社団法人 電子情報通信学会
THE INSTITUTE OF ELECTRONICS,INFORMATION AND COMMUNICATION ENGINEERS

信学技報
TECHNICAL REPORT OF IEICE

心臓カテーテル検査における所見記載および治療計画のための直感的なインタフェースの開発
森 悠紀†

五十嵐 健夫†*

吉田 達雄§†東京大学大学院 情報理工学系研究科

大川 常吉§

原口 亮‡

中沢 一雄‡〒113-0033 東京都文京区本郷 7-3-1*科学技術振興機構さきがけプログラム§日本光電工業株式会社‡国立循環器病センター研究所
E-mail:あらまし†yuki@ui.is.s.u-tokyo.ac.jp

心臓カテーテル検査および治療においては，その所見や治療計画等をシェーマを活用しながらカルテに記載することが有効である．従来，紙の上で行われているこのようなカルテ記載をコンピュータ上でおこなうための直感的なインタフェースとして，冠動脈造影所見の記載およびカテーテル治療計画を支援し簡便に操作できるシステムを開発した．本システムでは，狭窄や血管・バイパスなどを自由に描き加えることができ，さらにバイパス手術後の血流回復などコンピュータならではの視覚化が可能である．電子カルテとしての利用のほか，患者への治療計画の効果的な説明ツールとしての応用も考えられる．

キーワード インタフェース，システム開発，心臓カテーテル検査，シェーマ，所見記載，治療計画

Designing Intuitive Interface for Finding Report and Treatment Planningin Cardiac Catheterization
Yuki MORI†

Takeo IGARASHI†*

Tatsuo YOSHIDA§

Tsunekichi Okawa§

Ryo HARAGUCHI‡ Kazuo NAKAZAWA‡†The University of Tokyo 7-3-1 Hongo, Bukyo-ku, Tokyo, 113-0033 Japan* PRESTO, Japan Science and Technology Agency§Nihon Koden Corporation‡National Cardiovascular Center Research InstituteE-mail:†yuki@ui.is.s.u-tokyo.ac.jp

Abstract In cardiac catheter test and treatment process, it is much effective to utilize schemata in writing a patient's record. To support
this process, we present an intuitive interface system for finding report and treatment planning, such as in coronary angiograms. Using thesystem, a user can comprehensively draw such as stenosis, blood vessel and bypass and so on. Furthermore the system can also visualize
recovering a blood flow after operative treatment. It is suggested that this system can be applied to a component of electric medical record
and to an effective explanation tool for patients.
Keyword cardiac catheterization, user interface, schema, finding report, treatment planning

1. は じ め にして，冠動脈造影所見の記載およびカテーテル治療計

心臓カテーテル検査および治療においては，その所画を支援し直感的に操作できる新しいシステムを開発

見や治療計画をテキストだけでなく波形，画像，シェしている．本システムでは，狭窄や血管・バイパスなーマ等さまざまな形式でカルテに記載する．従来，こどを自由に描き加えることができ，紙面上では実現でのようなカルテ記載の作業はすべて紙の上で行われてきなかったバイパス手術後の血管回復なども自動的にいた．電子化が進むにあたって表やテキスト形式での視覚化することが可能である．電子カルテとしての利電子データの保存は進んできているが，シェーマ記載用のほか，患者への治療計画の効果的な説明ツールとは未だ紙のまま保存されている．そこで我々は，これしての応用も考えられる．

をコンピュータ上でおこなうためのインタフェースと2. 関 連 研 究

3.1. 血 管 の書 き込 みと編 集

電子カルテ普及に向けてさまざまな研究が行われシステムを起動すると，まずデフォルトの冠動脈のて い る [1][2][3]．と こ ろ が ，現 状 で は 依 然 と し て 紙 面シェーマが表示される．これを個々の患者の冠動脈形上でのカルテ記載がほとんどである．冠動脈造影所見状に対応させるために，基本的な編集機能を提供して記載においては，シェーマまで含めて電子的に記録すいる．具体的には，新しい血管を描き加えたり，既存るシステムは存在するが，広く普及はしていない．まの血管を削除したり，形状を変化させたりすることがた 既 存 シ ス テ ム は Windows に 代 表 さ れ る GUI が 現 在 のできる．

ように一般化する以前のシステムであり，独自のユー血管を追加する場合には，画面右端のツールパレッザインタフェースを備えているために，今となってはトから血管描画ツールを選んだ後，画面内で左ボタン直感的でなく操作方法を習得しづらい．

ド ラ ッ グ す る（ 図 2）．描 か れ た 血 管 が す で に あ る 血 管

そこで，誰でも簡単に使えるわかりやすいユーザイに接続されている場合には，接続部の形状が適切に表ンタフェースを備えるだけではなく，紙面上ではでき現される．また，血管の末端は徐々に細くなるようにないコンピュータならではの機能を生かしたシステム表現される．血管を削除する場合には，既存の血管のを開発している．

上で右ボタンクリックして現れるポップアップメニュ
ー か ら delete を 選 択 す る （ 図 3）． 削 除 さ れ た 血 管 が3. シ ス テ ム の 概 要

つながっていた血管の形状は自動的に補正される．

本システムは，冠動脈造影所見の記載およびカテー血管の位置を移動する場合には，ツールパレットかテル治療計画を図的に記入するためのインタフェース

ら移動ツールを選択し，画面上の血管に対して左ボタとして動作する．起動すると画面に図 1 のような図面

ン ド ラ ッ グ を 行 う（ 図 4）．血 管 の 形 状 を 変 更 す る 場 合が表示され，ユーザはこの図面の上に所見や治療計画には，ツールパレットから変形ツールを選択した後，について記述していく．操作は，主にマウスによる操

左ボタンドラッグで既存の血管をつかんで移動する

作によって行われ，紙の上にペンで図を描くような感（ 図 5）．こ の 操 作 は ，細 か い 形 状 特 徴 を 保 持 し な が ら覚での操作が可能である．

全体の形状を変形するという特殊な形状変形アルゴリ

また，血管上にマウスカーソルをのせると，血管のズ ム [5]を 利 用 し て い る ．ま た ，手 書 き で 描 か れ た 血 管

名 称 と そ の 部 分 (PROXIMAL, MIDDLE, DISTAL)を シ ス テを 滑 ら か に す る た め の ツ ー ル と し て ， smoothing ツ ームの右上に表示する．表示される血管名称の分類や所ルを用意している．このツールを選択した後，目的と見 の 記 載 は ，広 く 用 い ら れ て い る AHA (American Heartする血管に対して左ボタンドラッグでこするような操Association) 学 会 報 告 に 基 づ く 記 載 方 法 [4] に 近 い 形

作を行うと，徐々に細かい凸凹が無くなり形状が滑らで行うことができる．さらに，必要に応じて血管のセか に 変 化 す る （ 図 6）．

グメントの境界線を表示させることもできる．
インタフェースのデザインに当たっては，右ボタンでポップアップメニューが表示されるなど，広く使われ て い る Windows ア プ リ ケ ー シ ョ ン に 準 じ て 作 成 し ており，はじめて本システムに触れるユーザでも短期間で使い方を習得できるようになっている．
図 2： 血 管 の 記 入

図 4： 血 管 の 移 動

図 1： シ ス テ ム の 概 要

図 3： 血 管 の 削 除

図 5： つ ま ん で ひ っ ぱ る

側副血行路も記入することができ，どの向きに側副血行路が成長しているかを曲線の矢印で表現している．

図 6： 血 管 を な で る と 滑 ら か に な る

3.2. 狭 窄 の書 き込 み
上記の操作によって，冠動脈の形状を適切に設定した後，狭窄の書き込みを行う．この場合には，まず画面右側のツールパレットから狭窄追加ツールを選択したあと，対象とする血管上で左ボタンドラッグすること で ，そ の 部 分 に 狭 窄 が 記 入 さ れ る（ 図 7）．ド ラ ッ グ
操作が終わった後，すぐに簡単なダイアログが表示さ
れ ， 狭 窄 の 種 類 (Generic, Calcification, Diffuse など )や 狭 窄 率 な ど 必 要 な 情 報 の 設 定 が 行 わ れ る（ 図 8）．

図 9： 狭 窄 率 100%の と き

既存の狭窄のプロパティを変更する場合には，マウスの右ボタンでプロパティを選ぶことで，同様のダイアログが表示される．表示される狭窄の形状は，狭窄率によって適切に変化する．
狭 窄 が 100%に 設 定 さ れ た 場 合 に は ，完 全 に 血 流 が 止まった状態であるので，血流がそこから先には届かないことを示すため，そこから先の血管は幅をもたない
線 と し て 表 示 さ れ る（ 図 9）．枝 分 か れ な ど が あ る 場 合にも，下流に位置する血管は自動的に検出されて適切に処理される．ステント処置などによって狭窄率が100％ で 無 く な っ た 場 合 に は ，下 流 の 血 管 の 表 示 も 線 表示から通常表示に戻される．

図 10： 図 9 の 状 態 か ら バ イ パ ス を つ な い だ と き

3.4. アノテーション（文 字 ・矢 印 ）の記 入
カルテ記載にはアノテーションが必須である．術後の経過や特記すべき事項などの所見を文字と直線矢印を 用 い て ，適 宜 自 由 な 位 置 に 書 き 加 え る こ と が で き る ．
図 7： 狭 窄 の 記 入

図 8：狭 窄 の 種 類 等 を 設 定するプロパティパネル

3.5. 他 システムとの連 携編集したデータはファイルとして保存および読み

3.3. バイパス・側 副 血 行 路 の記 入出しが可能であるため，後日内容を確認したり追加のバイパスを追加することも可能である．狭窄によっ編 集 を 行 っ た り す る こ と が で き る ． ま た ， PNG 形 式 でて血液が流れなくなった血管に対して血液が順調に流画像として出力することも可能であり，ワープロソフれている血管からバイパスをつなぐと，血管の表示がトなどの外部ソフトウェア上に取り込んで利用するこ

復 帰 す る (図 10)．ま た ，バ イ パ ス に 対 し て も 血 管 と 同と が で き る ． さ ら に ， CAG 評 価 を 表 で 表 示 す る シ ス テ

じように狭窄を書き加えることができる．さらに，削ム に 対 応 し た XML で デ ー タ を エ ク ス ポ ー ト す る こ と が除やつまんでひっぱる編集など，血管と同様の編集ができるため，開発システムで記入したデータに対応す可能である．

る CAG 評 価 を 自 動 で 作 成 す る こ と が 可 能 で あ る ．

3.6. デフォルトの編 集管の枝分かれ構造を辿ることでその地点より下流にあデフォルトの冠動脈のシェーマを適宜編集するこる血管を検出し，それらの太さを 0 にすることで実現とも可能で，新たに作成した冠動脈の状態をデフォルされる．バイパスをつなぐことで血管表示が復活する

トの形状として登録し直すことも容易にできる．

表現は，狭窄の場合と同様，枝分かれ構造を辿ることでそれより下流にある血管を検出し，それらの太さを4. 実元に戻すことで実現される．

装TM

本 シ ス テ ム は ，Java 言 語 を 用 い て 記 述 さ れ て お り ，幅広いプラットフォームで動作可能である．表示につい て は Java2Dを 利 用 し て い る ． 以 下 ， い く つ か の 機 能について，実装の内容を簡単に述べる．

5. ま と め と 今 後 の 課 題
心臓カテーテル検査における所見記載および治療計画のための直感的なインタフェースを開発した．これにより，従来の紙面上でのカルテ記載では実現でき

4.1. 血 管 の形 状 表 示
血管は中空の赤い線として表現され，枝分かれなどなかったバイパス手術後の血管回復なども視覚化することが可能となった．

も 適 切 に 表 現 さ れ る（ 図 1）．こ の よ う な 表 現 を 実 現 す今後の課題としては，3 次元画像による冠動脈疾患

るため，本システムでは，血管を微小区間からなる折の診断が広まりつつある状況にあわせて，3 次元シェれ線として表現している．表示時には，まずすべてのーマ記載機能を実現させたい．また，インフォームド

血管の場所に赤い太い線を描き，その後に同じ場所にコンセントのための患者への説明ツールとしての応用

白で少し細い線を描いている．また，先へ行くほど細も考えられる．

くなる形状を表現するため，血管は微小区間毎に先に行くほど細くなるように太さが定義されており，赤い線と白い線の太さをその値によって変化させている．

謝

辞本 研 究 は ， 文 部 科 学 省 科 学 研 究 費 補 助 金 (基 盤 研 究(C)(2)16500311) に よ る 成 果 の 一 部 で あ る ．

4.2. Pull 機 能
血 管 を つ ま ん で 引 っ 張 る ア ル ゴ リ ズ ム は ， Igarashi
ら の 手 法 [5]を 用 い て い る ．ポ リ ラ イ ン (折 れ 線 )と し て表現された曲線の隣り合う 3 点を結んで三角形として，この三角形の歪みを最小化するという計算によって実現される．この手法を用いることで，曲線を「つまんでひっぱる」だけで，細かい形状特長を維持しながら大きな変形を実行することが可能となる．また，ユー
ザが遠くへ引っ張ると徐所に変形範囲がひろがる「ひき は が し 」イ ン タ フ ェ ー ス [5]を 実 装 し て い る た め ，ユーザが変形範囲を事前に指定する必要はない．

4.3. スムージング
スムージングは，手書きで描いた血管に含まれるノイズを除去し滑らかにする機能である．内部的には，血管の上でマウスをこするように動かしたときに，ポインタが通過した領域に存在する折れ線の各点を，その点における折れ角度が周囲の点での折れ角度と等しくなるような位置へ移動する．この処理を，一連の領域内にある点に対して何度も繰り返すことで全体的にノイズが徐々に除去される．

4.4. 狭 窄 とバイパスによる血 流 の変 化
狭窄によって血管が線表示になる表現は，血管に描
き 込 ま れ て い る 狭 窄 の 狭 窄 率 が 100%で あ っ た 時 に ，血文

献[1] 中 沢 一 雄 , 五 十 嵐 健 夫 ： “ 電 子 カ ル テ 普 及 に 向 け た
ペ ン 入 力 イ ン タ フ ェ ー ス ” , 新 医 療 , 9, pp. 74– 77,
2003.

[2] 五 十 嵐 健 夫 , 芦 原 貴 司 , 八 尾 武 憲 , 永 田 啓 , 高 田雅弘, 坂地 広之, 鈴木 亨, 中沢 一雄「ペン入力を用いた電子カルテシステムのための各種入力手法の検討 」 , 第 21 回 医 療 情 報 学 連 合 大 会 論 文 集 （ 第 2 回 日 本
医 療 情 報 学 会 学 術 大 会 ） , 2001 年[3] 五 十 嵐 健 夫 , 芦 原 貴 司 ,永 田 啓 , 高 田 雅 弘 , 中 沢 一
雄「最新ペンコンピューティング技術に基づく電子カルテインタフェース：カルテ記載者のストレス軽減を
目 指 し て 」 , 第 20 回 医 療 情 報 学 連 合 大 会 論 文 集 （ 第 1回 日 本 医 療 情 報 学 会 学 術 大 会 ） 医 療 情 報 学 第 20 巻
supplement2, pp.482-483, 2000 年 .

[4] 西 村 恒 彦 (編 ), 南 都 伸 介 (編 ), 吉 田 清 (編 ), 石 田 良雄 (編 )「 虚 血 性 心 疾 患 ― 病 態 に 応 じ た 画 像 診 断 法 」，メジ カ ル セ ン ス ， 2000 年 .

[5] Takeo Igarashi, Tomer Moscovich, John F. Hughes,"As-Rigid-As-Possible
Shape
Manipulation",
ACM
Transactions on Computer Graphics, Vol.24, No.3, ACM
SIGGRAPH 2005, Los Angels, USA, 2005.