JP7195868B2 - 医用画像処理装置、ｘ線診断装置及び医用画像処理プログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、医用画像処理装置、Ｘ線診断装置及び医用画像処理プログラムに関する。

近年、被検体内にデバイスを挿入して操作し、被検体内にデバイスを留置する種々の治療方法が知られている。例えば、ステントグラフト内挿術において、医師等の操作者は、被検体の大動脈の形状に応じたステントグラフトを作製し、ステントグラフトを留置する位置を計画する。そして、操作者は、ステントグラフトを被検体内に挿入し、術前の計画に従ってステントグラフトを留置する。

ここで、上述したステントグラフト内挿術では、術前の計画通りにステントグラフトを留置するための支援技術として、３次元ロードマップが知られている。３次元ロードマップでは、ステントグラフトを留置する血管を示す血管領域画像を、当該血管の３次元画像データから生成して、ステントグラフトを留置する際に観察されるＸ線画像上に重畳して表示する。

特開２００８－１６１６４３号公報

本発明が解決しようとする課題は、３次元ロードマップにおける血管領域画像の更新を容易にすることである。

実施形態に係る医用画像処理装置は、医用画像取得部と、記憶部と、血管画像生成部と、更新部と、合成画像生成部とを備える。医用画像取得部は、２次元医用画像を取得する。記憶部は、血管領域の情報を含む３次元医用データを記憶する。血管画像生成部は、前記３次元医用データから血管領域の情報を含む２次元血管領域画像を生成する。更新部は、取得された第１の２次元医用画像に基づいて、前記２次元血管領域画像を更新する。合成画像生成部は、更新された前記２次元血管領域画像と、前記第１の２次元医用画像、又は、前記第１の２次元医用画像より後に取得された第２の２次元医用画像とを合成した合成画像を生成する。

図１は、第１の実施形態に係る医用画像処理システムの構成の一例を示す図である。 図２は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す図である。 図３は、第１の実施形態に係るステントグラフトの一例を示す図である。 図４は、第１の実施形態に係る血管領域画像の一例を示す図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係るステントグラフトのマーカーの一例を示す図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係るステントグラフトのマーカーの一例を示す図である。 図６は、第１の実施形態に係る更新機能による位置合わせ処理の一例を説明するための図である。 図７は、第１の実施形態に係る更新機能による位置合わせ処理の一例を説明するための図である。 図８は、第１の実施形態に係る更新機能による位置合わせ処理の一例を説明するための図である。 図９は、第１の実施形態に係る更新機能による位置合わせ処理の一例を説明するための図である。 図１０は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置の処理の流れを示すフローチャートである。 図１１は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置の構成の一例を示す図である。

以下、図面を参照して、医用画像処理装置、Ｘ線診断装置及び医用画像処理プログラムの実施形態について詳細に説明する。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。第１の実施形態では、医用画像処理装置を含む医用画像処理システムを一例として説明する。また、第１の実施形態では、デバイスの一例として、ステントグラフトについて説明する。

図１は、第１の実施形態に係る医用画像処理システム１の構成の一例を示す図である。図１に示すように、第１の実施形態に係る医用画像処理システム１は、Ｘ線診断装置１０と、画像保管装置２０と、医用画像処理装置３０とを備える。そして、医用画像処理システム１においては、Ｘ線診断装置１０、画像保管装置２０及び医用画像処理装置３０が、ネットワークを介して相互に通信可能に接続される。

Ｘ線診断装置１０は、被検体ＰからＸ線画像を収集する装置である。例えば、Ｘ線診断装置１０は、ステントグラフトが挿入された被検体Ｐから投影データを収集し、収集した投影データからＸ線画像を生成する。そして、Ｘ線診断装置１０は、収集した投影データや、生成したＸ線画像を画像保管装置２０及び医用画像処理装置３０に送信する。また、Ｘ線診断装置１０は、回転撮影によって収集した投影データを用いて３次元画像データ（ボリュームデータ）を再構成して、再構成したボリュームデータを画像保管装置２０及び医用画像処理装置３０に送信することもできる。なお、Ｘ線診断装置１０の構成については後述する。また、本実施形態では、投影データ、３次元画像データ及びＸ線画像をまとめてＸ線画像データと記載する場合がある。

画像保管装置２０は、Ｘ線診断装置１０によって収集された投影データや、Ｘ線画像を保管する装置である。例えば、画像保管装置２０は、ネットワークを介してＸ線診断装置１０から投影データや、Ｘ線画像を取得し、取得した投影データや、Ｘ線画像を装置内又は装置外に設けられたメモリに記憶させる。例えば、画像保管装置２０は、サーバ装置等のコンピュータ機器によって実現される。

医用画像処理装置３０は、ネットワークを介してＸ線画像データを取得し、取得したＸ線画像データを用いて種々の処理を実行する。例えば、医用画像処理装置３０は、画像保管装置２０からＸ線画像データを取得する。或いは、医用画像処理装置３０は、画像保管装置２０を介さず、Ｘ線診断装置１０からＸ線画像データを取得する。なお、医用画像処理装置３０が行なう処理については後に詳述する。例えば、医用画像処理装置３０は、ワークステーション等のコンピュータ機器によって実現される。

なお、ネットワークを介して接続可能であれば、Ｘ線診断装置１０、画像保管装置２０及び医用画像処理装置３０が設置される場所は任意である。例えば、医用画像処理装置３０は、Ｘ線診断装置１０と異なる病院に設置されてもよい。また、図１においてはＸ線診断装置１０を１つ示すが、医用画像処理システム１は、複数のＸ線診断装置１０を含んでもよい。

図１に示すように、医用画像処理装置３０は、入力インターフェース３１と、ディスプレイ３２と、メモリ３３と、処理回路３４とを有する。

入力インターフェース３１は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路３４に出力する。例えば、入力インターフェース３１は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インターフェース３１は、医用画像処理装置３０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インターフェース３１は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、医用画像処理装置３０とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路３４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース３１の例に含まれる。

ディスプレイ３２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ３２は、処理回路３４による制御の下、Ｘ線診断装置１０により収集されるＸ線画像や、処理回路３４による処理結果を表示する。また、ディスプレイ３２は、処理回路３４によって生成される血管領域画像や、合成画像を表示する。血管画像及び合成画像については、後に詳述する。また、ディスプレイ３２は、入力インターフェース３１を介して操作者から各種指示や各種設定等を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示する。例えば、ディスプレイ３２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイである。ディスプレイ３２は、デスクトップ型でもよいし、医用画像処理装置３０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。

メモリ３３は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。例えば、メモリ３３は、Ｘ線診断装置１０又は画像保管装置２０から取得したＸ線画像データを記憶する。また、例えば、メモリ３３は、処理回路３４が生成した血管領域画像や、合成画像を記憶する。また、例えば、メモリ３３は、医用画像処理装置３０に含まれる回路がその機能を実現するためのプログラムを記憶する。なお、メモリ３３は、医用画像処理装置３０とネットワークを介して接続されたサーバ群（クラウド）により実現されることとしてもよい。ここで、メモリ３３は、記憶部の一例である。

処理回路３４は、医用画像取得機能３４ａ、血管画像生成機能３４ｂ、更新機能３４ｃ、合成画像生成機能３４ｄ及び出力機能３４ｅを実行することで、医用画像処理装置３０全体の動作を制御する。ここで、医用画像取得機能３４ａは、医用画像取得部の一例である。また、血管画像生成機能３４ｂは、血管画像生成部の一例である。また、更新機能３４ｃは、更新部の一例である。また、合成画像生成機能３４ｄは、合成画像生成部の一例である。

例えば、処理回路３４は、医用画像取得機能３４ａに対応するプログラムをメモリ３３から読み出して実行することにより、Ｘ線診断装置１０或いは画像保管装置２０からＸ線画像データを取得する。また、例えば、処理回路３４は、血管画像生成機能３４ｂに対応するプログラムをメモリ３３から読み出して実行することにより、Ｘ線画像データから血管領域画像を生成する。また、例えば、処理回路３４は、更新機能３４ｃに対応するプログラムをメモリ３３から読み出して実行することにより、Ｘ線画像データに基づいて、血管領域画像を更新する。また、例えば、処理回路３４は、合成画像生成機能３４ｄに対応するプログラムをメモリ３３から読み出して実行することにより、合成画像を生成する。また、例えば、処理回路３４は、出力機能３４ｅに対応するプログラムをメモリ３３から読み出して実行することにより、合成画像を出力する。

図１に示す医用画像処理装置３０においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ３３へ記憶されている。処理回路３４は、メモリ３３からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路３４は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。なお、図１においては単一の処理回路３４にて、医用画像取得機能３４ａ、血管画像生成機能３４ｂ、更新機能３４ｃ、合成画像生成機能３４ｄ及び出力機能３４ｅが実現するものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路３４を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路３４が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。

次に、Ｘ線画像データを収集するＸ線診断装置１０について、図２を用いて説明する。図２は、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１０の構成の一例を示す図である。図２に示すように、Ｘ線診断装置１０は、Ｘ線高電圧装置１０１と、Ｘ線管１０２と、Ｘ線絞り器１０３と、天板１０４と、Ｃアーム１０５と、Ｘ線検出器１０６と、メモリ１０７と、ディスプレイ１０８と、入力インターフェース１０９と、処理回路１１０とを備える。

Ｘ線高電圧装置１０１は、処理回路１１０による制御の下、Ｘ線管１０２に高電圧を供給する。例えば、Ｘ線高電圧装置１０１は、変圧器（トランス）及び整流器等の電気回路を有し、Ｘ線管１０２に印加する高電圧を発生する高電圧発生装置と、Ｘ線管１０２が照射するＸ線に応じた出力電圧の制御を行うＸ線制御装置とを有する。なお、高電圧発生装置は、変圧器方式であってもよいし、インバータ方式であってもよい。

Ｘ線管１０２は、熱電子を発生する陰極（フィラメント）と、熱電子の衝突を受けてＸ線を発生する陽極（ターゲット）とを有する真空管である。Ｘ線管１０２は、Ｘ線高電圧装置１０１から供給される高電圧を用いて、陰極から陽極に向けて熱電子を照射することにより、Ｘ線を発生する。

Ｘ線絞り器１０３は、Ｘ線管１０２により発生されたＸ線の照射範囲を絞り込むコリメータと、Ｘ線管１０２から曝射されたＸ線を調節するフィルタとを有する。

Ｘ線絞り器１０３におけるコリメータは、例えば、スライド可能な４枚の絞り羽根を有する。コリメータは、絞り羽根をスライドさせることで、Ｘ線管１０２が発生したＸ線を絞り込んで被検体Ｐに照射させる。ここで、絞り羽根は、鉛などで構成された板状部材であり、Ｘ線の照射範囲を調整するためにＸ線管１０２のＸ線照射口付近に設けられる。

Ｘ線絞り器１０３におけるフィルタは、被検体Ｐに対する被曝線量の低減とＸ線画像データの画質向上を目的として、その材質や厚みによって透過するＸ線の線質を変化させ、被検体Ｐに吸収されやすい軟線成分を低減したり、Ｘ線画像データのコントラスト低下を招く高エネルギー成分を低減したりする。また、フィルタは、その材質や厚み、位置などによってＸ線の線量及び照射範囲を変化させ、Ｘ線管１０２から被検体Ｐへ照射されるＸ線が予め定められた分布になるようにＸ線を減衰させる。

例えば、Ｘ線絞り器１０３は、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構を有し、後述する処理回路１１０による制御の下、駆動機構を動作させることによりＸ線の照射を制御する。例えば、Ｘ線絞り器１０３は、処理回路１１０から受け付けた制御信号に応じて駆動電圧を駆動機構に付加することにより、コリメータの絞り羽根の開度を調整して、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。また、例えば、Ｘ線絞り器１０３は、処理回路１１０から受け付けた制御信号に応じて駆動電圧を駆動機構に付加することにより、フィルタの位置を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の線量の分布を制御する。

天板１０４は、被検体Ｐを載せるベッドであり、図示しない寝台の上に配置される。なお、被検体Ｐは、Ｘ線診断装置１０に含まれない。例えば、寝台は、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構を有し、後述する処理回路１１０による制御の下、駆動機構を動作させることにより、天板１０４の移動・傾斜を制御する。例えば、寝台は、処理回路１１０から受け付けた制御信号に応じて駆動電圧を駆動機構に付加することにより、天板１０４を移動させたり、傾斜させたりする。

Ｃアーム１０５は、Ｘ線管１０２及びＸ線絞り器１０３と、Ｘ線検出器１０６とを、被検体Ｐを挟んで対向するように保持する。例えば、Ｃアーム１０５は、モータ及びアクチュエータ等の駆動機構を有し、後述する処理回路１１０による制御の下、駆動機構を動作させることにより、回転したり移動したりする。例えば、Ｃアーム１０５は、処理回路１１０から受け付けた制御信号に応じて駆動電圧を駆動機構に付加することにより、Ｘ線管１０２及びＸ線絞り器１０３と、Ｘ線検出器１０６とを被検体Ｐに対して回転・移動させ、Ｘ線の照射位置や照射角度を制御する。なお、図２では、Ｘ線診断装置１０がシングルプレーンの場合を例に挙げて説明しているが、実施形態はこれに限定されるものではなく、バイプレーンの場合であってもよい。

Ｘ線検出器１０６は、例えば、マトリクス状に配列された検出素子を有するＸ線平面検出器（Flat Panel Detector：ＦＰＤ）である。Ｘ線検出器１０６は、Ｘ線管１０２から照射されて被検体Ｐを透過したＸ線を検出して、検出したＸ線量に対応した検出信号を処理回路１１０へと出力する。なお、Ｘ線検出器１０６は、グリッド、シンチレータアレイ及び光センサアレイを有する間接変換型の検出器であってもよいし、入射したＸ線を電気信号に変換する半導体素子を有する直接変換型の検出器であっても構わない。

メモリ１０７は、例えば、ＲＡＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等により実現される。例えば、メモリ１０７は、処理回路１１０によって収集されたＸ線画像データを受け付けて記憶する。また、メモリ１０７は、処理回路１１０によって読み出されて実行される各種機能に対応するプログラムを記憶する。なお、メモリ１０７は、Ｘ線診断装置１０とネットワークを介して接続されたサーバ群（クラウド）により実現されることとしてもよい。

ディスプレイ１０８は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ１０８は、処理回路１１０による制御の下、操作者の指示を受け付けるためのＧＵＩや、各種のＸ線画像を表示する。例えば、ディスプレイ１０８は、液晶ディスプレイやＣＲＴディスプレイである。なお、ディスプレイ１０８はデスクトップ型でもよいし、処理回路１１０と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。

入力インターフェース１０９は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路１１０に出力する。例えば、入力インターフェース１０９は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等により実現される。なお、入力インターフェース１０９は、処理回路１１０と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。また、入力インターフェース１０９は、マウスやキーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、Ｘ線診断装置１０とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路１１０へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース１０９の例に含まれる。

処理回路１１０は、収集機能１１０ａ、出力機能１１０ｂ及び制御機能１１０ｃを実行することで、Ｘ線診断装置１０全体の動作を制御する。ここで、収集機能１１０ａは、医用画像収集部の一例である。

例えば、処理回路１１０は、メモリ１０７から収集機能１１０ａに相当するプログラムを読み出して実行することにより、Ｘ線画像データを収集する。例えば、収集機能１１０ａは、Ｘ線高電圧装置１０１を制御し、Ｘ線管１０２に供給する電圧を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線量やオン／オフを制御する。

また、例えば、収集機能１１０ａは、Ｘ線絞り器１０３の動作を制御し、コリメータが有する絞り羽根の開度を調整することで、被検体Ｐに対して照射されるＸ線の照射範囲を制御する。また、収集機能１１０ａは、Ｘ線絞り器１０３の動作を制御し、フィルタの位置を調整することで、Ｘ線の線量の分布を制御する。また、収集機能１１０ａは、Ｃアーム１０５の動作を制御することで、Ｃアーム１０５を回転させたり、移動させたりする。また、例えば、収集機能１１０ａは、寝台の動作を制御することで、天板１０４を移動させたり、傾斜させたりする。

また、収集機能１１０ａは、Ｘ線検出器１０６から受信した検出信号に基づいて投影データを生成し、生成した投影データをメモリ１０７に格納する。また、収集機能１１０ａは、メモリ１０７が記憶する投影データに対して各種画像処理を行なうことで、Ｘ線画像を生成する。また、収集機能１１０ａは、Ｘ線画像に対して、例えば、画像処理フィルタによるノイズ低減処理や、散乱線補正を実行する。また、収集機能１１０ａは、回転撮影によって収集した投影データを用いてボリュームデータを再構成し、再構成したボリュームデータからＸ線画像を生成する。

また、処理回路１１０は、メモリ１０７から出力機能１１０ｂに相当するプログラムを読み出して実行することにより、ディスプレイ１０８にＧＵＩやＸ線画像を表示させる。また、出力機能１１０ｂは、Ｘ線画像データを、画像保管装置２０や医用画像処理装置３０に出力する。また、処理回路１１０は、メモリ１０７から制御機能１１０ｃに相当するプログラムを読み出して実行することにより、入力インターフェース１０９を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、処理回路１１０の各種機能を制御する。

図２に示すＸ線診断装置１０においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態でメモリ１０７へ記憶されている。処理回路１１０は、メモリ１０７からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路１１０は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。なお、図２においては、収集機能１１０ａ、出力機能１１０ｂ及び制御機能１１０ｃの各処理機能が単一の処理回路１１０によって実現される場合を示したが、実施形態はこれに限られるものではない。例えば、処理回路１１０は、複数の独立したプロセッサを組み合わせて構成され、各プロセッサが各プログラムを実行することにより各処理機能を実現するものとしても構わない。また、処理回路１１０が有する各処理機能は、単一又は複数の処理回路に適宜に分散又は統合されて実現されてもよい。

上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、あるいは、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ））等の回路を意味する。プロセッサはメモリ３３又はメモリ１０７に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。

なお、図１及び図２においては、単一のメモリ３３又はメモリ１０７が各処理機能に対応するプログラムを記憶するものとして説明した。しかしながら、複数のメモリ３３を分散して配置し、処理回路３４は、個別のメモリ３３から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。同様に、複数のメモリ１０７を分散して配置し、処理回路１１０は、個別のメモリ１０７から対応するプログラムを読み出す構成としても構わない。また、メモリ３３及びメモリ１０７にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。

また、処理回路３４及び処理回路１１０は、ネットワークを介して接続された外部装置のプロセッサを利用して、機能を実現することとしてもよい。例えば、処理回路３４は、メモリ３３から各機能に対応するプログラムを読み出して実行するとともに、医用画像処理装置３０とネットワークを介して接続されたサーバ群（クラウド）を計算資源として利用することにより、図１に示す各機能を実現する。

以上、医用画像処理装置３０を含んだ医用画像処理システム１について説明した。かかる構成のもと、医用画像処理システム１における医用画像処理装置３０は、処理回路３４による処理によって、３次元ロードマップにおける血管領域画像の更新を容易にする。具体的には、医用画像処理装置３０は、医師などが３次元ロードマップを参照しながら医用デバイスを操作する際の３次元ロードマップの更新を容易にする。

ここで、本実施形態では、デバイスの一例として、ステントグラフトを用いる場合について説明する。例えば、ステントグラフトは、被検体Ｐにおける治療対象部位の血管形状に応じて作製される。例えば、大動脈瘤に対するステントグラフト内挿術では、術前の治療計画において被検体Ｐの血管形状を示す３次元画像データが収集され、３次元画像データに基づいてステントグラフトが作製される。

例えば、Ｘ線診断装置１０における収集機能１１０ａは、Ｃアーム１０５を回転させながら所定のフレームレートで投影データを収集する回転撮影を実行し、収集した投影データから、被検体Ｐの血管形状を示す３次元画像データを再構成する。一例を挙げると、収集機能１１０ａは、血管内に造影剤が注入されていない状態の被検体Ｐに対する回転撮影を実行し、所定のフレームレートでマスク画像を収集する。また、収集機能１１０ａは、血管内に造影剤が注入された状態の被検体Ｐに対する回転撮影を実行し、所定のフレームレートでコントラスト画像を収集する。次に、収集機能１１０ａは、マスク画像とコントラスト画像とを差分した差分画像データを投影データとして、被検体Ｐの血管形状を示す３次元画像データを再構成する。別の例を挙げると、収集機能１１０ａは、マスク画像を投影データとして３次元画像データを再構成する。また、収集機能１１０ａは、コントラスト画像を投影データとして３次元画像データを再構成する。そして、収集機能１１０ａは、再構成した２つの３次元画像データを差分することで、被検体Ｐの血管形状を示す３次元画像データを生成する。

なお、被検体Ｐの血管形状を示す３次元画像データについては、Ｘ線診断装置１０が収集してもよいし、Ｘ線診断装置１０以外のＸ線診断装置が収集してもよいし、Ｘ線診断装置以外の医用画像診断装置（例えば、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）など）が収集してもよい。

例えば、ステントグラフトは、図３に示すように、幹部（メインボディ）と複数の分枝部とを有する。図３に示す幹部は、例えば、被検体Ｐの大動脈の形状に基づいて作製される。また、例えば、図３に示す複数の分枝部は、それぞれ、大動脈から分枝する種々の動脈（分枝血管）の形状に基づいて作製される。なお、図３は、第１の実施形態に係るステントグラフトの一例を示す図である。

例えば、ステントグラフトは、幹部と分枝部とを分割可能に構成され、幹部には分枝部をはめ込むための孔が複数設けられる。この場合、ステントグラフト内挿術においては、大動脈にステントグラフトの幹部が留置された後、幹部の孔にはめ込むようにステントグラフトの分枝部が留置される。これにより、大動脈瘤への血流を低減して大動脈瘤の拡大を防ぎつつも、大動脈から分枝する種々の動脈（分枝血管）への血流が維持される。

ステントグラフトが作製された後、操作者は、術前の計画に従ってステントグラフト内挿術を実施する。例えば、操作者は、まず、ステントグラフトの幹部をカテーテル内に収納した状態で被検体Ｐの血管内に挿入し、治療対象部位（大動脈瘤）の位置まで進行させる。この際、ステントグラフトの幹部は、径方向に圧縮された状態でカテーテル内に収納される。

ここで、ステントグラフトが留置される間、収集機能１１０ａが、治療対象部位のＸ線画像を収集して、出力機能１１０ｂが、Ｘ線画像を出力する。例えば、収集機能１１０ａは、治療対象部位についてＸ線画像を時系列的に収集する。また、出力機能１１０ｂは、時系列的に収集されるＸ線画像をディスプレイ１０８に順次表示させる。或いは、出力機能１１０ｂは、時系列的に収集されるＸ線画像を医用画像処理装置３０に順次出力する。この場合、医用画像処理装置３０における出力機能３４ｅは、Ｘ線診断装置１０から取得したＸ線画像をディスプレイ３２に順次表示させる。なお、以下では、Ｘ線画像の収集と並行して順次表示されるＸ線画像、或いは、他の装置からのＸ線画像の取得と並行して順次表示されるＸ線画像については、透視画像とも記載する。

操作者は、透視画像を参照しながら、術前の計画通りの位置に、ステントグラフトの幹部を留置する。具体的には、操作者は、カテーテルの先端が治療対象部位に位置した状態において、カテーテル外へステントグラフトの幹部を押出す。ここで、図３に示したように、ステントグラフトはバネ状のワイヤーフレームを有しており、かかるワイヤーフレームを縮めるようにしてカテーテル内に収納されている。従って、カテーテルから押し出されたステントグラフトの幹部は、ワイヤーフレームの弾性力により径方向に展開され、血管内壁と接触した状態で大動脈に留置される。

ここで、上述したように、ステントグラフトの幹部には、分枝部をはめ込むための孔が複数設けられている。ステントグラフトの幹部における孔の位置と、対応する分枝血管の入口の位置とがずれた状態で留置される場合、後にステントグラフトの分枝部を留置することができず、分枝血管への血流を阻害するおそれもある。従って、操作者は、ステントグラフトの幹部における複数の孔の各々の位置が、対応する分枝血管の入口の位置と一致するように、ステントグラフトの幹部を留置する。しかしながら、通常、血管は透視画像に明瞭に描出されず、また、２次元画像であるため、操作者が、被検体内に配置させるステントグラフトの位置及び向きを正確に把握することは容易でない。

これに対して、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０は、治療対象部位の血管形状（血管走行）を示す血管領域画像を透視画像に合成した合成画像を生成して表示させる３次元ロードマップを実行することで、操作者に血管走行を把握させ、ステントグラフトを配置する位置及び向きを容易に把握させるように制御する。しかしながら、上述したように、ステントグラフトは、幹部が配置され、その後、分枝部が配置されるという複数のステップによって治療対象部位に配置される。したがって、１つのステップが完了した後、デバイスの留置によって血管形状が変化すると、３次元ロードマップに用いる血管領域画像の形状とずれが生じることとなる。

この場合、再度正確な３次元ロードマップを表示させるためには、造影剤を用いた回転撮影を再度行って現時点での血管形状を示す血管領域画像を生成することとなり、被検体の負担が増大するとともに、操作者の手間が増えることとなる。そこで、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０は、ステントグラフトの留置の際に収集されているＸ線画像に基づいて３次元ロードマップにおける血管領域画像を更新することで、３次元ロードマップにおける血管領域画像の更新を容易にする。以下、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０の処理の詳細について説明する。

医用画像取得機能３４ａは、Ｘ線診断装置１０或いは画像保管装置２０からＸ線画像データを取得する。例えば、医用画像取得機能３４ａは、Ｘ線診断装置１０によって経時的に収集されるＸ線画像を順次取得する。一例を挙げると、医用画像取得機能３４ａは、ステントグラフト内挿術において経時的に収集されるＸ線画像を順次取得する。

また、医用画像取得機能３４ａは、Ｘ線診断装置１０或いは画像保管装置２０から血管形状を示す３次元画像データを取得する。例えば、医用画像取得機能３４ａは、ステントグラフトの作製に用いられた血管の３次元画像データを、Ｘ線診断装置１０或いは画像保管装置２０から取得する。

血管画像生成機能３４ｂは、３次元画像データから血管領域の情報を含む２次元血管領域画像を生成する。具体的には、血管画像生成機能３４ｂは、血管領域を含むボリュームデータを用いて、医用画像取得機能３４ａによって取得される透視画像の収集方向に対応する方向から２次元の血管領域画像を生成する。例えば、血管画像生成機能３４ｂは、Ｘ線診断装置１０から透視画像を収集する際の撮像系の情報を取得して、取得した情報に基づいて３次元画像データに対する投影方向或いはレンダリング方向を決定する。そして、血管画像生成機能３４ｂは、決定した投影方向から３次元画像データを投影した投影画像を血管領域画像として生成する。或いは、血管画像生成機能３４ｂは、決定したレンダリング方向から３次元画像データをレンダリングしたレンダリング画像を血管領域画像として生成する。なお、上記した撮像系の情報は、例えば、寝台の移動状態やＣアームの回転状態などを示す情報である。

このように、血管画像生成機能３４ｂは、３次元ロードマップにおける血管領域画像を３次元画像データから生成する。ここで、血管画像生成機能３４ｂは、ステントグラフトの特徴点に対応するランドマークが付与された血管領域画像を生成することができる。上述したように、ステントグラフトは、被検体の血管の形状に合わせてそれぞれ作製され、幹部に対して分枝部が形成される。このような医用デバイスの留置位置をより正確に示した３次元ロードマップを可能とするために、血管画像生成機能３４ｂは、ステントグラフトの幹部の先端部分や、分枝位置などに対応するランドマークを示した血管領域画像を生成することができる。なお、以下では、ランドマークが付与された血管領域画像を用いた３次元ロードマップをランドマーク付き３次元ロードマップと記載する場合がある。

図４は、第１の実施形態に係る血管領域画像の一例を示す図である。例えば、血管画像生成機能３４ｂは、図４に示すように、血管領域５１に対してランドマーク５２が付与された血管領域画像５０を生成する。ここで、血管画像生成機能３４ｂは、例えば、入力インターフェース３１を介した操作者（例えば、医師）による操作によって、血管領域画像上で指定された位置にランドマークを付与する。

かかる場合には、例えば、血管画像生成機能３４ｂは、まず、ボリュームデータから血管領域５１を示す血管領域画像５０を生成する。その後、出力機能３４ｅが、血管領域画像５０をディスプレイ３２に表示させ、入力インターフェース３１が、血管領域画像５０の各位置にランドマーク５２を付与するための指定操作を受け付ける。血管画像生成機能３４ｂは、ディスプレイ３２に表示された血管領域画像５０を、入力インターフェース３１を介して指定された位置にランドマーク５２をそれぞれ付与した血管領域画像５０に更新する。そして、血管画像生成機能３４ｂは、生成した血管領域画像をメモリ３３に格納する。

なお、操作者は、血管に留置するステントグラフトの特徴点に対応付けたランドマークをそれぞれ指定する。例えば、操作者は、血管領域画像５０を参照して、作製したステントグラフトを配置する際の幹部の先端部分の位置や、分枝位置を示すランドマークをそれぞれ指定する。ここで、ステントグラフトの幹部の先端部分や、分枝位置には、マーカーなどの特徴点が設けられており、操作者は、治療対象部位にステントグラフトを留置する際に各特徴点を配置する位置に、各ランドマークを設定する。なお、マーカーとは、例えば、ステントグラフトに付されるＸ線不透過の金属である。

更新機能３４ｃは、取得された第１の２次元医用画像に基づいて、２次元血管領域画像を更新する。具体的には、更新機能３４ｃは、３次元ロードマップを用いた手技中に収集されるＸ線画像に基づいて、３次元ロードマップにおける血管領域画像を更新する。例えば、更新機能３４ｃは、Ｘ線画像に基づくステントグラフトの特徴点と、血管領域画像における特徴点とを用いて、血管領域画像の形状を更新する。

ここで、以下で説明する更新機能３４ｃによる血管領域画像の更新は、任意のタイミングで実行することができる。例えば、更新機能３４ｃは、操作者による入力インターフェース３１を介した操作に応じて、血管領域画像を更新する。かかる場合には、例えば、操作者は、３次元ロードマップを用いた手技中に参照する３次元ロードマップにおいて、実際の血管の形状と、血管領域画像における血管の形状とがずれた場合に、血管領域画像を更新するための操作を実行する。一例を挙げると、手技中にステントグラフトを留置することで実際の血管の形状が、血管領域画像における血管の形状と異なる形状となった場合に、操作者は、血管領域画像を更新するための操作を実行する。

また、例えば、更新機能３４ｃは、ステントグラフトの幹部及び分枝部が留置されるごとに、血管領域画像を更新する。かかる場合には、例えば、更新機能３４ｃは、幹部或いは分枝部の留置が完了したタイミングを検出し、検出したタイミングで血管領域画像を更新する。一例を挙げると、更新機能３４ｃは、経時的に収集されるＸ線画像間でのステントグラフトの形状の変化量を算出し、算出した変化量が閾値を下回った場合に、留置が完了したと判定する。すなわち、更新機能３４ｃは、ステントグラフトがカテーテルから押出されて、完全に展開したか否かによって、留置が完了したか否かを判定する。

また、例えば、更新機能３４ｃは、実際の血管の形状と、血管領域画像における血管の形状とのずれを算出し、算出したずれが閾値を超えた場合に、血管領域画像を更新する。かかる場合には、例えば、更新機能３４ｃは、幹部或いは分枝部の留置が完了するごとに、ステントグラフトの特徴点と、血管領域画像において対応する特徴点とのずれを算出し、算出したずれが閾値を超えた場合に、血管領域画像を更新する。

上述したように、更新機能３４ｃは、３次元ロードマップにおける血管領域画像を任意のタイミングで更新する。次に、更新機能３４ｃによる血管領域画像の更新の詳細について説明する。ここで、更新機能３４ｃは、いくつかの方法によって血管領域画像を更新することができる。以下、各方法について順に説明する。

更新機能３４ｃは、第１の２次元医用画像に含まれる特徴点の位置に対して、２次元血管領域画像に含まれる特徴点の位置を位置合わせすることで、２次元血管領域画像を更新する。ここで、ステントグラフトは、血管内壁と接触した状態で留置されるものであるため、留置後のステントグラフトの形状は血管の形状に沿ったものとなる。そこで、更新機能３４ｃは、例えば、３次元ロードマップを用いた手技中に収集されるＸ線画像に含まれるステントグラフトの特徴点の位置に対して、血管領域画像における特徴点の位置を位置合わせすることで、血管画像生成機能３４ｂによって生成された血管領域画像を更新する。なお、本実施形態における位置合わせは、例えば、非剛体位置合わせである。すなわち、更新機能３４ｃは、Ｘ線画像に含まれるステントグラフトの位置に対して血管領域画像の特徴点の位置が合うように、血管領域画像を変形する。

ここで、ステントグラフトにおける特徴点は、例えば、上記したマーカーである。かかる場合には、更新機能３４ｃは、まず、ステントグラフトが挿入された被検体について収集されたＸ線画像を取得し、取得したＸ線画像において、ステントグラフトが有するマーカーの位置を特定する。

例えば、更新機能３４ｃは、Ｘ線診断装置１０によって経時的に収集されたＸ線画像のうち、位置合わせの対象となるＸ線画像を取得し、取得したＸ線画像において、ステントグラフトが有するマーカーの位置を特定する。なお、位置合わせの対象となるＸ線画像は、例えば、血管領域画像の更新が決定された時点のＸ線画像である。

図５Ａ及び図５Ｂは、第１の実施形態に係るステントグラフトのマーカーの一例を示す図である。例えば、ステントグラフトは、図５Ａに示すように、幹部や、分枝部の先端に３つのマーカー（マーカー６１、マーカー６２及びマーカー６３）を有する。また、例えば、ステントグラフトは、図５Ｂに示すように、幹部や、分枝部の先端に３つのマーカー（マーカー６４、マーカー６５及びマーカー６６）を有するとともに、中腹に２つのマーカ（マーカー６７及びマーカー６７）を有する。例えば、更新機能３４ｃは、Ｘ線画像に対してステントグラフトに付されたマーカーの形状を用いたパターンマッチングを行なう。これにより、更新機能３４ｃは、複数のマーカーをＸ線画像において検出する。

そして、更新機能３４ｃは、検出したマーカーに対して血管領域画像におけるランドマークの位置を合わせることで、血管領域画像を更新する。図６は、第１の実施形態に係る更新機能３４ｃによる位置合わせ処理の一例を説明するための図である。ここで、図６においては、左側にＸ線画像Ｉ１を示し、右側に血管領域画像８０を示す。また、図６においては、血管領域画像の更新が決定された後の処理を示す。

例えば、更新機能３４ｃは、Ｘ線画像Ｉ１におけるマーカー７１、マーカー７２、マーカー７３をそれぞれ検出する。そして、更新機能３４ｃは、検出したマーカーに対して、対応するランドマークの位置を合わせるように、非剛体位置合わせによって血管領域画像８０を変形することで、血管領域画像８０の形状を更新する。ここで、ステントグラフトにおけるマーカーと血管領域画像におけるランドマークは予め対応づけられており、更新機能３４ｃは、各ランドマークの位置を対応するマーカーの位置に合わせるように、血管領域画像を変形させる。

例えば、更新機能３４ｃは、図６におけるマーカー７１に対してランドマーク８１の位置を合わせるように、血管領域画像を変形させる。一例を挙げると、更新機能３４ｃは、ランドマーク８１の楕円が、マーカー７１の３点を通過するように、血管領域画像を変形させる。同様に、更新機能３４ｃは、ランドマーク８２の楕円が、マーカー７２の３点を通過するように、血管領域画像を変形させる。

ここで、更新機能３４ｃは、血管領域画像の更新において、許容された変形量を超えないように、血管領域画像を変形させる。例えば、更新機能３４ｃは、血管領域画像に含まれる血管領域のサイズの変化が閾値を超えないように、血管領域画像を変形させる。一例を挙げると、更新機能３４ｃは、ランドマークの移動距離が閾値以内となる範囲で、血管領域画像を変形させる。これにより、更新機能３４ｃは、例えば、図６に示すマーカー７３に対するランドマーク８３の位置合わせを行わず、マーカー７１に対するランドマーク８１の位置を合わせ、及び、マーカー７２に対するランドマーク８２の位置を合わせのみを行うこととなる。すなわち、更新機能３４ｃは、マーカー７３とランドマーク８３のように、対応しない特徴点同士での位置合わせを行うことを抑止することができる。なお、血管領域画像にマーカー７３に対応するランドマークが設定されている場合、更新機能３４ｃは、上記と同様に、マーカー７３に対するランドマークの位置合わせを実行する。

また、例えば、更新機能３４ｃは、変形後のランドマークの直径のサイズが、ステントグラフトの直径の最大値以内となるように、血管領域画像を変形させる。一例を挙げると、更新機能３４ｃは、マーカー７１に対してランドマーク８１を位置合わせする際に、ランドマーク８１の楕円の長径が、ステントグラフトの径の最大値以下となるように、血管領域画像８０を変形させる。これにより、更新機能３４ｃは、無理な変形を抑え、精度の高い位置合わせを行うことができる。

上記した例では、Ｘ線画像において検出したマーカーに対して血管領域画像を位置合わせする２次元の位置合わせを行う場合について説明した。更新機能３４ｃは、上記した位置合わせ以外にも、例えば、血管領域画像を生成した３次元画像データを位置合わせに用いる３次元の位置合わせを行うこともできる。すなわち、更新機能３４ｃは、２次元の医用画像に基づいて３次元画像データを更新し、更新後の３次元画像データから新たに２次元の血管領域画像を生成させることで、血管領域画像を更新する。

かかる場合には、例えば、更新機能３４ｃは、２次元のＸ線画像に基づいて生成された、当該２次元のＸ線画像に含まれる医用デバイスの３次元モデルに対して、３次元画像データに含まれる血管領域を位置合わせすることで、３次元画像データを更新する。そして、更新機能３４ｃは、更新後の３次元画像データから新たに２次元の血管領域画像を生成させることで、血管領域画像を更新する。

図７は、第１の実施形態に係る更新機能３４ｃによる位置合わせ処理の一例を説明するための図である。ここで、図７においては、左側にＸ線画像Ｉ１を示し、中央にＸ線画像Ｉ１に基づいて生成されたステントグラフトの３次元モデルを示し、右側に血管領域画像８０を示す。また、図７においては、血管領域画像の更新が決定された後の処理を示す。

例えば、更新機能３４ｃは、Ｘ線画像Ｉ１におけるマーカー７１、マーカー７２、マーカー７３をそれぞれ検出する。また、更新機能３４ｃは、ステントグラフトを示す３次元モデルを取得する。例えば、更新機能３４ｃは、ステントグラフトを作製する際に使用された３次元データ（ＣＡＤ（computer-aided design）データ等）を、３次元モデルとして取得する。また、例えば、更新機能３４ｃは、作製されたステントグラフトを、光学カメラ、Ｘ線ＣＴ装置、Ｘ線診断装置１０等により複数方向から撮影してモデリングすることにより、３次元モデルを取得する。

ここで、更新機能３４ｃによって取得される３次元モデルは、実際に被検体内に挿入されたステントグラフトと同様に、先端部分や、分枝位置などのマーカーを有する。更新機能３４ｃは、Ｘ線画像から検出したマーカーの位置に基づいて、３次元モデルにおけるマーカーの位置を変えることで、被検体内に挿入された後のステントグラフトの形状を示す３次元モデルを生成する。一例を挙げると、更新機能３４ｃは、図７に示すように、Ｘ線画像Ｉ１から検出したマーカー７１、マーカー７２及びマーカー７３の位置に基づいて、３次元モデルにおけるマーカーの位置を変えることで、被検体内に挿入された後のステントグラフトの形状を示す３次元モデルＭ７１を生成する。すなわち、更新機能３４ｃは、取得した３次元モデルのマーカー７１’、マーカー７２’、マーカー７３’の位置を、Ｘ線画像Ｉ１において検出したマーカー７１、マーカー７２及びマーカー７３の位置にそれぞれ合わせることで、被検体内に挿入された後のステントグラフトの形状を示す３次元モデルＭ７１を生成する。

ここで、各マーカーの対応関係は、各マーカーの相対位置によって識別することができる。例えば、ステントグラフトに付与されるマーカーは、図７におけるマーカー７１に示すように、３つのマーカー間で間隔がそれぞれ異なる。すなわち、更新機能３４ｃは、Ｘ線画像におけるマーカー７１の３つのマーカーと、３次元モデルにおけるマーカー７１’の３つのマーカーとの対応関係を、３つのマーカー間の間隔の違いに基づいて特定する。同様に、更新機能３４ｃは、マーカー７２及びマーカー７３についても、マーカー７２’及びマーカー７３’との間で対応関係をそれぞれ特定する。そして、更新機能３４ｃは、Ｘ線画像において検出したマーカーに対して、３次元モデルで対応するマーカーを非剛体位置合わせすることにより、被検体内に挿入された後のステントグラフトの形状を示す３次元モデルＭ７１を生成する。

なお、上記した３次元モデルＭ７１を生成する場合、更新機能３４ｃは、上述した３次元モデルを、ステントグラフト内挿術が開始されるよりも前に取得し、メモリ３３に格納する。そして、ステントグラフト内挿術が開始された後、更新機能３４ｃは、３次元モデルをメモリ３３から読み出して、Ｘ線画像から検出したマーカーの位置に基づく３次元モデルの変形を実行する。

また、Ｘ線画像において特定されたマーカーの各々と、３次元モデルにおけるマーカーの各々との対応関係を一意に特定する方法は、上述した例に限定されるものではない。例えば、ステントグラフトに付されるマーカーの形状や大きさが異なる場合、更新機能３４ｃは、Ｘ線画像において検出された各マーカーの形状や大きさと３次元モデルにおけるマーカーの形状や大きさとを比較することにより、対応関係を一意に特定することができる。

そして、更新機能３４ｃは、生成した３次元モデルに対して、血管領域画像を生成した３次元画像データを位置合わせすることで、３次元画像データにおける血管領域の形状を更新する。例えば、更新機能３４ｃは、血管領域画像８０の生成に用いた３次元画像データを、３次元モデルＭ７１に対して非剛体位置合わせすることにより、３次元画像データにおける血管領域の形状を更新する。

一例を挙げると、更新機能３４ｃは、マーカー７１’における３点を通過する楕円の平面と、ランドマーク８１を示す楕円の平面とが平行となり、かつ、ランドマーク８１を示す楕円が、マーカー７１’における３点を通過するように、血管領域画像８０の生成に用いた３次元画像データを更新する。同様に、更新機能３４ｃは、マーカー７２’における３点を通過する楕円の平面と、ランドマーク８２を示す楕円の平面とが平行となり、かつ、ランドマーク８２を示す楕円が、マーカー７２’における３点を通過するように、血管領域画像８０の生成に用いた３次元画像データを更新する。

なお、更新機能３４ｃは、上記した血管領域画像の更新と同様に、３次元画像データの更新においても、許容された変形量を超えないように、３次元画像データを変形させる。すなわち、更新機能３４ｃは、上記した２次元の位置合わせと同様に、３次元の位置合わせでも、３次元画像データに含まれる血管領域のサイズの変化が閾値を超えないように、３次元画像データを変形させる。また、更新機能３４ｃは、変形後のランドマークの直径のサイズが、ステントグラフトの直径の最大値以内となるように、３次元画像データを変形させる。

上記したように、３次元画像データを更新すると、更新機能３４ｃは、更新後の３次元画像データをメモリ３３に格納する。そして、更新機能３４ｃは、新たに格納した３次元画像データを用いて血管領域画像を再度生成するように、血管画像生成機能３４ｂを制御することで、血管領域画像を更新する。

上記した例では、ステントグラフトのマーカーに対して血管領域画像或いは３次元画像データを位置合わせする場合について説明した。更新機能３４ｃは、上記した位置合わせ以外にも、例えば、血管の形状を用いた位置合わせを行うこともできる。すなわち、更新機能３４ｃは、２次元のＸ線画像に含まれる血管領域を抽出し、抽出した血管領域の形状に対して、２次元の血管領域画像に含まれる血管領域の形状を位置合わせすることで、血管領域画像を更新する。

すなわち、更新機能３４ｃは、ステントグラフトが留置された後のＸ線画像から血管領域を抽出し、抽出した血管領域に対して血管領域画像の血管領域を位置合わせすることで、血管領域画像を更新する。ここで、例えば、更新機能３４ｃは、造影剤が注入されて収集された２次元のＸ線画像から血管領域を抽出する。

例えば、更新機能３４ｃは、ステントグラフトが治療対象部位（大動脈瘤など）まで挿入された後、治療対象部位を含む血管に対して造影剤が注入された状態で収集されたＸ線画像を取得する。そして、更新機能３４ｃは、取得したＸ線画像から血管領域を取得する。一例を挙げると、更新機能３４ｃは、陽性造影剤（ヨード系の造影剤等）が注入された状態で収集されたＸ線画像から、画素値が閾値よりも大きい領域を血管領域として抽出し、抽出した血管領域の輪郭を血管形状として取得する。

そして、更新機能３４ｃは、抽出した血管領域に対して、血管領域画像に含まれる血管領域を位置合わせすることで、血管領域画像を更新する。例えば、更新機能３４ｃは、血管領域画像における血管の輪郭が、抽出した血管領域の輪郭と一致するように、血管領域画像を変形することで、血管領域画像を更新する。図８は、第１の実施形態に係る更新機能３４ｃによる位置合わせ処理の一例を説明するための図である。ここで、図８においては、左側にステントグラフトを留置した後の血管に対して造影剤を注入しながら収集したＸ線画像Ｉ２を示し、右側に血管領域画像における血管の輪郭８０’を示す。また、図７においては、血管領域画像の更新が決定された後の処理を示す。

例えば、更新機能３４ｃは、図８に示すように、造影剤が注入された状態で収集されたＸ線画像Ｉ２から血管Ｖ１を抽出して、抽出した血管Ｖ１における輪郭（境界線）７４を取得する。また、更新機能３４ｃは、例えば、血管領域画像の生成に用いた３次元画像データを、血管領域画像を生成した方向から射影することで、血管領域画像における血管の輪郭８０’を取得する。

そして、更新機能３４ｃは、血管Ｖ１における輪郭（境界線）７４に対して、血管領域画像における血管の輪郭８０’の境界線８４を一致させるように変形させる。例えば、更新機能３４ｃは、血管領域画像における血管の輪郭８０’の境界線８４を径方向に圧縮又は拡張したり、芯線に沿って湾曲させたりすることで、血管Ｖ１における輪郭（境界線）７４に一致させる。

同様に、更新機能３４ｃは、血管領域画像における血管の輪郭８０’における他の境界線を、血管Ｖ１において対応する境界線に対して一致させるように変形させる。これにより、更新機能３４ｃは、血管Ｖ１における境界線に対して、血管領域画像における血管の輪郭８０’の境界線を一致させるための各位置の変形量を算出する。そして、更新機能３４ｃは、算出した変形量で血管領域画像を変形させることで、血管領域画像を更新する。

なお、更新機能３４ｃは、上記した血管の形状を用いた位置合わせは、ステントグラフトのマーカーに対して血管領域画像或いは３次元画像データを位置合わせする処理と組み合わせて実行することができる。例えば、更新機能３４ｃは、Ｘ線画像から検出したステントグラフトのマーカーに対して血管領域画像のランドマークを位置合わせする処理と、上記した血管の形状を用いた位置合わせとを組み合わせて実行することができる。これにより、更新機能３４ｃは、位置合わせの精度をより向上させることができる。

また、上記した実施形態では、ステントグラフトのマーカーに対して３次元画像データを位置合わせする場合に、ステントグラフトのマーカーの位置に応じて３次元モデルを更新し、更新した３次元モデルと血管領域画像の生成に用いた３次元画像データとを位置合わせする場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、Ｘ線診断装置１０がバイプレーン装置である場合、異なる方向から収集したＸ線画像を用いて３次元画像データの位置合わせを行う場合でもよい。

かかる場合には、更新機能３４ｃは、複数方向から収集された２次元のＸ線画像に基づいて当該２次元のＸ線画像に含まれる特徴点の３次元の位置を特定し、特定した特徴点の３次元の位置に対して、３次元画像データに含まれる特徴点を位置合わせすることで、３次元画像データを更新する。

図９は、第１の実施形態に係る更新機能３４ｃによる位置合わせ処理の一例を説明するための図である。ここで、図９においては、上段に一方の方向における位置合わせを示し、下段に他方の方向における位置合わせを示す。また、図８の左側に、上段の方向及び下段の方向のそれぞれにおいて同時に収集したＸ線画像Ｉ１をそれぞれ示し、右側に、上段の方向及び下段の方向から血管領域画像８０をそれぞれ示す。また、図８においては、血管領域画像の更新が決定された後の処理を示す。

例えば、更新機能３４ｃは、図９に示すように、異なる方向から収集された２つのＸ線画像を用いて、マーカー７１、マーカー７２、及び、マーカー７３の３次元の位置を推定する。なお、異なる方向から収集された２つのＸ線画像を用いた３次元の位置の推定は、既存の手法を任意に用いて実行される。そして、更新機能３４ｃは、推定した各マーカーの３次元の位置に対して、血管領域画像を生成した３次元画像データのランドマークを位置合わせすることにより、血管領域画像を更新する。なお、位置合わせの処理は、上記した３次元モデルを用いた場合と同様に実行される。

合成画像生成機能３４ｄは、血管画像生成機能３４ｂによって生成された血管領域画像と、医用画像取得機能３４ａによって取得されたＸ線画像とを合成した合成画像を生成する。また、合成画像生成機能３４ｄは、更新機能３４ｃによって更新された２次元の血管領域画像と、更新に用いたＸ線画像、又は、当該Ｘ線画像より後に取得されたＸ線画像とを合成した合成画像を生成する。

すなわち、合成画像生成機能３４ｄは、ランドマーク付き３次元ロードマップの開始に伴い、血管画像生成機能３４ｂによって生成された血管領域画像を、医用画像取得機能３４ａによって順次取得される各Ｘ線画像に重畳させた合成画像を順次生成する。また、合成画像生成機能３４ｄは、更新機能３４ｃによって更新された血管領域画像を、医用画像取得機能３４ａによって順次取得される各Ｘ線画像に重畳させた合成画像を順次生成する。合成画像生成機能３４ｄは、更新機能３４ｃによって血管領域画像が更新されるごとに、最新の血管領域画像をＸ線画像に合成した合成画像を生成する。ここで、合成画像生成機能３４ｄによって合成される合成画像は、例えば、Ｘ線画像に血管領域画像が重畳された重畳画像である。

出力機能３４ｅは、合成画像生成機能３４ｄにより生成された合成画像を出力する。例えば、出力機能３４ｅは、順次合成された合成画像をディスプレイ３２に順次表示させる。また、例えば、出力機能３４ｅは、合成画像をＸ線診断装置１０に出力する。かかる場合には、Ｘ線診断装置１０における出力機能１１０ｂが、医用画像処理装置３０から取得した合成画像をディスプレイ１０８に表示させる。

上述したように、医用画像取得機能３４ａは、経時的に収集される２次元のＸ線画像を順次取得する。更新機能３４ｃは、順次取得される複数の２次元のＸ線画像に含まれる第１のＸ線画像に基づいて、２次元の血管領域画像を更新する。合成画像生成機能３４ｄは、更新された２次元の血管領域画像と、順次取得される複数のＸ線画像において第１のＸ線画像より後に取得された第２のＸ線画像とを合成した合成画像を生成する。すなわち、医用画像処理装置３０は、例えば、Ｘ線診断装置１０を用いて実施されるステントグラフト内挿術において、手技中にリアルタイムでＸ線画像を取得しながら、３次元ロードマップをディスプレイ３２或いはディスプレイ１０８に表示させる。そして、医用画像処理装置３０は、３次元ロードマップにおける血管領域画像を更新すると判定した場合に、取得したＸ線画像に基づいて、血管領域画像を更新し、更新した血管領域画像を用いた３次元ロードマップをディスプレイ３２或いはディスプレイ１０８に表示させる。

次に、図１０を用いて、医用画像処理装置３０による処理の手順の一例を説明する。図１０は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０の処理の流れを示すフローチャートである。ステップＳ１０１は、血管画像生成機能３４ｂに対応するステップである。ステップＳ１０２は、合成画像生成機能３４ｄ及び出力機能３４ｅに対応するステップである。ステップＳ１０３及びステップＳ１０４は、更新機能３４ｃに対応するステップである。ステップＳ１１０は、医用画像取得機能３４ａに対応するステップである。

第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０においては、処理回路３４が、治療対象部位を含む３次元画像データを用いてランドマーク付き３次元ロードマップに用いる血管領域画像を生成する（ステップＳ１０１）。そして、処理回路３４は、生成した血管領域画像を透視画像に重畳させて表示させることで、ランドマーク付き３次元ロードマップを開始する（ステップＳ１０２）。

そして、処理回路３４は、血管領域画像の更新をするか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、更新する場合（ステップＳ１０３更新）、処理回路３４は、透視画像に基づいて、血管領域画像を更新することで、ランドマーク付き３次元ロードマップを更新する。一方、更新しない場合（ステップＳ１０３否定）、処理回路３４は、最初に生成された血管領域画像を、順次取得する透視画像に対してそれぞれ重畳して順次表示させる。

その後、処理回路３４は、処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。ここで、処理を終了しない場合（ステップＳ１０５否定）、処理回路３４は、処理を継続する。一方、処理を終了する場合（ステップＳ１０５肯定）、処理回路３４は、処理を終了する。

上述したように、第１の実施形態によれば、医用画像取得機能３４ａは、２次元のＸ線画像を取得する。メモリ３３は、血管領域の情報を含む３次元画像データを記憶する。血管画像生成機能３４ｂは、３次元画像データから血管領域の情報を含む２次元の血管領域画像を生成する。更新機能３４ｃは、取得された第１の２次元Ｘ線画像に基づいて、２次元の血管領域画像を更新する。合成画像生成機能３４ｄは、更新された２次元の血管領域画像と、第１の２次元Ｘ線画像、又は、第１の２次元Ｘ線画像より後に取得された第２の２次元Ｘ線画像とを合成した合成画像を生成する。従って、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０は、造影剤を用いた回転撮影を行うことなく、血管領域画像を更新することができ、３次元ロードマップにおける血管領域画像の更新を容易にすることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、更新機能３４ｃは、第１の２次元Ｘ線画像に含まれる特徴点の位置に対して、２次元の血管領域画像に含まれる特徴点の位置を位置合わせすることで、２次元の血管領域画像を更新する。従って、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０は、３次元ロードマップで用いられる透視画像を用いて血管領域画像を更新することができ、血管領域画像の更新をより容易に行うことを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、更新機能３４ｃは、第１の２次元Ｘ線画像に基づいて３次元画像データを更新し、更新後の３次元画像データから新たに２次元の血管領域画像を生成させることで、２次元の血管領域画像を更新する。従って、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０は、３次元の情報を用いて血管領域画像を更新することができ、より精度の高い更新を行うことを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、更新機能３４ｃは、第１の２次元Ｘ線画像に基づいて生成された、当該第１の２次元Ｘ線画像に含まれるステントグラフトの３次元モデルに対して、３次元画像データに含まれる血管領域を位置合わせすることで、３次元画像データを更新する。従って、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０は、３次元画像データの更新をより容易に行うことを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、更新機能３４ｃは、複数方向から収集された第１の２次元Ｘ線画像に基づいて当該第１の２次元Ｘ線画像に含まれる特徴点の３次元の位置を特定し、特定した特徴点の３次元の位置に対して、３次元医用データに含まれる特徴点を位置合わせすることで、３次元画像データを更新する。従って、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０は、バイプレーン装置である場合に、３次元画像データの更新をより容易に行うことを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、更新機能３４ｃは、第１の２次元Ｘ線画像に含まれる血管領域を抽出し、抽出した血管領域の形状に対して、２次元の血管領域画像に含まれる血管領域の形状を位置合わせすることで、２次元血管領域画像を更新する。従って、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０は、位置合わせの精度をより向上させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、更新機能３４ｃは、造影剤が注入されて収集された第１の２次元Ｘ線画像から血管領域を抽出する。従って、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０は、血管領域を容易に抽出することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、更新機能３４ｃは、２次元の血管領域画像の更新において、許容された変形量を超えないように、２次元の血管領域画像又は３次元画像データを変形させる。従って、第１の実施形態に係る医用画像処理装置３０は、位置合わせの精度を向上させることを可能にする。

（第２の実施形態）
さて、これまで第１の実施形態について説明したが、上述した第１の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

上述した実施形態では、ステントグラフトが有する特徴点として、ステントグラフトに付されたマーカーについて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、特徴点として、ステントグラフトの形状に対応する情報が用いられる場合でもよい。ここで、ステントグラフトの形状に対応する情報とは、例えば、ステントグラフトの輪郭や芯線等において特徴のある部分を示す情報である。かかる場合には、血管領域画像に指定されるランドマークは、上記した特徴点に対する位置に配置される。

また、上述した実施形態では、造影剤を注入した状態で収集したＸ線画像を用いることでＸ線画像に含まれる血管の形状を取得する場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、ステントグラフトのワイヤーフレームを用いて血管の形状を取得する場合でもよい。

例えば、ステントグラフトは、図３に示したように波状の金属のワイヤーフレームを有する。したがって、ステントグラフトにおける外側の輪郭は、Ｘ線画像に描出されないが、このワイヤーフレームは、Ｘ線画像に描出される。そこで、更新機能３４ｃは、パターンマッチングなどを用いて、Ｘ線画像に含まれるワイヤーフレームを特定し、特定したワイヤーフレームの端部を通過する線分を形成することで、得られた線分をＸ線画像における血管領域の輪郭（境界線）として取得する。

また、上述した実施形態では、先端や分枝位置にそれぞれ３つのマーカーを有するステントグラフトを一例に挙げて説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、それぞれ２つ以下のマーカー、或いは、４つ以上のマーカーを有するステントグラフトが用いられる場合でもよい。

また、上述した実施形態では、医用画像処理装置３０が、血管画像生成機能３４ｂ、更新機能３４ｃ及び合成画像生成機能３４ｄを有する処理回路３４を備える場合について説明した。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、Ｘ線診断装置１０における処理回路１１０が、血管画像生成機能３４ｂ、更新機能３４ｃ及び合成画像生成機能３４ｄに対応した機能を有する場合であってもよい。

図１１は、第２の実施形態に係るＸ線診断装置１０の構成の一例を示す図である。例えば、Ｘ線診断装置１０における処理回路１１０は、図１１に示すように、収集機能１１０ａ、出力機能１１０ｂ及び制御機能１１０ｃに加え、血管画像生成機能１１０ｄ、更新機能１１０ｅ及び合成画像生成機能１１０ｆを有する。ここで、血管画像生成機能１１０ｄは、血管画像生成機能３４ｂに対応した機能である。また、更新機能１１０ｅは、更新機能３４ｃに対応した機能である。また、合成画像生成機能１１０ｆは、合成画像生成機能３４ｄに対応した機能である。

上述した実施形態に係る各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行われる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、ＣＰＵ及び当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現されうる。

また、上述した実施形態で説明した画像処理方法は、予め用意された医用画像処理プログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。このプログラムは、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、このプログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ等のコンピュータで読み取り可能な非一過性の記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。

以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、３次元ロードマップにおける血管領域画像の更新を容易にすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 医用画像処理システム
１０ Ｘ線診断装置
３０ 医用画像処理装置
３４、１１０ 処理回路
３４ａ 医用画像取得機能
３４ｂ、１１０ｄ 血管画像生成機能
３４ｃ、１１０ｅ 更新機能
３４ｄ、１１０ｆ 合成画像生成機能
３４ｅ、１１０ｂ 出力機能
１１０ａ 収集機能

Claims (10)

1. ２次元医用画像を取得する医用画像取得部と、
   血管領域の情報を含む３次元医用データを記憶する記憶部と、
   前記３次元医用データから血管領域の情報を含む２次元血管領域画像を生成する血管画像生成部と、
   取得された第１の２次元医用画像に含まれる医用デバイスの特徴点の位置に対して、前記２次元血管領域画像上にユーザによって指定された前記医用デバイスの特徴点の位置を位置合わせすることで、前記２次元血管領域画像を更新する更新部と、
   更新された前記２次元血管領域画像と、前記第１の２次元医用画像、又は、前記第１の２次元医用画像より後に取得された第２の２次元医用画像とを合成した合成画像を生成する合成画像生成部と、
   を備える、医用画像処理装置。
2. 前記更新部は、前記第１の２次元医用画像に基づいて前記３次元医用データを更新し、更新後の３次元医用データから新たに２次元血管領域画像を生成させることで、前記２次元血管領域画像を更新する、請求項１に記載の医用画像処理装置。
3. 前記更新部は、前記第１の２次元医用画像に基づいて生成された、当該第１の２次元医用画像に含まれる医用デバイスの３次元モデルに対して、前記３次元医用データに含まれる前記血管領域を位置合わせすることで、前記３次元医用データを更新する、請求項２に記載の医用画像処理装置。
4. 前記更新部は、複数方向から収集された前記第１の２次元医用画像に基づいて当該第１の２次元医用画像に含まれる特徴点の３次元の位置を特定し、特定した特徴点の３次元の位置に対して、前記３次元医用データに含まれる特徴点を位置合わせすることで、前記３次元医用データを更新する、請求項２に記載の医用画像処理装置。
5. 前記更新部は、前記第１の２次元医用画像に含まれる血管領域を抽出し、抽出した血管領域の形状に対して、前記２次元血管領域画像に含まれる血管領域の形状を位置合わせすることで、前記２次元血管領域画像を更新する、請求項１～４のいずれか１つに記載の医用画像処理装置。
6. 前記更新部は、造影剤が注入されて収集された前記第１の２次元医用画像から前記血管領域を抽出する、請求項５に記載の医用画像処理装置。
7. 前記更新部は、前記２次元血管領域画像の更新において、許容された変形量を超えないように、前記２次元血管領域画像又は前記３次元医用データを変形させる、請求項１～６のいずれか１つに記載の医用画像処理装置。
8. 前記医用画像取得部は、経時的に収集される前記２次元医用画像を順次取得し、
   前記更新部は、順次取得される複数の２次元医用画像に含まれる前記第１の２次元医用画像に基づいて、前記２次元血管領域画像を更新し、
   前記合成画像生成部は、更新された前記２次元血管領域画像と、順次取得される前記複数の２次元医用画像において前記第１の２次元医用画像より後に取得された前記第２の２次元医用画像とを合成した合成画像を生成する、
   請求項１～７のいずれか１つに記載の医用画像処理装置。
9. ２次元医用画像を収集する医用画像収集部と、
   血管領域の情報を含む３次元医用データを記憶する記憶部と、
   前記３次元医用データから血管領域の情報を含む２次元血管領域画像を生成する血管画像生成部と、
   取得された第１の２次元医用画像に含まれる医用デバイスの特徴点の位置に対して、前記２次元血管領域画像上にユーザによって指定された前記医用デバイスの特徴点の位置を位置合わせすることで、前記２次元血管領域画像を更新する更新部と、
   更新された前記２次元血管領域画像と、前記第１の２次元医用画像、又は、前記第１の２次元医用画像より後に取得された第２の２次元医用画像とを合成した合成画像を生成する合成画像生成部と、
   を備える、Ｘ線診断装置。
10. ２次元医用画像を取得し、
    血管領域の情報を含む３次元医用データから血管領域の情報を含む２次元血管領域画像を生成し、
    取得された第１の２次元医用画像に含まれる医用デバイスの特徴点の位置に対して、前記２次元血管領域画像上にユーザによって指定された前記医用デバイスの特徴点の位置を位置合わせすることで、前記２次元血管領域画像を更新し、
    更新された前記２次元血管領域画像と、前記第１の２次元医用画像、又は、前記第１の２次元医用画像より後に取得された第２の２次元医用画像とを合成した合成画像を生成する、
    各処理をコンピュータに実行させる、医用画像処理プログラム。
    

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