JP5269500B2 - Image processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アブレーション治療に用いられる画像処理装置に関する。 The present invention relates to an image processing apparatus used for ablation treatment.
心臓電気生理学の分野において、不整脈の発生部位や電気信号の伝道異常のある治療部位をアブレーションカテーテルを用いて焼灼することにより電気伝導を良好にするアブレーション治療という治療法がある。このアブレーション治療において術者は、Ｘ線透視画像を観察しながら、アブレーションカテーテルを不整脈の発生部位や電気信号の伝道異常のある治療部位まで移動させ、治療部位を焼灼する。心筋部位を焼灼する際、アブレーションカテーテルを心壁に対して垂直にあてる必要がある。しかし、Ｘ線透視画像は２次元表示であるため、Ｘ線透視画像上でアブレーションカテーテルと心壁との３次元的な位置関係を把握するのは非常に困難である。そのため、アブレーション治療は、手技にとても時間がかかってしまう。 In the field of cardiac electrophysiology, there is a treatment method called ablation treatment in which electrical conduction is improved by cauterizing a treatment site having an arrhythmia occurrence site or an electrical signal transmission abnormality using an ablation catheter. In this ablation treatment, the surgeon moves the ablation catheter to a treatment site where an arrhythmia occurs or an electrical signal transmission is abnormal while observing a fluoroscopic image, and cauterizes the treatment site. When cauterizing the myocardial region, it is necessary to apply an ablation catheter perpendicular to the heart wall. However, since the fluoroscopic image is a two-dimensional display, it is very difficult to grasp the three-dimensional positional relationship between the ablation catheter and the heart wall on the fluoroscopic image. Therefore, the ablation treatment takes a very long time for the procedure.
近年、血管を立体画像として観察するための心臓血管立体表示（coronary ３Ｄ、coronary tree）の技術が、例えば特許文献１及び２に開示されている。この特許文献１及び２に開示されている技術は、造影された血管を２方向からＸ線診断装置により撮像し、これら撮像データからエピポーラ（Epipolar）幾何理論を用いて立体画像を構築している。この技術は、精度が完璧でないが、簡易に立体画像の構築ができる。
本発明の目的は、アブレーション治療における手技時間や手間の削減を実現する画像処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image processing apparatus that realizes a reduction in procedure time and labor in ablation treatment.
本発明の第１の局面に係る画像処理装置は、Ｘ線撮像装置により２つの観察角度で被検体の特定器官を撮影することにより発生された２つの第１のＸ線画像を記憶する記憶部と、前記２つの第１のＸ線画像の各々に含まれ、前記特定器官の内壁上にある実質的に同一な複数の第１の特徴点の３次元座標を計算する第１座標計算部と、前記計算された複数の第１の特徴点の３次元座標を通過する面に関する３次元画像のデータを発生する面画像発生部と、カテーテル術中においてＸ線撮像装置によって発生された２つの観察角度に関する２つのＸ線画像に基づいてカテーテルに関する３次元画像のデータを発生するカテーテル画像発生部と、前記発生されたカテーテルに関する３次元画像と前記面に関する３次元画像とを合成することによって３次元合成画像のデータを発生する合成部と、前記発生された３次元合成画像のデータを３次元画像処理して２次元の表示画像のデータを発生する表示画像発生部と、前記発生された表示画像を表示する表示部と、を具備する。 An image processing apparatus according to a first aspect of the present invention includes a storage unit that stores two first X-ray images generated by imaging a specific organ of a subject at two observation angles with an X-ray imaging apparatus. A first coordinate calculation unit that calculates three-dimensional coordinates of a plurality of substantially the same first feature points included in each of the two first X-ray images and located on the inner wall of the specific organ; A plane image generator for generating data of a three-dimensional image relating to a plane passing through the calculated three-dimensional coordinates of the plurality of first feature points, and two observation angles generated by the X-ray imaging apparatus during catheterization A catheter image generating unit that generates data of a three-dimensional image related to the catheter based on the two X-ray images related to each other , and a composition of the generated three-dimensional image related to the catheter and the three-dimensional image related to the surface A generating unit that generates data of a three-dimensional composite image; a display image generating unit that generates data of a two-dimensional display image by performing three-dimensional image processing on the generated three-dimensional composite image data; A display unit for displaying a display image.
本発明によれば、アブレーション治療における手技時間や手間の削減を実現する画像処理装置を提供することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to provide the image processing apparatus which implement | achieves reduction of the procedure time and labor in ablation treatment.
以下、図面を参照しながら本発明の第１〜第４実施形態に係る画像処理装置を説明する。第１〜第４実施形態に係る画像処理装置は、アブレーション治療支援システムを構成する複数の装置のうちの一つである。 Hereinafter, image processing apparatuses according to first to fourth embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The image processing apparatus according to the first to fourth embodiments is one of a plurality of apparatuses constituting the ablation treatment support system.
（第１実施形態）
図１は、アブレーション治療支援システムにおける第１実施形態に係る画像処理装置１と、他の装置との関係を示す図である。図１に示すように、アブレーション治療支援システムは、互いにネットワーク（ＬＡＮ）を介して接続された画像処理装置１、Ｘ線撮像装置１００、電極カテーテル装置２００、及びアブレーションカテーテル装置３００を備える。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating a relationship between the
Ｘ線撮像装置１００は、Ｘ線透視を行うための撮像系を備える。撮像系は、Ｃアームを１つ備えるシングルプレーン型であっても、Ｃアームを２つ備えるバイプレーン型であってもよい。
The
図２は、Ｘ線撮像装置１００のシングルプレーン型の撮像系１１０を示す図である。図２に示すように、撮像系１１０は、Ｃアーム１１２を支持する支持部１１４を有する。Ｃアーム１１２は、Ｘ線管１１６とＸ線検出器１１８とを搭載する。Ｘ線管１１６は、高電圧発生装置（図示せず）から高電圧が印加されることによりＸ線を連続的に発生する。Ｘ線検出器１１８は、Ｘ線管１１６から発生され天板１２０に載置された被検体Ｐを透過するＸ線を検出する。Ｘ線検出器１１８から出力されたアナログの画像信号は、図示しないＸ線撮像装置本体により、デジタルのＸ線動画像（Ｘ線透視画像）のデータに変換される。
FIG. 2 is a diagram illustrating a single
Ｃアーム１１２は、被検体Ｐに対する撮影角度を自由に変更できるように、ＸＹＺ直交３軸各々に関して矢印Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３に回転可能に支持部１１４によって支持される。典型的には、撮影角度は、ＸＹＺ直交３軸に対する撮影軸ＳＡの交差角として定義される。慣習的には、第１斜位（ＲＡＯ）、第２斜位（ＬＡＯ）、ＣＲＡ、ＣＡＵそれぞれの角度として定義される。撮影軸ＳＡは、Ｘ線管１１６のＸ線焦点からＸ線検出器１１８の検出面中心を通る直線として定義される。典型的には、Ｚ軸は、被検体Ｐの体軸に略一致するものとして定義される。支持部１１４は、Ｘ線撮像装置本体からの制御信号に応じた角度だけＣアーム１１２を回転する。
The C-
アブレーション治療中、Ｘ線撮像装置１００は、２つの撮影角度に関するＸ線動画像のデータを発生する。Ｘ線撮像装置１００は、２つの撮影角度で被検体の特定の器官（例えば、心臓、胃など。以下、特定の器官は、心臓であるとする）をＸ線透視し、２つの観察角度に関するＸ線動画像のデータを発生する。発生されたＸ線動画像のデータは、Ｘ線撮像装置１００によりＬＡＮを介して画像処理装置１に伝送される。また、制御信号は、Ｘ線撮像装置本体により支持部１１４の他に、ＬＡＮを介して画像処理装置１に伝送される。
During the ablation treatment, the
図１に示す電極カテーテル装置２００は、電極カテーテルと、この電極カテーテルを制御するための第１の制御装置とを備える。電極カテーテルは、先端部分に複数の電極を有する。この電極は、心臓内壁（心房の壁もしくは心室の壁）の心電図波形を取得するための電極である。アブレーション治療中、術者は、電極が心臓内壁に接触するまで電極カテーテルを心臓内壁内に挿入する。電極カテーテルは、複数本挿入されることがある。電極が心臓内壁に接触されると、電極カテーテルは固定される。電極カテーテルが固定されると、第１の制御装置は、複数の電極から検出される表面電位に基づいて複数の心電図波形のデータをそれぞれ生成する。第１の制御装置は、測定された表面電位に基づいて心電図波形のデータを生成する。心電図波形のデータは、第１の制御装置によりＬＡＮを介して画像処理装置１に伝送され、表示される。術者は、表示された心電図波形を見て、不整脈の発生部位や電気信号の伝道異常等の治療部位を確認し、その位置を決定する。
An
画像処理装置１は、アブレーションカテーテルと心臓内壁（以下、心壁と呼ぶ）とを、それらの３次元的な位置関係を把握しやすい形態で表示する。画像処理装置１の詳細は後述する。
The
アブレーションカテーテル装置３００は、アブレーションカテーテルと、このアブレーションカテーテルを制御するための第２の制御装置とを備える。アブレーションカテーテルは、アブレーション治療中、術者により、治療部位まで移動される。移動後、術者によりアブレーションカテーテルに設けられた熱発生のためのボタンが押されると、ボタン信号が第２の制御装置に供給される。ボタン信号を受けた第２の制御装置は、アブレーションカテーテルに高周波の電流を供給し、アブレーションカテーテルの先端部分に熱を発生させる。この熱により、治療部位が焼灼される。また、熱発生のためのボタン信号は、第２の制御装置によりＬＡＮを介して画像処理装置１に伝送される。
The
図３は、第１実施形態に係る画像処理装置１の構成を示す図である。図３に示すように、画像処理装置１は、ネットワークインターフェース部１０、記憶部１２、表示部１４、操作部１６、心壁３次元画像発生部１８、カテーテル３次元画像発生部２０、３次元画像合成部２２、表示画像発生部２４、及び制御部２６を備える。
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of the
ネットワークインターフェース部１０は、図１に示すＬＡＮに接続される。図に示すようにＬＡＮには、Ｘ線撮像装置１００、電極カテーテル装置２００、及びアブレーションカテーテル装置３００が接続されている。ネットワークインターフェース部１０は、ＬＡＮに接続されたＸ線撮像装置１００、電極カテーテル装置２００、及びアブレーションカテーテル装置３００と通信する。具体的にはネットワークインターフェース部１０は、Ｘ線撮像装置１００からＸ線動画像のデータ及び制御信号を、電極カテーテル装置２００から心電図波形のデータを、アブレーションカテーテル装置３００から熱発生のためのボタン信号を受信する。
The
記憶部１２は、Ｘ線撮像装置１００からの２つの観察角度に関するＸ線動画像のデータを記憶する。また、記憶部１２は、電極カテーテル装置２００からの複数の心電図波形のデータを記憶する。
The
表示部１４は、例えばＣＲＴ（Cathode-Ray Tube）等のモニタを有する。表示部１４は、記憶部１２からＸ線動画像や心電図を読み出して表示する。また、表示部１４は、心電図波形のデータに基づいて、記憶部１２に記憶されている２つのＸ線動画像のデータから同一の心位相に関するＸ線静止画像のデータをそれぞれ読み出して表示する。また、表示部１４は、後述する表示画像発生部２４により発生された表示画像を表示する。
The
操作部１６は、操作者からの各種指令や情報入力を受け付ける。操作部１６としては、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、モード切替スイッチ等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスが適宜利用可能である。具体的には、操作部１６は、表示部１４に表示された２つのＸ線静止画像のそれぞれで、Ｘ線静止画像上に表示されている電極カテーテル又はアブレーションカテーテルの複数の特徴点を指定する。
The
心壁３次元画像発生部１８は、指定された電極カテーテルの複数の特徴点（電極）に基づいて心壁に関する３次元画像のデータをする。以下、心壁に関する３次元画像を、心壁３次元画像を呼ぶことにする。
The heart wall
カテーテル３次元画像発生部２０は、Ｘ線撮像装置１００によって発生された２つの観察角度に関するＸ線静止画像に基づいてアブレーションカテーテル３次元画像のデータを発生する。より詳細には、カテーテル３次元画像発生部２０は、２つの観察角度のＸ線静止画像上において指定されたアブレーションカテーテルの複数の特徴点に基づいて、アブレーションカテーテルに関する３次元画像のデータを発生する。以下、アブレーションカテーテルに関する３次元画像を、アブレーションカテーテル３次元画像と呼ぶことにする。
The catheter three-dimensional
３次元画像合成部２２は、発生された心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像とを合成して３次元合成画像のデータを発生する。
The three-dimensional
表示画像発生部２４は、３次元合成画像を３次元画像処理して２次元の表示画像のデータを発生する。発生された表示画像は、表示部１４に表示される。
The display
制御部２６は、画像処理装置１の中枢として機能し、画像処理装置１を構成する各部を制御する。具体的には、制御部２６は、画像処理装置１を構成する各部を制御することにより、心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像との合成表示処理を行なう。
The
また、画像処理装置１は、特徴点追跡部２８と距離計算部３０とを更に備える。特徴点追跡部２８は、特開２００６―１７９７９４号公報に示す技術を用いて、２つの観察方向に関するＸ線静止画像上のアブレーションカテーテル像の特徴点を画像パターンマッチングにより追跡し、追跡している特徴点の２次元座標を更新する。距離計算部３０は、合成３次元画像内におけるアブレーションカテーテル像の特徴点（先端部分）と心壁との距離を計算する。
The
図３に示すように、心壁３次元画像発生部１８は、電極２次元座標特定部１８１、電極３次元座標計算部１８２、及び心壁構築部１８３を備える。電極２次元座標特定部１８１は、操作部１６を介して２つのＸ線静止画像上でそれぞれ指定された複数の電極位置の２次元座標を特定する。この際、電極２次元座標特定部１８１は、各Ｘ線静止画像で指定された特徴点のうち、実質的に同一な電極同士を、対応付けのためのルールに従って対応付ける。電極３次元座標計算部１８２は、特定された複数の電極位置（対応点）の２次元座標から複数の電極の３次元座標をエピポーラ（Epipolar）幾何理論に基づいて計算する。電極カテーテルの電極は、心壁に接触している。従って電極の座標は、心壁の座標とみなすことができる。心壁構築部１８３は、計算された複数の３次元座標を通る曲面又は平面（以下、単に曲面と呼ぶ）を計算する。この曲面は、電極の座標、すなわち心壁の座標を通る曲面であるので、心壁とみなすことができる。そして、心壁構築部１８３は、計算した心壁（曲面）に基づいて３次元空間上に心壁のデータを構築する。これにより、心壁３次元画像のデータが発生される。
As shown in FIG. 3, the heart wall three-dimensional
図３に示すように、カテーテル３次元画像発生部２０は、特徴点２次元座標特定部２０１、特徴点３次元座標計算部２０２、及びカテーテル構築部２０３を備える。特徴点２次元座標特定部２０１は、操作部１６を介して２つのＸ線静止画像上でそれぞれ指定された複数のアブレーションカテーテルの特徴点の２次元座標を特定する。この際、特徴点２次元座標特定部２０１は、各Ｘ線静止画像上で指定された特徴点のうち、実質的に同一な電極同士を、対応付けのためのルールに従って対応付ける。特徴点３次元座標計算部２０２は、特定された複数の特徴点（対応点）の２次元座標から複数の特徴点の３次元座標をエピポーラ幾何理論に基づいて計算する。カテーテル構築部２０３は、計算された複数の３次元座標にcoronary treeの生成原理を適用して、３次元空間上にアブレーションカテーテルのデータを構築する。これにより、アブレーションカテーテル３次元画像のデータが発生される。
As shown in FIG. 3, the catheter 3D
以下、アブレーション治療における第１実施形態に係る画像処理装置１の利用例を説明する。
Hereinafter, a usage example of the
図４は、制御部２６による心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像との合成表示処理の流れを説明する図である。術者から操作部１６を介して合成表示処理の開始指示を受けて、又は自動的に、制御部２６は、合成表示処理を開始する。なお、この合成表示処理の期間中、常時ネットワークインターフェース部１０を介して記憶部１２にＸ線動画像のデータ及び心電図のデータが記憶されるとする。
FIG. 4 is a diagram for explaining the flow of the composite display process of the heart wall 3D image and the ablation catheter 3D image by the
図４に示すように、まず制御部２６は、心壁３次元画像発生部１８に心壁３次元画像のデータの発生処理をさせる（ステップＳＡ）。心壁３次元画像のデータの発生処理において心壁３次元画像発生部１８は、２つの観察方向に関するＸ線静止画像上で指定された複数の電極位置に基づいて心壁３次元画像のデータを発生する。発生された心壁３次元画像のデータは、記憶部１２に記憶される。この処理の詳細については後述する。
As shown in FIG. 4, first, the
心壁の３次元画像のデータが発生されると、制御部２６は、カテーテル３次元画像発生部２０に、アブレーションカテーテルの３次元画像のデータの発生処理をさせる（ステップＳＢ）。アブレーションカテーテルの３次元画像のデータの発生処理においてカテーテル３次元画像発生部２０は、２つの観察方向に関するＸ線静止画像上で指定された複数の特徴点に基づいてアブレーションカテーテル３次元画像のデータを発生する。発生されたアブレーションカテーテル３次元画像のデータは、記憶部１２に記憶される。この処理の詳細については、後述する。
When the data of the three-dimensional image of the heart wall is generated, the
アブレーションカテーテル３次元画像のデータが発生されると、制御部２６は、３次元画像合成部２２に合成処理を行なわせる（ステップＳＣ）。合成処理において３次元画像合成部２２は、心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像とを記憶部から読み出し、心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像とを合成することにより合成３次元画像のデータが発生される。なお、合成処理にあたり、心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像とに対して重み係数を乗じて合成の程度を調整できるようにしても良い。
When the data of the ablation catheter 3D image is generated, the
合成３次元画像が発生されると制御部２６は、表示画像発生部２４に、表示画像発生処理を行なわせる（ステップＳＤ）。表示画像発生処理において表示画像発生部２４は、合成３次元画像を３次元画像処理して、表示のための２次元画像（表示画像）のデータを発生する。具体的には、表示画像発生部２４は、３次元画像処理として、ボリュームレンダリングやサーフェスレンダリングを行なう。なお、３次元画像処理における投影角度は、操作部１６を介して任意に設定可能である。なお、心壁３次元画像とカテーテル３次元画像とは同一のＸ線撮像装置１で撮像されているので、両３次元画像の座標は、完全に一致している。そのため、両３次元画像の位置合わせは不要である。
When the synthesized three-dimensional image is generated, the
表示画像が発生されると制御部２６は、表示部１４に表示処理を行なわせる（ステップＳＥ）。表示処理において表示部１４は、表示画像をモニタに表示する。
When the display image is generated, the
図５は、表示画像ＤＩ１を示す図である。図５に示すように表示画像ＤＩ１には、３次元的に心壁像ＣＩ１とアブレーションカテーテル像ＡＩとが描出されているため、術者は、アブレーションカテーテルが心壁に対して垂直であるか否かが確認できる。また、術者が操作部１６を介して投影角度を任意に設定することで、表示部１４は、任意の観察角度に関する表示画像を表示することができる。なお、アブレーションカテーテル像ＡＩは、心壁像ＣＩ１の表側に表示される。また、表示部１４は、操作部１６を介して指定された電極位置ＥＰを心壁像ＣＩ１と区別可能なように所定の色や輝度で表示してもよい。
FIG. 5 is a diagram showing the display image DI1. As shown in FIG. 5, since the heart wall image CI1 and the ablation catheter image AI are depicted three-dimensionally in the display image DI1, the operator determines whether the ablation catheter is perpendicular to the heart wall. Can be confirmed. Further, when the surgeon arbitrarily sets the projection angle via the
表示の応用例として次の方法がある。心壁像ＣＩ１上の電極位置が既知なので、表示部１４は、電極位置ＥＰを明示するとよい。また、表示部１４は、異常な心電波形を検出している電極位置ＥＰを他の電極位置ＥＰから区別して表示してもよい。例えば、表示部１４は、正常な心電波形を検出している電極位置ＥＰを黒で表示し、異常な心電波形を検出している電極位置ＥＰを赤で表示する。
There are the following methods as application examples of display. Since the electrode position on the heart wall image CI1 is known, the
表示画像が表示されると距離計算部３０は、合成３次元画像内で、心壁像とアブレーションカテーテルの先端部分との最短距離を計算する。この計算処理は、同一心位相で一心拍毎に計算される。例えば、距離計算部３０は、心電図波形のある特徴波（例えばＲ波）をトリガとして、距離を計算する。計算された距離は、図５に示すように表示部１４に表示される。また、表示部は、距離の値が所定の値以下になった場合、その旨のメッセージを画面に表示してもよい。また、図示しないスピーカからその旨の音を発生させるとしてもよい。
When the display image is displayed, the
また、表示部１４は、ネットワークインターフェース部１０がアブレーションカテーテル装置３００から熱発生のためのボタン信号を受信したことを契機として、焼灼された電極位置を他の電極位置ＥＰから区別して表示する。例えば、距離計算部２８は、アブレーションカテーテル像ＡＩの先端部分と電極位置ＥＰとの距離を計算する。表示部１４は、距離が一定距離以下になり、且つボタン信号を受信したことを契機として、当該電極位置ＥＰを他の電極位置ＥＰから区別して表示する。例えば、表示部２４は、焼灼された電極位置ＥＰを青で表示する。なお、上述のようにアブレーションカテーテル像の先端部分は、特徴点追跡部２８により随時追跡されている。
Further, the
また、表示部１４は、Ｘ線撮像装置１００のＣアーム１１２が回転されると、その回転に連動して観察角度を回転させてもよい。具体的には、Ｘ線撮像装置１００のＣアーム１１２が回転されると、ネットワークインターフェース部１０は、ＬＡＮを介してＣアーム１１２を駆動制御するための制御信号を受信する。表示画像発生部２４は、ネットワークインターフェース部１０が受信した制御信号に基づいて、投影角度を決定する。そして表示画像発生部２４は、決定した投影角度で合成３次元画像のデータを３次元画像処理して、Ｃアーム１１２の撮影角度に一致する観察角度の表示画像のデータを発生する。発生された表示画像は、表示部１４により表示される。
Further, when the
また、表示部１４は、図６に示すように、心壁像ＣＩ１とＸ線撮像装置１００からのＸ線動画像ＦＩとを重ね合わせて表示してよい。
Further, the
以下、心壁３次元画像の発生処理（ステップＳＡ）及びアブレーションカテーテル３次元画像の発生処理（ステップＳＢ）の詳細な説明する。まずは、心壁３次元画像の発生処理（ステップＳＡ）について説明する。 Hereinafter, a detailed description will be given of the generation process (step SA) of the heart wall three-dimensional image and the generation process (step SB) of the ablation catheter three-dimensional image. First, the generation process (step SA) of the heart wall three-dimensional image will be described.
上述のように、心壁３次元画像の発生処理（ステップＳＡ）は、アブレーションカテーテルが心房に挿入される前に電極カテーテルが挿入される時に行なわれる。電極カテーテルの挿入中、Ｘ線撮像装置１００によりＸ線動画像のデータが発生され、画像処理装置１に伝送される。伝送されたＸ線動画像は、リアルタイムに表示部１４により表示される。術者は、表示されるＸ線動画像により電極カテーテルの位置等を確認しながら、電極カテーテルを心房に進める。電極カテーテルの電極が心壁に接触すると、術者により電極カテーテルは固定される。
As described above, the generation process (step SA) of the heart wall three-dimensional image is performed when the electrode catheter is inserted before the ablation catheter is inserted into the atrium. During insertion of the electrode catheter, X-ray moving image data is generated by the
電極カテーテルが固定されると、術者等は、操作部１６を介して心壁３次元画像の発生処理の開始指示を行う。術者等により開始指示がなされることを契機として制御部２６は、心壁３次元画像の発生処理を開始する。
When the electrode catheter is fixed, the operator or the like gives an instruction to start the processing for generating a three-dimensional heart wall image via the
図７は、制御部２６の制御のもとに実行される心壁３次元画像の発生処理を説明するための図である。まず、制御部２６は、表示部１４にＸ線静止画像の表示処理を行なわせる（ステップＳＡ１）。Ｘ線静止画像の表示処理において表示部１４は、記憶部１２に記憶されている２つの観察方向に関するＸ線動画像から同心位相に関する２つのＸ線静止画像のデータをそれぞれ読み出して表示する。表示されるＸ線静止画像は、電極カテーテルが固定された後にＸ線撮像装置１００により発生されたものとする。以下、説明を具体的に行なうため、２つの観察角度に関するＸ線静止画像は、患者正面方向に関するＸ線静止画像と、患者側面方向に関するＸ線静止画像であるとする。
FIG. 7 is a diagram for explaining a generation process of a heart wall three-dimensional image that is executed under the control of the
図８は、表示部１４に表示される患者正面方向に関するＸ線静止画像ＳＩ１と患者側面方向に関するＸ線静止画像ＳＩ２とを示す図である。図８に示すように、Ｘ線静止画像ＳＩ１，ＳＩ２には、電極カテーテルＥＣが描出されている。電極カテーテルＥＣは、その先端部分に複数の電極ＥＰが設けられている。この電極ＥＰは、Ｘ線静止画像上ＳＩ１，ＳＩ２では黒丸で描出される。術者は、操作部１６を介して、Ｘ線静止画像ＳＩ１，ＳＩ２に描出される電極ＥＰを一つずつ指定する。電極は少なくとも３つずつ指定されるものとする。
FIG. 8 is a diagram illustrating an X-ray still image SI1 related to the patient front direction and an X-ray still image SI2 related to the patient side direction displayed on the
術者が操作部１６を介して電極位置を指定すると制御部２６は、心壁３次元画像発生部１８に発生処理を行なわせる。まず、心壁３次元画像発生部１８は、電極２次元座標特定部１８１に２次元座標特定処理を行なわせる（ステップＳＡ２）。２次元座標特定処理において電極２次元座標特定部１８１は、指定された電極のＸ線静止画像での座標（２次元座標）を特定する。この後に発生される心壁３次元画像の精度を高めたいのであれば、術者は、電極カテーテルの位置を移動して電極指定を繰り返すとよい。電極は１０〜５０指定されるとよい。
When the operator designates the electrode position via the
ステップＳＡ２においては、図８に示すように、２つのＸ線静止画像ＳＩ１，ＳＩ２上で複数の電極ＥＰがそれぞれ指定される。つまり、一つの電極ＥＰについて２つのＸ線静止画像上での２つの２次元座標が与えられる。２次元座標特定部１８１は、同一の電極ＥＰに由来する２つの２次元座標電極を、対応付けのルールに従って対応付ける。対応付けのルールは、例えば、２つのＸ線静止画像ＳＩ１，ＳＩ２上で交互に電極ＥＰを指定することで、連続して指定された２つの電極の２次元座標を対応付けるルールである。具体的には、術者によりＸ線静止画像ＳＩ１で電極ＥＰ１が指定されると電極ＥＰ１の座標（ｘ１、ｙ１）が特定される。次に術者は、Ｘ線静止画像ＳＩ２上で電極ＥＰ１に実質的に同一な電極ＥＰ１´を指定する。電極ＥＰ１´が指定されると座標（ｘ´１、ｙ´１）が特定される。そして、連続して指定された電極ＥＰ１の座標（ｘ１、ｙ１）と電極ＥＰ１の座標（ｘ´１、ｙ´１）との座標が対応付けられる。もちろん対応付けのルールは、上記方法だけに留まらない。
In step SA2, as shown in FIG. 8, a plurality of electrodes EP are designated on the two X-ray still images SI1, SI2. That is, two two-dimensional coordinates on two X-ray still images are given for one electrode EP. The two-dimensional coordinate specifying
電極の２次元座標が特定されると心壁３次元画像発生部１８は、電極３次元座標計算部１８２に計算処理を行わせる（ステップＳＡ３）。計算処理において電極３次元座標計算部１８２は、特定された電極の２次元座標にエピポーラ幾何理論を適用して、電極の３次元座標を計算する。この３次元座標計算処理により、同一の電極に由来する２つの２次元座標から一つの３次元座標が計算される。
When the two-dimensional coordinates of the electrode are specified, the heart wall three-dimensional
図９は、エピポーラ幾何理論を説明するための図である。患者正面方向におけるＸ線焦点Ｆ１から被検体Ｐ´を投影して得られる画像を投影画像Ｉ１、患者側面方向におけるＸ線焦点Ｆ２から被検体Ｐ´を投影して得られる画像を投影画像Ｉ２と呼ぶことにする。Ｘ線焦点Ｆ１とＸ線焦点Ｆ２と被検体Ｐ´とにより規定される面は、エピポーラ面と呼ばれている。投影画像Ｉ２上の点Ａに投影される被検体Ｐ´は、３次元空間内において線Ｂのどこかに存在する。投影画像Ｉ１上において線Ｂは、線（エピポーラ線）Ｃ上に投影される。被検体Ｐ´は、線Ｃ上のどこかに投影されている。従って、投影画像Ｉ１上で術者が点Ａと実質的に同一な点（対応点）を指定すると、被検体Ｐ´の３次元空間内での位置が定まる。すなわち、２つの観察角度に関するＸ線静止画像で実質的に同一な点を指定すれば、指定された点の３次元空間内での位置（３次元座標）を計算することができる。これがエピポーラ幾何理論である。電極３次元座標計算部１８２は、このエピポーラ幾何理論に基づいて、同一の電極に由来する２つの２次元座標から一つの３次元座標を計算する。
FIG. 9 is a diagram for explaining the epipolar geometry theory. An image obtained by projecting the subject P ′ from the X-ray focus F1 in the patient front direction is a projection image I1, and an image obtained by projecting the subject P ′ from the X-ray focus F2 in the patient side direction is a projection image I2. I will call it. A plane defined by the X-ray focal point F1, the X-ray focal point F2, and the subject P ′ is called an epipolar plane. The subject P ′ projected onto the point A on the projection image I2 exists somewhere on the line B in the three-dimensional space. The line B is projected onto the line (epipolar line) C on the projection image I1. The subject P ′ is projected somewhere on the line C. Therefore, when the operator designates a point (corresponding point) substantially the same as the point A on the projection image I1, the position of the subject P ′ in the three-dimensional space is determined. That is, if substantially the same point is designated in the X-ray still images related to the two observation angles, the position (three-dimensional coordinates) of the designated point in the three-dimensional space can be calculated. This is epipolar geometry theory. The electrode three-dimensional coordinate
電極の３次元座標が計算されると心壁３次元画像発生部１８は、心壁構築部１８３に心壁の構築処理を行なわせる（ステップＳＡ４）。心壁の構築処理において心壁構築部１８３は、算出された複数の電極の３次元座標に基づいて３次元空間内に心壁のデータを構築する。具体的には、心壁構築部１８３は、複数の３次元座標に基づいて心壁面を計算し、計算した心壁面に基づいて心壁のデータを構築する。
When the three-dimensional coordinates of the electrodes are calculated, the heart wall three-dimensional
図１０は、心壁構築部１８３による心壁面の計算処理を説明するための図である。図１０に示すように、ステップＳＡ３において、実質的に同一な複数の電極ＥＰの３次元座標が電極３次元座標計算部１８２により計算されている。例えば、Ｘ線静止画像ＳＩ１上の電極ＥＰ１と、Ｘ線静止画像ＳＩ２上の電極ＥＰ１´とに基づいて３次元空間上の電極ＥＰ１の座標（ｘ´´１、ｙ´´１、ｚ´´１）が計算されている。このようにして複数の電極の３次元座標が計算されると、心壁構築部１８３は、これら複数の３次元座標に最小２乗法を適用して、複数の３次元座標を通過する曲面ＣＳを計算する。具体的には、心壁構築部１８３は、複数の３次元座標に最小２乗法を適用して、複数の３次元座標を通る曲面（又は平面）を計算する。数学的には例えば、３点があればある平面を規定でき、４点があれば曲面を規定することができる。算出された曲面ＣＳは、電極カテーテルＥＣの複数の電極ＥＰを通る曲面である。上述のように、電極ＥＰは、心壁に接触している。従って、算出された曲面ＣＳは、心壁と同一である。
FIG. 10 is a diagram for explaining the calculation process of the heart wall surface by the heart wall construction unit 183. As shown in FIG. 10, in step SA <b> 3, three-dimensional coordinates of a plurality of substantially identical electrodes EP are calculated by the electrode three-dimensional coordinate
心壁ＣＳが計算されると心壁構築部１８３は、計算した心壁を構成するボクセルに所定の画素値を割り付けることで３次元空間内に心壁のデータを構築する。また、心壁構築部１８３は、計算した曲面を点列に分解し、これら複数の点を複数の面素（パッチ面）で張り合わせることによって３次元空間内に心壁のデータを構築してもよい。この心壁の構築処理により心壁３次元画像のデータが発生される。 When the heart wall CS is calculated, the heart wall constructing unit 183 constructs heart wall data in the three-dimensional space by assigning predetermined pixel values to the voxels constituting the calculated heart wall. Further, the heart wall constructing unit 183 constructs the data of the heart wall in the three-dimensional space by decomposing the calculated curved surface into a sequence of points and bonding the plurality of points with a plurality of surface elements (patch planes). Also good. The heart wall three-dimensional image data is generated by this heart wall construction process.
以上で心壁３次元画像のデータの発生処理は終了する。 This completes the generation processing of the heart wall three-dimensional image data.
次にアブレーションカテーテル３次元画像の発生処理（ステップＳＢ）の詳細について説明する。術者は、電極カテーテル装置２００からの心電図波形を観察して治療部位を決定すると、表示部１４に表示されているＸ線動画像を観察しながら、治療部位にアブレーションカテーテルを進める。アブレーションカテーテルが治療部位付近に近づくと、術者等は、操作部１６を介してアブレーションカテーテル３次元画像の発生処理の開始指示を行う。術者等により開始指示がなされることを契機として制御部２６は、アブレーションカテーテル３次元画像の発生処理を開始する。
Next, details of the ablation catheter three-dimensional image generation process (step SB) will be described. When the surgeon observes the electrocardiogram waveform from the
図１１は、制御部２６の制御のもとに実行されるアブレーションカテーテル３次元画像の発生処理を説明するための図である。まず、制御部２６は、表示部１４にＸ線静止画像の表示処理を行なわせる（ステップＳＢ１）。Ｘ線静止画像の表示処理において表示部１４は、同心位相の患者正面方向に関するＸ線静止画像と患者側面方向に関するＸ線静止画像のデータを記憶部１２からそれぞれ読み出して表示する。表示されるＸ線静止画像は、アブレーションカテーテル３次元画像の発生処理の開始後にＸ線撮像装置１００により発生されたものとする。
FIG. 11 is a diagram for explaining the ablation catheter three-dimensional image generation process executed under the control of the
表示部１４に患者正面方向に関するＸ線静止画像と患者側面方向に関するＸ線静止画像が表示されると、術者は、操作部１６を介して、２つのＸ線静止画像でアブレーションカテーテルの複数の特徴点を指定する。特徴点は、視覚的に特定しやすい部分であり、例えば、先端部分やマーカ、熱発生部分等である。特徴点は、それぞれ少なくとも２点以上指定される。
When the X-ray still image related to the patient front direction and the X-ray still image related to the patient lateral direction are displayed on the
術者が操作部１６を介して特徴点を指定すると制御部２６は、カテーテル３次元画像発生部２０に発生処理を行なわせる。まず、カテーテル３次元画像発生部２０は、特徴点２次元座標特定部２０１に特徴点の２次元座標の特定処理を行なわせる（ステップＳＢ２）。この特定処理において特徴点２次元座標特定部２０１は、術者により指定された特徴点のＸ線静止画像での座標（２次元座標）を特定する。この際、特徴点２次元座標特定部２０１は、実質的に同一な特徴点を対応付ける。この処理は、ステップＳＡ２と同様なので説明は省略する。
When the operator designates a feature point via the
特徴点（対応点）の２次元座標が特定されるとカテーテル３次元画像発生部２０は、特徴点３次元座標計算部２０２に特徴点の３次元座標の計算処理を行わせる（ステップＳＢ３）。この計算処理において特徴点３次元座標計算部２０２は、特定された同一の特徴点（対応点）に由来する２つの２次元座標にエピポーラ幾何理論を適用して、特徴点の３次元座標を計算する。
When the two-dimensional coordinates of the feature points (corresponding points) are specified, the catheter three-dimensional
特徴点の３次元座標が計算されるとカテーテル３次元画像発生部２０は、カテーテル構築部２０３にカテーテル構築処理を行なわせる（ステップＳＢ４）。カテーテル構築処理においてカテーテル構築部２０３は、計算された複数の電極の３次元座標にcoronary treeの生成原理を適用してアブレーションカテーテル３次元画像のデータを発生する。coronary treeの生成原理は、既知の技術であり例えば特許文献１及び特許文献２に開示されている。特許文献１及び特許文献２に開示されているcoronary treeの生成原理は、血管に適用している。ところでカテーテルの形状は、筒状であり、血管の形状と同様である。従ってカテーテルについても、coronary treeの生成原理は、適用可能である。このカテーテル構築処理により、３次元空間内にカテーテルのデータが構築される。
When the three-dimensional coordinates of the feature points are calculated, the catheter three-dimensional
以上でアブレーションカテーテル３次元画像のデータの発生処理が終了する。 The generation processing of the ablation catheter three-dimensional image data is thus completed.
術者は、上記のように発生される心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像とに基づく表示画像を観察しながらアブレーションカテーテルを操作する。つまり、術者がアブレーションカテーテルを動かすたびに、制御部２６は、アブレーションカテーテル３次元画像の発生処理を繰り返さなければならない。すなわち、アブレーションカテーテルを動かすたびに術者は、ステップＳＡに示すように、アブレーションカテーテルの特徴点を指定し直さなければならない。この作業は術者にとって手間である。
The surgeon operates the ablation catheter while observing a display image based on the three-dimensional heart wall image and the three-dimensional ablation catheter image generated as described above. That is, every time the operator moves the ablation catheter, the
そこで、特徴点追跡部３０は、２つの観察方向に関するＸ線静止画像上のアブレーションカテーテルの特徴点を画像パターンマッチングにより追跡し、追跡している特徴点の２次元座標を更新する。カテーテル３次元画像発生部２０は、更新された２次元座標に基づいて特徴点の３次元座標を更新し、更新された３次元座標に基づいてアブレーションカテーテル３次元画像のデータを更新する。更新されたアブレーションカテーテル３次元画像と既に発生されている心壁３次元画像とは、３次元画像合成部２２により合成され、合成３次元画像のデータが更新される。表示画像発生部２４は、更新された合成３次元画像のデータに基づいて表示画像のデータを更新し、更新された表示画像は、表示部１４に表示される。表示画像は、一心拍毎に更新される。
Therefore, the feature
第１実施形態に係る画像処理装置１は、Ｘ線撮像装置１００からのＸ線画像データに基づいて心壁３次元画像のデータとアブレーションカテーテル３次元画像のデータとを発生し、発生した心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像とに基づく表示画像を表示する。この表示画像を観察することで、術者は、容易にアブレーションカテーテルの先端部分が心壁に対して垂直にあたっているか否かを判断できる。かくして第１実施形態によれば、アブレーション治療における手技時間や手間の削減を実現する画像処理装置１を提供することが可能となる。
The
なお、第１実施形態においては、画像処理装置１は、心臓内壁に挿入された電極カテーテルの複数の特徴点（電極）に基づいて心壁３次元画像のデータを発生するとした。しかしながら第１実施形態を心臓内壁に限定する必要はない。すなわち、画像処理装置１は、心臓以外の器官（たとえば胃等）の内壁に挿入された電極カテーテルの複数の電極に基づいて、当該器官の内壁に関する３次元画像のデータを発生することができる。
In the first embodiment, the
（第２実施形態）
図１２は、第２実施形態に係るアブレーション治療支援システムの構成を示す図である。図１２に示すように第２実施形態に係るアブレーション治療支援システムは、画像処理装置２、Ｘ線撮像装置１００、電極カテーテル装置２００、アブレーションカテーテル装置３００、及びＸ線コンピュータ断層撮影装置４００を備える。なお以下の説明において、第１実施形態と略同一の機能を有する構成要素及びステップについては、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
(Second Embodiment)
FIG. 12 is a diagram showing a configuration of an ablation treatment support system according to the second embodiment. As shown in FIG. 12, the ablation treatment support system according to the second embodiment includes an
Ｘ線コンピュータ断層撮影装置４００は、アブレーションカテーテルの挿入前において、被検体をＣＴスキャンして被検体の特定の器官（例えば、心臓、胃など。以下、特定の器官は、心臓であるとする）に関するＣＴ画像データを発生する。具体的には、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置３００は、心電同期再構成により特定の心位相に関するＣＴ画像データを発生する。発生された心臓に関するＣＴ画像データは、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置４００によりＬＡＮを介して画像処理装置２に伝送される。
The X-ray computed
図１３は、第２実施形態に係る画像処理装置２の構成を示す図である。図１３に示すように画像処理装置２は、ネットワークインターフェース部１０、記憶部１２、表示部１４、操作部１６、心壁３次元画像発生部１８、カテーテル３次元画像発生部２０、３次元画像合成部２２、表示画像発生部２４、制御部２６、特徴点追跡部２８、及び距離計算部３０を備える。
FIG. 13 is a diagram illustrating a configuration of the
ネットワークインターフェース部１０は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置４００から伝送される心臓に関するＣＴ画像のデータをさらに受信する。記憶部１２は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置４００からの心臓に関するＣＴ画像のデータをさらに記憶する。
The
心壁３次元画像発生部１８は、電極２次元座標特定部１８１及び電極３次元座標計算部１８２に加え、抽出部１８４、レジストレーション部１８５を備える。抽出部１８４は、記憶部１２に記憶されている心臓に関するＣＴ画像のデータから心壁領域のデータを抽出する。抽出された心壁領域のデータが心壁３次元画像のデータである。レジストレーション部１８５は、電極３次元画像座標計算部１８２により計算された複数の電極の３次元座標に基づいて、抽出部１８４により抽出された心壁３次元画像をレジストレーションする。３次元画像合成部２２は、レジストレーションされた心壁３次元画像と、カテーテル３次元画像発生部２０により発生されたアブレーションカテーテル３次元画像とを合成して、合成３次元画像のデータを発生する。表示画像発生部２４は、発生された合成３次元画像を３次元画像処理して表示画像のデータを発生する。発生された表示画像は、表示部１４により表示される。
The heart wall 3D
以下、画像処理装置２のアブレーション治療での利用例を説明する。
Hereinafter, a usage example of the
第２実施形態に係る制御部２６による心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像との合成表示処理の流れは、第１実施形態の合成表示処理の流れと同様である。しかし、第２実施形態に係る合成表示処理における心壁３次元画像（ステップＳＡ）の処理内容、第１実施形態に係る心壁３次元画像（ステップＳＡ）の処理内容と異なる。
The flow of the composite display process of the heart wall 3D image and the ablation catheter 3D image by the
以下、図１４を参照しながら第２実施形態に係る心壁３次元画像の発生処理（ステップＳＡ）の流れを説明する。なお、第１実施形態に係る心壁３次元画像の発生処理（図７に示す）と同様の処理は、同じ符号を付して説明を簡略化する。 Hereinafter, the flow of the processing for generating a three-dimensional heart wall image (step SA) according to the second embodiment will be described with reference to FIG. In addition, the process similar to the generation process (shown in FIG. 7) of the heart wall three-dimensional image according to the first embodiment is denoted by the same reference symbol and the description is simplified.
術者等により開始指示がなされることを契機として制御部２６は、心壁３次元画像の発生処理を開始する。まず、制御部２６は、表示部１４にＸ線静止画像の表示処理を行なわせ（ステップＳＡ１１）、心壁３次元画像発生部１８に２次元座標特定処理（ステップＳＡ１２）、３次元座標計算処理を行わせる（ステップＳ１３）。この３次元座標計算処理により、実質的に同一の特徴点（対応点）に由来する２つの２次元座標から一つの３次元座標が計算される。また、３次元座標は、複数の特徴点について計算されているものとする。
When the start instruction is given by the operator or the like, the
また、術者等により開始指示がなされることを契機として制御部２６は、心壁３次元画像発生部１８の抽出部１８４に抽出処理を行なわせる（ステップＳＡ２１）。抽出処理において抽出部１８４は、まず、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置４００からの心臓に関するＣＴ画像のデータを記憶部１２から読み出す。そして抽出部１８４は、心壁が有する画素値範囲に基づいてＣＴ画像を閾値処理し心壁領域を抽出することにより、心壁３次元画像のデータを発生する。
Further, when the start instruction is given by an operator or the like, the
ステップＳＡ１３において電極の３次元座標が計算され、ステップＳＡ２１において心壁３次元画像が発生されると心壁３次元画像発生部１８は、レジストレーション部１８５にレジストレーション処理を行なわせる（ステップＳＡ２２）。レジストレーション処理においてレジストレーション部１８５は、複数の電極の３次元座標に基づいて心壁３次元画像をレジストレーションする。具体的には、複数の電極の３次元座標に心壁３次元画像に含まれる心壁領域の内側が位置整合するように、心壁領域をレジストレーションする。
In step SA13, the three-dimensional coordinates of the electrodes are calculated, and in step SA21, when a heart wall three-dimensional image is generated, the heart wall three-dimensional
以上で第２実施形態に係る心壁３次元画像の発生処理は終了する。 This completes the generation process of the heart wall three-dimensional image according to the second embodiment.
ステップＳＡが終了すると、ステップＳＢにおいてアブレーションカテーテル３次元画像が発生され、ステップＳＣにおいて合成３次元画像が発生され、ステップＳＤにおいて表示画像が発生され、ステップＳＥにおいて表示画像が表示される。 When step SA is completed, an ablation catheter 3D image is generated in step SB, a combined 3D image is generated in step SC, a display image is generated in step SD, and a display image is displayed in step SE.
図１５は、第２実施形態に係る表示画像ＤＩ２の一例を示す図である。図１５に示すように、表示画像ＤＩ２は、ＣＴ画像に由来する心壁像ＣＩ２と、アブレーションカテーテル像ＡＩと含む。アブレーションカテーテル像ＡＩは、心壁像ＣＩ２よりも前面に表示される。このようにアブレーションカテーテル像ＡＩと心壁像ＣＩ２とが表示されることで、術者は、両者の３次元的な位置関係を把握しやすい。また、図１５に示すように、心壁の部位の名称が文字情報で示されることにより術者は、アブレーションカテーテル像ＡＩと心壁像ＣＩ２との位置関係をより把握しやすい。 FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the display image DI2 according to the second embodiment. As shown in FIG. 15, the display image DI2 includes a heart wall image CI2 derived from the CT image and an ablation catheter image AI. The ablation catheter image AI is displayed in front of the heart wall image CI2. By displaying the ablation catheter image AI and the heart wall image CI2 in this way, the operator can easily grasp the three-dimensional positional relationship between the two. Further, as shown in FIG. 15, the name of the part of the heart wall is indicated by the character information, so that the operator can easily grasp the positional relationship between the ablation catheter image AI and the heart wall image CI2.
また、表示部１４は、図１６に示すように、Ｘ線動画像ＦＩに心壁像ＣＩ２を重ねて表示してもよい。
Further, as shown in FIG. 16, the
第２実施形態に係る画像処理装置２は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置４００からの３次元画像データとＸ線撮像装置１００からのＸ線画像データとに基づいて心壁３次元画像のデータとアブレーションカテーテル３次元画像のデータとを発生し、発生した心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像とに基づく表示画像を表示する。この表示画像を観察することで、術者は、容易にアブレーションカテーテルの先端部分が心壁に対して垂直にあたっているか否かを判断できる。かくして第２実施形態によれば、アブレーション治療における手技時間や手間の削減を実現する画像処理装置を提供することが可能となる。
The
なお上記説明において、心壁領域のデータは、抽出部１８４により発生されるとした。しかしながら、第２実施形態はこれに限定されない。例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置４００がＣＴ画像から心壁領域を抽出し、抽出した心壁領域のデータを画像処理装置２に伝送してもよい。伝送された心壁領域のデータは、記憶部１２により記憶される。そしてステップＳＡ２２において、レジストレーション部１８５は、記憶部１２から心壁領域のデータを読み出してレジストレーション処理を行なう。
In the above description, the data of the heart wall region is generated by the
（第３実施形態）
図１７は、第３実施形態に係るアブレーション治療支援システムの構成を示す図である。図１７に示すように第３実施形態に係るアブレーション治療支援システムは、画像処理装置３、Ｘ線撮像装置１００、電極カテーテル装置２００、アブレーションカテーテル装置３００、及びElectro-Anatomical Mapping装置５００を備える。なお以下の説明において、第１及び第２実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
(Third embodiment)
FIG. 17 is a diagram showing a configuration of an ablation treatment support system according to the third embodiment. As shown in FIG. 17, the ablation treatment support system according to the third embodiment includes an
電極カテーテル装置２００は、電極カテーテルにより検出される表面電位のデータをElectro-Anatomical Mapping装置５００に伝送する。
The
Electro-Anatomical Mapping装置５００は、３つの磁場発生装置と、位置検出装置と、第３の制御装置とを備える。３つの磁場発生装置は、典型的に、天板の下に設けられ、磁場を発生する。位置検出装置は、電極カテーテルによる磁場の変化に基づいて電極カテーテルの先端の位置座標を検出する。第３の制御装置は、検出された位置座標と電極カテーテル装置から伝送された表面電位とに基づいて３次元電気マッピング画像のデータを発生する。３次元電気マッピング画像は、心壁に関する３次元画像であり、心壁の形態情報のみならず表面電位等の機能情報をも有する。すなわち、３次元電気マッピング画像を構成する各ボクセルには、表面電位の値に応じた色情報が割り付けられている。また、第３の制御装置は、電極カテーテル装置からの心電図波形に基づいて、特定の一心位相に関する３次元電気マッピング画像のデータを一心拍毎に発生する。発生された３次元電気マッピング画像のデータは、第３の制御装置によりＬＡＮを介して画像処理装置３に伝送される。
The Electro-
第３実施形態に係る画像処理装置３の構成は、第２実施形態に係る画像処理装置２の構成と同様である。画像処理装置３は、ネットワークインターフェース部１０、記憶部１２、表示部１４、操作部１６、心壁３次元画像発生部１８、カテーテル３次元画像発生部２０、３次元画像合成部２２、表示画像発生部２４、制御部２６、特徴点追跡部２８、及び距離計算部３０を備える。
The configuration of the
ネットワークインターフェース部１０は、Electro-Anatomical Mapping装置５００から伝送される３次元電気マッピング画像のデータをさらに受信する。記憶部１２は、Electro-Anatomical Mapping装置５００からの３次元電気マッピング画像のデータをさらに記憶する。
The
心壁３次元画像発生部１８のレジストレーション部１８５は、電極３次元画像座標計算部１８２により計算された複数の電極の３次元座標に基づいて、３次元電気マッピング画像のデータをレジストレーションする。レジストレーションされた３次元電気マッピング画像を心壁３次元画像とする。３次元画像合成部２２は、この心壁３次元画像と、カテーテル３次元画像発生部２０により発生されたアブレーションカテーテル３次元画像とを合成して、合成３次元画像のデータを発生する。表示画像発生部２４は、発生された合成３次元画像を３次元画像処理して表示画像のデータを発生する。発生された表示画像は、表示部１４により表示される。
The
以下、画像処理装置３のアブレーション治療での利用例を説明する。
Hereinafter, an example of use of the
第３実施形態に係る制御部２６による心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像との合成表示処理の流れは、第１及び第２実施形態の合成表示処理の流れと同様である。しかし、第３実施形態に係る合成表示処理における心壁３次元画像（ステップＳＡ）の処理内容は、第１及び第２実施形態に係る心壁３次元画像（ステップＳＡ）の処理内容と異なる。
The flow of the composite display process of the heart wall 3D image and the ablation catheter 3D image by the
以下、図１８を参照しながら第３実施形態に係る心壁３次元画像の発生処理（ステップＳＡ）の流れを説明する。なお、第１実施形態に係る心壁３次元画像の発生処理（図７に示す）と同様の処理は、同じ符号を付して説明を簡略化する。 The flow of the heart wall 3D image generation process (step SA) according to the third embodiment will be described below with reference to FIG. In addition, the process similar to the generation process (shown in FIG. 7) of the heart wall three-dimensional image according to the first embodiment is denoted by the same reference symbol, and the description is simplified.
術者等により開始指示がなされることを契機として制御部２６は、心壁３次元画像の発生処理を開始する。まず、制御部２６は、表示部１４にＸ線静止画像の表示処理を行なわせ（ステップＳＡ１１）、心壁３次元画像発生部１８に２次元座標特定処理（ステップＳＡ１２）、３次元座標計算処理を行わせる（ステップＳ１３）。この３次元座標計算処理により、実質的に同一な電極（対応点）に由来する２つの２次元座標から一つの３次元座標が計算される。３次元座標は、複数の電極について計算される。
When the start instruction is given by the operator or the like, the
ステップＳＡ１３において電極の３次元座標が計算されると心壁３次元画像発生部１８は、レジストレーション部１８５にレジストレーション処理を行なわせる（ステップＳＡ３１）。レジストレーション処理においてレジストレーション部１８５は、複数の電極の３次元座標に基づいて、Electro-Anatomical Mapping装置５００からの３次元電気マッピング画像をレジストレーションする。具体的には、複数の電極の３次元座標に心壁領域の内側が位置整合するように、３次元電気マッピング画像をレジストレーションする。レジストレーション処理により、心壁３次元画像のデータが発生される。
When the three-dimensional coordinates of the electrodes are calculated in step SA13, the heart wall three-dimensional
以上で第３実施形態に係る心壁３次元画像の発生処理は終了する。 This completes the generation process of the three-dimensional heart wall image according to the third embodiment.
ステップＳＡが終了すると、ステップＳＢにおいてアブレーションカテーテル３次元画像が発生され、ステップＳＣにおいて合成３次元画像が発生され、ステップＳＤにおいて表示画像が発生され、ステップＳＥにおいて表示画像が表示される。 When step SA is completed, an ablation catheter 3D image is generated in step SB, a combined 3D image is generated in step SC, a display image is generated in step SD, and a display image is displayed in step SE.
図１９は、第３実施形態に係る表示画像ＤＩ３の一例を示す図である。図１９に示すように、表示画像ＤＩ３は、３次元電気マッピング画像に由来する心壁像ＣＩ３と、アブレーションカテーテル像ＡＩと含む。アブレーションカテーテル像ＡＩは、心壁像ＣＩ３よりも前面に表示される。このようにアブレーションカテーテル像ＡＩと心壁像ＣＩ３とが表示されることで、術者は、両者の３次元的な位置関係を把握しやすい。また、心壁像ＣＩ３は、表面電位の値に応じて色が変化するので、術者は、この表示画像ＤＩ３を観察するだけで、電位の異常部位（治療部位）を特定することができる。また、心壁の部位の名称が文字情報で示されることにより術者は、アブレーションカテーテル像ＡＩと心壁像ＣＩ３との位置関係をより把握しやすい。 FIG. 19 is a diagram illustrating an example of the display image DI3 according to the third embodiment. As shown in FIG. 19, the display image DI3 includes a heart wall image CI3 derived from a three-dimensional electrical mapping image and an ablation catheter image AI. The ablation catheter image AI is displayed in front of the heart wall image CI3. By displaying the ablation catheter image AI and the heart wall image CI3 in this way, the operator can easily grasp the three-dimensional positional relationship between the two. Further, since the color of the heart wall image CI3 changes according to the value of the surface potential, the surgeon can identify an abnormal potential site (treatment site) simply by observing the display image DI3. In addition, since the name of the part of the heart wall is indicated by the character information, the surgeon can easily grasp the positional relationship between the ablation catheter image AI and the heart wall image CI3.
また、表示部１４は、図２０に示すように、Ｘ線動画像ＦＩに心壁像ＣＩ３を重ねて表示してもよい。
Further, as shown in FIG. 20, the
第３実施形態に係る画像処理装置３は、Electro-Anatomical Mapping装置５００からの３次元電気マッピング画像データとＸ線撮像装置１００からのＸ線画像データとに基づいて心壁３次元画像のデータとアブレーションカテーテル３次元画像のデータとを発生し、発生した心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像とに基づく表示画像を表示する。この表示画像を観察することで、術者は、容易にアブレーションカテーテルの先端部分が心壁に対して垂直にあたっているか否かを判断できる。かくして第３実施形態によれば、アブレーション治療における手技時間や手間の削減を実現する画像処理装置を提供することが可能となる。
The
（第４実施形態）
図２１は、第４実施形態に係る画像処理装置４の構成を示す図である。図２１に示すように画像処理装置４は、ネットワークインターフェース部１０、記憶部１２、表示部１４、操作部１６、心壁３次元画像発生部１８、カテーテル３次元画像発生部２０、３次元画像合成部２２、表示は像発生部２４、制御部２６、特徴点追跡部２８、距離計算部３０、及び電極・心電図対応付け部３２を備える。
(Fourth embodiment)
FIG. 21 is a diagram illustrating a configuration of the image processing device 4 according to the fourth embodiment. As shown in FIG. 21, the image processing apparatus 4 includes a
心電図・電極対応付け部３２は、電極カテーテル装置２００からの複数の心電図波形とＸ線静止画像に描出される複数の電極とをそれぞれ対応付ける。
The electrocardiogram /
心壁３次元画像発生部１８は、電極２次元座標特定部１８１、電極３次元画像計算部１８２、心壁構築部１８３、及び色情報割り付け部１８６を備える。色情報割り付け部１８６は、電極の３次元座標と心電図波形とに基づいて、心壁構築部１８３により発生された心壁３次元画像を構成するボクセルに表面電位に応じた色情報を割り付ける。この色情報割り付け処理により、色情報が割り付けられた心壁３次元画像のデータが発生される。
The heart wall three-dimensional
３次元画像合成部２２は、この色情報が割り付けられた心壁３次元画像と、カテーテル３次元画像発生部２０により発生されたアブレーションカテーテル３次元画像とを合成して、合成３次元画像のデータを発生する。表示画像発生部２４は、発生された合成３次元画像を３次元画像処理して表示画像のデータを発生する。発生された表示画像は、表示部１４により表示される。
The three-dimensional
なお、第４実施形態に係るアブレーション治療システムの構成は、第１実施形態に係るアブレーション治療システムの構成と同様である。 The configuration of the ablation treatment system according to the fourth embodiment is the same as the configuration of the ablation treatment system according to the first embodiment.
以下、画像処理装置４のアブレーション治療での利用例を説明する。 Hereinafter, a usage example of the image processing apparatus 4 in the ablation treatment will be described.
第４実施形態に係る制御部２６による心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像との合成表示処理の流れは、第１及び第２及び第３実施形態の合成表示処理の流れと同様である。しかし、第３実施形態に係る合成表示処理における心壁３次元画像（ステップＳＡ）の処理内容は、第１及び第２及び第３実施形態に係る心壁３次元画像（ステップＳＡ）の処理内容と異なる。
The flow of the composite display process of the heart wall 3D image and the ablation catheter 3D image by the
以下、図２２を参照しながら第４実施形態に係る心壁３次元画像の発生処理（ステップＳＡ）の流れを説明する。なお、第１実施形態に係る心壁３次元画像の発生処理（図７に示す）と同様の処理は、同じ符号を付して説明を簡略化する。 The flow of the heart wall 3D image generation process (step SA) according to the fourth embodiment will be described below with reference to FIG. In addition, the process similar to the generation process (shown in FIG. 7) of the heart wall three-dimensional image according to the first embodiment is denoted by the same reference symbol, and the description is simplified.
術者等により開始指示がなされることを契機として制御部２６は、心壁３次元画像の発生処理を開始する。まず、制御部２６は、表示部１４に表示処理を行なわせる（ステップＳＡ４１）。表示処理において表示部１４は、Ｘ線撮像装置１００からの２つの観察角度に関するＸ線静止画像と電極カテーテル装置からの心電図波形とを並べて表示する。
When the start instruction is given by the operator or the like, the
図２３は、ステップＳＡ４１において表示される画面Ｄの一例を示す図である。図２３に示すように、画面Ｄは、患者正面方向に関するＸ線静止画像ＳＩ１が表示される領域Ｒ１、患者側面方向に関するＸ線静止画像ＳＩ２が表示される領域Ｒ２、及び複数の心電図波形Ｗが表示される領域Ｒ３を有する。ユーザは、電極と心電図波形とを対応付けるために、操作部１６を介してＸ線静止画像ＳＩ１又はＳＩ２上で電極を指定し、指定した電極に対応する心電図波形Ｗを指定する。ユーザは、この作業を電極の数だけ繰り返す。
FIG. 23 is a diagram illustrating an example of the screen D displayed in step SA41. As shown in FIG. 23, the screen D includes a region R1 where an X-ray still image SI1 related to the patient front direction is displayed, a region R2 where an X-ray still image SI2 related to the patient side direction is displayed, and a plurality of electrocardiogram waveforms W. It has a region R3 to be displayed. In order to associate the electrode with the electrocardiogram waveform, the user designates the electrode on the X-ray still image SI1 or SI2 via the
心電図波形と電極とが指定されると制御部２６は、電極・心電図対応付け部３２に対応付け処理を行なわせる（ステップＳＡ４２）。この対応付け処理において電極・心電図対応付け部３２は、対応付けのルールに従って、対応する電極と心電図とを対応付ける。対応付けのルールは、例えば、初めに電極が指定され、次に指定された電極に対応する心電図波形が指定されることで、当該指定された電極と心電図波形とを対応付けるというルールである。なお、この心電図と電極との対応付けは、ステップＳＡ１２と同時に行なわれてもよい。
When the electrocardiogram waveform and the electrode are designated, the
ステップＳＡ１４において心壁３次元画像のデータが発生され、ステップＳＡ４２において心電図波形と電極とが対応付けられると心壁３次元画像発生部１８は、色情報割り付け部１８６に色情報割り付け処理を行なわせる（ステップＳＡ４３）。色情報割り付け処理において色情報割り付け部１８６は、電極の３次元座標と心電図波形とに基づいて、心壁構築部１８３により発生された心壁３次元画像を構成するボクセルに表面電位に応じた色情報を割り付ける。この処理は、第３実施形態に係るElectro-Anatomical Mapping装置４００による３次元電気マッピング画像の発生方法と同様である。この色情報割り付け処理により、色情報が割り付けられた心壁３次元画像のデータが発生される。
In step SA14, cardiac wall three-dimensional image data is generated. In step SA42, when the electrocardiogram waveform and the electrode are associated with each other, the cardiac wall three-dimensional
以上で第４実施形態に係る心壁３次元画像の発生処理は終了する。 Thus, the generation process of the heart wall three-dimensional image according to the fourth embodiment is completed.
ステップＳＡが終了すると、ステップＳＢにおいてアブレーションカテーテル３次元画像が発生され、ステップＳＣにおいて合成３次元画像が発生され、ステップＳＤにおいて表示画像が発生され、ステップＳＥにおいて表示画像が表示される。表示画像は、アブレーションカテーテル像と色情報が割り付けられた３次元電気マッピング画像に由来する心壁像とを有する。この心壁像は、表面電位の値に応じて色が変化する。心壁像は、一心拍毎に形状及び色が更新される。 When step SA is completed, an ablation catheter 3D image is generated in step SB, a combined 3D image is generated in step SC, a display image is generated in step SD, and a display image is displayed in step SE. The display image includes an ablation catheter image and a heart wall image derived from a three-dimensional electrical mapping image to which color information is assigned. This heart wall image changes in color according to the value of the surface potential. The shape and color of the heart wall image is updated every heartbeat.
第４の実施形態においては、以下に示す表示の応用例がある。表示部１４は、手術室にいる術者が視認可能な場所に設けられた３つのモニタ（第１のモニタ、第２のモニタ、及び第３のモニタ）を有する。第１のモニタには、Ｘ線動画像が表示される。このＸ線動画像は、例えば、一秒間に３０回更新される。第２のモニタには、表示画像は表示される。表示画像は、一心拍毎に更新される。第３のモニタには、Ｘ線動画像に心壁像が重ね合わせて表示される。
In the fourth embodiment, there are display applications shown below. The
第４実施形態に係る画像処理装置４は、Ｘ線撮像装置１００からのＸ線画像データに基づいて心壁３次元画像のデータとアブレーションカテーテル３次元画像のデータとを発生し、電極カテーテル装置２００からの心電図波形データに基づいて心壁３次元画像に表面電位に応じて変化する色情報を割り付け、色情報が割り付けられた心壁３次元画像とアブレーションカテーテル３次元画像とに基づく表示画像を表示する。この表示画像を観察することで、術者は、容易にアブレーションカテーテルの先端部分が心壁に対して垂直にあたっているか否かを判断できる。かくして第４実施形態によれば、アブレーション治療における手技時間や手間の削減を実現する画像処理装置を提供することが可能となる。
The image processing apparatus 4 according to the fourth embodiment generates the heart wall 3D image data and the ablation catheter 3D image data based on the X-ray image data from the
なお、本発明は上記実施形態そのまま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の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。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。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.
１…画像処理装置、１００…Ｘ線撮像装置、２００…電極カテーテル装置、３００…アブレーションカテーテル装置、１０…ネットワークインターフェース部、１２…記憶部、１４…表示部、１６…操作部、１８…心壁３次元画像発生部、２０…カテーテル３次元画像発生部、２２…３次元画像合成部、２４…表示画像発生部、２６…制御部、２８…特徴点追跡部、３０…距離計算部。
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記２つの第１のＸ線画像の各々に含まれ、前記特定器官の内壁上にある実質的に同一な複数の第１の特徴点の３次元座標を計算する第１座標計算部と、
前記計算された複数の第１の特徴点の３次元座標を通過する面に関する３次元画像のデータを発生する面画像発生部と、
カテーテル術中においてＸ線撮像装置によって発生された２つの観察角度に関する２つのＸ線画像に基づいてカテーテルに関する３次元画像のデータを発生するカテーテル画像発生部と、
前記発生されたカテーテルに関する３次元画像と前記面に関する３次元画像とを合成することによって３次元合成画像のデータを発生する合成部と、
前記発生された３次元合成画像のデータを３次元画像処理して２次元の表示画像のデータを発生する表示画像発生部と、
前記発生された表示画像を表示する表示部と、
を具備する画像処理装置。 A storage unit for storing two first X-ray images generated by imaging a specific organ of a subject at two observation angles by an X-ray imaging apparatus ;
A first coordinate calculator included in each of the two first X-ray images and calculating three-dimensional coordinates of a plurality of substantially identical first feature points on the inner wall of the specific organ;
A surface image generator that generates data of a three-dimensional image relating to a surface that passes through the three-dimensional coordinates of the plurality of calculated first feature points;
A catheter image generator for generating three-dimensional image data relating to the catheter based on two X-ray images relating to two observation angles generated by the X-ray imaging device during catheterization;
A combining unit that generates data of a three-dimensional composite image by combining the generated three-dimensional image related to the catheter and the three-dimensional image related to the surface ;
A display image generator for generating two-dimensional display image data by performing three-dimensional image processing on the generated three-dimensional composite image data;
A display unit for displaying the generated display image;
An image processing apparatus comprising:
前記指定された複数の第２の特徴点の複数の３次元座標をエピポーラ幾何理論に基づいてそれぞれ計算する第２座標計算部と、をさらに備え、
前記カテーテル画像発生部は、前記計算された複数の第２の特徴点の３次元座標に基づいて前記カテーテルに関する３次元画像のデータを構築する、
請求項１記載の画像処理装置。 On said two second X-ray image, and a finger tough to specify substantially identical plurality of second feature points located on the catheter,
A second coordinate calculator that calculates a plurality of three-dimensional coordinates of the plurality of designated second feature points based on epipolar geometry theory, respectively.
The catheter image generation unit constructs data of a three-dimensional image related to the catheter based on the calculated three-dimensional coordinates of the plurality of second feature points .
The image processing apparatus according to claim 1.
前記対応付けられた複数の第１の特徴点の位置と心電図波形が示す電位の値とに基づいて、前記面に関する３次元画像に前記電位の値に応じた色情報を割り付ける割り付け部とをさらに備える、
請求項１記載の画像処理装置。 An associating unit that associates a plurality of electrocardiogram waveforms from the electrode catheter device with the plurality of first feature points, respectively;
An allocating unit that assigns color information corresponding to the potential value to a three-dimensional image related to the surface based on the positions of the plurality of associated first feature points and the potential value indicated by the electrocardiogram waveform; Prepare
The image processing apparatus according to claim 1 .
前記抽出された内壁の領域が前記複数の第１の特徴点の３次元座標に位置整合するように前記内壁の領域をレジストレーションするレジストレーション部と、をさらに備え、
前記３次元画像合成部は、前記レジストレーションされた内壁の領域を前記面に関する３次元画像として、前記カテーテルに関する３次元画像と合成する、
請求項１記載の画像処理装置。 An extraction unit for extracting the region of the inner wall of the specific organ from the CT image from the X-ray computed tomography apparatus;
Additionally and a registration, Relais resist Configuration section area of the inner wall as the region of the extracted inner wall is aligned in 3-dimensional coordinates of the plurality of first feature points,
The three-dimensional image composition unit composes a region of the registered inner wall as a three-dimensional image related to the surface and a three-dimensional image related to the catheter.
The image processing apparatus according to claim 1 .
前記３次元画像合成部は、前記レジストレーションされた３次元電気マッピング画像を前記面に関する３次元画像として、前記カテーテルに関する３次元画像と合成する、請求項１記載の画像処理装置。 3D electrical mapping image further comprises a registration, Relais resist Configuration section area of the inner wall so as to be positioned aligned with the 3-dimensional coordinates of the plurality of first feature points,
The three-dimensional image synthesizing unit, the registration three-dimensional electrical mapping image was as a three-dimensional image concerning said plane, is combined with three-dimensional image concerning said catheter, an image processing apparatus according to claim 1.
前記表示部は、前記計算された距離を表示する、請求項１記載の画像処理装置。 A distance calculator for calculating a distance between the surface portion and the catheter tip portion in the three-dimensional composite image;
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the display unit displays the calculated distance.
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