(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体管内に挿入されたカテーテルの先端の回転角を測定する装置であって、
第１の孔から第２の孔まで貫通した筒状の形状を有し、前記第１の孔から前記第２の孔まで前記カテーテルを通すことにより前記カテーテルの移動を挿入方向に規制する移動規制部と、
前記第１の孔における前記カテーテルの回転角である第１回転角を測定する第１回転角測定部と、
前記第２の孔における前記カテーテルの回転角である第２回転角を測定する第２回転角測定部と、
前記第１の孔又は前記第２の孔から前記カテーテルの先端部までの長さであるカテーテル挿入長を測定するカテーテル挿入長測定部と、
前記第１回転角測定部より測定された第１回転角と前記第２回転角測定部より測定された第２回転角との角度差、前記カテーテル挿入長測定部より測定されたカテーテル挿入長、及び前記第１の孔と前記第２の孔との距離を用いて、前記カテーテルの先端の回転角を算出するカテーテル先端回転角算出部と、
を備えるカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項２】
前記カテーテルと、前記カテーテルに先行して挿入されるガイドワイヤとの両方を使用する場合には、前記生体管内において、前記カテーテルの先端の前記回転角を測定することに加えて、前記カテーテルに代えて前記ガイドワイヤの先端の回転角を算出し、前記カテーテルとして親カテーテルと、親カテーテルの先へ挿入される子カテーテルとを使用する場合には、前記子カテーテルの先端の回転角を測定することに加えて、前記親カテーテルの先端の回転角を算出する、請求項１に記載のカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項３】
前記生体管内に挿入された前記カテーテルの前記先端部を含む領域を撮像するＸ線撮像装置と、
前記Ｘ線撮像装置で撮像された画像から前記カテーテルの前記先端部を含む領域を抽出するカテーテル先端部抽出部と、
前記カテーテル先端部抽出部で抽出された情報を基に、前記カテーテル先端回転角算出部により前記カテーテルの先端の回転角を算出するか否かを判定する判定部とを備える、
請求項１又は２に記載のカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記Ｘ線撮像装置で撮像された画像から抽出した前記カテーテルの前記先端部の画像を基に、前記カテーテルの前記先端部が直線像であるか否かの直線像判定を行うとともに、前記判定部で、前記カテーテルの前記先端部が直線像であると判定された場合は、更に前記先端部において所定閾値以上の濃度変化があるか否かの濃度変化の判定を行い、前記所定閾値以上の濃度変化があれば、前記カテーテルの前記先端部が直線ではなく、先端回転角測定が必要であると判定する一方、前記所定閾値以上の濃度変化がなければ、前記カテーテルの前記先端部が直線であり、先端回転角測定が不要であると判定する、
請求項３に記載のカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項５】
さらに、前記カテーテル先端回転角測定装置は、
前記カテーテル先端回転角算出部より算出された前記カテーテルの先端の回転角をユーザに提示する提示部と、
を備える請求項１又は２に記載のカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項６】
前記カテーテル先端回転角算出部は、前記第１回転角測定部より測定される第１回転角をθ１とし、前記第２回転角測定部より測定される第２回転角をθ２とし、前記第１の孔から測定されるカテーテル挿入長をＬとし、前記第１の孔と前記第２の孔との距離をＬ１２とした場合、カテーテルの先端の回転角であるθをθ＝θ１−（θ１−θ２）・Ｌ／Ｌ１２より算出する、
請求項１又は２に記載のカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項７】
前記カテーテル先端回転角測定装置は、さらに、
生体管内に挿入された前記カテーテルの先端部を含む領域を撮像するＸ線撮像装置により撮像されたＸ線画像を取得する第１画像取得部と、
前記第１画像取得部より取得されたＸ線画像から前記カテーテルの先端部を抽出するカテーテル先端部抽出部と、
前記カテーテル先端部抽出部より抽出された前記カテーテルの先端部の動作を検出する動作検出部と、
を備え、
前記カテーテル先端回転角算出部は、前記動作検出部が動作を検出した場合、前記カテーテルの先端の回転角を算出し、前記動作検出部が動作を検出しなかった場合、前記カテーテルの先端の回転角を算出しない、
請求項１又は２に記載のカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項８】
前記カテーテル先端回転角測定装置は、さらに、
撮像時の各Ｘ線撮像装置の撮像条件及び姿勢に関する情報である撮像パラメータ情報を取得する撮像パラメータ情報取得部と、
異なる位置に配される複数のＸ線撮像装置により撮像された前記カテーテルの先端部を含むＸ線画像を複数取得する第２画像取得部と、
前記第２画像取得部より取得した複数のＸ線画像より各Ｘ線画像における前記カテーテルの直線の部分を抽出し、抽出された前記カテーテルの直線の部分と、前記撮像パラメータ情報取得部より取得した前記各Ｘ線画像が撮像された際の撮像パラメータ情報とを用いて、前記カテーテルの３次元形状を復元し、復元された前記カテーテルの３次元形状より前記カテーテルの挿入方向に対する回転軸であるカテーテル回転軸を決定するカテーテル回転軸決定部と、
複数種類のカテーテルについて、前記カテーテルの先端の回転角毎に前記カテーテルの先端の形状を記憶するカテーテル形状記憶部と、
カテーテル先端回転角補正部と、
を備え、
前記カテーテル先端回転角補正部は、
前記第２画像取得部より前記複数のＸ線画像の中から第１Ｘ線画像を、前記カテーテル先端回転角算出部より前記カテーテルの先端の回転角及び前記第２回転角を、前記カテーテル回転軸決定部より前記カテーテル回転軸を、撮像パラメータ情報取得部より前記第１Ｘ線画像を撮影した際の撮像パラメータ情報をそれぞれ取得する取得部と、
前記カテーテル形状記憶部より、前記取得部より取得した前記カテーテルの先端の回転角から前記第２回転角までの回転角毎に、前記カテーテルの先端の形状を複数取得し、取得した前記カテーテルの先端の形状と前記回転角とが対応付けられたキャリブレーション用画像を複数生成するキャリブレーション用画像生成部と、
前記取得部より取得した前記第１Ｘ線画像と、前記キャリブレーション用画像生成部より生成された複数のキャリブレーション用画像とを比較し、前記第１Ｘ線画像と最も類似度の大きいキャリブレーション用画像を決定する比較部と、
前記比較部より決定されたキャリブレーション用画像に対応する前記回転角を、前記カテーテルの先端の回転角と決定する回転角度決定部とを有し、
前記提示部は、前記回転角度決定部より決定された前記カテーテルの先端の回転角をユーザに提示する、
請求項５に記載のカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項９】
前記生体管内に前記カテーテルの先端部が到達すべき治療部位に応じて、前記カテーテル先端回転角補正部で補正を行うか否かを切替える補正切替部をさらに備える、
請求項８に記載のカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項１０】
前記生体管内に挿入された前記カテーテルの挿入長さに応じて、前記カテーテル先端回転角補正部で補正を行うか否かを切替える補正切替部をさらに備える、
請求項８に記載のカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項１１】
前記生体管内に挿入された前記カテーテルの先端部の画像に応じて、前記カテーテル先端回転角補正部で補正を行うか否かを切替える補正切替部をさらに備える、
請求項８に記載のカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項１２】
第１の孔から第２の孔まで貫通した筒状の形状を有し、前記第１の孔から前記第２の孔までカテーテルを通すことにより前記カテーテルの移動を挿入方向に規制する移動規制部を用いて、生体管内に挿入されたカテーテルの先端の回転角を測定する装置であって、
第１回転角測定部より測定された前記第１の孔における前記カテーテルの回転角である第１回転角、第２回転角測定部より測定された前記第２の孔における前記カテーテルの回転角である第２回転角、及びカテーテル挿入長測定部より測定された前記第１の孔又は前記第２の孔から前記カテーテルの先端部までの長さであるカテーテル挿入長をそれぞれ取得し、前記第１回転角と前記第２回転角との角度差、前記カテーテル挿入長、及び前記第１の孔と前記第２の孔との距離を用いて、前記カテーテルの先端の回転角を算出するカテーテル先端回転角算出部を備えるカテーテル先端回転角測定装置。
【請求項１３】
第１の孔から第２の孔まで貫通した筒状の形状を有し、前記第１の孔から前記第２の孔までカテーテルを通すことにより前記カテーテルの移動を挿入方向に規制する移動規制部を用いて、前記カテーテルの先端の回転角を測定するカテーテル先端回転角測定装置の駆動方法であって、
前記第１の孔における前記カテーテルの回転角である第１回転角を測定する第１回転角測定ステップと、
前記第２の孔における前記カテーテルの回転角である第２回転角を測定する第２回転角測定ステップと、
前記第１の孔から前記カテーテルの先端部までの長さであるカテーテル挿入長を測定するカテーテル挿入長測定ステップと、
前記第１回転角測定ステップより測定された第１回転角と前記第２回転角測定ステップより測定された第２回転角との角度差、前記カテーテル挿入長測定ステップより測定されたカテーテル挿入長、及び前記第１の孔と前記第２の孔との距離を用いて、前記カテーテルの先端の回転角を算出するカテーテル先端回転角算出ステップと、
を含むカテーテル先端回転角測定装置の駆動方法。
【請求項１４】
第１の孔から第２の孔まで貫通した筒状の形状を有し、前記第１の孔から前記第２の孔までカテーテルを通すことにより前記カテーテルの移動を挿入方向に規制する移動規制部を用いて、カテーテルの先端の回転角を測定するカテーテル先端回転角測定装置の駆動方法であって、
第１回転角測定部より測定された前記第１の孔における前記カテーテルの回転角である第１回転角、第２回転角測定部より測定された前記第２の孔における前記カテーテルの回転角である第２回転角、及びカテーテル挿入長測定部より測定された前記第１の孔又は前記第２の孔から前記カテーテルの先端部までの長さであるカテーテル挿入長をそれぞれ取得し、前記第１回転角と前記第２回転角との角度差、前記カテーテル挿入長、及び前記第１の孔と前記第２の孔との距離を用いて、前記カテーテルの先端の回転角を算出するカテーテル先端回転角算出ステップを含むカテーテル先端回転角測定装置の駆動方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載のカテーテル先端回転角測定装置の駆動方法をコンピュータに実行させるためのカテーテル先端回転角測定プログラム。
【請求項１６】
請求項１４に記載のカテーテル先端回転角測定装置の駆動方法をコンピュータに実行させるためのカテーテル先端回転角測定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カテーテルの先端の回転角を測定するカテーテル先端回転角測定装置、カテーテル回転角測定方法及びカテーテル回転角測定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、患者の血管等にカテーテルを挿入し、病変又は狭窄等の診断又はその治療（例えば、ＰＣＩ（Ｐｅｒｃｕｔａｎｅｏｕｓ  Ｃｏｒｏｎａｒｙ  Ｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎ：経皮的冠動脈形成術）あるいはＴＡＥ（Ｔｒａｎｓｃａｔｈｅｔｅｒ  Ａｒｔｅｒｉａｌ  Ｅｍｂｏｌｉｓａｔｉｏｎ：経カテーテル動脈塞栓術）など）が行なわれている。【０００３】
術者は、上記の診断又は治療中、カテーテルの先端のＸ線透視像をモニタリングしながらカテーテル操作を行なう。その際、血管の分岐等において、目的の血管の分岐方向にカテーテルの先端の向きを合わせるため、術者は、カテーテルの先端の向きを正しく把握する必要がある。【０００４】
カテーテルの向きを検出する従来技術として、術者手元のカテーテルの回転角度を検出する方法が開示されている（特許文献１参照）。また、電子内視鏡の先端部に回転検出センサを装着し、電子内視鏡の捩れによるモニタの表示画像を自動的に補正する方法が開示されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１６２９２０号公報
【特許文献２】特開平７−２４６１８３号公報
【特許文献３】特表２００９−５２２０１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１による方法では、術者手元の回転角度とカテーテルの先端の回転角度が一致しない場合、カテーテル先端の回転角を正しく把握することができない。また、特許文献２による方法では、カテーテルの先端に回転検出センサを装着する必要がある。【０００７】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、カテーテルの先端の回転角をより正確に測定するカテーテル先端回転角測定装置、カテーテル回転角測定方法及びカテーテル回転角測定プログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るカテーテル先端回転角測定装置は、生体管内に挿入されたカテーテルの先端の回転角を測定する装置であって、第１の孔から第２の孔まで貫通した筒状の形状を有し、前記第１の孔から前記第２の孔まで前記カテーテルを通すことにより前記カテーテルの移動を挿入方向に規制する移動規制部と、前記第１の孔における前記カテーテルの回転角である第１回転角を測定する第１回転角測定部と、前記第２の孔における前記カテーテルの回転角である第２回転角を測定する第２回転角測定部と、前記第１の孔又は前記第２の孔から前記カテーテルの先端部までの長さであるカテーテル挿入長を測定するカテーテル挿入長測定部と、前記第１回転角測定部より測定された第１回転角と前記第２回転角測定部より測定された第２回転角との角度差、前記カテーテル挿入長測定部より測定されたカテーテル挿入長、及び前記第１の孔と前記第２の孔との距離を用いて、前記カテーテルの先端の回転角を算出するカテーテル先端回転角算出部と、を備えるカテーテル先端回転角測定装置。【０００９】
なお、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様によれば、より正確にカテーテルの先端の回転角を測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本発明のこれらと他の目的と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。この図面においては、
【図１】図１は、第１実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置の機能構成を示すブロック図であり、
【図２】図２は、第１実施形態における移動規制部の構成を示す図であり、
【図３】図３は、第１実施形態における第１回転角測定部及び第２回転角測定部の一例を示す図であり、
【図４】図４は、第１実施形態における第１回転角測定部及び第２回転角測定部が測定する領域を示す図であり、
【図５】図５は、ラインセンサと画素の対応を示す図であり、
【図６】図６は、カテーテルの断面と撮影部と画素との関係を示す説明図であり、
【図７】図７は、ロータリーエンコーダとカテーテルとの関係を示す断面図であり、
【図８】図８は、第１実施形態におけるカテーテル挿入長測定部の構成を示す説明図であり、
【図９】図９は、湾曲部を有するカテーテルの全体図であり、
【図１０】図１０は、第１実施形態における第１回転角と第２回転角とカテーテル挿入長と移動規制部の長さとカテーテル先端の回転角との関係を示す図であり、
【図１１Ａ】図１１Ａは、第１実施形態におけるユーザに提示されるカテーテルの先端の回転角の一例をディスプレイ上に表示した状態を示す図であり、
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、第１実施形態におけるユーザに提示されるカテーテルの先端の回転角の一例を、「補正中」との表示と共に、ディスプレイ上に表示した状態を示す図であり、
【図１２】図１２は、第１実施形態における術者のカテーテル施術の処理動作の一例を示すフローチャートであり、
【図１３】図１３は、第１実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置の処理動作の一例を示すフローチャートであり、
【図１４】図１４は、第２実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置の機能構成を示すブロック図であり、
【図１５】図１５は、第２実施形態におけるＸ線撮像装置の機能構成を示す概略図であり、
【図１６】図１６は、第２実施形態におけるＸ線撮像装置により撮像されたＸ線画像の一例を示す図であり、
【図１７】図１７は、第２実施形態におけるカテーテル先端抽出部より抽出されたカテーテルの先端の一例を示す図であり、
【図１８】図１８は、第２実施形態における動作検出部の処理動作の一例を示す説明図であり、
【図１９】図１９は、第２実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置の処理動作の一例を示すフローチャートであり、
【図２０】図２０は、第３実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置の機能構成を示すブロック図であり、
【図２１】図２１は、第３実施形態におけるカテーテルの回転軸を決定する方法の一例を示す説明図であり、
【図２２】図２２は、第３実施形態におけるカテーテル回転軸決定部より復元されたカテーテルの３次元形状の一例を示す図であり、
【図２３】図２３は、第３実施形態におけるカテーテル先端回転角補正部の機能構成を示すブロック図であり、
【図２４】図２４は、第３実施形態におけるキャリブレーション用画像とカテーテルの先端の回転角との関係を示すテーブルを示す図であり、
【図２５】図２５は、第３実施形態におけるＸ線画像とキャリブレーション用画像とを比較を示す説明図であり、
【図２６】図２６は、第３実施形態におけるカテーテルの回転軸を求める際のエピポーラ線の算出の仕方を示す説明図であり、
【図２７】図２７は、第３実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置の処理動作の一例を示すフローチャートであり、
【図２８】図２８は、第３実施形態におけるカテーテル先端回転角補正部の処理動作の一例を示すフローチャートであり、
【図２９】図２９は、第１実施形態の変形例におけるカテーテルに先行して挿入されるガイドワイヤの一例を示す説明図であり、
【図３０】図３０は、第１変形例におけるカテーテル先端回転角測定装置において、先端回転角算出停止の自動判定を行うときのブロック図であり、
【図３１Ａ】図３１Ａは、カテーテル（又はガイドワイヤ）の先端状態のＸ線撮像画像例を示す図であり、
【図３１Ｂ】図３１Ｂは、カテーテル（又はガイドワイヤ）の先端状態のＸ線撮像画像例を示す図であり、
【図３１Ｃ】図３１Ｃは、カテーテル（又はガイドワイヤ）の先端状態のＸ線撮像画像例を示す図であり、
【図３２】図３２は、第１変形例におけるカテーテル先端回転角測定装置の動作のフローチャートであり、
【図３３】図３３は、第２変形例におけるカテーテル先端回転角測定装置のブロック図であり、
【図３４】図３４は、第２変形例におけるカテーテル先端回転角測定装置のブロック図であり、
【図３５】図３５は、第２変形例におけるカテーテル先端回転角測定装置の動作のフローチャートであり、
【図３６】図３６は、第３変形例におけるカテーテル先端回転角測定装置のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（本発明の基礎となった知見）
カテーテル又はカテーテルに先行して挿入されるガイドワイヤには、診断部位又は治療部位まで挿入がスムーズに行なえるよう、多くの種類があり、用途に応じて様々な形態又は機能がある。例えば、右冠動脈用又は左冠動脈用のジャドキンスと呼ばれるカテーテルがあり、それぞれの解剖学的位置に合わせて先端が曲げられることにより、診断部位又は治療部位に挿入しやすい形状となっている。
【００１３】
また、術者は、血管等の分岐部において、目的の血管等にカテーテル又はガイドワイヤを挿入するため、カテーテルの先端又はガイドワイヤの先端を目的の血管等の分岐方向に合わせる操作を行なう。その際、カテーテル等の先端を目的の血管等の分岐方向に合わせるためには、術者は、カテーテル等の先端の向きを正確に把握しておく必要がある。
【００１４】
しかし、１方向からＸ線撮影したカテーテルのＸ線透視像をモニタに映し出す従来の方法では、Ｘ線透視像が２次元画像となるため、カテーテル等の先端の向き、特に奥行き方向を把握し辛い欠点がある。つまり、カテーテル等の先端がモニタ前方向又はモニタ後方向いずれを向いているのか、術者は把握し辛く、スムーズなカテーテル等の操作に支障をきたすことがある。
【００１５】
一方、Ｘ線発生器とＸ線検出器とを２組有するバイプレーンタイプと呼ばれるＸ線透視装置を用いて、２方向からカテーテル等をＸ線撮影する方法がある。しかし、バイプレーンタイプによるＸ線撮影は、通常９０度の角度差にて撮影しているため、撮影された９０度の角度差のある２つのＸ線透視像を交互に観察しながら、かつ各々のＸ線発生器とＸ線検出器の撮影角度を考慮しつつ、立体的なカテーテル先端の形状を瞬時にかつ直感的に把握することは術者にとって大きな負担である。
【００１６】
そこで、カテーテルの先端の向きを検出する従来の方法として、特許文献１及び特許文献２の方法が提案されている。
【００１７】
特許文献１は、カテーテルの３次元の動きをシミュレーションする装置において、ロータリーエンコーダ等を用いて術者の手元におけるカテーテルの回転角を測定する方法について開示している。しかし、カテーテルが血管の内壁又は分岐部に接触した状態で、術者がカテーテルを挿入方向又は挿入方向を軸とした回転方向に動かした場合、カテーテルに捩れが生じることがある。捩れが生じた場合、術者の手元のカテーテルの回転角とカテーテルの先端の回転角とは一致しなくなる。そのため、特許文献１の方法では、カテーテルに捩れが生じた場合、カテーテルの先端の向きを正確に検出できない。
【００１８】
また、特許文献２は、電子内視鏡システムにおいて、電子内視鏡の先端部に回転検出センサを装着し、電子内視鏡の捩れによるモニタ表示画像の軸の回転を補正する方法について開示している。しかし、直径が数ｍｍの血管へ挿入するカテーテルの先端に回転検出センサを装着するため、カテーテル操作中に回転検出センサが血管に接触することにより、血管を傷つける危険性がある。
【００１９】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、カテーテルの先端に回転検出センサを装着することなく、捩れが発生しているカテーテル先端の回転角を測定する装置を提供することを目的とする。
【００２０】
本発明の記述を続ける前に、添付図面において同じ部品については同じ参照符号を付している。
【００２１】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００２２】
本発明の一態様に係るカテーテル先端回転角測定装置は、生体管内に挿入されたカテーテルの先端の回転角を測定する装置であって、第１の孔から第２の孔まで貫通した筒状の形状を有し、前記第１の孔から前記第２の孔まで前記カテーテルを通すことにより前記カテーテルの移動を挿入方向に規制する移動規制部と、前記第１の孔における前記カテーテルの回転角である第１回転角を測定する第１回転角測定部と、前記第２の孔における前記カテーテルの回転角である第２回転角を測定する第２回転角測定部と、前記第１の孔又は前記第２の孔から前記カテーテルの先端部までの長さであるカテーテル挿入長を測定するカテーテル挿入長測定部と、前記第１回転角測定部より測定された第１回転角と前記第２回転角測定部より測定された第２回転角との角度差、前記カテーテル挿入長測定部より測定されたカテーテル挿入長、及び前記第１の孔と前記第２の孔との距離を用いて、前記カテーテルの先端の回転角を算出するカテーテル先端回転角算出部と、を備えるカテーテル先端回転角測定装置。
【００２３】
この構成によれば、カテーテルの先端に回転検出センサ等を装着することなく、カテーテルの先端の回転角を測定することができる。これにより、カテーテルの先端に回転検出センサ等を装着する必要がないため、繊細かつ微妙な操作を求められるカテーテル操作において、血管を傷つける可能性を低減できる。
【００２４】
例えば、さらに、前記カテーテル先端回転角測定装置は、前記カテーテル先端回転角算出部より算出された前記カテーテルの先端の回転角をユーザに提示する提示部と、を備えてもよい。
【００２５】
この構成によれば、測定されたカテーテルの先端の回転角をユーザに提示することができる。したがって、術者は、測定されたカテーテルの先端の回転角からカテーテルの先端の向きを正確に把握することが出来る。これにより、術者は、血管の分岐部において、カテーテルの先端を目的の血管等の分岐方向に合わせることが容易となり、スムーズなカテーテル操作を行なうことが出来る。また、スムーズなカテーテル操作により術時間が短縮されるため、患者に照射されるＸ線の照射時間が短縮される。そのため、患者へのＸ線照射による被爆量を低減できる。
【００２６】
例えば、前記カテーテル先端回転角算出部は、前記第１回転角測定部より測定される第１回転角をθ１とし、前記第２回転角測定部より測定される第２回転角をθ２とし、前記第１の孔から測定されるカテーテル挿入長をＬとし、前記第１の孔と前記第２の孔との距離をＬ１２とした場合、カテーテルの先端の回転角であるθをθ＝θ１−（θ１−θ２）・Ｌ／Ｌ１２より算出するとしてもよい。
【００２７】
この構成によれば、カテーテルに一様な捩れが生じている場合、カテーテル先端回転角算出部は、第１回転角とカテーテルの先端の回転角との差（θ−θ１）と、第１回転角と第２回転角との角度差（θ１−θ２）との関係が、カテーテル挿入長（Ｌ）、第１の孔と第２の孔との距離（Ｌ１２）との関係に比例していることを用いて、カテーテルの先端の回転角を測定できる。
【００２８】
例えば、前記カテーテル先端回転角測定装置は、さらに、生体管内に挿入された前記カテーテルの先端部を含む領域を撮像するＸ線撮像装置により撮像されたＸ線画像を取得する第１画像取得部と、前記第１画像取得部より取得されたＸ線画像から前記カテーテルの先端部を抽出するカテーテル先端部抽出部と、前記カテーテル先端部抽出部より抽出された前記カテーテルの先端部の動作を検出する動作検出部と、を備え、前記カテーテル先端回転角算出部は、前記動作検出部が動作を検出した場合、前記カテーテルの先端の回転角を算出し、前記動作検出部が動作を検出しなかった場合、前記カテーテルの先端の回転角を算出しないとしてもよい。
【００２９】
この構成によれば、カテーテルの先端の動きが検出されると、カテーテルの先端の回転角が測定されることになる。したがって、術者は、自身のカテーテル操作に合わせて、リアルタイムにカテーテルの先端の回転角を把握することができる。
【００３０】
例えば、前記カテーテル先端回転角測定装置は、さらに、撮像時の各Ｘ線撮像装置の撮像条件及び姿勢に関する情報である撮像パラメータ情報を取得する撮像パラメータ情報取得部と、異なる位置に配される複数のＸ線撮像装置により撮像された前記カテーテルの先端部を含むＸ線画像を複数取得する第２画像取得部と、前記第２画像取得部より取得した複数のＸ線画像より各Ｘ線画像における前記カテーテルの直線の部分を抽出し、抽出された前記カテーテルの直線の部分と、前記撮像パラメータ情報取得部より取得した前記各Ｘ線画像が撮像された際の撮像パラメータ情報とを用いて、前記カテーテルの３次元形状を復元し、復元された前記カテーテルの３次元形状より前記カテーテルの挿入方向に対する回転軸であるカテーテル回転軸を決定するカテーテル回転軸決定部と、複数種類のカテーテルについて、前記カテーテルの先端の回転角毎に前記カテーテルの先端の形状を記憶するカテーテル形状記憶部と、カテーテル先端回転角補正部と、を備え、前記カテーテル先端回転角補正部は、前記第２画像取得部より前記複数のＸ線画像の中から第１Ｘ線画像を、前記カテーテル先端回転角算出部より前記カテーテルの先端の回転角及び前記第２回転角を、前記カテーテル回転軸決定部より前記カテーテル回転軸を、撮像パラメータ情報取得部より前記第１Ｘ線画像を撮影した際の撮像パラメータ情報をそれぞれ取得する取得部と、前記カテーテル形状記憶部より、前記取得部より取得した前記カテーテルの先端の回転角から前記第２回転角までの回転角毎に、前記カテーテルの先端の形状を複数取得し、取得した前記カテーテルの先端の形状と前記回転角とが対応付けられたキャリブレーション用画像を複数生成するキャリブレーション用画像生成部と、前記取得部より取得した前記第１Ｘ線画像と、前記キャリブレーション用画像生成部より生成された複数のキャリブレーション用画像とを比較し、前記第１Ｘ線画像と最も類似度の大きいキャリブレーション用画像を決定する比較部と、前記比較部より決定されたキャリブレーション用画像に対応する前記回転角を、前記カテーテルの先端の回転角と決定する回転角度決定部とを有し、前記提示部は、前記回転角度決定部より決定された前記カテーテルの先端の回転角をユーザに提示するとしてもよい。
【００３１】
この構成によれば、カテーテルの一部に捩れが生じている場合においても、カテーテルの先端の回転角を正確に測定することができる。
【００３２】
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、構成要素、構成要素の接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。本発明は、請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本発明の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。
【００３３】
（第１実施形態）
図１に、第１実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置１００の機能構成を示す。
図１に示すように、カテーテル先端回転角測定装置１００は、第１回転角測定部１０２と、第２回転角測定部１０３と、カテーテル挿入長測定部１０４と、カテーテル先端回転角算出部１０５とを有する。また、図示せぬ移動規制部１０１を有する。以下に、カテーテル先端回転角測定装置１００が有する各構成要素について説明する。
【００３４】
＜構成＞
＜移動規制部１０１＞
移動規制部１０１は、第１の孔１０１０から第２の孔１０１１まで貫通した筒状の形状を有し、第１の孔１０１０から第２の孔１０１１までカテーテル１０を通すことによりカテーテル１０の移動を挿入方向に規制するものである。
【００３５】
図２に、移動規制部１０１の概略の一例を示す。移動規制部１０１は、第１の孔１０１０から第２の孔１０１１まで貫通した筒状の形状である。また、第１の孔１０１０は、挿入方向からみて移動規制部１０１の後端であり、第２の孔１０１１は、挿入方向からみて移動規制部１０１の前端である。つまり、第１の孔１０１０は術者側の孔であり、第２の孔１０１１は患者側の孔である。
【００３６】
カテーテル１０を第１の孔１０１０から第２の孔１０１１まで通すことにより、カテーテル１０の移動は挿入方向に規制される。ここで、挿入方向とは、カテーテル１０の軸方向に加え、軸方向回りの回転も含む。つまり、カテーテル１０の移動が挿入方向に規制されるとは、カテーテル１０は、カテーテル１０の軸方向と直交する半径方向へ移動できないことを意味する。
【００３７】
第１の孔１０１０及び第２の孔１０１１は、カテーテル１０が貫通可能な大きさであり、カテーテル１０の直径より所定の大きさだけ大きい。第１の孔１０１０及び第２の孔１０１１は、カテーテル１０の直径とほぼ同じ大きさであり、カテーテル１０を挿入した状態では、カテーテル１０の軸方向と直交する半径方向には、ほとんど隙間が無い。第１の孔１０１０及び第２の孔１０１１の大きさは、例えば、カテーテル１０の直径より１〜３ｍｍ程度大きい。なお、第１の孔１０１０及び第２の孔１０１１の大きさは、カテーテル１０の直径又は種類により許容される大きさが異なっても良い。つまり、第１の孔１０１０及び第２の孔１０１１は、カテーテル１０が通常のカテーテルより太いものであれば、カテーテル１０の直径より３ｍｍ程度大きく、カテーテル１０が通常のカテーテルより細いものであれば、カテーテル１０の直径より１ｍｍ程度大きくあればよい。
【００３８】
また、筒状の内部表面は、摩擦抵抗が少ないことが望ましい。これにより、カテーテル操作をスムーズに行なうことができ、かつ移動規制部１０１の内部にてカテーテル１０の捩れが生じることを防ぐことができる。
【００３９】
第１の孔１０１０から第２の孔１０１１までの距離Ｌ１２は、移動規制部１０１の長さと等しい。また、後述するが、移動規制部１０１の長さは長いほど、カテーテル１０の先端の回転角を高精度に測定することができる。しかし、移動規制部１０１の長さが長いほど、カテーテル操作は難しくなるデメリットもある。ここでは、例えば、移動規制部１０１の長さは１０ｃｍ程度とする。
【００４０】
なお、移動規制部１０１は、脚１０１２によって、台１０１３に固定されていてもよい。移動規制部１０１が台１０１３に固定されることにより、後述の第１回転角及び第２回転角を高精度に測定することができる。
【００４１】
＜第１回転角測定部１０２＞
第１回転角測定部１０２は、第１の孔１０１０におけるカテーテル１０の回転角である第１回転角θ１を測定する。
【００４２】
第１回転角測定部１０２の測定箇所は、第１の孔１０１０の位置を含む所定の範囲内である。第１回転角測定部１０２の測定箇所は、第１の孔１０１０に近いほど望ましく、例えば、第１の孔より３ｍｍ以内の範囲である。
【００４３】
図３に、第１回転角測定部１０２の概略の一例を示す。第１回転角測定部１０２は、撮影部１０２０及び計算部１０２１より構成される。図４に、移動規制部１０１を上から下にみたものを示す。カテーテル１０の表面には予めカテーテル１０の中心軸に平行な方向に線１１が引かれている。撮影部１０２０は、範囲１０２２を撮影する。計算部１０２１は、撮影部１０２０が撮影した画像から線１１の位置を抽出し、カテーテル１０の中心に対する線１１の位置変位より、範囲１０２２における回転角を取得する。以下に、第１回転角測定部１０２が第１回転角を測定する具体的な方法について説明する。
【００４４】
撮影部１０２０は例えばカメラであり、計算部１０２１は例えばＰＣのＣＰＵである。撮影部１０２０は、術者からの検出スタートの入力を受けて撮影を開始する。撮影部１０２０は一定間隔でカテーテル１０を撮影し続ける。
【００４５】
計算部１０２１は、撮影された複数の画像について、各画像における線１１の位置をそれぞれ抽出する。抽出は、例えば、カテーテル１０が白で、線１１が黒の場合、黒の位置を抽出する。図５に、撮影部１０２０が１５画素からなるラインセンサの場合、撮影される画像を示す。ここでは、簡略化のため、カテーテル１０の（軸方向に垂直な向きである）幅全体がこの１５画素に撮影されるように撮影部１０２０が配置されているものとして説明する。図５に示すように、各画素には上から下に順番に番号（ｎ＝０，１，２，…，１４）が付与されている。図５の場合では、計算部１０２１は、画素５の番号である「５」を取得する処理を行う。具体的には、計算部１０２１は各画素の明度が閾値以下か否かを判定する。例えば、画素の明度は０〜２５５の値を取り、０が最も暗く、２５５が最も明るいとして、閾値を５０とする。明度が閾値以下であった画素の番号を線１１の位置とする。
【００４６】
次に、計算部１０２１は、抽出された線１１の位置から範囲１０２２における回転角を測定する。図６に、線１１の位置とカテーテルの回転角度との関係を示す。図６の右側に示す円は、カテーテル１０の断面図である。図６の左側は撮影部１０２０を示している。撮影部１０２０には画素０〜１４までを撮影する素子があり、これを拡大したものを図６の真ん中に示している。また、各画素に撮影される範囲の境界を点線で示している。画素７は、撮影部１０２０が撮影した画像におけるカテーテルの範囲（ここでは画素０から画素１４）の中心が撮影される画素である。以降、画素７を中心画素１０２２と呼ぶ。中心画素１０２２に撮影されるカテーテル１０の表面部分を中心位置１２とする。半径ｒは、撮影部１０２０が撮影した画像におけるカテーテル１０の半径の長さである。半径ｒは、図６では、中心画素１０２２から、カテーテル１０の端が撮影される画素１４までの長さと等しく、１４−７＝７より７画素となる。画素５は、カテーテル１０の表面上に引かれている線１１の位置である。以下では、画素５を線位置画素１０２３と呼ぶ。距離ｈは、線位置画素１０２３から中心画素１０２２までの画素上での距離であり、ここでは７−５＝２である。角θ１は、中心位置１２からの線１１の回転角、つまり第１の孔１０１０におけるカテーテル１０の回転角である第１回転角である。
【００４７】
角θ１は、三角関数の定義より、（１）式の関係式で表される。
【００４８】
sinθ１＝ｈ／ｒ          ・・・・・（１）式
よって、角θ１は、（１）式より（２）式となる。
【００４９】
θ１＝ａｒｃｓｉｎ（ｈ／ｒ）          ・・・・・（２）式
ここで、関数ａｒｃｓｉｎはｓｉｎ関数の逆関数である。よって、図６の場合では、θ１＝ａｒｃｓｉｎ（２／７）となり、これにより、第１の孔１０１０におけるカテーテル１０の回転角である第１回転角θ１を測定することができる。
【００５０】
なお、第１回転角測定部１０２は、撮影部１０２０と計算部１０２１とで構成されている必要はなく、ロータリーエンコーダ等より構成されていても良い。図７に、ロータリーエンコーダを用いてカテーテル１０の回転角を測定する際の第１回転角測定部１０２の構成図を示す。図７は、カテーテル１０の挿入方向から見た様子を示している。カテーテル１０に予め施されている溝部１３と、移動規制部１０１の内部に予め施されている突起部１０１４とが噛み合わされることにより、カテーテル１０の回転とロータリーエンコーダの回転とが同期し、カテーテル１０の回転角が測定できる。ここで、ロータリーエンコーダとして、絶対値形エンコーダ等（小川鑛一ら、基礎ロボット工学、１９９８、ｐ９８、東京電機大学出版局）を用いることができる。
【００５１】
＜第２回転角測定部１０３＞
第２回転角測定部１０３は、第２の孔１０１１におけるカテーテル１０の回転角である第２回転角θ２を測定する。
【００５２】
第２回転角測定部１０３は、第１回転角測定部１０２と同様の構成により実現できる。図３に、第２回転角測定部１０３の概略の一例を示す。第２回転角測定部１０３は、撮影部１０３０及び計算部１０３１より構成される。また、撮影部１０３０と計算部１０３１とを用いて、第２回転角測定部１０３が第２回転角θ２を測定する具体的な方法は、第１回転角測定部１０２が第１回転角θ１を測定する方法と同様である。
【００５３】
なお、第２回転角測定部１０３は、撮影部１０３０と計算部１０３１とで構成されている必要はなく、ロータリーエンコーダ等より構成されていても良い。また、ロータリーエンコーダを用いて、第２回転角測定部１０３が第２回転角θ２を測定する具体的な方法は、第１回転角測定部１０２が第１回転角θ１を測定する方法と同様である。
【００５４】
＜カテーテル挿入長測定部１０４＞
カテーテル挿入長測定部１０４は、第１の孔１０１０又は第２の孔１０１１からカテーテル１０の先端部までの長さであるカテーテル挿入長Ｌを測定する。
【００５５】
図８に、カテーテル挿入長測定部１０４の概略の一例を示す。図８は、第１の孔１０１０からカテーテル１０の先端部１５までの長さをカテーテル挿入長Ｌとしている場合である。カテーテル挿入長測定部１０４は、例えば、カテーテル１０を押圧することにより、カテーテル１０の進退に連動するローラ１０４０と、ローラ１０４０の回転量を測定するエンコーダ１０４１と、エンコーダ１０４１の回転角の値の変化量から挿入長を算出する計算部１０４２とからなる。
【００５６】
計算部１０４２は、カテーテル１０の操作を開始する前に初期値「０」に設定しておく。カテーテル１０の操作を開始する際、カテーテル１０をローラ１０４０に通し、その時点より、計算部１０４２は、カテーテル１０の挿入長の算出を開始し、カテーテル１０の操作を終了するまでの間、算出し続ける。これにより、カテーテル挿入長測定部１０４は、カテーテル１０の操作中、リアルタイムにカテーテル１０の挿入長Ｌを測定し続けることができる。
【００５７】
また、図９に示すように、カテーテル１０の先端は湾曲部１５を有している。湾曲部１５（以後、「カテーテルの先端部１５」ともいう。）は、その他のカテーテル１０の部分と材質等が異なり、曲がり易くなっている。カテーテル挿入長測定部１０４は、第１の孔１０１０から当該湾曲部１５までの距離をカテーテル挿入長Ｌとして測定する。つまり、カテーテルの先端部１５を含まない長さが、カテーテル挿入長Ｌに相当する。カテーテル挿入長Ｌに、カテーテルの先端部１５を含めないことにより、カテーテル１０の先端の回転角θを、より正確に算出することができる。
【００５８】
なお、カテーテル挿入長測定部１０４は、必ずしもカテーテルの先端部１５を含まない長さをカテーテル挿入長Ｌとする必要は無く、カテーテルの先端部１５を含む長さをカテーテル挿入長Ｌとして測定してもよい。
【００５９】
なお、カテーテル挿入長測定部１０４は、カテーテル１０の表面に記載された挿入位置に関する目盛りをカメラ等の撮影手段により撮影し、当該目盛りの値に基づいて挿入長を算出する構成であっても良い。
なお、カテーテル挿入長測定部１０４は、移動規制部１０１と独立して設けられている必要な無く、移動規制部１０１に設けられていてもよい。
なお、カテーテル挿入長測定部１０４は、第２の孔１０１１からカテーテル１０の先端部までの長さをカテーテル挿入長Ｌとしても良い。
【００６０】
＜カテーテル先端回転角算出部１０５＞
カテーテル先端回転角算出部１０５は、第１回転角測定部１０２より測定された第１回転角θ１と第２回転角測定部１０３より測定された第２回転角θ２との角度差（θ１−θ２）、カテーテル挿入長測定部１０４より測定されたカテーテル挿入長Ｌ、及び第１の孔１０１０と第２の孔１０１１との距離Ｌ１２を用いて、カテーテルの先端の回転角θを算出する。
【００６１】
カテーテル先端回転角算出部１０５は、第１回転角測定部１０２より第１回転角θ１を、第２回転角測定部１０３より第２回転角θ２を、カテーテル挿入長測定部１０４よりカテーテル挿入長Ｌをそれぞれ取得する。カテーテル先端回転角算出部１０５は、取得した第１回転角θ１と第２回転角θ２との角度差（θ１−θ２）を算出する。また、術者は、カテーテル先端回転角算出部１０５に、第１の孔１０１０と第２の孔１０１１との距離Ｌ１２を、カテーテル１０の操作を開始する前に予め設定しておく。
【００６２】
図１０に、第１の孔１０１０が術者側である場合の各パラメータの関係を示す。以下、第１の孔１０１０が術者側であり、カテーテル挿入長Ｌが第１の孔１０１０からカテーテル１０の先端部１５までの長さである場合について説明する。
捩れがカテーテル１０に一様に生じている場合、各パラメータの間には（３）式の関係が成立している。
【００６３】
（θ１−θ）＝（θ１−θ２）・Ｌ／Ｌ１２          ・・・・・（３）式
（３）式は、カテーテル１０の全体の捩れ角度（θ１−θ）及び第１の孔１０１０と第２の孔１０１１との捩れ角度（θ１−θ２）の関係が、カテーテル挿入長Ｌ及び第１の孔１０１０と第２の孔１０１１との距離Ｌ１２の関係に比例することを表している。よって、カテーテル先端の回転角θは、（４）式より算出することができる。
【００６４】
θ＝θ１−（θ１−θ２）・Ｌ／Ｌ１２          ・・・・・（４）式
なお、第１の孔１０１０が術者側として説明を行なってきたが、第１の孔１０１０が患者側であり、第２の孔１０１１が術者側である場合も考えられる。この場合、（３）式は（５）式のようになる。
【００６５】
（θ２−θ）＝（θ２−θ１）・Ｌ／Ｌ１２          ・・・・・（５）式
また、この場合、カテーテル先端の回転角θは（６）式より算出することができる。
【００６６】
θ＝θ２−（θ２−θ１）・Ｌ／Ｌ１２          ・・・・・（６）式
なお、第２の孔１０１１が患者側である場合、カテーテル挿入長Ｌが、第２の孔１０１１からカテーテル１０の先端部１５までの長さである際のカテーテル先端の回転角θは（７）式より算出することができる。
【００６７】
θ＝θ１−（θ１−θ２）・（Ｌ＋Ｌ１２）／Ｌ１２          ・・・・・（７）式
＜提示部１０６＞
提示部１０６は、カテーテル先端回転角算出部１０５より算出されたカテーテル１０の先端の回転角θをユーザに提示する。
【００６８】
提示部１０６は、カテーテル先端回転角測定装置１００の必須構成要素ではないが、カテーテル先端回転角算出部１０５より算出されたカテーテル１０の先端の回転角θをユーザに提示することにより、ユーザである術者のカテーテル操作に役立つ。
【００６９】
提示部１０６は、例えば、カテーテル先端回転角算出部１０５より算出されたカテーテル１０の先端の回転角θを、ディスプレイ上に数値等を表示する。また、カテーテル１０の先端の回転角θを反映させたカテーテル１０のＣＧ等を用いて３次元的に表示してもよい。また、提示部１０６は、術者がカテーテル操作中にモニタリングするディスプレイ上に表示されるＸ線画像に、カテーテル１０の先端の回転角θを重畳表示してもよい。図１１Ａに、カテーテル１０の先端の回転角θを、矢印を用いてディスプレイの右下に表示している例を示す。
【００７０】
＜動作＞
次に、以上のように構成されたカテーテル先端回転角測定装置１００の各構成要素の動作に関して、具体的に説明する。
カテーテル先端回転角測定装置１００の各構成要素の動作の説明の前に、カテーテル先端回転角測定装置１００が利用される場面であるカテーテル施術の全体の流れについて説明する。図１２に、カテーテルによる施術の全体のフローを示す。
【００７１】
＜ステップＳ１００＞
術者は、施術を行なう事前準備として、第１回転角測定部１０２、第２回転角測定部１０３、及びカテーテル挿入長測定部１０４の初期値を０に設定する。また、術者は、カテーテル先端回転角算出部１０５に、第１の孔１０１０と第２の孔１０１１との距離Ｌ１２を入力する。そして、術者は、診断部位又は治療部位に適したカテーテル１０を選定し、選定したカテーテル１０を移動規制部１０１の第１の孔１０１０から第２の孔１０１１まで通し、さらに、カテーテル挿入長測定部１０４に通す。
【００７２】
なお、ここで、第１回転角測定部１０２及び第２回転角測定部１０３における「０」とは、例えば、カテーテル１０の挿入方向に直交し、かつ床から天井へ向く方向を０としてもよい。
なお、第１回転角測定部１０２、第２回転角測定部１０３、及びカテーテル挿入長測定部１０４の初期値を０に設定すると説明したが、０でなくてもよい。測定開始時点の数値と測定中の数値より、それぞれの値が測定しても良い。
【００７３】
＜ステップＳ２００＞
術者は、患者にカテーテル１０を挿入する。
【００７４】
＜ステップＳ３００＞
術者は、ディスプレイ上に写し出されたカテーテル１０のＸ線画像をモニタリングしながらカテーテル１０を操作し、カテーテル１０を診断部位又は治療部位まで挿入する。
【００７５】
＜ステップＳ４００＞
術者は、カテーテル１０の先端の向きを認識したい場合、カテーテル１０の先端の回転角θの測定を開始する入力を行なう。入力を受付けるデバイスは、例えば、キーボード又はプッシュボタン等が挙げられる。カテーテル先端回転角測定装置１００は、入力を受付けると、後述のステップＳ４１０からステップＳ４５０を実行し、カテーテル１０の先端の回転角を術者に提示する。
なお、カテーテル１０の先端の回転角の測定は、入力を待って開始されるものに限らず、所定の時間間隔で測定しても良い。
【００７６】
＜ステップＳ５００＞
術者は、提示部１０６より提示されたカテーテルの先端の回転角θ等を参考に、カテーテル１０の操作を続行する。
【００７７】
＜ステップＳ６００＞
術者は、診断又は治療を完了していない場合、ステップＳ３００を実行し、診断又は治療を完了した場合、ステップＳ７００を実行する。
【００７８】
＜ステップＳ７００＞
術者は、診断又は治療を完了した場合、患者よりカテーテル１０を抜去し、施術を終える。
【００７９】
以上の動作が、カテーテル施術の全体の説明である。次に、第１実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置１００の処理動作について説明する。
【００８０】
カテーテル１０の先端の回転角θの測定方法は、単にカテーテル１０の先端の回転角θを測定するものである。つまり、当該方法には、術者が、ステップＳ４００で測定されたカテーテルの先端の回転角θに基づいて、ステップＳ５００のカテーテル操作を行なうことは含まれていない。したがって、カテーテル１０の先端の回転角θの測定方法は、人体に対して外科的処理を施す方法ではなく、人間を手術する方法には該当しない。
【００８１】
図１３に、第１実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置１００の処理動作のフローを示す。
【００８２】
＜ステップＳ４１０＞
第１回転角測定部１０２は、第１の孔１０１０におけるカテーテル１０の回転角である第１回転角を測定する。
第１回転角θ１の測定の具体的な方法は、前述の通りである。また、第１回転角測定部１０２は、測定した第１回転角θ１をカテーテル先端回転角算出部１０５へ出力する。
【００８３】
＜ステップＳ４２０＞
第２回転角測定部１０３は、第２の孔１０１１におけるカテーテル１０の回転角である第２回転角を測定する。
第２回転角θ２の測定の具体的な方法は、前述の通りである。また、第２回転角測定部１０３は、測定した第２回転角θ２をカテーテル先端回転角算出部１０５へ出力する。
【００８４】
＜ステップＳ４３０＞
カテーテル挿入長測定部１０４は、第１の孔１０１０からカテーテル１０の先端部１５までの長さであるカテーテル挿入長を測定する。
カテーテル挿入長Ｌの測定の具体的な方法は、前述の通りである。また、カテーテル挿入長測定部１０４は、測定したカテーテル挿入長Ｌをカテーテル先端回転角算出部１０５へ出力する。
【００８５】
＜ステップＳ４４０＞
カテーテル先端回転角算出部１０５は、第１回転角測定部１０２より測定された第１回転角θ１と第２回転角測定部１０３より測定された第２回転角θ２との角度差（θ１−θ２）、カテーテル挿入長測定部１０４より測定されたカテーテル挿入長Ｌ、及び第１の孔１０１０と第２の孔１０１１との距離Ｌ１２を用いて、カテーテルの先端の回転角θを算出する。
【００８６】
始めに、カテーテル先端回転角算出部１０５は、ステップＳ４１０で測定された第１回転角θ１を、ステップＳ４２０で測定された第２回転角θ２を、ステップＳ４３０で測定されたカテーテル挿入長Ｌをそれぞれ取得する。
次に、カテーテル先端回転角算出部１０５は、取得した第１回転角θ１及び第２回転角θ２より、第１回転角θ１と第２回転角θ２との角度差（θ１−θ２）を計算する。
【００８７】
次に、カテーテル先端回転角算出部１０５は、計算した第１回転角θ１と第２回転角θ２との角度差（θ１−θ２）と、取得したカテーテル挿入長Ｌと、ステップＳ１００で設定された第１の孔１０１０と第２の孔１０１１との距離Ｌ１２とを用いて、（４）式より、カテーテル１０の先端の回転角θを算出する。
カテーテル先端回転角算出部１０５は、算出したカテーテル１０の先端の回転角θを、提示部１０６へ出力する。
【００８８】
＜ステップＳ４５０＞
提示部１０６は、ステップＳ４４０で算出されたカテーテル１０の先端の回転角θを取得し、取得したカテーテル１０の先端の回転角θをユーザに提示する。
【００８９】
提示部１０６による提示の具体的な方法は、前述の通りである。
＜効果＞
以上のように、第１実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置１００によれば、カテーテル１０に捩れが一様に生じている場合、カテーテル１０の先端に回転検出センサ等を装着することなく、カテーテル１０の先端の回転角を測定することができる。これにより、カテーテル１０の先端に回転検出センサ等を装着する必要がないため、繊細かつ微妙な操作を求められるカテーテル１０の操作において、血管を傷つける可能性を低減できる。また、測定されたカテーテル１０の先端の回転角θをユーザに提示することにより、術者は、測定されたカテーテル１０の先端の回転角θからカテーテル１０の先端の向きを正確に把握することが出来る。これにより、術者は、血管の分岐部において、カテーテル１０の先端を目的の血管等の分岐方向に合わせることが容易となり、スムーズなカテーテル操作を行なうことが出来る。また、スムーズなカテーテル操作により術時間が短縮されるため、患者に照射されるＸ線の照射時間が短縮される。そのため、患者へのＸ線照射による被爆量を低減できる。
【００９０】
なお、本第１実施形態は、カテーテルに先行して挿入されるガイドワイヤに対しても適用される。図２９に血管に挿入したカテーテル１０の内腔にガイドワイヤ１６を通して、ガイドワイヤ１６をカテーテル１０に先行して進入させている際の一画像例を示す。血管カテーテル治療においては、一般的に、カテーテル１０を挿入する前にガイドワイヤ１６を先行させることにより、血管壁を傷つけにくくし、またカテーテル１０を病変部までスムーズに運べるようにしている。また、カテーテル１０の内腔の表面は摩擦抵抗を小さくしていたり、あるいは治療中に術者がカテーテル１０の内腔に少量の水を注入することによって、ガイドワイヤを通りやすくしている。そのため、ガイドワイヤ１６に捩れが発生する場合は、ガイドワイヤ１６の先端の回転に対して負荷がかかり、それによるガイドワイヤ１６の捩れは、カテーテル１０の内腔において一様に生じていると考えられる。
【００９１】
また、前述の関係は、親カテーテルと子カテーテルとの間にも成立し得る。ここで、親カテーテルとは、後者の子カテーテルを誘導しやすいようにするもので、太さは２ｍｍ前後であり、子カテーテルは、実際に病変部を治療するためのもので、太さは１ｍｍ以下の場合が多い。血管に挿入した親カテーテルの内腔に子カテーテルを通すことで、子カテーテルを病変部までスムーズに運ぶことができて、子カテーテルにより、狭窄した血管をバルーンで広げるなどの病変部の治療を行うことができる。この場合においても、子カテーテルに捩れが発生する場合は、子カテーテルの先端の回転に対して負荷がかかり、それによる子カテーテルの捩れは、親カテーテルの内腔において一様に生じていると考えられる。
【００９２】
従って、本第１実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置１００は、カテーテルに先行して挿入されるガイドワイヤ、又は、親カテーテルの先へ挿入される子カテーテルにおいて、特に効果的に用いることができる。
【００９３】
（第２実施形態）
第２実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置２００は、カテーテル１０の先端部１５の動きを検出し、動きが検出された場合、カテーテル１０の先端の回転角θを算出し、動きが検出されなかった場合、カテーテル１０の先端の回転角θを算出しない点が、第１実施形態のカテーテル先端回転角測定装置１００と異なる。以下に、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【００９４】
図１４に、第２実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置２００の機能構成を示す。なお、図１４において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００９５】
図１４に示すように、カテーテル先端回転角測定装置２００は、第１回転角測定部１０２と、第２回転角測定部１０３と、カテーテル挿入長測定部１０４と、カテーテル先端回転角算出部２０５と、提示部１０６と、第１画像取得部２０７と、カテーテル先端部抽出部２０８と、動作検出部２０９とを有する。また、図１４には図示しないが、移動規制部１０１を有する。以下に、カテーテル先端回転角測定装置２００が有する各構成要素について説明する。
【００９６】
＜構成＞
＜第１画像取得部２０７＞
第１画像取得部２０７は、生体管内に挿入されたカテーテル１０の先端部を含む領域を撮像するＸ線撮像装置２０により撮像されたＸ線画像３０を取得する。
【００９７】
図１５に、第１画像取得部２０７とＸ線撮像装置２０との構成を示す。ここで、Ｘ線撮像装置２０とは、患者の撮影対象部位に対してＸ線を照射して撮影されたＸ線画像又は造影剤を注入した際に撮影された血管画像を取得する装置であり、例えば、Ｘ線血管造影装置又はアンギオグラフィと称される。
【００９８】
Ｘ線撮像装置２０は、Ｘ線発生部２１と、Ｘ線検出部２２と、機構部２３と、機構制御部２４と、アーム２６と、データベース２５とを有する。Ｘ線発生部２１は、高電圧を用いてＸ線を発生するＸ線管とＸ線の一部を遮蔽することによって照射野を制御するＸ線絞り器とを有しており、寝台２７上の患者２８にＸ線を照射する。Ｘ線検出部２２は、患者２８を透過したＸ線を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を出力するものであり、例えば、Ｘ線観応層を配置し、Ｘ線をデジタルデータに変換して出力するＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）として構成されている。また、Ｘ線検出部２２は、Ｘ線が照射されると、照射されたＸ線画像３０を示す画像情報をデータベース２５へ出力する。機構部２３は、術者の操作指示を受け付けた機構制御部２４の指示に基づいてアーム２６及び寝台２７を移動させる。第１画像取得部２０７は、データベース２５に格納されたＸ線画像又はＸ線映像を読み出し、カテーテル先端部抽出部２０８へ出力する。
【００９９】
図１６に、第１画像取得部２０７が取得するカテーテル１０のＸ線画像３０の一例を示す。カテーテルの先端部１５とは、図９に示した湾曲部１５を含む部分であり、例えば、カテーテル１０の先端から湾曲部１５の長さＬａに加えて１〜２ｃｍまでの部分をいう。なお、カテーテルの先端部１５は、湾曲部１５と同一の部分であってもよい。
【０１００】
＜カテーテル先端部抽出部２０８＞
カテーテル先端部抽出部２０８は、第１画像取得部２０７より取得されたＸ線画像３０からカテーテルの先端部１５を抽出する。
【０１０１】
以下に、カテーテル先端部抽出部２０８がカテーテルの先端部１５を抽出する具体的な方法について説明する。カテーテル先端部抽出部２０８は、取得したＸ線画像３０と前フレームのＸ線画像とを比較し、画素ごとに明度が暗くなる方へ変化した部分のみを抽出する。これにより、カテーテル１０に動きがあった場合のみ、カテーテルの先端部１５を抽出できる。例えば、画素の明度は「０〜２５５」の値を取り、「０」が最も暗く、「２５５」が最も明るいとした場合、Ｘ線画像３０の前フレームの画素から現フレームの画素を引いた値が「５０」以上の画素をカテーテル１０の部分として「０」とし、それ以外の画素をカテーテル１０以外の部分として「２５５」とする。これにより、２値化され、カテーテル１０の先端部１５を抽出できる。図１７に、カテーテル先端部抽出部２０８より抽出されたカテーテル１０の先端部１５の画像を示す。
【０１０２】
なお、カテーテル先端部抽出部２０８は、一定の時間前（例えば１秒前）のフレームと比較しても良い。
なお、カテーテル先端部抽出部２０８は、上記の方法に限らず、カテーテル１０の直線度を判定し、直線度の値が低い部分を湾曲部１５として認識し、認識した湾曲部１５を含む所定の領域をカテーテル１０の先端部１５として抽出しても良い。
【０１０３】
＜動作検出部２０９＞
動作検出部２０９は、カテーテル先端部抽出部２０８より抽出されたカテーテル１０の先端部１５の動作を検出する。動作検出部２０９は、カテーテル１０の先端部１５の動作を検出することにより、手元部の挿入又は回転の動作を間接的に検出することができる。ここで、手元部とは、移動規制部１０１及びカテーテル挿入長測定部１０４を含めた部分である。
【０１０４】
以下に、動作検出部２０９が先端部１５の動作を検出する具体的な方法について説明する。動作検出部２０９は、カテーテル１０の先端部１５の抽出において、明度に変化のあった画素数が所定の画素数以上であった場合、先端部１５の動作を検出する。例えば、動作検出部２０９は、明度が「０」であり画素数が「１０」以上の場合、先端部１５の動作を検出する。また、動作検出部２０９は、カテーテル１０の先端部１５を抽出において、カテーテル１０の先端部１５に動きが無い場合、全ての画素の明度が「２５５」として抽出され、先端部１５の動作が検出されない。図１８に、前フレームと現フレームとを比較することにより、動作検出部２０９が検出するカテーテル１０の先端部１５の動作の有無を示す。
【０１０５】
なお、動作検出部２０９は、上記の方法に限らず、Ｘ線画像３０から辺縁描出等された先端部１５を、所定の時間間隔（例えば、１ｍｓ間隔）に比較し、所定の値（例えば、０．０３ｍｍ）以上の変化があった場合に動作を検出し、所定の値以上の変化がなかった場合に動作を検出しないとしてもよい。
【０１０６】
＜カテーテル先端回転角算出部２０５＞
カテーテル先端回転角算出部２０５は、第１回転角測定部１０２より測定された第１回転角θ１と第２回転角測定部１０３より測定された第２回転角θ２との角度差（θ１−θ２）、カテーテル挿入長測定部１０４より測定されたカテーテル挿入長Ｌ、及び第１の孔１０１０と第２の孔１０１１との距離Ｌ１２を用いて、カテーテルの先端の回転角θを算出する。
【０１０７】
また、カテーテル先端回転角算出部２０５は、動作検出部２０９が動作を検出した場合、カテーテル１０の先端の回転角θを算出し、動作検出部２０９が動作を検出しなかった場合、カテーテル１０の先端の回転角θを算出しない。
【０１０８】
なお、カテーテル先端回転角算出部２０５が算出するカテーテル１０の先端の回転角θの具体的な算出方法は、第１実施形態におけるカテーテル先端回転角算出部１０５の算出方法と同様である。
【０１０９】
＜動作＞
次に、以上のように構成されたカテーテル先端回転角測定装置２００の各構成要素の動作に関して具体的に説明する。図１９に、第２実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置２００の処理動作のフローを示す。なお、図１９において、図１３と同様のステップについては同一の符号を付し、説明を適宜省略する。
【０１１０】
＜ステップＳ４６０＞
第１画像取得部２０７は、Ｘ線撮像装置２０より撮像されたＸ線画像３０をデータベース２５より取得する。
画像取得の具体的な方法は、前述の通りである。また、第１画像取得部２０７は、取得したＸ線画像３０をカテーテル先端部抽出部２０８へ出力する。
【０１１１】
＜ステップＳ４７０＞
カテーテル先端部抽出部２０８は、第１画像取得部２０７より取得されたＸ線画像３０からカテーテル１０の先端部１５を抽出する。
始めに、カテーテル先端部抽出部２０８は、ステップＳ４６０より取得されたＸ線画像３０を取得する。次に、カテーテル先端部抽出部２０８は、取得したＸ線画像３０からカテーテル１０の先端部１５を抽出する。先端部１５の具体的な抽出方法は、前述の通りである。次に、カテーテル先端部抽出部２０８は、抽出した先端部１５を動作検出部２０９へ出力する。
【０１１２】
＜ステップＳ４８０＞
動作検出部２０９は、カテーテル先端部抽出部２０８より抽出されたカテーテルの先端部１５の動作を検出する。
始めに、動作検出部２０９は、ステップＳ４７０より抽出された先端部１５を取得する。次に、動作検出部２０９は、取得した先端部１５の動作を検出する。先端部１５の動作の具体的な検出方法は、前述の通りである。次に、動作検出部２０９は、先端部１５の動作を検出した場合、ステップＳ４４０を実行し、先端部１５の動作を検出しなかった場合、ステップＳ４５０を実行する。つまり、動作検出部２０９が先端部１５の動作を検出しなかった場合、提示部１０５は、現在提示しているカテーテル１０の先端の回転角θをユーザに提示し続ける。したがって、先端部１５に動作が無い場合、第１の回転角θ１、第２の回転角θ２及びカテーテル挿入長Ｌに変化がある場合でも、その変化は僅かであるとして、各パラメータの変化量は「０」とみなす。
【０１１３】
＜効果＞
以上のように、第２実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置２００によれば、カテーテル１０の先端部１５の動作が検出されると、カテーテル１０の先端の回転角θが測定されることになる。したがって、術者は、自身のカテーテル操作に合わせて、リアルタイムにカテーテル１０の先端の回転角θを把握することができる。これにより、術者は、血管の分岐部において、カテーテル１０の先端を目的の血管等の分岐方向に合わせることが容易となり、スムーズなカテーテル操作を行なうことが出来る。また、スムーズなカテーテル操作により術時間が短縮されるため、患者に照射されるＸ線の照射時間が短縮される。そのため、患者へのＸ線照射による被爆量を低減できる。
【０１１４】
（第３実施形態）
第３実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置３００は、カテーテル１０の一部に捩れが生じている場合においてもカテーテル１０の先端の回転角を正確に測定することができる点が、第１実施形態のカテーテル先端回転角測定装置１００と異なる。以下に、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。
【０１１５】
図２０に、第３実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置３００の機能構成を示す。なお、図２０において、図１と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【０１１６】
図２０に示すように、カテーテル先端回転角測定装置３００は、第１回転角測定部１０２と、第２回転角測定部１０３と、カテーテル挿入長測定部１０４と、カテーテル先端回転角算出部３０５と、提示部３０６と、撮像パラメータ情報取得部３１０と、第２画像取得部３１１と、カテーテル回転軸決定部３１２と、カテーテル形状記憶部３１３と、カテーテル先端回転角補正部３１４とを有する。また、図示せぬ移動規制部１０１を有する。以下に、カテーテル先端回転角測定装置３００が有する各構成要素について説明する。
【０１１７】
＜構成＞
＜撮像パラメータ情報取得部３１０＞
撮像パラメータ情報取得部３１０は、撮像時の各Ｘ線撮像装置２０の撮像条件及び姿勢に関する情報である撮像パラメータ情報を取得する。
【０１１８】
撮像パラメータ情報とは、Ｘ線撮像装置２０の装置パラメータ（内部パラメータ）と、Ｘ線撮像装置２０の撮影時の位置姿勢パラメータ（外部パラメータ）である。より、具体的には、内部パラメータとは、Ｘ線撮像装置２０の撮影に関するパラメータであり、例えば、シャッター速度、絞り値、露出補正値、ＩＳＯ感度値、ホワイトバランス設定値、記録画像サイズ及び記録画像画質、その他画像作りに影響するパラメータである。また、外部パラメータとは、Ｘ線撮像装置２０の撮影時の位置又は向きに関するパラメータであり、例えば、空間中において原点とＸ、Ｙ、Ｚ軸の方向を定めた場合、Ｘ線画像装置２０の位置は（ｘ、ｙ、ｚ）で表される。
【０１１９】
撮像パラメータ情報取得部３１０は、取得した撮像パラメータ情報を透視投影行例として外部に出力する。
ここで、透視投影行列について説明する。３次元空間中の点Ｘが２次元透視像中の点ｍに投影されているとすると、この投影は斉次座標を用いて（８）式のように表せる。
【０１２０】
【数１】
0005526297.tif 000002
【０１２１】
ここで、（８）式の画像点ｍは３×１ベクトル、３次元点Ｘは４×１ベクトルであり、３×４行列の行列Ｐを透視投影行列又は投影行列と呼ぶ。ここで、λは定数倍の不定性を示す実数である。投影行列Ｐは、透視像撮影時における焦点距離、３次元空間座標系から透視像座標系への３次元の回転及び並行移動などの幾何学的な関係を示している。
【０１２２】
＜第２画像取得部３１１＞
第２画像取得部３１１は、生体管内に挿入されたカテーテル１０の先端部１５を含む領域を撮像し、異なる位置に配される複数のＸ線撮像装置２０により撮像されたＸ線画像３０を複数取得する。
【０１２３】
第２画像取得部３１１は、第１画像取得部２０７とほぼ同様の構成である。第２画像取得部３１１は、異なる位置に配される複数のＸ線撮像装置２０より撮像された複数のＸ線画像３０を取得する。ここで、異なる位置に配される複数のＸ線撮像装置２０とは、例えば、Ｘ線発生部２１とＸ線検出部２２とを２組揃え、それらの撮影角度差が９０度あり、２つのＸ線画像を同時に撮影できるバイプレーンタイプのＸ線撮像装置である。また、異なる位置とは、各Ｘ線検出部２２が同じ箇所に設置される場合及び各Ｘ線検出部２２が対向する箇所に設置される場合を除く意味であり、各Ｘ線検出部２２の角度差が５度以上あれば良い。
【０１２４】
＜カテーテル回転軸決定部３１２＞
カテーテル回転軸決定部３１２は、第２画像取得部３１１より取得した複数のＸ線画像より各Ｘ線画像におけるカテーテル１０の直線の部分を抽出し、抽出されたカテーテル１０の直線の部分と、パラメータ情報取得部３１０より取得した各Ｘ線画像が撮像された際のパラメータ情報とを用いて、カテーテル１０の３次元形状を復元し、復元されたカテーテル１０の３次元形状よりカテーテル１０の挿入方向に対する回転軸を決定する。また、カテーテル回転軸決定部３１２は、決定した回転軸及び第２画像取得部３１１より取得したＸ線画像を外部に出力する。
【０１２５】
カテーテル回転軸決定部３１２は、第２画像取得部３１１より取得した複数のＸ線画像から、各Ｘ線画像３０におけるカテーテル１０の直線の部分を抽出する。以下に、具体的な抽出方法について、第２画像取得部３１１より２つのＸ線画像３０を取得した場合を例に説明する。
【０１２６】
カテーテル回転軸決定部３１２は、第２画像取得部３１１より角度差のある２つのＸ線画像３０を取得する。カテーテル回転軸決定部３１２は、取得した２つのＸ線画像３０のそれぞれについて、カテーテル１０の直線の部分を抽出する。ここで、カテーテル１０の直線の部分とは、図９に示すようなカテーテル１０の湾曲部１５を含まない部分、つまり直線部１４である。カテーテル回転軸決定部３１２は、カテーテル１０の直線度を判定し、所定の直線度以上の部分を直線部１４として認識し、認識した直線部１４を含む所定の領域をカテーテル１０の直線の部分として抽出する。
【０１２７】
図２１に、カテーテル１０の回転軸を決定する概略図を示す。
始めに、カテーテル回転軸決定部３１２は、２つのＸ線画像３０より、カテーテル１０の直線の部分を抽出した画像である直線部画像１４０及び直線部画像１４１を取得する。また、カテーテル回転軸決定部３１２は、直線部画像１４０及び直線部画像１４１を取得した際のそれぞれのＸ線発生部２１０及びＸ線発生部２１１とＸ線検出部２２０及びＸ線検出部２２１との撮像パラメータ情報を撮像パラメータ情報取得部３１０より取得する。
【０１２８】
次に、カテーテル回転軸決定部３１２は、２つの直線部画像１４０及び直線部画像１４１と、２組の撮像パラメータ情報とを用いて、カテーテル１０の直線の部分の３次元形状復元を行なう。３次元形状復元の具体的な方法は、以下の通りである。
まず、２枚の画像間で対応点を抽出するために、（９）式を用いて撮像パラメータ情報から２つの画像間の幾何学的な関係を示すＦｕｎｄａｍｅｎｔａｌ行列を算出する。
【０１２９】
【数２】
0005526297.tif 000003
【０１３０】
次に、（１０）式を用いて、Ｘ線発生器２１０及びＸ線検出器２２０によって得られた直線部画像１４０中の直線上の点に対するエピポーラ線を算出する。図２６に、エピポーラ線の概略を示す。図２６に示すとおり、図中の（ａ）が直線部画像１４０中の直線上の点であり、図中の（ｂ）の点線が直線状の点に対するエピポーラ線である。
【０１３１】
【数３】
0005526297.tif 000004
【０１３２】
ここで、エピポーラ線は直線部画像１４０中における存在範囲を示す。従って、エピポーラ線と抽出した直線の交点を算出することで直線部画像１４０と直線部画像１４１との間の対応点を算出することができる。撮像パラメータ情報（各Ｘ線管の投影行列）と直線部画像１４０及び直線部画像１４１との間の対応点には（８）式のような投影式が成り立つため、各投影式を３次元点Ｘについてまとめると、（１１）式のように変形することができる。
【０１３３】
【数４】
0005526297.tif 000005
【０１３４】
そのため、（１１）式を変形した（１２）式を用いて、撮像パラメータ情報（各投影行列）と直線部画像１４０及び直線部画像１４１との間の対応点から３次元点を復元することができる。ここで、Ｍは、（１１）式の左辺の４×３行列の省略形であり、ｂは、（１１）式の右辺の４×１行列の省略形である。
【０１３５】
【数５】
0005526297.tif 000006
【０１３６】
この処理を直線部画像１４０から抽出した直線上の複数の点に行うことにより、３次元直線を算出することができる。図２２に、復元されたカテーテル１０の３次元直線を示す。
カテーテル回転軸決定部３１２は、上記の方法で復元されたカテーテル１０の３次元形状より、カテーテル１０の挿入方向に対する回転軸を決定する。
【０１３７】
＜カテーテル形状記憶部３１３＞
カテーテル形状記憶部３１３は、複数種類のカテーテル１０について、カテーテル１０の先端の回転角毎にカテーテル１０の先端の形状を記憶する。
カテーテル１０、又は、それに先行して挿入されるガイドワイヤには多くの種類があり、用途に応じて様々な形状がある。例えば、右冠動脈用又は左冠動脈用のジャドキンスと呼ばれるカテーテルがあり、それぞれの解剖学的位置に合わせて先端が曲げられて挿入しやすい形状になっている。
カテーテル形状記憶部３１３は、それらに対応する様々な３次元形状のモデルを予め記憶している。そして、術者又は放射線機器を扱う放射線技師は、カテーテル１０又はガイドワイヤを挿入する前に、そのタイプをカテーテル形状記憶部３１３に予め設定しておく。
【０１３８】
＜カテーテル先端回転角算出部３０５＞
カテーテル先端回転角算出部３０５は、第１回転角測定部１０２より測定された第１回転角θ１と第２回転角測定部１０３より測定された第２回転角θ２との角度差（θ１−θ２）、カテーテル挿入長測定部１０４より測定されたカテーテル挿入長Ｌ、及び第１の孔１０１０と第２の孔１０１１との距離Ｌ１２を用いて、カテーテルの先端の回転角θを算出する。また、カテーテル先端回転角算出部３０５は、算出したカテーテルの先端の回転角θに加えて、第２回転角測定部１０３より測定された第２回転角θ２を外部へ出力する。
【０１３９】
＜カテーテル先端回転角補正部３１４＞
図２３に、カテーテル先端回転角補正部３１４の機能構成を示す。図２３に示すように、カテーテル先端回転角補正部３１４は、取得部３１４１と、キャリブレーション用画像生成部３１４２と、比較部３１４３と、回転角度決定部３１４４とを有する。以下に、カテーテル先端回転角補正部３１４が有する各構成要素について説明する。
【０１４０】
＜取得部３１４１＞
取得部３１４１は、第２画像取得部３１１より複数のＸ線画像の中から第１Ｘ線画像を、カテーテル先端回転角算出部３０５よりカテーテル１０の先端の回転角θ及び第２回転角θ２を、カテーテル回転軸決定部３１２よりカテーテル回転軸を、撮像パラメータ情報取得部３１０より第１Ｘ線画像を撮影した際の撮像パラメータ情報をそれぞれ取得する。
【０１４１】
＜キャリブレーション用画像生成部３１４２＞
キャリブレーション用画像生成部３１４２は、カテーテル形状記憶部３１３より、取得部３１４１より取得したカテーテル１０の先端の回転角θから第２回転角θ２までの回転角毎に、カテーテル１０の先端の形状を複数取得し、取得したカテーテル１０の先端の形状と回転角θａとが対応付けられたキャリブレーション用画像を複数生成する。
図２４に、キャリブレーション用画像の一例を示す。キャリブレーション用画像生成部３１４２がキャリブレーション用画像を生成する具体的な方法について説明する。
【０１４２】
始めに、キャリブレーション用画像生成部３１４２は、カテーテル形状記憶部３１３より取得した３次元形状モデルの回転軸を、カテーテル回転軸決定部３１２より取得した回転軸に合わせる。
【０１４３】
次に、キャリブレーション用画像生成部３１４２は、撮像パラメータ情報取得部３１０より取得した２方向の撮像パラメータ情報のどちらか一方を用いて、回転軸を合わせた３次元形状モデルを当該撮像パラメータ情報で撮像した場合に想定されるキャリブレーション用画像のうち、カテーテル１０の先端の回転角θがカテーテル先端回転角算出部３０５で算出した回転角θから第２回転角θ２までに相当する画像を一定の角度間隔（例えば１度毎）に生成する。ここで、生成範囲をθからθ２にしている理由は、捩れの一部あるいは全部が解消されて部分的に捩れが存在している場合、一様に捩れがあると想定して算出したカテーテル１０の先端の回転角θから第２回転角θ２までの間に実際の回転角度が存在するからである。
【０１４４】
＜比較部３１４３＞
比較部３１４３は、取得部３１４１より取得した第１Ｘ線画像と、キャリブレーション用画像生成部３１４２より生成された複数のキャリブレーション用画像とを比較し、第１Ｘ線画像と最も類似度の大きいキャリブレーション用画像を決定する。
【０１４５】
図２５に、Ｘ線画像とキャリブレーション用画像とを比較する概略図を示す。
【０１４６】
比較部３１４３が行なう比較の具体的な方法について説明する。比較部３１４３は、第１Ｘ線画像からエッジ又はコーナー等の特徴点を抽出し、その周囲の領域から特徴量を計算する。また、比較部３１４３は、同様に、複数のキャリブレーション用画像についても特徴量の計算を行なう。比較部３１４３は、第１Ｘ線画像の特徴量と、キャリブレーション用画像の各特長量とを比較し、最も特徴量の一致度が高いキャリブレーション用画像を、第１Ｘ線画像と最も類似度が大きいキャリブレーション用画像であると決定する。
【０１４７】
なお、比較部３１４３が行なう画像同士の類似度の計算方法は、モノクロ画像同士の類似度を計算する方法であれば良い。
【０１４８】
＜回転角度決定部３１４４＞
回転角度決定部３１４４は、比較部３１４３より決定されたキャリブレーション用画像に対応する回転角θａを、カテーテル１０の先端の回転角θと決定する。
【０１４９】
＜提示部３０６＞
提示部３０６は、回転角度決定部３１４４より決定されたカテーテル１０の先端の回転角θをユーザに提示する。このとき、図１１Ｂに示すように、医師又は技師などのユーザにキャリブレーション（補正）を行っていることを示すため、「補正中」であることを表示してもよい。
【０１５０】
＜動作＞
次に、以上のように構成されたカテーテル先端回転角測定装置３００の各構成要素の動作に関して具体的に説明する。図２７に、第３実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置３００の処理動作のフローを示す。なお、図２７において、図１３と同様のステップについては同一の符号を付し、説明を適宜省略する。
【０１５１】
＜ステップＳ４９０＞
撮像パラメータ情報取得部３１０は、撮像時の各Ｘ線撮像装置２０の撮像条件及び姿勢に関する情報である撮像パラメータ情報を取得する。また、撮像パラメータ情報取得部３１０は、取得した撮像パラメータ情報をカテーテル先端回転角補正部３１４に出力する。
【０１５２】
＜ステップＳ５００＞
第２画像取得部３１１は、生体管内に挿入されたカテーテル１０の先端部１５を含む領域を撮像し、異なる位置に配される複数のＸ線撮像装置２０により撮像されたＸ線画像３０を複数取得する。また、第２画像取得部３１１は、取得した複数のＸ線画像３０をカテーテル回転軸決定部３１２に出力する。
【０１５３】
＜ステップＳ５１０＞
カテーテル回転軸決定部３１２は、第２画像取得部３１１より取得した複数のＸ線画像より各Ｘ線画像におけるカテーテル１０の直線の部分を抽出し、抽出されたカテーテル１０の直線の部分と、パラメータ情報取得部３１０より取得した各Ｘ線画像が撮像された際のパラメータ情報とを用いて、カテーテル１０の３次元形状を復元し、復元されたカテーテル１０の３次元形状よりカテーテル１０の挿入方向に対する回転軸を決定する。また、カテーテル回転軸決定部３１２は、決定した回転軸及び第２画像取得部３１１より取得したＸ線画像を外部に出力する。また、カテーテル回転軸決定部３１２は、決定した回転軸及びＸ線画像をカテーテル先端回転角補正部３１４に出力する。
【０１５４】
＜ステップＳ５２０＞
カテーテル先端回転角補正部３１４は、カテーテル１０の先端の回転角を補正する。また、カテーテル先端回転角補正部３１４は、補正した結果を提示部３０６へ出力する。
カテーテル先端回転角補正部３１４の動作に関する具体的な説明は後述する。
【０１５５】
＜ステップＳ５３０＞
提示部３０６は、回転角度決定部３１４４より決定されたカテーテル１０の先端の回転角θをユーザに提示する。
以上の動作が、第３実施形態のおけるカテーテル先端回転角測定装置３００の処理動作である。
【０１５６】
次に、カテーテル先端回転角測定装置３００の特徴的な構成要素であるカテーテル先端回転角補正部３１４の動作に関して詳しく説明する。
図２８に、カテーテル先端回転角補正部３１４の処理動作のフローを示す。
【０１５７】
＜ステップＳ５２０１＞
取得部３１４１は、第２画像取得部３１１より複数のＸ線画像の中から第１Ｘ線画像を、カテーテル先端回転角算出部３０５よりカテーテル１０の先端の回転角θ及び第２回転角θ２を、カテーテル回転軸決定部３１２よりカテーテル回転軸を、撮像パラメータ情報取得部３１０より第１Ｘ線画像を撮影した際の撮像パラメータ情報をそれぞれ取得する。また、取得部３１４１は、取得したそれぞれの情報等をキャリブレーション用画像生成部３１４２及び比較部３１４３へ出力する。
【０１５８】
取得部３１４１が各情報等を取得するタイミングは、所定の時間間隔毎である。なお、取得部３１４１は、カテーテル挿入長測定部１０４よりカテーテル挿入長Ｌを取得し、カテーテル挿入長Ｌに変化があった場合に取得しても良い。
【０１５９】
＜ステップＳ５２０２＞
キャリブレーション用画像生成部３１４２は、カテーテル形状記憶部３１３より、取得部３１４１より取得したカテーテル１０の先端の回転角θから第２回転角θ２までの回転角毎に、カテーテル１０の先端の形状を複数取得し、取得したカテーテル１０の先端の形状と回転角θａとが対応付けられたキャリブレーション用画像を複数生成する。また、キャリブレーション用画像生成部３１４２は、生成した複数のキャリブレーション用画像を比較部３１４３へ出力する。
【０１６０】
＜ステップＳ５２０３＞
比較部３１４３は、取得部３１４１より取得した第１Ｘ線画像と、キャリブレーション用画像生成部３１４２より生成された複数のキャリブレーション用画像とを比較し、第１Ｘ線画像と最も類似度の大きいキャリブレーション用画像を決定する。また、比較部３１４３は、決定したキャリブレーション用画像を回転角度決定部３１４４へ出力する。
【０１６１】
＜ステップＳ５２０４＞
回転角度決定部３１４４は、比較部３１４３より決定されたキャリブレーション用画像に対応する回転角θａを、カテーテル１０の先端の回転角θと決定する。また、回転角度決定部３１４４は、決定したカテーテル１０の先端の回転角θを提示部１０６へ出力する。
【０１６２】
＜効果＞
以上のように、第３実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置３００によれば、カテーテル１０の一部に捩れが生じている場合においても、カテーテル１０の先端の回転角を正確に測定することができる。したがって、術者は、カテーテル１０の一部に捩れが生じている場合においても、カテーテル１０の先端の回転角θを把握することができる。これにより、術者は、血管の分岐部において、カテーテルの先端を目的の血管等の分岐方向に合わせることが容易となり、スムーズなカテーテル操作を行なうことが出来る。また、スムーズなカテーテル操作により術時間が短縮されるため、患者に照射されるＸ線の照射時間が短縮される。そのため、患者へのＸ線照射による被爆量を低減できる。
【０１６３】
（第１変形例）
例えば、カテーテル１０の先端形状が鉤型の場合と直線の場合との少なくとも２種類の異なる形状のカテーテル１０を使用する場合には、鉤型先端形状のカテーテル１０の場合には前記した先端回転角の算出が必要であるが、直線の先端形状のカテーテル１０の場合には前記した先端回転角の算出は不要となり、算出を停止させる場合がある。このように先端回転角の先端形状に応じて、算出の停止を自動的に判定する例について、第１変形例として、以下に説明する。なお、カテーテル１０に代えて又はカテーテル１０と共にガイドワイヤ１６を使用する場合でも、先端形状が直線のガイドワイヤ１６と、先端形状が鉤型のガイドワイヤ１６との二種類を使用するときも、同様である。
【０１６４】
図３０に示すように、カテーテル先端回転角測定装置４００は、第１回転角測定部１０２と、第２回転角測定部１０３と、カテーテル挿入長測定部１０４と、カテーテル先端回転角算出部２０５と、提示部１０６と、第１画像取得部２０７と、カテーテル先端部抽出部２０８と、判定部２３０とを有する。また、図３０には図示しないが、移動規制部１０１を有する。第１画像取得部２０７と、カテーテル先端部抽出部２０８と、判定部２３０と以外は、第１実施形態などと同様であるため、詳細な説明は省略し、異なる構成のみ以下に説明する。
【０１６５】
第１画像取得部２０７は、生体管内に挿入されたカテーテル１０の先端部を含む領域を撮像するＸ線撮像装置２０により撮像されたＸ線画像を取得する。
【０１６６】
カテーテル先端部抽出部２０８は、第１画像取得部２０７より取得されたＸ線画像からカテーテル１０の先端部を抽出する。
【０１６７】
判定部２３０は、カテーテル先端部抽出部２０８より抽出されたカテーテル１０の先端部がＸ線画像上において直線像であるか否かの直線像判定を行う。さらに、判定部２３０で、カテーテル１０の先端部が直線像であると判定された場合は、更に先端部において所定閾値以上の濃度変化があるか否かの濃度変化判定を行う。判定部２３０による判定の結果、直線像でかつ先端部の濃度変化が無いと判定された場合は、判定部２３０でカテーテル先端回転角算出停止の判定を行う。
【０１６８】
図３１Ａ〜図３１Ｃは、それぞれ、カテーテル１０（又はガイドワイヤ）の先端状態のＸ線撮像画像例を示している。図３１Ａは、直線像判定時に直線像ではないと判定部２３０で判定された場合（すなわち、例えば、先端形状が鉤型の場合）を示している。図３１Ｂは、直線像判定時に直線像と判定部２３０で判定されたが、先端部濃度変化判定時に濃度変化があると判定部２３０で判定された場合（鉤型の先端部が重畳して濃く投影されている場合）を示している。図３１Ｃは、直線像判定時に直線像と判定部２３０で判定され、更に先端部濃度変化判定時に濃度変化が無いと判定部２３０で判定された場合（先端形状が直線の場合）を示している。これらの画像については、以下のフローの説明中で詳しく説明する。
【０１６９】
このようなカテーテル先端回転角測定装置４００の動作を図３２に示す。なお、図３２のステップＳ４１０、Ｓ４２０、Ｓ４３０、Ｓ４５０は、先の実施形態と同様であるため、説明を省略し、異なる部分のみ以下に説明する。
【０１７０】
第１画像取得部２０７では、第２実施形態と同様に、生体管内に挿入されたカテーテル１０の先端部を含む領域を撮像するＸ線撮像装置２０により撮像されたＸ線画像３０を取得する（図３２のステップＳ４６０）。
【０１７１】
次いで、カテーテル先端部抽出部２０８では、第１画像取得部２０７より取得されたＸ線画像３０からカテーテルの先端部１５を抽出する（図３２のステップＳ４７０）。このとき、Ｘ線画像３０において、まず、カテーテル１０の先端部が直線像であるか否かを判定部２３０で判定する（図３２のステップＳ４７１）。カテーテル１０の先端部が直線像ではない（図３１Ａ参照）と判定部２３０で判定すれば（図３２のステップＳ４７１でＮＯの場合）、カテーテル１０の先端部形状は鉤型であるため、先端回転角の算出は必要と判定部２３０で判定し（又は、判定部２３０で何ら判定することなく）、カテーテル先端回転角算出部２０５でカテーテル先端回転角の算出を行う（図３２のステップＳ４４０）。一方、Ｘ線画像３０において、カテーテル１０の先端部が直線像であるとき（図３２のステップＳ４７１でＹＥＳの場合）は、先端部において所定閾値以上の濃度変化があるか否かの濃度変化の判定を判定部２３０で行う（図３２のステップＳ４７２）。このような処理を行うのは、以下の理由による。Ｘ線画像３０において、カテーテル１０の先端部が直線像であるときは、カテーテル１０の先端部形状は鉤型であるにもかかわらず、回転角度により重なって撮像された場合と、カテーテル１０の先端部形状が直線の場合との２つの場合が考えられる。前者の場合には、直線像に見えていても、先端部がＸ線を受けたとき、先端部の一部では、Ｘ線が２回減衰するため、濃くなる部分が発生する（図３１ＢのＸ１参照）。すなわち、一部に減衰率が大きい部分があり、閾値以上の濃淡画像の部分があれば、先端が鉤型であることになる。逆に、そのような濃淡部分が無ければ、先端は直線形状であることになる（図３１Ｃ参照）。このため、カテーテル１０の先端部が直線像であると判定部２３０で判定したときは、更に、先端部において所定閾値以上の濃度変化があるか否かの濃度変化の判定を判定部２３０で行う。
【０１７２】
判定部２３０による判定の結果、直線像でありかつ先端部の濃度変化があると判定部２３０で判定された場合（図３２のステップＳ４７２でＹＥＳの場合）は、カテーテル１０の先端部形状は鉤型である。このため、先端回転角の算出は必要と判定部２３０で判定し、カテーテル先端回転角算出部２０５でカテーテル先端回転角の算出を行う（図３２のステップＳ４４０）。
【０１７３】
一方、判定部２３０による判定の結果、直線像であるが、先端部の濃度変化は無いと判定部２３０で判定された場合（図３２のステップＳ４７２でＮＯの場合）は、カテーテル１０の先端部形状は直線である。このため、先端回転角の算出は不要と判定部２３０で判定し、カテーテル先端回転角算出部２０５でカテーテル先端回転角の算出を停止する（図３２において、ステップＳ４４０を行うことなく、フローを終了する）。
【０１７４】
このような変形例によれば、カテーテル１０の先端部形状が直線であり、先端回転角の算出は不要であるにもかかわらず、無駄な算出処理を自動的に省略することができる。
【０１７５】
（第２変形例）
ガイドワイヤ１６とカテーテル１０との両方の先端回転角を算出する例を、第２変形例として以下に説明する。カテーテル１０の先端回転角を算出するためのカテーテル先端回転角測定装置１００において、さらに、ガイドワイヤ１６の先端回転角を算出するための装置を追加して備えて構成している。すなわち、図３３に示すように、カテーテル先端回転角測定装置５００は、第１回転角測定部１０２と、第２回転角測定部１０３と、第３回転角測定部１１２と、第４回転角測定部１１３と、ガイドワイヤ挿入長測定部１１４と、ガイドワイヤ先端回転角算出部１１５と、対象切替部１１６とを有する。また、ガイドワイヤ用の移動規制部１１１をさらに有する。図３３において、１０はカテーテル、１１０はガイドワイヤである。一般的に、カテーテル１０よりもガイドワイヤ１１０の方が長い。
【０１７６】
図３４にカテーテル先端回転角測定装置５００のブロック図を示す。カテーテル先端回転角測定装置５００では、カテーテル先端回転角とガイドワイヤ先端回転角をそれぞれ別々に算出する。
【０１７７】
第３回転角測定部１１２は、第１回転角測定部１０２と同様に、第３の孔１１１０におけるガイドワイヤ１１０の回転角であるガイドワイヤ１１０の第３回転角θ３を測定する。第３回転角測定部１１２は、第１回転角測定部１０２と同様に、撮影部１１２０（撮影部１０２０に対応）及び計算部１１２１（計算部１０２１に対応）より構成される。
【０１７８】
第４回転角測定部１１３は、第２回転角測定部１０３と同様に、第４の孔１１１１におけるガイドワイヤ１１０の回転角であるガイドワイヤ１１０の第４回転角θ４を測定する。第４回転角測定部１１３は、第２回転角測定部１０３と同様に、撮影部１１３０（撮影部１０３０に対応）及び計算部１１３１（計算部１０３１に対応）より構成される。
【０１７９】
ガイドワイヤ挿入長測定部１１４は、カテーテル挿入長測定部１０４と同様に、第３の孔１１１０又は第４の孔１１１１からガイドワイヤ１１０の先端部までの長さであるガイドワイヤ挿入長Ｌｇを測定する。
【０１８０】
ガイドワイヤ先端回転角算出部１０５は、カテーテル先端回転角算出部１０５と同様に、第３回転角測定部１１２より測定された第３回転角θ３と第４回転角測定部１１３より測定された第４回転角θ４との角度差（θ３−θ４）、ガイドワイヤ挿入長測定部１１４より測定されたガイドワイヤ挿入長Ｌｇ、及び第３の孔１１１０と第４の孔１１１１との距離Ｌ３４を用いて、ガイドワイヤの先端の回転角θを算出する。
【０１８１】
ガイドワイヤ用の移動規制部１１１は、移動規制部１０１と同様に、第１の孔１１１０（第１の孔１０１０に対応）から第２の孔１１１１（第２の孔１０１１に対応）まで貫通した筒状の形状を有し、第１の孔１１１０から第２の孔１１１１までガイドワイヤ１１０を通すことによりガイドワイヤ１１０の移動を挿入方向に規制するものである。
【０１８２】
対象切替部１１６は、カテーテル挿入長（Ｌ又はＬｃ）とガイドワイヤ挿入長（Ｌｇ）とのどちらかに変化があったタイミングで、対象切替処理を行う。具体的には、Ｌｃ＞Ｌｇ−Ｌ１３（ただし、Ｌ１３はカテーテル１０とガイドワイヤ１１０とのそれぞれの移動規制部（１０１、１１１）の間の距離（第１の孔１０１０と第３の孔１１１０との間の距離）である。この距離は、事前に設定される。）の場合にはカテーテル先端回転角を選択し、Ｌｃ≦Ｌｇ−Ｌ１３の場合にはガイドワイヤ先端回転角を選択して、提示部１０６への送信情報（提示対象及びその先端回転角）を切り替える。
図３５に、カテーテル先端回転角測定装置５００の動作のフローチャートを示す。
【０１８３】
まず、ステップＳ４１０で、第１回転角測定部１０２は、第１の孔１０１０におけるカテーテル１０の回転角である第１回転角θ１を測定する。
次いで、ステップＳ４２０で、第２回転角測定部１０３は、第２の孔１０１１におけるカテーテル１０の回転角である第２回転角θ２を測定する。
次いで、ステップＳ４３０で、カテーテル挿入長測定部１０４は、第１の孔１０１０からカテーテル１０の先端部１５までの長さであるカテーテル挿入長を測定する。
【０１８４】
次いで、ステップＳ４４０で、カテーテル先端回転角算出部１０５は、第１回転角測定部１０２より測定された第１回転角θ１と第２回転角測定部１０３より測定された第２回転角θ２との角度差（θ１−θ２）、カテーテル挿入長測定部１０４より測定されたカテーテル挿入長Ｌｇ、及び第１の孔１０１０と第２の孔１０１１との距離Ｌ１２を用いて、カテーテルの先端の回転角θｃを算出する。
これらのステップＳ４１０〜Ｓ４４０と同時的に又は別々に、ステップＳ４１１〜Ｓ４４１を行う。
【０１８５】
すなわち、ステップＳ４１１で、第３回転角測定部１１２は、第３の孔１１１０におけるガイドワイヤ１１０の回転角である第３回転角θ３を測定する。
【０１８６】
次いで、ステップＳ４２１で、第４回転角測定部１１３は、第４の孔１１１１におけるガイドワイヤ１１０の回転角である第４回転角θ４を測定する。
次いで、ステップＳ４３１で、ガイドワイヤ挿入長測定部１１４は、第３の孔１１１０からガイドワイヤ１１０の先端部までの長さであるガイドワイヤ挿入長Ｌｇを測定する。
【０１８７】
次いで、ステップＳ４４１で、ガイドワイヤ先端回転角算出部１１５は、第３回転角測定部１１２より測定された第３回転角θ３と第４回転角測定部１１３より測定された第４回転角θ４との角度差（θ３−θ４）、ガイドワイヤ挿入長測定部１１４より測定されたガイドワイヤ挿入長Ｌｇ、及び第３の孔１１１０と第４の孔１１１１との距離Ｌ３４を用いて、ガイドワイヤ１１０の先端の回転角θgを算出する。
【０１８８】
次いで、ステップＳ４４２で、対象切替部１１６は、ステップＳ４３０で測定されたカテーテル挿入長Ｌｃをカテーテル挿入長測定部１０４から取得するとともに、ステップＳ４３１で測定されたガイドワイヤ挿入長Ｌｇをガイドワイヤ挿入長測定部１１４から取得する。また、対象切替部１１６は、ステップＳ４４０で算出されたカテーテル１０の先端の回転角θｃをカテーテル先端回転角算出部１０５から取得するとともに、ステップＳ４４１で算出されたガイドワイヤ１１０の先端の回転角θgをガイドワイヤ先端回転角算出部１１５から取得する。そして、対象切替部１１６は、Ｌｃ＞Ｌｇ−Ｌ１３が成立するか否かを判定する。
【０１８９】
Ｌｃ＞Ｌｇ−Ｌ１３が成立する場合（ステップＳ４４１でＹＥＳの場合）には、カテーテル先端回転角を選択して、ステップＳ４５０に進む。
Ｌｃ＞Ｌｇ−Ｌ１３が成立しない場合（ステップＳ４４１でＮＯの場合）には、ガイドワイヤ先端回転角を選択して、ステップＳ４５０に進む。
【０１９０】
次いで、ステップＳ４５０で、提示部１０６は、ステップＳ４４３又はＳ４４４で選択された先端回転角を対象切替部１１６から取得し、取得した先端回転角をユーザに提示する。
【０１９１】
この第２変形例によれば、カテーテル１０のみではなく、カテーテル１０とガイドワイヤ１１０との両方を使用する場合にも、カテーテル１０の先端回転角とガイドワイヤ１１０の先端回転角とを別々に精度良く測定することができる。よって、例えば、診断部位又は治療部位の近くまでは、ガイドワイヤ１１０のみを使用してするため、ガイドワイヤ１１０の先端回転角をカテーテル先端回転角測定装置により精度良く測定しておき、診断部位又は治療部位の近くになると、ガイドワイヤ１１０の挿入を停止して、代わりにガイドワイヤ１１０に沿わせてカテーテル１０を挿入するため、カテーテル１０の先端回転角をカテーテル先端回転角測定装置により精度良く測定することが可能となる。
【０１９２】
（第３変形例）
第１実施形態にかかる先端回転角算出と、第３実施形態におけるキャリブレーションを考慮した先端回転角算出とを切り替えることができる例について、第３変形例として以下に説明する。
【０１９３】
この第３変形例にかかるカテーテル先端回転角測定装置６００は、データベースとして補正切替情報記憶部３２０と、補正切替部３２１とを、例えば、第２変形例のカテーテル先端回転角測定装置５００と図２０の第３実施形態におけるカテーテル先端回転角測定装置３００とを組み合わせた装置に備える構成としている
補正切替情報記憶部３２０は、補正切替のために必要な情報（補正切替情報）を記憶している。例えば、補正切替情報記憶部３２０は、カテーテルか、ガイドワイヤかの種別情報、挿入長の差の判定用の所定閾値、病変箇所又は診断部位又は治療部位（例えば脳又は心臓）までの挿入長、などの補正切替のために必要な情報を記憶している。
【０１９４】
補正切替部３２１は、補正切替情報記憶部３２０に記憶された補正切替情報と、対象切替部１１６からの情報により、補正の有無を切り替えて、結果をカテーテル先端回転角補正部３１４と提示部３０６とに出力する。よって、補正切替部３２１は、例えば、対象切替部１１６から先端回転角の値とその種別（カテーテル又はガイドワイヤ）及び対応する挿入長を取得し、補正切替情報記憶部３２０から補正切替情報を取得し、それらの情報に基づき補正切替を行う。例えば、補正切替部３２１は、先端回転角の種別がガイドワイヤであり、且つ各挿入長の差が所定閾値より小さい場合、先端回転角補正は行わずに提示部３０６に先端回転角の値とその種別を出力する。それ以外の場合は、カテーテル先端回転角補正処理をカテーテル先端回転角補正部３１４で実施する。
【０１９５】
このような構成によれば、一例として、カテーテル１０を使用中でありかつカテーテル１０の先端回転角を算出すると補正切替部３２１により判定する場合は、補正を行うとして、キャリブレーションを考慮した先端回転角の算出を行うように、カテーテル先端回転角補正部３１４と提示部３０６とに出力する。
【０１９６】
別の例として、ガイドワイヤ１１０の先端回転角を算出する場合でかつ、挿入長の差が所定閾値以上となったと補正切替部３２１により判定する場合には、キャリブレーション（補正）を考慮した先端回転角の算出を行い、所定閾値より小さいと補正切替部３２１により判定する場合には、キャリブレーション（補正）無しの先端回転角の算出を行うように、カテーテル先端回転角補正部３１４と提示部３０６とに出力する。
【０１９７】
又は、別の例として、脳又は心臓までの挿入長を補正切替情報記憶部３２０に予め記憶しておき、その挿入長に到達したと補正切替部３２１により判定することにより脳又は心臓などの血管構造が複雑な場所に到達したと補正切替部３２１で推定したときには、キャリブレーション（補正）を考慮した先端回転角の算出を行うように、カテーテル先端回転角補正部３１４と提示部３０６とに出力する。
【０１９８】
病変箇所までの挿入長を補正切替情報記憶部３２０に予め記憶しておき、その挿入長に到達したと補正切替部３２１により判定することにより病変箇所に到達したと補正切替部３２１で推定したときには、キャリブレーション（補正）を考慮した先端回転角の算出を行うように、カテーテル先端回転角補正部３１４と提示部３０６とに出力する。
【０１９９】
この第３変形例によれば、補正を常時行うのではなく、必要なときのみ補正処理を行うことにより、効率良くかつ迅速に精度良く、先端回転角測定動作を行うことができる。
なお、カテーテル先端回転角測定装置を使用する技師又は医者などのユーザからの入力により、補正を切替える場合には、ユーザ入力部３２２から補正切替部３２１に補正切替情報を入力することにより、補正動作を任意のタイミングで切替えることが可能となる。
【０２００】
なお、本発明を第１〜第３実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記の第１〜第３実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。
なお、上記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０２０１】
本発明にかかるカテーテル先端回転角測定装置、カテーテル先端回転角測定方法及びカテーテル先端回転角測定プログラムは、カテーテルの先端の回転角を測定する機能を有し、カテーテル造影検査及び治療時に有用である。また、研修医のためのカテーテル操作教育等の用途にも応用できる。【０２０２】
本発明は、添付図面を参照しながら好ましい実施形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形又は修正は明白である。そのような変形又は修正は、添付した請求の範囲による本発明の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。
【要約】
カテーテル先端回転角測定装置は、カテーテル１０の先端側の一端である第１の孔１０１０から他端である第２の孔１０１１まで貫通した筒状の形状を有し、第１の孔から第２の孔までカテーテルを通すことによりカテーテルの移動を挿入方向に規制する移動規制部１０１と、第１の孔におけるカテーテルの回転角である第１回転角を測定する第１回転角測定部１０２と、第２の孔におけるカテーテルの回転角である第２回転角を測定する第２回転角測定部１０３と、第１の孔からカテーテルの先端部までの長さであるカテーテル挿入長を測定するカテーテル挿入長測定部１０４と、第１回転角と第２回転角との角度差、カテーテル挿入長、及び第１の孔と第２の孔との距離を用いて、カテーテルの先端の回転角を算出するカテーテル先端回転角算出部１０５と、を備える。【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１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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