(57)【要約】【課題】被検体に対するＸ線発生部やアームの位置が把握しやすく、Ｘ線の照射範囲を定めることが容易なＸ線診断装置を提供すること。【解決手段】実施形態のＸ線診断装置は、Ｘ線を照射するＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部から照射されたＸ線による被検体の被曝線量を求める線量決定部と、前記被検体を示す三次元モデルに前記被曝線量に基づく線量分布を重畳した画像を生成する画像処理部と、前記画像を表示する表示部とを備え、前記画像処理部は、前記三次元モデルを表示する方向である第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面における前記線量分布が見える画像を生成する。【選択図】図３
2016190016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｘ線を照射するＸ線発生部と、
前記Ｘ線発生部から照射されたＸ線による被検体の被曝線量を求める線量決定部と、
前記被検体を示す三次元モデルに前記被曝線量に基づく線量分布を重畳した画像を生成する画像処理部と、
前記画像を表示する表示部と、を備え、
前記画像処理部は、前記三次元モデルを表示する方向である第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面における前記線量分布が見える画像を生成するＸ線診断装置。
【請求項２】
前記画像処理部は、前記三次元モデルを半透明又はメッシュ状にした前記画像を生成する請求項１記載のＸ線診断装置。
【請求項３】
前記線量分布は、順次前記被検体に照射される前記Ｘ線に基づく積算皮膚被曝線量である請求項１又は２記載のＸ線診断装置。
【請求項４】
前記表示部は、所定の条件に基づいて、前記三次元モデルの表示方法を変更し、前記第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面における前記線量分布が見える画像を表示する請求項１乃至３のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項５】
前記表示部は、前記Ｘ線発生部を保持する保持部の角度又は位置に基づいて、前記三次元モデルの表示方法を変更する請求項４記載のＸ線診断装置。
【請求項６】
前記表示部は、前記Ｘ線が照射されている範囲における前記被検体の被曝線量が所定の閾値を超えたとき、前記三次元モデルの表示方法を変更する請求項４に記載のＸ線診断装置。
【請求項７】
前記表示部は、前記Ｘ線発生部がＸ線照射を停止したときに、前記三次元モデルの表示方法を変更する請求項４に記載のＸ線診断装置。
【請求項８】
前記第１のビュー方向は、前記被検体の身体の前面が表示される方向である請求項１乃至７のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項９】
前記三次元モデルは、人体モデルである請求項１乃至８のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１０】
前記表示部は、前記第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面における前記線量分布である後側線量分布と、前記第１のビュー方向から見て前側の体表面における前記線量分布である前側線量分布とが前記第１のビュー方向に重なるとき、前記後側線量分布と前記前側線量分布とを異なる表示方法で表示する請求項１乃至９のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１１】
前記処理回路は、前記被検体を示す三次元モデルに加えて、前記Ｘ線発生部を保持する保持部を示す三次元モデル及び前記被検体に対して照射されるＸ線のビーム形状を示す３次元モデルのうち少なくとも一方を含む画像を生成する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のＸ線診断装置。
【請求項１２】
１つのＸ線発生部を有するシングルプレーンのＸ線診断装置において、
前記Ｘ線発生部から照射されたＸ線による被検体の被曝線量を求める線量決定部と、
前記被検体を示す三次元モデルに前記被曝線量に基づく線量分布を重畳した画像を生成する画像処理部と、
前記画像を表示する表示部と、を備え、
前記画像処理部は、前記表示部で前記三次元モデルを表示する方向である第１のビュー方 向で見た三次元モデルと前記第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面が見える第２のビュー方向で見た三次元モデルとを配置した前記表示画像を生成するＸ線診断装置。
【請求項１３】
前記第２のビュー方向は、前記Ｘ線発生部がＸ線を照射する方向である、請求項１２に記載のＸ線診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施の形態は、Ｘ線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｘ線診断装置は、Ｘ線を被検体に照射し、被検体を透過したＸ線を検出してＸ線画像として表示することによって体内の臓器や血管の様子などを知ることができるが、被検体に照射するＸ線量が過剰になった場合、皮膚の炎症等を引き起こすおそれがある。このため、被検体の被曝線量を管理することが求められる。
【０００３】
従来のＸ線診断装置には、被曝線量を管理するために、被検体を模した人体モデルの表面に、線量分布を色の違いで表現して表示し、術者が線量分布を視覚的に判断できるようにする手段を備えたものがある。線量分布を表示する際、人体モデルを被検体の腹面や背面、側面などの一方向で固定して表示している。
【０００４】
ところが、従来のＸ線診断装置では、所望の部位の線量分布が見える方向で表示させた人体モデルが、実際に術者が被検体を見た様子とは異なる場合がある。この場合、被検体に対するＸ線発生部やアームの位置が把握しにくいので、Ｘ線の照射範囲を定めることが容易でない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−０５５５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、被検体に対するＸ線発生部やアームの位置が把握しやすく、Ｘ線の照射範囲を定めることが容易なＸ線診断装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を達成するために、一実施形態のＸ線診断装置は、Ｘ線を照射するＸ線発生部と、前記Ｘ線発生部から照射されたＸ線による被検体の被曝線量を求める線量決定部と、前記被検体を示す三次元モデルに前記被曝線量に基づく線量分布を重畳した画像を生成する画像処理部と、前記画像を表示する表示部とを備え、前記画像処理部は、前記三次元モデルを表示する方向である第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面における前記線量分布が見える画像を生成する。
【０００８】
また、他の実施形態のＸ線診断装置は、１つのＸ線発生部を有するシングルプレーンのＸ線診断装置において、前記Ｘ線発生部から照射されたＸ線による被検体の被曝線量を求める線量決定部と、前記被検体を示す三次元モデルに前記被曝線量に基づく線量分布を重畳した画像を生成する画像処理部と、前記画像を表示する表示部とを備え、前記画像処理部は、前記表示部で前記三次元モデルを表示する方向である第１のビュー方 向で見た三次元モデルと前記第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面が見える第２のビュー方向で見た三次元モデルとを配置した前記表示画像を生成する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態にかかるＸ線診断装置の構成を示す図。
【図２】第１の実施形態にかかるＸ線診断装置の支持部を示す図。
【図３】第１の実施形態にかかるＸ線診断装置の構成の一部と被検体との位置関係の一例を示す図。
【図４】第１の実施形態にかかる表示部で線量分布を人体モデルを透過させて表示した一例を示す図。
【図５】第１の実施形態にかかるＸ線画像撮影開始から撮影終了までの流れを示す図。
【図６】図４で示す表示例を術者の位置にあわせてビュー方向を変更した一例を示す図。
【図７】図５で示す表示例を表示する際の被検体と術者および表示部の位置関係を表す図。
【図８】第２の実施形態にかかる表示部でビュー方向およびビュー方向から見て後ろ側から被検体を見た方向とで人体モデルと線量分布とを表示した例を示す図。
【図９】図７で示す表示例を術者の位置に合わせてビュー方向を変更した一例を示す図。
【図１０】第３の実施形態にかかる表示部で人体モデルおよび線量分布を表示した一例を示す図。
【図１１】第４の実施形態にかかる表示部で人体モデルおよび線量分布を表示した一例を示す図。
【図１２】第５の実施形態にかかる表示部で三次元モデルを表示した一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、発明を実施するための実施形態について説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
第１の実施形態におけるＸ線診断装置１は、線量決定部２０が被検体Ｐの被曝線量を求め、その被曝線量に基づいて、画像処理部１５が線量分布画像を生成する。そして、画像処理部１５が、被検体Ｐを模した人体モデル１４１を透過させて、現在の人体モデルの表示方向であるビュー方向では見えない人体モデル１４１の表面上の線量分布画像を透かし見ることができるようにする。
【００１２】
以下、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１が備える各部を説明し、続いて、人体モデルと線量分布画像の表示について詳述する。
【００１３】
図１は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の構成を示す。Ｘ線診断装置１は、Ｘ線発生部１１と、Ｘ線検出部１２と、支持部１３と、表示部１４と、画像処理部１５と、操作部１６と、システム制御部１７と、記憶部１８と、天板１９と、線量決定部２０とを、有する。
【００１４】
Ｘ線発生部１１は、Ｘ線管と、絞り羽根と、補償フィルタと、線質調整フィルタと、を有する。Ｘ線管は真空管であり、高電圧が供給されることによってＸ線を発生させる。絞り羽根は、鉛などで構成された板状部材であり、Ｘ線の照射範囲を調整するためにＸ線管のＸ線照射口付近に設けられる。補償フィルタは、シリコンゴムなどで構成され、ハレーションを防止するために所定のＸ線成分を減衰させる。線質調整フィルタは、銅やアルミニウムなどで構成され、その材質や厚みによってＸ線の線質を変化させる。例えば、被検体Ｐに吸収されやすい軟線成分を低減したり、Ｘ線画像のコントラスト低下を招く高エネルギー成分を低減したりする。
【００１５】
Ｘ線検出部１２は、Ｘ線発生部１１から照射され、被検体Ｐを透過して減衰したＸ線を検出する、フォトダイオードやイメージセンサを有するＸ線検出器である。
【００１６】
支持部１３は、Ｘ線発生部１１とＸ線検出部１２とを、各々が対向するように支持する金属部材である。具体的には、支持部１３は、図２に示すように、アーム１３１と、アーム支持部１３３と、アーム１３１とアーム支持部１３３とを接続するアーム接続部１３２と、アーム支持部１３３を床面で固定するアーム土台１３４と、を備える。アーム１３１は、アーム接続部１３２でアーム１３１の形状に沿った方向にスライドさせることができる。アーム接続部１３２は、アーム支持部１３３との接続点において略水平方向にのびる軸を中心として回転させることができる。アーム支持部１３３は、アーム土台１３４との接続点において、略垂直方向にのびる軸を中心として回転させることができる。支持部１３は、操作部１６を介した操作者の入力に応じて、上記のスライド、回転を行う。これにより、Ｘ線照射方向を変更することができる。なお、図２ではＣアームを例にとって説明したが、Ωアームであってもよい。
【００１７】
線量決定部２０は、Ｘ線照射条件や幾何学的条件から、被検体Ｐの被曝線量を求める。
【００１８】
Ｘ線照射条件は、Ｘ線発生部１１のＸ線管に供給する管電流および管電圧の設定値、絞り羽根の絞り度（羽根の位置）の設定値、補償フィルタや線質調整フィルタによる特定成分の減衰量、Ｘ線の曝射時間などの値で定める条件である。なお、Ｘ線照射条件には、面積線量計の値を用いてもよい。面積線量計は、Ｘ線管の近傍に設けて、照射されたＸ線量を計測する機器である。
【００１９】
幾何学的条件は、支持部１３のアーム接続部１３２やアーム支持部１３３の回転角度、アーム１３１のアーム接続部１３２に対するスライド距離などから定められる、被検体ＰとＸ線発生部１１との位置関係あるいはＸ線発生部１１とＸ線検出部１２との位置関係に関する条件である。また、幾何学的条件は、被検体Ｐを載置する天板１９の高さを含んでもよい。さらに、寝台の長手方向と平行な軸、あるいは長手方向と直交する軸を回転軸とした回転角度を含んでもよい。
【００２０】
画像処理部１５は、Ｘ線検出部１２が検出したＸ線に基づいてＸ線画像を生成する。また、このＸ線画像に対して、コントラストや輝度などの画質調節を行なう。また、画像処理部１５は、線量決定部２０が求めた被検体Ｐの被曝線量を、色や輝度の違いなどで表現して線量分布画像として生成する。そして画像処理部１５は、線量分布画像を、被検体Ｐを模した人体モデル１４１に重畳して、表示部１４で表示する表示画像を生成する。なお、人体モデル１４１は、性別・体型・体重などに基づいて複数のパターンを用意しておき、操作者が被検体Ｐに応じて選択可能なようにしておく。
【００２１】
画像処理部１５は、人体モデル１４１を透過させて、人体モデルの表面上において隠れて見えない部分を透かし見える画像を生成することができる。この画像生成処理として、例えばボリュームレンダリング処理を用いる。
【００２２】
人体モデル１４１を透過させる処理を説明するため、被検体Ｐと正対する方向をビュー方向にとり、被検体Ｐの背中周辺の線量分布を、人体モデル１４１を透過させて表示部１４に表示した画像の例を図３に示す。ここで、ビュー方向とは、表示部１４において、人体モデル１４１を表示する方向である。
【００２３】
まず、ビュー方向で見て、人体モデル１４１の表面上のどの領域が見える範囲か、あるいは人体モデル１４１の表面上で隠れて見えないのはどの領域かを判別する。例えば、図４のような視点を置いて考える。人体モデル１４１の表面上において、ビュー方向を照射方向とする視点を基点とする視線（レンダリングパス）が放射状にのびるとき、人体モデル１４１の表面に初めて視線が入射する箇所（図４中白抜き丸印）が、ビュー方向で見える範囲である。一方、人体モデル１４１の表面上において、視線が人体モデル１４１の表面から出ていく箇所（図４中黒塗り丸印）は、ビュー方向で見えない範囲である。また、視線が人体モデル１４１の表面に２回目以降入射する箇所は、人体モデル１４１の別の部位に隠れているのでビュー方向で見えない範囲である。なお、上記は視線を視点から放射状にのばしてビュー方向から見えているかいないかを判断したが、判断方法はこれに限らない。例えば、ビュー方向と平行な無数の視線を人体モデル１４１入射させてビュー方向から見えているかいないかを判断することも可能である。
【００２４】
人体モデル１４１の表面上において隠れて見えない部分を透かし見るとき、画像処理部１５は、ビュー方向で見える範囲の人体モデル１４１の表面上の線量分布画像の透明度を高くする。人体モデル１４１は、その形状が把握できる程度にボリュームレンダリング処理における透明度を設定した状態（半透明）に設定しておくことが好ましい。初期状態の人体モデル１４１は、透明度のない画像でもよいし、ある程度透明度を有するようにして、ビュー方向で見えない範囲を表示するときに透明度を高くするようにしてもよい。ビュー方向で見える範囲と見えない範囲とで線量分布画像の透明度に差異をつけることにより、どちらがビュー方向で見える範囲であるかが判別できるようにしてもよい。なお、画像処理部１５が線量分布画像を生成する方法は、ビュー方向で見える範囲と見えない範囲とで変更してもよい。例えば、ビュー方向で見える範囲では、被曝線量の高さによらず線量分布画像を生成し、ビュー方向で見えない範囲では、被曝線量に閾値を設けて、閾値以上の被曝線量の線量分布画像を生成する。
【００２５】
記憶部１８は、ハードディスクや半導体メモリなどによって構成される記憶回路であり、Ｘ線発生部１１やＸ線検出部１２、支持部１３などのＸ線照射条件や幾何学的条件に関するデータを記憶する。また、Ｘ線検出部１２が検出したＸ線に基づいて生成したＸ線画像や、Ｘ線画像を画像処理部１５で処理した画像を記憶する。加えて、システム制御部１７で実行するためのプログラムを記憶し、そのほか、検査に必要な情報を記憶できる。
【００２６】
表示部１４は、液晶ディスプレイやＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）ディスプレイなどを備え、Ｘ線検出部１２が検出したＸ線に基づいて生成したＸ線画像やそのＸ線画像を画像処理部１５で処理した画像を表示する。表示部１４には、人体モデル１４１のほか、情報表示領域１４２を設けてもよい。情報表示領域１４２は、検査時の各種情報を表示する領域であり、患者情報やＸ線情報などの情報を適宜表示させることができる。また、情報表示領域１４２には、警告や操作のガイドなどを表示するメッセージ表示欄を表示させてもよい。
【００２７】
天板１９は、寝台の上に備えられ、被検体Ｐを載置する板状部材である。また、天板１９は、寝台の長手方向（被検体Ｐの体軸方向）に移動させることができる。さらに、被検体Ｐを傾ける目的で、寝台の長手方向と平行な軸、あるいは長手方向と直交する軸を回転軸として、天板１９を回転させるようにしてもよい。
【００２８】
操作部１６は、タッチパネルやマウス、キーボード、ジョイスティック、などの入力デバイスで構成される。なお、音声認識や視線検出、ジェスチャ認識を行なうデバイスによって構成してもよい。さらに、操作部１６は、フットペダルによって操作を選択したり、操作内容を変更したりすることができるようにしてもよい。操作部１６は、補償フィルタの回転や開閉、線質調整フィルタの変更、絞り羽根の絞り度（羽根の位置）の調整による
Ｘ線照射範囲変更、Ｘ線検出部１２の視野サイズの切り替え、撮影したＸ線画像を保存するか否かの切り替え、天板１９の移動や回転などの操作指示の入力を行なう。
【００２９】
システム制御部１７は、記憶部１８に記憶されたプログラムを読み出して実行し、Ｘ線診断装置１を構成する各部を統括して制御する。例えば、システム制御部１７は、操作部１６が受け付けた操作者による入力情報に基づいて、Ｘ線発生部１１のＸ線照射条件を設定したり、支持部１３を駆動させて支持部１３の幾何学的条件を設定したりする。また、システム制御部１７は、寝台の移動や回転を司る駆動部を制御することもできる。
【００３０】
上述した画像処理部１５やシステム制御部１７、線量決定部２０は、プロセッサであり、例えば、専用または汎用のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）やＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、あるいは、特定用途向け集積回路（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Ｓｉｍｐｌｅ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ：ＦＰＧＡ））等の回路で構成される。
【００３１】
プロセッサは記憶部１８に保存された、もしくはプロセッサの回路内に直接組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。プログラムを記憶するメモリはプロセッサごとに個別に設けられるものであっても構わないし、記憶部１８の記憶回路がプロセッサの機能に対応するプログラムを記憶するものであっても構わない。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【００３２】
以下、人体モデル１４１と線量分布画像の表示の流れについて説明する。図５に、Ｘ線画像の撮影開始から終了までの流れを示す。
【００３３】
Ｘ線画像の撮影が開始された後、まずＳ１において線量分布画像を表示する機能を起動させる。線量分布画像を表示する機能は、操作者が操作部１６を介して手動で起動してもよいし、システム制御部１７が、Ｘ線発生部１１のＸ線照射開始を検出するなどして自動的に起動するようにしてもよい。
【００３４】
Ｓ２では、線量決定部２０が、Ｘ線照射条件や幾何学的条件から、被検体Ｐの被曝線量を求める。求めた被曝線量は、記憶部１８に記憶され、システム制御部１７が読み出し可能な状態となる。
【００３５】
Ｓ３では、画像処理部１５が、被曝線量の情報を記憶部１８から読み出して、線量分布画像を生成する。そして、画像処理部１５は、その線量分布画像を人体モデル１４１に重畳して表示画像を生成する。表示部１４は、線量分布画像が人体モデル１４１に重畳された表示画像を表示する。
【００３６】
Ｓ４では、線量分布画像の表示方法の切り替えを判断する。線量分布画像の表示方法の切り替えは、ここでは人体モデル１４１の表面上におけるビュー方向から見える範囲を透過させることである。線量分布画像の表示方法の切り替えを行うタイミングはいくつか設定することができる。以下にいくつか例を示す。
【００３７】
＜被曝線量に応じた切り替え＞
ビュー方向から見えない範囲にある人体モデル１４１上の被曝線量が、警戒を要する程度まで高まった場合に表示方法を切り替える。具体的には、あらかじめ定めておいた被曝線量の閾値を超えた場合や、その閾値の近傍に定める警戒域の範囲に被曝線量が達した場合を切り替えのタイミングとする。この閾値は、記憶部１８にあらかじめ記憶させた既定値を用いるようにしてもよいし、操作部１６が操作者から入力を受け付けて定める値を用いてもよい。
【００３８】
＜照射範囲に応じた切り替え＞
絞り羽根の絞り度（羽根の位置）や支持部１３および天板１９の幾何学的条件に基づいて得られる、人体モデル１４１上の照射範囲が、人体モデル１４１上の線量の高い領域の一部ないし全部を包含した場合に表示方法を切り替える。線量が高いかどうかの判断は、記憶部１８にあらかじめ記憶させた既定の閾値を用いてもよいし、操作部１６が操作者から入力を受け付けて定める閾値を用いてもよい。
【００３９】
＜Ｘ線照射の中断に応じた切り替え＞
Ｘ線撮影が継続中であっても、Ｘ線照射を一時的に中断して手技を止めるタイミングがある。このＸ線照射中断を、システム制御部１７が、Ｘ線発生部１１のＸ線管に管電圧と管電流とが供給されていることを監視して表示方法を切り替える。また、操作部１６がＸ線の照射停止の入力を受け付けたときに表示方法を切り替えてもよい。
【００４０】
上記で示したような表示方法の切り替えのタイミングに当てはまらない時は、Ｓ２に戻って被曝線量を再び取得する。
【００４１】
Ｓ５では、システム制御部１７が表示部１４における線量分布画像の表示方法を切り替える。画像処理部１５は、人体モデル１４１の表面上におけるビュー方向から見える範囲を透過させて、ビュー方向から見えない範囲の線量分布がビュー方向から透かし見えるようにする。表示方法を切り替えた線量分布画像は、継続して表示し続けてもよいし、一定時間経過した後に元の表示に戻してもよい。また、ビュー方向から見えない範囲の線量分布は、切り替えが必要とされないタイミング以外では非表示にしたり、透過させて表示したりしてもよい。
【００４２】
Ｓ６では、Ｘ線画像の撮影を終了するか否かの判断を行う。継続してＸ線画像の撮影を行う場合は、Ｓ２に戻って被曝線量を取得する。Ｘ線画像の撮影を終了する場合は、フローを終了する。
【００４３】
ところで、表示部１４で表示する人体モデル１４１は、術者の位置に応じてビュー方向を変化させることができる。図６は、図３で示した、被検体Ｐと正対する様子を表す人体モデル１４１が、反時計回りに９０度回転して表示されるビュー方向で表示部１４に表示された様子を示す。この図６で示す人体モデル１４１が表示されるような術者の位置の例を図７に示す。天板１９に仰向けに載置された被検体Ｐから見て右側に術者が立ち、被検体Ｐの足元左側に、表示部１４が表示面を天板１９側に向けて設置されている。術者から被検体Ｐを見ると、左手側に頭部、右手側に下半身が来るので、その状況の通りに表示されるようなビュー方向に変更可能である。
【００４４】
術者の位置に応じたビュー方向の変更は、操作部１６で行ってもよいし、自動的に変更されるようにしてもよい。自動的にビュー方向の変更が行われるようにするには、例えば、赤外線センサーを設けて接近を検出した付近を術者の位置として判断してもよいし、カメラで撮影した画像から人物検出して術者の位置を調べてもよい。なお、人体モデル１４１を表示するビュー方向は、図３や図６で示したような、人体モデルの体軸が垂直あるいは水平になる場合に限らず任意の方向に定めてよい。また、人体モデル１４１のビュー方向を切り替えるタイミングは、はじめに術者が施術を開始した際に術者の位置を検出して、そのビューを固定し続けてもよいし、術者の位置が大きく変化した時、例えば被検体Ｐから見て左右逆側に立った時でもよい。また、術者の立ち位置を逐一追従してビュー方向を細かく変化させてもよい。
【００４５】
上述した第１の実施形態によれば、線量決定部２０が被検体Ｐの被曝線量を求め、その被曝線量に基づいて、画像処理部１５が線量分布画像を生成する。そして、画像処理部１５が、被検体Ｐを模した人体モデル１４１を透過させて、現在の人体モデル１４１の表示方向であるビュー方向では見えない人体モデル１４１の表面上の線量分布画像を透かし見ることができるようにする。これにより、表示中のビュー方向で見た人体モデル１４１の見方を変えずに、表示中のビュー方向では隠れて見えない線量分布画像を確認でき、被検体Ｐに対するＸ線発生部１１や支持部１３の位置が把握しやすくなり、Ｘ線の照射範囲を定めることが容易になる。Ｘ線の照射範囲を容易に定められれば、被検体Ｐが被曝する時間を短縮でき、被曝線量を低減できる。
【００４６】
また、画像処理部１５が人体モデル１４１を透過させるタイミングは、人体モデル１４１の後ろ側の線量分布画像の表示が必要なときだけ表示させることができる。これにより、通常時はビュー方向から見える部分の線量分布画像に注視することができる。
【００４７】
さらに、表示部１４に表示させる人体モデル１４１のビュー方向は、操作部１６が取得する術者の位置に応じて手動あるいは自動で変更することができる。これにより、継続して術者が被検体Ｐを見る方向と同様なビュー方向で人体モデル１４１を確認でき、Ｘ線発生部１１や支持部１３のアーム１３１の位置が容易に把握できるので、術者が術中に立ち位置を変更した場合においてもＸ線の照射範囲を定めるのが容易である。
【００４８】
（第２の実施形態）
第２の実施形態におけるＸ線診断装置１は、線量決定部２０が被検体Ｐの被曝線量を求め、その被曝線量に基づいて、画像処理部１５が線量分布画像を生成する。そして、画像処理部１５が、第１のビュー方向で見た人体モデル１４１と、第１のビュー方向から見て被検体Ｐの後ろ側の体表面が見える第２のビュー方向で見た人体モデル１４１とに対して、線量分布画像を重畳した表示画像を生成する。表示部１４は、各人体モデル１４１を並べた表示画像を表示する。なお、本実施形態では、１つのＸ線発生部１１を有し、一度に撮影できるＸ線画像が１つであるシングルプレーンのＸ線診断装置を前提とする。第２の実施形態において、第１の実施形態と重複する内容は省略する。また、図面の符号についても、共通の箇所には、同じ符号を付して説明する。
【００４９】
Ｘ線画像撮影開始から、撮影終了までの流れは、第１の実施形態で説明した図５と共通である。以下、画像処理部１５が生成して表示部１４が表示する、人体モデル１４１およびそれに重畳する線量分布画像について説明する。
【００５０】
画像処理部１５は、第１のビュー方向で見た人体モデル１４１と、第１のビュー方向から見て被検体Ｐの後ろ側の体表面が見える第２のビュー方向で見た人体モデル１４１に対して、線量分布画像を重畳する。線量分布画像を各人体モデル１４１に重畳して、表示部１４が各人体モデルを並べて配置した表示画像を表示する様子を図８に示す。情報表示領域１４２は、図３、図６と同様にマウスなどの入力デバイスで人体モデル１４１の表示方法などを操作するためのボタンや、Ｘ線照射範囲の被曝線量の情報、操作のガイドや線量への注意が必要なことを伝えるメッセージ、などを表示する。
【００５１】
図８は、腹面が見えている人体モデル１４１を左側に、背面が見えている人体モデル１４１を右側に配置した画像を表示部１４で表示した様子を示す図である。腹面が見えている人体モデル１４１上には、胸部右上に線量分布画像が表示され、背中が見えている人体モデル１４１上には、腰の周りに線量分布画像が表示されている。例えば、術者と被検体Ｐとが図７に示す位置関係にあるとき、腹面が見えている人体モデル１４１は、術者から見える範囲の線量分布画像を参照するのに用い、背中が見えている人体モデル１４１は、術者から見えない範囲の線量分布画像を参照するのに用いることができる。
【００５２】
画像処理部１５は、術者の位置に応じてビュー方向を変更することができる。術者から見て、被検体Ｐの頭部が左側、足元が右側となるような状況下で、表示するビュー方向を術者と被検体Ｐの位置関係に近づけて表示した画像の例を図９に示す。下段には、術者が被検体Ｐを見た様子に近い画像が表示される第１のビュー方向で表示した人体モデル１４１を表示する。また、上段には、第１のビュー方向から見て被検体Ｐの後ろ側の体表面が見える第２のビュー方向で見た人体モデル１４１を表示する。なお、人体モデル１４１を表示するビュー方向は、図８や図９で示したような、人体モデル１４１の体軸が垂直あるいは水平になる場合に限らず任意の方向に定めることができる。
【００５３】
上述した第２の実施形態によれば、画像処理部１５は、あるビュー方向から見た人体モデル１４１と、そのビュー方向から見て被検体Ｐの後ろ側から見た人体モデル１４１とを、それぞれに線量分布画像を重畳した表示画像を生成する。表示部１４は、画像処理部１５が生成した線量分布画像を重畳した人体モデル１４１を並べて配置した表示画像を表示する。
【００５４】
これにより、あるビュー方向から見た線量分布画像を確認できると同時に、被検体Ｐに隠れて見えない線量分布を、別の人体モデル上であわせて確認できるので、Ｘ線の照射範囲を定めることが容易になる。
【００５５】
（第３の実施形態）
第３の実施形態におけるＸ線診断装置１は、線量決定部２０が被検体Ｐの被曝線量を求め、その被曝線量に基づいて、画像処理部１５が線量分布画像を生成する。また、画像処理部１５は、第１のビュー方向で見た人体モデル１４１の画像を生成し、さらにＸ線発生部１１のＸ線照射方向である第２のビュー方向で見た人体モデル１４１の画像を作成する。そして、画像処理部１５は、第１と第２のビュー方向で見た人体モデル１４１それぞれに線量分布画像を重畳した表示画像を生成する。表示部１４は、各人体モデル１４１を並べて表示する。なお、本実施形態では、１つのＸ線発生部１１を有し、一度に撮影できるＸ線画像が１つであるシングルプレーンのＸ線診断装置を前提とする。第３の実施形態において、第１の実施形態と重複する内容は省略する。また、図面の符号についても、共通の箇所には、同じ符号を付して説明する。
【００５６】
画像処理部１５は、第１のビュー方向で見た人体モデル１４１とＸ線発生部１１のＸ線照射方向である第２のビュー方向で見た人体モデル１４１とに対して、線量分布画像を重畳した表示画像を生成する。画像処理部１５は、第２のビュー方向で見た人体モデル１４１の画像を生成するため、支持部１３やＸ線発生部１１、の幾何学的条件を取得する。この幾何学的条件は、第１の実施形態で説明した幾何学的条件として示した通りである。画像処理部１５は、幾何学的条件からＸ線照射方向を求め、このＸ線照射方向を第２のビュー方向とする人体モデル１４１の画像を生成する。第２のビュー方向は、Ｘ線発生部１１のＸ線照射方向の変化に基づいて変更される。第２のビュー方向は、Ｘ線照射方向の変化に逐次追従して変更してもよいし、一定の間隔をあけて変更してもよい。
【００５７】
図１０は、Ｘ線発生部１１が被検体Ｐの左半身の腰回りに対してＸ線を照射している時に表示部１４が表示する画像の例を示す図である。表示部１４は、第１のビュー方向で見た、腹面が見えている人体モデル１４１を左側に、第２のビュー方向で見た、左半身が見えている人体モデル１４１を右側に配置して表示している。また、表示部１４は、各人体モデル１４１の、左半身の腰回りに線量分布画像を表示する。情報表示領域１４２は、図３、図６と同様にマウスなどの入力デバイスで人体モデル１４１の表示方法などを操作するためのボタンや、Ｘ線照射範囲の被曝線量の情報、操作のガイドや線量への注意が必要なことを伝えるメッセージ、などを表示する。
【００５８】
上述した第３の実施形態によれば、画像処理部１５は、第１のビュー方向とＸ線発生部１１のＸ線照射方向である第２のビュー方向とで見た人体モデル１４１の画像を生成する。また、画像処理部１５は各人体モデル１４１に線量分布画像を重畳した表示画像を生成する。表示部１４は、画像処理部１５が生成した線量分布画像を重畳した人体モデル１４１を並べて配置した表示画像を表示する。
【００５９】
これにより、Ｘ線の照射範囲が、あるビュー方向から見て見えにくい位置にあっても、Ｘ線照射方向をビュー方向とする線量分布画像を別の人体モデル上であわせて確認できるので、Ｘ線の照射範囲を定めることが容易になる。
【００６０】
（第４の実施形態）
上述した第１〜第３の実施形態では、第１のビュー方向から見て隠れて見えない後ろ側の体表面の線量分布画像が見えるように人体モデル１４１の表示方法を変更した表示画像を表示させる場合、或いは、第１のビュー方向で見た人体モデル１４１とＸ線発生部１１のＸ線照射方向である第２のビュー方向で見た人体モデル１４１とに対して、線量分布画像を重畳した表示画像を表示させる場合について説明した。第４の実施形態においては、第１のビュー方向から見た体表面の線量分布画像と、第１のビュー方向から見て隠れて見えない後ろ側の体表面の線量分布画像とを単一の人体モデルに重畳させた表示画像を表示させる場合について説明する。
【００６１】
第４の実施形態におけるＸ線診断装置１は、線量決定部２０が被検体Ｐの被曝線量を求め、その被曝線量に基づいて、画像処理部１５が線量分布画像を生成する。そして、画像処理部１５が、第１のビュー方向から見て人体モデル１４１の前側の体表面と、第１のビュー方向から見て人体モデル１４１の後ろ側の体表面とにそれぞれ線量分布画像を重畳させる。ここで、画像処理部１５は、人体モデル１４１を透過させて、第１のビュー方向では見えない人体モデル１４１の後ろ側の体表面上の線量分布画像を透かし見ることができるようにする。表示部１４は、人体モデルを表示する。なお、第４の実施形態において、第１の実施形態と重複する内容は省略する。また、図面の符号についても、共通の箇所には、同じ符号を付して説明する。
【００６２】
例えば、線量決定部２０は、Ｘ線照射条件や支持部１３及び天板１９の幾何学的条件に基づいて、第１のビュー方向から見て前側の体表面及び第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面を含む被検体Ｐ全身の被曝線量を算出する。画像処理部１５は、線量決定部２０によって算出された被曝線量を用いて、被検体Ｐの体表面における被曝領域ごとの線量分布画像を生成する。そして、画像処理部１５は、人体モデル１４１の被曝領域に対応する領域に線量分布画像を重畳させ、人体モデル１４１を透過させた表示画像を生成する。表示部１４は、生成された表示画像を表示する。これにより、第４の実施形態にＸ線診断装置１は、第１のビュー方向から見て前側の体表面における線量分布と、第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面の線量分布とを単一の人体モデル１４１で表示させることができる。
【００６３】
ここで、第１のビュー方向から見て前側の体表面における線量分布画像と、第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面の線量分布画像とを単一の人体モデル１４１に重畳させる場合、ビュー方向で線量分布画像が重なる場合がある。このような場合、線量分布画像をそのまま表示させると前側の線量分布画像（前側線量分布画像）と後ろ側の線量分布画像（後側線量分布画像）との識別が困難になる可能性もある。そこで、第４の実施形態におけるＸ線診断装置１では、ビュー方向で前側線量分布画像と後側線量分布画像とが重なる場合に、各画像が識別可能となる表示画像を生成して表示する。
【００６４】
具体的には、表示部１４は、第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面における線量分布画像である後側線量分布画像と、第１のビュー方向から見て前側の体表面における線量分布画像である前側線量分布画像とが第１のビュー方向に重なるとき、後側線量分布画像と前側線量分布画像とを異なる表示方法で表示する。図１１は、第４の実施形態にかかる表示部１４で人体モデルおよび線量分布を表示した一例を示す。例えば、表示部１４は、図１１に示すように、前側線量分布画像の領域Ｒ１（図中の最大の矩形領域）と後側線量分布画像（図中、領域Ｒ１内の矩形）の領域Ｒ２とがビュー方向で重なった場合、領域Ｒ１と領域Ｒ２とが識別可能となるように異なる表示方法で表示する。
【００６５】
ここで、線量分布画像においては、被曝線量を色の違いで表現することが多い。そこで、表示部１４は、図１１に示すように、例えば領域Ｒ２に斜線を付加して表示することで領域Ｒ１に重なった領域Ｒ２を識別可能に表示する。すなわち、第４の実施形態におけるＸ線診断装置１においては、画像処理部１５は、前側線量分布画像と後側線量分布画像とがビュー方向で重なるか否かを判定し、重なると判定した場合に、各画像が識別可能となるように前側線量分布画像と後側線量分布画像とを生成する。例えば、画像処理部１５は、図１１に示すように、斜線を付加した後側線量分布画像を生成する。
【００６６】
なお、図１１においては、後側線量分布画像の表示方法を変更する例について示したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、前側線量分布画像の表示方法を変更する場合であってもよく、或いは、前側線量分布画像及び後側線量分布画像の表示方法をともに変更する場合であってもよい。また、図１１においては、前側線量分布画像と後側線量分布画像とを識別可能とするために斜線を付加する例について示したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、任意の表示方法で表示されるようにしてもよい。一例を挙げると、網目を付加した線量分布画像を生成する場合であってもよく、或いは、各画像のうち内側に位置する画像の境界（例えば、図１１の領域Ｒ２の外側の境界）を強調した線量分布画像を生成する場合であってもよい。
【００６７】
また、線量分布画像の表示方法の変更は、任意のタイミングで実行することができる。例えば、ビュー方向の変更に伴って前側線量分布画像と後側線量分布画像とが重なった場合に表示方法を変更する場合でもよい。この場合、画像処理部１５は、人体モデル１４１における前側線量分布画像及び後側線量分布画像の位置関係とビュー方向とから、前側線量分布画像と後側線量分布画像とがビュー方向で重なるか否かを判定し、重なると判定した場合に、表示方法を変更するための線量分布画像を生成する。また、例えば、前側線量分布画像と後側線量分布画像とがビュー方向で重なったときだけではなく、重なっていない場合においても表示方法を変更する場合でもよい。この場合、画像処理部１５は、前側線量分布画像及び後側線量分布画像のうち少なくとも一方について、表示方法を変更する線量分布画像を生成する。
【００６８】
また、後側線量分布画像を表示させるタイミングは、所定の条件に基づいて適宜設定することもできる。すなわち、第１の実施形態において説明したように、被曝線量、照射範囲及びＸ線照射の中断などの条件に基づいて、後側線量分布画像を表示させることができる。
【００６９】
このように、第４の実施形態におけるＸ線診断装置１は、前側線量分布画像と後側線量分布画像とを単一の人体モデル１４１上で識別可能に表示する。これにより、Ｘ線診断装置１は、被検体Ｐにおける前側の線量分布と後側の線量分布とを単一の人体モデル上で確認させ、それらの位置関係を三次元的に把握させることを可能にする。
【００７０】
（第５の実施形態）
上述した第１〜第４の実施形態では、人体モデル１４１に線量分布画像を重畳させた表示画像を表示させる場合について説明した。第５の実施形態においては、人体モデル１４１に加えて、支持部１３の三次元モデルや照射されるＸ線のビーム形状を示した表示画像を表示させる場合について説明する。
【００７１】
第５の実施形態におけるＸ線診断装置１は、線量決定部２０が被検体Ｐの被曝線量を求め、その被曝線量に基づいて、画像処理部１５が線量分布画像を生成する。そして、画像処理部１５が、人体モデル１４１に線量分布画像を重畳させる。ここで、画像処理部１５は、人体モデル１４１を透過させて、第１のビュー方向では見えない人体モデル１４１の後ろ側の体表面上の線量分布画像を透かし見ることができるようにする。表示部１４は、人体モデルを表示する。なお、第４の実施形態において、第１の実施形態と重複する内容は省略する。また、図面の符号についても、共通の箇所には、同じ符号を付して説明する。
【００７２】
第５の実施形態における画像処理部１５は、被検体を示す三次元モデルに加えて、Ｘ線発生部１１を保持する支持部１３を示す三次元モデル及び被検体に対して照射されるＸ線のビーム形状を示す三次元モデルのうち少なくとも一方を含む画像を生成する。例えば、画像処理部１５は、Ｘ線照射条件や支持部１３及び天板１９の幾何学的条件に基づいて、被検体Ｐに対するＸ線の照射範囲の位置や、被検体Ｐに対する支持部１３の位置を算出する。そして、画像処理部１５は、人体モデル１４１を含む三次元空間において算出した位置に対応する位置にＸ線のビーム形状を示す三次元モデルや、支持部１３を示す三次元モデルを示した表示画像を生成する。図１２は、第５の実施形態にかかる表示部で三次元モデルを表示した一例を示す図である。
【００７３】
例えば、画像処理部１５は、図１２に示すように、人体モデル１４１に加えて、Ｘ線のビーム形状を示すビーム形状モデル１４３と、アーム１３１を示すアームモデル１４４とを示した表示画像を生成する。ここで、ビーム形状モデル１４３は、支持部１３の駆動に伴うＸ線発生部１１の位置の変化に応じて、人体モデル１４１との位置関係が変化する。すなわち、画像処理部１５は、被検体Ｐに対するＸ線発生部１１の位置情報を常時取得し、取得した位置情報に応じてビーム形状モデル１４３の位置を変化させた表示画像を生成する。また、ビーム形状モデル１４３は、絞り羽根の絞り度の変化に応じて形状が変化する。すなわち、画像処理部１５は、絞り羽根の絞り度の情報を常時取得し、取得した絞り羽根の絞り度に応じてビーム形状モデル１４３の形状を変化させた表示画像を生成する。
【００７４】
また、アームモデル１４４は、支持部１３の駆動に伴うアーム１３１の位置の変化に応じて、人体モデル１４１との位置関係が変化する。すなわち、画像処理部１５は、被検体Ｐに対するアーム１３１の位置情報を常時取得し、取得した位置情報に応じてアームモデル１４４の位置を変化させた表示画像を生成する。
【００７５】
表示部１４は、画像処理部１５によって表示画像が生成されるごとに表示画像を更新する。これにより、支持部１３の駆動及び絞り羽根の絞り度の変化に連動して表示画像が変化することとなる。
【００７６】
このように、第５の実施形態におけるＸ線診断装置１は、人体モデル１４１に加えて、支持部１３の三次元モデルや照射されるＸ線のビーム形状を示した表示画像を表示させる。これにより、Ｘ線診断装置１は、被検体ＰにおけるＸ線の照射位置及び照射範囲を一目で確認することを可能にする。また、Ｘ線診断装置１は、被検体Ｐと支持部１３との位置関係を一目で確認することを可能にする。
【００７７】
上述した第１〜第５の実施形態では、人体モデル１４１を透過させることで、人体モデルの表面上において隠れて見えない部分を透かし見えるようにする例について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、人体モデル１４１をメッシュ状にする場合であってもよい。この場合、画像処理部１５は、表面をメッシュ状にした人体モデル１４１を生成する。すなわち、画像処理部１５は、人体モデル１４１の表面をメッシュ状にすることで、人体モデル１４１の形状を把握させつつ、第１のビュー方向から見て後ろ側の体表面の線量分布画像をメッシュの隙間から観察することができる表示画像を生成する。
【００７８】
以上説明した少なくとも１つの実施形態のＸ線診断装置によれば、画像処理部１５が、ある表示方向の人体モデル１４１の画像とその表示方向では見えない、あるいは見えにくい線量分布画像とを生成し、表示部１４がそれらの画像を同時に表示する。表示される画像は実際に術者が被検体を見た様子に近いので、術者は被検体に対するＸ線発生部やアームなどの位置が把握しやすく、Ｘ線の照射範囲を定めることが容易になる。
【００７９】
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、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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】
【００８０】
１  Ｘ線診断装置
１１  Ｘ線発生部
１２  Ｘ線検出部
１３  支持部
１４  表示部
１４１  人体モデル
１４２  情報表示領域
１５  画像処理部
１６  操作部
１７  システム制御部
１８  記憶部
１９  天板
２０  線量決定部
【図１】
2016190016.tif 000003
【図２】
2016190016.tif 000004
【図３】
2016190016.tif 000005
【図４】
2016190016.tif 000006
【図５】
2016190016.tif 000007
【図６】
2016190016.tif 000008
【図７】
2016190016.tif 000009
【図８】
2016190016.tif 000010
【図９】
2016190016.tif 000011
【図１０】
2016190016.tif 000012
【図１１】
2016190016.tif 000013
【図１２】
2016190016.tif 000014