JP2024038841A - 医用画像処理装置、ｘ線診断装置、及び、医用画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】Ｘ線画像として表示された領域を注視している術者等のユーザに、当該領域以外におけるイベントの発生を報知すること。【解決手段】実施形態に係る医用画像処理装置は、画像取得部と、領域特定部と、差分抽出部と、変化検出部と、表示制御部と、を備える。画像取得部は、被検体のＸ線画像を取得する。領域特定部は、Ｘ線画像のうち、ユーザが注視している領域以外の領域である注視外領域を特定する。差分抽出部は、注視外領域からＸ線画像のフレーム間の差分を抽出する。変化検出部は、差分に基づいて、所定数以上の連続するフレームに亘って変化する箇所を検出する。表示制御部は、箇所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、医用画像処理装置、Ｘ線診断装置、及び、医用画像処理プログラムに関する。

Ｘ線診断装置を用いて血管を手術する際には、カテーテルによる穿孔や、血栓が飛ぶなどのリスクに備えて、状態管理を行うことが重要である。例えば、コイル留置術中には、カテーテルのアンカーポイントを見たい、血栓が飛ぶなどのイベントを捉えたいなどの要求がある。
術中の状態管理は重要であり、手技の影響を監視することが必要になるが、術者の経験及び術中の目視に頼っているのが現状である。

実際の治療の際には、術者は、治療中の部位の表示画像を注視するが、治療中の部位以外の血管にて発生したイベント（血栓が飛ぶなど）を見逃してしまう恐れがある。

特開２０２０－１７１７１６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、Ｘ線画像として表示された領域に注視している術者等のユーザに、当該領域以外におけるイベントの発生を報知することである。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ない。後述する各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付けることもできる。

実施形態に係る医用画像処理装置は、画像取得部と、領域特定部と、差分抽出部と、変化検出部と、表示制御部とを備える。画像取得部は、被検体のＸ線画像を取得する。領域特定部は、Ｘ線画像のうち、ユーザが注視している領域以外の領域である注視外領域を特定する。差分抽出部は、注視外領域からＸ線画像のフレーム間の差分を抽出する。変化検出部は、差分に基づいて、所定数以上の連続するフレームに亘って変化する箇所を検出する。表示制御部は、箇所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ＩＶＵＳカテーテル及び血管の画像を示す図。 図６は、実施形態に係る血管詳細情報からのリスク評価の具体例を示す図。 図７は、実施形態に係る実施形態に係るＭＡＦ視野及び通常視野を示す図。 図８は、実施形態に係る血管内外のエリア判定及びデバイス検出の手順を示す図。 図９は、実施形態に係る動き検知を説明するための図。 図１０は、実施形態に係る動きキャンセルを説明するための図。 図１１は、実施形態に係るデバイス除外判定を説明するための図。 図１２は、実施形態に係る動き検出対象範囲の手動設定を説明するための図。 図１３は、実施形態に係る検出イベントの警告方法を示す図。

以下、図面を参照しながら、医用画像処理装置、Ｘ線診断装置、及び、医用画像処理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。

ここで、本実施形態に係るＸ線診断装置は、Ｘ線管とその出力を制御する制御部とを備え、撮像を行うことができる装置を意味する。例えば、本実施形態に係るＸ線診断装置は、単純Ｘ線撮影装置（例えば、レントゲン撮影装置）と、循環器Ｘ線撮影装置（例えば、Ｘ線アンギオグラフィ装置）と、消化器Ｘ線撮影装置（例えば、Ｘ線ＴＶ装置）と、乳房Ｘ線撮影装置（例えば、マンモグラフィ装置）を含む。以下、本実施形態に係るＸ線診断装置が循環器Ｘ線撮影装置である場合について説明するが、その場合に限定されるものではない。

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（Interventional Radiology）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、実施形態に係る医用画像処理装置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、医用画像処理装置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のＸ線画像を取得する。例えば、撮像部５は、患者ＰにＸ線透視のみを行って複数フレームのＸ線透視画像を取得する。また、撮像部５は、患者ＰにＸ線透視及びＸ線撮影を行って複数フレームのＸ線透視画像と、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、Ｘ線透視画像のフレームの連続性（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（Ｘ線透視画像又はＸ線撮影画像）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）ＦＰ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の制御により、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を患者Ｐの左右方向（Ｘ軸方向）、鉛直方向（Ｙ軸方向）、患者Ｐの体軸方向（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に記憶させる。画像処理としては、Ｘ線透過像の画像データの拡大／階調／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。

医用画像処理装置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、プログラムは、医用画像処理プログラムの一例である。

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。

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。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である。

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、情報取得機能Ｆ１と、リスク評価機能Ｆ２と、画像取得機能Ｆ３と、領域特定機能Ｆ４と、差分抽出機能Ｆ５と、変化検出機能Ｆ６と、リスク判定機能Ｆ７と、表示制御機能Ｆ８と、記憶制御機能Ｆ９とを実現する。なお、機能Ｆ１～Ｆ９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。

情報取得機能Ｆ１は、血管情報収集装置７から患者Ｐにおける血管の状態を示す血管情報を取得する機能を含む。血管情報収集装置７は、例えば、ＩＶＵＳ（Intra Vascular Ultra Sound：血管内超音波）、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography：光干渉断層撮影）等の装置である。なお、血管情報収集装置７が収集した血管情報を他の記憶装置（例えば、データサーバ）に格納しておいて、情報取得機能Ｆ１は、当該記憶装置から血管情報を取得してもよい。
リスク評価機能Ｆ２は、情報取得機能Ｆ１が取得した血管情報に基づいて、当該血管情報に含まれる血管画像を分割したエリアごとにリスクを評価する機能を含む。
画像取得機能Ｆ３は、撮像部５から患者ＰのＸ線画像を取得する機能を含む。
領域特定機能Ｆ４は、画像取得機能Ｆ３が取得したＸ線画像のうち、術者が注視している領域以外の領域である注視外領域を特定する機能を含む。

差分抽出機能Ｆ５は、領域特定機能Ｆ４が特定した注視外領域からＸ線画像のフレーム間の差分を抽出する機能を含む。
変化検出機能Ｆ６は、差分抽出機能Ｆ５が抽出した差分に基づいて、所定数以上の連続するフレームに亘って変化する箇所を検出する機能を含む。
リスク判定機能Ｆ７は、リスク評価機能Ｆ２による評価結果である、血管画像を分割したエリアごとに評価されたリスクに基づいて、Ｘ線画像のフレームを分割したエリアごとのリスクを判定する機能を含む。
表示制御機能Ｆ８は、変化検出機能Ｆ６が検出した、変化する箇所をディスプレイ９０に表示させる機能を含む。また、表示制御機能Ｆ８は、リスク判定機能Ｆ７による判定結果である、フレームを分割したエリアごとのリスクに応じた表示態様により、当該エリアをディスプレイ９０に表示させる機能を含む。
記憶制御機能Ｆ９は、必要な情報をメインメモリ１１２に記憶させる。

ここで、実施形態に係る医用画像処理の対象となる血管について説明する。一般的に血管治療を行う、頭部、胸部、腹部、下肢の血管を対象とする。呼吸、脈拍、心拍等による動きの大きい胸部、腹部等については、被検体の心電波形との同期撮影（ＥＣＧ同期）や、Ｘ線透視画像に描出されるデバイスを仮想的に静止したかのように見せる画像処理技術等の技術を組み合わせることによって、対象となる血管の位置が動いていない、リアルタイムのＸ線透視画像を取得することを前提とする。

心電波形との同期撮影では、Ｘ線診断装置は、被検体の心電波形（Electrocardiogram：ＥＣＧ）に同期して特定の心時相（フェーズ）で被検体にＸ線を照射する。ここで、心臓には、心室拡張末期などの、心臓の動きが比較的小さい期間があり、この期間にＸ線照射を行うと、動きボケの小さいＸ線透視画像を収集することができる。これにより、動いていない血管を観察することができる。また、Ｘ線透視画像に描出されるデバイスを仮想的に静止したかのように見せる画像処理技術では、例えば、血管を内部から広げるためのステントに備えられた２点のバルーンマーカをＸ線透視画像上で検出し、順次収集されるＸ線透視画像における当該マーカの位置が過去画像と略同位置となるように画像変形や位置合わせの処理を施す。これにより、当該マーカを備えるデバイスが仮想的に止まって見える。また、例えば、２点のマーカの位置が同じ位置になるように補正された複数のＸ線透視画像を加算平均することにより、デバイスを強調して表示する技術がある。これにより、リアルタイムにステントの視認性を向上させることができる。

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である。ここでは、動作の概要を説明し、各ステップの処理の詳細は後述する。

ステップＳ１で、情報取得機能Ｆ１は、事前に血管情報収集装置７から被検体である患者Ｐの血管内の状態を示す血管詳細情報を取得し、リスク評価機能Ｆ２は、血管詳細情報からリスクを抽出し、当該リスクのある箇所をマップ化する。リスク評価機能Ｆ２は、例えば、ＩＶＵＳカテーテルの選択位置と、血管詳細情報とから検出したリスク箇所を点数付けし、当該点数をリスク箇所の位置にマッピングした２Ｄ画像（以下、「リスクマップ」という）を作成し、当該リスクマップを術前情報としてメインメモリ１１２に記憶させる。なお、血管詳細情報は、血管情報の一例である。

次に、ステップＳ２で、画像取得機能Ｆ３は、画像処理部８０から、患者Ｐの、Ｘ線透視によるリアルタイム画像（以下、「Ｘ線透視画像」という）を取得する。なお、画像取得機能Ｆ３は、画像処理部８０から、患者ＰのＸ線撮影画像を取得してもよい。また、Ｘ線透視画像、及び、Ｘ線撮影画像は、Ｘ線画像の一例である。

そして、ステップＳ３で、領域特定機能Ｆ４は、取得したＸ線透視画像のうち、術者が注視している領域以外の領域である注視外領域を特定する。Ｘ線画像の収集において使用された高精細検出器、ＭＡＦ（Micro Angiographic Fluoroscope）等の視野領域については術者が注視しているので、領域特定機能Ｆは、例えば、当該視野領域以外を注視外領域として特定してもよい。カテーテルは術者が注視しているので、領域特定機能Ｆは、例えば、カテーテルの先端の中心から所定距離内の範囲以外を注視外領域として特定してもよい。さらに、領域特定機能Ｆは、血管又はその周辺において動きのある箇所から所定距離内の範囲を注視外領域に含めてもよい。

続いて、ステップＳ４で、差分抽出機能Ｆ５は、特定した注視外領域からＸ線透視画像のフレーム間の差分を抽出する。差分抽出機能Ｆは、例えば、注視外領域をエリアに分割し、各フレームのエリアごとに平均階調値を算出し、前後するフレーム間で平均階調値が異なるエリアを差分として抽出する。平均階調値の詳細は、後述する。

ステップＳ５で、変化検出機能Ｆ６は、Ｘ線透視画像のフレーム間の差分に基づいて、所定数以上の連続するフレームに亘って変化する箇所を検出する。変化検出機能Ｆ６は、例えば、３以上の連続するフレーム間において変化する箇所があれば、変化する箇所を検出したものとする。所定数には、３に限らず、３以上の任意の整数が設定される。
逆に言えば、変化検出機能Ｆ６は、ノイズ等、前後するフレーム間にて一時的に不特定に変化するものを除去し、変化する箇所として検出しない。ノイズ等の除去の詳細は、後述する。

なお、変化検出機能Ｆ６は、変化する箇所が連続して発生しているか否かを、ＤＤＳのロジックを用いて判断する。また、プラーク等のように、変化する箇所が移動することを考慮すると、変化検出機能Ｆ６は、連続して変化する箇所を、１つのエリアだけでなく、隣接するエリアを含む所定の範囲を以って検出してもよい。

ステップＳ６で、リスク判定機能Ｆ７は、術前のリスクマップと、術中のＸ線透視画像において変化した箇所とに基づいて、注視外領域を分割したエリアごとのリスクを判定する。リスクの判定結果として、エリアごとに点数が付与される。点数が大きいほど、リスクが高いことが示される。

ステップＳ７で、表示制御機能Ｆ８は、ステップＳ６にて判定した、注視外領域を分割したエリアごとのリスクに応じたメッセージ、色等により、警告をディスプレイ９０に表示させる。

ステップＳ８で、記憶制御機能Ｆ９は、ステップＳ５にて検出した「変化した箇所」と、「変化した箇所」を含むフレームの画像と、ステップＳ６にて判定したリスクとをメインメモリ１１２に検出結果として記憶させる。画像は、静止画であってもよいし、動画であってもよい。
なお、Ｘ線診断装置１は、ステップＳ７の警告処理はスキップして、ステップＳ８の記憶処理だけを行ってもよい。

さらに、ステップＳ９で、処理回路１１１は、Ｘ線透視を終了するか否かを判定する。例えば、処理回路１１１は、入力インターフェース１００を介して、術者等の操作者からの入力操作に応じた電気信号により、Ｘ線透視を終了するか否かを判定する。Ｘ線透視を終了する場合（ステップＳ９のＹＥＳ）、処理回路１１１は、一連の処理を終了する。Ｘ線透視を終了しない場合（ステップＳ９のＮＯ）、処理回路１１１は、ステップＳ２～Ｓ８の処理を再度実行する。

ステップＳ１における事前の血管に関するリスク評価について、図５、図６を用いて説明する。図５は、ＩＶＵＳカテーテル及び血管の画像を示す図である。図６は、実施形態に係る血管詳細情報からのリスク評価の具体例を示す図である。

事前のＩＶＵＳ、ＯＣＴ等の検査で得られる血管内の情報は、病態の把握や治療方針の決定に重要な役割を果たす。例えば、ＩＶＵＳは、ＰＣＩ（Percutaneous Coronary Intervention：経皮的冠動脈形成術）を施行する際に行われ、手技をより安全に確実に行うためには欠かせない検査である。病院によっては、ＰＣＩを施行した症例の大部分に対して、ＩＶＵＳが施行される。

図５左図には、血管の内部におけるＩＶＵＳカテーテルの様子が示される。図５右図の背景の画像は、事前のＩＶＵＳカテーテルの使用時に撮影したＸ線画像（例えば、Ｘ線透視画像）であり、ＩＶＵＳカテーテルが血管内部を進むごとの、ＩＶＵＳカテーテルの血管内の位置を示すと共に、ＩＶＵＳカテーテルで撮影した（キャプチャした）血管内の画像が、例えば、サムネイル画像で表示される。図５右図に示す４個の白い円環は、ＩＶＵＳのキャプチャ箇所を示す。

図６上図には、血管詳細情報の項目と、用途、リスク評価の視点等とが対応付けて示される。例えば、上述したＸ線画像の中の血管画像は、ステップＳ２で取得されるＸ線透視画像との間で位置及び表示倍率を合わせるためにメインメモリ１１２に記憶される。また、血管画像は、リスク判定機能Ｆ７が、血管詳細情報から生成されたリスクマップの点数を、Ｘ線透視画像のフレームを分割したエリアに当てはめる際に利用される。

ＩＶＵＳカテーテルの先端の位置情報は、上記のＸ線画像上から読み取られ、このＸ線画像の位置情報に紐付けられる。また、ＩＶＵＳカテーテルの先端の位置情報は、ＩＶＵＳからの情報、即ち、ＩＶＵＳで撮影した画像から得られる各種の情報にも紐付けられる。
ＩＶＵＳからの情報には、プラークの有無、成分検査によるプラークの脆さ、血管の厚さ（薄いほど破れやすい）、血管の内径（閉塞地点、標準よりも太い異常拡張に注意要）がある。プラークが塞栓元や血管途中の分岐点にある場合には、リスク箇所と見なされる。ＩＶＵＳによれば、プラークの方向性、性状、サイズ、長軸方向への広がり等が検出可能である。上記以外にも、例えば、血管の硬さ、ガイドワイヤの留置時又は留置後の血管の形状変化等が検出される。
操作情報には、操作時のカテーテルの通過時間、カテーテルの湾曲箇所がある。

次に、リスク評価機能Ｆ２は、図６上図の血管詳細情報から図６中図のリスクマップを生成する。リスクマップでは、リスクの高いエリアに大きい点数が付与される。すなわち、血管上のリスクのある箇所及び当該リスクの度合いが、２Ｄ画像を分割したエリアと、当該エリアごとの点数とにより表示されたリスクマップが作成される。

例えば、操作しているＩＶＵＳカテーテルの通過に所定値以上の時間がかかっている箇所には、大きい点数が付与されている。これは、ＩＶＵＳカテーテルが通過し難いのは、何らかの不都合があるからであり、例えば、血管の内径が小さい場合、ＩＶＵＳカテーテルの先端が血管壁に当たることがあり得るためである。また、ＩＶＵＳカテーテルが大きく湾曲している箇所のエリアには、大きい点数が付与されている。これは、ＩＶＵＳカテーテルの湾曲部分が血管壁に擦れることがあり得るためである。

そして、術前のリスクマップを含む収集データが術前情報としてメインメモリ１１２に記憶される。収集データとは、以降のイベント検出のための、位置情報と、エリアごとにリスクを重み付けしたリスクマップとが主であるが、補完のためのＩＶＵＳからの詳細情報を同時に保持することも可能である。

なお、上記では、ＩＶＵＳカテーテルからのデータに基づいて術前情報を収集し、登録する例を記載しているが、他の装置からのデータや、学習済みのＡＩ（Artificial Intelligence）データであってもよい。あるいは、手動で術前情報を登録してもよい。

図７は、ＭＡＦ視野（通常視野の画像収集に用いられる検出器よりも小視野且つ高解像度である検出器に対応する視野）、及び通常視野を示す図である。Ｘ線診断装置１の医用画像処理装置６は、ディスプレイ９０として、主モニタ９０１及び副モニタ９０２を有してもよい。図７左図に示すように、主モニタ９０１には、ＭＡＦ視野が表示される。図７右図に示すように、副モニタ９０２には、通常視野が表示される。

術者は、主モニタ９０１のＭＡＦ視野にて、デバイス付近を拡大した画像を見ながら、手術を行う。図７左図の主モニタ９０１には、例えば、カテーテルが表示されている。このとき、術者は、当該カテーテルの先端部分に注目していることが想定される。一方、術者は、副モニタ９０２の通常視野にて、手術対象部分及びその周辺を含む全体の画像を適宜確認する。

Ｘ線透視の最中に、Ｘ線診断装置１の差分抽出機能Ｆ５は、バックグラウンドにおいて、フレーム間における差分（変化点）を抽出し続ける。当該差分に基づいて、変化検出機能Ｆ６が連続するフレームに亘って変化する箇所を検出した場合には、表示制御機能Ｆ８がリアルタイムに副モニタ９０２において、変化した箇所に目立つ色の矩形枠を表示させる。これにより、当該箇所に変化が発生したことが明示される。

なお、変化した箇所に表示させるのは、矩形枠に限らず、任意の多角形の枠でもよいし、円形や楕円形の枠であってもよいし、他の図形の枠であってもよい。また、例えば、音、光、振動等により、変化が発生したことが通知されてもよい。これにより、術者は、Ｘ線画像として表示された、手術中の領域を注視しながら、当該領域以外で発生したイベントに気付くことができる。

図７右図の副モニタ９０２には、いくつかの変化が検出された結果、変化した箇所に矩形枠が表示されている。血管上の変化として、血栓などの物質の移動（例えば、プラークが飛んだ）を検知したことが示されている。次に、血管形状の変化として、事前検査でのリスク箇所の変化（例えば、元々あったプラークが剥がれた）を検知したことが示されている。そして、カテーテル等のデバイスの位置の変化として、術中のデバイス位置の異常（例えば、ガイドワイヤの先端が血管外に出ている）を検知したことが示されている。

なお、領域特定機能Ｆ４は、通常視野の画像から注視領域を検出し、それ以外を注視外領域として特定する。注視領域とは、主モニタ９０１におけるＭＡＦ画像の表示領域、デバイス移動、カテーテル操作などによる画像変化領域を示す。ＭＡＦ画像は、術者が注視する対象なので、ＭＡＦ画像の表示領域以外を注視外領域として特定することにより、不要な警告を減らすことができる。

その後、記憶制御機能Ｆ９は、目立つ色の矩形枠を表示したＸ線透視画像を、イベント画像としてメインメモリ１１２に記憶させる。このとき、イベント画像に対して、アノテーションとしてメタデータを付加した状態で記憶させてもよい。これにより、Ｘ線透視が終了した後は、イベント画像を、過去の画像と共にいつでも表示することができる。また、メタデータを参照することにより、イベント画像を残したときの状況等を確認することができる。

なお、表示制御機能Ｆ８は、図７に示す「血栓などの物質の移動検知」等、イベントが発生した旨を示すメッセージを、副モニタ９０２の通常視野の中に表示させてもよいし、必ずしも表示させなくてもよい。

図８は、実施形態に係る血管内外のエリア判定及びデバイス検出の手順を示す図である。手順として、まず、造影剤を投与する前の患者ＰのＸ線画像Ｇ１を取得する。これにより、骨の部分の画像を取得することができる。次に、造影剤を投与した後の患者ＰのＸ線画像Ｇ２を取得する。これにより、骨の部分及び血管の部分の画像を取得することができる。そして、Ｘ線画像Ｇ１と、Ｇ２との差分を抽出して、画像Ｇ３とする（透視ロードマップ）。これによれば、骨の部分が差し引きされて、血管像が強調された画像Ｇ３を取得することができる。

一方、カテーテルを挿入する前の患者ＰのＸ線画像Ｇ４を取得する。これにより、骨の部分の画像を取得することができる。次に、カテーテルを挿入した後の患者ＰのＸ線画像Ｇ５を取得する。これにより、骨の部分及びカテーテルの画像を取得することができる。そして、Ｘ線画像Ｇ４と、Ｇ５との差分を抽出する。これによれば、骨の部分が差し引きされて、カテーテルの画像Ｇ６を取得することができる。

上記の手順によれば、骨の部分、血管の部分、及び、カテーテルの各画像を分離して取り出すことができる。血管の部分の画像Ｇ３を取得することにより、血管及びその周辺を主な監視対象とし、それ以外の背景を監視対象から除外することができる。カテーテルの画像Ｇ６を取得することにより、操作中のデバイスを監視対象から除外することができる。

差分抽出機能Ｆ５は、画像全体のぶれによる誤検知を防ぐために、フレーム間でピクセルシフトをかける。さらに、ノイズ等を除去するための技術について、図９～図１１を用いて、説明する。

図９は、動き検知を説明するための図である。動き検知とは、患者Ｐが一時的に動いたことを検知することである。このような動きは、本来検知すべき変化ではないので、イベントを検出したことにはならない。

詳細には、差分抽出機能Ｆ５は、Ｘ線透視画像のうち、フレームを分割したエリアごとに、当該エリアに含まれるすべての画素が有する階調値の平均（以下、「平均階調値」という）を算出する。各画素の階調値は、例えば、１２ビットグレースケールの場合、１から４０９６の何れかの値になる。次に、差分抽出機能Ｆ５は、前後するフレーム間において、平均階調値が異なるエリアを差分として抽出する。なお、平均階調値は、画素値の一例である。

そして、変化検出機能Ｆ６は、前後するフレーム間にて平均階調値が異なるエリアを変化する箇所として検出しない。これは、前後するフレーム間において差分となるエリアが抽出されたものの、一時的な動きに過ぎないので、本来検知すべき変化ではないと見なされるからである。

図１０は、実施形態に係る動きキャンセルを説明するための図である。動きキャンセルとは、画像が大きく動いた場合には、動いたという情報自体を破棄することである。このような動きは、本来捉えるべき変化ではないので、差分として見なさない。

詳細には、差分抽出機能Ｆ５は、前後するフレーム間において、平均階調値が異なるエリアを差分として抽出する。ただし、差分抽出機能Ｆ５は、フレーム全体のエリア数に対する平均階調値が異なるエリア数の割合が所定値以上である場合（実際には、例えば、平均階調値が異なるエリアがフレーム全体に散在している場合）、平均階調値が異なるエリアを差分として抽出しない。これは、前後するフレーム間において差分となるエリアを抽出したものの、差分となるエリアの割合が高いので、呼吸、脈拍、心拍等による、患者Ｐ全体の揺動と見なされるからである。従って、このようなエリアは、平均階調値が異なっていたとしても、抽出すべき差分として見なさないことにする。

図１１は、実施形態に係るデバイス除外判定を説明するための図である。デバイス除外判定とは、連続的に動いている部分が検出されたとしても、当該部分に繋がる、連続した画像が存在する場合には、操作中のデバイスであると認識することである。これは、操作中のデバイスは、先端が動き、先端から侵入部まで連続した画像になるという特徴を持つからである。このような動きは、本来検知すべき変化ではないので、イベントを検出したことにはならない。

詳細には、図１１右図を参照しながら説明する。
（１）差分抽出機能Ｆ５は、前後するフレーム間において、平均階調値が異なるエリアを差分として抽出する。
（２）変化検出機能Ｆ６は、平均階調値が異なる第１エリアに隣接し、かつ、平均階調値が所定値以上である第２エリアが存在した場合、第１エリア及び第２エリアを変化する箇所として検出しない。これは、前後するフレーム間において差分となる第１エリアを抽出したものの、第１エリアに隣接する第２エリアが存在し、かつ、第２エリアの平均階調値が所定値以上である場合、第１エリア及び第２エリアは、先端が動いているデバイスであると見なされるからである。
（３）（２）の、エリア同士が「隣接」する方向は、縦方向でもよいし、横方向でもよいし、斜め方向でもよい。
（４）変化検出機能Ｆ６は、第２エリアの周辺に存在する第３エリアも、変化する箇所として検出しない。これは、デバイスの周辺が揺動することがあるので、それを考慮した結果である。第３エリアは、例えば、第２エリアに隣接する範囲であってもよい。なお、第３エリアを第２エリアから見てどの程度の範囲にするかの設定は可変である。

上記の実施形態によれば、術者が画面上で注視している領域外で発生したイベントを検出して、術者に伝達することにより、術者は患者の治療に集中することができる。従って、医師や技師の負担を軽減することができる。

（実施例１）
図１２は、実施形態に係る動き検出対象範囲の手動設定を説明するための図である。図６に示す血管詳細情報を用いて設定されたリスク箇所以外に、変化を検出したい箇所がある場合、術者は、ディスプレイ９０の画面上でその範囲を指定してもよい。

カテーテルが親カテーテルと、μカテーテルとから構成されることがある。例えば、頭部の血管を検査する際には、首の少し上の血管まで親カテーテルが入り、その先の血管にはμカテーテルが使用される。親カテーテルは、位置が固定されることが望ましいが、実際には、滑ったり動いたりしてしまうことがある。

Ｘ線診断装置１の、主モニタ９０１には、μカテーテルの先端を含む注視領域の画面が表示される。それに対して、術者は、副モニタ９０２には親カテーテルを含む画面が表示されるように、動き検出対象範囲を画面上にて手動で選択してもよい。これにより、術者は、μカテーテルの先端の動きを注視しながら、同時に親カテーテルの動きにも気付くことができる。

（実施例２）
図１３は、実施形態に係る検出イベントの警告方法を示す図である。Ｘ線診断装置１において、変化検出機能Ｆ６が注視外領域内で変化した箇所を検出した場合に、表示制御機能Ｆ８は、ディスプレイ９０の画面上に当該箇所を矩形枠で囲むように表示させてもよい。また、図１３左図に示すように、表示制御機能Ｆ８は、事前の血管詳細情報に基づく、リスク箇所の点数に応じた色を上記矩形枠に付して表示させてもよい。例えば、上記矩形枠を、リスク箇所の点数に応じて、例えば、「危険」、「警戒」、「注意」の３段階で、赤色、黄色、青色に色分けしてもよい。なお、図１３では、色分けを示せないので、矩形枠の実線、破線の種類により、各々が異なることを示す。

音声を用いて、術者に警告してもよい。その場合には、警告音の音量、時間的間隔等により危険度を表現する。例えば、危険度が高いほど、音量は大きく、時間的間隔は短くするようにしてもよい。

振動を用いて、術者に警告してもよい。その場合には、振動の大きさ（振動速度）、振動の時間的間隔等により危険度を表現してもよい。例えば、透視／撮影フットスイッチ等、手技中の術者が触れている部分に振動用モータを取り付け、振動の大きさ、時間的間隔等を制御して伝達してもよい。例えば、危険度が高いほど、振動は大きく、時間的間隔は短くするようにしてもよい。

（実施例３）
表示制御機能Ｆ８は、リスク検出した箇所を注意喚起のためにディスプレイ９０に表示させてもよい。すなわち、図１３中図に示すように、事前に評価されたリスク箇所の点数付けは、リアルタイムのＸ線画像に差分や変化が検出されていなくても、リスクがありそうな箇所として最初から画面上に表示させてもよい。また、図１３右図に示すように、リスク箇所の点数に応じて色分けした矩形枠を、リスク箇所を囲むように表示させてもよい。なお、事前作成したリスク領域は、単独であっても、いつでも画像と重ね合わせ表示させてもよい。例えば、透視のＬＩＨ（Last Image Hold）画像上において、重み付けを表示させてもよい。

リスク箇所の点数付け、及び、点数に応じて色分けした矩形枠をディスプレイ９０に表示させることにより、術者に対して、カテーテル等のデバイスを血管内に通過させる際に注意喚起することができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、Ｘ線画像として表示された領域に注視している術者等のユーザに、当該領域以外におけるイベントの発生を報知することができる。

なお、情報取得機能Ｆ１は、情報取得部の一例である。リスク評価機能Ｆ２は、リスク評価部の一例である。画像取得機能Ｆ３は、画像取得部の一例である。領域特定機能Ｆ４は、領域特定部の一例である。差分抽出機能Ｆ５は、差分抽出部の一例である。変化検出機能Ｆ６は、変化検出部の一例である。リスク判定機能Ｆ７は、リスク判定部の一例である。表示制御機能Ｆ８は、表示制御部の一例である。記憶制御機能Ｆ９は、記憶制御部の一例である。

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…医用画像処理装置
９０…ディスプレイ
１１０…システム制御部
１１１…処理回路
Ｆ１…情報取得機能
Ｆ２…リスク評価機能
Ｆ３…画像取得機能
Ｆ４…領域特定機能
Ｆ５…差分抽出機能
Ｆ６…変化検出機能
Ｆ７…リスク判定機能
Ｆ８…表示制御機能
Ｆ９…記憶制御機能

Claims (8)

1. 被検体のＸ線画像を取得する画像取得部と、
   前記Ｘ線画像のうち、ユーザが注視している領域以外の領域である注視外領域を特定する領域特定部と、
   前記注視外領域から前記Ｘ線画像のフレーム間の差分を抽出する差分抽出部と、
   前記差分に基づいて、所定数以上の連続する前記フレームに亘って変化する箇所を検出する変化検出部と、
   前記箇所を表示部に表示させる表示制御部と、
   を備える医用画像処理装置。
2. 前記被検体における血管の状態を示す血管情報を取得する情報取得部と、
   前記血管情報に基づいて、当該血管情報に含まれる血管画像を分割したエリアごとにリスクを評価するリスク評価部と、
   前記血管画像を分割したエリアごとに評価されたリスクに基づいて、前記フレームを分割したエリアごとのリスクを判定するリスク判定部と、
   をさらに備え、
   前記表示制御部は、前記フレームを分割したエリアごとのリスクに応じた表示態様により、当該エリアを前記表示部に表示させる、
   請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記差分抽出部は、前記フレームを分割したエリアごとに画素値を算出し、前記フレーム間において、前記画素値が異なるエリアを前記差分として抽出し、
   前記変化検出部は、前記画素値が異なるエリアを前記変化する箇所として検出しない、
   請求項１又は２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記差分抽出部は、前記フレーム全体のエリア数に対する前記画素値が異なるエリア数の割合が所定値以上である場合、前記画素値が異なるエリアを前記差分として抽出しない、
   請求項３に記載の医用画像処理装置。
5. 前記変化検出部は、前記画素値が異なる第１エリアに隣接し、かつ、画素値が所定値以上である第２エリアが存在した場合、前記第１エリア及び前記第２エリアを前記変化する箇所として検出しない、
   請求項３に記載の医用画像処理装置。
6. 前記領域特定部は、前記Ｘ線画像の収集において使用された高精細検出器の視野領域以外を前記注視外領域として特定する、
   請求項１又は２に記載の医用画像処理装置。
7. 被検体を撮像してＸ線画像を取得する撮像部と、
   前記撮像部から前記Ｘ線画像を取得する画像取得部と、
   前記Ｘ線画像のうち、ユーザが注視している領域以外の領域である注視外領域を特定する領域特定部と、
   前記注視外領域から前記Ｘ線画像のフレーム間の差分を抽出する差分抽出部と、
   前記差分に基づいて、所定数以上の連続する前記フレームに亘って変化する箇所を検出する変化検出部と、
   前記箇所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。
8. コンピュータに、
   被検体のＸ線画像を取得する機能と、
   前記Ｘ線画像のうち、ユーザが注視している領域以外の領域である注視外領域を特定する機能と、
   前記注視外領域から前記Ｘ線画像のフレーム間の差分を抽出する機能と、
   前記差分に基づいて、所定数以上の連続する前記フレームに亘って変化する箇所を検出する機能と、
   前記箇所を表示部に表示させる機能と、
   を実現させる医用画像処理プログラム。