JP6284944B2 - 画像診断装置及びその作動方法及び記憶媒体 - Google Patents

Description

本発明は、画像診断装置及びその制御方法に関するものであり、特に、超音波あるいは光等の波動信号による生体組織の断面画像生成技術に関するものである。

現在、バルーンカテーテル、ステント等の高機能カテーテルによる血管内治療が行われているが、この治療前の診断、あるいは、治療後の経過確認のため、光干渉断層診断装置（ＯＣＴ：Ｏｐｔｉｃａｌ Ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）や血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ：ＩｎｔｒａＶａｓｃｕｌａｒ Ｕｌｔｒａ Ｓｏｕｎｄ）等の画像診断装置が用いられるのが一般的になってきている。さらに、ＯＣＴの改良型として、波長掃引を利用した光干渉断層診断装置（ＳＳ−ＯＣＴ：Ｓｗｅｐｔ−ｓｏｕｒｃｅ Ｏｐｔｉｃａｌ ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）も開発されている。

これらの画像診断装置は、該装置により得られる情報（例えば、狭窄率等）から血管内対象部位の治療必要性を決定する際に使用されたり、治療直後の、例えば、ステントの血管に対する密着率の評価等の手技の確認のために使用される。

また、臨床上は血管内治療した部位に再狭窄が発生することがしばしば確認されるため、治療後の一定期間後に画像診断装置を用いて治療部位の断面画像を取得することで再狭窄の評価等に使用される
これらの作業において、治療対象部位に対する治療前と治療後の断面画像を並べて表示させる、かつ、同期して再生した断面画像を表示することは医師の判断ミス等を防ぎ、かつ、手技時間の短縮も見込まれる。

ここで、特許文献１には、Ｘ線画像とともに、対応するＩＶＵＳ画像をカテーテル操作時のリファレンス画像として同時に表示する構成が開示されている。

特開平１０−１３７２３８号公報

画像診断装置は、血管の長手方向に回転しながら、プローブから照射される走査線（例えば、超音波や近赤外光）と交差する血管組織の情報を取得し、一回転で取得される血管組織情報を断面画像として表示するものである。つまり、原理上、断面画像とは、上記走査線と血管組織の交点の描く螺旋運動の軌跡上に存在する血管組織情報を可視化しているものにすぎない（図８）。また、プローブから照射される走査線の方向は、血管内のプローブの位置と角度に依存するため、必ずしも血管に対して垂直に走査線が走るわけではない（図８）。

この原理により、画像診断装置で取得される少なくとも２つの断面画像を比較する場合、取得される断面画像は、画像取得時のプローブの位置と角度によって、必ずしも同一断面の断層像を比較できるわけではない。

一方、医師は、同一断面の治療前後の変化を確認し診断に使用したい要求がある。

つまり、画像診断装置で取得される２次元画像では、治療前後の断面画像を並べて表示したとしても、データ取得時のプローブの位置と角度の違いから厳密な意味での同じ場所の断面画像の比較にはならない問題がある（図９）。

通常臨床に置いては、医師がこの違いを意識しながら２次元画像の比較を実施するため、この違いが誤診断につながることはない。しかしながら、この問題を解決することで、原理上発生する断面画像の取得位置の違いを意識することなく画像の診断が可能になり、正確な診断の一助となる
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、異なる測定状態で取得された複数の画像を同一の尺度の診断用画像として処理することができる画像診断技術を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために本発明による画像診断装置は以下の構成を備える。即ち、
診断用の画像を生成する画像診断装置であって、
血管の断面画像を取得するためのカテーテルにおいて、前記血管内に挿入された前記カテーテルを含むＸ線画像を入力する入力手段と、
前記カテーテルは波動信号を送受信する送受信部を有し、該送受信部にて受信された波動信号を所定のサンプリングレートで順次取得する取得手段と、
前記入力手段で入力したＸ線画像から、前記カテーテルの配置状態及び前記送受信部の位置を検出する検出手段と、
前記取得手段で順次取得した断面画像を、前記検出手段で検出した前記カテーテルの配置状態が示すカテーテルの軌跡の前記送受信部の対応する位置で、かつ前記軌跡に対して垂直に並べることで、前記血管の３次元画像を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成する前記３次元画像から断面画像を切り出す位置と角度を指定する指定手段と、
前記指定手段で指定された位置から指定された角度で断面画像を切り出し、表示装置に表示する表示制御手段とを備え、
前記表示制御手段は、再生指示に応じて、前記３次元画像から、前記指定手段で指定された位置から一定方向に位置を進めながら、指定された角度で断面画像を順次切り出し、前記表示装置に表示することを特徴とする。

本発明によれば、異なる測定状態で取得された複数の画像を同一の尺度の診断用画像として処理することができる画像診断技術を提供できる。

本発明のその他の特徴及び利点は、添付図面を参照とした以下の説明により明らかになるであろう。尚、添付図面においては、同じ若しくは同様の構成には、同じ参照番号を付す。

添付図面は明細書に含まれ、その一部を構成し、本発明の実施の形態を示し、その記述と共に本発明の原理を説明するために用いられる。
画像診断装置の外観構成を示す図である。 プローブ部の全体構成及び先端部の断面構成を示す図である。 画像診断装置の機能構成を示す図である。 画像診断装置の信号処理部の機能構成を示す図である。 表示装置に表示されるユーザインタフェースの一例を示す図である。 画像診断装置の信号処理部における画像生成処理の詳細を示すフローチャートである。 ３次元画像の一例を示す図である。 プローブの走査線の様子を説明するための図である。 従来の課題を説明するための図である。

以下、必要に応じて添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。尚、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

１．画像診断装置の外観構成
図１は、画像診断装置（一例として、ＯＣＴの機能を備える画像診断装置）１００の外観構成を示す図である。

図１に示すように、画像診断装置１００は、プローブ部１０１と、スキャナ及びプルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備える。スキャナ及びプルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、信号線１０４により各種信号が伝送可能に接続されている。

カテーテルの構成要素であるプローブ部１０１は、イメージングコア２２０（図２）が内挿されている。このイメージングコア２２０は、直接血管内に挿入され、伝送された光（測定光）を連続的に血管内に送信するとともに血管内からの反射光を連続的に受信する光送受信部を備える。画像診断装置１００では、このイメージングコア２２０を用いることで、患者の血管内部の状態を測定することができる。

スキャナ及びプルバック部１０２は、プローブ部１０１が着脱可能に取り付けられ、内蔵されたモータを駆動させることでプローブ部１０１に内挿されたイメージングコア２２０の血管内の軸方向の動作及び回転方向の動作を規定している。また、スキャナ及びプルバック部１０２は、光送受信部において受信された反射光を取得し、操作制御装置１０３に対して送信する。

操作制御装置１０３は、測定を行うにあたり、各種設定値を入力するための機能や、測定により得られたデータを処理し、血管内の断面画像（横断方向断面画像及び軸方向断面画像）を表示するための機能を備える。ここで、横断方向断面画像とは、血管の走行方向（血管の中心軸）に対して垂直な面で血管を切った場合の断面画像であり、軸方向断面画像とは、血管の走行方向（血管の中心軸）に対して平行な面で血管を切った場合の断面画像である。

操作制御装置１０３において、本体制御部１１１は、測定により得られた反射光と光源からの光を分離することで得られた参照光とを干渉させることで干渉光データを生成するとともに、その干渉光データに基づいて生成されたラインデータを処理することで、光断面画像を生成する。

プリンタ及びＤＶＤレコーダ１１１−１は、本体制御部１１１における処理結果を印刷したり、データとして記憶したりする。操作パネル１１２は、ユーザからの各種設定値及び指示の入力を行う。表示装置１１３は、例えば、ＬＣＤモニタで実現され、本体制御部１１１において生成された断面画像を表示する。

尚、本体制御部１１１には、Ｘ線撮像装置（図３）で撮像された患者のＸ線画像（例えば、Ａｎｇｉｏ画像）を入力する入力部（不図示）を備える。そして、画像診断装置１００では、このＸ線画像を利用して、カテーテルの位置情報（３次元位置情報）及び血管の位置情報（３次元位置情報）を取得することができる。

２．プローブ部の全体構成及び先端部の断面構成
次に、プローブ部１０１の全体構成及び先端部の断面構成について図２を用いて説明する。

図２に示すように、プローブ部１０１は、血管内に挿入される長尺のカテーテルシース２０１と、ユーザが操作するために血管内に挿入されることなく、ユーザの手元側に配置されるコネクタ部２０２とにより構成される。カテーテルシース２０１の先端には、ガイドワイヤルーメンを構成するガイドワイヤルーメン用チューブ２０３が設けられている。カテーテルシース２０１は、ガイドワイヤルーメン用チューブ２０３との接続部分からコネクタ部２０２との接続部分にかけて連続する管腔を形成している。

カテーテルシース２０１の管腔内部には、光を送受信する光送受信部とが配置された送受信部２２１と、光ファイバケーブルを内部に備える。また、カテーテルシース２０１の管腔内部には、光ファイバケーブルを回転させるための回転駆動力を伝達するコイル状の駆動シャフト２２２とを備えるイメージングコア２２０が、カテーテルシース２０１のほぼ全長にわたって挿通されている。

コネクタ部２０２は、カテーテルシース２０１の基端に一体化して構成されたシースコネクタ２０２ａと、駆動シャフト２２２の基端に駆動シャフト２２２を回動可能に固定して構成された駆動シャフトコネクタ２０２ｂとを備える。

シースコネクタ２０２ａとカテーテルシース２０１との境界部には、耐キンクプロテクタ２１１が設けられている。これにより所定の剛性が保たれ、急激な物性の変化による折れ曲がり（キンク）を防止することができる。駆動シャフトコネクタ２０２ｂの基端は、スキャナ及びプルバック部１０２に着脱可能に取り付けられる。

次に、プローブ部１０１の先端部の断面構成について説明する。カテーテルシース２０１の管腔内部には、送受信部２２１が配置されたハウジング２２３と駆動シャフト２２２とを備えるイメージングコア２２０がほぼ全長にわたって挿通されており、プローブ部１０１を形成している。

駆動シャフト２２２は、カテーテルシース２０１に対して送受信部２２１を回転動作及び軸方向動作させることが可能であり、柔軟で、かつ回転をよく伝送できる特性を有する、例えば、ステンレス等の金属線からなる多重多層密着コイルにより構成されている。そして、その内部には光ファイバケーブル（シングルモードの光ファイバケーブル）が配置されている。

ハウジング２２３は、短い円筒状の金属パイプの一部に切り欠き部を有した形状をしており、金属塊からの削り出しやＭＩＭ（金属粉末射出成形）等により成形される。また、先端側には短いコイル状の弾性部材２３１が設けられている。

弾性部材２３１は、ステンレス鋼線材をコイル状に形成したものであり、弾性部材２３１が先端側に配置されることで、イメージングコア２２０を前後移動させる際にカテーテルシース２０１内での引っかかりを防止する。補強コイル２３２は、カテーテルシース２０１の先端部分の急激な折れ曲がりを防止する目的で設けられている。

ガイドワイヤルーメン用チューブ２０３は、ガイドワイヤが挿入可能なガイドワイヤ用ルーメンを有する。ガイドワイヤルーメン用チューブ２０３は、予め血管内に挿入されたガイドワイヤを受け入れ、ガイドワイヤによってカテーテルシース２０１を患部まで導くのに使用される。

３．画像診断装置の機能構成
次に、画像診断装置１００の機能構成について説明する。図３は、ＯＣＴ（ここでは、一例として、ＳＳ−ＯＣＴ）の機能（波長掃引利用の光画像診断装置）を備える画像診断装置１００の機能構成を示す図である。尚、ＩＶＵＳの機能と他のＯＣＴの機能とを組み合わせた画像診断装置についても、同様の機能構成を有するため、ここでは説明を省略する。

図中、４２８は画像診断装置１００の全体の制御を司る信号処理部であり、マイクロプロセッサをはじめ、いくつかの回路で構成される。２１０はハードディスクに代表される不揮発性の記憶装置であり、信号処理部４２８が実行する各種プログラムやデータファイルを格納している。４３０は信号処理部４２８内に設けられたメモリ（ＲＡＭ）である。４０８は波長掃引光源であり、時間軸に沿って、予め設定された範囲内で変化する波長の光を繰り返し発生する光源である。

また、信号処理部４２８は、生成した複数の光断面画像と、別途、Ｘ線撮像装置４７０から入力されるＸ線画像（例えば、Ａｎｇｉｏ画像）とを利用して、血管の３次元画像を生成することができる。更に、信号処理部４２８は、その３次元画像の指定された注目位置での光断面画像を生成して、表示装置１１３に出力することができる。

また、信号処理部４２８における各種処理、ならびに、画像診断装置１００に対する各種操作を行うためのユーザインタフェースに関する画像処理は、信号処理部４２８において所定のプログラムがコンピュータによって実行されることで実現される。

波長掃引光源４０８から出力された光は、第１のシングルモードファイバ２７１の一端に入射され、先端側に向けて伝送される。第１のシングルモードファイバ２７１は、途中の光ファイバカップラ２７２において第４のシングルモードファイバ２７５と光学的に結合されている。

第１のシングルモードファイバ２７１における光ファイバカップラ２７２より先端側から発した光は、コネクタ１０５を介して、第２のシングルモードファイバ２７３に導かれる。この第２のシングルモードファイバ２７３の他端は、スキャナ及びプルバック部１０２内の光ロータリージョイント２３０に接続されている。

一方、プローブ部１０１は、スキャナ及びプルバック部１０２と接続するためのアダプタ１０１ａを有する。そして、このアダプタ１０１ａによりプローブ部１０１を、スキャナ及びプルバック部１０２に接続することで、プローブ部１０１が安定して、スキャナ及びプルバック部１０２に保持される。さらに、プローブ部１０１内に回転自在に収容された第３のシングルモードファイバ２７４の端部が、光ロータリージョイト２３０に接続される。この結果、第２シングルモードファイバ２７３と第３シングルモードファイバ２７４が光学的に結合される。第３のシングルモードファイバ２７４の他方端（プローブ部１０１の先頭部分側）には、光を回転軸に対してほぼ直行する方向に出射するミラーとレンズを搭載したイメージングコア２２０が設けられている。

上記の結果、波長掃引光源４０８が発した光は、第１シングルモードファイバ２７１、第２シングルモードファイバ２７３、第３のシングルモードファイバ２７４を介して、第３のシングルモードファイバ２７４の端部に設けられたイメージングコア２２０に導かれる。イメージコア２２０は、この光を、ファイバの軸に直行する方向に出射するとともに、その反射光を受信し、その受信した反射光が今度は逆に導かれ、操作制御装置１０３に返される。

一方、光ファイバカップラ２７２に結合された第４のシングルモードファイバ２７５の反対の端部には、参照光の光路長を微調整する光路長調整機構２５０が設けられている。この光路長可変機構２５０は、プローブ部１０１を交換した場合など、個々のプローブ部１０１の長さのばらつきを吸収できるよう、その長さのばらつきに相当する光路長を変化させる光路長変更部として機能する。そのため、第４のシングルモードファイバ２７５に端部に位置するコリメートレンズ２５５が、その光軸方向である矢印２５６で示すように移動自在な１軸ステージ２５４上に設けられている。

具体的には、１軸ステージ２５４はプローブ部１０１を交換した場合に、プローブ部１０１の光路長のばらつきを吸収できるだけの光路長の可変範囲を有する光路長変更部として機能する。さらに、１軸ステージ２５４はオフセットを調整する調整部としての機能も備えている。例えば、プローブ部１０１の先端が生体組織の表面に密着していない場合でも、１軸ステージにより光路長を微小変化させることにより、生体組織の表面位置からの反射光と干渉させる状態に設定することが可能である。

１軸ステージ２５４で光路長が微調整され、グレーティング２５１、レンズ２５２を介してミラー２５３にて反射された光は再び第４のシングルモードファイバ２７５に導かれ、光ファイバカップラ２７２にて、第１のシングルモードファイバ２７１側から得られた光と混合されて、干渉光としてフォトダイオード２０４にて受光される。

このようにして、フォトダイオード２０４にて受光された干渉光は光電変換され、アンプ２０５により増幅された後、復調器２０６に入力される。この復調器２０６では干渉した光の信号部分のみを抽出する復調処理を行い、その出力は干渉光信号としてＡ／Ｄ変換器２０７に入力される。

Ａ／Ｄ変換器２０７では、干渉光信号を例えば１８０ＭＨｚで２０４８ポイント分サンプリングして、１ラインのデジタルデータ（干渉光データ）を生成する。なお、サンプリング周波数を９０ＭＨｚとしたのは、波長掃引の繰り返し周波数を８０ｋＨｚにした場合に、波長掃引の周期（１２．５μｓｅｃ）の９０％程度を２０４８点のデジタルデータとして抽出することを前提としたものであり、特にこれに限定されるものではない。

Ａ／Ｄ変換器２０７にて生成されたライン単位の干渉光データは、信号処理部４２８に入力され、一旦、メモリ４３０に格納される。そして、信号処理部４２８では干渉光データをＦＦＴ（高速フーリエ変換）により周波数分解して深さ方向のデータ（ラインデータ）を生成し、これを座標変換することにより、血管内の各位置での光断面画像を構築し、所定のフレームレートで表示装置１１３に出力する。

信号処理部４２８は、更に、光路長調整用駆動部２０９、通信部２０８と接続されている。信号処理部４２８は、光路長調整用駆動部２０９を介して１軸ステージ２５４の位置の制御（光路長制御）を行う。

尚、信号処理部４２８は、モータ制御回路４２９と接続され、モータ制御回路４２９のビデオ同期信号を受信する。信号処理部４２８では、受信したビデオ同期信号に同期して断面画像の生成を行う。また、このモータ制御回路４２９のビデオ同期信号は、回転駆動装置２４０にも送信され、回転駆動装置２４０はビデオ同期信号に同期した駆動信号を出力する。

通信部２０８は、いくつかの駆動回路を内蔵するとともに、信号処理部４２８の制御下にて、スキャナ及びプルバック部１０２と通信する。具体的には、スキャナ及びプルバック部１０２内の光ロータリージョイントによる第３のシングルモードファイバの回転を行うためのラジアル走査モータへの駆動信号の供給、ラジアルモータの回転位置を検出するためのエンコーダ部２４２からの信号受信、並びに、第３のシングルモードファイバ２７４の所定速度で引っ張るための直線駆動部２４３への駆動信号の供給である。

尚、信号処理部４２８における上記処理も、所定のプログラムがコンピュータによって実行されることで実現されるものとする。

上記構成において、プローブ部１０１を患者の診断対象の血管位置（冠状動脈など）に位置させると、ユーザの操作によるプローブ先端から透明なフラッシュ液（通常は生理食塩水や造影剤）を血管内に放出させる。血液の影響を除外するためである。そして、ユーザがスキャン開始の指示入力を行うと、信号処理部４２８は、波長掃引光源４０８を駆動し、ラジアル走査モータ２４１並びに直線駆動部２４３を駆動させる（以降、ラジアル走査モータ２４１と直線駆動部２４３の駆動による光の照射と受光処理をスキャニングと呼ぶ）。この結果、波長掃引光源４０８から波長掃引光が、上記のような経路でイメージングコア２２０に供給される。このとき、プローブ部１０１にあるイメージングコア２２０は回転しながら、回転軸に沿って移動することになるので、イメージングコア２２０は、回転しながら、なおかつ、血管軸に沿って移動しながら、血管内腔面への光の出射とその反射光の受信を行うことになる。

４．信号処理部の機能構成
次に、画像診断装置１００の信号処理部４２８において、診断用の血管断面画像及び血管３次元画像を生成する生成処理の機能構成について、図４を用いて説明する。

特に、本実施形態では、画像診断装置１００は、螺旋運動を考慮した形で順次取得された断面画像データ群（Ａ−Ｌｉｎｅデータ群）からボリュームデータを生成し、３次元画像を構築する。Ｘ線画像上での注目位置の指示入力を受け付けた場合、画像診断装置１００は、その位置を３次元画像上の座標に変換し、変換された座標近傍の血管に対して任意に特定された方向（例えば垂直な方向）の面に存在する輝度データを算出する。そして、画像診断装置１００は、それらの輝度データが射影された２次元画像（断面画像）を再生成して、表示装置１１３に表示する。これにより、原理上発生するプローブの位置と角度の違いからなる誤差を補正し、治療前後で同じ位置の血管情報の表示が可能となる
尚、以下に説明する処理は、専用のハードウェアを用いて実現してもよいし、画像診断装置で得たデータを基に汎用のコンピュータにインストールされたソフトウェアにより（コンピュータがプログラムを実行することにより）各部の機能を実現してもよい。

以下の説明では、説明を簡単にするために、画像診断装置１００の信号処理部４２８として、波長掃引型ＯＣＴの機能のみを利用して断面画像を生成する場合について説明する。但し、ＩＶＵＳの機能と他のＯＣＴの機能とを組み合わせた画像診断装置の信号処理部についても、本発明を同様に適用できることは言うまでもない。

信号処理部４２８では、信号処理部４２８の各種処理の制御を実行する制御部６０５を備える。制御部６０５には、断面画像処理部６０１、３次元画像構築部６０２、表示位置抽出部６０３、表示制御部６０４、Ｘ線画像処理部６０６、及びユーザインタフェース装置２１５が接続され、それぞれの動作を制御する。

Ａ／Ｄ変換器２０７で生成された干渉光データは、断面画像処理部６０１のラインメモリ部６０１ａにおいて、モータ制御回路４２９から出力されるラジアル走査モータ２４１のエンコーダ部２４２の信号を用いてラジアル走査モータ２４１の１回転あたりのライン数が所定数（例えば、５１２本）となるように処理される。

断面画像処理部６０１では、干渉光データに対してライン加算平均処理、フィルタ処理、対数変換処理等を施し、生体組織の深さ方向の干渉光強度データであるラインデータをラインメモリ部６０１ａ上に生成する。更に、断面画像処理部６０１では、その生成したラインデータに対してコントラスト調整、輝度調整、ガンマ補正、フレーム相関、シャープネス処理等を行い、極座標のラインデータ列をＲθ変換することで断面画像データを生成する。尚、本実施形態では、一例として、５１２ラインから血管断面画像を生成することとしているが、このライン数に限定されるものではない。

Ｘ線画像処理部６０６は、Ｘ線撮像装置４７０から入力されるＸ線画像データから垂直同期信号を取り出し、ラジアル走査モータ２４１の回転周期信号と同期してＸ線画像データの取り込み制御を実行する。また、Ｘ線画像処理部６０６は、取り込んだＸ線画像データをラインメモリ部６０１ａへ記憶する。尚、Ｘ線画像データは、複数の角度から撮像したＸ線画像データ（患者の正面画像及び側面画像）を取り込み、これらから３次元のＸ線画像データを構築しても良い。更には、動画のＸ線画像データであっても良い。

３次元画像構築部６０２では、ラインメモリ部６０１ａに記憶されているＸ線画像データから、カテーテルのプローブ部１０１の位置を検出し、プローブ部１０１の位置を画像の中心として、生成した断面画像データを配列したボリュームデータを生成する。尚、本実施形態では、治療前後の断面画像を比較表示するために、治療前後それぞれで取得した断面画像データを、適宜、画像記憶部６０２ａに記憶する。

Ｘ線画像表示部６０７では、ユーザインタフェース装置２１５上で表示されたＸ線画像において、表示位置指定部６１１で指定された位置にプローブ部１０１のＸ線不透過マーカが最も近くなるＸ線画像のフレーム数を算出し、そのフレーム数に同期する断面画像データのフレーム数を算出する。尚、Ｘ線不透過マーカには、駆動シャフト２２２の先端部分等のプローブ部１０１の位置が特定できる部分を利用できる。次に、Ｘ線画像表示部６０７では、その断面画像データのフレーム数から３次元ボリュームデータのデータ位置（ランドマーク）を示す座標を算出する。

表示位置抽出部６０３では、算出した座標から特定の血管壁の方向に対して任意の面を設定し、ボリュームレンダリングの技法を利用して、その面上に存在する断面画像データを再構築する。

表示制御部６０４は、再構築した断面画像をユーザインタフェース装置２１５の断面画像表示部６１０に表示する。表示制御部６０４は、特に、別々のタイミングで再構築した、治療前後の断面画像データと、治療前後のＸ線画像データとを同一画面内で対比可能に表示することができる。

尚、上記説明では、断面画像処理部６０１が、ラインデータを生成して直接処理するものとしているが、本発明はこれに限定されない。例えば、断面画像処理部６０１が生成するラインデータを、別途、記憶部（不図示）に所定の患者属性情報や測定条件情報と関連付けてファイル形式で格納されるように構成してもよい。この場合、断面画像処理部６０１は、ユーザからの指示に基づいて、当該記憶部よりラインデータを読み出すことで、上記処理を行うこととなる。また、この記憶部は、制御部６０５内に設けられていてもよいし、信号処理部４２８外に設けられていてもよい（例えば、ＤＶＤレコーダ１１１−１が記憶部として機能してもよい）。あるいは、断面画像処理部６０１のラインメモリ部６０１ａが記憶部として機能してもよい。

ユーザインタフェース装置２１５には、表示位置指定部６１１が設けられており、断面画像表示部６１０に、診断対象として表示させる断面画像の位置をＸ線画像表示部６０７で表示されるＸ線画像を用いて指定することができる。表示位置指定部６１１により指定された位置に関する情報は、制御部６０５に入力され、表示位置抽出部６０３に送信される。表示位置抽出部６０３では、３次元画像から、表示位置指定部６１１により指定された位置に対応する断面画像データを画像記憶部６０２ａから抽出する。

表示位置抽出部６０３では、画像記憶部６０２ａより抽出した指定された位置の断面画像データを、ユーザインタフェース装置２１５の断面画像表示部６１０に表示する。

５．ユーザインタフェース
次に、表示装置１１３に表示されるユーザインタフェースについて説明する。図５は表示装置１１３に表示されるユーザインタフェース５００の一例を示す図である。このユーザインタフェース５００は、図５のユーザインタフェース装置２１５によって実現される。

図５に示すように、ユーザインタフェース５００は、信号処理部４２８において生成された断面画像（横断方向断面）を表示する断面画像表示領域５１０と、Ｘ線画像を表示するＸ線画像表示領域５２０とを備える。また、ユーザインタフェース５００は、断面画像表示領域５１０及びＸ線画像表示領域５２０にそれぞれ表示された断面画像及びＸ線画像に対して、各種操作を行う操作領域５３０とを備える。

断面画像表示領域５１０は、２種類の診断対象画像として、治療前画像を表示する治療前断面画像表示領域５１１と治療後画像を表示する治療後断面画像表示領域５１２とを表示する。尚、断面画像表示領域５１０に表示する断面画像は、ＯＣＴ機能を用いて生成されたＯＣＴ断面画像（光断面画像）に基づいて生成されたものを使用する。

尚、断面画像表示領域５１０は、横断方向断面画像を表示する構成としているが、これに加えて、複数のＯＣＴ断面画像に基づいて生成された軸方向断面画像を断面画像表示領域５１０内に表示するようにしても良い。

Ｘ線画像表示領域５２０は、２種類の診断対象画像として、例えば、Ｘ線撮像装置４７０で撮像された治療前Ｘ線画像（第１Ｘ線画像）を表示する治療前Ｘ線画像表示領域５２１と治療後Ｘ線画像（第２Ｘ線画像）を表示する治療後Ｘ線画像領域５２２とを表示する。Ｘ線画像表示領域５２０では、指示マーカ５２３によって、治療前Ｘ線画像表示領域５２１及び治療後Ｘ線画像領域５２２の少なくとも一方において表示されるＸ線画像上の任意の位置を指定することができる。この指示マーカ５２３によって、治療前断面画像表示領域５１１及び治療後断面画像表示領域５１２にはそれぞれ、指示マーカ５２３で指定された位置において３次元画像から切り出される治療前断面画像及び治療後断面画像が表示される。

尚、指示マーカ５２３による位置の指定は、治療前Ｘ線画像表示領域５２１あるいは治療後Ｘ線画像領域５２２の一方の領域内での位置の指定に応じて、他方の領域内の対応する位置を自動的に検出して指定するようにしても良い。あるいは、治療前Ｘ線画像表示領域５２１及び治療後Ｘ線画像領域５２２それぞれの領域において、ユーザが同一の位置と判断する位置を個別に指定するようにしても良い。

また、指示マーカ５２３は、初期状態では、その先端を通る線分が表示されているＸ線画像に対して水平に定義されていて、その水平の線分によって３次元画像から切り出される治療前断面画像及び治療後断面画像を表示する構成としている。換言すれば、３次元画像の指定された位置から垂直（９０度）に断面画像を切り出し表示する構成としているが、これに限定されない。例えば、指示マーカ５２３の向きを３６０度回転可能にして、その向きに応じて決定される角度によって３次元画像から切り出される治療前断面画像及び治療後断面画像を表示する構成としても良い。

操作領域５３０は、Ｘ線画像表示領域５２０内のＸ線画像を操作するためのＸ線画像操作領域５５０とを備える。また、操作領域５３０は、断面画像表示領域５１０内において、各断面画像を連続表示（再生）するための画像再生操作領域５６０とを備える。

Ｘ線画像操作領域５５０には、Ｘ線画像表示領域５２０内に指示マーカ５２３を表示させるための位置指定ボタン５５１が配置されている。位置指定ボタン５５１が押下されることで、Ｘ線画像表示領域５２０には、指示マーカ５２３が表示される。そして、ユーザは、操作パネル１１２上のマウスやトラックボール等の操作デバイスを用いて、指示マーカ５２３を治療前Ｘ線画像表示領域５２１及び治療後Ｘ線画像表示領域５２２の少なくとも一方の任意の位置に移動させる。これにより、断面画像表示領域５１０の治療前断面画像表示領域５１１と治療後断面画像表示領域５１２それぞれに、指示マーカ５２３が指示する位置に対応する治療前断面画像と治療後断面画像を表示させることが可能となる。

画像再生操作領域５６０には、巻き戻しボタン５６１と、停止ボタン５６２と、再生ボタン５６３とが配置されている。巻き戻しボタン５６１が押下されると、断面画像表示領域５１０に表示されている横断方向断面画像が、順次、生成順序の古い断面画像に切り替わる。つまり、血管内の軸方向と反対方向に進んだ場合の断面画像が連続的に表示される。尚、断面画像表示領域５１０に軸方向断面画像を合わせて表示している場合にあっては、横断方向断面画像の表示切替と同期して、ユーザインタフェース５００の左方向に、指示マーカ５２３に対応する位置に、その位置を示す指示線が移動する。

再生ボタン５６３が押下される（再生指示が入力される）と、断面画像表示領域５１０に表示されている断面画像が、指定された再生レートで、順次、生成順序の新しい側の断面画像に切り替わる。つまり、軸方向に進んだ場合の断面画像が連続的に表示される。尚、断面画像表示領域５１０に軸方向断面画像を合わせて表示している場合にあっては、横断方向断面画像の表示切替と同期して、ユーザインタフェース５００の右方向に、指示マーカ５２３に対応する位置に、その位置を示す指示線が移動する。

停止ボタン５６２が押下されると、押下されたタイミングで、断面画像の切り替わりが停止する。

６．画像生成処理
次に、信号処理部４２８における画像生成処理の詳細について説明する。この処理は、画像診断装置１００のカテーテル（プローブ部１０１）から取得した時系列で並ぶ血管断面画像群と、Ｘ線撮像装置４７０によってカテーテル及び血管の走行状態（走行軌跡）を把握するために撮像したＸ線画像を用いて、血管の３次元画像を生成する。より具体的には、カテーテルの走行方向におけるカテーテルの中心軸に垂直方向に血管断面画像群を並べて血管の３次元画像を生成する。

以下、画像診断装置１００における画像生成処理の処理フローについて、図６を用いて説明する。

図６は画像診断装置１００の信号処理部４２８における画像生成処理の詳細を示すフローチャートである。この処理は、例えば、画像診断装置１００による診断中に並行して実行しても良い。あるいは、ユーザインタフェース装置２１５から任意のタイミングで入力される実行指示に応じて実行しても良い。この場合、ラインメモリ部６０１ａには、処理対象となる、一回の診断分の血管断面画像群及び対応するＸ線画像が少なくとも記憶されていることは言うまでもない。

ステップＳ７０１で、Ｘ線撮像装置４７０を画像診断装置１００に接続した状態で、Ｘ線画像処理部６０６は、患者の診断対象部位をＸ線撮像装置４７０でＸ線画像を取得するとともに、断面画像処理部６０１ａは血管断面画像を生成する。尚、Ｘ線撮像装置４７０及び画像診断装置１００それぞれで処理する画像のフレームレートは同期していて、かつ一致させることができる。但し、一般的には、画像診断装置１００のサンプリングレートは、Ｘ線撮像装置４７０のサンプリングレートよりも高い。また、Ｘ線撮像装置４７０では、カテーテルの配置状態と血管の配置状態を把握できる程度のサンプリングレートで構わないので、両者のサンプリングレートが必ずしも一致しているわけではない。そのため、必要に応じて、画像診断装置１００のサンプリングレートを、Ｘ線撮像装置４７０のサンプリングレートに合うようにダウンサンプリングしても良い。

ステップＳ７０２で、Ｘ線画像処理部６０６は、取得したＸ線画像上からカテーテルの配置状態（カテーテル位置情報）を検出する。尚、患者を複数方向から撮像したＸ線画像を取得している場合には、カテーテルの配置状態としては、３次元の位置情報を検出することができる。

ステップＳ７０３で、Ｘ線画像処理部６０６は、取得したＸ線画像上から血管の配置状態（血管位置情報）を検出する。尚、患者を複数方向から撮像したＸ線画像を取得している場合には、血管の配置状態としては、３次元の位置情報を検出することができる。

ステップＳ７０４で、３次元画像構築部６０２は、カテーテルの配置状態が示すカテーテルの軌跡を３次元画像データの重心と設定し、重心からカテーテル軌跡に垂直な方向に各断面画像データを配列することで、血管の３次元画像データを構築する。ここで、３次元画像の一例を図７に示す。図７に示されるように、カテーテルの軌跡画像８０１に対して、前記軌跡上の各位置に対応する断面画像８００ａ〜８００ｅが、その重心を中心として配置された３次元画像を構築する。このように、前記軌跡に沿って断面画像データを配置することで、血管の配置状態を再現した３次元画像を生成することができる。

ステップＳ７０５で、３次元画像構築部６０２は、ステップＳ７０４で構築した３次元画像データ（第１の３次元画像）と比較する、比較対象となる断面画像データについて、同様に、３次元画像データ（第２の３次元画像）を構築する。

ステップＳ７０６で、Ｘ線画像表示部６０７は、構築した２つの３次元画像データ（第１の３次元画像と第２の３次元画像）から断面画像データをそれぞれ切り出すための基準位置となる、少なくとも１つのランドマーク（第１のランドマークと第２のランドマーク）のランドマーク位置をそれぞれ指定する。尚、この指定は、例えば、画像解析によって、３次元画像データ上の特徴点（例えば、血管の分岐）を抽出し、それをランドマーク位置として自動的に指定しても良い。

ステップＳ７０７で、表示位置抽出部６０３は、２つの３次元画像データ（第１の３次元画像と第２の３次元画像）に対して、指定されたランドマーク（第１のランドマークと第２のランドマーク）から等間隔に、血管位置情報が示す血管走行に対して指定された任意の方向になる位置（例えば、図では垂直）のデータをリサンプリングする。これにより、表示位置抽出部６０３は、２つの２次元画像データ（第１の再構築断面画像と第２の再構築断面画像）をそれぞれ再構築する。

ステップＳ７０８で、表示制御部６０４は、再構築された２つの２次元画像データ（第１の再構築断面画像と第２の再構築断面画像）を、表示位置指定部６１１で指定される位置に応じて、表示装置１１３に並列表示する。このとき、図５で説明したように、表示制御部６０４は、対応する３次元画像データ（第１の３次元画像と第２の３次元画像）を表示装置１１３に表示しても良い。また、図５では、２つの異なる断面画像を対比可能に並列表示にしているが、３つ以上の断面画像についても同様の表示制御を行っても良い。

尚、図５で説明したように、指示マーカ５２３の向きで角度指定された場合には、その指定された角度に応じて、表示位置抽出部６０３は、再構築断面画像を生成する。また、再生ボタン５６３が押下された場合には、指定された再生レートで、３次元画像から、現在指定されている位置での指定されている角度で断面画像を順次切り出し、表示装置に表示する。

以上説明したように、本実施形態によれば、カテーテルから取得した時系列で並ぶ血管断面画像群に対して、Ｘ線撮像装置によって撮像したＸ線画像（そのカテーテル及び血管の配置状態（カテーテルの軌跡））を利用することで、本来の血管の配置状態での断面画像で構成される血管の３次元画像を構築することができる。

これを利用することで、異なるタイミングで取得した、各３次元画像について、同一の尺度で、断層画像の診断を行うことができる。より正確な診断の一助となるシステムを提供することができる。

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。

Claims (4)

1. 診断用の画像を生成する画像診断装置であって、
   血管の断面画像を取得するためのカテーテルにおいて、前記血管内に挿入された前記カテーテルを含むＸ線画像を入力する入力手段と、
   前記カテーテルは波動信号を送受信する送受信部を有し、該送受信部にて受信された波動信号を所定のサンプリングレートで順次取得する取得手段と、
   前記入力手段で入力したＸ線画像から、前記カテーテルの配置状態及び前記送受信部の位置を検出する検出手段と、
   前記取得手段で順次取得した断面画像を、前記検出手段で検出した前記カテーテルの配置状態が示すカテーテルの軌跡の前記送受信部の対応する位置で、かつ前記軌跡に対して垂直に並べることで、前記血管の３次元画像を生成する生成手段と、
   前記生成手段で生成する前記３次元画像から断面画像を切り出す位置と角度を指定する指定手段と、
   前記指定手段で指定された位置から指定された角度で断面画像を切り出し、表示装置に表示する表示制御手段とを備え、
   前記表示制御手段は、再生指示に応じて、前記３次元画像から、前記指定手段で指定された位置から一定方向に位置を進めながら、指定された角度で断面画像を順次切り出し、前記表示装置に表示することを特徴とする画像診断装置。
2. 前記生成手段で生成する前記３次元画像として、第１の３次元画像と第２の３次元画像の少なくとも２つを生成している場合において、前記表示制御手段は、前記第１の３次元画像と前記第２の３次元画像それぞれから、前記指定手段で指定された位置から、指定された角度で第１の断面画像と第２の断面画像を順次切り出し、前記表示装置に対比可能に表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
3. 診断用の画像を生成する画像診断装置の作動方法であって、
   入力手段が、血管の断面画像を取得するためのカテーテルにおいて、前記血管内に挿入された前記カテーテルを含むＸ線画像を入力する入力工程と、
   取得手段が、前記カテーテルは波動信号を送受信する送受信部を有し、前記送受信部にて受信された波動信号を所定のサンプリングレートで順次取得する取得工程と、
   検出手段が、前記入力工程で入力されたＸ線画像から、前記カテーテルの配置状態及び前記、取得工程で得た断面画像から送受信部の位置を検出する検出工程と、
   生成手段が、前記取得工程で順次取得した断面画像を、前記検出工程で検出した前記カテーテルの配置状態が示すカテーテルの軌跡の前記取得工程で得た断面画像の対応する位置で、かつ前記軌跡に対して垂直に並べることで、前記血管の３次元画像を生成する生成工程と、
   指定手段が、前記生成工程で生成する前記３次元画像から断面画像を切り出す位置と角度の指定を受ける指定工程と、
   表示制御手段が、前記指定工程で指定された位置から指定された角度で断面画像を切り出し、表示装置に表示する表示制御工程とを備え、
   前記表示制御工程では、再生指示に応じて、前記３次元画像から、前記指定工程で指定された位置から一定方向に位置を進めながら、指定された角度で断面画像を順次切り出し、前記表示装置に表示することを特徴とする画像診断装置の作動方法。
4. 診断用の画像を生成する画像診断装置の制御をコンピュータに機能させるためのプログラムを記憶した記憶媒体であって、
   血管の断面画像を取得するための波動信号を送受信する送受信部を有するカテーテルにおいて、前記血管内に挿入された前記カテーテルを含むＸ線画像と、
   断面画像とについて、
   前記コンピュータを、
   前記Ｘ線画像から、前記カテーテルの配置状態を検出する検出手段と、
   前記断面画像を、前記検出手段で検出した前記カテーテルの配置状態が示す軌跡の対応する位置で、かつ前記軌跡に対して垂直に並べることで、前記血管の３次元画像を生成する生成手段と、
   前記生成手段で生成する前記３次元画像から断面画像を切り出す位置と角度を指定する指定手段と、
   前記指定手段で指定された位置から指定された角度で断面画像を切り出し、表示装置に表示する表示制御手段として機能させ、
   前記表示制御手段は、再生指示に応じて、前記３次元画像から、前記指定手段で指定された位置から一定方向に位置を進めながら、指定された角度で断面画像を順次切り出し、前記表示装置に表示することを特徴とするプログラムを記憶した記憶媒体。

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