JP2021078692A - 放射線撮影システム、放射線撮影方法、画像処理装置およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 放射線撮影システムを用いた撮影において、患者の姿勢の位置決めの再現性を向上させる。【解決手段】 本発明に係る放射線撮影システムは、被検体に対して照射された放射線に基づいて放射線画像を取得する取得手段と、第１の時点で取得された前記被検体の第１の光学画像に基づいて、前記第１の光学画像に関連する前記被検体の骨格を示す情報と関節角度を示す情報の少なくとも一方の情報を含む第１の処理画像を生成する第１の生成手段と、前記第１の時点と異なる第２の時点で取得された前記被検体の第２の光学画像に基づいて、前記第２の光学画像に関連する前記被検体の前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報のうち少なくとも一方の情報を含む第２の処理画像を生成する第２の生成手段と、前記第１の処理画像および前記第２の処理画像を表示部に重畳して表示する表示制御手段と、を備えることを特徴とする。【選択図】 図４

Description

本発明は、放射線撮影システム、放射線撮影方法、画像処理装置およびプログラムに関する。

従来、医療分野における放射線撮影システムを用いた撮影において、経過観察の再診等で過去と同一の姿勢で撮影部位の撮影を行う場合がある。このような場合、医師等のユーザが過去に撮影された画像から同一姿勢を判断しなければならず、患者の姿勢の位置決めに時間がかかってしまうという問題があった。

近年、上記の問題に対し、次のような構成を有するものが存在する。

特許文献１では、放射線発生装置に光学式カメラを取り付け、放射線発生装置が放射線を発生した際に光学式カメラにより撮影される光学画像を放射線画像および患者の撮影条件と共に記憶する。そして、光学画像からガイド画像を生成し、以降の同一患者の撮影時に撮影システムの表示装置に表示された光学動画像上にガイド画像を重畳表示する技術が開示されている。

特開２０１４−１１７３６８

しかしながら、過去に検査を行った光学画像をガイドとして重畳表示するだけでは、関節を撮影する場合など、患者の骨格や関節角度を把握しながら位置決めを行うことが望ましい場合に、必ずしも位置決めの再現性を向上させられない可能性があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、放射線撮影システムを用いた撮影において、患者の姿勢の位置決めの再現性を向上させることを目的とする。

本発明に係る放射線撮影システムは、被検体に対して照射された放射線に基づいて放射線画像を取得する取得手段と、第１の時点で取得された前記被検体の第１の光学画像に基づいて、前記第１の光学画像に関連する前記被検体の骨格を示す情報と関節角度を示す情報の少なくとも一方の情報を含む第１の処理画像を生成する第１の生成手段と、前記第１の時点と異なる第２の時点で取得された前記被検体の第２の光学画像に基づいて、前記第２の光学画像に関連する前記被検体の前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報のうち少なくとも一方の情報を含む第２の処理画像を生成する第２の生成手段と、前記第１の処理画像および前記第２の処理画像を表示部に重畳して表示する表示制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、放射線撮影システムを用いた撮影において、患者の姿勢の位置決めの再現性を向上させられる。

実施形態１に係る医用画像システムのシステム構成の一例を示す図 実施形態１に係る放射線撮影制御装置の構成の一例を示す図 実施形態１に係る放射線撮影制御装置の構成の一例を示す図 実施形態１に係る放射線撮影制御装置の処理工程の一例を示すフローチャート 実施形態１に係る放射線撮影制御装置の患者撮影時の表示部の表示構成の一例を示す図 実施形態１に係る放射線撮影制御装置の患者情報の一例を示す構成図 実施形態１に係る放射線撮影制御装置の過去に同一姿勢で検査を実施した患者を撮影する時の表示部の表示構成の一例を示す図 実施形態２に係る放射線撮影制御装置のガイド画像の設定画面構成の一例を示す図 実施形態２に係る放射線撮影制御装置の過去に同一姿勢で検査を実施した患者を撮影する時の表示部の表示構成の一例を示す図 実施形態３に係る放射線撮影制御装置の構成の一例を示す図 実施形態３に係る放射線撮影制御装置の処理工程の一例を示すフローチャート 実施形態３に係る放射線撮影制御装置の患者撮影時の表示部の表示構成の一例を示す図

以下、添付図面に従って本発明に係る放射線撮影システムの好ましい実施形態について詳説する。ただし、この実施形態に記載されている構成要素はあくまで例示であり、本発明に係る放射線撮影システムの技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。また、本発明に係る下記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形（各実施例の有機的な組合せを含む）が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。即ち、後述する各実施例およびその変形例を組み合わせた構成も全て本発明の実施形態に含まれるものである。

［実施形態１］
本実施形態に係る放射線撮影システムは、患者を撮影した光学画像を表示装置に表示し、その光学画像を見ながら放射線撮影時の位置決めが可能な放射線撮影システムであって、検査時の位置決め精度の向上を目的としたものである。

より具体的には、検査対象となる患者を撮影した光学画像（現在画像）に骨格を示す情報や関節角度を示す情報を重畳して表示しつつ、その画像に対して、過去に同一姿勢で撮影した過去画像に関連する骨格を示す情報や関節角度を示す情報が重畳されている。そして、検査者は、過去画像に関連する重畳表示された骨格を示す情報や関節角度を示す情報と、現在画像に重畳表示された骨格を示す情報や関節角度を示す情報とに基づいて位置決めを行うことができる。

本実施形態においては、骨格を示す情報と関節角度を示す情報の２つの情報を光学画像に重畳する形態を例として説明するが、必ずしも２つの情報を重畳する必要はなく、骨格を示す情報と関節角度を示す情報のうち少なくとも一方の情報が光学画像に重畳されていればよい。なお、いずれか一方の情報のみを光学画像に重畳する場合には、現在画像に対して重畳する情報と、過去画像に対して重畳する情報は一致していることが望ましい。しかしながら、現在画像に重畳する情報と過去画像に重畳する情報とは完全一致している必要はなく、部分的に一致していればよい。

また、本実施形態では放射線撮影システムを例に説明を行うが、撮影を行うモダリティは、ＭＲＩ装置、３次元超音波撮影装置、光音響トモグラフィ装置などであってもよい。すなわち、過去と現在とで同じ条件で撮影することが求められる装置であれば本発明が適用可能である。さらに、検査対象となる患者を撮影することにより得られる光学画像は、必ずしも１つの画像取得装置により取得された画像である必要はなく、異なる画像取得装置により得られた画像であってもよい。

以下では、本実施形態のシステム構成について、図１から図３を用いて説明する。

図１は、本実施形態の放射線撮影システム全体の構成例である。本システムは、ネットワーク１４０を介して、放射線撮影制御装置１００と放射線撮影装置１１０、放射線発生装置１２０、画像取得装置１３０から構成される。なお、ネットワーク１４０は、有線ネットワークでも無線ネットワークでもよい。

放射線撮影制御装置１００は、放射線撮影装置１１０と通信し、放射線撮影を制御する、コンピュータなどの情報処理装置で構成される装置である。また、放射線撮影制御装置１００は、放射線発生装置１２０と通信し、放射線発生装置１２０から放射線を照射した際の情報を取得する。さらに、放射線撮影制御装置１００は、画像取得装置１３０と通信し、画像取得装置１３０の制御、および、画像取得装置１３０が撮影した画像を取得する。

放射線撮影装置１１０は、ＦＰＤ（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）などを含む装置であって、入射した放射線に基づく放射線画像を生成する。放射線撮影制御装置１００からの指示により撮影可能状態へと遷移する。そして、放射線発生装置１２０と同期を取りながらユーザが設定した所定の撮影条件で放射線撮影を実施し、放射線発生装置１２０から照射された放射線に基づき画像を生成する装置である。すなわち、放射線撮影装置１１０は、被検体に対して照射された放射線に基づいて放射線画像を取得する取得手段の一例に相当する。

なお、放射線撮影装置１１０の台数は一台に限定されるものではなく、複数台の放射線撮影装置を用いる構成でも良い。

放射線発生装置１２０は、曝射スイッチ１２１による放射線照射指示を検知し、操作パネルなどのユーザ操作を受け付けるユーザ入力装置（不図示）により設定された照射情報を元に、管球１２２より放射線を発生させる装置である。

画像取得装置１３０は、放射線撮影制御装置１００からの指示により撮影を行い、画像を取得する装置である。本実施形態では、画像取得装置１３０に光学カメラを用い、光学画像を取得するものとする。すなわち、画像取得装置１３０は、被検体を光学的に撮影することにより光学画像を取得する。なお、撮影された画像情報を取得可能であれば、画像取得装置１３０の構成に制限はない。また、本実施形態では、画像取得装置１３０は管球１２２に取り付けられ、管球１２２の放射線発生方向の撮影を行うものとする。

図２は、本実施形態の放射線撮影システムの放射線撮影制御装置１００のハードウェア構成例である。

放射線撮影制御装置１００は、ネットワーク１４０に接続するネットワーク装置２０１、キーボードなどユーザ操作を受け付けるユーザ入力装置２０２を有する。

また、放射線撮影制御装置１００は、液晶ディスプレイなど操作画面、放射線画像を表示するＵＩ表示装置２０３、放射線撮影制御装置全体を制御するＣＰＵ２０４を有する。

さらに、放射線撮影制御装置１００は、ＣＰＵ２０４のワークスペースを提供するＲＡＭ２０５、各種制御プログラム、および放射線撮影装置１１０から受信した放射線画像、並びに画像取得装置１３０から受信した画像情報などを記憶する記憶装置２０６を有する。

ここで、放射線撮影制御装置１００を構成する各装置は、メインバス２０７で接続されており、相互にデータの送受信が可能である。

なお、ユーザ入力装置２０２とＵＩ表示装置２０３を別々の装置として記載しているが、これらの装置が一体となった操作部としてもよい。

図３は、本実施形態の放射線撮影システムの放射線撮影制御装置１００の機能構成例である。

図３に示す各機能部は、放射線撮影制御装置１００上のＣＰＵ２０４が、記憶装置２０６に記憶される制御プログラムをＲＡＭ２０５上に読み出して実行することで実現される。

放射線撮影制御装置１００は、通信部３０１、システム制御部３０２、画像処理部３０３、表示制御部３０４、記憶部３０５、骨格生成部３０６、ガイド画像生成部３０７、判定部３０８を有する。

通信部３０１は、ネットワーク装置２０１を制御して通信を行うソフトウェアである。

システム制御部３０２は、通信部３０１を介して、画像取得装置１３０の制御、および放射線発生装置１２０の照射情報や放射線撮影装置１１０の撮影情報の取得、並びに各々の状態管理を行う。また、システム制御部３０２は、通信部３０１を介して、放射線撮影装置１１０から放射線画像を、画像取得装置１３０から光学画像を、各々取得する。

さらに、システム制御部３０２は、放射線撮影制御装置１００の基本的な機能を実現するプログラムであり、各部の動作制御を行う。

画像処理部３０３は、システム制御部３０２を介して取得した放射線画像を処理し、放射線撮影制御装置１００で使用する画像を生成する。

表示制御部３０４は、画像処理部３０３により生成された画像を、ＵＩ表示装置２０３を介して表示する。また、表示制御部３０４は、ガイド画像生成部３０７が生成したガイド画像を、ＵＩ表示装置２０３を介して表示する。また、表示制御部３０４は、過去に同一姿勢で撮影された画像から生成された過去ガイド画像を、ＵＩ表示装置２０３を介して表示する。さらに、表示制御部３０４は、ユーザ入力装置２０２からの操作に基づきシステム制御部３０２で指示される画像への処理反映や、ＵＩ表示装置２０３の画面表示の切り替え処理などを行う。

記憶部３０５は、画像処理部３０３が生成した放射線画像や、放射線画像に関連する患者の撮影条件（患者ＩＤ、検査ＩＤ、検査部位、撮影方向など）、および放射線発生装置１２０の照射情報（管電圧や管電流など）を保存する。また、記憶部３０５は、放射線画像に関連する、ガイド画像生成部３０７が生成したガイド画像をあわせて保存する。

骨格生成部３０６は、画像取得装置１３０から得られた光学画像を用いて、光学画像内の患者の骨格、および関節角度を推定し、骨格を示す情報と関節角度を示す情報を生成する。具体的には、骨格生成部３０６は、人体を撮像した光学画像を入力データとし、撮像された人体の骨格および関節角度をラベルとして機械学習を行うことにより得られる学習済みモデルを用いて、現在画像における患者の骨格および関節角度を推定する。そして、推定された骨格および関節角度から骨格を示す情報と関節角度を示す情報を生成する。

ここで、学習済みモデルとは、サポートベクターマシンやニューラルネットワークを利用した深層学習（ディープラーニング）等の機械学習アルゴリズムに従った機械学習モデルであって、予め適切な学習データを用いて学習を行った機械学習モデルを示す。なお、学習済みモデルは、それ以上の学習を行わないものではなく、追加の学習を行うこともできる。学習データは、一つ以上の、入力データと出力データ（正解データ）とのペア群で構成される。本実施形態に係る学習済みモデルは、ニューラルネットワークを用いた教師あり学習を行うことにより構築されたモデルであり、入力データ（人体を撮像した光学画像）とラベル（人体の骨格、関節角度）の組を学習データとして学習している。すなわち、骨格生成部３０６は、人体を撮像した複数の光学画像と、該複数の光学画像の人体における骨格を示す情報と関節の角度を示す情報を組として学習した学習済みモデルを用いて、第１の光学画像から被検体の骨格と関節角度を推定する推定手段の一例に相当する。なお、学習に用いられる機械学習アルゴリズムや、学習データセットは上記に限定されず、例えば、骨格を推定するモデルと関節角度を推定するモデルは別でもよい。また、本実施形態では、骨格生成部３０６は、骨格を示す情報と関節角度を示す情報を生成するが、少なくとも一方を生成する構成であればよい。さらに、上記では、骨格生成部３０６は、関節角度を示す情報を生成するが、学習済みモデルに対して関節角度だけでなく関節位置をラベルとして学習してもよく、その場合、関節位置を示す情報も同様にして生成できる。

なお、骨格生成部３０６が、画像取得装置１３０から得られた光学画像を用いて、光学画像内の患者の骨格を示す情報と関節角度を示す情報を生成できれば構成に制限はない。例えば、画像取得装置１３０から光学画像と距離の情報を持った位置情報を取得し患者の各関節の座標を取得し、予め保存した人体データに適用することで光学画像内の患者の骨格を示す情報と関節角度を示す情報を生成しても良い。

ガイド画像生成部３０７は、骨格生成部３０６が生成した骨格を示す情報と関節角度を示す情報と、画像取得装置１３０から得られた光学画像を用いて、光学画像上に骨格を示す情報と関節角度を示す情報を重畳表示したガイド画像を生成する。すなわち、第１の時点で取得された前記被検体の第１の光学画像に基づいて、前記第１の光学画像に関連する前記被検体の骨格を示す情報と関節角度を示す情報の少なくとも一方の情報を含む第１の処理画像を生成する。その後、ガイド画像生成部３０７は、表示制御部３０４に対して、ガイド画像の画面表示を指示する。

また、ガイド画像生成部３０７は、後述の判定部３０８が過去に同一姿勢を撮影した患者と判断した場合、記憶部３０５が記憶する当該患者の過去のガイド画像の情報を取得し、過去ガイド画像を生成する。すなわち、前記第１の時点と異なる第２の時点で取得された前記被検体の第２の光学画像に基づいて、前記第２の光学画像に関連する前記被検体の前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報のうち少なくとも一方の情報を含む第２の処理画像を生成する。過去のガイド画像の情報とは、例えば、過去画像と、該過去画像に関連する患者の骨格を示す情報と関節角度を示す情報を含む。また、過去ガイド画像は、例えば、過去画像に対して、該過去画像に関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報を重畳した画像を示す。その後、ガイド画像生成部３０７は、表示制御部３０４に対して、過去ガイド画像を重畳したガイド画像の画面表示を指示する。

判定部３０８は、放射線撮影制御装置１００にユーザにより予め入力された撮影する患者の撮影条件を元に、記憶部３０５の過去の患者の撮影条件と一致する情報が存在するかを判定する。本実施形態では、判定部３０８は、患者の撮影条件として少なくとも患者ＩＤ、検査ＩＤ、検査部位、撮影方向の情報を用いるものとするが、過去の患者の撮影条件と一致すると判断可能な情報であれば構成に制限はない。なお、本実施形態では、判定部３０８は、複数の過去の患者の撮影条件が一致した場合、最新の情報を一致した情報として用いるものとする。なお、一致した情報として用いる情報は上記に限定されず、最新の情報でなくてもよい。

本実施形態における、放射線撮影制御装置１００の患者撮影時の表示処理の方法について図４を用いて説明する。また、光学画像およびガイド画像の表示に関する構成の一例について図５から図７を用いて説明する。

図４は、放射線撮影制御装置１００の患者撮影時の表示処理工程の一例を示したフローチャート図である。

ステップＳ４０１において、システム制御部３０２が、ユーザ操作に基づき、放射線撮影制御装置１００を撮影制御を行う検査開始の状態とする。具体的には、システム制御部３０２が、ユーザ操作により検査指示された患者の撮影条件に基づき、放射線撮影装置１１０へ撮影のための準備を行う指示を、通信部３０１を介して送信する。放射線撮影装置１１０は、自身の撮影準備が完了となると放射線撮影制御装置１００へ折り返し準備完了通知を送信する。準備完了通知を受けた後、システム制御部３０２は、放射線撮影制御装置１００を撮影可能状態とし、後述するステップＳ４１１を受け付けるようになる。また、システム制御部３０２は、画像取得装置１３０へ撮影開始を行う指示を、通信部３０１を介して送信する。画像取得装置１３０は、撮影開始指示を受けた後、放射線撮影制御装置１００へ折り返し、自身が取得した光学画像を逐次送信する。

Ｓ４０２からＳ４１０の間では、システム制御部３０２による逐次並列処理が実行される。すなわち、ステップＳ４０３、ステップＳ４０４からＳ４０６、ステップＳ４０７からＳ４０９、およびそれ以外の制御処理並びにユーザ制御の受付である。ステップ間の処理は、ステップＳ４１１が実行されるか、ユーザ操作による検査の中止（不図示）が行われるまで、システム制御部３０２により実行される。

なお、Ｓ４０２からＳ４１０の間の処理は、必ずしも並列処理されなくてもよく、患者を撮影している光学画像、該光学画像から生成されたガイド画像及び該患者を過去に撮影した光学画像から生成された過去ガイド画像を表示装置に表示できればよい。

例えば、ステップＳ４０３の処理を実行した後に、ステップＳ４０４からステップＳ４０６の処理を実行し、それに続いてステップＳ４０７からステップＳ４０９の処理が行われてもよい。

ステップＳ４０３において、システム制御部３０２が、通信部３０１を介して画像取得装置１３０から取得した光学画像を、表示制御部３０４を介してＵＩ表示装置２０３に表示する。

ステップＳ４０４において、骨格生成部３０６が、システム制御部３０２を介して取得した光学画像に基づいて、光学画像内の患者の骨格を示す情報と関節角度を示す情報を生成する。

ステップＳ４０５において、ガイド画像生成部３０７が、骨格生成部３０６が生成した骨格を示す情報と関節角度を示す情報に基づいてガイド画像を生成する。

ステップＳ４０６において、表示制御部３０４は、図５に示すようなガイド画像を光学画像に重畳した第１の重畳画像５０２をＵＩ表示装置２０３に表示する。すなわち、表示制御部３０４は、被検体を光学的に撮影することにより得られる第１の光学画像に関連する被検体の骨格を示す情報と関節角度を示す情報の少なくとも一方を第１の光学画像に重畳することにより生成された第１の処理画像を表示部に表示する。

ここで、ステップＳ４０３からＳ４０６でＵＩ表示装置２０３に表示される光学画像およびガイド画像の表示に関する構成を図５で説明する。

ステップＳ４０３からステップＳ４０６は、検査を受けている患者をリアルタイムに撮影して得られる光学画像に対して骨格を示す情報と関節角度を示す情報を重畳し、ＵＩ表示装置２０３に表示する工程である。

光学画像５００は、ステップＳ４０３にてＵＩ表示装置２０３に表示される画像取得装置１３０から取得した光学画像である。なお、実際の光学画像には患者の背後に放射線撮影装置１１０が存在しているなど、画像取得装置１３０の撮影範囲内の物体が映り込むが、説明のため、光学画像５００には患者の身体情報のみ表現した図を用いる。また、以降の光学画像および光学画像に関連する画像に関しても、特記されない限り同様に患者の身体情報のみ表現した図を用いる。

ガイド画像５０１は、骨格生成部３０６が生成する患者の骨格を示す情報と関節角度を示す情報に基づいて、ガイド画像生成部３０７が生成する画像である。ガイド画像生成部３０７は、ガイド画像５０１を光学画像５００へ重畳表示する指示を表示制御部３０４に行い、第１の重畳画像５０２としてガイド画像５０１が重畳表示された光学画像５００が表示される。なお、本実施形態では、骨格生成部３０６が生成する患者の関節角度を、人体の関節位置間の成す角度位置に表示している。しかしながら、人体の関節位置の場所が特定される関節角度の表現方法であれば、表示方法に制限はなく、例えば、関節角度の位置情報を表す文字列を併記してもよい。

図４のフローチャート図の説明に戻る。

ステップＳ４０７からステップＳ４０９は、患者の過去に同一の撮影条件で撮影して得られた光学画像に対して患者の骨格を示す情報と関節角度を示す情報を重畳し、ＵＩ表示装置２０３に表示する工程である。

ステップＳ４０７において、判定部３０８が、検査指示された患者の撮影条件と一致する過去の撮影条件が存在するか否かを、記憶部３０５を検索することで判定する。

ステップＳ４０７で過去に同一の撮影条件を行った患者であると判定された場合、ステップＳ４０８において、ガイド画像生成部３０７が、記憶部３０５の撮影条件から光学画像と、該光学画像と関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報を取得し第２の重畳画像７０１を生成する。

ステップＳ４０９において、表示制御部３０４が、図７に示すように第２の重畳画像７０１を光学画像およびガイド画像に重畳し、ＵＩ表示装置２０３に表示する。すなわち、表示制御部３０４は、第１の光学画像よりも過去に撮影された第２の光学画像と関連付けて記憶された被検体の骨格を示す情報と関節角度を示す情報のうち少なくとも一方を第２の光学画像に重畳することにより生成された第２の処理画像を表示部に表示する。

なお、ステップＳ４０７において過去に同一の撮影条件を行った患者と判断されなかった場合、放射線撮影制御装置１００は、過去ガイド画像の生成を行わず、すなわちステップステップＳ４０８からステップＳ４０９の処理を実行しない。

ここで、ステップＳ４０７からステップＳ４０９でＵＩ表示装置２０３に表示される過去ガイド画像に関する記憶部３０５に記憶された患者情報の構成の一例を、図６を用いて説明する。また、過去ガイド画像の表示に関する構成の一例を、図７を用いて説明する。

図６は、記憶部３０５に記憶された患者情報の構成の一例を示す図である。記憶部３０５は、過去の患者の撮影条件テーブル６００を有しており、撮影条件部６０１、ガイド画像情報部６０２で構成される。

撮影条件部６０１は、画像処理部３０３が生成した放射線画像や、放射線画像に関連する患者の撮影条件、および放射線発生装置１２０の照射情報などを記憶する。本実施形態では、判定部３０８は、患者の撮影条件として少なくとも患者ＩＤ、検査ＩＤ、検査部位、撮影方向などの情報を用いるものとするが、過去の患者の撮影条件の一致判定に使用可能な情報であれば構成に制限はない。また、本実施形態では、判定部３０８は、複数の過去の患者の撮影条件が一致した場合、最新の情報を一致した情報として用いるものとする。なお、一致した情報として用いる情報は上記に限定されず、最新の情報でなくてもよい。

ガイド画像情報部６０２は、撮影条件部６０１の、画像処理部３０３の放射線画像生成時に記憶される、画像取得装置１３０から取得した光学画像および骨格生成部３０６が生成した骨格を示す情報と関節角度を示す情報を記憶する。なお、本実施形態では、光学画像と、該光学画像と関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報を各々関連付けて記憶しているが、ガイド画像生成部３０７が生成するガイド画像を合わせて記憶してもよいし、ガイド画像のみを記憶する構成としてもよい。また、本実施形態では、骨格を示す情報と関節角度を示す情報を画像情報として記憶しているが、骨格を示す情報の関節座標情報のみを記憶し、ガイド画像生成部３０７が関節座標情報から骨格を示す情報と関節角度を示す情報を生成する構成としてもよい。すなわち、骨格を示す情報と関節角度を示す情報は、例えば、図６に示すように必ずしも画像情報として記憶／表示される必要はなく、単に文字や数値パラメータとして記憶／表示されてもよい。

なお、本実施形態では、ガイド画像生成部３０７が、記憶部３０５内の過去の患者の撮影条件テーブル６００を参照しているが、ステップＳ４０７の判定が行えれば構成に制限はない。すなわち、ネットワーク１４０を介して、過去の患者の撮影条件テーブル６００を有する情報処理装置（不図示）上の情報を用いた判定を行ってもよい。

図７は、過去ガイド画像の表示に関する構成の一例を示す図である。

第１の重畳画像７００は、前述の第１の重畳画像５０２と同様にして生成される画像である。

第２の重畳画像７０１は、ステップＳ４０８において、ガイド画像生成部３０７が、記憶部３０５から所定の撮影条件と一致する光学画像と、該光学画像と関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報を取得し、それらに基づいて生成する画像である。また、ガイド画像生成部３０７は、第２の重畳画像７０１を第１の重畳画像７００へ重畳表示する指示を表示制御部３０４に行う。そして、表示指示を受けた表示制御部３０４が、第３の重畳画像７０２として第２の重畳画像７０１が重畳表示された第１の重畳画像７００を表示する。

再び図４のフローチャート図の説明に戻る。

ステップＳ４１１において、ユーザが放射線発生装置１２０の曝射スイッチ１２１を押下し、撮影を開始する。撮影が開始されると、放射線発生装置１２０が管球１２２から放射線を発生させ、患者を通過した放射線が放射線撮影装置１１０により検知され、放射線撮影装置が放射線画像を生成する。その後、放射線撮影装置１１０は、放射線撮影制御装置１００へ放射線画像を送信する。また、処理と並行して、放射線発生装置１２０が、放射線撮影の照射情報を、放射線撮影制御装置１００へ送信する。

ステップＳ４１２において、システム制御部３０２が、放射線画像や、放射線画像に関連する患者の撮影条件、および放射線発生装置１２０の照射情報などを、記憶部３０５へ記憶する。また、システム制御部３０２は、上記の処理と並行して、撮影時の光学画像と、該光学画像と関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報を記憶部３０５へ記憶する。

以上により、本実施形態に係る放射線撮影システムの処理が行われる。

上記によれば、表示制御部３０４は、検査開始時に画像取得装置１３０から取得した光学画像と、骨格生成部３０６が生成した骨格を示す情報と関節角度を示す情報に基づいて生成されたガイド画像を重畳してＵＩ表示装置２０３に表示する。また、表示制御部３０４は、過去に同一の撮影条件で撮影を行った患者を判定し、過去の検査の光学画像と、該光学画像と関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報に基づいて生成された過去ガイド画像を重畳してＵＩ表示装置２０３に表示する。

これにより、検査対象となる患者が撮影されている様子を表示した光学画像だけでなく、過去に撮影された光学画像から生成された過去画像についても骨格を示す情報と関節角度を示す情報を重畳した状態で表示装置に表示することが出来る。そのため、検査者は、過去画像に重畳表示された骨格を示す情報と関節角度を示す情報と、現在画像に重畳表示された骨格を示す情報と関節角度を示す情報とに基づいて定量的に位置決めを行うことができる。
（変形例１）
上述の実施形態１では、表示制御部３０４が、現在画像に関連する骨格を示す情報や関節角度を示す情報を重畳した現在画像と、過去画像と関連付けて記憶された骨格を示す情報や関節角度を示す情報を重畳した過去画像を重畳して表示することにより位置決め精度を向上させた。

それに対し、本変形例では、表示制御部３０４は、現在画像に関連する骨格を示す情報や関節角度を示す情報に基づいて画素値を変更した現在画像と、過去画像と関連付けて記憶された骨格を示す情報や関節の角度を示す情報に基づいて画素値を変更した過去画像を重畳して表示する。

より具体的には、骨格生成部３０６が、実施形態１と同様にして推定された、現在画像における患者の骨格を示す情報および関節角度を示す情報を視認可能なように現在画像を構成する画素の画素値を変更することによりガイド画像を生成する。また、過去画像における患者の骨格を示す情報および関節角度を示す情報を視認可能なように過去画像を構成する画素の画素値を変更することにより過去ガイド画像を生成する。

上記によれば、実施形態１と同様に、検査者は、過去画像に重畳表示された骨格を示す情報と関節角度を示す情報と、現在画像に重畳表示された骨格を示す情報と関節角度を示す情報とに基づいて定量的に位置決めを行うことができる。
（変形例２）
上述の実施形態１では、表示制御部３０４が、現在画像に関連する骨格を示す情報や関節角度を示す情報を重畳した現在画像と、過去画像と関連付けて記憶された骨格を示す情報や関節角度を示す情報を重畳した過去画像を重畳して表示することにより位置決め精度を向上させた。

それに対し、本変形例では、表示制御部３０４が、現在画像に関連する骨格を示す情報や関節角度を示す情報と過去画像と関連付けて記憶された骨格を示す情報や関節の角度を示す情報のみを重畳して表示する。

より具体的には、図５に示すようなガイド画像５０１と、図９に示すような過去ガイド画像９０１とを重畳して表示する。

上記によれば、患者を撮影した光学画像を表示せずに、骨格を示す情報や関節の角度を示す情報のみに基づいて位置決めを行うことができるため、患者のプライバシーに配慮しつつ、且つ定量的に位置決めを行える。

［実施形態２］
次に、本発明に係る放射線撮影システムの実施形態２を説明する。

実施形態２の構成では、放射線撮影制御装置１００による、ユーザ設定に基づくガイド画像、過去ガイド画像の表示内容の設定に基づく変更を行う処理を追加する。

以下、図８から図９を用いて、実施形態１からの差分のみ説明する。

図８は、本実施形態の放射線撮影制御装置１００のガイド画像設定画面の構成の一例を示す図である。

ガイド画像生成部３０７は、ガイド画像設定画面８００を追加で有し、ガイド画像設定画面８００は、システム制御部３０２からの表示指示（例えば、ユーザが放射線撮影制御装置１００を操作し、システム設定画面（不図示）から当該画面を選択した場合など）によりＵＩ表示装置２０３に表示される。

ガイド画像設定画面８００は、ガイド画像設定部８０１と過去ガイド画像設定部８０２を有する。

ガイド画像設定部８０１は、光学画像と、該光学画像に関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報に基づいて生成されるガイド画像に関する設定を有する。ユーザが当該設定を無効に設定した場合、放射線撮影制御装置１００は、ガイド画像の生成を行わない。具体的には、前述の図４のステップＳ４０３からＳ４０６の処理を実行しない。ユーザが当該項目を有効にした場合、加えて光学画像と、該光学画像と関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報の表示の設定を行う。ユーザが項目のうち有効に設定した項目のみが、放射線撮影制御装置１００の光学画像およびガイド画像として表示されることとなる。本実施形態の説明では、光学画像と、該光学画像と関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報の表示を有効にした状態として説明を続ける。

過去ガイド画像設定部８０２は、過去に撮影された光学画像のうち、所定の撮影条件と一致する光学画像と、該光学画像と関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報に基づいて生成される過去ガイド画像に関する設定を有する。ユーザが当該設定を無効に設定した場合、放射線撮影制御装置１００は、過去ガイド画像の生成を行わない。具体的には、前述の図４のステップＳ４０７からＳ４０９の処理を実行しない。ユーザが当該項目を有効にした場合、加えて光学画像と、該光学画像と関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報の表示の設定を行う。ユーザが項目のうち有効に設定した項目のみが、放射線撮影制御装置１００の過去ガイド画像として表示されることとなる。本実施形態の説明では、骨格を示す情報と関節角度を示す情報の表示を有効にした状態として説明を続ける。

なお、関節角度を示す情報の表示のみを有効とした場合、関節角度の場所や位置を追加で表示してもよい。具体的には、例えば、関節角度と関節位置情報を合わせて表示してもよいし、関節角度の部位の場所を図形で囲んで強調表示してもよい。

図９は、過去ガイド画像の表示に関する構成の一例を示す図である。なお、光学画像およびガイド画像の表示に関する構成も実施形態１と同様であるため、同様の構成については説明を割愛する。また、ここでの放射線撮影制御装置１００のガイド画像設定は、図８のガイド画像設定画面８００の設定に基づくものとする。

重畳画像９００は、実施形態１のステップＳ４０３からＳ４０６でガイド画像生成部３０７が、ガイド画像設定画面８００の設定に基づいて生成する画像である。

過去ガイド画像９０１は、実施形態１のステップＳ４０８でガイド画像生成部３０７が、ガイド画像設定画面８００の設定に基づき、記憶部３０５から骨格を示す情報と関節角度を示す情報を取得し、生成する画像である。ガイド画像生成部３０７は、過去ガイド画像９０１を重畳画像９００へ重畳表示する指示を表示制御部３０４に行い、過去ガイド重畳画像９０２として過去ガイド画像９０１が重畳表示された重畳画像９００が表示される。

以上により、実施形態２では、放射線撮影制御装置１００が、ユーザ設定に基づくガイド画像、過去ガイド画像の表示内容の設定に基づくガイド画像、過去ガイド画像の表示制御を行う。これにより、位置決めを再現するにあたって適切な情報をユーザによって選択的に表示できる。

［実施形態３］
次に、本発明に係る放射線撮影システムの第３の実施形態を説明する。

実施形態３の構成では、放射線撮影制御装置１００による、３次元の患者の骨格情報、関節角度に基づいたガイド画像の生成処理を追加する。

以下、図１０から図１２を用いて、実施形態１からの差分のみ説明する。

図１０は、本実施形態の放射線撮システムの放射線撮影制御装置１００の構成例である。放射線撮影制御装置１００は、３次元骨格生成部１０００を追加で有する。

３次元骨格生成部１０００は、３次元の骨格を示す情報と３次元の関節角度を示す情報を生成する。なお、生成方法は実施形態１と同様の手法を用いることができる。

例えば、３次元骨格生成部１０００は、人体を撮像した光学画像を入力データとし、撮像された人体の３次元の骨格および関節角度をラベルとして機械学習を行うことにより得られる学習済みモデルを用いて、現在画像における人体の骨格および関節位置を推定する。

なお、本実施形態において、入力データとして用いる３次元画像は、例えば、複数の光学カメラによって異なる角度から撮像された２次元画像を合成することにより生成されてもよい。あるいは、入力データとして用いる３次元画像は、１つの光学カメラを駆動し、角度を変えながら撮像した2次元画像から生成されてもよい。すなわち、本実施形態において、３次元画像を取得する方法は限定されず、被検体を撮像した３次元画像が取得できればよい。

そして、推定された骨格および関節位置から３次元の骨格を示す情報と３次元の関節角度を示す情報を生成する。なお、本実施形態において生成される情報は、２次元の光学画像に基づいて生成されてもよいし、３次元の光学画像に基づいて生成されてもよい。

なお、３次元骨格生成部１０００は、３次元の骨格を示す情報と３次元の関節角度を示す情報が生成できれば、構成に制限はない。例えば、画像取得装置１３０から光学画像と距離の情報を持った位置情報を取得し患者の各関節の座標を取得し、あらかじめ保存した人体データに適用することで光学画像内の患者の３次元の骨格を示す情報と３次元の関節角度を示す情報を生成してもよい。

図１１は、本実施形態の放射線撮影制御装置１００の患者撮影時の表示処理工程の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１０１では、３次元骨格生成部１０００が、骨格生成部３０６が生成した骨格を示す情報と関節角度を示す情報を用いて、３次元の骨格を示す情報と３次元の関節角度を示す情報を生成する。そのため、後段のステップＳ４０６では、３次元骨格生成部１０００が生成した３次元の骨格を示す情報と３次元の関節角度を示す情報に基づいてガイド画像を生成し、表示制御部３０４を介してＵＩ表示装置２０３に光学画像に重畳表示する。

ステップＳ４０３からＳ４０６、およびステップＳ１１０１においてＵＩ表示装置２０３に表示される光学画像およびガイド画像の表示に関する構成を、図１２を用いて説明する。なお、過去ガイド画像の表示に関する構成も同様であるため説明を割愛する。すなわち、ステップＳ４０８において過去ガイド画像の生成には、過去画像に対応付いて記憶された３次元骨格生成部１０００が生成した３次元の骨格を示す情報と３次元の関節角度を示す情報を用いる。

３次元ガイド画像１２０１は、ステップＳ１１０１において３次元骨格生成部１０００が生成する患者の３次元の骨格を示す情報と３次元の関節角度を示す情報に基づいて、ガイド画像生成部３０７が生成する画像である。ガイド画像生成部３０７は、３次元ガイド画像１２０１を光学画像５００へ重畳表示する指示を表示制御部３０４に行い、ガイド画像重畳表示画像１２０２として３次元ガイド画像１２０１が重畳表示された光学画像５００が表示される。

なお、本実施形態では、３次元骨格生成部１０００が生成する患者の３次元の関節角度を示す情報を、３次元極座標形式の文字列表示で表現している。すなわち、人体の関節位置において内側から外側へ向かう方向の骨格を示す情報に対し、ｚ軸となす角度θ、ｘ軸とｘｙ平面に下ろした骨格を示す情報がなす角度φを各々表示している。しかしながら、３次元の関節角度を表現する方法であれば、上記に限定されない。

以上により、実施形態３では、放射線撮影制御装置１００は、３次元の骨格を示す情報と３次元の関節角度を示す情報に基づいてガイド画像の生成を行う。これにより、ユーザは３次元の骨格を示す情報と３次元の関節角度を示す情報を参照できるようになり、ユーザの姿勢の位置決めの再現性をより向上させることができる。

［実施形態４］
次に、本発明に係る放射線撮影システムの実施形態４を説明する。
実施形態４では、放射線撮影制御装置１００は、ＵＩ表示装置２０３に表示された画像を患者に見せることで、患者自身が姿勢の再現性を向上させることができる構成を有する。

具体的には、表示制御部３０４は、ＵＩ表示装置２０３に表示する光学画像、重畳表示画像または過去重畳表示画像を左右に反転表示が可能な制御機能を追加で有する（不図示）。前述の図４のステップＳ４０２からＳ４１０の処理の間、ユーザが制御機能を有効にし、ＵＩ表示装置２０３を患者に提示する。

以上により、現在画像と、該現在画像に関連する患者の骨格を示す情報と関節角度を示す情報に基づいて生成されるガイド画像、および、過去画像と、該過去画像に関連する骨格を示す情報と関節角度を示す情報に基づいて生成される過去ガイド画像の重畳表示を患者自身が確認できる。これにより、ユーザの姿勢の位置決めの再現性を向上に加えて、患者自身が姿勢の再現性を向上させることが可能となる。

１００ 放射線撮影制御装置
１１０ 放射線撮影装置
１２０ 放射線発生装置
１３０ 画像取得装置
３０１ 通信部
３０２ システム制御部
３０３ 画像処理部
３０４ 表示制御部
３０５ 記憶部
３０６ 骨格生成部
３０７ ガイド画像生成部
３０８ 判定部

Claims (20)

1. 被検体に対して照射された放射線に基づいて放射線画像を取得する取得手段と、
   第１の時点で取得された前記被検体の第１の光学画像に基づいて、前記第１の光学画像に関連する前記被検体の骨格を示す情報と関節角度を示す情報の少なくとも一方の情報を含む第１の処理画像を生成する第１の生成手段と、
   前記第１の時点と異なる第２の時点で取得された前記被検体の第２の光学画像に基づいて、前記第２の光学画像に関連する前記被検体の前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報のうち少なくとも一方の情報を含む第２の処理画像を生成する第２の生成手段と、
   前記第１の処理画像および前記第２の処理画像を表示部に重畳して表示する表示制御手段と、
   を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
2. 前記第１の生成手段は、前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報の少なくとも一方の情報を前記第１の光学画像に重畳することにより第１の処理画像を生成し、
   前記第２の生成手段は、前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報の少なくとも一方の情報を前記第２の光学画像に重畳することにより第２の処理画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影システム。
3. 前記第１の生成手段は、前記第１の光学画像において、前記被検体の骨格の位置と前記関節角度のうち少なくとも一方の情報が視認可能なように前記第１の光学画像を構成する画素の画素値を変更することにより前記第１の処理画像を生成し、
   前記第２の生成手段は、前記第２の光学画像において、前記骨格の位置と前記関節角度のうち少なくとも一方の情報が視認可能なように前記第２の光学画像を構成する画素の画素値を変更することにより前記第２の処理画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の放射線撮影システム。
4. 前記第１の光学画像および前記第１の光学画像に関連する前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報、または、前記第１の処理画像のうち少なくとも一方を記憶部に記憶する記憶手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
5. 前記記憶手段は、前記第１の光学画像と、前記第１の光学画像に関連する前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報及び前記第１の処理画像を記憶部に記憶することを特徴とする請求項４に記載の放射線撮影システム。
6. 前記第１の光学画像から前記被検体の前記骨格と前記関節角度を推定する推定手段をさらに備え、
   前記第１の生成手段は、前記推定手段により推定された前記骨格と前記関節の角度に基づいて生成された前記被検体の前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報のうち少なくとも一方の情報に基づいて前記第１の処理画像を生成することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
7. 前記推定手段が推定する前記被検体の前記骨格と前記関節角度は３次元の情報であり、
   前記第１の生成手段は、前記推定手段により推定された３次元の前記骨格と３次元の前記関節の角度に基づいて生成された前記被検体の３次元の前記骨格を示す情報と３次元の前記関節角度を示す情報のうち少なくとも一方の情報に基づいて前記第１の処理画像を生成することを特徴とする請求項６に記載の放射線撮影システム。
8. 前記推定手段は、人体を撮像した複数の光学画像と、該複数の光学画像の前記人体における骨格を示す情報と関節の角度を示す情報を組として学習した学習モデルを用いて、前記第１の光学画像から前記被検体の前記骨格と前記関節角度を推定することを特徴とする請求項６または７に記載の放射線撮影システム。
9. 前記第１の光学画像よりも過去に撮影された光学画像のうち、所定の撮影条件に基づいて得られた光学画像が存在するか否かを判定する判定手段をさらに備え、
   前記第２の生成手段は、前記第１の光学画像よりも過去に撮影された光学画像のうち、前記所定の撮影条件に基づいて得られた前記第２の光学画像と関連付けて記憶された前記被検体の前記骨格を示す情報と前記関節の角度を示す情報のうち少なくとも一方を前記第２の光学画像に重畳することにより第２の処理画像を生成することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
10. 前記所定の撮影条件は、患者ＩＤ、検査ＩＤ、検査部位あるいは撮影方向の情報を含むことを特徴とする請求項７に記載の放射線撮影システム。
11. 前記第２の生成手段は、前記第１の生成手段が、前記骨格を示す情報に基づいて前記第１の処理画像を生成する場合、前記第２の光学画像と関連付けて記憶された前記骨格を示す情報に基づいて第２の処理画像を生成し、前記第１の生成手段が、前記関節角度を示す情報に基づいて前記第１の処理画像を生成する場合、前記第２の光学画像と関連付けて記憶された前記関節角度を示す情報に基づいて第２の処理画像を生成することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
12. 前記第１の生成手段は、前記被検体の前記骨格を示す情報及び前記関節角度を示す情報に基づいて前記第１の処理画像を生成し、
    前記第２の生成手段は、前記第２の光学画像と関連付けて記憶された前記被検体の前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報に基づいて前記第２の処理画像を生成することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
13. 前記第１の処理画像と前記第２の処理画像の生成に関する設定の選択をユーザから受け付ける受付手段をさらに備え、
    前記表示制御手段は、前記受付手段により選択された設定に基づいた情報を前記表示部に表示することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の放射線撮影装置。
14. 前記第１の処理手段は、前記受付手段により受け付けられた設定に基づいて、前記第１の処理画像を生成し、
    前記第２の処理手段は、前記受付手段により受け付けられた設定に基づいて、前記第２の処理画像を生成することを特徴とする請求項１３に記載の放射線撮影システム。
15. 前記受付手段は、前記第１の光学画像、前記骨格を示す情報、あるいは、前記関節角度を示す情報のうち、少なくとも１つの情報について、前記表示部に表示するか否かの設定を受け付けることを特徴とする請求項１３または１４に記載の放射線撮影システム。
16. 前記表示制御部は、前記表示部に表示された前記第１の光学画像、前記第１の処理画像及び前記第２の処理画像を左右に反転表示が可能なことを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の放射線撮影システム。
17. 被検体に対して照射された放射線に基づいて放射線画像を取得する取得手段と、
    第１の時点で取得された被検体の第１の光学画像に関連する前記被検体の骨格を示す情報と関節角度を示す情報の少なくとも一方の情報に基づいて生成される第１のガイド画像と、前記第１の時点と異なる第２の時点で取得された第２の光学画像に関連する前記被検体の前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報のうち少なくとも一方の情報に基づいて生成される第２のガイド画像とを重畳して表示部に表示する表示制御手段と、
    を備えることを特徴とする放射線撮影システム。
18. 第１の時点で取得された被検体の第１の光学画像に基づいて、前記第１の光学画像における前記被検体の骨格を示す情報と関節角度を示す情報の少なくとも一方の情報を含む第１の処理画像を生成する第１の生成手段と、
    前記第１の時点と異なる第２の時点で取得された前記被検体の第２の光学画像と、前記第２の光学画像における前記被検体の骨格を示す情報と関節角度を示す情報の少なくとも一方の情報を含む第２の処理画像を生成する第２の生成手段と、
    前記第１の処理画像および前記第２の処理画像が重畳して表示部に表示させる表示制御手段と、
    を備えることを特徴とする画像処理装置。
19. 被検体に対して照射された放射線に基づいて放射線画像を取得する取得工程と、
    第１の時点で取得された前記被検体の第１の光学画像に基づいて、前記第１の光学画像に関連する前記被検体の骨格を示す情報と関節角度を示す情報の少なくとも一方の情報を含む第１の処理画像を生成する第１の生成工程と、
    前記第１の時点と異なる第２の時点で取得された前記被検体の第２の光学画像に基づいて、前記第２の光学画像に関連する前記被検体の前記骨格を示す情報と前記関節角度を示す情報のうち少なくとも一方の情報を含む第２の処理画像を生成する第２の生成工程と、
    前記第１の処理画像および前記第２の処理画像を表示部に重畳して表示する表示制御工程と、
    を備えることを特徴とする放射線撮影方法。
20. 請求項１９に記載の放射線撮影方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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