(57)【要約】      （修正有）【課題】カテーテル手術において、リアルタイムで、より術者に血管部位を認識しやすくする手術支援プログラム及び手術支援方法を提供する。【解決手段】手術支援プログラムは、コンピュータに、画像データを一周期内において複数取得する事前画像データ取得ステップ、取得した画像データから血管部位データを取得する血管部位データ取得ステップ、取得した血管部位データを、順次取得する画像データに対応させて合成画像データを作成する合成画像データ作成ステップ、を実行させる。また、他の一観点に係る手術支援方法は、画像データを一周期内において複数取得する事前画像データ取得ステップ、取得した画像データから血管部位データを取得する血管部位データ取得ステップ、取得した血管部位データを、順次取得する画像データに対応させて合成画像データを作成する合成画像データ作成ステップ、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンピュータに、
画像データを一周期内において複数取得する事前画像データ取得ステップ、
取得した複数の前記画像データ各々から血管部位データを取得する血管部位データ取得ステップ、
前記取得した血管部位データを、順次取得する画像データに対応させて合成画像データを作成する合成画像データ作成ステップ、を実行させる手術支援プログラム。
【請求項２】
左右別々の画像データを取得し、その各々に対して独立に処理を行う請求項１記載の手術支援プログラム。
【請求項３】
前記周期は、前記画像データ中の関心領域の周期的変化により定められる請求項１記載の手術支援プログラム。
【請求項４】
前記複数の画像データ各々から血管部位データを取得する血管部位データ取得ステップは、異なる周期において取得した前記画像データとのマッチングを行い、前記マッチングにより選択された画像データとの差分データを取得することで前記血管部位データを抽出する請求項１記載の手術支援プログラム。
【請求項５】
画像データを一周期内において複数取得する事前画像データ取得ステップ、
取得した複数の前記画像データ各々から血管部位データを取得する血管部位データ取得ステップ、
前記取得した血管部位データを、順次取得する画像データに対応させて合成画像データを作成する合成画像データ作成ステップ、を備える手術支援方法。
【請求項６】
左右別々の画像データを取得し、その各々に対して独立に処理を行う請求項５記載の手術支援方法。
【請求項７】
前記周期は、前記画像データ中の関心領域の周期的変化により定められる請求項５記載の手術支援方法。
【請求項８】
前記複数の画像データ各々から血管部位データを取得する血管部位データ取得ステップは、異なる周期において取得した前記画像データとのマッチングを行い、前記マッチングにより選択された画像データとの差分データを取得することで前記血管部位データを抽出する請求項５記載の手術支援方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、手術支援プログラム及び手術支援方法に関し、より具体的には、造影剤を用いて血管内にカテーテルを挿入して行ういわゆるカテーテル手術の支援に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
カテーテル手術とは、細い管状の手術器具を血管に挿入し、先端を手術対象部位まで到達させて当該手術対象部位に対し適切な処置を施す手術である。なお、カテーテル手術の際、血管に造影剤を注入してＸ線撮影を行うことで血管の状態及び位置を確認し、カテーテルを正確に手術対象部位まで導くことがよく行われている。
【０００３】
ところで血管内の手術支援に関する技術として、例えば下記特許文献１に記載の技術がある。下記特許文献１では、２つのＸ線源を有するＸ線撮影装置を用い、血管内手術支援を目的としたロードマップ作成を行う技術が開示されている。具体的には、各線源で血管造影剤の注入前後で撮影を行い、透視画像と血管造影画像を取得し、前述２種の画像対を用いて差分処理を行い、血管走行画像を作成し、透視画像と血管走行画像を重畳させることでロードマップ画像を作成している。そして、最終的に各線源で作成したロードマップ画像をステレオ視することで立体的に血管走行を観察することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１３０７５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載のロードマップ作製を行う技術は、動的なロードマップ提示を前提としていない。例えば胸腹部を治療対象とした場合、呼吸によって血管形状が変化してしまうため、任意位相の血管走行情報のみでは、その他の呼吸位相において適切な血管走行を術者に提示できない。これにより実際のカテーテル位置にはそぐわない位置に血管走行情報を提示してしまうおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、いわゆるカテーテル手術において、リアルタイムで、より術者に血管部位を認識しやすくする手術支援プログラム及び手術支援方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決する第一の観点に係る手術支援プログラムは、コンピュータに、画像データを一周期内において複数取得する事前画像データ取得ステップ、取得した複数の画像データ各々から血管部位データを取得する血管部位データ取得ステップ、取得した血管部位データを、順次取得する画像データに対応させて合成画像データを作成する合成画像データ作成ステップ、を実行させるものである。
【０００８】
また、本発明の他の一観点に係る手術支援方法は、画像データを一周期内において複数取得する事前画像データ取得ステップ、取得した複数の前記画像データ各々から血管部位データを取得する血管部位データ取得ステップ、取得した血管部位データを、順次取得する画像データに対応させて合成画像データを作成する合成画像データ作成ステップ、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
以上、本発明により、いわゆるカテーテル手術において、リアルタイムで、より術者に血管部位を認識しやすくする手術支援プログラム及び手術支援方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る手術支援方法のフローを示す図である。
【図２】実施形態に係るステレオＸ線装置の概略を示す図である。
【図３】実施形態において、関心領域を定め周期を求める場合のイメージ図である。
【図４】実施形態において、血管部位を抽出した後の血管部位データのイメージ図である。
【図５】実施形態において、血管部位を抽出する場合において差分処理を行う場合のイメージ図である。
【図６】実施形態において得られる合成画像のイメージ図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例における例示的記載にのみ限定されるわけではない。
【００１２】
図１は、本実施形態における手術支援方法（以下「本方法」という。）のフローを示す図である。本図で示すように、本方法は、（１）画像データを一周期内において複数取得する事前画像データ取得ステップ（Ｓ１）、（２）取得した複数の画像データ各々から血管部位データを取得する血管部位データ取得ステップ（Ｓ２）、（３）取得した血管部位データを、順次取得する画像データに対応させて合成画像データを作成する合成画像データ作成ステップ（Ｓ３）、を備える。
【００１３】
ところで、本方法は、限定されるわけではないが、ステレオＸ線装置を用いたカテーテル手術に好適なものである。図２は、本方法を実施するために用いられるステレオＸ線装置（以下「本装置」という。）１の概略を示す図である。
【００１４】
本装置１は、本図で示すように、手術台Ｔから所定の距離を離して配置される一対のＸ線源２１、２２を備えるＸ線源装置２と、この手術台上に設けられる検出装置３と、この検出装置３に接続される情報処理装置４と、を有して構成されている。
【００１５】
本装置１は、手術台Ｔ及び検出装置３上に手術対象者を寝かせ、この手術対象者の血管に造影剤を注入するとともにＸ線源２１、２２からＸ線を照射する一方、検出装置３でこのＸ線を検出し、情報処理装置によってこの結果を解析し、表示することで施術者に手術対象者の血管の状態を把握し、カテーテルを手術対象部位にまで正確に到達させることができるよう支援する。
【００１６】
本装置１における手術台Ｔは、手術対象者を寝かせることができるとともに、検出装置３を保持することができるものであり、上記機能を有する限りにおいて特に限定されるものではなく、一般の手術台を用いることができる。
【００１７】
本装置１におけるＸ線源装置２は、上記のとおり二つのＸ線源２１、２２を有しており、これらＸ線源２１、２２は手術台Ｔから所定の距離を離して配置されている。より具体的に説明すると、二つのＸ線源２１、２２は、ステレオ画像を取得するため、手術台Ｔに配置された検出装置３の検出面に垂直な方向から同じ距離だけ離れており、検出装置３の検出面の中心を通る垂線から同じ距離だけ離れていることが好ましい。ただし、取得したいステレオ画像によっては、適宜このＸ線源の位置を調整することは当然にあり得る。また、二つの検出器にそれぞれ１枚ずつの検出装置を対応させる構成もあり得る。
【００１８】
また本装置１におけるＸ線源装置２は、Ｘ線源２１、２２を支持するための支持部２３、Ｘ線の放射を制御するための制御装置２４を備えており、制御装置２４による制御を介してＸ線を手術対象者に対し放射することができる。
【００１９】
また本装置１における検出装置３は、上記のとおり、Ｘ線源２１、２２から放射されるＸ線を検出するための装置である。検出装置３は、上記機能を有する限りにおいて限定されるわけではないが、手術対象者の背後に配置されるためできる限り凹凸の少ない平坦な装置であることが好ましく、例えば複数のＸ線検出素子をマトリクス状に多数配置されたフラットパネル検出装置（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）であることは好ましい一例である。なおフラットパネル検出装置は一般に市販されている公知のものを採用することができる。また、本装置１における検出装置３は、情報処理装置４に電気的に接続されており、Ｘ線源２１、２２からのＸ線はこの検出装置３により電気的な信号に変換され、画像データとして出力することが可能となっている。
【００２０】
また本装置１における情報処理装置４は、上記のとおり、検出装置３に接続されており、検出装置３から送られてくる画像データに対して所定の処理、具体的には、上記本方法の各ステップを実行することができる。また、本情報処理装置４にはモニタが付されており、使用者はモニタを確認することで、画像データを目で確認することができる。
【００２１】
また、本情報処理装置４は、上記ステップを実行することができる限りにおいて限定されるわけではないが、いわゆるコンピュータであることが好ましい。コンピュータによる実行の方法としては、限定されるわけではないが、ハードディスク等の記録媒体に、上記方法を実行させるためのプログラムを格納し、このプログラムをメモリ等の記録媒体に記録し、ＣＰＵ等の演算処理装置による計算処理を施すことで実行することができる。
【００２２】
すなわちこの場合プログラムは、コンピュータに、（１）画像データを一周期内において複数取得する事前画像データ取得ステップ（Ｓ１）、（２）取得した複数の前記画像データ各々から血管部位データを取得する血管部位データ取得ステップ（Ｓ２）、（３）取得した血管部位データを、順次取得する画像データに対応させて合成画像データを作成する合成画像データ作成ステップ（Ｓ３）、を実行させる手術支援プログラムである。
【００２３】
なお、本情報処理装置４は、Ｘ線源装置２の制御装置２４に接続され、Ｘ線の放射の制御を行っていることも好ましい。このようにすることでＸ線の放射の制御と同期し、一対のＸ線源２１、２２それぞれに対する画像データを取得、処理することができるようになる。この結果、二つのＸ線源２１、２２を用いることで二つの視点から観測したＸ線画像データを得ることができるため、そのそれぞれを左右の眼に別々に入る工夫をすることで、立体視が可能となる。これにより、施術者は、カテーテルを血管内の所望の部位まで正確に到達させやすくなる。
【００２４】
ここで手術支援方法について改めて説明する。まず、本方法は、（１）画像データを一周期内において複数取得する事前画像データ取得ステップ（Ｓ１）を有する。
【００２５】
ここで「画像データ」とは、上記のとおり、検出装置３から出力されるＸ線が手術対象者の体内を透過した結果の画像情報を含むデータである。この画像データは、一対のＸ線源２１、２２のそれぞれに対応して取得される。すなわち、左右別々の画像データを取得し、その各々に対して独立に処理を行う、より具体的には、一方のＸ線源２１からＸ線が放射された場合の画像データと、他方のＸ線源２２からＸ線が放射された場合の画像データについて、それぞれ時間を分けて複数作成していく。
【００２６】
また、本実施形態において「画像データ」は、コンピュータによる処理が可能な形式である限りにおいて限定されるわけではないが、例えば二次元的な情報であって、二次元的な位置座標に関する情報を含む座標データと、この一座標における階調情報を含む階調データとの組み合わせを複数有して構成されていることが好ましい。
【００２７】
また本ステップでは、画像データを一周期内において複数取得する。ここで「周期」とは、手術対象者の体の変動の周期をいい、例えば呼吸や鼓動の周期をいい、本実施形態では、そのうち呼吸の周期を好ましい一例として採用する。なお、周期は、完全に同じ時間間で繰り返されることが好ましいものではあるが、上記のとおり人体の呼吸や鼓動の周期である以上、呼吸の深さ等によって時間間隔や振幅等が当然に異なり、完全に同じ時間間隔であることは極めて困難である。そのため、ここでいう「周期」は、時間が主ではなく、呼吸に対応する臓器の伸縮状況（例えば横隔膜等呼吸により変動が生ずる臓器の位置の変動状況）の周期を採用しておくことが好ましい。なお本ステップでは「一周期内」とあるが、一周期だけに限られるという意味ではなく、複数の周期に対してそれぞれ複数の画像データを取得する場合を当然に含む。ただし、測定する周期数を少なくすることは、手術対象者の血管内に注入する造影剤の回数、量を少なくする観点から好ましい。好ましい周期数は、手術対象者や手術の対象となる血管の位置などによって適宜調整可能であるが、２周期以上１０周期以下、より好ましくは３周期以上１０周期以下である。２周期以上とすることでより正確な判定が可能となるとともに、１０周期以下とすることでテンプレートによる計算時間の短縮を図ることができるようになる。
【００２８】
また、周期の定め方については限定されるわけではないが、画像データを複数取得する一方、画像データ中の関心領域を定め、この周期的変化により定めることが好ましい。具体的には、呼吸を周期として採用する場合、呼吸の周期に密接に関連しているとともに他の臓器に比べて明確に位置を判定しやすい横隔膜を関心領域（ＲＯＩ）として抽出し、この横隔膜の位置の周期的な変動を求めて周期を定めておくことが好ましい。この場合のイメージ図を図３に示しておく。
【００２９】
また本ステップで取得される画像データは、後述の処理が施される前のデータであるため、処理された後の画像データとの文言上の区別を行うため、「事前画像データ」ということとする。
【００３０】
以上本ステップの結果、二つのＸ線源それぞれにおいて、複数の事前画像データを一周期内で複数取得することができる。
【００３１】
また本方法では、（２）取得した複数の画像データ各々から血管部位データを取得する血管部位データ取得ステップ（Ｓ２）を行う。
【００３２】
本ステップでは、上記事前画像データの各々から血管部位を抽出する。事前画像データ各々に対し血管部位に対し所望の処理を行うことで、血管部位を施術者に把握し易くさせる。すなわち本ステップにおいて、「血管部位データ」とは、血管の位置に関する情報を含むデータであり、より具体的には、血管が位置する部分のデータを意味する。なお図４に、抽出された血管部位の情報を含む血管部位データを表示させた場合のイメージ図を示しておく。
【００３３】
また本ステップにおいて、血管部位データを取得する方法としては、限定されるわけではないが、異なる周期において取得した画像データとのマッチングを行い、マッチングにより選択された画像データとの差分データを取得することで血管部位データを抽出する方法であることが好ましい。具体的には、造影剤を注入する前の周期において複数の事前画像データを取得する一方、造影剤を注入しその周期の事前画像データを複数取得し、周期内の同じ位相における事前画像データ同士を比較し、その差分データを取得して血管部位データとすることが好ましい。この場合のイメージを図５に示しておく。これは、一周期内の同じ位相では、造影剤の注入前と注入後の状態では基本的に血管部位の造影が明確であるか否かだけの違いとなるため、この差分がすなわち血管部位となることによる。なおこの場合において、周期の位相の判断は、上記の呼吸の周期の例でいえば、横隔膜の位置を関心領域として抽出し、その横隔膜の位置が同じであれば周期内の同じ位相であると判断することができる。また、この同じ位相であるか否かの判定方法としては、特に限定されるわけではないが、関心領域の画像に対し正規化相互相関を用いて評価を行うことが好ましい。この関数の式について下記に示す。なおこの関数の式において、完全に一致した場合、値は１となる。
【数１】
2015024104.tif 000003
【００３４】
なおこの場合において、血管部位データは、限定されるわけではないが、血管部位に該当する部位の位置座標の情報を含む座標データと、この位置座標における階調情報を含む階調データとを含むものであることが好ましいが、全画素の座標データを含ませる一方、血管部位に該当する部分のみ階調データを含ませ、血管部位以外の座標データはブランクとするようにしてもよく、データの形式は問わない。
【００３５】
また本方法では、（３）取得した血管部位データを、順次取得する画像データに対応させて合成画像データを作成する合成画像データ作成ステップ（Ｓ３）、を行う。このようにすることで、実際に計測した画像に合わせて血管部位を画面上に表示することができる。この場合のイメージ図を図６に示しておく。
【００３６】
本ステップの具体的な流れについて説明すると、まず、上記（１）のステップと同様、Ｘ線源２１、２２からＸ線を放射する一方、検出装置３でこのＸ線を検出し、画像データを取得する。
【００３７】
次に、上記取得した上記画像データに対し、関心領域を抽出し、関心領域の位置に基づき、周期中の位相を特定し、その位相に対応した血管部位データを抽出する。このようにすることで、周期中の特定の位相において正確にその位相と同じ位相の血管部位を特定することができる。なお、この位相の特定方法は限定されるわけではないが、上記ステップ（２）において用いたマッチングと同様の手法を採用することができる。
【００３８】
そして抽出した血管部位データと上記画像データとを合成し、合成画像データを作成する。なおここで「合成画像データ」とは、血管部位データと取得した画像データとを組み合わせた結果の画像データをいう。
【００３９】
そして上記処理を順次取得する画像データ各々に対して繰り返すことで、時間とともに変動する血管部位をより正確に認識しやすくすることができる。
【００４０】
また、本実施形態において作成された画像データは、限定されるわけではないが、二つのＸ線源２１、２２から放射されるＸ線それぞれについて作成し、その二つを一つのモニタ上に並べて表示することとしてもよい。このようにすることで、画像をステレオ画像として表示させることが可能となり、適当な工夫により使用者がこの二つの画像を左右の眼で独立に見ることで立体的にみることが可能となる。もちろん、ステレオ画像として表示させる観点からは、上記表示方法に限られず、左右画像を時分割で提示してそれに同期してシャッターが機能するメガネを用いたり、偏光を制御する方法等も採用することができ、方法は限定されない。
【００４１】
以上本実施形態により、により、いわゆるカテーテル手術において、リアルタイムで、より術者に血管部位を認識しやすくする手術支援プログラム及び手術支援方法を提供することができる。よし具体的に説明すると、術者は周期、より具体的には各呼吸位相において適切な血管走行、すなわち誘導対象の血管位置までの経路と呼吸運動によって変動する血管分岐点位置を常に透視画像を確認しながら手技を実施することが可能となる。これにより血管内治療中に血管走行を確認するための造影やＤｉｇｉｇａｌ  Ｓｕｂｓｔｒａｃｔｉｏｎ  Ａｎｇｉｏｇｒａｐｈｙ（ＤＳＡ）の作成回数の削減に寄与するものと期待できる。言い換えれば、治療全体の実施時間や、被検体への被曝量や造影剤の注入量を削減することに繋がる。また、本方法では透視画像が取得されるたびに呼吸位相が一致した血管造影画像を選び出しているため、任意のタイミングでＤＳＡを作成・表示することも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明によると、手術支援プログラム及び、情報処理装置等を用いた手術を支援する方法として産業上の利用可能性がある。
【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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