Ｘ線撮影装置
【課題】Ｘ線透視下カテーテル術において、術者が精細なＸ線透視画像を必要としない場合に、術者に負担をかけることなく、被検体の被曝量を低く抑えることができるＸ線撮影装置を提供する。
【解決手段】被検体にＸ線発生手段からＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出手段で検出して、Ｘ線画像を撮影するＸ線撮影装置において、作業状態検出手段は、Ｘ線画像の撮影における術者の作業状態を検出する。Ｘ線量制御手段は、作業状態検出手段の検出結果に基づいて、Ｘ線発生手段から照射するＸ線量を制御する。
【解決手段】被検体にＸ線発生手段からＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出手段で検出して、Ｘ線画像を撮影するＸ線撮影装置において、作業状態検出手段は、Ｘ線画像の撮影における術者の作業状態を検出する。Ｘ線量制御手段は、作業状態検出手段の検出結果に基づいて、Ｘ線発生手段から照射するＸ線量を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被検体にＸ線発生手段からＸ線を照射し、前記被検体を透過したＸ線をＸ線検出手段で検出して、Ｘ線画像を形成するＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検体に対する低侵襲性などの利点により体内に細い索状部材で構成された索状の挿入器具を挿入して行う技術の普及が著しい。挿入器具としては、カテーテル及びカテーテルとともに導入されるガイドワイヤなどがある。なお、この明細書においては、これらを含む索状の挿入器具のことを、以下、「ワイヤ」と言うことにする。一般に、ワイヤは人体に比べてＸ線を吸収しやすいため、Ｘ線画像中において比較的明瞭な黒い細線として観察される。
【０００３】
ワイヤが用いられる手術の一例としてＸ線透視下カテーテル術がある。Ｘ線透視下カテーテル術は、大腿部の動脈などから体内にカテーテルを挿入し、リアルタイムで表示されるＸ線透視画像（動画像）を参照しながらカテーテルを患部まで導いて治療を行うものである。
【０００４】
Ｘ線透視下カテーテル術において用いられるＸ線撮影装置は、カテーテルが挿入された状態の被検体に向けて透視用のＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線を検出し、検出結果を基に被検体内を描写するＸ線透視画像を形成して表示する。また、Ｘ線撮影装置は、入力操作による情報に基づいて、被検体を透視するときのＸ線の線量を含む透視条件を変更可能に構成され、Ｘ線の線量を上げていくと、その結果として、より精細なＸ線透視画像を表示される。より精細なＸ線透視画像中において、血管を含む被検体内の組織を視認しやすくすることができる（例えば、特許文献１）。
【０００５】
Ｘ線透視下カテーテル術において、術者は、あたかも迷路のように張り巡らされた血管内を適切な経路を介して患部までカテーテルを導かなければならない。そのための操作は、体外に出ているカテーテルの部分を操ることにより行われる。このため、Ｘ線透視カテーテル術には熟練した手技が必要とされる。
【０００６】
血管の分岐点における所望の分枝にカテーテルを進入させる場合や狭窄部位を通過させる場合には、まずカテーテルの先端部を進路に挿入する。そのために術者は、カテーテルを前進、後退、ねじりなどの操作を適切に組み合わせるなど、極めて微妙な操作を行っている。なお、先端部が進路に適切に挿入されていない状態でカテーテルを進めると、血管を突き破るなどの合併症を招きかねない。
【０００７】
また、カテーテルの先端部を進路に適切に挿入させるときに、血管の分枝や狭窄部位を視認しやすくするために、より精細なＸ線透視画像を表示させることで、ガイドワイヤを進入させるべき位置を確認することができる。より精細なＸ線透視画像を表示させるために、時折カテーテルから造影剤を流出させて、ほんの数秒間現れる造影剤の像を観察することでガイドワイヤを進入させるべき位置を確認することができる。しかし、造影剤は患者の腎臓機能に負荷を与えるため使用量が限られており、カテーテルの先端部の挿入作業中、造影剤を使用し続けることはできない。また、被検体を透視するときのＸ線の線量を上げることで、より精細なＸ線透視画像を表示させることができる。しかし、Ｘ線透視下カテーテル術において、大きな線量のＸ線を被検体に対し照射し続けることは、被検体の被曝量をなるべく低く抑えるという要請に反する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１４９３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
Ｘ線透視下カテーテル術において、術者は、カテーテルの先端部の挿入作業を常時行っている訳ではなく、他の作業を行っている場合がある。この場合、術者は精細なＸ線透視画像を必要としないので、被検体の被曝量をなるべく低く抑えるために、被検体に対し照射されるＸ線の線量を減らしても、他の作業に支障を来さない。
【００１０】
Ｘ線撮影装置は、入力操作による情報に基づいて、被検体を透視するときのＸ線の線量を変更可能に構成されているため、Ｘ線透視下カテーテル術において、精細なＸ線透視画像の必要性に応じて、入力操作によりＸ線量を増したり、減らしたりすることが可能である。
【００１１】
しかし、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者が精細なＸ線透視画像を必要としない状況になる度に、Ｘ線量を減らすための入力操作を術者が常に行うことは極めて煩わしく、精神的、肉体的に術者に負担がかかり、極めて精密な作業が術者に要求されるカテーテルの先端部の挿入作業に悪影響を及ぼすという問題点がある。
【００１２】
この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、その目的は、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者が精細なＸ線透視画像を必要としない場合に、術者に負担をかけることなく、被検体の被曝量を低く抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、一つの実施形態は、被検体にＸ線発生手段からＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出手段で検出する。一方、Ｘ線画像を撮影するＸ線撮影装置において、作業状態検出手段が、Ｘ線画像の撮影における術者の作業状態を検出する。そして、Ｘ線量制御手段が、作業状態検出手段の検出結果に基づいて、Ｘ線発生手段から照射するＸ線量を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線撮影装置の全体構成を表す図である。
【図２】図１に示すＸ線撮影装置の制御系の構成を表すブロック図である。
【図３】図１に示すＸ線撮影装置が表示する、体内に挿入されたワイヤを描写したフレームを表す図である。
【図４】図３に示すフレームの概要を表す図である。
【図５】図３に示すフレームから抽出されたワイヤの像を表す図である。
【図６】図５に示すワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図７】図１に示すＸ線撮影装置により時系列に沿って得られる複数のワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図８】図１に示すＸ線撮影装置により時系列に沿って得られる複数のワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図９Ａ】図７に示す隣接する二つのフレームの一方におけるワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図９Ｂ】図７に示す隣接する二つのフレームの他方におけるワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図１０】図９Ａ及び図９Ｂに示す２つの２次元曲線の重ね合わせ状態を表す図である。
【図１１】Ｘ線量決定部による判断の一例を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態に係る術者センサーとして、アダプターに取り付けられた固体マイクを用いた例を示す図である。
【図１３】図１２に示すアダプターの部分を拡大して表した図である。
【図１４】第４の実施形態に係る術者センサーとして、ディスプレイに取り付けられたカメラを用いた例を示す図である。
【図１５】術者がディスプレイに正対した場合の露出領域を示す図である。
【図１６】術者がディスプレイに正対しない場合の露出領域を示す図である。
【図１７】第５の実施形態において、術者がディスプレイに正対した場合の目の画像を表す図である。
【図１８】術者がディスプレイに正対しない場合の目の画像を表す図である。
【図１９】第６の実施形態において、術者に装着された反射マーカを表す図である。
【図２０】術者センサーおよび反射マーカを表す図である。
【図２１】反射マーカについて角度θと相対反射率との関係を描いたグラフである。
【図２２】第６の実施形態の変形例において、術者がディスプレイに正対した場合の反射マーカの画像を示す図である。
【図２３】術者が液晶ディスプレイに正対しない場合の反射マーカの画像を示す図である。
【図２４】第７の実施形態に係る術者センサーを表す図である。
【図２５】圧力センサーマット上の重心位置を示す図である。
【図２６】第８の実施形態において、ワイヤを操作していないときの術者の心拍数を示す図である。
【図２７】ワイヤを操作しているときの術者の心拍数を示す図である。
【図２８】第１０の実施形態において、項目毎に求められた度合の一例を表す図である。
【図２９】ワイヤ形状変化率の変化量、管電流の変化量、フレームレートの変化量、及び、Ｘ線量の変化量のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ｘ線撮影装置の実施の形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
この実施形態に係るＸ線撮影装置は、被検体の体内にワイヤを挿入して実施される手術において使用される。以下、Ｘ線透視下カテーテル術に適用した場合について特に詳しく説明する。このＸ線撮影装置は、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者が精細なＸ線透視画像を必要としない場合、術者に負担をかけることなく、被検体の被曝量を低く抑えるものである。そのために、このＸ線撮影装置は、Ｘ線透視下カテーテル術において、現状のＸ線量を減らすか否か判断し、Ｘ線量を減らすと判断した場合、Ｘ線量を自動的に減らすものである。
【００１７】
Ｘ線透視下カテーテル術において、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かを判断する際の判断材料として、次のような術者の作業状態を挙げることができる。第１の作業状態は、例えば術者により器具（ワイヤ）が操作された状態のような術者による器具の操作状態である。第２の作業状態は、例えばＸ線透視画像を表示するためのディスプレイを術者が見ているときの術者の姿勢である。第３の作業状態は、極めて精密な作業が術者に要求されるワイヤの先端部の挿入作業において、術者の呼吸が抑制されたとき、又は、術者が緊張状態になったときの術者の生体情報である。第４の作業状態は、術者が会話したときのような術者の行動である。第５の作業状態は、術者又はＸ線技師等が装置に対して線量の低減もしくは増加あるいは照射の中止や再開を指示する操作を行うことである。
【００１８】
上記の第１から第５の術者の作業状態のうちのいずれか一つ又はいずれか二つ以上を組み合わせたものが、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かを判断する際の判断材料となる。したがって、このＸ線撮影装置は、この判断材料を基に、現状のＸ線量を減らすか否かを判断する。
【００１９】
このＸ線撮影装置が現状のＸ線量を減らすか否かを判断する際の判断材料として、上記の第１から第５の術者の作業状態のいずれを検出するかについて、及び、検出する方法について、並びに、その検出した結果を比べるときによりどころとなる判断基準、及び、その判断内容について、各種の実施形態を挙げて詳細に説明する。
【００２０】
〈第１の実施形態〉
第１の実施形態について説明する。先ず、Ｘ線透視下カテーテル術を行うためのＸ線撮影装置の構成について説明する。次に、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者によるワイヤの操作状態を検出した結果として、ワイヤの形状の変化量を検出する例について説明する。
【００２１】
［装置構成］
この実施形態に係るＸ線撮影装置の構成について説明する。このＸ線撮影装置の構成例を図１に示す。このＸ線撮影装置は、従来と同様の機械構成を有する。
【００２２】
被検体１はＸ線透視下カテーテル術が施される患者を示す。被検体１は天板２の上に載置される。天板２は図示しない寝台装置の一部である。寝台装置には天板２を移動させるための駆動機構が設けられている。この実施形態では被検体１は天板２に横たわるようにして載置される。Ｘ線撮影装置によっては被検体を立位状態で支持する立位載置台が設けられたものもあるが、Ｘ線透視下カテーテル術においては、通常、天板上に仰臥状態で支持された被検体に対して処置が施される。
【００２３】
Ｃアーム３は略「Ｃ」字形状に形成された支持部材である。Ｃアーム３の一端側にはＸ線管４とＸ線絞り５が支持され、他端側にはＸ線検出器６が支持されている。それにより、Ｘ線管４及びＸ線絞り５と、Ｘ線検出器６とが、被検体１を挟んで対向する位置に配置される。Ｘ線管４は、この発明の「Ｘ線発生手段」の一例である。また、Ｘ線検出器６は、この発明の「Ｘ線検出手段」の一例である。
【００２４】
Ｃアーム３は駆動機構８により移動可能に保持されている。駆動機構８は、演算制御装置２０の制御の下にＣアーム３を移動させることで、Ｘ線管４、Ｘ線絞り５及びＸ線検出器６の位置や傾斜角度を変更させる。
【００２５】
Ｘ線管４は、高電圧発生装置９から高電圧を印加されてＸ線７を発生する。Ｘ線絞り５は、Ｘ線管４から発生されたＸ線７の照射範囲（立体角や断面形状）を規制する絞り羽根を有する。絞り制御部１０は、絞り羽根の位置を移動させてＸ線７の照射範囲を変更させる。高電圧発生装置９及び絞り制御部１０の動作は演算制御装置２０により制御される。
【００２６】
Ｘ線絞り５により照射範囲が規制されたＸ線７は被検体１に照射される。被検体１を透過したＸ線７はＸ線検出器６に投射される。Ｘ線検出器６はＸ線７を検出し、その検出結果を電気信号に変換して検出制御部１１に送信する。検出制御部１１はこの電気信号を演算制御装置２０に送信する。また、検出制御部１１はＸ線検出器６の動作を制御する。
【００２７】
Ｘ線検出器６は、たとえば平面検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ＦＰＤ）や、イメージインテンシファイア（Ｉｍａｇｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ；Ｉ．Ｉ．）を用いて構成できる。
【００２８】
この実施形態では、所定の時間間隔でパルスＸ線７を照射するようにＸ線管４を制御する。この時間間隔はたとえば（１／３０）秒〜（１／５）秒（毎秒の照射回数５〜３０回）程度に設定される。なお、Ｘ線撮影装置ではたとえば最大数十回／秒の照射が可能であるが、被検体１や術者へのＸ線被曝を低減させるためにこの程度の時間間隔が選択される。それにより、５〜３０フレーム／秒程度のフレームレートの動画像が得られる。このように反復的にパルスＸ線を照射する代わりに、連続的にＸ線を照射することも可能である。
【００２９】
演算制御装置２０は、このＸ線撮影装置の各部の制御を行うとともに、各種の演算処理を実行する。演算制御装置２０は、たとえば一般的なコンピュータと同様の構成を有する。その一例として、演算制御装置２０は、マイクロプロセッサ、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ等）、通信インターフェイスなどを含んで構成される。演算制御装置２０には、操作デバイスや入力デバイスや表示デバイスが接続されている。
【００３０】
演算制御装置２０中のシステム制御部２１は、このＸ線撮影装置の各部を制御する。その一例として次のようなものがある：駆動機構８を制御してＣアーム３を移動させる；高電圧発生装置９を制御してＸ線条件（Ｘ線７の線量、フレームレート等）を変更させて、例えば、後述するＸ線量の増減調整をする；絞り制御部１０を制御してＸ線７の照射範囲を変更させる；検出制御部１１を制御してＸ線検出器６の動作制御を行わせる。また、システム制御部２１は演算制御装置２０の各部を制御する。演算制御装置２０は、この発明の「Ｘ線量制御手段」の一例である。
【００３１】
画像処理部２３は、Ｘ線検出器６から検出制御部１１を介して送信された電気信号に基づいて被検体１の画像（デジタル画像データ）を形成する。また、画像処理部２３は、この画像に対して各種の画像処理を施す。画像処理部２３の詳細については後述する。
【００３２】
表示制御部２４は、システム制御部２１の制御を受けて表示部３１に情報を表示させる。表示部３１は、液晶デスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）や、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）等の表示デバイスを用いて構成される。
【００３３】
Ｘ線量決定部２５は、術者センサー３３から出力された検出結果を基に、現状のＸ線量を減らすか否かを判断し、現状のＸ線量を減らすと判断した場合、Ｘ線量を減らすように制御信号を出力する。Ｘ線量決定部２５の詳細については後述する。
【００３４】
操作部３２は、このＸ線撮影装置の操作や情報入力などに用いられる。操作部３２は、キーボード、マウス、コントロールパネル、ペダル操作部などの操作デバイスや入力デバイスを含んで構成される。ペダル操作部は、Ｘ線照射開始や停止の指示信号を出力し、及び、Ｘ線量を増やしたり減らしたりする指示信号を出力する。
【００３５】
術者センサー３３は、動画像に含まれる複数のフレームのうちのいずれか一つのフレームにおけるワイヤの像とこれより過去のフレームにおけるワイヤの像との差から、ワイヤの形状の変化量を検出して、検出結果を出力する。術者センサー３３は、この発明の「作業状態検出手段」の一例である。術者センサー３３の詳細については後述する。
【００３６】
〔画像処理部〕
画像処理部２３の構成例について、図２を更に参照しながら説明する。画像処理部２３には、ワイヤ特定部４１と位置合わせ処理部４３が設けられている。
【００３７】
画像処理部２３は、以下に説明する処理をリアルタイムで実行する。この実施形態におけるリアルタイム処理は、Ｘ線検出器６からの電気信号（一フレームに相当する）が演算制御装置２０に入力されたことに対応して、当該フレームに対する処理を即座に実行して結果を出力（表示）することである。それにより、実用上遅滞ないとみなされる遅延時間のうちに、ワイヤの状況を動画像として表示することが可能となる。
【００３８】
（ワイヤ特定部）
上記のように、この実施形態では５〜３０フレーム／秒程度のフレームレートの動画像が得られる。ワイヤ特定部４１は、この動画像を構成する複数のフレームのそれぞれにおけるガイドワイヤの像を特定する。
【００３９】
ここで、フレームとは、動画像を構成する一連の静止画像のそれぞれを指す。また、上記複数のフレームは、動画像を構成する全てのフレームである必要はない。たとえば、この実施形態の特徴的な機能（後述）の開始タイミングと終了タイミングに応じて決定される複数のフレームであってもよい。なお、手術中には長時間（たとえば数時間）に亘って毎秒数フレームから３０フレーム程度の動画像が生成され続けるが、この実施形態に係る機能を使用するのはこのうちの例えば数分程度である。画像処理部２３は、この実施形態に係る機能の使用開始の指示とともに動作を開始し、以下のような処理を実行する。画像処理部２３による処理対象となるフレームは、当該使用開始の指示以降に取得される一連のフレームである。
【００４０】
ワイヤ特定部４１の動作についてより詳しく説明する。フレームの一例を図３に示す。フレームＦは、大腿動脈から挿入されたカテーテル及びガイドワイヤを大動脈経由で冠状動脈に挿入したところを表している。一般にＸ線画像では、Ｘ線の透過量が少ないところを黒く描写させ、多いところを白く描写させるように表示することが多い。図３もこの表示方式に従っている。図３に示す画像の模式図を図４に示す。
【００４１】
フレームＦにおいて薄暗い帯状に見える像Ｃ´は、カテーテルの影である。また、カテーテルの像Ｃ´の先端部分に位置して、やや黒く見える像Ｃは、ガイドワイヤの影である。カテーテルの先端は開口している。ガイドワイヤの先端側はこの開口から突出している。また、ガイドワイヤの中央付近の大きな屈曲は、大動脈から冠状動脈への分岐部にカテーテルが嵌り込んでいるために生じている。ガイドワイヤの像Ｃの先端部位を詳細に見ると、僅かだが大きく屈曲している。これは、血管の分岐部等にガイドワイヤを挿入しやすくするために予めガイドワイヤに付けてある曲がり癖である。フレームＦはこのような状態を描写している。
【００４２】
なお、図４においては、見やすさのために、血管や臓器や骨などの体内組織を描写した像を省略してある（以下の他の模式図においても同様）。実際のフレームでは、図３に示すように、体内組織に相当する複雑な濃淡模様も描写される。また、この実施形態では、特に言及しない限り、像とその実体（カテーテル、ガイドワイヤ、体内組織等）とを区別しないことにする。
【００４３】
この実施形態では図３に示すようなフレームを処理する。ワイヤの像Ｃをより容易にかつ高精度に特定するために、まず、ワイヤ特定部４１が強調処理を行って像Ｃをより明瞭にする。この強調処理の例として、非線形明度変換を行ってワイヤの像Ｃの濃度ムラを低減させてから、更に、画像の様々な空間周波数成分のうち空間周波数の高い成分を抽出する画像フィルタ処理を施す方法がある。この画像フィルタ処理は、大域的で滑らかなグラデーションを除去し、局所的で細かな変動成分のみを残すものである。
【００４４】
強調処理は、上記の例に限定されるものではない。たとえば、使用されるＸ線撮影装置や被検体の特性に応じて、強調処理の内容を適宜に決定することができる。また、公知の画像処理技術を適宜に組み合わせるなどして強調処理を実現することが可能である。
【００４５】
ワイヤ特定部４１は、フレームＦに対して適切なパターン抽出処理を施してワイヤの像Ｃを特定する。このパターン抽出処理としては、画素値に関する閾値処理や空間フィルタ処理などの任意の画像処理技術を適宜に用いることが可能である。また、ワイヤの像Ｃの特定には、像Ｃの全体を特定する代わりに、その輪郭を特定するように構成してもよい。
【００４６】
数学的には、ワイヤは実空間（３次元空間）に埋め込まれた滑らかな曲線（３次元曲線）である。一方、Ｘ線撮影装置で得られる画像は、この３次元曲線を平面に投影した２次元曲線となる。この投影は、Ｘ線管４の位置（つまりＸ線７の発生位置）を視点とし、Ｘ線検出器６の検出面を投影平面としたものである。よって、特定したワイヤの像Ｃを２次元曲線として捉えることができる（これも同じ符号Ｃで表す）。
【００４７】
ワイヤ特定部４１は、フレームＦから特定されたワイヤの像Ｃを抽出する。位置合わせ処理部４３は、抽出された像Ｃを２次元曲線として表す（後述）。抽出されたワイヤの像Ｃの例を図５に示す。また、ワイヤの像Ｃに基づく２次元曲線Ｃの例を図６に示す。
【００４８】
前述の時間間隔でＸ線検出器６から順次に送られてくる電気信号に基づく各フレームに対し、ワイヤ特定部４１は上記処理をリアルタイムで実行する。それにより時系列の複数のワイヤの像が得られる。
【００４９】
図７は、術者のワイヤ操作によりワイヤを軸回転させた場合において、時間的に連続するフレーム群のそれぞれから抽出されたワイヤの像に基づく２次元曲線Ｃを表している。また、図８は、術者のワイヤ操作によりワイヤを前進させた場合において、時間的に連続するフレーム群のそれぞれから抽出されたワイヤの像に基づく２次元曲線Ｃを表している。２次元曲線Ｃの位置や形状が少しずつ変化しているのは、被検体１の呼吸や心拍等によって生じる運動による移動と、血管内におけるワイヤの移動によるワイヤ自体の変形の結果である。
【００５０】
体内のワイヤを観察する場合、ワイヤに対してできるだけ直交する方向からＸ線を照射することが望ましい。それにより、ワイヤの動きが映像上（動画像上）で最も分かりやすくなるからである。時間的に隣接する二つのフレーム間でワイヤの像Ｃを比較すると、両者の違いは形状や長さの僅かな変化であり、被検体１の運動による平行移動や回転移動によりワイヤの変形や位置の変化が生じてはいるものの、互いに似通った形態となる。
【００５１】
なお、ワイヤの先端部位は、ワイヤを捻る操作や血管壁との衝突によって急激に形状を変えることがある。しかし、それ以外の部位は、ワイヤが現に通っている位置の血管の形状を反映しており、急激に変形することはほとんどない。この実施形態では、この事実を利用して次のような処理を実行する。
【００５２】
（位置合わせ処理部）
位置合わせ処理部４３は、この実施形態に係る機能の適用対象となる一連のフレームのうち、最初のフレーム以外の各フレームに対して次のような処理を実行する。このとき、最初のフレームは、以降のフレームに対する処理において位置の基準として参照される。位置合わせ処理部４３は、当該フレームにおけるワイヤの像Ｃとこれより過去のフレームにおけるワイヤの像Ｃとが最もうまく重なるように、当該フレームと過去のフレームとを位置合わせする。以下、フレームの位置合わせ処理について詳しく説明する。
【００５３】
まず、位置合わせ処理部４３は、各フレームにおけるワイヤの像Ｃの形状を表す２次元曲線Ｃを求める（図６を参照）。このとき、必要に応じて細線化処理などの画像処理が行われる。
【００５４】
まず、隣接する二つのフレームを位置合わせする処理の概要を説明する。図７に示す隣接するフレームｆ、ｇにおけるワイヤの像Ｃに基づく２次元曲線を図９Ａ及び図９Ｂにそれぞれ示す。図９Ａはフレームｆに対応する２次元曲線Ｃｆを示し、図９Ｂはフレームｇに対応する２次元曲線Ｃｇを示している。なお、後述の重ね合わせを考慮して、２次元曲線Ｃｆは実線で、２次元曲線Ｃｇは破線でそれぞれ示してある。各図の座標軸についても同様である。
【００５５】
次に、位置合わせ処理部４３は、双方の２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇが最も良く一致するような座標変換を求める。この座標変換は平行移動と回転移動を含む。このような座標変換はアフィン変換（Ａｆｆｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）として表現可能である。ただし、ここで用いるアフィン変換は拡大／縮小と鏡映を含まない。
【００５６】
得られたアフィン変換は、フレームｆのワイヤの像Ｃに合わせてフレームｇのワイヤの像Ｃを相対的に平行移動及び／又は回転移動させるものである。このアフィン変換をＴ（ｇ、ｆ）と記すことにする。
【００５７】
アフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）を決定する際には、体内をワイヤが移動することによる変形の影響を考慮する必要がある。そのために、２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇの全体を合わせ込むのではなく、両端部位に生じるずれを許容する。特に、先端部位については前述のように急激な変形が発生することがあるので、比較的大きなずれまで許容する。たとえば図１０に示すように、２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇの先端部位については、他の部位ほど正確に重ね合わせる必要はない。
【００５８】
位置合わせ処理部４３は、各２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇの各位置に対応する重み関数Ｗｆ、Ｗｇを生成する。
【００５９】
一般に、重ね合わせを厳密に行いたい部分については重みを大きく設定し、ずれを許容する部位については重みを小さく設定する。ワイヤの先端部位の近傍については、前述のように変形しやすいので、重みを小さくする。また、ワイヤの各点における屈曲の度合いに応じて重みを付与することが可能である。たとえば、ワイヤの屈曲が大きい位置ほど重みを大きくすることが望ましい。重み関数Ｗｆ、Ｗｇは、これら事項に鑑みて各位置における重みを適当に設定することによって生成される。
【００６０】
重ね合わせは、フレームｇに対して式（１）に示すアフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）を適用することによって行うので、そのパラメータθ、ｕ、ｖを適切に決定する必要がある。ここで、パラメータθは回転移動量を表し、パラメータｕ、ｖは平行移動量を表す。
【００６１】
【数１】
【００６２】
フレームｇの２次元曲線（ｘｇ，ｙｇ）にアフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）を適用して得られる２次元曲線を（ｘｇ´，ｙｇ´）とする。フレームｆの２次元曲線（ｘｆ，ｙｆ）と２次元曲線（ｘｇ´，ｙｇ´）との不一致の度合いを適当な尺度で評価したものをＥとすると、このＥの値が概ね最小になるようなパラメータθ、ｕ、ｖを算出する。
【００６３】
より具体的な構成としては、たとえば次のようにできる。２次元曲線（ｘｆ，ｙｆ）上の各点ｐと、２次元曲線（ｘｇ´，ｙｇ´）上の点であって点ｐに最寄りである点ｑとの距離をＤとするとき、不一致の度合いの評価尺度Ｅとして次式で示すものを考慮する。
【００６４】
【数２】
【００６５】
式（２）に示す総和は、２次元曲線（ｘｆ，ｙｆ）上の全ての点について取るものとする。θ、ｕ、ｖの値を変化させるとＥの値も変化するので、Ｅが概ね最小になるθ、ｕ、ｖを探索する。この探索は、公知の非線形最小二乗法等の技法で実行できる。
【００６６】
以上のようにして適切なアフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）が決定される。これをフレームｇに適用すると、フレームｆとフレームｇの相互のワイヤの像Ｃがほぼ重ね合わせられ、したがって、これらフレームｆ、ｇが位置合わせされたことになる。なお、上記の例では不一致の度合いが概ね最小になるようにアフィン変換のパラメータを算出したが、これとは逆に一致の度合いを適当な尺度で評価し、この一致の度合いが概ね最大になるようにアフィン変換のパラメータを求めるように構成してもよいことは言うまでもない。
【００６７】
以上の演算では、隣接する二つのフレームの位置合わせを実行している。この実施形態では、時系列に沿って順次にフレームが形成されていくので、動画像におけるワイヤの像Ｃの動きを抑制するためには、上記のアフィン変換を順次に累積していく必要がある。そのために、位置合わせ処理部４３は次のような処理を実行する。
【００６８】
動きを抑制する処理が施される最初のフレームの直前のフレームをフレームＦ０とし、これ以降のフレームを順にフレームＦ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・・とする（図示せず）。このとき、フレームＦｎ（ｎ＝１、２、３、・・・・）に適用されるアフィン変換をＴｎとすると、位置合わせ処理部４３は、次式のようにして各アフィン変換Ｔｎを求める。
【００６９】
【数３】
【００７０】
位置合わせ処理部４３は、このようにして順次に得られるアフィン変換Ｔｎを、対応するフレームＦｎに順次に適用していくことにより、順次に取得される複数のフレームの位置合わせをリアルタイムで実行する。
【００７１】
このようにすると、最初のフレームｆに対して次のフレームｇが位置合わせされた後、フレームｇに続くフレームｈは、「最初のフレームｆに対して位置合わせされたｇ」に対して位置合わせされることになる。したがって、フレームｈは、フレームｆに対しても概ね正しく位置合わせされていることになる。以下同様である。このようにしてワイヤの像Ｃがほとんど静止した動画像を生成することができる。それにより、Ｘ線透視下カテーテル術でリアルタイムで観察されるＸ線透視画像において、被検体の運動に起因するワイヤの像の動きを抑制することが可能となる。
【００７２】
以上に説明した位置合わせ処理において、フレームｆとフレームｇの相互のワイヤの像Ｃをほぼ重ね合わせる際に、不一致の度合いの評価尺度Ｅが概ね最小になるパラメータθ、ｕ、ｖを探索した。このパラメータθ、ｕ、ｖは、術者がワイヤを操作（軸回転、前進及び後退）した場合のワイヤの形状の変化量に対応するものである。したがって、パラメータθ、ｕ、ｖを基に、ワイヤの形状の変化量を検出することができる。
【００７３】
次に、術者センサー３３が、パラメータθ、ｕ、ｖを基に、ワイヤの形状の変化量を検出する動作の一例を示す。
【００７４】
ここでは、所定のフレームレートで得られる動画像において、最新に得られたフレームとこれより一つ前に得られたフレームの相互のワイヤの像を重ね合わせる際に探索されたパラメータθ、ｕ、ｖ、及び、一つ前に得られたフレームとこれよりさらに一つ前に得られたフレームの相互のワイヤの像を重ね合わせる際に探索されたパラメータθ’、ｕ’、ｖ’を用いる。これらのパラメータθ、ｕ、ｖ、θ’、ｕ’、ｖ’を基に、術者センサー３３は、例えば、次のようにして平均平方の残差を求める。
【００７５】
先ず、術者センサー３３は、次の演算により、パラメータの平均値θａ、ｕａ、ｖａを求める。
【００７６】
【数４】
【００７７】
次に、以下の演算により、平均値θａ、ｕａ、ｖａに対するパラメータθ、ｕ、ｖ、θ’、ｕ’、ｖ’の平方和Ｓを求める。
【００７８】
【数５】
【００７９】
次に、術者センサー３３は、以下の演算により、平均平方の残差Ｒを求める。
【００８０】
【数６】
なお、Ｄは変数のうち独立に選べるものの数である自由度を表し、Ｎは観測データが一つの演算で結合しているときの集合の数である群数を表し、ｎは一つの群内に含まれる観測データの数である観測値を表す。ここでは、Ｎ＝３、ｎ＝２となる。
【００８１】
Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値を判断基準とし、残差Ｒが閾値を超えるかどうかを判断し、残差Ｒが閾値を超えないとの判断結果が得られたときに、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。なおＸ線量決定部２５が、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断するとき、管電流及びフレームレートを判断材料とする。管電流及びフレームレートがともに最低値である場合、Ｘ線透視画像の画質が落ちる上に、動画が滑らかに動作しなくなるため、現状のＸ線量を減らす余地がないと判断する。他方、管電流又はフレームレートの少なくとも一方が最低値でない場合、現状のＸ線量を減らす余地があると判断する。
【００８２】
以下、図１１に示すフローチャートを参照して、上記したＸ線量決定部２５による判断処理について、さらに詳細に説明する。
【００８３】
上述した式（４）〜式（６）を用いた演算を基に、術者センサー３３が残差Ｒを求めると（Ｓ１０１）、Ｘ線量決定部２５は、残差Ｒが閾値を超えないかどうかを判断する（Ｓ１０２）。残差Ｒが閾値を超えると術者センサー３３が判断した場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、システム制御部２１は、現状のＸ線量を維持する。一方、残差Ｒが閾値を超えないと術者センサー３３が判断した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、Ｘ線量決定部２５は、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを例えば次のように判断する。
【００８４】
Ｘ線量決定部２５は、管電流が最低値（ｍｉｎ）であるかどうかを判断する（Ｓ１０３）、管電流が最低値でない（現状のＸ線量を減らす余地がある）と判断した場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、システム制御部２１は、管電流を減らすための制御信号を高電圧発生装置９に出力し、管電流を減らす（Ｓ１０６）。Ｘ線量決定部２５は、管電流が最低値でないと判断した場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、フレームレートが最低値（ｍｉｎ）であるかどうかを判断する（Ｓ１０４）。フレームレートが最低値でない（現状のＸ線量を減らす余地がある）と判断した場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、システム制御部２１は、フレームレートを下げるための制御信号を高電圧発生装置９に出力し、フレームレートを下げる（ステップＳ１０７）。
【００８５】
一方、Ｘ線量決定部２５は、管電流が最低値であると判断した場合（Ｓ１０３；Ｙｅｓ）、及び、フレームレートが最低値であると判断した場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、現状のＸ線量を減らす余地がないため、システム制御部２１は、管電流を減らすための制御信号及びフレームレートを下げるための制御信号を高電圧発生装置９に出力せず、現状のＸ線量を維持する。
【００８６】
以下の実施形態の説明においても同様に、Ｘ線量決定部２５が現状のＸ線量を減らす余地があると判断した場合、管電流を減らす（Ｓ１０６）又はフレームレートを下げる（Ｓ１０７）。また、Ｘ線量の調節の詳細については、Ｘ線撮影装置の動作例の中で後述する。
【００８７】
この実施形態では、位置合わせ処理において、探索されるパラメータθ、ｕ、ｖを基に、所定の演算をすることにより、ワイヤの形状の変化量を検出しているので、術者センサー３３を主にソフトウェアにより構成することができる。
【００８８】
〈第２の実施形態〉
第１の実施形態では、術者がワイヤを操作しているか否かの判断材料として、ワイヤの形状の変化を検出した結果を用いた例を示したが、ワイヤの操作状態を判断する際の判断材料として、ワイヤを操作したときに生じる音・振動を検出した結果を用いても良く、また、ワイヤを操作する術者の手の動きを検出した結果を用いても良い。
【００８９】
ここでは、ワイヤの操作状態を判断する際の判断材料として、ワイヤを操作したときに生じる音・振動を検出した結果を用いた例を示す。ワイヤを操作すると、アダプター内に設けられた弁（図示せず）とワイヤが擦れて、特定の周波数帯域に渡る音・振動が発生する。この音・振動の発生が頻繁な場合、術者がワイヤを操作していると推定することができる。
【００９０】
図１２及び図１３を参照して、この実施形態の詳細について説明する。図１２は、アダプターに取り付けられた固体マイクを用いた例を示す図であり、ワイヤの操作方向を矢印で表す。図１３は、アダプターの部分を拡大して表した図である。ワイヤ５１が弁と擦れる音・振動をアダプター５２に取り付けられた固体マイク５３により検出し、ワイヤ操作の頻度を検出する。Ｘ線量決定部２５は、この頻度が予め定められた閾値（たとえば、１０秒間にＮ回）を超えるか否かを判断し、閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がワイヤを操作しておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【００９１】
次に、ワイヤの操作状態を判断する際の判断材料として、ワイヤを操作する術者の手の動きを検出した結果を用いた例を示す。たとえば、アダプターに取り付けた赤外線反射型モーションセンサーで、アダプターの近くで術者の手の動きを検出し、１秒毎に術者の手の動き量の平均値を求め、平均値が一定量以上となった回数を検出する。Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値（たとえば、１０秒間にＮ回）を判断基準として、検出された回数が閾値を超えるか否かを判断し、閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がワイヤを操作しておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。ここで、赤外線反射型モーションセンサーの一例としては、赤外線集光レンズの焦点距離に設けられた検知範囲内に複数の焦電素子を配列し、検出対象（術者の手）の動きを焦電素子にて電気量の変化として検出するものがある。
【００９２】
なお、ワイヤを操作する術者の手の動きを検出する術者センサー３３として、赤外線反射型モーションセンサーの代わりに、加速度センサーを術者の手に装着しても良い。この場合、加速度センサーは、加速度が一定量以上となった回数を検出し、Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値（たとえば、１０秒間にＮ回）を判断基準とする。ここで、加速度センサーの一例としては、加速度によって生じる位置の変化をダイヤフラムの位置変化としてピエゾ抵抗素子によって検出するものなどがある。
【００９３】
〈第３の実施形態〉
第２の実施形態に係るＸ線撮影装置は、術者による器具（ワイヤ）の操作状態を検出し、その検出結果を判断材料として、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断するものである。これに対し、他の判断材料として、術者の姿勢を検出した結果を用いても良い。なお、器具の操作状態の検出結果及び術者の姿勢の検出結果を総合して判断材料とし、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断しても良い。それにより、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かの推定をさらに確実に行うことが可能となる。
【００９４】
術者の姿勢の検出結果の一例として、Ｘ線透視画像を表示するためのディスプレイ（表示部３１）を術者が見ているか否かを検出した結果を使用しても良い。一般的に、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイに近づいたとき、又は、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたとき、従者がＸ線透視画像をよく見ようとしていると推定でき、術者が精細なＸ線透視画像を必要としているときであると推定できる。術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイに近づいたか否かの判断材料の一例として、ディスプレイに取り付けたカメラ等のセンサを用いて測定できる。ディスプレイ側から見た術者の位置の検出結果がある。また、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの判断材料の例として、ディスプレイに対する術者の顔の面積の検出結果、及び、ディスプレイに対する術者の顔の向きの検出結果がある。なお、これらの検出結果のいずれか二つ以上を総合して判断材料とし、Ｘ線透視画像を表示するためのディスプレイを術者が見ているか否かを判断しても良い。
【００９５】
ここでは、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイに近づいたか否かを判断材料として、ディスプレイに対する術者の位置の検出結果を用いた例を示す。ディスプレイに対する術者の位置を、ディスプレイに取り付けられた超音波センサーで検出する。ディスプレイと術者との距離を検出することができれば、超音波センサーを取り付ける場所はディスプレイに限定されず、ディスプレイと術者との相対位置を把握可能な場所であれば良い。なお、超音波センサーの一例としては、センサヘッドから超音波を発信し、対象物（術者の顔）で反射してくる超音波を再度センサヘッドで受信し、この音波の発信から受信までの時間を計測することで対象物の位置を検出するものがある。
【００９６】
また、ディスプレイに対する術者の位置を検出するデバイスは、超音波センサーに限定されず、例えば、顔認識機能を持つカメラであっても良い。この顔認識機能を持つカメラから術者の顔への方向を検出し、検出結果を基に、ディスプレイの画面から術者の顔の位置までの距離を計算する。画像認識機能として、例えば、特開平８−２７５１９５号公報に記載された、色差画像を用いて顔の特徴である肌色領域を検出することにより顔候補領域を検出する画像処理機能を利用する。なお、この顔認識機能を持つカメラは、単に術者の皮膚の色を識別して、術者の顔の位置（術者の顔が存在する場所の位置）を画像上で検出するものでも良い。
【００９７】
一般的に、術者の顔がディスプレイに近づいたとき、術者が精細なＸ線透視画像を必要としていると推定できる。また、術者の顔がディスプレイから離れたとき（ディスプレイの画面に直交する方向に沿って離れたとき、又は、ディスプレイの画面に直交する方向に対し斜め方向に離れたとき）、術者が精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定できる。したがって、Ｘ線量決定部２５は、ディスプレイの画面から術者の顔の位置までの距離を求めた結果を判断材料とし、予め定められた閾値（たとえば、１．５ｍ）を判断基準とし、前記求めた結果が閾値を超えるか否かを判断し、閾値を超えると判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者の顔がディスプレイから離れており、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【００９８】
〈第４の実施形態〉
第３の実施形態では、ディスプレイに対する術者の位置を判断材料として、Ｘ線量を減らす余地があるかどうかを判断していた。しかし、術者がＸ線透視画像をよく見るためでなく、単に、術者がディスプレイに近づくような場合がある。この場合、被検体の曝射量を低減する目的を達せられない。そこで、判断材料として、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果を用いることで、術者が単にディスプレイに近づいただけなのか、それともＸ線透視画像を必要としているのかを判別する例について以下に説明する。
【００９９】
この発明の他の実施形態について説明する。術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果として、ディスプレイに対する術者の顔の面積の検出結果を用いた例を示す。ディスプレイに対する術者の顔の向きを、ディスプレイ又はその付近に取り付けられたカメラで検出する。カメラは前述した画像認識機構を備えている。術者は、皮膚の色とは異なる術衣やマスクを着けているので、カメラは、術者の皮膚の色を識別し、画像上で皮膚の色の位置を特定して、顔の面積を検出することができる。顔の面積が小さいほど、術者はディスプレイの方に正対していないと推定される。ディスプレイに取り付けられたカメラ、並びに、術衣及びマスクを着けた術者を図１４に示す。術者の顔は、術衣及びマスクにより、その目や鼻の周辺のみが露出して、それ以外の部分が覆われている。以下、露出された目や鼻の周辺領域を「露出領域」という。カメラから見たときの露出領域の面積を検出する。
【０１００】
カメラから見たときの露出領域を図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は、術者がディスプレイの方に正対していると推定される場合の露出領域を示す図であり、実線で囲んで表した露出領域の外形形状は顔の幅方向に長い略矩形状となる。図１６は、術者がディスプレイの方に正対していないと推定される場合の露出領域を示す図であり、実線で囲んで表した露出領域の外形形状は、略矩形状となるが、図１５の場合と比較して顔の幅方向が短くなる。カメラから見たときの露出領域の面積は、術者がディスプレイの方に正対しなくなるほど小さくなる。したがって、Ｘ線量決定部２５は、露出領域の面積を検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、５０％）を判断基準とし、露出領域の面積の最大値（術者がディスプレイの方に正対していると推定される露出領域の面積の値）に対する現状の露出領域の面積の値の割合が予め定められた閾値未満であるか否かを判断し、閾値未満であると判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイの方を向いてなく、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１０１】
なお、露出領域の面積に代えて、露出領域を検出し、この露出領域の輪郭を抽出し、この輪郭を判断材料としても良い。露出領域の輪郭において、術者がディスプレイに対して近づくと、露出領域の画像が大きくなり、ディスプレイに対して離れると、露出領域の画像が小さくなる。そこで、輪郭の中で、たとえば、帽子の下縁とマスクの上縁との間の長さ（略矩形状の輪郭の縦の長さ）を基準とし、その長さが、画像間で等しくなるように、比較対象の画像を拡大／縮小し、このサイズ調整後の輪郭を判断材料とする。この画像の調整は、露出領域の面積を判断材料とする上においても有効である。
【０１０２】
〈第５の実施形態〉
第４の実施形態では、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果として、ディスプレイに対する術者の顔の面積（カメラから見たときの露出領域の面積）の検出結果を用いた例を示した。しかし、露出領域の面積は、顔の大きさや形によって術者毎にばらつきがあり、同じ術者であっても、術衣やマスクの着け方によってもばらつきがでる。特に、手術中にマスクの位置をずらしたときにばらつきがでる。そのばらつきは、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かを確実に判断する際の支障となることがある。そこで、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かをより確実に判断するために、ディスプレイに対する術者の顔の向きの検出結果を判断材料とする。
【０１０３】
この発明の他の実施形態について説明する。術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果を判断材料とする他の例として、ディスプレイに対する術者の顔の向きの検出結果を用いることができる。ディスプレイ又はその付近に取り付けられた特徴検出機構を備えたカメラで術者の目（黒目と白目）の領域を抽出する。特徴検出機構としては、例えば、特開平２００４−９１９１７号公報に記載された、画像から瞳位置及び虹彩領域の輪郭を抽出する特徴検出機構を用いる。たとえば、図１７及び図１８に特徴検出機構により抽出された黒目（瞳及び虹彩）と白目の各領域を示す。図１７に示すように、術者がディスプレイの方を向いていると推定される目の領域では、白目領域６１の幅方向（目頭から目尻への方向）の中心線上又は中心線近傍に黒目領域６２の重心が位置する。また、図１８に示すように、術者がディスプレイの方を向いていないと推定される目の領域では、白目領域６１の幅方向の中心線から外れて黒目領域６２の重心が位置にする。したがって、Ｘ線量決定部２５は、白目領域の幅方向の中心線に対する黒目領域の重心の位置を検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、５ｍｍ）を判断基準とし、黒目領域の重心の位置が白目領域の幅方向の中心線から外れた距離が予め定められた閾値を超えたか否かを判断し、閾値を超えたと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイの方を向いてなく、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１０４】
〈第６の実施形態〉
第５の実施形態では、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果として、白目領域の幅方向の中心線に対する黒目領域の重心の位置を検出した結果を用いた例を示した。しかし、術者の目（白目領域及び黒目領域）の大きさや形には個人差がある。また、術者が使用する眼鏡からの反射光等により、術者の目の画像を取得するときの条件が良くない場合がある。これらの術者の個人差や画像の取得時の悪条件は、検出結果の誤差を大きくする一因となり、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かを判断する際の正確性を低下させる場合がある。術者がディスプレイの方を向いたか否かをより確実に検出するために、術者に装着された対象物を検出するように構成しても良い。
【０１０５】
ディスプレイに対する術者の顔の向きの検出結果を判断材料とする他の例として、術者に装着される対象物を検出したときの検出結果を挙げて説明する。
【０１０６】
術者に装着される対象物として、術者の帽子やマスクなどの正中線上に取り付けられる反射マーカを用いた例を示す。反射マーカは、例えば、可撓性を有するシートを矩形状に形成したものであり、シートの表面に例えばスパッタリング法や蒸着法等によってアルミニウム等の金属薄膜からなる反射層を形成されたものである。反射マーカに赤外線を照射する赤外線光源が、ディスプレイ又はその付近に取り付けられ、さらに、ディスプレイの画面の正面領域（画面が向けられている領域であって、画面から一定距離範囲内にある領域）を撮影野とするカメラが、同じく、ディスプレイ又はその付近に取り付けられている。
【０１０７】
たとえば、図１９に示すように、術者の帽子の正中線上に反射マーカ７１が取り付けられる。そして、図２０に示すように、術者の帽子（図示せず）に取り付けられた反射マーカ７１を、ディスプレイに取り付けられた赤外線光源７２及びカメラ７３により検出する。θは、赤外線の反射光が入射光に対してなす角度（入射角及び反射角の和）である。
【０１０８】
一般的に、反射マーカによる赤外線の反射光の検出量（カメラ７３による）が大きいほど反射マーカはディスプレイに正対しているので、この検出量が大きいほど、術者がディスプレイに正対しているものと推定することができる。したがって、Ｘ線量決定部２５は、反射マーカからの反射光の強さを検出し、検出結果から相対反射率（正対したときの反射光の強さに対する現状の反射光の強さの割合）を検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、３０％）を判断基準にして、相対反射率が閾値未満であるか否かを判断し、閾値未満であると判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイの方を向いておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。図２１は、角度θと相対反射率との関係を描いたグラフである。図２１では、角度θが０°（術者がディスプレイに正対しているときの角度）から角度θが９０°（術者がディスプレイに対し真横を向いているときの角度）に向かって、相対反射率が減少していることを表している。
【０１０９】
（変形例）
以上に、判断材料として相対反射率を用いた例を示したが、これに限定されない。カメラにより撮影された反射マーカの画像に相当する画素の輝度の総和が大きいほど、術者がディスプレイに正対しているものと推定することができる。したがって、Ｘ線量決定部２５は、反射マーカの輝度の総和を検出し、検出結果から輝度の総和の割合（正対したときの輝度の総和に対する現状の輝度の総和の割合）を検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、３０％）を判断基準にして、輝度の総和の割合がた閾値未満であるか否かを判断し、閾値未満であると判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイの方を向いてなく、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１１０】
図２２は、術者がディスプレイに正対していると推定する場合の反射マーカの画像を示し、その画素を高い輝度で表した反射マーカの画像８１の形状は、反射マーカの外形形状をほぼ写した形をしている。図２３は、術者がディスプレイに正対していないと推定する場合の反射マーカの画像を示し、反射マーカの画像８１の形状は、反射マーカの外形形状に対し水平方向に狭まった形をしていて、画像８１を形成する画素の輝度は、図２２に示す画像８１を形成する輝度より低い。したがって、術者がディスプレイに正対していると推定する場合の反射マーカの画像の方が、正対していないと推定する場合の反射マーカの画像より大きく、画像を形成する画素の輝度も高い。
【０１１１】
上記の第３から第６の実施形態に係る術者センサー３３は、術者の姿勢として、ディスプレイを見ているか否かを検出するものであった。しかし、術者の姿勢を検出する術者センサー３３は、これに限らない。
【０１１２】
〈第７の実施形態〉
Ｘ線透視下カテーテル術において、極めて精密な作業が要求されるワイヤ操作をするとき、通常、術者は姿勢を大きく変化させずに行うため、術者の体動の頻度が小さい。したがって、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者の体動が頻繁である場合、ワイヤ操作をしていないから、術者が精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定することができる。この点に着目して、術者の体動が頻繁か否かを検出するための術者センサー３３を設ける。
【０１１３】
術者の体動が頻繁か否かを検出した結果を判断材料とする例として、術者の足の下に敷いた圧力センサーマットによって術者の重心を検出する検出結果を挙げて説明する。ここでの「体動」とは、たとえば、術者が上体を前や横に倒したり、起こしたり、術者が方向転換したり、立ち位置を移動するときの動きを含み、ワイヤ操作時のように上体を一定に保ちながら、方向転換もせず、手や腕だけを主に動かすような動きを含まない。圧力センサーマットは、術者の足からの圧力を、２次元の圧力分布パターンとして検出する。Ｘ線量決定部２５は、一定時間（例えば０．１秒）間隔で２次元の圧力分布パターンを収集し、これまでの予め定められた時間（例えば過去３秒間）に収集された枚数（例えば３０枚）の圧力分布パターン画像を作成し、圧力分布パターン画像を基に、術者の重心を求める。ここで、圧力センサーマットの一例としては、圧力がかかる範囲に半導体圧力センサの受圧面を配列し、そこにかかった圧力を電気量の変化として検出するものがある。
【０１１４】
次に、図２４及び図２５を参照してさらに詳細に説明する。図２４は、両足全体についての圧力分布パターン画像を示す。図２４に示す圧力分布パターン画像を形成する画素は圧力値を有している。左足の圧力分布パターンは、同じ圧力値の画素を繋いだ線である等圧線が３つあり、これに対し、右足の圧力分布パターンは、等圧線が２つあることから、術者は左足側に体重をかけていることがわかる。左足の圧力分布パターンにおける画素の圧力値を基に求めた左足に係る圧力値の重心と、右足の圧力分布パターンにおける画素の圧力値を基に求めた右足に係る圧力値の重心とから、両足全体についての圧力分布パターンにおける画素の圧力値の重心（術者の重心）を求める。図２５は、求められた圧力値の重心（術者の重心）の位置を黒丸で示す。
【０１１５】
例えば、過去３秒間に収集された複数の重心位置について、統計処理を行い、ばらつき（標準偏差）を求める。標準偏差が大きいほど、大きな体動を行ったと推定することができる。したがって、Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値（例えば、標準偏差２０）を判断基準として、術者の重心位置の標準偏差が閾値を超えたか否かを判断する。Ｘ線量決定部２５は、術者の中心位置の標準偏差が閾値を超えたと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者が大きな体動（たとえば、術者が上体を前や横に倒したりする動き）を行ったので、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１１６】
〈第８の実施形態〉
上記した第３から第７の実施形態にかかる術者センサー３３は、術者の作業状態として、術者の姿勢を検出するものであった。それは、Ｘ線透視下カテーテル術における術者の作業状態が、ディスプレイを見ながらワイヤを操作する術者の姿勢として現れるためである。Ｘ線透視下カテーテル術における術者の作業状態は、ワイヤを操作するときの呼吸の抑制など、緊張状態を示す生体情報としても現れる。したがって、術者の作業状態としての生体情報を検出する術者センサー３３であっても良い。ここで、生体情報とは、生体において、刺激に基づいて起こる運動等に関する情報をいう。
【０１１７】
術者の作業状態として、術者の生体情報を検出する術者センサー３３を用いた例を示す。Ｘ線透視下カテーテル術において、術者が呼吸を抑制した場合、術者がワイヤの精密な操作をしていて、精細なＸ線透視画像を必要としていると推定される。そこで、生体情報として術者の呼吸の抑制状態を用いる。
【０１１８】
術者センサー３３の一例として、聴診器マイク（接触型マイクロフォン（ｓｋｉｎ−ｃｏｎｔａｃｔ ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ））を術者に装着し、心拍音データを収集して記録する。また、術者センサー３３の他の例として、ＥＣＧテレメータを術者に装着し、心電図を無線で収集して記録するように構成しても良い。
【０１１９】
呼吸と心拍数との関係について、縦軸を心拍周期、横軸を時間軸とした図２６及び図２７を参照してさらに説明する。図２６は通常の呼吸時の心拍周期を示しており、どの時間帯においても心拍周期が変化し、心拍周期がほぼ一定になる時間帯がない。図２７は、呼吸を抑制したときの心拍周期を示しており、心拍数がほぼ一定になる時間帯（アンダーラインを付した部分）と、心拍周期がほぼ一定にならない時間帯とがある。
【０１２０】
呼吸によって心拍数が変化することは良く知られている。どのような術者であっても、精密な操作をするときは呼吸を浅くしたり止めたり（呼吸を抑制）せざるを得ないと思われる。すなわち、呼吸を抑制した状態（図２７でアンダーラインで示す状態）が長時間続く時間帯であれば、それは、精密な作業が行われていることの徴候と考えられる。呼吸を抑制すると心拍数がほぼ一定になる。
【０１２１】
そこで、術者センサー３３は、これまでの予め定められた時間（例えば、過去１０秒間）の術者の心拍数のばらつき（標準偏差）を検出する。Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値（例えば、標準偏差２０）を判断基準として、心拍数の標準偏差が閾値を超えたか否かを判断する。Ｘ線量決定部２５は、心拍数の標準偏差が閾値を超えていると判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がワイヤの緻密な操作をしておらず、表示部３１を注視する必要がないため、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１２２】
（変形例）
第８の実施形態では、術者の生体情報として、術者が呼吸を抑制したか否かを検出した結果を用いた例を示した。しかし、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者がワイヤを操作するとき、精密な精度操作が術者に要求されることから、術者が緊張状態となって、その影響が術者の生体情報に現れる。術者の緊張状態と精細なＸ線透視画像の必要性とが関係している。したがって、緊張状態の影響が現れる術者の生体情報を検出した結果を、術者センサー３３により検出される術者の生体情報とすることができる。緊張状態の影響が現れる術者の生体情報の一例として、術者の脳波、瞳孔径、まばたきの頻度、手のひらあるいは足底部の皮膚の発汗の程度、又は、皮膚温度を検出して、術者が緊張状態にあるか否かを検出した結果がある。なお、手のひらあるいは足底部の皮膚の発汗の程度を検出するのは、手のひら及び足底部には緊張状態になると、発汗する汗腺が多いことに拠る。
【０１２３】
上記第８の実施形態の変形例について説明する。この変形例では、術者の生体情報として、術者の脳波を用いた例を示す。主な脳波の種類にはα波、β波及びθ波があり、脳波は緊張しているときに周波数が１３Ｈｚ以上のβ波となり、リラックスしていくに応じて周波数が１３Ｈｚから下がったα波となる。したがって、術者の脳波を術者センサー３３で検出し、検出した結果を、術者が緊張状態にあるか否かを判断する際の判断材料とすることができる。
【０１２４】
術者センサー３３を術者に装着して、術者の脳波を検出し、Ｘ線量決定部２５は、術者の脳波を検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、１０Ｈｚ）を判断基準として、術者の脳波を検出した結果が閾値を超えなるか否かを判断し、閾値を超えたいと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者が緊張状態になく、ワイヤを操作していないと推定されるからである。
【０１２５】
次に、術者の手のひらあるいは足底部の皮膚の発汗の程度を用いた他の変形例を示す。前述したように、術者が緊張状態にあるとき、術者の手のひらあるいは足底部の皮膚から発生する汗の量が多くなる。そこで、この発汗を検出する術者センサー３３を術者に装着し、手のひら等から発生する発汗の程度を湿度又は電位として所定時間間隔で検出する。発汗の程度を検出する術者センサー３３としては、例えば、特開平７−１４３９６８号公報に開示されたものを用いる。
【０１２６】
したがって、Ｘ線量決定部２５は、術者センサー３３が検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、電位又は湿度）を判断基準として、発汗の程度が閾値を超えたか否かを判断し、発汗の程度が閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者が緊張状態になく、ワイヤを操作していなく、精細なＸ線透視画像を必要としていない推定されるからである。
【０１２７】
以上の変形例では、術者の生体情報を検出する際に、術者に装着する術者センサー３３を用いたが、術者に装着しない術者センサー３３を用いた変形例を示す。この変形例では、術者の生体情報として、術者の瞳孔径を用いる。瞳孔径は、緊張状態にあるときの方がリラックスをしているときよりも大きいことが知られている。したがって、リラックスしているときの瞳孔径の最大値を閾値とし、術者の瞳孔径を術者センサー３３で検出し、瞳孔径が閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者が緊張状態になく、ワイヤを操作していなく、精細なＸ線透視画像を必要としていない推定されるからである。
【０１２８】
術者の瞳孔径を検出する術者センサー３３としては、例えば、特開平１０−２６２９５３号公報に開示されたものを用いる。術者センサー３３は、例えば、ディスプレイ又はディスプレイの近傍に取り付けられたカメラを含む。そのカメラにより術者の顔画像を所定時間間隔で取得し、取得した術者の顔画像を画像処理して瞳孔の形を抽出する。抽出した瞳孔の形から瞳孔径を検出することができる。ここで、予め定められた閾値を検出して記憶しておき、術者センサー３３により術者の瞳孔径を検出した結果を閾値と比較し、比較した結果を判断材料とする。
【０１２９】
Ｘ線量決定部２５は、この比較した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、９０％）を超えるか否かを判断基準として、比較した結果が閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者が緊張状態になく、ワイヤを操作しておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１３０】
次に、術者に装着しない術者センサー３３を用いた他の変形例を示す。この変形例では、術者の生体情報として、術者のまばたきを用いる。一般的に、まばたきの頻度は、通常、１分間に１５から２０回（まばたきの周期としては３秒〜４秒）である。まばたきの周期は、何かを集中して見る時に低下する。術者は、精密な作業が要求されるワイヤ操作においてディスプレイを注視するはずであるから、まばたきの周期が長くなると考えられる。
【０１３１】
術者のまばたきを検出する術者センサー３３としては、例えば、特開２００３−３３８９５２号公報に開示されたものを用いる。術者センサー３３は、例えば、ディスプレイ又はディスプレイの近傍に取り付けられたカメラを含む。術者センサー３３により術者の目の領域を監視し続け、瞳の部分が小さくなったか否かにより、まばたきを検出する。術者センサー３３は、まばたきの検出時から次のまばたきの検出時までの時間（まばたきの周期）を検出する。
【０１３２】
したがって、Ｘ線量決定部２５は、まばたきの周期を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、まばたきの周期３秒）を判断基準として、まばたきの周期が閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイを注視しておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていなと推定されるからである。
【０１３３】
〈第９の実施形態〉
この発明の他の実施形態について説明する。術者の作業状態として、術者の行動を検出する術者センサー３３を用いた例を示す。ここで、術者の行動としては、医療現場における術者がスタッフと会話する頻度及び術者の動き量を含む。Ｘ線透視下カテーテル術において、術者がスタッフと会話する頻度が高い場合、又は、術者の動き量が多い場合、ワイヤの緻密な操作をしておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定される。
【０１３４】
先ず、会話の頻度を検出する術者センサー３３としては、例えば、特開２０１０−５３２６号公報に記載された接触型マイクロフォンを利用する。術者に装着したこのマイクロフォンを使って、音声としてではなく音の大きさ（デシベル（ｄＢ））を検出する。Ｘ線量決定部２５は、例えば過去３秒間の音の大きさの平均値が閾値を超えたら会話が行われたとみなし、過去２０秒間中で会話が行われた時間の割合を求め、求めた会話の割合を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、５０％）を判断基準として、求めた会話の割合が閾値を超えたか否かを判断し、閾値を超えたと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは会話の頻度が高く、ワイヤ操作をしておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるためである。なお、単に、例えば過去３秒間の音の大きさの平均値を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、５０ｄＢ）を判断基準とし、過去３秒間の音の大きさの平均値が閾値を超えるか否かを判断し、閾値を超えたと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断するようにしても良い。また、会話の頻度を検出する術者センサー３３としては、接触型マイクロフォンに限らず、術者及びその周囲の音を収集するマイクロフォンでも良い。指向性を有するマイクロフォンを術者に向けて複数配置し、複数のマイクロフォンがともに音を収集した場合に、その収集された音が術者及びその周囲の音であるとし、術者が会話をしていると推定される。
【０１３５】
さらに、会話の頻度を検出する術者センサー３３としては、これらのマイクロフォンでなく、ＥＣＧテレメータであっても良い。すなわち、術者に装着されたＥＣＧテレメータを使って、心拍数の変動を検出し、心拍が非周期的となったら、不規則な呼吸が行われていて、会話が行われているとみなす。術者センサー３３は、これまでの予め定められた時間（例えば、過去２０秒間）の術者の心拍周期の経時変化の周波数スペクトルを検出する。Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値を判断基準として、通常の呼吸によって生じるスペクトル成分が閾値を超えるか否かを判断し、閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは会話の頻度が高く、術者がワイヤ操作をしておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１３６】
次に、術者の動きを検出する術者センサー３３として、前記した特開２０１０−５３２６号公報に記載された医療現場表示システムを用いた例を示す。このシステムを簡単に説明すると、医用現場内に撮影装置が設置され、医療現場をビデオ撮影する。また、術者を含むスタッフにはＲＦタグが装着され、スタッフの識別情報を発信する。医用現場内には受信装置が設けられている。それにより、医療現場を映像として記録するとともに、スタッフがだれであるかをその存在位置と共に識別し、記録した映像上で医用現場内のスタッフを識別表示することができる。このシステムを使うことで、術者がワイヤ操作を行うために、ディスプレイの画面の正面領域（画面が向けられている領域であって、画面から一定距離範囲内にある領域）内に入ったか否か、及び、その正面領域内で術者がどのように動いているかを時系列に沿って容易に検出することができる。
【０１３７】
正面領域内における術者の動きの頻度を検出した結果を判断材料として、検出結果（術者の動き）が予め定められた閾値を超えるか否かを判断する。術者の動きの頻度が閾値を超えたと判断した場合、Ｘ線量決定部２５は、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者の動きの頻度が多いので、ワイヤ操作をしておらず、よって、Ｘ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１３８】
なお、術者が正面領域に入らない場合、及び、術者が正面領域から出た場合、Ｘ線量決定部２５は、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイから大きく離れるため、Ｘ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１３９】
次に、術者の動きを検出する術者センサー３３として、例えば、寝台又はＸ線架台の位置エンコーダを用いても良い。術者が寝台やＸ線架台（Ｃアームの角度など）を操作している場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がワイヤの操作を行っておらず、精細なＸ線透視画像を必要としてないと推定されるからである。
【０１４０】
以上に、術者により操作されるワイヤの操作状態、術者の姿勢、術者の生体情報、又は、術者の行動のいずれか一つを検出し、術者の作業状態の検出結果として出力する術者センサー３３、並びに、その検出結果を判断材料とし、予め定められた閾値を判断基準として、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断するＸ線量決定部２５について説明した。
【０１４１】
〈第１０の実施形態〉
次に、複数の術者センサー３３を装備したシステムについて説明する。この場合、複数の術者センサー３３の出力を総合して、適切なＸ線量を算出する必要がある。たとえば、術者による直接操作（Ｘ線照射の停止やＸ線量増減の指示操作）は最優先であり、他の術者センサー３３による検出結果がどうであろうと直ちに術者により指示された通りにＸ線量を調整しなくてはならない。一方、たとえば、術者の呼吸から推定される適切なＸ線量については、あまり高い精度は期待できない。
【０１４２】
このように、信用度の異なる多様なセンサーを組み合わせる技術は公知で、たとえば、あいまい論理（ｆｕｚｚｙ ｌｏｇｉｃ）を用いることができる。すなわち「術者の画像への依存度」あるいは「画質の重要度」を表現する尺度をあいまい論理の論理値（ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）として算出し、これに基づいて適正なＸ線量を決定する。
【０１４３】
次に、あいまい論理の構成例を説明する。複数の術者センサー３３からの出力を総合して、Ｘ線量決定部２５がＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する際の判断材料として画質重要度Ｍを用いる。画質重要度Ｍの計算方法の一例を以下の式で示す。
【０１４４】
【数７】
【０１４５】
ここで、ＡからＦで示す項目は次の通りである。
Ａ：術者体動に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、例えば、上記第７の実施形態で説明した圧力センサーマットによって検出された術者の重心位置の標準偏差に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
Ｂ：術者呼吸の抑制に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、上記第８の実施形態で示す聴診器マイクで検出された術者の心拍数の標準偏差に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
Ｃ：術者ディスプレイ注視に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、例えば、上記第３から第６の実施形態で示すカメラで検出される術者がディスプレイを見ているか否かの検出結果に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
Ｄ：ワイヤ形状変化に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、例えば、上記第１の実施形態で説明したワイヤの形状の変化量（パラメータθ、ｕ、ｖを基に求める平均平方の残差）に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
Ｅ：アダプターセンサ−に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、例えば、前記第２の実施形態で説明した術者のワイヤ操作の頻度に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
Ｆ：寝台・架台移動に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、例えば、上記第９の実施形態で説明した寝台・Ｘ線架台の位置エンコーダを用いて検出される寝台等の移動に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
【０１４６】
図２８は、項目毎に求められたｆｕｚｚｙ真偽値を表している。ｆｕｚｚｙ真偽値は、０〜１までの値であって、術者センサー３３により出力された各項目の検出結果に対応して求められる。
【０１４７】
以上に複数の術者センサー３３を装備したシステムにおいて、あいまい論理を用いて、複数の術者センサー３３からの出力を統合させた例を示したが、各術者センサー３３からの出力結果に対し、予め定められた重み付けをして集計し、その集計結果を判断材料としても良い。
【０１４８】
また、複数の術者センサー３３の検出結果に対する重みの組合せを術者毎に記憶する重み付け用データベースを設けても良い。システム制御部２１は、複数の術者センサー３３の検出結果に、術者に対応する重みの組合せを反映させて、その反映結果を基にＸ線量を制御する。
【０１４９】
以下に、重み付け用データベースを作成する方法の一例を説明する。術者に模擬的にカテーテル術を行わせつつ、複数の術者センサー３３で作業状態を検出し、所定の重みを各項目Ａ〜Ｆに乗じて、画質重要度Ｍを算出する。このとき、術者等はＸ線量の減少を許容するタイミングを入力する。この許容タイミングに対して画質重要度Ｍが閾値以下となるタイミングが一致するように重みの値を調整する。両方のタイミングが一致（タイミングのずれが許容範囲内たとえば１秒以内）になるまで、重みの値の調整を繰り返すことにより、当該術者に合致した重みの組合せが得られる。
【０１５０】
〈その他の事項〉
Ｘ線量決定部２５が現状のＸ線量を減らすと判断した場合、どのようにＸ線量を減らすかについて説明する。Ｘ線量を減らして良いかどうかがあまりはっきりしない場合に、急激にＸ線量を減らすと、術者の作業を妨げるおそれがある。このため、Ｘ線量を減らす際には、直接指示された場合を除いて、漸減させるのが適切である。また、Ｘ線量決定部２５が現状のＸ線量を減らすと判断した場合に、即座に、Ｘ線量を漸減させるのではなく、Ｘ線量決定部２５のその判断がしばらく続いたとき、Ｘ線量の漸減を開始させるのが好ましい。
【０１５１】
照射領域の広さ、及び、Ｘ線管から患者までの距離が一定であるとき、被曝Ｘ線量はＸ線管に入力する電源で決まる。電圧を低くするとＸ線量は減少するが、電力をＸ線に変換する効率も低下する。このため同じＸ線量を出すのに必要な電力が大きくなり、Ｘ線管が過熱しやすくなる。また、急激に電圧を変えられるように構成することはコスト上難しい。電圧が一定の時、Ｘ線量は、電流とパルス幅とフレームレートとの積に比例する。ただし、パルス幅を非常に狭くすることは技術的・コスト的に難しい。従って、経済的に合理的な構成のひとつは、Ｘ線量を電流とフレームレートによって調節することである。
【０１５２】
Ｘ線管に入力する電流（管電流）を減らすと、Ｘ線量が低減し、Ｘ線の量子ノイズ及びＸ線検出器のもつバックグランドノイズが相対的に目立つようになり、画質が低下する。このため、ある閾値以下の管電流でＸ線を照射することは臨床上意味がない。フレームレートを下げる場合、１つのフレームを撮影するのに使われるＸ線量は変化しないので、画質の劣化は起こらない。ただし、時間的に連続した動きが観察しにくくなる。このため、フレームレートを極端に低くすることは望ましくない。たとえば、寝台やＸ線架台を操作している際には、適切な照射範囲が得られるように位置を調節するためにＸ線像を見ながら行うので、最低でも３ｆｐｓ程度のフレームレートが必要である。
【０１５３】
次に、Ｘ線撮影装置の動作例について図２９を参照して説明する。なお、以下の説明においては、Ｘ線量を増減させる要因として、術者によるペダル操作、寝台・Ｘ線架台の移動、及び、ワイヤ形状の変化の例を示すが、上記第３から第９の実施形態で説明したように、術者の姿勢、術者の生体情報、術者の行動を検出した結果が各閾値を超えたか否かを判断し、その判断結果をＸ線量を増減させる要因としても良い。また、上述したように、Ｘ線量を電流とフレームレートによって調節している。
【０１５４】
図２９は、ペダルによるＯＮ動作、寝台・架台動作、ワイヤ形状変化率、管電流、フレームレート、Ｘ線量のタイミングチャートの例である。ここでは、判断材料として、ワイヤ形状の変化量の検出結果、及び、寝台・Ｘ線架台の移動量の検出結果を用いた例を示す。以下、横軸上に表したａ〜ｌは、Ｘ線量を増減させる要因が生じた時点（その要因が発生するまでの経過時間を検出する起算点を含む）を示す。
【０１５５】
以下、図２９を参照して、横軸上に表したａ時点からｌ時点まで順番に説明する。
ａ：術者がペダルを踏んだので、Ｘ線照射を開始する。
ｂ：ワイヤ形状の変化が小さい時間がしばらく続いたので、自動的にＸ線量（管電流）の漸減を開始する。
ｃ：術者がペダルを踏んだので、Ｘ線量を大きくする。
ｄ：ワイヤ形状の変化が大きいので、Ｘ線量が大きい状態が維持される。
ｅ：ワイヤ形状の変化が小さい時間がしばらく続いたので、自動的にＸ線量（管電流）の漸減を開始する。
ｆ：管電流が所定の最低値に到達したので、フレームレートを下げることによってさらにＸ線量の漸減を開始する。
ｇ：管電流・フレームレートとも所定の最低値に到達したので、Ｘ線照射を中止する。
ｈ：術者がペダルを踏んだので、Ｘ線照射を開始する。
ｉ：寝台・Ｘ線架台の動きを検出したので、管電流とフレームレートを下げてＸ線量を低減する。
ｊ：寝台・Ｘ線架台の動きが止まったので、管電流を増加させて位置の確認をし易くする。
ｋ：術者がペダルを踏んだので、Ｘ線量を大きくする。
ｌ：ワイヤ形状の変化が小さい時間がしばらく続いたので、自動的にＸ線量（管電流）の漸減を開始する。
【０１５６】
以上のＸ線撮影装置の動作例では、作業状態検出手段として、ペダル操作を検出するもの、ワイヤ（挿入器具）の形状の変化量を検出するもの、及び、寝台・Ｘ線架台の動きを検出するものを用い、それぞれの検出結果に基づいてＸ線量を制御した。しかしながら、本実施形態に係るＸ線撮影装置としては、種類の異なる複数の作業状態検出手段の検出結果に基づいてＸ線量を制御すれば良く、上記Ｘ線撮影装置の動作例に示す作業状態検出手段は、一例に過ぎない。
【符号の説明】
【０１５７】
１ 被検体
２ 天板
４ Ｘ線管
６ Ｘ線検出器
２０ 演算制御装置
２１ システム制御部
２２ 記憶部
２３ 画像処理部
２４ 表示制御部
２５ Ｘ線量決定部
３１ 表示部
３２ 操作部
３３ 術者センサー
４１ ワイヤ特定部
４３ 位置合わせ処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、被検体にＸ線発生手段からＸ線を照射し、前記被検体を透過したＸ線をＸ線検出手段で検出して、Ｘ線画像を形成するＸ線撮影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、被検体に対する低侵襲性などの利点により体内に細い索状部材で構成された索状の挿入器具を挿入して行う技術の普及が著しい。挿入器具としては、カテーテル及びカテーテルとともに導入されるガイドワイヤなどがある。なお、この明細書においては、これらを含む索状の挿入器具のことを、以下、「ワイヤ」と言うことにする。一般に、ワイヤは人体に比べてＸ線を吸収しやすいため、Ｘ線画像中において比較的明瞭な黒い細線として観察される。
【０００３】
ワイヤが用いられる手術の一例としてＸ線透視下カテーテル術がある。Ｘ線透視下カテーテル術は、大腿部の動脈などから体内にカテーテルを挿入し、リアルタイムで表示されるＸ線透視画像（動画像）を参照しながらカテーテルを患部まで導いて治療を行うものである。
【０００４】
Ｘ線透視下カテーテル術において用いられるＸ線撮影装置は、カテーテルが挿入された状態の被検体に向けて透視用のＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線を検出し、検出結果を基に被検体内を描写するＸ線透視画像を形成して表示する。また、Ｘ線撮影装置は、入力操作による情報に基づいて、被検体を透視するときのＸ線の線量を含む透視条件を変更可能に構成され、Ｘ線の線量を上げていくと、その結果として、より精細なＸ線透視画像を表示される。より精細なＸ線透視画像中において、血管を含む被検体内の組織を視認しやすくすることができる（例えば、特許文献１）。
【０００５】
Ｘ線透視下カテーテル術において、術者は、あたかも迷路のように張り巡らされた血管内を適切な経路を介して患部までカテーテルを導かなければならない。そのための操作は、体外に出ているカテーテルの部分を操ることにより行われる。このため、Ｘ線透視カテーテル術には熟練した手技が必要とされる。
【０００６】
血管の分岐点における所望の分枝にカテーテルを進入させる場合や狭窄部位を通過させる場合には、まずカテーテルの先端部を進路に挿入する。そのために術者は、カテーテルを前進、後退、ねじりなどの操作を適切に組み合わせるなど、極めて微妙な操作を行っている。なお、先端部が進路に適切に挿入されていない状態でカテーテルを進めると、血管を突き破るなどの合併症を招きかねない。
【０００７】
また、カテーテルの先端部を進路に適切に挿入させるときに、血管の分枝や狭窄部位を視認しやすくするために、より精細なＸ線透視画像を表示させることで、ガイドワイヤを進入させるべき位置を確認することができる。より精細なＸ線透視画像を表示させるために、時折カテーテルから造影剤を流出させて、ほんの数秒間現れる造影剤の像を観察することでガイドワイヤを進入させるべき位置を確認することができる。しかし、造影剤は患者の腎臓機能に負荷を与えるため使用量が限られており、カテーテルの先端部の挿入作業中、造影剤を使用し続けることはできない。また、被検体を透視するときのＸ線の線量を上げることで、より精細なＸ線透視画像を表示させることができる。しかし、Ｘ線透視下カテーテル術において、大きな線量のＸ線を被検体に対し照射し続けることは、被検体の被曝量をなるべく低く抑えるという要請に反する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１４９３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
Ｘ線透視下カテーテル術において、術者は、カテーテルの先端部の挿入作業を常時行っている訳ではなく、他の作業を行っている場合がある。この場合、術者は精細なＸ線透視画像を必要としないので、被検体の被曝量をなるべく低く抑えるために、被検体に対し照射されるＸ線の線量を減らしても、他の作業に支障を来さない。
【００１０】
Ｘ線撮影装置は、入力操作による情報に基づいて、被検体を透視するときのＸ線の線量を変更可能に構成されているため、Ｘ線透視下カテーテル術において、精細なＸ線透視画像の必要性に応じて、入力操作によりＸ線量を増したり、減らしたりすることが可能である。
【００１１】
しかし、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者が精細なＸ線透視画像を必要としない状況になる度に、Ｘ線量を減らすための入力操作を術者が常に行うことは極めて煩わしく、精神的、肉体的に術者に負担がかかり、極めて精密な作業が術者に要求されるカテーテルの先端部の挿入作業に悪影響を及ぼすという問題点がある。
【００１２】
この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、その目的は、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者が精細なＸ線透視画像を必要としない場合に、術者に負担をかけることなく、被検体の被曝量を低く抑えることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、一つの実施形態は、被検体にＸ線発生手段からＸ線を照射し、被検体を透過したＸ線をＸ線検出手段で検出する。一方、Ｘ線画像を撮影するＸ線撮影装置において、作業状態検出手段が、Ｘ線画像の撮影における術者の作業状態を検出する。そして、Ｘ線量制御手段が、作業状態検出手段の検出結果に基づいて、Ｘ線発生手段から照射するＸ線量を制御する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係るＸ線撮影装置の全体構成を表す図である。
【図２】図１に示すＸ線撮影装置の制御系の構成を表すブロック図である。
【図３】図１に示すＸ線撮影装置が表示する、体内に挿入されたワイヤを描写したフレームを表す図である。
【図４】図３に示すフレームの概要を表す図である。
【図５】図３に示すフレームから抽出されたワイヤの像を表す図である。
【図６】図５に示すワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図７】図１に示すＸ線撮影装置により時系列に沿って得られる複数のワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図８】図１に示すＸ線撮影装置により時系列に沿って得られる複数のワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図９Ａ】図７に示す隣接する二つのフレームの一方におけるワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図９Ｂ】図７に示す隣接する二つのフレームの他方におけるワイヤの像に基づく２次元曲線を表す図である。
【図１０】図９Ａ及び図９Ｂに示す２つの２次元曲線の重ね合わせ状態を表す図である。
【図１１】Ｘ線量決定部による判断の一例を示すフローチャートである。
【図１２】第２の実施形態に係る術者センサーとして、アダプターに取り付けられた固体マイクを用いた例を示す図である。
【図１３】図１２に示すアダプターの部分を拡大して表した図である。
【図１４】第４の実施形態に係る術者センサーとして、ディスプレイに取り付けられたカメラを用いた例を示す図である。
【図１５】術者がディスプレイに正対した場合の露出領域を示す図である。
【図１６】術者がディスプレイに正対しない場合の露出領域を示す図である。
【図１７】第５の実施形態において、術者がディスプレイに正対した場合の目の画像を表す図である。
【図１８】術者がディスプレイに正対しない場合の目の画像を表す図である。
【図１９】第６の実施形態において、術者に装着された反射マーカを表す図である。
【図２０】術者センサーおよび反射マーカを表す図である。
【図２１】反射マーカについて角度θと相対反射率との関係を描いたグラフである。
【図２２】第６の実施形態の変形例において、術者がディスプレイに正対した場合の反射マーカの画像を示す図である。
【図２３】術者が液晶ディスプレイに正対しない場合の反射マーカの画像を示す図である。
【図２４】第７の実施形態に係る術者センサーを表す図である。
【図２５】圧力センサーマット上の重心位置を示す図である。
【図２６】第８の実施形態において、ワイヤを操作していないときの術者の心拍数を示す図である。
【図２７】ワイヤを操作しているときの術者の心拍数を示す図である。
【図２８】第１０の実施形態において、項目毎に求められた度合の一例を表す図である。
【図２９】ワイヤ形状変化率の変化量、管電流の変化量、フレームレートの変化量、及び、Ｘ線量の変化量のタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ｘ線撮影装置の実施の形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
この実施形態に係るＸ線撮影装置は、被検体の体内にワイヤを挿入して実施される手術において使用される。以下、Ｘ線透視下カテーテル術に適用した場合について特に詳しく説明する。このＸ線撮影装置は、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者が精細なＸ線透視画像を必要としない場合、術者に負担をかけることなく、被検体の被曝量を低く抑えるものである。そのために、このＸ線撮影装置は、Ｘ線透視下カテーテル術において、現状のＸ線量を減らすか否か判断し、Ｘ線量を減らすと判断した場合、Ｘ線量を自動的に減らすものである。
【００１７】
Ｘ線透視下カテーテル術において、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かを判断する際の判断材料として、次のような術者の作業状態を挙げることができる。第１の作業状態は、例えば術者により器具（ワイヤ）が操作された状態のような術者による器具の操作状態である。第２の作業状態は、例えばＸ線透視画像を表示するためのディスプレイを術者が見ているときの術者の姿勢である。第３の作業状態は、極めて精密な作業が術者に要求されるワイヤの先端部の挿入作業において、術者の呼吸が抑制されたとき、又は、術者が緊張状態になったときの術者の生体情報である。第４の作業状態は、術者が会話したときのような術者の行動である。第５の作業状態は、術者又はＸ線技師等が装置に対して線量の低減もしくは増加あるいは照射の中止や再開を指示する操作を行うことである。
【００１８】
上記の第１から第５の術者の作業状態のうちのいずれか一つ又はいずれか二つ以上を組み合わせたものが、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かを判断する際の判断材料となる。したがって、このＸ線撮影装置は、この判断材料を基に、現状のＸ線量を減らすか否かを判断する。
【００１９】
このＸ線撮影装置が現状のＸ線量を減らすか否かを判断する際の判断材料として、上記の第１から第５の術者の作業状態のいずれを検出するかについて、及び、検出する方法について、並びに、その検出した結果を比べるときによりどころとなる判断基準、及び、その判断内容について、各種の実施形態を挙げて詳細に説明する。
【００２０】
〈第１の実施形態〉
第１の実施形態について説明する。先ず、Ｘ線透視下カテーテル術を行うためのＸ線撮影装置の構成について説明する。次に、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者によるワイヤの操作状態を検出した結果として、ワイヤの形状の変化量を検出する例について説明する。
【００２１】
［装置構成］
この実施形態に係るＸ線撮影装置の構成について説明する。このＸ線撮影装置の構成例を図１に示す。このＸ線撮影装置は、従来と同様の機械構成を有する。
【００２２】
被検体１はＸ線透視下カテーテル術が施される患者を示す。被検体１は天板２の上に載置される。天板２は図示しない寝台装置の一部である。寝台装置には天板２を移動させるための駆動機構が設けられている。この実施形態では被検体１は天板２に横たわるようにして載置される。Ｘ線撮影装置によっては被検体を立位状態で支持する立位載置台が設けられたものもあるが、Ｘ線透視下カテーテル術においては、通常、天板上に仰臥状態で支持された被検体に対して処置が施される。
【００２３】
Ｃアーム３は略「Ｃ」字形状に形成された支持部材である。Ｃアーム３の一端側にはＸ線管４とＸ線絞り５が支持され、他端側にはＸ線検出器６が支持されている。それにより、Ｘ線管４及びＸ線絞り５と、Ｘ線検出器６とが、被検体１を挟んで対向する位置に配置される。Ｘ線管４は、この発明の「Ｘ線発生手段」の一例である。また、Ｘ線検出器６は、この発明の「Ｘ線検出手段」の一例である。
【００２４】
Ｃアーム３は駆動機構８により移動可能に保持されている。駆動機構８は、演算制御装置２０の制御の下にＣアーム３を移動させることで、Ｘ線管４、Ｘ線絞り５及びＸ線検出器６の位置や傾斜角度を変更させる。
【００２５】
Ｘ線管４は、高電圧発生装置９から高電圧を印加されてＸ線７を発生する。Ｘ線絞り５は、Ｘ線管４から発生されたＸ線７の照射範囲（立体角や断面形状）を規制する絞り羽根を有する。絞り制御部１０は、絞り羽根の位置を移動させてＸ線７の照射範囲を変更させる。高電圧発生装置９及び絞り制御部１０の動作は演算制御装置２０により制御される。
【００２６】
Ｘ線絞り５により照射範囲が規制されたＸ線７は被検体１に照射される。被検体１を透過したＸ線７はＸ線検出器６に投射される。Ｘ線検出器６はＸ線７を検出し、その検出結果を電気信号に変換して検出制御部１１に送信する。検出制御部１１はこの電気信号を演算制御装置２０に送信する。また、検出制御部１１はＸ線検出器６の動作を制御する。
【００２７】
Ｘ線検出器６は、たとえば平面検出器（Ｆｌａｔ Ｐａｎｅｌ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ；ＦＰＤ）や、イメージインテンシファイア（Ｉｍａｇｅ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒ；Ｉ．Ｉ．）を用いて構成できる。
【００２８】
この実施形態では、所定の時間間隔でパルスＸ線７を照射するようにＸ線管４を制御する。この時間間隔はたとえば（１／３０）秒〜（１／５）秒（毎秒の照射回数５〜３０回）程度に設定される。なお、Ｘ線撮影装置ではたとえば最大数十回／秒の照射が可能であるが、被検体１や術者へのＸ線被曝を低減させるためにこの程度の時間間隔が選択される。それにより、５〜３０フレーム／秒程度のフレームレートの動画像が得られる。このように反復的にパルスＸ線を照射する代わりに、連続的にＸ線を照射することも可能である。
【００２９】
演算制御装置２０は、このＸ線撮影装置の各部の制御を行うとともに、各種の演算処理を実行する。演算制御装置２０は、たとえば一般的なコンピュータと同様の構成を有する。その一例として、演算制御装置２０は、マイクロプロセッサ、記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ、ハードディスクドライブ等）、通信インターフェイスなどを含んで構成される。演算制御装置２０には、操作デバイスや入力デバイスや表示デバイスが接続されている。
【００３０】
演算制御装置２０中のシステム制御部２１は、このＸ線撮影装置の各部を制御する。その一例として次のようなものがある：駆動機構８を制御してＣアーム３を移動させる；高電圧発生装置９を制御してＸ線条件（Ｘ線７の線量、フレームレート等）を変更させて、例えば、後述するＸ線量の増減調整をする；絞り制御部１０を制御してＸ線７の照射範囲を変更させる；検出制御部１１を制御してＸ線検出器６の動作制御を行わせる。また、システム制御部２１は演算制御装置２０の各部を制御する。演算制御装置２０は、この発明の「Ｘ線量制御手段」の一例である。
【００３１】
画像処理部２３は、Ｘ線検出器６から検出制御部１１を介して送信された電気信号に基づいて被検体１の画像（デジタル画像データ）を形成する。また、画像処理部２３は、この画像に対して各種の画像処理を施す。画像処理部２３の詳細については後述する。
【００３２】
表示制御部２４は、システム制御部２１の制御を受けて表示部３１に情報を表示させる。表示部３１は、液晶デスプレイ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；ＬＣＤ）や、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）等の表示デバイスを用いて構成される。
【００３３】
Ｘ線量決定部２５は、術者センサー３３から出力された検出結果を基に、現状のＸ線量を減らすか否かを判断し、現状のＸ線量を減らすと判断した場合、Ｘ線量を減らすように制御信号を出力する。Ｘ線量決定部２５の詳細については後述する。
【００３４】
操作部３２は、このＸ線撮影装置の操作や情報入力などに用いられる。操作部３２は、キーボード、マウス、コントロールパネル、ペダル操作部などの操作デバイスや入力デバイスを含んで構成される。ペダル操作部は、Ｘ線照射開始や停止の指示信号を出力し、及び、Ｘ線量を増やしたり減らしたりする指示信号を出力する。
【００３５】
術者センサー３３は、動画像に含まれる複数のフレームのうちのいずれか一つのフレームにおけるワイヤの像とこれより過去のフレームにおけるワイヤの像との差から、ワイヤの形状の変化量を検出して、検出結果を出力する。術者センサー３３は、この発明の「作業状態検出手段」の一例である。術者センサー３３の詳細については後述する。
【００３６】
〔画像処理部〕
画像処理部２３の構成例について、図２を更に参照しながら説明する。画像処理部２３には、ワイヤ特定部４１と位置合わせ処理部４３が設けられている。
【００３７】
画像処理部２３は、以下に説明する処理をリアルタイムで実行する。この実施形態におけるリアルタイム処理は、Ｘ線検出器６からの電気信号（一フレームに相当する）が演算制御装置２０に入力されたことに対応して、当該フレームに対する処理を即座に実行して結果を出力（表示）することである。それにより、実用上遅滞ないとみなされる遅延時間のうちに、ワイヤの状況を動画像として表示することが可能となる。
【００３８】
（ワイヤ特定部）
上記のように、この実施形態では５〜３０フレーム／秒程度のフレームレートの動画像が得られる。ワイヤ特定部４１は、この動画像を構成する複数のフレームのそれぞれにおけるガイドワイヤの像を特定する。
【００３９】
ここで、フレームとは、動画像を構成する一連の静止画像のそれぞれを指す。また、上記複数のフレームは、動画像を構成する全てのフレームである必要はない。たとえば、この実施形態の特徴的な機能（後述）の開始タイミングと終了タイミングに応じて決定される複数のフレームであってもよい。なお、手術中には長時間（たとえば数時間）に亘って毎秒数フレームから３０フレーム程度の動画像が生成され続けるが、この実施形態に係る機能を使用するのはこのうちの例えば数分程度である。画像処理部２３は、この実施形態に係る機能の使用開始の指示とともに動作を開始し、以下のような処理を実行する。画像処理部２３による処理対象となるフレームは、当該使用開始の指示以降に取得される一連のフレームである。
【００４０】
ワイヤ特定部４１の動作についてより詳しく説明する。フレームの一例を図３に示す。フレームＦは、大腿動脈から挿入されたカテーテル及びガイドワイヤを大動脈経由で冠状動脈に挿入したところを表している。一般にＸ線画像では、Ｘ線の透過量が少ないところを黒く描写させ、多いところを白く描写させるように表示することが多い。図３もこの表示方式に従っている。図３に示す画像の模式図を図４に示す。
【００４１】
フレームＦにおいて薄暗い帯状に見える像Ｃ´は、カテーテルの影である。また、カテーテルの像Ｃ´の先端部分に位置して、やや黒く見える像Ｃは、ガイドワイヤの影である。カテーテルの先端は開口している。ガイドワイヤの先端側はこの開口から突出している。また、ガイドワイヤの中央付近の大きな屈曲は、大動脈から冠状動脈への分岐部にカテーテルが嵌り込んでいるために生じている。ガイドワイヤの像Ｃの先端部位を詳細に見ると、僅かだが大きく屈曲している。これは、血管の分岐部等にガイドワイヤを挿入しやすくするために予めガイドワイヤに付けてある曲がり癖である。フレームＦはこのような状態を描写している。
【００４２】
なお、図４においては、見やすさのために、血管や臓器や骨などの体内組織を描写した像を省略してある（以下の他の模式図においても同様）。実際のフレームでは、図３に示すように、体内組織に相当する複雑な濃淡模様も描写される。また、この実施形態では、特に言及しない限り、像とその実体（カテーテル、ガイドワイヤ、体内組織等）とを区別しないことにする。
【００４３】
この実施形態では図３に示すようなフレームを処理する。ワイヤの像Ｃをより容易にかつ高精度に特定するために、まず、ワイヤ特定部４１が強調処理を行って像Ｃをより明瞭にする。この強調処理の例として、非線形明度変換を行ってワイヤの像Ｃの濃度ムラを低減させてから、更に、画像の様々な空間周波数成分のうち空間周波数の高い成分を抽出する画像フィルタ処理を施す方法がある。この画像フィルタ処理は、大域的で滑らかなグラデーションを除去し、局所的で細かな変動成分のみを残すものである。
【００４４】
強調処理は、上記の例に限定されるものではない。たとえば、使用されるＸ線撮影装置や被検体の特性に応じて、強調処理の内容を適宜に決定することができる。また、公知の画像処理技術を適宜に組み合わせるなどして強調処理を実現することが可能である。
【００４５】
ワイヤ特定部４１は、フレームＦに対して適切なパターン抽出処理を施してワイヤの像Ｃを特定する。このパターン抽出処理としては、画素値に関する閾値処理や空間フィルタ処理などの任意の画像処理技術を適宜に用いることが可能である。また、ワイヤの像Ｃの特定には、像Ｃの全体を特定する代わりに、その輪郭を特定するように構成してもよい。
【００４６】
数学的には、ワイヤは実空間（３次元空間）に埋め込まれた滑らかな曲線（３次元曲線）である。一方、Ｘ線撮影装置で得られる画像は、この３次元曲線を平面に投影した２次元曲線となる。この投影は、Ｘ線管４の位置（つまりＸ線７の発生位置）を視点とし、Ｘ線検出器６の検出面を投影平面としたものである。よって、特定したワイヤの像Ｃを２次元曲線として捉えることができる（これも同じ符号Ｃで表す）。
【００４７】
ワイヤ特定部４１は、フレームＦから特定されたワイヤの像Ｃを抽出する。位置合わせ処理部４３は、抽出された像Ｃを２次元曲線として表す（後述）。抽出されたワイヤの像Ｃの例を図５に示す。また、ワイヤの像Ｃに基づく２次元曲線Ｃの例を図６に示す。
【００４８】
前述の時間間隔でＸ線検出器６から順次に送られてくる電気信号に基づく各フレームに対し、ワイヤ特定部４１は上記処理をリアルタイムで実行する。それにより時系列の複数のワイヤの像が得られる。
【００４９】
図７は、術者のワイヤ操作によりワイヤを軸回転させた場合において、時間的に連続するフレーム群のそれぞれから抽出されたワイヤの像に基づく２次元曲線Ｃを表している。また、図８は、術者のワイヤ操作によりワイヤを前進させた場合において、時間的に連続するフレーム群のそれぞれから抽出されたワイヤの像に基づく２次元曲線Ｃを表している。２次元曲線Ｃの位置や形状が少しずつ変化しているのは、被検体１の呼吸や心拍等によって生じる運動による移動と、血管内におけるワイヤの移動によるワイヤ自体の変形の結果である。
【００５０】
体内のワイヤを観察する場合、ワイヤに対してできるだけ直交する方向からＸ線を照射することが望ましい。それにより、ワイヤの動きが映像上（動画像上）で最も分かりやすくなるからである。時間的に隣接する二つのフレーム間でワイヤの像Ｃを比較すると、両者の違いは形状や長さの僅かな変化であり、被検体１の運動による平行移動や回転移動によりワイヤの変形や位置の変化が生じてはいるものの、互いに似通った形態となる。
【００５１】
なお、ワイヤの先端部位は、ワイヤを捻る操作や血管壁との衝突によって急激に形状を変えることがある。しかし、それ以外の部位は、ワイヤが現に通っている位置の血管の形状を反映しており、急激に変形することはほとんどない。この実施形態では、この事実を利用して次のような処理を実行する。
【００５２】
（位置合わせ処理部）
位置合わせ処理部４３は、この実施形態に係る機能の適用対象となる一連のフレームのうち、最初のフレーム以外の各フレームに対して次のような処理を実行する。このとき、最初のフレームは、以降のフレームに対する処理において位置の基準として参照される。位置合わせ処理部４３は、当該フレームにおけるワイヤの像Ｃとこれより過去のフレームにおけるワイヤの像Ｃとが最もうまく重なるように、当該フレームと過去のフレームとを位置合わせする。以下、フレームの位置合わせ処理について詳しく説明する。
【００５３】
まず、位置合わせ処理部４３は、各フレームにおけるワイヤの像Ｃの形状を表す２次元曲線Ｃを求める（図６を参照）。このとき、必要に応じて細線化処理などの画像処理が行われる。
【００５４】
まず、隣接する二つのフレームを位置合わせする処理の概要を説明する。図７に示す隣接するフレームｆ、ｇにおけるワイヤの像Ｃに基づく２次元曲線を図９Ａ及び図９Ｂにそれぞれ示す。図９Ａはフレームｆに対応する２次元曲線Ｃｆを示し、図９Ｂはフレームｇに対応する２次元曲線Ｃｇを示している。なお、後述の重ね合わせを考慮して、２次元曲線Ｃｆは実線で、２次元曲線Ｃｇは破線でそれぞれ示してある。各図の座標軸についても同様である。
【００５５】
次に、位置合わせ処理部４３は、双方の２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇが最も良く一致するような座標変換を求める。この座標変換は平行移動と回転移動を含む。このような座標変換はアフィン変換（Ａｆｆｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）として表現可能である。ただし、ここで用いるアフィン変換は拡大／縮小と鏡映を含まない。
【００５６】
得られたアフィン変換は、フレームｆのワイヤの像Ｃに合わせてフレームｇのワイヤの像Ｃを相対的に平行移動及び／又は回転移動させるものである。このアフィン変換をＴ（ｇ、ｆ）と記すことにする。
【００５７】
アフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）を決定する際には、体内をワイヤが移動することによる変形の影響を考慮する必要がある。そのために、２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇの全体を合わせ込むのではなく、両端部位に生じるずれを許容する。特に、先端部位については前述のように急激な変形が発生することがあるので、比較的大きなずれまで許容する。たとえば図１０に示すように、２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇの先端部位については、他の部位ほど正確に重ね合わせる必要はない。
【００５８】
位置合わせ処理部４３は、各２次元曲線Ｃｆ、Ｃｇの各位置に対応する重み関数Ｗｆ、Ｗｇを生成する。
【００５９】
一般に、重ね合わせを厳密に行いたい部分については重みを大きく設定し、ずれを許容する部位については重みを小さく設定する。ワイヤの先端部位の近傍については、前述のように変形しやすいので、重みを小さくする。また、ワイヤの各点における屈曲の度合いに応じて重みを付与することが可能である。たとえば、ワイヤの屈曲が大きい位置ほど重みを大きくすることが望ましい。重み関数Ｗｆ、Ｗｇは、これら事項に鑑みて各位置における重みを適当に設定することによって生成される。
【００６０】
重ね合わせは、フレームｇに対して式（１）に示すアフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）を適用することによって行うので、そのパラメータθ、ｕ、ｖを適切に決定する必要がある。ここで、パラメータθは回転移動量を表し、パラメータｕ、ｖは平行移動量を表す。
【００６１】
【数１】
【００６２】
フレームｇの２次元曲線（ｘｇ，ｙｇ）にアフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）を適用して得られる２次元曲線を（ｘｇ´，ｙｇ´）とする。フレームｆの２次元曲線（ｘｆ，ｙｆ）と２次元曲線（ｘｇ´，ｙｇ´）との不一致の度合いを適当な尺度で評価したものをＥとすると、このＥの値が概ね最小になるようなパラメータθ、ｕ、ｖを算出する。
【００６３】
より具体的な構成としては、たとえば次のようにできる。２次元曲線（ｘｆ，ｙｆ）上の各点ｐと、２次元曲線（ｘｇ´，ｙｇ´）上の点であって点ｐに最寄りである点ｑとの距離をＤとするとき、不一致の度合いの評価尺度Ｅとして次式で示すものを考慮する。
【００６４】
【数２】
【００６５】
式（２）に示す総和は、２次元曲線（ｘｆ，ｙｆ）上の全ての点について取るものとする。θ、ｕ、ｖの値を変化させるとＥの値も変化するので、Ｅが概ね最小になるθ、ｕ、ｖを探索する。この探索は、公知の非線形最小二乗法等の技法で実行できる。
【００６６】
以上のようにして適切なアフィン変換Ｔ（ｇ、ｆ）が決定される。これをフレームｇに適用すると、フレームｆとフレームｇの相互のワイヤの像Ｃがほぼ重ね合わせられ、したがって、これらフレームｆ、ｇが位置合わせされたことになる。なお、上記の例では不一致の度合いが概ね最小になるようにアフィン変換のパラメータを算出したが、これとは逆に一致の度合いを適当な尺度で評価し、この一致の度合いが概ね最大になるようにアフィン変換のパラメータを求めるように構成してもよいことは言うまでもない。
【００６７】
以上の演算では、隣接する二つのフレームの位置合わせを実行している。この実施形態では、時系列に沿って順次にフレームが形成されていくので、動画像におけるワイヤの像Ｃの動きを抑制するためには、上記のアフィン変換を順次に累積していく必要がある。そのために、位置合わせ処理部４３は次のような処理を実行する。
【００６８】
動きを抑制する処理が施される最初のフレームの直前のフレームをフレームＦ０とし、これ以降のフレームを順にフレームＦ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・・とする（図示せず）。このとき、フレームＦｎ（ｎ＝１、２、３、・・・・）に適用されるアフィン変換をＴｎとすると、位置合わせ処理部４３は、次式のようにして各アフィン変換Ｔｎを求める。
【００６９】
【数３】
【００７０】
位置合わせ処理部４３は、このようにして順次に得られるアフィン変換Ｔｎを、対応するフレームＦｎに順次に適用していくことにより、順次に取得される複数のフレームの位置合わせをリアルタイムで実行する。
【００７１】
このようにすると、最初のフレームｆに対して次のフレームｇが位置合わせされた後、フレームｇに続くフレームｈは、「最初のフレームｆに対して位置合わせされたｇ」に対して位置合わせされることになる。したがって、フレームｈは、フレームｆに対しても概ね正しく位置合わせされていることになる。以下同様である。このようにしてワイヤの像Ｃがほとんど静止した動画像を生成することができる。それにより、Ｘ線透視下カテーテル術でリアルタイムで観察されるＸ線透視画像において、被検体の運動に起因するワイヤの像の動きを抑制することが可能となる。
【００７２】
以上に説明した位置合わせ処理において、フレームｆとフレームｇの相互のワイヤの像Ｃをほぼ重ね合わせる際に、不一致の度合いの評価尺度Ｅが概ね最小になるパラメータθ、ｕ、ｖを探索した。このパラメータθ、ｕ、ｖは、術者がワイヤを操作（軸回転、前進及び後退）した場合のワイヤの形状の変化量に対応するものである。したがって、パラメータθ、ｕ、ｖを基に、ワイヤの形状の変化量を検出することができる。
【００７３】
次に、術者センサー３３が、パラメータθ、ｕ、ｖを基に、ワイヤの形状の変化量を検出する動作の一例を示す。
【００７４】
ここでは、所定のフレームレートで得られる動画像において、最新に得られたフレームとこれより一つ前に得られたフレームの相互のワイヤの像を重ね合わせる際に探索されたパラメータθ、ｕ、ｖ、及び、一つ前に得られたフレームとこれよりさらに一つ前に得られたフレームの相互のワイヤの像を重ね合わせる際に探索されたパラメータθ’、ｕ’、ｖ’を用いる。これらのパラメータθ、ｕ、ｖ、θ’、ｕ’、ｖ’を基に、術者センサー３３は、例えば、次のようにして平均平方の残差を求める。
【００７５】
先ず、術者センサー３３は、次の演算により、パラメータの平均値θａ、ｕａ、ｖａを求める。
【００７６】
【数４】
【００７７】
次に、以下の演算により、平均値θａ、ｕａ、ｖａに対するパラメータθ、ｕ、ｖ、θ’、ｕ’、ｖ’の平方和Ｓを求める。
【００７８】
【数５】
【００７９】
次に、術者センサー３３は、以下の演算により、平均平方の残差Ｒを求める。
【００８０】
【数６】
なお、Ｄは変数のうち独立に選べるものの数である自由度を表し、Ｎは観測データが一つの演算で結合しているときの集合の数である群数を表し、ｎは一つの群内に含まれる観測データの数である観測値を表す。ここでは、Ｎ＝３、ｎ＝２となる。
【００８１】
Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値を判断基準とし、残差Ｒが閾値を超えるかどうかを判断し、残差Ｒが閾値を超えないとの判断結果が得られたときに、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。なおＸ線量決定部２５が、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断するとき、管電流及びフレームレートを判断材料とする。管電流及びフレームレートがともに最低値である場合、Ｘ線透視画像の画質が落ちる上に、動画が滑らかに動作しなくなるため、現状のＸ線量を減らす余地がないと判断する。他方、管電流又はフレームレートの少なくとも一方が最低値でない場合、現状のＸ線量を減らす余地があると判断する。
【００８２】
以下、図１１に示すフローチャートを参照して、上記したＸ線量決定部２５による判断処理について、さらに詳細に説明する。
【００８３】
上述した式（４）〜式（６）を用いた演算を基に、術者センサー３３が残差Ｒを求めると（Ｓ１０１）、Ｘ線量決定部２５は、残差Ｒが閾値を超えないかどうかを判断する（Ｓ１０２）。残差Ｒが閾値を超えると術者センサー３３が判断した場合（Ｓ１０２：Ｎｏ）、システム制御部２１は、現状のＸ線量を維持する。一方、残差Ｒが閾値を超えないと術者センサー３３が判断した場合（Ｓ１０２：Ｙｅｓ）、Ｘ線量決定部２５は、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを例えば次のように判断する。
【００８４】
Ｘ線量決定部２５は、管電流が最低値（ｍｉｎ）であるかどうかを判断する（Ｓ１０３）、管電流が最低値でない（現状のＸ線量を減らす余地がある）と判断した場合（Ｓ１０３：Ｎｏ）、システム制御部２１は、管電流を減らすための制御信号を高電圧発生装置９に出力し、管電流を減らす（Ｓ１０６）。Ｘ線量決定部２５は、管電流が最低値でないと判断した場合（Ｓ１０３：Ｙｅｓ）、フレームレートが最低値（ｍｉｎ）であるかどうかを判断する（Ｓ１０４）。フレームレートが最低値でない（現状のＸ線量を減らす余地がある）と判断した場合（Ｓ１０４：Ｎｏ）、システム制御部２１は、フレームレートを下げるための制御信号を高電圧発生装置９に出力し、フレームレートを下げる（ステップＳ１０７）。
【００８５】
一方、Ｘ線量決定部２５は、管電流が最低値であると判断した場合（Ｓ１０３；Ｙｅｓ）、及び、フレームレートが最低値であると判断した場合（Ｓ１０４：Ｙｅｓ）、現状のＸ線量を減らす余地がないため、システム制御部２１は、管電流を減らすための制御信号及びフレームレートを下げるための制御信号を高電圧発生装置９に出力せず、現状のＸ線量を維持する。
【００８６】
以下の実施形態の説明においても同様に、Ｘ線量決定部２５が現状のＸ線量を減らす余地があると判断した場合、管電流を減らす（Ｓ１０６）又はフレームレートを下げる（Ｓ１０７）。また、Ｘ線量の調節の詳細については、Ｘ線撮影装置の動作例の中で後述する。
【００８７】
この実施形態では、位置合わせ処理において、探索されるパラメータθ、ｕ、ｖを基に、所定の演算をすることにより、ワイヤの形状の変化量を検出しているので、術者センサー３３を主にソフトウェアにより構成することができる。
【００８８】
〈第２の実施形態〉
第１の実施形態では、術者がワイヤを操作しているか否かの判断材料として、ワイヤの形状の変化を検出した結果を用いた例を示したが、ワイヤの操作状態を判断する際の判断材料として、ワイヤを操作したときに生じる音・振動を検出した結果を用いても良く、また、ワイヤを操作する術者の手の動きを検出した結果を用いても良い。
【００８９】
ここでは、ワイヤの操作状態を判断する際の判断材料として、ワイヤを操作したときに生じる音・振動を検出した結果を用いた例を示す。ワイヤを操作すると、アダプター内に設けられた弁（図示せず）とワイヤが擦れて、特定の周波数帯域に渡る音・振動が発生する。この音・振動の発生が頻繁な場合、術者がワイヤを操作していると推定することができる。
【００９０】
図１２及び図１３を参照して、この実施形態の詳細について説明する。図１２は、アダプターに取り付けられた固体マイクを用いた例を示す図であり、ワイヤの操作方向を矢印で表す。図１３は、アダプターの部分を拡大して表した図である。ワイヤ５１が弁と擦れる音・振動をアダプター５２に取り付けられた固体マイク５３により検出し、ワイヤ操作の頻度を検出する。Ｘ線量決定部２５は、この頻度が予め定められた閾値（たとえば、１０秒間にＮ回）を超えるか否かを判断し、閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がワイヤを操作しておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【００９１】
次に、ワイヤの操作状態を判断する際の判断材料として、ワイヤを操作する術者の手の動きを検出した結果を用いた例を示す。たとえば、アダプターに取り付けた赤外線反射型モーションセンサーで、アダプターの近くで術者の手の動きを検出し、１秒毎に術者の手の動き量の平均値を求め、平均値が一定量以上となった回数を検出する。Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値（たとえば、１０秒間にＮ回）を判断基準として、検出された回数が閾値を超えるか否かを判断し、閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がワイヤを操作しておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。ここで、赤外線反射型モーションセンサーの一例としては、赤外線集光レンズの焦点距離に設けられた検知範囲内に複数の焦電素子を配列し、検出対象（術者の手）の動きを焦電素子にて電気量の変化として検出するものがある。
【００９２】
なお、ワイヤを操作する術者の手の動きを検出する術者センサー３３として、赤外線反射型モーションセンサーの代わりに、加速度センサーを術者の手に装着しても良い。この場合、加速度センサーは、加速度が一定量以上となった回数を検出し、Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値（たとえば、１０秒間にＮ回）を判断基準とする。ここで、加速度センサーの一例としては、加速度によって生じる位置の変化をダイヤフラムの位置変化としてピエゾ抵抗素子によって検出するものなどがある。
【００９３】
〈第３の実施形態〉
第２の実施形態に係るＸ線撮影装置は、術者による器具（ワイヤ）の操作状態を検出し、その検出結果を判断材料として、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断するものである。これに対し、他の判断材料として、術者の姿勢を検出した結果を用いても良い。なお、器具の操作状態の検出結果及び術者の姿勢の検出結果を総合して判断材料とし、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断しても良い。それにより、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かの推定をさらに確実に行うことが可能となる。
【００９４】
術者の姿勢の検出結果の一例として、Ｘ線透視画像を表示するためのディスプレイ（表示部３１）を術者が見ているか否かを検出した結果を使用しても良い。一般的に、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイに近づいたとき、又は、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたとき、従者がＸ線透視画像をよく見ようとしていると推定でき、術者が精細なＸ線透視画像を必要としているときであると推定できる。術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイに近づいたか否かの判断材料の一例として、ディスプレイに取り付けたカメラ等のセンサを用いて測定できる。ディスプレイ側から見た術者の位置の検出結果がある。また、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの判断材料の例として、ディスプレイに対する術者の顔の面積の検出結果、及び、ディスプレイに対する術者の顔の向きの検出結果がある。なお、これらの検出結果のいずれか二つ以上を総合して判断材料とし、Ｘ線透視画像を表示するためのディスプレイを術者が見ているか否かを判断しても良い。
【００９５】
ここでは、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイに近づいたか否かを判断材料として、ディスプレイに対する術者の位置の検出結果を用いた例を示す。ディスプレイに対する術者の位置を、ディスプレイに取り付けられた超音波センサーで検出する。ディスプレイと術者との距離を検出することができれば、超音波センサーを取り付ける場所はディスプレイに限定されず、ディスプレイと術者との相対位置を把握可能な場所であれば良い。なお、超音波センサーの一例としては、センサヘッドから超音波を発信し、対象物（術者の顔）で反射してくる超音波を再度センサヘッドで受信し、この音波の発信から受信までの時間を計測することで対象物の位置を検出するものがある。
【００９６】
また、ディスプレイに対する術者の位置を検出するデバイスは、超音波センサーに限定されず、例えば、顔認識機能を持つカメラであっても良い。この顔認識機能を持つカメラから術者の顔への方向を検出し、検出結果を基に、ディスプレイの画面から術者の顔の位置までの距離を計算する。画像認識機能として、例えば、特開平８−２７５１９５号公報に記載された、色差画像を用いて顔の特徴である肌色領域を検出することにより顔候補領域を検出する画像処理機能を利用する。なお、この顔認識機能を持つカメラは、単に術者の皮膚の色を識別して、術者の顔の位置（術者の顔が存在する場所の位置）を画像上で検出するものでも良い。
【００９７】
一般的に、術者の顔がディスプレイに近づいたとき、術者が精細なＸ線透視画像を必要としていると推定できる。また、術者の顔がディスプレイから離れたとき（ディスプレイの画面に直交する方向に沿って離れたとき、又は、ディスプレイの画面に直交する方向に対し斜め方向に離れたとき）、術者が精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定できる。したがって、Ｘ線量決定部２５は、ディスプレイの画面から術者の顔の位置までの距離を求めた結果を判断材料とし、予め定められた閾値（たとえば、１．５ｍ）を判断基準とし、前記求めた結果が閾値を超えるか否かを判断し、閾値を超えると判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者の顔がディスプレイから離れており、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【００９８】
〈第４の実施形態〉
第３の実施形態では、ディスプレイに対する術者の位置を判断材料として、Ｘ線量を減らす余地があるかどうかを判断していた。しかし、術者がＸ線透視画像をよく見るためでなく、単に、術者がディスプレイに近づくような場合がある。この場合、被検体の曝射量を低減する目的を達せられない。そこで、判断材料として、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果を用いることで、術者が単にディスプレイに近づいただけなのか、それともＸ線透視画像を必要としているのかを判別する例について以下に説明する。
【００９９】
この発明の他の実施形態について説明する。術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果として、ディスプレイに対する術者の顔の面積の検出結果を用いた例を示す。ディスプレイに対する術者の顔の向きを、ディスプレイ又はその付近に取り付けられたカメラで検出する。カメラは前述した画像認識機構を備えている。術者は、皮膚の色とは異なる術衣やマスクを着けているので、カメラは、術者の皮膚の色を識別し、画像上で皮膚の色の位置を特定して、顔の面積を検出することができる。顔の面積が小さいほど、術者はディスプレイの方に正対していないと推定される。ディスプレイに取り付けられたカメラ、並びに、術衣及びマスクを着けた術者を図１４に示す。術者の顔は、術衣及びマスクにより、その目や鼻の周辺のみが露出して、それ以外の部分が覆われている。以下、露出された目や鼻の周辺領域を「露出領域」という。カメラから見たときの露出領域の面積を検出する。
【０１００】
カメラから見たときの露出領域を図１５及び図１６を参照して説明する。図１５は、術者がディスプレイの方に正対していると推定される場合の露出領域を示す図であり、実線で囲んで表した露出領域の外形形状は顔の幅方向に長い略矩形状となる。図１６は、術者がディスプレイの方に正対していないと推定される場合の露出領域を示す図であり、実線で囲んで表した露出領域の外形形状は、略矩形状となるが、図１５の場合と比較して顔の幅方向が短くなる。カメラから見たときの露出領域の面積は、術者がディスプレイの方に正対しなくなるほど小さくなる。したがって、Ｘ線量決定部２５は、露出領域の面積を検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、５０％）を判断基準とし、露出領域の面積の最大値（術者がディスプレイの方に正対していると推定される露出領域の面積の値）に対する現状の露出領域の面積の値の割合が予め定められた閾値未満であるか否かを判断し、閾値未満であると判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイの方を向いてなく、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１０１】
なお、露出領域の面積に代えて、露出領域を検出し、この露出領域の輪郭を抽出し、この輪郭を判断材料としても良い。露出領域の輪郭において、術者がディスプレイに対して近づくと、露出領域の画像が大きくなり、ディスプレイに対して離れると、露出領域の画像が小さくなる。そこで、輪郭の中で、たとえば、帽子の下縁とマスクの上縁との間の長さ（略矩形状の輪郭の縦の長さ）を基準とし、その長さが、画像間で等しくなるように、比較対象の画像を拡大／縮小し、このサイズ調整後の輪郭を判断材料とする。この画像の調整は、露出領域の面積を判断材料とする上においても有効である。
【０１０２】
〈第５の実施形態〉
第４の実施形態では、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果として、ディスプレイに対する術者の顔の面積（カメラから見たときの露出領域の面積）の検出結果を用いた例を示した。しかし、露出領域の面積は、顔の大きさや形によって術者毎にばらつきがあり、同じ術者であっても、術衣やマスクの着け方によってもばらつきがでる。特に、手術中にマスクの位置をずらしたときにばらつきがでる。そのばらつきは、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かを確実に判断する際の支障となることがある。そこで、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かをより確実に判断するために、ディスプレイに対する術者の顔の向きの検出結果を判断材料とする。
【０１０３】
この発明の他の実施形態について説明する。術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果を判断材料とする他の例として、ディスプレイに対する術者の顔の向きの検出結果を用いることができる。ディスプレイ又はその付近に取り付けられた特徴検出機構を備えたカメラで術者の目（黒目と白目）の領域を抽出する。特徴検出機構としては、例えば、特開平２００４−９１９１７号公報に記載された、画像から瞳位置及び虹彩領域の輪郭を抽出する特徴検出機構を用いる。たとえば、図１７及び図１８に特徴検出機構により抽出された黒目（瞳及び虹彩）と白目の各領域を示す。図１７に示すように、術者がディスプレイの方を向いていると推定される目の領域では、白目領域６１の幅方向（目頭から目尻への方向）の中心線上又は中心線近傍に黒目領域６２の重心が位置する。また、図１８に示すように、術者がディスプレイの方を向いていないと推定される目の領域では、白目領域６１の幅方向の中心線から外れて黒目領域６２の重心が位置にする。したがって、Ｘ線量決定部２５は、白目領域の幅方向の中心線に対する黒目領域の重心の位置を検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、５ｍｍ）を判断基準とし、黒目領域の重心の位置が白目領域の幅方向の中心線から外れた距離が予め定められた閾値を超えたか否かを判断し、閾値を超えたと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイの方を向いてなく、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１０４】
〈第６の実施形態〉
第５の実施形態では、術者がＸ線透視画像を表示しているディスプレイの方を向いたか否かの検出結果として、白目領域の幅方向の中心線に対する黒目領域の重心の位置を検出した結果を用いた例を示した。しかし、術者の目（白目領域及び黒目領域）の大きさや形には個人差がある。また、術者が使用する眼鏡からの反射光等により、術者の目の画像を取得するときの条件が良くない場合がある。これらの術者の個人差や画像の取得時の悪条件は、検出結果の誤差を大きくする一因となり、術者が精細なＸ線透視画像を必要とするか否かを判断する際の正確性を低下させる場合がある。術者がディスプレイの方を向いたか否かをより確実に検出するために、術者に装着された対象物を検出するように構成しても良い。
【０１０５】
ディスプレイに対する術者の顔の向きの検出結果を判断材料とする他の例として、術者に装着される対象物を検出したときの検出結果を挙げて説明する。
【０１０６】
術者に装着される対象物として、術者の帽子やマスクなどの正中線上に取り付けられる反射マーカを用いた例を示す。反射マーカは、例えば、可撓性を有するシートを矩形状に形成したものであり、シートの表面に例えばスパッタリング法や蒸着法等によってアルミニウム等の金属薄膜からなる反射層を形成されたものである。反射マーカに赤外線を照射する赤外線光源が、ディスプレイ又はその付近に取り付けられ、さらに、ディスプレイの画面の正面領域（画面が向けられている領域であって、画面から一定距離範囲内にある領域）を撮影野とするカメラが、同じく、ディスプレイ又はその付近に取り付けられている。
【０１０７】
たとえば、図１９に示すように、術者の帽子の正中線上に反射マーカ７１が取り付けられる。そして、図２０に示すように、術者の帽子（図示せず）に取り付けられた反射マーカ７１を、ディスプレイに取り付けられた赤外線光源７２及びカメラ７３により検出する。θは、赤外線の反射光が入射光に対してなす角度（入射角及び反射角の和）である。
【０１０８】
一般的に、反射マーカによる赤外線の反射光の検出量（カメラ７３による）が大きいほど反射マーカはディスプレイに正対しているので、この検出量が大きいほど、術者がディスプレイに正対しているものと推定することができる。したがって、Ｘ線量決定部２５は、反射マーカからの反射光の強さを検出し、検出結果から相対反射率（正対したときの反射光の強さに対する現状の反射光の強さの割合）を検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、３０％）を判断基準にして、相対反射率が閾値未満であるか否かを判断し、閾値未満であると判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイの方を向いておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。図２１は、角度θと相対反射率との関係を描いたグラフである。図２１では、角度θが０°（術者がディスプレイに正対しているときの角度）から角度θが９０°（術者がディスプレイに対し真横を向いているときの角度）に向かって、相対反射率が減少していることを表している。
【０１０９】
（変形例）
以上に、判断材料として相対反射率を用いた例を示したが、これに限定されない。カメラにより撮影された反射マーカの画像に相当する画素の輝度の総和が大きいほど、術者がディスプレイに正対しているものと推定することができる。したがって、Ｘ線量決定部２５は、反射マーカの輝度の総和を検出し、検出結果から輝度の総和の割合（正対したときの輝度の総和に対する現状の輝度の総和の割合）を検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、３０％）を判断基準にして、輝度の総和の割合がた閾値未満であるか否かを判断し、閾値未満であると判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイの方を向いてなく、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１１０】
図２２は、術者がディスプレイに正対していると推定する場合の反射マーカの画像を示し、その画素を高い輝度で表した反射マーカの画像８１の形状は、反射マーカの外形形状をほぼ写した形をしている。図２３は、術者がディスプレイに正対していないと推定する場合の反射マーカの画像を示し、反射マーカの画像８１の形状は、反射マーカの外形形状に対し水平方向に狭まった形をしていて、画像８１を形成する画素の輝度は、図２２に示す画像８１を形成する輝度より低い。したがって、術者がディスプレイに正対していると推定する場合の反射マーカの画像の方が、正対していないと推定する場合の反射マーカの画像より大きく、画像を形成する画素の輝度も高い。
【０１１１】
上記の第３から第６の実施形態に係る術者センサー３３は、術者の姿勢として、ディスプレイを見ているか否かを検出するものであった。しかし、術者の姿勢を検出する術者センサー３３は、これに限らない。
【０１１２】
〈第７の実施形態〉
Ｘ線透視下カテーテル術において、極めて精密な作業が要求されるワイヤ操作をするとき、通常、術者は姿勢を大きく変化させずに行うため、術者の体動の頻度が小さい。したがって、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者の体動が頻繁である場合、ワイヤ操作をしていないから、術者が精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定することができる。この点に着目して、術者の体動が頻繁か否かを検出するための術者センサー３３を設ける。
【０１１３】
術者の体動が頻繁か否かを検出した結果を判断材料とする例として、術者の足の下に敷いた圧力センサーマットによって術者の重心を検出する検出結果を挙げて説明する。ここでの「体動」とは、たとえば、術者が上体を前や横に倒したり、起こしたり、術者が方向転換したり、立ち位置を移動するときの動きを含み、ワイヤ操作時のように上体を一定に保ちながら、方向転換もせず、手や腕だけを主に動かすような動きを含まない。圧力センサーマットは、術者の足からの圧力を、２次元の圧力分布パターンとして検出する。Ｘ線量決定部２５は、一定時間（例えば０．１秒）間隔で２次元の圧力分布パターンを収集し、これまでの予め定められた時間（例えば過去３秒間）に収集された枚数（例えば３０枚）の圧力分布パターン画像を作成し、圧力分布パターン画像を基に、術者の重心を求める。ここで、圧力センサーマットの一例としては、圧力がかかる範囲に半導体圧力センサの受圧面を配列し、そこにかかった圧力を電気量の変化として検出するものがある。
【０１１４】
次に、図２４及び図２５を参照してさらに詳細に説明する。図２４は、両足全体についての圧力分布パターン画像を示す。図２４に示す圧力分布パターン画像を形成する画素は圧力値を有している。左足の圧力分布パターンは、同じ圧力値の画素を繋いだ線である等圧線が３つあり、これに対し、右足の圧力分布パターンは、等圧線が２つあることから、術者は左足側に体重をかけていることがわかる。左足の圧力分布パターンにおける画素の圧力値を基に求めた左足に係る圧力値の重心と、右足の圧力分布パターンにおける画素の圧力値を基に求めた右足に係る圧力値の重心とから、両足全体についての圧力分布パターンにおける画素の圧力値の重心（術者の重心）を求める。図２５は、求められた圧力値の重心（術者の重心）の位置を黒丸で示す。
【０１１５】
例えば、過去３秒間に収集された複数の重心位置について、統計処理を行い、ばらつき（標準偏差）を求める。標準偏差が大きいほど、大きな体動を行ったと推定することができる。したがって、Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値（例えば、標準偏差２０）を判断基準として、術者の重心位置の標準偏差が閾値を超えたか否かを判断する。Ｘ線量決定部２５は、術者の中心位置の標準偏差が閾値を超えたと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者が大きな体動（たとえば、術者が上体を前や横に倒したりする動き）を行ったので、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１１６】
〈第８の実施形態〉
上記した第３から第７の実施形態にかかる術者センサー３３は、術者の作業状態として、術者の姿勢を検出するものであった。それは、Ｘ線透視下カテーテル術における術者の作業状態が、ディスプレイを見ながらワイヤを操作する術者の姿勢として現れるためである。Ｘ線透視下カテーテル術における術者の作業状態は、ワイヤを操作するときの呼吸の抑制など、緊張状態を示す生体情報としても現れる。したがって、術者の作業状態としての生体情報を検出する術者センサー３３であっても良い。ここで、生体情報とは、生体において、刺激に基づいて起こる運動等に関する情報をいう。
【０１１７】
術者の作業状態として、術者の生体情報を検出する術者センサー３３を用いた例を示す。Ｘ線透視下カテーテル術において、術者が呼吸を抑制した場合、術者がワイヤの精密な操作をしていて、精細なＸ線透視画像を必要としていると推定される。そこで、生体情報として術者の呼吸の抑制状態を用いる。
【０１１８】
術者センサー３３の一例として、聴診器マイク（接触型マイクロフォン（ｓｋｉｎ−ｃｏｎｔａｃｔ ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ））を術者に装着し、心拍音データを収集して記録する。また、術者センサー３３の他の例として、ＥＣＧテレメータを術者に装着し、心電図を無線で収集して記録するように構成しても良い。
【０１１９】
呼吸と心拍数との関係について、縦軸を心拍周期、横軸を時間軸とした図２６及び図２７を参照してさらに説明する。図２６は通常の呼吸時の心拍周期を示しており、どの時間帯においても心拍周期が変化し、心拍周期がほぼ一定になる時間帯がない。図２７は、呼吸を抑制したときの心拍周期を示しており、心拍数がほぼ一定になる時間帯（アンダーラインを付した部分）と、心拍周期がほぼ一定にならない時間帯とがある。
【０１２０】
呼吸によって心拍数が変化することは良く知られている。どのような術者であっても、精密な操作をするときは呼吸を浅くしたり止めたり（呼吸を抑制）せざるを得ないと思われる。すなわち、呼吸を抑制した状態（図２７でアンダーラインで示す状態）が長時間続く時間帯であれば、それは、精密な作業が行われていることの徴候と考えられる。呼吸を抑制すると心拍数がほぼ一定になる。
【０１２１】
そこで、術者センサー３３は、これまでの予め定められた時間（例えば、過去１０秒間）の術者の心拍数のばらつき（標準偏差）を検出する。Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値（例えば、標準偏差２０）を判断基準として、心拍数の標準偏差が閾値を超えたか否かを判断する。Ｘ線量決定部２５は、心拍数の標準偏差が閾値を超えていると判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がワイヤの緻密な操作をしておらず、表示部３１を注視する必要がないため、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１２２】
（変形例）
第８の実施形態では、術者の生体情報として、術者が呼吸を抑制したか否かを検出した結果を用いた例を示した。しかし、Ｘ線透視下カテーテル術において、術者がワイヤを操作するとき、精密な精度操作が術者に要求されることから、術者が緊張状態となって、その影響が術者の生体情報に現れる。術者の緊張状態と精細なＸ線透視画像の必要性とが関係している。したがって、緊張状態の影響が現れる術者の生体情報を検出した結果を、術者センサー３３により検出される術者の生体情報とすることができる。緊張状態の影響が現れる術者の生体情報の一例として、術者の脳波、瞳孔径、まばたきの頻度、手のひらあるいは足底部の皮膚の発汗の程度、又は、皮膚温度を検出して、術者が緊張状態にあるか否かを検出した結果がある。なお、手のひらあるいは足底部の皮膚の発汗の程度を検出するのは、手のひら及び足底部には緊張状態になると、発汗する汗腺が多いことに拠る。
【０１２３】
上記第８の実施形態の変形例について説明する。この変形例では、術者の生体情報として、術者の脳波を用いた例を示す。主な脳波の種類にはα波、β波及びθ波があり、脳波は緊張しているときに周波数が１３Ｈｚ以上のβ波となり、リラックスしていくに応じて周波数が１３Ｈｚから下がったα波となる。したがって、術者の脳波を術者センサー３３で検出し、検出した結果を、術者が緊張状態にあるか否かを判断する際の判断材料とすることができる。
【０１２４】
術者センサー３３を術者に装着して、術者の脳波を検出し、Ｘ線量決定部２５は、術者の脳波を検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、１０Ｈｚ）を判断基準として、術者の脳波を検出した結果が閾値を超えなるか否かを判断し、閾値を超えたいと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者が緊張状態になく、ワイヤを操作していないと推定されるからである。
【０１２５】
次に、術者の手のひらあるいは足底部の皮膚の発汗の程度を用いた他の変形例を示す。前述したように、術者が緊張状態にあるとき、術者の手のひらあるいは足底部の皮膚から発生する汗の量が多くなる。そこで、この発汗を検出する術者センサー３３を術者に装着し、手のひら等から発生する発汗の程度を湿度又は電位として所定時間間隔で検出する。発汗の程度を検出する術者センサー３３としては、例えば、特開平７−１４３９６８号公報に開示されたものを用いる。
【０１２６】
したがって、Ｘ線量決定部２５は、術者センサー３３が検出した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、電位又は湿度）を判断基準として、発汗の程度が閾値を超えたか否かを判断し、発汗の程度が閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者が緊張状態になく、ワイヤを操作していなく、精細なＸ線透視画像を必要としていない推定されるからである。
【０１２７】
以上の変形例では、術者の生体情報を検出する際に、術者に装着する術者センサー３３を用いたが、術者に装着しない術者センサー３３を用いた変形例を示す。この変形例では、術者の生体情報として、術者の瞳孔径を用いる。瞳孔径は、緊張状態にあるときの方がリラックスをしているときよりも大きいことが知られている。したがって、リラックスしているときの瞳孔径の最大値を閾値とし、術者の瞳孔径を術者センサー３３で検出し、瞳孔径が閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者が緊張状態になく、ワイヤを操作していなく、精細なＸ線透視画像を必要としていない推定されるからである。
【０１２８】
術者の瞳孔径を検出する術者センサー３３としては、例えば、特開平１０−２６２９５３号公報に開示されたものを用いる。術者センサー３３は、例えば、ディスプレイ又はディスプレイの近傍に取り付けられたカメラを含む。そのカメラにより術者の顔画像を所定時間間隔で取得し、取得した術者の顔画像を画像処理して瞳孔の形を抽出する。抽出した瞳孔の形から瞳孔径を検出することができる。ここで、予め定められた閾値を検出して記憶しておき、術者センサー３３により術者の瞳孔径を検出した結果を閾値と比較し、比較した結果を判断材料とする。
【０１２９】
Ｘ線量決定部２５は、この比較した結果を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、９０％）を超えるか否かを判断基準として、比較した結果が閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者が緊張状態になく、ワイヤを操作しておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１３０】
次に、術者に装着しない術者センサー３３を用いた他の変形例を示す。この変形例では、術者の生体情報として、術者のまばたきを用いる。一般的に、まばたきの頻度は、通常、１分間に１５から２０回（まばたきの周期としては３秒〜４秒）である。まばたきの周期は、何かを集中して見る時に低下する。術者は、精密な作業が要求されるワイヤ操作においてディスプレイを注視するはずであるから、まばたきの周期が長くなると考えられる。
【０１３１】
術者のまばたきを検出する術者センサー３３としては、例えば、特開２００３−３３８９５２号公報に開示されたものを用いる。術者センサー３３は、例えば、ディスプレイ又はディスプレイの近傍に取り付けられたカメラを含む。術者センサー３３により術者の目の領域を監視し続け、瞳の部分が小さくなったか否かにより、まばたきを検出する。術者センサー３３は、まばたきの検出時から次のまばたきの検出時までの時間（まばたきの周期）を検出する。
【０１３２】
したがって、Ｘ線量決定部２５は、まばたきの周期を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、まばたきの周期３秒）を判断基準として、まばたきの周期が閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイを注視しておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていなと推定されるからである。
【０１３３】
〈第９の実施形態〉
この発明の他の実施形態について説明する。術者の作業状態として、術者の行動を検出する術者センサー３３を用いた例を示す。ここで、術者の行動としては、医療現場における術者がスタッフと会話する頻度及び術者の動き量を含む。Ｘ線透視下カテーテル術において、術者がスタッフと会話する頻度が高い場合、又は、術者の動き量が多い場合、ワイヤの緻密な操作をしておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定される。
【０１３４】
先ず、会話の頻度を検出する術者センサー３３としては、例えば、特開２０１０−５３２６号公報に記載された接触型マイクロフォンを利用する。術者に装着したこのマイクロフォンを使って、音声としてではなく音の大きさ（デシベル（ｄＢ））を検出する。Ｘ線量決定部２５は、例えば過去３秒間の音の大きさの平均値が閾値を超えたら会話が行われたとみなし、過去２０秒間中で会話が行われた時間の割合を求め、求めた会話の割合を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、５０％）を判断基準として、求めた会話の割合が閾値を超えたか否かを判断し、閾値を超えたと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは会話の頻度が高く、ワイヤ操作をしておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるためである。なお、単に、例えば過去３秒間の音の大きさの平均値を判断材料とし、予め定められた閾値（例えば、５０ｄＢ）を判断基準とし、過去３秒間の音の大きさの平均値が閾値を超えるか否かを判断し、閾値を超えたと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断するようにしても良い。また、会話の頻度を検出する術者センサー３３としては、接触型マイクロフォンに限らず、術者及びその周囲の音を収集するマイクロフォンでも良い。指向性を有するマイクロフォンを術者に向けて複数配置し、複数のマイクロフォンがともに音を収集した場合に、その収集された音が術者及びその周囲の音であるとし、術者が会話をしていると推定される。
【０１３５】
さらに、会話の頻度を検出する術者センサー３３としては、これらのマイクロフォンでなく、ＥＣＧテレメータであっても良い。すなわち、術者に装着されたＥＣＧテレメータを使って、心拍数の変動を検出し、心拍が非周期的となったら、不規則な呼吸が行われていて、会話が行われているとみなす。術者センサー３３は、これまでの予め定められた時間（例えば、過去２０秒間）の術者の心拍周期の経時変化の周波数スペクトルを検出する。Ｘ線量決定部２５は、予め定められた閾値を判断基準として、通常の呼吸によって生じるスペクトル成分が閾値を超えるか否かを判断し、閾値を超えないと判断した場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは会話の頻度が高く、術者がワイヤ操作をしておらず、精細なＸ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１３６】
次に、術者の動きを検出する術者センサー３３として、前記した特開２０１０−５３２６号公報に記載された医療現場表示システムを用いた例を示す。このシステムを簡単に説明すると、医用現場内に撮影装置が設置され、医療現場をビデオ撮影する。また、術者を含むスタッフにはＲＦタグが装着され、スタッフの識別情報を発信する。医用現場内には受信装置が設けられている。それにより、医療現場を映像として記録するとともに、スタッフがだれであるかをその存在位置と共に識別し、記録した映像上で医用現場内のスタッフを識別表示することができる。このシステムを使うことで、術者がワイヤ操作を行うために、ディスプレイの画面の正面領域（画面が向けられている領域であって、画面から一定距離範囲内にある領域）内に入ったか否か、及び、その正面領域内で術者がどのように動いているかを時系列に沿って容易に検出することができる。
【０１３７】
正面領域内における術者の動きの頻度を検出した結果を判断材料として、検出結果（術者の動き）が予め定められた閾値を超えるか否かを判断する。術者の動きの頻度が閾値を超えたと判断した場合、Ｘ線量決定部２５は、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者の動きの頻度が多いので、ワイヤ操作をしておらず、よって、Ｘ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１３８】
なお、術者が正面領域に入らない場合、及び、術者が正面領域から出た場合、Ｘ線量決定部２５は、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がディスプレイから大きく離れるため、Ｘ線透視画像を必要としていないと推定されるからである。
【０１３９】
次に、術者の動きを検出する術者センサー３３として、例えば、寝台又はＸ線架台の位置エンコーダを用いても良い。術者が寝台やＸ線架台（Ｃアームの角度など）を操作している場合、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する。これは術者がワイヤの操作を行っておらず、精細なＸ線透視画像を必要としてないと推定されるからである。
【０１４０】
以上に、術者により操作されるワイヤの操作状態、術者の姿勢、術者の生体情報、又は、術者の行動のいずれか一つを検出し、術者の作業状態の検出結果として出力する術者センサー３３、並びに、その検出結果を判断材料とし、予め定められた閾値を判断基準として、現状のＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断するＸ線量決定部２５について説明した。
【０１４１】
〈第１０の実施形態〉
次に、複数の術者センサー３３を装備したシステムについて説明する。この場合、複数の術者センサー３３の出力を総合して、適切なＸ線量を算出する必要がある。たとえば、術者による直接操作（Ｘ線照射の停止やＸ線量増減の指示操作）は最優先であり、他の術者センサー３３による検出結果がどうであろうと直ちに術者により指示された通りにＸ線量を調整しなくてはならない。一方、たとえば、術者の呼吸から推定される適切なＸ線量については、あまり高い精度は期待できない。
【０１４２】
このように、信用度の異なる多様なセンサーを組み合わせる技術は公知で、たとえば、あいまい論理（ｆｕｚｚｙ ｌｏｇｉｃ）を用いることができる。すなわち「術者の画像への依存度」あるいは「画質の重要度」を表現する尺度をあいまい論理の論理値（ｍｅｍｂｅｒｓｈｉｐ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）として算出し、これに基づいて適正なＸ線量を決定する。
【０１４３】
次に、あいまい論理の構成例を説明する。複数の術者センサー３３からの出力を総合して、Ｘ線量決定部２５がＸ線量を減らす余地があるかどうかを判断する際の判断材料として画質重要度Ｍを用いる。画質重要度Ｍの計算方法の一例を以下の式で示す。
【０１４４】
【数７】
【０１４５】
ここで、ＡからＦで示す項目は次の通りである。
Ａ：術者体動に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、例えば、上記第７の実施形態で説明した圧力センサーマットによって検出された術者の重心位置の標準偏差に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
Ｂ：術者呼吸の抑制に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、上記第８の実施形態で示す聴診器マイクで検出された術者の心拍数の標準偏差に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
Ｃ：術者ディスプレイ注視に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、例えば、上記第３から第６の実施形態で示すカメラで検出される術者がディスプレイを見ているか否かの検出結果に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
Ｄ：ワイヤ形状変化に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、例えば、上記第１の実施形態で説明したワイヤの形状の変化量（パラメータθ、ｕ、ｖを基に求める平均平方の残差）に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
Ｅ：アダプターセンサ−に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、例えば、前記第２の実施形態で説明した術者のワイヤ操作の頻度に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
Ｆ：寝台・架台移動に対するｆｕｚｚｙ真偽値であり、例えば、上記第９の実施形態で説明した寝台・Ｘ線架台の位置エンコーダを用いて検出される寝台等の移動に対するｆｕｚｚｙ真偽値である。
【０１４６】
図２８は、項目毎に求められたｆｕｚｚｙ真偽値を表している。ｆｕｚｚｙ真偽値は、０〜１までの値であって、術者センサー３３により出力された各項目の検出結果に対応して求められる。
【０１４７】
以上に複数の術者センサー３３を装備したシステムにおいて、あいまい論理を用いて、複数の術者センサー３３からの出力を統合させた例を示したが、各術者センサー３３からの出力結果に対し、予め定められた重み付けをして集計し、その集計結果を判断材料としても良い。
【０１４８】
また、複数の術者センサー３３の検出結果に対する重みの組合せを術者毎に記憶する重み付け用データベースを設けても良い。システム制御部２１は、複数の術者センサー３３の検出結果に、術者に対応する重みの組合せを反映させて、その反映結果を基にＸ線量を制御する。
【０１４９】
以下に、重み付け用データベースを作成する方法の一例を説明する。術者に模擬的にカテーテル術を行わせつつ、複数の術者センサー３３で作業状態を検出し、所定の重みを各項目Ａ〜Ｆに乗じて、画質重要度Ｍを算出する。このとき、術者等はＸ線量の減少を許容するタイミングを入力する。この許容タイミングに対して画質重要度Ｍが閾値以下となるタイミングが一致するように重みの値を調整する。両方のタイミングが一致（タイミングのずれが許容範囲内たとえば１秒以内）になるまで、重みの値の調整を繰り返すことにより、当該術者に合致した重みの組合せが得られる。
【０１５０】
〈その他の事項〉
Ｘ線量決定部２５が現状のＸ線量を減らすと判断した場合、どのようにＸ線量を減らすかについて説明する。Ｘ線量を減らして良いかどうかがあまりはっきりしない場合に、急激にＸ線量を減らすと、術者の作業を妨げるおそれがある。このため、Ｘ線量を減らす際には、直接指示された場合を除いて、漸減させるのが適切である。また、Ｘ線量決定部２５が現状のＸ線量を減らすと判断した場合に、即座に、Ｘ線量を漸減させるのではなく、Ｘ線量決定部２５のその判断がしばらく続いたとき、Ｘ線量の漸減を開始させるのが好ましい。
【０１５１】
照射領域の広さ、及び、Ｘ線管から患者までの距離が一定であるとき、被曝Ｘ線量はＸ線管に入力する電源で決まる。電圧を低くするとＸ線量は減少するが、電力をＸ線に変換する効率も低下する。このため同じＸ線量を出すのに必要な電力が大きくなり、Ｘ線管が過熱しやすくなる。また、急激に電圧を変えられるように構成することはコスト上難しい。電圧が一定の時、Ｘ線量は、電流とパルス幅とフレームレートとの積に比例する。ただし、パルス幅を非常に狭くすることは技術的・コスト的に難しい。従って、経済的に合理的な構成のひとつは、Ｘ線量を電流とフレームレートによって調節することである。
【０１５２】
Ｘ線管に入力する電流（管電流）を減らすと、Ｘ線量が低減し、Ｘ線の量子ノイズ及びＸ線検出器のもつバックグランドノイズが相対的に目立つようになり、画質が低下する。このため、ある閾値以下の管電流でＸ線を照射することは臨床上意味がない。フレームレートを下げる場合、１つのフレームを撮影するのに使われるＸ線量は変化しないので、画質の劣化は起こらない。ただし、時間的に連続した動きが観察しにくくなる。このため、フレームレートを極端に低くすることは望ましくない。たとえば、寝台やＸ線架台を操作している際には、適切な照射範囲が得られるように位置を調節するためにＸ線像を見ながら行うので、最低でも３ｆｐｓ程度のフレームレートが必要である。
【０１５３】
次に、Ｘ線撮影装置の動作例について図２９を参照して説明する。なお、以下の説明においては、Ｘ線量を増減させる要因として、術者によるペダル操作、寝台・Ｘ線架台の移動、及び、ワイヤ形状の変化の例を示すが、上記第３から第９の実施形態で説明したように、術者の姿勢、術者の生体情報、術者の行動を検出した結果が各閾値を超えたか否かを判断し、その判断結果をＸ線量を増減させる要因としても良い。また、上述したように、Ｘ線量を電流とフレームレートによって調節している。
【０１５４】
図２９は、ペダルによるＯＮ動作、寝台・架台動作、ワイヤ形状変化率、管電流、フレームレート、Ｘ線量のタイミングチャートの例である。ここでは、判断材料として、ワイヤ形状の変化量の検出結果、及び、寝台・Ｘ線架台の移動量の検出結果を用いた例を示す。以下、横軸上に表したａ〜ｌは、Ｘ線量を増減させる要因が生じた時点（その要因が発生するまでの経過時間を検出する起算点を含む）を示す。
【０１５５】
以下、図２９を参照して、横軸上に表したａ時点からｌ時点まで順番に説明する。
ａ：術者がペダルを踏んだので、Ｘ線照射を開始する。
ｂ：ワイヤ形状の変化が小さい時間がしばらく続いたので、自動的にＸ線量（管電流）の漸減を開始する。
ｃ：術者がペダルを踏んだので、Ｘ線量を大きくする。
ｄ：ワイヤ形状の変化が大きいので、Ｘ線量が大きい状態が維持される。
ｅ：ワイヤ形状の変化が小さい時間がしばらく続いたので、自動的にＸ線量（管電流）の漸減を開始する。
ｆ：管電流が所定の最低値に到達したので、フレームレートを下げることによってさらにＸ線量の漸減を開始する。
ｇ：管電流・フレームレートとも所定の最低値に到達したので、Ｘ線照射を中止する。
ｈ：術者がペダルを踏んだので、Ｘ線照射を開始する。
ｉ：寝台・Ｘ線架台の動きを検出したので、管電流とフレームレートを下げてＸ線量を低減する。
ｊ：寝台・Ｘ線架台の動きが止まったので、管電流を増加させて位置の確認をし易くする。
ｋ：術者がペダルを踏んだので、Ｘ線量を大きくする。
ｌ：ワイヤ形状の変化が小さい時間がしばらく続いたので、自動的にＸ線量（管電流）の漸減を開始する。
【０１５６】
以上のＸ線撮影装置の動作例では、作業状態検出手段として、ペダル操作を検出するもの、ワイヤ（挿入器具）の形状の変化量を検出するもの、及び、寝台・Ｘ線架台の動きを検出するものを用い、それぞれの検出結果に基づいてＸ線量を制御した。しかしながら、本実施形態に係るＸ線撮影装置としては、種類の異なる複数の作業状態検出手段の検出結果に基づいてＸ線量を制御すれば良く、上記Ｘ線撮影装置の動作例に示す作業状態検出手段は、一例に過ぎない。
【符号の説明】
【０１５７】
１ 被検体
２ 天板
４ Ｘ線管
６ Ｘ線検出器
２０ 演算制御装置
２１ システム制御部
２２ 記憶部
２３ 画像処理部
２４ 表示制御部
２５ Ｘ線量決定部
３１ 表示部
３２ 操作部
３３ 術者センサー
４１ ワイヤ特定部
４３ 位置合わせ処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体にＸ線発生手段からＸ線を照射し、前記被検体を透過したＸ線をＸ線検出手段で検出して、Ｘ線画像を撮影するＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線画像の撮影における術者の作業状態を検出する作業状態検出手段と、
前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて、前記Ｘ線発生手段から照射するＸ線量を制御するＸ線量制御手段と、
を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記作業状態検出手段は、前記術者による器具の操作状態、前記術者の姿勢、前記術者の生体情報、及び、前記術者の行動の少なくとも一つを検出するものであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記作業状態検出手段は、前記被検体内に挿入された索状の挿入器具の形状の変化量に基づいて、前記作業状態を検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記作業状態検出手段は、前記Ｘ線画像における前記挿入器具の像と、それより過去に撮影された前記Ｘ線画像における前記挿入器具の像との差に基づいて前記変化量を検出することを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記作業状態検出手段は、前記被検体内に挿入された索状の挿入器具に対する前記術者の操作の頻度を、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
前記作業状態検出手段は、前記挿入器具を通すアダプターに設けられたマイクで検出された音に基づいて、前記術者の操作の頻度を検出することを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
【請求項７】
前記作業状態検出手段は、前記術者の手に装着された加速度センサーによる検出結果に基づいて、前記術者の操作の頻度を検出することを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
【請求項８】
前記作業状態検出手段は、前記被検体を載置する天板、前記Ｘ線発生手段、及び、Ｘ線検出手段の少なくとも一つの移動量に基づいて、前記作業状態を検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項９】
前記作業状態検出手段は、前記Ｘ線画像を表示するためのディスプレイを前記術者が見ているか否かを、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１０】
前記作業状態検出手段は、カメラにより取得された画像を処理して前記術者の顔の向きを算出することにより、前記ディスプレイを前記術者が見ているか否かを検出することを特徴とする請求項９に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１１】
前記作業状態検出手段は、前記術者の体動の頻度または前記術者の会話の頻度の少なくとも一つを、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１２】
前記作業状態検出手段は、前記術者の呼吸が抑制されたか否かを、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１３】
前記作業状態検出手段は、前記術者の心拍数のばらつきに基づいて、前記術者の呼吸が抑制されたか否かを検出することを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１４】
前記作業状態検出手段は、前記術者の脳波、瞳孔の大きさ、まばたきの頻度、皮膚の発汗量、皮膚温度の少なくとも一つに基づいて、前記作業状態を検出することを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１５】
前記Ｘ線量制御手段は、前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて、現状のＸ線量を下げるか否かを判断して、前記Ｘ線発生手段から照射されるＸ線量を制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１６】
前記Ｘ線量制御手段は、種類の異なる複数の前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて前記Ｘ線量を制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１７】
被検体にＸ線発生手段からＸ線を照射し、前記被検体を透過したＸ線をＸ線検出手段で検出して、Ｘ線画像を撮影するＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線画像の撮影時における、前記術者による器具の操作状態、前記術者の姿勢、前記術者の生体情報、及び、前記術者の行動の少なくとも一つを検出する作業状態検出手段と、
前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて、前記Ｘ線発生手段から照射するＸ線量を制御するＸ線量制御手段と、
を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項１】
被検体にＸ線発生手段からＸ線を照射し、前記被検体を透過したＸ線をＸ線検出手段で検出して、Ｘ線画像を撮影するＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線画像の撮影における術者の作業状態を検出する作業状態検出手段と、
前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて、前記Ｘ線発生手段から照射するＸ線量を制御するＸ線量制御手段と、
を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【請求項２】
前記作業状態検出手段は、前記術者による器具の操作状態、前記術者の姿勢、前記術者の生体情報、及び、前記術者の行動の少なくとも一つを検出するものであることを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項３】
前記作業状態検出手段は、前記被検体内に挿入された索状の挿入器具の形状の変化量に基づいて、前記作業状態を検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項４】
前記作業状態検出手段は、前記Ｘ線画像における前記挿入器具の像と、それより過去に撮影された前記Ｘ線画像における前記挿入器具の像との差に基づいて前記変化量を検出することを特徴とする請求項３に記載のＸ線撮影装置。
【請求項５】
前記作業状態検出手段は、前記被検体内に挿入された索状の挿入器具に対する前記術者の操作の頻度を、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項６】
前記作業状態検出手段は、前記挿入器具を通すアダプターに設けられたマイクで検出された音に基づいて、前記術者の操作の頻度を検出することを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
【請求項７】
前記作業状態検出手段は、前記術者の手に装着された加速度センサーによる検出結果に基づいて、前記術者の操作の頻度を検出することを特徴とする請求項５に記載のＸ線撮影装置。
【請求項８】
前記作業状態検出手段は、前記被検体を載置する天板、前記Ｘ線発生手段、及び、Ｘ線検出手段の少なくとも一つの移動量に基づいて、前記作業状態を検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項９】
前記作業状態検出手段は、前記Ｘ線画像を表示するためのディスプレイを前記術者が見ているか否かを、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１０】
前記作業状態検出手段は、カメラにより取得された画像を処理して前記術者の顔の向きを算出することにより、前記ディスプレイを前記術者が見ているか否かを検出することを特徴とする請求項９に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１１】
前記作業状態検出手段は、前記術者の体動の頻度または前記術者の会話の頻度の少なくとも一つを、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１２】
前記作業状態検出手段は、前記術者の呼吸が抑制されたか否かを、前記作業状態として検出することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１３】
前記作業状態検出手段は、前記術者の心拍数のばらつきに基づいて、前記術者の呼吸が抑制されたか否かを検出することを特徴とする請求項１２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１４】
前記作業状態検出手段は、前記術者の脳波、瞳孔の大きさ、まばたきの頻度、皮膚の発汗量、皮膚温度の少なくとも一つに基づいて、前記作業状態を検出することを特徴とする請求項２に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１５】
前記Ｘ線量制御手段は、前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて、現状のＸ線量を下げるか否かを判断して、前記Ｘ線発生手段から照射されるＸ線量を制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１６】
前記Ｘ線量制御手段は、種類の異なる複数の前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて前記Ｘ線量を制御することを特徴とする請求項１に記載のＸ線撮影装置。
【請求項１７】
被検体にＸ線発生手段からＸ線を照射し、前記被検体を透過したＸ線をＸ線検出手段で検出して、Ｘ線画像を撮影するＸ線撮影装置において、
前記Ｘ線画像の撮影時における、前記術者による器具の操作状態、前記術者の姿勢、前記術者の生体情報、及び、前記術者の行動の少なくとも一つを検出する作業状態検出手段と、
前記作業状態検出手段の検出結果に基づいて、前記Ｘ線発生手段から照射するＸ線量を制御するＸ線量制御手段と、
を備えることを特徴とするＸ線撮影装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３】
【図５】
【図１７】
【図１８】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３】
【図５】
【図１７】
【図１８】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【公開番号】特開２０１１−２５４８４７（Ｐ２０１１−２５４８４７Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２９０４７（Ｐ２０１０−１２９０４７）
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月４日（２０１０．６．４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（５９４１６４５４２）東芝メディカルシステムズ株式会社 (4,066)
【Ｆターム（参考）】
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