(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
針を穿刺された被検体に対してフルオロスキャンを行うことで得られるＸ線断層像を表示する表示部を複数備える画像表示装置であって、
前記針の画像を含むＸ線断層像から、前記針の端点を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された針の端点の近傍における針先に特有のアーチファクトの有無に基づいて、前記検出手段で検出された針の端点が針の端点か否かをチェックするチェック手段と、
前記複数の表示部において、前記針の端点が表示されている表示部を特定し、当該表示部を通知する通知手段とを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
針を穿刺された被検体に対してフルオロスキャンを行うことで得られるＸ線断層像を表示する表示部を複数備える画像表示装置であって、
前記針の画像を含むＸ線断層像であって、当該Ｘ線断層像の集合である３次元画像を２値化して３次元ラベリング処理を施し、３次元連続領域を抽出する３次元連続領域抽出手段と、前記３次元ラベリング処理の結果に従って、前記３次元画像から前記針の３次元連続領域と推定される領域を特定し、当該領域を包含する楕円体近似情報、もしくは直方体近似情報に基づいて、各Ｘ線断層像における針の画像を判断する判断手段と、
前記判断手段で針の画像と判断された画像から針の端点を検出する検出手段と、
前記検出手段で検出された針の端点の近傍において、針先に特有のアーチファクトの有無に基づいて、前記検出手段で検出された針の端点が針の端点か否かをチェックするチェック手段と、
前記複数の表示部において、前記針の端点が表示されている表示部を特定し、当該表示部を通知する通知手段とを備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項３】
更に、前記３次元画像に対して画像ノイズ除去を行う３次元空間フィルタリング処理を施す３次元空間フィルタリング処理手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記３次元空間フィルタリング処理手段が前記フィルタリング処理に用いるフィルタとしては、ローパスフィルタ、中間値フィルタ、最大値フィルタ、最小値フィルタを含むことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記３次元連続領域抽出手段は、注目平面に含まれる注目画素に対してラベリングを行う場合、前記注目画素を含む平面、及び当該平面に隣接する平面において、前記注目画素近傍の画素群を前記近傍マスクを用いて参照し、前記注目画素の値が１で、前記近傍マスク内でラベル番号が付けられている画素の数が複数種の場合、前記複数の画素のラベル番号のうち、最小のラベル番号を前記注目画素のラベル番号とし、前記注目画素の値が１で、前記近傍マスク内でラベル番号が付けられている画素の数が１種の場合、前記画素のラベル番号を前記注目画素のラベル番号とし、前記注目画素の値が１で、前記近傍マスク内でラベル番号が付けられている画素が存在しない場合、既に用いたラベル番号で最も大きいラベル番号に１を加算した数を前記注目画素のラベル番号とすることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記３次元連続領域抽出手段は、前記近傍マスク内でラベル番号が付けられている画素の数が複数の場合、前記複数の画素が接続していることを示す接続情報を生成することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
更に、前記接続情報に基づいて、前記複数の画素を接続し、前記複数の画素のラベル番号を同じ番号にする接続手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記近傍マスクは注目画素を含むＸ線断層像、及び当該Ｘ線断層像に隣接するＸ線断層像に渡る形状であって、前記注目画素近傍の画素群を参照可能な３次元形状の近傍マスクであることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記判断手段は前記楕円体近似情報の長径と短径に基づいて、針の３次元連続領域と推定される領域が針であるか否かの判断を行うことを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記判断手段は、前記長径、短径、短径と長径の比、円形度、球体度のうち、少なくとも一つを求め、求めた結果を用いて針の３次元連続領域と推定される領域が針の領域であるか否かの判断を行うことを特徴とする請求項９に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記判断手段により、針であると判断された３次元連続領域に対して、対応するラベル番号を針の表示色にデータ変換することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記検出手段は、前記判断手段で針の画像と判断された画像に対して、細線化処理を施した後、針の端点を検出することを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記通知手段は、前記検出手段で検出された針の端点が表示されている表示部のフレームの色を変更することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記通知手段は、前記検出手段で検出された針の端点が表示されている表示部のフレームの色を所定の色で点滅させることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記通知手段は更に、前記検出手段で検出された針の端点が表示されている表示部において、前記針の端点の位置、もしくはその近傍の画素の色を変更することを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記チェック手段は、針先に特有のアーチファクトの有無を、前記Ｘ線断層像の針の端点候補を中心に極座標変換、もしくはＨｏｕｇｈ変換し、各針の端点候補まわりのＣＴ値の標準偏差に基づき判断することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
更に、Ｘ線断層像に設けられた注目領域と前記検出手段により検出された針の端点との位置関係に応じた音声メッセージを通知する音声通知手段を備えることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１８】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像表示装置を備えたことを特徴とするＸ線ＣＴ装置。
【請求項１９】
コンピュータを請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の画像表示装置として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項２０】
請求項１９に記載のプログラムを格納することを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、針を穿刺された被検体に対してフルオロスキャンを行うことで得られる複数のＸ線断層像を表示する表示部を複数備える画像表示装置及びその制御方法並びにプログラムコード、記憶媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
Ｘ線ＣＴシステムの放射線断層撮像システムによる実時間（リアルタイム）透視検査（fluoroscopy）とよばれる診断においては、患者（被検体）の患部等の興味のある部位（関心領域；ＲＯＩ、Region of Ineterestとよばれる）に薬を注入したり組織の一部を取り出したりする目的で針を穿刺する。操作者は、針を穿刺した後、被検体のＸ線断層像により、針の位置を確認している。
【０００３】
上述の目的で針を用いる場合、操作者は得られるＸ線断層像から針の位置、特に針の先の位置を確認する必要がある。得られるＸ線断層像の表示例を図３に示す。
【０００４】
図３（ａ）において３０１はＸ線管で、３０２は４列の検出器列である。図３（ｂ）は図３（ａ）に示した４列の検出器列３０２を被検体の搬送方向（以下、ｚ軸方向）にＡ、Ｂ、Ｃの３つの検出器群に分けたときに、夫々の検出器群で得られたＸ線断層像の表示例を示す。検出器群Ｂには２列の検出器列が含まれており、この検出器群からは２つの画像が得られるが、この２つの画像を合成して図３（ｂ）の画面に表示する。
【０００５】
図３（ｃ）は図３（ａ）に示した４列の検出器列３０２を被検体の搬送方向（以下、ｚ軸方向）にＤ、Ｅの２つの検出器群に分けたときに、夫々の検出器群で得られたＸ線断層像の表示例を示す。尚、検出器群Ｄ、Ｅには夫々２つの検出器列が含まれているが、上述の検出器群Ｂと同様に、含まれている２列の検出器による画像を合成してから表示する。例えば検出器群Ｄに属する２列の検出器から得られる２つの画像を合成して図３（ｃ）に示す画面に表示する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし従来では、被検者のＸ線断層像は複数得られるので、特に実時間性（リアルタイム性）を要求されるＣＴフルオロスキャンでは、図３（ｂ）や図３（ｃ）に示す表示例では、どの検出器群による画面に針の画像が表示されているかを瞬間的に探すのが手間であった。また、表示されている画面が分かっても、その断層像内に針の先の位置を特定することが困難であった。
【０００７】
また上述の通り、針は関心領域に対して穿刺するので、関心領域に対して正確に、且つ安全に針を穿刺するためには、操作者は針の先と関心領域との位置関係を常に把握する必要がある。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、針の先が表示された画面を操作者に通知することを目的とする。
【０００９】
また本発明の別の目的としては、針の先と関心領域との位置関係に応じて、操作者にメッセージを通知することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像表示装置は以下の構成を備える。
【００１１】
すなわち、針を穿刺された被検体に対してフルオロスキャンを行うことで得られるＸ線断層像を表示する表示部を複数備える画像表示装置であって、
前記針の画像を含むＸ線断層像から、前記針の端点を検出する検出手段と、
前記複数の表示部において、前記検出手段で検出された針の端点が表示されている表示部を特定し、当該表示部を通知する通知手段と
を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の目的を達成するために、例えば本発明の画像表示装置は以下の構成を備える。
【００１３】
すなわち、針を穿刺された被検体に対してフルオロスキャンを行うことで得られるＸ線断層像を表示する表示部を複数備える画像表示装置であって、
前記針の画像を含むＸ線断層像であって、
当該Ｘ線断層像の集合である３次元画像を２値化して３次元ラベリング処理を施し、３次元連続領域を抽出する３次元連続領域抽出手段と、
前記３次元ラベリング処理の結果に従って、前記３次元画像から前記針の３次元連続領域と推定される領域を特定し、当該領域を包含する楕円体近似情報、もしくは直方体近似情報に基づいて前記画像が針の画像であるか否かを判断する判断手段と、
前記判断手段で針の画像と判断された画像から針の端点を検出する検出手段と、
前記複数の表示部において、前記検出手段で検出された針の端点が表示されている表示部を特定し、当該表示部を通知する通知手段と
を備えることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下添付した図面を参照して、本発明の画像表示装置を操作コンソールに適用した好適な実施形態に従って、詳細に説明する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図１は、本実施形態のＸ線ＣＴシステムのブロック構成図である。図示のように本システムは、被検体へのＸ線照射と被検体を透過したＸ線を検出するためのＸ線検出機構を一体的に取り付けるガントリ装置１００と、ガントリ装置１００に対して各種動作設定を行うとともに、ガントリ装置１００から出力されたデータに基づいてＸ線断層像を再構成し、表示する操作コンソール２００により構成されている。
【００１６】
ガントリ装置１００は、その全体の制御をつかさどるメインコントローラ１をはじめ、以下の構成を備える。
【００１７】
２は操作コンソール２００との通信を行うためのインタフェース、３はテーブル１２上に横たえた被検体（患者）を搬送（図面に垂直な方向で以下、ｚ軸ともいう）するための空洞部を有するガントリであり、内部には、Ｘ線発生源であって、Ｘ線管コントローラ５により駆動制御されるＸ線管４、Ｘ線の照射範囲を制御するためのスリットを有するコリメータ６、コリメータ６のＸ線照射範囲を制御するスリット幅の調整用モータであるモータ７ａが設けられている。このモータ７ａの駆動はコリメータコントローラ７により制御される。
【００１８】
また、ガントリ３は、被検体を透過したＸ線を検出する、複数列の検出器から成るマルチ検出器であるＸ線検出部８、およびＸ線検出部８で得た透過Ｘ線より得られる投影データを収集するデータ収集部９も備える。Ｘ線管４及びコリメータ６と、Ｘ線検出部８は互いに空洞部分を挟んで、すなわち、被検体を挟んで対向する位置に設けられ、その関係が維持された状態でガントリ３のまわりを回転運動するようになっている。この回動運動は、モータコントローラ１１からの駆動信号により駆動される回転モータ１０によって行われる。また、被検体を乗せるテーブル１２は、ｚ軸方向への搬送がなされるが、その駆動はテーブルモータ１３によって行われる。
【００１９】
メインコントローラ１は、インタフェース２を介して受信した各種コマンドの解析を行い、それに基づいて上記のＸ線管コントローラ５、コリメータコントローラ７、モータコントローラ１１、テーブルモータコントローラ１４、そして、データ収集部９に対し、各種制御信号を出力することになる。また、データ収集部９で収集された投影データは、データ入力インタフェース６０を介して操作コンソール２００に送出される。
【００２０】
操作コンソール２００は、いわゆるワークステーションであり、図示するように、装置全体の制御をつかさどるＣＰＵ５１、ブートプログラム等を記憶しているＲＯＭ５２、主記憶装置として機能するＲＡＭ５３をはじめ、以下の構成を備える。
【００２１】
ＨＤＤ５４は、ハードディスク装置であって、ここにＯＳ、後述するスキャン制御プログラムのほか、ガントリ装置１００に各種指示を与えたり、ガントリ装置１００より受信したデータに基づいてＸ線断層像を再構成するためのプログラムが格納されている。また、後述する画像表示のためのプログラムコードも格納されている。ＶＲＡＭ５５は表示しようとするイメージデータを展開するメモリであり、ここにイメージデータ等を展開することでＣＲＴ５６やＣＲＴ６１に表示させることができる。なお、ＣＲＴ６１は針の穿刺を行う操作者がその表示画面が目視可能な位置に設けられている。
【００２２】
５７及び５８は、各種設定を行うためのキーボードおよびマウスである。また、５９はガントリ装置１００と通信を行うためのインタフェースである。
【００２３】
次に、以上の構成を備えるＸ線ＣＴシステムを用いて、被検体のＸ線断層像を得、このＸ線断層像から針の画像を特定する方法について説明する。なお、Ｘ線断層像を得る際のスキャン方法は、実時間で断層像を表示できるフルオロスキャンを用いる。
【００２４】
図２に上述のＸ線ＣＴシステムにより得られる被検体の複数のＸ線断層像から成る３次元画像を示す。２０１はｚ軸方向に検出器の列の数だけ得られる被検体のＸ線断層像の集合である３次元画像であって、各画素が３次元的に配置された画像である。２０２は針の画像（３次元連続領域）である。以下では、３次元画像２０１から針の画像２０２を得るために、この３次元画像２０１に対して適当なＣＴ値範囲で２値化した後、３次元ラベリング処理を施す。
【００２５】
図４に本実施形態における３次元ラベリング装置の機能構成を示す。２値画像である３次元画像４０１は読み出し部４０２において、２次元平面（２次元平面の定義は上述の通り）毎に読み出される。セレクタ４０４は後述のラベリング部４０５において用いられる画素データを読み出し部４０２から選択し、ラベリング部４０５に出力する。ラベリング部４０５はセレクタ４０４が選択した画素データと後述の近傍マスクを用いてラベリングを行う。そして各２次元平面毎の３次元ラベリング情報を生成し、又各ラベルの接続情報（詳細は後述）を生成し、ラベル接続情報格納部４０６に出力する。ラベル接続情報格納部４０６はラベリング部４０５からのラベル接続情報を格納し、後述のリ・ラベリング部４０７に出力する。リ・ラベリング部４０７は、ラベル接続情報を用いて、ラベリングされた３次元画像を構成する。
【００２６】
以上の機能構成を有する本実施形態の３次元ラベリング装置が行うラベリング処理について、以下説明する。
【００２７】
本実施形態におけるラベリング処理に用いる３次元近傍マスクの構成を図６（ａ），（ｂ）に示す。本実施形態における３次元近傍マスクは２層を成し、図６（ｂ）に示す近傍マスクの上部（同図において矢印の方向）に図６（ａ）に示す近傍マスクを重ねた構成を備える。上述の２つの近傍マスクを重ねる際には、図６（ａ）に示す６０２の画素と、図６（ｂ）に示す６０３の画素との位置をあわせるようにして重ねる。本実施形態では図６（ｃ）に示すように、注目画素を中心として上９画素、周囲８画素、下９画素の計２６画素を参照する２６近傍の３次元近傍マスクを用いる。尚、図６（ａ）に示す６０１の画素を以下注目画素と呼称する（詳細は後述する）。
【００２８】
図８に上述の本実施形態の３次元近傍マスクを用いて３次元ラベリング処理を行う際の、各２次元平面と３次元近傍マスクを示す。同図において８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃは２次元平面（２値画像）、８０２は図６（ｂ）に示した近傍マスクの上部（走査がｚ軸座標の大きい方向に進む場合に、ｚ軸座標の小さい方を上部と呼ぶ）、８０３は図６（ａ）に示した近傍マスクの下部、８０３ａは注目画素（図６での画素６０１）である。
【００２９】
以下、２次元平面８０１ｂに含まれる各画素に対してラベリング処理を行う場合について説明するが、ここで説明するラベリング処理を３次元画像を構成するすべての２次元平面（例えば２次元平面８０１ａ，８０１ｂ，８０１ｃ）に対して行うことが３次元画像に対してラベリング処理を行うことを包含していることは明白である。つまりこの近傍マスクはｘ、ｙ、ｚ軸の順に３次元的に走査される。本実施形態ではまずｘ軸方向に走査され、次にｙ座標を進めてｘ軸方向に走査され、そのｘ−ｙ平面の走査完了後に次のｚ軸座標に進めている。即ち図８に示すように走査１−１，１−２，１−３、、２−１，２−２，２−３、、という具合に走査される。
【００３０】
まず、平面８０１ｂの左上隅のｘ＝０，ｙ＝０，ｚ＝０の画素からｘ軸方向に１画素毎にスキャンを行い、画素値が１である画素を検索する。右端までスキャンを行ったら、ｙ座標を進めた１段下の行の左端（ｘ＝０）から再度スキャンを行う。尚、スキャンを行う最初の画素の位置やスキャンの方向はこれに限定されるものではない。そして最初に見つかった（注目画素の画素値が１である）画素のラベル番号を１とする。そして以後、画素値が１である画素が見つかったら（注目画素の画素値が１であったら）、注目画素の周辺の近傍マスク内（８０２，８０３内）の既に走査済みの各画素（各マスク画素と各画素は１対１で対応する）のラベル番号を参照する。
【００３１】
近傍マスク内の画素であって、注目画素以外の画素に対してラベル番号ｉがついていた場合、注目画素のラベル番号をｉとする。
【００３２】
一方、近傍マスク内の画素であって、注目画素以外の画素に対して複数のラベル番号ｉ、ｋ、ｍがついていた場合、本実施形態ではラベル番号ｉ、ｋ、ｍのうち最も小さい番号を注目画素のラベル番号とする。この場合、ラベル番号ｉ、ｋ、ｍの画素（注目画素も含む）はリ・ラベリングのために全て３次元接続しているラベルであることを示す接続情報（ラベル接続情報）を生成する。
【００３３】
この接続情報について図１０を用いて説明する。図１０は、２次元平面１０００内で同じ画像領域であるにもかかわらず、３次元走査する方向の優先度により異なるラベル番号が付けられた場合に、それらの画像領域を接続し、リ・ラベリング処理において同じラベル番号を付ける処理を説明するための図である。図１０において左の図より、画像領域１００１，１００２は同じ画像領域であるにもかかわらず、異なるラベル番号（１，３）が付けられている。本実施形態におけるラベリング処理では、このような状態が発生することがある。上述の接続情報は領域１００１と１００２とが同じ画像領域に含まれるものであることを示す情報であって、その情報の記述方法は特には限定しない。この接続情報を参照することで、領域１００１と領域１００２とを接続して、リ・ラベリング処理で同じラベル番号（例えばお互いのラベル番号のうちで最小の番号）を付けることで、一つの領域１００３（図１０右の図参照）として扱うことができる。
【００３４】
また、近傍マスク内の画素であって、注目画素以外の画素の値が全て０である場合、つまり、近傍マスク内の（注目画素以外の）画素のどれもラベル番号がついていない場合、既にそのラベリング処理の中で付けたラベル番号で最も大きい番号に１を加算したラベル番号を注目画素のラベル番号とする。
【００３５】
以降、平面８０１ｂ内の全ての画素に対してスキャンを行いながら、上述の注目画素に対するラベリング処理を行う。その結果、平面８０１ｂに対するラベリング情報を作成することができる。
【００３６】
そして平面８０１ｂ内の全ての画素に対して３次元ラベリング処理が終わったら、次の平面８０１ｃに移行し、平面８０１ｃに対する上述の３次元ラベリング処理を行う。その場合にはセレクタ４０４は平面８０１ｂの次の平面８０１ｃを読み出し部４０２から読み出し、ラベリング処理部４０５に出力することで、ラベリング処理部４０５は平面８０１ｂ、８０１ｃを用いて平面８０１ｃに含まれる画素のラベリング処理を行う。
【００３７】
以上のラベリング処理によって、注目平面（上述の例では平面８０１ｂ）に含まれる注目画素（上述の例は注目画素）のラベル番号は、その上部の平面（上述の例では平面８０１ａ）内で、近傍マスクに含まれる画素の値、もしくはラベル番号によって決まるので、全ての平面に対してラベリング処理を終えた時点で、連続した３次元領域の”１”であった画像領域は平面間で接続されて同じラベル番号になっていることになる。その結果、各平面内で独立したラベリング処理を行い、後に平面間で接続して3次元領域として同じ領域に含まれる画像領域の接続を行う処理方法に比べて、少なくとも平面間の画像領域の接続を調べる処理時間の分だけ、本実施形態におけるラベリング処理は高速に行うことができる。これはリ・ラベリングも含めて２回の３次元走査により３次元的に画像領域の接続関係を参照することができることにも起因している。
【００３８】
なお、最上面（ｚ＝0）の平面８０１ａを注目平面とするときは上部の平面がいるため、上部平面を構成する全てのデータを０として扱い、処理を進めていく。最下面も同様の処理を行う。
【００３９】
以上の３次元ラベリング処理のフローチャートを図９に示す。
【００４０】
まず、ラベル番号の変数ｉを１に初期化する（ステップＳ９０１）。そして平面内の各画素を３次元走査し、画素値が１である画素を検索する（ステップＳ９０２）。画素値が１である画素を最初に見つけた場合（ステップＳ９０３）、その画素のラベル番号をｉ、すなわち１とする（ステップＳ９０４）。そして以降も、画素値が１である画素を検索する。注目画素の画素値が０の場合は、注目画素のラベル番号は０とする（ステップＳ９１５）。
【００４１】
画素値が１である画素（注目画素が１である画素）を見つけた場合（ステップＳ９０５）、図７に示した近傍マスクを用いて、近傍マスク内で、ラベル番号がついた画素を検索する（ステップＳ９０６）。ステップＳ９０６における検索の結果、複数の画素（ここでは例えば３つとし、夫々ラベル番号がｊ、ｋ、ｌ、ｊ＜ｋ＜ｌ）が見つかった場合、処理をステップＳ９０７に移行し、ｊ、ｋ、ｌのうちの最小のラベル番号であるｊを注目画素のラベル番号とする（ステップＳ９０７）。又、ラベル番号がｊ、ｋ、ｌの画素が３次元接続していることを示すラベル接続情報を生成する（ステップＳ９０８）。
【００４２】
一方、ステップＳ９０６における検索の結果、単数の画素（ラベル番号ｊ）が見つかった場合、処理をステップＳ９０９に移行し、このラベル番号ｊを注目画素のラベル番号とする（ステップＳ９０９）。また、ステップＳ９０６における検索の結果、近傍マスク内の（注目画素以外の）画素値が全て０である場合、処理をステップＳ９１０に移行し、今まで付けたラベル番号で最も大きい番号（ｉ）に１を加算した番号（ｉ＋１）を注目画素のラベル番号とする（ステップＳ９１０）。
【００４３】
そして再び、３次元走査を行う（ステップＳ９１１）。そしてステップＳ９１２における判断により、未だ全ての画素についてスキャンを行っていない場合には処理をステップＳ９０５に移行し、上述の処理を繰り返す。一方、平面内の画素全てのスキャンが終わった場合には、３次元画像内の全ての平面を走査し終えるまで繰り返す（ステップＳ９１３）。又その後、走査途中で見つかった３次元接続情報に基づき、リ・ラベリング処理を行う（ステップＳ９１４）。具体的には上述の接続情報を元に、各平面内で各画像領域の接続を行い、接続を行った各画像領域で同じラベル番号を付ける。
【００４４】
なお、上述の例では３次元画像に対して直接２値化処理を行った後、３次元ラベリング処理を行ったが、まず３次元画像に対して３次元空間フィルタ（ローパスフィルタや中間値フィルタなど）を用いて３次元画像雑音除去を行って、また必要に応じて針を強調する３次元空間フィルタリングを行って、その後にラベリング処理を行った方がより良い精度でラベリング結果を得ることができる。
【００４５】
以上のラベリング処理の結果、例えば図２に示した３次元画像２０１において、針の画像２０２の領域とそれ以外のノイズの領域とで異なるラベルが付けられたことになる。しかし一般にラベリングされた領域が針の画像であるか否かはこの時点では判断できない。よって次に、得られた領域が針の画像であるか否かの判断処理について説明する。
【００４６】
３次元画像に含まれる針の画像は大まかに見て、楕円球体もしくは直方体の画像であると考えられる。このことを利用して、上述の３次元ラベリング処理により得られた針と推定される候補の領域を本実施形態では楕円球体の３次元領域と見なし、その特徴パラメータを抽出して、この画像が針であるか否かを判断する。
【００４７】
図５（ａ）に針と推定される領域と、この領域を近似した楕円体を示す。５０１は針と推定される領域で、５０２はこの領域５０１を近似する楕円体である。この楕円を示す特徴パラメータとして、重心周りの２次モーメントを求め、それから主軸方向と３つの径Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を図５（ｂ）に示すように求める。実際にはその長さは画素数として求められることになる。そしてＬ１，Ｌ２，Ｌ３の夫々の値、Ｌｉ／Ｌｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３）の比が所定の基準を満たしているかの判断を行う。針であれば、図５によると、Ｌ１，Ｌ３は小さな値、Ｌ２は大きな値つまり、
Ｌ１／Ｌ３≒１
Ｌ１／Ｌ２≪１
Ｌ３／Ｌ２≪１
となるはずである。又、それ以外にもこの楕円の平均ＣＴ値、円形度、球体度などを求めて、それらが針である所定の基準を満たしているか否かの判断を行っても良い。そしてこれらの判断から、針と推定される領域（図５（ａ）では画像５０１）が針の画像であるか否かの判断を行う。そしてこの判断により、針の画像でないと判断された画像領域に対しては、ラベル番号を”０”にして針の候補から落とす。以上の処理により、３次元画像における針の３次元領域を特定することができる。
【００４８】
また、ラベリングされた３次元画像を各平面に分解した場合、針の領域もしくは針の先端を含んでいる平面をラベルを参照することで特定することができる。また、上記各平面のうちいくつか（例えば図３（ｂ）では３つ）はＣＲＴ６１の表示画面上に表示されており、例えば図３（ｂ）に示したように各検出器群からのＸ線断層像を表示する場合、針の領域を含んでいる平面を特定し、特定された画面のフレームの色を変えて表示することで、針を含む画面を見つけやすくすることができる。なお、図３（ｂ）に示した３つの画像は１つのＣＲＴ６１の表示画面上に表示しても良いし、ＣＲＴ６１が複数のＣＲＴで構成されている場合、夫々のＣＲＴの表示画面上に夫々の画像を表示しても良い。
【００４９】
図７にＣＲＴ６１の表示画面上に表示される、針の画像が表示されている画面を見やすくした表示例を示す。７０１，７０２，７０３は各検出器群からの画像を表示する画面であって、図３（ｂ）に示した例では、それそれ検出器群Ａ，Ｂ，Ｃから得られた画像を表示する画面である。同図において７０５が針の画像であるので、この画像を含む画面７０２のフレーム７０２ａの色を変化させることで、操作者は針の画像が画面７０２に表示されていることが認識しやすくなる。
【００５０】
また、３次元画像における針の先を得るために、３次元画像における針の画像に対して、例えば後述の３次元論理フィルタを用いて細線化処理を行った画像を生成する。そして細線化処理を施された針の画像に対して端点検出を行う。端点検出処理について具体的には、端点検出の３次元論理フィルタで検出された端点候補の中のうちで、楕円体近似したときの主軸方向のベクトルにほぼ合致したものを選ぶ。
【００５１】
その結果、３次元画像における針の先端が特定できるので、そこから針の先端の存在する平面を特定することができる。そして平面内で針の先端の位置（もしくはその近傍でも良い）に存在する画素の値を操作者が認識しやすい色（例えば赤や黄色など）に変更する（図１１のポインタ１１０１を参照）。その結果、操作者は、近傍に設けられたＣＲＴ６１の上記表示画面を参照することで針の先端の位置を瞬間的に認識しやすくなり、穿刺の作業に専念できる。なお、上述のフレームの色を変える処理は針の先を表示している画面のフレームに対してのみ行っても良い。
【００５２】
次に、上記の３次元論理フィルタについて簡単に説明する。本実施形態で細線化処理に用いる３次元論理フィルタは、３次元画像の注目画素と注目画素の２６近傍の画素とを用いて、細線化処理の結果として”１”を出力すべき場合のデータパターンを論理結合する条件部と、その条件部に記述されたデータパターンに対する細線化処理結果に相当する値”１”及び、条件部に記述されたデータパターン以外のデータパターンに対する細線化処理結果結果に相当する値”０”を出力する出力部となら構成される。
【００５３】
図１２に上述の処理のフローチャートを示す。３次元画像が入力されると（ステップＳ１２０１）、入力された３次元画像に対して上述の３次元空間フィルタリング処理（ローパスフィルタや中間値フィルタなど）を施す（ステップＳ１２０２）。ステップＳ１２０２における処理は必要に応じて省いても良い。次に（必要に応じてフィルタ処理が施された）３次元画像に対して３次元ラベリング処理が施される（ステップＳ１２０３）。ステップＳ１２０３における３次元ラベリング処理の詳細は前述のとおりである。
【００５４】
次に、針と推定される３次元領域を近似した楕円を求め、この楕円の主軸方向と３つの径や夫々の径の比や、楕円の円形度、球体度などを求める（ステップＳ１２０４）。そして、求めた特徴パラメータの結果が所定の条件を満たしているかの判断を行い（ステップＳ１２０５）、針ではないと判断された場合、処理をステップＳ１２０６にすすめ、この領域に対してラベル番号を０にして、針の候補から外す（ステップＳ１２０６）。全てのラベル番号について上記の処理を終えた後に（ステップＳ１２０７，Ｓ１２１１）処理をステップＳ１２０８に進め、針と判断されたラベル番号の領域に対して細線化処理を施す（ステップＳ１２０８）。又、その後に端点処理も行う。次に、画面（図３（ｂ）では３つ、図３（ｃ）では２つ）に表示されている画面で、針が表示されている画面を特定する（ステップＳ１２０９）。そして特定された画面のフレームの色を変更する。また、針の先の位置（もしくはその近傍の位置）の画素の色を変更する（ステップＳ１２１０）。
【００５５】
また、針の先が表示された画面のフレームの色を変更する場合、ステップＳ１２０９において針の先が表示されている画面を特定し、ステップＳ１２１０で特定された画面のフレームの色を変更する。
【００５６】
又、本実施形態では針の画像を表示している画面のフレーム、もしくは針の先を表示している画面のフレームを操作者が認識しやすいようにその色を変更していたが、これに限定されるものではなく、他にも例えばフレームを所定の色で点滅させたり、針の先端近辺を指すポインタを針の先端近傍に表示してもよい。
【００５７】
図１３にガントリ装置１００と操作コンソール２００の全体的な処理のフローチャートを示す。
【００５８】
まず、操作コンソール２００においてキーボード５７，マウス５８を用いてスキャン計画が入力される（ステップＳ１３５１）。そしてスキャン計画を操作コンソール２００に入力し終えると（ステップＳ１３５２）、入力したスキャン計画をガントリ装置１００に送信する（ステップＳ１３５３）。ガントリ装置１００は操作コンソール２００からスキャン計画を受信すると（ステップＳ１３０１）、受信したスキャン計画に基づいてスキャンの準備を行う（ステップＳ１３０２）。そして、ガントリ装置１００は受信したスキャン計画に基づいてスキャンを行う（ステップＳ１３０３）。そしてスキャンした結果（投影データ）を操作コンソール２００に対して送信する（ステップＳ１３０４）。投影データを操作コンソール２００に対して送信するタイミングなどは公知の方法に従う。
【００５９】
操作コンソール２００は投影データを受信し（ステップＳ１３５４）、受信した投影データに基づいて公知の技術によりＸ線断層像を再構成する（ステップＳ１３５５）。そしてＸ線検出部８の各列を複数の検出器群に分割した場合の各検出器群に対応した画面に断層像を表示する（ステップＳ１３５６）。なお本ステップでは、複数の検出器からの投影データの合成処理を行い、その結果を表示する処理も含まれる。
【００６０】
そして、ステップＳ１３５７において、針の画像、もしくは針の先が表示されている画面を特定し、特定した画面のフレームの色を変更する。また、本ステップにおいて、針の位置、もしくはその近傍の画素の色を変更する。本ステップにおける処理の詳細は図１２に示すとおりである。
【００６１】
以上のスキャン（ステップＳ１３０２）から針先表示（ステップＳ１３５７）までの処理はスキャンが連続する限り繰り返し行われる。
【００６２】
尚、本実施形態では針の画像、もしくは針の先が表示された画面のフレームの色変更処理と、針の先の位置、もしくはその近傍の画素の値を変更する処理の両方を行っているが、いずれか１つの処理のみを実行しても良い。
【００６３】
［第２の実施形態］
本実施形態では、第１の実施形態で説明した３次元画像における針先の位置の検出方法に加えて、検出した針先の位置をチェックする方法について説明する。
【００６４】
一般に、針の先にはアーチファクト（偽像）が発生し易い。図１４に針と推定される画像とアーチファクトとの関係を示す。１４０１は針と推定される画像で、１４０２はアーチファクトである。そこで、３次元画像（２次元平面でも良いが）において、アーチファクト１４０２を針の先端を中心に極座標変換、もしくはＨｏｕｇｈ変換する。その結果は図１５のようになり、ある径の範囲、もしくは径方向に加算したプロフィールを求め、その標準偏差値（θ方向の頻度のばらつき）が大きければ針の先端であると判断する。その判断結果によって、このアーチファクトが針先に特有のものであるか否かを判断することができ、同時に、このアーチファクトから針の先端か否かを特定することができる。
【００６５】
［第３の実施形態］
また上記実施形態での説明による、Ｘ線断層像中における針の先の位置を特定する方法を用いれば、Ｘ線断層像中の病変部等の検査対象（関心領域）と針の先との位置関係に応じたメッセージを操作者に対して通知することが出来る。針の穿刺は検査対象に対して行われるものであるので、例えば現在の針の位置がこの検査対象に近い、遠い等のように、針の先の位置が検査対象に対してどの位置にあるのかを操作者に対して通知することは重要なことである。
【００６６】
以下、このように針の先と検査対象との位置関係に応じたメッセージを操作者に対して通知する場合について説明する。なお本実施形態ではこのメッセージを音声で通知する。図１６は本実施形態に係る本実施形態のＸ線ＣＴシステムのブロック構成図である。図１と同じ部分については同じ番号を付けており、その説明を省略する。６２はスピーカで、ＣＰＵ５１からの指示に応じて、ＲＡＭ５３に記憶されている音のデータをＤ／Ａ変換し、音として出力する。
【００６７】
まず同図のＸ線ＣＴシステムを用いて、ヘリカルスキャン、もしくはアキシャルスキャンを行う範囲を決めるためのスカウトスキャンを行う。ここでヘリカルスキャンとはスキャン位置をｚ軸方向に移動させつつ、スキャンを連続的に行うスキャンを指す。またアキシャルスキャンとは、１つのスキャン位置におけるスキャンが終了してから次のスキャン位置におけるスキャンを行う作業を全てのスキャン位置に対して行うスキャンを指す。またスカウトスキャンとは、Ｘ線管の位置を固定したまま、被検体をｚ軸方向にスキャンするスキャンを指す。
【００６８】
操作者はスカウトスキャンにより得られた２次元像に基づいて、ヘリカルスキャン、もしくはアキシャルスキャンを行う範囲を決め、決めた範囲内で更にヘリカル、もしくはアキシャルスキャンを行う。そしてヘリカル、もしくはアキシャルスキャンを行った結果得られる複数のＸ線断層像から検査対象を包含する領域であるＲＯＩをキーボード５７やマウス５８を用いて操作者が指定する。
【００６９】
図１８に検査対象に対してＲＯＩを設定した様子を示す。同図において１８００はＸ線断層像で、１８０１が検査対象部で、１８０２がＲＯＩである。同図では検査対象部１８０１を包含する矩形領域をＲＯＩとして設定している。なおＲＯＩの形状は矩形に限定されるものではない。なおＲＯＩを指定するＸ線断層像は１つでも良いし、複数であっても良い。
【００７０】
上記実施形態による説明の通り、Ｘ線断層像における針の先の位置を求めることが出来るので、求めたＸ線断層像における針の先の位置とＲＯＩの位置（例えばＲＯＩの重心の位置）との距離ｄを求める。そして求めた距離ｄに応じたメッセージをスピーカ６２から出力する。距離ｄとメッセージとの関係を示すテーブルの一例を図１７に示す。
【００７１】
ＣＰＵ５１は同図のテーブルを参照して、距離ｄが０≦ｄ＜ｄ１であれば、ＨＤＤ５４に保存されているメッセージデータ「ｍｓ１．ｄａｔ」をＲＡＭ５３に読み出し、このデータに基づいた音をスピーカ６２から出力されるようにＣＰＵ５１がスピーカ６２を制御する。距離ｄがｄ１≦ｄ＜ｄ２であれば、ＨＤＤ５４に保存されているメッセージデータ「ｍｓ２．ｄａｔ」をＲＡＭ５３に読み出し、このデータに基づいた音をスピーカ６２から出力されるようにＣＰＵ５１がスピーカ６２を制御する。上記メッセージの出力は一定時間毎（例えば５秒毎）に行われる。
【００７２】
距離ｄの値が小さければ小さいほど、針の先がＲＯＩに近い（検査対象に近い）ことを示しているので、「ｍｓ２．ｄａｔ」は例えば「まだＲＯＩには遠いです」という音のデータ、「ｍｓ１．ｄａｔ」は例えば「ＲＯＩに入りました」という音のデータ、というように、距離ｄが小さいほど、針の先がＲＯＩに近いことを操作者に通知するようにメッセージを設定する。なお、上記ｄ１は、距離ｄが０≦ｄ＜ｄ１である場合に、針の先がＲＯＩ内であるように動的に求めても良い。また、上記テーブルのデータ、各メッセージの音のデータはＨＤＤ５４に保存されており、必要に応じてＲＡＭ５３にロードされる。
【００７３】
なお、複数のＸ線断層像に対してＲＯＩを設定した場合には、針の先が存在するＸ線断層像において上記距離ｄを求める処理、求めた距離ｄに基づいてメッセージを出力する処理を行う。
【００７４】
なお、操作者に対して通知するメッセージの内容は単に針の先がＲＯＩの位置に対して遠い、近いのみを示すものに限定されることなく、他にも例えば、ＲＯＩの位置に対して針の先が上にあるのか下にあるのか、右にあるのか、左にあるのかを示すものでも良い。また、針の先がＲＯＩの位置に対してずれている場合、どの方向に修正すればよいのかを示すものでも良い。その場合、針の先がどの平面に存在しているのかを求め、存在している平面（即ち針の先の位置）とＲＯＩの位置とを比較することで、その位置関係を通知することが出来る。もちろんその位置関係に応じたメッセージの内容をテーブルとして予めＨＤＤ５４に保存しておく必要がある。
【００７５】
またメッセージの内容は言葉の発声に限定されるものではなく、他にも例えば単調な音（例えば「ピッ」という音）を繰り返し出力し、この繰り返し周期を距離ｄに応じて変化させても良い（例えば距離ｄが小さいほど繰り返し周期を短くする）。
【００７６】
以上の処理を行うことで、操作者は上記メッセージを聞くことで針の先がＲＯＩに対してどの位置にあるのかを把握しながら針の穿刺を行うことができ、より正確に且つ安全に関心領域に対して針の穿刺を行うことが出来る。
【００７７】
［第４の実施形態］
上記第３の実施形態において用いる針の先の位置を求める方法は第１，２の実施形態で説明した方法に限定されるものではなく、より単純な方法を用いても良い。すなわち、３次元画像を二値化し、二値化した結果をラベリングする。ラベリング処理以降は第１の実施形態で説明した方法を用いる。
【００７８】
［その他の実施形態］
また、本発明の目的は、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体（または記録媒体）を、システムあるいは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても実現できるものである。この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現することになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。また、コンピュータ（操作コンソール）が読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した実施形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼働しているオペレーティングシステム(ＯＳ)などが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。
【００７９】
本発明を上記記憶媒体に適用する場合、その記憶媒体には、先に説明した（図９、及び／又は図１２、及び／又は図１３に示すフローチャートの一部もしくは全部）に対応するプログラムコードが格納されることになる。
【００８０】
このようなプログラムコードを格納する記憶媒体としては、例えばフロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。更には、ネットワーク（例えばインターネット）という媒体を介してダウンロードしても良いであろう。
【００８１】
【発明の効果】
以上の説明により、本発明によって、針の先が表示された画面を操作者に通知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるＸ線ＣＴシステムのブロック構成図である。
【図２】図１に示したＸ線ＣＴシステムにより得られる被検体の複数のＸ線断層像から成る３次元画像を示す図である。
【図３】各検出器から得られるＸ線断層像の表示例を示す図である。
【図４】３次元ラベリング処理の構成を示す図である。
【図５】針と推定される画像と、それを包含する楕円体を示す図である。
【図６】近傍マスクの構成を示す図である。
【図７】ＣＲＴ６１の表示画面上に表示されている、針が表示されている画面を見やすくした表示例を示す図である。
【図８】平面と近傍マスクを示す図である。
【図９】３次元ラベリング処理のフローチャートである。
【図１０】接続情報を説明する図である。
【図１１】針の先端の位置、もしくはその近傍の画素の色を変更した画面を示す図である。
【図１２】針が表示されている画面のフレームの色を変更する、または、針の先の位置（もしくはその近傍の位置）の画素の色を変更する処理のフローチャートである。
【図１３】ガントリ装置１００と操作コンソール２００の全体的な処理のフローチャートである。
【図１４】針と推定される領域とアーチファクトとの関係を示す図である。
【図１５】３次元画像において、アーチファクトを針の先端を中心に極座標変換、もしくはＨｏｕｇｈ変換した結果と、ある径の範囲、もしくは径方向に加算して求まるプロフィールを示す図である。
【図１６】本発明の第３の実施形態に係る本実施形態のＸ線ＣＴシステムのブロック構成図である。
【図１７】距離ｄとメッセージとの関係を示すテーブルの一例を示す図である。
【図１８】検査対象に対してＲＯＩを設定した様子を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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