(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段とを有し、前記Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するＸ線透視装置であって、
前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、
前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像の曲線形状とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の曲線形状との一致の度合いを求め、求められた前記一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、
前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、前記挿入器具の像の動きを抑制した挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、
を備えることを特徴とするＸ線透視装置。
【請求項２】
前記位置合わせ処理手段は、前記一致の度合いが略最大になるように、前記一のフレームの平行移動及び／又は回転移動を行なって前記位置合わせを行う、
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視装置。
【請求項３】
索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段とを有し、前記Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するＸ線透視装置であって、
前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、
前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、
前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、
を備え、
前記位置合わせ処理手段は、前記動画像の所定期間のフレームのうちの最初の二つのフレーム以外の各フレームについて、それより過去の二つ以上のフレームに対する前記位置合わせの結果と、当該フレームと前記過去の二つ以上のフレームのうちの最新のフレームとの前記位置合わせの結果とに基づいて、当該フレームと前記過去の二つ以上のフレームのうちの最初のフレームとを位置合わせする、
ことを特徴とするＸ線透視装置。
【請求項４】
前記位置合わせ処理手段は、前記一のフレームの前記挿入器具の像と、前記過去のフレームの前記挿入器具の像における前記挿入器具の屈曲部分の位置が略一致するように前記位置合わせ処理を行なう、
ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のＸ線透視装置。
【請求項５】
索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段とを有し、前記Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するＸ線透視装置であって、
前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、
前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、
前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、
を備え、
前記位置合わせ処理手段は、前記挿入器具の像の各点における屈曲の度合いに応じて前記各点に重みを付与し、前記重みに基づいて前記一致の度合いを評価するとともに、前記一のフレームの前記挿入器具の像と、前記過去のフレームの前記挿入器具の像における前記挿入器具の屈曲部分の位置が略一致するように前記位置合わせ処理を行なう、
ことを特徴とするＸ線透視装置。
【請求項６】
前記特定手段は、順次に取得されるフレームのそれぞれにおける前記挿入器具の像をリアルタイムで特定し、
前記位置合わせ処理手段は、順次に特定される前記挿入器具の像に基づいて、前記一のフレームの平行移動及び／又は回転移動にかかるパラメータを算出し、かつ、前記パラメータの値の大きさに基づいて、前記位置合わせ処理を開始するフレームを決める
ことを特徴とする請求項１に記載のＸ線透視装置。
【請求項７】
前記位置合わせ処理手段は、前記被検体の心電信号に基づいて、心拍による体内組織の動きが小さくなるタイミングで、前記位置合わせ処理を開始することを特徴とする請求項２に記載のＸ線透視装置。
【請求項８】
前記位置合わせ処理手段は、
前記挿入器具位置合わせ動画像のフレームのそれぞれにおける前記挿入器具の像の先端部位を前記特定手段による当該像の特定結果に基づいて特定する先端部位特定手段と、
予め決定されたサイズの所定範囲を前記動画像のフレームのそれぞれに設定するために、前記動画像のフレームのうちの最初のフレーム以外の各フレームについて、当該フレーム内における前記先端部位の位置と前記過去のフレームにおける前記所定範囲の位置とに基づいて、前記所定範囲内に前記先端部位が含まれるように当該フレーム内における前記所定範囲の位置を変更する変更手段と、
を含み、
前記表示手段は、前記各フレームから前記所定範囲内の画像を切り出して得られる部分動画像をリアルタイムで表示する、
ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載のＸ線透視装置。
【請求項９】
前記表示手段は、前記変更手段による変更を行っていない前記挿入器具位置合わせ動画像と、前記部分動画像とを同時に表示するとともに、前記部分動画像の境界を表す画像を前記挿入器具位置合わせ動画像中に表示する、
ことを特徴とする請求項８に記載のＸ線透視装置。
【請求項１０】
前記表示手段は、前記挿入器具の現在位置の近傍領域における血管の形態を表す血管画像を前記挿入器具位置合わせ動画像に重畳表示する、
ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のＸ線透視装置。
【請求項１１】
前記表示手段は、前記挿入器具の現在位置の近傍領域における血管の形態を表す血管画像を前記部分動画像に重畳表示する、
ことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のＸ線透視装置。
【請求項１２】
前記血管画像は、前記被検体の血管内に造影剤を注入した状態で前記Ｘ線照射手段及び前記Ｘ線検出手段により得られたフレームに基づく造影血管像である、
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のＸ線透視装置。
【請求項１３】
前記Ｘ線照射手段及び前記Ｘ線検出手段により前記動画像のフレームを順次に取得している間に、前記造影血管像の取得タイミングを検知する検知手段と、
前記検知手段により前記取得タイミングが検知されたことに対応し、前記取得された少なくとも一つのフレームを選択し、前記少なくとも一つのフレームに基づいて前記造影血管像を形成する造影血管像形成手段とを更に備える、
ことを特徴とする請求項１２に記載のＸ線透視装置。
【請求項１４】
前記検知手段は、前記順次に取得される各フレームについて、前記特定された前記挿入器具の像の近傍の画素群における画素値の平均値の低下、又は前記画素群における画素値のばらつきの上昇を検出することにより前記取得タイミングを検知する、
ことを特徴とする請求項１３に記載のＸ線透視装置。
【請求項１５】
前記被検体の血管の形態を表す画像を予め記憶する記憶手段を更に備え、
前記表示手段は、前記記憶された画像に基づいて前記血管画像を表示する、
ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載のＸ線透視装置。
【請求項１６】
前記記憶された画像は、前記被検体の血管の３次元的な形態を表す３次元画像であり、
前記３次元画像をレンダリングして２次元画像を形成するレンダリング手段を更に備え、
前記表示手段は、当該２次元画像を前記血管画像として表示する、
ことを特徴とする請求項１５に記載のＸ線透視装置。
【請求項１７】
前記特定手段により前記挿入器具の像が二つ以上特定された場合に、フレーム中心に最も近い前記挿入器具の像を選択する第１の選択手段を更に備え、
前記位置合わせ処理手段は、前記一のフレームにおける当該像と前記過去のフレームにおける当該像との一致の度合いが略最大になるように前記位置合わせを行う、
ことを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれか一項に記載のＸ線透視装置。
【請求項１８】
前記位置合わせ処理手段は、前記特定手段により前記挿入器具の像が二つ以上特定された場合に、各挿入器具の像について前記位置合わせを行い、
前記各挿入器具の像における前記位置合わせの精度を求め、前記位置合わせの精度が最も低い前記挿入器具の像を選択する第２の選択手段を更に備え、
前記位置合わせ処理手段は、前記一のフレームにおける当該像と前記過去のフレームにおける当該像とについての前記一致の度合いが略最大になるように前記位置合わせを行う、
ことを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか一項に記載のＸ線透視装置。
【請求項１９】
操作手段と、
前記選択された前記挿入器具の像の前記位置合わせが行われているときに前記操作手段が操作されたことに対応して、当該像の前記位置合わせを終了させるとともに、他の前記挿入器具の像の前記位置合わせを開始する切替手段とを更に備える、
ことを特徴とする請求項１７又は請求項１８に記載のＸ線透視装置。
【請求項２０】
前記特定手段により前記挿入器具の像が特定されなかった場合又は前記位置合わせ処理手段により前記位置合わせができなかった場合に、前記一のフレームより過去のフレームに基づいて前記平行移動及び／又は回転移動の推定量を求める推定手段を更に備える、
ことを特徴とする請求項２に記載のＸ線透視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、Ｘ線を利用して被検体内を透視（Ｘ線透視）するＸ線透視装置、及びＸ線透視により得られる被検体の画像を処理するＸ線透視画像処理方法に関する。特に、この発明は、Ｘ線透視下で被検体内に索状の挿入器具を挿入して行う手術の好適化を図るものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検体に対する低侵襲性などの利点により体内に細い索状部材で構成された索状の挿入器具を挿入して行う手術の普及が著しい。体内に挿入される索状の挿入器具としては、電極カテーテル、アブレーションカテーテル、マイクロカテーテル、カテーテルとともに導入されるガイドワイヤなどがある。なお、この明細書においては、これらを含む索状の挿入器具のことを、以下、「ワイヤ」と言うことにする。一般に、ワイヤは人体に比べてＸ線を吸収しやすいため、Ｘ線画像上では黒い細線として観察される。
【０００３】
ワイヤが用いられる手術の一例としてＸ線透視下カテーテル術がある。Ｘ線透視下カテーテル術は、大腿部の動脈などから体内にカテーテルを挿入し、リアルタイムで表示されるＸ線透視画像を参照しながらカテーテルを患部まで導いて治療を行うものである。術者は、あたかも迷路のように張り巡らされた血管内を適切な経路を介して患部までカテーテルを導かなくてはならない。そのための操作は、体外に出ているカテーテルの部分を操ることにより行われる。このように、Ｘ線透視下カテーテル術には熟練した手技が必要とされる。
【０００４】
血管の分岐点における所望の分枝にカテーテルを進入させる場合や狭窄部位を通過させる場合には、まずカテーテルの先端部が進路に挿入される。そのために術者は、前進、後退、捻りなどの操作を適切に組み合わせるなど、極めて微妙な操作を行っている。なお、先端部が進路に適切に挿入されていない状態でカテーテルを進めると、血管を突き破るなどの合併症を招きかねない。すなわち、先端部の挿入作業はＸ線透視下カテーテル術において非常に重要である一方、その難易度も高い。
【０００５】
このような事情に鑑み、カテーテルの先端部にガイドワイヤを設ける手法が取り入れられている。先端部の挿入操作において術者は、まずガイドワイヤを目的の進路に挿入させ、続いてこのガイドワイヤを辿ってカテーテル全体を前進させる。この操作を繰り返すことによりカテーテルを次第に進めていく。ガイドワイヤは柔軟性と弾力性を持っている。ガイドワイヤの先端部は強く屈曲しており、捻り操作によって目的の分枝に先端部を挿入しやすくなっている。また、ガイドワイヤはＸ線吸収係数が高い構造を有し、それによりＸ線透視下での視認性が高められている。具体的には、ガイドワイヤはＸ線透視画像中において比較的明瞭な黒い線として描写される。
【０００６】
このようにガイドワイヤはＸ線透視画像において容易に認識できるが、血管の分枝や狭窄部位は認識できない（石灰化が生じている部分はかすかに見える場合がある）。そのため、時折カテーテルから造影剤を流出させて、ほんの数秒間現れる造影剤の像を観察することでガイドワイヤを進入させるべき位置を確認している。しかし、造影剤は患者の腎臓機能に負荷を与えるため使用量が限られている。よって、術者は、造影剤の像が有効な間に迅速に操作を行うか、或いは、造影剤の像の位置を記憶しておいて操作を行うかしている。
【０００７】
このようなＸ線透視下カテーテル術において、ワイヤの視認性を高める技術が各種知られている。たとえば特許文献１には、Ｘ線透視画像中の黒線（ワイヤに相当する画像領域）を検出し、この黒線を強調するとともに他の部分のノイズを低減する技術が開示されている。この技術は太さが１画素程度の極めて細い黒線の観察に有効である。また、この技術は、動画表示されるＸ線透視画像の各フレームにおけるワイヤの視認性を高めようとするものである。
【０００８】
また、特許文献２には、画像データから被検者の体動を検出し、この体動の検出結果から頻度の低い移動方向の領域を検出し、この検出領域を現在のＸ線透視画像中に強調表示する技術が開示されている。この技術は、体動を利用してワイヤの位置を検出しようとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２８３２１５号公報
【特許文献２】特開２００６−２５５２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、ワイヤを用いた手術においては、被検体の局所的な運動（心拍、呼吸等）や大域的な運動（体動等）によってワイヤの像がＸ線透視画像の枠内を常時複雑に動き回るという問題が生じていた。上記のような微妙な操作を行うためには、血管（特に分枝や狭窄部位）とワイヤとの位置関係を明確に把握する必要があるが、このように像が動きまわると位置関係の把握は困難となる。
【００１１】
この問題に対し、従来は、患者に息を止めさせて像の動きを少しでも小さくするなどの対処が施されていた。しかし、心拍による像の動きは止められない。更に、この手術を受ける患者は循環器に疾患を抱えており、短時間しか息を止められないことが多い。この間にワイヤを進路に進められなければ、操作を中断して患者をしばらく休ませ、再び息を止めてもらうということを繰り返さなければならなかった。
【００１２】
また、造影剤を使用してワイヤの進入目標を確認しても、像の動きによって進入目標を見失いやすかった。更に、進入目標の位置を確認したとしても、ワイヤの先端と進入目標とを相対的な位置関係としてしか記憶できなかった。そのため、術者は、ワイヤを少し進めるたびに進入目標を再確認したくなっていた。
【００１３】
また、ワイヤを所望の分枝に挿入する際には、ワイヤの先端の屈曲部を当該分枝の方向に向けて捻ってやる必要がある。しかし、屈曲部の大きさは高々数ミリメートル程度でしかなく、屈曲部が意図した通りに捻られているかを、動き回るワイヤの像から確認するのは難しかった。そのため、術者はこの確認作業を時間を掛けて行っていた。
【００１４】
このように常時動き回る像を参照しながらワイヤを進める作業には困難性が伴い時間も掛かっていた。そのため、Ｘ線透視を行っている時間も長くなり、結果として患者や術者が受ける被曝量が増大していた。
【００１５】
動き回る像を目で追いながら長時間に亘って手術を行う必要があるため、術者の疲労も大きかった。それにより、手術時間が更に長くなるという悪循環に陥るおそれもあった。
【００１６】
また、手術の長時間化は患者に対する身体的負担を増大させる。また、治療に一刻を争う患者にとっては、手術の長時間化は極めて深刻な問題である。たとえば冠状動脈が強く攣縮若しくは閉塞した急性患者に対して、速やかに冠状動脈を拡張して血流を再開させるためにＸ線透視下カテーテル術を実施する場合には、できるだけ短時間で手術を完了させることが望ましい。
【００１７】
以上説明したように、Ｘ線透視下カテーテル術の困難性を高めるとともに長時間化を招く要因は、心拍や呼吸によりワイヤの像が常時動き回っていることにある。
【００１８】
この発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであり、その目的は、体内にワイヤを挿入して行う手術においてリアルタイムで動画像として表示されるＸ線透視画像におけるワイヤの像の動きを抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段とを有し、前記Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するＸ線透視装置であって、前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像の曲線形状とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の曲線形状との一致の度合いを求め、求められた前記一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、前記挿入器具の像の動きを抑制した挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、を備える。
また、請求項３に記載の発明は、索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段とを有し、前記Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するＸ線透視装置であって、前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、を備え、前記位置合わせ処理手段は、前記動画像の所定期間のフレームのうちの最初の二つのフレーム以外の各フレームについて、それより過去の二つ以上のフレームに対する前記位置合わせの結果と、当該フレームと前記過去の二つ以上のフレームのうちの最新のフレームとの前記位置合わせの結果とに基づいて、当該フレームと前記過去の二つ以上のフレームのうちの最初のフレームとを位置合わせする。
また、請求項５に記載の発明は、索状の挿入器具が挿入された状態の被検体に向けてＸ線を照射するＸ線照射手段と、前記被検体を透過した前記Ｘ線を検出するＸ線検出手段とを有し、前記Ｘ線検出手段による検出結果に基づいて前記被検体内を描写する動画像を形成して表示するＸ線透視装置であって、前記動画像に含まれる複数のフレームから前記挿入器具の像をリアルタイムで特定する特定手段と、前記動画像のフレームのうちの一のフレームにおける前記挿入器具の像とこれより過去のフレームにおける前記挿入器具の像の一致の度合いに基づいて、前記一のフレームと前記過去のフレームとの位置合わせ処理をリアルタイムで行なう位置合わせ処理手段と、前記位置合わせ処理手段で処理された前記フレームをリアルタイムで順次表示することにより、挿入器具位置合わせ動画像を表示する表示手段と、を備え、前記位置合わせ処理手段は、とともに、前記一のフレームの前記挿入器具の像と、前記過去のフレームの前記挿入器具の像における前記挿入器具の屈曲部分の位置が略一致するように前記位置合わせ処理を行なう。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、動画像のフレームについて挿入器具の像の動きを抑制した動画像をリアルタイムで表示することができる。この動画像は、挿入器具の像の一致の度合いに基づいてフレーム間の位置合わせを行って得られる動画像であるから、通常のＸ線透視画像と比較しての挿入器具の像の動きが抑制されている。したがって、この発明によれば、Ｘ線透視下カテーテル術においてリアルタイムで観察されるＸ線透視画像において、被検体の運動に起因する挿入器具の像の動きを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】この発明に係るＸ線透視装置の第１の実施形態の全体構成を表す図である。
【図２】図１に示すＸ線透視装置の制御系の構成を表すブロック図である。
【図３】図１に示すＸ線透視装置が表示する、体内に挿入されたワイヤを描写したフレームを表す図である。
【図４】図３に示すフレームの概要を表す図である。
【図５】図３に示すフレームから抽出されたワイヤの像を表す図である。
【図６】図５に示すワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図７】図１に示すＸ線透視装置により時系列に沿って得られる複数のワイヤの像の一部を表す図である。
【図８】図７に示す時系列のワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図９】図７に示す２つのフレームにおけるワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図１０】図９に示す２つの２次元曲線の重ね合わせ状態を表す図である。
【図１１】図１に示すＸ線透視装置の動作を表すフローチャートである。
【図１２】この発明に係るＸ線透視装置の第２の実施形態を説明するための図であり、ワイヤの像がトリム枠から外れる状態を説明するための図である。
【図１３】この発明に係るＸ線透視装置の第２の実施形態の制御系の構成を表すブロック図である。
【図１４】図１３に示すＸ線透視装置により決定されるトリム枠について説明するための図である。
【図１５】図１３に示すＸ線透視装置の動作を表すフローチャートである。
【図１６】この発明に係るＸ線透視装置の第２の実施形態の変形例を説明するための図である。
【図１７】この発明に係るＸ線透視装置の第４の実施形態の制御系の構成を表すブロック図である。
【図１８】図１７に示すＸ線透視装置の動作を表すフローチャートである。
【図１９】図１８に示す動作で表示される画像を説明するための図であり、アフィン変換適用後のフレームを表す図である。
【図２０】図１８に示す動作で表示される画像を説明するための図であり、図１７に示すアフィン変換適用後のフレームに重畳表示される造影血管像を表す図である。
【図２１】図１８に示す動作で表示される画像を説明するための図であり、図１９に示すアフィン変換適用後のフレームと、図２０に示す造影血管像とを重畳表示した画像を表す図である。
【図２２】この発明に係るＸ線透視装置の第５の実施形態において、幾何学的な図形をワイヤ追跡動画像に重畳表示させた状態を表す図である。
【図２３】この発明に係るＸ線透視装置の第６の実施形態の制御系の構成を表すブロック図である。
【図２４】図２３に示すＸ線透視装置において、他の医用画像診断装置で３次元血管画像を取得する場合について説明するための図である。
【図２５】図２３に示すＸ線透視装置において、他の医用画像診断装置で３次元血管画像を取得する場合について説明するための図である。
【図２６】図２３に示すＸ線透視装置の変形例を説明するための図であり、血管画像とワイヤ追跡動画像との間に位置ズレについて説明するための図である。
【図２７】図２３に示すＸ線透視装置の変形例を説明するための図であり、第１及び第２の方向から見たワイヤ追跡動画像を表す図である。
【図２８】図２３に示すＸ線透視装置の変形例を説明するための図であり、方向に依らずに血管画像とワイヤ追跡動画像との位置合わせがなされている状態を表す図である。
【図２９】この発明に係るＸ線透視装置の第７の実施形態において、ワイヤ追跡動画像中のワイヤの先端像の位置と、３次元血管画像中の位置との対応関係を表す図である。
【図３０】この発明に係るＸ線透視装置の第７の実施形態によるワイヤ追跡動画像の表示態様を表す図である。
【図３１】この発明に係るＸ線透視装置の第７の実施形態によるトラッキング画面の表示態様を表す図である。
【図３２】この発明に係るＸ線透視装置の第７の実施形態において、ワイヤ追跡動画像中のワイヤの先端像の位置に対応する３次元血管画像中の位置が複数存在する場合を表す図である。
【図３３】図３２に示す場合において表示されるトラッキング画面の表示態様を表す図である。
【図３４】この発明に係るＸ線透視装置の第７の実施形態の変形例を説明するための図である。
【図３５】この発明に係るＸ線透視装置の第７の実施形態の他の変形例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
この発明の実施の形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。以下、この発明に係るＸ線透視装置の実施の形態について特に詳しく説明する。このＸ線透視装置は、この発明に係るＸ線透視画像処理方法を実行するように構成されている。
【００２３】
この実施形態に係るＸ線透視装置は、被検体の体内にワイヤを挿入して実施される手術において使用される。以下、Ｘ線透視下カテーテル術に適用した場合について特に詳しく説明する。このＸ線透視装置は、術者の操作に基づいて移動するワイヤや血管をリアルタイムで観察しつつ行う作業の好適化を図るものである。より具体的には、このＸ線透視装置は、体内の状態を観察するための動画像における、被検体の運動（心拍、呼吸、体動等）に起因するワイヤの像の動きを抑制することでワイヤの像の視認性の向上を図るものである。
【００２４】
この実施形態では、特に指摘しない限り「画像」と「画像データ」とを区別しないことにする。Ｘ線透視装置が処理する画像データは、一般にペイントデータ（ラスタデータ、ビットマップデータ等とも呼ばれる。）である。ペイントデータは、ピクセル（ｐｉｘｅｌ）やボクセル（ｖｏｘｅｌ）等の画素により形成され、各画素に値（画素値）を付与して形成される画像データである。この画像データを所定のコンピュータプログラムにより視認可能に表現したものが画像である。このように、画像データと画像とは実質的に一対一に対応するものである。
【００２５】
＜第１の実施形態＞
［装置構成］
この実施形態に係るＸ線透視装置の構成について説明する。このＸ線透視装置の構成例を図１に示す。このＸ線透視装置は、従来と同様の機械構成を有する。
【００２６】
被検体１はＸ線透視下カテーテル術が施される患者を示す。被検体１は天板２の上に載置される。天板２は図示しない寝台装置の一部である。寝台装置には天板２を移動させるための駆動機構が設けられている。この実施形態では被検体１は天板２に横たわるようにして載置される。Ｘ線透視装置によっては被検体を立位状態で支持する立位載置台が設けられたものもあるが、Ｘ線透視下カテーテル術においては、通常、天板上に仰臥状態で支持された被検体に対して処置が施される。
【００２７】
Ｃアーム３は略「Ｃ」字形状に形成された支持部材である。Ｃアーム３の一端側にはＸ線管４とＸ線絞り５が支持され、他端側にはＸ線検出器６が支持されている。それにより、Ｘ線管４及びＸ線絞り５と、Ｘ線検出器６とが、被検体１を挟んで対向する位置に配置される。
【００２８】
Ｃアーム３は駆動機構８により移動可能に保持されている。駆動機構８は、演算制御装置２０の制御の下にＣアーム３を移動させることで、Ｘ線管４、Ｘ線絞り５及びＸ線検出器６の位置や傾斜角度を変更させる。Ｘ線管４は、この発明の「Ｘ線照射手段」の一例である。Ｘ線検出器６は、この発明の「Ｘ線検出手段」の一例である。
【００２９】
Ｘ線管４は、高電圧発生装置９から高電圧を印加されてＸ線７を発生する。Ｘ線絞り５は、Ｘ線管４から発生されたＸ線７の照射範囲（立体角や断面形状）を規制する絞り羽根を有する。絞り制御部１０は、絞り羽根の位置を移動させてＸ線７の照射範囲を変更させる。高電圧発生装置９及び絞り制御部１０の動作は演算制御装置２０により制御される。
【００３０】
Ｘ線絞り５により照射範囲が規制されたＸ線７は被検体１に照射される。被検体１を透過したＸ線７はＸ線検出器６に投射される。Ｘ線検出器６はＸ線７を検出し、その検出結果を電気信号に変換して検出制御部１１に送信する。検出制御部１１はこの電気信号を演算制御装置２０に送信する。また、検出制御部１１はＸ線検出器６の動作を制御する。
【００３１】
Ｘ線検出器６は、たとえば平面検出器（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ＦＰＤ）や、イメージインテンシファイア（Ｉｍａｇｅ  Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ；Ｉ．Ｉ．）を用いて構成できる。
【００３２】
この実施形態では、所定の時間間隔でＸ線７を照射するようにＸ線管４を制御する。この時間間隔はたとえば３０分の１秒〜５分の１秒（毎秒の照射回数５〜３０回）程度に設定される。なお、Ｘ線透視装置ではたとえば最大数十回／秒の照射が可能であるが、被検体１や術者へのＸ線被曝を低減させるためにこの程度の時間間隔が選択される。それにより、５〜３０フレーム／秒程度のフレームレートの動画像が得られる。このように反復的にＸ線を照射する代わりに、連続的にＸ線を照射することも可能である。
【００３３】
演算制御装置２０は、このＸ線透視装置の各部の制御を行うとともに、各種の演算処理を実行する。演算制御装置２０は、たとえば一般的なコンピュータと同様の構成を有する。その一例として、演算制御装置２０は、マイクロプロセッサ、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ等）、通信インターフェイスなどを含んで構成される。演算制御装置２０には、操作デバイスや入力デバイスや表示デバイスが接続されている。
【００３４】
演算制御装置２０中のシステム制御部２１は、このＸ線透視装置の各部を制御する。その一例として次のようなものがある：駆動機構８を制御してＣアーム３を移動させる；高電圧発生装置９を制御してＸ線条件（Ｘ線７の線量等）を変更させる；絞り制御部１０を制御してＸ線７の照射範囲を変更させる；検出制御部１１を制御してＸ線検出器１０の動作制御を行わせる。また、システム制御部２１は演算制御装置２０の各部を制御する。
【００３５】
画像処理部２３は、Ｘ線検出器６から検出制御部１１を介して送信された電気信号に基づいて被検体１の画像（デジタル画像データ）を形成する。また、画像処理部２３は、この画像に対して各種の画像処理を施す。画像処理部２３の詳細については後述する。
【００３６】
表示制御部２４は、システム制御部２１の制御を受けて表示部３１に情報を表示させる。表示部３１は、液晶ディスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）や、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｒａｙ  Ｔｕｂｅ）ディスプレイ等の表示デバイスを用いて構成される。表示部３１は、システム制御部２１及び表示制御部２４とともに、この発明の「表示手段」の一例である。
【００３７】
操作部３２は、このＸ線透視装置の操作や情報入力などに用いられる。操作部３２は、キーボード、マウス、コントロールパネルなどの操作デバイスや入力デバイスを含んで構成される。
【００３８】
〔画像処理部〕
画像処理部２３の構成例について、図２を更に参照しながら説明する。画像処理部２３には、ワイヤ特定部４１と位置合わせ処理部４３が設けられている。
【００３９】
画像処理部２３は、以下に説明する処理をリアルタイムで実行する。この実施形態におけるリアルタイム処理は、Ｘ線検出器６からの電気信号（一フレームに相当する）が演算制御装置２０に入力されたことに対応して、当該フレームに対する処理を即座に実行して結果を出力（表示）することである。それにより、実用上遅滞ないとみなされる遅延時間のうちに、ワイヤの状況を動画像として表示することが可能となる。
【００４０】
（ワイヤ特定部）
上記のように、この実施形態では５〜３０フレーム／秒程度のフレームレートの動画像が得られる。ワイヤ特定部４１は、この動画像を構成する複数のフレームのそれぞれにおけるガイドワイヤの像を特定する。ワイヤ特定部４１は、この発明の「特定手段」の一例である。
【００４１】
ここで、フレームとは、動画像を構成する一連の静止画像のそれぞれを指す。また、上記複数のフレームは、動画像を構成する全てのフレームである必要はない。たとえば、この実施形態の特徴的な機能（後述）の開始タイミングと終了タイミングに応じて決定される複数のフレームであってもよい。なお、手術中には長時間（たとえば数時間）に亘って毎秒数フレームから３０フレーム程度の動画像が生成され続けるが、この実施形態に係る機能を使用するのはこのうちの例えば数分程度である。画像処理部２３は、この実施形態に係る機能の使用開始の指示とともに動作を開始し、以下のような処理を実行する。画像処理部２３による処理対象となるフレームは、当該使用開始の指示以降に取得される一連のフレームである。
【００４２】
ワイヤ特定部４１の動作についてより詳しく説明する。フレームの一例を図３に示す。フレームＦは、大腿動脈から挿入されたカテーテル及びガイドワイヤを大動脈経由で冠状動脈に挿入したところを表している。一般にＸ線画像では、Ｘ線の透過量が少ないところを黒く描写させ、多いところを白く描写させるように表示することが多い。図３もこの表示方式に従っている。図３に示す画像の模式図を図４に示す。
【００４３】
フレームＦにおいて薄暗い帯状に見える像Ｃ´は、カテーテルの影である。また、カテーテルの像Ｃ´の先端部分に位置して、やや黒く見える像Ｃは、ガイドワイヤの影である。カテーテルの先端は開口している。ガイドワイヤの先端側はこの開口から突出している。また、ガイドワイヤの中央付近の大きな屈曲は、大動脈から冠状動脈への分岐部にカテーテルが嵌り込んでいるために生じている。ガイドワイヤの像Ｃの先端部位を詳細に見ると、僅かだが大きく屈曲している。これは、血管の分岐部等にガイドワイヤを挿入しやすくするために予めガイドワイヤに付けてある曲がり癖である。フレームＦはこのような状態を描写している。
【００４４】
なお、図４においては、見やすさのために、血管や臓器や骨などの体内組織を描写した像を省略してある（以下の他の模式図においても同様）。実際のフレームでは、図３に示すように、体内組織に相当する複雑な濃淡模様も描写される。また、この実施形態では、特に言及しない限り、像とその実体（カテーテル、ガイドワイヤ、体内組織等）とを区別しないことにする。
【００４５】
この実施形態では図３に示すようなフレームを処理する。ワイヤの像Ｃをより容易にかつ高精度に特定するために、まず、ワイヤ特定部４１が強調処理を行って像Ｃをより明瞭にする。この強調処理の例として、非線形明度変換を行ってワイヤの像Ｃの濃度ムラを低減させてから、更に、画像の様々な空間周波数成分のうち空間周波数の高い成分を抽出する画像フィルタ処理を施す方法がある。この画像フィルタ処理は、大域的で滑らかなグラデーションを除去し、局所的で細かな変動成分のみを残すものである。
【００４６】
強調処理は、上記の例に限定されるものではない。たとえば、使用されるＸ線透視装置や被検体の特性に応じて、強調処理の内容を適宜に決定することができる。また、公知の画像処理技術を適宜に組み合わせるなどして強調処理を実現することが可能である。
【００４７】
ワイヤ特定部４１は、フレームＦに対して適切なパターン抽出処理を施してワイヤの像Ｃを特定する。このパターン抽出処理としては、画素値に関する閾値処理や空間フィルタ処理などの任意の画像処理技術を適宜に用いることが可能である。また、ワイヤの像Ｃの特定には、像Ｃの全体を特定する代わりに、その輪郭を特定するように構成してもよい。
【００４８】
数学的には、ワイヤは実空間（３次元空間）に埋め込まれた滑らかな曲線（３次元曲線）である。一方、Ｘ線透視装置で得られる画像は、この３次元曲線を平面に投影した２次元曲線となる。この投影は、Ｘ線管４の位置（つまりＸ線７の発生位置）を視点とし、Ｘ線検出器６の検出面を投影平面としたものである。よって、特定したワイヤの像Ｃを２次元曲線として捉えることができる（これも同じ符号Ｃで表す）。
【００４９】
ワイヤ特定部４１は、フレームＦから特定されたワイヤの像Ｃを抽出する。位置合わせ処理部４３は、抽出された像Ｃを２次元曲線として表す（後述）。抽出されたワイヤの像Ｃの例を図５に示す。また、ワイヤの像Ｃに基づく２次元曲線Ｃの例を図６に示す。
【００５０】
前述の時間間隔でＸ線検出器６から順次に送られてくる電気信号に基づく各フレームに対し、ワイヤ特定部４１は上記処理をリアルタイムで実行する。それにより得られる時系列の複数のワイヤの像Ｃの一部を図７に示す。
【００５１】
図８は、時間的に連続するフレーム群のそれぞれから抽出された図７に示すワイヤの像Ｃに基づく２次元曲線Ｃを表している。２次元曲線Ｃの位置や形状が少しずつ変化しているのは、被検体１の呼吸や心拍等によって生じる運動による移動と、血管内におけるワイヤの移動によるワイヤ自体の変形の結果である。
【００５２】
体内のワイヤを観察する場合、ワイヤに対してできるだけ直交する方向からＸ線を照射することが望ましい。それにより、ワイヤの動きが映像上（動画像上）で最も分かりやすくなるからである。時間的に隣接する二つのフレーム間でワイヤの像Ｃを比較すると、両者の違いは形状や長さの僅かな変化であり、被検体１の運動による平行移動や回転移動によりワイヤの変形や位置の変化が生じてはいるものの、互いに似通った形態となる。
【００５３】
なお、ワイヤの先端部位は、ワイヤを捻る操作や血管壁との衝突によって急激に形状を変えることがある。しかし、それ以外の部位は、ワイヤが現に通っている位置の血管の形状を反映しており、急激に変形することはほとんどない。この実施形態では、この事実を利用して次のような処理を実行する。
【００５４】
（位置合わせ処理部）
位置合わせ処理部４３は、この実施形態に係る機能の適用対象となる一連のフレームのうち、最初のフレーム以外の各フレームに対して次のような処理を実行する。このとき、最初のフレームは、以降のフレームに対する処理において位置の基準として参照される。位置合わせ処理部４３は、当該フレームにおけるワイヤの像Ｃとこれより過去のフレームにおけるワイヤの像Ｃとが最もうまく重なるように、当該フレームと過去のフレームとを位置合わせする。位置合わせ処理部４３は、この発明の「位置合わせ処理手段」の一例である。以下、フレームの位置合わせ処理について詳しく説明する。
【００５５】
まず、位置合わせ処理部４３は、各フレームにおけるワイヤの像Ｃの形状を表す２次元曲線Ｃを求める（図６を参照）。このとき、必要に応じて細線化処理などの画像処理が行われる。
【００５６】
まず、隣接する二つのフレームを位置合わせする処理の概要を説明する。図７に示すフレームｆ、ｇにおけるワイヤの像Ｃに基づく２次元曲線を図９に示す。図９（Ａ）はフレームｆに対応する２次元曲線Ｃｆを示し、図９（Ｂ）はフレームｇに対応する２次元曲線Ｃｇを示している。なお、後述の重ね合わせを考慮して、２次元曲線Ｃｆは実線で、２次元曲線Ｃｇは破線でそれぞれ示してある。各図の座標軸についても同様である。
【００５７】
次に、位置合わせ処理部４３は、双方の２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇが最も良く一致するような座標変換を求める。この座標変換は平行移動と回転移動を含む。このような座標変換はアフィン変換（Ａｆｆｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）として表現可能である。ただし、ここで用いるアフィン変換は拡大／縮小と鏡映を含まない。
【００５８】
得られたアフィン変換は、フレームｆのワイヤの像Ｃに合わせてフレームｇのワイヤの像Ｃを相対的に平行移動及び／又は回転移動させるものである。このアフィン変換をＴ（ｇ、ｆ）と記すことにする。
【００５９】
アフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）を決定する際には、体内をワイヤが移動することによる変形の影響を考慮する必要がある。そのために、２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇの全体を合わせ込むのではなく、両端部位に生じるずれを許容する。特に、先端部位については前述のように急激な変形が発生することがあるので、比較的大きなずれまで許容する。たとえば図１０に示すように、２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇの先端部位については、他の部位ほど正確に重ね合わせる必要はない。
【００６０】
位置合わせ処理部４３は、各２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇの各位置に対応する重み関数Ｗｆ、Ｗｇを生成する。
【００６１】
一般に、重ね合わせを厳密に行いたい部分については重みを大きく設定し、ずれを許容する部位については重みを小さく設定する。ワイヤの先端部位の近傍については、前述のように変形しやすいので、重みを小さくする。また、ワイヤの各点における屈曲の度合いに応じて重みを付与することが可能である。たとえば、ワイヤの屈曲が大きい位置ほど重みを大きくすることが望ましい。重み関数Ｗｆ、Ｗｇは、これら事項に鑑みて各位置における重みを適当に設定することによって生成される。
【００６２】
重ね合わせは、フレームｇに対して式（１）に示すアフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）を適用することによって行うので、そのパラメータθ、ｕ、ｖを適切に決定する必要がある。ここで、パラメータθは回転移動量を表し、パラメータｕ、ｖは平行移動量を表す。
【００６３】
【数１】
0005595745.tif 000002
【００６４】
フレームｇの２次元曲線（ｘｇ，ｙｇ）にアフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）を適用して得られる２次元曲線を（ｘｇ´，ｙｇ´）とする。フレームｆの２次元曲線（ｘｆ，ｙｆ）と２次元曲線（ｘｇ´，ｙｇ´）との不一致の度合いを適当な尺度で評価したものをＥとすると、このＥの値が概ね最小になるようなパラメータθ、ｕ、ｖを算出する。
【００６５】
より具体的な構成としては、たとえば次のようにできる。２次元曲線（ｘｆ，ｙｆ）上の各点ｐと、２次元曲線（ｘｇ´，ｙｇ´）上の点であって点ｐに最寄りである点ｑとの距離をＤとするとき、不一致の度合いの評価尺度Ｅとして次式で示すものを考慮する。
【００６６】
【数２】
0005595745.tif 000003
【００６７】
式（２）に示す総和は、２次元曲線（ｘｆ，ｙｆ）上の全ての点について取るものとする。θ、ｕ、ｖの値を変化させるとＥの値も変化するので、Ｅが概ね最小になるθ、ｕ、ｖを探索する。この探索は、公知の非線形最小二乗法等の技法で実行できる。
【００６８】
以上のようにして適切なアフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）が決定される。これをフレームｇに適用すると、フレームｆとフレームｇの相互のワイヤの像Ｃがほぼ重ね合わせられ、したがって、これらフレームｆ、ｇが位置合わせされたことになる。なお、上記の例では不一致の度合いが概ね最小になるようにアフィン変換のパラメータを算出したが、これとは逆に一致の度合いを適当な尺度で評価し、この一致の度合いが概ね最大になるようにアフィン変換のパラメータを求めるように構成してもよいことは言うまでもない。
【００６９】
以上の演算では、隣接する二つのフレームの位置合わせを実行している。この実施形態では、時系列に沿って順次にフレームが形成されていくので、動画像におけるワイヤの像Ｃの動きを抑制するためには、上記のアフィン変換を順次に累積していく必要がある。そのために、位置合わせ処理部４３は次のような処理を実行する。
【００７０】
動きを抑制する処理が施される最初のフレームの直前のフレームをフレームＦ０とし、これ以降のフレームを順にフレームＦ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・・とする（図示せず）。このとき、フレームＦｎ（ｎ＝１、２、３、・・・・）に適用されるアフィン変換をＴｎとすると、位置合わせ処理部４３は、次式のようにして各アフィン変換Ｔｎを求める。
【００７１】
【数３】
0005595745.tif 000004
【００７２】
位置合わせ処理部４３は、このようにして順次に得られるアフィン変換Ｔｎを、対応するフレームＦｎに順次に適用していくことにより、順次に取得される複数のフレームの位置合わせをリアルタイムで実行する。
【００７３】
このようにすると、最初のフレームｆに対して次のフレームｇが位置合わせされた後、フレームｇに続くフレームｈは、「最初のフレームｆに対して位置合わせされたｇ」に対して位置合わせされることになる。したがって、フレームｈは、フレームｆに対しても概ね正しく位置合わせされていることになる。以下同様である。このようにしてワイヤの像Ｃがほとんど静止した動画像（挿入器具位置合わせ動画像）を生成することができる。
【００７４】
なお、このようにして得られるワイヤ追跡動画像は、Ｘ線透視画像と同じサイズ（つまり同じＸ線の照射領域）のフレームからなるが、ワイヤの像を含む画像領域をフレームからトリミングし（必要ならばこれを拡大し）、通常の透視画像とは別に表示することができる。トリミングされる画像領域を「トリム枠」と呼ぶことにする。トリム枠の大きさや位置は手動で設定できる。このトリム枠を用いると、注目するワイヤの周辺の像だけがワイヤ追跡動画像として表示され、他の部分は表示されない。もし他の部分も表示させると、骨等の組織の像が動き回る動画像が表示されるので、観察者の目に負担を強いることになる。なお、トリム枠については第２の実施形態で更に説明する。
【００７５】
［動作］
以上のように構成されたＸ線透視装置の動作について説明する。このＸ線透視装置の動作例を図１１に示す。
【００７６】
被検体１は天板２上に載置されており、ワイヤが被検体１の体内に挿入されているものとする。Ｘ線管４とＸ線検出器６は、患部を含む領域を透視するように配置され、Ｘ線絞り５は適当な照射範囲に設定されているものとする。
【００７７】
術者は操作部３２により所定の操作を行ってＸ線透視の開始を指示する（Ｓ１）。この指示を受けたシステム制御部２１は、高電圧発生装置９及び検出制御部１１を制御して被検体１のＸ線透視を開始させる。この実施形態では、Ｘ線管４は所定の時間間隔でＸ線を照射し、Ｘ線検出器６はこの断続的に発せられるＸ線の透過分を検出する。システム制御部２１は、表示制御部２４を介して、当該時間間隔に対応するフレームレートの動画像（通常の透視動画像）を表示部３１に表示させる（Ｓ２）。このとき、Ｘ線の断続的な照射に対応して順次に取得されるフレームは、システム制御部２１により画像処理部２３に順次に送られる。
【００７８】
なお、ステップ２で表示される通常の透視動画像は、後述の動き抑制機能に係る処理が施されずに表示されるものである。この通常の透視動画像を表示させることは法規上の制約である。
【００７９】
ワイヤの像Ｃが動画像に描写されている状態で、術者は、操作部３２を操作して、この実施形態に係る機能（動き抑制機能）の開始を指示する（Ｓ３）。この指示を受けたシステム制御部２１は、画像処理部２３に以下の処理を実行させる。以下の各処理の詳細については前述した。
【００８０】
なお、この動作例では、分かりやすさのために、各フレームに対して複数の処理を順々に実行する場合について説明するが、或るフレームに対する処理の実行中に新たなフレームに対する処理を逐次に実行すること（いわゆるパイプライン処理）も可能である。一例として、或るフレームに対するワイヤの像の特定処理を実行している間に、その次のフレームに対するワイヤの像を強調する処理を実行するようにしてもよい。
【００８１】
さて、まずワイヤ特定部４１は、必要に応じ、動き抑制機能の開始が指示されたタイミングで取得されたフレームＦ１とその直前のフレームＦ０とのそれぞれにおけるワイヤの像を強調する。
【００８２】
次に、ワイヤ特定部４１は、強調されたワイヤの像を各フレームＦ０、Ｆ１から特定し、２次元曲線として抽出する（Ｓ４）。それにより、各フレームＦ０、Ｆ１について、図６に示すような新たな画像（フレーム）が形成される。これら新たなフレームについてもそれぞれ符号Ｆ０、Ｆ１を用いて説明する。
【００８３】
位置合わせ処理部４３は、各フレームＦ０、Ｆ１に基づく２次元曲線（ｘＦ０，ｙＦ０）、（ｘＦ１，ｙＦ１）のそれぞれに対応する重み関数ＷＦ０，ＷＦ１を生成する。更に、位置合わせ処理部４３は、これら重み関数ＷＦ０，ＷＦ１を用いて、フレームＦ０のワイヤの像とフレームＦ１のワイヤの像とを重ね合わせるアフィン変換Ｔ１を決定する（Ｓ５）。
【００８４】
ワイヤ追跡動画像の生成が開始されていない場合（Ｓ６：Ｎｏ）、画像処理部２３は、決定されたアフィン変換Ｔ１の回転移動量θ及び平行移動量ｕ、ｖがそれぞれ所定値未満であるか判定する（Ｓ７）。この所定値は予め設定される。所定値以上であると判定された場合（Ｓ７：Ｎｏ）、フレームＦ０、Ｆ１の位置合わせを行わずに、次のフレームＦ２に対する処理に移行する（Ｓ１２）。なお、回転移動量θ等が所定値未満であると判定されずに所定時間（たとえば１心拍分の時間（１秒程度））が経過した場合には、経過時に処理しているフレームから位置合わせ処理を開始し、ワイヤ追跡動画像の生成を開始する（Ｓ８）。
【００８５】
或るフレームＦ（ｉ−１）、Ｆｉについて、アフィン変換Ｔｉの回転移動量θ及び平行移動量ｕ、ｖが所定値未満であると判断されると（Ｓ７：Ｙｅｓ）、位置合わせ処理部４３は、このアフィン変換ＴｉをフレームＦｉに適用してフレームＦ（ｉ−１）、Ｆｉの位置合わせを実行し、ワイヤ追跡動画像の生成を開始する（Ｓ８）。
【００８６】
システム制御部２１は、表示制御部２４を介して、フレームＦ（ｉ−１）の次に、位置合わせがなされたワイヤ追跡動画像を表示させる（Ｓ９）。このとき、ワイヤ追跡動画像は、通常の透視動画像とともに表示される。なお、表示されるワイヤ追跡動画像は、視認性を高めるための画像処理（たとえば明度調整、コントラスト調整、フィルタ処理、ノイズ抑制処理など）を施した後のものであってもよいし、これら画像処理を施す前のものであってもよい。
【００８７】
動き抑制機能を終了する旨の指示が未だなされていない場合（Ｓ１０、Ｎｏ）、次のフレームＦ（ｉ＋１）に対する処理に移行する（Ｓ１２）。なお、前述のように、フレームＦ（ｉ−１）、Ｆｉに対する上記処理の間にフレームＦ（ｉ＋１）に対する処理の一部を実行していてもよい。いずれにしても、フレームＦ（ｉ＋１）に対し、ワイヤの像の強調処理及び特定処理（Ｓ４）が実行される。
【００８８】
位置合わせ処理部４３は、フレームＦｉ、Ｆ（ｉ＋１）の間のアフィン変換Ｔ（ｉ＋１、ｉ）を求める。更に、上記の式（３）に示したように、位置合わせ処理部４３は、このアフィン変換Ｔ（ｉ＋１、ｉ）とアフィン変換Ｔｉとを合成して、フレームＦ（ｉ＋１）に適用させるアフィン変換Ｔｉ＋１＝Ｔ（ｉ＋１、ｉ）Ｔｉを決定する（Ｓ５）。ワイヤ追跡動画像の生成が開始されているのでステップ８に移行する（Ｓ６：Ｙｅｓ）。
【００８９】
位置合わせ処理部４３は、決定されたアフィン変換Ｔｉ＋１をフレームＦ（ｉ＋１）に適用することにより、フレームＦｉに対するフレームＦ（ｉ＋１）の位置合わせを実行し、ワイヤ追跡動画像を生成する（Ｓ８）。
【００９０】
システム制御部２１は、表示制御部２４を介して、ワイヤ追跡動画像における次のフレームＦ（ｉ＋１）を表示させる（Ｓ９）。
【００９１】
画像処理部２３は、術者により当該機能の終了の指示がなされるまで、順次に取得されるフレームに対して上記の処理を反復して実行する。当該機能の終了の指示がなされると（Ｓ１０、Ｙｅｓ）、当該指示のタイミングで得られたフレーム（最終フレームと呼ぶ）まで上記処理を実行し、動き抑制機能を終了する。すなわち、上記処理が完了していないフレーム（残りのフレーム）が有る場合（Ｓ１１、Ｙｅｓ）、最終フレームまで上記処理を実行して当該機能を終了する。他方、残りのフレームが無い場合には（Ｓ１１、Ｎｏ）、当該機能を終了する。以上で、この動作例の説明を終了する。
【００９２】
［作用・効果］
この実施形態に係るＸ線透視装置の作用及び効果について説明する。
【００９３】
このＸ線透視装置は、Ｘ線透視下カテーテル術においてリアルタイムで取得される動画像について、この動画像を構成する複数のフレームのそれぞれにおけるワイヤの像を特定する。複数のフレームは、たとえば、動き抑制機能の開始の指示のタイミングの直前のフレーム（上記フレームＦ０）から、当該機能の終了の指示のタイミングのフレームまでの間に取得されるフレーム群である。このＸ線透視装置は、順次に取得されるフレームについて、ワイヤの像を順次に特定していく。なお、当該特定処理の精度や確度を向上させるために、各フレーム中のワイヤの像を強調する強調処理を事前に施すように構成することもできる。
【００９４】
このＸ線透視装置は、所定のフレームＦｉ（回転移動量θ等が所定値未満のフレーム。つまり、その直前のフレームとの間における２次元曲線の変位が小さいフレーム。）以降のフレームについて、そのフレームＦｎ（ｎ＝ｉ、ｉ＋１、ｉ＋２、・・・・）におけるワイヤの像とこれより過去のフレームにおけるワイヤの像とを重ね合わせるように、フレームＦｎと過去のフレームとを位置合わせする。この処理についても、順次にワイヤの像が特定されていくフレームに対して順次に実行されていく。
【００９５】
更に、このＸ線透視装置は、位置合わせがなされた後の複数のフレームに基づくワイヤ追跡動画像）を表示する。ワイヤ追跡動画像は、順次に位置合わせが実行されたフレームを（Ｘ線の照射間隔に対応するフレームレートで）順次に表示させることにより動画像として提示されるものである。
【００９６】
なお、位置合わせ処理では、当該フレームＦｎにおけるワイヤの像とそれより過去のフレームにおけるワイヤの像とを相対的に平行移動及び／又は回転移動させて重ね合わせるようになっている。平行移動や回転移動はアフィン変換Ｔｎとして表現される。また、前述のように、この位置合わせ処理は、ガイドワイヤの像同士を完全に一致させるものではなく、平行移動及び回転移動の範疇においてガイドワイヤの像同士が最適に重なり合うように実行されるものである。
【００９７】
また、位置合わせ処理では、順次に取得されるフレームに対して次のような処理を順次に施すことにより、フレームＦ（ｉ−１）以降のフレーム全体の位置合わせを行うようになっている。すなわち、位置合わせ処理では、これらフレームのうちの最初の二つのフレーム以外の各フレーム（フレームＦ（ｉ＋１）、Ｆ（ｉ＋２）、Ｆ（ｉ＋３）、・・・・）について、それより過去の二つ以上のフレームに対する位置合わせの結果と、当該フレームＦｎと過去の二つ以上のフレームのうちの最新のフレーム（フレームＦ（ｎ―１））との位置合わせの結果とに基づいて、当該フレームＦｎと過去の二つ以上のフレームのうちの最初のフレーム（フレームＦ（ｉ−１））とを位置合わせしている。
【００９８】
このようなＸ線透視装置によれば、フレーム中のワイヤの像の位置を重ね合わせるように複数のフレームの位置合わせを行うことができるので、Ｘ線透視下カテーテル術においてワイヤの動きを抑制したワイヤ追跡動画像をリアルタイムで表示することが可能である。
【００９９】
また、前述のトリム枠を使用すれば、注目するワイヤの周辺の像だけがワイヤ追跡動画像として表示される。それにより、骨等の組織が動き回る他の部分が表示画像から排除されるので、ワイヤ追跡動画像の視認性が向上する。
【０１００】
なお、この実施形態では、各フレームについて、その直前のフレームを参照して位置合わせ処理を行っているが、この発明はこれに限定されるものではない。この発明では、各フレームについて、たとえば数フレーム分だけ前の一つ又は複数のフレームを参照して位置合わせを行うことができる。すなわち、各フレームについて、過去の一つ又は複数のアフィン変換Ｔｋ、Ｔk−１を参照して位置合わせを行うように構成してもよい。具体的には、算出されたアフィン変換ＴｋをフレームＦｋに適用する代わりに、Ｔｋ、Ｔk−１、・・・から算出した別のアフィン変換Ｓ（Ｔｋ、Ｔk−１、・・・）をフレームＦｋに適用する。アフィン変換Ｓは、たとえば、Ｔｊ（ｊ＝ｋ、ｋ−１、・・・）の平行移動パラメータｕｊ、ｖｊと回転移動パラメータθｊを重み付き平滑化して得られる平行移動量〈ｕ〉、〈ｖ〉と回転角度〈θ〉を持つアフィン変換として構成してもよい。この構成によれば、もしフレームＦｋのアフィン変換が偶然のノイズや計算の誤差によって、多少不適切な変換として算出されてしまった場合でも、その影響を抑制できるので、視認性の高いワイヤ追跡動画像を提供できる。
【０１０１】
また、全てのフレームについて上記処理を実行する代わりに、数フレームおきに上記処理を実行するとともに、上記処理を実行しなかったフレームについては、その直前に上記処理が実行されたフレームの位置合わせ結果を用いて位置合わせをするように構成することも可能である。いずれにしても、この発明は、各フレームについて、それより過去の一つ又は複数のフレームを参照して位置合わせ処理を実行するものである。
【０１０２】
上記の動作説明では、回転移動量θ等が小さいフレームからワイヤ追跡動画像の生成を開始しているが（図１１のステップ７「Ｙｅｓ」）、ワイヤ追跡動画像の生成開始タイミングはこれに限定されるものではない。たとえば、被検体１の心電図を取りながら手術を行う場合、被検体１に装着された心電計からの出力信号を解析して心拍による体内組織の動きが小さくなるタイミングを検知し（たとえば１心拍分の時間だけ検知処理を行う）、そのタイミングで得られたフレームからワイヤ追跡動画像の生成を開始するように構成することができる。それにより、上記動作説明の場合と同様に、心拍による画像の動きが小さくなるタイミングでワイヤ追跡動画像の生成、表示を開始できる。
【０１０３】
以上のように、この実施形態に係る動作は、アフィン変換を決定する段階（変換決定フェーズ：図１１のステップ４，５）と、決定されたアフィン変換を適用して表示する段階（変換適用フェーズ：ステップ８，９）とに大別できる。
【０１０４】
＜第２の実施形態＞
この発明の他の実施形態について説明する。Ｘ線透視下カテーテル術において術者がＸ線透視画像を参照するのは、主としてワイヤの先端付近を詳細に観察したいからである。したがって、ワイヤの先端の近傍以外の部位の映像（動画像）はさほど重要でない。この実施形態では、このような事実に鑑み、第１の実施形態で説明した処理を行った上で、ワイヤの先端付近の視認性を向上させるための技術を説明する。
【０１０５】
この実施形態に係るＸ線透視装置は、ワイヤの像の先端部位（つまりワイヤの先端部位に相当する像）の近傍の画像領域を切り出して拡大表示するように作用する。これを実現するために、この実施形態に係るＸ線透視装置はたとえば次のように構成される。
【０１０６】
以下、各フレームから画像領域を切り出すことを「トリミング」と呼ぶ。また、各フレームからトリミングされる画像領域の境界を「トリム枠」と呼ぶ。トリム枠を境界とする画像領域は、この発明の「所定範囲」の一例である。
【０１０７】
各フレームに設定されるトリム枠のサイズは予め決定されているものとする。このサイズは、所定のデフォルト値であってもよいし、術者等が事前に設定したものであってもよい。また、一旦決定されたサイズを適宜に調整できるようにしてもよい。
【０１０８】
ワイヤは血管内を移動するので、ワイヤの像の先端部位（先端像と呼ぶ）がトリム枠から外れてしまうことが起こりうる。その具体例について図１２を参照しつつ説明する。図１２（Ａ）に示すフレームＦｎでは、先端像Ｃａがトリム枠Ｒの中心付近に位置している。この状態でワイヤが移動されると、たとえば図１２（Ｂ）に示すフレームＦ（ｎ＋１）のように先端像Ｃａがトリム枠Ｒの外に来てしまうことがある。
【０１０９】
そこで、各フレームＦｎについて、アフィン変換Ｔｎが施された後の先端像の位置を特定する処理を行う。この特定処理は、第１の実施形態で得られたワイヤの像の形状情報（たとえば２次元曲線の各点の座標値）に基づいて実行できる。
【０１１０】
先端像の特定位置が常にトリム枠内の所定位置（たとえば中心）に配置されるようにトリム枠の位置を決定すれば、先端像がトリム枠から外れるという問題は解消される。しかし、前述のようにワイヤの移動や捻り操作によって先端像の位置が急激に変化することがあるため、このような対処方法ではトリム枠の位置が急激に動いてしまう。そうすると、この実施形態の元々の目的である先端像の視認性向上を達成することができなくなってしまう。すなわち、この実施形態では、トリム枠の中に先端像を捉えつつ、トリム枠の位置を滑らかに変化させる必要がある。そのために次のような構成を適用する。
【０１１１】
この実施形態に係るＸ線透視装置は第１の実施形態とほぼ同様の構成を有する。この実施形態の特徴部分の構成例を図１３に示す。画像処理部２３には、第１の実施形態と同様のワイヤ特定部４１及び位置合わせ処理部４３に加えて、先端像特定部５１とトリム枠位置演算部５２が設けられている。
【０１１２】
先端像特定部５１は、上記の要領で、複数のフレームのそれぞれにおけるガイドワイヤの先端像Ｃａを特定する。先端像特定部５１は、この発明の「先端部位特定手段」の一例である。
【０１１３】
トリム枠位置演算部５２は次のような処理を実行する。アフィン変換Ｔｎが施された後のフレームＦｎにおける先端像Ｃａの位置を（ｘｎ、ｙｎ）とし、フレームＦｎにおけるトリム枠（符号Ｒｎで表す）の中心位置を（Ｘｎ、Ｙｎ）とする。ここで、先端像Ｃａの位置（ｘｎ、ｙｎ）は、第１の実施形態で説明した２次元曲線の先端の座標値である。このとき、次の演算によりトリム枠Ｒｎの中心位置（Ｘｎ、Ｙｎ）を求める。
【０１１４】
【数４】
0005595745.tif 000005
【０１１５】
ここで、係数ａは０と１との間の実数である。係数ａは事前に設定される。係数ａはたとえば０．１程度とされる。このように構成すると、トリム枠Ｒｎの中心位置（Ｘｎ、Ｙｎ）は、先端像Ｃａの位置（ｘｎ、ｙｎ）に対して、（制御工学でいう）所謂一次遅れ系として応答する。したがって、トリム枠Ｒｎの中心位置（Ｘｎ、Ｙｎ）は、先端像Ｃａの位置（ｘｎ、ｙｎ）に対して若干の遅れを伴いつつ滑らかに追従することになる。
【０１１６】
トリム枠位置演算部５２は、以上のようにして各フレームＦｎ（ｎ＝１、２、３、・・・）に対するトリム枠Ｒｎの位置を求める。それにより、先端像がトリム枠から外れないように、かつ、トリム枠の位置が滑らかに変化するように、各フレームＦｎに対するトリム枠Ｒｎの位置を決定することができる。トリム枠位置演算部５２は、この発明の「変更手段」の一例である。
【０１１７】
なお、トリム枠に係る処理が最初に適用されるフレーム（たとえばフレームＦ０。或いは第１の実施形態のフレームＦｉなど。）におけるトリム枠の中心位置（Ｘ０、Ｙ０）は事前に設定されているものとする。この中心位置（Ｘ０、Ｙ０）としては、たとえばフレームＦ０における先端像Ｃａの位置を用いることができる。
【０１１８】
このようにして決定されるトリム枠について図１４を参照しつつ説明する。図１４（Ａ）は、上記図１２（Ａ）と同様に、フレームＦｎ中のトリム枠Ｒｎの中心付近に先端像Ｃａが位置している状態を表している。
【０１１９】
トリム枠位置演算部５２は、フレームＦｎ中のトリム枠Ｒｎの中心位置（Ｘｎ、Ｙｎ）と、フレームＦ（ｎ＋１）における先端像Ｃａの位置（ｘｎ＋１、ｙｎ＋１）とに基づいて、フレームＦ（ｎ＋１）に対するトリム枠Ｒ（ｎ＋１）の中心位置（Ｘｎ＋１、Ｙｎ＋１）を算出する。この座標値（Ｘｎ＋１、Ｙｎ＋１）を中心とするトリム枠Ｒ（ｎ＋１）は、図１４（Ｂ）に示すように、フレームＦ（ｎ＋１）における先端像Ｃａを含んでいる。更に、このトリム枠Ｒ（ｎ＋１）は、その直前のトリム枠Ｒｎから滑らかに移動するようにして表示されることになる。
【０１２０】
この実施形態に係るＸ線透視装置の動作について説明する。この動作の一例を図１５に示す。なお、第１の実施形態と同様の処理については記載の一部又は全部を省略することがある。
【０１２１】
動き抑制機能の開始の指示がなされると（Ｓ２１）、ワイヤ特定部４１は、各フレームＦ０、Ｆ１におけるワイヤの像を特定し（Ｓ２２）、位置合わせ処理部４３は、フレームＦ０、Ｆ１の間のアフィン変換Ｔ１を決定し、これをフレームＦ１に適用して位置合わせを行う（Ｓ２３）。
【０１２２】
次に、先端像特定部５１は、各フレームＦ０、Ｆ１における先端像Ｃａを特定する（Ｓ２４）。フレームＦ０の先端像Ｃａの座標値は、上記のようにトリム枠の初期中心位置（Ｘ０、Ｙ０）として用いられる。
【０１２３】
トリム枠位置演算部５２は、初期中心位置（Ｘ０、Ｙ０）と、フレームＦ１における先端像Ｃａの座標値（ｘ１、ｙ１）とに基づいて、フレームＦ１に対するトリム枠Ｒ１の中心位置（Ｘ１、Ｙ１）を算出する（Ｓ２５）。
【０１２４】
画像処理部２３は、初期中心位置（Ｘ０、Ｙ０）を中心として所定形状かつ所定サイズであるフレームＦ０内の部分画像（トリム枠内の画像に相当する）を抽出するとともに、フレームＦ１においてトリム枠Ｒ１で囲まれる部分画像を抽出する（Ｓ２６）。
【０１２５】
システム制御部２１は、表示制御部２４を介してフレームＦ０の部分画像の次にフレームＦ１の部分画像を拡大表示する（Ｓ２７）。拡大表示とは、フレームをそのまま表示させた場合の当該部分画像よりも拡大して表示させることを意味する。
【０１２６】
また、フレームＦ０、Ｆ１の表示を切り替える時間間隔はＸ線７の照射間隔と同じとされる。なお、フレームＦ０に対応する部分画像を所定のタイミングで事前に表示しておき、ステップ２６においてフレームＦ１の部分画像が抽出されたタイミングで、フレームＦ０の部分画像からフレームＦ１の部分画像に表示を切り替えてもよい。
【０１２７】
ステップ２８、２９は、第１の実施形態の図１１におけるステップ１０、１１と同様である。次のフレームがある場合（Ｓ２８、Ｎｏ：Ｓ２９、Ｙｅｓ）、画像処理部２３は、上記処理（ステップ２２〜２６）を反復してフレームＦｎの部分画像を抽出する。そして、システム制御部２１は、表示制御部２４を介して、この部分画像をフレームＦ（ｎ―１）の部分画像に代えて表示させる（Ｓ２７）。
【０１２８】
それにより、複数のフレームＦｎのトリム枠Ｒｎ内に描写される部分画像に基づく動画像が表示されることになる。この動画像のフレームレートは、Ｘ線７の照射間隔に対応している。この動画像は、この発明の「部分動画像」の一例である。
【０１２９】
他方、次のフレームがない場合（Ｓ２８、Ｙｅｓ：Ｓ２９、Ｎｏ）、動き抑制機能は終了となる。以上で、この動作例の説明を終了する。
【０１３０】
この実施形態に係るＸ線透視装置によれば、トリム枠の中に先端像を捉えつつ、トリム枠の位置を滑らかに変化させることが可能となる。また、このＸ線透視装置によれば、被検体１の運動に起因するワイヤの先端部位の動きを抑制し、更に、トリム枠内の部分動画像を拡大表示することができる。それにより、ワイヤの先端部位の視認性が向上する。
【０１３１】
なお、部分動画像と並行して通常の透視画像を表示するようにしてもよい。このとき、部分動画像の境界（つまりトリム枠）を表す図形等を通常の透視画像中に表示することができる。それにより、通常の透視画像の中のどの部分領域が部分動画像として拡大表示されているか容易に把握できる。また、部分動画像によってワイヤの先端部位の動態を把握しつつ、通常の透視画像によって部分動画像の周囲の状態を把握することができるという利点もある。
【０１３２】
また、部分動画像の拡大率を術者等が適宜に変更できるように構成することが望ましい。そのための指示は、たとえば音声入力、スイッチ、キーボード、ダイヤル、ポインティングデバイスなどの適当な手段で行えるように構成できる。それにより、所望の倍率でガイドワイヤの先端部位及びその近傍を観察できるようになり、視認性や利便性が向上する。
【０１３３】
また、トリム枠の形状は矩形に限定されるものではない。たとえば円形、楕円形などの任意の形状のトリム枠を適用することが可能である。
【０１３４】
この実施形態では、ワイヤの先端部位をリアルタイムで追従するようにトリム枠の位置を決定しているが、この発明はこれに限定されるものではない。上記ではワイヤの先端を概ねトリム枠内の中心に位置させる構成について説明したが、臨床においてはワイヤを進行させる先にも観察したい部位があることが多い。そのため、ワイヤの先端の代わりにワイヤの進行方向上の適当な点がトリム枠の概ね中心に来るように構成することも有用である。この構成の具体例について図１６を参照しつつ説明する。まず、図１６（Ａ）に示すフレームＦｎについて、ワイヤの像Ｃの先端部位における接線を計算する。このとき、ワイヤの最も先端の強く屈曲した部位については、接線の計算から除外することができる。次に、この接線によってワイヤの進行方向を推定する。推定された進行方向を示すベクトル（ワイヤ進行方向ベクトル）を符号αで示す。続いて、ワイヤの像Ｃの先端からワイヤ進行方向ベクトルαに沿って適当な距離（たとえばトリム枠Ｒｎのサイズの１／４程度）だけ離れた位置を目標の点ｅとする。そして、この点ｅにトリム枠の中心が位置するように、次のフレームＦ（ｎ＋１）のトリム枠Ｒ（ｎ＋１）を設定する。それにより、ワイヤを進行方向に先回りするようにトリム枠を移動させていくことができる。
【０１３５】
また、現在のトリム枠からワイヤ（の先端部位）が外れそうになったら、又は外れたときに、トリム枠を移動させるように構成することが可能である。その場合、トリム枠とワイヤとの位置関係は、たとえば次のように検出する。ガイドワイヤの各点の位置は、たとえば第１の実施形態の２次元曲線によって把握できる。一方、トリム枠の中心位置が既知であり、その形状とサイズも既知であるから、トリム枠（境界）上の各点の位置も把握できる。画像処理部２３は、ワイヤの特定部位（たとえば先端部位）とトリム枠までの最短距離を求める。更に、画像処理部２３は、この最短距離が得られたトリム枠上の点の位置が、トリム枠の中心位置に対してどの方向に位置するか特定する。画像処理部２３は、この特定方向に所定距離だけトリム枠が移動するように、次のトリム枠の位置を決定する。この所定距離は、たとえば、事前に設定されたデフォルト値であってもよいし、時系列に沿った上記最短距離の変化（言わば上記特定部位の速度）に基づいて決定するようにしてもよい。
【０１３６】
トリム枠を移動させる代わりに、トリム枠のサイズを変化させてワイヤの特定部位が枠外に出るのを防止するようにしてもよい。
【０１３７】
＜第３の実施形態＞
この発明の他の実施形態について説明する。第１及び第２の実施形態では平行移動と回転移動とを表すアフィン変換を求めてフレーム間の位置合わせを行っている。しかし、アフィン変換で回転移動を行う場合、変換後の画像（フレーム）を作成するために補間処理が必要となることがある。そうすると、計算量が増大して処理時間が長くなり、画像処理部２３の処理能力によっては、Ｘ線透視を実施しながらのリアルタイム処理に支障を来たすおそれがある。
【０１３８】
一方、この発明で実施される回転移動の多くでは実際には回転角が小さい。そのため、回転移動を省略して平行移動のみを考慮したアフィン変換を適用して計算処理の軽減を図ることが有効な場合がある。すなわち、アフィン変換において、回転移動量をθ＝０に固定し、平行移動量ｕ、ｖだけについて、式（２）に示す総和Ｅを最小化するような値を決定することによって当該計算処理を実現できる。
【０１３９】
この実施形態によれば、回転移動を考慮せずに平行移動のみを考慮して位置合わせを実行するので、第１及び第２の実施形態と比較して簡単な計算で部分動画像を表示することができる。ただし、被検体１の運動に起因する回転の影響が部分動画像に反映されるため、第１及び第２の実施形態の部分動画像ほどワイヤの像の動きを抑制することはできない。
【０１４０】
また、部分動画像（つまり各部分画像）の拡大率をａ／ｂ倍（ａ＞ｂ）とし、更にトリム枠の中心位置を元の画像（フレーム）の画素の寸法の１／ｂの整数倍の数値になるように設定することができる。それにより、拡大像である部分画像を作成する際に必要な補間計算における浮動小数点計算が不要となり、計算量や計算時間を更に縮小することが可能となる。
【０１４１】
また、アフィン変換に基づく平行移動量を、フレームの画素間隔（隣接する画素の間の距離）の整数倍に設定すれば、補間処理が不要となり、計算量や計算時間の更なる縮小が可能となる。
【０１４２】
＜第４の実施形態＞
この発明の他の実施形態について説明する。血管内にワイヤを挿入して行うカテーテル術において、上記の実施形態では、各フレームにおけるワイヤの像を特定してアフィン変換を決定することで、フレーム間の位置合わせを実行している。それにより、アフィン変換が施された画像上において、（ワイヤを血管内で移動させない限り）ワイヤの像の位置がほぼ一定となり、また、視認はできないものの血管の像の位置も（ワイヤの移動の有無に関わらず）ほぼ一定となっている。よって、動画像上に任意の静止画像を重畳表示させた場合、この静止画像と血管の画像との相対的な位置関係はほぼ不変である。この実施形態ではこの事実を利用する。
【０１４３】
Ｘ線透視下カテーテル術では、血管の分岐や狭窄の形状などを観察するために、時折カテーテルから造影剤を流出させて造影された血管の像（造影血管像）を表示させる。そこで、この造影血管像を記録してアフィン変換を施した上で動画像に重畳表示させれば、造影血管像は実際の血管の形状や位置をほぼ正確に表すことになる。なお、ワイヤ追跡動画像に対してはそのままの造影血管像が重畳され、部分動画像に対しては造影血管像の部分画像が重畳される。この機能により、ワイヤを進める目標位置の把握や記憶が容易になり、更に造影剤の使用回数を減少させることができる。
【０１４４】
このような機能を実現するために、この実施形態に係るＸ線透視装置は次の手段を含んで構成される：（ａ）造影血管像の取得タイミングを検知する検知手段；（ｂ）造影血管像を形成する手段；（ｃ）造影血管像を動画像に重畳表示する手段。これらに加え、重畳表示を実行するか否かを指示するための手段を設けることも可能である。
【０１４５】
この実施形態に係るＸ線透視装置は第１の実施形態とほぼ同様の構成を有する。なお、部分動画像に造影血管像を重畳表示させる場合、この実施形態に係るＸ線透視装置は第２の実施形態とほぼ同様の構成を有する。以下、造影血管像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させる場合について特に詳しく説明する。造影血管像を部分動画像に重畳表示させる場合については、この実施形態の特徴的な構成部分を図２に示す構成に付加し、以下と同様の処理を実行することにより当該重畳表示を実現できる。
【０１４６】
この実施形態の特徴部分の構成例を図１７に示す。画像処理部２３には、第１の実施形態と同様のワイヤ特定部４１及び位置合わせ処理部４３に加えて、取得タイミング検知部６１と造影血管像形成部６２が設けられている。
【０１４７】
取得タイミング検知部６１は、複数のフレームが順次に取得されている間に、造影血管像の取得タイミングを検知する。取得タイミング検知部６１は、この発明の「検知手段」の一例である。
【０１４８】
取得タイミング検知部６１は、たとえば次のような構成を有する。なお、図１７は、後述の第３の構成を適用する場合を示している。
【０１４９】
第１の構成は、造影血管像の取得タイミングを手動で入力するためのものである。第１の構成に係る取得タイミング検知部６１は、操作部３２を含んで構成される。造影血管像の取得を望むタイミングで術者等は、操作部３２（所定のスイッチ、ペダル等）を操作して造影血管像の取得を指示する。この操作を受けたシステム制御部２１は画像処理部２３に造影血管像を形成させる。
【０１５０】
第２の構成は、カテーテルから造影剤を流出させたことを自動で検知して、この検知タイミングを取得タイミングとして用いるものである。造影剤の流入方法としては、カテーテルに接続されたシリンジを手動操作して行う方法や、操作部３２（所定のスイッチやペダル）を手動操作してカテーテルに接続されたオートインジェクタを動作させる方法などがある。
【０１５１】
シリンジを手動操作する場合、第２の構成に係る取得タイミング検知部６１は、シリンジに設けられたセンサを含んで構成される。このセンサはシリンジが操作されたことを検知して電気信号をシステム制御部２１に送る。この電気信号を受けたシステム制御部２１は画像処理部２３に造影血管像を形成させる。
【０１５２】
他方、オートインジェクタを用いる場合、第２の構成に係る取得タイミング検知部６１は、操作部３２を含んで構成される。システム制御部２１は、操作部３２を用いた当該操作に対応して画像処理部２３に造影血管像を形成させる。別の構成例として、当該取得タイミング検知部６１は、たとえばシステム制御部２１により操作部３２からオートインジェクタに向けて送信される信号を傍受し、これに対応して画像処理部２３に血管像を形成させる。
【０１５３】
第３の構成は、順次に取得されるフレームを解析することにより、血管内への造影剤の流入を検知して、これを造影血管像の取得タイミングとするものである。造影剤が血管内に流入すると、それまでは識別困難であった血管の像が明瞭に浮かび上がる。第３の構成はこの現象を利用するものである。
【０１５４】
より具体的に説明すると、血管内に造影剤が入ると、画像（フレーム）中に造影剤による陰影が現れ、血管部分に相当する画像領域（血管領域）が暗く描写される。それにより、フレームにおける画素値の平均値が低下する。なお、ワイヤ特定部４１によりワイヤの像が特定されるので、ワイヤの像及びその近傍の画素群のみを平均値を演算する対象としてもよい。
【０１５５】
また、適当な画像処理（たとえばワイヤの像の強調処理等）が施されたフレーム中では、造影剤による陰影が明瞭に描写される。血管領域以外の画像領域については大きな変化はない。すなわち、血管内に造影剤が入ると、フレームにおける画素値のばらつき（分散、標準偏差等の統計量）が増大する。なお、ワイヤ特定部４１によりワイヤの像が特定されるので、ワイヤの像及びその近傍の画素群のみをばらつきを演算する対象としてもよい。
【０１５６】
以上を考慮して、第３の構成に係る取得タイミング検出部６１は次のように構成できる。取得タイミング検知部６１には、アフィン変換が施されたフレームが位置合わせ処理部４３から順次に入力される。取得タイミング検知部６１は、入力された各フレームについて、上記の画素群における画素値の所定の統計量を演算する。この所定の統計値は、平均値でもよいし、ばらつき（分散、標準偏差等）でもよい。取得タイミング検知部６１は、順次に演算される統計量を時系列に沿って記憶する。
【０１５７】
平均値が演算される場合、取得タイミング検知部６１は、既に記憶されている過去の平均値と、新たに演算された平均値とを比較し、新たな平均値が過去と比べて低下しているか判断する。この判断処理は、たとえば、新たな平均値とそれより過去の所定個数の平均値について、これら過去の平均値に対して新たな平均値が所定閾値以上低下しているか判断することにより実行される。新たな平均値が所定閾値以上低下している場合に、取得タイミング検知部６１は、これが造影血管像の取得タイミングであると判断する。すなわち、取得タイミング検知部６１は、順次に取得されるフレームの画素値の平均値を監視して平均値の急激な低下を検知し、この検知タイミングを造影血管像の取得タイミングとするように動作する。取得タイミングを検知すると、取得タイミング検知部６１は、その旨を造影血管像形成部６２に通知する。
【０１５８】
他方、ばらつき（分散とする）が演算される場合、取得タイミング検知部６１は、既に記憶されている過去の分散と、新たに演算された分散とを比較し、新たな分散が過去と比べて上昇しているか判断する。この判断処理は、たとえば、新たな分散とそれより過去の所定個数の分散について、これら過去の分散に対して新たな分散が所定閾値以上上昇しているか判断することにより実行される。新たな分散が所定閾値以上上昇している場合に、取得タイミング検知部６１は、これが造影血管像の取得タイミングであると判断する。すなわち、取得タイミング検知部６１は、順次に取得されるフレームの画素値の分散を監視して分散の急激な上昇を検知し、この検知タイミングを造影血管像の取得タイミングとするように動作する。取得タイミングを検知すると、取得タイミング検知部６１は、その旨を造影血管像形成部６２に通知する。
【０１５９】
造影血管像形成部６２は、この発明の「造影血管像形成手段」の一例であり、取得タイミング検知部６１からの上記通知を受けて動作する。造影血管像形成部６２は、たとえば次のような処理を実行する。第１の処理として、造影血管像形成部６２は、検知された取得タイミングに対応するフレーム、つまり平均値の急激な低下（又は、ばらつきの急激な上昇）が検知されたフレームを選択して静止画像として記録（キャプチャ：ｃａｐｔｕｒｅ）する。このキャプチャされたフレーム（キャプチャフレーム）には、造影効果により血管領域が明瞭に描写されている。ここで、キャプチャフレームは、位置合わせがなされたフレームである必要がある。
【０１６０】
上記の第１の処理は容易性という利点はあるが、次のような欠点もある。すなわち、血管中に放出された造影剤はすぐには血液と混合しないため、造影血管像には筋状のむらが生じることがある。また、造影効果の強さ（つまり陰影の濃淡）は時間的変動を伴うのが一般的である。したがって、第１の処理のように一つのフレームだけでは最適な造影血管像が得られないおそれがある。
【０１６１】
このような問題に対処するために、検知された取得タイミングを含む所定期間内に得られた一連のフレームを選択し、これらを組み合わせて造影血管像を形成するように、造影血管像形成部６２を構成することが可能である。なお、これら一連のフレームは、それぞれアフィン変換後のものとされる。
【０１６２】
一連のフレームから単一の造影血管像を形成する手法としては、最小値画像を形成して造影血管像とするものがある。最小値画像とは、一連のフレームの画素を位置に応じて対応付けし、各位置の画素の画素値のうちの最小値を選択し、選択された最小値を当該画素に割り当てることにより形成される画像である。この手法では、画素の位置ずれを抑制するために、アフィン変換後のフレームを用いることが重要である。
【０１６３】
更に、造影血管像は血管領域が明瞭に描写されていれば十分であることを考慮し、平滑化処理や量子化処理などのノイズ低減処理を各フレームに（若しくは最小値画像に）施して強いノイズを低減させて視認性の向上を図ることが望ましい。
【０１６４】
また、造影血管像に描写されているワイヤの像と、重畳相手の動画像中のワイヤの像とが混同されないための工夫をすることが望ましい。この工夫の例として、造影血管像の中のワイヤの像に規則的な模様（ハッチング、水玉、チェッカー盤など）を付して半透明で表示することができる。
【０１６５】
この実施形態に係るＸ線透視装置の動作について説明する。その動作例を図１８に示す。動き抑制機能の開始の指示を受けると（Ｓ６１）、ワイヤ特定部４１は、取得されたフレームにおけるワイヤの像を特定する（Ｓ６２）。次に、位置合わせ部４３は、特定されたワイヤの像に基づいてアフィン変換を求めてフレーム間の位置合わせを行う（Ｓ６３）。
【０１６６】
取得タイミング検知部６１は、動き抑制機能の開始（Ｓ６１）とともに、造影血管像の取得タイミングを検知するための処理を前述の要領で実行する。取得タイミングが検知されるまでは（Ｓ６４、Ｎｏ）、第１の実施形態と同様に、アフィン変換が適用されたフレームが表示部３１に順次に表示される（Ｓ６５：Ｓ７０、Ｎｏ：Ｓ７１、Ｙｅｓ：Ｓ７２）。それにより、被検体１の体内を描写するワイヤ追跡動画像が表示される。
【０１６７】
取得タイミングが検知されると（Ｓ６４、Ｙｅｓ）、造影血管像形成部６２は、当該検知タイミングに対応するフレーム（又はこれを含む一連のフレーム）に基づいて、造影血管像を形成する（Ｓ６８）。この造影血管像（キャプチャフレーム）は、位置合わせ（ステップＳ６３）が開始された後に取得されるものである。なお、取得タイミングが検知されたときには造影血管像の重畳表示は未だなされていない（Ｓ６６、Ｎｏ）ので、ステップ６４からステップ６８に進むことになる。
【０１６８】
システム制御部２１は、表示制御部２４を介して、ステップ６３でアフィン変換が適用された当該フレームに、ステップ６８で形成された造影血管像を重ねて表示させる（Ｓ６９）。そして、次のフレームの処理に移行する（Ｓ７０、Ｎｏ：Ｓ７１、Ｙｅｓ：Ｓ７２）。
【０１６９】
次のフレームに対し、画像処理部２３は、ワイヤの像を特定し（Ｓ６２）、アフィン変換を施してフレーム間の位置合わせをする（Ｓ６３）。取得タイミングは検知済みである（Ｓ６４、Ｙｅｓ）。画像処理部２３は、アフィン変換適用後のフレームと造影血管像とが重畳表示されているか、つまり造影血管像が既に形成されたか判断する（Ｓ６６）。これは、造影血管像形成部６２の計算能力等の理由により、次のフレームの処理までの間に造影血管像が形成されなかった場合を考慮したものである。
【０１７０】
未だ重畳表示されていないと判断された場合（Ｓ６６、Ｎｏ）、造影血管像形成部６２は、造影血管像の形成処理を継続する（Ｓ６８）。この動作例では、重畳表示がなされるまで当該処理を反復する。
【０１７１】
ステップ６６において既に重畳表示がなされていると判断された場合（Ｓ６６、Ｙｅｓ）、システム制御部２１は、表示制御部２４を介して、現に処理中のフレーム（アフィン変換適用後のもの）を切り替え表示する（Ｓ６７）。この切り替え表示は次のようなものである。この切り替え表示の直前における表示態様は、現に処理中のフレームの直前のフレームに造影血管像が重畳されたものとなっている。この切り替え表示では、現に処理中のフレームを表示させるとともに、このフレームに造影血管像を重ねて表示させる。このとき、重畳表示される造影血管像は同一の静止画像である。それにより、順次にフレームが切り替わるワイヤ追跡動画像上に、同じ造影血管像を重ねて表示させた画像が観察される。すなわち、静止画像である造影血管像をワイヤ追跡動画像上に重ねた状態の画像が観察される。
【０１７２】
この切り替え表示は、たとえば、各フレームと造影血管像との重畳画像をその都度形成して順次に表示させることにより実現できる。また、この切り替え表示は、フレームを表示させる第１のレイヤと、造影血管像を表示させる第２のレイヤとを設定し、第２のレイヤに造影血管像を継続して表示させつつ、第１のレイヤに表示させるフレームを順次に切り替えていくことによっても実現できる。
【０１７３】
ステップ７０、７１については、第１の実施形態のステップ１０、１１と同様であるから説明は省略する。
【０１７４】
上記動作例で表示される画像について、図１９〜図２１を参照しつつ説明する。図１９は、アフィン変換適用後のフレームＦを示す。フレームＦには、カテーテルの像Ｃ´とワイヤの像Ｃとが描写されている。図２０は造影血管像Ｖを表している。造影血管像Ｖには、血管の形態を描写した画像、つまり造影剤による陰影Ｖａが描写されている。上記動作例では、フレームＦと造影血管像Ｖとを重畳表示させる。その表示態様を図２１に示す。すなわち、図２１には、フレームＦに描写された像Ｃ、Ｃ′に重なるように血管の陰影Ｖａが表示される。フレームＦは所定のフレームレートで更新表示されていく。
【０１７５】
この実施形態によれば、リアルタイムで表示されるワイヤ追跡動画像に造影血管像を重畳表示させることができる。造影血管像は静止画像であるが、前述のように、アフィン変換適用後のフレームにおける血管領域と、造影血管像との相対的な位置関係はほぼ不変であるから、ワイヤ追跡動画像中の血管領域と造影血管像との相対的な位置関係もほぼ不変である。よって、造影血管像に示す血管の位置を把握することにより、ワイヤ追跡動画像における血管の位置をほぼ把握することができる。したがって、術者は、造影血管像に示す血管を目印としつつ、ワイヤの位置や状態の把握、更には操作を行うことが可能である。
【０１７６】
なお、造影血管像はあくまでも目安に過ぎない。術者が注目すべきはワイヤ追跡動画像である。よって、ワイヤ追跡動画像の観察に支障ないように造影血管像を表示させることが望ましい。また、造影血管像がワイヤ追跡動画像の一部だと誤解を与えないようにする必要もある。
【０１７７】
たとえば、造影血管像に相当する画素に所定の表示色を付けて、造影血管像をカラーかつ半透明で表示させることができる。このとき、画素の濃淡値は現在時刻におけるＸ線像を、色は過去に撮影された造影血管像をそれぞれ表現することになる。表示色の選択においては、現在時刻におけるＸ線像の観察を妨げないように、白、黒、灰色やその類似色を避け、彩度の高い色（たとえば赤、青、緑、黄など）を極薄くした色を用いることが望ましい。
【０１７８】
部分動画像に造影血管像を表示させるためには、言うまでもなく、この実施形態の上記処理を第２の実施形態に組み合わせる。このとき、画像処理部２３は、取得タイミングに対応するフレームに設定されたトリム枠内における造影血管像の部分画像（部分造影血管像）を切り出し、この部分造影血管像の拡大像と、これ以降に取得されるフレームにおけるトリム枠内の部分画像の拡大像とを重畳表示させる。それにより、部分動画像に部分造影血管像を重畳表示させることが可能となる。
【０１７９】
重畳表示された造影血管像が不適当であったときなど、造影血管像を撮り直したい場合がある。その場合、所定の操作を行って造影血管像の重畳表示を解除して動画像のみを表示させ、その後に、上記動作例と同様の操作及び処理を実行して新たな造影血管像を重畳表示させることができる。
【０１８０】
たとえば造影血管像が動画像の観察の妨げになる場合など、造影血管像の表示を解除したい場合がある。また、ワイヤを進める目標を確認するために、一旦解除した造影血管像を再度表示させたい場合がある。そのために、所定の操作により、造影血管像の表示／非表示を切り替えられるように構成することが望ましい。重畳表示が解除された場合、再表示の指示に備えてその造影血管像を記憶しておくようにする。また、再表示の指示に対応して新たな造影血管像を形成して動画像に重畳表示させるようにしてもよい。
【０１８１】
上記のように、造影血管像は、ワイヤの現在位置の（少なくとも）近傍領域における血管の形態を表す画像である。この造影血管像はこの発明の「血管画像」の一例である。
【０１８２】
＜第５の実施形態＞
第４の実施形態では、静止画像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させた場合に、ワイヤ追跡動画像（の各フレーム）における血管領域と静止画像との相対的な位置関係がほぼ不変であることを利用して、造影血管像を静止画像として用いて動画像に重畳表示させた。しかし、ワイヤ追跡動画像に重畳表示する静止画像は造影血管像に限定される訳ではない。
【０１８３】
この実施形態では、所定の幾何学的な図形をワイヤ追跡動画像に重畳表示させる。その一例として、図２２に示すように、トリム枠Ｒ内の部分動画像に格子状のパターンＭを重畳表示させる。部分動画像の各フレームには、カテーテルの像Ｃ´とガイドワイヤの像Ｃとその他人体組織の像が表示されている。格子状のパターンＭは、ガイドワイヤを進める上での位置の目安として参照できる。それにより、術者は、ガイドワイヤを進める目標となる位置を把握、記憶しやすくなる。
【０１８４】
なお、他の同様の幾何学的な図形をワイヤ追跡動画像（部分動画像）に重畳表示させることも当然に可能である。
【０１８５】
このような幾何学的な図形を表示させる処理としては、たとえば次のようなものがある。当該図形を描写した画像を記憶部２２に予め記憶させておく。重畳表示の指示を受けると、システム制御部２１は、記憶部２２から当該画像を読み出し、表示制御部２４を介してワイヤ追跡動画像に重畳表示させる。その後に、トリム枠に該当する部分を切り出して、幾何学的な図形が重畳された部分動画像を生成する。別の処理例として、上記の読み出しを行う代わりに、重畳表示の指示がなされたことに対応し、システム制御部２１が、部分動画像が表示されている表示部３１の表示画面上に当該図形を描画することによって、目的の重畳表示を実現することも可能である。
【０１８６】
＜第６の実施形態＞
この実施形態では、第４及び第５の実施形態とは別の画像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させる場合について説明する。前述のように、ワイヤ追跡動画像（の各フレーム）における血管領域と静止画像との相対的な位置関係がほぼ不変であるから、任意の静止画像を動画像に重畳表示させることが可能である。
【０１８７】
第４の実施形態では、Ｘ線透視下カテーテル術を実施しながら取得された造影血管像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させている。これに対し、この実施形態では、事前に形成された血管画像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させる場合を説明する。なお、血管画像とは血管の形態を表す画像であり、特にワイヤの現在位置の近傍領域における血管の形態を表す画像である。
【０１８８】
血管画像としては、たとえば次のようなものがある：（１）解剖図や術者によるスケッチなど、血管を描画したものをスキャナ等でデジタル化したもの、又は、描画アプリケーションソフトウェアによって血管を描画したもの；（２）造影Ｘ線撮影装置等の医用画像診断装置を用いた事前の検査によって取得された２次元血管画像；（３）Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ、バイプレーンＸ線撮影装置など、３次元画像化が可能な医用画像診断装置を用いた事前の検査によって形成された３次元血管画像（血管の３次元構造を描写したボリュームデータ）をレンダリングして得られる２次元血管画像。
【０１８９】
これらのうち（１）、（２）については、対象の画像を予め記憶部２２に記憶しておき、重畳表示の指示を受けたシステム制御部２１がこれを読み出して動画像に重ねて表示させればよい。なお、血管画像と動画像の位置合わせは、パターン認識処理等により自動的に行ってもよいし、操作部３２を用いて手作業で行ってもよい。このような構成において、記憶部２２は、この発明の「記憶手段」の一例である。以下、（３）について詳しく説明する。
【０１９０】
Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩを用いて３次元血管画像を形成する手法は既知である。更に、手動操作等によって３次元血管画像を加工して、処置の計画図等の追加的な情報を付加することも既知である。このようにして得られる３次元血管画像は、Ｘ線ＣＴ装置等の寝台の天板を基準とする座標系で定義される幾何学的な図形として表現される。
【０１９１】
また、バイプレーンＸ線撮影装置で撮影された一対の造影画像を用いて３次元血管画像を生成する技術も公知である。この３次元血管画像を用いてもよい。特に、この発明に係る機能をバイプレーンＸ線撮影装置に設けることができる。それにより、現在透視を行っている患者を同じ姿勢で撮影した一対の画像から３次元血管画像を生成し、この３次元血管画像を用いてこの実施形態に係る処理を実行することが可能となる。
【０１９２】
３次元血管画像自体はデジタルデータとして記憶されるものの、それをそのまま画面に表示させても血管の構造を視認できるものではない。そこで、３次元血管画像に基づいて、所定方向から当該血管構造を観察した場合の見え方を表す２次元画像を形成してから画面に表示させる必要がある。この処理を一般に「レンダリング（ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ）」と呼ぶ。したがって、３次元血管画像がどのようなものであれ、レンダリングの結果として得られるのはコンピュータグラフィクスとしての２次元画像である。なお、レンダリングにおける上記の観察方向を「視点」と呼ぶことにする。
【０１９３】
この実施形態では、レンダリングで得られたコンピュータグラフィクスとしての２次元画像を血管画像としてワイヤ追跡動画像に重ねて表示させる。この血管画像を予め記憶部２２に記憶させておき、これを読み出してワイヤ追跡動画像に重畳表示させる場合は、上記（２）のケースと同じである。以下においては、３次元血管画像を記憶部２２に記憶させておき、これを随時レンダリングして２次元画像を形成し、この２次元画像をワイヤ追跡動画像に重畳表示させる場合について説明する。
【０１９４】
レンダリングにおける視点は適宜に設定される必要がある。最も簡単な方法として、標準的な視点を予め決めておき、この標準的な視点から３次元血管画像を観察するものとしてレンダリングすることができる。しかし、以下に説明するように、３次元血管画像が得られていることを活かして、ワイヤ追跡動画像により適合した血管画像を形成することが可能である。
【０１９５】
この実施形態に係るＸ線透視装置の特徴部分の構成例を図２３に示す。記憶部２２には、事前の検査において形成された３次元血管画像Ｇが予め記憶されている。３次元血管画像Ｇは、被検体１の血管の３次元的な形態を表すものであり、この発明の「３次元画像」の一例である。
【０１９６】
画像処理部２３には、第１の実施形態と同様のワイヤ特定部４１及び位置合わせ処理部４３に加えて、視点決定部７１、レンダリング部７２及び画像調整部７３が設けられている。
【０１９７】
視点決定部７１は、３次元血管画像Ｇをレンダリングするための視点を決定する。この処理はたとえば次のようにして実行される。以下、Ｘ線透視装置がＩＶＲ−ＣＴ（Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎａｌ  Ｒａｄｉｏｌｏｇｙ−Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置として構成されている場合について説明する。ＩＶＲ−ＣＴ装置は、Ｘ線透視装置とＸ線ＣＴ装置とを組み合わせた装置である。
【０１９８】
ＩＶＲ−ＣＴ装置には、図１に示したＸ線透視装置としての構成部分と、図示しないＸ線ＣＴ装置としての構成部分とが設けられている。Ｘ線ＣＴ装置は周知であるので、その構成を以下に簡単に説明する。Ｘ線ＣＴ装置は、天板を有する寝台装置と、Ｘ線スキャン用のガントリと、演算制御装置とを備える。ＩＶＲ−ＣＴ装置では、Ｘ線透視装置用の天板と、Ｘ線ＣＴ装置用の天板とは同一である。演算制御装置は、図１の演算制御装置２０と同体であってもよいし、別体として設けられていてもよい。
【０１９９】
ＩＶＲ−ＣＴ装置においては、Ｘ線ＣＴ装置での検査の直後にＸ線透視下カテーテル術を実施し、Ｘ線ＣＴ装置によって３次元血管画像Ｇを得る。ＩＶＲ−ＣＴ装置において、Ｘ線ＣＴ装置での検査の直後にＸ線透視下カテーテル術を実施する場合、被検者は天板から降りずにそのままの姿勢で天板上に横たわっている。
【０２００】
視点決定部７１は、Ｘ線透視下カテーテル術を実施するときのＸ線管４の焦点位置を視点として用いる。ここで、Ｘ線管４の焦点位置とは、Ｘ線管４の陰極から出力された電子がターゲット（陽極）に衝突してＸ線を発生する位置である。
【０２０１】
視点を決定する処理の具体例を説明する。Ｘ線透視下カテーテル術を行う際には、被検体１の患部を含む領域の画像が得られるようにＸ線管４、Ｘ線絞り及びＸ線検出器６の位置決めがなされる。Ｘ線管４等の移動はシステム制御部２１によって制御され、それによりシステム制御部２１はＸ線管４等の位置を認識している。視点決定部７１は、Ｘ線管４の位置情報をシステム制御部２１から受けて焦点位置を求めて視点とする。
【０２０２】
次に、他の医用画像診断装置で３次元血管画像Ｇを形成する場合のように、３次元血管画像Ｇを取得するための検査における被検体１の姿勢と、Ｘ線透視下カテーテル術における被検体１の姿勢とが異なっている場合について説明する。この場合においても、以下のような簡単な位置合わせにより視点を適切に決定できる。
【０２０３】
他の医用画像診断装置（図示を省略する）で３次元血管画像Ｇを取得する場合、図２４に示すように、被検体１は当該医用画像診断装置の天板２Ａに載置される。当該医用画像診断装置は、通常のように、天板２Ａの所定の基準位置を原点とする固有の３次元座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）を用いて位置を定義する。すなわち、３次元血管画像Ｇの位置は、撮影対象である血管Ｔの当該医用画像診断装置固有の３次元座標系における座標値として表現される。
【０２０４】
Ｘ線透視下カテーテル術は、この実施形態に係るＸ線透視装置により実施される。図２５に示すように、被検体１は天板２に載置される。このとき、３次元血管画像Ｇを取得したときと同様の姿勢をとるように被検者１に指示することが望ましい。
【０２０５】
更に、Ｘ線管４の焦点位置及びＸ線検出器６の位置と方向が他の医用画像診断装置固有の３次元座標系内で既知となるように天板２、Ｘ線管４、Ｘ線検出器６を配置する。例えば、Ｘ線管４の焦点位置とＸ線検出器６の中心線とを結ぶ直線が鉛直になり、かつ血管Ｔが透視画像の中央に描写されるように、天板２、Ｘ線管４、Ｘ線検出器６の位置を調整する。
【０２０６】
このようにすることで、他の医用画像診断装置の天板２Ａ上における被検体１の位置と、このＸ線透視装置の天板２上における被検体１の位置とを対応付けることが可能である。すなわち、天板２についても３次元座標系（Ｘ´、Ｙ´、Ｚ´）が定義されており、かつ、双方の装置で同一の血管Ｔを撮影可能な位置に被検者１は配置されているので、３次元座標系（Ｘ、Ｙ、Ｚ）で表現された血管Ｔの座標値と、３次元座標系（Ｘ´、Ｙ´、Ｚ´）で表現された血管Ｔの座標値とを対応付けることが可能となる。
【０２０７】
以上により、多少精度は劣るものの、現時点でのＸ線管４の焦点位置を視点とした場合における３次元血管画像Ｇの見え方を表す透視画像が得られる。前述のように、Ｘ線管４とＸ線検出器６は、被検体１が載置された天板２に対し、略鉛直方向に互いに対向配置されている。視点決定部７１は、このときのＸ線管４の焦点位置を視点として採用する。
【０２０８】
レンダリング部７２は、視点決定部７１により決定された視点を用いて３次元血管画像Ｇをレンダリングして２次元血管画像を形成する。このときのレンダリング処理については前述した。
【０２０９】
画像調整部７３は、ワイヤ追跡動画像に重畳表示させるために、２次元血管画像の拡大率や位置を調整する。この処理は、手作業で行うようにしてもよいし、自動的に行うようにしてもよい。
【０２１０】
手作業で行う場合、システム制御部２１は、表示制御部２４を介して、ワイヤ追跡動画像と２次元血管画像とを表示部３１に表示させる。このとき、ワイヤ追跡動画像と２次元血管画像を重ねて表示させてもよいし、並べて表示させてもよい。いずれにしても、双方の画像の表示サイズを視認して比較できるように表示すれば十分である。術者等は、操作部３２を用いて所定の操作を行うことにより、２次元血管画像の拡大率や位置を調整する。画像調整部７３は、この操作を受けて２次元血管画像の拡大率や位置を調整し、この調整結果が表示部３１に表示されることになる。なお、位置の調整としては、平行移動及び／又は回転移動がなされる。また、ワイヤの像だけでは重畳状態の是非を判断できない場合、カテーテル等から血管内に造影剤を注入して造影されたリアルタイムの血管画像と、上記血管画像との位置が合っているか判断することによって重畳位置を調節することができる。
【０２１１】
２次元血管画像の調整を自動で行う場合について説明する。拡大率については、現在のＸ線管４及びＸ線検出器６の位置情報に基づいて演算することができる。すなわち、Ｘ線管４から出力されたＸ線７は、その断面を拡大しながら進行してＸ線検出器６に投射されるので、この断面の拡大状態（角度、立体角）と、Ｘ線管４及びＸ線検出器６の間の距離とに応じて撮影倍率が決定されるからである。
【０２１２】
なお、撮影対象となる解剖学的構造物（血管Ｔ等）とＸ線管４との距離によって撮影倍率は変わってくるが、２次元血管画像も透視画像も同じ解剖学的構造物を撮影したものであるから、これについては考慮しなくてもよい。また、術者が観察したいのはあくまでもワイヤ追跡動画像であり、２次元血管画像は付近の血管の状態を確認するための目印に過ぎないので、それほど厳密に拡大率を求める必要はない。
【０２１３】
ここでは３次元血管画像Ｇに基づく２次元血管画像を扱う場合について説明したが、造影Ｘ線撮影装置により被検体１内を撮影して得られた２次元血管画像については、造影Ｘ線撮影装置での撮影時におけるＸ線管の位置と、Ｘ線透視装置での撮影時におけるＸ線管４の位置とに基づいて拡大率を演算できる。
【０２１４】
また、パターンマッチング処理を実行することによって、拡大率や位置の調整を行うことも可能である。
【０２１５】
いったん調整を行えば、それ以後、Ｘ線管４とＸ線検出器６の位置を変えない限り、リアルタイムのワイヤ追跡動画像中における血管の位置（ただし造影しない限り見えない）と２次元血管画像とは、ほとんど重なり合う位置にあり続けるので、術者は２次元血管画像を参照して血管の位置を把握しつつガイドワイヤを進めることができる。
【０２１６】
更に、Ｘ線管４とＸ線検出器６の位置を変えても、血管画像がワイヤ追跡動画像に重なり合い続けるように構成できる。すなわち、上記のようにしてひとたび血管画像とワイヤ追跡動画像とが位置合わせされたら、次に術者等は、Ｃアーム３を回転させるなどして、異なる方向から患部を撮影する。先に撮影した方向を「第１の方向」、当該異なる方向を「第２の方向」と呼ぶことにする。
【０２１７】
すると、血管画像とワイヤ追跡動画像との間に位置ズレが生じることがある。この位置ズレは、図２６に示すように、実際の血管Ｔと、３次元画像における血管Ｔの仮想位置Ｔ′との間に、第１の方向β１に沿う位置ズレγがある場合に生じる。図２７（Ａ）は第１の方向β１から見たワイヤ追跡動画像δ１を表し、図２７（Ｂ）は第２の方向β２から見たワイヤ追跡動画像δ２を表している。
【０２１８】
そこで、第２の方向β２からワイヤ追跡動画像を観察しながら、３次元画像の仮想位置を第１の方向β１に沿って平行移動することで、図２８に示すように、第１の方向β１及び第２の方向β２（のみならず任意の方向）から撮影しても、血管画像とワイヤ追跡動画像との位置が合うようになる。
【０２１９】
また、この発明に係る機能を搭載したバイプレーンＸ線撮影装置においては、同時に２方向から撮影できるので、上記のような２方向からの撮影とそれらを用いた画像間の位置調整は、Ｃアーム３を回転などして２度に分けて行う必要がないことは言うまでもない。
【０２２０】
なお、この実施形態では２次元血管画像の拡大率や位置を調整する場合について説明したが、ワイヤ追跡動画像（のフレーム）を調整するように構成することも可能である。一般に、ワイヤ追跡動画像と２次元血管画像との間において拡大率や位置を相対的に調整可能であればよい。ただ、既にワイヤ追跡動画像がリアルタイムで表示されているところに２次元血管画像を重ねて表示させるので、ワイヤ追跡動画像のサイズや位置を変更すると見にくくなるおそれがある。よって、以上で説明したように２次元血管画像側の調整することが望ましいと考えられる。
【０２２１】
＜第７の実施形態＞
第６の実施形態では、予めＸ線ＣＴやＭＲＩにより取得された３次元血管画像をレンダリングして得られる２次元血管画像を、ワイヤ追跡動画像に重畳表示させる構成について特に詳しく説明した。この場合、更に別の有用な機能を実現することが可能である。この実施形態では、この有用な機能を実現可能なＸ線透視装置について説明する。この実施形態に係るＸ線透視装置は、第６の実施形態と同様の構成を有する。
【０２２２】
重畳表示のための拡大率や位置の調整を行うことにより、ワイヤ追跡動画像におけるワイヤの像の任意の部位（特に先端像）に対応する２次元血管画像中の位置が分かる。したがって、図２９に示すように、ワイヤ追跡動画像（フレームＦ）におけるワイヤの先端像の位置Ｑは、視点Ｐと３次元血管画像Ｇ中の特定の位置Ｑ´とを結ぶ直線Ｌに対応している。なお、図２９において、符号Ｇａは、３次元血管画像Ｇ中に描写されている血管画像を表す。また、符号Ｔａは、ワイヤ追跡動画像（フレームＦ）に重畳表示された２次元血管画像に描写されている血管画像を表す。また、図２９において、３次元血管画像Ｇは仮想の位置に配置されている。
【０２２３】
このように、３次元血管画像Ｇ中の血管画像Ｇａのうち、直線Ｌに最も近い位置Ｑ´がワイヤの先端像の位置Ｑに対応していると考えることができる。そこで、３次元血管画像Ｇを別の視点から見た場合におけるレンダリングを行って別の２次元血管画像を形成し、この別の２次元血管画像におけるワイヤの先端像の位置を特定して表示することが可能である。この機能を３次元トラッキング機能と呼ぶことにする。
【０２２４】
３次元トラッキング機能では、第６の実施形態に係る処理に加え、二つの視点のそれぞれに対応するレンダリングを３次元血管画像Ｇに施して二つの２次元血管画像を形成し、各２次元血管画像上にワイヤの先端像の位置を表示させる。それにより、図３０及び図３１に示すような画像が表示される。
【０２２５】
図３０は、ワイヤ追跡動画像（フレームＦ）の表示態様を表している。このワイヤ追跡動画像には前述のようにカテーテルの像Ｃ´とワイヤの像Ｃが描写されている。更に、第６の実施形態で説明したように、このワイヤ追跡動画像には、２次元血管画像Ｔ１と先端位置画像Ｑ１が重畳表示される。２次元血管画像Ｔ１は、第１の視点について３次元血管画像Ｇをレンダリングして得られたものである。先端位置画像Ｑ１は、ワイヤの先端像の位置を表す画像である。
【０２２６】
また、図３１に示すように、表示部３１には３次元トラッキング機能に基づく画像を表示するためのトラッキング画面３１ａが表示される。トラッキング画面３１ａは図３０に示すワイヤ追跡動画像と並んで表示される。トラッキング画面３１ａには、二つの２次元画像Ｔ１、Ｔ２が並んで表示される。２次元画像Ｇ１は、上記のように第１の視点について３次元血管画像Ｇをレンダリングして得られたものである。一方、２次元画像Ｔ２は、第１の視点とは異なる第２の視点について３次元血管画像Ｇをレンダリングして得られたものである。更に、２次元画像Ｔ１、Ｔ２には、それぞれ先端位置画像Ｑ１、Ｑ２が表示される。
【０２２７】
このような表示を行うことにより、術者は、ワイヤ追跡動画像を観察しつつ、異なる方向から見た血管の形態を把握できるとともに、ワイヤの先端が血管のどの辺りに位置しているか明確に把握することができる。
【０２２８】
このように二つの視点からの２次元血管画像Ｔ１、Ｔ２を表示する場合、特に有効なのは、二つの視点が互いに直交するように設定された場合である。これら二つの視点のうちの一方（上記の例では第１の視点）は、ワイヤ追跡動画像（フレームＦ）を撮影しているのと同じ視点である。このように互いに直交する二つの視点からの２次元血管画像Ｔ１、Ｔ２を表示することにより、一方の視点からの２次元血管画像やワイヤ追跡動画像では分からない奥行方向の位置関係を容易に把握することが可能になる。なお、互いに異なる三つ以上の視点に対応する三つ以上の２次元血管画像を形成して表示させることも可能である。
【０２２９】
この実施形態で説明した３次元トラッキング機能によれば、ワイヤの先端部位の現在位置が３次元血管画像内のどこに当たるか把握することができる。
【０２３０】
３次元血管画像は、被検体の３次元医用画像を基に作成されたものであるから、３次元血管画像中の１点を指定すれば、この点が元の３次元医用画像中のどの点に対応するかが自動的に定まる。したがって、この実施形態において、ワイヤの先端部位の現在位置がどの点に対応しているかを、３次元医用画像に基づく各種画像中に表示することができる。３次元医用画像に基づく画像としては、断層像、ＭＰＲ（Ｍｕｌｔｉｐｌａｎａｒ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）像、ボリュームレンダリング像、サーフェスレンダリング像などがある。それにより、公知の手術ナビゲータ（ｓｕｒｇｉｃａｌ  ｎａｖｉｇａｔｏｒ）と同様の機能を提供できる。なお、手術ナビゲータとは、手術中に、患部やその周辺組織の３次元的位置を提示するものである。
【０２３１】
この機能を手術ナビゲータ装置として利用することも可能である。そのためには、空間座標をオンラインかつリアルタイムで入力できるインターフェイス（操作部３２）を設ける。使用にあたっては、通常の手術ナビゲータと同様に、被検体の３次元画像を予め入力しておく。そして、ワイヤの先端の現在位置に対応する３次元医用画像中の位置の座標情報を、手術ナビゲータ装置にオンラインかつリアルタイムで入力する。それにより、当該機能を手術ナビゲータ装置に適用することが可能となる。
【０２３２】
３次元トラッキング機能に生じ得る問題点を指摘するとともに、その解決策を提示する。３次元トラッキング機能を実施した際、図２９に示したように、直線Ｌと交差する３次元血管画像中の点が１つであれば問題はない。
【０２３３】
しかし、直線Ｌと交差する３次元血管画像中の点が複数存在する場合が起こり得る。その一例を図３２に示す。３次元血管画像Ｇには血管画像Ｇｂが描写されている。ワイヤ追跡動画像（フレームＦ）には、血管画像Ｔｂを描写する２次元血管画像が重畳表示されている。視点Ｐと血管画像Ｔｂ上の位置Ｄとを結ぶ直線Ｌは、３次元血管画像Ｇの血管画像Ｇｂと二つの位置Ｅ１、Ｅ２で交差している。そうすると、ワイヤの先端部位が位置Ｄに存在するときに、この位置Ｄに対応する位置を一意的に特定できなくなってしまう。なお、この問題が発生しているか否かの判断は、位置Ｄに対応する３次元血管画像Ｇ中の位置が複数個求められたか否か判断することにより行うことができる。
【０２３４】
このような場合でも、この発明に係る機能を搭載したバイプレーンＸ線撮影装置であれば、同時に２方向からの撮影ができることから、位置Ｄに対応する位置がＥ１であるかＥ２であるか判定できるため、問題にはならない。しかし、Ｘ線源とＸ線検出器を一つずつしか持たず、単一の方向からしか同時に撮影できない（通常のＣアームを具備するような）装置では、これは問題となる。
【０２３５】
このような問題に対処するために、たとえば次のような方法を取ることができる。現時点において、上記問題が発生して、３次元画像中の複数の位置Ｅ１、Ｅ２、・・・・がワイヤの先端像の位置に対応しているとする。このときの視点を第１の視点と呼ぶ。また、第１の視点についてレンダリングされて動画像に重畳表示されている画像を第１の２次元血管画像と呼ぶ。
【０２３６】
視点決定部７１は、第１の視点と異なる第２の視点（たとえば第１の視点に直交する視点）を求める。レンダリング部７２は、第２の視点について３次元血管画像Ｇをレンダリングして第２の２次元血管画像を形成する。画像調整部７３は第２の２次元血管画像の位置調整等を行う。
【０２３７】
画像処理部２３は、ワイヤ特定部４１により特定されたワイヤの像の位置情報に基づき、各２次元血管画像においてワイヤの先端部位に対応する位置を求める。この処理は、たとえば次のようにして実行される。まず、動画像を構成する複数のフレームのうちの一つのフレームにおけるワイヤの像の先端部位を、ワイヤ特定部４１による特定結果に基づいて特定する。次に、この先端部位に対応する第１の２次元画像中の位置を特定する。続いて、第１の２次元画像中の当該特定位置に対応する３次元血管画像Ｇ中の位置を特定する。そして、３次元血管画像Ｇ中の当該特定位置に対応する第２の２次元画像中の位置を特定する。このような処理を実行する画像処理部２３は、この発明の「位置特定手段」の一例である。
【０２３８】
システム制御部２１は、第１及び第２の２次元血管画像をトラッキング画面３１ａに表示させる。更に、システム制御部２１は、画像処理部２３により求められた全ての位置を各２次元血管画像上に表示させる。
【０２３９】
このときの表示例を図３３に示す。第１の２次元血管画像Ｋ１には１つの先端位置画像Ｈ１が表示されている。第２の２次元血管画像Ｋ２には二つの先端位置画像Ｊ１、Ｊ２が表示されている。これでは、先端位置画像Ｈ１に対応する位置が先端位置画像Ｊ１、Ｊ２のどちらであるか分からない。しかし、ワイヤを操作して前後に移動させて、表示される先端位置画像の個数を変化させることにより、上記問題は解決される。
【０２４０】
３次元トラッキングの上記問題の別の解決方法について、図３４を参照しながら説明する。図３４では、ワイヤの像Ｃの先端像の位置Ｗａと視点Ｐとを通る直線Ｌについて、この直線Ｌと３次元血管画像Ｇの血管画像Ｇｂとが２点Ｅ１、Ｅ２で交差してしまっている。
【０２４１】
画像処理部２３は、ワイヤの像Ｃのうちの先端像の位置Ｗａだけでなく、ワイヤの像Ｃの他の部位に相当する位置Ｄ´も選択する。この処理は、ワイヤ特定部４１による特定結果に基づいて実行される。なお、選択される位置は任意であるが、一例として先端像から所定距離だけ離れた位置や、後端位置を選択できる。
【０２４２】
次に、画像処理部２３は、選択された位置Ｄ´に対応する２次元血管画像中の血管画像Ｔｂにおける位置を特定する。この２次元血管画像はワイヤ追跡動画像（フレームＦ）に重畳されているので、画像位置合わせ結果に基づいて当該位置を容易に特定できる。この特定位置についても符号Ｄ´で表す。
【０２４３】
更に、画像処理部２３は、位置Ｄ´に対応する３次元血管画像Ｇ中の位置Ｅ３を特定する。なお、ワイヤの先端像において上記問題が生じている場合であっても、他の部位については、３次元血管画像Ｇ中の位置を一意的に求められることが多い。なお、この段階でも複数の位置が特定された場合には、ワイヤの像Ｃの更に他の部位に相当する位置を選択することで、３次元血管画像Ｇ中の位置が一意的に求められるまで上記の処理を反復すればよい。
【０２４４】
続いて、画像処理部２３は、特定された３次元血管画像Ｇ中の位置Ｅ３に基づいて、二つ以上の特定位置Ｅ１、Ｅ２のうちの一つを選択する。この処理はたとえば、位置Ｅ３に対する各位置Ｅ１、Ｅ２の位置関係や距離に基づいて実行できる。また、２次元血管画像とともに位置Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３を表示することで、術者等が適当な位置を選択するようにしてもよい。ここではＥ２が選択されたものとする。
【０２４５】
更に、画像処理部２３は、第２の視点に基づく第２の２次元血管画像における、選択された位置Ｅ２に対応する位置を特定する。
【０２４６】
３次元トラッキングの上記問題の他の解決方法として次のようなものがある。上記問題が発生したときに、画像処理部２３は、過去においてこの問題が発生していなかった最新の時点（フレーム）を探索する。
【０２４７】
すなわち、画像処理部２３は、現在のフレームＦｎより過去のフレームＦ１〜Ｆ（ｎ―１）について、ワイヤの先端像に対応する３次元血管画像Ｇ中の位置を特定する。そして、画像処理部２３は、３次元血管画像Ｇにおいてこのような位置が一つしか特定されないような最新のフレームを、過去のフレームＦ１〜Ｆ（ｎ―１）のうちから選択する。
【０２４８】
図３５に示すように、この最新のフレームに対応する３次元血管画像Ｇ中の特定位置を符号Ｅ４で表す。
【０２４９】
続いて、画像処理部２３は、この最新のフレームに対応する３次元血管画像Ｇ中の特定位置Ｅ４と、直線Ｌと交差する各特定位置Ｅ１、Ｅ２との距離を算出する。この距離は、３次元血管画像Ｇが定義された３次元座標系に基づくユークリッド距離であってもよいし、血管画像Ｇｂに沿った道のりであってもよい。
【０２５０】
更に、画像処理部２３は、算出された距離が最小である特定位置を選択する。図３５に示す場合には位置Ｅ１が選択される。そして、画像処理部２３は、第２の視点に基づく第２の２次元血管画像における、選択された位置Ｅ１に対応する位置を特定する。
【０２５１】
＜第８の実施形態＞
複数のワイヤを用いて手術を行う場合において、複数のワイヤの像が同時に透視画像に描写されることがある。たとえば、不整脈の治療を目的としてアブレーション術が行われることがある。このとき、２本のワイヤ（電極カテーテルとアブレーションカテーテル）が同時に血管内に挿入される。電極カテーテルは、その先端を心臓壁に密着させた状態で固定される。アブレーションカテーテルは、その先端を術者が適切ないくつかの位置に逐次に置いて電流を流すことで、心筋の一部を焼灼する。このようなアブレーション術においては、次の２つのケースが生じうる：（１）アブレーションカテーテルの先端を適切な位置へ移動させる際に、アブレーションカテーテルが概ね静止した状態で表示させることによって、カテーテルの操作を支援できることが望ましい場合；（２）電極カテーテルが概ね静止した（したがって、その周囲の心筋の動きが概ね静止した）状態で表示を行うことによって、アブレーションカテーテルの先端を移動させるべき適切な目的箇所を判断する作業を支援できることが望ましい場合。このとき、上記の各実施形態では、どのワイヤの像を処理対象とするか一意的に決定できない。この問題を解決するために、次のような手法を適用することができる。
【０２５２】
第１の手法では、透視画像の画角の中心に最も近いワイヤの像を選択する。これは、現に操作されているワイヤの像を表示画面の中心に配置させることが多いことを考慮したものである。
【０２５３】
この手法を実現するために、まず、ワイヤ特定部４１は、その特定結果に基づいて、ワイヤの像が二つ以上特定されたか判断する。この処理は、たとえば、ワイヤの像として特定された画素の配列に基づいて、特定された画素の集合の連結成分の個数をカウントすることにより実現できる。
【０２５４】
ワイヤの像が二つ以上特定された場合、画像処理部２３は、フレーム中心に最も近いワイヤの像を選択する。このとき、各ワイヤの像とフレーム中心との距離を算出する必要がある。この距離は、たとえば次のように定義される。まず、各ワイヤの像中の各点（各画素）と、フレーム中心との距離を算出する。次に、算出された距離のうち最小値となる点を選択する。そして、この距離の最小値を当該ワイヤの像とフレーム中心との距離とする。また、各ワイヤの先端像とフレーム中心との距離を算出し、それを当該ワイヤの像とフレーム中心との距離として定義することも可能である。この手法を実行する画像処理部２３は、この発明の「第１の選択手段」の一例である。
【０２５５】
位置合わせ処理部４３は、各フレームから選択されたワイヤの像を重ね合わせるようにして、フレーム間の位置合わせを行う。それにより、適切なワイヤの像に基づいて動画像を表示させることができる。
【０２５６】
なお、一つのフレームにおけるワイヤの像が選択されたら、それ以降のフレームについては当該ワイヤの像の位置や形状を参照することで当該フレームにおけるワイヤの像を選択することが可能である。なお、ワイヤの像の位置や形状は、ワイヤ特定部４１による特定結果から得られる。
【０２５７】
第２の手法では、まず、複数のワイヤの像のそれぞれについて位置合わせを実行。画像処理部２３は、各ワイヤの像における位置合わせの精度を求める。この位置合わせする精度としては、たとえば、アフィン変換（平行移動及び回転移動）を求めて位置合わせを行ったときの、フレーム間におけるワイヤの像のずれ量が用いられる。このずれ量としては、たとえば、フレーム間におけるワイヤの像の画像相関の値などを用いても良い。
【０２５８】
更に、画像処理部２３は、位置合わせの精度が最も低いワイヤの像を選択する。すなわち、第２の手法は、平行移動や回転移動では説明できない時系列変化が最も大きいワイヤの像を選択するものである。なぜなら、こうして選択されたワイヤは、術者がそのワイヤに操作手技を加えたことによって前進、後退、変形等を生じたために位置合わせの精度が低下したものと推定され、そして、術者が注目したいのは正に操作手技を加えているワイヤとその近辺だからである。この手法を実行する画像処理部２３は、この発明の「第２の選択手段」の一例である。
【０２５９】
なお、このような時系列変化としては形状の変化が最も影響すると考えられる。よって、ワイヤの像の形状を特徴づける量を参照して上記選択を行ってもよい。このような量の例として、屈曲部位の曲率や、曲率が最大の位置と両端との距離の差などが考えられる。
【０２６０】
位置合わせ処理部４３は、各フレームから選択されたワイヤの像を重ね合わせるようにして、フレーム間の位置合わせを行う。それにより、適切なワイヤの像に基づいて動画像を表示させることができる。
【０２６１】
第３の手法では、とりあえずいずれかのワイヤの像に基づいてワイヤ追跡動画像を表示させる。術者は、表示されたワイヤ追跡動画像を観察し、このワイヤ追跡動画像でよければそのまま手術を行う。
【０２６２】
他方、術者等が見たいワイヤ以外のワイヤを追跡したワイヤ追跡動画像が表示された場合には、術者等は操作部３２を用いて所定の操作を行う。この操作を受けると、画像処理部２３は、別のワイヤの像に基づいて各フレームを処理する。それにより、別のワイヤの像に基づくワイヤ追跡動画像が新たに表示される。なお、別のワイヤの像への切り替えは、ワイヤ特定部４１による特定結果に基づいて容易に行うことが可能である。術者等は、見たいワイヤを追跡したワイヤ追跡動画像が表示されるようになるまで、上記操作を反復すればよい。
【０２６３】
この手法において、操作部３２はこの発明の「操作手段」の一例であり、画像処理部２３は「切替手段」の一例である。
【０２６４】
＜第９の実施形態＞
前述した各実施形態において、ワイヤの像の特定に失敗したり、フレーム間の位置合わせに失敗したりすることも想定される。その場合、適切なアフィン変換が得られず、したがって適切なワイヤ追跡動画像を表示できなかったり、動画像が途中で乱れたりしてしまう。しかし、このような場合であっても、ワイヤ追跡動画像の状態をできるだけ維持することが望ましい。
【０２６５】
そのための第１の方法は、フレームＦｎにおいて上記のような失敗が生じたときに、フレームＦｎをワイヤ追跡動画像として表示せず、その直前のフレームＦ（ｎ−１）を表示し続けることである。この場合、ワイヤ追跡動画像は、表示される像が変化せずに止まってしまうが（つまり一時的にフリーズした状態になるが）、やがて上記失敗の無い処理が行われると、フリーズ状態が解けてワイヤ追跡動画像の表示が動き始める。もし、毎秒１０フレーム程度のフレームレートで表示を行っていたとすると、そのうちの１，２フレームが失敗しても、実用上の支障はない。
【０２６６】
なお、上記の各実施形態において、上記失敗が生じたフレームＦｎをあたかも存在しなかったかのように扱い、これを無視するように構成することが望ましい。これはすなわち、次に上記失敗が生じないフレーム（たとえばフレームＦ（ｎ＋１））が得られたときに、このフレームＦ（ｎ＋１）は、上記失敗が生じたフレームＦｎではなく、上記失敗が生じなかったフレームＦ（ｎ−１）に対して位置合わせがなされることから、この発明に係る機能の効果を持続することができるからである。
【０２６７】
また、別の方法として、フレームＦｎにおいて失敗が生じた場合、算出されなかったアフィン変換Ｔｎの代用として、その直前のフレームＦ（ｎ―１）に対応するアフィン変換Ｔ（ｎ―１）を用いてフレームＦｎの位置合わせを行うことができる。
【０２６８】
更に別の手法として、フレームＦｎの直前の複数（たとえば数個〜数十個程度）のフレームに対応するアフィン変換Ｔ（ｎ―１）、Ｔ（ｎ―２）、Ｔ（ｎ―３）・・・・に基づいて、フレームＦｎに対応するアフィン変換を推定して適用するようにしてもよい。この処理は、この発明の「推定手段」としての画像処理部２３が実行する。
【０２６９】
アフィン変換を推定する処理は、公知の信号処理技術を適宜に応用して実行される。たとえば、心拍や呼吸などがほぼ周期的に行われることを考慮して、過去のフレームにおける回転角度θの変動が時間をパラメータとする周期関数で近似できるものと仮定する。画像処理部２３は、過去のアフィン変換Ｔ（ｎ―１）、Ｔ（ｎ―２）、Ｔ（ｎ―３）・・・・における回転角度θの時間変化に基づいて、その変動周期を推定する。
【０２７０】
更に、画像処理部２３は、この変動周期の推定値に基づいて過去の回転角度θの波形を外挿して、アフィン変換Ｔｎにおける回転角度θを推定する。
【０２７１】
同様に、平行移動量ｕ，ｖについても、同じ周期に基づいて過去のアフィン変換Ｔ（ｎ―１）、Ｔ（ｎ―２）、Ｔ（ｎ―３）・・・・に基づいて過去の平行移動量ｕ，ｖの波形をそれぞれ外挿して、アフィン変換Ｔｎにおける平行移動量ｕ，ｖをそれぞれ推定する。
【０２７２】
なお、上記のようにアフィン変換を代用している間、その旨を示す情報を表示部３１に表示したり、音声出力により通知したりすることが可能である。
【０２７３】
また、一連のフレームで失敗が連続して生じると、ワイヤ追跡動画像の乱れなどから却って術者の集中を削ぐおそれがある。そこで、予め定められたフレーム数だけ失敗が続いたことに対応して、動き抑制機能を停止させるように構成することができる。同様に、予め定められた時間だけ失敗が続いたことに対応して、動き抑制機能を停止させるように構成することもできる。
【０２７４】
この処理は、この発明の「停止手段」としての画像処理部２３により実行される。そのために、画像処理部２３には、連続して処理を失敗した回数（フレーム数）をカウントするカウンタや、連続して処理が失敗している時間を計時するタイマなどが設けられる。
【０２７５】
なお、動き抑制機能を停止させた場合でも、従来と同様の動画像（通常の透視画像）の表示が継続される。このとき、動き抑制機能が停止されている旨の情報を表示したり、音声出力により通知したりすることができる。
【０２７６】
また、ワイヤの像の動きを抑制させた動画像を表示させていない間であっても、ワイヤの像を特定する処理や、位置合わせ処理を実行するようにしてもよい。その場合、適切なアフィン変換が得られたことに対応して動き抑制機能を自動的に再開させることが可能である。
【符号の説明】
【０２７７】
１  被検体
２  天板
４  Ｘ線管
６  Ｘ線検出器
２０  演算制御装置
２１  システム制御部
２２  記憶部
２３  画像処理部
２４  表示制御部
３１  表示部
３２  操作部
４１  ワイヤ特定部
４３  位置合わせ処理部
５１  先端像特定部
５２  トリム枠位置演算部
６１  取得タイミング検知部
６２  造影血管像形成部
７１  視点決定部
７２  レンダリング部
７３  画像調整部
【図１】
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【図２】
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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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３】
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