JP6514562B2 - Image processing apparatus and method, program - Google Patents
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Description
本発明は、超音波断層法により得られた断層像を処理する画像処理装置、画像処理方法、およびプログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and a program for processing a tomographic image obtained by ultrasonic tomography.
降圧剤を服用しても高血圧状態の改善が難しい難治性高血圧の患者に対しては、腎動脈周囲にある交感神経を切断し或いは損傷させ、その伝達を遮断することで血圧低下を期待できるという知見がある。 For patients with refractory hypertension whose hypertension status is difficult to improve even if they take antihypertensive agents, it can be expected to lower blood pressure by cutting or damaging the sympathetic nerve around the renal artery and blocking its transmission. There is knowledge.
経皮的に腎動脈の交感神経を切断する手技としては、焼灼用カテーテル（アブレーションデバイス）の先端部を腎動脈に導入して、腎動脈の内側から交感神経を焼灼することが提案されている。この種のアブレーションデバイスは、長尺状のシャフトの先端に電極部を有し、当該電極部を腎動脈の内壁に接触させ、腎動脈の周りにある交感神経に熱エネルギを印加し、交感神経を焼灼する（特許文献１）。 As a procedure for percutaneously severing the sympathetic nerve of the renal artery, it has been proposed to introduce the tip of a catheter for ablation (ablation device) into the renal artery and cauterize the sympathetic nerve from the inside of the renal artery . This type of ablation device has an electrode portion at the tip of a long shaft, brings the electrode portion into contact with the inner wall of the renal artery, applies thermal energy to the sympathetic nerve around the renal artery, and Cauterize (Patent Document 1).
交感神経は、腎動脈の周囲に存在することは知られているが、腎動脈の外表面上に不規則に走行しているため、腎動脈のどの部分が交感神経と接しているのかは分からない。そこで、交感神経の切断の手技においては、腎動脈の内壁に沿った全周にわたって焼灼を実施することで、交感神経をより確実に切断するようにしている。但し、焼灼箇所では組織の変性や壊死が生じること、血管壁が腫脹することがあるので、同じ位置で内壁の全周にわたって焼灼するのではなく、血管軸方向へ移動しながら、すなわちスパイラル状に所定の間隔で熱エネルギを印加することが行われる。 The sympathetic nerve is known to exist around the renal artery, but travels irregularly on the outer surface of the renal artery, so it is possible to know which part of the renal artery is in contact with the sympathetic nerve Absent. Therefore, in the sympathetic amputation procedure, the sympathetic nerve is more reliably dissected by performing cauterization around the entire circumference along the inner wall of the renal artery. However, at the cautery site, tissue degeneration or necrosis may occur, and the blood vessel wall may swell. Therefore, instead of cauterizing the entire circumference of the inner wall at the same position, it moves in the axial direction of the blood vessel, that is, spirals. Thermal energy is applied at predetermined intervals.
一般に、上述のような腎動脈の管壁を介して交感神経を焼灼する手技では、各焼灼箇所について１〜２分程度の所定時間をかけて熱エネルギを印加することにより、当該焼灼箇所の焼灼が完了したと判断する。すなわち、焼灼の成否を判定する指標は焼灼時間のみであり、実際の焼灼状態を判定する術は無かった。腎動脈の交感神経を切断する手技では、交感神経の焼灼が不足する場合には十分な治療効果が得られず、交感神経の焼灼が過剰な場合には合併症が誘発するリスクが高まってしまう虞がある。すなわち、腎動脈の交感神経の焼灼の成否は、治療効果と直結している。そのため、腎動脈の交感神経を切断する手技では、腎動脈の交感神経の焼灼箇所の焼灼状態を判断することが求められている。 Generally, in the above-described procedure for cauterizing the sympathetic nerve through the wall of the renal artery, heat energy is applied for a predetermined time of about 1 to 2 minutes for each cautery site to cauterize the cautery site. Is determined to have been completed. That is, the index for determining the success or failure of cautery was only cauterization time, and there was no way to judge the actual cautery state. In the technique of severing the sympathetic nerve in the renal artery, sufficient therapeutic effect can not be obtained when the sympathetic ablation is insufficient, and when the sympathetic ablation is excessive, the risk of inducing a complication increases. There is a risk. That is, the success or failure of the sympathetic nerve in the renal artery is directly linked to the therapeutic effect. Therefore, in the procedure for severing the sympathetic nerve of the renal artery, it is required to judge the ablative state of the cautery site of the sympathetic nerve of the renal artery.
例えば、特許文献２では、カテーテル先端部にアブレーションユニットと超音波ユニットを設け、アブレーションユニットによる焼灼の進行を超音波ユニットによる超音信号の送受信により監視することが提案されている。特許文献２では、手技中の焼灼状態を監視できるが、手技後では焼灼位置を厳密に特定するのが困難なため手技後の焼灼状態を判定するのには向いていない。 For example, Patent Document 2 proposes providing an ablation unit and an ultrasound unit at the tip of a catheter, and monitoring the progress of ablation by the ablation unit by transmitting and receiving ultrasound signals by the ultrasound unit. In Patent Document 2, although the state of ablation during the procedure can be monitored, it is not suitable for determining the state of ablation after the procedure since it is difficult to precisely identify the position of ablation after the procedure.
一方、超音波断層法により血管の断層像を取得する装置（ＩＶＵＳ）が提案されている。ＩＶＵＳによる血管の断層像の取得は、血管に沿った血管壁の状態、たとえば、プラークの付着状態や血管の狭窄状態を観察するものであり、焼灼の監視というような用途に関しての提案はされていない。 On the other hand, an apparatus (IVUS) for acquiring a tomogram of a blood vessel by ultrasonic tomography has been proposed. Acquisition of a tomogram of a blood vessel by IVUS is to observe the condition of the blood vessel wall along the blood vessel, such as adhesion of plaque and stenosis of blood vessel, and proposals have been made for applications such as monitoring ablation. Absent.
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、血管内超音波（ＩＶＵＳ）により得られた断面画像を用いてより正確に焼灼の状態を把握できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to make it possible to more accurately grasp the state of ablation using a cross-sectional image obtained by intravascular ultrasound (IVUS).
上記の目的を達成するための本発明の位置態様による画像処理装置は以下の構成を備える。すなわち、
超音波を送受信するイメージングコアを回転させながら軸方向に移動させて得られた複数の断面画像を処理する画像処理装置であって、
前記断面画像に関するデータを、それぞれの断面画像の取得時の前記軸方向の位置情報と対応づけて記憶する記憶手段と、
前記複数の断面画像の各々において、断面画像における輝度に基づいて焼灼範囲を特定する第１の特定手段と、
前記第１の特定手段により焼灼範囲が特定された断面画像の前記軸方向の位置情報と該焼灼範囲の面積に基づいて、焼灼範囲の体積を算出する第１の算出手段と、を備える。
An image processing apparatus according to a position aspect of the present invention for achieving the above object has the following configuration. That is,
An image processing apparatus that processes a plurality of cross-sectional images obtained by moving an imaging core that transmits and receives ultrasonic waves in an axial direction while rotating an imaging core,
Storage means for storing data related to the cross-sectional image in association with positional information on the axial direction at the time of acquisition of each cross-sectional image;
First specifying means for specifying an ablation range based on the brightness in the cross-sectional image in each of the plurality of cross-sectional images;
And a first calculation unit that calculates the volume of the ablation range based on the axial position information of the cross-sectional image for which the ablation range is identified by the first identification unit and the area of the ablation range.
本発明によれば、血管内超音波（ＩＶＵＳ）により得られた断面画像を用いてより正確に焼灼の状態を把握できる。 According to the present invention, the state of ablation can be grasped more accurately using the cross-sectional image obtained by intravascular ultrasound (IVUS).
以下、本発明の各実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The embodiment described below is a preferable specific example of the present invention, and therefore, various technically preferable limitations are given. However, the scope of the present invention particularly limits the present invention in the following description. As long as there is no statement of purport, it is not limited to these modes.
図１は実施形態にかかる血管内超音波診断装置（ＩＶＵＳ：intravascularultrasound）としての画像診断装置１００の外観構成を示す図である。図１に示すように、画像診断装置１００は、カテーテル部としてのプローブ部１０１と、モータドライブユニットとしてのスキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備え、スキャナ／プルバック部１０２と操作制御装置１０３とは、コネクタ１０５及びケーブル１０４を介して接続されている。 FIG. 1 is a view showing an appearance configuration of an image diagnostic apparatus 100 as an intravascular ultrasound apparatus (IVUS: intravascular ultrasound) according to the embodiment. As shown in FIG. 1, the image diagnostic apparatus 100 includes a probe unit 101 as a catheter unit, a scanner / pullback unit 102 as a motor drive unit, and an operation control device 103. The scanner / pullback unit 102 and the operation control device 103 are connected via a connector 105 and a cable 104.
プローブ部１０１は、直接血管内に挿入され、超音波トランスデューサ（図２の２０１）を用いて血管内部の状態を測定する。スキャナ／プルバック部１０２は、プローブ部１０１内の超音波トランスデューサ２０１のラジアル走査（回転と直線移動）を規定している。 The probe unit 101 is directly inserted into the blood vessel, and measures the state inside the blood vessel using an ultrasonic transducer (201 in FIG. 2). The scanner / pullback unit 102 defines a radial scan (rotation and linear movement) of the ultrasonic transducer 201 in the probe unit 101.
操作制御装置１０３は、血管内超音波診断を行うにあたり、各種設定値を入力するための機能や、測定により得られた超音波エコー信号を処理し、断面画像として表示するための機能を備える。 The operation control apparatus 103 has a function for inputting various setting values and a function for processing an ultrasonic echo signal obtained by measurement and displaying it as a cross-sectional image when performing intravascular ultrasound diagnosis.
操作制御装置１０３において、１１１は本体制御部であり、測定により得られた超音波エコー信号を処理したり、処理結果を出力したりする。１１１−１はプリンタ／ＤＶＤレコーダであり、本体制御部１１１における処理結果を印刷したり、超音波エコーデータとして、または動画データとして記憶したりする。１１２は操作パネルであり、操作者は該操作パネル１１２を介して、各種設定値の入力を行う。１１４は、ポインティングデバイスの１つであるマウスである。１１３はＬＣＤ等のモニタであり、本体制御部１１１における処理結果（断面画像や血管の状態を示す情報）を表示する。 In the operation control apparatus 103, reference numeral 111 denotes a main body control unit, which processes an ultrasonic echo signal obtained by measurement and outputs a processing result. A printer / DVD recorder 111-1 prints the processing result of the main control unit 111, and stores the result as ultrasonic echo data or as moving image data. Reference numeral 112 denotes an operation panel, and the operator inputs various setting values through the operation panel 112. A mouse 114 is one of pointing devices. Reference numeral 113 denotes a monitor such as an LCD, which displays a processing result (a cross-sectional image or information indicating the state of a blood vessel) in the main control unit 111.
図２は、図１に示した画像診断装置１００の機能構成を示す図である。同図に示すように、画像診断装置１００は、プローブ部１０１と、スキャナ／プルバック部１０２と、操作制御装置１０３とを備える。 FIG. 2 is a diagram showing a functional configuration of the image diagnostic apparatus 100 shown in FIG. As shown in the figure, the image diagnostic apparatus 100 includes a probe unit 101, a scanner / pullback unit 102, and an operation control device 103.
プローブ部１０１の先端部には、電気信号から超音波振動を発生する超音波振動素子と、血管組織で反射した超音波を受信し電気信号に変換する受信素子で構成される超音波トランスデューサ２０１が収容されている。この超音波トランスデューサ２０１は、プローブ部１０１の先端が血管内に挿入された状態で、超音波信号送受信器２２１より送信されたパルス波信号に基づいて、超音波を血管の断面方向（＝出射方向）に送信する。また、超音波トランスデューサ２０１は、出射した超音波の反射波（超音波エコー）を受信し、コネクタ部２０２及びスキャナ／プルバック部１０２内のロータリジョイント２１１を介して超音波エコー信号として超音波信号送受信器２２１に送信する。 At the tip of the probe unit 101, an ultrasonic transducer 201 including an ultrasonic vibration element that generates ultrasonic vibration from an electric signal and a receiving element that receives ultrasonic waves reflected by blood vessel tissue and converts the ultrasonic wave into an electric signal It is housed. In the state where the tip of the probe unit 101 is inserted into the blood vessel, the ultrasonic transducer 201 transmits ultrasonic waves in the cross-sectional direction of the blood vessel based on the pulse wave signal transmitted from the ultrasonic signal transmitter / receiver 221 Send to). Further, the ultrasonic transducer 201 receives a reflected wave (ultrasound echo) of the emitted ultrasonic wave, and transmits / receives an ultrasonic wave signal as an ultrasonic echo signal via the connector portion 202 and the rotary joint 211 in the scanner / pullback portion 102. It transmits to the device 221.
スキャナ／プルバック部１０２は、ロータリジョイント２１１、回転駆動装置２１２、直線駆動装置２１５を備える。プローブ部１０１内の超音波トランスデューサ２０１は、非回転部と回転部との間を結合するロータリジョイント２１１により回動自在に取り付けられており、回転駆動装置２１２内のラジアル走査モータ２１３により回転駆動される。超音波トランスデューサ２０１が血管内でプローブ部１０１の軸を中心に回転することで、超音波信号を円周方向に走査（スキャン）し、血管内の所定の位置における断面画像の描出に必要な超音波エコー信号を得ることができる。 The scanner / pullback unit 102 includes a rotary joint 211, a rotary drive 212, and a linear drive 215. The ultrasonic transducer 201 in the probe unit 101 is rotatably attached by a rotary joint 211 which couples the non-rotational portion and the rotational portion, and is rotationally driven by a radial scan motor 213 in the rotational drive device 212. Ru. The ultrasonic transducer 201 rotates around the axis of the probe unit 101 in the blood vessel to scan the ultrasonic signal in the circumferential direction, and it is necessary to draw a cross-sectional image at a predetermined position in the blood vessel. Acoustic echo signals can be obtained.
なお、回転駆動装置２１２内のラジアル走査モータ２１３の動作は、信号処理部２２５が有するモータ制御回路（図示せず）を介して送信された制御信号に基づいて制御される。また、ラジアル走査モータ２１３の回転角度は、回転駆動装置２１２内のエンコーダ部２１４ａにより検出される。エンコーダ部２１４ａにおいて出力される出力パルスは、信号処理部２２５に入力され、断面画像表示用の信号の読み出しのタイミングに利用される。 The operation of the radial scan motor 213 in the rotational drive device 212 is controlled based on a control signal transmitted via a motor control circuit (not shown) of the signal processing unit 225. Further, the rotation angle of the radial scan motor 213 is detected by the encoder unit 214 a in the rotation drive device 212. The output pulse output from the encoder unit 214a is input to the signal processing unit 225, and is used for timing of readout of a cross-sectional image display signal.
スキャナ／プルバック部１０２は、更に、直線駆動装置２１５を備え、信号処理部２２５からの指示に基づいて、プローブ部１０１の挿入方向（体腔内の末梢方向およびその反対方向）の動作（軸方向移動）を規定している。軸方向移動は、信号処理部２２５からの制御信号に基づいて、直線駆動装置２１５内の直線駆動モータ（図示せず）が動作することにより実現される。また、軸方向移動の動作方向（体腔内の末梢方向またはその反対方向）は、直線駆動装置２１５内の移動方向検出器（図示せず）により検出され、検出結果は信号処理部２２５に入力される。なお、直線駆動モータの制御回路（ドライバ）は、直線駆動装置２１５内に設置される。また、スキャン処理が開始されると、直線駆動装置２１５は、プローブ部１０１を所定速度で引っ張る処理（プルバック）を行うことになり、結果的に、血管軸に沿ったいくつもの断面画像を得ることができるようになる。なお、直線駆動装置２１５は、エンコーダ部２１４ｂからの信号に基づいてプローブ部１０１（超音波トランスデューサ２０１）のプルバック位置を取得し信号処理部２２５に送信する。 The scanner / pullback unit 102 further includes a linear drive device 215, and based on an instruction from the signal processing unit 225, an operation (axial direction movement) of the probe unit 101 in the insertion direction (the distal direction in the body cavity and the opposite direction). ) Is specified. The axial movement is realized by operating a linear drive motor (not shown) in the linear drive device 215 based on a control signal from the signal processing unit 225. Further, the movement direction of the axial movement (the peripheral direction in the body cavity or the opposite direction) is detected by a movement direction detector (not shown) in the linear drive device 215, and the detection result is input to the signal processing unit 225. Ru. The control circuit (driver) of the linear drive motor is installed in the linear drive device 215. In addition, when the scanning process is started, the linear drive device 215 performs a process (pullback) to pull the probe unit 101 at a predetermined speed, and as a result, obtains many cross-sectional images along the blood vessel axis. Will be able to The linear drive device 215 acquires the pullback position of the probe unit 101 (ultrasonic transducer 201) based on the signal from the encoder unit 214b, and transmits the position to the signal processing unit 225.
なお、プルバック位置を取得するエンコーダ部２１４ｂとしては、たとえば、プローブ部１０１とともに移動するリニアスケールをセンサで読み取る方式があげられる。或いは、たとえば直線駆動装置２１５がパルスモータで構成されている場合、エンコーダ部２１４ｂは、直線駆動装置２１５のパルスモータに供給された駆動パルスをカウントすることにプルバック位置を得るようにしてもよい。 As an encoder unit 214b for acquiring the pullback position, for example, there is a method of reading a linear scale that moves together with the probe unit 101 with a sensor. Alternatively, for example, when the linear drive 215 is configured by a pulse motor, the encoder unit 214 b may be configured to obtain a pullback position by counting drive pulses supplied to the pulse motor of the linear drive 215.
超音波信号送受信器２２１は、送信回路と受信回路とを備える（不図示）。送信回路は、信号処理部２２５から送信された制御信号に基づいて、プローブ部１０１内の超音波トランスデューサ２０１にパルス波（電気信号）を送信させる。また、受信回路は、プローブ部１０１内の超音波トランスデューサ２０１が検出した超音波エコー信号を受信する。受信された超音波エコー信号はアンプ２２２により増幅される。増幅された信号は検波器２２３で検波され超音波エコー信号となる。更に、Ａ／Ｄ変換部２２４では、検波器２２３より出力された超音波エコー信号をサンプリングして、１ラインのデジタルデータ（超音波エコーデータ）を生成する。 The ultrasonic signal transmitter-receiver 221 includes a transmitting circuit and a receiving circuit (not shown). The transmission circuit causes the ultrasonic transducer 201 in the probe unit 101 to transmit a pulse wave (electrical signal) based on the control signal transmitted from the signal processing unit 225. The receiving circuit also receives an ultrasonic echo signal detected by the ultrasonic transducer 201 in the probe unit 101. The received ultrasonic echo signal is amplified by the amplifier 222. The amplified signal is detected by the detector 223 and becomes an ultrasonic echo signal. Further, the A / D converter 224 samples the ultrasonic echo signal output from the detector 223 to generate digital data (ultrasound echo data) of one line.
Ａ／Ｄ変換部２２４にて生成されたライン単位の超音波エコーデータは信号処理部２２５に入力される。信号処理部２２５では、超音波エコーデータを処理して、血管の軸方向に沿った各位置での断面画像を生成し、メモリ２２６に構築していく。 The ultrasound echo data in line units generated by the A / D converter 224 is input to the signal processor 225. The signal processing unit 225 processes the ultrasound echo data to generate a cross-sectional image at each position along the axial direction of the blood vessel, and constructs the image in the memory 226.
図３（ａ）は、プローブ部１０１、並びに、それに収容されたイメージングコアの先端部の断面図である。プローブ部１０１の最外殻部は、カテーテルシース３１１で構成される。イメージングコア２５１は、超音波トランスデューサ２０１からの信号線２７４を収容しスキャナ／プルバック部１０２からの回転力（図示の矢印３０２）を伝達するための駆動シャフト３１２と、その先端に取りつけられた超音波トランスデューサ２０１を収容するハウジング３１３で構成される。図示の一点鎖線が回転中心軸である。また、スキャナ／プルバック部１０２が駆動シャフト３１２を図示の矢印３０３で示す方向に引っ張ることで、カテーテルシース３１１内を、超音波トランスデューサ２０１が移動する。超音波トランスデューサ２０１は、信号線２７４の入力信号線より送信された電気信号を超音波に変換し、回転軸に対してほぼ直交する方向（図示の矢印３０１の方向）に出力する。この結果、血管組織に向けて超音波が照射される。その反射音が再び超音波トランスデューサ２０１に受信されると、超音波トランスデューサ２０１はこれを電気信号に変換して、信号線２７４の出力信号線を介して送出する。 FIG. 3A is a cross-sectional view of the probe portion 101 and the tip portion of the imaging core accommodated therein. The outermost shell of the probe unit 101 is constituted by a catheter sheath 311. The imaging core 251 accommodates the signal line 274 from the ultrasonic transducer 201 and transmits the rotational force (arrow 302 shown) from the scanner / pullback unit 102, and the ultrasonic wave attached to the tip of the drive shaft 312. It is comprised by the housing 313 which accommodates the transducer 201. FIG. The dashed-dotted line in the drawing is the central axis of rotation. Further, the scanner / pullback unit 102 pulls the drive shaft 312 in the direction indicated by the arrow 303 shown in the figure, whereby the ultrasonic transducer 201 moves inside the catheter sheath 311. The ultrasonic transducer 201 converts an electric signal transmitted from an input signal line of the signal line 274 into an ultrasonic wave, and outputs the ultrasonic wave in a direction (direction of an arrow 301 shown) substantially orthogonal to the rotation axis. As a result, ultrasound is irradiated toward the blood vessel tissue. When the reflected sound is again received by the ultrasonic transducer 201, the ultrasonic transducer 201 converts it into an electrical signal and sends it out through the output signal line of the signal line 274.
ここで、１枚の超音波断面画像の生成にかかる処理を図３（ｂ）を用いて簡単に説明する。同図は超音波トランスデューサ２０１が位置する血管の内腔面３５１の断面画像の再構成処理を説明するための図である。超音波トランスデューサ２０１が１回転（２π＝３６０度）する間に、複数回（たとえば、５１２回）の超音波の出射とその反射波の検出が行われる。１回の超音波の出射とその反射波の検出により得られる１ラインのデータ（図ではライン０〜５１１の各々）は、回転中心３５２から径方向に向かう各位置での超音波の反射強度を示すデータである。 Here, the process concerning the production | generation of one ultrasound cross-sectional image is demonstrated easily using FIG.3 (b). The figure is a figure for demonstrating the reconstruction process of the cross-sectional image of the lumen surface 351 of the blood vessel in which the ultrasound transducer 201 is located. While the ultrasonic transducer 201 makes one rotation (2π = 360 degrees), multiple (for example, 512 times) emission of ultrasonic waves and detection of the reflected waves are performed. The data of one line (each of lines 0 to 511 in the figure) obtained by detecting the emission of one ultrasonic wave and its reflected wave is the reflection intensity of the ultrasonic wave at each position in the radial direction from the rotation center 352 It is data to show.
これら５１２個のラインデータは、図示からもわかるように、回転中心３５２の位置の近傍では密で、回転中心３５２の位置から離れるにつれて互いに疎になっていく。そこで、信号処理部２２５は、この各ラインの空いた空間における画素については、周知の補間処理を行なって生成していき、人間が視覚できる２次元の断面画像を生成することになる。また、生成された２次元断面画像を血管軸に沿って互いに接続することで、３次元血管画像を得ることもできる。なお、２次元の断面画像の中心位置（回転中心３５２）は、超音波の回転中心位置と一致するが、血管断面の中心位置ではない点に注意されたい。 These 512 pieces of line data are dense in the vicinity of the position of the rotation center 352 and become sparse with each other as they are separated from the position of the rotation center 352, as can be understood from the drawing. Therefore, the signal processing unit 225 performs well-known interpolation processing on the pixels in the vacant space of each line, and generates a two-dimensional cross-sectional image that can be viewed by humans. A three-dimensional blood vessel image can also be obtained by connecting the generated two-dimensional cross-sectional images to each other along the blood vessel axis. It should be noted that although the center position (rotation center 352) of the two-dimensional cross-sectional image coincides with the rotation center position of the ultrasonic wave, it is not the center position of the blood vessel cross section.
以上、実施形態における画像診断装置１００の基本的な構成と機能について説明した。次に、実施形態の画像診断装置１００による、焼灼状態の検出について説明する。 The basic configuration and functions of the image diagnostic apparatus 100 in the embodiment have been described above. Next, detection of an ablation state by the image diagnostic apparatus 100 of the embodiment will be described.
上述したように、イメージングコア２５１を回転させるとともにプルバックしながら断面画像を得ることにより、血管の軸方向に沿って複数の断面画像（断面画像群）が取得されることになる。以下、取得された断面画像群を用いて焼灼範囲、深度を算出する方法を説明する。なお、以下に説明する焼灼範囲、深度の算出やモニタへの表示処理は、画像診断装置１００に内蔵または接続される画像処理装置により実現され得る。本実施形態では、画像診断装置１００の信号処理部２２５に備わるコンピュータ（マイクロプロセッサ）が所定のプログラムを実行することにより画像処理装置に係る機能が実現されるものとする。すなわち、本実施形態では、信号処理部２２５と断面画像を蓄積するメモリ２２６により本実施形態に係る画像処理を実現する画像処理装置が構成される。 As described above, by obtaining a cross-sectional image while rotating the imaging core 251 and pulling back, a plurality of cross-sectional images (cross-sectional image group) are obtained along the axial direction of the blood vessel. Hereinafter, a method for calculating the ablation range and depth using the acquired cross-sectional image group will be described. The calculation of the ablation range and depth described below and the display process on the monitor may be realized by an image processing apparatus built in or connected to the image diagnostic apparatus 100. In the present embodiment, the computer (microprocessor) provided in the signal processing unit 225 of the image diagnostic apparatus 100 executes a predetermined program, and thereby the function related to the image processing apparatus is realized. That is, in the present embodiment, an image processing apparatus for realizing the image processing according to the present embodiment is configured by the signal processing unit 225 and the memory 226 for storing the cross-sectional image.
図４は、焼灼が実施された腎動脈内でイメージングコア２５１をプルバックすることで得られた断面画像群を模式的に示す図であり、プルバック位置に沿って複数の断面画像が並んでいる。また、取得された断面画像群の各々には、エンコーダ部２１４ｂから得られるプルバック位置が付加される。 FIG. 4 is a view schematically showing a cross-sectional image group obtained by pulling back the imaging core 251 in the renal artery in which cauterization was performed, and a plurality of cross-sectional images are arranged along the pull back position. In addition, the pullback position obtained from the encoder unit 214b is added to each of the acquired cross-sectional image groups.
こうして得られた断面画像群４００を構成する各々の断面画像は腎動脈の血管断層像を含み、血管断層像からは血管内腔壁と外弾性板が観察され得る。たとえば、断面画像４０１ａでは、血管断層像４１０において連続した血管内腔壁４１２と外弾性板４１１が観察される。外弾性板よりも深部の組織には毛細血管や静脈が不規則に走行しており、これらを流れる血液により冷却されることで、焼灼範囲は限定される。一般に焼灼範囲は、図５Ａ（ａ）に示されるように、内皮（Endothelium）と内弾性板（ＩＥＭ）を含んで形成される血管内腔壁４１２に焼灼カテーテルを押し当てると、血管内壁より外側へ球状に焼灼範囲は広がる。焼灼範囲は熱伝導により伝わるので、焼灼範囲の外側に近い領域５８１ほど焼け具合は悪く（半焼け状態）、焼灼範囲の内側の領域５８２は十分に焼けた状態となる。本願の発明者らは、焼灼範囲におけるＩＶＵＳの画像には、図５Ａ（ｂ）に模式的に示すような輝度の変化が現われることを見出した。すなわち、焼灼範囲の外殻部分である半焼け状態の部分は高輝度（高輝度部分５８１）となり、その内部の十分に焼灼された部分は低輝度（低輝度部分５８２）となる。したがって、断面画像において高輝度部分５８１に囲まれた低輝度部分５８２の範囲を検出することにより、高輝度部分５８１及び低輝度部分５８２を焼灼部分として得ることができる。なお、高輝度部分５８１及び低輝度部分５８２は、血管断層像４１０において、焼灼されていない外弾性板４１１よりも深部の組織と比較して輝度が高い。 Each of the cross-sectional images constituting the cross-sectional image group 400 thus obtained includes a blood vessel tomographic image of the renal artery. From the blood vessel tomographic image, the wall of the blood vessel lumen and the outer elastic plate can be observed. For example, in the cross-sectional image 401 a, the continuous blood vessel lumen wall 412 and the outer elastic plate 411 are observed in the blood vessel tomographic image 410. Capillary blood vessels and veins run irregularly in tissue deeper than the external elastic plate, and the cauterization range is limited by cooling with blood flowing therethrough. Generally, as shown in FIG. 5A (a), the cauterization range is outside the inner wall of the blood vessel when the cauterization catheter is pressed against the intraluminal wall 412 formed by including the endothelium and the inner elastic plate (IEM). The cautery range spreads in a spherical shape. Since the cauterization range is transmitted by heat conduction, the area 581 closer to the outside of the cauterization area is not as completely burned (semi-burned), and the area 582 inside the cauterization area is fully burned. The inventors of the present application found that in the image of IVUS in the cauterization range, a change in luminance as schematically shown in FIG. 5A (b) appears. That is, a half burnt portion which is an outer shell portion of the cauterization range has high brightness (high brightness portion 581), and a sufficiently cauterized portion inside thereof has low brightness (low brightness portion 582). Therefore, by detecting the range of the low brightness portion 582 surrounded by the high brightness portion 581 in the cross-sectional image, the high brightness portion 581 and the low brightness portion 582 can be obtained as cauterized portions. The high luminance portion 581 and the low luminance portion 582 have higher luminance in the blood vessel tomographic image 410 as compared to the tissue in the deep portion than the external elastic plate 411 which is not cauterized.
また、図５Ａ（ａ）（ｂ）には示されていないが、腎動脈では外弾性板の外側に交感神経が走行しているため、内腔壁を介して交感神経の焼灼を実施した場合、熱エネルギは交感神経のみならず、内腔壁と交感神経の間にある外弾性板にも印加される。熱エネルギを印加された外弾性板は変性し、断面画像上で観察できなくなる（外弾性板が消失する）。したがって、イメージングコア２５１のプルバック範囲（撮影範囲）に焼灼位置が存在すると、血管断層像において外弾性板４１１の一部が消失し、不連続となるとともに、高輝度部分５８１に囲まれた低輝度部分５８２が存在する画像の部分（以下、焼灼部分という）が断面画像に現われることになる。 In addition, although not shown in FIG. 5A (a) (b), when the sympathetic nerve travels to the outside of the outer elastic plate in the renal artery, cauterization of the sympathetic nerve is performed via the lumen wall The heat energy is applied not only to the sympathetic nerve but also to the external elastic plate between the lumen wall and the sympathetic nerve. The external elastic plate to which thermal energy is applied is denatured and can not be observed on the cross-sectional image (the external elastic plate disappears). Therefore, when the cauterization position exists in the pullback range (imaging range) of the imaging core 251, a part of the outer elastic plate 411 disappears in the blood vessel tomographic image and becomes discontinuous, and the low luminance surrounded by the high luminance portion 581 The portion of the image where the portion 582 is present (hereinafter referred to as cauterized portion) will appear in the cross-sectional image.
図４の例では、断面画像４０１ｂの血管断層像４１０から、外弾性板４１１の部分的な消失を伴う焼灼部分４１３が出現している。以降、プルバック位置の進行に伴って取得される断面画像４０１ｃ、４０１ｄ、４０１ｅにおいて焼灼部分４１３が発生している。この間の断面画像では、外弾性板４１１も焼灼部分において消失し、不連続となっている。また、断面画像４０１ｆでは、焼灼部分４１３が消えており、外弾性板４１１における不連続部分もなくなっている。したがって、図４の例では、断面画像４０１ｂから断面画像４０１ｅの間、焼灼部分４１３が出現し外弾性板４１１に消失が発生していることがわかる。 In the example of FIG. 4, a cauterized portion 413 accompanied by partial disappearance of the outer elastic plate 411 appears from the blood vessel tomographic image 410 of the cross-sectional image 401 b. Thereafter, the cauterized portion 413 is generated in the cross-sectional images 401c, 401d, and 401e acquired along with the progress of the pullback position. In the cross-sectional image during this time, the outer elastic plate 411 also disappears at the cautery portion and becomes discontinuous. Further, in the cross-sectional image 401f, the cauterized portion 413 disappears, and the discontinuous portion in the outer elastic plate 411 also disappears. Therefore, in the example of FIG. 4, it can be seen that the cauterized portion 413 appears from the cross-sectional image 401 b and the disappearance of the outer elastic plate 411 occurs during the cross-sectional image 401 e.
上述したように、イメージングコア２５１のプルバック位置は監視されており、各断面画像が取得された際のプルバック位置が判別可能となっている。したがって、焼灼部分４１３が出現している断面画像４０１ｂから断面画像４０１ｅの間の各断面画像における焼灼部分の面積を各断面画像のプルバック位置に基づいて積分し、焼灼部分の体積（焼灼範囲の体積）を求めることができる。ただし、たとえば断面画像と断面画像の間は、たとえば隣接する断面画像間を面積が線形に増加あるいは減少するものとして補間する。あるいは各面間をスプライン補間のように滑らかにつないでもよい。こうして得られた焼灼範囲の体積（焼灼体積）は、焼灼の成否を判定するための指標として用いることができる。たとえば、焼灼体積が所定の閾値を超える場合には、神経に焼灼による熱影響が及んでいる可能性が高い。そのため、焼灼体積が所定の閾値を超える場合、焼灼の完了または成功と判定することができる。 As described above, the pullback position of the imaging core 251 is monitored, and the pullback position when each cross sectional image is acquired can be determined. Therefore, the area of the ablation portion in each of the cross-sectional images between the cross-sectional image 401b and the cross-sectional image 401e where the ablation portion 413 appears is integrated based on the pullback position of each cross-sectional image, and the volume of the ablation portion (volume of the ablation region ) Can be asked. However, for example, between the cross-sectional image and the cross-sectional image, for example, interpolation between adjacent cross-sectional images is performed as the area linearly increases or decreases. Alternatively, the surfaces may be connected smoothly as in spline interpolation. The volume (cautery volume) of the caustic range thus obtained can be used as an index for determining the success or failure of caustic causation. For example, if the cautery volume exceeds a predetermined threshold, it is likely that the nerve is affected by the caustic heat. Therefore, when the ablation volume exceeds a predetermined threshold, it can be determined that the ablation is complete or successful.
また、外弾性板４１１の消失が開始した断面画像４０１ｂと外弾性板４１１の消失が終了した断面画像４０１ｅのプルバック位置の差から、外弾性板の消失部分を有する区間の長さが分かる。本実施形態では、この長さと、図５Ｂにより以下に説明するモデルを用いて焼灼が及んでいる範囲（焼灼範囲）を推定し、焼灼深度を推定してもよい。 Further, the length of the section having the missing portion of the outer elastic plate can be known from the difference between the pull-back position of the cross-sectional image 401b where the disappearance of the outer elastic plate 411 has started and the cross-sectional image 401e where the disappearance of the outer elastic plate 411 is finished. In this embodiment, the cautery depth may be estimated by estimating the range (cautery range) covered by cauterization using this length and a model described below with reference to FIG. 5B.
図５Ｂは焼灼範囲を推定するためのモデルを説明する図である。まず、消失開始のプルバック位置５２１と消失終了のプルバック位置５２２の差から消失部分の長さｍを得る。図４の例では、断面画像４０１ｂのプルバック位置と断面画像４０１ｅのプルバック位置の差が消失部分の長さｍとなる。そして、血管内腔（血管内腔壁４１２）から外弾性板４１１までの距離をｔとした場合に、中心から距離ｔの位置に長さｍの弦を持つ、半径ｄの半円５０１を焼灼範囲と推定する。なお、焼灼は、アブレーションカテーテルの電極が血管壁内面に接した状態で行われたとの仮定の元、血管壁内面上に中心がある半円を焼灼範囲と推定する。この場合、半径ｄは、
ｄ＝√（ｔ２＋（ｍ／２）２）
により得られる。このような焼灼範囲のモデル化により、消失期間内の任意のプルバック位置における焼灼深度を容易に算出、推定することができる。たとえば、プルバック位置５２３における焼灼深度ｆは、プルバック位置５２１とプルバック位置５２３の差をｂとした場合、
ｆ＝√（ｄ２−（ｍ／２−ｂ）２）
により得られる。これにより、図４の断面画像４０１ｂから断面画像４０１ｅまでの各断面画像について焼灼深度を推定してもよい。
FIG. 5B is a view for explaining a model for estimating the ablation range. First, the length m of the lost portion is obtained from the difference between the pullback position 521 of the loss start and the pullback position 522 of the loss end. In the example of FIG. 4, the difference between the pullback position of the cross-sectional image 401b and the pullback position of the cross-sectional image 401e is the length m of the lost portion. Then, assuming that the distance from the vascular lumen (the vascular lumen wall 412) to the outer elastic plate 411 is t, the semicircle 501 of radius d having a chord of length m at the distance t from the center is cauterized. Estimated as the range. Under the assumption that ablation was performed with the electrode of the ablation catheter in contact with the inner surface of the blood vessel wall, a semicircle centered on the inner surface of the blood vessel wall is estimated to be the ablation range. In this case, the radius d is
d = √ (t 2 + (m / 2) 2 )
Obtained by By modeling such an ablation range, it is possible to easily calculate and estimate the ablation depth at an arbitrary pullback position in the disappearance period. For example, if the difference between the pullback position 521 and the pullback position 523 is b, the ablation depth f at the pullback position 523 is
f = ((d 2- (m / 2-b) 2 )
Obtained by Thus, the ablation depth may be estimated for each of the cross-sectional images from the cross-sectional image 401b to the cross-sectional image 401e in FIG.
なお、血管の内腔（内壁面）から外弾性板（ＥＥＭ；External ElasticMembrane）までの距離ｔは、断面画像において外弾性板の消失が発生していない部分から計測することができる。たとえば内腔をトレースすることによって血管の重心を計算し、重心から外弾性板に向けておろした垂線の外弾性板との交点と内腔との距離がtに相当する。あるいは、腎動脈における血管内腔から外弾性板の平均的な距離（年齢層別、性別であってもい）を用いてもよい。 The distance t from the lumen (inner wall surface) of the blood vessel to the external elastic plate (EEM; External Elastic Membrane) can be measured from the portion where the disappearance of the external elastic plate has not occurred in the cross-sectional image. For example, the center of gravity of the blood vessel is calculated by tracing the lumen, and the distance between the point of intersection of the perpendicular with the outer elastic plate and the lumen, which is directed from the center of gravity to the outer elastic plate, corresponds to t. Alternatively, an average distance (by age group, gender, or the like) of the extracorporeal elastic plate from the blood vessel lumen in the renal artery may be used.
なお、上記では図５Ｂに示すモデルを適用して焼灼深度を求めたが、ＩＶＵＳの画像において焼灼範囲を示す高輝度部分の位置を検出することで算出してもよい。 Although the ablation depth is determined by applying the model shown in FIG. 5B in the above description, it may be calculated by detecting the position of the high-intensity part indicating the ablation range in the image of IVUS.
図６（ａ）は、上述した焼灼部分が存在する断面画像または外弾性板の消失範囲にある断面画像がモニタ１１３に表示された状態の一例を示す図である。図６（ａ）では、断面画像４０１ｄが選択され、モニタ１１３に表示された場合が例示されている。上述した方法により、断面画像４０１ｄのプルバック位置における焼灼深度ｆが算出され、表示エリア６０１に表示される。また、表示エリア６０１には焼灼部分の面積（焼灼面積）や体積（焼灼体積）も併せて表示される。なお、焼灼部分の面積は断面画像毎に異なるが、体積は１つの焼灼位置に関しては同じ値が表示されることになる。さらに図５Ａ（ｂ）を参照して上述したような輝度値の変化に基づいて焼灼部分を抽出すると周方向の焼灼範囲を検出することができるので、検出された周方向の焼灼範囲を明示することができる。たとえば、検出された周方向の焼灼範囲は、矢印６０２により明示するようにしてもよい。他方、図６（ｂ）に示されるように、焼灼部分の存在しない断面画像あるいは消失範囲外の断面画像（たとえば断面画像４０１ａ）がモニタ１１３に表示された場合には、表示エリア６０１における焼灼範囲の面積、焼灼深度の表示や、周方向の焼灼範囲を示す矢印６０２の表示は行われない。 FIG. 6A is a view showing an example of a state in which the cross-sectional image in which the cauterized portion is present or the cross-sectional image in the disappearance range of the outer elastic plate is displayed on the monitor 113. In FIG. 6A, the case where the cross-sectional image 401d is selected and displayed on the monitor 113 is illustrated. The ablation depth f at the pullback position of the cross-sectional image 401 d is calculated by the method described above, and is displayed in the display area 601. Further, in the display area 601, the area (cautery area) and the volume (cautery volume) of the caustic part are also displayed. In addition, although the area of a cautery part changes for every cross-sectional image, a volume will be displayed the same value regarding one cautery position. Furthermore, since the ablation range in the circumferential direction can be detected by extracting the ablation portion based on the change in luminance value as described above with reference to FIG. 5A (b), the detected ablation range in the circumferential direction is specified be able to. For example, the detected circumferential cauterization range may be specified by the arrow 602. On the other hand, as shown in FIG. 6B, when the cross-sectional image without a cautery portion or a cross-sectional image outside the disappearance range (for example, a cross-sectional image 401a) is displayed on the monitor 113, the cauterization range in the display area 601 The display of the area, the depth of cautery, and the arrow 602 indicating the cauterization range in the circumferential direction are not performed.
以上の処理について図７を参照してさらに説明する。図７は、信号処理部２２５のマイクロプロセッサにより実行される処理のうち、焼灼深度の算出と表示に関する処理を説明するフローチャートである。なお、以下の処理は、信号処理部２２５が有する不図示のマイクロプロセッサが、不図示のメモリに格納されているプログラムを実行することにより実現されるものとするが、以下の処理の一部あるいは全ての処理を専用のハードウエアにより実現するようにしてもよい。 The above process will be further described with reference to FIG. FIG. 7 is a flow chart for explaining the processing concerning calculation and display of the ablation depth among the processing executed by the microprocessor of the signal processing unit 225. The following process is realized by the microprocessor (not shown) of the signal processing unit 225 executing a program stored in a memory (not shown), but a part of the following process or All processing may be realized by dedicated hardware.
ステップＳ７０１において、マイクロプロセッサは、イメージングコア２５１をラジアル走査させながらプルバックすることにより、図４で説明したような、複数のプルバック位置の複数の断面画像からなる断面画像群４００を取得する。図８は、信号処理部２２５（のマイクロプロセッサ）によってメモリ２２６に格納されるフレームデータの構成例を説明する図である。断面画像群４００の各断面画像は、フレームデータ８０１としてメモリ２２６に格納される。ステップＳ７０１の時点では、フレームデータ８０１に、個々の断面画像に対応する断面画像データ８０２とその断面画像の取得時のプルバック位置８０３が記録される。 In step S701, the microprocessor pulls back while making the imaging core 251 radial scan to acquire a cross-sectional image group 400 including a plurality of cross-sectional images of a plurality of pullback positions as described in FIG. FIG. 8 is a view for explaining an example of the configuration of frame data stored in the memory 226 by (the microprocessor of) the signal processing unit 225. Each cross-sectional image of the cross-sectional image group 400 is stored in the memory 226 as frame data 801. At the time of step S 701, the cross-sectional image data 802 corresponding to each cross-sectional image and the pullback position 803 at the time of acquisition of the cross-sectional image are recorded in the frame data 801.
続いて、ステップＳ７０２において、マイクロプロセッサは、断面画像群４００の各々について、焼灼部分の検出と外弾性板の消失部分の検出を行う。その結果、焼灼部分を検出できた場合には、その範囲（位置、形状）と面積（以下、焼灼範囲と焼灼面積）を算出して焼灼範囲情報８０６に書き込み、外弾性板の消失を検出した場合は消失発生８０４に「消失あり」を書き込む。マイクロプロセッサは、断面画像において、図５Ａ（ｂ）で説明したような輝度変化を提示する領域を焼灼部分として検出する。例えば、マイクロプロセッサは、外弾性板が消失していない断面画像において外弾性板よりも深部の輝度を取得し、断面画像の外弾性板よりも深部の輝度を取得した輝度と比較することで、図５Ａ（ｂ）で説明したような輝度変化を提示する領域を焼灼部分として検出する。また、マイクロプロセッサは断面画像群４００の各断面画像について外弾性板を検出し、外弾性板に中断する箇所（消失個所）があるかどうかを判定する。 Subsequently, in step S702, the microprocessor detects, for each of the cross-sectional image group 400, a cauterized portion and a missing portion of the outer elastic plate. As a result, when the cautery portion could be detected, the range (position, shape) and area (hereinafter, cautery range and cautery area) were calculated and written in cautery range information 806 to detect disappearance of the outer elastic plate In the case of erasure occurrence 804, write "with erasure". The microprocessor detects an area presenting the change in luminance as described in FIG. 5A (b) as a cauterized part in the cross-sectional image. For example, in a cross-sectional image in which the outer elastic plate is not lost, the microprocessor obtains the brightness of a deeper portion than the outer elastic plate, and compares the brightness of the deeper portion than the outer elastic plate of the cross-sectional image with the obtained brightness. An area presenting the change in luminance as described in FIG. 5A (b) is detected as a cauterized part. Further, the microprocessor detects the outer elastic plate in each cross sectional image of the cross sectional image group 400, and determines whether or not there is a point (disappeared point) to be interrupted in the outer elastic plate.
なお、各断面画像をモニタ１１３に表示させて、ユーザがこれを観察することにより外弾性板の消失の有無を判定するようにしてもよい。この場合、消失期間中の各断面画像にユーザが「消失発生あり」を指定すると操作量が多くなってしまう。そこで、消失開始の断面画像と消失終了の断面画像をユーザが指定することにより、それら断面画像と、それらの間にある全ての断面画像（フレームデータ）の消失発生８０４に自動的に「消失あり」を書き込むようにしてもよい。たとえばユーザが断面画像４０１ｂを消失開始、断面画像４０１ｅを消失終了と判定すると、断面画像４０１ｂ〜４０１ｅまでの全ての断面画像の消失発生８０４が「消失あり」に設定される。 Each cross-sectional image may be displayed on the monitor 113, and the user may observe this to determine whether or not the outer elastic plate has disappeared. In this case, if the user designates "without occurrence" in each cross-sectional image during the elimination period, the operation amount will be large. Therefore, when the cross section image of the loss start and the cross section image of the loss end are designated by the user, the loss occurrence 804 of the cross section images and all cross section images (frame data) between them is automatically “disappeared. "May be written. For example, when the user determines that the cross-sectional image 401b starts to disappear and the cross-sectional image 401e ends, the deletion occurrence 804 of all the cross-sectional images 401b to 401e is set to "with deletion".
また、焼灼部分の検出においても、ユーザによる指定を併用するようにしてもよい。たとえば、ユーザが表示された断面画像において焼灼部分を指定する（たとえばマウス操作により閉領域で囲む）と、マイクロプロセッサが表示中の断面画像の前後に連続する断面画像から自動的に焼灼範囲を検出するようにしてもよい。連続する前後の断面画像では、焼灼部分の位置や大きさが突然大きく変化することは無いので、マイクロプロセッサはユーザが指示した焼灼部分の位置と範囲に基づいて焼灼部分を効率的に検出することができる。 Further, also in the detection of the cautery part, designation by the user may be used together. For example, when the user designates an cautery portion in the displayed cross-sectional image (for example, by surrounding the closed region by mouse operation), the microprocessor automatically detects the caustic range from the cross-sectional images continuous before and after the displayed cross-sectional image. You may do it. In successive cross-sectional images, the position and size of the cautery part do not change suddenly suddenly, so the microprocessor can efficiently detect the cautery part based on the position and range of the cautery part instructed by the user Can.
次に、ステップＳ７０３において、マイクロプロセッサは、プルバック位置の順（取得の順）に並ぶフレームデータ８０１のプルバック位置８０３と焼灼範囲情報８０６を参照して、焼灼部分の体積を算出する。すなわち、マイクロプロセッサは、焼灼部分が出現してからその焼灼部分が消滅するまでのフレームデータ８０１の焼灼範囲情報８０６に記録されている焼灼面積とプルバック位置８０３を用いて、焼灼範囲の体積を算出する。なお、焼灼範囲の体積の算出に際して、断面画像が存在しない位置の焼灼面積は、たとえばその前後の断面画像の焼灼面積を用いた線形補間により推定するものとする。 Next, in step S703, the microprocessor refers to the pullback position 803 and the ablation range information 806 of the frame data 801 arranged in order of the pullback position (in order of acquisition) to calculate the volume of the cauterized portion. That is, the microprocessor calculates the volume of the ablation range using the ablation area and the pullback position 803 recorded in the ablation range information 806 of the frame data 801 from the appearance of the ablation part to the disappearance of the ablation part Do. When calculating the volume of the ablation range, the ablation area at a position where no cross-sectional image is present is estimated, for example, by linear interpolation using the ablation area of cross-sectional images before and after that.
次に、ステップＳ７０４において、マイクロプロセッサは、プルバック位置の順（取得の順）に並ぶフレームデータ８０１の消失発生８０４を参照して外弾性板の消失の発生が開始した断面画像と終了した断面画像を特定する。たとえば、消失発生８０４が「消失あり」となっているフレームデータが連続している箇所の、先頭のフレームデータを消失の開始、末尾のフレームデータを消失の終了とする。その後、ステップＳ７０５において、マイクロプロセッサは、外弾性板の消失が開始したフレームデータと終了したフレームデータのプルバック位置の差を求め、外弾性板が部分的に消失している間（消失期間）の距離、すなわち消失部分の長さｍを取得する。プルバック位置は各フレームデータに記録されているので、これを用いることで消失部分の長さｍは容易に求まる。 Next, in step S704, the microprocessor refers to the disappearance occurrence 804 of the frame data 801 arranged in order of the pullback position (order of acquisition), and the cross-sectional image where the occurrence of disappearance of the outer elastic plate starts and the cross-sectional image ends Identify For example, the start frame data of the portion where the frame data in which the loss occurrence 804 is “with loss” is continuous is the start of the loss, and the end frame data is the end of the loss. Thereafter, in step S705, the microprocessor obtains the difference between the pullback position of the frame data where the disappearance of the outer elastic plate has started and the frame data which has ended, and while the outer elastic plate partially disappears (disappearance period) Get the distance, ie the length m of the missing part. Since the pullback position is recorded in each frame data, the length m of the lost portion can be easily obtained by using this.
次に、ステップＳ７０６において、マイクロプロセッサは、消失期間中の各断面画像について、図５Ｂで説明したモデルを用いて焼灼範囲を算出する。そして、マイクロプロセッサは、焼灼範囲に基づいて各フレームデータ（断面画像）のプルバック位置における焼灼深度を算出し、フレームデータの焼灼深度８０５に記録する。なお、焼灼深度の算出とフレームデータ８０１（焼灼深度８０５）への記録は、消失発生８０４が「消失あり」となっているフレームデータ及び消失発生８０４が「消失あり」となっているフレームデータの前後の数〜数十フレームのフレームデータについてなされる。なお、腎動脈の内腔壁は、外弾性板に至るまでの範囲でも焼灼されている。そのため、消失発生８０４が「消失あり」となっているフレームデータの前後の数〜数十フレームのフレームデータを取得することで、外弾性板に至るまでの焼灼されている可能性がある範囲も記録することができる。 Next, in step S706, the microprocessor calculates the ablation range for each cross-sectional image in the disappearance period using the model described in FIG. 5B. Then, the microprocessor calculates the ablation depth at the pullback position of each frame data (cross-sectional image) based on the ablation range, and records it in the ablation depth 805 of the frame data. The calculation of the ablation depth and the recording to the frame data 801 (caustic depth 805) are the frame data in which the loss occurrence 804 is "with loss" and the frame data in which the loss occurrence 804 is "with loss". This is done for frame data of several to several tens of frames before and after. The lumen wall of the renal artery is also cauterized in the range up to the outer elastic plate. Therefore, by acquiring frame data of several to several tens of frames before and after frame data for which the loss occurrence 804 is "with loss", the range to which the external elastic plate may be cauterized may also be obtained. It can be recorded.
次に、マイクロプロセッサは、断面画像を表示するための表示制御を行う。まず、ステップＳ７０７において、たとえばユーザ操作により表示対象の断面画像（フレームデータ）が選択されると、ステップＳ７０８においてマイクロプロセッサは、その断面画像をモニタ１１３に表示する。このとき、表示対象の断面画像が、消失部分の存在する断面画像または外弾性板の消失範囲の断面画像であった場合には、処理はステップＳ７０９からステップＳ７１０へ進み、マイクロプロセッサはその焼灼範囲情報８０６に含まれる焼灼範囲に基づいて周方向の焼灼範囲を判定し、図６（ａ）に示されるように焼灼範囲を矢印６０２により表示する。そして、ステップＳ７１１において、マイクロプロセッサはフレームデータ８０１の焼灼深度８０５を読み出し、「焼灼深度」として表示エリア６０１（図６）に表示する。また、マイクロプロセッサは、焼灼範囲情報８０６を読み出して焼灼面積を表示するとともに、ステップＳ７０３で算出された体積を「焼灼体積」として表示エリア６０１に表示する。なお、表示対象の断面画像に消失部分が存在しない場合またはその断面画像が消失範囲のものでなければ、処理はステップＳ７０９からそのまま終了し、上述したような周方向の焼灼範囲や焼灼面積、体積、深度の表示は行われず、図６（ｂ）のような表示を得ることになる。 Next, the microprocessor performs display control for displaying a cross-sectional image. First, in step S 707, when a cross-sectional image (frame data) to be displayed is selected by a user operation, for example, the microprocessor displays the cross-sectional image on the monitor 113 in step S 708. At this time, if the cross-sectional image of the display object is a cross-sectional image in which the lost portion exists or a cross-sectional image of the loss range of the external elastic plate, the process proceeds from step S709 to step S710 and the microprocessor calculates the ablation range The ablation range in the circumferential direction is determined based on the ablation range contained in the information 806, and the ablation range is displayed by the arrow 602 as shown in FIG. 6A. Then, in step S711, the microprocessor reads the ablation depth 805 of the frame data 801 and displays it as "cauterization depth" in the display area 601 (FIG. 6). Further, the microprocessor reads the ablation range information 806 and displays the ablation area, and displays the volume calculated in step S703 in the display area 601 as “cauterization volume”. If there is no missing part in the cross-sectional image to be displayed, or if the cross-sectional image is not in the missing range, the process ends from step S709 and the above-described circumferential ablation area, ablation area, volume as described above The display of the depth is not performed, and the display as shown in FIG. 6 (b) is obtained.
なお、交感神経の切断のための焼灼用カテーテルと上述したプローブ部１０１を同時に腎動脈に挿入し、焼灼用カテーテルによる焼灼中に繰り返し撮影することにより、焼灼の完了を判定するようにしてもよい。その場合、マイクロプロセッサは、たとえば、上述した焼灼体積が所定値を超えた場合や、上述した焼灼深度の最大値（図５のｄ）が所定値を超えた場合に焼灼が完了したと判定し、その旨をユーザに通知する。なお、焼灼体積が所定値を超えたことと、焼灼深度が所定値を超えたことをアンド条件として用いてもよいしオア条件として用いてもよい。 It should be noted that the completion of ablation may be determined by simultaneously inserting the catheter for ablation for cutting the sympathetic nerve and the probe unit 101 described above into the renal artery and repeatedly photographing during ablation with the catheter for ablation. . In that case, the microprocessor determines that the cauterization is completed, for example, when the cautery volume mentioned above exceeds a predetermined value or when the maximum value of cautery depth mentioned above (d in FIG. 5) exceeds a predetermined value. , Notify the user to that effect. The fact that the cautery volume has exceeded a predetermined value and that the cautery depth has exceeded a predetermined value may be used as an AND condition or may be used as an OR condition.
また、上記実施形態では、消失範囲は、消失部分が出現し始めたフレーム（図４の断面画像４０１ｂ）と、消失部分が無くなった最初のフレームの直前（図４の断面画像４０１ｅ）と、これらの間のフレームとしているが、これに限られるものではない。たとえば、消失部分が出現し始めたフレームの直前のフレーム（断面画像４０１ａ）と消失部分が無くなった最初のフレーム（断面画像４０１ｆ）、及びこれらの間のフレームを消失範囲としてよい。 Further, in the above embodiment, the loss range includes the frame in which the loss portion starts to appear (the cross-sectional image 401b in FIG. 4) and the position immediately before the first frame in which the loss portion disappears (the cross-sectional image 401e in FIG. 4) But it is not limited to this. For example, the frame immediately before the frame in which the missing part starts to appear (cross-sectional image 401a), the first frame in which the missing part disappears (cross-sectional image 401f), and the frame between them may be taken as the missing range.
また、腎動脈における交感神経遮断の手技では、血管内壁にスパイラル状に焼灼箇所を設定して焼灼が行われる。そのため、１つの断面画像に複数の焼灼箇所が存在する場合がある。そのような場合には、それぞれの焼灼部分や外弾性板の消失部分に識別子（ラベル）を付与し、それぞれの焼灼範囲を管理するようにすればよい。すなわち、消失発生８０４、焼灼深度８０５、焼灼範囲情報８０６の各情報に識別子（ラベル）を関連付けて一つのフレームデータ８０１に保持するようにすればよい。そして、識別子（ラベル）ごとに、Ｓ７０３〜Ｓ７０６を実行して、焼灼部分の体積、焼灼深度を求めることにより、焼灼箇所ごとの情報を得ることができる。 In addition, in the procedure of sympathetic nerve block in the renal artery, cauterization is performed by spirally setting cauterization sites on the inner wall of a blood vessel. Therefore, there may be a plurality of cauterization sites in one cross-sectional image. In such a case, an identifier (label) may be added to each cauterized portion or the missing portion of the outer elastic plate, and each caustic range may be managed. That is, an identifier (label) may be associated with each information of the disappearance occurrence 804, the ablation depth 805, and the ablation range information 806, and may be stored in one frame data 801. Then, by executing S703 to S706 for each identifier (label) to obtain the volume of the cauterized portion and the cautery depth, it is possible to obtain information for each cautery site.
なお、上記実施形態では、輝度変化に基づいて焼灼範囲の外形を追跡して得られた閉領域を焼灼部分としたが、焼灼部分の形状を円あるいは楕円の一部を用いて近似するようにしてもよい。また、上記実施形態では、断面画像からの焼灼範囲の検出による焼灼範囲の特定と、外弾性板の消失の検出による焼灼範囲の特定を併用したが、何れか一方のみを用いてもよい。 In the above embodiment, the closed region obtained by tracking the outer shape of the cauterization range based on the change in luminance is regarded as the cautery portion, but the shape of the cautery portion is approximated using a circle or a part of an ellipse. May be Moreover, in the said embodiment, although identification of the cauterization range by detection of the cauterization range from a cross-sectional image and identification of the cauterization range by the detection of lose | disappearance of an external elastic plate were used together, you may use only any one.
また、光干渉断層法等の技術を用いて腎動脈の神経の位置を検出した後、交感神経の切断のための焼灼用カテーテルを挿入して腎動脈の内腔壁の焼灼を行い、その後に上述したプローブ部１０１を挿入して断面画像群４００を取得し、上述した焼灼範囲の体積（焼灼体積）を算出してもよい。これにより、腎動脈の神経の位置情報に算出した焼灼範囲の体積をマッピングすることで腎動脈の交感神経の焼灼状況をより正確に判断することができる。 In addition, after the position of the nerve in the renal artery is detected using a technique such as optical coherence tomography, a cautery catheter for severing the sympathetic nerve is inserted to cauterize the lumen wall of the renal artery, and then The above-described probe unit 101 may be inserted to obtain the cross-sectional image group 400, and the volume of the above-described cauterization range (cautery volume) may be calculated. In this way, it is possible to more accurately determine the ablation state of the sympathetic nerve of the renal artery by mapping the calculated volume of the cauterization range to the position information of the nerve of the renal artery.
また、図４に示したような断面画像群４００から３次元のＩＶＵＳ画像を再構成しその中に、上記輝度値に基づいて判定された焼灼範囲を立体的に、描画してもよい。３次元断層像に焼灼範囲を表示させることにより、ユーザは、より的確に焼灼範囲を把握することができる。 Further, a three-dimensional IVUS image may be reconstructed from the cross-sectional image group 400 as shown in FIG. 4 and the ablation range determined based on the above-mentioned luminance value may be drawn three-dimensionally in that. By displaying the ablation range on the three-dimensional tomogram, the user can more accurately understand the ablation range.
１０１：プローブ、１０２：スキャナ／プルバック部、１０３：操作制御装置、１１３：モニタ、２５１：イメージングコア、２０１：信号処理部 101: probe, 102: scanner / pullback unit, 103: operation control device, 113: monitor, 251: imaging core, 201: signal processing unit
Claims (16)
前記断面画像に関するデータを、それぞれの断面画像の取得時の前記軸方向の位置情報と対応づけて記憶する記憶手段と、
前記複数の断面画像の各々において、断面画像における輝度に基づいて焼灼範囲を特定する第１の特定手段と、
前記第１の特定手段により焼灼範囲が特定された断面画像の前記軸方向の位置情報と該焼灼範囲の面積に基づいて、焼灼範囲の体積を算出する第１の算出手段と、を備えることを特徴とする画像処理装置。 An image processing apparatus that processes a plurality of cross-sectional images obtained by moving an imaging core that transmits and receives ultrasonic waves in an axial direction while rotating an imaging core,
Storage means for storing data related to the cross-sectional image in association with positional information on the axial direction at the time of acquisition of each cross-sectional image;
First specifying means for specifying an ablation range based on the brightness in the cross-sectional image in each of the plurality of cross-sectional images;
Providing a first calculation means for calculating the volume of the ablation range based on the axial direction position information of the cross-sectional image for which the ablation range is specified by the first identification means and the area of the ablation range Image processing device characterized by
前記記憶手段より前記第１の断面画像と前記第２の断面画像の前記軸方向の位置情報を取得し、取得された前記軸方向の位置情報の差に基づいて、前記消失期間に対応する位置において焼灼が及んでいる焼灼範囲を算出する第２の算出手段と、をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像処理装置。 In the plurality of cross-sectional images, a first cross-sectional image starting with a disappearance period during which it can be determined that a part of the outer elastic plate included in the blood vessel tomographic image has disappeared and a second cross-sectional image ending with the disappearance period are extracted Second specifying means for
Positional information on the axial direction of the first sectional image and the second sectional image is acquired from the storage means, and a position corresponding to the disappearance period is obtained based on a difference between the acquired positional information on the axial direction. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, further comprising: second calculation means for calculating an ablation range covered by the ablation.
前記表示制御手段は、前記選択された断面画像の表示において、前記検出手段により検出された前記周方向の焼灼範囲を明示することを特徴とする請求項１１または１２に記載の画像処理装置。 It further comprises detection means for detecting the ablation range in the circumferential direction based on the change in luminance value of the selected cross-sectional image,
The image processing apparatus according to claim 11, wherein the display control unit clearly indicates the ablation range in the circumferential direction detected by the detection unit in the display of the selected cross-sectional image.
前記断面画像に関するデータを、それぞれの断面画像の取得時の前記軸方向の位置情報と対応づけてメモリに記憶する記憶工程と、
前記メモリに記憶された前記複数の断面画像の各々において、断面画像の輝度に基づいて焼灼範囲を特定する特定工程と、
前記特定工程で焼灼範囲が特定された断面画像の軸方向の位置情報と該焼灼範囲の面積に基づいて、焼灼範囲の体積を算出する算出工程と、をコンピュータに実行させるためのプログラム。 A program for causing a computer to execute an image processing method for processing a plurality of cross-sectional images obtained by moving in the axial direction while rotating an imaging core that transmits and receives ultrasonic waves.
Storing, in a memory, data relating to the cross-sectional image in association with positional information on the axial direction at the time of acquisition of each cross-sectional image;
Specifying each of the plurality of cross-sectional images stored in the memory based on the brightness of the cross-sectional image;
A program for causing a computer to execute a calculation step of calculating a volume of an ablation range based on axial position information of a cross-sectional image in which the ablation range is specified in the identification step and an area of the ablation range.
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