WO2023163095A1 - 制御装置、インデフレーション装置、制御方法及びコンピュータプログラム - Google Patents

制御装置、インデフレーション装置、制御方法及びコンピュータプログラム Download PDF

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WO2023163095A1
WO2023163095A1 PCT/JP2023/006700 JP2023006700W WO2023163095A1 WO 2023163095 A1 WO2023163095 A1 WO 2023163095A1 JP 2023006700 W JP2023006700 W JP 2023006700W WO 2023163095 A1 WO2023163095 A1 WO 2023163095A1
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WO
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processing unit
control data
lesion
catheter
syringe
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/006700
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English (en)
French (fr)
Inventor
吉伸 井坂
陽一郎 桑野
太輝人 犬飼
拓海 福田
Original Assignee
テルモ株式会社
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    • 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
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M25/00—Catheters; Hollow probes
    • A61M25/10—Balloon catheters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61M—DEVICES FOR INTRODUCING MEDIA INTO, OR ONTO, THE BODY; DEVICES FOR TRANSDUCING BODY MEDIA OR FOR TAKING MEDIA FROM THE BODY; DEVICES FOR PRODUCING OR ENDING SLEEP OR STUPOR
    • A61M5/00—Devices for bringing media into the body in a subcutaneous, intra-vascular or intramuscular way; Accessories therefor, e.g. filling or cleaning devices, arm-rests
    • A61M5/14—Infusion devices, e.g. infusing by gravity; Blood infusion; Accessories therefor
    • A61M5/142—Pressure infusion, e.g. using pumps
    • A61M5/145—Pressure infusion, e.g. using pumps using pressurised reservoirs, e.g. pressurised by means of pistons

Definitions

  • the present invention relates to an indeflator for filling a medical catheter with a fluid such as a contrast medium or a priming solution, and a control device, an indeflation device, a control method, and a computer program for deriving control data regarding pressurization and depressurization during filling. Regarding.
  • Medical catheters are used for diagnosis or treatment of lesions in lumenal organs such as blood vessels and vessels.
  • a medical catheter includes a shaft having a lumen filled with fluids such as contrast media, priming fluids, and the like.
  • An indeflator that can grasp the filling amount is used to fill the shaft with fluid. Prior to a diagnostic or therapeutic procedure, the indeflator is operated and primed or filled with contrast media by a medical practitioner.
  • a first syringe for decompressing and a second syringe for filling a priming liquid are provided, and after decompressing the inside of the catheter with the first syringe, the catheter is connected to the second syringe.
  • a priming device is disclosed that automatically fills the priming solution with a priming solution.
  • a medical catheter for treatment for example, is equipped with a medical balloon at its tip, and is used to expand a blocked luminal organ itself by inflating the balloon, or to place a stent inside the luminal organ. Expansion and contraction and contraction of the balloon is performed by pressurizing and decompressing the fluid (contrast medium, physiological saline, etc.) filled in the lumen that communicates with the balloon at the distal end of the catheter through an indeflator connected to the proximal end of the catheter. can be controlled by pulling back.
  • the pressurization and depressurization of the indeflator has been adjusted by the operator (surgeon) of the indeflator while observing the inflation of the balloon filled with fluid and the pressure inside the shaft on a video. And it is expected to realize a device that provides supplementary information such as pressurization time.
  • An object of the present disclosure is to provide a control device, an inflation device, a control method, and a computer program for deriving control data for pressurization and depressurization when filling a catheter with fluid.
  • a control device includes an acquisition unit that acquires a medical image of a hollow organ into which a catheter is inserted; a processing unit for deriving control data relating to the movement of the plunger of the syringe of the indeflator that supplies the fluid, and an output unit for outputting the derived control data.
  • An indeflation device includes a motor that moves a plunger of a syringe of an indeflator that supplies fluid to be filled into a catheter, and a control unit that controls the motor. sequentially acquire medical images of the hollow organ into which the is inserted, and derive control data for the motor based on the range of the lesion of the hollow organ in the acquired medical images.
  • a control method acquires a medical image of a hollow organ into which a catheter is inserted, and controls a fluid filled in the catheter based on the range of a lesion of the hollow organ in the acquired medical image. After deriving control data regarding the movement of the plunger of the syringe of the indeflator to be supplied, and starting to move the plunger of the syringe in the pressurizing direction, the control is performed based on the change in the range of the lesion in the medical image. It includes a process of sequentially deriving data and outputting the derived control data.
  • a computer program causes a computer to acquire a medical image of a hollow organ into which a catheter is inserted, and fills the catheter based on the range of a lesion of the hollow organ in the acquired medical image. deriving control data regarding the movement of the pusher of the syringe of the indeflator that supplies the fluid, and after starting to move the pusher of the syringe in the pressurizing direction, based on the change in the range of the lesion in the medical image; to sequentially derive the control data and output the derived control data.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a medical system
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of a control apparatus.
  • 4 is a flow chart showing an example of a processing procedure by a processing unit of a control device
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a medical image that can be acquired from an imaging device
  • FIG. 1 is a schematic perspective view of a syringe pump device
  • FIG. It is a block diagram which shows the structure of a syringe pump apparatus.
  • FIG. 9 is a flow chart showing an example of a processing procedure by a processing unit of a control device according to the second embodiment; 9 is a flow chart showing an example of a processing procedure by a processing unit of a control device according to the second embodiment; It is a flow chart which shows an example of a processing procedure by a treating part of a control device in a 3rd embodiment. It is a flow chart which shows an example of a processing procedure by a treating part of a control device in a 3rd embodiment.
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a medical system 100.
  • the medical system 100 includes a catheter 1 inserted into a patient's lumenal organ and an indeflator 2 connected to the catheter 1 .
  • the medical system 100 further includes an image capturing device 3 that captures a medical image of a patient's lumen organ into which the catheter 1 is inserted, a display device 4 that monitors and outputs the medical image, and pressurization and depressurization of the indeflator 2.
  • a control device 5 for deriving control data relating to
  • the catheter 1 is a flexible tube for medical use.
  • Catheter 1 is particularly equipped with a balloon at its distal end.
  • the balloon is made of silicone, for example, and is more flexible than the shaft of the catheter 1 .
  • a lumen in the shaft of the catheter 1 communicates with the balloon, and the balloon and the lumen are filled with a fluid such as a contrast agent provided from an indeflator 2 connected to the lumen.
  • the balloon is inflated by pressurizing the filled fluid with the indeflator 2, and the balloon can be deflated to its original size by depressurizing (depressurizing).
  • the indeflator 2 is a device that is connected to the catheter 1 and supplies fluids such as priming liquid and contrast medium to the catheter 1 .
  • the indeflator 2 has a tube connected to the catheter 1 and a syringe connected to the tube and filled with fluid.
  • the tube or syringe is provided with a pressure gauge that measures the pressure inside the tube or syringe so that the measured value can be visually confirmed. It is possible to estimate the pressure in the previously loaded balloon.
  • the imaging device 3 is a device that monitors and outputs medical images of the hollow organ into which the catheter 1 is being inserted.
  • a medical image is, firstly, an image obtained by irradiating X-rays, such as an angio image.
  • the medical image may be an angiographic image, or an image captured by another method as long as the condition of the hollow organ can be observed while the catheter 1 is being inserted.
  • Medical image data captured by the imaging device 3 is transmitted to the display device 4 and the control device 5 .
  • the display device 4 displays medical images in real time, and the control device 5 derives and outputs control data relating to the operation (control) of the indeflator from the data of the medical images, as will be described later.
  • control device 5 derives and outputs control data for the indeflator 2 based on the medical image obtained from the imaging device 3. Details of the processing in the control device 5 will be described below.
  • FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the control device 5. As shown in FIG.
  • the control device 5 includes a processing section 50 , a storage section 51 , an input/output section 52 , a display section 53 and an operation section 54 .
  • the processing unit 50 is a CPU (Central Processing Unit), MPU (Micro Processor Unit), GPU (Graphics Processing Unit), GPGPU (General-purpose computing on graphics processing units), TPU (Tensor Processing Unit), and the like.
  • the processing unit 50 reads and executes the processing program P5 stored in the storage unit 51 to derive control data, which will be described later.
  • the storage unit 51 is a non-volatile storage medium such as a hard disk or flash memory.
  • the storage unit 51 stores the processing program P5 read by the processing unit 50, setting data, and the like.
  • the setting data includes a reference value (limit value) that the processing unit refers to in processing described later.
  • the processing program (program product) P5 may be a copy of the processing program P9 stored in the non-temporary storage medium 9 outside the apparatus read by the processing unit 50 via the input/output unit 52 .
  • the processing program P5 may be distributed by a remote server device, acquired by the control device 5 via a communication unit (not shown), and stored in the storage unit 51 .
  • the input/output unit 52 is an interface that implements data transfer between the outside of the control device 5 and the processing unit 50 .
  • the input/output unit 52 is, for example, a serial communication unit such as USB (Universal Serial Bus) or RS232.
  • the input/output unit may be, for example, a communication module for Ethernet (registered trademark), short-range wireless communication, or the like.
  • the processing unit 50 can acquire medical images from the imaging device 3 via the input/output unit 52 .
  • the processing unit 50 can output the derived control data via the input/output unit 52 .
  • the display unit 53 is a display such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro Luminescence) display.
  • the display unit 53 is, for example, a touch panel built-in display.
  • the processing unit 50 causes the display unit 53 to display text, images, etc. indicating the derived control data based on the processing program P5.
  • the display unit 53 may be a lamp using an LED (Light Emitting Diode) that expresses control data and instruction content by color, blinking, or the like.
  • An audio output unit may be provided along with the display unit 53 .
  • the operation unit 54 is, for example, a touch panel built into the display unit 53.
  • the operation unit 54 may be a user interface such as a keyboard and mouse.
  • the operation unit 54 may be a physical button, or may be a button on the screen displayed on the display unit 53 .
  • the operation unit 54 may be a voice input unit.
  • the processing unit 50 starts and stops operating by operating the operation unit 54 .
  • FIG. 3 is a flowchart showing an example of a processing procedure by the processing section 50 of the control device 5.
  • the control device 5 After receiving a start instruction from the operation unit 54, the control device 5 starts receiving the monitor output of the medical image from the imaging device 3 via the input/output unit 52, and then starts the following processing.
  • the processing unit 50 acquires medical images from the imaging device 3 (step S101).
  • the processing unit 50 identifies a hollow organ to be treated in the acquired medical image (step S102), and further identifies a lesion in the hollow organ (step S103).
  • a lesion is, for example, a portion whose inner diameter is reduced by plaque accumulated in a blood vessel.
  • the processing unit 50 identifies the hollow organ by recognizing the contour from the shadow of the contrast medium (see FIG. 4).
  • the method of identifying hollow organs may be other methods.
  • the processing unit 50 may use a learning model that has been trained by deep learning so as to output data indicating a region in which a hollow organ is captured when an image is input.
  • the processing unit 50 identifies the lesion by a method of identifying a location where the lumen of the hollow organ is reduced from the shadow of the contrast agent inside the hollow organ.
  • the processing unit 50 may identify the lesion based on the correspondence relationship between the position of the lesion identified by an examination performed in advance and the coordinates in the image.
  • the processing unit 50 uses a learning model that has been learned by deep learning so as to output data specifying the range of the lesion of the lumen organ in the image.
  • the processing unit 50 derives the feature data of the region of the portion other than the lesion identified in step S103, out of the region of the hollow organ in the image identified in step S102 (step S104).
  • the processing unit 50 derives the outer diameter, inner diameter, etc. of the hollow organ near the lesion as feature data.
  • the processing unit 50 at least calculates the inner diameter of the hollow organ imaged in the medical image by the contrast agent (see FIG. 4).
  • the unit of diameter may be a pixel unit or an actual size unit such as millimeters.
  • the processing unit 50 can detect the lumen from images captured by intravascular imaging techniques such as IVUS (Intra Vascular Ultra Sound) images obtained by inspection in advance, OCT (Optical Coherence Tomography) / OFDI (Optical Frequency Domain Imaging), etc.
  • the organ diameter may be derived.
  • An imaging catheter that outputs IVUS images in real time may be inserted together with the catheter 1 to acquire anatomical feature data.
  • the processing unit 50 may derive not only the diameter but also the hardness of the lesion, the type of the lesion, etc. as the feature data.
  • the processing unit 50 determines a reference value based on the feature data (at least the inner diameter of the hollow organ) derived in step S104 (step S105). In step S105, the processing unit 50, for example, among the feature data derived in step S104, determines the inner diameter of the hollow organ other than the lesion (the diameter in pixels or the actual size that would have been the diameter if there was no lesion), It is determined as a reference value (limit value) for whether to stop the movement of the pusher.
  • the processing unit 50 determines to move the plunger of the syringe of the indeflator 2 toward the tip of the syringe (step S106).
  • the processing unit 50 causes the display unit 53 to display a movement instruction (pressurization instruction) and control data instructing the direction of movement, and outputs the control data from the input/output unit 52 (step S107).
  • the operator may operate the indeflator 2 to apply pressure based on this.
  • the pusher of the syringe of the indeflator 2 may be automatically pushed by the syringe pump.
  • the processing unit 50 acquires a medical image from the imaging device 3 (step S108), and identifies the size (diameter) of the balloon from the acquired medical image (step S109). In step S109, the processing unit 50 identifies the size by, for example, recognizing the contour from the shadow of the contrast medium filled in the balloon. At this time, there is little or no contrast agent in the hollow organ so that it can be distinguished from the balloon.
  • the processing unit 50 determines whether the size (diameter) of the balloon specified in step S109 has reached the reference value determined in step S105 (step S110). If it is determined that the reference value has not been reached (S110: NO), the processing unit 50 returns the process to step S108.
  • the processing unit 50 determines to move the plunger of the syringe of the indeflator 2 toward the proximal end of the syringe (step S111).
  • the processing unit 50 causes the display unit 53 to display a movement instruction (depressurization instruction) and control data instructing the direction of movement, outputs the control data from the input/output unit 52 (step S112), and ends the process.
  • step S112 the processing unit 50 causes the display unit 53 to display text and an image for stopping pressing of the pusher. If the display unit 53 is a lamp, further pressing of the pusher may be stopped by flashing of a specific color or the like. may be notified to
  • step S112 When the movement instruction and movement direction are displayed on the display unit 53 in step S112, based on this, the operator pulls the plunger of the syringe of the indeflator 2 to the proximal end of the syringe to release the pressure and complete the treatment. do. Based on the movement instruction and the control data output from the input/output unit 52, the plunger of the syringe of the indeflator 2 may be automatically pulled to the proximal end by the syringe pump.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of a medical image that can be acquired from the imaging device 3.
  • FIG. FIG. 4 is a diagram of an angio image as an example of a medical image that can be acquired in step S101.
  • the range of hollow organs (blood vessels in this case) shown in the image is indicated by hatching.
  • white arrows are marks pointing to the identified lesions.
  • the processing unit 50 of the control device 5 can identify the lesion indicated by the white arrow from the medical image by image processing.
  • the solid-line arrows indicate the characteristic data of the portion other than the lesion, that is, the length of the diameter.
  • the processing unit 50 of the control device 5 derives the size in the image corresponding to the diameter (thickness) of the blood vessel before and after the lesion in the image.
  • the image shows that the diameter of the blood vessel at the lesion is reduced due to the lesion inside.
  • the processing unit 50 outputs control data to pressurize the indeflator 2 until the diameter of the blood vessel in the lesion reaches the reference value.
  • control device 5 By the operation of the control device 5 described above, even if the operator operates the indeflator 2 while viewing a medical image, it is possible to assist the operator to more accurately prevent excessive inflation of the balloon. become.
  • the medical system 100 of the second embodiment further includes a syringe pump device 6 that automatically moves (pushes and pulls) the plunger of the syringe of the indeflator 2 .
  • the syringe pump device 6 automatically moves the plunger of the syringe of the indeflator 2 based on the control data derived by the control device 5 to achieve pressurization and depressurization.
  • the configuration of the medical system 100 of the second embodiment is the same as the configuration of the medical system 100 of the first embodiment, except for the addition of the syringe pump device 6 and the details of the processing of the control device 5. Therefore, common configurations are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted. Details of the syringe pump device 6 and the processing by the control device 5 will be described below.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view of the syringe pump device 6, and FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the syringe pump device 6. As shown in FIG. The block diagram of FIG. 6 also describes the control device 5 to which the syringe pump device 6 is connected.
  • the syringe pump device 6 includes a holding portion 61 for the syringe of the indeflator 2, a pusher drive portion 62 for pushing and pulling the pusher of the syringe held by the holding portion, and a control portion 63 for controlling the pusher drive portion 62.
  • the holding part 61 includes a holding surface 611 that holds a portion of the side surface of the syringe in a shape that follows the outer surface of the syringe, and a clamp 612 that clamps the syringe between the holding surface 611 and the holding surface 611 .
  • the pusher drive unit 62 includes an engaging member 621 that engages with the plunger of the syringe, a feed screw 622 that is provided parallel to the axial direction of the held syringe, and a motor that rotates the feed screw 622. (not shown).
  • the engaging member 621 is integrated with the nut of the feed screw 622 and moves in the axial direction of the syringe as the feed screw 622 rotates.
  • the motor rotates the feed screw 622 in either direction at a specified speed in response to a control signal from the controller 63 . Based on the amount of rotation of the feed screw 622, the pusher drive unit 62 can recognize the amount of movement of the nut, that is, the pusher from the reference position (either one end of the movable range).
  • the control unit 63 includes processors such as CPU and MPU, and memories such as ROM (Read Only Memory) and RAM (Random Access Memory).
  • the control unit 63 is, for example, a microcontroller.
  • the control unit 63 outputs control signals to the motors based on control data obtained from the control device 5 .
  • the control unit 63 can recognize the position of the nut, that is, the pusher of the syringe from the pusher driving unit 62, and transmits data on the relative position of the pusher from the reference position to the control device 5.
  • the control unit 63 can display text, images, or the like indicating the control state on the display unit 631 provided on the housing of the syringe pump device 6.
  • the syringe pump device 6 configured in this manner is connected to the control section 63 via the input/output section 52 of the control device 5 .
  • the connection medium is, for example, a communication medium such as a USB cable.
  • the connection medium may be a signal cable that transmits signals, or the connection medium may be a wireless communication medium.
  • the control unit 63 of the syringe pump device 6 can control the pusher drive unit 62 in response to the pressurization or depressurization instruction from the control device 5 .
  • FIG. 7 and 8 are flowcharts showing an example of the processing procedure by the processing unit 50 of the control device 5 in the second embodiment. After confirming that the control device 5 is connected to the syringe pump device 6 by exchanging signals (communication data), after receiving a start instruction from the operation unit 54, monitor output of medical images from the imaging device 3 is started to be received via the input/output unit 52, the following processing is started.
  • the processing unit 50 acquires the position data of the plunger from the syringe pump device 6 and temporarily stores it (step S201).
  • step S ⁇ b>201 the position of the plunger is stored as an initial position corresponding to the dimensions of the syringe and plunger of the indeflator 2 held by the holding portion 61 of the syringe pump device 6 .
  • step S201 the processing unit 50 acquires from the control unit 63 of the syringe pump device 6 data indicating the feed amount from the initial position of the feed screw 22 or the relative position of the engaging member 621 from the reference position as the initial position. .
  • the processing unit 50 acquires medical images from the imaging device 3 (step S202).
  • the processing unit 50 identifies a hollow organ to be treated in the acquired medical image (step S203), and further identifies a lesion in the hollow organ (step S204).
  • the processing unit 50 derives the feature data of the region other than the lesion identified in step S204 from among the hollow organ regions in the image identified in step S203 (step S205).
  • the processing unit 50 determines a reference value based on the feature data (at least the inner diameter of the hollow organ) derived in step S205 (step S206).
  • steps S203-S206 are the same as the processing of steps S102-S105 described in the flowchart of FIG. 3 of the first embodiment, so detailed description thereof will be omitted.
  • the processing unit 50 determines to move the plunger of the syringe of the indeflator 2 toward the tip of the syringe (step S207).
  • the processing unit 50 outputs a movement instruction (pressurization instruction) and control data instructing the direction of movement from the input/output unit 52 to the syringe pump device 6 (step S208).
  • the processing unit 50 acquires a medical image from the imaging device 3 (step S209), and identifies the size (diameter) of the balloon from the acquired medical image (step S210). In step S109, the processing unit 50 identifies the size by, for example, recognizing the contour from the shadow of the contrast medium filled in the balloon.
  • the processing unit 50 determines whether the size (diameter) of the balloon identified in step S210 has reached the reference value determined in step S206 (step S211). If it is determined that the reference value has not been reached (S211: NO), the processing unit 50 returns the process to step S209.
  • the processing unit 50 determines to move the plunger of the syringe of the indeflator 2 toward the proximal end of the syringe (step S212).
  • the processing unit 50 outputs a movement instruction (depressurization instruction) and control data instructing the direction of movement from the input/output unit 52 to the syringe pump device 6 (step S213).
  • the processing unit 50 acquires position data of the plunger of the syringe from the syringe pump device 6 (step S214), and determines whether or not the plunger has reached the proximal end (initial position) (step S215).
  • the processing unit 50 When it is determined that the plunger has reached the proximal end (initial position) (S215: YES), the processing unit 50 outputs an instruction to stop the plunger of the syringe of the indeflator 2 to the syringe pump device 6 (step S216), the process ends.
  • the operator operates the operation unit 54 of the control device 5 to automatically inflate and deflate the balloon by the indeflator 2 with the syringe pump device 6 , while confirming the display device 4 . operation can be performed.
  • the syringe pump device 6 and the control device 5 have been described as separate devices, but the syringe pump device 6 may incorporate the functions of the control device 5 .
  • the control device 5 derives control data regarding pressurization and depressurization of the indeflator 2. do.
  • the controller 5 obtains the pressure from, for example, a pressure gauge in a tube attached to the indeflator 2 .
  • the control device 5 may acquire the pressure value digitally output from the pressure gauge, or may read the pressure value from an image of the pressure gauge.
  • the control device 5 may acquire the data of the reaction force from the presser and estimate the pressure.
  • the configuration of the medical system 100 according to the third embodiment is the same as the configuration of the medical system 100 according to the first embodiment, except for the processing procedure using pressure by the control device 5, which will be described later.
  • 9 and 10 are flowcharts showing an example of the processing procedure by the processing unit 50 of the control device 5 according to the third embodiment. Among the processing procedures shown in the flowcharts of FIGS. 9 and 10, the procedures that are common to the processing procedures shown in the flowchart of FIG. 3 of the first embodiment are denoted by the same step numbers, and detailed description thereof will be omitted.
  • the processing unit 50 determines whether or not the size (diameter) of the balloon has reached a reference value after starting to move the pusher in the pressurizing direction in step S107 (S110). If it is determined that the reference value has not been reached (S110: NO), the processing unit 50 acquires the pressure value of the pressure inside the indeflator 2 (step S121), and determines whether the pressure value is equal to or greater than a predetermined value. (step S122). If it is determined that it is not equal to or greater than the predetermined value (S122: NO), the processing unit 50 returns the process to step S108.
  • step S121 determines whether a predetermined period of time has elapsed since the pressure value reached the predetermined value or greater (step S123).
  • step S121 the processing unit 50 measures the elapsed time from the timing at which it was first determined that the pressure value is equal to or greater than the predetermined value, and in step S123, the predetermined period (for example, 10, 20, or 30 seconds) is measured. Determine whether it has passed.
  • the processing unit 50 When it is determined that the predetermined period has not passed (S123: NO), the processing unit 50 returns the process to step SS108.
  • the processing unit 50 advances the process to step S111 and starts depressurization even if the size of the lesion has not reached the reference value.
  • the procedure of processing by the control device 5 in the third embodiment can also be applied to derive control data for automatic pressurization/automatic depressurization by the syringe pump device 6 in the second embodiment.
  • the controller 5 of the fourth embodiment determines the shape of the balloon around the lesion from the image and derives the control data.
  • the configuration of the medical system 100 according to the fourth embodiment is the same as the configuration of the medical system 100 according to the first embodiment, except for the shape identification processing procedure by the control device 5 described below.
  • an angiographic image is captured by the imaging device 3 in a state in which the hollow organ is not filled with the contrast agent so as to capture the balloon filled with the contrast agent. .
  • FIG. 11 is a flow chart showing an example of a processing procedure by the processing unit 50 of the control device 5 in the fourth embodiment.
  • procedures that are common to the processing procedures shown in the flowchart of FIG. 3 of the first embodiment are given the same step numbers, and detailed descriptions thereof are omitted.
  • the processing unit 50 determines whether or not the size (diameter) of the balloon has reached the reference value after starting to move the pusher in the pressurizing direction in step S107 (S110). If it is determined that the reference value has not been reached (S110: NO), the processing unit 50 changes the shape of the balloon in the portion showing the lesion in the medical image acquired in step S108 to a dogbone shape. It is determined whether or not there is (step S131).
  • step S131 the processing unit 50 performs dogbone pattern recognition on the photographed image to determine whether or not the dogbone shape is recognized. I judge. In step S131, the processing unit 50 determines whether or not the diameter of the balloon has reached the reference value. , it may be determined that it has a dog-bone shape.
  • step S131 the dogbone shape is a state in which even if an attempt is made to expand the hollow organ with a pressurized balloon, the lesion is hard and does not spread, and a part of the balloon cannot be inflated. If pressurization is continued without the lesion expanding to the reference value, there is a risk of the balloon rupturing. Therefore, the processing unit 50 continues the following processing.
  • the processing unit 50 returns the process to step S108.
  • the processing unit 50 advances the process to step S111 even if the size of the lesion does not reach the reference value, and decompresses. let it start.
  • FIG. 12 is a diagram showing an example of the dogbone shape of the balloon.
  • FIG. 12 is a diagrammatic representation of an angio image as an example of a medical image that can be acquired in step S108.
  • hatching indicates the range of balloons that appear in the image.
  • the hollow organ into which the balloon-equipped catheter 1 is inserted is shown in dashed lines.
  • white arrows are marks pointing to the identified lesions.
  • FIG. 12 shows an image in which the diameter of the blood vessel at the lesion is reduced due to the lesion inside, and then the indeflator 2 is pressurized.
  • FIG. 12 shows that the balloon shown has a dog-bone shape with a smaller diameter at the center and larger diameters at both ends. This occurs because the lesion is hard and cannot be expanded even though the balloon provided on the catheter 1 inserted into the blood vessel is inflated. In the case of this dogbone shape, it is necessary to stop inflation of the balloon even if the size (diameter) of the balloon does not reach the standard value. Therefore, the processing unit 50 makes the determination in step S131, and if the dog-bone shape can be recognized, proceeds to step S111 and starts depressurization.
  • the above-described treatment reduces the risk of over-pressurization and rupture of the balloon when a hollow organ is hardened by a lesion and cannot be expanded with the balloon in use.
  • control device 5 in the fourth embodiment can also be applied to derivation of control data for automatic pressurization and automatic depressurization by the syringe pump device 6 in the second embodiment, and pressure-based control in the third embodiment can also be combined with
  • the catheter has been described as an example of a therapeutic catheter for blood vessels used for treating coronary arteries.
  • the application is not limited to this, and may similarly be a catheter of other hollow organs, such as ureters, in which the balloon is inflated or deflated by a fluid such as physiological saline or a contrast medium.
  • control device 50 processing unit 51 storage unit P5 processing program 6 syringe pump device 63 control unit

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Abstract

カテーテルへの流体充填時の加圧・除圧する制御データを導出する制御装置、インデフレーション装置、制御方法及びコンピュータプログラムを提供する。制御装置は、カテーテルが挿入される管腔器官の医療画像を取得する取得部と、取得された前記医療画像における前記管腔器官の病変部の範囲に基づき、前記カテーテルに充填される流体を供給するインデフレータのシリンジの押子の移動に関する制御データを導出する処理部と、導出した制御データを出力する出力部とを備える。

Description

制御装置、インデフレーション装置、制御方法及びコンピュータプログラム
　本発明は、医療用カテーテルへ造影剤、プライミング液等の流体を充填するインデフレータに関し、充填時の加圧・除圧に関する制御データを導出する制御装置、インデフレーション装置、制御方法及びコンピュータプログラムに関する。
　血管及び脈管等の管腔器官に存在する病変部の診断用又は治療用に医療用カテーテルが用いられている。医療用カテーテルは、造影剤、プライミング液等の流体が充填されるルーメンを有するシャフトを備える。
　シャフトに流体を充填するために、充填量が把握できるインデフレータが用いられる。診断又は治療施術の前に、医療者がインデフレータを操作し、プライミングを行なうか、あるいは造影剤を充填する。特許文献１には、減圧するための第１のシリンジと、プライミング液を充填するための第２のシリンジとを備え、カテーテル内を第１のシリンジで減圧してから第２のシリンジに接続して自動的にプライミング液を充填させるプライミング装置が開示されている。
特開２０１５－１８１５３４号公報
　治療用の医療用カテーテルは例えば、先端に医療用のバルーンを備えて、バルーンの膨張によって閉塞した管腔器官自体を押し広げたり、ステントを管腔器官内部に設置したりするために用いられる。バルーンの拡縮及び収縮は、カテーテルの先端でバルーンと内通するルーメンに充填された流体（造影剤、生理食塩水等）を、カテーテルの基端に接続されたインデフレータから加圧により押し込み、減圧して引き戻して制御可能である。従来、インデフレータの加圧・減圧は、インデフレータの操作者（術者）が、流体に満たされたバルーンの膨らみ及びシャフト内の圧力を、映像で観測しながら調整してきたが、加圧値及び加圧時間等の情報を補助的に提供する装置の実現が期待される。
　本開示の目的は、カテーテルへの流体充填時の加圧・除圧する制御データを導出する制御装置、インデフレーション装置、制御方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。
　本開示に係る制御装置は、カテーテルが挿入される管腔器官の医療画像を取得する取得部と、取得された前記医療画像における前記管腔器官の病変部の範囲に基づき、前記カテーテルに充填される流体を供給するインデフレータのシリンジの押子の移動に関する制御データを導出する処理部と、導出した制御データを出力する出力部とを備える。
　本開示に係るインデフレーション装置は、カテーテルに充填される流体を供給するインデフレータのシリンジの押子を移動させるモータと、前記モータを制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記カテーテルが挿入される管腔器官の医療画像を逐次取得し、取得された前記医療画像における前記管腔器官の病変部の範囲に基づき、前記モータの制御データを導出する。
　本開示に係る制御方法は、カテーテルが挿入される管腔器官の医療画像を取得し、取得された前記医療画像における前記管腔器官の病変部の範囲に基づき、前記カテーテルに充填される流体を供給するインデフレータのシリンジの押子の移動に関する制御データを導出し、前記シリンジの押子を加圧する向きに移動させ始めた後、前記医療画像における前記病変部の範囲の変化に基づいて前記制御データを逐次導出し、導出した制御データを出力する、処理を含む。
　本開示に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、カテーテルが挿入される管腔器官の医療画像を取得し、取得された前記医療画像における前記管腔器官の病変部の範囲に基づき、前記カテーテルに充填される流体を供給するインデフレータのシリンジの押子の移動に関する制御データを導出し、前記シリンジの押子を加圧する向きに移動させ始めた後、前記医療画像における前記病変部の範囲の変化に基づいて前記制御データを逐次導出し、導出した制御データを出力する処理を実行させる。
医療システムの概要図である。 制御装置の構成を示すブロック図である。 制御装置の処理部による処理手順の一例を示すフローチャートである。 撮影装置から取得できる医療画像の例を示す図である。 シリンジポンプ装置の略示斜視図である。 シリンジポンプ装置の構成を示すブロック図である。 第２実施形態における制御装置の処理部による処理手順の一例を示すフローチャートである。 第２実施形態における制御装置の処理部による処理手順の一例を示すフローチャートである。 第３実施形態における制御装置の処理部による処理手順の一例を示すフローチャートである。 第３実施形態における制御装置の処理部による処理手順の一例を示すフローチャートである。 第４実施形態における制御装置の処理部による処理手順の一例を示すフローチャートである。 病変部のドッグボーン形状の例を示す図である。
　本発明の実施形態に係る制御装置の具体例を、図面を参照しつつ以下に説明する。
　（第１実施形態）
　図１は、医療システム１００の概要図である。医療システム１００は、患者の管腔器官に挿入されるカテーテル１、及び、カテーテル１に接続されるインデフレータ２を含む。医療システム１００は、更に、カテーテル１が挿入される患者の管腔器官の医療画像を撮影する撮影装置３、医療画像をモニタ出力する表示装置４、及び、インデフレータ２への加圧・除圧に関する制御データを導出する制御装置５を含む。
　カテーテル１は、医療用の柔軟性のある管である。カテーテル１は特に、先端部にバルーンが装着されている。バルーンは、例えばシリコン製であり、カテーテル１のシャフトよりも柔軟である。カテーテル１のシャフト内のルーメンとバルーンとが内通しており、バルーン及びルーメンには、ルーメンに接続されているインデフレータ２から提供される造影剤等の流体が充填されている。充填されている流体を、インデフレータ２で加圧することによってバルーンは膨張し、減圧（除圧）することによってバルーンは元の大きさへ収縮可能である。
　インデフレータ２は、カテーテル１に接続され、カテーテル１へプライミング液、造影剤等の流体を供給する器具である。インデフレータ２は、カテーテル１に接続される管と、管に接続され、流体が充填されたシリンジとを有する。管又はシリンジには、管及びシリンジ内の圧力を測定する圧力計が、測定値を視認可能に設けられており、術者は、インデフレータ２の管に接続されているカテーテル１及びカテーテル１の先に装着されているバルーン内の圧力を推定することが可能である。
　撮影装置３は、カテーテル１が挿入中である管腔器官の医療画像をモニタ出力する装置である。医療画像は、第１に、アンギオ画像等のＸ線を照射して得られる画像である。医療画像は、アンギオ画像のほか、カテーテル１の挿入中に管腔器官の状態を観測可能な画像であれば他の方法で撮影された画像であってもよい。撮影装置３により撮影される医療画像のデータは表示装置４及び制御装置５へ送信される。表示装置４は、医療画像をリアルタイムに表示し、制御装置５は、後述するように、医療画像のデータからインデフレータの操作（制御）に関する制御データを導出し、出力する。
　医療システム１００では、制御装置５が、撮影装置３から得られる医療画像に基づいてインデフレータ２の制御データを導出し、出力する。以下、制御装置５における処理について詳細を説明する。
　図２は、制御装置５の構成を示すブロック図である。制御装置５は、処理部５０、記憶部５１、入出力部５２、表示部５３、操作部５４を備える。
　処理部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＧＰＧＰＵ（General-purpose computing on graphics processing units）、ＴＰＵ（Tensor Processing Unit）等である。処理部５０は、記憶部５１に記憶されている処理プログラムＰ５を読み出して実行することにより、後述する制御データを導出する。
　記憶部５１は、ハードディスク、フラッシュメモリ等の不揮発性記憶媒体である。記憶部５１は、処理部５０が読み出す処理プログラムＰ５と、設定データ等を記憶する。設定データは、後述する処理で処理部が参照する基準値（制限値）を含む。処理プログラム（プログラム製品）Ｐ５は、装置外の非一時記憶媒体９に記憶された処理プログラムＰ９、を処理部５０が入出力部５２を介して読み出して複製したものであってもよい。処理プログラムＰ５は、遠隔のサーバ装置が配信するものを制御装置５が図示しない通信部を介して取得し、記憶部５１に記憶したものであってもよい。
　入出力部５２は、制御装置５の外部と処理部５０との間のデータ授受を実現するインタフェースである。入出力部５２は例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）、ＲＳ２３２等のシリアル通信部である。入出力部は例えば、Ethernet（登録商標）、近距離無線通信等の通信モジュールであってもよい。処理部５０は、入出力部５２を介して撮影装置３から医療画像を取得可能である。処理部５０は、入出力部５２を介して導出した制御データを出力可能である。
　表示部５３は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイ等のディスプレイである。表示部５３は例えば、タッチパネル内蔵型ディスプレイである。処理部５０は表示部５３に、処理プログラムＰ５に基づき、導出した制御データを示すテキスト、画像等を表示させる。表示部５３はその他、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いたランプであって色、点滅等で制御データや指示内容を表現するものであってもよい。表示部５３に合わせて、音声出力部が設けられてもよい。
　操作部５４は、例えば表示部５３内蔵のタッチパネルである。操作部５４は、キーボード及びマウス等のユーザインタフェースであってもよい。操作部５４は、物理ボタンであってもよいし、表示部５３に表示される画面上のボタンであってもよい。操作部５４は、音声入力部であってもよい。処理部５０は、操作部５４における操作により、稼働を開始し、停止する。
　このように構成される制御装置５による処理手順をフローチャートを参照しつつ説明する。図３は、制御装置５の処理部５０による処理手順の一例を示すフローチャートである。制御装置５は、操作部５４により開始の指示を受けた後、撮影装置３から医療画像のモニタ出力を入出力部５２を介して受信開始すると、以下の処理を開始する。
　処理部５０は、撮影装置３から医療画像を取得する（ステップＳ１０１）。処理部５０は、取得した医療画像に写る治療対象の管腔器官を特定し（ステップＳ１０２）、更に、管腔器官における病変部を特定する（ステップＳ１０３）。病変部は例えば、血管に溜まるプラークによって内径が縮小されている箇所である。
　ステップＳ１０２において処理部５０は、管腔器官の特定を、造影剤の陰影から輪郭を認識することによって実現する（図４参照）。管腔器官の特定の方法は他の方法であってもよい。画像が入力された場合に、管腔器官が写っている領域を示すデータを出力するように深層学習によって学習済みの学習モデルを用い、処理部５０が特定してもよい。
　ステップＳ１０３において処理部５０は、病変部の特定を、管腔器官内の造影剤の陰影から、管腔器官の内腔が縮小している箇所を特定する方法で実現する。その他、処理部５０は、予め実施された検査によって特定されている病変の位置と、画像内の座標との対応関係に基づいて、病変部を特定してもよい。処理部５０は、画像が入力された場合に、画像内の管腔器官の病変部の範囲を特定するデータを出力するように深層学習によって学習済みの学習モデルを用い、処理部５０が特定してもよい。
　処理部５０は、ステップＳ１０２で特定した画像内の管腔器官の領域のうち、ステップＳ１０３で特定した病変部でない箇所の領域の特徴データを導出する（ステップＳ１０４）。
　ステップＳ１０４において処理部５０は、特徴データとして、管腔器官の病変部付近の外径、内径等を導出する。処理部５０は少なくとも、造影剤により医療画像内に写っている管腔器官の内径を算出する（図４参照）。径の単位は、画素単位であってもよいし、ミリメートル等の実寸単位でもよい。処理部５０は、その他、予め検査によって得られたＩＶＵＳ（Intra Vascular Ultra Sound）画像、ＯＣＴ（Optical Coherence Tomography）／ＯＦＤＩ（Optical Frequency Domain Imaging）等の血管内イメージング技術により撮影された画像から管腔器官の径を導出してもよい。ＩＶＵＳ画像をリアルタイムに出力するイメージングカテーテルを、カテーテル１と共に挿入して解剖学的特徴データを取得してもよい。
　ステップＳ１０４において処理部５０は、特徴データとして、径のみならず、病変部の硬さ、病変部の種別等を導出してもよい。
　処理部５０は、ステップＳ１０４で導出した特徴データ（少なくとも、管腔器官の内径）に基づいて基準値を決定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５において処理部５０は、例えば、ステップＳ１０４で導出した特徴データのうち、管腔器官の病変部以外の内径（病変がなければその径であったはずの画素単位又は実寸の寸法）を、押子の移動を止めるかどうかの基準値（制限値）として決定する。
　処理部５０は、インデフレータ２のシリンジの押子を、シリンジの筒先に向けて移動させると決定する（ステップＳ１０６）。処理部５０は、移動指示（加圧指示）及び移動の向きを指示する制御データを表示部５３に表示させ、制御データを入出力部５２から出力する（ステップＳ１０７）。
　表示部５３に移動指示及び移動の向きが表示されると、これに基づいて術者がインデフレータ２を操作して加圧してもよい。入出力部５２から出力された移動指示及び制御データに基づき、シリンジポンプによってインデフレータ２のシリンジの押子が自動的に押し込まれてるようにしてもよい。
　処理部５０は、撮影装置３から医療画像を取得し（ステップＳ１０８）、取得した医療画像からバルーンのサイズ（径）を特定する（ステップＳ１０９）。ステップＳ１０９において処理部５０は、例えばバルーンに充填される造影剤の陰影から輪郭を認識することでサイズを特定する。このときバルーンと区別できるように管腔器官の造影剤は少ないか、あるいは造影剤が存在しない状態である。
　処理部５０は、ステップＳ１０９で特定したバルーンのサイズ（径）が、ステップＳ１０５で決定した基準値に到達したか否かを判断する（ステップＳ１１０）。基準値に到達していないと判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、処理部５０は処理をステップＳ１０８へ戻す。
　基準値に到達したと判断された場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、処理部５０は、インデフレータ２のシリンジの押子を、シリンジの基端に向けて移動させると決定する（ステップＳ１１１）。処理部５０は、移動指示（除圧指示）及び移動の向きを指示する制御データを表示部５３に表示させ、制御データを入出力部５２から出力し（ステップＳ１１２）、処理を終了する。
　ステップＳ１１２において処理部５０は、表示部５３に、押子の押し込みを停止させるテキスト、画像を表示させる。表示部５３がランプである場合、特定の色の点滅等により、それ以上の押子の押し込みを止めさせるようにしてもよいし、音声出力部を設けている場合、音声によって押し込みを停止させるように報知してもよい。
　ステップＳ１１２において表示部５３に移動指示及び移動の向きが表示されると、これに基づいて術者は、インデフレータ２のシリンジの押子を、シリンジの基端まで引いて除圧し、施術を終了する。入出力部５２から出力された移動指示及び制御データに基づき、シリンジポンプによってインデフレータ２のシリンジの押子が自動的に基端まで引かれるように制御してもよい。
　図４は、撮影装置３から取得できる医療画像の例を示す図である。図４は、ステップＳ１０１で取得できる医療画像の例としてアンギオ画像を線図化したものである。図４では、ハッチングにより画像内に写る管腔器官（ここでは血管）の範囲を示す。図４中、白抜き矢印は、特定された病変部を指し示すマークである。制御装置５の処理部５０は、医療画像から、白抜き矢印で示す病変部を画像処理により特定できる。図４中、実線の矢印によって、病変部以外の箇所の特徴データ、即ち径の長さを示す。制御装置５の処理部５０は、ステップＳ１０４において、画像内における病変部前後の血管の径（太さ）に対応する画像内でのサイズを導出する。
　図４に示す例において、病変部の血管の径が、内部の病変によって小さくなっていることが画像に表れている。処理部５０は、病変部における血管の径が、基準値に達するまで、インデフレータ２を加圧するように制御データを出力する。
　上述の制御装置５の動作により、術者が医療画像を視認しながらインデフレータ２を操作するとしても、バルーンが過剰に膨張することをより正確に防止するように術者を補助することが可能になる。
　（第２実施形態）
　第２実施形態の医療システム１００は、インデフレータ２のシリンジの押子を自動的に移動（押し引き）させるシリンジポンプ装置６を更に含む。シリンジポンプ装置６は、制御装置５で導出された制御データに基づいてインデフレータ２のシリンジの押し子を自動的に移動させて加圧・除圧を実現する。
　シリンジポンプ装置６が加えられていることと、制御装置５の処理の詳細とを除けば、第２実施形態の医療システム１００の構成は、第１実施形態の医療システム１００の構成と同様であるから、共通する構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。以下、シリンジポンプ装置６について、そして制御装置５による処理の詳細について説明する。
　図５は、シリンジポンプ装置６の略示斜視図であり、図６は、シリンジポンプ装置６の構成を示すブロック図である。図６のブロック図では、シリンジポンプ装置６が接続される制御装置５についても記載されている。
　シリンジポンプ装置６は、インデフレータ２のシリンジの保持部６１と、保持部に保持されたシリンジの押子を押し引きする押子駆動部６２と、押子駆動部６２を制御する制御部６３とを備える。
　保持部６１は、シリンジの外面に沿う形状でシリンジの側面の一部を保持する保持面６１１と、該保持面６１１との間でシリンジを挟持するクランプ６１２とを含む。
　押子駆動部６２は、シリンジの押子に係合する係合部材６２１と、保持されるシリンジの軸方向と並行になるように設けられている送りねじ６２２と、送りねじ６２２を回転させるモータ（図示せず）とを備える。係合部材６２１は、送りねじ６２２のナットと一体化しており、送りねじ６２２の回転と共にシリンジの軸方向に移動する。モータは、制御部６３からの制御信号に応じて、送りねじ６２２を双方向のうちのいずれか一方に、指示された速度で回転させるようにしてある。押子駆動部６２は、送りねじ６２２の回転量に基づいて、ナット、即ち押し子の基準位置（可動域のいずれか一端）からの移動量を認識可能である。
　制御部６３は、ＣＰＵ、ＭＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを含む。制御部６３は、例えばマイクロコントローラである。制御部６３は、制御装置５から得られる制御データに基づいてモータへ制御信号を出力する。制御部６３は、押子駆動部６２からナット即ちシリンジの押子の位置を認識可能であり、押子の基準位置からの相対位置についてのデータを制御装置５へ送信する。
　制御部６３は、シリンジポンプ装置６の筐体に設けられている表示部６３１に、制御状態を示すテキスト又は画像等を表示することが可能である。
　このように構成されるシリンジポンプ装置６は、制御部６３が、制御装置５の入出力部５２を介して接続されている。接続媒体は例えば、ＵＳＢケーブル等の通信媒体である。接続媒体は、信号を伝達する信号ケーブルであってもよいし、接続媒体は無線通信媒体であってもよい。これにより、シリンジポンプ装置６の制御部６３は、制御装置５から加圧又は除圧の指示を受けて押子駆動部６２を制御することが可能である。
　図７及び図８は、第２実施形態における制御装置５の処理部５０による処理手順の一例を示すフローチャートである。制御装置５は、シリンジポンプ装置６と接続されていることを信号（通信データ）のやりとりで確認した上で、操作部５４により開始の指示を受けた後、撮影装置３から医療画像のモニタ出力を入出力部５２を介して受信開始すると、以下の処理を開始する。
　処理部５０は、シリンジポンプ装置６から、押子の位置のデータを取得し、一時記憶する（ステップＳ２０１）。ステップＳ２０１において押子の位置は、シリンジポンプ装置６の保持部６１に保持されたインデフレータ２のシリンジ及び押子の寸法に対応する初期位置として記憶される。ステップＳ２０１において処理部５０は、送りねじ２２の初期位置からの送り量、又は係合部材６２１の基準位置からの相対位置を示すデータを初期位置として、シリンジポンプ装置６の制御部６３から取得する。
　処理部５０は、撮影装置３から医療画像を取得する（ステップＳ２０２）。処理部５０は、取得した医療画像に写る治療対象の管腔器官を特定し（ステップＳ２０３）、更に、管腔器官における病変部を特定する（ステップＳ２０４）。処理部５０は、ステップＳ２０３で特定した画像内の管腔器官の領域のうち、ステップＳ２０４で特定した病変部でない箇所の領域の特徴データを導出する（ステップＳ２０５）。
　処理部５０は、ステップＳ２０５で導出した特徴データ（少なくとも、管腔器官の内径）に基づいて基準値を決定する（ステップＳ２０６）。
　ステップＳ２０３－Ｓ２０６の処理内容は、第１実施形態の図３のフローチャートで説明したステップＳ１０２－Ｓ１０５の処理と同様であるので、詳細な説明は省略する。
　処理部５０は、インデフレータ２のシリンジの押子を、シリンジの筒先に向けて移動させると決定する（ステップＳ２０７）。処理部５０は、移動指示（加圧指示）及び移動の向きを指示する制御データを入出力部５２からシリンジポンプ装置６へ出力する（ステップＳ２０８）。
　処理部５０は、撮影装置３から医療画像を取得し（ステップＳ２０９）、取得した医療画像からバルーンのサイズ（径）を特定する（ステップＳ２１０）。ステップＳ１０９において処理部５０は、例えばバルーンに充填される造影剤の陰影から輪郭を認識することでサイズを特定する。
　処理部５０は、ステップＳ２１０で特定したバルーンのサイズ（径）が、ステップＳ２０６で決定した基準値に到達したか否かを判断する（ステップＳ２１１）。基準値に到達していないと判断された場合（Ｓ２１１：ＮＯ）、処理部５０は処理をステップＳ２０９へ戻す。
　基準値に到達したと判断された場合（Ｓ２１１：ＹＥＳ）、処理部５０は、インデフレータ２のシリンジの押子を、シリンジの基端に向けて移動させると決定する（ステップＳ２１２）。
　処理部５０は、処理部５０は、移動指示（除圧指示）及び移動の向きを指示する制御データを入出力部５２からシリンジポンプ装置６へ出力する（ステップＳ２１３）。
　処理部５０は、シリンジポンプ装置６からシリンジの押子の位置のデータを取得し（ステップＳ２１４）、押子が基端（初期位置）に到達したか否かを判断する（ステップＳ２１５）。
　到達していないと判断された場合（Ｓ２１５：ＮＯ）、処理部５０は処理をステップＳ２１４へ戻す。
　押子が基端（初期位置）に到達したと判断された場合（Ｓ２１５：ＹＥＳ）、処理部５０は、インデフレータ２のシリンジの押子を停止させる指示をシリンジポンプ装置６へ出力し（ステップＳ２１６）、処理を終了する。
　これにより、術者は、制御装置５の操作部５４を操作することでインデフレータ２によるバルーンの膨張及び収縮をシリンジポンプ装置６にて自動的に実行させながら、表示装置４を確認しながら他の動作を行なうことができる。
　第２実施形態では、シリンジポンプ装置６と制御装置５とを別装置として説明したが、シリンジポンプ装置６が制御装置５の機能を内蔵する構成としてもよい。
　（第３実施形態）
　第３実施形態では、インデフレータ２のシリンジ内部及びカテーテル１との間を接続する管内における流体に掛かる圧力を取得し、制御装置５が、インデフレータ２の加圧・除圧に関する制御データを導出する。制御装置５は圧力を、例えば、インデフレータ２に付属する管内の圧力計から取得する。制御装置５は、圧力計からデジタル出力された圧力値を取得してもよいし、圧力計を撮影した画像から圧力値を読み取ってもよい。制御装置５は、圧力を、押子からの反力のデータを取得して推定してもよい。
　第３実施形態における医療システム１００の構成は、後述する制御装置５による圧力を用いた処理手順以外は、第１実施形態の医療システム１００の構成と同様である。図９及び図１０は、第３実施形態における制御装置５の処理部５０による処理手順の一例を示すフローチャートである。図９及び図１０のフローチャートに示す処理手順のうち、第１実施形態の図３のフローチャートに示した処理手順と共通する手順については同一のステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
　処理部５０は、ステップＳ１０７によって、押子を加圧する向きに移動させ始めた後、バルーンのサイズ（径）が基準値に到達したか否かを判断する（Ｓ１１０）。基準値に到達していないと判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、処理部５０は、インデフレータ２内における圧力の圧力値を取得し（ステップＳ１２１）、圧力値が所定値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１２２）。所定値以上でないと判断された場合（Ｓ１２２：ＮＯ）、処理部５０は処理をステップＳ１０８へ戻す。
　ステップＳ１２１において圧力値が所定値以上であると判断された場合（Ｓ１２１：ＹＥＳ）、処理部５０は、圧力値が所定値以上に達してから所定期間が経過したか否かを判断する（ステップＳ１２３）。処理部５０は、ステップＳ１２１にて圧力値が所定値以上であると最初に判断されたタイミングから経過時間を測定しておき、ステップＳ１２３で所定期間（例えば１０、２０、又は３０秒等）が経過したか否かを判断する。
　所定期間が経過していないと判断された場合（Ｓ１２３：ＮＯ）、処理部５０は、処理をステップＳＳ１０８へ戻す。
　所定期間が経過したと判断された場合（Ｓ１２３：ＹＥＳ）、処理部５０は、病変部のサイズが基準値に到達していなくても、処理をステップＳ１１１へ進め、除圧を開始させる。
　自動的に押子を移動させる場合には特に、押子をかなり押し込みづらくなっていても無理に押し込みを続ける可能性がある。上述の処理により、圧力が高まり過ぎ、つまり、管腔器官が病変によって流れが悪い場合に、過度に加圧してカテーテルに設けられたバルーンの破裂を招く虞を低減できる。
　第３実施形態における制御装置５による処理の手順は、第２実施形態のシリンジポンプ装置６による自動加圧・自動除圧に対する制御データの導出にも適用できる。
　（第４実施形態）
　第４実施形態の制御装置５は、病変部周囲におけるバルーンの形状を画像から判別して制御データを導出する。第４実施形態における医療システム１００の構成は、以下に説明する制御装置５による形状の特定処理手順以外は、第１実施形態の医療システム１００の構成と同様である。なお、第４実施形態では、「バルーンの形状」を認識するため、造影剤が充填したバルーンを写すべく管腔器官内には造影剤が満たされない状態で、撮影装置３によりアンギオ画像を撮影する。
　図１１は、第４実施形態における制御装置５の処理部５０による処理手順の一例を示すフローチャートである。図１１のフローチャートに示す処理手順のうち、第１実施形態の図３のフローチャートに示した処理手順と共通する手順については同一のステップ番号を付して詳細な説明を省略する。
　第４実施形態においても処理部５０は、ステップＳ１０７によって、押子を加圧する向きに移動させ始めた後、バルーンのサイズ（径）が基準値に到達したか否かを判断する（Ｓ１１０）。基準値に到達していないと判断された場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、処理部５０は、ステップＳ１０８で取得した医療画像における病変部を写している部分におけるバルーンの形状が、ドッグボーン形状となっているか否かを判断する（ステップＳ１３１）。
　ステップＳ１３１において処理部５０は、撮影画像に対してドッグボーン形状のパターン認識を実施してドッグボーン形状が認識されるか否かを判断し、認識される場合に、ドッグボーン形状となっていると判断する。処理部５０は、ステップＳ１３１において、バルーンの径が基準値に到達しているか否かを判断し、所定値まで加圧しているにもかかわらず基準値に到達していないと判断された場合に、ドッグボーン形状となっていると判断してもよい。
　ステップＳ１３１において、ドッグボーン形状は、加圧したバルーンにより管腔器官を押し広げようとしたとしても、病変部が固く広がらず、バルーンの一部が膨張できていない状態である。そのまま、病変部が基準値まで押し広がらないまま加圧を続けると、バルーンが破裂する虞があるため、それ以上加圧しないように制御するべきである。そこで処理部５０は、以下の処理を続ける。
　バルーンの形状がドッグボーン形状でないと判断された場合（Ｓ１３１：ＮＯ）、処理部５０は、処理をステップＳ１０８へ戻す。
　バルーンの形状がドッグボーン形状であると判断された場合（Ｓ１３１：ＹＥＳ）、処理部５０は、病変部のサイズが基準値に到達していなくても、処理をステップＳ１１１へ進め、除圧を開始させる。
　図１２は、バルーンのドッグボーン形状の例を示す図である。図１２は、ステップＳ１０８で取得できる医療画像の例としてアンギオ画像を線図化したものである。図１２では、ハッチングにより画像内に写るバルーンの範囲を示す。図１２では、バルーンが備えられたカテーテル１が挿入されている管腔器官を破線で示している。図１１中、白抜き矢印は、特定された病変部を指し示すマークである。
　図１２では、病変部の血管の径が、内部の病変によって小さくなっており、その後、インデフレータ２の加圧がされた状態での画像を示す。図１２では、写っているバルーンの中央部の径が小さく両端の径が大きくなったドッグボーン形状となっていることが示されている。これは、血管に挿入されているカテーテル１に設けられているバルーンが膨張しているにも拘らず、病変部が固く、病変部を押し広げることができていないために起こる。このドッグボーン形状となっている場合には、バルーンのサイズ（径）が基準値に達していなくても、バルーンの膨張を停止させる必要がある。したがって、処理部５０は、ステップＳ１３１の判断を行ない、ドッグボーン形状が認識できる場合にはステップＳ１１１へ進んで除圧を開始する。
　自動的に押子を移動させる場合には特に、押子をかなり押し込みづらくなっていても無理に押し込みを続ける可能性がある。上述の処理により、管腔器官が病変によって固くなり、使用中のバルーンでは拡張できない場合に、過度に加圧してバルーンの破裂を招く虞を低減できる。
　なお、病変部に位置するバルーンの径が基準値よりも小さいままで、病変部の周囲で血管の径が基準値よりも大きくなっているケースも、即ちバルーンの拡張部分が基準値よりも大きくなるケースもある。この場合も、周囲のバルーンの径が基準値よりも大きくなっていたとしても、一部の径が小さいままであることが認識できた場合には、除圧するように制御データが出力されるとよい。
　第４実施形態における制御装置５による処理の手順は、第２実施形態のシリンジポンプ装置６による自動加圧・自動除圧に対する制御データの導出にも適用でき、第３実施形態における圧力に基づく制御に組み合わせることもできる。
　本実施形態では、カテーテルを、冠動脈の治療に用いられる血管向け治療用カテーテルを例に説明した。しかしながら、適用対象はこれに限らず、同様に生理食塩水、造影剤等の流体によってバルーンを膨張又は収縮させる他の管腔器官、例えば尿管等のカテーテルであってもよい。
　上述のように開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれる。
　５　制御装置
　５０　処理部
　５１　記憶部
　Ｐ５　処理プログラム
　６　シリンジポンプ装置
　６３　制御部
 

Claims (10)

  1. 　カテーテルが挿入される管腔器官の医療画像を取得する取得部と、
    　取得された前記医療画像における前記管腔器官の病変部の範囲に基づき、前記カテーテルに充填される流体を供給するインデフレータのシリンジの押子の移動に関する制御データを導出する処理部と、
    　導出した制御データを出力する出力部と
    　を備える制御装置。
  2. 　前記処理部は、
    　前記医療画像から、前記管腔器官の病変部以外の特徴データを取得し、
    　取得した特徴データに基づき、前記押子の移動によって変化する値の制限値を決定する
    　請求項１に記載の制御装置。
  3. 　前記処理部は、
    　前記管腔器官の病変部以外の径を前記特徴データとして取得し、
    　前記径を、前記押子の移動の制限値として決定する
    　請求項２に記載の制御装置。
  4. 　前記処理部は、
    　前記押子を、加圧する向きに移動させ始めた後、前記取得部により逐次前記医療画像を取得し、
    　前記医療画像における前記管腔器官の病変部の径が前記制限値に到達したか否かを判断し、
    　到達したと判断した場合、前記押子を、除圧する向きに移動させる制御データを導出する
    　請求項３に記載の制御装置。
  5. 　前記処理部は、前記病変部の全体の径が前記制限値に到達したと判断した場合に、前記押子を、除圧する向きに移動させる制御データを導出する
    　請求項４に記載の制御装置。
  6. 　前記処理部は、
    　前記押子を、加圧する向きに移動させ始めた後、前記シリンジ内の圧力を取得し、
    　圧力が所定値以上である場合、前記押子を、除圧する向きに移動させる制御データを導出する
    　請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の制御装置。
  7. 　前記処理部は、
    　前記押子を、加圧する向きに移動させ始めた後、前記医療画像におけるバルーンの形状が、所定の形状であるか否かを判断し、
    　所定の形状であると判断された場合、前記押子を、除圧する向きに移動させる制御データを導出する
    　請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の制御装置。
  8. 　カテーテルに充填される流体を供給するインデフレータのシリンジの押子を移動させるモータと、
    　前記モータを制御する制御部と
    　を備え、
    　前記制御部は、
    　前記カテーテルが挿入される管腔器官の医療画像を逐次取得し、
    　取得された前記医療画像における前記管腔器官の病変部の範囲に基づき、前記モータの制御データを導出する、
    　インデフレーション装置。
  9. 　カテーテルが挿入される管腔器官の医療画像を取得し、
    　取得された前記医療画像における前記管腔器官の病変部の範囲に基づき、前記カテーテルに充填される流体を供給するインデフレータのシリンジの押子の移動に関する制御データを導出し、
    　前記シリンジの押子を加圧する向きに移動させ始めた後、前記医療画像における前記病変部の範囲の変化に基づいて前記制御データを逐次導出し、
    　導出した制御データを出力する
    　制御方法。
  10. 　コンピュータに、
    　カテーテルが挿入される管腔器官の医療画像を取得し、
    　取得された前記医療画像における前記管腔器官の病変部の範囲に基づき、前記カテーテルに充填される流体を供給するインデフレータのシリンジの押子の移動に関する制御データを導出し、
    　前記シリンジの押子を加圧する向きに移動させ始めた後、前記医療画像における前記病変部の範囲の変化に基づいて前記制御データを逐次導出し、
    　導出した制御データを出力する
    　処理を実行させるコンピュータプログラム。
     
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