专利名称：医疗设备以及医疗设备的控制方法以往，在切除被检者的肺肿瘤、例如肺癌组织时，广泛进行切除右叶或左叶整体的单肺切除。与此相对，近年来，为了手术后的肺功能的保持和心肺功能的维持，对局限的肿瘤进行了单肺的一部分大叶或大叶的一部分肺区的切除。此处，在日本特开2008-142481号公报中，公开了根据CT图像将肺叶分割为肺区单位的装置。此外，在日本特表2008-5^641号公报中，公开了根据三维图像将肺血管区分为动脉或静脉的方法。但是，根据第1区域(肿瘤区域)决定包含第1区域的适当范围的第2区域(肿瘤切除区域)，有时对于手术操作者而言并不容易。本发明的目标在于提供一种提取包含第1区域的适当范围的第2区域的医疗设备、以及上述医疗设备的控制方法。
用于解决课题的手段实施方式的医疗设备具有存储单元，其对预先取得的被检者体内的三维图像数据进行存储；脏器提取单元，其从所述三维图像数据中提取预定的脏器；第1区域指定单元，其指定所述三维图像数据中的所述脏器的第1区域；血管提取单元，其从所述三维图像数据中提取所述脏器的内部血管；血管分类单元，其将所述血管提取单元提取出的多个所述血管分类为动脉或静脉的任意一种；以及第2区域提取单元，其根据所述血管分类单元所分类的所述动脉或所述静脉中的至少任意一种血管的三维图像信息，提取包含所述第1 区域的第2区域，该第2区域是根据所述脏器的解剖学特征而分类的一个区域。此外，另一实施方式的医疗设备的控制方法具有如下步骤数据存储步骤，对预先取得的被检者体内的三维图像数据进行存储；脏器提取步骤，从所述三维图像数据中提取预定的脏器；第1区域指定步骤，指定所述三维图像数据中的所述脏器的第1区域；血管提取步骤，从所述三维图像数据中提取所述脏器的内部血管；血管分类步骤，将在所述血管提取步骤中提取出的多个所述血管分类为动脉或静脉的任意一种；以及第2区域提取步骤， 根据在所述血管分类步骤中所分类的所述动脉或所述静脉中的至少任意一种血管的三维图像信息，提取包含所述第1区域的第2区域，该第2区域是根据所述脏器的解剖学特征而分类的一个区域。图IA是用于对根据肺的解剖学特征分类的区域进行说明的从正面观察时的图。图IB是用于对根据肺的解剖学特征分类的区域进行说明的从背面观察时的图。图2是用于说明肺的血管和支气管的图。图3是用于说明第1实施方式的导航装置的结构的结构图。图4是用于说明第1实施方式的导航装置的动作的流程图。图5A是用于说明第1实施方式的导航装置的动作的说明图。图5B是用于说明第1实施方式的导航装置的动作的说明图。图6A是用于说明第1实施方式的导航装置的动作的说明图。图6B是用于说明第1实施方式的导航装置的动作的说明图。图6C是用于说明第1实施方式的导航装置的动作的说明图。图6D是用于说明第1实施方式的导航装置的动作的说明图。图7A是用于说明第1实施方式的导航装置的动作的说明图。图7B是用于说明第1实施方式的导航装置的动作的说明图。图7C是用于说明第1实施方式的导航装置的动作的说明图。图7D是用于说明第1实施方式的导航装置的动作的说明图。图8是用于说明第1实施方式的变形例的导航装置的动作的流程图。图9是用于说明第2实施方式的导航装置的结构的结构图。图10是用于说明第2实施方式的导航装置的动作的流程图。图IlA是示出用于说明第2实施方式的导航装置的匹配处理的标准模板的图。图IlB是示出用于说明第2实施方式的导航装置的匹配处理的被检者的三维图像的图。图IlC是示出用于说明第2实施方式的导航装置的匹配处理的匹配处理状态的图。图12A是示出用于说明第2实施方式的导航装置的匹配处理的标准模板的图。图12B是示出用于说明第2实施方式的导航装置的匹配处理的被检者的三维图像的图。图12C是示出用于说明第2实施方式的导航装置的匹配处理的肿瘤切除区域的图。
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另外，如图1所示，支气管3除了与支气管6相连的隆凸3A附近以外，处于肺2的内部，因此不能从外部进行观察。另一方面，如图2所示，在肺2的内部，存在支气管3、肺动脉4和肺静脉5，但是肺动脉4和肺静脉5以及肿瘤也与支气管3同样，不能从肺2的外部进行观察。因此，在肿瘤切除时，手术操作者不容易决定能够完全切除肿瘤的区域。如图3所示，导航装置1具有提取单元10、作为显示单元的显示部11和作为输入单元的输入部12。显示部11对提取单元10的处理结果进行显示。输入部12是键盘、鼠标或触摸面板等。手术操作者经由输入部12输入被检者的信息，并且根据显示部11所显示的肺的图像指定肿瘤的位置和大小，还输入用于根据目的改变显示部11所显示的图像的观察方向或透射显示等显示状态的指示。提取单元10具有作为存储单元的存储部21、作为脏器提取单元的脏器提取部22、 作为第1区域指定单元的第1区域指定部23、作为血管提取单元的血管提取部M、作为血管分类单元的血管分类部25、作为第2区域提取单元的第2区域提取部沈和作为模板生成单元的模板生成部27。提取单元10的上述各功能可以是分别独立的硬件，但是作为提取单元10的例如控制部的CPU 20也可以具有所有功能部的功能。即，上述各功能部也可以将存储在未图示的存储介质等中的程序读入到CPU 20中进行处理。存储部21对预先取得的被检者体内的三维图像数据进行存储。脏器提取部22根据存储部21所存储的三维图像数据提取预定的脏器、例如肺和支气管。手术操作者经由输入部12利用第1区域指定部23指定三维图像数据中的第1区域即肿瘤。血管提取部M 提取肺内部的血管、即肺动脉和肺静脉。血管分类部25将血管提取部24提取出的血管分类为动脉或静脉的任意一种。模板生成部27根据血管的三维图像信息，生成由将血管直径增加了预定量的血管关联区域构成的血管区域模板。第2区域提取部沈根据血管分类部25所分类的动脉或静脉中的至少任意一个血管的三维图像信息，更具体而言，根据包含第1区域的上述血管关联区域的信息，提取包含第1区域(肿瘤)的第2区域(肿瘤切除区域)。S卩，第2区域提取部沈具有作为区域判定单元的区域判定部26X和作为区判定单元的区判定部^Y。区域判定部26Χ根据从脏器提取部22得到的包含肿瘤的位置信息的脏器信息和从模板生成部27得到的血管关联区域的信息，判定肿瘤是否存在于任意一个模板内。在判定中使用了各个坐标信息。区判定部26Υ在肿瘤存在于任意一个模板内的情况下，判定包含有肿瘤的血管关联区域模板，并且根据静脉或动脉的信息确定关联的肺区。以下，依照图4的流程图对导航装置1的动作进行说明。<步骤S10>数据存储步骤未图示的公知的CT装置所生成的被检者的X线断层像数据、例如DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine 医学数字图像通讯标准)形式的三维图像数据经由未图示的接收部被导航装置1接收，并被存储到半导体存储装置或磁记录装置等存储部21中。<步骤Sll>脏器提取步骤脏器提取部22从存储部21所存储的三维图像数据中提取预定的脏器、即作为处置对象的脏器的肺和支气管。此处进行提取，是指得到图1所示的肺和图2所示的支气管的三维形状信息。另外，在三维图像数据中包含肿瘤数据的情况下，还提取肿瘤的三维形状 fn息ο脏器提取部22提取出的肺、支气管和肿瘤的三维形状信息显示在显示部11上。此时，为了明确显示支气管和肿瘤的位置等，优选将肺显示为透过图像。<步骤S12>第1区域(肿瘤)指定步骤例如，手术操作者经由输入部12，利用第1区域指定部23指定显示部11所显示的肺的图像中的第1区域、即肿瘤的位置和大小。第1区域也可以利用CAD(Computer-Aided Detection 计算机辅助检测)指定。<步骤S13>血管提取步骤血管提取部M提取肺内部的血管、即肺动脉和肺静脉的三维形状信息。如图2所示，肺血管形成了从较粗的血管阶段性分支的一组血管构成的血管网。并且，各个血管网向根据解剖学特征分类的区域的组织提供氧和营养。<步骤S14>血管分类步骤导航装置1将在脏器提取步骤中提取出的肺内部的血管分类为动脉或静脉的任意一种。例如，与支气管相邻并与支气管平行的血管被分类为肺动脉，处于肺动脉与肺动脉之间的血管被分类为肺静脉。如图2所示，肺动脉和肺静脉形成了从较粗的血管阶段性分支的多个血管网的情况还能够被用于末梢的血管分类。此外，分支的各个肺静脉的血管与任意一个大叶关联。<步骤S15>模板生成步骤模板生成部27根据静脉的三维图像信息，生成由将各个血管直径增加了预定量 (例如将外径设为了 η倍)的静脉关联区域构成的静脉区域模板。此处，η为例如2 10。 另外，血管直径的增加比例也可以利用加上预定值的方法。此外，当增加了直径时，在产生了与相邻的血管重叠的区域的情况下，将距两个血管相同距离的部位设为边界。例如，图5Α示出了静脉30的三维形状，静脉30Α表示属于左上叶LU的血管网的一部分，静脉30Β1、30Β2表示从静脉30Β分支的属于左下叶LD的血管网的一部分。各血管的中央的线表示连接了血管的例如重心点的芯线50。并且，如图5Β所示，模板生成部27生成将静脉30Α、30Β1、30Β2的外径设为例如3 倍的各个静脉关联区域40Α、40Β1、40Β2。另外，模板生成部27可以仅针对存在肿瘤的右肺或左肺、或者肿瘤附近的静脉 30Α、30Β1、30Β2生成静脉关联区域40Α、40Β1、40Β2，也可以针对在脏器提取步骤中提取出的静脉整体生成静脉关联区域。〈步骤S16>第2区域提取步骤第2区域提取部沈判定任意一个静脉关联区域是否包含在第1区域指定步骤中指定的第1区域、即肿瘤60A。<步骤S17>手动选择步骤(第2区域提取步骤A)如图6D所示，在不存在包含肿瘤60D的静脉关联区域的情况下，导航装置1变为手术操作者选择第2区域的手动选择模式。手术操作者能够一边观察显示部11所显示的肺、支气管、血管或肿瘤的图像，一边经由输入部12选择肿瘤切除区域。
另外，在不存在包含肿瘤60D的静脉关联区域的情况下，手术操作者也可以重新设定生成静脉区域模板时的血管直径的增加量，由此第2区域提取部沈以新条件再次进行提取。<步骤S18、S19>第2区域提取步骤B如图6C所示，在多个静脉关联区域40A、40B1中包含了肿瘤60C(第1区域)的情况下，第2区域提取部沈提取作为该静脉关联区域的基础的各个血管所属的多个大叶、即左上叶LU和左下叶LD。换言之，第2区域提取部沈提取多个第2区域。<步骤S20>第2区域提取步骤C如图6A所示，在存在一个包含肿瘤60A的静脉关联区域40B2的情况下，第2区域提取部沈提取作为该静脉关联区域的基础的血管所属的肺的大叶、即左下叶LD，作为第2 区域61A。第2区域61A是适于切除肿瘤60A的肿瘤切除区域。此外，例如，如图6B所示，在静脉关联区域40A包含肿瘤60B的情况下，第2区域提取部沈提取作为静脉关联区域40A的基础的血管所属的肺的大叶、即左上叶LU，作为第 2区域A。 另外，第2区域提取部沈也可以将根据静脉关联区域40B2所包含的肿瘤60A的比例计算出的参考信息显示在显示部11上。例如，参考信息在静脉关联区域40B2包含肿瘤 60A整体的情况下为“100%”，在静脉关联区域40B2包含肿瘤60A的一部分(例如30% ) 的情况下为“30%”。此外，导航装置1在静脉关联区域40B2所包含的肿瘤60A的比例在预定值以下、 例如5%以下的情况下，也可以设定为第2区域提取部沈不提取第2区域。上述预定值优选能够由手术操作者经由输入部12适当进行设定。同样，模板生成部27生成的静脉区域模板的血管直径增加量也优选能够由手术操作者经由输入部12适当进行设定。<步骤S21>切除区域显示步骤第2区域提取部沈提取出的肿瘤切除区域(第2区域)利用可与其他区域进行区分的颜色等显示在显示部11上。如以上所说明那样，本实施方式的导航装置1能够提取包含肿瘤60的适当的肿瘤切除区域。另外，在上述说明中，模板生成部27生成由将血管直径增加了预定量的静脉关联区域构成的静脉区域模板。但是，如图7A所示，模板生成部27也可以根据芯线50A、50B1、 50B2，生成以芯线为中心的预定直径的静脉关联区域41A、41B1、41B2，第2区域提取部沈根据静脉关联区域41A、41B1、41B2与肿瘤60E之间的关系提取第2区域。此外，如图7B所示，第2区域提取部沈的提取方法可以是如下方法计算从芯线 50A、50B2到肿瘤60F的距离dl、d2，并提取作为处于最短距离的芯线的基础的血管所属的大叶作为第2区域。此外，如图7C所示，模板生成部也可以生成由将肿瘤60G的外形(轮廓)增加了预定量(例如设为η倍)的肿瘤关联区域60G1构成的肿瘤区域模板，第2区域提取部根据肿瘤关联区域60G1与静脉30Α、30Β1、30Β2之间的关系提取第2区域。并且，如图7D所示，第2区域提取部也可以根据芯线50Α、50Β1、50Β2与将肿瘤60Η 的外形(轮廓)增加了预定量的肿瘤区域模板(肿瘤关联区域)60Η之间的关系提取第2区域。如以上的说明那样，导航装置1的第2区域提取部沈根据静脉血管的三维图像与第1区域之间的距离关系提取第2区域。S卩，第2区域提取部沈根据处于与第1区域最短距离处的、由血管分类部25分类出的静脉的信息，提取任意一个大叶作为第2区域。<第1实施方式的变形例>接着，对作为本发明第1实施方式的变形例的医疗设备的导航装置IA进行说明。 导航装置IA与第1实施方式的导航装置1类似，因此对相同结构要素标注相同的标号并省略说明。在局限在肺区的肿瘤的情况下，有时即使仅切除例如构成大叶等的肺区1 10中的任意一个也能够完全切除肿瘤。此时，导航装置IA的第2区域提取部26A根据手术操作者的指示等，从最初提取出的任意一个大叶中提取作为更小区域的肺区作为第2区域。以下，依照图8的流程图对导航装置IA的动作进行说明。另夕卜，SlO S20的动作与图4所示的导航装置1相同，因此省略说明。<步骤S22>第2区域提取步骤在第1实施方式的导航装置1中，第2区域提取部沈根据静脉关联区域提取出任意一个大叶作为第2区域。与此相对，导航装置IA的第2区域提取部沈根据动脉关联区域，将第2区域限定为大叶的一部分肺区1 10进行提取。S卩，第2区域提取部26A利用SlO S20的动作，根据静脉关联区域，提取任意一个大叶、例如左上叶LU作为肿瘤切除区域(第2区域A)61A。<步骤S23>动脉模板生成步骤模板生成部27A根据肺动脉的三维图像信息，生成由将各个血管直径增加了预定量(例如将外径设为了η倍)的肺动脉关联区域构成的肺动脉区域模板。另外，与静脉关联区域同样，模板生成部27Α也可以仅针对一部分肺动脉生成动脉关联区域。<步骤S24>第2区域提取步骤第2区域提取部26A判定任意一个动脉关联区域是否包含在第1区域指定步骤中指定的第1区域、即肿瘤60A
<步骤S25>手动选择步骤(第2区域提取步骤D)在不存在包含肿瘤的动脉关联区域的情况下(SM 否)，导航装置IA变为手动选择模式使得手术操作者能够选择第2区域。另外，第2区域提取部26A可以与大叶提取的情况同样，使用各种方法提取一个肺区作为第2区域，也可以改变提取条件再次进行提取。<步骤S26、S27>第2区域提取步骤E在多个动脉关联区域中包含了肿瘤(第1区域)的情况下(是)，第2区域提取部26A提取作为该动脉关联区域的基础的各个血管所属的多个肺区。换言之，第2区域提取部26A提取多个第2区域62。<步骤S28>第2区域提取步骤F在不存在多个包含肿瘤60A的动脉关联区域的情况下(S^ 否)，第2区域提取部 26提取作为该动脉关联区域的基础的血管所属的肺区，作为第2区域62A。第2区域62A 是第2区域61A的一部分，是更适于切除肿瘤60A的肿瘤切除区域。
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<步骤S29>切除区域显示步骤第2区域提取部26A提取出的肿瘤切除区域(第2区域)被显示在显示部11上。如以上的说明那样，本变形例的导航装置IA具有导航装置IA具备的效果，并且能够提取包含肿瘤60A的更窄范围的第2区域(肿瘤切除区域)62。〈第2实施方式〉接着，对作为本发明第2实施方式的医疗设备的导航装置IB进行说明。导航装置 IB与第1实施方式的导航装置1类似，因此对相同结构要素标注相同的标号并省略说明。如图9所示，导航装置IB具有作为标准模板存储单元的标准模板存储部观和作为匹配处理单元的匹配处理部四。并且，第2区域提取部26B根据与三维图像信息对应的第1区域和标准模板的脏器等信息提取第2区域。与导航装置1同样，导航装置IB的提取单元IOB的各功能部也可以是被读入到CPU 20B中进行处理的程序。标准模板存储部观对标准模板进行存储，该标准模板由以被检者的至少性别、体型和年龄为基础的标准脏器和脏器内的血管的三维形状信息等构成。匹配处理部四进行标准模板与被检者的三维形状信息的匹配处理。以下，依照图10的流程图对导航装置IB的动作进行说明。<步骤S40>数据存储步骤未图示的公知的CT装置所生成的被检者的X线断层像数据、例如DICOM(Digital Imaging and Communication in Medicine 医学数字图像通讯标准)形式的三维图像数据经由未图示的接收部被导航装置IA接收，并被存储到半导体存储装置或磁记录装置等存储部21中。〈步骤S41>脏器提取步骤脏器提取部22根据存储部21所存储的三维图像数据提取预定的脏器、例如肺2 和支气管3。在三维图像数据包含肿瘤数据的情况下，还提取肿瘤60的三维形状信息。<步骤S42>第1区域(肿瘤)指定步骤例如，手术操作者经由输入部12，利用第1区域指定部23指定显示部11所显示的肺的图像中的第1区域、即肿瘤的位置和大小。第1区域也可以利用CAD(Computer-Aided Detection 计算机辅助检测)指定。<步骤S43>血管提取步骤血管提取部M提取肺内部的血管、即肺动脉4和肺静脉5的三维形状信息。<步骤S44>血管分类步骤导航装置IB将在脏器提取步骤中提取出的肺内部的血管分类为肺动脉4或肺静脉5的任意一种。<步骤S45>被检者信息输入步骤手术操作者经由输入部12输入被检者的至少性别、体型和年龄的信息。所输入的被检者的信息除了性别、体型和年龄以外，还可以是体重、身高或者胸围等。<步骤S46>标准模板选择/存储步骤将标准模板70存储到标准模板存储部观中，该标准模板70以被检者的信息为基础，由标准脏器和脏器内的血管的三维形状信息等构成。标准模板70可以从存储在模板存储部28A内的多个模板中进行选择，也可以根据输入信息生成，还可以是对所选择的模板进行了进一步校正后的模板。在标准模板中，除了肺2/支气管3/肺血管4、5的三维形状信息以外，还包含大叶/肺区的边界信息。<步骤S47>匹配处理步骤匹配处理部四进行标准模板70与被检者的三维形状信息的匹配处理。匹配处理部四进行如下匹配处理中的至少任意一个处理标准模板70的血管的三维形状信息和血管提取部对提取出的血管的三维图像信息的匹配处理、或者标准模板的脏器的三维形状信息和脏器提取单元提取出的脏器的三维图像信息的匹配处理。即，匹配处理部四将“支气管(脏器)3”、“支气管(脏器)3+肺血管4、5”、“肺血管4、5”、“肺动脉4”或者“肺静脉5”中的至少任意一个作为对象来进行匹配处理。例如， 图IlA示出了标准模板70、图IlB示出了被检者的三维形状信息70X、图IlC示出了对标准模板70与被检者的三维形状信息70X进行了匹配处理的状态。另外，为了得到更高精度的结果，也可以在将支气管3作为对象进行了匹配处理后，将肺血管4、5作为对象进行匹配处理。如后面所述，优选至少将“血管4、5”作为对象进行匹配处理。匹配处理通过公知的图像处理进行，可以使用像素数据等级的匹配、或者从图像提取出的特征等级中的匹配的任意一个。另外，在对标准模板70与被检者的三维形状信息的相似度进行比较而计算出的两图像的误差e大于允许误差eO的情况下，匹配处理部四可以将所选择的标准模板改变为另一标准模板再次进行匹配处理，也可以转移到手动选择模式(S51)。此处，例如如图IlC所示，如果匹配对象是支气管3，则图像的误差e是在气管6与支气管3相连的隆凸3A处使用气管芯线6A进行了匹配处理时末梢的多个支气管分支点的位置偏差的合计值。<步骤S48>第2区域提取步骤第2区域提取部26B判断匹配处理后的被检者的肿瘤60J是否被包含在标准模板 70中的肺的任意一个区域中。另外，此处，区域是指肺大叶或肺区。另外，如在第1实施方式中说明那样，特别是通过将肺静脉5作为对象进行匹配处理，将肺大叶提取为第2区域时的精度较高，通过将肺动脉4作为对象进行匹配处理，将肺区提取为第2区域时的精度较高。因此，也可以重复进行匹配处理步骤和第2区域提取步骤。即，也可以在将“肺静脉5”作为对象进行第1匹配处理，提取出任意一个大叶后，将“肺动脉4”作为对象进行第2匹配处理，对提取出的大叶中的一个肺区进行提取。<步骤S49>手动选择步骤(第2区域提取步骤G)在不存在包含肿瘤60D的区域的情况下(S48 否)，导航装置1变为手动选择模式使得手术操作者能够选择第2区域。〈步骤S50、S51>第2区域提取步骤H在多个区域中包含了肿瘤60J (第1区域)的情况下，第2区域提取部沈提取该多个区域。换言之，第2区域提取部26B提取多个第2区域。<步骤S52>第2区域提取步骤I在一个区域中包含了肿瘤60J (第1区域)的情况下，第2区域提取部沈提取该区域。
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〈步骤S53>切除区域显示步骤第2区域提取部26B提取出的肿瘤切除区域(第2区域)被显示在显示部11上。如以上的说明那样，本变形例的导航装置IB与第1实施方式的导航装置1等具有相同的效果。另外，由于个体差异，有时被检者的血管的配置状态等会与标准模板差异较大。例如，如图IlB所示，根据被检者不同，在图IlA所示的标准模板中处于左下叶LD内部的下叶静脉的末端有时会而延伸到左上叶LU。在这种情况下，如图IlC所示，优选第2区域提取部26B将属于同一血管网的第3 区域63提取为肿瘤切除追加区域。图IlC所示的第3区域63是左上叶LU的肺区2 (LU2)。 并且，如图IlC所示，显示部11所显示的图像优选使用与第2区域61不同的阴影或显示颜色等对第3区域63进行显示，由此提醒手术操作者注意。此外，在被检者的血管配置等与标准模板差异较大的情况下，即使在与肿瘤切除区域无关的位置处，导航装置IB也进行显示以提醒手术操作者注意。在以上的说明中，以肺的肿瘤切除区域的提取为例进行了说明，但是在其他脏器、 例如肝脏中也能够用同样的方法进行导航。即，在肝脏的切除中，进行亚区域切除、区域切除、叶切除或者放大右叶切除的任意一种，但是导航装置能够提取适当的肿瘤切除区域并显示给手术操作者。本发明不限于上述实施方式，在不改变本发明主旨的范围内可进行各种变更、改变等。本申请以2010年6月2日在日本申请的日本特愿2010-127187号为优先权主张的基础进行申请，上述公开内容被引用到本申请说明书、权利要求书、附图中。


导航装置(1)具有存储部(21)，其对预先取得的被检者的三维图像数据进行存储；脏器提取部(22)，其从三维图像数据中提取预定的脏器；第1区域指定部(23)，其指定三维图像数据中的肿瘤(60)；血管提取部，其从三维图像数据中提取脏器的内部血管；血管分类部(25)，其将血管分类为动脉或静脉的任意一种；以及第2区域提取部(26)，其根据血管的三维图像信息，提取包含所述肿瘤(60)的肿瘤切除区域，该肿瘤切除区域是根据脏器的解剖学特征而分类的一个区域。