JP5337367B2 - 医用画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置や磁気共鳴イメージング装置等の医用画像発生装置に由来するボリュームデータファイルとカテーテル電極に由来する電位マップを処理する医用画像表示装置に関する。

不整脈や頻拍等の治療を行なうためのカテーテルアブレーション治療装置がある。カテーテルアブレーション治療装置は、不整脈の発生部位や頻拍の原因となる副伝導路を探し出し、高周波エネルギーをカテーテル電極に通電して心筋の一部を焼灼する。従来、Ｘ線透視下で心筋の焼灼する部位を探し出し治療を行なっていた。しかし、Ｘ線透視下にて電気の伝導路を考慮しながら焼灼部位を特定することは、非常に困難である。

近年、形態情報と電位情報とを同時に３次元的に示した電位マップを発生するElectro-anatomicalマッピング法（ＣＡＲＴＯシステム）が登場した。術中において、電位マップは、カテーテル先端を焼灼部位まで移動するためのナビゲーション画像として用いられる。そのため電位マップの形態情報は、高精度であることが望ましい。

電位マップを発生するためには、まず、カテーテル電極を心臓の内面をなぞるようにして移動させ、心臓内面の複数部位で電位を検出する。そして、検出された複数部位を結ぶことにより電位マップの形状が算出される。また、電位マップ上の各画素には、電位に応じた色情報が割り付けられる。こうして電位マップが発生される。つまり、電位マップの形態情報を高精度に得るには非常に多くの点で電位を測定する必要がある。しかし、多くの点にて電位を測定することに伴う操作の手間、患者の負担、またＸ線透視下で術式を行う際の被爆量等、ＣＡＲＴＯシステムにはまだまだ多くの問題点がある。
特開２００２−５１９９８号公報

本発明の目的は、カテーテルを精確且つ容易に目的部位まで移動するための画像を表示することが可能な医用画像表示装置を提供することにある。

請求項１記載の医用画像表示装置は、被検体の特定臓器に関し撮影時刻の異なる複数のボリュームデータファイルを記憶するボリュームデータ記憶部と、前記特定臓器に関し収集時刻の異なる複数の電位マップを記憶する電位マップ記憶部と、前記複数のボリュームデータファイルと前記複数の電位マップとの心位相を整合させる心位相整合部と、前記複数のボリュームデータファイルと前記複数の電位マップとの間の解剖学的な位置を整合する位置整合部と、前記位置整合された複数のボリュームデータファイルに基づいて、電位に応じた色情報が割り付けられた複数の表示画像のデータを発生する表示画像発生部であって、前記複数の電位マップを構成する画素に割り付けられた色情報を、前記複数のボリュームデータファイルを構成する複数の画素それぞれに割り付ける色情報割付部と、前記色情報が割り付けられた前記複数のボリュームデータファイルに、ボリュームデータレンダリング及び画素値投影法の何れか１つの３次元画像処理を施すことにより、前記複数の表示画像のデータを発生する３次元画像処理部と、を有する表示画像発生部と、前記発生された複数の表示画像を順次表示する画像表示部と、を具備する医用画像表示装置であって、前記心位相整合部は、電位マップが存在しない特定の心位相について、前記特定の心位相のよりも時間的に前の電位マップと時間的に後の電位マップとに基づいて前記特定の心位相の電位マップを補間する、ことを特徴とする。

本発明によれば、カテーテルを精確且つ容易に目的部位まで移動するための画像を表示することが可能となる。

以下図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本実施形態に係る術中ナビゲーションシステム１００の構成を示す図である。図１に示すように、術中ナビゲーションシステム１００は、カテーテル２００、カテーテルアブレーション治療装置３００、心電計４００、及び医用画像表示装置１を有する。

カテーテル２００は、カテーテルアブレーション治療装置３００に接続される。カテーテル２００の先端部には、位置センサが設けられている。カテーテルアブレーション治療装置３００は、この位置センサの出力に基づいてカテーテル２００の先端部の位置を検出する。また、カテーテル２００の先端部から少しずれた位置にも、位置センサが設けられている。２つの位置センサの出力に基づいて、カテーテルアブレーション治療装置３００は、カテーテル２００の先端部の向きを検出する。

カテーテル２００の先端部には位置センサの他に電極が設けられる。カテーテルアブレーション治療装置３００は、このカテーテル電極により電位を検出する。カテーテルアブレーション治療装置３００は手術ベッドに載置されている被検体の心臓内壁に関する電位マップを発生する。

図２に電位マップの一例を示す。なお、図２の電位マップは、左心室に関する電位マップである。電位マップを発生するためには、まず、医師等がカテーテル２００を心臓の内膜面をなぞるようにして移動させ、心内膜面の複数部位で位置及び電位が検出される。そしてカテーテルアブレーション治療装置３００は、検出された複数部位に基づいて当該複数部位を頂点とした多面体である電位マップの形状を算出する。またカテーテルアブレーション治療装置３００は、電位マップを構成する各ボクセルに、電位に応じた色情報を割り付ける。こうして電位マップが発生される。電位マップは、公知技術であるElectro-anatomicalマッピング法（以下、ＣＡＲＴＯシステムと呼ぶ）によって発生される。ＣＡＲＴＯシステムによって電気的興奮マップ、心筋興奮マップ、電圧マップ等の電位マップが発生される。

電気的興奮マップは、心房頻拍のactivation mapと呼ばれるもので、例えば、電気的興奮の早い部位を赤、遅い部位を紫、その中間は黄、黄緑、青の順で示す。電位マップには、不整脈中の興奮伝播過程が表示され、最早期興奮部は赤で示される。電気的興奮マップにより、頻拍の最早期興奮やリエントリー回路が認識される。

心筋興奮マップは、dynamic propagation mapと呼ばれるもので、例えば、心筋の脱分極（興奮）している範囲を赤、分極（静止）している範囲を青で示す。心筋興奮マップにより、心筋興奮部位が時間と共に移動する様子（矢印が興奮が伝播する方向を示す）がダイナミックに表示される。

電圧マップは、心房頻拍のsubstrate (voltage) mapと呼ばれるもので、例えば、各部位で記録された心内電位の大きさを検出し、表示する方法である。伝導途絶部位やリエントリー回路の緩除伝導部位などでは心筋細胞が傷害されており、このような場所では心内心電図が低電位になる。従って、低電位組織の心臓内分布を求めることにより、不整脈発生部位として重要な傷害心筋、緩除伝導部位、伝導途絶部位、さらに心臓手術による瘢痕組織、上下大動脈などの局在を正確に把握することが出来る。瘢痕組織、手術時の心房切開線痕などが低電位であり、電位マップ上では赤で表示される。

上述のマッピングは心内膜面の活動電位そのものを表示したが、内膜面各点の心拍周期内の最大活動電圧、或いは活動電圧の傾きの最大値を表示したり、基準となる時刻（心電波形Ｒ波のタイミング）から最大活動電圧が出現するまでの時間、あるいは活動電圧の傾きの最大値が出現するまでの時間を表示してもよい。

術中、カテーテルは、医師等により被検体の心臓内にある不整脈の発生部位や頻拍の原因となる副伝導路等の焼灼部位まで挿入される。本実施形態において、焼灼部位は心筋の一部であるとする。カテーテル２００が焼灼部位まで到達すると、医師等の指示によりカテーテルアブレーション治療装置３００は、高周波エネルギーをカテーテル２００の先端部の電極に通電して焼灼部位を焼灼する。

心電計４００は、被検体に関する心電図データを収集する。

医用画像表示装置１は、術中、医師等がカテーテル２００の先端部を精確且つ容易に焼灼部位に移動するための画像を発生し、表示する。

図３は、医用画像表示装置１の構成を示す図である。図３に示すように医用画像表示装置１は、制御部１０を中枢として、データ入力部１２、ボリュームデータ記憶部１４、電位マップ記憶部１６、フェーズ合わせ部１８、カテーテルマーク発生部２０、位置整合部２２、表示画像発生部２４、画像表示部２６、操作部２８とを有する。

データ入力部１２は、外部装置から種々のデータを入力する。具体的には、術中においてデータ入力部１２は、カテーテルアブレーション治療装置３００によってリアルタイムに検出されるカテーテル２００の位置及び向きのデータ、心電計４００によってリアルタイムに収集される心電図（以下、ライブ心電図と呼ぶ）のデータを入力する。

ボリュームデータ記憶部１４は、術前に医用画像発生装置によって予め発生された撮影時刻の異なる複数のボリュームデータファイルを記憶する。医用画像発生装置は、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と呼ぶ）や磁気共鳴イメージング装置等の、被検体の特定臓器に関するボリュームデータを発生可能な装置である。なお本実施形態において医用画像発生装置は、Ｘ線ＣＴ装置であるとする。特定臓器は、被検体の心臓であるとする。ボリュームデータ記憶部１４は、少なくとも１心拍分の複数のボリュームデータファイルを記憶している。ボリュームデータ記憶部１４は、心電計４００によって収集された心電図（以下、ＶＤ心電図と呼ぶ）のデータに、複数のボリュームデータファイルを関連付けて記憶する。ＶＤ心電図のデータは、ＣＴスキャン時に心電計４００によって収集される。

電位マップ記憶部１６は、撮影時刻の異なる複数の電位マップのデータを記憶する。電位マップ記憶部１６は、心電図（以下、マップ心電図と呼ぶ）のデータに複数の電位マップのデータを関連付けて記憶する。マップ心電図のデータは、カテーテル２００の先端部の位置及び電位の検出時に、心電計４００によって収集される。

フェーズ合わせ部１８は、ＶＤ心電図のデータとマップ心電図のデータとに基づいて、複数のボリュームデータファイルと複数の電位マップとに対してフェーズ（心位相）合わせを行う。

カテーテルマーク発生部２０は、データ入力部１２により入力されるカテーテル２００の位置及び向きのデータに基づいて、カテーテル２００の形状を模した、カテーテル２００の位置及び向きを示すマーク（以下、カテーテルマークと呼ぶ）のデータを発生する。

位置整合部２２は、位置整合行列に基づいて、ボリュームデータファイル、電位マップ、カテーテルマークとの間の解剖学的な位置を整合する。位置整合行列は、例えば、ボリュームデータファイルに基づく３次元画像と手術ベッド上の被検体との間の解剖学上同一位置にある複数部位の座標のデータを用いて、算出される。位置整合部２２は、位置整合処理の前に位置整合行列を算出する。具体的な座標データの収集及び算出は以下のように行なわれる。

図４は、位置整合行列の算出処理を説明するための図である。なお、カテーテル２００の位置と手術ベッド上の被検体の位置とは、カテーテルアブレーション治療装置３００等に設けられている位置センサによって、既に対応付けられているとする。

１．まず医師等は、カテーテル２００の先端部に取り付けられた位置センサを用いて、被検体の体表面上での解剖学上特徴のある特定位置Ｐを指定する。特定位置Ｐの座標は、カテーテルアブレーション治療装置３００によって算出される。算出された座標のデータは、データ入力部１２を介して、位置整合部２２に入力される。
２．次に医師等は、画像表示部２６に表示される当該被検体の体表面が描出された３次元画像上で、手順１で指定した特定位置Ｐと解剖学的に同一な特定位置Ｐ´を、操作部２８を介して指定する。位置整合部２２は、特定位置Ｐ´の座標を算出する。
３．上記の１と２とを３回以上繰り返す。
４．上記の少なくとも６点の座標に基づいて、位置整合部２２は、位置整合行列を算出する。なお位置整合行列の算出方法は、既知の技術を用いて行なわれる。

表示画像発生部２４は、位置整合された複数のボリュームデータファイルに基づいて、電位に応じた色情報が割り付けられた複数の表示画像のデータをそれぞれ発生する。具体的には、表示画像発生部２４は、電位マップを構成する各画素に割り付けられた色情報を、ボリュームデータファイルを構成する各画素にそれぞれ割り付ける。表示画像発生部２４は、色情報が割り付けられたボリュームデータファイルを３次元画像処理することにより、表示画像（３次元画像）のデータを発生する。これら３次元画像処理は、同一フェーズの電位マップとボリュームデータファイルとで行なわれる。３次元画像処理には、平行投影法又は透視投影法による影つきボリュームレンダリング（Shaded Volume Rendering：以下、ＳＶＲと呼ぶ）、奥行きボリュームレンダリング（Depth Volume Rendering：以下、ＤＶＲと呼ぶ）、画素値投影法（Intensity Projection）が含まれる。

また、必要に応じて表示画像発生部２４は、ボリュームデータファイルに基づいて任意断面の３次元画像やＭＰＲ（Multiplanar Reconstruction：断面変換）処理による画像（以下、ＭＰＲ画像と呼ぶ）のデータを発生する。

画像表示部２６は、色情報を有する表示画像を表示制御するための表示レイアウト、表示条件、画像情報等を制御して、表示画像を表示する。例えば、画像表示部２６は、複数の表示画像を順次カラー表示することで、表示画像をカラー動画表示する。また術中、画像表示部２６は、表示画像にカテーテルマークを重ね合わせて表示する。この表示画像とカテーテルマークとを重ねて表示することをナビゲーション画像表示と呼ぶことにする。また、画像表示部２６は、３次元画像とＭＰＲ画像とを並列させて、各々を動画表示することも可能である。

操作部２８は、マウスやトラックボールなどのポインティングデバイス、ボタン等の選択デバイス、あるいはキーボード等の入力デバイスである。

上記のように医用画像表示装置１は、術中、カテーテル２００を精確且つ容易に焼灼部位に移動させるためにナビゲーション画像表示を行なう。このナビゲーション画像表示を行なうために医用画像表示装置１は、術前に予め複数の表示画像のデータを発生する。

以下、制御部１０による表示画像発生処理を説明する。図５は、表示画像発生処理の流れを示す図である。なお表示画像発生処理以前に、複数のボリュームデータファイル及びＶＤ心電図のデータがボリュームデータ記憶部１４に記憶され、複数の電位マップ及びマップ心電図のデータが電位マップ記憶部１６に記憶されているとする。ボリュームデータファイルは、少なくとも１心拍分のデータが記憶されているとする。

操作部２９は、表示画像発生処理の開始指示を待機する（ステップＳＡ１）。開始指示を受信すると（ステップＳＡ１：ＹＥＳ）、制御部１０は、フェーズ合わせ部１８にフェーズ合わせ処理を行なわせる。フェーズ合わせ処理においてフェーズ合わせ部１８は、ＶＤ心電図とマップ心電図とに基づいて、複数のボリュームデータファイルと複数の電位マップとをフェーズ合わせする（ステップＳＡ２）。

図６は、フェーズ合わせ処理を説明するための図である。図６に示すように、ＶＤ心電図でのフェーズＦＡとマップ心電図でのフェーズＦＡ´は、同一フェーズである。同様に、フェーズＦＢとフェーズＦＢ´、フェーズＦＣとフェーズＦＣ´は同一フェーズである。ＶＤ心電図のフェーズとマップ心電図のフェーズとはずれている。そこで、フェーズ合わせ部１８は、同一又は略同一フェーズのボリュームデータファイルと電位マップとを関連付ける。フェーズ合わせは、例えば、テーブルにフェーズ情報を書き込み、この書き込まれたフェーズ情報を参照して行なう方法等、種々の方法がある。また、ボリュームデータファイルが心電同期再構成法により発生された場合、ボリュームデータファイルにはフェーズ情報が関連付けられているので、このフェーズ情報を利用してもよい。通常、ボリュームデータファイルの空間分解能は、電位マップの空間分解能より高い。そのため、該当するフェーズにおける電位マップがない場合、そのフェーズにおける電位マップは、そのフェーズの前後における電位マップに基づいて補間される。

フェーズ合わせが終了すると、制御部１０は、位置整合部２２に位置整合処理を行なわせる。位置整合部２２は、表示画像発生処理の前に予め算出された位置整合行列を用いて、ボリュームデータファイルと電位マップとの解剖学的な位置を整合する（ステップＳＡ３）。

ボリュームデータファイルと電位マップとが位置整合されると、制御部１０は、表示画像発生部２４に色情報割付処理を行なわせる。色情報割付処理において表示画像発生部２４は、位置整合された複数のボリュームデータファイルに対して色情報割付処理を行い、電位マップの色情報を複数のボリュームデータファイルに割り付ける（ステップＳＡ４）。

図７は、表示画像発生部２４による色情報割付処理の流れを示す図である。なお、図７は、１のボリュームデータファイルに対する処理の流れを示しているが、全てのボリュームデータファイルに対して行なわれる。

まず表示画像発生部２４は、電位マップ上の心筋部分の内壁面上の１ボクセルに注目点を設定する（ステップＳＢ１）。図８は、左心室の心筋部分と電位マップとの位置関係を示す図である。図８に示すように、電位マップは、左心室の心筋部分Ｃの内壁Ｎの形態情報及び電位情報に関する。注目点Ｔは、内壁Ｎに設定される。

ステップＳＢ１にて設定した注目点Ｔにおいて、表示画像発生部２４は、心筋部分Ｃの内壁Ｎから外壁Ｇに向かう法線ベクトルＶを算出する（ステップＳＢ２）。

次に表示画像発生部２４は、ステップＳＢ２にて算出した法線ベクトルＶ上に存在するボリュームデータファイル上のボクセルに対して、注目点Ｔに割り付けられた色情報（電位マップの色情報）に基づく色情報を割り付ける（ステップＳＢ３）。

なお、図９に示すように、心筋部分は心臓像に含まれており、法線ベクトルの延長上には、心筋以外の部分が存在する。必要であれば、心筋以外の部分のボクセルに対しても、ステップＳＢ３と同様に色情報を割り付けても良い。

次に表示画像発生部２４は、電位マップ上の全ボクセルを処理したか否かを判断する（ステップＳＢ４）。否と判断した場合（ステップＳＢ４：ＮＯ）、表示画像発生部２４は、注目点を所定のボクセル（ｎボクセル）だけ移動する。注目点を移動したら、表示画像発生部２４は、ステップＳＢ２〜ステップＳＢ４を繰り返す。ｎの値は、操作部２８により任意に設定可能である。ｎの値は倍精度で設定され、値が小さい方がより滑らかな色表現が可能になる。

ステップＳＢ４にて、電位マップ上の全てのボクセルを処理したと判断した場合（ステップＳＢ４：ＹＥＳ）ステップＳＡ４を終了する。

ステップＳＡ４が終了すると、制御部１０は、表示画像発生部２４に３次元画像処理を行なわせる。３次元画像処理において表示画像発生部２４は、色情報が割り付けられた複数のボリュームデータファイルにそれぞれ３次元画像処理を行うことで、複数の表示画像のデータを発生する（ステップＳＡ５）。ボリュームデータファイルは少なくとも１心拍分のデータがあるので、表示画像も少なくとも１心拍分のデータがある。上述のように、３次元画像処理には、平行投影法又は透視投影法によるＳＶＲ、ＤＶＲ、及び画素値投影法がある。以下、個々の３次元画像処理について説明する。

（ＳＶＲ）
ＳＶＲの処理の流れについて、図１０及び図１１を参照しながら説明する。
１．ボリュームデータファイルの中に存在する基準ボクセルに対して、基準ボクセルの近傍にある２６個の近傍ボクセル各々が有する濃淡値に基づいて２６個の近傍ボクセル各々と基準ボクセルとの濃度勾配をそれぞれ算出する。そして、図１０（ａ）に示すように、算出した２６個の濃度勾配に基づいて法線ベクトルＳを算出する。算出された法線ベクトルＳは、影付け処理のための面情報として用いられる。
２．図１０（ｂ）に示すように、算出した法線ベクトルＳと光の入射角α（通常、ボリュームデータファイルの正面から光を当てる）とに基づいて、その基準ボクセルでの光の反射角度βを算出する。
３．図１１に示すように、算出した光の反射角度β、基準ボクセルに割り付けられた色情報（ステップＳＡ４にて割り付けられた色情報）、光の反射度合や鏡面反射等の情報を使用して、基準ボクセルに対して投影面上で影付け処理をした時の濃淡値（以下、影付け濃淡値と呼ぶ）を算出する。上記の１、２、３の処理は、ボリュームデータファイルの全ボクセルについて行なわれる。
４．ボクセルの影付け濃淡値を、投影ベクトルに沿う全ボクセルの各ボクセルに割り付けられた透明度情報に従って投影面に投影し、３次元画像を発生する。

それぞれの３次元画像処理について、投影ベクトルが投影面に垂直な平行投影法、投影ベクトルが、投影面を挟んでボリュームデータの反対側に設定された視点から放射状に広がる透視投影法が可能である。カテーテル２００のナビゲーションのための画像としては、左心室の内部に視点が設定された透視投影法に基づく３次元画像が適している。

（ＤＶＲ）
ＳＶＲ法から影付け処理だけを除いたもの残りの処理はＳＶＲと同様である。

（画素値投影法）
図１２は、画素値投影法を説明するための図である。図１２に示すように、基本的に画素値投影法は、ＳＶＲ法から影付け処理や透明度処理等を除いたものである。投影面に投影される情報は、投影ベクトル上に存在するボクセルの情報の中から所定のルール（以下、投影ルールと呼ぶ）に基づいて決定される。以下に、その投影ルールの幾つかを例示する。

１．投影ベクトル上に存在する各ボクセルの濃淡値の中で、一番濃淡値の高いものを投影面に投影する。
２．投影ベクトル上に存在する各ボクセルの濃淡値の中で、一番濃淡値の低いものを投影面に投影する。
３．心臓壁のデータが投影ベクトル上に存在する場合、その投影ベクトル上にある各ボクセルの中で、電位値（電気的興奮、心筋興奮、電圧等のインデックス）の一番低いボクセルの色情報を投影面に投影する。
４．心臓壁のデータが投影ベクトル上に存在する場合、その投影ベクトル上にある各ボクセルの中で、電位値の一番高いボクセルの色情報を投影面に投影する。
５．心臓壁のデータが投影ベクトル上に存在する場合、その投影ベクトル上にある各ボクセルの中の電位値の情報を表した色情報を全て加算し、その加算値を加算したボクセルの個数で割り算した値を、投影面に投影する。

投影ルールに基づいて投影処理を行なうことで、画素値投影法で発生された表示画像上で、心筋の中を流れる電気の様子を、術者の要求に合せて、立体的に表示する事が可能になる。（なお、関心領域がベクトル上に含まれていない場合は、通常の方法で表示される）。心臓壁断面の中にあるボクセルが投影ベクトル上にない場合、通常の処理方法（投影ルールの１番目や２番目）で投影処理を行う。

以上でステップＳＡ５が終了する。なお、これら３次元画像処理や投影ルールは、医師等によって任意に設定可能である。また、発生される表示画像の断面や視点は、医師等により操作部２８を介して自由に設定可能である。或いは、表示画像の断面や視点は、カテーテル先端部の位置や向きに基づいて、リアルタイムに変更可能である。ステップＳＡ５が終了すると、制御部１０は、表示画像発生処理を終了する。

表示画像の形態情報は、Ｘ線ＣＴ装置等の医用画像発生装置により発生されたボリュームデータファイルに基づくので、電位マップの形態情報に比して空間分解能、時間分解能が格段に高精度である。そして、表示画像の機能情報は、医用画像発生装置では、検出或いは算出することができない電位情報（電気的興奮、心筋興奮、電圧）に基づく。従って表示画像を観察することで、電位マップを観察するのに比して、電位の異常部位（焼灼部位）の位置をより精確に特定することが可能となる。また、複数の表示画像をカラー動画表示することで、拍動に伴う心臓の動きと電位情報の変化とを動的に観察することができる。

なお、上記の説明では、電位マップの色情報をボリュームデータファイルに割り付け、３次元画像処理を行なうことにより表示画像のデータを発生するとした。しかしながら本実施形態の表示画像発生処理はこれに限定されない。例えば以下の様にして、表示画像を発生するとしてもよい。まず表示画像発生部２４は、複数のボリュームデータファイルをそれぞれＭＰＲ処理することにより、所定断面に関する複数のＭＰＲ画像のデータを発生する。発生された複数のＭＰＲ画像を構成する各画素に、複数の電位マップの当該所定断面を構成する各画素の色情報を割り付けることによって、表示画像発生部２４は、複数の表示画像（ＭＰＲ画像）のデータを発生する。ＭＰＲ処理を行なう方法は、３次元画像処理を行なう方法に比して高速に表示画像を発生することが可能となる。

次に、術中における、制御部１０によるナビゲーション画像表示処理について説明する。図１３は、ナビゲーション画像表示処理の流れを示す図である。なお、術中において心電計４００は、被検体に関するライブ心電図のデータを収集し、カテーテルアブレーション治療装置３００は医師等によって被検体内に挿入されるカテーテル２００の位置及び向きを検出している。検出されたライブ心電図のデータ及びカテーテル２００の位置及び向きのデータは、データ入力部１２により、医用画像表示装置１に入力される。また、手術室に設置されている画像表示部２６は、少なくとも１心拍分の表示画像をライブ心電図の波形に同期させて繰り返しカラー動画表示している。具体的には、表示画像に関連付けられている心電図（ＶＤ心電図又はマップ心電図）の波形とライブ心電図の波形とのフェーズを一致させて、表示画像をカラー動画表示する。

術中において、制御部１０は、術中ナビゲーション画像表示処理の開始指示を待機する（ステップＳＣ１）。操作部２８等を介して医師等による開始指示を受けると（ステップＳＣ１：ＹＥＳ）、制御部１０は、カテーテルマーク発生部２０にカテーテルマーク発生処理を行なわせる（ステップＳＣ２）。カテーテルマーク発生処理においてカテーテルマーク発生部２０は、リアルタイムに入力されるカテーテル２００の先端部の位置及び向きのデータに基づいて、カテーテルマークのデータを発生する。なお、カテーテルマークは、カテーテル２００の先端部の位置のみを示すマークであってもよい。図１４（ａ）は、カテーテル２００の先端部の位置のみを示すカテーテルマークの一例、図１４（ｂ）は、カテーテルマークの先端部の位置及び向きを示すカテーテルマークの一例を示す図である。カテーテル２００の位置だけでなく向きが示されることで、より精確に被検体内部のカテーテル２００の状態が把握できる。

カテーテルマークが発生されると制御部１０は、位置整合部２２に位置整合行列に基づいて表示画像とカテーテルマークとの解剖学上の位置を整合させる（ステップＳＣ３）。位置整合がなされると制御部１０は、画像表示部２６に、ナビゲーション画像表示処理を行なわせる。ナビゲーション画像表示処理において画像処理部２６は、カテーテルマークをカラー動画表示されている表示画像に重ね合わせ、ナビゲーション画像表示させる（ステップＳＣ４）。

図１５は、ステップＳＣ４にて表示される画面のレイアウトの一例を示す図である。図１５に示すように、画面左上の領域には透視投影法による３次元画像（以下、ＰＶＲ画像と呼ぶ）ＰＩが、右上の領域には平行投影法による３次元画像（以下、平行投影画像と呼ぶ）ＨＩが、左下の領域には第１ＭＰＲ画像ＦＭＩが、右下には第２ＭＰＲ画像ＳＭＩがカラー動画表示される。

ＰＶＲ画像ＰＩは、心臓の内壁に視点を置いた画像であり、心臓内壁は電位に応じた色によって色分けして表示される。また、ＰＶＲ画像ＰＩには、心臓内部を移動するカテーテル２００の位置及び向きを示すカテーテルマークＣＭが重ねて表示される。

平行投影画像ＨＩは、心臓の外側に視点を置いた画像であり、心臓外壁は伝に応じた色によって色分けして表示される。また、平行投影画像ＨＩは、心臓内部をカテーテルマークＣＭが重ねて表示される。平行投影画像ＨＩの方向は、カテーテル先端部を真上から見た方向である。そのため、図１５中の平行投影画像ＨＩ上に表示されているカテーテルマークＣＭは、画像上ただの丸形状を有したマークとなる。

また、平行投影画像ＨＩには、第１カーソルＣ１と第２カーソルＣ２とが表示される。この第１カーソルＣ１は第１ＭＰＲ画像ＦＭＩの断面位置を、第２カーソルＣ２は第２ＭＰＲ画像ＳＭＩの断面位置を示す。第１カーソルＣ１及び第２カーソルＣ２は、カテーテル先端部の中心位置とカテーテル２００の向いている方向（図の場合、紙面に垂直な方向）に直交し、平行投影画像ＨＩに直交する。

第１ＭＰＲ画像ＦＭＩには、第２カーソルＣ２及び第３カーソルＣ３が表示される。第３カーソルＣ３は、第１カーソルＣ１及び第２カーソルＣ２に直交する。第２ＭＰＲ画像ＳＭＩには、第１カーソルＣ１及び第２カーソルＣ２が表示される。第１カーソルＣ１と第２カーソルＣ２と第３カーソルＣ３とは、互いに直交する。すなわち、第１ＭＰＲ画像ＦＭＩと第２ＭＰＲ画像ＳＭＩと第３カーソルＣ３に対応する第３ＭＰＲ画像とは、互いに直交する位置関係にある。なお、操作部２８からの指示やカテーテル２００の位置及び方向に基づいて、第３ＭＰＲ画像を、第１ＭＰＲ画像ＦＭＩ又は第２ＭＰＲ画像ＳＭＩに替えて表示することが可能である。

カテーテル先端部の位置や方向が変わる度に、表示画像発生部２４により新たな位置や方向の３次元画像やＭＰＲ画像が発生され、画像表示部２６により表示される。

ここで、画像表示部２６は、焼灼部位にマーカ等を付して表示してもよい。また、表示画像の断面や視点は、医師等により操作部２８を介して、術中にリアルタイムに変更可能である。カラー動画表示されている表示画像にカテーテルマークをリアルタイムに重ねて表示させることで、カテーテル２００と焼灼部位の位置関係が明白となる。従って、医師等は、カテーテル２００を焼灼部位まで精確且つ容易に移動させることができる。また、焼灼部位を焼灼したことによる治療の効果をも確認することが可能となる。

かくして本実施形態によれば、カテーテル２００を精確且つ容易に焼灼部位まで移動するための画像を表示することが可能となる。

（変形例）
上記実施形態では、電位マップが複数ある場合を説明した。変形例では、電位マップが１つの場合を説明する。

心臓の拍動に伴って、ボリュームデータファイルの左心室の或いは心臓の大きさ、位置、形状は変化する。そこで、位置整合部２２は、各フェーズのボリュームデータファイルの左心室等の大きさ、位置、形状の変化に合わせて、電位マップの大きさ、位置、形状を変化させる。大きさ、位置、形状が変化された電位マップは、各フェーズのボリュームデータファイルに関連付けられる。この処理により、ボリュームデータファイルの数と同じ数の電位マップが用意される。なお、この処理は既知の技術によって行なわれる。従って、詳しい説明は省略する。

表示画像発生部２４は、大きさ、位置、形状が変化された複数の電位マップの色情報を各ボリュームデータファイルに割り付ける。色情報が割り付けられた複数のボリュームデータファイルをそれぞれ３次元画像処理することにより、表示画像発生部２４は、複数の表示画像（３次元画像）のデータを発生する。

或いは表示画像発生部２４は、大きさ、位置、形状が変化された複数の電位マップの所定断面の色情報を、当該所定断面に関する複数のＭＰＲ画像に割り付けることによって、複数の表示画像（ＭＰＲ画像）のデータを発生する。

画像表示部２６は、発生された複数の表示画像をカラー動画表示する。また画像表示部２６は、３次元画像又はＭＰＲ画像に当該３次元画像又はＭＰＲ画像と同じ視点から見た電位マップを半透明合成して表示してもよい。

変形例により、医用画像表示装置１は、電位マップを心臓像の内壁の動きに沿って変形させながら、ボリュームデータファイルに色情報を割り付ける。

なお、本実施形態においては、術前に電位マップを発生するとしたが、術中にカテーテル２００を用いて位置及び電極を検出し、電位マップを発生してもよい。この場合、術中にてリアルタイムに発生される電位マップと予め発生されたボリュームデータとに基づいて表示画像を発生し、発生した表示画像にカテーテルマークを重ね合わせて表示する。

また、本実施形態では、カテーテルアブレーション治療装置３００と医用画像表示装置１とを別体の装置とした。しかしながら、カテーテルアブレーション治療装置３００と医用画像表示装置１とを一体とした単一の装置としてもよい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施形態に係る術中ナビゲーションシステムの構成を示す図。 図２のカテーテルアブレーション治療装置によって発生される電位マップの一例を示す図。 図３の医用画像表示装置の構成を示す図。 本実施形態に係る位置整合行列の算出方法を説明するための図。 図３の制御部による表示画像発生処理の流れを示す図。 図３のステップＳＡ２におけるフェーズ合わせ処理を説明するための図。 図３の表示画像発生部による色情報割付処理の流れを示す図 図７の色情報割付処理に係る、左心室の心筋部分と電位マップとの位置関係を示す図 図３のステップＳＡ４における、心臓と電位マップとの位置関係を示す図。 図３のステップＳＡ５におけるＳＶＲ（影付けボリュームレンダリング）処理を説明するための図。 図１０とは異なる、ステップＳＡ５におけるＳＶＲ処理を説明するための図。 図３のステップＳＡ５における画素値投影処理を説明するための図。 図３の制御部によるナビゲーション画像表示処理の流れを示す図。 図１３のステップＳＣ２にて発生されるカテーテルマークの一例を示す図。 図１３のステップＳＣ４にて表示される画像の一例を示す図。

符号の説明

１００…術中ナビゲーションシステム、２００…カテーテル、３００…カテーテルアブレーション治療装置、４００…心電計、１…医用画像表示装置、１０…制御部、１２…データ入力部、１４…ボリュームデータ記憶部、１６…電位マップ記憶部、１８…フェーズ合わせ部、２０…カテーテルマーク発生部、２２…位置整合部、２４…表示画像発生部、２６…画像表示部、２８…操作部

Claims (10)

1. 被検体の特定臓器に関し撮影時刻の異なる複数のボリュームデータファイルを記憶するボリュームデータ記憶部と、
   前記特定臓器に関し収集時刻の異なる複数の電位マップを記憶する電位マップ記憶部と、
   前記複数のボリュームデータファイルと前記複数の電位マップとの心位相を整合させる心位相整合部と、
   前記複数のボリュームデータファイルと前記複数の電位マップとの間の解剖学的な位置を整合する位置整合部と、
   前記位置整合された複数のボリュームデータファイルに基づいて、電位に応じた色情報が割り付けられた複数の表示画像のデータを発生する表示画像発生部であって、前記複数の電位マップを構成する画素に割り付けられた色情報を、前記複数のボリュームデータファイルを構成する複数の画素それぞれに割り付ける色情報割付部と、前記色情報が割り付けられた前記複数のボリュームデータファイルに、ボリュームデータレンダリング及び画素値投影法の何れか１つの３次元画像処理を施すことにより、前記複数の表示画像のデータを発生する３次元画像処理部と、を有する表示画像発生部と、
   前記発生された複数の表示画像を順次表示する画像表示部と、
   を具備する医用画像表示装置であって、
   前記心位相整合部は、電位マップが存在しない特定の心位相について、前記特定の心位相のよりも時間的に前の電位マップと時間的に後の電位マップとに基づいて前記特定の心位相の電位マップを補間する、
   ことを特徴とする医用画像表示装置。
2. 被検体の特定臓器に関し撮影時刻の異なる複数のボリュームデータファイルを記憶するボリュームデータ記憶部と、
   前記特定臓器に関し収集時刻の異なる複数の電位マップを記憶する電位マップ記憶部と、
   前記複数のボリュームデータファイルと前記複数の電位マップとの心位相を整合させる心位相整合部と、
   前記複数のボリュームデータファイルと前記複数の電位マップとの間の解剖学的な位置を整合する位置整合部と、
   前記位置整合された複数のボリュームデータファイルに基づいて、電位に応じた色情報が割り付けられた複数の表示画像のデータを発生する表示画像発生部と、
   前記発生された複数の表示画像を順次表示する画像表示部と、
   を具備する医用画像表示装置であって、
   前記心位相整合部は、電位マップが存在しない特定の心位相について、前記特定の心位相のよりも時間的に前の電位マップと時間的に後の電位マップとに基づいて前記特定の心位相の電位マップを補間する、
   ことを特徴とする医用画像表示装置。
3. 前記表示画像発生部は、
   前記複数の電位マップを構成する画素に割り付けられた前記色情報を、前記複数のボリュームデータファイルを構成する複数の画素それぞれに割り付ける色情報割付部と、
   前記色情報が割り付けられた前記複数のボリュームデータファイルをそれぞれ３次元画像処理することにより、前記複数の表示画像のデータを発生する３次元画像処理部と、を有する、
   ことを特徴とする請求項２記載の医用画像表示装置。
4. 前記３次元画像処理は、平行投影法又は透視投影法による影付けボリュームデータレンダリング、奥行きボリュームデータレンダリング、及び画素値投影法の何れか１つである、ことを特徴とする請求項１または３記載の医用画像表示装置。
5. 前記表示画像発生部は、
   前記複数のボリュームデータファイルをそれぞれＭＰＲ処理することにより、所定断面に関する複数のＭＰＲ画像のデータを発生するＭＰＲ処理部と、
   前記複数の電位マップにおける前記所定断面を構成する画素に割り付けられた色情報を、前記複数のＭＰＲ画像を構成する複数の画素にそれぞれ割り付けることによって前記複数の表示画像のデータを発生する色情報割付部と、を有する、
   ことを特徴とする請求項２記載の医用画像表示装置。
6. 前記ボリュームデータ記憶部は、第１の心電図のデータに前記複数のボリュームデータファイルを関連付けて記憶し、
   前記電位マップ記憶部は、第２の心電図のデータに前記電位マップのデータを関連付けて記憶し、
   前記心位相整合部は、前記第１の心電図のデータと前記第２の心電図のデータとに基づいて前記複数のボリュームデータファイルと前記電位マップとの心位相を整合させる、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の医用画像表示装置。
7. 前記電位マップ記憶部は、前記第２の心電図のデータに前記複数の電位マップのデータを関連付けて記憶し、
   前記心位相整合部は、前記第１の心電図のデータと前記第２の心電図のデータとに基づいて前記複数のボリュームデータファイルと前記複数の電位マップとの心位相を整合させる、
   ことを特徴とする請求項６記載の医用画像表示装置。
8. 前記被検体内を移動するカテーテルの位置のデータを入力するカテーテル位置入力部と、
   前記入力されたカテーテルの位置を示す第１図形のデータを発生するカーテル図形発生部と、をさらに具備し、
   前記画像表示部は、前記発生された第１図形を前記複数の表示画像に重ねて表示する、
   ことを特徴とする請求項１または２記載の医用画像表示装置。
9. 前記カテーテル位置入力部は、前記カテーテルの向きを入力し、
   前記カテーテル図形発生部は、前記カテーテルの位置及び向きを示す第２図形のデータを発生し、
   前記画像表示部は、前記発生された第２図形を前記複数の表示画像に重ねて表示する、
   ことを特徴とする請求項８記載の医用画像表示装置。
10. 前記複数のボリュームデータファイルは、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置及び磁気共鳴イメージング装置の少なくとも１つによって発生されたことを特徴とする請求項１または２記載の医用画像表示装置。

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