(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、血管画像を処理してステント破断の危険性を推測できる有意な指標を提供することにある。【解決手段】  画像処理装置は、対象が同一であって時系列の複数の血管画像のデータを記憶する記憶部１２と、記憶された複数の血管画像について、同一の血管部分に関する血管に沿った線の複数の異なる位置の曲率を計算する曲率計算部１５と、曲率計算部で求めた曲率の時間的な変化を表す曲率変化を計算する曲率差計算部１６と、計算された曲率変化を表示する表示部１７−２０とを具備する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象が同一であって時系列の複数の血管画像のデータを記憶する記憶部と、
前記記憶された複数の血管画像について、同一の血管部分に関する血管に沿った線の複数の異なる位置の曲率を計算する曲率計算部と、
前記曲率計算部で求めた曲率の時間的な変化を表す曲率変化を計算する曲率差計算部と、
前記計算された曲率変化を表示する表示部とを具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
対象が同一であって心拍位相が相違する複数の血管画像のデータを記憶する記憶部と、
前記記憶された複数の血管画像から、同一の血管部分に関する血管に沿った線上の曲率の位置的変化を表す複数の曲率変化を計算する曲率計算部と、
前記計算された複数の曲率変化から、最大曲率差の位置的変化を表す曲率差変化を計算する曲率差計算部と、
前記計算された曲率差変化を表示する表示部とを具備することを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
前記表示部は、前記曲率差変化の所定閾値を超過する曲率差を示す部分を、他の部分と異なる態様で表示することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記表示部は、前記複数の血管画像の何れか一に、前記曲率差変化の所定閾値を超過する曲率差を示す部分を他の部分と異なるカラーで表す曲線マーカーを重畳して表示することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記表示部は、前記曲率差変化とともに、前記複数の曲率曲線を表示することを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項６】
対象が同一であって心拍位相が相違する複数の血管画像のデータを記憶する記憶部と、
前記記憶された複数の血管画像から、同一の血管部分に関する血管に沿った線の角度の位置的変化を表す複数の角度変化を計算する角度計算部と、
前記計算された複数の角度変化から、最大角度差の位置的変化を表す角度差変化を計算する角度差計算部と、
前記計算された角度差変化を表示する表示部とを具備することを特徴とする画像処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、血管画像を処理して有意な指標を提供する画像処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
血管内治療において狭窄を治療する場合には、薬剤溶出ステントを使用することが一般的になっている。ステントにはいろいろな種類があるが、このうちサイファ（Cypher）ステントと呼ばれるステントは第一世代の薬剤溶出ステントとして広く使われている。しかしながら近年の報告によると、体内に留置されたステントが破断する現象が報告されている（非特許文献１）。これはサイファステント留置患者さんの５〜１０％程度に発生していると言われている。ステントが破断すると、その部分に血栓が付着したり、血流を阻害したりするため、再狭窄などのリスクを増大させてしまう。この診断には、頻繁にフォローアップ診断をすることなどが必要となり、医療コストを押し上げてしまうという問題があった。
【０００３】
そこで医師は、ステントを留置する前にそのような危険箇所を知り、危険箇所には、サイファステントを留置せず、他のステントを使用したり、ステント以外の治療方法を選択することにより、予後のリスクを低減したい。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Aoki et al., Incidence and clinical impact of coronary stent fracture after sirolimus-eluting stent implantation, catheter cardiovasc interv, 2007 15:69(3) 380-6
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、血管画像を処理してステント破断の危険性を推測できる有意な指標を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある局面による画像処理装置は、対象が同一であって時系列の複数の血管画像のデータを記憶する記憶部と、前記記憶されたの複数の血管画像について、同一の血管部分に関する血管に沿った線の複数の異なる位置の曲率を計算する曲率計算部と、前記曲率計算部で求めた曲率の時間的な変化を表す曲率変化を計算する曲率差計算部と、前記計算された曲率変化を表示する表示部とを具備する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、血管画像を処理してステント破断の危険性を推測できる有意な指標を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係る画像処理装置と他の装置との接続を示す図である。
【図２】本実施形態に係る画像処理装置の構成を示す図である。
【図３】図１のバイプレーン型Ｘ線診断措置の外観を示す図である。
【図４】本実施形態に係る画像処理手順を示す流れ図である。
【図５】図４のＳ４において一心拍期間にわたって揃った３次元血管画像を示す図である。
【図６】図４のＳ７において表示される心拍位相の異なる複数の曲率変化曲線を示す図である。
【図７】図４のＳ１０において表示される曲率差変化曲線を示す図である。
【図８】図４のＳ１０において表示される曲率差変化曲線の他の表示例を示す図である。
【図９】図４のＳ１４において表示される曲率差変化マーカーを血管画像に重畳表示する表示例を示す図である。
【図１０】本実施形態において作成される指定箇所に関する曲率差の時間変化を示す図である。
【図１１】本実施形態において作成される曲率差変化を過去と今回とを同時表示した例を示す図である。
【図１２】本実施形態において作成される最大曲率差とその箇所での最小曲率との相関を複数事例にわたって特関下統計的指標を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上述したように、心臓冠状動脈に留置したサイファステントが数年後に破断する現象が発生している。研究施設における調査の結果、原因は心拍運動に伴う機械的金属疲労であることがほぼ明らかになってきている。医師はステント留置前に破断を予知し、破断の危険性が高い箇所にはサイファステントを入れずに、他の種類のステントを入れたり、ステント以外の手法を採用したい。そこで本発明では、４次元の血管画像から血管上の複数の箇所（複数のセグメント）について個々に曲率を計算し、またその曲率の一心拍周期内での次第変化、すなわち最大曲率と最小曲率との差（曲率差）を計算し、血管の曲率差をステント破断の危険性を表す指標として、数値で、またグラフで提供する。また血管にそって曲率差の変化をカラーの違いで表した曲線状のマーカーを血管画像に重畳表示する。これにより、ステント留置前に心拍運動に伴う機械的曲率変化の大きい箇所を知ることができ、リスクがあることを予知できるようになる。
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら具体的に説明する。なお、ここでは、画像処理装置は、バイプレーン型Ｘ線撮影装置又はＸ線コンピュータ断層撮影装置とは別体として説明するが、もちろん画像処理装置を組み込んだバイプレーン型Ｘ線撮影装置又はＸ線コンピュータ断層撮影装置として提供されることができる。
【００１１】
図１に示すように、本実施形態に係る画像処理装置１は、撮影時刻が連続する一連の３次元血管画像、すなわち４次元の血管画像を発生可能な画像収集装置としてのバイプレーン型Ｘ線撮影装置４又はＸ線コンピュータ断層撮影装置５に接続される。もちろん、画像処理装置１は、バイプレーン型Ｘ線撮影装置４、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置５などで発生された４次元の血管画像のデータを保管する例えば画像通信保管システム（ＰＡＣＳ）のような画像保管装置に接続されても良い。
【００１２】
バイプレーン型Ｘ線撮影装置４は、図３に示すように、天井ベース３７から吊り下げられたΩアーム３１と、床置きスタンド３７に支持されたＣアーム３２とを装備している。Ωアーム３１にはＸ線管３３とＸ線検出器３４とが搭載され、Ｃアーム３２にはＸ線管３５とＸ線検出器３６とが搭載されている。この２系統の撮影系により天板３９上の被検体を２方向から交互に高速に切り替えて連続的に撮影することを可能にしている。さらにバイプレーン型Ｘ線撮影装置４では、２方向から撮影した２枚のＸ線画像から３次元のＸ線画像を再構成する機能を装備している。造影撮影では、造影前のマスク像との差分により血管を抽出した３次元の血管画像を発生することができる。３次元の血管画像各々には、被検体に装着された心電計の出力に基づいてＸ線画像撮影時の心拍位相のデータが関連付けられている。このような心拍位相が相違する複数の３次元血管画像のデータが画像処理装置１に供給される。なお、心拍位相とは、心電波形のＲ波から次のＲ波までの一心拍期間内の各位置を、一心拍期間を全体とした百分率で表現したものをいう。
【００１３】
同様にＸ線コンピュータ断層撮影装置５は多列型（２次元アレイ型又はエリア型ともいう）のＸ線検出器を装備して、３次元の血管画像を発生することができる機能を有している。以下では血管画像はバイプレーン型Ｘ線撮影装置４で発生されるものとして説明する。
【００１４】
本実施形態に係る画像処理装置１は、画像処理部２と表示部３とを有する。画像処理部２は、装置全体の動作制御をになうシステム制御部１３と、バイプレーン型Ｘ線撮影装置４、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置５、ＰＡＣＳなどの外部装置との結合をになうインタフェース部１１とともに、バイプレーン型Ｘ線撮影装置４から供給された図５に例示する心拍位相の相違する複数の３次元血管画像のデータを記憶する画像記憶部１２を有する。さらに画像処理装置１は、操作部１４、曲率計算部１５、曲率差計算部１６、グラフ作成部１７、曲率差マーカー発生部１８、レンダリング部１９、表示制御部２０を有している。
【００１５】
レンダリング部１９は、記憶された３次元血管画像に対して投影処理及びレンダリング処理を施して、表示部３に表示できる２次元の画像を発生する。操作部１４は、キーボードとマウス等のポインティングデバイスとを備える。この操作部１４を介して、図５に例示するステント留置予定箇所を含む血管部分が指定される。曲率計算部１５は、指定された血管部分に関する血管に沿った線、典型的には血管中心線を特定し、この血管中心線を構成する一定長の複数のセグメント又は一定間隔の複数の箇所について個々に曲率を計算する。複数のセグメントに対応する複数の曲率は血管部分の位置に応じた曲率の位置的変化（図６参照）を表している。この曲率変化は、心拍位相の相違する複数の３次元血管画像に対して個々に計算される。曲率差計算部１６は、図６に例示する心拍位相の相違する複数の曲率変化から、各セグメントごとに最小曲率と最大曲率とを抽出し、最小曲率と最大曲率との差、つまり曲率差を計算する。この曲率差は、一心拍期間内で血管の曲がりがどの程度変動するかを表す指標となる。複数のセグメントに対応する複数の曲率差は血管部分の位置に応じた曲率差の位置的変化（図７参照）を表している。
【００１６】
グラフ作成部１７は、計算された心拍位相の相違する複数の曲率変化から図６に示すようなグラフを作成し、また計算された曲率差変化から図７に示すようなグラフを作成する。またグラフ作成部１７は、第１乃至第３の閾値それぞれを超過した曲率差変化グラフの部分を他の部分とカラーや線スタイルの異なる態様で作成する。曲率差マーカー発生部１８は、曲率差変化を表す曲線状の曲率差マーカーを作成し、レンダリング部１９に供給する。曲率差マーカーは、カラーマーカーであり、第１乃至第３の閾値それぞれを超過した部分でそれぞれ固有色で表現されている。曲率差マーカーは、レンダリング部１９において、複数の３次元血管画像の何れか一、典型的には血管部分の指定に用いられた３次元画像に重畳され、画像とともにレンダリング処理に供される。表示制御部２０は、曲率変化グラフ、曲率差変化グラフ、レンダリング画像から表示部３の表示画面を構成する。
【００１７】
図４には、本実施形態による曲率計算処理の流れを示している。バイプレーン型Ｘ線撮影装置４で２方向撮像が繰り返される（Ｓ１）。それにより撮影時刻が連続する一連の３次元血管画像、すなわち４次元の血管画像のデータが画像記憶部１２に記憶される。処理対象の４次元の血管画像のデータはＸ線コンピュータ断層撮影装置５から供給されても良い（Ｓ２）。少なくとも一心拍期間の全位相にわたる３次元血管画像が揃った時点で（Ｓ４）、曲率計算処理が開始される。心拍位相が相違する複数の３次元血管画像から所定の心拍位相、例えば心拍位相０％の３次元血管画像が選択され、レンダリング部１９でレンダリング処理を受けて表示部３に表示される。図５に示すように、表示されたレンダリング画像上で操作部１４を介して曲率計算対象範囲として血管部分が操作者により指定される（Ｓ５）。指令される血管部分には、ステントを留置予定の箇所が含まれる。
【００１８】
この指定された血管部分の血管中心線が曲率計算部１５により特定され、この血管中心線を構成する一定長の複数のセグメントについて個々に曲率が計算される（Ｓ６）。なお、曲率に代えて、セグメント内の血管中心線部分を２直線で近似してその交差角度を計算しても良い。この場合、本実施形態の説明において、曲率は角度、曲率差は角度差に読み替えられる。上述したように、複数のセグメントにそれぞれ対応する複数の曲率は、指定された血管部分の位置に応じた曲率の位置的変化（曲率変化）を表している。この曲率変化は、心拍位相の相違する複数の３次元血管画像に対して個々に計算される。その結果、図６に例示するように、例えば１０％の間隔で１０個の曲率変化が発生される。
【００１９】
これら１０個の曲率変化のデータから、グラフ作成部１７により、横軸が血管部分上の位置（セグメント番号）、縦軸が曲率とした１０本のグラフが発生され（Ｓ７）、図６に示すように、表示部３に表示される（Ｓ８）。
【００２０】
曲率差計算部１６により、１０本の曲率変化から、各セグメントごと（血管部分上の各位置ごと）に最小曲率と最大曲率とが抽出され、そして最小曲率と最大曲率との差（曲率差）が計算される（Ｓ９）。曲率差は、一心拍期間内で血管の曲がり角度がどの程度変動するかを血管部分上の各位置ごとに表す指標となる。複数のセグメントに対応する複数の曲率差は血管部分の位置に応じた曲率差の位置的変化（曲率差変化）を表したものである。この曲率差変化から、その値がゼロに近ければ、その部分において血管はほとんど形を変えることはなく、逆に大きければ血管は激しく形を変形させて心拍運動の動きをすることを把握することができる。
【００２１】
曲率差変化から、グラフ作成部１７により、図７に示すような横軸が血管部分上の位置、縦軸が曲率差としたグラフが作成され（Ｓ１０）、表示部３に表示される（Ｓ１１）。グラフ作成部１７では、曲率差に対する３種類の閾値を有する。第１閾値＜第２閾値＜第３閾値である。曲率差が第１閾値を超過し、第２閾値以下の部分は図８に示すように、破線又は赤色で表現され、曲率差が第２閾値を超過し、第３閾値以下の部分は、鎖線又は黄色で表現され、曲率差が第３閾値を超過する部分は、点線又は緑色で表現され、そして第１閾値以下の部分は実線又は青色で表現される。もちろんこれらの表示態様の相違は、色の相違で区別してもよい。閾値やカラーはユーザーによる任意設定事項である。
【００２２】
Ｓ１２において、曲率差マーカー発生部１８により、指定血管部分の中心線の位置情報から曲線状の曲率差マーカーを作成し、曲率差マーカーの第１閾値以下の部分、第１乃至第３の閾値それぞれを超過した部分がそれぞれ固有色で表現される。この曲率差マーカーは、レンダリング部１９において、複数の３次元血管画像の何れか一、典型的には血管部分の指定に用いられた３次元画像に重畳され（Ｓ１２）、画像とともにレンダリング処理に供され（Ｓ１３）、図９に示すように、表示部３に表示される（Ｓ１４）。
【００２３】
なお、上述では心拍運動に依存した血管の曲がりの変動を、曲率及び曲率差という指標を用いたが、これに限定されず、セグメント内での血管中心線の角度、曲率変化の速さ、運動量、運動速度、などの指標でもよく、あるいはこれらを組み合わせた指標であってもよい。
【００２４】
また、曲率に関して、実際にステンドの破断に繋がるか否かは、曲率変動だけによるものではなく、血管の太さ、つまりステントの直径も関わる。従って曲率を血管径によって補正するようにしてもよい。例えば血管径の基準値を設定し、その基準値に対する実際の血管径の割合に応じた補正係数を、計算された曲率に乗算する。
【００２５】
また屈曲率を見やすくするために、動いている心臓血管画像から、屈曲部を認識し、その屈曲部を止めて画像表示する。これにより、その屈曲部でどの程度実際に動きが発生しているのかが見やすくなる。なお、屈曲部において一方の血管を水平もしくは垂直になるように画像表示してもよい。これにより４次元運動での折れ曲がり角度が目視で見やすくなる。
【００２６】
グラフ作成部１７では、他のグラフ等を作成することができる。図１０に示すように、血管部分上の指定されたセグメント（点）、典型的には曲率差変化上で最大曲率差を示すセグメントを対象として、そのセグメントに関して、隣り合う心拍位相間の曲率差、つまり位相０％での曲率と位相１０％での曲率との差、位相１０％での曲率と位相２０％での曲率との差を計算し、心拍位相による曲率差の変動をグラフとして示す。また図１１に示すように、同じ患者に関する過去の曲率差変化グラフと今回（現在）の曲率差変化グラフとを同時表示しても良い。さらに、健常者の曲率差変化グラフを患者の曲率差変化グラフと同時表示しても良い。また、図１２に示すように、曲率差変化内の最大曲率差を縦軸として、最大曲率差を示したセグメントでの一心拍期間内の最小曲率を横軸として、多くの事例による最大曲率差と最小曲率との対応位置に点をプロットする。事例数が多くなれば、最大曲率差と最小曲率との相関から新たな指標を提供することが期待できる。
【００２７】
このように本実施形態によれば、治療後の予後のステント破断リスクを事前に予測することができ、そのような破断事態の発生を事前に回避して、患者さんのＱＯＬを改善傾向に向けることができる。
【００２８】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、血管画像を処理してステント破断の危険性を推測できる有意な指標を提供する分野に利用可能性がある。
【符号の説明】
【００３０】
１…画像処理装置、２…画像処理部、３…表示部、４…バイプレーン型Ｘ線撮影装置、５…Ｘ線コンピュータ断層撮影装置、１１…インタフェース部、１２…画像記憶部、１３…システム制御部、１４…操作部、１５…曲率計算部、１６…曲率差計算部、１７…グラフ作成部、１８…曲率差マーカー発生部、１９…レンダリング部、２０…表示制御部。
【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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