(57)【要約】【課題】処置において血管に挿入される管状デバイスの形状について、処置対象の血管の形状が反映された形状を算出すること。【解決手段】実施形態に係るＸ線診断装置は、処置において管状デバイスが挿入される血管の空間分布データを取得する取得部と、前記血管の空間分布データにおいて、前記血管に挿入された前記管状デバイスの先端を位置させる第１目標点と前記血管の血管壁上に位置する第２目標点とを設定する設定部と、前記第１目標点と前記第２目標点とに基づいて、前記管状デバイスの目標形状を算出する算出部と、を備える。【選択図】      図１
2020185266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処置において管状デバイスが挿入される血管の空間分布データを取得する取得部と、
前記血管の空間分布データにおいて、前記血管に挿入された前記管状デバイスの先端を位置させる第１目標点と前記血管の血管壁上に位置する第２目標点とを設定する設定部と、
前記第１目標点と前記第２目標点とに基づいて、前記管状デバイスの目標形状を算出する算出部と、
を備える医用画像処理装置。
【請求項２】
前記目標形状は、前記第１目標点と前記第２目標点とを通る線である、
請求項１に記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
前記目標形状は、前記血管の空間分布データにおいて、前記血管の内部に位置する、
請求項１又は２に記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
前記目標形状は、前記第２目標点において湾曲又は屈曲し、
前記第２目標点における前記目標形状の角度は、前記管状デバイスの物性に基づいて設定された第１の閾値よりも大きく、前記目標形状に基づいて形成された前記管状デバイスが前記第２目標点において前記血管に及ぼす圧力に基づいて設定された第２の閾値よりも小さい、
請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
前記血管の空間分布データに基づいて、前記目標形状の算出範囲を設定する算出範囲設定部をさらに備え、
前記算出範囲は、前記血管の太さに関する条件を満たす領域と前記第１目標点とを含み、
前記算出部は、前記算出範囲について、前記目標形状を算出する、
請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
【請求項６】
前記算出範囲は、前記血管の太さに関する条件を満たし、かつ、分岐が存在する領域と、前記第１目標点とを含む、
請求項５に記載の医用画像処理装置。
【請求項７】
前記血管は、疾患を有し、
前記第１目標点は、前記血管の空間分布データにおいて前記疾患が形成される部分に位置する、
請求項１乃至６のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
【請求項８】
前記疾患は、瘤であり、
前記管状デバイスは、カテーテルである、
請求項７に記載の医用画像処理装置。
【請求項９】
前記設定部は、前記血管の空間分布データに基づいて、前記血管において中心線の曲率が所定の値以上となる湾曲部を検出し、前記湾曲部のうち、前記第１目標点に最も近い湾曲部に前記第２目標点を設定し、
前記目標形状は、前記検出された前記湾曲部のそれぞれを通る、
請求項１乃至７のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
【請求項１０】
前記第２目標点は、前記第１目標点に最も近い湾曲部における前記中心線の法線と前記血管壁との交点に位置する、
請求項９に記載の医用画像処理装置。
【請求項１１】
前記目標形状を表示する表示部をさらに備える、
請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
【請求項１２】
前記表示部は、前記目標形状と前記目標形状に関する情報を同時に表示する、
請求項１１に記載の医用画像処理装置。
【請求項１３】
前記目標形状に基づいて、前記管状デバイスを前記目標形状に対応する形状に成形するために用いられる成形部材に関する情報を生成する情報生成部をさらに備える、
請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
【請求項１４】
前記成形部材に関する情報は、前記成形部材の設計情報である、
請求項１３に記載の医用画像処理装置。
【請求項１５】
前記目標形状に基づいて、前記管状デバイスを前記目標形状に対応する形状に成形する管状デバイス成形装置を制御する情報を生成する制御情報生成部をさらに備える、
請求項１乃至１０のうちいずれか一項に記載の医用画像処理装置。
【請求項１６】
前記管状デバイス成形装置は、前記管状デバイスを固定する固定器具と、固定された前記管状デバイスを変形させるロボットアームとを備える、
請求項１５に記載の医用画像処理装置。
【請求項１７】
処置において血管に挿入される管状デバイスの形状付けに用いられる成形部材であって、
血管に挿入された前記管状デバイスの先端を位置させる第１目標点と前記血管の血管壁上に位置する第２目標点とを通る目標形状を外表面に有する、
成形部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、医用画像処理装置及び成形部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
血管内治療の一つに、未破裂動脈瘤に対するコイル塞栓術と呼ばれる方法がある。コイル塞栓術は、カテーテルを介して動脈瘤内にコイルを詰めることで、動脈瘤を閉塞する。このため、コイル塞栓術では、カテーテルを動脈瘤の位置まで挿入する必要がある。カテーテルは、管状デバイスの一例である。
血管内治療の対象となる血管がしばしば複雑な構造を有しているため、医師は対象となる血管の構造に合わせてカテーテルを形状付けすることで、カテーテルを動脈瘤の位置まで挿入している。例えば、医師は、動脈瘤周辺の３次元血管造影像を見ながら、カテーテルの形状付けを行う。もしくは、医師は、３次元プリンタを用いて動脈瘤周辺の血管ファントムを出力し、出力した血管ファントムの形状を見ながらカテーテルの形状付けを行う。この場合、医師は血管ファントムの形状を目視で捉えてカテーテルの形状付けを行うため、カテーテルの形状付けの精度は、経験則を含む熟練度に依存するところが大きい。そこで、カテーテルの形状付けを熟練度に依存せずに行うことが望まれている。
一方、コイル塞栓術では、血管内でカテーテルの位置を微調整しながら当該カテーテルを動脈瘤の位置まで挿入するため、カテーテルの形状については、母血管や動脈瘤の形状を考慮する必要がある。具体的には、血管内に挿入されたカテーテルを動脈瘤の位置まで進行させるため、カテーテルの形状について、予め動脈瘤に至るまでの血管の形状を反映させる必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０７３９０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、処置において血管に挿入される管状デバイスの形状について、処置対象の血管の形状が反映された形状を算出することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る医用画像処理装置は、処置において管状デバイスが挿入される血管の空間分布データを取得する取得部と、前記血管の空間分布データにおいて、前記血管に挿入された前記管状デバイスの先端を位置させる第１目標点と前記血管の血管壁上に位置する第２目標点とを設定する設定部と、前記第１目標点と前記第２目標点とに基づいて、前記管状デバイスの目標形状を算出する算出部と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置を有する医用画像処理システムの構成を例示する図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置による目標形状表示処理の処理手順を例示するフローチャートである。
【図３】図３は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置による目標形状表示処理において目標点を設定する様子を説明するための図である。
【図４】図４は、図３の一部を拡大した図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置による目標形状表示処理において目標形状を算出する様子を説明するための図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置による目標形状表示処理において目標形状を表示する様子を説明するための図である。
【図７】図７は、第１の実施形態の第１の変形例に係る医用画像処理装置による目標形状表示処理において目標形状と目標形状に関する情報を表示する様子を説明するための図である。
【図８】図８は、第１の実施形態の第２の変形例に係る医用画像処理装置による目標形状表示処理において目標点を設定する様子を説明するための図である。
【図９】図９は、第１の実施形態の第２の変形例に係る医用画像処理装置による目標形状表示処理において目標形状を算出する様子を説明するための図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置を有する医用画像処理システムの構成を例示する図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態に係る医用画像処理装置による設計情報出力処理の処理手順を例示するフローチャートである。
【図１２】図１２は、第２の実施形態に係る成形部材出力装置により生成された成形部材の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、図１２の成形部材を用いて管状デバイスの形状付けを行う様子を説明するための図である。
【図１４】図１４は、第２の実施形態に係る成形部材出力装置により生成された成形部材の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、図１４の成形部材を用いて管状デバイスの形状付けを行う様子を説明するための図である。
【図１６】図１６は、第２の実施形態に係る成形部材出力装置により生成された成形部材の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、図１５の成形部材を用いて管状デバイスの形状付けを行う様子を説明するための図である。
【図１８】図１８は、第３の実施形態に係る医用画像処理装置を有する医用画像処理システムの構成を例示する図である。
【図１９】図１９は、第３の実施形態に係る医用画像処理装置による制御情報出力処理の処理手順を例示するフローチャートである。
【図２０】図２０は、第３の実施形態に係る機械制御装置により管状デバイスを固定した様子を説明するための図である。
【図２１】図２１は、第３の実施形態に係る機械制御装置により管状デバイスの形状付けを行う様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しながら、医用画像処理装置の実施形態について詳細に説明する。以下の説明において、略同一の機能及び構成を有する構成要素については、同一符号を付し、重複説明は必要な場合にのみ行う。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る医用画像処理装置４０を有する医用画像処理システム１の構成例を示す図である。図１に示すように、医用画像処理システム１は、モダリティ１０と、医用画像サーバ２０と、医用画像処理装置４０と、を備える。モダリティ１０、医用画像サーバ２０、及び医用画像処理装置４０の間は、ネットワーク等を介して接続されている。
【０００９】
モダリティ１０は、被検体の３次元血管造影像を生成可能な各種装置である。３次元血管造影像は、例えば、血管のボリュームデータである。３次元血管造影像は、血管の空間分布データの一例である。モダリティ１０は、例えば、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ  Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）、磁気共鳴イメージング装置（Ｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ  Ｉｍａｇｉｎｇ）、Ｘ線診断装置などの医用画像診断装置である。医用画像診断装置は、例えば、Ｘ線診断装置等の単一モダリティ装置であっても良いし、ＰＥＴ（Positron Emission Tomography）／ＣＴ装置、ＳＰＥＣＴ（Single Photon Emission CT）／ＣＴ装置等の複合モダリティ装置であっても良い。モダリティ１０は、生成したボリュームデータを医用画像処理装置４０に送信する。
【００１０】
医用画像サーバ２０は、モダリティ１０により生成された各種医用データや、被検体に関する情報等を保存する。医用画像サーバ２０は、医用画像保管装置の一例である。
【００１１】
医用画像処理装置４０は、ネットワーク等を介して、被検体の血管のボリュームデータ等の各種データを、モダリティ１０又は医用画像サーバ２０から受信可能である。医用画像処理装置４０は、メモリ４１、ディスプレイ４２、入力インターフェース４３及び処理回路４４を備えている。
【００１２】
なお、以下、医用画像処理装置４０はモダリティ１０とは別体として説明するが、モダリティ１０に医用画像処理装置４０の各構成要素の全部又は一部が含まれてもよい。また、医用画像処理装置４０は単一のコンソールにて複数の機能を実行するものとして説明するが、複数の機能を別々のコンソールが実行することにしても構わない。例えば、後述の目標点設定機能４４５等の処理回路４４の機能は、異なるコンソール装置に分散して搭載されても構わない。
【００１３】
メモリ４１は、種々の情報を記憶するＨＤＤ（Ｈａｒｄ  Ｄｉｓｋ  Ｄｒｉｖｅ）やＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｄｒｉｖｅ）、集積回路等の記憶装置である。また、メモリ４１は、ＨＤＤやＳＳＤ等以外にも、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｃ）、フラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体であってもよい。なお、メモリ４１は、フラッシュメモリ、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の半導体メモリ素子等との間で種々の情報を読み書きする駆動装置であってもよい。また、メモリ４１の保存領域は、医用画像処理装置４０内にあってもよいし、ネットワークで接続された外部記憶装置内にあってもよい。
【００１４】
メモリ４１は、例えば、３次元血管医用データ、処理回路４４によって実行されるプログラム、及び処理回路４４の処理に用いられる各種データ等を記憶する。メモリ４１は、記憶部の一例である。
【００１５】
ディスプレイ４２は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ４２は、処理回路４４によって生成された目標形状や、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）等を出力する。目標形状については、後述する。例えば、ディスプレイ４２は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）ディスプレイである。また、ディスプレイ４２は、表示部の一例である。また、ディスプレイ４２は、モダリティ１０に設けられてもよい。また、ディスプレイ４２は、デスクトップ型でもよいし、医用画像処理装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。ディスプレイ４２は、目標形状を表示する表示部の一例である。
【００１６】
入力インターフェース４３は、操作者からの各種の入力操作を受け付け、受け付けた入力操作を電気信号に変換して処理回路４４に出力する。例えば、入力インターフェース４３は、各種コマンド信号の入力等を操作者から受け付ける。例えば、入力インターフェース４３は、マウスやキーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面へ触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一体化されたタッチパネルディスプレイ、及びフットスイッチ等により実現される。また、入力インターフェース４３は、入力部及び操作部の一例である。また、入力インターフェース４３は、モダリティ１０に設けられてもよい。また、入力インターフェース４３は、医用画像処理装置４０本体と無線通信可能なタブレット端末等で構成されることにしても構わない。なお、入力インターフェース４３はマウス、キーボード等の物理的な操作部品を備えるものだけに限られない。例えば、装置とは別体に設けられた外部の入力機器から入力操作に対応する電気信号を受け取り、この電気信号を処理回路４４へ出力する電気信号の処理回路も入力インターフェース４３の例に含まれる。
【００１７】
処理回路４４は、医用画像処理装置４０全体の動作を制御する。処理回路４４は、メモリ４１内のプログラムを呼び出し実行することにより、システム制御機能４４１、取得機能４４２、中心線生成機能４４３、算出範囲設定機能４４４、目標点設定機能４４５、目標形状算出機能４４６及び表示制御機能４４７を実行するプロセッサである。
【００１８】
なお、図１においては、単一の処理回路４４にてシステム制御機能４４１、取得機能４４２、中心線生成機能４４３、算出範囲設定機能４４４、目標点設定機能４４５、目標形状算出機能４４６及び表示制御機能４４７が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより各機能を実現するものとしても構わない。また、システム制御機能４４１、取得機能４４２、中心線生成機能４４３、算出範囲設定機能４４４、目標点設定機能４４５、目標形状算出機能４４６及び表示制御機能４４７は、それぞれシステム制御回路、取得回路、中心線生成回路、算出範囲設定回路、目標点設定回路、理想形状計算回路及び表示制御回路と呼んでもよく、個別のハードウェア回路として実装してもよい。
【００１９】
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、或いは、ＡＳＩＣ、プログラマブル論理デバイス（例えば、単純プログラマブル論理デバイス（Simple Programmable Logic Device：ＳＰＬＤ）、複合プログラマブル論理デバイス（Complex Programmable Logic Device：ＣＰＬＤ）、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ（Field Programmable Gate Array：ＦＰＧＡ）等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて１つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。さらに、図１における複数の構成要素を１つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
【００２０】
処理回路４４は、システム制御機能４４１により、入力インターフェース４３を介して操作者から受け付けた入力操作に基づいて、医用画像処理装置４０における複数の構成要素各々を制御する。システム制御機能４４１を実現する処理回路４４は、システム制御部の一例である。
【００２１】
処理回路４４は、取得機能４４２により、処置において管状デバイスが挿入される血管の空間分布データを取得する。血管の空間分布データは、例えば、Ｘ線診断装置などにより生成された３次元血管造影像などの３Ｄデータ（ボリュームデータ）である。取得機能４４２を実現する処理回路４４は、取得部の一例である。なお、取得機能４４２を実現する処理回路４４は、入力部と称されてもよい。
【００２２】
処理回路４４は、中心線生成機能４４３により、血管の空間分布データに基づいて、血管の中心線を生成する。この際、処理回路４４は、公知の中心線検出技術を用いて、血管の中心線を生成する。中心線生成機能４４３を実現する処理回路４４は、中心線生成部の一例である。
【００２３】
処理回路４４は、算出範囲設定機能４４４により、処置対象の血管について、挿入されるカテーテルの形状付けを行うべき範囲（以下、算出範囲と呼ぶ）を設定する。算出範囲は、血管の太さに関する条件を満たす領域と、第１目標点とを含む。算出範囲設定機能４４４を実現する処理回路４４は、算出範囲設定部の一例である。算出範囲の設定は、血管の空間分布データを用いた血管の構造解析により、自動的に設定されてもよく、入力インターフェース４３での操作者の入力により、設定されてもよい。
【００２４】
処理回路４４は、目標点設定機能４４５により、血管の空間分布データにおいて、管状デバイスが挿入された状態において管状デバイスの先端が位置する第１目標点と、血管の血管壁上に位置する第２目標点とを設定する。第１目標点は、例えば、血管の空間分布データにおいて疾患が形成される部分に位置する。疾患は、例えば、瘤である。第２目標点は、例えば、第１目標点に最も近い湾曲部における中心線の法線と血管との交点に位置する。また、処理回路４４は、血管の空間分布データに基づいて、血管の算出範囲内において、中心線の曲率が所定の値以上となる湾曲部を検出し、第１目標点に最も近い湾曲部に第２目標点を設定する。目標点設定機能４４５を実現する処理回路４４は、設定部の一例である。
【００２５】
処理回路４４は、目標形状算出機能４４６により、第１目標点と第２目標点とに基づいて、管状デバイスの目標形状を算出する。目標形状は、例えば、対象の血管の空間分布データにおいて血管の内部に位置し、第１目標点及び第２目標点を通る線である。また、目標形状は、第２の目標点において湾曲又は屈曲している。また、第２の目標点における目標形状の角度は、管状デバイスの物性に基づいて設定された第１の閾値よりも大きい。第２の目標点における目標形状の角度は、目標形状に基づいて形成された管状デバイスが第２目標点において血管に及ぼす圧力に基づいて設定された第２の閾値よりも小さい。目標形状算出機能４４６を実現する処理回路４４は、算出部の一例である。また、目標形状算出機能４４６を実現する処理回路４４は、目標形状計算部と称されてもよい。なお、目標形状は、理想形状と称されてもよい。
【００２６】
処理回路４４は、表示制御機能４４７により、例えば、システム制御機能４４１からの信号を読み込んで、メモリ４１から所望の情報を取得してディスプレイ４２に表示する。表示制御機能４４７を実現する処理回路４４は、目標曲線を形成させるための補助情報を出力する出力部の一例である。なお、表示制御機能４４７を実現する処理回路４４は、表示制御部と称されてもよい。
【００２７】
次に、医用画像処理装置４０により実行される目標形状表示処理の動作について説明する。目標形状表示処理とは、血管内治療の対象となる血管に挿入されるカテーテルの先端部について、対象の血管の形状に応じた目標形状を算出し、算出した目標形状をディスプレイ４２に表示させる処理である。処理回路４４は、例えば、目標形状をディスプレイ４２に表示させる指示が入力インターフェース４３において入力されたことに基づいて、目標形状表示処理を開始する。
【００２８】
図２は、本実施形態に係る目標形状表示処理の手順の一例を示すフローチャートである。図３は、本実施形態に係る目標形状表示処理により、各目標点が設定される様子を説明するための図である。図４は、図３の一部を拡大した図である。図５は、本実施形態に係る目標形状表示処理により、目標形状が算出される様子を説明するための図である。図６は、本実施形態に係る目標形状表示処理により、目標形状が表示された様子を説明するための図である。
【００２９】
以下、一例として、未破裂脳動脈瘤Ａを有する血管Ｖに対するコイル塞栓術に用いられるカテーテルの先端部の形状付けを行うための目標曲線Ｘを算出する場合について、説明する。目標曲線Ｘは、目標形状の一例である。コイル塞栓術は、血管内治療の一例である。また、コイル塞栓術は、血管に挿入される管状デバイスを用いた処置の一例である。コイル塞栓術は、Ｘ線透視画像を見ながらカテーテルを未破裂脳動脈瘤Ａまで挿入し、カテーテルを通してコイルを未破裂脳動脈瘤Ａの内部に詰めることで、未破裂脳動脈瘤Ａを閉塞する手技である。カテーテルの先端孔が未破裂脳動脈瘤Ａの内部又は近傍に固定された状態で、コイルがカテーテルの内部に挿入される。そして、コイルは、カテーテルの先端孔から未破裂脳動脈瘤Ａの内部へ供給される。カテーテルは、管状デバイスの一例である。血管Ｖは、血管内治療の対象となる血管の一例である。未破裂脳動脈瘤Ａは、疾患の一例である。
【００３０】
なお、以下で説明する目標形状表示処理における処理手順は一例に過ぎず、各処理は可能な限り適宜変更可能である。また、以下で説明する処理手順について、実施の形態に応じて、適宜、ステップの省略、置換、及び追加が可能である。
【００３１】
（目標形状表示処理）
（ステップＳ１０１）
処理回路４４は、取得機能４４２により、血管Ｖの全体について、血管Ｖの３次元血管造影像を取得する。血管Ｖの３次元血管造影像は、例えば、血管Ｖのボリュームデータである。この際、処理回路４４は、例えば、医用画像サーバ２０又はモダリティ１０に保存された血管Ｖの３次元血管造影像を受信してもよく、メモリ４１に予め記憶された血管Ｖの３次元血管造影像を読み出してもよい。血管Ｖの３次元血管造影像は、血管の空間分布データの一例である。
【００３２】
また、処理回路４４は、血管Ｖの３次元血管造影像において、未破裂脳動脈瘤Ａを検出する。この際、処理回路４４は、例えば、血管Ｖの分岐を検出し、分岐からの部分の長さが閾値よりも短い部分を、未破裂脳動脈瘤Ａとして検出する。なお、未破裂脳動脈瘤Ａは、例えば、医師などのユーザによる入力インターフェース４３での入力により、血管の３次元ボリュームデータ中の動脈瘤らしき位置をマニュアルで１点指定することで、その点を中心として領域拡張により動脈瘤の領域を検出してもよい。
【００３３】
（ステップＳ１０２）
処理回路４４は、中心線生成機能４４３を実行する。処理回路４４は、中心線生成機能４４３により、血管Ｖの３次元血管造影像に基づいて、血管Ｖの中心線Ｃを生成する。中心線Ｃは、未破裂脳動脈瘤Ａの親血管の中心線である。中心線Ｃは、幾何学的に算出されてもよく、血管Ｖの状態を考慮して任意に設定されてもよい。中心線Ｃは、芯線と呼ばれてもよい。瘤の親血管は、瘤近傍の血管であって、未破裂脳動脈瘤Ａが存在しないと推定した場合における仮想的な正常な血管である。親血管は、未破裂脳動脈瘤Ａと親血管との境界面（以下、ネック面Ｂと呼ぶ）を含む。ネック面Ｂは、未破裂脳動脈瘤Ａに交わる血管壁Ｗを延長した時に、延長された血管壁Ｗと未破裂脳動脈瘤Ａが交わる部分である。ネック面Ｂは、例えば、血管Ｖの３次元血管造影像に基づいて算出されてもよく、入力インターフェース４３における操作者の入力により設定されてもよい。処理回路４４は、３次元血管造影像における中心線Ｃに関する情報を、メモリ４１に記憶する。
【００３４】
（ステップＳ１０３）
処理回路４４は、算出範囲設定機能４４４により、３次元血管造影像に基づいて、血管Ｖにおいて挿入されるカテーテルの形状付けを行うべき範囲を算出範囲として設定する。算出範囲は、未破裂脳動脈瘤Ａと、第１目標点Ｄ１と、血管Ｖのうち所定の太さを有する領域とを含む。血管Ｖのうち所定の太さを有する領域は、カテーテルを進行させることが難しい領域である。所定の太さは、例えば、１〜２ｍｍの範囲の中の値である。例えば、血管Ｖにおいて所定の太さよりも細い場所では、カテーテルの形状付けがされていない場合でも、血管Ｖの形状に沿ってカテーテルを進行させることが容易である。また、例えば、血管Ｖにおいて所定の太さよりも太い場所では、カテーテルの形状付けがされていない場合でも、カテーテルが血管Ｖの血管壁Ｗに接触しにくいため、カテーテルを進行させることが容易である。
【００３５】
（ステップＳ１０４）
処理回路４４は、目標点設定機能４４５により、第１目標点Ｄ１を設定する。この際、処理回路４４は、未破裂脳動脈瘤Ａのネック面Ｂの中心点を算出し、算出した中心点を第１目標点Ｄ１として設定する。第１目標点Ｄ１は、未破裂脳動脈瘤Ａに対するコイル塞栓術を行う際に、血管Ｖに挿入されたカテーテルの先端部が配置される位置に相当する。そして、処理回路４４は、３次元血管造影像における第１目標点Ｄ１の位置情報等を、メモリ４１に記憶する。
【００３６】
次に、処理回路４４は、目標点設定機能４４５により、第２目標点Ｄ２を含む１つ以上の目標点をさらに設定する。処理回路４４は、まず、算出範囲において、血管Ｖの中心線Ｃのうち、曲率が閾値よりも大きい点（以下、湾曲点と呼ぶ）を抽出する。曲率の閾値は、例えば、ユーザによって設定された任意の値である。曲率の閾値は、例えば、メモリ４１に記憶されている。次に、処理回路４４は、湾曲点のうち、中心線Ｃにおいて最も第１目標点Ｄ１に近い点を、第１湾曲点Ｆ１として設定する。そして、処理回路４４は、湾曲点のうち、２番目に第１目標点Ｄ１に近い点を、第２湾曲点Ｆ２として設定する。第２湾曲点Ｆ２は、第１湾曲点Ｆ１よりも血管Ｖの上流側に位置する。すなわち、処理回路４４は、湾曲点のうち、Ｎ番目に第１目標点Ｄ１に近い点を、第Ｎ湾曲点ＦＮと設定する。次に、処理回路４４は、第１湾曲点Ｆ１及び第２湾曲点Ｆ２のそれぞれにおいて、中心線Ｃの接線及び法線を算出し、湾曲点に対して湾曲内側に位置する血管壁Ｗと法線との交点（以下、湾曲交点と呼ぶ）を算出する。すなわち、処理回路４４は、湾曲点のそれぞれにおいて、中心線Ｃの法線と、湾曲点に対して湾曲外側に位置する血管壁Ｗとの交点を算出する。処理回路４４は、図４に示すように、第１湾曲点Ｆ１における中心線Ｃの接線Ｈ及び法線Ｋと、湾曲点に対して湾曲外側に位置する血管壁Ｗとの湾曲交点を、第２目標点Ｄ２として設定する。同様に、処理回路４４は、第２湾曲点Ｆ２における中心線Ｃの法線と血管壁Ｗとの交点を、第３目標点Ｄ３として設定する。すなわち、処理回路４４は、Ｎ番目に第１目標点Ｄ１に近い湾曲点における中心線Ｃの法線と血管壁Ｗとの交点を、Ｎ＋１番目の目標点として設定する。第２目標点Ｄ２及び第３目標点Ｄ３は、血管壁Ｗ上に位置している。第２目標点Ｄ２は、第１目標点Ｄ１よりも血管Ｖの上流側に位置する。第３目標点Ｄ３は、第２目標点Ｄ２よりも血管Ｖの上流側に位置する。そして、処理回路４４は、３次元血管造影像における第２目標点Ｄ２及び第３目標点Ｄ３の位置情報等を、メモリ４１に記憶する。
【００３７】
（ステップＳ１０５）
処理回路４４は、目標形状算出機能４４６により、血管Ｖの算出領域において、目標曲線Ｘを算出する。処理回路４４は、例えば、中心線Ｃを初期位置として曲線あてはめにより目標曲線Ｘを算出する。処理回路４４は、３次元血管造影像における目標曲線Ｘに関する情報を、メモリ４１に記憶する。
【００３８】
図５に示すように、目標曲線Ｘは、未破裂脳動脈瘤Ａを有する血管Ｖの内部に位置する曲線である。目標曲線Ｘは、未破裂脳動脈瘤Ａの内側に位置する始端Ｘ１と、第１目標点Ｄ１と一致する第１基準点Ｘ２と、第２目標点Ｄ２と一致する第２基準点Ｘ３と、第３目標点Ｄ３と一致する第３基準点Ｘ４と、終端Ｘ５とを有する。したがって、第１基準点Ｘ２は始端Ｘ１よりも血管Ｖの上流側に位置し、第２基準点Ｘ３は第１基準点Ｘ２よりも血管Ｖの上流側に位置し、第３基準点Ｘ４は第２基準点Ｘ３よりも血管Ｖの上流側に位置し、終端Ｘ５は第３基準点Ｘ４よりも血管Ｖの上流側に位置する。また、目標曲線Ｘは、始端Ｘ１から第１基準点Ｘ２までの間の曲線である第１部分Ｘ６と、第１基準点Ｘ２から第２基準点Ｘ３までの間の第２部分Ｘ７と、第２基準点Ｘ３から第３基準点Ｘ４までの間の第３部分Ｘ８と、第３基準点Ｘ４から終端Ｘ５までの間の第４部分Ｘ９と、を有する。
【００３９】
目標曲線Ｘは、第２部分Ｘ７、第２基準点Ｘ３、及び第３部分Ｘ８によって形成される第１湾曲部と、第３部分Ｘ８、第３基準点Ｘ４、及び第４部分Ｘ９によって形成される第２湾曲部とを有する。第１湾曲部における目標曲線Ｘの角度θ１は、閾値θｔｈ１よりも大きく、かつ、閾値θｔｈ２よりも小さい。ここで、第１湾曲部における目標曲線Ｘの角度θ１は、第２部分Ｘ７上の任意の点と第２基準点Ｘ３とを結んだ直線と、第３部分Ｘ８上の任意の点と第２基準点Ｘ３とを結んだ直線とが成す角度である。また、第２湾曲部における目標曲線Ｘの間の角度θ２は、閾値θｔｈ１よりも大きく、かつ、閾値θｔｈ２よりも小さい。ここで、第２湾曲部における目標曲線Ｘの角度θ２は、第３部分Ｘ８上の任意の点と第３基準点Ｘ４とを結んだ直線と、第４部分Ｘ９上の任意の点と第３基準点Ｘ４とを結んだ直線とが成す角度である。閾値θｔｈ１は、目標曲線Ｘに基づく先端形状を有するカテーテルを未破裂脳動脈瘤Ａまで挿入した際に、所定の大きさ以上のテンションでカテーテルを血管壁Ｗに内側から接触させるための閾値である。閾値θｔｈ１は、血管Ｖの種類、血管壁Ｗの厚さ、カテーテルの物性等に応じて変化する。閾値θｔｈ１は、例えば、４５〜９０°の範囲内の値である。閾値θｔｈ２は、形成可能な形状に目標曲線Ｘを形成するための閾値である。閾値θｔｈ２は、例えば、カテーテルの物性等に応じて変化する。閾値θｔｈ２は、例えば、４５〜１３５°の範囲内の値である。
【００４０】
また、第１目標点Ｄ１における目標曲線Ｘの近似直線とネック面Ｂとの角度は、例えば、８５°〜９５°である。より好ましくは、目標曲線Ｘとネック面Ｂは、直交することが好ましい。
【００４１】
なお、目標曲線Ｘは、直線を含んでいてもよい。例えば、目標曲線Ｘにおいて、第１目標点Ｄ１と第２目標点Ｄ２との間、及び、第２目標点Ｄ２と第３目標点Ｄ３との間は、直線であってもよい。
【００４２】
（ステップＳ１０６）
処理回路４４は、表示制御機能４４７により、図６に示すように、ステップＳ１０５の処理において算出した目標曲線Ｘを、ディスプレイ４２に表示する。この際、処理回路４４は、例えば、目標曲線Ｘを実寸大でディスプレイ４２に表示する。
【００４３】
以下、本実施形態に係る医用画像処理装置４０の効果について説明する。
【００４４】
本実施形態の医用画像処理装置４０は、処置において管状デバイスが挿入される血管の空間分布データを取得し、血管の空間分布データにおいて、管状デバイスが挿入された状態において管状デバイスの先端が位置する第１目標点と血管の血管壁上に位置する第２目標点とを設定し、第１目標点と第２目標点とに基づいて、管状デバイスの目標形状を算出し、算出した目標形状を表示する。
【００４５】
例えば、医用画像処理装置４０は、コイル塞栓術の処置対象の血管Ｖの３次元血管造影像を取得し、血管Ｖに挿入されるカテーテルの先端が配置される第１目標点Ｄ１と、血管壁Ｗ上に位置する第２目標点Ｄ２とを設定し、第１目標点Ｄ１と第２目標点Ｄ２とに基づいてカテーテルの目標曲線Ｘを算出する。そして、目標曲線Ｘをディスプレイ４２に表示する。医師は、ディスプレイ４２に表示された目標曲線Ｘを確認しながらカテーテルの先端部の形状付けを行うことにより、血管Ｖの実際の形状に合わせて算出された先端形状を有するカテーテルを簡単に作成することができる。また、医師は、血管Ｖの実際の形状が反映された複雑な血管ファントム等を作成することなく、カテーテルの先端部の形状付けを行うことができる。これにより、カテーテルの先端部の形状付けにかかる時間が少なく済み、また、カテーテルの先端部の形状付けを安価に行うことができる。
【００４６】
すなわち、上記の構成及び動作により、本実施形態の医用画像処理装置４０によれば、血管造影から得た血管モデル形状を用いて、血管内治療に適したカテーテルの形状を計算することができる。さらに、計算された形状を用いて、カテーテルを血管内治療に適した形状に形状付けすることができる。
【００４７】
また、本実施形態の医用画像処理装置４０は、血管の空間分布データに基づいて血管に形成された瘤のネックの中心点を算出し、算出された中心点を第１目標点として設定する。また、目標形状は、第１目標点と第２目標点とを通る線であり、血管の空間分布データにおいて、血管の内部に位置する。
【００４８】
例えば、本実施形態の医用画像処理装置４０は、未破裂脳動脈瘤Ａのネック面Ｂの中心点を第１目標点Ｄ１として設定する。目標曲線Ｘは、血管壁Ｗの内側において、第１目標点Ｄ１と第２目標点Ｄ２とを通る曲線である。すなわち、上記の構成及び動作により、本実施形態の医用画像処理装置４０によれば、例えば、コイル塞栓術において、カテーテルの先端を未破裂脳動脈瘤Ａのネック面Ｂの中心に配置した状態では、カテーテルの第１湾曲部が血管壁Ｗに内側から適切に接触する。カテーテルが適切に血管壁Ｗに接触することにより、血管Ｖの内部において、カテーテルは、先端が未破裂脳動脈瘤Ａのネック面Ｂの中心に配置された状態で適切に固定される。コイル塞栓術において、カテーテルの先端位置が適切に固定されることにより、コイル塞栓術の安定性が向上する。
【００４９】
また、本実施形態の医用画像処理装置４０では、目標形状は、第２の目標点において湾曲又は屈曲している。第２の目標点における目標形状の角度は、管状デバイスの物性に基づいて設定された第１の閾値よりも大きい。第２の目標点における目標形状の角度は、目標形状に基づいて形成された管状デバイスが第２目標点において血管に及ぼす圧力に基づいて設定された第２の閾値よりも小さい。
【００５０】
例えば、目標曲線Ｘは、第２目標点Ｄ２と一致する第２基準点Ｘ３を含む第１湾曲部を有する。第１湾曲部における目標曲線Ｘの角度θ１は、閾値θｔｈ１よりも大きく、閾値θｔｈ２よりも小さい。閾値θｔｈ１は、目標曲線Ｘに基づく先端形状を有するカテーテルを未破裂脳動脈瘤Ａまで挿入した際に、所定の大きさより大きいテンションでカテーテルを血管壁Ｗに内側から接触させるための閾値である。閾値θｔｈ２は、形成可能な形状に目標曲線Ｘを形成するための閾値である。すなわち、上記の構成及び動作により、本実施形態の医用画像処理装置４０によれば、例えば、カテーテルの物性に応じた形状を有する目標曲線Ｘを算出することができる。また、目標曲線Ｘに基づいて形状付けされたカテーテルは、所定の大きさより大きいテンション（圧力）で血管壁Ｗに内側から接触する。したがって、目標曲線Ｘに基づいて形状付けされたカテーテルを用いたコイル塞栓術において、カテーテルの先端を未破裂脳動脈瘤Ａのネック面Ｂの中心に配置した状態では、カテーテルの第１湾曲部が適切なテンション（圧力）で血管壁Ｗに内側から接触する。カテーテルが適切な圧力で血管壁Ｗに接触することにより、血管Ｖの内部において、カテーテルは、先端が未破裂脳動脈瘤Ａのネック面Ｂの中心に配置された状態でさらに適切に固定される。コイル塞栓術において、カテーテルの先端位置が適切に固定されることにより、コイル塞栓術の安定性がさらに向上する。
【００５１】
また、本実施形態の医用画像処理装置４０は、血管の空間分布データに基づいて、目標形状の算出範囲を設定し、算出範囲について目標形状を算出する。算出範囲は、血管の太さに関する条件を満たす領域と第１目標点とを含む。
【００５２】
例えば、血管Ｖの算出範囲は、所定の範囲の太さを有する領域と、第１目標点Ｄ１とを含む。ここで、血管Ｖにおいて未破裂脳動脈瘤Ａの近傍の部分は、分岐を有する傾向がある。血管Ｖにおいて細い部分では、カテーテルが血管Ｖの実際の形状に応じて予め形状付けされていることが好ましい。このため、未破裂脳動脈瘤Ａを対象としたコイル塞栓術では、未破裂脳動脈瘤Ａまで挿入されるカテーテルの先端部が、未破裂脳動脈瘤Ａの近傍の部分の血管Ｖの形状に応じて予め形状付けされていることが好ましい。
【００５３】
上記の構成及び動作により、本実施形態の医用画像処理装置４０によれば、例えば、コイル塞栓術において、血管Ｖのうち挿入されるカテーテルの形状付けを行うべき領域が自動的に設定される。これにより、目標曲線Ｘの算出処理を適切にかつ効率的に行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態の医用画像処理装置４０は、血管の空間分布データに基づいて血管の中心線の曲率が所定の値以上となる湾曲部を検出し、第１目標点に最も近い湾曲部に第２目標点を設定する。目標形状は、検出された湾曲部のそれぞれを通る。また、第２目標点は、第１目標点に最も近い湾曲部における中心線の法線と血管との交点に位置する。
【００５５】
例えば、血管Ｖにおいて中心線Ｃの曲率が所定の閾値以上となる第１湾曲点Ｆ１及び第２湾曲点Ｆ２が検出される。そして、第２目標点Ｄ２は、第１湾曲点Ｆ１における中心線Ｃの法線Ｋと血管壁Ｗとの交点である。また、第２湾曲点Ｆ２における中心線Ｃの法線と血管壁Ｗとの交点が、第３目標点Ｄ３として設定される。目標曲線Ｘは、第１目標点Ｄ１、第２目標点Ｄ２及び第３目標点Ｄ３の全てを通る。
【００５６】
すなわち、上記の構成及び動作により、本実施形態の医用画像処理装置４０によれば、目標曲線Ｘに基づいて形状付けされたカテーテルを用いたコイル塞栓術において、血管Ｖに挿入されたカテーテルは、血管Ｖにおいて大きく湾曲した複数の箇所において、内側から接触する。このため、コイル塞栓術において、血管Ｖの内部においてカテーテルの位置がより適切に固定される。
【００５７】
（第１の実施形態の第１の変形例）
第１の実施形態の第１の変形例について説明する。本変形例は、第１の実施形態の構成を以下の通りに変形したものである。本変形例では、処理回路４４は、目標形状と目標形状に関する情報を同時にディスプレイ４２に表示する。第１の実施形態と同様の構成、動作、及び効果については、説明を省略する。
【００５８】
処理回路４４は、表示制御機能４４７により、目標形状と目標形状に関する情報を同時にディスプレイ４２に表示させる。目標形状に関する情報は、例えば、目標形状の定量情報である。目標形状の定量情報は、例えば、目標形状における第１目標点と第２目標点との間の長さ、湾曲部における湾曲角度又は屈曲部における屈曲角度等である。目標形状に関する情報は、管状デバイスを目標形状に成形するための補助情報の一例である。
【００５９】
他の構成は、第１の実施形態と同じである。
【００６０】
図７は、本変形例の医用画像処理装置４０の目標形状表示処理における、目標形状と目標形状に関する情報を表示する様子を説明するための図である。図７に示すように、ディスプレイ４２には、目標曲線Ｘとともに、第１基準点Ｘ２から第２基準点Ｘ３までの間における目標曲線Ｘの長さＬ１と、第２基準点Ｘ３から第３基準点Ｘ４までの間における目標曲線Ｘの長さＬ２と、第３基準点Ｘ４から終端Ｘ５までの間における目標曲線Ｘの長さＬ３とが表示されている。医師は、ディスプレイ４２に表示された目標曲線Ｘと目標曲線Ｘに関する情報とを同時に確認しながらカテーテルの先端部の形状付けを行うことができる。
【００６１】
（第１の実施形態の第２の変形例）
第１の実施形態の第２の変形例について説明する。本変形例は、第１の実施形態の構成を以下の通りに変形したものである。本変形例では、第１目標点は、血管に形成された瘤の内部に設定され、第２目標点は、血管壁上において瘤の近傍に設定される。第１の実施形態と同様の構成、動作、及び効果については、説明を省略する。
【００６２】
処理回路４４は、目標点設定機能４４５により、血管の空間分布データにおいて、管状デバイスが挿入された状態において管状デバイスの先端が位置する第１目標点と血管壁上に位置する第２目標点と第３目標点とを設定する。この際、処理回路４４は、血管に形成された瘤の内部に位置する任意の点を第１目標点として設定する。第１目標点及び第２目標点の位置は、例えば、血管の構造解析結果に基づいて行われてもよく、入力インターフェース４３での入力によって設定されてもよい。
【００６３】
他の構成は、第１の実施形態と同じである。
【００６４】
以下、第１の実施形態と同様に、一例として、未破裂脳動脈瘤Ａを有する血管Ｖに対するコイル塞栓術に用いられるカテーテルの先端部の形状付けを行うための目標曲線Ｘを算出する場合について、説明する。
【００６５】
図８は、本変形例に係る目標形状表示処理により、各目標点が設定される様子を説明するための図である。図９は、本変形例に係る目標形状表示処理により、目標形状が算出される様子を説明するための図である。図８に示すように、第１目標点Ｄ１は、未破裂脳動脈瘤Ａの内部に位置する。第２目標点Ｄ２は、未破裂脳動脈瘤Ａと第１湾曲部との間において、未破裂脳動脈瘤Ａの近傍の血管壁Ｗ上に位置する。第２目標点Ｄ２は、血管壁Ｗ上において、中心線Ｃを挟んで未破裂脳動脈瘤Ａとは反対側に位置する。図９に示すように、目標曲線Ｘは、始端Ｘ１と第１基準点Ｘ２とが一致している。すなわち、目標曲線Ｘは、第１目標点Ｄ１を一端とする曲線である。始端Ｘ１は、未破裂脳動脈瘤Ａの内部に位置する。第２部分Ｘ７は、ネック面Ｂに対して交差する曲線である。
【００６６】
本変形例においても、第１の実施形態と同様に、目標曲線Ｘに基づいて形状付けされたカテーテルを用いたコイル塞栓術において、カテーテルの先端を未破裂脳動脈瘤Ａのネック面Ｂの中心に配置した状態では、カテーテルの第１湾曲部が血管壁Ｗに内側から適切に接触する。本変形例では、第１の実施形態に比べて、第２目標点Ｄ２は未破裂脳動脈瘤Ａの近くに設定される。このため、カテーテルの先端を未破裂脳動脈瘤Ａのネック面Ｂの中心に配置した状態では、カテーテルの第１湾曲部は、未破裂脳動脈瘤Ａにより近い位置で、血管壁Ｗに内側から接触する。これにより、コイル塞栓術において、カテーテルの先端位置がより適切に固定される。
【００６７】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の構成を以下の通りに変形したものである。本実施形態では、医用画像処理装置４０は、算出した目標形状に基づいて生成した情報を、成形部材出力装置５０へ出力する。第１の実施形態と同様の構成、動作、及び効果については、説明を省略する。
【００６８】
図１０は、第２の実施形態に係る医用画像処理システム１の構成例を示す図である。図１０に示すように、医用画像処理システム１は、成形部材出力装置５０をさらに備える。医用画像処理装置４０と成形部材出力装置５０との間は、ネットワーク等を介して接続されている。
【００６９】
成形部材出力装置５０は、目標形状に基づいて形状付けされた管状デバイスを形成するための成形部材を作成する装置である。成形部材出力装置５０は、例えば、３Ｄプリンタである。
【００７０】
処理回路４４は、設計情報生成機能４４８をさらに備える。処理回路４４は、設計情報生成機能４４８により、管状デバイスを目標形状に対応する形状に形状付けするための成形部材に関する情報（以下、設計情報と呼ぶ）を生成する。成形部材は、例えば、型である。成形部材は、目標形状を外表面の形状の一部に有する。成形部材は、処置対象の血管のファントムよりも単純な構造を有する。設計情報は、例えば、目標形状の寸法や角度に関する情報、型の形状や材料に関する情報、成形部材出力装置５０が型を生成する処理に関する情報等である。処理回路４４は、生成された設計情報を成形部材出力装置５０に出力させる。設計情報生成機能４４８を実現する処理回路４４は、情報生成部の一例である。設計情報は、管状デバイスを目標形状に成形するための補助情報の一例である。
【００７１】
他の構成は、第１の実施形態と同じである。なお、本実施形態では、ディスプレイ４２及び処理回路４４の表示制御機能４４７は設けられなくてもよい。
【００７２】
次に、医用画像処理装置４０により実行される設計情報出力処理の動作について説明する。設計情報出力処理とは、対象の血管の形状に応じた目標形状を算出し、目標形状に基づいてカテーテルを形状付けするために生成される成形部材に関する設計情報を生成し、生成した設計情報を出力する処理である。処理回路４４は、例えば、設計情報を成形部材出力装置５０に出力させる指示が入力インターフェース４３において入力されたことに基づいて、設計情報出力処理を開始する。
【００７３】
図１１は、本実施形態に係る設計情報出力処理の手順の一例を示すフローチャートである。図１１では、血管内治療の一例として、未破裂脳動脈瘤Ａを有する血管Ｖに対するコイル塞栓術に用いられるカテーテルＹの先端部の形状付けを行うための型を成形部材出力装置５０に出力させる場合について、説明する。型は、成形部材の一例である。図１１におけるステップＳ２０１〜ステップＳ２０５の処理は、それぞれ、第１の実施形態におけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理と同様のため、説明を省略する。
【００７４】
（設計情報出力処理）
（ステップＳ２０６）
処理回路４４は、設計情報生成機能４４８により、算出された目標曲線Ｘに基づいて、カテーテルＹを目標曲線Ｘに対応する形状に形状付けするための型の設計情報を生成する。目標曲線Ｘに対応する形状は、例えば、カテーテルＹの中心線が目標曲線Ｘと一致する形状である。設計情報は、例えば、型の３次元形状データである。
【００７５】
（ステップＳ２０７）
処理回路４４は、設計情報生成機能４４８により、生成された設計情報を成形部材出力装置５０に出力させる。設計情報は、成形部材出力装置５０において、目標曲線Ｘに対応する形状を有する型の作成に用いられる。
【００７６】
以下、目標曲線Ｘに対応する形状を有する型を用いてカテーテルＹの形状付けを行う方法の一例について説明する。
【００７７】
図１２は、成形部材出力装置５０によって生成された型Ｍ１を示す図である。型Ｍ１は、成形部材の一例である。型Ｍ１は、カテーテルＹが載置される載置面Ｍ１Ａを備える。載置面Ｍ１Ａは、上側を向く曲面である。載置面Ｍ１Ａは、目標曲線Ｘを形状の一部に有する。
【００７８】
図１３は、型Ｍ１を用いてカテーテルＹの先端部の形状付けを行う様子を説明するための図である。型Ｍ１を用いてカテーテルＹの形状付けを行う場合には、まず、カテーテルＹが載置面Ｍ１Ａに沿う状態で固定される。この状態で、スチーム等を用いて、カテーテルＹの形状付けが行われる。図１３において、型Ｍ１を用いて形状付けされたカテーテルＹの各部分Ｙ１〜Ｙ９は、目標曲線Ｘの各部分Ｘ１〜Ｘ９のそれぞれに相当する。
【００７９】
図１４は、成形部材出力装置５０によって生成された型Ｍ２を示す図である。型Ｍ２は、成形部材の一例である。型Ｍ２は、両端に開口を有する筒状に形成されている。型Ｍ２の内部には、カテーテルＹが挿通可能である。型Ｍ２の内壁Ｍ２Ａは、目標曲線Ｘに対応する形状を有する。
【００８０】
図１５は、型Ｍ２を用いてカテーテルＹの先端部の形状付けを行う様子を説明するための図である。型Ｍ２を用いてカテーテルＹの形状付けを行う場合には、まず、カテーテルＹが内壁Ｍ２Ａに沿う状態で固定される。この状態で、スチーム等を用いて、カテーテルＹの形状付けが行われる。図１５において、型Ｍ２を用いて形状付けされたカテーテルＹの各部分Ｙ１〜Ｙ９は、目標曲線Ｘの各部分Ｘ１〜Ｘ９のそれぞれに相当する。
【００８１】
図１６は、成形部材出力装置５０によって生成された型Ｍ３を示す図である。型Ｍ３は、成形部材の一例である。型Ｍ３は、外周面Ｍ３Ａを有する。外周面Ｍ３Ａは、目標曲線Ｘに対応する形状を有する。
【００８２】
図１７は、型Ｍ３を用いてカテーテルＹの先端部の形状付けを行う様子を説明するための図である。型Ｍ３を用いてカテーテルＹの形状付けを行う場合には、まず、カテーテルＹが、型Ｍ３に巻き付けられ、外周面Ｍ３Ａに沿う状態で固定される。この状態で、スチーム等を用いて、カテーテルＹの形状付けが行われる。図１７において、型Ｍ３を用いて形状付けされたカテーテルＹの各部分Ｙ１〜Ｙ９は、目標曲線Ｘの各部分Ｘ１〜Ｘ９のそれぞれに相当する。
【００８３】
以下、本実施形態に係る医用画像処理装置４０の効果について説明する。
【００８４】
本実施形態の医用画像処理装置４０は、処置において管状デバイスが挿入される血管の空間分布データを取得し、血管の空間分布データにおいて、管状デバイスが挿入された状態において管状デバイスの先端が位置する第１目標点と血管の血管壁上に位置する第２目標点とを設定し、第１目標点と第２目標点とに基づいて、管状デバイスの目標形状を算出し、目標形状に基づいて、管状デバイスを目標形状に対応する形状に成形するために用いられる成形部材に関する情報を生成する。成形部材に関する情報は、成形部材の設計情報である。
【００８５】
例えば、本実施形態の医用画像処理装置４０は、第１の実施形態と同様にして算出した目標曲線Ｘに基づいて、目標曲線Ｘに対応する形状を一部に有する型の設計情報を生成する。すなわち、上記の構成及び動作により、本実施形態の医用画像処理装置４０によれば、生成した設計情報を成形部材出力装置５０に出力することにより、成形部材出力装置５０を用いて、カテーテルＹを目標曲線Ｘに対応する形状に形状付けすることが可能な型（Ｍ１〜Ｍ３）を作成することができる。ここで、目標曲線Ｘに対応する形状を有する型は、血管ファントムに比べて、単純な構造によって形成することができる。したがって、目標曲線Ｘに対応する形状を有する型を用いることにより、血管ファントムを用いる場合に比べて、カテーテルＹの形状付けを低コストで、かつ、容易に行うことができる。
【００８６】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の構成を以下の通りに変形したものである。本実施形態では、医用画像処理装置４０、算出した目標形状に基づいて生成した情報を、機械制御装置６０へ出力する。第１の実施形態と同様の構成、動作、及び効果については、説明を省略する。
【００８７】
図１８は、第３の実施形態に係る医用画像処理システム１の構成例を示す図である。図１８に示すように、医用画像処理システム１は、機械制御装置６０をさらに備える。医用画像処理装置４０と機械制御装置６０との間は、ネットワーク等を介して接続されている。
【００８８】
機械制御装置６０は、目標形状に基づいて管状デバイスを形状する装置である。機械制御装置６０は、例えば、管状デバイスを固定する固定器具と、固定された管状デバイスを変形させるロボットアームを有する。機械制御装置６０は、固定器具によって管状デバイスが固定された状態で、管状デバイスの一部をロボットアームで掴んで移動させることにより、所望の形状になるように管状デバイスの形状付けを行う。機械制御装置６０は、管状デバイス成形装置の一例である。
【００８９】
処理回路４４は、制御情報生成機能４４９をさらに備える。処理回路４４は、制御情報生成機能４４９により、目標形状に基づいて、管状デバイスを目標形状に対応する形状に成形する機械制御装置６０を制御する情報（以下、制御情報と呼ぶ）を生成する。制御情報は、例えば、目標形状の寸法や角度に関する情報、機械制御装置６０がロボットアームを制御する処理に関する情報等である。処理回路４４は、生成された制御情報を機械制御装置６０に出力させる。制御情報生成機能４４９を実現する処理回路４４は、制御情報生成部の一例である。制御情報は、管状デバイスを目標形状に成形するための補助情報の一例である。
【００９０】
他の構成は、第１の実施形態と同じである。なお、本実施形態では、ディスプレイ４２及び処理回路４４の表示制御機能４４７は設けられなくてもよい。
【００９１】
次に、医用画像処理装置４０により実行される制御情報出力処理の動作について説明する。制御情報出力処理とは、対象の血管の形状に応じた目標形状を算出し、目標形状に対応する形状に管状デバイスを形状付けするための制御情報を生成し、生成した制御情報を出力する処理である。処理回路４４は、例えば、制御情報を機械制御装置６０に出力させる指示が入力インターフェース４３において入力されたことに基づいて、制御情報出力処理を開始する。
【００９２】
図１９は、本実施形態に係る制御情報出力処理の手順の一例を示すフローチャートである。図１９では、血管内治療の一例として、機械制御装置６０を用いて、未破裂脳動脈瘤Ａを有する血管Ｖに対するコイル塞栓術に用いられるカテーテルＹの先端部の形状付けを行う場合について、説明する。図１９におけるステップＳ３０１〜ステップＳ３０５の処理は、それぞれ、第１の実施形態におけるステップＳ１０１〜ステップＳ１０５の処理と同様のため、説明を省略する。
【００９３】
（制御情報出力処理）
（ステップＳ３０６）
処理回路４４は、制御情報生成機能４４９により、算出された目標曲線Ｘに基づいて、制御情報を生成する。
【００９４】
（ステップＳ３０７）
処理回路４４は、制御情報生成機能４４９により、生成された制御情報を機械制御装置６０に出力させる。制御情報は、機械制御装置６０において、ロボットアームを用いたカテーテルＹの形状付けに用いられる。
【００９５】
以下、機械制御装置６０を用いてカテーテルＹの形状付けを行う方法の一例について説明する。図２０は、機械制御装置６０によって、カテーテルＹが固定された状態を示す図である。図２１は、機械制御装置６０を用いてカテーテルＹの先端部の形状付けを行う様子を説明するための図である。機械制御装置６０を用いてカテーテルＹの形状付けを行う場合には、まず、固定器具を用いて、カテーテルＹを機械制御装置６０に固定する。そして、制御情報に基づいてロボットアームの作動を制御し、カテーテルＹを目標曲線Ｘに対応する形状に形成する。この状態で、スチーム等を用いて、カテーテルＹの形状付けが行われる。図２１において、機械制御装置６０を用いて形状付けされたカテーテルＹの各部分Ｙ１〜Ｙ９は、目標曲線Ｘの各部分Ｘ１〜Ｘ９のそれぞれに相当する。
【００９６】
以下、本実施形態に係る医用画像処理装置４０の効果について説明する。
【００９７】
本実施形態の医用画像処理装置４０は、処置において管状デバイスが挿入される血管の空間分布データを取得し、血管の空間分布データにおいて、管状デバイスが挿入された状態において管状デバイスの先端が位置する第１目標点と血管の血管壁上に位置する第２目標点とを設定し、第１目標点と第２目標点とに基づいて、管状デバイスの目標形状を算出し、目標形状に基づいて、管状デバイスを目標形状に対応する形状に成形する管状デバイス成形装置を制御する情報を生成する。また、管状デバイス成形装置は、管状デバイスを固定する固定器具と、固定された管状デバイスを変形させるロボットアームとを備える。
【００９８】
例えば、算出したカテーテルＹの目標曲線Ｘに基づいて、機械制御装置６０の制御情報を生成する。すなわち、上記の構成及び動作により、本実施形態の医用画像処理装置４０によれば、生成した制御情報を機械制御装置６０に出力することにより、機械制御装置６０を用いて、カテーテルＹを目標曲線Ｘに対応する形状に形状付けすることができる。機械制御装置６０を用いることにより、血管ファントムを用いる場合に比べて、カテーテルＹの形状付けを低コストで、かつ、容易に行うことができる。
【００９９】
（各実施形態の変形例）
なお、太さが一定以下で、分岐が存在する領域が血管の算出領域と設定されてもよい。この場合、処理回路４４は、算出範囲設定機能４４４により、血管の空間分布データにおいて、第１目標点から分岐を検出していく。そして、太さが一定以下で、分岐が存在する領域を、カテーテルの形状付け（癖付け）をする領域として設定する。
【０１００】
また、目標形状は、分岐の有無等を考慮して算出されることも好ましい。例えば、カテーテルを血管に挿入する際に、分岐においてカテーテルが意図しない方向に進行しないような形状に目標形状が算出されてもよい。この場合、算出範囲として、血管の太さに関する条件を満たし、かつ、分岐が存在する領域と、第１目標点とを含む範囲が、算出範囲として設定される。
【０１０１】
また、目標形状は、血管の強度を考慮して算出されることも好ましい。例えば、カテーテルが血管内に挿入された状態において、プラークや石灰化により血管壁が脆くなっている箇所にカテーテルが当たらないような形状に目標形状が算出されてもよい。この場合、プラークや石灰化により血管壁が脆くなっている箇所は、例えば、血管壁が脆くなっている箇所と正常な箇所とのＣＴ値の差を利用して検出することができる。
【０１０２】
また、目標形状の算出において、血管が細すぎる部分、及び、血管が太すぎる部分では、目標点を設定しないようにしてもよい。この場合、算出範囲のうち、瘤が形成された領域、及び、血管の太さが所定の範囲内で曲率が所定の範囲内である部分にのみ、目標点が設定される。
【０１０３】
また、前述の実施形態等の医用画像処理システム１を用いた管状デバイスの形状付けは、未破裂脳動脈瘤を有する血管に対するコイル塞栓術に用いるカテーテルの形状付け以外にも利用可能である。例えば、血管の狭窄部位にステントやバルーンを挿入する処理に用いるカテーテルの形状付けや、プレッシャワイヤなどの測定器具を挿入する処置に用いるカテーテルの形状付けにも、適用可能である。
【０１０４】
また、カテーテルの材質、カテーテルの太さ及びカテーテルの種類等に応じて、成型部材の設計情報や機械制御装置の制御情報を補正（変更）してもよい。例えば、カテーテルの太さが１ｍｍ以上である場合、形状付けされたカテーテルが術中において元の直線形状へ徐々に戻ってしまうことを考慮して、カテーテルの形状付けを行う際に目標形状の曲げ角度よりも大きい曲げ角度でカテーテルを成形してもよい。
【０１０５】
以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、処置において血管に挿入される管状デバイスの形状について、処置対象の血管の形状が反映された形状を算出することができる。
【０１０６】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１０７】
１…医用画像処理システム
１０…モダリティ
２０…医用画像サーバ
４０…医用画像処理装置
４１…メモリ
４２…ディスプレイ
４３…入力インターフェース
４４…処理回路
５０…成形部材出力装置
６０…機械制御装置
４４１…システム制御機能
４４２…取得機能
４４３…中心線生成機能
４４４…算出範囲設定機能
４４５…目標点設定機能
４４６…目標形状算出機能
４４７…表示制御機能
４４８…設計情報生成機能
４４９…制御情報生成機能
Ｖ…血管
Ｗ…血管壁
Ｃ…中心線
Ａ…未破裂脳動脈瘤Ａ
Ｂ…ネック面Ｂ
Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３…目標点
Ｆ１，Ｆ２…湾曲点
Ｈ…接線
Ｋ…法線
Ｘ…目標曲線
Ｘ１…始端
Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４…基準点
Ｘ５…終端
Ｘ６，Ｘ７，Ｘ８，Ｘ９…部分
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３…長さ
θ１，θ２…角度
θｔｈ１，θｔｈ２…閾値
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３…型
Ｍ１Ａ…載置面
Ｍ２Ａ…内壁
Ｍ３Ａ…外周面
Ｙ…カテーテル
Ｙ１〜Ｙ９…部分
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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