JP2012061086A - 医用画像表示システム - Google Patents

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Abstract

【課題】複数の検査装置で得られた検査データの空間的に同じ検査部位を同期させて表示する医用画像表示装置を提供する。
【解決手段】疾患部を含む血管のボリュームデータから生成したCPR画像から前記疾患部の前後に空間的基準点を設定する第1の基準点設定部と、血管のIVUS断面画像データから、空間的基準点に対応する空間的基準点を設定する第2の基準点設定部と、前記IVUS断面画像データからIVUS長軸画像を生成する長軸画像生成部と、空間的基準点間に含まれるIVUS断面画像のスライス数で、前記CPR画像を分割し、前記IVUS長軸画像とCPR画像とのスライス位置の空間的対応関係を求めるマッピング部131と、前記CPR画像を分割したスライス位置におけるCPR断面画像を生成する断面画像生成部132と、前記CPR画像とIVUS長軸画像を同期表示させる同期再生部133と、を有することを特徴とする医用画像表示システム。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、医用画像表示システムに関する。
近年、冠動脈疾患の早期発見・早期治療は非常に重要であるため、急性心筋梗塞のスクリーニング検査としてCT(Computed Tomography)検査を取入れることが増えてきている。スクリーニング検査とは、症状のない段階で病気を発見するための検査や診断手技のことを言う。
このスクリーニング検査結果で疾患が見つかった場合、経皮的冠動脈インターベンション(PCI:Percutaneous Coronary Intervention)とよばれる手術・治療が行われる。これは、心臓カテーテル検査室内で、シネアンギオ装置による血管造影画像を見ながら、カテーテルを患者に挿入し、バルーンで梗塞部分の血管を広げた後、ステントを挿入する手術のことをいう。
さらに、血管内超音波(IVUS:intravascular ultrasound)検査装置を使用して、挿入したステントと血管との圧着状況を確認することが行われている。
手術を受けた患者、及びこの患者の家族に対して行われる手術後の説明では、検査、治療、及び手術等の際に使用された検査装置で収集したCT画像、IVUS画像等、個々の検査データを集めて、シャーカステンや、マルチ画面上に単純に並べて表示して説明することが一般的に行われている。しかし、患者または患者の家族にとって、個々の検査装置で取得された医学画像は、素人にとって分かりづらい上に、治療部位の位置関係の対応が取れていないため医師の説明を完全に理解することは難しいという現状がある。
また、医師においても、冠動脈疾患のスクリーニング検査で収集された3次元冠状動脈の狭窄血管内腔CT画像と、治療前及び治療後のIVUS画像は空間的に同じ画像を収集しているにも拘わらず、検査日時や検査時の画像収集角度などの検査条件、画像の再構成方法、およびその表示方法などが異なるため、個々の検査システムで収集された検査画像を個々に観察して、頭の中で構造を組み合わせて考える必要が生じ、患者に対する説明にも時間がかかることになる。
上述したように、従来、複数の検査装置により取得された検査データはそれぞれ個別に処理されることが一般的に行われている(特許文献1参照)。複数の検査システムにより得られた検査データを時間的に同期させて表示させるものがある(特許文献2参照)。
国際公開2003−001421パンフレット 特開2008−301984号公報
しかし、複数の検査装置により得られた検査データを時間的に同期させて表示させることはできても、空間的に同じ検査部位を同期させて表示することはできなかった。
本発明は、複数の検査装置により得られた検査データの空間的に同じ検査部位を同期させて表示する医用画像表示システムを提供する。
一実施形態によれば、疾患部を含む血管のボリュームデータから生成したCPR画像から前記疾患部の前後に位置する第1と第2の空間的基準点を設定する第1の基準点設定部と、前記疾患部を含む血管のIVUS断面画像データから、前記第1と第2の空間的基準点に対応する第3と第4の空間的基準点を設定する第2の基準点設定部と、前記IVUS断面画像データからIVUS長軸画像を生成する長軸画像生成部と、前記第3と第4の空間的基準点間に含まれるIVUS断面画像のスライス数で、前記CPR画像を分割し、前記IVUS長軸画像とCPR画像とのスライス位置の空間的対応関係を求めるマッピング部と、前記CPR画像を分割したスライス位置におけるCPR断面画像を生成する断面画像生成部と、前記CPR画像とIVUS長軸画像を同時に表示し、同じ空間的対応位置の前記IVUS断面画像とCPR断面画像を同期させて表示させる同期再生部と、を有することを特徴とする医用画像表示システムを提供する。
一実施形態に係る医用画像表示システムの構成図である。 PCI手術に対する説明図である。(a)は、ステントを被せたバルーンカテーテルを挿入した図、(b)は、バルーンを膨らませた図、(c)はバルーンカテーテルを除去した図である。 同実施形態に係る医用画像表示システムの操作および処理手順を示したフローチャートである。 同実施形態に係る医用画像表示システムの手術前におけるIVUS画像を説明する図である。(a)は、IVUS断面画像の模式図、(b)はIVUS長軸画像の模式図である。 同実施形態に係る医用画像表示システムの手術後におけるIVUS長軸画像とスライス線を示す模式図である。 同実施形態に係る医用画像表示システムのマッピング処理のフローチャートである。 同実施形態に係る医用画像表示システムのCPR画像とIVUS長軸画像の対応関係を示した図である。 同実施形態に係る医用画像表示システムの同期表示の例である。
一実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下に述べる実施形態では、急性心筋梗塞などの循環器疾患のスクリーニングをCT装置で行い、PCI手術前の検査およびPCI手術後のステント圧着状況をIVUS装置で観測する場合について説明する。
CT装置は、コンピュータ断層法を用いて人体の断層像を撮影する装置である。断層像だけでなく取得したボリュームデータから血管領域のみを抽出した画像や、その血管に沿ったCPR(Curved Planar Reformation)画像を再構成可能である。CPR画像とは、蛇行した面や曲面に沿って断面を再構成する方法で、臓器や病変,血管などの曲面に沿った観察をする場合に用いられる方法である。従って本実施形態では、血管方向に沿ったCPR画像を生成し、これを用いる。
また、PCI手術の前後に、例えば狭窄血管部の検査として行われるIVUS装置は、血管内の超音波検査を実施するための検査装置である。カテーテルの先端に超音波プローブが取り付けられ、これを血管内に挿入し、機械的もしくは電気的に超音波を走査することにより、ある位置での血管外周の超音波画像を取得することができる。従ってカテーテル挿入位置で、血管を横に切断したような断面画像(以下、IVUS断面画像と称する。)を撮影することができる。また、このIVUS断面画像群から血管を縦に切断したような長軸画像を生成することができる(以下、IVUS長軸画像と称する)。
実際の検査においては、狭窄血管部より深くIVUS用カテーテルを挿入し、その先の血管分岐点までカテーテルを進める。その血管分岐点からIVUS画像の取得を開始し、例えば、オートマチックプルバックなどの機能により0.5mm/秒などの所定の一定速度でカテーテルを後退させながら、例えば30フレーム/秒程度のフレーム数で断面画像を連続して取得していく。カテーテルが狭窄血管部の断面画像を取得した後、次の血管分岐点をすぎる付近まで断面画像を取得して検査を終了する。従ってこのような方法で測定したIVUS画像のスライス数は1cmあたり600個程度となり、かなり高精細で連続した血管の断面像を観測できることになる。
まず図1を用いて、本発明の一実施形態における医用画像表示システムの構成について説明する。実施形態における医用画像表示システムは、急性心筋梗塞などの循環器疾患のスクリーニングで使用するCT装置1と、PCI手術前の疾患状態、または手術後のステントの圧着状況などを確認するためのIVUS装置2と、このCT装置1及びIVUS装置2で取得した同じ狭窄血管部の画像に対して空間的な位置関係(以下、空間的同期または空間的マッピングと称する)を求め、複数の検査画像を空間的に同期して表示する医用画像表示装置3と、から構成される。
このCT装置1、IVUS装置2、および医用画像装置表示3は、通常病院内のネットワーク4に接続され相互に通信可能である。
医用画像表示装置3は、CT装置1からCT画像データを取得して画像処理を行うCT画像処理部11と、IVUS装置2からIVUS画像データを取得して画像処理を行うIVUS画像処理部12と、CT画像とIVUS画像との空間的同期(空間的マッピング)を行う同期処理部13と、空間的に同期した複数の検査画像を表示する表示部14、医用画像表示装置3に対して操作者が指示・命令を与えるための操作部15、及び医用画像表示装置3全体を制御するシステム制御部16、さらに画像の読み出し、保存を行うデータベース部17から構成される。破線矢印は、システム制御部16からの制御線を表わし、実線矢印は、データの流れを示している。
CT画像処理部11は、CT装置1からCT画像データを取得するCT画像取得部111、CPR画像を生成する3D画像生成部112、及びこのCPR画像から血管の分岐点など、複数の検査装置で取得された画像間において空間的対応関係を取ることが可能な空間的基準点をCT画像上に設定、または自動的に検出を行うCT分岐検出部113から構成される。特に本実施形態では、CT分岐検出部113は、治療対象の狭窄血管部の前後に位置する第1と第2の血管分岐点を空間的基準点として自動的に検出するか、もしくは操作者が操作部15を介して設定できるものとする。両方を含める場合は設定という。また、空間的基準点は血管の分岐点だけに限らず、空間的に同じ部分が対応できる位置であればよい。
本実施形態では、CT装置のボリュームデータから血管領域を抽出した画像処理が行われる。また、CT装置1内において直接血管領域を抽出したCPR画像が再構成され、取得できる場合は、3D画像生成部112をバイパスしても構わない。
IVUS画像処理部12は、IVUS装置2からIVUS画像データを取得するIVUS画像収集部121、IVUS長軸画像を生成する長軸画像生成部122、及びIVUS長軸画像から血管の分岐点など、画像間の対応関係を取るための空間的基準点を設定、または自動的に検出するIVUS分岐検出部123から構成される。特に本実施形態では、治療対象の狭窄血管部の前後に位置する第3と第4の血管分岐点を空間的基準点として自動的に検出するか、もしくは操作者が操作部15を介して設定できるものとし、空間的基準点は血管の分岐点だけに限らない。また、IVUS装置2内において直接IVUS長軸画像が取得できる場合は、長軸画像生成部122をバイパスしても構わない。
同期処理部13は、CT分岐検出部113とIVUS分岐検出部123で求めた空間的に同じ血管の分岐点間をそれぞれ同一のスライス数(任意整数N)で等間隔にスライスし、このスライス数Nに基づいて両画像の空間的マッピングを施すマッピング部131、また、このスライス数Nに対応したCPR断面画像を生成する断面画像生成部132、およびスライス数Nに対応した複数の検査画像を同期して表示する同期再生部133から構成される。
図2は、PCI手術に対する説明図である。この図を用いて、PCI手術について簡単に説明を行う。まず、医師は、先端にバルーンがついたカテーテルをガードワイヤに被せて治療対象の狭窄血管部に挿入し、バルーンを押し広げることで血管を広げる処置を行う。その後、図2(a)に示すように、バルーン21にステント23を被せたカテーテル22を治療対象の狭窄血管部20に挿入する。そして図2(b)に示すように、バルーン21を膨らませて、ステント23を狭窄血管部20の血管壁面に圧着させる。この後、図2(c)に示すようにステント23のみを血管に残し、手術は終了する。
図3は、本実施形態における医用画像表示システムの操作および処理手順例を示したフローチャートである。ステップS301からS305までは、医師等による検査・手術のフローを示しており、その他のステップは、医用画像表示システムの処理動作・操作のステップを示している。なお、図1を参照して説明を行うものとする。
本実施形態の例では、スクリーニング検査またはスクリーニング検査で心疾患の疑いがある患者に対してCT検査を行い(ステップS301)、PCI手術前に狭窄血管部のIVUS検査を行い(ステップS302)、PCI手術(ステップS303)の後、再度、治療済みの血管部のIVUS検査を行い(ステップS304)、これらのCT画像、手術前・手術後のIVUS画像を用いて、患者もしくは患者の家族に手術または治療経過を説明する(ステップS305)というフローを仮定する。
ステップS301で得られたCT装置1のボリュームデータから、CT画像収集部11の3D画像生成部112では、このボリュームデータから血管領域のみを抽出したCPR画像を生成する(ステップS306)。
このCPR画像に対して、狭窄血管部の前後に位置する2つの血管分岐点を第1の空間的基準点および第2の空間的基準点としてその空間的座標を取得する(S307)。この血管分岐点の決定は、操作者が目視により決定してもよいし、画像処理によって自動的に取得しても構わない。
次に手術前のIVUS検査(ステップS302)で行われたIVUS画像を、IVUS画像処理部3のIVUS画像収集部121で取得する(ステップS308)。
図4(a)に示すようなIVUS断面画像群40から、図4(b)に示すような血管方向のIVUS長軸画像41を長軸画像生成部122において生成する(ステップS309)。この狭窄血管を含むIVUS断面画像群40からIVUS長軸画像41を生成する際に、最初の分岐血管42(第3の空間的基準点P3)が確認出来るIVUS断面画像43と次の分岐血管44(第4の空間的基準点P4)が確認出来るIVUS断面画像45をそれぞれ抽出する(ステップS310)。この分岐血管42、44に基づく血管分岐点の決定は、操作者が目視により設定してもよいし、画像処理によって自動的に取得しても構わない。
この抽出された血管分岐断面画像43から次の血管分岐断面画像45までのIVUS断面画像のスライス数Nを取得する(S311)。さらに、図4(b)に示すように、狭窄血管を含むIVUS画像の長軸表示画像に対し、スライス位置を示すスライス線46を加える(S312)。
このスライス数は、上述のIVUSカテーテルのプルバック速度と撮影フレーム数で決まる解像度最大のスライス数Nmax以下の任意の整数Nを操作者が選択するか、自動的にスライス数を決定する。
PCI手術が行われ(ステップS303)、手術後のIVUS検査を行う(ステップS304)。手術前のIVUS検査(ステップS302)で行われたIVUS画像の処理と同様に、手術後のIVUS画像をIVUS画像収集部121で取得する(ステップS313)。IVUS断面画像を長軸画像生成部122において血管方向のIVUS長軸画像に生成する(ステップS314)。この狭窄血管を含むIVUS長軸画像を生成する際に、最初の分岐血管(第5の空間的基準点P5)が確認出来る断面画像と次の分岐血管(第6の空間的基準点P6)が確認出来る断面をそれぞれ抽出する(ステップS315)。
この血管分岐点の決定は、操作者が目視により決定してもよいし、画像処理によって自動的に取得しても構わない。この抽出された血管分岐断面から次の血管分岐断面までのIVUS画像のスライス断面数を取得する(ステップS316)。さらに、狭窄血管を含むIVUS画像の長軸表示画像に対し、スライス断面位置を示すスライス線を加える(ステップS317)。スライス数は手術前、手術後のIVUS画像で同じ数Nに設定する。図5はこのようにして設定された長軸画像51とスライス線52を示す。
次に、IVUS画像のスライス数Nに基づき、CPR画像とのマッピングを行う(ステップS318)。このマッピング部131で行われるマッピング処理のステップS318について図6を用いて説明する。
まず、CPR画像に対して、血管分岐点の位置P1、P2の座標を取得する(ステップS601)。一方、IVUS画像の分岐間のスライス数Nを取得し(ステップS602)、このスライス間隔でCPR画像の分岐点P1、P2間を等間隔で割り振り、各スライスに対応するスライス位置を計算する(ステップS603)。
図3のフローに戻り、ステップS318のマッピング処理が終了すると、CPR画像にスライス線を付加する(ステップS319)。そしてCPR画像にマッピングされた各スライス位置に対して、それぞれのCPR断面画像を断面画像生成部132で生成する(ステップS320)。
図7に示すように、S601からS603のステップおよびステップS319により、CPR画像とIVUS画像が対応付けられる。CPR断面図70には第1の血管分岐点P1と、第2の血管分岐点P2が設定され、その間にスライス線71が付加される。IVUS画像72においては、第3の血管分岐点P3(あるいは第5の血管分岐点P5)が第1の血管分岐点P1に対応し、第4の血管分岐点P4(あるいは第6の血管分岐点P6)が第2の血管分岐点P2に対応する。したがって各スライス線71によってIVUS長軸画像72とCPR画像70が空間的に対応づけられることになる。
すなわち、CPR画像70における各スライス断面画像群73をA(i)(iは1からNの整数)、IVUS長軸画像72における各スライス断面画像群74をB(i)(iは1からNの整数)とすると、各i番目の両スライス画像は、対応する同じ部位のスライス断面を表示できることになる。
ステップS321では、同期再生部133により、CPR画像と、手術前および手術後のIVUS画像を空間的に同期させて出力させる。これを用いて患者への説明を行う(ステップS305)。この様子を図8に示す。CPR画像81と、手術前IVUS長軸画像82、手術後IVUS画像83が並べられて表示され、実線矢印に示すように、選択されたスライス番号iに同期して各断面画像が横に表示される。従って、CPR断面画像81と手術前IVUS長軸画像82では、検査装置が違っても狭窄部84の様子が空間的に対応されて確認できる。また、手術前IVUS長軸画像82と手術前IVUS長軸画像83においては、手術前の画像に対して、手術後にステント85がどのように固定されたかが一目瞭然に確認できる。
この時、2点のスライス番号を設定することにより、この2点間の画像を空間的に同期させながら連続または繰り返して表示(同期ループ再生)させることが可能である。
スライス番号の指定は、表示部14に表示されるスライス線を走査部15からマウス等のユーザーインタフェースにより簡単に指定することが可能である。
上記実施形態は、PCI手術の前後について記述したが、この場合に限られない。例えば治療後の経過についても応用可能である。すなわち、手術後の治癒過程におけるステントと血管との状態確認や、ステントを除去する場合にも、空間的に同期させて確認が可能となる。
また、本実施形態ではCT装置を例に説明したが、ボリュームデータから血管部分を抽出し、CPR画像表示のできるものであれば、他の装置、例えばMRI装置において同様に構成することも可能であり、一般的には、異なる医用画像診断装置からボリュームデータを得ればよい。
上記実施形態の説明では、CT分岐検出部113やIVUS分岐検出部123で、血管分岐点を自動的に検出していた。しかし操作者が目視により分岐点を決定することもできる。
CT画像から目視により血管分岐点を決定する場合には、例えば3D画像生成部112で得た画像を、表示部14の画面上に表示し、操作者が操作部15から表示部14の画面上でマウスなどによりカーソルを動かしクリックすることにより、血管の分岐点の位置を特定する。CT画像だけでなく、IVUS画像の場合も同様に行うことができる。
上記実施形態では、血管に対して適用し、その分岐点を空間的な基準点とし、CPR断面画像とIVUS断面画像の空間的対応位置を同期させて表示する例について説明した。しかし本発明は血管に適用する場合に限られない。一般的には本発明は、管状の構造物に対して、空間的な基準点を設定し、その対応関係から2つの生成画像の空間的位置の対応関係を求め、生成画像の略同一位置の断面画像を表示することが可能である。
以上説明したように、本実施形態においては、複数の検査装置により得られた検査データの空間的に同じ検査部位を同期させて表示することが可能である。これにより、手術を受けた患者、及びこの患者の家族に対して行われる手術後の説明において、各画像間の治療部位の位置関係が明確になっているので手術の経過や効果に対し、医師の説明を非常に理解しやすいという効果を奏する。
また、医師においても、急性心筋梗塞のスクリーニング検査で収集された3次元冠状動脈の狭窄血管内腔CT画像と、治療前及び治療後のIVUS画像は、検査日時や検査時の画像収集角度などの検査条件が異なっても、個々の検査システムで収集された検査画像の対応関係が明確となるので、患者に対して少ない時間で的確に説明できるという効果を奏する。
また、本発明は上記実施形態そのものに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また上記実施形態に開示されている複数の構成要素を、適宜組み合わせることができる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。本発明の技術思想を用いる限りこれらの変形例も本発明の技術的範囲に含まれる。
1…CT装置、
2…IVUS装置、
3…医用画像表示装置、
11…CT画像処理部、
12…IVUS画像処理部
13…画像同期処理部、
14…表示部
15…操作部、
16…システム制御部、
17…データベース部。

Claims (7)

  1. 疾患部を含む血管のボリュームデータから生成したCPR画像から前記疾患部の前後に位置する第1と第2の空間的基準点を設定する第1の基準点設定部と、
    前記疾患部を含む血管のIVUS断面画像データから、前記第1と第2の空間的基準点に対応する第3と第4の空間的基準点を設定する第2の基準点設定部と、
    前記IVUS断面画像データからIVUS長軸画像を生成する長軸画像生成部と、
    前記第3と第4の空間的基準点間に含まれるIVUS断面画像のスライス数で、前記CPR画像を分割し、前記IVUS長軸画像とCPR画像とのスライス位置の空間的対応関係を求めるマッピング部と、
    前記CPR画像を分割したスライス位置におけるCPR断面画像を生成する断面画像生成部と、
    前記CPR画像とIVUS長軸画像を同時に表示し、同じ空間的対応位置の前記IVUS断面画像とCPR断面画像を同期させて表示させる同期再生部と、を有することを特徴とする医用画像表示システム。
  2. 前記空間的基準点は、血管分岐点であることを特徴とする請求項1記載の医用画像表示システム。
  3. 前記スライス位置をスライス番号と関連づけて画像を表示することを特徴とする請求項2記載の医用画像表示システム。
  4. 前記スライス位置またはスライス番号を選択することにより、対応する断面画像が表示されることを特徴とする請求項3記載の医用画像表示システム。
  5. 前記スライス位置の開始位置と終了位置を選択することにより、このスライス開始位置から終了位置までの断面画像の連続表示および繰り返し表示を行うことを特徴とする請求項4記載の医用画像表示システム。
  6. 治療前および治療後のIVUS画像データを取得し、前記CPR断面画像と治療前後のIVUS断面画像を同期させて表示することを特徴とする請求項5記載の医用画像表示システム。
  7. 異なる医用画像診断装置により収集された環状構造物の長軸と交差する断面画像からなるボリュームデータから、それぞれ生成された前記環状構造物の長軸に沿う第1の生成画像と第2の生成画像を受信する受信部と、
    前記第1の生成画像から第1と第2の空間的基準点を設定する第1の基準点設定部と、
    前記第2の生成画像の前記第1と第2の空間的基準点に対応する第3と第4の空間的基準点を設定する第2の基準点設定部と、
    前記空間的基準点の対応関係から、前記第1の生成画像と前記第2の生成画像の空間的位置の対応関係を求めるマッピング部と、
    前記マッピング部により求めた前記空間的位置の対応関係に基づいて、略同一位置の断面画像をそれぞれの前記ボリュームデータから生成又は抽出して表示する表示部と、
    を有することを特徴とする医用画像表示システム。
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