醫(yī)療用x射線裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明的醫(yī)療用X射線裝置的一例用作進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查的C臂透視攝影裝置。首先通過錐束CT攝影(CBCT攝影)來獲取三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))。在內(nèi)窺鏡檢查(透視)中制作立體圖像(透視右圖像、透視左圖像)，分別制作基于在該立體圖像的各個(gè)投影方向上的三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))的立體觀察圖像(CBCT右圖像、CBCT左圖像)。三維圖像(立體觀察圖像)和立體圖像同是X射線圖像，因此通過對(duì)這些圖像進(jìn)行重疊處理并實(shí)時(shí)地顯示在顯示部(14)中，能夠識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向。并且，通過根據(jù)實(shí)時(shí)的立體圖像檢測三維坐標(biāo)位置，能夠更易于識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向，高精度地進(jìn)行導(dǎo)向。
【專利說明】醫(yī)療用X射線裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于所檢測出的X射線實(shí)時(shí)地顯示透視圖像來進(jìn)行診斷和治療的醫(yī)療用X射線裝置，特別是涉及一種一邊將插入構(gòu)件插入到成為診斷和治療的對(duì)象的被檢體的體內(nèi)一邊進(jìn)行透視以用于診斷和治療的技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]作為插入構(gòu)件，存在用于內(nèi)窺鏡檢查等的支氣管內(nèi)窺鏡、用于整形外科手術(shù)、血管造影等的導(dǎo)管、引線、用于插入放射線治療計(jì)劃等所使用的射線源的施放器(射線源插入用施放器)、模擬射線源等。在內(nèi)窺鏡檢查中，將支氣管內(nèi)窺鏡、經(jīng)由支氣管內(nèi)窺鏡插入的生物體檢測(生物體檢查)用的鉗子等插入到被檢體的支氣管來進(jìn)行與支氣管有關(guān)的診斷。在血管造影中，將導(dǎo)管、引線插入到血管中直至目標(biāo)部位來進(jìn)行診斷或者治療。在放射線治療計(jì)劃中，將射線源插入用施放器和模擬射線源插入到治療部位來利用射線源進(jìn)行治療計(jì)劃。下面，采用內(nèi)窺鏡檢查作為例子來進(jìn)行說明。
[0003]期望在內(nèi)窺鏡檢查之前,利用在X射線CT (Computed Tomography:計(jì)算機(jī)斷層攝影)中得到的三維數(shù)據(jù)來制作支氣管的三維圖像(虛擬內(nèi)窺鏡圖像)。而且，在將支氣管內(nèi)窺鏡插入到被檢體的支氣管并使其行進(jìn)到規(guī)定的支氣管的診斷位置的過程中，制作從支氣管的內(nèi)腔看到的圖像(支氣管鏡圖像)，通過實(shí)時(shí)地顯示該圖像來進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查，并對(duì)支氣管內(nèi)窺鏡的前端進(jìn)行引導(dǎo)(即導(dǎo)向)。此時(shí)，重點(diǎn)是基于虛擬內(nèi)窺鏡圖像來決定實(shí)際的支氣管鏡的前端部分的位置。
[0004]以往，從虛擬內(nèi)窺鏡圖像選擇與當(dāng)前的支氣管鏡圖像類似的圖像(類似圖像)，參照該虛擬內(nèi)窺鏡圖像來確認(rèn)并決定支氣管鏡的前端部分的實(shí)際位置，由此識(shí)別該位置(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。另外，在專利文獻(xiàn)I中用電磁識(shí)別其位置。
[0005]另外，在針對(duì)末梢病變的支氣管鏡檢查中，支氣管內(nèi)窺鏡例如從右主支氣管進(jìn)入肺上葉(Upper lobe)，之后插入到末梢的細(xì)支氣管。另外，支氣管內(nèi)窺鏡的粗細(xì)例如是直徑5mm,末梢的細(xì)支氣管的粗細(xì)例如是直徑1_。因而,直徑5_的支氣管內(nèi)窺鏡不能插入到直徑Imm的細(xì)支氣管。另外，當(dāng)將粗支氣管內(nèi)窺鏡插入到細(xì)支氣管時(shí)，該內(nèi)窺鏡只能行進(jìn)到能夠插入的位置，因此根據(jù)從支氣管的內(nèi)腔看到的圖像(即支氣管鏡圖像)只能確認(rèn)直到可插入的位置為止的支氣管的內(nèi)腔，不能確認(rèn)到細(xì)支氣管的內(nèi)腔。
[0006]因此，將鉗子插入到位于支氣管內(nèi)窺鏡的前端的處置通道(鉗子通道)的開口部，利用在X射線CT中得到的虛擬內(nèi)窺鏡圖像來確認(rèn)鉗子的位置，并引導(dǎo)至病變(例如腫瘤)來提取組織等的樣本。此外，當(dāng)使用極細(xì)徑的支氣管鏡時(shí)，能夠插入到比較細(xì)的支氣管，此時(shí)如果存在促進(jìn)分支的方向的理解的虛擬內(nèi)窺鏡圖像則是有用的，但并不一定能夠插入到目標(biāo)的細(xì)支氣管。另外，在插入普通的粗細(xì)的支氣管鏡的情況下，即使某種程度上是粗支氣管級(jí)別，虛擬內(nèi)窺鏡圖像有時(shí)也成為參考。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2009-56239號(hào)公報(bào)


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的問題
[0009]然而，選擇上述類似圖像來識(shí)別位置的方法存在以下問題:人體的組織和構(gòu)造是柔軟的，因此是上述方法有難度。即，支氣管鏡圖像與通過X射線得到的類似圖像之間的顯示方式不同。支氣管鏡圖像是實(shí)時(shí)地顯示的圖像，因此例如呼吸時(shí)的人體的組織和構(gòu)造運(yùn)動(dòng)時(shí)的每個(gè)相位的支氣管鏡圖像每次都顯示。另一方面，類似圖像不是實(shí)時(shí)地顯示的圖像，因此僅顯示某個(gè)相位的圖像。因而，難以使兩個(gè)圖像之間一致，選擇類似圖像來識(shí)別位置的方法有難度。另外，關(guān)于在內(nèi)窺鏡圖像中透明且能夠透視粘膜的粘液，在基于X射線得到的類似圖像中也難以區(qū)分粘液與粘膜。
[0010]另外，利用電磁識(shí)別位置的方法存在以下問題:雖然知道前端部分的絕對(duì)位置，但卻不知道與周圍的解剖學(xué)上的構(gòu)造的關(guān)系、前端部分所朝向的方向(即插入方向)?；谝陨蠁栴}，難以進(jìn)行高精度的引導(dǎo)(即導(dǎo)向)。
[0011]本發(fā)明是鑒于這種情況而完成的，其目的在于提供一種能夠高精度地進(jìn)行導(dǎo)向的醫(yī)療用X射線裝置。
[0012]用于解決問題的方案
[0013]發(fā)明人為了解決上述問題而進(jìn)行了專心研究，結(jié)果獲得如下見解。
[0014]S卩，作為實(shí)時(shí)地顯示的圖像，并不依賴于由以往的內(nèi)窺鏡得到的支氣管鏡圖像，試著關(guān)注基于X射線預(yù)先得到的三維圖像(虛擬內(nèi)窺鏡圖像)。這樣看來，如果采用基于X射線得到的透視圖像來作為實(shí)時(shí)地顯示的圖像，則三維圖像和透視圖像同是X射線圖像。因而，得到以下見解:能夠識(shí)別目標(biāo)物的位置(在內(nèi)窺鏡檢查的情況下為內(nèi)窺鏡的前端部分)，能夠通過一邊將以支氣管內(nèi)窺鏡等為代表的插入構(gòu)件插入到被檢體的體內(nèi)一邊進(jìn)行透視來高精度地進(jìn)行導(dǎo)向。
[0015]另外，得到以下見解:如果應(yīng)用于由在投影方向上相互間帶有視差的兩個(gè)透視圖像構(gòu)成的立體圖像，則基于(實(shí)時(shí)地顯示的)立體圖像來識(shí)別三維坐標(biāo)位置，還能獲知插入方向。另外，還得到以下見解:即使不應(yīng)用于立體圖像也基于三維圖像和(實(shí)時(shí)地顯示的)透視圖像來識(shí)別三維坐標(biāo)位置，還能獲知插入方向。
[0016]基于這種見解的本發(fā)明采用如下結(jié)構(gòu)。
[0017]S卩，本發(fā)明所涉及的醫(yī)療用X射線裝置(前者的發(fā)明)是一種醫(yī)療用X射線裝置，基于所檢測出的X射線實(shí)時(shí)地顯示透視圖像來進(jìn)行診斷和治療，其特征在于，具備:立體圖像制作單元，其制作由在投影方向上相互間帶有視差的兩個(gè)透視圖像構(gòu)成的立體圖像；立體觀察圖像制作單元，其根據(jù)基于X射線預(yù)先得到的三維圖像分別制作立體觀察圖像，該三維圖像是在由上述立體圖像制作單元制作出的上述立體圖像的各個(gè)投影方向上的三維圖像；重疊處理單元，其使各個(gè)投影方向上的上述立體圖像與由上述立體觀察圖像制作單元分別制作出的上述立體觀察圖像重疊來進(jìn)行重疊處理；顯示單元，其實(shí)時(shí)地顯示由該重疊處理單元進(jìn)行重疊處理而得到的圖像；以及三維坐標(biāo)位置檢測單元，其基于由上述立體圖像制作單元制作出的上述立體圖像，根據(jù)實(shí)時(shí)地顯示的畫面上的目標(biāo)物的位置來計(jì)算并檢測該目標(biāo)物的三維坐標(biāo)位置。
[0018]根據(jù)本發(fā)明所涉及的醫(yī)療用X射線裝置(前者的發(fā)明)，立體圖像制作單元制作由在投影方向上相互間帶有視差的兩個(gè)(基于X射線得到的)透視圖像構(gòu)成的立體圖像。另一方面，立體觀察圖像制作單元在根據(jù)基于X射線預(yù)先得到的三維圖像分別制作立體觀察圖像，該三維圖像是在由上述立體圖像制作單元制作出的立體圖像的各個(gè)投影方向上的三維圖像。
[0019]然后，重疊處理單元使各個(gè)投影方向上的立體圖像與由上述立體觀察圖像制作單元分別制作出的立體觀察圖像重疊來進(jìn)行重疊處理。并且，在顯示單元中實(shí)時(shí)地顯示由上述重疊處理單元進(jìn)行重疊處理而得到的圖像。另一方面，三維坐標(biāo)位置檢測單元基于由立體圖像制作單元制作出的立體圖像，根據(jù)實(shí)時(shí)地顯示的畫面上的目標(biāo)物的位置來計(jì)算并檢測該目標(biāo)物的三維坐標(biāo)位置。如上所述，三維圖像(立體觀察圖像)和透視圖像(在此為立體圖像)同是X射線圖像，因此通過對(duì)這些圖像進(jìn)行重疊處理并實(shí)時(shí)地顯示，能夠識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向。并且，通過根據(jù)實(shí)時(shí)的立體圖像檢測三維坐標(biāo)位置，能夠更易于識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向，來高精度地進(jìn)行導(dǎo)向。
[0020]另外，本發(fā)明所涉及的醫(yī)療用X射線裝置(后者的發(fā)明)是一種醫(yī)療用X射線裝置，基于所檢測出的X射線實(shí)時(shí)地顯示透視圖像來進(jìn)行診斷和治療，其特征在于，具備:關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元，其設(shè)定局部的關(guān)心區(qū)域；圖像位移單元，其(I)在由該關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元設(shè)定的上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，與上述透視圖像的位移相應(yīng)地使基于在上述透視圖像的投影方向上的三維圖像的立體觀察圖像進(jìn)行位移，或者(2)在由該關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元設(shè)定的上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，將基于在上述透視圖像的投影方向上的三維圖像的立體觀察圖像固定，并與所固定的該立體觀察圖像的位置相應(yīng)地使上述透視圖像進(jìn)行位移，其中，該三維圖像是基于X射線預(yù)先得到的；重疊處理單元，其在上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，(I)使上述透視圖像與通過上述圖像位移單元進(jìn)行位移后的上述立體觀察圖像重疊來進(jìn)行重疊處理，或者(2)使上述立體觀察圖像與通過上述圖像位移單元進(jìn)行位移后的上述透視圖像重疊來進(jìn)行重疊處理；顯示單元，其實(shí)時(shí)地顯示由該重疊處理單元進(jìn)行重疊處理而得到的圖像；以及三維坐標(biāo)位置檢測單元，其基于上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)的上述三維圖像和上述透視圖像，根據(jù)實(shí)時(shí)地顯示的畫面上的目標(biāo)物的位置來計(jì)算并檢測該目標(biāo)物的三維坐標(biāo)位置。
[0021]根據(jù)本發(fā)明所涉及的醫(yī)療用X射線裝置(后者的發(fā)明)，關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元設(shè)定局部的關(guān)心區(qū)域，圖像位移單元(I)在由關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元設(shè)定的關(guān)心區(qū)域內(nèi)，與透視圖像的位移相應(yīng)地使基于在(根據(jù)X射線得到的)透視圖像的投影方向上的三維圖像的立體觀察圖像進(jìn)行位移，該三維圖像是基于X射線預(yù)先得到的。或者，圖像位移單元(2)在(由關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元設(shè)定的)關(guān)心區(qū)域內(nèi)，將基于在透視圖像的投影方向上的三維圖像的立體觀察圖像固定，與所固定的該立體觀察圖像的位置相應(yīng)地使透視圖像進(jìn)行位移，該三維圖像是基于X射線預(yù)先得到的。通常，由于被檢體的身體動(dòng)作(例如由呼吸引起的身體動(dòng)作)而使體內(nèi)的組織和構(gòu)造擴(kuò)大或者縮小，但在局部的關(guān)心區(qū)域內(nèi)視為可忽略擴(kuò)大、縮小而以固定的大小進(jìn)行位移。另外，例如在一邊將插入構(gòu)件插入一邊進(jìn)行透視的情況下，整個(gè)圖像不那么重要，只要獲知關(guān)心區(qū)域即可。因此，在上述(I)的情況下，能夠與透視圖像的位移相應(yīng)地使立體觀察圖像在關(guān)心區(qū)域內(nèi)進(jìn)行位移。另外，在上述(2)的情況下，在關(guān)心區(qū)域內(nèi)將立體觀察圖像固定，與所固定的該立體觀察圖像的位置相應(yīng)地使透視圖像進(jìn)行位移，因此即使設(shè)為透視圖像發(fā)生位移，也使透視圖像總是位于固定的立體觀察圖像的位置處，從而透視圖像看起來似乎是靜止的。另外，例如在由呼吸引起的身體動(dòng)作的情況下，還考慮以下方法:通過預(yù)先獲取與呼吸傳感器同步的三維圖像或者與多個(gè)相位中的每個(gè)相位同步的三維圖像，來應(yīng)對(duì)由身體動(dòng)作導(dǎo)致的重疊處理，但是需要呼吸傳感器，或者為了獲取多個(gè)相位中的每個(gè)相位的圖像使攝影次數(shù)增加，從而存在檢查時(shí)間、輻射照射量、處理時(shí)間的增加等，是不實(shí)用的。另外，如果被檢體大幅動(dòng)作，還產(chǎn)生全部重新拍攝這樣的大的浪費(fèi)。在后者的發(fā)明的情況下，與投影方向發(fā)生變更時(shí)基于透視圖像的位置偏移量來計(jì)算立體觀察圖像的位置偏移量并對(duì)二者進(jìn)行重疊顯示的方法不同，在局部的關(guān)心區(qū)域內(nèi)視為大小固定并僅使立體觀察圖像(或者在上述(2)的情況下使透視圖像)進(jìn)行位移，由此不需要如以往那樣的呼吸傳感器，且不必預(yù)先獲取與多個(gè)相位中的每個(gè)相位同步的三維圖像，使攝影次數(shù)減少，從而檢查時(shí)間、輻射照射量、處理時(shí)間也能夠減少。
[0022]然后，重疊處理單元在關(guān)心區(qū)域內(nèi)(I)使透視圖像與通過上述圖像位移單元進(jìn)行位移后的立體觀察圖像重疊來進(jìn)行重疊處理。或者，在關(guān)心區(qū)域內(nèi)(2)使立體觀察圖像與通過上述圖像位移單元進(jìn)行位移后的透視圖像重疊來進(jìn)行重疊處理。并且，在顯示單元中實(shí)時(shí)地顯示由上述重疊處理單元進(jìn)行重疊處理而得到的圖像。另一方面，三維坐標(biāo)位置檢測單元基于關(guān)心區(qū)域內(nèi)的三維圖像和透視圖像，根據(jù)實(shí)時(shí)地顯示的畫面上的目標(biāo)物的位置來計(jì)算并檢測該目標(biāo)物的三維坐標(biāo)位置。如上所述，三維圖像(立體觀察圖像)和透視圖像同是X射線圖像，因此通過對(duì)這些圖像進(jìn)行重疊處理并實(shí)時(shí)地顯示，能夠識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向。并且，通過根據(jù)三維圖像和實(shí)時(shí)的透視圖像檢測三維坐標(biāo)位置，能夠易于識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向，來高精度地進(jìn)行導(dǎo)向。
[0023]在后者的發(fā)明中，優(yōu)選的是，還具備關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元，該關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元在實(shí)時(shí)地顯示的三維坐標(biāo)位置偏離關(guān)心區(qū)域時(shí)重新設(shè)定關(guān)心區(qū)域，以使該三維坐標(biāo)位置收斂，在由該關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元重新設(shè)定的關(guān)心區(qū)域內(nèi)，圖像位移單元、重疊處理單元、顯示單元以及三維坐標(biāo)位置檢測單元反復(fù)進(jìn)行動(dòng)作。在由上述關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元重新設(shè)定的關(guān)心區(qū)域內(nèi)，圖像位移單元、重疊處理單元、顯示單元以及三維坐標(biāo)位置檢測單元反復(fù)進(jìn)行動(dòng)作，由此例如在一邊將插入構(gòu)件插入一邊進(jìn)行透視的情況下三維坐標(biāo)位置發(fā)生變動(dòng)時(shí)，能夠一邊追蹤該位置一邊進(jìn)行導(dǎo)向。另外，一邊進(jìn)行導(dǎo)向一邊對(duì)關(guān)心區(qū)域反復(fù)進(jìn)行重新設(shè)定，并且追蹤該位置，因此能夠一邊追蹤該位置一邊高精度地進(jìn)行導(dǎo)向。
[0024]另外，還能夠?qū)⑶罢叩陌l(fā)明與后者的發(fā)明二者進(jìn)行組合。
[0025]即，在后者的發(fā)明中，其特征在于，還具備:立體圖像制作單元，其制作由在投影方向上相互間帶有視差的兩個(gè)透視圖像構(gòu)成的立體圖像；以及立體觀察圖像制作單元，其基于上述三維圖像分別制作立體觀察圖像，該三維圖像是在由上述立體圖像制作單元制作出的上述立體圖像的各個(gè)投影方向上的上述三維圖像，上述圖像位移單元(I)在上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，與上述立體圖像的位移相應(yīng)地使由上述立體觀察圖像制作單元分別制作出的上述立體觀察圖像進(jìn)行位移，或者(2)在上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，將由上述立體觀察圖像制作單元分別制作出的上述立體觀察圖像固定，并與所固定的該立體觀察圖像的位置相應(yīng)地使上述立體圖像進(jìn)行位移，上述重疊處理單元在上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，(I)使上述立體圖像與通過上述圖像位移單元進(jìn)行位移后的上述立體觀察圖像按各個(gè)投影方向重疊來進(jìn)行重疊處理，或者(2)使上述立體觀察圖像與通過上述圖像位移單元進(jìn)行位移后的上述立體圖像按各個(gè)投影方向重疊來進(jìn)行重疊處理，上述顯示單元實(shí)時(shí)地顯示由上述重疊處理單元進(jìn)行重疊處理而得到的圖像，上述三維坐標(biāo)位置檢測單元基于上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)的上述三維圖像和上述立體圖像來計(jì)算并檢測上述三維坐標(biāo)位置。
[0026]根據(jù)將前者的發(fā)明與后者的發(fā)明二者進(jìn)行組合而得到的發(fā)明，在后者的發(fā)明中，還具備與前者的發(fā)明相同的立體圖像制作單元和立體觀察圖像制作單元。在后者的發(fā)明的圖像位移單元中，將透視圖像限定為立體圖像，由此圖像位移單元在關(guān)心區(qū)域內(nèi)，在上述
(1)的情況下，與立體圖像的位移相應(yīng)地使由上述立體觀察圖像制作單元分別制作出的立體觀察圖像進(jìn)行位移，或者在上述(2)的情況下，將立體觀察圖像固定，與所固定的該立體觀察圖像的位置相應(yīng)地使立體圖像進(jìn)行位移。另外，在后者的發(fā)明的重疊處理單元中，將透視圖像限定為立體圖像，由此重疊處理單元在關(guān)心區(qū)域內(nèi)，使立體圖像(或者在上述(2)的情況下為立體觀察圖像)與通過圖像位移單元進(jìn)行位移后的立體觀察圖像(或者在上述
(2)的情況下為立體圖像)按各個(gè)投影方向重疊來進(jìn)行重疊處理。換句話說，在前者的發(fā)明的重疊處理單元中，限定為關(guān)心區(qū)域，由此在關(guān)心區(qū)域內(nèi)使立體圖像(或者在上述(2)的情況下為立體觀察圖像)與通過圖像位移單元進(jìn)行位移后的立體觀察圖像(或者在上述(2)的情況下為立體圖像)按各個(gè)投影方向重疊來進(jìn)行重疊處理。
[0027]另外，與前者的發(fā)明的顯示單元同樣地，后者的發(fā)明的顯示單元實(shí)時(shí)地顯示由重疊處理單元進(jìn)行重疊處理而得到的圖像。另外，在后者的發(fā)明的三維坐標(biāo)位置檢測單元中，將透視圖像限定為立體圖像，由此三維坐標(biāo)位置檢測單元基于關(guān)心區(qū)域內(nèi)的三維圖像和立體圖像來計(jì)算并檢測三維坐標(biāo)位置。換句話說，在前者的發(fā)明的三維坐標(biāo)位置檢測單元中，限定為關(guān)心區(qū)域，對(duì)作為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)除了追加立體圖像以外還追加三維圖像，由此基于關(guān)心區(qū)域內(nèi)的三維圖像和立體圖像來計(jì)算并檢測三維坐標(biāo)位置。關(guān)于除此以外的作用和效果，是將前者的發(fā)明與后者的發(fā)明進(jìn)行組合而得到的作用和效果，因此省略其說明。
[0028]關(guān)于上述立體圖像制作單元的一例，制作由以下兩個(gè)透視圖像構(gòu)成的立體圖像:通過在投影方向上相互間帶有視差的實(shí)時(shí)的透視而分別獲得、并且相互間帶有該視差的兩個(gè)透視圖像。即，通過進(jìn)行立體透視來每次實(shí)時(shí)地獲取相互間帶有視差的兩個(gè)透視圖像，并制作立體圖像。
[0029]關(guān)于上述立體圖像制作單元的另一例，基于三維圖像，并根據(jù)通過實(shí)時(shí)的透視而得到的一個(gè)原始的透視圖像，來制作由該原始的透視圖像和相對(duì)于該原始的透視圖像的投影方向帶有視差的透視圖像構(gòu)成的立體圖像。即，通過進(jìn)行(非立體透視)普通的透視，來每次實(shí)時(shí)地獲取一個(gè)原始的透視圖像。然后，根據(jù)該原始的透視圖像來制作由該原始的透視圖像和相對(duì)于該原始的透視圖像的投影方向帶有視差的透視圖像構(gòu)成的立體圖像。
[0030]包括前者的發(fā)明和后者的發(fā)明在內(nèi)，在這些發(fā)明所涉及的醫(yī)療用X射線裝置中，上述三維坐標(biāo)位置檢測單元檢測被插入到作為診斷和治療的對(duì)象的被檢體的體內(nèi)的插入構(gòu)件的前端部分的位置，來作為三維坐標(biāo)位置。在一邊將以支氣管內(nèi)窺鏡、導(dǎo)管、引線、射線源插入用施放器等為代表的插入構(gòu)件插入到被檢體的體內(nèi)一邊進(jìn)行透視的情況下，即使不使用如以往那樣的電磁，也易于識(shí)別透視下的插入構(gòu)件的位置和朝向。另外，插入構(gòu)件的一例是內(nèi)窺鏡、射線源插入用施放器、模擬射線源或者導(dǎo)線。
[0031]發(fā)明的效果
[0032]根據(jù)本發(fā)明所涉及的醫(yī)療用X射線裝置(前者的發(fā)明)，三維圖像(立體觀察圖像)和立體圖像同是X射線圖像，因此通過對(duì)這些圖像進(jìn)行重疊處理并實(shí)時(shí)地顯示，能夠識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向。并且，通過根據(jù)實(shí)時(shí)的立體圖像來檢測三維坐標(biāo)位置，能夠更加容易地識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向，來高精度地進(jìn)行導(dǎo)向。
[0033]另外，根據(jù)本發(fā)明所涉及的醫(yī)療用X射線裝置(后者的發(fā)明)，三維圖像(立體觀察圖像)和透視圖像同是X射線圖像，因此通過對(duì)這些圖像進(jìn)行重疊處理并實(shí)時(shí)地顯示，能夠識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向。并且，通過根據(jù)三維圖像和實(shí)時(shí)的透視圖像來檢測三維坐標(biāo)位置，能夠容易地識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向，來高精度地進(jìn)行導(dǎo)向。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]圖1是各實(shí)施例所涉及的C臂透視攝影裝置的概要結(jié)構(gòu)圖和框圖。
[0035]圖2的(a)是在內(nèi)窺鏡檢查(透視)之前進(jìn)行的由C臂透視攝影裝置進(jìn)行的錐束CT攝影(CBCT攝影)的概要圖，(b)是由C臂透視攝影裝置進(jìn)行的內(nèi)窺鏡檢查(透視)的概要圖。
[0036]圖3是表示各圖像的數(shù)據(jù)的流動(dòng)的概要圖。
[0037]圖4是用于根據(jù)CBCT體數(shù)據(jù)制作立體觀察圖像(CBCT右圖像、CBCT左圖像)的概要圖。
[0038]圖5是示出顯示部的圖像顯示方式的一個(gè)實(shí)施方式的概要圖。
[0039]圖6是支氣管內(nèi)窺鏡的概要圖。
[0040]圖7是表示實(shí)施例2所涉及的一系列導(dǎo)向的流程的流程圖。
[0041]圖8的(a)?(C)是示出與實(shí)施例2所涉及的顯示部有關(guān)的一個(gè)實(shí)施方式的概要圖。
[0042]圖9的(a)?(C)是示出與實(shí)施例2所涉及的顯示部有關(guān)的一個(gè)實(shí)施方式的概要圖。
[0043]圖10的(a)?(C)是示出與實(shí)施例2所涉及的顯示部有關(guān)的一個(gè)實(shí)施方式的概要圖。
[0044]圖11是示出與實(shí)施例2所涉及的顯示部有關(guān)的一個(gè)實(shí)施方式的概要圖。
[0045]圖12是用于根據(jù)變形例所涉及的CBCT體數(shù)據(jù)來制作立體觀察圖像(CBCT右圖像、CBCT左圖像)的概要圖。
[0046]圖13是采用了具有一個(gè)焦點(diǎn)的普通的X射線管2的變形例所涉及的C臂透視攝影裝置的概要圖，(a)是在內(nèi)窺鏡檢查(透視)之前進(jìn)行的由C臂透視攝影裝置進(jìn)行的錐束CT攝影(CBCT攝影)的概要圖，(b)是由C臂透視攝影裝置進(jìn)行的內(nèi)窺鏡檢查(透視)的概要圖。

【具體實(shí)施方式】
[0047]下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例1。圖1是各實(shí)施例所涉及的C臂透視攝影裝置的概要結(jié)構(gòu)圖以及框圖，圖2的(a)是在內(nèi)窺鏡檢查(透視)之前進(jìn)行的由C臂透視攝影裝置進(jìn)行的錐束CT攝影(CBCT攝影)的概要圖，圖2的(b)是由C臂透視攝影裝置進(jìn)行的內(nèi)窺鏡檢查(透視)的概要圖。還包括后述的實(shí)施例2、3在內(nèi)，在本實(shí)施例1中，作為醫(yī)療用X射線裝置，采用C臂透視攝影裝置作為例子來進(jìn)行說明，作為插入構(gòu)件，采用內(nèi)窺鏡作為例子來進(jìn)行說明。
[0048]還包括后述的實(shí)施例2、3在內(nèi)，如圖1所示，本實(shí)施例1所涉及的C臂透視攝影裝置構(gòu)成為相對(duì)于載置被檢體M的頂板I獨(dú)立地移動(dòng)。C臂透視攝影裝置具備由X射線管2和X射線檢測器3構(gòu)成的影像系統(tǒng)4。還包括后述的實(shí)施例2、3在內(nèi)，在本實(shí)施例1中，X射線管2是具有兩個(gè)焦點(diǎn)的一個(gè)管球(立體X射線管球)。具體地說，如圖2所示，能夠利用脈沖進(jìn)行焦點(diǎn)切換，一邊左右交替地切換照射X射線一邊實(shí)時(shí)地顯示左右透視圖像。
[0049]除此以外，C臂透視攝影裝置具備在一端保持X射線管2而在另一端保持X射線檢測器3的C臂5。C臂5在旋轉(zhuǎn)中心軸X方向上形成為彎曲狀。C臂5沿著C臂5自身并繞著被檢體M的體軸z的軸心(沿箭頭RA方向)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此被保持于C臂5的X射線管2和X射線檢測器3也能夠沿相同方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。并且，C臂5繞著與體軸z正交的旋轉(zhuǎn)中心軸X的軸心(沿箭頭RB方向)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，由此X射線管2和X射線檢測器3也能夠沿相同方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0050]具體地說，C臂5經(jīng)由支柱7和臂保持部8被保持在基臺(tái)6上，該基臺(tái)6被固定配置在地面上。支柱7能夠繞著鉛垂軸的軸心(箭頭RC方向)相對(duì)于基臺(tái)6進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，并且通過該旋轉(zhuǎn)能夠使影像系統(tǒng)4也隨著被保持于支柱7的C臂5沿相同方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另外，將臂保持部8以能夠繞著旋轉(zhuǎn)中心軸X的軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式保持于支柱7，由此能夠使影像系統(tǒng)4也隨著被保持于臂保持部8的C臂5沿相同方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。另外，將C臂5以能夠繞著被檢體M的體軸z的軸心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的方式保持于臂保持部8，由此能夠使影像系統(tǒng)4也隨著C臂沿相同方向進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0051]并且，如圖1所示，C臂透視攝影裝置具備:圖像處理部11，其基于由X射線檢測器3檢測出的X射線來進(jìn)行各種圖像處理；存儲(chǔ)器部12，其寫入由圖像處理部11得到的各圖像(在各實(shí)施例中為CBCT體數(shù)據(jù)、立體觀察圖像、重疊處理后的圖像)等數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)；輸入部13，其輸入數(shù)據(jù)、命令；顯示部14，其顯示透視圖像、CBCT圖像、對(duì)這些圖像進(jìn)行重疊處理而得到的圖像；以及控制器15，其對(duì)這些構(gòu)件進(jìn)行統(tǒng)一控制。除此以外，還具備產(chǎn)生高電壓來對(duì)X射線管2施加管電流、管電壓的高電壓產(chǎn)生部等，但不是本發(fā)明的特征部分或者與特征部分相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)，因此省略圖示。圖像處理部11相當(dāng)于本發(fā)明中的立體圖像制作單元、立體觀察圖像制作單元以及重疊處理單元，顯示部14相當(dāng)于本發(fā)明中的顯示單元，控制器15相當(dāng)于本發(fā)明中的三維坐標(biāo)位置檢測單元。
[0052]在內(nèi)窺鏡檢查(透視)時(shí)，圖像處理部11將基于由X射線檢測器3檢測出的X射線的投影圖像作為透視圖像，經(jīng)由控制器15送入顯示部14并在顯示部14中實(shí)時(shí)地顯示透視圖像。通過在顯示部14中實(shí)時(shí)地顯示透視圖像，操作者(手術(shù)操作者)實(shí)時(shí)地監(jiān)視透視圖像。
[0053]還包括后述的實(shí)施例3在內(nèi)，在本實(shí)施例1中，如圖2的(b)所示，圖像處理部11將兩個(gè)投影圖像設(shè)為在投影方向上相互間帶有視差的兩個(gè)透視圖像(透視右圖像、透視左圖像)，該兩個(gè)投影圖像是基于通過利用脈沖進(jìn)行焦點(diǎn)切換而從X射線管2左右交替地切換照射X射線并用X射線檢測器3分別檢測出的X射線而得到的。即，圖像處理部11制作由通過在投影方向上相互間帶有視差的實(shí)時(shí)的透視分別獲得、且相互間帶有該視差的兩個(gè)透視圖像(透視右圖像、透視左圖像)構(gòu)成的立體圖像。
[0054]并且，還包括后述的實(shí)施例2、3在內(nèi)，在本實(shí)施例1中，在內(nèi)窺鏡檢查(透視)之前，使影像系統(tǒng)4向各個(gè)方向(例如沿著圖1、圖2的(a)所示的箭頭RA方向大約旋轉(zhuǎn)200° )移動(dòng)，如圖2的(a)所示，通過僅從一個(gè)焦點(diǎn)照射錐束(CB =Cone Beam)狀的X射線并利用X射線檢測器3進(jìn)行檢測，來進(jìn)行錐束CT攝影(CBCT攝影)。
[0055]當(dāng)在內(nèi)窺鏡檢查(透視)之前進(jìn)行錐束CT攝影(CBCT攝影)時(shí)，圖像處理部11基于使影像系統(tǒng)4向各個(gè)方向移動(dòng)而收集到的多個(gè)投影圖像來進(jìn)行三維重建并制作三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))。并且，圖像處理部11基于該三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))分別制作后述的CBCT右圖像和CBCT左圖像(參照?qǐng)D3?圖5)，來作為立體觀察圖像。經(jīng)由控制器15將這些CBCT體數(shù)據(jù)、立體觀察圖像(CBCT右圖像、CBCT左圖像)寫入存儲(chǔ)器部12來進(jìn)行存儲(chǔ)。具體的三維重建的方法(運(yùn)算方法)、立體觀察圖像(CBCT右圖像、CBCT左圖像)的具體的生成方法(運(yùn)算方法)并非本發(fā)明的特征部分，因此省略說明。
[0056]而且，圖像處理部11使各個(gè)投影方向上的立體圖像(透視右圖像、透視左圖像)與立體觀察圖像(CBCT右圖像、CBCT左圖像)重疊來進(jìn)行重疊處理。具體地說，使透視右圖像與CBCT右圖像重疊來進(jìn)行重疊處理，使透視左圖像與CBCT左圖像重疊來進(jìn)行重疊處理。這些進(jìn)行重疊處理而得到的圖像(重疊處理后的圖像)也經(jīng)由控制器15寫入存儲(chǔ)器部12來進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0057]關(guān)于存儲(chǔ)器部12，經(jīng)由控制器15寫入由圖像處理部11制作出的CBCT體數(shù)據(jù)、立體觀察圖像(CBCT右圖像、CBCT左圖像)、重疊處理后的圖像等數(shù)據(jù)并進(jìn)行存儲(chǔ)，根據(jù)需要適當(dāng)?shù)刈x出，并經(jīng)由控制器15將這些數(shù)據(jù)送入顯示部14進(jìn)行顯示。存儲(chǔ)器部12由以ROM (Read-only Memory:只讀存儲(chǔ)器)>RAM (Random-Access Memory:隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)、硬盤等為代表的存儲(chǔ)介質(zhì)構(gòu)成。還包括后述的實(shí)施例2、3在內(nèi)，在本實(shí)施例1中，在內(nèi)窺鏡檢查(透視)時(shí)從存儲(chǔ)器部12讀出立體觀察圖像(CBCT右圖像、CBCT左圖像)、重疊處理后的圖像并顯示在顯示部14中。
[0058]輸入部13將由操作者輸入的數(shù)據(jù)、命令送入控制器15。輸入部13由以鼠標(biāo)、鍵盤、操縱桿、跟蹤球、觸摸面板等為代表的指示設(shè)備構(gòu)成。
[0059]顯示部14由監(jiān)視器構(gòu)成。還包括后述的實(shí)施例2、3在內(nèi)，在本實(shí)施例1中，顯示部14由三維地顯示(3D顯示)一對(duì)圖像的3D監(jiān)視器或者雙眼式頭戴顯示器(雙畫面頭戴顯示器)等3D顯示部構(gòu)成。利用圖5在后文敘述具體的顯示。
[0060]控制器15對(duì)構(gòu)成X射線血管攝影裝置的各部分進(jìn)行統(tǒng)一控制。還包括后述的實(shí)施例2、3在內(nèi)，在本實(shí)施例1中，具有根據(jù)實(shí)時(shí)地顯示的畫面上的目標(biāo)物的位置(在各實(shí)施例中為支氣管內(nèi)窺鏡的前端部分的位置)來計(jì)算并檢測該目標(biāo)物的三維坐標(biāo)位置的三維坐標(biāo)位置檢測的功能。特別是在本實(shí)施例1中，控制器15基于由圖像處理部11制作出的立體圖像(透視右圖像、透視左圖像)來計(jì)算并檢測三維坐標(biāo)位置。上述圖像處理部11、控制器15由中央運(yùn)算處理裝置(CPU)等構(gòu)成。將由圖像處理部11得到的各圖像等數(shù)據(jù)經(jīng)由控制器15寫入存儲(chǔ)器部12進(jìn)行存儲(chǔ)或者送入顯示部14進(jìn)行顯示。
[0061]接著，參照?qǐng)D3?圖6來說明各圖像的生成以及顯示。圖3是表示各圖像的數(shù)據(jù)的流動(dòng)的概要圖，圖4是用于根據(jù)CBCT體數(shù)據(jù)來制作立體觀察圖像(CBCT右圖像、CBCT左圖像)的概要圖，圖5是示出顯示部的圖像顯示方式的一個(gè)實(shí)施方式的概要圖，圖6是支氣管內(nèi)窺鏡的概要圖。
[0062]在圖4中，將制作CBCT右圖像的投影方向設(shè)為“A”方向，并且將制作CBCT左圖像的投影方向設(shè)為“B”方向。另外，如果將實(shí)時(shí)地顯示的透視右圖像的投影方向設(shè)為上述A方向、將相對(duì)于A方向帶有視差的方向設(shè)為上述B方向，則從B方向得到的透視圖像成為透視左圖像。也就是說，CBCT右圖像、CBCT左圖像的各投影方向(A、B方向)所成的相對(duì)角度Θ還依賴于C臂5(參照?qǐng)D1和圖2)的透視角度，在交差法中相對(duì)角度0是5°?10°左右。因而，如圖3所示，能夠基于CBCT攝影位置信息和從立體X射線管球的X射線管2 (參照?qǐng)D1和圖2)照射的透視位置信息來分別制作基于三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))的CBCT右圖像、CBCT左圖像。
[0063]如果更為具體地說明，則如圖3所示，圖像處理部11(參照?qǐng)D1)基于在內(nèi)窺鏡檢查(透視)之前進(jìn)行的錐束CT攝影(CBCT攝影)中得到的多個(gè)投影圖像來制作三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))。將制作出的CBCT體數(shù)據(jù)經(jīng)由控制器15 (參照?qǐng)D1)寫入存儲(chǔ)器部12 (參照?qǐng)D1)來進(jìn)行存儲(chǔ)。
[0064]然后，在內(nèi)窺鏡檢查(透視)時(shí)，(經(jīng)由控制器15)讀出預(yù)先得到的(存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器部12中的)CBCT體數(shù)據(jù)，圖像處理部11分別制作基于該CBCT體數(shù)據(jù)中的在同樣由圖像處理部11制作出的立體圖像(透視右圖像、透視左圖像)的各個(gè)投影方向(圖4的A、B方向)上的CBCT體數(shù)據(jù)的立體觀察圖像(CBCT右圖像、CBCT左圖像)。即，基于CBCT攝影位置信息、透視位置信息分別制作CBCT右圖像、CBCT左圖像。將制作出的CBCT右圖像、CBCT左圖像經(jīng)由控制器15寫入存儲(chǔ)器部12進(jìn)行存儲(chǔ)，或者送入顯示部14 (參照?qǐng)D1、圖3以及圖5)進(jìn)行顯示。
[0065]另一方面，在內(nèi)窺鏡檢查(透視)時(shí)，圖像處理部11制作透視右圖像、透視左圖像，并且使各個(gè)透視圖像與CBCT右圖像、CBCT左圖像重疊來進(jìn)行重疊處理，從而制作重疊處理后的圖像(右圖像、左圖像)。為了實(shí)時(shí)地進(jìn)行顯示，在內(nèi)窺鏡檢查(透視)時(shí)，不寫入存儲(chǔ)器部12，而是經(jīng)由控制器15送入顯示部14進(jìn)行顯示。通過像這樣直接顯示在顯示部14中，來在顯示部14中實(shí)時(shí)地顯示重疊處理后的圖像(右圖像、左圖像)。但是，還能夠經(jīng)由控制器15將重疊處理后的圖像寫入存儲(chǔ)器部12并進(jìn)行存儲(chǔ)，以在以后利用重疊處理后的圖像(右圖像、左圖像)。
[0066]如圖5所示，顯示部14包括四個(gè)監(jiān)視器。在圖5的情況下包括:顯示CBCT右圖像、CBCT左圖像(也稱為“操作計(jì)劃圖”)的監(jiān)視器14A、顯示從支氣管的內(nèi)腔看到的圖像(支氣管鏡圖像)的監(jiān)視器14B、實(shí)時(shí)地顯示透視右圖像、透視左圖像的監(jiān)視器14C以及實(shí)時(shí)地顯示重疊處理后的圖像(右圖像、左圖像)的監(jiān)視器14D。
[0067]另外，在三維地顯示(3D顯示)一對(duì)圖像的3D監(jiān)視器的情況下，意味著在監(jiān)視器14C中將透視右圖像設(shè)為3D監(jiān)視器的左右眼用圖像中的一個(gè)(在此為右眼用圖像)，將透視左圖像設(shè)為3D監(jiān)視器的另一個(gè)左右眼用圖像(在此為左眼用圖像)。而且，在該3D監(jiān)視器的情況下，意味著在監(jiān)視器14D中將使透視右圖像與CBCT右圖像重疊來進(jìn)行重疊處理而得到的圖像(右圖像)設(shè)為3D監(jiān)視器的左右眼用圖像中的一個(gè)(在此為右眼用圖像)，將使透視左圖像與CBCT左圖像重疊來進(jìn)行重疊處理而得到的圖像(左圖像)設(shè)為另一個(gè)左右眼用圖像(在此為左眼用圖像)。
[0068]另一方面，在雙眼式頭戴顯示器(雙畫面頭戴顯示器)的情況下，在監(jiān)視器14C中，將透視右圖像、透視左圖像進(jìn)行排列并顯示為立體圖像，在監(jiān)視器14D中，將使透視右圖像與CBCT右圖像重疊來進(jìn)行重疊處理而得到的圖像(右圖像)、使透視左圖像與CBCT左圖像重疊來進(jìn)行重疊處理而得到的圖像(左圖像)進(jìn)行排列并顯示為立體圖像。在該雙眼式頭戴顯示器的情況下，還能夠左右顯示一對(duì)圖像，進(jìn)行操作者自己進(jìn)行立體觀察的形式的顯示。如果是該結(jié)構(gòu)，則不需要如3D監(jiān)視器那樣的特殊的設(shè)備，能夠利用以往的裝置結(jié)構(gòu)(普通的監(jiān)視器)來實(shí)現(xiàn)。
[0069]在內(nèi)窺鏡檢查(透視)時(shí)，使用如圖6所示的支氣管內(nèi)窺鏡21。支氣管內(nèi)窺鏡21具備引線狀的引導(dǎo)部22和前端部分23，該前端部分23由攝像元件、用于插入生物體檢測(生物體檢查)用的鉗子的處置通道等構(gòu)成。此外，可以在內(nèi)窺鏡檢查(透視)時(shí)在顯示部14中實(shí)時(shí)地顯示由支氣管內(nèi)窺鏡21的攝像元件得到的圖像。經(jīng)由引導(dǎo)部22將前端部分23引導(dǎo)至被檢體M(參照?qǐng)D1和圖2)的體內(nèi)(口腔和支氣管)，由此將支氣管內(nèi)窺鏡21插入到體內(nèi)。支氣管內(nèi)窺鏡21相當(dāng)于本發(fā)明中的插入構(gòu)件。
[0070]此外，在實(shí)時(shí)地顯示的圖5所示的監(jiān)視器14C、14D的畫面上，圖6所示的支氣管內(nèi)窺鏡21被實(shí)時(shí)地顯示為圖像。在圖5中，將支氣管內(nèi)窺鏡21整體的圖像設(shè)為附圖標(biāo)記14a，將引導(dǎo)部22的圖像設(shè)為附圖標(biāo)記14b，將前端部分23的圖像設(shè)為附圖標(biāo)記14c?？刂破?5 (參照?qǐng)D1)基于立體圖像(透視右圖像、透視左圖像)，根據(jù)實(shí)時(shí)地顯示的畫面上的目標(biāo)物的位置(在此為支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23的位置)來計(jì)算并檢測該目標(biāo)物的三維坐標(biāo)位置。還包括引導(dǎo)部22的圖像14b在內(nèi)，前端部分23的圖像14c的像素值相對(duì)于周圍的像素值顯著不同，因此控制器15能夠自動(dòng)地運(yùn)算求出三維坐標(biāo)位置。當(dāng)然，也可以在操作者識(shí)別前端部分23的圖像14c之后，操作者在圖像14c對(duì)應(yīng)的畫面上的位置處利用輸入部13 (參照?qǐng)D1)配合光標(biāo)手動(dòng)地輸入，由此控制器15基于該位置求出三維坐標(biāo)位置。另外，也可以使手動(dòng)和自動(dòng)相配合。
[0071]根據(jù)本實(shí)施例1所涉及的C臂透視攝影裝置，立體圖像制作單元(在本實(shí)施例1中為圖像處理部11)制作立體圖像，該立體圖像由在投影方向上相互間帶有視差的兩個(gè)(基于X射線得到的)透視圖像構(gòu)成。另一方面，立體觀察圖像制作單元(在本實(shí)施例1中為圖像處理部11)通過在內(nèi)窺鏡檢查(透視)之前進(jìn)行的錐束CT攝影(CBCT攝影)，根據(jù)基于X射線預(yù)先得到的三維圖像(在本實(shí)施例1中為CBCT體數(shù)據(jù))分別制作立體觀察圖像(在本實(shí)施例1中為CBCT右圖像、CBCT左圖像)，該三維圖像是在由上述立體圖像制作單元(圖像處理部11)制作出的立體圖像的各個(gè)投影方向上的三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))。
[0072]然后，重疊處理單元(在本實(shí)施例1中為圖像處理部11)使各個(gè)投影方向上的立體圖像(在本實(shí)施例1中為透視右圖像、透視左圖像)與由上述立體觀察圖像制作單元(圖像處理部11)分別制作出的立體觀察圖像(CBCT右圖像、CBCT左圖像)重疊來進(jìn)行重疊處理。并且，在顯示單元(在本實(shí)施例1中為顯示部14的監(jiān)視器14D)中實(shí)時(shí)地顯示由上述重疊處理單元(圖像處理部11)進(jìn)行重疊處理而得到的圖像(重疊處理后的右圖像、重疊處理后的左圖像)。另一方面，三維坐標(biāo)位置檢測單元(在本實(shí)施例1中為控制器15)基于由立體圖像制作單元(圖像處理部11)制作出的立體圖像(透視右圖像、透視左圖像)，根據(jù)實(shí)時(shí)地顯示的畫面上的目標(biāo)物的位置(在本實(shí)施例1中為支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23的位置)來計(jì)算并檢測該目標(biāo)物的三維坐標(biāo)位置。
[0073]如上所述，三維圖像(立體觀察圖像)和透視圖像(在此為立體圖像)同是X射線圖像，因此通過對(duì)它們進(jìn)行重疊處理并進(jìn)行實(shí)時(shí)地顯示，能夠識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向。并且，通過根據(jù)實(shí)時(shí)的立體圖像檢測三維坐標(biāo)位置，能夠更易于識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向，來高精度地進(jìn)行導(dǎo)向。
[0074]還包括后述的實(shí)施例3在內(nèi)，在本實(shí)施例1中，立體圖像制作單元(圖像處理部
11)制作由在投影方向(在各實(shí)施例中為A、B方向)上相互間帶有視差的兩個(gè)透視圖像(透視右圖像、透視左圖像)構(gòu)成的立體圖像，這兩個(gè)透視圖像通過實(shí)時(shí)的透視而分別獲得、且相互間帶有該視差。即，通過進(jìn)行立體透視來每次實(shí)時(shí)地獲取相互間帶有視差的兩個(gè)透視圖像(透視右圖像、透視左圖像)，并制作立體圖像。
[0075]還包括后述的實(shí)施例2、3在內(nèi)，在本實(shí)施例1中，在C臂透視攝影裝置中，上述三維坐標(biāo)位置檢測單元(控制器15)檢測被插入到作為診斷和治療的對(duì)象的被檢體M的體內(nèi)的插入構(gòu)件(在各實(shí)施例中為支氣管內(nèi)窺鏡21)的前端部分的位置,來作為三維坐標(biāo)位置。如各實(shí)施例那樣，在一邊將以支氣管內(nèi)窺鏡21、導(dǎo)管、引線、射線源插入用施放器等為代表的插入構(gòu)件插入到被檢體M的體內(nèi)一邊進(jìn)行透視的情況下，即使不使用如以往那樣的電磁，也易于識(shí)別透視下的插入構(gòu)件(支氣管內(nèi)窺鏡21)的位置和朝向。另外，還包括后述的實(shí)施例2、3在內(nèi)，在本實(shí)施例1中，插入構(gòu)件是支氣管內(nèi)窺鏡21。
[0076]實(shí)施例2
[0077]接著，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例2。圖7是表示實(shí)施例2所涉及的一系列導(dǎo)向的流程的流程圖，圖8?圖11是示出與實(shí)施例2所涉及的顯示部有關(guān)的一個(gè)實(shí)施方式的概要圖。對(duì)與上述實(shí)施例1相同的位置附加相同的附圖標(biāo)記并省略其說明。另外，如圖1所示，本實(shí)施例2所涉及的C臂透視攝影裝置與實(shí)施例1所涉及的C臂透視攝影裝置是相同結(jié)構(gòu)。
[0078]在上述實(shí)施例1中，重疊處理的對(duì)象是整個(gè)圖像，但在本實(shí)施例2中，在通過在內(nèi)窺鏡檢查(透視)之前進(jìn)行的錐束CT攝影(CBCT攝影)而基于X射線預(yù)先得到的三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))中，從整個(gè)圖像限定為局部的關(guān)心區(qū)域(ROI:Reg1n Of Interest)并進(jìn)行重疊處理。另外，在實(shí)施例1中，將透視圖像限定為立體圖像，但由于后述理由，在本實(shí)施例2中不一定需要將透視圖像限定為立體圖像。為了獲得透視圖像，在透視時(shí)也如圖2的
(a)所示那樣僅從一個(gè)焦點(diǎn)照射X射線并利用X射線檢測器3進(jìn)行檢測即可。此外，在后述的實(shí)施例3中，與上述實(shí)施例1同樣地，將透視圖像限定為立體圖像。
[0079]如在“用于解決問題的方案”一欄中的后者的發(fā)明的作用和效果中也敘述過那樣，在一邊插入以支氣管內(nèi)窺鏡等為代表的插入構(gòu)件一邊進(jìn)行透視的情況下，整個(gè)圖像不那么重要，只要獲知關(guān)心區(qū)域即可。因而，在本實(shí)施例2中不一定需要將透視圖像限定為立體圖像的理由如下:在關(guān)心區(qū)域(ROI)中，如果使透視圖像和三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))重疊來進(jìn)行重疊處理，則足以獲知支氣管內(nèi)窺鏡的前端部分的位置和朝向。其中，為了在透視圖像上更加準(zhǔn)確地識(shí)別支氣管內(nèi)窺鏡的位置和朝向，如后述的實(shí)施例3那樣，優(yōu)選應(yīng)用立體圖像來作為透視圖像。
[0080]并且，在本實(shí)施例2中，C臂透視攝影裝置具有設(shè)定局部的關(guān)心區(qū)域(ROI)的關(guān)心區(qū)域設(shè)定和關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定的功能?？刂破?5(參照?qǐng)D1)也可以具有該關(guān)心區(qū)域設(shè)定和關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定的功能。即，利用支氣管內(nèi)窺鏡21 (參照?qǐng)D6)整體的圖像14a(參照?qǐng)D5)的像素值相對(duì)于周圍的像素值顯著不同的特點(diǎn)，控制器15可以自動(dòng)地運(yùn)算關(guān)心區(qū)域(ROI)并設(shè)定/重新設(shè)定追蹤支氣管內(nèi)窺鏡21的插入的關(guān)心區(qū)域。當(dāng)然，輸入部13(參照?qǐng)D1)也可以具有該關(guān)心區(qū)域設(shè)定和關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定的功能。即，也可以在操作者識(shí)別支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23 (參照?qǐng)D6)的圖像14c (參照?qǐng)D5)之后，操作者在圖像14c對(duì)應(yīng)的畫面上的位置處利用輸入部13 (參照?qǐng)D1)配合光標(biāo)手動(dòng)地輸入，由此以包括該位置的方式手動(dòng)地設(shè)定和重新設(shè)定關(guān)心區(qū)域(ROI)。另外，也可以使手動(dòng)和自動(dòng)相配合。
[0081]并且，也可以通過使控制器15具有關(guān)心區(qū)域設(shè)定的功能、輸入部13具有關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定的功能，來自動(dòng)進(jìn)行關(guān)心區(qū)域(ROI)的設(shè)定，手動(dòng)地進(jìn)行追蹤支氣管內(nèi)窺鏡21的插入的關(guān)心區(qū)域(ROI)的重新設(shè)定。相反，也可以通過使輸入部13具有關(guān)心區(qū)域設(shè)定的功能、控制器15具有關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定的功能，來手動(dòng)地進(jìn)行關(guān)心區(qū)域(ROI)的設(shè)定，自動(dòng)進(jìn)行追蹤支氣管內(nèi)窺鏡21的插入的關(guān)心區(qū)域(ROI)的重新設(shè)定。在自動(dòng)進(jìn)行關(guān)心區(qū)域(ROI)的設(shè)定的情況下，控制器15相當(dāng)于關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元，在手動(dòng)地進(jìn)行關(guān)心區(qū)域(ROI)的設(shè)定的情況下，輸入部13相當(dāng)于關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元，在使手動(dòng)和自動(dòng)相配合來進(jìn)行關(guān)心區(qū)域(ROI)的設(shè)定的情況下，輸入部13和控制器15相當(dāng)于關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元。另外，在自動(dòng)進(jìn)行關(guān)心區(qū)域(ROI)的重新設(shè)定的情況下，控制器15相當(dāng)于關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元，在手動(dòng)地進(jìn)行關(guān)心區(qū)域(ROI)的重新設(shè)定的情況下，輸入部13相當(dāng)于關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元，在將手動(dòng)與自動(dòng)相配合地進(jìn)行關(guān)心區(qū)域(ROI)的重新設(shè)定的情況下，輸入部13和控制器15相當(dāng)于關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元。
[0082]并且，在本實(shí)施例2中，C臂透視攝影裝置具有以下圖像位移的功能:在所設(shè)定的關(guān)心區(qū)域(ROI)中，與透視圖像的位移相應(yīng)地使基于在透視圖像的投影方向上的三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))的立體觀察圖像進(jìn)行位移。通常，體內(nèi)的組織和構(gòu)造由于被檢體M(參照?qǐng)D1和圖2)的身體動(dòng)作(例如由呼吸引起的身體動(dòng)作)而擴(kuò)大或者縮小，但在局部的關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)視為可忽略擴(kuò)大、縮小而以固定的大小進(jìn)行位移。因此，圖像處理部11 (參照?qǐng)D1)在關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)，與透視圖像的位移相應(yīng)地運(yùn)算求出立體觀察圖像的位移量，而使立體觀察圖像進(jìn)行位移。
[0083]另外，在本實(shí)施例2中，圖像處理部11在關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)使透視圖像與發(fā)生位移后的立體觀察圖像重疊來進(jìn)行重疊處理。關(guān)于顯示部14(參照?qǐng)D1)的結(jié)構(gòu)，是與上述實(shí)施例I相同的結(jié)構(gòu)，因此省略其說明。在本實(shí)施例2中，圖像處理部11相當(dāng)于本發(fā)明中的圖像位移單元。另外，圖像處理部11也相當(dāng)于本發(fā)明中的重疊處理單元，顯示部14相當(dāng)于本發(fā)明中的顯示單元，控制器15相當(dāng)于本發(fā)明中的三維坐標(biāo)位置檢測單元。
[0084]關(guān)于本實(shí)施例2所涉及的一系列導(dǎo)向，按照?qǐng)D7所示的流程進(jìn)行。此外，圖8?圖11中的附圖標(biāo)記T (參照“〇”)是病變(例如腫瘤)。
[0085](步驟SI)開始插入支氣管內(nèi)窺鏡
[0086]首先，將支氣管內(nèi)窺鏡21 (參照?qǐng)D6)插入到被檢體M(參照?qǐng)D1和圖2)的體內(nèi)(口腔和支氣管)，由此開始進(jìn)行支氣管內(nèi)窺鏡21的插入。針對(duì)主要支氣管，利用支氣管內(nèi)窺鏡21的攝像元件拍攝從支氣管的內(nèi)腔看到的圖像，由此一邊實(shí)時(shí)地進(jìn)行監(jiān)視一邊使支氣管內(nèi)窺鏡21向內(nèi)部行進(jìn)并進(jìn)行操作。另外，與此并行地，使與主要支氣管相關(guān)的透視圖像如圖8的(a)所示那樣實(shí)時(shí)地顯示在顯示部14的監(jiān)視器14D中。此時(shí)，行進(jìn)到主要支氣管的內(nèi)部的支氣管內(nèi)窺鏡21整體的圖像14a也實(shí)時(shí)地顯示在監(jiān)視器14D中。而且，支氣管內(nèi)窺鏡21 —直行進(jìn)到不能行進(jìn)為止。此外，在該步驟SI是重疊處理前，因此也可以在圖5所示的監(jiān)視器14C中實(shí)時(shí)地顯示。此時(shí)，如圖8的(a)所示，在普通的透視下看不到(例如末梢的)細(xì)支氣管。
[0087](步驟S2) CBCT 攝影
[0088]在此，在支氣管內(nèi)窺鏡21不能行進(jìn)的時(shí)刻，進(jìn)行錐束CT攝影(CBCT攝影)來獲取多個(gè)投影圖像。然后，基于這些投影圖像進(jìn)行三維重建并制作三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))。
[0089]如果能夠確認(rèn)支氣管內(nèi)窺鏡21被插入到哪里，則可以使用在沒有插入支氣管內(nèi)窺鏡21的階段預(yù)先拍攝的三維圖像或者拔掉支氣管內(nèi)窺鏡21而拍攝到的三維圖像。在該情況下，能夠減輕由支氣管內(nèi)窺鏡21對(duì)X射線造成的偽影、干擾。
[0090](步驟S3)內(nèi)窺鏡檢查
[0091]在步驟S2的錐束CT攝影(CBCT攝影)之后，為了能夠透視到細(xì)支氣管，使由X射線管2和X射線檢測器3構(gòu)成的影像系統(tǒng)4(均參照?qǐng)D1和圖2)移動(dòng)，使與細(xì)支氣管有關(guān)的透視圖像如圖8的(b)所示那樣實(shí)時(shí)地顯示在顯示部14的監(jiān)視器14D中。此時(shí)，不能行進(jìn)的支氣管內(nèi)窺鏡21整體的圖像14a也實(shí)時(shí)地顯示在監(jiān)視器14D中。通過這樣進(jìn)行內(nèi)窺鏡檢查(透視)。
[0092](步驟S4)ROI設(shè)定和重新設(shè)定
[0093]然后，控制器15(參照?qǐng)D1)自動(dòng)設(shè)定局部的關(guān)心區(qū)域(ROI)，或者操作者在支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23 (參照?qǐng)D6)的圖像14c (參照?qǐng)D5)對(duì)應(yīng)的畫面上的位置處利用輸入部13(參照?qǐng)D1)配合光標(biāo)手動(dòng)地輸入，來手動(dòng)地設(shè)定該關(guān)心區(qū)域(ROI)。沒有特別地限定關(guān)心區(qū)域(ROI)的大小，但更為優(yōu)選的是包括支氣管的下一個(gè)分支點(diǎn)左右的大小。在圖8的(c)中，將最初設(shè)定的關(guān)心區(qū)域(ROI)設(shè)為附圖標(biāo)記ROI1，將標(biāo)記從前端部分23延伸出的鉗子的界標(biāo)設(shè)為附圖標(biāo)記M (參照“籲”)。
[0094]圖像處理部11 (參照?qǐng)D1)在所設(shè)定的關(guān)心區(qū)域ROI1內(nèi)，與透視圖像的位移相應(yīng)地運(yùn)算求出基于通過步驟S2的錐束CT攝影(CBCT攝影)得到的三維圖像的立體觀察圖像的位移量，并使該立體觀察圖像進(jìn)行位移。并且，在該關(guān)心區(qū)域ROI1內(nèi)，使透視圖像與位移后的立體觀察圖像重疊來進(jìn)行重疊處理，使進(jìn)行該重疊處理而得到的圖像(重疊處理后的圖像)實(shí)時(shí)地顯示在監(jiān)視器14D中(以下簡寫為“位移顯示”)。
[0095]如果通過反復(fù)進(jìn)行幾次呼吸的量的位移顯示并且以與配合呼吸的周期同步的幀頻進(jìn)行顯示來將周期顯示鎖定(固定)，則在監(jiān)視器14D上能夠以不使在相同的位置重疊處理后的圖像移動(dòng)的方式進(jìn)行顯示。此時(shí)，對(duì)鉗子標(biāo)記界標(biāo)M。既可以利用控制器15自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)記，也可以利用輸入部13手動(dòng)地進(jìn)行標(biāo)記。
[0096]控制器15基于該關(guān)心區(qū)域ROI1內(nèi)的三維圖像(立體觀察圖像)和透視圖像，根據(jù)實(shí)時(shí)地顯示的畫面上的目標(biāo)物的位置(在此為支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23的位置)來計(jì)算并檢測該目標(biāo)物的三維坐標(biāo)位置。
[0097]在進(jìn)行了位移顯示的狀態(tài)下能夠識(shí)別支氣管內(nèi)窺鏡21的位置和朝向，因此即使在細(xì)支氣管中也能夠使支氣管內(nèi)窺鏡21再次行進(jìn)。當(dāng)一邊實(shí)時(shí)地顯示一邊使支氣管內(nèi)窺鏡21行進(jìn)時(shí)，如圖9的(a)所示那樣使支氣管內(nèi)窺鏡21在支氣管的下一個(gè)分支點(diǎn)處停止行進(jìn)。此外，在圖9的(a)中，界標(biāo)M止于圖8的(c)的位置處，但也可以預(yù)先將界標(biāo)M標(biāo)記在支氣管的下一個(gè)分支點(diǎn)處，使支氣管內(nèi)窺鏡21在該界標(biāo)M處停止行進(jìn)。如圖9的(b)所示，對(duì)從支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23延伸出的鉗子再次重新標(biāo)記界標(biāo)M。
[0098]此時(shí)，實(shí)時(shí)地顯示的(從支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23延伸出的鉗子的)三維坐標(biāo)位置將要偏離關(guān)心區(qū)域ROI1。希望留意的是，所謂本說明書中的“當(dāng)偏離關(guān)心區(qū)域時(shí)”，不僅意味著實(shí)際偏離關(guān)心區(qū)域的情況，還包括將要偏離關(guān)心區(qū)域的情況。這樣，當(dāng)鉗子的三維坐標(biāo)位置將要偏離關(guān)心區(qū)域ROI1時(shí)，重新設(shè)定關(guān)心區(qū)域(ROI)以使該三維坐標(biāo)位置收斂。
[0099]與設(shè)定關(guān)心區(qū)域ROI1時(shí)同樣地，控制器15自動(dòng)重新設(shè)定關(guān)心區(qū)域(ROI)，或者操作者在支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23的圖像14c對(duì)應(yīng)的畫面上的位置處利用輸入部13配合光標(biāo)手動(dòng)地輸入，來手動(dòng)地重新設(shè)定該關(guān)心區(qū)域(ROI)。在圖9的(c)中，接下來將重新設(shè)定的關(guān)心區(qū)域(ROI)設(shè)為附圖標(biāo)記R0I2。
[0100]與設(shè)定關(guān)心區(qū)域ROI1時(shí)同樣地，在重新設(shè)定的關(guān)心區(qū)域ROI2內(nèi)，通過反復(fù)進(jìn)行圖像位移的功能、重疊處理的功能、對(duì)顯示部14的監(jiān)視以及三維坐標(biāo)檢測的功能，來進(jìn)行位移顯示。
[0101]在進(jìn)行了位移顯示的狀態(tài)下使支氣管內(nèi)窺鏡21再次行進(jìn)。當(dāng)一邊實(shí)時(shí)地顯示一邊使支氣管內(nèi)窺鏡21行進(jìn)時(shí)，如圖10的(a)所示那樣使支氣管內(nèi)窺鏡21在支氣管的下一個(gè)分支點(diǎn)處停止行進(jìn)。如圖10的(b)所示，對(duì)從支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23延伸出的鉗子再次重新標(biāo)記界標(biāo)M。
[0102]同樣地，實(shí)時(shí)地顯示的鉗子的三維坐標(biāo)位置將要偏離關(guān)心區(qū)域R0I2。這樣，當(dāng)鉗子的三維坐標(biāo)位置將要偏離關(guān)心區(qū)域ROI2時(shí)，重新設(shè)定關(guān)心區(qū)域(ROI)以使該三維坐標(biāo)位置收斂。
[0103]與設(shè)定關(guān)心區(qū)域ROI1時(shí)、重新設(shè)定關(guān)心區(qū)域ROI2時(shí)同樣地，控制器15自動(dòng)重新設(shè)定關(guān)心區(qū)域(ROI)，或者操作者在支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23的圖像14c對(duì)應(yīng)的畫面上的位置處利于輸入部13配合光標(biāo)手動(dòng)地輸入，來重新設(shè)定該關(guān)心區(qū)域(ROI)。在圖10的(c)中，接下來將重新設(shè)定的關(guān)心區(qū)域(ROI)設(shè)為附圖標(biāo)記R0I3。
[0104]與設(shè)定關(guān)心區(qū)域ROI1時(shí)、重新設(shè)定關(guān)心區(qū)域ROI2時(shí)同樣地，在重新設(shè)定的關(guān)心區(qū)域ROI3內(nèi)，通過反復(fù)進(jìn)行圖像位移的功能、重疊處理的功能、對(duì)顯示部14的監(jiān)視以及三維坐標(biāo)檢測的功能，來進(jìn)行位移顯示。
[0105]在進(jìn)行了位移顯示的狀態(tài)下使支氣管內(nèi)窺鏡21再次行進(jìn)。當(dāng)一邊實(shí)時(shí)地顯示一邊使支氣管內(nèi)窺鏡21行進(jìn)時(shí)，如圖11所示，使支氣管內(nèi)窺鏡21在支氣管的下一個(gè)分支點(diǎn)處停止行進(jìn)。這樣，在重新設(shè)定的關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)，通過反復(fù)進(jìn)行圖像位移的功能、重疊處理的功能、對(duì)顯示部14的監(jiān)視以及三維坐標(biāo)檢測的功能，來反復(fù)進(jìn)行位移顯示。
[0106](步驟S5)到達(dá)腫瘤？
[0107]這樣，判斷從支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23延伸出的鉗子是否到達(dá)腫瘤T。此外，實(shí)際上支氣管內(nèi)窺鏡21有可能不會(huì)到達(dá)以腫瘤T等為代表的病變或者看不到病變。因而，還有時(shí)經(jīng)由支氣管內(nèi)窺鏡21插入的鉗子在病變的跟前停止，如果在病變內(nèi)支氣管不閉，則有可能鉗子不停止而鉗子在病變的位置穿過去。在這種情況下，優(yōu)選用通過X射線透視得到的透視圖像、通過CT得到的CT圖像(例如CBCT右圖像、CBCT左圖像)等確認(rèn)鉗子的前端三維地處于病變內(nèi)這一情況。下面,設(shè)為鉗子到達(dá)腫瘤T并進(jìn)行說明。
[0108]既可以利用控制器15自動(dòng)進(jìn)行該判斷，也可以利用輸入部13手動(dòng)地進(jìn)行該判斷。如果沒有到達(dá)腫瘤T，則返回到步驟S3，反復(fù)進(jìn)行包括位移顯示在內(nèi)的步驟S4的ROI重新設(shè)定、步驟S5的腫瘤到達(dá)的判斷。如果如圖11所示那樣鉗子到達(dá)腫瘤T的情況下，結(jié)束一系列導(dǎo)向。然后，利用鉗子提取組織(在此為腫瘤T)來進(jìn)行生物體檢查。
[0109]根據(jù)本實(shí)施例2所涉及的C臂透視攝影裝置，關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元(在本實(shí)施例2中為輸入部13或者控制器15)設(shè)定局部的關(guān)心區(qū)域(在圖8和圖9中為ROI1)，圖像位移單元(在本實(shí)施例2中為圖像處理部11)在由關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元(輸入部13或者控制器15)設(shè)定的關(guān)心區(qū)域ROI1內(nèi)，與透視圖像的位移相應(yīng)地使基于在(基于X射線得到的)透視圖像的投影方向上的基于X射線預(yù)先得到的三維圖像的立體觀察圖像進(jìn)行位移。通常，由于被檢體M的身體動(dòng)作(例如由呼吸引起的身體動(dòng)作)而使體內(nèi)的組織和構(gòu)造擴(kuò)大或者縮小，但在局部的關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)視為可忽略擴(kuò)大、縮小而以固定的大小進(jìn)行位移。另外，例如在一邊將插入構(gòu)件(在各實(shí)施例中為支氣管內(nèi)窺鏡21)插入一邊進(jìn)行透視的情況下，整體圖像不那么重要，只要知道關(guān)心區(qū)域(ROI)即可。
[0110]因此，能夠在關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)與透視圖像的位移相應(yīng)地使立體觀察圖像進(jìn)行位移。另外，例如在由呼吸引起的身體動(dòng)作的情況下，還考慮以下方法:通過預(yù)先獲取與呼吸傳感器同步的三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))或者與多個(gè)相位中的每個(gè)相位同步的三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))，來應(yīng)對(duì)基于身體動(dòng)作的重疊處理，但需要呼吸傳感器，或者為了獲取多個(gè)相位中的每個(gè)相位的圖像而使攝影次數(shù)增加，檢查時(shí)間、輻射照射量、處理時(shí)間增加等，是不實(shí)用的。另外，如果被檢體M大幅動(dòng)作，則還會(huì)產(chǎn)生全部重新拍攝這樣的大的浪費(fèi)。在本實(shí)施例2的情況下，與變更投影方向時(shí)基于透視圖像的位置偏移量來計(jì)算立體觀察圖像的位置偏移量并對(duì)二者進(jìn)行重疊顯示的方法不同，在局部的關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)視為大小固定，僅使立體觀察圖像進(jìn)行位移，由此不需要如以往那樣的呼吸傳感器，并且不必預(yù)先獲取與多個(gè)相位中的每個(gè)相位同步的三維圖像(CBCT體數(shù)據(jù))，使攝影次數(shù)減少，從而能夠使檢查時(shí)間、輻射照射量、處理時(shí)間也減少。
[0111]然后，重疊處理單元(在本實(shí)施例2中為圖像處理部11)在關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)使透視圖像與通過上述圖像位移單元(圖像處理部11)進(jìn)行位移后的立體觀察圖像重疊來進(jìn)行重疊處理。并且，使由上述重疊處理單元(圖像處理部11)進(jìn)行重疊處理而得到的圖像實(shí)時(shí)地顯示在顯示單元(在本實(shí)施例2中為顯示部14的監(jiān)視器14D)中。另一方面，三維坐標(biāo)位置檢測單元(在本實(shí)施例2中為控制器15)基于關(guān)心區(qū)域(在圖8和圖9中為ROI1)內(nèi)的三維圖像和透視圖像，根據(jù)實(shí)時(shí)地顯示的畫面上的目標(biāo)物的位置(在本實(shí)施例2中為支氣管內(nèi)窺鏡21的前端部分23的位置)來計(jì)算并檢測該目標(biāo)物的三維坐標(biāo)位置。
[0112]如上所述，三維圖像(立體觀察圖像)和透視圖像同是X射線圖像，因此通過對(duì)這些圖像進(jìn)行重疊處理并進(jìn)行實(shí)時(shí)地顯示，能夠識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向。并且，根據(jù)三維圖像和實(shí)時(shí)的透視圖像來檢測三維坐標(biāo)位置，由此能夠更易于識(shí)別當(dāng)前透視下的位置和朝向，來高精度地進(jìn)行導(dǎo)向。
[0113]在本實(shí)施例2中，具備關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元(在本實(shí)施例2中為輸入部13或者控制器15)，該關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元在實(shí)時(shí)地顯示的三維坐標(biāo)位置偏離關(guān)心區(qū)域(在圖8?圖11中為ROI1?ROI3)時(shí)，重新設(shè)定關(guān)心區(qū)域以使該三維坐標(biāo)位置收斂，在由該關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元(輸入部13或者控制器15)重新設(shè)定的關(guān)心區(qū)域R0I2、ROI3內(nèi)，圖像位移單元(圖像處理部11)、重疊處理單元(圖像處理部11)、顯示單元(顯示部14的監(jiān)視器14D)以及三維坐標(biāo)位置檢測單元(控制器15)優(yōu)選反復(fù)進(jìn)行動(dòng)作。
[0114]在由上述關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元(輸入部13或者控制器15)重新設(shè)定的關(guān)心區(qū)域R0I2、ROI3內(nèi)，圖像位移單元(圖像處理部11)、重疊處理單元(圖像處理部11)、顯示單元(顯示部14的監(jiān)視器14D)以及三維坐標(biāo)位置檢測單元(控制器15)反復(fù)進(jìn)行動(dòng)作，由此例如在一邊將插入構(gòu)件(支氣管內(nèi)窺鏡21)插入一邊進(jìn)行透視的情況下三維坐標(biāo)位置發(fā)生變動(dòng)時(shí)，能夠一邊追蹤該位置一邊進(jìn)行導(dǎo)向。另外，一邊進(jìn)行導(dǎo)向一邊對(duì)關(guān)心區(qū)域(ROI)反復(fù)進(jìn)行重新設(shè)定，并且追蹤該位置，因此能夠一邊追蹤該位置一邊高精度地進(jìn)行導(dǎo)向。
[0115]實(shí)施例3
[0116]接著，參照附圖來說明本發(fā)明的實(shí)施例3。對(duì)與上述實(shí)施例1、2相同的位置附加相同的附圖標(biāo)記并省略其說明。另外，如圖1所示，本實(shí)施例3所涉及的C臂透視攝影裝置與實(shí)施例1、2所涉及的C臂透視攝影裝置是相同結(jié)構(gòu)。
[0117]在本實(shí)施例3中，將上述實(shí)施例1與上述實(shí)施例2 二者進(jìn)行組合。
[0118]S卩，在實(shí)施例2中還具備與實(shí)施例1相同的立體圖像制作單元(在實(shí)施例1中為圖像處理部11)和立體觀察圖像制作單元(在實(shí)施例1中為圖像處理部11)的構(gòu)造是本實(shí)施例3的構(gòu)造。在實(shí)施例2的圖像位移單元(在實(shí)施例2中為圖像處理部11)中將透視圖像限定為立體圖像，由此在本實(shí)施例3中，圖像位移單元(圖像處理部11)在關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)，與立體圖像的位移相應(yīng)地使由上述立體觀察圖像制作單元(圖像處理部11)分別制作出的立體觀察圖像進(jìn)行位移。
[0119]另外，在實(shí)施例2的重疊處理單元(在實(shí)施例2中為圖像處理部11)中將透視圖像限定為立體圖像，由此在本實(shí)施例3中，重疊處理單元(圖像處理部11)在關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)使立體圖像和通過圖像位移單元進(jìn)行位移后的立體觀察圖像按各個(gè)投影方向重疊來進(jìn)行重疊處理。換句話說，在實(shí)施例1的重疊處理單元(在實(shí)施例1中也是圖像處理部11)中限定為關(guān)心區(qū)域(ROI)，由此在本實(shí)施例3中，在關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)使立體圖像與通過圖像位移單元(圖像處理部11)進(jìn)行位移后的立體觀察圖像按各個(gè)投影方向重疊來進(jìn)行重疊處理。
[0120]另外，與實(shí)施例1的顯示單元(顯示部14的監(jiān)視器14D)同樣地，實(shí)施例2、本實(shí)施例3的顯示單元(在實(shí)施例2中為顯示部14的監(jiān)視器14D)實(shí)時(shí)地顯示由重疊處理單元(圖像處理部11)進(jìn)行重疊處理而得到的圖像。另外，在實(shí)施例2的三維坐標(biāo)位置檢測單元(在實(shí)施例2中為控制器15)中將透視圖像限定為立體圖像，由此在本實(shí)施例3中，三維坐標(biāo)位置檢測單元(控制器15)基于關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)的三維圖像和立體圖像來計(jì)算并檢測三維坐標(biāo)位置。換句話說，在實(shí)施例1的三維坐標(biāo)位置檢測單元(在實(shí)施例1中也為控制器15)中限定為關(guān)心區(qū)域(ROI)，除了對(duì)作為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)追加立體圖像以外還追加三維圖像，由此在本實(shí)施例3中，基于關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)的三維圖像和立體圖像來計(jì)算并檢測三維坐標(biāo)位置。除此以外的作用和效果是將實(shí)施例1和實(shí)施例2進(jìn)行組合而得到的作用和效果，因此省略其說明。
[0121]與上述實(shí)施例1同樣地，在本實(shí)施例3中，通過進(jìn)行立體透視來每次實(shí)時(shí)地獲取相互間帶有視差的兩個(gè)透視圖像(透視右圖像、透視左圖像)，并制作立體圖像。
[0122]本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，能夠如下面那樣變形并實(shí)施。
[0123](I)在上述各實(shí)施例中，如圖1所示是C臂透視攝影裝置，但也可以應(yīng)用于影像系統(tǒng)固定于頂棚面或者壁面的樣式的透視攝影裝置，也可以應(yīng)用于外科用X射線裝置。另外還可以是構(gòu)成為能夠更換構(gòu)成影像系統(tǒng)的X射線管和X射線檢測器的配置的裝置。
[0124](2)在上述各實(shí)施例中，將支氣管內(nèi)窺鏡插入到被檢體的支氣管來進(jìn)行與支氣管有關(guān)的診斷，但只要是進(jìn)行被檢體的診斷或者治療的醫(yī)療用X射線裝置，則如上所述可以如血管造影那樣將導(dǎo)管、引線插入到血管中的目標(biāo)部位來進(jìn)行診斷或者治療，還可以如放射線治療計(jì)劃那樣將射線源插入用施放器插入到治療部位來利用射線源、模擬射線源進(jìn)行治療計(jì)劃。例如，在將小射線源用的粒子(也被稱為“晶種(Seed)”)等植入體內(nèi)的情況下，存在基于所植入的晶種來思考之后插入的晶種的位置等的治療計(jì)劃。
[0125](3)在上述各實(shí)施例中，采用了通過如圖4所示的交差法附加視差的方法，但也可以如圖12所示那樣通過平行法來附加視差。
[0126](4)在上述各實(shí)施例中，如圖2所示，采用以脈沖進(jìn)行焦點(diǎn)切換的立體X射線管球來作為X射線管2，但也可以如圖13所示那樣采用具有一個(gè)焦點(diǎn)的普通的X射線管2。在獲取三維圖像的情況下，當(dāng)如圖13的(a)所示那樣使影像系統(tǒng)4向各個(gè)方向(例如沿著箭頭RA方向大約旋轉(zhuǎn)200° )移動(dòng)來進(jìn)行攝影并獲取透視圖像時(shí)，如圖13的(b)所示那樣實(shí)時(shí)地獲取不帶有視差的透視圖像即可。圖13的結(jié)構(gòu)在如上述實(shí)施例2那樣不限定為立體圖像的情況下是有用的。
[0127](5)在上述實(shí)施例1、3中，通過進(jìn)行立體透視來每次實(shí)時(shí)地獲取相互間帶有視差的兩個(gè)透視圖像，并制作出立體圖像，但并不限定于立體透視。例如，也可以基于圖2的(a)或者圖13的(a)中得到的三維圖像，根據(jù)通過實(shí)時(shí)的透視而得到的一個(gè)原始的透視圖像，來制作由該原始的透視圖像和相對(duì)于該原始的透視圖像的投影方向帶有視差的透視圖像構(gòu)成的立體圖像。即，通過進(jìn)行(非立體透視)普通的透視來每次實(shí)時(shí)地獲取一個(gè)原始的透視圖像。然后，根據(jù)該原始的透視圖像來制作由該原始的透視圖像和相對(duì)于該原始的透視圖像的投影方向帶有視差的透視圖像構(gòu)成的立體圖像。在該情況下，即使是具備如圖13那樣的具有一個(gè)焦點(diǎn)的普通X射線管2的結(jié)構(gòu)，也能夠制作立體圖像。
[0128](6)在上述各實(shí)施例中，無論在獲取透視圖像的情況下，還是在獲取三維圖像的情況下，均如圖2所示那樣使用相同的裝置，但也可以在獲取三維圖像的情況下，使用以X射線CT裝置等為代表的其它裝置(外部裝置)來進(jìn)行，僅在透視時(shí)使用醫(yī)療用X射線裝置進(jìn)行。但是，從不間隔時(shí)間地持續(xù)進(jìn)行攝影和透視的方面、更加準(zhǔn)確地進(jìn)行導(dǎo)向的方面來看，優(yōu)先使用相同的裝置。
[0129](7)在上述實(shí)施例2、3中，將透視圖像、立體圖像的顯示位置固定，并與這些圖像的位移相應(yīng)地使關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)的立體觀察圖像進(jìn)行位移，使透視圖像、立體圖像與進(jìn)行位移后的立體觀察圖像重疊來進(jìn)行重疊處理，但也可以是相反的順序。即，將立體觀察圖像的顯示位置固定，并與所固定的該立體觀察圖像的顯示位置相應(yīng)地使關(guān)心區(qū)域(ROI)內(nèi)的透視圖像、立體圖像進(jìn)行位移，使立體觀察圖像與進(jìn)行位移后的透視圖像、立體圖像重疊來進(jìn)行重疊處理。在該情況下，即使設(shè)為透視圖像、立體圖像發(fā)生位移，也與固定的立體觀察圖像的位置相應(yīng)地使透視圖像、立體圖像進(jìn)行位移，因此即使設(shè)為透視圖像、立體圖像發(fā)生位移，也使透視圖像、立體圖像總位于固定的立體觀察圖像的位置處，從而透視圖像、立體圖像看起來似乎是靜止的。另外，在實(shí)施例2中，將周期顯示鎖定(固定)，但在該變形例
(7)中，即使不將周期顯示鎖定(固定)，也發(fā)揮能夠以更細(xì)的幀頻顯示重疊處理后的圖像這一效果。
[0130](8)在上述實(shí)施例2、3中，具備關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元，該關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元在實(shí)時(shí)地顯示的三維坐標(biāo)位置偏離關(guān)心區(qū)域(ROI1NROI3)時(shí)重新設(shè)定關(guān)心區(qū)域，以使該三維坐標(biāo)位置收斂，但在不追蹤三維坐標(biāo)位置的情況下，不一定需要具備關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元。
[0131]附圖標(biāo)記說明
[0132]11:圖像處理部；13:輸入部；14:顯示部；14D:監(jiān)視器；15:控制器；21:支氣管內(nèi)窺鏡；RO1:關(guān)心區(qū)域；M:被檢體。
【權(quán)利要求】
1.一種醫(yī)療用X射線裝置，基于所檢測出的X射線實(shí)時(shí)地顯示透視圖像來進(jìn)行診斷和治療，其特征在于，具備: 立體圖像制作單元，其制作由在投影方向上相互間帶有視差的兩個(gè)透視圖像構(gòu)成的立體圖像； 立體觀察圖像制作單元，其根據(jù)基于X射線預(yù)先得到的三維圖像分別制作立體觀察圖像，該三維圖像是在由上述立體圖像制作單元制作出的上述立體圖像的各個(gè)投影方向上的三維圖像； 重疊處理單元，其使各個(gè)投影方向上的上述立體圖像與由上述立體觀察圖像制作單元分別制作出的上述立體觀察圖像重疊來進(jìn)行重疊處理； 顯示單元，其實(shí)時(shí)地顯示由該重疊處理單元進(jìn)行重疊處理而得到的圖像；以及三維坐標(biāo)位置檢測單元，其基于由上述立體圖像制作單元制作出的上述立體圖像，根據(jù)實(shí)時(shí)地顯示的畫面上的目標(biāo)物的位置來計(jì)算并檢測該目標(biāo)物的三維坐標(biāo)位置。
2.一種醫(yī)療用X射線裝置，基于所檢測出的X射線實(shí)時(shí)地顯示透視圖像來進(jìn)行診斷和治療，其特征在于，具備: 關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元，其設(shè)定局部的關(guān)心區(qū)域； 圖像位移單元，其(I)在由該關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元設(shè)定的上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，與上述透視圖像的位移相應(yīng)地使基于在上述透視圖像的投影方向上的三維圖像的立體觀察圖像進(jìn)行位移，或者(2)在由該關(guān)心區(qū)域設(shè)定單元設(shè)定的上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，將基于在上述透視圖像的投影方向上的三維圖像的立體觀察圖像固定，并與所固定的該立體觀察圖像的位置相應(yīng)地使上述透視圖像進(jìn)行位移，其中，該三維圖像是基于X射線預(yù)先得到的； 重疊處理單元，其在上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，(I)使上述透視圖像與通過上述圖像位移單元進(jìn)行位移后的上述立體觀察圖像重疊來進(jìn)行重疊處理，或者(2)使上述立體觀察圖像與通過上述圖像位移單元進(jìn)行位移后的上述透視圖像重疊來進(jìn)行重疊處理； 顯示單元，其實(shí)時(shí)地顯示由該重疊處理單元進(jìn)行重疊處理而得到的圖像；以及三維坐標(biāo)位置檢測單元，其基于上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)的上述三維圖像和上述透視圖像，根據(jù)實(shí)時(shí)地顯示的畫面上的目標(biāo)物的位置來計(jì)算并檢測該目標(biāo)物的三維坐標(biāo)位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的醫(yī)療用X射線裝置，其特征在于， 還具備關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元，該關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元在實(shí)時(shí)地顯示的上述三維坐標(biāo)位置偏離上述關(guān)心區(qū)域時(shí)重新設(shè)定關(guān)心區(qū)域，以使該三維坐標(biāo)位置收斂， 在由該關(guān)心區(qū)域重新設(shè)定單元重新設(shè)定的關(guān)心區(qū)域內(nèi)，上述圖像位移單元、上述重疊處理單元、上述顯示單元以及上述三維坐標(biāo)位置檢測單元反復(fù)進(jìn)行動(dòng)作。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的醫(yī)療用X射線裝置，其特征在于，還具備: 立體圖像制作單元，其制作由在投影方向上相互間帶有視差的兩個(gè)透視圖像構(gòu)成的立體圖像；以及 立體觀察圖像制作單元，其基于上述三維圖像分別制作立體觀察圖像，該三維圖像是在由上述立體圖像制作單元制作出的上述立體圖像的各個(gè)投影方向上的三維圖像， 其中，上述圖像位移單元(I)在上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，與上述立體圖像的位移相應(yīng)地使由上述立體觀察圖像制作單元分別制作出的上述立體觀察圖像進(jìn)行位移，或者(2)在上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，將由上述立體觀察圖像制作單元分別制作出的上述立體觀察圖像固定，并與所固定的該立體觀察圖像的位置相應(yīng)地使上述立體圖像進(jìn)行位移， 上述重疊處理單元在上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)，(I)使上述立體圖像與通過上述圖像位移單元進(jìn)行位移后的上述立體觀察圖像按各個(gè)投影方向重疊來進(jìn)行重疊處理，或者(2)使上述立體觀察圖像與通過上述圖像位移單元進(jìn)行位移后的上述立體圖像按各個(gè)投影方向重疊來進(jìn)行重疊處理， 上述顯示單元實(shí)時(shí)地顯示由上述重疊處理單元進(jìn)行重疊處理而得到的圖像， 上述三維坐標(biāo)位置檢測單元基于上述關(guān)心區(qū)域內(nèi)的上述三維圖像和上述立體圖像來計(jì)算并檢測上述三維坐標(biāo)位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的醫(yī)療用X射線裝置，其特征在于， 上述立體圖像制作單元制作由以下兩個(gè)透視圖像構(gòu)成的上述立體圖像:通過在投影方向上相互間帶有視差的實(shí)時(shí)的透視而分別獲得、并且相互間帶有該視差的兩個(gè)透視圖像。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的醫(yī)療用X射線裝置，其特征在于， 上述立體圖像制作單元基于上述三維圖像，并根據(jù)通過實(shí)時(shí)的透視而得到的一個(gè)原始的透視圖像，來制作由該原始的透視圖像和相對(duì)于該原始的透視圖像的投影方向帶有視差的透視圖像構(gòu)成的上述立體圖像。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的醫(yī)療用X射線裝置，其特征在于， 上述三維坐標(biāo)位置檢測單元檢測被插入到作為診斷和治療的對(duì)象的被檢體的體內(nèi)的插入構(gòu)件的前端部分的位置，來作為上述三維坐標(biāo)位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的醫(yī)療用X射線裝置，其特征在于， 上述插入構(gòu)件是內(nèi)窺鏡、射線源插入用施放器、模擬射線源或者導(dǎo)線。
【文檔編號(hào)】A61B6/02GK104244831SQ201280072095
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2012年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月29日
【發(fā)明者】柴田幸一, 三品幸男, 森一博 申請(qǐng)人:株式會(huì)社島津制作所