JP5405010B2 - 画像表示装置及び画像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は画像表示装置及び画像表示方法に関し、より詳細には、血管内治療時の観察方向の決定方法の改良に関するものである。

従来より、血管内治療という治療方法が知られている。この治療方法は、血管内にガイドワイヤ（以下、ワイヤと記載する）やカテーテルといったデバイスを挿入して進め、そのデバイスで患部を治療することにより、開腹治療よりも低侵襲で同等の治療効果が得られることから、近年急速に拡大している治癒法である。この治療の治療計画を練る際には、将来的にはＣＴ画像を用いて行うことが主流となる。

ＣＴ画像とは、人体の周囲３６０度に渡るＸ線投影画像を収集し、これを再構成演算して２次元の断層画像に再構成するＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）装置によって撮像、再構成したボリューム（３Ｄ）データである。ボリュームデータでは、血管断面画像を観察することができるので、非常に便利である。

例えば、血管内に存在するプラークを削り取る治療では、術者はＣＴボリュームデータから血管断面画像を作成し、血管断面画像に於いてプラークの付着方向やプラーク量を観測し、血管のどちら側をどのくらい削ったらよいかがわかるため、非常に便利である。公知文献としては、例えば下記非特許文献１がある。
Ｍｏｒｔｏｎ Ｊ．Ｋｅｒｎ， 「心臓カテーテルハンドブック」医学書院

前述した血管断面画像で治療計画を立てた術者が、実際の治療のためにカテーテル室に入ると、カテーテル室のＸ線撮像システムによりリアルタイムで得られる画像は、血管断面画像ではなく血管投影画像である。このため、術者は、計画時の断面画像と現在見えている投影画像との間の３次元幾何学位置関係の変換を頭の中で行い、計画した血管断面画像から目の前に表示されている血管投影画像に、治療計画を変換する必要がある。

しかしながら、こうした頭の中での変換作業は、特に若い術者にとっては苦痛であり、迷ったり間違えたりするリスクがある。

したがって、本発明は前記実情に鑑みてなされたものであり、３次元幾何学位置関係をわかりやすくし、特に血管断面画像と血管投影画像との関係をわかりやすくして表示することのできる画像表示装置及び画像表示方法を提供することを目的とする。

一実施形態に係る画像表示装置は、ボリュームデータを取得するボリュームデータ取得手段と、前記ボリュームデータ取得手段で取得されたボリュームデータから断面画像を作成する断面画像作成手段と、前記断面画像上の特定の点を基準とする放射方向における観察に関する投影方向を算出する算出手段と、前記ボリュームデータを用いて、前記算出された投影方向に対応する投影画像を作成する投影画像作成手段と、前記断面画像及び投影画像を表示する表示手段と、を具備し、前記表示手段は、前記算出手段で算出された前記投影方向を前記放射方向に対応させた形態にて、角度情報を前記断面画像上に放射状に表示すること、を特徴とするものである。
一実施形態に係る画像表示方法は、ボリュームデータを取得する第１のステップと、前記第１のステップで取得されたボリュームデータから断面画像を作成する第２のステップと、前記断面画像上の特定の点を基準とする放射方向における観察に関する投影方向を算出する第３のステップと、前記ボリュームデータを用いて、前記算出された投影方向に対応する投影画像を作成する第４のステップと、前記断面画像及び投影画像を表示する第５のステップと、を具備し、前記第５のステップにおいては、前記算出された投影方向を前記放射方向に対応させた形態にて、角度情報を前記断面画像上に放射状に表示すること、を特徴とするものである。

本発明によれば、３次元幾何学位置関係をわかりやすくし、特に血管断面画像と血管投影画像との関係をわかりやすくして表示することのできる画像表示装置及び画像表示方法を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。

(第１の実施形態)
図１は、本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。

図１に於いて、画像表示装置１０は、ＣＴボリュームデータ取得部１１と、システム制御部１２と、操作部１３と、画像記憶部１４と、演算部１５と、画像作成部１６と、記憶部１７と、表示制御部１９と、支持器制御部２０と、撮影画像取得部２１と、投影角度情報入力部２２とを有して構成される。

前記ＣＴボリュームデータ取得部１１は、ＣＴ装置１より所望のＣＴボリュームデータを取得するためのものである。システム制御部１２は、この画像表示装置２０全体の制御動作を司るものである。操作部１３は、血管断面上でワイヤ計画線をクリックするための操作や、画像の選択等を行うためのものでコントロールパネル等により構成される。

画像記憶部１４は、前記画像を記憶する記憶手段である。また、演算部１５は、３Ｄ画像に於ける曲線を演算する等、各種演算を行うためのものである。画像作成部１６は、画像記憶部１４と共に後述するモニタ３６に表示すべく画像を作成する。記憶部１７は、後述するＸ線診断治療装置３０のＸ線投影方向の情報等を記憶するためのものである。

表示制御部１９は、前記画像記憶部１４及び画像作成部１６で作成された３Ｄ画像の断面画像をモニタ３６に表示するものである。支持器制御部２０は、後述するＸ線診断治療装置３０のＣアーム３３の位置、角度を制御するためのものである。また、投影画像取得部２１は、後述するＸ線検出器３５からの投影画像データを取得する手段であり、投影角度情報入力部２２は、後述する３Ｄ位置検出装置３８からの位置情報を基にＸ線源の投影角度情報を取得するためのものである。

Ｘ線診断治療装置３０は、患者（被検体）Ｋを載置する寝台３１と、架台３２と、この架台３２に支持されて図示Ｐ軸を中心に図示矢印Ｒ方向に回動可能なＣアーム３３と、このＣアーム３３の一方の端部に設けられたＸ線源３４と、Ｃアーム３３の他方の端部に設けられたＸ線検出器３５と、生成された画像を表示するモニタ３６と、患者Ｋの体内に挿入されるカテーテル等の器具の位置を検出するための３Ｄ位置検出装置３８と、前述した画像表示装置とを備えて構成される。

寝台３１は、鉛直方向及び水平方向に移動可能となっており、これにより患者Ｋは、Ｘ線源３４とＸ線検出器３５との間に適当に配置される。

Ｃアーム３３は、Ｘ線源３４及びＸ線検出器３５を対向配置させて、これらを保持する構造になっている。Ｘ線源３４は、図示されないが、患者Ｋに対しＸ線を照射するＸ線管球と、当該Ｘ線管球から照射されたＸ線をコリメートするコリメータとを有している。一方、Ｘ線検出器３５は、例えばＩ．Ｉ．（イメージ・インテンシファイア）と光学系とによって構成されており、Ｉ．Ｉ．によって患者Ｋを透過したＸ線情報を光学情報に変換し、光学系によってこの光学情報を光学レンズで集光する。尚、Ｉ．Ｉ．以外の検出装置としてＸ線平面検出器を用いても良い。

モニタ３６は、表示制御部１９を介して出力された３Ｄ画像等を画面上に表示するものである。

次に、図２のフローチャートを参照して、本発明の第１の実施形態に於ける画像表示装置の動作について説明する。

先ず、ステップＳ１にて、ＣＴ装置１よりＣＴボリュームデータ取得部１１によって取得されたＣＴボリュームデータから、血管断面画像が作成される。すなわち、図３（ａ）に示されるＣＴ装置１から、図３（ｂ）に示されるようなボリュームデータ４５が得られる。そして、このボリュームデータ４５から、システム制御部１２によって血管４６内の血管中心線４７が抽出される。次いで、該血管中心線４７に垂直なＭＰＲ画像が作成されて、これが図３（ｃ）に示されるような血管断面画像４８となる。

次いで、ステップＳ２にて、血管断面画像上での投影方向が算出される。これは、例えば、図４（ａ）に示されるように、血管断面画像４８上にてある点Ａが指定されている。この血管断面画像４８上の血管中心線となる点Ｂは求められている。そこで、前記点Ａと点Ｂとから直線ＡＢを求めることができる。直線ＡＢは断面画像上では２次元直線であるが、点Ａと点Ｂはそれぞれ３次元座標を有しているので、直線ＡＢは３次元空間内の直線として求めることができる。

次に、図４（ｂ）に示されるように、直線ＡＢと平行で、且つ、ボリュームデータ４５の中心点Ｃを通過する直線が算出される。更に、設定されているＳＯＤ（被写体とＸ線源間の距離；Ｓｏｕｒｃｅ−Ｏｂｊｅｃｔ−Ｄｉｓｔａｎｃｅ）を基に、仮想Ｘ線源となる点Ｄが求められる。ここで、直線ＡＢ及び直線ＣＤの傾きが投影方向である。

そして、ステップＳ３にて、座標系が変換される。一般に、ボリュームデータは、Ｘ，Ｙ，Ｚといった３次元座標系が用いられることが多い。一方、Ｘ線システムで慣用的に用いられている座標系は、図５に示されるように、支持器中心をゼロとした、ＬＡＯ・ＲＡＯ、ＣＲＡ・ＣＡＵ系で表現されることが多い。両者の関係はボリュームデータ中心と支持器中心をゼロと仮定することにより、一意に変換することができる。これにより、前記ステップＳ２で求められた直線は、ＬＡＯ・ＲＡＯ、ＣＲＡ・ＣＡＵ系で表現することができる。

更に、ステップＳ４に於いて、断面画像上の全方向について行われたか否かが判定される。ここでは、所定角度（例えば、３０度）おき等で行われるようにしても良く、まだ全方向の角度について行われていない場合は、ステップＳ５に移行して、図６に示されるように、断面Ｓについて次の投影方向にシフトされる。その後、前記ステップＳ２に移行して、ステップＳ２〜Ｓ４の処理が繰り返される。

こうして、全方向について投影方向が算出されたならば、ステップＳ６に移行して、図７に示されるように、断面画像５５上の放射方向の投影方向が表示される。尚、図中、ＬＡＯ、ＲＡＯ、ＣＲＡ、ＣＡＵの後に示されている数字は、それぞれの角度を表している。

次に、ステップＳ７にて投影画像が作成される。これは、図８に示されるように、仮想Ｘ線源である点Ｄから見たＣＴボリューム画像４５が、２次元画像である投影画像５６として作成される。その後、ステップＳ８にて、血管断面画像と血管投影画像がモニタ３６に並べて表示される。また、例えば、図８に示されるように、ＣＴ血管断面画像５７ａ、ＣＴの投影画像５７ｂ以外にも、Ｘ線造影画像５７ｃ、Ｘ線透視画像５７ｄのように２つ以上の画像を表示するようにしても良い。また、モニタ３６には、前記断面画像５５と共に、投影方向を示すＸ線診断治療装置のミニ画像５４も表示される。

そして、ステップＳ９に於いて、図９に示されるように、血管断面画像５８ａ上のある放射線方向（例えば、ＬＡＯ４０、ＣＲＡ０）が、操作部１３でクリックされると、当該角度が選択される。尚、このクリックは、操作部１３内のマウスやキーボード、或いはタッチパネル等によって行われる。続いて、ステップＳ１０にて、選択された方向から見た投影画像となるように、画像作成部１６にて回転されたＣＴ投影画像が作成され、当該方向から見た投影画像５８ｂがモニタ３６に表示される。

ここで、モニタ３６に表示された投影画像の投影方向で良ければステップＳ１１からステップＳ１２に移行し、そうでない場合は前記ステップＳ９に移行して前述した処理動作が繰り返される。

ステップＳ１２では、前述した角度より投影方向の情報が、支持器制御部２０に送られる。それと共に、当該投影方向となるときの投影角度情報が、記憶部１７に一時記憶される。そして、ステップＳ１３にて、術者により操作部１３内の図示されない操作釦が操作されることにより、記憶部１７に記憶された角度に従って、支持器制御部２０を介してＣアーム３３が回転する。

このように、第１の実施形態によれば、血管断面画像５８ａと投影画像５８ｂを並べて表示して、当該断面画像上でクリックするとその方向の投影画像が表示されるので、両者の画像の関係がわかりやすくなる。これにより、血管壁にプラークが存在する場合、どちら方向からの投影画像を見たらそのプラークが見やすくなるかがわかりやすくなる。

次に、本発明の第１の実施形態の変形例について説明する。

前述した第１の実施形態では、断面画像上で放射方向をクリックするとその方向の投影画像が回転されてモニタに表示されていた。

この変形例では、断面画像上でクリックするとその方向の投影画像が表示されるようにしている。

すなわち、ボリュームデータは、血管中心座標が抽出済みのボリュームデータが用いられる。実際の臨床場面では、ＣＴ撮像後に術者が血管中心線をトレースしているので、その血管中心線データをそのまま用いればよい。また、ボリュームデータは、血管中心線が未抽出のデータであれば、断面画像上で特定の２点をクリックさせるようにしても良い。

放射方向の表示方法としては、Ｃアーム３３の回転可動範囲を超えた角度であれば、他の角度と異なる色、例えば回転可能な可動範囲を白色、回転可動範囲を超えた角度を赤色で表示するようにする。或いは、Ｃアーム３３の回転可動範囲を超えた角度であれば、表示そのものをしない、等の方法がある。

更に、放射方向指定インターフェース（操作部１３）は、必ずしも図７に示されるような放射模様で表示する必要はない。例えば、図１０（ａ）に示されるように、血管６１に対して○印６３と矢印６４との組合せで表示するようにしてもよい。この断面画像６０上で、操作部１３の、例えばマウスのドラッグにより矢印６４を、術者の所望の方向（例えば、図１０（ｂ）の位置）に移動させれば、これに対応した投影画像を表示させることができる。

また、図１０（ａ）、（ｂ）に示されるように、放射方向を表す矢印６４を回転させるのではなく、図１１（ａ）、（ｂ）に示されるように、矢印６４を固定として断面画像そのものを回転して表示するようにしても良い。この場合、断面画像の特定位置を操作部１３のマウス等でドラッグするようにして移動させる。

尚、作成される投影画像は、ＶＲ、ＭＩＰ、Ｒａｙ ｓｕｍ、或いは特定の血管のスライスデータの投影画像、の何れかとする。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。

前述した第１の実施形態は、断面画像上でクリックするとその方向の投影画像が表示されるようにしていた。この第２の実施形態では、投影画像を回転させると、断面画像にその方向の線が描写される表示方法についてのものである。

図１２は、本発明の第２の実施形態に於ける画像表示装置の動作について説明するためのフローチャートである。

先ず、ステップＳ２１にて、ＣＴ装置１よりＣＴボリュームデータ取得部１１によって取得されたＣＴボリュームデータから血管断面画像が作成される。そして、ステップＳ２２にてＣＴボリュームデータから投影画像が作成され、続いてステップＳ２３にて投影画像が術者の見たい方向に回転される。これらステップＳ２２及びＳ２３は、一般的なＣＴ画像の表示と同様である。

次に、ステップＳ２４に於いて、血管断面画像上で投影方向が算出される。これは、前述した図２のフローチャートのステップＳ２の処理動作と同様である。本第２の実施形態では、投影方向が先に定められているので、図４（ｂ）に示される直線ＣＤが先に定められる。そして、この直線ＣＤと平行で、且つ、点Ｂを通る直線ＡＢが算出される。但し、この第２の実施形態に於いては、直線ＡＢは断面画像上の線に成ることは稀であり、断面Ｓと交差する直線と成ることが多い。その場合、直線ＡＢを断面Ｓに降ろした直線ＡＢ′が算出される。

ステップＳ２５では、図１３に示されるように、血管断面画像７０ａ上に線（血管中心線）７３が描写される。尚、図中７１は血管を表し、７２は投影方向を表している。その後、ステップＳ２６では、血管断面画像７０ａと血管投影画像７０ｂとが、モニタ３６に並べて表示される。

このように、第２の実施形態によっても血管断面像と血管投影画像との関係をわかりやすく表示することができる。

次に、本発明の第２の実施形態の変形例について説明する。

前述した第２の実施形態では、投影画像を回転させると、断面画像上にその方向の線が描写されるようにしている。

しかしながら、断面画像上に線を描写する以外にも方向を表しても良い。

例えば、断面画像上に線を描写するのではなく、図１０（ａ）、（ｂ）に示されるように矢印を描写するようにしても良い。或いは、断面画像上に線を描写するのではなく、図１１（ａ）、（ｂ）に示されるように、断面画像を回転させるようにしても良い。

或いは、断面画像上に線を描写する代わりに、図１４（ａ）に示されるように、立体的な矢印を描写するようにしても良い。更には、断面画像上に線を描写するのではなく、図１４（ｂ）に示されるように、断面画像そのもの立体的に表示するようにしても良い。

尚、前述した第１及び第２の実施形態では、ＣＴによる心臓血管のボリュームデータを例として説明したが、本発明は心臓に限られることなく、全身のどの血管にも適応することが可能である。また、本発明は血管に限られずに、管腔臓器であればいずれにも適応することが可能である。

更に、本発明はＣＴボリュームデータに限られることなく、Ｘ線診断装置で得られたボリュームデータでも適応可能であり、特にＸ線診断装置のボリュームデータは治療中に作成することができるため、ＣＴボリュームデータより優れていることも多い。

更に、本発明は、ＣＴボリュームデータに限られることなく、ＭＲＩ、ＰＥＴ等、３Ｄデータであれば何れにも適応が可能である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態以外にも、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能である。

更に、前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。

本発明の第１の実施形態に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態に於ける画像表示装置の動作について説明するためのフローチャートである。 本発明の第１の実施形態に於ける画像表示装置の動作について説明するためのもので、（ａ）はＣＴ装置の例を示した図、（ｂ）はボリュームデータの例を示した図、（ｃ）は血管断面画像の例を示した図である。 血管断面画像上で投影方向を算出するための説明図である。 座標系の変換について説明するための図である。 全方向について投影方向を算出するための説明図である。 断面画像上の放射方向の投影方向を表示した例を示した図である。 投影画像の作成について説明するための図である。 本発明の第１の実施形態に於ける画像表示装置の血管断面画像と投影画像を表示した例を示した図である。 本発明の第１の実施形態の変形例を示すもので、放射方向を表す矢印を回転させて表示した例を示した図である。 本発明の第１の実施形態の変形例を示すもので、断面画像を回転させて放射方向を表す矢印を表示した例を示した図である。 本発明の第２の実施形態に於ける画像表示装置の動作について説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に於ける画像表示装置の血管断面画像と投影画像を表示した例を示した図である。 本発明の第２の実施形態の変形例を示すもので、断面画像の表示方法の例を示した図である。

符号の説明

１…ＣＴ装置、１０…画像表示装置、１１…ＣＴボリュームデータ取得部、１２…システム制御部、１３…操作部、１４…画像記憶部、１５…演算部、１６…画像作成部、１７…記憶部、１９…表示制御部、２０…支持器制御部、２１…投影画像取得部、２２…投影角度情報入力部、３０…Ｘ線診断治療装置、３１…寝台、３２…架台、３３…Ｃアーム、３４…Ｘ線源、３５…Ｘ線検出器、３６…モニタ、３８…３Ｄ位置検出装置、４５…ボリュームデータ、４６…血管、４７…血管中心線、４８…血管断面画像、５６…投影画像。

Claims (16)

1. ボリュームデータを取得するボリュームデータ取得手段と、
   前記ボリュームデータ取得手段で取得されたボリュームデータから断面画像を作成する断面画像作成手段と、
   前記断面画像上の特定の点を基準とする放射方向における観察に関する投影方向を算出する算出手段と、
   前記ボリュームデータを用いて、前記算出された投影方向に対応する投影画像を作成する投影画像作成手段と、
   前記断面画像及び投影画像を表示する表示手段と、を具備し、
   前記表示手段は、前記算出手段で算出された前記投影方向を前記放射方向に対応させた形態にて、角度情報を前記断面画像上に放射状に表示すること、
   を特徴とする画像表示装置。
2. 前記表示手段は、前記断面画像上に前記放射方向を線によって表示することを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記断面画像上の特定の点を指定する指定手段をさらに具備することを特徴とする請求項１又は２記載の画像表示装置。
4. 前記断面画像上の特定の点は、前記断面画像の中心であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項記載の画像表示装置。
5. 前記投影画像を所望の方向に回転させる画像回転手段をさらに具備し、
   前記算出手段は、前記回転された投影画像の投影方向を算出すること、
   を特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項記載の画像表示装置。
6. 前記表示手段は、前記投影画像が回転された場合に、前記断面画像に表示される投影方向の表示も対応して修正表示することを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記表示手段は、前記断面画像に表示される投影方向を線によって表示することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の画像表示装置。
8. 前記表示手段は、前記断面画像に表示される投影方向を矢印によって表示することを特徴とする請求項１乃至６のうちいずれか一項記載の画像表示装置。
9. ボリュームデータを取得する第１のステップと、
   前記第１のステップで取得されたボリュームデータから断面画像を作成する第２のステップと、
   前記断面画像上の特定の点を基準とする放射方向における観察に関する投影方向を算出する第３のステップと、
   前記ボリュームデータを用いて、前記算出された投影方向に対応する投影画像を作成する第４のステップと、
   前記断面画像及び投影画像を表示する第５のステップと、を具備し、
   前記第５のステップにおいては、前記算出された投影方向を前記放射方向に対応させた形態にて、角度情報を前記断面画像上に放射状に表示すること、
   を特徴とする画像表示方法。
10. 前記第５のステップにおいては、前記断面画像上に前記放射方向を線によって表示することを特徴とする請求項９記載の画像表示方法。
11. 前記第３のステップは、前記断面画像上の特定の点を指定するステップをさらに具備することを特徴とする請求項９又は１０記載の画像表示方法。
12. 前記断面画像上の特定の点は、前記断面画像の中心であることを特徴とする請求項９乃至１１のうちいずれか一項記載の画像表示方法。
13. 前記第３のステップは、前記投影画像を所望の方向に回転させるステップと、前記回転された投影画像の投影方向を算出するステップとをさらに具備することを特徴とする請求項９乃至１２のうちいずれか一項記載の画像表示方法。
14. 前記第５のステップにおいては、前記投影画像が回転された場合に、前記断面画像に表示される投影方向の表示も対応して修正表示することを特徴とする請求項１２に記載の画像表示方法。
15. 前記第５のステップにおいては、前記断面画像に表示される投影方向を線によって表示することを特徴とする請求項９乃至１３のうちいずれか一項記載の画像表示方法。
16. 前記第５のステップにおいては、前記断面画像に表示される投影方向を矢印によって表示することを特徴とする請求項９乃至１３のうちいずれか一項記載の画像表示方法。

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