(57)【要約】 【課題】  術中のバルーンの破裂、及び／又は骨セメントの椎体外への漏出のリスクを低減すること。【解決手段】  支援情報生成装置は、抽出部、体積算出部、体積推定部、及び変形量推定部を備える。抽出部は、術前に取得された医用画像から椎体領域を抽出する。体積算出部は、前記抽出した椎体領域に基づき、経皮的椎体形成術による治療の対象となる椎体についての第１体積を算出する。体積推定部は、前記抽出した椎体領域に基づき、前記対象となる椎体の正常時の第２体積を推定する。変形量推定部は、前記第１体積と第２体積との差から、前記対象となる椎体が変形する容量を推定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
術前に取得された医用画像から椎体領域を抽出する抽出部と、
前記抽出した椎体領域に基づき、経皮的椎体形成術による治療の対象となる椎体についての第１体積を算出する体積算出部と、
前記抽出した椎体領域に基づき、前記対象となる椎体の正常時の第２体積を推定する体積推定部と、
前記第１体積と第２体積との差から、前記対象となる椎体が変形する容量を推定する変形量推定部と
を具備する支援情報生成装置。
【請求項２】
前記推定した容量を、バルーンの膨張量、及び／又は骨セメントの注入量として表示する第１表示制御部をさらに具備する請求項１記載の支援情報生成装置。
【請求項３】
Ｘ線発生部と、
前記Ｘ線発生部から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記検出されたＸ線に基づき、透視画像を発生させる画像生成回路と、
椎体へ注入される骨セメントの注入量が、前記推定した容量と略一致したか否かを判断する判断部と、
前記注入量が、前記推定した容量と略一致する場合、骨セメントの注入についての警告を通知する通知部と
をさらに具備する請求項１又は２に記載の支援情報生成装置。
【請求項４】
前記医用画像から抽出した椎体領域に基づき、前記対象となる椎体の正常時の形状を推定する形状推定部と、
前記透視画像を、前記透視画像に含まれる椎体領域に、前記正常時の椎体の形状画像を重畳して表示する第２表示制御部と
をさらに具備し、
前記判断部は、バルーンが膨張させられることにより、前記透視画像に含まれる椎体の形状が、前記重畳した形状画像と略一致したか否かを判断し、
前記通知部は、前記透視画像に含まれる椎体の形状が、前記重畳した形状画像と略一致する場合、バルーンの膨張についての警告を通知する請求項３記載の支援情報生成装置。
【請求項５】
前記医用画像に含まれる椎体領域に対して入力される指定に基づき、椎体への針の挿入経路を決定する挿入経路計画部をさらに具備する請求項１乃至４のいずれかに記載の支援情報生成装置。
【請求項６】
前記医用画像に含まれる椎体領域に対して入力される指定に基づき、椎体への針の挿入経路を決定する挿入経路計画部をさらに具備し、
前記第２表示制御部は、前記透視画像を、前記透視画像に含まれる椎体領域に、前記正常時の椎体の、前記挿入経路が決定された面における形状画像を重畳して表示する請求項４記載の支援情報生成装置。
【請求項７】
前記決定された挿入経路に基づき、前記対象となる椎体に適した大きさのバルーンを選択するバルーン選択部をさらに具備する請求項５又は６記載の支援情報生成装置。
【請求項８】
Ｘ線発生部と、
前記Ｘ線発生部から照射されたＸ線を検出するＸ線検出器と、
前記検出されたＸ線に基づき、透視画像を発生させる画像生成回路と、
経皮的椎体形成術による治療の対象である椎体へ注入される骨セメントの注入量が、術前に取得された医用画像に基づいて推定された、前記治療において前記椎体が変形する容量と略一致したか否かを判断する判断部と、
前記注入量が、前記推定された容量と略一致する場合、骨セメントの注入についての警告を通知する通知部と
を具備する支援情報生成装置。
【請求項９】
前記透視画像を、前記透視画像に含まれる椎体領域に、前記医用画像から抽出した椎体領域に基づいて推定された、前記対象である椎体の正常時の形状画像を重畳して表示する表示制御部をさらに具備し、
前記判断部は、バルーンが膨張させられることにより、前記透視画像に含まれる椎体の形状が、前記重畳した形状画像と略一致したか否かを判断し、
前記通知部は、前記透視画像に含まれる椎体の形状が、前記重畳した形状画像と略一致する場合、バルーンの膨張についての警告を通知する請求項８記載の支援情報生成装置。
【請求項１０】
前記表示制御部は、前記透視画像を、前記透視画像に含まれる椎体領域に、挿入経路が決定された面における前記正常時の椎体の形状画像を重畳して表示する請求項９記載の支援情報生成装置。
【請求項１１】
術前に取得された医用画像から椎体領域を抽出する処理と、
前記抽出した椎体領域に基づき、経皮的椎体形成術による治療の対象となる椎体についての第１体積を算出する処理と、
前記抽出した椎体領域に基づき、前記対象となる椎体の正常時の第２体積を推定する処理と、
前記第１体積と第２体積との差から、前記対象となる椎体が変形する容量を推定する処理と
椎体へ注入される骨セメントの注入量が、前記推定した容量と略一致したか否かを判断する処理と、
前記注入量が、前記推定した容量と略一致する場合、骨セメントの注入についての警告を通知する処理と
をプロセッサに実行させる支援情報生成プログラム。
【請求項１２】
前記医用画像から抽出した椎体領域に基づき、前記対象となる椎体の正常時の形状を推定する処理と、
Ｘ線発生部からのＸ線を検出することで発生される透視画像を、前記透視画像に含まれる椎体領域に、前記正常時の椎体の形状画像を重畳して表示する処理と、
バルーンが膨張させられることにより、前記透視画像に含まれる椎体の形状が、前記重畳した形状画像と略一致したか否かを判断する処理と、
前記透視画像に含まれる椎体の形状が、前記重畳した形状画像と略一致する場合、バルーンの膨張についての警告を通知する処理と
を前記プロセッサに実行させる請求項１１記載の支援情報生成プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、支援情報生成装置、及び支援情報生成プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、ＢＫＰ（Balloon Kyphoplasty）と呼ばれる椎体圧迫骨折の治療方法がある。ＢＫＰは経皮的椎体形成術の一つである。ＢＫＰ治療では、骨折した椎体の内部へ経路を設ける。設けた経路を利用して椎体内へバルーンを挿入し、椎体内でバルーンを膨らませることで、椎体の形状を骨折前の形状に戻す。そして、バルーンをしぼませて引き抜き、バルーンにより拡げられた空洞へ骨セメントを注入することで、椎体を骨折する前の形状で固定する。
【０００３】
ＢＫＰ治療は、治療器具を椎体内部へ誘導するため、Ｘ線透視下で行われる。しかしながら、バルーンの膨らみ具合、及び骨セメントの注入具合は、Ｘ線透視下では把握しづらい。そのため、媒体の注入過多によるバルーンの破裂、及び注入過多による骨セメントの椎体外への漏出が起きる場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０９３４７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
発明が解決しようとする課題は、術中のバルーンの破裂、及び／又は骨セメントの椎体外への漏出のリスクを低減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態によれば、支援情報生成装置は、抽出部、体積算出部、体積推定部、及び変形量推定部を備える。抽出部は、術前に取得された医用画像から椎体領域を抽出する。体積算出部は、前記抽出した椎体領域に基づき、経皮的椎体形成術による治療の対象となる椎体についての第１体積を算出する。体積推定部は、前記抽出した椎体領域に基づき、前記対象となる椎体の正常時の第２体積を推定する。変形量推定部は、前記第１体積と第２体積との差から、前記対象となる椎体が変形する容量を推定する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る支援情報生成装置の機能構成を表すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示されるＸ線診断装置の外観を表す図である。
【図３】図３は、図１に示されるサーバ装置の処理回路が術前シミュレーションを実施する際の動作を表すフローチャートである。
【図４】図４は、治療対象である椎体についてのアキシャル断面画像を表す図である。
【図５】図５は、図４で示されるＡ−Ａ’断面における背骨の断面画像を表す図である。
【図６】図６は、椎体領域の表面画像の表示例を表す図である。
【図７】図７は、治療対象である椎体の好適状態での形状の取得例を表す図である。
【図８】図８は、決定された経路に針が挿入された状態のシミュレーション例を表す図である。
【図９】図９は、図１に示されるディスプレイで表示される透視画像の例を表す図である。
【図１０】図１０は、図１に示される画像処理装置の処理回路が、バルーンへの媒体の注入をガイドする際の動作を表すフローチャートである。
【図１１】図１１は、透視画像の椎体上に、好適状態の椎体の形状画像を重畳させた際の表示例を表す図である。
【図１２】図１２は、図１に示される画像処理装置の処理回路が、椎体への骨セメントの注入をガイドする際の動作を表すフローチャートである。
【図１３】図１３は、支援情報生成装置のその他の実施形態を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施の形態について、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）  
図１は、第１の実施形態に係る支援情報生成装置１の機能構成の例を表すブロック図である。図１に示される支援情報生成装置１は、Ｘ線診断装置１０、サーバ装置２０、及び通信端末３０を備えている。なお、図１では、ＢＫＰ（Balloon Kyphoplasty）治療がＸ線診断装置１０を用いて実施される場合を例に説明する。
【００１０】
Ｘ線診断装置１０、サーバ装置２０、及び通信端末３０は、ＬＡＮ（Local Area Network）等の病院内ネットワークを介してデータ通信可能に接続されている。なお、病院内ネットワークへの接続は、有線接続、及び無線接続を問わない。また、セキュリティが確保されるのであれば、接続される回線は病院内ネットワークに限定されない。例えば、ＶＰＮ（Virtual Private Network）等を介し、インターネット等、公衆の通信回線に接続するようにしても構わない。
【００１１】
図１に示されるサーバ装置２０は、Ｘ線診断装置１０を用いて実施するＢＫＰ治療を支援するための情報を、シミュレーションにより作成する。サーバ装置２０は、例えば、ＲＩＳ（Radiological Information System）を形成するサーバ装置の一つである。図１に示されるサーバ装置２０は、メモリ２１、通信インタフェース２２、及び処理回路２３を備えている。メモリ２１、通信インタフェース２２、及び処理回路２３は、例えば、バスを介して互いに通信可能に接続されている。
【００１２】
メモリ２１は、例えば、磁気的若しくは光学的記録媒体、又は半導体メモリ等のプロセッサにより読み取り可能な記録媒体等を有する。メモリ２１は、例えば、本実施形態に係る支援情報生成プログラム等を記憶している。なお、支援情報生成プログラムは、例えば、メモリ２１に予め記憶されていてもよいし、例えば、非一過性の記憶媒体に記憶されて配布され、非一過性の記憶媒体から読み出されてメモリ２１に記憶されてもよい。また、外部装置、例えば、他のサーバ装置から送信されてメモリ２１に記憶されてもよい。
【００１３】
また、メモリ２１は、例えば、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）、又はＸ線ＣＴ（Computed Tomography）装置等の医用画像診断装置により取得された医用画像についての医用画像データを記憶している。医用画像データは、通信インタフェース２２を介し、例えば、医用画像管理システム（ＰＡＣＳ：Picture Archiving and Communication System）から読み出される。このとき、医用画像管理システムとの通信では、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communication Medicine）に準拠した規格が用いられる。
【００１４】
また、メモリ２１は、例えば、処理回路２３で生成されたデータを記憶する。処理回路２３で生成されるデータには、例えば、ＢＫＰ治療の対象となる椎体へ挿入される針の経路に関するデータ、及びこの椎体が治療中に変形する変形量に関するデータが含まれる。また、処理回路２３で生成されるデータには、例えば、ＢＫＰ治療の対象となる椎体の好ましい状態での形状に関するデータが含まれていても構わない。
【００１５】
なお、メモリ２１は、可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。このとき、処理回路２３で生成されたデータは、例えば、を可搬性記憶媒体に書き込まれ、この可搬性記憶媒体がＢＫＰ治療の担当医へ渡されても構わない。また、メモリ２１は、必ずしも単一の記憶装置により実現される必要は無い。例えば、メモリ２１は、複数の記憶装置により実現されても構わない。また、メモリ２１は、サーバ装置２０にネットワークを介して接続された他のコンピュータ内にあってもよい。
【００１６】
通信インタフェース２２は、病院内ネットワークを介して接続されたＸ線診断装置１０、及び通信端末３０との間でデータ通信を行う。通信インタフェース２２は、例えば、予め設定されている既知の規格に準拠してデータ通信を行う。
【００１７】
なお、サーバ装置２０は、入力インタフェースを有していてもよい。入力インタフェースは、ユーザから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２３へ出力する。入力インタフェースは、例えば、マウス、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、タッチパッド、及び操作面へ触れることで指示が入力されるタッチパネル等の入力機器に接続されている。また、入力インタフェースに接続される入力機器は、ネットワーク等を介して接続された他のコンピュータに設けられた入力機器でもよい。
【００１８】
また、サーバ装置２０は、ディスプレイを有していてもよい。ディスプレイは、処理回路２３からの指示に従って種々の情報を表示する。また、ディスプレイは、ユーザからの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を表示してもよい。ディスプレイは、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、及びプラズマディスプレイ等、任意のディスプレイが適宜利用可能である。
【００１９】
処理回路２３は、サーバ装置２０の中枢として機能するプロセッサである。処理回路２３は、メモリ２１等に記憶されているプログラムを実行することにより、当該プログラムに対応する機能を実現する。処理回路２３は、メモリ２１に記憶されている支援情報生成プログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。例えば、処理回路２３は、支援情報生成プログラムを実行することで、挿入経路計画機能２３ａ、画像解析機能２３ｂ、体積算出機能２３ｃ、体積推定機能２３ｄ、変形量推定機能２３ｅ、表示制御機能２３ｆ、形状推定機能２３ｇ、及び転送制御機能２３ｈを有する。なお、本実施形態では、単一のプロセッサによって挿入経路計画機能２３ａ、画像解析機能２３ｂ、体積算出機能２３ｃ、体積推定機能２３ｄ、変形量推定機能２３ｅ、表示制御機能２３ｆ、形状推定機能２３ｇ、及び転送制御機能２３ｈが実現される場合を説明するが、これに限定されない。例えば、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挿入経路計画機能２３ａ、画像解析機能２３ｂ、体積算出機能２３ｃ、体積推定機能２３ｄ、変形量推定機能２３ｅ、表示制御機能２３ｆ、形状推定機能２３ｇ、及び転送制御機能２３ｈを実現しても構わない。
【００２０】
挿入経路計画機能２３ａは、椎体への針の挿入経路を計画する機能であり、挿入経路計画部の一例である。具体的には、例えば、挿入経路計画機能２３ａにおいて処理回路２３は、手術が予定されている患者について、メモリ２１に記憶されている医用画像データに基づく医用画像を操作者へ表示する。処理回路２３は、医用画像に対して操作者により指定された経路を挿入経路とする。
【００２１】
画像解析機能２３ｂは、医用画像データを解析し、医用画像データから椎体領域を抽出する機能であり、抽出部の一例である。具体的には、例えば、画像解析機能２３ｂにおいて処理回路２３は、手術が予定されている患者について、メモリ２１に記憶されている医用画像データを解析する。処理回路２３は、既存の手法、例えば、領域拡張法を用いて医用画像データから椎体領域を抽出する。
【００２２】
体積算出機能２３ｃは、ＢＫＰ治療の対象となる椎体の体積を算出する機能であり、体積算出部の一例である。具体的には、例えば、体積算出機能２３ｃにおいて処理回路２３は、画像解析により抽出した椎体領域に基づき、ＢＫＰ治療の対象となる椎体の体積を算出する。
【００２３】
体積推定機能２３ｄは、ＢＫＰ治療の対象となる椎体の、好ましい状態での体積を推定する機能であり、体積推定部の一例である。ここで、好ましい状態とは、例えば、椎体の変形が生じる前の状態、すなわち、圧迫骨折が生じる前の椎体の状態を表す。体積推定機能２３ｄにおいて処理回路２３は、例えば、画像解析により抽出した椎体領域に基づき、ＢＫＰ治療の対象となる椎体の上下に位置する椎体の体積を算出する。処理回路２３は、上下の椎体について算出した体積に基づき、ＢＫＰ治療の対象となる椎体の、好ましい状態での体積を推定する。
【００２４】
変形量推定機能２３ｅは、ＢＫＰ治療の対象となる椎体を、ＢＫＰ治療において変形させる体積を推定する機能であり、変形量推定部の一例である。具体的には、例えば、変形量推定機能２３ｅにおいて処理回路２３は、好ましい状態での椎体の体積から、画像解析により抽出した椎体領域の体積を減算することで、椎体を変形させる体積を算出する。
【００２５】
表示制御機能２３ｆは、推定した変形量に関する情報を操作者へ表示する機能であり、第１表示制御部の一例である。具体的には、例えば、表示制御機能２３ｆにおいて処理回路２３は、推定した変形量に基づき、バルーンの膨張量、及び骨セメントの注入量を、通信端末３０を介して操作者へ表示する。
【００２６】
形状推定機能２３ｇは、ＢＫＰ治療の対象となる椎体の、好ましい状態での形状を推定する機能であり、形状推定部の一例である。具体的には、例えば、形状推定機能２３ｇにおいて処理回路２３は、画像解析により抽出した、ＢＫＰ治療の対象となる椎体の上下に位置する椎体の椎体領域に基づき、ＢＫＰ治療の対象となる椎体の、好ましい状態での形状を推定する。
【００２７】
転送制御機能２３ｈは、処理回路２３で生成されたデータをＸ線診断装置１０へ転送する機能である。具体的には、例えば、転送制御機能２３ｈにおいて処理回路２３は、ＢＫＰ治療の対象となる椎体へ挿入される針の経路に関するデータ、この椎体が治療中に変形する変形量に関するデータ、及びこの椎体の好ましい状態での形状に関するデータを、Ｘ線診断装置１０へ転送する。
【００２８】
図２は、図１に示されるＸ線診断装置１０の外観の例を表す模式図である。なお、図２では、Ｘ線診断装置１０の保持装置１６が、Ｘ線発生部１１及びＸ線検出器１２が端部に装着された床置きＣアーム１６１を備える例について述べるが、これに限定されない。例えば、保持装置１６は天井吊りのＣアーム、又はΩアームであってよい。
【００２９】
図１に示されるＸ線診断装置１０は、Ｘ線発生部１１、Ｘ線検出器１２、高電圧発生器１３、画像生成回路１４、ディスプレイ１５、保持装置１６、寝台部１７、機構駆動部１８、入力インタフェース１９、システム制御回路１１０、画像処理装置１１１を備えている。
【００３０】
Ｘ線発生部１１は、Ｃアーム１６１の一端に設けられ、天板１７１上に載置された被検体１５０へ照射するＸ線を発生する。Ｘ線発生部１１は、Ｘ線管と、Ｘ線管から照射されたＸ線に対してＸ線錘（コーンビーム）を形成するＸ線絞り器とを備えている。Ｘ線管は、Ｘ線を発生する真空管であり、陰極（フィラメント）より放出された電子を高電圧によって加速させてタングステン陽極に衝突させＸ線を発生させる。Ｘ線絞り器は、Ｘ線管と被検体１５０との間に位置し、Ｘ線管から照射されたＸ線ビームを所定の照射視野のサイズに絞り込む。
【００３１】
Ｘ線検出器１２は、Ｘ線発生部１１と対向するように検出器前後動部１６５に取り付けられ、被検体１５０を透過したＸ線を検出する。Ｘ線検出器１２は、例えば、複数のＸ線検出半導体素子が２次元状に配列されたフラットパネルデテクタにより実現される。検出器前後動部１６５は、Ｃアーム１６１の他方の端部に、Ｘ線発生部１１へ向かう方向に沿って往復動可能に取り付けられている。
【００３２】
高電圧発生器１３は、Ｘ線管の陰極から発生する熱電子を加速するために、陽極と陰極の間に印加する高電圧を発生させる高電圧発生器と、システム制御回路１１０から供給される指示信号に従い、高電圧発生器における管電流、管電圧、照射時間、照射タイミング等のＸ線照射条件を制御するＸ線制御部を備えている。
【００３３】
画像生成回路１４は、図示しない投影データ生成回路、投影データ記憶回路、及び画像演算回路を備える。投影データ生成回路は、フラットパネルディテクタから行単位、又は列単位でパラレルに読み出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器と、この電荷・電圧変換器の出力をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、デジタル変換されたパラレル信号を時系列的なシリアル信号に変換するパラレル・シリアル変換器とを備えている。投影データ生成回路は、このシリアル信号を時系列的な投影データとして投影データ記憶回路に供給する。投影データ記憶回路は、投影データ生成回路から供給される時系列的な投影データを順次保存して２次元投影データを生成する。画像演算回路は、投影データ記憶回路にて生成された２次元投影データに対しフィルタリング処理等の画像処理を行なって透視画像データを生成する。
【００３４】
ディスプレイ１５は、システム制御回路１１０からの指示に従い、画像生成回路１４から供給される透視画像データに被検体情報、及び投影データ生成条件等の付帯情報を重畳して表示データを生成する。ディスプレイ１５は、生成した表示データを、Ｄ／Ａ変換、及びＴＶフォーマット変換を行って表示する。ディスプレイ１５は、例えば、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、及びプラズマディスプレイ等、任意のディスプレイが適宜利用可能である。
【００３５】
保持装置１６は、Ｘ線発生部１１、及びＸ線検出器１２を回転可能に保持し、機構駆動部１８からの駆動信号に従い、被検体１５０の周囲で所定方向に移動、又は回動させる。本実施形態に係る保持装置１６は、例えば、Ｃアーム１６１、Ｃアームホルダ１６２、スタンド１６３、及び床旋回アーム１６４を有する。
【００３６】
Ｃアーム１６１は、Ｘ線発生部１１、及び検出器前後動部１６５を、Ｘ線発生部１１とＸ線検出器１２とが正対するように保持する。Ｃアーム１６１は、Ｃアームホルダ１６２を介してスタンド１６３に保持される。Ｃアームホルダ１６２は、Ｃアーム１６１を、Ｃアーム１６１の円弧方向、すなわち図２に示される矢印ａの方向に対してスライド自在に保持している。Ｃアームホルダ１６２は、スタンド１６３の回動軸ｚ２に対して直交する軸周り、例えば、矢印ｂの方向に回動自在に、スタンド１６３に取り付けられている。Ｃアームホルダ１６２のｂ方向への回動に伴い、Ｃアーム１６１もｂ方向へ回動する。
【００３７】
スタンド１６３は、回動軸ｚ２周りに回動自在に、床旋回アーム１６４に取り付けられている。スタンド１６３は、回動軸ｚ２に対して直交する方向にＣアームホルダ１６２を支持している。床旋回アーム１６４は、一方の端部において、回動軸ｚ１周りに旋回自在に、床面に取り付けられている。床旋回アーム１６４は、他の端部において、スタンド１６３を支持している。回動軸ｚ１，ｚ２は、それぞれ床に垂直な同一の方向である。
【００３８】
寝台部１７は、被検体１５０を載置した天板１７１を、機構駆動部１８からの駆動信号に従って所定方向へ移動させる。寝台部１７の寝台１７２には、被検体１５０を載置した天板１７１を水平方向へ移動させるための水平移動機構部と、垂直方向へ移動させるための垂直移動機構部とが設けられている。
【００３９】
機構駆動部１８は、システム制御回路１１０により制御され、保持装置１６、及び寝台部１７の各々に駆動信号を供給する。具体的には、機構駆動部１８は、Ｘ線発生部１１、及びＸ線検出器１２を所望の方向へ移動させるために保持装置１６に対して駆動信号を供給する。保持装置１６に対する駆動信号を検出（例えば、駆動パルス数を計数）することにより、システム制御回路１１０は、撮像系の位置情報を検出可能となっている。また、機構駆動部１８は、被検体１５０を載置した天板１７１を所望の方向へ移動させるため、寝台１７２に対して駆動信号を供給する。寝台１７２に対する駆動信号を検出することにより、システム制御回路１１０は、天板１７１の位置情報を検出可能となっている。
【００４０】
入力インタフェース１９は、操作者からの各種指示を受け付ける。各種指示は、例えば、被検体情報の入力指示、Ｘ線照射条件を含むＸ線撮影条件の設定指示、及び各種コマンド信号の入力指示等である。入力インタフェース１９は、例えば、マウス、キーボード、パネルスイッチ、スライダースイッチ、トラックボール、ロータリーエンコーダ、操作パネル、及びタッチコマンドスクリーン（ＴＣＳ）等により実現される。入力インタフェース１９は、例えばバスを介してシステム制御回路１１０に接続され、操作者から入力される操作指示を電気信号へ変換し、電気信号をシステム制御回路１１０へ出力する。なお、本実施形態において入力インタフェース１９は、マウス及び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される操作指示に対応する電気信号を受け取り、この電気信号をシステム制御回路１１０へ出力する回路も入力インタフェース１９の例に含まれる。
【００４１】
システム制御回路１１０は、例えば、Ｘ線診断装置１０を統括的に制御するプロセッサである。システム制御回路１１０は、図示しないメモリを備え、このメモリに、Ｘ線診断装置１０を制御するためのプログラムを記憶している。また、システム制御回路１１０は、このメモリに、入力インタフェース１９を用いて入力された被検体情報、及び各種コマンド信号、並びに、入力インタフェース１９を用いて設定されたＸ線撮影条件を記憶する。システム制御回路１１０は、メモリに記憶されている制御プログラムを、メモリに記憶されている情報を用いて実行することで、Ｘ線診断装置１０を統括的に制御する。
【００４２】
画像処理装置１１１は、ＢＫＰ治療の術中において操作者を支援する。画像処理装置１１１は、メモリ１１１１、通信インタフェース１１１２、及び処理回路１１１３を備えている。
【００４３】
メモリ１１１１は、例えば、磁気的若しくは光学的記録媒体、又は半導体メモリ等のプロセッサにより読み取り可能な記録媒体等を有する。メモリ１１１１は、例えば、本実施形態に係る支援情報生成プログラム等を記憶している。なお、支援情報生成プログラムは、例えば、メモリ１１１１に予め記憶されていてもよいし、例えば、非一過性の記憶媒体に記憶されて配布され、非一過性の記憶媒体から読み出されてメモリ１１１１に記憶されてもよい。また、外部装置、例えば、サーバ装置２０等から送信されてメモリ１１１１に記憶されてもよい。
【００４４】
また、メモリ１１１１は、例えば、画像生成回路１４により生成される透視画像データ、及びサーバ装置２０で生成されるデータを記憶する。サーバ装置２０で生成されるデータには、例えば、ＢＫＰ治療の対象である椎体へ挿入される針の経路に関するデータ、及びこの椎体が治療中に変形する変形量に関するデータが含まれる。また、サーバ装置２０で生成されるデータには、例えば、ＢＫＰ治療の対象である椎体の好的状態での形状に関するデータが含まれていても構わない。なお、メモリ１１１１は、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、ＤＶＤドライブ、及びフラッシュメモリ等の可搬性記憶媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。このとき、メモリ１１１１は、例えば、サーバ装置２０で可搬性記憶媒体に書き込まれたデータを読み出しても構わない。
【００４５】
メモリ１１１１は、必ずしも独立した記憶装置により実現されなくても構わない。例えば、メモリ１１１１は、複数の記憶装置により実現されても構わない。また、メモリ１１１１は、サーバ装置２０のメモリ２１と同じ記憶装置において実現されてもよい。
【００４６】
通信インタフェース１１１２は、病院内ネットワークを介してサーバ装置２０、及び通信端末３０と接続され、サーバ装置２０、及び通信端末３０との間でデータ通信を行う。
【００４７】
処理回路１１１３は、例えば、画像処理装置１１１の中枢として機能するプロセッサである。処理回路１１１３は、メモリ１１１１に記憶されている制御プログラムを実行することで、当該プログラムに対応する機能を実現する。処理回路１１１３は、例えば、画像解析機能１１１３ａ、表示制御機能１１１３ｂ、判断機能１１１３ｃ、及び通知機能１１１３ｄを有する。なお、本実施形態では、単一のプロセッサによって画像解析機能１１１３ａ、表示制御機能１１１３ｂ、判断機能１１１３ｃ、及び通知機能１１１３ｄが実現される場合を説明するが、これに限定されない。例えば、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画像解析機能１１１３ａ、表示制御機能１１１３ｂ、判断機能１１１３ｃ、及び通知機能１１１３ｄを実現しても構わない。
【００４８】
画像解析機能１１１３ａは、画像生成回路１４により生成された透視画像データを解析する機能である。具体的には、例えば、画像解析機能１１１３ａにおいて処理回路１１１３は、画像生成回路１４により生成された透視画像データを解析する。処理回路１１１３は、既存の手法、例えば、領域拡張法を用いて透視画像データから椎体領域を抽出する。
【００４９】
表示制御機能１１１３ｂは、ディスプレイ１５による透視画像データの表示を制御する機能であり、第２表示制御部の一例である。具体的には、例えば、表示制御機能１１１３ｂにおいて処理回路１１１３は、画像生成回路１４により生成された透視画像データに基づく透視画像をディスプレイ１５に表示させる。また、処理回路１１１３は、術中ガイドに関する表示を透視画像上に重畳させる。具体的には、例えば、処理回路１１１３は、ＢＫＰ治療のための保持装置１６及び寝台部１７の位置を決定するためのガイド表示、及びＢＫＰ治療の対象である椎体内へ針を誘導するためのガイド表示を透視画像に重畳させる。また、処理回路１１１３は、治療の対象となる椎体の好適形状を、透視画像上に重畳させる。
【００５０】
判断機能１１１３ｃは、バルーンの膨張が十分であるか、及び椎体内への骨セメントの注入量が十分であるか否かを判断する機能であり、判断部の一例である。具体的には、例えば、判断機能１１１３ｃにおいて処理回路１１１３は、透視画像において表示される椎体の形状と、透視画像の椎体に重畳されている好適形状とを比較する。実際の椎体の形状が好適形状と略一致する場合、処理回路１１１３は、バルーンが十分に膨張したと判断する。
【００５１】
また、処理回路１１１３は、椎体内に注入した骨セメントの量が、サーバ装置２０における術前シミュレーションにおいて算出された骨セメントの量と一致するか否かを判断する。注入した骨セメントの量が計算した骨セメントの量と一致する場合、処理回路１１１３は、骨セメントを十分に注入したと判断する。
【００５２】
通知機能１１１３ｄは、バルーンの膨張が十分となったこと、及び椎体内への骨セメントの注入量が十分となったことを通知する機能であり、通知部の一例である。具体的には、例えば、通知機能１１１３ｄにおいて処理回路１１１３は、バルーンの膨張が十分になると、その旨を操作者へ通知する。また、処理回路１１１３は、椎体内への骨セメントの注入量が十分になると、その旨を操作者へ通知する。操作者への通知は、音声による通知でもよいし、ディスプレイ１５による通知表示でも構わない。
【００５３】
図１に示される通信端末３０は、医師等の医療スタッフが病院内ネットワークを介し、例えば、サーバ装置２０等へアクセスするための端末である。なお、病院内ネットワークに収容される通信端末３０は、１台に限定されない。複数の通信端末３０が病院内ネットワークに収容されていてよい。また、サーバ装置２０に入力インタフェース、及びディスプレイが備えられている場合、通信端末３０は必ずしも設けられている必要はない。
【００５４】
次に、以上のように構成された支援情報生成装置１がＢＫＰ治療を支援する動作を説明する。
【００５５】
（術前シミュレーション）  
サーバ装置２０がＢＫＰ治療についての術前シミュレーションを実施する場合について説明する。図３は、図１に示されるサーバ装置２０の処理回路２３が術前シミュレーションを実施する際の動作の例を表すフローチャートである。
【００５６】
まず、操作者が、通信端末３０を介し、ＢＫＰ治療の実施予定を確認する。操作者は、日時、患者ＩＤ、及び患者情報等に基づき、術前シミュレーションの対象となるＢＫＰ治療を特定する。操作者は、特定したＢＫＰ治療に対する術前シミュレーションの開始指示をサーバ装置２０へ入力する。サーバ装置２０の処理回路２３は、術前シミュレーションの開始指示を受信すると、メモリ２１から支援情報生成プログラムを読み出し、読み出した支援情報生成プログラムを実行する。
【００５７】
支援情報生成プログラムの実行により、処理回路２３は、挿入経路計画機能２３ａを実行する。挿入経路計画機能２３ａを実行すると処理回路２３は、椎体への針の挿入経路を決定する（ステップＳ３１）。具体的には、処理回路２３は、指定された患者の背骨について術前に撮影されたＣＴ画像データ、又はＭＲ画像データの医用画像データをＰＡＣＳから読み出し、読み出した医用画像データをメモリ２１に記憶する。このとき読み出される医用画像データは、例えば、診察医により治療対象として指定された椎体と、その上下の椎体とを少なくとも含む。処理回路２３は、操作者からのアキシャル断面の指定に応じ、治療対象である椎体についてのアキシャル断面画像を通信端末３０に表示させる
図４は、治療対象である椎体についてのアキシャル断面画像の表示例を表す模式図である。操作者は、図４に示されるアキシャル断面画像に基づいて針の挿入経路を指定する。例えば、操作者は、アキシャル断面画像において２点を指定する。処理回路２３は、このとき指定された２点Ａ，Ａ’を繋いだ直線を、針の挿入経路として決定する。処理回路２３は、決定した挿入経路に関するデータ、例えば、挿入経路の位置情報、及び横軸穿刺角度等をメモリ２１に記憶させる。
【００５８】
なお、処理回路２３は、頭尾穿刺角度も決定するようにしてもよい。なお、頭尾軸穿刺角度は、例えば、脊椎の湾曲がひどく、椎体が頭尾軸方向に強く傾斜している場合に決定する必要がある。具体的には、例えば、処理回路２３は、２点Ａ，Ａ’が指定されると、医用画像データを参照し、直線Ａ−Ａ’における背骨の断面画像を通信端末３０に表示させる。図５は、直線Ａ−Ａ’における背骨の断面画像の表示例を表す模式図である。操作者は、図５に示される断面画像に基づいて頭尾穿刺角度を決定する。
【００５９】
針の挿入経路を決定すると、処理回路２３は、画像解析機能２３ｂを実行する。画像解析機能２３ｂを実行すると処理回路２３は、医用画像データに対して所定の画像解析を実施することで、医用画像データに含まれる椎体領域を抽出する（ステップＳ３２）。具体的には、処理回路２３は、ステップＳ３１で読み出した医用画像データに対し、既存の手法、例えば、領域拡張法を用いた領域抽出処理を実行する。これにより、例えば、医用画像データから、治療対象である椎体を含む複数の椎体についての３次元情報が抽出される。
【００６０】
医用画像データから椎体領域を抽出すると、処理回路２３は、体積算出機能２３ｃを実行する。体積算出機能２３ｃを実行すると処理回路２３は、治療対象である椎体の体積を算出する（ステップＳ３３）。具体的には、処理回路２３は、例えば、医用画像データから抽出した椎体領域に基づく表面画像に対し、治療対象である椎体の指定を操作者から受け付ける。操作者により椎体が指定されると、処理回路２３は、指定された椎体の３次元情報、例えば、画素数に基づいてこの椎体の体積を算出する。図６は、椎体領域の表面画像の表示例を表す図である。図６に示される例では、操作者により中央の椎体が指定され、指定された椎体の体積が７ｍｍ３と算出される。
【００６１】
なお、操作者による治療対象である椎体の指定は必須ではない。処理回路２３が、治療対象である椎体を自動的に認識するようにしても構わない。例えば、処理回路２３は、医用画像データに含まれる複数の椎体領域の体積を算出する。そして、処理回路２３は、算出した複数の椎体領域の体積の関係から、治療対象である椎体の体積を選択してもよい。例えば、処理回路２３は、最も小さい体積を、治療対象である椎体の体積であるとしてもよい。また、配列されている椎体のうち、体積が不連続に小さくなる椎体を治療対象である椎体であるとし、その体積を取得してもよい。
【００６２】
また、処理回路２３は、椎体の形状に基づいて治療対象である椎体を選択してもよい。例えば、処理回路２３は、椎体領域を１ボクセル分拡張し、拡張後の椎体領域に対して拡張前の椎体領域をサブトラクションすることで椎体領域の形状に関する情報を取得する。処理回路２３は、取得した情報から形状を表すフィッティングカーブを近似し、このフィッティングカーブに基づいて、例えば、変曲点等の滑らかさを規定する特徴量を取得する。処理回路２３は、取得した特徴量を、予め設定されている圧迫骨折の定義と照らし合わせ、圧迫骨折を発症している椎体領域を検出する。ここで、圧迫骨折の定義には、例えば、数ｍｍ程度の所定の範囲内に予め設定される数以上の変曲点が存在すること、すなわち、椎体の表面に細かな凹凸があること等が含まれる。処理回路２３は、圧迫骨折を発症している椎体領域の体積を算出する。
【００６３】
治療対象である椎体の体積を算出すると、処理回路２３は、体積推定機能２３ｄを実行する。体積推定機能２３ｄにおいて処理回路２３は、治療対象である椎体の好適状態における体積、すなわち、椎体が圧迫骨折を発症する前の体積を推定する（ステップＳ３４）。具体的には、処理回路２３は、圧迫骨折を発症していない椎体、例えば、治療対象である椎体の上下に位置する椎体について、これらの椎体の３次元情報、例えば、画素数に基づいて体積を算出する。処理回路２３は、算出した２つの椎体の体積に基づき、治療対象である椎体の好適状態における体積を算出する。例えば、処理回路２３は、２つの椎体の体積の平均値を算出し、算出した平均値を、治療対象である椎体の好適状態における体積とする。図６に示される例では、操作者により指定された椎体の上下の椎体の体積がそれぞれ１０ｍｍ３、１６ｍｍ３と算出される。そして、１０ｍｍ３、１６ｍｍ３の平均値である１３ｍｍ３が治療対象である椎体の好適状態における体積として算出される。
【００６４】
なお、治療対象である椎体の好適状態における体積を推定する手法は、上記に限定されない。例えば、治療対象である椎体の体積を取得する際に用いられる体積は、上下の椎体の体積に限定されない。例えば、複数の椎体を選択してもよいし、１つだけ選択してもよい。また、用いられる統計学的手法は平均値に限定されない。例えば、選択された椎体の体積の、中央値、最小値、及び最大値等を好適状態の椎体の体積として用いてもよい。その他、好適状態の椎体の体積を、人体アトラスのような既知データを参照して推定してもよい。
【００６５】
治療対象である椎体の好適状態における体積を算出すると、処理回路２３は、変形量推定機能２３ｅを実行する。変形量推定機能２３ｅにおいて処理回路２３は、ＢＫＰ治療において椎体を変形させる体積を推定する（ステップＳ３５）。具体的には、処理回路２３は、好適状態の椎体の体積から、現状の椎体の体積を減算し、減算後の体積を、椎体の変形量とする。図６に示される例によれば、好適状態の椎体の体積：１３ｍｍ３から、圧迫骨折時の椎体の体積：７ｍｍ３を減算し、６ｍｍ３を椎体の変形量とする。
【００６６】
椎体の変形量を推定すると、処理回路２３は、表示制御機能２３ｆを実行する。表示制御機能２３ｆを実行すると処理回路２３は、推定した変形量を、ＢＫＰ治療の際に膨張させるバルーンの体積として、通信端末３０を介して操作者に提示する。また、バルーンの体積と椎体へ注入する骨セメントの容量とは等しい。処理回路２３は、推定した変形量を、骨セメントの注入量として、通信端末３０を介して操作者に提示する（ステップＳ３６）。
【００６７】
また、処理回路２３は、ステップＳ３２で医用画像データから椎体領域を抽出すると、形状推定機能２３ｇを実行する。形状推定機能２３ｇを実行すると処理回路２３は、治療対象である椎体の、好ましい状態での形状を推定する。椎体の形状は、隣り合う椎体であれば大きく変化しない。そのため、治療対象である椎体の圧迫骨折前の形状は、上下の椎体の形状から推定可能である。処理回路２３は、例えば、治療対象である椎体の上下に位置する椎体についての椎体領域の分布を平均した領域を、治療対象である椎体の好適状態での椎体領域とする。図７は、治療対象である椎体の好適状態での形状の取得例を表す図である。
【００６８】
なお、治療対象である椎体の好適状態における形状を推定する手法は、上記に限定されない。例えば、治療対象である椎体の形状を取得する際に用いられる椎体の形状は、上下の椎体の形状に限定されない。例えば、複数の椎体の形状を選択してもよいし、１つだけ選択してもよい。また、用いられる統計学的手法は平均値に限定されない。例えば、選択された椎体領域の分布の、中央値、最小値、及び最大値等を好適状態の椎体の形状として用いてもよい。その他、好適状態の椎体の形状を、人体アトラスのような既知データを参照して推定してもよい。
【００６９】
また、処理回路２３が推定する好適状態の椎体の形状は、３次元情報に限定されない。処理回路２３は、好適状態の椎体の形状を、２次元情報として推定してもよい。例えば、処理回路２３は、治療対象である椎体の上下に位置する椎体についての椎体領域に関する情報のうち、針の挿入経路を決定した際に指定されたＡ−Ａ’断面における情報を取得する。処理回路２３は、上下の椎体領域の２次元分布を平均した領域を、治療対象である椎体の好適状態での椎体領域とする。
【００７０】
また、Ｘ線診断装置１０を用いたＢＫＰ治療の術中において、術者が自身で椎体の好適形状を描画する場合には、形状推定機能２３ｇは実行されなくても構わない。
【００７１】
術前シミュレーションが終了すると処理回路２３は、転送制御機能２３ｈを実行する。転送制御機能２３ｈを実行すると処理回路２３は、挿入経路計画機能２３ａで設定した挿入経路に関するデータ、変形量推定機能２３ｅで推定した椎体の変形量に関するデータ、及び形状推定機能２３ｇで推定した好適状態の椎体の形状に関するデータを、Ｘ線診断装置１０へ転送する。
【００７２】
以上のように、サーバ装置２０の処理回路２３は、医用画像から椎体領域を抽出し、抽出した椎体領域に基づき、治療対象である椎体についての体積を算出する。処理回路２３は、抽出した椎体領域に基づき、治療対象である椎体の正常時の体積を推定する。そして、処理回路２３は、算出した体積と、推定した体積との差から、治療対象である椎体が変形する容量を推定するようにしている。これにより、処理回路２３は、治療による椎体の変形量を、術前シミュレーションにより推定することが可能となる。
【００７３】
また、処理回路２３は、椎体の変形量を推定すると、推定した変形量を、バルーンの膨張量、及び／又は骨セメントの注入量として操作者へ表示するようにしている。これにより、処理回路２３は、バルーンの膨張量、及び／又は骨セメントの注入量を、術前シミュレーションにより事前に把握することが可能となる。
【００７４】
また、処理回路２３は、医用画像データから抽出した椎体領域に基づき、好適な状態での椎体の形状を推定するようにしている。これにより、術中において、治療対象である椎体の、好適状態での形状をより正確にＸ線診断装置１０のディスプレイ１５に表示させることが可能となる。
【００７５】
また、処理回路２３は、医用画像データに含まれる椎体領域に対して入力される指定に基づき、椎体への針の挿入経路を決定するようにしている。これにより、術中において、保持装置１６及び寝台部１７の位置を決定させるためのガイド表示、及び椎体へ針を挿入させるためのガイド表示を、Ｘ線診断装置１０のディスプレイ１５に表示させることが可能となる。
【００７６】
なお、術前シミュレーションにより操作者に提示される情報は、バルーンの膨張量、及び／又は骨セメントの注入量に限定されない。術前シミュレーションにおいて、最適な大きさのバルーンを提示する機能を処理回路２３が有していてもよい。このとき、処理回路２３は、支援情報生成プログラムを実行することで、例えば、バルーン選択機能を有する。
【００７７】
バルーン選択機能において処理回路２３は、例えば、椎体の大きさに適したバルーンを選択する。膨らませたバルーンが椎体の皮質骨内壁に近すぎると骨セメントが漏出するリスクが高まる。そこで、処理回路２３は、バルーンの仕様に記載されている最大バルーン径と、バルーン長とを基準にバルーンを選択する。具体的には、例えば、処理回路２３は、挿入経路が決定されると、バルーン選択機能を実行する。処理回路２３は、決定された経路に針が挿入された状態を想定し、椎体内の針の長さと、針から皮質骨内壁までの最短距離を計算する。図８は、決定された経路に針が挿入された状態のシミュレーション例を表す模式図である。図８において、実線が椎体内の針の長さを表し、破線が針から皮質骨内壁までの最短距離を表す。処理回路２３は、バルーン長が椎体内の針の長さ未満、最大バルーン径が針から皮質骨内壁までの最短距離の２倍未満となるバルーンを最適なバルーンとして選択する。処理回路２３は、表示制御機能２３ｆにより、選択したバルーンを操作者へ提示する。これにより、処理回路２３は、椎体の大きさに適したバルーンを、操作者へ提示することが可能となる。
【００７８】
（術中ガイド）  
続いて、Ｘ線診断装置１０がＢＫＰ治療を行う術者に対し、術中ガイドを実施する場合について説明する。
【００７９】
ＢＫＰ治療が開始されると、術者は、被検体１５０の損傷椎体を含む椎骨についての透視画像をディスプレイ１５に表示させるように、入力インタフェース１９へ操作コマンドを入力する。システム制御回路１１０は、撮影位置を指示するコマンドの入力に基づき、機構駆動部１８を制御し、保持装置１６及び寝台部１７への駆動信号を生成させる。保持装置１６は、機構駆動部１８から供給される駆動信号に従い、Ｘ線発生部１１、及びＸ線検出器１２を被検体１５０の周囲で移動及び回動させる。寝台部１７は、機構駆動部１８から供給される駆動信号に従い、天板１７１を移動させる。Ｘ線発生部１１で発生されたＸ線は、被検体１５０を透過し、Ｘ線検出器１２で検出される。画像生成回路１４は、Ｘ線検出器１２で検出されたＸ線に基づいて透視画像データを生成する。透視画像データは、透視画像としてディスプレイ１５で表示される。
【００８０】
また、ＢＫＰ治療が開始されると、画像処理装置１１１の処理回路１１１３は、メモリ１１１１から支援情報生成プログラムを読み出し、読み出した支援情報生成プログラムを実行する。
【００８１】
支援情報生成プログラムの実行により、処理回路１１１３は、表示制御機能１１１３ｂを実行する。表示制御機能１１１３ｂを実行すると処理回路１１１３は、ＢＫＰ治療を実施させるためのガイド表示を透視画像に重畳させる。具体的には、例えば、処理回路１１１３は、メモリ１１１１から針の挿入経路に関するデータを読み出す。処理回路１１１３は、読み出したデータに含まれるＡ−Ａ’断面の位置等に基づき、保持装置１６及び寝台部１７の位置を決定するためのガイド表示を生成する。処理回路１１１３は、生成したガイド表示をディスプレイ１５に表示される透視画像に重畳させる。
【００８２】
透視画像に重畳されるガイド表示に従って保持装置１６及び寝台部１７の位置が決定されると、例えば、図９に示される、Ａ−Ａ’断面を含む透視画像がディスプレイ１５に表示される。保持装置１６及び寝台部１７の位置が決定されると、処理回路１１１３は、読み出したデータに含まれるＡ点、及びＡ’点の位置等に基づき、椎体内へ針を誘導するためのガイド表示を生成する。処理回路１１１３は、生成したガイド表示をディスプレイ１５に表示される透視画像に重畳させる。
【００８３】
術者は、透視画像及び透視画像に重畳されているガイド表示を確認しながら、椎弓根へ針を到達させ、この針を椎体内へ先進させる。術者は、ＢＫＰ治療を実施するための器具群を用い、針を基準に、骨組織を通り椎体内の海綿質へ到達する経路を形成させる。術者は、椎体内で膨張可能なバルーンを、この経路を通して椎体内の海綿質に配置する。これにより、バルーンを膨張させる準備が整う。
【００８４】
図１０は、図１に示される画像処理装置１１１の処理回路１１１３が、バルーンへの媒体の注入をガイドする際の動作の例を表すフローチャートである。術者は、バルーンを膨張させる準備が整うと、入力インタフェース１９を介し、透視画像における治療対象である椎体領域を指定する。
【００８５】
治療対象である椎体領域が指定されると、処理回路１１１３は、表示制御機能１１１３ｂを実行する。表示制御機能１１１３ｂを実行すると処理回路１１１３は、透視画像において、治療対象である椎体が表示されている領域に、この椎体の好適状態での形状画像を重畳させる（ステップＳ１０１）。
【００８６】
具体的には、処理回路１１１３は、治療対象である椎体の、好適状態での形状に関するデータをメモリ１１１１から読み出す。好適状態での形状に関するデータが３次元情報である場合、形状を表示する断面を特定する必要がある。術前シミュレーションで針の挿入経路が決定されている場合、処理回路１１１３は、挿入経路を決定する際に指定されたＡ−Ａ’断面を、形状を表示する断面とする。処理回路１１１３は、形状に関する情報のうち、Ａ−Ａ’断面における情報を取得し、形状画像を作成する。
【００８７】
術前シミュレーションで針の挿入経路が決定されていない場合には、例えば、被検体１５０について術前に取得された医用画像と、術中の透視画像との間で、位置合わせがされている。なお、２画像間の位置合わせは、例えば、既存の技術を利用して実施して構わない。処理回路１１１３は、針の挿入経路が決定されると、保持装置１６及び寝台部１７の位置情報に基づき、医用画像において、決定された挿入経路と対応する断面を特定する。処理回路１１１３は、メモリ１１１１から読み出した形状に関する情報のうち、医用画像上で特定した断面における情報を取得し、形状画像を作成する。
【００８８】
好適状態での形状に関するデータが２次元情報である場合、処理回路１１１３は、メモリ１１１１から読み出した形状に関する情報に基づいて形状画像を作成する。
【００８９】
続いて、処理回路１１１３は、透視画像上に形状画像を重畳させる位置を決定する。形状画像を重畳させる位置は、例えば、術者により透視画像上の位置が指定されることで決定される。また、例えば、既存のパターンマッチング処理により、形状画像の一部と、透視画像の一部とが対応付けられることで決定される。形状画像の表示形式は、操作者からの指示に従い、任意に決定可能である。例えば、椎体領域の境界線のみを表示してもよいし、不透明度を下げて透視画像を視認可能かつ、重畳する椎体領域全体を視認可能に表示してもよい。処理回路１１１３は、形状画像を、透視画像上の決定された位置に重畳させる。図１１は、透視画像における治療対象である椎体上に、好適状態の椎体の形状画像を重畳させた際の表示例を表す模式図である。
【００９０】
なお、必ずしも術前シミュレーションで取得された形状画像を透視画像に重畳させる必要はない。術者は、好適状態での椎体の形状を、透視画像で表示されている椎体の形状に基づき、自身で描画しても構わない。
【００９１】
また、好適状態での椎体の形状画像が透視画像へ重畳されるタイミングは、バルーンを膨張させる準備が整った後に限定されない。形状画像は、例えば、保持装置１６及び寝台部１７の位置が決定され際に、透視画像に重畳されても構わない。このとき、形状画像の不透明度は、入力インタフェース１９を介して任意に設定可能である。例えば、椎体への針を挿入させる際には、形状画像の不透明度を下げ、透視画像上にて視認できないようにしてもよい。
【００９２】
透視画像に形状画像が重畳表示されると、術者は、バルーンへの媒体、例えば、無菌液の注入を開始する。バルーン内へ媒体が注入されると、バルーンは椎体の内部で膨張し、椎体内の海綿質を圧迫する。この圧迫により、海綿質において内部空洞が形成される。
【００９３】
透視画像に形状画像が重畳表示されると、処理回路１１１３は、判断機能１１１３ｃを実行する。判断機能１１１３ｃを実行すると処理回路１１１３は、透視画像において表示される椎体の形状と、透視画像の椎体に重畳されている形状とを予め設定されている周期で比較し、バルーンが十分に膨張したか否かを判断する（ステップＳ１０２）。具体的には、処理回路１１１３は、例えば、画像解析処理により、透視画像に表示されている椎体領域を抽出する。処理回路１１１３は、抽出した椎体領域の面積を、例えば、画素数を利用して予め設定した周期で算出する。抽出した椎体領域の面積を算出すると、処理回路１１１３は、算出した面積と、重畳されている好適状態での椎体領域の面積とを比較し、これらの面積が最も近くなったか否かを判断する。例えば、処理回路１１１３は、好適状態での椎体領域の面積から、算出した面積を減算し、この値が予め設定した面積よりも小さい場合、両面積が最も近くなったと判断する。両面積が最も近くなったと判断すると、処理回路１１１３は、バルーンが十分に膨張したと判断する。
【００９４】
バルーンが十分に膨張したと判断すると、処理回路１１１３は、通知機能１１１３ｄを実行する。通知機能１１１３ｄを実行すると処理回路１１１３は、バルーンの膨張が十分になった旨、及びバルーンの膨張を停止させる旨等の警告を操作者へ通知する（ステップＳ１０３）。例えば、処理回路１１１３は、「バルーンが十分に膨らみました。」、及び「バルーンの膨張を停止してください。」等の通知をディスプレイ１５に表示させる。また、Ｘ線診断装置１０がスピーカを有している場合には、上記の内容をスピーカにより音声で通知しても構わない。
【００９５】
術者は、例えばディスプレイ１５に表示される通知を確認すると、バルーンへの媒体の注入を停止する。そして、術者は、バルーンに注入されている媒体を吸引することでバルーンを収縮させ、収縮させたバルーンを椎体内から引き抜く。術者は、バルーンを引き抜くと、バルーンの膨張により形成された椎体内の空洞に骨セメントを注入する。骨セメントの注入を開始する際に、例えば、術者は、骨セメントの注入を開始する旨を入力インタフェース１９から入力する。なお、骨セメントを注入する注入デバイスから、骨セメントの注入が介しされたことがＸ線診断装置１０へ通知されても構わない。
【００９６】
図１２は、図１に示される画像処理装置１１１の処理回路１１１３が、椎体への骨セメントの注入をガイドする際の動作の例を表すフローチャートである。
【００９７】
骨セメントの注入開始を検知すると（ステップＳ１２１）、処理回路１１１３は、判断機能１１１３ｃを実行する。判断機能１１１３ｃを実行すると処理回路１１１３は、骨セメントを十分に注入したか否かを判断する（ステップＳ１２２）。具体的には、処理回路１１１３は、術前シミュレーションで推定された、変形量に関するデータをメモリ１１１１から読み出す。ここで、注入デバイスから骨セメントが注入される速度は既知となっている。処理回路１１１３は、注入速度に基づき、読み出した変形量に相当する容量の骨セメントが椎体へ注入されるのにかかる時間を算出する。処理回路１１１３は、骨セメントの注入が開始された時点から、算出した時間が経過したか否かを判断する。骨セメントの注入が開始された時点から、算出した時間が経過した場合、処理回路１１１３は、骨セメントを十分に注入したと判断する。
【００９８】
骨セメントが十分に注入されたと判断すると、処理回路１１１３は、通知機能１１１３ｄを実行する。通知機能１１１３ｄを実行すると処理回路１１１３は、骨セメントの注入量が想定される体積に近づいた旨、及び骨セメントの注入を停止させる旨等の警告を操作者へ通知する（ステップＳ１２３）。例えば、処理回路１１１３は、「骨セメントの注入量が想定される体積に近づきました。」、及び「骨セメントの注入を停止してください。」等の通知をディスプレイ１５に表示させる。また、Ｘ線診断装置１０がスピーカを有している場合には、上記の内容をスピーカにより音声で通知しても構わない。
【００９９】
術者は、例えばディスプレイ１５に表示される通知を確認すると、椎体への骨セメントの注入を停止する。そして、術者は、被検体１５０に取り付けられている器具を外し、切開部位を縫合して閉じ、ＢＫＰ治療を終了させる。
【０１００】
以上のように、Ｘ線診断装置１０の処理回路１１１３は、椎体へ注入される骨セメントの量が、術前シミュレーションにより推定された変形量と略一致したか否かを判断する。そして、略一致する場合、処理回路１１１３は、骨セメントの注入についての警告を術者へ通知するようにしている。これにより、処理回路１１１３は、椎体の変形量を超える量の骨セメントを椎体へ注入することを避けることが可能となる。
【０１０１】
また、処理回路１１１３は、透視画像に含まれる椎体領域に、正常時の椎体の画像を重畳させる。処理回路１１１３は、バルーンの膨張により、透視画像における椎体の形状が、重畳させた椎体の形状と略一致したか否かを判断する。そして、略一致する場合、処理回路１１１３は、バルーンの膨張についての警告を術者へ通知するようにしている。これにより、処理回路１１１３は、正常な状態を超えるバルーンの膨張を避けることが可能となる。
【０１０２】
なお、処理回路１１１３が表示制御機能１１１３ｂにより透視画像に重畳する、治療対象である椎体の好適形状は、術前シミュレーションで推定された形状、及び術者により描画される形状に限定されない。処理回路１１１３は、好適形状を、透視画像をリアルタイムに解析することで取得しても構わない。具体的には、処理回路１１１３は、透視画像に対して画像解析を実施し、治療対象である椎体の上下に位置する椎体についての椎体領域を抽出する。処理回路１１１３は、抽出した椎体領域の分布を平均した領域を、治療対象である椎体の好適状態での椎体領域とする。
【０１０３】
（その他の実施形態）  
第１の実施形態では、サーバ装置２０においてＢＫＰ治療の術前シミュレーションが実施される場合を例に説明した。しかしながら、これに限定されない。術前シミュレーションを実施する機能が、例えば、Ｘ線診断装置１０に設けられていても構わない。図１３は、支援情報生成装置１のその他の実施形態の例を表す図である。図１３に示される支援情報生成装置１は、Ｘ線診断装置１０を備え、このＸ線診断装置１０の画像処理装置１１１に備えられる処理回路１１１３は、画像解析機能１１１３ｅ、表示制御機能１１１３ｆ、判断機能１１１３ｃ、通知機能１１１３ｄ、挿入経路計画機能２３ａ、体積算出機能２３ｃ、体積推定機能２３ｄ、変形量推定機能２３ｅ、形状推定機能２３ｇ、及び転送制御機能２３ｈを有する。
【０１０４】
以上説明した少なくとも一つの実施形態によれば、支援情報生成装置は、術中のバルーンの破裂、及び／又は骨セメントの椎体外への漏出のリスクを低減できる。
【０１０５】
実施形態の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、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：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、上記各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、上記各実施形態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。
【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、及び組み合わせ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…支援情報生成装置
１０…Ｘ線診断装置
１１…Ｘ線発生部
１２…Ｘ線検出器
１３…高電圧発生器
１４…画像生成回路
１５…ディスプレイ
１６…保持装置
１６１…Ｃアーム
１６２…Ｃアームホルダ
１６３…スタンド
１６４…床旋回アーム
１６５…検出器前後動部
１７…寝台部
１７１…天板
１７２…寝台
１８…機構駆動部
１９…入力インタフェース
１１０…システム制御回路
１１１…画像処理装置
１１１１…メモリ
１１１２…通信インタフェース
１１１３…処理回路
１１１３ａ…画像解析機能
１１１３ｂ…表示制御機能
１１１３ｃ…判断機能
１１１３ｄ…通知機能
１１１３ｅ…画像解析機能
１１１３ｆ…表示制御機能
２０…サーバ装置
２１…メモリ
２２…通信インタフェース
２３…処理回路
２３ａ…挿入経路計画機能
２３ｂ…画像解析機能
２３ｃ…体積算出機能
２３ｄ…体積推定機能
２３ｅ…変形量推定機能
２３ｆ…表示制御機能
２３ｇ…形状推定機能
２３ｈ…転送制御機能
３０…通信端末
１５０…被検体
【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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