JP7250382B1 - 血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステム、血管内デバイスを用いたてんかん診断用の情報処理方法、および、血管内デバイスを用いたてんかん診断用のコンピュータプログラム - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、頭皮に貼り付けられた電極により脳波を測定することが行われている。このような脳波の測定は、非侵襲であって、多くの施設で実施可能である反面、空間分解能や時間分解能が低く、切除すべき箇所を正しく同定できない虞がある。
血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステムであって、
前記システムは、情報処理装置を備え、
前記情報処理装置は、
被験者の脳組織を示す第1画像と、前記被験者の脳組織内または近傍における血管を示す第2画像とを取得する取得手段と、
前記第1画像と、前記第2画像とを対応付ける対応付け手段と、
前記第1画像と前記第2画像とを所定の表示部に並べて表示する表示制御手段と、
を有する血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステムである。
<概要>
以下、本実施形態について、図面を用いて説明する。図1は、本実施形態に係るサーバ1(情報処理装置)が適用される画像表示の概要を示す図である。
画像取得装置IMは、患者PT(被験者;動物又は人間等の生物)の生体内の情報を示す画像を取得する装置である。より具体的には、画像取得装置IMは、生体内の情報として、電気信号を発生する生体組織を示す画像(第1画像)、および生体組織内または近傍における血管を示す血管画像(第2画像)を取得する。
生体組織は、脳等の神経(神経組織)や、心臓等の筋肉(筋組織)等を含むものとするが、本実施形態では、生体組織として、脳組織を例に説明する。すなわち、サーバ1は、画像取得装置IMから、患者PTの脳組織を示す脳組織画像BI(第1画像)および血管画像VI(第2画像)を取得する。
例えば、サーバ1は、位置指定モードがONである場合に、脳組織画像BIと血管画像VIとを並べて端末2に表示する。このとき、サーバ1は、脳組織における電気信号の検出の標的である箇所(以下、第1箇所DPと称する。)の指定を受け付ける。そして、サーバ1は、血管のうち、上述の第1箇所DPに対応する箇所であって、血管内に配置されるデバイスによる、上述の第1箇所DPからの電気信号の検出に適した箇所(以下、第2箇所CPと称する。)を特定する。さらに、サーバ1は、特定した第2箇所CPを端末2に表示する。
また、例えば、サーバ1は、位置指定モードがOFFである場合に、脳組織画像BIと血管画像VIとを対応付ける。そして、サーバ1は、脳組織画像BIと血管画像VIとを重ねて(合成して)、合成画像FI(第3画像)として、端末2に表示する。脳組織画像BIと血管画像VIとを対応付ける方法については後述する。
なお、アンギオ画像AIは、血管走行とともに血管内デバイスの位置を示す画像である。例えば、図1のアンギオ画像AIにおいて、符号VDで示される位置が、血管における血管内デバイスの現在位置(例えば、先端の位置)を示す。医師DCは、上述のアンギオ画像AI(第4画像)と、上述の合成画像FI(第3画像)をあわせて見ることで、血管内デバイスを第2箇所へと正しくデリバリーしやすくなる。
なお、脳組織画像BI、血管画像VI、合成画像FIと、アンギオ画像AIとの対応付けは任意でよく、行ってもよいし、行わなくてもよい。
なお、アンギオ画像AIは単体で表示されてもよく、脳組織画像BI、血管画像VI、合成画像FIの少なくとも1つ以上の画像と並べて表示されてもよい。
血管内デバイスは、芯材と絶縁体とを備えている。より具体的には、芯材の外周を絶縁体で被覆してよい。
芯材として、例えばステンレス鋼製またはニッケルチタン合金製等の極細ワイヤーを用いてよい芯材の極細ワイヤーとしては、例えば、直径0.1mm~1mm程度のものが例示できる。
絶縁体としては、例えば、ポリイミドチューブやPTFEチューブ等が例示できる。なお、絶縁体自体は筒状体であるが、その内側に芯材が充填されているため、血管内デバイスとしてはワイヤー部材と捉えることもできる。
このような細く拡張力のない血管内デバイスを用いることにより、血管の末梢部分であっても、第1箇所の近傍へ血管内デバイスを運びやすい。換言すると、このタイプの血管内デバイスは、血管内設置箇所の自由度が高いため、第2箇所を把握しつつデリバリー操作を行う必要性が高い。これは、固有のサイズ及び拡張力によって血管内設置箇所が自ずと制約されるステント型の血管内デバイスと対照的である。
サーバ1は、(血管内デバイス、端末2を介して)血管内電極から得られた電位情報を取得し、脳波の測定結果を演算する(脳波解析)。
以下、画像表示および脳波解析について、詳細に説明する。
図2は、本実施形態に係るシステムの構成の概略を示す図である。本実施形態に係るシステムは、処理を行うサーバ1と、端末2と、画像取得装置IMとが、インターネット等の所定のネットワークNを介して相互に接続されることで構成される。また、端末2と、血管内デバイスとが、接続されている。
図3は、本実施形態に係るサーバ1のハードウェア構成を示すブロック図である。サーバ1は、CPU(Central Processing Unit)11と、ROM(Read Only Memory)12と、RAM(Random Access Memory)13と、バス14と、入出力インターフェース15と、出力部16と、入力部17と、記憶部18と、通信部19と、ドライブ20と、を備えている。
図4は、本実施形態に係るサーバ1における機能的構成の一例を示す機能ブロック図である。
本実施形態では、指定受付部32は、端末2に脳組織画像BIが表示されている状態で、医師DCによる第1箇所DPの指定を受け付ける。
第1箇所DPは、医師DCが脳波を測定したい脳組織の部位(例えば、側頭葉・海馬・扁桃核・皮質結節等)であると捉えることもできる。
なお、第1箇所DPの指定方法は特に限定されず、例えば、指定受付部32は、画像ではなく、医師DCから脳組織における部位の選択を受け付けることによって、第1箇所DPの指定を受け付けてもよい。この場合、記憶部18に、脳組織の位置(または部位、領域)と、血管の位置(部位、または領域)を対応付ける対応付けテーブル(図6Aまたは図6B)を予め用意しておき、後述する位置特定部33は、当該対応付けテーブルを参照して、後述する第2箇所CPを特定してもよい。
ここで、第1箇所DPは脳組織における箇所であって、第2箇所CPは血管(走行)における第1箇所DPに対応する箇所である。第2箇所CPは、脳組織における第1箇所DPに最も距離(例えば、ユークリッド距離)が短い血管走行上の箇所であることが望ましい。これは、血管内の第2箇所CPにおいて、第1箇所DPの脳波をより正確に取得できるためである。
なお、特定方法は特に限定されず、種々の方法が適用可能である。
例えば、位置特定部33は、上述の対応付けテーブルを用いて、第1箇所DPに対応する第2箇所CPを特定してもよい。
また、例えば、位置特定部33は、脳組織画像BIと血管画像VIとが3次元画像であった場合、それぞれの重心の位置および断面方向に基づいて、脳組織画像BIと血管画像VIの位置関係を合わせた上で、上述の第1箇所DPに対応する第2箇所CPを特定してもよい。
また、例えば、合成画像FIが医師DC等によって手動で合成された場合、当該合成画像FIを用いて、上述の第1箇所DPに対応する第2箇所CPを特定してもよい。
血管内デバイスの情報としては、例えば、血管内デバイスの血管内デリバリー性能に関わる情報や、血管内デバイスのサイズおよび/または拡張力に関わる情報等が挙げられる。
ワイヤーの場合、例えば、血管内デバイスの情報(ワイヤー情報)として、有効長、(解放時の)径、併用(内挿)に適したカテーテルの径等が挙げられる。
例えば、位置特定部33は、血管内デバイスの血管内デリバリー性能や、サイズ、拡張力に応じて、当該血管内デバイスを配置可能な位置を求める。具体的には、位置特定部33は、血管内デバイスのサイズ等に応じて、当該血管内デバイスを配置可能な血管の位置や領域(例えば、上矢状静脈洞より血管径が太い血管)を求める。そして、位置特定部33は、当該配置可能な血管において、第1箇所DPに最も距離が短い血管走行の箇所を第2箇所CPとして特定する。
ここで、血管内デリバリー性能とは、カテーテルに対する摺動性を示す指標である。摺動性が高い程、血管内デリバリー性能が優れる。
また、拡張性とは、血管内での拡張力を示す指標である。電極が設けられた血管内デバイスを脳血管内で拡張させて血管壁に係止させることで、近傍の神経組織の電気的活動を感知するため、例えば、拡張性が高い血管内デバイスを用いる場合、血管内デバイスを係止させる血管径もある程度大きい(太い)必要がある。
なお、血管内デバイスの情報の取得方法については特に限定されず、例えば、不図示の受付部(デバイス受付手段)によって、血管内デバイスの情報を受け付けてもよく、予め、記憶部18内に格納されるDB等から取得してもよい。
例えば、表示制御部37は、脳組織画像BIと血管画像VIとを端末2に表示する。そして、表示制御部37は、脳組織画像BIにおける第1箇所DP、および血管画像VIにおける第2箇所CPを示すアイテムを端末2に表示する。ここで、アイテムとは、第1箇所DPや第2箇所CPを示す、ドットや枠などのアイコン等である。なお、表示制御部37は、脳組織画像BI(第1画像)を表示せずに、血管画像VI(第2画像)および第2箇所CPを示すアイテムを端末2に表示してもよい。
また、例えば、表示制御部37は、脳波解析部36によって解析された解析結果を端末2に表示する。
図5は、本実施形態に係る画像表示処理の一例を示す図である。図5において、サーバ1は、画像取得装置IMから脳組織画像BIおよび血管画像VIを取得して、端末2に表示する。図5は、例えば、位置指定モードがONの場合における画像表示処理である。
図6Aは、本実施形態における対応付けテーブルの一例を示す。図6Aに示す対応付けテーブルでは、脳組織における第1箇所と、当該第1箇所に対応する、血管における第2箇所とが、対応付けられている。
例えば、指定受付部32が、脳組織の一部である「脳組織xxx」を第1箇所DPとして受け付けた場合に、位置特定部33は、図6Aを参照し、「脳組織xxx」に対応する血管内の箇所である「血管内箇所aaa」を第2箇所CPとして特定する。
また、上述のように血管内デバイスの情報が取得される場合に、位置特定部33は、例えば、図6Bに示す対応付けテーブルを用いて、第2箇所CPを特定してもよい。図6Bに示す対応付けテーブルは、例えば、記憶部18にあらかじめ格納される。
図6Bは、本実施形態における対応付けテーブルの一例を示す。図6Bに示す対応付けテーブルでは、脳組織における第1箇所と、当該第1箇所に対応する、血管における1つ以上の第2箇所とが、対応付けられている。
例えば、指定受付部32が、脳組織の一部である「脳組織xxx」を第1箇所DPとして受け付け、かつ、血管内デバイスの情報(例えば、サイズ、拡張性等)が取得された場合に、位置特定部33は、図6Bを参照し、「脳組織xxx」に対応する血管内の箇所である「血管内箇所ppp」、「血管内箇所qqq」、「血管内箇所rrr」を取得する。そして、位置特定部33は、「血管内箇所ppp」、「血管内箇所qqq」、「血管内箇所rrr」のうち、血管内デバイスを配置可能な箇所を特定する。このとき、対応付けテーブルにおいて、血管径や対応する脳組織からの距離の情報が、血管内箇所に紐づけて記録されているとよい。これにより、位置特定部33は、例えば、血管径と血管内デバイスのサイズとを考慮して、血管内デバイスを配置可能な箇所において、対応する組織との距離が最も近い箇所を、第2箇所CPとして特定することができる。
なお、位置特定部33は、上述のテーブルに限定されず、例えば、第1箇所DP、血管内デバイスの情報(サイズ、拡張性など)を入力すると、第2箇所CPを出力する所定の関数を用いて、第2箇所CPを特定してもよい。
また、表示制御部37は、脳組織画像BIと血管画像VIとを並べて表示した場合に、一方の画像の表示角度や表示モード(例えば、断面2D表示モード、3D表示モード等)が変更された場合に、追従(連動)して他方の画像の表示角度や表示モードを変更してもよい。
なお、表示制御部37は、上述の合成画像を端末2の表示部に表示してもよい。
なお、対応付け部34は、医師DC等の人によって手動で脳組織画像BIと血管画像VIとを合成した合成画像FIを取得してもよい。合成画像FIの生成方法については、例えば、医師DCは、MRIによる脳組織データおよび血管データを取得する。そして、医師DCは、所定のソフトウェアを用いて、脳組織データおよび血管データを重ね合わせて合成画像FIを生成する。
なお、対応付け部34は、例えば、MRI等の装置によって、脳組織画像BIと血管画像VIとの合成が行われる場合は、MRI等から合成された合成画像FIを取得してもよい。
図8は、本実施形態に係る画像表示処理の一例を示す図である。図8において、サーバ1は、血管内デバイスから脳波を取得して、脳波の解析を行った結果を端末2に表示する。
具体的には、ステップS21において、脳波取得部35は、血管内電極から脳波(脳波信号)を取得して、脳波情報DB42に格納する。
そして、ステップS22において、脳波解析部36は、取得した脳波を解析する。
さらに、ステップS23において、表示制御部37は、解析結果を端末2に表示する。
図9は、脳内血管における血管走行の一例を示す図である。
例えば、0.25ミリ程度の細い血管内デバイスによれば、血管内の末梢部分(細い部分)に血管内電極を留置することができる。例えば、図9において黒丸で示される箇所(領域)に、上述の血管内電極を留置することが想定される。
例えば、第2箇所CPは、上矢状静脈洞より上流側の血管における位置であってもよい。ここで、上矢状静脈洞より上流側とは、上矢状静脈洞より細い血管であって、血流の上流側に位置する血管を示す。
また、例えば、第2箇所CPは、血管の内径が1mm以上10mm以下の血管における位置であってもよい。血管の内径としては、血管が円形なら直径、血管が楕円形なら一番大きくとれる箇所の内径でもよい。なお、1mmや10mmは一例であって、血管の内径が所定の範囲内の血管における位置であってもよい。
また、第2箇所CPは、所定の領域(例えば、図9において黒丸で示される領域)内の血管における位置であってもよい。
上述の実施形態によれば、例えば、脳血管内で左脳及び右脳の各々に近い箇所に、本発明の血管内デバイスを適切に配置して脳波を検出すれば、てんかん焦点の特定やてんかん発作の検知に使用することができる。脳組織と血管との対応付けを行い、脳組織の第1箇所に対応する、血管中の第2箇所を示すことで、電気信号を発生する生体組織の電気的活動を適切に感知するために血管内電極を配置する箇所を、医師が容易に把握することができる。
また、上述の実施形態によれば、脳組織画像と血管画像との合成画像を表示することで、電気信号を発生する生体組織の電気的活動を適切に感知するために血管内電極を配置する箇所を、医師が容易に把握することができる。
これにより、脳組織の第1箇所における脳波の測定において、空間分解能や時間分解能を高くすることができる。
また、これにより、頭蓋内電極と比較して、長期間、血管内電極を血管内に留置することができるため、継続的に脳波を測定することができる。
また、これにより、脳外科手術の専門医でなくても、血管内手術を行える医師であればよいため、硬膜下電極の貼付や深部脳波電極の挿入を行う場合と比較して、実施可能な施設が多くなる。
このような血管内デバイスは、頭蓋内電極と比較して、極めて低侵襲であるため、当該血管内デバイスを用いることによる副作用や合併症の危険が少ない。
また、頭蓋内電極は脳表面の電位のみ計測するが、上述の血管内デバイスは脳深部の電位を得ることが可能であるため、より広範囲の脳領域をモニタリングすることができる。
さらに、頭蓋内電極は開頭の必要があり、貼付できる面積が限られる。一方で、上述の血管内デバイスは、例えば額と後頭部のような極めて距離のある部分でも容易に留置することができる。
上述の実施形態では、難治性てんかんに対する外科手術のための検査において、脳組織画像および血管画像を表示する例について説明したが、てんかん診断用であれば、上述とどうように脳組織画像および血管画像を表示してもよい。
例えば、第2箇所を示す情報とアンギオ画像情報に基づいて、血管内デバイスが第2箇所に近づいたり、到達したり、通り過ぎたことの一以上を検知した場合に、検知した旨をリアルタイムで報知(表示)してもよい。
また、例えば、モードを設けずに、脳組織画像と血管画像を表示してもよい。
また、例えば、モードを設けずに、合成画像を表示してもよい。また、例えば、脳組織画像、血管画像、合成画像を並べて表示してもよい。
18:記憶部 19:通信部 31:画像取得部
32:指定受付部 33:位置特定部 34:対応付け部
35:脳波取得部 36:脳波解析部 37:表示制御部
Claims (8)
- 血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステムであって、
前記システムは、情報処理装置を備え、
前記情報処理装置は、
被験者の脳組織を示す第1画像と、前記被験者の脳組織内または近傍における血管を示す第2画像とを取得する取得手段と、
前記第1画像と、前記第2画像とを対応付ける対応付け手段と、
前記第1画像と前記第2画像とを所定の表示部に並べて表示する表示制御手段と、
を有する、
血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステム。 - 前記表示制御手段は、前記第1画像と前記第2画像とを重ねて第3画像として所定の表示部に表示する、
請求項1に記載の血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステム。 - 前記表示制御手段は、前記第1画像と前記第2画像に加えて、血管造影検査によって得られた第4画像を所定の表示部に並べて表示する、
請求項1または2に記載の血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステム。 - 前記第4画像は、血管走行とともに所定の血管内デバイスの位置を示す2次元画像である、
請求項3に記載の血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステム。 - 前記第1画像および前記第2画像は、3次元画像である、
請求項1から4のいずれか一項に記載の血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステム。 - 前記対応付け手段は、前記第1画像および前記第2画像における、それぞれの重心の位置および断面方向に基づいて、前記第1画像と前記第2画像とを対応付ける、
請求項5に記載の血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステム。 - 血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステムに含まれる情報処理装置において実行される情報処理方法であって、
コンピュータが、
被験者の脳組織を示す第1画像と、前記被験者の脳組織内または近傍における血管を示す第2画像とを取得する取得ステップと、
前記第1画像と、前記第2画像とを対応付ける対応付けステップと、
前記第1画像と前記第2画像とを所定の表示部に並べて表示する表示制御ステップと、
を実行する血管内デバイスを用いたてんかん診断用の情報処理方法。 - 血管内デバイスを用いたてんかん診断用のシステムに含まれる情報処理装置において実行されるコンピュータプログラムであって、
被験者の脳組織を示す第1画像と、前記被験者の脳組織内または近傍における血管を示す第2画像とを取得する取得ステップと、
前記第1画像と、前記第2画像とを対応付ける対応付けステップと、
前記第1画像と前記第2画像とを所定の表示部に並べて表示する表示制御ステップと、
をコンピュータによって実行させるための血管内デバイスを用いたてんかん診断用のコンピュータプログラム。
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