(57)【要約】【課題】神経内視鏡手術の治療計画及び治療に有効な表示データの生成【解決手段】治療支援装置１００は、患者の頭部領域から収集されたボリュームデータを領域区分けすることにより脳室底部領域、血管領域及び神経束領域を抽出する領域区分け部４と、前記脳室底部領域の壁厚を計測する底部壁厚計測部５と、前記脳室底部領域の所定位置から前記血管領域及び前記神経束領域までの距離を計測する距離計測部７と、前記壁厚及び前記距離の計測結果に基づいて前記脳室底部領域に対し開窓候補領域を設定する開窓候補領域設定部８と、前記ボリュームデータに基づいて透視投影画像データを生成するＰＶＲ画像データ生成部１０と、前記透視投影画像データに前記開窓候補領域の位置情報を重畳することによって治療計画支援用表示データを生成する表示データ生成部１２と、前記治療計画支援用表示データを表示する表示部１３とを備える。【選択図】  図１
2013144068.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の頭部領域から収集されたボリュームデータに基づいて神経内視鏡手術の治療計画に有効な治療計画支援用表示データの生成と表示を行なう治療支援装置において、
前記ボリュームデータを領域区分けすることにより血管領域あるいは神経束領域の少なくとも何れかと脳室底部領域を抽出する領域区分け手段と、
前記脳室底部領域の壁厚を計測する底部壁厚計測手段と、
前記脳室底部領域の所定位置から前記血管領域あるいは前記神経束領域までの距離を計測する距離計測手段と、
前記壁厚の計測結果及び前記距離の計測結果に基づいて前記脳室底部領域に対し開窓候補領域を設定する開窓候補領域設定手段と、
前記ボリュームデータに基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、
前記画像データに前記開窓候補領域の位置情報を重畳することによって治療計画支援用表示データを生成する表示データ生成手段と、
前記治療計画支援用表示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治療支援装置。
【請求項２】
前記画像データ生成手段は、前記ボリュームデータに基づいて仮想内視鏡的な透視投影画像データあるいは前記脳室底部領域のＭＰＲ（multi planar reconstruction）画像データの少なくとも何れかを生成することを特徴とする請求項１記載の治療支援装置。
【請求項３】
前記底部壁厚計測手段は、前記画像データ生成手段によって生成された前記ＭＰＲ画像データに基づいて前記脳室底部領域の壁厚を計測することを特徴とする請求項２記載の治療支援装置。
【請求項４】
患者の頭部領域から収集されたボリュームデータに基づいて神経内視鏡手術に有効な治療支援用表示データの生成と表示を行なう治療支援装置において、
前記ボリュームデータを領域区分けすることにより血管領域あるいは神経束領域の少なくとも何れかと脳室底部領域を抽出する領域区分け手段と、
前記脳室底部領域の壁厚を計測する底部壁厚計測手段と、
前記脳室底部領域の所定位置から前記血管領域あるいは前記神経束領域までの距離を計測する距離計測手段と、
前記壁厚の計測結果及び前記距離の計測結果に基づいて前記脳室底部領域に対し開窓候補領域を設定する開窓候補領域設定手段と、
内視鏡装置によって収集された前記脳室底部領域の内視鏡画像データに前記開窓候補領域の位置情報を重畳することにより治療支援用表示データを生成する表示データ生成手段と、
前記治療支援用表示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治療支援装置。
【請求項５】
ＭＰＲ（multi planar reconstruction）画像データを生成する画像データ生成手段を備え、前記底部壁厚計測手段は、前記ＭＰＲ画像データに基づいて前記脳室底部領域の壁厚を計測することを特徴とする請求項４記載の治療支援装置。
【請求項６】
前記表示データ生成手段は、前記治療計画支援用表示データあるいは前記治療支援用表示データに、前記血管領域の位置情報、前記神経束領域の位置情報、前記距離の計測結果、及び、前記壁厚の計測結果に基づいて生成された壁厚分布データの少なくとも何れかを付加することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載した治療支援装置。
【請求項７】
前記表示データ生成手段は、前記治療支援用表示データに前記血管領域の位置情報、前記神経束領域の位置情報及び前記距離の計測結果の少なくとも何れかが付加された前記ＭＰＲ画像データを有することを特徴とする請求項６記載の治療支援装置。
【請求項８】
前記領域区分け手段は、前記ボリュームデータと予め収集された標準脳モデルとを比較することにより前記脳室底部領域、前記血管領域及び前記神経束領域を抽出することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載した治療支援装置。
【請求項９】
前記開窓候補領域設定手段は、前記血管領域あるいは前記神経束領域までの距離が所定の距離閾値より長く前記壁厚が所定の壁厚閾値より薄い脳室底部領域内の位置情報に基づいて前記開窓候補領域を設定することを特徴とする請求項１又は請求項４に記載した治療支援装置。
【請求項１０】
患者の頭部領域から収集されたボリュームデータに基づいて神経内視鏡手術の治療計画に有効な治療計画支援用表示データの生成と表示を行なう治療支援装置に対し、
前記ボリュームデータを領域区分けすることにより血管領域あるいは神経束領域の少なくとも何れかと脳室底部領域を抽出する領域区分け機能と、
前記脳室底部領域の壁厚を計測する底部壁厚計測機能と、
前記脳室底部領域の所定位置から前記血管領域あるいは前記神経束領域までの距離を計測する距離計測機能と、
前記壁厚の計測結果及び前記距離の計測結果に基づいて前記脳室底部領域に対し開窓候補領域を設定する開窓候補領域設定機能と、
前記ボリュームデータに基づいて画像データを生成する画像データ生成機能と、
前記画像データに前記開窓候補領域の位置情報を重畳することによって治療計画支援用表示データを生成する表示データ生成機能と、
前記治療計画支援用表示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１１】
患者の頭部領域から収集されたボリュームデータに基づいて神経内視鏡手術に有効な治療支援用表示データの生成と表示を行なう治療支援装置に対し、
前記ボリュームデータを領域区分けすることにより血管領域あるいは神経束領域の少なくとも何れかと脳室底部領域を抽出する領域区分け機能と、
前記脳室底部領域の壁厚を計測する底部壁厚計測機能と、
前記脳室底部領域の所定位置から前記血管領域あるいは前記神経束領域までの距離を計測する距離計測機能と、
前記壁厚の計測結果及び前記距離の計測結果に基づいて前記脳室底部領域に対し開窓候補領域を設定する開窓候補領域設定機能と、
内視鏡装置によって収集された前記脳室底部領域の内視鏡画像データに前記開窓候補領域の位置情報を重畳することにより治療支援用表示データを生成する表示データ生成機能と、
前記治療支援用表示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、神経内視鏡手術の治療計画及び治療の支援を目的とした治療支援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ＭＲＩ装置やＸ線ＣＴ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、ＭＲＩ装置やＸ線ＣＴ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次元画像データの生成／表示が容易となったため、疾患部の検出のみならずこの疾患部に対する治療計画の策定等に有効な医療情報の提供が可能となった。
【０００３】
特に、近年では、上述の医用画像診断装置によって収集された患者頭部の画像情報に基づいて第３脳室開窓術をはじめとする各種神経内視鏡手術に対する治療計画の策定や治療が行なわれるようになった。
【０００４】
第３脳室開窓術は、何らかの原因により髄液の循環を妨げる閉塞部位が患者の脳内に存在する場合、脳圧の上昇に伴って発生する頭痛、嘔吐、意識障害等を防止するために、第３脳室内に貯留した髄液を脳室外部へ排出させる流出孔（開窓）を第３脳室の底部領域に対して設けるための手術であり、通常は、頭部専用の内視鏡装置によって収集される内視鏡画像データの観察下にて行なわれる。又、患者頭部に対するＭＲＩ撮影やＸ線ＣＴ撮影等によって収集されたボリュームデータや３次元画像データに基づいた第３脳室開窓術に対する治療計画の策定も行なわれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−３２３７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述のように、頭部領域に対するＭＲＩ撮影やＸ線ＣＴ撮影等によって収集されたボリュームデータあるいは３次元画像データに基づく治療計画の策定や内視鏡画像データ観察下での治療により、治療効率は大幅に向上した。
【０００７】
一方、第三脳室開窓術等においては、脳室底部領域の治療対象部位（以下、開窓候補領域と呼ぶ。）に対して開窓術を施行する際、当該開窓術に用いた治療デバイスによる血管や神経束の損傷によって発症する重篤な合併症を防止しなくてはならないが、従来行なわれてきた上述の方法では、開窓術の対象となる開窓候補領域やこの開窓候補領域の近傍に位置する血管領域及び神経束領域を正確に把握することが不可能であったため、安全性の高い開窓術を行なうことができないという問題点を有していた。
【０００８】
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、患者の頭部領域に対して神経内視鏡手術を施行する際、周囲の血管や神経束に対して損傷を与えない好適な開窓候補領域の位置情報を術者等の医療従事者に対して提示することが可能な治療支援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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本実施形態の治療支援装置は、患者の頭部領域から収集されたボリュームデータに基づいて神経内視鏡手術の治療計画に有効な治療計画支援用表示データの生成と表示を行なう治療支援装置において、前記ボリュームデータを領域区分けすることにより血管領域あるいは神経束領域の少なくとも何れかと脳室底部領域を抽出する領域区分け手段と、前記脳室底部領域の壁厚を計測する底部壁厚計測手段と、前記脳室底部領域の所定位置から前記血管領域あるいは前記神経束領域までの距離を計測する距離計測手段と、前記壁厚の計測結果及び前記距離の計測結果に基づいて前記脳室底部領域に対し開窓候補領域を設定する開窓候補領域設定手段と、前記ボリュームデータに基づいて画像データを生成する画像データ生成手段と、前記画像データに前記開窓候補領域の位置情報を重畳することによって治療計画支援用表示データを生成する表示データ生成手段と、前記治療計画支援用表示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】
【００１０】
【図１】本実施形態における治療支援装置の全体構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態の治療支援装置が備えるボリュームデータ記憶部の具体的な構成を示すブロック図。
【図３】本実施形態における底部壁厚の計測方法と壁厚分布データ生成部によって生成される壁厚分布データを説明するための図。
【図４】本実施形態の治療支援装置が備えるＰＶＲ画像データ生成部の具体的な構成を示すブロック図。
【図５】本実施形態において生成／表示される治療計画支援用表示データの具体例を示す図。
【図６】本実施形態において生成／表示される治療支援用表示データの具体例を示す図。
【図７】本実施形態における治療計画支援用表示データの生成／表示手順を示すフローチャート。
【図８】本実施形態における治療支援用表示データの生成／表示手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本開示の実施形態を説明する。
【００１２】
本実施形態の治療支援装置は、患者の頭部領域に対するＭＲＩ撮影によって予め収集されたボリュームデータを領域区分することによって第３脳室の底部領域（以下、脳室底部領域と呼ぶ。）、血管領域及び神経束領域を抽出し、血管領域あるいは神経束領域と脳室底部領域内に設定された複数からなる計測点の各々との距離及びこれらの計測点における脳室底部領域の壁厚に基づいて神経内視鏡手術に好適な開窓候補領域を設定する。次いで、上述のボリュームデータを用いて生成した仮想内視鏡的な透視投影画像データや所定断面のＭＰＲ画像データに上述の開窓候補領域、血管領域及び神経束領域の情報を重畳し、血管領域あるいは神経束領域と開窓候補領域との最短距離の計測結果を付加することにより治療計画支援用表示データを生成する。
【００１３】
更に、本実施形態の治療支援装置は、神経内視鏡手術時に、前記頭部領域に対する内視鏡撮影によって収集された内視鏡画像データ及び上述のボリュームデータを用いて生成したＭＰＲ画像データに上述の開窓候補領域、血管領域及び神経束領域の情報を重畳し、上記最短距離の計測結果を付加することによって治療支援用表示データを生成する。
【００１４】
尚、以下に述べる実施形態では、患者頭部の第３脳室に対する神経内視鏡手術（開窓術）に有効な治療計画支援用表示データ及び治療支援用表示データを生成する場合について述べるが、神経内視鏡手術の適用部位は第３脳室に限定されない。又、ＭＲＩ装置によって収集されたボリュームデータに基づいて脳室底部領域とこの脳室底部領域に近接した血管領域及び神経束領域を抽出する場合について述べるが、Ｘ線ＣＴ装置等の他の医用画像診断装置によって収集された画像情報に基づいて上述の抽出を行なっても構わない。
【００１５】
（装置の構成）
本実施形態における治療支援装置の全体構成につき図１のブロック図を用いて説明する。
【００１６】
図１に示す本実施形態の治療支援装置１００は、別途設置されたＭＲＩ装置を用い、造影剤未投与時及び造影剤投与時の頭部領域に対するＴ１強調あるいはＴ２強調のＭＲＩ撮影によって収集されたボリュームデータや前記頭部領域に対する拡散強調のＭＲＩ撮影によって収集されたボリュームデータを撮影位置情報と共に受信するボリュームデータ取得部２と、得られた上述のボリュームデータを保存するボリュームデータ記憶部３と、これらのボリュームデータを所定の標準脳モデルに基づいて領域区分け（セグメンテーション）することにより脳室底部領域やその近傍に位置する血管領域及び神経束領域を抽出する領域区分け部４と、脳室底部領域内に設定された複数からなる計測点の各々における壁厚（底部壁厚）を計測する底部壁厚計測部５と、得られた底部壁厚の計測結果に基づいて脳室底部領域の壁厚分布データを生成する壁厚分布データ生成部６と、血管領域あるいは神経束領域と脳室底部領域内に設定された上述の計測点との距離を計測する距離計測部７と、脳室底部領域における底部壁厚の計測結果と前記計測点から血管領域あるいは神経束領域までの距離の計測結果とに基づいて当該神経内視鏡手術に好適な開窓候補領域を設定する開窓候補領域設定部８と、ボリュームデータ記憶部３から読み出したボリュームデータに基づいて所定断面のＭＰＲ（multi planar reconstruction）画像データを生成するＭＰＲ画像データ生成部９と、上述のボリュームデータに基づいて第３脳室内における仮想内視鏡的な透視投影（perspective volume rendering）画像データを生成するＰＶＲ画像データ生成部１０を備え、更に、別途設置された内視鏡装置から供給される第３脳室内の内視鏡画像データを撮影位置情報と共に受信する内視鏡画像データ取得部１１と、上述の開窓候補領域、血管領域及び神経束領域を示す領域データ（以下、開窓候補領域データ、血管領域データ、神経束領域データと呼ぶ。）、壁厚分布データ、ＭＰＲ画像データ、ＰＶＲ画像データ、内視鏡画像データ等に基づいて当該神経内視鏡手術の治療計画に有効な治療計画支援用表示データ及び当該神経内視鏡手術に有効な治療支援用表示データを生成する表示データ生成部１２と、得られた治療計画支援用表示データ及び治療支援用表示データを表示する表示部１３と、患者情報や各種の指示信号を入力する入力部１４と、治療支援装置１００が備える上述の各ユニットを統括的に制御するシステム制御部１５を備えている。
【００１７】
次に、治療支援装置１００が備える上述の各ユニットの構成と機能につき図２乃至図６を用いて更に詳しく説明する。
【００１８】
ボリュームデータ記憶部３は、図２に示すように脳内組織画像情報記憶部３１、血管強調画像情報記憶部３２及び神経束強調画像情報記憶部３３を備え、別途設置されたＭＲＩ装置からボリュームデータ取得部２を介して供給された各種のボリュームデータを保存する機能を有している。
【００１９】
即ち、脳内組織画像情報記憶部３１には、例えば、頭部領域に対するＴ１強調あるいはＴ２強調のＭＲＩ撮影によって収集されたボリュームデータが脳内組織ボリュームデータとして保存され、血管強調画像情報記憶部３２には、造影剤投与時及び造影剤未投与時の頭部領域に対する同様のＭＲＩ撮影によって収集されたボリュームデータの差分値が血管強調ボリュームデータとして保存される。又、神経束強調画像情報記憶部３３には、例えば、拡散テンソルイメージング（ＤＴＩ）法のＭＲＩ撮影によって収集されたボリュームデータが神経束強調ボリュームデータとして保存される。尚、上述の脳内組織ボリュームデータ、血管強調ボリュームデータ及び神経束強調ボリュームデータの各々には、患者に対する撮影位置情報が付帯情報として付加されている。
【００２０】
そして、脳内組織画像情報記憶部３１に保存された脳内組織ボリュームデータは、領域区分け部４が備える後述の脳室底部領域抽出部４１、ＭＰＲ画像データ生成部９及びＰＶＲ画像データ生成部１０へ供給される。又、血管強調画像情報記憶部３２に保存された血管強調ボリュームデータは、領域区分け部４が備える後述の血管領域抽出部４２へ供給され、神経束強調画像情報記憶部３３に保存された神経束強調ボリュームデータは、領域区分け部４が備える後述の神経束領域抽出部４３へ供給される。
【００２１】
図１へ戻って、領域区分け部４は、ボリュームデータ記憶部３から読み出した脳内組織ボリュームデータ、血管強調ボリュームデータ及び神経束強調ボリュームデータを予め作成あるいは収集した標準脳モデルに基づいて領域区分け（セグメンテーション）することにより脳室底部領域、血管領域及び神経束領域を抽出する機能を有し、脳室底部領域抽出部４１、血管領域抽出部４２、神経束領域抽出部４３及び標準脳モデル保管部４４を備えている。
【００２２】
脳室底部領域抽出部４１は、ボリュームデータ記憶部３の脳内組織画像情報記憶部３１から読み出した脳内組織ボリュームデータを標準脳モデル保管部４４から読み出した標準脳モデルに基づいて拡張／縮小処理及び回転処理することにより第３脳室を含む複数の脳室を検出し、これらの検出結果に基づいて脳室底部領域を抽出する。
【００２３】
同様にして、血管領域抽出部４２は、ボリュームデータ記憶部３の血管強調画像情報記憶部３２から読み出した血管強調ボリュームデータを上述の標準脳モデルに基づいて所定の処理を行なうことにより脳室底部領域の近傍に位置する血管領域を抽出し、神経束領域抽出部４３は、ボリュームデータ記憶部３の神経束強調画像情報記憶部３３から読み出した神経束強調ボリュームデータに対し同様の処理を行なうことによって脳室底部領域の近傍に位置する神経束領域を抽出する。
【００２４】
尚、ＭＲＩ装置によって収集されたボリュームデータと標準脳モデルを用いた領域区分けの具体的な方法については、特表２０１１−５１４１９０号公報等に記載されているため詳細な説明は省略する。
【００２５】
次に、底部壁厚計測部５は、ＭＰＲ画像データ生成部９がボリュームデータ記憶部３の脳内組織画像情報記憶部３１から読み出した脳内組織ボリュームデータを用いて生成したＭＰＲ画像データに基づき、脳室底部領域に対して所定間隔で設定された複数の計測点における底部壁厚を計測する。この場合、ＭＰＲ画像データ生成部９は、例えば、領域区分け部４の脳室底部領域抽出部４１によって抽出された脳室底部領域に対して垂直かつ当該脳室底部領域の中央において交叉する複数のＭＰＲ断面を形成し、これらのＭＰＲ断面を上述の脳内組織ボリュームデータに対して設定することにより脳室底部領域の縦断面を示す複数のＭＰＲ画像データを生成する。
【００２６】
そして、底部壁厚計測部５は、各々のＭＰＲ画像データに示された脳室底部領域の縦断像を用いて当該脳室底部領域に所定間隔で設定された計測点における底部壁厚を計測し、壁厚分布データ生成部６は、底部壁厚計測部５が計測した底部壁厚の計測結果に基づいて壁厚分布データを生成する。
【００２７】
図３は、底部壁厚計測部５における底部壁厚の計測方法と壁厚分布データ生成部６によって生成される壁厚分布データを説明するための図である。即ち、図３（ａ）は、ＭＰＲ画像データ生成部９が備えた後述のＭＰＲ断面形成部によって形成される複数のＭＰＲ断面Ｍｐ−ｎ（ｎ＝１乃至Ｎ）を示したものであり、ＭＰＲ断面Ｍｐ−ｎは、領域区分け部４の脳室底部領域抽出部４１によって抽出された脳室底部領域Ｒａに対して垂直かつ当該脳室底部領域Ｒａの中央において交叉するように形成され、これらのＭＰＲ断面Ｍｐ−ｎには、計測点Ｐ−ｎｍ（ｎ＝１乃至Ｎ、ｍ＝１乃至Ｍ）が所定間隔で設定される。但し、図３（ａ）では、ＭＰＲ断面Ｍｐ−１に設定された計測点Ｐ−１１乃至Ｐ−１Ｍのみを示している。
【００２８】
又、図３（ｂ）は、例えば、ＭＰＲ断面Ｍｐ−１においてＭＰＲ画像データ生成部９が生成したＭＰＲ画像データＩｍ−１を示しており、脳室底部領域Ｒａの縦断面を示すＭＰＲ画像データＩｍ−１に基づいて計測点Ｐ−１１乃至Ｐ−１Ｍにおける第３脳室の底部壁厚が計測される。
【００２９】
一方、図３（ｃ）は、底部壁厚計測部５がＭＰＲ断面Ｍｐ−１乃至Ｍｐ−Ｎの計測点Ｐ−ｎｍ（ｎ＝１乃至Ｎ、ｍ＝１乃至Ｍ）において計測した底部壁厚の計測結果に基づいて壁厚分布データ生成部６が生成した壁厚分布データＤｔの具体例を示したものであり、この壁厚分布データＤｔは、略同一の壁厚を有する計測点を繋ぐことによって形成される複数の曲線（等厚線）によって示される。
【００３０】
再び図１へ戻って、距離計測部７は、例えば、脳室底部領域に設定された上述の計測点の各々から領域区分け部４の血管領域抽出部４２によって抽出された血管領域及び神経束領域抽出部４３によって抽出された神経束領域までの距離を計測し、更に、後述の開窓候補領域設定部８によって設定された開窓候補領域と上述の血管領域あるいは神経束領域との最短距離を計測する。
【００３１】
一方、開窓候補領域設定部８は、底部壁厚計測部５から供給される底部壁厚の計測結果と距離計測部７から供給される計測点と血管領域あるいは神経束領域との距離の計測結果に基づいて血管や神経束に対して損傷を与えない安全な開窓候補領域を脳室底部領域に対して設定する。具体的には、脳室底部領域に設定された上述の計測点からこの脳室底部領域の近傍に存在する血管領域及び神経束領域までの最短距離を計測し、血管領域及び神経束領域までの距離が所定の距離閾値αより長く底部壁厚が所定の壁厚閾値βより薄い計測点の位置情報に基づいて当該神経内視鏡手術に好適な開窓候補領域を設定する。
【００３２】
ＭＰＲ画像データ生成部９は、図示しないＭＰＲ断面形成部とボクセル抽出部を有し、ＭＰＲ断面形成部は、例えば、脳室底部領域に対して垂直かつ当該脳室底部領域の中央において交叉する複数のＭＰＲ断面（図３（ａ）参照）を形成する。一方、ボクセル抽出部は、ボリュームデータ記憶部３の脳内組織画像情報記憶部３１から読み出した脳内組織ボリュームデータに対して上述のＭＰＲ断面を設定し、これらのＭＰＲ断面に存在する脳内組織ボリュームデータのボクセルを抽出することによって脳室底部領域の縦断面を示す複数のＭＰＲ画像データを生成する。
【００３３】
ＰＶＲ画像データ生成部１０は、ボリュームデータ記憶部３の脳内組織画像情報記憶部３１から読み出した脳内組織ボリュームデータをレンダリング処理することによって仮想内視鏡的な透視投影画像データ（ＰＶＲ画像データ）を生成する機能を有し、図４に示すように視点／視線方向設定部１０１、ボリュームデータ補正部１０２、不透明度・色調設定部１０３及びレンダリング処理部１０４を備えている。
【００３４】
視点／視線方向設定部１０１は、領域区分け部４の脳室底部領域抽出部４１によって検出された第３脳室の内部に視点を設定し、更に、この視点を起点とし脳室底部領域抽出部４１によって抽出された脳室底部領域に垂直な視線方向を設定する。一方、ボリュームデータ補正部１０２は、ボリュームデータ記憶部３の脳内組織画像情報記憶部３１から読み出した脳内組織ボリュームデータのボクセル値を視点／視線方向設定部１０１によって設定された視線方向と脳室底部の法線ベクトルとの内積値に基づいて補正し、不透明度・色調設定部１０３は、補正されたボクセル値に基づいて不透明度や色調を設定する。そして、レンダリング処理部１０４は、不透明度・色調設定部１０３によって設定された不透明度及び色調に基づいて上述の脳内組織ボリュームデータをレンダリング処理することにより脳室底部領域及びその周辺領域に対する透視投影画像データを生成する。
【００３５】
次に、図１に示した表示データ生成部１２は、神経内視鏡手術の治療計画策定に際してＰＶＲ画像データ生成部１０から供給される透視投影画像データ及びＭＰＲ画像データ生成部９から供給されるＭＰＲ画像データに開窓候補領域設定部８から供給される開窓候補領域データ、血管領域抽出部４２から供給される血管領域データ、神経束抽出部４３から供給される神経束領域データ及び壁厚分布データ生成部６から供給される壁厚分布データを重畳し、更に、距離計測部７から供給される開窓候補領域と血管領域あるいは神経束領域との最短距離の計測結果を付加することにより当該神経内視鏡手術の治療計画に有効な治療計画支援用表示データを生成する。
【００３６】
又、表示データ生成部１２は、上述の治療計画支援用表示データに基づいた開窓候補領域に対する神経内視鏡手術に際し、別途設置された内視鏡装置から内視鏡画像データ取得部１１を介して供給される内視鏡画像データに上述の開窓候補領域データ、血管領域データ、神経束領域データ及び壁厚分布データを重畳し、開窓候補領域と血管領域あるいは神経束領域との最短距離の計測結果を付加することにより当該神経内視鏡手術に有効な治療支援用表示データを生成する。
【００３７】
尚、表示データ生成部１２は、治療計画支援用表示データの生成に用いられた上述の開窓候補領域データ、血管領域データ、神経束領域データ及び壁厚分布データを保存するデータ記憶部を備え、データ記憶部に保存された上述の各種データは、治療支援用表示データの生成において再度用いられる。
【００３８】
次に、表示データ生成部１２において生成される治療計画支援用表示データと治療支援用表示データの具体例を図５及び図６に示す。
【００３９】
図５に示す治療計画支援用表示データは、第３脳室の内部に視点が設定された場合に得られる透視投影画像データＩｐをベースとする表示データＢａと脳室底部領域の縦断面が示されたＭＰＲ画像データＩｍａをベースとする表示データＢｂを有し、表示データＢａは、ＰＶＲ画像データ生成部１０から供給される上述の透視投影画像データＩｐに開窓候補領域設定部８から供給される開窓候補領域データＲｘ、血管領域抽出部４２から供給される血管領域データＲｖ、神経束抽出部４３から供給される神経束領域データＲｎ及び壁厚分布データ生成部６から供給される壁厚分布データＤｔを重畳することによって生成される。
【００４０】
一方、表示データＢｂは、例えば、表示データＢａにおいて一点鎖線の位置マーカーで示した脳室底部領域に略垂直なＭＰＲ断面ＭｐａにおいてＭＰＲ画像データ生成部９が生成したＭＰＲ画像データＩｍａに上述の開窓候補領域データＲｘ、血管領域データＲｖ及び神経束領域データＲｎ（図示せず）を重畳し、更に、開窓候補領域と血管領域あるいは神経束領域との最短距離の計測結果Ｌｍｉｎを付加することによって生成される。
【００４１】
又、図６に示した治療支援用表示データは、第３脳室の内部に内視鏡スコープの先端部を挿入することによって得られる内視鏡画像データＩｅをベースとする表示データＣａと脳室底部領域の縦断面を示したＭＰＲ画像データＩｍｂをベースとする表示データＣｂを有し、表示データＣａは、別途設置された内視鏡装置から内視鏡画像データ取得部１１を介して供給される上述の内視鏡画像データＩｅに上述の開窓候補領域データＲｘ、血管領域データＲｖ、神経束領域データＲｎ及び壁厚分布データＤｔを重畳することによって生成される。
【００４２】
この場合、表示データＣａの内視鏡画像データＩｅには図示しない内視鏡スコープの鉗子チャンネルを経由して挿入された当該開窓候補領域の治療を行なう治療デバイスＦｏが示され、表示データＣａの観察下で治療デバイスＦｏの先端部を開窓候補領域の好適な位置に配置することにより正確かつ安全な神経内視鏡手術を行なうことが可能となる。
【００４３】
一方、表示データＣｂは、例えば、表示データＣａにおいて一点鎖線の位置マーカーで示した脳室底部に略垂直なＭＰＲ断面ＭｐｂにおいてＭＰＲ画像データ生成部９が生成したＭＰＲ画像データＩｍｂに上述の開窓候補領域データＲｘ、血管領域データＲｖ及び神経束領域データＲｎ（図示せず）を重畳し、更に、開窓候補領域と血管領域あるいは神経束領域との最短距離Ｌｍｉｎの計測結果と治療デバイスＦｏの位置情報を付加することによって生成される。
【００４４】
尚、ＭＲＩ装置によって収集されたボリュームデータに基づく開窓候補領域データＲｘ、血管領域データＲｖ、神経束領域データＲｎ及び壁厚分布データＤｔと内視鏡画像データＩｅの位置合わせは、前記ボリュームデータに付加された撮影位置情報と内視鏡画像データに付加された撮影位置情報に基づいて行なわれる。
【００４５】
又、表示データＣａにおいて一点鎖線で示したＭＰＲ断面Ｍｐｂの位置は、治療デバイスＦｏの先端部に設けられた図示しない位置検出器の検出結果によって設定され、例えば、治療デバイスＦｏの先端部及びその近傍に設けられた複数の位置検出器から得られる位置情報と開窓候補領域Ｒｘの中心位置情報に基づいて設定される。又、表示データＣｂに示された治療デバイスＦｏの位置及び方向は、上述の位置検出器から供給される複数の位置情報によって設定することが可能である。
【００４６】
次に、図１の表示部１３は、表示データ生成部１２が神経内視鏡手術の治療計画策定時に生成する治療計画支援用表示データ（図５参照）や治療時に生成する治療支援用表示データ（図６参照）を表示する機能を有し、治療計画支援用表示データ及び治療支援用表示データに対し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う変換処理部と変換処理された上述の表示データを表示するモニタ（何れも図示せず）を備えている。
【００４７】
入力部１４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、治療計画支援モード及び治療支援モードの選択、標準脳モデルの選択、透視投影画像データ生成条件及びＭＰＲ画像データ生成条件の設定、表示データ生成条件の設定、脳室底部領域に対するＭＰＲ断面及び計測点配列間隔の設定、開窓候補領域の設定に必要な距離閾値α及び壁厚閾値βの設定、各種指示信号の入力等を行なう。
【００４８】
システム制御部１５は、図示しないＣＰＵと入力情報記憶部を備え、入力情報記憶部には、入力部１４において入力／選択／設定された上述の各種情報が保存される。そして、ＣＰＵは、これらの情報に基づいて治療支援装置１００の各ユニットを統括的に制御し、神経内視鏡手術の治療計画策定時における治療計画支援用表示データの生成／表示や神経内視鏡手術時における治療支援用表示データの生成／表示を実行させる。
【００４９】
（治療計画支援用表示データの生成／表示手順）
次に、本実施形態における治療計画支援用表示データの生成／表示手順につき図７のフローチャートに沿って説明する。
【００５０】
治療計画支援用表示データの生成に先立ち、治療支援装置１００を操作する医療従事者（以下、操作者と呼ぶ。）は、入力部１４において患者情報の入力、標準脳モデルの選択、透視投影画像データ生成条件及びＭＰＲ画像データ生成条件の設定、表示データ生成条件の設定、脳室底部領域に対するＭＰＲ断面及び計測点配列間隔の設定、距離閾値α及び壁厚閾値βの設定等を行なった後、治療計画支援モードの選択を行なう。そして、入力部１４において初期設定された上述の情報はシステム制御部１５の入力情報記憶部に保存される。（図７のステップＳ１及びステップＳ２）。
【００５１】
上述の初期設定が終了したならば、操作者は、入力部１４において治療計画支援用の表示データ生成開始指示信号を入力し、システム制御部１５を介して上述の表示データ生成開始指示信号を受信したボリュームデータ取得部２は、別途設置されたＭＲＩ装置から供給される撮影位置情報を付帯情報とした脳内組織ボリュームデータ、血管強調ボリュームデータ及び神経束強調ボリュームデータを取得してボリュームデータ記憶部３が備える脳内組織画像情報記憶部３１、血管強調画像情報記憶部３２及び神経束強調画像情報記憶部３３に保存する（図７のステップＳ３）。
【００５２】
一方、領域区分け部４の脳室底部領域抽出部４１は、ボリュームデータ記憶部３の脳内組織画像情報記憶部３１から読み出した脳内組織ボリュームデータを標準脳モデル保管部４４から読み出した標準脳モデルに基づいて拡張／縮小処理及び回転処理することにより第３脳室を含む複数の脳室を検出し、これらの検出結果に基づいて脳室底部領域を抽出する。
【００５３】
同様にして、血管領域抽出部４２は、血管強調画像情報記憶部３２から読み出した血管強調ボリュームデータに対し所定の処理を行なうことによって脳室底部領域の近傍に位置する血管領域を抽出し、神経束領域抽出部４３は、神経束強調画像情報記憶部３３から読み出した神経束強調ボリュームデータに対し同様の処理を行なうことによって脳室底部領域の近傍に位置する神経束領域を抽出する（図７のステップＳ４）。
【００５４】
次に、ＭＰＲ画像データ生成部９は、システム制御部１５から供給されるＭＰＲ断面の設定情報に基づき、領域仕分け部４の脳室底部領域抽出部４１によって抽出された脳室底部領域に対して垂直かつ当該脳室底部領域の中央において交叉する複数のＭＰＲ断面を形成する。そして、ボリュームデータ記憶部３の脳内組織画像情報記憶部３１から読み出した脳内組織ボリュームデータに対して上述のＭＰＲ断面を設定し、これらのＭＰＲ断面に存在する脳内組織ボリュームデータのボクセルを抽出することによって脳室底部領域の縦断面を示す複数のＭＰＲ画像データを生成する。
【００５５】
次いで、底部壁厚計測部５は、各々のＭＰＲ画像データに示された脳室底部領域の縦断像を用いてＭＰＲ断面上の計測点における壁厚を計測し、壁厚分布データ生成部６は、複数のＭＰＲ画像データを用いて底部壁厚計測部５が計測した脳室底部領域の計測点における底部壁厚に基づいて壁厚分布データを生成する（図７のステップＳ５）。
【００５６】
そして、距離計測部７は、脳室底部領域に設定された複数からなる計測点の各々から領域区分け部４の血管領域抽出部４２によって抽出された血管領域及び神経束領域抽出部４３によって抽出された神経束領域までの距離を計測し（図７のステップＳ６）、開窓候補領域設定部８は、底部壁厚計測部５から供給される底部壁厚の計測結果と距離計測部７から供給される上述の計測点と血管領域あるいは神経束領域との距離の計測結果に基づいて血管や神経束に対して損傷を与えない開窓候補領域を脳室底部領域に対して設定する（図７のステップＳ７）。
【００５７】
一方、ＰＶＲ画像データ生成部１０は、ボリュームデータ記憶部３の脳内組織画像情報記憶部３１から読み出した脳内組織ボリュームデータをレンダリング処理することによって仮想内視鏡的な透視投影画像データを生成する（図７のステップＳ８）。
【００５８】
次に、表示データ生成部１２は、ＰＶＲ画像データ生成部１０から供給される透視投影画像データ及びＭＰＲ画像データ生成部９から供給される所定断面（例えば、図５のＭＰＲ断面Ｍｐａにおいて生成されたＭＰＲ画像データに開窓候補領域設定部８から供給される開窓候補領域データ、血管領域抽出部４２から供給される血管領域データ、神経束抽出部４３から供給される神経束領域データ及び壁厚分布データ生成部６から供給される壁厚分布データを重畳し、更に、距離計測部７から供給される開窓候補領域（即ち、血管領域あるいは神経束領域に対して最も近い位置にある開窓候補領域内の計測点）と血管領域あるいは神経束領域との最短距離の計測結果を付加することにより治療計画に有効な治療計画支援用表示データを生成して表示部１３のモニタに表示する（図７のステップＳ９）。そして、治療計画支援用表示データの生成に用いた上述の開窓候補領域データ、血管領域データ、神経束領域データ、壁厚分布データ及び最短距離計測結果を自己のデータ記憶部に保存する（図７のステップＳ１０）。
【００５９】
（治療支援用表示データの生成／表示手順）
次に、本実施形態における治療支援用表示データの生成／表示手順につき図８のフローチャートに沿って説明する。
【００６０】
上述の治療計画支援用表示データに基づいた治療計画の策定が終了したならば、操作者は、入力部１４において治療支援モードを選択し、更に、治療支援用の表示データ生成開始指示信号を入力した後、導入用のカテーテルを介して患者頭部の第３脳室に対し内視鏡スコープの先端部と治療デバイスの先端部を挿入する（図８のステップＳ２１及びステップＳ２２）。
【００６１】
そして、システム制御部１５を介して上述の表示データ生成開始指示信号を受信した内視鏡画像データ取得部１１は、別途設置され上述の内視鏡スコープを備える内視鏡装置から供給された撮影位置情報を付帯情報とする第３脳室内の内視鏡画像データと治療デバイスの位置検出器から供給される治療デバイス先端部及びその近傍の位置情報を取得する（図８のステップＳ２３）。
【００６２】
次いで、ＭＰＲ画像データ生成部９は、治療デバイス先端部及びその近傍の位置情報と開窓候補領域の中心位置情報とに基づいて治療デバイスが含まれるＭＰＲ断面を形成し、ボリュームデータ記憶部３の脳内組織画像情報記憶部３１から読み出した脳内組織ボリュームデータに対して上述のＭＰＲ断面を設定する。そして、このＭＰＲ断面に存在する脳内組織ボリュームデータのボクセルを抽出することによって脳室底部領域の縦断面を示すＭＰＲ画像データを生成する（図８のステップＳ２４）。
【００６３】
一方、表示データ生成部１２は、内視鏡画像データ取得部１１から供給される内視鏡画像データ及びＭＰＲ画像データ生成部９から供給される上述のＭＰＲ画像データに自己のデータ記憶部から読み出した開窓候補領域データ、血管領域データ、神経束領域データ、壁厚分布データを重畳し、更に、開窓候補領域と血管領域あるいは神経束領域との最短距離計測結果を付加することにより治療に有効な治療支援用表示データを生成して表示部１３のモニタに表示する（図８のステップＳ２５及びステップＳ２６）。
【００６４】
以上述べた本開示の実施形態によれば、患者の頭部領域に対して神経内視鏡手術を施行する際、周囲の血管や神経束に対して損傷を与えない好適な開窓候補位置を術者等の医療従事者に対して提示することが可能となる。
【００６５】
特に、ボリュームデータを領域区分することによって抽出した脳室底部領域の位置情報及び底部壁厚情報と血管領域及び神経束領域の位置情報に基づいて当該神経内視鏡手術に好適な開窓候補領域を設定しているため、脳室底部領域の近傍に位置する血管や神経束に対して損傷を与えない開窓候補領域を設定することができる。
【００６６】
又、本実施形態における治療計画支援用表示データは、前記ボリュームデータをレンダリング処理することによって生成した透視投影画像データやＭＰＲ画像データに開窓候補領域データ、血管領域データ及び神経束領域データと脳室底部領域の壁厚分布データを重畳し、更に、開窓候補領域と血管領域あるいは開窓候補領域と神経束領域との最短距離の計測結果を付加することによって生成されるため、最適な開窓候補領域の設定が行なわれているか否かを容易に判定することができ、従って、神経内視鏡手術の治療計画を正確かつ短時間で行なうことができる。
【００６７】
更に、本実施形態における治療支援用表示データは、脳室内に挿入された内視鏡スコープによって収集される内視鏡画像データに上述の開窓候補領域データ、血管領域データ及び神経束領域データと脳室底部領域の壁厚分布データを重畳することによって生成されるため、前記内視鏡スコープと共に脳室内に挿入された治療デバイスの先端部と開窓候補領域との位置関係を容易に把握することが可能となり、安全かつ正確な神経内視鏡手術を施行することができる。
【００６８】
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、患者頭部の第３脳室に対する神経内視鏡手術に有効な治療計画支援用表示データ及び治療支援用表示データを生成する場合について述べたが、神経内視鏡手術の適用部位は第３脳室に限定されない。
【００６９】
又、ＭＲＩ装置によって収集されたボリュームデータに基づいて脳室底部領域とこの脳室底部領域に近接した血管領域及び神経束領域を抽出する場合について述べたが、Ｘ線ＣＴ装置等の他の医用画像診断装置によって収集された画像情報に基づいて上述の抽出を行なっても構わない。又、前記ボリュームデータに基づいて血管領域と神経束領域の抽出を行なう場合について述べたが、血管領域あるいは神経束領域の何れか一方のみを抽出してもよい。
【００７０】
更に、治療計画支援用表示データの過程で計測された血管領域あるいは神経束領域と開窓候補領域との最短距離計測結果を治療支援用表示データのＭＰＲ画像データに付加する場合について述べたが、このＭＰＲ画像データに基づいて新たに計測された血管領域あるいは神経束領域と開窓候補領域との距離計測結果を当該ＭＰＲ画像データに付加してもよい。
【００７１】
又、上述の実施形態における血管領域抽出部４２及び神経束領域抽出部４３は、ＭＲＩ装置によって収集された脳内組織ボリュームデータ、血管強調ボリュームデータ及び神経束強調ボリュームデータを標準脳モデルに基づいて領域区分けすることにより脳室底部領域、血管領域及び神経束領域を抽出する場合について述べたが、上述のボリュームデータと所定の閾値とを比較することにより脳室底部領域、血管領域及び神経束領域を抽出してもよい。
【００７２】
更に、底部壁厚計測部５は、脳室底部領域に対して垂直かつ当該脳室底部領域の中央において交叉する複数のＭＰＲ断面において生成されたＭＰＲ画像データに基づいて脳室底部領域の壁厚を計測する場合について述べたが、ＭＰＲ断面の位置や方向は任意に設定することが可能である。又、脳室底部領域に対し上述のＭＰＲ断面と共に所定間隔で設定された共通の計測点において血管領域あるいは神経束領域までの距離と底部壁厚の計測を行なう場合について述べたが、独立して設定された専用の計測点において上述の計測を行なっても構わない。
【００７３】
尚、本実施形態の治療支援装置１００に含まれる各ユニットは、例えば、ＣＰＵ、ＲＡＭ、磁気記憶装置、入力装置、表示装置等で構成される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、治療支援装置１００のシステム制御部１５は、上記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、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。
【００７４】
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例は、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】
【００７５】
２…ボリュームデータ取得部
３…ボリュームデータ記憶部
４…領域区分け部
４１…脳室底部領域抽出部
４２…血管領域抽出部
４３…神経束領域抽出部
４４…標準脳モデル保管部
５…底部壁厚計測部
６…壁厚分布データ生成部
７…距離計測部
８…開窓候補領域設定部
９…ＭＰＲ画像データ生成部
１０…ＰＶＲ画像データ生成部
１１…内視鏡画像データ取得部
１２…表示データ生成部
１３…表示部
１４…入力部
１５…システム制御部
１００…治療支援装置
【図１】
2013144068.tif 000003
【図２】
2013144068.tif 000004
【図３】
2013144068.tif 000005
【図４】
2013144068.tif 000006
【図５】
2013144068.tif 000007
【図６】
2013144068.tif 000008
【図７】
2013144068.tif 000009
【図８】
2013144068.tif 000010