(57)【要約】【課題】カテーテルの進行に伴う様々な血管状態の変化に応じて、カテーテル操作に適した表示アングルで三次元血管画像を表示する血管三次元モデル表示装置、方法、及びプログラムを提供する。【解決手段】予め撮影され再構成された血管３０１の三次元モデル３００上の任意の注目点を取得する注目点取得部１０１と、取得された注目点に基づき、血管の三次元モデルより注目点を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出する血管構造抽出部１０２と、抽出された血管構造に関する情報に基づき、所定領域の血管構造が、分岐部３２０、狭窄部４２０、又は、動脈瘤部５２０のいずれの状態であると判定する血管状態判定部１０３と、判定された血管構造の状態に応じて血管の三次元モデルを表示する表示アングルを決定する表示アングル決定部１０４と、決定された表示アングルからの血管の三次元モデルを表示する表示部１０５と、を備える。【選択図】図１
2016087139.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
血管の三次元モデルを表示する血管三次元モデル表示装置であって、
予め撮影され再構成された前記血管の三次元モデル上の任意の注目点を取得する注目点取得部と、
前記注目点取得部で取得された前記注目点に基づき、前記血管の三次元モデルより前記注目点を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出する血管構造抽出部と、
前記血管構造抽出部で抽出された前記血管構造に関する情報に基づき、前記所定領域の血管構造が、前記血管が複数に分岐する分岐部、前記血管の一部が狭窄する狭窄部、又は、前記血管の一部に動脈瘤を有する動脈瘤部のいずれの状態であると判定する血管状態判定部と、
前記血管状態判定部で判定された前記血管構造の状態に応じて前記血管の三次元モデルを表示する表示アングルを決定する表示アングル決定部と、
前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示する表示部と、
を備える血管三次元モデル表示装置。
【請求項２】
前記表示アングル決定部は、
前記注目点を含む前記血管の軸線を回転軸とし、
前記回転軸から所定の半径距離を有する軌道を算出し、
算出された前記軌道上の所定の距離間隔毎に、前記軌道上から前記血管の三次元モデルの投影画像をそれぞれ生成し、
生成された複数の前記投影画像と、前記血管状態判定部より判定された前記血管構造の状態とを基に、前記血管の三次元モデルを表示する前記表示アングルを決定する、
請求項１に記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項３】
前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記分岐部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記所定領域の血管構造に相当する血管の面積が最大である投影画像を決定し、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
請求項２に記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項４】
前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記分岐部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記血管の分岐度が最大である投影画像を決定し、ここで、前記分岐度は、前記血管が分岐点で分岐した第１の血管と第２の血管とにおいて、前記分岐点から所定距離の地点での前記第１の血管と前記第２の血管との距離であり、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
請求項２に記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項５】
前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記狭窄部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記所定領域の血管構造に相当する血管の面積が最小である投影画像を決定し、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
請求項２から４のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項６】
前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記狭窄部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記血管の一部の狭窄度が最大である投影画像を決定し、ここで、前記狭窄度は、前記投影画像における前記血管の軸線に垂直な線分を前記血管の幅とした場合、前記投影画像における前記所定領域の血管構造に相当する血管の幅のうち最小幅に対する最大幅の割合であり、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
請求項２から４のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項７】
前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記動脈瘤部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記所定領域の血管構造に相当する血管の面積が最大である投影画像を決定し、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
請求項２から６のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項８】
前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記動脈瘤部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記血管の一部の動脈瘤の径が最大である投影画像を決定し、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
請求項２から６のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項９】
前記注目点取得部は、
前記血管の三次元モデルに対する初期注目点を入力する器具先端位置入力部と、
前記血管の三次元モデルの形成に使用するＸ線透視装置から最新のＣアーム角度情報を取得するＣアーム角度取得部と、
前記Ｘ線透視装置からＸ線透視画像を随時取得する透視像取得部と、
前記透視像取得部で取得した前記Ｘ線透視画像からＸ線透視画像上での器具先端の位置を検出する器具先端位置検出部と、
前記器具先端位置入力部で設定された前記初期注目点と、前記Ｃアーム角度取得部で取得された前記Ｃアーム角度情報と、前記器具先端位置検出部で検出された前記Ｘ線透視画像上での前記器具先端の位置とを用いて、前記血管の三次元モデル上における器具先端の位置を推定する器具先端位置推定部と、
を備えて、
前記注目点取得部は、前記器具先端位置推定部で推定された前記血管の三次元モデル上における前記器具先端の位置を前記の注目点として取得する、
請求項１〜８のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項１０】
前記表示アングル決定部は、
前記血管の三次元モデルの形成に使用するＸ線透視装置のＣアームの回転軸に基づいて所定半径の軌道を算出し、前記血管の三次元モデルを再投影したＸ線画像を前記軌道上の所定角度間隔で生成し、前記Ｘ線画像の中から前記表示アングルを決定する、請求項１に記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項１１】
前記表示部は、
前記血管の三次元モデルを画像表示する際に、最新の前記注目点位置を前記血管の三次元モデル上にマーキングして表示する、請求項１〜１０のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項１２】
前記表示アングル決定部により決定された表示アングルから表示予定の前記血管の三次元モデルと、前記表示アングルに視点変換されたＸ線透視画像とを重畳した画像を生成する重畳画像生成部をさらに備えて、
前記表示部は、前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示する代わりに、前記重畳画像生成部で生成された画像を表示する、請求項１〜１１のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項１３】
前記重畳画像生成部は、
前記血管構造抽出部で算出した注目血管の軸線ベクトルと位置とに関する血管軸線情報を取得する血管軸線情報取得部と、
前記血管の三次元モデルの形成に使用するＸ線透視装置から最新のＣアーム角度情報を取得するＣアーム角度取得部と、
前記血管軸線情報取得部で取得した前記血管軸線情報と、前記Ｃアーム角度取得部で取得した前記Ｃアーム角度情報とに基づいて、器具基準平面を決定する基準平面決定部と、
前記Ｘ線透視装置からＸ線透視画像を随時取得する透視像取得部と、
前記表示アングル決定部で決定された表示アングルを取得する表示アングル取得部と、
前記基準平面決定部で決定された前記器具基準平面から前記表示アングル取得部で取得した前記表示アングルへ、前記透視像取得部で取得した前記Ｘ線透視画像を視点変換する視点変換部と、
前記視点変換部で視点変換された視点変換画像と、前記表示アングル決定部で決定された前記アングルで表示した三次元血管画像とを重畳した画像を生成する画像合成部と、
を備えて、
前記表示部は、前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示する代わりに、前記画像合成部で生成された画像を表示する、請求項１２に記載の血管三次元モデル表示装置。
【請求項１４】
血管の三次元モデルを表示する血管三次元モデル表示方法であって、
予め撮影され再構成された前記血管の三次元モデル上の任意の注目点を注目点取得部で取得し、
前記注目点取得部で取得された前記注目点に基づき、前記血管の三次元モデルより前記注目点を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出する血管構造抽出部と、
前記血管構造抽出部で抽出された前記血管構造に関する情報に基づき、前記所定領域の血管構造が、前記血管が複数に分岐する分岐部、前記血管の一部が狭窄する狭窄部、又は、前記血管の一部に動脈瘤を有する動脈瘤部のいずれの状態であると血管状態判定部で判定し、
前記血管状態判定部で判定された前記血管構造の状態に応じて前記血管の三次元モデルを表示する表示アングルを表示アングル決定部で決定し、
前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示部で表示する、血管三次元モデル表示方法。
【請求項１５】
血管の三次元モデルを表示する血管三次元モデル表示プログラムであって、
コンピュータを、
予め撮影され再構成された前記血管の三次元モデル上の任意の注目点を取得する注目点取得部と、
前記注目点取得部で取得された前記注目点に基づき、前記血管の三次元モデルより前記注目点を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出する血管構造抽出部と、
前記血管構造抽出部で抽出された前記血管構造に関する情報に基づき、前記所定領域の血管構造が、前記血管が複数に分岐する分岐部、前記血管の一部が狭窄する狭窄部、又は、前記血管の一部に動脈瘤を有する動脈瘤部のいずれの状態であると判定する血管状態判定部と、
前記血管状態判定部で判定された前記血管構造の状態に応じて前記血管の三次元モデルを表示する表示アングルを決定する表示アングル決定部と、
前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示する表示部と、
して機能させるための血管三次元モデル表示プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医用画像撮影装置で撮影された血管構造の三次元画像を表示する血管三次元モデル表示装置、方法、及びプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の三次元血管画像の表示方法としては、利用者によって選択された血管像中の動脈瘤候補に対して最適なアングルから投影した画像を表示するものがあった（例えば、特許文献１参照）。図２は、前記特許文献１に記載された従来の三次元血管画像表示のためのデータ処理装置２０の機能ブロック構成図を示すものである。
【０００３】
図２において、動脈瘤候補特定部２０１は、三次元血管画像の中から動脈瘤候補を特定する。最適アングル画像表示部２０２は、特定された候補の中から利用者によって選択された動脈瘤候補に対して、予め定められた基準に基づいて最適なアングルから投影された画像を表示する。後処理部２０３では、利用者からの指示に基づいて投影アングルの変更が行われる。動脈瘤の診断において、動脈瘤の大きさは、動脈瘤が悪性か否かを判定するための重要な項目である。従って、前記予め定められた基準とは、具体的には、血管三次元モデルを決められた観察方向、すなわち、アングルから投影する際に、動脈瘤を通る投影線の数が最も多くなるアングル、すなわち動脈瘤が最も大きく見えるアングルが、最適な表示アングルであるという基準に基づいている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５２０９２７０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、前記従来の技術では、動脈瘤の画像診断を行う際には適用され得るが、血管カテーテル検査又は治療中においてリアルタイムに三次元血管画像を表示する場合には、カテーテルの進行に伴う様々な血管状態の変化に応じて三次元血管画像を表示することができず、前記従来の技術の方法を適用することは困難である。
【０００６】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、カテーテルの進行に伴う様々な血管状態の変化に応じて、利用者の手動操作を介すことなく、血管カテーテル検査又は治療中のカテーテルの操作に適した表示アングルで三次元血管画像を表示する血管三次元モデル表示装置、方法、及びプログラム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】
前記従来の課題を解決するために、本発明の血管三次元モデル表示装置は、血管の三次元モデルを表示する血管三次元モデル表示装置であって、
予め撮影され再構成された前記血管の三次元モデル上の任意の注目点を取得する注目点取得部と、
前記注目点取得部で取得された前記注目点に基づき、前記血管の三次元モデルより前記注目点を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出する血管構造抽出部と、
前記血管構造抽出部で抽出された前記血管構造に関する情報に基づき、前記所定領域の血管構造が、前記血管が複数に分岐する分岐部、前記血管の一部が狭窄する狭窄部、又は、前記血管の一部に動脈瘤を有する動脈瘤部のいずれの状態であると判定する血管状態判定部と、
前記血管状態判定部で判定された前記血管構造の状態に応じて前記血管の三次元モデルを表示する表示アングルを決定する表示アングル決定部と、
前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示する表示部と、
を備える。
【０００８】
これらの概括的かつ特定の態様は、システム、方法、コンピュータプログラム並びにシステム、方法及びコンピュータプログラムの任意の組み合わせにより実現してもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の前記態様の血管三次元モデル表示装置、方法、及びプログラムによれば、カテーテルの進行に伴う様々な血管状態の変化に応じて、治療の流れを妨げることなく、血管カテーテル検査又は治療中のカテーテル操作に適した表示アングルで三次元血管画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態における血管三次元モデル表示装置の機能ブロック構成図
【図２】従来の三次元血管画像表示のためのデータ処理装置の機能ブロック構成図
【図３】血管分岐部における三次元血管画像の最適な表示アングルを説明する模式図
【図４】血管狭窄部における三次元血管画像の最適な表示アングルを説明する模式図
【図５】血管動脈瘤部における三次元血管画像の最適な表示アングルを説明する模式図
【図６】本発明の第１実施形態にかかる血管三次元モデル表示装置の注目点取得部の機能ブロック構成図
【図７】注目点取得部の注目点取得方法を説明する模式図
【図８Ａ】前記血管三次元モデル表示装置の血管構造抽出部における血管構造抽出データを説明する模式図
【図８Ｂ】前記血管三次元モデル表示装置の血管構造抽出部における血管構造抽出データを説明する模式図
【図９Ａ】前記血管三次元モデル表示装置の血管状態判定部における血管状態判定方法を説明する模式図
【図９Ｂ】前記血管三次元モデル表示装置の血管状態判定部における血管状態判定方法を説明する模式図
【図９Ｃ】前記血管三次元モデル表示装置の血管状態判定部における血管状態判定方法を説明する模式図
【図１０】前記血管三次元モデル表示装置の表示アングル決定部において注目点が存在する血管の軸線を回転軸とする場合を説明する模式図
【図１１】表示アングル決定部において最新のＸ線透視装置のＣアームの回転軸に合わせる場合を説明する模式図
【図１２】前記血管三次元モデル表示装置の処理動作を示すフローチャート
【図１３】前記血管三次元モデル表示装置の血管状態判定部の処理動作を示すフローチャート
【図１４】前記血管三次元モデル表示装置の表示アングル決定部の処理動作を示すフローチャート
【図１５】本発明の第２実施形態における血管三次元モデル表示装置における視点変換を説明する模式図
【図１６】本発明の第２実施形態における血管の軸線が通る平面を基準平面とした場合の視点変換を説明する模式図
【図１７】本発明の第２実施形態における血管三次元モデル表示装置の機能ブロック構成図
【図１８】前記血管三次元モデル表示装置の重畳画像生成部の機能ブロック構成図
【図１９】重畳画像生成部の処理動作を示すフローチャート
【図２０Ａ】重畳画像生成部において生成された重畳画像の例を説明するため、視点変換された視点変換画像の例を示す図
【図２０Ｂ】重畳画像生成部において、最適な表示アングルで表示された三次元血管画像の例を示す図
【図２０Ｃ】重畳画像生成部において、重ね合わせた重畳画像の例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
以下、図面を参照して本発明における実施形態を詳細に説明する前に、本発明の種々の態様について説明する。
【００１３】
本発明の第１態様によれば、血管の三次元モデルを表示する血管三次元モデル表示装置であって、
予め撮影され再構成された前記血管の三次元モデル上の任意の注目点を取得する注目点取得部と、
前記注目点取得部で取得された前記注目点に基づき、前記血管の三次元モデルより前記注目点を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出する血管構造抽出部と、
前記血管構造抽出部で抽出された前記血管構造に関する情報に基づき、前記所定領域の血管構造が、前記血管が複数に分岐する分岐部、前記血管の一部が狭窄する狭窄部、又は、前記血管の一部に動脈瘤を有する動脈瘤部のいずれの状態であると判定する血管状態判定部と、
前記血管状態判定部で判定された前記血管構造の状態に応じて前記血管の三次元モデルを表示する表示アングルを決定する表示アングル決定部と、
前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示する表示部と、
を備える血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００１４】
前記態様によれば、カテーテルの進行に伴う様々な血管状態の変化に応じて、治療の流れを妨げることなく、血管カテーテル検査又は治療中のカテーテル操作に適した表示アングルで三次元血管画像を表示することができる。
【００１５】
本発明の第２態様によれば、前記表示アングル決定部は、
前記注目点を含む前記血管の軸線を回転軸とし、
前記回転軸から所定の半径距離を有する軌道を算出し、
算出された前記軌道上の所定の距離間隔毎に、前記軌道上から前記血管の三次元モデルの投影画像をそれぞれ生成し、
生成された複数の前記投影画像と、前記血管状態判定部より判定された前記血管構造の状態とを基に、前記血管の三次元モデルを表示する前記表示アングルを決定する、
第１の態様に記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００１６】
前記態様によれば、前記血管の軸線に直交するアングルで表示することにより、前記血管の分岐部、狭窄部、又は、動脈瘤部の状態をより認識しやすいアングルで表示することができる。
【００１７】
本発明の第３態様によれば、前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記分岐部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記所定領域の血管構造に相当する血管の面積が最大である投影画像を決定し、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
第２の態様に記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００１８】
前記態様によれば、前記分岐部において、分岐した血管の重複を減らし、分岐した血管が分離して見えるアングルを、表示アングルと決定することができる。
【００１９】
本発明の第４態様によれば、前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記分岐部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記血管の分岐度が最大である投影画像を決定し、ここで、前記分岐度は、前記血管が分岐点で分岐した第１の血管と第２の血管とにおいて、前記分岐点から所定距離の地点での前記第１の血管と前記第２の血管との距離であり、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
第２の態様に記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００２０】
前記態様によれば、前記分岐部において、分岐した血管の重複を減らし、分岐した血管が分離して見えるアングルを、表示アングルと決定することができる。
【００２１】
本発明の第５態様によれば、前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記狭窄部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記所定領域の血管構造に相当する血管の面積が最小である投影画像を決定し、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
第２から４の態様のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００２２】
前記態様によれば、前記狭窄部において、狭窄した血管径の変化が大きくなり、狭窄の認識が容易になるアングルを、表示アングルと決定することができる。
【００２３】
本発明の第６態様によれば、前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記狭窄部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記血管の一部の狭窄度が最大である投影画像を決定し、ここで、前記狭窄度は、前記投影画像における前記血管の軸線に垂直な線分を前記血管の幅とした場合、前記投影画像における前記所定領域の血管構造に相当する血管の幅のうち最小幅に対する最大幅の割合であり、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
第２から４の態様のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００２４】
前記態様によれば、前記狭窄部において、狭窄度が最大になり、狭窄の認識が容易になるアングルを、表示アングルと決定することができる。
【００２５】
本発明の第７態様によれば、前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記動脈瘤部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記所定領域の血管構造に相当する血管の面積が最大である投影画像を決定し、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
第２から６の態様のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００２６】
前記態様によれば、前記動脈瘤部において、血管と動脈瘤との重複を減らし、血管と動脈瘤が分離して見えるアングルを、表示アングルと決定することができる。
【００２７】
本発明の第８態様によれば、前記表示アングル決定部は、
前記所定領域の血管構造が前記動脈瘤部であると前記血管状態判定部で判定された場合、前記複数の前記投影画像より、前記投影画像における前記血管の一部の動脈瘤の径が最大である投影画像を決定し、
決定された前記投影画像が生成された前記軌道上の地点から前記血管の三次元モデルを見たアングルを前記表示アングルと決定する、
第２から６の態様のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００２８】
前記態様によれば、前記動脈瘤部において、動脈瘤の径が最大となり、動脈瘤の認識が容易になるアングルを、表示アングルと決定することができる。
【００２９】
本発明の第９態様によれば、前記注目点取得部は、
前記血管の三次元モデルに対する初期注目点を入力する器具先端位置入力部と、
前記血管の三次元モデルの形成に使用するＸ線透視装置から最新のＣアーム角度情報を取得するＣアーム角度取得部と、
前記Ｘ線透視装置からＸ線透視画像を随時取得する透視像取得部と、
前記透視像取得部で取得した前記Ｘ線透視画像からＸ線透視画像上での器具先端の位置を検出する器具先端位置検出部と、
前記器具先端位置入力部で設定された前記初期注目点と、前記Ｃアーム角度取得部で取得された前記Ｃアーム角度情報と、前記器具先端位置検出部で検出された前記Ｘ線透視画像上での前記器具先端の位置とを用いて、前記血管の三次元モデル上における器具先端の位置を推定する器具先端位置推定部と、
を備えて、
前記注目点取得部は、前記器具先端位置推定部で推定された前記血管の三次元モデル上における前記器具先端の位置を前記の注目点として取得する、
第１〜８の態様のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００３０】
前記態様によれば、カテーテルの進行に応じて、前記注目点を自動的に追跡することが可能となる。
【００３１】
本発明の第１０態様によれば、前記表示アングル決定部は、
前記血管の三次元モデルの形成に使用するＸ線透視装置のＣアームの回転軸に基づいて所定半径の軌道を算出し、前記血管の三次元モデルを再投影したＸ線画像を前記軌道上の所定角度間隔で生成し、前記Ｘ線画像の中から前記表示アングルを決定する、第１の態様に記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００３２】
前記態様によれば、現在の前記Ｘ線透視画像の観察方向と前記血管三次元モデルの観察方法が同一回転軸となるため、観察者（術者）にとって両画像の位置関係が直感的に把握しやすい表示アングルを決定することができる。
【００３３】
本発明の第１１態様によれば、前記表示部は、
前記血管の三次元モデルを画像表示する際に、最新の前記注目点位置を前記血管の三次元モデル上にマーキングして表示する、第１〜１０の態様のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００３４】
前記態様によれば、表示されている三次元モデル上における前記注目点位置を観察者が把握することが可能となる。
【００３５】
本発明の第１２態様によれば、前記表示アングル決定部により決定された表示アングルから表示予定の前記血管の三次元モデルと、前記表示アングルに視点変換されたＸ線透視画像とを重畳した画像を生成する重畳画像生成部をさらに備えて、
前記表示部は、前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示する代わりに、前記重畳画像生成部で生成された画像を表示する、第１〜１１の態様のいずれか１つに記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００３６】
前記態様によれば、前記血管とカテーテルもしくはガイドワイヤーの両方を同時に、お互いの位置関係等を確認しながら観察することが可能となる。
【００３７】
本発明の第１３態様によれば、前記重畳画像生成部は、
前記血管構造抽出部で算出した注目血管の軸線ベクトルと位置とに関する血管軸線情報を取得する血管軸線情報取得部と、
前記血管の三次元モデルの形成に使用するＸ線透視装置から最新のＣアーム角度情報を取得するＣアーム角度取得部と、
前記血管軸線情報取得部で取得した前記血管軸線情報と、前記Ｃアーム角度取得部で取得した前記Ｃアーム角度情報とに基づいて、器具基準平面を決定する基準平面決定部と、
前記Ｘ線透視装置からＸ線透視画像を随時取得する透視像取得部と、
前記表示アングル決定部で決定された表示アングルを取得する表示アングル取得部と、
前記基準平面決定部で決定された前記器具基準平面から前記表示アングル取得部で取得した前記表示アングルへ、前記透視像取得部で取得した前記Ｘ線透視画像を視点変換する視点変換部と、
前記視点変換部で視点変換された視点変換画像と、前記表示アングル決定部で決定された前記アングルで表示した三次元血管画像とを重畳した画像を生成する画像合成部と、
を備えて、
前記表示部は、前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示する代わりに、前記画像合成部で生成された画像を表示する、第１２の態様に記載の血管三次元モデル表示装置を提供する。
【００３８】
前記態様によれば、カテーテル操作に適した前記表示アングルで、前記血管とカテーテルもしくはガイドワイヤーの両方を同時に、お互いの位置関係等を確認しながら観察することが可能となる。
【００３９】
本発明の第１４態様によれば、血管の三次元モデルを表示する血管三次元モデル表示方法であって、
予め撮影され再構成された前記血管の三次元モデル上の任意の注目点を注目点取得部で取得し、
前記注目点取得部で取得された前記注目点に基づき、前記血管の三次元モデルより前記注目点を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出する血管構造抽出部と、
前記血管構造抽出部で抽出された前記血管構造に関する情報に基づき、前記所定領域の血管構造が、前記血管が複数に分岐する分岐部、前記血管の一部が狭窄する狭窄部、又は、前記血管の一部に動脈瘤を有する動脈瘤部のいずれの状態であると血管状態判定部で判定し、
前記血管状態判定部で判定された前記血管構造の状態に応じて前記血管の三次元モデルを表示する表示アングルを表示アングル決定部で決定し、
前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示部で表示する、血管三次元モデル表示方法。
【００４０】
前記態様によれば、カテーテルの進行に伴う様々な血管状態の変化に応じて、治療の流れを妨げることなく、血管カテーテル検査又は治療中のカテーテル操作に適した表示アングルで三次元血管画像を表示することができる。
【００４１】
本発明の第１５態様によれば、血管の三次元モデルを表示する血管三次元モデル表示プログラムであって、
コンピュータを、
予め撮影され再構成された前記血管の三次元モデル上の任意の注目点を取得する注目点取得部と、
前記注目点取得部で取得された前記注目点に基づき、前記血管の三次元モデルより前記注目点を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出する血管構造抽出部と、
前記血管構造抽出部で抽出された前記血管構造に関する情報に基づき、前記所定領域の血管構造が、前記血管が複数に分岐する分岐部、前記血管の一部が狭窄する狭窄部、又は、前記血管の一部に動脈瘤を有する動脈瘤部のいずれの状態であると判定する血管状態判定部と、
前記血管状態判定部で判定された前記血管構造の状態に応じて前記血管の三次元モデルを表示する表示アングルを決定する表示アングル決定部と、
前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示する表示部と、
して機能させるための血管三次元モデル表示プログラムを提供する。
【００４２】
前記態様によれば、カテーテルの進行に伴う様々な血管状態の変化に応じて、治療の流れを妨げることなく、血管カテーテル検査又は治療中のカテーテル操作に適した表示アングルで三次元血管画像を表示することができる。
【００４３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４４】
（発明の基礎となった知見）
前記従来の技術では、動脈瘤の画像診断を行う際には適用され得るが、血管カテーテル検査又は治療中においてリアルタイムに三次元血管画像を表示する場合には、カテーテルの進行に伴う様々な血管状態の変化に応じて三次元血管画像を表示することができず、前記従来の技術の方法を適用することは困難である。
【００４５】
以下にその理由を述べる。
【００４６】
血管カテーテル検査又は治療中にカテーテル又はそれに先立って挿入するガイドワイヤー等を病変部まで挿入する際、術者（又は操作者）が最も注目している部分は、カテーテル等の先端部とその近傍の血管形状とである。術者が最も気をつけることは、血管又は病変部の内壁を傷つけないようにすることである。そのため、例えば、カテーテル等の先端が動脈瘤の近傍にある場合、血管又は病変部の内壁を傷つけないために、血管三次元モデルを観察する上で最適な表示アングルとは、動脈瘤が最も大きく見えるアングルではなく、動脈瘤の付け根部分が血管又は動脈瘤自体と最も分離して見えるアングルとなる。すなわち、動脈瘤の画像診断時とカテーテル操作時とでは、最適な表示アングルの基準が異なるということができる。
【００４７】
更に、カテーテル等を病変部まで挿入する際には、幾つもの血管分岐を通過せねばならず、また病変部は動脈瘤だけではなく、血管の狭窄が存在することも有り得る。そのため、カテーテル等の先端が、血管の分岐又は狭窄又は動脈瘤のどの近傍にあるかにより、術者に適した最適な表示アングルの基準も変化する。
【００４８】
従って、従来技術の方法では、動脈瘤を最も大きく表示できる表示アングルが最適であるという基準に基づいてしか表示できず、血管カテーテル検査又は治療中にカテーテルの進行に伴う様々な血管状態の変化に応じて、最適な表示アングルで表示することができないという課題を有していた。
【００４９】
血管カテーテル検査又は治療中における三次元血管画像の最適な表示とは、カテーテル等の進行状況、すなわちその先端付近の血管状態（例えば、分岐部又は狭窄部、動脈瘤部等）に応じて、その血管状態が重複なく、最も分離して認識できるアングルから表示することである。ただし、本明細書では、最適な表示アングルとは、最も分離して認識できるアングルに限定されるものではなく、最も分離して認識できるアングルを含む所定角度範囲（術者から見て表示が許容される範囲）をも意味するものとする。
【００５０】
図３、図４、及び図５は、それぞれ、血管分岐部３２０、血管狭窄部４２０、及び血管動脈瘤部５２０における三次元血管画像の最適な表示アングルを説明する図である。
【００５１】
図３において、カテーテル３０２の先端が血管３０１内に存在しており、血管三次元モデルデータ３００は、カテーテル３０２の先端を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出したデータである。また、図３の（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれのアングル（Ａ）〜（Ｅ）から当該血管３０１を観察したときの血管画像であり、図中の３０３〜３０７は当該血管画像中における血管領域である。
【００５２】
図３の血管分岐部３２０においてカテーテル３０２を進める際に、術者が最も気をつけることは、カテーテル３０２の先端が、自らの意図する血管３０１の軸方向に正しく向かっているか否か、更には血管３０１内に正しく進入しているか否かということである。前記状態を術者が直感的に認識するには、図３の（Ａ）及び（Ｅ）のように、分岐した血管３２０ａが奥行き方向に重なって見えると、認識が困難になる。一方、図３の（Ｃ）のように、分岐した血管３２０ａがカテーテル３０２が進んできた血管３２０ｂから分離して見えると、認識が容易になる。従って、血管分岐部３２０においては、分岐した血管３２０ａが血管３２０ｂから最も分離して見えるアングルが、最適な表示アングルとなる。
【００５３】
図４においても、同様に、カテーテル４０２の先端が血管４０１内に存在しており、血管三次元モデルデータ４００は、カテーテル４０２の先端を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出したデータである。また、図４の（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれのアングルから当該血管を観察したときの血管画像であり、図中の４０３〜４０７は当該血管画像中における血管領域である。
【００５４】
図４の血管狭窄部４２０において、カテーテル４０２を狭窄部分を通過させる際に、術者が最も気をつけることは、狭窄した血管４０１の内壁にカテーテル４０２が接触することによって、血管４０１の内壁を傷つけないようにすることである。前記状態を術者が直感的に認識するためには、図４の（Ａ）及び（Ｅ）のように、血管径の変化が小さいと、狭窄の認識が困難になる。一方、図４の（Ｃ）のように、血管径の変化が大きいと、狭窄の認識が容易になる。従って、血管狭窄部４２０においては、血管径の変化が大きく、血管狭窄部４２０が最も細く見えるアングルが、最適な表示アングルとなる。
【００５５】
図５においても、同様に、カテーテル５０２の先端が血管５０１に存在しており、血管三次元モデルデータ５００は、カテーテル５０２の先端を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出したデータである。また、図５の（Ａ）〜（Ｅ）は、それぞれのアングルから当該血管５０１を観察したときの血管画像であり、図中の５０３〜５０７は当該血管画像中における血管領域である。
【００５６】
図５の血管動脈瘤部５２０において、カテーテル又は塞栓術のためのコイルを動脈瘤部５２０へ進める際に、術者が最も気をつけることは、血管５０１と動脈瘤部５２０の付け根部分（図５の参照符号５０８）以外の血管内壁にカテーテル又はコイルが接触することによって、血管５０１の内壁を傷つけないようにすることである。前記状態を術者が直感的に認識するためには、図５の（Ａ）及び（Ｅ）のように、血管５０１と血管動脈瘤部５２０の付け根部分が血管５０１又は血管動脈瘤部５２０と重なって見えると、認識が困難になる。一方、図５の（Ｃ）のように、前記付け根部分が血管５０１又は血管動脈瘤部５２０と重複することなく見えると、認識が容易になる。従って、血管動脈瘤部５２０においては、血管動脈瘤部５２０の付け根部分が血管５０１又は血管動脈瘤部５２０と最も分離して見えるアングルが、最適な表示アングルとなる。
【００５７】
上述の通り、カテーテルの進行に伴う様々な血管状態に応じて、カテーテル操作を行うための最適な表示アングルで血管画像を提供することによって、より安全でより迅速な血管カテーテル治療を支援することができる。このような効果を奏するすための第１実施形態における血管三次元モデル表示装置１０を、以下に詳細に説明する。
【００５８】
（第１実施形態）
以下に、本発明の第１実施形態にかかる血管三次元モデル表示装置及び方法について具体的に説明する。
【００５９】
＜構成＞
図１は、本発明の第１実施形態における血管三次元モデル表示装置１０の機能ブロック構成図である。血管三次元モデル表示装置１０は、注目点取得部１０１と、血管構造抽出部１０２と、血管状態判定部１０３と、表示アングル決定部１０４と、表示部１０５とを備える。血管三次元モデル表示装置１０に、さらに、血管三次元モデルデータ記憶装置１１とＸ線透視装置１２とを備えて、血管三次元モデル表示システム９０を構成している。
【００６０】
＜注目点取得部１０１＞
注目点取得部１０１は、血管三次元モデルデータ記憶装置１１から血管三次元モデルを取得し、前記血管三次元モデル上の任意の注目点を取得する。ここで、血管三次元モデルデータ記憶装置１１は、Ｘ線透視装置１２、例えば、Ｘ線ＣＴ装置又はＭＲＩ装置などによって事前に撮影され、復元された血管三次元モデルを記憶している。具体的には、血管三次元モデルデータ記憶装置１１は、例えばＣＰＵのレジスタ、キャッシュ、ＲＡＭ、又は、ＲＯＭ等の記憶装置によって実現される。
【００６１】
注目点取得部１０１は、術者（又は操作者）が、血管三次元モデルに対して任意に設定した注目点を取得しても良い。例えば、術者が、液晶表示部などの表示部１０５で表示された血管三次元モデルに対して、コンピュータのマウス、キーボード、あるいは画面上でのタッチパネルなどを用いて指定することによって、注目点を取得することもできる。
【００６２】
注目点取得部１０１は、カテーテル又はガイドワイヤー等の器具の先端位置を注目点として取得しても良い。この場合について、図６及び図７を用いて説明する。図６は注目点取得部１０１の機能ブロック構成図であり、図７は注目点取得部１０１の注目点取得方法を示す概念図である。図７において、７０１は血管三次元モデルデータを示し、７０２は当該モデルデータ７０１上の血管領域を示している。また、７０３は前記血管三次元モデルデータ７０１と同一座標系における、後述するＸ線発生部１２ａの位置を示し、７０４は前記Ｘ線発生部１２ａから同一座標系上の後述するＸ線検出部１２ｂに投影されたＸ線画像を示している。さらに、７０５は前記Ｘ線画像７０４における血管内に挿入されたカテーテル又はガイドワイヤー等の器具を示している。
【００６３】
図６に示すように、注目点取得部１０１は、器具先端位置入力部６０１と、Ｃアーム角度取得部６０２と、透視像取得部６０３と、器具先端位置検出部６０４と、器具先端位置推定部６０５とを備えて構成している。
【００６４】
器具先端位置入力部６０１では、術者が、表示部１０５で表示された血管三次元モデルに対して、コンピュータのマウス、キーボード、あるいは画面上でのタッチパネルなどを用いて、カテーテル先端が存在している箇所を注目点として入力するように促す。これは、血管カテーテル治療において、カテーテルが最初に血管内に挿入されたタイミングで行っても良く、又はその後の任意のタイミングで入力を行うように促しても良い。任意の時点において器具先端位置入力部６０１で設定された初期注目点の例を、図７の点Ｔｓに示す。以後、注目点をカテーテルの進行に応じて、自動的に追跡する方法を述べる。
【００６５】
Ｃアーム角度取得部６０２は、最新（又は、Ｃアーム角度取得部６０２でＣアーム角度情報を取得する時点。）のＣアーム角度情報をＸ線透視装置１２から取得する。Ｘ線透視装置１２は、Ｘ線発生部１２ａと、Ｘ線検出部１２ｂと、Ｃアーム１２ｃとを備えている。Ｃアーム角度情報とは、具体的には、最新のＸ線発生部１２ａの位置及び角度と、最新のＸ線検出部１２ｂの位置及び角度と、それらが向かい合うベクトルを示す情報と、Ｃアーム１２ｃの回転軸のベクトルを示す情報とで構成される。ここで、Ｘ線透視装置１２とは、被験者の撮影対象部位に対してＸ線発生部１２ａから放射線を照射してＸ線検出部１２ｂで検出して撮影されたＸ線透視像、又は、造影剤を注入した際に撮影された血管造影像を取得する手段である。Ｘ線透視装置１２は、高電圧を用いてＸ線を発生するＸ線発生部１２ａと、Ｘ線発生部１２ａから照射されて被験者を透過したＸ線を受けて画像情報を記録し、記録した画像情報を出力するＸ線検出部１２ｂとを有しており、Ｘ線発生部１２ａはＣアーム１２ｃの片方の一端に、Ｘ線検出部１２ｂはそれに相対するＣアーム１２ｃのもう片方の一端に備え付けられている。Ｘ線検出部１２ｂは、例えば、Ｘ線をデジタルデータに変換して出力するＦＰＤ（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）として構成されている。また、Ｘ線透視装置１２は、Ｃアーム１２ｃ又は被験者の寝台の移動を所定の制限の基で支持する支持機構部（図示せず）を有している。
【００６６】
透視像取得部６０３は、前記Ｘ線画像（Ｘ線透視画像）７０４をＸ線透視装置１２からリアルタイムに（又は随時）取得する。
【００６７】
器具先端位置検出部６０４は、前記透視像取得部６０３で取得したＸ線画像７０４からＸ線画像７０４上での器具の一例のカテーテル７０５の先端の位置（ｕ，ｖ）を検出する。任意の時点において器具先端位置検出部６０４で検出されたカテーテル７０５の先端の位置（ｕ，ｖ）の例を、図７の点Ｐｎに示す。
【００６８】
器具先端位置推定部６０５は、器具先端位置入力部６０１で設定された初期注目点Ｔｓと、Ｃアーム角度取得部６０２で取得されたＣアーム角度情報と、器具先端位置検出部６０４で検出されたＸ線画像７０４上でのカテーテル７０５の先端の位置Ｐｎ（ｕ，ｖ）とを用いて、血管三次元モデルデータ７０１上におけるカテーテル先端の位置Ｔｎ（ｘ，ｙ，ｚ）を推定する。以下に、その推定方法について説明する。
【００６９】
血管三次元モデルデータ７０１上におけるカテーテル先端の位置Ｔｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は、Ｘ線画像７０４上でのカテーテル７０５の先端の位置Ｐｎ（ｕ，ｖ）とＣアーム角度情報中のＸ線発生部の位置７０３とを結ぶ直線７０６上に存在している。更に、カテーテル先端位置Ｔｎ（ｘ，ｙ，ｚ）は、血管三次元モデルデータ７０１上の血管領域７０２内に存在している。従って、直線７０６と血管領域７０２とが交差する点が、カテーテル先端位置Ｔｎ（ｘ，ｙ，ｚ）となる。もし直線７０６と血管領域７０２とが交差する点が複数存在する場合は、器具先端位置入力部６０１で設定された初期注目点Ｔｓから血管経路を辿って各交差点までの経路長を器具先端位置推定部６０５で計算し、器具先端位置推定部６０５において、その経路長が最も短い交差点が、カテーテル先端位置Ｔｎ（ｘ，ｙ，ｚ）となる。また、経路長を器具先端位置推定部６０５で計算する際、初期注目点Ｔｓからではなく、直前に推定したカテーテル先端位置Ｔｎ１（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ１）からの経路長を器具先端位置推定部６０５で計算して、その経路長が最も短い交差点を、次のカテーテル先端位置Ｔｎ２（ｘ，ｙ，ｚ，ｔ２）としても良い。本手法により、注目点をカテーテルの進行に応じて、自動的に追跡することが可能となる。
【００７０】
＜血管構造抽出部１０２＞
血管構造抽出部１０２は、前記注目点取得部１０１で取得された前記注目点に基づき、前記血管の三次元モデルより、前記注目点を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出する。
【００７１】
図８Ａ及び図８Ｂに、血管構造抽出部１０２における血管構造抽出データを説明する模式図を示す。血管構造抽出部１０２は、図８Ａに示すように、前記注目点８０２に基づき、前記血管三次元モデル上のｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向に予め決められた所定領域の血管三次元モデルデータ８０１を抽出してもよい。例えば、血管構造抽出部１０２は、注目点８０２を中心にｘ軸方向、ｙ軸方向、及びｚ軸方向に各々±３ｃｍの範囲を所定領域としてもよい。また、図８Ｂに示すように、血管構造抽出部１０２は、前記注目点８０５が存在する血管の軸線８０６を回転軸とする、所定領域の血管三次元モデルデータ８０４を抽出してもよい。更に、術者によって、表示部に表示された当該所定領域の血管三次元モデルデータを見ながら、例えばコンピュータのマウス、キーボード、あるいは画面上でのタッチパネルなどを用いて当該所定領域を変更してもよい。前記ｘ軸方向、ｙ軸方向、及び、ｚ軸方向は、それぞれ、Ｘ線透視装置１２の寝台の縦方向、横方向、及び、寝台平面に垂直方向である。
【００７２】
ここで、抽出対象となる血管三次元モデルデータ８０１又は８０４は、前記注目点８０２又は８０５から血管経路を辿って所定の経路長以内（例えば６ｃｍ以内）の血管である。これによって、最新の注目点とは距離が離れている部分のデータ、すなわち、最新の注目点とは関係が薄い部分の血管三次元モデルデータを、後段の血管状態判定部１０３及び表示アングル決定部１０４の処理から除外することができる。
【００７３】
＜血管状態判定部１０３＞
血管状態判定部１０３は、前記血管構造抽出部１０２で抽出された前記血管三次元モデルデータに基づき、前記所定領域の血管構造が、血管が複数に分岐する分岐部、血管の一部が狭窄する狭窄部、血管の一部に動脈瘤を有する動脈瘤部、又はそれ以外の通常部のいずれの状態であるかを判定する。ここで、少なくとも、血管状態判定部１０３は、分岐部、狭窄部、又は、動脈瘤部のいずれの状態であるかを判定できればよい。血管状態判定部１０３が分岐部、狭窄部、及び、動脈瘤部のいずれの状態でもないと判定すれば、通常部の状態であると判定していると推定してもよいからである。
【００７４】
図９Ａ〜図９Ｃに、血管状態判定部１０３における血管状態判定方法を説明する模式図を示す。図９Ａ、図９Ｂ、及び図９Ｃは、それぞれ分岐部、狭窄部、動脈瘤部の血管三次元モデルデータを示している。血管状態判定部１０３は、前記血管構造抽出部１０２で抽出された、前記注目点が存在する血管の所定領域の前記血管三次元モデルデータを取得する。血管状態判定部１０３は、取得された前記血管三次元モデルデータから前記注目点が存在する血管の軸線に垂直な方向の血管構造断面図を取得する。ここで、血管状態判定部１０３における前記血管構造断面図のスライス幅は、Ｘ線ＣＴ装置等で一般的に撮影される０．６ｍｍを初期設定値としてもよく、術者によって任意に設定してもよい。
【００７５】
一例として、図９Ａに例示する分岐部の場合、血管三次元モデルデータの下側の血管構造断面図９１１において、前記注目点が存在する血管領域Ｒ９１１は１つである。血管三次元モデルデータの中間部での血管構造断面図９１２においても、血管領域Ｒ９１２は１つである。ところが、血管三次元モデルデータの上側の血管構造断面図９１３においては、血管領域Ｒ９１３は２つに分離している。従って、血管構造断面図９１１，９１２，９１３におして血管領域数が変化していると血管状態判定部１０３で判定できることから、前記血管三次元モデルデータは分岐部であると血管状態判定部１０３で判定することができる。ここで、血管状態判定部１０３は、内部記憶部１０３Ｒに、血管三次元モデルデータにおける分岐部の三次元位置Ｔ９１を記憶する。なお、一般的にＸ線ＣＴ装置で血管撮影（ＣＴアンギオ撮影）される３次元ボリュームデータの場合、各ボクセルのＣＴ値で血管領域か否かを判別することができる。ＣＴ値とは、Ｘ線吸収値のことである。血管を撮影する場合、血管には、静脈から間接的に又はカテーテルを介して直接的に造影剤が注入されるので、ＣＴ値が大きくなり、血管領域を判別することができる。
【００７６】
図９Ｂに例示する狭窄部の場合、血管三次元モデルデータの下側の血管構造断面図９２１における前記注目点が存在する血管領域Ｒ９２１の面積から、血管三次元モデルデータの中間部での血管構造断面図９２２における血管領域Ｒ９２２の面積が急激に小さくなっている。従って、血管構造断面図における血管領域面積が所定割合以上（例えば５割以上）に減少していると血管状態判定部１０３で判定できることから、前記血管三次元モデルデータは狭窄部であると血管状態判定部１０３で判定することができる。ここで、血管状態判定部１０３は、内部記憶部１０３Ｒに、血管領域面積が最も減少した断面図における血管領域の重心を、血管三次元モデルデータにおける狭窄部の三次元位置Ｔ９２として記憶する。
【００７７】
図９Ｃに例示する動脈瘤部の場合、血管三次元モデルデータの下側の血管構造断面図９３１における前記注目点が存在する血管領域Ｒ９３１の面積から、血管三次元モデルデータの中間部での血管構造断面図９３２における血管領域Ｒ９３２の面積が一旦大きくなり、血管三次元モデルデータの上側の血管構造断面図９３３における血管領域Ｒ９３３の面積が元の血管領域Ｒ９３１の面積と同程度に戻っている。従って、血管構造断面図における血管領域面積が所定割合以上（例えば２割以上）に増加した後に元の面積に戻ったと血管状態判定部１０３で判定できる場合、前記血管三次元モデルデータは動脈瘤部であると血管状態判定部１０３で判定することができる。ここで、血管状態判定部１０３は、内部記憶部１０３Ｒに、血管領域面積が最も増加した断面図における血管領域の重心を、血管三次元モデルデータにおける動脈瘤部の三次元位置Ｔ９３として記憶する。
【００７８】
上述した血管状態は単独とは限らず、例えば分岐部と動脈瘤部とが併存する場合もある。分岐部と、狭窄部と、動脈瘤部とのうちのいずれか２つ以上が併存している場合は、最新の注目点から各部の三次元位置（図９Ａ〜図９ＣのＴ９１、Ｔ９２、Ｔ９３）までの血管経路長が最も短い方のいずれか１つの血管状態を優先して血管状態判定部１０３で判定する。
【００７９】
また、上述した分岐部と、狭窄部と、動脈瘤部とのいずれの状態でもなかった場合は、通常部と判定する。すなわち、血管構造断面図において血管領域数が変化せず、血管構造断面図における血管領域面積の前記所定割合以上（例えば５割以上）に減少せず、かつ、血管構造断面図における血管領域の面積が前記所定割合以上（例えば２割以上）に大きくならない場合は、通常部と血管状態判定部１０３で判定する。ここで、血管状態判定部１０３は、内部記憶部１０３Ｒに、血管三次元モデルデータにおける通常部の三次元位置を記憶する。なお、通常部でも、他の部と同様に、三次元位置を設定する。
【００８０】
＜表示アングル決定部１０４＞
表示アングル決定部１０４は、前記血管状態判定部１０３で判定された前記血管構造の状態に応じて、前記血管三次元モデルデータを表示する、好ましい表示アングル、例えば、最適な表示アングルを決定する。
【００８１】
以下、これについて、図１０、図１１、前述した図３、図４、及び、図５を用いて詳細を説明する。
【００８２】
表示アングル決定部１０４は、注目点が存在する血管の軸線を回転軸として最適な表示アングルを決定する場合と、最新のＸ線透視装置１２のＣアーム１２ｃの回転軸に合わせて最適な表示アングルを決定する場合とがある。
【００８３】
注目点が存在する血管の軸線を回転軸とする場合の模式図を図１０に示して、これを説明する。１００１は血管構造抽出部１０２で抽出された血管三次元モデルデータ、１００２は注目点である。また、１００３は注目点１００２が存在する血管の軸線を示している。表示アングル決定部１００４は、血管の軸線１００３を回転軸として、それに直交する所定半径の軌道１００４を算出し、血管三次元モデルデータ１００１を再投影した際のＸ線画像（投影画像）１００５を、軌道１００４上の所定角度間隔（例えば１度毎）又は所定の距離間隔で生成し、生成された当該Ｘ線画像群を解析することにより、最適な表示アングル１００６を決定する。以下に、当該解析方法を述べる。
【００８４】
まず、血管状態判定部１０３で判定された血管構造の状態が分岐部である場合、図３に示す通り、分岐した血管が最も分離して見えるアングルが、最適な表示アングルとなる。従って、図３の（Ａ）〜（Ｅ）のＸ線画像群の血管領域３０３〜３０７の面積が最大となるアングル（図３の（Ｃ））を、最適な表示アングルとする。又は、Ｘ線画像において分岐度が最大となるアングルを最適な表示アングルとしても良い。これについて、図３を用いて、以下に説明する。前記血管三次元モデルデータ上において、Ｔ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）は血管分岐点を示している。また、Ｔ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）及びＴ３（ｘ３，ｙ３，ｚ３）は、前記血管分岐点Ｔ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）から第１の血管３２０ｂと第２の血管３２０ａとにおける所定距離の地点を示している。前記血管分岐点Ｔ１、地点Ｔ２、地点Ｔ３が再投影されたＸ線画像上における点を、それぞれ、Ｐ１（ｕ１，ｖ１）、Ｐ２（ｕ２，ｖ２）、Ｐ３（ｕ３，ｖ３）とする。ここで、分岐した血管３２０ａが最も分離して見えるアングルとは、点Ｐ２（ｕ２，ｖ２）と点Ｐ３（ｕ３，ｖ３）との間の距離３０８、すなわち分岐度が、最も大きくなっているアングルであると考えることができる。従って、Ｘ線画像において、血管分岐点Ｔ１から所定距離の地点Ｔ２、Ｔ３での前記第１の血管３２０ｂと前記第２の血管３２０ａとの距離が最大となるアングルを、最適な表示アングルとしても良い。
【００８５】
次に、血管状態判定部１０３で判定された血管構造の状態が狭窄部である場合、図４に示す通り、血管径の変化が大きく、血管狭窄部４２０が最も細く見えるアングルが、最適な表示アングルとなる。従って、図４の（Ａ）〜（Ｅ）のＸ線画像群の血管領域４０３〜４０７の面積が最小となるアングル（図４の（Ｃ））を、最適な表示アングルとする。又は、Ｘ線画像において狭窄度が最大となるアングルを最適な表示アングルとしても良い。図４を用いて、以下に説明する。Ｄｍａｘ（Ａ）〜（Ｅ）は、前記Ｘ線画像における前記血管４０１の軸線に垂直な線分を前記血管４０１の幅とした場合、前記Ｘ線画像における所定領域の血管構造に相当する血管４０１の幅のうちの最大幅を示している。同様に、Ｄｍｉｎ（Ａ）〜（Ｅ）は、前記Ｘ線画像における所定領域の血管構造に相当する血管４０１の幅のうちの最小幅を示している。ここで、血管径の変化が大きく、血管狭窄部４２０が最も細く見えるアングルとは、前記最小幅（Ｄｍｉｎ）に対する前記最大幅（Ｄｍａｘ）の割合である狭窄度が最も大きくなっているアングルであると考えることができる。従って、Ｘ線画像において、前記狭窄度が最大となるアングルを、最適な表示アングルとしても良い。
【００８６】
最後に、血管状態判定部１０３で判定された血管構造の状態が動脈瘤部である場合、図５に示す通り、動脈瘤５２０の付け根部分が血管５０１又は動脈瘤５２０と最も分離して見えるアングルが、最適な表示アングルとなる。従って、図５の（Ａ）〜（Ｅ）のＸ線画像群の血管領域５０３〜５０７の面積が最大となるアングル（図５の（Ｃ））を、最適な表示アングルとする。又は、Ｘ線画像において動脈瘤分離度が最大となるアングルを、最適な表示アングルとしても良い。図５を用いて、以下に説明する。前記血管三次元モデルデータ上において、Ｔｃ（ｘｃ，ｙｃ，ｚｃ）は動脈瘤５２０の重心を示している。図３の（Ｃ）において前記重心Ｔｃが再投影されたＸ線画像上における点をＰｃ（ｕｃ，ｖｃ）とする。ここで、血管５０１と動脈瘤５２０とが最も分離して見えるアングルとは、前記血管５０１の軸線５０９と前記動脈瘤重心Ｐｃとの距離（動脈瘤の径）５１０、すなわち動脈瘤分離度が最も大きくなっているアングルであると考えることができる。従って、Ｘ線画像において、前記動脈瘤分離度が最大となるアングルを、最適な表示アングルとしても良い。なお、本明細書では、一例として、前記距離５１０を動脈瘤の径として定義している。
【００８７】
また、上述した分岐部３２０、狭窄部４２０、動脈瘤部５２０のいずれの状態でもない通常部の場合は、最新の表示アングルを最適な表示アングルとする。
【００８８】
図１１に、最新のＸ線透視装置１２のＣアーム１２ｃの回転軸に合わせる場合を説明する模式図を示す。１１０１は血管構造抽出部１０２で抽出された血管三次元モデルデータ、１１０２は注目点を示している。また、１１０３はＸ線透視装置１２から取得したＣアーム１２ｃの回転軸を示している。表示アングル決定部１０４は、Ｘ線透視装置１２からＣアーム１２ｃの回転軸１１０３の情報を取得し、Ｃアーム１２ｃの回転軸１１０３に直交する所定半径の軌道１１０４を算出し、血管三次元モデルデータ１１０１を再投影した際のＸ線画像１１０５を、軌道１１０４上の所定角度間隔（例えば１度毎）で生成し、生成された当該Ｘ線画像群を解析することにより最適な表示アングル１１０６を決定する。当該解析方法は、図１０を用いて上述した通り、血管の軸線を回転軸とする場合と同様である。
【００８９】
一般的に、血管の軸線を回転軸とする方法は、血管が最も分離して観察できるという利点を有する。一方、最新のＸ線透視装置１２のＣアーム１２ｃの回転軸に合わせる方法は、最新のＸ線透視画像の観察アングルと血管三次元モデルデータの観察方法とが同一回転軸となるため、術者にとって両画像の位置関係が直感的に把握しやすくなるという利点を有する。どちらの方法を採用するかは、術者によって、切替情報を表示アングル決定部１０４に入力することにより、表示アングル決定部１０４で切り替え可能である。
【００９０】
＜表示部１０５＞
表示部１０５は、液晶表示装置などで構成され、前記表示アングル決定部１０４で決定された表示アングルで、血管三次元モデルデータを画像表示する。なお、血管三次元モデルデータを画像表示する際に、最新の注目点位置を矢印又は丸印などでマーキングしてもよい。
【００９１】
表示方法は、Ｘ線透視装置１２の例であるＸ線ＣＴ装置又はＭＲＩ装置で一般的な方法を用いて表示する。例えば、術者が観察するアングルから見て、最初に存在するボクセルのみを三次元表示するサーフェイスレンダリングでもよく、又は、ボクセル濃度値（ＣＴ装置ではＣＴ値、ＭＲＩ装置では信号強度）について、一定の範囲内で、グレイスケール化（２５６色）して三次元表示するボリュームレンダリングでもよい。又は、術者が観察するアングルから見て、その直線上のボクセルにおける最高の濃度値を投影して表示するＭＩＰ法（ＭＡＸＩＭＵＭ  ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ  ＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮ）でもよい。又は、術者が観察するアングルから見て、その直線上のボクセルにおける最低の濃度値を投影して表示するＭＩＮＩＰ法（ＭＩＮＩＭＵＭ  ＩＮＴＥＮＳＩＴＹ  ＰＲＯＪＥＣＴＩＯＮ）でもよく、又は、術者が観察するアングルから見て、その直線上のボクセルにおける積分値を表示するレイサム法でもよい。
【００９２】
なお、表示部１０５は、表示部１０５自体として、画面を有しなくてもよい。この場合、表示部１０５は、血管三次元モデル表示装置１０の外部の表示装置を介して三次元画像を表示してもよい。
【００９３】
＜動作＞
次に、以上のように構成された血管三次元モデル表示装置１０の各種動作について説明する。
【００９４】
図１２は、第１実施形態における血管三次元モデル表示装置１０の処理動作を示すフローチャートである。
【００９５】
まず、注目点取得部１０１は、血管三次元モデルデータ記憶装置１１から予め撮影され再構成された血管の三次元モデル上の注目点を取得する（ステップＳ１２０１）。
【００９６】
続いて、血管構造抽出部１０２は、注目点取得部１０１で取得された前記注目点に基づき、前記血管の三次元モデルより、前記注目点を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出する（ステップＳ１２０２）。
【００９７】
更に、血管状態判定部１０３は、血管構造抽出部１０２で抽出された前記血管構造に関する情報に基づき、前記所定領域の血管構造が、血管が複数に分岐する分岐部、血管の一部が狭窄する狭窄部、血管の一部に動脈瘤を有する動脈瘤部、又はそれ以外の通常部のいずれの状態であるかを判定する（ステップＳ１２０３）。
【００９８】
そして、表示アングル決定部１０４は、血管状態判定部１０３で判定された前記血管構造の状態に応じて、前記血管の三次元モデルを表示する最適な表示アングルを決定する（ステップＳ１２０４）。
【００９９】
最後に、表示部１０５は、表示アングル決定部１０４で決定された最適な表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示する（ステップＳ１２０５）。
【０１００】
当該処理動作は、注目点が変更される度に、あるいは、Ｘ線透視装置１２から新たなＸ線画像を取得する度に実施される。
【０１０１】
次に、図１３及び図１４を用いて、血管状態判定部１０３及び表示アングル決定部１０４の処理動作をさらに詳細に説明する。
【０１０２】
図１３は、血管状態判定部１０３の処理動作を示すフローチャートである。
【０１０３】
まず、血管構造抽出部１０２で抽出された、前記注目点が存在する血管の所定領域の前記血管三次元モデルデータを血管状態判定部１０３で取得する（ステップＳ１３０１）。
【０１０４】
次に、取得された前記血管三次元モデルデータから前記注目点が存在する血管の軸線に垂直な方向の複数の血管構造断面図を血管状態判定部１０３で取得する（ステップＳ１３０２）。
【０１０５】
続いて、複数の血管構造断面図における血管領域数の変化の有無から、前記血管三次元モデルデータが分岐部であるか否かの判定を血管状態判定部１０３で行う（ステップＳ１３０３）。
【０１０６】
前記血管三次元モデルデータが分岐部であると血管状態判定部１０３で判定した場合は、分岐部の位置情報を血管状態判定部１０３の内部記憶部１０３Ｒで保持する。続いて、複数の血管構造断面図における血管領域面積の所定割合以上の減少の有無から、前記血管三次元モデルデータが狭窄部であるか否かの判定を血管状態判定部１０３で行う（ステップＳ１３０４）。
【０１０７】
前記血管三次元モデルデータが狭窄部であると血管状態判定部１０３で判定した場合は、狭窄部の位置情報を血管状態判定部１０３の内部記憶部１０３Ｒで保持する。続いて、血管構造断面図における血管領域面積の所定割合以上の増加の有無とその後の減少の有無から、前記血管三次元モデルデータが動脈瘤部であるか否かの判定を血管状態判定部１０３で行う（ステップＳ１３０５）。
【０１０８】
前記血管三次元モデルデータが動脈瘤部であると血管状態判定部１０３で判定した場合は、動脈瘤部の位置情報を血管状態判定部１０３の内部記憶部１０３Ｒで保持する。
【０１０９】
最後に、分岐部か狭窄部か動脈瘤部かのいずれか１つであったと血管状態判定部１０３で判定した場合は、その結果を、血管状態判定部１０３による血管構造状態の判定結果とする。一方、いずれでもない場合は通常部と血管状態判定部１０３で判定し、更に、複数に該当したと血管状態判定部１０３で判定した場合は、血管状態判定部１０３において、最新の注目点から各部の三次元位置までの血管経路長が最も短い状態を優先して、血管状態判定部１０３による判定結果とする（ステップＳ１３０６）。
【０１１０】
図１４は、表示アングル決定部１０４の処理動作を示すフローチャートである。
【０１１１】
まず、予め設定された内容に基づいて、血管の軸線を回転軸とするか、最新のＸ線透視装置のＣアームの回転軸に合わせるかを表示アングル決定部１０４で決定する（ステップＳ１４０１）。
【０１１２】
次に、決定された回転軸に直交する所定半径の軌道を表示アングル決定部１０４で算出する（ステップＳ１４０２）。
【０１１３】
続いて、血管三次元モデルデータを再投影した際のＸ線画像を、前記軌道上の所定角度間隔で表示アングル決定部１０４で生成する（ステップＳ１４０３）。
【０１１４】
続いて、血管状態判定部１０３で判定した血管状態に応じて、処理を分岐する（ステップＳ１４０４）。
【０１１５】
血管状態が分岐部であると血管状態判定部１０３で判定した場合、生成したＸ線画像群の血管領域の面積が最大となるアングルを最適な表示アングルとして、表示アングル決定部１０４で選択する（ステップＳ１４０５）。
【０１１６】
血管状態が狭窄部であると血管状態判定部１０３で判定した場合、生成したＸ線画像群の血管領域の面積が最小となるアングルを最適な表示アングルとして、表示アングル決定部１０４で選択する（ステップＳ１４０６）。
【０１１７】
血管状態が動脈瘤部であると血管状態判定部１０３で判定した場合、生成したＸ線画像群の血管領域の面積が最大となるアングルを最適な表示アングルとして、表示アングル決定部１０４で選択する（ステップＳ１４０７）。
【０１１８】
血管状態が通常部であると血管状態判定部１０３で判定した場合、最新の表示アングルを最適な表示アングルとして、表示アングル決定部１０４で選択する（ステップＳ１４０８）。
【０１１９】
＜効果等＞
以上のように、第１実施形態によれば、血管三次元モデル表示装置１０は、カテーテルの進行に伴う様々な血管状態の変化に応じて、治療の流れを妨げることなく（利用者の手動操作を介すことなく）、血管カテーテル検査又は治療中のカテーテル操作に適した表示アングルで三次元血管画像を表示することができる。その結果、血管三次元モデル表示装置１０は、術者が注目している三次元血管画像の視認性を向上させることができ、カテーテル操作において利便性を向上させることができる。
【０１２０】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態にかかる血管三次元モデル表示装置及び方法について具体的に説明する。第２実施形態では、三次元血管画像とＸ線透視画像とを最適な表示アングルで重畳表示する場合について説明する。
【０１２１】
Ｘ線透視画像に三次元血管画像を重畳表示する従来方式として、３Ｄロードマップ画像表示が知られている（例えば、特許文献２：特開２００８−１８３２２１公報）。具体的には、予め撮影及び再構成した三次元血管モデルデータに基づいて、最新のＣアーム角度から観察した際の三次元血管画像を生成し、最新のＣアーム角度から透視されるＸ線透視画像上にリアルタイムに重ね合わせて表示する方式である。この方式により、カテーテル又はガイドワイヤーが映し出された最新のＸ線透視画像と三次元血管画像を両方同時に、お互いの位置関係等を確認しながら観察することが可能となる。しかしながら、左記方式では最新のＣアーム角度にのみ合わせた重畳画像に限定されるため、第１実施形態で説明した通り、最新のＣアーム角度がカテーテル操作にとって必ずしも最適な表示アングルであるとは限らないという課題を有している。
【０１２２】
従って、第２実施形態では、最新のＣアーム位置から透視されるＸ線透視画像を、第１実施形態で説明した最適な表示アングルに視点変換して、三次元血管画像と重ね合わせることによって、最適な表示アングルでの重畳表示を行う方法について説明する。
【０１２３】
始めに、第２実施形態で用いる視点変換の手法について説明する。図１５にように、三次元平面１５０１上の点Ｘを二つのアングルから撮影した場合に、それぞれ撮影された透視像１５０２中の平面の点ｘ及び透視像１５０３中の平面の点ｘ’間の関係は、以下のような平面射影変換と呼ばれる変換式で表すことができる。
【０１２４】
［数１］
変換式：  λｘ’＝Ｈｘ
ここで、Ｈ（太字）は平面射影変換行列であり、３×３行列である。点ｘと点ｘ’はそれぞれ（ｕ，ｖ，１）Ｔ、（ｕ’，ｖ’，１）Ｔと表すことができる。平面射影変換行列Ｈ（太字）は、予め三次元形状が既知である校正器具等を用いたカメラ校正によって、算出され得る。また、λは、定数倍の不定性を示す実数である。視点変換を行う場合には、透視像に平面射影変換行列をかけることで、視点変換画像を生成することができる（非特許文献１：佐藤淳、コンピュータビジョン−視覚の幾何学−、ｐ３６・ｐ５０、１９９９、コロナ社）。但し、平面射影変換はある基準の平面を介した変換であるため、基準平面（図１５における三次元平面１５０１）内のみ成立する関係であり、基準平面以外に位置する三次元座標上の被写体では画像に歪み等が生じて、正しく変換されないことが知られている。
【０１２５】
ここで、対象形状が血管構造の場合について考える。血管構造は、本来、三次元形状をしているが、ある時点において、注目点が存在する血管に限定すると、平面に近似することができる。図１６を用いてその理由を説明する。
【０１２６】
図１６は、注目点が存在する血管の軸線を通る平面を基準平面とした場合の、視点変換を説明する模式図である。本明細書では、この血管の軸線を通る平面を、カテーテル基準平面、又は、基準平面と呼ぶ。図１６において、１６０１は血管内に挿入されたカテーテルもしくはガイドワイヤーを示し、１６０２は注目点が存在する血管の軸線を示している。また、１６０３はＸ線透視装置１２から取得したＣアーム１２ｃの回転軸を示し、１６０４は血管の軸線を通るカテーテル基準平面（器具基準平面）を示している。また、１６０５はＣアーム１２ｃの回転軸１６０３に直交するＣアーム１２ｃの軌道を示し、１６０６はＸ線透視装置１２から取得したＸ線透視画像を示している。また、１６０７は当該Ｘ線透視画像１６０６における前記カテーテル基準平面１６０４の投影像を示し、１６０８は当該Ｘ線透視画像１６０６における前記カテーテルもしくはガイドワイヤー１６０１の投影像を示している。また、１６０９はＸ線透視画像１６０６から最適な表示アングルに視点変換された視点変換画像を示し、１６１０は当該視点変換画像１６０９における前記カテーテル基準平面の投影像を示している。また、１６１１は当該視点変換画像１６０９における前記カテーテルもしくはガイドワイヤー１６０１の投影像を示している。
【０１２７】
カテーテルもしくはガイドワイヤー１６０１の先端を注目点とする場合、カテーテルもしくはガイドワイヤー１６０１は血管内に存在していると考えられるため、当該血管の軸線１６０２を回転軸とするカテーテル基準平面１６０４の近傍にカテーテルもしくはガイドワイヤー１６０１の先端付近も存在していることになる。従って、カテーテル基準平面１６０４を介してＸ線透視画像１６０６から最適な表示アングルである視点変換画像１６０９へ平面射影変換することによって、変換によって発生するカテーテルもしくはガイドワイヤー１６０１の形状の歪みを最小限に抑えた視点変換画像１６０９を生成することができる。
【０１２８】
そして、第１実施形態で説明した、三次元血管モデルデータを最適な表示アングルで表示した三次元血管画像と、前記視点変換画像１６０９とを重ね合わせて表示することにより、術者は、カテーテル操作に最適な表示アングルで、血管とカテーテルもしくはガイドワイヤー１６０１との両方を同時に、お互いの位置関係等を確認しながら観察することが可能となる。
【０１２９】
＜構成＞
＜重畳画像生成部１０６＞
図１７は、第２実施形態における血管三次元モデル表示装置１００の機能ブロック構成図である。血管三次元モデル表示装置１００は、注目点取得部１０１と、血管構造抽出部１０２と、血管状態判定部１０３と、表示アングル決定部１０４と、表示部１０５と、重畳画像生成部１０６とを備える。図１７において、図１と同じ構成要素については同じ符号を用い、説明を省略する。よって、第１実施形態と異なる点（重畳画像生成部１０６など）について、主として、以下に説明する。
【０１３０】
重畳画像生成部１０６は、最適な表示アングルで表示した三次元血管画像と、最適な表示アングルに視点変換されたＸ線透視画像とを重ね合わせた重畳画像を生成する。これについて、図１８及び図２０Ａ〜図２０Ｃを用いて詳しく説明する。図１８は、重畳画像生成部１０６の機能ブロック構成図であり、図２０Ａ〜図２０Ｃは、重畳画像の例を示す図である。
【０１３１】
図１８に示すように、重畳画像生成部１０６は、血管軸線情報取得部１８０１と、Ｃアーム角度取得部１８０２と、基準平面決定部１８０３と、透視像取得部１８０４と、表示アングル取得部１８０５と、視点変換部１８０６と、画像合成部１８０７とを備えて構成している。
【０１３２】
図１８の血管軸線情報取得部１８０１は、血管構造抽出部１０２で算出した注目血管の軸線ベクトルと位置とに関する血管軸線情報を取得する。
【０１３３】
Ｃアーム角度取得部１８０２は、最新のＣアーム角度情報（Ｘ線検出部１２ｂの位置及び角度）をＸ線透視装置１２から取得する。Ｃアーム角度取得部１８０２は、図６のＣアーム角度取得部６０２と同様の機能を有する。
【０１３４】
基準平面決定部１８０３は、前記血管軸線情報取得部１８０１で取得した注目血管の軸線ベクトルと位置とに関する血管軸線情報と、前記Ｃアーム角度取得部１８０２で取得したＣアーム角度情報におけるＸ線検出部１２ｂの位置及び角度から、カテーテル基準平面（器具基準平面）１６０４を決定する。
【０１３５】
透視像取得部１８０４は、Ｘ線透視画像１６０６をＸ線透視装置１２からリアルタイムに（随時）取得する。透視像取得部１８０４は、図６の透視像取得部６０３と同様の機能を有する。
【０１３６】
表示アングル取得部１８０５は、前記表示アングル決定部１０４で決定された三次元血管モデルの最適な表示アングルを取得する。
【０１３７】
視点変換部１８０６は、前記基準平面決定部１８０３で決定されたカテーテル基準平面１６０４から、前記表示アングル取得部１８０５で取得した表示アングルへ、前記透視像取得部１８０４で取得したＸ線透視画像１６０６を視点変換する。
【０１３８】
画像合成部１８０７は、前記視点変換部１８０６で視点変換された視点変換画像１６０９と、前記表示アングル決定部１０４で決定された最適な表示アングルで表示した三次元血管画像とを重ね合わせた重畳画像を生成する。生成された重畳画像は、表示部１０５で表示できる。すなわち、表示アングル決定部１０４で決定された表示アングルからの血管の三次元モデルを表示する代わりに、画像合成部１８０７で生成された画像を表示する。図２０Ａに視点変換された視点変換画像の例を示し、図２０Ｂに最適な表示アングルで表示された三次元血管画像の例を示し、図２０Ｃに重ね合わせた重畳画像の例を示す。
【０１３９】
＜動作＞
次に、以上のように構成された重畳画像生成部１０６の動作について説明する。
【０１４０】
図１９は、重畳画像生成部１０６の処理動作を示すフローチャートである。図１９と上述の図１６とを用いて、重畳画像生成部１０６の処理動作を詳細に説明する。
【０１４１】
まず、ステップＳ１９０１では、血管構造抽出部１０２で算出された注目血管の血管軸線情報（注目血管の軸線ベクトルと位置）を重畳画像生成部１０６の血管軸線情報取得部１８０１で取得する（図１６中の軸線１６０２を参照。）。
【０１４２】
次いで、ステップＳ１９０２では、Ｘ線透視装置１２からＣアーム角度情報を重畳画像生成部１０６のＣアーム角度取得部１８０２で取得する。
【０１４３】
次いで、ステップＳ１９０３では、前記注目血管の血管軸線情報と前記Ｃアーム角度情報におけるＸ線検出部１２ｂの位置及び角度とから、カテーテル基準平面（図１６中のカテーテル基準平面１６０４を参照。）を重畳画像生成部１０６の基準平面決定部１８０３で決定する。ここで、カテーテル基準平面１６０４は、前記注目血管の軸線１６０２を回転軸とし、前記Ｘ線検出部１２ｂと最も正対する向きを当該基準平面１６０４であると、重畳画像生成部１０６の基準平面決定部１８０３で決定する。
【０１４４】
次いで、ステップＳ１９０４では、表示アングル決定部１０４で決定された表示アングルを重畳画像生成部１０６の表示アングル取得部１８０５で取得する。
【０１４５】
次いで、ステップＳ１９０５では、ステップＳ１９０３で決定したカテーテル基準平面と、前記Ｃアーム角度情報におけるＸ線検出部１２ｂの位置及び角度と、ステップＳ１９０４で決定された表示アングルの相対的な位置関係に該当する平面射影変換行列を、予め算出していた複数の中から重畳画像生成部１０６の視点変換部１８０６で選択する。
【０１４６】
次いで、ステップＳ１９０６では、重畳画像生成部１０６の視点変換部１８０６において、ステップＳ１９０５で選択した平面射影変換行列を用いて、Ｘ線透視装置１２から透視像取得部１８０４を介して取得したＸ線透視画像（図１６中のＸ線透視画像１６０６を参照。）を最適な表示アングルの視点変換画像（図１６中の視点変換画像１６０９を参照。）へ変換する。これに伴い、Ｘ線透視画像１６０６中のカテーテルもしくはガイドワイヤー１６０１（図１６中の透視画像１６０６におけるカテーテルもしくはガイドワイヤー１６０１の投影像１６０８を参照。）が視点変換画像１６０９中のカテーテルもしくはガイドワイヤー１６０１（図１６中の視点変換画像１６０９におけるカテーテルもしくはガイドワイヤー１６０１の投影像１６１１参照。）に重畳画像生成部１０６の視点変換部１８０６で変換されることになる。
【０１４７】
最後に、ステップＳ１９０７では、ステップＳ１９０６で生成した視点変換画像１６０９と、最適な表示アングルで表示した三次元血管画像とを重畳した画像を、重畳画像生成部１０６の画像合成部１８０７で生成する。生成された重畳画像は、表示部１０５で表示できる。
【０１４８】
＜効果等＞
以上のように、第２実施形態によれば、血管三次元モデル表示装置１００は、血管カテーテル検査又は治療中のカテーテル操作に最適な表示アングルで三次元血管画像とＸ線透視像とを重畳表示することができる。その結果、血管三次元モデル表示装置１００は、術者の視認性を更に向上させることができ、カテーテル操作において利便性を更に向上させることができる。
【０１４９】
なお、本発明を第１〜第２実施形態及び変形例に基づいて説明してきたが、本発明は、前記の第１〜第２実施形態及び変形例に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１５０】
前記各血管三次元モデル表示装置の一部又は全部は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムである。前記ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。前記マイクロプロセッサが、前記コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各部は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０１５１】
例えば、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェア・プログラムをＣＰＵ等のプログラム実行部が読み出して実行することによって、各構成要素が実現され得る。なお、前記実施形態又は変形例における血管三次元モデル表示装置を構成する要素の一部又は全部を実現するソフトウェアは、以下のようなプログラムである。つまり、このプログラムは、血管の三次元モデルを表示する血管三次元モデル表示プログラムであって、
コンピュータを、
予め撮影され再構成された前記血管の三次元モデル上の任意の注目点を取得する注目点取得部と、
前記注目点取得部で取得された前記注目点に基づき、前記血管の三次元モデルより前記注目点を含む所定領域の血管構造に関する情報を抽出する血管構造抽出部と、
前記血管構造抽出部で抽出された前記血管構造に関する情報に基づき、前記所定領域の血管構造が、前記血管が複数に分岐する分岐部、前記血管の一部が狭窄する狭窄部、又は、前記血管の一部に動脈瘤を有する動脈瘤部のいずれの状態であると判定する血管状態判定部と、
前記血管状態判定部で判定された前記血管構造の状態に応じて前記血管の三次元モデルを表示する表示アングルを決定する表示アングル決定部と、
前記表示アングル決定部で決定された前記表示アングルからの前記血管の三次元モデルを表示する表示部と、
して機能させるための血管三次元モデル表示プログラムである。
【０１５２】
また、このプログラムは、サーバなどからダウンロードされることによって実行されてもよく、所定の記録媒体（例えば、ＣＤ−ＲＯＭなどの光ディスク、磁気ディスク、又は、半導体メモリなど）に記録されたプログラムが読み出されることによって実行されてもよい。
【０１５３】
また、このプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
【０１５４】
なお、前記様々な実施形態又は変形例のうちの任意の実施形態又は変形例を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。また、実施形態同士の組み合わせ又は実施例同士の組み合わせ又は実施形態と実施例との組み合わせが可能であると共に、異なる実施形態又は実施例の中の特徴同士の組み合わせも可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明の１つの態様にかかる血管三次元モデル表示装置、方法、及びプログラムは、カテーテル操作に最適な表示アングルで三次元血管画像を表示する機能有し、血管カテーテル造影検査及び治療時に有用である。また、本発明の別の態様にかかる血管三次元モデル表示装置、方法、及びプログラムは、最適な表示アングルで三次元血管画像とＸ線透視像とを重畳表示する機能をも有し、血管カテーテル造影検査および治療時に有用である。
【符号の説明】
【０１５６】
１０、１００  血管三次元モデル表示装置
１１  血管三次元モデルデータ記憶装置
１２  Ｘ線透視装置
１２ａ  Ｘ線発生部
１２ｂ  Ｘ線検出部
１２ｃ  Ｃアーム
９０  血管三次元モデル表示システム
１０１  注目点取得部
１０２  血管構造抽出部
１０３  血管状態判定部
１０３Ｒ  血管状態判定部の内部記憶部
１０４  表示アングル決定部
１０５  表示部
１０６  重畳画像生成部
３００  血管三次元モデルデータ
３０１  血管
３０２  カテーテル
３０３〜３０７  血管画像中における血管領域
３０８  点Ｐ２と点Ｐ３との間の距離
３２０  血管分岐部
３２０ａ  分岐した血管
３２０ｂ  カテーテルが進んできた血管
４００  血管三次元モデルデータ
４０１  血管
４０２  カテーテル  ４０３〜４０７  血管画像中における血管領域
４２０  血管狭窄部
５００  血管三次元モデルデータ
５０１  血管
５０２  カテーテル
５０３〜５０７  血管画像中における血管領域
５０８  血管と動脈瘤の付け根部分
５０９  血管の軸線
５１０  血管の軸線と動脈瘤重心との距離
５２０  血管動脈瘤部
５０９  血管の軸線
５１０  血管の軸線と動脈瘤重心との距離
６０１  器具先端位置入力部
６０２、１８０２  Ｃアーム角度取得部
６０３、１８０４  透視像取得部
６０４  器具先端位置検出部
６０５  器具先端位置推定部
７０１  血管三次元モデルデータ
７０２  モデルデータ上の血管領域
７０３  血管三次元モデルデータと同一座標系におけるＸ線発生部の位置
７０４  Ｘ線発生部から同一座標系上のＸ線検出部に投影されたＸ線画像
７０５  Ｘ線画像における血管内に挿入されたカテーテル又はガイドワイヤー等の器具
７０６  Ｘ線画像上でのカテーテル先端の位置Ｐｎ（ｕ，ｖ）とＣアーム角度情報中のＸ線発生部の位置とを結ぶ直線
８０１、８０４  血管三次元モデルデータ
８０２、８０５  注目点
８０６  軸線
９１１、９１２、９１３、９２１、９２２、９２３、９３１、９３２、９３３  血管構造断面図
１００１  血管三次元モデルデータ
１００２  注目点
１００３  注目点が存在する血管の軸線
１００４  血管の軸線の回転軸に直交する所定半径の軌道
１００５  血管三次元モデルデータを再投影した際のＸ線画像
１００６  最適な表示アングル
１１０１  血管構造抽出部で抽出された血管三次元モデルデータ
１１０２  注目点
１１０３  Ｘ線透視装置から取得したＣアームの回転軸
１１０４  Ｃアームの回転軸に直交する所定半径の軌道
１１０５  血管三次元モデルデータを再投影した際のＸ線画像
１１０６  最適な表示アングル
１５０１  三次元平面
１５０２  透視像
１５０３  透視像
１６０１  血管内に挿入されたカテーテルもしくはガイドワイヤー
１６０２  注目点が存在する血管の軸線
１６０３  Ｃアームの回転軸
１６０４  血管の軸線を通るカテーテル基準平面
１６０５  Ｃアームの回転軸に直交するＣアームの軌道
１６０６  Ｘ線透視画像
１６０７  Ｘ線透視画像におけるカテーテル基準平面の投影像
１６０８  Ｘ線透視画像におけるカテーテルもしくはガイドワイヤーの投影像
１６０９  Ｘ線透視画像から最適な表示アングルに視点変換された視点変換画像
１６１０  視点変換画像におけるカテーテル基準平面の投影像
１６１１  視点変換画像におけるカテーテルもしくはガイドワイヤーの投影像
１８０１  血管軸線情報取得部
１８０３  基準平面決定部
１８０５  表示アングル取得部
１８０６  視点変換部
１８０７  画像合成部
Ｒ９１１、Ｒ９１２、Ｒ９１３、Ｒ９２１、Ｒ９２２、Ｒ９２３、Ｒ９３１、Ｒ９３２、Ｒ９３３  血管領域
Ｔ９１、Ｔ９２、Ｔ９３  分岐部、狭窄部、動脈瘤部の三次元位置
【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８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２０Ｃ】
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