WO2014046257A1 - 画像処理装置、ｘ線診断装置及び位置合わせ方法 - Google Patents

画像処理装置、ｘ線診断装置及び位置合わせ方法 Download PDF

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坂口　卓弥
新一 橋本
啓之 大内
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東芝メディカルシステムズ株式会社
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Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to an image processing apparatus, an X-ray diagnostic apparatus, and an alignment method.
  • CRT Cardiac Resynchronization Therapy
  • the timing to the myocardium surrounding the ventricle becomes abnormal, the left and right heart walls do not move simultaneously, the ventricle cannot contract in a timely manner, and blood is not pumped out. Used for treatment of diseases that become sufficient.
  • CRT is a treatment method in which an electrode is placed in a site where the motion of the heart is bad (asynchronous site: Latest Activation) so that the heart contracts synchronously.
  • the CRT specifies an asynchronous part by strain analysis by an ultrasonic diagnostic apparatus, and an electrode is placed in a vein closest to the asynchronous part while referring to an X-ray image taken by the X-ray diagnostic apparatus.
  • the electrodes placed in this way cause stimulation potential to flow in a timely manner so that the myocardium contracts in a timely manner to control the movement of the ventricles.
  • accurate position information of the asynchronous part in the X-ray image may not be easily obtained.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an image processing apparatus, an X-ray diagnostic apparatus, and an alignment method that can easily obtain accurate position information of an asynchronous part in an X-ray image.
  • the image processing apparatus includes an obtaining unit and a specifying unit.
  • the acquisition unit acquires information on a relative position between an imaging space in which the subject is imaged by the X-ray diagnostic apparatus and a scanning space in which the ultrasound probe is scanned with respect to the subject.
  • the specifying unit specifies substantially the same position as the position scanned by the ultrasonic probe in the imaging space based on the information on the relative position acquired by the acquiring unit.
  • the acquisition means acquires information on the relative position based on an X-ray image taken by the X-ray diagnostic apparatus.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image processing system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the X-ray diagnostic apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a processing result by the volume data processing unit according to the first embodiment.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining an example of processing by the volume data processing unit according to the first embodiment.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating an example of an image generated by the volume data processing unit according to the first embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the configuration of the image processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image processing system according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the X-ray diagnostic apparatus according to
  • FIG. 7A is a diagram for explaining an example of processing by the acquisition unit according to the first embodiment.
  • FIG. 7B is a diagram for explaining an example of processing by the specifying unit according to the first embodiment.
  • FIG. 7C is a diagram for explaining an example of processing by the specifying unit according to the first embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a display image displayed under the control of the display control unit according to the first embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the image processing apparatus according to the first embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the surgeon using the image processing apparatus 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of an image processing system according to the first embodiment.
  • the image processing system 1 includes an image processing apparatus 100, an X-ray diagnostic apparatus 200, an ultrasonic diagnostic apparatus 300, and an image storage apparatus 400.
  • Each apparatus illustrated in FIG. 1 is in a state where it can communicate with each other directly or indirectly by, for example, an in-hospital LAN (Local Area Network) installed in a hospital.
  • an in-hospital LAN Local Area Network
  • PACS Picture Archiving and Communication System
  • each apparatus transmits and receives medical images and the like according to the DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) standard.
  • DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine
  • the X-ray diagnostic apparatus 200 and the ultrasonic diagnostic apparatus 300 collect an X-ray image and an ultrasonic image according to the operations of the respective engineers.
  • the image processing apparatus 100 displays the ultrasound image aligned with the X-ray image, so that the doctor can accurately place the electrode at the indwelling position planned by the ultrasound diagnostic apparatus in the CRT. Become.
  • the image storage device 400 is a database that stores medical images. Specifically, the image storage apparatus 400 according to the first embodiment stores an X-ray image transmitted from the X-ray diagnostic apparatus 200, an ultrasonic image transmitted from the ultrasonic diagnostic apparatus 300, and the like in a storage unit. And store it. In other words, the image processing apparatus 100 according to the first embodiment may receive image data directly from the X-ray diagnostic apparatus 200 and the ultrasonic diagnostic apparatus 300, or the image once stored in the image storage apparatus 400 may be used. It may be acquired.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the configuration of the X-ray diagnostic apparatus 200 according to the first embodiment.
  • the X-ray diagnostic apparatus 200 according to the first embodiment includes an X-ray high voltage device 211, an X-ray tube 212, an X-ray diaphragm device 213, a top plate 214, and a C arm 215. And an X-ray detector 216.
  • the X-ray diagnostic apparatus 200 according to the first embodiment includes a C-arm rotation / movement mechanism 217, a top-plate movement mechanism 218, a C-arm / top-plate mechanism control unit 219, an aperture control unit 220, and a system.
  • a control unit 221, an input unit 222, and a display unit 223 are provided.
  • the X-ray diagnostic apparatus 200 according to the first embodiment includes an image data generation unit 224, an image data storage unit 225, and an image processing unit 226.
  • the X-ray high voltage device 211 generates a high voltage under the control of the system control unit 221 and supplies the generated high voltage to the X-ray tube 212.
  • the X-ray tube 212 generates X-rays using the high voltage supplied from the X-ray high voltage device 211.
  • the X-ray diaphragm device 213 narrows the X-ray generated by the X-ray tube 212 under the control of the diaphragm controller 220 so that the region of interest of the subject P is selectively irradiated.
  • the X-ray diaphragm device 213 has four slidable diaphragm blades.
  • the X-ray diaphragm 213 narrows the X-rays generated by the X-ray tube 212 and irradiates the subject P by sliding these diaphragm blades under the control of the diaphragm controller 220.
  • the top plate 214 is a bed on which the subject P is placed, and is arranged on a bed (not shown). The subject P is not included in the X-ray diagnostic apparatus 200.
  • the X-ray detector 216 detects X-rays that have passed through the subject P.
  • the X-ray detector 216 has detection elements arranged in a matrix. Each detection element converts the X-rays that have passed through the subject P into electrical signals and accumulates them, and transmits the accumulated electrical signals to the image data generation unit 224.
  • the C-arm 215 holds the X-ray tube 212, the X-ray diaphragm device 213, and the X-ray detector 216.
  • the X-ray tube 212, the X-ray diaphragm device 213, and the X-ray detector 216 are arranged so as to face each other with the subject P sandwiched by the C arm 215.
  • the C-arm rotating / moving mechanism 217 is a mechanism for rotating and moving the C-arm 215, and the top board moving mechanism 218 is a mechanism for moving the top board 214.
  • the C-arm / top plate mechanism control unit 219 controls the C-arm rotation / movement mechanism 217 and the top-plate movement mechanism 218 under the control of the system control unit 221, thereby rotating and moving the C-arm 215 and the top plate 214. Adjust the movement.
  • the aperture control unit 220 controls the X-ray irradiation range irradiated to the subject P by adjusting the aperture of the aperture blades of the X-ray aperture device 213 under the control of the system control unit 221. .
  • the image data generation unit 224 generates image data using the electrical signal converted from the X-rays by the X-ray detector 216, and stores the generated image data in the image data storage unit 225.
  • the image data generation unit 224 performs current / voltage conversion, A (Analog) / D (Digital) conversion, and parallel / serial conversion on the electrical signal received from the X-ray detector 216 to generate image data. To do.
  • the image data storage unit 225 stores the image data generated by the image data generation unit 224.
  • the image processing unit 226 performs various image processes on the image data stored in the image data storage unit 225. Image processing by the image processing unit 226 will be described in detail later.
  • the input unit 222 receives various instructions from an operator such as a doctor or engineer who operates the X-ray diagnostic apparatus 200.
  • the input unit 222 includes a mouse, a keyboard, a button, a trackball, a joystick, and the like.
  • the input unit 222 transfers the instruction received from the operator to the system control unit 221.
  • the input unit 222 receives an instruction for turning on the power of the X-ray diagnostic apparatus 200.
  • the display unit 223 displays a GUI (Graphical User Interface) for receiving an instruction from the operator, image data stored in the image data storage unit 225, and the like.
  • GUI Graphic User Interface
  • the display unit 223 includes a monitor.
  • the display unit 223 may include a plurality of monitors.
  • the system control unit 221 controls the operation of the entire X-ray diagnostic apparatus 200.
  • the system control unit 221 controls the X-ray high voltage apparatus 211 according to the operator's instruction transferred from the input unit 222 and adjusts the voltage supplied to the X-ray tube 212, whereby the subject P is controlled. Controls X-ray dose and ON / OFF.
  • the system control unit 221 controls the C arm / top plate mechanism control unit 219 in accordance with an instruction from the operator, and adjusts the rotation and movement of the C arm 215 and the movement of the top plate 214.
  • the system control unit 221 controls the aperture control unit 220 in accordance with an instruction from the operator, and adjusts the aperture of the aperture blades included in the X-ray aperture device 213 to irradiate the subject P.
  • the X-ray irradiation range is controlled.
  • system control unit 221 controls image data generation processing by the image data generation unit 224, image processing by the image processing unit 226, analysis processing, and the like according to an instruction from the operator. Further, the system control unit 221 performs control so that a GUI for receiving an instruction from the operator, an image stored in the image data storage unit 225, and the like are displayed on the monitor of the display unit 223.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the configuration of the ultrasonic diagnostic apparatus 300 according to the first embodiment.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 300 according to the first embodiment includes an apparatus main body 310, an ultrasonic probe 320, an input device 330, a monitor 340, a transmitter 351, a position sensor 352, A control device 353 and an electrocardiograph 360 are provided.
  • the ultrasonic probe 320 includes a plurality of piezoelectric vibrators, and the plurality of piezoelectric vibrators generate ultrasonic waves based on a drive signal supplied from a transmission / reception unit 311 included in the apparatus main body 310 to be described later. A reflected wave from the specimen P is received and converted into an electric signal.
  • the ultrasonic probe 320 includes a matching layer provided in the piezoelectric vibrator, a backing material that prevents propagation of ultrasonic waves from the piezoelectric vibrator to the rear, and the like.
  • the ultrasonic probe 320 is a sector type, linear type or convex type ultrasonic probe.
  • the transmitted ultrasonic waves are reflected one after another at the discontinuous surface of the acoustic impedance in the body tissue of the subject P, and the ultrasonic probe is used as a reflected wave signal.
  • 320 is received by a plurality of piezoelectric vibrators 320.
  • the amplitude of the received reflected wave signal depends on the difference in acoustic impedance at the discontinuous surface where the ultrasonic wave is reflected.
  • the reflected wave signal when the transmitted ultrasonic pulse is reflected by the moving blood flow or the surface of the heart wall depends on the velocity component of the moving object in the ultrasonic transmission direction due to the Doppler effect. , Subject to frequency shift.
  • an ultrasonic probe 320 that mechanically swings a plurality of piezoelectric vibrators of a one-dimensional ultrasonic probe or a two-dimensional ultrasonic probe in which a plurality of piezoelectric vibrators are arranged in a two-dimensional grid.
  • the object P is scanned three-dimensionally by the ultrasonic probe 320.
  • the input device 330 includes a trackball, a switch, a button, a touch command screen, and the like, receives various setting requests from an operator of the ultrasonic diagnostic apparatus 300, and transfers the received various setting requests to the apparatus main body 310. .
  • the monitor 340 displays a GUI (Graphical User Interface) for the operator of the ultrasound diagnostic apparatus 300 to input various setting requests using the input device 330, or the ultrasound image generated in the apparatus main body 310 and the X A line CT image or the like is displayed in parallel.
  • GUI Graphic User Interface
  • Transmitter 351 transmits a reference signal.
  • the transmitter 351 is disposed at an arbitrary position, and forms a magnetic field toward the outside centering on its own device.
  • the position sensor 352 acquires position information on the three-dimensional space by receiving the reference signal.
  • the position sensor 352 is attached to the surface of the ultrasonic probe 320, detects a three-dimensional magnetic field formed by the transmitter 351, converts the detected magnetic field information into a signal, and controls the control device 353. Output to.
  • the electrocardiograph 360 is connected to the apparatus main body 310 and acquires an electrocardiogram (ECG) of the subject P on which ultrasonic scanning is performed.
  • ECG electrocardiogram
  • the control device 353 Based on the signal received from the position sensor 352, the control device 353 calculates the coordinates and orientation of the position sensor 352 in the space with the transmitter 351 as the origin, and the calculated coordinates and orientation are described later. Output to.
  • the diagnosis of the subject P is performed in a magnetic field area where the position sensor 352 attached to the ultrasonic probe 320 can accurately detect the magnetic field of the transmitter 351.
  • a magnetic sensor is used as a sensor for acquiring position information will be described, but the embodiment is not limited to this.
  • an infrared sensor, an optical sensor, a camera, or the like may be used instead of the magnetic sensor.
  • the apparatus main body 310 is an apparatus that generates an ultrasonic image based on the reflected wave received by the ultrasonic probe 320. As shown in FIG. 3, the transmission / reception unit 311, the B-mode processing unit 312, and the Doppler processing unit 313 are used. An image generation unit 314, an image memory 315, a control unit 316, an internal storage unit 317, an interface unit 318, and a volume data processing unit 319.
  • the transmission / reception unit 311 includes a trigger generation circuit, a delay circuit, a pulsar circuit, and the like, and supplies a drive signal to the ultrasonic probe 320.
  • the pulsar circuit repeatedly generates rate pulses for forming transmission ultrasonic waves at a predetermined rate frequency.
  • the delay circuit also sets a delay time for each piezoelectric vibrator necessary for determining the transmission directivity by focusing the ultrasonic wave generated from the ultrasonic probe 320 into a beam, and for each rate pulse generated by the pulser circuit.
  • the trigger generation circuit applies a drive signal (drive pulse) to the ultrasonic probe 320 at a timing based on the rate pulse. In other words, the delay circuit arbitrarily adjusts the transmission direction from the piezoelectric vibrator surface by changing the delay time given to each rate pulse.
  • the transmission / reception unit 311 includes an amplifier circuit, an A / D converter, an adder, and the like, and performs various processes on the reflected wave signal received by the ultrasonic probe 320 to generate reflected wave data.
  • the amplifier circuit amplifies the reflected wave signal for each channel and performs gain correction processing, and the A / D converter is necessary for A / D converting the gain-corrected reflected wave signal to determine the reception directivity.
  • the adder performs an addition process of the reflected wave signal processed by the A / D converter to generate reflected wave data. By the addition processing of the adder, the reflection component from the direction corresponding to the reception directivity of the reflected wave signal is emphasized.
  • the transmission / reception unit 311 controls transmission directivity and reception directivity in transmission / reception of ultrasonic waves.
  • the transmission / reception unit 311 has a function capable of instantaneously changing delay information, a transmission frequency, a transmission drive voltage, the number of aperture elements, and the like under the control of a control unit 316 described later.
  • the change of the transmission drive voltage is realized by a linear amplifier type oscillation circuit capable of instantaneously switching values or a mechanism for electrically switching a plurality of power supply units.
  • the transmission / reception unit 311 can also transmit and receive different waveforms for each frame or rate.
  • the B-mode processing unit 312 receives reflected wave data that is a processed reflected wave signal that has been subjected to gain correction processing, A / D conversion processing, and addition processing from the transmission / reception unit 311, and performs logarithmic amplification, envelope detection processing, and the like. As a result, data (B mode data) in which the signal intensity is expressed by brightness is generated. *
  • the Doppler processing unit 313 performs frequency analysis on velocity information from the reflected wave data received from the transmission / reception unit 311, extracts blood flow, tissue, and contrast agent echo components due to the Doppler effect, and mobile object information such as average velocity, dispersion, and power Is generated for multiple points (Doppler data).
  • the image generation unit 314 generates an ultrasonic image from the B mode data generated by the B mode processing unit 312 and the Doppler data generated by the Doppler processing unit 313. Specifically, the image generation unit 314 converts (scan converts) the scanning line signal sequence of the ultrasonic scan into a scanning line signal sequence of a video format typified by a television or the like, so that B mode data or Doppler data is obtained.
  • the ultrasonic image for display (B mode image or Doppler image) is generated from the above.
  • the image memory 315 stores image data such as a contrast image and a tissue image generated by the image generation unit 314. Further, the image memory 315 stores a processing result by an image generation unit 314 described later. Furthermore, the image memory 315 stores an output signal (RF: Radio Frequency) immediately after passing through the transmission / reception unit 311, an image luminance signal, various raw data, image data acquired via a network, and the like as necessary.
  • the data format of the image data stored in the image memory 315 is generated by the B-mode processing unit 312 and the Doppler processing unit 313 even if it is a data format after video format conversion displayed on the monitor 340 by the control unit 316 described later.
  • the data format before coordinate conversion may be Raw data.
  • the control unit 316 controls the entire processing in the ultrasonic diagnostic apparatus 300. Specifically, the control unit 316 transmits / receives the transmission / reception units 311, B based on various setting requests input from the operator via the input device 330 and various control programs and various setting information read from the internal storage unit 317. The processing of the mode processing unit 312, the Doppler processing unit 313, and the image generation unit 314 is controlled, and the ultrasonic image stored in the image memory 315 is controlled to be displayed on the monitor 340. In addition, the control unit 316, for example, in accordance with DICOM (Digital Imaging and Communications in Medicine) standard, 3D image data (volume data) of other modalities (for example, X-ray CT apparatus, MRI apparatus, etc.) Send and receive via.
  • DICOM Digital Imaging and Communications in Medicine
  • the internal storage unit 317 stores various data such as a control program for performing ultrasonic transmission / reception, image processing, and display processing, diagnostic information (for example, patient ID, doctor's findings, etc.), and a diagnostic protocol. Further, the internal storage unit 317 is also used for storing images stored in the image memory 315 as necessary.
  • the interface unit 318 is an interface that controls the exchange of various information among the input device 330, the control device 353, and the device main body 310. For example, the interface unit 318 controls the transfer of the position information acquired by the control device 353 to the control unit 316.
  • the volume data processing unit 319 executes various processes related to strain analysis. Specifically, an image in which a state of excitation propagation in the heart is depicted is generated by 3D Wall Motion Tracking.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 300 according to the first embodiment first generates volume data of the heart of the subject P.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 300 according to the first embodiment has a plurality of volumes obtained by photographing the left ventricle (LV) of the heart of the subject P in time series over a period of one heartbeat or more. Data (volume data group) is generated.
  • the volume data processing unit 319 generates motion information related to the motion of the heart wall from each volume data group in time series generated by three-dimensionally scanning the heart of the subject P with ultrasound. Specifically, the volume data processing unit 319 generates exercise information by pattern matching between volume data. More specifically, the volume data processing unit 319 calculates the movement vector of each tracking point by tracking the tracking point set in the myocardial tissue depicted in each volume data based on the speckle pattern. Then, the volume data processing unit 319 generates motion information indicating local myocardial motion using the movement vector of each tracking point. In other words, the volume data processing unit 319 performs three-dimensional speckle tracking to generate exercise information. For example, the volume data processing unit 319 generates a local area change rate of the heart tissue as exercise information.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a processing result by the volume data processing unit 319 according to the first embodiment.
  • the volume data processing unit 319 can generate a superimposed image in which a singular region is superimposed on a Polar-map image by a “time phase maintaining display method”.
  • “ant-sept” shown in FIG. 4 is a front wall septum
  • “ant” is a front wall
  • “lat” is a side wall
  • post” is a rear wall
  • Inf is the lower wall
  • septum is the septum.
  • the volume data processing unit 319 changes the time change of the electrocardiogram waveform and the average motion information (average area change rate) for every 16 fractions, together with the time-keeping type superimposed image.
  • a curve graph can also be synthesized.
  • the time change curve of the average area change rate of each of the 16 fractions is shown by a solid line.
  • the volume data processing unit 319 can determine which fraction the time variation curve of each average motion information corresponds to, and the time variation curve of the average motion information of each of the 16 fractions. Is colored with the tone assigned to each fraction.
  • the volume data processing unit 319 generates a plurality of MPR images having a short-axis cross section or a long-axis cross section from the volume data.
  • the volume data processing unit 319 generates a composite image in which an image in which a specific region is superimposed on the left ventricular heart wall of the apex four-chamber image in the region A is arranged in a time-phase-holding manner. is doing.
  • the volume data processing unit 319 has a composite image in which an image in which a specific region is superimposed on the left ventricular heart wall of the apex two-chamber image in the region B is arranged in a time-phase-holding type. Is generated. *
  • the volume data processing unit 319 arranges an image in which a singular region is superimposed on the left ventricular heart wall of a short-axis cross-sectional image close to the apex in the region C3 in a time-keeping manner.
  • the synthesized image is generated.
  • the volume data processing unit 319 has a temporal region holding type on the left ventricular heart wall of the short-axis cross-sectional image located in the middle between the apex and the base in the region C5.
  • a composite image is generated in which the images superposed in (1) are arranged.
  • the volume data processing unit 319 arranges an image in which a singular region is superimposed on the left ventricular heart wall of a short-axis cross-sectional image close to the base in a time-keeping type in the region C7.
  • the synthesized image is generated.
  • the EDV shown in FIG. 4 is the volume of the heart lumen in the end diastole (ED) phase. In the example illustrated in FIG. 4, the EDV is “156.01 mL” and the end diastole (reference time phase) time is “0 msec”.
  • the ESV shown in FIG. 4 is the volume of the heart lumen in the end systole (ES) phase. In the example shown in FIG. 4, the ESV is “109.20 mL” and the end systolic time is “422 msec”. *
  • EF shown in FIG. 4 is an ejection ratio defined by EDV and ESV. In the example illustrated in FIG. 4, the EF is “30.01%”.
  • “1.05 ⁇ MV” shown in FIG. 4 is obtained by multiplying the myocardial volume (MV) by “1.05 g / mL” which is an average myocardial density value. It is.
  • “1.05 ⁇ MV” is “140.66 g”.
  • “est.LV MASS” indicating that “140.66 g” is estimated from the myocardial volume of the left ventricle is shown.
  • the volume data processing unit 319 may calculate a time change rate (Area change rate) of a local area change rate (Area change) as exercise information. That is, the volume data processing unit 319 may calculate the time change rate of the area change rate by estimating the time differential value of the local area change rate. In such a case, as shown in FIG. 5A, the volume data processing unit 319 changes the color tone of the superimposed image so as to assign a color at each time when the threshold value is reached, with a predetermined value as a threshold value.
  • FIG. 5A is a diagram for explaining an example of processing by the volume data processing unit 319 according to the first embodiment.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating an example of an image generated by the volume data processing unit 319 according to the first embodiment.
  • FIG. 5B shows an image in which the state of excitation propagation in the heart is depicted.
  • NOMAL health
  • CLBBB complete left leg block
  • a superimposed image in which the color tone is superimposed on the surface rendering image and a superimposed image in which the color tone is superimposed on the Polar-map image It shows.
  • CLBBB an asynchronous part (Latest Site) is shown.
  • an asynchronous part is identified from the superimposed image shown in FIG. 5B, and an X-ray image using a contrast agent is referred to and an electrode (pacing lead) is placed in the vein closest to the asynchronous part.
  • an electrode pacing lead
  • the doctor may perform the procedure depending on intuition and experience, and the electrode is placed at an incorrect position. Sometimes it ends up. Therefore, in the image processing apparatus 100 according to the present embodiment, it is possible to accurately place an electrode by superimposing and displaying an ultrasonic superimposition image on an asynchronous part in an X-ray image, and align the position thereof. Is performed automatically.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of the configuration of the image processing apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the image processing apparatus 100 includes an input unit 110, a display unit 120, a communication unit 130, a storage unit 140, and a control unit 150.
  • the image processing apparatus 100 is a workstation, an arbitrary personal computer, or the like, and is connected to the X-ray diagnostic apparatus 200, the ultrasonic diagnostic apparatus 300, the image storage apparatus 400, and the like via a network.
  • the input unit 110 is a mouse, a keyboard, a trackball, or the like, and receives input of various operations on the image processing apparatus 100 from an operator (for example, an interpreting doctor). Specifically, the input unit 110 receives input of information for acquiring an X-ray image or an ultrasonic image. Further, the input unit 110 receives various operations related to the alignment between the X-ray image and the ultrasonic image from an operator (such as an operator).
  • the display unit 120 is a liquid crystal panel or the like as a monitor, and displays various information. Specifically, the display unit 120 displays a GUI (Graphical User Interface) for receiving various operations from the operator, and a superimposed image of an X-ray image and an ultrasonic image that are processing results by the control unit 150 described later. To do.
  • the communication unit 130 is a NIC (Network Interface Card) or the like, and communicates with other devices.
  • the storage unit 140 is, for example, a semiconductor memory device such as a RAM (Random Access Memory) or a flash memory, or a storage device such as a hard disk or an optical disk, and stores an X-ray image, an ultrasonic image, or the like. To do.
  • a semiconductor memory device such as a RAM (Random Access Memory) or a flash memory
  • a storage device such as a hard disk or an optical disk
  • the control unit 150 is, for example, an electronic circuit such as a CPU (Central Processing Unit) or MPU (Micro Processing Unit), an integrated circuit such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or FPGA (Field Programmable Gate Array), and an image processing apparatus. 100 total control is performed.
  • a CPU Central Processing Unit
  • MPU Micro Processing Unit
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the control unit 150 includes, for example, an acquisition unit 151, a specification unit 152, and a display control unit 153.
  • the acquisition unit 151 acquires information on the relative positions of the imaging space in which the subject P is imaged by the X-ray diagnostic apparatus 200 and the scanning space in which the ultrasound probe 320 is scanned with respect to the subject P.
  • the acquisition unit 151 includes an X-ray image captured by the X-ray diagnostic apparatus 200 or a predetermined object depicted in an ultrasound image scanned by the ultrasound probe 320, and an ultrasound probe in the scanning space. Based on the position information 320, the relative position information is acquired.
  • the acquisition unit 151 is placed on the bed of the X-ray diagnostic apparatus 200 and the X-ray image of the ultrasonic probe 320 taken from one direction, and the position information of the ultrasonic probe 320 in the scanning space. Based on the above, the relative position information is acquired.
  • FIG. 7A is a diagram for explaining an example of processing by the acquisition unit 151 according to the first embodiment.
  • 7A shows imaging of the ultrasound probe 320 by the X-ray diagnostic apparatus 200.
  • the acquisition unit 151 acquires an X-ray image obtained by imaging the ultrasound probe 320 placed on the bed from one direction and information on imaging conditions at that time.
  • the acquisition unit 151 includes, as imaging conditions, the ceiling travel position of the arm holding device when the ultrasound probe 320 is imaged, the height of the bed, the SID (distance between X-ray source image receiving surfaces), FOV ( (View size) and so on.
  • the acquisition part 151 acquires the positional information (coordinate) of the ultrasonic probe 320 in the imaging
  • the coordinates of the X-ray image in the imaging space are referred to as an X-ray coordinate system.
  • the acquisition unit 151 acquires the coordinates (x1, y1, z1) of the tip position of the ultrasonic probe 320 in the X-ray coordinate system.
  • the acquisition unit 151 extracts, for example, a piezoelectric vibrator or a substrate drawn in an X-ray image by pattern matching, and coordinates (x1, y1, z1) of the tip position of the ultrasonic probe 320 from each extracted component. ) To get.
  • the acquisition unit 151 acquires the coordinates of the ultrasonic coordinate system corresponding to the position where the X-ray image was taken. That is, the acquisition unit 151 acquires the coordinates (x2, y2, z2) acquired by the position sensor 352 at the position where the X-ray image is taken. As a result, the acquisition unit 151 acquires position information (relative position information) corresponding to the X-ray coordinate system and the ultrasonic coordinate system.
  • the specifying unit 152 specifies a position substantially the same as the position scanned by the ultrasonic probe 320 in the imaging space based on the information on the relative position acquired by the acquiring unit 151.
  • 7B and 7C are diagrams for explaining an example of processing performed by the specifying unit 152 according to the first embodiment. For example, as illustrated in FIG. 7B, the specifying unit 152 sets the coordinates of the scan region of the ultrasonic probe 320 at the time when the position of the asynchronous part is specified by the ultrasonic probe 320 as the ultrasonic probe 320 in the ultrasonic coordinate system.
  • the specifying unit 152 calculates the other vertices in the same manner.
  • the specifying unit 152 calculates the calculated coordinates with coordinates based on the coordinates (x1, y1, z1) of the first tip position of the ultrasonic probe 320 in the X-ray coordinate system as shown in FIG. 7C. To do. That is, the specifying unit 152 calculates a conversion coefficient from the coordinates (x2, y2, z2) of the tip in the ultrasonic coordinate system and the coordinates (x1, y1, z1) of the tip in the X-ray coordinate system. Then, the specifying unit 152 specifies the position of the asynchronous part in the X-ray coordinate system by multiplying each coordinate at the time when the position of the asynchronous part is specified by the calculated conversion coefficient. At this time, the specifying unit 152 calculates a rotation angle, an enlargement ratio, and the like.
  • the display control unit 153 sets the scanning target at the position scanned by the ultrasonic probe 320 to the substantially same position specified by the specifying unit 152 in the X-ray image captured by the X-ray diagnostic apparatus 200.
  • the superimposed image is displayed on the display unit 120.
  • the display control unit 153 has a color tone in which the asynchronous part generated by the ultrasonic diagnostic apparatus 300 is different from the position specified by the specifying unit 152 in the X-ray image referred to by the doctor to place the electrode.
  • the displayed superimposed image is further superimposed and displayed on the display unit 120.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a display image displayed under the control of the display control unit 153 according to the first embodiment.
  • the display control unit 153 causes the display unit 120 to display a display image in which an ultrasound image indicating the position of the asynchronous part is superimposed on the X-ray image.
  • the doctor can grasp
  • the ultrasonic probe 320 when acquiring the position information of the ultrasonic probe 320 in the X-ray coordinate system, the ultrasonic probe 320 is imaged from one direction, and the position information (XYZ three axes) is acquired from the captured image and the imaging conditions. In the above description, the coordinate information is acquired. However, the embodiment is not limited to this, and various embodiments can be applied.
  • the ultrasonic probe 320 may be imaged from two directions.
  • the acquisition unit 151 determines the relative position based on the X-ray image of the ultrasonic probe 320 taken from two directions by the X-ray diagnostic apparatus 200 and the position information of the ultrasonic probe 320 in the scanning space. Get information.
  • the acquisition unit 151 acquires XYZ three-axis coordinates from two X-ray images. That is, the acquisition unit 151 calculates the coordinate of the third axis using the biaxial coordinate information obtained from each of the two images.
  • the acquisition unit can determine the height of the bed by imaging the ultrasonic probe 320 from two directions by the X-ray diagnostic apparatus 200.
  • volume data of the ultrasonic probe 320 may be collected, and coordinate information of the three axes XYZ of the ultrasonic probe 320 may be acquired from the collected volume data.
  • the acquisition unit 151 is based on the three-dimensional data of the ultrasound probe 320 generated by being imaged from multiple directions by the X-ray diagnostic apparatus 200 and the position information of the ultrasound probe 320 in the scanning space. To obtain the relative position information.
  • a substance that can be scanned by the ultrasonic probe 320 may be embedded in, for example, a bed and used.
  • the acquisition unit 151 is based on an object that can be scanned by the ultrasonic probe 320 that is installed in advance at a predetermined position on the bed of the X-ray diagnostic apparatus 300 and position information of the ultrasonic probe 320 in the scanning space. To obtain the relative position information. That is, alignment is performed using the coordinates of the position where the scanable object is placed in the X-ray coordinate system and the ultrasonic coordinate system when the object is scanned.
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a processing procedure performed by the image processing apparatus 100 according to the first embodiment.
  • FIG. 9 includes processing executed by the X-ray diagnostic apparatus 200 and the ultrasonic diagnostic apparatus 300.
  • the X-ray diagnostic apparatus 200 acquires an X-ray image of the ultrasonic probe 320 (step S101). Then, the acquisition unit 151 specifies the coordinates of the tip of the ultrasonic probe 320 in the X-ray coordinate system (step S102).
  • the acquisition unit 151 specifies the coordinates of the tip of the ultrasonic probe 320 in the ultrasonic coordinate system (step S103). Thereafter, in the ultrasonic diagnostic apparatus 300, ultrasonic images for specifying the position of the asynchronous part are collected (step S104), and the asynchronous part is specified.
  • the specifying unit 152 specifies the coordinates of the site of interest (asynchronous site) in the ultrasonic coordinate system (step S105). Thereafter, the specifying unit 152 calculates a conversion coefficient from the coordinates of the ultrasonic probe 320 in the X-ray coordinate system and the coordinates of the tip of the ultrasonic probe 320 in the ultrasonic coordinate system (step S106).
  • the specifying unit 152 converts the coordinates of the site of interest (asynchronous site) in the ultrasonic coordinate system into coordinates in the X-ray coordinate system using the calculated conversion coefficient (step S107). Thereafter, the display control unit 153 displays the superimposed image in which the ultrasonic image indicating the asynchronous part is superimposed at the position of the asynchronous part on the X-ray image (step S108), and the process is ended.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the procedure of the surgeon using the image processing apparatus 100 according to the first embodiment.
  • the surgeon places the ultrasonic probe 320 on the bed of the X-ray diagnostic apparatus 200 (step S201).
  • the surgeon operates the X-ray diagnostic apparatus 200 to collect X-ray images of the ultrasonic probe 320 placed on the bed (Step S202).
  • the surgeon operates the image processing apparatus 100 to specify the position i of the tip of the ultrasonic probe 320 in the X-ray coordinate system using the collected X-ray image (step S203).
  • the surgeon specifies in advance the position of the ultrasonic probe 320 in the X-ray coordinate system at the stage of preparation before surgery.
  • the subject enters the room and lies on the bed of the X-ray diagnostic apparatus (step S204), and the operator scans the ultrasound probe 320 to An image of the lesion site is collected (step S205). Then, the surgeon operates the ultrasonic diagnostic apparatus 200 to identify the position ii of the ultrasonic image in the ultrasonic coordinate system (step S206), and the position iii of the tip of the ultrasonic probe 320 in the ultrasonic coordinate system. Is identified. (Step S207).
  • the surgeon operates the image processing apparatus 100 to compare the position i specified in the pre-operative preparation stage with the position iii, and sets the position ii of the ultrasonic image of the lesion site to the X-ray coordinate system.
  • the conversion coefficient to be converted into (1) is calculated (step S208). As a result, the position of the ultrasonic image and the position of the X-ray image can be aligned.
  • the image processing apparatus 100 rotates and enlarges the ultrasonic image according to the conversion coefficient, displays the image superimposed on the X-ray image (step S209), and the surgeon displays the displayed X-ray image.
  • the lesion site is treated while viewing the (+ ultrasonic image) (step S210). After the procedure is completed, the subject leaves the room and treatment ends.
  • the acquisition unit 151 scans the ultrasound probe 320 with respect to the imaging space in which the subject P is imaged by the X-ray diagnostic apparatus 200 and the subject P. Information on the relative position with respect to the scanning space is acquired. Then, the specifying unit 152 specifies substantially the same position as the position scanned by the ultrasonic probe 320 in the imaging space based on the relative position information acquired by the acquiring unit 151.
  • the acquisition unit 151 acquires relative position information based on the X-ray image captured by the X-ray diagnostic apparatus 200.
  • the image processing apparatus 100 can automatically and accurately specify an asynchronous part on the X-ray image, and can easily obtain accurate position information of the asynchronous part on the X-ray image. enable. As a result, the image processing apparatus 100 makes it possible to accurately perform electrode placement.
  • the acquisition unit 151 includes a predetermined object depicted in an X-ray image captured by the X-ray diagnostic apparatus 200 or an ultrasonic image scanned by the ultrasonic probe 320, and Based on the position information of the ultrasonic probe 320 in the scanning space, information on the relative position is acquired. Therefore, the image processing apparatus 100 according to the first embodiment can perform alignment automatically only by photographing an image, and accurate position information of an asynchronous part in an X-ray image without taking time and effort. Makes it easy to get.
  • the acquisition unit 151 is placed on the bed of the X-ray diagnostic apparatus 200 and the X-ray image of the ultrasonic probe 320 taken from one direction, and the X-ray diagnostic apparatus 200.
  • the information on the relative position is acquired based on the height information of the bed of the and the position information of the ultrasonic probe 320 in the scanning space. Therefore, the image processing apparatus 100 according to the first embodiment can easily acquire the relative position.
  • the acquisition unit 151 is based on the X-ray image of the ultrasound probe imaged from the two directions by the X-ray diagnostic apparatus 200 and the position information of the ultrasound probe 320 in the scanning space. To obtain the relative position information. Therefore, the image processing apparatus 100 according to the first embodiment can easily acquire the relative position without limiting the location of the ultrasonic probe 320 on the bed.
  • the acquisition unit 151 includes the three-dimensional data of the ultrasonic probe 320 generated by being imaged from multiple directions by the X-ray diagnostic apparatus 200 and the ultrasonic probe 320 in the scanning space.
  • the relative position information is acquired based on the position information. Since the three-dimensional data is generated based on the image data obtained from the X-ray diagnostic apparatus 200, there is sufficient information for converting the position of the ultrasonic probe in the three-dimensional data into the X-ray coordinate system. is doing. Therefore, the image processing apparatus 100 according to the first embodiment can acquire more detailed position information.
  • the acquisition unit 151 includes an object that can be scanned by the ultrasonic probe 320 that is installed in advance at a predetermined position of the bed of the X-ray diagnostic apparatus 200 and the ultrasonic probe 320 in the scanning space.
  • the relative position information is acquired based on the position information. Therefore, the image processing apparatus 100 according to the first embodiment obtains the information on the relative position by performing a slight scan in addition to the scan of the ultrasonic probe 320 for specifying the asynchronous part without taking an X-ray image in advance. Can be acquired.
  • a position sensor is installed at a predetermined position of the X-ray diagnostic apparatus 200.
  • the position of the position sensor is in a magnetic field generated by the transmitter 351, and a position where other parts made of metal are not nearby is preferable.
  • the specifying unit 152 calculates a conversion coefficient from the coordinates of the ultrasonic coordinate system acquired by the newly installed position sensor and the coordinates in the known X-ray coordinate system, and uses the calculated conversion coefficient. , Locate.
  • a jig may be used.
  • the acquisition unit 151 determines the relative position based on the fixed field of the ultrasonic probe 320 provided at a predetermined position of the X-ray diagnostic apparatus 200 and the position information of the ultrasonic probe 320 in the scanning space. Get information.
  • the jig refers to a tool for fixing the ultrasonic probe 320.
  • a fixed field for fixing the ultrasonic probe 320 to a predetermined place of the X-ray diagnostic apparatus 200 is newly provided. And before performing alignment, the ultrasonic probe 320 is fixed to a fixed field, and the coordinates of the ultrasonic probe 320 in the ultrasonic coordinate system at that time are acquired.
  • the specifying unit 152 calculates a conversion coefficient from the acquired coordinates and the coordinates of the fixed field, and specifies the position using the calculated conversion coefficient.
  • the positional information of the ultrasonic probe 320 in the scanning space is determined by the relative positional relationship between the control device 353 and the ultrasonic probe 320, when using a jig, if the position of the control device 353 is unchanged, the ultrasonic wave
  • the coordinates of the ultrasonic probe 320 in the coordinate system are always the same.
  • the position of the control device 353 can be fixed using this, the coordinates of the ultrasonic probe 320 in the ultrasonic coordinate system acquired in the past can be used.
  • the X-ray diagnostic apparatus 200 may include the image processing apparatus 100 described above. That is, the system control unit 221 of the X-ray diagnostic apparatus 200 may include the acquisition unit 151, the specification unit 152, and the display control unit 153 described above, and execute the above-described processing.

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Abstract

　実施形態の画像処理装置（１００）は、取得部（１５１）と、特定部（１５２）とを備える。取得部（１５１）は、Ｘ線診断装置によって被検体が撮影される撮影空間と、被検体に対して超音波プローブが走査される走査空間との相対位置の情報を取得する。そして、特定部（１５２）は、取得部（１５１）によって取得された相対位置の情報に基づいて、撮影空間における超音波プローブによって走査された位置と略同一位置を特定する。ここで、取得部（１５１）は、Ｘ線診断装置によって撮影されたＸ線画像に基づいて、相対位置の情報を取得する。

Description

画像処理装置、Ｘ線診断装置及び位置合わせ方法
　本発明の実施形態は、画像処理装置、Ｘ線診断装置及び位置合わせ方法に関する。
　従来、心不全治療のひとつとして心臓再同期医療法(Cardiac　Resynchronization　Therapy,　ＣＲＴ)が知られている。この方法は、例えば、刺激伝導系の異常により、心室を取り巻く心筋へのタイミングが異常になってしまい、左右の心壁が同時に動かず、心室がタイミングよく収縮できず、血液の拍出が不十分になってしまう疾患などの治療に用いられる。
　ＣＲＴは、心臓が同期して収縮するようにするために、心臓の動きが悪い部位（非同期部位：Latest　Activation）に電極を留置する治療法である。具体的には、ＣＲＴは、超音波診断装置によるストレイン解析により非同期部位を特定し、Ｘ線診断装置によって撮影されたＸ線画像を参照しながら非同期部位に最も近い静脈に電極が留置される。
　このように留置された電極が、タイミングよく刺激電位を流すことにより、心筋がタイミングよく収縮して、心室の動きをコントロールする。しかしながら、上述した従来技術においては、Ｘ線画像における非同期部位の正確な位置情報を容易に得ることができない場合があった。
特開２００９－０３９４２９号公報
　本発明が解決しようとする課題は、Ｘ線画像における非同期部位の正確な位置情報を容易に得ることを可能にする画像処理装置、Ｘ線診断装置及び位置合わせ方法を提供することである。
　一実施形態の画像処理装置は、取得手段と、特定手段とを備える。取得手段は、Ｘ線診断装置によって被検体が撮影される撮影空間と、前記被検体に対して超音波プローブが走査される走査空間との相対位置の情報を取得する。特定手段は、前記取得手段によって取得された相対位置の情報に基づいて、前記撮影空間における前記超音波プローブによって走査された位置と略同一位置を特定する。前記取得手段は、前記Ｘ線診断装置によって撮影されたＸ線画像に基づいて、前記相対位置の情報を取得する。
図１は、第１の実施形態に係る画像処理システムの構成の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成の一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係るボリュームデータ処理部による処理結果の一例を示す図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係るボリュームデータ処理部による処理の一例を説明するための図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係るボリュームデータ処理部によって生成される画像の一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態に係る画像処理装置の構成の一例を示す図である。 図７Ａは、第１の実施形態に係る取得部による処理の一例を説明するための図である。 図７Ｂは、第１の実施形態に係る特定部による処理の一例を説明するための図である。 図７Ｃは、第１の実施形態に係る特定部による処理の一例を説明するための図である。 図８は、第１の実施形態に係る表示制御部の制御によって表示される表示画像の一例を示す図である。 図９は、第１の実施形態に係る画像処理装置による処理の手順を示すフローチャートである。 図１０は、第１の実施形態に係る画像処理装置１００を利用した術者の手順を示すフローチャートである。
（第１の実施形態）
　以下、本願に係る画像処理装置の詳細について説明する。なお、第１の実施形態では、本願に係る画像処理装置を含む画像処理システムを一例に挙げて説明する。図１は、第１の実施形態に係る画像処理システムの構成の一例を示す図である。
　図１に示すように、第１の実施形態に係る画像処理システム１は、画像処理装置１００と、Ｘ線診断装置２００と、超音波診断装置３００と、画像保管装置４００とを有する。図１に例示する各装置は、例えば、病院内に設置された院内ＬＡＮ（Local　Area　Network）により、直接的、又は間接的に相互に通信可能な状態となっている。例えば、画像処理システム１にＰＡＣＳ（Picture　Archiving　and　Communication　System）が導入されている場合、各装置は、ＤＩＣＯＭ（Digital　Imaging　and　Communications　in　Medicine）規格に則って、医用画像等を相互に送受信する。
　かかる画像処理システム１においては、Ｘ線診断装置２００及び超音波診断装置３００が、それぞれの技師の操作に応じてＸ線画像及び超音波画像を収集する。そして、画像処理装置１００が、Ｘ線画像に位置合わせされた超音波画像を表示することで、医師は、ＣＲＴにおいて、超音波診断装置で計画した留置位置に正確に電極をおくことが可能となる。
　画像保管装置４００は、医用画像を保管するデータベースである。具体的には、第１の実施形態に係る画像保管装置４００は、Ｘ線診断装置２００から送信されたＸ線画像や、超音波診断装置３００から送信された超音波画像などを記憶部に格納し、これを保管する。すなわち、第１の実施形態に係る画像処理装置１００は、Ｘ線診断装置２００及び超音波診断装置３００から直接画像データを受信する場合でもよく、或いは、画像保管装置４００に一旦保管された画像を取得する場合でもよい。
　まず、第１の実施形態に係るＸ線診断装置２００の構成について説明する。図２は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置２００の構成の一例を示す図である。図２に示すように、第１の実施形態に係るＸ線診断装置２００は、Ｘ線高電圧装置２１１と、Ｘ線管２１２と、Ｘ線絞り装置２１３と、天板２１４と、Ｃアーム２１５と、Ｘ線検出器２１６とを備える。また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置２００は、Ｃアーム回転・移動機構２１７と、天板移動機構２１８と、Ｃアーム・天板機構制御部２１９と、絞り制御部２２０と、システム制御部２２１と、入力部２２２と、表示部２２３とを備える。また、第１の実施形態に係るＸ線診断装置２００は、画像データ生成部２２４と、画像データ記憶部２２５と、画像処理部２２６とを備える。
　Ｘ線高電圧装置２１１は、システム制御部２２１による制御の下、高電圧を発生し、発生した高電圧をＸ線管２１２に供給する。Ｘ線管２１２は、Ｘ線高電圧装置２１１から供給される高電圧を用いて、Ｘ線を発生する。
　Ｘ線絞り装置２１３は、絞り制御部２２０による制御の下、Ｘ線管２１２が発生したＸ線を、被検体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。例えば、Ｘ線絞り装置２１３は、スライド可能な４枚の絞り羽根を有する。Ｘ線絞り装置２１３は、絞り制御部２２０による制御の下、これらの絞り羽根をスライドさせることで、Ｘ線管２１２が発生したＸ線を絞り込んで被検体Ｐに照射させる。天板２１４は、被検体Ｐを載せるベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。なお、被検体Ｐは、Ｘ線診断装置２００に含まれない。
　Ｘ線検出器２１６は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出する。例えば、Ｘ線検出器２１６は、マトリックス状に配列された検出素子を有する。各検出素子は、被検体Ｐを透過したＸ線を電気信号に変換して蓄積し、蓄積した電気信号を画像データ生成部２２４に送信する。
　Ｃアーム２１５は、Ｘ線管２１２、Ｘ線絞り装置２１３及びＸ線検出器２１６を保持する。Ｘ線管２１２及びＸ線絞り装置２１３とＸ線検出器２１６とは、Ｃアーム２１５により被検体Ｐを挟んで対向するように配置される。
　Ｃアーム回転・移動機構２１７は、Ｃアーム２１５を回転及び移動させるための機構であり、天板移動機構２１８は、天板２１４を移動させるための機構である。Ｃアーム・天板機構制御部２１９は、システム制御部２２１による制御の下、Ｃアーム回転・移動機構２１７及び天板移動機構２１８を制御することで、Ｃアーム２１５の回転や移動、天板２１４の移動を調整する。絞り制御部２２０は、システム制御部２２１による制御の下、Ｘ線絞り装置２１３が有する絞り羽根の開度を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。
　画像データ生成部２２４は、Ｘ線検出器２１６によってＸ線から変換された電気信号を用いて画像データを生成し、生成した画像データを画像データ記憶部２２５に格納する。例えば、画像データ生成部２２４は、Ｘ線検出器２１６から受信した電気信号に対して、電流・電圧変換やＡ（Analog）／Ｄ（Digital）変換、パラレル・シリアル変換を行い、画像データを生成する。
　画像データ記憶部２２５は、画像データ生成部２２４によって生成された画像データを記憶する。画像処理部２２６は、画像データ記憶部２２５が記憶する画像データに対して各種画像処理を行う。画像処理部２２６による画像処理については後に詳述する。
　入力部２２２は、Ｘ線診断装置２００を操作する医師や技師などの操作者から各種指示を受け付ける。例えば、入力部２２２は、マウス、キーボード、ボタン、トラックボール、ジョイスティックなどを有する。入力部２２２は、操作者から受け付けた指示を、システム制御部２２１に転送する。例えば、入力部２２２は、Ｘ線診断装置２００の電源をＯＮの状態にするための指示を受付ける。
　表示部２２３は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical　User　Interface）や、画像データ記憶部２２５が記憶する画像データなどを表示する。例えば、表示部２２３は、モニタを有する。なお、表示部２２３は、複数のモニタを有してもよい。
　システム制御部２２１は、Ｘ線診断装置２００全体の動作を制御する。例えば、システム制御部２２１は、入力部２２２から転送された操作者の指示に従ってＸ線高電圧装置２１１を制御し、Ｘ線管２１２に供給する電圧を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量やＯＮ／ＯＦＦを制御する。また、例えば、システム制御部２２１は、操作者の指示に従ってＣアーム・天板機構制御部２１９を制御し、Ｃアーム２１５の回転や移動、天板２１４の移動を調整する。また、例えば、システム制御部２２１は、操作者の指示に従って絞り制御部２２０を制御し、Ｘ線絞り装置２１３が有する絞り羽根の開度を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。
　また、システム制御部２２１は、操作者の指示に従って、画像データ生成部２２４による画像データ生成処理や、画像処理部２２６による画像処理、あるいは解析処理などを制御する。また、システム制御部２２１は、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩや画像データ記憶部２２５が記憶する画像などを、表示部２２３のモニタに表示するように制御する。
　次に、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成について、図３を用いて説明する。図３は、第１の実施形態に係る超音波診断装置３００の構成を説明するための図である。図３に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置３００は、装置本体３１０と、超音波プローブ３２０と、入力装置３３０と、モニタ３４０と、トランスミッター３５１と、位置センサー３５２と、制御装置３５３と、心電計３６０とを有する。
　超音波プローブ３２０は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体３１０が有する送受信部３１１から供給される駆動信号に基づき超音波を発生し、さらに、被検体Ｐからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ３２０は、圧電振動子に設けられる整合層と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材などを有する。例えば、超音波プローブ３２０は、セクタ型、リニア型又はコンベックス型などの超音波プローブである。
　超音波プローブ３２０から被検体Ｐに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Ｐの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射され、反射波信号として超音波プローブ３２０が有する複数の圧電振動子にて受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが移動している血流や心臓壁などの表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
　なお、本実施形態は、１次元超音波プローブの複数の圧電振動子を機械的に揺動する超音波プローブ３２０や複数の圧電振動子が格子状に２次元で配置された２次元超音波プローブである超音波プローブ３２０により、被検体Ｐを３次元でスキャンする。
　入力装置３３０は、トラックボール、スイッチ、ボタン、タッチコマンドスクリーンなどを有し、超音波診断装置３００の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体３１０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。
　モニタ３４０は、超音波診断装置３００の操作者が入力装置３３０を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical　User　Interface）を表示したり、装置本体３１０において生成された超音波画像とＸ線ＣＴ画像などとを並列表示したりする。
　トランスミッター３５１は、基準信号を送信する。具体的には、トランスミッター３５１は、任意の位置に配置され、自装置を中心として外側に向かって磁場を形成する。位置センサー３５２は、基準信号を受信することにより、３次元空間上の位置情報を取得する。具体的には、位置センサー３５２は、超音波プローブ３２０の表面に装着され、トランスミッター３５１によって形成された３次元の磁場を検出して、検出した磁場の情報を信号に変換して、制御装置３５３に出力する。心電計３６０は、装置本体３１０と接続され、超音波走査が行なわれる被検体Ｐの心電図（ＥＣＧ：　Electrocardiogram）を取得する。心電計３６０は、取得した心電図を装置本体３１０に送信する。
　制御装置３５３は、位置センサー３５２から受信した信号に基づいて、トランスミッター３５１を原点とする空間における位置センサー３５２の座標及び向きを算出し、算出した座標及び向きを後述する装置本体３１０の制御部３１６に出力する。なお、被検体Ｐの診断は、超音波プローブ３２０に装着された位置センサー３５２が、トランスミッター３５１の磁場を正確に検出することが可能な磁場エリア内で行われる。なお、本実施形態においては、位置情報を取得するセンサーとして磁気センサーを用いる場合について説明するが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、磁気センサーの代わりに、赤外線センサーや、光学センサー、カメラなどを用いる場合であってもよい。
　装置本体３１０は、超音波プローブ３２０が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置であり、図３に示すように、送受信部３１１と、Ｂモード処理部３１２と、ドプラ処理部３１３と、画像生成部３１４と、画像メモリ３１５と、制御部３１６と、内部記憶部３１７と、インターフェース部３１８と、ボリュームデータ処理部３１９とを有する。
　送受信部３１１は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波プローブ３２０に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、遅延回路は、超音波プローブ３２０から発生される超音波をビーム状に集束して送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ３２０に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。
　また、送受信部３１１は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などを有し、超音波プローブ３２０が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行ない、Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行なって反射波データを生成する。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。
　このように、送受信部３１１は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、送受信部３１１は、後述する制御部３１６の制御により、遅延情報、送信周波数、送信駆動電圧、開口素子数などを瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更においては、瞬時に値を切り替えることが可能であるリニアアンプ型の発振回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。また、送受信部３１１は、１フレームもしくはレートごとに、異なる波形を送信して受信することも可能である。
　Ｂモード処理部３１２は、送受信部３１１からゲイン補正処理、Ａ／Ｄ変換処理および加算処理が行なわれた処理済み反射波信号である反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ（Ｂモードデータ）を生成する。　
　ドプラ処理部３１３は、送受信部３１１から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。
　画像生成部３１４は、Ｂモード処理部３１２が生成したＢモードデータや、ドプラ処理部３１３が生成したドプラデータから、超音波画像を生成する。具体的には、画像生成部３１４は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなどに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換（スキャンコンバート）することで、Ｂモードデータやドプラデータから表示用の超音波画像（Ｂモード画像やドプラ画像）を生成する。
　画像メモリ３１５は、画像生成部３１４によって生成された造影像や組織像などの画像データを記憶する。また、画像メモリ３１５は、後述する画像生成部３１４による処理結果を記憶する。さらに、画像メモリ３１５は、送受信部３１１を経た直後の出力信号（ＲＦ：Radio　Frequency）や画像の輝度信号、種々の生データ、ネットワークを介して取得した画像データなどを必要に応じて記憶する。画像メモリ３１５が記憶する画像データのデータ形式は、後述する制御部３１６によりモニタ３４０に表示されるビデオフォーマット変換後のデータ形式であっても、Ｂモード処理部３１２及びドプラ処理部３１３によって生成されたＲａｗデータである座標変換前のデータ形式でもよい。
　制御部３１６は、超音波診断装置３００における処理全体を制御する。具体的には、制御部３１６は、入力装置３３０を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部３１７から読込んだ各種制御プログラムおよび各種設定情報に基づき、送受信部３１１、Ｂモード処理部３１２、ドプラ処理部３１３および画像生成部３１４の処理を制御したり、画像メモリ３１５が記憶する超音波画像などをモニタ３４０にて表示するように制御したりする。また、制御部３１６は、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital　Imaging　and　Communications　in　Medicine）規格に則って、他のモダリティ（例えば、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置など）の３次元画像データ（ボリュームデータ）を、ネットワークを介して送受信する。
　内部記憶部３１７は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルなどの各種データを記憶する。さらに、内部記憶部３１７は、必要に応じて、画像メモリ３１５が記憶する画像の保管などにも使用される。
　インターフェース部３１８は、入力装置３３０、制御装置３５３と装置本体３１０との間での各種情報のやり取りを制御するインターフェースである。例えは、インターフェース部３１８は、制御部３１６に対する制御装置３５３が取得した位置情報の転送を制御する。
　ボリュームデータ処理部３１９は、ストレイン解析に係る各種処理を実行する。具体的には、３Ｄ　Ｗａｌｌ　Ｍｏｔｉｏｎ　Ｔｒａｃｋｉｎｇにより、心臓における興奮伝播の様相が描出された画像を生成する。ここで、第１の実施形態に係る超音波診断装置３００は、まず、被検体Ｐの心臓のボリュームデータを生成する。一例を挙げると、第１の実施形態に係る超音波診断装置３００は、被検体Ｐの心臓の左心室（ＬＶ：Left　Ventricular）を１心拍以上の期間にわたり時系列に沿って撮影した複数のボリュームデータ（ボリュームデータ群）を生成する。
　ボリュームデータ処理部３１９は、被検体Ｐの心臓を超音波で３次元走査することで生成された時系列に沿ったボリュームデータ群それぞれから、心壁の運動に関する運動情報を生成する。具体的には、ボリュームデータ処理部３１９は、ボリュームデータ間のパターンマッチングにより、運動情報を生成する。より具体的には、ボリュームデータ処理部３１９は、各ボリュームデータに描出された心筋組織に設定された追跡点をスペックルパターンに基づいて追跡することで、各追跡点の移動ベクトルを算出する。そして、ボリュームデータ処理部３１９は、各追跡点の移動ベクトルを用いて、局所的な心筋の動きを示す運動情報を生成する。換言すると、ボリュームデータ処理部３１９は、３次元のスペックルトラッキングを行なって、運動情報を生成する。一例を挙げると、ボリュームデータ処理部３１９は、運動情報として、心臓組織の局所的な面積の変化率を生成する。
　図４は、第１の実施形態に係るボリュームデータ処理部３１９による処理結果の一例を示す図である。例えば、ボリュームデータ処理部３１９は、図４の左側に示すように、Polar-map像に対して、特異領域を「時相保持型の表示方法」により重畳させた重畳画像を生成することができる。なお、図４に示す「ant-sept」は、前壁中隔であり、「ant」は、前壁であり、「lat」は、側壁であり、「post」は、後壁であり、「inf」は、下壁であり、「sept」は、中隔である。
　また、ボリュームデータ処理部３１９は、図４の下側に示すように、時相保持型の重畳画像とともに、心電波形と、１６分画ごとの平均運動情報（平均面積変化率）の時間変化曲線のグラフとを合成することもできる。図４では、１６分画それぞれの平均面積変化率の時間変化曲線を実線で示している。ただし、実際には、ボリュームデータ処理部３１９は、各平均運動情報の時間変化曲線がどの分画に対応するものであるか判別可能なように、１６分画それぞれの平均運動情報の時間変化曲線を分画ごとに割り当てられた色調で着色する。
　また、ボリュームデータ処理部３１９は、ボリュームデータから、短軸断面や、長軸断面の複数のＭＰＲ画像を生成する。図４に示す一例では、ボリュームデータ処理部３１９は、領域Ａにおいて、心尖部四腔像の左心室心壁上に、特異領域を時相保持型で重畳させた画像を配置した合成画像を生成している。また、図４に示す一例では、ボリュームデータ処理部３１９は、領域Ｂにおいて、心尖部二腔像の左心室心壁上に、特異領域を時相保持型で重畳させた画像を配置した合成画像を生成している。　
　また、図４に示す一例では、ボリュームデータ処理部３１９は、領域Ｃ３において、心尖部に近い短軸断面画像の左心室心壁上に、特異領域を時相保持型で重畳させた画像を配置した合成画像を生成している。また、図４に示す一例では、ボリュームデータ処理部３１９は、領域Ｃ５において、心尖部と心基部との中間に位置する短軸断面画像の左心室心壁上に、特異領域を時相保持型で重畳させた画像を配置した合成画像を生成している。また、図４に示す一例では、ボリュームデータ処理部３１９は、領域Ｃ７において、心基部に近い短軸断面画像の左心室心壁上に、特異領域を時相保持型で重畳させた画像を配置した合成画像を生成している。　
　なお、図４に示す一例では、カラーバー及び心電波形とともに、各種の運動情報の値がテーブルとして表示されている。図４に示すＥＤＶは、拡張末期（ＥＤ:　end　diastole）時相での心内腔の体積である。図４に示す一例では、ＥＤＶが「１５６．０１ｍＬ」であり、拡張末期（基準時相）の時間が「０ｍｓｅｃ」であることが示されている。また、図４に示すＥＳＶは、収縮末期（ＥＳ：end　systole）時相での心内腔の体積である。図４に示す一例では、ＥＳＶが「１０９．２０ｍＬ」であり、収縮末期の時間が「４２２ｍｓｅｃ」であることが示されている。　
　また、図４に示すＥＦは、ＥＤＶ及びＥＳＶから定義される駆出率である。図４に示す一例では、ＥＦが「３０．０１％」であることが示されている。また、図４に示す「１．０５×ＭＶ」は、心筋の体積（ＭＶ）に平均的な心筋密度値である「１．０５ｇ／ｍＬ」を乗算することで求められる「心筋重量（ｇ）」である。図４に示す一例では、「１．０５×ＭＶ」が「１４０．６６ｇ」であることが示されている。また、図４に示す一例では、「１４０．６６ｇ」が左心室の心筋の体積から推定されたものであることを表す「ｅｓｔ．ＬＶ　ＭＡＳＳ」が示されている。
　ボリュームデータ処理部３１９は、運動情報として、局所的な面積の変化率（Area　change）の時間変化率（Area　change　rate）を算出しても良い。すなわち、ボリュームデータ処理部３１９は、局所的な面積の変化率の時間微分値を推定することで、面積変化率の時間変化率を算出しても良い。かかる場合には、ボリュームデータ処理部３１９は、図５Ａに示すように、所定の値を閾値として、閾値に到達した時刻ごとに色を割り当てるように重畳画像の色調を変化させる。なお、図５Ａは、第１の実施形態に係るボリュームデータ処理部３１９による処理の一例を説明するための図である。
　図５Ｂは、第１の実施形態に係るボリュームデータ処理部３１９によって生成される画像の一例を示す図である。ここで、図５Ｂにおいては、心臓における興奮伝播の様相が描出された画像を示す。具体的には、図５Ｂにおいては、ＮＯＭＡＬ（健常）及びＣＬＢＢＢ（完全左脚ブロック）について、サーフェスレンダリング画像に色調を重畳した重畳画像と、Polar-map像に対して色調を重畳させた重畳画像とを示す。ここで、ＣＬＢＢＢにおいて、非同期部位（Ｌａｔｅｓｔ　Ｓｉｔｅ）が示されている。
　ＣＲＴにおいては、図５Ｂに示す重畳画像から非同期部位を特定し、造影剤を用いたＸ線画像を参照して、非同期部位に最も近い静脈に電極（ペーシングリード：Pacing　Lead）が留置される。このとき、Ｘ線画像においては、非同期部位の正確な位置が示されているわけではないため、医師は、勘と経験を頼りに手技を行う場合もあり、誤った位置に電極を留置してしまう場合もある。そこで、本実施形態に係る画像処理装置１００では、Ｘ線画像における非同期部位に超音波の重畳画像を重畳して表示させることで、電極を正確に留置させることを可能とするとともに、その位置合わせを自動で行わせる。
　図６は、第１の実施形態に係る画像処理装置１００の構成の一例を示す図である。図６に示すように、画像処理装置１００は、入力部１１０と、表示部１２０と、通信部１３０と、記憶部１４０と、制御部１５０とを有する。例えば、画像処理装置１００は、ワークステーションや、任意のパーソナルコンピュータなどであり、Ｘ線診断装置２００や、超音波診断装置３００、画像保管装置４００などとネットワークを介して接続される。
　入力部１１０は、マウス、キーボード、トラックボール等であり、画像処理装置１００に対する各種操作の入力を操作者（例えば、読影医など）から受け付ける。具体的には、入力部１１０は、Ｘ線画像や、超音波画像を取得するための情報の入力などを受け付ける。また、入力部１１０は、Ｘ線画像と、超音波画像などとの位置合わせに係る各種操作を操作者（術者など）から受け付ける。
　表示部１２０は、モニタとしての液晶パネル等であり、各種情報を表示する。具体的には、表示部１２０は、操作者から各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical　User　Interface）や、後述する制御部１５０による処理結果となるＸ線画像と超音波画像との重畳画像を表示する。通信部１３０は、ＮＩＣ（Network　Interface　Card）等であり、他の装置との間で通信を行う。
　記憶部１４０は、例えば、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、フラッシュメモリ（Flash　Memory）等の半導体メモリ素子、又は、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置などであり、Ｘ線画像や、超音波画像などを記憶する。
　制御部１５０は、例えば、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）やＭＰＵ（Micro　Processing　Unit）等の電子回路、ＡＳＩＣ（Application　Specific　Integrated　Circuit）やＦＰＧＡ（Field　Programmable　Gate　Array）等の集積回路であり、画像処理装置１００の全体制御を行なう。
　また、制御部１５０は、図６に示すように、例えば、取得部１５１と、特定部１５２と、表示制御部１５３とを有する。取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００によって被検体Ｐが撮影される撮影空間と、被検体Ｐに対して超音波プローブ３２０が走査される走査空間との相対位置の情報を取得する。具体的には、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００によって撮影されたＸ線画像、又は超音波プローブ３２０によって走査された超音波画像に描出された所定の物体と、走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報とに基づいて、相対位置の情報を取得する。より具体的には、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００の寝台上に載置され、１方向から撮影された超音波プローブ３２０のＸ線画像と、走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報とに基づいて、相対位置の情報を取得する。
　図７Ａは、第１の実施形態に係る取得部１５１による処理の一例を説明するための図である。図７Ａについては、Ｘ線診断装置２００による超音波プローブ３２０の撮影を示す。例えば、取得部１５１は、図７Ａに示すように、寝台に載置された超音波プローブ３２０が１方向から撮影されたＸ線画像と、そのときの撮影条件の情報を取得する。ここで、取得部１５１は、撮影条件として、超音波プローブ３２０が撮影されたときのアームの保持装置の天井走行位置や、寝台の高さ、ＳＩＤ（Ｘ線源受像面間距離）、ＦＯＶ（視野サイズ）などを取得する。
　そして、取得部１５１は、取得したＸ線画像に描出された超音波プローブ３２０の位置と撮影条件とから、Ｘ線画像の撮影空間における超音波プローブ３２０の位置情報（座標）を取得する。以下、Ｘ線画像の撮影空間における座標をＸ線座標系と記す。例えば、取得部１５１は、図７Ａに示すように、Ｘ線座標系における超音波プローブ３２０の先端位置の座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を取得する。ここで、取得部１５１は、例えば、Ｘ線画像に描出された圧電振動子や基板などをパターンマッチングにより抽出し、抽出した各部品から超音波プローブ３２０の先端位置の座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を取得する。
　次に、取得部１５１は、Ｘ線画像が撮影された位置に対応する超音波座標系の座標を取得する。すなわち、取得部１５１は、Ｘ線画像が撮影された位置において、位置センサー３５２によって取得された座標（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を取得する。これにより、取得部１５１は、Ｘ線座標系と超音波座標系との対応する位置情報（相対位置の情報）を取得することとなる。
　図６に戻って、特定部１５２は、取得部１５１によって取得された相対位置の情報に基づいて、撮影空間における超音波プローブ３２０によって走査された位置と略同一位置を特定する。図７Ｂ及び図７Ｃは、第１の実施形態に係る特定部１５２による処理の一例を説明するための図である。例えば、特定部１５２は、図７Ｂに示すように、超音波プローブ３２０によって非同期部位の位置が特定された時点での超音波プローブ３２０のスキャン領域の座標を、超音波座標系における超音波プローブ３２０の先端の座標（ｘ２，ｙ２，ｚ２）を基準とした座標（ｘ２＋ａ，ｙ２＋ｂ，ｚ２＋ｃ）、（ｘ２＋ｄ，ｙ２＋ｅ，ｚ２＋ｆ）、（ｘ２＋ｇ，ｙ２＋ｈ，ｚ２＋ｉ）として算出する。また、特定部１５２は、その他の頂点についても同様に算出する。
　そして、特定部１５２は、算出した各座標について、図７Ｃに示すように、Ｘ線座標系における超音波プローブ３２０の最初の先端位置の座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）を基準とした座標で算出する。すなわち、特定部１５２は、超音波座標系における先端の座標（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と、Ｘ線座標系における先端の座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）とから変換係数を算出する。そして、特定部１５２は、非同期部位の位置が特定された時点での各座標に対して、算出した変換係数を掛けることにより、Ｘ線座標系における非同期部位の位置を特定する。このとき、特定部１５２は、回転角度や拡大率なども算出することとなる。
　図６に戻って、表示制御部１５３は、Ｘ線診断装置２００によって撮影されたＸ線画像における特定部１５２によって特定された略同一位置に、超音波プローブ３２０によって走査された位置の走査対象を重畳した重畳画像を表示部１２０にて表示させる。具体的には、表示制御部１５３は、医師が電極を留置するために参照するＸ線画像における特定部１５２によって特定された位置に、超音波診断装置３００によって生成された非同期部位が異なる色調で示された重畳画像をさらに重畳させて表示部１２０に表示させる。
　図８は、第１の実施形態に係る表示制御部１５３の制御によって表示される表示画像の一例を示す図である。例えば、表示制御部１５３は、図８に示すように、表示部１２０にＸ線画像の上に非同期部位の位置を示す超音波画像を重畳させた表示画像を表示させる。これにより、医師は、Ｘ線画像における非同期部位の正確な位置を把握することができ、電極を正確な位置に留置することが可能になる。
　上記した例では、Ｘ線座標系における超音波プローブ３２０の位置情報を取得する場合に、超音波プローブ３２０を１方向から撮影し、撮影した画像と、撮影条件とから位置情報（ＸＹＺの３軸の座標情報）を取得する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、種々の実施形態を適用することができる。
　例えば、超音波プローブ３２０を２方向から撮影してもよい。かかる場合には、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００によって２方向から撮影された超音波プローブ３２０のＸ線画像と、走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報とに基づいて、相対位置の情報を取得する。具体的には、取得部１５１は、２枚のＸ線画像からＸＹＺの３軸の座標を取得する。すなわち、取得部１５１は、２枚の画像それぞれから得られる２軸の座標情報を用いて３軸目の座標を算出する。ここで、例えば、取得手段は、Ｘ線診断装置２００によって２方向から超音波プローブ３２０を撮影することによって寝台の高さを割り出すことも可能である。
　また、例えば、超音波プローブ３２０のボリュームデータを収集して、収集したボリュームデータから超音波プローブ３２０のＸＹＺの３軸の座標情報を取得してもよい。かかる場合には、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００によって多方向から撮影されることで生成された超音波プローブ３２０の３次元データと、走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報とに基づいて、相対位置の情報を取得する。
　また、例えば、超音波プローブ３２０にスキャンされうる物質を、例えば、寝台に埋め込んでおき、それを用いてもよい。かかる場合には、取得部１５１は、Ｘ線診断装置３００の寝台の所定の位置に予め設置された超音波プローブ３２０によって走査可能な物体と、走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報とに基づいて、相対位置の情報を取得する。すなわち、Ｘ線座標系での走査可能な物体を設置した位置の座標と、当該物体をスキャンした際の超音波座標系とを用いて、位置合わせを実行する。
　次に、第１の実施形態に係る画像処理装置１００の処理の手順について説明する。図９は、第１の実施形態に係る画像処理装置１００による処理の手順を示すフローチャートである。なお、図９においては、画像処理装置１００によって実行される処理に加えて、Ｘ線診断装置２００及び超音波診断装置３００によって実行される処理も含む。
　図９に示すように、第１の実施形態に係る画像処理装置１００においては、Ｘ線診断装置２００が、超音波プローブ３２０のＸ線画像を取得する（ステップＳ１０１）。そして、取得部１５１は、Ｘ線座標系における超音波プローブ３２０の先端の座標を特定する（ステップＳ１０２）。
　さらに、取得部１５１は、超音波座標系における超音波プローブ３２０の先端の座標を特定する（ステップＳ１０３）。その後、超音波診断装置３００において、非同期部位の位置を特定するための超音波画像が収集され（ステップＳ１０４）、非同期部位が特定される。
　そして、特定部１５２は、超音波座標系における関心部位（非同期部位）の座標を特定する（ステップＳ１０５）。その後、特定部１５２は、Ｘ線座標系における超音波プローブ３２０の座標と、超音波座標系における超音波プローブ３２０の先端の座標とから、変換係数を算出する（ステップＳ１０６）。
　続いて、特定部１５２は、算出した変換係数を用いて、超音波座標系における関心部位（非同期部位）の座標をＸ線座標系における座標に変換する（ステップＳ１０７）。その後、表示制御部１５３が、Ｘ線画像上における非同期部位の位置に、非同期部位を示す超音波画像を重畳させた重畳画像を表示させて（ステップＳ１０８）、処理を終了する。
　図９においては、画像処理装置１００の処理の手順について説明した。次に、本願に係る画像処理装置１００を用いた術者のワークフローについて、図１０を用いた説明する。すなわち、図１０においては、術者が実行する処理と、術者が入力部１１０を介して入力した操作に応じて画像処理装置１００が実行する処理と、術者がＸ線診断装置２００及び超音波診断装置３００を操作することで実行される処理とを含む。図１０は、第１の実施形態に係る画像処理装置１００を利用した術者の手順を示すフローチャートである。まず、術前の準備として、術者は、Ｘ線診断装置２００の寝台に超音波プローブ３２０を載置する（ステップＳ２０１）。そして、術者は、Ｘ線診断装置２００を操作することで、寝台に載置した超音波プローブ３２０のＸ線画像を収集する（ステップＳ２０２）。
　そして、術者は、画像処理装置１００を操作することで、収集したＸ線画像を用いて、Ｘ線座標系における超音波プローブ３２０の先端の位置iを特定する（ステップＳ２０３）。これにより、Ｘ線画像が撮影されるＸ線座標系において、超音波プローブ３２０がどの位置にあるのかわかるようになる（Ｘ線座標系と超音波座標系とを関連付けることができる）。このように、術者は、術前の準備の段階で、Ｘ線座標系における超音波プローブ３２０の位置を予め特定しておく。
　次に、治療箇所の特定の段階で、被検者が入室して、Ｘ線診断装置の寝台に横臥し（ステップＳ２０４）、術者が、超音波プローブ３２０を走査して、被検者の病変部位の画像を収集する（ステップＳ２０５）。そして、術者は、超音波診断装置２００を操作することで、超音波座標系における超音波画像の位置iiを特定し（ステップＳ２０６）、超音波座標系における超音波プローブ３２０の先端の位置iiiを特定する。（ステップＳ２０７）。そして、術者は、画像処理装置１００を操作することで、術前の準備の段階で特定した位置iと、位置iiiとを比較させ、病変部位の超音波画像の位置iiをＸ線座標系に変換する変換係数を算出させる（ステップＳ２０８）。これにより、超音波画像の位置とＸ線画像の位置とを位置合わせすることができるようになる。
　そして、治療の段階で、画像処理装置１００が、変換係数に従って、超音波画像を回転・拡大して、Ｘ線画像に重ねて表示し（ステップＳ２０９）、術者は、表示されたＸ線画像（＋超音波画像）を見ながら、病変部位を治療する（ステップＳ２１０）。手技完了後、被検者が退室して、治療が終了する。
　上述したように、第１の実施形態によれば、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００によって被検体Ｐが撮影される撮影空間と、被検体Ｐに対して超音波プローブ３２０が走査される走査空間との相対位置の情報を取得する。そして、特定部１５２は、取得部１５１によって取得された相対位置の情報に基づいて、撮影空間における超音波プローブ３２０によって走査された位置と略同一位置を特定する。ここで、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００によって撮影されたＸ線画像に基づいて、相対位置の情報を取得する。従って、第１の実施形態に係る画像処理装置１００は、Ｘ線画像上の非同期部位を自動で正確に特定することができ、Ｘ線画像における非同期部位の正確な位置情報を容易に得ることを可能にする。その結果、画像処理装置１００は、電極の留置を正確に実行させることを可能にする。
　また、第１の実施形態によれば、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００によって撮影されたＸ線画像、又は超音波プローブ３２０によって走査された超音波画像に描出された所定の物体と、走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報とに基づいて、相対位置の情報を取得する。従って、第１の実施形態に係る画像処理装置１００は、画像を撮影するだけで、自動で位置合わせを実行することができ、手間を掛けることなく、Ｘ線画像における非同期部位の正確な位置情報を容易に得ることを可能にする。
　また、第１の実施形態によれば、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００の寝台上に載置され、１方向から撮影された超音波プローブ３２０のＸ線画像と、Ｘ線診断装置２００の有する寝台の高さ情報、及び走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報とに基づいて、相対位置の情報を取得する。従って、第１の実施形態に係る画像処理装置１００は、容易に相対位置を取得することができる。
　また、第１の実施形態によれば、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００によって２方向から撮影された超音波プローブのＸ線画像と、走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報とに基づいて、相対位置の情報を取得する。従って、第１の実施形態に係る画像処理装置１００は、超音波プローブ３２０の場所を寝台上に限定することなく容易に相対位置を取得することができる。
　また、第１の実施形態によれば、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００によって多方向から撮影されることで生成された超音波プローブ３２０の３次元データと、走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報とに基づいて、相対位置の情報を取得する。３次元データは、Ｘ線診断装置２００から得られた画像データを元に生成されているため、３次元データ内の超音波プローブの位置をＸ線座標系に変換するための情報を十分に有している。従って、第１の実施形態に係る画像処理装置１００は、より細かい位置情報を取得することができる。
　また、第１の実施形態によれば、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００の寝台の所定の位置に予め設置された超音波プローブ３２０によって走査可能な物体と、走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報とに基づいて、相対位置の情報を取得する。従って、第１の実施形態に係る画像処理装置１００は、予めＸ線画像を撮影することなく、非同期部位を特定するための超音波プローブ３２０の走査に加えたわずかな走査により相対位置の情報を取得することができる。
（第２の実施形態）
　これまで第１の実施形態について説明したが、上述した第１の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。
　上述した第１の実施形態では、超音波プローブ３２０のＸ線画像、或いは、寝台上の物質の超音波画像を用いて、Ｘ線座標系と超音波座標系とを紐つける場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、位置センサーを用いる場合であってもよい。かかる場合には、まず、Ｘ線診断装置２００の所定の位置に位置センサーを設置する。ここで、位置センサーの位置は、トランスミッター３５１によって発生する磁界の中であり、金属からなる他の部品が近くにない位置が好ましい。
　すなわち、新たに設置した位置センサーが取得して、制御装置３５３に送信する位置情報は、Ｘ線座標系では既知の座標である。従って、特定部１５２は、新たに設置した位置センサーによって取得された超音波座標系の座標と、既知であるＸ線座標系における座標とから変換係数を算出して、算出した変換係数を用いて、位置を特定する。
　また、例えば、ジグを用いる場合であってもよい。かかる場合には、取得部１５１は、Ｘ線診断装置２００の所定の位置に設けられた超音波プローブ３２０の固定場と、走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報とに基づいて、相対位置の情報を取得する。ここで、ジグとは、超音波プローブ３２０を固定するための道具をさす。
　すなわち、Ｘ線診断装置２００の所定の場所に超音波プローブ３２０を固定するための固定場を新たに設ける。そして、位置合わせを行う前に、固定場に超音波プローブ３２０を固定して、そのときの超音波座標系における超音波プローブ３２０の座標を取得する。特定部１５２は、取得した座標と、固定場の座標とから変換係数を算出して、算出した変換係数を用いて、位置を特定する。
　走査空間における超音波プローブ３２０の位置情報は制御装置３５３と超音波プローブ３２０との相対的な位置関係により決まるので、ジグを用いる場合は、制御装置３５３の位置が不変であるならば、超音波座標系における超音波プローブ３２０の座標は常に同じである。このことを利用して、制御装置３５３の位置を固定できる場合は、過去に取得した超音波座標系における超音波プローブ３２０の座標を流用することができる。
　また、上述した実施形態では、画像処理装置１００が、Ｘ線画像上の非同期部位を特定して、特定した位置に超音波画像を重畳させる場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、上述した画像処理装置１００をＸ線診断装置２００が有する場合であってもよい。すなわち、Ｘ線診断装置２００のシステム制御部２２１が、上述した取得部１５１、特定部１５２、表示制御部１５３を備え、上述した処理を実行するようにしてもよい。
　以上述べた少なくともひとつの実施形態の画像処理装置によれば、Ｘ線画像における非同期部位の正確な位置情報を容易に得ることが可能となる。
　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。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、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。

Claims (11)

  1. 　Ｘ線診断装置によって被検体が撮影される撮影空間と、前記被検体に対して超音波プローブが走査される走査空間との相対位置の情報を取得する取得部と、
    　前記取得部によって取得された相対位置の情報に基づいて、前記撮影空間における前記超音波プローブによって走査された位置と略同一位置を特定する特定部と、
    　を備え、
    　前記取得部は、前記Ｘ線診断装置によって撮影されたＸ線画像に基づいて、前記相対位置の情報を取得する、画像処理装置。
  2. 　前記取得部は、前記Ｘ線診断装置によって撮影されたＸ線画像、又は前記超音波プローブによって走査された超音波画像に描出された所定の物体と、前記走査空間における前記超音波プローブの位置情報とに基づいて、前記相対位置の情報を取得する、請求項１に記載の画像処理装置。
  3. 　前記取得部は、前記Ｘ線診断装置の寝台上に載置され、１方向から撮影された超音波プローブのＸ線画像と、前記Ｘ線診断装置の有する寝台の高さ情報、及び前記走査空間における前記超音波プローブの位置情報とに基づいて、前記相対位置の情報を取得する、請求項２に記載の画像処理装置。
  4. 　前記取得部は、前記Ｘ線診断装置によって２方向から撮影された超音波プローブによって前記寝台の高さを割り出す、請求項３に記載の画像処理装置。
  5. 　前記取得部は、前記Ｘ線診断装置によって多方向から撮影されることで生成された前記超音波プローブの３次元データと、前記走査空間における前記超音波プローブの位置情報とに基づいて、前記相対位置の情報を取得する、請求項２に記載の画像処理装置。
  6. 　前記取得部は、前記Ｘ線診断装置の寝台の所定の位置に予め設置された前記超音波プローブによって走査可能な物体と、前記走査空間における前記超音波プローブの位置情報とに基づいて、前記相対位置の情報を取得する、請求項２に記載の画像処理装置。
  7. 　前記取得部は、前記Ｘ線診断装置の所定の位置及び前記超音波プローブそれぞれに付与された位置センサーに基づいて、前記相対位置の情報を取得する、請求項１に記載の画像処理装置。
  8. 　前記Ｘ線診断装置によって撮影されたＸ線画像における前記特定部によって特定された前記略同一位置に、前記超音波プローブによって走査された位置の走査対象を重ね合わせた画像を所定の表示部にて表示させる表示制御部をさらに備える、請求項１～７のいずれか一つに記載の画像処理装置。
  9. 　前記取得部は、前記相対位置の情報の取得を術前の準備の段階で実行する、請求項１に記載の画像処理装置。
  10. 　被検体を撮影する撮影空間と、前記被検体に対して超音波プローブが走査される走査空間との相対位置の情報を取得する取得部と、
    　前記取得部によって取得された相対位置の情報に基づいて、前記撮影空間における前記超音波プローブによって走査された位置と略同一位置を特定する特定部と、
    　を備え、
    　前記取得部は、前記Ｘ線診断装置によって撮影されたＸ線画像に基づいて、前記相対位置の情報を取得する、Ｘ線診断装置。
  11. 　画像を処理する装置によって実行される位置合わせ方法であって、
    　Ｘ線診断装置によって被検体が撮影される撮影空間と、前記被検体に対して超音波プローブが走査される走査空間との相対位置の情報を取得し、
    　前記取得された相対位置の情報に基づいて、前記撮影空間における前記超音波プローブによって走査された位置と略同一位置を特定すること、
    　を含み、
    　前記Ｘ線診断装置によって撮影されたＸ線画像に基づいて、前記相対位置の情報を取得する、位置合わせ方法。
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