JP2019177030A

JP2019177030A - 画像処理装置、ｘ線診断装置及び画像処理プログラム

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Publication number: JP2019177030A
Application number: JP2018068703A
Authority: JP
Inventors: 翔佐々木; Sho Sasaki; 亮一長江; Ryoichi Nagae; 大川　真史; Masashi Okawa; 真史大川; 智生藤戸; Tomoki Fujito
Original assignee: Canon Medical Systems Corp
Current assignee: Canon Medical Systems Corp
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: JP7130406B2

Abstract

【課題】高精細な画像を表示させつつ、被曝量の増大を抑止すること。【解決手段】実施形態の画像処理装置は、取得部と、生成部と、処理部とを備える。取得部は、被検体がＸ線により撮像された第１のＸ線画像を順次取得する。生成部は、第１のＸ線画像よりも前の時点において第１のＸ線画像よりも高いＸ線量により撮像された第２のＸ線画像と、第１のＸ線画像とを合成した合成画像を、第１のＸ線画像の取得と並行して生成する。処理部は、第１のＸ線画像の時間変化に基づいて、合成画像における、少なくとも第２のＸ線画像に対応する画素の位置に第１のＸ線画像に基づく画素値の情報を反映させる。【選択図】図１２

Description

本発明の実施形態は、画像処理装置、Ｘ線診断装置及び画像処理プログラムに関する。

従来、Ｘ線診断装置を用いた検査では、被検体の広い領域を俯瞰的に観察しつつ、関心部位を高解像度で観察する場合がある。近年、このような検査に用いられるＸ線診断装置として、例えば、大視野部を持つ第１の検出器と、第１の検出器より小視野で且つ高解像度である（ピクセルピッチが細かい）第２の検出器とを併せ持つＸ線検出器を備えたＸ線診断装置が知られている。

このようなＸ線診断装置においては、例えば、用途に応じて第１の検出器と第２の検出器とを切り替えて使用し、第１の検出器により出力された信号に基づくＸ線画像と、第２の検出器により出力された信号に基づくＸ線画像のうち一方を表示させる。また、このようなＸ線診断装置においては、各Ｘ線画像をオーバーラップして表示させることもできる。このような画像表示によって、ステント留置やコイル塞栓などの難しい手技の精度向上が期待される。

特開２０１６−０９７２９６号公報

本発明が解決しようとする課題は、高精細な画像を表示させつつ、被曝量の増大を抑止することである。

実施形態の画像処理装置は、取得部と、生成部と、処理部とを備える。取得部は、被検体がＸ線により撮像された第１のＸ線画像を順次取得する。生成部は、前記第１のＸ線画像よりも前の時点において前記第１のＸ線画像よりも高いＸ線量により撮像された第２のＸ線画像と、前記第１のＸ線画像とを合成した合成画像を、前記第１のＸ線画像の取得と並行して生成する。処理部は、前記第１のＸ線画像の時間変化に基づいて、前記合成画像における、少なくとも前記第２のＸ線画像に対応する画素の位置に前記第１のＸ線画像に基づく画素値の情報を反映させる。

図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す図である。図２Ａは、第１の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。図２Ｂは、第１の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。図３は、第１の実施形態に係る生成機能による処理の一例を説明するための図である。図４は、第１の実施形態に係る生成機能による処理の一例を説明するための図である。図５は、第１の実施形態に係る画像処理機能による処理の一例を説明するための図である。図６は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の処理手順を示すフローチャートである。図７は、第２の実施形態に係る処理回路の処理の一例を説明するための図である。図８は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置の処理手順を示すフローチャートである。図９は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置の処理手順を示すフローチャートである。図１０は、第３の実施形態に係る合成画像の一例を示す図である。図１１は、第３の実施形態に係るＸ線検出器の構成の一例を示す図である。図１２は、第３の実施形態に係る画像処理装置の構成の一例を示す図である。

以下、添付図面を参照して、画像処理装置、Ｘ線診断装置及び画像処理プログラムの実施形態を詳細に説明する。なお、本願に係る画像処理装置、Ｘ線診断装置及び画像処理プログラムは、以下に示す実施形態に限定されるものではない。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の全体構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の構成の一例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、Ｘ線高電圧装置１１と、Ｘ線管１２と、Ｘ線絞り１３と、天板１４と、Ｃアーム１５と、Ｘ線検出器１６と、Ｃアーム回転・移動機構１７と、天板移動機構１８と、Ｃアーム・天板機構制御回路１９と、絞り制御回路２０と、処理回路２１と、入力インターフェース２２と、ディスプレイ２３と、画像データ生成回路２４と、記憶回路２５とを有する。

図１に示すＸ線診断装置１００においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路２５へ記憶されている。Ｃアーム・天板機構制御回路１９、絞り制御回路２０、処理回路２１、及び、画像データ生成回路２４は、記憶回路２５からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の各回路は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。

Ｘ線高電圧装置１１は、処理回路２１による制御の下、高電圧を発生し、発生した高電圧をＸ線管１２に供給する高電圧電源である。Ｘ線管１２は、Ｘ線高電圧装置１１から供給される高電圧を用いて、Ｘ線を発生する。

Ｘ線絞り１３は、絞り制御回路２０による制御の下、Ｘ線管１２が発生したＸ線を、被検体Ｐの関心領域に対して選択的に照射されるように絞り込む。例えば、Ｘ線絞り１３は、スライド可能な４枚の絞り羽根を有する。Ｘ線絞り１３は、絞り制御回路２０による制御の下、これらの絞り羽根をスライドさせることで、開口の形状、サイズ、位置を任意に変化させる。このように、Ｘ線絞り１３によって開口のサイズ及び位置が調整されることで、Ｘ線検出器１６の検出面へのＸ線照射領域のサイズ及び位置が調整される。すなわち、Ｘ線管１２が発生したＸ線が、Ｘ線絞り１３の開口によって絞り込まれ、被検体Ｐに照射される。なお、Ｘ線絞り１３の絞り羽根は、例えば、操作者によって設定されたＲＯＩのみにＸ線が照射されるようにスライド移動される。また、Ｘ線絞り１３は、線質を調整するための付加フィルタを備えることができる。付加フィルタは、例えば、検査に応じて設定される。

天板１４は、被検体Ｐを載せるベッドであり、図示しない寝台装置の上に配置される。なお、被検体Ｐは、Ｘ線診断装置１００に含まれない。

Ｘ線検出器１６は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。例えば、Ｘ線検出器１６は、マトリックス状に配列された検出素子を有する。各検出素子は、被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号に変換して蓄積し、蓄積した電気信号を画像データ生成回路２４に送信する。ここで、本実施形態に係るＸ線検出器１６は、画素ピッチの異なる２つの検出器を有する。図２Ａ及び図２Ｂは、第１の実施形態に係るＸ線検出器１６の構成の一例を示す図である。ここで、図２Ａは、Ｘ線検出器１６の縦断面図を示す。また、図２Ｂは、Ｘ線検出器１６の上面図を示す。

例えば、Ｘ線検出器１６は、図２Ａに示すように、第１の光検出器１６ａと、第２の光検出器１６ｂと、シンチレータ１６ｃとを有する。第１の光検出器１６ａとシンチレータ１６ｃとにより第１の検出器が構成され、第２の光検出器１６ｂとシンチレータ１６ｃとにより第２の検出器が構成される。

シンチレータ１６ｃは、Ｘ線管１２から照射されたＸ線を光に変換する。第１の光検出器１６ａは、例えば、アモルファスシリコンにより形成されたＴＦＴ（Thin Film Transistor）アレイを採用した２次元のイメージセンサを備え、シンチレータ１６ｃによって変換された光を検出して電気信号を出力する。第２の光検出器１６ｂは、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）トランジスタを採用した２次元のイメージセンサを備え、シンチレータ１６ｃによって変換された光を検出して電気信号を出力する。なお、以下では、第１の光検出器１６ａによって出力される電気信号を第１の電気信号と呼び、第２の光検出器１６ｂによって出力される電気信号を第２の電気信号と呼ぶ。

このように、シンチレータ１６ｃは、第１の光検出器１６ａと第２の光検出器１６ｂとで共有される。言い換えると、Ｘ線検出器１６は、Ｘ線管１２から照射されたＸ線を光に変換するシンチレータ１６ｃと、シンチレータ１６ｃを共有し、シンチレータ１６ｃによって変換された光を検出して電気信号を出力する第１の光検出器１６ａ及び第２の光検出器１６ｂとを有する。そして、第１の光検出器１６ａ及び第２の光検出器１６ｂは、シンチレータ１６ｃで変換された光を同時に検出した電気信号をそれぞれ出力する。なお、Ｘ線診断装置１００においては、第１の光検出器１６ａ及び第２の光検出器１６ｂのうち、どちらか一方からのみ電気信号を出力するように制御することもできる。

また、図２Ａに示すように、第１の光検出器１６ａ及び第２の光検出器１６ｂは、画素の構成単位となる素子を複数有する。この素子それぞれは、Ｘ線入射によって得られた蛍光像を電気信号に変換してフォトダイオード（ＰＤ：Photo Diode）に蓄積する。図２Ａの例では、第１の光検出器１６ａが１列に８つの素子を有し、第２の光検出器１６ｂが１列に８つの素子を有する場合を図示している。

ここで、第２の光検出器１６ｂの各素子の画素ピッチは、第１の光検出器１６ａの各素子の画素ピッチよりも細かい。図２Ａに示す例では、第１の光検出器１６ａの各素子の画素ピッチは、第２の光検出器１６ｂの素子２つ分の画素ピッチに相当する。すなわち、Ｘ線検出器１６のＸＹ平面においては、第１の光検出器１６ａの１つの素子が、第２の光検出器１６ｂの４つの素子に相当する。したがって、第２の光検出器１６ｂは、第１の光検出器１６ａと比較して、解像度が高い。

また、図２Ｂに示すように、第１の光検出器１６ａは、第２の光検出器１６ｂよりも視野サイズが広い。すなわち、図２Ｂに示すように、第２の光検出器１６ｂは、第１の光検出器１６ａにおける一部の検出領域と重複するサイズである。したがって、第２の光検出器１６ｂは、第１の光検出器１６ａと重複する領域における高解像度のＸ線画像データを収集する。ここで、Ｘ線診断装置１００においては、Ｘ線絞り１３が４枚の絞り羽根を有し、絞り制御回路２０による制御の下、これらの絞り羽根をスライド可能に構成することもできる。かかる場合には、例えば、Ｘ線診断装置１００は、図２Ｂに示すように、Ｘ線絞り１３が絞り羽根１３ａ〜１３ｄを有する。

絞り羽根１３ａは、第１の光検出器１６ａ及び第２の光検出器１６ｂの１辺に平行に配置され、両矢印５１の方向にスライドされることにより、Ｘ線の照射領域を調整する。また、絞り羽根１３ｂは、第１の光検出器１６ａ及び第２の光検出器１６ｂの１辺に平行、かつ、絞り羽根１３ａと平行に配置され、両矢印５２の方向にスライドされることにより、Ｘ線の照射領域を調整する。また、絞り羽根１３ｃは、第１の光検出器１６ａ及び第２の光検出器１６ｂの１辺に平行、かつ、絞り羽根１３ａ及び絞り羽根１３ｂと直交する方向に配置され、両矢印５３の方向にスライドされることにより、Ｘ線の照射領域を調整する。また、絞り羽根１３ｄは、第１の光検出器１６ａ及び第２の光検出器１６ｂの１辺に平行、かつ、絞り羽根１３ｃと平行に配置され、両矢印５４の方向にスライドされることにより、Ｘ線の照射領域を調整する。

図１に戻って、Ｃアーム１５は、Ｘ線管１２、Ｘ線絞り１３及びＸ線検出器１６を保持する。Ｃアーム１５は、支持器に設けられたモータなどのアクチュエータにより、複数の軸で個別に回転する。

Ｃアーム回転・移動機構１７は、支持器に設けられたモータなどを駆動することによって、Ｃアーム１５を回転及び移動させるための機構である。天板移動機構１８は、天板１４を移動させるための機構である。例えば、天板移動機構１８は、アクチュエータが発生させた動力を用いて、天板１４を移動させる。

Ｃアーム・天板機構制御回路１９は、処理回路２１による制御の下、Ｃアーム回転・移動機構１７及び天板移動機構１８を制御することで、Ｃアーム１５の回転や移動、天板１４の移動を調整する。絞り制御回路２０は、処理回路２１による制御の下、Ｘ線絞り１３が有する絞り羽根の開度を調整することで開口の形状、サイズ、位置を変化させ、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。

画像データ生成回路２４は、Ｘ線検出器１６によってＸ線から変換された電気信号を用いて投影データを生成し、生成した投影データを記憶回路２５に格納する。具体的には、画像データ生成回路２４は、第１の光検出器１６ａによって出力された第１の電気信号から第１の投影データを生成し、第２の光検出器１６ｂによって出力された第２の電気信号から第２の投影データを生成し、生成した各投影データを記憶回路２５に格納する。例えば、画像データ生成回路２４は、Ｘ線検出器１６から受信した第１の電気信号及び第２の電気信号に対して、電流・電圧変換やＡ（Analog）／Ｄ（Digital）変換、パラレル・シリアル変換をそれぞれ行い、第１の電気信号に基づく第１の投影データと第２の電気信号に基づく第２の投影データをそれぞれ生成する。そして、画像データ生成回路２４は、生成した第１の投影データ及び第２の投影データを記憶回路２５に格納する。

記憶回路２５は、画像データ生成回路２４によって生成された投影データを受け付けて記憶する。例えば、記憶回路２５は、第１の電気信号に基づく第１の投影データと第２の電気信号に基づく第２の投影データをそれぞれ記憶する。また、記憶回路２５は、処理回路２１によって生成されたＸ線画像や、ボリュームデータ、合成画像を記憶する。なお、合成画像の詳細については後述する。

また、記憶回路２５は、図１に示す各回路によって読み出されて実行される各種機能に対応するプログラムを記憶する。一例を挙げると、記憶回路２５は、処理回路２１によって読み出されて実行される制御機能２１１に対応するプログラム、生成機能２１２に対応するプログラム及び画像処理機能２１３に対応するプログラムを記憶する。なお、図１においては単一の記憶回路２５が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明したが、複数の記憶回路が分散して配置され、処理回路２１などの各種回路が個別の記憶回路から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。

入力インターフェース２２は、所定の領域（例えば、部分透視におけるＲＯＩ）などの設定などを行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等や、Ｘ線の照射などを行うためのフットスイッチ等によって実現される。

入力インターフェース２２は、処理回路２１に接続されており、操作者から受け付けた入力操作を電気信号へ変換し処理回路２１へと出力する。なお、本明細書において入力インターフェース２２は、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する処理回路も入力インターフェースの例に含まれる。

ディスプレイ２３は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、処理回路２１によって生成された種々の画像を表示する。また、ディスプレイ２３は、処理回路２１による種々の処理結果を表示する。

処理回路２１は、制御機能２１１、生成機能２１２及び画像処理機能２１３を実行することで、Ｘ線診断装置１００全体の動作を制御する。具体的には、処理回路２１は、装置全体を制御するための制御機能２１１に対応するプログラムを記憶回路２５から読み出して実行することにより、種々の処理を実行する。例えば、制御機能２１１は、入力インターフェース２２から転送された操作者の指示に従ってＸ線高電圧装置１１を制御し、Ｘ線管１２に供給する電圧を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量やＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、例えば、制御機能２１１は、操作者の指示に従ってＣアーム・天板機構制御回路１９を制御し、Ｃアーム１５の回転や移動、天板１４の移動を調整する。

また、例えば、制御機能２１１は、操作者の指示に従って絞り制御回路２０を制御し、Ｘ線絞り１３が有する絞り羽根１３ａ〜１３ｄの開度を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。

また、制御機能２１１は、操作者の指示に従って、画像データ生成回路２４による投影データ生成処理を制御する。また、制御機能２１１は、投影データに対する画像処理や、解析処理などを制御する。例えば、制御機能２１１は、記憶回路２５が記憶する投影データ（第１の投影データ及び第２の投影データ）に対して各種画像処理を行うことでＸ線画像を生成する。或いは、制御機能２１１は、画像データ生成回路２４から直接投影データ（第１の投影データ及び第２の投影データ）を取得し、取得した投影データ（第１の投影データ及び第２の投影データ）に対して各種画像処理を行うことでＸ線画像を生成する。

なお、制御機能２１１は、画像処理後のＸ線画像を、記憶回路２５に格納することも可能である。例えば、制御機能２１１は、移動平均（平滑化）フィルタ、ガウシアンフィルタ、メディアンフィルタ、リカーシブフィルタ、バンドパスフィルタなどの画像処理フィルタによる各種処理を実行することが可能である。

また、制御機能２１１は、回転撮影によって収集された投影データ（第１の投影データ及び第２の投影データ）を用いて再構成データ（ボリュームデータ）を再構成して、再構成したボリュームデータを記憶回路２５に格納することもできる。さらに、画像処理回路２６は、ボリュームデータから３次元画像を生成することも可能である。

また、制御機能２１１は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩや記憶回路２５が記憶する画像、処理回路２１による処理結果などを、ディスプレイ２３に表示するように制御する。

生成機能２１２は、合成画像を生成する。また、画像処理機能２１３は、合成画像に対する画像処理を実行する。なお、生成機能２１２及び画像処理機能２１３については、後に詳述する。ここで、制御機能２１１は、特許請求の範囲における撮像部の一例である。また、生成機能２１２は、特許請求の範囲における生成部の一例である。また、画像処理機能２１３は、特許請求の範囲における処理部の一例である。

以上、Ｘ線診断装置１００の全体構成について説明した。かかる構成のもと、本実施形態に係るＸ線診断装置１００は、高精細な画像を表示させつつ、被曝量の増大を抑止する。上述したように、Ｘ線診断装置１００は、高解像度の第２の光検出器１６ｂを備え、より高精細なＸ線画像を表示することができる。しかしながら、第２の光検出器１６ｂは視野が狭いため、第２の光検出器１６ｂによって検出された第２の投影データに基づくＸ線画像をディスプレイ上で大きく表示させる場合には、より高い線量で収集されたＸ線画像が求められることとなる。その結果、高解像度のＸ線画像を観察しながら手技を行おうとした場合、被検体の被曝量が増大することとなる。

そこで、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００では、通常の線量で収集された第１のＸ線画像と、第１のＸ線画像よりも高い線量で収集された第２のＸ線画像とを合成した合成画像に対して画像処理を施すことで、高精細な画像を表示させつつ、被曝量の増大を抑止する。例えば、Ｘ線診断装置１００においてステント留置やコイル塞栓などの手技が行われる際の画像表示に上記した合成画像を用いることで、高精細な画像を観察しながら手技を行うことができ、かつ、被曝量の増大を抑止することができる。ここで、本実施形態における第１のＸ線画像とは、手技を実施する際の通常の線量で収集された画像であり、例えば、第１の光検出器１６ａによって収集される透視画像等である。また、本実施形態における第２のＸ線画像とは、第１のＸ線画像よりも高い線量で収集された画像であり、例えば、第２の光検出器１６ｂによって収集されるＸ線画像や、第１の光検出器１６ａによって収集される撮影画像等である。なお、以下では、第２のＸ線画像を参照画像とも記載する。

以下、Ｘ線診断装置１００における詳細について説明する。Ｘ線診断装置１００における制御機能２１１は、被検体をＸ線により撮像して第１のＸ線画像を順次収集する。また、制御機能２１１は、第１のＸ線画像よりも前の時点において第１のＸ線画像よりも高いＸ線量により被検体を撮像して第２のＸ線画像を収集する。例えば、制御機能２１１は、操作者による操作に応じて、第２のＸ線画像の収集と、その後の第１のＸ線画像の収集とを制御する。ここで、本実施形態では、第１のＸ線画像が第１の光検出器１６ａによって収集される透視画像であり、第２のＸ線画像が第２の光検出器１６ｂによって収集されるＸ線画像である場合を例に挙げて説明する。

かかる場合には、制御機能２１１は、操作者による操作に応じて、まず、Ｘ線高電圧装置１１、絞り制御回路２０、Ｃアーム・天板機構制御回路１９及び画像データ生成回路２４を制御して、第２の光検出器１６ｂから第２のＸ線画像を収集する。その後、制御機能２１１は、Ｘ線高電圧装置１１、絞り制御回路２０、Ｃアーム・天板機構制御回路１９及び画像データ生成回路２４を制御して、第１の光検出器１６ａから第１のＸ線画像（透視画像）を順次収集する。

生成機能２１２は、第１のＸ線画像よりも前の時点において第１のＸ線画像よりも高いＸ線量により撮像された第２のＸ線画像と、第１のＸ線画像とを合成した合成画像を、第１のＸ線画像の取得と並行して生成する。具体的には、生成機能２１２は、制御機能２１１の制御によって収集された第２のＸ線画像を、順次収集される複数の第１のＸ線画像（透視画像）とそれぞれ合成することで、複数の合成画像を生成する。ここで、生成機能２１２は、例えば、第１のＸ線画像の順次取得に応じて、合成画像を順次生成する。以下、生成機能２１２による処理の一例を、図３及び図４を用いて説明する。図３及び図４は、第１の実施形態に係る生成機能２１２による処理の一例を説明するための図である。

例えば、生成機能２１２は、第１のＸ線画像が収集されるごとに、図３に示す合成画像を生成する。一例を挙げると、生成機能２１２は、図３に示すような、第１のＸ線画像Ｉ１と第２のＸ線画像Ｉ２とを合成した合成画像を生成する。すなわち、生成機能２１２は、予め収集されている第２のＸ線画像Ｉ２を、順次生成される第１のＸ線画像にそれぞれ合成した合成画像を生成する。例えば、生成機能２１２は、図４に示すように、第１のＸ線画像Ｉ１１と第２のＸ線画像Ｉ２とを合成した合成画像を生成する。その後、生成機能２１２は、第１のＸ線画像Ｉ１１の後に収集された第１のＸ線画像Ｉ１２と、第２のＸ線画像Ｉ２とを合成した合成画像を生成する。このように、生成機能２１２は、順次収集された第１のＸ線画像と、第１のＸ線画像よりも前に収集された第２のＸ線画像とを順次合成することで、複数の合成画像を順次生成する。

すなわち、生成機能２１２は、１枚の高精細なＸ線画像に対して、通常のＸ線画像を順次合成した複数の合成画像を生成する。ここで、生成機能２１２によって生成される合成画像は、第１のＸ線画像における第２のＸ線画像に対応する領域を第２のＸ線画像で置換した画像であってもよく、或いは、第１のＸ線画像上に第２のＸ線画像を重畳させた画像であってもよい。例えば、生成機能２１２は、第１のＸ線画像Ｉ１１において第２のＸ線画像Ｉ２に対応する領域を、第２のＸ線画像Ｉ２に置換した合成画像を生成する。或いは、生成機能２１２は、第１のＸ線画像Ｉ１１において第２のＸ線画像Ｉ２に対応する領域に第２のＸ線画像Ｉ２に重畳した合成画像を生成する。

ここで、生成機能２１２は、合成画像の生成に先立ち、第１のＸ線画像と第２のＸ線画像との位置合わせを行う。例えば、生成機能２１２は、まず、画像内の解剖学的な特徴点等に基づいて、第１のＸ線画像と第２のＸ線画像との間に位置ずれが生じているか否かを判定し、位置ずれが生じている場合には画像間の位置合わせを実行する。そして、生成機能２１２は、経時的に収集される複数の第１のＸ線画像について、時系列で前後する画像間で位置ずれを判定し、判定結果に応じて位置合わせを実行する。

例えば、生成機能２１２は、時系列で前後する第１のＸ線画像において、対応する位置（同一位置）の画素の画素値の変化（例えば、画素値の差分）と閾値とを比較して、画素値の変化が閾値を超えた画素の数に基づいて、時系列で前後する第１のＸ線画像間で位置ずれが生じているか否かを判定する。例えば、被検体の体動により位置ずれが生じた場合、時系列で前後する第１のＸ線画像間での多数の画素に画素値の変化が生じることとなる。そこで、生成機能２１２は、画素値の変化が閾値を超えた画素の数が閾値を超えた場合に、位置ずれが生じていると判定する。そして、生成機能２１２は、位置ずれが生じている場合には第１のＸ線画像の位置合わせを実行した後に、位置合わせ後の第１のＸ線画像と第２のＸ線画像とを合成する。換言すると、生成機能２１２は、順次取得される第１のＸ線画像において、画素値が変化した画素の数が閾値を超えた場合に、第１のＸ線画像と第２のＸ線画像との位置合わせ処理を実行した後に合成画像を生成する。生成機能２１２は、生成した合成画像を記憶回路２５に格納する。

制御機能２１１は、生成機能２１２によって生成された合成画像をディスプレイ２３に表示させる。例えば、制御機能２１１は、生成機能２１２から合成画像を受け付けて、受け付けた合成画像をディスプレイ２３に表示させる。或いは、制御機能２１１は、記憶回路２５に記憶された合成画像を読み出してディスプレイ２３に表示させる。

画像処理機能２１３は、第１のＸ線画像の時間変化に基づいて、合成画像における、少なくとも第２のＸ線画像に対応する画素の位置に第１のＸ線画像に基づく画素値の情報を反映させる。具体的には、画像処理機能２１３は、第２のＸ線画像に対応する第１のＸ線画像の領域に含まれる画素の画素値の変化に応じて、第１のＸ線画像の変化後の画素値の情報を、第２のＸ線画像の対応する位置に反映させる。例えば、画像処理機能２１３は、第２のＸ線画像の対応する位置の画素の画素値を、第１のＸ線画像の変化後の画素値に置換する。

上述したように、Ｘ線診断装置１００においては、ステント留置やコイル塞栓などの手技が行われる際の画像表示に合成画像を用いることで、高精細な画像を観察しながら手技を行うことができ、かつ、被曝量の増大を抑止することを可能にする。すなわち、Ｘ線診断装置１００においては、ステントの留置位置や、動脈瘤の位置などの関心領域を高精細な画像（第２のＸ線画像）で収集しておき、より広い視野を通常の透視画像（第１のＸ線画像）で収集しながら、合成画像を生成して表示する。そして、Ｘ線診断装置１００では、第２のＸ線画像の領域（関心領域）における画素値の変化を第２のＸ線画像上に反映することで、高精細な画像上で関心領域内の変化（例えば、関心領域内へのデバイスの侵入等）を観察することを可能にする。ここで、観察中の収集画像は、通常の透視画像であることから、被曝量の増大も抑止することが可能となる。

例えば、画像処理機能２１３は、制御機能２１１によって生成される第１のＸ線画像の画素値の変化を検出し、検出結果に応じて、第２のＸ線画像に画素値の情報を反映させる。一例を挙げると、画像処理機能２１３は、第１のＸ線画像における第２のＸ線画像に対応する領域内に画素値の変化が生じたか否かを検出する。ここで、画像処理機能２１３は、生成機能２１２による位置合わせの情報に基づいて、第１のＸ線画像における第２のＸ線画像に対応する領域を識別する。

以下、図５を用いて、画像処理機能２１３の処理の一例を説明する。図５は、第１の実施形態に係る画像処理機能２１３による処理の一例を説明するための図である。ここで、図５においては、経時的に収集される第１のＸ線画像「Ｉ１１、Ｉ１２、Ｉ１３、・・・」に対して第２のＸ線画像Ｉ２を合成する合成画像が生成される場合について示す。例えば、画像処理機能２１３は、順次収集される第１のＸ線画像において時系列で前後する画像間を差分し、差分後の値が閾値を超えた画素を、画素値に変化が生じた画素と判定する。画像処理機能２１３は、第１のＸ線画像が生成されるごとに上記した判定を行い、第２のＸ線画像Ｉ２に対応する領域に画素値の変化が生じたか否かをさらに判定する。

ここで、例えば、図５の左図の下段に示すように、第１のＸ線画像Ｉ１３において第２のＸ線画像Ｉ２に対応する領域にデバイスＤ１が侵入すると、画像処理機能２１３は、第２のＸ線画像Ｉ２に対応する領域に画素値の変化が生じたことを検出する。そして、画像処理機能２１３は、図５の右図の下段に示すように、検出したデバイスＤ１に対応する画素値を第２のＸ線画像の対応する位置に反映させる。例えば、画像処理機能２１３は、第２のＸ線画像Ｉ２においてデバイスＤ１に対応する位置の画素値を、第１のＸ線画像Ｉ１３におけるデバイスＤ１に対応する画素値に置換する。

これにより、ディスプレイ２３によって表示される合成画像は、図５の右図の上段に示すように、第２のＸ線画像Ｉ２上にデバイスＤ１が示された画像となる。なお、画素値が反映される前の合成画像は、図５の左図の上段に示すように、第２のＸ線画像Ｉ２上にデバイスＤ１が示されていない画像である。

このように、画像処理機能２１３は、第１のＸ線画像における第２のＸ線画像に対応する領域の画素値に変化を検出して、変化した画素値の情報を第２のＸ線画像の対応する位置に反映させる。例えば、第２のＸ線画像Ｉ２に対応する領域においてデバイスＤ１が移動すると、画像処理機能２１３は、デバイスＤ１の移動に伴う画素値の変化を、経時的に収集された第１のＸ線画像からそれぞれ検出し、各合成画像における第２のＸ線画像Ｉ２の対応する位置に画素値の情報を反映させる。これにより、操作者は、高精細な第２のＸ線画像Ｉ２においてデバイスＤ１の動きを観察することができる。

ここで、上記した例では、第２のＸ線画像の画素値を、第１のＸ線画像の画素値に置換する例について説明した。かかる方法は、第１のＸ線画像における第２のＸ線画像に対応する領域を第２のＸ線画像で置換した合成画像、及び、第１のＸ線画像上に第２のＸ線画像を重畳させた合成画像のいずれの場合でも適用することができる。なお、第１のＸ線画像上に第２のＸ線画像を重畳させた合成画像の場合、画素値の置換以外にも第２のＸ線画像の不透過度（opacity）を変化させることで、第１のＸ線画像の画素値の情報を第２のＸ線画像の対応する位置に反映させることができる。

かかる場合には、生成機能２１２は、第１のＸ線画像に第２のＸ線画像を重畳させることで合成画像を生成する。画像処理機能２１３は、第２のＸ線画像の不透過度を低下させることで、前記第１のＸ線画像の変化後の画素値の情報を、第２のＸ線画像の対応する位置に反映させる。例えば、画像処理機能２１３は、第１のＸ線画像Ｉ１３における第２のＸ線画像に対応する領域の画素値に変化を検出した場合に、第２のＸ線画像Ｉ２全体の不透過度を低下させることで、第１のＸ線画像Ｉ１３の画素値を第２のＸ線画像Ｉ２上に反映させる。一例を挙げると、画像処理機能２１３は、異なるレイヤーにて表示されている第１のＸ線画像と第２のＸ線画像のうち、第２のＸ線画像を表示させているレイヤーの不透過度を低下させることで、第２のＸ線画像Ｉ２全体の不透過度を低下させる。

或いは、画像処理機能２１３は、第１のＸ線画像Ｉ１３における第２のＸ線画像に対応する領域の画素値に変化を検出した場合に、第２のＸ線画像Ｉ２における対応する位置の画素の不透過度を低下させることで、第１のＸ線画像Ｉ１３の画素値を第２のＸ線画像Ｉ２上に反映させる。例えば、画像処理機能２１３は、第１のＸ線画像において画素値に変化が生じた位置に対応する第２のＸ線画像Ｉ２上の位置の不透過度を低下させるレイヤーマスクを用いることで、第２のＸ線画像Ｉ２における対応する位置の画素の不透過度を低下させる。

上述したように、Ｘ線診断装置１００においては、広い視野で第１のＸ線画像（透視画像）を収集しながら、第１のＸ線画像と予め収集した高精細な第２のＸ線画像とを合成した合成画像を表示させ、順次収集している第１のＸ線画像において第２のＸ線画像に対応する位置に画素値の変化が生じた場合に、変化した画素値の情報を第２のＸ線画像上に反映させる。すなわち、広い視野の第１のＸ線画像における第２のＸ線画像に対応する領域以外は、リアルタイムに画像が更新され、画素値の変化に応じて第２のＸ線画像上の画素値が更新されることとなる。

次に、図６を用いて、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の処理について説明する。図６は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００の処理手順を示すフローチャートである。図６に示すステップＳ１０１〜１０３、１０６、１０７は、処理回路２１が記憶回路２５から制御機能２１１に対応するプログラムを読み出して実行するステップである。また、ステップＳ１０３〜１０５、１０９は、処理回路２１が記憶回路２５から生成機能２１２に対応するプログラムを読み出して実行するステップである。また、ステップＳ１０４、１０８は、処理回路２１が記憶回路２５から画像処理機能２１３に対応するプログラムを読み出して実行するステップである。

例えば、図６に示すように、処理回路２１は、参照画像を収集して（ステップＳ１０１）、その後、透視画像を経時的に収集する（ステップＳ１０２）。次に、処理回路２１は、透視画像を収集しながら、順次合成画像を生成して表示する（ステップＳ１０３）。ここで、処理回路２１は、参照画像と透視画像との位置合わせを適宜行う。

そして、処理回路２１は、経時的に収集する透視画像において、参照画像に対応する領域の画素値が変化したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、画素値が変化していない場合には（ステップＳ１０４否定）、処理回路２１は、透視画像の収集及び合成画像の生成・表示を継続する。

一方、画素値が変化した場合には（ステップＳ１０４肯定）、処理回路２１は、さらに、変化した画素数が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、変化した画素数が閾値を超えていない場合には（ステップＳ１０５否定）、処理回路２１は、透視中か否かを判定する（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０６において、透視中ではない場合（ステップＳ１０６否定）、処理回路２１は、透視に変更して（ステップＳ１０７）、参照画像における対象画素の画素値を透視画像の画素値に変換する（ステップＳ１０８）。なお、ステップＳ１０６において、透視中の場合（ステップＳ１０６肯定）、処理回路２１は、参照画像における対象画素の画素値を透視画像の画素値に変換する（ステップＳ１０８）。

ステップＳ１０５において、変化した画素数が閾値を超えた場合には（ステップＳ１０５肯定）、処理回路２１は、位置合わせを実行する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０８及びステップＳ１０９の後、処理回路２１は、撮像を終了するか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、終了する場合には（ステップＳ１１０肯定）、処理回路２１は、処理を終了する。一方、終了しない場合には（ステップＳ１１０否定）、処理回路２１は、ステップＳ１０４に戻って、処理を継続する。

上述したように、第１の実施形態によれば、制御機能２１１は、被検体をＸ線により撮像して第１のＸ線画像を順次収集する。生成機能２１２は、第１のＸ線画像よりも前の時点において第１のＸ線画像よりも高いＸ線量により撮像した第２のＸ線画像と、第１のＸ線画像とを合成した合成画像を、第１のＸ線画像の収集と並行して生成する。画像処理機能２１３は、第１のＸ線画像の時間変化に基づいて、合成画像における、少なくとも第２のＸ線画像に対応する画素の位置に第１のＸ線画像に基づく画素値の情報を反映させる。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、通常の線量で第１のＸ線画像（透視画像）を収集しながら、高精細な第２のＸ線画像（参照画像）上に画素値の変化を反映させることでき、高精細な画像を表示させつつ、被曝量の増大を抑止することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、画像処理機能２１３は、第２のＸ線画像に対応する第１のＸ線画像の領域に含まれる画素の画素値の変化に応じて、第１のＸ線画像の変化後の画素値の情報を、第２のＸ線画像の対応する位置に反映させる。また、画像処理機能２１３は、第２のＸ線画像の対応する位置の画素の画素値を、第１のＸ線画像の変化後の画素値に置換する。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、第２のＸ線画像上の正確な位置で画素値の変化を表示させることができ、手技の精度を向上させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、生成機能２１２は、第１のＸ線画像に第２のＸ線画像を重畳させることで合成画像を生成する。画像処理機能２１３は、第２のＸ線画像の不透過度を低下させることで、第１のＸ線画像の変化後の画素値の情報を、第２のＸ線画像の対応する位置に反映させる。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、第１のＸ線画像と第２のＸ線画像とを重畳した合成画像を生成する際に、第２のＸ線画像上に画素値の変化を容易に反映させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、制御機能２１１は、第２のＸ線画像として、第１のＸ線画像を収集した検出器よりも高い解像度を有する検出器によって第１のＸ線画像よりも高いＸ線量で収集されたＸ線画像を取得する。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、高精細な参照画像により合成画像を表示させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、生成機能２１２は、順次取得される第１のＸ線画像において、画素値が変化した画素の数が閾値を超えた場合に、第１のＸ線画像と第２のＸ線画像との位置合わせ処理を実行した後に合成画像を生成する。従って、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、手技中の被検体の体動などにも対応することを可能にする。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、第１のＸ線画像（透視画像）を収集しながら合成画像を生成する場合について説明した。第２の実施形態では、第２のＸ線画像を収集しながら合成画像を生成する場合について説明する。なお、以下、第１の実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。

第２の実施形態に係る制御機能２１１は、第２のＸ線画像の領域について、第２のＸ線画像よりも低いＸ線量により撮像された第３のＸ線画像を順次取得する。例えば、制御機能２１１は、Ｘ線高電圧装置１１を制御して、第２のＸ線画像よりも低い線量でＸ線を照射させ、第２の光検出器１６ｂから経時的に複数の第３のＸ線画像を収集する。

そして、第２の実施形態に係る生成機能２１２は、複数の第３のＸ線画像を加算平均した加算平均画像と、第１のＸ線画像とを合成した合成画像を、第３のＸ線画像の取得と並行して生成する。ここで、生成機能２１２は、例えば、第３のＸ線画像の順次取得に応じて、合成画像を順次生成する。例えば、生成機能２１２は、第２の光検出器１６ｂによって収集された複数の第３のＸ線画像（例えば、予め決められた枚数の第３のＸ線画像）に対してそれぞれ重み付けを行って加算することで、加算平均画像を生成する。ここで、加算平均における重み付けは、例えば、時系列的に最新の画像に対する重みを最大にし、時系列的に前の画像になるにつれて重みが小さくなるように設定される。

そして、生成機能２１２は、生成した加算平均画像と、第１のＸ線画像とを合成した合成画像を生成する。具体的には、生成機能２１２は、第３のＸ線画像が収集されるごとに、収集された第３のＸ線画像を最新の画像として加算平均処理を行い、加算平均画像を順次生成する。そして、生成機能２１２は、順次生成した加算平均画像と、第１のＸ線画像とを合成した合成画像を生成する。ここで、第１のＸ線画像は、第３のＸ線画像よりも前に低い線量で収集された画像であり、例えば、第１の光検出器１６ａによって収集した透視画像である。

第２の実施形態に係る画像処理機能２１３は、第３のＸ線画像における画素値の変化を契機として順次収集された第１のＸ線画像に基づく画素値の情報を、第２のＸ線画像の対応する位置又は加算平均画像の対応する位置に反映させる。すなわち、画像処理機能２１３は、第３のＸ線画像を用いた合成画像を表示している際に、第２のＸ線画像に対応する領域内（すなわち、第３のＸ線画像内）で画素値が変化した場合に、画素値の変化を第２のＸ線画像に反映させる第１の実施形態の処理を実行する。換言すると、第２の実施形態では、画素値の変化が生じるまで、第３のＸ線画像の収集と合成画像の生成・表示を継続して行う。そして、第３のＸ線画像の領域で画素値の変化が生じた場合に、制御機能２１１は、第１のＸ線画像を収集するように切り替え、生成機能２１２は、収集された第１のＸ線画像を用いた合成画像を生成する。ここで、第２の実施形態では、第１のＸ線画像との合成画像に用いられるＸ線画像は、加算平均画像であってもよく、或いは、第２の光検出器１６ｂによってより高い線量で収集されたＸ線画像（第１の実施形態における第２のＸ線画像）であってもよい。

画像処理機能２１３は、第３のＸ線画像の領域で画素値の変化が生じることで収集が開始された第１のＸ線画像における画素値の情報を、加算平均画像或いは第２の光検出器１６ｂによってより高い線量で収集されたＸ線画像に反映させる。

上述したように、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、画素値の変化が生じるまで加算平均画像を用いた合成画像を生成して表示する。ここで、Ｘ線診断装置１００は、画素値の変化がない場合に、自動的に加算平均画像を用いた合成画像を生成して表示するように制御することもできる。例えば、Ｘ線診断装置１００は、第１の実施形態で説明した合成画像を生成して表示している間、一定の時間画素値の変化がない場合に、加算平均画像を用いた合成画像を生成して表示するように制御することもできる。この場合の例について、図７を用いて説明する。図７は、第２の実施形態に係る処理回路２１の処理の一例を説明するための図である。なお、以下では、第１の実施形態で説明した合成画像を生成して表示するモードを精細画像参照モード、加算平均画像を用いた合成画像を生成して表示するモードを加算平均モードと記載する。

図７に示すように、Ｘ線診断装置１００においては、まず、精細画像参照モードで合成画像を生成して表示する。すなわち、制御機能２１１が、第２の光検出器１６ｂによって高精細な第２のＸ線画像Ｉ４を収集する。その後、制御機能２１１は、検出器を切り替えて、第１の光検出器１６ａによる第１のＸ線画像Ｉ３（透視画像）の経時的な収集を行う。生成機能２１２は、第１のＸ線画像Ｉ３が収集されるごとに合成画像を順次生成し、制御機能２１１は、順次生成される合成画像をディスプレイ２３に表示させる。

ここで、デバイスＤ２が第２のＸ線画像Ｉ４の領域に侵入した場合には、画像処理機能２１３が、図７の上段の図に示すように、第２のＸ線画像Ｉ４にデバイスＤ２の画素値を反映させる。一方、精細画像参照モードでの合成画像の表示を開始してから一定時間画素値の変化がない場合、或いは、第２のＸ線画像Ｉ４の領域内でのデバイスＤ２の移動が停止して一定時間移動しない場合、Ｘ線診断装置１００は、図７の中段の図に示すように、加算平均モードに移行する。

すなわち、制御機能２１１は、第１のＸ線画像の第２のＸ線画像に対応する領域における画素値の変化が閾値未満であることを条件に、第３のＸ線画像の順次取得を開始する。例えば、制御機能２１１は、検出器を切り替えて、第２の光検出器１６ｂによる第３のＸ線画像の経時的な収集を行う。生成機能２１２は、時系列の複数の第３のＸ線画像が収集されると、ｎ枚のフレーム（Frame 1〜Frame n）を用いた加算平均処理により、加算平均画像Ｉ４１を生成する。そして、生成機能２１２は、精細画像参照モードで収集した第１のＸ線画像Ｉ３と、加算平均画像Ｉ４１とを合成した合成画像を生成する。生成機能２１２は、第３のＸ線画像が収集されるごとに、新たな加算平均画像を生成して、生成した新たな加算平均画像を用いて合成画像を生成する。制御機能２１１は、順次生成される合成画像をディスプレイ２３にて表示させる。

なお、加算平均モードにおいて、第１の光検出器１６ａ及び第２の光検出器１６ｂからの電気信号をそれぞれ用いるように制御する（各検出器で同時にＸ線画像を収集する）ことで、第１のＸ線画像の領域についてもリアルタイムに更新することができる。すなわち、Ｘ線の照射範囲を第１のＸ線画像の領域まで広げてＸ線を照射することで、第１のＸ線画像と第３のＸ線画像とを同時に収集し、それぞれの画像を用いて合成画像を生成することもできる。

上記した加算平均モードは、画素値の変化が検出されるまで継続される。そして、画素値の変化が検出されると、Ｘ線診断装置１００は、図７の下段の図に示すように、再度、精細画像参照モードに移行する。例えば、生成機能２１２は、順次収集される第３のＸ線画像内で画素値の変化が生じたか否かを判定する。ここで、画素値の変化が生じた場合（例えば、デバイスＤ２が移動した場合）、制御機能２１１は、検出器を切り替えて、第１の光検出器１６ａによる第１のＸ線画像の経時的な収集を行う。そして、生成機能２１２は、第１のＸ線画像が収集されるごとに、合成画像を生成する。

ここで、生成機能２１２は、収集済みの第２のＸ線画像Ｉ４又は加算平均画像Ｉ４１を合成画像の生成に用いることができる。例えば、生成機能２１２は、新たに生成された第１のＸ線画像Ｉ３１と第２のＸ線画像Ｉ４とを合成した合成画像、或いは、第１のＸ線画像Ｉ３１と加算平均画像Ｉ４１とを合成した合成画像を生成することができる。

画像処理機能２１３は、生成機能２１２によって生成された合成画像における第２のＸ線画像Ｉ４又は加算平均画像Ｉ４１に、第１のＸ線画像において変化した画素値の情報を反映させる。例えば、画像処理機能２１３は、第１のＸ線画像Ｉ３１において変化した画素値の情報を、第２のＸ線画像Ｉ４の対応する位置に反映させる。或いは、画像処理機能２１３は、第１のＸ線画像Ｉ３１において変化した画素値の情報を、加算平均画像Ｉ４１の対応する位置に反映させる。

次に、図８、図９を用いて、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００の処理について説明する。図８、図９は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００の処理手順を示すフローチャートである。なお、図８は、一定の時間画素値の変化がない場合に、加算平均画像を用いた合成画像を生成して表示する処理について示す。また、図９は、処理開始から加算平均処理を行う処理について示す。また、なお、図８においては、第１の実施形態での処理（図６に示す処理）と同一の処理に同一の符号を付している。また、図９においては、図６及び図８と同一の処理に同一の符号を付している。

図８に示すステップＳ２０１、２０２は、処理回路２１が記憶回路２５から制御機能２１１に対応するプログラムを読み出して実行するステップである。また、ステップＳ２０３は、処理回路２１が記憶回路２５から生成機能２１２に対応するプログラムを読み出して実行するステップである。

例えば、図８に示すように、処理回路２１は、参照画像を収集して（ステップＳ１０１）、その後、透視画像を経時的に収集する（ステップＳ１０２）。次に、処理回路２１は、透視画像を収集しながら、順次合成画像を生成して表示する（ステップＳ１０３）。ここで、処理回路２１は、参照画像と透視画像との位置合わせを適宜行う。

そして、処理回路２１は、経時的に収集する透視画像において、参照画像に対応する領域の画素値が変化したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、画素値が変化していない場合には（ステップＳ１０４否定）、処理回路２１は、さらに、透視中か否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、透視中の場合（ステップＳ２０１肯定）、処理回路２１は、参照画像を収集対象に変更する（ステップＳ２０２）。例えば、処理回路２１は、検出器を第２の光検出器１６ｂに切り替え、ステップＳ１０１にて収集した参照画像よりも低い線量での経時的なＸ線画像の収集を開始する。

そして、処理回路２１は、収集した複数のＸ線画像に対して加算平均処理を実行して（ステップＳ２０３）、加算平均処理により生成した参照画像を用いた合成画像を生成し、生成した合成画像をディスプレイ２３に表示する。その後、処理回路２１は、ステップＳ１１０の判定処理を行う。なお、ステップＳ２０１において透視中ではない場合（ステップＳ２０１否定）、処理回路２１は、ステップＳ２０３に進み、加算平均処理を実行する。

一方、ステップＳ１０４の判定において、画素値が変化した場合には（ステップＳ１０４肯定）、処理回路２１は、さらに、変化した画素数が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、変化した画素数が閾値を超えていない場合には（ステップＳ１０５否定）、処理回路２１は、透視中か否かを判定する（ステップＳ１０６）。

ステップＳ１０５において、変化した画素数が閾値を超えた場合には（ステップＳ１０５肯定）、処理回路２１は、位置合わせを実行する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０８、ステップＳ１０９及びステップＳ２０３の後、処理回路２１は、撮像を終了するか否かを判定する（ステップＳ１１０）。ここで、終了する場合には（ステップＳ１１０肯定）、処理回路２１は、処理を終了する。一方、終了しない場合には（ステップＳ１１０否定）、処理回路２１は、ステップＳ１０４に戻って、処理を継続する。

図９に示すステップＳ３０１〜３０３は、処理回路２１が記憶回路２５から制御機能２１１に対応するプログラムを読み出して実行するステップである。また、ステップＳ３０３は、さらに、処理回路２１が記憶回路２５から生成機能２１２に対応するプログラムを読み出して実行するステップである。

例えば、図９に示すように、処理回路２１は、透視画像を収集して（ステップＳ３０１）、その後、参照画像を経時的に収集する（ステップＳ３０２）。次に、処理回路２１は、経時的に収集したＸ線画像を加算平均した参照画像を順次生成しながら、順次合成画像を生成して表示する（ステップＳ３０３）。ここで、処理回路２１は、参照画像と透視画像との位置合わせを適宜行う。

そして、処理回路２１は、経時的に収集する透視画像において、参照画像に対応する領域の画素値が変化したか否かを判定する（ステップＳ１０４）。ここで、画素値が変化していない場合には（ステップＳ１０４否定）、処理回路２１は、さらに、透視中か否かを判定する（ステップＳ２０１）。ここで、透視中の場合（ステップＳ２０１肯定）、処理回路２１は、参照画像を収集対象に変更する（ステップＳ２０２）。

上述したように、第２の実施形態によれば、制御機能２１１は、第２のＸ線画像の領域について、第２のＸ線画像よりも低いＸ線量により撮像された第３のＸ線画像を順次取得する。生成機能２１２は、複数の第３のＸ線画像を加算平均した加算平均画像と、第１のＸ線画像とを合成した合成画像を、第３のＸ線画像の順次取得に応じて順次生成する。画像処理機能２１３は、第３のＸ線画像における画素値の変化を契機として順次収集された第１のＸ線画像に基づく画素値の情報を、第２のＸ線画像の対応する位置又は前記加算平均画像の対応する位置に反映させる。従って、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、被曝量の増大を抑止しつつ、リアルタイムの参照画像の観察を可能にする。

また、第２の実施形態によれば、制御機能２１１は、第１のＸ線画像の第２のＸ線画像に対応する領域における画素値の変化が閾値未満であることを条件に、第３のＸ線画像の順次取得を開始する。従って、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、画素値に変化がない場合のＸ線画像について画質を向上させることを可能にする。

また、第２の実施形態によれば、制御機能２１１は、第２のＸ線画像として、第１のＸ線画像を収集した検出器によって第１のＸ線画像よりも高いＸ線量で収集されたＸ線画像、又は、当該Ｘ線画像を複数用いて加算平均した加算平均画像を取得する。従って、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１００は、種々の画像を用いて合成画像を生成することを可能にする。

（第３の実施形態）
さて、これまで第１及び第２の実施形態について説明したが、上述した第１及び第２の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

上述した第１及び第２の実施形態では、第２のＸ線画像として、第２の光検出器１６ｂによって収集されたＸ線画像を用いる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、第１の光検出器１６ａによって収集されたＸ線画像を用いる場合であってもよい。

図１０は、第３の実施形態に係る合成画像の一例を示す図である。例えば、第３の実施形態に係る生成機能２１２は、図１０に示すように、第１の光検出器１６ａによって収集した透視画像と、第１の光検出器１６ａによって収集した撮影画像、或いは、複数の撮影画像を用いて加算平均処理を実行した加算平均画像とを合成した合成画像を生成する。かかる場合には、例えば、制御機能２１１は、まず、絞り制御回路２０を制御して、Ｘ線の照射範囲を設定し、撮影画像の収集条件でＸ線を照射することで、第１の光検出器１６ａから第２のＸ線画像の領域の撮影画像を収集する。

その後、制御機能２１１は、絞り制御回路２０を制御して、Ｘ線の照射範囲を広げ、透視画像の収集条件でＸ線を照射することで、第１の光検出器１６ａから第１のＸ線画像の領域の透視画像を収集する。生成機能２１２は、最初に収集された撮影画像と、順次収集される透視画像とから合成画像を順次生成する。なお、加算平均画像を収集する場合には、制御機能２１１が複数枚の撮影画像を収集して、生成機能２１２が、複数の撮影画像を用いて加算平均画像を生成する。なお、加算平均画像を用いる場合には、撮影画像よりも低い線量で収集したＸ線画像を用いる場合であってもよい。また、上述した撮影画像を用いて合成画像を生成するモード（通常画像参照モード）は、第１の実施形態及び第２の実施形態における精細画像参照モードの代わりに適宜適用することができる。

また、上述した実施形態では、シンチレータ１６ｃが、第１の光検出器１６ａと第２の光検出器１６ｂとで共有されるＸ線検出器１６を用いる場合を例に挙げて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、Ｘ線検出器１６は、それぞれシンチレータと光検出器を備えた複数の検出器によって構成される場合であってもよい。図１１は、第３の実施形態に係るＸ線検出器１６の構成の一例を示す図である。

図１１に示すように、第３の実施形態に係るＸ線検出器１６は、第１の光検出器１６ｄ及び第１のシンチレータ１６ｅを有する第１の検出器と、第２の光検出器１６ｆ及び第２のシンチレータ１６ｇを有する第２の検出器とから構成される。第１の光検出器１６ｄは、第１の光検出器ａと同様の解像度を有する。また、第２の光検出器１６ｆは、第２の光検出器１６ｂと同様の解像度を有する。ここで、第２の検出器は、図１１に示すように、回転機構４０を備える支持器によって支持され、収集に用いる検出器に応じて位置が変更される。

例えば、第１の検出器によってＸ線画像を収集する場合、第２の検出器は、回転機構４０を支点に回転することで、第１の検出器の視野外の位置に移動される。一方、第２の検出器によってＸ線画像を収集する場合、第２の検出器は、回転機構４０を支点に回転することで、Ｘ線管１２と対峙する位置に移動される。第３の実施形態に係るＸ線検出器１６は、上述した第１及び第２の実施形態におけるＸ線検出器として適用することができる。かかる場合には、検出器の切り替えのタイミングで、第２の検出器に対して回転機構４０を支点にした回転移動が行われることとなる。

また、上述した実施形態では、収集した第２のＸ線画像の全体を用いて合成画像を生成する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、第２のＸ線画像における一部を用いて合成画像を生成する場合であってもよい。かかる場合には、生成機能２１２は、第２のＸ線画像において合成画像に用いる領域を特定する。さらに、生成機能２１２は、特定した領域に対応する第１のＸ線画像における領域を特定する。そして、生成機能２１２は、第１のＸ線画像において特定した領域に対して、第２のＸ線画像において特定した領域を合成した合成画像を生成する。例えば、生成機能２１２は、特定の血管領域、或いは、血管内に留置されたデバイス（例えば、ステント等）の領域のみを合成した合成画像を生成する。

また、上述した実施形態では、血管に挿入中のデバイスの動きに対応する画素値を反映させる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、収集中のＸ線画像内で生じた画素値の変化であれば、どのような変化を反映させる場合であってもよい。例えば、カテーテル操作中に留置済みのステントの形状が変化した場合、第２のＸ線画像に描写されたステントに対して、変化後の形状を反映させてもよい。

また、画素値の変化は、デバイスの動きに起因するものだけではなく、例えば、造影剤の流入・流出に起因するものであってもよい。かかる場合には、生成機能２１２は、造影剤の流入によって変化した画素値を第２のＸ線画像に反映させるとともに、造影剤の流出によって変化した画素値を第２のＸ線画像に反映させる。この結果、高精細な画像上で造影剤の流れを観察することができる。また、例えば、造影剤の流出によって変化した画素値を第２のＸ線画像に反映させないように制御することで、血管像を取得することもできる。

上述した実施形態では、Ｘ線診断装置１００が各処理を実行する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、画像処理装置が、Ｘ線診断装置１００からＸ線画像を取得して上述した処理を実行する場合であってもよい。図１２は、第３の実施形態に係る画像処理装置３００の構成の一例を示す図である。図１２に示すように、画像処理装置３００は、通信インターフェース３１と、記憶回路３２と、入力インターフェース３３と、ディスプレイ３４と、処理回路３５とを有する。

通信インターフェース３１は、処理回路３５に接続され、ネットワークを介して接続されたＸ線診断装置１００との間で行われる各種データの伝送及び通信を制御する。例えば、通信インターフェース３１は、ネットワークカードやネットワークアダプタ、ＮＩＣ（Network Interface Controller）等によって実現される。本実施形態では、通信インターフェース３１は、Ｘ線診断装置１００からＸ線画像を受信し、受信したＸ線画像を処理回路３５に出力する。ここで、通信インターフェース３１は、Ｘ線診断装置１００によって収集されたリアルタイムのＸ線画像を受信して、処理回路３５に出力することができる。

記憶回路３２は、処理回路３５に接続され、各種データを記憶する。例えば、記憶回路３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子や、ハードディスク、光ディスク等によって実現される。本実施形態では、記憶回路３２は、Ｘ線診断装置１００から受信したＸ線画像を記憶する。例えば、記憶回路３２は、Ｘ線診断装置によって収集された第１の光検出器１６ａ、１６ｄによって収集された透視画像及び撮影画像、第２の光検出器１６ｂ、１６ｆによって収集された高解像度のＸ線画像等を記憶する。

また、記憶回路３２は、処理回路３５の処理に用いられる種々の情報や、処理回路３５による処理結果等を記憶する。例えば、記憶回路３２は、処理回路３５によって生成された加算平均画像や、合成画像などを記憶する。

入力インターフェース３３は、種々の設定などを行うためのトラックボール、スイッチボタン、マウス、キーボード、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、及び音声入力回路等によって実現される。

入力インターフェース３３は、処理回路３５に接続されており、操作者から受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路３５に出力する。なお、本明細書において入力インターフェース３３は、マウス、キーボードなどの物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を制御回路へ出力する処理回路も入力インターフェースの例に含まれる。

ディスプレイ３４は、処理回路３５に接続され、処理回路３５から出力される各種情報及び各種画像を表示する。例えば、ディスプレイ３４は、液晶モニタやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）モニタ、タッチパネル等によって実現される。例えば、ディスプレイ３４は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）や、種々の画像、処理回路３５による種々の処理結果を表示する。

処理回路３５は、入力インターフェース３３を介して操作者から受け付けた入力操作に応じて、画像処理装置３００が有する各構成要素を制御する。例えば、処理回路３５は、プロセッサによって実現される。本実施形態では、処理回路３５は、通信インターフェース３１から出力されるＸ線画像を記憶回路３２に記憶させる。また、処理回路３５は、記憶回路３２からＸ線画像を読み出し、読み出したＸ線画像から生成した合成画像をディスプレイ３４に表示させる。

処理回路３５は、図１２に示すように、例えば、制御機能３５１、生成機能３５２及び画像処理機能３５３を実行する。ここで、例えば、図１２に示す処理回路３５の構成要素である制御機能３５１、生成機能３５２及び画像処理機能３５３が実行する各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路３２内に記録されている。処理回路３５は、例えば、プロセッサであり、記憶回路３２から各プログラムを読み出し、実行することで読み出した各プログラムに対応する機能を実現する。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路３５は、図１２の処理回路３５内に示された各機能を有することとなる。

制御機能３５１は、画像処理装置３００の全体を制御する。また、制御機能３５１は、Ｘ線診断装置１００からＸ線画像を取得し、上述した制御機能２１１と同様の処理を実行する。生成機能３５２は、上述した生成機能２１２と同様の処理を実行する。画像処理機能３５３は、上述した画像処理機能２１３と同様の処理を実行する。

上述した実施形態では、単一の処理回路（処理回路２１及び処理回路３５）によって各処理機能が実現される場合の例を説明したが、実施形態はこれに限られない。例えば、処理回路２１（及び処理回路３５）は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサが各プログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路２１（及び処理回路３５）が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。

なお、上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路２５（或いは、記憶回路３２）に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路２５（或いは、記憶回路３２）にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。

ここで、プロセッサによって実行される画像処理プログラムは、ＲＯＭ（Read Only Memory）や記憶部等に予め組み込まれて提供される。なお、この画像処理プログラムは、これらの装置にインストール可能な形式又は実行可能な形式のファイルでＣＤ（Compact Disk）−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ＣＤ−Ｒ（Recordable）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）等のコンピュータで読み取り可能な記憶媒体に記憶されて提供されてもよい。また、この画像処理プログラムは、インターネット等のネットワークに接続されたコンピュータ上に格納され、ネットワーク経由でダウンロードされることにより提供又は配布されてもよい。例えば、この画像処理プログラムは、後述する各機能部を含むモジュールで構成される。実際のハードウェアとしては、ＣＰＵが、ＲＯＭ等の記憶媒体からプログラムを読み出して実行することにより、各モジュールが主記憶装置上にロードされて、主記憶装置上に生成される。

また、上述した実施形態で図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。さらに、各装置にて行われる各処理機能は、その全部または任意の一部が、ＣＰＵおよび当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。

以上説明したとおり、少なくとも１つの実施形態によれば、高精細な画像を表示させつつ、被曝量の増大を抑止することを可能にする。

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。

２１、３５処理回路
１００Ｘ線診断装置
２１１、３５１制御機能
２１２、３５２生成機能
２１３、３５３画像処理機能
３００画像処理装置

Claims

被検体がＸ線により撮像された第１のＸ線画像を順次取得する取得部と、
前記第１のＸ線画像よりも前の時点において前記第１のＸ線画像よりも高いＸ線量により撮像された第２のＸ線画像と、前記第１のＸ線画像とを合成した合成画像を、前記第１のＸ線画像の取得と並行して生成する生成部と、
前記第１のＸ線画像の時間変化に基づいて、前記合成画像における、少なくとも前記第２のＸ線画像に対応する画素の位置に前記第１のＸ線画像に基づく画素値の情報を反映させる処理部と、
を備える、画像処理装置。
前記処理部は、前記第２のＸ線画像に対応する前記第１のＸ線画像の領域に含まれる画素の画素値の変化に応じて、前記第１のＸ線画像の変化後の画素値の情報を、前記第２のＸ線画像の対応する位置に反映させる、請求項１に記載の画像処理装置。
前記処理部は、前記第２のＸ線画像の対応する位置の画素の画素値を、前記第１のＸ線画像の変化後の画素値に置換する、請求項２に記載の画像処理装置。
前記生成部は、前記第１のＸ線画像に前記第２のＸ線画像を重畳させることで前記合成画像を生成し、
前記処理部は、前記第２のＸ線画像の不透過度を低下させることで、前記第１のＸ線画像の変化後の画素値の情報を、前記第２のＸ線画像の対応する位置に反映させる、請求項２に記載の画像処理装置。
前記取得部は、前記第２のＸ線画像の領域について、前記第２のＸ線画像よりも低いＸ線量により撮像された第３のＸ線画像を順次取得し、
前記生成部は、複数の前記第３のＸ線画像を加算平均した加算平均画像と、前記第１のＸ線画像とを合成した合成画像を、前記第３のＸ線画像の取得と並行して生成し、
前記処理部は、前記第３のＸ線画像における画素値の変化を契機として順次収集された前記第１のＸ線画像に基づく画素値の情報を、前記第２のＸ線画像の対応する位置又は前記加算平均画像の対応する位置に反映させる、請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像処理装置。
前記取得部は、前記第１のＸ線画像の前記第２のＸ線画像に対応する領域における画素値の変化が閾値未満であることを条件に、前記第３のＸ線画像の順次取得を開始する、請求項５に記載の画像処理装置。
前記取得部は、前記第２のＸ線画像として、前記第１のＸ線画像を収集した検出器よりも高い解像度を有する検出器によって前記第１のＸ線画像よりも高いＸ線量で収集されたＸ線画像を取得する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像処理装置。
前記取得部は、前記第２のＸ線画像として、前記第１のＸ線画像を収集した検出器によって前記第１のＸ線画像よりも高いＸ線量で収集されたＸ線画像、又は、当該Ｘ線画像を複数用いて加算平均した加算平均画像を取得する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の画像処理装置。
前記生成部は、順次取得される前記第１のＸ線画像において、画素値が変化した画素の数が閾値を超えた場合に、前記第１のＸ線画像と前記第２のＸ線画像との位置合わせ処理を実行した後に前記合成画像を生成する、請求項１〜８のいずれか１つに記載の画像処理装置。
前記生成部は、前記取得部によるＸ線画像の順次取得に応じて、前記合成画像を順次生成する、請求項１〜９のいずれか１つに記載の画像処理装置。
被検体をＸ線により撮像して第１のＸ線画像を順次収集する撮像部と、
前記第１のＸ線画像よりも前の時点において前記第１のＸ線画像よりも高いＸ線量により撮像した第２のＸ線画像と、前記第１のＸ線画像とを合成した合成画像を、前記第１のＸ線画像の収集と並行して生成する生成部と、
前記第１のＸ線画像の時間変化に基づいて、前記合成画像における、少なくとも前記第２のＸ線画像に対応する画素の位置に前記第１のＸ線画像に基づく画素値の情報を反映させる処理部と、
を備える、Ｘ線診断装置。
被検体がＸ線により撮像された第１のＸ線画像を順次取得し、
前記第１のＸ線画像よりも前の時点において前記第１のＸ線画像よりも高いＸ線量により撮像された第２のＸ線画像と、前記第１のＸ線画像とを合成した合成画像を、前記第１のＸ線画像の取得と並行して生成し、
前記第１のＸ線画像の時間変化に基づいて、前記合成画像における、少なくとも前記第２のＸ線画像に対応する画素の位置に前記第１のＸ線画像に基づく画素値の情報を反映させる、
各処理をコンピュータに実行させる、画像処理プログラム。