JP2009022733A - Apparatus and method for supporting medical diagnosis, and radiological diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、医用診断において、特に被検体にカテーテルを挿入して各種疾患の検査・治療を行う際に、シミュレーション画像又はガイド画像を表示して検査者を支援し、安全性を向上した医用診断支援装置及び医用診断支援方法に関する。また、医用診断支援装置を適用したX線CT装置、X線循環器診断装置等の放射線診断装置に関する。 The present invention is a medical diagnosis that improves safety by displaying a simulation image or a guide image to assist the examiner when a catheter is inserted into a subject to examine and treat various diseases. The present invention relates to a support device and a medical diagnosis support method. The present invention also relates to a radiation diagnostic apparatus such as an X-ray CT apparatus and an X-ray cardiovascular diagnostic apparatus to which a medical diagnosis support apparatus is applied.
従来、X線CT装置、X線循環器診断装置等を用いた医用システムでは、コンピュータによる画像診断が行われており、被検体を撮影した画像データを参照しながら診断を行ったり、検査者に対する検査・治療の支援を行っている。 Conventionally, in a medical system using an X-ray CT apparatus, an X-ray cardiovascular diagnosis apparatus, etc., image diagnosis is performed by a computer, and diagnosis is performed while referring to image data obtained by imaging a subject, Support for testing and treatment.
例えば、虚血性心疾患の診断では、外科的な手術に比べて侵襲性が低いカテーテルを用いた検査又は治療が行われている。カテーテル検査/治療では、例えば被検体の冠動脈にカテーテルを挿入して造影剤を注入し、この被検体にX線を照射することで得られた冠動脈の2次元透視像を見ながら病変部(血管の狭窄箇所等)を検索するようにしている。 For example, in diagnosis of ischemic heart disease, examination or treatment using a catheter that is less invasive than surgical operation is performed. In catheter examination / treatment, for example, a catheter is inserted into a coronary artery of a subject, a contrast medium is injected, and X-rays are irradiated on the subject while observing a two-dimensional fluoroscopic image of the coronary artery (blood vessel). Stenosis part etc.) is searched.
そして、検索された病変部には、ステントを留置して狭窄箇所を拡張する治療が行われている。ステントは血管内の狭窄箇所に挿入され、バルーン付きのカテーテルを使用してステントを拡張することで血管径を維持するものである。また、上記検査は、病変検索時や治療時のほかに、治療後に経過確認や病変進行を確認する際にも行われ、複数回実施されるのが一般的である。 And the treatment which expands a stenosis location by indwelling a stent is performed to the searched lesion part. The stent is inserted into a stenosis site in a blood vessel, and the diameter of the blood vessel is maintained by expanding the stent using a catheter with a balloon. Further, the above examination is performed not only at the time of lesion search and treatment, but also at the time of confirming the progress and the progression of the lesion after treatment, and is generally performed a plurality of times.
しかしながら、カテーテル検査/治療は外科的な手術に比べて侵襲性が低いと言われているが、カテーテル操作やステント留置(拡張操作)が原因で合併症を発症することがあるため、検査回数を少しでも減らすことが望まれている。 However, although it is said that catheter inspection / treatment is less invasive than surgical operation, complications may occur due to catheter operation or stent placement (expansion operation). It is hoped to reduce even a little.
また、検査/治療中は、造影剤を注入しながらX線を照射することによって2次元透視像を得て、それを見ながら診断が行われるが、照射角度によっては十分な情報が得られない場合があり、その都度、照射方向を変更して透視し直す必要がある。このため検査時間が長くなり、造影剤注入やX線被爆による患者(被検体)への負担も増加することになる。 Moreover, during examination / treatment, a two-dimensional fluoroscopic image is obtained by irradiating X-rays while injecting a contrast medium, and diagnosis is performed while looking at it. However, sufficient information cannot be obtained depending on the irradiation angle. In some cases, it is necessary to change the irradiation direction and re-perspectively see through. For this reason, the examination time becomes longer, and the burden on the patient (subject) due to contrast medium injection or X-ray exposure increases.
尚、造影剤の投与による血管の撮影に関連して、X線CT装置において3Dボリューム画像上から造影血管領域である冠動脈のみを抽出する血管抽出アルゴリズムが、非特許文献1に記載されている。 In connection with imaging of blood vessels by administration of a contrast agent, Non-Patent Document 1 describes a blood vessel extraction algorithm for extracting only a coronary artery that is a contrasted blood vessel region from a 3D volume image in an X-ray CT apparatus.
従来、カテーテル検査/治療は、カテーテル操作やステント留置(拡張操作)が原因で合併症を発症することがあるため、検査回数を少しでも減らすことが望まれている。また検査/治療中は、造影剤を注入しながらX線を照射して2次元透視像を得ているが、角度によっては十分な情報が得られない場合があり、その都度、照射方向を変更して透視し直す必要があるため、検査時間が長くなり、患者(被検体)への負担が増加していた。 Conventionally, since catheter examination / treatment may cause complications due to catheter manipulation and stent placement (expansion manipulation), it is desired to reduce the number of examinations as much as possible. During examination / treatment, X-rays are irradiated while injecting a contrast agent to obtain a two-dimensional fluoroscopic image. However, sufficient information may not be obtained depending on the angle, and the irradiation direction is changed each time. Therefore, since it is necessary to perform fluoroscopy again, the examination time becomes longer and the burden on the patient (subject) has increased.
本発明は上記事情に鑑みて成されたもので、検査/治療前のシミュレーション機能及び検査/治療中のガイド機能を備えることにより、カテーテル検査/治療の安全性を向上し、検査/治療時間の短縮と被検体への負担を低減した医用診断支援装置、及び放射線診断装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. By providing a simulation function before examination / treatment and a guide function during examination / treatment, the safety of catheter examination / treatment is improved, and examination / treatment time is reduced. An object of the present invention is to provide a medical diagnosis support apparatus and a radiation diagnosis apparatus that are shortened and reduce the burden on the subject.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1記載の本発明の医用診断支援装置は、被検体を撮影して得た3次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、前記抽出された血管部のレンダリング画像をユーザの指定した表示角度で前記表示部に表示する表示方向設定部と、前記抽出部によって抽出された血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレートして、前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを前記血管部のレンダリング画像に重畳するシミュレーション画像生成部と、を具備したことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the medical diagnosis support apparatus according to the present invention provides image data of a blood vessel part to be observed from three-dimensional image data obtained by imaging a subject. An extracting unit for extracting; a display unit capable of displaying a rendered image of the blood vessel part extracted by the extracting unit; and a display for displaying the extracted rendered image of the blood vessel part on the display unit at a display angle specified by a user Simulates the progression of the catheter when a catheter is inserted into the blood vessel extracted by the direction setting unit and the extraction unit, and a marker indicating the position and direction of the catheter is superimposed on the rendered image of the blood vessel And a simulation image generating unit.
また、請求項13記載の本発明の放射線診断装置は、X線診断装置によって被検体の透視画像データを生成する投影画像データ生成部と、前記被検体をX線CT装置、あるいは磁気共鳴診断装置によって撮影して得た3次元画像データを入手し、観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像の表示角度をユーザの指定に基づいて設定する表示方向設定部と、前記投影画像データ生成部によって生成した前記血管部の透視画像とともに、前記ユーザによって指定された表示角度の血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、を具備したことを特徴とする。 A radiological diagnostic apparatus according to a thirteenth aspect of the present invention is a projection image data generation unit that generates fluoroscopic image data of a subject by an X-ray diagnostic apparatus, and the subject is an X-ray CT apparatus or a magnetic resonance diagnostic apparatus. 3D image data obtained by imaging is obtained, an extraction unit for extracting image data of a blood vessel part to be observed, and a display angle of a rendering image of the blood vessel part extracted by the extraction unit are designated by the user A display direction setting unit that is set based on the display unit, and a display unit that is capable of displaying a rendered image of the blood vessel part at a display angle specified by the user, together with the perspective image of the blood vessel part generated by the projection image data generation unit. It is characterized by having.
また、請求項15記載の本発明の医用診断支援方法は、被検体を撮影して得た3次元画像データから観察対象となる血管部の画像データを抽出し、前記抽出した血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレーシュンして前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを作成し、前記抽出された血管部の3次元画像をユーザの指定した表示角度で表示部に表示し、前記血管部の3次元画像に前記マーカを重畳して表示することを特徴とする。
According to the medical diagnosis support method of the present invention described in
本発明によれば、カテーテル検査/治療を行う前に、検査/治療に必要な情報をユーザに提供して支援することができ、検査/治療の安全性を確保するともに検査/治療時間の短縮を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to provide the user with information necessary for the examination / treatment before performing the catheter examination / treatment, thereby ensuring the safety of the examination / treatment and reducing the examination / treatment time. Can be achieved.
以下、この発明の一実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の医用診断支援装置が適用された医用システムを示すシステム構成図である。図1の医用システムは、放射線診断装置として、X線CT装置100、X線循環器診断装置200等のモダリティを有する。これらモダリティは、ネットワークNWに接続され、このネットワークNWには医用画像情報(画像データや付帯情報を含む)を保管する医用画像サーバ300が接続されている。さらにネットワークNWには、画像観察端末(ビューア)400、入出力端末500等が接続されている。
FIG. 1 is a system configuration diagram showing a medical system to which a medical diagnosis support apparatus of the present invention is applied. The medical system of FIG. 1 has modalities such as an
X線CT装置100、X線循環器診断装置200は、被検体を撮影して画像データを生成するものである。画像データは、医用画像サーバ300に保管される。また画像観察端末400は医用画像サーバ300に保管された画像データや患者情報を取り込んで処理し、各種の情報を表示するものである。また入出力端末500は、ネットワークNW上の各装置にログインして情報の入出力を行うPCである。
The
図1のシステムにおいて、医師は入出力端末500を利用して例えば放射線検査のオーダを出し、技師はオーダに基づきX線CT装置100やX線循環器診断装置200を操作して検査を実施する。X線CT装置100等のモダリティで撮影された医用画像データは、医用画像サーバ300に格納される。
In the system shown in FIG. 1, a doctor uses the input /
また医用画像データには、患者ID、患者名、年齢、性別、検査部位等の付帯情報が付されて医用画像サーバ300に保存され、付帯情報を基に各種の検索が可能になっている。さらに画像観察端末400は、例えば医用画像リスト、患者リストの作成処理や、ユーザ(医師、技師、オペレータ等)の要求によって画像データ等の各種情報を表示部に表示する。また、シミュレーション機能及びガイド機能を備え、ユーザが検査、治療を行う際の支援用の画像を表示部に表示する。
The medical image data is attached to the
図2は、放射線診断装置であるX線CT装置100の一実施形態を示す構成図である。図2において、X線CT装置100は、架台(ガントリ)11を有し、この架台11内には回転リング12が設けられ、図示しない回転機構によって回転する。回転リング12内には、有効視野領域内に載置された被検体Pに対してX線を発生するX線管13が取り付けられている。
FIG. 2 is a configuration diagram showing an embodiment of the
また、X線管13に対向して放射線検出器14が配置されており、回転リング12の中心部分は開口して、そこに寝台の天板15に載置された被検体Pが挿入される。被検体Pを透過したX線は放射線検出器14で検出されて電気信号に変換され、データ収集部(以下DASと称す)16で増幅され、デジタルデータに変換される。尚、X線管13と放射線検出器14を含む部分は撮影部を構成する。
In addition, a
放射線検出器14は、複数の検出器モジュールから構成されている。検出器モジュールは、それぞれシンチレータアレイ、フォトダイオードアレイから成る複数の検出素子アレイを含み、複数の検出器モジュールは、X線管13の焦点を中心とした円弧に沿って配列される。
The
DAS16からのデジタルデータ(投影データ)は、データ伝送装置17を介してコンピュータシステム20に伝送される。また、架台11には、架台駆動部18及びスリップリング19が設けられている。
Digital data (projection data) from the
コンピュータシステム20はコンソールに設けられ、データ伝送装置17からの投影データは、前処理部21に供給される。前処理部21では投影データに対してデータ補正等の前処理を行いバスライン201上に出力する。
The
バスライン201には、システム制御部22、入力部23、データ記憶部24、再構成処理部25、画像データ処理部26、表示部27等が接続されている。
A
システム制御部22はホストコントローラとして機能し、コンピュータシステム20の各部の動作や、架台駆動部18及び高電圧発生部28を制御する。データ記憶部24は断層画像等のデータを記憶するものであり、再構成処理部25は投影データから3D画像データを再構成する。画像データ処理部26はデータ記憶部24に保存されたデータ、または再構成したあとの画像データを処理する。表示部27は画像データ処理によって得られた画像等を表示する。
The
入力部23はキーボード、マウス等を有し、ユーザによって操作され、データ処理する上で各種の設定を行う。また、患者の状態や検査方法等の各種情報を入力する。
The
高電圧発生部28は、スリップリング19を介してX線管13に電力を供給し、X線の曝射に必要な電力(管電圧、管電流)を与える。X線管13は、被検体Pの体軸方向に平行なスライス方向と、それに直交するチャンネル方向の2方向に広がるビームX線を発生する。
The high voltage generator 28 supplies power to the
またバスライン201には、ネットワークインターフェース29が設けられ、X線CT装置100はネットワークNW(図1)に接続可能になっており、X線CT装置100によって撮影した画像データや再構成処理した画像データは、医用画像サーバ300に格納される。
The
X線CT装置100では、スキャン範囲を設定してボリュームスキャン(3Dスキャン)を行い、再構成処理部25で再構成することでその範囲内の3D(3次元)画像を得ることができる。
In the
またX線CT装置100では、血管等の器官の観察を目的として被検体に造影剤を投与して撮影することがある。造影剤の投与による血管の撮影では、造影血管のX線CT画像データが再構成され、さらにX線CT画像データから3D画像データが作成される。
In the
3D画像データの作成方法としては、例えば、任意の方向に投影処理を行い投影経路中の最大値を表示する最大値投影法(MIP:Maximum Intensity Projection)、又は最小値を投影する最小値投影法(Minimum Intensity Projection)、加算平均投影法(X-ray Projection)がある。 As a method of creating 3D image data, for example, a maximum value projection method (MIP: Maximum Intensity Projection) that performs projection processing in an arbitrary direction and displays a maximum value in a projection path, or a minimum value projection method that projects a minimum value is used. (Minimum Intensity Projection) and Addition Average Projection (X-ray Projection).
造影血管の観察には、MIPにより作成された3D画像(MIP画像)が頻繁に用いられる。また、画素値(CT値)や不透明度(オパシティ)を用いて立体感のある画像を再構成して可視化するVR法(Volume Rendering)やSVR法(Shaded Volume Rendering)も用いられている。SVR法は、動態観察に適しており、例えば心臓の壁運動の動画を影付きで表示することができる。 For observation of contrast blood vessels, 3D images (MIP images) created by MIP are frequently used. In addition, a VR method (Volume Rendering) or an SVR method (Shaded Volume Rendering) that reconstructs and visualizes a stereoscopic image using pixel values (CT values) and opacity (opacity) are also used. The SVR method is suitable for dynamic observation, and can display, for example, a moving image of heart wall motion with a shadow.
図3は、本発明の放射線診断装置であるX線循環器診断装置200の一実施形態を示す構成図である。図3において、X線循環器診断装置200は、被検体Pに対してX線を発生するためのX線発生部30と、被検体Pを透過したX線を2次元的に検出するとともに検出結果に基づいてX線投影データを生成するX線検出部40を備えている。
FIG. 3 is a configuration diagram showing an embodiment of an X-ray cardiovascular
X線発生部30は、X線管31とX線絞り器32を有するX線照射部と、高電圧制御部33と高電圧発生器34と有する高電圧発生部を備えている。X線管31は、X線を発生する真空管であり、陰極(フィラメント)より放出された電子を高電圧により加速してタングステン陽極に衝突させX線を発生する。
The
X線検出部40は、平面検出器41と、平面検出器41から読み出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器42と、電荷・電圧変換器42の出力をデジタル信号に変換するA/D変換器43と、平面検出器21からライン単位でパラレルに読み出されデジタル変換されたX線投影データを時系列信号に変換するパラレル・シリアル変換器44を備えている。
The
X線発生部30と、X線検出部40はアーム(Cアーム)50に保持されており、アーム50は、例えば被検体Pの体軸方向に移動可能であり、また被検体Pの周囲を回転可能である。尚、X線発生部30とX線検出部40を含む部分は撮影部を構成する。
The
またX線循環器診断装置200は、移動機構部60を備えている。移動機構部60は、絞り移動制御部61と機構制御部62を有し、絞り移動制御部61は、X線絞り器32における絞り羽根等の移動制御を行ない、機構制御部62は、被検体Pを載置する天板51の移動機構63や、撮影系移動機構64の移動制御を行う。
The X-ray circulatory
さらにX線循環器診断装置200は、画像データ生成・記憶部52、入力部53、システム制御部54、及びモニタ55を備えている。画像データ生成・記憶部52は、パラレル・シリアル変換器45からのX線投影データに基づいて透視画像データの生成と保存を行ない、この画像データ生成・記憶部52において生成された透視画像データをモニタ55に表示する。
The X-ray cardiovascular
入力部53は医師等のユーザが各種コマンドの入力等を行なうもので、マウス、キーボード、トラックボール、ジョイスティック等の入力デバイスや、表示パネルあるいは各種スイッチ等を備えたインタラクティブなインターフェースを有する。また、システム制御部54は、バスライン56を介してX線循環器診断装置200の各ユニットを統括的に制御する。
The
バスライン56には、ネットワークインターフェース57が接続され、X線循環器診断装置200はネットワークNW(図1)に接続可能になっており、X線循環器診断装置200によって撮影した画像データは、医用画像サーバ300に格納可能である。
A
次に本発明の主要部の構成と機能について説明する。図4は、シミュレーション機能を備えた医用診断支援装置70を示すブロック図である。医用診断支援装置70は、例えば画像観察端末400内に設けられ、カテーテル検査/治療前のシミュレーションを行うものである。
Next, the configuration and function of the main part of the present invention will be described. FIG. 4 is a block diagram showing a medical
図4において、71は冠動脈抽出部であり、記憶装置81に保存されている3次元(3D)画像データを読み込み、その画像データのCT値に基づいて冠動脈(LCA:左冠動脈、RCA:右冠動脈)を抽出する。記憶装置81は、X線CT装置100で収集・再構成された3次元画像データを保存するものであり、図1の医用画像サーバ300であっても良い。
In FIG. 4,
冠動脈抽出部71には冠動脈芯線算出部72が接続され、冠動脈芯線算出部72は、冠動脈抽出部71で抽出された冠動脈の芯線を算出する。また冠動脈芯線算出部72は、カテーテル位置管理部73に接続され、このカテーテル位置管理部73には、カテーテル位置/方向算出部74、カテーテル移動判別部75が接続されている。
A coronary artery core
カテーテル位置管理部73は、入力部82、冠動脈芯線算出部72、カテーテル位置/方向算出部74、カテーテル移動判別部75から提供された情報をもとに、現在のカテーテルの位置とカテーテルの進むべき方向を決定する。入力部82は、例えばマウスやキーボードを有し、ユーザ(医師、技師等)によって操作される。図では、マウス821を有する例を示している。
The catheter
カテーテル位置管理部73は、入力部82からカテーテル位置/方向の更新要求があった場合、カテーテル移動判別部75に判別情報を提供し、カテーテル移動判別部75からカテーテル位置/方向の更新が可能か否かの情報を得る。
When there is a catheter position / direction update request from the
またカテーテル位置管理部73は、カテーテル移動判別部75によってカテーテルの位置/方向の更新が可能と判断された場合、もしくは、カテーテル位置/方向が1度も設定されていない初期状態の場合には、カテーテル位置/方向算出部74に算出情報を提供し、カテーテル位置/方向算出部74から現在のカテーテル位置/方向の情報を得る。
Further, the catheter
カテーテル位置/方向算出部74は、カテーテル位置管理部73から提供された情報に基づいて、カテーテルの位置と方向を算出する。また、カテーテル移動判別部75は、カテーテル位置管理部73から提供された情報に基づいて、カテーテル位置/方向が更新(移動)可能か否か、つまりカテーテルの進行可否を判別する。
The catheter position /
さらにカテーテル位置管理部73は、オーバーレイ作成部76に接続され、オーバーレイ作成部76は、冠動脈の3次元画像上に表示するオーバーレイ画像を作成する。3次元画像としては、例えばIP(Intensity Projection)やSVR(Shaded Volume Rendering)による画像が用いられ、オーバーレイ画像としてはカテーテルの位置と方向を示す矢印(マーカ)画像が作成される。これら3次元画像とオーバーレイ画像のデータは表示部83に供給されて表示される。
Further, the catheter
かくして、冠動脈芯線算出部72、カテーテル位置管理部73、カテーテル位置/方向算出部74、カテーテル移動判別部75、オーバーレイ作成部76は、シミュレーション画像生成部を構成する。
Thus, the coronary artery core
また、医用診断支援装置70には、セグメント作成部77、画像表示方向設定部78が設けられている。セグメント作成部77は、入力部82から提供された情報及びカテーテル位置管理部73からの情報に基づいて、冠動脈の3次元画像上に表示するセグメントデータを作成する。画像表示方向設定部78は、表示部83を制御して冠動脈の3次元画像の表示角度を切り替える。
Further, the medical
医用診断支援装置70では、ユーザに対して事前にX線CT装置100で撮影した画像データを利用して、任意の角度から見た冠動脈の3次元画像を表示することができる。また検査・治療前にカテーテルの挿入シミュレーションを行う。
The medical
次に医用診断支援装置70の動作を図5のフローチャートを参照して説明する。図5は、X線CT画像データから冠動脈を抽出し、抽出した冠動脈の画像を利用してカテーテル検査のシミュレーションを行う手順を示すものである。
Next, the operation of the medical
シミュレーション画像は、血管内の状況に合わせてカテーテルの進行具合を表示するものであり、カテーテルの先端部を回転させたりしながら病変部(例えば血管の狭窄箇所)まで進行させ、病変部に到達して時点でセグメント(ステント)を表示する。 The simulation image displays the progress of the catheter according to the situation in the blood vessel, and it advances to the lesioned part (for example, the stenosis part of the blood vessel) while rotating the tip of the catheter, and reaches the lesioned part. And display the segment (stent) at the time.
図5のステップS1では、まず、被検体の造影血管画像を収集するために、X線CT装置100において造影剤投与を伴うスキャンが実行され、被検体の3次元画像データが再構成される。再構成された3次元画像データは記憶装置81に保存される。
In step S1 of FIG. 5, first, in order to collect contrast blood vessel images of the subject, a scan with contrast medium administration is executed in the
ステップS2では、記憶装置81に保存された3次元画像データを読み出し、3次元画像(3D投影画像および3Dボリューム画像)が表示部83に表示される。3D投影画像としては、最大値投影法(Maximum Intensity Projection)、最小値投影法(Minimum Intensity Projection)または加算平均投影法(X-ray Projection)を切換えて表示することが可能である。これら投影法を総称してIP(Intensity Projection)と呼ぶ。一方、3Dボリューム画像としては、影付きボリュームレンダリング(volume rendering)画像(SVR:Shaded Volume Rendering)を表示するものとする。
In step S <b> 2, the three-dimensional image data stored in the
表示された3D投影画像および3Dボリューム画像には、造影血管とともにシミュレーション上、削除すべき領域が含まれる。また3D投影画像は、3Dボリューム画像で表示されている領域を投影画像として表示するものとする。そのため、3Dボリューム画像に対して領域抽出などのセグメント処理が実行された場合、必然的に3D投影画像の表示も更新される。 The displayed 3D projection image and 3D volume image include a region to be deleted in the simulation together with the contrasted blood vessel. In addition, the 3D projection image displays an area displayed as a 3D volume image as a projection image. Therefore, when segment processing such as region extraction is performed on the 3D volume image, the display of the 3D projection image is inevitably updated.
次のステップS3では、画像データのCT値に基づいて、3Dボリューム画像上から造影血管領域である冠動脈(LCA:左冠動脈,RCA:右冠動脈)のみを抽出する。血管抽出アルゴリズムは、例えば非特許文献1に記載された方法などを利用する。 In the next step S3, based on the CT value of the image data, only the coronary artery (LCA: left coronary artery, RCA: right coronary artery) that is a contrasted blood vessel region is extracted from the 3D volume image. The blood vessel extraction algorithm uses, for example, the method described in Non-Patent Document 1.
ステップS4では、シミュレーションを行うために必要なパラメータを設定する。各パラメータを設定するGUI(グラフィカル・ユーザ・インターフェース)の例を図6(a)に示す。GUIは、画面上に操作画面を表示し、各種のパラメータ設定を行うものであり、設定するパラメータとしては例えば図6(a)の左画面に示すように、以下の(a)〜(e)に記載する項目がある。 In step S4, parameters necessary for performing the simulation are set. An example of a GUI (graphical user interface) for setting each parameter is shown in FIG. The GUI displays an operation screen on the screen and sets various parameters. As parameters to be set, for example, as shown in the left screen of FIG. 6A, the following (a) to (e) There are items listed in.
(a)冠動脈の指定:シミュレーション対象となる冠動脈(LCAもしくはRCA)を指定する。 (A) Designation of coronary artery: Designates a coronary artery (LCA or RCA) to be simulated.
(b)開始/終了位置:シミュレーションする範囲(開始位置および終了位置)を指定する。 (B) Start / end position: Designate a range (start position and end position) to be simulated.
(c)判別条件(衝突角):シミュレーション時にカテーテルが移動可能か否かの判別を行う際の条件であり、カテーテル先端と血管内壁との角度を指定する。 (C) Discrimination condition (collision angle): A condition for discriminating whether or not the catheter is movable at the time of simulation, and the angle between the catheter tip and the blood vessel inner wall is designated.
(d)判別条件(カテ位置−内壁):シミュレーション時にカテーテルが移動可能か否かの判別を行う際の条件であり、カテーテルと血管内壁間の距離を指定する。 (D) Discrimination condition (category position-inner wall): This is a condition for discriminating whether or not the catheter is movable during simulation, and designates the distance between the catheter and the inner wall of the blood vessel.
(e)ステント長:病変部(狭窄箇所)に留置するステントの長さを設定する。 (E) Stent length: The length of the stent to be placed at the lesion (stenosis) is set.
次にステップS5では、ステップS4(項目a)でシミュレーション対象となる冠動脈が指定されたことに伴い、3Dボリューム画像上から指定された冠動脈(LCAもしくはRCA)のみを抽出する。 Next, in step S5, only the designated coronary artery (LCA or RCA) is extracted from the 3D volume image when the coronary artery to be simulated is designated in step S4 (item a).
ステップS6では、ステップS4(項目b)で指定されたシミュレーション範囲において、抽出された冠動脈の芯線を抽出する。抽出された芯線は、シミュレーション時のカテーテルの移動経路となる。尚、芯線抽出アルゴリズムは、例えば非特許文献1に記載された方法を利用する。 In step S6, the extracted coronary artery core line is extracted within the simulation range specified in step S4 (item b). The extracted core wire becomes a movement path of the catheter at the time of simulation. The core line extraction algorithm uses, for example, the method described in Non-Patent Document 1.
ステップS7では、ステップS6と同様にステップS4(項目b)において指定されたシミュレーション範囲(ここでは、開始位置のみ)を用いて、初期カテーテルの位置と方向を設定する。 In step S7, the position and direction of the initial catheter are set using the simulation range specified in step S4 (item b) as in step S6 (here, only the start position).
図7(a)は、血管内でのカテーテルの位置と方向を示す図であり、初期カテーテル位置とは、ステップS4(項目b)で指定された開始位置oのことであり、芯線(点線)上に位置する。カテーテル方向とは、カテーテル位置oを基点として、芯線ベクトルpからある一定の角度θ1で表されたベクトルqのことであり、カテーテル先端部を意味する。 FIG. 7A is a diagram showing the position and direction of the catheter in the blood vessel. The initial catheter position is the start position o designated in step S4 (item b), and is a core line (dotted line). Located on the top. The catheter direction is a vector q represented by a certain angle θ1 from the core line vector p with the catheter position o as a base point, and means the catheter tip.
即ち、ここでは入力情報に基づき芯線(点線)上にカテーテル位置oを決定する。次にカテーテル位置から直線で数cm離れた芯線上の点Pを求め、芯線ベクトルpを算出する。芯線上の点Pは、カテーテル位置oからシミュレーション終了位置の方向に検索する。 That is, here, the catheter position o is determined on the core line (dotted line) based on the input information. Next, a point P on the core line that is a few cm away from the catheter position is obtained, and a core vector p is calculated. The point P on the core line is searched in the direction from the catheter position o to the simulation end position.
またカテーテル位置oを基点として、芯線ベクトルpからθ1だけ傾いたベクトルqを算出する。結果、算出されたベクトルqをカテーテル先端部とする。角度θ1については、シミュレーションの環境設定などで任意に変更できるものとする。 Further, a vector q inclined by θ1 from the core line vector p is calculated with the catheter position o as a base point. As a result, the calculated vector q is taken as the catheter tip. The angle θ1 can be arbitrarily changed by simulation environment setting or the like.
カテーテル位置/方向が設定されると、次のステップS8では、ユーザからの新たな入力(カテーテル位置/方向更新要求)を待つ“待機状態”となる。 When the catheter position / direction is set, in the next step S8, a “standby state” is awaited for a new input (catheter position / direction update request) from the user.
ステップS8において、更新要求があると、ステップS9では、入力部82のマウスからの入力情報に基づいて更新可能か否かの判断を行う。この判断の条件は2つあり、ステップS4(項目c、項目d)で設定された値を用いて行われる。
In step S8, when there is an update request, in step S9, it is determined whether or not the update is possible based on the input information from the mouse of the
先ず、項目cで設定された衝突角の判断を行う。衝突角は、図7(b)に示すように、カテーテル先端のベクトルqと冠動脈の内壁の接線ベクトルrが成す角度θ2を表し、2つのベクトルの成す角度θ2が、設定された角度よりも鋭角であった場合にカテーテルの移動は不可能と判断される。鋭角であるとカテーテルの先端によって血管内壁を傷つける可能性があるため、カテーテルの移動は不可能とする。 First, the collision angle set in item c is determined. As shown in FIG. 7B, the collision angle represents an angle θ2 formed by the vector q of the catheter tip and the tangent vector r of the inner wall of the coronary artery, and the angle θ2 formed by the two vectors is more acute than the set angle. In this case, it is determined that the catheter cannot be moved. If the angle is acute, the inner wall of the blood vessel may be damaged by the tip of the catheter, so that the catheter cannot be moved.
即ち、ここではカテーテル先端部が血管内壁と接する位置から数mm離れた内壁上の点Sを求め、内壁ベクトルθ2を算出する。上記内壁上の点Sは、カテーテル先端部が内壁に接した位置からシミュレーション終了位置の方向に検索する。 That is, here, a point S on the inner wall several millimeters away from the position where the catheter tip is in contact with the blood vessel inner wall is obtained, and the inner wall vector θ2 is calculated. The point S on the inner wall is searched in the direction of the simulation end position from the position where the distal end of the catheter is in contact with the inner wall.
算出された角度θ2が指定された角度より鋭角であった場合、カテーテル位置/方向更新不可と判断する。上記、カテーテル先端部が内壁と接する位置から内壁上の点Sまでの距離、角度θ2については、シミュレーションの環境設定などで任意に変更できるものとする。 When the calculated angle θ2 is more acute than the designated angle, it is determined that the catheter position / direction cannot be updated. The distance from the position where the catheter tip is in contact with the inner wall to the point S on the inner wall and the angle θ2 can be arbitrarily changed by setting the environment of the simulation.
次に、項目dで設定された「カテ位置−内壁」の判断を行う。図7(c)で示すように、「カテ位置−内壁」は、冠動脈の芯線上に位置するカテーテル位置oから設定されたカテーテル先端部のベクトルが鈍角であっても、冠動脈の内壁に接するまでの距離が、設定された距離よりも長い場合は、カテーテルの移動が不可能と判断される。つまりカテーテルが進もうとする血管本流から支流方向へ行くことを阻止する。 Next, “category position-inner wall” set in item d is determined. As shown in FIG. 7C, the “cate position-inner wall” indicates that the catheter tip vector set from the catheter position o positioned on the core line of the coronary artery is in contact with the inner wall of the coronary artery even if the vector at the catheter tip is an obtuse angle. Is longer than the set distance, it is determined that the catheter cannot be moved. That is, the catheter is prevented from going from the blood vessel main stream to advance in the tributary direction.
即ち、ここではカテーテル位置oから血管内壁に接するまでの距離を算出する。その結果、算出された内壁までの距離が指定された長さより長かった場合、カテーテル位置/方向の更新不可と判断する。カテ位置−内壁として指定された値は、図7(c)のような分岐点の判断に用いられるため、分岐境界線T(分岐していなかった場合の内壁)を考慮して設定することが望ましい。 That is, here, the distance from the catheter position o to the blood vessel inner wall is calculated. As a result, if the calculated distance to the inner wall is longer than the specified length, it is determined that the catheter position / direction cannot be updated. Since the value designated as the categorical position-inner wall is used for the determination of the branch point as shown in FIG. 7C, it can be set in consideration of the branch boundary T (the inner wall when the branch is not branched). desirable.
上記2つの条件のいずれかに該当した場合、カテーテル位置の更新要求は破棄され、ステップS8に戻る。 If either of the above two conditions is met, the catheter position update request is discarded, and the process returns to step S8.
ステップS9での判断処理は、入力部82からの入力情報が“カテーテル位置更新要求”である場合にのみ行い、“カテーテル方向更新要求”である場合には無条件で更新されるものとする。
The determination process in step S9 is performed only when the input information from the
入力部82は、例えばマウス821(図4参照)を有し、入力部82からの入力情報は、カテーテル位置の前進/後退および、カテーテル先端方向の回転の3つを想定している。例えば、マウス821の左ボタンをクリックすることでカテーテルの位置を1ステップ前進させ、押し続けることで連続前進させる。またマウス821の右ボタンをクリックすることでカテーテルの位置を1ステップ後退させ、押し続けることで連続後退させる。
The
またホイール822は、カテーテル先端部の方向を指示することができ、ホイール822を上方向に回転させることで、芯線を軸としてカテーテル先端を左方向に回転させ、下方向に回転させることで芯線を軸としてカテーテル先端を右方向に回転させる。
The
尚、マウスに限らず、ユーザが移動量や回転角を指定することができるGUIなどを用いることも可能である。 In addition, it is possible to use not only a mouse but also a GUI that allows a user to specify a movement amount and a rotation angle.
ステップS9において、“カテーテル位置/方向更新可能”が成立した場合、ステップS10では、現在のカテーテル位置/方向情報および入力情報に基づいて、更新後のカテーテル位置/方向が設定される。 When “catheter position / direction update is possible” is established in step S9, the updated catheter position / direction is set based on the current catheter position / direction information and input information in step S10.
ステップS10においてカテーテル位置/方向が更新されると、ステップS11では、カテーテル位置がステップS4の項目bで設定された終了位置に達したか否かの判断が行われる。終了位置に達した場合には、これ以降、カテーテル位置/方向の更新要求は受け付けず、ステップS12へ進む。終了位置に達していない場合には、ステップS8に戻り、新たな更新要求を待つ。 When the catheter position / direction is updated in step S10, it is determined in step S11 whether or not the catheter position has reached the end position set in item b of step S4. If the end position has been reached, no subsequent catheter position / direction update request is accepted and the process proceeds to step S12. If the end position has not been reached, the process returns to step S8 to wait for a new update request.
ステップS12では、カテーテル位置が終了位置に達したことにより、病変部(血管の狭窄箇所)にステントを留置することを想定し、ステップS4の項目eで設定されたステント長を用いてセグメントデータXを作成する。 In step S12, it is assumed that the stent is placed at the lesion (the stenosis portion of the blood vessel) when the catheter position reaches the end position, and the segment data X is determined using the stent length set in item e in step S4. Create
セグメントデータXの作成は、図8(a)で示すように行われる。即ち、作成するセグメントデータの長さはステップS4の項目eで設定されたステント長に相当する。また、作成位置は芯線上の2つの点を直線で結んだ位置となる。 The segment data X is created as shown in FIG. That is, the length of the segment data to be created corresponds to the stent length set in item e in step S4. The creation position is a position where two points on the core wire are connected by a straight line.
図8(a)で示すように芯線上の2つの点は、シミュレーション終了位置から数cm手前の点Uと、その点から項目eで設定された長さだけ離れた芯線上の点Vである。この点UからVまでの距離がユーザによって指定されたステント長である。点U及びVを直線で結んだ位置にセグメントデータXを作成する。結果、作成されたセグメントデータXを膨張前のステントとみなし、ステント留置が行われたものとする。 As shown in FIG. 8A, the two points on the core line are a point U several centimeters before the simulation end position and a point V on the core line separated from the point by the length set in the item e. . The distance from this point U to V is the stent length designated by the user. Segment data X is created at a position where points U and V are connected by a straight line. As a result, it is assumed that the created segment data X is regarded as a stent before expansion, and stent placement is performed.
次にステントを膨張して病変部(狭窄箇所)を治療することを想定し、ユーザの膨張要求に基づいて、作成したセグメントデータXを図8(b)で示すように膨張させる。セグメントデータXは、セグメントデータを作成する際に用いた2つの点U−Vを直線で結び、その直線に対して垂直に交わる方向に膨張させる。 Next, assuming that the stent is expanded to treat the lesion (stenosis), the created segment data X is expanded as shown in FIG. 8B based on the user's expansion request. In the segment data X, the two points U-V used when creating the segment data are connected by a straight line and expanded in a direction perpendicular to the straight line.
この結果、図8(c)で示すようにセグメントデータXが血管径とほぼ同等の太さで表示され、ステントの膨張によって病変部(狭窄箇所)が治療されたように表示される。 As a result, as shown in FIG. 8C, the segment data X is displayed with a thickness substantially equal to the blood vessel diameter, and displayed as if the lesion (stenosis) was treated by the expansion of the stent.
また、入力情報については、GUIにより膨張要求を入力することを想定しているが、GUIに限定せず、マウス281のボタンクリックなどで入力してもよい。 As for the input information, it is assumed that the expansion request is input through the GUI. However, the input information is not limited to the GUI, and may be input by clicking the button of the mouse 281 or the like.
尚、シミュレーション終了位置から点Uまでの距離、及びセグメントデータXのCT値、膨張率については、シミュレーションの環境設定などで任意に変更できるものとする。特に、CT値については、画像の収集条件などに依存するために具体的な数値は記載しないが、本発明は抽出後の冠動脈に対して行われるため、冠動脈のCT値以上に設定し、かつそのCT値に対する透明度を不透明にする必要がある。 It should be noted that the distance from the simulation end position to the point U, the CT value of the segment data X, and the expansion rate can be arbitrarily changed by setting the environment of the simulation. In particular, the CT value is not described because it depends on the image acquisition conditions and the like, but since the present invention is performed on the coronary artery after extraction, the CT value is set to be equal to or higher than the CT value of the coronary artery, and It is necessary to make the transparency with respect to the CT value opaque.
次に、シミュレーション範囲(開始/終了)の設定方法について説明する。図5のステップS4において、シミュレーションに必要なパラメータについて述べたが、ここでは、シミュレーション範囲(開始/終了)の設定方法について詳しく説明する。 Next, a method for setting the simulation range (start / end) will be described. Although the parameters necessary for the simulation have been described in step S4 in FIG. 5, the simulation range (start / end) setting method will be described in detail here.
3Dボリューム画像から、指定された冠動脈(LCA又はRCA)が抽出されると、3Dボリューム画像上には、開始/終了位置オーバーレイが表示される。この開始/終了位置オーバーレイは、図8(a)で示すように冠動脈の芯線(点線)と、この芯線上に位置するカーソルZ(×印)で表わされる。 When the designated coronary artery (LCA or RCA) is extracted from the 3D volume image, a start / end position overlay is displayed on the 3D volume image. The start / end position overlay is represented by a coronary artery core line (dotted line) and a cursor Z (x mark) positioned on the core line as shown in FIG.
シミュレーション範囲を設定する場合、ユーザは3D画像上に表示されたカーソルZ(図8(a))をマウス821でドラッグし、シミュレーションを開始する位置に移動する。そして図6(a)の開始ボタンを選択すると、カーソルZが表示されている位置が、シミュレーション開始位置として設定される。
When setting the simulation range, the user drags the cursor Z (FIG. 8A) displayed on the 3D image with the
同様に、カーソルZをマウスでドラッグしてシミュレーションを終了する位置に移動し、図6(a)の終了ボタンを選択する。この結果、カーソルZが表示されている位置が、シミュレーション終了位置として設定される。カーソルZは、開始及び終了位置の設定が完了すると非表示となる。また図6(a)のクリアボタンを選択することで、設定した開始/終了位置を破棄することが可能となる。 Similarly, the cursor Z is dragged with the mouse to move to a position where the simulation is ended, and the end button in FIG. 6A is selected. As a result, the position where the cursor Z is displayed is set as the simulation end position. The cursor Z disappears when the setting of the start and end positions is completed. Further, by selecting the clear button in FIG. 6A, the set start / end positions can be discarded.
次にカテーテル位置のオーバーレイ表示について説明する。 Next, the catheter position overlay display will be described.
シミュレーション範囲(開始/終了)の設定が終了すると、図9で示すように、カテーテルの位置と方向を示すオーバーレイYが3D投影画像及び3Dボリューム画像(SVR)上に表示される。尚、図9(a)は3D投影画像を示し、図9(b)は3Dボリューム画像であるSVR画像を示している。 When the setting of the simulation range (start / end) is completed, an overlay Y indicating the position and direction of the catheter is displayed on the 3D projection image and the 3D volume image (SVR) as shown in FIG. 9A shows a 3D projection image, and FIG. 9B shows an SVR image that is a 3D volume image.
表示されたオーバーレイ画像Yは、検査/治療中のカテーテルの先端部とみなされ、ユーザからの入力情報に基づいて、その都度、表示位置/方向を更新ながら表示される。オーバーレイ画像Yは、カテーテル位置がシミュレーション終了位置(病変部)に達した際は、マーカ(矢印)の表示に代えてセグメント(図8(c))の画像Xが表示される。 The displayed overlay image Y is regarded as the distal end portion of the catheter under examination / treatment, and is displayed while updating the display position / direction each time based on input information from the user. When the catheter position reaches the simulation end position (lesion), the overlay image Y displays the image X of the segment (FIG. 8C) instead of displaying the marker (arrow).
尚、オーバーレイ画像Yの表示例としては、カテーテルの位置と方向を示す矢印形状のマーカが適しているが、カテーテルの位置と方向を表現できる形状であればどんな形でも良い。 As an example of displaying the overlay image Y, an arrow-shaped marker indicating the position and direction of the catheter is suitable. However, any shape may be used as long as it can represent the position and direction of the catheter.
次に3Dボリューム画像の表示方向について説明する。本発明では、3Dボリューム画像を表示する際に予め複数の表示角度パターンを用意し、任意の角度方向から見た3D画像を表示することができる。表示角度パターンは、被検体を複数の角度方向から見たときの3D画像を意味するものであり、X線CT装置100で再構成処理することにより複数の角度方向から見た冠動脈の3D画像を得ることができる。
Next, the display direction of the 3D volume image will be described. In the present invention, when a 3D volume image is displayed, a plurality of display angle patterns are prepared in advance, and a 3D image viewed from an arbitrary angle direction can be displayed. The display angle pattern means a 3D image when the subject is viewed from a plurality of angular directions, and a 3D image of the coronary artery viewed from a plurality of angular directions is obtained by reconstruction processing by the
上記表示角度は、X線循環器診断装置200で冠動脈撮影を行う際の一般的な照射角度と同じであり、実際のカテーテル検査/治療の再現に必要な情報を提供することが可能となる。
The display angle is the same as a general irradiation angle when coronary angiography is performed by the X-ray cardiovascular
図6(a)の右の画面は、表示角度パターンを指定する際のGUIを示すものであり、囲み数字1〜8は冠動脈(LCA)を指定する際の被検体の撮影方向を示している。例えば数字1の部分にカーソルを当てた場合は、被検体に正面からX線を照射したときの3D画像を選択することができる。 The screen on the right side of FIG. 6A shows a GUI for designating a display angle pattern, and enclosed numerals 1 to 8 show the imaging direction of the subject when designating a coronary artery (LCA). . For example, when the cursor is placed on the number 1, the 3D image when the subject is irradiated with X-rays from the front can be selected.
図10は、X線循環器診断装置200でのX線の照射方向を説明する概略説明図である。図10(a)は、X線循環器診断装置200を被検体の側面から見た図であり、図10(b)は被検体の頭部側から見た図である。
FIG. 10 is a schematic explanatory diagram for explaining the X-ray irradiation direction in the X-ray cardiovascular
図10において、アーム50には、X線発生部30とX線検出部40が取り付けられ、寝台51を挟むようにX線発生部30とX線検出部40が対向しており、アーム50は、図10(a)で示すように被検体のCranial(頭部)方向とCaudal(脚部)方向に回転可能である。また図10(b)で示すように被検体の周囲を左右(L−R)方向に回転可能になっている。
In FIG. 10, the
例えば、X線検出器40がCranial方向とCaudal方向の中間位置にあり、かつL−Rの中間位置にあるときを基準に考えると、この基準ラインA上にある位置は、図6(a)の数字1の点に相当する。また図6(a)の数字2は、基準ラインAに対して、右(R)に30度回転した表示角度を示している。
For example, when the
同様に数字3は右(R)に30度とCaudal方向に30度回転し、数字4はCaudal方向に30度回転し、数字5はCranial方向に35〜40度回転した表示角度をそれぞれ示している。他の数字についても、L−R方向とCranial−Caudal方向に所定の角度回転したときの表示角度を示している。
Similarly, the
また、図6(b)の右の画面は、冠動脈(RCA)を指定する際の被検体の撮影方向を示している。図6(b)の数字9は、基準ラインAに対して、左(L)に50〜60度回転した表示角度を示しており、数字10はCranial方向に30〜40度回転し、数字11は右(R)方向に30度回転した表示角度を示している。したがって、図6(a),(b)の右画面において、表示角度(数字1〜11)を選択することにより、ユーザが希望する角度の3D画像を表示することができる。
Further, the screen on the right side of FIG. 6B shows the imaging direction of the subject when the coronary artery (RCA) is designated. The
また図6(a),(b)おける回転ボタンを選択することで、それぞれの表示角度パターンをさらに+90°回転した方向で表示することも可能である。この場合は、回転ボタンを選択した状態で各数字のボタンを選択することで、選択された数字の角度に3Dボリューム画像を回転後、さらにスクリーン座標系の例えばX軸で+90°回転した角度で表示することができる。したがって検査/治療時の透視画像からは得ることのできない、冠動脈の奥行き方向に対する重なり状態を表示することができる。 Further, by selecting the rotation button in FIGS. 6A and 6B, it is possible to display each display angle pattern in a direction further rotated by + 90 °. In this case, by selecting each number button while the rotation button is selected, the 3D volume image is rotated to the selected number angle, and then rotated by + 90 ° on the X axis of the screen coordinate system, for example. Can be displayed. Therefore, it is possible to display an overlapping state with respect to the depth direction of the coronary artery, which cannot be obtained from a fluoroscopic image at the time of examination / treatment.
図9に示す3D画像の表示角度は、図6(a),(b)に右画面で示すGUIにて指定することができ、シミュレーション対象となる冠動脈(LCA又はRCA)の違いによって、指定できる表示角度も異なる。尚、実際の表示画面としては、図9(a)又は(b)の画像と、図6(a)又は(b)のGUIが同一画面に表示され、表示角度の指定が容易になるようにしている。 The display angle of the 3D image shown in FIG. 9 can be specified by the GUI shown in the right screen in FIGS. 6A and 6B, and can be specified by the difference in the coronary artery (LCA or RCA) to be simulated. The display angle is also different. As an actual display screen, the image of FIG. 9A or 9B and the GUI of FIG. 6A or 6B are displayed on the same screen so that the display angle can be easily specified. ing.
こうして本発明の第1の実施形態では、図4に示す医用診断支援装置70を画像観察端末400に備えることで、ユーザは事前にX線CT装置100で撮影した画像データを利用して、検査・治療前に3D画像の表示とともにカテーテルの挿入シミュレーションを行うことができる。
Thus, in the first embodiment of the present invention, the medical
尚、図4に示す構成をX線CT装置100に備えることにより、シミュレーション機能を有する放射線診断装置を提供することができる。この場合、図4に示す医用診断支援装置70は、図2の画像データ処理部26内に組み込み、記憶装置81、入力部82、表示部83は、図2のデータ記憶部24、入力部23、表示部27で兼用すればよい。
Incidentally, by providing the
本発明の第2の実施形態は、カテーテル検査/治療中のガイド機能を備えた放射線診断装置に関するものであり、前述のシミュレーション機能の一部を利用したものである。 The second embodiment of the present invention relates to a radiation diagnostic apparatus having a guide function during catheter examination / treatment, and uses a part of the aforementioned simulation function.
即ち、図4に示す医用診断支援装置70をX線循環器診断装置200に備えることにより、ガイド機能を有する放射線診断装置を提供するものである。この場合、図4に示す医用診断支援装置70と記憶装置81は、図3の画像データ生成・記憶部52内に組み込み、入力部82、表示部83は、図3の入力部53とモニタ55で兼用すればよい。
That is, by providing the medical
この実施形態では、X線循環器診断装置200によって得られた実際の透視像を表示するともに、X線CT装置100で事前に収集され、再構成された3次元画像データを読み込み、その画像データのCT値に基づいて冠動脈の3次元画像を任意の表示角度で表示することができる。冠動脈の3次元画像は、カテーテル挿入時のガイド画像となる。
In this embodiment, an actual fluoroscopic image obtained by the X-ray circulatory
第2の実施形態では、図4の主に冠動脈抽出部71と画像表示方向設定部78を使用する。冠動脈抽出部71は、記憶装置に保存されているX線CT装置100で収集/再構成された3次元画像データを読み込み、その画像データのCT値に基づいて冠動脈(LCA:左冠動脈,RCA:右冠動脈)を抽出し、モニタ55に冠動脈の3次元画像(例えばSVR:Shaded Volume Rendering)を表示する。
In the second embodiment, the coronary
また画像表示方向設定部78は、冠動脈の3次元画像をユーザによって指定された表示角度で表示するように設定する。また冠動脈の3次元画像は、X線循環器診断装置200によって得られた透視像と共に表示部83に表示される。
The image display
これにより、ユーザは冠動脈の3次元画像を見ながら、その表示角度を任意に変えることでカテーテル検査/治療を行うことができる。また実際の透視像も表示されるため、カテーテル検査/治療の支援をすることができる。 Thus, the user can perform catheter examination / treatment by changing the display angle arbitrarily while viewing the three-dimensional image of the coronary artery. In addition, since an actual fluoroscopic image is also displayed, catheter examination / treatment can be supported.
図11は、第2の実施形態によるX線循環器診断装置200の動作を説明するフローチャートである。図11のステップS21では、先ず被検体の造影血管画像を収集するために、X線CT装置100により造影剤投与を伴うスキャンが実行され、被検体の3次元画像データが再構成される。再構成された3次元画像データは記憶装置81に保存される。
FIG. 11 is a flowchart for explaining the operation of the X-ray cardiovascular
次に、ステップS22では、記憶装置81に保存された3次元画像データに基づく3Dボリューム画像が表示される。3Dボリューム画像は、影付きボリュームレンダリング画像(SVR:Shaded Volume Rendering)を表示するものとする。
Next, in step S22, a 3D volume image based on the 3D image data stored in the
表示された3Dボリューム画像には、造影血管とともにシミュレーション上削除すべき領域が含まれる。そこで、ステップS23では、画像データのCT値に基づいて3Dボリューム画像上から造影血管領域(冠動脈(LCA:左冠動脈,RCA:右冠動脈))のみを抽出する。冠動脈抽出アルゴリズムについては非特許文献1に記載されている方法等を用いる。 The displayed 3D volume image includes a region to be deleted in the simulation together with the contrasted blood vessel. Therefore, in step S23, only the contrasted blood vessel region (coronary artery (LCA: left coronary artery, RCA: right coronary artery)) is extracted from the 3D volume image based on the CT value of the image data. For the coronary artery extraction algorithm, the method described in Non-Patent Document 1 is used.
次に、ガイド機能を行うためにステップS24では、必要なパラメータを設定する。ここでは、ガイド対象となる冠動脈(LCAもしくはRCA)の指定を行う。冠動脈(LCAもしくはRCA)の指定については、図6のGUI(左画面)の中のLCAもしくはRCAのいずれかの項目を選択する。 Next, in order to perform the guide function, necessary parameters are set in step S24. Here, the coronary artery (LCA or RCA) to be guided is designated. For designation of the coronary artery (LCA or RCA), either the LCA or RCA item in the GUI (left screen) of FIG. 6 is selected.
最後に、ステップS25では、ステップS24においてガイド機能対象となる冠動脈が指定されたことに伴い、3Dボリューム画像上から指定された冠動脈(LCAもしくはRCA)のみを抽出し、カテーテル検査/治療中のガイド画像として表示する。 Finally, in step S25, as the coronary artery to be a guide function is designated in step S24, only the designated coronary artery (LCA or RCA) is extracted from the 3D volume image, and the guide during catheter examination / treatment is extracted. Display as an image.
上記ガイド機能では、3Dボリューム画像の表示方向を設定することができる。表示方向の設定についてはシミュレーション時の3Dボリューム画像の表示角度の設定と同様に、図6のGUI(右画面)を利用して行う(ここでの説明は割愛する)。 In the guide function, the display direction of the 3D volume image can be set. The setting of the display direction is performed using the GUI (right screen) in FIG. 6 in the same way as the setting of the display angle of the 3D volume image at the time of simulation (the description here is omitted).
こうして表示部83には、図12(a)で示すX線循環器診断装置200によって得られた透視像と、図12(b)で示す冠動脈の3次元画像がともに表示される。
In this way, the
さらに、シミュレーション時に病変部(狭窄箇所)として特定した箇所(図7(c)のセグメントデータに相当)を、ガイド機能時の3Dボリューム画像上にオーバーレイ画像として表示しても良い。これにより、病変部の位置が予め特定されるため、カテーテルを挿入する経路が把握し易くなる。 Furthermore, a portion (corresponding to the segment data in FIG. 7C) specified as a lesion (stenosis portion) at the time of simulation may be displayed as an overlay image on the 3D volume image at the time of the guide function. Thereby, since the position of a lesioned part is specified beforehand, it becomes easy to grasp | ascertain the path | route which inserts a catheter.
また、このオーバーレイ画像は常に表示されているのではなく、ユーザの入力情報に基づいて表示/非表示できるものとし、形状についても、病変部が把握でき、かつ、ガイド機能としてユーザに提供する情報量を著しく減少させないものであれば良い。 In addition, this overlay image is not always displayed, but can be displayed / hidden based on user input information, and the shape of the lesion can be grasped and information provided to the user as a guide function Any material that does not significantly reduce the amount may be used.
実施例1では、静止画像を用いたシミュレーションについて説明した。しかしながら、実際のカテーテル操作は、心臓などが動いているため、動きのある透視画像を見ながら行われる。したがって、シミュレーションにおいても、静止画の代わりに動画を用いるほうがよりリアルなイメージを提供することができる。 In the first embodiment, the simulation using a still image has been described. However, an actual catheter operation is performed while viewing a moving fluoroscopic image because the heart or the like is moving. Therefore, even in the simulation, it is possible to provide a more realistic image by using a moving image instead of a still image.
また、カテーテル操作中には、血管を見やすくするために造影剤が注入される。したがって、造影剤の注入による血管画像の変化をシミュレートすることによっても、よりリアルなイメージを提供することができる。尚、シミュレーション時には、カテーテル操作時のX線透視画像を想定したMIP画像も表示される。したがって、MIP画像においても造影剤の注入による血管画像の変化をシミュレートすることによって、よりリアルなイメージを提供することができる。 Further, during the catheter operation, a contrast medium is injected to make the blood vessels easier to see. Therefore, a more realistic image can be provided by simulating a change in blood vessel image due to the injection of a contrast agent. In the simulation, an MIP image assuming an X-ray fluoroscopic image at the time of catheter operation is also displayed. Therefore, a more realistic image can be provided in the MIP image by simulating the change in the blood vessel image due to the injection of the contrast agent.
そこで、本実施の形態3では、動画像を用いるとともに造影剤の注入をシミュレートすることによって、よりリアルなイメージを提供することができる医用診断支援装置について説明する。 Therefore, in the third embodiment, a medical diagnosis support apparatus capable of providing a more realistic image by using a moving image and simulating contrast agent injection will be described.
まず、本実施の形態3に係る医用診断支援装置の構成について説明する。図13は、本実施の形態3に係る医用診断支援装置の構成を示すブロック図である。尚、ここでは説明の便宜上、図4に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。 First, the configuration of the medical diagnosis support apparatus according to the third embodiment will be described. FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration of the medical diagnosis support apparatus according to the third embodiment. Here, for convenience of explanation, functional units that play the same functions as the respective units shown in FIG.
ただし、この医用診断支援装置90は、複数の時相のSVR画像をシネ表示する。したがって、この医用診断支援装置90の各機能部は、複数時相の画像データを対象として機能する。例えば、記憶装置81は、複数時相の画像データを記憶し、冠動脈抽出部71は、複数時相の各時相で冠動脈を抽出する。
However, the medical
図13に示すように、この医用診断支援装置90は、図4に示した医用診断支援装置70と比較して、さらに表示制御部91とユーザインタフェース部92とを有する。
表示制御部91は、冠動脈抽出部71が画像データから抽出した複数時相の冠動脈画像を表示部83に繰り返しシネ表示(動画表示)する。ここで、複数時相の画像データとしては、1回の造影剤の注入による描出変化を表す分の画像データが用いられる。図14は、1回の造影剤の注入による描出変化を心電図波形及び冠動脈流速変化と対応させて表した図である。表示制御部91は、図14に示す描出変化に対応する動画像を繰り返し表示する。
As illustrated in FIG. 13, the medical
The
具体的には、この表示制御部91は、SVR画像の描画条件の1つである不透明度(0.0〜1.0)を図14に示す描出変化に対応させて時相毎に設定し、各時相において、現在のカテーテル位置から抹消血管までの冠動脈のみを抽出して表示する。術中、R1のタイミングで造影剤を注入した場合、冠動脈の流速により、R1−R2間で冠動脈が勢いよく描出され、約3心拍後には冠動脈は完全に描出されなくなる。この造影剤による描出変化を不透明度の設定に適用する。例えば、時相データ数が30時相(R−R間の時相データ数が10時相)と仮定した場合、造影剤注入時(1時相目)の不透明度を最小値(0.0)、7時相目付近を最大値(1.0)、最終時相を最小値(0.0)に設定する。
Specifically, the
このように、表示制御部91が、不透明度を時相毎に設定し、各時相において、現在のカテーテル位置から抹消血管までの冠動脈のみを抽出してシネ表示することによって、心臓の動きやカテーテルからの造影剤の注入状況を反映した画像を表示することができる。
In this way, the
尚、ここでは、最大値を1.0に設定するが、最大値の1.0は固定ではなく、任意に変更することができる。カテーテルの操作では、少しずつ造影剤を注入することが多く、不透明度が最大値までは達しないことも多い。最大値を可変とすることによって、より造影剤の注入状況を反映した画像を表示することができる。 Here, the maximum value is set to 1.0, but the maximum value of 1.0 is not fixed and can be arbitrarily changed. In the operation of the catheter, the contrast medium is often injected little by little, and the opacity often does not reach the maximum value. By making the maximum value variable, it is possible to display an image more reflecting the state of contrast agent injection.
また、この表示制御部91は、術中のX線透視画像を想定したMIP画像を表示する際に、各時相の画像データの輝度を変えてシネ表示する。具体的には、ユーザに以下の手順で輝度を設定させ、ユーザにより設定された輝度(最大値/最小値)を基に、表示制御部91は全ての時相の輝度を設定する。
(1)1時相目の画像を表示し、輝度(最小値)を設定する。
(2)図15に示すパラメータ設定GUI上の最小輝度ボタンを選択する。
(3)7時相目付近の画像データを表示し、輝度(最大値)を設定する。
(4)図15に示すパラメータ設定GUI上の最大輝度ボタンを選択する。
Further, when displaying the MIP image assuming an intraoperative fluoroscopic image, the
(1) Display the first phase image and set the brightness (minimum value).
(2) Select the minimum luminance button on the parameter setting GUI shown in FIG.
(3) Display the image data near the seventh time phase and set the brightness (maximum value).
(4) Select the maximum brightness button on the parameter setting GUI shown in FIG.
尚、この表示制御部91は、オーバーレイ作成部76が作成したオーバーレイ、セグメント作成部77が作成したセグメントを表示部83に表示する。また、この表示制御部91は、表示方向設定部78の指示に基づいて冠動脈の表示角度を切り替える。
ユーザインタフェース部92は、ユーザの指示に基づいてシミュレーション用パラメータを設定する。例えば、このユーザインタフェース部92は、ステントの長さや判別条件などを設定する。
The
The
また、このユーザインタフェース部92は、図16に示すように、シミュレーションの開始/終了位置を全時相の画像に対して設定する。具体的には、ユーザは、1時相目の画像に対して実施の形態1で説明した方法で開始/終了位置を設定する。すると、このユーザインタフェース部92は、1時相目の画像データ上で指定された開始/終了位置の情報から、冠動脈のどの血管に対して設定されたのかを判別し、さらに、開始位置から終了位置までの距離を算出することで、全ての時相の画像データに対して開始/終了位置を設定する。尚、開始/終了位置が冠動脈のどの血管に対して設定されたかの判別は、冠動脈を抽出した際に、左冠動脈前室間枝(LAD)や左冠動脈回旋枝(LCX)などの詳細を抽出しておくことによって行うことができる。
Also, as shown in FIG. 16, the
次に、医用診断支援装置90の動作を図17のフローチャートを参照して説明する。図17は、X線CT画像データから冠動脈を抽出し、抽出した冠動脈の画像を利用してカテーテル検査のシミュレーションを開始するまでの手順を示すものである。
Next, the operation of the medical
図17のステップS31では、まず、シネ表示を行うために、X線CT装置100において造影剤投与を伴うスキャンが実行され、被検体の複数時相の3次元画像データが再構成される。再構成された複数時相の3次元画像データは記憶装置81に保存される。
In step S31 of FIG. 17, first, a scan with contrast medium administration is executed in the
ステップS32では、記憶装置81に保存された1時相目の3次元画像データを読み出し、1時相目の3次元画像(3D投影画像および3Dボリューム画像)が表示部83に表示される。次のステップS33では、画像データのCT値に基づいて、各時相の3Dボリューム画像上から造影血管領域である冠動脈を抽出する。
In step S <b> 32, the first time-phase three-dimensional image data stored in the
ステップS34では、シミュレーションを行うために必要なパラメータ、即ち、対象とする冠動脈(LCAもしくはRCA)、開始/終了位置、判別条件、ステント長などを設定する。ここで、開始/終了位置については、ユーザは1時相目だけを指定し、他の時相については、医用診断支援装置90が自動的に設定する。
In step S34, parameters necessary for the simulation, that is, a target coronary artery (LCA or RCA), start / end position, determination condition, stent length, and the like are set. Here, for the start / end positions, the user designates only the first time phase, and the medical
次にステップS35では、ステップS34でシミュレーション対象として指定された冠動脈(LCAもしくはRCA)を各時相で抽出する。ステップS36では、ステップS34で指定されたシミュレーション範囲において、抽出された冠動脈の芯線を各時相で抽出する。ステップS37では、各時相の開始位置に基づいて、初期カテーテルの位置と方向を各時相で設定する。そして、シネ表示を開始するとともに、ユーザからの入力(カテーテル位置/方向更新要求)を待つ“待機状態”となる。 Next, in step S35, the coronary artery (LCA or RCA) designated as the simulation target in step S34 is extracted at each time phase. In step S36, the core line of the extracted coronary artery is extracted at each time phase in the simulation range specified in step S34. In step S37, the position and direction of the initial catheter are set in each time phase based on the start position of each time phase. Then, a cine display is started and a “standby state” is waited for an input (catheter position / direction update request) from the user.
上述してきたように、本実施の形態3では、複数時相の画像データを用いて冠動脈の3次元画像をシネ表示することとしたので、よりリアルなイメージのシミュレーション環境を提供することができる。また、造影剤による描出変化をSVR画像の不透明度およびMIP画像の輝度を用いて表すとともにカテーテルの位置から先の抹消血管までの冠動脈のみを描出することとしたので、さらにリアルなイメージのシミュレーション環境を提供することができる。尚、SVR画像やMIP画像などの3D画像表示を透視投影表示することによって、より術中に近い感覚が得られるようにすることもできる。 As described above, in the third embodiment, since a three-dimensional image of a coronary artery is displayed using a plurality of time phase image data, a more realistic image simulation environment can be provided. In addition, the visualization change due to the contrast agent is expressed using the opacity of the SVR image and the brightness of the MIP image, and only the coronary artery from the position of the catheter to the previous peripheral blood vessel is depicted, so a more realistic image simulation environment Can be provided. It should be noted that a 3D image display such as an SVR image or MIP image can be projected and displayed to obtain a sense closer to that during the operation.
以上、述べたように本発明では、カテーテル検査を行う前に、検査(治療)に必要な情報を十分に得ることができ、シミュレーション画像又はガイド画像を見ることで検査/治療の支援を行うことができ、安全性の向上に寄与することができる。また検査/治療時間の短縮と被検体への負担低減を図ることができる。 As described above, in the present invention, sufficient information necessary for the examination (treatment) can be obtained before performing the catheter examination, and examination / treatment is supported by looking at the simulation image or the guide image. Can contribute to the improvement of safety. In addition, the examination / treatment time can be shortened and the burden on the subject can be reduced.
尚、以上の説明では冠動脈の画像を抽出する例を説明したが、他の血管部の画像を抽出してシミュレーション画像又はガイド画像を表示することもできる。また本発明の実施形態は以上の説明に限定されることなく、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。 In the above description, an example in which an image of a coronary artery is extracted has been described. However, an image of another blood vessel part can be extracted to display a simulation image or a guide image. The embodiment of the present invention is not limited to the above description, and various modifications can be made without departing from the scope of the claims.
100 X線CT装置(放射線診断装置)
200 X線循環器診断装置(放射線診断装置)
300 医用画像サーバ
400 画像観察端末
500 PC
70,90 医用診断支援装置
71 冠動脈抽出部
72 冠動脈芯線算出部
73 カテーテル位置管理部
74 カテーテル位置/方向算出部
75 カテーテル移動判別部
76 オーバーレイ作成部
77 セグメント作成部
78 表示方向設定部
81 記憶装置
82 入力部
83 表示部
91 表示制御部
92 ユーザインタフェース部
821 マウス
822 ホイール
100 X-ray CT system (radiological diagnosis system)
200 X-ray cardiovascular diagnostic equipment (radiological diagnostic equipment)
300
70, 90 Medical
Claims (15)
前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、
前記抽出された血管部のレンダリング画像をユーザの指定した表示角度で前記表示部に表示する表示方向設定部と、
前記抽出部によって抽出された血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレートして、前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを前記血管部のレンダリング画像に重畳するシミュレーション画像生成部と、
を具備した医用診断支援装置。 An extraction unit for extracting image data of a blood vessel part to be observed from three-dimensional image data obtained by imaging a subject;
A display unit capable of displaying a rendered image of the blood vessel portion extracted by the extraction unit;
A display direction setting unit for displaying the extracted rendered image of the blood vessel on the display at a display angle specified by a user;
A simulation image generation unit that simulates the progression of the catheter when a catheter is inserted into the blood vessel extracted by the extraction unit, and superimposes a marker indicating the position and direction of the catheter on the rendered image of the blood vessel When,
A medical diagnosis support apparatus comprising:
前記表示方向設定部は、前記ユーザによって指定された表示角度の前記血管部のレンダリング画像を選択して前記表示部に供給する請求項1記載の医用診断支援装置。 The three-dimensional image data obtained by imaging the subject consists of data reconstructed from image data collected by an X-ray CT apparatus or a magnetic resonance diagnostic apparatus, and the subject is viewed from a plurality of different angular directions. Including the rendered image
The medical diagnosis support apparatus according to claim 1, wherein the display direction setting unit selects a rendered image of the blood vessel unit at a display angle specified by the user and supplies the selected rendering image to the display unit.
前記抽出部によって抽出された血管の芯線を算出する芯線算出部と、
前記抽出された血管部内でのカテーテルの位置と方向を算出するカテーテル位置/方向算出部と、
前記血管部の状況に応じて前記カテーテルの進行可否を判別するカテーテル移動判別部と、
前記芯線算出部によって得られた芯線情報及びユーザからの入力情報に基づいて、前記カテーテル位置/方向算出部及び前記カテーテル移動判別部と協同して前記カテーテルの位置を決定するカテーテル位置管理部と、
前記カテーテル位置管理部によって得られた情報に基づいて、前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカ情報を生成するオーバーレイ作成部と、
を具備した請求項1記載の医用診断支援装置。 The simulation image generator is
A core calculation unit for calculating a core of the blood vessel extracted by the extraction unit;
A catheter position / direction calculator for calculating the position and direction of the catheter in the extracted blood vessel,
A catheter movement discriminating unit for discriminating whether or not the catheter can proceed according to the state of the blood vessel unit;
A catheter position management unit that determines the position of the catheter in cooperation with the catheter position / direction calculation unit and the catheter movement determination unit based on the core line information obtained by the core calculation unit and input information from the user;
Based on the information obtained by the catheter position management unit, an overlay creating unit that generates marker information indicating the position and traveling direction of the catheter;
The medical diagnosis support apparatus according to claim 1, further comprising:
前記表示部は、複数時相のレンダリング画像を動画表示し、
前記シミュレーション画像生成部は、複数時相のレンダリング画像のそれぞれに前記マーカを重畳する請求項1記載の医用診断支援装置。 The extraction unit extracts image data of a blood vessel part to be observed from three-dimensional image data of a plurality of time phases,
The display unit displays a rendered image of a plurality of time phases as a moving image,
The medical diagnosis support apparatus according to claim 1, wherein the simulation image generation unit superimposes the marker on each of a plurality of time-phase rendered images.
前記表示部は、前記造影剤シミュレーション画像生成部により生成されたレンダリング画像を動画表示する請求項11記載の医用診断支援装置。 Contrast medium simulation image generation for generating a rendering image for simulating the movement of the contrast medium injected from the catheter based on the image data extracted by the extraction unit and the progress of the catheter simulated by the simulation image generation unit Part
The medical diagnosis support apparatus according to claim 11, wherein the display unit displays a moving image of the rendering image generated by the contrast agent simulation image generation unit.
前記被検体をX線CT装置、あるいは磁気共鳴診断装置によって撮影して得た3次元画像データを入手し、観察対象となる血管部の画像データを抽出する抽出部と、
前記抽出部によって抽出された血管部のレンダリング画像の表示角度をユーザの指定に基づいて設定する表示方向設定部と、
前記投影画像データ生成部によって生成した前記血管部の透視画像とともに、前記ユーザによって指定された表示角度の血管部のレンダリング画像を表示可能な表示部と、
を具備したことを特徴とする放射線診断装置。 A projection image data generation unit for generating fluoroscopic image data of a subject by an X-ray diagnostic apparatus;
An extraction unit for obtaining three-dimensional image data obtained by imaging the subject with an X-ray CT apparatus or a magnetic resonance diagnostic apparatus, and extracting image data of a blood vessel part to be observed;
A display direction setting unit that sets a display angle of a rendering image of the blood vessel portion extracted by the extraction unit based on a user's specification;
A display unit capable of displaying a rendered image of the blood vessel part at a display angle specified by the user, together with the fluoroscopic image of the blood vessel part generated by the projection image data generation unit;
A radiation diagnostic apparatus comprising:
前記抽出した血管部にカテーテルを挿入したときの前記カテーテルの進行をシミュレーシュンして前記カテーテルの位置と進行方向を示すマーカを作成し、
前記抽出された血管部の3次元画像をユーザの指定した表示角度で表示部に表示し、前記血管部の3次元画像に前記マーカを重畳して表示する、
ことを含んだ医用診断支援方法。 Extracting the image data of the blood vessel part to be observed from the three-dimensional image data obtained by photographing the subject,
Create a marker indicating the position and direction of the catheter by simulating the progression of the catheter when a catheter is inserted into the extracted blood vessel part,
Displaying the extracted three-dimensional image of the blood vessel part on a display unit at a display angle specified by the user, and displaying the marker superimposed on the three-dimensional image of the blood vessel part;
Medical diagnosis support method including the above.
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