画像処理表示装置及び画像処理表示プログラム
【課題】ハイブリッド治療において、カテーテル治療に支障が発生するのを防止することが可能な画像処理表示装置及び画像処理表示プログラムを提供する。
【解決手段】実施形態の画像処理表示装置は、記憶手段、治療器具画像抽出手段、画像処理手段及び表示制御手段を有する。記憶手段は、予め取得された３次元の血管走行情報を記憶する。治療器具画像抽出手段は、Ｘ線透視画像に基づいて、Ｘ線を吸収する性質を有する治療器具を表す治療器具画像を抽出する。位置情報を求める手段は、血管走行情報を用いて、カテーテル先端部の位置情報を求める。画像処理手段は、Ｘ線透視画像上の治療器具が存在する領域に、カテーテルの先端部の位置を表す画像を重畳して表示させる。
【解決手段】実施形態の画像処理表示装置は、記憶手段、治療器具画像抽出手段、画像処理手段及び表示制御手段を有する。記憶手段は、予め取得された３次元の血管走行情報を記憶する。治療器具画像抽出手段は、Ｘ線透視画像に基づいて、Ｘ線を吸収する性質を有する治療器具を表す治療器具画像を抽出する。位置情報を求める手段は、血管走行情報を用いて、カテーテル先端部の位置情報を求める。画像処理手段は、Ｘ線透視画像上の治療器具が存在する領域に、カテーテルの先端部の位置を表す画像を重畳して表示させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理表示装置及び画像処理表示プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド治療法と呼ばれる新しいシステムが開発されつつある。例えば、この治療法では、カテーテル治療が難しい冠動脈に短時間でバイパス手術を行い、引き続き残りの冠動脈病変にカテーテル治療を行うように、両手法を組み合わせて治療する。それにより、両者の利点が生かされ、より安全に完全血行再建が可能となる。
【０００３】
バイパス手術においては、ステントグラフトや塞栓用コイルなどの治療器具が動脈に挿入される。なお、治療器具の中には、Ｘ線を吸収する性質を有するものがある。カテーテル治療では、Ｘ線透視画像が用いられる。
【０００４】
位置検出装置により検出された術具先端位置と、その位置に相当するボリュームデータのピクセル位置とから、データベースに登録された情報を読み取り、術者に必要な情報を提供する技術がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１９４５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、カテーテル治療を行うときに、例えば、Ｘ線透視画像にバイパス手術により挿入された治療器具が写り込み、治療器具の背後に位置するカテーテルの先端位置が表示されず、カテーテル治療に支障が発生するという問題点があった。
【０００７】
この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、Ｘ線透視画像において治療器具の背後にカテーテルの先端部が位置したとしても、カテーテル治療に支障が発生するのを防止することが可能な画像処理表示装置及び画像処理表示プログラム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】
【０００８】
上記課題を解決するために、実施形態の画像処理表示装置は、治療中に血管を含む領域をＸ線透視することにより取得されるＸ線透視画像を表示するものであって、記憶手段、治療器具画像抽出手段、画像処理手段及び表示制御手段を有する。記憶手段は、予め取得された３次元の血管走行情報を記憶する。治療器具画像抽出手段は、Ｘ線透視画像に基づいて、Ｘ線を吸収する性質を有する治療器具を表す治療器具画像を抽出する。位置情報を求める手段は、血管走行情報を用いて、カテーテル先端部の位置情報を求める。画像処理手段は、Ｘ線透視画像上の治療器具が存在する領域に、カテーテルの先端部の位置を表す画像を重畳して表示させる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る画像処理表示装置の機能ブロック図。
【図２】Ｘ線透視画像上にカテーテルの先端部の２次元画像が重ねて表示された一例を示す図。
【図３】ハイブリッド治療における画像処理表示の一連の流れを示すフローチャート。
【図４】第２実施形態に係る画像処理部の機能ブロック図。
【図５】被検体、治療器具画像及びカテーテルの影の模式図。
【図６】Ｘ線撮影方向の角度θ＝０でＸ線撮影するときの被検体、Ｘ線源及びＸ線検出器等の模式図。
【図７】Ｘ線撮影方向の角度θ＝θ１でＸ線撮影するときの被検体、Ｘ線源及びＸ線検出器等の模式図。
【図８】Ｘ線撮影方向の角度θ１、新たに取得されたＸ線透視画像に基づいてカテーテルの先端部の位置を求める順序の一例を示す図。
【図９】第３実施形態に係る画像処理部の機能ブロック図。
【図１０】第４実施形態に係る血管芯線処理部の機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施形態］
この画像処理表示装置の第１の実施形態について各図を参照して説明する。ここでは、画像処理表示装置が、小切開冠動脈バイパス術とカテーテル治療が同時に行われるハイブリッド治療に適用される場合を説明する。
【００１１】
図１は画像処理表示装置の機能ブロック図、図２はＸ線透視画像上にカテーテルの先端部の２次元画像が重ねて表示された一例を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、画像処理表示装置は、血管走行情報作成部１３、記憶手段１４、血管芯線処理部１５、画像処理部２２、治療器具画像抽出部３３、画像合成部４４、表示制御部５１、及び、表示部５２を有している。
【００１３】
ハイブリッド治療の前段階あるいは初期段階において、血管を含む領域の３次元データ（図１にａで示す）、及び２次元画像である血管のＸ線画像（図１にｄで示す）が取得される。
【００１４】
血管を含む領域の３次元データ（ボリュームデータ）は、医用診断装置（例えば、Ｘ線ＣＴ装置）により取得される。３次元データは、インターネット上の記憶装置（医用診断装置の記憶装置を含む）から読み出し可能となっている。なお、３次元データが画像処理表示装置の記憶装置に記憶されてもよい。
【００１５】
血管のＸ線画像は、Ｘ線血管造影検査により取得される。この検査には、医用診断装置（例えば、Ｘ線撮影装置）が用いられ、Ｘ線を通しにくい造影剤を目的の血管に流し込んでから、Ｘ線撮影をすることで、造影剤の入った部分の血管の形をはっきりと写し出すものである。この検査により取得された血管のＸ線画像は、医用診断装置の記憶装置（バッファを含む）から読み出し可能となっている。なお、血管のＸ線画像は、インターネット上の記憶装置あるいは画像処理表示装置の記憶装置に記憶されてもよく、それらの記憶装置から読み出し可能としてもよい。
【００１６】
例えば、ｘ１軸、ｙ１軸、ｚ１軸が互いに直交する直交座標において、血管をＸ線撮影するときの撮影方向がｚ１軸方向であるとき、血管のＸ線画像ｄのピクセル（ｐｉｘｅｌ）の平面座標は（ｘ１、ｙ１）となる。記憶装置に血管のＸ線画像ｄを記憶させるとき、血管のＸ線画像ｄのピクセルの平面座標と、メモリアドレスの平面座標とを対応させておく。
【００１７】
（記憶手段）
血管走行情報作成部１３は、３次元データａに基づいて血管を表す３次元画像ｂを抽出する。抽出された血管の３次元画像ｂは、記憶手段１４に記憶される。
【００１８】
例えば、ｘ２軸方向をＸ線検出素子（図示省略）の配列方向、ｙ２軸方向を体軸方向（スライス方向）、ｚ２軸方向をｘ２軸及びｙ２軸に直交する方向とすると、空間座標は（ｘ２、ｙ２、ｚ２）となる。記憶手段１４に血管の３次元画像ｂを記憶させるとき、血管の３次元画像ｂのボクセル（ｖｏｘｅｌ）の空間座標とメモリアドレスの空間座標とを１対１に対応させておく。
【００１９】
（血管芯線処理部）
血管芯線処理部１５は、血管芯線を表す３次元の血管芯線画像（図１に示すｃ）を抽出する血管芯線抽出部１６を有している。なお、血管の３次元画像ｂや血管芯線画像ｃの抽出については、種々の方法が提案されているが、本実施形態では、公知のいずれの方法を採用してもよい。なお、血管の３次元画像ｂを血管走行情報という場合もある。また、血管芯線画像ｃを血管走行情報に含めて説明する場合がある。
【００２０】
ハイブリッド治療においては、医用診断装置（例えば、診断用Ｘ線システム）により血管を含む領域がＸ線により透視され、Ｘ線透視データが取得され、Ｘ線透視データに基づいてＸ線透視画像（図１にｆで示す）が作成される。なお、Ｘ線透視画像ｆが画像処理表示装置の記憶装置に記憶されてもよい。ここで、Ｘ線透視画像ｆを作成するときのＸ線撮影方向と、Ｘ線血管造影検査において血管のＸ線画像ｄを取得するときのＸ線撮影方向とは同じに設定されている。
【００２１】
〔画像処理部〕
画像処理部２２は、位置合わせ処理部２３、位置算出部２６、及び、オーバーレイ画像作成部４２を有している。
【００２２】
（位置合わせ処理部）
位置合わせ処理部２３は、２次元の血管のＸ線画像ｄに対して血管の３次元画像ｂを位置合わせすることにより、２次元の血管のＸ線画像ｄに対する血管の３次元画像ｂの対応位置関係を求める。その理由は、血管のＸ線画像ｄだけでは、Ｘ線透視画像ｆにおいて、重なるように表示された２つの物の前後位置を判断することがきないからである。
【００２３】
血管のＸ線画像ｄに対し、血管の３次元画像ｂを位置合わせするには、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を変換（反転、拡大、縮小、平行移動）することにより行う。血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）の変換は、３次元座標変換手段（図示省略）により行われる。
【００２４】
例えば、先ず、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を回転させることにより、そのｘ２軸、ｙ２軸を、血管の平面座標（ｘ１、ｙ１）のｘ１軸、ｙ１軸に合わせる。合わせた後の軸を、ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’とする。次に、平面座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）において、所定の２点間の距離が互いに等しくなるように、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）を拡大、縮小する。さらに、場合により血管の３次元画像の座標を平行移動する。
【００２５】
なお、以下の説明では、血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）に対して位置合わせされた後の血管の３次元画像ｂの座標を（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）として説明する。
【００２６】
３次元座標変換手段による座標変換においては、メモリアドレス空間の座標を（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、変換後の座標を（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）とすると、アフィン変換において、係数行列ベクトルＡ及び平行移動用のベクトルＢの値を制御することで、回転、反転、拡大、縮小、平行移動といった座標変換が可能となる。
【００２７】
アフィン変換は次の式で表される。
ここで、Ａ、Ｂは次のように表される。
例えば、ｙ軸を回転軸としてｚ軸から正の方向に角度θで回転させるベクトルＡは、次の式で表される。
このとき、平行移動がないとすれば、
ベクトルＢは、次の式となる。
【００２８】
以上のように、ベクトルＡ、Ｂの値を制御し、血管の３次元画像の座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を回転、反転、拡大、縮小、平線移動することで、血管のＸ線画像ｄに対して血管の３次元画像ｂを位置合わせすることが可能となる。それにより、血管のＸ線画像に対する血管の３次元画像の対応位置関係（位置合わせ情報）を得ることができる。位置合わせ情報（ベクトルＡ、Ｂ）を図１にｅで示す。
【００２９】
また、位置合わせ情報ｅに基づいて、血管の３次元画像ｂの座標上の任意の位置を、血管のＸ線画像ｄの座標上のいずれかの位置に対応付けることが可能となる。
【００３０】
治療器具画像抽出部３３は、バイパス手術において挿入された治療器具を表す治療器具画像（図１にｇで示す）をＸ線透視画像ｆに基づいて抽出する。治療器具画像ｇの抽出については、種々の方法が提案されているが、本実施形態では、公知のいずれの方法を採用してもよい。治療器具画像ｇは、治療器具の輪郭の画像として抽出される（図２参照）。
【００３１】
（位置算出部）
位置算出部２６は、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。カテーテルの先端部の位置等を求めるには、Ｘ線透視画像ｆが用いられる場合と、血管芯線画像ｃ、位置合わせ情報ｅ、治療器具画像ｇ、及びカテーテルに係る操作情報（図１にｈで示す）が用いられる場合とがある。ここで、カテーテルに係る操作情報とは、術者の操作により進められたカテーテルの移動量をいい、例えば、カテーテルの被検体への挿入位置にカテーテルの移動量を検出するためのセンサを設けて、その検出結果に基づいて求めた値であり、以下、単に「操作情報」という。なお、位置算出部２６が、「カテーテルの先端部の位置を求める手段」の一例である。
【００３２】
先ず、カテーテルの先端部の位置等を求めるときに、Ｘ線透視画像ｆが用いられる場合について説明する。
【００３３】
位置算出部２６は、所定時間をおいて撮影された２つのＸ線透視画像ｆを読み出し、それらの差分を計算することで、それらの画像ｆに写るカテーテルの影の移動から、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。
【００３４】
以上のように、２つのＸ線透視画像ｆにカテーテルの影がそれぞれ写っていて、かつ、その影が移動しているとき、位置算出部２６は、それらの画像ｆを用いることで、カテーテルの先端部の位置等を求めることができる。
【００３５】
反対に、２つのＸ線透視画像ｆにカテーテルの影がそれぞれ写っていても、カテーテルの先端部が治療器具に隠れているとき、カテーテルの影の移動が表れないとき、位置算出部２６は、それらの画像ｆを用いても、カテーテルの先端部の位置等を求めることができない。
【００３６】
すなわち、位置算出部２６は、治療器具の輪郭の画像としての治療器具画像ｇにカテーテルの影が重ならないと判断したとき、Ｘ線透視画像ｆを用い、その影が重なると判断したとき、Ｘ線透視画像ｆを用いず、血管芯線画像ｃ等を用いて、カテーテルの先端部の位置等を求める。
【００３７】
なお、位置算出部２６の内部メモリには、治療器具画像ｇにカテーテルの影が重なる前のカテーテルの先端部の位置ｐ１０（図２に示す）、及び、その位置からのカテーテルの移動量ｓである操作情報ｈが記憶される。位置ｐ１０は、血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）上の点として示される。また、移動量ｓは、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）において血管芯線に沿った移動量として示される。
【００３８】
次に、カテーテルの先端部の位置等を求めるときに、Ｘ線透視画像ｆが用いられず、血管芯線画像ｃ等が用いられる場合について説明する。
【００３９】
位置算出部２６は、内部メモリに記憶されたカテーテルの先端部の位置ｐ１０を、位置合わせ情報ｅに基づき血管の３次元画像ｂの座標上の位置ｐ２０’として対応付ける。さらに、位置算出部２６は、操作情報ｈを用いることにより、位置ｐ２０’から血管芯線に沿って移動量ｓだけ移動後のカテーテルの先端部の位置ｐ２１’を算出する（ｐ２１’＝（ｐ２０’＋ｓ））。さらに、位置算出部２６は、位置ｐ２１’に対応付けられた血管のＸ線画像ｄの座標上の位置ｐ１１（図２に示す）を求める。位置ｐ１０から位置ｐ１１に至る線分Ｌの画像は、カテーテルの先端部の位置情報（図１にｉで示す）として、オーバーレイ画像作成部４２に送られる。
【００４０】
（オーバーレイ画像作成部）
オーバーレイ画像作成部４２は、位置情報ｉ及び治療器具画像ｇに基づき、線分Ｌの画像（図２に示す）が治療器具画像ｇと重なる画像を作成する。この重なる画像が、カテーテルの先端部の２次元画像（図１にｊで示す）となる。カテーテルの先端部の２次元画像ｊを図２に破線で示す。
【００４１】
（画像合成部、表示制御部）
画像合成部４４は、Ｘ線透視画像ｆとカテーテルの先端部の２次元画像ｊとを合成し、合成した画像ｋを表示制御部５１に出力する。表示制御部５１は、合成された画像ｋを表示部５２に表示させる。
【００４２】
それにより、カテーテルの先端部が治療器具に隠れたときであっても、Ｘ線透視画像ｆ上にカテーテルの先端部の２次元画像ｊが重ねられて表示されるため、カテーテル治療に支障が発生するのを防止することが可能となる。
【００４３】
次に、画像処理表示装置の一連の処理について図３を参照して説明する。図３は、ハイブリッド治療における画像処理表示の一連の流れを示すフローチャートである。
【００４４】
（ステップ１０１：前段階）
図３に示すように、ハイブリッド治療の前段階あるいは初期段階において、血管の３次元画像ｂが記憶手段１４に予め記憶される。
【００４５】
（ステップ１０２：前段階）
さらに、ハイブリッド治療の前段階あるいは初期段階において、血管のＸ線画像ｄを取得しておく。
【００４６】
（ステップ１０３：血管芯線処理）
血管芯線抽出部１６は、血管の３次元データａに基づいて、血管芯線を表す３次元の血管芯線画像ｃを抽出する。
【００４７】
（ステップ１０４：Ｘ線透視画像の作成）
Ｘ線透視データに基づいてＸ線透視画像ｆを作成する。なお、Ｘ線透視画像ｆを作成するときのＸ線撮影方向と、血管のＸ線画像ｄを取得するときのＸ線撮影方向とを同じに設定する。さらに、Ｘ線透視画像ｆに基づいて治療器具を表す治療器具画像ｇを抽出する。
【００４８】
（ステップ１０５：位置合わせ処理）
位置合わせ処理部２３は、血管のＸ線画像ｄに対して血管の３次元画像ｂを位置合わせする。それにより、位置合わせ情報ｅを求める。
【００４９】
（ステップ１０６：位置算出）
位置算出部２６は、血管芯線画像ｃ、操作情報ｈ、位置合わせ情報ｅ、Ｘ線透視画像ｆ及び治療器具画像ｇに基づいて、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。
【００５０】
位置算出部２６は、Ｘ線透視画像ｆの差分があるとき、Ｘ線透視画像ｆに基づいて、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。Ｘ線透視画像ｆの差分がないとき、血管芯線画像ｃ、操作情報ｈ、位置合わせ情報ｅ及び治療器具画像ｇに基づいてカテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。
【００５１】
（ステップ１０７：オーバーレイ画像作成）
オーバーレイ画像作成部４２は、位置情報ｉ及び治療器具画像ｇに基づき、線分Ｌの画像が治療器具画像ｇと重なる画像を作成する。
【００５２】
（ステップ１０８：画像合成）
画像合成部４４は、Ｘ線透視画像ｆとカテーテルの先端部の２次元画像ｊとを合成する。
【００５３】
（ステップ１０９：表示）
表示制御部５１は、Ｘ線透視画像ｆ上にカテーテルの先端部の２次元画像ｊを重ねて表示させる。
【００５４】
なお、第１実施形態では、ステップ１０５の位置合わせ処理において、血管のＸ線画像ｄに対する血管の３次元画像ｂの相対位置関係（位置合わせ情報ｅ）を求めた。これは、血管の情報同士を対比することにより、より高い精度の位置合わせ情報ｅを得ることができるためであるが、高い精度を求めないのであれば、Ｘ線透視画像ｆに対する血管の３次元画像ｂの位置合わせ情報を求めてもよい。
【００５５】
［第２の実施形態］
次に、画像処理表示装置の第２の実施形態について図４〜図７を参照して説明する。
第２の実施形態において、第１の実施形態の構成と同じものについては同一番号を付してその説明を省略する。
【００５６】
第１の実施形態では、Ｘ線の撮影方向において、カテーテルの先端部が治療器具の背後に位置していて、カテーテルの先端部を撮影することができないため、位置算出部２６は、操作情報ｈを用いることにより、カテーテルの先端部の位置情報ｉをオーバーレイ画像作成部４２に出力し、オーバーレイ画像作成部４２がカテーテルの先端部の画像ｊを作成することが可能となる。
【００５７】
図４は第２実施形態に係る画像処理部の機能ブロック図である。図４に示すように、画像処理部２５にオーバーレイ判断処理部４５が追加されている。
【００５８】
オーバーレイ判断処理部４５は、位置算出部２６からの位置情報ｉを受けると、Ｘ線再撮影指示（図４にｌで示す）をＸ線撮影装置に出力する。
【００５９】
第２の実施形態では、Ｘ線の投影方向の角度を変更することにより、カテーテルの先端部を直接臨んでＸ線撮影する（Ｘ線再撮影）。Ｘ線再撮影により新たに取得されたＸ線透視画像を用いて、カテーテルの先端部の位置を求める。
【００６０】
Ｘ線再撮影におけるＸ線の投影方向の角度を求める方法について、図５〜図７を参照して説明する。
【００６１】
図５は、被検体Ｐ、治療器具画像ｇ及びカテーテルの影ｍの模式図、図６はＸ線撮影方向の角度θ＝０でＸ線撮影するときの被検体Ｐ、Ｘ線源１及びＸ線検出器２等の模式図、図７はＸ線撮影方向の角度θ＝θ１でＸ線撮影するときの被検体Ｐ、Ｘ線源１及びＸ線検出器２等の模式図である。ここで、Ｘ線撮影方向の角度θは、ｙ１軸を回転軸としてｚ１軸から正の方向に回転させた角度をいう。
【００６２】
位置算出部２６は、治療器具の輪郭の画像としての治療器具画像ｇにカテーテルの影（図５をｍで示す）が重なると判断したとき、Ｘ線撮影装置（医用診断装置）に対して、Ｘ線再撮影の指示を出す。Ｘ線再撮影の指示には、Ｘ線再撮影時に用いるべきＸ線の投影方向の角度θ１の情報が含まれている。
【００６３】
位置算出部２６は、Ｘ線再撮影時におけるＸ線の投影方向の角度θ１を求める。
【００６４】
図６において、座標（ｘ１、ｚ１）上の治療器具の位置Ｕを（ｘｕ１、ｚｕ１）、治療器具の輪郭である治療器具画像ｇにカテーテルの影ｍが重なる座標（ｘ１、ｚ１）上の位置Ｖを（ｘｖ１、ｚｖ１）で示す。
【００６５】
図７において、座標（ｘ１、ｚ１）上で、ｙ１軸を中心Ｏ（０、０）として半径Ｒで回転するＸ線源１を示す。
以上により、Ｘ線源１の回転軌跡は次の式で表わされる。
ｘ１２ ＋ｚ１２ ＝Ｒ
【００６６】
上記式で表される円と、二つの位置Ｕ（ｘｕ１、ｚｕ１）、Ｖ（ｘｖ１、ｚｖ１）を結ぶ直線Ｌ１との交点Ｗが（ｘｗ、ｚｗ）として求められる。
【００６７】
この交点Ｗ（ｘｗ、ｚｗ）と中心Ｏ（０、０）とを結ぶ直線と、ｚ１軸とが成す角度θ１が求められる。
【００６８】
Ｘ線の投影方向の角度θを０からθ１に変更し、Ｘ線再撮影することにより、Ｘ線透視画像ｆ’が新たに取得される。
【００６９】
次に、Ｘ線撮影方向の角度θ１、新たに取得されたＸ線透視画像に基づいてカテーテルの先端部の位置を求める順序の一例について図８を参照して説明する。図８はカテーテルの先端部の位置を求める順序を表した図である。
【００７０】
第１の実施形態で説明したように、血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）と、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）とは位置合わせされているものとする。なお、このときの位置合わせ情報はｅである。
【００７１】
図８では、血管のＸ線画像ｄ’の座標（ｘ１、ｙ１）から変換された座標を（ｘ１’、ｙ１’）、この座標（ｘ１’、ｙ１’）と位置合わせされた、血管の３次元画像ｂ’の座標を（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）で示す。
【００７２】
なお、座標（ｘ１、ｙ１）から座標（ｘ１’、ｙ１’）への変換情報を位置合わせ情報ｅ’とし、座標（ｘ１’、ｙ１’）と座標（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）が位置合わせされたときの位置合わせ情報をｅ’’とし、座標（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）から座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）への変換情報を位置合わせ情報ｅ’’’とする。
【００７３】
位置算出部２６は、Ｘ線透視画像ｆ’及び位置合わせ情報ｅ’に基づき、座標（ｘ１、ｙ１）上の位置Ｐ１１に対応する座標（ｘ１’、ｙ１’）上の位置ｐ１１’を求める。さらに、位置算出部２６は、位置合わせ情報ｅ’’に基づき、位置ｐ１１’に対応する座標（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）上の位置ｐ２１’’を求める。さらに、位置算出部２６は、位置Ｐ２１’’に対する座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）上の位置ｐ２１’を求める。さらに、位置算出部２６は、位置合わせ情報ｅに基づき、位置ｐ２１’に対応付けられた血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）上の位置ｐ１１’’を求める。なお、位置Ｐ１１、Ｐ１１’、Ｐ１１’’、Ｐ２１’、Ｐ２１’’は、各座標上のカテーテルの先端部の位置を示す。
【００７４】
（ｘ１、ｙ１）上の位置ｐ１１’’がカテーテルの先端部の位置情報ｉ’として、オーバーレイ画像作成部４２に送られる。オーバーレイ画像作成部４２は、位置情報ｉ’及び治療器具画像ｇに基づき、カテーテルの先端部の２次元画像ｊを作成する。
【００７５】
以上の第２実施形態では、カテーテルに係る操作情報ｈを用いることなく、カテーテルの先端部の位置情報ｉ’を求めることが可能となる。
【００７６】
［第３の実施形態］
次に、画像処理表示装置の第３の実施形態について図９を参照して説明する。
第３の実施形態において、第１の実施形態の構成と同じものについては同一番号を付してその説明を省略する。
【００７７】
図９は画像処理部の機能ブロック図である。図９に示すように、画像処理部２５に血管分岐判断処理部２８が追加されている。
【００７８】
血管分岐判断処理部２８は、位置算出部２６からの位置情報ｉを受けて、Ｘ線透視画像と対応付けられた血管分岐の２次元画像（図９にｎで示す）を作成する。
【００７９】
血管分岐の２次元画像ｎの作成は、第１の実施形態において位置算出部２６がカテーテルの先端部の位置情報ｉを算出する方法と基本的に同じである。
【００８０】
第１の実施形態においては、位置算出部２６がＸ線透視画像ｆ、血管芯線画像ｃ、位置合わせ情報ｅ、治療器具画像ｇ、及びカテーテルに係る操作情報ｈを用いて、カテーテルの先端部の位置情報ｉを求めたが、第３の実施形態では、位置算出部２６がＸ線透視画像ｆ、血管芯線画像ｃ、位置合わせ情報ｅ、治療器具画像ｇを用いて、血管分岐の２次元画像ｎを求める。
【００８１】
オーバーレイ画像作成部４２は、治療器具画像ｇ及び血管分岐の２次元画像ｎに基づいて、血管分岐の２次元画像ｎが治療器具画像ｇに重なる血管分岐の重なり画像ｎ’を作成する。
【００８２】
第３の実施形態によれば、Ｘ線透視画像ｆ上にカテーテルの先端部の２次元画像ｊばかりでなく、血管分岐の重なり画像ｎ’が表示されるので、カテーテルの操作を支障なく行うことが可能となる。
【００８３】
［第４の実施形態］
次に、画像処理表示装置の第４の実施形態について図１０を参照して説明する。
第４の実施形態において、第１の実施形態の構成と同じものについては同一番号を付してその説明を省略する。
【００８４】
図１０は血管芯線処理部の機能ブロック図である。図１０に示すように、血管芯線処理部１５に血管芯線抽出部１６に代えて血管芯線算出部１６ａが設けられている。
【００８５】
第１の実施形態では、血管芯線処理部１５は、血管の３次元データａを用いて血管芯線画像ｃを抽出する血管芯線抽出部１６を設けたが、第４の実施形態では、血管の３次元データａを用いずに、血管芯線画像ｃを算出する。
【００８６】
血管芯線算出部１６ａは、異なるＸ線撮影方向から撮影された二以上の血管のＸ線画像ｄを用いて、血管芯線画像ｃを算出する。二以上の血管のＸ線画像ｄは、前述するＸ線血管造影検査により取得される。
【００８７】
第４の実施形態によれば、血管の３次元データａを用いることなく、血管芯線画像ｃを得ることが可能となる。
【００８８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるととともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
１ Ｘ線源
２ Ｘ線検出器
１３ 血管走行情報作成部
１４ 記憶手段
１５ 血管芯線処理部
１６ 血管芯線抽出部
１６ａ 血管芯線算出部
２２ 画像処理部
２３ 位置合わせ処理部
２５ 画像処理部
２６ 位置算出部
２８ 血管分岐判断処理部
３３ 治療器具画像抽出部
４２ オーバーレイ画像作成部
４４ 画像合成部
４５ オーバーレイ判断処理部
５１ 表示制御部
５２ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、画像処理表示装置及び画像処理表示プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハイブリッド治療法と呼ばれる新しいシステムが開発されつつある。例えば、この治療法では、カテーテル治療が難しい冠動脈に短時間でバイパス手術を行い、引き続き残りの冠動脈病変にカテーテル治療を行うように、両手法を組み合わせて治療する。それにより、両者の利点が生かされ、より安全に完全血行再建が可能となる。
【０００３】
バイパス手術においては、ステントグラフトや塞栓用コイルなどの治療器具が動脈に挿入される。なお、治療器具の中には、Ｘ線を吸収する性質を有するものがある。カテーテル治療では、Ｘ線透視画像が用いられる。
【０００４】
位置検出装置により検出された術具先端位置と、その位置に相当するボリュームデータのピクセル位置とから、データベースに登録された情報を読み取り、術者に必要な情報を提供する技術がある（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１９４５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、カテーテル治療を行うときに、例えば、Ｘ線透視画像にバイパス手術により挿入された治療器具が写り込み、治療器具の背後に位置するカテーテルの先端位置が表示されず、カテーテル治療に支障が発生するという問題点があった。
【０００７】
この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、Ｘ線透視画像において治療器具の背後にカテーテルの先端部が位置したとしても、カテーテル治療に支障が発生するのを防止することが可能な画像処理表示装置及び画像処理表示プログラム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】
【０００８】
上記課題を解決するために、実施形態の画像処理表示装置は、治療中に血管を含む領域をＸ線透視することにより取得されるＸ線透視画像を表示するものであって、記憶手段、治療器具画像抽出手段、画像処理手段及び表示制御手段を有する。記憶手段は、予め取得された３次元の血管走行情報を記憶する。治療器具画像抽出手段は、Ｘ線透視画像に基づいて、Ｘ線を吸収する性質を有する治療器具を表す治療器具画像を抽出する。位置情報を求める手段は、血管走行情報を用いて、カテーテル先端部の位置情報を求める。画像処理手段は、Ｘ線透視画像上の治療器具が存在する領域に、カテーテルの先端部の位置を表す画像を重畳して表示させる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る画像処理表示装置の機能ブロック図。
【図２】Ｘ線透視画像上にカテーテルの先端部の２次元画像が重ねて表示された一例を示す図。
【図３】ハイブリッド治療における画像処理表示の一連の流れを示すフローチャート。
【図４】第２実施形態に係る画像処理部の機能ブロック図。
【図５】被検体、治療器具画像及びカテーテルの影の模式図。
【図６】Ｘ線撮影方向の角度θ＝０でＸ線撮影するときの被検体、Ｘ線源及びＸ線検出器等の模式図。
【図７】Ｘ線撮影方向の角度θ＝θ１でＸ線撮影するときの被検体、Ｘ線源及びＸ線検出器等の模式図。
【図８】Ｘ線撮影方向の角度θ１、新たに取得されたＸ線透視画像に基づいてカテーテルの先端部の位置を求める順序の一例を示す図。
【図９】第３実施形態に係る画像処理部の機能ブロック図。
【図１０】第４実施形態に係る血管芯線処理部の機能ブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施形態］
この画像処理表示装置の第１の実施形態について各図を参照して説明する。ここでは、画像処理表示装置が、小切開冠動脈バイパス術とカテーテル治療が同時に行われるハイブリッド治療に適用される場合を説明する。
【００１１】
図１は画像処理表示装置の機能ブロック図、図２はＸ線透視画像上にカテーテルの先端部の２次元画像が重ねて表示された一例を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、画像処理表示装置は、血管走行情報作成部１３、記憶手段１４、血管芯線処理部１５、画像処理部２２、治療器具画像抽出部３３、画像合成部４４、表示制御部５１、及び、表示部５２を有している。
【００１３】
ハイブリッド治療の前段階あるいは初期段階において、血管を含む領域の３次元データ（図１にａで示す）、及び２次元画像である血管のＸ線画像（図１にｄで示す）が取得される。
【００１４】
血管を含む領域の３次元データ（ボリュームデータ）は、医用診断装置（例えば、Ｘ線ＣＴ装置）により取得される。３次元データは、インターネット上の記憶装置（医用診断装置の記憶装置を含む）から読み出し可能となっている。なお、３次元データが画像処理表示装置の記憶装置に記憶されてもよい。
【００１５】
血管のＸ線画像は、Ｘ線血管造影検査により取得される。この検査には、医用診断装置（例えば、Ｘ線撮影装置）が用いられ、Ｘ線を通しにくい造影剤を目的の血管に流し込んでから、Ｘ線撮影をすることで、造影剤の入った部分の血管の形をはっきりと写し出すものである。この検査により取得された血管のＸ線画像は、医用診断装置の記憶装置（バッファを含む）から読み出し可能となっている。なお、血管のＸ線画像は、インターネット上の記憶装置あるいは画像処理表示装置の記憶装置に記憶されてもよく、それらの記憶装置から読み出し可能としてもよい。
【００１６】
例えば、ｘ１軸、ｙ１軸、ｚ１軸が互いに直交する直交座標において、血管をＸ線撮影するときの撮影方向がｚ１軸方向であるとき、血管のＸ線画像ｄのピクセル（ｐｉｘｅｌ）の平面座標は（ｘ１、ｙ１）となる。記憶装置に血管のＸ線画像ｄを記憶させるとき、血管のＸ線画像ｄのピクセルの平面座標と、メモリアドレスの平面座標とを対応させておく。
【００１７】
（記憶手段）
血管走行情報作成部１３は、３次元データａに基づいて血管を表す３次元画像ｂを抽出する。抽出された血管の３次元画像ｂは、記憶手段１４に記憶される。
【００１８】
例えば、ｘ２軸方向をＸ線検出素子（図示省略）の配列方向、ｙ２軸方向を体軸方向（スライス方向）、ｚ２軸方向をｘ２軸及びｙ２軸に直交する方向とすると、空間座標は（ｘ２、ｙ２、ｚ２）となる。記憶手段１４に血管の３次元画像ｂを記憶させるとき、血管の３次元画像ｂのボクセル（ｖｏｘｅｌ）の空間座標とメモリアドレスの空間座標とを１対１に対応させておく。
【００１９】
（血管芯線処理部）
血管芯線処理部１５は、血管芯線を表す３次元の血管芯線画像（図１に示すｃ）を抽出する血管芯線抽出部１６を有している。なお、血管の３次元画像ｂや血管芯線画像ｃの抽出については、種々の方法が提案されているが、本実施形態では、公知のいずれの方法を採用してもよい。なお、血管の３次元画像ｂを血管走行情報という場合もある。また、血管芯線画像ｃを血管走行情報に含めて説明する場合がある。
【００２０】
ハイブリッド治療においては、医用診断装置（例えば、診断用Ｘ線システム）により血管を含む領域がＸ線により透視され、Ｘ線透視データが取得され、Ｘ線透視データに基づいてＸ線透視画像（図１にｆで示す）が作成される。なお、Ｘ線透視画像ｆが画像処理表示装置の記憶装置に記憶されてもよい。ここで、Ｘ線透視画像ｆを作成するときのＸ線撮影方向と、Ｘ線血管造影検査において血管のＸ線画像ｄを取得するときのＸ線撮影方向とは同じに設定されている。
【００２１】
〔画像処理部〕
画像処理部２２は、位置合わせ処理部２３、位置算出部２６、及び、オーバーレイ画像作成部４２を有している。
【００２２】
（位置合わせ処理部）
位置合わせ処理部２３は、２次元の血管のＸ線画像ｄに対して血管の３次元画像ｂを位置合わせすることにより、２次元の血管のＸ線画像ｄに対する血管の３次元画像ｂの対応位置関係を求める。その理由は、血管のＸ線画像ｄだけでは、Ｘ線透視画像ｆにおいて、重なるように表示された２つの物の前後位置を判断することがきないからである。
【００２３】
血管のＸ線画像ｄに対し、血管の３次元画像ｂを位置合わせするには、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を変換（反転、拡大、縮小、平行移動）することにより行う。血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）の変換は、３次元座標変換手段（図示省略）により行われる。
【００２４】
例えば、先ず、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を回転させることにより、そのｘ２軸、ｙ２軸を、血管の平面座標（ｘ１、ｙ１）のｘ１軸、ｙ１軸に合わせる。合わせた後の軸を、ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’とする。次に、平面座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）において、所定の２点間の距離が互いに等しくなるように、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）を拡大、縮小する。さらに、場合により血管の３次元画像の座標を平行移動する。
【００２５】
なお、以下の説明では、血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）に対して位置合わせされた後の血管の３次元画像ｂの座標を（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）として説明する。
【００２６】
３次元座標変換手段による座標変換においては、メモリアドレス空間の座標を（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、変換後の座標を（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）とすると、アフィン変換において、係数行列ベクトルＡ及び平行移動用のベクトルＢの値を制御することで、回転、反転、拡大、縮小、平行移動といった座標変換が可能となる。
【００２７】
アフィン変換は次の式で表される。
ここで、Ａ、Ｂは次のように表される。
例えば、ｙ軸を回転軸としてｚ軸から正の方向に角度θで回転させるベクトルＡは、次の式で表される。
このとき、平行移動がないとすれば、
ベクトルＢは、次の式となる。
【００２８】
以上のように、ベクトルＡ、Ｂの値を制御し、血管の３次元画像の座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を回転、反転、拡大、縮小、平線移動することで、血管のＸ線画像ｄに対して血管の３次元画像ｂを位置合わせすることが可能となる。それにより、血管のＸ線画像に対する血管の３次元画像の対応位置関係（位置合わせ情報）を得ることができる。位置合わせ情報（ベクトルＡ、Ｂ）を図１にｅで示す。
【００２９】
また、位置合わせ情報ｅに基づいて、血管の３次元画像ｂの座標上の任意の位置を、血管のＸ線画像ｄの座標上のいずれかの位置に対応付けることが可能となる。
【００３０】
治療器具画像抽出部３３は、バイパス手術において挿入された治療器具を表す治療器具画像（図１にｇで示す）をＸ線透視画像ｆに基づいて抽出する。治療器具画像ｇの抽出については、種々の方法が提案されているが、本実施形態では、公知のいずれの方法を採用してもよい。治療器具画像ｇは、治療器具の輪郭の画像として抽出される（図２参照）。
【００３１】
（位置算出部）
位置算出部２６は、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。カテーテルの先端部の位置等を求めるには、Ｘ線透視画像ｆが用いられる場合と、血管芯線画像ｃ、位置合わせ情報ｅ、治療器具画像ｇ、及びカテーテルに係る操作情報（図１にｈで示す）が用いられる場合とがある。ここで、カテーテルに係る操作情報とは、術者の操作により進められたカテーテルの移動量をいい、例えば、カテーテルの被検体への挿入位置にカテーテルの移動量を検出するためのセンサを設けて、その検出結果に基づいて求めた値であり、以下、単に「操作情報」という。なお、位置算出部２６が、「カテーテルの先端部の位置を求める手段」の一例である。
【００３２】
先ず、カテーテルの先端部の位置等を求めるときに、Ｘ線透視画像ｆが用いられる場合について説明する。
【００３３】
位置算出部２６は、所定時間をおいて撮影された２つのＸ線透視画像ｆを読み出し、それらの差分を計算することで、それらの画像ｆに写るカテーテルの影の移動から、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。
【００３４】
以上のように、２つのＸ線透視画像ｆにカテーテルの影がそれぞれ写っていて、かつ、その影が移動しているとき、位置算出部２６は、それらの画像ｆを用いることで、カテーテルの先端部の位置等を求めることができる。
【００３５】
反対に、２つのＸ線透視画像ｆにカテーテルの影がそれぞれ写っていても、カテーテルの先端部が治療器具に隠れているとき、カテーテルの影の移動が表れないとき、位置算出部２６は、それらの画像ｆを用いても、カテーテルの先端部の位置等を求めることができない。
【００３６】
すなわち、位置算出部２６は、治療器具の輪郭の画像としての治療器具画像ｇにカテーテルの影が重ならないと判断したとき、Ｘ線透視画像ｆを用い、その影が重なると判断したとき、Ｘ線透視画像ｆを用いず、血管芯線画像ｃ等を用いて、カテーテルの先端部の位置等を求める。
【００３７】
なお、位置算出部２６の内部メモリには、治療器具画像ｇにカテーテルの影が重なる前のカテーテルの先端部の位置ｐ１０（図２に示す）、及び、その位置からのカテーテルの移動量ｓである操作情報ｈが記憶される。位置ｐ１０は、血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）上の点として示される。また、移動量ｓは、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）において血管芯線に沿った移動量として示される。
【００３８】
次に、カテーテルの先端部の位置等を求めるときに、Ｘ線透視画像ｆが用いられず、血管芯線画像ｃ等が用いられる場合について説明する。
【００３９】
位置算出部２６は、内部メモリに記憶されたカテーテルの先端部の位置ｐ１０を、位置合わせ情報ｅに基づき血管の３次元画像ｂの座標上の位置ｐ２０’として対応付ける。さらに、位置算出部２６は、操作情報ｈを用いることにより、位置ｐ２０’から血管芯線に沿って移動量ｓだけ移動後のカテーテルの先端部の位置ｐ２１’を算出する（ｐ２１’＝（ｐ２０’＋ｓ））。さらに、位置算出部２６は、位置ｐ２１’に対応付けられた血管のＸ線画像ｄの座標上の位置ｐ１１（図２に示す）を求める。位置ｐ１０から位置ｐ１１に至る線分Ｌの画像は、カテーテルの先端部の位置情報（図１にｉで示す）として、オーバーレイ画像作成部４２に送られる。
【００４０】
（オーバーレイ画像作成部）
オーバーレイ画像作成部４２は、位置情報ｉ及び治療器具画像ｇに基づき、線分Ｌの画像（図２に示す）が治療器具画像ｇと重なる画像を作成する。この重なる画像が、カテーテルの先端部の２次元画像（図１にｊで示す）となる。カテーテルの先端部の２次元画像ｊを図２に破線で示す。
【００４１】
（画像合成部、表示制御部）
画像合成部４４は、Ｘ線透視画像ｆとカテーテルの先端部の２次元画像ｊとを合成し、合成した画像ｋを表示制御部５１に出力する。表示制御部５１は、合成された画像ｋを表示部５２に表示させる。
【００４２】
それにより、カテーテルの先端部が治療器具に隠れたときであっても、Ｘ線透視画像ｆ上にカテーテルの先端部の２次元画像ｊが重ねられて表示されるため、カテーテル治療に支障が発生するのを防止することが可能となる。
【００４３】
次に、画像処理表示装置の一連の処理について図３を参照して説明する。図３は、ハイブリッド治療における画像処理表示の一連の流れを示すフローチャートである。
【００４４】
（ステップ１０１：前段階）
図３に示すように、ハイブリッド治療の前段階あるいは初期段階において、血管の３次元画像ｂが記憶手段１４に予め記憶される。
【００４５】
（ステップ１０２：前段階）
さらに、ハイブリッド治療の前段階あるいは初期段階において、血管のＸ線画像ｄを取得しておく。
【００４６】
（ステップ１０３：血管芯線処理）
血管芯線抽出部１６は、血管の３次元データａに基づいて、血管芯線を表す３次元の血管芯線画像ｃを抽出する。
【００４７】
（ステップ１０４：Ｘ線透視画像の作成）
Ｘ線透視データに基づいてＸ線透視画像ｆを作成する。なお、Ｘ線透視画像ｆを作成するときのＸ線撮影方向と、血管のＸ線画像ｄを取得するときのＸ線撮影方向とを同じに設定する。さらに、Ｘ線透視画像ｆに基づいて治療器具を表す治療器具画像ｇを抽出する。
【００４８】
（ステップ１０５：位置合わせ処理）
位置合わせ処理部２３は、血管のＸ線画像ｄに対して血管の３次元画像ｂを位置合わせする。それにより、位置合わせ情報ｅを求める。
【００４９】
（ステップ１０６：位置算出）
位置算出部２６は、血管芯線画像ｃ、操作情報ｈ、位置合わせ情報ｅ、Ｘ線透視画像ｆ及び治療器具画像ｇに基づいて、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。
【００５０】
位置算出部２６は、Ｘ線透視画像ｆの差分があるとき、Ｘ線透視画像ｆに基づいて、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。Ｘ線透視画像ｆの差分がないとき、血管芯線画像ｃ、操作情報ｈ、位置合わせ情報ｅ及び治療器具画像ｇに基づいてカテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。
【００５１】
（ステップ１０７：オーバーレイ画像作成）
オーバーレイ画像作成部４２は、位置情報ｉ及び治療器具画像ｇに基づき、線分Ｌの画像が治療器具画像ｇと重なる画像を作成する。
【００５２】
（ステップ１０８：画像合成）
画像合成部４４は、Ｘ線透視画像ｆとカテーテルの先端部の２次元画像ｊとを合成する。
【００５３】
（ステップ１０９：表示）
表示制御部５１は、Ｘ線透視画像ｆ上にカテーテルの先端部の２次元画像ｊを重ねて表示させる。
【００５４】
なお、第１実施形態では、ステップ１０５の位置合わせ処理において、血管のＸ線画像ｄに対する血管の３次元画像ｂの相対位置関係（位置合わせ情報ｅ）を求めた。これは、血管の情報同士を対比することにより、より高い精度の位置合わせ情報ｅを得ることができるためであるが、高い精度を求めないのであれば、Ｘ線透視画像ｆに対する血管の３次元画像ｂの位置合わせ情報を求めてもよい。
【００５５】
［第２の実施形態］
次に、画像処理表示装置の第２の実施形態について図４〜図７を参照して説明する。
第２の実施形態において、第１の実施形態の構成と同じものについては同一番号を付してその説明を省略する。
【００５６】
第１の実施形態では、Ｘ線の撮影方向において、カテーテルの先端部が治療器具の背後に位置していて、カテーテルの先端部を撮影することができないため、位置算出部２６は、操作情報ｈを用いることにより、カテーテルの先端部の位置情報ｉをオーバーレイ画像作成部４２に出力し、オーバーレイ画像作成部４２がカテーテルの先端部の画像ｊを作成することが可能となる。
【００５７】
図４は第２実施形態に係る画像処理部の機能ブロック図である。図４に示すように、画像処理部２５にオーバーレイ判断処理部４５が追加されている。
【００５８】
オーバーレイ判断処理部４５は、位置算出部２６からの位置情報ｉを受けると、Ｘ線再撮影指示（図４にｌで示す）をＸ線撮影装置に出力する。
【００５９】
第２の実施形態では、Ｘ線の投影方向の角度を変更することにより、カテーテルの先端部を直接臨んでＸ線撮影する（Ｘ線再撮影）。Ｘ線再撮影により新たに取得されたＸ線透視画像を用いて、カテーテルの先端部の位置を求める。
【００６０】
Ｘ線再撮影におけるＸ線の投影方向の角度を求める方法について、図５〜図７を参照して説明する。
【００６１】
図５は、被検体Ｐ、治療器具画像ｇ及びカテーテルの影ｍの模式図、図６はＸ線撮影方向の角度θ＝０でＸ線撮影するときの被検体Ｐ、Ｘ線源１及びＸ線検出器２等の模式図、図７はＸ線撮影方向の角度θ＝θ１でＸ線撮影するときの被検体Ｐ、Ｘ線源１及びＸ線検出器２等の模式図である。ここで、Ｘ線撮影方向の角度θは、ｙ１軸を回転軸としてｚ１軸から正の方向に回転させた角度をいう。
【００６２】
位置算出部２６は、治療器具の輪郭の画像としての治療器具画像ｇにカテーテルの影（図５をｍで示す）が重なると判断したとき、Ｘ線撮影装置（医用診断装置）に対して、Ｘ線再撮影の指示を出す。Ｘ線再撮影の指示には、Ｘ線再撮影時に用いるべきＸ線の投影方向の角度θ１の情報が含まれている。
【００６３】
位置算出部２６は、Ｘ線再撮影時におけるＸ線の投影方向の角度θ１を求める。
【００６４】
図６において、座標（ｘ１、ｚ１）上の治療器具の位置Ｕを（ｘｕ１、ｚｕ１）、治療器具の輪郭である治療器具画像ｇにカテーテルの影ｍが重なる座標（ｘ１、ｚ１）上の位置Ｖを（ｘｖ１、ｚｖ１）で示す。
【００６５】
図７において、座標（ｘ１、ｚ１）上で、ｙ１軸を中心Ｏ（０、０）として半径Ｒで回転するＸ線源１を示す。
以上により、Ｘ線源１の回転軌跡は次の式で表わされる。
ｘ１２ ＋ｚ１２ ＝Ｒ
【００６６】
上記式で表される円と、二つの位置Ｕ（ｘｕ１、ｚｕ１）、Ｖ（ｘｖ１、ｚｖ１）を結ぶ直線Ｌ１との交点Ｗが（ｘｗ、ｚｗ）として求められる。
【００６７】
この交点Ｗ（ｘｗ、ｚｗ）と中心Ｏ（０、０）とを結ぶ直線と、ｚ１軸とが成す角度θ１が求められる。
【００６８】
Ｘ線の投影方向の角度θを０からθ１に変更し、Ｘ線再撮影することにより、Ｘ線透視画像ｆ’が新たに取得される。
【００６９】
次に、Ｘ線撮影方向の角度θ１、新たに取得されたＸ線透視画像に基づいてカテーテルの先端部の位置を求める順序の一例について図８を参照して説明する。図８はカテーテルの先端部の位置を求める順序を表した図である。
【００７０】
第１の実施形態で説明したように、血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）と、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）とは位置合わせされているものとする。なお、このときの位置合わせ情報はｅである。
【００７１】
図８では、血管のＸ線画像ｄ’の座標（ｘ１、ｙ１）から変換された座標を（ｘ１’、ｙ１’）、この座標（ｘ１’、ｙ１’）と位置合わせされた、血管の３次元画像ｂ’の座標を（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）で示す。
【００７２】
なお、座標（ｘ１、ｙ１）から座標（ｘ１’、ｙ１’）への変換情報を位置合わせ情報ｅ’とし、座標（ｘ１’、ｙ１’）と座標（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）が位置合わせされたときの位置合わせ情報をｅ’’とし、座標（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）から座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）への変換情報を位置合わせ情報ｅ’’’とする。
【００７３】
位置算出部２６は、Ｘ線透視画像ｆ’及び位置合わせ情報ｅ’に基づき、座標（ｘ１、ｙ１）上の位置Ｐ１１に対応する座標（ｘ１’、ｙ１’）上の位置ｐ１１’を求める。さらに、位置算出部２６は、位置合わせ情報ｅ’’に基づき、位置ｐ１１’に対応する座標（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）上の位置ｐ２１’’を求める。さらに、位置算出部２６は、位置Ｐ２１’’に対する座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）上の位置ｐ２１’を求める。さらに、位置算出部２６は、位置合わせ情報ｅに基づき、位置ｐ２１’に対応付けられた血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）上の位置ｐ１１’’を求める。なお、位置Ｐ１１、Ｐ１１’、Ｐ１１’’、Ｐ２１’、Ｐ２１’’は、各座標上のカテーテルの先端部の位置を示す。
【００７４】
（ｘ１、ｙ１）上の位置ｐ１１’’がカテーテルの先端部の位置情報ｉ’として、オーバーレイ画像作成部４２に送られる。オーバーレイ画像作成部４２は、位置情報ｉ’及び治療器具画像ｇに基づき、カテーテルの先端部の２次元画像ｊを作成する。
【００７５】
以上の第２実施形態では、カテーテルに係る操作情報ｈを用いることなく、カテーテルの先端部の位置情報ｉ’を求めることが可能となる。
【００７６】
［第３の実施形態］
次に、画像処理表示装置の第３の実施形態について図９を参照して説明する。
第３の実施形態において、第１の実施形態の構成と同じものについては同一番号を付してその説明を省略する。
【００７７】
図９は画像処理部の機能ブロック図である。図９に示すように、画像処理部２５に血管分岐判断処理部２８が追加されている。
【００７８】
血管分岐判断処理部２８は、位置算出部２６からの位置情報ｉを受けて、Ｘ線透視画像と対応付けられた血管分岐の２次元画像（図９にｎで示す）を作成する。
【００７９】
血管分岐の２次元画像ｎの作成は、第１の実施形態において位置算出部２６がカテーテルの先端部の位置情報ｉを算出する方法と基本的に同じである。
【００８０】
第１の実施形態においては、位置算出部２６がＸ線透視画像ｆ、血管芯線画像ｃ、位置合わせ情報ｅ、治療器具画像ｇ、及びカテーテルに係る操作情報ｈを用いて、カテーテルの先端部の位置情報ｉを求めたが、第３の実施形態では、位置算出部２６がＸ線透視画像ｆ、血管芯線画像ｃ、位置合わせ情報ｅ、治療器具画像ｇを用いて、血管分岐の２次元画像ｎを求める。
【００８１】
オーバーレイ画像作成部４２は、治療器具画像ｇ及び血管分岐の２次元画像ｎに基づいて、血管分岐の２次元画像ｎが治療器具画像ｇに重なる血管分岐の重なり画像ｎ’を作成する。
【００８２】
第３の実施形態によれば、Ｘ線透視画像ｆ上にカテーテルの先端部の２次元画像ｊばかりでなく、血管分岐の重なり画像ｎ’が表示されるので、カテーテルの操作を支障なく行うことが可能となる。
【００８３】
［第４の実施形態］
次に、画像処理表示装置の第４の実施形態について図１０を参照して説明する。
第４の実施形態において、第１の実施形態の構成と同じものについては同一番号を付してその説明を省略する。
【００８４】
図１０は血管芯線処理部の機能ブロック図である。図１０に示すように、血管芯線処理部１５に血管芯線抽出部１６に代えて血管芯線算出部１６ａが設けられている。
【００８５】
第１の実施形態では、血管芯線処理部１５は、血管の３次元データａを用いて血管芯線画像ｃを抽出する血管芯線抽出部１６を設けたが、第４の実施形態では、血管の３次元データａを用いずに、血管芯線画像ｃを算出する。
【００８６】
血管芯線算出部１６ａは、異なるＸ線撮影方向から撮影された二以上の血管のＸ線画像ｄを用いて、血管芯線画像ｃを算出する。二以上の血管のＸ線画像ｄは、前述するＸ線血管造影検査により取得される。
【００８７】
第４の実施形態によれば、血管の３次元データａを用いることなく、血管芯線画像ｃを得ることが可能となる。
【００８８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、書き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるととともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００８９】
１ Ｘ線源
２ Ｘ線検出器
１３ 血管走行情報作成部
１４ 記憶手段
１５ 血管芯線処理部
１６ 血管芯線抽出部
１６ａ 血管芯線算出部
２２ 画像処理部
２３ 位置合わせ処理部
２５ 画像処理部
２６ 位置算出部
２８ 血管分岐判断処理部
３３ 治療器具画像抽出部
４２ オーバーレイ画像作成部
４４ 画像合成部
４５ オーバーレイ判断処理部
５１ 表示制御部
５２ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
治療中に血管を含む領域をＸ線透視することにより取得されるＸ線透視画像を表示する画像処理表示装置において、
予め取得された３次元の血管走行情報を記憶する記憶手段と、
前記Ｘ線透視画像に基づいて、Ｘ線を吸収する性質を有する治療器具を表す治療器具画像を抽出する治療器具画像抽出手段と、
前記血管走行情報を用いて、カテーテル先端部の位置情報を求める手段と、
前記Ｘ線透視画像上の前記治療器具が存在する領域に、カテーテルの先端部の位置を表す画像を重畳して表示させる画像処理手段と、
を有する
ことを特徴とする画像処理表示装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、
カテーテルに係る操作情報に基づきカテーテルの先端部の位置を求める位置算出部をさらに有し、
求められたカテーテルの先端部の位置をさらに参照して、カテーテルの先端部の２次元画像を作成する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理表示装置。
【請求項３】
前記画像処理手段には、血管のＸ線画像が入力され、
前記画像処理手段は、入力された血管のＸ線画像と前記血管走行情報との位置合わせに基づき前記対応位置関係を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理表示装置。
【請求項４】
前記画像処理手段は、
前記Ｘ線透視画像に基づいて、治療器具の背後にあるカテーテルの先端部を直接臨んで撮影できるＸ線の撮影方向の角度を求めるオーバーレイ判断処理手段を有し、
カテーテルの先端部の２次元画像を作成するとき、前記Ｘ線の撮影方向の角度でＸ線撮影することにより取得されたＸ線撮影データに基づき求められたカテーテルの先端部の位置をさらに参照する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理表示装置。
【請求項５】
前記血管走行情報は、血管分岐の３次元画像を含み、
前記画像処理手段は、治療器具の背後に前記血管分岐が位置するかどうかを判断し、前記血管分岐が位置するとき、前記Ｘ線透視画像と対応付けられた血管分岐の２次元画像を作成する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像処理表示装置。
【請求項６】
前記血管走行情報は、血管芯線を表す３次元の血管芯線画像を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像処理表示装置。
【請求項７】
前記血管走行情報は、血管を含む領域の３次元データに基づいて作成され、
前記３次元データに基づいて前記血管芯線画像を抽出する血管芯線抽出手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理表示装置。
【請求項８】
複数時相のＸ線透視画像から作成された血管のＸ線画像に基づき、造影像の変化を基に血流の走行情報を解析することにより、前記血管芯線画像を算出する血管芯線算出手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理表示装置。
【請求項９】
血管を含む領域の３次元データに基づいて作成された血管の３次元画像を予め記憶しておくステップと、
血管のＸ線画像を取得しておくステップと、
前記３次元データに基づいて血管芯線を表す３次元の血管芯線画像を抽出するステップと、
Ｘ線透視データに基づいてＸ線透視画像を作成するステップと、
前記Ｘ線透視画像に基づいて治療器具を表す治療器具画像を抽出するステップと、
前記血管のＸ線画像に対する前記血管の３次元画像の対応位置関係である位置合わせ情報を求めるステップと、
前記血管芯線画像、カテーテルに係る操作情報、前記位置合わせ情報及び前記治療器具画像に基づいてカテーテルの先端部の位置を求めるステップと、
前記カテーテルの先端部の位置情報及び前記治療器具画像に基づき、前記治療器具画像と重なるカテーテルの先端部の２次元画像を作成するステップと、
前記Ｘ線透視画像上に前記カテーテルの先端部の２次元画像及び前記治療器具画像を重ねて表示させるステップと、
をコンピュータに処理させる
ことを特徴とする画像処理表示プログラム。
【請求項１】
治療中に血管を含む領域をＸ線透視することにより取得されるＸ線透視画像を表示する画像処理表示装置において、
予め取得された３次元の血管走行情報を記憶する記憶手段と、
前記Ｘ線透視画像に基づいて、Ｘ線を吸収する性質を有する治療器具を表す治療器具画像を抽出する治療器具画像抽出手段と、
前記血管走行情報を用いて、カテーテル先端部の位置情報を求める手段と、
前記Ｘ線透視画像上の前記治療器具が存在する領域に、カテーテルの先端部の位置を表す画像を重畳して表示させる画像処理手段と、
を有する
ことを特徴とする画像処理表示装置。
【請求項２】
前記画像処理手段は、
カテーテルに係る操作情報に基づきカテーテルの先端部の位置を求める位置算出部をさらに有し、
求められたカテーテルの先端部の位置をさらに参照して、カテーテルの先端部の２次元画像を作成する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理表示装置。
【請求項３】
前記画像処理手段には、血管のＸ線画像が入力され、
前記画像処理手段は、入力された血管のＸ線画像と前記血管走行情報との位置合わせに基づき前記対応位置関係を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理表示装置。
【請求項４】
前記画像処理手段は、
前記Ｘ線透視画像に基づいて、治療器具の背後にあるカテーテルの先端部を直接臨んで撮影できるＸ線の撮影方向の角度を求めるオーバーレイ判断処理手段を有し、
カテーテルの先端部の２次元画像を作成するとき、前記Ｘ線の撮影方向の角度でＸ線撮影することにより取得されたＸ線撮影データに基づき求められたカテーテルの先端部の位置をさらに参照する
ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理表示装置。
【請求項５】
前記血管走行情報は、血管分岐の３次元画像を含み、
前記画像処理手段は、治療器具の背後に前記血管分岐が位置するかどうかを判断し、前記血管分岐が位置するとき、前記Ｘ線透視画像と対応付けられた血管分岐の２次元画像を作成する
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の画像処理表示装置。
【請求項６】
前記血管走行情報は、血管芯線を表す３次元の血管芯線画像を含む
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の画像処理表示装置。
【請求項７】
前記血管走行情報は、血管を含む領域の３次元データに基づいて作成され、
前記３次元データに基づいて前記血管芯線画像を抽出する血管芯線抽出手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理表示装置。
【請求項８】
複数時相のＸ線透視画像から作成された血管のＸ線画像に基づき、造影像の変化を基に血流の走行情報を解析することにより、前記血管芯線画像を算出する血管芯線算出手段をさらに有する
ことを特徴とする請求項６に記載の画像処理表示装置。
【請求項９】
血管を含む領域の３次元データに基づいて作成された血管の３次元画像を予め記憶しておくステップと、
血管のＸ線画像を取得しておくステップと、
前記３次元データに基づいて血管芯線を表す３次元の血管芯線画像を抽出するステップと、
Ｘ線透視データに基づいてＸ線透視画像を作成するステップと、
前記Ｘ線透視画像に基づいて治療器具を表す治療器具画像を抽出するステップと、
前記血管のＸ線画像に対する前記血管の３次元画像の対応位置関係である位置合わせ情報を求めるステップと、
前記血管芯線画像、カテーテルに係る操作情報、前記位置合わせ情報及び前記治療器具画像に基づいてカテーテルの先端部の位置を求めるステップと、
前記カテーテルの先端部の位置情報及び前記治療器具画像に基づき、前記治療器具画像と重なるカテーテルの先端部の２次元画像を作成するステップと、
前記Ｘ線透視画像上に前記カテーテルの先端部の２次元画像及び前記治療器具画像を重ねて表示させるステップと、
をコンピュータに処理させる
ことを特徴とする画像処理表示プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３９２７４（Ｐ２０１３−３９２７４Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８９１８（Ｐ２０１１−１７８９１８）
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【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２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１８日（２０１１．８．１８）
【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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