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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024104085
(43)【公開日】2024-08-02
(54)【発明の名称】Ｘ線撮影装置、および、Ｘ線撮影方法
(51)【国際特許分類】
A61B 6/40 20240101AFI20240726BHJP
A61B 6/00 20240101ALI20240726BHJP
A61B 6/12 20060101ALI20240726BHJP
【ＦＩ】
A61B6/00 300D
A61B6/00 350D
A61B6/12
【審査請求】未請求
【請求項の数】13
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023008123
(22)【出願日】2023-01-23
(71)【出願人】
【識別番号】320011683
【氏名又は名称】富士フイルムヘルスケア株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000888
【氏名又は名称】弁理士法人山王坂特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】高橋 勲
(72)【発明者】
【氏名】松崎 和喜
(72)【発明者】
【氏名】山川 恵介
(72)【発明者】
【氏名】中村 正
【テーマコード（参考）】
4C093
【Ｆターム（参考）】
4C093AA01
4C093AA25
4C093CA23
4C093EA06
4C093EC15
4C093EC22
4C093EC28
4C093EC34
4C093FA15
4C093FD11
4C093FF16
4C093FF22
4C093FF35
4C093FF42
(57)【要約】 （修正有）
【課題】Ｘ線管の支柱を回転させることなく、術中にリアルタイムに処置具の３次元位置を把握可能なＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】天板に搭載された被検体のターゲット部位にＸ線を照射する位置に第１Ｘ線管を配置し、第１Ｘ線管と天板とを結ぶ軸を中心とする円軌道に沿って第２Ｘ線管を回動させて、第２Ｘ線管を配置する。第１Ｘ線管から被検体にＸ線を照射し、第１Ｘ線画像を取得する。第２Ｘ線管から、被検体にＸ線を照射し、第２Ｘ線画像を取得する。第１Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像の位置と、第２Ｘ線画像に含まれる前記特徴部位の像の位置とを用いて、所定の特徴部位の像の３次元位置を算出する。
【選択図】図１
【解決手段】天板に搭載された被検体のターゲット部位にＸ線を照射する位置に第１Ｘ線管を配置し、第１Ｘ線管と天板とを結ぶ軸を中心とする円軌道に沿って第２Ｘ線管を回動させて、第２Ｘ線管を配置する。第１Ｘ線管から被検体にＸ線を照射し、第１Ｘ線画像を取得する。第２Ｘ線管から、被検体にＸ線を照射し、第２Ｘ線画像を取得する。第１Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像の位置と、第２Ｘ線画像に含まれる前記特徴部位の像の位置とを用いて、所定の特徴部位の像の３次元位置を算出する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検体を搭載する天板と、前記被検体にＸ線を照射する第１Ｘ線管と、前記第１Ｘ線管を支持する第１支持部と、前記被検体にＸ線を照射する第２Ｘ線管と、前記第２Ｘ線管を支持する第２支持部と、前記第１Ｘ線管および第２Ｘ線管が照射し、前記被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、演算部とを有し、
前記演算部は、前記Ｘ線検出器が前記第１Ｘ線管の照射したＸ線を検出した出力から第１Ｘ線画像を取得し、前記Ｘ線検出器が前記第２Ｘ線管の照射したＸ線を検出した出力から第２Ｘ線画像を取得し、前記第１Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像の位置と、前記第２Ｘ線画像に含まれる前記特徴部位の像の位置とを用いて、前記所定の特徴部位の像の３次元位置を算出し、
前記第２支持部は、前記第１Ｘ線管と前記天板とを結ぶ軸を中心とする円軌道に沿って、前記第２Ｘ線管を回動可能に支持する機構を含む、
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
前記演算部は、前記Ｘ線検出器が前記第１Ｘ線管の照射したＸ線を検出した出力から第１Ｘ線画像を取得し、前記Ｘ線検出器が前記第２Ｘ線管の照射したＸ線を検出した出力から第２Ｘ線画像を取得し、前記第１Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像の位置と、前記第２Ｘ線画像に含まれる前記特徴部位の像の位置とを用いて、前記所定の特徴部位の像の３次元位置を算出し、
前記第２支持部は、前記第１Ｘ線管と前記天板とを結ぶ軸を中心とする円軌道に沿って、前記第２Ｘ線管を回動可能に支持する機構を含む、
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項2】
請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
前記第２支持部は、基部と先端とを有するアームと、支持軸と、回転機構とを含み、
前記支持軸は、前記第１支持部の前記第１Ｘ線管を支持する位置に設けられ、
前記アームの前記基部は、前記支持軸によって支持され、
前記アームの先端には、前記第２Ｘ線管が備えられ、
前記支持軸には、前記アームの前記基部を当該支持軸を中心に回転させる回転機構が備えられている
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
前記第２支持部は、基部と先端とを有するアームと、支持軸と、回転機構とを含み、
前記支持軸は、前記第１支持部の前記第１Ｘ線管を支持する位置に設けられ、
前記アームの前記基部は、前記支持軸によって支持され、
前記アームの先端には、前記第２Ｘ線管が備えられ、
前記支持軸には、前記アームの前記基部を当該支持軸を中心に回転させる回転機構が備えられている
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項3】
請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
前記第２支持部には、前記第２Ｘ線管の位置を前記円軌道に沿って変化させる駆動部が備えられている
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
前記第２支持部には、前記第２Ｘ線管の位置を前記円軌道に沿って変化させる駆動部が備えられている
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項4】
請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
前記第２支持部は、前記円軌道の半径を変化させる機構部を備える
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
前記第２支持部は、前記円軌道の半径を変化させる機構部を備える
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項5】
請求項２に記載のＸ線撮影装置であって、
前記アームには、当該アームを軸方向に伸縮させることにより、前記円軌道の半径を変化させる伸縮機構が備えられていることを特徴とするＸ線撮影装置。
前記アームには、当該アームを軸方向に伸縮させることにより、前記円軌道の半径を変化させる伸縮機構が備えられていることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項6】
請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、前記被検体にＸ線を照射する第３Ｘ線管と、前記第３Ｘ線管を支持する第３支持部とをさらに有し、
前記第３支持部は、前記第３Ｘ線管を、前記第１Ｘ線管を通る軸を中心とすだ円軌道にそって回動可能に支持している、
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
前記第３支持部は、前記第３Ｘ線管を、前記第１Ｘ線管を通る軸を中心とすだ円軌道にそって回動可能に支持している、
ことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項7】
請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
前記第２Ｘ線管の前記Ｘ線検出器へのＸ線の最大照射領域は、前記第１Ｘ線管の前記Ｘ線検出器へのＸ線の最大照射領域よりも小さいことを特徴するＸ線撮影装置。
前記第２Ｘ線管の前記Ｘ線検出器へのＸ線の最大照射領域は、前記第１Ｘ線管の前記Ｘ線検出器へのＸ線の最大照射領域よりも小さいことを特徴するＸ線撮影装置。
【請求項8】
請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
前記第２Ｘ線管のＸ線の最大出力は、前記第１Ｘ線管のＸ線の最大出力よりも小さいことを特徴するＸ線撮影装置。
前記第２Ｘ線管のＸ線の最大出力は、前記第１Ｘ線管のＸ線の最大出力よりも小さいことを特徴するＸ線撮影装置。
【請求項9】
請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
前記演算部は、前記第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像を抽出検出する抽出部と、前記第１Ｘ線画像と前記第２Ｘ線画像に含まれる前記特徴部位の像の位置とを用いて、前記特徴部位の３次元位置を算出する３次元位置算出部とを含むことを特徴とするＸ線撮影装置。
前記演算部は、前記第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像を抽出検出する抽出部と、前記第１Ｘ線画像と前記第２Ｘ線画像に含まれる前記特徴部位の像の位置とを用いて、前記特徴部位の３次元位置を算出する３次元位置算出部とを含むことを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項10】
請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、
前記演算部は、前記第１Ｘ線画像または前記第２Ｘ線画像に含まれる予め定めたターゲットと脊椎の位置を検出するか、または、前記ターゲットと脊椎の位置をユーザから受け付け、前記ターゲットと脊椎の位置が重なっている場合、前記被検体の中心軸から左右方向にずれた位置に前記第２Ｘ線管を配置するように促す表示を表示部に表示することを特徴とするＸ線撮影装置。
前記演算部は、前記第１Ｘ線画像または前記第２Ｘ線画像に含まれる予め定めたターゲットと脊椎の位置を検出するか、または、前記ターゲットと脊椎の位置をユーザから受け付け、前記ターゲットと脊椎の位置が重なっている場合、前記被検体の中心軸から左右方向にずれた位置に前記第２Ｘ線管を配置するように促す表示を表示部に表示することを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項11】
請求項３に記載のＸ線撮影装置であって、
前記演算部は、前記第２Ｘ線画像に含まれる前記特徴部位の位置に応じて、前記第２Ｘ線管を移動させるよう前記駆動部を駆動させ、前記第２Ｘ線画像の視野を前記特徴部位の移動に追従させることを特徴とするＸ線撮影装置。
前記演算部は、前記第２Ｘ線画像に含まれる前記特徴部位の位置に応じて、前記第２Ｘ線管を移動させるよう前記駆動部を駆動させ、前記第２Ｘ線画像の視野を前記特徴部位の移動に追従させることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項12】
請求項１に記載のＸ線撮影装置であって、前記Ｘ線検出器の上に配置された複数の凸条を平行に並べたグリッドと、前記グリッドを主平面内で回転させる回転駆動部とをさらに備え、
前記回転駆動部は、前記第２Ｘ線管の前記円軌道上の位置に応じて前記グリッドを回転させることを特徴とするＸ線撮影装置。
前記回転駆動部は、前記第２Ｘ線管の前記円軌道上の位置に応じて前記グリッドを回転させることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項13】
天板に搭載された被検体のターゲット部位にＸ線を照射する位置に第１Ｘ線管を配置し、前記第１Ｘ線管と前記天板とを結ぶ軸を中心とする円軌道に沿って第２Ｘ線管を回動させて、前記第２Ｘ線管を配置し、
第１Ｘ線管から被検体にＸ線を照射し、前記被検体を通過したＸ線をＸ線検出器で検出して第１Ｘ線画像を取得し、
第２Ｘ線から、被検体にＸ線を照射し、前記被検体を通過したＸ線をＸ線検出器で検出して第２Ｘ線画像を取得し、
前記第１Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像の位置と、前記第２Ｘ線画像に含まれる前記特徴部位の像の位置とを用いて、前記所定の特徴部位の像の３次元位置を算出する
ことを特徴とするＸ線撮影方法。
第１Ｘ線管から被検体にＸ線を照射し、前記被検体を通過したＸ線をＸ線検出器で検出して第１Ｘ線画像を取得し、
第２Ｘ線から、被検体にＸ線を照射し、前記被検体を通過したＸ線をＸ線検出器で検出して第２Ｘ線画像を取得し、
前記第１Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像の位置と、前記第２Ｘ線画像に含まれる前記特徴部位の像の位置とを用いて、前記所定の特徴部位の像の３次元位置を算出する
ことを特徴とするＸ線撮影方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｘ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【0002】
一般的なＸ線撮影装置は、Ｘ線源から被検体に対してＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線を平面状のＸ線検出器により検出することにより、静止画のＸ線撮影や、連続撮影による動画のＸ線撮影（いわゆる透視）を行うことができる。Ｘ線撮影および透視のいずれにおいても、得られるＸ線画像は、２次元投影像であり、被検体内の構造の厚み方向の位置を把握することはできない。
【0003】
そこで、被検体の３次元撮影を可能にするため、例えば特許文献１では、Ｍ個×Ｎ個のＸ線源から構成されるマルチＸ線発生装置と、Ｋ個×Ｌ個のセンサから構成される平面検出器をアームで対向させたＸ線撮影装置が提案されている。このＸ線撮影装置は、アームをスライド回転軸と主軸を中心に回転させながら、複数のＸ線源から周期的にＸ線放射を行い、同期してセンサを動作させ、複数の多方向画像を撮影し、Ｘ線源の座標情報を基に再構成することにより、任意の多層断層画像（いわゆるトモグラフィ画像）を取得することができる。
【0004】
また、特許文献２には、いわゆるバイプレーンのＸ線撮影装置が開示されている。このＸ線撮影装置は、第１のＸ線管と第１のＸ線検出器とを第１のＣ型アームによって対向配置し、第２のＸ線管と第２のＸ線検出器とを第２のＣ型アームによって対向配置した構成である。第１のＣ型アームと第２のＣ型アームの回転軸は、交差するように設定される。第１のＣ型アームと第２のＣ型アームをそれぞれ回転させて撮影を行うことにより、３次元画像を得ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１３－１７３０１５号公報
【特許文献2】特開２０２１－１３３０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従来の特許文献２のようなバイプレーンのＸ線撮影装置は、大型かつ高価である。一方、特許文献１のようにＭ個×Ｎ個のＸ線源を用いる多管球システムは、一つのＸ線源を用いて撮影した画像において、見たい対象物が他の構造物と重なっている場合、他のＸ線源に切り替えることができるが、Ｍ個×Ｎ個のＸ線源の位置は大きくは異ならないため、位置選択の自由度は大きくない。そのため、見たい対象物と他の構造物との重なりを解消できないことがある。
【0007】
また、特許文献１，２の装置は、Ｘ線源とＸ線検出器を支持するアームを被検体の周囲で回転させることにより、被検体の３次元画像やトモグラフィ画像を得ることができるが、手術中に３次元画像等を撮影する際には、回転するＸ線源やアームとの接触を避けるため、術者は、一旦被検体から離れる必要がある。そのため、術具等を挿入しながら３次元画像を撮影することは困難である。
【0008】
一方、処置具等のデバイスの位置を把握することを目的とする場合、３次元画像やトモグラフィ画像は必ずしも必要ではないため、３次元画像やトモグラフィ画像を撮影することなく、デバイスの位置を把握する技術が望まれている。
【0009】
本発明の目的は、Ｘ線管を支持するアームを術中に回転させることなく、リアルタイムにデバイスの３次元位置を把握可能なＸ線撮影装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明のＸ線撮影装置は、被検体を搭載する天板と、被検体にＸ線を照射する第１Ｘ線管と、第１Ｘ線管を支持する第１支持部と、被検体にＸ線を照射する第２Ｘ線管と、第２Ｘ線管を支持する第２支持部と、第１Ｘ線管および第２Ｘ線管が照射し、被検体を通過したＸ線を検出するＸ線検出器と、演算部とを有する。演算部は、Ｘ線検出器が第１Ｘ線管の照射したＸ線を検出した出力から第１Ｘ線画像を取得し、Ｘ線検出器が第２Ｘ線管の照射したＸ線を検出した出力から第２Ｘ線画像を取得し、第１Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像の位置と、第２Ｘ線画像に含まれる特徴部位の像の位置とを用いて、所定の特徴部位の像の３次元位置を算出する。第２支持部は、第１Ｘ線管と天板とを結ぶ軸を中心とする円軌道に沿って、第２Ｘ線管を回動可能に支持する機構を含む。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、Ｘ線管の支柱を回転させることなく、術中にリアルタイムに処置具の３次元位置を把握可能なＸ線撮影装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の実施形態１のＸ線撮影装置１を側面から見た場合の２つのＸ線管の配置と移動方向を示すブロック図。
【図2】実施形態１のＸ線撮影装置１の主要部の構成を示すブロック図。
【図3】実施形態１のＸ線撮影装置１の第１Ｘ線管６０および第２Ｘ線管１１０への管電流の供給タイミングと、Ｘ線検出器からのデータ収集のタイミングを示すタイミングチャート。
【図4】（ａ）実施形態１のＸ線撮影装置１の第１Ｘ線管６０と第２Ｘ線管１１０の３次元位置Ｓ１，Ｓ２と、Ｘ線検出器７０へ投影された処置具の特徴部位の３次元位置Ｄ１，Ｄ２を示す説明図、（ｂ）第１Ｘ線画像の一例を示す図、（ｃ）第２Ｘ線画像の一例を示す図、（ｄ）処置具の特徴部位の３次元位置の算出方法を示す図。
【図5】実施形態１のＸ線撮影装置１の動作を示すフローチャート図。
【図6】実施形態１のＸ線撮影装置１の表示部に表示される画面例を示す図。
【図7】実施形態２のＸ線撮影装置１を側面から見た場合の２つのＸ線管の配置と移動方向を示すブロック図。
【図8】実施形態３のＸ線撮影装置１を側面から見た場合の２つのＸ線管の配置と移動方向を示すブロック図。
【図9】実施形態４のＸ線撮影装置２の主要部の構成を示すブロック図。
【図10】（ａ）実施形態４のＸ線撮影装置２が取得した事前撮像３次元画像を投影して２次元投影像を算出することを示す説明図、（ｂ）第１の２次元投影像の一例と、第１Ｘ線画像を示す図、（ｃ）第２の２次元投影像の一例と、第２Ｘ線画像を示す図。
【図11】実施形態４のＸ線撮影装置２の動作を示すフローチャート図。
【図12】実施形態４のＸ線撮影装置２の表示部に表示される画面例を示す図。
【図13】（ａ）実施形態５のＸ線撮影装置の第１Ｘ線管６０と第２Ｘ線管１１０に対する被検体１０１の腫瘍と脊髄の位置関係を示す図、（ｂ）および（ｃ）実施形態５の第２Ｘ線画像を示す図。
【図14】（ａ）実施形態７のグリッドとＸ線の入射方向の関係を示す図、（ｂ）第２Ｘ線管１１０の光軸とグリッドの列の方向が交差している配置を示す図、（ｃ）第２Ｘ線管１１０の光軸とグリッドの列の方向が平行な配置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【0014】
＜＜実施形態１＞＞
実施形態のＸ線撮影装置１の構成について説明する。
実施形態のＸ線撮影装置１の構成について説明する。
【0015】
図１は、Ｘ線撮影装置１を側面からそれぞれ見た場合の２つのＸ線管の配置と移動方向を示す図である。図２は、Ｘ線撮影装置１の主要部の構成を示すブロック図である。図３は、２つのＸ線管へ管電流を供給するタイミングと、Ｘ線検出器からのデータ収集のタイミングを示す図である。
【0016】
図１および図２に示すように、Ｘ線撮影装置１は、被検体を搭載する天板４０と、被検体にＸ線を照射する第１Ｘ線管６０および第２Ｘ線管１１０とを備えている。第１Ｘ線管６０は、第１支持部１２０によって支持されている。第２Ｘ線管１１０は、第２支持部１３０によって支持されている。第１Ｘ線管６０および第２Ｘ線管１１０が照射したＸ線は、被検体１０１を通過する。天板４０内には、被検体１０１を通過したＸ線が照射される位置にＸ線検出器７０が配置されている。
【0017】
第１支持部１２０は、スタンド１０によって支持された支柱５０と、第１Ｘ線支持腕９０とを含む。
【0018】
第２支持部１３０は、第１Ｘ線管６０と天板４０とを結ぶ軸６１を中心とする円軌道１１１に沿って、第２Ｘ線管１１０を回動可能に支持する機構を含む。軸６１は、第１Ｘ線管６０の光軸と一致していてもよいし、一致していていなくてもよい。第１Ｘ線管６０が第１支持部１２０との接続部において、いずれかの方向に回動可能な首振り機構を備える場合、軸６１と第１Ｘ線管６０の光軸とが不一致になり得る。
【0019】
第２支持部１３０の具体的な構造例は、図１を用いて説明する。第２支持部１３０は、アーム１３１と、支持軸１３２と、回転機構１３３とを含む。支持軸１３２は、第１支持部１２０の第１Ｘ線管６０を支持する位置に設けられている。ここでは、支持軸１３２は、第１支持部１２０の第１Ｘ線支持腕９０の先端の下部に設けられ、支持軸１３２の下端に第１Ｘ線管６０が支持された構造である。
【0020】
アーム１３１は、基部１３１ａと先端とを有し、基部１３１ａは、支持軸１３２によって支持されている。回転機構１３３は、支持軸１３２を中心にアーム１３１の基部１３１ａを回動させる機構である。例えば、回転機構１３３は、支持軸１３２の外周の周方向に沿って設けられたガイドレールと、アーム１３１の基部１３１ａに設けられ、ガイドレールに係合する係合部とを備える構成にすることができる。このような構成にすることにより、アーム１３１を支持軸１３２の外周に沿って回動させることができる。アーム１３１の先端１３１ｂには、第２Ｘ線管１１０が支持されている。これにより、軸６１を中心とする円軌道１１１に沿って、第２Ｘ線管１１０を第１Ｘ線管６０の周囲で回転させることができる。
【0021】
また、第２支持部１３０には、ユーザが手動で第２Ｘ線管１１０を円軌道１１１に沿って回転させてもよいが、第２Ｘ線管１１０の位置を円軌道１１１に沿って変化させる駆動部が備えられていてもよい。例えば、回転機構１３３のガイドレールをラック構造にし、上記ラック構造と噛み合うピニオンを係合部に配置し、ピニオンを回転させるモータを駆動部として配置することにより、モータの回転量だけ第２Ｘ線管１１０を円軌道１１１に沿って回転移動させることができる。
【0022】
なお、第２支持部１３０には、第２Ｘ線管１１０を円軌道１１１に沿って回転可能な状態から固定された状態に切り替えるストッパを設けてもよい。例えば支持軸１３２の周囲に設けた出没可能な突起をストッパとして用いることができる。突起を突出させることにより、アーム１３１の回転が阻止されることにより、第２Ｘ線管１１０を固定することができる。
【0023】
さらに、第２支持部１３０は、円軌道１１１の半径を変化させる機構部を備える構成にすることも可能である。例えば、アーム１３１を伸縮可能にする伸縮機構１３４をアーム１３１内に配置する。具体的には、伸縮機構１３４として、スライドレール機構を用いることができる。これにより、アーム１３１を所望の長さに伸縮させることができ、円軌道１１１の半径を変化させることができる。
【0024】
また、アーム１３１を図１のように湾曲した形状にすることにより、第１Ｘ線管６０の高さと、第２Ｘ線管１１０の円軌道１１１との高さの関係を所望の関係にすることができる。例えば、図１のように、第２Ｘ線管１１０の円軌道１１１の高さを、第１Ｘ線管６０の高さとほぼ同じ高さにすることができる。
【0025】
なお、第２支持部１３０の構成は、上述の構造に限定されるものではなく、円軌道１１１にそって第２Ｘ線管１１０を回転させることができる構成であればよく、第２支持部１３０が直接、スタンド１０の上に立設した構成であってもよい。
【0026】
このように、第２Ｘ線管１１０の円軌道１１１にそって第１Ｘ線管６０の周りで回動可能な構造にすることにより、第２Ｘ線管１１０により撮影した画像において被検体１０１内の位置を検出したい特徴部位（例えば、カテーテル等の処置具の先端等）が、被検体１０１の骨等の構造物と重なって特徴部位の像が画像上で把握できない場合でも、第２Ｘ線管１１０を回動させることにより異なる角度から撮影することができ、特徴部位の位置を検出可能になる。
【0027】
Ｘ線撮影装置１の制御および演算を行う構成について説明する。Ｘ線撮影装置１は、図２に示すように演算制御部１５０を有し、演算制御部１５０内には、演算部１４０と、駆動制御部１５１、出力制御部１５２と、データ収集部１５４と、高電圧発生器１５３とが配置されている。
【0028】
演算部１４０は、Ｘ線画像生成部１４１と、特徴部位抽出部１４２と、３次元位置算出部１４３とを備えている。Ｘ線画像生成部１４１は、Ｘ線検出器７０が、第１Ｘ線管６０の照射したＸ線を検出した出力から第１Ｘ線画像を取得し、Ｘ線検出器７０が第２Ｘ線管１１０の照射したＸ線を検出した出力から第２Ｘ線画像を取得する。特徴部位抽出部１４２は、第１Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像の位置と、第２Ｘ線画像に含まれる特徴部位の像の位置とを抽出する。３次元位置算出部１４３は、特徴部位抽出部１４２の抽出結果から所定の特徴部位の像の３次元位置を算出する。
【0029】
第２Ｘ線管１１０のＸ線検出器７０へのＸ線の最大照射領域は、第１Ｘ線管６０のＸ線検出器７０へのＸ線の最大照射領域よりも小さくてもよい。
【0030】
また、第２Ｘ線管１１０のＸ線の最大出力は、第１Ｘ線管６０のＸ線の最大出力よりも小さくてもよい。
【0031】
第１Ｘ線管６０を支持する第１支持部１２０の第１Ｘ線支持腕９０内には、第１Ｘ線管６０の位置を、天板４０の幅方向（Ａ５方向＝ｘ方向）に移動させる第２スライド機構５２が備えられている。ここでは、支持軸１３２および第２Ｘ線管１１０も、第１Ｘ線支持腕９０に支持されているため、第１Ｘ線管６０とともに第２Ｘ線管１１０も移動する。
【0032】
さらに、第１Ｘ線管６０を第１Ｘ線支持腕９０の先端（図１では支持軸１３２の下端）において、天板４０の長軸（ｙ軸）に平行な軸を中心に（Ａ６方向）回動させる第１回動機構５３が、第１Ｘ線管６０と支持軸１３２との接続部に配置されている。
【0033】
また、本実施形態では、第１支持部１２０の支柱５０は、スタンド１０に備えられた支柱支持腕２０上に搭載されている。第１支持部１２０の支柱５０の下端と、支柱支持腕２０との間には、支柱５０の下端を、スタンド１０に対して天板４０の幅方向（Ａ４方向＝ｘ方向）に移動させる第１スライド機構５１が備えられている。第１スライド機構５１は、第１支持部１２０と第２支持部１３０を一体にｘ方向に移動させる。
【0034】
支柱支持腕２０には、第１支持部１２０だけでなく、天板４０を支持する支持枠３０が搭載されている。スタンド１０には、支柱支持腕２０を上下動（Ａ１方向＝ｚ軸）させる駆動機構２２１が内蔵されている。これにより、第１Ｘ線管６０と天板４０との位置関係を保った状態で、天板４０、第１Ｘ線管６０および第２Ｘ線管１１０を昇降させることができる。
【0035】
また、スタンド１０の支柱支持腕２０には、第１支持部１２０を天板４０の長軸方向（Ａ３方向＝ｙ軸）に移動させる移動機構２２４が内蔵されている。これにより、第１Ｘ線管６０および第２Ｘ線管１１０を、天板４０に対し、天板４０の長軸方向（ｙ軸）に移動させることができる。
【0036】
また、スタンド１０には、支柱支持腕２０を支柱支持腕２０の中心軸（ｘ軸）を回転中心として回転（Ａ９方向）させる起倒動機構２２３が備えられている。これにより、第１Ｘ線管６０と天板４０との位置関係を保った状態で、天板４０を起倒動させることができる。
【0037】
さらに、支柱支持腕２０には、第１支持部１２０との接続部に、半円型のレールに沿って、第１支持部１２０を支柱支持腕２０に対して支柱支持腕２０の中心軸（ｘ軸）を回転中心として回動させる傾斜機構（不図示）が備えられている。これにより、第１支持部１２０を天板４０に対して、ｘ軸を回転中心として傾斜させることができる。
【0038】
さらに、図示していないが、天板４０内には、Ｘ線検出器７０を天板４０に対して、天板４０の長軸方向および短軸方向に移動させる駆動機構（不図示）が備えられている。
【0039】
各駆動機構５１～５３，１３３～１３４、２２１、２２４～２２４は、どのような構成であってもよい。一例としては、移動方向に沿って配置されたラックと、ラックと噛み合うピニオンと、ピニオンを回転させるモータとを備えた構成とすることができる。
【0040】
演算制御部１５０は、上述の各駆動機構５１～５３，１３３～１３４、２２１、２２３～２２４の動作を制御する駆動制御部１５１と、出力制御部１５２と、高電圧発生器１５３と、データ収集部１５４と、演算部１４０とを備えている。
【0041】
出力制御部１５２は、高電圧発生器１５３が発生した高電圧を第１Ｘ線管６０と、第２Ｘ線管１１０に対して、図３に示したようなタイミングで、それぞれ設定された電圧値および電流値により供給し、第１Ｘ線管６０と、第２Ｘ線管１１０からＸ線を照射させる。出力制御部１５２は、第１Ｘ線管６０と第２Ｘ線管１１０の出力を個別に制御可能である。
【0042】
データ収集部１５４は、Ｘ線検出器７０に２次元に配列されているＸ線検出素子から、図３に示したタイミングで、Ｘ線の照射を受けて出力する信号を収集する。また、データ収集部１５４は、出力制御部１５２により制御された管電流・管電圧から，各Ｘ線管からの照射開始と終了の情報を取得する。
【0043】
演算部１４０は、すでに説明したように、Ｘ線画像生成部１４１と、特徴部位抽出部１４２と、３次元位置算出部１４３とを備えている。Ｘ線画像生成部１４１は、Ｘ線検出器７０が第１Ｘ線管の照射したＸ線を検出した出力をデータ収集部１５４から受け取って、第１Ｘ線画像を生成する（図４（ｂ）参照）。また、Ｘ線画像生成部１４１は、Ｘ線検出器７０が第２Ｘ線管の照射したＸ線を検出した出力をデータ収集部１５４から受け取って、第２Ｘ線画像を生成する（図４（ｃ）参照）。
【0044】
特徴部位抽出部１４２は、第１Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像の位置と、第２Ｘ線画像に含まれる特徴部位の像の位置とを公知の手法により抽出する。特徴部位とは、例えば、カテーテル等の処置具の先端である。
【0045】
３次元位置算出部１４３は、第１Ｘ線画像に含まれる所定の特徴部位の像の位置と、第２Ｘ線画像に含まれる特徴部位の像の位置とを用いて、所定の特徴部位の３次元位置を算出する。
【0046】
具体的な特徴部位の算出方法の一例について説明する。図４（ａ）に示すように、第１Ｘ線管６０の３次元位置（実空間座標）をＳ１とし、第１Ｘ線画像における特徴部位の３次元位置（実空間座標）をＤ１とし、Ｓ１とＤ１とを結ぶ直線をＬ１とする。また、第２Ｘ線管１１０の３次元位置をＳ２とし、第２Ｘ線画像における特徴部位の３次元位置をＤ２とし、Ｓ２とＤ２とを結ぶ直線をＬ２とする。Ｄ１とＤ２は、同一の処置具の先端等の特徴部位を投影したものである。このため、直線Ｌ１とＬ２とは、図４（ａ）のように理想的に１点で交わる。実際には、図４（ｄ）のように、計測誤差等によって、交わらない場合もある。そこで２つの直線の距離が最も近くなる直線Ｓ１－Ｄ１上の点Ｑ１と、直線Ｓ２－Ｄ２上の点Ｑ２を求め、例えばその２点の中点ｕを、特徴部位の像の位置とすることができる。
【0047】
図４（ｄ）に示す点Ｑ１及び点Ｑ２は、以下の式１に従って求めることができる。
【0048】
Ｑ１＝Ｓ１＋（Ｄ１－Ｄ２＊Ｄｖ）／（１－Ｄｖ＊Ｄｖ）＊ｖ１
Ｑ２＝Ｓ２＋（Ｄ２－Ｄ１＊Ｄｖ）／（Ｄｖ＊Ｄｖ－１）＊ｖ２ ・・・（１）
但し、
Ｄ１＝（Ｓ２－Ｓ１）ｖ１
Ｄ２＝（Ｓ２－Ｓ１）ｖ２
Ｄｖ＝ｖ１・ｖ２
Ｑ２＝Ｓ２＋（Ｄ２－Ｄ１＊Ｄｖ）／（Ｄｖ＊Ｄｖ－１）＊ｖ２ ・・・（１）
但し、
Ｄ１＝（Ｓ２－Ｓ１）ｖ１
Ｄ２＝（Ｓ２－Ｓ１）ｖ２
Ｄｖ＝ｖ１・ｖ２
【0049】
上記の式により求めた点Ｑ１及び点Ｑ２の３次元位置から、次式２を用いて特徴部位の３次元位置ｕを算出することができる。
【0050】
ｕ＝（Ｑ１＋Ｑ２）／２ ・・・（２）
つぎに、本実施形態のＸ線撮影装置１によって、Ｘ線透視画像下で術中に処置具（デバイス）の先端の３次元位置を検出する場合の各部の動作について図５のフローを用いて説明する。
つぎに、本実施形態のＸ線撮影装置１によって、Ｘ線透視画像下で術中に処置具（デバイス）の先端の３次元位置を検出する場合の各部の動作について図５のフローを用いて説明する。
【0051】
（ステップ６００）
被検体１０１を天板４０に搭載し、ユーザは、駆動制御部１５１の制御下で各駆動機構５１～５３，２２１、２２３～２２４を動作させ、デバイスを挿入するターゲット部位を撮影可能な位置に第１Ｘ線管６０を配置する。また、ターゲット部位および／または使用するデバイスの事前情報に基づいて、ユーザは、機構１３３～１３４により、第２Ｘ線管１１０を円軌道１１１に沿って移動させ、脊椎等の骨や肝臓等の臓器に重ならない向きから、挿入するデバイスの先端を撮影可能な位置に、第２Ｘ線管１１０を配置する。この際に、アーム１３１の長さを伸縮機構１３４により調整することにより、第１Ｘ線管６０と第２Ｘ線管１１０との距離を調整しても良い。
被検体１０１を天板４０に搭載し、ユーザは、駆動制御部１５１の制御下で各駆動機構５１～５３，２２１、２２３～２２４を動作させ、デバイスを挿入するターゲット部位を撮影可能な位置に第１Ｘ線管６０を配置する。また、ターゲット部位および／または使用するデバイスの事前情報に基づいて、ユーザは、機構１３３～１３４により、第２Ｘ線管１１０を円軌道１１１に沿って移動させ、脊椎等の骨や肝臓等の臓器に重ならない向きから、挿入するデバイスの先端を撮影可能な位置に、第２Ｘ線管１１０を配置する。この際に、アーム１３１の長さを伸縮機構１３４により調整することにより、第１Ｘ線管６０と第２Ｘ線管１１０との距離を調整しても良い。
【0052】
（ステップ６０１）
操作者から操作の開始の指示があったならば、図３に示したように、第１Ｘ線管６０に管電流を供給し、第１Ｘ線管６０から被検体１０１にＸ線を照射し、Ｘ線撮像を開始する。
操作者から操作の開始の指示があったならば、図３に示したように、第１Ｘ線管６０に管電流を供給し、第１Ｘ線管６０から被検体１０１にＸ線を照射し、Ｘ線撮像を開始する。
【0053】
（ステップ６０２）
Ｘ線画像生成部１４１は、第１Ｘ線管６０の照射したＸ線によりＸ線画像を取得する。
Ｘ線画像生成部１４１は、第１Ｘ線管６０の照射したＸ線によりＸ線画像を取得する。
【0054】
具体的には、第１Ｘ線管６０から照射され、被検体１０１を通過したＸ線は、Ｘ線検出器７０により検出され、Ｘ線検出器７０の出力は、図３に示したタイミングでデータ収集部１５４により収集される。
【0055】
Ｘ線画像生成部１４１は、データ収集部１５４からＸ線検出器７０の出力を受け取って、第１Ｘ線画像を生成する（図４（ｂ）参照）。Ｘ線画像生成部１４１は、第１Ｘ線画像を表示部１６０に表示する。
【0056】
術者は、表示部１６０の第１Ｘ線画像を見ながら、処置具（カテーテル等）を被検体内に挿入する。
【0057】
（ステップ６０３）
特徴部位抽出部１４２は、ステップ６０２で生成された第１Ｘ線画像を画像処理し、第１Ｘ線画像内の処置具の特徴部位（例えば、処置具の先端）を抽出する。
特徴部位抽出部１４２は、ステップ６０２で生成された第１Ｘ線画像を画像処理し、第１Ｘ線画像内の処置具の特徴部位（例えば、処置具の先端）を抽出する。
【0058】
（ステップ６０４）
３次元位置算出部１４３は、第１Ｘ線画像内の処置具の位置に基づいて、処置具の特徴部位が投影されたＸ線検出器７０上での位置Ｄ１（実空間座標）を算出する。
３次元位置算出部１４３は、第１Ｘ線画像内の処置具の位置に基づいて、処置具の特徴部位が投影されたＸ線検出器７０上での位置Ｄ１（実空間座標）を算出する。
【0059】
（ステップ６０５）
３次元位置算出部１４３は、処置具特徴部位のＸ線検出器上での位置Ｄ１（実空間座標）と、第１Ｘ線管６０の位置Ｓ１（実空間座標）の２点を結ぶ直線Ｌ１を算出する。
３次元位置算出部１４３は、処置具特徴部位のＸ線検出器上での位置Ｄ１（実空間座標）と、第１Ｘ線管６０の位置Ｓ１（実空間座標）の２点を結ぶ直線Ｌ１を算出する。
【0060】
（ステップ６０６）
図３に示したように、第１Ｘ線管６０のＸ線照射が終了したタイミングで、第２Ｘ線管１１０から被検体１０１にＸ線を照射し、Ｘ線撮像を行う。
図３に示したように、第１Ｘ線管６０のＸ線照射が終了したタイミングで、第２Ｘ線管１１０から被検体１０１にＸ線を照射し、Ｘ線撮像を行う。
【0061】
具体的には、出力制御部１５２は、第１Ｘ線管６０への管電流、管電圧の供給を停止し、第２Ｘ線管１１０に操作者により設定されている管電流、管電圧を供給し、Ｘ線の照射を所定の時間のみ行う。
【0062】
（ステップ６０７）
Ｘ線画像生成部１４１は、第２Ｘ線管１１０の照射したＸ線によりＸ線画像を取得する。
Ｘ線画像生成部１４１は、第２Ｘ線管１１０の照射したＸ線によりＸ線画像を取得する。
【0063】
具体的には、第２Ｘ線管１１０から照射され、被検体１０１を通過したＸ線は、Ｘ線検出器７０により検出され、Ｘ線検出器７０の出力は、図３に示した所定のタイミングでデータ収集部１５４により収集される。
【0064】
Ｘ線画像生成部１４１は、データ収集部１５４からＸ線検出器７０の出力を受け取って、第２Ｘ線画像を生成する（図４（ｃ）参照）。
【0065】
これにより、術者は、第１Ｘ線画像とは異なる角度から撮影した第２Ｘ線画像を表示部１６０で確認することができる。
【0066】
（ステップ６０８）
特徴部位抽出部１４２は、ステップ６０７で生成された第２Ｘ線画像を画像処理し、第２Ｘ線画像内の処置具の特徴部位（処置具の先端）を抽出する。
特徴部位抽出部１４２は、ステップ６０７で生成された第２Ｘ線画像を画像処理し、第２Ｘ線画像内の処置具の特徴部位（処置具の先端）を抽出する。
【0067】
（ステップ６０９）
３次元位置算出部１４３は、第２Ｘ線画像内の処置具の位置に基づいて、処置具の特徴部位が投影されたＸ線検出器７０上での位置Ｄ２（実空間座標）を算出する。
３次元位置算出部１４３は、第２Ｘ線画像内の処置具の位置に基づいて、処置具の特徴部位が投影されたＸ線検出器７０上での位置Ｄ２（実空間座標）を算出する。
【0068】
（ステップ６１０）
３次元位置算出部１４３は、処置具の特徴部位のＸ線検出器上での位置Ｄ２（実空間座標）と、第２Ｘ線管１１０の位置Ｓ２（実空間座標）の２点を結ぶ直線Ｌ２を算出する。
３次元位置算出部１４３は、処置具の特徴部位のＸ線検出器上での位置Ｄ２（実空間座標）と、第２Ｘ線管１１０の位置Ｓ２（実空間座標）の２点を結ぶ直線Ｌ２を算出する。
【0069】
（ステップ６１１）
３次元位置算出部１４３は２直線Ｌ１，Ｌ２の位置関係から上述の式１および式２を用いて、処置具の特徴部位の３次元位置を算出する。
３次元位置算出部１４３は２直線Ｌ１，Ｌ２の位置関係から上述の式１および式２を用いて、処置具の特徴部位の３次元位置を算出する。
【0070】
（ステップ６１２）
３次元位置算出部１４３は、算出した処置具の特徴部位の現時点の３次元位置を例えば図６の３次元画像７０２のように表示する。これにより、表示部１６０の表示画面には、第１Ｘ線画像７０１と、処置具の特徴部位の位置を時系列に示す３次元画像７０２が並べて表示される。術者は、第１Ｘ線画像７０１により被検体１０１と処置具の投影画像を把握するとともに、３次元画像７０２により処置具の先端の深さの時間変化を把握することができる。
３次元位置算出部１４３は、算出した処置具の特徴部位の現時点の３次元位置を例えば図６の３次元画像７０２のように表示する。これにより、表示部１６０の表示画面には、第１Ｘ線画像７０１と、処置具の特徴部位の位置を時系列に示す３次元画像７０２が並べて表示される。術者は、第１Ｘ線画像７０１により被検体１０１と処置具の投影画像を把握するとともに、３次元画像７０２により処置具の先端の深さの時間変化を把握することができる。
【0071】
（ステップ６１３）
操作者から撮影継続の指示を確認し、撮影継続であれば、ステップ６０１に戻って第１Ｘ線管６０による撮影を継続するとともに、一定の時間間隔でステップ６０６～６１０の第２Ｘ線管１１０による撮影を行い、処置具の特徴部位の位置を算出して表示を更新する。これにより、処置具の特徴部位の位置が一定の時間間隔で時系列に取得される。
操作者から撮影継続の指示を確認し、撮影継続であれば、ステップ６０１に戻って第１Ｘ線管６０による撮影を継続するとともに、一定の時間間隔でステップ６０６～６１０の第２Ｘ線管１１０による撮影を行い、処置具の特徴部位の位置を算出して表示を更新する。これにより、処置具の特徴部位の位置が一定の時間間隔で時系列に取得される。
【0072】
上述してきたように、本実施形態のＸ線撮影装置１は、第２Ｘ線管１１０を備え、第２Ｘ線管１１０を第１Ｘ線管６０の周りの円軌道１１１に沿って移動させることができ、術中に第１Ｘ線管６０から撮影を行いながら、処置具（デバイス）が骨や他の臓器と重ならない向きから第２Ｘ線管１１０によりデバイスを撮影することができる。よって、本実施形態のＸ線撮影装置１は、簡素な構成でありながら、リアルタイムに処置具の特徴部位の３次元位置を把握することができる。
【0073】
また、図５のフローにおいて、ステップ６０１、６０２、６０６、６０７を実施した後、第１Ｘ線画像と第２Ｘ線画像が、図４（ｂ）、（ｃ）のように表示部１６０に表示されるため、デバイス位置が算出される前に、ユーザは複数方向からデバイスを撮影した第１および第２Ｘ線画像を参照でき、処置具（デバイス）の位置や向きを把握できる。
【0074】
なお、上述の実施形態では、ステップ６０３～６０５における第１Ｘ線画像に対するデバイスの特徴部位抽出を、ステップ６０６、６０７における第２Ｘ線管１１０による第２Ｘ線画像の撮影の前または並行して実施しているが、ステップ６０３～６０５をステップ６０６、６０７の後に実施してもよい。
【0075】
また、第２Ｘ線管１１０としては、出力が小さく、照射範囲の狭い、小型なＸ線管を用いることができ、しかも、第２Ｘ線管１１０を円軌道１１１に沿って移動させることができるため、第２Ｘ線管１１０が、第１Ｘ線管６０の撮影や術者の邪魔にならない。よって、第１Ｘ線管６０と第２Ｘ線管１１０とによって術中にリアルタイムに撮影を行うことができる。
【0076】
＜＜実施形態２＞＞
実施形態２のＸ線撮影装置について図７を用いて説明する。
実施形態２のＸ線撮影装置について図７を用いて説明する。
【0077】
実施形態２のＸ線撮影装置は、第１Ｘ線管６０は、第１Ｘ線支持腕９０により直接支持され、支持軸１３２を第１Ｘ線支持腕９０の上面に立設させた構成である。アーム１３１の基部１３１ａは、支持軸１３２の周囲を回転する。これにより、円軌道１１１に沿って第２Ｘ線管１１０を回動させることができる。
【0078】
他の構造および動作は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【0079】
＜＜実施形態３＞＞
実施形態３のＸ線撮影装置について図８を用いて説明する。
実施形態３のＸ線撮影装置について図８を用いて説明する。
【0080】
実施形態３のＸ線撮影装置は、第２Ｘ線管１１０を複数備えている。複数の第２Ｘ線管１１０は、複数のアーム１３１によりそれぞれ支持軸１３２の周囲を回転する構造である。なお、複数の第２Ｘ線管１１０は、第１Ｘ線管６０を挟んで対称な位置に配置されていてもよいし、非対称な位置に配置されていてもよい。
【0081】
実施形態３のＸ線撮影装置は、複数の第２Ｘ線管１１０により、複数方向からターゲットとなる部位や処置具（デバイス）を撮影することができるため、より多くの情報を取得することができる。
【0082】
なお、支持軸１３２は、実施形態１と同様に第１Ｘ線支持腕９０の下に備えられていてもよいし、実施形態２と同様に第１Ｘ線支持腕９０の上に備えられていてもよい。
【0083】
他の構成および動作は、実施形態１と同様であるので説明を省略する。
【0084】
＜＜実施形態４＞＞
実施形態４のＸ線撮影装置２では、ＣＴ装置やＭＲＩ装置等によって予め撮像しておいた３次元画像から術者が所望する方向の２次元投影像を生成し、生成した２次元投影像上で処置具の特徴部位の位置を表示する機能を有する。
実施形態４のＸ線撮影装置２では、ＣＴ装置やＭＲＩ装置等によって予め撮像しておいた３次元画像から術者が所望する方向の２次元投影像を生成し、生成した２次元投影像上で処置具の特徴部位の位置を表示する機能を有する。
【0085】
Ｘ線撮影装置２の他の構成は、実施形態１と同様であるので、実施形態１と同じ構成および同じ動作については説明を省略する。
【0086】
【0087】
Ｘ線撮影装置２は、実施形態１のＸ線撮影装置１とほぼ同様の構成であるが、演算部１４０内に、３次元画像取得部１４４と、２次元投影像作成部１４５と、画像位置合わせ部１４６とを備えている点が実施形態１とは異なる。３次元画像取得部１４４は、外部の医用画像サーバ１７０に接続されている。医用画像サーバ１７０には、被検体１０１について予めＣＴ装置やＭＲＩ装置によって撮影された３次元画像が格納されている。
【0088】
Ｘ線撮影装置２の動作を図１１のフローを用いて説明する。
【0089】
【0090】
（ステップ６００）
まず、実施形態１の図５のフローのステップ６００により、ユーザは、第１Ｘ線管６０を配置し、ターゲット部位および／または使用するデバイスの事前情報に基づいて、ユーザは、第２Ｘ線管１１０を円軌道１１１に沿って移動させ、脊椎等の骨や肝臓等の臓器に重ならない向きから、挿入するデバイスの先端を撮影可能な位置に、第２Ｘ線管１１０を配置する。
まず、実施形態１の図５のフローのステップ６００により、ユーザは、第１Ｘ線管６０を配置し、ターゲット部位および／または使用するデバイスの事前情報に基づいて、ユーザは、第２Ｘ線管１１０を円軌道１１１に沿って移動させ、脊椎等の骨や肝臓等の臓器に重ならない向きから、挿入するデバイスの先端を撮影可能な位置に、第２Ｘ線管１１０を配置する。
【0091】
（ステップ８０１）
つぎに、３次元画像取得部１４４は、医用画像サーバ１７０から被検体１０１について事前に撮像された３次元画像を取得する。
つぎに、３次元画像取得部１４４は、医用画像サーバ１７０から被検体１０１について事前に撮像された３次元画像を取得する。
【0092】
（ステップ８０２）
第１Ｘ線管６０から被検体１０１にＸ線を照射し、Ｘ線画像生成部１４１は、第１Ｘ線画像を取得する。
第１Ｘ線管６０から被検体１０１にＸ線を照射し、Ｘ線画像生成部１４１は、第１Ｘ線画像を取得する。
【0093】
（ステップ８０３）
２次元投影像作成部１４５は、図１０（ａ）のように、ステップ８０２の第１Ｘ線管６０と、Ｘ線検出器７０との位置関係と同じ位置に、模擬的な第１Ｘ線管６０と模擬的なＸ線検出器７０を事前撮像３次元画像に対して配置し、事前撮像３次元画像を模擬的なＸ線検出器７０に投影し、第１の２次元投影画像を算出する。
２次元投影像作成部１４５は、図１０（ａ）のように、ステップ８０２の第１Ｘ線管６０と、Ｘ線検出器７０との位置関係と同じ位置に、模擬的な第１Ｘ線管６０と模擬的なＸ線検出器７０を事前撮像３次元画像に対して配置し、事前撮像３次元画像を模擬的なＸ線検出器７０に投影し、第１の２次元投影画像を算出する。
【0094】
（ステップ８０４）
画像位置合わせ部１４６は、図１０（ｂ）のように、ステップ８０２で取得した第１Ｘ線画像と、ステップ８０３で算出した第１の２次元投影画像を比較する。相違している場合、模擬的な第１Ｘ線管６０と模擬的なＸ線検出器７０に対する事前撮像３次元画像の位置を変更し、再び、第１の２次元投影画像を算出し、ステップ８０２で取得した第１Ｘ線画像と比較する。これをステップ８０２で取得した第１Ｘ線画像と、ステップ８０３で算出した第１の２次元投影画像が一致するまで繰り返す。
画像位置合わせ部１４６は、図１０（ｂ）のように、ステップ８０２で取得した第１Ｘ線画像と、ステップ８０３で算出した第１の２次元投影画像を比較する。相違している場合、模擬的な第１Ｘ線管６０と模擬的なＸ線検出器７０に対する事前撮像３次元画像の位置を変更し、再び、第１の２次元投影画像を算出し、ステップ８０２で取得した第１Ｘ線画像と比較する。これをステップ８０２で取得した第１Ｘ線画像と、ステップ８０３で算出した第１の２次元投影画像が一致するまで繰り返す。
【0095】
（ステップ８０５）
つぎに、第２Ｘ線管１１０から被検体１０１にＸ線を照射し、Ｘ線画像生成部１４１は、第２Ｘ線画像を取得する。
つぎに、第２Ｘ線管１１０から被検体１０１にＸ線を照射し、Ｘ線画像生成部１４１は、第２Ｘ線画像を取得する。
【0096】
（ステップ８０６）
２次元投影像作成部１４５は、図１０（ａ）のように、ステップ８０５の第２Ｘ線管１１０と、Ｘ線検出器７０との位置関係と同じ位置に、模擬的な第２Ｘ線管１１０と模擬的なＸ線検出器７０を事前撮像３次元画像に対して配置し、事前撮像３次元画像を模擬的なＸ線検出器７０に投影し、第２の２次元投影画像を算出する。
２次元投影像作成部１４５は、図１０（ａ）のように、ステップ８０５の第２Ｘ線管１１０と、Ｘ線検出器７０との位置関係と同じ位置に、模擬的な第２Ｘ線管１１０と模擬的なＸ線検出器７０を事前撮像３次元画像に対して配置し、事前撮像３次元画像を模擬的なＸ線検出器７０に投影し、第２の２次元投影画像を算出する。
【0097】
（ステップ８０７）
画像位置合わせ部１４６は、図１０（ｃ）のように、ステップ８０５で取得した第２Ｘ線画像と、ステップ８０６で算出した第２の２次元投影画像を比較する。相違している場合、模擬的な第２Ｘ線管１１０と模擬的なＸ線検出器７０に対する事前撮像３次元画像の位置を変更し、再び、第２の２次元投影画像を算出し、ステップ８０５で取得した第２Ｘ線画像と比較する。これをステップ８０５で取得した第２Ｘ線画像と、ステップ８０６で算出した第２の２次元投影画像が一致するまで繰り返す。
画像位置合わせ部１４６は、図１０（ｃ）のように、ステップ８０５で取得した第２Ｘ線画像と、ステップ８０６で算出した第２の２次元投影画像を比較する。相違している場合、模擬的な第２Ｘ線管１１０と模擬的なＸ線検出器７０に対する事前撮像３次元画像の位置を変更し、再び、第２の２次元投影画像を算出し、ステップ８０５で取得した第２Ｘ線画像と比較する。これをステップ８０５で取得した第２Ｘ線画像と、ステップ８０６で算出した第２の２次元投影画像が一致するまで繰り返す。
【0098】
（ステップ８０８）
画像位置合わせ部１４６は、ステップ８０２で取得した第１Ｘ線画像と、ステップ８０３で算出した第１の２次元投影画像が一致した時の模擬的な第１Ｘ線管６０と模擬的なＸ線検出器７０に対する事前撮像３次元画像の位置から、事前撮像３次元画像の座標系を実空間座標に対応づけるパラメータを算出する（レジストレーション）。同様に、ステップ８０５で取得した第２Ｘ線画像と、ステップ８０６で算出した第２の２次元投影画像が一致した時の模擬的な第１Ｘ線管６０と模擬的なＸ線検出器７０に対する事前撮像３次元画像の位置から、事前撮像３次元画像の座標系を実空間座標に対応づけるパラメータを算出する（レジストレーション）。ここでは、第１Ｘ線画像から得たパラメータと、第２Ｘ線画像から得たパラメータとが得られるため、いずれか一方を選択するか、平均を求める等により、事前撮像３次元画像の座標系を実空間座標に対応づけるパラメータを求める。
画像位置合わせ部１４６は、ステップ８０２で取得した第１Ｘ線画像と、ステップ８０３で算出した第１の２次元投影画像が一致した時の模擬的な第１Ｘ線管６０と模擬的なＸ線検出器７０に対する事前撮像３次元画像の位置から、事前撮像３次元画像の座標系を実空間座標に対応づけるパラメータを算出する（レジストレーション）。同様に、ステップ８０５で取得した第２Ｘ線画像と、ステップ８０６で算出した第２の２次元投影画像が一致した時の模擬的な第１Ｘ線管６０と模擬的なＸ線検出器７０に対する事前撮像３次元画像の位置から、事前撮像３次元画像の座標系を実空間座標に対応づけるパラメータを算出する（レジストレーション）。ここでは、第１Ｘ線画像から得たパラメータと、第２Ｘ線画像から得たパラメータとが得られるため、いずれか一方を選択するか、平均を求める等により、事前撮像３次元画像の座標系を実空間座標に対応づけるパラメータを求める。
【0099】
（ステップ６０１～６１２）
ステップ６０１～６１２は、実施形態１と同様に実行し、処置具の特徴部位の現時点の３次元位置を算出し、算出した位置を示す画像７０２と、第１Ｘ線画像７０１を表示部１６０に表示する。
ステップ６０１～６１２は、実施形態１と同様に実行し、処置具の特徴部位の現時点の３次元位置を算出し、算出した位置を示す画像７０２と、第１Ｘ線画像７０１を表示部１６０に表示する。
【0100】
（ステップ８０９）
ステップ８０８において求めた事前撮像３次元画像の座標系を実空間座標に対応づけるパラメータにより、事前撮像３次元画像の実空間座標に変換した後、術者が所望する方向に２次元投影し、計算投影画像７０３を算出する。算出した計算投影画像７０３上にステップ６１１で算出した処置具の特徴部位の位置を重畳し、図１２のように表示する。
ステップ８０８において求めた事前撮像３次元画像の座標系を実空間座標に対応づけるパラメータにより、事前撮像３次元画像の実空間座標に変換した後、術者が所望する方向に２次元投影し、計算投影画像７０３を算出する。算出した計算投影画像７０３上にステップ６１１で算出した処置具の特徴部位の位置を重畳し、図１２のように表示する。
【0101】
実施形態４のＸ線撮影装置２によれば、リアルタイムに認識した処置具の特徴部位の位置を、事前撮像３次元画像を術者が指定する方向に投影した２次元投影画像上に示すことができ、処置具の特徴部位の位置と被検者の解剖構造との対応の把握が容易になる。
【0102】
なお、実施形態１と同様に、図１１のステップ６０３～６０５は、ステップ６０６、６０７の後に実行してもよい。
【0103】
＜＜実施形態５＞＞
上述した実施形態１および実施形態４では、ステップ６００において、ユーザが、ターゲット部位および／または使用するデバイスの事前情報に基づいて、第２Ｘ線管１１０を円軌道１１１に沿って移動させ、脊椎等の骨や肝臓等の臓器に重ならない向きから、挿入するデバイスの先端を撮影可能な位置に、第２Ｘ線管１１０を配置する構成であった。
上述した実施形態１および実施形態４では、ステップ６００において、ユーザが、ターゲット部位および／または使用するデバイスの事前情報に基づいて、第２Ｘ線管１１０を円軌道１１１に沿って移動させ、脊椎等の骨や肝臓等の臓器に重ならない向きから、挿入するデバイスの先端を撮影可能な位置に、第２Ｘ線管１１０を配置する構成であった。
【0104】
実施形態５では、ユーザが第２Ｘ線管１１０の位置を決定するのではなく、Ｘ線撮影装置が、第２Ｘ線管１１０を適切な位置に移動させるか、または、適切な位置への移動をユーザに促す構成である。
【0105】
例えば、図１３（ａ）のように、ターゲットとして腫瘍を例に記載すると、腫瘍が体軸方向に延びる脊椎に近い位置にある場合、Ｘ線撮影装置は下記の検出手段によりそのことを検出する。具体的には、特徴部位抽出部１４２が検出手段として機能し、第１Ｘ線管６０の撮影した第１Ｘ線画像あるいは第２Ｘ線管１１０の撮影した第２Ｘ線画像から、腫瘍および脊椎を抽出し、抽出した腫瘍と脊椎の位置関係が重なっているかどうかをチェックする。あるいは、ユーザが、ポインティングデバイス等を用いて、第１Ｘ線画像あるいは第２Ｘ線画像上で、腫瘍および脊椎の位置を指し示す等することにより、Ｘ線撮影装置に「部位重畳」の判定対象として、腫瘍および脊椎の位置を入力する。Ｘ線撮影装置は、ユーザから入力された腫瘍と脊椎の位置関係が重なっているかどうかをチェックする。また、腫瘍位置のみをユーザがポインティングデバイス等により指定し、脊椎の位置は特徴部位抽出部１４２が抽出する構成としてもよい。
【0106】
Ｘ線撮影装置が、腫瘍と脊椎との位置が重なっていることを検出した場合（図１３（ｂ）参照）、第２Ｘ線管１１０が脊椎を見込む角度が、第１Ｘ線管６０と異なるように、すなわち、被検体１０１の中心軸（脊椎）に対して左右方向にずれた位置に、第２Ｘ線管１１０を配置するようにユーザに促す表示を出す。ユーザは、この表示を元に第２Ｘ線管１１０の位置を調整する。あるいは、Ｘ線撮影装置が、第２Ｘ線管１１０の位置を調整することを、ユーザが承認する構成としてもよい。後者の場合は、Ｘ線撮影装置は、第２Ｘ線管１１０の位置を所定の量だけ移動させるか、あるいは第２Ｘ線画像において腫瘍と脊椎が重畳しなくなるように第２Ｘ線管１１０を移動させる。
【0107】
第２Ｘ線管１１０が、脊椎に対して左右方向に配置された場合、腫瘍と脊椎が重ならない第２Ｘ線画像が得られる（図１３（ｃ）参照）。これにより、腫瘍に向けて挿入するデバイスの先端は、脊椎に重ならず、第１Ｘ線画像および第２Ｘ線画像におけるデバイスの先端の像のＳ／Ｎを確保できる。
【0108】
＜＜実施形態６＞＞
実施形態５では、Ｘ線撮影装置が、腫瘍と脊椎との位置が重なっていることを検出する構成であるが、ユーザが第１Ｘ線画像または第２Ｘ線画像を見て、腫瘍と脊椎との位置が重なって両者が見にくい場合、予め画面上に準備しておいた「重畳解消ボタン」を押す構成としてもよい。
実施形態５では、Ｘ線撮影装置が、腫瘍と脊椎との位置が重なっていることを検出する構成であるが、ユーザが第１Ｘ線画像または第２Ｘ線画像を見て、腫瘍と脊椎との位置が重なって両者が見にくい場合、予め画面上に準備しておいた「重畳解消ボタン」を押す構成としてもよい。
【0109】
重畳解消ボタンがユーザによって押された場合、Ｘ線撮影装置は、第２Ｘ線管１１０の位置を所定の量だけ移動させる。
【0110】
これにより、腫瘍と脊椎が重ならない第２Ｘ線画像を得ることができる。
【0111】
＜＜実施形態７＞＞
手技中に処置具（デバイス）が、術者により挿入され移動すると、第２Ｘ線管１１０による画像（第２のＸ線画像）の外にデバイスが出てしまう可能性がある。そこで、特徴部位抽出部１４２がデバイスの特徴部位を抽出した結果、その位置が、第２Ｘ線画像の例えば視野端から１０％以内の領域にあった場合、演算部１４０は、以下のような対応をしても良い。
手技中に処置具（デバイス）が、術者により挿入され移動すると、第２Ｘ線管１１０による画像（第２のＸ線画像）の外にデバイスが出てしまう可能性がある。そこで、特徴部位抽出部１４２がデバイスの特徴部位を抽出した結果、その位置が、第２Ｘ線画像の例えば視野端から１０％以内の領域にあった場合、演算部１４０は、以下のような対応をしても良い。
【0112】
例えば、演算部１４０が、ユーザに、第２Ｘ線管１１０の位置の移動を促す表示を出し、ユーザが第２Ｘ線管１１０の位置を円軌道１１１に沿って移動させることにより、第２Ｘ線画像の視野内に特徴部位が入るようにする。または、演算部１４０が、駆動制御部１５１に指示して、第２Ｘ線管１１０の位置を円軌道１１１に沿って所定量だけ移動させることにより、第２Ｘ線画像の視野内に特徴部位が入るようにする。後者の場合、演算部１４０が、第２Ｘ線管１１０の位置を移動させる前に、ユーザに第２Ｘ線管１１０の位置を変更して良いかを確認しても良い。
【0113】
なお、演算部１４０は、円軌道１１１に沿って第２Ｘ線管１１０を移動させるだけでなく、円軌道１１１に沿った移動と、アーム１３１を伸縮機構１３４により伸縮させることにより、第２Ｘ線管１１０の位置を変更してもよい。
【0114】
すなわち、実施形態７では、演算部１４０が第２Ｘ線画像に含まれる特徴部位の位置に応じて、第２Ｘ線管１１０を移動させるよう回転機構１３３を駆動させる等することにより、第２Ｘ線画像の視野を特徴部位の移動に追従させることができる。
【0115】
＜＜実施形態８＞＞
実施形態８のＸ線撮影装置は、実施形態１～４と同様の構成であるが、Ｘ線検出器の上に配置された複数の凸条を平行に並べたグリッドと、グリッドを主平面内で回転させる回転駆動部とがさらに備えられている。回転駆動部は、第２Ｘ線管の円軌道上の位置に応じてグリッドを回転させる。
実施形態８のＸ線撮影装置は、実施形態１～４と同様の構成であるが、Ｘ線検出器の上に配置された複数の凸条を平行に並べたグリッドと、グリッドを主平面内で回転させる回転駆動部とがさらに備えられている。回転駆動部は、第２Ｘ線管の円軌道上の位置に応じてグリッドを回転させる。
【0116】
グリッドは、Ｘ線検出器に散乱線を減らす作用を有するが、第２Ｘ線管１１０の円軌道１１１上の位置によっては、Ｘ線検出器のＳ／Ｎが低下する。
【0117】
具体的には、図１４（ａ）および図１４（ｂ）に示すように、第２Ｘ線管１１０の光軸（Ｘ線照射方向）がグリッドの凸条の長手方向に交差する向きである場合、グリッドの影がＸ線検出器７０上に顕著に生じ、Ｘ線検出器７０の出力のＳ／Ｎが低下する。そこで、図１４（ｃ）のように、第２Ｘ線管１１０の光軸がグリッドの凸条の長手方向に平行になるように、グリッドを回転させることにより、Ｓ／Ｎを維持することができる。
【0118】
具体的には、回転駆動部は、天板４０内にグリッドを主平面内において回転させる機構部を含む。回転駆動部は、第２Ｘ線管１１０の回動に同期してグリッドを回転させてもよい。
【0119】
また、回転駆動部は、第２Ｘ線管１１０の位置が固定されたこと（位置情報の変動が無くなったこと）を駆動制御部１５１を介して検出した後、第２Ｘ線管１１０の位置情報に基づいて、グリッドを自動で回転させてもよい。
【0120】
また、ユーザが、第２Ｘ線管１１０を手動で回転させた後、グリッドを手動で回転させてもよい。
【符号の説明】
【0121】
１ Ｘ線撮影装置
２ Ｘ線撮影装置
１０ スタンド
２０ 支柱支持腕
３０ 支持枠
４０ 天板
５０ 支柱
５１ 第１スライド機構
５２ 第２スライド機構
５３ 第１回動機構
６０ 第１Ｘ線管
６１ 軸
７０ Ｘ線検出器
９０ 第１Ｘ線支持腕
１０１ 被検体
１１０ 第２Ｘ線管
１１１ 円軌道
１２０ 第１支持部
１３０ 第２支持部
１３１ アーム
１３２ 支持軸
１３３ 回転機構
１３４ 伸縮機構
１４０ 演算部
１４１ Ｘ線画像生成部
１４２ 特徴部位抽出部
１４３ ３次元位置算出部
１４４ ３次元画像取得部
１４５ ２次元投影像作成部
１４６ 画像位置合わせ部
１５０ 演算制御部
１５１ 駆動制御部
１５２ 出力制御部
１５３ 高電圧発生器
１５４ データ収集部
１６０ 表示部
１７０ 医用画像サーバ
２２３ 起倒動機構
２２４ 移動機構
７０１ 第１Ｘ線画像
７０２ ３次元画像
７０３ 計算投影画像
２ Ｘ線撮影装置
１０ スタンド
２０ 支柱支持腕
３０ 支持枠
４０ 天板
５０ 支柱
５１ 第１スライド機構
５２ 第２スライド機構
５３ 第１回動機構
６０ 第１Ｘ線管
６１ 軸
７０ Ｘ線検出器
９０ 第１Ｘ線支持腕
１０１ 被検体
１１０ 第２Ｘ線管
１１１ 円軌道
１２０ 第１支持部
１３０ 第２支持部
１３１ アーム
１３２ 支持軸
１３３ 回転機構
１３４ 伸縮機構
１４０ 演算部
１４１ Ｘ線画像生成部
１４２ 特徴部位抽出部
１４３ ３次元位置算出部
１４４ ３次元画像取得部
１４５ ２次元投影像作成部
１４６ 画像位置合わせ部
１５０ 演算制御部
１５１ 駆動制御部
１５２ 出力制御部
１５３ 高電圧発生器
１５４ データ収集部
１６０ 表示部
１７０ 医用画像サーバ
２２３ 起倒動機構
２２４ 移動機構
７０１ 第１Ｘ線画像
７０２ ３次元画像
７０３ 計算投影画像
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
