(57)【要約】      （修正有）【課題】血管内の血管内治療器具の位置の推定の計算に掛かる処理負担を軽減することができる画像処理装置を提供する。【解決手段】画像処理装置１は、線源から照射された放射線が管体を透過して形成される管体の平面画像の位置情報、管体の立体画像の位置情報、が記憶される記憶部１１、立体画像に基づいて管体の形状を示す形状線を取得する形状線取得部１２、平面画像の位置情報と立体画像の位置情報に基づいて平面画像と立体画像との位置合わせをするレジストレーション部１３、管体の内部を移動する移動体の平面画像内の位置を特定する平面位置特定部１４、線源と平面画像内の位置が特定された移動体とを結ぶ投影直線を特定する投影直線特定部１５、投影直線に含まれる複数の点のうち形状線との距離が最短である最短点の位置を、移動体の立体画像内の位置として推定する立体位置推定部１６、を有していることを特徴とする。【選択図】図２
2019150358.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線源から照射された放射線が管体を透過して形成される前記管体の平面画像の位置情報と、
前記管体の立体画像の位置情報と、
が記憶される記憶部と、
前記立体画像に基づいて、前記管体の形状を示す形状線を取得する形状線取得部と、
前記平面画像の位置情報と、前記立体画像の位置情報と、に基づいて、前記平面画像と前記立体画像との位置合わせをするレジストレーション部と、
前記管体の内部を移動する移動体の前記平面画像内の位置を特定する平面位置特定部と、
前記線源と、前記平面画像内の位置が特定された前記移動体と、を結ぶ投影直線を特定する投影直線特定部と、
前記投影直線に含まれる複数の点のうち、前記形状線との距離が最短である最短点の位置を、前記移動体の前記立体画像内の位置として推定する立体位置推定部と、
を有してなる、
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
前記最短点が前記移動体の前記立体画像内の位置であることを判定する判定部、
を備え、
前記判定部は、
前記形状線に含まれる複数の点のうち、前記最短点との距離が最短である最短中心点を特定し、
前記最短中心点における前記管体の断面を特定し、
前記最短点が前記断面に含まれるか否かを判定し、
前記最短点が前記断面に含まれるとき、前記最短点を前記移動体の前記立体画像内の位置として決定する、
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記判定部は、
前記投影直線に含まれる複数の点のうち、前記断面の輪郭線に位置する複数の輪郭点を特定し、
前記複数の輪郭点のうち、前記線源から近位の輪郭点を近位点として特定し、
前記複数の輪郭点のうち、前記線源から遠位の輪郭点を遠位点として特定し、
前記近位点と前記遠位点との間の前記投影直線上の輪郭距離を算出し、
前記輪郭距離に基づいて、前記最短点が前記移動体の前記立体画像内の位置であることの信頼性を判定する、
請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記判定部は、
前記形状線の基準点から前記最短中心点までの前記形状線上の位置と、
前記最短中心点を原点とする局所座標系における前記断面内の前記最短点の位置と、
を特定し、
前記形状線上の位置と、前記局所座標系における前記断面内の前記最短点の位置と、を前記移動体の位置として決定する、
請求項２記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記局所座標系は、
前記形状線の前記最短中心点における接線方向を示す第１軸と、
前記形状線の前記最短中心点における曲率中心点に向かう方向を示す第２軸と、
前記第１軸と前記第２軸とに直交する第３軸と、
を含む、
請求項４記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記局所座標系における前記断面内の前記最短点の位置は、
前記第２軸の方向における前記最短中心点から前記最短点までの距離と、
前記第３軸の方向における前記最短中心点から前記最短点までの距離と、
を含む、
請求項５記載の画像処理装置。
【請求項７】
外部装置と接続し、
前記判定部は、少なくとも、前記第２軸の方向における前記最短中心点から前記曲率中心点までの距離、または、前記最短中心点における捩率、のいずれか一方に基づいて、前記外部装置の動作を制御する制御情報を生成する、
請求項６記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記制御情報は、少なくとも、前記第２軸の方向における前記最短中心点から前記曲率中心点までの距離、または、前記最短中心点における捩率、のいずれか一方の経時変化に基づいて生成される、
請求項７記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記外部装置は、前記立体画像と位置合わせをされた前記平面画像が表示されるディスプレイであり、
前記制御情報は、前記ディスプレイに報知情報を表示させる情報である、
請求項７記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記外部装置は、前記移動体を前記管体の内部で移動させる移動装置であり、
前記制御情報は、前記移動装置に前記移動体の移動動作を変更させる情報である、
請求項７記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記平面位置特定部は、前記平面画像の経時変化に基づいて、前記移動体の前記平面画像内の位置を特定する、
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記投影直線特定部は、前記線源の位置情報と、前記平面画像内の位置が特定された前記移動体の位置情報と、に基づいて、前記投影直線を特定する、
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記レジストレーション部は、
前記平面画像の位置情報に基づいて、前記管体の輪郭線の位置情報を抽出し、
前記輪郭線の位置情報に基づいて、前記平面画像と前記立体画像との位置合わせをする、
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記放射線は、Ｘ線であり、
前記管体は、血管であり、
前記形状線は、前記管体の中心線である、
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記平面位置特定部は、前記移動体の一部の位置を前記移動体の前記平面画像内の位置として特定する、
請求項１記載の画像処理装置。
【請求項１６】
コンピュータを、請求項１乃至１５のいずれかに記載の画像処理装置として機能させる、
ことを特徴とする画像処理プログラム。
【請求項１７】
線源から照射された放射線が管体を透過して形成される前記管体の平面画像の位置情報と、
前記管体の立体画像の位置情報と、
が記憶される記憶部、
を備える画像処理装置により実行される画像処理方法であって、
前記画像処理装置が、
前記平面画像の位置情報と、前記立体画像の位置情報と、に基づいて、前記平面画像と前記立体画像との位置合わせをするステップと、
前記平面画像と位置合わせをされた前記立体画像に基づいて、前記管体の形状を示す形状線を特定するステップと、
前記管体の内部を移動する移動体の前記平面画像内の位置を特定するステップと、
前記線源と、前記平面画像内の位置が特定された前記移動体と、を結ぶ投影直線を特定するステップと、
前記投影直線に含まれる複数の点のうち、前記形状線との距離が最短である最短点の位置を、前記移動体の前記立体画像内の位置として推定するステップと、
を有してなる、
ことを特徴とする画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置と画像処理プログラムと画像処理方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
血管内治療は、血管内に挿入した治療器具（以下「血管内治療器具」という。）を用いて血管の病変部を治療する治療である。通常、血管内治療は、手術を行う医師（術者）がＸ線を使用して得られる透過画像（以下「Ｘ線透視画像」という。）を見ながら血管内治療器具を操作することにより行われる。
【０００３】
術者は、血管内治療器具を押す（進める）、引く（戻す）、左に回転させる、右に回転させる、という４種類の操作を組み合わせることにより、血管内治療器具を操作する。そのため、血管内における血管内治療器具の挿入部から病変部までの距離や、血管内治療器具の進行先の血管の曲がる角度・半径などの位置情報は、術者が血管内治療器具を操作するために必須の情報である。
【０００４】
ここで、Ｘ線透視画像は２次元の画像であるため、術者は、Ｘ線透視画像から奥行方向の情報を直接的に得ることができない。そのため、術者は、自らの脳内において血管の仮想的な３次元構造を構築することにより、前述した位置情報を想像しながら血管内治療器具を操作する。しかしながら、一般的に、血管は複雑な構造を有しているため、術者は、血管内治療器具を病変部まで進行させる間に、血管内における血管内治療器具の位置を見誤る場合がある。この場合、血管内治療器具により血管を傷つけるなどの問題が、発生し易い。
【０００５】
このような問題の発生を防止するために、血管内治療器具に磁気センサを取り付けることにより、血管内の血管内治療器具の位置や姿勢を把握する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、予め取得した血管内治療器具の形状の３次元データと、Ｘ線画像に撮像された血管内治療器具の姿勢などの情報と、から、血管内の血管内治療器具の位置を把握する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
特許文献１に開示された技術は、血管内治療器具に磁気センサを取り付けるため、狭小な血管の病変部に対応することができない。また、同技術は、手術室内に磁気センサの位置を読み取る特別な装置を必要とする。
【０００７】
特許文献２に開示された技術は、特許文献１記載の技術とは異なり、狭小な血管の病変部に対応することはできる。しかし、血管内治療の現場では、血管内治療器具の形状は、血管の形状などに応じて、手術中に適宜修正されることがある。そのため、手術中に血管内治療器具の形状の３次元データを取得することができるように、手術室内に特別な装置を必要とする。
【０００８】
これまでにも、血管内治療器具へのセンサの取り付けや、特別な装置の手術室内への追加配置を必要とすることなく、血管内の血管内治療器具の位置を把握する技術が提案されている（例えば、特許文献３、特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−５４２４６号公報
【特許文献２】特表２０１７−５０７６８５号公報
【特許文献３】特開２０１１−５０６２１号公報
【特許文献４】特開２００６−１６７４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献３に開示された技術は、Ｘ線透視画像から術具（血管内治療器具）の２次元位置を抽出し、抽出した術具と、３次元画像から抽出した血管と、が重なる位置を、３次元画像における術具の位置と推定する。この推定は、抽出された術具の位置を３次元画像上で術者の視線方向に平行移動させて、術具の位置と血管の位置とが最も一致した位置、換言すれば、血管の３次元モデルの内部に術具が最も多く含まれる位置、を３次元画像上の術具の位置と推定することにより、実現される。
【００１１】
同技術は、Ｘ線透視画像の撮像方向の算出、術者の視線方向からのＸ線透視画像の算出、３次元画像における術具の位置の推定、など膨大な計算を必要とする。特に、３次元画像における術具の位置の推定は、３次元画像上の１以上の点において、血管の３次元モデルの内部に術具が含まれるか否かを判定する。そのため、計算に掛かる処理負担は、大きい。
【００１２】
特許文献４に開示された技術は、Ｘ線透視画像が撮像された方向を算出することにより同方向における血管内治療器具の２つの座標（例えば、Ｘ，Ｙ座標）を特定する。次いで、同技術は、時系列に取得した複数の画像から、同座標に垂直な軸（Ｘ線の照射軸）上における、血管内治療器具が位置する血管の候補を絞り込むことにより、３次元モデルの内部における血管内治療器具の位置を推定する。
【００１３】
同技術は、３次元モデルの内部における現在の血管内治療器具の位置を正確に推定するために、時系列に沿って推定した過去の血管内治療器具の位置を必要とする。そのため、計算に掛かる処理負担は、大きい。
【００１４】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、血管内の血管内治療器具の位置の推定の計算に掛かる処理負担を軽減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明にかかる画像処理装置は、線源から照射された放射線が管体を透過して形成される管体の平面画像の位置情報と、管体の立体画像の位置情報と、が記憶される記憶部と、立体画像に基づいて、管体の形状を示す形状線を取得する形状線取得部と、平面画像の位置情報と、立体画像の位置情報と、に基づいて、平面画像と立体画像との位置合わせをするレジストレーション部と、管体の内部を移動する移動体の平面画像内の位置を特定する平面位置特定部と、線源と、平面画像内の位置が特定された移動体と、を結ぶ投影直線を特定する投影直線特定部と、投影直線に含まれる複数の点のうち、形状線との距離が最短である最短点の位置を、移動体の立体画像内の位置として推定する立体位置推定部と、を有してなる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、血管内の血管内治療器具の位置の推定の計算に掛かる処理負担を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明にかかる画像処理装置の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】図１の画像処理装置の機能ブロック図である。
【図３】図１の画像処理装置が備える形状線取得部により取得される血管の中心線を示す模式図である。
【図４】図１の画像処理装置が備えるレジストレーション部により、血管の立体画像の位置と血管の平面画像の位置とが合わせられた状態を示す模式図である。
【図５】図１の画像処理装置が備える投影直線特定部により特定される投影直線の模式図である。
【図６】中心線と投影直線との関係を示す模式図である。
【図７】本発明にかかる画像処理方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【図８】図７の画像処理方法が有する位置決定処理のフローチャートである。
【図９】図８の位置決定処理において実行される推定処理の内容を示す模式図である。
【図１０】最短中心点における、局所座標系と血管の断面と最短点との関係を示す模式図である。
【図１１】図７の画像処理方法が有する信頼性判定処理のフローチャートである。
【図１２】図１１の信頼性判定処理における血管と投影直線との関係を示す模式図である。
【図１３】図１の画像処理装置により制御される外部装置の例を示す模式図である。
【図１４】図１の画像処理装置により制御される外部装置の別の例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる画像処理装置と画像処理プログラムと画像処理方法との実施の形態について説明する。
【００１９】
本発明は、管体の立体画像から取得される管体の形状線と、線源と平面画像内の位置が特定された移動体とを結ぶ投影直線と、の距離に基づいて、管体内における移動体の位置を推定するものである。
【００２０】
以下に説明する実施の形態は、Ｘ線照射装置と血管内治療器具（例えば、ガイドワイヤ）とを用いる血管内治療の現場において、本発明にかかる画像処理装置により血管内を移動するガイドワイヤの位置を推定して、同位置を決定する場合を例にして、本発明の内容を説明する。すなわち、血管は本発明における管体の例であり、ガイドワイヤは本発明における移動体の例であり、Ｘ線は本発明における放射線の例である。
【００２１】
●画像処理装置●
先ず、本発明にかかる画像処理装置について説明する。
【００２２】
図１は、本発明にかかる画像処理装置（以下「本装置」という。）の実施の形態を示すシステム構成図である。
【００２３】
同図は、本装置１とＸ線照射装置２と立体画像取得装置３とが通信ネットワーク４を介して、画像記憶装置５に接続されていることを示す。また、同図は、本装置１が画像記憶装置５に記憶されているＸ線照射装置２からのＸ線透視画像を取得して、同Ｘ線透視画像をディスプレイ６に表示している状態を示す。さらに、同図は、被検体の血管ＢＶと血管ＢＶ内を移動するガイドワイヤ７とがディスプレイ６に表示され、術者がディスプレイ６を見ながらガイドワイヤ７を操作している様子を示す。
【００２４】
本装置１は、血管ＢＶ内のガイドワイヤ７の位置を推定して、同位置を決定する。本装置１の構成と動作とについては、後述する。
【００２５】
Ｘ線照射装置２は、被検体の血管ＢＶのＸ線透視画像を撮像する。Ｘ線照射装置２は、Ｘ線源２１とスクリーン２２とを備える。Ｘ線源２１は、Ｘ線を照射する。スクリーン２２は、被検体の血管ＢＶを透過したＸ線が投影されるスクリーンである。Ｘ線透視画像は、Ｘ線源２１から照射されたＸ線が血管ＢＶを透過してスクリーン２２上に形成される、本発明における平面画像の例である。Ｘ線透視画像は、通信ネットワーク４を介して画像記憶装置５に記憶される。
【００２６】
立体画像取得装置３は、被検体の血管ＢＶの立体画像を取得する。立体画像取得装置３は、例えば、ＣＴ（Computed Tomography）やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）などの被検体の内部の情報を画像として取得する装置である。立体画像取得装置３は、取得した被検体の内部の情報から、被検体の血管ＢＶの立体画像を取得する。被検体の血管ＢＶの立体画像は、本発明における管体の立体画像の例である。
【００２７】
通信ネットワーク４は、本装置１とＸ線照射装置２と立体画像取得装置３と、画像記憶装置５と、を接続して、これらの間のＸ線透視画像や立体画像の送受信を実現する。通信ネットワーク４は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）である。
【００２８】
画像記憶装置５は、Ｘ線照射装置２からのＸ線透視画像と、立体画像取得装置３からの立体画像と、を記憶する。画像記憶装置５は、例えば、サーバやＮＡＳ（Network Attached Storage）である。
【００２９】
ディスプレイ６は、本装置１に接続されて、Ｘ線透視画像や、本装置１からの制御情報に基づく情報などを表示する。ディスプレイ６は、本発明における外部装置の例である。制御情報については、後述する。
【００３０】
ガイドワイヤ７は、血管ＢＶ内に挿入されて、血管ＢＶ内におけるカテーテル（不図示）の移動をガイドする。
【００３１】
なお、本発明における移動体は、血管内に挿入される血管内治療器具であればよく、ガイドワイヤに限定されない。すなわち、例えば、本発明における移動体は、カテーテルや、ステント、コイルでもよい。
【００３２】
●本装置の構成
図２は、本装置１の機能ブロック図である。
本装置１は、記憶部１１と、形状線取得部１２と、レジストレーション部１３と、平面位置特定部１４と、投影直線特定部１５と、立体位置推定部１６と、判定部１７と、通信部１８と、を有してなる。
【００３３】
本装置１は、パーソナルコンピュータなどで実現される。本装置１では、本発明にかかる情報処理プログラム（以下「本プログラム」という。）が動作して、本プログラムが本装置１のハードウェア資源と協働して、後述する本発明にかかる情報処理方法（以下「本方法」という。）を実現する。
【００３４】
なお、図示しないコンピュータに本プログラムを実行させることで、同コンピュータを本装置１と同様に機能させて、同コンピュータに本方法を実行させることができる。
【００３５】
記憶部１１は、本装置１が後述する本方法を実行するために必要な情報を記憶する。記憶部１１は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）などの記録装置や、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリなどの半導体メモリ素子、などにより構成される。
【００３６】
形状線取得部１２は、血管ＢＶの立体画像に基づいて、血管ＢＶの中心線Ｃ１を取得する。血管ＢＶの中心線Ｃ１は、本発明における管体の形状を示す形状線の例である。形状線取得部１２は、例えば、細線化アルゴリズムなど公知の細線化手段を用いて、血管ＢＶの立体画像から血管ＢＶの中心線Ｃ１を取得する。
【００３７】
形状線取得部１２は、取得した血管ＢＶの中心線Ｃ１を複数の微小な線分（曲線）に分割し、各線分の端点を線分同士を接続する節点として特定する。その結果、中心線Ｃ１は、複数の微小な線分と、線分同士を接続する複数の節点と、を含む。
【００３８】
「微小な線分」は、例えば、１つの曲率半径を有する円弧状の線分である。
【００３９】
なお、微小な線分は、中心線を均等に分割した線分でもよい。すなわち、例えば、微小な線分は、複数の曲率半径を有する曲線状の線分でもよい。
【００４０】
図３は、形状線取得部１２により取得される血管ＢＶの中心線Ｃ１を示す模式図である。
図中、黒塗りの丸「●」は中心線Ｃ１に含まれる節点を示し、二点鎖線は血管ＢＶの立体画像の輪郭線を示す。同図は、中心線Ｃ１が複数の微小な線分（曲線）に分割されていて、同線分同士が複数の節点で接続されていることを示す。
【００４１】
このように、中心線Ｃ１を複数の微小な線分に分割することにより、本装置１は、各線分の端点（節点）において、局所座標系を特定し、弧長パラメータを算出することができる。局所座標系と弧長パラメータとについては、後述する
【００４２】
図２に戻る。
レジストレーション部１３は、Ｘ線透視画像の位置情報と、立体画像の位置情報と、に基づいて、Ｘ線透視画像と立体画像との位置合わせ（レジストレーション）をする。レジストレーション部１３は、例えば、Ｘ線透視画像内の血管ＢＶの輪郭線の位置情報と、立体画像内の血管ＢＶの輪郭線の位置情報と、を抽出し、抽出した輪郭線の位置情報に基づいて、Ｘ線透視画像と立体画像との位置合わせをする。このとき、レジストレーション部１３は、例えば、公知の２Ｄ／３Ｄレジストレーションアルゴリズムを用いて、Ｘ線透視画像と立体画像との位置合わせをする。
【００４３】
「Ｘ線透視画像の位置情報」や「立体画像の位置情報」は、例えば、画像を構成するピクセル（画素）に割り当てられる座標や、輝度、明度などの情報である。「立体画像の位置情報」は、例えば、画像を構成するいわゆるボクセルに割り当てられる座標や、輝度、明度などの情報である。
【００４４】
図４は、レジストレーション部１３により、立体画像の位置とＸ線透視画像との位置が合わされた状態を示す模式図である。
同図は、立体画像内の血管ＢＶの位置（向き）がＸ線透視画像内の血管ＢＶの位置に合わされた状態を示す。
【００４５】
図２に戻る。
平面位置特定部１４は、血管ＢＶの内部を移動するガイドワイヤ７のＸ線透視画像内の位置を取得する。平面位置特定部１４は、例えば、テンプレートマッチングなどの公知の画像処理アルゴリズムを用いて、ガイドワイヤ７のＸ線透視画像内の位置を取得する。
【００４６】
投影直線特定部１５は、Ｘ線照射装置２のＸ線源２１と、Ｘ線透視画像内の位置が特定されたガイドワイヤ７の一部（すなわち、スクリーン２２に投影されたガイドワイヤ７の一部）と、を結ぶ直線（以下「投影直線」という。）Ｃ２を特定する。本実施の形態では、投影直線特定部１５は、Ｘ線源２１と、ガイドワイヤ７の進行方向におけるガイドワイヤ７の先端部７１と、を結ぶ投影直線Ｃ２を特定する。
【００４７】
投影直線特定部１５は、特定した投影直線Ｃ２を複数の微小な線分（直線）に分割し、各線分の端点を、線分同士を接続する節点として設定する。その結果、投影直線Ｃ２は、複数の微小な線分と、線分同士を接続する複数の節点と、を含む。
【００４８】
なお、本発明における投影直線特定部は、血管内治療器具の種類や形状などに応じて、投影直線を特定してもよい。すなわち、例えば、本発明における投影直線特定部は、線源と、血管内治療器具の形状に特徴ある部分（凹凸や孔など）と、を結ぶ直線を投影直線として特定してもよい。
【００４９】
図５は、投影直線特定部１５により特定される投影直線Ｃ２の模式図である。
図中、黒塗りの四角「■」は、投影直線Ｃ２に含まれる節点を示す。同図は、投影直線Ｃ２が複数の微小な線分（直線）に分割されていて、同線分同士が複数の節点で接続されていることを示す。
【００５０】
図２に戻る。
立体位置推定部１６は、血管内治療器具（先端部７１）の立体画像内の位置を推定する。先端部７１の立体画像内の位置の推定方法については、後述する。
【００５１】
判定部１７は、立体位置推定部１６が推定した位置が血管内治療器具（先端部７１）の立体画像内（血管ＢＶの内部）の位置であるか否かを判定する。先端部７１の位置の判定方法については、後述する。
【００５２】
形状線取得部１２と、レジストレーション部１３と、平面位置特定部１４と、投影直線特定部１５と、立体位置推定部１６と、判定部１７とは、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）などのプロセッサや、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの集積回路により構成される。
【００５３】
なお、本発明における形状線取得部と、レジストレーション部と、平面位置特定部と、投影直線特定部と、立体位置推定部と、判定部とは、共通するプロセッサや集積回路により構成されてもよく、あるいは、個別のプロセッサや集積回路により構成されてもよい。
【００５４】
通信部１８は、通信ネットワーク４を介して画像記憶装置５に接続されて、画像記憶装置５からＸ線透視画像と立体画像とを受信（取得）する。通信部１８は、ディスプレイ６に接続されて、後述する制御情報や、（立体画像と位置合わせをされた）Ｘ線透視画像をディスプレイ６に送信する。通信部１８は、例えば、ＬＡＮコネクタや、ＤＶＩ（Digital Visual Interface）コネクタなどを備えるインターフェースである。
【００５５】
●局所座標系と弧長パラメータ
次に、局所座標系と弧長パラメータとについて説明する。
【００５６】
図６は、中心線Ｃ１と、弧長パラメータと局所座標系と、の関係を示す模式図である。
【００５７】
「弧長パラメータ」は、中心線Ｃ１における基準点から所定の節点までの距離を示すパラメータであり、中心線Ｃ１や中心線Ｃ１を構成する微小な線分に微分幾何学を適用することにより算出される。すなわち、本装置１は、弧長パラメータを算出することにより、中心線Ｃ１における基準点から所定の節点までの距離を算出することができる。「基準点」は、中心線Ｃ１における、ガイドワイヤ７が挿入された血管ＢＶの位置に対応する点である。
【００５８】
「局所座標系」は、中心線Ｃ１に含まれる所定の節点を原点とする座標系である。局所座標系は、第１軸ｅ１と第２軸ｅ２と第３軸ｅ３とを含む。「第１軸ｅ１」は、中心線Ｃ１の節点における接線方向を示す軸である。「第２軸ｅ２」は、中心線Ｃ１の節点における曲率中心点に向かう方向を示す軸である。「第３軸ｅ３」は、第１軸ｅ１と第２軸ｅ２とに直交する軸であり、中心線Ｃ１の曲がる角度（位相）を示す軸である。すなわち、局所座標系における第２軸ｅ２と第３軸ｅ３とからなる座標平面は、原点となる節点を含む血管ＢＶの長さ方向に直交する断面が属する平面である。各軸ｅ１−ｅ３の大きさは、中心線Ｃ１や中心線Ｃ１を構成する微小な線分に微分幾何学を適用することにより算出される。
【００５９】
同図は、基準点Ｐ１から所定の節点Ｐ４までの中心線Ｃ１に沿った長さ、すなわち、基準点Ｐ１から節点Ｐ４までの血管ＢＶの長さ、が節点Ｐ４の弧長パラメータＳであることを示す。
【００６０】
●画像処理方法●
次に、本装置１が実行する本方法の実施の形態について説明する。
【００６１】
図７は、本方法の実施の形態を示すフローチャートである。
【００６２】
本方法は、位置決定処理（Ｓ１）と信頼性判定処理（Ｓ２）とを有してなる。本装置１は、位置決定処理（Ｓ１）により、ガイドワイヤ７の先端部７１の立体画像内の位置を決定し、信頼性判定処理（Ｓ２）により、決定した位置の信頼性（精度）を判定する。
【００６３】
●位置決定処理
先ず、本装置１は、位置決定処理（Ｓ１）を実行して、ガイドワイヤ７の先端部７１の立体画像内の位置を決定する。
【００６４】
図８は、位置決定処理（Ｓ１）のフローチャートである。
【００６５】
本装置１は、通信部１８を用いて、被検体の血管ＢＶの立体画像を画像記憶装置５から取得する（Ｓ１０１）。血管ＢＶの立体画像は、予め立体画像取得装置３により取得されて、画像記憶装置５に記憶されている。取得された血管ＢＶの立体画像は、同立体画像の位置情報と共に記憶部１１に記憶される。
【００６６】
次いで、本装置１は、形状線取得部１２を用いて、血管ＢＶの中心線Ｃ１を取得する（Ｓ１０２）。形状線取得部１２は、血管ＢＶの立体画像に基づいて中心線Ｃ１を取得すると共に、中心線Ｃ１を複数の微小な線分に分割し、線分同士を接続する複数の節点を特定する。中心線Ｃ１は、中心線Ｃ１の基となる立体画像の位置情報や、線分・節点の情報と関連付けられて、記憶部１１に記憶される。
【００６７】
次いで、本装置１は、通信部１８を用いて、血管ＢＶの立体画像の位置合わせをするためのＸ線透視画像（以下「第１画像」という。）を画像記憶装置５から取得する（Ｓ１０３）。第１画像は、同第１画像の位置情報と共に記憶部１１に記憶される。このとき、本装置１は、第１画像を撮像した時のＸ線源２１とスクリーン２２それぞれの位置情報も取得して、同位置情報を第１画像と関連付けて記憶部１１に記憶する。
【００６８】
次いで、本装置１は、レジストレーション部１３を用いて、立体画像と第１画像との位置合わせをする（Ｓ１０４）。レジストレーション部１３は、前述のとおり、公知の２Ｄ／３Ｄレジストレーションアルゴリズムを用いて、第１画像と立体画像との位置合わせをする。第１画像と位置合わせをされた立体画像の位置情報は、記憶部１１に記憶される。
【００６９】
次いで、本装置１は、通信部１８を用いて、画像記憶装置５から先端部７１のＸ線透視画像内の位置を特定するためのＸ線透視画像（以下「第２画像」という。）を画像記憶装置５から取得する（Ｓ１０５）。第２画像は、第１画像と同条件、すなわち、第１画像が撮像されたときのＸ線源２１とスクリーン２２それぞれの位置が保たれた状態、で撮像される。第２画像は、記憶部１１に記憶される。このとき、本装置１は、第２画像を撮像した時のＸ線源２１とスクリーン２２それぞれの位置情報も取得して、同位置情報を第２画像と関連付けて記憶部１１に記憶する。
【００７０】
なお、本装置は、既に取得した第１画像を第２画像として用いてもよい。
【００７１】
次いで、本装置１は、平面位置特定部１４を用いて、血管ＢＶの内部を移動する先端部７１の第２画像内の位置を特定する（Ｓ１０６）。平面位置特定部１４は、前述のとおり、公知の画像処理アルゴリズムを用いて、先端部７１の第２画像内の位置を特定する。特定された先端部７１の第２画像内の位置は、記憶部１１に記憶される。
【００７２】
なお、平面位置特定部は、Ｘ線透視画像の経時変化に基づいて、先端部のＸ線透視画像内の位置を特定してもよい。すなわち、例えば、平面位置特定部は、時系列に沿って撮像された２つのＸ線透視画像の差分を検知して、同差分がある位置を先端部の位置として特定する。
【００７３】
次いで、本装置１は、平面位置特定部１４を用いて、先端部７１が移動したか否かを判定する（Ｓ１０７）。
【００７４】
先端部７１が移動していないとき（Ｓ１０７の「Ｎｏ」）、本装置１は、処理１０５−１０７を繰り返す。
【００７５】
先端部７１が移動したとき（Ｓ１０７の「Ｙｅｓ」）、本装置１は、投影直線特定部１５を用いて、投影直線Ｃ２を特定する（Ｓ１０８）。投影直線特定部１５は、第２画像と関連付けて記憶部１１に記憶されているＸ線源２１とスクリーン２２それぞれの位置情報と、平面位置特定部１４が特定した先端部７１の第２画像内の位置と、に基づいて、Ｘ線源２１と、第２画像内の先端部７１（すなわち、スクリーン２２に投影された先端部７１）と、を結ぶ投影直線Ｃ２を特定する。投影直線特定部１５は、投影直線Ｃ２を複数の微小な線分に分割し、線分同士を接続する複数の節点を特定する。投影直線Ｃ２は、線分・節点の情報と関連付けられて、記憶部１１に記憶される。
【００７６】
次いで、本装置１は、立体位置推定部１６を用いて、先端部７１の立体画像内の位置を推定する（Ｓ１０９）。立体位置推定部１６は、投影直線Ｃ２に含まれる複数の節点のうち、中心線Ｃ１との距離が最短である節点（以下「最短点」という。）ｋ（図８参照）を特定する。最短点ｋは、投影直線Ｃ２上において、先端部７１が存在する可能性が最も高い位置である。立体位置推定部１６は、最短点ｋの位置を、先端部７１の立体画像内の位置として推定する。特定された最短点ｋの位置情報は、記憶部１１に記憶される。
【００７７】
次いで、本装置１は、判定部１７を用いて、中心線Ｃ１に含まれる節点のうち、最短点ｋとの距離が最短である節点（以下「最短中心点」という。）ｉ（図８参照）を特定する（Ｓ１１０）。特定された最短中心点ｉの位置情報は、記憶部１１に記憶される。
【００７８】
図９は、立体位置推定部１６による先端部７１の立体画像内の位置の推定処理の内容を示す模式図である。
同図は、中心線Ｃ１に含まれる複数の節点のうち最短中心点ｉを白抜きの丸で示し、投影直線Ｃ２に含まれる複数の節点のうち最短点ｋを白抜きの四角で示す。
【００７９】
図８に戻る。
次いで、本装置１は、判定部１７を用いて、最短中心点ｉにおける血管ＢＶの断面を特定する（Ｓ１１１）。本装置１は、前述のとおり、形状線取得部１２を用いて中心線Ｃ１を取得した際に、各節点の情報と、中心線Ｃ１の基となる立体画像の位置情報と、を関連付けて記憶部１１に記憶する。すなわち、判定部１７は、最短中心点ｉにおける血管ＢＶの断面が属する座標平面を特定することにより、最短中心点ｉにおける血管ＢＶの断面を特定することができる。血管ＢＶの断面は、前述のとおり、節点を原点とする局所座標系の第２軸ｅ２と第３軸ｅ３とからなる座標平面上に位置する。そのため、判定部１７は、最短中心点ｉを原点とする局所座標系を特定することにより、最短中心点ｉにおける血管ＢＶの断面を特定することができる。特定された血管ＢＶの断面の情報は、最短中心点ｉや局所座標系の情報に関連付けられて、記憶部１１に記憶される。
【００８０】
次いで、本装置１は、判定部１７を用いて、最短点ｋが最短中心点ｉにおける血管ＢＶの断面に含まれるか否かを判定する（Ｓ１１２）。中心線Ｃ１を分割した線分が十分に小さいとき、最短点ｋは、最短中心点ｉを原点とする局所座標系において、第２軸ｅ２と第３軸ｅ３とからなる座標平面上に位置する。すなわち、最短点ｋの位置は、ｅ２ベクトルとｅ３ベクトルとを用いて表現される。換言すれば、局所座標系における断面内の最短点ｋの位置は、第２軸ｅ２の方向における最短中心点ｉから最短点ｋまでの距離と、第３軸ｅ３の方向における最短中心点ｉから最短点ｋまでの距離と、を含む。判定部１７は、最短中心点ｉを原点とする局所座標系における最短点ｋの座標（極座標）を算出することにより、最短点ｋが最短中心点ｉにおける血管ＢＶの断面に含まれるか否かを判定する。判定結果は、記憶部１１に記憶される。
【００８１】
図１０は、最短中心点ｉにおける、局所座標系と、血管ＢＶの断面と、最短点ｋと、の関係を示す模式図である。
図中、二点鎖線は、血管ＢＶの断面の輪郭線を示す。同図は、血管ＢＶの断面が局所座標系の第２軸ｅ２と第３軸ｅ３とからなる座標平面上に位置し、最短点ｋが第２軸ｅ２と第３軸ｅ３とからなる座標平面上に位置する、ことを示す。
【００８２】
図８に戻る。
最短点ｋが最短中心点ｉにおける血管ＢＶの断面に含まれるとき（Ｓ１１２の「Ｙｅｓ」）、判定部１７は、最短点ｋが立体画像内（血管ＢＶの内部）における先端部７１の位置であると判定し、最短点ｋを先端部７１の立体画像内の位置として決定する（Ｓ１１３）。すなわち、最短点ｋが血管ＢＶの断面に含まれるとき、最短点ｋは、最短中心点ｉにおける血管ＢＶの内部における先端部７１の位置である。
【００８３】
最短点ｋは、前述のとおり、最短中心点ｉを原点とする局所座標系の第２軸ｅ２と第３軸ｅ３とからなる座標平面上、かつ、血管ＢＶの断面内に位置する。すなわち、最短点ｋは、最短中心点ｉを中心とする血管ＢＶの断面内に、最短中心点ｉと並んで配置される。そのため、判定部１７は、基準点から最短中心点ｉまでの弧長パラメータ（すなわち、中心線Ｃ１上における基準点から最短中心点ｉまでの距離）を、先端部７１が血管ＢＶの内部を進行した距離とみなす。
【００８４】
このように、判定部１７は、中心線Ｃ１の基準点から最短中心点ｉまでの中心線Ｃ１上の位置（弧長パラメータ）と、最短中心点ｉを原点とする局所座標系における断面内の最短点ｋの位置（ｅ２ベクトル：半径、ｅ３ベクトル：角度（位相））と、を特定し、中心線Ｃ１上の位置と、局所座標系における最短点ｋの位置と、を先端部７１の位置として決定する。最短点ｋの位置情報（弧長パラメータ、半径、角度）は、先端部７１の立体画像内の位置を示す情報として記憶部１１に記憶される。
【００８５】
一方、最短点ｋが最短中心点ｉにおける血管ＢＶの断面に含まれないとき（Ｓ１１２の「Ｎｏ」）、判定部１７は、最短点ｋが先端部７１の立体画像内の位置ではないと決定する（Ｓ１１４）。
【００８６】
このように、本装置１は、中心線Ｃ１の局所座標系を用いて、先端部７１の位置を推定する。前述のとおり、局所座標系の第２軸ｅ２は中心線Ｃ１（血管ＢＶ）の曲がる部分の曲率中心点に向かう方向を示す軸であり、第３軸ｅ３は中心線Ｃ１（血管ＢＶ）の曲がる角度（方向）を示す軸である。そのため、本装置１は、本方法により算出される第２軸ｅ２と第３軸ｅ３とを、術者に対して報知することにより、術者の血管内治療器具の操作の支援や、血管形状の把握の支援を行うことができる。また、本装置１は、第２軸ｅ２や第３軸ｅ３の方向を計算する過程において中心線Ｃ１の曲率や曲率半径（最短中心点ｉから曲率中心点までの距離）、捩率（第２軸ｅ２を微分して算出された値を、第３軸ｅ３と内積することにより得られる値）を算出することができる。そのため、本装置１は、中心線Ｃ１の曲率や曲率半径、捩率を術者に対して報知することにより、術者への注意喚起や術者の血管内治療器具の操作の支援などを行うことができる。この場合、算出された曲率や曲率半径、捩率などの情報は、中心線Ｃ１の情報に関連付けられて記憶部１１に記憶される。
【００８７】
●信頼性判定処理
次いで、本装置１は、信頼性判定処理（Ｓ２）を実行して、位置決定処理（Ｓ１）により決定された先端部７１の立体画像内の位置の信頼性を判定する。
【００８８】
図１１は、信頼性判定処理（Ｓ２）のフローチャートである。
図１２は、信頼性判定処理（Ｓ２）における血管ＢＶと投影直線Ｃ２との関係を示す模式図である。
【００８９】
先ず、本装置１は、判定部１７を用いて、投影直線Ｃ２に含まれる複数の節点のうち、最短中心点ｉにおける血管ＢＶの断面の輪郭線に位置する複数（本実施の形態では２つ）の節点（以下「輪郭点」という。）を特定する（Ｓ２０１）。
【００９０】
「血管ＢＶの断面の輪郭線に位置する節点」は、輪郭線上に位置する節点、または、輪郭線に最も近い節点である。すなわち、例えば、輪郭線上に位置する節点がないとき、判定部１７は、輪郭線に最も近い節点を輪郭点として特定する。
【００９１】
次いで、本装置１は、判定部１７を用いて、複数の輪郭点のうち、Ｘ線源２１から近位の輪郭点を近位点ｐとして特定し、Ｘ線源２１から遠位の輪郭点を遠位点ｑとして特定する（Ｓ２０２）。特定された近位点ｐと遠位点ｑそれぞれの位置情報は、記憶部１１に記憶される。
【００９２】
次いで、本装置１は、判定部１７を用いて、近位点ｐと遠位点ｑとの間の投影直線Ｃ２上の距離（以下「輪郭距離」という。）Ｌ１を算出する（Ｓ２０３）。算出された輪郭距離Ｌ１は、記憶部１１に記憶される。
【００９３】
次いで、本装置１は、判定部１７を用いて、輪郭距離Ｌ１に基づく先端部７１の位置の信頼性を判定する（Ｓ２０４）。
【００９４】
ここで、処理Ｓ１０９で推定されて処理Ｓ１１３で決定された最短点ｋは、前述のとおり、投影直線Ｃ２上で先端部７１が存在する可能性が最も高い位置である。一方、投影直線Ｃ２上における近位点ｐと遠位点ｑとの間は、投影直線Ｃ２上で先端部７１が存在する可能性のある位置である。すなわち、輪郭距離Ｌ１が長くなると、先端部７１が存在する可能性のある範囲が広くなる。換言すれば、判定部１７が決定した先端部７１の位置の信頼性は、輪郭距離Ｌ１が長くなると下がり、輪郭距離Ｌ１が短くなると上がる。
【００９５】
輪郭距離Ｌ１に基づく先端部７１の位置の信頼性の判定は、種々の方法で実行される。すなわち、例えば、判定部１７は、輪郭距離Ｌ１の絶対値に基づいて、最短点ｋが先端部７１の立体画像内の位置であることの信頼性を判定する。
【００９６】
なお、本発明における判定部は、輪郭距離の絶対値を所定の閾値と比較して、その大小により先端部の位置の信頼性を判定してもよい。この場合、所定の閾値は、予め記憶部に記憶される。また、例えば、同判定部は、血管の断面の径に対する輪郭距離の相対比により先端部の位置の信頼性を判定してもよい。さらに、例えば、同判定部は、輪郭距離内に存在する節点の数により先端部の信頼性を判定してもよい。
【００９７】
次いで、本装置１は、算出した輪郭距離Ｌ１と、同輪郭距離Ｌ１に基づく先端部７１の位置の信頼性の判定結果と、を最短点ｋの位置に関連付けて記憶部１１に記憶する（Ｓ２０５）。
【００９８】
●実施例●
次に、以上説明した本装置１の実施の形態に基づく具体的な実施例について、ガイドワイヤモデルを血管モデルに挿入したときの数値解析を例に説明する。
【００９９】
本実施例において、数値解析に用いられる各条件は、以下のとおりである。
ガイドワイヤの直径は０．３ｍｍであり、ガイドワイヤのヤング率は２０ＧＰａである。血管モデルはＹＺ平面上に展開されるため、血管モデルの中心線は、ＹＺ平面上に存在する。Ｘ線源はＸ軸上に存在し、その位置座標はＸ＝４００ｍｍ、Ｙ，Ｚ＝０ｍｍである。すなわち、Ｘ線は、血管モデルが展開されるＹＺ平面に対して、垂直方向から照射される。このときのＸ線照射角度は、理想的なＸ線照射角度である。スクリーンはＸ軸上に存在し、その位置座標は、Ｘ＝−４００ｍｍ、Ｙ，Ｚ＝０ｍｍである。すなわち、スクリーンは、Ｘ軸上においてＸ線源から８００ｍｍ離れた位置に配置される。
【０１００】
ここで、スクリーンのＸ軸上の位置と、スクリーンが取得するＸ線透視画像と、の関係は、相似関係である。そのため、スクリーンの位置がＸ線源の位置から単位距離（１ｍｍ）離れていると仮定すると、３次元空間中のガイドワイヤの先端部の位置（ｘ、ｙ、ｚ）と、スクリーンに投影された同先端部の位置（ｕ，ｖ）の間には、以下の式１の関係が成立する。
【０１０１】
（式１）
2019150358.tif 000003
【０１０２】
式１において、λは任意の定数であり、Ｐは３行４列の行列である。
【０１０３】
式１のＰ行列の各要素は、３次元位置が既知の点について、３次元位置と、スクリーン上に投影された位置と、の関係を求めることにより算出される。
【０１０４】
本実施例では、Ｘ線源はＸ＝４００ｍｍ、Ｙ，Ｚ＝０ｍｍに存在し、スクリーンはＸ＝−４００ｍｍ、Ｙ，Ｚ＝０ｍｍに存在していると仮定する。そのため、Ｐ行列は、以下の式２のように表される。
【０１０５】
（式２）
2019150358.tif 000004
【０１０６】
式２で表されるＰ行列は、３次元空間中の点をスクリーン上の点に投影する変換を意味する。そのため、数値計算により得られたガイドワイヤの先端部の３次元位置に基づいて、仮想のＸ線透視画像が得られる。
【０１０７】
本実施例は、仮想のＸ線透視画像上のガイドワイヤの先端部の位置に基づいて、本方法を用いて推定した先端部の３次元空間中での位置（以下「仮想位置」という。）を、正解値として定めた先端部の３次元位置と比較して、仮想位置と正解値との誤差と、仮想位置の信頼性と、を評価する。評価結果を表１に示す。
【０１０８】
【表１】
2019150358.tif 000005
【０１０９】
表中の角度は、理想的なＸ線照射角度（０度）からＹ軸とＺ軸それぞれを回転軸としてＸ線照射角度を回転させた角度を示す。表中、半径は局所座標系の第２軸ｅ２を示し、角度は第３軸ｅ３を示す。表中の信頼性の指標は、輪郭距離Ｌ１の長さを示す。
【０１１０】
一般的に、ガイドワイヤの直径は０．３ｍｍ程度であり、術者はガイドワイヤを約１ｍｍ単位で操作する。表１に示されるように、弧長パラメータと半径とは、理想的なＸ線照射角度（０度）においては十分な精度で推定されており、１つの軸に対して５０度回転したＸ線照射角度においても同様である。一方、角度は、理想的なＸ線照射角度においては十分な精度で推定されているが、１つの軸に対して５０度回転したＸ線照射角度においては約３０度ずれている。しかし、３６０度に対して３０度のずれは、実用上、許容される誤差である。信頼性の指標は、表１に示されるように、理想的なＸ線照射角度から回転軸が増えるごとに大きくなる。すなわち、本方法により推定される仮想位置の信頼性は、Ｘ線照射角度が理想的なＸ線照射角度からずれる角度に応じて、低下する。
【０１１１】
●まとめ
以上説明した実施の形態によれば、本装置１は、血管ＢＶを３次元空間中の曲線（中心線Ｃ１）として捉え、血管ＢＶ内の先端部７１の位置を中心線Ｃ１と投影直線Ｃ２との幾何学的な関係に置き換ることにより、先端部７１の立体画像内の位置を推定する。換言すれば、本装置１は、３次元空間中に存在する曲線（中心線Ｃ１）と直線（投影直線Ｃ２）との間で最小距離となる２点（最短点ｋ、最短中心点ｉ）を決定することにより、先端部７１の立体画像内の位置を推定する。その結果、本装置１は、血管を３次元形状を有するモデルとして捉える従来の技術と比較して、血管ＢＶ内の血管内治療器具（ガイドワイヤ７の先端部７１）の位置の推定の計算に掛かる処理負担を軽減することができる。
【０１１２】
また、以上説明した実施の形態によれば、本装置１は、輪郭距離Ｌ１に基づいて、最短点ｋが先端部７１の立体画像内の位置であることの信頼性を判定する。すなわち、本装置１は、血管ＢＶ内の血管内治療器具（ガイドワイヤ７の先端部７１）の位置の推定の計算に掛かる処理負担を軽減すると共に、推定結果の信頼性を判定することができる。
【０１１３】
さらに、以上説明した実施の形態によれば、本装置１は、先端部７１の立体画像内の位置を推定する過程で局所座標系の第２軸ｅ２と第３軸ｅ３とを特定する。そのため、本装置１は、第２軸ｅ２と第３軸ｅ３とを、術者に対して報知することにより、術者の血管内治療器具の操作の支援（例えば、ナビゲーション）や、血管形状の把握の支援を行うことができる。
【０１１４】
さらにまた、本装置１は、第２軸ｅ２や第３軸ｅ３の方向を計算する過程において中心線Ｃ１の曲率や曲率半径（最短中心点ｉから曲率中心点までの距離）、捩率を算出することができる。そのため、本装置１は、中心線Ｃ１の曲率や曲率半径、捩率を術者に対して報知することにより、術者への注意喚起や術者の血管内治療器具の操作の支援などを行うことができる。
【０１１５】
なお、以上説明した実施の形態では、本装置１が実行する本方法は、信頼性判定処理（Ｓ２）を含む。これに代えて、本装置は、信頼性判定処理を実行しなくてもよい。
【０１１６】
また、本装置は、判定部を用いて、外部装置の動作を制御する制御情報を生成してもよい。すなわち、例えば、判定部は、中心線の所定の節点を原点とする局所座標系の第２軸の方向における同節点から曲率中心点までの距離（曲率半径）に基づいて、ディスプレイに報知情報を表示させる制御情報を生成する。報知情報は、例えば、血管の曲率の小さい部分（すなわち、血管が急角度で曲がる部分）を術者に対して報知する情報である。本装置は、通信部を用いて、同制御情報をディスプレイに送信し、ディスプレイに報知情報を表示させる。術者は、ディスプレイに表示された報知情報を確認することで、例えば、血管を傷つけないように、血管内治療器具の血管内の移動速度を下げる。
【０１１７】
さらに、判定部は、最短中心点を原点とする局所座標系の第２軸の方向における最短中心点から曲率中心点までの距離の経時変化に基づいて、ディスプレイに報知情報を表示させる制御情報を生成してもよい。換言すれば、判定部は、血管内治療器具の現在位置における血管の曲率の程度に応じて、制御情報を生成してもよい。この場合、報知情報は、例えば、術者に対して血管内治療器具の操作に対する注意を喚起する情報である。判定部は、例えば、血管の曲率が所定の閾値以下のとき制御情報を生成し、血管の曲率が所定の閾値より大きいとき制御情報を生成しない。その結果、本装置は、血管の曲率が所定の閾値以下のときのみディスプレイに報知情報を表示させ、術者に対して血管内治療器具の操作に対する注意を喚起することができる。所定の閾値は、予め記憶部に記憶される。
【０１１８】
図１３は、本装置により制御されるディスプレイの表示の例を示す模式図である。
同図は、血管の曲率が所定の閾値より大きく、本装置からディスプレイに制御情報が送信されていないことを示す。
【０１１９】
図１４は、本装置により制御されるディスプレイの表示の別の例を示す模式図である。
同図は、血管の曲率が所定の閾値以下であり、本装置からディスプレイに制御情報が送信され、術者に対して血管内治療器具の操作に対する注意を喚起する情報として「！」が表示されていることを示す。
【０１２０】
さらにまた、判定部は、最短中心点を原点とする局所座標系において算出される、中心線の捩率や、捩率の経時変化、に基づいて、制御情報を生成してもよい。換言すれば、判定部は、血管内治療器具の現在位置（最短点）における血管（最短中心点）の捩率の程度に応じて、制御情報を生成してもよい。この場合、本装置は、前述した血管の曲率を利用する場合と同様に、血管の捩率の程度に応じて、術者に対して血管内治療器具の操作に対する注意を喚起することができる。
【０１２１】
さらにまた、本装置は、血管内治療器具を血管の内部で移動させる移動装置（例えば、手術ロボット）に接続されて、同移動装置の移動動作を変更させる制御情報を生成してもよい。移動装置は、本発明における外部装置の例である。すなわち、例えば、判定部は、血管の曲率が所定の閾値以下のとき移動装置が血管内治療器具を移動させる速度（移動速度）を下げる制御情報を生成し、血管の曲率が所定の閾値より大きいとき移動速度を戻す（上げる）制御情報を生成する。その結果、移動装置は、血管が急角度で曲がる部分など、血管内治療器具を慎重に移動させる必要がある部分において、血管内治療器具をゆっくり移動させることができる。所定の閾値は、予め記憶部に記憶される。
【０１２２】
さらにまた、形状線取得部は、外部の装置により特定された血管の中心線の位置情報を、通信ネットワークを介して取得してもよい。
【０１２３】
●本実施の形態にかかる画像処理装置のまとめ●
以上説明した本実施の形態にかかる画像処理装置の特徴について、以下にまとめて記載しておく。
【０１２４】
（特徴１）
線源（Ｘ線源２１）から照射された放射線（Ｘ線）が管体（血管ＢＶ）を透過して形成される前記管体の平面画像（Ｘ線透視画像）の位置情報と、
前記管体の立体画像の位置情報と、
が記憶される記憶部（記憶部１１）と、
前記立体画像に基づいて、前記管体の形状を示す形状線（中心線Ｃ１）を取得する形状線取得部（形状線取得部１２）と、
前記平面画像の位置情報と、前記立体画像の位置情報と、に基づいて、前記平面画像と前記立体画像との位置合わせをするレジストレーション部（レジストレーション部１３）と、
前記管体の内部を移動する移動体（ガイドワイヤ７の先端部７１）の前記平面画像内の位置を特定する平面位置特定部（平面位置特定部１４）と、
前記線源と、前記平面画像内の位置が特定された前記移動体と、を結ぶ投影直線（投影直線Ｃ２）を特定する投影直線特定部（投影直線特定部１５）と、
前記投影直線に含まれる複数の点（節点）のうち、前記形状線との距離が最短である最短点（最短点ｋ）の位置を、前記移動体の前記立体画像内の位置として推定する立体位置推定部（立体位置推定部１６）と、
を有してなる、
ことを特徴とする画像処理装置（本装置１）。
【０１２５】
（特徴２）
前記最短点が前記移動体の前記立体画像内の位置であることを判定する判定部（判定部１７）、
を備え、
前記判定部は、
前記形状線に含まれる複数の点のうち、前記最短点との距離が最短である最短中心点（最短中心点ｉ）を特定し、
前記最短中心点における前記管体の断面を特定し、
前記最短点が前記断面に含まれるか否かを判定し、
前記最短点が前記断面に含まれるとき、前記最短点を前記移動体の前記立体画像内の位置として決定する、
特徴１記載の画像処理装置。
【０１２６】
（特徴３）
前記判定部は、
前記投影直線に含まれる複数の点のうち、前記断面の輪郭線に位置する複数の輪郭点を特定し、
前記複数の輪郭点のうち、前記線源から近位の輪郭点を近位点（近位点ｐ）として特定し、
前記複数の輪郭点のうち、前記線源から遠位の輪郭点を遠位点（遠位点ｑ）として特定し、
前記近位点と前記遠位点との間の前記投影直線上の輪郭距離（輪郭距離Ｌ１）を算出し、
前記輪郭距離に基づいて、前記最短点が前記移動体の前記立体画像内の位置であることの信頼性を判定する、
特徴２記載の画像処理装置。
【０１２７】
（特徴４）
前記判定部は、
前記形状線の基準点から前記最短中心点までの前記形状線上の位置と、
前記最短中心点を原点とする局所座標系における前記断面内の前記最短点の位置と、
を特定し、
前記形状線上の位置と、前記局所座標系における前記断面内の前記最短点の位置と、を前記移動体の位置として決定する、
特徴２記載の画像処理装置。
【０１２８】
（特徴５）
前記局所座標系は、
前記形状線の前記最短中心点における接線方向を示す第１軸（第１軸ｅ１）と、
前記形状線の前記最短中心点における曲率中心点に向かう方向を示す第２軸（第２軸ｅ２）と、
前記第１軸と前記第２軸とに直交する第３軸（第３軸ｅ３）と、
を含む、
特徴４記載の画像処理装置。
【０１２９】
（特徴６）
前記局所座標系における前記断面内の前記最短点の位置は、
前記第２軸の方向における前記最短中心点から前記最短点までの距離と、
前記第３軸の方向における前記最短中心点から前記最短点までの距離と、
を含む、
特徴５記載の画像処理装置。
【０１３０】
（特徴７）
外部装置（ディスプレイ６、移動装置）と接続し、
前記判定部は、少なくとも、前記第２軸の方向における前記最短中心点から前記曲率中心点までの距離、または、前記最短中心点における捩率、のいずれか一方に基づいて、前記外部装置の動作を制御する制御情報を生成する、
特徴６記載の画像処理装置。
【０１３１】
（特徴８）
前記制御情報は、少なくとも、前記第２軸の方向における前記最短中心点から前記曲率中心点までの距離、または、前記最短中心点における捩率、のいずれか一方の経時変化に基づいて生成される、
特徴７記載の画像処理装置。
【０１３２】
（特徴９）
前記外部装置は、前記立体画像と位置合わせをされた前記平面画像が表示されるディスプレイであり、
前記制御情報は、前記ディスプレイに報知情報を表示させる情報である、
特徴７記載の画像処理装置。
【０１３３】
（特徴１０）
前記外部装置は、前記移動体を前記管体の内部で移動させる移動装置であり、
前記制御情報は、前記移動装置に前記移動体の移動動作を変更させる情報である、
特徴７記載の画像処理装置。
【０１３４】
（特徴１１）
前記平面位置特定部は、前記平面画像の経時変化に基づいて、前記移動体の前記平面画像内の位置を特定する、
特徴１記載の画像処理装置。
【０１３５】
（特徴１２）
前記投影直線特定部は、前記線源の位置情報と、前記平面画像内の位置が特定された前記移動体の位置情報と、に基づいて、前記投影直線を特定する、
特徴１記載の画像処理装置。
【０１３６】
（特徴１３）
前記レジストレーション部は、
前記平面画像の位置情報に基づいて、前記管体の輪郭線の位置情報を抽出し、
前記輪郭線の位置情報に基づいて、前記平面画像と前記立体画像との位置合わせをする、
特徴１記載の画像処理装置。
【０１３７】
（特徴１４）
前記放射線は、Ｘ線であり、
前記管体は、血管であり、
前記形状線は、前記管体の中心線である、
特徴１記載の画像処理装置。
【０１３８】
（特徴１５）
前記平面位置特定部は、前記移動体の一部の位置を前記移動体の前記平面画像内の位置として特定する、
特徴１記載の画像処理装置。
【符号の説明】
【０１３９】
１  画像処理装置
１１  記憶部
１２  形状線取得部
１３  レジストレーション部
１４  平面位置特定部
１５  投影直線特定部
１６  立体位置推定部
１７  判定部
１８  通信部
２  Ｘ線照射装置
２１  Ｘ線源（線源）
２２  スクリーン
３  立体画像取得装置
４  通信ネットワーク
５  画像記憶装置
６  ディスプレイ（外部装置）
７  ガイドワイヤ
７１  先端部
ＢＶ  血管
Ｃ１  中心線
Ｃ２  投影直線
ｉ    最短中心点
ｋ    最短点
ｐ    近位点
ｑ    遠位点
【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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