JP6505444B2 - 観察装置 - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、観察装置に関する。
近年、大動脈弁狭窄症の治療方法として、手術に用いられる弁（医療用弁）をカテーテルで心臓まで送り込んで設置する経カテーテル大動脈弁置換術（Trans-catheter aortic valve replacement：TAVR）が普及していきている。ＴＡＶＲ中、アンギオ（Angio）装置を利用して治療箇所（大動脈と医療用弁との隙間）を観察しながら、治療箇所における血流の逆流評価を行うために、鼻または口からプローブを挿入し被検体内（食道）から心エコー検査を行う経食道超音波（3D Transesophageal Echo：3D-TEE）撮影を実施するケースが多い。
その際、経食道超音波（３Ｄ-ＴＥＥ）画像を読み込み、アンギオ画像とリアルタイムにフュージョン（Fusion）表示する技術が登場してきている。
なお、経カテーテル大動脈弁置換術は、ＴＡＶＩ（Trans-catheter aortic valve implantation:TAVI）と呼ばれることもある。医療用弁は、炭素樹脂等で作られた機械弁と動物の組織など生体材料を処理して作られた生体弁とに分けられる。
なお、経カテーテル大動脈弁置換術は、ＴＡＶＩ（Trans-catheter aortic valve implantation:TAVI）と呼ばれることもある。医療用弁は、炭素樹脂等で作られた機械弁と動物の組織など生体材料を処理して作られた生体弁とに分けられる。
しかし、従来技術では、経食道超音波（３Ｄ−ＴＥＥ）画像をアンギオ画像とフュージョン表示するのみであり、アンギオ装置による撮影方向（Ｃアームの角度）から治療箇所の逆流を観察しづらいときがある。また、撮影方向（Ｃアームの角度）だけではなく、注目したい逆流成分の周辺にある例えば三尖や冠状動脈起始部などが障害物となって、逆流成分そのものを観察しづらいときがある、という問題点があった。
本実施形態は、上記の問題を解決するものであり、治療箇所における血流情報に基づいてアンギオ装置による撮影方向を制御可能な観察装置を提供することを目的とする。
本実施形態は、上記の問題を解決するものであり、治療箇所における血流情報に基づいてアンギオ装置による撮影方向を制御可能な観察装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、実施形態の観察装置は流体情報取得部と撮影方向制御部とを有する。流体情報取得部は、第１の医用画像診断装置によって撮影された被検体の大動脈弁の治療箇所を含む撮影部位についての撮影画像に基づいて撮影部位内の流体情報を取得する。撮影方向制御部は、取得された流体情報における流体の流れる方向のうち、逆流成分軸となる逆流成分の方向を求め、逆流成分軸と直交する方向であって逆流成分と医療用弁との重なりが少なくなるように、第２の医用画像診断装置により撮影部位を撮影するときの撮影方向を制御する。
次に、本実施形態の概要について説明する。
本実施形態の目的は、第１の医用画像診断装置によって撮影された撮影画像における流体情報に基づいて、第２の医用画像診断装置により撮影するときの撮影方向を制御することにある。そのための構成は、第１の医用画像診断装置や第２の医用画像診断装置の種類、撮影部位、及び、血流情報の定義より異なる。
また、第１の医用画像診断装置によって撮影された撮影画像と、第２の医用画像診断装置によって撮影されたときの撮影画像とを合わせて表示させるとき、両画像の位置を合わせるための位置合わせ部を設ける。
本実施形態の目的は、第１の医用画像診断装置によって撮影された撮影画像における流体情報に基づいて、第２の医用画像診断装置により撮影するときの撮影方向を制御することにある。そのための構成は、第１の医用画像診断装置や第２の医用画像診断装置の種類、撮影部位、及び、血流情報の定義より異なる。
また、第１の医用画像診断装置によって撮影された撮影画像と、第２の医用画像診断装置によって撮影されたときの撮影画像とを合わせて表示させるとき、両画像の位置を合わせるための位置合わせ部を設ける。
第１の実施形態では、第１の医用画像診断装置は経食道超音波撮影が可能な超音波診断装置１であり、第２の医用画像診断装置はアンギオ装置２である。また、撮影部位は、大動脈とそれに挿入された医療用弁との間の隙間としての治療箇所を含むものである。さらに、血流情報は治療箇所における正常な血流としての順流成分と異常な血流としての逆流成分を含むが、第１の実施形態では、大動脈領域における異常な血流としての逆流成分であり、逆流成分は画像信号値の閾値（後述する）により定まる。なお、逆流成分とは、血流の大きさ及び方向（及び／又は、逆流成分を代表する軸（例えば、後述する逆流成分軸））を含む概念である。
第１の実施形態における経カテーテル大動脈弁置換術（ＴＡＶＲ）の手順は、図１に示す通りである。図１は観察装置の動作を示すタイミングチャートである。
（１）術者が口又は鼻から被検体の食道にプローブを挿入し、アンギオ装置２により被検体内のプローブの撮影を行う。
（２）位置合わせ部１１は、撮影されたアンギオ画像からプローブ領域を抽出し、３Ｄモデル情報とを比較し、比較結果を基に、プローブを治療箇所に向けるように調整されたその位置及び向きを決定する。決定されたプローブの位置及び向きが超音波診断装置によって撮影された撮影画像とアンギオ装置２によって撮影されたときの撮影画像との位置合わせ情報となる。
（３）また、プローブの位置及び向きが調整された後、治療箇所に向けられたプローブにより経食道超音波撮影をし、経食道超音波画像を取得する。
（４）流体情報取得部１２は、経食道超音波画像から大動脈領域を抽出し、逆流成分を検出する。
（５）撮影方向制御部１３は、逆流成分を基にＣアームの最適角度を計算し、撮影方向から見て逆流成分と医療用弁との重なりが少なくなるようにアンギオ装置２による撮影方向を制御する。アンギオ装置２は、被検体を撮影し、アンギオ画像を取得する。
（６）表示制御部１４は、位置合わせ情報を参照して、アンギオ画像と経食道超音波画像とを合わせたフュージョン画像をリアルタイムで表示部１５に表示させる。
（７）術者は、フュージョン画像を参照して逆流成分を評価する。
（１）術者が口又は鼻から被検体の食道にプローブを挿入し、アンギオ装置２により被検体内のプローブの撮影を行う。
（２）位置合わせ部１１は、撮影されたアンギオ画像からプローブ領域を抽出し、３Ｄモデル情報とを比較し、比較結果を基に、プローブを治療箇所に向けるように調整されたその位置及び向きを決定する。決定されたプローブの位置及び向きが超音波診断装置によって撮影された撮影画像とアンギオ装置２によって撮影されたときの撮影画像との位置合わせ情報となる。
（３）また、プローブの位置及び向きが調整された後、治療箇所に向けられたプローブにより経食道超音波撮影をし、経食道超音波画像を取得する。
（４）流体情報取得部１２は、経食道超音波画像から大動脈領域を抽出し、逆流成分を検出する。
（５）撮影方向制御部１３は、逆流成分を基にＣアームの最適角度を計算し、撮影方向から見て逆流成分と医療用弁との重なりが少なくなるようにアンギオ装置２による撮影方向を制御する。アンギオ装置２は、被検体を撮影し、アンギオ画像を取得する。
（６）表示制御部１４は、位置合わせ情報を参照して、アンギオ画像と経食道超音波画像とを合わせたフュージョン画像をリアルタイムで表示部１５に表示させる。
（７）術者は、フュージョン画像を参照して逆流成分を評価する。
また、第２の実施形態では、撮影方向制御部１３が、撮影方向から見て逆流成分と医療用弁とに加えて、前記撮影部位としての三尖及び／または冠動脈起始部の間で相互に重なりが少なくなるように撮影方向を制御するものである。
さらに、第３及び第４の実施形態では、流体情報取得部１２が経食道超音波画像ではなく、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置による撮影で取得されたＣＴ画像やＭＲ画像から治療箇所における逆流成分を検出するものである。
さらに、第３及び第４の実施形態では、流体情報取得部１２が経食道超音波画像ではなく、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置による撮影で取得されたＣＴ画像やＭＲ画像から治療箇所における逆流成分を検出するものである。
＜第１の実施形態＞
第１の実施形態の観察装置１０について図１、図２、図３、図４、図５を参照して説明する。図２は観察装置のブロック図である。観察装置１０は、位置合わせ部１１と、流体情報取得部１２と、撮影方向制御部１３と、表示制御部１４と、表示部１５とを有する。撮影方向制御部１３から送られた撮影方向を受けて、アンギオ装置２が治療箇所を撮影することでアンギオ画像を取得する。観察装置１０が位置合わせ情報を参照して、アンギオ画像と経食道超音波画像とを合わせたフュージョン画像をリアルタイムで表示部１５に表示させる。ここで、アンギオ装置２の構成を簡単に説明する。アンギオ装置２は、略Ｃ形アーム（以下「Ｃアーム」という）と、Ｃアームを回転自在に支持する支持機構（図示しない）とＣアームの回転を駆動する回転駆動部（図示しない）と、Ｃアームに搭載されるＸ線管（図示しない）と、Ｘ線管と対応する向きでＣアームに搭載されるＸ線検出器（図示しない）と、回転駆動部を制御する回転制御部（図示しない）とを有する。図６にＣアームとそれに搭載されたＸ線管及びＸ線検出器とを示す。
第１の実施形態の観察装置１０について図１、図２、図３、図４、図５を参照して説明する。図２は観察装置のブロック図である。観察装置１０は、位置合わせ部１１と、流体情報取得部１２と、撮影方向制御部１３と、表示制御部１４と、表示部１５とを有する。撮影方向制御部１３から送られた撮影方向を受けて、アンギオ装置２が治療箇所を撮影することでアンギオ画像を取得する。観察装置１０が位置合わせ情報を参照して、アンギオ画像と経食道超音波画像とを合わせたフュージョン画像をリアルタイムで表示部１５に表示させる。ここで、アンギオ装置２の構成を簡単に説明する。アンギオ装置２は、略Ｃ形アーム（以下「Ｃアーム」という）と、Ｃアームを回転自在に支持する支持機構（図示しない）とＣアームの回転を駆動する回転駆動部（図示しない）と、Ｃアームに搭載されるＸ線管（図示しない）と、Ｘ線管と対応する向きでＣアームに搭載されるＸ線検出器（図示しない）と、回転駆動部を制御する回転制御部（図示しない）とを有する。図６にＣアームとそれに搭載されたＸ線管及びＸ線検出器とを示す。
ＴＡＶＲでは、図１に示すように、術者がプローブを被検体の口又は鼻から食道に挿入し、アンギオ装置２が被検体内のプローブを撮影する（図２に示す「Ａｎｇｉｏ画像撮影」）。次に、術者が医療用弁を大動脈に挿入し、超音波診断装置１が経食道超音波（３Ｄ−ＴＥＥ）画像を撮影する（図２に示す「３Ｄ−ＴＥＥ画像撮影」）。ここでは、アンギオ画像の画素がＸＹＺ座標上に配置されたものとし、また、経食道超音波（３Ｄ−ＴＥＥ）画像の画素がｘｙｚ座標上に描画されたものとする。
（位置合わせ部１１）
ＴＡＶＲでは、経食道超音波（３Ｄ−ＴＥＥ）撮影をするとき、プローブが治療箇所に向けられたかどうかをアンギオ画像上で判断する。さらに、ＴＡＶＲの最終段階では、アンギオ装置２により撮影されたアンギオ画像に経食道超音波（３Ｄ−ＴＥＥ）画像を組み合わせたフュージョン画像を参照して逆流評価する。そこで、アンギオ画像と経食道超音波（３Ｄ−ＴＥＥ）画像とを位置合わせするために、位置合わせ部１１が設けられる。位置合わせ部１１は、操作部（図示しない）の入力を受けて、アンギオ装置２からアンギオ画像を読み出し、アンギオ画像からプローブの輪郭を抽出し（図２に示すＴＥＥプローブ領域抽出）、さらに外部からプローブの形状を示す３次元モデルを読み出し、プローブの輪郭とプローブの３次元モデルとをパターンマッチングの技術を用いて比較することで、プローブの例えば超音波を送受信する振動子面の中心位置（以下「プローブの位置」という）がＸＹＺ座標上の（ａ、ｂ、ｃ）にあり、プローブの振動子面の向き（以下「プローブの向き」という）がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回りにそれぞれα、β、γだけ回転したものであることを求める。治療箇所に向かって予め定められた撮影方向からアンギオ装置２により撮影されたことにより取得されたアンギオ画像において、プローブが治療箇所に向けられているときのプローブの位置及び向きは予め定められている。このときのプローブの位置をａ１、ｂ１、ｃ１、その向きをα１、β１、γ１とする。
ＴＡＶＲでは、経食道超音波（３Ｄ−ＴＥＥ）撮影をするとき、プローブが治療箇所に向けられたかどうかをアンギオ画像上で判断する。さらに、ＴＡＶＲの最終段階では、アンギオ装置２により撮影されたアンギオ画像に経食道超音波（３Ｄ−ＴＥＥ）画像を組み合わせたフュージョン画像を参照して逆流評価する。そこで、アンギオ画像と経食道超音波（３Ｄ−ＴＥＥ）画像とを位置合わせするために、位置合わせ部１１が設けられる。位置合わせ部１１は、操作部（図示しない）の入力を受けて、アンギオ装置２からアンギオ画像を読み出し、アンギオ画像からプローブの輪郭を抽出し（図２に示すＴＥＥプローブ領域抽出）、さらに外部からプローブの形状を示す３次元モデルを読み出し、プローブの輪郭とプローブの３次元モデルとをパターンマッチングの技術を用いて比較することで、プローブの例えば超音波を送受信する振動子面の中心位置（以下「プローブの位置」という）がＸＹＺ座標上の（ａ、ｂ、ｃ）にあり、プローブの振動子面の向き（以下「プローブの向き」という）がＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸回りにそれぞれα、β、γだけ回転したものであることを求める。治療箇所に向かって予め定められた撮影方向からアンギオ装置２により撮影されたことにより取得されたアンギオ画像において、プローブが治療箇所に向けられているときのプローブの位置及び向きは予め定められている。このときのプローブの位置をａ１、ｂ１、ｃ１、その向きをα１、β１、γ１とする。
つまり、術者は、プローブの位置及び向きがａ１、ｂ１、ｃ１、及び、α１、β１、γ１となるまで、プローブの位置及び向きを調整する。位置合わせ部１１は、比較することで求めたプローブの位置ａ，ｂ，ｃ及び向きα、β、γが位置ａ１、ｂ１、ｃ１、向きα１、β１、γ１に一致し、プローブが治療箇所に向けられていると判断したとき、そのときのプローブの位置ａ，ｂ，ｃ及び向きα、β、γを位置合わせ情報として決定（確定）する（図２に示す「位置合わせ行列計算」）。このとき求めた位置合わせ情報が、アンギオ画像と経食道超音波画像とを位置合わせするときの参考となる。位置合わせ部１１は、求めた位置合わせ情報を表示制御部１４に送る。表示制御部１４が位置合わせ情報を参照してアンギオ画像と経食道超音波画像とを合わせて表示させることは後述する。パターンマッチングの技術としては、例えば、予めメモリに心臓部の３次元モデルを記憶しておき、撮影した信号部の３次元データを比較し、３Ｄもモデルを変形しつつ（位置、角度、径）撮影した３次元データにフィッティングを行う特開２００９−１６０２２１号公報に記載された技術が応用できる。
（流体情報取得部１２）
位置合わせ部１１により位置合わせ情報が求められたとき、前後して、医療用弁が大動脈に挿入される。また、位置合わせ部１１により位置合わせ情報が求められた後、超音波診断装置１は治療箇所を撮影し、経食道超音波（３Ｄ-ＴＥＥ）画像を取得する。
流体情報取得部１２は、時系列に取得されたボリュームデータである経食道超音波画像を超音波診断装置１から読み出し、大動脈領域を抽出し、特定位置の超音波ビームの周波数変化（画像信号値）を画素ごとに表したドップラー画像を生成し、ドップラー画像から画素ごとに画像信号値の閾値を参照して逆流成分を抽出する（図２に示す「逆行血流抽出」）。さらに、流体情報取得部１２は、逆流成分の最も大きなボリュームをもつ時相の画像を最逆流時相画像として特定し、最逆流時相画像内の逆流ボリュームデータの３次元空間における拡散係数Ｄを算出することにより、逆流成分の方向を求め、これを逆流成分軸として定義する。なお、例えば、心臓の拍動周期における収縮期に左心室から医療用弁を通って大動脈に血液が送り込まれ、収縮期において治療箇所の逆流が出現することが多いことから、逆流成分を抽出するときに用いられる経食道超音波画像を、予め定められた時相の経食道超音波画像に限定してもよい。この構成では、超音波診断装置１が経食道超音波画像を心電図信号波形データに関連づけて取得し、流体情報取得部１２が心電図信号波形データを参照して収縮期の時相の経食道超音波画像を選出し、当該時相の経食道超音波画像から逆流成分を抽出する。なお、複数の時相の画像（例えば、収縮期の各時相の画像）について、拡散係数Ｄを算出することで、逆流成分の方向を求め、そのうちの一つを逆流成分軸として選択してもよい。
位置合わせ部１１により位置合わせ情報が求められたとき、前後して、医療用弁が大動脈に挿入される。また、位置合わせ部１１により位置合わせ情報が求められた後、超音波診断装置１は治療箇所を撮影し、経食道超音波（３Ｄ-ＴＥＥ）画像を取得する。
流体情報取得部１２は、時系列に取得されたボリュームデータである経食道超音波画像を超音波診断装置１から読み出し、大動脈領域を抽出し、特定位置の超音波ビームの周波数変化（画像信号値）を画素ごとに表したドップラー画像を生成し、ドップラー画像から画素ごとに画像信号値の閾値を参照して逆流成分を抽出する（図２に示す「逆行血流抽出」）。さらに、流体情報取得部１２は、逆流成分の最も大きなボリュームをもつ時相の画像を最逆流時相画像として特定し、最逆流時相画像内の逆流ボリュームデータの３次元空間における拡散係数Ｄを算出することにより、逆流成分の方向を求め、これを逆流成分軸として定義する。なお、例えば、心臓の拍動周期における収縮期に左心室から医療用弁を通って大動脈に血液が送り込まれ、収縮期において治療箇所の逆流が出現することが多いことから、逆流成分を抽出するときに用いられる経食道超音波画像を、予め定められた時相の経食道超音波画像に限定してもよい。この構成では、超音波診断装置１が経食道超音波画像を心電図信号波形データに関連づけて取得し、流体情報取得部１２が心電図信号波形データを参照して収縮期の時相の経食道超音波画像を選出し、当該時相の経食道超音波画像から逆流成分を抽出する。なお、複数の時相の画像（例えば、収縮期の各時相の画像）について、拡散係数Ｄを算出することで、逆流成分の方向を求め、そのうちの一つを逆流成分軸として選択してもよい。
また、拡散係数Ｄの算出は、ボリュームデータのボクセル値（または、再構成画像の画素値または生データにおける信号値）から次の式（１）を参照して求める。例えば、特開２０１２-９０９７８号公報に記載の技術が用いられる。
流体情報取得部１２は、逆流成分の情報を表示制御部１４に送る。表示制御部１４が位置合わせ情報を参照してアンギオ画像と逆流成分（経食道超音波画像）とを合わせて表示させることは後述する。
また、流体情報取得部１２は、定義した逆流成分軸を撮影方向制御部に送る。
（撮影方向制御部１３）
撮影方向制御部１３は、逆流成分軸に基づいて、アンギオ装置２による撮影方向から見て、逆流成分軸と直交する方向であって、逆流成分を真横から観察でき、逆流成分と治療用弁との重なりが少なくなるように撮影方向θ（Ｃアームの最適角度）を制御する（図２に示す「Ｃアーム最適角度計算」）。
撮影方向制御部１３は、逆流成分軸に基づいて、アンギオ装置２による撮影方向から見て、逆流成分軸と直交する方向であって、逆流成分を真横から観察でき、逆流成分と治療用弁との重なりが少なくなるように撮影方向θ（Ｃアームの最適角度）を制御する（図２に示す「Ｃアーム最適角度計算」）。
次のように、撮影方向θを求める方法について図３及び図４を参照して説明する。図３及び図４は、撮影方向を計算するときの説明図である。
（１）図３に示すように、例えば、逆流成分軸ａｅをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれか一つの軸（ここではＺ軸）と一致させる。逆流成分軸ａｅの座標はＸ＝０、Ｙ＝０となる。
（２）逆流成分ｅ及び治療用弁ＶについてＸＹ平面に沿った断面（それぞれハッチングを付して示す）をそれぞれ作ったとき、ＸＹ平面に沿ってＸ線管から逆流成分ｅに向かって放射されたＸ線ＸＲが治療用弁Ｖの断面にかからないような条件を満たす撮影方向δｉを求める。つまり、Ｘ線ＸＲが治療用弁Ｖを避けて逆流成分ｅに照射させるように撮影方向δｉを求める。
（３）この方法で、条件を満たす撮影方向δｉを、逆流成分ｅの長手方向（Ｚ軸）における一端から他端まで（Ｚｉ＝Ｚ１、Ｚ２、…Ｚｎ）行い、（δｉ＝δ１、δ２、…δｎ）を求める。一端から他端までの全ての間で、共通する撮影方向δ１１を、最終的に求める撮影方向θとする（図３参照）。
（４）図４に示すように、治療用弁Ｖの他にＸ線がかからないような避けるべき１又は複数の領域（後述する大動脈弁の三尖及び左右の冠動脈起始部などの弁構造）があるとき、各領域Ｓ１、Ｓ２のＸＹ平面に沿った断面についても、治療用弁Ｖと同じ方法を行う。つまり、条件を満たす撮影方向εｉを、他の領域の一端から他端まで行い、（εｉ＝ε１、ε２、…εｎ）を求める。一端から他端までの全ての間で共通の撮影方向ε１１を求める。
（５）治療用弁について最終的に求めた撮影方向δ１１と、他の領域について最終的に求めた撮影方向ε１１との共通する方向を、最終的に求める撮影方向θとする（図４参照）。
なお「重なりが少なくなるように撮影方向を制御する」とは、Ｘ線がかからないように、又は、かかってもなるべく少なくなるように撮影方向を制御する」意味である。
撮影方向制御部１３は、撮影方向をアンギオ装置２に送る。アンギオ装置２の回転制御部（図示しない）は、送られた撮影方向を受けて回転駆動部（図示しない）を制御する。アンギオ装置２は、治療箇所を含む撮影部位について撮影することで、アンギオ画像を取得する。アンギオ装置２は、アンギオ画像を表示制御部１４に送る。
（１）図３に示すように、例えば、逆流成分軸ａｅをＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれか一つの軸（ここではＺ軸）と一致させる。逆流成分軸ａｅの座標はＸ＝０、Ｙ＝０となる。
（２）逆流成分ｅ及び治療用弁ＶについてＸＹ平面に沿った断面（それぞれハッチングを付して示す）をそれぞれ作ったとき、ＸＹ平面に沿ってＸ線管から逆流成分ｅに向かって放射されたＸ線ＸＲが治療用弁Ｖの断面にかからないような条件を満たす撮影方向δｉを求める。つまり、Ｘ線ＸＲが治療用弁Ｖを避けて逆流成分ｅに照射させるように撮影方向δｉを求める。
（３）この方法で、条件を満たす撮影方向δｉを、逆流成分ｅの長手方向（Ｚ軸）における一端から他端まで（Ｚｉ＝Ｚ１、Ｚ２、…Ｚｎ）行い、（δｉ＝δ１、δ２、…δｎ）を求める。一端から他端までの全ての間で、共通する撮影方向δ１１を、最終的に求める撮影方向θとする（図３参照）。
（４）図４に示すように、治療用弁Ｖの他にＸ線がかからないような避けるべき１又は複数の領域（後述する大動脈弁の三尖及び左右の冠動脈起始部などの弁構造）があるとき、各領域Ｓ１、Ｓ２のＸＹ平面に沿った断面についても、治療用弁Ｖと同じ方法を行う。つまり、条件を満たす撮影方向εｉを、他の領域の一端から他端まで行い、（εｉ＝ε１、ε２、…εｎ）を求める。一端から他端までの全ての間で共通の撮影方向ε１１を求める。
（５）治療用弁について最終的に求めた撮影方向δ１１と、他の領域について最終的に求めた撮影方向ε１１との共通する方向を、最終的に求める撮影方向θとする（図４参照）。
なお「重なりが少なくなるように撮影方向を制御する」とは、Ｘ線がかからないように、又は、かかってもなるべく少なくなるように撮影方向を制御する」意味である。
撮影方向制御部１３は、撮影方向をアンギオ装置２に送る。アンギオ装置２の回転制御部（図示しない）は、送られた撮影方向を受けて回転駆動部（図示しない）を制御する。アンギオ装置２は、治療箇所を含む撮影部位について撮影することで、アンギオ画像を取得する。アンギオ装置２は、アンギオ画像を表示制御部１４に送る。
（表示制御部１４）
前述したように、表示制御部１４に位置合わせ部１１から位置合わせ情報が送られ、また、流体情報取得部１２から逆流成分（経食道超音波画像）が送られ、さらに、アンギオ装置２からアンギオ画像が送られる。表示制御部１４は、位置合わせ情報（プローブの位置ａ、ｂ、ｃ及び向きα、β、γ）を用いて、次の式（２）を参照して、ｘｙｚ座標上に描画された逆流成分（経食道超音波画像）の画素の位置をＸＹＺ座標に変換する。
前述したように、表示制御部１４に位置合わせ部１１から位置合わせ情報が送られ、また、流体情報取得部１２から逆流成分（経食道超音波画像）が送られ、さらに、アンギオ装置２からアンギオ画像が送られる。表示制御部１４は、位置合わせ情報（プローブの位置ａ、ｂ、ｃ及び向きα、β、γ）を用いて、次の式（２）を参照して、ｘｙｚ座標上に描画された逆流成分（経食道超音波画像）の画素の位置をＸＹＺ座標に変換する。
＜変形例＞
次に第１の実施形態の変形例について図６を参照して説明する。
大動脈領域内において逆流成分は、順流成分（順行血流）の中にあるため、アンギオ装置２の撮影方向から見て、逆流成分が順流成分の奥側に配置されたとき、逆流成分を観察し難くなる。そこで、第１の実施形態の変形例で、撮影方向制御部１３は、逆流成分と治療用弁との重なりが少なくなるように、かつ、順流成分が逆流成分に対し奥側又は並んで配置されるようにアンギオ装置２の撮影方向（Ｃアームの最適角度）を制御する。つまり、変形例で、撮影方向制御部１３は、順流成分を回避するＣアームの角度範囲かつ逆流成分を観察可能な角度範囲から撮影方向を設定し制御する。
次に第１の実施形態の変形例について図６を参照して説明する。
大動脈領域内において逆流成分は、順流成分（順行血流）の中にあるため、アンギオ装置２の撮影方向から見て、逆流成分が順流成分の奥側に配置されたとき、逆流成分を観察し難くなる。そこで、第１の実施形態の変形例で、撮影方向制御部１３は、逆流成分と治療用弁との重なりが少なくなるように、かつ、順流成分が逆流成分に対し奥側又は並んで配置されるようにアンギオ装置２の撮影方向（Ｃアームの最適角度）を制御する。つまり、変形例で、撮影方向制御部１３は、順流成分を回避するＣアームの角度範囲かつ逆流成分を観察可能な角度範囲から撮影方向を設定し制御する。
図６は撮影方向が制御される前のＣアームと、制御された後のＣアームを示す図である。撮影方向制御部１３は、アンギオ装置２の撮影方向から見たとき、順行血流の奥側に逆行血流が配置された状態（図６の左側に示す状態）が、Ｃアームを反時計回りに所定角度回転させることで、順行血流と逆行血流とが並ぶように配置された状態（図６の右側に示す状態）にＣアームを回転させる。
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について図７、図８、図９を参照して説明する。図７は観察装置の構成ブロック図、図８は観察装置の動作を示すタイミングチャートである。なお、第２の実施形態の説明において第１の実施形態と同じ構成の説明を省略し、異なる構成を主に説明する。
次に、第２の実施形態について図７、図８、図９を参照して説明する。図７は観察装置の構成ブロック図、図８は観察装置の動作を示すタイミングチャートである。なお、第２の実施形態の説明において第１の実施形態と同じ構成の説明を省略し、異なる構成を主に説明する。
第１の実施形態及びその変形例では、撮影方向制御部１３がアンギオ装置２の撮影方向を制御するとき、逆流成分軸を含む逆流成分、治療用弁及び順流成分の配置を基準とした。
これに対し、第２の実施形態では、撮影方向制御部１３が撮影方向を制御するとき、さらに、弁構造を基準とする。ここで、弁構造とは、大動脈弁の三尖、左右の冠動脈起始部、その他の解剖学的部位もしくはその周辺の構造をいう。
これに対し、第２の実施形態では、撮影方向制御部１３が撮影方向を制御するとき、さらに、弁構造を基準とする。ここで、弁構造とは、大動脈弁の三尖、左右の冠動脈起始部、その他の解剖学的部位もしくはその周辺の構造をいう。
以下、大動脈弁の三尖及び左右の冠動脈起始部を一例に挙げて説明する。
ＴＡＶＲの前の治療計画の立案に際し、治療前の弁構造の形状が役立てられる。大動脈弁の三尖及び左右の冠動脈起始部の構造を認識するためにはＣＴ画像などの形態画像が用いられる。そのため、ＴＡＶＲの前に、例えばＸ線ＣＴ装置３により弁構造が撮影され、ＣＴ画像が取得される（図７及び図８に示す「ＣＴ画像撮影」）。
ＴＡＶＲの前の治療計画の立案に際し、治療前の弁構造の形状が役立てられる。大動脈弁の三尖及び左右の冠動脈起始部の構造を認識するためにはＣＴ画像などの形態画像が用いられる。そのため、ＴＡＶＲの前に、例えばＸ線ＣＴ装置３により弁構造が撮影され、ＣＴ画像が取得される（図７及び図８に示す「ＣＴ画像撮影」）。
ＴＡＶＲの前又はその中で、位置合わせ部１１は、ＣＴ画像から大動脈弁の三尖及び左右の冠動脈起始部を抽出し（図７及び図８に示す「大動脈形状抽出」）、さらに、前述の経食道超音波画像と同じように、弁構造（大動脈弁の三尖及び／又は左右の冠動脈起始部）をアンギオ画像と位置合わせする。
ＴＡＶＲの中で、撮影方向制御部１３は、逆流成分と治療用弁と弁構造（大動脈弁の三尖及び／又は左右の冠動脈起始部）との選択を受けて、逆流成分及び治療用弁に加えて、大動脈弁の三尖及び／又は左右の冠動脈起始部の間で相互に重なりが少なくなるようにアンギオ装置２の撮影方向（Ｃアームの最適角度）を制御する。それにより、構造的にも流体的にも観察が容易になるアンギオ装置２の撮影方向（Ｃアーム角度位置）を決めることが可能となる。図９は、フュージョン画像の表示例を示す図である。図９に示すＸＲ画像に逆流成分（経食道超音波画像）を波線で示す。図９に示すように、アンギオ装置２の空間に逆流成分（経食道超音波画像）及びＣＴ画像から抽出された弁構造（大動脈弁の三尖及び／又は左右の冠動脈起始部）が配置された状態になる。
＜第３の実施形態＞
次に第３の実施形態について図１０、図１１、図１２を参照して説明する。図１０は観察装置の構成ブロック図、図１１は観察装置の動作を示すタイミングチャートである。なお、第３の実施形態の説明において第１の実施形態と同じ構成の説明を省略し、異なる構成を主に説明する。
次に第３の実施形態について図１０、図１１、図１２を参照して説明する。図１０は観察装置の構成ブロック図、図１１は観察装置の動作を示すタイミングチャートである。なお、第３の実施形態の説明において第１の実施形態と同じ構成の説明を省略し、異なる構成を主に説明する。
第１の実施形態及び第２の実施形態で、流体情報取得部１２は、経食道超音波（３Ｄ−ＴＥＥ）画像から逆流成分を抽出し、撮影方向制御部１３は、抽出された逆流成分を基準にしてアンギオ装置２の撮影方向を制御した。これに対し、第３の実施形態では、ＴＡＶＲの前に、例えばＸ線ＣＴ装置３により治療箇所が撮影され、ＣＴ画像が取得される（図１０及び図１１に示す「ＣＴ画像撮影」）。さらに、流体情報取得部１２は、ＣＴ画像を流体解析（ＣＦＤ）することで、大動脈内の局所的な血流ベクトルを認識するための逆流成分を取得する（図１０に示す「ＣＦＤ解析」、図１１に示す「流体解析」）。さらに、位置合わせ部１１は、取得された逆流成分をアンギオ画像と位置合わせする。ＴＡＶＲ中に、撮影方向制御部１３は、取得された逆流成分を基準にしてアンギオ装置２の撮影方向を制御する。ＣＴ画像を用いて流体解析する技術としては、既に知られた種々の方法を採用することができるが、例えば、流体（血流）を解析対象とした有限要素法または有限体積法などのアルゴリズムに従った数値流体力学を用いる方法がある。
図１２は、フュージョン画像の表示例を示す図である。図１２に示すＸＲ画像に逆流成分（経食道超音波画像）を波線で示し、解析結果を一点鎖線で示す。図１２に示すように、アンギオ装置２の空間にＣＴ画像における逆流成分（経食道超音波画像）及び解析結果が配置された状態になる。なお、変形例として、ＣＦＤ技術を用いて、人工弁モデルを追加した上での逆流シミュレーションをし、治療後の血流状態を推定することが可能となる。
＜第４の実施形態＞
次に第４の実施形態について図１３、図１４、図１５を参照して説明する。図１３は観察装置の構成ブロック図、図１４は観察装置の動作を示すタイミングチャートである。なお、第４の実施形態の説明において第１の実施形態と同じ構成の説明を省略し、異なる構成を主に説明する。
次に第４の実施形態について図１３、図１４、図１５を参照して説明する。図１３は観察装置の構成ブロック図、図１４は観察装置の動作を示すタイミングチャートである。なお、第４の実施形態の説明において第１の実施形態と同じ構成の説明を省略し、異なる構成を主に説明する。
第４の実施形態では、第３の実施形態と同様、ＴＡＶＲの前に、例えばＭＲＩ装置４により治療箇所が撮影され、ＭＲ画像が取得される（図１３及び図１４に示す「ＭＲ４Ｄ撮影」）。さらに、流体情報取得部１２は、ＭＲ画像を流体解析（フロー（Ｆｌｏｗ）解析）することで、大動脈内の血流成分を抽出し、この血流成分から逆流成分を取得する（図１３に示す「Ｆｌｏｗ解析」、図１４に示す「流体解析」）。さらに、位置合わせ部１１は、取得された逆流成分をアンギオ画像と位置合わせする。ＴＡＶＲ中に、撮影方向制御部１３は、取得された逆流成分を基準にしてアンギオ装置２の撮影方向を制御する。ＭＲ画像を用いてフロー解析する技術としては、例えば、ＭＲＩ装置４により収集された非造影流体ＭＲ画像又は造影流体ＭＲ画像に基づいて、流体の動態を表す情報を取得する特開２０１１−１３１０４１号公報に記載された技術がある。
図１５は、フュージョン画像の表示例を示す図である。図１５に示すＸＲ画像に逆流成分（経食道超音波画像）を波線で示す。図１５に示すように、アンギオ装置２の空間に、ＭＲ画像における逆流成分（経食道超音波画像）が配置された状態になる。
上記実施形態において、プローブの位置及び向きを検出する構成を説明したが、他の構成としては、寝台側に配置された磁気トランスミッタと、プローブに設けられた磁気センサとを有するプローブの位置検査システムが用いられてもよい。このシステムでは、例えば、磁気トランスミッタからＸ、Ｙ、Ｚ方向の磁場が一定周期で切り替えられて放射されると、センサがＸ、Ｙ、Ｚの位置と各軸に対する回転を検知する。それにより、プローブのＸＹＺ座標の位置と向きが検出される。
また、前記実施形態では、撮影方向制御部１３が逆流成分に基づいてアンギオ装置２の撮影方向を制御したが、これに限らず、従流成分に基づいてアンギオ装置２の撮影方向を制御してもよいことは言うまでもない。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１ 超音波診断装置
２ アンギオ装置
１０ 観察装置
１１ 位置合わせ部
１２ 流体情報取得部
１３ 撮影方向制御部
１４ 表示制御部
１５ 表示部
２ アンギオ装置
１０ 観察装置
１１ 位置合わせ部
１２ 流体情報取得部
１３ 撮影方向制御部
１４ 表示制御部
１５ 表示部
Claims (11)
- 第１の医用画像診断装置によって撮影された被検体の大動脈弁の治療箇所を含む撮影部位についての撮影画像に基づいて前記撮影部位内の流体情報を取得する流体情報取得部と、
前記取得された前記流体情報における流体の流れる方向のうち、逆流成分軸となる逆流成分の方向を求め、前記逆流成分軸と直交する方向であって前記逆流成分と医療用弁との重なりが少なくなるように、第２の医用画像診断装置により前記撮影部位を撮影するときの撮影方向を制御する撮影方向制御部と、
を有する
ことを特徴とする観察装置。 - 前記撮影方向制御部は、前記撮影方向において前記医療用弁の断面に照射されるＸ線の量に基づいて、前記撮影方向を制御することを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
- 前記第１の医用画像診断装置は超音波診断装置であり、前記第２の医用画像診断装置はアンギオ装置であり、前記撮影部位について、前記超音波診断装置による被検体内におけるプローブ撮影と前記アンギオ装置による撮影とを順次に行い、それぞれの撮影画像を表示させて、前記治療箇所及びその周辺の血流状態を観察可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の観察装置。
- 前記アンギオ装置による撮影で取得された前記被検体内におけるプローブの画像を基に、前記プローブの形状を示す３次元モデル情報を参照して、前記プローブ撮影による撮影画像と前記アンギオ装置による撮影画像との位置合わせ情報を決定する位置合わせ部と、
前記位置合わせ情報を参照して、前記超音波診断装置による撮影画像と前記撮影方向が制御された前記アンギオ装置による撮影画像とを合わせて表示させる表示制御部と、
をさらに有する
ことを特徴とする請求項３に記載の観察装置。 - 前記流体情報としての血流情報は、大動脈と当該大動脈に設けられた前記医療用弁との間の隙間としての前記治療箇所における正常な血流としての順流成分と、異常な血流としての前記逆流成分とが含まれることを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
- 前記流体情報取得部は、プローブと前記被検体との間で送受信された超音波に基づいて前記血流情報としてのドップラー画像を取得することを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の観察装置。
- 前記流体情報取得部は、時系列に取得した複数の前記ドップラー画像について前記逆流成分を抽出し、さらに、複数のドップラー画像間で前記逆流成分が最も大きなボリュームをもつ時相の画像を特定し、当該特定した時相の画像における前記ボリュームについて拡散係数を求めることにより、前記アンギオ装置による前記撮影方向を制御するときに基準となる前記逆流成分の方向を求めることを特徴とする請求項６に記載の観察装置。
- 前記撮影方向制御部は、さらに、アンギオ装置の撮影方向から見て、前記治療箇所における順流成分が前記逆流成分に対し奥側に又は並んで配置されるように前記撮影方向を制御することを特徴とする請求項１に記載の観察装置。
- 前記撮影方向制御部は、さらに、前記逆流成分及び前記医療用弁に加えて、前記撮影部位としての三尖及び／または冠動脈起始部の間で相互に重なりが少なくなるように前記撮影方向を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の観察装置。
- 前記第１の医用画像診断装置は超音波診断装置とＸ線ＣＴ装置及び／又はＭＲＩ装置とであり、前記第２の医用画像診断装置はアンギオ装置であり、前記撮影部位について、前記超音波診断装置による被検体内におけるプローブ撮影と前記アンギオ装置による撮影とを順次に行い、それぞれの撮影画像を表示させて、前記治療箇所及びその周辺の血流状態を観察可能であり、
前記流体情報取得部は、前記Ｘ線ＣＴ装置及び／又はＭＲＩ装置により撮影された前記撮影部位についての撮影画像に基づいて前記治療箇所における血流情報を取得し、
前記撮影方向制御部は、前記取得された前記血流情報における血流の流れる方向に基づいて前記アンギオ装置による撮影方向を制御することを特徴とする請求項１に記載の観察装置。 - 前記流体情報取得部は、前記撮影画像としてのＣＴ画像及び／又はＭＲ画像を解析することにより前記血流情報における血流の流れる方向を取得することを特徴とする請求項１０に記載の観察装置。
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