JP6279341B2 - X線診断装置 - Google Patents

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Description

本発明の実施形態は、X線診断装置に関する。
角度差のある左目用画像と右目用画像とをモニタに表示することにより、立体的に画像を視覚できるようにする画像立体視の技術がある。画像立体視は、通常の2次元ディスプレイでは分かりにくかった物体の前後関係及び物体表面の凹凸情報をユーザに容易に把握させることができる。画像立体視の技術を医療分野に適用する場合、例えば、C形アームを備えるX線診断装置では、予め設定した被検体の立体対象位置の視線方向に対応する左目用画像を収集した後、C形アームを回転させ、被検体の立体対象位置の視線方向に対応する右目用画像を収集する。そして、ユーザが視線方向から被検体の立体対象位置を立体視できるように、左目用画像と右目用画像とを表示する。ユーザは、特定の位置で表示部を視聴することで、被検体の立体対象位置を視線方向から立体的に認識することができる。また、C形アームを左右方向(体軸回り)に回転させながら、画像の収集することで、ユーザは、被検体の立体対象位置を左右にずれた複数の方向からも立体的に認識することができる。こうして、ユーザは、被検体の立体対象位置を立体的に認識することにより、例えば、血管の複雑な位置関係を詳細に把握することができるため、より安全で高精度な手術等を行うことができる。
しかしながら、例えば、ユーザは、認識している立体視映像を上下左右に回転させて見たい場合がある。例えば、被検体の立体対象位置に関する立体視映像を上下の6つの方向からも認識できるようにしたいとする。このとき、図15に示すように、被検体の立体対象位置に対して、6つの視線(図15中、視線1乃至視線6)が設定される。そして、1つの視線に対して、左目用撮影位置と右目用撮影位置とが設定される。これらの撮影位置で撮影を実施するとき、まず、撮影位置L1で方向1に対応する左目用画像を収集し、C形アームを撮影位置R1に向けて回転させ、撮影位置R1で方向1に対応する右目用画像を収集する。次に、C形アームを撮影位置L2に向けて回転させ、撮影位置L2で方向2に対応する左目用画像を収集し、その後、C形アームを撮影位置R2に向けて回転させ、撮影位置R2で方向2に対応する右目用画像を収集する。このC形アームの反転動作は、視線の数に応じて反復して実行される。C形アームの反転動作はC形アームの移動機構への負荷は大きい。そのため、C形アームの反転動作の回数の増加は、C形アームの故障等につながる可能性がある。ここでは、画像立体視について述べたが、被検体を複数の方向から連続的または断続的に撮影するときも同様である。負荷を無視して撮影順序を設定してしまうと、C形アームの回転開始数、回転停止数、総回転角度、及び回転軸の切り替え回数を増加させることになり、C形アームの故障等を引き起こす要因につながる可能性がある。
特開2011−259373号公報 特開2011−181991号公報 特開2012−080294号公報
目的は、被検体を複数の方向から連続的または断続的に撮影する際の、回転に関わる機構への負荷を抑えたX線診断装置を提供することにある。
本実施形態によるX線診断装置は、X線を発生するX線発生部と、前記X線発生部から発生され、被検体を透過したX線を検出するX線検出部と、前記X線発生部と前記X線検出部とを、互いに対峙する向きで保持する保持部と、前記保持部を複数の回転軸まわりに移動させる移動部と、前記被検体に対する複数の左目用の撮影位置と前記複数の左目用の撮影位置にそれぞれ対応する複数の右目用の撮影位置との撮影順序を設定する順序設定部と、前記設定された撮影順序に従って、前記保持部を移動させるために前記移動部を制御する機構制御部と、を具備し、前記撮影順序は、前記複数の左目用の撮影位置のうち少なくとも2つの撮影位置で連続して撮影する順序、または前記複数の右目用の撮影位置のうち少なくとも2つの撮影位置で連続して撮影する順序を含むこと、を特徴とする。
図1は、本実施形態に係るX線診断装置の構成の一例を示すブロック図である。 図2は、本実施形態に係るX線診断装置の架台部の外観を示す図である。 図3Aは、本実施形態に係るX線診断装置におけるC形アームの移動方向の概略の一例を説明するための説明図である。 図3Bは、図3Aを−X軸方向から見たときの天板とC形アームの位置関係を示した図である。 図3Cは、図3Aを+Z軸方向から見たときの天板とC形アームの位置関係を示した図である。 図4は、視線角度を説明するための説明図である。 図5は、視線設定支援画面の第1例を示した図である。 図6Aは、視線設定支援画面の第2例を示した図である。 図6Bは、複数の視線を入力後の視線設定支援画面の第2例を示した図である。 図7Aは、視線設定支援画面の第3例を示した図である。 図7Bは、複数の視線を入力後の視線設定支援画面の第3例を示した図である。 図8Aは、天板に載置された患者の立体対象位置、視線方向、及び表示向きの位置関係の第1例を示した図である。 図8Bは、図8Aを+Z軸方向から見た図である。 図9Aは、天板に載置された患者の立体対象位置、視線方向、及び表示向きの位置関係の第2例を示した図である。 図9Bは、図9Aを+X軸方向から見た図である。 図10Aは、複数の撮影位置の第1例の斜視図を示している。 図10Bは、図10Aを−X軸から見た図である。 図10Cは、図10Aを+Z軸から見た図である。 図11Aは、複数の撮影位置の第2例の斜視図を示している。 図11Bは、図11Aを−X軸から見た図である。 図11Cは、図11Aを+Z軸から見た図である。 図12Aは、複数の撮影位置の第2例の斜視図を示している。 図12Bは、図12Aを−X軸から見た図である。 図12Cは、図12Aを+Z軸から見た図である。 図13は、撮影位置設定部により設定された複数の撮影位置の第4例を示した図である。 図14は、本実施形態に係るX線診断装置を用いた一連の処理の一例を示すフローチャートである。 図15は、X線診断装置のC形アームの複数の撮影位置への移動順序の従来例の一例を示した図である。
以下、図面を参照しながら本実施形態に係るX線診断装置を説明する。なお、本実施形態に係るX線診断装置は、被検体を複数の方向から撮影する際の、保持部(例えば、C形アーム)の回転に関わる機構への負荷を抑えることを目的としている。とりわけ、被検体を複数の方向または複数の位置から立体視することを目的とした撮影において、その効果が大きい。したがって、本実施形態では、複数の方向または複数の位置から被検体を立体視することを目的とした撮影を実施するX線診断装置例に説明する。なお、以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
図1は、本実施形態に係るX線診断装置の構成の一例を示すブロック図である。図1に示すように、本X線診断装置は、C形アーム11と、C形アーム保持機構12と、寝台13と、天板14と、X線発生部15と、高電圧発生部16と、X線絞り器17と、X線検出部18と、移動部19と、角度検出部20と、入力部21と、視線設定部22と、撮影位置設定部23と、順序設定部24と、機構制御部25と、X線条件設定部26と、X線制御部27と、前処理部28と、画像発生部29と、制御部30と、記憶部31と、表示制御部32と、表示部33と、画像処理部34と、支援画面構成部35とを有する。
本X線診断装置の架台部は、C形アーム11、C形アーム保持機構12、寝台13、及び天板14を有する。C形アーム保持機構12は、C形アーム11を回転自在に保持する。C形アーム11は、その一端にX線発生部15を保持する。X線発生部15は、X線を発生する真空管である。X線発生部15は、高電圧発生部16からの高電圧(管電圧)の印加によりX線を発生する。X線発生部15は、発生したX線を放射するための放射窓を有する。X線発生部15の放射窓には、X線絞り器17が取り付けられる。X線絞り器17は、X線検出部18の検出面上のX線照射野を調整することができる線錐制限器である。X線絞り器17により、X線照射野が調整されることで、被検体への不要な被曝を低減できる。C形アーム11は、その他端に、X線発生部15と対向するように、X線検出部18を保持する。X線検出部18は、複数のX線検出素子を有する。複数のX線検出素子は、2次元のアレイ状に配列される。2次元のアレイ状の検出器はFPD(Flat Panel Display:平面検出器)と呼ばれる。FPDの各素子は、X線発生部15から放射され被検体を透過したX線を検出する。FPDの各素子は、検出したX線強度に対応した電気信号を出力する。X線発生部15の焦点とX線検出部18のX線検出面の中心位置とを結ぶ線を撮影軸(第5回転軸)と呼ぶ。第5回転軸まわりのX線検出部18の回転は、撮影画像の上下を決定する。
なお、本実施形態では、X線発生部15及びX線検出部18がC形アーム11により保持され、C形アーム支持機構12により、C形アーム11が回転自在に支持される旨を記載している。しかしながら、X線発生部15とX線検出部18とが、対峙するように保持できるのであれば、他の支持機構であってもよい。例えば、C形アーム11及びC形アーム支持機構12は、X線発生部15を回転自在に保持する第1保持部と、X線検出部18を回転自在に保持する第2保持部とにより代替可能である。この時、例えば、第1保持部は床置きされた機構を有し、第2保持部は、天井から吊り下げられた機構を有する。第1保持部と第2保持部とにより、X線発生部15とX線検出部18とは、対峙する向きに保持される。そして、第1保持部の回転動作と第2保持部の回転動作とが、例えば、同期するように制御されることで、X線の連続撮影が可能である。
図2は、本実施形態に係るX線診断装置の架台部の外観を示す図である。なお、C形アーム保持機構12は、C形アーム11を天井から吊り下げて保持する天井吊り下げ式、C形アーム11を床置きされた機構で保持する床置き式、及び天井吊り下げ式と床置き式とを組み合わせて、2方向から同時に被検体を撮影できるバイプレーン構成のいずれでもよい。本実施形態では、床置き式を例に説明する。C形アーム保持機構12は、床旋回アーム121、スタンド122、及びアームホルダ123を有する。床旋回アーム121は、その一端において、第1回転軸まわりに旋回自在に床面上に設けられる。床旋回アーム121は、その他端において第2回転軸まわりに回転自在にスタンド122が保持される。第1、第2回転軸は、直交軸と略平行である。スタンド122には、第3回転軸まわりに回転自在にアームホルダ123が保持される。第3回転軸は、直交軸と略直交する軸である。アームホルダ123には、C形アーム11の形状に沿って円弧状に回転(スライド回転)自在にC形アーム11が保持される。このスライド回転の回転軸は第4回転軸という。第2回転軸回りの回転が停止しているとき、第1回転軸、第3回転軸、第4回転軸及び第5回転軸は、アイソセンタと呼ばれる1点で交差する。X線撮影時において、立体対象位置にアイソセンタが一致するように、ユーザはC形アーム11を移動させる。
X線発生部15とX線検出器との間には、寝台13と天板14とが配置される。寝台13は、被検体が載置される天板14を直交3軸に関して移動可能に保持する。直交3軸とは、例えば、天板14の短軸と、天板14の長軸、及び短軸と長軸とに直交する直交軸とで定義されるものとする。以下、天板14の長軸に沿った方向を長軸方向と呼ぶ。また、天板14の短軸に沿った方向を短軸方向と呼ぶ。また、直交軸に沿った方向を直交軸方向と呼ぶ。
移動部19は、機構制御部25による制御に従って、C形アーム11を第1乃至第5回転軸回りに回転させる。また、移動部19は、機構制御部25による制御に従って、天板14を長軸方向または短軸方向にスライド移動させ、直交軸方向に昇降移動させる。加えて、移動部19は、長軸方向と短軸方向とのうち少なくとも1つの方向に平行な軸を回転軸として、天板14を寝台13の設置面に対して傾けるために天板14を回転移動させる。以下、C形アーム11の移動に関して、スライド移動、昇降移動、及び回転移動をまとめて移動と呼ぶ。
図3Aは、本実施形態に係るX線診断装置におけるC形アーム11の移動方向の概略の一例を説明するための説明図である。座標系は、天板14が所定の位置に配置されたときにおける、天板14面の中心位置を原点とし、短軸方向をX軸、直交軸方向をY軸、及び長軸方向をZ軸とした3次元空間座標系(以下、天板座標系と呼ぶ)とする。図3Aに示すように、第1方向は、第1斜位(Right Anterior Oblique view:以下、RAOと呼ぶ)と第2斜位(Left Anterior Oblique view:以下、LAOと呼ぶ)とで定義する。第2方向は、頭の方向(CRAnial:以下、CRAと呼ぶ)と尾の方向(CAUdal:以下、CAUと呼ぶ)とで定義する。
図3Bは、図3Aを−X軸方向から見たときの天板14とC形アーム11の位置関係を示した図である。図3Bに示すように、患者頭側にC形アーム11を配置した場合において、移動部19は、機構制御部25による制御に従って、アームホルダ123を第3回転軸回りに回転させることにより、C形アーム11を第1方向に回転させる。また、移動部19は、機構制御部25による制御に従って、C形アーム11を第4回転軸回りにスライド回転させることにより、C形アーム11を第2方向に回転させる。
図3Cは、図3Aを+Z軸方向から見たときの天板14とC形アーム11の位置関係を示した図である。図3Cに示すように、患者左側にC形アーム11を配置した場合において、移動部19は、機構制御部25による制御に従って、C形アーム11を第4回転軸回りにスライド回転させることにより、C形アーム11を第1方向に回転させる。また、移動部19は、機構制御部25による制御に従って、アームホルダ123を第3回転軸回りに回転させることにより、C形アーム11を第2方向に回転させる。そして、移動部19は、機構制御部25の制御に従って、床旋回アーム121を第1回転軸回りに回転させることにより、図3Bのように患者頭側に配置されたC形アーム11を、アイソセンタの位置を維持したまま図3Cのように患者左側に移動させる。したがって、第1回転軸回りの床旋回アーム121の回転、第3回転軸回りのアームホルダ123の回転、及び第4回転軸回りのC形アーム11のスライド回転により、アイソセンタに移動された被検体に対する撮影角度を変更することができる。
また、移動部19は、機構制御部25による制御に従って、床旋回アーム121を第1回転軸回りに、スタンド122を第2回転軸回りに回転させることにより、長軸方向及び短軸方向にC形アーム11を移動させる。これにより、患者を移動させずに、撮影位置を変更することができる。なお、撮影位置の変更は、C形アーム11を移動させずに、患者を移動させてもよい。この時、移動部19は、機構制御部25の制御に従って、天板14を長軸方向及び短軸方向に移動させる。
角度検出部20は、第1乃至第5の回転軸にそれぞれに対応する5つの回転角度を検出する。
入力部21は、本X線診断装置に対して、ユーザによる指示情報を受け付けるための、インターフェースとして機能する。入力部21には、マウス、キーボード、トラックボール、タッチパネル、及びボタン等の入力デバイスが適宜利用可能である。具体的には、入力部21は、C形アーム11をユーザ指示に従って移動させるための操作コンソールを有する。操作コンソールは、例えば、C形アーム11を前述の複数の回転軸周りに独立に回転させるための、ボタン、ハンドル、及びトラックボール等を有する。指示情報は、例えば、X線条件の設定指示、視差条件の設定指示、及び視線の設定指示等である。
X線条件は、例えば、管電流、管電圧、及び撮影時間等である。ユーザは、表示部33に表示されたX線条件設定画面上の操作でこれらのパラメータを入力する。
視差条件は、視差を決めるための条件である。視差条件には、瞳孔間距離及び基準ユーザ距離等のパラメータが含まれる。ユーザ距離とは、表示部33の表示中心位置からユーザまでの距離である。基準ユーザ距離は、ユーザが主に表示部33を視認する位置から表示部33(以下、基準位置と呼ぶ。)までの距離である。瞳孔間距離とは、ユーザの右目の瞳孔中心位置と、左目の瞳孔中心位置との間の距離である。ユーザにより入力された瞳孔間距離及び基準ユーザ距離に関するデータは、ユーザ情報とともに、制御部30により、後述の記憶部31に記憶される。なお、瞳孔間距離及び基準ユーザ距離は、他の方法で入力されてもよい。例えば、瞳孔間距離及び基準ユーザ距離は、ユーザの顔を検出することのできるカメラ等の検出デバイスにより特定されてもよい。これにより、表示部33の表示中心位置に対して、ユーザが移動した場合でも、基準ユーザ距離を自動的に変更することが可能となる。したがって、ユーザは移動先の位置においても、立体視映像を見ることができる。また、瞳孔間距離及び基準ユーザ距離のデータは、ユーザ指示に従って、後述の記憶部31に記憶されているユーザ情報データベースから、適宜選択されてもよい。また、瞳孔間距離と基準ユーザ距離とは、後述の撮影位置設定部23において、視差を計算する際に用いられるパラメータである。そのため、視差条件として、瞳孔間距離及び基準ユーザ距離がユーザに入力されるのではなく、代わりに視差が入力されてもよい。
視線は、立体対象位置、視線方向、及び表示向きで定義される。立体対象位置とは、ユーザが立体的に見たい被検体の中心位置を決めるための情報である。交差法による立体視の場合、立体対象位置は右目の視線と左目の視線とが交差する輻輳点の位置と重なる。視線方向とは、立体対象位置を立体的に見る方向を決めるための情報である。表示向きとは、視線方向から立体対象位置を見た時の被検体の上下左右を決めるための情報である。したがって、ユーザが設定した視線に対応する立体視映像を認識したとき、その映像は、立体対象位置を視線方向から見たときの立体視映像であり、立体視映像の中心位置は、立体対象位置であり、立体視映像の上下左右は表示向きで定義した上下左右に対応する。視線は後述の支援画面構成部35により構成され、後述の表示部33に表示された視線設定支援画面上のユーザ操作に従って入力される。
視線設定部22は、入力部21を介してユーザにより入力された視線を設定する。視線に含まれる視線方向は、天板座標系における角度(以下、視線角度と呼ぶ)で表される。
図4は、視線角度を説明するための説明図である。図4は、患者が天板14に仰向きに載置された状態を示している。説明を簡単にするため、立体対象位置が天板座標系における原点に設定されているものとする。また、天板14の長軸に平行な軸をZ軸、天板14の短軸に平行な軸をX軸、天板14面に直交する軸をY軸とする。図4に示すように、視線角度は、第1角度θと第2角度φとで表される。第1角度θは、視線方向を示す線とX軸とが成す角度である。第2角度φは、視線方向を示す線とY軸とが成す角度である。
支援画面構成部35は、後述の表示部33に表示する視線設定支援画面を構成する。視線設定支援画面は、ユーザによる視線の入力を支援するための画面である。支援画面構成部35は、ユーザが視線を設定するために必要な複数の部品を、予め決められた配置方法に従って、視線設定支援画面に配置する。複数の部品とは、例えば、視線入力画像、視線確認画像、入力ボタン、完了ボタン、名称ボックス、入力ボックス、及び選択ボックス等である。複数の部品のうち、画像に関わる部品は、後述の画像処理部34により発生される。一方、入力ボタン、入力ボックス、名称ボックス等の部品は、記憶部31にその機能を示す情報とともに記憶されている。以下、視線設定支援画面の例を示すとともに、視線の入力方法について、図5乃至図7を参照して説明する。
図5は、視線設定支援画面の第1例を示した図である。
図5において、Su1は視線設定支援画面を示している。支援画面構成部35は、視線設定支援画面Su1に、予め決められた配置方法に従って、視線入力画像Se1、入力確認エリアPr1、入力ボタンIn、及び完了ボタンCoを配置する。
視線入力画像Se1は、ユーザが視線を入力するための支援画像である。視線入力画像Se1は、被検体に関する複数のX線画像のデータに基づいて、画像処理部34により再構成される。図5において、視線入力画像Se1は、被検体の血管構造を表す3D画像の所定の断面に関する画像である。ユーザは、視線入力画像Se1をマウス等で操作することにより、立体対象位置、視線方向、及び表示向きを入力することができる。
例えば、ユーザは、マウスを操作し、カーソルを立体対象位置とする位置に移動させる。そして、ユーザは、マウスでクリックすることでクリックした位置を立体対象位置として入力することができる。すると、支援画面構成部35により、視線入力画像Se1上に立体対象位置を示すマークが配置される。
また、ユーザは、視線入力画像Se1を、マウスを用いて回転させたり、移動させたりすることで、被検体の血管構造を表す3D画像の他の断面に関する画像に切り替えることができる。このとき、画像処理部34は、マウス操作に従って、表示する断面を特定し、被検体に関する複数のX線画像のデータに基づいて、特定した断面を再構成する。そして、ユーザは、入力ボタンInを押すことで、視線方向及び表示向きを確定する。以上の処理により、ユーザは1つの視線の入力を完了することができる。なお、視線方向は、入力ボタンInが押されたときの視線入力画像Se1を見ている方向(表示中の断面に直交する方向)に対応する。また、表示向き(立体視映像として認識したときの映像の上下左右)は、入力ボタンInが押されたときの視線入力画像Se1の画像の上下左右に対応する。ユーザは、上述の視線入力操作をくり返し行うことで、複数の視線を入力することができる。なお、入力ボタンInが押されたときの視線入力画像Se1は、視線確認画像として、一時的に記憶部31に記憶される。そして、支援画面構成部35は、記憶部31から、視線確認画像を記憶部31から読み出し、入力確認エリアPr1に配置する。図5では、すでにユーザにより入力された視線1に対応する視線確認画像Fi11、視線2に対応する視線確認画像Fi12が表示されている。ユーザは、入力確認エリアPr1に表示された視線確認画像を確認し、必要であれば修正及び削除等を行うことができる。例えば、ユーザにより視線確認画像Fi12上で、ダブルクリックされると、支援画面構成部35は、視線確認画像Fi12を視線入力画像Se1として再度配置する。そして、ユーザは、マウスを用いた上述の操作により、視線の修正を行う。なお、図5に示した、ユーザが、視線1(視線確認画像Fi11)に対応する立体視映像を見たとき、その映像は、視線確認画像Fi11を立体的にした映像であり、その中心位置は立体対象位置p11であり、映像の上下左右は、画像Fi11の上下左右と対応する。
完了ボタンCoは、複数の視線の入力が完了したことを視線設定部22に通知するためのボタンである。視線設定部22は、完了ボタンCoが押されたのを契機に、複数の視線を設定する。そして、後述の撮影位置設定部23は、視線設定部22により設定された視線に基づいて、撮影位置設定処理を実行する。
視線入力画像Se1は、例えば、本X線診断装置で予め収集された被検体に関する3D画像である。そのため、視線入力画像Se1の座標系は、天板14の所定の位置を原点とした天板座標系と対応している。したがって、本X線診断装置は、視線入力画像Se1上で指定された位置に対応する患者の位置を撮影することができる。なお、視線入力画像Se1の座標系は、他の座標系、例えば、患者の所定の位置を原点とした患者座標系、または、C形アーム11の所定の位置を原点としたアーム座標系に対応していてもよい。
なお、被検体に関する複数のX線画像のデータは、記憶部31に記憶されている。なお、被検体に関する複数のX線画像のデータは、外部装置から本X線診断装置に入力されてもよい。外部装置とは、例えば、X線CT装置、PACS(Picture Archiving and Communication System:医療画像情報システム)等である。このとき、本X線診断装置は、外部装置とデータ通信を行うための通信インターフェース部を備える。通信インターフェース部は、制御部30の制御に従って、画像の取得要求を外部装置に送信する。そして、外部装置から、取得要求に応じた画像のデータを受信する。受信したデータは、記憶部31に一時的に記憶される。
図5では、ユーザは、視線入力画像Se1をマウス等で操作することにより、視線を1つずつ入力していた。しかしながら、複数の視線は、他の方法で入力されてもよい。
図5で説明した複数の視線の入力方法と異なる方法について、図6A及び図6Bを参照して説明する。
図6Aは、視線設定支援画面の第2例を示した図である。
図6Aに示すように、支援画面構成部35は、視線設定支援画面Su2に、予め決められた配置方法に従って、視線入力画像Se2、補助画像Pr2、視線回転方向に関する名称ボックスNa21、視線回転方向の選択ボックスIn21、視線角度間隔に関する名称ボックスNa22、視線角度間隔の入力ボックスIn22、視線の数に関する名称ボックスNa23、視線の数の入力ボックスIn23、及び完了ボタンCoを配置する。
視線入力画像Se2は、視線入力画像Se1と同じである。補助画像Pr2は、被検体の血管構造を表す3D画像における、視線入力画像Se2と異なる断面に関する画像である。視線入力画像Se2の断面と補助画像Pr2の断面とは、直交する関係であるのが好適である。図6A及び図6Bにおいて、3D画像を、Z方向から見た画像が視線入力画像Se2であり、Y方向から見た画像が補助画像Pr2である。補助画像Pr2により、ユーザは視線入力画像Se2における奥行き方向を認識しやすくなる。視線回転方向の選択ボックスIn21には、選択項目として「横」と「縦」とが含まれる。ユーザは、どちらかを選択することにより、視線回転方向を入力することができる。視線回転方向とは、基準視線に対応する立体視映像をどの方向に連続的に見たいかを表す方向である。ユーザにより視線回転方向が「横」に選択されたとき、ユーザが基準視線に対応する立体視映像と、その立体視映像を横方向に連続的に立体視映像を認識可能なように他の視線が入力される。視線角度間隔は、基準視線に対応する立体視映像を回転させる角度を示している。基準視線は、視線の基準を示す。視線の基準とは、例えば、被検体に関する一連の治療等において、ユーザが最初に設定する視線である。基準視線は、一連の治療等において、最も見るべき被検体の位置、方向、及び表示向きに設定されるのが好適である。視線の数とは、設定する視線の数を示している。完了ボタンCoは、視線の入力が完了したことを視線設定部22に通知するためのボタンである。
図6Bは、複数の視線を入力後の視線設定支援画面の第2例を示した図である。
図6Bにおいて、視線回転方向が「横」、視線角度間隔が20度、及び視線の数が5と入力されている。また、基準視線A1がユーザにより入力されている。基準視線A1は、基準立体対象位置p2、基準視線方向、及び基準表示向きとで表される。基準視線A1の入力方法は、図5の説明と同様に、視線入力画像Se2がユーザによりマウス等で操作されることにより入力される。支援画面構成部35は、視線入力画像Se2上で基準視線が入力されると、視線入力画像Se2と補助画像Pr2上とにそれぞれ基準視線A1を示すマークを配置する。
視線回転方向は「横」と入力されると、支援画面構成部35は、視線入力画像Se2において、基準視線A1を示すマークを通り、水平方向に視線回転方向R1を示す線を配置する。また、視線回転方向R1を示す線は、視線入力画像Se2と直交する断面に関する補助画像Pr2において、基準視線A1を示すマークを通り、立体対象位置p2を中心とした円状に配置される。
そして、支援画面構成部35は、視線回転方向R1を示す線上に、ユーザに入力された視線の数及び視線角度間隔に従って、複数の視線にそれぞれ対応する複数のマークを配置する。図6Bでは、視線の数が「5」、視線角度間隔が「20度」と入力されているため、基準視線A1を含めて、5つの視線(図6B中、A1〜A5)に対応する5つのマークが配置される。そして、5つのマークは、それぞれ隣のマークから20度間隔に対応するように配置される。図6Bに示すように、基準視線A1を示すマークと視線A3を示すマークとは、20度の角度を成すように配置される。このときの角度の頂点は立体対象位置p2である。
ユーザは、視線入力画像Se2上または補助画像Pr2上のマウス操作により、入力された視線を修正することができる。例えば、ユーザは、視線A5を示すマークをマウスで移動させることで、視線A5を修正することができる。視線設定部22は、完了ボタンCoが押されたのを契機に、複数の視線を設定する。
なお、図5及び図6では、視線入力画像として被検体に関する3D画像を用いていた。しかしながら、視線入力画像は、被検体に関する2D画像でもよい。視線入力画像として、被検体に関する2D画像を用いたときの複数の視線の入力方法について、図7A及び図7Bを参照して説明する。
図7Aは、視線設定支援画面の第3例を示した図である。
図7Aに示すように、支援画面構成部35は、予め決められた配置方法に従って、視線設定支援画面Su3に、視線入力画像Se3、視線回転方向に関する名称ボックスNa31、視線回転方向の選択ボックスIn31、視線角度間隔に関する名称ボックスNa32、視線角度間隔の入力ボックスIn32、視線の数に関する名称ボックスNa33、視線の数の入力ボックスIn33、及び完了ボタンCoを配置する。
視線入力画像Se3は、ユーザが視線を入力するための支援画像である。視線入力画像Se3は、本X線診断装置により単純撮影された被検体の血管構造を表す2D画像である。視線回転方向、視線角度間隔、視線の数、及び完了ボタンCo等の説明は、図6Aで述べた通りである。
図7Bは、複数の視線を入力後の視線設定支援画面の第3例を示した図である。
図7Bにおいて、ユーザにより立体対象位置p3が入力されると、自動的に基準視線B1が入力される。そして、支援画面構成部35により、基準視線B1を示すマークが配置される。基準視線B1は、立体対象位置をp3、視線方向を表示中の視線入力画像Se3を見ている方向(視線入力画像Se3の断面に直交する方向)、表示向きを、表示中の詩背入力画像Se3の向きとして入力される。また、ユーザにより視線回転方向が「縦」、視線角度間隔が15度、及び視線の数が9と入力されている。すると、支援画面構成部35は、基準視線B1を示すマークを通り、視線入力画像Se3の縦方向に視線回転方向R2を示す線を配置する。また、支援画面構成部35は、視線回転方向R2を示す線上に、ユーザに入力された視線の数及び視線角度間隔に従って、複数の視線にそれぞれ対応する複数のマークを配置する。図7Bでは、視線の数が「9」、視線角度間隔が「15度」と入力されているため、基準視線B1を含めて、9つの視線(図7B中、B1〜B9)にそれぞれ対応する9つのマークが配置される。そして、9つのマークは、それぞれ隣のマークから15度間隔に対応するように配置される。このとき、支援画面構成部35は、立体対象位置p3に対して基準視線B1と成す角度に応じて、9つのマークの大きさを決定する。これは、2D画像である視線入力画像Se3では、奥行き方向を確認することはできないためである。そのため、支援画面構成部35は、9つの視線にそれぞれ対応する9つの位置にはそれぞれ奥行き方向に応じた大きさのマークを配置する。例えば、視線B5に対応するマークは、視線B2に対応するマークよりも小さい。そのため、視線B5は、視線B2よりも表示中の視線入力画像Se3の奥から立体対象位置p3を見る方向であることを示している。視線B5は、基準視線B1から4つ目の視線である。そのため、その角度は、基準視線の方向と成す角度が60度の方向である。ユーザは、視線入力画像Se3上のマウス操作により、入力された視線を修正することができる。例えば、ユーザは、視線B5を示すマークをマウスで移動させることで、視線B5を修正することができる。視線設定部22は、完了ボタンCoが押されたのを契機に、複数の視線を設定する。
以上、複数の視線の入力方法について説明したが、視線入力画像は、視線入力画像の座標系が、天板14に載置された患者の座標系と対応していれば、上述の画像に限定されない。例えば、視線入力画像は、人体を模した人体モデル画像等でもよい。これは、天板14に載置された患者の部位は、患者の姿勢、体型、年齢、及び性別等の患者情報がわかっていれば、天板14の所定の位置を原点とした天板座標系において大まかに特定することができるためである。また、視線入力画像は、他のモダリティ、例えば、X線CT(Computed Tomography:コンピュータ断層撮影)装置により収集されたボリュームデータに基づいて、再構成された3D画像または2D画像であってもよい。本X線診断装置との位置合わせは、例えば、被検体の特徴点の位置合わせにより可能である。
撮影位置設定部23は、視線設定部22により設定された複数の視線、入力部21を介してユーザにより入力された視差条件、及びROI(Region Of Interest:関心領域)の範囲に基づいて、撮影位置設定処理を実行する。撮影位置設定処理は、視線に対応する左目用撮影位置のデータと右目用撮影位置のデータとを特定する処理である。また、撮影位置設定部23は、瞳孔間距離及び基準ユーザ距離に基づいて、視差を計算する、視差の計算には、三角法等が用いられる。以下、撮影位置設定処理について、図8A,図8B,図9A、及び図9Bを参照して説明する。
図8A及び図8Bは、本実施形態に係るX線診断装置の撮影位置設定部23による撮影位置設定処理を説明するための第1の説明図である。
図8Aは、天板14に載置された患者の立体対象位置、視線方向、及び表示向きの位置関係の第1例を示した図である。
図8Bは、図8Aを+Z軸方向から見た図である。
図8A及び図8Bでは、図4と同じように、天板14の長軸に平行な軸をZ軸、天板14の短軸に平行な軸をX軸、天板14面に直交する軸をY軸とする。立体対象位置がPo1に、立体対象位置Po1の視線方向がAr1に設定されているものとする。ここでは、説明を簡単にするため、視線1に含まれる立体対象位置Po1が天板座標系の原点にあり、視線1に含まれる視線方向Ar1はY軸に一致する向きとする。したがって、視線方向Ar1に対応する視線角度は、θ=0度、φ=0度である。また、視線1に含まれる表示向きは、左が+X軸方向、上が+Z軸方向に設定されている。
撮影位置設定部23は、視差に従って、視線方向Ar1から左目用撮影位置及び右目用撮影位置に傾ける角度を特定する。図8A及び図8Bにおいて、例えば、視差が3度のとき、視線方向Ar1から左目用撮影位置及び右目用撮影位置に傾ける角度はそれぞれ1.5度である。また、撮影位置設定部23は、表示向きに従って、視線方向Ar1から、左目用撮影位置及び右目用撮影位置に傾ける方向をそれぞれ特定する。図8A及び図8Bにおいて、表示向きは、左が+X軸方向、上が+Z軸体対象位置に設定されている。したがって、撮影位置設定部23は、視線方向Ar1から+X軸方向に1.5度傾けた方向に左目用撮影位置を設定する。同様に、撮影位置設定部23は、視線方向Ar1から−X軸方向に1.5度傾けた方向に右目用撮影位置を設定する。図8A及び図8Bにおいて、上述の処理により設定された左目用撮影位置と右目用撮影位置とは、それぞれLe1とRi1とに対応する。左目用撮影位置Le1はθ=0度、φ=1.5度である。右目用撮影位置Ri1は、θ=180度、φ=1.5度である。なお、撮影距離D1は、ROIの範囲に基づいて、撮影位置設定部23により特定される。以上の処理により、撮影位置設定部23は、視線1に対応する左目用撮影位置Le1と右目用撮影位置Ri1とを設定することができる。
図9A及び図9Bは、本実施形態に係るX線診断装置の撮影位置設定部23による撮影位置設定処理を説明するための第2の説明図である。
図9Aは、天板14に載置された患者の立体対象位置、視線方向、及び表示向きの位置関係の第2例を示した図である。
図9Bは、図9Aを+X軸方向から見た図である。
図9A及び図9Bでは、図8A及び図8Bと同じ座標系、立体対象位置Po1、視線方向Ar1が設定されているものとする。図8との違いは、表示向きである。図8に示す視線1に対応する表示向きが、左が+X軸方向、上が+Z軸方向に設定されているのに対し、図9に示す視線2の表示向きは、左が−Z軸方向、上が+X軸方向に設定されている。
撮影位置設定部23は、視差に従って、視線方向Ar1から左目用撮影位置及び右目用撮影位置に傾ける角度を特定する。図9A及び図9Bにおいて、例えば、視差が3度のとき、視線方向Ar1から左目用撮影位置及び右目用撮影位置に傾ける角度はそれぞれ1.5度である。また、撮影位置設定部23は、表示向きに従って、視線方向Ar1から、左目用撮影位置及び右目用撮影位置に傾ける方向をそれぞれ特定する。図9A及び図9Bにおいて、表示向きは、左が−Z軸方向、上が+X軸方向に設定されている。したがって、撮影位置設定部23は、視線方向Ar1から−Z軸方向に1.5度傾けた方向に左目用撮影位置を設定する。同様に、撮影位置設定部23は、視線方向Ar1から+Z軸方向に1.5度傾けた方向に右目用撮影位置を設定する。図9A及び図9Bにおいて、上述の処理により設定された左目用撮影位置と右目用撮影位置とは、それぞれLe2とRi2とに対応する。左目用撮影位置Le2はθ=270度、φ=1.5度である。右目用撮影位置Ri2は、θ=90度、φ=1.5度である。なお、撮影距離D2は、ROIの範囲に基づいて、撮影位置設定部23により特定される。以上の処理により、撮影位置設定部23は、視線2に対応する左目用撮影位置Le2と右目用撮影位置Ri2とを設定することができる。
撮影位置設定部23は、上述の撮影位置設定処理を繰り返し実行することにより、複数の視線に対応する複数の左目撮影位置と複数の右目撮影位置と(以下、併せて複数の撮影位置と呼ぶ。)を設定する。
順序設定部24は、撮影位置設定部23により設定された複数の撮影位置に関して、C形アーム11の移動順序を設定する。C形アーム11は、上述の通り、C形アーム11及びC形アーム支持機構12が複数の回転軸まわりに独立に回転されることより、撮影位置を変更することができる。このとき、順序設定部24は、複数の撮影位置にそれぞれ対応する複数の回転角度セットを特定する。回転角度セットは、複数の回転軸各々の回転角のデータを含む。順序設定部24は、複数の撮影位置各々へのC形アーム11の移動において、回転による機構への負担が小さくなるように、移動順序を設定する。回転による機構への負担は以下の場合に大きい。1)反転移動があるとき、2)回転軸の変更があるとき、3)回転を開始するとき、4)回転を停止するとき、5)各回転軸の回転数が多いとき。反転移動とは、C形アーム11が、順方向に回転し、停止し、即時に逆方向に回転を開始する移動のことを示す。回転軸の変更とは、C形アーム11が、第1回転軸で回転し、回転途中で第1回転軸と第2回転軸とによる回転になること、または、第1回転軸で回転し、停止し、第2回転軸で回転を開始することを示す。順序設定部24は、複数の撮影位置にそれぞれ対応する回転角度セットに基づいて、回転による機構への負担が小さくなるように、移動順序を設定する。
機構制御部25は、撮影位置設定部23により設定された複数の撮影位置を、順序設定部24により設定された移動順序に従って、C形アーム11が移動するように、移動部19を制御する。なお、機構制御部25は、C形アーム11を天板14に対して相対的に移動させるために、天板14が移動するように移動部19を制御してもよい。機構制御部25は、角度検出部20で検出されたC形アーム11の移動に関わる各回転軸の回転角度と天板14の移動量とに基づいて、天板座標系におけるC形アーム11の現在位置の座標を特定する。そして、機構制御部25は、C形アーム11の現在位置の座標と次の撮影位置の座標とに基づいて、C形アーム11を現在位置から次の撮影位置に移動させるための、各回転軸回りの回転角度を特定する。機構制御部25は、特定した各回転軸周りの回転角度に基づいて、移動部19を制御する。順序設定部24によるC形アーム11の移動順序の設定方法の説明と、設定された移動順序に従ってC形アーム11が移動されるための回転軸についての説明とについては後述する。
X線条件設定部26は、ユーザにより入力されたX線条件に基づいて、X線条件を設定する。
X線制御部27は、X線撮影に関わる各部を制御する。具体的には、機構制御部25によるC形アーム11の移動制御と連動して、X線条件設定部26で設定されたX線条件に従って、高電圧発生部16を制御する。このとき、X線制御部27は、高電圧発生部16の制御とともに、X線検出部18を制御することにより、X線の撮影動作を実行する。そして、そのX線撮影動作と同期して記憶部31、画像発生部29、及び前処理部28等の各動作を制御する。
前処理部28は、X線検出部18から出力された電気信号に対して前処理を実行する。前処理とは、例えば、各種補正処理、増幅処理、及びA/D変換処理等である。
画像発生部29は、前処理を実行された電気信号に基づいて、X線画像のデータを発生する。具体的には、画像発生部29は、複数の左目用撮影位置にそれぞれ対応する複数の左目用画像と複数の右目用撮影位置にそれぞれ対応する複数の右目用画像とを発生する。X線画像を構成する各画素に割り付けられた画素値は、X線の透過経路上の物質に関するX線減弱係数に応じた値等である。
制御部30は、CPU(Central Processing Unit)とメモリ回路等を有する。制御部30は、入力部21を介して入力された指示情報を受け取り、一時的にメモリ回路を記憶する。制御部30は、入力情報に基づいてX線診断装置の各部を制御する。具体的には、制御部30は、画像発生部29で発生された複数の左目用画像のデータと複数の右目用画像のデータとのうち、視線にそれぞれ対応する左目用画像と右目用画像(以下、視差画像セットと呼ぶ)とを関連付ける。複数の視線にそれぞれ対応する複数の視差画像セットのデータが記憶部31に記憶させる。
記憶部31は、半導体記憶素子であるFlash SSD(Solid State Disk)などの半導体記憶装置及びHDD(Hard Desk Drive)等である。記憶部31は、画像発生部29で発生された複数のX線画像のデータを記憶する。具体的には、記憶部31は、制御部30による制御に従って、複数の視線方向にそれぞれ対応する複数の視差画像セットのデータを、視線方向に関するデータとともに記憶する。また、記憶部31は、視差画像セットに関するデータ以外の、例えば、X線条件のデータ、視差条件のデータ、人体構成図のデータ、及びユーザ情報データベースのデータを記憶する。ユーザ情報データベースは、複数のユーザIDに対して、複数の瞳孔間距離と複数の基準ユーザ距離とをそれぞれ対応させた対応表である。
表示制御部32は、ユーザ指示に従って、特定の視線方向に対応する視差画像セットを記憶部31から読み出し、特定の位置において、ユーザが立体的に認識できるように表示部33に表示する。また、表示制御部32は、ユーザ指示に従って、複数の視線方向に対応する複数の視差画像セットを読み出し、特定の位置において、ユーザが被検体を立体的に、かつ動画として認識できるように後述の表示部33に表示する。これらにより、ユーザは、被検体の視線方向を立体的に認識することができる。
例えば、裸眼式の2視差のレンチキュラーレンズ方式において、表示制御部32は、被検体の視線方向に関する左目用画像と右目用画像とを、それぞれ縦に帯状に分割した映像信号を表示部33に送信する。表示部33は、縦に帯状に分割された左目用画像と右目用画像とを交互になるように並べて表示する。分割された左目用画像と右目用画像とが交互になるように並べて表示部33に表示される。表示部33は、表示面上にレンチキュラーレンズを有する。レンチキュラーレンズは、ユーザの見る位置により、視線の届く位置を変化させるレンズである。レンチキュラーレンズの配置を調整することにより、右目には右目用画像が、左目には左目用画像だけが見えるため、ユーザは、被検体の視線方向を立体的に認識することができる。
また、眼鏡式のフレーム・シーケンシャル方式において、表示制御部32は、1フレーム同期期間内で、被検体の視線方向に関する左目用画像に対応する左目用画像信号の後に被検体の視線方向に関する左目用画像に対応する右目用画像信号を表示部33に送信する。表示制御部32による上述の映像信号の送信処理は、特定の周期毎に繰り返し実行される。表示部33は、表示制御部32から繰り返し送信された左目用画像信号と右目用画像信号に基づいて、特定の周期毎に画像を切り替えて表示する。ユーザは、液晶シャッター眼鏡を装着して表示部33を見る。液晶シャッターは、表示部33による画像の切り替え表示処理と同期して、左右の視界を交互に遮蔽する。眼鏡のシャッターが2つの画像と完全に同期して開閉することで右目には右目用画像が、左目には左目用画像だけが見えるため、ユーザは、被検体の視線方向を立体的に認識することができる。
本実施形態の表示制御部32及び表示部33について、2つの立体視方式を例に説明したが、視差を利用するいずれの立体視方式に対して、本実施形態の適用が可能である。また、多視差を利用可能な立体視方式に対しても、本実施形態の適用が可能である。
次に、順序設定部24によるC形アーム11の移動順序の設定方法と、設定された移動順序にC形アーム11が移動されるための機構制御部25による移動部19の制御方法とについて、図10乃至図13を参照して説明する。
図10A、図10B及び図10Cは、撮影位置設定部23により設定された複数の撮影位置の第1例を示した図である。
図10Aは、複数の撮影位置の第1例の斜視図を示している。
図10Bは、図10Aを−X軸から見た図である。
図10Cは、図10Aを+Z軸から見た図である。
図10では、立体対象位置PA1に対して複数の視線が設定されている。複数の視線にそれぞれ対応する複数の左目用撮影位置と複数の右目用撮影位置とが設定されている。表示向きは、上が+Z軸方向、左が+X軸方向に対応しているものとする。したがって、複数の左目用撮影位置は、撮影位置BA1〜撮影位置BA5に対応する。複数の右目用撮影位置は、撮影位置CA1〜撮影位置CA5に対応する。左目用撮影位置BA1と右目用撮影位置CA1とが、立体対象位置PA1の1つの視線に対応している。つまり、図10は、立体対象位置PA1を中心とした立体視映像を縦方向に回転させるときに対応している。
図10において、複数の左目用の撮影位置(図10A中、撮影位置BA1乃至BA5)と複数の右目用の撮影位置(図10A中、撮影位置CA1乃至CA5)とがそれぞれ第1円弧上と第2円弧上とに等間隔に設定されている。第1円弧の形状は、第2円弧と同じ形状を有する。また、第1円弧及び第2円弧は、立体対象位置PA1を中心とし、Z軸に沿って設定されている。そして、一視線に対応する左目用撮影位置と右目用撮影位置と(例えば、図10A中の撮影位置BA5と撮影位置CA5と)は、立体対象位置PA1を中心とした円弧上に設定されている。
C形アーム11は、C形アーム11の第4回転軸まわりのスライド回転により、立体対象位置PA1を中心とした円弧に沿って移動が可能である。また、アームホルダ123の第3回転軸まわりの回転により、C形アーム11は、立体対象位置PA1を中心とした円弧に沿って移動が可能である。したがって、C形アーム11は、第4回転軸まわりの回転により、一左目用の撮影位置から他の左目用の撮影位置に移動される。C形アーム11は、第3回転軸まわりの回転により、一視線に対応する左目用の撮影位置から右目用の撮影位置に移動される。C形アーム11は、第4回転軸まわりの回転により、一右目用の撮影位置から他の右目用の撮影位置に移動される。
順序設定部24は、反転移動の回数が最少になるように、移動順序を設定する。つまり、左目用撮影位置BA1,右目用撮影位置CA1,左目用撮影位置BA2、及び右目用撮影位置CA2という移動順序であると、第3回転軸まわりの反転移動が発生する。したがって、順序設定部24は、左目用撮影位置から右目用撮影位置への移動が繰り返し行われないように、移動順序を設定する。具体的には、順序設定部24は、左目用撮影位置BA1、右目用撮影位置CA1、右目用撮影位置CA2、及び左目用撮影位置BA2という移動順序を設定する。これは、複数の左目用の撮影位置のうち少なくとも2つの撮影位置で連続して撮影する順序、または前記複数の右目用の撮影位置のうち少なくとも2つの撮影位置で連続して撮影する順序である。これにより、反転移動の回数はゼロとなる。
また、反転移動の回数が最少で、かつ、回転軸の変更回数が最少になるように、移動順序を設定してもよい。図10において、回転軸の変更タイミングは、左目用撮影位置から右目用撮影位置にC形アーム11が移動されるときである。したがって、順序設定部24は、C形アーム11が複数の左目用の撮影位置各々に移動された後、複数の右目用の撮影位置各々に移動されるように、移動順序を設定する。
具体的には、機構制御部25は、C形アーム11が、左目用撮影位置BA1から左目用撮影位置BA5まで連続して移動するように、移動部19を制御する。移動部19は、機構制御部25の制御に従って、C形アーム11を第4回転軸まわりにスライド回転させる。C形アーム11が左目用撮影位置BA1から左目用撮影位置BA5まで平行移動されるのと並行して、複数の左目用撮影位置にそれぞれ対応する複数の左目用画像が収集される。そして、左目用撮影位置BA5に対応する左目用画像が収集された後、回転軸が変更される。機構制御部25は、C形アーム11が、左目用撮影位置BA5から右目用撮影位置CA5に移動するように、移動部19を制御する。移動部19は、機構制御部25の制御に従って、アームホルダ123を第3回転軸まわりに回転させる。そして、C形アーム11が右目用撮影位置CA5に対応する位置に移動されると、回転軸が変更される。機構制御部25は、C形アーム11が、右目用撮影位置CA5から右目用撮影位置CA1まで連続して移動するように、移動部19を制御する。移動部19は、機構制御部25の制御に従って、C形アーム11を第4回転軸まわりにスライド回転させる。C形アーム11が右目用撮影位置CA5から右目用撮影位置CA1まで平行移動されるのと並行して、複数の右目用撮影位置にそれぞれ対応する複数の右目用画像が収集される。つまり、回転軸の変更回数は、左目用撮影位置BA5から右目用撮影位置CA5に移動する際の1回となる。また、反転移動の回数はゼロである。
図11A、図11B及び図11Cは、撮影位置設定部23により設定された複数の撮影位置の第2例を示した図である。
図11Aは、複数の撮影位置の第2例の斜視図を示している。
図11Bは、図11Aを−X軸から見た図である。
図11Cは、図11Aを+Z軸から見た図である。
図11では、立体対象位置PB1、PB2,及びPB3に対してそれぞれ1つの視線が設定されている。複数の視線は、互いに平行である。そして、複数の視線にそれぞれ対応する複数の左目用撮影位置と複数の右目用撮影位置とが設定されている。複数の視線に含まれる表示向きは、それぞれ上が+Z軸方向、左が+X軸方向に対応しているものとする。したがって、複数の左目用撮影位置は、撮影位置BB1〜撮影位置BB3に対応する。複数の右目用撮影位置は、撮影位置CB1〜撮影位置CB3に対応する。左目用撮影位置BB1と右目用撮影位置CB1とが、立体対象位置PB1の視線に対応している。つまり、図11は、立体視映像を縦方向に平行移動させるときに対応している。
図11において、複数の左目用撮影位置(図11中、撮影位置BB1乃至BB3)と複数の右目用撮影位置(図11中、撮影位置CB1乃至CB3)とが、それぞれXZ平面と平行な面上の第1線上と第2線上とに設定されている。そして、一視線に対応する左目用撮影位置と右目用撮影位置とは、立体対象位置を中心とした円弧上に設定されている。例えば、図11中の左目用撮影位置BB3と右目用撮影位置CB3とは、立体対象位置PB3を中心とした円弧上に設定されている。
C形アーム11は、床旋回アーム121の第1回転軸まわりの回転及びスタンド122の第2回転軸まわりの回転により、XZ平面に平行な面に関して平行移動が可能である。したがって、C形アーム11は、床旋回アーム121の第1回転軸まわりの回転及びスタンド122の第2回転軸まわりの回転により、一左目用撮影位置から他の左目用撮影位置に移動される。C形アーム11は、第3回転軸または第4回転軸まわりの回転により、一立体対象位置に対応する左目用撮影位置から右目用撮影位置に移動される。C形アーム11は、床旋回アーム121の第1回転軸まわりの回転及びスタンド122の第2回転軸まわりの回転により、一右目用撮影位置から他の右目用撮影位置に移動される。
順序設定部24は、反転移動の回数が最少になるように、移動順序を設定する。つまり、左目用撮影位置BB1,右目用撮影位置CB1,左目用撮影位置BB2、及び右目用撮影位置CB2という移動順序であると、第3回転軸まわりの反転移動が発生する。したがって、順序設定部24は、左目用撮影位置から右目用撮影位置への移動が繰り返し行われないように、移動順序を設定する。具体的には、順序設定部24は、左目用撮影位置BB1、右目用撮影位置CB1、右目用撮影位置CB2、及び左目用撮影位置BB2といったように、複数の左目用の撮影位置のうち少なくとも2つの撮影位置で連続して撮影する順序、または前記複数の右目用の撮影位置のうち少なくとも2つの撮影位置で連続して撮影する撮影順序を設定する。これにより、反転移動の回数はゼロとなる。
また、反転移動の回数が最少で、かつ、回転軸の変更回数が最少になるように、移動順序を設定してもよい。図11において、回転軸の変更タイミングは、左目用撮影位置から右目用撮影位置にC形アーム11が移動されるときである。したがって、順序設定部24は、C形アーム11が複数の左目用の撮影位置各々に移動された後、複数の右目用の撮影位置各々に移動されるように、移動順序を設定する。
具体的には、機構制御部25は、C形アーム11が、左目用撮影位置BB1から左目用撮影位置BB3まで連続して移動するように、移動部19を制御する。移動部19は、機構制御部25の制御に従って、床旋回アーム121を第1回転軸まわりに回転させ、スタンド122を第2回転軸まわりに回転させる。C形アーム11が左目用撮影位置BB1から左目用撮影位置BB3まで平行移動されるのと並行して、複数の左目用撮影位置にそれぞれ対応する複数の左目用画像が収集される。そして、左目用撮影位置BB3に対応する左目用画像が収集された後、回転軸が変更される。機構制御部25は、C形アーム11が、左目用撮影位置BB3から右目用撮影位置CB3に移動するように、移動部19を制御する。移動部19は、機構制御部25の制御に従って、アームホルダ123を第3回転軸まわりに回転させる。そして、C形アーム11が右目用撮影位置CB3に対応する位置に移動されると、回転軸が変更される。機構制御部25は、C形アーム11が、右目用撮影位置CB3から右目用撮影位置CB1まで連続して移動するように、移動部19を制御する。移動部19は、機構制御部25の制御に従って、床旋回アーム121を第1回転軸まわりに回転させ、スタンド122を第2回転軸まわりに回転させる。C形アーム11が右目用撮影位置CB3から右目用撮影位置CB1まで平行移動されるのと並行して、複数の右目用撮影位置にそれぞれ対応する複数の右目用画像が収集される。つまり、回転軸の変更回数は、左目用撮影位置BB3から右目用撮影位置CB3に移動する際の1回となる。また、反転移動の回数はゼロである。
図12A、図12B及び図12Cは、撮影位置設定部23により設定された複数の撮影位置の第3例を示した図である。
図12Aは、複数の撮影位置の第3例の斜視図を示している。
図12Bは、図12Aを−X軸から見た図である。
図12Cは、図12Aを+Z軸から見た図である。
図12では、立体対象位置PC1〜PC5に対してそれぞれ1つの視線が設定されている。複数の視線は、互いに視線方向が異なる。立体対象位置PC3に対応する視線方向を基準に、立体対象位置PC2に対応する視線方向及び立体対象位置PC4に対応する視線方向は互いに逆方向に同じ角度傾いている。同様に、立体対象位置PC3に対応する視線方向を基準に、立体対象位置PC1に対応する視線方向及び立体対象位置PC5に対応する視線方向は互いに逆方向に同じ角度傾いている。そして、複数の視線にそれぞれ対応する複数の左目用撮影位置と複数の右目用撮影位置とが設定されている。複数の視線に含まれる表示向きは、それぞれ上が+Z軸方向、左が+X軸方向に対応しているものとする。したがって、複数の左目用撮影位置は、撮影位置BC1〜撮影位置BC5に対応する。複数の右目用撮影位置は、撮影位置CC1〜撮影位置CC5に対応する。左目用撮影位置BC1と右目用撮影位置CC1とが、立体対象位置PC1の視線に対応している。つまり、図12は、立体視映像の中心位置を縦方向に移動させながら、立体視映像を縦方向に回転させるときに対応している。
図12において、複数の左目用撮影位置(図12中、撮影位置BC1乃至BC5)と複数の右目用撮影位置(図12中、撮影位置CC1乃至CC5)とがそれぞれZ軸に沿った第1軌道上と第2軌道上とに設定されている。第1軌道の形状は、第2軌道と同じ形状を有する。各撮影位置は、同じ撮影距離を有する。そして、一視線に対応する左目用撮影位置と右目用撮影位置とは、立体対象位置を中心とした円弧上に設定されている。例えば、図12中の撮影位置BC4と撮影位置CC4とは、立体対象位置PC4を中心とした円弧上に設定されている。
C形アーム11は、床旋回アーム121の第1回転軸まわりの回転、スタンド122の第2回転軸まわりの回転、及びC形アーム11の第4回転軸まわりのスライド回転により、一左目用撮影位置から他の左目用撮影位置に移動される。C形アーム11は、第3回転軸まわりの回転により、一立体対象位置に対応する左目用撮影位置から右目用撮影位置に移動される。C形アーム11は、床旋回アーム121の第1回転軸まわりの回転、スタンド122の第2回転軸まわりの回転、及びC形アーム11の第4回転軸まわりのスライド回転により、一左目用撮影位置から他の左目用撮影位置に移動される。
順序設定部24は、反転移動の回数が最少になるように、移動順序を設定する。つまり、左目用撮影位置BC1,右目用撮影位置CC1,左目用撮影位置BC2、及び右目用撮影位置CC2という移動順序であると、第3回転軸まわりの反転移動が発生する。したがって、順序設定部24は、左目用撮影位置から右目用撮影位置への移動が繰り返し行われないように、移動順序を設定する。具体的には、順序設定部24は、左目用撮影位置BC1、右目用撮影位置CC1、右目用撮影位置CC2、及び左目用撮影位置BC2といったように、左目用撮影位置または右目用撮影位置を連続して少なくとも2回撮影するように、移動順序を設定する。これにより、反転移動の回数はゼロとなる。
また、反転移動の回数が最少で、かつ、回転軸の変更回数が最少になるように、移動順序を設定してもよい。図12において、回転軸の変更タイミングは、左目用撮影位置から右目用撮影位置にC形アーム11が移動されるときである。したがって、順序設定部24は、C形アーム11が複数の左目用の撮影位置各々に移動された後、複数の右目用の撮影位置各々に移動されるように、移動順序を設定する。
具体的には、機構制御部25は、C形アーム11が、左目用撮影位置BC1から左目用撮影位置BC5まで連続して移動するように、移動部19を制御する。移動部19は、機構制御部25の制御に従って、床旋回アーム121を第1回転軸まわりに回転させ、スタンド122を第2回転軸まわりに回転させ、C形アーム11を第4回転軸まわりにスライド回転させる。C形アーム11が左目用撮影位置BC1から左目用撮影位置BC5まで平行移動されるのと並行して、複数の左目用撮影位置にそれぞれ対応する複数の左目用画像が収集される。そして、左目用撮影位置BC5に対応する左目用画像が収集された後、回転軸が変更される。機構制御部25は、C形アーム11が、左目用撮影位置BC5から右目用撮影位置CC5に移動するように、移動部19を制御する。移動部19は、機構制御部25の制御に従って、アームホルダ123を第3回転軸まわりに回転させる。そして、C形アーム11が右目用撮影位置CC5に対応する位置に移動されると、回転軸が変更される。機構制御部25は、C形アーム11が、右目用撮影位置CC5から右目用撮影位置CC1まで連続して移動するように、移動部19を制御する。移動部19は、機構制御部25の制御に従って、床旋回アーム121を第1回転軸まわりに回転させ、スタンド122を第2回転軸まわりに回転させ、C形アーム11を第4回転軸まわりにスライド回転させる。C形アーム11が右目用撮影位置CC5から右目用撮影位置CC1まで平行移動されるのと並行して、複数の右目用撮影位置にそれぞれ対応する複数の右目用画像が収集される。つまり、回転軸の変更回数は、左目用撮影位置BC5から右目用撮影位置CC5に移動する際の1回となる。また、反転移動の回数はゼロである。
図13は、撮影位置設定部23により設定された複数の撮影位置の第4例を示した図である。
図13では、立体対象位置PD1に対して視線D1,視線D2、及び視線D3が設定されている。複数の視線にそれぞれ対応する複数の左目用撮影位置と複数の右目用撮影位置とが設定されている。表示向きは、上が+Z軸方向、左が+X軸方向に対応しているものとする。したがって、複数の左目用撮影位置は、撮影位置BD1〜撮影位置BD3に対応する。複数の右目用撮影位置は、撮影位置CD1〜撮影位置CD3に対応する。左目用撮影位置BD1と右目用撮影位置CD1とが、立体対象位置PD1の視線D1に対応している。つまり、図13は、立体対象位置PD1を中心とした立体視映像を横方向に回転させるときに対応している。
図13において、複数の左目用の撮影位置(図13中、撮影位置BD1乃至BD3)と複数の右目用の撮影位置(図13中、撮影位置CD1乃至CD3)とが同じ円弧上に設定されている。その円弧は、X軸に平行である。
C形アーム11は、C形アーム11の第4回転軸まわりのスライド回転により、立体対象位置PD1を中心とした円弧に沿って移動が可能である。また、アームホルダ123の第3回転軸まわりの回転により、C形アーム11は、立体対象位置PD1を中心とした円弧に沿って移動が可能である。したがって、C形アーム11は、第3回転軸まわり、または第4回転軸まわりの回転により、複数の左目用撮影位置各々と複数の右目用撮影位置各々とを移動することができる。
順序設定部24は、反転移動の回数が最少になるように、移動順序を設定する。つまり、左目用撮影位置BD1,右目用撮影位置CD1,左目用撮影位置BD2、及び右目用撮影位置CD2という移動順序であると、第3回転軸または第4回転軸まわりの反転移動が発生する。したがって、順序設定部24は、左目用撮影位置から右目用撮影位置への移動が繰り返し行われないように、移動順序を設定する。具体的には、順序設定部24は、右目用撮影位置CD1、左目用撮影位置BD1、右目用撮影位置CD2、及び左目用撮影位置BD2といったように、同じ円弧上に複数の撮影位置が設定されているとき、順序設定部24は、円弧上の一撮影位置から一方向に回転するように、移動順序を設定する。これにより反転移動の回数はゼロとなる。
なお、図10乃至図13に示した移動順序の設定方法、及び設定された移動順序に従って移動させるための移動部19の制御方法は一例である。回転のよる機構の負担を軽減できるのであれば、順序設定部24は、反転移動の回数、回転軸の変更回数、回転開始数、回転停止数、及び各回転軸の総回転数に基づいて、移動順序を設定することができる。また、移動部19は、C形アーム11を平行移動させるために、C形アーム11、床旋回アーム121、スタンド122、及びアームホルダ123を回転させなくてもよい。例えば、移動部19は、C形アーム11を平行移動させるために、天板14を移動させてもよい。
次に、本実施形態に係るX線診断装置を用いた一連の処理について図14を参照して説明する。
図14は、本実施形態に係るX線診断装置を用いた一連の処理の一例を示すフローチャートである。
(ステップS11)
入力部21を介したユーザにより入力されたX線条件に基づいて、X線条件設定部26により、X線条件が設定される。
(ステップS12)
入力部21を介した視線設定支援画面上のユーザ操作に従って、視線設定部22により複数の視線が設定される。
(ステップS13)
入力部21を介したユーザにより入力された視差条件(瞳孔間距離及び基準ユーザ距離)と、視線設定部22により設定された複数の視線とに基づいて、撮影位置設定部23により複数の撮影位置(複数の左目用撮影位置及び複数の右目用撮影位置)が設定される。
(ステップS14)
複数の撮影位置に基づいて、順序設定部24により、回転による機構への負担が軽減されるように、C形アーム11の移動順序が設定される。例えば、反転移動の回数、回転軸の変更回数に基づいて、順序設定部24により、移動順序が設定される。
(ステップS15)
順序設定部24により設定された移動順序に従って、機構制御部25による制御に従い、移動部19によりC形アーム11が複数の撮影位置各々に移動される。そして、複数の左目用撮影位置にそれぞれ対応する複数の左目用画像と、複数の右目用撮影位置にそれぞれ対応する複数の右目用画像とが各部により収集される。制御部30により、複数の視差画像セット(複数の視線にそれぞれ対応する複数の左目用画像のデータと複数の右目用画像のデータとのデータセット)が記憶部31に記憶される。
(ステップS16)
ユーザ指示に従って、表示制御部32により、特定の視線に対応する視差画像セットが記憶部31から読み出され、基準ユーザ位置において、ユーザが特定の視線に対応する立体視映像を認識できるように表示部33に表示される。
以上に述べた本実施形態に係るX線診断装置によれば、以下の効果を得ることができる。
本実施形態に係るX線診断装置によれば、視線設定支援画面上のユーザ指示に従って、複数の視線を設定することができる。設定された複数の視線に基づいて、複数の視線にそれぞれ対応する複数の左目用撮影位置と複数の右目用撮影位置とを設定することができる。そして、設定された複数の左目用撮影位置と複数の右目用撮影位置とにそれぞれ対応する複数の左目用画像と複数の右目用画像とを収集することができる。そして、設定した視線に対応する視差画像セットが表示制御部32により表示部33に表示される。ユーザは、基準ユーザ位置で表示部33を視認したとき、設定した視線に対応する立体視映像を認識できる。視線は、ユーザ指示に従って、適宜変更が可能である。
この一連の処理において、本X線診断装置は、複数の撮影位置への移動順序を、機構への負担が小さくなるように、決定することができる。本X線診断装置は、例えば、反転移動の回数及び回転軸の変更回数のうち、少なくとも一方に基づいて移動順序を決定する。その一例として、本X線診断装置は、C形アーム11が複数の左目用撮影位置各々を移動した後、複数の右目用撮影位置各々に移動されるように、移動順序を設定する。この移動順序の一例によると、C形アーム11の移動に関して、回転軸の切り替え回数を最少にすることができる。
したがって、本実施形態に係るX線診断装置は、C形アームの回転に関わる機構への負荷を抑えながらも、被検体を複数の方向から連続的または断続的に撮影することができる。この効果は、画像立体視を用いた診断、治療等において特に効果がある。
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。本実施形態では、画像立体視を例に説明したが、画像立体視以外の複数の撮影位置で撮影する検査等において、本発明の適用が可能である。この場合においても、本X線診断装置は、複数の撮影位置への移動順序を、反転移動の回数または回転軸の変更回数に基づいて機構への負担が小さくなるように、決定することができる。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、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や趣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ある。
11…C形アーム、12…C形アーム保持機構、13…寝台、14…天板、15…X線発生部、16…高電圧発生部、17…X線絞り器、18…X線検出部、19…移動部、20…角度検出部、21…入力部、22…視線設定部、23…撮影位置設定部、24…順序設定部、25…機構制御部、26…X線条件設定部、27…X線制御部、28…前処理部、29…画像発生部、30…制御部、31…記憶部、32…表示制御部、33…表示部、34…画像処理部、35…支援画面構成部、121…床旋回アーム、122…スタンド、123…アームホルダ

Claims (10)

  1. X線を発生するX線発生部と、
    前記X線発生部から発生され、被検体を透過したX線を検出するX線検出部と、
    前記X線発生部と前記X線検出部とを、互いに対峙する向きで保持する保持部と、
    前記保持部を複数の回転軸まわりに移動させる移動部と、
    前記被検体に対する複数の左目用の撮影位置と前記複数の左目用の撮影位置にそれぞれ対応する複数の右目用の撮影位置との撮影順序を設定する順序設定部と、
    前記設定された撮影順序に従って、前記保持部を移動させるために前記移動部を制御する機構制御部と、
    を具備し、
    前記撮影順序は、前記複数の左目用の撮影位置のうち少なくとも2つの撮影位置で連続して撮影する順序、または前記複数の右目用の撮影位置のうち少なくとも2つの撮影位置で連続して撮影する順序を含むこと、
    を特徴とするX線診断装置。
  2. 前記撮影順序は、前記複数の左目用の撮影位置と前記複数の右目用の撮影位置とのうち、一方を撮影した後、他方を撮影する順序であること、
    を特徴とする請求項1記載のX線診断装置。
  3. 前記保持部の前記複数の左目用の撮影位置を移動する軌道は、前記保持部の前記複数の右目用の撮影位置を移動する軌道の形状と略同一の形状を有すること、
    を特徴とする請求項1記載のX線診断装置。
  4. 前記保持部の前記複数の左目用の撮影位置を移動する軌道と前記保持部の前記複数の右目用の撮影位置を移動する軌道の形状とは、円弧形状を有すること、
    を特徴とする請求項1記載のX線診断装置。
  5. 前記複数の左目用の撮影位置と前記複数の右目用の撮影位置とを、ユーザに入力された前記被検体に関する複数の視線とに基づいて設定する撮影位置設定部と、
    をさらに具備することを特徴とする請求項1記載のX線診断装置。
  6. 前記複数の視線を、視線設定支援画面上の前記ユーザの操作に従って入力する入力部と、
    をさらに具備することを特徴とする請求項5記載のX線診断装置。
  7. 前記視線設定支援画面は、前記被検体に関する3D画像または2D画像であること、
    を特徴とする請求項6記載のX線診断装置。
  8. X線を発生するX線発生部と、
    前記X線発生部から発生され、被検体を透過したX線を検出するX線検出部と、
    前記X線発生部と前記X線検出部とを、互いに対峙する向きで保持する保持部と、
    前記保持部を複数の回転軸まわりに移動させる移動部と、
    前記被検体に対する複数の撮影位置を撮影する撮影順序を、前記保持部の反転移動の回数に基づいて決定する順序設定部と、
    前記決定された撮影順序に従って、前記保持部を移動させるために前記移動部を制御する機構制御部と、
    を具備することを特徴とするX線診断装置。
  9. 前記撮影順序は、前記保持部の反転移動の回数が最少になる撮影順序であること、
    を特徴とする請求項8記載のX線診断装置。
  10. 前記反転移動とは、順方向に移動していた前記保持部が移動を停止し、即時に逆方向に移動を開始すること、
    を特徴とする請求項8または請求項9に記載のX線診断装置。
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