(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者から予め収集されたボリュームデータに基づいて、心腔内に挿入されたカテーテル先端部に対する安全領域、心腔壁の欠損孔に対する前記カテーテル先端部の好適な挿入方向あるいは挿入タイミングの少なくとも何れかをナビゲーションデータとして生成するナビゲーションデータ生成手段と、
前記カテーテル先端部が挿入された前記患者に対するＸ線撮影によって収集されるＸ線画像データに前記ナビゲーションデータを重畳してナビゲーション画像データを生成するナビゲーション画像データ生成手段と、
前記ナビゲーション画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項２】
前記ナビゲーションデータ生成手段は、前記患者の心臓領域から時系列的に収集された複数心拍時相における前記ボリュームデータの各々に対して心腔内壁を検出する心腔内壁検出手段と、前記心腔内壁の検出結果に基づいて前記カテーテル先端部に対する安全領域を設定する安全領域設定手段を備え、前記ボリュームデータの座標系に対応した前記安全領域に基づいて前記Ｘ線画像データの座標系に対応した安全領域ガイドを生成することを特徴とする請求項１記載の医用画像処理装置。
【請求項３】
前記ナビゲーションデータ生成手段は、前記患者の心臓領域から時系列的に収集された複数心拍時相における前記ボリュームデータに基づいて心腔内壁における欠損孔を検出する欠損孔検出手段と、前記複数心拍時相の各々において検出された前記欠損孔の位置情報に基づいて前記カテーテル先端部の前記欠損孔に対する安全挿入期間を設定する安全挿入期間設定手段と、前記欠損孔の位置情報と前記カテーテル先端部の位置情報とに基づいて前記カテーテル先端部の前記欠損孔に対する安全挿入方向を設定する安全挿入方向設定手段と、前記安全挿入方向及び前記安全挿入期間とに基づいて前記カテーテル先端部の前記欠損孔に対する挿入安全性を判定する安全性判定手段を備え、前記挿入安全性の判定結果に基づいて安全挿入ガイドを生成することを特徴とする請求項１記載の医用画像処理装置。
【請求項４】
前記ナビゲーションデータ生成手段は、前記患者の心臓領域から時系列的に収集された複数心拍時相における前記ボリュームデータの各々に対して心腔内壁を検出する心腔内壁検出手段と、前記心腔内壁の検出結果に基づいて前記カテーテル先端部に対する安全領域を設定する安全領域設定手段を更に備えることを特徴とする請求項３記載の医用画像処理装置。
【請求項５】
前記安全領域設定手段は、前記心腔内壁検出手段によって生成される前記複数心拍時相の内壁輪郭データに基づいて検出した共通の心腔領域を前記安全領域として設定することを特徴とする請求項２又は請求項４に記載した医用画像処理装置。
【請求項６】
前記患者の心臓領域から時系列的に収集された複数心拍時相における前記ボリュームデータの各々に対して心腔内壁を検出する心腔内壁検出手段を備え、
前記欠損孔検出手段は、前記心腔内壁検出手段によって検出された心腔内壁の輪郭データと予め作成された正常心臓の内壁モデルとの比較によって前記欠損孔を検出することを特徴とする請求項３記載の医用画像処理装置。
【請求項７】
前記安全挿入期間設定手段は、前記複数心拍時相の各々において検出された前記欠損孔の移動量が所定範囲内にある最も長い期間を前記安全挿入期間として設定することを特徴とする請求項３記載の医用画像処理装置。
【請求項８】
前記Ｘ線画像データにおける前記カテーテル先端部を検出する先端部位置情報検出手段と、検出された前記カテーテル先端部の前記Ｘ線画像データの座標系における位置情報を前記ボリュームデータの座標系における位置情報へ変換する位置情報変換手段を備え、前記安全挿入方向設定手段は、前記ボリュームデータにおける前記カテーテル先端部の位置と前記欠損孔検出手段によって検出された欠損孔の位置及び形状とに基づき、欠損孔に対しカテーテル先端部を安全に挿入することが可能な挿入方向の範囲を前記安全挿入方向として設定することを特徴とする請求項３記載の医用画像処理装置。
【請求項９】
前記Ｘ線画像データにおける前記カテーテル先端部を検出する先端部位置情報検出手段と、検出された前記カテーテル先端部の前記Ｘ線画像データの座標系における位置情報を前記ボリュームデータの座標系における位置情報へ変換する位置情報変換手段を備え、前記安全性判定手段は、前記安全領域、前記安全挿入方向あるいは前記安全挿入期間の少なくとも何れかと前記カテーテル先端部の前記ボリュームデータにおける位置情報とに基づいて前記カテーテル先端部の前記欠損孔に対する挿入安全性を判定することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載した医用画像処理装置。
【請求項１０】
前記ボリュームデータと前記Ｘ線画像データとの位置ズレを検出する位置ズレ検出手段を備え、前記位置情報変換手段は、前記位置ズレの検出結果に基づき、前記カテーテル先端部の前記Ｘ線画像データにおける位置情報を前記ボリュームデータに対応した位置情報へ変換することを特徴とする請求項９記載の医用画像処理装置。
【請求項１１】
前記ナビゲーションデータ生成手段は、前記安全挿入方向に対応した安全挿入方向データにカテーテル先端部の挿入方向を示す方向ベクトルを重畳して前記安全挿入ガイドを生成することを特徴とする請求項３記載の医用画像処理装置。
【請求項１２】
前記ボリュームデータとこのボリュームデータに設定された前記カテーテル先端部の位置情報とに基づいて仮想内視鏡画像データを生成する仮想内視鏡画像データ生成手段を備え、前記ナビゲーション画像データ生成手段は、前記ナビゲーションデータが重畳されたＸ線画像データに前記仮想内視鏡画像データを付加して前記ナビゲーション画像データを生成することを特徴とする請求項１記載の医用画像処理装置。
【請求項１３】
医用画像診断装置によって予め収集されたボリュームデータとＸ線診断装置によって収集されたＸ線画像データに基づいて欠損孔の治療に対するナビゲーション画像データを生成する医用画像処理装置に対し、
患者から収集された複数心拍時相の前記ボリュームデータに対して心腔内壁を検出する心腔内壁検出機能と、
前記心腔内壁の検出結果に基づいて心腔内に挿入されたカテーテル先端部に対する安全領域を設定する安全領域設定機能と、
前記安全領域を示す安全領域ガイドをナビゲーションデータとして生成するナビゲーションデータ生成機能と、
前記Ｘ線画像データに前記ナビゲーションデータを重畳してナビゲーション画像データを生成するナビゲーション画像データ生成機能と、
前記ナビゲーション画像データを表示する表示機能を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【請求項１４】
医用画像診断装置によって予め収集されたボリュームデータとＸ線診断装置によって収集されたＸ線画像データに基づいて欠損孔の治療に対するナビゲーション画像データを生成する医用画像処理装置に対し、
患者から収集された複数心拍時相の前記ボリュームデータに基づいて心腔内壁における欠損孔を検出する欠損孔検出機能と、
前記複数心拍時相の各々において検出された前記欠損孔の位置情報に基づいて心腔内に挿入されたカテーテル先端部の前記欠損孔に対する安全挿入期間を設定する安全挿入期間設定機能と、
前記欠損孔の位置情報と前記カテーテル先端部の位置情報とに基づいて前記カテーテル先端部の前記欠損孔に対する安全挿入方向を設定する安全挿入方向設定機能と、
前記安全挿入方向と前記安全挿入期間とに基づいて前記カテーテル先端部の前記欠損孔に対する挿入安全性を判定する安全性判定機能と、
前記挿入安全性の判定結果に基づいて前記欠損孔に対する前記カテーテル先端部の好適な挿入方向及び挿入タイミングを示す安全挿入ガイドをナビゲーションデータとして生成するナビゲーションデータ生成機能と、
前記Ｘ線画像データに前記ナビゲーションデータを重畳してナビゲーション画像データを生成するナビゲーション画像データ生成機能と、
前記ナビゲーション画像データを表示する表示機能を実行させることを特徴とする制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、心臓に対するカテーテル治療等の支援を目的とした医用画像処理装置及び制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
医用画像診断は、近年のコンピュータ技術の発展に伴って実用化されたＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等によって急速な進歩を遂げ、今日の医療において必要不可欠なものとなっている。特に、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置では、生体情報の検出ユニットや演算処理ユニットの高速化及び高性能化により画像データのリアルタイム表示が可能となり、更に、３次元的な画像情報（ボリュームデータ）の収集やこのボリュームデータを用いた３次元画像データやＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像データ等の生成／表示が容易となったため、例えば、心房中隔欠損等の疾患部に対しても治療方針の決定に有効な形態学的画像情報を提供することが可能となった。
【０００３】
ところで、心房中隔や心室中隔の欠損孔に対するカテーテル治療の１１つとして、閉鎖栓を欠損孔の適切な位置に留置する治療があり、このような治療に使用される治療用カテーテルの挿入及び閉鎖栓の留置は、カテーテルが挿入された心臓領域に対するＸ線撮影によって収集されるＸ線画像データの観察下にて行なわれる。
【０００４】
しかしながら、上述のＸ線撮影によって得られる２次元のＸ線画像データでは、特に、奥行き方向におけるカテーテル先端部と欠損孔との位置関係を正確に把握することが困難なため、近年では、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の他の医用画像診断装置によって予め収集されたボリュームデータに基づく３次元画像データとリアルタイムで収集されるＸ線画像データとを並列表示あるいは合成表示させて観察することによりカテーテル治療に有効な医療情報を収集する方法が開発され、上述の３次元画像データとＸ線画像データとを合成する際の位置合わせを短時間で行なうことが可能なデータ処理方法も提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２９６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
Ｘ線診断装置によりリアルタイムで収集されるＸ線画像データと予め収集されたボリュームデータに基づく３次元画像データとを並列表示あるいは合成表示する従来の方法は、静止している治療対象部位に対しては有効な手段となり得るが、例えば、心房中隔や心室中隔に存在する欠損孔のように大きな拍動性移動を有する治療対象部位に対しては必ずしも有効ではなく、特に、カテーテル先端部が心腔内壁に接触した場合には心内膜等に対して損傷を与え、更に、心房中隔や心室中隔を穿孔する危険性を有している。
【０００７】
本開示は、上述の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、患者の体内に挿入されたカテーテル等の血管内デバイス（以下では、これらを総称してカテーテルと呼ぶ。）による診断あるいは治療を安全かつ正確に実行させる精度の高いナビゲーション画像データの生成とその表示を可能とする医用画像処理装置及び制御プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本実施形態の医用画像処理装置は、患者から予め収集されたボリュームデータに基づいて、心腔内に挿入されたカテーテル先端部に対する安全領域、心腔壁の欠損孔に対する前記カテーテル先端部の好適な挿入方向あるいは挿入タイミングの少なくとも何れかをナビゲーションデータとして生成するナビゲーションデータ生成手段と、前記カテーテル先端部が挿入された前記患者に対するＸ線撮影によって収集されるＸ線画像データに前記ナビゲーションデータを重畳してナビゲーション画像データを生成するナビゲーション画像データ生成手段と、前記ナビゲーション画像データを表示する表示手段とを備えたことを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態における医用画像処理装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態における心腔内壁の検出方法を説明するための図。
【図３】本実施形態の安全領域設定部による安全領域の設定方法を示す図。
【図４】本実施形態の安全挿入方向設定部によって設定される安全挿入方向を説明するための図。
【図５】本実施形態における安全挿入期間の設定方法を説明するための図。
【図６】本実施形態の医用画像処理装置が備える安全性判定部の具体的な構成を示すブロック図。
【図７】本実施形態の挿入方向判定部による安全性の判定方法を説明するための図。
【図８】本実施形態のナビゲーションデータ生成部によって生成されるナビゲーションデータの具体例を示す図。
【図９】本実施形態におけるナビゲーション画像データの生成／表示手順を示すフローチャート。
【図１０】本実施形態におけるナビゲーションデータの変形例を示す図。
【図１１】本実施形態におけるナビゲーションデータの変形例を示す図。
【図１２】本実施形態におけるナビゲーション画像データの変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。
【００１１】
以下に述べる本実施形態の医用画像処理装置では、別途設置された医用画像診断装置によって予め収集された時系列的なボリュームデータと心房中隔欠損孔の治療を目的として右心房内にカテーテル先端部が挿入された心臓領域に対するＸ線撮影により略リアルタイムで収集されるＸ線画像データとに基づいて、カテーテル先端部に対する安全領域、安全挿入方向及び安全挿入期間を設定する。次いで、これらの設定情報と前記Ｘ線画像データに示されたカテーテル先端部の位置情報とに基づいて右心房内に挿入されているカテーテル先端部の安全性を判定し、この判定結果に基づいて生成したナビゲーションデータを前記Ｘ線画像データに重畳して表示部に表示する。
【００１２】
尚、以下に述べる実施形態では、心房中隔欠損の治療を目的として右心房内に治療用のカテーテルを挿入する場合について述べるが、治療対象部位は心房中隔欠損に限定されるものではなく、例えば、心室中隔欠損等の他の疾患部であっても構わない。
【００１３】
（装置の構成）
以下、本実施形態における医用画像処理装置の構成と機能につき図１乃至図８を用いて説明する。尚、図１は、医用画像処理装置の全体構成を示すブロック図であり、図６は、この医用画像処理装置が備える安全性判定部の具体的な構成を示すブロック図である。
【００１４】
図１に示す本実施形態の医用画像処理装置１００は、別途設置されたＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の医用画像診断装置から図示しないネットワークあるいは記憶媒体を介して供給される時系列的な複数心拍時相の３次元画像情報（以下では、ボリュームデータと呼ぶ。）に基づいてナビゲーションデータを生成するナビゲーションデータ生成部１と、得られたナビゲーションデータを別途設置されたＸ線診断装置から略リアルタイムで供給される当該患者のＸ線画像データに重畳してナビゲーション画像データを生成するナビゲーション画像データ生成部２と、ナビゲーション画像データを表示する表示部３と、患者情報や各種コマンド信号の入力等を行なう入力部４と、上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部５を備えている。
【００１５】
次に、ナビゲーションデータ生成部１が有する各ユニットの構成と機能について説明する。このナビゲーションデータ生成部１は、上述の医用画像診断装置から供給されるボリュームデータを保存するボリュームデータ記憶部１１と、カテーテル先端部が挿入される右心房の心腔内壁を上述のボリュームデータを用いて検出する心腔内壁検出部１２と、各心拍時相における心腔内壁の検出結果に基づいてカテーテル先端部に対する安全領域を設定する安全領域設定部１３と、前記心腔内壁の検出結果に基づいて当該患者の心房中隔に存在する欠損孔（心房中隔欠損）を検出する欠損孔検出部１４と、検出された欠損孔の位置及び形状と後述の位置情報変換部１９から供給されるカテーテル先端部の位置情報とに基づいてカテーテル先端部に対する安全挿入方向を設定する安全挿入方向設定部１５と、各心拍時相における欠損孔の位置情報に基づいて前記欠損孔に対するカテーテル先端部の安全挿入期間を設定する安全挿入期間設定部１６を備えている。
【００１６】
更に、ナビゲーションデータ生成部１は、別途設置されたＸ線診断装置から供給される当該患者のＸ線画像データに示されているカテーテル先端部の位置情報（位置及び方向）を検出する先端部位置情報検出部１７と、同一心拍時相において収集された上述のボリュームデータとＸ線画像データとの位置ズレを検出する位置ズレ検出部１８と、位置ズレの検出結果に基づいてカテーテル先端部のＸ線画像データにおける位置情報をボリュームデータにおける位置情報へ変換する位置情報変換部１９と、カテーテル先端部に対する上述の安全領域、安全挿入方向及び安全挿入期間とボリュームデータにおけるカテーテル先端部の位置情報とに基づいて心腔内に挿入されたカテーテル先端部に対する安全性を判定する安全性判定部２０と、安全領域に基づいて安全領域ガイドを生成する安全領域ガイド生成部２１と、安全挿入方向及び安全性判定結果に基づいて安全挿入ガイドを生成する安全挿入ガイド生成部２２を備えている。
【００１７】
ボリュームデータ記憶部１１には、当該患者の心臓領域に対して医用画像診断装置が収集した時系列的なボリュームデータが前記患者の心拍時相を付帯情報として保存される。
【００１８】
一方、心腔内壁検出部１２は、ボリュームデータ記憶部１１から心拍時相に沿って読み出したボリュームデータの各々における右心房の心腔内壁を検出する機能を有し、例えば、図示しない２値化処理部、拡大／縮小処理部及び減算処理部を有している。図２は、心腔内壁検出部１２による心腔内壁の検出方法を模式的に示したものであり、この図２を参照しながら心腔内壁検出部１２が行なう２値化処理及び拡大／縮小処理（図２（ａ））と減算処理（図２（ｂ））について説明する。
【００１９】
心腔内壁検出部１２が備える上述の２値化処理部は、所定心拍時相におけるボリュームデータＡ１のボクセル値に対して所定の閾値を設定することにより３次元の２値化データＡ２を生成し、前記拡大／縮小処理部は、２値化データＡ２を異なる拡大率α１及びα２（α１＞α２）で拡大／縮小処理して３次元の拡大２値化データＡ３及び縮小２値化データＡ４を生成する。次いで、前記減算処理部は、拡大２値化データＡ３と縮小２値化データＡ４との減算処理により心腔内壁を検出し、この検出結果に基づいて３次元の内壁輪郭データＡ５を生成する。
【００２０】
尚、上述の内壁輪郭データＡ５は、拡大２値化データＡ３あるいは縮小２値化データＡ４と２値化データＡ２との減算処理によって生成してもよい。又、ボリュームデータに基づいた内壁輪郭データの生成は上述の方法に限定されるものではなく、例えば、２値化データＡ２に対して２次元的な微分処理を行なうことにより得ることが可能であり、又、ボリュームデータの心腔内に配置された基準点を起点とする複数の検索ベクトルを３次元の全角度方向へ発生させ、これらの検索ベクトルと所定の値より大きなボクセル値を有するボクセルとの交差位置に基づいて内壁輪郭データを生成してもよい。
【００２１】
図１へ戻って、安全領域設定部１３は、心腔内壁検出部１２において得られた各心拍時相の内壁輪郭データに基づいてボリュームデータの右心房内に安全領域（即ち、カテーテル先端部が心臓の拍動に関係なく全ての心拍時相において心腔内壁に接触しない領域）を設定する。具体的には、心腔内壁検出部１２から供給される、例えば、１心拍周期分の内壁輪郭データを重畳し、全ての心拍時相において常に心腔領域となる部分をカテーテル先端部に対する安全領域として設定する。
【００２２】
図３は、安全領域の設定方法を示したものであり、図３（ａ）は、１心拍周期を構成する心拍時相ｔ１乃至ｔ７において心腔内壁検出部１２が生成した右心房の内壁輪郭データＲ１乃至Ｒ７を示している。一方、図３（ｂ）は、内壁輪郭データＲ１乃至Ｒ７で囲まれた共通領域あるいは内壁輪郭データＲ１乃至Ｒ７の中から抽出された右心房が最も収縮した心拍時相ｔ４の内壁輪郭データＲ４に基づいて安全領域設定部１３が設定した安全領域Ｒｏを示している。特に、図３のように心筋組織の収縮が心腔内の中心に向かって一様に行われる場合には、収縮期の内壁輪郭データによって囲まれた領域が安全領域として設定される。
【００２３】
再び図１へ戻って、欠損孔検出部１４は、他の患者や被検体から収集された欠損孔を有さない正常の内壁輪郭データ等に基づいて作成された心腔内壁モデルあるいはコンピュータ技術を用いて作成された心腔内壁モデルが心拍時相を付帯情報として予め保管されている図示しない内壁モデル記憶部を備えている。そして、心腔内壁検出部１２から供給された当該患者の所定心拍時相における内壁輪郭データと内壁モデル記憶部から読み出した同一心拍時相における心腔内壁モデルとを比較することにより心腔内壁における欠損孔を心拍時相毎に検出する。
【００２４】
一方、安全挿入方向設定部１５は、欠損孔検出部１４によって検出される欠損孔の位置及び形状と位置情報変換部１９から供給されるカテーテル先端部の位置座標に基づき、欠損孔に対してカテーテル先端部を安全に挿入することが可能な挿入方向の範囲（安全挿入方向）を設定する。
【００２５】
図４は、安全挿入方向設定部１５によって３次元的に設定された安全挿入方向を示している。即ち、右心房（ＲＡ）の心腔内壁Ｃａに示した領域Ｃｘは、欠損孔検出部１４が心腔内壁検出部１２から供給された内壁輪郭データと自己の内壁モデル記憶部から読み出した心腔内壁モデルとの比較によって検出した欠損孔を示しており、基準点Ｐｏは、後述の位置情報変換部１９によりＸ線画像データの座標系からボリュームデータの座標系へ座標変換されたカテーテル先端部を示している。この場合、安全挿入方向設定部１５は、カテーテル先端部（基準点）Ｐｏと欠損孔Ｃｘの端部とを繋ぐことにより斜線部で示すような安全挿入方向Ｑｘを設定する。
【００２６】
次に、図１に示した安全挿入期間設定部１６は、当該患者の心拍周期において上述の欠損孔が長時間に渡って固定している心拍期間あるいはその移動範囲が極めて小さな心拍期間を安全挿入期間として設定する。図５は、安全挿入期間の設定方法を説明するための図であり、ここでは、説明を簡単にするために、欠損孔横断面の同一平面上における移動量に基づいて安全挿入期間を設定する場合について述べるが、実際には、欠損孔の３次元的な移動情報に基づいて安全挿入期間の設定が行なわれる。
【００２７】
図５の縦軸は、心拍時相（時間）を示しており、横軸は、欠損孔の移動方向及び移動量を示している。安全挿入期間設定部１６は、欠損孔検出部１４から供給される、例えば、１心拍周期［τ０−τ３］における欠損孔の検出結果を受信し各心拍時相における欠損孔の移動量を検出する。次いで、検出された移動量が長時間に渡って所定の範囲内にある期間［τ１−τ２］を安全挿入期間として設定する。このような安全挿入期間の設定により、心筋組織と共に拍動性移動を行なう欠損孔に対してカテーテル先端部の挿入を行なう際、安全挿入期間として設定された期間［τ１−τ２］にて図４の斜線で示した安全挿入方向へカテーテル先端部を移動させることにより、欠損孔に対するカテーテル先端部の挿入を確実に行なうことができる。
【００２８】
次に、図１に示した先端部位置情報検出部１７は、別途設置されたＸ線診断装置を用い、右心房内にカテーテル先端部が挿入された当該患者の心臓領域に対するＸ線撮影によりリアルタイムかつ時系列的に収集される２次元のＸ線画像データと前記患者の心拍情報を受信する。次いで、得られたＸ線画像データの画素値に所定の閾値を設定することにより、右心房内に配置されたカテーテル先端部の位置情報（カテーテル先端部の位置及び方向）を心拍時相毎に検出する。
【００２９】
一方、位置ズレ検出部１８は、ボリュームデータ記憶部１１から供給されるボリュームデータとＸ線診断装置から供給される上述のＸ線画像データとの位置ズレを検出する機能を有している。即ち、位置ズレ検出部１８は、Ｘ線診断装置から略リアルタイムで供給される２次元のＸ線画像データを順次受信し、これらＸ線画像データの各々に付帯情報として付加されている心拍時相と同一の心拍時相にて収集されたボリュームデータをボリュームデータ記憶部１１から読み出す。次いで、同一心拍時相において収集されたＸ線画像データとボリュームデータに基づいて画像データ間の位置ズレを検出する。
【００３０】
具体的には、ボリュームデータあるいはこのボリュームデータをＸ線画像データの撮影方向と同一の方向へ投影することによって生成したＭＩＰ（Maximum Intensity Projection）画像データとＸ線画像データとの相互相関係数を算出することによってデータ間の位置、方向及び拡大率の差異を検出する。尚、ボリュームデータとＸ線画像データとを短時間で位置合わせする方法については特許文献１等に記載されているため、詳細な説明は省略する。
【００３１】
位置情報変換部１９は、先端部位置情報検出部１７から供給されるカテーテル先端部の位置情報と位置ズレ検出部１８から供給されるＸ線画像データとボリュームデータとの位置ズレ情報を受信し、この位置ズレ情報に基づいてＸ線画像データの座標系におけるカテーテル先端部の位置情報をボリュームデータの座標系に対応した位置情報へ変換する。
【００３２】
次に、安全性判定部２０は、安全領域設定部１３において設定される安全領域、安全挿入方向設定部１５において設定される安全挿入方向及び安全挿入期間設定部１６において設定される安全挿入期間の情報に基づいてカテーテル先端部を欠損孔に向けて挿入する際の安全性を判定する機能を有し、図６に示すように、先端位置判定部２０１、挿入方向判定部２０２及び挿入時刻判定部２０３を備えている。
【００３３】
先端位置判定部２０１は、位置情報変換部１９から供給されたカテーテル先端部のボリュームデータにおける位置情報（位置）と安全領域設定部１３から供給されたカテーテル先端部の右心房における安全領域の情報を受信し、カテーテル先端部が安全領域内に存在しているか否かにより右心房内に配置されたカテーテル先端部の位置に対する安全性を判定する。
【００３４】
一方、挿入方向判定部２０２は、位置情報変換部１９から供給されたカテーテル先端部のボリュームデータにおける位置情報（位置及び方向）と安全挿入方向設定部１５から供給されたカテーテル先端部の欠損孔に対する安全挿入方向の情報を受信し、カテーテル先端部の挿入方向が安全挿入方向の範囲に含まれているか否かによりカテーテル先端部の挿入方向に対する安全性を判定する。
【００３５】
図７は、挿入方向判定部２０２による安全性の判定方法を説明するための図であり、この図７には、カテーテル先端部Ｐｏと欠損孔Ｃｘの中心とを結ぶ中心線Ｃｏと、カテーテル先端部Ｐｏと欠損孔Ｃｘの端部を通り中心線Ｃｏに対して角度β１を有した線分Ｌ１と、中心線Ｃｏに対し角度β２を有したカテーテル先端部Ｐｏの方向を示す矢印Ｌ２が示されている。この場合、挿入方向判定部２０２は、中心線Ｃｏに対する線分Ｌ１の角度β１と矢印Ｌ２の角度β２とを比較し、β２＜β１ならば、矢印Ｌ２で示されたカテーテル先端部Ｐｏの挿入方向は安全であると判定する。
【００３６】
又、安全性判定部２０の挿入時刻判定部２０３は、位置情報変換部１９を介して供給されるＸ線画像データの心拍時相と安全挿入期間設定部１６から供給されるカテーテル先端部の欠損孔に対する安全挿入期間の情報を受信し、カテーテル先端部の欠損孔に対する挿入時刻（即ち、カテーテル先端部の挿入時においてリアルタイム表示されるＸ線画像データの心拍時相）が安全挿入期間に含まれているか否かによりカテーテル先端部の挿入時刻（挿入タイミング）に対する安全性を判定する。
【００３７】
次に、図１に示した安全領域ガイド生成部２１は、位置情報変換部１９から供給されるボリュームデータとＸ線画像データとの座標変換情報に基づき、安全領域設定部１３において設定されたボリュームデータに対応する３次元の安全領域を座標変換してＸ線画像データに対応した２次元の安全領域ガイドを生成する。
【００３８】
同様にして、安全挿入ガイド生成部２２は、上述の座標変換情報に基づき、安全挿入方向設定部１５において設定されたボリュームデータに対応する３次元の安全挿入方向を座標変換してＸ線画像データに対応した２次元の安全挿入方向データを生成する。次いで、この安全挿入方向データと、安全性判定部２０から供給されたカテーテル先端部の位置、挿入方向及び挿入時刻に対する安全性の判定結果とに基づき、カテーテル先端部の挿入に好適な挿入方向及び挿入時刻（挿入タイミング）を示す安全挿入ガイドを生成する。
【００３９】
上述の、ナビゲーションデータ生成部１において生成されるナビゲーションデータの具体例につき図８を用いて説明する。図８に示すナビゲーションデータは、Ｘ線画像データに対応したカテーテル先端部の安全領域を示す安全領域ガイドＧＲｏと、Ｘ線画像データに対応したカテーテル先端部の安全挿入方向を示す安全挿入ガイドＧＱｘを有し、更に、Ｘ線画像データに対応した内壁輪郭データＧＣａ、カテーテル先端部を示す先端マーカＧＰｏ、欠損孔を示す欠損孔データＧＣｘ等が必要に応じて付加される。
【００４０】
この場合、安全挿入ガイドＧＱｘは、通常、カテーテル先端部Ｐｏの位置、挿入方向及び挿入時刻に対する安全性の全てが安全性判定部２０において確認された場合に生成されるが、これに限定されるものではなく、例えば、カテーテル先端部Ｐｏが安全領域の外部に配置されているような場合においても、安全挿入ガイドＧＱｘの生成を行なってもよい。
【００４１】
図１へ戻って、ナビゲーション画像データ生成部２は、Ｘ線診断装置から供給される所定心拍時相のＸ線画像データにナビゲーションデータ生成部１によって生成された同一心拍時相のナビゲーションデータを合成（重畳）することによりカテーテル治療に有効なナビゲーション画像データを生成する。
【００４２】
次に、表示部３は、ナビゲーション画像データ生成部２において生成された時系列的なナビゲーション画像データを表示する機能を有し、例えば、図示しない表示データ生成部、変換処理部及びモニタを備えている。前記表示データ生成部は、ナビゲーション画像データ生成部２から供給されたナビゲーション画像データに対し患者情報や心拍時相等の付帯情報を付加して表示データを生成し、前記変換処理部は、前記表示データ生成部が生成した表示データに対しＤ／Ａ変換やテレビフォーマット変換等の変換処理を行なって前記モニタに表示する。
【００４３】
一方、入力部４は、図示しないキーボード、スイッチ、選択ボタン、マウス等の各種入力デバイスや表示パネルを備え、患者情報の入力、心腔内壁の検出やカテーテル先端部の検出に必要な閾値の設定、ナビゲーションデータ生成条件の設定、各種指示信号の入力等を行なう。そして、この入力部４と上述の表示部３を組み合わせることによりインターラクティブなインターフェースが形成される。尚、ナビゲーションデータの生成条件として安全挿入ガイドの生成に必要な安全性判定結果等がある。
【００４４】
システム制御部５は、図示しないＣＰＵと記憶部を備え、前記記憶部には、入力部４において入力あるいは設定された各種情報が保存される。そして、前記ＣＰＵは、これらの情報に基づいて医用画像処理装置１００の各ユニットを統括的に制御し、心房中隔の欠損孔に挿入されるカテーテル先端部の位置、挿入方向及び挿入時刻に対する安全性の判定と、この判定結果に基づいたナビゲーション画像データの生成及び表示を実行させる。
【００４５】
（ナビゲーション画像データの生成／表示手順）
次に、本実施形態におけるナビゲーション画像データの生成／表示手順につき図９のフローチャートに沿って説明する。
【００４６】
ナビゲーション画像データの生成に先立ち、別途設置された医用画像診断装置からネットワーク等を介して供給された時系列的なボリュームデータは、心拍時相を付帯情報として医用画像処理装置１００が備えるナビゲーションデータ生成部１のボリュームデータ記憶部１１に保存される（図９のステップＳ１）。次いで、入力部４において患者情報の入力、各種閾値の設定、ナビゲーションデータ生成条件の設定等が行われた後、ナビゲーション画像データの生成開始指示信号が入力される。このとき、上述の初期設定において入力あるいは設定された情報は、システム制御部５の記憶部に保存される。
【００４７】
上述の指示信号を、システム制御部５を介して受信したナビゲーションデータ生成部１の心腔内壁検出部１２は、ボリュームデータ記憶部１１から心拍時相に沿って順次読み出したボリュームデータに対し２値化処理、拡大／縮小処理及び減算処理を行なって右心房の心腔内壁を検出し、その検出結果に基づいて３次元の内壁輪郭データを生成する（図９のステップＳ２）。次いで、安全領域設定部１３は、心腔内壁検出部１２において検出された、例えば、１心拍周期分の内壁輪郭データを重畳し、全ての心拍時相において心腔領域となる領域をカテーテル先端部に対する安全領域として設定する（図９のステップＳ３）。
【００４８】
一方、欠損孔検出部１４は、心腔内壁検出部１２から供給された当該患者の所定心拍時相における内壁輪郭データと自己の内壁モデル記憶部から読み出した同一心拍時相の心腔内壁モデルとを比較することにより心腔内壁における欠損孔を心拍時相毎に検出し（図９のステップＳ４）、安全挿入期間設定部１６は、当該患者の心拍周期において上述の欠損孔が長時間に渡り固定している心拍期間あるいはその移動範囲が極めて小さな心拍期間を安全挿入期間として設定する（図９のステップＳ５）。
【００４９】
一方、先端部位置情報検出部１７は、別途設置されたＸ線診断装置にて生成された当該患者の心臓領域における２次元のＸ線画像データと前記患者の心拍情報を略リアルタイムで受信する（図９のステップＳ６）。次いで、得られたＸ線画像データの画素値に所定の閾値を設定することにより、右心房内に配置されたカテーテル先端部の位置情報（位置及び方向）を検出する（図９のステップＳ７）。
【００５０】
次に、位置ズレ検出部１８は、Ｘ線診断装置から略リアルタイムで供給される最初の心拍時相における２次元のＸ線画像データを受信し、これらＸ線画像データに付帯情報として付加されている心拍時相と同一の心拍時相にて収集されたボリュームデータをボリュームデータ記憶部１１から読み出す。そして、同一心拍時相において収集されたＸ線画像データとボリュームデータに対し所定のデータ処理を行なってデータ間の位置ズレを検出する（図９のステップＳ８）。
【００５１】
Ｘ線画像データとボリュームデータとの位置ズレが検出されたならば、位置情報変換部１９は、先端部位置情報検出部１７から供給されたカテーテル先端部の位置情報と位置ズレ検出部１８から供給されたデータ間の位置ズレ情報を受信し、この位置ズレ情報に基づいてＸ線画像データの座標系におけるカテーテル先端部の位置情報をボリュームデータの座標系に対応した位置情報へ変換する（図９のステップＳ９）。
【００５２】
次に、安全挿入方向設定部１５は、上述のステップＳ４において欠損孔検出部１４が検出した欠損孔の位置及び大きさと位置情報変換部１９において座標変換されたカテーテル先端部の位置情報に基づき、欠損孔に対してカテーテル先端部を安全に挿入することが可能な挿入方向の範囲（安全挿入方向）を設定する（図９のステップＳ１０）。
【００５３】
カテーテル先端部に対する安全領域、安全挿入期間及び安全挿入方向の設定が終了したならば、安全性判定部２０の先端位置判定部２０１は、位置情報変換部１９から供給されたカテーテル先端部のボリュームデータにおける位置情報（位置）と安全領域設定部１３から供給されたカテーテル先端部の右心房における安全領域の情報とに基づいて右心房内に配置されたカテーテル先端部の位置に対する安全性を判定し、安全性判定部２０の挿入方向判定部２０２は、位置情報変換部１９から供給されたカテーテル先端部のボリュームデータにおける位置情報（位置及び方向）と安全挿入方向設定部１５から供給されたカテーテル先端部の欠損孔に対する安全挿入方向の情報に基づいてカテーテル先端部の挿入方向に対する安全性を判定する。
【００５４】
又、安全性判定部２０の挿入時刻判定部２０３は、位置情報変換部１９を介して供給されたＸ線画像データの心拍時相と安全挿入期間設定部１６から供給されたカテーテル先端部の欠損孔に対する安全挿入期間の情報とに基づいてカテーテル先端部の挿入時刻（挿入タイミング）に対する安全性を判定する（図９のステップＳ１１）。
【００５５】
次に、安全領域ガイド生成部２１は、位置情報変換部１９から供給されたボリュームデータとＸ線画像データとの座標変換情報に基づき、安全領域設定部１３において設定されたボリュームデータに対応する３次元の安全領域を座標変換してＸ線画像データに対応した２次元の安全領域ガイドを生成する。
【００５６】
同様にして、安全挿入ガイド生成部２２は、上述の座標変換情報に基づき、安全挿入方向設定部１５において設定されたボリュームデータに対応する３次元の安全挿入方向を座標変換してＸ線画像データに対応した２次元の安全挿入方向データを生成する。次いで、この安全挿入方向データと、安全性判定部２０から供給されたカテーテル先端部の位置、挿入方向及び挿入時刻に対する安全性の判定結果とに基づき、カテーテル先端部の挿入に好適な挿入方向及び挿入タイミングを示す安全挿入ガイドを生成する（図９のステップＳ１２）。
【００５７】
次いで、ナビゲーション画像データ生成部２は、Ｘ線診断装置から供給される所定心拍時相のＸ線画像データにナビゲーションデータ生成部１において生成された同一心拍時相のナビゲーションデータ（即ち、安全領域ガイド及び安全挿入ガイド）を重畳することによりカテーテル治療に有効なナビゲーション画像データを生成し、得られたナビゲーション画像データを表示部３のモニタに表示する（図９のステップＳ１３）。
【００５８】
次いで、Ｘ線診断装置から上述のＸ線画像データに後続して順次供給されるＸ線画像データに対しても上述のステップＳ６乃至ステップＳ１３の手順を繰り返すことにより時系列的なナビゲーション画像データの生成と表示を行なう（図９のステップＳ６乃至ステップＳ１３）。
【００５９】
以上述べた本開示の実施形態によれば、右心房に挿入されたカテーテルによる心房中隔欠損孔の治療を安全かつ正確に実行させることが可能な精度の高いナビゲーション画像データを容易に得ることができる。
【００６０】
特に、心腔内に挿入されたカテーテル先端部に対する安全領域をナビゲーション画像データにおいて示すことにより、拍動する心腔内壁とカテーテル先端部との衝突頻度を大幅に低減することができる。又、前記カテーテル先端部の心房中隔欠損孔に対する安全挿入方向及び安全挿入タイミングを示す安全挿入ガイドを前記ナビゲーション画像データにおいて示すことにより、欠損孔に対するカテーテル先端部の挿入を短時間かつ正確に行なうことができ、欠損孔近傍の心腔内壁に対する損傷や穿孔を防止することが可能となる。
【００６１】
又、ナビゲーション画像データにおける安全挿入ガイドは、カテーテル先端部の位置、挿入方向及び挿入時刻に対する安全性の判定結果に基づいて示されるため、カテーテル先端部の挿入に必要は所定の安全性が確保された挿入タイミングを容易に把握することができる。
【００６２】
更に、カテーテル先端部に対する安全挿入方向の設定は、Ｘ線画像データの座標系からボリュームデータの座標系へ変換された当該カテーテル先端部の位置情報に基づいて行なわれるため、精度の高い安全挿入方向の設定が可能となる。
【００６３】
以上、本開示の実施形態について述べてきたが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、変形して実施することが可能である。例えば、上述の実施形態では、別途設置されたＸ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置等の医用画像診断装置からネットワークあるいは記憶媒体を介して供給されたボリュームデータを用いて心房中隔の欠損孔に挿入されるカテーテル先端部の位置、挿入方向及び挿入時刻に対する安全性を判定する医用画像処理装置１００について述べたが、上述のボリュームデータは、医用画像診断装置から直接供給されてもよく、又、医用画像診断装置は、Ｘ線診断装置あるいは医用画像診断装置の一部であっても構わない。
【００６４】
又、上述の実施形態では、心房中隔欠損の治療を目的として右心房内に治療用のカテーテルを挿入する場合について述べたが、治療対象部位は心房中隔欠損に限定されるものではなく、例えば、心室中隔欠損等の他の病変部や疾患部であっても構わない。更に、欠損孔の治療を目的としたカテーテルについて述べたが他の治療あるいは診断を目的としたカテーテルであってもよい。
【００６５】
更に、心腔内壁の検出は、ボリュームデータをデータ処理することによって自動的に行なう場合について述べたが、このボリュームデータをレンダリング処理して得られた３次元画像データあるいはＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）画像データの観察下での入力部４の入力デバイスを用いたマニュアル設定によって行なってもよい。
【００６６】
又、カテーテル先端部の位置情報は、Ｘ線画像データに対する２値化処理によって検出する場合について述べたが、カテーテル先端部等に設けられた位置情報検出器の出力信号に基づいて検出してもよい。
【００６７】
一方、上述の実施形態におけるナビゲーションデータ生成部１は、カテーテル先端部の安全領域を示す安全領域ガイドとカテーテル先端部の安全挿入方向及び安全挿入時刻を示す安全挿入ガイドをナビゲーションデータとして生成する場合について述べたが、安全領域ガイドあるいは安全挿入ガイドの何れか一方を用いてナビゲーションデータを生成してもよい。
【００６８】
又、上述の実施形態では、カテーテル先端部の挿入時刻が安全挿入期間に含まれない場合、ナビゲーションデータ生成部１は、安全挿入ガイドを生成しない場合について述べたが、安全挿入期間に含まれない場合においても安全挿入ガイドを生成し、この安全挿入ガイドの輝度あるいは色調を挿入時刻に対する安全性の判定結果に対応させて設定／更新してもよい。又、安全挿入ガイドの輝度あるいは色調を安全性判定結果に基づいて設定／更新する替わりに、例えば、図１０に示すような安全挿入時刻報知部をナビゲーションデータの近傍に付加し、この安全挿入時刻報知部の輝度あるいは色調を安全性判定結果に基づいて設定／更新してもよい。
【００６９】
更に、図１１に示すように、カテーテル先端部の方向を示す方向ベクトルＧＡが付加された安全挿入ガイドＧＱｘを生成し、この方向ベクトルＧＡの輝度あるいは色調を挿入時刻に対する安全性判定結果に基づいて設定／更新してもよい。
【００７０】
又、上述の実施形態では、ナビゲーションデータ生成部１において生成された安全領域ガイド及び安全挿入ガイドを含むナビゲーションデータをＸ線画像データに重畳してナビゲーション画像データを生成する場合について述べたが、例えば、図１２に示すように、カテーテル先端部の位置及び方向に対応した視点及び視線方向を上述のボリュームデータに設定し、前記視点及び前記視線方向に基づくボリュームデータのレンダリング処理により生成した仮想内視鏡画像データＩｍを付加してナビゲーション画像データを生成してもよい。
【００７１】
尚、本実施形態に係る医用画像処理装置１００の一部は、例えば、コンピュータをハードウェアとして用いることでも実現することができる。例えば、システム制御部５等は、上述のコンピュータに搭載されたＣＰＵ等のプロセッサに所定の制御プログラムを実行させることにより各種機能を実現することができる。この場合、システム制御部５は、上述の制御プログラムをコンピュータに予めインストールしてもよく、又、コンピュータによる読み取りが可能な記憶媒体への保存あるいはネットワークを介して配布された制御プログラムのコンピュータへのインストールであっても構わない。
【００７２】
以上、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。これら新規な実施形態は、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、変更を行なうことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、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。
【符号の説明】
【００７３】
１…ナビゲーションデータ生成部
１１…ボリュームデータ記憶部
１２…心腔内壁検出部
１３…安全領域設定部
１４…欠損孔検出部
１５…安全挿入方向設定部
１６…安全挿入期間設定部
１７…先端部位置情報検出部
１８…位置ズレ検出部
１９…位置情報変換部
２０…安全性判定部
２０１…先端位置判定部
２０２…挿入方向判定部
２０３…挿入時刻判定部
２１…安全領域ガイド生成部
２２…安全挿入ガイド生成部
２…ナビゲーション画像データ生成部
３…表示部
４…入力部
５…システム制御部
１００…医用画像処理装置
【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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