(57)【要約】      （修正有）【課題】手術のナビゲーションを行なう場合に、切開する領域を極力最小限になるように抑制し、術中の進行具合と術前計画との差異を直感的に容易に把握させる。【解決手段】Ｘ線診断装置は、被検体のＸ線画像データを生成するＸ線撮影制御部７３と、予め記憶された被検体のボリュームデータを、Ｘ線画像データに位置合わせする術前ボリューム生成部７６と、術前ボリュームデータに、手術器具及びインプラントの少なくとも一方の３次元位置情報を合成し、切削対象部位のうち既切削領域を差分する術中ボリューム生成部７８と、計画切削領域から、既切削領域を差分処理して、残切削領域を生成する差分処理部７９と、術中ボリュームデータに、残切削領域を合成処理し、合成ボリュームデータを生成する合成ボリューム生成部８０と、合成ボリュームデータに基づいて所要の視線方向で画像を生成して表示させるナビゲーション情報提示部８１と、を有する。【選択図】図４
2014135974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
手術器具及びインプラントの少なくとも一方の３次元位置を検知し、前記手術器具及びインプラントの少なくとも一方の３次元位置情報を生成する位置検知手段と、
被検体のＸ線撮影を実行させてＸ線画像データを生成するＸ線撮影制御手段と、
予め記憶された前記被検体のボリュームデータを、前記Ｘ線画像データに位置合わせして、術前ボリュームデータを生成する術前ボリューム生成手段と、
前記術前ボリュームデータに、前記３次元位置情報を合成し、切削対象部位のうち既切削領域を差分して術中ボリュームデータを生成する術中ボリューム生成手段と、
計画切削領域から、前記既切削領域を差分処理して、残切削領域を生成する差分処理手段と、
前記術中ボリュームデータに、前記残切削領域を合成処理し、合成ボリュームデータを生成する合成ボリューム生成手段と、
前記合成ボリュームデータに基づいて所要の視線方向で画像を生成して表示させる表示制御手段と、
を有するＸ線診断装置。
【請求項２】
前記手術器具及びインプラントの少なくとも一方に設けられる、赤外線を発光する赤外線発光部をさらに有し、
前記位置検知手段は、前記赤外線発光部からの赤外線を用いて前記赤外線発光部の３次元位置を検知し、前記赤外線発光部の３次元位置情報を生成する請求項１に記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記Ｘ線画像データに対する、前記ボリュームデータに基づくＤＲＲ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ  ｒａｄｉｏｇｒａｐｈ）画像データの位置合わせ情報を生成する位置合わせ処理手段をさらに有し、
前記術前ボリューム生成手段は、前記ボリュームデータに、前記位置合わせに関する情報を適用して、前記術前ボリュームデータを生成する請求項１又は２に記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記術中ボリューム生成手段は、前記既切削領域を、前記３次元位置情報の軌跡によって形成される面が切削対象部位を分離する場合の、分離された切削対象部位要素のうち、より体積が小さい方とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記術中ボリューム生成手段は、複数タイミングでＸ線撮影を実行させることにより生成される新たなＸ線画像データに含まれる情報を、前記術中ボリュームデータに付加する請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記表示制御手段は、前記残切削領域内を、前記所要の視線方向における残切削領域の深さに従った表示形態とする３次元画像を生成する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項７】
前記位置検知手段が、前記手術器具の複数点に関して複数の３次元位置をそれぞれ検知する場合、
前記表示制御手段は、前記所要の視線方向を、前記複数の３次元位置により表される前記手術器具の法線方向とする請求項６に記載のＸ線診断装置。
【請求項８】
前記表示制御手段は、前記合成ボリュームデータに含まれる残切削領域と他の領域とが異なる表示形態となる３次元画像を生成する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項９】
前記表示制御手段は、次に前記手術器具が当てられる領域を矢印表示させる請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１０】
前記位置検知手段が、前記手術器具の複数点に関して複数の３次元位置をそれぞれ検知する場合、
前記表示制御手段は、前記複数の３次元位置により表される前記手術器具の法線方向を前記所要の視線方向とする３次元画像を生成する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１１】
前記表示制御手段は、前記術前計画に関する情報に基づいて、前記術中ボリュームデータに含まれる計画切削領域が半透明となる３次元画像を生成する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１２】
前記表示制御手段は、前記残切削領域の深さが基準値よりも小さい場合、警告情報を表示させる請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１３】
前記表示制御手段は、前記残切削領域内を、直交３方向における残切削領域の深さに従った表示形態とする前記直交３方向に垂直な３断層画像を生成する請求項１乃至５のうちいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一態様としての本実施形態は、手術のナビゲーションを行なうことが可能なＸ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
変形性股関節症という病気が知られている。この変形性股関節症という病気は、股関節が痛くなる病気である。変形性股関節症は、股関節での血液循環が悪いために、又は関節を酷使した状態であるために関節軟骨（関節を滑らかに動かすために骨の表面を覆うことによりクッションの働きをしている軟骨）や軟骨下骨が変形し、股関節に変形や骨破壊が起こり、その結果疼痛や歩行困難になる病気である。
【０００３】
整形外科領域では、変形性股関節症の患者に対して、人工股関節に置換するための人工股関節形成手術が施術される場合がある。この人工股関節形成手術は、変形股関節症やリウマチ等により引き起こされる骨頭壊死等で損傷した股関節の損傷面を除去し、その部分を人工股関節に置換する手術である。これにより、劇的に症状が改善しうる。
【０００４】
そして、人工股関節形成手術は、以下の工程で行なわれる。
【０００５】
第１に、皮膚が股関節の横や前後から切開される。第２に、大腿骨頭を脱臼させた後、大腿骨頭が除去される。第３に、臼蓋の処理が行なわれ、第４に臼蓋カップが設置される。第５に、大腿骨髄腔の処理が行なわれ、第６に大腿骨ステムが設置される。そして、第７に大腿骨ヘッドが取り付けられ、第８に傷口が閉じられる。
【０００６】
人工股関節形成手術には、いくつかの術式の方法が存在し、近年では患者になるべく負担をかけないＭＩＳ（ｍｉｎｉｍａｌｌｙ  ｉｎｖａｓｉｖｅ  ｓｕｒｇｅｒｙ）という手術方法が用いられるようになってきている。このＭＩＳの手術方法は、最小侵襲手術といわれる。なぜならば、従来の術式では１５ｃｍ乃至２０ｃｍの縫合の傷跡が残ってしまうところ、ＭＩＳの手術方法は、縫合の傷跡を１０ｃｍ以下に抑制することができ、患者に対して従来の術式に比べて低侵襲性を有するからである。
【０００７】
しかし、ＭＩＳの手術方法の場合、その施術を行なう医師にある程度の熟練度が要求される。そのため、ＭＩＳの手術方法による施術が行なわれる場合、一般的に、手術をナビゲートする手術ナビゲーションシステムが用いられる。この手術ナビゲーションシステムは、手術中に患者の体内又は手術器具に備えられるマーカの３次元的な位置を、マーカが有する赤外線ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）から赤外線と複数の赤外線カメラとを使用して三角計測の原理によりリアルタイムに検出して表示するシステムである。
【０００８】
そして、この手術ナビゲーションシステムに関する技術として、下記の特許文献１及び特許文献２が挙げられる。まず、特許文献１に開示された手術ナビゲーションシステムでは、手術前にＸ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置等によって生成されたＣＴボリュームデータ（３Ｄモデル）と、患者に予め埋め込んである赤外線マーカと、関節鏡（関節手術のための内視鏡）に設置した赤外線マーカとに基づいて、仮想鏡視画像が生成される。また、術前計画は、この仮想鏡視画像を元に生成される。そして、手術ナビゲーションシステムでは、手術中にリアルタイムで取得できる鏡視画像と仮想鏡視画像とを重ね合わせてリアルタイムに表示することができる。
【０００９】
また、特許文献２に開示された手術ナビゲーションシステムでは、手術器具や患者の骨に予め取り付けたマーカの現在の３次元座標データを取得し、これをインプットデータとして用いることにより、手術前に取得されたＣＴボリュームデータに基づく３次元画像を更新することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−２７３５２１号公報
【特許文献２】特開２００９−１７２１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に開示された技術では、患者の体内にマーカを埋め込んだり、また患部を確認するための関節鏡を患者の体内に挿入したりするために、患者に対する侵襲度が増してしまう。また、患者の体内に埋め込まれるマーカは人の手によって直接埋め込まれるために、マーカが埋め込まれる患者体内での位置を厳密に特定することは困難であり、埋め込まれたマーカの位置情報に誤差が生じうる。
【００１２】
また、特許文献２に開示された技術では、手術前に取得された３次元画像がリアルタイムで更新はされるものの、術中の進行具合と術前計画との差異を画像上で確認することはできない。そのため、術中の進行具合と術前計画との差異が視覚情報の不足によって直感的に把握することができず、また、ＭＩＳの手法自体そもそも視覚情報が不足しがちな手法であり、ＭＩＳの手法を用いた手術が成功するか否かは医師の熟練度によって大きく依存することとなってしまう。
【００１３】
このように、従来技術では、種々の課題があった。そして、手術のナビゲーションを行なう場合において、患者の体表を切開する領域を極力最小限になるように抑制しつつ、かつ、術中の進行具合と術前計画との差異を直感的に容易に術者に把握させることができるＸ線診断装置が要望される。特に、熟練度が低い医師でも手術ミスを回避することができるように、術中に、術前計画時に決めた骨の切削量やインプラントの埋め込み具合が再現できているかを直感的に容易に術者に把握させることができるＸ線診断装置が要望される。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本実施形態のＸ線診断装置は、上述した課題を解決するために、手術器具及びインプラントの少なくとも一方の３次元位置を検知し、前記手術器具及びインプラントの少なくとも一方の３次元位置情報を生成する位置検知手段と、被検体のＸ線撮影を実行させてＸ線画像データを生成するＸ線撮影制御手段と、予め記憶された前記被検体のボリュームデータを、前記Ｘ線画像データに位置合わせして、術前ボリュームデータを生成する術前ボリューム生成手段と、前記術前ボリュームデータに、前記３次元位置情報を合成し、切削対象部位のうち既切削領域を差分して術中ボリュームデータを生成する術中ボリューム生成手段と、計画切削領域から、前記既切削領域を差分処理して、残切削領域を生成する差分処理手段と、前記術中ボリュームデータに、前記残切削領域を合成処理し、合成ボリュームデータを生成する合成ボリューム生成手段と、前記合成ボリュームデータに基づいて所要の視線方向で画像を生成して表示させる表示制御手段と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態のＸ線診断装置の構成例を示す図。
【図２】３次元位置センサによる３次元位置検知方法を説明するための説明図。
【図３】図１に示す本実施形態のＸ線診断装置の構成の変形例を示す図。
【図４】本実施形態のＸ線診断装置の機能を示すブロック図。
【図５】術前ボリュームデータに基づく３次元画像の表示例を示す図。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は、術中ボリュームデータに基づく３次元画像の表示例を示す図。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は、合成ボリュームデータに基づく３次元画像の表示例を示す図。
【図８】本実施形態のＸ線診断装置におけるナビゲーション情報表示処理を説明するためのフローチャート。
【図９】本実施形態のＸ線診断装置におけるナビゲーション情報表示処理を説明するためのフローチャート。
【図１０】本実施形態のＸ線診断装置における位置合わせ情報の算出処理を説明するためのフローチャート。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は、種々のナビゲーション情報の表示例を示す図。
【図１２】（Ａ），（Ｂ）は、種々のナビゲーション情報の表示例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本実施形態のＸ線診断装置について、添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態のＸ線診断装置の構成例を示す図である。
【００１８】
図１は、本実施形態のＸ線診断装置１を示す。Ｘ線診断装置１は、Ｃアーム保持装置１１及びＤＦ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｆｌｕｏｒｏｇｒａｐｈｙ）装置１２を備える。
【００１９】
概略Ｃアーム構造のＣアーム保持装置１１は、Ｘ線管２１、Ｘ線検出装置２２、Ｃアーム２３、天板（カテーテルテーブル）２４、高電圧供給装置２５、駆動機構２６、及び３次元位置センサ２７を備える。なお、Ｃアーム保持装置１１は、Ｘ線管２１が天板２４の上方に位置するオーバーチューブタイプである場合を説明するが、Ｘ線管２１が天板２４の下方に位置するアンダーチューブタイプである場合であってもよい。また、Ｘ線管２１のＸ線の出射側に、複数枚の鉛羽で構成されるＸ線照射野絞りを設けるようにしてもよいし、シリコンゴム等で形成されハレーションを防止するために所定量の照射Ｘ線を減衰させる補償フィルタを設けるようにしてもよい。
【００２０】
Ｘ線管２１は、Ｃアーム２３の一端に設けられ、高電圧供給回路２５から高電圧電力の供給を受けて、この高電圧電力の条件に応じて被検体（患者）Ｏの切削対象部位（大腿骨）を含む領域に向かってＸ線を曝射する。Ｘ線管２１は、所定部位を撮影するための撮影Ｘ線や、所定部位を透視するための透視Ｘ線を曝射することができる。具体的には、撮影Ｘ線の場合には、例えばＸ線管２１が管電圧８０［ｋＶ］、管電流５００［ｍＡ］に制御されることで曝射される一方、透視Ｘ線の場合には、Ｘ線管２１が管電圧８０［ｋＶ］、管電流５０［ｍＡ］に制御されることで曝射される。
【００２１】
Ｘ線検出装置２２は、Ｃアーム２３の他端であってＸ線管２１が設けられる側に対向する側に設けられ、患者（被検体）Ｐの所要部位を透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出装置２２は、Ｉ．Ｉ．（ｉｍａｇｅ  ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ）−ＴＶ系であり、大きくは、Ｉ．Ｉ．２２ａ及びＴＶカメラ２２ｂを備える。
【００２２】
Ｉ．Ｉ．２２ａは、患者Ｏを透過したＸ線を可視光に変換し、輝度の倍増を行なって感度のよい投影データを形成することが可能である。ＴＶカメラ２２ｂは、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）撮像素子を用いて光学的な投影データを電気信号に変換する。
【００２３】
Ｃアーム２３は、その一端にＸ線管２１を支持しつつ、他端にＸ線検出装置２２を支持することにより、Ｘ線管２１とＸ線検出装置２２とを、患者Ｏを中心に対向配置させる。Ｃアーム２３は、駆動機構２６によって、その移動量、移動タイミング及び移動速度が制御される。
【００２４】
天板２４は、患者Ｏを載置する。
【００２５】
高電圧供給装置２５は、ＤＦ装置１２の制御によって、Ｘ線管２１に高電圧電力を供給する。
【００２６】
駆動機構２６は、ＤＦ装置１２による制御に従って、Ｃアーム２３を円弧動（ＬＡＯ（ｌｅｆｔ  ａｎｔｅｒｉｏｒ  ｏｂｌｉｑｕｅ  ｖｉｅｗ）方向及びＲＡＯ（ｒｉｇｈｔ  ａｎｔｅｒｉｏｒ  ｏｂｌｉｑｕｅ  ｖｉｅｗ）方向の移動）させたり、Ｃアーム２３を回転動（ＣＲＡ（ｃｒａｎｉａｌ  ｖｉｅｗ）方向及びＣＡＵ（ｃａｕｄａｌ  ｖｉｅｗ）方向の移動）させたりする。駆動機構２６によってＣアーム２３の円弧動や回転動が制御されることによって、一方向の画像データを取得するＤＡ撮影や多方向の画像データを取得する回転ＤＡ撮影が実現される。
【００２７】
また、駆動機構２６は、ＤＦ装置１２による制御に従ってＣアーム２３を患者Ｏの体軸方向（図１のｚ軸方向）に対して平行移動させたり、Ｃアーム２３及び天板２４を一体として起倒させたりする。さらに、駆動機構２６は、Ｘ線管２１及びＸ線検出装置２２を患者Ｏの体軸方向に移動させて撮影するために、ＤＦ装置１２による制御に従ってＣアーム２３を患者Ｏの体軸方向に直線移動させる。加えて、駆動機構２６は、ＤＦ装置１２による制御に従って天板２４を上下方向（図１のｙ軸方向）、左右方向（図１のｘ軸方向）及び体軸方向に移動させる。
【００２８】
３次元位置センサ２７は、例えば人工股関節形成手術等において使用される手術器具や、患者Ｏの体内に埋め込まれるインプラント等に備えられる赤外線ダイオードマーカ２９（図２に図示）（以下、単に「マーカ」という。）の３次元的な位置を所定の間隔（例えば、１秒間に３回や５回等）で検知して検知信号（３次元位置情報）を生成する。生成された３次元位置情報はＤＦ装置１２に出力される。
【００２９】
図２は、３次元位置センサ２７による３次元位置検知方法を説明するための説明図である。
【００３０】
図２に示すように、３次元位置センサ２７は、支持機構２８により支持される。３次元位置センサ２７は、手術器具（例えば骨の切削用のノミ等）やインプラントに設けられるマーカ２９から照射される赤外線を撮影するための複数の赤外線カメラ２７ａを有する。マーカ２９は、インプラントに予め埋め込まれ、又は、一時的に接着される。図２に示す場合、３次元位置センサ２７は、３つの赤外線カメラ２７ａを有する。
【００３１】
そして、３次元位置センサ２７は、複数の赤外線カメラ２７ａを用いてマーカ２９から照射される赤外線を撮影し、三角計測（三角測量）の原理によってマーカ２９の３次元的な位置を検知する。なお、マーカ２９に代えて赤外線を照射する他の赤外線発光手段を用いてもよい。
【００３２】
図１の説明に戻って、ＤＦ装置１２は、コンピュータをベースとして構成されており、病院基幹のＬＡＮ（ｌｏｃａｌ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）等のネットワークＮと相互通信可能である。ＤＦ装置１２は、Ａ／Ｄ（ａｎａｌｏｇ  ｔｏ  ｄｉｇｉｔａｌ）変換回路３１、画像生成・処理回路３２、画像メモリ３３、プロセッサとしてのＣＰＵ（ｃｅｎｔｒａｌ  ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｕｎｉｔ）３４、メモリ３５、ＨＤＤ（ｈａｒｄ  ｄｉｓｃ  ｄｒｉｖｅ）３６、システム制御装置３７、入力装置３８、表示装置３９、及び通信制御装置４０のハードウェアを備える。ＣＰＵ３４は、共通信号伝送路としてのバスを介して、ＤＦ装置１２を構成する各ハードウェア構成要素に相互接続されている。
【００３３】
また、Ａ／Ｄ変換回路３１、画像生成・処理回路３２、及び画像メモリ３３は、画像処理部６０を構成する。
【００３４】
Ａ／Ｄ変換回路３１は、Ｘ線検出装置２２から出力された時系列的なアナログ信号（ビデオ信号）をデジタル信号に変換する。
【００３５】
画像生成・処理回路３２は、ＣＰＵ３４の制御によって、Ａ／Ｄ変換回路３１から出力された投影データのデジタル信号に対してフレーム単位の画像データを生成する。また、画像生成・処理回路３２は、生成されるフレーム単位の画像データを画像メモリ３３やＨＤ３６に記憶させたり、生成されるフレーム単位のリアルタイム表示用の画像データ又は画像メモリ３３に記憶された再生表示用のフレーム単位の画像データに対して画像処理を施し、画像処理後の画像データをＣＰＵ３４に出力したりする。画像処理としては、画像データに対する拡大／諧調／空間ファイルタ処理や、時系列に蓄積された画像データの最小値／最大値トレース処理及びノイズを除去するための加算処理等が挙げられる。
【００３６】
画像メモリ３３は、ＣＰＵ３４の制御によって、画像生成・処理回路３２から出力された画像データを記憶する。
【００３７】
ＣＰＵ３４は、その後、画像生成・処理回路３２から出力された画像データを種々のパラメータの文字情報や目盛等と共に合成し、ビデオ信号として表示装置３４に出力する。
【００３８】
表示装置３９は、モニタ等を含み、ＣＰＵ３４から出力されるビデオ信号を基に、Ｘ線画像をモニタ上に表示する。
【００３９】
ＣＰＵ３４は、術者等によって入力装置３８が操作等されることにより指令が入力されると、メモリ３５に記憶しているプログラムを実行する。また、ＣＰＵ３４は、ＨＤＤ３６に記憶しているプログラム、ネットワークＮから転送され通信制御装置４０で受信されてＨＤＤ３６にインストールされたプログラム、あるいは記憶媒体ドライブ（図示しない）に装着された記録媒体から読み出されてＨＤＤ３６にインストールされたプログラムを、メモリ３５にロードして実行する。
【００４０】
メモリ３５は、ＲＯＭ（ｒｅａｄ  ｏｎｌｙ  ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＡＭ（ｒａｎｄｏｍ  ａｃｃｅｓｓ  ｍｅｍｏｒｙ）等を含む記憶装置である。メモリ３５は、ＩＰＬ（ｉｎｉｔｉａｌ  ｐｒｏｇｒａｍ  ｌｏａｄｉｎｇ）、ＢＩＯＳ（ｂａｓｉｃ  ｉｎｐｕｔ／ｏｕｔｐｕｔ  ｓｙｓｔｅｍ）及びデータを記憶したり、ＣＰＵ３４のワークメモリやデータの一時的な記憶に用いたりする記憶装置である。
【００４１】
ＨＤＤ３６は、磁性体を塗布又は蒸着した金属のディスクによって構成され、読み取り装置（図示しない）に着脱不能で内蔵されている。ＨＤＤ３６は、ＤＦ装置１２にインストールされたプログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（ｏｐｅｒａｔｉｎｇ  ｓｙｓｔｅｍ）等も含まれる）や、収集した画像データを記憶する記憶装置である。
【００４２】
システム制御装置３７は、図示しないＣＰＵ及びメモリを有する。システム制御装置３７は、ＣＰＵ３４からの指示に従って、Ｃアーム保持装置１１の高電圧供給装置２５及び駆動機構２６や３次元位置センサ２７等の動作を制御する。
【００４３】
入力装置３８は、術者等によって操作が可能なキーボード及びマウス等を有し、操作に従った入力信号がＣＰＵ３４に送られる。
【００４４】
通信制御装置４０は、各規格に応じた通信制御を行なう。通信制御装置４０は、電話回線等を通じてネットワークＮに接続することができる機能を有しており、これにより、Ｘ線診断装置１は、通信制御装置３９からネットワークＮ網に接続することができる。
【００４５】
なお、Ｘ線検出装置２２は、Ｉ．Ｉ．２２ａ及びＴＶカメラ２２ｂの代わりに、平面検出器（ＦＰＤ：ｆｌａｔ  ｐａｎｅｌ  ｄｅｔｅｃｔｏｒ）を有するものであってもよい。
【００４６】
図３は、図１に示す本実施形態のＸ線診断装置の構成の変形例を示す図である。なお、図３において、図１と同一部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００４７】
図３に示すように、Ｘ線検出装置２２が平面検出器を有する場合、Ｘ線検出装置２２は、２Ｄ状に配列された検出素子によりＸ線を検出して電気信号に変換する平面検出器（２Ｄアレイ型Ｘ線検出器）５１と、その平面検出器５１の各検出素子によって電気信号として検出されたＸ線検出データを収集するＤＡＳ（ｄａｔａ  ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ  ｓｙｓｔｅｍ）５２とを備える。ＤＡＳ５２は、Ｘ線検出データをＤＦ装置１２の画像処理部６１に供給する。
【００４８】
そして、ＤＦ装置１２の画像処理部６１は、Ｃアーム保持装置１１のＤＡＳ５２から入力された生データに対して対数変換処理や、感度補正等の補正処理（前処理）を行なって投影データを生成してＨＤＤ３６等の記憶装置に記憶させる。ＣＰＵ３４は、生成される投影データに基づく画像を表示装置４５に表示させたりする。
【００４９】
図４は、本実施形態のＸ線診断装置１の機能を示すブロック図である。以下、図３に示す平面検出器５１及びＤＡＳ５２を有するＸ線検出装置２２を備えるＸ線診断装置１の場合について説明するが、図１に示すＸ線診断装置１の場合であってもよい。
【００５０】
図１に示すＤＦ装置１２のＣＰＵ３４がプログラムを実行することによって、Ｘ線診断装置１は、図４に示すように、インターフェース部７１、術前計画生成部７２、Ｘ線撮影制御部７３、ＤＲＲ（ｄｉｇｉｔａｌ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ  ｒａｄｉｏｇｒａｐｈ）画像生成部７４、位置合わせ処理部７５、術前ボリューム生成部７６、３次元位置情報取得部７７、術中ボリューム生成部７８、差分処理部７９、合成ボリューム生成部８０、及びナビゲーション情報提示部８１としての機能を備える。なお、図４が示す各部の全部又は一部は、ＤＦ装置１２にハードウェアとして備えられるものであってもよい。また、図４が示す各部の全部又は一部は、ＤＦ装置１２のみならず、Ｃアーム保持装置１１に備えられるものであってもよい。
【００５１】
インターフェース部７１は、構成要素７２乃至８１と、入力装置３８及び表示装置３９とを媒介するＧＵＩ（ｇｒａｐｈｉｃａｌ  ｕｓｅｒ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等のインターフェースである。
【００５２】
術前計画生成部７２は、ＨＤＤ３６等の記憶装置に予め記憶された患者Ｏのボリュームデータと、インプラントに関するメッシュデータとに基づく術前計画生成画面上で、インターフェース部７１を介して入力された情報に従って、計画切削領域の設定等の術前計画を生成する。以下、ボリュームデータとして、図示しないＸ線ＣＴ（ｃｏｍｐｕｔｅｄ  ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置で生成されたＣＴボリュームデータを用いる場合について説明する。
【００５３】
インプラントに関するメッシュデータとは、患者Ｏの体内に埋め込まれる医療器具に関する３次元画像データであり、所定の区画（メッシュ）単位で区分された３次元画像データである。
【００５４】
術前計画生成画面には、ＣＴボリュームデータと、インプラントに関するメッシュデータとに基づく種々の画像が所定の表示領域に表示される。術者は、術前計画生成画面上で、これから実行する手術における術前計画の生成に関する術前計画生成情報を入力することができる。
【００５５】
Ｘ線撮影制御部７３は、インターフェース部７１を介して入力された情報に従って、手術前（又は手術中）に、ＤＦ装置１２のシステム制御装置３７を制御し、システム制御装置３７を介してＣアーム保持装置１１に所定の条件のＸ線撮影を実行させる。Ｘ線撮影により取得されたＸ線画像データは、画像処理部６１（図３に図示）により所定の画像処理が施された後、ＨＤＤ３６等の記憶装置に記憶される。
【００５６】
ＤＲＲ画像生成部７４は、ＨＤＤ３６等の記憶装置に予め記憶された患者ＯのＣＴボリュームデータに基づいて、所定の演算処理を用いて再構成することによりＤＲＲ画像データを生成する。なお、ＤＲＲ画像データは、Ｘ線画像データを模擬した２次元画像データである。
【００５７】
位置合わせ処理部７５は、解剖学的に特徴をもった構造をランドマーク（目印）として、ＤＲＲ画像生成部７４によって生成されたＤＲＲ画像データと、記憶装置から読み出されたＸ線画像データとの位置合わせ処理を行なう。そして、位置合わせ処理部７５は、Ｘ線画像データに対するＤＲＲ画像データの移動・変形量としての位置合わせ情報を生成する。
【００５８】
術前ボリューム生成部７６は、ＣＴボリュームデータに、位置合わせ処理部７５からの位置合わせ情報を適用して、術前ボリュームデータを生成する。術前ボリューム生成部７６は、術前ボリュームデータに基づく３次元画像を、インターフェース部７１を介して表示装置３９に表示させてもよい。
【００５９】
図５は、術前ボリュームデータに基づく３次元画像の表示例を示す図である。
【００６０】
図５に示すように、術前ボリュームデータに基づく大腿骨が表示される。また、大腿骨には、術前計画生成部７２によって設定された計画切削領域Ｐが示される。図５に示す例では、大腿骨の計画切削領域Ｐの境界線（図中破線）が示される。なお、大腿骨の計画切削領域Ｐが、他の領域とは異なる色彩等の表示形態で示されてもよい。
【００６１】
図４の説明に戻って、３次元位置情報取得部７７は、Ｘ線撮影制御部７３によるＸ線撮影中に、Ｃアーム保持装置１１の３次元位置センサ２７からマーカ２９の３次元位置情報を順次取得する。この３次元位置情報には、手術器具やインプラント等に備えられたマーカ２９の３次元的な位置情報が含まれている。
【００６２】
術中ボリューム生成部７８は、術前ボリューム生成部７６によって生成された術前ボリュームデータに、３次元位置情報取得部７７によって順次取得されたマーカ２９の３次元位置情報を合成して、術中ボリュームデータを順次生成する。具体的には、術中ボリューム生成部７８は、術前ボリューム生成部７６によって生成された術前ボリュームデータに、マーカ２９が備えられた手術器具やインプラントの３次元位置情報を合成して術中ボリュームデータを生成する。
【００６３】
また、術中ボリューム生成部７８は、３次元位置情報取得部７７によって順次取得されたマーカ２９の３次元位置情報に基づく、マーカ２９の３次元位置の所定期間内の移動量が閾値を超える場合に、術前ボリューム生成部７６によって生成された術前ボリュームデータに、３次元位置情報取得部７７によって取得された、移動量が閾値を超えた３次元位置情報を合成し、大腿骨のうち既切削領域を差分して術中ボリュームデータを生成する。既切削領域は、移動量が閾値を超えた３次元位置情報の軌跡によって形成される面が大腿骨を分離する場合の、分離された大腿骨要素のうち、より体積が小さい方とされる。術中ボリューム生成部７８は、術中ボリュームデータに基づく３次元画像を、インターフェース部７１を介して表示装置３９に表示させてもよい。
【００６４】
図６（Ａ），（Ｂ）は、術中ボリュームデータに基づく３次元画像の表示例を示す図である。
【００６５】
図６（Ａ），（Ｂ）に示すように、術中ボリュームデータに基づいて、既切削領域Ｆが差分された大腿骨が表示される。また、術前計画生成部７２によって設定された計画切削領域Ｐを示す境界線（図中破線）が示される。なお、インプラントの３次元位置情報（メッシュデータを含む）が合成されていてもよい。
【００６６】
図６（Ａ）に示すように、３次元位置情報取得部７７によって取得されたマーカ２９の３次元位置Ｍが表示される。術者は、境界線と３次元位置Ｍとの位置関係に従って手術器具を移動させていく。
【００６７】
また、複数のマーカ２９が手術器具に備えられる場合、手術器具の角度を検出することが可能である。その場合、図６（Ｂ）に示すように、３次元位置情報取得部７７によって取得された複数のマーカ２９の３次元位置に基づいて、手術器具に関するメッシュデータを利用した手術器具Ｉが表示される。術者は、境界線と手術器具Ｉとの位置関係に従って手術器具を移動させていく。
【００６８】
図４の説明に戻って、差分処理部７９は、術前計画生成部７２によって設定された計画切削領域から、術中ボリューム生成部７８によって生成された既切削領域を差分処理して、残切削領域を生成する。
【００６９】
合成ボリューム生成部８０は、術中ボリューム生成部７８によって順次生成された術中ボリュームデータに、差分処理部７９によって生成された残切削領域を合成（重畳）処理し、合成ボリュームデータを生成する。合成ボリューム生成部８０は、合成ボリュームデータに基づく３次元画像を、インターフェース部７１を介して表示装置３９に表示させる。
【００７０】
図７（Ａ），（Ｂ）は、合成ボリュームデータに基づく３次元画像の表示例を示す図である。
【００７１】
図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、合成ボリュームデータに基づいて、大腿骨の一部分に、差分処理部７９によって生成された残切削領域Ｒが表示される。なお、インプラントの３次元位置情報（メッシュデータを含む）が合成されていてもよい。
【００７２】
図７（Ａ）に示すように、３次元位置情報取得部７７によって取得されたマーカ２９の３次元位置Ｍが表示される。術者は、境界線と３次元位置Ｍとの位置関係に従って手術器具を移動させていく。
【００７３】
また、複数のマーカ２９が手術器具に備えられる場合、手術器具の角度を検出することが可能である。その場合、図７（Ｂ）に示すように、３次元位置情報取得部７７によって取得された複数のマーカ２９の３次元位置に基づいて、手術器具に関するメッシュデータを利用した手術器具Ｉが表示される。術者は、境界線と手術器具Ｉとの位置関係に従って手術器具を移動させていく。
【００７４】
図７（Ａ），（Ｂ）に示す３次元画像がリアルタイムに表示されることで、マーカ２９が備えられる手術器具やインプラント等が移動した移動量を入力データとして取り扱い、手術器具やインプラントを含めた３次元画像がリアルタイムに表示される。
【００７５】
また、残切削領域Ｒが、色調が用いられて色塗り表示される。これにより、術者は、合成ボリュームデータに基づく３次元画像上で残切削領域Ｒを明確に識別することができ、人工股関節形成手術等の手術において手術の進捗状況を知ることができるとともに、合成ボリュームデータに基づく３次元画像を手術におけるナビゲーション情報として用いて手術を進めることができる。
【００７６】
なお、図７（Ａ），（Ｂ）に示す場合、計画切削領域Ｐを示す境界線（図中破線）は、ナビゲーション情報として表示される。これにより、術者は、予め術前計画で設定した計画切削領域Ｐを示す境界線を視覚的に知ることができる。
【００７７】
また、図７（Ａ），（Ｂ）に示す場合、残切削領域Ｒが色塗り表示されるようにしたが、このような場合に限られず、破線表示されるようにしてもよい。さらに、残切削領域Ｒが色塗り表示でかつ破線表示されるようにしてもよい。
【００７８】
図４の説明に戻って、ナビゲーション情報提示部８１は、合成ボリューム生成部８０によって生成された合成ボリュームデータに基づく３次元画像をナビゲーション情報として生成し、インターフェース部７１を介して表示装置３９に表示させる。なお、ナビゲーション情報提示部８１は、術前計画生成部７２によって生成された術前計画に関する情報や、術中ボリューム生成部７８によって生成された術中ボリュームデータを表示してもよい。
【００７９】
続いて、本実施形態のＸ線診断装置１におけるナビゲーション情報表示処理を説明する。
【００８０】
図８及び図９は、本実施形態のＸ線診断装置１におけるナビゲーション情報表示処理を説明するためのフローチャートである。
【００８１】
なお、ナビゲーション情報表示処理が開始される以前に、人工股関節形成手術等が施術される患者Ｏに対して図示しないＸ線ＣＴ装置が用いられることにより、この患者Ｏに関するＣＴボリュームデータが取得される。そして、Ｘ線診断装置１の通信制御装置４０は、ネットワークＮを介してＣＴボリュームデータを受信し、受信されたＣＴボリュームデータをＨＤＤ３６等の記憶装置に予め記憶しておくものとする。
【００８２】
図８に示すステップＳ１において、Ｘ線診断装置１は、ＨＤＤ３６等の記憶装置に予め記憶された患者ＯのＣＴボリュームデータと、インプラントに関するメッシュデータとを読み出す。
【００８３】
ステップＳ２において、Ｘ線診断装置１は、術前計画の生成にあたり、ＣＴボリュームデータとインプラントに関するメッシュデータとを用いた術前計画生成画面を表示装置３９に表示させ、入力装置３８から入力され情報に従って、計画切削領域の設定等の術前計画を生成する。
【００８４】
次に、術者は、大腿骨を脱臼させた後、入力装置３８を操作して複数方向からのＸ線画像を取得するためのＸ線撮影処理を開始するとの入力を行なう。そして、ステップＳ３において、Ｘ線診断装置１は、術前計画生成後に、ＤＦ装置１２のシステム制御装置３７を制御し、システム制御装置３７を介してＣアーム保持装置１１に所定の条件のＸ線撮影を実行させる。Ｘ線撮影により取得されたＸ線画像データは、画像処理部６１（図３に図示）により所定の画像処理が施された後、ＨＤＤ３６等の記憶装置に記憶される。
【００８５】
なお、上記のＸ線撮影処理が実行される場合には、マーカ２９が備えられる手術器具（例えば骨の切削用のノミ等）やインプラントも含めてＸ線撮影処理が実行されてもよい。
【００８６】
ステップＳ４において、Ｘ線診断装置１は、記憶装置に予め記憶された患者ＯのＣＴボリュームデータに基づいて、所定の演算処理を用いて再構成することによりＤＲＲ画像データを生成する。
【００８７】
ステップＳ５において、Ｘ線診断装置１は、解剖学的に特徴をもった構造をランドマーク（目印）として、ステップＳ４によって生成されたＤＲＲ画像データと、記憶装置から読み出されたＸ線画像データとの位置合わせ処理を行なう。そして、Ｘ線診断装置１は、Ｘ線画像データに対するＤＲＲ画像データの移動・変形量としての位置合わせ情報を生成する。
【００８８】
なお、従来技術では、人の手によって赤外線マーカが患者の体内に埋め込まれ、その上でこの赤外線マーカを頼りにＣＴボリュームデータとの位置合わせを行なっていたが、赤外線マーカが埋め込まれる患者体内での位置を厳密に特定することは困難であり、埋め込まれたマーカの位置情報に誤差が生じうる。そこで、本実施形態のＸ線診断装置１は、解剖学的に特徴をもった構造をランドマークとして用いて、Ｘ線画像データとＤＲＲ画像データとの位置合わせ処理を行なう。これにより、マーカ２９の正確な初期位置を特定することができる。
【００８９】
なお、本実施形態のＸ線診断装置１における位置合わせ処理（図８のステップＳ５の位置合わせ情報の生成処理）について説明する。
【００９０】
図１０は、本実施形態のＸ線診断装置１における位置合わせ情報の算出処理を説明するためのフローチャートである。
【００９１】
ステップＳ５１において、Ｘ線診断装置１は、ＤＲＲ画像データの境界線を追跡し、例えば大腿骨や骨盤の境界線を抽出する。
【００９２】
ステップＳ５２において、Ｘ線診断装置１は、大腿骨の場合、大腿骨の指定の領域に対おいて曲率を算出し、その中で曲率の大きさが上位２つの部分を大腿骨の大転子と小転子と認識し、この２か所をランドマーク（目印）に決定する。また、Ｘ線診断装置１は、骨盤の場合、坐骨の指定の領域に対おいて曲率を算出し、その中で曲率の大きさが上位２つの部分を坐骨の出っ張り部分と認識し、この２か所をランドマーク（目印）に定める。
【００９３】
ステップＳ５３において、Ｘ線診断装置１は、上記のランドマークを用いて、ＤＲＲ画像データとＸ線画像データとの位置合わせ処理を行なう。これにより、Ｘ線画像データと予め用意したＣＴボリュームデータに基づくＤＲＲ画像データとの座標軸を合わせることができ、術中ボリュームデータを生成する際に利用されるマーカ２９の３次元位置情報の誤差を確実にかつ簡単に解消することができる。
【００９４】
なお、位置合わせ処理に用いられるＸ線画像データに、手術器具やインプラントに関する画像が含まれている場合を考える。その場合、手術器具やインプラントの境界線が追跡され、手術器具やインプラントの境界線が抽出される。そして、手術器具やインプラントに備えられるマーカ２９の位置（例えば手術器具の先端やインプラントの先端等）が画像上で識別できるようにする。これにより、術者により手術器具やインプラントが操作されて移動される前のマーカ２９の初期位置を画像上で視認することができる。
【００９５】
図８の説明に戻って、ステップＳ６において、Ｘ線診断装置１は、ステップＳ１によって読み出されたＣＴボリュームデータに、ステップＳ５によって生成された位置合わせ情報を適用して、術前ボリュームデータを生成する。術前ボリュームデータに基づく３次元画像の表示例を図５に示す。
【００９６】
図９の説明に進んで、術者は、入力装置３８を操作してナビゲーション情報の表示処理を開始するとの指示入力を行なう。ステップＳ７において、Ｘ線診断装置１は、ナビゲーション情報の表示処理を開始するとの指示入力を受け付けたか否かを判断し、ナビゲーション情報の表示処理を開始するとの指示入力を受け付けたと判断するまで待機する。
【００９７】
ナビゲーション情報の表示処理が開始されると、ステップＳ８において、Ｘ線診断装置１は、Ｃアーム保持装置１１の３次元位置センサ２７から供給された３次元位置情報を取得する。この３次元位置情報には、手術器具やインプラント等に備えられるマーカ２９の３次元的な位置情報が含まれる。
【００９８】
ステップＳ９において、Ｘ線診断装置１は、ステップＳ８によって取得されたマーカ２９の３次元位置情報に基づいて、マーカ２９の３次元位置の所定期間内の移動量が閾値を超えたか否かを判断する。具体的には、例えば手術器具に備えられるマーカ２９の最新の３次元位置情報が（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）である場合に、前回取得されたマーカ２９の最新の３次元位置情報に含まれる座標が（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）であるとき、前回取得された座標と最新の座標は異なることから、Ｘ線診断装置１は、ステップＳ８によって得される３次元位置情報に基づいて、マーカ２９が移動したと判断する。
【００９９】
他方、例えば手術器具に備えられるマーカ２９の最新の３次元位置情報が（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）である場合に、前回取得されたマーカ２９の最新の３次元位置情報に含まれる座標が（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）であるとき、前回取得された座標と最新の座標は同じであることから、Ｘ線診断装置１は、ステップＳ８によって取得される３次元位置情報に基づいて、マーカ２９が移動していないと判断する。
【０１００】
ステップＳ９の判断でＹＥＳ、すなわち、マーカ２９の移動量が閾値を超えたと判断された場合、ステップＳ１０において、Ｘ線診断装置１は、ステップ６によって生成された術前ボリュームデータに、ステップＳ８によって取得された、移動量が閾値を超えた最新の３次元位置情報を合成し、大腿骨のうち既切削領域を差分して術中ボリュームデータを生成する。既切削領域は、移動量が閾値を超えた３次元位置情報の軌跡によって形成される面が大腿骨を分離する場合の、分離された大腿骨要素のうち、より体積が小さい方とされる。術中ボリュームデータに基づく３次元画像の表示例を図６（Ａ），（Ｂ）に示す。
【０１０１】
なお、ステップＳ９，Ｓ１０に代えて、又は、並行して、Ｘ線診断装置１は、ステップＳ６によって生成された術前ボリュームデータに、移動量が閾値を超えた３次元位置情報を合成して術中ボリュームデータを生成してもよい。
【０１０２】
ステップＳ１１において、Ｘ線診断装置１は、ステップＳ２によって設定された計画切削領域から、ステップＳ１０によって生成された既切削領域を差分処理して、残切削領域を生成する。
【０１０３】
ステップＳ１２において、Ｘ線診断装置１は、ステップＳ１０によって生成された最新の術中ボリュームデータに、差分処理部７９によって生成された最新の残切削領域を合成（重畳）処理し、合成ボリュームデータを生成し、合成ボリュームデータに基づく３次元画像をナビゲーション情報として表示装置３９に表示させる。合成ボリュームデータに基づく３次元画像の表示例を図７（Ａ），（Ｂ）に示す。
【０１０４】
ステップＳ１３において、Ｘ線診断装置１は、ナビゲーション情報の表示処理を終了するとの指示入力を受け付けたか否かを判断する。
【０１０５】
ステップＳ１３の判断でＹＥＳ、すなわち、ナビゲーション情報の表示処理を終了するとの指示入力を受け付けたと判断される場合、Ｘ線診断装置１は、ナビゲーション情報表示処理を終了する。
【０１０６】
一方、ステップＳ１３の判断でＮＯ、すなわち、ナビゲーション情報の表示処理を終了するとの指示入力を受け付けていないと判断される場合、Ｘ線診断装置１は、ステップＳ９に戻り、次のタイミングで、ステップＳ８によって取得されたマーカ２９の３次元位置情報に基づいて、マーカ２９の３次元位置の所定期間内の移動量が閾値を超えたか否かを判断する。
【０１０７】
以上のように、本実施形態のＸ線診断装置１は、手術器具やインプラントに備えられるマーカ２９の３次元位置情報を順次取得し、マーカ２９の位置や移動量を手術器具やインプラント等の入力データとして取り扱い、この３次元位置情報に基づいて、手術器具に関する画像データを含めた術中ボリュームデータを順次生成することができる。そして、Ｘ線診断装置１は、合成ボリュームデータに基づく３次元画像をナビゲーション情報として表示することができる。
【０１０８】
これにより、術者は、合成ボリュームデータに基づく３次元画像上で差分を明確に識別することができ、人工股関節形成手術等の手術において手術の進捗状況を知ることができると共に、合成ボリュームデータを手術におけるナビゲーション情報として用いて手術を進めることができる。その結果、Ｘ線診断装置１は、手術のナビゲーションを行なう場合において、患者の体表を切開する領域を極力最小限になるように抑制しつつ、かつ、術中の進行具合と術前計画との差異を直感的に容易に術者に把握させることができる。そして、術者は、仮に熟練度が低くても、容易に人工股関節形成手術等を成功させることができる。
【０１０９】
ところで、図８及び図９を用いて説明したナビゲーション情報表示処理においては、Ｘ線診断装置１は、位置合わせ処理の場合にＸ線撮処理を実行してＸ線画像データを位置合わせ処理に利用するようにしたが、このような場合に限られない。すなわち、Ｘ線診断装置１は、医師等の術者がＸ線撮影の必要性を感じた場合にその指示を受けて適宜Ｘ線撮影処理を実行し、Ｘ線画像データにより取得される術中の新たな情報を、３次元画像としての術中更新画像に付加するようにしてもよい。これにより、マーカ２９の３次元位置情報に基づいて更新される術中ボリュームデータに対して、術中に撮影されるＸ線画像データに含まれるより正確な情報を適宜付加することができる。
【０１１０】
さらに、Ｘ線診断装置１は、予め記憶されているＣＴボリュームデータ、術前計画に関する情報、３次元位置情報、術前ボリュームデータ、術中ボリュームデータ、及び合成ボリュームデータに基づいて種々のナビゲーション情報を生成することもできる。
【０１１１】
具体的には、Ｘ線診断装置１のナビゲーション情報提示部８１は、まず、手術器具の位置と共に手術器具の進入方向に関する情報をナビゲーション情報として生成する。このとき、手術器具の進入方向を知るために予め手術器具には、複数のマーカ２９が備えられるものとする。これにより、ナビゲーション情報提示部８１は、複数のマーカ２９の３次元位置情報を取得することで、手術器具の進入方向を認識し、手術器具の進入方向に関する情報をナビゲーション情報として生成することができる。手術器具の進入方向に関する情報は、ナビゲーション情報として表示装置３９により表示される。
【０１１２】
図１１（Ａ）〜（Ｃ）、及び、図１２（Ａ），（Ｂ）は、種々のナビゲーション情報の表示例を示す図。
【０１１３】
手術器具（例えば骨を切削するノミ等）の進入方向に関する情報には、手術器具の３次元位置情報や、手術器具の大腿骨に対する角度や計画切削領域の境界線までの距離（ボクセル数）等に関する情報が含まれている。これらの情報は、図１１（Ａ）に示すように、手術器具に関する画像の近傍に数値によって表示される。なお、予め術者により術前計画時に大腿骨の切削角度等が所定の幅で設定されるようにした上で、その設定された角度と実際の手術器具の大腿骨に対する角度とがナビゲーション情報として表示されるようにしてもよい。また、手術器具の進入方向が変われば、上記の情報もそれに応じて自動的に変化するものとする。
【０１１４】
また、ナビゲーション情報提示部８１は、計画切削領域を大腿骨から切削する場合に次に手術器具をどこから当てるべきかに関する情報をナビゲーション情報として表示する。次に手術器具を当てる箇所（すなわち、マーカ２９を有する手術器具が当てられる領域）は、図１１（Ａ）に示すように、例えば矢印表示される。その場合、現在の手術器具Ｉの（ｋｎｉｆｅ）の位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）、角度（ａｎｇｌｅ）、３次元画像の視線方向における残切削領域の深さ（ｄｉｓｔａｎｃｅ）の情報についても表示することが望ましい。
【０１１５】
さらに、術前ボリュームデータ、術中ボリュームデータ、及び合成ボリュームデータに基づく３次元画像は、視線変更が変更可能である。表示された３次元画像の視線方向が変更され、術者による任意方向、又は、手術器具の法線方向を視線方向とする３次元画像が表示される。図１１（Ｂ）は、図６（Ｂ）に示す３次元画像の視線方向が変更され、手術器具の法線方向を視線方向として表示される３次元画像を示す。これにより、術面が術者から見ることができる方向に、３次元画像が回転される。その場合、手術器具（ｋｎｉｆｅ）Ｉの位置（ｐｏｓｉｔｉｏｎ）、角度（ａｎｇｌｅ）、３次元画像の視線方向における残切削領域の深さ（ｄｉｓｔａｎｃｅ）の情報についても表示することが望ましい。
【０１１６】
また、ナビゲーション情報提示部８１は、図１１（Ｃ）に示すように、術前計画に関する情報に基づいて、残切削領域において透明度を設定し、表示装置３９に半透明表示させるようにしてもよい。これにより、術者は、残切削領域において奥行き方向の情報を視覚的に得ることができる。
【０１１７】
加えて、ナビゲーション情報提示部８１は、合成ボリュームデータに基づいて所要の視線方向で３次元画像を生成する際、合成ボリュームデータに含まれる残切削領域内を、３次元画像の視線方向における残切削領域の深さ（切削余地）に従った表示形態とする３次元画像を生成してナビゲーション情報として表示装置３９に表示させてもよい。
【０１１８】
例えば図１２（Ａ）に示す場合、手術器具の法線方向を視線方向とする３次元画像を生成する際、残切削領域Ｒ内のうち、大きい切削余地の領域を白色で、小さい切削余地の領域を黒色とするグレースケール表示される。これにより、術者は、残切削領域を視覚的に簡単にかつ直感的に認識することができる。
【０１１９】
また、図１２（Ａ）に示すように、ナビゲーション情報提示部８１は、切削余地が閾値よりも小さい場合、術者に対する警告情報を表示装置３９に表示させるようにしてもよい。図１２（Ａ）の場合、術者に対する警告情報として「Ａｔｔｅｎｔｉｏｎ」等の文字が赤色で表示される。なお、警告音をスピーカ（図示しない）から発するようにしてもよい。
【０１２０】
また、図１２（Ｂ）に示すように、ナビゲーション情報提示部８１は、術中ボリュームデータから任意の３断面のＭＰＲ（ｍｕｌｔｉ−ｐｌａｎａｒ  ｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）画像（図中左上、右上、及び左下）を生成する際、残切削領域Ｒ内のうち、大きい切削余地の領域を白色で、小さい切削余地の領域を黒色とするグレースケール表示される。なお、このとき、ナビゲーション情報提示部８１は、手術器具の法線方向と垂直となる断面に関するＭＰＲ画像とそれに対応する直交３断面の画像を生成し、ナビゲーション情報としてこれらの画像を表示するようにしてもよい。
【０１２１】
本実施形態のＸ線診断装置１によると、手術のナビゲーションを行なう場合において、患者の体表を切開する領域を極力最小限になるように抑制しつつ、かつ、種々のナビゲーション情報により、術中の進行具合と術前計画との差異を直感的に容易に術者に把握させることができる。
【０１２２】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【０１２３】
１  Ｘ線診断装置
２７  ３次元位置センサ
２９  マーカ
３４  ＣＰＵ
３７  システム制御装置
３８  入力装置
３９  表示装置
７１  インターフェース部
７２  術前計画生成部
７３  Ｘ線撮影制御部
７４  ＤＲＲ画像生成部
７５  位置合わせ処理部
７６  術前ボリューム生成部
７７  ３次元位置情報取得部
７８  術中ボリューム生成部
７９  差分処理部
８０  合成ボリューム生成部
８１  ナビゲーション情報提示部
【図１】
2014135974.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014135974.tif 000005
【図４】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図１１】
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【図１２】
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