(57)【要約】【課題】位置情報表示装置、方法およびプログラム、並びに放射線画像撮影装置において、手術器具等の被検体内に挿入された構造物と、被検体内の目標となる構造物との位置関係をリアルタイムに把握できるようにする。【解決手段】第１の位置情報導出部が、被検体内の目標構造物における少なくとも１つの目標点の３次元的な位置情報を第１の位置情報として導出する。第２の位置情報導出部が、被検体内において、目標構造物に向けて挿入される挿入構造物上の少なくとも１つの特徴点の３次元的な位置情報を第２の位置情報として導出する。表示制御部が、目標点と特徴点との位置関係を表す位置情報画面を表示部に表示する。【選択図】図３
2020156825.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体内の目標構造物における少なくとも１つの目標点の３次元的な位置情報を第１の位置情報として導出する第１の位置情報導出部と、
前記被検体内において、前記目標構造物に向けて挿入される挿入構造物上の少なくとも１つの特徴点の３次元的な位置情報を第２の位置情報として導出する第２の位置情報導出部と、
前記目標点と前記特徴点との位置関係を表す位置情報画面を表示部に表示する表示制御部とを備えた位置情報表示装置。
【請求項２】
異なる位置に配置された複数の放射線源から、前記被検体に交互に放射線を照射し、前記被検体を透過した前記放射線を、１つの検出部により交互に検出することにより生成された複数の放射線画像からなる放射線画像の組を、予め定められた時間間隔で取得する画像取得部と、
前記放射線画像の組に含まれる前記複数の放射線画像のそれぞれから、前記被検体内にある前記挿入構造物上の前記特徴点を検出する特徴点検出部とをさらに備え、
前記第２の位置情報導出部は、前記複数の放射線画像のそれぞれから検出された前記特徴点の前記検出部の検出面上における位置と、前記複数の放射線源の位置との位置関係を用いて、前記第２の位置情報を導出する請求項１に記載の位置情報表示装置。
【請求項３】
前記表示制御部は、前記複数の放射線画像の一部を表示する放射線画像表示領域と、前記位置関係を表示する位置関係表示領域とを含む前記位置情報画面を前記表示部に表示する請求項２に記載の位置情報表示装置。
【請求項４】
前記特徴点が前記目標点へ到達したことを通知する通知部をさらに備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の位置情報表示装置。
【請求項５】
前記通知部は、前記特徴点が前記目標点から予め定められた距離または角度外れた場合に、警告を行う請求項４に記載の位置情報表示装置。
【請求項６】
前記挿入構造物は、前記被検体内に挿入された手術器具である請求項１から５のいずれか１項に記載の位置情報表示装置。
【請求項７】
前記目標構造物は前記被検体の血管に挿入されたステントであり、前記目標点は前記ステントの端部の中心位置であり、前記挿入構造物は前記ステントを広げるためのガイドワイヤであり、前記特徴点は前記ガイドワイヤの先端である請求項１から６のいずれか１項に記載の位置情報表示装置。
【請求項８】
前記目標構造物は前記被検体の腰椎であり、前記目標点は前記腰椎に挿入されるスクリューの刺入位置および到達位置の少なくとも一方であり、前記挿入構造物は前記スクリューであり、前記特徴点は前記スクリューの先端および後端の少なくとも一方である請求項１から６のいずれか１項に記載の位置情報表示装置。
【請求項９】
予め定められた間隔により配置された複数の放射線源と、
前記複数の放射線源に対向して配置され、前記複数の放射線源のそれぞれから発せられて被検体を透過した放射線を検出することにより、前記被検体の放射線画像を生成する検出部と、
前記複数の放射線源のそれぞれからの放射線の出射のタイミングおよび前記検出部による前記被検体を透過した放射線の検出のタイミングを制御して、前記複数の放射線源から前記被検体に交互に放射線を照射し、前記被検体を透過した前記放射線を前記検出部により交互に検出することにより、複数の放射線画像からなる放射線画像の組を予め定められた時間間隔で生成する撮影制御部と、
請求項１から８のいずれか１項に記載の位置情報表示装置とを備えた放射線画像撮影装置。
【請求項１０】
前記放射線源は２つである請求項９に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１１】
前記撮影制御部は、前記２つの放射線源のうちの一方の放射線源から第１の時間間隔で順次放射線を出射し、前記第１の時間間隔以上の第２の時間間隔により、他方の放射線源から順次放射線を出射し、前記２つの放射線源から前記放射線が出射されたすべてのタイミングで前記放射線を検出するように前記検出部を制御し、
前記画像取得部は、前記２つの放射線源から時間的に隣接して出射された２つの放射線を前記検出部により検出することにより生成された２つの放射線画像を、前記放射線画像の組として取得する請求項１０に記載の放射線画像撮影装置。
【請求項１２】
被検体内の目標構造物における少なくとも１つの目標点の３次元的な位置情報を第１の位置情報として導出し、
前記被検体内において、前記目標構造物に向けて挿入される挿入構造物上の少なくとも１つの特徴点の３次元的な位置情報を第２の位置情報として導出し、
前記目標点と前記特徴点との位置関係を表す位置情報画面を表示部に表示する位置情報表示方法。
【請求項１３】
被検体内の目標構造物における少なくとも１つの目標点の３次元的な位置情報を第１の位置情報として導出する手順と、
前記被検体内において、前記目標構造物に向けて挿入される挿入構造物上の少なくとも１つの特徴点の３次元的な位置情報を第２の位置情報として導出する手順と、
前記目標点と前記特徴点との位置関係を表す位置情報画面を表示部に表示する手順とをコンピュータに実行させる位置情報表示プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、位置情報表示装置、方法およびプログラム、並びに放射線画像撮影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
外科手術およびカテーテル治療では、手術器具と骨および血管等の人体構造との位置関係を把握することが必要である。しかしながら、従来では、手術器具と人体構造との位置関係の把握は、医師の経験および勘に頼ることが多く、手術器具の誤挿入および手術時間の超過の問題が起こっている。このため、手術中に放射線透視装置により被検体を撮影し、撮影によりディスプレイに表示された放射線透視画像を用いて、手術器具と人体構造との位置関係を把握することが行われている。ところが、手術器具と人体構造とは３次元的な位置関係にあるのに対して、放射線透視画像は２次元画像である。２次元の放射線透視画像を見ても手術器具と人体構造との３次元的な位置関係を把握することは難しい。
【０００３】
このため、施術中に角度を変えながら被検体である患者を撮影したり、複数の撮影装置を同時に使用したりすることにより取得した、複数方向からの放射線透視画像により、手術器具と人体構造との３次元的な位置関係を把握することが行われている。また、手術器具にセンサを取り付けて、手術器具の３次元的な位置を把握する手法も提案されている。
【０００４】
しかしながら、角度を変えながら被検体を撮影する場合、施術中に撮影装置を移動させる必要がある。また、複数の撮影装置を同時に使用する場合、撮影装置を移動させる必要はなくなるが、手術を行う際の医師の作業スペースが小さくなるため、手技が妨げられる可能性がある。また、センサを用いる手法は、センサを用意する必要がある。
【０００５】
このため、ＣＴ（Computed Tomography）装置およびＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置等により予め取得された、複数の断層画像からなる３次元画像と、カテーテルの先端を撮影した２次元の放射線画像との位置合わせを行い、放射線画像と、３次元画像におけるカテーテルの先端位置を含む断面画像とを同期させて更新表示する手法が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載された手法によれば、医師は断面画像を見ることにより、カテーテルの先端位置の被写体内における位置を確認することができるため、施術を容易に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−０６６８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
外科手術およびカテーテル治療では、手術器具と人体構造との位置関係をリアルタイムに把握することが必要である。しかしながら、特許文献１に記載された手法では、３次元画像と放射線画像との位置合わせを行うための処理時間が必要となる。近年、放射線画像の解像度および濃度分解能は向上しているため、３次元画像および放射線画像を表す画像データのデータ量が非常に大きいものとなっている。このようなデータ量が大きい放射線画像と３次元画像との位置合わせを行うためには、処理に時間を要する。このため、特許文献１に記載された手法では、被検体内における手術器具と人体構造との位置、さらには位置関係をリアルタイムに把握することが難しい。
【０００８】
本開示は上記事情に鑑みなされたものであり、手術器具等の被検体内に挿入された構造物と、被検体内の目標となる構造物との位置関係をリアルタイムに把握できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本開示による位置情報表示装置は、被検体内の目標構造物における少なくとも１つの目標点の３次元的な位置情報を第１の位置情報として導出する第１の位置情報導出部と、
被検体内において、目標構造物に向けて挿入される挿入構造物上の少なくとも１つの特徴点の３次元的な位置情報を第２の位置情報として導出する第２の位置情報導出部と、
目標点と特徴点との位置関係を表す位置情報画面を表示部に表示する表示制御部とを備える。
【００１０】
なお、本開示による位置情報表示装置においては、異なる位置に配置された複数の放射線源から、被検体に交互に放射線を照射し、被検体を透過した放射線を、１つの検出部により交互に検出することにより生成された複数の放射線画像からなる放射線画像の組を、予め定められた時間間隔で取得する画像取得部と、
放射線画像の組に含まれる複数の放射線画像のそれぞれから、被検体内にある挿入構造物上の特徴点を検出する特徴点検出部とをさらに備えるものとし、
第２の位置情報導出部は、複数の放射線画像のそれぞれから検出された特徴点の検出部の検出面上における位置と、複数の放射線源の位置との位置関係を用いて、第２の位置情報を導出するものであってもよい。
【００１１】
「予め定められた時間間隔で」、とは、例えば動画のフレームレートに相当する時間間隔で、という意味である。予め時間間隔としては、例えば２５〜６０ｆｐｓ等を採用することができ、その結果、本開示においては、動画像のように放射線画像の組み合わせが取得される。なお、複数の放射線画像のすべてが同一の時間間隔であってもよく、複数の放射線画像のそれぞれにおいて異なる時間間隔であってもよい。
【００１２】
また、本開示による位置情報表示装置においては、表示制御部は、複数の放射線画像の一部を表示する放射線画像表示領域と、位置関係を表示する位置関係表示領域とを含む位置情報画面を表示部に表示するものであってもよい。
【００１３】
「放射線画像の一部」とは、複数の放射線源のうちの１つの放射線源から出射される放射遷移基づいて取得される放射線画像を意味する。
【００１４】
また、本開示による位置情報表示装置においては、特徴点が目標点へ到達したことを通知する通知部をさらに備えるものであってもよい。
【００１５】
また、本開示による位置情報表示装置においては、通知部は、特徴点が目標点から予め定められた距離または角度外れた場合に、警告を行うものであってもよい。
【００１６】
また、本開示による位置情報表示装置においては、挿入構造物は、被検体内に挿入された手術器具であってもよい。
【００１７】
また、本開示による位置情報表示装置においては、目標構造物は被検体の血管に挿入されたステントであり、目標点はステントの端部の中心位置であり、挿入構造物はステントを広げるためのガイドワイヤであり、特徴点はガイドワイヤの先端であってもよい。
【００１８】
また、本開示による位置情報表示装置においては、目標構造物は被検体の腰椎であり、目標点は腰椎に挿入されるスクリューの刺入位置および到達位置の少なくとも一方であり、挿入構造物はスクリューであり、特徴点はスクリューの先端および後端の少なくとも一方であってもよい。
【００１９】
本開示による放射線画像撮影装置は、予め定められた間隔により配置された複数の放射線源と、
複数の放射線源に対向して配置され、複数の放射線源のそれぞれから発せられて被検体を透過した放射線を検出することにより、被検体の放射線画像を生成する検出部と、
複数の放射線源のそれぞれからの放射線の出射のタイミングおよび検出部による被検体を透過した放射線の検出のタイミングを制御して、複数の放射線源から被検体に交互に放射線を照射し、被検体を透過した放射線を検出部により交互に検出することにより、複数の放射線画像からなる放射線画像の組を予め定められた時間間隔で生成する撮影制御部と、
本開示による位置情報表示装置とを備える。
【００２０】
なお、本開示による放射線画像撮影装置においては、放射線源は２つであってもよい。
【００２１】
また、本開示による放射線画像撮影装置においては、撮影制御部は、２つの放射線源のうちの一方の放射線源から第１の時間間隔で順次放射線を出射し、第１の時間間隔以上の第２の時間間隔により、他方の放射線源から順次放射線を出射し、２つの放射線源から放射線が出射されたすべてのタイミングで放射線を検出するように検出部を制御し、
画像取得部は、２つの放射線源から時間的に隣接して出射された２つの放射線を検出部により検出することにより生成された２つの放射線画像を、放射線画像の組として取得するものであってもよい。
【００２２】
「第１の時間間隔以上」とは、第１の時間間隔と同一であること、および第１の時間間隔よりも大きいことを意味する。
【００２３】
本開示による位置情報表示方法は、被検体内の目標構造物における少なくとも１つの目標点の３次元的な位置情報を第１の位置情報として導出し、
被検体内において、目標構造物に向けて挿入される挿入構造物上の少なくとも１つの特徴点の３次元的な位置情報を第２の位置情報として導出し、
目標点と特徴点との位置関係を表す位置情報画面を表示部に表示する。
【００２４】
なお、本開示による位置情報表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。
【００２５】
本開示による他の位置情報表示装置は、コンピュータに実行させるための命令を記憶するメモリと、
記憶された命令を実行するよう構成されたプロセッサとを備え、プロセッサは、
被検体内の目標構造物における少なくとも１つの目標点の３次元的な位置情報を第１の位置情報として導出し、
被検体内において、目標構造物に向けて挿入される挿入構造物上の少なくとも１つの特徴点の３次元的な位置情報を第２の位置情報として導出し、
目標点と特徴点との位置関係を表す位置情報画面を表示部に表示する処理を実行する。
【発明の効果】
【００２６】
本開示によれば、被検体内の目標構造物と挿入構造物との位置関係をリアルタイムに把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本開示の実施形態による位置情報表示装置を適用した放射線画像撮影装置の概略構成図
【図２】放射線照射部の構成を示す概略図
【図３】本実施形態において、コンピュータに位置情報表示プログラムをインストールすることにより実現された位置情報表示装置の概略構成を示す図
【図４】第１および第２の放射線源からの放射線の出射のタイミング、並びに放射線検出器による放射線の検出のタイミングを説明するための図
【図５】カテーテル治療を行う際に表示される放射線透視画像を示す図
【図６】ステントおよびガイドワイヤの位置が相違している状態を示す図
【図７】腰椎固定術を説明するための図
【図８】特徴点の３次元的な位置情報の導出を説明するための図
【図９】２方向からの撮影を説明するための図
【図１０】２方向からの撮影により取得される放射線画像を示す図
【図１１】３次元画像から生成された２方向からの投影画像を示す図
【図１２】２方向からの撮影により取得される放射線画像を示す図
【図１３】カテーテル治療の場合における位置情報画面を示す図
【図１４】腰椎固定術の場合における位置情報画面を示す図
【図１５】本実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【図１６】第１および第２の放射線源からの放射線の出射のタイミング、並びに放射線検出器による放射線の検出のタイミングを説明するための図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。図１は、本開示の実施形態による位置情報表示装置を適用した放射線画像撮影装置の概略構成図である。本実施形態による放射線画像撮影装置は、被検体Ｈの外科手術およびカテーテル治療等を行う際に、被検体Ｈの放射線透視画像を動画像として取得および表示するためのものである。
【００２９】
なお、本実施形態においては、図１の左右方向にｘ軸を、図１の奥行き方向にｙ軸を、図１に示す放射線画像撮影装置１が置かれた面に対して垂直方向にｚ軸を、それぞれ設定するものとする。
【００３０】
図１に示すように、本実施形態による放射線画像撮影装置１は、Ｃアーム２を備える。Ｃアーム２の一方の端部には撮影部３が、その他方の端部には撮影部３と対向するように放射線照射部４が取り付けられている。
【００３１】
撮影部３の内部には、フラットパネルディテクタ等の放射線検出器５が備えられている。放射線検出器５が本開示の検出部に対応する。また、撮影部３の内部には、放射線検出器５から読み出された電荷信号を電圧信号に変換するチャージアンプ、チャージアンプから出力された電圧信号をサンプリングする相関２重サンプリング回路、および電圧信号をデジタル信号に変換するＡＤ(Analog Digital)変換部等が設けられた回路基板等も設置されている。また、本実施形態においては、放射線検出器５を用いているが、放射線を検出して画像に変換することができれば、放射線検出器５に限定されるものではない。例えば、イメージインテンシファイア等の検出装置を用いることも可能である。
【００３２】
放射線検出器５は、放射線画像の記録および読み出しを繰り返して行うことができるものであり、Ｘ線等の放射線を直接電荷に変換する、いわゆる直接型の放射線検出器を用いてもよいし、放射線を一旦可視光に変換し、その可視光を電荷信号に変換する、いわゆる間接型の放射線検出器を用いるようにしてもよい。また、放射線画像信号の読出方式としては、ＴＦＴ（Thin Film Transistor）スイッチをオンおよびオフすることによって放射線画像信号が読み出される、いわゆるＴＦＴ読出方式のもの、または読取光を照射することによって放射線画像信号が読み出される、いわゆる光読出方式のものを用いることが望ましいが、これに限らずその他のものを用いるようにしてもよい。
【００３３】
図２は放射線照射部４の構成を示す概略図である。図２に示すように、放射線照射部４の内部には、第１の放射線源６Ａおよび第２の放射線源６Ｂが収納されている。第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂは、予め定められた間隔により、図１に示す奥行き方向（すなわちｙ軸方向）に並べて配置されている。第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂから出射される第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ第１および第２の出射部４Ａ，４Ｂから撮影部３に向けて出射される。
【００３４】
第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂは放射線としてＸ線を出射するものであり、第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂから放射線を出射するタイミング、並びに放射線検出器５による第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２の検出のタイミングは、後述する撮影制御部１４により制御される。また、第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂにおける放射線発生条件、すなわちターゲットおよびフィルタの材質の選択、管電圧並びに照射時間等も撮影制御部１４により制御される。
【００３５】
なお、本実施形態の放射線画像撮影装置１では、放射線検出器５の検出面５Ａと放射線照射部４の第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂとの距離である、いわゆるＳＩＤ（Source Image Distance）が固定値とされている。
【００３６】
本実施形態のＣアーム２は、図１に示すｚ方向（垂直方向）に対する撮影部３および放射線照射部４の角度を一体的に変更可能なように、Ｃアーム保持部７によって図１に示す矢印Ａ方向に移動可能に保持されている。また、Ｃアーム保持部７は軸部８を有しており、軸部８は、Ｃアーム２を軸受け９に回動自在に連結する。これにより、Ｃアーム２は、軸部８を回転軸として図１に示す矢印Ｂ方向に回転可能とされている。
【００３７】
また、図１に示すように本実施形態の放射線画像撮影装置１は、本体部１０を備える。本体部１０は底部に複数の車輪１１が取り付けられており、これにより、本実施形態の放射線画像撮影装置１は、移動可能とされている。本体部１０の筐体の図１における上部には、図１のｚ軸方向に伸縮する支軸１２が設けられている。支軸１２の上部には、軸受け９が、矢印Ｃ方向に移動可能に保持されている。
【００３８】
本実施形態による放射線画像撮影装置１は、上記のような構成を有することにより、撮影台４０に仰臥している被検体Ｈの下方から被検体Ｈに放射線を照射し、被検体Ｈを透過した放射線を撮影部３の放射線検出器５により検出して、被検体Ｈの放射線画像を取得する。ここで、Ｃアーム２は、矢印Ａ方向、矢印Ｂ方向および矢印Ｃ方向に移動可能であり、かつ放射線画像撮影装置１は車輪１１により移動可能である。このため、本実施形態による放射線画像撮影装置１は、撮影台４０に仰臥している被検体Ｈの所望とする部位を、所望とする方向から撮影することが可能である。
【００３９】
また、本体部１０には、Ｉ／Ｆ（Interface）部１３、撮影制御部１４、および本実施形態による位置情報表示装置１５が内蔵されている。
【００４０】
Ｉ／Ｆ部１３は、放射線画像撮影装置１による放射線画像の撮影に関する全体的な制御を行うコンソールおよび外部装置（いずれも図示省略）と、無線または有線により通信を行う機能を有している。本実施形態の放射線画像撮影装置１は、コンソールからＩ／Ｆ部１３を介して受信した撮影指示に基づいて、被検体Ｈの撮影を行う。
【００４１】
撮影制御部１４は、コンソールからの撮影指示に付随する撮影条件に基づいて、放射線照射部４が有する第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂからそれぞれ第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２を出射させる。また、撮影制御部１４は、第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂから第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２が出射されたタイミングに応じて、被検体Ｈを透過した第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２を撮影部３の放射線検出器５により検出して、被検体Ｈの第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２を生成する。生成された第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２は本体部１０に出力される。第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂからの第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２の出射のタイミング、並びに放射線検出器５による第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２の検出のタイミングについては、後述する。
【００４２】
また、本体部１０の上部には、ユーザインタフェース１６が設けられている。ユーザインタフェース１６は、放射線画像撮影装置１により放射線画像の撮影を行う技師および医師等のユーザが、放射線画像の撮影に関する指示を行う機能、撮影により取得された放射線画像を放射線透視画像として表示する機能、およびユーザに対して放射線画像の撮影に関する情報を提供する機能を有している。ユーザインタフェース１６の一例としては、タッチパネルディスプレイ等が挙げられる。
【００４３】
次いで、本実施形態による位置情報表示装置について説明する。図３は本実施形態による位置情報表示装置の概略構成を示す図である。図３に示すように、位置情報表示装置１５はコンピュータであり、標準的なコンピュータの構成として、ＣＰＵ(Central Processing Unit)２１、メモリ２２およびストレージ２３を備えている。
【００４４】
本実施形態による位置情報表示装置１５には、本実施形態による位置情報表示プログラムがインストールされている。位置情報表示プログラムは、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、あるいはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じてＩ／Ｆ部１３を介して位置情報表示装置１５にダウンロードされ、インストールされる。もしくは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体から位置情報表示装置１５にインストールされる。
【００４５】
ストレージ２３は、ハードディスクドライブまたはＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージデバイスからなり、位置情報表示プログラムを含む各種情報が記憶されている。撮影により取得された放射線画像も、ストレージ２３に記憶される。
【００４６】
メモリ２２には、各種処理をＣＰＵ２１に実行させるために、ストレージ２３に記憶されたプログラム等が一時的に記憶される。位置情報表示プログラムは、ＣＰＵ２１に実行させる処理として、被検体Ｈ内の目標構造物における少なくとも１つの目標点の３次元的な位置情報を第１の位置情報として導出する第１の位置情報導出処理、後述するように放射線画像撮影装置１により取得された、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２からなる放射線画像の組を、予め定められた時間間隔で取得する画像取得処理、放射線画像の組に含まれる第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２のそれぞれから、被検体Ｈ内において、目標構造物に向けて挿入される挿入構造物上の少なくとも１つの共通の特徴点を検出する特徴点検出処理、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２から検出された特徴点の放射線検出器５の検出面５Ａ上における位置と第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂの位置との位置関係を用いて、被検体Ｈ内の少なくとも１つの特徴点の３次元的な位置情報を第２の位置情報として導出する第２の位置情報導出処理、目標点と特徴点との位置関係を表す位置情報画面をユーザインタフェース１６に表示する表示制御処理、並びに特徴点が目標点へ到達したことを通知する通知処理を規定する。
【００４７】
そして、ＣＰＵ２１が位置情報表示プログラムに従いこれらの処理を実行することで、コンピュータは、第１の位置情報導出部３０、画像取得部３１、特徴点検出部３２、第２の位置情報導出部３３、表示制御部３４および通知部３５を備えた位置情報表示装置１５として機能する。
【００４８】
第１の位置情報導出部３０は、被検体Ｈ内の目標構造物における少なくとも１つの目標点の３次元的な位置情報を第１の位置情報として導出する。第１の位置情報導出部３０については、後述する。
【００４９】
画像取得部３１は、撮影制御部１４が第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂ、並びに放射線検出器５を制御することにより生成された、被検体Ｈの第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２からなる放射線画像の組を取得する。以下、第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂからの第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２の出射のタイミング、並びに放射線検出器５による第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２の検出のタイミングについて説明する。図４は第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂからの第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２の出射のタイミング、並びに放射線検出器５による第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２の検出のタイミングを説明するための図である。
【００５０】
なお、図４には、第１の放射線源６Ａからの第１の放射線Ｒ１の出射のタイミングＴ１、第２の放射線源６Ｂからの第２の放射線Ｒ２の出射のタイミングＴ２、並びに放射線検出器５による第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２の検出のタイミングＴ３が示されている。なお、Ｔ４は後述する第２の位置情報導出のタイミングである。
【００５１】
図４に示すように、第１の放射線源６Ａから第１の放射線Ｒ１が出射されると、放射線検出器５が被検体Ｈを透過した第１の放射線Ｒ１を検出して第１の放射線画像Ｇ１を生成する。放射線検出器５が第１の放射線画像Ｇ１を生成すると、第２の放射線源６Ｂから第２の放射線Ｒ２が出射され、放射線検出器５が被検体Ｈを透過した第２の放射線Ｒ２を検出して第２の放射線画像Ｇ２を生成する。放射線検出器５が第２の放射線画像Ｇ２を生成すると、第１の放射線源６Ａから次の第１の放射線Ｒ１が出射され、放射線検出器５が被検体Ｈを透過した次の第１の放射線Ｒ１を検出して、次の第１の放射線画像Ｇ１を生成する。これを繰り返すことにより、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２が交互に繰り返し取得される。画像取得部３１は、時間的に隣接する第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を放射線画像の組として取得する。
【００５２】
なお、放射線検出器５による第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２の生成の時間間隔は、２５〜６０ｆｐｓ、例えば３０ｆｐｓである。第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２の生成の時間間隔を３０ｆｐｓとした場合、第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂのそれぞれからの第１および第２の放射線Ｒ１，Ｒ２の出射のタイミングは、１５ｆｐｓとなる。
【００５３】
ここで、本実施形態による放射線画像撮影装置１を用いて、被検体Ｈの腹部動脈瘤のカテーテル治療を行う場合の施術について説明する。図５は、カテーテル治療を行う際に、ユーザインタフェース１６に表示される放射線透視画像を示す図である。図５に示すように、腹部動脈瘤のカテーテル治療に際しては、ガイドワイヤ５２に挿入された二股のステント５１が、一方の足の付け根の動脈から大動脈５０に挿入され、ステント５１の一方の分岐５１Ａがガイドワイヤ５２により広げられる。その後、他方の足の付け根の動脈から別のガイドワイヤ５３が大動脈５０に挿入され、ガイドワイヤ５３をステント５１の他方の分岐５１Ｂ内に通して、ステント５１の分岐５１Ｂを広げる作業が行われる。この際、本実施形態においては、被検体Ｈの腹部動脈瘤の第１の放射線画像Ｇ１または第２の放射線画像Ｇ２が、動画像の放射線透視画像としてユーザインタフェース１６に表示される。ユーザはユーザインタフェース１６に表示された放射線透視画像を見ながら、ステント５１の分岐５１Ｂにガイドワイヤ５３を通す作業を行う。
【００５４】
ここで、ステント５１の分岐５１Ｂの径は小さく、また、ユーザインタフェース１６に表示される放射線透視画像は２次元画像である。このため、ステント５１の分岐５１Ｂの端部とガイドワイヤ５３の先端５３Ａとの３次元的な位置関係が分かりにくい。例えば、図５に示す放射線透視画像においては、ステント５１の分岐５１Ｂにガイドワイヤ５３が挿入されているように見える。しかしながら、実際には、図６に示すように、分岐５１Ｂにガイドワイヤ５３が挿入されていない可能性もある。
【００５５】
また、腰椎固定術を行う場合、被検体Ｈの正面の放射線画像を撮影して、スクリューの刺入位置を決定し、図７に示す被検体Ｈの側面の放射線透視画像を動画像として表示しつつ、深さおよび角度を確認しながら、スクリュー５５を腰椎５６に刺入する。しかしながら、放射線透視画像は２次元画像であるため、スクリュー５５の刺入位置および刺入角度が分かりにくく、誤刺入を起こす可能性がある。本実施形態は、この問題を解決するためになされたものである。
【００５６】
特徴点検出部３２は、放射線画像の組に含まれる第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２のそれぞれから、被検体Ｈ内にある少なくとも１つの共通の特徴点を検出する。例えば、カテーテル治療の場合には、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２のそれぞれに含まれるガイドワイヤ５３の先端５３Ａを特徴点として検出する。ガイドワイヤ５３が本開示の挿入構造物である。また、腰椎固定術の場合には、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２のそれぞれに含まれるスクリュー５５の先端５５Ａおよび後端５５Ｂを特徴点として検出する。スクリュー５５が本開示の挿入構造物である。本実施形態においては、特徴点検出部３２は、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２に含まれる特徴点を検出するように学習がなされた学習済みモデルを有する。
【００５７】
なお、特徴点とは、１つの画素のみならず、複数画素からなるある程度の面積を持った領域も含む。例えば、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａ、スクリュー５５の先端５５Ａおよびスクリュー５５の後端５５Ｂはある程度の領域を有するが、本実施形態においては、特徴点に含まれる。
【００５８】
学習済みモデルは、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２に含まれる特徴点を検出できるようにディープラーニング（深層学習）がなされたニューラルネットワークからなる。学習済みモデルは、特徴点が既知の多数の画像を教師データとして用いて、ニューラルネットワークを学習することにより生成される。これにより、特徴点検出部３２は、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２が入力されると、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２から共通の特徴点を検出し、検出した特徴点の２次元の位置座標を出力する。
【００５９】
なお、学習済みモデルは、ディープラーニングがなされたニューラルネットワークの他、例えばサポートベクタマシン（ＳＶＭ(Support Vector Machine)）、畳み込みニューラルネットワーク（ＣＮＮ(Convolutional Neural Network)）、およびリカレントニューラルネットワーク（ＲＮＮ(Recurrent Neural Network)）等からなるものであってもよい。
【００６０】
また、特徴点検出部３２は、学習済みモデルにより特徴点を検出するものには限定されない。例えば、特徴点の検出の手法としては、テンプレートマッチングにより第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２に含まれる特徴点を検出する手法等、任意の手法を用いることができる。
【００６１】
第２の位置情報導出部３３は、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２から検出された特徴点の放射線検出器５の検出面５Ａ上における位置と、第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂの位置との位置関係を用いて、被検体Ｈ内の特徴点の３次元的な位置情報を第２の位置情報として導出する。図８は、特徴点の３次元的な位置情報の導出を説明するための図である。第２の位置情報導出部３３は、図８に示す第１の放射線源６Ａの線源位置Ｓ１（ｓｘ１，ｓｙ１，ｓｚ１）、第２の放射線源６Ｂの線源位置Ｓ２（ｓｘ２，ｓｙ２，ｓｚ２）、第１の放射線画像Ｇ１において検出した特徴点の位置Ｄ１（ｄｘ１，ｄｙ１，ｄｚ１）、および第２の放射線画像Ｇ２において検出した特徴点の位置Ｄ２（ｄｘ２，ｄｙ２，ｄｚ２）の情報を取得する。
【００６２】
線源位置Ｓ１の３次元座標（ｓｘ１，ｓｙ１，ｓｚ１）および線源位置Ｓ２の３次元座標（ｓｘ２，ｓｙ２，ｓｚ２）は、放射線画像撮影装置１のＣアーム２上の任意の位置を原点とした座標系を設定したときに、原点と第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂとの位置関係に基づいて導出することができる。例えば、本実施形態においては、放射線照射部４における出射部４Ａ，４Ｂの中心を結ぶ線を２等分する点を原点とした座標系を設定することができる。
【００６３】
一方、ＳＩＤは既知であるため、上記原点を基準とした放射線検出器５の検出面５Ａの中心位置の３次元座標を導出することができる。また、放射線検出器５の検出面５Ａの中心位置の３次元座標を用いて、特徴点検出部３２が検出した第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２における特徴点の２次元の位置座標から、特徴点の位置Ｄ１，Ｄ２の３次元座標を導出することができる。
【００６４】
第２の位置情報導出部３３は、線源位置Ｓ１と特徴点の位置Ｄ１とを結ぶ直線Ｌ１および線源位置Ｓ２と特徴点の位置Ｄ２とを結ぶ直線Ｌ２を設定する。直線Ｌ１上の任意の点Ｐ１および直線Ｌ２上の任意の点Ｐ２を、線源位置Ｓ１，Ｓ２および特徴点の位置Ｄ１，Ｄ２を用いて表現すると下記の式（１）となる。式（１）において、ｔ、ｓはそれぞれ媒介変数である。
【００６５】
Ｐ１＝（１−ｔ）・Ｓ１＋ｔ・Ｄ１
Ｐ２＝（１−ｓ）・Ｓ２＋ｓ・Ｄ２      （１）
【００６６】
理想的には、直線Ｌ１上の点Ｐ１と直線Ｌ２上の点Ｐ２との３次元空間における交点に、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２において検出された被検体Ｈ内の特徴点が位置することとなる。このため、本実施形態においては、第２の位置情報導出部３３は、下記の式（２）により、点Ｐ１と点Ｐ２との距離が最小となる点の３次元座標を、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２において検出された特徴点の３次元的な位置情報である第２の位置情報Ｐ０（ｘ０，ｙ０，ｚ０）として導出する。
Ｐ０＝ｍｉｎ（Ｐ１−Ｐ２）2      （２）
【００６７】
第２の位置情報導出部３３は、挿入構造物がガイドワイヤ５３の場合、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａの３次元座標を第２の位置情報として導出する。第２の位置情報導出部３３は、挿入構造物がスクリュー５５の場合、スクリュー５５の先端５５Ａおよび後端の３次元座標を第２の位置情報として導出する。
【００６８】
なお、第２の位置情報導出部３３は、画像取得部３１が連続するタイミングで第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２からなる放射線画像の組を取得すると、取得した放射線画像の組に含まれる第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２を用いて位置情報Ｐ０を導出する。このため、第２の位置情報導出部３３が第２の位置情報Ｐ０を導出するタイミングは、図４に示すタイミングＴ４となる。
【００６９】
次いで、第１の位置情報導出部３０について説明する。第１の位置情報導出部３０は、被検体Ｈを２方向から撮影して、被検体Ｈに含まれる施術の際の目標となる目標構造物における少なくとも１つの目標点の３次元的な位置情報を第１の位置情報として導出する。例えば、腹部動脈瘤のカテーテル治療の場合、まずステント５１が挿入された後に分岐５１Ａを拡張し、その後、分岐５１Ｂにガイドワイヤ５３を挿入する作業を行うこととなる。このため、第１の位置情報導出部３０は、ステント５１の分岐５１Ｂの端部の中心位置の３次元座標を第１の位置情報として導出する。なお、ステント５１が本開示の目標構造物であり、ステント５１の分岐５１Ｂの端部の中心位置が本開示の目標点である。なお、目標点は、１つの画素のみならず、複数画素からなるある程度の面積を持った領域も含む。図９は被検体Ｈの２方向からの撮影を説明するための図、図１０は２方向からの撮影により取得される放射線画像を示す図である。
【００７０】
Ｃアーム２が図１に示す状態に移動して、ユーザの指示により、撮影制御部１４が図９に示す矢印Ｅ１方向から被検体Ｈに放射線を照射することにより、図１０に示す放射線画像ＧＥ１が取得される。また、放射線照射部４を被検体Ｈの図１における右側に移動させて、矢印Ｅ２方向から被検体Ｈに放射線を照射することにより、図１０に示す放射線画像ＧＥ２が取得される。放射線画像ＧＥ１，ＧＥ２には、ステント５１の像が含まれる。放射線画像ＧＥ１，ＧＥ２の中心位置の座標は、放射線検出器５の検出面５Ａの中心位置の座標と一致するため既知である。このため、第１の位置情報導出部３０は、特徴点を検出した場合と同一の座標系において、放射線画像ＧＥ１，ＧＥ２におけるステント５１のガイドワイヤを挿入すべき分岐５１Ｂの端部の中心位置の３次元座標を、目標点の３次元的な位置情報である第１の位置情報として導出する。
【００７１】
ここで、座標系は、特徴点を検出した場合と同一のものには限定されない。例えば、ステント５１の分岐５１Ｂの端部の中心位置を原点とする座標系を設定してもよい。
【００７２】
なお、第１の位置情報導出部３０は、放射線画像撮影装置１にトモシンセシス撮影を行わせて、被検体Ｈの対象部位の３次元画像を生成し、トモシンセシス撮影により取得された３次元画像から第１の位置情報を導出してもよい。
【００７３】
トモシンセシス撮影では、Ｃアーム２を矢印Ａ方向に回転させつつ、複数の線源位置から第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂのうちの一方の放射線源（ここでは第１の放射線源６Ａとする）から放射線を出射して被検体Ｈを撮影することにより、複数の投影画像を取得する。そして、第１の位置情報導出部３０は、単純逆投影法またはフィルタ逆投影法等の逆投影法等を用いて複数の投影画像を再構成して、被検体Ｈの複数の断層面のそれぞれにおける断層画像を生成する。そして、複数の断層画像からなる３次元画像を生成する。
【００７４】
第１の位置情報導出部３０は、３次元画像の座標系と、特徴点の座標系とを一致させるように座標変換を行い、ステント５１の分岐５１Ｂの端部の中心位置の３次元座標を、第１の位置情報として導出する。この際、ステント５１の分岐５１Ｂの端部の中心位置を原点とする座標系を設定してもよい。
【００７５】
なお、第１の位置情報導出部３０は、ＣＴ装置およびＭＲＩ装置等により予め取得された３次元画像から、第１の位置情報を導出してもよい。この場合、上記トモシンセシス撮影により取得された３次元画像と同様に、予め取得された３次元画像の座標系と、特徴点の座標系とを一致させるように座標変換を行い、ステント５１の分岐５１Ｂの端部の中心位置の３次元座標を、第１の位置情報として導出すればよい。この際も、ステント５１の分岐５１Ｂの端部の中心位置を原点とする座標系を設定してもよい。
【００７６】
一方、腰椎固定術を行う場合には、第１の位置情報導出部３０は、施術前にＣＴ装置またはＭＲＩ装置により取得した被検体Ｈの３次元画像において、予め指定された腰椎における刺入位置および到達位置の３次元座標を、第１の位置情報として導出する。なお、腰椎が本開示の目標構造物であり、刺入位置および到達位置が本開示の目標点である。この場合、第１の位置情報導出部３０は、３次元画像を、図９に示す矢印Ｅ１方法および矢印Ｅ２方向のそれぞれに投影した投影画像ＧＰ１，ＧＰ２を生成する。図１１は２方向の投影画像を示す図である。図１１に示すように、投影画像ＧＰ１は被検体Ｈの腰椎の正面像であり、投影画像ＧＰ２は被検体Ｈの腰椎の側面像である。ここで、術前の検討により、スクリュー５５の刺入位置および到達位置が予め定められて、３次元画像上に設定されている。このため、投影画像ＧＰ１，ＧＰ２には刺入位置ＰＳおよび到達位置ＰＥが特定されている。
【００７７】
また、第１の位置情報導出部３０は、被検体Ｈを図９に示す２方向から撮影して、図１２に示す放射線画像ＧＥ１１，ＧＥ１２を取得する。そして、放射線画像ＧＥ１１，ＧＥ１２の座標系を、投影画像ＧＰ１，ＧＰ２の座標系と一致させて、放射線画像ＧＥ１１，ＧＥ１２における刺入位置ＰＳ１および到達位置ＰＥ１を特定する。この場合、一致させる座標系は、投影画像ＧＰ１，ＧＰ２における刺入位置ＰＳを原点とする座標系とすることが好ましいが、これに限定されるものではない。放射線画像ＧＥ１１，ＧＥ１２の座標系を、投影画像ＧＰ１，ＧＰ２上の任意の点を原点とする座標系に一致させてもよく、投影画像ＧＰ１，ＧＰ２の座標系を、放射線画像ＧＥ１１，ＧＥ１２の座標系に一致させてもよい。
【００７８】
表示制御部３４は、目標点と特徴点との位置関係を表す位置情報画面をユーザインタフェース１６に表示する。図１３は、カテーテル治療を行う場合における、位置情報画面を示す図である。図１３に示すように位置情報画面６０は、放射線透視画像の表示領域６１および位置関係の表示領域６２を有する。表示領域６１には、放射線画像の組の一部である第１の放射線画像Ｇ１が放射線透視画像として順次表示される。このため、表示領域６１には、放射線透視画像が動画像として表示される。なお、表示領域６１には第２の放射線画像Ｇ２を放射線透視画像として順次表示してもよい。
【００７９】
ここで、第１の位置情報導出部３０は、ステント５１の分岐５１Ｂの中心位置の３次元座標を、第１の位置情報として導出しており、第２の位置情報導出部３３は、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａの３次元座標を第２の位置情報Ｐ０として導出している。また、ステント５１の分岐５１Ｂの径は既知である。このため、表示制御部３４は、ステント５１の分岐５１Ｂの形状を模式的に表すステント画像ＧＴ０を生成し、位置関係の表示領域６２に表示する。なお、ステント画像ＧＴ０は、ステント５１の分岐５１Ｂの端部をその中心軸の方向に見た画像となる。さらに、表示制御部３４は、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａの位置を表すマークＭ０を表示領域６２に表示する。この際、表示制御部３４は、第１の位置情報および第２の位置情報Ｐ０に基づいて、マークＭ０とステント画像ＧＴ０との位置関係を、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａとステント５１の分岐５１Ｂの中心位置との位置関係と一致させる。ここで、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａの位置は３次元座標で取得されている。このため、マークＭ０は、ステント５１の分岐５１Ｂをその中心軸の方向に見た画像における、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａの位置を表すものとなる。
【００８０】
ユーザは、ステント画像ＧＴ０における分岐５１Ｂの端部を表す円の内部にマークＭ０が位置するように、位置情報画面６０を見ながらガイドワイヤ５３を被検体Ｈの体内に挿入する作業を行う。ここで、図１３に示すステント画像ＧＴ０とマークＭ０との位置関係は、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａが、ステント５１の分岐５１Ｂの端部から離れていることを表している。ユーザは、位置情報画面６０を見ながら、マークＭ０がステント画像ＧＴ０の内部に位置するように、被検体Ｈに挿入するガイドワイヤ５３の位置を調整することができる。これにより、上述した図６に示すような、ガイドワイヤ５３のステント５１への挿入ミスを減らすことができる。
【００８１】
通知部３５は、特徴点が目標点へ到達したことを通知する。具体的には、通知部３５は、ガイドワイヤ５３がステント５１の分岐５１Ｂの中心位置に到達して分岐５１Ｂ内に挿入されたことを、ユーザインタフェース１６において通知する。通知は、テキストの表示によるものであってもよく、音声によるものであってもよい。また、表示および音声の双方を用いてもよい。
【００８２】
また、音声は、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａと分岐５１Ｂの中心位置との距離に応じて変化するものとしてもよい。例えば、音声としてビープ音を断続的に出力するものとし、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａが分岐５１Ｂの中心位置に近づくほど、ビープ音の間隔を小さくしてもよい。また、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａが分岐５１Ｂ内に挿入された場合に、音声を変化させてもよい。
【００８３】
また、ガイドワイヤ５３の先端５３Ａが分岐５１Ｂ内に挿入されることなく、分岐５１Ｂの端部を通過した場合、またはガイドワイヤ５３の先端５３Ａと分岐５１Ｂの中心位置との距離が予め定められたしきい値以上となった場合、通知部３５は、その旨の警告をユーザインタフェース１６において行ってもよい。
【００８４】
一方、腰椎固定術を行う場合の位置情報画面を図１４に示す。図１４に示すように位置情報画面７０は、放射線透視画像の表示領域７１および位置関係の表示領域７２を有する。表示領域７１には、放射線画像の組の一部である腰椎を側方から撮影した第１の放射線画像Ｇ１が順次表示される。このため、表示領域７１には、放射線透視画像が動画像として表示される。なお、第１の放射線画像Ｇ１にはスクリュー５５の像が含まれる。また、表示領域７１には第２の放射線画像Ｇ２を放射線透視画像として順次表示してもよい。
【００８５】
ここで、第１の位置情報導出部３０は、腰椎におけるスクリュー５５の刺入位置ＰＳおよび到達位置ＰＥの３次元座標を、第１の位置情報として導出している。第２の位置情報導出部３３は、スクリュー５５の先端５５Ａおよび後端５５Ｂの３次元座標を第２の位置情報Ｐ０として導出している。このため、表示制御部３４は、予め取得された被検体Ｈの３次元画像を用いて、スクリュー５５が刺入される腰椎の断層画像ＧＤ０を生成し、生成した断層画像ＧＤ０を位置情報の表示領域７２に表示する。なお、表示領域７２に表示される腰椎の断層画像ＧＤ０はアキシャル断面を表す。
【００８６】
また、表示制御部３４は、第２の位置情報導出部３３が導出したスクリュー５５を断層画像ＧＤ０の断層面に投影したマークＭ１を位置情報の表示領域７２に表示する。この際、表示制御部３４は、第１の位置情報および第２の位置情報Ｐ０に基づいて、マークＭ１の先端および後端と断層画像ＧＤ０上の刺入位置ＰＳおよび到達位置ＰＥとの位置関係を、スクリュー５５の先端５５Ａおよび後端５５Ｂと、３次元画像上における刺入位置ＰＳおよび到達位置ＰＥとの位置関係と一致させる。また、表示制御部３４は、スクリュー５５が刺入位置ＰＳに到達するまでは、第２の位置情報導出部３３が導出したスクリュー５５の先端５５Ａから、第１の位置情報導出部３０が導出した刺入位置ＰＳまでの残りの距離を情報表示領域７４に表示する。情報表示領域７４の表示は、通知部３５が行ってもよい。本実施形態においては、刺入位置ＰＳを原点とする座標系が放射線画像Ｇ１，Ｇ２に対しても設定されているため、スクリュー５５の先端５５Ａの現在位置の原点からの距離を、スクリュー５５の先端５５Ａから刺入位置ＰＳまでの残りの距離として導出することができる。
【００８７】
また、表示制御部３４は、第２の位置情報導出部３３が導出したスクリュー５５の先端５５Ａの位置と後端５５Ｂの位置とから、スクリュー５５の軸のアキシャル断面に対する角度（第１の角度とする）を導出する。また、第１の位置情報導出部３０が導出した刺入位置ＰＳと到達位置ＰＥとから、スクリュー５５が挿入されるべき角度（第２の角度とする）を導出する。そして、第２の角度に対する第１の角度の相違を導出し、導出した角度を情報表示領域７４に表示する。図１４においては、残りの距離が１０ｍｍ、角度が０度であることが表示されている。角度が０度であるとは、スクリュー５５が挿入されている角度が、刺入位置ＰＳと到達位置ＰＥとがなす角度と一致していることを表している。なお、スクリュー５５が刺入位置ＰＳから腰椎に刺入された後は、スクリュー５５の先端５５Ａから到達位置ＰＥまでの残りの距離を情報表示領域７４に表示すればよい。
【００８８】
なお、スクリュー５５の先端５５Ａが刺入位置ＰＳから予め定められたしきい値以上離れた位置にある場合に、通知部３５が警告を行うようにしてもよい。また、スクリュー５５の角度が予め定められたしきい値（例えば１０度）を超えた場合に、表示制御部３４が警告を行うようにしてもよい。
【００８９】
ユーザは、断層画像ＧＤ０、マークＭ１および情報表示領域７４の表示を見ながら、スクリュー５５が刺入位置ＰＳから腰椎に刺入されるように、スクリュー５５を被検体Ｈの体内に挿入することができる。また、挿入されたスクリュー５５が到達位置ＰＥに正しく到達するように、スクリュー５５を被検体Ｈの腰椎に挿入することができる。
【００９０】
なお、腰椎固定術の場合においても、通知部３５は、スクリュー５５の先端５５Ａが刺入位置ＰＳに到達したこと、およびスクリュー５５の先端５５Ａが到達位置ＰＥに到達したことを、ユーザインタフェース１６において通知するようにしてもよい。また、スクリュー５５の角度と、スクリュー５５を挿入すべき角度とが一致したときにも通知を行うようにしてもよい。通知は、テキストの表示によるものであってもよく、音声によるものであってもよい。また、表示および音声の双方を用いてもよい。
【００９１】
また、音声は、スクリュー５５の先端５５Ａと、刺入位置ＰＳおよび到達位置ＰＥとの距離に応じて変化するものとしてもよい。例えば、音声としてビープ音を断続的に出力するものとし、スクリュー５５の先端５５Ａが刺入位置ＰＳおよび到達位置ＰＥに近づくほど、ビープ音の間隔を小さくしてもよい。また、スクリュー５５の先端５５Ａが刺入位置ＰＳおよび到達位置ＰＥに到達した場合に、音声を変化させてもよい。
【００９２】
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図１５は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、第１の位置情報導出部３０が、被検体Ｈ内の目標構造物における少なくとも１つの目標点の３次元的な位置情報を、第１の位置情報として導出する（ステップＳＴ１）。
【００９３】
そして、ユーザがユーザインタフェース１６から撮影開始の指示を行うことにより被検体Ｈの撮影が開始され、画像取得部３１が第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２の組を取得する（放射線画像の組取得；ステップＳＴ２）。第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２の組が取得されると、特徴点検出部３２は、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２から少なくとも１つの共通する特徴点を検出する（ステップＳＴ３）。次いで、第２の位置情報導出部３３が、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２のそれぞれから検出された少なくとも１つの特徴点の放射線検出器５の検出面５Ａ上における位置と、第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂの位置との位置関係を用いて、被検体Ｈ内の少なくとも１つの特徴点の３次元的な位置情報を第２の位置情報として導出する（ステップＳＴ４）。
【００９４】
さらに、表示制御部３４が、位置情報画面をユーザインタフェース１６に表示し（ステップＳＴ５）、ステップＳＴ２へリターンする。なお、ステップＳＴ２からステップＳＴ５の処理は、処理終了の指示がなされるまで繰り返し行われる。
【００９５】
このように、本実施形態においては、被検体Ｈ内の目標構造物における少なくとも１つの目標点の第１の位置情報を導出し、被検体Ｈ内において、目標構造物に向けて挿入される挿入構造物上の少なくとも１つの特徴点の３次元的な第２の位置情報を導出する。そして、目標点と特徴点との位置関係を表す位置情報画面をユーザインタフェース１６に表示するようにした。このため、画像同士を位置合わせする場合と比較して、少ない演算量により目標点と特徴点との位置関係を表示することが可能になる。したがって、本実施形態によれば、被検体Ｈ内の目標構造物と挿入構造物との位置関係をリアルタイムに把握できる。
【００９６】
なお、上記実施形態においては、第１の放射線画像Ｇ１および第２の放射線画像Ｇ２を交互に取得しているが、これに限定されるものではない。図１６に示すように第２の放射線画像Ｇ２を第１の放射線画像Ｇ１の数フレームに１回取得するようにしてもよい。なお、図１６においては、第１の放射線画像Ｇ１を４フレーム取得する間に、第２の放射線画像Ｇ２を１回取得している。この場合、位置情報の導出は、第１の放射線画像Ｇ１を４フレーム取得する間に１回行われることとなる。
【００９７】
また、上記実施形態においては、カテーテル治療を行うに際して、第１の位置情報導出部３０が、放射線画像ＧＥ１，ＧＥ２または被検体Ｈの３次元画像から、ステント５１の分岐５１Ｂの中心位置の３次元座標を第１の位置情報として導出しているが、これに限定されるものではない。特徴点検出部３２が、第１および第２の放射線画像Ｇ１，Ｇ２からステント５１の分岐５１Ｂの中心位置を目標点として検出し、第１の位置情報導出部３０が、第２の位置情報導出部３３と同様の処理を行って、特徴点検出部３２が検出した目標点に基づいて、分岐５１Ｂの中心位置の３次元座標を第１の位置情報として導出するようにしてもよい。
【００９８】
また、上記実施形態においては、第１の位置情報導出部３０は、放射線画像ＧＥ１，ＧＥ２、被検体Ｈの３次元画像から生成した投影画像ＧＰ１，ＧＰ２等から、目標構造物における目標点の３次元的な位置情報を第１の位置情報として導出しているが、これに限定されるものではない。放射線画像ＧＥ１，ＧＥ２等をユーザインタフェース１６に表示し、表示された画像に対するユーザの目標点設定の指示を受け付けることにより、第１の位置情報を導出するようにしてもよい。
【００９９】
また、上記実施形態においては、放射線は、とくに限定されるものではなく、Ｘ線の他、α線またはγ線等を適用することができる。
【０１００】
また、上記実施形態においては、カテーテル治療および腰椎固定術を行う際に、本開示による位置情報表示装置および放射線画像撮影装置を適用しているが、これに限定されるものではなく、放射線透視画像を用いた施術であれば、任意の施術を行う際に本開示を適用することができる。
【０１０１】
また、上記実施形態においては、放射線照射部４において図１に示すｙ方向に第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂを並べているが、ｘ軸方向に第１および第２の放射線源６Ａ，６Ｂを並べるようにしてもよい。
【０１０２】
また、上記実施形態においては、放射線照射部４が２つの放射線源６Ａ，６Ｂを有するものとしているが、これに限定されるものではない。３以上の放射線源を有するものとしてもよい。この場合、３以上の放射線源から被検体Ｈに放射線を照射することにより取得した複数の放射線画像を用いて、位置情報を導出すればよい。具体的には３以上の放射線源のうちの２つの放射線源から出射された放射線により生成された２つの放射線画像の組み合わせを用いて位置情報を導出すればよい。
【０１０３】
また、上記実施形態において、例えば、第１の位置情報導出部３０、画像取得部３１、特徴点検出部３２、第２の位置情報導出部３３、表示制御部３４および通知部３５といった各種の処理を実行する処理部（Processing Unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（Processor）を用いることができる。上記各種のプロセッサには、上述したように、ソフトウェア（プログラム）を実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field  Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device :PLD）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。
【０１０４】
１つの処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせまたはＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。
【０１０５】
複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントおよびサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアとの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:SoC）等に代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。
【０１０６】
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（Circuitry）を用いることができる。
【符号の説明】
【０１０７】
１    放射線画像撮影装置
２    Ｃアーム
３    撮影部
４    放射線照射部
４Ａ，４Ｂ    出射部
５    放射線検出器
５Ａ    検出面
６Ａ    第１の放射線源
６Ｂ    第２の放射線源
７    Ｃアーム保持部
８    軸部
９    軸受け
１０    本体部
１１    車輪
１２    支軸
１３    Ｉ／Ｆ部
１４    撮影制御部
１５    位置情報表示装置
１６    ユーザインタフェース
２１    ＣＰＵ
２２    メモリ
２３    ストレージ
３０    第１の位置情報導出部
３１    画像取得部
３２    特徴点検出部
３３    第２の位置情報導出部
３４    表示制御部
３５    通知部
４０    撮影台
５０    大動脈
５１    ステント
５２，５３    ガイドワイヤ
５３Ａ    ガイドワイヤの先端
５５    スクリュー
５５Ａ    スクリューの先端
５５Ｂ    スクリューの後端
５６    腰椎
６０，７０    位置情報画面
６１，７１    放射線透視画像の表示領域
６２，７２    位置関係の表示領域
７４    情報表示領域
Ｄ１，Ｄ２    第１および第２の放射線画像における特徴点の位置
Ｇ１    第１の放射線画像
Ｇ２    第２の放射線画像
ＧＤ０    断層画像
ＧＥ１，ＧＥ２，ＧＥ１１，ＧＥ１２    放射線画像
ＧＰ１，ＧＰ２    投影画像
ＧＴ０    ステント画像
Ｈ    被検体
Ｍ０，Ｍ１    マーク
ＰＳ    刺入位置
ＰＥ    到達位置
Ｐ０    第２の位置情報
Ｒ１，Ｒ２    放射線
Ｓ１，Ｓ２    放射線源の位置
Ｔ１〜Ｔ４    タイミング
【図１】
2020156825.tif 000003
【図２】
2020156825.tif 000004
【図３】
2020156825.tif 000005
【図４】
2020156825.tif 000006
【図５】
2020156825.tif 000007
【図６】
2020156825.tif 000008
【図７】
2020156825.tif 000009
【図８】
2020156825.tif 000010
【図９】
2020156825.tif 000011
【図１０】
2020156825.tif 000012
【図１１】
2020156825.tif 000013
【図１２】
2020156825.tif 000014
【図１３】
2020156825.tif 000015
【図１４】
2020156825.tif 000016
【図１５】
2020156825.tif 000017
【図１６】
2020156825.tif 000018