JP6548360B2 - Ｘ線診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、Ｘ線診断装置に関する。

カテーテル治療を行う際、ユーザは、Ｘ線診断装置によるＸ線撮像にもとづくＸ線透視画像をリアルタイムに表示させ、Ｘ線透視画像に描出されるカテーテルの位置を確認しながら手技を行うことがある。たとえば、カテーテルアブレーションでは、カテーテルの先端に設けられた電極に高周波通電を行うことにより治療対象部位を選択的に焼灼する手技が行われる。

そこで、最近、カテーテル治療を行うユーザの手技を支援するための技術として、３Ｄディスプレイ装置を用い、リアルタイムなＸ線透視画像に対して同一部位の３次元画像を立体画像（３次元表示画像）として重ねて表示する技術がある。この種の技術によれば、同一部位の２次元のＸ線透視画像および３次元の立体画像を同時に確認することができる。このため、ユーザは、部位が複雑な構成であってもその空間的な構成を容易に把握することができ、正確なカテーテル操作を行うことができる。

特開２０１２−２４９９６０号公報

しかし、２次元のＸ線透視画像上のカテーテルの奥行き位置と、立体画像上のカテーテルの奥行き位置とでユーザが知覚する奥行き位置が異なっていると、ユーザは両者の間で視線の移動をしなければならず、大きな負担を強いられてしまう。たとえば、２次元のＸ線透視画像がユーザから１ｍ以上離れた位置に知覚される一方、立体画像がユーザから２０ｃｍの位置に知覚される場合を考える。この場合、ユーザはＸ線透視画像を観察する際は視線を遠くに、立体画像を確認する際は視線を近くに、それぞれ移動させなければならず、目に大きな負担を強いられる。この視線移動に伴う負担は、ユーザのカテーテル手技の効率低下を招いてしまう。

本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置は、上述した課題を解決するために、被検体をＸ線撮像する撮像部と、前記Ｘ線撮像により得られた投影データにもとづいて２次元Ｘ線透視画像を生成する透視画像生成部と、前記被検体の部位の３次元画像データにもとづいて前記被検体の部位の視差画像群を生成する視差画像群生成部と、前記視差画像群が３Ｄディスプレイ装置に表示された際にユーザに知覚される３次元画像の奥行き位置としての表示位置を特定する表示位置特定部と、前記表示位置特定部により特定された表示位置にもとづいて前記視差画像群と前記２次元Ｘ線透視画像とを合成して３Ｄディスプレイ装置に表示させる画像合成部と、を備えたものである。

本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置の一構成例を示すブロック図。 主制御部のＣＰＵによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図。 ２Ｄ透視像に含まれるデバイス像（２Ｄ透視デバイス像）および立体画像に含まれる血管像（３Ｄ血管像）がユーザに知覚される位置の関係の一例を示す説明図。 ユーザからの指示を受け付けるための指示受付画像の一例を示す説明図。 図１に示す主制御部のＣＰＵにより、２次元Ｘ線透視画像と立体画像とを同時に表示させつつユーザの視線移動に伴う負担を低減する際の手順の一例を示すフローチャート。 図５のステップＳ５で実行される２Ｄ透視像と３Ｄ血管像の合成処理の手順の一例を示すサブルーチンフローチャート。 サブトラクションした画像におけるカテーテルの先端の位置の軌跡の一例を示す説明図。 （ａ）は３Ｄ血管像が透視像表示面よりも奥行き位置が手前である場合における２Ｄカテーテルの先端の位置に対応する３Ｄ血管像上の位置を特定する様子を説明するための図、（ｂ）は３Ｄ血管像が透視像表示面よりも奥行き位置が奥である場合における同位置６１を特定する様子を説明するための図。 （ａ）は立体画像が３Ｄディスプレイ装置より手前に知覚される場合における立体画像と視差画像群との関係の一例を示す説明図、（ｂ）は立体画像が３Ｄディスプレイ装置より奥に知覚される場合における立体画像と視差画像群との関係の一例を示す説明図。 （ａ）は追従モードで時刻ｔにおける３Ｄロードマップの３Ｄ表示の一例を示す説明図、（ｂ）は追従モードで（ａ）に示す時刻からΔｔだけ経過した時刻における３Ｄロードマップの３Ｄ表示の様子の一例を示す説明図。 （ａ）は、は固定モードにおける３Ｄ血管像の固定位置の変更を受け付ける際の指示受付画像の一例を示す説明図、（ｂ）固定モードにおける３Ｄ血管像の固定位置を説明するための図。 図５のステップＳ４でボリュームデータ生成部により血管３次元画像データ（ボリュームデータ）が生成される際の手順の一例を示すサブルーチンフローチャート。

本発明に係るＸ線診断装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るＸ線診断装置１０の一構成例を示すブロック図である。

Ｘ線診断装置１０は、図１に示すように、Ｘ線撮像部１１と画像処理装置１２とを有する。Ｘ線診断装置１０のＸ線撮像部１１は、通常は検査室に設置され、被検体に関するＸ線投影データを生成するよう構成される。画像処理装置１２は、検査室に隣接する操作室に設置され、投影データにもとづく画像を生成して表示を行なうよう構成される。なお、画像処理装置１２は、Ｘ線撮像部１１が設置される検査室に設置されてもよい。

Ｘ線撮像部１１は、Ｘ線検出部１３、Ｘ線管球１４を含むＸ線発生部、Ｃアーム１５、インジェクタ１６およびコントローラ１７を有する。

Ｘ線検出部１３は、寝台の天板（カテーテルテーブル）に支持された被検体を挟んでＸ線管球１４と対向配置されるようＣアーム１５の一端に設けられる。Ｘ線検出部１３は、平面検出器（ＦＰＤ：ｆｌａｔ ｐａｎｅｌ ｄｅｔｅｃｔｏｒ）により構成され、Ｘ線検出部１３に照射されたＸ線を検出し、この検出したＸ線にもとづいてＸ線の投影データを出力する。この投影データはコントローラ１７を介して画像処理装置１２に与えられる。なお、Ｘ線検出部１３は、イメージインテンシファイア、ＴＶカメラなどを含むものであってもよい。

Ｘ線管球１４を含むＸ線発生部は、Ｃアーム１５の他端に設けられ、Ｘ線管球１４のほか、Ｘ線絞りを有する。Ｘ線絞りは、たとえば複数枚の鉛羽で構成されるＸ線照射野絞りである。Ｘ線絞りは、コントローラ１７により制御されて、Ｘ線管球１４から照射されるＸ線の照射範囲を調整する。

Ｃアーム１５は、Ｘ線検出部１３とＸ線発生部とを一体として保持する。Ｃアーム１５がコントローラ１７に制御されて駆動されることにより、Ｘ線検出部１３およびＸ線発生部は一体として被検体の周りを移動する。

インジェクタ１６は、コントローラ１７による制御によって、被検体の所定の部位（患部）に挿入されたカテーテル（カテーテルチューブ、図示せず）を介して造影剤を注入する装置である。造影剤の注入および停止のタイミングならびに造影剤の濃度および注入速度はコントローラ１７により自動制御される。なお、インジェクタ１６はＸ線診断装置１０とは異なる外部の孤立した装置として用意されてもよく、この場合Ｘ線診断装置１０はインジェクタ１６を備えない。また、インジェクタ１６は、外部に用意されるか否かにかかわらず、コントローラ１７の制御によらずともよく、たとえばインジェクタ１６に備えられた入力部を介してユーザによる指示を受け付け、この指示に従って造影剤を注入してもよい。

コントローラ１７は、画像処理装置１２により制御されて、Ｘ線検出部１３やインジェクタ１６を制御することにより、被検体のＸ線透視撮影を実行して投影データを生成し、画像処理装置１２に与える。また、Ｘ線診断装置１０が回転ＤＳＡ（Digital Subtraction Angiography）撮影可能に構成される場合は、コントローラ１７は、画像処理装置１２により制御されて、回転ＤＳＡ撮影を実行して造影剤投与前後の投影データをそれぞれ生成し、画像処理装置１２に与える。

回転ＤＳＡ撮影では、被検体の同一部位について造影剤の注入前の画像データ（マスク像データ）および造影剤の注入後の画像データ（コントラスト像データ）がそれぞれ生成される。回転ＤＳＡ撮影可能な場合、Ｘ線診断装置１０は、回転ＤＳＡ撮影で得られたコントラスト像データおよびマスク像にもとづいて、容易に３次元血管画像（３Ｄ血管像）を得ることができる。

一方、画像処理装置１２は、図１に示すように、入力部２１、記憶部２２、ネットワーク接続部２３および主制御部２４を有する。

入力部２１は、たとえばマウス、トラックボール、キーボード、タッチパネル、テンキーや、音声入力用のマイクロフォンなどの一般的な入力装置により構成され、ユーザの操作に対応した操作入力信号を主制御部２４に出力する。なお、入力部２１としてマイクロフォンを用いる場合、マイクロフォンはユーザによって入力された音声をデジタル音声信号に変換する。主制御部２４は、このデジタル音声信号を音声認識処理することによりユーザの入力した音声に応じた動作を行う。

記憶部２２は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、主制御部２４のＣＰＵにより読み書き可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。

記憶部２２は、主制御部２４に制御されて、Ｘ線撮像部１１から出力される投影データを記憶する。また、Ｘ線診断装置１０が回転ＤＳＡ撮影可能に構成される場合は、記憶部２２は、回転ＤＳＡの撮影により得られた投影データにもとづいて主制御部２４により生成された血管の３次元画像データ（血管ボリュームデータ）を記憶する。また、記憶部２２は、ネットワーク接続部２３を介して受けたボリュームデータを記憶する。

ネットワーク接続部２３は、ネットワーク１００の形態に応じた種々の情報通信用プロトコルを実装する。ネットワーク接続部２３は、この各種プロトコルに従ってＸ線診断装置１０とモダリティ１０１などの他の装置とを接続する。ここでネットワーク１００とは、電気通信技術を利用した情報通信網全般を意味し、病院基幹ＬＡＮ（Local Area Network）などの無線／有線ＬＡＮやインターネット網のほか、電話通信回線網、光ファイバ通信ネットワーク、ケーブル通信ネットワークおよび衛星通信ネットワークなどを含む。

画像処理装置１２は、ネットワーク１００を介して接続されたモダリティ１０１や画像サーバ１０２からボリュームデータを受けてもよい。この場合、モダリティ１０１から出力される医療用のボリュームデータ（医用３次元画像データ）や再構成画像データは、ネットワーク１００を介して受信されて記憶部２２に記憶される。

モダリティ１０１は、たとえばＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、超音波診断装置、Ｘ線診断装置などの医用画像診断装置であって、被検体（患者）の撮像により得られた投影データにもとづいてボリュームデータ（医用３次元画像データ）を生成可能な装置により構成することができる。

画像サーバ１０２は、たとえばＰＡＣＳ（Picture Archiving and Communication System：医用画像保管通信システム）に備えられる画像の長期保管用のサーバであり、ネットワーク１００を介して接続されたＸ線ＣＴ(Computed Tomography)装置、磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）装置、超音波診断装置などのモダリティ１０１で生成された再構成画像やボリュームデータなどを記憶する。

主制御部２４は、ＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭをはじめとする記憶媒体などにより構成され、この記憶媒体に記憶されたプログラムに従ってＸ線診断装置１０の処理動作を制御する。主制御部２４のＣＰＵは、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体に記憶されたロードマップ表示調整プログラムおよびこのプログラムの実行のために必要なデータをＲＡＭへロードし、このプログラムに従って２次元Ｘ線透視画像と立体画像とを同時に表示させつつユーザの視線移動に伴う負担を低減するための処理を実行する。

主制御部２４のＲＡＭは、ＣＰＵが実行するプログラムおよびデータを一時的に格納するワークエリアを提供する。主制御部２４のＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、Ｘ線診断装置１０の起動プログラム、ロードマップ表示調整プログラムや、これらのプログラムを実行するために必要な各種データを記憶する。

なお、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体は、磁気的もしくは光学的記録媒体または半導体メモリなどの、ＣＰＵにより読み取り可能な記録媒体を含んだ構成を有し、これら記憶媒体内のプログラムおよびデータの一部または全部は電子ネットワークを介してダウンロードされるように構成してもよい。

図２は、主制御部２４のＣＰＵによる機能実現部の構成例を示す概略的なブロック図である。なお、この機能実現部は、ＣＰＵを用いることなく回路などのハードウエアロジックによって構成してもよい。

図２に示すように、主制御部２４のＣＰＵは、ＲＯＭをはじめとする記憶媒体に記憶されたロードマップ表示調整プログラムによって、少なくとも撮像実行部３１、透視画像生成部３２、視差画像群生成部３３、画像合成部３４、位置特定部（表示位置特定部）３５、切替制御部３６およびボリュームデータ生成部３７として機能する。この各部３１−３７は、ＲＡＭの所要のワークエリアをデータの一時的な格納場所として利用する。

撮像実行部３１は、コントローラ１７を介してＸ線撮像部１１を制御することにより、被検体の投影データを取得させ、この投影データを記憶部２２に記憶させる。

透視画像生成部３２は、被検体のＸ線撮像により得られた投影データにもとづいて２次元のＸ線透視画像（以下、２Ｄ透視像という）を生成し、画像合成部３４に与える。画像合成部３４は、この２Ｄ透視像を３Ｄディスプレイ装置２００に２次元表示画像（平面画像）として表示させる。

視差画像群生成部３３は、記憶部２２に記憶されたボリュームデータにもとづいて２Ｄ透視像と同一の部位の３次元表示画像（立体画像）または平面画像を生成し、画像合成部３４に与える。以下の説明では、被検体の部位が血管であり、２Ｄ透視像が２次元のＸ線透視画像であり、視差画像群生成部３３により生成される立体画像または平面画像が３次元または２次元の血管像である場合の例について示す。この場合、被検体の血管のボリュームデータにもとづく血管の立体画像または平面画像は、いわゆる３Ｄロードマップとしてカテーテル手技において利用される。

立体画像を生成する場合（３Ｄロードマップの３Ｄ表示時）は、視差画像群生成部３３は、ボリュームデータにもとづいてボリュームレンダリング処理を行うことにより、左目用視差画像と右目用視差画像の２つの視差画像からなる視差画像群、あるいはさらに多視差（たとえば９視差）方向に分解した視差画像群を生成し画像合成部３４に与える。一方、平面画像を生成する場合（３Ｄロードマップの２Ｄ表示時）は、視差画像群生成部３３は、視差画像群を構成する全ての視差画像が同一の画像となるよう視差画像群を生成し画像合成部３４に与える。

画像合成部３４は、透視画像生成部３２から受けた２Ｄ透視像と、視差画像群生成部３３から受けた視差画像群とを合成して３Ｄディスプレイ装置２００に表示させる。

３Ｄディスプレイ装置２００は、眼鏡方式の３Ｄディスプレイでもよいし、専用の眼鏡を必要としない裸眼方式の３Ｄディスプレイでもよい。なお、図１では３Ｄディスプレイ装置２００がＸ線診断装置１０の構成外に設けられる場合の例について示したが、３Ｄディスプレイ装置２００をＸ線診断装置１０の一構成要素としても構わない。

眼鏡方式では、画像合成部３４から出力される左目用視差画像と右目用視差画像の２つの視差画像を、偏光フィルタ付の眼鏡や液晶シャッタ付の眼鏡で分離することにより、立体物の奥行き感を観察者に与える。

裸眼方式の３Ｄディスプレイは、左目用視差画像と右目用視差画像の２つの視差画像からなる視差画像群、あるいはさらに多視差（たとえば９視差）方向に分解した視差画像群を、レンチキュラーレンズと呼ばれるシリンドリカルレンズで複数の視差方向に振り分ける。この結果、専用の眼鏡なしでも立体物の奥行き感を観察者に与えることができる。また、裸眼方式の３Ｄディスプレイの場合には、観察者がディスプレイ装置の周りを移動した場合に、あたかも実際の立体物を周りこんで観察したかのような立体感を観察者に与えることもできる。

図３は、２Ｄ透視像に含まれるデバイス像（２Ｄ透視デバイス像）４１および立体画像に含まれる血管像（３Ｄ血管像）４２がユーザに知覚される位置（表示位置）の関係の一例を示す説明図である。デバイスとはカテーテルやガイドワイヤなどを示す。なお、２Ｄ透視像には実際には血管像は含まれず、だからこそ３Ｄロードマップの需要が存在するわけであるが、図３以下の図では、２Ｄ透視像上における血管の位置を参考までに点線で適宜示した。

３Ｄディスプレイ装置２００に２Ｄ透視像と立体像が同時に表示される場合を考える。この場合、ユーザは、２Ｄ透視デバイス像４１を含む２Ｄ透視像が所定の奥行きに位置する透視像表示面４３上に平面画像として表示されているように知覚する。また、ユーザは、３Ｄ血管像４２が立体像として所定の奥行きに表示されているように知覚する。

このとき、透視像表示面４３と３Ｄ血管像４２とが位置すると知覚される奥行き位置（表示位置）は、必ずしも同じとなるとは限らない（図３参照）。透視像表示面４３と３Ｄ血管像４２とが異なる奥行き位置に表示されているように知覚される場合、ユーザは、両位置のあいだで視線を往復させなければならず、大きな負担を強いられる。また、透視像表示面４３と３Ｄ血管像４２との知覚される位置が大きい場合、一方がぼやけて見えてしまう場合もあり、ユーザにとって大変不便である。

そこで、本実施形態に係る主制御部２４は、２Ｄ透視像と３Ｄ血管像４２とを同時に表示させつつユーザの視線移動に伴う負担を低減するよう、３Ｄ血管像４２の表示時に知覚される奥行き位置を調整する。具体的には、主制御部２４は、２Ｄ透視像と３Ｄ血管像４２とのそれぞれが表示時に知覚される奥行き位置どうしが所定の距離関係（たとえば一致する位置や、１０センチ奥または手前などの一定の距離離れた位置など）を維持するように、３Ｄ血管像４２の表示時に知覚される奥行き位置を調整する。

このため、位置特定部３５は、被検体の部位に挿入された治療デバイス（カテーテルなど）の注目箇所（たとえばカテーテルの先端やカテーテルに設けられたマーカなど）の２Ｄ透視像上での位置を特定する。そして、位置特定部３５は、２Ｄ透視像上での注目箇所の位置に対応するボリュームデータ上での位置を特定する。

そして、視差画像群生成部３３は、２Ｄ透視像と同一の部位の立体画像を表示する場合、注目箇所の２Ｄ透視像上での位置およびボリュームデータ上での位置のそれぞれが表示時に知覚される奥行き位置どうしが所定の距離関係（たとえば一致する位置や、一定の距離離れた位置など）を維持するよう、ボリュームデータにもとづいて視差画像群を生成する。また、視差画像群生成部３３は、この所定の距離関係（たとえば一致する位置や、一定の距離離れた位置など）を、ユーザの指示にもとづいて設定してもよい。また、視差画像群生成部３３は、視差画像群に対して透過率（透明度）を与えてもよく、透過率は自動設定してもよいしユーザにより設定されてもよい。

ところで、ユーザは、たとえ注目箇所の２Ｄ透視像上での位置およびボリュームデータ上での位置のそれぞれが表示時に知覚される奥行き位置どうしが所定の距離関係（たとえば一致する位置や、一定の距離離れた位置など）を維持したとしても、立体画像を立体視すること自体に負担を感じる場合がある。

図４は、ユーザからの指示を受け付けるための指示受付画像４４の一例を示す説明図である。

ユーザの負担を軽減するため、切替制御部３６は、２Ｄ透視像と同一の被検体の部位のボリュームデータにもとづく画像（３Ｄロードマップ）を表示すべきか否か、表示すべき場合は３Ｄロードマップの立体画像および平面画像のいずれを表示するべきかについてユーザの指示を受け付ける（図４の３Ｄロードマップの行参照）。

また、切替制御部３６は、注目箇所の２Ｄ透視像上での位置およびボリュームデータ上での位置が表示時に知覚される奥行き位置が所定の距離関係を維持するように２Ｄ透視像および３Ｄロードマップを表示させる追従モードと、注目箇所の２Ｄ透視像上での位置によらず３Ｄロードマップを固定表示する固定モードと、をユーザの入力部２１を介した指示に応じて切り替えるよう視差画像群生成部３３および位置特定部３５を制御する（図４の追従モード、固定モード参照）。また、切替制御部３６は、追従モードにおける所定の距離関係の設定をユーザから入力部２１を介して受け付けてもよい。

ボリュームデータ生成部３７は、回転ＤＳＡ撮影で得られたコントラスト像データおよびマスク像にもとづいて、血管ボリュームデータを生成して記憶部２２に記憶させる。なお、ボリュームデータ生成部３７は備えられずともよい。

次に、本実施形態に係るＸ線診断装置の動作の一例について説明する。

図５は、図１に示す主制御部２４のＣＰＵにより、２次元Ｘ線透視画像と立体画像とを同時に表示させつつユーザの視線移動に伴う負担を低減する際の手順の一例を示すフローチャートである。図５において、Ｓ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。以下の説明では、被検体の部位が血管であり、２Ｄ透視像が２次元のＸ線透視画像であり、視差画像群生成部３３により生成される立体画像または平面画像が３次元または２次元の血管像である場合の例について示す。ここで３次元血管像は視差画像で表示され、ユーザに３次元的に観察される画像を示し、２次元血管像は１方向から観察されたユーザに２次元的に観察される画像を示す。但し２次元血管像は手前はより明るく、奥側はより暗く表示され、２次元画像であってもある程度３次元的に感じされる情報も含んでいる。

まず、ステップＳ１において、撮像実行部３１は、コントローラ１７を介してＸ線撮像部１１を制御することにより、被検体のＸ線透視撮像を行う。

次に、ステップＳ２において、透視画像生成部３２は、被検体のＸ線透視撮像により得られた投影データにもとづいて２Ｄ透視像を生成し、画像合成部３４を介して３Ｄディスプレイ装置２００に平面画像として表示させる。この場合、画像合成部３４は、視差画像群と合成することなくこの２Ｄ透視像を３Ｄディスプレイ装置２００に表示させる。ここで表示される画像は階調変換しただけのＸ線透視撮像であってもよいし、また過去のＸ線透視撮像とサブトラクションし、デバイスを抽出したものであってもよい。あるいは双方の画像を一定の割合で足し合わせたものであってもよい。

次に、ステップＳ３において、切替制御部３６は、ユーザから入力部２１を介して血管のボリュームデータにもとづく画像（３Ｄロードマップ）を表示すべき旨の指示を受け付けたか否かを判定する。３Ｄロードマップを表示すべき旨の指示を受け付けた場合はステップＳ４に進む。一方、３Ｄロードマップを表示しないよう指示があると、ステップＳ２に戻り、２Ｄ透視像の表示を継続する。

なお、３Ｄロードマップを表示しないよう指示がある場合、透視画像生成部３２は、ステップＳ２において、３Ｄディスプレイ装置２００の全画素を用いるよう２Ｄ透視像を生成するとよい。３Ｄディスプレイ装置２００の全画素を用いて２Ｄ透視像を表示させて３Ｄディスプレイ装置２００を２次元表示モニタとして利用することにより、２Ｄ透視像をより鮮明な画像とすることができる。

次に、ステップＳ４において、視差画像群生成部３３は、記憶部２２から血管のボリュームデータを取得する。

次に、ステップＳ５において、切替制御部３６は、３Ｄロードマップの立体画像（３Ｄ血管像４２）を表示させる（３Ｄ表示させる）べきか、平面画像を表示させる（２Ｄ表示させる）べきか、のユーザ指示を受け付ける。３Ｄ表示させるべき場合はステップＳ６に進む。一方、２Ｄ表示させるべき場合はステップＳ９に進む。

次に、ステップＳ６において、ボリュームデータにもとづくボリュームレンダリングにより３Ｄロードマップの立体画像（３Ｄ血管像４２）の視差画像群が生成され、２Ｄ透視像および３Ｄロードマップの立体画像（３Ｄ血管像４２）が３Ｄディスプレイ装置２００に表示される。このとき、Ｘ線撮像部１１の情報をあわせて表示してもよい。

次に、ステップＳ７において、切替制御部３６は、３Ｄロードマップの３Ｄ表示を２Ｄ表示に切り替えるべき旨の指示をユーザから入力部２１を介して受けたか否かを判定する。３Ｄロードマップの３Ｄ表示を２Ｄ表示に切り替えるべき旨の指示を受けた場合は、ステップＳ９に進む。一方、この指示を受けていない場合は、主制御部２４は一連の手順を終了すべきか否か（たとえばユーザから入力部２１を介して処理終了指示を受けた否か）を判定し、終了すべきでない場合はステップＳ６に戻り（ステップＳ８のＮＯ）、終了すべき場合は一連の手順は終了となる（ステップＳ８のＹＥＳ）。

他方、ステップＳ５で３Ｄロードマップの平面画像を表示させるべきと判定された場合、またはステップＳ７で３Ｄロードマップの３Ｄ表示を２Ｄ表示に切り替えるべき旨の指示を受けた場合、ステップＳ９において、視差画像群生成部３３は、記憶部２２に記憶されたボリュームデータにもとづいて３Ｄロードマップの平面画像を生成する。視差画像群生成部３３は、視差画像群を構成する全ての視差画像がこの同一の平面画像となるよう視差画像群を生成して画像合成部３４に与える。そして、画像合成部３４は、透視画像生成部３２から受けた２Ｄ透視像と、視差画像群生成部３３から受けた視差画像群とを合成して３Ｄディスプレイ装置２００に表示させる。

次に、ステップＳ１０において、切替制御部３６は、３Ｄロードマップの２Ｄ表示を３Ｄ表示に切り替えるべき旨の指示をユーザから入力部２１を介して受けたか否かを判定する。３Ｄロードマップの２Ｄ表示を３Ｄ表示に切り替えるべき旨の指示を受けた場合は、ステップＳ１１に進む。一方、この指示を受けていない場合は、主制御部２４は一連の手順を終了すべきか否か（たとえばユーザから入力部２１を介して処理終了指示を受けた否か）を判定し、終了すべきでない場合はステップＳ９に戻り（ステップＳ１１のＮＯ）、終了すべき場合は一連の手順は終了となる（ステップＳ１１のＹＥＳ）。

以上の手順により、２次元Ｘ線透視画像と立体画像とを同時に表示させつつユーザの視線移動に伴う負担を低減することができる。

本実施形態に係るＸ線診断装置１０は、ステップＳ７に示すように、３Ｄロードマップの３Ｄ表示をユーザの指示に応じて２Ｄ表示に切り替えることができる。このため、３ロードマップを２Ｄ表示させつつカテーテル操作を行い、カテーテルやガイドワイヤの操作が困難な血管分岐部に到達した時、容易に３Ｄロードマップを３Ｄ表示に切り替えることにより通常は目の負担を低減しつつ、必要な時は３Ｄ血管情報に基づいてカテーテルやガイドワイヤを操作でき、ユーザの作業効率を向上させることができる。

図６は、図５のステップＳ６で実行される２Ｄ透視像と３Ｄ血管像４２の合成処理の手順の一例を示すサブルーチンフローチャートである。

ステップＳ２１において、位置特定部３５は、複数枚の２Ｄ透視像を平均してマスク画像を生成する。

ユーザにより治療デバイスが操作されると、２Ｄ透視像上に描出される治療デバイスの位置が移動する（ステップＳ２２）。そこで、ステップＳ２３において、位置特定部３５は、リアルタイム２Ｄ透視像からマスク画像をサブトラクションして治療デバイスの画像を抽出する。

図７はサブトラクションした画像におけるカテーテル（デバイス）像４１の先端の位置５２の軌跡の一例を示す説明図である。

たとえば、ユーザが血管に治療デバイスとしてカテーテルを挿入する場合、ユーザは、カテーテルの先端の位置が今どの位置にあるかを確認したいと所望することが多い。

次に、ステップＳ２４において、位置特定部３５は、サブトラクションした画像に対して閾値処理などの画像処理を施してガイドワイヤ像やカテーテル像４１を抽出し、細線化を行う。位置特定部３５は、細線化した画像から端点２箇所を同定する。位置特定部３５は、異なる時間に対応する細線化した画像どうしを比較し、端点２箇所のうち一方のみが大きく移動している場合は、この移動している端点をカテーテル像４１の先端の位置５２（治療デバイスの注目箇所の２Ｄ透視像上の位置）として特定する（図７参照）。

図８（ａ）は３Ｄ血管像４２が透視像表示面４３よりも奥行き位置が手前である場合におけるカテーテル像４１の先端の位置５２に対応する３Ｄ血管像上の位置６１を特定する様子を説明するための図であり、（ｂ）は３Ｄ血管像４２が透視像表示面４３よりも奥行き位置が奥である場合における同位置６１を特定する様子を説明するための図である。

次に、ステップＳ２５において、位置特定部３５は、血管のボリュームデータにもとづいて、２Ｄ透視像上の先端の位置５２と、Ｘ線管球１４の焦点１４ａとを結ぶ直線が３Ｄ血管像４２上で交差する血管を同定する。交差しない場合は、直線と血管像４２とで最も近接する血管を同定する。そして、位置特定部３５は、この血管の所定の位置（たとえば血管中心）を、２Ｄ透視像上の先端の位置５２に対応する３Ｄ血管像４２上の位置６１として特定する（図８参照）。

次に、ステップＳ２６において、切替制御部３６は、ユーザから入力部２１を介して３Ｄロードマップの３Ｄ表示を追従モードで行うべきか固定モードで行うべきかのモード設定を受け付ける。追従モードは、２Ｄ透視像上の位置５２およびこの位置５２に対応するボリュームデータ上での位置に対応する３Ｄ血管像４２上の位置６１が表示時に知覚される奥行き位置が、所定の距離関係を維持するように２Ｄ透視像および３Ｄロードマップを表示させるモードである。固定モードは、注目箇所の２Ｄ透視像上での位置によらず３Ｄロードマップを固定表示するモードである。

次に、ステップＳ２７において、切替制御部３６は、設定モードが追従モードであるか否かを判定する。追従モードの場合はステップＳ２８へ進む。一方、追従モードでない場合、すなわち固定モードである場合はステップＳ３０に進む。

次に、ステップＳ２８において、視差画像群生成部３３は、２Ｄ透視像上の位置５２と３Ｄ血管像４２上の位置６１の知覚される位置（表示位置）が所定の距離関係（たとえば一致する位置や、一定の距離離れた位置など）となるよう、３Ｄ血管像４２（３Ｄ表示された３Ｄロードマップ）の知覚される位置を奥行き方向に調整した視差画像群をボリュームデータにもとづいて生成する。

このとき、視差画像群生成部３３は、視差画像群に対して透過率を与えてもよい。透過率は自動設定してもよいしユーザにより設定されてもよい。自動設定する場合は、３Ｄ血管像４２が手前に位置するほど透過率を高くする一方３Ｄ血管像４２が２Ｄ透視像より奥にいる場合は透過率をゼロに近くするなど、３Ｄ血管像４２の奥行き位置に応じて透過率を変更するとよい。

そして、ステップＳ２９において、画像合成部３４は、透視画像生成部３２から受けた２Ｄ透視像と、視差画像群生成部３３から受けた視差画像群とを合成して３Ｄディスプレイ装置２００に表示させ、図５のステップＳ７に進む。このとき、Ｘ線撮像部１１の情報をあわせて表示してもよい。

図９（ａ）は立体画像が３Ｄディスプレイ装置２００より手前に知覚される場合における立体画像と視差画像群との関係の一例を示す説明図であり、（ｂ）は立体画像が３Ｄディスプレイ装置２００より奥に知覚される場合における立体画像と視差画像群との関係の一例を示す説明図である。なお、図９には左目用視差画像７１Ｌと右目用視差画像７１Ｒの２つの視差画像からなる視差画像群により立体画像が知覚される場合の例について示した。

左目用視差画像７１Ｌが右目用視差画像７１Ｒに対してユーザから見て右に表示される場合（図９（ａ）参照）、輻輳角θが大きく、左目（左側視点）７２Ｌと右目（右側視点）７２Ｒの視線は３Ｄディスプレイ装置２００よりも手前の位置７３で交差する。このため、ユーザは、立体画像が３Ｄディスプレイ装置２００より手前の位置７３に表示されているように知覚する。

一方、左目用視差画像７１Ｌが右目用視差画像７１Ｒに対してユーザから見て左に表示される場合（図９（ｂ）参照）、輻輳角θが大きく、左目７２Ｌと右目７２Ｒの視線は３Ｄディスプレイ装置２００よりも奥の位置７３で交差する。このため、ユーザは、立体画像が３Ｄディスプレイ装置２００より奥の位置７３に表示されているように知覚する。

このように、ボリュームデータに対するボリュームレンダリングにおける視点を調整することにより、立体画像が知覚される位置を奥行方向に前後に調整することができる。

図１０（ａ）は追従モードで時刻ｔにおける３Ｄロードマップの３Ｄ表示の一例を示す説明図であり、（ｂ）は追従モードで（ａ）に示す時刻からΔｔだけ経過した時刻における３Ｄロードマップの３Ｄ表示の様子の一例を示す説明図である。なお、図１０には、所定の距離関係として「一致」が選択され、２Ｄ透視像上の位置５２と３Ｄ血管像上の対応する位置６１のそれぞれが表示時に知覚される奥行き位置どうしが一致するよう視差画像群が生成される場合の例を示した。

図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、２Ｄ透視像上におけるカテーテル像４１の先端の位置５２が移動するにともない、３Ｄ血管像４２上の対応する位置６１も移動する。このためユーザは、追従モードでは、２Ｄ透視像上の位置５２と３Ｄ血管像４２上の対応する位置６１とを視線移動することなく容易に負担なく確認することができる。

他方、ステップＳ２７において固定モードであると判定されると、ステップＳ３０において、視差画像群生成部３３は、カテーテル像４１の先端（注目箇所）の２Ｄ透視像上での位置５２によらず、３Ｄ血管像４２（３Ｄ表示された３Ｄロードマップ）が３Ｄディスプレイ装置２００の表示面に対して固定された所定の奥行き位置に知覚されるよう、視差画像群を生成してステップＳ２９に進む。

このとき、視差画像群生成部３３は、視差画像群に対して透過率を与えてもよい。透過率は自動設定してもよいしユーザにより設定されてもよい。自動設定する場合は、３Ｄ血管像４２が手前に位置するほど透過率を高くする一方３Ｄ血管像４２が２Ｄ透視像より奥にいる場合は透過率をゼロに近くするなど、３Ｄ血管像４２の奥行き位置に応じて透過率を変更するとよい。

図１１（ａ）は、は固定モードにおける３Ｄ血管像４２の固定位置の変更を受け付ける際の指示受付画像４４の一例を示す説明図であり、（ｂ）固定モードにおける３Ｄ血管像４２の固定位置を説明するための図である。

図１１（ｂ）に示すように、指示受付画像４４で固定モードが選択されると、スライダ８１などの調整用入力ソフトキーにより３Ｄ血管像４２の固定位置の変更を受け付けてもよい。この場合、スライダ８１の変更に応じて、図１１（ａ）に示すように３Ｄ血管像４２が知覚される位置が変更される。

図６に示す手順により、ユーザの視線移動に伴う負担を低減するよう、２Ｄ透視像と３Ｄ血管像４２とを同時に３Ｄディスプレイ装置２００に表示することができる。

本実施形態に係るＸ線診断装置１０は、追従モードおよび固定モードのいずれかで３Ｄロードマップを３Ｄ表示することができる。３Ｄロードマップを３Ｄ表示することにより、ユーザは注目箇所の奥行方向の前後を含め、注目箇所周囲の立体構造を容易に把握することができる。また、Ｘ線診断装置１０は、ユーザの指示に応じて追従モードおよび固定モードを切り替えることができる。追従モードでは、ユーザは２Ｄ透視像上の位置５２と３Ｄ血管像４２上の対応する位置６１との両方を、視線移動することなく容易に確認することができ、作業効率を向上させることができる。また、固定モードでは、ユーザは３Ｄ血管像４２を固定する位置に知覚することにより、追従モードよりも２Ｄ透視像の観察に集中することができ、作業効率を向上させることができる。

また、Ｘ線診断装置１０が回転ＤＳＡ撮影可能に構成され、主制御部２４がボリュームデータ生成部３７を有する場合、図５のステップＳ４で記憶部２２から取得されるボリュームデータはボリュームデータ生成部３７が生成したものであってもよい。この場合、ボリュームデータ生成部３７は、回転ＤＳＡ撮影で得られたコントラスト像データおよびマスク像にもとづいて、血管ボリュームデータを生成して記憶部２２に記憶させる。以下、詳細に説明する。

図１２は、図５のステップＳ４でボリュームデータ生成部３７により血管３次元画像データ（ボリュームデータ）が生成される際の手順の一例を示すサブルーチンフローチャートである。

ステップＳ４１において、ボリュームデータ生成部３７は、撮像実行部３１を制御し、Ｃアーム１５を回転させながら造影剤の注入前の画像データ（マスク像データ）を取得し、記憶部２２に記憶させる。

造影剤注入前の撮影では、Ｃアーム１５をたとえば秒間６０度で（順）回転しつつ、フレームレート固定（６０ｆｐｓ）で投影角度を変化させながら、たとえば１度間隔でマスク像データの収集をたとえば２００度ぶん行う。収集された２００フレームは、アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）でデジタル信号に変換され、画像メモリに記憶される。その後Ｃアーム１５を秒間６０度で高速に最初の回転開始位置まで戻す（逆回転）。

次に、ステップＳ４２において、ボリュームデータ生成部３７は、撮像実行部３１を制御し、インジェクタ１６に対して被検体への造影剤の注入を開始させる。

次に、ステップＳ４３において、ボリュームデータ生成部３７は、造影剤の注入開始から一定時間経過後、撮像実行部３１を制御し、マスク像撮像と同一のＸ線照射条件に従って撮影を行い、得られた画像データ（コントラスト像データ）を記憶部２２に記憶させる。

造影剤注入後の撮影でも、造影剤注入前の撮影と同様に、秒間６０度で（順）回転しつつフレームレート固定（６０ｆｐｓ）で、たとえば１度間隔でコントラスト像データの収集をたとえば２００度ぶん行う。収集された２００フレームは、アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）でデジタル信号に変換され、画像メモリに記憶される。

次に、ステップＳ４４において、ボリュームデータ生成部３７は、撮像実行部３１を制御し、インジェクタ１６に対して被検体への造影剤の注入を停止させる。

次に、ステップＳ４５において、ボリュームデータ生成部３７は、造影剤の注入前および注入後のＸ線撮影により得られた投影データを画像メモリから読み出し、対応する角度どうしの投影データをサブトラクションすることにより各角度の２次元の回転ＤＳＡ画像データを生成する。

次に、ステップＳ４６において、ボリュームデータ生成部３７は、各角度の２次元の回転ＤＳＡ画像データにもとづいて血管３次元画像データ（ボリュームデータ）を生成し、記憶部２２に記憶させて図５のステップＳ５に進む。

以上の手順によれば、ボリュームデータ生成部３７は血管３次元画像データ（ボリュームデータ）を生成し記憶部２２に記憶させることができる。

なお、２次元の投影データから３次元のボリューム画像を再構成する方法としては、たとえばＦｅｌｄｋａｍｐ等によって提案されたフィルタードバックプロジェクション法などを用いることができる。

たとえばこのフィルタードバックプロジェクション法では、２００フレームのＤＳＡ画像データに対して例えばＳｈｅｐｐ＆ＬｏｇａｎフィルタやＲａｍａｃｈａｎｄｒａｎフィルタなどの適当なコンボリューションフィルターをかけた後、逆投影演算を行うことにより再構成データを得ることができる。ここで再構成領域は、Ｘ線管球１４の全方向へのＸ線束に内接する円筒として定義される。この円筒内は、たとえばディテクタの１検出素子の幅に投影される再構成領域中心部での長さｄで３次元的に離散化され、離散点のデータの再構成像を得る必要がある。ただしここでは離散間隔の１例を示したが、これは装置やメーカーによって違うこともあるので、基本的には装置によって定義された離散間隔を用いればよい。

なお、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

また、本発明の実施形態では、フローチャートの各ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理の例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別実行される処理をも含むものである。

１０ Ｘ線診断装置
１４ Ｘ線管球
１４ａ 管球焦点
３２ 透視画像生成部
３３ 視差画像群生成部
３４ 画像合成部
３５ 位置特定部（表示位置特定部）
３６ 切替制御部
２００ ３Ｄディスプレイ装置

Claims (10)

1. 被検体をＸ線撮像する撮像部と、
   前記Ｘ線撮像により得られた投影データにもとづいて２次元Ｘ線透視画像を生成する透視画像生成部と、
   前記被検体の部位に挿入されたデバイスの注目箇所の前記２次元Ｘ線透視画像上での位置を特定するとともに、前記２次元Ｘ線透視画像上での位置に対応する、前記注目箇所の前記被検体の部位の３次元画像データ上での位置を特定する表示位置特定部と、
   前記注目箇所の前記２次元Ｘ線透視画像上での位置および前記３次元画像データ上での位置のそれぞれが表示時に知覚される奥行き位置どうしがユーザに指示された所定の距離関係を維持するよう、前記３次元画像データにもとづいて前記被検体の部位の視差画像群を生成する視差画像群生成部と、
   前記視差画像群と前記２次元Ｘ線透視画像とを合成して３Ｄディスプレイ装置に表示させる画像合成部と、
   を備え、
   前記視差画像群生成部は、
   前記注目箇所の前記２次元Ｘ線透視画像上での位置および前記３次元画像データ上での位置のそれぞれが表示時に知覚される奥行き位置どうしが、ユーザから指示された一定の距離離れた位置を維持するよう、前記被検体の部位の視差画像群を生成する、
   Ｘ線診断装置。
2. 前記視差画像群生成部は、
   ユーザに知覚される３次元画像の奥行き位置が、前記２次元Ｘ線透視画像が表示時に知覚される奥行き位置よりも手前であると、前記３次元画像が半透明となるよう前記視差画像群を生成する、
   請求項１記載のＸ線診断装置。
3. 前記視差画像群生成部は、
   前記注目箇所の前記２次元Ｘ線透視画像上での位置および前記３次元画像データ上での位置のそれぞれが表示時に知覚される奥行き位置を一致させるようユーザから指示されると、前記注目箇所の前記２次元Ｘ線透視画像上での位置および前記３次元画像データ上での位置のそれぞれが表示時に知覚される奥行き位置どうしが一致するよう、前記３次元画像データにもとづいて前記視差画像群を生成する、
   請求項１または２に記載のＸ線診断装置。
4. 前記視差画像群生成部は、
   ユーザから前記３次元画像を固定表示すべき旨の指示を受けると、前記注目箇所の前記２次元Ｘ線透視画像上での位置によらず、前記被検体の部位の前記３次元画像が前記３Ｄディスプレイ装置の表示面に対して固定された所定の奥行き位置に知覚されるよう、前記視差画像群を生成する、
   請求項１ないし３のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
5. 前記視差画像群生成部は、
   前記固定された所定の位置を、ユーザからの指示にもとづいて設定する、
   請求項４記載のＸ線診断装置。
6. 前記視差画像群生成部は、
   前記固定された所定の位置が表示時に知覚される奥行き位置が、前記２次元Ｘ線透視画像が表示時に知覚される奥行き位置よりも手前であると、前記３次元画像が半透明となるよう前記視差画像群を生成する、
   請求項４または５に記載のＸ線診断装置。
7. 前記透視画像生成部は、
   ユーザから前記被検体の部位の前記３次元画像データにもとづく画像を表示しないよう指示があると、前記３Ｄディスプレイ装置の全画素を用いるよう前記２次元Ｘ線透視画像を生成し、
   前記画像合成部は、
   前記視差画像群と合成することなく、前記３Ｄディスプレイ装置の全画素を用いるよう生成された前記２次元Ｘ線透視画像を前記３Ｄディスプレイ装置に表示させる、
   請求項１ないし６のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
8. 前記表示位置特定部は、
   前記２次元Ｘ線透視画像上での位置に対応する前記注目箇所の前記被検体の３次元画像データ上での位置を、前記撮像部のＸ線管球の焦点位置および前記注目箇所の前記２次元Ｘ線透視画像上での位置を用いて特定する、
   請求項１ないし７のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
9. 前記視差画像群生成部は、
   ユーザから前記被検体の部位の前記３次元画像データにもとづく平面画像を表示するよう指示があると、前記３次元画像データにもとづいて前記視差画像群を構成する複数の視差画像のそれぞれが同一画像となるよう前記視差画像群を生成する、
   請求項１ないし８のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。
10. 前記注目箇所の前記２次元Ｘ線透視画像上での位置および前記３次元画像データ上での位置が表示時に知覚される奥行き位置がユーザから指示された前記一定の距離離間したまたは一致した前記所定の距離関係を維持するように前記２次元Ｘ線透視画像および前記被検体の部位の３次元画像を表示させる追従モードと、前記注目箇所の前記２次元Ｘ線透視画像上での位置によらず前記被検体の部位の３次元画像を固定表示する固定モードと、をユーザの指示に応じて切り替えるよう前記視差画像群生成部を制御する切替制御部、
    をさらに備えた請求項１ないし９のいずれか１項に記載のＸ線診断装置。

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