JP7037810B2 - Image processing device, image processing program, and image processing method - Google Patents
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Description
本発明は、画像処理装置と画像処理プログラムと画像処理方法とに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing program, and an image processing method.
血管内治療は、血管内に挿入した治療器具(以下「血管内治療器具」という。)を用いて血管の病変部を治療する治療である。通常、血管内治療は、手術を行う医師(術者)がX線を使用して得られる透過画像(以下「X線透視画像」という。)を見ながら血管内治療器具を操作することにより行われる。 Endovascular treatment is a treatment for treating a lesion of a blood vessel using a treatment instrument inserted into a blood vessel (hereinafter referred to as "endovascular treatment instrument"). Usually, endovascular treatment is performed by operating an endovascular treatment instrument while viewing a transmission image (hereinafter referred to as "X-ray fluoroscopic image") obtained by a doctor (operator) performing surgery using X-rays. Will be.
術者は、血管内治療器具を押す(進める)、引く(戻す)、左に回転させる、右に回転させる、という4種類の操作を組み合わせることにより、血管内治療器具を操作する。そのため、血管内における血管内治療器具の挿入部から病変部までの距離や、血管内治療器具の進行先の血管の曲がる角度・半径などの位置情報は、術者が血管内治療器具を操作するために必須の情報である。 The surgeon operates the endovascular treatment instrument by combining four types of operations: pushing (advancing), pulling (returning), rotating to the left, and rotating to the right. Therefore, the operator operates the endovascular treatment device for position information such as the distance from the insertion part of the endovascular treatment device to the lesion in the blood vessel and the bending angle / radius of the blood vessel to which the endovascular treatment device progresses. This is essential information for this.
ここで、X線透視画像は2次元の画像であるため、術者は、X線透視画像から奥行方向の情報を直接的に得ることができない。そのため、術者は、自らの脳内において血管の仮想的な3次元構造を構築することにより、前述した位置情報を想像しながら血管内治療器具を操作する。しかしながら、一般的に、血管は複雑な構造を有しているため、術者は、血管内治療器具を病変部まで進行させる間に、血管内における血管内治療器具の位置を見誤る場合がある。この場合、血管内治療器具により血管を傷つけるなどの問題が、発生し易い。 Here, since the X-ray fluoroscopic image is a two-dimensional image, the operator cannot directly obtain information in the depth direction from the X-ray fluoroscopic image. Therefore, the surgeon operates the endovascular treatment instrument while imagining the above-mentioned position information by constructing a virtual three-dimensional structure of blood vessels in his / her own brain. However, in general, because the blood vessel has a complicated structure, the operator may misunderstand the position of the endovascular treatment device in the blood vessel while advancing the endovascular treatment device to the lesion. .. In this case, problems such as damage to the blood vessel by the endovascular treatment instrument are likely to occur.
このような問題の発生を防止するために、血管内治療器具に磁気センサを取り付けることにより、血管内の血管内治療器具の位置や姿勢を把握する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。また、予め取得した血管内治療器具の形状の3次元データと、X線画像に撮像された血管内治療器具の姿勢などの情報と、から、血管内の血管内治療器具の位置を把握する技術が提案されている(例えば、特許文献2参照)。 In order to prevent the occurrence of such a problem, a technique for grasping the position and posture of the endovascular treatment device in the blood vessel by attaching a magnetic sensor to the endovascular treatment device has been proposed (for example, Patent Document 1). reference). In addition, a technique for grasping the position of the endovascular treatment device in the blood vessel from the three-dimensional data of the shape of the endovascular treatment device acquired in advance and the information such as the posture of the endovascular treatment device captured in the X-ray image. Has been proposed (see, for example, Patent Document 2).
特許文献1に開示された技術は、血管内治療器具に磁気センサを取り付けるため、狭小な血管の病変部に対応することができない。また、同技術は、手術室内に磁気センサの位置を読み取る特別な装置を必要とする。
Since the technique disclosed in
特許文献2に開示された技術は、特許文献1記載の技術とは異なり、狭小な血管の病変部に対応することはできる。しかし、血管内治療の現場では、血管内治療器具の形状は、血管の形状などに応じて、手術中に適宜修正されることがある。そのため、手術中に血管内治療器具の形状の3次元データを取得することができるように、手術室内に特別な装置を必要とする。
The technique disclosed in
これまでにも、血管内治療器具へのセンサの取り付けや、特別な装置の手術室内への追加配置を必要とすることなく、血管内の血管内治療器具の位置を把握する技術が提案されている(例えば、特許文献3、特許文献4参照)。
So far, a technique for grasping the position of an endovascular treatment instrument in a blood vessel has been proposed without the need for attaching a sensor to the endovascular treatment instrument or additionally arranging a special device in the operating room. (See, for example,
特許文献3に開示された技術は、X線透視画像から術具(血管内治療器具)の2次元位置を抽出し、抽出した術具と、3次元画像から抽出した血管と、が重なる位置を、3次元画像における術具の位置と推定する。この推定は、抽出された術具の位置を3次元画像上で術者の視線方向に平行移動させて、術具の位置と血管の位置とが最も一致した位置、換言すれば、血管の3次元モデルの内部に術具が最も多く含まれる位置、を3次元画像上の術具の位置と推定することにより、実現される。
The technique disclosed in
同技術は、X線透視画像の撮像方向の算出、術者の視線方向からのX線透視画像の算出、3次元画像における術具の位置の推定、など膨大な計算を必要とする。特に、3次元画像における術具の位置の推定は、3次元画像上の1以上の点において、血管の3次元モデルの内部に術具が含まれるか否かを判定する。そのため、計算に掛かる処理負担は、大きい。 This technology requires enormous calculations such as calculation of the imaging direction of the X-ray fluoroscopic image, calculation of the X-ray fluoroscopic image from the operator's line-of-sight direction, and estimation of the position of the surgical instrument in the three-dimensional image. In particular, the estimation of the position of the surgical tool in the 3D image determines whether or not the surgical tool is included in the 3D model of the blood vessel at one or more points on the 3D image. Therefore, the processing load required for the calculation is large.
特許文献4に開示された技術は、X線透視画像が撮像された方向を算出することにより同方向における血管内治療器具の2つの座標(例えば、X,Y座標)を特定する。次いで、同技術は、時系列に取得した複数の画像から、同座標に垂直な軸(X線の照射軸)上における、血管内治療器具が位置する血管の候補を絞り込むことにより、3次元モデルの内部における血管内治療器具の位置を推定する。
The technique disclosed in
同技術は、3次元モデルの内部における現在の血管内治療器具の位置を正確に推定するために、時系列に沿って推定した過去の血管内治療器具の位置を必要とする。そのため、計算に掛かる処理負担は、大きい。 The technique requires a time-series estimated position of the past endovascular treatment device in order to accurately estimate the position of the current endovascular treatment device inside the 3D model. Therefore, the processing load required for the calculation is large.
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、血管内の血管内治療器具の位置の推定の計算に掛かる処理負担を軽減することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to reduce the processing load required for calculating the estimation of the position of the endovascular treatment device in the blood vessel.
本発明にかかる画像処理装置は、線源から照射された放射線が管体を透過して形成される管体の平面画像の位置情報と、管体の立体画像の位置情報と、が記憶される記憶部と、立体画像に基づいて、管体の形状を示す形状線を取得する形状線取得部と、平面画像の位置情報と、立体画像の位置情報と、に基づいて、平面画像と立体画像との位置合わせをするレジストレーション部と、管体の内部を移動する移動体の平面画像内の位置を特定する平面位置特定部と、線源と、平面画像内の位置が特定された移動体と、を結ぶ投影直線を特定する投影直線特定部と、投影直線に含まれる複数の点のうち、形状線との距離が最短である最短点の位置を、移動体の立体画像内の位置として推定する立体位置推定部と、を有してなる、ことを特徴とする。 The image processing apparatus according to the present invention stores the position information of the planar image of the tube formed by the radiation emitted from the radiation source passing through the tube and the position information of the stereoscopic image of the tube. A plane image and a three-dimensional image based on a storage unit, a shape line acquisition unit that acquires a shape line indicating the shape of a tube based on a three-dimensional image, position information of a plane image, and position information of a three-dimensional image. A registration part that aligns with, a plane position specifying part that specifies the position in the plane image of a moving body that moves inside the tube, a radiation source, and a moving body that specifies the position in the plane image. The position of the shortest point in the stereoscopic image of the moving object, which is the shortest distance from the shape line among the plurality of points included in the projection straight line and the projection straight line specifying part that specifies the projection straight line connecting It is characterized by having a three-dimensional position estimation unit for estimation.
本発明によれば、血管内の血管内治療器具の位置の推定の計算に掛かる処理負担を軽減することができる。 According to the present invention, it is possible to reduce the processing load required for calculating the estimation of the position of the endovascular treatment device in the blood vessel.
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる画像処理装置と画像処理プログラムと画像処理方法との実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the image processing apparatus, the image processing program, and the image processing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明は、管体の立体画像から取得される管体の形状線と、線源と平面画像内の位置が特定された移動体とを結ぶ投影直線と、の距離に基づいて、管体内における移動体の位置を推定するものである。 The present invention is based on the distance between the shape line of the tube obtained from the stereoscopic image of the tube and the projected straight line connecting the source and the moving body whose position in the plane image is specified. It estimates the position of the moving object.
以下に説明する実施の形態は、X線照射装置と血管内治療器具(例えば、ガイドワイヤ)とを用いる血管内治療の現場において、本発明にかかる画像処理装置により血管内を移動するガイドワイヤの位置を推定して、同位置を決定する場合を例にして、本発明の内容を説明する。すなわち、血管は本発明における管体の例であり、ガイドワイヤは本発明における移動体の例であり、X線は本発明における放射線の例である。 An embodiment described below is a guide wire that moves in a blood vessel by the image processing apparatus according to the present invention in the field of endovascular treatment using an X-ray irradiation device and an endovascular treatment device (for example, a guide wire). The content of the present invention will be described by taking as an example the case where the position is estimated and the same position is determined. That is, a blood vessel is an example of a tubular body in the present invention, a guide wire is an example of a moving body in the present invention, and an X-ray is an example of radiation in the present invention.
●画像処理装置●
先ず、本発明にかかる画像処理装置について説明する。
● Image processing equipment ●
First, the image processing apparatus according to the present invention will be described.
図1は、本発明にかかる画像処理装置(以下「本装置」という。)の実施の形態を示すシステム構成図である。 FIG. 1 is a system configuration diagram showing an embodiment of an image processing device (hereinafter referred to as “the device”) according to the present invention.
同図は、本装置1とX線照射装置2と立体画像取得装置3とが通信ネットワーク4を介して、画像記憶装置5に接続されていることを示す。また、同図は、本装置1が画像記憶装置5に記憶されているX線照射装置2からのX線透視画像を取得して、同X線透視画像をディスプレイ6に表示している状態を示す。さらに、同図は、被検体の血管BVと血管BV内を移動するガイドワイヤ7とがディスプレイ6に表示され、術者がディスプレイ6を見ながらガイドワイヤ7を操作している様子を示す。
The figure shows that the
本装置1は、血管BV内のガイドワイヤ7の位置を推定して、同位置を決定する。本装置1の構成と動作とについては、後述する。
The
X線照射装置2は、被検体の血管BVのX線透視画像を撮像する。X線照射装置2は、X線源21とスクリーン22とを備える。X線源21は、X線を照射する。スクリーン22は、被検体の血管BVを透過したX線が投影されるスクリーンである。X線透視画像は、X線源21から照射されたX線が血管BVを透過してスクリーン22上に形成される、本発明における平面画像の例である。X線透視画像は、通信ネットワーク4を介して画像記憶装置5に記憶される。
The
立体画像取得装置3は、被検体の血管BVの立体画像を取得する。立体画像取得装置3は、例えば、CT(Computed Tomography)やMRI(Magnetic Resonance Imaging)などの被検体の内部の情報を画像として取得する装置である。立体画像取得装置3は、取得した被検体の内部の情報から、被検体の血管BVの立体画像を取得する。被検体の血管BVの立体画像は、本発明における管体の立体画像の例である。
The stereoscopic
通信ネットワーク4は、本装置1とX線照射装置2と立体画像取得装置3と、画像記憶装置5と、を接続して、これらの間のX線透視画像や立体画像の送受信を実現する。通信ネットワーク4は、例えば、LAN(Local Area Network)である。
The
画像記憶装置5は、X線照射装置2からのX線透視画像と、立体画像取得装置3からの立体画像と、を記憶する。画像記憶装置5は、例えば、サーバやNAS(Network Attached Storage)である。
The
ディスプレイ6は、本装置1に接続されて、X線透視画像や、本装置1からの制御情報に基づく情報などを表示する。ディスプレイ6は、本発明における外部装置の例である。制御情報については、後述する。
The
ガイドワイヤ7は、血管BV内に挿入されて、血管BV内におけるカテーテル(不図示)の移動をガイドする。
The
なお、本発明における移動体は、血管内に挿入される血管内治療器具であればよく、ガイドワイヤに限定されない。すなわち、例えば、本発明における移動体は、カテーテルや、ステント、コイルでもよい。 The moving body in the present invention may be any endovascular treatment device inserted into the blood vessel, and is not limited to the guide wire. That is, for example, the moving body in the present invention may be a catheter, a stent, or a coil.
●本装置の構成
図2は、本装置1の機能ブロック図である。
本装置1は、記憶部11と、形状線取得部12と、レジストレーション部13と、平面位置特定部14と、投影直線特定部15と、立体位置推定部16と、判定部17と、通信部18と、を有してなる。
● Configuration of this device FIG. 2 is a functional block diagram of this
The
本装置1は、パーソナルコンピュータなどで実現される。本装置1では、本発明にかかる情報処理プログラム(以下「本プログラム」という。)が動作して、本プログラムが本装置1のハードウェア資源と協働して、後述する本発明にかかる情報処理方法(以下「本方法」という。)を実現する。
The
なお、図示しないコンピュータに本プログラムを実行させることで、同コンピュータを本装置1と同様に機能させて、同コンピュータに本方法を実行させることができる。
By having a computer (not shown) execute the program, the computer can function in the same manner as the
記憶部11は、本装置1が後述する本方法を実行するために必要な情報を記憶する。記憶部11は、例えば、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)などの記録装置や、RAM(Random Access Memory)、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、などにより構成される。
The storage unit 11 stores information necessary for the
形状線取得部12は、血管BVの立体画像に基づいて、血管BVの中心線C1を取得する。血管BVの中心線C1は、本発明における管体の形状を示す形状線の例である。形状線取得部12は、例えば、細線化アルゴリズムなど公知の細線化手段を用いて、血管BVの立体画像から血管BVの中心線C1を取得する。 The shape line acquisition unit 12 acquires the center line C1 of the blood vessel BV based on the stereoscopic image of the blood vessel BV. The center line C1 of the blood vessel BV is an example of a shape line showing the shape of the tubular body in the present invention. The shape line acquisition unit 12 acquires the center line C1 of the blood vessel BV from the stereoscopic image of the blood vessel BV by using a known thinning means such as a thinning algorithm.
形状線取得部12は、取得した血管BVの中心線C1を複数の微小な線分(曲線)に分割し、各線分の端点を線分同士を接続する節点として特定する。その結果、中心線C1は、複数の微小な線分と、線分同士を接続する複数の節点と、を含む。 The shape line acquisition unit 12 divides the center line C1 of the acquired blood vessel BV into a plurality of minute line segments (curves), and specifies the end points of each line segment as nodes connecting the line segments. As a result, the center line C1 includes a plurality of minute line segments and a plurality of nodes connecting the line segments.
「微小な線分」は、例えば、1つの曲率半径を有する円弧状の線分である。 The "small line segment" is, for example, an arc-shaped line segment having one radius of curvature.
なお、微小な線分は、中心線を均等に分割した線分でもよい。すなわち、例えば、微小な線分は、複数の曲率半径を有する曲線状の線分でもよい。 The minute line segment may be a line segment obtained by evenly dividing the center line. That is, for example, the minute line segment may be a curved line segment having a plurality of radii of curvature.
図3は、形状線取得部12により取得される血管BVの中心線C1を示す模式図である。
図中、黒塗りの丸「●」は中心線C1に含まれる節点を示し、二点鎖線は血管BVの立体画像の輪郭線を示す。同図は、中心線C1が複数の微小な線分(曲線)に分割されていて、同線分同士が複数の節点で接続されていることを示す。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the center line C1 of the blood vessel BV acquired by the shape line acquisition unit 12.
In the figure, the black circle “●” indicates the node included in the center line C1, and the alternate long and short dash line indicates the outline of the stereoscopic image of the blood vessel BV. The figure shows that the center line C1 is divided into a plurality of minute line segments (curves), and the same line segments are connected by a plurality of nodes.
このように、中心線C1を複数の微小な線分に分割することにより、本装置1は、各線分の端点(節点)において、局所座標系を特定し、弧長パラメータを算出することができる。局所座標系と弧長パラメータとについては、後述する
By dividing the center line C1 into a plurality of minute line segments in this way, the
図2に戻る。
レジストレーション部13は、X線透視画像の位置情報と、立体画像の位置情報と、に基づいて、X線透視画像と立体画像との位置合わせ(レジストレーション)をする。レジストレーション部13は、例えば、X線透視画像内の血管BVの輪郭線の位置情報と、立体画像内の血管BVの輪郭線の位置情報と、を抽出し、抽出した輪郭線の位置情報に基づいて、X線透視画像と立体画像との位置合わせをする。このとき、レジストレーション部13は、例えば、公知の2D/3Dレジストレーションアルゴリズムを用いて、X線透視画像と立体画像との位置合わせをする。
Return to FIG.
The registration unit 13 performs positioning (registration) between the X-ray fluoroscopic image and the stereoscopic image based on the position information of the X-ray fluoroscopic image and the positional information of the stereoscopic image. The registration unit 13 extracts, for example, the position information of the contour line of the blood vessel BV in the X-ray fluoroscopic image and the position information of the contour line of the blood vessel BV in the stereoscopic image, and uses the extracted contour line position information. Based on this, the X-ray fluoroscopic image and the stereoscopic image are aligned. At this time, the registration unit 13 aligns the X-ray fluoroscopic image and the stereoscopic image by using, for example, a known 2D / 3D registration algorithm.
「X線透視画像の位置情報」や「立体画像の位置情報」は、例えば、画像を構成するピクセル(画素)に割り当てられる座標や、輝度、明度などの情報である。「立体画像の位置情報」は、例えば、画像を構成するいわゆるボクセルに割り当てられる座標や、輝度、明度などの情報である。 The "position information of the X-ray fluoroscopic image" and the "position information of the stereoscopic image" are, for example, information such as coordinates, brightness, and brightness assigned to pixels (pixels) constituting the image. The "position information of a stereoscopic image" is, for example, information such as coordinates assigned to so-called voxels constituting the image, brightness, and brightness.
図4は、レジストレーション部13により、立体画像の位置とX線透視画像との位置が合わされた状態を示す模式図である。
同図は、立体画像内の血管BVの位置(向き)がX線透視画像内の血管BVの位置に合わされた状態を示す。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a state in which the position of the stereoscopic image and the position of the fluoroscopic image are aligned by the registration unit 13.
The figure shows a state in which the position (orientation) of the blood vessel BV in the stereoscopic image is aligned with the position of the blood vessel BV in the fluoroscopic image.
図2に戻る。
平面位置特定部14は、血管BVの内部を移動するガイドワイヤ7のX線透視画像内の位置を取得する。平面位置特定部14は、例えば、テンプレートマッチングなどの公知の画像処理アルゴリズムを用いて、ガイドワイヤ7のX線透視画像内の位置を取得する。
Return to FIG.
The plane position specifying portion 14 acquires the position of the
投影直線特定部15は、X線照射装置2のX線源21と、X線透視画像内の位置が特定されたガイドワイヤ7の一部(すなわち、スクリーン22に投影されたガイドワイヤ7の一部)と、を結ぶ直線(以下「投影直線」という。)C2を特定する。本実施の形態では、投影直線特定部15は、X線源21と、ガイドワイヤ7の進行方向におけるガイドワイヤ7の先端部71と、を結ぶ投影直線C2を特定する。
The projection straight line specifying unit 15 is one of the
投影直線特定部15は、特定した投影直線C2を複数の微小な線分(直線)に分割し、各線分の端点を、線分同士を接続する節点として設定する。その結果、投影直線C2は、複数の微小な線分と、線分同士を接続する複数の節点と、を含む。 The projection straight line specifying unit 15 divides the specified projection straight line C2 into a plurality of minute line segments (straight lines), and sets the end points of each line segment as nodes connecting the line segments. As a result, the projected straight line C2 includes a plurality of minute line segments and a plurality of nodes connecting the line segments.
なお、本発明における投影直線特定部は、血管内治療器具の種類や形状などに応じて、投影直線を特定してもよい。すなわち、例えば、本発明における投影直線特定部は、線源と、血管内治療器具の形状に特徴ある部分(凹凸や孔など)と、を結ぶ直線を投影直線として特定してもよい。 The projected straight line specifying portion in the present invention may specify the projected straight line according to the type and shape of the endovascular treatment instrument. That is, for example, the projection straight line specifying portion in the present invention may specify a straight line connecting the radiation source and a portion (unevenness, hole, etc.) characteristic of the shape of the endovascular treatment device as a projection straight line.
図5は、投影直線特定部15により特定される投影直線C2の模式図である。
図中、黒塗りの四角「■」は、投影直線C2に含まれる節点を示す。同図は、投影直線C2が複数の微小な線分(直線)に分割されていて、同線分同士が複数の節点で接続されていることを示す。
FIG. 5 is a schematic diagram of the projection straight line C2 specified by the projection straight line specifying unit 15.
In the figure, the black squares “■” indicate the nodes included in the projection straight line C2. The figure shows that the projection straight line C2 is divided into a plurality of minute line segments (straight lines), and the same line segments are connected by a plurality of nodes.
図2に戻る。
立体位置推定部16は、血管内治療器具(先端部71)の立体画像内の位置を推定する。先端部71の立体画像内の位置の推定方法については、後述する。
Return to FIG.
The stereoscopic position estimation unit 16 estimates the position of the endovascular treatment instrument (tip portion 71) in the stereoscopic image. The method of estimating the position of the
判定部17は、立体位置推定部16が推定した位置が血管内治療器具(先端部71)の立体画像内(血管BVの内部)の位置であるか否かを判定する。先端部71の位置の判定方法については、後述する。
The determination unit 17 determines whether or not the position estimated by the stereoscopic position estimation unit 16 is the position in the stereoscopic image (inside the blood vessel BV) of the endovascular treatment instrument (tip portion 71). The method for determining the position of the
形状線取得部12と、レジストレーション部13と、平面位置特定部14と、投影直線特定部15と、立体位置推定部16と、判定部17とは、例えば、CPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)などのプロセッサや、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路により構成される。 The shape line acquisition unit 12, the registration unit 13, the plane position identification unit 14, the projection straight line identification unit 15, the stereoscopic position estimation unit 16, and the determination unit 17 are, for example, a CPU (Central Processing Unit) and an MPU. It is composed of processors such as (Micro Processing Unit) and DSP (Digital Signal Processor), and integrated circuits such as ASIC (Application Specific Integrated Circuit) and FPGA (Field Programmable Gate Array).
なお、本発明における形状線取得部と、レジストレーション部と、平面位置特定部と、投影直線特定部と、立体位置推定部と、判定部とは、共通するプロセッサや集積回路により構成されてもよく、あるいは、個別のプロセッサや集積回路により構成されてもよい。 Even if the shape line acquisition unit, the registration unit, the plane position identification unit, the projection straight line identification unit, the stereoscopic position estimation unit, and the determination unit in the present invention are configured by a common processor or integrated circuit. It may be configured by individual processors or integrated circuits.
通信部18は、通信ネットワーク4を介して画像記憶装置5に接続されて、画像記憶装置5からX線透視画像と立体画像とを受信(取得)する。通信部18は、ディスプレイ6に接続されて、後述する制御情報や、(立体画像と位置合わせをされた)X線透視画像をディスプレイ6に送信する。通信部18は、例えば、LANコネクタや、DVI(Digital Visual Interface)コネクタなどを備えるインターフェースである。
The communication unit 18 is connected to the
●局所座標系と弧長パラメータ
次に、局所座標系と弧長パラメータとについて説明する。
● Local coordinate system and arc length parameters Next, the local coordinate system and arc length parameters will be explained.
図6は、中心線C1と、弧長パラメータと局所座標系と、の関係を示す模式図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the relationship between the center line C1 and the arc length parameter and the local coordinate system.
「弧長パラメータ」は、中心線C1における基準点から所定の節点までの距離を示すパラメータであり、中心線C1や中心線C1を構成する微小な線分に微分幾何学を適用することにより算出される。すなわち、本装置1は、弧長パラメータを算出することにより、中心線C1における基準点から所定の節点までの距離を算出することができる。「基準点」は、中心線C1における、ガイドワイヤ7が挿入された血管BVの位置に対応する点である。
The "arc length parameter" is a parameter indicating the distance from the reference point on the center line C1 to a predetermined node, and is calculated by applying differential geometry to the minute line segments constituting the center line C1 and the center line C1. Will be done. That is, the
「局所座標系」は、中心線C1に含まれる所定の節点を原点とする座標系である。局所座標系は、第1軸e1と第2軸e2と第3軸e3とを含む。「第1軸e1」は、中心線C1の節点における接線方向を示す軸である。「第2軸e2」は、中心線C1の節点における曲率中心点に向かう方向を示す軸である。「第3軸e3」は、第1軸e1と第2軸e2とに直交する軸であり、中心線C1の曲がる角度(位相)を示す軸である。すなわち、局所座標系における第2軸e2と第3軸e3とからなる座標平面は、原点となる節点を含む血管BVの長さ方向に直交する断面が属する平面である。各軸e1-e3の大きさは、中心線C1や中心線C1を構成する微小な線分に微分幾何学を適用することにより算出される。 The "local coordinate system" is a coordinate system whose origin is a predetermined node included in the center line C1. The local coordinate system includes a first axis e1, a second axis e2, and a third axis e3. The "first axis e1" is an axis indicating the tangential direction at the node of the center line C1. The "second axis e2" is an axis indicating a direction toward the center of curvature at the node of the center line C1. The "third axis e3" is an axis orthogonal to the first axis e1 and the second axis e2, and is an axis indicating the bending angle (phase) of the center line C1. That is, the coordinate plane including the second axis e2 and the third axis e3 in the local coordinate system is a plane to which the cross section orthogonal to the length direction of the blood vessel BV including the node as the origin belongs. The size of each axis e1-e3 is calculated by applying differential geometry to the center line C1 and the minute line segments constituting the center line C1.
同図は、基準点P1から所定の節点P4までの中心線C1に沿った長さ、すなわち、基準点P1から節点P4までの血管BVの長さ、が節点P4の弧長パラメータSであることを示す。 In the figure, the length along the center line C1 from the reference point P1 to the predetermined node P4, that is, the length of the blood vessel BV from the reference point P1 to the node P4 is the arc length parameter S of the node P4. Is shown.
●画像処理方法●
次に、本装置1が実行する本方法の実施の形態について説明する。
● Image processing method ●
Next, an embodiment of the method executed by the
図7は、本方法の実施の形態を示すフローチャートである。 FIG. 7 is a flowchart showing an embodiment of the present method.
本方法は、位置決定処理(S1)と信頼性判定処理(S2)とを有してなる。本装置1は、位置決定処理(S1)により、ガイドワイヤ7の先端部71の立体画像内の位置を決定し、信頼性判定処理(S2)により、決定した位置の信頼性(精度)を判定する。
This method includes a position determination process (S1) and a reliability determination process (S2). The
●位置決定処理
先ず、本装置1は、位置決定処理(S1)を実行して、ガイドワイヤ7の先端部71の立体画像内の位置を決定する。
● Position determination process First, the
図8は、位置決定処理(S1)のフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart of the position determination process (S1).
本装置1は、通信部18を用いて、被検体の血管BVの立体画像を画像記憶装置5から取得する(S101)。血管BVの立体画像は、予め立体画像取得装置3により取得されて、画像記憶装置5に記憶されている。取得された血管BVの立体画像は、同立体画像の位置情報と共に記憶部11に記憶される。
The
次いで、本装置1は、形状線取得部12を用いて、血管BVの中心線C1を取得する(S102)。形状線取得部12は、血管BVの立体画像に基づいて中心線C1を取得すると共に、中心線C1を複数の微小な線分に分割し、線分同士を接続する複数の節点を特定する。中心線C1は、中心線C1の基となる立体画像の位置情報や、線分・節点の情報と関連付けられて、記憶部11に記憶される。
Next, the
次いで、本装置1は、通信部18を用いて、血管BVの立体画像の位置合わせをするためのX線透視画像(以下「第1画像」という。)を画像記憶装置5から取得する(S103)。第1画像は、同第1画像の位置情報と共に記憶部11に記憶される。このとき、本装置1は、第1画像を撮像した時のX線源21とスクリーン22それぞれの位置情報も取得して、同位置情報を第1画像と関連付けて記憶部11に記憶する。
Next, the
次いで、本装置1は、レジストレーション部13を用いて、立体画像と第1画像との位置合わせをする(S104)。レジストレーション部13は、前述のとおり、公知の2D/3Dレジストレーションアルゴリズムを用いて、第1画像と立体画像との位置合わせをする。第1画像と位置合わせをされた立体画像の位置情報は、記憶部11に記憶される。
Next, the
次いで、本装置1は、通信部18を用いて、画像記憶装置5から先端部71のX線透視画像内の位置を特定するためのX線透視画像(以下「第2画像」という。)を画像記憶装置5から取得する(S105)。第2画像は、第1画像と同条件、すなわち、第1画像が撮像されたときのX線源21とスクリーン22それぞれの位置が保たれた状態、で撮像される。第2画像は、記憶部11に記憶される。このとき、本装置1は、第2画像を撮像した時のX線源21とスクリーン22それぞれの位置情報も取得して、同位置情報を第2画像と関連付けて記憶部11に記憶する。
Next, the
なお、本装置は、既に取得した第1画像を第2画像として用いてもよい。 The apparatus may use the already acquired first image as the second image.
次いで、本装置1は、平面位置特定部14を用いて、血管BVの内部を移動する先端部71の第2画像内の位置を特定する(S106)。平面位置特定部14は、前述のとおり、公知の画像処理アルゴリズムを用いて、先端部71の第2画像内の位置を特定する。特定された先端部71の第2画像内の位置は、記憶部11に記憶される。
Next, the
なお、平面位置特定部は、X線透視画像の経時変化に基づいて、先端部のX線透視画像内の位置を特定してもよい。すなわち、例えば、平面位置特定部は、時系列に沿って撮像された2つのX線透視画像の差分を検知して、同差分がある位置を先端部の位置として特定する。 The plane position specifying portion may specify the position of the tip portion in the X-ray fluoroscopic image based on the change with time of the X-ray fluoroscopic image. That is, for example, the plane position specifying portion detects the difference between the two X-ray fluoroscopic images captured along the time series, and identifies the position having the same difference as the position of the tip portion.
次いで、本装置1は、平面位置特定部14を用いて、先端部71が移動したか否かを判定する(S107)。
Next, the
先端部71が移動していないとき(S107の「No」)、本装置1は、処理105-107を繰り返す。
When the
先端部71が移動したとき(S107の「Yes」)、本装置1は、投影直線特定部15を用いて、投影直線C2を特定する(S108)。投影直線特定部15は、第2画像と関連付けて記憶部11に記憶されているX線源21とスクリーン22それぞれの位置情報と、平面位置特定部14が特定した先端部71の第2画像内の位置と、に基づいて、X線源21と、第2画像内の先端部71(すなわち、スクリーン22に投影された先端部71)と、を結ぶ投影直線C2を特定する。投影直線特定部15は、投影直線C2を複数の微小な線分に分割し、線分同士を接続する複数の節点を特定する。投影直線C2は、線分・節点の情報と関連付けられて、記憶部11に記憶される。
When the
次いで、本装置1は、立体位置推定部16を用いて、先端部71の立体画像内の位置を推定する(S109)。立体位置推定部16は、投影直線C2に含まれる複数の節点のうち、中心線C1との距離が最短である節点(以下「最短点」という。)k(図8参照)を特定する。最短点kは、投影直線C2上において、先端部71が存在する可能性が最も高い位置である。立体位置推定部16は、最短点kの位置を、先端部71の立体画像内の位置として推定する。特定された最短点kの位置情報は、記憶部11に記憶される。
Next, the
次いで、本装置1は、判定部17を用いて、中心線C1に含まれる節点のうち、最短点kとの距離が最短である節点(以下「最短中心点」という。)i(図8参照)を特定する(S110)。特定された最短中心点iの位置情報は、記憶部11に記憶される。
Next, the
図9は、立体位置推定部16による先端部71の立体画像内の位置の推定処理の内容を示す模式図である。
同図は、中心線C1に含まれる複数の節点のうち最短中心点iを白抜きの丸で示し、投影直線C2に含まれる複数の節点のうち最短点kを白抜きの四角で示す。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the contents of the position estimation process of the
In the figure, the shortest center point i among a plurality of nodes included in the center line C1 is indicated by a white circle, and the shortest point k among a plurality of nodes included in the projection straight line C2 is indicated by a white square.
図8に戻る。
次いで、本装置1は、判定部17を用いて、最短中心点iにおける血管BVの断面を特定する(S111)。本装置1は、前述のとおり、形状線取得部12を用いて中心線C1を取得した際に、各節点の情報と、中心線C1の基となる立体画像の位置情報と、を関連付けて記憶部11に記憶する。すなわち、判定部17は、最短中心点iにおける血管BVの断面が属する座標平面を特定することにより、最短中心点iにおける血管BVの断面を特定することができる。血管BVの断面は、前述のとおり、節点を原点とする局所座標系の第2軸e2と第3軸e3とからなる座標平面上に位置する。そのため、判定部17は、最短中心点iを原点とする局所座標系を特定することにより、最短中心点iにおける血管BVの断面を特定することができる。特定された血管BVの断面の情報は、最短中心点iや局所座標系の情報に関連付けられて、記憶部11に記憶される。
Return to FIG.
Next, the
次いで、本装置1は、判定部17を用いて、最短点kが最短中心点iにおける血管BVの断面に含まれるか否かを判定する(S112)。中心線C1を分割した線分が十分に小さいとき、最短点kは、最短中心点iを原点とする局所座標系において、第2軸e2と第3軸e3とからなる座標平面上に位置する。すなわち、最短点kの位置は、e2ベクトルとe3ベクトルとを用いて表現される。換言すれば、局所座標系における断面内の最短点kの位置は、第2軸e2の方向における最短中心点iから最短点kまでの距離と、第3軸e3の方向における最短中心点iから最短点kまでの距離と、を含む。判定部17は、最短中心点iを原点とする局所座標系における最短点kの座標(極座標)を算出することにより、最短点kが最短中心点iにおける血管BVの断面に含まれるか否かを判定する。判定結果は、記憶部11に記憶される。
Next, the
図10は、最短中心点iにおける、局所座標系と、血管BVの断面と、最短点kと、の関係を示す模式図である。
図中、二点鎖線は、血管BVの断面の輪郭線を示す。同図は、血管BVの断面が局所座標系の第2軸e2と第3軸e3とからなる座標平面上に位置し、最短点kが第2軸e2と第3軸e3とからなる座標平面上に位置する、ことを示す。
FIG. 10 is a schematic diagram showing the relationship between the local coordinate system, the cross section of the blood vessel BV, and the shortest point k at the shortest center point i.
In the figure, the alternate long and short dash line indicates the outline of the cross section of the blood vessel BV. In the figure, the cross section of the blood vessel BV is located on the coordinate plane consisting of the second axis e2 and the third axis e3 of the local coordinate system, and the shortest point k is the coordinate plane consisting of the second axis e2 and the third axis e3. Indicates that it is located on top.
図8に戻る。
最短点kが最短中心点iにおける血管BVの断面に含まれるとき(S112の「Yes」)、判定部17は、最短点kが立体画像内(血管BVの内部)における先端部71の位置であると判定し、最短点kを先端部71の立体画像内の位置として決定する(S113)。すなわち、最短点kが血管BVの断面に含まれるとき、最短点kは、最短中心点iにおける血管BVの内部における先端部71の位置である。
Return to FIG.
When the shortest point k is included in the cross section of the blood vessel BV at the shortest center point i (“Yes” in S112), the determination unit 17 determines that the shortest point k is at the position of the
最短点kは、前述のとおり、最短中心点iを原点とする局所座標系の第2軸e2と第3軸e3とからなる座標平面上、かつ、血管BVの断面内に位置する。すなわち、最短点kは、最短中心点iを中心とする血管BVの断面内に、最短中心点iと並んで配置される。そのため、判定部17は、基準点から最短中心点iまでの弧長パラメータ(すなわち、中心線C1上における基準点から最短中心点iまでの距離)を、先端部71が血管BVの内部を進行した距離とみなす。
As described above, the shortest point k is located on the coordinate plane including the second axis e2 and the third axis e3 of the local coordinate system with the shortest center point i as the origin, and within the cross section of the blood vessel BV. That is, the shortest point k is arranged alongside the shortest center point i in the cross section of the blood vessel BV centered on the shortest center point i. Therefore, the determination unit 17 advances the arc length parameter from the reference point to the shortest center point i (that is, the distance from the reference point to the shortest center point i on the center line C1), and the
このように、判定部17は、中心線C1の基準点から最短中心点iまでの中心線C1上の位置(弧長パラメータ)と、最短中心点iを原点とする局所座標系における断面内の最短点kの位置(e2ベクトル:半径、e3ベクトル:角度(位相))と、を特定し、中心線C1上の位置と、局所座標系における最短点kの位置と、を先端部71の位置として決定する。最短点kの位置情報(弧長パラメータ、半径、角度)は、先端部71の立体画像内の位置を示す情報として記憶部11に記憶される。
As described above, the determination unit 17 has the position (arc length parameter) on the center line C1 from the reference point of the center line C1 to the shortest center point i and the position in the cross section in the local coordinate system with the shortest center point i as the origin. The position of the shortest point k (e2 vector: radius, e3 vector: angle (phase)) is specified, and the position on the center line C1 and the position of the shortest point k in the local coordinate system are the positions of the
一方、最短点kが最短中心点iにおける血管BVの断面に含まれないとき(S112の「No」)、判定部17は、最短点kが先端部71の立体画像内の位置ではないと決定する(S114)。
On the other hand, when the shortest point k is not included in the cross section of the blood vessel BV at the shortest center point i (“No” in S112), the determination unit 17 determines that the shortest point k is not the position in the stereoscopic image of the
このように、本装置1は、中心線C1の局所座標系を用いて、先端部71の位置を推定する。前述のとおり、局所座標系の第2軸e2は中心線C1(血管BV)の曲がる部分の曲率中心点に向かう方向を示す軸であり、第3軸e3は中心線C1(血管BV)の曲がる角度(方向)を示す軸である。そのため、本装置1は、本方法により算出される第2軸e2と第3軸e3とを、術者に対して報知することにより、術者の血管内治療器具の操作の支援や、血管形状の把握の支援を行うことができる。また、本装置1は、第2軸e2や第3軸e3の方向を計算する過程において中心線C1の曲率や曲率半径(最短中心点iから曲率中心点までの距離)、捩率(第2軸e2を微分して算出された値を、第3軸e3と内積することにより得られる値)を算出することができる。そのため、本装置1は、中心線C1の曲率や曲率半径、捩率を術者に対して報知することにより、術者への注意喚起や術者の血管内治療器具の操作の支援などを行うことができる。この場合、算出された曲率や曲率半径、捩率などの情報は、中心線C1の情報に関連付けられて記憶部11に記憶される。
In this way, the
●信頼性判定処理
次いで、本装置1は、信頼性判定処理(S2)を実行して、位置決定処理(S1)により決定された先端部71の立体画像内の位置の信頼性を判定する。
-Reliability determination process Next, the
図11は、信頼性判定処理(S2)のフローチャートである。
図12は、信頼性判定処理(S2)における血管BVと投影直線C2との関係を示す模式図である。
FIG. 11 is a flowchart of the reliability determination process (S2).
FIG. 12 is a schematic diagram showing the relationship between the blood vessel BV and the projected straight line C2 in the reliability determination process (S2).
先ず、本装置1は、判定部17を用いて、投影直線C2に含まれる複数の節点のうち、最短中心点iにおける血管BVの断面の輪郭線に位置する複数(本実施の形態では2つ)の節点(以下「輪郭点」という。)を特定する(S201)。
First, the
「血管BVの断面の輪郭線に位置する節点」は、輪郭線上に位置する節点、または、輪郭線に最も近い節点である。すなわち、例えば、輪郭線上に位置する節点がないとき、判定部17は、輪郭線に最も近い節点を輪郭点として特定する。 The "node located on the contour line of the cross section of the blood vessel BV" is a node located on the contour line or a node closest to the contour line. That is, for example, when there is no node located on the contour line, the determination unit 17 specifies the node closest to the contour line as the contour point.
次いで、本装置1は、判定部17を用いて、複数の輪郭点のうち、X線源21から近位の輪郭点を近位点pとして特定し、X線源21から遠位の輪郭点を遠位点qとして特定する(S202)。特定された近位点pと遠位点qそれぞれの位置情報は、記憶部11に記憶される。
Next, the
次いで、本装置1は、判定部17を用いて、近位点pと遠位点qとの間の投影直線C2上の距離(以下「輪郭距離」という。)L1を算出する(S203)。算出された輪郭距離L1は、記憶部11に記憶される。
Next, the
次いで、本装置1は、判定部17を用いて、輪郭距離L1に基づく先端部71の位置の信頼性を判定する(S204)。
Next, the
ここで、処理S109で推定されて処理S113で決定された最短点kは、前述のとおり、投影直線C2上で先端部71が存在する可能性が最も高い位置である。一方、投影直線C2上における近位点pと遠位点qとの間は、投影直線C2上で先端部71が存在する可能性のある位置である。すなわち、輪郭距離L1が長くなると、先端部71が存在する可能性のある範囲が広くなる。換言すれば、判定部17が決定した先端部71の位置の信頼性は、輪郭距離L1が長くなると下がり、輪郭距離L1が短くなると上がる。
Here, the shortest point k estimated in the process S109 and determined in the process S113 is a position on the projection straight line C2 where the
輪郭距離L1に基づく先端部71の位置の信頼性の判定は、種々の方法で実行される。すなわち、例えば、判定部17は、輪郭距離L1の絶対値に基づいて、最短点kが先端部71の立体画像内の位置であることの信頼性を判定する。
The determination of the reliability of the position of the
なお、本発明における判定部は、輪郭距離の絶対値を所定の閾値と比較して、その大小により先端部の位置の信頼性を判定してもよい。この場合、所定の閾値は、予め記憶部に記憶される。また、例えば、同判定部は、血管の断面の径に対する輪郭距離の相対比により先端部の位置の信頼性を判定してもよい。さらに、例えば、同判定部は、輪郭距離内に存在する節点の数により先端部の信頼性を判定してもよい。 The determination unit in the present invention may compare the absolute value of the contour distance with a predetermined threshold value and determine the reliability of the position of the tip portion based on the magnitude thereof. In this case, the predetermined threshold value is stored in the storage unit in advance. Further, for example, the determination unit may determine the reliability of the position of the tip portion based on the relative ratio of the contour distance to the diameter of the cross section of the blood vessel. Further, for example, the determination unit may determine the reliability of the tip portion based on the number of nodes existing within the contour distance.
次いで、本装置1は、算出した輪郭距離L1と、同輪郭距離L1に基づく先端部71の位置の信頼性の判定結果と、を最短点kの位置に関連付けて記憶部11に記憶する(S205)。
Next, the
●実施例●
次に、以上説明した本装置1の実施の形態に基づく具体的な実施例について、ガイドワイヤモデルを血管モデルに挿入したときの数値解析を例に説明する。
● Example ●
Next, a specific example based on the embodiment of the
本実施例において、数値解析に用いられる各条件は、以下のとおりである。
ガイドワイヤの直径は0.3mmであり、ガイドワイヤのヤング率は20GPaである。血管モデルはYZ平面上に展開されるため、血管モデルの中心線は、YZ平面上に存在する。X線源はX軸上に存在し、その位置座標はX=400mm、Y,Z=0mmである。すなわち、X線は、血管モデルが展開されるYZ平面に対して、垂直方向から照射される。このときのX線照射角度は、理想的なX線照射角度である。スクリーンはX軸上に存在し、その位置座標は、X=-400mm、Y,Z=0mmである。すなわち、スクリーンは、X軸上においてX線源から800mm離れた位置に配置される。
In this example, each condition used for the numerical analysis is as follows.
The diameter of the guide wire is 0.3 mm, and the Young's modulus of the guide wire is 20 GPa. Since the blood vessel model is developed on the YZ plane, the center line of the blood vessel model exists on the YZ plane. The X-ray source exists on the X-axis, and its position coordinates are X = 400 mm and Y, Z = 0 mm. That is, X-rays are emitted from the direction perpendicular to the YZ plane on which the blood vessel model is developed. The X-ray irradiation angle at this time is an ideal X-ray irradiation angle. The screen exists on the X axis, and its position coordinates are X = −400 mm and Y, Z = 0 mm. That is, the screen is arranged on the X-axis at a position 800 mm away from the X-ray source.
ここで、スクリーンのX軸上の位置と、スクリーンが取得するX線透視画像と、の関係は、相似関係である。そのため、スクリーンの位置がX線源の位置から単位距離(1mm)離れていると仮定すると、3次元空間中のガイドワイヤの先端部の位置(x、y、z)と、スクリーンに投影された同先端部の位置(u,v)の間には、以下の式1の関係が成立する。
Here, the relationship between the position on the X-axis of the screen and the fluoroscopic image acquired by the screen is a similar relationship. Therefore, assuming that the position of the screen is a unit distance (1 mm) away from the position of the X-ray source, the position (x, y, z) of the tip of the guide wire in the three-dimensional space and the position projected on the screen. The following relationship of
(式1)
(Equation 1)
式1において、λは任意の定数であり、Pは3行4列の行列である。
In
式1のP行列の各要素は、3次元位置が既知の点について、3次元位置と、スクリーン上に投影された位置と、の関係を求めることにより算出される。
Each element of the P-matrix of
本実施例では、X線源はX=400mm、Y,Z=0mmに存在し、スクリーンはX=-400mm、Y,Z=0mmに存在していると仮定する。そのため、P行列は、以下の式2のように表される。
In this embodiment, it is assumed that the X-ray source exists at X = 400 mm and Y, Z = 0 mm, and the screen exists at X = −400 mm and Y, Z = 0 mm. Therefore, the P-matrix is expressed by the
(式2)
(Equation 2)
式2で表されるP行列は、3次元空間中の点をスクリーン上の点に投影する変換を意味する。そのため、数値計算により得られたガイドワイヤの先端部の3次元位置に基づいて、仮想のX線透視画像が得られる。
The P-matrix represented by
本実施例は、仮想のX線透視画像上のガイドワイヤの先端部の位置に基づいて、本方法を用いて推定した先端部の3次元空間中での位置(以下「仮想位置」という。)を、正解値として定めた先端部の3次元位置と比較して、仮想位置と正解値との誤差と、仮想位置の信頼性と、を評価する。評価結果を表1に示す。 In this embodiment, the position of the tip in the three-dimensional space estimated by using this method based on the position of the tip of the guide wire on the virtual X-ray fluoroscopic image (hereinafter referred to as “virtual position”). Is compared with the three-dimensional position of the tip portion determined as the correct answer value, and the error between the virtual position and the correct answer value and the reliability of the virtual position are evaluated. The evaluation results are shown in Table 1.
表中の角度は、理想的なX線照射角度(0度)からY軸とZ軸それぞれを回転軸としてX線照射角度を回転させた角度を示す。表中、半径は局所座標系の第2軸e2を示し、角度は第3軸e3を示す。表中の信頼性の指標は、輪郭距離L1の長さを示す。 The angle in the table indicates an angle obtained by rotating the X-ray irradiation angle with the Y-axis and the Z-axis as rotation axes from the ideal X-ray irradiation angle (0 degree). In the table, the radius indicates the second axis e2 in the local coordinate system, and the angle indicates the third axis e3. The reliability index in the table indicates the length of the contour distance L1.
一般的に、ガイドワイヤの直径は0.3mm程度であり、術者はガイドワイヤを約1mm単位で操作する。表1に示されるように、弧長パラメータと半径とは、理想的なX線照射角度(0度)においては十分な精度で推定されており、1つの軸に対して50度回転したX線照射角度においても同様である。一方、角度は、理想的なX線照射角度においては十分な精度で推定されているが、1つの軸に対して50度回転したX線照射角度においては約30度ずれている。しかし、360度に対して30度のずれは、実用上、許容される誤差である。信頼性の指標は、表1に示されるように、理想的なX線照射角度から回転軸が増えるごとに大きくなる。すなわち、本方法により推定される仮想位置の信頼性は、X線照射角度が理想的なX線照射角度からずれる角度に応じて、低下する。 Generally, the diameter of the guide wire is about 0.3 mm, and the operator operates the guide wire in units of about 1 mm. As shown in Table 1, the arc length parameter and radius are estimated with sufficient accuracy at an ideal X-ray irradiation angle (0 degree), and X-rays rotated 50 degrees with respect to one axis. The same applies to the irradiation angle. On the other hand, the angle is estimated with sufficient accuracy at the ideal X-ray irradiation angle, but deviates by about 30 degrees at the X-ray irradiation angle rotated by 50 degrees with respect to one axis. However, a deviation of 30 degrees with respect to 360 degrees is a practically acceptable error. As shown in Table 1, the reliability index increases as the axis of rotation increases from the ideal X-ray irradiation angle. That is, the reliability of the virtual position estimated by this method decreases according to the angle at which the X-ray irradiation angle deviates from the ideal X-ray irradiation angle.
●まとめ
以上説明した実施の形態によれば、本装置1は、血管BVを3次元空間中の曲線(中心線C1)として捉え、血管BV内の先端部71の位置を中心線C1と投影直線C2との幾何学的な関係に置き換ることにより、先端部71の立体画像内の位置を推定する。換言すれば、本装置1は、3次元空間中に存在する曲線(中心線C1)と直線(投影直線C2)との間で最小距離となる2点(最短点k、最短中心点i)を決定することにより、先端部71の立体画像内の位置を推定する。その結果、本装置1は、血管を3次元形状を有するモデルとして捉える従来の技術と比較して、血管BV内の血管内治療器具(ガイドワイヤ7の先端部71)の位置の推定の計算に掛かる処理負担を軽減することができる。
● Summary According to the embodiment described above, the
また、以上説明した実施の形態によれば、本装置1は、輪郭距離L1に基づいて、最短点kが先端部71の立体画像内の位置であることの信頼性を判定する。すなわち、本装置1は、血管BV内の血管内治療器具(ガイドワイヤ7の先端部71)の位置の推定の計算に掛かる処理負担を軽減すると共に、推定結果の信頼性を判定することができる。
Further, according to the embodiment described above, the
さらに、以上説明した実施の形態によれば、本装置1は、先端部71の立体画像内の位置を推定する過程で局所座標系の第2軸e2と第3軸e3とを特定する。そのため、本装置1は、第2軸e2と第3軸e3とを、術者に対して報知することにより、術者の血管内治療器具の操作の支援(例えば、ナビゲーション)や、血管形状の把握の支援を行うことができる。
Further, according to the embodiment described above, the
さらにまた、本装置1は、第2軸e2や第3軸e3の方向を計算する過程において中心線C1の曲率や曲率半径(最短中心点iから曲率中心点までの距離)、捩率を算出することができる。そのため、本装置1は、中心線C1の曲率や曲率半径、捩率を術者に対して報知することにより、術者への注意喚起や術者の血管内治療器具の操作の支援などを行うことができる。
Furthermore, the
なお、以上説明した実施の形態では、本装置1が実行する本方法は、信頼性判定処理(S2)を含む。これに代えて、本装置は、信頼性判定処理を実行しなくてもよい。
In the embodiment described above, the method executed by the
また、本装置は、判定部を用いて、外部装置の動作を制御する制御情報を生成してもよい。すなわち、例えば、判定部は、中心線の所定の節点を原点とする局所座標系の第2軸の方向における同節点から曲率中心点までの距離(曲率半径)に基づいて、ディスプレイに報知情報を表示させる制御情報を生成する。報知情報は、例えば、血管の曲率の小さい部分(すなわち、血管が急角度で曲がる部分)を術者に対して報知する情報である。本装置は、通信部を用いて、同制御情報をディスプレイに送信し、ディスプレイに報知情報を表示させる。術者は、ディスプレイに表示された報知情報を確認することで、例えば、血管を傷つけないように、血管内治療器具の血管内の移動速度を下げる。 Further, the present device may generate control information for controlling the operation of the external device by using the determination unit. That is, for example, the determination unit sends notification information to the display based on the distance (radius of curvature) from the same node to the center of curvature in the direction of the second axis of the local coordinate system with the predetermined node of the center line as the origin. Generate control information to be displayed. The notification information is, for example, information for notifying the operator of a portion of the blood vessel having a small curvature (that is, a portion where the blood vessel bends at a steep angle). The present device uses the communication unit to transmit the control information to the display and display the notification information on the display. By checking the broadcast information displayed on the display, the surgeon reduces the speed of movement of the endovascular treatment device in the blood vessel, for example, so as not to damage the blood vessel.
さらに、判定部は、最短中心点を原点とする局所座標系の第2軸の方向における最短中心点から曲率中心点までの距離の経時変化に基づいて、ディスプレイに報知情報を表示させる制御情報を生成してもよい。換言すれば、判定部は、血管内治療器具の現在位置における血管の曲率の程度に応じて、制御情報を生成してもよい。この場合、報知情報は、例えば、術者に対して血管内治療器具の操作に対する注意を喚起する情報である。判定部は、例えば、血管の曲率が所定の閾値以下のとき制御情報を生成し、血管の曲率が所定の閾値より大きいとき制御情報を生成しない。その結果、本装置は、血管の曲率が所定の閾値以下のときのみディスプレイに報知情報を表示させ、術者に対して血管内治療器具の操作に対する注意を喚起することができる。所定の閾値は、予め記憶部に記憶される。 Further, the determination unit displays control information on the display based on the change over time in the distance from the shortest center point to the center of curvature in the direction of the second axis of the local coordinate system with the shortest center point as the origin. May be generated. In other words, the determination unit may generate control information according to the degree of curvature of the blood vessel at the current position of the endovascular treatment instrument. In this case, the broadcast information is, for example, information that calls attention to the operator regarding the operation of the endovascular treatment instrument. For example, the determination unit generates control information when the curvature of the blood vessel is equal to or less than a predetermined threshold value, and does not generate control information when the curvature of the blood vessel is larger than the predetermined threshold value. As a result, the present device can display the notification information on the display only when the curvature of the blood vessel is equal to or less than a predetermined threshold value, and alert the operator to the operation of the endovascular treatment instrument. The predetermined threshold value is stored in the storage unit in advance.
図13は、本装置により制御されるディスプレイの表示の例を示す模式図である。
同図は、血管の曲率が所定の閾値より大きく、本装置からディスプレイに制御情報が送信されていないことを示す。
FIG. 13 is a schematic diagram showing an example of the display of the display controlled by the present device.
The figure shows that the curvature of the blood vessel is larger than a predetermined threshold value, and control information is not transmitted from the present device to the display.
図14は、本装置により制御されるディスプレイの表示の別の例を示す模式図である。
同図は、血管の曲率が所定の閾値以下であり、本装置からディスプレイに制御情報が送信され、術者に対して血管内治療器具の操作に対する注意を喚起する情報として「!」が表示されていることを示す。
FIG. 14 is a schematic diagram showing another example of the display of the display controlled by the present device.
In the figure, the curvature of the blood vessel is equal to or less than a predetermined threshold value, control information is transmitted from the device to the display, and "!" Is displayed as information to call the operator's attention to the operation of the endovascular treatment device. Show that it is.
さらにまた、判定部は、最短中心点を原点とする局所座標系において算出される、中心線の捩率や、捩率の経時変化、に基づいて、制御情報を生成してもよい。換言すれば、判定部は、血管内治療器具の現在位置(最短点)における血管(最短中心点)の捩率の程度に応じて、制御情報を生成してもよい。この場合、本装置は、前述した血管の曲率を利用する場合と同様に、血管の捩率の程度に応じて、術者に対して血管内治療器具の操作に対する注意を喚起することができる。 Furthermore, the determination unit may generate control information based on the torsional curve of the center line and the change over time of the torsional curve calculated in the local coordinate system with the shortest center point as the origin. In other words, the determination unit may generate control information according to the degree of torsion of the blood vessel (shortest center point) at the current position (shortest point) of the endovascular treatment device. In this case, the present device can alert the operator to the operation of the endovascular treatment instrument according to the degree of torsion of the blood vessel, as in the case of utilizing the curvature of the blood vessel described above.
さらにまた、本装置は、血管内治療器具を血管の内部で移動させる移動装置(例えば、手術ロボット)に接続されて、同移動装置の移動動作を変更させる制御情報を生成してもよい。移動装置は、本発明における外部装置の例である。すなわち、例えば、判定部は、血管の曲率が所定の閾値以下のとき移動装置が血管内治療器具を移動させる速度(移動速度)を下げる制御情報を生成し、血管の曲率が所定の閾値より大きいとき移動速度を戻す(上げる)制御情報を生成する。その結果、移動装置は、血管が急角度で曲がる部分など、血管内治療器具を慎重に移動させる必要がある部分において、血管内治療器具をゆっくり移動させることができる。所定の閾値は、予め記憶部に記憶される。 Furthermore, the device may be connected to a moving device (eg, a surgical robot) that moves the endovascular treatment device inside the blood vessel to generate control information that changes the moving action of the moving device. The mobile device is an example of an external device in the present invention. That is, for example, the determination unit generates control information for lowering the speed (movement speed) at which the moving device moves the endovascular treatment device when the curvature of the blood vessel is equal to or less than a predetermined threshold value, and the curvature of the blood vessel is larger than the predetermined threshold value. When the movement speed is returned (increased), control information is generated. As a result, the moving device can slowly move the endovascular treatment device in a part where the endovascular treatment device needs to be carefully moved, such as a portion where the blood vessel bends at a steep angle. The predetermined threshold value is stored in the storage unit in advance.
さらにまた、形状線取得部は、外部の装置により特定された血管の中心線の位置情報を、通信ネットワークを介して取得してもよい。 Furthermore, the shape line acquisition unit may acquire the position information of the center line of the blood vessel specified by the external device via the communication network.
●本実施の形態にかかる画像処理装置のまとめ●
以上説明した本実施の形態にかかる画像処理装置の特徴について、以下にまとめて記載しておく。
● Summary of image processing equipment according to this embodiment ●
The features of the image processing apparatus according to the present embodiment described above are summarized below.
(特徴1)
線源(X線源21)から照射された放射線(X線)が管体(血管BV)を透過して形成される前記管体の平面画像(X線透視画像)の位置情報と、
前記管体の立体画像の位置情報と、
が記憶される記憶部(記憶部11)と、
前記立体画像に基づいて、前記管体の形状を示す形状線(中心線C1)を取得する形状線取得部(形状線取得部12)と、
前記平面画像の位置情報と、前記立体画像の位置情報と、に基づいて、前記平面画像と前記立体画像との位置合わせをするレジストレーション部(レジストレーション部13)と、
前記管体の内部を移動する移動体(ガイドワイヤ7の先端部71)の前記平面画像内の位置を特定する平面位置特定部(平面位置特定部14)と、
前記線源と、前記平面画像内の位置が特定された前記移動体と、を結ぶ投影直線(投影直線C2)を特定する投影直線特定部(投影直線特定部15)と、
前記投影直線に含まれる複数の点(節点)のうち、前記形状線との距離が最短である最短点(最短点k)の位置を、前記移動体の前記立体画像内の位置として推定する立体位置推定部(立体位置推定部16)と、
を有してなる、
ことを特徴とする画像処理装置(本装置1)。
(Feature 1)
The position information of the plan image (X-ray fluoroscopic image) of the tube body formed by the radiation (X-ray) emitted from the radiation source (X-ray source 21) passing through the tube body (blood vessel BV), and
The position information of the stereoscopic image of the tube and
And the storage unit (storage unit 11) in which
A shape line acquisition unit (shape line acquisition unit 12) that acquires a shape line (center line C1) indicating the shape of the tube body based on the stereoscopic image,
A registration unit (registration unit 13) that aligns the plane image and the stereoscopic image based on the position information of the plane image and the position information of the stereoscopic image.
A plane position specifying portion (planar position specifying portion 14) that specifies a position in the plane image of a moving body (
A projection straight line specifying unit (projection straight line specifying unit 15) that specifies a projection straight line (projection straight line C2) connecting the radiation source and the moving body whose position in the plane image is specified.
Of the plurality of points (nodes) included in the projected straight line, the position of the shortest point (shortest point k) having the shortest distance from the shape line is estimated as the position of the moving body in the stereoscopic image. The position estimation unit (stereoscopic position estimation unit 16) and
Have
An image processing device (this device 1).
(特徴2)
前記最短点が前記移動体の前記立体画像内の位置であることを判定する判定部(判定部17)、
を備え、
前記判定部は、
前記形状線に含まれる複数の点のうち、前記最短点との距離が最短である最短中心点(最短中心点i)を特定し、
前記最短中心点における前記管体の断面を特定し、
前記最短点が前記断面に含まれるか否かを判定し、
前記最短点が前記断面に含まれるとき、前記最短点を前記移動体の前記立体画像内の位置として決定する、
特徴1記載の画像処理装置。
(Feature 2)
A determination unit (determination unit 17) that determines that the shortest point is the position of the moving object in the stereoscopic image.
Equipped with
The determination unit
Among the plurality of points included in the shape line, the shortest center point (shortest center point i) having the shortest distance from the shortest point is specified.
Identify the cross section of the tube at the shortest center point and
It is determined whether or not the shortest point is included in the cross section, and the result is determined.
When the shortest point is included in the cross section, the shortest point is determined as the position of the moving body in the stereoscopic image.
The image processing apparatus according to
(特徴3)
前記判定部は、
前記投影直線に含まれる複数の点のうち、前記断面の輪郭線に位置する複数の輪郭点を特定し、
前記複数の輪郭点のうち、前記線源から近位の輪郭点を近位点(近位点p)として特定し、
前記複数の輪郭点のうち、前記線源から遠位の輪郭点を遠位点(遠位点q)として特定し、
前記近位点と前記遠位点との間の前記投影直線上の輪郭距離(輪郭距離L1)を算出し、
前記輪郭距離に基づいて、前記最短点が前記移動体の前記立体画像内の位置であることの信頼性を判定する、
特徴2記載の画像処理装置。
(Feature 3)
The determination unit
Among the plurality of points included in the projected straight line, a plurality of contour points located on the contour line of the cross section are identified.
Of the plurality of contour points, the contour point proximal to the radiation source is specified as the proximal point (proximal point p).
Of the plurality of contour points, the contour point distal to the radiation source is specified as a distal point (distal point q).
The contour distance (contour distance L1) on the projected straight line between the proximal point and the distal point is calculated.
Based on the contour distance, the reliability that the shortest point is the position of the moving object in the stereoscopic image is determined.
The image processing apparatus according to
(特徴4)
前記判定部は、
前記形状線の基準点から前記最短中心点までの前記形状線上の位置と、
前記最短中心点を原点とする局所座標系における前記断面内の前記最短点の位置と、
を特定し、
前記形状線上の位置と、前記局所座標系における前記断面内の前記最短点の位置と、を前記移動体の位置として決定する、
特徴2記載の画像処理装置。
(Feature 4)
The determination unit
The position on the shape line from the reference point of the shape line to the shortest center point,
The position of the shortest point in the cross section in the local coordinate system with the shortest center point as the origin, and
Identify and
The position on the shape line and the position of the shortest point in the cross section in the local coordinate system are determined as the positions of the moving body.
The image processing apparatus according to
(特徴5)
前記局所座標系は、
前記形状線の前記最短中心点における接線方向を示す第1軸(第1軸e1)と、
前記形状線の前記最短中心点における曲率中心点に向かう方向を示す第2軸(第2軸e2)と、
前記第1軸と前記第2軸とに直交する第3軸(第3軸e3)と、
を含む、
特徴4記載の画像処理装置。
(Feature 5)
The local coordinate system is
The first axis (first axis e1) indicating the tangential direction at the shortest center point of the shape line,
A second axis (second axis e2) indicating a direction toward the center of curvature at the shortest center point of the shape line, and
A third axis (third axis e3) orthogonal to the first axis and the second axis, and
including,
The image processing apparatus according to
(特徴6)
前記局所座標系における前記断面内の前記最短点の位置は、
前記第2軸の方向における前記最短中心点から前記最短点までの距離と、
前記第3軸の方向における前記最短中心点から前記最短点までの距離と、
を含む、
特徴5記載の画像処理装置。
(Feature 6)
The position of the shortest point in the cross section in the local coordinate system is
The distance from the shortest center point to the shortest point in the direction of the second axis,
The distance from the shortest center point to the shortest point in the direction of the third axis,
including,
The image processing apparatus according to
(特徴7)
外部装置(ディスプレイ6、移動装置)と接続し、
前記判定部は、少なくとも、前記第2軸の方向における前記最短中心点から前記曲率中心点までの距離、または、前記最短中心点における捩率、のいずれか一方に基づいて、前記外部装置の動作を制御する制御情報を生成する、
特徴6記載の画像処理装置。
(Feature 7)
Connect to an external device (
The determination unit operates the external device based on at least one of the distance from the shortest center point to the curvature center point in the direction of the second axis or the torsion at the shortest center point. Generate control information to control
The image processing apparatus according to
(特徴8)
前記制御情報は、少なくとも、前記第2軸の方向における前記最短中心点から前記曲率中心点までの距離、または、前記最短中心点における捩率、のいずれか一方の経時変化に基づいて生成される、
特徴7記載の画像処理装置。
(Feature 8)
The control information is generated based on at least the time course of either the distance from the shortest center point to the curvature center point in the direction of the second axis or the torsion at the shortest center point. ,
The image processing apparatus according to
(特徴9)
前記外部装置は、前記立体画像と位置合わせをされた前記平面画像が表示されるディスプレイであり、
前記制御情報は、前記ディスプレイに報知情報を表示させる情報である、
特徴7記載の画像処理装置。
(Feature 9)
The external device is a display on which the planar image aligned with the stereoscopic image is displayed.
The control information is information for displaying the broadcast information on the display.
The image processing apparatus according to
(特徴10)
前記外部装置は、前記移動体を前記管体の内部で移動させる移動装置であり、
前記制御情報は、前記移動装置に前記移動体の移動動作を変更させる情報である、
特徴7記載の画像処理装置。
(Feature 10)
The external device is a moving device that moves the moving body inside the tube body.
The control information is information that causes the moving device to change the moving operation of the moving body.
The image processing apparatus according to
(特徴11)
前記平面位置特定部は、前記平面画像の経時変化に基づいて、前記移動体の前記平面画像内の位置を特定する、
特徴1記載の画像処理装置。
(Feature 11)
The plane position specifying portion identifies the position of the moving body in the plane image based on the change with time of the plane image.
The image processing apparatus according to
(特徴12)
前記投影直線特定部は、前記線源の位置情報と、前記平面画像内の位置が特定された前記移動体の位置情報と、に基づいて、前記投影直線を特定する、
特徴1記載の画像処理装置。
(Feature 12)
The projection straight line specifying unit identifies the projection straight line based on the position information of the radiation source and the position information of the moving body whose position in the plane image is specified.
The image processing apparatus according to
(特徴13)
前記レジストレーション部は、
前記平面画像の位置情報に基づいて、前記管体の輪郭線の位置情報を抽出し、
前記輪郭線の位置情報に基づいて、前記平面画像と前記立体画像との位置合わせをする、
特徴1記載の画像処理装置。
(Feature 13)
The registration unit is
Based on the position information of the plane image, the position information of the contour line of the tube body is extracted.
Aligning the plane image and the stereoscopic image based on the position information of the contour line.
The image processing apparatus according to
(特徴14)
前記放射線は、X線であり、
前記管体は、血管であり、
前記形状線は、前記管体の中心線である、
特徴1記載の画像処理装置。
(Feature 14)
The radiation is an X-ray and
The tube is a blood vessel and
The shape line is the center line of the tube body.
The image processing apparatus according to
(特徴15)
前記平面位置特定部は、前記移動体の一部の位置を前記移動体の前記平面画像内の位置として特定する、
特徴1記載の画像処理装置。
(Feature 15)
The plane position specifying portion identifies a part of the moving body as a position in the plane image of the moving body.
The image processing apparatus according to
1 画像処理装置
11 記憶部
12 形状線取得部
13 レジストレーション部
14 平面位置特定部
15 投影直線特定部
16 立体位置推定部
17 判定部
18 通信部
2 X線照射装置
21 X線源(線源)
22 スクリーン
3 立体画像取得装置
4 通信ネットワーク
5 画像記憶装置
6 ディスプレイ(外部装置)
7 ガイドワイヤ
71 先端部
BV 血管
C1 中心線
C2 投影直線
i 最短中心点
k 最短点
p 近位点
q 遠位点
1 Image processing device 11 Storage unit 12 Shape line acquisition unit 13 Registration unit 14 Plane position identification unit 15 Projection straight line identification unit 16 Solid position estimation unit 17 Judgment unit 18
22
7
Claims (16)
前記管体の立体画像の位置情報と、
が記憶される記憶部と、
前記立体画像に基づいて、前記管体の形状を示す形状線を取得する形状線取得部と、
前記平面画像の位置情報と、前記立体画像の位置情報と、に基づいて、前記平面画像と前記立体画像との位置合わせをするレジストレーション部と、
前記管体の内部を移動する移動体の前記平面画像内の位置を特定する平面位置特定部と、
前記線源と、前記平面画像内の位置が特定された前記移動体と、を結ぶ投影直線を特定する投影直線特定部と、
前記投影直線に含まれる複数の点のうち、前記形状線との距離が最短である最短点の位置を、前記移動体の前記立体画像内の位置として推定する立体位置推定部と、
前記最短点が前記移動体の前記立体画像内の位置であることを判定する判定部と、
を有してなる、
ことを特徴とする画像処理装置。 The position information of the planar image of the tube formed by the radiation emitted from the radiation source passing through the tube, and
The position information of the stereoscopic image of the tube and
And the storage part where
A shape line acquisition unit that acquires a shape line indicating the shape of the tube based on the stereoscopic image, and a shape line acquisition unit.
A registration unit that aligns the planar image and the stereoscopic image based on the positional information of the planar image and the positional information of the stereoscopic image.
A plane position specifying portion that specifies the position of a moving body that moves inside the tube body in the plane image, and a plane position specifying portion.
A projection straight line specifying part that specifies a projection straight line connecting the radiation source and the moving body whose position in the plane image is specified, and a projection straight line specifying portion.
A stereoscopic position estimation unit that estimates the position of the shortest point having the shortest distance from the shape line among the plurality of points included in the projection straight line as the position of the moving object in the stereoscopic image.
A determination unit that determines that the shortest point is the position of the moving object in the stereoscopic image, and
Have
An image processing device characterized by this.
前記形状線に含まれる複数の点のうち、前記最短点との距離が最短である最短中心点を特定し、
前記最短中心点における前記管体の断面を特定し、
前記最短点が前記断面に含まれるか否かを判定し、
前記最短点が前記断面に含まれるとき、前記最短点を前記移動体の前記立体画像内の位置として決定する、
請求項1記載の画像処理装置。 The determination unit
Among the plurality of points included in the shape line, the shortest center point having the shortest distance from the shortest point is specified.
Identify the cross section of the tube at the shortest center point and
It is determined whether or not the shortest point is included in the cross section, and the result is determined.
When the shortest point is included in the cross section, the shortest point is determined as the position of the moving body in the stereoscopic image.
The image processing apparatus according to claim 1.
前記投影直線に含まれる複数の点のうち、前記断面の輪郭線に位置する複数の輪郭点を特定し、
前記複数の輪郭点のうち、前記線源から近位の輪郭点を近位点として特定し、
前記複数の輪郭点のうち、前記線源から遠位の輪郭点を遠位点として特定し、
前記近位点と前記遠位点との間の前記投影直線上の輪郭距離を算出し、
前記輪郭距離に基づいて、前記最短点が前記移動体の前記立体画像内の位置であることの信頼性を判定する、
請求項2記載の画像処理装置。 The determination unit
Among the plurality of points included in the projected straight line, a plurality of contour points located on the contour line of the cross section are identified.
Of the plurality of contour points, the contour point proximal to the radiation source is specified as the proximal point.
Of the plurality of contour points, the contour point distal to the radiation source is specified as the distal point.
The contour distance on the projected straight line between the proximal point and the distal point is calculated.
Based on the contour distance, the reliability that the shortest point is the position of the moving object in the stereoscopic image is determined.
The image processing apparatus according to claim 2.
前記形状線の基準点から前記最短中心点までの前記形状線上の位置と、
前記最短中心点を原点とする局所座標系における前記断面内の前記最短点の位置と、
を特定し、
前記形状線上の位置と、前記局所座標系における前記断面内の前記最短点の位置と、に基づいて、前記移動体の位置を決定する、
請求項2記載の画像処理装置。 The determination unit
The position on the shape line from the reference point of the shape line to the shortest center point,
The position of the shortest point in the cross section in the local coordinate system with the shortest center point as the origin, and
Identify and
The position of the moving body is determined based on the position on the shape line and the position of the shortest point in the cross section in the local coordinate system.
The image processing apparatus according to claim 2.
前記形状線の前記最短中心点における接線方向を示す第1軸と、
前記形状線の前記最短中心点における曲率中心点に向かう方向を示す第2軸と、
前記第1軸と前記第2軸とに直交する第3軸と、
を含む、
請求項4記載の画像処理装置。 The local coordinate system is
The first axis indicating the tangential direction at the shortest center point of the shape line, and
A second axis indicating the direction of the shape line toward the center of curvature at the shortest center point,
A third axis orthogonal to the first axis and the second axis,
including,
The image processing apparatus according to claim 4.
前記第2軸の方向における前記最短中心点から前記最短点までの距離と、
前記第3軸の方向における前記最短中心点から前記最短点までの距離と、
を含む、
請求項5記載の画像処理装置。 The position of the shortest point in the cross section in the local coordinate system is
The distance from the shortest center point to the shortest point in the direction of the second axis,
The distance from the shortest center point to the shortest point in the direction of the third axis,
including,
The image processing apparatus according to claim 5.
前記判定部は、少なくとも、前記第2軸の方向における前記最短中心点から前記曲率中心点までの距離、または、前記最短中心点における捩率、のいずれか一方に基づいて、前記外部装置の動作を制御する制御情報を生成する、
請求項6記載の画像処理装置。 Connect with an external device
The determination unit operates the external device based on at least one of the distance from the shortest center point to the curvature center point in the direction of the second axis or the torsion at the shortest center point. Generate control information to control
The image processing apparatus according to claim 6.
請求項7記載の画像処理装置。 The control information is generated based on at least the time course of either the distance from the shortest center point to the curvature center point in the direction of the second axis or the torsion at the shortest center point. ,
The image processing apparatus according to claim 7.
前記制御情報は、前記ディスプレイに報知情報を表示させる情報である、
請求項7記載の画像処理装置。 The external device is a display on which the planar image aligned with the stereoscopic image is displayed.
The control information is information for displaying the broadcast information on the display.
The image processing apparatus according to claim 7.
前記制御情報は、前記移動装置に前記移動体の移動動作を変更させる情報である、
請求項7記載の画像処理装置。 The external device is a moving device that moves the moving body inside the tube body.
The control information is information that causes the moving device to change the moving operation of the moving body.
The image processing apparatus according to claim 7.
請求項1記載の画像処理装置。 The plane position specifying portion identifies the position of the moving body in the plane image based on the change with time of the plane image.
The image processing apparatus according to claim 1.
請求項1記載の画像処理装置。 The projection straight line specifying unit identifies the projection straight line based on the position information of the radiation source and the position information of the moving body whose position in the plane image is specified.
The image processing apparatus according to claim 1.
前記管体は、血管であり、
前記形状線は、前記管体の中心線である、
請求項1記載の画像処理装置。 The radiation is an X-ray and
The tube is a blood vessel and
The shape line is the center line of the tube body.
The image processing apparatus according to claim 1.
請求項1記載の画像処理装置。 The plane position specifying portion identifies a part of the moving body as a position in the plane image of the moving body.
The image processing apparatus according to claim 1.
ことを特徴とする画像処理プログラム。 The computer functions as the image processing device according to any one of claims 1 to 14 .
An image processing program characterized by this.
前記管体の立体画像の位置情報と、
が記憶される記憶部、
を備える画像処理装置の作動方法であって、
前記画像処理装置が、
前記平面画像の位置情報と、前記立体画像の位置情報と、に基づいて、前記平面画像と前記立体画像との位置合わせをするステップと、
前記平面画像と位置合わせをされた前記立体画像に基づいて、前記管体の形状を示す形状線を特定するステップと、
前記管体の内部を移動する移動体の前記平面画像内の位置を特定するステップと、
前記線源と、前記平面画像内の位置が特定された前記移動体と、を結ぶ投影直線を特定するステップと、
前記投影直線に含まれる複数の点のうち、前記形状線との距離が最短である最短点の位置を、前記移動体の前記立体画像内の位置として推定するステップと、
前記最短点が前記移動体の前記立体画像内の位置であることを判定する判定ステップと、
を有してなる、
ことを特徴とする画像処理装置の作動方法。 The position information of the planar image of the tube formed by the radiation emitted from the radiation source passing through the tube, and
The position information of the stereoscopic image of the tube and
Is stored in the memory
It is a method of operating an image processing device provided with
The image processing device
A step of aligning the plane image and the stereoscopic image based on the position information of the plane image and the position information of the stereoscopic image.
A step of specifying a shape line indicating the shape of the tube body based on the stereoscopic image aligned with the plane image, and a step of specifying the shape line.
A step of identifying the position of the moving body moving inside the tube body in the plane image, and
A step of specifying a projection straight line connecting the radiation source and the moving body whose position in the plane image is specified.
A step of estimating the position of the shortest point having the shortest distance from the shape line among the plurality of points included in the projection straight line as the position of the moving body in the stereoscopic image.
A determination step for determining that the shortest point is the position of the moving object in the stereoscopic image, and
Have
A method of operating an image processing device , characterized in that.
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