JP2002119507A - 医用装置および医用画像収集表示方法 - Google Patents
医用装置および医用画像収集表示方法Info
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Abstract
テルの誘導を容易にして、患者や術者の負担を軽減する
こと。 【解決手段】 被検体Pに挿入されているカテーテル2
1などを含む二次元透視像を撮影装置4、5で得、その
透視像中におけるカテーテル先端部23の位置を求め、
その位置情報と撮影装置の被検体に対する位置および方
向から、カテーテル先端部の三次元位置を求め、予め収
集して記録しておいた被検体の三次元画像データに基づ
き、カテーテル先端部から見た被検体の三次元画像3
1、34を生成して表示するとともに、実時間の被検体
の二次元透視像33を表示する。よって、術者は、実時
間の二次元透視像と三次元画像を見ながらカテーテルな
どを容易に目的部位へ誘導できる。
Description
のインターベンショナルラジオロジー(Interventional
Radiology)に好適な医用装置および医用画像収集表
示方法に関する。
患者の負担を極力軽減しようとする低侵襲治療あるいは
最少侵襲治療の考えが注目されている。このような流れ
の中で、患者の体内に挿入したカテーテルなどの処置用
部材をX線透視下で操作して、例えば、血管の形成、抗
癌剤の注入、腫瘍組織の栄養血管の塞栓などを行うイン
ターベンショナルラジオロジー(Interventional Radi
ology:IVRと略称される)が盛んに行われるように
なり、IVR専用のX線診断装置やX線CT装置なども
開発されている。このIVRは、現状では、血管内にカ
テーテルを送り込んで、種々の処置を施す手技が多い。
例えば、先端にバルーンを取付けたカテーテルを、患者
の血管に挿入し、X線透視下でその先端を閉塞した血管
部まで導き、そこでバルーンを膨らませることによって
閉塞した血管を拡張させる手技、或いは、出血している
部位へカテーテルを導き、そこでカテーテル先端から血
液凝固剤を注入して出血した血管を閉塞する手技、同様
に、カテーテル先端を癌細胞近辺まで送り、癌細胞に栄
養を補給している血管を閉塞する手技、さらには、カテ
ーテル先端から抗癌剤を投与した後に血管を閉塞する手
技などである。また最近では、カテーテルから金属性の
コイルを動脈瘤へ挿入して、瘤を閉塞する手技なども確
立されつつある。このようなIVRは、開頭、開腹せず
に手術を行うことができるので、患者の負担が大幅に軽
減され、術後の回復も早まるというメリットがある。
体)の大腿動脈から挿入され、そこから、治療目的部位
である頭部、胸部、腹部などへ、先端部をX線透視像を
観察しながら進行させていくことになる。この場合、カ
テーテルの先端から血管内へ造影剤を吐出し、造影され
た血管をX線透視像として逐次観察しながら、血管の走
行状態を確認することが必要となる。そして、実際にカ
テーテルを進める際には、カテーテルの内側にX線に対
して不透明なガイドワイヤを挿入し、ガイドワイヤの先
端をX線透視像でモニタしながら先ずガイドワイヤを進
め、次にガイドワイヤの先端位置までカテーテルを移動
させるという操作を何回も繰返すことによって、カテー
テルを所望の目的部位まで進行させている。
4650号公報に開示されているように、カテーテルを
移動する前段階として、二次元の血管造影像を作成して
おき、その血管造影像をロードマップ画像として用い、
このロードマップ画像とX線透視中の実時間像とを重ね
合わせて表示することにより、目的部位までカテーテル
を移動させる方法も知られていた。さらに第3の方法と
して、特開平8−332191号公報に開示されている
ように、カテーテルの挿入位置とこのカテーテルの先端
を到達させる目的部位とを含む被検体の三次元画像デー
タに、目標経路マーカを設定し、この目標経路マーカに
沿ってカテーテルを目標部位へ導くようにしたものも知
られている。
1の方法は、繰返し造影剤を注入して血管造影を行うこ
とになるため、患者の負担が増すという問題があった。
また、上記第2の方法は、血管経路が比較的滑らかに変
化している場合には、極めて正確に血管経路にカテーテ
ルを移動させることができるものの、血管経路が複雑に
変化したり枝分れしているような場合には、カテーテル
の移動は容易ではなく、かなり慎重に行わなければなら
ないという問題があった。さらに、上記第3の方法は、
表示画面上での血管やカテーテル先端との対応がつき難
くく、カテーテル操作を行う術者には、いまだ豊富な知
識と経験とが要求されるという問題があった。本発明
は、このような問題を解決するためになされたものであ
る。
め、本発明の医用装置は、予め収集された、被検体に挿
入される処置用部材の到達目標位置を含む前記被検体の
三次元画像データを記録する三次元画像データ記録手段
と、前記被検体に挿入されている前記処置用部材を含む
前記被検体の二次元透視像を得る撮影手段と、この撮影
手段で得られた前記二次元透視像中における前記処置用
部材の位置を求める二次元位置検出手段と、この二次元
位置検出手段によって検出された位置情報と前記被検体
に対する前記撮影手段の位置および方向から、前記処置
用部材の三次元位置を求める三次元位置演算手段と、こ
の三次元位置演算手段によって求められた前記処置用部
材の先端位置から見た三次元画像を、前記三次元画像デ
ータ記録手段に記録されている前記被検体の三次元画像
データに基づき生成する三次元画像生成手段と、この三
次元画像生成手段によって生成された前記三次元画像お
よび前記撮影手段によって得た前記被検体の二次元透視
像を表示する表示手段とを具備することを特徴とするも
のである。そして、好適には、前記予め収集された前記
被検体の三次元画像データは、前記撮影手段を前記被検
体の周りに回転させて所定角度毎に得た複数の透視像に
よって収集されたものであり、あるいは、X線CT装置
またはMRI装置あるいは超音波診断装置によって収集
されたものであることを特徴とする。さらに好適には、
前記撮影手段を、前記被検体の同一部位に対して少なく
とも異なった2方向から略同時に二次元透視像を得るよ
うに複数備えたことを特徴とする。そして、前記二次元
位置検出手段は、前記二次元透視像の画像処理によって
前記二次元透視像中における前記処置用部材の位置を検
出するものであることを特徴とし、前記二次元透視像の
画像処理は、二次元透視像データのピクセル毎の輝度情
報の内、所定レベルを越えるピクセルを抽出して行うこ
とを特徴とする。なお、前記二次元位置検出手段は、前
記処置用部材に備えた磁性材料を、前記被検体の外に設
けた検知手段で検知するものであってもよい。さらに或
る側面では、前記表示手段に表示される前記三次元画像
は、二次元の投影像であり、その二次元の投影像に前記
処置用部材の位置を対応づけて表示することを特徴とす
る。他の側面では、前記表示手段に表示される三次元画
像は、前記被検体の仮想内視鏡像であり、望ましくは、
前記仮想内視鏡像に、視点の方向を示すマーカーを重ね
て表示するのがよい。また好適には、前記表示手段に表
示される前記三次元画像の位置と方向を任意に設定する
設定手段を具備することを特徴とする。
の医用画像収集表示方法は、被検体の透視像を撮影する
撮影手段を備えた医用装置の寝台天板に搭載させた被検
体に処置用部材を挿入する工程と、前記寝台天板を固定
した状態で、前記撮影手段を前記被検体の周囲に回転さ
せて、所定角度毎の透視データを角度データとともに収
集し記録する工程と、前記処置用部材を通して造影剤を
被検体の体内へ注入する工程と、前記寝台天板を固定し
た状態で、前記撮影手段を前記被検体の周囲に回転させ
て、造影剤注入後の所定角度毎の透視データを角度デー
タとともに収集し記録する工程と、造影剤注入後の透視
データと造影剤注入前の透視データとを、同一角度デー
タ毎に差分演算し、差分データを角度データ毎に記録し
て三次元画像データを得る工程と、この三次元画像デー
タから仮想内視鏡像を形成する工程と、前記撮影手段で
撮影される透視像と前記仮想内視鏡像とを表示する工程
とから成ることを特徴とするものである。この場合、好
適には、前記撮影手段で撮影される透視像中における前
記処置用部材の動きに応動して、逐次仮想内視鏡像の形
成が更新されることを特徴とし、前記透視像と前記仮想
内視鏡像とを表示する工程における前記透視像は、実時
間の透視像であることを特徴とする。さらに、前記透視
像と前記仮想内視鏡像とを表示する工程における前記仮
想内視鏡像には、前記処置用部材の先端部に対する方向
を示すマーカーを重畳して表示することを特徴とする。
な血管構造が把握し易くなる。よって、その部位でのカ
テーテル21およびガイドワイヤ22の操作が、極めて
容易にかつ正確に行うことができる。そのため、操作に
要する時間が短縮され、患者や術者の負担を軽減するこ
とができる。また、造影剤の使用量も減少するので、造
影剤の注入に伴なう患者の負担も軽減される。
び医用画像収集表示方法の実施の形態について、図1な
いし図10を参照して詳細に説明する。先ず、本発明に
係る医用装置の構成について説明する。図1は、本発明
に係る医用装置の一実施の形態を示したブロック図であ
る。本発明に係る医用装置は、例えば、被検体Pの二次
元透視画像を撮影するX線画像撮影装置1と、このX線
画像撮影装置1で被検体Pを撮影した際の、後述するX
線管2と二次元X線検出器3の位置と角度を検出する位
置・角度検出機構10と、X線画像撮影装置1で撮影さ
れた画像データを収集し一旦記録する画像収集装置11
と、画像収集装置11に収集された画像データを処理す
る画像処理装置12と、画像処理装置12で処理された
画像を表示する表示装置13を主構成要素としている。
なお、画像収集装置11や画像処理装置12としては、
一般的なパーソナルコンピュータやワークステーション
などが利用できる。X線画像撮影装置1は、それぞれX
線管2と二次元X線検出器3とを有する第1の撮影装置
4および第2の撮影装置5と、被検体Pを載置する天板
6を有する寝台7とを備えている。なお、以下X線管2
と二次元X線検出器3について、夫々第1の撮影装置4
と第2の撮影装置5とに設けられていることを区別する
必要のある場合には、第1の撮影装置4側のX線管は2
−1、二次元X線検出器は3−1の符号を付して表示
し、第2の撮影装置5側のX線管は2−2、二次元X線
検出器は3−2の符号を付して表示するものとする。
字形状に屈曲されたアーム(以下、Cアームと称す
る。)の一方の端にX線管2−1が取付られ、他方の端
に二次元X線検出器3−1が取付られており、X線管2
−1と二次元X線検出器3−1とは、互いに対向するよ
うに取付られている。また、第2の撮影装置5は、例え
ば略Ω字形状に屈曲されたアーム(以下、Ωアームと称
する。)の一方の端にX線管2−2が取付られ、他方の
端に二次元X線検出器3−2が取付られており、このX
線管2−2と二次元X線検出器3−2も、互いに対向す
るように取付られている。なお、第1の撮影装置4を形
成するCアームは、例えば床面に固定または移動可能に
設置された支持部8によって回転可能に支持されてお
り、そのアームはアームの長手方向に沿って弧状に移動
可能となっている。また、第2の撮影装置5を形成する
Ωアームは、例えば天井部に移動可能に設置された支持
部9によって、回転およびアームの長手方向に沿って弧
状に移動可能に支持されている。さらに、各撮影装置
4、5の二次元X線検出器3は、X線管2との間隔を調
整できるように、進退可能に取付られている。
うな2系統の撮影装置4、5を備えたX線画像撮影装置
1によって、図1に示すように、天板6に載置された被
検体Pを間にして、例えば互いに90度の角度を為す方
向に各X線管2と各二次元X線検出器3とを対峙させ
て、X線管2−1、2−2から同時にX線を曝射するこ
とにより、被検体Pの同一部位に対して90度異なった
方向からのX線透視像が二次元X線検出器3−1、3−
2によって得られることになる。なお、図1に示した実
施の形態において、二次元X線検出器3は、微弱なX線
照射によって得られる透過像を明るい光学像として出力
するX線イメージインテンシファイアと、そのX線イメ
ージインテンシファイアの出力蛍光面の像を撮像するテ
レビカメラとで構成されている。しかしこれに限らず、
二次元X線検出器3を例えば、特開平8−332191
号公報に記載されているように、蛍光板と半導体光セン
サとが光学的に結合された積層体から成る、複数のX線
画像検出器をマトリックス状に配置したもので構成して
もよい。
や位置の情報は、位置・角度検出機構10によって、各
別に検出されるようになっている。そして、各撮影装置
4、5の二次元X線検出器3−1、3−2によって得ら
れた透視像のデータは、位置・角度検出機構10からの
各撮影装置4、5毎の位置・角度情報とともに、画像収
集装置11に取り込まれて記録され、さらに、画像収集
装置11に取り込まれた画像データと角度・位置情報
は、画像処理装置12へ供給されるようなっている。画
像処理装置12は、撮影装置4、5によって撮影された
被検体Pの透視画像を、撮影時の角度・位置情報に基づ
いて三次元画像や仮想内視鏡像に再構成したり、再構成
した画像から被検体Pの臨床解析情報を生成したり、透
視画像のサブトラクション処理を実行したり、あるい
は、画像の重ね合わせや回転などを処理したり、さらに
は、透視画像に写し込まれた部材の位置や方向を演算す
る機能などを有している。そのため、画像処理装置12
には、CPUを主要素とする処理プロセッサや、処理に
必要なメモリなどが備えられている。そして、画像処理
装置12によって処理された画像や臨床解析情報など
は、表示装置13に表示される。なお、表示装置13に
表示する位置情報や数値情報などはマウス、トラックボ
ール、キーボードなどを有する入力装置14によって、
画像処理装置12を介して入力されるようになってお
り、また、画像処理装置12に対する各種指示も入力装
置14によって行われる。
使用して、患者(被検体P)にカテーテルなどの処置用
部材を挿入して検査や治療を行う場合の、画像処理や画
像の表示について、図2に示したフローチャートを参照
して説明する。被検体Pへのカテーテルなどの処置用部
材の挿入は、通常、検査または治療の目的部位である頭
部や胸などから離れたところの大腿動脈から行われる。
なお、図3は、血管26内に位置するカテーテル21と
ガイドワイヤ22との先端部分の一例を示したものであ
る。カテーテル21はゴムあるいは合成樹脂でできた中
空の細長いチューブであり、先端部に造影剤を噴出させ
るための孔21aが形成されている。そして、これを被
検体Pの目的部位へ誘導する際には、カテーテル21の
中空部に挿通されるガイドワイヤ22とともに用いられ
る。なお、説明の便宜上、ガイドワイヤ22の先端部2
3の最先端をガイドワイヤ最先端部24と称し、ガイド
ワイヤ22本体と先端部23との境界部をガイドワイヤ
先端接合部25と称するものとする。そして、カテーテ
ル21やガイドワイヤ22は勿論のこと、カテーテル2
1の先端に取付けられるバルーンやカテーテル21内を
通して被検体に処置を施す種々の機具などを含めて処置
用部材と称するものとする。また、ガイドワイヤ22は
カテーテル21の中空部に挿通されるもので、ガイドワ
イヤ22の先端部23は、その後方に連なるガイドワイ
ヤ22本体とはX線透過率の異なる材料によって構成さ
れており、X線透視下において、ガイドワイヤ22の先
端部23が明瞭に識別できるようになっている。
て、ステップ101として、2系統の撮影装置4、5を
被検体Pに対して例えば90度異なった向きに配置し
て、予備的に透視操作を行う。よって、表示装置13に
は同一部位に対して90度異なった方向の2つの透視像
が表示される。次に、ステップ102として、表示装置
13に表示された被検体Pの透視像を見ながら、術者
は、所定位置からガイドワイヤ22を伴なったカテーテ
ル21を挿入する。そして、ガイドワイヤ22の先端が
透視像中にあるかどうかを判断しながら(ステップ10
3)、目的部位を含む透視像が得られるように、寝台7
の天板6を被検体Pの体軸方向および体軸に垂直な方向
へ適宜移動させる(ステップ104)操作を繰り返す。
なお、カテーテル21の操作は、先ずガイドワイヤ22
の先端部23を、血管26内の目的方向(例えば、頚動
脈)へ少しずつ移動させ、次いで、ガイドワイヤ22の
先端部23を目印として、カテーテル21をガイドワイ
ヤ22に沿って血管26内を少しずつ移動させることに
より、例えば、頚動脈へ到達させる。
達すると、次のステップとして、目的部位を含む被検体
Pの三次元像を構築するために必要な、一連の二次元透
視画像のデータ収集を、次のようにして行う。この場
合、X線画像撮影装置1の一方の撮影装置を用いる。す
なわち、ステップ105として、例えば、第2の撮影装
置5を第1の撮影装置4の操作の邪魔にならない位置へ
退避させておき、第1の撮影装置4を用いて透視撮影を
行う。そのため、天板6を固定するとともに、天板6に
載置されている被検体Pを動かさないようにする(ステ
ップ106)。そして、ステップ107として、X線管
2−1と二次元X線検出器3−1とを、例えば被検体P
の体軸に直交する向きに対峙させた状態で、第1の撮影
装置4を被検体Pの体軸周りに回転させながら、所定角
度毎にX線を曝射させる。このときの回転範囲は、X線
画像撮影装置1の性能上、一般的には180度〜200
度程度であり、この間、所定角度毎に1秒間に8〜30
フレームのフレームレートで透視像が撮影される。この
所定角度毎に撮影された透視像のデータは、ステップ1
08として、角度情報とともに画像収集装置11に取り
込まれて記録される。なお、このようにして撮影された
透視像は、サブトラクション像を作成するために必要と
なるいわゆるマスク像であり、造影剤の注入されていな
い状態におけるカテーテルなどの処置用部材を到達させ
る目的部位の含まれた透視像である。
21を通して、その先端部分から被検体Pの血管26内
に造影剤を注入する。そして、マスク像を撮影したとき
と同様の撮影条件のもとで、天板6を固定して被検体P
を動かさないようにして、第1の撮影装置4を被検体P
の体軸周りに回転させながら、同様の所定角度毎にX線
を曝射させて、所定角度毎に撮影された透視像のデータ
を収集する(ステップ110)。このようにして撮影さ
れた透視像は、サブトラクション像を作成するために必
要となるいわゆるライブ像であり、マスク像と同様部位
における造影剤の注入された後の画像である。このライ
ブ像のデータも、角度情報とともに画像収集装置11に
取り込まれて記録される(ステップ111)。さて、得
られたマスク像とライブ像とのデータには、ステップ1
12として、例えば、感度むら、バックグランドノイ
ズ、幾何学的歪みなどを除いて、表示画像を明瞭なもの
とするための補正処理がそれぞれ施される。そして、こ
の補正処理の施されたマスク像とライブ像とは、ステッ
プ113として、同一角度情報毎に、対数差分(サブト
ラクション)処理がなされ、造影剤の注入された血管の
強調されたサブトラクション像データが作成される。よ
って、サブトラクション像データも、所定角度毎に作成
されることになる。
撮影装置4の所定角度に対応する各サブトラクション像
データを基にして、ステップ114として、画像処理装
置12において、三次元像が再構成され、ステップ11
5として、再構成された三次元像が表示装置13に表示
される。この表示装置13に表示される三次元像は、例
えば、ボリュームレンダリング像であるが、これに限ら
ず、最大値投影(MIP)、最小値投影(MinI
P)、総和値投影などの手法によって、広い意味での二
次元の投影像として表示したり、或いは、仮想内視鏡
(フライスルー)像として表示してもよい。また、前述
のサブトラクション処理は、境界抽出を容易にするため
の処理であり、主として血管や食道が目的部位であると
きに行われるが、目的部位によっては、サブトラクショ
ン像を得ることなく、ライブ像のデータを用いて三次元
像を再構成してよいこともある。ところで、三次元像
は、必ずしもX線画像撮影装置1で撮影されたデータに
よって再構成されるばかりではなく、例えばX線CT装
置、MRI装置、超音波診断装置などの生体内を観察す
ることのできる各種医用診断装置を用いて取得されたデ
ータに基づいて再構成されたものでもよい。そして、こ
の場合の三次元データも、画像処理装置12内に設けら
れているメモリに格納される。
する部位(例えば、動脈瘤の位置)へ誘導する際の手順
について、図4に示したフローチャートを参照して説明
する。ステップ201として、再度第1、第2の撮影装
置4、5をセットして、各撮影装置4、5によってガイ
ドワイヤ22を含む被検体Pの二次元透視像を同時に撮
影し、各二次元X線検出器3−1、3−2によって得ら
れるデータを、画像収集装置11の所定エリアに各別に
記録する。このとき、第1の撮影装置4と第2の撮影装
置5とは、90度の角度を為すようにして被検体Pの同
一部位を撮影することが望ましい。しかし、必ずしも9
0度に限定する必要はなく、同一部位に対して異なった
角度で透視像が撮影されればよい。なお、本実施の形態
では、撮影された透視像は、X線吸収率が高くなるにつ
れて輝度値が高くなるものとする。次に、ステップ20
2として、第1の撮影装置4および第2の撮影装置5で
撮影され、画像収集装置11に記録された夫々の透視像
データについて、画像処理装置12によって、ピクセル
毎に輝度情報を読み出し、その輝度値が所定の値を超え
るピクセルのみを取り出して、画像処理装置12内のメ
モリに記録する。なお、その内容を表示装置13に表示
させると、例えば図5に示すように、ガイドワイヤ22
とガイドワイヤ先端部23のみが抽出されたガイドワイ
ヤ画像が得られる。ここで、図5(a)は、第1の撮影
装置4(Cアーム)で撮影されたガイドワイヤ画像であ
り、図5(b)は、第2の撮影装置5(Ωアーム)で撮
影されたガイドワイヤ画像である。
テップ203として、ガイドワイヤ22とガイドワイヤ
先端部23の細線化処理を行い、メモリの記録を更新す
る。その後ステップ204として、各ガイドワイヤ画像
について、それぞれガイドワイヤを構成しているピクセ
ルを一つ抽出し、そのピクセルからガイドワイヤ22を
しきい値処理によってトレースして、第1の撮影装置4
で撮影された二次元透視像上のガイドワイヤ最先端部2
4の座標Cda(X,Y)と、第2の撮影装置5で撮影
された二次元透視像上のガイドワイヤ最先端部24の座
標Oda(X,Y)を求める。さらに、ステップ205
として、ガイドワイヤ最先端部24の座標から逆方向へ
トレースしていき、輝度値が変化する位置の座標を求め
る。その位置が、第1の撮影装置4で撮影された二次元
透視像上のガイドワイヤ先端接合部25の座標C
dp(X,Y)と、第2の撮影装置5で撮影された二次
元透視像上のガイドワイヤ先端接合部25の座標Odp
(X,Y)である。このようにして求めたガイドワイヤ
最先端部24とガイドワイヤ先端接合部25とを表示す
ると、図6のようになる。ここで、図6(a)は、第1
の撮影装置4(Cアーム)で撮影されたガイドワイヤ最
先端部24[座標Cda(X,Y)]とガイドワイヤ先
端接合部25[座標Cdp(X,Y)]の画像であり、
図6(b)は、第2の撮影装置5(Ωアーム)で撮影さ
れたガイドワイヤ最先端部24[座標Oda(X,
Y)]とガイドワイヤ先端接合部25[座標O
dp(X,Y)]の画像である。
検出機構10によって第1の撮影装置4の位置と角度を
検出し、さらに、X線管2−1から二次元X線検出器3
−1までの距離を検出する。そして、ステップ207と
して、これらの位置と角度の情報および距離情報と、ス
テップ204で求めたガイドワイヤ最先端部24の座標
Cda(X,Y)とから、第1の撮影装置4の二次元X
線検出器3−1に写し込まれているガイドワイヤ最先端
部24の三次元空間における絶対座標Cda(x,y,
z)を求める。同様に、ステップ206で求めた上記の
情報とステップ205で求めたガイドワイヤ先端接合部
25の座標Cdp(X,Y)とから、第1の撮影装置4
の二次元X線検出器3−1に写し込まれているガイドワ
イヤ先端接合部25の三次元空間における絶対座標C
dp(x,y,z)を求める。次に、ステップ208と
して、ステップ206と同様に、位置・角度検出機構1
0によって第2の撮影装置5の位置と角度を検出し、さ
らに、X線管2−2から二次元X線検出器3−2までの
距離を検出する。そして、ステップ209として、これ
らの位置と角度の情報および距離情報と、ステップ20
4で求めたガイドワイヤ最先端部24の座標O
da(X,Y)とから、第2の撮影装置5の二次元X線
検出器3−2に写し込まれているガイドワイヤ最先端部
24の三次元空間における絶対座標Oda(x,y,
z)を求める。同様に、ステップ206で求めた上記の
情報とステップ205で求めたガイドワイヤ先端接合部
25の座標O dp(X,Y)とから、第2の撮影装置5
の二次元X線検出器3−2に写し込まれているガイドワ
イヤ先端接合部25の三次元空間における絶対座標O
dp(x,y,z)を求める。
装置4の二次元X線検出器3−1に写し込まれたガイド
ワイヤ最先端部24の三次元空間における絶対座標C
da(x,y,z)および同じく、ガイドワイヤ先端接
合部25の絶対座標Cdp(x,y,z)と、第2の撮
影装置5の二次元X線検出器3−2に写し込まれたガイ
ドワイヤ最先端部24の三次元空間における絶対座標O
da(x,y,z)および同じく、ガイドワイヤ先端接
合部25の絶対座標Odp(x,y,z)とが求まるの
で、これらの絶対座標と第1、第2の撮影装置4、5の
X線管2−1、2−2の位置とから、以下のようにして
ガイドワイヤ最先端部24およびガイドワイヤ先端接合
部25の真の三次元座標を求める。図7は、第1の撮影
装置4のX線管2−1の位置[座標Cs(x,y,
z)]と、そのX線管2−1に対峙した二次元X線検出
器3−1に写し込まれたガイドワイヤ最先端部24の絶
対座標Cda(x,y,z)および同じく、ガイドワイ
ヤ先端接合部25の絶対座標Cdp(x,y,z)と、
第2の撮影装置5のX線管2−2の位置[座標O
s(x,y,z)]と、そのX線管2−2に対峙した二
次元X線検出器3−2に写し込まれたガイドワイヤ最先
端部24の絶対座標Od a(x,y,z)および同じ
く、ガイドワイヤ先端接合部25の絶対座標O
dp(x,y,z)との関係を示している。
影装置4のX線管2−1の位置座標Cs(x,y,z)
から、その二次元X線検出器3上のガイドワイヤ最先端
部24の絶対座標Cda(x,y,z)とを三次元直線
Csdaで結び、さらに、第2の撮影装置5のX線管2
−2の位置座標Os(x,y,z)から、その二次元X
線検出器3−2上のガイドワイヤ最先端部24の絶対座
標Oda(x,y,z)とを三次元直線Osdaで結
び、その交点の座標Ga(x,y,z)を求める。これ
が被検体P中に挿入されているガイドワイヤ22の最先
端部24の真の三次元座標である。同様に次のステップ
211として、第2の撮影装置5のX線管2−2の位置
座標Os(x,y,z)から、その二次元X線検出器3
−2上のガイドワイヤ先端接合部25の絶対座標Oda
(x,y,z)とを三次元直線Osdaで結び、さら
に、第1の撮影装置4のX線管2−1の位置座標C
s(x,y,z)から、その二次元X線検出器3−1上
のガイドワイヤ先端接合部25の絶対座標Cda(x,
y,z)とを三次元直線Csdaで結び、その交点の座
標Gp(x,y,z)を求める。これが被検体P中に挿
入されているガイドワイヤ22の先端接合部25の真の
三次元座標である。
最先端部24の三次元座標Ga(x,y,z)と、ガイ
ドワイヤ先端接合部25の三次元座標Gp(x,y,
z)とから、被検体P中のガイドワイヤ先端部23の位
置と方向とがわかる(ステップ212)ので、先に収集
して画像処理装置12に記録しておいた三次元画像デー
タを基にして、実際のガイドワイヤ最先端部23の位置
と方向から観察した仮想内視鏡像を作成し、表示装置1
3に表示する(ステップ213)。図8は、このように
して表示された血管の仮想内視鏡像31の一例を模式図
で示したものである。この場合、仮想内視鏡像31にガ
イドワイヤ先端部23とその最先端部24に相当するマ
ーカー32を重ねて表示することにより、観察者は、表
示されている仮想内視鏡像31が、どの位置からどの方
向に見たものかを容易に理解することができる。なお、
図9に示すように、仮想内視鏡像31の方向を変えて、
血管壁を表示することも可能である。この場合にも、ガ
イドワイヤ先端部23に相当するマーカー32を矢印な
どにより、方向が分かるように重ねて表示するのがよ
い。
うに、仮想内視鏡像31のみではなく、透視像33や三
次元のボリュームレンダリング像34なども一緒に表示
する。透視像33は実時間のものであり、例えば骨35
などとともに、所望部位にあるガイドワイヤ先端部23
が表示されている。なお、透視像33は、第1、第2の
撮影装置4、5いずれで撮影されたものでもよい(勿
論、両方の透視像を表示してもよい)。また、三次元の
ボリュームレンダリング像34は、サブトラクション処
理によって血管の強調された画像となる。このボリュー
ムレンダリング像34に、ガイドワイヤ先端部23の現
在の位置に対応づけて、ガイドワイヤ先端部23(また
はマーカー)を重ねて表示するようにすれば、現在のガ
イドワイヤ先端部23の位置が極めて分かり易くなる。
そこで術者は、表示装置13に表示される透視像33に
よって、被検体P中におけるカテーテル21およびガイ
ドワイヤ22の現在の位置を確認し、更に進行方向の血
管の構造などを、仮想内視鏡像31やボリュームレンダ
リング像34で確認しながら、カテーテル21およびガ
イドワイヤ22を目的部位へ向けて移動させる。そし
て、ガイドワイヤ先端部23を進行させたときには、ス
テップ214にて、ガイドワイヤ先端部23の位置が変
ったことが検出されてステップ201へ戻り、ステップ
201からステップ213の動作を繰り返すことによ
り、ガイドワイヤ先端部23の位置と方向を再度計算し
直し、求めた位置と方向に対応した仮想内視鏡像31や
ボリュームレンダリング像34を、実時間の透視像33
とともに表示するように、表示画面を更新する。このよ
うにして、表示画面上からカテーテル21が目的部位に
達したと判定したときに、術者はステップ215として
その判定操作を行い、ステップ216へ進んでそのとき
の仮想内視鏡像31やボリュームレンダリング像34の
表示をフリーズする。勿論、ここで、カテーテル21が
目的部位に達したと判定されなければ、ステップ214
へ戻り、カテーテル21の目的部位への誘導を継続す
る。
後で、ガイドワイヤ22をカテーテル21から抜き去
り、所望の検査や治療を実施することになる。このと
き、画像はフリーズされているので、ガイドワイヤ22
をカテーテル21から抜き去っても、ガイドワイヤ先端
部23の動きに応じて画像が変化することはなく、フリ
ーズされた仮想内視鏡像31やボリュームレンダリング
像34および実時間の透視像を観察しながら、目的部位
に対してカテーテル21を介して所望の処置を講じるこ
とができる。また、その後必要があれば、ステップ21
7として、入力装置14によってガイドワイヤ先端部2
3の位置や方向の設定を行うように、設定方法を切替え
ることにより、検査や治療のしやすい位置や方向に設定
した仮想内視鏡像31やボリュームレンダリング像34
を、表示装置13に表示することもできる。このように
本発明によれば、術者は、仮想内視鏡像31やボリュー
ムレンダリング像34を観察しながら、カテーテル21
およびガイドワイヤ22を操作することができるので、
例えば、血管分岐部など複雑な構造をした部位でのカテ
ーテル21およびガイドワイヤ22の操作が極めて容易
となる。よって、操作に要する時間が削減されるので、
患者の負担が軽減されるとともに術者の負担も軽減され
ることになる。勿論、ガイドワイヤ22を誘導する際の
造影剤の注入量も減少される。
されるものではなく、種々の形態として実施することが
可能である。例えば、仮想内視鏡像31の観察方向と視
点の位置は、入力装置14によって適宜変更することが
できる。よって、観察方向を同じとして視点の方向を後
方へ下げて観察するようにしたり、視点を左右に回転さ
せて、図9に示したように、血管壁を観察できるように
することもできる。このとき、ガイドワイヤ先端部23
の進行方向を示すマーカー32を重ねて表示することに
より、ガイドワイヤ先端部23と血管壁などとの位置関
係が、より判断しやすくなる。また、ガイドワイヤ先端
部23の位置を画像処理によって求める場合について説
明したが、例えば、ガイドワイヤ先端部23を磁性材料
で形成したり、磁性塗料を塗布したりしたものとし、X
線画像撮影装置1側に磁気検出器を備えることにより、
被検体Pの外側でガイドワイヤ先端部23の位置や方向
を検出することもできる。
れば、例えば血管分岐部など複雑な血管構造が把握し易
くなる。よって、その部位でのカテーテル21およびガ
イドワイヤ22の操作が、極めて容易にかつ正確に行う
ことができる。そのため、操作に要する時間が短縮さ
れ、患者や術者の負担を軽減することができる。
ブロック図である。
を行う場合の画像処理や画像の表示を説明するために示
したフローチャートである。
の先端部分の一例を示した説明図である。
を被検体の目的とする部位へ誘導する際の手順を説明す
るために示したフローチャートである。
1の撮影装置で撮影されたものであり、(b)は、第2
の撮影装置で撮影されたものである。
とガイドワイヤ先端接合部の画像の一例を示し、(a)
は、第1の撮影装置で撮影されたものであり、(b)
は、第2の撮影装置で撮影されたものである。
部の三次元座標の求め方を説明するために示した説明図
である。
した説明図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 予め収集された、被検体に挿入される処
置用部材の到達目標位置を含む前記被検体の三次元画像
データを記録する三次元画像データ記録手段と、前記被
検体に挿入されている前記処置用部材を含む前記被検体
の二次元透視像を得る撮影手段と、この撮影手段で得ら
れた前記二次元透視像中における前記処置用部材の位置
を求める二次元位置検出手段と、この二次元位置検出手
段によって検出された位置情報と前記被検体に対する前
記撮影手段の位置および方向から、前記処置用部材の三
次元位置を求める三次元位置演算手段と、この三次元位
置演算手段によって求められた前記処置用部材の先端位
置から見た三次元画像を、前記三次元画像データ記録手
段に記録されている前記被検体の三次元画像データに基
づき生成する三次元画像生成手段と、この三次元画像生
成手段によって生成された前記三次元画像および前記撮
影手段によって得た前記被検体の二次元透視像を表示す
る表示手段とを具備することを特徴とする医用装置。 - 【請求項2】 前記予め収集された前記被検体の三次元
画像データは、前記撮影手段を前記被検体の周りに回転
させて所定角度毎に得た複数の透視像によって収集され
たものであることを特徴とする請求項1に記載の医用装
置。 - 【請求項3】 前記予め収集された前記被検体の三次元
画像データは、X線CT装置またはMRI装置あるいは
超音波診断装置によって収集されたものであることを特
徴とする請求項1に記載の医用装置。 - 【請求項4】 前記撮影手段を、前記被検体の同一部位
に対して少なくとも異なった2方向から略同時に二次元
透視像を得るように複数備えたことを特徴とする請求項
1ないし請求項3のいずれか1項に記載の医用装置。 - 【請求項5】 前記二次元位置検出手段は、前記二次元
透視像の画像処理によって前記二次元透視像中における
前記処置用部材の位置を検出するものであることを特徴
とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の
医用装置。 - 【請求項6】 前記二次元透視像の画像処理は、二次元
透視像データのピクセル毎の輝度情報の内、所定レベル
を越えるピクセルを抽出して行うことを特徴とする請求
項5に記載の医用装置。 - 【請求項7】 前記二次元位置検出手段は、前記処置用
部材に備えた磁性材料を、前記被検体の外に設けた検知
手段で検知するものであることを特徴とする請求項1な
いし請求項4のいずれか1項に記載の医用装置。 - 【請求項8】 前記表示手段に表示された前記三次元画
像は、二次元の投影像であることを特徴とする請求項1
ないし請求項7のいずれか1項に記載の医用装置。 - 【請求項9】 前記表示手段に表示される二次元の投影
像に、前記処置用部材の位置を対応づけて表示すること
を特徴とする請求項8に記載の医用装置。 - 【請求項10】 前記表示手段に表示される三次元画像
は、仮想内視鏡像であることを特徴とする請求項1ない
し請求項7のいずれか1項に記載の医用装置。 - 【請求項11】 前記仮想内視鏡像に、視点の方向を示
すマーカーを重ねて表示することを特徴とする請求項1
0に記載の医用装置。 - 【請求項12】 前記表示手段に表示される前記三次元
画像の位置と方向を任意に設定する設定手段を具備する
ことを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか
1項に記載の医用装置。 - 【請求項13】 被検体の透視像を撮影する撮影手段を
備えた医用装置の寝台天板に搭載させた被検体に処置用
部材を挿入する工程と、前記寝台天板を固定した状態
で、前記撮影手段を前記被検体の周囲に回転させて、所
定角度毎の透視データを角度データとともに収集し記録
する工程と、前記処置用部材を通して造影剤を被検体の
体内へ注入する工程と、前記寝台天板を固定した状態
で、前記撮影手段を前記被検体の周囲に回転させて、造
影剤注入後の所定角度毎の透視データを角度データとと
もに収集し記録する工程と、造影剤注入後の透視データ
と造影剤注入前の透視データとを、同一角度データ毎に
差分演算し、差分データを角度データ毎に記録して三次
元画像データを得る工程と、この三次元画像データから
仮想内視鏡像を形成する工程と、前記撮影手段で撮影さ
れる透視像と前記仮想内視鏡像とを表示する工程とから
成ることを特徴とする医用画像収集表示方法。 - 【請求項14】 前記撮影手段で撮影される透視像中に
おける前記処置用部材の動きに応動して、逐次仮想内視
鏡像の形成が更新されることを特徴とする請求項13に
記載の医用画像収集表示方法。 - 【請求項15】 前記透視像と前記仮想内視鏡像とを表
示する工程における前記透視像は、実時間の透視像であ
ることを特徴とする請求項13または請求項14のいず
れか1項に記載の医用画像収集表示方法。 - 【請求項16】 前記透視像と前記仮想内視鏡像とを表
示する工程における前記仮想内視鏡像には、前記処置用
部材の先端部の方向を示すマーカーを重畳して表示する
ことを特徴とする請求項13ないし請求項15のいずれ
か1項に記載の医用画像収集表示方法。
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