JP6547849B2 - 放射線装置 - Google Patents

Description

この発明は、検出された放射線に基づいて複数の放射線画像を取得する放射線装置に係り、特に、放射線画像に基づいて所定の対象物が有する複数の特徴点を抽出する技術に関する。

放射線画像に基づいて所定の対象物が有する複数の特徴点を抽出する技術において、所定の対象物としては、被検体の血管や、被検体の体内に挿入するデバイスが挙げられる。以下、放射線としてＸ線を例に採って説明する。被検体の体内に挿入するデバイスとしては、インターベンション治療等に用いられるステントあるいはステントに付属するマーカや、血管内超音波（IVUS: intravascular ultrasound）に用いられるプローブや、心臓血管の診断に用いられる装置(CVS: cardiovascular systems)に用いられるカテーテルなどがある。

デバイスを被検体の体内に挿入する際にはデバイスの特徴点を抽出し、特徴点を基準に位置合わせをすることで、複数フレームのＸ線画像を重ね合わせる時間積分を行ってデバイスを強調表示する（例えば、特許文献１〜４参照）。

より具体的に説明すると、特許文献１：特表２００５−５１０２８８号公報では、対象物の特徴点を抽出し、対象物の参照点（マーカ）の位置合わせをし、位置合わせされた対象物を背景とともに時間積分され、フェードされた（すなわち弱まった）背景に積分画像を強調表示する。

また、特許文献２：特表２００８−５２０３２０号公報では、関心領域(ROI: Region Of Interest)から少なくとも２つの特徴点を抽出し、各特徴点を個別に位置合わせし、個別に位置合わせされた画像を生成し、各位置合わせされた画像を重み付け加算し、重ね合わされた関心対象（関心のあるオブジェクト）の画像を生成する。

また、特許文献３：特開２０１０−１３１３７１号公報では、対象物の特徴点の位置を抽出し、過去フレームの基準画像における特徴点の位置に各画像を位置合わせし、位置合わせされた画像をリアルタイム表示する。

また、特許文献４：特表２０１３−５２１９６９号公報では、対象物の参照点（マーカ）の周期的な軌跡に基づいて位置合わせして補正画像を生成する。

特表２００５−５１０２８８号公報 特表２００８−５２０３２０号公報 特開２０１０−１３１３７１号公報 特表２０１３−５２１９６９号公報

しかしながら、上述した位置合わせを行ったとしても、動く対象物が必ずしも適切な位置・方向・大きさに表示されるとは限らないという問題点がある。
経皮的冠動脈形成術(PTCA: Percutaneous Transluminal Coronary Angioplasty) では、狭窄の病変部にステント付きのガイドワイヤ（カテーテル）を被検体（患者）の体内に挿入して、患者の心臓が拍動した状態でＸ線透視画像を見ながら、ステントを正確な位置に留置する必要がある。また、カテーテル大動脈弁置換術(TAVR: Transcatheter Aortic Valve Replacement) では、PTCAと同様に、人工弁を正確な位置に留置する必要がある。特に、TAVRの場合、もし人工弁の留置位置・角度を誤ったり、人工弁が脱落した場合には、患者に致命的な影響を与えかねず、術者には非常に慎重な位置決めが要求される。

そこで、上述した特許文献１：特表２００５−５１０２８８号公報，特許文献２：特表２００８−５２０３２０号公報並びに特許文献３：特開２０１０−１３１３７１号公報に例示する方法で、動く対象物の特徴点を固定して表示することで、ステント等の対象物の正確な位置決めを可能にする努力がなされてきた。対象物の特徴点を固定する位置は、第１フレーム（最初のフレーム）の対象物の位置や、予め定められた画面上の所定の位置とすることなどが提案されている。

しかし、第１フレームの対象物の位置が、対象物の固定位置・方向・大きさとして、術者にとって常に適切であるとは限らない。また、予め定められた所定の位置に特徴点を固定した場合、本来の対象物の方向や大きさの情報が完全に失われてしまうので、血管の近位・遠位の区別やステントの長さが画像から直感的にわかりにくくなってしまう。また、術中にリアルタイム表示するので、適切な固定位置のフレームを術者が手動選択することも困難である。

そこで、上述した特許文献４：特表２０１３−５２１９６９号公報のように、デバイスのマーカの周期的な軌跡に基づいて位置合わせして補正画像を生成することも考えられるが、周期的な軌跡上に位置するマーカなどの対象物はそのままであって、必ずしも正確な場所に位置するとは限らない。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、動く対象物を適切な位置・方向・大きさに設定して表示する放射線装置を提供することを目的とする。

この発明は、このような目的を達成するために、次のような構成をとる。
すなわち、この発明（前者の発明）の放射線装置は、検出された放射線に基づいて複数の放射線画像を取得する放射線装置であって、被検体に向けて放射線を照射して、当該被検体を透過した放射線を検出する放射線撮影によって、時系列の前記放射線画像を順次に生成する放射線画像生成手段と、順次に生成された当該放射線画像に基づいて所定の対象物が有する複数の特徴点の位置を順次に抽出し、時系列の前記複数の特徴点の位置を順次に取得する特徴点位置取得手段と、順次に取得された時系列の前記特徴点の位置に基づいて、前記複数の特徴点の各々の表示すべき位置を、前記対象物の各々の表示位置として順次に決定する特徴点表示位置決定手段と、前記各特徴点の位置が表示位置に一致するように、前記放射線画像を位置合わせして得られた位置合わせ後の放射線画像を補正画像として、時系列の当該補正画像を順次に生成する補正画像生成手段と、前記補正画像を順次に表示するように制御する表示制御手段とを備えることを特徴とするものである。

この発明（前者の発明）の放射線装置によれば、時系列（複数フレーム）の特徴点の位置に基づいて、当該フレームの特徴点の各々の表示位置を順次に決定するので、動く対象物を適切な位置・方向・大きさに設定して表示することができる。また、複数の特徴点を抽出することで対象物の方向および大きさの情報も保持され、対象物（例えば血管）の近位・遠位の区別やデバイス（例えばステント）の長さが画像から直感的にわかるという効果をも奏する。また、複数の特徴点の位置および複数の表示位置を用いて位置合わせを行うので、最終的に表示される補正画像自身も正確な位置・方向に設定することができる。
また、前者の発明において、特徴点は、順次に生成された各放射線画像のそれぞれについて、複数抽出してもよい。もちろん、特徴点は、単数抽出してもよい。

また、前者の発明において、時系列の各特徴点の位置に基づいて所定の位置を算出し、算出された当該所定の位置を複数の特徴点の各々の表示すべき位置として順次に決定するのが好ましい。このような算出により特徴点の表示位置を適切に自動的に決定することができる。特に、時系列の各特徴点の位置を平均する場合には、表示位置の動きが徐々にゆっくりとなり、最終的に動き（例えば拍動）による各特徴点の平均の位置に収束する。よって、最終的に動く対象物を平均の位置・平均の方向・平均の大きさに固定して表示することができる。また、そこに至るまでの過程も、徐々にゆっくりと自然に切り替わり、不自然さを感じさせない。また、時系列の各特徴点の位置の中央値を用いれば、特徴点の抽出ミスのフレームがあった場合でも頑健である。

また、時系列の各特徴点の位置を平均する場合には、開始フレームから所定の位置に固定して、その点を中心とした特徴点の位置の回転および大きさの変化が徐々にゆっくりとなり、上述したように最終的に対象物を平均の方向・平均の大きさに固定して表示することができる。対象物の画面上の位置に関わらず、適当な位置に表示することができる。また、時系列の各特徴点の位置を平均する場合や時系列の各特徴点の位置の中央値を用いる場合には、特徴点の各々の表示位置を複数の特徴点の位置の平均または中央値とすることで、最終的に対象物の適切な位置を表示（画面）の中心に設定することができる。

また、前者の発明において、特徴点表示位置決定手段は、複数の特徴点の位置の平均値を順次に決定し、決定された当該平均値を順次に取得する対象物位置取得手段をさらに備え、特徴点表示位置決定手段は、平均値に対する相対的な複数の特徴点の位置を保ったまま平均値が所定の位置になるように、複数の特徴点の各々の表示すべき位置を、複数の特徴点の各々の表示位置として順次に決定してもよい。この場合には、対象物の長さや大きさを保った状態で、動く対象物を適切な位置・方向に設定して表示することができる。

また、前者の発明とは別の発明（後者の発明）の放射線装置は、検出された放射線に基づいて複数の放射線画像を取得する放射線装置であって、被検体に向けて放射線を照射して、当該被検体を透過した放射線を検出する放射線撮影によって、時系列の前記放射線画像を順次に生成する放射線画像生成手段と、順次に生成された当該放射線画像に基づいて所定の対象物が有する複数の特徴点の位置を順次に抽出し、時系列の前記複数の特徴点の位置を順次に取得する特徴点位置取得手段と、順次に抽出された同一フレーム毎の前記複数の特徴点の位置の平均値を順次に決定し、時系列の前記平均値を順次に取得する対象物位置取得手段と、順次に抽出された同一フレーム毎の前記複数の特徴点の位置に基づいて前記対象物の方向を順次に決定し、時系列の前記対象物の方向を順次に取得する対象物方向取得手段と、順次に取得された時系列の前記対象物が形成する軌跡の範囲内における所定の点を、表示すべき前記対象物の表示位置として順次に決定する対象物表示位置決定手段と、順次に取得された時系列の前記対象物の方向に基づいて、表示すべき前記対象物の表示方向を順次に決定する対象物表示方向決定手段と、前記平均値が前記対象物の表示位置に一致し、かつ、前記対象物の方向が前記対象物の表示方向に一致するように、前記放射線画像を位置合わせして得られた位置合わせ後の放射線画像を補正画像として、時系列の当該補正画像を順次に生成する補正画像生成手段と、前記補正画像を順次に表示するように制御する表示制御手段とを備えることを特徴とするものである。

この発明（後者の発明）の放射線装置によれば、時系列（複数フレーム）の特徴点の位置・方向に基づいて、当該フレームの対象物の各々の表示位置・表示方向を順次に決定するので、動く対象物を適切な位置・方向に設定して表示することができる。また、複数の特徴点に基づく対象物の方向が考慮されて対象物の方向を表示するので、方向が変わっても対象物自身を変形させることがなく対象物の形状が不自然になることがない。また、前者の発明と同様に、複数の特徴点を抽出することで対象物の方向および大きさの情報も保持され、対象物（例えば血管）の近位・遠位の区別やデバイス（例えばステント）の長さが画像から直感的にわかるという効果をも奏する。また、（複数の特徴点の位置の平均値に一致した）対象物の位置および方向を用いて位置合わせを行うので、最終的に表示される補正画像自身も正確な位置・方向に設定することができる。
まとめと、前者の発明および後者の発明の位置合わせは以下の観点で異なる。前者の発明では、移動，回転，（等方または非等方）拡大縮小または変形をする。デバイス（例えばステント）は、平均の位置・角度・大きさ（形状）に収束する。大きさも平均することができる反面、非等方的な拡大縮小や変形は、画像を不自然にしかねない。また、計算コストも大きい。後者の発明では、移動，回転をする。デバイス（例えばステント）は、平均の位置・角度に収束する。大きさを平均することができないが、変形を伴わないので、画像が不自然にならない。また、実際には大きさの変化は小さく、さほど問題にならない。また、計算コストは小さい。

対象物の表示位置や表示方向を決定する前段階として、対象物の表示位置や表示方向の基となる（複数の特徴点の位置の平均値に一致した）対象物の位置や方向を下記のような算出で決定してもよい。すなわち、複数の特徴点に対する回帰直線の方向に基づいて所定の方向を算出し、算出された当該所定の方向を対象物の方向として順次に取得する。このような算出により（複数の特徴点の位置の平均値に一致した）対象物の位置・対象物の方向を適切に自動的に決定することができる。

また、後者の発明において、順次に取得された時系列の（複数の特徴点の位置の平均値に一致した）対象物の位置・対象物の方向に基づいて所定の位置・方向を算出し、算出された当該所定の位置・方向を対象物の表示位置・表示方向として順次に決定するのが好ましい。このような算出により対象物の表示位置・表示方向を適切に自動的に決定することができる。特に、（複数の特徴点の位置の平均値に一致した）対象物の位置をさらに平均する場合・対象物の方向を平均する場合には、表示位置・表示方向の動きが徐々にゆっくりとなり、最終的に動き（例えば拍動）による（複数の特徴点の位置の平均値に一致した）対象物の位置・対象物の方向の動きの平均に収束する。よって、最終的に動く対象物を平均の位置・平均の方向に固定して表示することができる。また、そこに至るまでの過程も、徐々にゆっくりと自然に切り替わり、不自然さを感じさせない。また、時系列の（複数の特徴点の位置の平均値に一致した）対象物の位置・対象物の方向の中央値を用いれば、特徴点の抽出ミスのフレームがあった場合でも頑健である。

また、時系列の（複数の特徴点の位置の平均値に一致した）対象物の位置をさらに平均する場合・対象物の方向を平均する場合や（複数の特徴点の位置の平均値に一致した）対象物の位置・対象物の方向の中央値を用いる場合には、対象物の表示位置・表示方向を時系列の（複数の特徴点の位置の平均値に一致した）対象物の位置・対象物の方向の平均または中央値とすることで、対象物の適切な位置を表示（画面）の中心に設定し、対象物を適切な方向に設定することができる。

前者の発明および後者の発明において、補正画像の所定の領域を拡大して順次に表示することで、対象物をより詳細に観察することができる。特徴点が対象物と一体となっている場合には、（複数の特徴点の位置の平均値に一致した）対象物の位置がわかっているので、対象物周辺を拡大表示することができる。特徴点が対象物と離れている場合には、特徴点に対する対象物の相対位置から対象物が存在すると推定される位置を拡大して表示することができる。または、術者などのユーザが表示領域を指定し、所望の位置を拡大して表示することができる。

前者の発明および後者の発明において、補正画像生成手段は、時系列の放射線画像に対して時間差分を行い、当該時間差分により背景差分画像を順次に生成する背景差分画像生成手段をさらに備え、補正画像生成手段は、当該背景差分画像を位置合わせして得られた位置合わせ後の背景差分画像を補正画像として、時系列の当該補正画像を順次に生成するのが好ましい。すなわち、対象物の位置合わせ前に時間差分による背景差分を予め行うことで、元画像（放射線画像）の替わりに動きの少ない背景を除去した背景差分画像を表示することができる。背景が予め消えている背景差分画像を表示することで、位置合わせされない背景が動くことによる関心領域の視認性の低下や不快感が発生しない。

前者の発明および後者の発明において、補正画像生成手段は、時系列の補正画像に対して時間積分を行い、当該時間積分により時間積分補正画像を順次に生成する時間積分補正画像手段をさらに備え、表示制御手段は、当該時間積分補正画像を順次に表示するように制御するのが好ましい。すなわち、対象物の位置合わせ後に時間積分を行うことで、ノイズを削減し、低コントラストで微細な対象物の視認を向上させることができる。位置合わせされない背景の時間積分を行うことで、位置合わせされない背景が動くことによる関心領域の視認性の低下や不快感を低減させることができる。

この発明（前者の発明）に係る放射線装置によれば、時系列（複数フレーム）の特徴点の位置に基づいて、当該フレームの対象物の各々の表示位置を順次に決定するので、動く対象物を適切な位置・方向・大きさに設定して表示することができる。
また、前者の発明とは別の発明（前者の発明）に係る放射線装置によれば、時系列（複数フレーム）の特徴点の位置・方向に基づいて、当該フレームの対象物の各々の表示位置・表示方向を順次に決定するので、動く対象物を適切な位置・方向に設定して表示することができる。

各実施例に係るＣアームを備えたＸ線装置の正面図である。 実施例１に係るＸ線装置における画像処理系のブロック図である。 経皮的冠動脈形成術で得られたPTCA画像の模式図である。 バルーンマーカおよびステントの拡大図である。 実施例１に係るマーカおよび表示位置の動きの模式図である。 位置合わせによる補正画像の一例を示す模式図である。 背景差分画像を位置合わせする場合における補正画像生成部の周辺のブロック図である。 時系列の補正画像に対して時間積分を行う場合における補正画像生成部の周辺のブロック図である。 実施例２に係るＸ線装置における画像処理系のブロック図である。 ステントの位置および角度の模式図である。 実施例２に係るマーカの中点および表示位置の動きの模式図である。 カテーテル大動脈弁置換術（ＴＡＶＲ）に適用した場合における補正画像の一例を示す模式図である。 実施例１に関する変形例に係る表示態様の一例を示す模式図である。 実施例２に関する変形例に係る表示態様の一例を示す模式図である。 実施例１に関するさらなる変形例に係るＸ線装置における画像処理系のブロック図である。

以下、図面を参照してこの発明の実施例１を説明する。図１は、各実施例に係るＣアームを備えたＸ線装置の正面図であり、図２は、実施例１に係るＸ線装置における画像処理系のブロック図である。後述する実施例２も含めて、本実施例１では、放射線として、Ｘ線を例に採って説明するとともに、インターベンション治療などのインターベンション放射線医学(IVR: intervention radiology)として、経皮的冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）を例に採って説明する。なお、図１に示すＣアーム２３を備えたＸ線装置は、心臓血管の診断に用いられるＣＶＳ装置として利用される。

後述する実施例２も含めて、本実施例１に係るＸ線装置は、図１に示すように、被検体Ｍを載置する天板１と、その被検体Ｍの透視または動画再生のための撮影を行う映像系２とを備えるとともに、図２に示すように、画像処理系３を備えている。天板１は、図１に示すように、昇降および水平移動可能に構成されている。ここで、動画再生とは、透視のようなリアルタイム表示と相違して、過去の撮影で得られた時系列の各画像を逐次に表示しながら動画として再生表示することを示す。

先ず、映像系２について図１を参照して説明する。映像系２は、床面（図中のｘｙ平面）に設置された基台部２１と、基台部２１に支持されたＣアーム支持部２２と、Ｃアーム支持部２２に支持されたＣアーム２３と、Ｃアーム２３の一端に支持されたＸ線管２４と、他端に支持されたフラットパネル型Ｘ線検出器（FPD: Flat Panel Detector）２５とを備えている。Ｃアーム２３の一端に支持されたＸ線管２４のＸ線照射側にはＸ線の照視野を制御するコリメータ２６を配設している。

また、床面に対して基台部２１を鉛直軸（図中のｚ軸）心周りに回転移動させる第１映像系移動部２７を備えている。第１映像系移動部２７は、モータ２７ａと、モータ２７ａの回転を伝達するベルト２７ｂと、ベルト２７ｂに伝達された回転を鉛直軸心周りの回転に変換するギヤボックス２７ｃと、ギヤボックス２７ｃからの鉛直軸心周りの回転を伝達するギヤ２７ｄと、このギヤ２７ｄに噛合されたギヤ２７ｅとを備えている。ギヤ２７ｅは、図示を省略するベアリングが介在された状態で、床面に固定されている。モータ２７ａが回転駆動することで、ベルト２７ｂ，ギヤボックス２７ｃおよびギヤ２７ｄを介して、ギヤ２７ｅが鉛直軸心周りに回転して、このギヤ２７ｅの回転によって、床面に対して基台部２１が鉛直軸心周りに回転移動する。また、第１映像系移動部２７によって基台部２１が鉛直軸心周りに回転移動することで、基台部２１に支持されたＣアーム支持部２２も鉛直軸心周りに回転移動し、Ｃアーム支持部２２に支持されたＣアーム２３も鉛直軸心周りに回転移動し、Ｃアーム２３に支持されたＸ線管２４およびフラットパネル型Ｘ線検出器（ＦＰＤ）２５も鉛直軸心周りに回転移動する。以上のように、第１映像系移動部２７は、映像系２を鉛直軸心周りに回転移動させる。

また、基台部２１に対してＣアーム支持部２２を被検体Ｍの体軸（図中のｘ軸）に対して水平面で直交する軸（図中のｙ軸）心周りに回転移動させる第２映像系移動部２８を備えている。第２映像系移動部２８は、モータ２８ａと、モータ２８ａの回転を伝達するベルト２８ｂと、ベルト２８ｂに伝達された回転を体軸に対して水平面で直交する軸心周りの回転に変換するギヤボックス２８ｃと、ギヤボックス２８ｃからの体軸に対して水平面で直交する軸心周りの回転を伝達するギヤ２８ｄと、このギヤ２８ｄに噛合されたギヤ２８ｅとを備えている。ギヤ２８ｅは、図示を省略するベアリングが介在された状態で、基台部２１に固定されている。モータ２８ａが回転駆動することで、ベルト２８ｂ，ギヤボックス２８ｃおよびギヤ２８ｄを介して、ギヤ２８ｅが体軸に対して水平面で直交する軸心周りに回転して、このギヤ２８ｅの回転によって、基台部２１に対してＣアーム支持部２２が体軸に対して水平面で直交する軸心周りに回転移動する。また、Ｃアーム支持部２２に支持されたＣアーム２３も体軸に対して水平面で直交する軸心周りに回転移動し、Ｃアーム２３に支持されたＸ線管２４およびＦＰＤ２５も体軸に対して水平面で直交する軸心周りに回転移動する。以上のように、第２映像系移動部２８は、映像系２を体軸に対して水平面で直交する軸心周りに回転移動させる。

また、Ｃアーム２３を被検体Ｍの体軸（図中のｘ軸）心周りに回転移動させる第３映像系移動部２９を備えている。Ｃアーム２３はレール形状で形成されており、第３映像系移動部２９は、Ｃアーム２３の溝部に嵌合した２つのベアリング２９ａと、Ｃアーム２３の外周面に沿って付設されたベルト２９ｂと、ベルト２９ｂの一部を巻き取るモータ２９ｃとを備えている。モータ２９ｃが回転駆動することで、ベルト２９ｂが周回し、それに伴ってベアリング２９ａに対してＣアーム２３が摺動する。この摺動によりＣアーム２３が、体軸心周りに回転移動する。また、Ｃアーム２３に支持されたＸ線管２４およびＦＰＤ２５も体軸心周りに回転移動する。以上のように、第３映像系移動部２９は、映像系２を体軸心周りに回転移動させる。

このように、Ｘ線管２４を支持しＦＰＤ２５を支持するＣアーム２３は、第３映像系移動部２９による体軸心周りの回転移動の方向に沿って「Ｃ」の字で湾曲されて形成されており、Ｃアーム２３の湾曲方向に沿ってＸ線管２４およびＦＰＤ２５が体軸心周りに回転移動するとも言える。また、第２映像系移動部２８は、Ｃアーム２３の体軸心周りの回転移動とは別の方向である体軸に対して水平面で直交する軸心周りの回転移動の方向にＣアーム２３を回転移動させることで、映像系２を体軸に対して水平面で直交する軸心周りに回転移動させるとも言える。

この他に、基台部２１、Ｃアーム支持部２２あるいはＣアーム２３を水平方向（例えば図中のｘ方向またはｙ方向）に平行移動させることで、映像系２を水平方向に平行移動させる映像系移動部（図示省略）や、Ｃアーム２３がＦＰＤ２５を支持する支持軸心周りに回転移動させるＦＰＤ移動部（図示省略）などを備えている。また、Ｃアーム２３自体、またはＣアーム２３に支持されたＸ線管２４やＦＰＤ２５の自重によるたわみ（位置ズレ）を調整するために、たわみ方向に回転移動させる映像系調整部（図示省略）を備えてもよい。また、Ｃアーム支持部２２またはＣアーム２３を鉛直軸に沿って昇降移動させることで、映像系２を鉛直軸に沿って平行移動させる映像系昇降部（図示省略）を備えてもよい。

なお、Ｃアーム２３がＦＰＤ２５を支持する支持軸方向に沿って、ＦＰＤ２５を平行移動させるＦＰＤ移動部（図示省略）を備えてもよい。この場合には、Ｃアーム２３がＦＰＤ２５を支持する支持軸が、Ｘ線管２４からＦＰＤ２５に下ろした垂線（すなわち照射中心軸）方向に平行であるので、ＦＰＤ移動部が支持軸方向に沿ってＦＰＤ２５を平行移動させることで、ＦＰＤ２５を垂線方向に沿って平行移動させることになる。すなわち、Ｘ線管２４からＦＰＤ２５に垂線を下ろした距離（すなわちＳＩＤ）をＦＰＤ移動部が可変にして、映像系２を垂線方向に沿って平行移動させる。

天板１や映像系２を上述のように移動させて、Ｘ線管２４から照射されたＸ線をＦＰＤ２５が検出して得られたＸ線検出信号を、後述する画像処理系３で処理することで被検体ＭのＸ線画像を得る。特に、透視または動画再生のための撮影では、所望の位置にＸ線管２４およびＦＰＤ２５を設置して、造影剤を投与する前の被検体Ｍを天板１に載置して、所望の姿勢に被検体Ｍをセッティングした状態で被検体ＭのＸ線画像（元画像）を取得する。各々の画像やそれらに基づく画像処理については、詳しく後述する。

次に、画像処理系３について図２を参照して説明する。画像処理系３は、透視または動画再生のための撮影において、Ｘ線検出信号に基づくＦＰＤ２５の検出面に投影された時系列のＸ線画像（元画像）Ｐ_１０（図３を参照）を順次に生成するＸ線画像生成部３１と、順次に生成された当該Ｘ線画像（元画像）Ｐ_１０に基づいて所定の対象物が有する複数の特徴点の位置を順次に抽出し、時系列の複数の特徴点の位置を順次に取得する特徴点位置取得部３２と、順次に取得された時系列の特徴点の位置に基づいて、複数の特徴点の各々の表示すべき位置を、特徴点の各々の表示位置として順次に決定する特徴点表示位置決定部３３と、各特徴点の位置が各表示位置に一致するように、Ｘ線画像（元画像）Ｐ_１０を位置合わせして得られた位置合わせ後のＸ線画像を補正画像Ｐ_２０（図６を参照）として、時系列の当該補正画像Ｐ_２０を順次に生成する補正画像生成部３４と、補正画像Ｐ_２０を順次に表示するように制御する表示制御部３５とを備えている。

Ｘ線画像生成部３１は、この発明における放射線画像生成手段に相当し、特徴点位置取得部３２および後述する入力部４１は、この発明における特徴点位置取得手段に相当し、特徴点表示位置決定部３３は、この発明における特徴点表示位置決定手段に相当し、補正画像生成部３４は、この発明における補正画像生成手段に相当し、表示制御部３５は、この発明における表示制御手段に相当する。

その他に、画像処理系３は、マーカなどに代表される特徴点を入力することにより、特徴点の位置を手動で指定する入力部４１と、画像処理系３の各構成を統括制御するコントローラ４２と、特に、動画再生のための撮影で得られたＸ線画像（元画像）Ｐ_１０や補正画像Ｐ_２０などの各画像を一旦記憶する画像メモリ部４３と、特徴点の位置および方向や各画像（特に最終的に得られる補正画像Ｐ_２０）を表示するモニタ４４とを備えている。

入力部４１は、ユーザが入力したデータや命令を入力するためであって、マウスやキーボードやジョイスティックやトラックボールやタッチパネルなどに代表されるポインティングデバイスで構成されている。コントローラ４２は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。画像メモリ部４３は、ＲＡＭ（Random-Access Memory）などに代表される記憶媒体で構成されている。なお、図２では、図示の便宜上、コントローラ４２から、コントローラ４２が制御する構成を結ぶ結線については、図示を省略する。

Ｘ線画像生成部３１は、被検体Ｍ（図１を参照）に向けてＸ線を照射して、当該被検体Ｍを透過したＸ線を（ＦＰＤ２５が）検出するＸ線撮影によって、時系列のＸ線画像（元画像）Ｐ_１０を順次に生成する。順次に生成されたＸ線画像（元画像）Ｐ_１０を画像メモリ部４３に送り込む。なお、透視の場合には、画像をリアルタイム表示するために、Ｘ線画像（元画像）Ｐ_１０を画像メモリ部４３に送り込んで記憶せずに、特徴点位置取得部３２に送り込む。もちろん、多少のタイムラグが生じても問題がない場合には、透視においてもＸ線画像（元画像）Ｐ_１０を画像メモリ部４３に送り込んでもよい。

順次に生成されたＸ線画像（元画像）Ｐ_１０を画像メモリ部４３に書き込んで記憶する。特徴点の位置を抽出して取得する，あるいは位置合わせするために、画像メモリ部４３に記憶されたＸ線画像（元画像）Ｐ_１０を読み出して、特徴点位置取得部３２および補正画像生成部３４に送り込む。

特徴点位置取得部３２は、順次に生成されたＸ線画像（元画像）Ｐ_１０に基づいて所定の対象物が有する複数の特徴点の位置を順次に抽出し、時系列の複数の特徴点の位置を順次に取得する。順次に取得された時系列の複数の特徴点の位置を特徴点表示位置決定部３３および補正画像生成部３４に送り込む。なお、適宜、必要に応じて、順次に取得された時系列の複数の特徴点の位置をＲＡＭなどの記憶媒体に書き込んで記憶する。

特徴点表示位置決定部３３は、順次に取得された時系列の特徴点の位置に基づいて、複数の特徴点の各々の表示すべき位置を、特徴点の各々の表示位置として順次に決定する。本実施例１では、特徴点表示位置決定部３３は、時系列の各特徴点の位置に基づいて所定の位置を算出し、算出された当該所定の位置を複数の特徴点の各々の表示すべき位置として順次に決定する。具体的な算出については特に限定されないが、時系列の各特徴点の平均値または中央値を、対象物の各々の表示位置として順次に決定する。この他にも、例えば最頻値を対象物の各々の表示位置として順次に決定してもよい。特徴点（マーカ）および上述した算出によって得られた表示位置の具体的な動きについては、図５で後述する。各表示位置を補正画像生成部３４に送り込む。

補正画像生成部３４は、各特徴点の位置が各表示位置に一致するように、Ｘ線画像（元画像）Ｐ_１０を位置合わせして得られた位置合わせ後のＸ線画像を補正画像Ｐ_２０として、時系列の当該補正画像Ｐ_２０を順次に生成する。順次に生成された補正画像Ｐ_２０を画像メモリ部４３に送り込む。なお、透視の場合には、画像をリアルタイム表示するために、補正画像Ｐ_２０を画像メモリ部４３に送り込んで記憶せずに、モニタ４４に送り込む。もちろん、多少のタイムラグが生じても問題がない場合には、透視においても補正画像Ｐ_２０を画像メモリ部４３に送り込んでもよい。

順次に生成された補正画像Ｐ_２０を画像メモリ部４３に書き込んで記憶する。モニタ４４に時系列の各補正画像Ｐ_２０を逐次に表示するために、画像メモリ部４３に記憶された補正画像Ｐ_２０を読み出して、モニタ４４に送り込む。なお、図２では、Ｘ線画像（元画像）Ｐ_１０および補正画像Ｐ_２０を同一の画像メモリ部４３に記憶したが、Ｘ線画像（元画像）Ｐ_１０，補正画像Ｐ_２０を互いに別々の画像メモリ部に記憶してもよい。

表示制御部３５は、モニタ４４に補正画像Ｐ_２０を順次に表示するように制御する。このようにして、時系列の補正画像Ｐ_２０が動画としてモニタ４４に表示されることになる。

コントローラ４２と同様に、Ｘ線画像生成部３１や特徴点位置取得部３２や特徴点表示位置決定部３３や補正画像生成部３４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。表示制御部３５は、画像処理に用いられるＧＰＵ(Graphics Processing Unit)などで構成されている。なお、これらのＸ線画像生成部３１や特徴点位置取得部３２や特徴点表示位置決定部３３や補正画像生成部３４についてもＧＰＵで構成してもよい。

次に、一連の撮影および画像処理について、図１〜図２とともに、図３〜図８を参照して説明する。図３は、経皮的冠動脈形成術で得られたPTCA画像の模式図であり、図４は、バルーンマーカおよびステントの拡大図であり、図５は、実施例１に係るマーカおよび表示位置の動きの模式図であり、図６は、位置合わせによる補正画像の一例を示す模式図であり、図７は、背景差分画像を位置合わせする場合における補正画像生成部の周辺のブロック図であり、図８は、時系列の補正画像に対して時間積分を行う場合における補正画像生成部の周辺のブロック図である。

先ず、図１に示すＣアーム２３を備えたＣＶＳ装置で、患者である被検体Ｍ（図１を参照）を動画撮影する。ＦＰＤ２５（図１および図２を参照）の検出面に投影されたＸ線画像（元画像）Ｐ_１０（図３を参照）をＸ線画像生成部３１（図２を参照）が生成する。なお、生成された元画像Ｐ_１０は、経皮的冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）で得られたPTCA画像となり、図３に示すような画像となる。

図３に示すように、元画像Ｐ_１０には、２つのバルーンマーカｍ（図４も参照）と実質的に一体となって動くステントＳ（図４も参照）が写り込んでおり、例えば図３中の矢印の方向に、バルーンマーカｍおよびステントＳが拍動および呼吸で動いている。図４に示すように、バルーンマーカｍは高コントラストで容易に視認することができる一方、ステントＳは低コントラストで微細な構造を持つので、拍動で激しく動いている場合には、特に細部の観察が難しい。

次に、元画像Ｐ_１０中の各バルーンマーカｍの位置を特徴点の位置として、例示した特許文献で開示された公知の手法等により特徴点位置取得部３２（図２を参照）がリアルタイムに抽出する。なお、具体的な特徴点の抽出手法については公知の手法であるので、その説明を省略する。抽出されたフレーム毎の各マーカの位置情報（すなわち特徴点の位置）を時系列の情報としてＲＡＭなどの記憶媒体に書き込んで記憶する。この際、各フレームの２つのマーカを対応付けて互いに区別する必要がある。

そこで、通常、画面左上が冠動脈近位部で、画面右下が冠動脈遠位部であることを利用し、画像左上を基準として、そこからマーカまでの距離（画像左上からマーカまでの画素数）を算出し、距離が近い（画素数が少ない）方を「マーカ１」，距離が遠い（画素数が多い）方を「マーカ２」としてそれぞれ対応付ける。マーカの対応付けの方法は、形状が異なる場合には形状を利用してもよいし、他の解剖学的情報などを利用してもよい。また、抽出される特徴点は、このように必ずしも対象物と一体となっている必要はなく、対象物と実質的に一体となって動くものであってもよい。また、全てのマーカを特徴点位置取得部３２などの中央演算処理装置（ＣＰＵ）により自動的に抽出してもよいし、適切なマーカをユーザが入力部４１（図２を参照）により手動で指定してもよい。

次に、図５（図中では２つのマーカ）に示すように、特徴点表示位置決定部３３（図２を参照）は各マーカの位置（図５中の黒丸を参照）の平均を算出し、各マーカの表示位置（図５中の灰色の丸を参照）とする。つまり、各マーカの表示位置は、第１フレーム（開始フレーム）での表示位置は元のマーカの位置そのものであるが、第２フレームでの表示位置は第１フレームのマーカと第２フレームのマーカとの中点となり、第３フレームでの表示位置は第１フレームから第３フレームのマーカの平均で、凡そ第２フレームのマーカ位置付近となり、以後同様に、各マーカの位置の平均を表示位置として求めていく。

よって、各マーカの表示位置は、実際のマーカの動きに比して、図５中の灰色の丸に示すように徐々にゆっくりとなっていき、拍動による動きが１周期以上となったところで、その平均位置付近に収束する。ある程度動きが小さくなったところで、表示位置を更新する（すなわち表示位置を順次に求める）のを止めて、表示位置を固定してもよい。平均値の替わりに中央値を用いてもよく、特徴点の抽出ミスによる異常な座標（画素位置）が含まれていても、適切な位置を求めることができる。

次に、各特徴点（ここでは各マーカ）の位置が各表示位置に一致するように、図６に示すように、補正画像生成部３４（図２を参照）は元画像Ｐ_１０を位置合わせして得られた位置合わせ後のＸ線画像を補正画像Ｐ_２０としてリアルタイムで作成する。ステントは３次元の動きをしているにも関わらず、２次元の画像に投影されているので、ステントは画像上で平行移動や回転移動に加え、投影角度によりマーカの間隔が長短に変化し、あたかもステントの長さが変わったかのように写り込むことになる。このため、平行移動および回転移動に加え、この間隔を合わせるためにステントの軸方向に拡大・縮小も行い、各マーカの位置が重なるようにする。これにより、対象物は平均の位置・平均の方向・平均の大きさに最終的に常に固定される。

なお、位置合わせの対象となる画像については、元画像Ｐ_１０の替わりに、背景差分画像Ｐ_１５（図７を参照）を用いてもよい。具体的には、図７に示すように、補正画像生成部３４は、時系列のＸ線画像（元画像）Ｐ_１０に対して時間差分を行い、当該時間差分により背景差分画像Ｐ_１５を順次に生成する減算器３４ａをさらに備える。そして、補正画像生成部３４は、当該背景差分画像Ｐ_１５を位置合わせして得られた位置合わせ後の背景差分画像を補正画像Ｐ_２０として、時系列の当該補正画像Ｐ_２０を順次に生成する。減算器３４ａは、画像メモリ部４３に接続されている。なお、画像メモリ部４３と減算器３４ａとの間に遅延回路（図示省略）を設けて、過去フレームの元画像Ｐ_１０を遅延回路にて遅延させてもよい。減算器３４ａはオペアンプや抵抗で構成されている。減算器３４ａは、この発明における背景差分画像生成手段に相当する。

減算器３４ａは、現在フレームの元画像Ｐ_１０と過去フレームの元画像Ｐ_１０との差分、すなわち元画像Ｐ_１０に対して時間差分を行うことにより、背景の動いていない部分を消去することができる。なお、差分については、過去の複数フレームにわたって得られた画像の平均を過去フレームの元画像Ｐ_１０として用いて差分を行うようにしてもよい。複数フレームの画像の平均を過去フレームの元画像Ｐ_１０として用いて差分を行う場合には、統計ノイズを低減させることができるという効果をも奏する。また、現在フレームの元画像Ｐ_１０よりも１フレーム前の直近のフレームを過去フレームの元画像Ｐ_１０として用いて差分を行うのが好ましい。平均や単一を問わずに、直近のフレームを過去フレームの元画像Ｐ_１０として用いて差分を行うことで、Ｘ線の曝射レートより動きの遅い呼吸による動きなどを差分によって排除することができる。

また、位置合わせ後の補正画像Ｐ_２０に対して時間積分を行ってもよい。具体的には、図８に示すように、補正画像生成部３４は、時系列の補正画像Ｐ_２０に対して時間積分を行い、当該時間積分により時間積分補正画像Ｐ_２５を順次に生成する積分器３４ｂをさらに備える。そして、表示制御部３５は、当該時間積分補正画像Ｐ_２５を順次に表示するように制御する。このようにして、当該時間積分補正画像Ｐ_２５がモニタ４４（図２を参照）に表示されることになる。なお、時間積分補正画像Ｐ_２５を画像メモリ部４３に一旦記憶してから、モニタ４４に表示するように制御してもよい。積分器３４ｂはオペアンプや抵抗やコンデンサ（静電容量）で構成されている。また、位置合わせ後の補正画像Ｐ_２０に対して過去フレームの補正画像Ｐ_２０に関するテンポラルフィルタまたはリカーシブフィルタ（再帰的演算）をかけてもよい。積分器３４ｂは、この発明における時間積分補正画像手段に相当する。

最後に、時系列の補正画像Ｐ_２０（図８の時間積分の場合には時間積分補正画像Ｐ_２５）をモニタ４４にリアルタイムに表示するように表示制御部３５は制御する。ここでは、透視のようなリアルタイム表示について説明したが、動画再生の場合も、各画像を画像メモリ４３に書き込んで記憶してから再生時に読み出すのを除けば、リアルタイム表示と同様なので、動画再生の具体的な説明を省略する。

上述の本実施例１に係るＸ線装置によれば、時系列（複数フレーム）の特徴点（ここではマーカ）の位置に基づいて、当該フレームの特徴点（マーカ）の各々の表示位置を順次に決定するので、動く対象物（血管）を適切な位置・方向・大きさに設定して表示することができる。また、複数の特徴点（マーカ）を抽出することで対象物（例えば血管）の方向および大きさの情報も保持され、対象物（血管）の近位・遠位の区別やデバイス（例えばステント）の長さが画像から直感的にわかるという効果をも奏する。また、複数の特徴点（マーカ）の位置および複数の表示位置を用いて位置合わせを行うので、最終的に表示される補正画像自身も正確な位置・方向に設定することができる。
また、本実施例１において、特徴点（マーカ）は、順次に生成された各画像のそれぞれについて、複数抽出してもよい。もちろん、特徴点（マーカ）は、単数抽出してもよい。

本実施例１において、時系列の各特徴点（各マーカ）の位置に基づいて所定の位置を算出し、算出された当該所定の位置を複数の特徴点（マーカ）の各々の表示すべき位置として順次に決定するのが好ましい。このような算出により特徴点（マーカ）の表示位置を適切に自動的に決定することができる。特に、時系列の各特徴点（各マーカ）の位置を平均する場合には、図５でも述べたように表示位置の動きが徐々にゆっくりとなり、最終的に動き（例えば拍動）による各特徴点（各マーカ）の平均の位置に収束する。よって、最終的に動く対象物（血管）を平均の位置・平均の方向・平均の大きさに固定して表示することができる。また、そこに至るまでの過程も、徐々にゆっくりと自然に切り替わり、不自然さを感じさせない。また、時系列の各特徴点（各マーカ）の位置の中央値を用いれば、特徴点（マーカ）の抽出ミスのフレームがあった場合でも頑健である。

また、時系列の各特徴点（各マーカ）の位置を平均する場合には、開始フレームから所定の位置に固定して、その点を中心とした特徴点（マーカ）の位置の回転および大きさの変化が徐々にゆっくりとなり、上述したように最終的に対象物（血管）を平均の方向・平均の大きさに固定して表示することができる。対象物（血管）の画面上の位置に関わらず、適当な位置に表示することができる。また、時系列の各特徴点（各マーカ）の位置を平均する場合や時系列の各特徴点（各マーカ）の位置の中央値を用いる場合には、特徴点（マーカ）の各々の表示位置を複数の特徴点（マーカ）の位置の平均または中央値とすることで、最終的に対象物（血管）の適切な位置を表示（画面）の中心に設定することができる。

また、本実施例１において、図７でも述べたように、補正画像生成手段（本実施例１では補正画像生成部３４）は、時系列の放射線画像（各実施例では元画像Ｐ_１０）に対して時間差分を行い、当該時間差分により背景差分画像を順次に生成する背景差分画像生成手段（本実施例１では減算器３４ａ）をさらに備え、補正画像生成手段（補正画像生成部３４）は、当該背景差分画像を位置合わせして得られた位置合わせ後の背景差分画像を補正画像として、時系列の当該補正画像を順次に生成するのが好ましい。すなわち、対象物（血管）の位置合わせ前に時間差分による背景差分を予め行うことで、元画像の替わりに動きの少ない背景を除去した背景差分画像を表示することができる。背景が予め消えている背景差分画像を表示することで、位置合わせされない背景が動くことによる関心領域の視認性の低下や不快感が発生しない。

また、本実施例１において、図８でも述べたように、補正画像生成手段（補正画像生成部３４）は、時系列の補正画像に対して時間積分を行い、当該時間積分により時間積分補正画像を順次に生成する時間積分補正画像手段（本実施例１では積分器３４ｂ）をさらに備え、表示制御手段（本実施例１では表示制御部３５）は、当該時間積分補正画像を順次に表示するように制御するのが好ましい。すなわち、対象物（血管）の位置合わせ後に時間積分を行うことで、ノイズを削減し、低コントラストで微細な対象物（血管）の視認を向上させることができる。位置合わせされない背景の時間積分を行うことで、位置合わせされない背景が動くことによる関心領域の視認性の低下や不快感を低減させることができる。

次に、図面を参照してこの発明の実施例２を説明する。図９は、実施例２に係るＸ線装置における画像処理系のブロック図である。上述した実施例１と共通する構成については、同じ符号を付して、その説明を省略する。

図９に示すように、本実施例２の画像処理系３は、上述した実施例１と同様のＸ線画像生成部３１と特徴点位置取得部３２と補正画像生成部３４と表示制御部３５とを備えている。上述した実施例１では特徴点表示位置決定部３３（図２を参照）を画像処理系３は備えていたが、本実施例２では、図９に示すように、順次に抽出された同一フレーム毎の複数の特徴点の位置に基づいて対象物の位置を順次に決定し、時系列の対象物の位置を順次に取得する対象物位置取得部５１と、順次に抽出された同一フレーム毎の複数の特徴点の位置に基づいて対象物の方向を順次に決定し、時系列の対象物の方向を順次に取得する対象物方向取得部５２と、順次に取得された時系列の対象物の位置に基づいて、表示すべき対象物の表示位置を順次に決定する対象物表示位置決定部５３と、順次に取得された時系列の対象物の方向に基づいて、表示すべき対象物の表示方向を順次に決定する対象物表示方向決定部５４とを備えている。

本実施例２でも、Ｘ線画像生成部３１は、この発明における放射線画像生成手段に相当し、特徴点位置取得部３２および入力部４１は、この発明における特徴点位置取得手段に相当し、補正画像生成部３４は、この発明における補正画像生成手段に相当し、表示制御部３５は、この発明における表示制御手段に相当する。また、本実施例２では、対象物位置取得部５１は、この発明における対象物位置取得手段に相当し、対象物方向取得部５２は、この発明における対象物方向取得手段に相当し、対象物表示位置決定部５３は、この発明における対象物表示位置決定手段に相当し、対象物表示方向決定部５４は、この発明における対象物表示方向決定手段に相当する。

その他に、画像処理系３は、上述した実施例１と同様の入力部４１とコントローラ４２と画像メモリ部４３とモニタ４４とを備えている。また、コントローラ４２と同様に、対象物位置取得部５１や対象物方向取得部５２や対象物表示位置決定部５３や対象物表示方向決定部５４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。なお、これらの対象物位置取得部５１や対象物方向取得部５２や対象物表示位置決定部５３や対象物表示方向決定部５４についてもＧＰＵで構成してもよい。

上述した実施例１と同様に、Ｘ線画像生成部３１は、被検体Ｍ（図１を参照）に向けてＸ線を照射して、当該被検体Ｍを透過したＸ線を（ＦＰＤ２５が）検出するＸ線撮影によって、時系列のＸ線画像（元画像）Ｐ_１０（図３を参照）を順次に生成する。順次に生成されたＸ線画像（元画像）Ｐ_１０を画像メモリ部４３に送り込んで書き込んで記憶する。特徴点の位置を抽出して取得する，あるいは位置合わせするために、画像メモリ部４３に記憶されたＸ線画像（元画像）Ｐ_１０を読み出して、特徴点位置取得部３２および補正画像生成部３４に送り込む。

上述した実施例１と同様に、特徴点位置取得部３２は、順次に生成されたＸ線画像（元画像）Ｐ_１０に基づいて所定の対象物が有する複数の特徴点の位置を順次に抽出し、時系列の複数の特徴点の位置を順次に取得する。本実施例２では、順次に抽出された複数の特徴点を、対象物位置取得部５１および対象物方向取得部５２に送り込む。

対象物位置取得部５１は、順次に抽出された同一フレーム毎の複数の特徴点の位置に基づいて対象物の位置を順次に決定し、時系列の対象物の位置を順次に取得する。本実施例２では、対象物位置取得部５１は、同一フレーム毎の複数の特徴点の位置に基づいて所定の位置を算出し、算出された当該所定の位置を対象物の位置として順次に決定する。具体的な算出については特に限定されないが、同一フレーム毎の複数の特徴点の平均値または中央値を、対象物の位置として順次に決定する。算出によって得られた対象物（例えばステント）の位置については、図１０で後述する。対象物の位置を、対象物表示位置決定部５３および補正画像生成部３４に送り込む。

対象物方向取得部５２は、順次に抽出された同一フレーム毎の複数の特徴点の位置に基づいて対象物の方向を順次に決定し、時系列の対象物の方向を順次に取得する。本実施例２では、同一フレーム毎の複数の特徴点に対する回帰直線の方向に基づいて所定の方向を算出し、算出された当該所定の方向を対象物の方向として順次に決定する。算出によって得られた対象物（ステント）の方向（角度）についても、図１０で後述する。対象物の方向を、対象物表示方向決定部５４および補正画像生成部３４に送り込む。

対象物表示位置決定部５３は、順次に取得された時系列の対象物の位置に基づいて、表示すべき対象物の表示位置を順次に決定する。本実施例２では、順次に取得された時系列の対象物の位置に基づいて所定の位置を算出し、算出された当該所定の位置を対象物の表示位置として順次に決定する。具体的な算出については特に限定されないが、時系列の対象物の位置の平均値または中央値を、対象物の表示位置として順次に決定する。この他にも、上述した実施例１と同様に、例えば最頻値を対象物の表示位置として順次に決定してもよい。対象物の位置（マーカの中点）および上述した算出によって得られた表示位置の具体的な動きについては、図１１で後述する。表示位置を補正画像生成部３４に送り込む。

対象物表示方向決定部５４は、順次に取得された時系列の対象物の方向に基づいて、表示すべき対象物の表示方向を順次に決定する。本実施例２では、順次に取得された時系列の対象物の方向に基づいて所定の方向を算出し、算出された当該所定の方向を対象物の表示方向として順次に決定する。具体的な算出については特に限定されないが、時系列の対象物の角度の平均値または中央値を、対象物の表示方向として順次に決定する。この他にも、本実施例２の対象物表示位置決定部５３と同様に、例えば最頻値を対象物の表示方向として順次に決定してもよい。対象物の位置（マーカの中点）および上述した算出によって得られた表示方向については、図１１で後述する。表示方向を補正画像生成部３４に送り込む。

補正画像生成部３４は、対象物の位置が対象物の表示位置に一致し、かつ、対象物の方向が対象物の表示方向に一致するように、Ｘ線画像（元画像）Ｐ_１０を位置合わせして得られた位置合わせ後のＸ線画像を補正画像Ｐ_２０（図６を参照）として、時系列の当該補正画像Ｐ_２０を順次に生成する。順次に生成された補正画像Ｐ_２０を画像メモリ部４３に送り込んで書き込んで記憶する。モニタ４４に時系列の各補正画像Ｐ_２０を逐次に表示するために、画像メモリ部４３に記憶された補正画像Ｐ_２０を読み出して、モニタ４４に送り込む。

上述した実施例１と同様に、表示制御部３５は、モニタ４４に補正画像Ｐ_２０を順次に表示するように制御することで、時系列の補正画像Ｐ_２０が動画としてモニタ４４に表示されることになる。

次に、一連の撮影および画像処理について、上述した実施例１での図１，図３および図６〜図８と、本実施例２の図９とともに、図１０および図１１を参照して説明する。図１０は、ステントの位置および角度の模式図であり、図１１は、実施例２に係るマーカの中点および表示位置の動きの模式図である。なお、表示方向については、最終結果のみを図１１で図示する。

上述した実施例１と同様に、先ず、図１に示すＣアーム２３を備えたＣＶＳ装置で、患者である被検体Ｍ（図１を参照）を動画撮影する。ＦＰＤ２５（図１および図９を参照）の検出面に投影されたＸ線画像（元画像）Ｐ_１０（図３を参照）をＸ線画像生成部３１（図９を参照）が生成して、当該元画像Ｐ_１０は、経皮的冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）で得られたPTCA画像となり、図３に示すような画像となる。

上述した実施例１と同様に、元画像Ｐ_１０中の各バルーンマーカの位置を特徴点の位置として、例示した特許文献で開示された公知の手法等により特徴点位置取得部３２（図９を参照）がリアルタイムに抽出する。

そして、図１０に示すように、２つのマーカｍの位置の平均を対象物位置取得部５１（図９を参照）が算出する。図１０では、マーカｍの数が２つであるので、２つのマーカｍの位置の平均は、２つのマーカｍの位置の中点Ｃとなる。この中点ＣがステントＳを代表する位置に相当する。もちろん、マーカの数は３つ以上であってもよく、対象物位置取得部５１は複数（３つ以上）のマーカの位置（すなわち特徴点の位置）の平均値を算出してもよい。

一方、図１０に示すように、２つのマーカｍに対する回帰直線の角度αを対象物方向取得部５２（図９を参照）が算出する。図１０では、マーカｍの数が２つであるので、２つのマーカｍに対する回帰直線は、２つのマーカｍを結ぶ直線となる。この直線の角度αがステントの方向に相当する。もちろん、マーカの数は３つ以上であってもよく、対象物方向取得部５２は複数（３つ以上）のマーカ（すなわち特徴点）に対する回帰直線を求めればよい。３つ以上の特徴点に対する回帰直線を求める場合には、最小二乗法などの公知の手法を用いればよい。

また、図１０では、角度αは、水平方向の画素ラインと２つのマーカｍを結ぶ直線とがなす角度であったが、垂直方向の画素ラインと２つのマーカｍを結ぶ直線とがなす角度を、直線の角度としてもよい。また、対象物方向取得部５２により得られる対象物（すなわちステント）の方向は、図１０のような直線の角度に限定されず、２つのマーカｍのうち一方の座標を基準とした他方の座標に関するベクトルであってもよい。

対象物位置取得部５１や対象物方向取得部５２で得られたフレーム毎の中点Ｃおよび角度αを時系列の情報としてＲＡＭなどの記憶媒体に書き込んで記憶する。上述した実施例１でも述べたように、この際、各フレームの２つのマーカを対応付けて互いに区別する必要がある。

そこで、上述した実施例１でも述べたように、通常、画面左上が冠動脈近位部で、画面右下が冠動脈遠位部であることを利用し、画像左上を基準として、そこからマーカまでの距離を算出し、距離が近い方を「マーカ１」，距離が遠い方を「マーカ２」としてそれぞれ対応付ける。本実施例２においても、適切なマーカをユーザが入力部４１（図２を参照）により手動で指定してもよい。

次に、図１１（図中では２つのマーカ）に示すように、対象物表示位置決定部５３（図９を参照）は時系列の中点Ｃの位置（図１１中の黒丸を参照）の平均を算出し、ステントの表示位置（図１１中の灰色の丸を参照）とする。また、対象物表示角度決定部５４（図９を参照）は時系列の角度の平均を算出し、ステントの表示方向とする。

よって、ステントの表示位置および表示方向の動きは、実際のステントの動きに比して、図１１中の灰色の丸に示すように徐々にゆっくりとなっていき、拍動による動きが１周期以上となったところで、その平均位置・平均方向付近に収束する。ある程度動きが小さくなったところで、表示位置および表示方向を更新する（すなわち表示位置・表示方向を順次に求める）のを止めて、表示位置および表示方向を固定してもよい。平均値の替わりに中央値を用いてもよく、特徴点の抽出ミスによる異常な座標（画素位置）が含まれていても、適切な位置および方向を求めることができる。

次に、マーカの中点が表示位置に一致し、かつ、ステントの方向が表示方向に一致するように、補正画像生成部３４（図９を参照）は元画像Ｐ_１０を位置合わせして得られた位置合わせ後のＸ線画像を補正画像Ｐ_２０（図６を参照）としてリアルタイムで作成する。なお、上述した実施例１と異なり、ステントの大きさは元画像Ｐ_１０から変更されず、平行移動および回転移動のみである。このために、元画像Ｐ_１０は変形されることはない。

本実施例２においても、上述した実施例１と同様に、位置合わせの対象となる画像については、元画像Ｐ_１０の替わりに、背景差分画像Ｐ_１５（図７を参照）を用いてもよい。背景差分画像Ｐ_１５については、上述した実施例１と同じであるので、その説明を省略する。

また、本実施例２においても、上述した実施例１と同様に、位置合わせ後の補正画像Ｐ_２０に対して時間積分を行ってもよい。時間積分によって得られた時間積分補正画像Ｐ_２５（図８を参照）を順次に表示する。時間積分補正画像Ｐ_２５については、上述した実施例１と同じであるので、その説明を省略する。

最後に、時系列の補正画像Ｐ_２０（図８の時間積分の場合には時間積分補正画像Ｐ_２５）をモニタ４４にリアルタイムに表示するように表示制御部３５は制御する。

上述の本実施例２に係るＸ線装置によれば、時系列（複数フレーム）の特徴点（ここではマーカ）の位置・方向に基づいて、当該フレームの対象物（例えばステント）の各々の表示位置・表示方向を順次に決定するので、動く対象物（ステント）を適切な位置・方向に設定して表示することができる。また、複数の特徴点（マーカ）に基づく対象物（ステント）の方向が考慮されて対象物（ステント）の方向を表示するので、方向が変わっても対象物（ステント）自身を変形させることがなく対象物（ステント）の形状が不自然になることがない。また、上述した実施例１と同様に、複数の特徴点（マーカ）を抽出することで対象物（ステント）の方向および大きさの情報も保持され、対象物（例えば血管）の近位・遠位の区別やデバイス（例えばステント）の長さが画像から直感的にわかるという効果をも奏する。また、対象物の位置および方向（ここではマーカの中点およびステントの方向）を用いて位置合わせを行うので、最終的に表示される補正画像自身も正確な位置・方向に設定することができる。
まとめと、上述した実施例１および本実施例２の位置合わせは以下の観点で異なる。実施例１では、移動，回転，（等方または非等方）拡大縮小または変形をする。デバイス（例えばステント）は、平均の位置・角度・大きさ（形状）に収束する。大きさも平均することができる反面、非等方的な拡大縮小や変形は、画像を不自然にしかねない。また、計算コストも大きい。本実施例２では、移動，回転をする。デバイス（例えばステント）は、平均の位置・角度に収束する。大きさを平均することができないが、変形を伴わないので、画像が不自然にならない。また、実際には大きさの変化は小さく、さほど問題にならない。また、計算コストは小さい。

対象物（ステント）の表示位置や表示方向を決定する前段階として、本実施例２では対象物（ステント）の表示位置や表示方向の基となる対象物の位置や方向を上述した算出で決定している。すなわち、複数の特徴点（マーカ）の位置に基づいて所定の位置を算出し、算出された当該所定の位置を対象物（ステント）の位置として順次に取得し、複数の特徴点（マーカ）に対する回帰直線の方向に基づいて所定の方向を算出し、算出された当該所定の方向を対象物（ステント）の方向として順次に取得する。例えば、図１０に示すように、２つのマーカｍの中点を対象物の位置として求め、２つのマーカｍを結ぶ直線の角度αをステントＳの方向、すなわち対象物の方向として求めている。このような算出により対象物の位置・方向を適切に自動的に（本実施例２ではマーカの中点・ステントの方向として）決定することができる。

また、本実施例２において、順次に取得された時系列の対象物の位置・方向（マーカの中点・ステントの方向）に基づいて所定の位置・方向を算出し、算出された当該所定の位置・方向を対象物（ステント）の表示位置・表示方向として順次に決定するのが好ましい。このような算出により対象物（ステント）の表示位置・表示方向を適切に自動的に決定することができる。特に、対象物（ステント）の位置・方向を平均する場合には、図１１でも述べたように表示位置・表示方向の動きが徐々にゆっくりとなり、最終的に動き（例えば拍動）による対象物の位置・方向（マーカの中点・ステントの方向）の動きの平均に収束する。よって、最終的に動く対象物（ステント）を平均の位置・平均の方向に固定して表示することができる。また、そこに至るまでの過程も、徐々にゆっくりと自然に切り替わり、不自然さを感じさせない。また、時系列の対象物の位置・方向（マーカの中点・ステントの方向）の中央値を用いれば、特徴点の抽出ミスのフレームがあった場合でも頑健である。

また、時系列の対象物の位置・方向（マーカの中点・ステントの方向）を平均する場合や対象物の位置・方向（マーカの中点・ステントの方向）の中央値を用いる場合には、対象物の表示位置・表示方向を時系列の対象物の位置・方向（マーカの中点・ステントの方向）の平均または中央値とすることで、対象物（ステント）の適切な位置を表示（画面）の中心に設定し、対象物（ステント）を適切な方向に設定することができる。

また、上述した実施例１と同様に本実施例２においても、図７でも述べたように、背景差分画像を位置合わせして得られた位置合わせ後の背景差分画像を補正画像として、時系列の当該補正画像を順次に生成するのが好ましい。すなわち、位置合わせ前に時間差分による背景差分を予め行うことで、元画像の替わりに動きの少ない背景を除去した背景差分画像を表示することができる。背景が予め消えている背景差分画像を表示することで、位置合わせされない背景が動くことによる関心領域の視認性の低下や不快感が発生しない。

また、上述した実施例１と同様に本実施例２においても、図８でも述べたように、時系列の補正画像に対して時間積分を行い、当該時間積分により時間積分補正画像を順次に生成して表示するのが好ましい。すなわち、位置合わせ後に時間積分を行うことで、ノイズを削減し、低コントラストで微細な対象物（ステント）の視認を向上させることができる。位置合わせされない背景の時間積分を行うことで、位置合わせされない背景が動くことによる関心領域の視認性の低下や不快感を低減させることができる。

この発明は、上記実施形態に限られることはなく、下記のように変形実施することができる。

（１）上述した各実施例では、放射線として、Ｘ線を例に採って説明したが、Ｘ線以外の放射線（例えばラジオ波、γ線など）に適用してもよい。例えば、核医学診断および血管造影技術を組み合わせたインターベンション治療にも適用可能である。

（２）上述した各実施例では、放射線装置（各実施例ではＸ線装置）は、被検体を人体とした医療用装置であったが、被検体を実装基板とした非破壊検査装置に例示されるように工業用装置に適用してもよい。特に、動的な対象物を有した被検体を撮影する場合に有用である。

（３）上述した各実施例では、経皮的冠動脈形成術（ＰＴＣＡ）を例に採って説明したが、PTCA以外のインターベンション治療などのインターベンション放射線医学(IVR: intervention radiology)全般にも適用可能である。例えば、PTCA以外のIVR全般では、カテーテル大動脈弁置換術（ＴＡＶＲ）にも適用可能である。TAVRの場合、対象物である人工弁に対する特徴点として、人工弁の金属フレームを用いることで、人工弁を固定して表示することができる。これにより、人工弁留置の際の位置決めが容易になる。逆に、大動脈弁の石灰化病変を特徴点としてもよく、この場合には留置先である大動脈弁の方が固定されて表示されることになる。

（４）また、対象物に対応する適当な特徴点がない場合には、対象物と実質的に一体となって動く部位に、対象物とは別のマーカを挿入してもよい。例えば、図１２に示すように、人工弁の近傍に挿入されるピックテールカテーテルＰＣのマーカｍなどが考えられる。このような場合、マーカ付近を拡大して表示するのではなく、図１２に示すように、例えば画面中央などの人工弁や大動脈弁が存在すると推定される領域（図中の点線を参照）を拡大して表示してもよい。もちろん、術者などのユーザが拡大表示したい位置を指定してもよい。

（５）上述した実施例１では、時系列の各特徴点の位置に基づいて所定の位置（実施例１では平均値または中央値）を算出することで、特徴点の表示位置を自動的に決定し、実施例２では、時系列の対象物の位置（中点）・方向（角度）に基づいて所定の位置を算出することで、対象物の表示位置・表示方向を自動的に決定したが、必ずしも特徴点・対象物の表示位置や表示方向を自動的に決定する必要はない。例えば、実施例１において時系列の各特徴点の位置を表示して、表示結果から術者などのユーザが特徴点の表示位置を手動で決定してもよいし、実施例２において時系列の対象物の位置（中点）・方向（角度）を表示して、表示結果から術者などのユーザが対象物の表示位置・表示方向を手動で決定してもよい。

（６）上述した実施例２では、複数の特徴点の位置に基づいて所定の位置（実施例２では中点）を算出することで、対象物の位置（中点）を自動的に決定し、複数の特徴点に対する回帰直線の方向に基づいて所定の方向（実施例２では角度）を自動的に決定したが、必ずしも対象物の位置や方向を自動的に決定する必要はない。例えば、複数の特徴点の位置を一旦表示して、表示結果から術者などのユーザが対象物の位置・方向を手動で決定してもよい。

（７）表示制御手段（各実施例では表示制御部３５）は、補正画像の所定の領域を拡大して順次に表示してもよい。補正画像の所定の領域を拡大して順次に表示することで、対象物をより詳細に観察することができる。特徴点が対象物と一体となっている場合には、対象物の位置がわかっているので、対象物周辺を拡大表示することができる。特徴点が対象物と離れている場合には、特徴点に対する対象物の相対位置から対象物が存在すると推定される位置を拡大して表示することができる。または、術者などのユーザが表示領域を指定し、所望の位置を拡大して表示することができる。

（８）上述した実施例１において、表示制御手段（実施例１では表示制御部３５）は、補正画像における対象物の位置が画面の中心に常に固定されるように当該補正画像を表示してもよい。例えば、実施例２のように２つのマーカの位置の中点を求め、ステントを代表する位置とする。このステント位置に対する各マーカの表示位置を保ったまま、図１３に示すようにステント位置を画面の中心に固定する。以下、同様に位置合わせをして、補正画像をリアルタイム表示する（図中のｔは時間軸、図中の表示画像Ｐ_３０を参照）。この場合、ステントの位置が画面の中心から移動せずに常に固定され、回転または拡大・縮小成分の動きのみとなる。それらの動きも、図５や図１１でも述べたように最終的には平均されて固定される。ステントが常に中心にあるので、拡大して表示してもよい。また、元画像と並べて同時に表示してもよい。

（９）上述した実施例２において、表示制御手段（実施例２では表示制御部３５）は、図１４に示すように、２つのマーカの位置の中点を、ステントを代表する位置として画面右側に固定し、ステントの方向を縦に固定して表示してもよい（図中のｔは時間軸）。この場合、ステントは画面右側で移動も回転もせずに固定され、拡大・縮小成分の動きのみとなる。実際には、投影角度が大きく変わることは少なく、ほぼ完全に固定されるとみなせる。ステントが常に右側にあるので、拡大して表示してもよい。また、元画像と並べて同時に表示してもよい（図中の元画像Ｐ_１０，切り出された補正画像Ｐ_２０を参照）。

（１０）上述した実施例１では、特徴点表示位置決定手段（実施例１では特徴点表示位置決定部３３）は、特徴点の各々の表示位置を順次に決定する際には、図５に示すように各々の表示位置は互いに独立して求められたが、上述した実施例２のように複数の特徴点の位置に基づいて対象物の位置（図１０のようにステントＳを代表する位置である中点Ｃ）を決定した後に、当該対象物の位置に対する相対的な複数の特徴点の位置を保ったまま、対象物の各々の表示位置を順次に決定してもよい。具体的には、図１５に示すように、特徴点表示位置決定部３３は、複数の特徴点の位置に基づいて対象物の位置を順次に決定し、決定された当該対象物の位置を順次に取得する対象物位置取得部３３ａをさらに備える。特徴点表示位置決定部３３は、対象物の位置に対する相対的な複数の特徴点の位置を保ったまま対象物の位置が所定の位置になるように、複数の特徴点の各々の表示すべき位置を、複数の特徴点の各々の表示位置として順次に決定する。コントローラ４２と同様に対象物位置取得部３３ａは中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成されている。この場合には、対象物の長さや大きさを保った状態で、動く対象物を適切な位置・方向に設定して表示することができる。対象物位置取得部３３ａは、この発明における対象物位置取得手段に相当する。

（１１）特に、対象物位置取得部３３ａを中央演算処理装置（ＣＰＵ）などで構成することで、複数の特徴点の位置に基づいて所定の位置（例えば平均値や中央値）を算出し、算出された当該所定の位置を対象物の位置として順次に取得するのが好ましい。このような算出により対象物の表示位置を適切に自動的に決定することができる。もちろん、複数の特徴点の位置を一旦表示して、表示結果から術者などのユーザが対象物の位置を手動で決定してもよい。

３１ … Ｘ線画像生成部
３２ … 特徴点位置取得部
３３ … 特徴点表示位置決定部
３３ａ … 対象物位置取得部
３４ … 補正画像生成部
３４ａ … 減算器
３４ｂ … 積分器
３５ … 表示制御部
４１ … 入力部
５１ … 対象物位置取得部
５２ … 対象物方向取得部
５３ … 対象物表示位置決定部
５４ … 対象物表示方向決定部
Ｐ_１０ … Ｘ線画像（元画像）
Ｐ_１５ … 背景差分画像
Ｐ_２０ … 補正画像
Ｐ_２５ … 時間積分補正画像
Ｍ … 被検体

Claims (10)

1. 検出された放射線に基づいて複数の放射線画像を取得する放射線装置であって、
   被検体に向けて放射線を照射して、当該被検体を透過した放射線を検出する放射線撮影によって、時系列の前記放射線画像を順次に生成する放射線画像生成手段と、
   順次に生成された当該放射線画像のそれぞれについて、所定の対象物が有する特徴点の位置を取得する特徴点位置取得手段と、
   順次に生成された前記特徴点が形成する軌跡の範囲内における所定の点を表示すべき位置として決定する特徴点表示位置決定手段と、
   前記特徴点の位置が表示位置に一致するように、前記放射線画像を位置合わせして得られた位置合わせ後の放射線画像を補正画像として、時系列の当該補正画像を順次に生成する補正画像生成手段と、
   前記補正画像を順次に表示するように制御する表示制御手段と
   を備えることを特徴とする放射線装置。
2. 請求項１に記載の放射線装置において、
   前記特徴点は、前記順次に生成された各放射線画像のそれぞれについて、複数抽出することを特徴とする放射線装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の放射線装置において、
   前記特徴点表示位置決定手段は、時系列の前記各特徴点の位置に基づいて所定の位置を算出し、算出された当該所定の位置を前記複数の特徴点の各々の表示すべき位置として順次に決定することを特徴とする放射線装置。
4. 請求項１に記載の放射線装置において、
   前記特徴点表示位置決定手段は、
   前記複数の特徴点の位置の平均値を順次に決定し、決定された当該平均値を順次に取得する対象物位置取得手段をさらに備え、
   前記特徴点表示位置決定手段は、前記平均値に対する相対的な前記複数の特徴点の位置を保ったまま前記平均値が所定の位置になるように、前記複数の特徴点の各々の表示すべき位置を、前記複数の特徴点の各々の表示位置として順次に決定することを特徴とする放射線装置。
5. 検出された放射線に基づいて複数の放射線画像を取得する放射線装置であって、
   被検体に向けて放射線を照射して、当該被検体を透過した放射線を検出する放射線撮影によって、時系列の前記放射線画像を順次に生成する放射線画像生成手段と、
   順次に生成された当該放射線画像に基づいて所定の対象物が有する複数の特徴点の位置を順次に抽出し、時系列の前記複数の特徴点の位置を順次に取得する特徴点位置取得手段と、
   順次に抽出された同一フレーム毎の前記複数の特徴点の位置の平均値を順次に決定し、時系列の前記平均値を順次に取得する対象物位置取得手段と、
   順次に抽出された同一フレーム毎の前記複数の特徴点の位置に基づいて前記対象物の方向を順次に決定し、時系列の前記対象物の方向を順次に取得する対象物方向取得手段と、
   順次に取得された時系列の前記対象物が形成する軌跡の範囲内における所定の点を、表示すべき前記対象物の表示位置として順次に決定する対象物表示位置決定手段と、
   順次に取得された時系列の前記対象物の方向に基づいて、表示すべき前記対象物の表示方向を順次に決定する対象物表示方向決定手段と、
   前記平均値が前記対象物の表示位置に一致し、かつ、前記対象物の方向が前記対象物の表示方向に一致するように、前記放射線画像を位置合わせして得られた位置合わせ後の放射線画像を補正画像として、時系列の当該補正画像を順次に生成する補正画像生成手段と、
   前記補正画像を順次に表示するように制御する表示制御手段と
   を備えることを特徴とする放射線装置。
6. 請求項５に記載の放射線装置において、
   前記対象物方向取得手段は、前記複数の特徴点に対する回帰直線の方向に基づいて所定の方向を算出し、算出された当該所定の方向を前記対象物の方向として順次に取得することを特徴とする放射線装置。
7. 請求項５または請求項６に記載の放射線装置において、
   前記対象物表示位置決定手段は、順次に取得された時系列の前記平均値に基づいて、所定の位置を算出し、算出された当該所定の位置を前記対象物の表示位置として順次に決定し、
   前記対象物表示方向決定手段は、順次に取得された時系列の前記対象物の方向に基づいて、所定の方向を算出し、算出された当該所定の方向を前記対象物の表示方向として順次に決定することを特徴とする放射線装置。
8. 請求項１から請求項７のいずれかに記載の放射線装置において、
   前記表示制御手段は、前記補正画像の所定の領域を拡大して順次に表示することを特徴とする放射線装置。
9. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の放射線装置において、
   前記補正画像生成手段は、時系列の前記放射線画像に対して時間差分を行い、当該時間差分により背景差分画像を順次に生成する背景差分画像生成手段をさらに備え、
   前記補正画像生成手段は、当該背景差分画像を位置合わせして得られた位置合わせ後の背景差分画像を前記補正画像として、時系列の当該補正画像を順次に生成することを特徴とする放射線装置。
10. 請求項１から請求項９のいずれかに記載の放射線装置において、
    前記補正画像生成手段は、時系列の前記補正画像に対して時間積分を行い、当該時間積分により時間積分補正画像を順次に生成する時間積分補正画像手段をさらに備え、
    前記表示制御手段は、当該時間積分補正画像を順次に表示するように制御することを特徴とする放射線装置。

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