(57)【要約】【課題】被検体に挿入されたＥＢＵＳ等の観察器具によって検出された病変等の所定の部位に鉗子等の処置具を、観察器具が抜かれた透視画像下で正確に配置可能な放射線撮像装置を提供する。【解決手段】被検体に放射線を照射する放射線源と、前記被検体を透過する放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器によって検出された放射線の量に基づいて前記被検体の透視画像を生成するデータ処理部を備える放射線撮像装置であって、所定の部位を検出する観察器具が前記被検体に挿入されたときの透視画像である第一画像において前記観察器具の特徴部位の位置を抽出する特徴部位抽出部と、前記特徴部位抽出部によって抽出された位置に基づいて、前記被検体から前記観察器具が抜かれたときの透視画像である第二画像に、前記被検体に挿入される処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示する表示処理部をさらに備えることを特徴とする。【選択図】図１
2020110513.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に放射線を照射する放射線源と、前記被検体を透過する放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器によって検出された放射線の量に基づいて前記被検体の透視画像を生成するデータ処理部を備える放射線撮像装置であって、
所定の部位を検出する観察器具が前記被検体に挿入されたときの透視画像である第一画像において前記観察器具の特徴部位の位置を抽出する特徴部位抽出部と、
前記特徴部位抽出部によって抽出された位置に基づいて、前記被検体から前記観察器具が抜かれたときの透視画像である第二画像に、前記被検体に挿入される処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示する表示処理部をさらに備えることを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項２】
請求項１に記載の放射線撮像装置であって、
前記特徴部位抽出部によって抽出される前記特徴部位の位置を含む関心領域を設定する関心領域設定部と、
前記関心領域の中の画素情報と前記第二画像の中の画素情報とを比較することにより、前記第二画像における前記関心領域の位置を算出する位置算出部をさらに備え、
前記表示処理部は、前記位置算出部によって算出される位置に基づいて前記第二画像に前記オブジェクトを表示することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項３】
請求項２に記載の放射線撮像装置であって、
前記位置算出部は、複数の前記第一画像のそれぞれに対して抽出される前記特徴部位の位置に基づいて、前記関心領域と比較される前記第二画像の中の探索領域を設定することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項４】
請求項２に記載の放射線撮像装置であって、
前記位置算出部は、前記関心領域が前記第一画像に対して設定される場合に、前記関心領域から前記観察器具の領域を除いて前記関心領域の中の画素情報を取得することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項５】
請求項１に記載の放射線撮像装置であって、
前記特徴部位抽出部は、前記観察器具が前記被検体に挿入される過程または前記観察器具が前記被検体から抜かれる過程における前記特徴部位の位置を抽出し、
前記表示処理部は、前記過程における前記特徴部位の位置を前記オブジェクトとともに前記第二画像に表示することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項６】
請求項１に記載の放射線撮像装置であって、
前記データ処理部は透視の方向が異なる複数の第一画像を生成し、
特徴部位抽出部は、前記複数の第一画像に基づいて前記観察器具の特徴部位の三次元位置を算出する三次元位置算出部を有し、
前記表示処理部は、前記三次元位置算出部によって算出された前記三次元位置に基づいて、透視の方向が異なる複数の第二画像のそれぞれに前記オブジェクトを表示することを特徴とする放射線撮像装置。
【請求項７】
放射線撮像装置によって取得される被検体の透視画像を画像処理する画像処理方法であって、
所定の部位を検出する観察器具が前記被検体に挿入されたときの透視画像である第一画像において前記観察器具の特徴部位の位置を抽出する特徴部位抽出ステップと、
抽出された位置に基づいて、前記被検体から前記観察器具が抜かれたときの透視画像である第二画像に、前記被検体に挿入される処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示する表示処理ステップを備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項８】
放射線撮像装置によって取得される被検体の透視画像に対する画像処理をコンピュータに実行させる画像処理プログラムであって、
所定の部位を検出する観察器具が前記被検体に挿入されたときの透視画像である第一画像において前記観察器具の特徴部位の位置を抽出する特徴部位抽出ステップと、
抽出された位置に基づいて、前記被検体から前記観察器具が抜かれたときの透視画像である第二画像に、前記被検体に挿入される処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示する表示処理ステップを備えることを特徴とする画像処理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被検体を撮像する放射線撮像装置に係り、放射線撮像装置により取得される画像中の病変内に鉗子等の処置具を正確に配置する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
病変を処置するための切開範囲を低減する手技として、Ｘ線透視下で患者の体内に処置具を挿入するインターベンションがある。インターベンションでは、病変の位置を正確に検出することと、検出された位置に処置具を正確に配置することが重要である。Ｘ線透視では検出されにくい気管支周囲の病変に対して、超音波気管支鏡（ＥＢＵＳ：ＥｎｄｏＢｒｏｎｃｈｉａｌ  Ｕｌｔｒａ−Ｓｏｕｎｄ）が用いられることがある。気管支に挿入されたＥＢＵＳによって取得される超音波信号は病変の有無によって異なるので、ＥＢＵＳの利用によって気管支周囲の病変の位置を正確に検出できる。
【０００３】
また病変の位置への処置具の配置を補助するために、予め収集された被検体の画像上に処置具の位置をリアルタイムに重畳することが特許文献１に開示されている。特許文献１では、予め収集された画像から抽出される被検体の輪郭の座標と、実空間上の被検体の表面の座標とから作成される、実空間上の点を画像空間上の点に変換する変換行列を用いて、実空間上でリアルタイムに検出される処置具の位置が画像空間上に重畳される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５５２３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら特許文献１では、予め収集された被検体の画像上に処置具の位置を重畳されるに過ぎず、リアルタイムに取得される画像上に処置具の位置を重畳することはできない。またＥＢＵＳ等の観察器具によって検出される気管支周囲の病変を処置するには、被検体に挿入された観察器具を抜いてから鉗子等の処置具を病変に配置する必要があり、処置具の正確な配置が困難である。
【０００６】
そこで本発明は、被検体に挿入されたＥＢＵＳ等の観察器具によって検出された病変等の所定の部位に鉗子等の処置具を、観察器具が抜かれた透視画像下で正確に配置可能な放射線撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために本発明は、被検体に放射線を照射する放射線源と、前記被検体を透過する放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器によって検出された放射線の量に基づいて前記被検体の透視画像を生成するデータ処理部を備える放射線撮像装置であって、所定の部位を検出する観察器具が前記被検体に挿入されたときの透視画像である第一画像において前記観察器具の特徴部位の位置を抽出する特徴部位抽出部と、前記特徴部位抽出部によって抽出された位置に基づいて、前記被検体から前記観察器具が抜かれたときの透視画像である第二画像に、前記被検体に挿入される処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示する表示処理部をさらに備えることを特徴とする。
【０００８】
また本発明は、放射線撮像装置によって取得される被検体の透視画像を画像処理する画像処理方法であって、所定の部位を検出する観察器具が前記被検体に挿入されたときの透視画像である第一画像において前記観察器具の特徴部位の位置を抽出する特徴部位抽出ステップと、抽出された位置に基づいて、前記被検体から前記観察器具が抜かれたときの透視画像である第二画像に、前記被検体に挿入される処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示する表示処理ステップを備えることを特徴とする。
【０００９】
また本発明は、放射線撮像装置によって取得される被検体の透視画像に対する画像処理をコンピュータに実行させる画像処理プログラムであって、所定の部位を検出する観察器具が前記被検体に挿入されたときの透視画像である第一画像において前記観察器具の特徴部位の位置を抽出する特徴部位抽出ステップと、抽出された位置に基づいて、前記被検体から前記観察器具が抜かれたときの透視画像である第二画像に、前記被検体に挿入される処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示する表示処理ステップを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被検体に挿入されたＥＢＵＳ等の観察器具によって検出された病変等の所定の部位に鉗子等の処置具を、観察器具が抜かれた透視画像下で正確に配置可能な放射線撮像装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一実施形態のＸ線撮像装置の構成の一例を示す概要図である。
【図２】第一実施形態における処理の流れの一例を示す図である。
【図３】観察器具が挿入された被検体の透視画像の一例を示す図である。
【図４】観察器具が挿入された被検体の透視画像において観察器具の先端が抽出されたときの一例を示す図である。
【図５】被検体に観察器具が挿入されてからオブジェクトが表示されるまでの透視画像の一例を示す図である。
【図６】観察器具が抜かれたときの透視画像に表示されるオブジェクトの他の表示形態を示す図である。
【図７】第二実施形態におけるデータ処理部の構成の一例を示す図である。
【図８】第二実施形態における処理の流れの一例を示す図である。
【図９】観察器具が挿入された被検体の透視画像に対して設定された関心領域の一例を示す図である。
【図１０】観察器具が抜かれたときの透視画像において関心領域の位置が算出された例を示す図である。
【図１１】観察器具の特徴部位の変動範囲に基づく第二画像の探索範囲の設定について説明する図である。
【図１２】第二実施形態におけるオブジェクトの表示形態の一例を示す図である。
【図１３】第三実施形態のＸ線撮像装置の構成の一例を示す概要図である。
【図１４】観察器具の特徴部位の三次元位置を算出する処理の流れの一例を示す図である。
【図１５】観察器具の特徴部位の三次元位置を算出する方法の一例について説明する図である。
【図１６】第三実施形態における処理の流れの一例を示す図である。
【図１７】第三実施形態におけるオブジェクトの表示形態の一例を示す図である。
【図１８】第三実施形態のＸ線撮像装置の構成の他の例を示す概要図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお本発明の放射線撮像装置は、被検体に放射線を照射する放射線源と、前記被検体を透過する放射線を検出する放射線検出器と、前記放射線検出器によって検出された放射線の量に基づいて透視画像を生成するデータ処理部を備える。以降の説明では、放射線撮像装置の一例として、放射線がＸ線であるＸ線撮像装置について述べる。
【００１３】
＜第一実施形態＞
図１を用いて、本実施形態のＸ線撮像装置１０１について説明する。Ｘ線撮像装置１０１は、Ｘ線源１０２、検出器１０３、装置制御部１０４、表示部１０７、記憶部１０８、データ処理部１０９を備える。Ｘ線源１０２は被検体にＸ線を照射する装置であり、例えばＸ線管装置である。検出器１０３は被検体を透過するＸ線を検出する装置であり、例えばフラットパネルディテクタである。装置制御部１０４は、Ｘ線源１０２や検出器１０３等を制御する装置であり、駆動部１０５とデータ収集部１０６を備える。駆動部１０５はＸ線源１０２と検出器１０３を駆動し、被検体を透視する方向を任意に設定する。データ収集部１０６は検出器１０３で検出されたデータを収集し、透視画像を生成する。データ処理部１０９はデータ収集部１０６で収集されたデータや生成された透視画像に様々な処理を施す装置であり、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）である。データ収集部１０６で生成された透視画像やデータ処理部１０９での処理結果は、液晶ディスプレイ等の表示部１０７に表示されたり、ＨＨＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）等の記憶部１０８に記憶されたりする。
【００１４】
Ｘ線撮像装置１０１を用いたインターベンションでは、透視画像下で被検体に対して様々な観察器具や処置具が挿入される。特にＸ線による透視画像では検出されにくい気管支周囲の病変に対しては、ＥＢＵＳ（ＥｎｄｏＢｒｏｎｃｈｉａｌ  Ｕｌｔｒａ−Ｓｏｕｎｄ）が気管支に挿入される。ＥＢＵＳは人体構造物に比べてＸ線減弱係数が十分に高いので、Ｘ線による透視画像下で明確に描出され、ＥＢＵＳによって取得される超音波信号は気管支周囲の病変の有無によって異なるので、病変の位置は正確に検出される。ただし検出された病変を処置するには、ＥＢＵＳのような観察器具を抜いてから鉗子等の処置具を病変に配置する必要があり、処置具の正確な配置が困難である。
【００１５】
そこで本実施形態では、ＥＢＵＳ等の観察器具が挿入されたときの透視画像において抽出される観察器具の特徴部の位置に基づいて、観察器具が抜かれたときの透視画像に鉗子等の処置具を配置するときに参照されるオブジェクトが表示される。観察器具の特徴部の位置の抽出や、オブジェクトの表示といった処理は、例えばデータ処理部１０９が有する特徴部位抽出部１１０と表示処理部１１２によって実施される。以降では、特徴部位抽出部１１０と表示処理部１１２はＣＰＵ上で実行されるソフトウェアとして説明する。なお、特徴部位抽出部１１０と表示処理部１１２は専用のハードウェアとして構成されても良い。
【００１６】
特徴部位抽出部１１０は、所定の部位、例えば病変を検出する観察器具が被検体に挿入されたときの透視画像である第一画像において観察器具の特徴部位の位置を抽出する。観察器具の特徴部位は、観察器具の位置を特定できれば任意の部位で良く、例えば観察器具の先端部や突起部等である。抽出される特徴部位の位置は、第一画像上の座標系で保持される。
【００１７】
表示処理部１１２は特徴部位抽出部１１０によって抽出された位置に基づいて、被検体から観察器具が抜かれたときの透視画像である第二画像に、被検体に挿入される処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示する。オブジェクトは任意の形状で良く、第二画像中の他の構造物と明確に区別できることが好ましい。
【００１８】
図２を用いて、本実施形態の処理の流れの一例について説明する。
【００１９】
（ステップ２０１）
特徴部位抽出部１１０は透視画像を取得する。なおＸ線画像の取得に先立ち、駆動部１０５によりＸ線源１０２と検出器１０３は所望の位置に移動させられる。所望の位置において、Ｘ線源１０２から被検体へＸ線が照射され、被検体を透過したＸ線が検出器１０３で検出される。データ収集部１０６は検出器１０３で検出されたデータを収集し、透視画像を生成する。生成された透視画像は表示部１０７に表示される。
【００２０】
術者は表示部１０７に表示される透視画像を見ながら、ＥＢＵＳ等の観察器具を被検体に挿入して病変の位置を探索する。探索の結果、病変の位置が検出され、観察器具が被検体に挿入されたときの透視画像が特徴部位抽出部１１０によって取得される。
【００２１】
（ステップ２０２）
特徴部位抽出部１１０はステップ２０１で取得された透視画像において観察器具の特徴部位の位置を抽出する。図３に、観察器具としてＥＢＵＳが被検体に挿入されたときの透視画像の一例を示す。ＥＢＵＳは人体構造物に比べてＸ線減弱係数が十分に高く、線分形状を有するので、透視画像下で明確に描出される。そこで特徴部位抽出部１１０は、透視画像からＸ線減弱係数が高く線分形状を有する領域を観察器具の領域として検出し、検出された観察器具の領域の中から観察器具の特徴部位の位置を抽出する。抽出される特徴部位は、例えば観察器具の先端である。
【００２２】
（ステップ２０３）
特徴部位抽出部１１０はステップ２０２で抽出された特徴部位の位置を保持する。抽出された特徴部位の位置は、観察器具が被検体に挿入されたときの透視画像である第一画像上の座標系で保持される。図４に、抽出された特徴部位が観察器具の先端であるときの透視画像の一例を示す。透視画像中の十字線分の中心が観察器具の先端の位置を示す。また抽出された特徴部位の位置は記憶部１０８に記憶されても良い。
【００２３】
（ステップ２０４）
データ処理部１０９は新たな透視画像を取得する。なお新たな透視画像の取得に先立ち、術者は病変の一部を採取するための処置具、例えば鉗子を挿入するために、被検体から観察器具を抜く。被検体から観察器具が抜かれた状態で取得される透視画像には観察器具は描出されない。
【００２４】
（ステップ２０５）
表示処理部１１２はステップ２０３で保持された特徴部位の位置に基づいて、ステップ２０４で取得された新たな透視画像上に処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示する。なお本実施形態では被検体が静止しているので、特徴部位の位置を保持する第一画像上の座標系は、観察器具が抜かれたときの透視画像である第二画像上の座標系と同じである。すなわち、ステップ２０３で保持された特徴部位の位置に配置されたオブジェクトが第二画像上に表示される。
【００２５】
図５に、観察器具が挿入されてからオブジェクトが表示されるまでの透視画像の一例を示す。なお図５（ａ）は観察器具が挿入されたとき、図５（ｂ）は観察器具が抜かれたとき、図５（ｃ）はオブジェクトが表示されたときの透視画像である。図５（ａ）では観察器具の先端の位置を確認することにより病変の位置を術者が把握できるのに対し、図５（ｂ）では病変の位置の把握は術者にとって困難である。そこで、図５（ｃ）のように透視画像上にオブジェクトが表示されることにより、観察器具が抜かれた状態であっても術者はオブジェクトを参照することにより病変の位置を把握でき、鉗子等の処置具を正確に病変の位置に配置できる。なおオブジェクトの表示形態は図５に限定されない。
【００２６】
図６を用いて、オブジェクトの他の表示形態について説明する。なお図６（ａ）は観察器具が挿入されたとき、図６（ｂ）は観察器具が抜かれたとき、図６（ｃ）はオブジェクトが表示されたときの透視画像である。図６（ａ）には観察器具が挿入される過程または観察器具が抜かれる過程において、観察器具の先端の位置が抽出される様子が示される。すなわち複数の第一画像のそれぞれにおいて、特徴部位の位置が抽出される。
【００２７】
図６の表示形態では、複数の第一画像のそれぞれにおいて抽出された特徴部位の位置に基づいて、処置具を配置するときに参照されるオブジェクトとともに、補助オブジェクトが透視画像上に表示される。なお、オブジェクトは病変などの所定の部位が検出されたときの観察器具の特徴部位の位置に基づいて表示位置が定まり、補助オブジェクトは観察器具が挿入または抜かれる過程で抽出される特徴部位の位置に基づいて表示位置が定まる。観察器具が抜かれた透視画像である図６（ｂ）では病変の位置の把握が術者にとって困難であるのに対し、図６（ｃ）では病変の位置を示すオブジェクトとともに、病変に至るまでの経路を示す補助オブジェクトが表示されるので、術者は鉗子等の処置具を正確に病変の位置に配置しやすくなる。
【００２８】
（ステップ２０６）
データ処理部１０９は新たな透視画像が有るか無いかを判定する。新たな透視画像が有る場合はステップ２０４へ処理が戻り、無い場合は処理の流れは終了となる。
【００２９】
以上の処理の流れにより、病変などの所定の部位を検出するために被検体に挿入された観察器具が抜かれたときの透視画像に、処置具を配置するときに参照されるオブジェクトが表示される。透視画像上にオブジェクトが表示されることにより、観察器具が抜かれた状態であっても、術者は透視画像上に表示されるオブジェクトを参照しながら鉗子等の処置具を挿入できるので、処置具を所定の部位に正確に配置できる。
【００３０】
＜第二実施形態＞
第一実施形態では、被検体が静止している場合について説明した。被検体には呼吸等による体動があるので、観察器具が挿入されたときの第一画像上の座標系と、観察器具が抜かれたときの第二画像上の座標系とを同じとすると、オブジェクトの表示位置に位置ずれが生じる場合がある。そこで本実施形態では、体動がある場合でも処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを正確に表示させることについて説明する。なお本実施形態には、第一実施形態で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については説明を省略する。
【００３１】
図７を用いて本実施形態のデータ処理部１０９について説明する。データ処理部１０９は、第一実施形態と同様に特徴部位抽出部１１０と表示処理部１１２を有するとともに、関心領域設定部７０１と位置算出部７０３を有する。以下、関心領域設定部７０１と位置算出部７０３はＣＰＵ上で実行されるソフトウェアとして説明するが、専用のハードウェアとして構成されても良い。
【００３２】
関心領域設定部７０１は、観察器具が被検体に挿入されたときの透視画像である第一画像において抽出された観察器具の特徴部位の位置を含む関心領域を第一画像または被検体から観察器具が抜かれたときの透視画像である第二画像に対して設定する。関心領域の形状及び大きさは任意で良い。ただし、Ｘ線減弱係数が比較的高い領域、例えば骨領域では観察器具の抽出が困難になるので、関心領域にはＸ線減弱係数が比較的高い領域が含まれないことが好ましい。
【００３３】
位置算出部７０３は関心領域設定部７０１によって第一画像に対して設定された関心領域の中の画素情報と、被検体から観察器具が抜かれたときの透視画像である第二画像の中の画素情報とを比較することにより、第二画像における関心領域の位置を算出する。すなわち、体動によって第一画像の座標系と第二画像の座標系に位置ずれが生じたとしても、関心領域の中の画素情報に類似する画素情報を有する領域を第二画像の中から探索することにより、特徴部位の近傍における両座標系の位置ずれを把握することができる。なお関心領域が第二画像に対して設定された場合には、位置算出部７０３は関心領域の画素情報と、第二画像の撮像時刻より後に撮像された透視画像である第三画像の中の画素情報とを比較することにより、第三画像における関心領域の位置を算出する。
【００３４】
本実施形態の表示処理部１１２は、位置算出部７０３によって算出される第二画像または第三画像における関心領域の位置に基づいて、処置具を配置するときに参照されるオブジェクトの表示位置を定める。位置算出部７０３の算出結果に基づいてオブジェクトの表示位置が定められるので、体動がある場合でもオブジェクトは第二画像または第三画像の中に正確に表示される。
【００３５】
図８を用いて、本実施形態の処理の流れの一例について説明する。
【００３６】
（ステップ８０１）
特徴部位抽出部１１０は透視画像を取得する。具体的には、ステップ２０１と同じ処理であるので説明を省略する。
【００３７】
（ステップ８０２）
特徴部位抽出部１１０はステップ８０１で取得された透視画像において観察器具の特徴部位の位置を抽出する。具体的には、ステップ２０２と同じ処理であるので説明を省略する。
【００３８】
（ステップ８０３）
関心領域設定部７０１はステップ８０２で抽出された特徴部位の位置を含む関心領域を第一画像に対して設定する。図９に、第一画像に対して設定された関心領域の一例を示す。図９の関心領域の形状は正方形であり、特徴部位の位置の一例である観察器具の先端が関心領域の中心に位置する。なお透視画像中の十字線分の中心が観察器具の先端の位置を示す。
【００３９】
（ステップ８０４）
位置算出部７０３はステップ８０３で設定された関心領域の中の画素情報を取得する。なお関心領域の中に観察器具の領域が含まれる場合は、観察器具の領域以外の画素情報が取得されることが好ましい。すなわち観察器具が挿入されたとき透視画像である第一画像に対して関心領域が設定された場合は、観察器具の領域は除かれることが好ましい。
【００４０】
（ステップ８０５）
データ処理部１０９は新たな透視画像を取得する。なお新たな透視画像の取得に先立ち、術者は病変の一部を採取するための処置具、例えば鉗子を挿入するために、被検体から観察器具を抜く。被検体から観察器具が抜かれた状態で取得される透視画像である第二画像には観察器具は描出されない。
【００４１】
（ステップ８０６）
位置算出部７０３はステップ８０５で取得された第二画像の中の画素情報と、ステップ８０４で取得された関心領域の中の画素情報との比較により、第二画像における関心領域の位置を算出する。例えば、形状と大きさが関心領域と同じ領域である走査領域を第二画像上で走査させながら、各走査領域と関心領域との間で画素値の相関係数を計算し、最も高い相関係数となる走査領域の位置を第二画像における関心領域の位置として算出する。
【００４２】
図１０に第二画像における関心領域の位置として算出された例を示す。図１０（ａ）は第一画像に設定された関心領域、図１０（ｂ）は関心領域の画素値との相関係数が最も高い走査領域の例である。第一画像に設定された関心領域には観察器具の領域が含まれるのに対し、第二画像には観察器具の領域は含まれないので、関心領域の中の画素情報は観察器具の領域を除いて取得されることが好ましい。関心領域から観察器具の領域が除かれて画素情報が取得されることにより、第二画像における関心領域の位置は高精度に算出される。
【００４３】
なお第二画像上での走査領域の走査は一画素毎でも良いし、所定の画素数毎の走査とすることにより演算時間の短縮を図っても良い。また第二画像の全範囲で走査領域を走査させるのではなく、第二画像の一部の範囲、例えば第一画像の関心領域の位置の近傍範囲に限定して走査領域を走査させることにより演算時間の短縮を図っても良い。
【００４４】
図１１を用いて、複数の第一画像のそれぞれに対して抽出される特徴部位の位置に基づいて、走査領域を走査させる第二画像上での範囲を限定することについて説明する。図１１（ａ）は体動がある場合に３つの第一画像のそれぞれに対して抽出された特徴部位の位置の例である。すなわち、体動により特徴部位の位置は変動しており、図１１（ａ）では特徴部位の３つの位置を含む範囲が特徴部位の変動範囲として点線で示される。図１１（ｂ）は、第二画像上で走査領域を走査させる範囲である探索範囲が、特徴部位の変動範囲に基づいて設定された例である。特徴部位の変動範囲に基づいて探索範囲が設定されることにより、演算時間の短縮が図れるとともに、第二画像における関心領域の位置が高精度に算出される。
【００４５】
（ステップ８０７）
表示処理部１１２はステップ８０６で算出された関心領域の位置に基づいて、ステップ８０５で取得された新たな透視画像上に処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示する。関心領域の中の特徴部位の位置は既知、例えば図９では関心領域の中心に特徴部位が位置するので、第二画像における関心領域の位置が算出されることにより、第二画像にオブジェクトが表示される。
【００４６】
（ステップ８０８）
データ処理部１０９は新たな透視画像が有るか無いかを判定する。新たな透視画像が有る場合はステップ８０５へ処理が戻り、無い場合は処理の流れは終了となる。図１２に、ステップ８０５からステップ８０８までが三回繰り返されたときのオブジェクトの表示例を示す。なお図１２（ａ）は一回目であり、図１２（ｂ）は二回目、図１２（ｃ）は三回目の透視画像である。図１２（ｂ）には前回の透視画像に表示されたオブジェクトが、図１２（ｃ）には前回と前々回の透視画像に表示されたオブジェクトが点線で示される。図１２のように前回以前の透視画像に表示されたオブジェクトも表示されることにより、術者は病変等の所定の部位の変動範囲を把握することができる。
【００４７】
以上の処理の流れにより、体動がある場合でも、病変などの所定の部位を検出するために被検体に挿入された観察器具が抜かれたときの透視画像に、処置具を配置するときに参照されるオブジェクトが表示される。体動がある場合でも透視画像上にオブジェクトが表示されることにより、観察器具が抜かれた状態であっても、術者は透視画像上に表示されるオブジェクトを参照しながら鉗子等の処置具を挿入できるので、処置具を所定の部位に正確に配置できる。
【００４８】
＜第三実施形態＞
第一実施形態では、観察器具の特徴部位の位置を透視画像の面内において抽出することについて説明した。透視の方向が異なる複数の透視画像が取得された場合、観察器具の特徴部位の三次元位置を取得できる。そこで本実施形態では観察器具の特徴部位の三次元位置を利用し、異なる透視の方向の透視画像に対して、処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示させることについて説明する。なお本実施形態には、第一実施形態で説明した構成や機能の一部を適用できるので、同様の構成、機能については説明を省略する。
【００４９】
図１３を用いて本実施形態のＸ線撮像装置１０１について説明する。本実施形態のＸ線撮像装置１０１は、第一実施形態の構成に加えて、データ処理部１０９の中に三次元位置算出部１３０１を有する。三次元位置算出部１３０１は、ＣＰＵ上で実行されるソフトウェアであり、透視の方向が異なる複数の第一画像に基づいて、観察器具の特徴部位の三次元位置を算出する。なお、三次元位置算出部１３０１は、専用のハードウェアとして構成されても良い。
【００５０】
図１４を用いて、透視の方向が異なる複数の第一画像、すなわち観察器具が挿入された被検体の透視画像に基づいて、観察器具の特徴部位の三次元位置を算出する処理の流れの一例について説明する。
【００５１】
（ステップ１４０１）
特徴部位抽出部１１０は、透視の方向が異なる複数の透視画像のそれぞれにおいて観察器具の特徴部位の位置を抽出する。なお各透視画像は、観察器具が被検体の中の所定の位置に留められた状態で撮像される。
【００５２】
（ステップ１４０２）
三次元位置算出部１３０１は、各透視画像の透視の方向を取得する。
【００５３】
（ステップ１４０３）
三次元位置算出部１３０１は、ステップ１４０１で抽出された特徴部位の位置と、ステップ１４０２で抽出された透視の方向とに基づいて、観察器具の特徴部位の三次元位置を算出する。
【００５４】
図１５を用いて、観察器具の特徴部位の三次元位置を算出する方法の一例について説明する。図１５（ａ）に示すように、Ｘ線源の位置がＳ１のときに取得される透視画像１において抽出される特徴部位の位置をＤ１、Ｘ線源の位置がＳ２のときに取得される透視画像２において抽出される特徴部位の位置をＤ２とする。このとき特徴部位の三次元位置は、直線Ｓ１−Ｄ１と直線Ｓ２−Ｄ２との交点として求められる。なお実際にはＸ線撮像装置１０１のたわみ等による計測誤差により、直線Ｓ１−Ｄ１と直線Ｓ２−Ｄ２とは図１５（ｂ）に示すように同一平面内で交わるとは限らない。そこで、二直線が最近接するときの直線Ｓ１−Ｄ１上の点をＱ１、直線Ｓ２−Ｄ２上の点をＱ２とし、点Ｑ１と点Ｑ２との中点、すなわち線分ｕの中点を特徴部位の三次元位置とする。
【００５５】
点Ｑ１と点Ｑ２は次式で求めることができる。
【００５６】
Ｑ１＝Ｓ１＋（Ｄ１−Ｄ２×Ｄｖ）／（１−Ｄｖ×Ｄｖ）×ｖ１
Ｑ２＝Ｓ２＋（Ｄ２−Ｄ１×Ｄｖ）／（Ｄｖ×Ｄｖ−１）×ｖ２
ただし、
Ｄ１＝（Ｓ２−Ｓ１）・ｖ１
Ｄ２＝（Ｓ２−Ｓ１）・ｖ２
Ｄｖ＝ｖ１・ｖ２
なお上式において、Ｑ１、Ｑ２、Ｓ１、Ｓ２、Ｄ１、Ｄ２、ｖ１、ｖ２は座標を表すベクトルであり、×は外積を表す演算子、・は内積を表す演算子である。
【００５７】
上式により求められる点Ｑ１と点Ｑ２の三次元位置を用いて、観察器具の特徴部位の三次元位置は次式のように求められる。
（Ｑ１＋Ｑ２）／２
図１６を用いて、本実施形態の処理の流れの一例について説明する。
【００５８】
（ステップ１６０１）
表示処理部１１２は、三次元位置算出部１３０１によって算出された観察器具の特徴部位の三次元位置を取得する。
【００５９】
（ステップ１６０２）
データ処理部１０９は新たな透視画像を取得する。なお新たな透視画像の取得に先立ち、術者は病変の一部を採取するための処置具、例えば鉗子を挿入するために、被検体から観察器具を抜く。被検体から観察器具が抜かれた状態で取得される透視画像である第二画像には観察器具は描出されない。また術者は、処置具の挿入に適した方向に透視の方向を変更しても良い。
【００６０】
（ステップ１６０３）
表示処理部１１２は、ステップ１６０２で取得された第二画像の透視の方向を取得する。
【００６１】
（ステップ１６０４）
表示処理部１１２は、第二透視画像上での特徴部位の位置を算出する。第二透視画像上での特徴部位の位置は、ステップ１６０１で取得された三次元位置をステップ１６０３で取得された透視の方向により投影処理することにより算出される。
【００６２】
（ステップ１６０５）
表示処理部１１２はステップ１６０４で算出された特徴部位の位置に基づいて、ステップ１６０２で取得された新たな透視画像上に処置具を配置するときに参照されるオブジェクトを表示する。
【００６３】
（ステップ１６０６）
データ処理部１０９は新たな透視画像が有るか無いかを判定する。新たな透視画像が有る場合はステップ１６０２へ処理が戻り、無い場合は処理の流れは終了となる。図１７に、ステップ１６０２からステップ１６０６までが三回繰り返されたときのオブジェクトの表示例を示す。なお図１７（ａ）、図１７（ｂ）、図１７（ｃ）はそれぞれ透視の方向が異なる透視画像であり、オブジェクトの位置が異なる。
【００６４】
以上の処理の流れにより、病変などの所定の部位を検出するために被検体に挿入された観察器具が抜かれたときの透視画像に、処置具を配置するときに参照されるオブジェクトが表示される。透視画像上にオブジェクトが表示されることにより、観察器具が抜かれた状態であっても、術者は透視画像上に表示されるオブジェクトを参照しながら鉗子等の処置具を挿入できるので、処置具を所定の部位に正確に配置できる。また観察器具が抜かれた状態で透視の方向が変更された場合であっても、透視画像上にオブジェクトが正確に表示される。
【００６５】
図１８を用いて、観察器具の特徴部位の三次元位置が、Ｘ線撮像装置１０１とは別の装置である三次元位置認識装置１８０１で認識される場合の構成について説明する。三次元位置認識装置１８０１は、例えば磁気センサー等を用いて観察器具の特徴部位の三次元位置を認識する装置である。三次元位置認識装置１８０１で認識された三次元位置は三次元位置算出部１３０１に入力され、さらに三次元位置算出部１３０１から表示処理部１１２へ受け渡される。その後、図１６の処理の流れに従って、透視画像上にオブジェクトが表示される。
【００６６】
以上、本発明の放射線撮像装置について複数の実施形態を説明した。本発明の放射線撮像装置は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせても良い。例えば、第二実施形態と第三実施形態を組み合わせることにより、体動がある場合であって観察器具が抜かれた状態で透視の方向が変更された場合であっても、透視画像上にオブジェクトが正確に表示される。さらに、上記実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除しても良い。
【００６７】
また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）等の記録装置、又は、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。
【００６８】
また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
【００６９】
本発明の画像処理方法は、その各手順をコンピュータに実行させるための画像処理プログラム、画像処理プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、画像処理プログラムを含みコンピュータの内部メモリにロード可能なプログラム製品、そのプログラムを含むサーバ等のコンピュータ、等により提供されることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０１：Ｘ線撮像装置、１０２：Ｘ線源、１０３：検出器、１０４：装置制御部、１０５：駆動部、１０６：データ収集部、１０７：表示部、１０８：記憶部、１０９：データ処理部、１１０：特徴部位抽出部、１１２：表示処理部、７０１：関心領域設定部、７０３：位置算出部、１３０１：三次元位置算出部、１８０１：三次元位置認識装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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