JP2023172288A - Ｘ線診断装置、画像表示装置、及び画像表示プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】術者が操作することなく医用デバイスの進行に合わせて表示画像の拡大率をダイナミックに適切に変更すること。【解決手段】実施形態に係るＸ線診断装置は、第１関心領域設定部と、撮像部と、第２関心領域設定部と、デバイス検出部と、拡大率変更部と、表示制御部とを備える。第１関心領域設定部は、被検体に関する３次元医用画像において第１の関心領域を設定する。撮像部は、第１の関心領域に基づいて被検体を撮像して、被検体に対する複数のＸ線画像を取得する。第２関心領域設定部は、撮像部の配置に基づいて第２の関心領域を設定する。デバイス検出部は、複数のＸ線画像において、被検体に挿入された医用デバイスを検出する。拡大率変更部は、検出された医用デバイスの位置に基づいて、複数のＸ線画像のうち第１のＸ線画像より後に取得される第２のＸ線画像の拡大率を変更する。表示制御部は、第２のＸ線画像のうち第２の関心領域に対応する部分に変更後の拡大率を適用した部分Ｘ線画像を表示部に表示させる。【選択図】 図３

Description

本明細書及び図面に開示の実施形態は、Ｘ線診断装置、画像表示装置、及び画像表示プログラムに関する。

近年、Ｘ線撮影装置を使って手術をＸ線透視下で行う機会が増えてきている。Ｘ線撮影装置は、Ｘ線透視を利用したＩＶＲ（Interventional Radiology）術をサポートすることができる。Ｘ線透視を利用したＩＶＲ術は、Ｘ線透視中に行われる、主に、カテーテルを利用した治療のことである。Ｘ線撮影装置は、Ｘ線透視を利用したＩＶＲ術において、時系列に複数の透視画像を生成してリアルタイムで表示する。

体内に挿入されたカテーテル等の医用デバイスを検出して、術者の作業を軽減することができる技術として、次のような技術がある。第１の技術は、カテーテル先端の移動速度に応じて表示画像の拡大率を変化させるものである。その他、第１の技術は、ライブ画像からガイドワイヤの先端領域を繰り返し抽出し、指定期間内に抽出された先端領域の軌跡を指定のタイミングで表示するものである。第２の技術は、医用デバイスが挿入され照射された画像から医用デバイスの先端部に当たる先端領域を抽出し、抽出した先端領域に基づいてスポット領域を設定し、スポット領域に対応する検出範囲のみＸ線照射を行うものである。

特開２０１５－１５０２０６号公報

本明細書及び図面に開示の実施形態が解決しようとする課題の一つは、術者が操作することなく医用デバイスの進行に合わせて表示画像の拡大率をダイナミックに適切に変更することができる。ただし、本明細書及び図面に開示の実施形態により解決しようとする課題は上記課題に限られない。後述する実施形態に示す各構成による各効果に対応する課題を、他の課題として位置づけることもできる。

実施形態に係るＸ線診断装置は、第１関心領域設定部と、撮像部と、第２関心領域設定部と、デバイス検出部と、拡大率変更部と、表示制御部とを備える。第１関心領域設定部は、被検体に関する３次元医用画像において第１の関心領域を設定する。撮像部は、第１の関心領域に基づいて被検体を撮像して、被検体に対する複数のＸ線画像を取得する。第２関心領域設定部は、撮像部の配置に基づいて第２の関心領域を設定する。デバイス検出部は、複数のＸ線画像において、被検体に挿入された医用デバイスを検出する。拡大率変更部は、検出された医用デバイスの位置に基づいて、複数のＸ線画像のうち第１のＸ線画像より後に取得される第２のＸ線画像の拡大率を変更する。表示制御部は、第２のＸ線画像のうち第２の関心領域に対応する部分に変更後の拡大率を適用した部分Ｘ線画像を表示部に表示させる。

図１は、実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す概略図。 図２は、実施形態に係るＸ線診断装置の一部の外観を示す斜視図。 図３は、実施形態に係るＸ線診断装置の構成及び機能を示すブロック図。 図４は、実施形態に係るＸ線診断装置の動作例をフローチャートとして示す図。 図５は、実施形態に係るＸ線診断装置において、第１の関心領域の中心を中心とした第２の関心領域が設定される場合を説明するための図。 図６は、実施形態に係るＸ線診断装置において、第１の関心領域の病変部を中心とした第２の関心領域が設定される場合を説明するための図。 図７は、実施形態に係るＸ線診断装置の第１変形例における表示例を示す図。 図８は、実施形態に係るＸ線診断装置の第２変形例における表示例を示す図。

以下、図面を参照しながら、Ｘ線診断装置、画像表示装置、及び画像表示プログラムの実施形態について詳細に説明する。

図１は、実施形態に係るＸ線診断装置の構成を示す概略図である。図２は、実施形態に係るＸ線診断装置の一部の外観を示す斜視図である。

図１及び図２に示すように、実施形態に係るＸ線診断装置１は、撮像、主にＸ線透視を利用したＩＶＲ術をサポートすることができる。ＩＶＲ術は、撮像中に行われる、主に、カテーテルを利用した治療のことである。Ｘ線診断装置１は、ＩＶＲ術において、Ｘ線透視中は時系列に複数フレームのＸ線透視画像を逐次（リアルタイムで）生成してそれを逐次表示する。

Ｘ線診断装置１は、撮像部５と、画像表示装置６とを備える。撮像部５は、Ｘ線発生部１０と、Ｘ線検出部２０と、Ｃアーム３０と、寝台装置４０と、高電圧発生部５０と、機構制御回路６０と、機構部７０と、画像処理部８０とを設ける。他方、画像表示装置６は、ディスプレイ９０と、入力インターフェース１００と、システム制御部１１０とを設ける。

撮像部５は、システム制御部１１０による制御の下、被検体（例えば、患者）を撮像して患者Ｐに対する複数のＸ線画像を取得する。例えば、撮像部５は、患者にＸ線透視のみを行って複数フレームのＸ線投影画像を取得する。また、撮像部５は、患者にＸ線透視及びＸ線撮影を行って複数フレームのＸ線投影画像と、１又は複数のＸ線撮影画像とを取得する。ここで、Ｘ線撮影は、診断に用いるＸ線画像の生成を目的とした撮像である。Ｘ線透視は、Ｘ線撮影より線量を低減させ、ＩＶＲ術の過程を示す複数フレームのＸ線画像の生成を目的とした撮像である。また、Ｘ線透視は、連続透視及びパルス透視に大別される。パルス透視とは、連続透視と異なり、断続する矩形波によりＸ線を断続的に照射する透視方法を意味する。パルス透視によれば、連続透視に比べ、透視画像の連続性（フレームレート）がやや劣るが患者に対する被曝線量を抑えることができる。

撮像部５のＸ線発生部１０は、Ｘ線管１１と、Ｘ線照射野絞り１２とを備える。Ｘ線管１１は、システム制御部１１０の制御に従って、患者Ｐに対してＸ線を照射する。Ｘ線管１１は、Ｘ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）より放出された熱電子を陽極と陰極の間に印加させた高電圧によって加速させてタングステン陽極に衝突させＸ線を発生させる。

Ｘ線照射野絞り１２は、システム制御部１１０の制御に従って絞りをスライドさせ、Ｘ線管１１から照射されたＸ線に対してＸ線錘（コーンビーム）を形成する。Ｘ線照射野絞り１２は、Ｘ線管１１と患者Ｐとの間に位置し、Ｘ線管１１から照射されたＸ線ビームを、患者Ｐの関心領域（後述する第１又は第２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。

Ｘ線検出部２０は、システム制御部１１０の制御に従って、患者Ｐを透過したＸ線を２次元的に検出する。Ｘ線検出部２０は、平面検出器（ＦＰＤ：Flat Panel Detector）２１と、ゲートドライバ２２と、画像データ生成部２３とを備える。

Ｘ線検出部２０には、Ｘ線を直接電荷に変換する直接変換方式と、光に変換した後電荷に変換する間接変換方式とがあり、実施形態では前者を例に説明するが後者であっても構わない。

平面検出器２１は、微小な素子を列方向及びライン方向に２次元的に配列して構成されたＸ線検出器の一例である。平面検出器２１の各素子は、Ｘ線検出素子と、光電膜と、電荷蓄積コンデンサと、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）とを備える。Ｘ線検出素子は、Ｘ線を感知する。光電膜は、入射Ｘ線量に応じて電荷を生成する。電荷蓄積コンデンサは、光電膜に発生した電荷を蓄積する。ＴＦＴは、電荷蓄積コンデンサに蓄積された電荷をＸ線透過像（透視画像又は撮影画像）の生データとして所定のタイミングで読み出す。なお、Ｘ線透視像の生データをＮＤＤ（Non Dosimeter Dosimetry）法を用いて変換して、Ｘ線透過像の表面線量データを生成してもよい。

ゲートドライバ２２は、平面検出器２１から電荷を取り出すために設置される。画像データ生成部２３は、Ｘ線検出部２０から出力されたＸ線透過像の生データ（又は表面線量データ）を基に、Ｘ線透過像の画像データを生成する。

画像データ生成部２３は、電荷・電圧変換回路と、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路と、パラレル・シリアル変換回路（全て図示省略）とを備える。電荷・電圧変換回路は、平面検出器２１から読み出された電荷を電圧に変換する。Ａ／Ｄ変換回路は、電荷・電圧変換回路の出力をデジタル信号に変換する。パラレル・シリアル変換回路は、平面検出器２１からライン単位でパラレルに読み出されるデジタル変換された画像データをシリアルな信号に変換する。

なお、Ｘ線診断装置１では、Ｘ線自動露出制御を行なうために、フォトピックアップ（例えば、蛍光採光型ファイバ形の検出器）Ｆを平面検出器２１の前面に組み込んでもよい。Ｘ線透視用のＸ線による検査の場合、平面検出器２１によってＸ線透視用のＸ線を検出して、その検出信号に基づいて、ディスプレイ９０の輝度が一定になるようにフィードバックループを構成する。又は、平面検出器２１で映像化された画素信号（又はビデオ信号）の平均値が一定になるようにフィードバックループを構成してもよい。

また、図１及び図２において、Ｘ線診断装置１が備えるＣアーム構造の撮像系は、Ｘ線発生部１０が天板４２の下方に位置するアンダーテーブルの場合を示す。しかしながらその場合に限定されるものではなく、Ｘ線発生部１０が天板４２の上方に位置するオーバーテーブルの場合であってもよい。

Ｃアーム３０は、Ｘ線発生部１０とＸ線検出部２０とを一体として保持する。なお、Ｘ線発生部１０とＸ線検出部２０とを一体として保持するアームは「Ｃ」形状のいわゆるＣアームに限定されるものではない。例えば、Ｘ線発生部１０とＸ線検出部２０とを一体として保持するアームは、「Ω」形状のいわゆるΩアームであってもよい。

寝台装置４０は、寝台本体４１と、天板４２とを備える。寝台本体４１は、天板４２を保持し、天板４２を動作させる各動力部を備える。天板４２は、患者Ｐを載置する。ここで、天板４２の短手方向をＸ軸方向と定義し、鉛直方向をＹ軸方向と定義し、天板４２の長手方向をＺ軸方向と定義する。Ｘ軸とＹ軸とＺ軸とは互いに直交する。

高電圧発生部５０は、システム制御部１１０の制御により、Ｘ線発生部１０のＸ線管１１に高電圧電力を供給する。

機構制御回路６０は、システム制御部１１０による制御により、機構部７０に電気を供給してＣアーム３０の回転を行わせたり、天板４２のスライドを行わせたりする動力回路である。

機構部７０は、Ｃアーム回転機構７１と、天板スライド機構７２とを備える。Ｃアーム回転機構７１は、機構制御回路６０を介したシステム制御部１１０の制御によって、Ｃアーム回転機構７１を構成する各動力部を動作させる。それにより、Ｃアーム回転機構７１は、Ｘ線発生部１０とＸ線検出部２０とを保持するＣアーム３０を、Ｃアーム３０の円弧方向への回転を行わせたり、Ｃアーム３０の支点を中心とする回転を行わせたりする。

Ｃアーム３０の円弧方向の回転は、ＣＲＡ（Cranial View）の向きの回転と、ＣＡＵ（Caudal View）の向きの回転とに対応する。Ｃアーム３０の支点中心の回転は、ＬＡＯ（Left Anterior Oblique View）の向きの回転と、ＲＡＯ（Right Anterior Oblique View）の向きの回転とに対応する。なお、Ｃアーム３０の円弧方向の回転が、ＬＡＯの向きの回転とＲＡＯの向きの回転とに対応し、Ｃアーム３０の支点中心の回転が、ＣＲＡの向きの回転とＣＡＵの向きの回転とに対応する構成を有していてもよい。

天板スライド機構７２は、機構制御回路６０を介したシステム制御部１１０の制御によって、天板４２を保持する寝台本体４１を構成する各動力部を動作させる。それにより、天板スライド機構７２は、寝台本体４１を左右方向（Ｘ軸方向）、上下方向（Ｙ軸方向）、体軸方向（Ｚ軸方向）にスライドさせることができる。

画像処理部８０は、画像メモリ８１と、画像演算回路８２とを備える。画像メモリ８１は、システム制御部１１０の制御によって、画像データ生成部２３からライン単位又はフレーム単位で順次出力される画像データを記憶する。

画像演算回路８２は、システム制御部１１０の制御によって、画像メモリ８１に記憶された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画像メモリ８１に記憶する。画像処理としては、Ｘ線透過像の画像データの拡大／諧調／空間ファイルタ処理、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、サブトラクション処理、ノイズを除去するための加算処理等が挙げられる。

画像表示装置６のディスプレイ９０は、システム制御部１１０による制御の下、画像処理部８０によって処理されたＸ線透過像の画像データに、システム制御部１１０から提供されたＸ線照射条件等のテキスト・図形情報を合成させて表示する。例えば、ディスプレイ９０は、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル、有機ＥＬ（Electro Luminescence）パネル、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等である。なお、ディスプレイ９０は、表示部の一例である。

入力インターフェース１００は、技師等の操作者によって操作が可能な入力医用デバイスと、入力医用デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力医用デバイスは、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面に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、音声入力回路等によって実現される。入力医用デバイスが術者等の操作者から入力操作を受け付けると、入力回路は当該入力操作に応じた電気信号を生成して処理回路１１１に出力する。

入力インターフェース１００は、操作者による操作により、患者Ｐの患者情報や、患者Ｐの観察対象部位に対して最適なＸ線照射条件等に応じた信号をシステム制御部１１０に送信する。患者情報としては、検査部位、検査方法、体格（体厚）、過去の診断履歴等が挙げられる。なお、入力インターフェース１００は、入力部の一例である。

システム制御部１１０は、処理回路１１１と、メインメモリ１１２とを備える。システム制御部１１０は、入力インターフェース１００から入力される操作者の指示に従って、Ｘ線診断装置１の全体の制御を行なう。

処理回路１１１は、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processor Unit）の他、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、及び、プログラマブル論理医用デバイス等の処理回路を意味する。プログラマブル論理医用デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理医用デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理医用デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等の回路が挙げられる。処理回路１１１は、メインメモリ１１２に記憶された、又は、処理回路１１１内に直接組み込まれたプログラムを読み出し実行することで後述する機能を実現する。なお、処理回路１１１は、表示制御部及び制御部の一例である。

また、処理回路１１１は、単一の処理回路によって構成されてもよいし、複数の独立した処理回路の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、複数のメインメモリ１１２が複数の処理回路の機能に対応するプログラムをそれぞれ記憶するものであってもよいし、１個のメインメモリ１１２が複数の処理回路の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。

メインメモリ１１２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。メインメモリ１１２は、ＵＳＢ（Universal Serial bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk）等の可搬型メディアを備えてもよい。メインメモリ１１２は、処理回路１１１において用いられる各種処理プログラム（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、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ９０への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力インターフェース１００によって行うことができるＧＵＩ（Graphic User Interface）を含めることもできる。なお、メインメモリ１１２は、記憶部の一例である。

続いて、Ｘ線診断装置１の構成及び機能について図３を用いて説明する。処理回路１１１がメインメモリ１１２に記憶された、又は、処理回路１１１内に直接組み込まれたコンピュータプログラムを実行することによって、Ｘ線診断装置１は、第１関心領域設定機能Ｆ１と、撮像制御機能Ｆ２と、第２関心領域設定機能Ｆ３と、デバイス検出機能Ｆ４と、拡大率変更機能Ｆ５と、表示制御機能Ｆ６とを実現する。なお、機能Ｆ１～Ｆ６の全部又は一部は、コンピュータプログラムの実行によって機能する場合に限定されず、Ｘ線診断装置１に備えられるＡＳＩＣ等の回路によって機能する場合であってもよい。

第１関心領域設定機能Ｆ１は、患者Ｐに関する３次元医用画像において第１の関心領域を設定する機能を含む。

撮像制御機能Ｆ２は、撮像部５の動作を制御して患者Ｐに関する撮像を実行させて、患者Ｐに対する複数のＸ線画像を取得する機能を含む。ここで、複数のＸ線画像は、複数フレームのＸ線透視画像のみを含む場合や、複数フレームのＸ線透視画像に加え１又は複数のＸ線撮影画像を含む場合もある。以下、複数のＸ線画像が複数フレームのＸ線透視画像のみを含む場合を例にとって説明する。

第２関心領域設定機能Ｆ３は、撮像部５の配置に基づいて、撮像制御機能Ｆ２によって取得された複数フレームのＸ線透視画像のうち所定のＸ線透視画像（以下、「第１のＸ線透視画像」と呼ぶ）における第１の関心領域内に第２の関心領域を設定する機能を含む。なお、第１のＸ線透視画像は第１のＸ線画像の一例である。

デバイス検出機能Ｆ４は、第１のＸ線透視画像において、患者Ｐに挿入された医用デバイスを検出する機能を含む。ここで、患者Ｐに挿入される医用デバイスは、穿刺針やカテーテルなどを含む。以下、医用デバイスが穿刺針Ｎである場合を例にとって説明する。

拡大率変更機能Ｆ５は、デバイス検出機能Ｆ４によって検出された穿刺針Ｎの位置に基づいて、第１のＸ線透視画像より後に取得されるＸ線透視画像（以下、「第２のＸ線透視画像」と呼ぶ）の拡大（Zoom-in）率を設定する機能を含む。なお、第２のＸ線透視画像は第２のＸ線画像の一例である。

表示制御機能Ｆ６は、第２のＸ線透視画像のうち第２の関心領域に対応する部分を示す部分Ｘ線透視画像を部分Ｘ線画像として、変更後の拡大率でディスプレイ９０に表示させる機能を含む。

続いて、図４～図６を用いて、Ｘ線診断装置１の動作を説明する。図４は、Ｘ線診断装置１の動作をフローチャートとして示す。図４において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

第１関心領域設定機能Ｆ１は、患者Ｐに関する３次元医用画像において第１の関心領域を設定する（ステップＳＴ１）。具体的には、第１関心領域設定機能Ｆ１は、３次元医用画像として３次元血管画像を取得する。例えば、第１関心領域設定機能Ｆ１は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置などによって患者Ｐの病変部を含む領域を撮像することで生成された、造影剤非存在下の３次元画像（３Ｄマスク画像）と、造影剤存在下の３次元画像（３Ｄコントラスト画像）とをメインメモリ１１２から取得する。そして、第１関心領域設定機能Ｆ１は、３次元マスク画像と３次元コントラスト画像とをサブトラクションすることで、３次元血管画像を取得する。なお、３次元画像（３次元血管画像、３次元マスク画像、３次元コントラスト画像）は、Ｘ線ＣＴ装置により生成された３次元画像に限定されるものではなく、例えば、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置などによって生成された３次元画像であってもよい。

そして、第１関心領域設定機能Ｆ１は、３次元血管画像をディスプレイ９０に表示させる。そして、第１関心領域設定機能Ｆ１は、術者により第１の関心領域の設定を受け付ける。

撮像制御機能Ｆ２は、撮像部５の動作を制御して患者Ｐに関する撮像、例えばＸ線透視を開始させて（ステップＳＴ２）、第ｎ（ｎ＝１，２，…）フレームのＸ線透視画像を取得する（ステップＳＴ３）。表示制御機能Ｆ６は、ステップＳＴ３によって取得された第ｎフレームのＸ線透視画像を、初期の拡大率（１００％）又はステップＳＴ９による変更後の拡大率（１００％を超える）でディスプレイ９０に表示させる（ステップＳＴ４）。

撮像制御機能Ｆ２は、ステップＳＴ２によって開始されたＸ線透視を継続するか否かを判断する（ステップＳＴ５）。例えば、撮像制御機能Ｆ２は、入力インターフェース１００を介してＸ線透視の終了指示が行われた場合にＸ線透視を終了すると判断する。

ステップＳＴ５の判断にてＹＥＳ、つまり、Ｘ線透視を継続すると判断された場合、第２関心領域設定機能Ｆ３は、撮像部５の配置に基づいて、撮像部５によるＸ線照射の画角を変更しない範囲で、ステップＳＴ３によって取得されたＸ線透視画像における第１の関心領域内に第２の関心領域を設定する（ステップＳＴ６）。デバイス検出機能Ｆ４は、ステップＳＴ３によって取得された第ｎフレームのＸ線透視画像において、患者Ｐに挿入された穿刺針Ｎを検出する（ステップＳＴ７）。

拡大率変更機能Ｆ５は、ステップＳＴ７によって検出された穿刺針Ｎの位置、例えば、先端位置が、第２の関心領域内か否かを判断する（ステップＳＴ８）。ステップＳＴ８の判断にてＹＥＳ、つまり、穿刺針Ｎの位置が、第２の関心領域内であると判断される場合（図５（Ｂ）及び図６（Ｂ）に図示）、拡大率変更機能Ｆ５は、ステップＳＴ３によって取得されたＸ線透視画像より後のフレームで取得されるＸ線透視画像を拡大するための拡大率を変更する（ステップＳＴ９）。そして、撮像制御機能Ｆ２は、第ｎフレームの次の第ｎ＋１フレームにおいて（ステップＳＴ１０）、第ｎ＋１フレームのＸ線透視画像を取得する（ステップＳＴ３）。そして、表示制御機能Ｆ６は、第ｎ＋１フレームのＸ線透視画像のうち第２の関心領域に対応する部分に、ステップＳＴ９による変更後の拡大率を適用した部分Ｘ線透視画像をディスプレイ９０に表示させる（ステップＳＴ４）。

一方で、ステップＳＴ８の判断にてＮＯ、つまり、穿刺針Ｎの先端位置が、第２の関心領域内ではないと判断される場合（図５（Ａ）及び図６（Ａ）に図示）、拡大率変更機能Ｆ５は、ステップＳＴ３によって取得されたＸ線透視画像より後のフレームで取得されるＸ線透視画像の拡大率を変更せずに維持する（ステップＳＴ１１）。そして、撮像制御機能Ｆ２は、第ｎフレームの次の第ｎ＋１フレームにおいて（ステップＳＴ１０）、第ｎ＋１フレームのＸ線透視画像を取得する（ステップＳＴ３）。そして、表示制御機能Ｆ６は、第ｎ＋１フレームのＸ線透視画像のうち第２の関心領域に対応する部分に、非変更の拡大率を適用した部分Ｘ線透視画像をディスプレイ９０に表示させる（ステップＳＴ４）。

なお、ステップＳＴ５～ＳＴ９，ＳＴ１１における第２の関心領域Ｒ２の設定と拡大率の決定とは、連続するフレームごとに行ってもよいし、数フレームの間隔を空けて行ってもよい。

ここで、図５及び図６を用いて図４に示すステップＳＴ５～ＳＴ９，ＳＴ１１について説明する。図５は、第１の関心領域Ｒ１の中心を中心とした第２の関心領域Ｒ２が設定される場合を示す。図６は、第１の関心領域Ｒ１の病変部Ｋを中心とした第２の関心領域Ｒ２が設定される場合を示す。

まず、図５について説明する。穿刺手技の初期過程に対応するフレームでは、図５（Ａ）の左側に示すようなＸ線透視画像がディスプレイ９０に表示される。術者は、このＸ線透視画像を観察しながら、指定された病変部Ｋに向かう穿刺ガイドＬに沿って穿刺針Ｎを進める。このようなＸ線透視画像において、第２関心領域設定機能Ｆ３は、図５（Ａ）の右側に示すように、第１の関心領域Ｒ１の中心を中心とする矩形の第２の関心領域Ｒ２を設定する。なお、第２の関心領域Ｒ２のサイズは、第１の関心領域Ｒ１より小さければよい。そして、Ｘ線透視画像上の穿刺針Ｎの先端位置が第２の関心領域Ｒ２内に存在しないと判断される。その場合は、拡大率変更機能Ｆ５は、図４のステップＳＴ１１で説明したように、次のフレームのＸ線透視画像についての拡大率を変更しない。

Ｘ線透視中の穿刺手技が進むと、図５（Ｂ）の左側に示すようなＸ線透視画像がディスプレイ９０に表示される。このようなＸ線透視画像において、図５（Ｂ）の右側に示すように、Ｘ線透視画像上の穿刺針Ｎの先端位置が第２の関心領域Ｒ２内に存在すると判断される。その場合は、拡大率変更機能Ｆ５は、図４のステップＳＴ９で説明したように、次のフレームのＸ線透視画像についての拡大率を変更する。拡大率は、Ｒ１のサイズ／Ｒ２のサイズでよい。

また、Ｘ線透視中の穿刺手技がさらに進むと、図５（Ｃ）の左側に示すような変更後の拡大率が適用された部分Ｘ線透視画像がディスプレイ９０に表示される。術者は、変更後の拡大率が適用された部分Ｘ線透視画像を観察しながら、指定された病変部Ｋに向かう穿刺ガイドＬに沿って穿刺針Ｎを進めることができる。このような部分Ｘ線透視画像において、第２関心領域設定機能Ｆ３は、図５（Ｃ）の右側に示すように、第２の関心領域Ｒ２の中心を中心とする矩形の第２の関心領域Ｒ２´をさらに設定する。そして、Ｘ線透視画像上の穿刺針Ｎの先端位置が第２の関心領域Ｒ２´内に存在しないと判断される。その場合は、拡大率変更機能Ｆ５は、図４のステップＳＴ１１で説明したように、次のフレームのＸ線透視画像についての拡大率を変更しない。なお、Ｘ線透視中の穿刺手技がさらに進んでＸ線透視画像上の穿刺針Ｎの先端位置が第２の関心領域Ｒ２´内に存在すると判断された段階で、拡大率変更機能Ｆ５は、図４のステップＳＴ９で説明したように、次のフレームのＸ線透視画像についての拡大率を変更する。

図５を用いて説明したように、画像表示装置６は、Ｘ線の照射領域である第１の関心領域Ｒ１の画角を固定した上で、Ｘ線透視画像上の穿刺針Ｎの先端位置に応じて関心領域をダイナミックに変更する。また、画像表示装置６は、穿刺針Ｎの進行（病変部Ｋに近づく過程）に応じたＸ線透視画像の拡大の他に、穿刺針Ｎの後退（病変部Ｋから離れる過程）に応じたＸ線透視画像の縮小（Zoom-out）を行うこともできる。例えば、穿刺針Ｎの先端位置が病変部Ｋから離れる場合において、第２の関心領域Ｒ２内にあった穿刺針Ｎの先端位置が第２の関心領域Ｒ２内から消失した場合に、第２関心領域設定機能Ｆ３は、撮像部５の配置に基づいて、Ｘ線透視画像における第１の関心領域Ｒ１を含む範囲に第２の関心領域Ｒ２を設定する。そして、拡大率変更機能Ｆ５は、検出された穿刺針Ｎの先端位置に基づいて、その後のＸ線透視画像の拡大率（１００％未満）を変更する。

また、画像表示装置９は、拡大率変更後、変更後の拡大率で生成された部分Ｘ線透視画像（図５（Ｃ）の左側）をディスプレイ９０に表示するものとするが、その場合に限定されるものではない。例えば、画像表示装置９は、拡大率変更後に、部分Ｘ線透視画像（図５（Ｃ）の左側）と、変更前の拡大率で生成されたＸ線透視画像（図５（Ｂ）の左側）とを並列表示してもよい。また、部分Ｘ線透視画像（図５（Ｃ）の左側）のみをディスプレイ９０に表示する場合は、画像表示装置６の撮像制御機能Ｆ２はＸ線照射野絞り１２の動作を制御して、第１の関心領域Ｒ１内であって第２の関心領域Ｒ２外の領域へのＸ線を遮蔽することもできる。これにより、患者Ｐへの不要被ばくを低減することもできる。

続いて、図６について説明する。穿刺手技の初期過程に対応するフレームでは、図６（Ａ）の左側に示すようなＸ線透視画像がディスプレイ９０に表示される。術者は、このＸ線透視画像を観察しながら、指定された病変部Ｋに向かう穿刺ガイドＬに沿って穿刺針Ｎを進める。このようなＸ線透視画像において、第２関心領域設定機能Ｆ３は、図６（Ａ）の右側に示すように、病変部Ｋを中心とする矩形の第２の関心領域Ｒ２を設定する。なお、第２の関心領域Ｒ２のサイズは、第１の関心領域Ｒ１より小さければよい。そして、Ｘ線透視画像上の穿刺針Ｎの先端位置が第２の関心領域Ｒ２内に存在しないと判断される。その場合は、拡大率変更機能Ｆ５は、図４のステップＳＴ１１で説明したように、次のフレームのＸ線透視画像についての拡大率を変更しない。

Ｘ線透視中の穿刺手技が進むと、図６（Ｂ）の左側に示すようなＸ線透視画像がディスプレイ９０に表示される。このようなＸ線透視画像において、図６（Ｂ）の右側に示すように、Ｘ線透視画像上の穿刺針Ｎの先端位置が第２の関心領域Ｒ２内に存在すると判断される。その場合は、拡大率変更機能Ｆ５は、図４のステップＳＴ９で説明したように、次のフレームのＸ線透視画像についての拡大率を変更する。拡大率は、Ｒ１のサイズ／Ｒ２のサイズでよい。

また、Ｘ線透視中の穿刺手技がさらに進むと、図６（Ｃ）の左側に示すような変更後の拡大率が適用された部分Ｘ線透視画像がディスプレイ９０に表示される。術者は、変更後の拡大率が適用された部分Ｘ線透視画像を観察しながら、指定された病変部Ｋに向かう穿刺ガイドＬに沿って穿刺針Ｎを進めることができる。このような部分Ｘ線透視画像において、第２関心領域設定機能Ｆ３は、図６（Ｃ）の右側に示すように、病変部Ｋを中心とする矩形の第２の関心領域Ｒ２´をさらに設定する。そして、Ｘ線透視画像上の穿刺針Ｎの先端位置が第２の関心領域Ｒ２´内に存在しないと判断される。その場合は、拡大率変更機能Ｆ５は、図４のステップＳＴ１１で説明したように、次のフレームのＸ線透視画像についての拡大率を変更しない。なお、Ｘ線透視中の穿刺手技がさらに進んでＸ線透視画像上の穿刺針Ｎの先端位置が第２の関心領域Ｒ２´内に存在すると判断された段階で、拡大率変更機能Ｆ５は、図４のステップＳＴ９で説明したように、次のフレームのＸ線透視画像についての拡大率を変更する。

図６を用いて説明したように、画像表示装置６は、Ｘ線の照射領域である第１の関心領域Ｒ１内で病変部Ｋを中心に固定した上で、Ｘ線透視画像上の穿刺針Ｎの先端位置に応じて関心領域をダイナミックに変更する。また、画像表示装置６は、穿刺針Ｎの進行（病変部Ｋに近づく過程）に応じたＸ線透視画像の拡大の他に、穿刺針Ｎの後退（病変部Ｋから離れる過程）に応じたＸ線透視画像の縮小を行うこともできる。例えば、穿刺針Ｎの先端位置が病変部Ｋから離れる場合において、第２の関心領域Ｒ２内にあった穿刺針Ｎの先端位置が第２の関心領域Ｒ２内から消失した場合に、第２関心領域設定機能Ｆ３は、撮像部５の配置に基づいて、Ｘ線透視画像における第１の関心領域Ｒ１を含む範囲に第２の関心領域Ｒ２を設定する。そして、拡大率変更機能Ｆ５は、検出された穿刺針Ｎの先端位置に基づいて、その後のＸ線透視画像の拡大率（１００％未満）を変更する。

また、画像表示装置９は、拡大率変更後、変更後の拡大率で生成された部分Ｘ線透視画像（図６（Ｃ）の左側）をディスプレイ９０に表示するものとするが、その場合に限定されるものではない。例えば、画像表示装置９は、拡大率変更後に、部分Ｘ線透視画像（図６（Ｃ）の左側）と、変更前の拡大率で生成されたＸ線透視画像（図６（Ｂ）の左側）とを並列表示してもよい。また、部分Ｘ線透視画像（図６（Ｃ）の左側）のみをディスプレイ９０に表示する場合は、画像表示装置６の撮像制御機能Ｆ２はＸ線照射野絞り１２の動作を制御して、第１の関心領域Ｒ１内であって第２の関心領域Ｒ２外の領域へのＸ線を遮蔽することもできる。これにより、患者Ｐへの不要被ばくを低減することもできる。

Ｘ線診断装置１によれば、術者が操作することなく穿刺針Ｎの進行に合わせてＸ線透視画像の拡大率をダイナミックに適切に変更することができる。

（第１変形例）
前述では、Ｃアーム３０を固定して、つまり、Ｘ線照射方向を固定してＸ線透視を行う場合の第２の関心領域の設定と拡大率の決定とについて説明した。しかしながら、その場合に限定されるものではない。例えば、Ｘ線透視中に、Ｃアーム３０を移動（円弧動又は回転動）させて穿刺針Ｎの先端などを異なる方向のＸ線透視画像で確認する場合がある。その場合には、表示制御機能Ｆ６は、第１のＸ線照射方向における穿刺針Ｎの最終位置に応じた拡大率をＸ線透視画像に適用した部分Ｘ線透視画像（図７の左側）と、第２のＸ線照射方向における穿刺針Ｎの現在位置に応じた拡大率をＸ線透視画像に適用した部分Ｘ線透視画像（図７の右側）とをディスプレイ９０に並列表示させればよい。つまり、拡大率変更機能Ｆ５は、Ｘ線照射方向が変更される都度、Ｘ線透視画像の拡大率を初期の拡大率（１００％）に戻した上で、検出された穿刺針Ｎの先端位置に基づいて、後に取得されるＸ線透視画像の拡大率を変更する。図７は、第１のＸ線照射方向から第２のＸ線照射方向に変更後における表示例を示す。

また、拡大率変更機能Ｆ５は、Ｘ線照射方向の変更前のＸ線透視画像における穿刺針Ｎの先端位置に基づいて３次元データ上で穿刺針Ｎの先端位置を算出し、これに基づいてＸ線照射方向の変更後のＸ線透視画像における穿刺針Ｎの先端位置を算出して予め拡大率を算出することもできる。これにより、拡大率変更機能Ｆ５は、Ｘ線照射方向の変更後において、当初から拡大率を変更することができる。

さらに、拡大率変更機能Ｆ５は、Ｘ線照射方向ごとに最後に適用された拡大率をメインメモリ１１２に記憶させておき、当該Ｘ線照射方向に戻した場合に、記憶された拡大率を当初から適用することもできる。

Ｘ線診断装置１の第１変形例によれば、Ｘ線透視中にＸ線照射方向が変更された場合であっても、術者が操作することなく穿刺針Ｎの進行に合わせてＸ線透視画像の拡大率をダイナミックに適切に変更することができる。

（第２変形例）
患者Ｐの病変部に１つの穿刺針を穿刺する場合もあるが、病変部に複数の穿刺針を穿刺する場合もある。その場合、Ｘ線診断装置１は、第１の穿刺針Ｎ１による穿刺手技において図４に示す動作を行った後で、第２の穿刺針Ｎ２による穿刺手技において図４に示す動作を行えばよい。図８は、第１の穿刺針Ｎ１の穿刺終了後であって、第２の穿刺針の進行中における表示例を示す。表示制御機能Ｆ６は、図８の左側に示すように、第１の穿刺針Ｎ１の最終位置に応じた拡大率が適用された部分Ｘ線透視画像をディスプレイ９０に表示させる。なお、第１の穿刺針Ｎ１は第１の医用デバイスの一例であり、第２の穿刺針Ｎ２は第２の医用デバイスの一例である。

また、表示制御機能Ｆ６は、図８の右側に示すように、第２の穿刺針Ｎ２の現在位置に応じて拡大率が適用された部分Ｘ線透視画像を生成してディスプレイ９０に表示させる。つまり、表示制御機能Ｆ６は、第１の穿刺針Ｎ１の最終位置に応じた拡大率をＸ線透視画像に適用した部分Ｘ線透視画像と、第２の穿刺針Ｎ２の現在位置に応じた拡大率をＸ線透視画像に適用した部分Ｘ線透視画像（又は、Ｘ線透視画像）とをディスプレイ９０に並列表示させる。これにより、術者は、左側の画像により第１の穿刺針Ｎ１が病変部からずれていないかを確認しながら、右側の画像を確認しながら第２の穿刺針Ｎを病変部に向かって進行することができる。

Ｘ線診断装置１の第２変形例によれば、複数の穿刺針Ｎ１，Ｎ２を穿刺する手技の場合であっても、術者が操作することなく穿刺針Ｎ１，Ｎ２の進行に合わせてＸ線透視画像の拡大率をダイナミックに適切に変更することができる。

なお、第１関心領域設定機能Ｆ１は、第１関心領域設定部の一例である。撮像制御機能Ｆ２は、撮像制御部の一例である。第２関心領域設定機能Ｆ３は、第２関心領域設定部の一例である。デバイス検出機能Ｆ４は、デバイス検出部の一例である。拡大率変更機能Ｆ５は、拡大率変更部の一例である。表示制御機能Ｆ６は、表示制御部の一例である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、術者が操作することなく医用デバイス（例えば、穿刺針、カテーテル）の進行に合わせて表示画像の拡大率をダイナミックに適切に変更することができる。

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、実施形態同士の組み合わせ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。

１…Ｘ線診断装置
５…撮像部
６…画像表示装置
９０…ディスプレイ
１１０…システム制御部
１１１…処理回路
Ｆ１…第１関心領域設定機能
Ｆ２…撮像制御機能
Ｆ３…第２関心領域設定機能
Ｆ４…デバイス検出機能
Ｆ５…拡大率変更機能
Ｆ６…表示制御機能

Claims (9)

1. 被検体に関する３次元医用画像において第１の関心領域を設定する第１関心領域設定部と、
   前記第１の関心領域に基づいて前記被検体を撮像して、前記被検体に対する複数のＸ線画像を取得する撮像部と、
   前記撮像部の配置に基づいて第２の関心領域を設定する第２関心領域設定部と、
   前記複数のＸ線画像において、前記被検体に挿入された医用デバイスを検出するデバイス検出部と、
   前記検出された医用デバイスの位置に基づいて、前記複数のＸ線画像のうち第１のＸ線画像より後に取得される第２のＸ線画像の拡大率を変更する拡大率変更部と、
   前記第２のＸ線画像のうち前記第２の関心領域に対応する部分に前記変更後の拡大率を適用した部分Ｘ線画像を表示部に表示させる表示制御部と、
   を備えるＸ線診断装置。
2. 前記第２関心領域設定部は、前記撮像部によるＸ線照射の画角を変更しない範囲で、前記第１の関心領域内に前記第２の関心領域を設定する、
   請求項１に記載のＸ線診断装置。
3. 前記第２関心領域設定部は、前記第２の関心領域を、Ｘ線画像上の前記第１の関心領域の中心を中心とする矩形として設定する、
   請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
4. 前記第２関心領域設定部は、前記第２の関心領域を、Ｘ線画像上の病変部を中心とする矩形として設定する、
   請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
5. 前記表示制御部は、前記部分Ｘ線画像と、前記第２のＸ線画像とを前記表示部に並列表示させる、
   請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
6. 前記表示制御部は、第１のＸ線照射方向における前記医用デバイスの最終位置に応じた拡大率を前記第２のＸ線画像に適用した前記部分Ｘ線画像と、第２のＸ線照射方向における前記医用デバイスの現在位置に応じた拡大率を前記第２のＸ線画像に適用した前記部分Ｘ線画像とを前記表示部に並列表示させる、
   請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
7. 前記表示制御部は、第１の医用デバイスの最終位置に応じた拡大率を前記第２のＸ線画像に適用した前記部分Ｘ線画像と、第２の医用デバイスの現在位置に応じた拡大率を前記第２のＸ線画像に適用した前記部分Ｘ線画像とを前記表示部に並列表示させる、
   請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
8. 被検体に関する３次元医用画像において第１の関心領域を設定する第１関心領域設定部と、
   前記第１の関心領域に基づいて前記被検体を撮像して前記被検体に対する複数のＸ線画像を取得する撮像部の配置に基づいて、第２の関心領域を設定する第２関心領域設定部と、
   前記複数のＸ線画像において、前記被検体に挿入された医用デバイスを検出するデバイス検出部と、
   前記検出された医用デバイスの位置に基づいて、前記複数のＸ線画像のうち第１のＸ線画像より後に取得される第２のＸ線画像の拡大率を変更する拡大率変更部と、
   前記第２のＸ線画像のうち前記第２の関心領域に対応する部分に前記変更後の拡大率を適用した部分Ｘ線画像を表示部に表示させる表示制御部と、
   を備える画像表示装置。
9. コンピュータに、
   被検体に関する３次元医用画像において第１の関心領域を設定する機能と、
   前記第１の関心領域に基づいて前記被検体を撮像して前記被検体に対する複数のＸ線画像を取得する撮像部の配置に基づいて、第２の関心領域を設定する機能と、
   前記複数のＸ線画像において、前記被検体に挿入された医用デバイスを検出する機能と、
   前記検出された医用デバイスの位置に基づいて、前記複数のＸ線画像のうち第１のＸ線画像より後に取得される第２のＸ線画像の拡大率を変更する機能と、
   前記第２のＸ線画像のうち前記第２の関心領域に対応する部分に前記変更後の拡大率を適用した部分Ｘ線画像を表示部に表示させる機能と、
   を実現させる画像表示プログラム。