示すように、共通のｚ軸の座標で位置合せして、対応付けて表示する。グラフＧは、上記の棒グラフである。真俯瞰画像Ｐ１には、クレードル２１、被検体４０のほか、操作者５０が含まれている。真俯瞰画像Ｐ１およびグラフＧ上には、クレードル２１の中心線Ｃと、ターゲットエリアＴＡと、ターゲットエリアＴＡの中で被検体４０の最も高い高さＨｏ_maxが存在するｚ軸上の位置ｚｍと、を指し示す印を表示する。これにより、被検体４０の左右方向における載置位置のバランスの良し悪しや、ターゲットエリアＴＡが実際どこに設定され、どの位置で被検体４０の厚みｔを求めたかが一目で分かる。この位置ｚｍを示す印が不適当な想定外の位置に表示されている場合は、被検体４０の厚みｔが誤まって求められている可能性がある。この場合には、操作者５０は、クレードル２１の自動制御を停止し、撮影テーブル２０の高さの調整を手動制御に切り替える。

ガントリディスプレイ部１８は、そのディスプレイ上でタッチパネル式のＧＵＩにより、撮影条件の設定を受け付ける。例えば、ディスプレイに表示されている真俯瞰画像Ｐ１上で、操作者５０により、被検体４０のｚ軸方向の基準位置であるランドマーク、スキャン開始位置、スキャン終了位置が指定されると、これらを基に、スキャン範囲等の条件を設定する。

以下、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるスキャン準備処理の流れを説明する。

図８は、本実施形態に係るＸ線ＣＴ装置におけるスキャン準備処理の流れを示すフローチャート（flowchart）である。なお、ステップ（step）Ｓ１〜Ｓ４は、操作者による処理であり、ステップＳ５以降が、Ｘ線ＣＴ装置１による撮影テーブル２０の自動制御処理である。

ステップＳ１では、操作者５０が、ガントリディプレイ部１８のタッチパネルを操作して、所定のスキャン条件を読出し、必要に応じて内容を変更をしてスキャン条件を設定する。

ステップＳ２では、撮影テーブル２０を被検体４０が載りやすい適当な高さまで下降させる。あるいは、そのような適当な高さになっているかを確認する。

ステップＳ３では、被検体４０を撮影テーブル２０のクレードル２１に載置する。

ステップＳ４では、操作者５０が、ガントリディプレイ部１８のタッチパネルを操作して、スキャン準備処理開始のコマンドを送る。

ステップＳ５では、ガントリ・テーブル制御部１７が、深度センサ１９ｄの出力信号を基に、各座標（ｘ，ｚ）ごとに被検体４０の上側体表面の高さＨｏ（ｚ）を検出する。

ステップＳ６では、ガントリ・テーブル制御部１７が、被検体４０の胸部に対応するｚ軸方向の範囲を見積もり、この範囲ににターゲットエリアＴＡを設定する。

ステップＳ７では、ガントリ・テーブル制御部１７が、ターゲットエリアＴＡ内において検出した各座標（ｘ，ｚ）における被検体４０の上側体表面の高さＨｏ（ｘ，ｚ）の中で、最も高い高さＨｏmaxを、被検体４０のターゲットエリアＴＡにおける代表的な高さＨｏrepとして特定する。

ステップＳ８では、ガントリ・テーブル制御部１７が、クレードル２１の載置面の高さＨｃを特定する。

ステップＳ９では、ガントリ・テーブル制御部１７が、被検体４０のターゲットエリアＴＡにおける代表的な高さＨｏrepと、クレードル２１の載置面の高さＨｃとから、被検体４０のターゲットエリアＴＡにおける厚みｔを求める。

ステップＳ１０では、ガントリ・テーブル制御部１７が、クレードル２１の載置面からｔ／２だけ高い位置を、被検体４０の中心位置Ａに決定する。

ステップＳ１１では、ガントリディスプレイ部１８が、光学カメラ１９ｃおよび深度センサ１９ｄの出力信号に基づいて、上記の手法により、被検体４０を真上から見たときの真俯瞰画像Ｐ１の繰り返し生成を開始する。また、ガントリディスプレイ部１８は、深度センサ１９ｄの出力信号に基づいて、被検体４０の上側体表面の高さのｚ軸方向における変化を表すグラフＧの繰り返し生成を開始する。ガントリディスプレイ部１８は、真俯瞰画像Ｐ１およびグラフＧのリアルタイム表示処理を開始する。このとき、真俯瞰画像Ｐ１およびグラフＧ上に、ターゲットエリアＴＡと、被検体４０の代表的な高さＨｏ_repとして特定した最も高い位置Ｈｏ_maxが存在するｚ軸座標ｚｍとを指し示す画像を表示する。

ステップＳ１２では、ガントリ・テーブル制御部１７が、被検体４０の中心位置Ａの高さが、アイソセンタの高さＨ_isoと一致するように、撮影テーブル２０を上昇させる。

ステップＳ１３では、操作者５０が、ガントリディスプレイ部１８のタッチパネルを操作して、表示されている真俯瞰画像Ｐ１上で、ランドマーク、スキャン開始位置、およびスキャン終了位置などを調整して、スキャン範囲などを再設定する。

ステップＳ１４では、ガントリ・テーブル制御部１７が、クレードル２１を、設定されたスキャン範囲のスキャン開始位置まで水平移動させる。

以上、本実施形態によれば、光学カメラ１９ｃで被写体４０の斜俯瞰画像Ｐ０を取得し、光学カメラ１９ｃの近傍に設けられた深度センサ１９ｄで深度センサ１９ｄから被写体６０までの距離を、互いに異なる複数の直線方向β_iに沿って測定する。これにより、斜俯瞰画像Ｐ０における各画素Ｐ０（β_i）について、光学カメラ１９ｃからその画素Ｐ０（β_i）に対応した被写体４０上の位置までの距離ｒ（β_i）を、深度センサ１９ｄの測定結果から近似的に求めることができる。そして、光学カメラ１９ｃの設置位置と、光学カメラ１９ｃから斜俯瞰画像Ｐ０における画素に対応した被写体４０上の位置までの直線方向β_iの位置および距離ｒ（β_i）とに基づいて、斜俯瞰画像Ｐ０における各画素Ｐ０（β_i）に対応した実空間上の座標（ｘ，ｙ，ｚ）_iを特定することができる。その結果、斜俯瞰画像Ｐ０と、特定された斜俯瞰画像Ｐ０における各画素Ｐ０（β_i）に対応した実空間上の座標（ｘ，ｙ，ｚ）_iとに基づいて、被写体６０の歪がない真俯瞰画像Ｐ１を生成することができる。ハード面は、光学カメラ１９ｃおよび深度センサ１９ｄをガントリ１０の略同じ位置に設けるという構成である。故に、Ｘ線ＣＴ装置１において、撮影テーブル２０に載置された被検体４０を含む真俯瞰画像Ｐ１を、簡単な構成により、低歪にて得ることができる。

また、本実施形態によれば、被検体４０より高い位置に設定された深度センサ１９ｄを用いて、被検体４０の上側体表面の高さを特定し、この被検体４０の上側体表面の高さＨｏとクレードル２１の載置面の高さＨｃとに基づいて、被検体４０の鉛直方向の中心位置Ａを決定し、その中心位置Ａが撮影空間の中心軸ＩＳＯに一致するよう撮影テーブル２０の高さを制御することができる。その結果、操作者による作業上の障害となるような機器を設置することなく、スキャン準備のための撮影テーブル２０の高さ制御を行うことが可能になる。

また、本実施形態によれば、深度センサ１９ｄで測定した深度を基に被検体４０の中心位置を決定しているため、光学カメラで撮像した画像を基に中心位置を決定する場合と比較して、精度よく安定に、被検体４０の中心位置を決定することができる。光学カメラで撮像した画像中の被検体４０の位置や大きさは、そのカメラと被検体４０との距離に応じて変化するため、被検体４０の中心位置を正確に特定することが難しく、撮影テーブル２０の高さ制御において精度が甘くなる。

なお、発明は、上記実施形態に限定されず、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の実施形態・変形が可能である。

例えば、被検体４０における上側体表面の最も高い高さＨｏ_maxや被検体４０における鉛直方向の厚みｔ、被検体４０の中心位置Ａの高さなどの特定方法は、本実施形態に限定されず、種々の方法が考えられる。

具体的には、被検体４０における上側体表面の代表的な高さＨｏ_repは、ターゲットエリアＴＡを設定せず、被検体４０の全体における上側体表面の高さＨｏ（ｚ）から求めてもよい。

また、本実施形態では、被検体４０の中心位置Ａを、クレードル２１の載置面から被検体４０の厚みｔの半分の距離だけ高い位置としているが、これに限定されず、例えば、クレードル２１の載置面から被検体４０の厚みｔの２／５や３／５の距離だけ高い位置としてもよい。

また、本実施形態では、深度センサ１９ｄは、赤外線を用いるタイプであるが、超音波やレーザ光を用いるタイプであってもよい。

また、本実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置であるが、コンピュータを、このようなＸ線ＣＴ装置の制御手段として機能させるためのプログラム、このプログラムが記憶された記憶媒体などもまた、発明の実施形態の一例である。

また、本実施形態は、Ｘ線ＣＴ装置であるが、発明は、対象をテーブルに載置して撮影する他の撮影装置、例えば、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ）装置、ＰＥＴ装置、ＳＰＥＣＴ装置、Ｃアーム放射線撮影装置などにも適用可能である。また、発明は、対象をテーブルに載置して計測する計測装置、例えば、３次元計測装置にも適用可能である。さらに、対象をテーブルに載置して治療する治療装置、例えば、放射線治療装置、粒子線治療装置、高圧酸素治療装置などにも適用可能である。

１ Ｘ線ＣＴ装置（装置）
１０ 走査ガントリ（構造体）
１２ Ｘ線管
１３ Ｘ線管制御部
１４ Ｘ線検出器
１５ データ収集部
１６ ガントリ回転駆動部
１７ ガントリ・テーブル制御部
１８ ガントリディスプレイ部（特定手段、生成手段、表示部、表示制御手段）
１９ センサ部
１９ｃ 光学カメラ
１９ｄ 深度センサ
２０ 撮影テーブル（テーブル）
２１ クレードル
２２ テーブル駆動部
３０ 操作コンソール
３１ スキャン条件設定部（設定手段）
３２ スキャン制御部
３３ 画像生成部
３４ 操作部
３５ 表示部
３９ 制御バス
４０ 被検体（対象）
５０ 操作者
６０ 被写体

Claims (11)

1. 対象が搬送される空間を有しており、該対象を撮影、計測または治療する構造体と、
   前記対象が載置され、該対象を前記空間に搬送するテーブルと、
   前記構造体に設けられており、前記テーブルと該テーブルに載置された対象とを含む被写体の斜俯瞰画像を取得する光学カメラと、
   前記光学カメラの近傍に設けられている深度センサであって、該深度センサから前記被写体までの距離を、互いに異なる複数の方向に沿って測定する深度センサと、
   前記深度センサにより測定された距離に基づいて、前記光学カメラにより取得された斜俯瞰画像を構成する各画素に対応する前記被写体の部分の空間座標を特定する特定手段と、
   前記取得された斜俯瞰画像と、前記特定手段により特定された空間座標とに基づいて、前記被写体の真俯瞰画像を生成する生成手段と、を備えた装置。
2. 前記生成手段により生成された真俯瞰画像を表示する表示部をさらに備えた請求項１に記載の装置。
3. 前記表示部は、前記構造体に設けられている請求項２に記載の装置。
4. 前記表示部に表示された真俯瞰画像上にて指定された位置に基づいて、撮影、計測または治療を行う位置または範囲を設定する設定手段をさらに備えた請求項２または請求項３に記載の装置。
5. 前記表示部に表示された真俯瞰画像に、前記テーブルの長手方向に延びる中心線を重ねて表示するよう、前記表示部を制御する表示制御手段をさらに備えた請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の装置。
6. 前記生成手段は、前記被写体の真俯瞰画像のうち、前記被写体の前記光学カメラから見て隠れている部分に相当する画像を、前記テーブルおよび／または前記対象の形状情報に基づいて予測して生成する請求項２から請求項４のいずれか一項に記載の装置。
7. 前記生成手段は、前記被写体の真俯瞰画像を、前記テーブルの高さ情報を考慮して生成する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の装置。
8. 前記装置は、放射線断層撮影装置または磁気共鳴イメージング装置である請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の装置。
9. 前記深度センサは、赤外線または超音波を用いた３次元深度センサである請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記光学カメラおよび深度センサは、一体的に構成されている請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の装置。
11. コンピュータを、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の装置における特定手段および生成手段として機能させるためのプログラム。

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