医用診断支援装置、医用診断支援方法、及び放射線診断装置
【課題】検査／治療前のシミュレーション機能、及び検査／治療中のガイド機能を備えた医用診断支援装置及び放射線診断装置を提供する。
【解決手段】被検体を撮影して得た３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、抽出された血管部の３次元画像を表示可能な表示部と、抽出された血管部の３次元画像をユーザの指定した表示角度で表示部に表示する表示方向設定部と、抽出された血管部にカテーテルを挿入したときのカテーテルの進行をシミュレートして、カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを血管部の３次元画像に重畳するシミュレーション画像生成部とを具備する。
【解決手段】被検体を撮影して得た３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、抽出された血管部の３次元画像を表示可能な表示部と、抽出された血管部の３次元画像をユーザの指定した表示角度で表示部に表示する表示方向設定部と、抽出された血管部にカテーテルを挿入したときのカテーテルの進行をシミュレートして、カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを血管部の３次元画像に重畳するシミュレーション画像生成部とを具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用診断において、特に被検体にカテーテルを挿入して各種疾患の検査・治療を行う際に、シミュレーション画像又はガイド画像を表示して検査者を支援し、安全性を向上した医用診断支援装置及び医用診断支援方法に関する。また、医用診断支援装置を適用したＸ線ＣＴ装置、Ｘ線循環器診断装置等の放射線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ装置、Ｘ線循環器診断装置等を用いた医用システムでは、コンピュータによる画像診断が行われており、被検体を撮影した画像データを参照しながら診断を行ったり、検査者に対する検査・治療の支援を行っている。
【０００３】
例えば、虚血性心疾患の診断では、外科的な手術に比べて侵襲性が低いカテーテルを用いた検査又は治療が行われている。カテーテル検査／治療では、例えば被検体の冠動脈にカテーテルを挿入して造影剤を注入し、この被検体にＸ線を照射することで得られた冠動脈の２次元透視像を見ながら病変部（血管の狭窄箇所等）を検索するようにしている。
【０００４】
そして、検索された病変部には、ステントを留置して狭窄箇所を拡張する治療が行われている。ステントは血管内の狭窄箇所に挿入され、バルーン付きのカテーテルを使用してステントを拡張することで血管径を維持するものである。また、上記検査は、病変検索時や治療時のほかに、治療後に経過確認や病変進行を確認する際にも行われ、複数回実施されるのが一般的である。
【０００５】
しかしながら、カテーテル検査／治療は外科的な手術に比べて侵襲性が低いと言われているが、カテーテル操作やステント留置（拡張操作）が原因で合併症を発症することがあるため、検査回数を少しでも減らすことが望まれている。
【０００６】
また、検査／治療中は、造影剤を注入しながらＸ線を照射することによって２次元透視像を得て、それを見ながら診断が行われるが、照射角度によっては十分な情報が得られない場合があり、その都度、照射方向を変更して透視し直す必要がある。このため検査時間が長くなり、造影剤注入やＸ線被爆による患者（被検体）への負担も増加することになる。
【０００７】
尚、造影剤の投与による血管の撮影に関連して、Ｘ線ＣＴ装置において３Ｄボリューム画像上から造影血管領域である冠動脈のみを抽出する血管抽出アルゴリズムが、非特許文献１に記載されている。
【０００８】
【非特許文献１】O. Wink, W. J. Niessen, M. A. Viergever, "Fast Delineation and Visualization of Vessels in 3-D Angiographic Images", IEEE Trans. Med. Imaging, Vol.19, No.4, p.337-346, Apr., 2000.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、カテーテル検査／治療は、カテーテル操作やステント留置（拡張操作）が原因で合併症を発症することがあるため、検査回数を少しでも減らすことが望まれている。また検査／治療中は、造影剤を注入しながらＸ線を照射して２次元透視像を得ているが、角度によっては十分な情報が得られない場合があり、その都度、照射方向を変更して透視し直す必要があるため、検査時間が長くなり、患者（被検体）への負担が増加していた。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、検査／治療前のシミュレーション機能及び検査／治療中のガイド機能を備えることにより、カテーテル検査／治療の安全性を向上し、検査／治療時間の短縮と被検体への負担を低減した医用診断支援装置、及び放射線診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明の医用診断支援装置は、被検体を撮影して得た３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、前記抽出された血管部のレンダリング画像をユーザの指定した表示角度で前記表示部に表示する表示方向設定部と、前記抽出部によって抽出された血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレートして、前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを前記血管部のレンダリング画像に重畳するシミュレーション画像生成部と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項１３記載の本発明の放射線診断装置は、Ｘ線診断装置によって被検体の透視画像データを生成する投影画像データ生成部と、前記被検体をＸ線ＣＴ装置、あるいは磁気共鳴診断装置によって撮影して得た３次元画像データを入手し、観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像の表示角度をユーザの指定に基づいて設定する表示方向設定部と、前記投影画像データ生成部によって生成した前記血管部の透視画像とともに、前記ユーザによって指定された表示角度の血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、を具備したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項１５記載の本発明の医用診断支援方法は、被検体を撮影して得た３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出し、前記抽出した血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレーシュンして前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを作成し、前記抽出された血管部の３次元画像をユーザの指定した表示角度で表示部に表示し、前記血管部の３次元画像に前記マーカを重畳して表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カテーテル検査／治療を行う前に、検査／治療に必要な情報をユーザに提供して支援することができ、検査／治療の安全性を確保するともに検査／治療時間の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の医用診断支援装置が適用された医用システムを示すシステム構成図である。図１の医用システムは、放射線診断装置として、Ｘ線ＣＴ装置１００、Ｘ線循環器診断装置２００等のモダリティを有する。これらモダリティは、ネットワークＮＷに接続され、このネットワークＮＷには医用画像情報（画像データや付帯情報を含む）を保管する医用画像サーバ３００が接続されている。さらにネットワークＮＷには、画像観察端末(ビューア)４００、入出力端末５００等が接続されている。
【００１７】
Ｘ線ＣＴ装置１００、Ｘ線循環器診断装置２００は、被検体を撮影して画像データを生成するものである。画像データは、医用画像サーバ３００に保管される。また画像観察端末４００は医用画像サーバ３００に保管された画像データや患者情報を取り込んで処理し、各種の情報を表示するものである。また入出力端末５００は、ネットワークＮＷ上の各装置にログインして情報の入出力を行うＰＣである。
【００１８】
図１のシステムにおいて、医師は入出力端末５００を利用して例えば放射線検査のオーダを出し、技師はオーダに基づきＸ線ＣＴ装置１００やＸ線循環器診断装置２００を操作して検査を実施する。Ｘ線ＣＴ装置１００等のモダリティで撮影された医用画像データは、医用画像サーバ３００に格納される。
【００１９】
また医用画像データには、患者ＩＤ、患者名、年齢、性別、検査部位等の付帯情報が付されて医用画像サーバ３００に保存され、付帯情報を基に各種の検索が可能になっている。さらに画像観察端末４００は、例えば医用画像リスト、患者リストの作成処理や、ユーザ（医師、技師、オペレータ等）の要求によって画像データ等の各種情報を表示部に表示する。また、シミュレーション機能及びガイド機能を備え、ユーザが検査、治療を行う際の支援用の画像を表示部に表示する。
【００２０】
図２は、放射線診断装置であるＸ線ＣＴ装置１００の一実施形態を示す構成図である。図２において、Ｘ線ＣＴ装置１００は、架台（ガントリ）１１を有し、この架台１１内には回転リング１２が設けられ、図示しない回転機構によって回転する。回転リング１２内には、有効視野領域内に載置された被検体Ｐに対してＸ線を発生するＸ線管１３が取り付けられている。
【００２１】
また、Ｘ線管１３に対向して放射線検出器１４が配置されており、回転リング１２の中心部分は開口して、そこに寝台の天板１５に載置された被検体Ｐが挿入される。被検体Ｐを透過したＸ線は放射線検出器１４で検出されて電気信号に変換され、データ収集部（以下ＤＡＳと称す）１６で増幅され、デジタルデータに変換される。尚、Ｘ線管１３と放射線検出器１４を含む部分は撮影部を構成する。
【００２２】
放射線検出器１４は、複数の検出器モジュールから構成されている。検出器モジュールは、それぞれシンチレータアレイ、フォトダイオードアレイから成る複数の検出素子アレイを含み、複数の検出器モジュールは、Ｘ線管１３の焦点を中心とした円弧に沿って配列される。
【００２３】
ＤＡＳ１６からのデジタルデータ（投影データ）は、データ伝送装置１７を介してコンピュータシステム２０に伝送される。また、架台１１には、架台駆動部１８及びスリップリング１９が設けられている。
【００２４】
コンピュータシステム２０はコンソールに設けられ、データ伝送装置１７からの投影データは、前処理部２１に供給される。前処理部２１では投影データに対してデータ補正等の前処理を行いバスライン２０１上に出力する。
【００２５】
バスライン２０１には、システム制御部２２、入力部２３、データ記憶部２４、再構成処理部２５、画像データ処理部２６、表示部２７等が接続されている。
【００２６】
システム制御部２２はホストコントローラとして機能し、コンピュータシステム２０の各部の動作や、架台駆動部１８及び高電圧発生部２８を制御する。データ記憶部２４は断層画像等のデータを記憶するものであり、再構成処理部２５は投影データから３Ｄ画像データを再構成する。画像データ処理部２６はデータ記憶部２４に保存されたデータ、または再構成したあとの画像データを処理する。表示部２７は画像データ処理によって得られた画像等を表示する。
【００２７】
入力部２３はキーボード、マウス等を有し、ユーザによって操作され、データ処理する上で各種の設定を行う。また、患者の状態や検査方法等の各種情報を入力する。
【００２８】
高電圧発生部２８は、スリップリング１９を介してＸ線管１３に電力を供給し、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電圧、管電流）を与える。Ｘ線管１３は、被検体Ｐの体軸方向に平行なスライス方向と、それに直交するチャンネル方向の２方向に広がるビームＸ線を発生する。
【００２９】
またバスライン２０１には、ネットワークインターフェース２９が設けられ、Ｘ線ＣＴ装置１００はネットワークＮＷ（図１）に接続可能になっており、Ｘ線ＣＴ装置１００によって撮影した画像データや再構成処理した画像データは、医用画像サーバ３００に格納される。
【００３０】
Ｘ線ＣＴ装置１００では、スキャン範囲を設定してボリュームスキャン（３Ｄスキャン）を行い、再構成処理部２５で再構成することでその範囲内の３Ｄ（３次元）画像を得ることができる。
【００３１】
またＸ線ＣＴ装置１００では、血管等の器官の観察を目的として被検体に造影剤を投与して撮影することがある。造影剤の投与による血管の撮影では、造影血管のＸ線ＣＴ画像データが再構成され、さらにＸ線ＣＴ画像データから３Ｄ画像データが作成される。
【００３２】
３Ｄ画像データの作成方法としては、例えば、任意の方向に投影処理を行い投影経路中の最大値を表示する最大値投影法（ＭＩＰ：Maximum Intensity Projection）、又は最小値を投影する最小値投影法(Minimum Intensity Projection)、加算平均投影法(X-ray Projection)がある。
【００３３】
造影血管の観察には、ＭＩＰにより作成された３Ｄ画像（ＭＩＰ画像）が頻繁に用いられる。また、画素値（ＣＴ値）や不透明度（オパシティ）を用いて立体感のある画像を再構成して可視化するＶＲ法（Volume Rendering）やＳＶＲ法（Shaded Volume Rendering）も用いられている。ＳＶＲ法は、動態観察に適しており、例えば心臓の壁運動の動画を影付きで表示することができる。
【００３４】
図３は、本発明の放射線診断装置であるＸ線循環器診断装置２００の一実施形態を示す構成図である。図３において、Ｘ線循環器診断装置２００は、被検体Ｐに対してＸ線を発生するためのＸ線発生部３０と、被検体Ｐを透過したＸ線を２次元的に検出するとともに検出結果に基づいてＸ線投影データを生成するＸ線検出部４０を備えている。
【００３５】
Ｘ線発生部３０は、Ｘ線管３１とＸ線絞り器３２を有するＸ線照射部と、高電圧制御部３３と高電圧発生器３４と有する高電圧発生部を備えている。Ｘ線管３１は、Ｘ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）より放出された電子を高電圧により加速してタングステン陽極に衝突させＸ線を発生する。
【００３６】
Ｘ線検出部４０は、平面検出器４１と、平面検出器４１から読み出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器４２と、電荷・電圧変換器４２の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４３と、平面検出器２１からライン単位でパラレルに読み出されデジタル変換されたＸ線投影データを時系列信号に変換するパラレル・シリアル変換器４４を備えている。
【００３７】
Ｘ線発生部３０と、Ｘ線検出部４０はアーム（Ｃアーム）５０に保持されており、アーム５０は、例えば被検体Ｐの体軸方向に移動可能であり、また被検体Ｐの周囲を回転可能である。尚、Ｘ線発生部３０とＸ線検出部４０を含む部分は撮影部を構成する。
【００３８】
またＸ線循環器診断装置２００は、移動機構部６０を備えている。移動機構部６０は、絞り移動制御部６１と機構制御部６２を有し、絞り移動制御部６１は、Ｘ線絞り器３２における絞り羽根等の移動制御を行ない、機構制御部６２は、被検体Ｐを載置する天板５１の移動機構６３や、撮影系移動機構６４の移動制御を行う。
【００３９】
さらにＸ線循環器診断装置２００は、画像データ生成・記憶部５２、入力部５３、システム制御部５４、及びモニタ５５を備えている。画像データ生成・記憶部５２は、パラレル・シリアル変換器４５からのＸ線投影データに基づいて透視画像データの生成と保存を行ない、この画像データ生成・記憶部５２において生成された透視画像データをモニタ５５に表示する。
【００４０】
入力部５３は医師等のユーザが各種コマンドの入力等を行なうもので、マウス、キーボード、トラックボール、ジョイスティック等の入力デバイスや、表示パネルあるいは各種スイッチ等を備えたインタラクティブなインターフェースを有する。また、システム制御部５４は、バスライン５６を介してＸ線循環器診断装置２００の各ユニットを統括的に制御する。
【００４１】
バスライン５６には、ネットワークインターフェース５７が接続され、Ｘ線循環器診断装置２００はネットワークＮＷ（図１）に接続可能になっており、Ｘ線循環器診断装置２００によって撮影した画像データは、医用画像サーバ３００に格納可能である。
【００４２】
次に本発明の主要部の構成と機能について説明する。図４は、シミュレーション機能を備えた医用診断支援装置７０を示すブロック図である。医用診断支援装置７０は、例えば画像観察端末４００内に設けられ、カテーテル検査／治療前のシミュレーションを行うものである。
【００４３】
図４において、７１は冠動脈抽出部であり、記憶装置８１に保存されている３次元（３Ｄ）画像データを読み込み、その画像データのＣＴ値に基づいて冠動脈（ＬＣＡ：左冠動脈、ＲＣＡ：右冠動脈）を抽出する。記憶装置８１は、Ｘ線ＣＴ装置１００で収集・再構成された３次元画像データを保存するものであり、図１の医用画像サーバ３００であっても良い。
【００４４】
冠動脈抽出部７１には冠動脈芯線算出部７２が接続され、冠動脈芯線算出部７２は、冠動脈抽出部７１で抽出された冠動脈の芯線を算出する。また冠動脈芯線算出部７２は、カテーテル位置管理部７３に接続され、このカテーテル位置管理部７３には、カテーテル位置／方向算出部７４、カテーテル移動判別部７５が接続されている。
【００４５】
カテーテル位置管理部７３は、入力部８２、冠動脈芯線算出部７２、カテーテル位置／方向算出部７４、カテーテル移動判別部７５から提供された情報をもとに、現在のカテーテルの位置とカテーテルの進むべき方向を決定する。入力部８２は、例えばマウスやキーボードを有し、ユーザ（医師、技師等）によって操作される。図では、マウス８２１を有する例を示している。
【００４６】
カテーテル位置管理部７３は、入力部８２からカテーテル位置／方向の更新要求があった場合、カテーテル移動判別部７５に判別情報を提供し、カテーテル移動判別部７５からカテーテル位置／方向の更新が可能か否かの情報を得る。
【００４７】
またカテーテル位置管理部７３は、カテーテル移動判別部７５によってカテーテルの位置／方向の更新が可能と判断された場合、もしくは、カテーテル位置／方向が１度も設定されていない初期状態の場合には、カテーテル位置／方向算出部７４に算出情報を提供し、カテーテル位置／方向算出部７４から現在のカテーテル位置／方向の情報を得る。
【００４８】
カテーテル位置／方向算出部７４は、カテーテル位置管理部７３から提供された情報に基づいて、カテーテルの位置と方向を算出する。また、カテーテル移動判別部７５は、カテーテル位置管理部７３から提供された情報に基づいて、カテーテル位置／方向が更新（移動）可能か否か、つまりカテーテルの進行可否を判別する。
【００４９】
さらにカテーテル位置管理部７３は、オーバーレイ作成部７６に接続され、オーバーレイ作成部７６は、冠動脈の３次元画像上に表示するオーバーレイ画像を作成する。３次元画像としては、例えばＩＰ（Intensity Projection）やＳＶＲ（Shaded Volume Rendering）による画像が用いられ、オーバーレイ画像としてはカテーテルの位置と方向を示す矢印（マーカ）画像が作成される。これら３次元画像とオーバーレイ画像のデータは表示部８３に供給されて表示される。
【００５０】
かくして、冠動脈芯線算出部７２、カテーテル位置管理部７３、カテーテル位置／方向算出部７４、カテーテル移動判別部７５、オーバーレイ作成部７６は、シミュレーション画像生成部を構成する。
【００５１】
また、医用診断支援装置７０には、セグメント作成部７７、画像表示方向設定部７８が設けられている。セグメント作成部７７は、入力部８２から提供された情報及びカテーテル位置管理部７３からの情報に基づいて、冠動脈の３次元画像上に表示するセグメントデータを作成する。画像表示方向設定部７８は、表示部８３を制御して冠動脈の３次元画像の表示角度を切り替える。
【００５２】
医用診断支援装置７０では、ユーザに対して事前にＸ線ＣＴ装置１００で撮影した画像データを利用して、任意の角度から見た冠動脈の３次元画像を表示することができる。また検査・治療前にカテーテルの挿入シミュレーションを行う。
【００５３】
次に医用診断支援装置７０の動作を図５のフローチャートを参照して説明する。図５は、Ｘ線ＣＴ画像データから冠動脈を抽出し、抽出した冠動脈の画像を利用してカテーテル検査のシミュレーションを行う手順を示すものである。
【００５４】
シミュレーション画像は、血管内の状況に合わせてカテーテルの進行具合を表示するものであり、カテーテルの先端部を回転させたりしながら病変部（例えば血管の狭窄箇所）まで進行させ、病変部に到達して時点でセグメント（ステント）を表示する。
【００５５】
図５のステップＳ１では、まず、被検体の造影血管画像を収集するために、Ｘ線ＣＴ装置１００において造影剤投与を伴うスキャンが実行され、被検体の３次元画像データが再構成される。再構成された３次元画像データは記憶装置８１に保存される。
【００５６】
ステップＳ２では、記憶装置８１に保存された３次元画像データを読み出し、３次元画像（３Ｄ投影画像および３Ｄボリューム画像）が表示部８３に表示される。３Ｄ投影画像としては、最大値投影法（Maximum Intensity Projection）、最小値投影法(Minimum Intensity Projection)または加算平均投影法(X-ray Projection)を切換えて表示することが可能である。これら投影法を総称してＩＰ（Intensity Projection）と呼ぶ。一方、３Ｄボリューム画像としては、影付きボリュームレンダリング(volume rendering)画像（ＳＶＲ：Shaded Volume Rendering）を表示するものとする。
【００５７】
表示された３Ｄ投影画像および３Ｄボリューム画像には、造影血管とともにシミュレーション上、削除すべき領域が含まれる。また３Ｄ投影画像は、３Ｄボリューム画像で表示されている領域を投影画像として表示するものとする。そのため、３Ｄボリューム画像に対して領域抽出などのセグメント処理が実行された場合、必然的に３Ｄ投影画像の表示も更新される。
【００５８】
次のステップＳ３では、画像データのＣＴ値に基づいて、３Ｄボリューム画像上から造影血管領域である冠動脈（ＬＣＡ：左冠動脈，ＲＣＡ：右冠動脈）のみを抽出する。血管抽出アルゴリズムは、例えば非特許文献１に記載された方法などを利用する。
【００５９】
ステップＳ４では、シミュレーションを行うために必要なパラメータを設定する。各パラメータを設定するＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インターフェース）の例を図６（ａ）に示す。ＧＵＩは、画面上に操作画面を表示し、各種のパラメータ設定を行うものであり、設定するパラメータとしては例えば図６（ａ）の左画面に示すように、以下の（ａ）〜（ｅ）に記載する項目がある。
【００６０】
（ａ）冠動脈の指定：シミュレーション対象となる冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）を指定する。
【００６１】
（ｂ）開始／終了位置：シミュレーションする範囲（開始位置および終了位置）を指定する。
【００６２】
（ｃ）判別条件（衝突角）：シミュレーション時にカテーテルが移動可能か否かの判別を行う際の条件であり、カテーテル先端と血管内壁との角度を指定する。
【００６３】
（ｄ）判別条件（カテ位置−内壁）：シミュレーション時にカテーテルが移動可能か否かの判別を行う際の条件であり、カテーテルと血管内壁間の距離を指定する。
【００６４】
（ｅ）ステント長：病変部（狭窄箇所）に留置するステントの長さを設定する。
【００６５】
次にステップＳ５では、ステップＳ４（項目ａ）でシミュレーション対象となる冠動脈が指定されたことに伴い、３Ｄボリューム画像上から指定された冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）のみを抽出する。
【００６６】
ステップＳ６では、ステップＳ４（項目ｂ）で指定されたシミュレーション範囲において、抽出された冠動脈の芯線を抽出する。抽出された芯線は、シミュレーション時のカテーテルの移動経路となる。尚、芯線抽出アルゴリズムは、例えば非特許文献１に記載された方法を利用する。
【００６７】
ステップＳ７では、ステップＳ６と同様にステップＳ４（項目ｂ）において指定されたシミュレーション範囲（ここでは、開始位置のみ）を用いて、初期カテーテルの位置と方向を設定する。
【００６８】
図７（ａ）は、血管内でのカテーテルの位置と方向を示す図であり、初期カテーテル位置とは、ステップＳ４（項目ｂ）で指定された開始位置ｏのことであり、芯線（点線）上に位置する。カテーテル方向とは、カテーテル位置ｏを基点として、芯線ベクトルｐからある一定の角度θ１で表されたベクトルｑのことであり、カテーテル先端部を意味する。
【００６９】
即ち、ここでは入力情報に基づき芯線（点線）上にカテーテル位置ｏを決定する。次にカテーテル位置から直線で数ｃｍ離れた芯線上の点Ｐを求め、芯線ベクトルｐを算出する。芯線上の点Ｐは、カテーテル位置ｏからシミュレーション終了位置の方向に検索する。
【００７０】
またカテーテル位置ｏを基点として、芯線ベクトルｐからθ１だけ傾いたベクトルｑを算出する。結果、算出されたベクトルｑをカテーテル先端部とする。角度θ１については、シミュレーションの環境設定などで任意に変更できるものとする。
【００７１】
カテーテル位置／方向が設定されると、次のステップＳ８では、ユーザからの新たな入力（カテーテル位置／方向更新要求）を待つ“待機状態”となる。
【００７２】
ステップＳ８において、更新要求があると、ステップＳ９では、入力部８２のマウスからの入力情報に基づいて更新可能か否かの判断を行う。この判断の条件は２つあり、ステップＳ４（項目ｃ、項目ｄ）で設定された値を用いて行われる。
【００７３】
先ず、項目ｃで設定された衝突角の判断を行う。衝突角は、図７（ｂ）に示すように、カテーテル先端のベクトルｑと冠動脈の内壁の接線ベクトルｒが成す角度θ２を表し、２つのベクトルの成す角度θ２が、設定された角度よりも鋭角であった場合にカテーテルの移動は不可能と判断される。鋭角であるとカテーテルの先端によって血管内壁を傷つける可能性があるため、カテーテルの移動は不可能とする。
【００７４】
即ち、ここではカテーテル先端部が血管内壁と接する位置から数ｍｍ離れた内壁上の点Ｓを求め、内壁ベクトルθ２を算出する。上記内壁上の点Ｓは、カテーテル先端部が内壁に接した位置からシミュレーション終了位置の方向に検索する。
【００７５】
算出された角度θ２が指定された角度より鋭角であった場合、カテーテル位置／方向更新不可と判断する。上記、カテーテル先端部が内壁と接する位置から内壁上の点Ｓまでの距離、角度θ２については、シミュレーションの環境設定などで任意に変更できるものとする。
【００７６】
次に、項目ｄで設定された「カテ位置−内壁」の判断を行う。図７（ｃ）で示すように、「カテ位置−内壁」は、冠動脈の芯線上に位置するカテーテル位置ｏから設定されたカテーテル先端部のベクトルが鈍角であっても、冠動脈の内壁に接するまでの距離が、設定された距離よりも長い場合は、カテーテルの移動が不可能と判断される。つまりカテーテルが進もうとする血管本流から支流方向へ行くことを阻止する。
【００７７】
即ち、ここではカテーテル位置ｏから血管内壁に接するまでの距離を算出する。その結果、算出された内壁までの距離が指定された長さより長かった場合、カテーテル位置／方向の更新不可と判断する。カテ位置−内壁として指定された値は、図７（ｃ）のような分岐点の判断に用いられるため、分岐境界線Ｔ（分岐していなかった場合の内壁）を考慮して設定することが望ましい。
【００７８】
上記２つの条件のいずれかに該当した場合、カテーテル位置の更新要求は破棄され、ステップＳ８に戻る。
【００７９】
ステップＳ９での判断処理は、入力部８２からの入力情報が“カテーテル位置更新要求”である場合にのみ行い、“カテーテル方向更新要求”である場合には無条件で更新されるものとする。
【００８０】
入力部８２は、例えばマウス８２１（図４参照）を有し、入力部８２からの入力情報は、カテーテル位置の前進／後退および、カテーテル先端方向の回転の３つを想定している。例えば、マウス８２１の左ボタンをクリックすることでカテーテルの位置を１ステップ前進させ、押し続けることで連続前進させる。またマウス８２１の右ボタンをクリックすることでカテーテルの位置を１ステップ後退させ、押し続けることで連続後退させる。
【００８１】
またホイール８２２は、カテーテル先端部の方向を指示することができ、ホイール８２２を上方向に回転させることで、芯線を軸としてカテーテル先端を左方向に回転させ、下方向に回転させることで芯線を軸としてカテーテル先端を右方向に回転させる。
【００８２】
尚、マウスに限らず、ユーザが移動量や回転角を指定することができるＧＵＩなどを用いることも可能である。
【００８３】
ステップＳ９において、“カテーテル位置／方向更新可能”が成立した場合、ステップＳ１０では、現在のカテーテル位置／方向情報および入力情報に基づいて、更新後のカテーテル位置／方向が設定される。
【００８４】
ステップＳ１０においてカテーテル位置／方向が更新されると、ステップＳ１１では、カテーテル位置がステップＳ４の項目ｂで設定された終了位置に達したか否かの判断が行われる。終了位置に達した場合には、これ以降、カテーテル位置／方向の更新要求は受け付けず、ステップＳ１２へ進む。終了位置に達していない場合には、ステップＳ８に戻り、新たな更新要求を待つ。
【００８５】
ステップＳ１２では、カテーテル位置が終了位置に達したことにより、病変部（血管の狭窄箇所）にステントを留置することを想定し、ステップＳ４の項目ｅで設定されたステント長を用いてセグメントデータＸを作成する。
【００８６】
セグメントデータＸの作成は、図８（ａ）で示すように行われる。即ち、作成するセグメントデータの長さはステップＳ４の項目ｅで設定されたステント長に相当する。また、作成位置は芯線上の２つの点を直線で結んだ位置となる。
【００８７】
図８（ａ）で示すように芯線上の２つの点は、シミュレーション終了位置から数ｃｍ手前の点Ｕと、その点から項目ｅで設定された長さだけ離れた芯線上の点Ｖである。この点ＵからＶまでの距離がユーザによって指定されたステント長である。点Ｕ及びＶを直線で結んだ位置にセグメントデータＸを作成する。結果、作成されたセグメントデータＸを膨張前のステントとみなし、ステント留置が行われたものとする。
【００８８】
次にステントを膨張して病変部（狭窄箇所）を治療することを想定し、ユーザの膨張要求に基づいて、作成したセグメントデータＸを図８（ｂ）で示すように膨張させる。セグメントデータＸは、セグメントデータを作成する際に用いた２つの点Ｕ−Ｖを直線で結び、その直線に対して垂直に交わる方向に膨張させる。
【００８９】
この結果、図８（ｃ）で示すようにセグメントデータＸが血管径とほぼ同等の太さで表示され、ステントの膨張によって病変部（狭窄箇所）が治療されたように表示される。
【００９０】
また、入力情報については、ＧＵＩにより膨張要求を入力することを想定しているが、ＧＵＩに限定せず、マウス２８１のボタンクリックなどで入力してもよい。
【００９１】
尚、シミュレーション終了位置から点Ｕまでの距離、及びセグメントデータＸのＣＴ値、膨張率については、シミュレーションの環境設定などで任意に変更できるものとする。特に、ＣＴ値については、画像の収集条件などに依存するために具体的な数値は記載しないが、本発明は抽出後の冠動脈に対して行われるため、冠動脈のＣＴ値以上に設定し、かつそのＣＴ値に対する透明度を不透明にする必要がある。
【００９２】
次に、シミュレーション範囲（開始／終了）の設定方法について説明する。図５のステップＳ４において、シミュレーションに必要なパラメータについて述べたが、ここでは、シミュレーション範囲（開始／終了）の設定方法について詳しく説明する。
【００９３】
３Ｄボリューム画像から、指定された冠動脈（ＬＣＡ又はＲＣＡ）が抽出されると、３Ｄボリューム画像上には、開始／終了位置オーバーレイが表示される。この開始／終了位置オーバーレイは、図８（ａ）で示すように冠動脈の芯線（点線）と、この芯線上に位置するカーソルＺ（×印）で表わされる。
【００９４】
シミュレーション範囲を設定する場合、ユーザは３Ｄ画像上に表示されたカーソルＺ（図８（ａ））をマウス８２１でドラッグし、シミュレーションを開始する位置に移動する。そして図６（ａ）の開始ボタンを選択すると、カーソルＺが表示されている位置が、シミュレーション開始位置として設定される。
【００９５】
同様に、カーソルＺをマウスでドラッグしてシミュレーションを終了する位置に移動し、図６（ａ）の終了ボタンを選択する。この結果、カーソルＺが表示されている位置が、シミュレーション終了位置として設定される。カーソルＺは、開始及び終了位置の設定が完了すると非表示となる。また図６（ａ）のクリアボタンを選択することで、設定した開始／終了位置を破棄することが可能となる。
【００９６】
次にカテーテル位置のオーバーレイ表示について説明する。
【００９７】
シミュレーション範囲（開始／終了）の設定が終了すると、図９で示すように、カテーテルの位置と方向を示すオーバーレイＹが３Ｄ投影画像及び３Ｄボリューム画像（ＳＶＲ）上に表示される。尚、図９（ａ）は３Ｄ投影画像を示し、図９（ｂ）は３Ｄボリューム画像であるＳＶＲ画像を示している。
【００９８】
表示されたオーバーレイ画像Ｙは、検査／治療中のカテーテルの先端部とみなされ、ユーザからの入力情報に基づいて、その都度、表示位置／方向を更新ながら表示される。オーバーレイ画像Ｙは、カテーテル位置がシミュレーション終了位置（病変部）に達した際は、マーカ（矢印）の表示に代えてセグメント（図８（ｃ））の画像Ｘが表示される。
【００９９】
尚、オーバーレイ画像Ｙの表示例としては、カテーテルの位置と方向を示す矢印形状のマーカが適しているが、カテーテルの位置と方向を表現できる形状であればどんな形でも良い。
【０１００】
次に３Ｄボリューム画像の表示方向について説明する。本発明では、３Ｄボリューム画像を表示する際に予め複数の表示角度パターンを用意し、任意の角度方向から見た３Ｄ画像を表示することができる。表示角度パターンは、被検体を複数の角度方向から見たときの３Ｄ画像を意味するものであり、Ｘ線ＣＴ装置１００で再構成処理することにより複数の角度方向から見た冠動脈の３Ｄ画像を得ることができる。
【０１０１】
上記表示角度は、Ｘ線循環器診断装置２００で冠動脈撮影を行う際の一般的な照射角度と同じであり、実際のカテーテル検査／治療の再現に必要な情報を提供することが可能となる。
【０１０２】
図６（ａ）の右の画面は、表示角度パターンを指定する際のＧＵＩを示すものであり、囲み数字１〜８は冠動脈（ＬＣＡ）を指定する際の被検体の撮影方向を示している。例えば数字１の部分にカーソルを当てた場合は、被検体に正面からＸ線を照射したときの３Ｄ画像を選択することができる。
【０１０３】
図１０は、Ｘ線循環器診断装置２００でのＸ線の照射方向を説明する概略説明図である。図１０（ａ）は、Ｘ線循環器診断装置２００を被検体の側面から見た図であり、図１０（ｂ）は被検体の頭部側から見た図である。
【０１０４】
図１０において、アーム５０には、Ｘ線発生部３０とＸ線検出部４０が取り付けられ、寝台５１を挟むようにＸ線発生部３０とＸ線検出部４０が対向しており、アーム５０は、図１０（ａ）で示すように被検体のCranial（頭部）方向とCaudal（脚部）方向に回転可能である。また図１０（ｂ）で示すように被検体の周囲を左右（Ｌ−Ｒ）方向に回転可能になっている。
【０１０５】
例えば、Ｘ線検出器４０がCranial方向とCaudal方向の中間位置にあり、かつＬ−Ｒの中間位置にあるときを基準に考えると、この基準ラインＡ上にある位置は、図６（ａ）の数字１の点に相当する。また図６（ａ）の数字２は、基準ラインＡに対して、右（Ｒ）に３０度回転した表示角度を示している。
【０１０６】
同様に数字３は右（Ｒ）に３０度とCaudal方向に３０度回転し、数字４はCaudal方向に３０度回転し、数字５はCranial方向に３５〜４０度回転した表示角度をそれぞれ示している。他の数字についても、Ｌ−Ｒ方向とCranial−Caudal方向に所定の角度回転したときの表示角度を示している。
【０１０７】
また、図６（ｂ）の右の画面は、冠動脈（ＲＣＡ）を指定する際の被検体の撮影方向を示している。図６（ｂ）の数字９は、基準ラインＡに対して、左（Ｌ）に５０〜６０度回転した表示角度を示しており、数字１０はCranial方向に３０〜４０度回転し、数字１１は右（Ｒ）方向に３０度回転した表示角度を示している。したがって、図６（ａ），（ｂ）の右画面において、表示角度（数字１〜１１）を選択することにより、ユーザが希望する角度の３Ｄ画像を表示することができる。
【０１０８】
また図６（ａ），（ｂ）おける回転ボタンを選択することで、それぞれの表示角度パターンをさらに＋９０°回転した方向で表示することも可能である。この場合は、回転ボタンを選択した状態で各数字のボタンを選択することで、選択された数字の角度に３Ｄボリューム画像を回転後、さらにスクリーン座標系の例えばＸ軸で＋９０°回転した角度で表示することができる。したがって検査／治療時の透視画像からは得ることのできない、冠動脈の奥行き方向に対する重なり状態を表示することができる。
【０１０９】
図９に示す３Ｄ画像の表示角度は、図６（ａ），（ｂ）に右画面で示すＧＵＩにて指定することができ、シミュレーション対象となる冠動脈（ＬＣＡ又はＲＣＡ）の違いによって、指定できる表示角度も異なる。尚、実際の表示画面としては、図９（ａ）又は（ｂ）の画像と、図６（ａ）又は（ｂ）のＧＵＩが同一画面に表示され、表示角度の指定が容易になるようにしている。
【０１１０】
こうして本発明の第１の実施形態では、図４に示す医用診断支援装置７０を画像観察端末４００に備えることで、ユーザは事前にＸ線ＣＴ装置１００で撮影した画像データを利用して、検査・治療前に３Ｄ画像の表示とともにカテーテルの挿入シミュレーションを行うことができる。
【０１１１】
尚、図４に示す構成をＸ線ＣＴ装置１００に備えることにより、シミュレーション機能を有する放射線診断装置を提供することができる。この場合、図４に示す医用診断支援装置７０は、図２の画像データ処理部２６内に組み込み、記憶装置８１、入力部８２、表示部８３は、図２のデータ記憶部２４、入力部２３、表示部２７で兼用すればよい。
【実施例２】
【０１１２】
本発明の第２の実施形態は、カテーテル検査／治療中のガイド機能を備えた放射線診断装置に関するものであり、前述のシミュレーション機能の一部を利用したものである。
【０１１３】
即ち、図４に示す医用診断支援装置７０をＸ線循環器診断装置２００に備えることにより、ガイド機能を有する放射線診断装置を提供するものである。この場合、図４に示す医用診断支援装置７０と記憶装置８１は、図３の画像データ生成・記憶部５２内に組み込み、入力部８２、表示部８３は、図３の入力部５３とモニタ５５で兼用すればよい。
【０１１４】
この実施形態では、Ｘ線循環器診断装置２００によって得られた実際の透視像を表示するともに、Ｘ線ＣＴ装置１００で事前に収集され、再構成された３次元画像データを読み込み、その画像データのＣＴ値に基づいて冠動脈の３次元画像を任意の表示角度で表示することができる。冠動脈の３次元画像は、カテーテル挿入時のガイド画像となる。
【０１１５】
第２の実施形態では、図４の主に冠動脈抽出部７１と画像表示方向設定部７８を使用する。冠動脈抽出部７１は、記憶装置に保存されているＸ線ＣＴ装置１００で収集／再構成された３次元画像データを読み込み、その画像データのＣＴ値に基づいて冠動脈（ＬＣＡ：左冠動脈，ＲＣＡ：右冠動脈）を抽出し、モニタ５５に冠動脈の３次元画像（例えばＳＶＲ：Shaded Volume Rendering）を表示する。
【０１１６】
また画像表示方向設定部７８は、冠動脈の３次元画像をユーザによって指定された表示角度で表示するように設定する。また冠動脈の３次元画像は、Ｘ線循環器診断装置２００によって得られた透視像と共に表示部８３に表示される。
【０１１７】
これにより、ユーザは冠動脈の３次元画像を見ながら、その表示角度を任意に変えることでカテーテル検査／治療を行うことができる。また実際の透視像も表示されるため、カテーテル検査／治療の支援をすることができる。
【０１１８】
図１１は、第２の実施形態によるＸ線循環器診断装置２００の動作を説明するフローチャートである。図１１のステップＳ２１では、先ず被検体の造影血管画像を収集するために、Ｘ線ＣＴ装置１００により造影剤投与を伴うスキャンが実行され、被検体の３次元画像データが再構成される。再構成された３次元画像データは記憶装置８１に保存される。
【０１１９】
次に、ステップＳ２２では、記憶装置８１に保存された３次元画像データに基づく３Ｄボリューム画像が表示される。３Ｄボリューム画像は、影付きボリュームレンダリング画像（ＳＶＲ：Shaded Volume Rendering）を表示するものとする。
【０１２０】
表示された３Ｄボリューム画像には、造影血管とともにシミュレーション上削除すべき領域が含まれる。そこで、ステップＳ２３では、画像データのＣＴ値に基づいて３Ｄボリューム画像上から造影血管領域（冠動脈（ＬＣＡ：左冠動脈，ＲＣＡ：右冠動脈））のみを抽出する。冠動脈抽出アルゴリズムについては非特許文献１に記載されている方法等を用いる。
【０１２１】
次に、ガイド機能を行うためにステップＳ２４では、必要なパラメータを設定する。ここでは、ガイド対象となる冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）の指定を行う。冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）の指定については、図６のＧＵＩ（左画面）の中のＬＣＡもしくはＲＣＡのいずれかの項目を選択する。
【０１２２】
最後に、ステップＳ２５では、ステップＳ２４においてガイド機能対象となる冠動脈が指定されたことに伴い、３Ｄボリューム画像上から指定された冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）のみを抽出し、カテーテル検査／治療中のガイド画像として表示する。
【０１２３】
上記ガイド機能では、３Ｄボリューム画像の表示方向を設定することができる。表示方向の設定についてはシミュレーション時の３Ｄボリューム画像の表示角度の設定と同様に、図６のＧＵＩ（右画面）を利用して行う（ここでの説明は割愛する）。
【０１２４】
こうして表示部８３には、図１２（ａ）で示すＸ線循環器診断装置２００によって得られた透視像と、図１２（ｂ）で示す冠動脈の３次元画像がともに表示される。
【０１２５】
さらに、シミュレーション時に病変部（狭窄箇所）として特定した箇所（図７（ｃ）のセグメントデータに相当）を、ガイド機能時の３Ｄボリューム画像上にオーバーレイ画像として表示しても良い。これにより、病変部の位置が予め特定されるため、カテーテルを挿入する経路が把握し易くなる。
【０１２６】
また、このオーバーレイ画像は常に表示されているのではなく、ユーザの入力情報に基づいて表示／非表示できるものとし、形状についても、病変部が把握でき、かつ、ガイド機能としてユーザに提供する情報量を著しく減少させないものであれば良い。
【実施例３】
【０１２７】
実施例１では、静止画像を用いたシミュレーションについて説明した。しかしながら、実際のカテーテル操作は、心臓などが動いているため、動きのある透視画像を見ながら行われる。したがって、シミュレーションにおいても、静止画の代わりに動画を用いるほうがよりリアルなイメージを提供することができる。
【０１２８】
また、カテーテル操作中には、血管を見やすくするために造影剤が注入される。したがって、造影剤の注入による血管画像の変化をシミュレートすることによっても、よりリアルなイメージを提供することができる。尚、シミュレーション時には、カテーテル操作時のＸ線透視画像を想定したＭＩＰ画像も表示される。したがって、ＭＩＰ画像においても造影剤の注入による血管画像の変化をシミュレートすることによって、よりリアルなイメージを提供することができる。
【０１２９】
そこで、本実施の形態３では、動画像を用いるとともに造影剤の注入をシミュレートすることによって、よりリアルなイメージを提供することができる医用診断支援装置について説明する。
【０１３０】
まず、本実施の形態３に係る医用診断支援装置の構成について説明する。図１３は、本実施の形態３に係る医用診断支援装置の構成を示すブロック図である。尚、ここでは説明の便宜上、図４に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。
【０１３１】
ただし、この医用診断支援装置９０は、複数の時相のＳＶＲ画像をシネ表示する。したがって、この医用診断支援装置９０の各機能部は、複数時相の画像データを対象として機能する。例えば、記憶装置８１は、複数時相の画像データを記憶し、冠動脈抽出部７１は、複数時相の各時相で冠動脈を抽出する。
【０１３２】
図１３に示すように、この医用診断支援装置９０は、図４に示した医用診断支援装置７０と比較して、さらに表示制御部９１とユーザインタフェース部９２とを有する。
表示制御部９１は、冠動脈抽出部７１が画像データから抽出した複数時相の冠動脈画像を表示部８３に繰り返しシネ表示（動画表示）する。ここで、複数時相の画像データとしては、１回の造影剤の注入による描出変化を表す分の画像データが用いられる。図１４は、１回の造影剤の注入による描出変化を心電図波形及び冠動脈流速変化と対応させて表した図である。表示制御部９１は、図１４に示す描出変化に対応する動画像を繰り返し表示する。
【０１３３】
具体的には、この表示制御部９１は、ＳＶＲ画像の描画条件の１つである不透明度（０．０〜１．０）を図１４に示す描出変化に対応させて時相毎に設定し、各時相において、現在のカテーテル位置から抹消血管までの冠動脈のみを抽出して表示する。術中、Ｒ１のタイミングで造影剤を注入した場合、冠動脈の流速により、Ｒ１−Ｒ２間で冠動脈が勢いよく描出され、約３心拍後には冠動脈は完全に描出されなくなる。この造影剤による描出変化を不透明度の設定に適用する。例えば、時相データ数が３０時相（Ｒ−Ｒ間の時相データ数が１０時相）と仮定した場合、造影剤注入時（１時相目）の不透明度を最小値（０．０）、７時相目付近を最大値（１．０）、最終時相を最小値（０．０）に設定する。
【０１３４】
このように、表示制御部９１が、不透明度を時相毎に設定し、各時相において、現在のカテーテル位置から抹消血管までの冠動脈のみを抽出してシネ表示することによって、心臓の動きやカテーテルからの造影剤の注入状況を反映した画像を表示することができる。
【０１３５】
尚、ここでは、最大値を１．０に設定するが、最大値の１．０は固定ではなく、任意に変更することができる。カテーテルの操作では、少しずつ造影剤を注入することが多く、不透明度が最大値までは達しないことも多い。最大値を可変とすることによって、より造影剤の注入状況を反映した画像を表示することができる。
【０１３６】
また、この表示制御部９１は、術中のＸ線透視画像を想定したＭＩＰ画像を表示する際に、各時相の画像データの輝度を変えてシネ表示する。具体的には、ユーザに以下の手順で輝度を設定させ、ユーザにより設定された輝度（最大値／最小値）を基に、表示制御部９１は全ての時相の輝度を設定する。
（１）１時相目の画像を表示し、輝度（最小値）を設定する。
（２）図１５に示すパラメータ設定ＧＵＩ上の最小輝度ボタンを選択する。
（３）７時相目付近の画像データを表示し、輝度（最大値）を設定する。
（４）図１５に示すパラメータ設定ＧＵＩ上の最大輝度ボタンを選択する。
【０１３７】
尚、この表示制御部９１は、オーバーレイ作成部７６が作成したオーバーレイ、セグメント作成部７７が作成したセグメントを表示部８３に表示する。また、この表示制御部９１は、表示方向設定部７８の指示に基づいて冠動脈の表示角度を切り替える。
ユーザインタフェース部９２は、ユーザの指示に基づいてシミュレーション用パラメータを設定する。例えば、このユーザインタフェース部９２は、ステントの長さや判別条件などを設定する。
【０１３８】
また、このユーザインタフェース部９２は、図１６に示すように、シミュレーションの開始／終了位置を全時相の画像に対して設定する。具体的には、ユーザは、１時相目の画像に対して実施の形態１で説明した方法で開始／終了位置を設定する。すると、このユーザインタフェース部９２は、１時相目の画像データ上で指定された開始／終了位置の情報から、冠動脈のどの血管に対して設定されたのかを判別し、さらに、開始位置から終了位置までの距離を算出することで、全ての時相の画像データに対して開始／終了位置を設定する。尚、開始／終了位置が冠動脈のどの血管に対して設定されたかの判別は、冠動脈を抽出した際に、左冠動脈前室間枝（ＬＡＤ）や左冠動脈回旋枝（ＬＣＸ）などの詳細を抽出しておくことによって行うことができる。
【０１３９】
次に、医用診断支援装置９０の動作を図１７のフローチャートを参照して説明する。図１７は、Ｘ線ＣＴ画像データから冠動脈を抽出し、抽出した冠動脈の画像を利用してカテーテル検査のシミュレーションを開始するまでの手順を示すものである。
【０１４０】
図１７のステップＳ３１では、まず、シネ表示を行うために、Ｘ線ＣＴ装置１００において造影剤投与を伴うスキャンが実行され、被検体の複数時相の３次元画像データが再構成される。再構成された複数時相の３次元画像データは記憶装置８１に保存される。
【０１４１】
ステップＳ３２では、記憶装置８１に保存された１時相目の３次元画像データを読み出し、１時相目の３次元画像（３Ｄ投影画像および３Ｄボリューム画像）が表示部８３に表示される。次のステップＳ３３では、画像データのＣＴ値に基づいて、各時相の３Ｄボリューム画像上から造影血管領域である冠動脈を抽出する。
【０１４２】
ステップＳ３４では、シミュレーションを行うために必要なパラメータ、即ち、対象とする冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）、開始／終了位置、判別条件、ステント長などを設定する。ここで、開始／終了位置については、ユーザは１時相目だけを指定し、他の時相については、医用診断支援装置９０が自動的に設定する。
【０１４３】
次にステップＳ３５では、ステップＳ３４でシミュレーション対象として指定された冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）を各時相で抽出する。ステップＳ３６では、ステップＳ３４で指定されたシミュレーション範囲において、抽出された冠動脈の芯線を各時相で抽出する。ステップＳ３７では、各時相の開始位置に基づいて、初期カテーテルの位置と方向を各時相で設定する。そして、シネ表示を開始するとともに、ユーザからの入力（カテーテル位置／方向更新要求）を待つ“待機状態”となる。
【０１４４】
上述してきたように、本実施の形態３では、複数時相の画像データを用いて冠動脈の３次元画像をシネ表示することとしたので、よりリアルなイメージのシミュレーション環境を提供することができる。また、造影剤による描出変化をＳＶＲ画像の不透明度およびＭＩＰ画像の輝度を用いて表すとともにカテーテルの位置から先の抹消血管までの冠動脈のみを描出することとしたので、さらにリアルなイメージのシミュレーション環境を提供することができる。尚、ＳＶＲ画像やＭＩＰ画像などの３Ｄ画像表示を透視投影表示することによって、より術中に近い感覚が得られるようにすることもできる。
【０１４５】
以上、述べたように本発明では、カテーテル検査を行う前に、検査（治療）に必要な情報を十分に得ることができ、シミュレーション画像又はガイド画像を見ることで検査／治療の支援を行うことができ、安全性の向上に寄与することができる。また検査／治療時間の短縮と被検体への負担低減を図ることができる。
【０１４６】
尚、以上の説明では冠動脈の画像を抽出する例を説明したが、他の血管部の画像を抽出してシミュレーション画像又はガイド画像を表示することもできる。また本発明の実施形態は以上の説明に限定されることなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の医用診断支援装置が適用された医用システムを示す構成図。
【図２】本発明の放射線診断装置であるＸ線ＣＴ装置の一例を示すブロック図。
【図３】本発明の放射線診断装置であるＸ線循環器診断装置の一例を示すブロック図。
【図４】本発明の医用診断支援装置の一実施形態を示すブロック図。
【図５】同実施形態の動作を説明するフローチャート。
【図６】同実施形態に係るパラメータ設定用のＧＵＩ画面を示す説明図。
【図７】同実施形態に係るカテーテルの位置と方向の更新判断を説明する説明図。
【図８】同実施形態に係るセグメントデータの作成と膨張を説明する説明図。
【図９】同実施形態に係る表示部でのシミュレーション画像を示す説明図。
【図１０】本発明の放射線診断装置であるＸ線循環器診断装置の動きを概略的に説明する説明図。
【図１１】本発明の放射線診断装置の他の実施形態の動作を説明するフローチャート。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る表示部でのガイド画像を示す説明図。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る医用診断支援装置の構成を示すブロック図。
【図１４】１回の造影剤の注入による描出変化を心電図波形及び冠動脈流速変化と対応させて表した図。
【図１５】第３の実施形態に係るパラメータ設定用のＧＵＩ画面を示す説明図。
【図１６】全時相の画像データに対する開始／終了位置の設定を示す図。
【図１７】第３の実施形態に係る医用診断支援装置の動作を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【０１４８】
１００ Ｘ線ＣＴ装置（放射線診断装置）
２００ Ｘ線循環器診断装置（放射線診断装置）
３００ 医用画像サーバ
４００ 画像観察端末
５００ ＰＣ
７０，９０ 医用診断支援装置
７１ 冠動脈抽出部
７２ 冠動脈芯線算出部
７３ カテーテル位置管理部
７４ カテーテル位置／方向算出部
７５ カテーテル移動判別部
７６ オーバーレイ作成部
７７ セグメント作成部
７８ 表示方向設定部
８１ 記憶装置
８２ 入力部
８３ 表示部
９１ 表示制御部
９２ ユーザインタフェース部
８２１ マウス
８２２ ホイール
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用診断において、特に被検体にカテーテルを挿入して各種疾患の検査・治療を行う際に、シミュレーション画像又はガイド画像を表示して検査者を支援し、安全性を向上した医用診断支援装置及び医用診断支援方法に関する。また、医用診断支援装置を適用したＸ線ＣＴ装置、Ｘ線循環器診断装置等の放射線診断装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線ＣＴ装置、Ｘ線循環器診断装置等を用いた医用システムでは、コンピュータによる画像診断が行われており、被検体を撮影した画像データを参照しながら診断を行ったり、検査者に対する検査・治療の支援を行っている。
【０００３】
例えば、虚血性心疾患の診断では、外科的な手術に比べて侵襲性が低いカテーテルを用いた検査又は治療が行われている。カテーテル検査／治療では、例えば被検体の冠動脈にカテーテルを挿入して造影剤を注入し、この被検体にＸ線を照射することで得られた冠動脈の２次元透視像を見ながら病変部（血管の狭窄箇所等）を検索するようにしている。
【０００４】
そして、検索された病変部には、ステントを留置して狭窄箇所を拡張する治療が行われている。ステントは血管内の狭窄箇所に挿入され、バルーン付きのカテーテルを使用してステントを拡張することで血管径を維持するものである。また、上記検査は、病変検索時や治療時のほかに、治療後に経過確認や病変進行を確認する際にも行われ、複数回実施されるのが一般的である。
【０００５】
しかしながら、カテーテル検査／治療は外科的な手術に比べて侵襲性が低いと言われているが、カテーテル操作やステント留置（拡張操作）が原因で合併症を発症することがあるため、検査回数を少しでも減らすことが望まれている。
【０００６】
また、検査／治療中は、造影剤を注入しながらＸ線を照射することによって２次元透視像を得て、それを見ながら診断が行われるが、照射角度によっては十分な情報が得られない場合があり、その都度、照射方向を変更して透視し直す必要がある。このため検査時間が長くなり、造影剤注入やＸ線被爆による患者（被検体）への負担も増加することになる。
【０００７】
尚、造影剤の投与による血管の撮影に関連して、Ｘ線ＣＴ装置において３Ｄボリューム画像上から造影血管領域である冠動脈のみを抽出する血管抽出アルゴリズムが、非特許文献１に記載されている。
【０００８】
【非特許文献１】O. Wink, W. J. Niessen, M. A. Viergever, "Fast Delineation and Visualization of Vessels in 3-D Angiographic Images", IEEE Trans. Med. Imaging, Vol.19, No.4, p.337-346, Apr., 2000.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従来、カテーテル検査／治療は、カテーテル操作やステント留置（拡張操作）が原因で合併症を発症することがあるため、検査回数を少しでも減らすことが望まれている。また検査／治療中は、造影剤を注入しながらＸ線を照射して２次元透視像を得ているが、角度によっては十分な情報が得られない場合があり、その都度、照射方向を変更して透視し直す必要があるため、検査時間が長くなり、患者（被検体）への負担が増加していた。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、検査／治療前のシミュレーション機能及び検査／治療中のガイド機能を備えることにより、カテーテル検査／治療の安全性を向上し、検査／治療時間の短縮と被検体への負担を低減した医用診断支援装置、及び放射線診断装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明の医用診断支援装置は、被検体を撮影して得た３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、前記抽出された血管部のレンダリング画像をユーザの指定した表示角度で前記表示部に表示する表示方向設定部と、前記抽出部によって抽出された血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレートして、前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを前記血管部のレンダリング画像に重畳するシミュレーション画像生成部と、を具備したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項１３記載の本発明の放射線診断装置は、Ｘ線診断装置によって被検体の透視画像データを生成する投影画像データ生成部と、前記被検体をＸ線ＣＴ装置、あるいは磁気共鳴診断装置によって撮影して得た３次元画像データを入手し、観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像の表示角度をユーザの指定に基づいて設定する表示方向設定部と、前記投影画像データ生成部によって生成した前記血管部の透視画像とともに、前記ユーザによって指定された表示角度の血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、を具備したことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項１５記載の本発明の医用診断支援方法は、被検体を撮影して得た３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出し、前記抽出した血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレーシュンして前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを作成し、前記抽出された血管部の３次元画像をユーザの指定した表示角度で表示部に表示し、前記血管部の３次元画像に前記マーカを重畳して表示することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カテーテル検査／治療を行う前に、検査／治療に必要な情報をユーザに提供して支援することができ、検査／治療の安全性を確保するともに検査／治療時間の短縮を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は本発明の医用診断支援装置が適用された医用システムを示すシステム構成図である。図１の医用システムは、放射線診断装置として、Ｘ線ＣＴ装置１００、Ｘ線循環器診断装置２００等のモダリティを有する。これらモダリティは、ネットワークＮＷに接続され、このネットワークＮＷには医用画像情報（画像データや付帯情報を含む）を保管する医用画像サーバ３００が接続されている。さらにネットワークＮＷには、画像観察端末(ビューア)４００、入出力端末５００等が接続されている。
【００１７】
Ｘ線ＣＴ装置１００、Ｘ線循環器診断装置２００は、被検体を撮影して画像データを生成するものである。画像データは、医用画像サーバ３００に保管される。また画像観察端末４００は医用画像サーバ３００に保管された画像データや患者情報を取り込んで処理し、各種の情報を表示するものである。また入出力端末５００は、ネットワークＮＷ上の各装置にログインして情報の入出力を行うＰＣである。
【００１８】
図１のシステムにおいて、医師は入出力端末５００を利用して例えば放射線検査のオーダを出し、技師はオーダに基づきＸ線ＣＴ装置１００やＸ線循環器診断装置２００を操作して検査を実施する。Ｘ線ＣＴ装置１００等のモダリティで撮影された医用画像データは、医用画像サーバ３００に格納される。
【００１９】
また医用画像データには、患者ＩＤ、患者名、年齢、性別、検査部位等の付帯情報が付されて医用画像サーバ３００に保存され、付帯情報を基に各種の検索が可能になっている。さらに画像観察端末４００は、例えば医用画像リスト、患者リストの作成処理や、ユーザ（医師、技師、オペレータ等）の要求によって画像データ等の各種情報を表示部に表示する。また、シミュレーション機能及びガイド機能を備え、ユーザが検査、治療を行う際の支援用の画像を表示部に表示する。
【００２０】
図２は、放射線診断装置であるＸ線ＣＴ装置１００の一実施形態を示す構成図である。図２において、Ｘ線ＣＴ装置１００は、架台（ガントリ）１１を有し、この架台１１内には回転リング１２が設けられ、図示しない回転機構によって回転する。回転リング１２内には、有効視野領域内に載置された被検体Ｐに対してＸ線を発生するＸ線管１３が取り付けられている。
【００２１】
また、Ｘ線管１３に対向して放射線検出器１４が配置されており、回転リング１２の中心部分は開口して、そこに寝台の天板１５に載置された被検体Ｐが挿入される。被検体Ｐを透過したＸ線は放射線検出器１４で検出されて電気信号に変換され、データ収集部（以下ＤＡＳと称す）１６で増幅され、デジタルデータに変換される。尚、Ｘ線管１３と放射線検出器１４を含む部分は撮影部を構成する。
【００２２】
放射線検出器１４は、複数の検出器モジュールから構成されている。検出器モジュールは、それぞれシンチレータアレイ、フォトダイオードアレイから成る複数の検出素子アレイを含み、複数の検出器モジュールは、Ｘ線管１３の焦点を中心とした円弧に沿って配列される。
【００２３】
ＤＡＳ１６からのデジタルデータ（投影データ）は、データ伝送装置１７を介してコンピュータシステム２０に伝送される。また、架台１１には、架台駆動部１８及びスリップリング１９が設けられている。
【００２４】
コンピュータシステム２０はコンソールに設けられ、データ伝送装置１７からの投影データは、前処理部２１に供給される。前処理部２１では投影データに対してデータ補正等の前処理を行いバスライン２０１上に出力する。
【００２５】
バスライン２０１には、システム制御部２２、入力部２３、データ記憶部２４、再構成処理部２５、画像データ処理部２６、表示部２７等が接続されている。
【００２６】
システム制御部２２はホストコントローラとして機能し、コンピュータシステム２０の各部の動作や、架台駆動部１８及び高電圧発生部２８を制御する。データ記憶部２４は断層画像等のデータを記憶するものであり、再構成処理部２５は投影データから３Ｄ画像データを再構成する。画像データ処理部２６はデータ記憶部２４に保存されたデータ、または再構成したあとの画像データを処理する。表示部２７は画像データ処理によって得られた画像等を表示する。
【００２７】
入力部２３はキーボード、マウス等を有し、ユーザによって操作され、データ処理する上で各種の設定を行う。また、患者の状態や検査方法等の各種情報を入力する。
【００２８】
高電圧発生部２８は、スリップリング１９を介してＸ線管１３に電力を供給し、Ｘ線の曝射に必要な電力（管電圧、管電流）を与える。Ｘ線管１３は、被検体Ｐの体軸方向に平行なスライス方向と、それに直交するチャンネル方向の２方向に広がるビームＸ線を発生する。
【００２９】
またバスライン２０１には、ネットワークインターフェース２９が設けられ、Ｘ線ＣＴ装置１００はネットワークＮＷ（図１）に接続可能になっており、Ｘ線ＣＴ装置１００によって撮影した画像データや再構成処理した画像データは、医用画像サーバ３００に格納される。
【００３０】
Ｘ線ＣＴ装置１００では、スキャン範囲を設定してボリュームスキャン（３Ｄスキャン）を行い、再構成処理部２５で再構成することでその範囲内の３Ｄ（３次元）画像を得ることができる。
【００３１】
またＸ線ＣＴ装置１００では、血管等の器官の観察を目的として被検体に造影剤を投与して撮影することがある。造影剤の投与による血管の撮影では、造影血管のＸ線ＣＴ画像データが再構成され、さらにＸ線ＣＴ画像データから３Ｄ画像データが作成される。
【００３２】
３Ｄ画像データの作成方法としては、例えば、任意の方向に投影処理を行い投影経路中の最大値を表示する最大値投影法（ＭＩＰ：Maximum Intensity Projection）、又は最小値を投影する最小値投影法(Minimum Intensity Projection)、加算平均投影法(X-ray Projection)がある。
【００３３】
造影血管の観察には、ＭＩＰにより作成された３Ｄ画像（ＭＩＰ画像）が頻繁に用いられる。また、画素値（ＣＴ値）や不透明度（オパシティ）を用いて立体感のある画像を再構成して可視化するＶＲ法（Volume Rendering）やＳＶＲ法（Shaded Volume Rendering）も用いられている。ＳＶＲ法は、動態観察に適しており、例えば心臓の壁運動の動画を影付きで表示することができる。
【００３４】
図３は、本発明の放射線診断装置であるＸ線循環器診断装置２００の一実施形態を示す構成図である。図３において、Ｘ線循環器診断装置２００は、被検体Ｐに対してＸ線を発生するためのＸ線発生部３０と、被検体Ｐを透過したＸ線を２次元的に検出するとともに検出結果に基づいてＸ線投影データを生成するＸ線検出部４０を備えている。
【００３５】
Ｘ線発生部３０は、Ｘ線管３１とＸ線絞り器３２を有するＸ線照射部と、高電圧制御部３３と高電圧発生器３４と有する高電圧発生部を備えている。Ｘ線管３１は、Ｘ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）より放出された電子を高電圧により加速してタングステン陽極に衝突させＸ線を発生する。
【００３６】
Ｘ線検出部４０は、平面検出器４１と、平面検出器４１から読み出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器４２と、電荷・電圧変換器４２の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４３と、平面検出器２１からライン単位でパラレルに読み出されデジタル変換されたＸ線投影データを時系列信号に変換するパラレル・シリアル変換器４４を備えている。
【００３７】
Ｘ線発生部３０と、Ｘ線検出部４０はアーム（Ｃアーム）５０に保持されており、アーム５０は、例えば被検体Ｐの体軸方向に移動可能であり、また被検体Ｐの周囲を回転可能である。尚、Ｘ線発生部３０とＸ線検出部４０を含む部分は撮影部を構成する。
【００３８】
またＸ線循環器診断装置２００は、移動機構部６０を備えている。移動機構部６０は、絞り移動制御部６１と機構制御部６２を有し、絞り移動制御部６１は、Ｘ線絞り器３２における絞り羽根等の移動制御を行ない、機構制御部６２は、被検体Ｐを載置する天板５１の移動機構６３や、撮影系移動機構６４の移動制御を行う。
【００３９】
さらにＸ線循環器診断装置２００は、画像データ生成・記憶部５２、入力部５３、システム制御部５４、及びモニタ５５を備えている。画像データ生成・記憶部５２は、パラレル・シリアル変換器４５からのＸ線投影データに基づいて透視画像データの生成と保存を行ない、この画像データ生成・記憶部５２において生成された透視画像データをモニタ５５に表示する。
【００４０】
入力部５３は医師等のユーザが各種コマンドの入力等を行なうもので、マウス、キーボード、トラックボール、ジョイスティック等の入力デバイスや、表示パネルあるいは各種スイッチ等を備えたインタラクティブなインターフェースを有する。また、システム制御部５４は、バスライン５６を介してＸ線循環器診断装置２００の各ユニットを統括的に制御する。
【００４１】
バスライン５６には、ネットワークインターフェース５７が接続され、Ｘ線循環器診断装置２００はネットワークＮＷ（図１）に接続可能になっており、Ｘ線循環器診断装置２００によって撮影した画像データは、医用画像サーバ３００に格納可能である。
【００４２】
次に本発明の主要部の構成と機能について説明する。図４は、シミュレーション機能を備えた医用診断支援装置７０を示すブロック図である。医用診断支援装置７０は、例えば画像観察端末４００内に設けられ、カテーテル検査／治療前のシミュレーションを行うものである。
【００４３】
図４において、７１は冠動脈抽出部であり、記憶装置８１に保存されている３次元（３Ｄ）画像データを読み込み、その画像データのＣＴ値に基づいて冠動脈（ＬＣＡ：左冠動脈、ＲＣＡ：右冠動脈）を抽出する。記憶装置８１は、Ｘ線ＣＴ装置１００で収集・再構成された３次元画像データを保存するものであり、図１の医用画像サーバ３００であっても良い。
【００４４】
冠動脈抽出部７１には冠動脈芯線算出部７２が接続され、冠動脈芯線算出部７２は、冠動脈抽出部７１で抽出された冠動脈の芯線を算出する。また冠動脈芯線算出部７２は、カテーテル位置管理部７３に接続され、このカテーテル位置管理部７３には、カテーテル位置／方向算出部７４、カテーテル移動判別部７５が接続されている。
【００４５】
カテーテル位置管理部７３は、入力部８２、冠動脈芯線算出部７２、カテーテル位置／方向算出部７４、カテーテル移動判別部７５から提供された情報をもとに、現在のカテーテルの位置とカテーテルの進むべき方向を決定する。入力部８２は、例えばマウスやキーボードを有し、ユーザ（医師、技師等）によって操作される。図では、マウス８２１を有する例を示している。
【００４６】
カテーテル位置管理部７３は、入力部８２からカテーテル位置／方向の更新要求があった場合、カテーテル移動判別部７５に判別情報を提供し、カテーテル移動判別部７５からカテーテル位置／方向の更新が可能か否かの情報を得る。
【００４７】
またカテーテル位置管理部７３は、カテーテル移動判別部７５によってカテーテルの位置／方向の更新が可能と判断された場合、もしくは、カテーテル位置／方向が１度も設定されていない初期状態の場合には、カテーテル位置／方向算出部７４に算出情報を提供し、カテーテル位置／方向算出部７４から現在のカテーテル位置／方向の情報を得る。
【００４８】
カテーテル位置／方向算出部７４は、カテーテル位置管理部７３から提供された情報に基づいて、カテーテルの位置と方向を算出する。また、カテーテル移動判別部７５は、カテーテル位置管理部７３から提供された情報に基づいて、カテーテル位置／方向が更新（移動）可能か否か、つまりカテーテルの進行可否を判別する。
【００４９】
さらにカテーテル位置管理部７３は、オーバーレイ作成部７６に接続され、オーバーレイ作成部７６は、冠動脈の３次元画像上に表示するオーバーレイ画像を作成する。３次元画像としては、例えばＩＰ（Intensity Projection）やＳＶＲ（Shaded Volume Rendering）による画像が用いられ、オーバーレイ画像としてはカテーテルの位置と方向を示す矢印（マーカ）画像が作成される。これら３次元画像とオーバーレイ画像のデータは表示部８３に供給されて表示される。
【００５０】
かくして、冠動脈芯線算出部７２、カテーテル位置管理部７３、カテーテル位置／方向算出部７４、カテーテル移動判別部７５、オーバーレイ作成部７６は、シミュレーション画像生成部を構成する。
【００５１】
また、医用診断支援装置７０には、セグメント作成部７７、画像表示方向設定部７８が設けられている。セグメント作成部７７は、入力部８２から提供された情報及びカテーテル位置管理部７３からの情報に基づいて、冠動脈の３次元画像上に表示するセグメントデータを作成する。画像表示方向設定部７８は、表示部８３を制御して冠動脈の３次元画像の表示角度を切り替える。
【００５２】
医用診断支援装置７０では、ユーザに対して事前にＸ線ＣＴ装置１００で撮影した画像データを利用して、任意の角度から見た冠動脈の３次元画像を表示することができる。また検査・治療前にカテーテルの挿入シミュレーションを行う。
【００５３】
次に医用診断支援装置７０の動作を図５のフローチャートを参照して説明する。図５は、Ｘ線ＣＴ画像データから冠動脈を抽出し、抽出した冠動脈の画像を利用してカテーテル検査のシミュレーションを行う手順を示すものである。
【００５４】
シミュレーション画像は、血管内の状況に合わせてカテーテルの進行具合を表示するものであり、カテーテルの先端部を回転させたりしながら病変部（例えば血管の狭窄箇所）まで進行させ、病変部に到達して時点でセグメント（ステント）を表示する。
【００５５】
図５のステップＳ１では、まず、被検体の造影血管画像を収集するために、Ｘ線ＣＴ装置１００において造影剤投与を伴うスキャンが実行され、被検体の３次元画像データが再構成される。再構成された３次元画像データは記憶装置８１に保存される。
【００５６】
ステップＳ２では、記憶装置８１に保存された３次元画像データを読み出し、３次元画像（３Ｄ投影画像および３Ｄボリューム画像）が表示部８３に表示される。３Ｄ投影画像としては、最大値投影法（Maximum Intensity Projection）、最小値投影法(Minimum Intensity Projection)または加算平均投影法(X-ray Projection)を切換えて表示することが可能である。これら投影法を総称してＩＰ（Intensity Projection）と呼ぶ。一方、３Ｄボリューム画像としては、影付きボリュームレンダリング(volume rendering)画像（ＳＶＲ：Shaded Volume Rendering）を表示するものとする。
【００５７】
表示された３Ｄ投影画像および３Ｄボリューム画像には、造影血管とともにシミュレーション上、削除すべき領域が含まれる。また３Ｄ投影画像は、３Ｄボリューム画像で表示されている領域を投影画像として表示するものとする。そのため、３Ｄボリューム画像に対して領域抽出などのセグメント処理が実行された場合、必然的に３Ｄ投影画像の表示も更新される。
【００５８】
次のステップＳ３では、画像データのＣＴ値に基づいて、３Ｄボリューム画像上から造影血管領域である冠動脈（ＬＣＡ：左冠動脈，ＲＣＡ：右冠動脈）のみを抽出する。血管抽出アルゴリズムは、例えば非特許文献１に記載された方法などを利用する。
【００５９】
ステップＳ４では、シミュレーションを行うために必要なパラメータを設定する。各パラメータを設定するＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インターフェース）の例を図６（ａ）に示す。ＧＵＩは、画面上に操作画面を表示し、各種のパラメータ設定を行うものであり、設定するパラメータとしては例えば図６（ａ）の左画面に示すように、以下の（ａ）〜（ｅ）に記載する項目がある。
【００６０】
（ａ）冠動脈の指定：シミュレーション対象となる冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）を指定する。
【００６１】
（ｂ）開始／終了位置：シミュレーションする範囲（開始位置および終了位置）を指定する。
【００６２】
（ｃ）判別条件（衝突角）：シミュレーション時にカテーテルが移動可能か否かの判別を行う際の条件であり、カテーテル先端と血管内壁との角度を指定する。
【００６３】
（ｄ）判別条件（カテ位置−内壁）：シミュレーション時にカテーテルが移動可能か否かの判別を行う際の条件であり、カテーテルと血管内壁間の距離を指定する。
【００６４】
（ｅ）ステント長：病変部（狭窄箇所）に留置するステントの長さを設定する。
【００６５】
次にステップＳ５では、ステップＳ４（項目ａ）でシミュレーション対象となる冠動脈が指定されたことに伴い、３Ｄボリューム画像上から指定された冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）のみを抽出する。
【００６６】
ステップＳ６では、ステップＳ４（項目ｂ）で指定されたシミュレーション範囲において、抽出された冠動脈の芯線を抽出する。抽出された芯線は、シミュレーション時のカテーテルの移動経路となる。尚、芯線抽出アルゴリズムは、例えば非特許文献１に記載された方法を利用する。
【００６７】
ステップＳ７では、ステップＳ６と同様にステップＳ４（項目ｂ）において指定されたシミュレーション範囲（ここでは、開始位置のみ）を用いて、初期カテーテルの位置と方向を設定する。
【００６８】
図７（ａ）は、血管内でのカテーテルの位置と方向を示す図であり、初期カテーテル位置とは、ステップＳ４（項目ｂ）で指定された開始位置ｏのことであり、芯線（点線）上に位置する。カテーテル方向とは、カテーテル位置ｏを基点として、芯線ベクトルｐからある一定の角度θ１で表されたベクトルｑのことであり、カテーテル先端部を意味する。
【００６９】
即ち、ここでは入力情報に基づき芯線（点線）上にカテーテル位置ｏを決定する。次にカテーテル位置から直線で数ｃｍ離れた芯線上の点Ｐを求め、芯線ベクトルｐを算出する。芯線上の点Ｐは、カテーテル位置ｏからシミュレーション終了位置の方向に検索する。
【００７０】
またカテーテル位置ｏを基点として、芯線ベクトルｐからθ１だけ傾いたベクトルｑを算出する。結果、算出されたベクトルｑをカテーテル先端部とする。角度θ１については、シミュレーションの環境設定などで任意に変更できるものとする。
【００７１】
カテーテル位置／方向が設定されると、次のステップＳ８では、ユーザからの新たな入力（カテーテル位置／方向更新要求）を待つ“待機状態”となる。
【００７２】
ステップＳ８において、更新要求があると、ステップＳ９では、入力部８２のマウスからの入力情報に基づいて更新可能か否かの判断を行う。この判断の条件は２つあり、ステップＳ４（項目ｃ、項目ｄ）で設定された値を用いて行われる。
【００７３】
先ず、項目ｃで設定された衝突角の判断を行う。衝突角は、図７（ｂ）に示すように、カテーテル先端のベクトルｑと冠動脈の内壁の接線ベクトルｒが成す角度θ２を表し、２つのベクトルの成す角度θ２が、設定された角度よりも鋭角であった場合にカテーテルの移動は不可能と判断される。鋭角であるとカテーテルの先端によって血管内壁を傷つける可能性があるため、カテーテルの移動は不可能とする。
【００７４】
即ち、ここではカテーテル先端部が血管内壁と接する位置から数ｍｍ離れた内壁上の点Ｓを求め、内壁ベクトルθ２を算出する。上記内壁上の点Ｓは、カテーテル先端部が内壁に接した位置からシミュレーション終了位置の方向に検索する。
【００７５】
算出された角度θ２が指定された角度より鋭角であった場合、カテーテル位置／方向更新不可と判断する。上記、カテーテル先端部が内壁と接する位置から内壁上の点Ｓまでの距離、角度θ２については、シミュレーションの環境設定などで任意に変更できるものとする。
【００７６】
次に、項目ｄで設定された「カテ位置−内壁」の判断を行う。図７（ｃ）で示すように、「カテ位置−内壁」は、冠動脈の芯線上に位置するカテーテル位置ｏから設定されたカテーテル先端部のベクトルが鈍角であっても、冠動脈の内壁に接するまでの距離が、設定された距離よりも長い場合は、カテーテルの移動が不可能と判断される。つまりカテーテルが進もうとする血管本流から支流方向へ行くことを阻止する。
【００７７】
即ち、ここではカテーテル位置ｏから血管内壁に接するまでの距離を算出する。その結果、算出された内壁までの距離が指定された長さより長かった場合、カテーテル位置／方向の更新不可と判断する。カテ位置−内壁として指定された値は、図７（ｃ）のような分岐点の判断に用いられるため、分岐境界線Ｔ（分岐していなかった場合の内壁）を考慮して設定することが望ましい。
【００７８】
上記２つの条件のいずれかに該当した場合、カテーテル位置の更新要求は破棄され、ステップＳ８に戻る。
【００７９】
ステップＳ９での判断処理は、入力部８２からの入力情報が“カテーテル位置更新要求”である場合にのみ行い、“カテーテル方向更新要求”である場合には無条件で更新されるものとする。
【００８０】
入力部８２は、例えばマウス８２１（図４参照）を有し、入力部８２からの入力情報は、カテーテル位置の前進／後退および、カテーテル先端方向の回転の３つを想定している。例えば、マウス８２１の左ボタンをクリックすることでカテーテルの位置を１ステップ前進させ、押し続けることで連続前進させる。またマウス８２１の右ボタンをクリックすることでカテーテルの位置を１ステップ後退させ、押し続けることで連続後退させる。
【００８１】
またホイール８２２は、カテーテル先端部の方向を指示することができ、ホイール８２２を上方向に回転させることで、芯線を軸としてカテーテル先端を左方向に回転させ、下方向に回転させることで芯線を軸としてカテーテル先端を右方向に回転させる。
【００８２】
尚、マウスに限らず、ユーザが移動量や回転角を指定することができるＧＵＩなどを用いることも可能である。
【００８３】
ステップＳ９において、“カテーテル位置／方向更新可能”が成立した場合、ステップＳ１０では、現在のカテーテル位置／方向情報および入力情報に基づいて、更新後のカテーテル位置／方向が設定される。
【００８４】
ステップＳ１０においてカテーテル位置／方向が更新されると、ステップＳ１１では、カテーテル位置がステップＳ４の項目ｂで設定された終了位置に達したか否かの判断が行われる。終了位置に達した場合には、これ以降、カテーテル位置／方向の更新要求は受け付けず、ステップＳ１２へ進む。終了位置に達していない場合には、ステップＳ８に戻り、新たな更新要求を待つ。
【００８５】
ステップＳ１２では、カテーテル位置が終了位置に達したことにより、病変部（血管の狭窄箇所）にステントを留置することを想定し、ステップＳ４の項目ｅで設定されたステント長を用いてセグメントデータＸを作成する。
【００８６】
セグメントデータＸの作成は、図８（ａ）で示すように行われる。即ち、作成するセグメントデータの長さはステップＳ４の項目ｅで設定されたステント長に相当する。また、作成位置は芯線上の２つの点を直線で結んだ位置となる。
【００８７】
図８（ａ）で示すように芯線上の２つの点は、シミュレーション終了位置から数ｃｍ手前の点Ｕと、その点から項目ｅで設定された長さだけ離れた芯線上の点Ｖである。この点ＵからＶまでの距離がユーザによって指定されたステント長である。点Ｕ及びＶを直線で結んだ位置にセグメントデータＸを作成する。結果、作成されたセグメントデータＸを膨張前のステントとみなし、ステント留置が行われたものとする。
【００８８】
次にステントを膨張して病変部（狭窄箇所）を治療することを想定し、ユーザの膨張要求に基づいて、作成したセグメントデータＸを図８（ｂ）で示すように膨張させる。セグメントデータＸは、セグメントデータを作成する際に用いた２つの点Ｕ−Ｖを直線で結び、その直線に対して垂直に交わる方向に膨張させる。
【００８９】
この結果、図８（ｃ）で示すようにセグメントデータＸが血管径とほぼ同等の太さで表示され、ステントの膨張によって病変部（狭窄箇所）が治療されたように表示される。
【００９０】
また、入力情報については、ＧＵＩにより膨張要求を入力することを想定しているが、ＧＵＩに限定せず、マウス２８１のボタンクリックなどで入力してもよい。
【００９１】
尚、シミュレーション終了位置から点Ｕまでの距離、及びセグメントデータＸのＣＴ値、膨張率については、シミュレーションの環境設定などで任意に変更できるものとする。特に、ＣＴ値については、画像の収集条件などに依存するために具体的な数値は記載しないが、本発明は抽出後の冠動脈に対して行われるため、冠動脈のＣＴ値以上に設定し、かつそのＣＴ値に対する透明度を不透明にする必要がある。
【００９２】
次に、シミュレーション範囲（開始／終了）の設定方法について説明する。図５のステップＳ４において、シミュレーションに必要なパラメータについて述べたが、ここでは、シミュレーション範囲（開始／終了）の設定方法について詳しく説明する。
【００９３】
３Ｄボリューム画像から、指定された冠動脈（ＬＣＡ又はＲＣＡ）が抽出されると、３Ｄボリューム画像上には、開始／終了位置オーバーレイが表示される。この開始／終了位置オーバーレイは、図８（ａ）で示すように冠動脈の芯線（点線）と、この芯線上に位置するカーソルＺ（×印）で表わされる。
【００９４】
シミュレーション範囲を設定する場合、ユーザは３Ｄ画像上に表示されたカーソルＺ（図８（ａ））をマウス８２１でドラッグし、シミュレーションを開始する位置に移動する。そして図６（ａ）の開始ボタンを選択すると、カーソルＺが表示されている位置が、シミュレーション開始位置として設定される。
【００９５】
同様に、カーソルＺをマウスでドラッグしてシミュレーションを終了する位置に移動し、図６（ａ）の終了ボタンを選択する。この結果、カーソルＺが表示されている位置が、シミュレーション終了位置として設定される。カーソルＺは、開始及び終了位置の設定が完了すると非表示となる。また図６（ａ）のクリアボタンを選択することで、設定した開始／終了位置を破棄することが可能となる。
【００９６】
次にカテーテル位置のオーバーレイ表示について説明する。
【００９７】
シミュレーション範囲（開始／終了）の設定が終了すると、図９で示すように、カテーテルの位置と方向を示すオーバーレイＹが３Ｄ投影画像及び３Ｄボリューム画像（ＳＶＲ）上に表示される。尚、図９（ａ）は３Ｄ投影画像を示し、図９（ｂ）は３Ｄボリューム画像であるＳＶＲ画像を示している。
【００９８】
表示されたオーバーレイ画像Ｙは、検査／治療中のカテーテルの先端部とみなされ、ユーザからの入力情報に基づいて、その都度、表示位置／方向を更新ながら表示される。オーバーレイ画像Ｙは、カテーテル位置がシミュレーション終了位置（病変部）に達した際は、マーカ（矢印）の表示に代えてセグメント（図８（ｃ））の画像Ｘが表示される。
【００９９】
尚、オーバーレイ画像Ｙの表示例としては、カテーテルの位置と方向を示す矢印形状のマーカが適しているが、カテーテルの位置と方向を表現できる形状であればどんな形でも良い。
【０１００】
次に３Ｄボリューム画像の表示方向について説明する。本発明では、３Ｄボリューム画像を表示する際に予め複数の表示角度パターンを用意し、任意の角度方向から見た３Ｄ画像を表示することができる。表示角度パターンは、被検体を複数の角度方向から見たときの３Ｄ画像を意味するものであり、Ｘ線ＣＴ装置１００で再構成処理することにより複数の角度方向から見た冠動脈の３Ｄ画像を得ることができる。
【０１０１】
上記表示角度は、Ｘ線循環器診断装置２００で冠動脈撮影を行う際の一般的な照射角度と同じであり、実際のカテーテル検査／治療の再現に必要な情報を提供することが可能となる。
【０１０２】
図６（ａ）の右の画面は、表示角度パターンを指定する際のＧＵＩを示すものであり、囲み数字１〜８は冠動脈（ＬＣＡ）を指定する際の被検体の撮影方向を示している。例えば数字１の部分にカーソルを当てた場合は、被検体に正面からＸ線を照射したときの３Ｄ画像を選択することができる。
【０１０３】
図１０は、Ｘ線循環器診断装置２００でのＸ線の照射方向を説明する概略説明図である。図１０（ａ）は、Ｘ線循環器診断装置２００を被検体の側面から見た図であり、図１０（ｂ）は被検体の頭部側から見た図である。
【０１０４】
図１０において、アーム５０には、Ｘ線発生部３０とＸ線検出部４０が取り付けられ、寝台５１を挟むようにＸ線発生部３０とＸ線検出部４０が対向しており、アーム５０は、図１０（ａ）で示すように被検体のCranial（頭部）方向とCaudal（脚部）方向に回転可能である。また図１０（ｂ）で示すように被検体の周囲を左右（Ｌ−Ｒ）方向に回転可能になっている。
【０１０５】
例えば、Ｘ線検出器４０がCranial方向とCaudal方向の中間位置にあり、かつＬ−Ｒの中間位置にあるときを基準に考えると、この基準ラインＡ上にある位置は、図６（ａ）の数字１の点に相当する。また図６（ａ）の数字２は、基準ラインＡに対して、右（Ｒ）に３０度回転した表示角度を示している。
【０１０６】
同様に数字３は右（Ｒ）に３０度とCaudal方向に３０度回転し、数字４はCaudal方向に３０度回転し、数字５はCranial方向に３５〜４０度回転した表示角度をそれぞれ示している。他の数字についても、Ｌ−Ｒ方向とCranial−Caudal方向に所定の角度回転したときの表示角度を示している。
【０１０７】
また、図６（ｂ）の右の画面は、冠動脈（ＲＣＡ）を指定する際の被検体の撮影方向を示している。図６（ｂ）の数字９は、基準ラインＡに対して、左（Ｌ）に５０〜６０度回転した表示角度を示しており、数字１０はCranial方向に３０〜４０度回転し、数字１１は右（Ｒ）方向に３０度回転した表示角度を示している。したがって、図６（ａ），（ｂ）の右画面において、表示角度（数字１〜１１）を選択することにより、ユーザが希望する角度の３Ｄ画像を表示することができる。
【０１０８】
また図６（ａ），（ｂ）おける回転ボタンを選択することで、それぞれの表示角度パターンをさらに＋９０°回転した方向で表示することも可能である。この場合は、回転ボタンを選択した状態で各数字のボタンを選択することで、選択された数字の角度に３Ｄボリューム画像を回転後、さらにスクリーン座標系の例えばＸ軸で＋９０°回転した角度で表示することができる。したがって検査／治療時の透視画像からは得ることのできない、冠動脈の奥行き方向に対する重なり状態を表示することができる。
【０１０９】
図９に示す３Ｄ画像の表示角度は、図６（ａ），（ｂ）に右画面で示すＧＵＩにて指定することができ、シミュレーション対象となる冠動脈（ＬＣＡ又はＲＣＡ）の違いによって、指定できる表示角度も異なる。尚、実際の表示画面としては、図９（ａ）又は（ｂ）の画像と、図６（ａ）又は（ｂ）のＧＵＩが同一画面に表示され、表示角度の指定が容易になるようにしている。
【０１１０】
こうして本発明の第１の実施形態では、図４に示す医用診断支援装置７０を画像観察端末４００に備えることで、ユーザは事前にＸ線ＣＴ装置１００で撮影した画像データを利用して、検査・治療前に３Ｄ画像の表示とともにカテーテルの挿入シミュレーションを行うことができる。
【０１１１】
尚、図４に示す構成をＸ線ＣＴ装置１００に備えることにより、シミュレーション機能を有する放射線診断装置を提供することができる。この場合、図４に示す医用診断支援装置７０は、図２の画像データ処理部２６内に組み込み、記憶装置８１、入力部８２、表示部８３は、図２のデータ記憶部２４、入力部２３、表示部２７で兼用すればよい。
【実施例２】
【０１１２】
本発明の第２の実施形態は、カテーテル検査／治療中のガイド機能を備えた放射線診断装置に関するものであり、前述のシミュレーション機能の一部を利用したものである。
【０１１３】
即ち、図４に示す医用診断支援装置７０をＸ線循環器診断装置２００に備えることにより、ガイド機能を有する放射線診断装置を提供するものである。この場合、図４に示す医用診断支援装置７０と記憶装置８１は、図３の画像データ生成・記憶部５２内に組み込み、入力部８２、表示部８３は、図３の入力部５３とモニタ５５で兼用すればよい。
【０１１４】
この実施形態では、Ｘ線循環器診断装置２００によって得られた実際の透視像を表示するともに、Ｘ線ＣＴ装置１００で事前に収集され、再構成された３次元画像データを読み込み、その画像データのＣＴ値に基づいて冠動脈の３次元画像を任意の表示角度で表示することができる。冠動脈の３次元画像は、カテーテル挿入時のガイド画像となる。
【０１１５】
第２の実施形態では、図４の主に冠動脈抽出部７１と画像表示方向設定部７８を使用する。冠動脈抽出部７１は、記憶装置に保存されているＸ線ＣＴ装置１００で収集／再構成された３次元画像データを読み込み、その画像データのＣＴ値に基づいて冠動脈（ＬＣＡ：左冠動脈，ＲＣＡ：右冠動脈）を抽出し、モニタ５５に冠動脈の３次元画像（例えばＳＶＲ：Shaded Volume Rendering）を表示する。
【０１１６】
また画像表示方向設定部７８は、冠動脈の３次元画像をユーザによって指定された表示角度で表示するように設定する。また冠動脈の３次元画像は、Ｘ線循環器診断装置２００によって得られた透視像と共に表示部８３に表示される。
【０１１７】
これにより、ユーザは冠動脈の３次元画像を見ながら、その表示角度を任意に変えることでカテーテル検査／治療を行うことができる。また実際の透視像も表示されるため、カテーテル検査／治療の支援をすることができる。
【０１１８】
図１１は、第２の実施形態によるＸ線循環器診断装置２００の動作を説明するフローチャートである。図１１のステップＳ２１では、先ず被検体の造影血管画像を収集するために、Ｘ線ＣＴ装置１００により造影剤投与を伴うスキャンが実行され、被検体の３次元画像データが再構成される。再構成された３次元画像データは記憶装置８１に保存される。
【０１１９】
次に、ステップＳ２２では、記憶装置８１に保存された３次元画像データに基づく３Ｄボリューム画像が表示される。３Ｄボリューム画像は、影付きボリュームレンダリング画像（ＳＶＲ：Shaded Volume Rendering）を表示するものとする。
【０１２０】
表示された３Ｄボリューム画像には、造影血管とともにシミュレーション上削除すべき領域が含まれる。そこで、ステップＳ２３では、画像データのＣＴ値に基づいて３Ｄボリューム画像上から造影血管領域（冠動脈（ＬＣＡ：左冠動脈，ＲＣＡ：右冠動脈））のみを抽出する。冠動脈抽出アルゴリズムについては非特許文献１に記載されている方法等を用いる。
【０１２１】
次に、ガイド機能を行うためにステップＳ２４では、必要なパラメータを設定する。ここでは、ガイド対象となる冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）の指定を行う。冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）の指定については、図６のＧＵＩ（左画面）の中のＬＣＡもしくはＲＣＡのいずれかの項目を選択する。
【０１２２】
最後に、ステップＳ２５では、ステップＳ２４においてガイド機能対象となる冠動脈が指定されたことに伴い、３Ｄボリューム画像上から指定された冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）のみを抽出し、カテーテル検査／治療中のガイド画像として表示する。
【０１２３】
上記ガイド機能では、３Ｄボリューム画像の表示方向を設定することができる。表示方向の設定についてはシミュレーション時の３Ｄボリューム画像の表示角度の設定と同様に、図６のＧＵＩ（右画面）を利用して行う（ここでの説明は割愛する）。
【０１２４】
こうして表示部８３には、図１２（ａ）で示すＸ線循環器診断装置２００によって得られた透視像と、図１２（ｂ）で示す冠動脈の３次元画像がともに表示される。
【０１２５】
さらに、シミュレーション時に病変部（狭窄箇所）として特定した箇所（図７（ｃ）のセグメントデータに相当）を、ガイド機能時の３Ｄボリューム画像上にオーバーレイ画像として表示しても良い。これにより、病変部の位置が予め特定されるため、カテーテルを挿入する経路が把握し易くなる。
【０１２６】
また、このオーバーレイ画像は常に表示されているのではなく、ユーザの入力情報に基づいて表示／非表示できるものとし、形状についても、病変部が把握でき、かつ、ガイド機能としてユーザに提供する情報量を著しく減少させないものであれば良い。
【実施例３】
【０１２７】
実施例１では、静止画像を用いたシミュレーションについて説明した。しかしながら、実際のカテーテル操作は、心臓などが動いているため、動きのある透視画像を見ながら行われる。したがって、シミュレーションにおいても、静止画の代わりに動画を用いるほうがよりリアルなイメージを提供することができる。
【０１２８】
また、カテーテル操作中には、血管を見やすくするために造影剤が注入される。したがって、造影剤の注入による血管画像の変化をシミュレートすることによっても、よりリアルなイメージを提供することができる。尚、シミュレーション時には、カテーテル操作時のＸ線透視画像を想定したＭＩＰ画像も表示される。したがって、ＭＩＰ画像においても造影剤の注入による血管画像の変化をシミュレートすることによって、よりリアルなイメージを提供することができる。
【０１２９】
そこで、本実施の形態３では、動画像を用いるとともに造影剤の注入をシミュレートすることによって、よりリアルなイメージを提供することができる医用診断支援装置について説明する。
【０１３０】
まず、本実施の形態３に係る医用診断支援装置の構成について説明する。図１３は、本実施の形態３に係る医用診断支援装置の構成を示すブロック図である。尚、ここでは説明の便宜上、図４に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。
【０１３１】
ただし、この医用診断支援装置９０は、複数の時相のＳＶＲ画像をシネ表示する。したがって、この医用診断支援装置９０の各機能部は、複数時相の画像データを対象として機能する。例えば、記憶装置８１は、複数時相の画像データを記憶し、冠動脈抽出部７１は、複数時相の各時相で冠動脈を抽出する。
【０１３２】
図１３に示すように、この医用診断支援装置９０は、図４に示した医用診断支援装置７０と比較して、さらに表示制御部９１とユーザインタフェース部９２とを有する。
表示制御部９１は、冠動脈抽出部７１が画像データから抽出した複数時相の冠動脈画像を表示部８３に繰り返しシネ表示（動画表示）する。ここで、複数時相の画像データとしては、１回の造影剤の注入による描出変化を表す分の画像データが用いられる。図１４は、１回の造影剤の注入による描出変化を心電図波形及び冠動脈流速変化と対応させて表した図である。表示制御部９１は、図１４に示す描出変化に対応する動画像を繰り返し表示する。
【０１３３】
具体的には、この表示制御部９１は、ＳＶＲ画像の描画条件の１つである不透明度（０．０〜１．０）を図１４に示す描出変化に対応させて時相毎に設定し、各時相において、現在のカテーテル位置から抹消血管までの冠動脈のみを抽出して表示する。術中、Ｒ１のタイミングで造影剤を注入した場合、冠動脈の流速により、Ｒ１−Ｒ２間で冠動脈が勢いよく描出され、約３心拍後には冠動脈は完全に描出されなくなる。この造影剤による描出変化を不透明度の設定に適用する。例えば、時相データ数が３０時相（Ｒ−Ｒ間の時相データ数が１０時相）と仮定した場合、造影剤注入時（１時相目）の不透明度を最小値（０．０）、７時相目付近を最大値（１．０）、最終時相を最小値（０．０）に設定する。
【０１３４】
このように、表示制御部９１が、不透明度を時相毎に設定し、各時相において、現在のカテーテル位置から抹消血管までの冠動脈のみを抽出してシネ表示することによって、心臓の動きやカテーテルからの造影剤の注入状況を反映した画像を表示することができる。
【０１３５】
尚、ここでは、最大値を１．０に設定するが、最大値の１．０は固定ではなく、任意に変更することができる。カテーテルの操作では、少しずつ造影剤を注入することが多く、不透明度が最大値までは達しないことも多い。最大値を可変とすることによって、より造影剤の注入状況を反映した画像を表示することができる。
【０１３６】
また、この表示制御部９１は、術中のＸ線透視画像を想定したＭＩＰ画像を表示する際に、各時相の画像データの輝度を変えてシネ表示する。具体的には、ユーザに以下の手順で輝度を設定させ、ユーザにより設定された輝度（最大値／最小値）を基に、表示制御部９１は全ての時相の輝度を設定する。
（１）１時相目の画像を表示し、輝度（最小値）を設定する。
（２）図１５に示すパラメータ設定ＧＵＩ上の最小輝度ボタンを選択する。
（３）７時相目付近の画像データを表示し、輝度（最大値）を設定する。
（４）図１５に示すパラメータ設定ＧＵＩ上の最大輝度ボタンを選択する。
【０１３７】
尚、この表示制御部９１は、オーバーレイ作成部７６が作成したオーバーレイ、セグメント作成部７７が作成したセグメントを表示部８３に表示する。また、この表示制御部９１は、表示方向設定部７８の指示に基づいて冠動脈の表示角度を切り替える。
ユーザインタフェース部９２は、ユーザの指示に基づいてシミュレーション用パラメータを設定する。例えば、このユーザインタフェース部９２は、ステントの長さや判別条件などを設定する。
【０１３８】
また、このユーザインタフェース部９２は、図１６に示すように、シミュレーションの開始／終了位置を全時相の画像に対して設定する。具体的には、ユーザは、１時相目の画像に対して実施の形態１で説明した方法で開始／終了位置を設定する。すると、このユーザインタフェース部９２は、１時相目の画像データ上で指定された開始／終了位置の情報から、冠動脈のどの血管に対して設定されたのかを判別し、さらに、開始位置から終了位置までの距離を算出することで、全ての時相の画像データに対して開始／終了位置を設定する。尚、開始／終了位置が冠動脈のどの血管に対して設定されたかの判別は、冠動脈を抽出した際に、左冠動脈前室間枝（ＬＡＤ）や左冠動脈回旋枝（ＬＣＸ）などの詳細を抽出しておくことによって行うことができる。
【０１３９】
次に、医用診断支援装置９０の動作を図１７のフローチャートを参照して説明する。図１７は、Ｘ線ＣＴ画像データから冠動脈を抽出し、抽出した冠動脈の画像を利用してカテーテル検査のシミュレーションを開始するまでの手順を示すものである。
【０１４０】
図１７のステップＳ３１では、まず、シネ表示を行うために、Ｘ線ＣＴ装置１００において造影剤投与を伴うスキャンが実行され、被検体の複数時相の３次元画像データが再構成される。再構成された複数時相の３次元画像データは記憶装置８１に保存される。
【０１４１】
ステップＳ３２では、記憶装置８１に保存された１時相目の３次元画像データを読み出し、１時相目の３次元画像（３Ｄ投影画像および３Ｄボリューム画像）が表示部８３に表示される。次のステップＳ３３では、画像データのＣＴ値に基づいて、各時相の３Ｄボリューム画像上から造影血管領域である冠動脈を抽出する。
【０１４２】
ステップＳ３４では、シミュレーションを行うために必要なパラメータ、即ち、対象とする冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）、開始／終了位置、判別条件、ステント長などを設定する。ここで、開始／終了位置については、ユーザは１時相目だけを指定し、他の時相については、医用診断支援装置９０が自動的に設定する。
【０１４３】
次にステップＳ３５では、ステップＳ３４でシミュレーション対象として指定された冠動脈（ＬＣＡもしくはＲＣＡ）を各時相で抽出する。ステップＳ３６では、ステップＳ３４で指定されたシミュレーション範囲において、抽出された冠動脈の芯線を各時相で抽出する。ステップＳ３７では、各時相の開始位置に基づいて、初期カテーテルの位置と方向を各時相で設定する。そして、シネ表示を開始するとともに、ユーザからの入力（カテーテル位置／方向更新要求）を待つ“待機状態”となる。
【０１４４】
上述してきたように、本実施の形態３では、複数時相の画像データを用いて冠動脈の３次元画像をシネ表示することとしたので、よりリアルなイメージのシミュレーション環境を提供することができる。また、造影剤による描出変化をＳＶＲ画像の不透明度およびＭＩＰ画像の輝度を用いて表すとともにカテーテルの位置から先の抹消血管までの冠動脈のみを描出することとしたので、さらにリアルなイメージのシミュレーション環境を提供することができる。尚、ＳＶＲ画像やＭＩＰ画像などの３Ｄ画像表示を透視投影表示することによって、より術中に近い感覚が得られるようにすることもできる。
【０１４５】
以上、述べたように本発明では、カテーテル検査を行う前に、検査（治療）に必要な情報を十分に得ることができ、シミュレーション画像又はガイド画像を見ることで検査／治療の支援を行うことができ、安全性の向上に寄与することができる。また検査／治療時間の短縮と被検体への負担低減を図ることができる。
【０１４６】
尚、以上の説明では冠動脈の画像を抽出する例を説明したが、他の血管部の画像を抽出してシミュレーション画像又はガイド画像を表示することもできる。また本発明の実施形態は以上の説明に限定されることなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の医用診断支援装置が適用された医用システムを示す構成図。
【図２】本発明の放射線診断装置であるＸ線ＣＴ装置の一例を示すブロック図。
【図３】本発明の放射線診断装置であるＸ線循環器診断装置の一例を示すブロック図。
【図４】本発明の医用診断支援装置の一実施形態を示すブロック図。
【図５】同実施形態の動作を説明するフローチャート。
【図６】同実施形態に係るパラメータ設定用のＧＵＩ画面を示す説明図。
【図７】同実施形態に係るカテーテルの位置と方向の更新判断を説明する説明図。
【図８】同実施形態に係るセグメントデータの作成と膨張を説明する説明図。
【図９】同実施形態に係る表示部でのシミュレーション画像を示す説明図。
【図１０】本発明の放射線診断装置であるＸ線循環器診断装置の動きを概略的に説明する説明図。
【図１１】本発明の放射線診断装置の他の実施形態の動作を説明するフローチャート。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る表示部でのガイド画像を示す説明図。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る医用診断支援装置の構成を示すブロック図。
【図１４】１回の造影剤の注入による描出変化を心電図波形及び冠動脈流速変化と対応させて表した図。
【図１５】第３の実施形態に係るパラメータ設定用のＧＵＩ画面を示す説明図。
【図１６】全時相の画像データに対する開始／終了位置の設定を示す図。
【図１７】第３の実施形態に係る医用診断支援装置の動作を説明するフローチャート。
【符号の説明】
【０１４８】
１００ Ｘ線ＣＴ装置（放射線診断装置）
２００ Ｘ線循環器診断装置（放射線診断装置）
３００ 医用画像サーバ
４００ 画像観察端末
５００ ＰＣ
７０，９０ 医用診断支援装置
７１ 冠動脈抽出部
７２ 冠動脈芯線算出部
７３ カテーテル位置管理部
７４ カテーテル位置／方向算出部
７５ カテーテル移動判別部
７６ オーバーレイ作成部
７７ セグメント作成部
７８ 表示方向設定部
８１ 記憶装置
８２ 入力部
８３ 表示部
９１ 表示制御部
９２ ユーザインタフェース部
８２１ マウス
８２２ ホイール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体を撮影して得た３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、
前記抽出された血管部のレンダリング画像をユーザの指定した表示角度で前記表示部に表示する表示方向設定部と、
前記抽出部によって抽出された血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレートして、前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを前記血管部のレンダリング画像に重畳するシミュレーション画像生成部と、
を具備した医用診断支援装置。
【請求項２】
前記表示角度は、Ｘ線診断装置で被検体を撮影するときの撮影角度に対応させた請求項１記載の医用診断支援装置。
【請求項３】
前記表示部に表示される前記血管部のレンダリング画像は、Ｘ線投影画像又は３Ｄボリューム画像である請求項１記載の医用診断支援装置。
【請求項４】
前記表示部に表示される前記血管部のレンダリング画像は、Ｘ線投影画像又は３Ｄボリューム画像である請求項２記載の医用診断支援装置。
【請求項５】
前記被検体を撮影して得た３次元画像データは、Ｘ線ＣＴ装置、あるいは磁気共鳴診断装置において収集された画像データを再構成したデータで成り、前記被検体を異なる複数の角度方向から見たときのレンダリング画像を含み、
前記表示方向設定部は、前記ユーザによって指定された表示角度の前記血管部のレンダリング画像を選択して前記表示部に供給する請求項１記載の医用診断支援装置。
【請求項６】
前記異なる複数の角度方向は、Ｘ線診断装置で被検体を複数の撮影方向から撮影するときの撮影角度に対応させた請求項５記載の医用診断支援装置。
【請求項７】
前記シミュレーション画像生成部は、
前記抽出部によって抽出された血管の芯線を算出する芯線算出部と、
前記抽出された血管部内でのカテーテルの位置と方向を算出するカテーテル位置／方向算出部と、
前記血管部の状況に応じて前記カテーテルの進行可否を判別するカテーテル移動判別部と、
前記芯線算出部によって得られた芯線情報及びユーザからの入力情報に基づいて、前記カテーテル位置／方向算出部及び前記カテーテル移動判別部と協同して前記カテーテルの位置を決定するカテーテル位置管理部と、
前記カテーテル位置管理部によって得られた情報に基づいて、前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカ情報を生成するオーバーレイ作成部と、
を具備した請求項１記載の医用診断支援装置。
【請求項８】
前記シミュレーション画像生成部は、前記シミュレーションを行うために必要なパラメータを設定するＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インターフェース）によって、少なくとも前記カテーテルの先端と前記血管内壁間の距離、及び前記血管内壁に対する前記カテーテルの先端の衝突角をユーザにより設定可能にし、前記設定したパラメータをもとに前記カテーテルの進行可否を判別する請求項７記載の医用診断支援装置。
【請求項９】
前記カテーテル位置管理部によって得られた情報、及びユーザからの入力情報に基づいて前記カテーテルが前記血管部の病変部に到達した際に、ステントを表すセグメントデータを作成するセグメント作成部を備え、前記マーカに代えて前記セグメントデータに基づく画像を前記血管部のレンダリング画像に重畳して表示する請求項７記載の医用診断支援装置。
【請求項１０】
前記セグメント作成部は、ユーザからの入力情報に基づいて前記ステントの長さを設定可能にした請求項９記載の医用診断支援装置。
【請求項１１】
前記抽出部は、複数時相の３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データをそれぞれ抽出し、
前記表示部は、複数時相のレンダリング画像を動画表示し、
前記シミュレーション画像生成部は、複数時相のレンダリング画像のそれぞれに前記マーカを重畳する請求項１記載の医用診断支援装置。
【請求項１２】
前記抽出部により抽出された画像データおよび前記シミュレーション画像生成部によりシミュレートされたカテーテルの進行に基づいて、カテーテルから注入される造影剤の動きをシミュレートするレンダリング画像を生成する造影剤シミュレーション画像生成部を備え、
前記表示部は、前記造影剤シミュレーション画像生成部により生成されたレンダリング画像を動画表示する請求項１１記載の医用診断支援装置。
【請求項１３】
Ｘ線診断装置によって被検体の透視画像データを生成する投影画像データ生成部と、
前記被検体をＸ線ＣＴ装置、あるいは磁気共鳴診断装置によって撮影して得た３次元画像データを入手し、観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像の表示角度をユーザの指定に基づいて設定する表示方向設定部と、
前記投影画像データ生成部によって生成した前記血管部の透視画像とともに、前記ユーザによって指定された表示角度の血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、
を具備したことを特徴とする放射線診断装置。
【請求項１４】
前記被検体の血管部にカテーテルを挿入して検査又は治療を行う際に、前記血管部のレンダリング画像をガイド画像として表示する請求項１３記載の放射線診断装置。
【請求項１５】
被検体を撮影して得た３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出し、
前記抽出した血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレーシュンして前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを作成し、
前記抽出された血管部の３次元画像をユーザの指定した表示角度で表示部に表示し、前記血管部の３次元画像に前記マーカを重畳して表示する、
ことを含んだ医用診断支援方法。
【請求項１】
被検体を撮影して得た３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、
前記抽出された血管部のレンダリング画像をユーザの指定した表示角度で前記表示部に表示する表示方向設定部と、
前記抽出部によって抽出された血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレートして、前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを前記血管部のレンダリング画像に重畳するシミュレーション画像生成部と、
を具備した医用診断支援装置。
【請求項２】
前記表示角度は、Ｘ線診断装置で被検体を撮影するときの撮影角度に対応させた請求項１記載の医用診断支援装置。
【請求項３】
前記表示部に表示される前記血管部のレンダリング画像は、Ｘ線投影画像又は３Ｄボリューム画像である請求項１記載の医用診断支援装置。
【請求項４】
前記表示部に表示される前記血管部のレンダリング画像は、Ｘ線投影画像又は３Ｄボリューム画像である請求項２記載の医用診断支援装置。
【請求項５】
前記被検体を撮影して得た３次元画像データは、Ｘ線ＣＴ装置、あるいは磁気共鳴診断装置において収集された画像データを再構成したデータで成り、前記被検体を異なる複数の角度方向から見たときのレンダリング画像を含み、
前記表示方向設定部は、前記ユーザによって指定された表示角度の前記血管部のレンダリング画像を選択して前記表示部に供給する請求項１記載の医用診断支援装置。
【請求項６】
前記異なる複数の角度方向は、Ｘ線診断装置で被検体を複数の撮影方向から撮影するときの撮影角度に対応させた請求項５記載の医用診断支援装置。
【請求項７】
前記シミュレーション画像生成部は、
前記抽出部によって抽出された血管の芯線を算出する芯線算出部と、
前記抽出された血管部内でのカテーテルの位置と方向を算出するカテーテル位置／方向算出部と、
前記血管部の状況に応じて前記カテーテルの進行可否を判別するカテーテル移動判別部と、
前記芯線算出部によって得られた芯線情報及びユーザからの入力情報に基づいて、前記カテーテル位置／方向算出部及び前記カテーテル移動判別部と協同して前記カテーテルの位置を決定するカテーテル位置管理部と、
前記カテーテル位置管理部によって得られた情報に基づいて、前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカ情報を生成するオーバーレイ作成部と、
を具備した請求項１記載の医用診断支援装置。
【請求項８】
前記シミュレーション画像生成部は、前記シミュレーションを行うために必要なパラメータを設定するＧＵＩ（グラフィカル・ユーザ・インターフェース）によって、少なくとも前記カテーテルの先端と前記血管内壁間の距離、及び前記血管内壁に対する前記カテーテルの先端の衝突角をユーザにより設定可能にし、前記設定したパラメータをもとに前記カテーテルの進行可否を判別する請求項７記載の医用診断支援装置。
【請求項９】
前記カテーテル位置管理部によって得られた情報、及びユーザからの入力情報に基づいて前記カテーテルが前記血管部の病変部に到達した際に、ステントを表すセグメントデータを作成するセグメント作成部を備え、前記マーカに代えて前記セグメントデータに基づく画像を前記血管部のレンダリング画像に重畳して表示する請求項７記載の医用診断支援装置。
【請求項１０】
前記セグメント作成部は、ユーザからの入力情報に基づいて前記ステントの長さを設定可能にした請求項９記載の医用診断支援装置。
【請求項１１】
前記抽出部は、複数時相の３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データをそれぞれ抽出し、
前記表示部は、複数時相のレンダリング画像を動画表示し、
前記シミュレーション画像生成部は、複数時相のレンダリング画像のそれぞれに前記マーカを重畳する請求項１記載の医用診断支援装置。
【請求項１２】
前記抽出部により抽出された画像データおよび前記シミュレーション画像生成部によりシミュレートされたカテーテルの進行に基づいて、カテーテルから注入される造影剤の動きをシミュレートするレンダリング画像を生成する造影剤シミュレーション画像生成部を備え、
前記表示部は、前記造影剤シミュレーション画像生成部により生成されたレンダリング画像を動画表示する請求項１１記載の医用診断支援装置。
【請求項１３】
Ｘ線診断装置によって被検体の透視画像データを生成する投影画像データ生成部と、
前記被検体をＸ線ＣＴ装置、あるいは磁気共鳴診断装置によって撮影して得た３次元画像データを入手し、観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像の表示角度をユーザの指定に基づいて設定する表示方向設定部と、
前記投影画像データ生成部によって生成した前記血管部の透視画像とともに、前記ユーザによって指定された表示角度の血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、
を具備したことを特徴とする放射線診断装置。
【請求項１４】
前記被検体の血管部にカテーテルを挿入して検査又は治療を行う際に、前記血管部のレンダリング画像をガイド画像として表示する請求項１３記載の放射線診断装置。
【請求項１５】
被検体を撮影して得た３次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出し、
前記抽出した血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレーシュンして前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを作成し、
前記抽出された血管部の３次元画像をユーザの指定した表示角度で表示部に表示し、前記血管部の３次元画像に前記マーカを重畳して表示する、
ことを含んだ医用診断支援方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
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【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２００９−２２７３３（Ｐ２００９−２２７３３Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０２７８２（Ｐ２００８−１０２７８２）
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【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２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【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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