JP7387298B2 - 医用画像診断システムおよび医用画像診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像診断システムおよび医用画像診断装置に関する。

Ｘ線管を保持する保持装置が室内を移動して被検体を撮像する医用画像診断装置が知られている。これに関する従来の技術では、医用画像診断装置を配置した室内に複数のカメラを設置し、撮影した画像から室内の干渉物の位置を算出し、干渉物に衝突しないように保持装置を移動させていた。しかしながら、他装置が組み合わされた医用画像診断装置（例えば、ＩＶＲ－ＣＴ装置）に適用することについては十分考慮されておらず、特に、医用画像診断装置が他装置と接触することを予防したり、接触を回避したりすることについては十分考慮されていなかった。

特開２０１２－２０５６８１号公報

本発明が解決しようとする課題は、医用画像診断装置が他装置と接触することを予防したり、接触を回避したりすることである。

実施形態の医用画像診断システムは、医用画像診断装置と、第１取得部と、特定部と、第２取得部と、検出部とを備える。医用画像診断装置は、床面を自走し、スキャノ撮影または本スキャン撮影を行う。第１取得部は、前記医用画像診断装置で実行するスキャンプロトコルを取得する。特定部は、前記スキャンプロトコルに基づいて、前記医用画像診断装置の移動範囲を特定する。第２取得部は、少なくとも前記移動範囲を含む領域に関する情報を取得する。検出部は、前記情報に基づいて、前記移動範囲における干渉物の有無を検出または予測する。

実施形態の医用画像診断システムＭＧＳの概要を示す図。 ＩＶＲ－ＣＴ装置１を含む、医用画像診断システムＭＧＳの構成図。 カメラ６０の構成図。 動作予測機能５１の構成図。 メモリ４１に格納されるデータの一例を示す図。 センサ６２の設置例を説明するための図。 動作予測機能５１による干渉物予測の処理の内容について説明するための図。 ＩＶＲ－ＣＴ装置１を設置した室内を模式的に示す図。 撮影室におけるＩＶＲ－ＣＴ装置１の各装置の配置の一例を示す上面図。 撮影室におけるＩＶＲ－ＣＴ装置１の各装置の配置の他の一例を示す上面図。 ＩＶＲ－ＣＴ装置１による撮影処理の流れの一例を示すフローチャート。 ＩＶＲ装置７０が干渉物となる場合の撮影処理の流れの一例を示すフローチャート。 ＩＶＲ－ＣＴ装置１による撮影処理の流れの他の一例を示すフローチャート。

以下、実施形態の医用画像診断システムおよび医用画像診断装置を、図面を参照して説明する。医用画像診断装置は、被検体を寝台装置に載置して医用画像を取得し、その医用画像に対する処理を行って被検体を診断する装置である。医用画像診断装置は、例えば、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography：コンピュータ断層診断）装置と、Ｘ線診断装置とが組み合わされたＩＶＲ（Interventional Radiology）－ＣＴ装置である。

ＩＶＲ－ＣＴ装置では、Ｘ線ＣＴ装置によるＣＴ検査とＸ線診断装置による治療とが併用される。例えば、医師等の術者（以下、「操作者」と称する）は、Ｘ線ＣＴ装置により撮影された被検体のＸ線ＣＴ画像（断層像）を参照して、狭窄等治療が必要な部位の特定を行う。そして、操作者は、例えば、Ｘ線診断装置により撮影される狭窄部位のＸ線画像（透視画像）を参照しながら、カテーテルによる血管内インターベンション治療を行う。以下の説明において、医用画像診断装置はＸ線ＣＴ装置であるものとして説明するが、これに限定するものではない。

図１は、実施形態の医用画像診断システムＭＧＳの概要を示す図である。医用画像診断システムＭＧＳは、例えば、ＩＶＲ－ＣＴ装置１と、１以上のカメラ６０とを備える。ＩＶＲ－ＣＴ装置１は、例えば、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０（不図示）と、ＩＶＲ装置７０とを備える。カメラ６０は、架台装置１０、寝台装置３０、ＩＶＲ装置７０や、他装置（例えば、ポータブル医療装置や医療カートなど）、操作者をリアルタイムに認識し、それらの位置を検出できるような位置に配置される。

架台装置１０は、寝台装置３０の上に載置される被検体の撮影を行う際に、図中Ｚ軸方向に設置された移動レール１９に沿って移動し、被検体のＸ線ＣＴ画像（断層像）を撮影する。架台装置１０は、撮影条件に応じて、図示のＴｉｌｔ＋の方向、またはＴｉｌｔ－の方向に自装置を傾ける場合がある。

以下の説明において、架台装置１０を寝台装置３０に接近させることを指して、「ＩＮ方向に移動する」と称し、架台装置１０を寝台装置３０から離間させることを指して、「ＯＵＴ方向に移動する」と称する場合がある。例えば、被検体のＸ線ＣＴ画像を撮影する場合には、架台装置１０はＩＮ方向に移動させ、撮影が終了すると架台装置１０をＯＵＴ方向に移動させる。

ＩＶＲ装置７０は、寝台装置３０の周辺に配置され、寝台装置３０に載置される被検体の狭窄部位のＸ線画像（透視画像）の撮影を行う。ＩＶＲ装置７０は、寝台装置３０に載置される被検体の狭窄部位に合わせて、図中Ｙ軸方向に移動したり、Ｚ軸方向に移動したりすることができる。また、ＩＶＲ装置７０は、架台装置１０による撮影時には、架台装置１０と接触しないように退避させることができる。

カメラ６０は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の架台装置１０が設置される部屋（例えば、手術室）の室内を撮影する。カメラ６０は、図示のように室内の天井部分に取付けられてもよいし、架台装置１０やＩＶＲ装置７０などに取り付けられてもよい。カメラ６０の設置場所、設置数について特に制約はなく、架台装置１０およびＩＶＲ装置７０が移動する範囲内における室内の干渉物（例えば、室内に居るＩＶＲ－ＣＴ装置１の操作者、室内に置かれている周辺機器、備品など）を撮影できる場所、数であればよい。

図２は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１を含む、医用画像診断システムＭＧＳの構成図である。医用画像診断システムＭＧＳは、例えば、ＩＶＲ－ＣＴ装置１と、カメラ６０と、センサ６２と、スピーカ６４とを備える。

カメラ６０は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の設置空間の天井付近などに１以上設置される。カメラ６０は、複数のカメラ６０が離間した位置に設置されたり、異なる高さに設置されているなど、撮像対象の高さ方向（図２のＹ軸方向）の空間情報を導出可能であることが望ましい。高さ方向の空間情報については後述する。

センサ６２は、架台装置１０の任意の場所に設置され、各装置同士の接触や、装置と被検体の接触、装置と操作者の接触、装置と備品の接触などを検知する。センサ６２は、主としてカメラ６０により撮像される画像からは各装置の接触や干渉状態が分かり辛い箇所に設置される。

なお、センサ６２は、寝台装置３０やＩＶＲ装置７０、他装置にも設置されてもよい。センサ６２は、例えば、被設置装置に対する接触を検出する圧力センサであってもよい。

スピーカ６４は、後述するコンソール装置４０の処理の結果、接触の可能性が高い場合に警告音声やブザーなどを発する。スピーカ６４は、「出力部」の一例である。

ＩＶＲ－ＣＴ装置１は、例えば、架台装置１０と、寝台装置３０と、コンソール装置４０と、ＩＶＲ装置７０とを有する。図２では、説明の都合上、架台装置１０をＺ軸方向から見た図とＸ軸方向から見た図の双方を掲載しているが、実際には、架台装置１０は一つである。実施形態では、非チルト状態での回転フレーム１７の回転軸または寝台装置３０の天板３３の長手方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対して水平である軸をＸ軸方向、Ｚ軸方向に直交し、床面に対して垂直である方向をＹ軸方向とそれぞれ定義する。

架台装置１０は、例えば、Ｘ線管１１と、ウェッジ１２と、コリメータ１３と、Ｘ線高電圧装置１４と、Ｘ線検出器１５と、データ収集システム（以下、ＤＡＳ：Data Acquisition System）１６と、回転フレーム１７と、制御装置１８とを有する。

Ｘ線管１１は、Ｘ線高電圧装置１４からの高電圧の印加により、陰極（フィラメント）から陽極（ターゲット）に向けて熱電子を照射することでＸ線を発生させる。Ｘ線管１１は、真空管を含む。例えば、Ｘ線管１１は、回転する陽極に熱電子を照射することでＸ線を発生させる回転陽極型のＸ線管である。

ウェッジ１２は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに照射されるＸ線量を調節するためのフィルタである。ウェッジ１２は、Ｘ線管１１から被検体Ｐに照射されるＸ線量の分布が予め定められた分布になるように、自身を透過するＸ線を減衰させる。ウェッジ１２は、ウェッジフィルタ（wedge filter）、ボウタイフィルタ（bow-tie filter）とも呼ばれる。ウェッジ１２は、例えば、所定のターゲット角度や所定の厚みとなるようにアルミニウムを加工したものである。

コリメータ１３は、ウェッジ１２を透過したＸ線の照射範囲を絞り込むための機構である。コリメータ１３は、例えば、複数の鉛板の組み合わせによってスリットを形成することで、Ｘ線の照射範囲を絞り込む。コリメータ１３は、Ｘ線絞りと呼ばれる場合もある。

Ｘ線高電圧装置１４は、例えば、高電圧発生装置と、Ｘ線制御装置とを有する。高電圧発生装置は、変圧器（トランス）および整流器などを含む電気回路を有し、Ｘ線管１１に印加する高電圧を発生させる。Ｘ線制御装置は、Ｘ線管１１に発生させるべきＸ線量に応じて高電圧発生装置の出力電圧を制御する。高電圧発生装置は、上述した変圧器によって昇圧を行うものであってもよいし、インバータによって昇圧を行うものであってもよい。
Ｘ線高電圧装置１４は、回転フレーム１７に設けられてもよいし、架台装置１０の固定フレーム（不図示）の側に設けられてもよい。

Ｘ線検出器１５は、Ｘ線管１１が発生させ、被検体Ｐを通過して入射したＸ線の強度を検出する。Ｘ線検出器１５は、検出したＸ線の強度に応じた電気信号（光信号などでもよい）をＤＡＳ１８に出力する。Ｘ線検出器１５は、例えば、複数のＸ線検出素子列を有する。複数のＸ線検出素子列のそれぞれは、Ｘ線管１１の焦点を中心とした円弧に沿ってチャネル方向に複数のＸ線検出素子が配列されたものである。複数のＸ線検出素子列は、スライス方向（列方向、ｒｏｗ方向）に配列される。

Ｘ線検出器１５は、例えば、グリッドと、シンチレータアレイと、光センサアレイとを有する間接型の検出器である。シンチレータアレイは、複数のシンチレータを有する。それぞれのシンチレータは、シンチレータ結晶を有する。シンチレータ結晶は、入射するＸ線の強度に応じた光量の光を発する。グリッドは、シンチレータアレイのＸ線が入射する面に配置され、散乱Ｘ線を吸収する機能を有するＸ線遮蔽板を有する。なお、グリッドは、コリメータ（一次元コリメータまたは二次元コリメータ）と呼ばれる場合もある。光センサアレイは、例えば、光電子増倍管（フォトマルチプライヤー：ＰＭＴ）等の光センサを有する。光センサアレイは、シンチレータにより発せられる光の光量に応じた電気信号を出力する。Ｘ線検出器１５は、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であってもかまわない。

ＤＡＳ１６は、例えば、増幅器と、積分器と、Ａ／Ｄ変換器とを有する。増幅器は、Ｘ線検出器１５の各Ｘ線検出素子により出力される電気信号に対して増幅処理を行う。積分器は、増幅処理が行われた電気信号をビュー期間（後述）に亘って積分する。Ａ／Ｄ変換器は、積分結果を示す電気信号をデジタル信号に変換する。ＤＡＳ１６は、デジタル信号に基づく検出データをコンソール装置４０に出力する。検出データは、生成元のＸ線検出素子のチャンネル番号、列番号、及び収集されたビューを示すビュー番号により識別されたＸ線強度のデジタル値である。ビュー番号は、回転フレーム１７の回転に応じて変化する番号であり、例えば、回転フレーム１７の回転に応じてインクリメントされる番号である。従って、ビュー番号は、Ｘ線管１１の回転角度を示す情報である。ビュー期間とは、あるビュー番号に対応する回転角度から、次のビュー番号に対応する回転角度に到達するまでの間に収まる期間である。ＤＡＳ１６は、ビューの切り替わりを、制御装置１８から入力されるタイミング信号によって検知してもよいし、内部のタイマーによって検知してもよいし、図示しないセンサから取得される信号によって検知してもよい。フルスキャンを行う場合においてＸ線管１１によりＸ線が連続曝射されている場合、ＤＡＳ１６は、全周囲分（３６０度分）の検出データ群を収集する。ハーフスキャンを行う場合においてＸ線管１１によりＸ線が連続曝射されている場合、ＤＡＳ１６は、半周囲分（１８０度分）の検出データを収集する。

回転フレーム１７は、Ｘ線管１１、ウェッジ１２、およびコリメータ１３と、Ｘ線検出器１５とを対向支持する円環状の部材である。回転フレーム１７は、固定フレームによって、内部に導入された被検体Ｐを中心として回転自在に支持される。回転フレーム１７は、更にＤＡＳ１６を支持する。ＤＡＳ１６が出力する検出データは、回転フレーム１７に設けられた発光ダイオード（ＬＥＤ）を有する送信機から、光通信によって、架台装置１０の非回転部分（例えば固定フレーム）に設けられたフォトダイオードを有する受信機に送信され、受信機によってコンソール装置４０に転送される。なお、回転フレーム１７から非回転部分への検出データの送信方法として、前述の光通信を用いた方法に限らず、非接触型の任意の送信方法を採用してよい。回転フレーム１７は、Ｘ線管１１などを支持して回転させることができるものであれば、円環状の部材に限らず、アームのような部材であってもよい。

ＩＶＲ－ＣＴ装置１は、例えば、Ｘ線管１１とＸ線検出器１５の双方が回転フレーム１７によって支持されて被検体Ｐの周囲を回転するＲｏｔａｔｅ／Ｒｏｔａｔｅ－ＴｙｐｅのＸ線ＣＴ装置（第３世代ＣＴ）であるが、これに限らず、円環状に配列された複数のＸ線検出素子が固定フレームに固定され、Ｘ線管１１が被検体Ｐの周囲を回転するＳｔａｔｉｏｎａｒｙ／Ｒｏｔａｔｅ－ＴｙｐｅのＸ線ＣＴ装置（第４世代ＣＴ）であってもよい。

制御装置１８は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを有する処理回路と、モータやアクチュエータなどを含む駆動機構とを有する。制御装置１８は、コンソール装置４０または架台装置１０に取り付けられた入力インターフェース４３からの入力信号を受け付けて、架台装置１０および寝台装置３０の動作を制御する。

制御装置１８は、例えば、回転フレーム１７を回転させたり、架台装置１０をチルトさせたり、寝台装置３０の天板３３を移動させたりする。架台装置１０をチルトさせる場合、制御装置１８は、入力インターフェース４３に入力された傾斜角度（チルト角度）に基づいて、Ｚ軸方向に平行な軸を中心に回転フレーム１７を回転させる。制御装置１８は、図示しないセンサの出力等によって回転フレーム１７の回転角度を把握している。また、制御装置１８は、回転フレーム１７の回転角度を随時、処理回路５０に提供する。制御装置１８は、架台装置１０に設けられてもよいし、コンソール装置４０に設けられてもよい。

制御装置１８は、架台装置１０を移動レールに沿って自走させ、本スキャン撮影を行ったり、本スキャン撮影の実行前に行う位置決め撮影であるスキャノ撮影を行う。

寝台装置３０は、スキャン対象の被検体Ｐを載置して、架台装置１０の回転フレーム１７の内部に導入する装置である。寝台装置３０は、例えば、基台３１と、寝台駆動装置３２と、天板３３と、支持フレーム３４とを有する。基台３１は、支持フレーム３４を鉛直方向（Ｙ軸方向）に移動可能に支持する筐体を含む。寝台駆動装置３２は、モータやアクチュエータを含む。寝台駆動装置３２は、被検体Ｐが載置された天板３３を、支持フレーム３４に沿って、天板３３の長手方向（Ｚ軸方向）に移動させる。天板３３は、被検体Ｐが載置される板状の部材である。

コンソール装置４０は、例えば、メモリ４１と、ディスプレイ４２と、入力インターフェース４３と、メモリ４１と、ネットワーク接続回路４４と、処理回路５０とを有する。実施形態では、コンソール装置４０は架台装置１０とは別体として説明するが、架台装置１０にコンソール装置４０の各構成要素の一部または全部が含まれてもよい。

メモリ４１は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。メモリ４１は、例えば、検出データや投影データ、再構成画像、ＣＴ画像等を記憶する。これらのデータは、メモリ４１ではなく（或いはメモリ４１に加えて）、ＩＶＲ－ＣＴ装置１が通信可能な外部メモリに記憶されてもよい。外部メモリは、例えば、外部メモリを管理するクラウドサーバが読み書きの要求を受け付けることで、クラウドサーバによって制御されるものである。

ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路によって生成された医用画像（ＣＴ画像）や、操作者による各種操作を受け付けるＧＵＩ（Graphical User Interface）画像等を表示する。ディスプレイ４２は、例えば、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ等である。ディスプレイ４２は、架台装置１０に設けられてもよい。ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、コンソール装置４０の本体部と無線通信可能な表示装置（例えばタブレット端末）であってもよい。ディスプレイ４２は、「出力部」の他の一例である。

入力インターフェース４３は、操作者による各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作の内容を示す電気信号を処理回路５０に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、検出データまたは投影データ（後述）を収集する際の収集条件、ＣＴ画像を再構成する際の再構成条件、ＣＴ画像から後処理画像を生成する際の画像処理条件などの入力操作を受け付ける。例えば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、タッチパネル、ドラッグボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、フットペダル、カメラ、赤外線センサ、マイク等により実現される。入力インターフェース４３は、架台装置１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、コンソール装置４０の本体部と無線通信可能な表示装置（例えばタブレット端末）により実現されてもよい。

ネットワーク接続回路４４は、例えば、プリント回路基板を有するネットワークカード、或いは無線通信モジュールなどを含む。ネットワーク接続回路４４は、接続する対象のネットワークの形態に応じた情報通信用プロトコルを実装する。ネットワークは、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）やＷＡＮ（Wide Area Network）、インターネット、セルラー網、専用回線等を含む。

処理回路５０は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の全体の動作を制御する。処理回路５０は、例えば、動作予測機能５１、システム制御機能５２、前処理機能５３、再構成処理機能５４、画像処理機能５５、スキャン制御機能５６、表示制御機能５７などを実行する。処理回路５０は、例えば、ハードウェアプロセッサがメモリ４１に記憶されたプログラムを実行することにより、これらの機能を実現するものである。

ハードウェアプロセッサとは、例えば、ＣＰＵ、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit; ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device; ＳＰＬＤ）または複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device; ＣＰＬＤ）や、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array; ＦＰＧＡ））などの回路（circuitry）を意味する。メモリ４１にプログラムを記憶させる代わりに、ハードウェアプロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むように構成しても構わない。この場合、ハードウェアプロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。ハードウェアプロセッサは、単一の回路として構成されるものに限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのハードウェアプロセッサとして構成され、各機能を実現するようにしてもよい。また、複数の構成要素を１つのハードウェアプロセッサに統合して各機能を実現するようにしてもよい。

コンソール装置４０または処理回路５０が有する各構成要素は、分散化されて複数のハードウェアにより実現されてもよい。処理回路５０は、コンソール装置４０が有する構成ではなく、コンソール装置４０と通信可能な処理装置によって実現されてもよい。処理装置は、例えば、一つのＸ線ＣＴ装置と接続されたワークステーション、あるいは複数のＸ線ＣＴ装置に接続され、以下に説明する処理回路５０と同等の処理を一括して実行する装置（例えばクラウドサーバ）である。

動作予測機能５１は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の設置空間の架台装置１０、寝台装置３０、ＩＶＲ装置７０、その他装置、操作者などの動作を予測する。また、動作予測機能５１は、操作者の位置を併せて予測する。動作予測機能５１による予測は、主として、架台装置１０を移動の開始直前および移動中に行われる。動作予測機能５１の詳細は後述する。

システム制御機能５２は、入力インターフェース４３が受け付けた入力操作に基づいて、処理回路５０の各種機能を制御する。

前処理機能５３は、ＤＡＳ１６により出力された検出データに対して対数変換処理やオフセット補正処理、チャネル間の感度補正処理、ビームハードニング補正等の前処理を行って、投影データを生成し、生成した投影データをメモリ４１に記憶させる。前処理機能５３の処理の詳細については後述する。

再構成処理機能５４は、前処理機能５３によって生成された投影データに対して、フィルタ補正逆投影法や逐次近似再構成法等による再構成処理を行って、ＣＴ画像を生成し、生成したＣＴ画像をメモリ４１に記憶させる。再構成処理機能５４は、「再構成部」の一例である。

画像処理機能５５は、入力インターフェース４３が受け付けた入力操作に基づいて、ＣＴ画像を公知の方法により、三次元画像や任意断面の断面像データに変換する。三次元画像への変換は、前処理機能５３によって行われてもよい。また、画像処理機能５５は、断面像データの画像を解析して、解析結果に基づいて被検体の体型を分類してもよい。

スキャン制御機能５６は、Ｘ線高電圧装置１４、ＤＡＳ１６、制御装置１８、および寝台駆動装置３２に指示することで、架台装置１０における検出データの収集処理を制御する。スキャン制御機能５６は、スキャノ画像を収集する撮影、および診断に用いる画像を撮影する際の各部の動作をそれぞれ制御する。

表示制御機能５７は、ディスプレイ４２の表示態様を制御する。

上記構成により、ＩＶＲ－ＣＴ装置１は、ヘリカルスキャンやステップアンドシュートスキャンなどの形式で被検体Ｐの本スキャン撮影を行う。ヘリカルスキャンとは、天板３３を移動させながら回転フレーム１７を回転させて被検体Ｐをらせん状にスキャンする態様である。ステップアンドシュートスキャンとは、天板３３の位置を一定間隔で移動させてコンベンショナルスキャンを複数のスキャンエリアで行う態様である。

ＩＶＲ装置７０は、例えば、Ｘ線管７１と、Ｘ線検出器７２と、Ｃアーム７３と、制御装置７４とを備える。

Ｘ線管７１は、架台装置１０のＸ線管１１と同様の機能を持つ。Ｘ線管７１は、さらに架台装置１０のウェッジ１２およびコリメータ１３の機能を併せ持ってもよい。Ｘ線検出器７２は、架台装置１０のＸ線検出器１５およびＤＡＳ１６と同様の機能を持つ。Ｃアーム７３は、Ｘ線管７１およびＸ線検出器７２を対向させて支持する。Ｘ線管７１およびＸ線検出器７２の対は、幾何学的な回転中心（アイソセンタ）の周りに回転するように構成されている。

制御装置７４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサを有する処理回路と、モータやアクチュエータなどを含む駆動機構とを有する。制御装置７４は、コンソール装置４０または入力インターフェース４３からの入力信号を受け付けて、Ｃアーム７３の動作を制御する。制御装置７４は、架台装置１０の制御装置１８に内包されてもよい。

図３は、カメラ６０の構成図である。カメラ６０は、例えば、撮像部６０－１と、データ送信部６０－２とを備える。撮像部６０－１は、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を利用したデジタルカメラである。また、撮像部６０－１は、赤外線カメラであってもよい。データ送信部６０－２は、コンソール装置４０と有線または無線で通信して、撮像部６０－１による撮像結果をコンソール装置４０に送信する。撮像部６０－１による撮像結果は、例えば、メモリ４１に記憶され、処理回路５０による処理において参照される。

図４は、動作予測機能５１の構成図である。動作予測機能５１は、例えば、第１取得機能５１－１と、特定機能５１－２と、第２取得機能５１－３と、検出機能５１－４と、警告出力機能５１－５とを備える。

第１取得機能５１－１は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の架台装置１０によるＸ線ＣＴ撮影のスキャンプロトコルを取得する。スキャンプロトコルには、Ｘ線ＣＴ撮影の撮影条件、造影条件、画像表示法などの情報が含まれる。第１取得機能５１－１は、「第１取得部」の一例である。

特定機能５１－２は、第１取得機能５１－１により取得されたスキャンプロトコルに基づいて、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の移動範囲を特定する。ＩＶＲ－ＣＴ装置１の移動範囲には、架台装置１０の移動範囲や、ＩＶＲ装置７０の移動範囲が含まれる。特定機能５１－２は、「特定部」の一例である。

特定機能５１－２は、第１取得機能５１－１により取得されたスキャンプロトコルに含まれるスキャン範囲（例えば、被検体Ｐの胸部など）に関する情報に基づいて移動範囲を特定する。なお、スキャンプロトコルに含まれるスキャン範囲は、スキャノ撮影時におけるスキャン範囲であってもよいし、本スキャン撮影時におけるスキャン範囲であってもよい。

第２取得機能５１－３は、少なくとも特定機能５１－２により特定された移動範囲を含む領域に関する情報を取得する。第２取得機能５１－３は、例えば、移動範囲を含む領域内の寝台装置３０の天板３３の位置、他装置の位置や操作者の位置に関する情報をカメラ６０により撮像された画像を解析することで取得する。第２取得機能５１－３は、「第２取得部」の一例である。

第２取得機能５１－３は、複数のカメラ６０が異なる高さに設置されているなど、架台装置１０の移動方向と直交する方向から観察した空間情報であり、架台装置１０の設置水平面と直交する高さ方向（図２のＹ軸方向）の空間情報が取得可能である場合、ＩＶＲ－ＣＴ装置１、特に架台装置１０の設置空間内の高さ方向の空間情報を取得可能な画像を設置空間画像４１－５から取得してもよい。

検出機能５１－４は、第２取得機能５１－３により取得された領域に関する情報に基づいて、移動範囲における干渉物があるか否かを検出または予測する。検出機能５１－４による干渉物の検出処理および予測処理の詳細については後述する。検出機能５１－４は、「検出部」の一例である。

警告出力機能５１－５は、検出機能５１－４により干渉物が検出された場合または干渉物の発生が予測された場合、ディスプレイ４２やスピーカ６４を介して警告情報を出力するように制御する。警告出力機能５１－５は、「警告出力部」の一例である。

また、検出機能５１－４は、ＩＶＲ装置７０を干渉物として検出した場合、警告出力機能５１－５に警告情報を出力させる代替として、ＩＶＲ装置７０を特定領域から遠ざける方向、且つ空間内の人物や他装置に干渉しない位置に移動させるようにシステム制御機能５２に指示を出力してもよい。

図５は、メモリ４１に格納されるデータの一例を示す図である。図４に示すように、メモリ４１には、例えば、処理回路５０により生成される撮影情報４１－１、検出データ４１－２、投影データ４１－３、再構成画像４１－４、設置空間画像４１－５、移動経路予測モデル４１－６、移動経路予測結果４１－７などの情報が格納される。

撮影情報４１－１には、例えば、被検体Ｐの身体情報（例えば、性別、年齢、身長、体重）や、被検体Ｐの天板３３の載置位置、被検体Ｐの撮影条件や造影条件などである。撮影情報４１－１は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の操作者により入力インターフェース４３を介して数値や推定値などが入力されてもよいし、外部装置（例えば、電子カルテシステムなど）から入手するものであってもよい。また、撮影条件４１－１には、第１取得機能５１－１により取得されたスキャンプロトコルの情報が含まれてもよい。

再構成画像４１－４には、位置決め時に撮影された画像や、本撮影時に撮影された画像が含まれてもよい。

設置空間画像４１－５は、カメラ６０により撮像された、ＩＶＲ－ＣＴ装置１が設置された室内の画像である。設置空間画像４１－５には、被検体Ｐが寝台装置３０に載置されていない状態（空室状態）の室内の画像や、被検体Ｐが寝台装置３０に載置された状態の室内の画像が含まれる。

図６は、センサ６２の設置例を説明するための図である。センサ６２は、例えば、架台装置１０のＦＲＯＮＴ側（図６左図）と、ＲＥＡＲ側（図６右図）とにそれぞれ設置される。ＦＲＯＮＴ側は架台装置１０のうち寝台装置３０の設置箇所に近接する側面であり、ＲＥＡＲ側は架台装置１０のうち寝台装置３０の設置箇所よりも離間した方の側面である。被検体Ｐを載置した天板３３は、架台装置１０のＦＲＯＮＴ側から挿入される。

例えば、ＦＲＯＮＴ側にはテープスイッチセンサ６２－１と、前面ＭＡＴスイッチセンサ６２－２とが設置され、ＲＥＡＲ側には背面ＭＡＴスイッチセンサ６２－３が設置される。テープスイッチセンサ６２－１、前面ＭＡＴスイッチセンサ６２－２および背面ＭＡＴスイッチセンサ６２－３は接触センサ（圧力センサ）である。架台装置１０の移動中にテープスイッチセンサ６２－１、前面ＭＡＴスイッチセンサ６２－２および背面ＭＡＴスイッチセンサ６２－３のうち少なくともいずれか一つが接触を検知した場合、架台装置１０は移動を停止し、ディスプレイ４２やスピーカ６４に警告情報を出力させる。

動作予測機能５１は、図６に示したセンサ６２の設置箇所以外の、センサ６２により接触を検知できない領域への干渉物の接触を予防するために、架台装置１０の移動経路を予測して、干渉物の発生の有無を予測する。

図７は、動作予測機能５１による干渉物予測の処理の内容について説明するための図である。移動経路予測モデル４１－６は、撮影情報４１－１に含まれる情報の一部または全部をパラメータとして受け付けるモデルであり、あらかじめＩＶＲ－ＣＴ装置１を設置する室内の空間情報、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の架台装置１０、ＩＶＲ装置７０の可動領域などの特性を反映し作成されたものである。

移動経路予測モデル４１－６は、撮影情報４１－１の一部または全部と設置空間画像４１－５を受け付け、スキャンプロトコルに応じた架台装置１０の移動経路や、架台装置１０の移動中にＩＶＲ装置７０や他装置、操作者等との干渉物との接触の有無（干渉物との接触可能性）を予測する。移動経路予測モデル４１－６は、算出結果および干渉物との接触の有無の予測結果を、移動経路予測結果４１－７としてメモリ４１に記憶させる。

〔動作検出・予測例１〕
図８は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１を設置した室内（以下、撮影室）を模式的に示す図である。撮影室には、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の架台装置１０、寝台装置３０、ＩＶＲ装置７０、ディスプレイ４２に加え、撮影に要する他装置（以下、他装置Ｃ）が配置される場合がある。また、撮影室には、被検体Ｐと操作者に加え、他の医療スタッフ（操作者の補助者など）が入室した状態で撮影が行われる。

なお、コンソール装置４０は、撮影室外に配置されてもよいし、撮影室内の各装置の可動範囲外に配置されてもよい。以下の動作予測例の記載においては、コンソール装置４０の記載を省略する。

図９は、撮影室におけるＩＶＲ－ＣＴ装置１の各装置の配置の一例を示す上面図である。図９の例において、動作予測機能５１は、架台装置１０、寝台装置３０、ＩＶＲ装置７０、ディスプレイ４２が動作予測の対象となる。なお、図示の架台装置１０の位置は、動作開始前でありホームポジションに該当する。

図示の特定領域Ａは、特定機能５１－２により特定された、架台装置１０が移動レール１９に沿って移動した場合に通過する移動範囲の領域である。特定領域Ａは、架台装置１０が撮影を開始してから終了するまでの可動領域の全てであってもよいし、所定時間（例えば、１０［ｓｅｃ］程度）の可動領域であってもよい。第２取得機能５１－３は、少なくとも特定機能５１－２により特定された特定領域Ａの内側に干渉物となり得るものが存在するか否かを検出するための情報を取得する。

図９の例においては、ＩＶＲ装置７０の一部が特定領域Ａの内部に入り込んでいるため、検出機能５１－４はＩＶＲ装置７０を干渉物であると検出する。なお、寝台装置３０は、ＩＶＲ装置７０と同様に特定領域Ａの内部に入り込んでいるが、天板３３は架台装置１０の穴部分に侵入可能であるため、干渉物となり得ないものとして対象から除外してもよい。なお、カメラ６０により撮像された画像により天板３３が架台装置１０と干渉するか否かの判定が困難である場合、天板３３が架台装置１０と干渉することの検出は、専らセンサ６２に行わせるものとしてもよい。

警告出力機能５１－５は、ＩＶＲ装置７０を退避させるように警告情報を出力する。このとき、架台装置１０の移動は一時的に停止されてもよい。

〔動作検出・予測例２〕
また、動作予測機能５１は、連続したタイミングで取得された複数の設置空間画像４１－５に基づいて、干渉物となり得るものがあるか否かを予測してもよい。

その場合、特定機能５１－２は、移動範囲に加えて、当該移動範囲を架台装置１０が通過するタイミングを更に特定する。検出機能５１－４は、特定機能５１－２により特定されたタイミングに基づいて、移動範囲における干渉物の発生を予測する。

図１０は、撮影室におけるＩＶＲ－ＣＴ装置１の各装置の配置の他の一例を示す上面図である。図１０の例において、動作予測機能５１は、架台装置１０、寝台装置３０、ＩＶＲ装置７０、ディスプレイ４２、被検体Ｐ、作業者Ｗ１および作業者Ｗ２、他装置Ｃが動作予測の対象となる。なお、図中の「（ｔ＝０）」は、ホームポジションに架台装置１０がある状態（撮影開始時点）を説明するものである。

動作予測機能５１は、複数の設置空間画像４１－５に基づいて、撮影室内の他装置Ｃや操作者等の人物の移動ベクトルを導出して、それぞれの装置や人物が架台装置１０の干渉物となり得るか否かを予測してもよい。例えば、第２取得機能５１－３は、複数の設置空間画像４１－５に基づいて、作業者Ｗ２の移動ベクトルＶ（Ｗ２）を導出する。

検出機能５１－４は、第２取得機能５１－３により導出された移動ベクトルＶ（Ｗ２）に基づいて、作業者Ｗ２が特定領域Ａの内側に入るか否かを予測する。検出機能５１－４は、作業者Ｗ２が特定領域Ａの内側に入ると予測される場合、作業者Ｗ２を干渉物として検出する。なお、この場合において、検出機能５１－４は、システム制御機能５２に、架台装置１０の移動を停止させてもよいし、架台装置１０の移動速度を遅くさせてもよい。

なお、寝台装置３０と、天板３３に載置された被検体Ｐは、特定領域Ａの内部に入り込んでいるが、架台装置１０の穴部分に侵入可能であるため、干渉物となり得ないものとして対象から除外してもよい。

また、移動経路予測モデル４１－６が、より詳細な人物の動作予測に対応可能である場合、検出機能５１－４は、移動経路予測モデル４１－６による動作予測に基づいて検出を行ってもよい。

特定機能５１－２は、架台装置１０の移動ベクトルＶ（１０）と、作業者Ｗ２の移動ベクトルＶ（Ｗ２）とに基づいて、架台装置１０のＦＲＯＮＴ側が他装置Ｃの位置まで到達するタイミング（以下、タイミングｔ１と称する）を特定する。次に、検出機能５１－４は、タイミングｔ１において架台装置１０のＦＲＯＮＴ側と他装置Ｃとが干渉するか否かを予測する。

検出機能５１－４は、図示の例においては他装置Ｃがタイミングｔ１に干渉物となり得るため、干渉すると予測する。また、検出機能５１－４は、例えば、作業者Ｗ２が他装置Ｃを特定領域Ａの外側に避けるために移動していることが予測される（例えば、作業者Ｗ２が他装置Ｃの方向に手を伸ばしながら移動しており、移動ベクトルＶ（Ｗ２）の変化量から作業者Ｗ２自身は停止傾向であると予測されるなど）場合、干渉しないと判定する。干渉しないと判定された場合には、警告出力機能５１－５に警告出力をさせるタイミングを遅くしたり、警告の度合を弱めたりしてもよい。

なお、上述のような干渉物の検出処理は、スキャノ撮影または本スキャン撮影における、スキャン開始時からスキャン終了後に架台装置１０がホームポジションに退避するまで継続して行われるものであってもよい。

［処理フロー１］
図１１は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１による撮影処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、ＩＶＲ－ＣＴ装置１を用いる操作者は、寝台装置３０の天板３３に被検体Ｐを載置して、撮影のセッティングを行った状態で、入力インターフェース４３を介してＩＶＲ－ＣＴ装置１の動作指示を行う（ステップＳ１００）。次に、第１取得機能５１－１は、システム制御機能５２がステップＳ１００において受け付けた動作指示のうち、スキャンプロトコルの情報を取得する（ステップＳ１０２）。

次に、システム制御機能５２は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の動作を開始させ（ステップＳ１０４）、カメラ６０による監視を開始させる（ステップＳ１０６）。次に、特定機能５１－２は、架台装置１０の移動範囲を特定する（ステップＳ１０８）。次に、第２取得機能５１－３は、特定機能５１－２により特定された移動範囲を含む領域に関する情報を取得する（ステップＳ１１０）。

次に、システム制御機能５２は、ステップＳ１００において入力された動作指示に応じた動作が終了したか否か（動作指示が撮影である場合には、撮影が終了したか否か）を判定する（ステップＳ１１２）。動作が終了したと判定した場合、システム制御機能５２は、処理を本フローチャートの処理を終了する。動作が終了したと判定しなかった場合、検出機能５１－４は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の特定範囲に干渉物が検出されるか否かを判定する（ステップＳ１１４）。干渉物が検出されなかった場合、検出機能５１－４は、ステップＳ１０６に処理を戻す。干渉物が検出された場合、検出機能５１－４は、システム制御機能５２にＩＶＲ－ＣＴ装置１の動作を停止させ、警告出力機能５１－５に警告情報を出力させる（ステップＳ１１６）。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

［処理フロー２］
図１２は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１のうち、架台装置１０に着目し、ＩＶＲ装置７０が干渉物となる場合の撮影処理の流れの一例を示すフローチャートである。

まず、ＩＶＲ－ＣＴ装置１を用いる操作者は、寝台装置３０の天板３３に被検体Ｐを載置して、撮影のセッティングを行った状態で、入力インターフェース４３を介してＩＶＲ－ＣＴ装置１、特に架台装置１０の動作指示を行う（ステップＳ２００）。次に、第１取得機能５１－１は、システム制御機能５２がステップＳ１００において受け付けた動作指示のうち、スキャンプロトコルの情報を取得する（ステップＳ２０２）。

次に、システム制御機能５２は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の動作を開始させ（ステップＳ２０４）、カメラ６０による監視を開始させる（ステップＳ２０６）。次に、特定機能５１－２は、架台装置１０の移動範囲を特定する（ステップＳ２０８）。次に、第２取得機能５１－３は、特定機能５１－２により特定された移動範囲を含む領域に関する情報を取得する（ステップＳ２１０）。

次に、システム制御機能５２は、ステップＳ２００において入力された動作指示に応じた動作が終了したか否か（動作指示が撮影である場合には、撮影が終了したか否か）を判定する（ステップＳ２１２）。動作が終了したと判定した場合、システム制御機能５２は、処理を本フローチャートの処理を終了する。動作が終了したと判定しなかった場合、検出機能５１－４は、特定範囲にＣアーム７３等のＩＶＲ装置７０が検出されるか否かを判定する（ステップＳ２１４）。Ｃアーム７３が干渉物として検出されなかった場合、検出機能５１－４は、ステップＳ２０６に処理を戻す。Ｃアーム７３が干渉物として検出された場合、検出機能５１－４は、システム制御機能５２に架台装置１０の動作を停止させる、またはＣアームを退避させる（ステップＳ２１６）。なおステップＳ２１６において、警告出力機能５１－５による警告情報の出力が行われてもよい。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

［処理フロー３］
図１３は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１による撮影処理の流れの他の一例を示すフローチャートである。図１３に示すフローチャートの処理は、図１１に示すフローチャートの処理と比較して、検出機能５１－４による干渉物の予測能力がより高い場合を想定した例である。図１３に示すステップＳ３００～ステップＳ３１０は、図１１に示すフローチャートのステップＳ１００～ステップＳ１１０にそれぞれ対応するため、以下の説明においてはステップＳ３１２以降の処理の説明を中心に行う。

ステップＳ３１０の処理において、動作が終了したと判定しなかった場合、検出機能５１－４は、特定範囲に干渉物が検出されると予測されるか否かを判定する（ステップＳ３１２）。干渉物が検出されると予測されない場合、システム制御機能５２は、動作開始（既に動作開始されている場合には動作継続）して、ステップＳ３０４に処理を戻す。干渉物が検出されると予測される場合、検出機能５１－４は、ＩＶＲ－ＣＴ装置１の動作予測と、干渉物の動作方向・動作スピードの予測を行い、警告度合の設定を行う（ステップＳ３１６）。次に、警告出力機能５１－５は、ステップＳ３１６において設定された警告度合の警告情報を出力する（ステップＳ３１８）。なお、ステップＳ３１８において、ＩＶＲ－ＣＴ装置１のうち架台装置１０の移動スピードを遅くするなどの動作変更や、動作停止が行われてもよい。以上、本フローチャートの処理の説明を終了する。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、第１取得機能５１－１が架台装置１０で実行するスキャンプロトコルを取得し、特定機能５１－２が取得されたスキャンプロトコルに基づいて、架台装置１０の移動範囲を特定し、第２取得機能５１－３が少なくとも架台装置１０の移動範囲を含む領域に関する情報を取得し、検出機能５１－４が第２取得機能５１－３により取得された情報に基づいて、特定機能５１－２により特定された移動範囲における干渉物の有無を検出したり予測したりすることによって、床面を自走し、スキャノ撮影または本スキャン撮影を行う架台装置１０が他装置と接触することを予防したり、接触を回避したりすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の軽減、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

ＭＧＳ…医用画像診断システム、１…ＩＶＲ－ＣＴ装置、１０…架台装置、１１…Ｘ線管、１２…ウェッジ、１３…コリメータ、１４…Ｘ線高電圧装置、１５…Ｘ線検出器、１６…データ収集システム、１７…回転フレーム、１８…制御装置、３０…寝台装置、３１…基台、３２…寝台駆動装置、３３…天板、３４…支持フレーム、４０…コンソール装置、５０…処理回路、５１－１…第１取得機能、５１－２…特定機能、５１－３…第２取得機能、５１－４…検出機能、５１－５…警告出力機能、５２…システム制御機能、５３…前処理機能、５４…再構成処理機能、５５…画像処理機能、５６…スキャン制御機能、５７…表示制御機能、６０…カメラ、６２…センサ、６４…スピーカ、７０…ＩＶＲ装置、７１…Ｘ線管、７２…Ｘ線検出器、７３…Ｃアーム、７４…制御装置

Claims (9)

1. 床面を自走し、スキャノ撮影または本スキャン撮影を行う医用画像診断装置及び前記医用画像診断装置とともに利用されるＩＶＲ装置を備える医用画像診断システムであって、
   前記医用画像診断装置で実行するスキャンプロトコルを取得する第１取得部と、
   前記スキャンプロトコルに基づいて、前記医用画像診断装置及び前記ＩＶＲ装置の移動範囲を特定する特定部と、
   前記医用画像診断装置の移動範囲を含む領域における前記ＩＶＲ装置の移動範囲の情報を取得する第２取得部と、
   前記情報に基づいて、前記医用画像診断装置の移動範囲における前記ＩＶＲ装置との干渉の発生を予測する検出部と、
   を備える医用画像診断システム。
2. 前記特定部は、前記スキャンプロトコルに含まれるスキャン範囲に関する情報に基づいて、前記移動範囲を特定する、
   請求項１に記載の医用画像診断システム。
3. 前記スキャン範囲は、スキャノ撮影時におけるスキャン範囲乃至は本スキャン撮影時におけるスキャン範囲である、
   請求項２に記載の医用画像診断システム。
4. 前記医用画像診断装置の移動範囲における前記ＩＶＲ装置との干渉の発生が予測された場合に、警告情報を出力部に出力させる警告出力部を更に備える、
   請求項１から３のうちいずれか１項に記載の医用画像診断システム。
5. 前記検出部は、スキャン実行時及びスキャン実行後の医用画像診断装置のホームポジションへの退避時における前記移動範囲での干渉物の有無を予測する、
   請求項１から４のうちいずれか１項に記載の医用画像診断システム。
6. 前記特定部は、前記移動範囲に加えて当該移動範囲を前記医用画像診断装置が通過するタイミングを更に特定し、
   前記検出部は、前記タイミングに基づいて前記移動範囲における前記ＩＶＲ装置との干渉の発生の有無を予測する、
   請求項１から５のうちいずれか１項に記載の医用画像診断システム。
7. 前記第２取得部は、移動方向と直交する方向から観察した空間情報を取得する、
   請求項１から６のうちいずれか１項に記載の医用画像診断システム。
8. 前記本スキャン撮影は、前記医用画像診断装置が自走することで実行されるヘリカルスキャンまたはステップアンドシュートスキャンの形式で行われる、
   請求項１から７のうちいずれか１項に記載の医用画像診断システム。
9. 床面を自走し、スキャノ撮影または本スキャン撮影を行い、ＩＶＲ装置とともに利用される医用画像診断装置であって、
   スキャンプロトコルを取得する第１取得部と、
   前記スキャンプロトコルに基づいて、前記医用画像診断装置及び前記ＩＶＲ装置の移動範囲を特定する特定部と、
   前記医用画像診断装置の移動範囲を少なくとも含む領域における前記ＩＶＲ装置の情報に基づいて、前記医用画像診断装置の移動範囲における前記ＩＶＲ装置との干渉の発生を予測する検出部と、
   を備える医用画像診断装置。

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