JP5142821B2 - 画像診断装置および画像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、被検体内に関するデータを収集して医用画像を再構成するとともに、被検体内に挿入されるカテーテルを有する画像診断装置および画像表示装置に関し、特に、カテーテルにかかる負荷を術中に確認するための技術に関する。

従来、Ｘ線透視画像を見ながら冠動脈などの血管にカテーテルを挿入して、血管狭窄部の治療を行う術式がある。この術式では、術者はＸ線透視画像上に映し出された画像を見ながら、カテーテルの方向や姿勢、挙動などを調整するが、この調整は、画像を確認するのと同時に、術者自身が手元の感覚を確認して行われるのが一般的である。そのため、この術式を行う場合、術者には多くの経験と技術が要求されていた。

そこで、従来、かかる術式が行われる場合に術者を支援するためのさまざまな技術が考案されている。例えば、特許文献１では、カテーテル先端部の移動に応じて、Ｘ線源およびＸ線検出器を保持している保持装置や被検体を載せている天板を移動することによって、カテーテル先端を見やすい位置が自動的に表示されるようにするための技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、前述した血管狭窄部の治療に用いられるカテーテルとして、「貫通用カテーテル」と呼ばれるものがある。この貫通用カテーテルは、複数の鋼鉄製の素線をコイル状に寄り合わせて形成されたカテーテルであり、ドリルのように回転させることによって、慢性完全閉塞のように、バルーンやステントを運ぶことが困難なほど石灰化が進んだ部位に穴を貫通させることができる。

かかる貫通用カテーテルを用いた治療において、操作時にカテーテルに過剰な負荷がかかると、コイルがほつれるようにカテーテルが壊れてしまうという事例がある。血管内で壊れてしまったカテーテルを除去するためには、多大な労力と時間が必要であり、被検体への負担が大きい。また、これにより、合併症などのリスクも増加する。

特開２００３−２８４７１６号公報

しかしながら、前述した特許文献１に代表される従来の技術では、カテーテルにかかる負荷を術中に確認するための手段が提供されていない。そのため、従来の技術では、過剰な負荷がかかることによるカテーテルの破壊を未然に防ぐことは極めて困難であった。

この発明は、上述した従来技術による課題を解決するためになされたものであり、カテーテルにかかる負荷を術中に確認するための手段を提供して、過剰な負荷がかかることによるカテーテルの破壊を未然に防ぐことが可能な画像診断装置および画像表示装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１記載の本発明は、被検体内に関するデータを収集して医用画像を再構成するとともに、被検体内に挿入されるカテーテルを有する画像診断装置であって、前記カテーテルの先端位置を計測する先端位置計測手段と、前記カテーテルにかかる負荷を計測する負荷計測手段と、前記先端位置計測手段によって計測される位置から得られる前記カテーテルの先端の移動経路に基づいて、当該カテーテルを表すカテーテル像を生成するカテーテル像生成手段と、前記負荷計測手段によって計測される負荷に基づいて、前記カテーテルにかかる負荷の分布を示す負荷分布情報を生成する負荷分布情報生成手段と、前記カテーテル像生成手段により生成されたカテーテル像および前記負荷分布情報生成手段により生成された負荷分布情報に基づいて、前記カテーテルにかかる負荷の分布が示されたカテーテル像を前記医用画像に重ねて表示する画像表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。

また、請求項６記載の本発明は、画像診断装置によって撮像された医用画像を表示するとともに、被検体内に挿入されるカテーテルを有する画像表示装置であって、前記カテーテルの先端位置を計測する先端位置計測手段と、前記カテーテルにかかる負荷を計測する負荷計測手段と、前記先端位置計測手段によって計測される位置情報により得られる前記カテーテルの先端の移動経路に基づいて、当該カテーテルを表すカテーテル像を生成するカテーテル像生成手段と、前記負荷計測手段によって計測される負荷に基づいて、前記カテーテルにかかる負荷の分布を示す負荷分布情報を生成する負荷分布情報生成手段と、前記カテーテル像生成手段により生成されたカテーテル像および前記負荷分布情報生成手段により生成された負荷分布情報に基づいて、前記カテーテルにかかる負荷の分布が示されたカテーテル像を前記医用画像に重ねて表示する画像表示制御手段と、を備えたことを特徴とする。

請求項１または６記載の本発明によれば、カテーテルにかかる負荷を術中に確認するための手段を提供して、過剰な負荷がかかることによるカテーテルの破壊を未然に防ぐことが可能になるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る画像診断装置および画像表示装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、本発明をＸ線診断装置に適用した場合について説明する。

まず、本実施例に係るＸ線診断装置の全体構成について説明する。図１は、本実施例に係るＸ線診断装置の全体構成を示す構成図である。同図に示すように、このＸ線診断装置は、Ｘ線発生部１と、Ｘ線検出部２と、機構部３と、高電圧発生部４と、Ｃアーム５と、天板６と、表示部７と、操作部８と、システム制御部９と、カテーテル情報取得部１０と、タイミング情報取得部２０と、画像処理部１００とを有する。

Ｘ線発生部１は、天板６上の被検体Ｐに照射するＸ線を発生する装置であり、高電圧発生部４から供給される高電圧を用いてＸ線を発生するＸ線管、Ｘ線管が発生したＸ線の一部を遮蔽することによって照射野を制御するＸ線絞り器を有する。

Ｘ線検出部２は、被検体Ｐを透過したＸ線を検出してＸ線画像データを生成する装置であり、Ｘ線を検出する平面検出器、平面検出器から電荷を取り出すゲートドライバ、ゲートドライバにより取り出された電荷を電圧に変換する電荷・電圧変換器、電荷・電圧変換器により変換された電圧をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器を有する。

機構部３は、Ｃアーム５ならびに天板６を移動する装置であり、Ｃアーム５を回転したり移動したりするＣアーム回動・移動機構、天板６を移動する天板移動機構、システム制御部９の指示に基づいてＣアーム回動・移動機構および天板移動機構を制御する機構制御部を有する。

高電圧発生部４は、Ｘ線発生部１がＸ線の発生に必要とする高電圧を供給する装置であり、システム制御部９の指示に基づいて高電圧の発生を制御してＸ線の発生を制御するＸ線制御部、高電圧を発生する高電圧発生器を有する。Ｃアーム５は、Ｘ線発生部１やＸ線検出部２を保持するアームであり、天板６は、被検体Ｐを載せる板である。

表示部７は、画像処理部１００によって処理された画像を表示する装置であり、画像を表示するモニタ、モニタへの表示を制御する表示制御部を有する。操作部８は、マウスやキーボード、ジョイスティックなどから構成され、術者による操作を受け付けるコンソールである。システム制御部９は、術者の操作に基づいてＸ線診断装置全体を制御する装置である。

ここで、上述した機能部のうち、Ｘ線発生部１、Ｘ線検出部２、機構部３、高電圧発生部４、Ｃアーム５、天板６、操作部８およびシステム制御部９は、全体として、被検体Ｐに関するＸ線画像データをリアルタイムに収集するＸ線画像収集部２００を構成する。

カテーテル情報取得部１０は、同図では図示していないカテーテルに接続されており、カテーテルに生じる応力を示す情報（以下、「応力情報」と呼ぶ）、カテーテル先端の位置を示す情報（以下、「先端位置情報」と呼ぶ）、カテーテルの操作量を示す情報（以下、「操作量情報」と呼ぶ）をそれぞれ取得する処理部である。

タイミング情報取得部２０は、同図では図示していない心電計に接続されており、心電計から被検体Ｐの心電図に関する情報を取得し、取得した情報をタイミング情報として、後述するＣＴ画像位置合わせ部１７０へ出力する。

画像処理部１００は、Ｘ線検出部２によって生成されたＸ線画像データに基づいて、Ｘ線画像（Ｘ線透視画像）を生成する処理部である。

以上、本実施例に係るＸ線診断装置の全体構成について説明したが、本実施例では、かかるＸ線診断装置において、カテーテル情報取得部１０に接続されるカテーテルが、治療中にカテーテルにかかる負荷を検出する手段を備える点と、画像処理部１００が、治療中にカテーテルにかかる負荷に関する情報を表示する手段を備える点に特徴がある。そこで、以下では、図２〜１１を用いて、本実施例に係るカテーテルおよび画像処理部１００について詳細に説明する。

最初に、本実施例に係るカテーテル、カテーテル情報取得部１０および画像処理部１００の構成について説明する。図２は、本実施例に係るカテーテル、カテーテル情報取得部１０および画像処理部１００の構成を示す機能ブロック図である。

カテーテル３０は、複数の鋼鉄製の素線をコイル状に寄り合わせて形成された貫通用カテーテルであり、同図に示すように、光ファイバひずみセンサ３１と、位置センサ３２と、操作量センサ３３とを有する。また、このカテーテル３０の先端には、石灰化部などに穴を貫通させるためのドリルも設けられている。

光ファイバひずみセンサ３１は、カテーテル３０にかかる負荷を、カテーテル３０に生じる応力として検出するセンサである。図３は、本実施例に係るカテーテル３０の構成を示す図である。同図に示すように、具体的には、光ファイバひずみセンサ３１は、カテーテル３０を形成する複数の素線のうちの少なくとも一本の素線と置き換えられることによって、カテーテル３０に設けられる。

カテーテル３０には、術者によって、主に長軸方向を軸とした回転操作がなされる。そして、その回転操作によって生じる応力は、カテーテル３０の素線に対して、曲げ応力として働く。光ファイバひずみセンサ３１は、その曲げ応力によって生じるファイバのひずみ（変形）を、光の信号の変化として検知する。

例えば、かかる光ファイバひずみセンサ３１の種類の一つとして、光ファイバグレーティング（ＦＢＧ：Fiber Bragg Grating）方式のセンサがある。このセンサは、光ファイバの芯（コア）部に回折格子（グレーティング）を設けた構造を有する。

このＦＢＧ方式の光ファイバひずみセンサには、下記のような特徴がある。
（１）光ファイバ中に異なる周波数を反射する回折格子を複数設けることで、回折格子
を設置した各箇所の光ファイバのひずみを測定することが可能。
（２）構造がシンプルであり、寸法を小さくすることが可能。外径が数十μｍオーダー
のものが市販されている。

図４は、ＦＢＧ方式の光ファイバひずみセンサの原理を示す図である。同図を用いて、（１）の特徴について詳細に説明する。同図に示すように、光ファイバのコア部分の屈折率を周期的に変化させた回折格子は、その周期と屈折率変化量に応じた特定の波長（Ｂｒａｇｇ波長）の光のみを反射する。すなわち、回折格子の周期（Ｇｒａｔｉｎｇ周期）が光ファイバひずみによって変化し、反射光の波長が変化する。この反射光の波長の変化量を測定することで、逆にひずみを計測することができる。

また、各位置に設けられた回折格子の反射する波長を変えることによって、検出した反射光の波長から、どの箇所の回折格子で反射された光であるかを特定することができる。この際、光ファイバのひずみによって生じることが予測される波長の変化量をふまえて、各箇所の回折格子の周期が決められる。

本実施例では、かかるＦＢＧ方式の光ファイバひずみセンサを用いて、光ファイバ内の各個所のひずみを測定する。図５は、本実施例に係る光ファイバひずみセンサ３１の設置イメージを示すイメージ図である。同図に示すように、回折格子（ＦＧＢ）は、石灰化部位を直接掘削する先端部付近に密に設置しておく。そして、測定されたひずみは、光信号として、光ファイバを介して、被検体の体外にある応力計測部１１（光信号−応力変換装置）へと伝達される。

なお、カテーテル３０において、光ファイバひずみセンサ３１のＦＧＢが設置されている範囲、すなわち、負荷を計測することが可能な範囲を、以下では「負荷計測範囲」と呼ぶ。この負荷計測範囲の長さは、カテーテルの仕様に応じて変わる。

図２にもどって、位置センサ３２は、カテーテル３０の先端に取り付けられ、カテーテル３０の先端の位置を検出するセンサである。

操作量センサ３３は、カテーテル３０の操作量情報を検出するセンサである。具体的には、この操作量センサ３３は、カテーテル３０の回転量、および、挿入された長さ（送り量）などの操作量を検出する。

カテーテル情報取得部１０は、カテーテル３０に関する情報を取得する処理部であり、応力計測部１１と、先端位置計測部１２と、操作量計測部１３とを有する。

応力計測部１１は、光ファイバひずみセンサ３１によって伝達された光信号からひずみ情報を計測し、光ファイバの物性値に基づいて、応力を計測する処理部である。この応力計測部１１は、光ファイバからの光信号を入力し、計測した情報（応力値、ひずみ量）を応力情報として画像処理部１００に出力する。

先端位置計測部１２は、位置センサ３２によって検出された位置に基づいて、カテーテル３０の先端位置を計測し、計測した結果を先端位置情報として画像処理部１００に出力する処理部である。

操作量計測部１３は、操作量センサ３３によって検出された操作量に基づいて、カテーテル３０の操作量を計測し、計測した結果を操作量情報として画像処理部１００に出力する処理部である。

画像処理部１００は、Ｘ線検出部２によって生成されたＸ線画像データに基づいて、Ｘ線画像（Ｘ線透視画像）を生成する処理部であり、カテーテル情報生成部１１０と、ボリュームデータ記憶部１２０と、キャリブレーション処理部１３０と、ＣＴ画像データ取得部１４０と、形態情報抽出部１５０と、カテーテル位置合わせ部１６０と、ＣＴ画像位置合わせ部１７０と、表示情報切替部１８０と、画像表示制御部１９０とを有する。

カテーテル情報生成部１１０は、カテーテル３０の表示に関する情報を生成する処理部であり、ＣＧ画像生成部１１１と、負荷分布情報生成部１１２とを有する。

ＣＧ画像生成部１１１は、カテーテル３０の形状を表すＣＧ（Computer Graphics）画像を生成する処理部である。具体的には、このＣＧ画像生成部１１１は、先端位置計測部１２から出力される先端位置情報に基づいて、カテーテル３０の負荷計測範囲を表すＣＧ画像データ（以下、「カテーテルＣＧ」と呼ぶ）を生成する。

図６および７は、ＣＧ画像生成部１１１によるカテーテルＣＧの生成を説明するための図（１）および（２）である。同図に示すように、ＣＧ画像生成部１１１は、先端位置計測部１２から出力される先端位置情報を常時記録して、カテーテル先端の移動経路を表す線分情報を生成する（図６（１）参照）。続いて、ＣＧ画像生成部１１１は、生成した線分情報を所定の間隔でサンプリングすることによって、点列情報を生成する（図６（２）参照）。

そして、ＣＧ画像生成部１１１は、生成した点列情報において、先頭（その時点のカテーテル先端の位置）の点から、カテーテル３０の負荷計測範囲の長さ分だけ後ろ方向（過去にカテーテル先端が通過してきた方向）にもどった位置までの範囲に含まれる点列に基づいて（図７の（ａ）参照）、移動経路の線分情報を中心にして、太さを実際のカテーテル３０の太さに合わせた円筒状のＣＧ画像データをカテーテルＣＧとして生成する（図７の（ｂ）参照）。

なお、このとき、ＣＧ画像生成部１１１は、ドリルの範囲の長さに基づいて、負荷計測範囲と同様に、カテーテル３０のドリルの範囲を表すＣＧ画像データをさらに生成するようにしてもよい。

負荷分布情報生成部１１２は、ＣＧ画像生成部１１１によって生成されたカテーテルＣＧに対して負荷の分布を表す色を表示するための負荷分布情報を生成する処理部である。具体的には、この負荷分布情報生成部１１２は、応力計測部１１から出力される応力情報に基づいて、以下に示すように、負荷の分布を表す色を表示するための負荷分布情報を生成する。

図８は、カテーテルＣＧへの負荷分布の表示を説明するための図である。同図（１）に示すように、まず、負荷分布情報生成部１１２は、生成したカテーテルＣＧに対して、カテーテル３０に設けられているＦＢＧ（回折素子）に対応する箇所をそれぞれ設定する。

続いて、負荷分布情報生成部１１２は、同図（２）に示すように、設定したそれぞれの箇所に対して、対応するＦＢＧによって検出される応力の方向（回転方向）および大きさに応じて異なった色を設定する。例えば、負荷分布情報生成部１１２は、回転方向が同図に示すＤ１の方向であった場合には、応力値が最も小さい箇所に対して黒色を、中間の大きさの箇所に対して青色を、最も大きい箇所に対して赤色をそれぞれ設定し、一方、回転方向が同図に示すＤ２の方向であった場合は、応力値が最も小さい箇所に対して黒色を、中間の大きさの箇所に対して青色を、最も大きい箇所に対して黄色をそれぞれ設定する。

続いて、負荷分布情報生成部１１２は、同図（３）に示すように、ＦＢＧが設置された位置に断面を生成し、生成した各断面に、それぞれの箇所に設定した色を設定する。さらに、負荷分布情報生成部１１２は、同図（４）に示すように、色付けした断面の間の領域ついて、例えば線形補間などの補間方法を用いて、位置に応じて色が滑らかに変化するように補間を行う（同図（４）参照）。

このように、負荷分布情報生成部１１２が、負荷の大きさに応じてカテーテルＣＧの各箇所の色が変化するように負荷分布情報を生成することによって、カテーテル３０にかかる負荷の状態を容易に把握することができるようになる。

ボリュームデータ記憶部１２０は、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置によって撮像された三次元のＣＴ画像データを保存する記憶部である。このボリュームデータ記憶部１２０には、Ｘ線ＣＴ装置によって撮像された被検体ＰのＣＴ画像データがあらかじめ保存されていることとする。

キャリブレーション処理部１３０は、ボリュームデータ記憶部１２０によって記憶されているＣＴ画像データと、Ｘ線画像収集部２００によって収集されたＸ線画像データから生成されるＸ線画像との位置合わせに関する処理を行う処理部である。具体的には、このキャリブレーション処理部１３０は、Ｘ線診断装置における座標系とＸ線ＣＴ装置における座標系との間の相対的な位置関係に基づいて、Ｘ線画像とＣＴ画像との位置合わせ用の行列変換データ（以下、「キャリブレーションデータ」と呼ぶ）を生成する。

ＣＴ画像データ取得部１４０は、ボリュームデータ記憶部１２０から所定の心位相のＣＴ画像データを取得する処理部である。ここでいう所定の心位相は、拡張末期など、治療時に画像が確認しやすい位相が術者などによってあらかじめ設定されていることとする。

形態情報抽出部１５０は、ＣＴ画像データ取得部１４０によって取得されたＣＴ画像データから治療対象部の形態を表す形態情報を抽出する処理部である。例えば、この形態情報抽出部１５０は、ＣＴ画像データのＣＴ値に基づいて石灰化部の範囲を特定し、特定した範囲のＣＴ画像データを形態情報として抽出する。この形態情報には、画素の濃度を示すピクセル値が含まれている。

カテーテル位置合わせ部１６０は、ＣＧ画像生成部１１１によって生成されたカテーテルＣＧ、および、負荷分布情報生成部１１２によって生成された負荷分布情報の位置合わせを行う処理部である。具体的には、このカテーテル位置合わせ部１６０は、治療前に術者などによって行われる位置センサ３２の調整作業において設定された調整量に基づいて、Ｘ線画像収集部２００によって収集されたＸ線画像データから生成されるＸ線画像と正しい位置関係で重なるように、カテーテルＣＧおよび負荷分布情報の位置合わせを行う。

ＣＴ画像位置合わせ部１７０は、形態情報抽出部１５０によって生成された形態情報の位置合わせを行う処理部である。具体的には、このＣＴ画像位置合わせ部１７０は、キャリブレーション処理部１３０によって生成されたキャリブレーションデータ、および、タイミング情報取得部２０から出力されるタイミング情報に基づいて、所定の心位相（例えば、拡張末期など）で同期させて、Ｘ線画像収集部２００によって収集されたＸ線画像データから生成されるＸ線画像と正しい位置関係で重なるように形態情報の位置合わせを行う。

表示情報切替部１８０は、画像表示制御部１９０への画像表示の切り替えを行う処理部である。具体的には、表示情報切替部１８０は、操作部８などを介して術者から画像表示の切り替えに関する指示を受け付け、受け付けた指示に応じて、画像表示制御部１９０へのカテーテルＣＧ、負荷分布情報、形態情報、および、後述する負荷関連情報の表示を切り替える。なお、表示情報切替部１８０は、これらの情報を同時に全て表示することも、いずれか一つのみを表示することも、二つ以上を組み合わせて表示することもできる。

画像表示制御部１９０は、カテーテルＣＧ、負荷分布情報、形態情報などの画像データを合成し、合成した画像データをＸ線画像に重ねて表示する処理部である。具体的には、この画像表示制御部１９０は、まず、Ｘ線画像収集部２００から送られるＸ線画像データに基づいて、リアルタイムにＸ線画像を生成する。

これとともに、画像表示制御部１９０は、カテーテル位置合わせ部１６０によって位置合わせが行われたカテーテルＣＧおよび負荷分布情報と、ＣＴ画像位置合わせ部１７０によって位置合わせが行われた形態情報とを合成し、合成した画像データを、生成したＸ線画像に重ねて表示部７に表示する。

これに加えて、画像表示制御部１９０は、応力計測部１１から出力される応力情報に基づいて、カテーテル３０にかかる負荷に関する各種の負荷関連情報をＸ線画像にさらに重ねて表示する。図９および１０は、画像表示制御部１９０によって表示される負荷関連情報を示す図（１）および（２）である。

例えば、画像表示制御部１９０は、図９（１）に示すように、カテーテル３０にかかる負荷（トルク）の値や、カテーテルにかかる負荷（トルク）の許容最大値、負荷計測範囲の長さなどをＸ線画像上に表示する。ここで、「Ｘ」は、カテーテル３０にかかる負荷の最大値（単位：Ｎ／ｍ／ｍ：ニュートン毎平方メートル）であり、「Ｙ」は、カテーテル３０にかかる負荷の平均値を示している。なお、カテーテル３０にかかる負荷の最大値とは、負荷計測範囲内における負荷計測時点での負荷の最高値であり、カテーテル３０にかかる負荷の平均値とは、負荷計測範囲内における負荷計測時点での負荷の平均値である。また、「Ｚ」は、カテーテル３０にかかる負荷の許容最大値（単位：Ｎ／ｍ／ｍ：ニュートン毎平方メートル）であり、「Ｐ」は、カテーテル３０における負荷計測範囲の長さである。これらの値は、カテーテル３０の仕様によって変わるものであり、治療前に、術者によってあらかじめ設定される。

このように、画像表示制御部１９０が、カテーテル３０にかかる負荷に関する情報を、許容範囲と現状値との関係が分かるように表示することによって、カテーテル３０を操作するうえで、手元の感覚だけに頼ることなく、さらに加えることができる操作量を容易に把握することができるようになる。

また、例えば、画像表示制御部１９０は、同図（２）に示すように、応力計測部１１から出力される応力情報に基づいて、所定の閾値を超える負荷が計測された場合には、Ｘ線画像上に警告メッセージ（「ＡＬＥＲＴ」の文字）を表示したり、カテーテルＣＧの対応する位置に矢印などの印を表示したりする。または、画像表示制御部１９０は、警告メッセージを表示する他に、警告のためのブザーを鳴らすようにしてもよい。

このように、画像表示制御部１９０が、所定の閾値を超える負荷が計測された場合に、なんらかの警告を報知することによって、カテーテル３０が壊れる前に術者に対して明確に注意を促すことが可能になる。

または、画像表示制御部１９０は、図１０に示すように、所定の閾値を超える負荷が計測された場合に、その時点で表示している画像を拡大するようにしてもよい。このときの拡大率は、あらかじめ決められていてもよいし、術者によって任意に設定されてもよい。また、所定の閾値を超える負荷が計測されていない状態であっても、操作者からの要求があった場合に、表示している画像を拡大するようにしてもよい。

このように、画像表示制御部１９０が、所定の閾値を超える負荷が計測された場合に、表示している画像を拡大することによって、カテーテル３０が予想外に硬い部分に到達した場合などに、その部分が自動的に拡大されるので、治療中に障壁となる部分を容易に視認することが可能になる。

また、図９に戻って、例えば、画像表示制御部１９０は、同図（３）に示すように、負荷分布情報が合成されたカテーテルＣＧをＸ線画像上に表示する。このように、画像表示制御部１９０が、負荷の大きさに応じて色が変わるようにカテーテルＣＧを生成することによって、カテーテル３０にかかっている負荷の状態を容易に把握することができるようになる。

また、例えば、画像表示制御部１９０は、同図（４）に示すように、形態情報である石灰化部をＸ線画像上に表示する。このように、石灰化部を表示する場合には、画像表示制御部１９０が、形態情報として抽出された石灰化部のＣＴ画像データに含まれるピクセル値の濃度分布や濃度勾配に基づいて画素ごとに色を変えて表示する。これにより表される濃度分布は、同時に、石灰化部における硬度分布を示すものとなる。

このように、画像表示制御部１９０が、Ｘ線画像に重ねて治療対象部を表示することによって、治療対象部とカテーテル３０との位置関係を容易に把握することができるようになる。また、治療対象部が石灰化部である場合に、石灰化部における硬度の分布を容易に確認することができるようになる。いずれにしても、カテーテル３０にかかる負荷に関連する情報を提供することができるようになり、石灰化部に穴を貫通させるような治療を行う場合に、術者を支援することが可能になる。

なお、画像表示制御部１９０は、上述した負荷関連情報について、必ずしも全てを表示するのではなく、術者によって指定されたもののみを表示するようにしてもよい。その場合、前述した表示情報切替部１８０が、各負荷関連情報についての表示のＯＮ／ＯＦＦを受け付けて、画像表示制御部１９０への負荷関連情報の表示を制御する。

また、画像表示制御部１９０は、上記した負荷関連情報の他に、例えば、操作量計測部１３から出力される操作量情報に基づいて、カテーテル３０の回転量や、挿入された長さ（送り量）など、操作量に関する情報を表示するようにしてもよい。これにより、カテーテル３０を挿入する際に術者が容易に送り量を確認したり、カテーテル３０に過剰に負荷がかかってしまった場合に回転量や送り量を確認したりすることができるようになり、利便性が向上する。

次に、本実施例に係る画像処理部１００の処理手順について説明する。図１１は、本実施例に係る画像処理部１００の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、この画像処理部１００では、術者によって治療が開始されると、先端位置計測部１２が、カテーテル３０の先端位置を計測し（ステップＳ１０１）、応力計測部１１が、カテーテル３０に生じている応力を計測する（ステップＳ１０２）。

続いて、ＣＧ画像生成部１１１が、先端位置計測部１２によって計測される位置情報から得られるカテーテル３０の先端の移動経路に基づいて、カテーテルＣＧを生成し（ステップＳ１０３）、負荷分布情報生成部１１２が、応力計測部１１によって計測される応力に基づいて、カテーテル３０にかかる負荷の分布を示す負荷分布情報を生成し（ステップＳ１０４）、カテーテル位置合わせ部１６０が、カテーテルＣＧおよび負荷分布情報の位置合わせを行う（ステップＳ１０５）。

この一方で、形態情報抽出部１５０が、あらかじめ撮像された被検体ＰのＣＴ画像から治療対象部の形態を示す形態情報を抽出し（ステップＳ１０６）、ＣＴ画像位置合わせ部１７０が、形態情報の位置合わせを行う（ステップＳ１０７）。

そして、画像表示制御部１９０が、Ｘ線画像収集部２００から送られる画像データに基づいてＸ線画像を生成して表示し（ステップＳ１０８）、生成した各画像データを合成してＸ線画像に重ねて表示し（ステップＳ１０９）、さらに、負荷関連情報をＸ線画像に重ねて表示する（ステップＳ１１０）。

そして、応力計測部１１によって所定の閾値を超える負荷が計測された場合には（ステップＳ１１１，Ｙｅｓ）、画像表示制御部１９０は、画像上に警告メッセージを表示し（ステップＳ１１２）、さらに、その時点で表示している画像を拡大表示する（ステップＳ１１３）。

上述してきたように、本実施例では、Ｘ線診断装置において、カテーテル３０を形成する複数の素線のうち、少なくとも一本を、カテーテル３０にかかる負荷を検出可能な素線としたので、カテーテル３０にかかる負荷を定量的に測定して、過剰な負荷がかかることによるカテーテル３０の破壊を未然に防ぐことが可能になる。

また、本実施例では、Ｘ線診断装置において、先端位置計測部１２が、カテーテル３０の先端位置を計測し、応力計測部１１が、カテーテルに生じる応力を計測する。また、ＣＧ画像生成部１１１が、先端位置計測部１２によって計測される位置から得られるカテーテル３０の先端の移動経路に基づいて、カテーテル３０を表すカテーテルＣＧを生成し、負荷分布情報生成部１１２が、応力計測部１１によって計測される応力に基づいて、カテーテル３０にかかる負荷の分布を示す負荷分布情報を生成する。そして、画像表示制御部１９０が、ＣＧ画像生成部１１１により生成されたカテーテルＣＧおよび負荷分布情報生成部１１２により生成された負荷分布情報に基づいて、カテーテル３０にかかる負荷の分布が示されたカテーテルＣＧをＸ線画像に重ねて表示する。これにより、本実施例では、カテーテル３０にかかる負荷を術中に確認するための手段を提供して、過剰な負荷がかかることによるカテーテル３０の破壊を未然に防ぐことが可能になる。

なお、本実施例では、Ｘ線診断装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限られるわけではなく、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置など、リアルタイムに画像を撮像することが可能な他の画像診断装置についても同様に適用することができる。

なお、本実施例において図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示のように構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。

以上のように、本発明に係る画像診断装置および画像表示装置は、画像診断装置によって撮像される医用画像を見ながら被検体にカテーテルを挿入する治療に用いられる場合に有用であり、特に、貫通用カテーテルを用いて石灰化部などに穴を貫通させる治療に適している。

本実施例に係るＸ線診断装置の全体構成を示す構成図である。 本実施例に係るカテーテル、カテーテル情報取得部および画像処理部の構成を示す機能ブロック図である。 本実施例に係るカテーテルの構成を示す図である。 ＦＢＧ方式の光ファイバひずみセンサの原理を示す図である。 本実施例に係る光ファイバひずみセンサの設置イメージを示すイメージ図である。 ＣＧ画像生成部によるカテーテルＣＧの生成を説明するための図（１）である。 ＣＧ画像生成部によるカテーテルＣＧの生成を説明するための図（２）である。 カテーテルＣＧへの負荷分布の表示を説明するための図である。 画像表示制御部によって表示される負荷関連情報を示す図（１）である。 画像表示制御部によって表示される負荷関連情報を示す図（２）である。 本実施例に係る画像処理部の処理手順を示すフローチャートである。

符号の説明

１ Ｘ線発生部
２ Ｘ線検出部
３ 機構部
４ 高電圧発生部
５ Ｃアーム
６ 天板
７ 表示部
８ 操作部
９ システム制御部
１０ カテーテル情報取得部
１１ 応力計測部
１２ 先端位置計測部
１３ 操作量計測部
２０ タイミング情報取得部
３０ カテーテル
３１ 光ファイバひずみセンサ
３２ 位置センサ
３３ 操作量センサ
１００ 画像処理部
１１０ カテーテル情報生成部
１１１ ＣＧ画像生成部
１１２ 負荷分布情報生成部
１２０ ボリュームデータ記憶部
１３０ キャリブレーション処理部
１４０ ＣＴ画像データ取得部
１５０ 形態情報抽出部
１６０ カテーテル位置合わせ部
１７０ ＣＴ画像位置合わせ部
１８０ 表示情報切替部
１９０ 画像表示制御部
２００ Ｘ線画像収集部

Claims (6)

1. 被検体内に関するデータを収集して医用画像を再構成するとともに、被検体内に挿入されるカテーテルを有する画像診断装置であって、
   前記カテーテルの先端位置を計測する先端位置計測手段と、
   前記カテーテルにかかる負荷を計測する負荷計測手段と、
   前記先端位置計測手段によって計測される位置から得られる前記カテーテルの先端の移動経路に基づいて、当該カテーテルを表すカテーテル像を生成するカテーテル像生成手段と、
   前記負荷計測手段によって計測される負荷に基づいて、前記カテーテルにかかる負荷の分布を示す負荷分布情報を生成する負荷分布情報生成手段と、
   前記カテーテル像生成手段により生成されたカテーテル像および前記負荷分布情報生成手段により生成された負荷分布情報に基づいて、前記カテーテルにかかる負荷の分布が示されたカテーテル像を前記医用画像に重ねて表示する画像表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像診断装置。
2. 前記負荷計測手段によって所定の閾値を越える負荷が計測された場合に、警告を報知する警告報知手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像診断装置。
3. 前記画像表示制御手段は、前記負荷計測手段によって計測される負荷の大きさを示す情報と、前記カテーテルにかかる負荷の許容範囲を示す情報とをそれぞれ医用画像に重ねてさらに表示することを特徴とする請求項１または２に記載の画像診断装置。
4. あらかじめ撮像された被検体内の画像から治療対象部の形態を示す形態情報を抽出する形態情報抽出手段と、
   前記画像表示制御手段は、前記形態情報抽出手段により抽出された形態情報に基づいて、前記治療対象部の像を前記医用画像に重ねてさらに表示することを特徴とする請求項１、２または３に記載の画像診断装置。
5. 前記形態情報抽出手段は、前記医用画像における前記治療対象部の画素ごとの濃度を示す情報を前記形態情報に含めて抽出し、
   前記画像表示制御手段は、前記治療対象部が石灰化部である場合に、前記形態情報に含まれる前記濃度を示す情報に基づいて、濃度の分布が示された当該石灰化部の像を表示することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の画像診断装置。
6. 画像診断装置によって撮像された医用画像を表示するとともに、被検体内に挿入されるカテーテルを有する画像表示装置であって、
   前記カテーテルの先端位置を計測する先端位置計測手段と、
   前記カテーテルにかかる負荷を計測する負荷計測手段と、
   前記先端位置計測手段によって計測される位置情報により得られる前記カテーテルの先端の移動経路に基づいて、当該カテーテルを表すカテーテル像を生成するカテーテル像生成手段と、
   前記負荷計測手段によって計測される負荷に基づいて、前記カテーテルにかかる負荷の分布を示す負荷分布情報を生成する負荷分布情報生成手段と、
   前記カテーテル像生成手段により生成されたカテーテル像および前記負荷分布情報生成手段により生成された負荷分布情報に基づいて、前記カテーテルにかかる負荷の分布が示されたカテーテル像を前記医用画像に重ねて表示する画像表示制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像表示装置。