WO2013024831A1 - 画像処理表示装置及び画像処理表示プログラム - Google Patents

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WO2013024831A1
WO2013024831A1 PCT/JP2012/070571 JP2012070571W WO2013024831A1 WO 2013024831 A1 WO2013024831 A1 WO 2013024831A1 JP 2012070571 W JP2012070571 W JP 2012070571W WO 2013024831 A1 WO2013024831 A1 WO 2013024831A1
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WO
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image
blood vessel
catheter
ray
distal end
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Application number
PCT/JP2012/070571
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English (en)
French (fr)
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哲也 横田
友寛 川崎
智司 若井
Original Assignee
株式会社 東芝
東芝メディカルシステムズ株式会社
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Publication date
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Priority to US13/997,812 priority patent/US9659366B2/en
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012—Biomedical image inspection
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/101—Computer-aided simulation of surgical operations
    • A61B2034/102—Modelling of surgical devices, implants or prosthesis
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/20—Surgical navigation systems; Devices for tracking or guiding surgical instruments, e.g. for frameless stereotaxis
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    • A61B2034/2065—Tracking using image or pattern recognition
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    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A61B2090/376—Surgical systems with images on a monitor during operation using X-rays, e.g. fluoroscopy
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/12—Arrangements for detecting or locating foreign bodies

Definitions

  • Embodiments described herein relate generally to an image processing display device and an image processing display program.
  • hybrid therapy In recent years, a new system called hybrid therapy has been developed. For example, in this method of treatment, a combination of both methods is performed so that a coronary artery that is difficult to treat with a catheter is bypassed in a short time, and then the remaining coronary artery lesion is treated with a catheter. Thereby, the advantages of both can be utilized, and complete revascularization can be performed more safely.
  • therapeutic instruments such as stent grafts and embolic coils are inserted into the artery.
  • Some therapeutic instruments have the property of absorbing X-rays.
  • fluoroscopic images are used.
  • Patent Document There is a technique for reading information registered in a database from the position of a surgical instrument tip detected by a position detection device and a pixel position of volume data corresponding to the position, and providing necessary information to an operator (Patent Document) 1).
  • An object is to provide an image processing display device and an image processing display program.
  • an image processing display device displays an X-ray fluoroscopic image acquired by X-raying a region including a blood vessel during treatment, and extracts a therapeutic instrument image.
  • the therapeutic instrument image extracting means extracts a therapeutic instrument image representing a therapeutic instrument having the property of absorbing X-rays based on the X-ray fluoroscopic image.
  • the image processing means obtains the position of the distal end portion of the catheter, and superimposes and displays an image representing the obtained position of the distal end portion of the catheter on the region where the therapeutic instrument exists on the fluoroscopic image.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of an image processing display device according to a first embodiment.
  • the figure which shows an example by which the two-dimensional image of the front-end
  • the flowchart which shows a series of flows of the image processing display in a hybrid treatment.
  • the functional block diagram of the image processing part which concerns on 2nd Embodiment.
  • requires the position of the front-end
  • the functional block diagram of the image processing part which concerns on 3rd Embodiment.
  • the functional block diagram of the blood vessel core processing part which concerns on 4th Embodiment.
  • FIG. 1 is a functional block diagram of an image processing display device
  • FIG. 2 is a diagram showing an example in which a two-dimensional image of a distal end portion of a catheter is displayed on an X-ray fluoroscopic image.
  • the image processing display device includes a blood vessel running information creation unit 13, a storage unit 14, a blood vessel core line processing unit 15, an image processing unit 22, a treatment instrument image extraction unit 33, an image composition unit 44, and a display control unit. 51 and a display unit 52.
  • three-dimensional data (indicated by a in FIG. 1) of a region including blood vessels and an X-ray image (indicated by d in FIG. 1) of a blood vessel as a two-dimensional image are acquired. .
  • 3D data (volume data) of a region including a blood vessel is acquired by a medical diagnostic apparatus (for example, an X-ray CT apparatus).
  • the three-dimensional data can be read from a storage device on the Internet (including a storage device of a medical diagnostic device). Note that three-dimensional data may be stored in the storage device of the image processing display device.
  • An X-ray image of a blood vessel is acquired by an X-ray angiography examination.
  • a medical diagnostic apparatus for example, an X-ray imaging apparatus
  • a part containing the contrast agent is obtained by pouring a contrast agent that is difficult to transmit X-rays into a target blood vessel and then performing X-ray imaging. It clearly shows the shape of the blood vessels.
  • An X-ray image of a blood vessel acquired by this examination can be read from a storage device (including a buffer) of the medical diagnostic apparatus.
  • the X-ray image of the blood vessel may be stored in a storage device on the Internet or a storage device of an image processing display device, and may be readable from those storage devices.
  • the plane coordinates of the pixel of the blood vessel X-ray image d Becomes (x1, y1).
  • the plane coordinates of the pixels of the blood vessel X-ray image d are associated with the plane coordinates of the memory address.
  • the blood vessel running information creation unit 13 extracts a three-dimensional image b representing a blood vessel based on the three-dimensional data a.
  • the extracted three-dimensional image b of the blood vessel is stored in the storage unit 14.
  • the spatial coordinates are ( x2, y2, z2).
  • the spatial coordinates of the voxel of the three-dimensional image b of the blood vessel and the spatial coordinates of the memory address are made to correspond one-to-one.
  • the blood vessel core processing unit 15 includes a blood vessel core extraction unit 16 that extracts a three-dimensional blood vessel core image (c shown in FIG. 1) representing the blood vessel core.
  • a blood vessel core extraction unit 16 that extracts a three-dimensional blood vessel core image (c shown in FIG. 1) representing the blood vessel core.
  • Various methods have been proposed for extracting the blood vessel three-dimensional image b and the blood vessel core image c, but any known method may be employed in the present embodiment.
  • the three-dimensional image b of the blood vessel may be referred to as blood vessel running information.
  • the blood vessel core image c is included in the blood vessel travel information.
  • a region including a blood vessel is fluoroscopically transmitted through a medical diagnostic apparatus (for example, a diagnostic X-ray system), X-ray fluoroscopic data is acquired, and an X-ray fluoroscopic image (see FIG. 1 is indicated by f).
  • the X-ray fluoroscopic image f may be stored in the storage device of the image processing display device.
  • the X-ray imaging direction when creating the X-ray fluoroscopic image f and the X-ray imaging direction when acquiring the X-ray image d of the blood vessel in the X-ray angiography examination are set to be the same.
  • the image processing unit 22 includes an alignment processing unit 23, a position calculation unit 26, and an overlay image creation unit 42.
  • the alignment processing unit 23 aligns the three-dimensional image b of the blood vessel with the two-dimensional blood vessel X-ray image d, thereby matching the three-dimensional image b of the blood vessel with the two-dimensional blood vessel X-ray image d. Find the positional relationship. The reason is that the front and back positions of two objects displayed so as to overlap in the X-ray fluoroscopic image f cannot be determined only by the X-ray image d of the blood vessel.
  • the coordinates (x2, y2, z2) of the three-dimensional image b of the blood vessel are transformed (inverted, enlarged, reduced, translated). By doing. Conversion of the coordinates (x2, y2, z2) of the three-dimensional image b of the blood vessel is performed by a three-dimensional coordinate conversion means (not shown).
  • the x2 axis and y2 axis are aligned with the x1 axis and y1 axis of the plane coordinates (x1, y1) of the blood vessel. .
  • the axes after the alignment are x2 ', y2', and z2 '.
  • the coordinates (x2 ′, y2 ′, z2 ′) of the three-dimensional image b of the blood vessel so that the distances between the two predetermined points are equal to each other. Zoom in and out.
  • the coordinates of the three-dimensional image of the blood vessel are translated in some cases.
  • the coordinates of the three-dimensional image b of the blood vessel after being aligned with the coordinates (x1, y1) of the blood vessel X-ray image d are described as (x2 ′, y2 ′, z2 ′). To do.
  • the coefficient matrix vector is used in the affine transformation.
  • coordinate transformation such as rotation, inversion, enlargement, reduction, and translation can be performed.
  • the affine transformation is expressed by the following equation.
  • a and B are expressed as follows.
  • a vector A that is rotated at an angle ⁇ in the positive direction from the z axis with the y axis as the rotation axis is expressed by the following equation.
  • the vector B is as follows.
  • the values of the vectors A and B are controlled, and the coordinates (x2, y2, z2) of the three-dimensional image of the blood vessel are rotated, inverted, enlarged, reduced, and moved horizontally, thereby moving the X-ray image of the blood vessel. It is possible to align the three-dimensional image b of the blood vessel with respect to d. Thereby, the corresponding positional relationship (positioning information) of the three-dimensional image of the blood vessel with respect to the X-ray image of the blood vessel can be obtained.
  • the alignment information (vectors A and B) is indicated by e in FIG.
  • any position on the coordinates of the blood vessel three-dimensional image b can be associated with any position on the coordinates of the blood vessel X-ray image d.
  • the therapeutic instrument image extraction unit 33 extracts a therapeutic instrument image (indicated by g in FIG. 1) representing the therapeutic instrument inserted in the bypass operation based on the fluoroscopic image f.
  • a therapeutic instrument image (indicated by g in FIG. 1) representing the therapeutic instrument inserted in the bypass operation based on the fluoroscopic image f.
  • Various methods have been proposed for extracting the therapeutic instrument image g, but any known method may be employed in the present embodiment.
  • the therapeutic instrument image g is extracted as an image of the contour of the therapeutic instrument (see FIG. 2).
  • the position calculation unit 26 obtains the position and traveling direction of the distal end portion of the catheter.
  • the fluoroscopic image f is used, the blood vessel core image c, the alignment information e, the treatment instrument image g, and the operation information related to the catheter (in FIG. May be used).
  • the operation information related to the catheter refers to the amount of movement of the catheter that has been advanced by the operation of the operator.
  • a sensor for detecting the amount of movement of the catheter is provided at the insertion position of the catheter into the subject.
  • the value obtained based on the detection result is hereinafter simply referred to as “operation information”.
  • the position calculation unit 26 is an example of “means for obtaining the position of the distal end portion of the catheter”.
  • the position calculation unit 26 reads out two X-ray fluoroscopic images f taken at a predetermined time and calculates the difference between them, so that the distal end portion of the catheter can be detected from the movement of the shadow of the catheter reflected in the images f. Find the position and direction of travel.
  • the position calculating unit 26 uses the images f so that the catheter The position of the tip can be determined.
  • the position calculation unit 26 uses the X-ray fluoroscopic image f and determines that the shadow overlaps X Instead of using the fluoroscopic image f, the position or the like of the distal end portion of the catheter is obtained using the blood vessel core image c or the like.
  • the internal memory of the position calculation unit 26 includes the position p10 (shown in FIG. 2) of the distal end of the catheter before the shadow of the catheter overlaps the treatment instrument image g, and the amount of movement s of the catheter from that position. Some operation information h is stored.
  • the position p10 is shown as a point on the coordinates (x1, y1) of the blood vessel X-ray image d.
  • the movement amount s is indicated as the movement amount along the blood vessel core line in the coordinates (x2 ′, y2 ′, z2 ′) of the three-dimensional image b of the blood vessel.
  • the overlay image creation unit 42 creates an image in which the image of the line segment L (shown in FIG. 2) overlaps the treatment instrument image g based on the position information i and the treatment instrument image g.
  • This overlapping image is a two-dimensional image (indicated by j in FIG. 1) of the distal end portion of the catheter.
  • a two-dimensional image j of the distal end portion of the catheter is shown by a broken line in FIG.
  • the image combining unit 44 combines the X-ray fluoroscopic image f and the two-dimensional image j of the distal end portion of the catheter, and outputs the combined image k to the display control unit 51.
  • the display control unit 51 causes the display unit 52 to display the synthesized image k.
  • the two-dimensional image j of the distal end portion of the catheter is displayed on the X-ray fluoroscopic image f so as to be hindered. It is possible to prevent this.
  • FIG. 3 is a flowchart showing a series of flow of image processing display in the hybrid treatment.
  • Step 101 previous stage
  • a three-dimensional image b of the blood vessel is stored in advance in the storage means 14 at the pre-stage or the initial stage of the hybrid treatment.
  • Step 102 previous stage Furthermore, an X-ray image d of the blood vessel is acquired in the previous stage or initial stage of the hybrid treatment.
  • Step 103 blood vessel core line processing
  • the blood vessel core line extraction unit 16 extracts a three-dimensional blood vessel core image c representing the blood vessel core line based on the blood vessel three-dimensional data a.
  • Step 104 Creation of X-ray fluoroscopic image
  • An X-ray fluoroscopic image f is created based on the X-ray fluoroscopic data. Note that the X-ray imaging direction when creating the X-ray fluoroscopic image f and the X-ray imaging direction when acquiring the X-ray image d of the blood vessel are set to be the same. Furthermore, a therapeutic instrument image g representing a therapeutic instrument is extracted based on the fluoroscopic image f.
  • Step 105 alignment processing
  • the alignment processing unit 23 aligns the blood vessel three-dimensional image b with the blood vessel X-ray image d. Thereby, the alignment information e is obtained.
  • Step 106 position calculation
  • the position calculation unit 26 obtains the position and traveling direction of the distal end portion of the catheter based on the blood vessel core image c, the operation information h, the alignment information e, the X-ray fluoroscopic image f, and the treatment instrument image g.
  • the position calculating unit 26 obtains the position and traveling direction of the distal end portion of the catheter based on the fluoroscopic images f.
  • the position and the traveling direction of the distal end portion of the catheter are obtained based on the blood vessel core image c, the operation information h, the alignment information e, and the treatment instrument image g.
  • Step 107 Create overlay image
  • the overlay image creation unit 42 creates an image in which the image of the line segment L overlaps with the treatment instrument image g based on the position information i and the treatment instrument image g.
  • Step 108 Image composition
  • the image combining unit 44 combines the X-ray fluoroscopic image f and the two-dimensional image j of the distal end portion of the catheter.
  • Step 109 Display
  • the display control unit 51 displays the two-dimensional image j of the distal end portion of the catheter so as to overlap the X-ray fluoroscopic image f.
  • the relative positional relationship (positioning information e) of the blood vessel three-dimensional image b with respect to the blood vessel X-ray image d is obtained in the positioning process of step 105. This is because the alignment information e with higher accuracy can be obtained by comparing blood vessel information with each other. However, if high accuracy is not required, the three-dimensional blood vessel with respect to the fluoroscopic image f is obtained. The alignment information of the image b may be obtained.
  • the position of the distal end portion of the catheter is obtained using the blood vessel core image c and the operation information h related to the catheter, for example, some signal is generated from the distal end portion of the catheter. Based on the signal, means such as determining the position of the distal end of the catheter is not necessary, and catheter treatment can be performed without using a device equipped with such means. It becomes possible to prevent the enlargement.
  • the distal end portion of the catheter in the X-ray imaging direction, is located behind the treatment instrument, and the distal end portion of the catheter cannot be imaged. Is used to output the position information i of the distal end of the catheter to the overlay image creating unit 42, and the overlay image creating unit 42 can create the image j of the distal end of the catheter.
  • FIG. 4 is a functional block diagram of the image processing unit according to the second embodiment. As shown in FIG. 4, an overlay determination processing unit 45 is added to the image processing unit 25.
  • the overlay determination processing unit 45 Upon receiving the position information i from the position calculation unit 26, the overlay determination processing unit 45 outputs an X-ray re-imaging instruction (indicated by l in FIG. 4) to the X-ray imaging apparatus.
  • X-ray imaging is performed by directly facing the distal end of the catheter by changing the angle of the X-ray projection direction (X-ray re-imaging).
  • the position of the distal end portion of the catheter is obtained using an X-ray fluoroscopic image newly acquired by X-ray re-imaging.
  • FIG. 5 is a schematic diagram of the subject P, the treatment instrument image g, and the shadow m of the catheter.
  • the angle ⁇ in the X-ray imaging direction refers to an angle rotated in the positive direction from the z1 axis with the y1 axis as a rotation axis.
  • the position calculation unit 26 determines whether the X-ray imaging apparatus (medical diagnosis apparatus) An instruction for X-ray re-imaging is given.
  • the X-ray re-imaging instruction includes information on the angle ⁇ 1 of the X-ray projection direction to be used at the time of X-ray re-imaging.
  • the position calculation unit 26 obtains an angle ⁇ 1 in the X-ray projection direction at the time of X-ray re-imaging.
  • the position U of the treatment instrument on the coordinates (x1, z1) is (xu1, zu1), and the position on the coordinates (x1, z1) where the shadow m of the catheter overlaps the treatment instrument image g which is the outline of the treatment instrument.
  • V is represented by (xv1, zv1).
  • intersection W between the circle represented by the above formula and the straight line L1 connecting the two positions U (xu1, zu1) and V (xv1, zv1) is obtained as (xw, zw).
  • the angle ⁇ 1 formed by the straight line connecting the intersection W (xw, zw) and the center O (0, 0) and the z1 axis is obtained.
  • the X-ray fluoroscopic image f ′ is newly acquired by changing the angle ⁇ in the X-ray projection direction from 0 to ⁇ 1 and performing X-ray re-imaging.
  • FIG. 8 is a diagram showing the order of obtaining the position of the distal end portion of the catheter.
  • the coordinates (x1, y1) of the blood vessel X-ray image d and the coordinates (x2 ′, y2 ′, z2 ′) of the three-dimensional image b of the blood vessel are aligned. It shall be. Note that the alignment information at this time is e.
  • the coordinates transformed from the coordinates (x1, y1) of the X-ray image d ′ of the blood vessel are (x1 ′, y1 ′), and the coordinates of the blood vessel 3 are aligned with the coordinates (x1 ′, y1 ′).
  • the coordinates of the dimensional image b ′ are indicated by (x2 ′′, y2 ′′, z2 ′′).
  • the conversion information from the coordinates (x1, y1) to the coordinates (x1 ′, y1 ′) is the alignment information e ′, and the coordinates (x1 ′, y1 ′) and the coordinates (x2 ′′, y2 ′′, z2 ′).
  • the alignment information when ') is aligned is e ′′, and the conversion information from the coordinates (x2 ′′, y2 ′′, z2 ′′) to the coordinates (x2 ′, y2 ′, z2 ′) is positioned.
  • the combined information is e ′ ′′.
  • the position calculation unit 26 obtains a position p11 ′ on the coordinates (x1 ′, y1 ′) corresponding to the position P11 on the coordinates (x1, y1) based on the fluoroscopic image f ′ and the alignment information e ′. Further, the position calculation unit 26 obtains a position p21 ′′ on coordinates (x2 ′′, y2 ′′, z2 ′′) corresponding to the position p11 ′ based on the alignment information e ′′. Further, the position calculation unit 26 obtains a position p21 'on the coordinates (x2', y2 ', z2') with respect to the position P21 ".
  • the position calculation unit 26 obtains a position p11 ′′ on the coordinates (x1, y1) of the blood vessel X-ray image d associated with the position p21 ′ based on the alignment information e.
  • the positions P11, P11 ′, P11 ′′, P21 ′, and P21 ′′ indicate the position of the distal end portion of the catheter on each coordinate.
  • the position p11 ′′ on (x1, y1) is sent to the overlay image creation unit 42 as the position information i ′ of the distal end portion of the catheter.
  • the overlay image creation unit 42 creates a two-dimensional image j of the distal end portion of the catheter based on the position information i ′ and the treatment instrument image g.
  • FIG. 9 is a functional block diagram of the image processing unit. As shown in FIG. 9, a blood vessel branch determination processing unit 28 is added to the image processing unit 25.
  • the blood vessel branch determination processing unit 28 receives the position information i from the position calculation unit 26 and creates a two-dimensional image (indicated by n in FIG. 9) of the blood vessel branch associated with the fluoroscopic image.
  • the creation of the two-dimensional image n of the blood vessel branch is basically the same as the method in which the position calculation unit 26 calculates the position information i of the distal end portion of the catheter in the first embodiment.
  • the position calculation unit 26 uses the X-ray fluoroscopic image f, the blood vessel core image c, the alignment information e, the treatment instrument image g, and the operation information h related to the catheter, thereby
  • the position calculation unit 26 uses the X-ray fluoroscopic image f, the blood vessel core image c, the alignment information e, and the treatment instrument image g to obtain a two-dimensional image of the blood vessel branch. Find n.
  • the overlay image creating unit 42 creates an overlapping image n ′ of the blood vessel branch in which the two-dimensional image n of the blood vessel branch overlaps the therapeutic device image g based on the therapeutic device image g and the two-dimensional image n of the blood vessel branch.
  • the catheter can be operated without any trouble. Is possible.
  • FIG. 10 is a functional block diagram of the blood vessel core wire processing unit. As shown in FIG. 10, the blood vessel core processing unit 15 is provided with a blood vessel core calculation unit 16 a instead of the blood vessel core extraction unit 16.
  • the blood vessel core line processing unit 15 includes the blood vessel core line extraction unit 16 that extracts the blood vessel core line image c using the blood vessel three-dimensional data a.
  • the blood vessel core image c is calculated without using the dimension data a.
  • the blood vessel core calculation unit 16a calculates a blood vessel core image c using two or more blood vessel X-ray images d taken from different X-ray imaging directions. X-ray images d of two or more blood vessels are acquired by the X-ray angiography examination described above.
  • the fourth embodiment it is possible to obtain a blood vessel core image c without using the blood vessel three-dimensional data a.
  • whether or not the two-dimensional image j of the distal end portion of the catheter is sent from the overlay image creating unit 12 is determined every predetermined time. If the two-dimensional image j is not sent, the image synthesizing unit 44 performs X-ray fluoroscopy. The image f is output to the display control unit 51 as the synthesized image k.
  • whether the two-dimensional image j of the distal end portion of the catheter is synthesized based on the result of the position calculation unit 26 determining whether the shadow of the catheter overlaps the treatment instrument image g. It is configured to instruct the image composition unit 44 whether or not.
  • the case where the shadow of the catheter overlaps the therapeutic instrument image f may be referred to as “when the distal end of the catheter is within the region where the therapeutic instrument is present on the fluoroscopic image”.
  • the case where the shadow of the catheter does not overlap the therapeutic instrument image f may be referred to as “when the tip of the catheter is outside the region where the therapeutic instrument is present on the fluoroscopic image”.
  • FIG. 11 is a functional block diagram.
  • the result determined by the position calculation unit 26 is indicated by “m”, and a signal indicating whether or not the two-dimensional image j of the distal end portion of the catheter is combined with the fluoroscopic image f is indicated by “n”. .
  • the position calculation unit 26 receives the result m of the determination by the position calculation unit 26 that the distal end portion of the catheter is outside the region where the treatment instrument exists on the fluoroscopic image f.
  • a signal n is output so as not to synthesize the image j representing the position of the tip of the catheter into the fluoroscopic image f, and the result m of the determination that the tip of the catheter is within the region is received,
  • Display switching means 53 is provided for outputting a signal n to the image synthesizing unit 44 so as to synthesize an image j representing the position of the distal end of the catheter with an X-ray fluoroscopic image f.
  • the display switching unit 53 clearly displays the distal end portion of the catheter as a part of the X-ray fluoroscopic image f, and as an image j representing the position of the distal end portion of the catheter, Since the information is clearly displayed, it is possible to prevent troubles in catheter treatment.
  • the position calculation unit 26 indirectly obtains the position of the distal end portion of the catheter using the blood vessel core image c and the operation information h related to the catheter.
  • the position of the distal end portion of the catheter is directly measured.
  • FIG. 12 is a functional block diagram.
  • information on the position of the distal end portion of the catheter is indicated by “n”. These pieces of position information replace the operation information h.
  • the image processing display device includes a signal output unit 61 and a signal detection unit 62.
  • the signal output unit 61 is, for example, a permanent magnet and is provided at the distal end of the catheter.
  • FIG. 12 shows the magnetic field strength (magnetic signal) generated by the permanent magnet as “n”.
  • the signal detector 62 is, for example, a three-dimensional magnetic sensor, and receives a magnetic field generated by a permanent magnet.
  • a three-dimensional magnetic sensor for example, a magnetic sensor board on which a three-dimensional input magnetic sensor described in JP-A-8-152955 is mounted is used.
  • the position detector 26 obtains the three-dimensional position information of the distal end portion of the catheter based on the magnetic signal “n” received by the three-dimensional magnetic sensor.
  • the position detection unit 26 may refer to the blood vessel core image c and / or the operation information h in order to improve the position accuracy when obtaining the three-dimensional position information of the distal end portion of the catheter.
  • the three-dimensional position information of the distal end portion of the catheter is obtained based on the magnetic signal, but is not limited to the magnetic signal.
  • the position of the distal end portion of the catheter can be directly obtained based on the magnetic signal.

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Abstract

Ｘ線透視画像において治療器具の背後にカテーテルの先端部が位置したとしても、カテーテル治療に支障が発生するのを防止することが可能な画像処理表示装置及び画像処理表示プログラムを提供する。実施形態の画像処理表示装置は、治療中に血管を含む領域をＸ線透視することにより取得されるＸ線透視画像を表示するものであって、治療器具画像抽出手段、及び画像処理手段を有する。治療器具画像抽出手段は、Ｘ線透視画像に基づいて、Ｘ線を吸収する性質を有する治療器具を表す治療器具画像を抽出する。画像処理手段は、カテーテルの先端部の位置を求め、Ｘ線透視画像上の治療器具が存在する領域に、求めたカテーテルの先端部の位置を表す画像を重畳して表示させる。

Description

画像処理表示装置及び画像処理表示プログラム
　本発明の実施形態は、画像処理表示装置及び画像処理表示プログラムに関する。
　近年、ハイブリッド治療法と呼ばれる新しいシステムが開発されつつある。例えば、この治療法では、カテーテル治療が難しい冠動脈に短時間でバイパス手術を行い、引き続き残りの冠動脈病変にカテーテル治療を行うように、両手法を組み合わせて治療する。それにより、両者の利点が生かされ、より安全に完全血行再建が可能となる。
　バイパス手術においては、ステントグラフトや塞栓用コイルなどの治療器具が動脈に挿入される。なお、治療器具の中には、Ｘ線を吸収する性質を有するものがある。カテーテル治療では、Ｘ線透視画像が用いられる。
　位置検出装置により検出された術具先端位置と、その位置に相当するボリュームデータのピクセル位置とから、データベースに登録された情報を読み取り、術者に必要な情報を提供する技術がある（特許文献１）。
特開２００６－１９４５０２号公報
　しかしながら、カテーテル治療を行うときに、例えば、Ｘ線透視画像にバイパス手術により挿入された治療器具が写り込み、治療器具の背後に位置するカテーテルの先端位置が表示されず、カテーテル治療に支障が発生するという問題点があった。
　この実施形態は、上記の問題を解決するものであり、Ｘ線透視画像において治療器具の背後にカテーテルの先端部が位置したとしても、カテーテル治療に支障が発生するのを防止することが可能な画像処理表示装置及び画像処理表示プログラムを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、実施形態の画像処理表示装置は、治療中に血管を含む領域をＸ線透視することにより取得されるＸ線透視画像を表示するものであって、治療器具画像抽出手段、及び画像処理手段を有する。治療器具画像抽出手段は、Ｘ線透視画像に基づいて、Ｘ線を吸収する性質を有する治療器具を表す治療器具画像を抽出する。画像処理手段は、カテーテルの先端部の位置を求め、Ｘ線透視画像上の治療器具が存在する領域に、求めたカテーテルの先端部の位置を表す画像を重畳して表示させる。
第１実施形態に係る画像処理表示装置の機能ブロック図。 Ｘ線透視画像上にカテーテルの先端部の２次元画像が重ねて表示された一例を示す図。 ハイブリッド治療における画像処理表示の一連の流れを示すフローチャート。 第２実施形態に係る画像処理部の機能ブロック図。 被検体、治療器具画像及びカテーテルの影の模式図。 Ｘ線撮影方向の角度θ＝０でＸ線撮影するときの被検体、Ｘ線源及びＸ線検出器等の模式図。 Ｘ線撮影方向の角度θ＝θ１でＸ線撮影するときの被検体、Ｘ線源及びＸ線検出器等の模式図。 Ｘ線撮影方向の角度θ１、新たに取得されたＸ線透視画像に基づいてカテーテルの先端部の位置を求める順序の一例を示す図。 第３実施形態に係る画像処理部の機能ブロック図。 第４実施形態に係る血管芯線処理部の機能ブロック図。 第５実施形態に係る機能ブロック図。 第６実施形態に係る機能ブロック図。
［第１の実施形態］
　この画像処理表示装置の第１の実施形態について各図を参照して説明する。ここでは、画像処理表示装置が、小切開冠動脈バイパス術とカテーテル治療が同時に行われるハイブリッド治療に適用される場合を説明する。
　図１は画像処理表示装置の機能ブロック図、図２はＸ線透視画像上にカテーテルの先端部の２次元画像が重ねて表示された一例を示す図である。
　図１に示すように、画像処理表示装置は、血管走行情報作成部１３、記憶手段１４、血管芯線処理部１５、画像処理部２２、治療器具画像抽出部３３、画像合成部４４、表示制御部５１、及び、表示部５２を有している。
　ハイブリッド治療の前段階あるいは初期段階において、血管を含む領域の３次元データ（図１にａで示す）、及び２次元画像である血管のＸ線画像（図１にｄで示す）が取得される。
　血管を含む領域の３次元データ（ボリュームデータ）は、医用診断装置（例えば、Ｘ線ＣＴ装置）により取得される。３次元データは、インターネット上の記憶装置（医用診断装置の記憶装置を含む）から読み出し可能となっている。なお、３次元データが画像処理表示装置の記憶装置に記憶されてもよい。
　血管のＸ線画像は、Ｘ線血管造影検査により取得される。この検査には、医用診断装置（例えば、Ｘ線撮影装置）が用いられ、Ｘ線を通しにくい造影剤を目的の血管に流し込んでから、Ｘ線撮影をすることで、造影剤の入った部分の血管の形をはっきりと写し出すものである。この検査により取得された血管のＸ線画像は、医用診断装置の記憶装置（バッファを含む）から読み出し可能となっている。なお、血管のＸ線画像は、インターネット上の記憶装置あるいは画像処理表示装置の記憶装置に記憶されてもよく、それらの記憶装置から読み出し可能としてもよい。
　例えば、ｘ１軸、ｙ１軸、ｚ１軸が互いに直交する直交座標において、血管をＸ線撮影するときの撮影方向がｚ１軸方向であるとき、血管のＸ線画像ｄのピクセル（ｐｉｘｅｌ）の平面座標は（ｘ１、ｙ１）となる。記憶装置に血管のＸ線画像ｄを記憶させるとき、血管のＸ線画像ｄのピクセルの平面座標と、メモリアドレスの平面座標とを対応させておく。
（記憶手段）
　血管走行情報作成部１３は、３次元データａに基づいて血管を表す３次元画像ｂを抽出する。抽出された血管の３次元画像ｂは、記憶手段１４に記憶される。
　例えば、ｘ２軸方向をＸ線検出素子（図示省略）の配列方向、ｙ２軸方向を体軸方向（スライス方向）、ｚ２軸方向をｘ２軸及びｙ２軸に直交する方向とすると、空間座標は（ｘ２、ｙ２、ｚ２）となる。記憶手段１４に血管の３次元画像ｂを記憶させるとき、血管の３次元画像ｂのボクセル（ｖｏｘｅｌ）の空間座標とメモリアドレスの空間座標とを１対１に対応させておく。
（血管芯線処理部）
　血管芯線処理部１５は、血管芯線を表す３次元の血管芯線画像（図１に示すｃ）を抽出する血管芯線抽出部１６を有している。なお、血管の３次元画像ｂや血管芯線画像ｃの抽出については、種々の方法が提案されているが、本実施形態では、公知のいずれの方法を採用してもよい。なお、血管の３次元画像ｂを血管走行情報という場合もある。また、血管芯線画像ｃを血管走行情報に含めて説明する場合がある。
　ハイブリッド治療においては、医用診断装置（例えば、診断用Ｘ線システム）により血管を含む領域がＸ線により透視され、Ｘ線透視データが取得され、Ｘ線透視データに基づいてＸ線透視画像（図１にｆで示す）が作成される。なお、Ｘ線透視画像ｆが画像処理表示装置の記憶装置に記憶されてもよい。ここで、Ｘ線透視画像ｆを作成するときのＸ線撮影方向と、Ｘ線血管造影検査において血管のＸ線画像ｄを取得するときのＸ線撮影方向とは同じに設定されている。
〔画像処理部〕
　画像処理部２２は、位置合わせ処理部２３、位置算出部２６、及び、オーバーレイ画像作成部４２を有している。
（位置合わせ処理部）
　位置合わせ処理部２３は、２次元の血管のＸ線画像ｄに対して血管の３次元画像ｂを位置合わせすることにより、２次元の血管のＸ線画像ｄに対する血管の３次元画像ｂの対応位置関係を求める。その理由は、血管のＸ線画像ｄだけでは、Ｘ線透視画像ｆにおいて、重なるように表示された２つの物の前後位置を判断することがきないからである。
　血管のＸ線画像ｄに対し、血管の３次元画像ｂを位置合わせするには、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を変換（反転、拡大、縮小、平行移動）することにより行う。血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）の変換は、３次元座標変換手段（図示省略）により行われる。
　例えば、先ず、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を回転させることにより、そのｘ２軸、ｙ２軸を、血管の平面座標（ｘ１、ｙ１）のｘ１軸、ｙ１軸に合わせる。合わせた後の軸を、ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’とする。次に、平面座標（ｘ１、ｙ１）、（ｘ２、ｙ２）において、所定の２点間の距離が互いに等しくなるように、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）を拡大、縮小する。さらに、場合により血管の３次元画像の座標を平行移動する。
　なお、以下の説明では、血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）に対して位置合わせされた後の血管の３次元画像ｂの座標を（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）として説明する。
　３次元座標変換手段による座標変換においては、メモリアドレス空間の座標を（ｘ２、ｙ２、ｚ２）、変換後の座標を（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）とすると、アフィン変換において、係数行列ベクトルＡ及び平行移動用のベクトルＢの値を制御することで、回転、反転、拡大、縮小、平行移動といった座標変換が可能となる。
　アフィン変換は次の式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　ここで、Ａ、Ｂは次のように表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000002


Figure JPOXMLDOC01-appb-I000003
　例えば、ｙ軸を回転軸としてｚ軸から正の方向に角度θで回転させるベクトルＡは、次の式で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000004
　このとき、平行移動がないとすれば、
　ベクトルＢは、次の式となる。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000005
　以上のように、ベクトルＡ、Ｂの値を制御し、血管の３次元画像の座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を回転、反転、拡大、縮小、平線移動することで、血管のＸ線画像ｄに対して血管の３次元画像ｂを位置合わせすることが可能となる。それにより、血管のＸ線画像に対する血管の３次元画像の対応位置関係（位置合わせ情報）を得ることができる。位置合わせ情報（ベクトルＡ、Ｂ）を図１にｅで示す。
　また、位置合わせ情報ｅに基づいて、血管の３次元画像ｂの座標上の任意の位置を、血管のＸ線画像ｄの座標上のいずれかの位置に対応付けることが可能となる。
　治療器具画像抽出部３３は、バイパス手術において挿入された治療器具を表す治療器具画像（図１にｇで示す）をＸ線透視画像ｆに基づいて抽出する。治療器具画像ｇの抽出については、種々の方法が提案されているが、本実施形態では、公知のいずれの方法を採用してもよい。治療器具画像ｇは、治療器具の輪郭の画像として抽出される（図２参照）。
（位置算出部）
　位置算出部２６は、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。カテーテルの先端部の位置等を求めるには、Ｘ線透視画像ｆが用いられる場合と、血管芯線画像ｃ、位置合わせ情報ｅ、治療器具画像ｇ、及びカテーテルに係る操作情報（図１にｈで示す）が用いられる場合とがある。ここで、カテーテルに係る操作情報とは、術者の操作により進められたカテーテルの移動量をいい、例えば、カテーテルの被検体への挿入位置にカテーテルの移動量を検出するためのセンサを設けて、その検出結果に基づいて求めた値であり、以下、単に「操作情報」という。なお、位置算出部２６が、「カテーテルの先端部の位置を求める手段」の一例である。
　先ず、カテーテルの先端部の位置等を求めるときに、Ｘ線透視画像ｆが用いられる場合について説明する。
　位置算出部２６は、所定時間をおいて撮影された２つのＸ線透視画像ｆを読み出し、それらの差分を計算することで、それらの画像ｆに写るカテーテルの影の移動から、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。
　以上のように、２つのＸ線透視画像ｆにカテーテルの影がそれぞれ写っていて、かつ、その影が移動しているとき、位置算出部２６は、それらの画像ｆを用いることで、カテーテルの先端部の位置等を求めることができる。
　反対に、２つのＸ線透視画像ｆにカテーテルの影がそれぞれ写っていても、カテーテルの先端部が治療器具に隠れているとき、カテーテルの影の移動が表れないとき、位置算出部２６は、それらの画像ｆを用いても、カテーテルの先端部の位置等を求めることができない。
　すなわち、位置算出部２６は、治療器具の輪郭の画像としての治療器具画像ｇにカテーテルの影が重ならないと判断したとき、Ｘ線透視画像ｆを用い、その影が重なると判断したとき、Ｘ線透視画像ｆを用いず、血管芯線画像ｃ等を用いて、カテーテルの先端部の位置等を求める。
　なお、位置算出部２６の内部メモリには、治療器具画像ｇにカテーテルの影が重なる前のカテーテルの先端部の位置ｐ１０（図２に示す）、及び、その位置からのカテーテルの移動量ｓである操作情報ｈが記憶される。位置ｐ１０は、血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）上の点として示される。また、移動量ｓは、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）において血管芯線に沿った移動量として示される。
　次に、カテーテルの先端部の位置等を求めるときに、Ｘ線透視画像ｆが用いられず、血管芯線画像ｃ等が用いられる場合について説明する。
　位置算出部２６は、内部メモリに記憶されたカテーテルの先端部の位置ｐ１０を、位置合わせ情報ｅに基づき血管の３次元画像ｂの座標上の位置ｐ２０’として対応付ける。さらに、位置算出部２６は、操作情報ｈを用いることにより、位置ｐ２０’から血管芯線に沿って移動量ｓだけ移動後のカテーテルの先端部の位置ｐ２１’を算出する（ｐ２１’＝（ｐ２０’＋ｓ））。さらに、位置算出部２６は、位置ｐ２１’に対応付けられた血管のＸ線画像ｄの座標上の位置ｐ１１（図２に示す）を求める。位置ｐ１０から位置ｐ１１に至る線分Ｌの画像は、カテーテルの先端部の位置情報（図１にｉで示す）として、オーバーレイ画像作成部４２に送られる。
（オーバーレイ画像作成部）
　オーバーレイ画像作成部４２は、位置情報ｉ及び治療器具画像ｇに基づき、線分Ｌの画像（図２に示す）が治療器具画像ｇと重なる画像を作成する。この重なる画像が、カテーテルの先端部の２次元画像（図１にｊで示す）となる。カテーテルの先端部の２次元画像ｊを図２に破線で示す。
（画像合成部、表示制御部）
　画像合成部４４は、Ｘ線透視画像ｆとカテーテルの先端部の２次元画像ｊとを合成し、合成した画像ｋを表示制御部５１に出力する。表示制御部５１は、合成された画像ｋを表示部５２に表示させる。
　それにより、カテーテルの先端部が治療器具に隠れたときであっても、Ｘ線透視画像ｆ上にカテーテルの先端部の２次元画像ｊが重ねられて表示されるため、カテーテル治療に支障が発生するのを防止することが可能となる。
　次に、画像処理表示装置の一連の処理について図３を参照して説明する。図３は、ハイブリッド治療における画像処理表示の一連の流れを示すフローチャートである。
（ステップ１０１：前段階）
　図３に示すように、ハイブリッド治療の前段階あるいは初期段階において、血管の３次元画像ｂが記憶手段１４に予め記憶される。
（ステップ１０２：前段階）
　さらに、ハイブリッド治療の前段階あるいは初期段階において、血管のＸ線画像ｄを取得しておく。
（ステップ１０３：血管芯線処理）
　血管芯線抽出部１６は、血管の３次元データａに基づいて、血管芯線を表す３次元の血管芯線画像ｃを抽出する。
（ステップ１０４：Ｘ線透視画像の作成）
　Ｘ線透視データに基づいてＸ線透視画像ｆを作成する。なお、Ｘ線透視画像ｆを作成するときのＸ線撮影方向と、血管のＸ線画像ｄを取得するときのＸ線撮影方向とを同じに設定する。さらに、Ｘ線透視画像ｆに基づいて治療器具を表す治療器具画像ｇを抽出する。
（ステップ１０５：位置合わせ処理）
　位置合わせ処理部２３は、血管のＸ線画像ｄに対して血管の３次元画像ｂを位置合わせする。それにより、位置合わせ情報ｅを求める。
（ステップ１０６：位置算出）
　位置算出部２６は、血管芯線画像ｃ、操作情報ｈ、位置合わせ情報ｅ、Ｘ線透視画像ｆ及び治療器具画像ｇに基づいて、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。
　位置算出部２６は、Ｘ線透視画像ｆの差分があるとき、Ｘ線透視画像ｆに基づいて、カテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。Ｘ線透視画像ｆの差分がないとき、血管芯線画像ｃ、操作情報ｈ、位置合わせ情報ｅ及び治療器具画像ｇに基づいてカテーテルの先端部の位置及び進行方向を求める。
（ステップ１０７：オーバーレイ画像作成）
　オーバーレイ画像作成部４２は、位置情報ｉ及び治療器具画像ｇに基づき、線分Ｌの画像が治療器具画像ｇと重なる画像を作成する。
（ステップ１０８：画像合成）
　画像合成部４４は、Ｘ線透視画像ｆとカテーテルの先端部の２次元画像ｊとを合成する。
（ステップ１０９：表示）
　表示制御部５１は、Ｘ線透視画像ｆ上にカテーテルの先端部の２次元画像ｊを重ねて表示させる。
　なお、第１実施形態では、ステップ１０５の位置合わせ処理において、血管のＸ線画像ｄに対する血管の３次元画像ｂの相対位置関係（位置合わせ情報ｅ）を求めた。これは、血管の情報同士を対比することにより、より高い精度の位置合わせ情報ｅを得ることができるためであるが、高い精度を求めないのであれば、Ｘ線透視画像ｆに対する血管の３次元画像ｂの位置合わせ情報を求めてもよい。
　前記第１の実施形態によれば、血管芯線画像ｃ及びカテーテルに係る操作情報ｈを用いて、カテーテルの先端部の位置を求めるようにしたので、例えば、カテーテルの先端部から何らかの信号を発生させ、その信号を基に、カテーテルの先端部の位置を求めるなどの手段が不要となり、そのような手段を備えた装置を用いなくても、カテーテル治療をすることができるので、汎用性を高くし、大型化を防止することが可能となる。
［第２の実施形態］
　次に、画像処理表示装置の第２の実施形態について図４～図７を参照して説明する。
　第２の実施形態において、第１の実施形態の構成と同じものについては同一番号を付してその説明を省略する。
　第１の実施形態では、Ｘ線の撮影方向において、カテーテルの先端部が治療器具の背後に位置していて、カテーテルの先端部を撮影することができないため、位置算出部２６は、操作情報ｈを用いることにより、カテーテルの先端部の位置情報ｉをオーバーレイ画像作成部４２に出力し、オーバーレイ画像作成部４２がカテーテルの先端部の画像ｊを作成することが可能となる。
　図４は第２実施形態に係る画像処理部の機能ブロック図である。図４に示すように、画像処理部２５にオーバーレイ判断処理部４５が追加されている。
　オーバーレイ判断処理部４５は、位置算出部２６からの位置情報ｉを受けると、Ｘ線再撮影指示（図４にｌで示す）をＸ線撮影装置に出力する。
　第２の実施形態では、Ｘ線の投影方向の角度を変更することにより、カテーテルの先端部を直接臨んでＸ線撮影する（Ｘ線再撮影）。Ｘ線再撮影により新たに取得されたＸ線透視画像を用いて、カテーテルの先端部の位置を求める。
　Ｘ線再撮影におけるＸ線の投影方向の角度を求める方法について、図５～図７を参照して説明する。
　図５は、被検体Ｐ、治療器具画像ｇ及びカテーテルの影ｍの模式図、図６はＸ線撮影方向の角度θ＝０でＸ線撮影するときの被検体Ｐ、Ｘ線源１及びＸ線検出器２等の模式図、図７はＸ線撮影方向の角度θ＝θ１でＸ線撮影するときの被検体Ｐ、Ｘ線源１及びＸ線検出器２等の模式図である。ここで、Ｘ線撮影方向の角度θは、ｙ１軸を回転軸としてｚ１軸から正の方向に回転させた角度をいう。
　位置算出部２６は、治療器具の輪郭の画像としての治療器具画像ｇにカテーテルの影（図５をｍで示す）が重なると判断したとき、Ｘ線撮影装置（医用診断装置）に対して、Ｘ線再撮影の指示を出す。Ｘ線再撮影の指示には、Ｘ線再撮影時に用いるべきＸ線の投影方向の角度θ１の情報が含まれている。
　位置算出部２６は、Ｘ線再撮影時におけるＸ線の投影方向の角度θ１を求める。
　図６において、座標（ｘ１、ｚ１）上の治療器具の位置Ｕを（ｘｕ１、ｚｕ１）、治療器具の輪郭である治療器具画像ｇにカテーテルの影ｍが重なる座標（ｘ１、ｚ１）上の位置Ｖを（ｘｖ１、ｚｖ１）で示す。
　図７において、座標（ｘ１、ｚ１）上で、ｙ１軸を中心Ｏ（０、０）として半径Ｒで回転するＸ線源１を示す。
　以上により、Ｘ線源１の回転軌跡は次の式で表わされる。
　ｘ１２　＋ｚ１２　＝Ｒ
　上記式で表される円と、二つの位置Ｕ（ｘｕ１、ｚｕ１）、Ｖ（ｘｖ１、ｚｖ１）を結ぶ直線Ｌ１との交点Ｗが（ｘｗ、ｚｗ）として求められる。
　この交点Ｗ（ｘｗ、ｚｗ）と中心Ｏ（０、０）とを結ぶ直線と、ｚ１軸とが成す角度θ１が求められる。
　Ｘ線の投影方向の角度θを０からθ１に変更し、Ｘ線再撮影することにより、Ｘ線透視画像ｆ’が新たに取得される。
　次に、Ｘ線撮影方向の角度θ１、新たに取得されたＸ線透視画像に基づいてカテーテルの先端部の位置を求める順序の一例について図８を参照して説明する。図８はカテーテルの先端部の位置を求める順序を表した図である。
　第１の実施形態で説明したように、血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）と、血管の３次元画像ｂの座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）とは位置合わせされているものとする。なお、このときの位置合わせ情報はｅである。
　図８では、血管のＸ線画像ｄ’の座標（ｘ１、ｙ１）から変換された座標を（ｘ１’、ｙ１’）、この座標（ｘ１’、ｙ１’）と位置合わせされた、血管の３次元画像ｂ’の座標を（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）で示す。
　なお、座標（ｘ１、ｙ１）から座標（ｘ１’、ｙ１’）への変換情報を位置合わせ情報ｅ’とし、座標（ｘ１’、ｙ１’）と座標（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）が位置合わせされたときの位置合わせ情報をｅ’’とし、座標（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）から座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）への変換情報を位置合わせ情報ｅ’’’とする。
　位置算出部２６は、Ｘ線透視画像ｆ’及び位置合わせ情報ｅ’に基づき、座標（ｘ１、ｙ１）上の位置Ｐ１１に対応する座標（ｘ１’、ｙ１’）上の位置ｐ１１’を求める。さらに、位置算出部２６は、位置合わせ情報ｅ’’に基づき、位置ｐ１１’に対応する座標（ｘ２’’、ｙ２’’、ｚ２’’）上の位置ｐ２１’’を求める。さらに、位置算出部２６は、位置Ｐ２１’’に対する座標（ｘ２’、ｙ２’、ｚ２’）上の位置ｐ２１’を求める。さらに、位置算出部２６は、位置合わせ情報ｅに基づき、位置ｐ２１’に対応付けられた血管のＸ線画像ｄの座標（ｘ１、ｙ１）上の位置ｐ１１’’を求める。なお、位置Ｐ１１、Ｐ１１’、Ｐ１１’’、Ｐ２１’、Ｐ２１’’は、各座標上のカテーテルの先端部の位置を示す。
　（ｘ１、ｙ１）上の位置ｐ１１’’がカテーテルの先端部の位置情報ｉ’として、オーバーレイ画像作成部４２に送られる。オーバーレイ画像作成部４２は、位置情報ｉ’及び治療器具画像ｇに基づき、カテーテルの先端部の２次元画像ｊを作成する。
　以上の第２実施形態では、カテーテルに係る操作情報ｈを用いることなく、カテーテルの先端部の位置情報ｉ’を求めることが可能となる。
［第３の実施形態］
　次に、画像処理表示装置の第３の実施形態について図９を参照して説明する。
　第３の実施形態において、第１の実施形態の構成と同じものについては同一番号を付してその説明を省略する。
　図９は画像処理部の機能ブロック図である。図９に示すように、画像処理部２５に血管分岐判断処理部２８が追加されている。
　血管分岐判断処理部２８は、位置算出部２６からの位置情報ｉを受けて、Ｘ線透視画像と対応付けられた血管分岐の２次元画像（図９にｎで示す）を作成する。
　血管分岐の２次元画像ｎの作成は、第１の実施形態において位置算出部２６がカテーテルの先端部の位置情報ｉを算出する方法と基本的に同じである。
　第１の実施形態においては、位置算出部２６がＸ線透視画像ｆ、血管芯線画像ｃ、位置合わせ情報ｅ、治療器具画像ｇ、及びカテーテルに係る操作情報ｈを用いて、カテーテルの先端部の位置情報ｉを求めたが、第３の実施形態では、位置算出部２６がＸ線透視画像ｆ、血管芯線画像ｃ、位置合わせ情報ｅ、治療器具画像ｇを用いて、血管分岐の２次元画像ｎを求める。
　オーバーレイ画像作成部４２は、治療器具画像ｇ及び血管分岐の２次元画像ｎに基づいて、血管分岐の２次元画像ｎが治療器具画像ｇに重なる血管分岐の重なり画像ｎ’を作成する。
　第３の実施形態によれば、Ｘ線透視画像ｆ上にカテーテルの先端部の２次元画像ｊばかりでなく、血管分岐の重なり画像ｎ’が表示されるので、カテーテルの操作を支障なく行うことが可能となる。
［第４の実施形態］
　次に、画像処理表示装置の第４の実施形態について図１０を参照して説明する。
　第４の実施形態において、第１の実施形態の構成と同じものについては同一番号を付してその説明を省略する。
　図１０は血管芯線処理部の機能ブロック図である。図１０に示すように、血管芯線処理部１５に血管芯線抽出部１６に代えて血管芯線算出部１６ａが設けられている。
　第１の実施形態では、血管芯線処理部１５は、血管の３次元データａを用いて血管芯線画像ｃを抽出する血管芯線抽出部１６を設けたが、第４の実施形態では、血管の３次元データａを用いずに、血管芯線画像ｃを算出する。
　血管芯線算出部１６ａは、異なるＸ線撮影方向から撮影された二以上の血管のＸ線画像ｄを用いて、血管芯線画像ｃを算出する。二以上の血管のＸ線画像ｄは、前述するＸ線血管造影検査により取得される。
　第４の実施形態によれば、血管の３次元データａを用いることなく、血管芯線画像ｃを得ることが可能となる。
［第５の実施形態］
　次に、画像処理表示装置の第５の実施形態について図１１を参照して説明する。
　第５の実施形態において、第１の実施形態の構成と同じものについては同一番号を付してその説明を省略する。
　第１の実施形態では、カテーテルの先端部の２次元画像ｊがオーバーレイ画像作成部１２から送られるかどうかを、所定時間毎に判断し、送られないときは、画像合成部４４がＸ線透視画像ｆを、合成した画像ｋとして、表示制御部５１に出力していた。
　これに対して、第５の実施形態では、治療器具画像ｇにカテーテルの影が重なるかどうかを位置算出部２６が判断した結果に基づいて、カテーテルの先端部の２次元画像ｊを合成するかどうかを画像合成部４４に対して指示するように構成されている。なお、治療器具画像ｆにカテーテルの影が重なるときを、「Ｘ線透視画像上の治療器具が存在する領域の内にカテーテルの先端部があるとき」という場合がある。また、治療器具画像ｆにカテーテルの影が重ならないときを、「Ｘ線透視画像上の治療器具が存在する領域の外にカテーテルの先端部があるとき」という場合がある。
　図１１は機能ブロック図である。図１１に、位置算出部２６により判断された結果を“ｍ”で示し、また、カテーテルの先端部の２次元画像ｊをＸ線透視画像ｆに合成させるかどうかの信号を“ｎ”で示す。
　図１１に示すように、Ｘ線透視画像ｆ上の治療器具が存在する領域の外にカテーテルの先端部があるとの位置算出部２６による判断の結果ｍを受けて、位置算出部２６により求められたカテーテルの先端部の位置を表す画像ｊをＸ線透視画像ｆに合成させないように信号ｎを出力し、前記領域の内にカテーテルの先端部があるとの判断の結果ｍを受けて、カテーテルの先端部の位置を表す画像ｊをＸ線透視画像ｆに合成させるように画像合成部４４に信号ｎを出力する表示切替手段５３を有する。
　第５の実施形態によれば、表示切替手段５３により、カテーテルの先端部を、Ｘ線透視画像ｆの一部として、明確に表示させ、また、カテーテルの先端部の位置を表す画像ｊとして、明確に表示させるため、カテーテル治療に支障が発生するのを防止することが可能となる。
［第６の実施形態］
　次に、画像処理表示装置の第６の実施形態について図１２を参照して説明する。
　第６の実施形態において、第１の実施形態の構成と同じものについては同一番号を付してその説明を省略する。
　第１実施形態では、血管芯線画像ｃ及びカテーテルに係る操作情報ｈを用いて、位置算出部２６がカテーテルの先端部の位置を間接的に求めるようにしていた。
　これに対して、第６実施形態では、カテーテルの先端部の位置を直接的に測定するようにしたものである。
　図１２は、機能ブロック図である。図１２に、カテーテルの先端部の位置の情報を“ｎ”で示す。これらの位置情報は、操作情報ｈに代わるものである。
　図１２に示すように、画像処理表示装置は、信号出力部６１及び信号検出部６２を有している。
　信号出力部６１は、例えば、永久磁石であって、カテーテルの先端部に設けられる。図１２に永久磁石が作る磁場の強さ（磁気信号）を“ｎ”で示す。
　信号検出部６２は、例えば、３次元磁気センサであって、永久磁石が作る磁場を受信する。３次元磁気センサとして、例えば、特開平８－１５２９５５号公報に記載された、３次元入力用の磁気センサが搭載された磁気センサボードが用いられる。
　位置検出部２６は、３次元磁気センサが受信した磁気信号“ｎ”を基に、カテーテルの先端部の３次元の位置情報を求める。
　なお、位置検出部２６は、カテーテルの先端部の３次元の位置情報を求める際に、その位置精度を上げるために、血管芯線画像ｃ及び／または操作情報ｈを参照してもよい。
　また、磁気信号に基づいて、カテーテルの先端部の３次元の位置情報を求めが、磁気信号に限らないことはいうまでもない。
　前記第６実施形態によれば、カテーテルの先端部の位置を、磁気信号を基に直接的に求めることが可能となる。
　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。これら新規な実施形態は、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、書き換え、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とともに、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。
１　Ｘ線源
２　Ｘ線検出器
１３　血管走行情報作成部
１４　記憶手段
１５　血管芯線処理部
１６　血管芯線抽出部
１６ａ　血管芯線算出部
２２　画像処理部
２３　位置合わせ処理部
２５　画像処理部
２６　位置算出部
２８　血管分岐判断処理部
３３　治療器具画像抽出部
４２　オーバーレイ画像作成部
４４　画像合成部
４５　オーバーレイ判断処理部
５１　表示制御部
５２　表示部
６１　信号出力部
６２　信号検出部

Claims (11)

  1. 　治療中に血管を含む領域をＸ線透視することにより取得されるＸ線透視画像を表示する画像処理表示装置において、
    　前記Ｘ線透視画像に基づいて、Ｘ線を吸収する性質を有する治療器具を表す治療器具画像を抽出する治療器具画像抽出手段と、
    　カテーテル先端部の位置を求め、前記Ｘ線透視画像上の前記治療器具が存在する領域に、前記求めたカテーテルの先端部の位置を表す画像を重畳して表示させる画像処理手段と、
    　を有する
    　ことを特徴とする画像処理表示装置。
  2. 　前記求められたカテーテルの先端部の位置を表す画像を、前記Ｘ線透視画像上の前記治療器具が存在する領域の外に前記カテーテルの先端部があるとき、表示させず、前記領域の内に前記カテーテルの先端があるとき、前記重畳して表示させる表示切替手段をさらに有する
    　ことを特徴とする請求項１に記載の画像処理表示装置。
  3. 　前記カテーテル先端部に設けられ、信号を出力する手段と、
    　前記出力された信号を受信する手段と、
    　をさらに有し、
    　前記画像処理手段は、
    　前記受信された信号に基づきカテーテルの先端部の位置を求める位置算出部を有する
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理表示装置。
  4. 　予め取得された３次元の血管走行情報を記憶する記憶手段をさらに有し、
    　前記画像処理手段は、
    　前記血管走行情報及びカテーテルに係る操作情報に基づきカテーテルの先端部の位置を求める位置算出部を有し、
    　求められたカテーテルの先端部の位置をさらに参照して、カテーテルの先端部の２次元画像を作成する
    　ことを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理表示装置。
  5. 　前記画像処理手段には、血管のＸ線画像が入力され、
    　前記画像処理手段は、入力された血管のＸ線画像と前記血管走行情報との位置合わせに基づき前記対応位置関係を求める
    　ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理表示装置。
  6. 　前記画像処理手段は、
    　前記Ｘ線透視画像に基づいて、治療器具の背後にあるカテーテルの先端部を直接臨んで撮影できるＸ線の撮影方向の角度を求めるオーバーレイ判断処理手段を有し、
    　カテーテルの先端部の２次元画像を作成するとき、前記Ｘ線の撮影方向の角度でＸ線撮影することにより取得されたＸ線撮影データに基づき求められたカテーテルの先端部の位置をさらに参照する
    　ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理表示装置。
  7. 　前記血管走行情報は、血管分岐の３次元画像を含み、
    　前記画像処理手段は、治療器具の背後に前記血管分岐が位置するかどうかを判断し、前記血管分岐が位置するとき、前記Ｘ線透視画像と対応付けられた血管分岐の２次元画像を作成する
    　ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理表示装置。
  8. 　前記血管走行情報は、血管芯線を表す３次元の血管芯線画像を含む
    　ことを特徴とする請求項４に記載の画像処理表示装置。
  9. 　前記血管走行情報は、血管を含む領域の３次元データに基づいて作成され、
    　前記３次元データに基づいて前記血管芯線画像を抽出する血管芯線抽出手段をさらに有する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の画像処理表示装置。
  10. 　複数時相のＸ線透視画像から作成された血管のＸ線画像に基づき、造影像の変化を基に血流の走行情報を解析することにより、前記血管芯線画像を算出する血管芯線算出手段をさらに有する
    　ことを特徴とする請求項８に記載の画像処理表示装置。
  11. 　血管を含む領域の３次元データに基づいて作成された血管の３次元画像を予め記憶しておくステップと、
    　血管のＸ線画像を取得しておくステップと、
    　前記３次元データに基づいて血管芯線を表す３次元の血管芯線画像を抽出するステップと、
    　Ｘ線透視データに基づいてＸ線透視画像を作成するステップと、
    　前記Ｘ線透視画像に基づいて治療器具を表す治療器具画像を抽出するステップと、
    　前記血管のＸ線画像に対する前記血管の３次元画像の対応位置関係である位置合わせ情報を求めるステップと、
    　前記血管芯線画像、カテーテルに係る操作情報、前記位置合わせ情報及び前記治療器具画像に基づいてカテーテルの先端部の位置を求めるステップと、
    　前記カテーテルの先端部の位置及び前記治療器具画像に基づき、前記治療器具画像と重なるカテーテルの先端部の２次元画像を作成するステップと、
    　前記Ｘ線透視画像上に前記カテーテルの先端部の２次元画像及び前記治療器具画像を重ねて表示させるステップと、
    　をコンピュータに処理させる
    　ことを特徴とする画像処理表示プログラム。
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