(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空管（２）内における管腔内画像形成機器（１）の既知の相対的移動位置で管腔内画像形成機器（１）により取得された中空管（２）の一連の２Ｄ画像データ（５）を中空管（２）の３Ｄ画像データ（８）と共に登録する方法において、
３Ｄ画像データ（８）から中空管（２）の予め与え得る部分の中心軸線（１０）の３次元経過が決定され、
中心軸線（１０）の３次元経過が、中空管（２）の予め与え得る部分の３Ｄ画像データ（８）の第１の変換によって直線経過に移行され、第１の変換に必要な変換パラメータが保存され、
一連の２Ｄ画像データ（５）から、既知の相対的移動位置に応じて中心直線上で平行に並べられることによって、結合された３Ｄ画像データセット（１１）が発生され、
結合された３Ｄ画像データセット（１１）が、中心直線と中心軸線（１０）の直線経過との同一視と、共通な基準点の重ね合わせのための適切な平行移動とによって、まず、変換された３Ｄ画像データ（９）と共に登録され、
引続いて、結合された３Ｄ画像データセット（１１）またはその結合された３Ｄ画像データセット（１１）内に含まれている２Ｄ画像データ（５）が、保存された変換パラメータを使用して３Ｄ画像データ（８）と共に登録される
ことを特徴とする中空管の２Ｄ画像データを中空管の３Ｄ画像データと共に登録する方法。
【請求項２】
結合された３Ｄ画像データセット（１１）またはその結合された３Ｄ画像データセット（１１）内に含まれている２Ｄ画像データ（５）は、３Ｄ画像データ（８）と共に登録するために、第１の変換に対する逆変換である第２の変換を施されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
３Ｄ画像データ（８）と、結合された３Ｄ画像データセット（１１）との間の分解能差が補間によって解消されることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
基準点として、２Ｄ画像データ（５）および３Ｄ画像データ（８）において認識可能な特徴点が定められることを特徴とする請求項１乃至３の１つに記載の方法。
【請求項５】
中空管（２）の中心軸線（１０）の３次元経過が３Ｄ画像データ（８）における中空管（２）の壁（７）のセグメント化によって決定されることを特徴とする請求項１乃至４の１つに記載の方法。
【請求項６】
中空管（２）の３Ｄ画像データ（８）が磁気共鳴法またはＸ線吸収法を用いて記録されることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の方法。
【請求項７】
血管内超音波（ＩＶＵＳ）カテーテルを用いて記録された２Ｄ画像データ（５）の登録のために使用されることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項８】
光コヒーレンス断層画像化（ＯＣＴ）カテーテルを用いて記録された２Ｄ画像データ（５）の再構成のために使用されることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【請求項９】
蛍光画像化により記録された２Ｄ画像データ（５）の再構成のために使用されることを特徴とする請求項１乃至６の１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中空管内における管腔内画像形成機器の既知の相対的移動位置で管腔内画像形成機器により取得された中空管、特に血管の一連の２Ｄ画像データを、例えばコンピュータ断層撮影装置（ＣＴ）、磁気共鳴断層撮影装置（ＭＲ）、３Ｄ血管撮影装置または３Ｄ超音波画像化装置のような３Ｄ画像化モダリティにより取得された中空管の３Ｄ画像データと共に登録する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空管、特に血管または管腔器官の内部の２次元画像を管腔内画像形成機器により記録することができる。この場合に、血管内超音波（ＩＶＵＳ）法、光コヒーレンス断層画像化（ＯＣＴ）法または蛍光画像化の如き画像化方法が使用される。画像記録は、中空管内における管腔内画像形成機器の連続的またはステップ状に制御された移動中に行なわれる。例えば血管内画像形成カテーテルにより、血管の内部から、例えば心臓の血管系から２次元断層画像が供給される。図１はこれに対する例として心臓の血管系３の断面を示し、血管２内に挿入された画像形成カテーテル１が図において認識可能である。この画像形成カテーテル１は移動制御装置４により機械的または手動的に血管２内へ押し込まれあるいは引き抜かれる。カテーテル１の引張方向が矢印で示されている。血管２内においてカテーテル１の連続的に制御された移動中に、一般には２次元の血管断層画像が記録される。図１の右側部分に、カテーテル１の移動中に血管２内の種々の位置で得られた２Ｄ断層画像５が示されている。これらの２Ｄ断層画像５はそれぞれ血管２の縦方向に対して横方向の断面を表す。２Ｄ断層画像５に沿って延びる矢印は画像撮影中におけるカテーテル１の引張方向を表す。２Ｄ断層画像において、血管壁７と、血管内腔６の内部における血管中心軸線１０とを認識することができ、この血管中心軸線上にカテーテル１が案内される。２Ｄ断層画像５の各撮影時点でのカテーテル１の縦移動はカテーテル移動の制御に基づいて既知であり、それゆえ各２Ｄ断層画像に対する相対的移動位置も既知であるので、これらの画像の画像データは相対的移動位置を考慮して３次元画像データセットに合成される。
【０００３】
更に、カテーテルの空間位置を検出して術前に撮影された血管系の３Ｄ画像中に挿入するようにした３次元血管系撮影におけるカテーテルナビゲーション方法は公知である（例えば、特許文献１参照）。このために、位置センサを組み込まれたカテーテルが使用され、この位置センサを介してカテーテル先端のその都度の瞬時の空間位置が検出される。３Ｄ画像データと共にこの位置センサの登録がインターベンション療法の実施前に特殊なマーカを介して行なわれる。マーカは３Ｄ画像中において見ることができ、カテーテルと共に移動する。この種の登録は、記録された２Ｄ画像データと３Ｄ画像データとが組み合わされるべきである全ての用途にとって必要である。
【特許文献１】独国特許出願公開第１９９１９９０７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この従来技術から出発して、本発明の課題は、位置センサの使用を要することなく、管腔内画像形成機器により記録された中空管の２Ｄ画像データを３Ｄ画像データと共に登録する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明によれば、中空管内における管腔内画像形成機器の既知の相対的移動位置で管腔内画像形成機器により取得された中空管の一連の２Ｄ画像データを中空管の３Ｄ画像データと共に登録する方法において、３Ｄ画像データから中空管の予め与え得る部分の中心軸線の３次元経過が決定され、中心軸線の３次元経過が、中空管の予め与え得る部分の３Ｄ画像データの第１の変換によって直線経過に移行され、第１の変換に必要な変換パラメータが保存され、一連の２Ｄ画像データから、既知の相対的移動位置に応じて中心直線上で平行に並べられることによって、結合された３Ｄ画像データセットが発生され、結合された３Ｄ画像データセットが、中心直線と中心軸線の直線経過との同一視と、共通な基準点の重ね合わせのための適切な平行移動とによって、まず、変換された３Ｄ画像データと共に登録され、引続いて、結合された３Ｄ画像データセットまたはその結合された３Ｄ画像データセット内に含まれている２Ｄ画像データが、保存された変換パラメータを使用して３Ｄ画像データと共に登録されることによって解決される。
なお、本発明の有利な実施態様は次の通り列記される。
（１）結合された３Ｄ画像データセットまたはその結合された３Ｄ画像データセット内に含まれている２Ｄ画像データは、３Ｄ画像データと共に登録するために、第１の変換に対する逆変換である第２の変換を施される。
（２）３Ｄ画像データと、結合された３Ｄ画像データセットとの間の分解能差が補間によって解消される。
（３）基準点として、２Ｄ画像データおよび３Ｄ画像データにおいて認識可能な特徴点が定められる。
（４）中空管の中心軸線の３次元経過が３Ｄ画像データにおける中空管の壁のセグメント化によって決定される。
（５）中空管の３Ｄ画像データが磁気共鳴法またはＸ線吸収法を用いて記録される。
（６）血管内超音波（ＩＶＵＳ）カテーテルを用いて記録された２Ｄ画像データの登録のために使用される。
（７）光コヒーレンス断層画像化（ＯＣＴ）カテーテルを用いて記録された２Ｄ画像データの再構成のために使用される。
（８）蛍光画像化により記録された２Ｄ画像データの再構成のために使用される
【０００６】
中空管内における管腔内画像形成機器の既知の相対的移動位置で管腔内画像形成機器により取得された中空管、特に血管の一連の２Ｄ画像データを中空管の３Ｄ画像データと共に登録するための本発明による方法において、まず３Ｄ画像データから中空管の予め与え得る部分の中心軸線の３次元経過が決定される。中心軸線の３次元経過の決定は、例えば３Ｄ画像データにおいて認識可能な中空管壁のセグメント化によって行なうことができる。この中空管壁に基づいて中心軸線が幾何学的に決定される。もちろん、中心軸線の経過を決定するための他の画像処理アルゴリズムも可能である。引続いて、この中心軸線の３次元経過が中空管の予め与え得る部分の３Ｄ画像データの長さを維持した第１の変換によって直線経過に移行され、この変換に必要な変換パラメータが後における逆変換のために保存される。一連の２Ｄ画像データから、既知の相対的移動位置に応じて中心直線上で平行に完全に等しく並べられることによって、従来技術からも既に知られているように、結合された３Ｄ画像データセットが発生される。最終的に、変換された３Ｄ画像データセットの中心軸線の直線経過と中心直線との同一視と、共通な基準点の重ね合わせのための適切な平行移動とによって、結合された３Ｄ画像データセットがこれらの変換された３Ｄ画像データと共に登録される。結合された３Ｄ画像データセットと変換された３Ｄ画像データセットとの間の場合によって有り得る分解能差は、３つの全次元におけるボクセル補間によって解消される。基準点としては、例えば中空管の分岐または他の特徴点または既知の点を利用することができる。このようにして両３Ｄ画像データセット相互の単純な平行移動によって登録が行なわれる。この登録後、結合された３Ｄ画像データセットまたはその結合された３Ｄ画像データセット内に含まれている２Ｄ画像データが、保存された変換パラメータを使用して元の３Ｄ画像データセットに逆変換される。これは、結合された３Ｄ画像データセットまたはその結合された３Ｄ画像データセット内に含まれている２Ｄ画像データの直接的な第２の変換によって行なわれると好ましい。この第２の変換は保存された変換パラメータによる第１の変換に対する逆変換である。第１の変換の際に元の３Ｄデータセットが確保されなかった場合、これらの元の３Ｄデータセットは同様に変換された３Ｄ画像データの逆変換によって取り戻される。本発明による方法の結果として、中空管の観察部分の２Ｄ画像データは今や３Ｄ画像データセットと共に登録されて存在する。更に、これらの２Ｄ画像データは、中空管の本当の３Ｄ解剖学的構造に応じて配置もしくは再構成することができる。この再構成は結合された３Ｄ画像データセットの逆変換時に自動的にもたらされる。
【０００７】
それゆえ、本発明によれば、位置センサの使用を要することなく、中空管を通した管腔内画像形成機器の案内中に連続的に取得された一連の２Ｄ画像データを３Ｄ画像データセットと共に登録する方法が提供される。登録ステップは３Ｄ画像データの提案された変換によって著しく簡単化される。なぜならば、両３Ｄ画像データセット相互の変換が行なわれるだけでよいからである。本発明による方法は、特にＣＴ装置、ＭＲ装置、３Ｄ血管撮影装置または３Ｄ超音波画像化装置のような３Ｄモダリティの画像データと共に血管または管腔器官の画像データを登録するために、カテーテルまたは内視鏡によるＩＶＵＳ、ＯＣＴあるいは蛍光画像化のような画像化法と共に使用するのに適している。簡単な登録によって、使用者が画像データを任意に組み合わせて、例えば重ね合わせて表示することができる。もちろん、本発明による方法は、例えば腸検査または気管支鏡検査のような他の管状の身体部分における検査の画像データにも適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下において図面を参照しながら実施例に基づいて本発明による方法をもう一度詳細に説明する。
図１はカテーテルによる２Ｄ断層画像の画像撮影状況、
図２は血管部分の３Ｄ画像データを直線形状へ変換する例、
図３は記録された２Ｄ画像データから、結合された３Ｄ画像データセットを作成する例、
図４は結合された３Ｄ画像データセットの逆変換、
図５は本発明方法を実施する際における方法経過に関する概要を示す。
【０００９】
本例では血管部分の２Ｄ画像データと３Ｄ画像データとの登録を例として説明する。カテーテルによる一連の２Ｄ画像データの記録は明細書の導入部において既に図１に基づいて簡単に説明した。この画像記録の結果は、各画像に付属した既知の血管縦軸線平行移動を有する一連の結合されていないつまり繋がっていない２Ｄ画像５である。
【００１０】
本発明による方法の個々の方法ステップに関する概要は図５に示されている。
【００１１】
まず、使用者に示された３Ｄ画像データにおいて、３次元始点および３次元終点の識別によって、融合されるべき血管２の部分が指定される。血管部分の設定後に、この解剖学的な３Ｄ画像データ８における血管部分の中心軸線１０の３次元経過の抽出が行なわれる。血管部分はまずセグメント化され、セグメント化されたデータに基づいて中心軸線１０の経過が幾何学的に決定される。
【００１２】
この中心軸線１０の３次元経過に基づいて、この血管部分の３Ｄ血管構造が直線もしくは管の形状に変換される。これは図２に例示されている。変換パラメータは後における逆変換のために保存される。
【００１３】
管腔内画像形成機器により記録された一連の２Ｄ画像データ５から、同様に、図３に具体的に示されているように、単純な並べによって直管状の３Ｄデータセット１１が作成させられる。この３Ｄデータセット１１における個々の２Ｄ画像５の間隔は画像記録中におけるカテーテルの既知の相対移動位置によって予め与えられる。２Ｄ画像データ５は一般に時間的に一定のカテーテル移動時に取得される。これは公知の電動式引戻し装置によって可能である。２Ｄ画像データ５から得られた３Ｄ画像データセット１１と３Ｄモダリティの３Ｄ画像データセット８との間の場合によってはあり得る分解能差は３つの全次元におけるボクセル補間によって解消される。
【００１４】
最後の方法ステップの結果は、それぞれ関心血管部分を直線状の整列にて示す２つの３Ｄ画像データセット９，１１である。これらの両データセット９，１１は、今や簡単な中心軸線重ね合わせと、共通な既知の点に基づく相互の平行移動とによって対応付けられるすなわち登録される。共通な既知の点として、例えば両３Ｄ画像における血管分岐が使用者によって検知されて一致させられるとよい。
【００１５】
直線状に整列された両３Ｄ画像データセット９，１１の登録後、元の３Ｄ形状への逆変換が行なわれる。これは、図４に、２Ｄ画像データ５から得られた結合された３Ｄ画像データセット１１に基づいて示されている。元の３Ｄ形状への血管部分のこの逆変換のために、変換ステップにおいて保存された変換パラメータが読み出され、逆に用いられる。このステップにおいて、この例では全ての融合されたデータ、すなわち２Ｄ画像データ５つまり２Ｄ画像データ５から形成された３Ｄ画像データセット１１も、解剖学的に変換された３Ｄ画像データ９も逆変換される。結果は解剖学的な３Ｄ画像データ８と画像形成機器の一連の２Ｄ画像データ５との登録である。観察された血管部分のこれらの２Ｄ画像データ５は登録されて存在し、付加的に本当の３Ｄ解剖学的構造に応じて配置もしくは再構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】カテーテルによる２Ｄ断層画像の画像撮影状況を示す説明図
【図２】血管部分の３Ｄ画像データを直線形状へ変換する例を示す説明図
【図３】記録された２Ｄ画像データから、結合された３Ｄ画像データセットを作成する例を示す説明図
【図４】結合された３Ｄ画像データセットの逆変換を示す説明図
【図５】本発明方法を実施する際の方法経過に関する概要を示すフローチャート
【符号の説明】
【００１７】
１        カテーテル
２        血管
３        血管系
４        移動制御装置
５        ２Ｄ断層画像
６        血管内腔
７        血管壁
８        ３Ｄ画像データ
９        ３Ｄ画像データセット
１０        中心軸線
１１        ３Ｄ画像データセット
【図２】
0004633504.tif 000002
【図３】
0004633504.tif 000003
【図４】
0004633504.tif 000004
【図５】
0004633504.tif 000005
【図１】
0004633504.tif 000006