WO2013168500A1

WO2013168500A1 - Ｘ線撮影装置、医用画像処理装置、ｘ線撮影方法及び医用画像処理方法

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Publication number: WO2013168500A1
Application number: PCT/JP2013/060706
Authority: WO
Inventors: 坂口　卓弥; 久人竹元
Original assignee: 株式会社東芝; 東芝メディカルシステムズ株式会社
Priority date: 2012-05-09
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2013-11-14
Also published as: US20140198897A1; JP2013233317A; CN103517672B; JP6042095B2; CN103517672A; US9949698B2

Abstract

　実施形態に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線画像収集ユニット、制御系及び表示処理部を備える。Ｘ線画像収集ユニットは、少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集する。制御系は、前記撮影系を往復移動させることによって互いに異なる３つ以上の方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御する。表示処理部は、前記撮影系の移動方向に応じて前記複数のＸ線画像データを前記複数のＸ線画像データの収集順序と異なる表示順序に並べて立体視することが可能な画像データを生成する。

Description

Ｘ線撮影装置、医用画像処理装置、Ｘ線撮影方法及び医用画像処理方法

　本発明の実施形態は、Ｘ線撮影装置、医用画像処理装置、Ｘ線撮影方法及び医用画像処理方法に関する。

　従来、Ｘ線撮影装置を用いて血管等の撮像対象を立体的に視認することが可能なＸ線診断画像を表示させる技術が提案されている。撮像対象を立体視することが可能な画像を三次元(3D: three dimensional)画像と呼ぶことにすると、3D画像を表示させるためには、左目用の画像と右目用の画像とをそれぞれ個別に左目と右目で視認できるようにすることが必要となる。

　Ｘ線撮影装置を用いて左目用の画像と右目用の画像をそれぞれ取得する方法としては、画像再構成処理を行う方法の他、実際に左目用の２次元(2D: two dimensional)Ｘ線投影像と右目用の2DＸ線投影像とをそれぞれ収集する方法が挙げられる。左目用のＸ線投影像と右目用のＸ線投影像は、複数のＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置はもちろん、単一のＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置によっても収集することができる。

　単一のＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置を用いる場合には、Ｘ線撮影装置のＣ型アームを動かすことによってＸ線撮影系が第１の位置に位置決めされる。そして、Ｘ線撮影系を静止させた状態で第１の位置に対応する左目用のＸ線投影像を撮像することができる。次に、Ｘ線撮影装置のＣ型アームを動かしてＸ線撮影系を第２の位置に位置決めし、Ｘ線撮影系を静止させた状態で第２の位置に対応する右目用のＸ線投影像を撮像することができる。或いは、右目用のＸ線投影像を収集した後に、左目用のＸ線投影像を収集するようにしてもよい。

　一方、２つのＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置を用いて左目用のＸ線投影像と右目用のＸ線投影像を撮影すれば、２つのＸ線撮影系を適切に位置決めすることによって、左目用のＸ線投影像と右目用のＸ線投影像を略同じタイミングで収集することができる。

　このようにして収集された左目用のＸ線投影像と右目用のＸ線投影像は、２視差画像として3D画像の表示に用いることができる。１組の２視差画像を立体視が可能な3D画像として表示させる方法としては、左目用の画像と右目用の画像とを交互に時分割して表示させ、専用のメガネで見るようにする方法やメガネを使用せずに専用のディスプレイで表示させる方法などが知られている。

　特に、２つのＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置を用いて左目用のＸ線投影像と右目用のＸ線投影像を同じタイミングで収集すれば、被検体の動きの影響が小さく、良好な画質を有する3D画像を表示させることが可能となる。

　更に、画像再構成処理によって２視差画像を生成すれば、様々な観察方向から立体視することが可能な3D画像を表示させることができる。

特開平４－１６６１３５号公報

　しかしながら、複数のＸ線撮影系を備えたＸ線撮影装置は構造が複雑であり、かつ高価であるという問題がある。また、画像再構成処理によって立体視が可能な3D画像を生成する場合には、データ処理量が膨大となり、データ処理時間も長くなるという問題がある。

　そこで、本発明は、より簡易かつ安価な構成で診断に有用なＸ線画像を立体視が可能な3D画像として表示させることが可能なＸ線撮影装置、医用画像処理装置、Ｘ線撮影方法及び医用画像処理方法を提供することを目的とする。

　本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置は、Ｘ線画像収集ユニット、制御系及び表示処理部を備える。Ｘ線画像収集ユニットは、少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集する。制御系は、前記撮影系を往復移動させることによって互いに異なる３つ以上の方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御する。表示処理部は、前記撮影系の移動方向に応じて前記複数のＸ線画像データを前記複数のＸ線画像データの収集順序と異なる表示順序に並べて立体視することが可能な画像データを生成する。
　また、本発明の実施形態に係る医用画像処理装置は、画像取得部及び表示処理部を備える。画像取得部は、１つの撮影系を往復移動させることによって収集された互いに異なる３つ以上の方向に対応する複数のＸ線画像データを取得する。表示処理部は、前記撮影系の移動方向に応じて前記複数のＸ線画像データを前記複数のＸ線画像データの収集順序と異なる表示順序に並べて立体視することが可能な画像データを生成する。
　また、本発明の実施形態に係るＸ線撮影方法は、少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集するステップと、前記撮影系を往復移動させることによって互いに異なる３つ以上の方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御するステップと、前記撮影系の移動方向に応じて前記複数のＸ線画像データを前記複数のＸ線画像データの収集順序と異なる表示順序に並べて立体視することが可能な画像データを生成するステップとを有する。
　また、本発明の実施形態に係る医用画像処理方法は、１つの撮影系を往復移動させることによって収集された互いに異なる３つ以上の方向に対応する複数のＸ線画像データを取得するステップと、前記撮影系の移動方向に応じて前記複数のＸ線画像データを前記複数のＸ線画像データの収集順序と異なる表示順序に並べて立体視することが可能な画像データを生成するステップとを有する。

本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置及び医用画像処理装置の構成図。図１に示す制御系による撮影系の制御方法を示す図。図１に示す表示処理部における表示処理の方法を説明する図。図１に示す表示処理部におけるＸ線画像の表示順序の並べ替え処理の方法を説明する図。循環器用のＸ線撮影装置においてＸ線の照射方向を特定するために用いられる座標系を示す図。乳房用のＸ線撮影装置におけるＸ線の照射方向を特定するために用いられる座標系を示す図。乳房用のＸ線撮影装置により収集されるＸ線画像の向き及び立体視用のＸ線画像の表示方向の一例を示す図。一般的なＸ線撮影装置におけるＸ線の照射方向を特定するために用いられる座標系を示す図。一般的なＸ線撮影装置により収集されるＸ線画像の向き及び立体視用のＸ線画像の表示方向の一例を示す図。

実施形態

　本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置、医用画像処理装置、Ｘ線撮影方法及び医用画像処理方法について添付図面を参照して説明する。

　図１は本発明の実施形態に係るＸ線撮影装置及び医用画像処理装置の構成図である。

　Ｘ線撮影装置１は、撮影系２、制御系３、データ処理系４、インターフェース部５、入力装置６及び表示装置７を備えている。撮影系２は、Ｘ線照射部８、Ｘ線検出器９、駆動機構１０及び寝台１１を有する。制御系３は、高電圧発生装置１２及び撮影位置制御装置１３を有する。

　Ｘ線照射部８は、Ｘ線管を備え、寝台１１にセットされた被検体Ｏを挟んでＸ線検出器９と対向配置される。Ｘ線照射部８及びＸ線検出器９は、駆動機構１０の駆動によって相対位置を維持しながら被検体Ｏに対する角度及び相対位置を変えることができる。具体的には、回転機能を備えたＣ型アームの両端にＸ線照射部８及びＸ線検出器９が固定される。そして、Ｘ線照射部８は、Ｘ線管により被検体Ｏに向けて所定の角度からＸ線を照射し、被検体Ｏを透過したＸ線をＸ線検出器９で検出できるように構成される。

　また、寝台１１の天板の傾斜及び位置を駆動機構１０によって調整することができる。従って、Ｘ線照射部８及びＸ線検出器９の被検体Ｏに対する角度を調整するのみならず、天板の角度を調整することによっても、被検体Ｏに対するＸ線の照射方向を変えることができる。

　更に、寝台１１にセットされた被検体Ｏの近傍には、必要に応じて被検体Ｏに造影剤を注入するための造影剤注入装置１４が設けられる。

　制御系３の高電圧発生装置１２は、Ｘ線照射部８のＸ線管に高電圧を印加することによって、所望のエネルギを有するＸ線を被検体Ｏに向けて照射させる装置である。撮影位置制御装置１３は、駆動機構１０に制御信号を出力して制御する装置である。すなわち、Ｘ線照射部８及びＸ線検出器９の回転角度及び位置並びに寝台１１の天板の傾斜及び位置は、撮影位置制御装置１３から駆動機構１０に出力される制御信号によって制御される。

　データ処理系４は、A/D(analog to digital)変換器１５及びコンピュータ１６を有する。コンピュータ１６は、プログラムを実行することにより医用画像処理装置１６として機能する。すなわち、Ｘ線撮影装置１には、医用画像処理装置１６が内蔵される。

　但し、同様な機能を有する独立した医用画像処理装置を、ネットワークを介してＸ線撮影装置１に接続するようにしても良い。また、Ｘ線撮影装置１に内蔵される医用画像処理装置１６又はＸ線撮影装置１とネットワークを介して接続される医用画像処理装置を構成するために回路を用いてもよい。一方、コンピュータ１６をインターフェース部５として機能させるようにしてもよい。

　医用画像処理装置１６は、Ｘ線画像生成部１７、Ｘ線画像取得部１８及び表示処理部１９を有する。Ｘ線画像生成部１７は、Ｘ線検出器９からA/D変換器１５を通じてデジタル化されたＸ線検出データを取り込んで、データ処理を行うことによりＸ線画像データを生成する機能を有する。

　従って、Ｘ線画像生成部１７が撮影系２及び制御系３と協働することにより、Ｘ線撮影装置１には撮影系２を用いて被検体ＯのＸ線画像データを収集するＸ線画像収集ユニットとしての機能が備えられる。

　Ｘ線画像取得部１８は、Ｘ線画像生成部１７において生成されたＸ線画像データを取得して表示処理部１９に与える機能を有する。特に、Ｘ線撮影装置１にネットワークを介して接続された独立した医用画像処理装置においては、Ｘ線画像生成部１７を省略することもできる。この場合には、Ｘ線撮影装置１に備えられるＸ線画像生成部１７からネットワークを介してＸ線画像データを取得する機能がＸ線画像取得部１８に備えられる。

　表示処理部１９は、Ｘ線画像取得部１８から左目用のＸ線画像データと右目用のＸ線画像データとを含む複数のＸ線画像データを取得する機能、取得した複数のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な画像データを3D画像データとして生成する機能及び生成した3D画像データを表示装置７に表示させる機能を有する。

　左目用のＸ線画像データと右目用のＸ線画像データとに基づいて立体視することが可能な3D画像を表示させる方法としては、公知の任意の方法を用いることができる。代表的な方法としては、通常のディスプレイと専用のメガネとを用いる方法及び専用のディスプレイを用いる方法が知られている。

　専用のメガネを用いる場合には、左目用の画像と右目用の画像とを一定の時間差で交互に切換表示させる一方、専用のメガネに偏光板としての機能を設ける方法が知られている。この場合には、互いに異なる回転方向の円偏光が左目用の画像と右目用の画像とに付与され、円偏光メガネを用いることによって２視差画像が個別に左右の目で視認される。

　或いは、左目用の画像と右目用の画像とを互いに異なる波長帯域の画像として時分割表示させる方法も知られている。この場合には、フィルタを透過して互いに異なる波長帯の光となった左目用の画像と右目用の画像とが波長選択メガネを介して個別に左右の目で視認される。

　更に別の方法として、左目用の画像と右目用の画像とを交互に時分割表示し、時分割と同期して左目用のシャッターと右目用のシャッターが開閉するメガネで左目用の画像と右目用の画像とを視認する方法も知られている。

　また、逆に専用のメガネから位置情報及び方位情報を出力させ、メガネの位置情報及び方位情報に応じてディスプレイに出力させる画像を切換える方法も知られている。

　一方、専用のメガネを用いない方式としては、ディスプレイの表面に位相差を有する位相差板を重畳する方式やディスプレイの解像度と異なるスクリーン線数で凹凸が配置されたフィルムをディスプレイの表面に重畳する方式などが知られている。これらの方式は、空間分割方式とも呼ばれ、位相差板やフィルムによって左目用の画像と右目用の画像とが個別に左目及び右目により視認される。

　従って、3D画像の表示方式に応じた構成要素がＸ線撮影装置１に備えられる。例えば、3D表示のために専用のメガネを用いる場合であれば、専用のメガネ２０がコンピュータ１６と接続される。また、3D表示のために専用のディスプレイを用いる場合には、表示装置７として3D表示用のディスプレイがコンピュータ１６と接続される。そして、表示処理部１９は、3D表示に必要な情報を表示装置７及びメガネ２０の一方又は双方に入出力できるように構成されている。

　一方、制御系３には、立体視に必要な左目用のＸ線画像データ及び右目用のＸ線画像データを収集するために、単一の撮影系２を制御する機能が備えられる。具体的には、制御系３は、撮影系２を振り子のように往復移動させることによって互いに異なる方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように撮影系２を制御する機能を有している。そして、制御系３は、撮影系２の移動範囲及びＸ線の照射タイミング又は照射位置を任意に可変制御できるように構成されている。

　そして、表示処理部１９は、１つの撮影系２を移動させて収集された２視差以上の視差を有する複数のＸ線画像データの収集位置に応じた表示処理を行って3D表示用のＸ線画像データを生成するように構成される。具体的には、２つの互いに異なる方向に対応する２フレーム分のＸ線画像データを２視差画像データとして用いれば、１方向から立体視することが可能な１フレーム分の画像データを生成することができる。また、３つ以上の異なる方向に対応する複数フレーム分のＸ線画像データに基づいて、互いに異なる複数の方向から立体視することが可能な画像データ、つまり見る方向によって見え方が変わる立体視画像データを生成することができる。

　図２は、図１に示す制御系３による撮影系２の制御方法を示す図である。

　図２に示すように、Ｘ線照射部８のＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９を振り子のように往復移動させ、往路及び復路それぞれにおいて３つ以上の異なる方向に対応する複数のＸ線画像データを収集することができる。この場合、複数のＸ線画像データの少なくとも１つが撮影系２の移動中に収集されることとなる。

　また、同一の方向に対応するＸ線画像データがＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９の往復回数に応じたフレーム数だけ収集される。例えば、図２に示すようにＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９を２回折り返し、５箇所でデータ収集すれば、１３フレームのＸ線画像データD1, D2, D3, ..., D13 が順次収集される。従って、撮影系２の移動範囲の両端に対応するＸ線画像データは２フレームとなり、撮影系２の他の位置に対応するＸ線画像データは３フレームとなる。

　但し、撮影系２の移動範囲の両端においてＸ線画像データを収集しないようにしてもよい。その場合には、全てのＸ線画像データが撮影系２の移動中に同じフレーム数だけ収集されることとなる。

　制御系３により図２に示すように撮影系２を制御すれば、１つの撮影系２を往復移動させることによって収集された互いに異なる３つ以上の方向に対応する複数のＸ線画像データが画像取得部１８において取得される。このため、表示処理部１９において、３つ以上の異なる方向に対応する複数のＸ線画像データに基づいて、立体視することが可能な3D画像データを生成することができる。

　図３は、図１に示す表示処理部１９における表示処理の方法を説明する図である。

　図３において横軸方向は時間を示す。また、図３に示すＸ線管８Ａ及びＸ線検出器９の位置は、１フレーム分の立体視画像として表示される複数のＸ線画像データの収集位置を示す。

　図３に示すように、２つの異なる方向に対応する２フレーム分のＸ線画像データに基づいて立体視することが可能な１フレーム分の画像データを順次生成することによって、互いに異なる複数の方向から立体視することが可能な複数フレーム分の画像データを生成することができる。すなわち、撮影系２を連続的に往復移動させ、新たに収集された画像と過去に収集された画像を２視差画像のペアとして順次更新表示させることができる。

　図３に示すような立体視画像の表示制御を行うと、新たな画像が収集される度に立体視画像を構成する画像の１つが更新され、２視差画像のペアが変わることとなる。従って、立体視画像は、順次視点が変化する動画となる。このため、撮影対象が回転して見えることになる。

　但し、複数のＸ線画像データの収集順序でそのまま図３に示すように２フレーム分のＸ線画像データを順次表示させると、撮影系２の移動方向が反転することから奥行き方向の位置関係が周期的に変わることになる。

　そこで、表示処理部１９は、撮影系２の移動方向及び回転方向に応じて複数のＸ線画像データを複数のＸ線画像データの収集順序と異なる表示順序に並べて立体視することが可能な画像データを生成するように構成される。

　図４は、図１に示す表示処理部１９におけるＸ線画像の表示順序の並べ替え処理の方法を説明する図である。

　図４において横軸方向は時間を示す。図４に示すように各時刻T1, T2, T3, ..., T13においてＸ線画像データD1, D2, D3, ..., D13が順次収集される。より具体的には、時刻T1では、撮影系２が静止した状態で右前斜位(RAO: right anterior oblique)方向からＸ線が照射される。これにより、Ｘ線画像データD1が収集される。

　次に、撮影系２がRAO方向から左前斜位(LAO: left anterior oblique)方向に向かって移動し、撮影系２の移動中において時刻T2, T3, T4に対応するＸ線画像データD2, D3, D4が順次収集される。そして、時刻T5では、撮影系２が静止した状態でLAO方向からＸ線が照射される。これにより、Ｘ線画像データD5が収集される。

　次に、撮影系２が折返し、LAO方向からRAO方向に向かって移動する。そして、撮影系２の移動中において時刻T6, T7, T8に対応するＸ線画像データD6, D7, D8が順次収集される。そして、時刻T9では、撮影系２が静止した状態でRAO方向からＸ線が照射される。これにより、Ｘ線画像データD9が収集される。

　次に、撮影系２が再び折返し、RAO方向からLAO方向に向かって移動する。そして、撮影系２の移動中において時刻T10, T11, T12に対応するＸ線画像データD10, D11, D12が順次収集される。更に、最後の時刻T13において、撮影系２が静止した状態でLAO方向からＸ線が照射される。これにより、Ｘ線画像データD13が収集される。

　このように撮影系２を往復移動させることによって時系列のＸ線画像データD1, D2, D3, ..., D13を取得することができる。しかしながら、Ｘ線画像データD1, D2, D3, ..., D13を収集順序に並べると、Ｘ線画像データD1, D2, D3, ..., D13の位置が折返すことになる。このため、立体視画像として収集順にＸ線画像データD1, D2, D3, ..., D13を表示させると、奥行き方向の位置関係が変化する結果となる。

　そこで、時系列に収集されたＸ線画像データD1, D2, D3, ..., D13が、撮影系２の移動方向に合わせて並べ替えられる。

　具体的には、撮影系２がRAO方向からLAO方向に移動する間に収集された最新フレームのＸ線画像データを右目用の画像データとして用いる一方、LAO方向からRAO方向に移動する間に収集された最新フレームのＸ線画像データを左目用の画像データとして用いるという画像データの並べ替え処理が表示処理部１９において行われる。すなわち、最新フレームのＸ線画像データが、撮影系２がRAO方向からLAO方向に移動する間に収集された場合には、最新フレームのＸ線画像データを右目用の画像データとして用いることができる。一方、最新フレームのＸ線画像データが、撮影系２がLAO方向からRAO方向に移動する間に収集された場合には、最新フレームのＸ線画像データを左目用の画像データとして用いることができる。この場合、必然的にRAO方向からLAO方向に移動する間に収集された過去のフレームのＸ線画像データが左目用の画像データとして用いられる一方、LAO方向からRAO方向に移動する間に収集された過去のフレームのＸ線画像データが右目用の画像データとして用いられる。

　このような表示制御によって撮像系２の移動方向の反転と同期してＸ線画像の表示順序を変更することができる。そして、並べ替え処理後のＸ線画像データを左目用の表示画像データ及び右目用の表示画像データとして順次表示装置７に表示させることによって立体視が可能な3D画像を表示させることができる。

　尚、図３及び図４に示す例では、隣接する画像が２視差画像のペアとして用いられているが、隣接しない画像を２視差画像のペアとして用いてもよい。２視差画像のペアとして用いられる２つの画像を収集するために照射されるＸ線の照射方向の角度差は、経験的には１度から３度の範囲に設定することが効果的な立体視を可能にする観点から好適である。従って、２視差画像のペアに対応するＸ線の照射方向の角度差を２度とすることが最も効果的である。

　そこで、対応する撮影系２の回転角度差又は移動間隔が所定の値となる２フレームのＸ線画像データを右目用の画像データ及び左目用の画像データとして用いることができる。特に、撮影系２の２度の回転角度差に対応する２フレームのＸ線画像データを右目用の画像データ及び左目用の画像データとして用いることが好適である。

　この場合には、最新フレームのＸ線画像データとペアになるＸ線画像データが隣接するＸ線画像データとは限らず、撮影系２の所定の回転角度差又は移動間隔で収集されたＸ線画像データとなる。これにより、常に２度等の所定の回転角度差を有する２フレームのＸ線画像データを立体視用に表示させることができる。

　ところで撮影系２は折返し点において速度がゼロとなるため速度が一定とはならない。すなわち、撮影系２は加速及び減速を繰返す。また、駆動機構１０を構成するＣ型アームの機械的特性や制御特性によっても撮影系２を等速で往復移動させることはできない。このため、複数のＸ線画像データが一定の時間間隔で収集されるように制御系３が撮影系２を制御すると、時間的に等間隔でＸ線が断続的に照射され、撮影系２の位置及び回転角度については不等間隔でＸ線画像データが収集される。

　１秒当たりに収集可能なＸ線画像データのフレーム数は３０フレーム程度である。仮に、３０フレーム／秒でＸ線画像データを収集すると、0.1度から１度程度の角度差で複数のＸ線画像データが順次収集される。収集される各Ｘ線画像データには、付帯情報としてＸ線の照射角度が付帯されている。そこで、表示処理部１９において角度差が２度等の一定の値となる２フレームのＸ線画像データを立体視用の画像データとして抽出することができる。

　これにより、撮影系２の複雑な制御を行うことなく、立体視に必要なＸ線画像データを取得することが可能となる。

　一方、複数のＸ線画像データが一定の撮影系２の回転角度差又は移動間隔で収集されるように制御系３により撮影系２を制御することもできる。具体的には、撮影系２及びＣ型アームの角度を制御系３がリアルタイムに検知し、２度おき等の所定の回転角度差になったときにＸ線を照射する撮影系２の制御を制御系３において行うことができる。

　このような撮影系２の制御により、撮影系２の加速及び減速によらず立体視に必要なＸ線画像データを取得することが可能となる。また、立体視に不要なＸ線の照射が行われないため、被検体Ｏの被曝を低減させることができる。加えて、表示処理部１９におけるＸ線画像データの付帯情報に基づく抽出処理も省略することができる。

　上述のような撮影系２の制御方法及び立体視画像の表示方法は、図１に示すインターフェース部５を通じて設定することができる。すなわち、ユーザは、入力装置６の操作によってインターフェース部５に撮影系２の制御方法及び立体視画像の表示方法の指定情報を入力することができる。一方、インターフェース部５は、入力された指定情報に従って制御系３に撮影系２の制御情報を、表示処理部１９に立体視画像の表示処理条件を、それぞれ出力するように構成されている。

　次にＸ線撮影装置１の動作および作用について説明する。

　まず、インターフェース部５が表示装置７に撮像条件の設定画面を表示させる。このため、ユーザは、入力装置６を操作し、撮像条件の設定画面を通じて被検体Ｏの撮像部位等の立体視画像を撮像するために必要な撮像条件を設定する。この際、データ収集を等時間間隔で行うか或いは等角度間隔で行うか等の撮影系２の動作条件及び２視差画像の回転角度差等の立体視画像の表示条件が設定される。

　一方、寝台１１の天板に被検体Ｏがセットされる。また、必要に応じて造影剤注入装置１４から被検体Ｏに造影剤が注入される。そして、入力装置６の操作によってインターフェース部５に撮像の開始が指示されると、インターフェース部５は、撮影系２の動作条件に従って撮影系２の制御情報を制御系３に出力する。一方、インターフェース部５は、立体視画像の表示条件を表示処理部１９に通知する。

　そうすると、制御系３の撮影位置制御装置１３から制御信号が出力され、駆動機構７が駆動する。これにより、Ｘ線照射部８及びＸ線検出器９が往復移動する。一方、制御系３の高電圧発生装置１２からＸ線照射部８のＸ線管８Ａに高電圧が印加される。これにより、Ｘ線管８Ａから被検体Ｏの撮像部位にＸ線が曝射される。そして、被検体Ｏを透過したＸ線がＸ線検出器９で検出される。

　次にＸ線検出器９からＸ線検出信号がA/D変換器１５を介して医用画像処理装置１６に出力される。これにより、Ｘ線画像生成部１７において、デジタル化されたＸ線検出データが取得される。そして、Ｘ線画像生成部１７は、Ｘ線検出データに対する公知のデータ処理を行うことによってＸ線画像データを生成する。

　Ｘ線画像生成部１７において生成されたＸ線画像データは、Ｘ線画像取得部１８に与えられる。そして、少なくとも３方向以上のＸ線の照射方向に対応する複数のＸ線画像データが同様な流れでＸ線画像取得部１８において順次取得される。

　次にＸ線画像取得部１８は、複数のＸ線画像データを表示処理部１９に順次与える。そうすると、表示処理部１９は、インターフェース部５から取得した立体視画像の表示条件を参照し、Ｘ線画像データが一定の時間間隔で収集されている場合には、立体視画像の表示に使用する所定の角度差に対応する最新フレーム及び過去のフレームのＸ線画像データを特定する。一方、Ｘ線画像データが一定の回転角度差で収集されている場合には、最新フレームのＸ線画像データ及び最新フレームのＸ線画像データと所定の角度差を有するＸ線画像データを特定する。

　そして、表示処理部１９は、２フレームのＸ線画像データを左目用の表示画像データ及び右目用の表示画像データとして表示装置７に順次表示させる。このとき、表示処理部１９は、撮影系２の移動方向に応じて２フレームのＸ線画像データの表示順序の並べ替え処理を行う。すなわち。撮影系２がRAO方向からLAO方向に移動する間に収集された最新フレームのＸ線画像データであれば右目用の画像データとして後に表示させる一方、LAO方向からRAO方向に移動する間に収集された最新フレームのＸ線画像データであれば左目用の画像データとして最初に先に表示させるという画像データの並べ替え処理を行う。

　次に、表示処理部１９は、左目用の画像データと右目用の画像データとを時分割して表示装置７に順次出力する。このため、ユーザは専用のメガネ２０を介して表示装置７に表示されたＸ線画像の立体視を行うことができる。具体的には、観察方向が時間とともに変わる動画として立体視画像を観察することができる。

　つまり以上のようなＸ線撮影装置１は、１つの撮影系２を振り子のように往復移動させ、３つ以上の回転角度において収集したＸ線画像データを適切に並び替えて立体視用に表示するようにしたものである。

　このため、Ｘ線撮影装置１によれば、撮影系２の折返しに伴う奥行感の反転を回避し、常に奥行方向の位置関係が同じ立体視画像を表示させることができる。また、２視差を有する画像が回転して見えるため、立体感覚の把握が容易となる。すなわち、視点方向が変化する立体視画像を表示させ、複数の異なる方向からの立体視が可能となる。

　加えて、撮影系２の移動中に順次Ｘ線画像データが収集される。このため、単位時間当たりに収集されるＸ線画像データのフレーム数を、撮影系２を静止させてＸ線画像データを収集する場合に比べて増加させることができる。この結果、リアルタイム表示が可能となる。また、造影剤を投与する場合には、より多くのＸ線造影画像を収集することができる。すなわち、造影期間をＸ線画像データの収集のために有効利用することができる。

　また、Ｘ線撮影装置１によれば、単一の撮影系２を用いて立体視画像を生成及び表示させることができる。加えて、Ｘ線撮影装置１は、立体視画像の生成及び表示のために複雑な画像再構成処理を必要としない。このため、非常に安価かつ簡易な構成及びデータ処理で立体視画像を生成及び表示させることができる。換言すれば、単一の撮影系２を備えたＸ線撮影装置１であっても、複数の撮影系を備えたＸ線撮影装置や高度な画像再構成処理を実行するＸ線撮影装置において生成することが可能な立体視画像に劣らない立体視画像を生成及び表示させることができる。

　以上、特定の実施形態について記載したが、記載された実施形態は一例に過ぎず、発明の範囲を限定するものではない。ここに記載された新規な方法及び装置は、様々な他の様式で具現化することができる。また、ここに記載された方法及び装置の様式において、発明の要旨から逸脱しない範囲で、種々の省略、置換及び変更を行うことができる。添付された請求の範囲及びその均等物は、発明の範囲及び要旨に包含されているものとして、そのような種々の様式及び変形例を含んでいる。

　例えば、上述の例では、単一の撮影系を備えたＸ線撮影装置を用いて立体視が可能な3D画像用の２視差画像を収集する場合について説明したが、複数の撮影系を備えたＸ線撮影装置においても、複数の撮影系のうちの１つを用いて同様な２視差画像の収集を行うことができる。つまり、少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集するＸ線撮影装置を用いて3D画像用の２視差画像を収集することができる。

　また、上述の例では、Ｘ線撮影装置が循環器用である場合を例に説明したが、他のＸ線撮影装置においても同様な表示順序の並べ替えを伴う立体視画像の撮影及び表示が可能である。Ｘ線撮影装置では、用途毎にＸ線の照射方向及びＸ線の照射方向を特定するために慣用される座標系が異なる。

　図５は、循環器用のＸ線撮影装置においてＸ線の照射方向を特定するために用いられる座標系を示す図である。

　図１には、一般的なＸ線撮影装置１の構成が図示されているが、主として血管の撮像を目的とする循環器用のＸ線撮影装置の場合には、通常の状態においてＸ線管８Ａが被検体Ｏの下方に位置する一方、Ｘ線検出器９が被検体Ｏの上方に位置している。従って、Ｘ線の照射方向は、図５(A)に示す被検体ＯのLAO方向及びRAO方向の間における第１の角度φの他、図５(B)に示す被検体Ｏの頭部(CRA: cranial方向及び尾部(CAU: caudal)方向の間における第２の角度θによって定義される。この場合には、上述したように、撮影系２をRAO方向からLAO方向に移動した場合に、最新フレームのＸ線画像が右目用の画像となる。

　図６は、乳房用のＸ線撮影装置におけるＸ線の照射方向を特定するために用いられる座標系を示す図である。

　一方、マンモグラフィ(Mammography)装置として用いられる乳房用のＸ線撮影装置の場合には、通常の状態においてＸ線管８Ａが被検体Ｏの上方に位置する一方、Ｘ線検出器９が被検体Ｏの下方に位置している。そして、乳房用のＸ線撮影装置の場合には、図６に示すように撮影系２の回転面上における中心位置を基準とするプラス方向及びマイナス方向によって撮影角度が定義される。

　図７は、乳房用のＸ線撮影装置により収集されるＸ線画像の向き及び立体視用のＸ線画像の表示方向の一例を示す図である。

　図７(A)に示すように乳房用のＸ線撮影装置では、被検体Ｏの右側の乳房が描出されたＸ線画像データ及び被検体Ｏの左側の乳房が描出されたＸ線画像データが繰返し収集される。収集される各Ｘ線画像は、立体視を行わない場合には、一般的に図７(A)に示すように、乳房の内側が下方、外側が上方となるような向きで表示装置に表示される。

　従って、立体視画像を表示させる場合には、図７(B)に示すように右側の乳房が描出された左目用と右目用の２視差を有する２フレームのＸ線画像を表示させるか、或いは、左側の乳房が描出された左目用と右目用の２視差を有する２フレームのＸ線画像を表示させることが必要である。

　そこで、表示処理部１９が被検体Ｏの左側の乳房が描出された２フレーム分のＸ線画像データ又は被検体Ｏの右側の乳房が描出された２フレーム分のＸ線画像データの抽出処理を行うようにすることができる。そして、表示処理部１９が、抽出された２フレームのＸ線画像データの撮影方向に沿った回転処理を行うことによって、図７(B)に示すように立体視に適した向きで左目用と右目用の各Ｘ線画像を表示させるための画像データを生成することができる。尚、図７(B)に示す例では、右側の乳房が描出された左目用のＸ線画像と右目用のＸ線画像とが、内側を左側、外側を右側として同じ向きで表示されている。

　図７(B)に示すような表示を行う乳房用のＸ線撮影装置の場合には、撮影系がマイナス側からプラス側に移動した場合に、最新フレームのＸ線画像が右目用の画像となる。

　図８は、一般的なＸ線撮影装置におけるＸ線の照射方向を特定するために用いられる座標系を示す図である。

　様々な撮影対象を撮影するための一般的なＸ線撮影装置の場合には、通常の状態においてＸ線管８Ａが被検体Ｏの上方に位置する一方、Ｘ線検出器９が被検体Ｏの下方に位置している。そして、図８に示すように撮影系２の回転面上における中心位置を基準とするプラス方向及びマイナス方向によって撮影角度が定義される。

　図９は、一般的なＸ線撮影装置により収集されるＸ線画像の向き及び立体視用のＸ線画像の表示方向の一例を示す図である。

　一般的なＸ線撮影装置により収集されるＸ線画像は、図９(A)に示すように頭部が画像の上側、右手側が画像の左側、左手側が画像の右側、尾部が画像の下側となる向きで表示される。すなわち、人体が正面から見た向きとなるようにＸ線画像が表示される。

　そこで、立体視画像を表示させる場合には、Ｘ線画像データを、撮影系の移動方向が左右方向となるように回転して表示させることができる。すなわち、撮影系を被検体Ｏの頭尾方向に回転させる場合には、図９(B)に示すように頭尾方向が左右方向となるように、左目用と右目用の各Ｘ線画像を回転表示させることができる。つまり、表示処理部１９において、被検体Ｏの頭尾方向が左右方向となるように複数のＸ線画像データを回転させて左目用と右目用の画像データを生成する表示処理を行うことができる。この場合には、撮影系をプラス側からマイナス側に移動した場合に、最新フレームのＸ線画像が右目用の画像となる。

　以上のように、撮影目的に応じて撮影系２を往復させる方向が決定される。従って、表示処理部１９が、撮影系２が第１の方向に移動する間に収集された最新フレームのＸ線画像データを右目用の画像データとして用いる一方、第１の方向と逆方向となる第２の方向に移動する間に収集された最新フレームのＸ線画像データを左目用の画像データとして用いるように構成すればよい。すなわち、最新フレームのＸ線画像データが、撮影系２が第１の方向に移動する間に収集された場合には、最新フレームのＸ線画像データを右目用の画像データとして用いることができる。一方、最新フレームのＸ線画像データが、撮影系２が第１の方向と逆方向となる第２の方向に移動する間に収集された場合には、最新フレームのＸ線画像データを左目用の画像データとして用いることができる。そして、第１の方向及び第２の方向は、Ｘ線撮影装置の用途に応じて決定することができる。

　また、Ｘ線撮影装置の用途によっては、表示処理部１９が、Ｘ線画像データに対して回転表示や反転表示のための座標変換処理を施し、座標変換後におけるＸ線画像データを立体視用の画像データとして用いることができる。すなわち、複数のＸ線画像データに撮影系２の移動方向に応じた座標変換を施すことによって立体視することが可能な画像データを生成することができる。

　更に、上述の例では、制御系３が撮影系２を平面上における振り子の軌跡に沿って移動させる場合について説明したが、撮影系２の軌跡が平面に投影された場合に振り子の軌跡となるように撮影系２を移動させるようにしてもよい。具体例として、撮影系２を楕円状又は８の字状の軌跡に沿って移動させることができる。この場合、撮影系２が静止しないため、高速撮影が可能となる。

Claims

　少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集するＸ線画像収集ユニットと、
　前記撮影系を往復移動させることによって互いに異なる３つ以上の方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御する制御系と、
　前記撮影系の移動方向に応じて前記複数のＸ線画像データを前記複数のＸ線画像データの収集順序と異なる表示順序に並べて立体視することが可能な画像データを生成する表示処理部と、
を備えるＸ線撮影装置。
　前記表示処理部は、最新フレームのＸ線画像データが、前記撮影系が第１の方向に移動する間に収集された場合には、前記最新フレームのＸ線画像データを右目用の画像データとして用いる一方、前記撮影系が前記第１の方向と逆方向となる第２の方向に移動する間に収集された場合には、前記最新フレームのＸ線画像データを左目用の画像データとして用いるように構成される請求項１記載のＸ線撮影装置。
　前記表示処理部は、最新フレームのＸ線画像データが、前記撮影系が右前斜位方向から左前斜位方向に移動する間に収集された場合には、前記最新フレームのＸ線画像データを右目用の画像データとして用いる一方、前記撮影系が前記左前斜位方向から前記右前斜位方向に移動する間に収集された場合には、前記最新フレームのＸ線画像データを左目用の画像データとして用いるように構成される請求項１記載のＸ線撮影装置。
　前記表示処理部は、対応する前記撮影系の回転角度差又は移動間隔が所定の値となる２フレームのＸ線画像データを右目用の画像データ及び左目用の画像データとして用いるように構成される請求項１記載のＸ線撮影装置。
　前記制御系は、複数のＸ線画像データが前記撮影系の前記回転角度差又は前記移動間隔で収集されるように前記撮影系を制御するように構成される請求項４記載のＸ線撮影装置。
　前記制御系は、複数のＸ線画像データが一定の時間間隔で収集されるように前記撮影系を制御するように構成される請求項４記載のＸ線撮影装置。
　前記Ｘ線画像収集ユニットは、前記被検体の左前斜位方向及び右前斜位方向の間における第１の角度と、前記被検体の頭部方向及び尾部方向の間における第２の角度によって定義される照射方向にＸ線を照射することによって前記Ｘ線画像データを収集するように構成される請求項３記載のＸ線撮影装置。
　前記表示処理部は、前記複数のＸ線画像データに前記撮影系の移動方向に応じた座標変換を施すことによって前記立体視することが可能な前記画像データを生成するように構成される請求項１記載のＸ線撮影装置。
　前記Ｘ線画像収集ユニットは、前記被検体の右側の乳房が描出されたＸ線画像データ及び前記被検体の左側の乳房が描出されたＸ線画像データを繰返し収集するように構成され、
　前記表示処理部は、前記被検体の左側の乳房が描出された２フレーム分のＸ線画像データ又は前記被検体の右側の乳房が描出された２フレーム分のＸ線画像データを回転させて立体視に適した向きで表示させるための左目用と右目用の画像データを生成するように構成される請求項８記載のＸ線撮影装置。
　前記Ｘ線画像収集ユニットは、前記撮影系を前記被検体の頭尾方向に回転させることによって前記Ｘ線画像データを収集するように構成され、
　前記表示処理部は、前記頭尾方向が左右方向となるように前記複数のＸ線画像データを回転させて左目用と右目用の画像データを生成するように構成される請求項８記載のＸ線撮影装置。
　前記制御系は、前記撮影系の軌跡が平面に投影された場合に振り子の軌跡となるように、前記撮影系を楕円状又は８の字状の軌跡に沿って移動させるように構成される請求項１記載のＸ線撮影装置。
　１つの撮影系を往復移動させることによって収集された互いに異なる３つ以上の方向に対応する複数のＸ線画像データを取得する画像取得部と、
　前記撮影系の移動方向に応じて前記複数のＸ線画像データを前記複数のＸ線画像データの収集順序と異なる表示順序に並べて立体視することが可能な画像データを生成する表示処理部と、
を備える医用画像処理装置。
　少なくとも１つの撮影系を用いて被検体のＸ線画像データを収集するステップと、
　前記撮影系を往復移動させることによって互いに異なる３つ以上の方向に対応する複数のＸ線画像データが収集されるように前記撮影系を制御するステップと、
　前記撮影系の移動方向に応じて前記複数のＸ線画像データを前記複数のＸ線画像データの収集順序と異なる表示順序に並べて立体視することが可能な画像データを生成するステップと、
を有するＸ線撮影方法。
　１つの撮影系を往復移動させることによって収集された互いに異なる３つ以上の方向に対応する複数のＸ線画像データを取得するステップと、
　前記撮影系の移動方向に応じて前記複数のＸ線画像データを前記複数のＸ線画像データの収集順序と異なる表示順序に並べて立体視することが可能な画像データを生成するステップと、
を有する医用画像処理方法。