JP2022055170A - Computer program, image processing method and image processing device - Google Patents

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Abstract

To provide a computer program which displays a three-dimensional image of a blood vessel so as to be superimposed on an angiography image and allows an operator to intuitively grasp the state of the blood vessel easily.SOLUTION: A computer program causes a computer to execute processing of acquiring a plurality of first images obtained by imaging a lateral cross section of a hollow organ at plural spots by using a catheter, generating a three-dimensional image of the hollow organ on the basis of the acquired first images, acquiring a plurality of second images obtained by imaging the hollow organ and the catheter from different directions outside an organism, specifying a physical relation between the first image and the second image on the basis of the acquired second images, and mapping and displaying the three-dimensional image so as to be superimposed on the second image on the basis of the specified physical relation.SELECTED DRAWING: Figure 7

Description

本開示は、コンピュータプログラム、画像処理方法及び画像処理装置に関する。 The present disclosure relates to computer programs, image processing methods and image processing devices.

冠動脈が慢性的に完全に閉塞して血液が流れなくなってしまった慢性完全閉塞病変(CTO: Chronic Total Occlusion)の治療法の一つに経皮的冠状動脈インターベンション(PCI: Percutaneous Coronary Intervention)と称される方法がある。PCIは、閉塞した病変部をバルーンカテーテルで拡張し、ステントを留置して、血管を再建する低侵襲治療である。 Percutaneous Coronary Intervention (PCI) is one of the treatments for chronic total occupation (CTO) in which the coronary artery is chronically completely occluded and blood does not flow. There is a method called. PCI is a minimally invasive treatment in which an occluded lesion is expanded with a balloon catheter and a stent is placed to reconstruct a blood vessel.

PCIにおいて、術者は、カテーテルを用いた血管内超音波(IVUS: Intra Vascular Ultra Sound)検査により、血管の閉塞部を確認することができる。また、血管に造影剤を注入しながら、X線を用いて血管を撮影する血管造影検査により、閉塞部に至る血管の走行を確認することができる。 In PCI, the surgeon can confirm the obstruction of a blood vessel by intravascular ultrasound (IVUS: Intra Vascular Ultra Sound) examination using a catheter. In addition, it is possible to confirm the running of the blood vessel to the obstruction by an angiographic examination in which the blood vessel is imaged using X-rays while injecting a contrast medium into the blood vessel.

特開2017-153621号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-153621

ところで、PCIにおいては、順行性の第1のガイドワイヤが、血管壁等の偽腔に迷入することがある。この場合、迷入した第1のガイドワイヤにIVUSカテーテルを挿入し、IVUSにより得られた画像(以下、IVUS画像と呼ぶ。)によって真腔を確認し、第2のガイドワイヤを閉塞部に通過させることが行われている。 By the way, in PCI, the antegrade first guide wire may enter a false cavity such as a blood vessel wall. In this case, the IVUS catheter is inserted into the stray first guide wire, the true cavity is confirmed by the image obtained by IVUS (hereinafter referred to as IVUS image), and the second guide wire is passed through the obstruction. Is being done.

しかし、IVUS画像は血管の横断面像であり、術者が頭の中で血管の3次元イメージを構築し、IVUSカテーテルと、真腔との位置関係を把握することは容易ではない。
一方、血管造影検査により得られる画像(以下、アンギオ画像と呼ぶ。)は、生体外の所定方向から撮影される透視画像であるため、血管とIVUSカテーテルの位置関係を比較的把握し易い。しかし、造影剤が通過しない閉塞部側の血管の像を得ることができず、真腔の位置は分からない。
また、IVUS画像を参照し、アンギオ画像における真腔の位置を把握することも考えられる。一般的にアンギオ画像が撮像された方向と、IVUS画像の上下左右方向との関係は分からないが、IVUSカテーテルの先端部に設けられているX線を透過しないマーカの位置を手がかりに、IVUS画像と、アンギオ画像との位置関係を確認することも考えられる。しかし、術者が両画像を用いて血管の3次元イメージを頭の中で再構築することはやはり容易ではない。また、IVUS画像とアンギオ画像との位置関係を確認するための機器操作も簡易ではない。
However, the IVUS image is a cross-sectional image of the blood vessel, and it is not easy for the operator to construct a three-dimensional image of the blood vessel in the head and grasp the positional relationship between the IVUS catheter and the true lumen.
On the other hand, since the image obtained by the angiography examination (hereinafter referred to as an angio image) is a fluoroscopic image taken from a predetermined direction outside the living body, it is relatively easy to grasp the positional relationship between the blood vessel and the IVUS catheter. However, it is not possible to obtain an image of the blood vessel on the obstruction side through which the contrast medium does not pass, and the position of the true lumen is unknown.
It is also conceivable to refer to the IVUS image and grasp the position of the true cavity in the angio image. Generally, the relationship between the direction in which the angio image is taken and the vertical and horizontal directions of the IVUS image is unknown, but the IVUS image is based on the position of the marker provided at the tip of the IVUS catheter that does not transmit X-rays. It is also conceivable to confirm the positional relationship with the angio image. However, it is still not easy for the surgeon to reconstruct the three-dimensional image of the blood vessel in his head using both images. In addition, it is not easy to operate the device for confirming the positional relationship between the IVUS image and the angio image.

一つの側面では、血管の3次元画像をアンギオ画像に重畳表示し、術者が血管の状態を直感的に把握し易くすることができるコンピュータプログラム、画像処理方法及び画像処理装置を提供することを目的とする。 On one aspect, it is intended to provide a computer program, an image processing method, and an image processing device capable of superimposing a three-dimensional image of a blood vessel on an angio image and making it easier for an operator to intuitively grasp the state of the blood vessel. The purpose.

一つの側面に係るコンピュータプログラムは、カテーテルを用いて管腔器官の横断面を複数箇所で撮像した複数の第1画像を取得し、取得した複数の第1画像に基づいて、前記管腔器官の3次元画像を生成し、生体外の異なる複数の方向から前記管腔器官及び前記カテーテルを撮像した複数の第2画像を取得し、取得した複数の第2画像に基づいて、第1画像及び第2画像の位置関係を特定し、特定された位置関係に基づいて、前記3次元画像を前記第2画像に写像して重畳表示する処理をコンピュータに実行させる。 A computer program relating to one aspect acquires a plurality of first images obtained by capturing a cross section of a lumen organ at a plurality of points using a catheter, and based on the acquired plurality of first images, the cavity organ. A three-dimensional image is generated, a plurality of second images obtained by imaging the lumen organ and the catheter from a plurality of different directions outside the living body are acquired, and the first image and the first image are obtained based on the acquired second images. 2 The positional relationship of the images is specified, and based on the specified positional relationship, the computer is made to execute a process of mapping the three-dimensional image onto the second image and displaying the superimposed image.

一つの側面に係る画像処理方法は、カテーテルを用いて管腔器官の横断面を複数箇所で撮像した複数の第1画像を取得し、取得した複数の第1画像に基づいて、前記管腔器官の3次元画像を生成し、生体外の異なる複数の方向から前記管腔器官及び前記カテーテルを撮像した複数の第2画像を取得し、取得した複数の第2画像に基づいて、第1画像及び第2画像の位置関係を特定し、特定された位置関係に基づいて、前記3次元画像を前記第2画像に写像して重畳表示する処理をコンピュータが実行する In the image processing method relating to one aspect, a plurality of first images obtained by capturing a cross section of a lumen organ at a plurality of points using a catheter are acquired, and the cavity organ is based on the acquired plurality of first images. Three-dimensional images of The computer executes a process of specifying the positional relationship of the second image, mapping the three-dimensional image onto the second image, and displaying the superimposed image based on the specified positional relationship.

一つの側面に係る画像処理装置は、カテーテルを用いて管腔器官の横断面を複数箇所で撮像した複数の第1画像を取得する第1取得部と、取得した複数の第1画像に基づいて、前記管腔器官の3次元画像を生成する生成部と、生体外の異なる複数の方向から前記管腔器官及び前記カテーテルを撮像した複数の第2画像を取得する第2取得部と取得した複数の第2画像に基づいて、第1画像及び第2画像の位置関係を特定する特定部と、特定された位置関係に基づいて、前記3次元画像を前記第2画像に写像して重畳表示する重畳表示部とを備える。 The image processing apparatus according to one side surface is based on a first acquisition unit that acquires a plurality of first images obtained by capturing a cross section of a lumen organ at a plurality of locations using a catheter, and a plurality of acquired first images. , A generation unit that generates a three-dimensional image of the lumen organ, and a second acquisition unit that acquires a plurality of second images of the lumen organ and the catheter from a plurality of different directions outside the living body. Based on the second image of the above, the specific unit that specifies the positional relationship between the first image and the second image, and the three-dimensional image is mapped to the second image and displayed in an superimposed manner based on the specified positional relationship. It is equipped with a superposed display unit.

本開示によれば、血管の3次元画像をアンギオ画像に重畳表示し、術者が血管の状態を直感的に把握し易くすることができる。 According to the present disclosure, a three-dimensional image of a blood vessel can be superimposed and displayed on an angio image to make it easier for an operator to intuitively grasp the state of the blood vessel.

画像診断装置の構成例を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structural example of the diagnostic imaging apparatus. カテーテルの構成例を示す側断面図である。It is a side sectional view which shows the structural example of a catheter. 画像処理装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the configuration example of an image processing apparatus. 血管の側断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the side cross section of a blood vessel. IVUS画像とアンギオ画像の相違を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the difference between an IVUS image and an angio image. 画像処理装置の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of an image processing apparatus. アンギオ画像に3次元画像が写像及び重畳された合成画像である。It is a composite image in which a three-dimensional image is mapped and superimposed on an angio image. 学習モデルを用いた画像認識方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the image recognition method using a learning model. 座標変換方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the coordinate conversion method. 座標変換行列の作成方法を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the method of making a coordinate transformation matrix. 座標変換行列の作成処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the creation processing procedure of a coordinate transformation matrix. 画像処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the image processing procedure.

本開示の実施形態に係るコンピュータプログラム、画像処理方法及び画像処理装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。また、以下に記載する実施形態及び変形例の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
本実施形態では血管内治療である心臓カテーテル治療を一例に説明するが、カテーテル治療の対象とする管腔器官は血管に限定されず、例えば胆管、膵管、気管支、腸等の他の管腔器官であってもよい。
Specific examples of the computer program, the image processing method, and the image processing apparatus according to the embodiment of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present invention is not limited to these examples, and is indicated by the scope of claims, and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims. Further, at least a part of the embodiments and modifications described below may be arbitrarily combined.
In the present embodiment, cardiac catheterization, which is an endovascular treatment, will be described as an example, but the luminal organs targeted for catheterization are not limited to blood vessels, and other luminal organs such as bile duct, pancreatic duct, bronchus, and intestine, for example. May be.

<画像診断装置100の全体構成>
図1は、画像診断装置100の構成例を示す説明図である。本実施形態に係る画像診断装置100は、血管内超音波検査装置101と、血管造影装置102と、画像処理装置3と、表示装置4と、入力装置5とを備える。本実施形態に係る画像処理装置3は、血管(管腔器官)の3次元画像をアンギオ画像に重畳表示し、術者が血管の状態を直感的に把握し易くすることを可能にするものである。
<Overall configuration of diagnostic imaging device 100>
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a configuration example of the diagnostic imaging apparatus 100. The diagnostic imaging device 100 according to the present embodiment includes an intravascular ultrasonic examination device 101, an angiography device 102, an image processing device 3, a display device 4, and an input device 5. The image processing device 3 according to the present embodiment superimposes and displays a three-dimensional image of a blood vessel (luminal organ) on an angio image, and enables the operator to intuitively grasp the state of the blood vessel. be.

血管内超音波検査装置101は、血管内超音波(IVUS: Intra Vascular Ultra Sound)法によって血管(管腔器官)の横断面である超音波断層像を含むIVUS画像(第1画像)を生成し、血管内の超音波検査及び診断を行うための装置である。血管内超音波検査装置101は、カテーテル1及びMDU(Motor Drive Unit)2を備える。 The intravascular ultrasound examination device 101 generates an IVUS image (first image) including an ultrasonic tomographic image which is a cross section of a blood vessel (luminal organ) by an intravascular ultrasound (IVUS: Intra Vascular Ultra Sound) method. , A device for performing ultrasonography and diagnosis in blood vessels. The intravascular ultrasonic examination device 101 includes a catheter 1 and an MDU (Motor Drive Unit) 2.

図2はカテーテル1の構成例を示す側断面図である。本実施形態に係るカテーテル1は、IVUS法によって血管の超音波断層像を得るための画像診断用カテーテルである。カテーテル1は、血管の超音波断層像を得るための超音波プローブ10を先端部に有する。超音波プローブ10は管部を有し、管部内にシャフト11が挿通している。シャフト11は管部に沿って進退可能であり、また、周方向に回転することができる。シャフト11の先端部には、血管内において超音波を発すると共に、血管の生体組織又は医用機器で反射された反射波(超音波エコー)を受信する超音波送受信部10aが設けられている。超音波プローブ10は、血管の周方向に回転しながら、血管の長手方向に進退可能に構成されている。
カテーテル1は、第1ガイドワイヤGW1が挿通するガイドワイヤルーメンを先端部に有する。ガイドワイヤルーメンにおける管部の中心線と、超音波プローブ10の管部の中心線とは所定長離隔している。
FIG. 2 is a side sectional view showing a configuration example of the catheter 1. The catheter 1 according to the present embodiment is a catheter for diagnostic imaging for obtaining an ultrasonic tomographic image of a blood vessel by the IVUS method. The catheter 1 has an ultrasonic probe 10 at the tip for obtaining an ultrasonic tomographic image of a blood vessel. The ultrasonic probe 10 has a tube portion, and the shaft 11 is inserted into the tube portion. The shaft 11 can move forward and backward along the pipe portion, and can rotate in the circumferential direction. The tip of the shaft 11 is provided with an ultrasonic transmission / reception unit 10a that emits ultrasonic waves in the blood vessel and receives reflected waves (ultrasonic echo) reflected by a biological tissue of the blood vessel or a medical device. The ultrasonic probe 10 is configured to be able to move forward and backward in the longitudinal direction of the blood vessel while rotating in the circumferential direction of the blood vessel.
The catheter 1 has a guide wire lumen through which the first guide wire GW1 is inserted at the tip thereof. The center line of the tube portion in the guide wire lumen and the center line of the tube portion of the ultrasonic probe 10 are separated by a predetermined length.

また、カテーテル1は、血管内超音波検査装置101によって得られるIVUS画像と、血管造影装置102によって得られるアンギオ画像との位置関係を決定するため、X線を透過しない第1~第3マーカ11a,11b,11cを有する。第1~第3マーカ11a,11b,11cは、直線状に並ばないよう、非直線状に設けられている。例えば、第1マーカ11a及び第2マーカ11bは、超音波送受信部10aを挟んでシャフト11の先端部に設けられている。第3マーカ11cはガイドワイヤルーメンに設けられている。このように構成されたカテーテル1をX線で撮像すると、例えば図2下図のように第1~第3マーカ11a,11b,11cの画像を含むX線透視画像であるアンギオ画像が得られる。
なお、第1~第3マーカ11a,11b,11cを設ける位置は一例である。第1マーカ11a及び第2マーカ11bをシャフト11では無く、シャフト11が挿通する管部を有するカテーテル1本体に設けてもよい。つまり、シャフト11の位置に関係無く、第1~第3マーカ11a,11b,11cの位置が一定となるように設けてもよい。
Further, the catheter 1 does not transmit X-rays in order to determine the positional relationship between the IVUS image obtained by the intravascular ultrasonic examination device 101 and the angio image obtained by the angiography device 102, so that the first to third markers 11a do not transmit X-rays. , 11b, 11c. The first to third markers 11a, 11b, and 11c are provided in a non-linear manner so as not to be arranged in a straight line. For example, the first marker 11a and the second marker 11b are provided at the tip of the shaft 11 with the ultrasonic wave transmission / reception unit 10a interposed therebetween. The third marker 11c is provided on the guide wire lumen. When the catheter 1 configured in this way is imaged with X-rays, for example, as shown in the lower figure of FIG. 2, an angio image which is an X-ray fluoroscopic image including images of the first to third markers 11a, 11b, 11c can be obtained.
The positions where the first to third markers 11a, 11b, and 11c are provided are examples. The first marker 11a and the second marker 11b may be provided not on the shaft 11 but on the main body of the catheter 1 having a tube portion through which the shaft 11 is inserted. That is, the positions of the first to third markers 11a, 11b, and 11c may be constant regardless of the position of the shaft 11.

MDU2は、カテーテル1が着脱可能に取り付けられる駆動装置であり、医療従事者の操作に応じて内蔵モータを駆動することにより、血管内に挿入されたカテーテル1の動作を制御する。MDU2は、カテーテル1の超音波送受信部10aを先端(遠位)側から基端(近位)側へ移動させながら周方向に回転させる(図8参照)。超音波プローブ10は、所定の時間間隔で連続的に血管内を走査し、検出された超音波の反射波データに基づくIVUS画像を画像処理装置3へ出力する。 The MDU 2 is a drive device to which the catheter 1 is detachably attached, and controls the operation of the catheter 1 inserted into the blood vessel by driving the built-in motor according to the operation of a medical worker. The MDU2 rotates the ultrasonic transmission / reception portion 10a of the catheter 1 in the circumferential direction while moving it from the distal end (distal) side to the proximal end (proximal) side (see FIG. 8). The ultrasonic probe 10 continuously scans the inside of a blood vessel at predetermined time intervals, and outputs an IVUS image based on the detected reflected ultrasonic data to the image processing device 3.

画像処理装置3は、カテーテル1の超音波プローブ10から出力された反射波データに基づいて、血管の横断層を撮像した超音波断層像を含む時系列順の複数のIVUS画像を生成する(図8参照)。超音波プローブ10は、血管内を先端(遠位)側から基端(近位)側へ移動しながら血管内を走査するため、時系列順の複数のIVUS画像は、遠位から近位にわたる複数箇所で観測された血管の断層画像ということになる。 The image processing device 3 generates a plurality of IVUS images in chronological order including an ultrasonic tomographic image of a cross-sectional layer of a blood vessel based on the reflected wave data output from the ultrasonic probe 10 of the catheter 1 (FIG. 3). 8). Since the ultrasonic probe 10 scans the inside of the blood vessel while moving in the blood vessel from the distal end (distal) side to the proximal end (proximal) side, a plurality of IVUS images in chronological order extend from the distal side to the proximal side. It is a tomographic image of blood vessels observed at multiple locations.

血管造影装置102は、患者の血管に造影剤を注入しながら、患者の生体外からX線を用いて血管を撮像し、当該血管の透視画像であるアンギオ画像を得るための撮像装置である。血管造影装置102は、X線源及びX線センサを備え、X線源から照射されたX線をX線センサが受信することにより、患者のX線透視画像をイメージングする。血管造影装置102は、撮像して得られたアンギオ画像を画像処理装置3へ出力する。 The angiography device 102 is an imaging device for injecting a contrast medium into a patient's blood vessel and imaging the blood vessel from outside the patient's body using X-rays to obtain an angio image which is a fluoroscopic image of the blood vessel. The angiography apparatus 102 includes an X-ray source and an X-ray sensor, and the X-ray sensor receives the X-rays emitted from the X-ray source to image a fluoroscopic image of the patient. The angiography apparatus 102 outputs the angio image obtained by imaging to the image processing apparatus 3.

血管造影装置102を用いて、カテーテル1が挿入された血管を撮像した場合、血管、カテーテル1、第1ガイドワイヤGW1の像を含むアンギオ画像が得られる。後述の第2ガイドワイヤGW2が血管に挿入されている場合、血管、カテーテル1、第1ガイドワイヤGW1、第2ガイドワイヤGW2の像を含むアンギオ画像が得られる。また、上記の通り、カテーテル1にはX線を透過しない第1~第3マーカ11a,11b,11cが設けられており、第1マーカ画像、第2マーカ画像及び第3マーカ画像を含むアンギオ画像が得られる。 When the blood vessel into which the catheter 1 is inserted is imaged by using the angiography apparatus 102, an angio image including an image of the blood vessel, the catheter 1, and the first guide wire GW1 is obtained. When the second guide wire GW2 described later is inserted into the blood vessel, an angio image including an image of the blood vessel, the catheter 1, the first guide wire GW1, and the second guide wire GW2 is obtained. Further, as described above, the catheter 1 is provided with the first to third markers 11a, 11b, 11c that do not transmit X-rays, and an angio image including the first marker image, the second marker image, and the third marker image. Is obtained.

なお、本実施形態では主に2次元のアンギオ画像を撮像する血管造影装置102を例にして説明するが、生体外の複数の方向から患者の管腔器官及びカテーテル1を撮像する装置であれば、特に限定されるものではない。例えば、3次元CTアンギオグラフィ、磁気共鳴(MRI;Magnetic Resonance Imaging)画像などであってもよい。 In this embodiment, the angiography device 102 that mainly captures a two-dimensional angio image will be described as an example, but any device that images the patient's luminal organ and catheter 1 from a plurality of directions outside the living body. , Is not particularly limited. For example, it may be a three-dimensional CT angiography, a magnetic resonance imaging (MRI) image, or the like.

表示装置4は、液晶表示パネル、有機EL表示パネル等であり、画像処理装置3によって生成されたIVUS画像、アンギオ画像等の医用画像を表示する。 The display device 4 is a liquid crystal display panel, an organic EL display panel, or the like, and displays medical images such as IVUS images and angio images generated by the image processing device 3.

入力装置5は、検査を行う際の各種設定値の入力、画像処理装置3の操作等を受け付けるキーボード、マウス等の入力インターフェースである。入力装置5は、表示装置4に設けられたタッチパネル、ソフトキー、ハードキー等であっても良い。 The input device 5 is an input interface such as a keyboard and a mouse that accepts input of various setting values at the time of inspection, operation of the image processing device 3, and the like. The input device 5 may be a touch panel, soft keys, hard keys, or the like provided on the display device 4.

<画像処理装置3のハードウェア構成>
図3は、画像処理装置3の構成例を示すブロック図である。画像処理装置3はコンピュータであり、制御部31、主記憶部32、入出力I/F33、及び補助記憶部34を備える。
<Hardware configuration of image processing device 3>
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the image processing device 3. The image processing device 3 is a computer and includes a control unit 31, a main storage unit 32, an input / output I / F 33, and an auxiliary storage unit 34.

制御部31は、一又は複数のCPU(Central Processing Unit)、MPU(Micro-Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、GPGPU(General-purpose computing on graphics processing units)、TPU(Tensor Processing Unit)
等の演算処理装置を用いて構成されている。
The control unit 31 includes one or more CPUs (Central Processing Units), MPUs (Micro-Processing Units), GPUs (Graphics Processing Units), GPGPUs (General-purpose computing on graphics processing units), and TPUs (Tensor Processing Units).
It is configured by using an arithmetic processing unit such as.

主記憶部32は、SRAM(Static Random Access Memory)、DRAM(Dynamic Random Access Memory)、フラッシュメモリ等の一時記憶領域であり、制御部31が演算処理を実行するために必要なデータを一時的に記憶する。 The main storage unit 32 is a temporary storage area for SRAM (Static Random Access Memory), DRAM (Dynamic Random Access Memory), flash memory, etc., and temporarily stores data necessary for the control unit 31 to execute arithmetic processing. Remember.

入出力I/F33は、血管内超音波検査装置101及び血管造影装置102、表示装置4及び入力装置5が接続されるインターフェースである。制御部31は、入出力I/F33を介して、IVUS画像又はアンギオ画像を取得する。また、制御部31は、入出力I/F33を介して、IVUS画像又はアンギオ画像の医用画像信号を表示装置4へ出力することによって、表示装置4に医用画像を表示する。更に、制御部31は、入出力I/F33を介して、入力装置5に入力された情報を受け付ける。 The input / output I / F 33 is an interface to which the intravascular ultrasonic examination device 101, the angiography device 102, the display device 4, and the input device 5 are connected. The control unit 31 acquires an IVUS image or an angio image via the input / output I / F 33. Further, the control unit 31 displays the medical image on the display device 4 by outputting the medical image signal of the IVUS image or the angio image to the display device 4 via the input / output I / F 33. Further, the control unit 31 receives the information input to the input device 5 via the input / output I / F 33.

補助記憶部34は、ハードディスク、EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)、フラッシュメモリ等の記憶装置である。補助記憶部34は、制御部31が実行するコンピュータプログラムP、制御部31の処理に必要な各種データを記憶する。また、補助記憶部34は、学習モデル35を記憶する。学習モデル35の詳細は後述する。 The auxiliary storage unit 34 is a storage device such as a hard disk, EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM), and a flash memory. The auxiliary storage unit 34 stores various data necessary for processing of the computer program P executed by the control unit 31 and the control unit 31. Further, the auxiliary storage unit 34 stores the learning model 35. The details of the learning model 35 will be described later.

なお、補助記憶部34は画像処理装置3に接続された外部記憶装置であってもよい。コンピュータプログラムPは、画像処理装置3の製造段階において補助記憶部34に書き込まれてもよいし、遠隔のサーバ装置が配信するものを画像処理装置3が通信にて取得して補助記憶部34に記憶させてもよい。コンピュータプログラムPは、磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ等の記録媒体30に読み出し可能に記録された態様であってもよい。 The auxiliary storage unit 34 may be an external storage device connected to the image processing device 3. The computer program P may be written in the auxiliary storage unit 34 at the manufacturing stage of the image processing device 3, or the image processing device 3 acquires what is distributed by the remote server device by communication and writes it in the auxiliary storage unit 34. You may memorize it. The computer program P may be readable and recorded on a recording medium 30 such as a magnetic disk, an optical disk, or a semiconductor memory.

制御部31は、補助記憶部34に記憶されたコンピュータプログラムPを読み出して実行することにより、画像診断装置100で生成されたIVUS画像を取得し、CTO病変部位Cを有する血管の3次元画像を生成し、生成した3次元画像をアンギオ画像に写像して重畳表示する処理を実行する。 The control unit 31 acquires an IVUS image generated by the diagnostic imaging apparatus 100 by reading and executing the computer program P stored in the auxiliary storage unit 34, and obtains a three-dimensional image of the blood vessel having the CTO lesion site C. The process of generating and superimposing the generated three-dimensional image on the angio image is executed.

画像処理装置3は、複数のコンピュータを含んで構成されるマルチコンピュータであってよい。また、画像処理装置3は、サーバクライアントシステムや、クラウドサーバ、ソフトウェアによって仮想的に構築された仮想マシンであってもよい。以下の説明では、画像処理装置3が1台のコンピュータであるものとして説明する。 The image processing device 3 may be a multi-computer including a plurality of computers. Further, the image processing device 3 may be a server-client system, a cloud server, or a virtual machine virtually constructed by software. In the following description, it is assumed that the image processing device 3 is one computer.

<CTO病変部位と、アンギオ画像及びIVUS画像の関係>
画像処理装置3の機能を説明する前に、慢性完全閉塞病変と、アンギオ画像及びIVUS画像との関係を説明する。
<Relationship between CTO lesion site and angio image and IVUS image>
Before explaining the function of the image processing apparatus 3, the relationship between the chronic complete occlusion lesion and the angio image and the IVUS image will be described.

図4は血管の側断面を示す模式図である。図4に示す血管には、冠動脈が慢性的に完全に閉塞して血液が流れなくなってしまったCTO(Chronic Total Occlusion)病変部位Cが見られる。図4中、破線より右側の血管閉塞部位がCTO病変部位Cである。
CTO病変部位CのPCI治療においては、閉塞した血管における真腔Aの位置を把握してガイドワイヤを当該真腔Aに挿通する必要がある。ところで、PCIにおいては、順行性の第1ガイドワイヤGW1が、偽腔Bに迷入することがある。図4は、第1ガイドワイヤGW1が血管壁Vの偽腔Bに迷入した状態を示している。この場合、迷入した第1ガイドワイヤGW1に血管内超音波検査装置101のカテーテル1を挿入し、IVUS画像を得ることによって、血管壁V、真腔A及び偽腔Bの位置を確認することが行われる。術者は、真腔Aの位置を把握し、図4に示すように第2ガイドワイヤGW2をCTO病変部位C及び真腔Aに挿通させる。
ところが、IVUS画像及びアンギオ画像から真腔A及び偽腔Bの位置を把握することは容易ではない。
FIG. 4 is a schematic view showing a side cross section of a blood vessel. In the blood vessel shown in FIG. 4, a CTO (Chronic Total Occlusion) lesion site C in which the coronary artery is chronically completely occluded and blood does not flow can be seen. In FIG. 4, the blood vessel occlusion site on the right side of the broken line is the CTO lesion site C.
In the PCI treatment of the CTO lesion site C, it is necessary to grasp the position of the true lumen A in the occluded blood vessel and insert the guide wire into the true lumen A. By the way, in PCI, the antegrade first guide wire GW1 may enter the false cavity B. FIG. 4 shows a state in which the first guide wire GW1 has entered the false cavity B of the blood vessel wall V. In this case, the positions of the blood vessel wall V, the true cavity A, and the false cavity B can be confirmed by inserting the catheter 1 of the intravascular ultrasonic examination device 101 into the stray first guide wire GW1 and obtaining an IVUS image. Will be done. The surgeon grasps the position of the true lumen A and inserts the second guide wire GW2 into the CTO lesion site C and the true lumen A as shown in FIG.
However, it is not easy to grasp the positions of the true cavity A and the false cavity B from the IVUS image and the angio image.

図5はIVUS画像とアンギオ画像の相違を示す説明図である。図5Aは血管の3次元イメージである。図5Bはアンギオ画像、図5CはIVUS画像の模式図である。
図5A及び図5Bに示すように、アンギオ画像は血管を横方向(径方向外側)から撮像して得られる透視画像であり、血管の走行を把握するには適している。しかし、造影剤はCTO病変部位Cを通過しないため、図5B中破線で示した部分の血管壁V、真腔A及び偽腔Bの像を得ることができない。カテーテル1及び第1ガイドワイヤGW1の像が見えるのみである。
一方、図5A及び図5Cに示すように、IVUS画像は血管の横断面像(血管の中心線に垂直な面で切った断面像)であり、CTO病変部位C、真腔A、偽腔B、カテーテル1、第1ガイドワイヤGW1の位置を確認することができる。また、図示しない第2ガイドワイヤGW2が存在する部位を撮像すれば、第2ガイドワイヤGW2の位置も確認することができる。しかし、IVUS画像は血管の横断面像であり、術者が頭の中で血管の3次元イメージを構築し、カテーテル1と、真腔Aとの位置関係を把握することは容易ではない。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the difference between the IVUS image and the angio image. FIG. 5A is a three-dimensional image of a blood vessel. FIG. 5B is a schematic diagram of an angio image, and FIG. 5C is a schematic diagram of an IVUS image.
As shown in FIGS. 5A and 5B, the angio image is a fluoroscopic image obtained by imaging a blood vessel from the lateral direction (outside in the radial direction), and is suitable for grasping the running of the blood vessel. However, since the contrast medium does not pass through the CTO lesion site C, it is not possible to obtain images of the blood vessel wall V, the true cavity A, and the false cavity B in the portion shown by the broken line in FIG. 5B. Only the images of the catheter 1 and the first guide wire GW1 can be seen.
On the other hand, as shown in FIGS. 5A and 5C, the IVUS image is a cross-sectional image of a blood vessel (a cross-sectional image cut along a plane perpendicular to the center line of the blood vessel), and is a CTO lesion site C, true cavity A, and pseudo-cavity B. , The position of the catheter 1 and the first guide wire GW1 can be confirmed. Further, the position of the second guide wire GW2 can be confirmed by taking an image of a portion where the second guide wire GW2 (not shown) is present. However, the IVUS image is a cross-sectional image of the blood vessel, and it is not easy for the operator to construct a three-dimensional image of the blood vessel in the head and grasp the positional relationship between the catheter 1 and the true lumen A.

また、IVUS画像は、カテーテル1の超音波プローブ10を周方向に回転させながら、超音波を発し、反射波を検出することにより得られる画像であり、上下左右方向は不定である。このため、図5C中白抜き矢印で示すように、アンギオ画像は、IVUS画像における血管をどの方向から撮像して得たものかが直ちに分かるものではない。異なる複数の方向から撮像したアンギオ画像を取得し、カテーテル1、第1ガイドワイヤGW1、第1~第3マーカ11a,11b,11cの画像から、術者はIVUS画像とアンギオ画像の位置関係を推定し、CTO病変部位Cにおける真腔Aの3次元イメージを頭の中で再構築する必要があり、容易なことではない。 The IVUS image is an image obtained by emitting ultrasonic waves and detecting reflected waves while rotating the ultrasonic probe 10 of the catheter 1 in the circumferential direction, and the vertical and horizontal directions are undefined. Therefore, as shown by the white arrow in FIG. 5C, the angio image does not immediately show from which direction the blood vessel in the IVUS image was imaged. Angio images taken from multiple different directions are acquired, and the operator estimates the positional relationship between the IVUS image and the angio image from the images of the catheter 1, the first guide wire GW1, and the first to third markers 11a, 11b, and 11c. However, it is not easy because it is necessary to reconstruct the three-dimensional image of the true lumen A at the CTO lesion site C in the head.

そこで、本実施形態に係る画像処理装置3は、IVUS画像に基づいて、CTO病変部位Cの血管の3次元画像を生成し、アンギオ画像に当該3次元画像を写像して重畳して表示する処理を実行する。 Therefore, the image processing apparatus 3 according to the present embodiment generates a three-dimensional image of the blood vessel of the CTO lesion site C based on the IVUS image, and maps and superimposes the three-dimensional image on the angio image for display. To execute.

<画像処理装置3の機能ブロック図>
図6は画像処理装置3の機能ブロック図、図7はアンギオ画像に3次元画像が写像及び重畳された合成画像である。画像処理装置3の制御部31は、補助記憶部34が記憶するコンピュータプログラムPを読み出して実行することにより、認識部3a、三次元画像生成部3b、座標変換部3c、画像合成部3dとして機能する。
<Functional block diagram of image processing device 3>
FIG. 6 is a functional block diagram of the image processing apparatus 3, and FIG. 7 is a composite image in which a three-dimensional image is mapped and superimposed on an angio image. The control unit 31 of the image processing device 3 functions as a recognition unit 3a, a three-dimensional image generation unit 3b, a coordinate conversion unit 3c, and an image composition unit 3d by reading and executing the computer program P stored in the auxiliary storage unit 34. do.

認識部3aは、学習モデル35を用いてIVUS画像に含まれる所定のオブジェクトを認識する処理を実行する。例えば、認識部3aは、IVUS画像に含まれる血管壁Vの画像、真腔Aの画像、偽腔Bの画像、カテーテル1の画像、第1ガイドワイヤGW1及び第2ガイドワイヤGW2の画像を認識する。認識部3aによって認識処理された画像は、オブジェクトの種類に応じた画素値を有する画像、つまりオブジェクトの種類に応じた画素値によってラベル付けされた画像(以下、ラベル付きIVUS画像と呼ぶ。)である。認識部3aは、複数のIVUS画像それぞれに対して認識処理を実行し、認識処理によって得られた複数のラベル付きIVUS画像を三次元画像生成部3bへ出力する。 The recognition unit 3a executes a process of recognizing a predetermined object included in the IVUS image by using the learning model 35. For example, the recognition unit 3a recognizes the image of the blood vessel wall V, the image of the true cavity A, the image of the false cavity B, the image of the catheter 1, and the images of the first guide wire GW1 and the second guide wire GW2 included in the IVUS image. do. The image recognized and processed by the recognition unit 3a is an image having pixel values according to the type of the object, that is, an image labeled with the pixel values according to the type of the object (hereinafter, referred to as a labeled IVUS image). be. The recognition unit 3a executes recognition processing for each of the plurality of IVUS images, and outputs the plurality of labeled IVUS images obtained by the recognition processing to the three-dimensional image generation unit 3b.

三次元画像生成部3bは、複数のラベル付きIVUS画像に基づいて、CTO病変部位Cの血管を表す3次元画像を生成し、生成した3次元画像を座標変換部3cへ出力する。3次元画像は、例えばボクセル法により生成することができる。3次元画像は、所定の座標系におけるボクセルの座標値と、オブジェクトの種類を示すボクセル値とで表されるボリュームデータで表される。なお、3次元画像のデータ形式は特に限定されるものではなく、ポリゴンデータ、点群データであってもよい。 The three-dimensional image generation unit 3b generates a three-dimensional image representing a blood vessel of the CTO lesion site C based on a plurality of labeled IVUS images, and outputs the generated three-dimensional image to the coordinate conversion unit 3c. The three-dimensional image can be generated by, for example, the voxel method. The three-dimensional image is represented by volume data represented by a voxel coordinate value in a predetermined coordinate system and a voxel value indicating an object type. The data format of the three-dimensional image is not particularly limited, and may be polygon data or point cloud data.

座標変換部3cは、3次元画像をアンギオ画像における2次元座標系に座標変換し、座標変換された2次元画像を画像合成部3dへ出力する。座標変換の詳細は後述する。 The coordinate conversion unit 3c converts the coordinates of the three-dimensional image into the two-dimensional coordinate system of the angio image, and outputs the coordinate-converted two-dimensional image to the image composition unit 3d. The details of the coordinate conversion will be described later.

画像合成部3dは、図7に示すように座標変換された血管の2次元画像をアンギオ画像に重畳させる合成処理を実行する。画像処理部は、血管の2次元画像を半透明にしてアンギオ画像に重畳させるとよい。つまり、座標変換部3c及び画像合成部3dの処理により、血管の3次元画像がアンギオ画像に写像され、重畳表示される。 The image composition unit 3d executes a composition process for superimposing a two-dimensional image of the blood vessel whose coordinates have been converted on the angio image as shown in FIG. 7. The image processing unit may make the two-dimensional image of the blood vessel translucent and superimpose it on the angio image. That is, by the processing of the coordinate conversion unit 3c and the image composition unit 3d, the three-dimensional image of the blood vessel is mapped to the angio image and displayed in an superimposed manner.

<学習モデル35>
学習モデル35は、IVUS画像に含まれる所定のオブジェクトを認識するモデルである。学習モデル35は、例えば、セマンティックセグメンテーション(Semantic Segmentation)を用いた画像認識技術を利用することにより、オブジェクトを画素単位でクラス分けすることができ、IVUS画像に含まれるCTO病変部位C、具体的には血管壁V、真腔A、偽腔B、カテーテル1、第1ガイドワイヤGW1、第2ガイドワイヤGW2を認識することができる。
<Learning model 35>
The learning model 35 is a model that recognizes a predetermined object included in the IVUS image. In the learning model 35, for example, by using an image recognition technique using semantic segmentation, objects can be classified on a pixel-by-pixel basis, and the CTO lesion site C included in the IVUS image, specifically, the CTO lesion site C. Can recognize the blood vessel wall V, the true cavity A, the false cavity B, the catheter 1, the first guide wire GW1, and the second guide wire GW2.

図8は、学習モデル35を用いた画像認識方法を示す説明図である。学習モデル35は、IVUS画像における血管壁V、真腔A、偽腔B、カテーテル1、第1ガイドワイヤGW1、第2ガイドワイヤGW2の画像を画素単位で認識できるように学習されている。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing an image recognition method using the learning model 35. The learning model 35 is trained so that the images of the blood vessel wall V, the true cavity A, the false cavity B, the catheter 1, the first guide wire GW1, and the second guide wire GW2 in the IVUS image can be recognized on a pixel-by-pixel basis.

学習モデル35は、例えば深層学習による学習済みの畳み込みニューラルネットワーク(CNN:Convolutional neural network)である。学習モデル35は、いわゆるセマンティックセグメンテーションを用いた画像認識技術により、オブジェクトを画素単位で認識する。
学習モデル35は、IVUS画像が入力される入力層35aと、画像の特徴量を抽出し、復元する中間層35bと、IVUS画像に含まれるオブジェクトを画素単位で示すラベル付きIVUS画像を出力する出力層35cとを有する。学習モデル35は、例えばU-Netである。
The learning model 35 is, for example, a convolutional neural network (CNN) that has been trained by deep learning. The learning model 35 recognizes an object on a pixel-by-pixel basis by an image recognition technique using so-called semantic segmentation.
The learning model 35 outputs an input layer 35a into which an IVUS image is input, an intermediate layer 35b that extracts and restores the feature amount of the image, and a labeled IVUS image indicating the objects included in the IVUS image in pixel units. It has a layer 35c. The learning model 35 is, for example, U-Net.

学習モデル35の入力層35aは、IVUS画像に含まれる各画素の画素値の入力を受け付ける複数のニューロンを有し、入力された画素値を中間層35bに受け渡す。中間層35bは、畳み込み層(CONV層)と、逆畳み込み層(DECONV層)とを有する。畳み込み層は、画像データを次元圧縮する層である。次元圧縮により、オブジェクトの特徴量が抽出される。逆畳み込み層は逆畳み込み処理を行い、元の次元に復元する。逆畳み込み層における復元処理により、画像内の各画素が所定のオブジェクトであるか否かを、オブジェクトの種類に応じた画素値で表したラベル付きIVUS画像が生成される。出力層35cは、ラベル付きIVUS画像を出力する複数のニューロンを有する。ラベル付きIVUS画像は、例えば、血管壁Vに対応する画素がクラス「1」、真腔Aに対応する画素クラス「2」、偽腔Bに対応する画素クラス「3」、カテーテル1に対応する画素クラス「4」、第1及び第2ガイドワイヤGW1,GW2に対応する画素クラス「5」、その他の画像に対応する画素がクラス「0」の画像である。 The input layer 35a of the learning model 35 has a plurality of neurons that receive the input of the pixel value of each pixel included in the IVUS image, and passes the input pixel value to the intermediate layer 35b. The intermediate layer 35b has a convolutional layer (CONV layer) and a deconvolutional layer (DECONV layer). The convolution layer is a layer that dimensionally compresses image data. Dimensional compression extracts the features of the object. The deconvolution layer undergoes deconvolution processing and is restored to its original dimension. The restoration process in the deconvolution layer generates a labeled IVUS image in which whether or not each pixel in the image is a predetermined object is represented by a pixel value according to the type of the object. The output layer 35c has a plurality of neurons that output a labeled IVUS image. In the labeled IVUS image, for example, the pixel corresponding to the blood vessel wall V corresponds to the class "1", the pixel class corresponding to the true cavity A "2", the pixel class corresponding to the false cavity B "3", and the catheter 1. Pixel class "4", pixel class "5" corresponding to the first and second guide wires GW1 and GW2, and pixels corresponding to other images are images of class "0".

学習モデル35は、血管壁V、カテーテル1、ガイドワイヤ、真腔A及び偽腔Bを含むIVUS画像と、当該IVUS画像における各オブジェクト画像を示すラベル付きIVUS画像とを有する訓練データを用意し、当該訓練データを用いて未学習のニューラルネットワークを機械学習させることにより生成することができる。具体的には、制御部31は、訓練データに含まれる複数のIVUS画像を学習前のニューラルネットワークモデルの入力層35aに入力し、中間層35bでの演算処理を経て、出力層35cから出力される画像を取得する。そして、制御部31は、出力層35cから出力された画像と、訓練データに含まれるラベル付きIVUS画像とを比較し、出力層35cから出力される画像がラベル付きIVUS画像に近づくように、中間層35bでの演算処理に用いるパラメータを最適化する。当該パラメータは、例えばニューロン間の重み(結合係数)などである。パラメータの最適化の方法は特に限定されないが、例えば制御部31は最急降下法、誤差逆伝播法等を用いて各種パラメータの最適化を行う。 The training model 35 prepares training data having an IVUS image including a blood vessel wall V, a catheter 1, a guide wire, a true cavity A and a false cavity B, and a labeled IVUS image showing each object image in the IVUS image. It can be generated by machine learning an unlearned neural network using the training data. Specifically, the control unit 31 inputs a plurality of IVUS images included in the training data to the input layer 35a of the neural network model before learning, undergoes arithmetic processing in the intermediate layer 35b, and is output from the output layer 35c. Get the image. Then, the control unit 31 compares the image output from the output layer 35c with the labeled IVUS image included in the training data, and intermediates the image output from the output layer 35c so as to approach the labeled IVUS image. The parameters used for the arithmetic processing on the layer 35b are optimized. The parameter is, for example, a weight (coupling coefficient) between neurons. The method of optimizing the parameters is not particularly limited, but for example, the control unit 31 optimizes various parameters by using a steepest descent method, an error back propagation method, or the like.

このように学習された学習モデル35によれば、IVUS画像を学習モデル35に入力することによって、血管壁V、カテーテル1、ガイドワイヤ、真腔A及び偽腔Bを画素単位で示すラベル付きIVUS画像が得られる。 According to the learning model 35 thus trained, by inputting the IVUS image into the learning model 35, the labeled IVUS indicating the blood vessel wall V, the catheter 1, the guide wire, the true cavity A and the false cavity B in pixel units. An image is obtained.

<3次元画像の座標変換及び重畳表示>
図9は座標変換方法を示す説明図である。以下、理解を容易にするため、固定された所定の3次元直交座標系である世界座標系を導入し、世界座標系を介して血管の三次元画像をアンギオ画像に写像するものとして説明する。図9中、黒丸は、第1~第3マーカ11a,11b,11cの画像を示している。なお、説明を簡単にするため、第1~第3マーカ11a,11b,11cの画像は、カテーテル1による血管走査前、つまりシャフト11移動前の各マーカの画像であるものとする。
<Coordinate conversion and superimposition display of 3D images>
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a coordinate conversion method. Hereinafter, in order to facilitate understanding, a world coordinate system, which is a fixed predetermined three-dimensional Cartesian coordinate system, will be introduced, and a three-dimensional image of a blood vessel will be mapped to an angio image via the world coordinate system. In FIG. 9, black circles indicate images of the first to third markers 11a, 11b, and 11c. For the sake of simplicity, the images of the first to third markers 11a, 11b, and 11c are assumed to be images of each marker before scanning the blood vessel by the catheter 1, that is, before moving the shaft 11.

図9中、右上に示すアンギオ画像は2次元のアンギオ座標系で表されるものとする。アンギオ座標系のXa軸及びYa軸は、例えば表示装置4に表示される画像の水平線(横軸)及び垂直線(縦軸)である。図9中、(xa,ya)は、アンギオ座標系におけるアンギオ画像を構成するピクセルの座標値である。 In FIG. 9, the angio image shown in the upper right is represented by a two-dimensional angio coordinate system. The Xa-axis and Ya-axis of the angio coordinate system are, for example, horizontal lines (horizontal axis) and vertical lines (vertical axis) of an image displayed on the display device 4. In FIG. 9, (xa, ya) is the coordinate value of the pixels constituting the angio image in the angio coordinate system.

アンギオ画像における第1~第3マーカ11a,11b,11c画像の位置は、撮像方向によって変化する。そこで、世界座標系における第1~第3マーカ11a,11b,11cの絶対的な位置を考える。世界座標系は任意の3次元直交座標系である。世界座標系の設定方法は任意であるが、例えば、血管造影装置102による撮像方向が原点であり、撮像方向がXw軸回りで変化するように設定すればよい。 The positions of the first to third markers 11a, 11b, 11c images in the angio image change depending on the imaging direction. Therefore, consider the absolute positions of the first to third markers 11a, 11b, and 11c in the world coordinate system. The world coordinate system is any three-dimensional Cartesian coordinate system. The method for setting the world coordinate system is arbitrary, but for example, the imaging direction by the angiography apparatus 102 may be set so as to be the origin and the imaging direction to change around the Xw axis.

血管走査前のカテーテル1に設けられた第1~第3マーカ11a,11b,11cの位置は固定的である。少なくとも、第1及び第2マーカ11a,11bの位置関係は一定であり、第1及び第2マーカ11a,11bを通る直線と、第3マーカ11cとの位置関係は一定である。
従って、複数の異なる撮像方向θから撮像して得られるアンギオ画像における第1~第3マーカ画像の座標位置より、世界座標系における第1~第3マーカ11a,11b,11cの座標位置(xw,yw,zw)を求めることができる。また、世界座標系の座標(xw,yw,zw)を、アンギオ座標系の座標(xa,ya,za)に変換する座標変換行列fwaを求めることができる。座標変換行列fwaは、回転行列、平行移動行列、正射影行列、拡大縮小行列等の積で表すことができる。座標変換行列fwaは、血管造影装置102による撮像方向θの関数で表すことができる。
The positions of the first to third markers 11a, 11b, and 11c provided on the catheter 1 before scanning the blood vessel are fixed. At least, the positional relationship between the first and second markers 11a and 11b is constant, and the positional relationship between the straight line passing through the first and second markers 11a and 11b and the third marker 11c is constant.
Therefore, from the coordinate positions of the first to third marker images in the angio image obtained by imaging from a plurality of different imaging directions θ, the coordinate positions of the first to third markers 11a, 11b, 11c in the world coordinate system (xw, yw, zw) can be obtained. Further, it is possible to obtain a coordinate transformation matrix fwa that converts the coordinates (xw, yw, zw) of the world coordinate system into the coordinates (xa, ya, za) of the angio coordinate system. The coordinate transformation matrix fwa can be represented by a product of a rotation matrix, a translation matrix, a normal projection matrix, an enlargement / reduction matrix, and the like. The coordinate transformation matrix fwa can be represented by a function of the imaging direction θ by the angiography apparatus 102.

一方、IVUS画像に基づいて生成される3次元画像はIVUS座標系にマッピングされる。IVUS座標系は、例えば3次元直交座標系である。IVUS座標系の取り方は任意である。例えば、第1マーカ及び第2マーカがZi軸を通り、第3マーカがXi軸を通るような3次元座標系が考えられる。具体的には、3次元画像におけるカテーテル1の中心線、言い換えると超音波を出力点の複数のボクセルのX座標値及びY座標値をゼロとし、3次元画像における第1ガイドワイヤGW1を構成するボクセルのうち、Z軸座標値がゼロのボクセルのY座標値がゼロとなるように、3次元座標をIVUS座標系にマッピングするとよい。図9中、(xi,yi,zi)は、IVUS座標系における3次元画像を構成するボクセルとの座標値である。
なお、超音波プローブ10が移動すると、第1マーカ及び第2マーカの位置が変化するが、第1マーカ及び第2マーカは常にZi軸上にあるため、問題無く一つのIVUS座標系に3次元画像をマッピングすることができる。
このように第1~第3マーカ11a,11b,11cの位置をIVUS座標系に合わせることにより、いわばカテーテル1を所定の向きに合わせるかのようにして3次元座標をIVUS座標系にマッピングすることができる。
On the other hand, the 3D image generated based on the IVUS image is mapped to the IVUS coordinate system. The IVUS coordinate system is, for example, a three-dimensional Cartesian coordinate system. The method of taking the IVUS coordinate system is arbitrary. For example, a three-dimensional coordinate system in which the first marker and the second marker pass through the Zi axis and the third marker passes through the Xi axis can be considered. Specifically, the center line of the catheter 1 in the three-dimensional image, in other words, the ultrasonic waves are set to zero in the X coordinate value and the Y coordinate value of the plurality of boxels at the output points, and the first guide wire GW1 in the three-dimensional image is configured. Of the boxels, the three-dimensional coordinates may be mapped to the IVUS coordinate system so that the Y coordinate value of the boxel whose Z-axis coordinate value is zero is zero. In FIG. 9, (xi, yi, zi) are coordinate values with voxels constituting a three-dimensional image in the IVUS coordinate system.
When the ultrasonic probe 10 moves, the positions of the first marker and the second marker change, but since the first marker and the second marker are always on the Zi axis, there is no problem in one IVUS coordinate system in three dimensions. Images can be mapped.
By aligning the positions of the first to third markers 11a, 11b, and 11c with the IVUS coordinate system in this way, the three-dimensional coordinates are mapped to the IVUS coordinate system as if the catheter 1 were aligned with a predetermined direction. Can be done.

上記の通りIVUS座標系における第1~第3マーカ11a,11b,11cの位置は既知であり、世界座標系における第1~第3マーカ11a,11b,11cの座標位置も求められているため、IVUS座標系の座標(xi,yi,zi)を世界座標系の座標(xw,yw,zw)に変換する座標変換行列fiwを求めることができる。この座標変換行列fiwは回転行列、平行移動行列及び拡大縮小行列の積で表すことができる。 As described above, the positions of the first to third markers 11a, 11b, 11c in the IVUS coordinate system are known, and the coordinate positions of the first to third markers 11a, 11b, 11c in the world coordinate system are also obtained. The coordinate conversion matrix fiw that converts the coordinates (xi, yi, zi) of the IVUS coordinate system to the coordinates (xw, yw, zw) of the world coordinate system can be obtained. This coordinate transformation matrix fiw can be represented by the product of a rotation matrix, a translation matrix, and an enlargement / reduction matrix.

結局、IVUS座標系における3次元画像を、アンギオ座標系へ写像する座標変換行列fiaは、座標変換行列fiwと座標変換行列fwaの積で表すことができる。 After all, the coordinate transformation matrix fia that maps a three-dimensional image in the IVUS coordinate system to the angio coordinate system can be represented by the product of the coordinate transformation matrix fiw and the coordinate transformation matrix fwa.

<座標変換行列の導出処理>
図10は座標変換行列fiaの作成方法を示す説明図、図11は座標変換行列の作成処理手順を示すフローチャートである。制御部31は、血管造影装置102により複数の異なる撮像方向θから撮像して得られたアンギオ画像及び撮像方向θを取得する(ステップS11)。次いで、制御部31は所定数方向からアンギオ画像を撮像したか否かを判定する(ステップS12)。所定数は2以上であるが、撮像方向が多い程、座標変換行列の精度、つまり、血管の3次元画像をアンギオ画像に写像する精度が高くなる。
<Derivation process of coordinate transformation matrix>
FIG. 10 is an explanatory diagram showing a method of creating the coordinate transformation matrix fia, and FIG. 11 is a flowchart showing a procedure for creating the coordinate transformation matrix. The control unit 31 acquires an angio image and an imaging direction θ obtained by imaging from a plurality of different imaging directions θ by the angiography apparatus 102 (step S11). Next, the control unit 31 determines whether or not an angio image has been captured from a predetermined number of directions (step S12). The predetermined number is 2 or more, but the more the imaging direction is, the higher the accuracy of the coordinate transformation matrix, that is, the accuracy of mapping the three-dimensional image of the blood vessel to the angio image.

所定数方向から撮像したアンギオ画像が得られていない場合(ステップS12:NO)、制御部31は、血管造影装置102へ撮像方向の変更を指示する信号を出力して撮像方向θを変更させ(ステップS13)、処理をステップS11へ戻す。なお、血管造影装置102が自動的に撮像方向θを連続的に変化させている場合、ステップS13の処理は不要である。
なお、ステップS11~ステップS13の処理を実行する制御部31は、生体外の異なる複数の方向から血管(管腔器官)及びカテーテル1を撮像した複数のアンギオ画像(第2画像)を取得する第2取得部として機能する。
When angio images captured from a predetermined number of directions have not been obtained (step S12: NO), the control unit 31 outputs a signal instructing the angiography apparatus 102 to change the imaging direction to change the imaging direction θ (step S12: NO). Step S13), the process is returned to step S11. When the angiography apparatus 102 automatically continuously changes the imaging direction θ, the process of step S13 is unnecessary.
The control unit 31 that executes the processes of steps S11 to S13 acquires a plurality of angio images (second images) obtained by imaging the blood vessels (luminal organs) and the catheter 1 from a plurality of different directions outside the living body. 2 Functions as an acquisition unit.

所定数方向から撮像した複数のアンギオ画像が得られた場合(ステップS12:YES)、制御部31は、複数の異なる撮像方向θから撮像して得た複数のアンギオ画像における第1~第3マーカ11a,11b,11cの座標値及び撮像方向θを用いて、座標変換行列fiaを算出し(ステップS14)、処理を終える。
なお、ステップS14の処理を実行する制御部31は、取得した複数のアンギオ画像(第2画像)に基づいて、IVUS画像(第1画像)及びアンギオ画像(第2画像)の位置関係を特定する特定部として機能する。
When a plurality of angio images captured from a predetermined number of directions are obtained (step S12: YES), the control unit 31 is a first to third marker in the plurality of angio images obtained by imaging from a plurality of different imaging directions θ. The coordinate transformation matrix fia is calculated using the coordinate values of 11a, 11b, 11c and the image pickup direction θ (step S14), and the process is completed.
The control unit 31 that executes the process of step S14 specifies the positional relationship between the IVUS image (first image) and the angio image (second image) based on the acquired plurality of angio images (second images). Functions as a specific part.

分解して考えると、世界座標系における第1~第3マーカ11a,11b,11cの座標値が求まれば、IVUS座標系から世界座標系への座標変換行列fiwが求まる。また、世界座標系における第1~第3マーカ11a,11b,11cの座標値が求まれば、制御部31は、世界座標系からアンギオ座標系への座標変換行列fwa(θの関数)により得られる第1~第3マーカ画像の座標値と、撮像方向θから撮像して得られたアンギオ画像における第1~第3マーカ画像の座標値とが整合するように、例えば最尤推定法により、座標変換行列fwaを求めることができる。そして、座標変換行列fiwと座標変換行列fwaとの積を求めれば、IVUS座標系における3次元画像を、アンギオ座標系に写像する座標変換行列fiaを求めることができる。 Considering the decomposition, if the coordinate values of the first to third markers 11a, 11b, 11c in the world coordinate system are obtained, the coordinate conversion matrix fiw from the IVUS coordinate system to the world coordinate system can be obtained. Further, if the coordinate values of the first to third markers 11a, 11b, 11c in the world coordinate system are obtained, the control unit 31 obtains them by the coordinate conversion matrix fwa (function of θ) from the world coordinate system to the angio coordinate system. The coordinate values of the first to third marker images to be obtained match the coordinate values of the first to third marker images in the angio image obtained by imaging from the imaging direction θ, for example, by the most probable estimation method. The coordinate conversion matrix fwa can be obtained. Then, by obtaining the product of the coordinate transformation matrix fiw and the coordinate transformation matrix fwa, it is possible to obtain the coordinate transformation matrix fia that maps the three-dimensional image in the IVUS coordinate system to the angio coordinate system.

なお、アンギオ座標系に写像される血管の画像は、血管の位置、大きさ、3次元空間における向き及び傾きが全て反映された2次元画像であるため、この2次元画像をアンギオ画像に重畳させることにより、術者はアンギオ画像における血管の3次元構造を容易に理解することができる。 Since the image of the blood vessel mapped to the angio coordinate system is a two-dimensional image that reflects all the positions, sizes, directions and inclinations of the blood vessels in the three-dimensional space, the two-dimensional image is superimposed on the angio image. This allows the surgeon to easily understand the three-dimensional structure of the blood vessels in the angio image.

<3次元画像生成及び重畳表示処理>
図12は画像処理手順を示すフローチャートである。画像処理装置3は、学習済みの学習モデル35と、図11の処理で座標変換行列を作成済みであるものとして説明する。
<3D image generation and superimposed display processing>
FIG. 12 is a flowchart showing an image processing procedure. The image processing device 3 will be described assuming that the trained learning model 35 and the coordinate transformation matrix have been created by the processing of FIG.

制御部31は、血管内超音波検査装置101から出力される複数のIVUS画像を取得する(ステップS31)。なお、ステップS31の処理を実行する制御部31は、カテーテルを用いて血管(管腔器官)の横断面を複数箇所で撮像した複数のIVUS画像(第1画像)を取得する第1取得部として機能する。 The control unit 31 acquires a plurality of IVUS images output from the intravascular ultrasonic examination device 101 (step S31). The control unit 31 that executes the process of step S31 serves as a first acquisition unit that acquires a plurality of IVUS images (first images) obtained by capturing a cross section of a blood vessel (luminal organ) at a plurality of locations using a catheter. Function.

次いで、制御部31は、取得したIVUS画像を学習モデル35に入力することによって、IVUS画像に含まれるオブジェクトを認識する(ステップS32)。そして、制御部31は、ステップS32のオブジェクトの認識処理によって得られたラベル付きIVUS画像に基づいて血管が3次元画像を生成する(ステップS33)。3次元画像は、例えば、血管壁V、真腔A、偽腔B、カテーテル1、第1ガイドワイヤGW1及び第2ガイドワイヤGW2を3次元的に表した画像である。
なお、ステップS31及びステップS33の処理を実行する制御部31は、取得した複数のIVUS画像(第1画像)に基づいて、血管(管腔器官)の3次元画像を生成する生成部として機能する。
Next, the control unit 31 recognizes the object included in the IVUS image by inputting the acquired IVUS image into the learning model 35 (step S32). Then, the control unit 31 generates a three-dimensional image of the blood vessel based on the labeled IVUS image obtained by the object recognition process in step S32 (step S33). The three-dimensional image is, for example, a three-dimensional image of the blood vessel wall V, the true cavity A, the false cavity B, the catheter 1, the first guide wire GW1 and the second guide wire GW2.
The control unit 31 that executes the processes of steps S31 and S33 functions as a generation unit that generates a three-dimensional image of a blood vessel (luminal organ) based on the acquired plurality of IVUS images (first image). ..

そして、制御部31は、血管造影装置102からアンギオ画像と、撮像方向θとを取得する(ステップS34)。制御部31は、撮像方向θにより座標変換行列を求め、当該座標変換行列を用いて、IVUS座標系における3次元画像を、アンギオ座標系の2次元画像に変換し(ステップS35)、アンギオ座標系に写像された血管の2次元画像を、アンギオ画像に重畳させ(ステップS36)、血管の3次元画像をアンギオ画像に写像して得られた合成画像を表示処理に表示する(ステップS37)。
なお、ステップS35及びステップS36の処理を実行する制御部31は、特定された位置関係に基づいて、3次元画像をアンギオ画像(第2画像)に写像して重畳表示する重畳表示部として機能する。
Then, the control unit 31 acquires an angio image and an imaging direction θ from the angiography apparatus 102 (step S34). The control unit 31 obtains a coordinate conversion matrix based on the imaging direction θ, converts a three-dimensional image in the IVUS coordinate system into a two-dimensional image in the angio coordinate system (step S35), and uses the coordinate conversion matrix to convert the three-dimensional image into an angio coordinate system. The two-dimensional image of the blood vessel mapped to the above is superimposed on the angio image (step S36), and the composite image obtained by mapping the three-dimensional image of the blood vessel to the angio image is displayed in the display process (step S37).
The control unit 31 that executes the processes of steps S35 and S36 functions as a superimposed display unit that maps a three-dimensional image onto an angio image (second image) and displays them in an superimposed manner based on the specified positional relationship. ..

次いで、制御部31は、処理を終了するか否かを判定する(ステップS38)。終了すると判定した場合(ステップS38:YES)、制御部31は血管の3次元画像の重畳処理を終了する。終了しないと判定した場合(ステップS38:NO)、制御部31は処理をステップS34へ戻す。 Next, the control unit 31 determines whether or not to end the process (step S38). When it is determined to end (step S38: YES), the control unit 31 ends the superimposing process of the three-dimensional image of the blood vessel. If it is determined that the process is not completed (step S38: NO), the control unit 31 returns the process to step S34.

以上の通り、本実施形態に係る画像処理装置3等によれば、血管の3次元画像をアンギオ画像に写像して重畳表示することができる。術者が血管の状態を直感的に把握し易くすることができる。 As described above, according to the image processing device 3 or the like according to the present embodiment, a three-dimensional image of a blood vessel can be mapped to an angio image and displayed in an superimposed manner. It is possible to make it easier for the operator to intuitively grasp the state of blood vessels.

また、カテーテル1に設けられた第1~第3マーカ11a,11b,11cの座標値に基づいて、座標変換行列を求めることにより、血管の3次元画像を精度良くアンギオ画像に写像し、重畳表示させることができる。 Further, by obtaining the coordinate transformation matrix based on the coordinate values of the first to third markers 11a, 11b, and 11c provided on the catheter 1, the three-dimensional image of the blood vessel is accurately mapped to the angio image and displayed in an superimposed manner. Can be made to.

更に、IVUS画像に含まれる血管壁V、真腔A、偽腔B、カテーテル1、第1ガイドワイヤGW1及び第2ガイドワイヤGW2を認識して3次元画像を生成し、アンギオ画像に写像して重畳表示させることができる。従って、術者は、アンギオ画像における血管壁V、真腔A、偽腔B、カテーテル1の位置を容易に認識することができる。
また、画像処理装置3は、3次元画像に含まれる各オブジェクトを透明画像としてアンギオ画像に写像して重畳表示させる構成であるため、アンギオ画像の画像と、IVUS画像に基づく血管の真腔A及び偽腔B等のオブジェクトの関係をより正確に把握することができる。
Further, the blood vessel wall V, the true cavity A, the false cavity B, the catheter 1, the first guide wire GW1 and the second guide wire GW2 included in the IVUS image are recognized to generate a three-dimensional image, and the image is mapped to the angio image. It can be superimposed and displayed. Therefore, the operator can easily recognize the positions of the blood vessel wall V, the true cavity A, the false cavity B, and the catheter 1 in the angio image.
Further, since the image processing device 3 has a configuration in which each object included in the three-dimensional image is superimposed and displayed on the angio image as a transparent image, the image of the angio image, the true cavity A of the blood vessel based on the IVUS image, and the true cavity A of the blood vessel are displayed. It is possible to more accurately grasp the relationship between objects such as the false cavity B.

更にまた、ステップS34~ステップS37の処理を繰り返し実行することにより、時系列的にアンギオ画像及び撮像方向θを取得し、都度、撮像方向θに応じた座標変換画像を求め、三次元画像を、時系列順に取得される当該アンギオ画像に重畳表示させることができる。撮像方向θの変換によってアンギオ画像における血管の位置が変化しても、血管の位置変換に追従するように、3次元画像を該当位置に写像して重畳させることができる。 Furthermore, by repeatedly executing the processes of steps S34 to S37, an angio image and an imaging direction θ are acquired in chronological order, a coordinate conversion image corresponding to the imaging direction θ is obtained each time, and a three-dimensional image is obtained. It can be superimposed and displayed on the angio image acquired in chronological order. Even if the position of the blood vessel in the angio image changes due to the change in the imaging direction θ, the three-dimensional image can be mapped and superimposed on the corresponding position so as to follow the change in the position of the blood vessel.

なお、画像処理装置3は、IVUS画像に含まれる血管壁V、真腔A、偽腔B、カテーテル1、第1ガイドワイヤGW1及び第2ガイドワイヤGW2等のオブジェクトを全てアンギオ画像に重畳させる必要は無く、表示するオブジェクトをユーザから受け付けるように構成してもよい。画像処理装置3は、受け付けた表示対象のオブジェクトを含む3次元画像を生成する。具体的には、制御部31は、ラベル付きIVUS画像から、表示対象外のオブジェクトのクラスが付された画素値をゼロに設定することによって、表示対象のオブジェクトのみを含むラベル付きIVUS画像を得ることができる。制御部31は、表示対象のオブジェクトのみを含むラベル付きIVUS画像に基づいて、表示対象を表した3次元画像を得ることができる。例えば、制御部31は、血管壁Vと、真腔Aのみを表した3次元画像を生成し、アンギオ画像に写像し、重畳させることができる。 The image processing device 3 needs to superimpose all the objects such as the blood vessel wall V, the true cavity A, the false cavity B, the catheter 1, the first guide wire GW1 and the second guide wire GW2 included in the IVUS image on the angio image. It may be configured to accept the object to be displayed from the user. The image processing device 3 generates a three-dimensional image including the received object to be displayed. Specifically, the control unit 31 obtains a labeled IVUS image including only the display target object by setting the pixel value with the class of the non-display target object to zero from the labeled IVUS image. be able to. The control unit 31 can obtain a three-dimensional image representing the display target based on the labeled IVUS image including only the object to be displayed. For example, the control unit 31 can generate a three-dimensional image showing only the blood vessel wall V and the true cavity A, map it to an angio image, and superimpose it.

また、アンギオ画像に重畳させる画像のオブジェクトの内容を示す文字、記号等をアンギオ画像に重畳表示させるように構成してもよい。更に、オブジェクトの種類毎に、異なる色の透明画像をアンギオ画像に重畳させるように構成してもよい。 Further, characters, symbols, etc. indicating the contents of the object of the image to be superimposed on the angio image may be configured to be superimposed and displayed on the angio image. Further, a transparent image of a different color may be superimposed on the angio image for each type of object.

(変形例1)
また、本実施形態では、カテーテル1に設けられた第1~第3マーカ11a,11b,11cによって、座標変換行列を求める例を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、制御部31は、カテーテル1に設けられた第1マーカ11a及び第2マーカ11bのマーカ画像と、第1ガイドワイヤGW1又は第2ガイドワイヤGW2の先端部の画像とに基づいて、座標変換行列を求めてもよい。各座標の関係を特定するための基準が異なるのみであり、実施形態で説明した方法で座標変換行列を算出することができる。
その他、血管造影装置102によって撮像することができ、かつ3次元空間における位置及び姿勢を特定することができる3点以上の部位であれば、マーカの設定方法は特に限定されるものではない。
(Modification 1)
Further, in the present embodiment, an example in which the coordinate transformation matrix is obtained by the first to third markers 11a, 11b, 11c provided on the catheter 1 has been described, but the present invention is not limited thereto. For example, the control unit 31 converts coordinates based on the marker images of the first marker 11a and the second marker 11b provided on the catheter 1 and the image of the tip of the first guide wire GW1 or the second guide wire GW2. You may find the matrix. Only the criteria for specifying the relationship of each coordinate are different, and the coordinate transformation matrix can be calculated by the method described in the embodiment.
In addition, the marker setting method is not particularly limited as long as it is a site having three or more points that can be imaged by the angiography device 102 and can specify the position and posture in the three-dimensional space.

(変形例2)
更に、実施形態では、血管造影装置102からアンギオ画像と共に撮像方向θの情報を取得する例を説明したが、撮像方向θは必須の情報ではない。制御部31は、撮像方向θを用いずに座標変換行列を求めるようにしてもよい。制御部31は、異なる複数の撮像方向θから得られる複数のアンギオ画像に含まれる第1~第3マーカ画像の位置が分かれば、撮像方向θの相対的な変化を求めることができる。制御部31は、一のアンギオ画像が撮像された撮像方向を基準方向とし、他のアンギオ画像が得られる撮像方向を当該基準方向からの相対角度で表すことができる。この相対角度は、2枚のアンギオ画像から求めることができ、座標変換行列をこの相対角度によって表現すれば、血管造影装置102から撮像方向θの情報を得ることなく、血管の3次元画像をアンギオ画像に写像し、重畳させることができる。
(Modification 2)
Further, in the embodiment, an example of acquiring information on the imaging direction θ together with the angio image from the angiography apparatus 102 has been described, but the imaging direction θ is not essential information. The control unit 31 may obtain the coordinate transformation matrix without using the imaging direction θ. The control unit 31 can obtain a relative change in the imaging direction θ if the positions of the first to third marker images included in the plurality of angio images obtained from the plurality of different imaging directions θ are known. The control unit 31 can use the imaging direction in which one angio image is captured as a reference direction, and can represent the imaging direction in which another angio image is obtained by a relative angle from the reference direction. This relative angle can be obtained from two angio images, and if the coordinate transformation matrix is expressed by this relative angle, a three-dimensional image of the blood vessel can be obtained from the angiography device 102 without obtaining information on the imaging direction θ. It can be mapped and superimposed on an image.

1 カテーテル
3 画像処理装置
3a 認識部
3b 三次元画像生成部
3c 座標変換部
3d 画像合成部
4 表示装置
5 入力装置
10 超音波プローブ
11 シャフト
10a 超音波送受信部
31 制御部
35 学習モデル
P コンピュータプログラム
A 真腔
B 偽腔
C CTO病変部位
V 血管壁
GW1 第1ガイドワイヤ
GW2 第2ガイドワイヤ
100 画像診断装置
101 血管内超音波検査装置
102 血管造影装置
1 Catheter 3 Image processing device 3a Recognition unit 3b Three-dimensional image generation unit 3c Coordinate conversion unit 3d Image synthesis unit 4 Display device 5 Input device 10 Ultrasonic probe 11 Shaft 10a Ultrasonic transmission / reception unit 31 Control unit 35 Learning model P Computer program A True lumen B False lumen C CTO lesion site V Blood vessel wall GW1 1st guide wire GW2 2nd guide wire 100 Diagnostic imaging device 101 Intravascular ultrasonography device 102 Angiography device

Claims (10)

カテーテルを用いて管腔器官の横断面を複数箇所で撮像した複数の第1画像を取得し、
取得した複数の第1画像に基づいて、前記管腔器官の3次元画像を生成し、
生体外の異なる複数の方向から前記管腔器官及び前記カテーテルを撮像した複数の第2画像を取得し、
取得した複数の第2画像に基づいて、第1画像及び第2画像の位置関係を特定し、
特定された位置関係に基づいて、前記3次元画像を前記第2画像に写像して重畳表示する
処理をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。
A plurality of first images obtained by photographing the cross section of the luminal organ at multiple points using a catheter were acquired.
Based on the obtained plurality of first images, a three-dimensional image of the luminal organ is generated.
A plurality of second images obtained by imaging the luminal organ and the catheter from a plurality of different directions outside the living body were acquired.
Based on the acquired plurality of second images, the positional relationship between the first image and the second image is specified.
A computer program that causes a computer to execute a process of mapping and superimposing the three-dimensional image on the second image based on the specified positional relationship.
前記第2画像は、前記カテーテルに設けられたマーカを撮像して得られるマーカ画像を含み、
取得した複数の第2画像における前記マーカ画像に基づいて、第1画像及び第2画像の位置関係を特定する
処理を前記コンピュータに実行させる請求項1に記載のコンピュータプログラム。
The second image includes a marker image obtained by imaging a marker provided on the catheter.
The computer program according to claim 1, wherein the computer executes a process of specifying the positional relationship between the first image and the second image based on the marker images in the acquired plurality of second images.
前記第2画像は、前記カテーテルに設けられた非直線上に位置する3つ以上のマーカを撮像して得られる複数のマーカ画像を含み、
取得した複数の第2画像それぞれに含まれる複数のマーカ画像に基づいて、第1画像及び第2画像の位置関係を特定する
処理を前記コンピュータに実行させる請求項1又は請求項2に記載のコンピュータプログラム。
The second image includes a plurality of marker images obtained by imaging three or more markers located on a non-linear line provided on the catheter.
The computer according to claim 1 or 2, wherein the computer is made to execute a process for specifying the positional relationship between the first image and the second image based on a plurality of marker images included in each of the acquired second images. program.
前記第2画像は、前記カテーテルに設けられた複数のマーカを撮像して得られる複数のマーカ画像と、ガイドワイヤの画像とを含み、
取得した複数の第2画像それぞれに含まれる前記複数のマーカ画像及び前記ガイドワイヤの画像に基づいて、第1画像及び第2画像の位置関係を特定する
処理を前記コンピュータに実行させる請求項1又は請求項2に記載のコンピュータプログラム。
The second image includes a plurality of marker images obtained by imaging a plurality of markers provided on the catheter, and an image of a guide wire.
1. The computer program according to claim 2.
時系列的に第2画像を取得し、
第1画像と、取得した第2画像との位置関係を順次特定し、
特定された位置関係に基づいて、前記3次元画像を時系列的に取得した各第2画像に順次、写像して重畳表示する
処理を前記コンピュータに実行させる請求項1~請求項4のいずれか1項に記載のコンピュータプログラム。
Acquire the second image in chronological order,
The positional relationship between the first image and the acquired second image is sequentially specified, and
Any of claims 1 to 4, which causes the computer to execute a process of sequentially mapping and superimposing and displaying the three-dimensional images on each of the second images acquired in time series based on the specified positional relationship. The computer program according to item 1.
前記管腔器官は血管であり、取得した複数の第1画像に含まれる真腔又は偽腔の画像を認識し、
認識した真腔又は偽腔の前記画像に基づいて、少なくとも前記管腔器官における真腔又は偽腔を表現した3次元画像を生成する
処理を前記コンピュータに実行させる請求項1~請求項5のいずれか1項に記載のコンピュータプログラム。
The luminal organ is a blood vessel, and recognizes an image of a true lumen or a false lumen contained in a plurality of acquired first images.
Any of claims 1 to 5, which causes the computer to execute a process of generating a three-dimensional image representing at least the true cavity or the false lumen in the tubular organ based on the recognized image of the true cavity or the false lumen. Or the computer program described in paragraph 1.
前記管腔器官は血管であり、画像に含まれる真腔又は偽腔の画像を認識する学習モデルに、取得した第1画像を入力することによって、第1画像に含まれる真腔又は偽腔の画像を認識する
処理を前記コンピュータに実行させる請求項6に記載のコンピュータプログラム。
The luminal organ is a blood vessel, and by inputting the acquired first image into a learning model that recognizes the image of the true cavity or the false lumen included in the image, the true cavity or the false lumen included in the first image can be obtained. The computer program according to claim 6, wherein the computer performs an image recognition process.
取得した複数の第1画像に含まれるガイドワイヤの画像を認識し、
認識した前記ガイドワイヤの画像に基づいて、前記ガイドワイヤを表現した3次元画像を生成する
処理を前記コンピュータに実行させる請求項1~請求項7のいずれか1項に記載のコンピュータプログラム。
The image of the guide wire included in the acquired plurality of first images is recognized, and the image is recognized.
The computer program according to any one of claims 1 to 7, wherein the computer executes a process of generating a three-dimensional image expressing the guide wire based on the recognized image of the guide wire.
カテーテルを用いて管腔器官の横断面を複数箇所で撮像した複数の第1画像を取得し、
取得した複数の第1画像に基づいて、前記管腔器官の3次元画像を生成し、
生体外の異なる複数の方向から前記管腔器官及び前記カテーテルを撮像した複数の第2画像を取得し、
取得した複数の第2画像に基づいて、第1画像及び第2画像の位置関係を特定し、
特定された位置関係に基づいて、前記3次元画像を前記第2画像に写像して重畳表示する
処理をコンピュータが実行する画像処理方法。
A plurality of first images obtained by photographing the cross section of the luminal organ at multiple points using a catheter were acquired.
Based on the obtained plurality of first images, a three-dimensional image of the luminal organ is generated.
A plurality of second images obtained by imaging the luminal organ and the catheter from a plurality of different directions outside the living body were acquired.
Based on the acquired plurality of second images, the positional relationship between the first image and the second image is specified.
An image processing method in which a computer executes a process of mapping the three-dimensional image onto the second image and superimposing the display based on the specified positional relationship.
カテーテルを用いて管腔器官の横断面を複数箇所で撮像した複数の第1画像を取得する第1取得部と、
取得した複数の第1画像に基づいて、前記管腔器官の3次元画像を生成する生成部と、
生体外の異なる複数の方向から前記管腔器官及び前記カテーテルを撮像した複数の第2画像を取得する第2取得部と
取得した複数の第2画像に基づいて、第1画像及び第2画像の位置関係を特定する特定部と、
特定された位置関係に基づいて、前記3次元画像を前記第2画像に写像して重畳表示する重畳表示部と
を備える画像処理装置。
A first acquisition unit that acquires a plurality of first images obtained by capturing a cross section of a luminal organ at multiple locations using a catheter, and a first acquisition unit.
A generator that generates a three-dimensional image of the luminal organ based on the acquired plurality of first images,
Based on the second acquisition unit that acquires a plurality of second images obtained by imaging the luminal organ and the catheter from a plurality of different directions outside the living body, and the plurality of acquired second images, the first image and the second image A specific part that specifies the positional relationship, and
An image processing device including a superimposed display unit that maps the three-dimensional image onto the second image and superimposes and displays the three-dimensional image based on the specified positional relationship.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023233676A1 (en) * 2022-05-31 2023-12-07 朝日インテック株式会社 Surgery assistance device, surgery assistance method, and computer program
WO2024042823A1 (en) * 2022-08-23 2024-02-29 株式会社島津製作所 X-ray imaging device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140275996A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Volcano Corporation Systems and methods for constructing an image of a body structure
JP2017153621A (en) * 2016-02-29 2017-09-07 テルモ株式会社 Medical device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6096415B2 (en) 2012-03-07 2017-03-22 東芝メディカルシステムズ株式会社 Ultrasonic diagnostic apparatus and method for operating the same
JP6059334B2 (en) 2013-03-04 2017-01-11 テルモ株式会社 Diagnostic imaging apparatus, information processing apparatus, operating method thereof, program, and computer-readable storage medium
CN104068897A (en) 2014-06-17 2014-10-01 汝磊生 Intravascular ultrasound double-cavity micro-catheter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140275996A1 (en) * 2013-03-12 2014-09-18 Volcano Corporation Systems and methods for constructing an image of a body structure
JP2017153621A (en) * 2016-02-29 2017-09-07 テルモ株式会社 Medical device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023233676A1 (en) * 2022-05-31 2023-12-07 朝日インテック株式会社 Surgery assistance device, surgery assistance method, and computer program
WO2024042823A1 (en) * 2022-08-23 2024-02-29 株式会社島津製作所 X-ray imaging device

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