WO2025262829A1

WO2025262829A1 - 手術支援装置および手術支援方法

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Publication number: WO2025262829A1
Application number: PCT/JP2024/022154
Authority: WO
Inventors: 功基加藤; 修加藤
Original assignee: Asahi Intecc Co Ltd
Current assignee: Asahi Intecc Co Ltd
Priority date: 2024-06-19
Filing date: 2024-06-19
Publication date: 2025-12-26
Anticipated expiration: 2026-12-19

Abstract

手術支援装置は、第１位置に配置されたＦＰＤで撮像された第１アンギオ画像と、第２位置に配置されたＦＰＤで撮像された第２アンギオ画像と、を取得するアンギオ画像取得部と、第１アンギオ画像において対象血管の位置および形状として特定された第１線分を示す第１線分情報と、第２アンギオ画像において対象血管の位置および形状として特定された第２線分を示す第２線分情報と、を取得する線分情報取得部と、仮想平面と第１平面との交線に平行な平行線と、第１線分と、の交点を第１交点とし、仮想平面と第２平面との交線に平行な平行線と、第２線分と、の交点を第２交点としたとき、対象血管の同じ位置を射影した第１交点および第２交点を用いて血管情報を取得し、同じ位置を射影した第２交点が存在しない第１交点および同じ位置を射影した第１交点が存在しない第２交点を血管情報の取得に用いない血管情報取得部と、を備える。

Description

手術支援装置および手術支援方法

　本開示は、手術支援装置および手術支援方法に関する。

　慢性完全閉塞（ＣＴＯ：Chronic Total Occlusion）のように、血管内が閉塞物によって閉塞されてしまう場合がある。この場合、血管内の閉塞物を除去し、あるいは閉塞物の側方にステントを留置する等の手技を行うことにより、血管の再開通が図られる。このような手技では、術者が、治療の対象となる血管の位置および形状を正しく把握することが、手技の精度向上、手技に要する時間の短縮、患者の負担低減といった観点から重要である。特許文献１には、放射線不透過性の対照媒体（造影剤）を注入することによって血管の二次元図を得る手法が開示されている。

特許第５８８６２１９号

　しかし、特許文献１に開示された技術では、造影剤が流通している間のみ血管の位置および形状が確認可能であるところ、血管の位置および形状を確認するために何度も造影剤を注入することは、患者の負担増加につながることから好ましくないという課題があった。このため、造影剤の注入回数を減らしつつ治療の対象となる血管の位置および形状を精度良く取得することができる技術の開発が要望されていた。

　本開示は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、造影剤の注入回数を減らしつつ治療の対象となる血管の位置および形状を精度良く取得することが可能な技術の提供を目的とする。

　本開示は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。

　（１）本開示の一形態によれば、手術支援装置が提供される。この手術支援装置は、対象血管が存在する３次元空間の第１位置に配置されたＦＰＤによって撮像された前記対象血管を含む第１アンギオ画像と、前記第１位置とは異なる第２位置に配置された前記ＦＰＤによって撮像された前記対象血管を含む第２アンギオ画像と、を取得するアンギオ画像取得部と、前記第１アンギオ画像が示す前記３次元空間上の平面である第１平面において前記対象血管の位置および形状として特定された線分である第１線分を示す第１線分情報と、前記第２アンギオ画像が示す前記３次元空間上の平面である第２平面において前記対象血管の位置および形状として特定された線分である第２線分を示す第２線分情報と、を取得する線分情報取得部と、前記３次元空間に設定した前記仮想平面と前記第１平面との交線に平行な平行線と、前記第１線分と、の交点を第１交点とし、前記仮想平面と前記第２平面との交線に平行な平行線と、前記第２線分と、の交点を第２交点としたとき、前記３次元空間上の前記対象血管の同じ位置を射影した前記第１交点および前記第２交点を用いて前記３次元空間上の前記対象血管の位置および形状を示す血管情報を取得し、前記同じ位置を射影した前記第２交点が存在しない前記第１交点および前記同じ位置を射影した前記第１交点が存在しない前記第２交点を前記血管情報の取得に用いない血管情報取得部と、を備える。

　この構成によれば、第１アンギオ画像および第２アンギオ画像を用いて３次元空間上の対象血管の位置および形状を示す血管情報を取得できることから、第１アンギオ画像および第２アンギオ画像の取得のために造影剤を注入して以降は新たに造影剤を注入することなく、３次元空間上の対象血管の位置および形状を把握することができる。この構成によれば、３次元空間上の対象血管の同じ位置を射影した第１交点および第２交点を用いて血管情報を取得し、当該同じ位置を射影した第２交点が存在しない第１交点および当該同じ位置を射影した第１交点が存在しない第２交点を血管情報の取得に用いない。すなわち、当該同じ位置を射影した第１交点および第２交点のみを用いて血管情報を取得することから、血管情報を精度良く取得することができる。したがって、この構成によれば、造影剤の注入回数を減らしつつ治療の対象となる血管の位置および形状を精度良く取得することができる。

　（２）上記形態の手術支援装置において、前記血管情報を用いて、前記第１位置もしくは前記第２位置から見た前記対象血管を表す血管画像を生成する血管画像生成部と、前記第１アンギオ画像もしくは前記第２アンギオ画像と、前記血管画像と、を重ねて表示した合成画像を生成する合成画像生成部と、を備えていてもよい。
　この構成によれば、血管情報取得部によって精度良く取得された血管情報を用いて、第１位置もしくは第２位置から見た対象血管を表す血管画像を生成することができる。すなわち、血管情報の取得後であれば、対象血管に造影剤が注入されていない状態であっても、血管画像を生成することができる。この構成によれば、第１アンギオ画像もしくは第２アンギオ画像と、血管画像と、を重ねて表示した合成画像を生成することができる。このため、第１アンギオ画像もしくは第２アンギオ画像に医療デバイスが写っている場合には、術者は、合成画像を確認することで、医療デバイスと対象血管との位置関係および対象血管の位置および形状を把握しつつ手技を進めることができる。この結果、手技の精度向上、手技に要する時間の短縮、患者の負担低減を図ることができる。

　（３）上記形態の手術支援装置において、前記アンギオ画像取得部は、さらに、前記第１位置および前記第２位置とは異なる第３位置に配置された前記ＦＰＤによって撮像された第３アンギオ画像を取得可能であり、前記血管画像生成部は、前記血管情報の取得後に前記第３アンギオ画像を取得した場合、前記血管情報を用いて、前記第３位置から見た前記対象血管を表す別視点血管画像を生成し、前記合成画像生成部は、前記第３アンギオ画像と、前記別視点血管画像と、を重ねて表示した別視点合成画像を生成してもよい。
　この構成によれば、血管情報の取得後であれば、新たに造影剤を注入することなく、第１位置および第２位置とは異なる第３位置から撮像された第３アンギオ画像に、第３位置から見た対象血管を表す別始点血管画像を重ねて表示した別始点合成画像を生成することができる。このため、術者は、合成画像に加えて別始点合成画像を確認することで、医療デバイスと対象血管との位置関係および対象血管の位置および形状を把握しつつ手技を進めることができる。この結果、手技の精度向上、手技に要する時間の短縮、患者の負担低減をより一層図ることができる。

　（４）上記形態の手術支援装置において、前記仮想平面は、前記第１アンギオ画像を撮像した際の前記ＦＰＤの撮像方向を示す第１ビューベクトルと前記第２アンギオ画像を撮像した際の前記ＦＰＤの撮像方向を示す第２ビューベクトルとの外積を法線ベクトルとする平面であってもよい。
　この構成によれば、第１ビューベクトルと第２ビューベクトルとの外積を法線ベクトルとする平面を仮想平面として設定し、その仮想平面によって特定された第１交点および第２交点を用いて血管情報を取得することができる。

　本開示は、上述した課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。例えば、血管情報を取得する情報処理装置、血管情報を取得するＦＰＤ（フラットパネルディテクタ）、これらの装置を含むシステム、これらの装置及びシステムの機能を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを配布するためのサーバ装置、そのコンピュータプログラムを記憶した一時的でない記憶媒体等の形態で実現することができる。

手術支援システムの構成を例示した説明図である。ＬＡＯについて説明する図である。ＲＡＯについて説明する図である。ＣＲＡについて説明する図である。ＣＡＵについて説明する図である。合成画像生成処理の一例を示すフローチャートである。合成画像生成処理で使用される操作画面の説明図である。第１アンギオ画像の一例を示す説明図である。第２アンギオ画像の一例を示す説明図である。交線の説明図である。垂線の説明図である。第１交点および第２交点の説明図である。血管情報の取得に関する説明図である。血管情報の取得に関する説明図である。血管情報の取得に関する説明図である。血管画像および合成画像の説明図である。血管画像および合成画像の説明図である。

＜第１実施形態＞
　図１は、手術支援システム１の構成を例示した説明図である。手術支援システム１は、検査や治療を支援するシステムである。手術支援システム１は、手術支援装置１０と、ＦＰＤ（フラットパネルディテクタ、Flat Panel Detector）を有する血管撮像装置２０と、表示装置３０と、テーブル４０と、操作部５０と、を備えている。本実施形態の手術支援システム１は、後述する手術支援装置１０を備えることによって、ＦＰＤにより対象血管を撮像した撮像画像（以降「アンギオ画像」と呼ぶ）に対して、当該アンギオ画像に対応した対象血管を表す血管画像を生成し、アンギオ画像と血管画像とを重ねて表示した合成画像を生成できる。「対象血管」とは、検査および治療のいずれかの対象となる血管を意味するが、手術支援システム１は、血管系に限らず、リンパ腺系、胆道系、尿路系、気道系、消化器官系、分泌腺及び生殖器官といった生体管腔内に対して使用されてもよい。

　図１では、相互に直交するＸＹＺ軸を図示する。Ｘ軸は血管撮像装置２０の幅方向に対応し、Ｙ軸は血管撮像装置２０の高さ方向に対応し、Ｚ軸は血管撮像装置２０の奥行方向に対応する。このＸ，Ｙ，Ｚ軸からなる三次元座標（ＸＹＺ座標）の原点Ｏは、人体９０の心臓９１の位置としている。

　手術支援装置１０は、後述の合成画像生成処理において、ＦＰＤにより撮像されたアンギオ画像に対応した対象血管を表す血管画像を生成し、アンギオ画像と、血管画像とを重ねて表示した合成画像を生成する。手術支援装置１０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んで構成されており、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、主制御部１１と、アンギオ画像取得部１２と、線分情報取得部１３と、血管情報取得部１４と、血管画像生成部１５と、合成画像生成部１６との各機能を実現する。手術支援装置１０は、血管撮像装置２０の制御部２９、表示装置３０、及び操作部５０のそれぞれと、電気的に接続されている。

　主制御部１１は、血管撮像装置２０の制御部２９、表示装置３０、及び操作部５０と情報を送受すると共に、手術支援装置１０の全体を制御する。主制御部１１は、後述する合成画像生成処理の全体を制御する。

　アンギオ画像取得部１２は、合成画像生成処理において、血管撮像装置２０から、第１アンギオ画像と第２アンギオ画像とを取得する。「第１アンギオ画像」とは、対象血管が存在する３次元空間の任意の位置に配置されたＦＰＤによって撮像された対象血管を含むアンギオ画像である。第１アンギオ画像を取得した際のＦＰＤの撮像位置を「第１位置」とも呼ぶ。「第２アンギオ画像」とは、対象血管が存在する３次元空間の第１位置とは異なる任意の位置に配置されたＦＰＤによって撮像された対象血管を含むアンギオ画像である。第２アンギオ画像を取得した際のＦＰＤの撮像位置を「第２位置」とも呼ぶ。

　線分情報取得部１３は、合成画像生成処理において、第１アンギオ画像上にて対象血管の位置および形状として特定された線分である第１線分を示す第１線分情報と、第２アンギオ画像上にて対象血管の位置および形状として特定された線分である第２線分を示す第２線分情報と、を取得する。詳細は後述する。

　血管情報取得部１４は、合成画像生成処理において、第１線分情報および第２線分情報等を用いて、３次元空間上の対象血管の位置および形状を示す血管情報を取得する。詳細は後述する。

　血管画像生成部１５は、合成画像生成処理において、ＦＰＤにより撮像された第１アンギオ画像もしくは第２アンギオ画像に対して、当該アンギオ画像に対応した対象血管を表す血管画像を生成する。詳細は後述する。

　合成画像生成部１６は、合成画像生成処理において、第１アンギオ画像もしくは第２アンギオ画像と、血管画像と、を重ねて表示した合成画像を生成する。本実施形態において、生成された合成画像は、表示装置３０によって表示される。詳細は後述する。

　血管撮像装置２０は、ＦＰＤを有しており、人体を透過させたＸ線をデジタル信号に変換することによってアンギオ画像を取得するための装置である。血管撮像装置２０は、第１ＦＰＤ２１と、第１Ｘ線管装置２２と、第１Ｃアーム２３と、第１支持部２４と、第２ＦＰＤ２５と、第２Ｘ線管装置２６と、第２Ｃアーム２７と、第２支持部２８と、制御部２９を有している。

　第１ＦＰＤ２１は、Ｘ線平面検出器を含んでおり、第１Ｘ線管装置２２から入光したＸ線を電気信号に変換し、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換して、アンギオ画像を生成する。第１Ｘ線管装置２２は、図示しないＸ線高電圧装置からの高電圧出力の供給を受けて、Ｘ線ビームを照射する。図１においてＹ軸方向に延びる太い破線で示すように、第１Ｘ線管装置２２から照射されたＸ線ビームは、人体９０を介して、第１ＦＰＤ２１へと入光する。第１Ｃアーム２３は、第１ＦＰＤ２１と第１Ｘ線管装置２２とを対向する位置に固定するＣ字状のアーム（支持具）である。第１支持部２４は、第１Ｃアーム２３を回転可能に支持している。すなわち、第１ＦＰＤ２１及び第１Ｘ線管装置２２は、第１Ｃアーム２３により対向する位置に固定された状態で、寝台４１に横たわる人体９０の周囲において、任意の撮像位置へと移動できる。以降、第１Ｃアーム２３に固定された第１ＦＰＤ２１及び第１Ｘ線管装置２２を、単に「第１ＦＰＤ２１」とも呼ぶ。

　第２ＦＰＤ２５の構成は、第１ＦＰＤ２１と同様である。第２Ｘ線管装置２６の構成は、第１Ｘ線管装置２２と同様である。図１においてＸ軸方向に延びる太い破線で示すように、第２Ｘ線管装置２６から照射されたＸ線ビームは、人体９０を介して、第２ＦＰＤ２５へと入光する。第２Ｃアーム２７は、第２ＦＰＤ２５と第２Ｘ線管装置２６とを対向する位置に固定するＣ字状のアーム（支持具）である。第２支持部２８は、第２Ｃアーム２７を回転可能に支持している。すなわち、第２ＦＰＤ２５及び第２Ｘ線管装置２６は、第２Ｃアーム２７により対向する位置に固定された状態で、人体９０の周囲において、任意の撮像位置へと移動できる。以降、第２Ｃアーム２７に固定された第２ＦＰＤ２５及び第２Ｘ線管装置２６を、単に「第２ＦＰＤ２５」とも呼ぶ。

　一般的に、第２ＦＰＤ２５は、第１ＦＰＤ２１の法線方向に配置される。例えば、図１に示すように、第１ＦＰＤ２１を人体９０の正面方向（人体９０の垂直方向、人体９０の縦方向）の撮像位置とした場合、第２ＦＰＤ２５は、人体９０の水平方向（人体９０の横方向）の撮像位置とされる。血管撮像装置２０は、単に「ＦＰＤ」、「ＦＰＤ装置」などとも呼ばれることがある。

　制御部２９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭを含んで構成されており、ＣＰＵがＲＯＭに記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、血管撮像装置２０の全体を制御する。制御部２９は、第１ＦＰＤ２１、第２ＦＰＤ２５、第１支持部２４、第２支持部２８、表示装置３０、テーブル４０、及び操作部５０のそれぞれと、電気的に接続されている。制御部２９は、第１ＦＰＤ２１や第２ＦＰＤ２５により生成されたアンギオ画像を、表示装置３０に表示させる。制御部２９は、操作部５０からの操作に従って、第１支持部２４を駆動して第１Ｃアーム２３を回転させ、第２支持部２８を駆動して第２Ｃアーム２７を回転させる。さらに、制御部２９は、操作部５０からの操作に従って、伸縮部４２を伸縮させることで寝台４１の高さを変更し、テーブル４０をＺ軸方向に移動させることで寝台４１の位置を変更する。

　表示装置３０は、手術支援装置１０と、血管撮像装置２０の制御部２９とに接続されており、手術支援装置１０及び血管撮像装置２０に対する出力インタフェースとして機能する。表示装置３０は、モニタ３１と、アーム３２とを有している。モニタ３１は、液晶ディスプレイ、スマートグラス、プロジェクタ等の周知の手段により構成された「表示部」である。アーム３２は、モニタ３１を支持し、固定している。

　テーブル４０は、人体９０を横たえて、第１ＦＰＤ２１及び第２ＦＰＤ２５の近傍に位置させるための台である。テーブル４０は、寝台４１と、伸縮部４２と、脚部４３とを有している。寝台４１は、人体９０を横たえるためのマットレスを備える。寝台４１は、Ｚ軸方向に移動可能な状態で、テーブル４０に支持されている。伸縮部４２は、Ｙ軸方向に伸縮することで、寝台４１の高さを変更可能に構成されている。脚部４３は、寝台４１及び伸縮部４２を支えている。図１に示すように、人体９０は、頭９２を、第１ＦＰＤ２１及び第２ＦＰＤ２５に近い側に載せ、足９３を、第１ＦＰＤ２１及び第２ＦＰＤ２５から遠い側に載せた状態で、寝台４１に上向きに横たえられる。このようにすれば、第１ＦＰＤ２１及び第２ＦＰＤ２５によって、心臓９１にある対象血管の像を取得しやすい。

　操作部５０は、手術支援装置１０と、血管撮像装置２０の制御部２９とに接続されており、手術支援装置１０及び血管撮像装置２０に対する入力インタフェースとして機能する。操作部５０は、タッチパネル、操作ボタン、操作レバー、操作スイッチ、キーボード、マウス、音声入力部、フットスイッチ等の周知の手段により構成された「入力部」である。図示の例では、操作部５０は、テーブル４０に固定されている。

　図２～５は、第１ＦＰＤ２１の撮像位置について説明する図である。図２はＬＡＯについて説明する図であり、図３はＲＡＯについて説明する図である。図２に示すように、第１ＦＰＤ２１を人体９０の左側方向に位置させる場合を、ＬＡＯ（Left Anterior Oblique view）と呼ぶ。図３に示すように、第１ＦＰＤ２１を人体９０の右側方向に位置させる場合を、ＲＡＯ（Right Anterior Oblique view）と呼ぶ。図４はＣＲＡについて説明する図であり、図５はＣＡＵについて説明する図である。図４に示すように、第１ＦＰＤ２１を人体９０の上側方向に位置させる場合を、ＣＲＡ（CRAnial）と呼ぶ。図５に示すように、第１ＦＰＤ２１を人体９０の下側方向に位置させる場合を、ＣＡＵ（CAUdal）と呼ぶ。すなわち、「第１ＦＰＤ２１の撮像位置」とは、以下に示す左右位置（Ａ１）と、上下位置（Ａ２）との組み合わせにより特定される。
（Ａ１）ＬＡＯおよびＲＡＯの何れかと、人体９０の中心Ｏを通るＹ軸からの傾きθ１、
（Ａ２）ＣＲＡおよびＣＡＵの何れかと、人体９０の中心Ｏを通るＹ軸からの傾きθ２。
人体９０の中心Ｏは、人体９０の心臓９１の位置である。例えば「第１ＦＰＤ２１の撮像位置が（ＲＡＯ２８　ＣＲＡ５）である」とは、第１ＦＰＤ２１が人体９０の右側方向に２８度の位置、かつ、人体９０の上側方向に５度の位置にあることを意味する。

　図６は、合成画像生成処理の一例を示すフローチャートである。合成画像生成処理は、例えば、手術支援装置１０への電源投入、所定のアプリケーションの起動、血管撮像装置２０の起動等の任意の契機で開始できる。以降の説明では、第１ＦＰＤ２１を用いてアンギオ画像を得る場合を例示する。しかし、第２ＦＰＤ２５を用いてアンギオ画像を取得してもよい。この場合、以降の説明において「第１ＦＰＤ２１」と記載する部分を「第２ＦＰＤ２５」と読み替えて処理すればよい。

　図７は、合成画像生成処理で使用される操作画面ＯＳの説明図である。本実施形態の例では、手術支援装置１０は、図７に示すような操作画面ＯＳを表示装置３０に表示させて、この操作画面ＯＳを用いて各種操作の指示を表示する。操作画面ＯＳは、各種操作を行うためのボタンが配置される操作ボタン表示領域Ａ１と、キャンバスＡ２と、各種指示メッセージが表示される指示表示領域Ａ３と、を有している。キャンバスＡ２は、後述する第１アンギオ画像や第２アンギオ画像等を表示するための領域である。操作画面ＯＳはあくまで一例であり、種々の変更ができる。例えば、操作画面ＯＳの指示表示領域Ａ３を省略し、音声による指示が実行される構成としてもよい。

　図８は、合成画像生成処理のうちステップＳ１～Ｓ５を経て作成される第１アンギオ画像ＡＧ１の一例を示す説明図である。第１アンギオ画像ＡＧ１には、ワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷが写っているとともに、対象血管ＴＧの位置および形状として特定された線分である第１線分Ｌ１が示されている。ワイヤ用カテーテルＣＡの内側には、ガイドワイヤＧＷを挿通するためのルーメン（不図示）が形成されている。第１アンギオ画像ＡＧ１には、ワイヤ用カテーテルＣＡの先端部ｔｐから突出した状態のガイドワイヤＧＷが写っている。斜め十字で示された基準点ＲＰや第１線分Ｌ１の詳細については、後述する。

　図６の説明に戻る。合成画像生成処理が開始されると、ステップＳ１において、手術支援装置１０は、操作画面ＯＳを介して、第１ＦＰＤ２１による撮像の準備をするよう術者に指示する。このときの撮像の準備とは、具体的には、寝台４１に横たえさせた人体９０（図１参照）の対象血管ＴＧの近傍に対して、ルーメンにガイドワイヤＧＷを挿通した状態のワイヤ用カテーテルＣＡを配置したのち、対象血管ＴＧを撮像可能な任意の位置に第１ＦＰＤ２１を配置することである。術者は、指示に従って、第１ＦＰＤ２１による撮像の準備をする。撮像の準備をしている際、人体９０に造影剤は注入されていないため、キャンバスＡ２には、第１ＦＰＤ２１によって撮像されている画像として、ルーメンにガイドワイヤＧＷを挿通した状態のワイヤ用カテーテルＣＡのみが写った画像が表示されている。術者が撮像の準備を終えたことを、操作画面ＯＳを介して手術支援装置１０に伝えると、手術支援装置１０は、ステップＳ２を実行する。

　ステップＳ２において、手術支援装置１０は、キャンバスＡ２に表示されたワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷが写った画像において基準点ＲＰを設定する。本実施形態では、ワイヤ用カテーテルＣＡの先端部ｔｐの位置が基準点ＲＰとして設定される。先端部ｔｐの位置は、手術支援装置１０による画像認識によって特定されてもよいし、手術支援装置１０が操作画面ＯＳを介して術者自身に特定するよう指示してもよい。先端部ｔｐの位置が特定されると、その位置に斜め十字が付されることによって基準点ＲＰが設定されたのち（図８参照）、手術支援装置１０は、ステップＳ３を実行する。

　ステップＳ３において、手術支援装置１０は、キャンバスＡ２に表示されたワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷが写った画像において基準点ＲＰがキャンバスＡ２の中心に配置されるよう第１ＦＰＤ２１の撮像位置を調整する。第１ＦＰＤ２１の撮像位置の調整は、手術支援装置１０によって実行されてもよいし、手術支援装置１０が操作画面ＯＳを介して術者に指示してもよい。撮像位置が調整されると、手術支援装置１０は、ステップＳ４を実行する。

　ステップＳ４において、手術支援装置１０は、操作画面ＯＳを介して、人体９０に造影剤を注入した状態での第１ＦＰＤ２１による静止画像としての第１アンギオ画像の撮像を実行するよう術者に指示する。術者は、指示に従って、人体９０に造影剤を注入した状態での第１ＦＰＤ２１による第１アンギオ画像の撮像を実行する。このときの第１ＦＰＤ２１の撮像位置は、上述した第１位置に相当する。手術支援装置１０は、アンギオ画像取得部１２として機能することにより、静止画像として撮像された第１アンギオ画像を取得する。このとき第１ＦＰＤ２１による撮像によって複数の第１アンギオ画像が取得されるよう第１ＦＰＤ２１による撮像は連写によって実行される。取得された第１アンギオ画像の各々には、ワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷに加えて、撮像タイミングごとの造影剤の流通状態に応じた様々な形状の対象血管ＴＧが写っている。このような第１アンギオ画像の中からステップＳ５による処理を施す第１アンギオ画像が術者によって選択されると、手術支援装置１０は、ステップＳ５を実行する。

　ステップＳ５において、手術支援装置１０は、術者によって選択された第１アンギオ画像をキャンバスＡ２に表示し、その第１アンギオ画像において第１線分Ｌ１（図８参照）を特定する。第１線分Ｌ１は、第１アンギオ画像に写った対象血管ＴＧの位置および形状として特定される線分である。第１線分Ｌ１は、手術支援装置１０が画像認識することによって特定されてもよいし、操作画面ＯＳを介してその特定を指示された術者自身によって特定されてもよい。第１線分Ｌ１が特定された際、手術支援装置１０は、線分情報取得部１３として機能することにより、第１アンギオ画像上の第１線分Ｌ１を示す第１線分情報を取得する。ステップＳ５にて特定された第１線分Ｌ１が第１アンギオ画像上に描画されることによって、図８に例示したような第１アンギオ画像ＡＧ１が作成される。すなわち、上述したステップＳ１～Ｓ５を実行することによって、図８に例示したような第１アンギオ画像ＡＧ１が作成されるとともに、手術支援装置１０によって記憶される。

　図９は、合成画像生成処理のうちステップＳ６～Ｓ１０を経て作成される第２アンギオ画像ＡＧ２の一例を示す説明図である。上述したように、第２アンギオ画像ＡＧ２は、第１位置とは異なる任意の位置である第２位置に配置されたＦＰＤによって撮像された対象血管を含むアンギオ画像である。第２アンギオ画像ＡＧ２には、図８に示した第１アンギオ画像ＡＧ１と同様にワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷが写っているとともに、対象血管ＴＧの位置および形状として特定された線分である第２線分Ｌ２が示されている。第２アンギオ画像ＡＧ２は、ステップＳ４での撮像が実行された際の先端部ｔｐと対象血管ＴＧとの３次元空間上の位置関係を維持したままで、第１位置とは異なる第２位置から、ワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷと対象血管ＴＧとを撮像したアンギオ画像に相当する。

　図６の説明に戻る。ステップＳ６において、手術支援装置１０は、ステップＳ１と同様に、操作画面ＯＳを介して、第１ＦＰＤ２１による撮像の準備をするよう術者に指示する。このときの撮像の準備とは、ステップＳ４での撮像が実行された際の先端部ｔｐと対象血管ＴＧとの３次元空間上の位置関係を維持したままで、対象血管ＴＧを撮像可能な任意の位置であってステップＳ４での撮像が実行された際の第１ＦＰＤ２１の位置（第１位置）とは異なる位置（第２位置）に第１ＦＰＤ２１を配置することである。術者は、指示に従って、第１ＦＰＤ２１を第２位置に配置する。撮像の準備をしている際、人体９０に造影剤は注入されていないため、キャンバスＡ２には、第１ＦＰＤ２１によって撮像されている画像として、ルーメンにガイドワイヤＧＷを挿通した状態のワイヤ用カテーテルＣＡのみが写った画像が表示されている。術者が撮像の準備を終えたことを、操作画面ＯＳを介して手術支援装置１０に伝えると、手術支援装置１０は、ステップＳ７を実行する。

　ステップＳ７において、手術支援装置１０は、ステップＳ２と同様に、キャンバスＡ２に表示されたワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷが写った画像において基準点ＲＰを設定する。先端部ｔｐの位置が特定されると、その位置に斜め十字が付されることによって基準点ＲＰが設定されたのち（図９参照）、手術支援装置１０は、ステップＳ８を実行する。ステップＳ７で設定される基準点ＲＰと、第１アンギオ画像ＡＧ１（図８参照）上に設定された基準点ＲＰとは、３次元空間上に存在する先端部ｔｐが第１アンギオ画像ＡＧ１および第２アンギオ画像ＡＧ２の各々に射影された点であるとみなされる。すなわち、ステップＳ７で設定される基準点ＲＰと、第１アンギオ画像ＡＧ１（図８参照）上に設定された基準点ＲＰとは、３次元空間上の同じ位置（先端部ｔｐ）が射影された点であるとみなされる。

　ステップＳ８において、手術支援装置１０は、ステップＳ３と同様に、キャンバスＡ２に表示されたワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷが写った画像において基準点ＲＰがキャンバスＡ２の中心に配置されるよう第１ＦＰＤ２１の撮像位置を調整する。撮像位置が調整されると、手術支援装置１０は、ステップＳ９を実行する。

　ステップＳ９において、手術支援装置１０は、ステップＳ４と同様に、操作画面ＯＳを介して、人体９０に造影剤を注入した状態での第１ＦＰＤ２１による静止画像としての第２アンギオ画像の撮像を実行するよう術者に指示する。術者は、指示に従って、人体９０に造影剤を注入した状態での第１ＦＰＤ２１による第２アンギオ画像の撮像を実行する。このときの第１ＦＰＤ２１の撮像位置は、上述した第２位置に相当する。手術支援装置１０は、アンギオ画像取得部１２として機能することにより、静止画像として撮像された第２アンギオ画像を取得する。このとき第１ＦＰＤ２１による撮像によって複数の第２アンギオ画像が取得されるよう第１ＦＰＤ２１による撮像は連写によって実行される。取得された第２アンギオ画像の各々には、ワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷに加えて、撮像タイミングごとの造影剤の流通状態に応じた様々な形状の対象血管ＴＧが写っている。このような第２アンギオ画像の中からステップＳ１０による処理を施す第２アンギオ画像が術者によって選択されると、手術支援装置１０は、ステップＳ１０を実行する。

　ステップＳ１０において、手術支援装置１０は、ステップＳ５と同様に、術者によって選択された第２アンギオ画像をキャンバスＡ２に表示し、その第２アンギオ画像において第２線分Ｌ２（図９参照）を特定する。第２線分Ｌ２は、第２アンギオ画像において対象血管ＴＧの位置および形状として特定される線分である。第２線分Ｌ２が特定された際、手術支援装置１０は、線分情報取得部１３として機能することにより、第２アンギオ画像上の第２線分Ｌ２を示す第２線分情報を取得する。ステップＳ１０にて特定された第２線分Ｌ２が第２アンギオ画像上に描画されることによって、図９に例示したような第２アンギオ画像ＡＧ２が作成される。すなわち、上述したステップＳ６～Ｓ１０を実行することによって、図９に例示したような第２アンギオ画像ＡＧ２が作成されるとともに、手術支援装置１０によって記憶される。第２アンギオ画像ＡＧ２が記憶されると、手術支援装置１０は、ステップＳ１１を実行する。

　図１０は、ステップＳ１１において算出される交線Ｓ１、Ｓ２の説明図である。図１０に示したＸＹＺ軸は、図１に示したＸＹＺ軸と同じである。図１０に示す対象血管ＴＧは、３次元空間に存在する対象血管である。第１ビューベクトルＶ１は、第１アンギオ画像ＡＧ１を撮像した際の第１ＦＰＤ２１の撮像方向を表すベクトルである。第２ビューベクトルＶ２は、第２アンギオ画像ＡＧ２を撮像した際の第１ＦＰＤ２１の撮像方向を表すベクトルである。第１平面Ｆ１は、第１アンギオ画像ＡＧ１が示す３次元空間上の平面である。すなわち、第１アンギオ画像ＡＧ１は、造影剤が注入された状態の対象血管ＴＧが射影された第１平面Ｆ１に相当する。また、第１平面Ｆ１は、第１ビューベクトルＶ１に垂直である。第２平面Ｆ２は、第２アンギオ画像ＡＧ２が示す３次元空間上の平面である。すなわち、第２アンギオ画像ＡＧ２は、造影剤が注入された状態の対象血管ＴＧが射影された第２平面Ｆ２に相当する。また、第２平面Ｆ２は、第２ビューベクトルＶ２に垂直である。図１０には、第１平面Ｆ１において、対象血管ＴＧの形状として特定された線分である第１線分Ｌ１が示されている。図１０には、第２平面Ｆ２において、対象血管ＴＧの形状として特定された線分である第２線分Ｌ２が示されている。図１０の３次元空間上にはワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷは図示されていないが、ワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷも第１平面Ｆ１および第２平面Ｆ２（第１アンギオ画像ＡＧ１および第２アンギオ画像ＡＧ２）に射影されているものとする。

　交線Ｓ１は、後述する仮想平面ＶＰと第１平面Ｆ１との交線である。交線Ｓ２は、後述する仮想平面ＶＰと第２平面Ｆ２との交線である。交線とは、２つの面が交わる位置を示した線である。本実施形態では、仮想平面ＶＰは、第１ビューベクトルＶ１と第２ビューベクトルＶ２との外積を法線ベクトルＢＶ（図１０に図示）とする平面である。換言すると、仮想平面ＶＰは、第１ビューベクトルＶ１と第２ビューベクトルＶ２とに平行な平面であるとともに、第１平面Ｆ１と第２平面Ｆ２とに垂直な平面である。図１０に示した第１平行線ＰＬ１および第２平行線ＰＬ２については後述する。

　交線Ｓ１および交線Ｓ２を算出する前提となる法線ベクトルＢＶの算出について説明する。まず初めに、ＬＡＯおよびＲＡＯの何れかとＣＲＡおよびＣＡＵの何れかとの組み合わせにより特定される第１アンギオ画像および第２アンギオ画像を撮像した際の第１ＦＰＤ２１の位置（第１位置および第２位置）の各々を、以下に示す式（１）を用いて極座標に変換する。下記の式（１）において、ＲＬ_valは、第１位置および第２位置の各々のＬＡＯおよびＲＡＯの何れかを表し、数値ＣＣ_valは第１位置および第２位置の各々のＣＲＡおよびＣＡＵの何れかを表す。

　次に、式（１）を用いて算出された第１位置および第２位置の各々を示す極座標を、以下に示す式（２）を用いて直交座標に変換する。

　式（２）を用いて算出された第１位置を示す直交座標を（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₁）とし、式（２）を用いて算出された第２位置を示す直交座標を（ｘ₂，ｙ₂，ｚ₂）としたとき、法線ベクトルＢＶ（ｘ_B，ｙ_B，ｚ_B）は、以下に示す式（３）のように表される。

　図１１は、垂線Ｂｓの説明図である。交線Ｓ１および交線Ｓ２は、法線ベクトルＢＶを第１アンギオ画像ＡＧ１および第２アンギオ画像ＡＧ２の各々に射影した正射影ベクトルＢｐの垂線Ｂｓに相当する。垂線Ｂｓは以下の順序で算出される。まず初めに、第ｎビューベクトルＶｎ（ｎ＝１ｏｒ２）に直交する２つのベクトルａ１（０，－ｚ_n，ｙ_n），ａ２（ｙ_n，－ｘ_n，０）を算出する。次に、ベクトルａ１，ａ２の各々を通る平面を射影面Ａ（第１平面Ｆ１や第２平面Ｆ２に相当）とし、以下に示す式（４）で表される第ｎビューベクトルＶｎの射影行列Ｐ（第ｎ平面Ｆｎへの射影行列Ｐ）を求める。下記の式（４）において、Ａ^Tは、射影面Ａの転置行列を表す。

　次に、射影面Ａに射影した法線ベクトルＢＶに相当する正射影ベクトルＢｐと、射影面Ａに射影したｚ軸（Ｚｅ（０，０，１））に相当する軸射影ベクトルＺｐを以下に示す式（５）（６）のように求める。

　次に、正射影ベクトルＢｐを射影面Ａ上の二次元座標（ｘ_p，ｙ_p）に変換する。軸射影ベクトルＺｐから見て正射影ベクトルＢｐが時計回り方向（ＣＷ）である場合には、以下に示す式（７）を用いる。軸射影ベクトルＺｐから見て正射影ベクトルＢｐが反時計回り方向（ＣＣＷ）である場合には、以下に示す式（８）を用いる。
式（７）（８）で用いられるθは、正射影ベクトルＢｐおよび軸射影ベクトルＺｐから算出できる。（ｘ_p，ｙ_p）は単位ベクトルとして取り扱う。

　最後に、射影面Ａ上の二次元座標（ｘ_p，ｙ_p）に変換された正射影ベクトルＢｐを以下に示す式（９）に代入することによって、垂線Ｂｓ（ｘ_r，ｙ_r）を求めることができる。上述したように、垂線Ｂｓ（ｘ_r，ｙ_r）は、交線Ｓ１および交線Ｓ２（図１０参照）に相当する。

　ステップＳ１１において、手術支援装置１０は、血管情報取得部１４として機能することにより、３次元空間に仮想平面ＶＰを設定したうえで、上述した式（１）～（３）を用いて法線ベクトルＢＶを算出したのち、上述した式（４）～（９）を用いて垂線Ｂｓを算出することによって、交線Ｓ１および交線Ｓ２を算出する。交線Ｓ１および交線Ｓ２を算出すると、手術支援装置１０は、ステップＳ１２を実行する。

　図１２は、ステップＳ１２において特定される第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２の説明図である。図１２に示す第１アンギオ画像ＡＧ１および第２アンギオ画像ＡＧ２では、ワイヤ用カテーテルＣＡおよびガイドワイヤＧＷの図示を省略している。図１２に示す法線ベクトルＢＶは、図１０に示した法線ベクトルＢＶと同じである。

　図１２に示す第１アンギオ画像ＡＧ１には、交線Ｓ１（図１０参照）に平行な複数の平行線である第１平行線ＰＬ１が描画されている。第１平行線ＰＬ１は、基準点ＲＰを通る平行線ＰＲ１が含まれている。第１平行線ＰＬ１の各々の配置間隔は等間隔である。図１２には、等間隔に配置された第１平行線ＰＬ１として、平行線ＰＲ１の他に、第１平行線ＰＬ１ａ～ｅが示されている。第１交点Ｎ１は、第１平行線ＰＬ１と第１線分Ｌ１との交点である。

　図１２に示す第２アンギオ画像ＡＧ２には、交線Ｓ２（図１０参照）に平行な複数の平行線である第２平行線ＰＬ２が描画されている。第２平行線ＰＬ２には、基準点ＲＰを通る平行線ＰＲ２が含まれている。第２平行線ＰＬ２の各々の配置間隔は、第１平行線ＰＬ１の各々の配置間隔と同じである。図１２には、等間隔に配置された第２平行線ＰＬ２として、平行線ＰＲ２の他に、第２平行線ＰＬ２ａ～ｇが示されている。第２平行線ＰＬ２ａ～ｅは、法線ベクトルＢＶが指す方向を高さとすると、第１平行線ＰＬ１ａ～ｅと同じ高さに配置されている。第２交点Ｎ２は、第２平行線ＰＬ２と第２線分Ｌ２との交点である。

　図１０に示す交線Ｓ１，Ｓ２は、図１０に示す位置に設定された仮想平面ＶＰと、第１，２平面Ｆ１，Ｆ２との交線であり、法線ベクトルＢＶが指す方向を高さとすると、同じ高さに配置されている第１，２平行線ＰＬ１，ＰＬ２であるともいえる。図１０において、この交線Ｓ１，Ｓ２（第１，２平行線ＰＬ１，ＰＬ２）と第１，２線分Ｌ１，Ｌ２との第１，２交点Ｎ１，Ｎ２は、３次元空間上の対象血管ＴＧの位置Ｔａが第１，２平面Ｆ１，Ｆ２の各々に射影された点である。これと同様に、図１２において、第１交点Ｎ１のうち第１交点Ｎ１ｂ～ｅと、第２交点Ｎ２のうち第２交点Ｎ２ｂ～ｅとは、３次元空間上の対象血管ＴＧの同じ位置が第１，２平面Ｆ１，Ｆ２の各々に射影された点である。

　ステップＳ１２において、手術支援装置１０は、血管情報取得部１４として機能することにより、第１アンギオ画像ＡＧ１上および第２アンギオ画像ＡＧ１上の交線Ｓ１および交線Ｓ２の各々に基づいて第１平行線ＰＬ１および第２平行線ＰＬ２を描画することによって、第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２を特定する。このとき、手術支援装置１０は、３次元空間上の対象血管ＴＧの同じ位置を射影した第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２（例えば、図１２の第１交点Ｎ１ｂ～ｅおよび第２交点Ｎ２ｂ～ｅ）と、当該同じ位置を射影した第２交点Ｎ２が存在しない第１交点Ｎ１（例えば、図１２の第１交点Ｎ１ａ）および当該同じ位置を射影した第１交点Ｎ１が存在しない第２交点Ｎ２（例えば、図１２の第２交点Ｎ２ｆ、Ｎ２ｇ）と、を分類して記憶する。第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２を特定すると、手術支援装置１０は、ステップＳ１３を実行する。

　ステップＳ１３において、手術支援装置１０は、血管情報取得部１４として機能することにより、３次元空間上の対象血管ＴＧの同じ位置を射影した第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２を用いて３次元空間上の対象血管ＴＧの位置および形状を示す血管情報を取得する。このとき、手術支援装置１０は、当該同じ位置を射影した第２交点Ｎ２が存在しない第１交点Ｎ１および当該同じ位置を射影した第１交点Ｎ１が存在しない第２交点Ｎ２を血管情報の取得に用いない。図１２の場合では、第１交点Ｎ１ｂ～ｅおよび第２交点Ｎ２ｂ～ｅを血管情報の取得に用い、第１交点Ｎ１ａや第２交点Ｎ２ｆ、Ｎ２ｇは血管情報の取得に用いない。血管情報には、３次元空間上における基準点ＲＰ（ワイヤ用カテーテルＣＡの先端部ｔｐ）の位置から対象血管ＴＧの各位置への向きと、３次元空間上における基準点ＲＰの位置から対象血管ＴＧの各位置までの長さと、が含まれている。すなわち、血管情報は、基準点ＲＰ（先端部ｔｐ）を基準とした対象血管ＴＧの３次元空間上の位置および形状を示す情報である。

　図１３Ａおよび図１３Ｂは、血管情報の取得に関する説明図である。図１３Ａに示す第１アンギオ画像ＡＧ１および図１３Ｂに示す第２アンギオ画像ＡＧ２では、図１２に示す第１アンギオ画像ＡＧ１および第２アンギオ画像ＡＧ２と比べて、説明の便宜上、第１平行線ＰＬ１および第２平行線ＰＬ２の図示を省略しているとともに、位置ベクトルＰ１ｂ´，Ｐ１ｃ´および位置ベクトルＰ２ｂ´，Ｐ２ｃ´の図示が加えられている。

　位置ベクトルＰ１ｂ´，Ｐ１ｃ´は、それぞれ第１アンギオ画像ＡＧ１における基準点ＲＰから第１交点Ｎ１ｂ，Ｎ１ｃに向かって延びるベクトルである。第１アンギオ画像ＡＧ１における基準点ＲＰから第１交点Ｎ１の各々に向かって延びるベクトルを総称して位置ベクトルＰ１´と呼ぶ。位置ベクトルＰ２ｂ´，Ｐ２ｃ´は、それぞれ第２アンギオ画像ＡＧ２における基準点ＲＰから第２交点Ｎ２ｂ，Ｎ２ｃに向かって延びるベクトルである。第２アンギオ画像ＡＧ２における基準点ＲＰから第２交点Ｎ２の各々に向かって延びるベクトルを総称して位置ベクトルＰ２´とする。これ以降、位置ベクトルＰ１´および位置ベクトルＰ２´のうち３次元空間上の対象血管ＴＧの同じ位置を射影した第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２に向かって延びる位置ベクトルＰ１´および位置ベクトルＰ２´を、対応位置ベクトルＰ１´および対応位置ベクトルＰ２´と呼ぶ。例えば、位置ベクトルＰ１ｂ´および位置ベクトルＰ２ｂ´は、対応位置ベクトルＰ１´および対応位置ベクトルＰ２´である。

　血管情報のうち３次元空間上における基準点ＲＰ（ワイヤ用カテーテルＣＡの先端部ｔｐ）の位置から対象血管ＴＧの各位置への向きは、対応位置ベクトルＰ１および対応位置ベクトルＰ２を用いて算出することができる。具体的には、対応位置ベクトルＰ１と第１ビューベクトルＶ１（図１０参照）とによって規定される平面と、対応位置ベクトルＰ２と第２ビューベクトルＶ２（図１０参照）とによって規定される平面と、が交差する位置における直線を規定し、当該直線が示すベクトルを、３次元空間上における基準点ＲＰの位置から対象血管ＴＧの各位置への向きとして算出する。２つの平面が交差する位置における直線が示すベクトルの向きを求める方法の詳細は、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０２１／０３４９８０号に開示されている。

　図１４は、血管情報の取得に関する説明図である。図１４を用いて、血管情報のうち３次元空間上における基準点ＲＰの位置から対象血管ＴＧの各位置までの長さの算出について説明する。図１４には、第１ビューベクトルＶ１と、第１アンギオ画像ＡＧ１と、第１アンギオ画像ＡＧ１上の基準点ＲＰと、後述する基準点ＲＰ３と、位置ベクトルＰ１´と、第１交点Ｎ１と、後述する位置ベクトルＰ１と、が示されている。基準点ＲＰ３は、３次元空間上における基準点ＲＰ（先端部ｔｐ）の位置である。位置ベクトルＰ１´は、上述したように、第１アンギオ画像ＡＧ１における基準点ＲＰから第１交点Ｎ１の各々に向かって延びるベクトルである。位置ベクトルＰ１は、３次元空間上における基準点ＲＰ（基準点ＲＰ３）の位置から対象血管ＴＧの各位置まで延びるベクトルである。位置ベクトルＰ１´は、この位置ベクトルＰ１を第１アンギオ画像ＡＧ１（第１平面Ｆ１）に射影したベクトルに相当する。３次元空間上における基準点ＲＰの位置から対象血管ＴＧの各位置までの長さとは、この位置ベクトルＰ１の長さに相当する。図１４のθは、第１ビューベクトルＶ１と位置ベクトルＰ１がなす角である。

　第１ビューベクトルＶ１および位置ベクトルＰ１を単位ベクトルとすると、ベクトルの内積の公式に基づく下記の式（１０）の上段の式によりθを算出することができる。そして、下記の式（１０）の下段の式により、位置ベクトルＰ１の長さを算出することができる。下記の式（１０）の上段の式において、「Ｖ１×Ｐ１」は、第１ビューベクトルＶ１と位置ベクトルＰ１との内積を表している。下記の式（１０）の下段の式において、「Ｐ１」および「Ｐ１´」はそれぞれ位置ベクトルＰ１の長さおよび位置ベクトルＰ１´の長さを表している。

　ステップＳ１３において、手術支援装置１０は、図１３Ａ、図１３Ｂおよび図１４を用いて説明した手法によって血管情報を取得する。このとき、手術支援装置１０は、取得した血管情報を記憶する。血管情報を取得すると、手術支援装置１０は、ステップＳ１４を実行する。

　図１５Ａおよび図１５Ｂは、血管画像ＢＩおよび合成画像ＣＰの説明図である。ステップＳ１４において、手術支援装置１０は、血管画像生成部１５として機能することにより、血管情報を用いて、第１位置もしくは第２位置から見た対象血管ＴＧを表す血管画像ＢＩを生成したのち、合成画像生成部１６として機能することにより、第１アンギオ画像ＡＧ１もしくは第２アンギオ画像ＡＧ２と、血管画像ＢＩと、を重ねて表示した合成画像ＣＰを生成する。詳細には、第１位置から見た対象血管ＴＧを表す血管画像ＢＩ１と第１アンギオ画像ＡＧ１とが重なるよう合成した合成画像ＣＰ１と、第２位置から見た対象血管ＴＧを表す血管画像ＢＩ２と第２アンギオ画像ＡＧ２とを重なるよう合成した合成画像ＣＰ２と、のうち少なくとも一方を生成する。生成された合成画像ＣＰは、表示装置３０によって表示される。図１５Ａに示した合成画像ＣＰ１および図１５Ｂに示した合成画像ＣＰ２には、血管画像ＢＩが表示されているものの、造影剤の流通によって第１，２アンギオ画像ＡＧ１，２に写っていた対象血管ＴＧの形状や第１線分Ｌ１および第２線分Ｌ２が示されていないが、合成画像ＣＰ１および合成画像ＣＰ２には、血管画像ＢＩ１および血管画像ＢＩ２と重なる位置に、造影剤の流通によって第１，２アンギオ画像ＡＧ１，２に写っていた対象血管ＴＧの形状や第１線分Ｌ１および第２線分Ｌ２が示されていてもよい。合成画像ＣＰを生成すると、手術支援装置１０は、図６に示した合成画像生成処理を終了する。

　手術支援装置１０は、合成画像生成処理を経て血管情報を取得後、第１位置および第２位置とは異なる第３位置に配置されたＦＰＤによって撮像された第３アンギオ画像に対して、第３位置から見た対象血管ＴＧを表す別視点血管画像を重ねて表示することができる。このため、アンギオ画像取得部１２としても機能する手術支援装置１０は、第１アンギオ画像および第２アンギオ画像に加えて、第３アンギオ画像を取得可能である。第３アンギオ画像は、合成画像生成処理におけるステップＳ４，Ｓ６での撮像が実行された際の先端部ｔｐと対象血管ＴＧとの３次元空間上の位置関係を維持したままで撮像されるのが好ましく、人体９０に造影剤を注入した状態で撮像しなくてよい。以下にその手順を説明する。

　手術支援装置１０は、血管画像生成部１５として機能することにより、血管情報の取得後に前記第３アンギオ画像を取得した場合、血管情報を用いて、第３位置から見た対象血管を表す別視点血管画像を生成する。詳細には、手術支援装置１０は、第３アンギオ画像に写ったワイヤ用カテーテルＣＡの先端部ｔｐの位置を基準点ＲＰとして設定したのち、その基準点ＲＰの位置や第３位置、血管情報を参照して第３位置から見た対象血管ＴＧの位置および形状を算出することによって、第３アンギオ画像に重ねて表示するための別視点血管画像を生成する。別視点血管画像は、第３アンギオ画像を撮像した際のＦＰＤの撮像方向を示す第３ビューベクトルの方向に直交する平面（第１，２アンギオ画像における第１，２平面Ｆ１，２に相当）に対して、血管情報に基づいて特定された３次元空間上の対象血管ＴＧの形状を射影した画像に相当する。そして、手術支援装置１０は、合成画像生成部１６として機能することにより、第３アンギオ画像と、別視点血管画像と、を重ねて表示した別視点合成画像を生成する。別視点血管画像は合成画像生成処理を経て取得された血管情報を用いて生成できることから、手術支援装置１０は、改めて人体９０に造影剤を注入することなく別視点合成画像を生成することができる。別視点合成画像は静止画像に限られずリアルタイムに表示される動画像であってもよい。このような場合、術者は、３次元空間上の先端部ｔｐの位置を固定しつつ別視点合成画像を見ながら、先端部ｔｐから突出したガイドワイヤＧＷを別視点合成画像上に示された対象血管ＴＧ（別視点血管画像）に向けて移動させることができる。

　以上説明したように、第１実施形態の手術支援システム１が備える手術支援装置１０によれば、第１アンギオ画像ＡＧ１および第２アンギオ画像ＡＧ２（図８，９，１２，１３参照）を用いて３次元空間上の対象血管ＴＧの位置および形状を示す血管情報を取得できることから、第１アンギオ画像ＡＧ１および第２アンギオ画像ＡＧ２の取得のために造影剤を注入して以降は新たに造影剤を注入することなく、３次元空間上の対象血管ＴＧの位置および形状を把握することができる。手術支援装置１０によれば、３次元空間上の対象血管ＴＧの同じ位置を射影した第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２を用いて血管情報を取得し、当該同じ位置を射影した第２交点が存在しない第１交点および当該同じ位置を射影した第１交点が存在しない第２交点を血管情報の取得に用いない（図１２，１３参照）。すなわち、当該同じ位置を射影した第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２のみを用いて血管情報を取得することから、血管情報を精度良く取得することができる。したがって、手術支援装置１０によれば、造影剤の注入回数を減らしつつ治療の対象となる血管の位置および形状を精度良く取得することができる。

　第１実施形態の手術支援システム１が備える手術支援装置１０は、血管画像生成部１５および合成画像生成部１６として機能する。このため、血管情報取得部１４として機能することによって精度良く取得された血管情報を用いて、第１位置もしくは第２位置から見た対象血管ＴＧを表す血管画像ＢＩを生成することができる。すなわち、血管情報の取得後であれば、対象血管ＴＧに造影剤が注入されていない状態であっても、血管画像ＢＩを生成することができる。手術支援装置１０によれば、第１アンギオ画像ＡＧ１もしくは第２アンギオ画像ＡＧ２と、血管画像ＢＩと、を重ねて表示した合成画像ＣＰを生成することができる（図１５Ａおよび図１５Ｂ参照）。このため、第１アンギオ画像ＡＧ１もしくは第２アンギオ画像ＡＧ２に医療デバイス（例えばワイヤ用カテーテルＣＡやガイドワイヤＧＷ等）が写っている場合には、術者は、合成画像ＣＰを確認することで、医療デバイスと対象血管ＴＧとの位置関係および対象血管ＴＧの位置および形状を把握しつつ手技を進めることができる。この結果、手技の精度向上、手技に要する時間の短縮、患者の負担低減を図ることができる。

　第１実施形態の手術支援システム１が備える手術支援装置１０では、血管情報の取得後であれば、新たに造影剤を注入することなく、第１位置および第２位置とは異なる第３位置から撮像された第３アンギオ画像に、第３位置から見た対象血管を表す別始点血管画像を重ねて表示した別始点合成画像を生成することができる。このため、術者は、合成画像ＣＰに加えて別始点合成画像を確認することで、医療デバイスと対象血管ＴＧとの位置関係および対象血管ＴＧの位置および形状を把握しつつ手技を進めることができる。この結果、手技の精度向上、手技に要する時間の短縮、患者の負担低減をより一層図ることができる。

　第１実施形態の手術支援システム１が備える手術支援装置１０では、第１ビューベクトルＶ１と第２ビューベクトルＶ２との外積を法線ベクトルＢＶとする平面を仮想平面ＶＰとして設定し、その仮想平面ＶＰによって特定された第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２を用いて血管情報を取得することができる。むろん、このとき血管情報の取得には３次元空間上の対象血管ＴＧの同じ位置を射影した第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２を用い、当該同じ位置を射影した第２交点Ｎ２が存在しない第１交点Ｎ１および当該同じ位置を射影した第１交点Ｎ１が存在しない第２交点Ｎ２は血管情報の取得に用いない。

＜本実施形態の変形例＞
　本開示は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば、ハードウェアによって実現されるとした構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されるとした構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。そのほか、例えば次のような変形も可能である。

　上記実施形態では、手術支援システム１の構成を例示した。しかし、手術支援システム１の構成は種々の変更が可能である。例えば、表示装置３０は、手術支援装置１０に内蔵されたモニタやタッチパネルであってもよい。例えば、血管撮像装置２０は、単一のＦＰＤを有する構成（換言すれば、第２ＦＰＤ２５を備えない構成）であってもよい。例えば、手術支援システム１は、図示しない他の医療装置（例えば、ＣＴ装置、ＭＲＩ装置）等を有していてもよい。

　上記実施形態では、手術支援装置１０の構成を示した。しかし、手術支援装置１０の構成は種々の変更が可能である。例えば、ネットワークを介して接続された複数の装置が協働することで、手術支援装置１０が備える各機能部の機能を実現してもよい。

　上記実施形態では、合成画像生成処理の手順の一例を示した。しかし、図６で説明した合成画像生成処理の手順はあくまで一例であり、種々の変更が可能である。例えば、各ステップの実行順序を変更してもよく、少なくとも一部のステップは省略してもよく、説明しない他のステップを実行してもよい。

　上記実施形態では、第１平行線ＰＬ１の各々の配置間隔および第２平行線ＰＬ２の各々の配置間隔はともに等間隔であった。しかし、上述した第１平行線ＰＬ１および第２平行線ＰＬ２はあくまで一例であり、種々の変更が可能である。例えば、第１平行線ＰＬ１の配置間隔は、法線ベクトルＢＶが指す方向を高さとして同じ高さに配置されている第２平行線ＰＬ２が存在している限り、不等間隔に配置されていてもよい。

　上記実施形態では、血管情報は、３次元空間上における基準点ＲＰの位置から対象血管ＴＧの各位置への向きと、３次元空間上における基準点ＲＰの位置から対象血管ＴＧの各位置までの長さと、を含んでいた。しかし、上述した血管情報はあくまで一例であり、種々の変更が可能である。例えば、血管情報は、対象血管の外縁を形成する点列座標の集合や、対象血管の外縁のうちの特徴点の座標の集合など、任意の情報によって規定されてもよい。

　上記実施形態では、仮想平面ＶＰは、第１ビューベクトルＶ１と第２ビューベクトルとの外積を法線ベクトルＢＶとする平面であった。しかし、上述した仮想平面ＶＰはあくまで一例であり、種々の変更が可能である。例えば、仮想平面ＶＰは、第１平面Ｆ１および第２平面Ｆ２の何れかと平行でない限り、任意の平面であってもよい。このような場合であっても、仮想平面ＶＰに基づいて交線Ｓ１および交線Ｓ２を算出したのち、第１平行線ＰＬ１および第２平行線ＰＬ２を描画することによって第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２を特定し、３次元空間上の対象血管ＴＧの同じ位置を射影した第１交点Ｎ１および第２交点Ｎ２を用いることによって、血管情報の取得および合成画像の生成を実行することができる。

　上記実施形態では、３次元空間上における基準点ＲＰの位置から対象血管ＴＧの各位置への向きは、２つの平面が交差する位置における直線を規定する手法によって算出していた。しかし、この手法はあくまで一例であり、種々の変更が可能である。例えば、３次元空間上における基準点ＲＰの位置から対象血管ＴＧの各位置への向きは、国際出願ＰＣＴ／ＪＰ２０２１／０３４９８０号に開示された式１～式１８を流用することによって算出してもよい。

　以上、実施形態、変形例に基づき本態様について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本態様の理解を容易にするためのものであり、本態様を限定するものではない。本態様は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本態様にはその等価物が含まれる。その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。

　本明細書中に記載されている構成要素により実現される機能は、当該記載された機能を実現するようにプログラムされた、汎用プロセッサ、特定用途プロセッサ、集積回路、ASICs (Application Specific Integrated Circuits)、CPU (a Central Processing Unit)、従来型の回路、および／又はそれらの組合せを含む、circuitry又はprocessing circuitryにおいて実装されてもよい。プロセッサは、トランジスタやその他の回路を含み、 circuitry又はprocessing circuitryとみなされる。プロセッサは、メモリに格納されたプログラムを実行するprogrammed processorであってもよい。本明細書において、circuitry、ユニット、手段は、記載された機能を実現するようにプログラムされたハードウエア、又は実行するハードウエアである。当該ハードウエアは、本明細書に開示されているあらゆるハードウエア、又は、当該記載された機能を実現するようにプログラムされた、又は、実行するものとして知られているあらゆるハードウエアであってもよい。当該ハードウエアがcircuitryのタイプであるとみなされるプロセッサである場合、当該circuitry、手段、又はユニットは、ハードウエアと、当該ハードウエア及び又はプロセッサを構成する為に用いられるソフトウエアの組合せである。

Claims

　手術支援装置（１０）であって、
　対象血管（ＴＧ）が存在する３次元空間の第１位置に配置されたＦＰＤ（２１，２５）によって撮像された前記対象血管（ＴＧ）を含む第１アンギオ画像（ＡＧ１）と、前記第１位置とは異なる第２位置に配置された前記ＦＰＤ（２１，２５）によって撮像された前記対象血管（ＴＧ）を含む第２アンギオ画像（ＡＧ２）と、を取得するアンギオ画像取得部（１２）と、
　前記第１アンギオ画像（ＡＧ１）が示す前記３次元空間上の平面である第１平面（Ｆ１）において前記対象血管（ＴＧ）の位置および形状として特定された線分である第１線分（Ｌ１）を示す第１線分情報と、前記第２アンギオ画像（ＡＧ２）が示す前記３次元空間上の平面である第２平面（Ｆ２）において前記対象血管（ＴＧ）の位置および形状として特定された線分である第２線分（Ｌ２）を示す第２線分情報と、を取得する線分情報取得部（１３）と、
　前記３次元空間に設定した仮想平面（ＶＰ）と前記第１平面（Ｆ１）との交線（Ｓ１）に平行な平行線（ＰＬ１）と、前記第１線分（Ｌ１）と、の交点を第１交点（Ｎ１）とし、前記仮想平面（ＶＰ）と前記第２平面（Ｆ２）との交線（Ｓ２）に平行な平行線（ＰＬ２）と、前記第２線分（Ｌ２）と、の交点を第２交点（Ｎ２）としたとき、前記３次元空間上の前記対象血管（ＴＧ）の同じ位置を射影した前記第１交点（Ｎ１）および前記第２交点（Ｎ２）を用いて前記３次元空間上の前記対象血管（ＴＧ）の位置および形状を示す血管情報を取得し、前記同じ位置を射影した前記第２交点（Ｎ２）が存在しない前記第１交点（Ｎ１）および前記同じ位置を射影した前記第１交点（Ｎ１）が存在しない前記第２交点（Ｎ２）を前記血管情報の取得に用いない血管情報取得部（１４）と、を備える手術支援装置（１０）。
　請求項１に記載の手術支援装置（１０）であって、さらに、
　前記血管情報を用いて、前記第１位置もしくは前記第２位置から見た前記対象血管（ＴＧ）を表す血管画像（ＢＩ）を生成する血管画像生成部（１５）と、
　前記第１アンギオ画像（ＡＧ１）もしくは前記第２アンギオ画像（ＡＧ２）と、前記血管画像（ＢＩ）と、を重ねて表示した合成画像（ＣＰ）を生成する合成画像生成部（１６）と、を備える手術支援装置（１０）。
　請求項２に記載の手術支援装置（１０）であって、
　前記アンギオ画像取得部（１２）は、さらに、前記第１位置および前記第２位置とは異なる第３位置に配置された前記ＦＰＤ（２１，２５）によって撮像された第３アンギオ画像を取得可能であり、
　前記血管画像生成部（１５）は、前記血管情報の取得後に前記第３アンギオ画像を取得した場合、前記血管情報を用いて、前記第３位置から見た前記対象血管（ＴＧ）を表す別視点血管画像を生成し、
　前記合成画像生成部（１６）は、前記第３アンギオ画像と、前記別視点血管画像と、を重ねて表示した別視点合成画像を生成する、手術支援装置（１０）。
　請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の手術支援装置（１０）であって、
　前記仮想平面（ＶＰ）は、前記第１アンギオ画像（ＡＧ１）を撮像した際の前記ＦＰＤ（２１，２５）の撮像方向を示す第１ビューベクトル（Ｖ１）と前記第２アンギオ画像（ＡＧ２）を撮像した際の前記ＦＰＤ（２１，２５）の撮像方向を示す第２ビューベクトル（Ｖ２）との外積を法線ベクトル（ＢＶ）とする平面である、手術支援装置（１０）。
　手術支援方法であって、
　対象血管（ＴＧ）が存在する３次元空間の第１位置に配置されたＦＰＤ（２１，２５）によって撮像された前記対象血管（ＴＧ）を含む第１アンギオ画像（ＡＧ１）と、前記第１位置とは異なる第２位置に配置された前記ＦＰＤ（２１，２５）によって撮像された前記対象血管（ＴＧ）を含む第２アンギオ画像（ＡＧ２）と、を取得し、
　前記第１アンギオ画像（ＡＧ１）が示す前記３次元空間上の平面である第１平面（Ｆ１）において前記対象血管（ＴＧ）の位置および形状として特定された線分である第１線分（Ｌ１）を示す第１線分情報と、前記第２アンギオ画像（ＡＧ２）が示す前記３次元空間上の平面である第２平面（Ｆ２）において前記対象血管（ＴＧ）の位置および形状として特定された線分である第２線分（Ｌ２）を示す第２線分情報と、を取得し、
　前記３次元空間に設定した仮想平面（ＶＰ）と前記第１平面（Ｆ１）との交線（Ｓ１）に平行な平行線（ＰＬ１）と、前記第１線分（Ｌ１）と、の交点を第１交点（Ｎ１）とし、前記仮想平面（ＶＰ）と前記第２平面（Ｆ２）との交線（Ｓ２）に平行な平行線（ＰＬ２）と、前記第２線分（Ｌ２）と、の交点を第２交点（Ｎ２）としたとき、前記３次元空間上の前記対象血管（ＴＧ）の同じ位置を射影した前記第１交点（Ｎ１）および前記第２交点（Ｎ２）を用いて前記３次元空間上の前記対象血管（ＴＧ）の位置および形状を示す血管情報を取得し、前記同じ位置を射影した前記第２交点（Ｎ２）が存在しない前記第１交点（Ｎ１）および前記同じ位置を射影した前記第１交点（Ｎ１）が存在しない前記第２交点（Ｎ２）を前記血管情報の取得に用いない、手術支援方法。
　請求項５に記載の手術支援方法であって、さらに、
　前記血管情報を用いて、前記第１位置もしくは前記第２位置から見た前記対象血管（ＴＧ）を表す血管画像（ＢＩ）を生成し、
　前記第１アンギオ画像（ＡＧ１）もしくは前記第２アンギオ画像（ＡＧ２）と、前記血管画像（ＢＩ）と、を重ねて表示した合成画像（ＣＰ）を生成する、手術支援方法。
　請求項６に記載の手術支援方法であって、さらに、
　前記血管情報の取得後に前記第１位置および前記第２位置とは異なる第３位置に配置された前記ＦＰＤ（２１，２５）によって撮像された第３アンギオ画像を取得した場合、前記血管情報を用いて、前記第３位置から見た前記対象血管（ＴＧ）を表す別視点血管画像を生成し、
　前記第３アンギオ画像と、前記別視点血管画像と、を重ねて表示した別視点合成画像を生成する、手術支援方法。
　請求項５から請求項７のいずれか一項に記載の手術支援方法であって、
　前記仮想平面（ＶＰ）は、前記第１アンギオ画像（ＡＧ１）を撮像した際の前記ＦＰＤ（２１，２５）の撮像方向を示す第１ビューベクトル（Ｖ１）と前記第２アンギオ画像（ＡＧ２）を撮像した際の前記ＦＰＤ（２１，２５）の撮像方向を示す第２ビューベクトル（Ｖ２）との外積を法線ベクトル（ＢＶ）とする平面である、手術支援方法。
　手術支援装置（１０）であって、
　少なくとも１つのプロセッサと、
　コンピュータプログラムコードを含む少なくとも１つのメモリであって、該少なくとも１つのメモリおよび該コンピュータプログラムコードは、該少なくとも１つのプロセッサと共に、該手術支援装置（１０）に少なくとも以下の動作をさせるように構成されている少なくとも１つのメモリとを備え、
　対象血管（ＴＧ）が存在する３次元空間の第１位置に配置されたＦＰＤ（２１，２５）によって撮像された前記対象血管（ＴＧ）を含む第１アンギオ画像（ＡＧ１）と、前記第１位置とは異なる第２位置に配置された前記ＦＰＤ（２１，２５）によって撮像された前記対象血管（ＴＧ）を含む第２アンギオ画像（ＡＧ２）と、を取得し、
　前記第１アンギオ画像（ＡＧ１）が示す前記３次元空間上の平面である第１平面（Ｆ１）において前記対象血管（ＴＧ）の位置および形状として特定された線分である第１線分（Ｌ１）を示す第１線分情報と、前記第２アンギオ画像（ＡＧ２）が示す前記３次元空間上の平面である第２平面（Ｆ２）において前記対象血管（ＴＧ）の位置および形状として特定された線分である第２線分（Ｌ２）を示す第２線分情報と、を取得し、
　前記３次元空間に設定した仮想平面（ＶＰ）と前記第１平面（Ｆ１）との交線（Ｓ１）に平行な平行線（ＰＬ１）と、前記第１線分（Ｌ１）と、の交点を第１交点（Ｎ１）とし、前記仮想平面（ＶＰ）と前記第２平面（Ｆ２）との交線（Ｓ２）に平行な平行線（ＰＬ２）と、前記第２線分（Ｌ２）と、の交点を第２交点（Ｎ２）としたとき、前記３次元空間上の前記対象血管（ＴＧ）の同じ位置を射影した前記第１交点（Ｎ１）および前記第２交点（Ｎ２）を用いて前記３次元空間上の前記対象血管（ＴＧ）の位置および形状を示す血管情報を取得し、前記同じ位置を射影した前記第２交点（Ｎ２）が存在しない前記第１交点（Ｎ１）および前記同じ位置を射影した前記第１交点（Ｎ１）が存在しない前記第２交点（Ｎ２）を前記血管情報の取得に用いない、手術支援装置（１０）。
　請求項９に記載の手術支援装置（１０）であって、さらに、
　前記血管情報を用いて、前記第１位置もしくは前記第２位置から見た前記対象血管（ＴＧ）を表す血管画像（ＢＩ）を生成し、
　前記第１アンギオ画像（ＡＧ１）もしくは前記第２アンギオ画像（ＡＧ２）と、前記血管画像（ＢＩ）と、を重ねて表示した合成画像（ＣＰ）を生成する、手術支援装置（１０）。
　請求項１０に記載の手術支援装置（１０）であって、さらに、
　前記血管情報の取得後に前記第１位置および前記第２位置とは異なる第３位置に配置された前記ＦＰＤ（２１，２５）によって撮像された第３アンギオ画像を取得した場合、前記血管情報を用いて、前記第３位置から見た前記対象血管（ＴＧ）を表す別視点血管画像を生成し、
　前記第３アンギオ画像と、前記別視点血管画像と、を重ねて表示した別視点合成画像を生成する、手術支援装置（１０）。
　請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の手術支援装置（１０）であって、
　前記仮想平面（ＶＰ）は、前記第１アンギオ画像（ＡＧ１）を撮像した際の前記ＦＰＤ（２１，２５）の撮像方向を示す第１ビューベクトル（Ｖ１）と前記第２アンギオ画像（ＡＧ２）を撮像した際の前記ＦＰＤ（２１，２５）の撮像方向を示す第２ビューベクトル（Ｖ２）との外積を法線ベクトル（ＢＶ）とする平面である、手術支援装置（１０）。