(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状構造物を含む被検体についての撮影時期が異なる第１の医用画像および第２の医用画像であって、前記管状構造物としてステントが留置された血管を含む第１の医用画像および第２の医用画像のそれぞれから、位置合わせの対象となる前記管状構造物を表す第１の管状領域および第２の管状領域を取得する管状領域取得部と、
前記第１の管状領域および前記第２の管状領域のそれぞれに対して、前記管状構造物の面形状を表す第１の管状モデルおよび第２の管状モデルをそれぞれ設定するモデル設定部と、
前記第１の管状モデルおよび前記第２の管状モデルのそれぞれに対して、互いに対応する複数の対応点を設定する対応点設定部と、
前記対応点に基づいて、前記第１の管状モデルと前記第２の管状モデルとを位置合わせして第１の位置合わせ結果を取得する第１の位置合わせ部とを備えた位置合わせ装置。
【請求項２】
前記第１の位置合わせ部は、非剛体位置合わせにより前記第１の位置合わせ結果を取得する請求項１に記載の位置合わせ装置。
【請求項３】
前記第１の位置合わせ結果は、前記第１の管状モデルおよび前記第２の管状モデルのいずれか一方に対する他方の移動量および変形量である請求項１または２に記載の位置合わせ装置。
【請求項４】
前記第１の位置合わせ結果に基づいて、前記第１の管状領域と前記第２の管状領域とを位置合わせして第２の位置合わせ結果を取得する第２の位置合わせ部をさらに備えた請求項１から３のいずれか１項に記載の位置合わせ装置。
【請求項５】
前記第２の位置合わせ部は、非剛体位置合わせにより前記第２の位置合わせ結果を取得する請求項４に記載の位置合わせ装置。
【請求項６】
前記第２の位置合わせ結果は、前記第１の管状領域および前記第２の管状領域のいずれか一方に対する他方の移動量および変形量である請求項４または５に記載の位置合わせ装置。
【請求項７】
前記対応点設定部は、前記第１の管状モデルおよび前記第２の管状モデルのそれぞれに対して、前記複数の対応点を均等な間隔で設定する請求項１から６のいずれか１項に記載の位置合わせ装置。
【請求項８】
管状構造物を含む被検体についての撮影時期が異なる第１の医用画像および第２の医用画像であって、前記管状構造物としてステントが留置された血管を含む第１の医用画像および第２の医用画像のそれぞれから、位置合わせの対象となる前記管状構造物を表す第１の管状領域および第２の管状領域を取得し、
前記第１の管状領域および前記第２の管状領域のそれぞれに対して、前記管状構造物の面形状を表す第１の管状モデルおよび第２の管状モデルをそれぞれ設定し、
前記第１の管状モデルおよび前記第２の管状モデルのそれぞれに対して、互いに対応する複数の対応点を設定し、
前記対応点に基づいて、前記第１の管状モデルと前記第２の管状モデルとを位置合わせして第１の位置合わせ結果を取得する位置合わせ方法。
【請求項９】
管状構造物を含む被検体についての撮影時期が異なる第１の医用画像および第２の医用画像であって、前記管状構造物としてステントが留置された血管を含む第１の医用画像および第２の医用画像のそれぞれから、位置合わせの対象となる前記管状構造物を表す第１の管状領域および第２の管状領域を取得する手順と、
前記第１の管状領域および前記第２の管状領域のそれぞれに対して、前記管状構造物の面形状を表す第１の管状モデルおよび第２の管状モデルをそれぞれ設定する手順と、
前記第１の管状モデルおよび前記第２の管状モデルのそれぞれに対して、互いに対応する複数の対応点を設定する手順と、
前記対応点に基づいて、前記第１の管状モデルと前記第２の管状モデルとを位置合わせして第１の位置合わせ結果を取得する手順とをコンピュータに実行させる位置合わせプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、撮影時期が異なる複数の医用画像に含まれる構造物の位置合わせを行う位置合わせ装置、方法およびプログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、動脈瘤等に対する治療として、動脈にステントを留置する手術が行われている。このような手術においては、事前に計画した位置にステントが留置されるが、時間の経過に伴い、ステントの移動および変形が生じる場合がある。このような事前に計画した位置からのステントの移動および変形により、ステントにより塞がれていた大動脈瘤への血流が再開してしまう可能性がある。また、ステントを留置する際には、血管の分岐を塞がないようにしているが、ステントの移動および変形により、血管の分岐を塞いでしまう可能性もある。【０００３】
したがって、ステントの移動量および変形量を定量化することにより、上述した可能性があるか否かを事前に把握しておくことが重要である。このため、撮影時期が異なる複数のＣＴ（Computed Radiography）画像等の医用画像からステントの領域を抽出し、抽出したステント同士の位置合わせを行う手法が提案されている（特開２０１６−１０４１２１号公報参照）。また、ステントが留置された血管領域の断面を積層して円筒モデルを生成し、円筒モデルに基づいてステントと血管との接触領域を検出する手法も提案されている（特開２０１４−１０８３１３号公報参照）。また、変形量を定量化するためには、複数の画像間におけるステント同士を非剛体位置合わせすることも考えられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ステント間の変形量が大きい場合、非剛体位置合わせによりステント同士を位置合わせすることが困難となる。このような場合、複数の医用画像のそれぞれから抽出されたステント領域に対して、位置合わせを行うための対応点を設定して位置合わせの精度を向上することが考えられる。対応点を用いて位置合わせを精度よく行うためには、より多くの対応点を設定することが好ましい。しかしながら、手動で複数の対応点を設定する作業は非常に煩雑である。また、操作者の主観により対応点が設定されるため、設定される対応点の位置的な偏りが発生する可能性がある。このような対応点の偏りが生じると、位置合わせを精度よく行うことができなくなる。【０００５】
また、ステントは網目状の構造を有するため、ステントの網目の格子点を模したモデルを使用し、モデルにおける格子点を対応点として用いることが考えられる。しかしながら、網目の形状および大きさはステントのメーカにより異なる。このため、ステントのモデルを使用する場合、複数種類のモデルを用意する必要がある。また、ステントが留置されている状態によってはステントの変形により、網目の形状および大きさがモデルと異なるものとなるため、その相違を修正するためのパラメータの調整が必要となる。また、複数種類のステントを血管内に留置した場合においては、ステント同士が重なる領域が生じる。このように複数種類のステントが重なる領域においては、網目状のモデルを適用しても対応点を精度よく設定できない可能性がある。【０００６】
本開示は上記事情に鑑みなされたものであり、撮影時期が異なる医用画像に含まれる、血管に留置されたステント等の管状構造物の位置合わせを簡易かつ精度よく行うことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示による位置合わせ装置は、管状構造物を含む被検体についての撮影時期が異なる第１の医用画像および第２の医用画像のそれぞれから、位置合わせの対象となる管状構造物を表す第１の管状領域および第２の管状領域を取得する管状領域取得部と、
第１の管状領域および第２の管状領域のそれぞれに対して、管状構造物の面形状を表す第１の管状モデルおよび第２の管状モデルをそれぞれ設定するモデル設定部と、
第１の管状モデルおよび第２の管状モデルのそれぞれに対して、互いに対応する複数の対応点を設定する対応点設定部と、
対応点に基づいて、第１の管状モデルと第２の管状モデルとを位置合わせして第１の位置合わせ結果を取得する第１の位置合わせ部とを備える。【０００８】
「管状構造物の面形状を表す管状モデル」とは、管状構造物に含まれる凹凸、および管状構造物の壁面を貫通する穴を含まない、管状構造物の形状を規定する面のみから構成されるモデルを意味する。とくに、管状構造物がステントのような網目状の構造を有する場合には、網目の空間は管状構造物の壁面を通過する穴である。このため、管状モデルは、管状構造物における最も外側の輪郭、最も内側の輪郭、または最も外側の輪郭と最も内側の輪郭との間における任意の輪郭の間の空間を面により補間することにより設定される。【０００９】
なお、本開示による位置合わせ装置においては、第１の位置合わせ部は、非剛体位置合わせにより第１の位置合わせ結果を取得するものであってもよい。【００１０】
また、本開示による位置合わせ装置においては、第１の位置合わせ結果は、第１の管状モデルおよび第２の管状モデルのいずれか一方に対する他方の移動量および変形量であってもよい。【００１１】
また、本開示による位置合わせ装置においては、第１の位置合わせ結果に基づいて、第１の管状領域と第２の管状領域とを位置合わせして第２の位置合わせ結果を取得する第２の位置合わせ部をさらに備えるものであってもよい。【００１２】
また、本開示による位置合わせ装置においては、第２の位置合わせ部は、非剛体位置合わせにより第２の位置合わせ結果を取得するものであってもよい。【００１３】
また、本開示による位置合わせ装置においては、第２の位置合わせ結果は、第１の管状領域および第２の管状領域のいずれか一方に対する他方の移動量および変形量であってもよい。【００１４】
また、本開示による位置合わせ装置においては、対応点設定部は、第１の管状モデルおよび第２の管状モデルのそれぞれに対して、複数の対応点を均等な間隔で設定するものであってもよい。【００１５】
また、本開示による位置合わせ装置においては、第１および第２の医用画像がステントが留置された血管を含み、
管状構造物がステントであってもよい。【００１６】
本開示による位置合わせ方法は、管状構造物を含む被検体についての撮影時期が異なる第１の医用画像および第２の医用画像のそれぞれから、位置合わせの対象となる管状構造物を表す第１の管状領域および第２の管状領域を取得し、
第１の管状領域および第２の管状領域のそれぞれに対して、管状構造物の面形状を表す第１の管状モデルおよび第２の管状モデルをそれぞれ設定し、
第１の管状モデルおよび第２の管状モデルのそれぞれに対して、互いに対応する複数の対応点を設定し、
対応点に基づいて、第１の管状モデルと第２の管状モデルとを位置合わせして第１の位置合わせ結果を取得する。【００１７】
なお、本開示による位置合わせ方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして提供してもよい。【００１８】
本開示による他の位置合わせ装置は、コンピュータに実行させるための命令を記憶するメモリと、
記憶された命令を実行するよう構成されたプロセッサとを備え、プロセッサは、
管状構造物を含む被検体についての撮影時期が異なる第１の医用画像および第２の医用画像のそれぞれから、位置合わせの対象となる管状構造物を表す第１の管状領域および第２の管状領域を取得し、
第１の管状領域および第２の管状領域のそれぞれに対して、管状構造物の面形状を表す第１の管状モデルおよび第２の管状モデルをそれぞれ設定し、
第１の管状モデルおよび第２の管状モデルのそれぞれに対して、互いに対応する複数の対応点を設定し、
対応点に基づいて、第１の管状モデルと第２の管状モデルとを位置合わせして第１の位置合わせ結果を取得する処理を実行する。
【発明の効果】
【００１９】
本開示によれば、管状構造物を含む被検体についての撮影時期が異なる第１の医用画像および第２の医用画像のそれぞれから、位置合わせの対象となる管状構造物を表す第１の管状領域および第２の管状領域が取得され、第１の管状領域および第２の管状領域のそれぞれに対して、管状構造物の面形状を表す第１の管状モデルおよび第２の管状モデルがそれぞれ設定される。そして、第１の管状モデルおよび第２の管状モデルのそれぞれに対して、互いに対応する複数の対応点が設定され、対応点に基づいて、第１の管状モデルと第２の管状モデルとが位置合わせされて、第１の位置合わせ結果が取得される。このため、操作者の手を煩わすことなく、第１の管状モデルおよび第２の管状モデルに対応点を設定することができる。また、設定された対応点に基づくことにより、精度よく第１の位置合わせ結果を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本開示の実施形態による位置合わせ装置を適用した、診断支援システムの概要を示すハードウェア構成図
【図２】位置合わせ装置の概略構成を示す図
【図３】ステント領域の取得を説明するための図
【図４】管状モデルの設定を説明するための図
【図５】第１のステント領域の中心線に直交する断面を示す図
【図６】対応点の設定を説明するための図
【図７】対応点の設定を説明するための図
【図８】第１の管状モデルの各断面における対応点の設定を説明するための図
【図９】第１の位置合わせを説明するための図
【図１０】第２の位置合わせ結果の取得を説明するための図
【図１１】第２の位置合わせ結果の取得を説明するための図
【図１２】本実施形態において行われる処理を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本開示の実施形態について説明する。図１は、本開示の実施形態による位置合わせ装置を適用した、診断支援システムの概要を示すハードウェア構成図である。図１に示すように、診断支援システムでは、本実施形態による位置合わせ装置１、３次元画像撮影装置２、および画像保管サーバ３が、ネットワーク４を経由して通信可能な状態で接続されている。そして、診断支援システムにおいては、ステントを留置した大動脈等の血管についての、撮影時期が異なる２つの３次元画像を取得し、２つの３次元画像間におけるステントのずれを検出する処理を行う。
【００２２】
３次元画像撮影装置２は、被検体の診断対象となる部位を撮影することにより、その部位を表す３次元画像を生成する装置であり、具体的には、ＣＴ装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置、およびＰＥＴ（Positron Emission Tomography）装置等である。３次元画像撮影装置２により生成された３次元画像は画像保管サーバ３に送信され、保存される。なお、本実施形態においては、大動脈に留置されたステントの経時による移動および変形を検出して２つの３次元画像間におけるステントの位置合わせを行うものであるため、被検体の診断対象部位を大動脈を含む胸部とする。また、３次元画像撮影装置２はＣＴ装置であり、被検体の胸部についての複数のアキシャル断面の断層画像からなる３次元画像が生成されるものとする。なお、３次元画像が医用画像に対応する。
【００２３】
画像保管サーバ３は、各種データを保存して管理するコンピュータであり、大容量外部記憶装置およびデータベース管理用ソフトウェアを備えている。画像保管サーバ３は、有線あるいは無線のネットワーク４を介して他の装置と通信を行い、画像データ等を送受信する。具体的には３次元画像撮影装置２で生成された３次元画像の画像データをネットワーク経由で取得し、大容量外部記憶装置等の記録媒体に保存して管理する。なお、画像データの格納形式およびネットワーク４経由での各装置間の通信は、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and COmmunication in Medicine）等のプロトコルに基づいている。また、本実施形態においては、同一被検体についての撮影時期が異なる複数の３次元画像が、画像保管サーバ３に保存されている。
【００２４】
位置合わせ装置１は、１台のコンピュータに、本開示の位置合わせプログラムをインストールしたものである。コンピュータは、診断を行う医師が直接操作するワークステーションまたはパーソナルコンピュータでもよいし、それらとネットワークを介して接続されたサーバコンピュータでもよい。位置合わせプログラムは、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）あるいはＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）等の記録媒体に記録されて配布され、その記録媒体からコンピュータにインストールされる。または、ネットワークに接続されたサーバコンピュータの記憶装置、もしくはネットワークストレージに、外部からアクセス可能な状態で記憶され、要求に応じて医師が使用するコンピュータにダウンロードされ、インストールされる。
【００２５】
図２は、コンピュータに位置合わせプログラムをインストールすることにより実現される位置合わせ装置の概略構成を示す図である。図２に示すように、位置合わせ装置１は、標準的なワークステーションの構成として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、メモリ１２およびストレージ１３を備えている。また、位置合わせ装置１には、液晶ディスプレイ等のディスプレイ１４、並びにキーボードおよびマウス等の入力部１５が接続されている。
【００２６】
ストレージ１３は、ハードディスクまたはＳＳＤ（Solid State Drive）等のストレージデバイスからなる。ストレージ１３には、ネットワーク４を経由して画像保管サーバ３から取得した、被検体の３次元画像および処理に必要な情報を含む各種情報が記憶されている。
【００２７】
また、メモリ１２には、位置合わせプログラムが記憶されている。位置合わせプログラムは、ＣＰＵ１１に実行させる処理として、撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像を取得する画像取得処理、管状構造物を含む被検体についての撮影時期が異なる第１の３次元画像および第２の３次元画像のそれぞれから、位置合わせの対象となるステント（管状構造物）を表す第１のステント領域（管状領域）および第２のステント領域を取得する管状領域取得処理、第１のステント領域および第２のステント領域のそれぞれに対して、ステントの面形状を表す第１の管状モデルおよび第２の管状モデルをそれぞれ設定するモデル設定処理、第１の管状モデルおよび第２の管状モデルのそれぞれに対して、互いに対応する複数の対応点を設定する対応点設定処理、対応点に基づいて、第１の管状モデルと第２の管状モデルとを位置合わせして第１の位置合わせ結果を取得する第１の位置合わせ処理、並びに第１の位置合わせ結果に基づいて、第１のステント領域と第２のステント領域とを位置合わせして第２の位置合わせ結果を取得する第２の位置合わせ処理を規定する。
【００２８】
そして、ＣＰＵ１１がプログラムに従いこれらの処理を実行することで、コンピュータは、画像取得部２１、管状領域取得部２２、モデル設定部２３、対応点設定部２４、第１の位置合わせ部２５および第２の位置合わせ部２６として機能する。なお、本実施形態においては、ＣＰＵ１１が位置合わせプログラムによって、各部の機能を実行するようにしたが、ソフトウェアを実行して各種の処理部として機能する汎用的なプロセッサとしては、ＣＰＵ１１の他、ＦＰＧＡ (Field Programmable Gate Array)等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device:ＰＬＤ）を用いることができる。また、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等により、各部の処理を実行するようにしてもよい。
【００２９】
１つの処理部は、これら各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種または異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡ、またはＣＰＵとＦＰＧＡの組み合わせ等）で構成されてもよい。また、複数の処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。複数の処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアントやサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが複数の処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip:ＳｏＣ）などに代表されるように、複数の処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、各種の処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサを１つ以上を用いて構成される。
【００３０】
さらに、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造は、より具体的には、半導体素子等の回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）である。
【００３１】
画像取得部２１は、同一被検体についての撮影時期が異なる第１の３次元画像Ｇ１および第２の３次元画像Ｇ２を画像保管サーバ３から取得する。なお、第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２が既にストレージ１３に記憶されている場合には、ストレージ１３から３次元画像Ｇ１，Ｇ２を取得するようにしてもよい。以降の説明において、第１の３次元画像Ｇ１が第２の３次元画像Ｇ２よりも撮影時期が前であるものとする。
【００３２】
管状領域取得部２２は、第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２のそれぞれから、位置合わせの対象となるステントを表す第１のステント領域および第２のステント領域を取得する。なお、ステントが管状構造物に対応し、第１のステント領域が第１の管状領域に対応し、第２のステント領域が第２の管状領域に対応する。図３はステント領域の取得を説明するための図である。また、ステント領域の取得は、第１および第２の３次元画像Ｇ１，Ｇ２において同一の処理により行われるため、ここでは第１の３次元画像Ｇ１からの第１のステント領域の取得についてのみ説明する。
【００３３】
図３に示すように、第１の３次元画像Ｇ１にはステント３１が留置された血管３２が含まれている。ステント３１は金属からなるため、ＣＴ画像である第１の３次元画像Ｇ１においては、ステント３１の領域は人体の組織と比較して高いＣＴ値を有する。このため、管状領域取得部２２は、あらかじめ定められたしきい値よりも高いＣＴ値を有する領域を第１の３次元画像Ｇ１から抽出する二値化処理を行うことにより、第１の３次元画像Ｇ１から第１のステント領域Ａｓ１を取得する。また、管状領域取得部２２は、第２の３次元画像Ｇ２から第２のステント領域Ａｓ２を取得する。
【００３４】
モデル設定部２３は、第１のステント領域Ａｓ１および第２のステント領域Ａｓ２のそれぞれに対して、ステント３１の面形状を表す第１の管状モデルおよび第２の管状モデルを設定する。ここで、管状モデルの設定は、第１および第２のステント領域Ａｓ１，Ａｓ２において同一の処理により行われるため、ここでは第１のステント領域Ａｓ１に対する第１の管状モデルの設定についてのみ説明する。
【００３５】
図４は管状モデルの設定を説明するための図、図５は第１のステント領域Ａｓ１の中心線に直交する断面を示す図である。モデル設定部２３は、第１のステント領域Ａｓ１に対して、中心線４０に沿ったあらかじめ定められた均等な間隔で、中心線４０に直交する複数の断面４１を設定する。ステント３１は金属からなる網目の筒形状をなしているため、ステント領域Ａｓ１の中心線４０に直交する断面においては、網目を構成する金属の断面４２が血管の断面形状に合わせて並んで配置されてなる。モデル設定部２３は、各断面４１に含まれる金属の断面４２に対して、第１のステント領域Ａｓ１の中心線４０から最も離れた点を設定し、設定した点を非線形に補間して閉曲線４３を設定する。なお、この閉曲線４３は断面４１の外形を表すものとなる。モデル設定部２３は、さらに、各断面４１における閉曲線４３を、第１のステント領域Ａｓ１の長手方向に非線形に補間して面を形成することにより、第１の管状モデルＭ１を設定する。なお、非線形補間の手法としては、例えばＢスプラインおよびシンプレートスプライン(Thin Plate Spline)等の関数を用いた手法が挙げられる。また、モデル設定部２３は、第１の管状モデルＭ１と同様にして、第２のステント領域Ａｓ２に対して第２の管状モデルＭ２を設定する。
【００３６】
なお、閉曲線４３の設定は、金属の断面４２に対して、第１のステント領域Ａｓ１の中心線４０から最も離れた点に基づく手法に限定されるものではない。例えば、金属の断面４２に対して，第１のステント領域Ａｓ１の中心線４０に最も近い点に基づいて閉曲線４３を設定してもよい。また、例えば金属の断面４２の中心点のように、金属の断面４２における第１のステント領域Ａｓ１の中心線４０から最も離れた点と、中心線４０に最も近い点との間におけるあらかじめ定められた位置に基づいて閉曲線４３を設定してもよい。
【００３７】
対応点設定部２４は、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２のそれぞれに対して、互いに対応する複数の対応点を設定する。具体的には、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２のそれぞれに対して、複数の対応点を均等な間隔で設定する。なお、対応点の設定は、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２において同一の処理により行われるため、ここでは第１の管状モデルＭ１に対する対応点の設定についてのみ説明する。
【００３８】
図６および図７は対応点の設定を説明するための図である。対応点設定部２４は、第１の管状モデルＭ１の中心線４０を長手方向に等分する。なお、等分する数としては、本実施形態においては８とするが、８未満であっても８より多くてもよい。そして、対応点設定部２４は、中心線４０における等分した点に直交する断面Ｄ１〜Ｄ７を設定する。対応点設定部２４は、中心線４０を等分した点に加えて、第１の管状モデルＭ１の両端にも面Ｄ０およびＤ８を設定する。
【００３９】
さらに、対応点設定部２４は、設定した各面Ｄ０〜Ｄ８において、中心線４０の周りの角度を等分する線分と、各面Ｄ０〜Ｄ８の輪郭との交点を対応点に設定する。本実施形態においては、中心線４０の周りの角度を８等分する線分と各面Ｄ０〜Ｄ８の輪郭との８つの交点を対応点Ｐ１０〜Ｐ１７に設定する。この場合、隣接する対応点（例えば対応点Ｐ１０と対応点Ｐ１１）において、対応点と中心線４０とを結ぶ線分がなす角度は４５度となる。なお、８つの対応点Ｐ１０〜Ｐ１７のうち対応点Ｐ１０を基準点とする。基準点Ｐ１０は第１の管状モデルＭ１において、人体の最も背側を向く位置に設定する。これにより、図８に示すように、第１の管状モデルＭ１における各面Ｄ０〜Ｄ８において８つの対応点Ｐ１０〜Ｐ１７が設定される。したがって、合計７２個の対応点が設定される。なお、図８においては対応点を×により示している。対応点設定部２４は、上記と同様にして第２の管状モデルＭ２に対しても対応点を設定する。なお、以降の説明において、第１の管状モデルＭ１に設定された対応点を対応点Ｐ１、第２の管状モデルＭ２に設定された対応点を対応点Ｐ２と称するものとする。
【００４０】
第１の位置合わせ部２５は、対応点Ｐ１，Ｐ２に基づいて、第１の管状モデルＭ１と第２の管状モデルＭ２とを位置合わせして第１の位置合わせ結果を取得する。本実施形態においては、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２の各対応点Ｐ１，Ｐ２間において非剛体位置合わせを行って、第１の管状モデルＭ１に設定した各対応点Ｐ１を、第２の管状モデルＭ２に設定した各対応点Ｐ２に一致させるための変形ベクトルＶｍ１を第１の位置合わせ結果として取得する。変形ベクトルＶｍ１は、第１の管状モデルＭ１に対する第２の管状モデルＭ２の移動量および変形量を表すものとなる。以下、第１の位置合わせ結果を取得するための位置合わせを第１の位置合わせと称する。
【００４１】
図９は第１の位置合わせを説明するための図である。なお、図９においては、第１の管状モデルＭ１を破線で、第２の管状モデルＭ２を実線で、変形ベクトルＶｍ１を実線の矢印で示している。また、説明を簡単なものとするために、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２における面Ｄ０および面Ｄ８の対応点Ｐ１，Ｐ２間において取得される変形ベクトルＶｍ１のみを示す。図９においては、第１の管状モデルＭ１の面Ｄ０における対応点Ｐ１（図９において×のみ示す）から第２の管状モデルＭ２の面Ｄ０における対応点Ｐ２（図９において×のみ示す）に向けて、図９に示す状態において視認される対応点間の５つの変形ベクトルＶｍ１−０−１，Ｖｍ１−０−２，Ｖｍ１−０−３，Ｖｍ１−０−４，Ｖｍ１−０−５が算出される。また、第１の管状モデルＭ１の面Ｄ８における対応点Ｐ１（図９において面Ｄ０における対応点Ｐ１と同様に×で示す）から第２の管状モデルＭ２の面Ｄ８における対応点Ｐ２（図９において面Ｄ０における対応点Ｐ２と同様に×で示す）に向けて、図９に示す状態において視認される対応点間の５つの変形ベクトルＶｍ１−８−１，Ｖｍ１−８−２，Ｖｍ１−８−３，Ｖｍ１−８−４，Ｖｍ１−８−５が算出される。なお、実際には、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２のそれぞれについて設定した７２個の対応点Ｐ１，Ｐ２に対して７２個の変形ベクトルＶｍ１が算出される。また、７２個の対応点Ｐ１，Ｐ２に対して変形ベクトルＶｍ１をマッピングすることにより、変形ベクトルマップを生成することができる。
【００４２】
なお、非剛体位置合わせとしては、例えばＢスプラインおよびシンプレートスプライン等の関数を用いて、対応点Ｐ１を対応点Ｐ２に非線形に変換することによる手法を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００４３】
第２の位置合わせ部２６は、第１の位置合わせ結果に基づいて、第１のステント領域Ａｓ１と第２のステント領域Ａｓ２とを位置合わせして第２の位置合わせ結果を取得する。図１０および図１１は第２の位置合わせ結果の取得を説明するための図である。本実施形態においては、第１の位置合わせ結果として、各対応点における変形ベクトルＶｍ１が算出されている。以下、変形ベクトルＶｍ１を第１の変形ベクトルＶｍ１と称する。第２の位置合わせ部２６は、図１０に示すように、第１のステント領域Ａｓ１における第１の管状モデルＭ１の対応点Ｐ１に対応する点Ｐｓ１を設定する。そして、第２の位置合わせ部２６は、第１の変形ベクトルＶｍ１に基づいて、第１のステント領域Ａｓ１に設定した点Ｐｓ１を移動して、移動後の点Ｐｓ１ｔを算出する。なお、第１の変形ベクトルＶｍ１に基づいて第１のステント領域Ａｓ１を変形すると、図１０に示すように変形後の第１のステント領域Ａｓｍ１を取得することができる。
【００４４】
続いて、第２の位置合わせ部２６は、変形後の第１のステント領域Ａｓｍ１を第２のステント領域Ａｓ２に一致させるように非剛体位置合わせを行い、変形後の第１のステント領域Ａｓｍ１における各画素位置（ボクセル位置）を、第２のステント領域Ａｓ２における対応する画素位置に一致させるための変形ベクトルを第２の変形ベクトルＶｍ２として算出する。
【００４５】
非剛体位置合わせとしては、例えばＢスプラインおよびシンプレートスプライン(Thin Plate Spline)等の関数を用いて、変形後の第１のステント領域Ａｓｍ１における各画素位置と、第２のステント領域Ａｓ２における対応する画素位置との相互情報量等の評価値が最適になるように、変形後の第１のステント領域Ａｓｍ１における各画素位置を、第２のステント領域Ａｓ２における対応する画素位置に非線形に変換することによる手法を用いることができるが、これに限定されるものではない。
【００４６】
図１１は第２の位置合わせ結果の取得を説明するための図である。なお、図１１においては、変形後の第１のステント領域Ａｓｍ１を破線で、第２のステント領域Ａｓ２を実線で、第２の変形ベクトルＶｍ２を実線の矢印で示している。また、実際には変形後の第１のステント領域Ａｓｍ１および第２のステント領域Ａｓ２における全画素位置について、第２の変形ベクトルＶｍ２が取得されるが、図１１においては説明を簡単なものとするために、変形後の第１のステント領域Ａｓｍ１および第２のステント領域Ａｓ２における一部の画素位置についての第２の変形ベクトルＶｍ２のみを示している。
【００４７】
次いで、本実施形態において行われる処理について説明する。図１２は本実施形態において行われる処理を示すフローチャートである。まず、画像取得部２１が３次元画像Ｇ１，Ｇ２を取得し（ステップＳＴ１）、管状領域取得部２２が、３次元画像Ｇ１，Ｇ２のそれぞれから第１のステント領域Ａｓ１および第２のステント領域Ａｓ２を取得する（ステップＳＴ２）。次いで、モデル設定部２３が、第１のステント領域Ａｓ１および第２のステント領域Ａｓ２のそれぞれに対して、ステント３１の面形状を表す第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ１をそれぞれ設定する（ステップＳＴ３）。
【００４８】
次いで、対応点設定部２４が、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２のそれぞれに対して、互いに対応する複数の対応点Ｐ１，Ｐ２を設定する（ステップＳＴ４）。そして、第１の位置合わせ部２５が、対応点Ｐ１，Ｐ２に基づいて、第１の管状モデルＭ１と第２の管状モデルＭ２とを位置合わせして第１の位置合わせ結果を取得する（ステップＳＴ５）。さらに、第２の位置合わせ部２６が、第１の位置合わせ結果に基づいて、第１のステント領域Ａｓ１と第２のステント領域Ａｓ２とを位置合わせして第２の位置合わせ結果を取得し（ステップＳＴ６）、処理を終了する。
【００４９】
このように、本実施形態においては、ステント３１を含む被検体についての撮影時期が異なる第１の３次元画像Ｇ１および第２の３次元画像Ｇ２のそれぞれから、位置合わせの対象となるステント３１を表す第１のステント領域Ａｓ１および第２のステント領域Ａｓ２を取得し、第１のステント領域Ａｓ１および第２のステント領域Ａｓ２のそれぞれに対して、ステント３１の面形状を表す第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２をそれぞれ設定する。そして、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２のそれぞれに対して、互いに対応する複数の対応点Ｐ１，Ｐ２を設定し、対応点Ｐ１，Ｐ２に基づいて、第１の管状モデルＭ１と第２の管状モデルＭ２とを位置合わせして、第１の位置合わせ結果を取得するようにした。このため、操作者の手を煩わすことなく、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２に対応点を設定することができる。また、設定された対応点Ｐ１，Ｐ２に基づくことにより、精度よく第１の位置合わせ結果を取得することができる。
【００５０】
とくに、本実施形態においては、管状構造物がステント３１であるため、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２を用いることにより、ステント３１の種類に応じた複数のモデルを用意する必要が無くなる。また、ステント３１の変形に基づく網目の形状および大きさを修正するためのパラメータを用いる必要も無くなる。したがって、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２の位置合わせを、簡易かつ精度よく行うことができる。
【００５１】
また、第１の位置合わせ結果に基づいて、第１の管状領域と第２の管状領域とを位置合わせして第２の位置合わせ結果を取得することにより、より少ない演算量にて第１のステント領域Ａｓ１と第２のステント領域Ａｓ２とを位置合わせすることができる。
【００５２】
なお、上記実施形態においては、第１の位置合わせ結果として、第１の管状モデルＭ１に対する第２の管状モデルＭ２の移動量および変形量を第１の変形ベクトルＶｍ１として算出しているが、これに限定されるものではない。第１の位置合わせ結果として、第２の管状モデルＭ２に対する第１の管状モデルＭ１の移動量および変形量を第１の変形ベクトルＶｍ１として算出してもよい。
【００５３】
また、上記実施形態においては、第２の位置合わせ結果として、変形後の第１のステント領域Ａｓｍ１に対する第２のステント領域Ａｓ２の移動量および変形量を第２の変形ベクトルＶｍ２として算出しているが、これに限定されるものではない。第２の位置合わせ結果として、第２のステント領域Ａｓ２に対する変形後の第１のステント領域Ａｓｍ１の移動量および変形量を第２の変形ベクトルＶｍ２として算出してもよい。
【００５４】
また、上記実施形態においては、大動脈に留置されたステント３１についての第１の３次元画像Ｇ１および第２の３次元画像Ｇ２間の位置合わせ結果を取得しているが、ステントを留置する必要がある血管であれば、大動脈に限定されるものではない。例えば冠動脈または脳動脈等に留置されたステントの位置合わせを行う際にも、本実施形態を適用できる。
【００５５】
また、上記実施形態においては、医用画像としてＣＴ画像を用いているが、これに限定されるものではなく、ＭＲＩ画像およびＰＥＴ画像等を医用画像として用いてもよい。
【００５６】
また、上記実施形態においては、第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２に対して、対応点Ｐ１，Ｐ２を均等な間隔で設定しているが、これに限定されるものではない。第１の管状モデルＭ１および第２の管状モデルＭ２の間において位置が対応していれば、対応点Ｐ１，Ｐ２をランダムな間隔で設定してもよい。
【００５７】
以下、本実施形態の作用効果について説明する。
【００５８】
管状構造物がステントである場合、第１の管状モデルおよび第２の管状モデルを用いることにより、ステントの種類に応じた複数のモデルを用意する必要が無くなる。また、ステントの変形に基づく網目の形状および大きさを修正するためのパラメータを用いる必要も無くなる。したがって、第１の管状モデルおよび第２の管状モデルの位置合わせを簡易かつ精度よく行うことができる。
【００５９】
また、第１の位置合わせ結果に基づいて、第１の管状領域と第２の管状領域とを位置合わせして第２の位置合わせ結果を取得することにより、より少ない演算量にて第１の管状領域と第２の管状領域とを位置合わせすることができる。
【符号の説明】
【００６０】
１    位置合わせ装置
２    ３次元画像撮影装置
３    画像保管サーバ
４    ネットワーク
１１    ＣＰＵ
１２    メモリ
１３    ストレージ
１４    ディスプレイ
１５    入力部
２１    画像取得部
２２    管状領域取得部
２３    モデル設定部
２４    対応点設定部
２５    第１の位置合わせ部
２６    第２の位置合わせ部
３１    ステント
３２    血管
４０    ステント領域の中心線
４１    ステント領域の中心線に直交する断面
４２    網目を構成する金属の断面
４３    閉曲線
Ａｓ１    第１のステント領域
Ａｓｍ１    変形後の第１のステント領域
Ａｓ２    第２のステント領域
Ｄ０，Ｄ８    管状モデルの端面
Ｄ１〜Ｄ７    管状モデルの断面
Ｍ１    第１の管状モデル
Ｍ２    第２の管状モデル
Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１０〜Ｐ１８    対応点
Ｐｓ１    点
Ｖｍ１    第１の変形ベクトル
Ｖｍ２    第２の変形ベクトル
【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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