医用ガイドシステム
【課題】診断中もしくは診断後に、術者が超音波走査を行った範囲を容易に確認することが可能な医用ガイドシステムを提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る医用ガイドシステムは、被検体との間で超音波の送受信を行う超音波振動子の位置及び配向を検出し出力する検出部と、人体の器官の解剖学的な位置情報を有する参照画像データを記憶する参照画像記憶部と、前記検出部からの出力と前記参照画像データとに基づいて、人体の器官の解剖学的なモデル画像と、該モデル画像に対する最新の前記超音波断層像の位置及び配向の少なくとも一方を示す超音波断層像マーカと、前記モデル画像に対する過去において前記超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方を示す撮像履歴マーカと、からなるガイド画像を作成し表示装置に出力するガイド画像作成部と、を具備する。
【解決手段】本発明に係る医用ガイドシステムは、被検体との間で超音波の送受信を行う超音波振動子の位置及び配向を検出し出力する検出部と、人体の器官の解剖学的な位置情報を有する参照画像データを記憶する参照画像記憶部と、前記検出部からの出力と前記参照画像データとに基づいて、人体の器官の解剖学的なモデル画像と、該モデル画像に対する最新の前記超音波断層像の位置及び配向の少なくとも一方を示す超音波断層像マーカと、前記モデル画像に対する過去において前記超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方を示す撮像履歴マーカと、からなるガイド画像を作成し表示装置に出力するガイド画像作成部と、を具備する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、器官に対する超音波断層像の位置を示すガイド画像を作成する医用ガイドシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波診断装置においては、超音波振動子を用いて生成された現在の超音波断層像や記録後の超音波断層像が被検体のどの部位の走査によって得られたものであるかを術者等に認識させる技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特開２００４−１２１４８８号公報には、位置センサを搭載した超音波プローブを用い、検査中に取得した超音波断層像を３次元座標上に配置して表示させる技術が開示されている。また、特開２００６−１４９４８１号公報には、位置センサを搭載した超音波プローブを使用し、位置センサにより検出した超音波断層像位置を超音波断層像マーカとして、人体の模式図データから作成した立体画像上に合成して表示させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１２１４８８号公報
【特許文献２】特開２００６−１４９４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特開２００４−１２１４８８号公報の超音波断層像を３次元座標上に配置する表示では、配置された一連の超音波断層像の位置関係を補助として、術者が超音波断層像を解釈することで、初めて超音波断層像と臓器の位置関係を知ることが可能である。そのため、検査対象部位の全体を見落とし無く検査できたかを確認するためには、取得した超音波断層像からボリュームデータを作成して画像の解釈をする必要があり、検査時間が長くなってしまうという問題点があった。
【０００５】
また、特開２００６−１４９４８１号公報の立体画像上に超音波断層像マーカを合成表示する方法では、表示されている１枚の超音波断層像の位置しか表示されないため、超音波検査開始からこれまでに検査した範囲を確認することができない。そのため、検査中に超音波検査を行った範囲を判断することができず、検査対象部位の全体を見落とし無く、短時間で検査するのが困難であった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、診断中もしくは診断後に、術者が超音波走査を行った範囲を容易に確認することが可能な医用ガイドシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る医用ガイドシステムは、被検体との間で超音波の送受信を行う超音波振動子を具備し、該超音波振動子から出力される超音波信号に基づいて超音波断層像を撮像する超音波診断装置の、前記超音波振動子の位置及び配向の少なくとも一方を検出し出力する検出部と、人体の器官の解剖学的な位置情報を有する参照画像データを記憶する参照画像記憶部と、前記検出部からの出力と前記参照画像データとに基づいて、人体の器官の解剖学的なモデル画像と、該モデル画像に対する最新の前記超音波断層像の位置及び配向の少なくとも一方を示す超音波断層像マーカと、前記モデル画像に対する過去において前記超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方を示す撮像履歴マーカと、からなるガイド画像を作成し表示装置に出力するガイド画像作成部と、を具備することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態においては、医用器具として超音波内視鏡を使用し、医用ガイドシステムは該超音波内視鏡の操作の支援を行うガイド画像を生成するものとして、説明を行う。
【０００９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図１４を参照して説明する。図１は医用ガイドシステムの構成を示すブロック図である。図２は被検体の標本点に装着された４個の体表検出用コイルを示す図である。図３は、参照画像記憶部に記憶されている参照画像データを概念的に示す図である。図４は、ボクセル空間の構成を示す図である。
【００１０】
本実施形態の医用ガイドシステム１は、医用器具としての超音波内視鏡２による診断操作を支援するためのガイドを行うシステムである。本実施形態の医用ガイドシステム１は、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、位置配向算出装置４と、画像処理装置５と、表示装置８と、光学観察装置１０と、入力装置１１とを備えてなり、各装置は有線又は無線の通信手段により接続されている。
【００１１】
また、医用ガイドシステム１は、該医用ガイドシステム１の外部に設けられた光ファイバ、電気ケーブル、無線通信等を用いたネットワーク１４に接続されている。該ネットワーク１４には、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置（Ｘ−ｒａｙ ３−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｓｙｓｔｅｍ）１６、３次元ＭＲＩ装置（３−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）１５、外部記憶装置１７が接続されている。医用ガイドシステム１は、ネットワーク１４を介して、３次元ＭＲＩ装置１５、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置１６及び外部記憶装置１７とデータの授受が可能である。
【００１２】
医用器具としての超音波内視鏡２は、食道、胃、十二指腸などの体腔内に挿入される挿入部の先端に配設されステンレス等の硬質な材料で構成された硬性部２１と、硬性部２１の基端側に配設され可撓性のある材料で構成された長尺の可撓部２２と、可撓部２２の基端側に配設され硬質な材料で構成された操作部２３とからなる。術者は、該操作部２３を把持して超音波内視鏡２の操作を行う。また、超音波内視鏡２は、超音波観測装置３、光学観察装置１０、及び位置配向算出装置４に図示しない接続コネクタを介して電気的に接続されている。
【００１３】
硬性部２１は、撮像装置２７と、超音波振動子アレイ３１と、画像位置配向検出用コイル４４を具備して構成されている。撮像装置２７は、撮像素子としてのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２６と、該ＣＣＤ２６の受光面上に被写体像を結像するレンズ２５等を具備してなり、ガラス製の光学観察窓２４を介して体腔内を光学的に撮像する装置である。硬性部２１には、該撮像装置２７の視野方向に照明光を照射する図示しない照明装置が配設されており、撮像装置２７は、照明装置により照明された体腔内の光学的な画像を取得し、ＣＣＤ信号として光学観察装置１０へ出力する。
【００１４】
超音波振動子アレイ３１は、いわゆる電子ラジアル走査型の超音波振動子アレイであり、硬性部２１を体腔内に挿入する方向に沿う挿入軸周りに環状に配設された、複数の超音波振動子により構成されている。超音波振動子アレイ３１は、挿入軸に直交する平面上において超音波ビームを放射方向に所定の時間間隔で走査しながら送受することにより、超音波断層像を得るために必要なエコー信号を取得し、超音波観測装置３へ出力する。
【００１５】
超音波振動子アレイ３１は、超音波観測装置３に電気的に接続されている。超音波観測装置３は、超音波振動子アレイ３１が送信する超音波ビームの強度、角度、フォーカス等を制御すると共に、超音波振動子アレイ３１により取得されたエコー信号から走査面における超音波断層像データを生成し、出力する。
【００１６】
なお、以下において、実空間において固定された座標系を直交座標軸Ｏ−ｘｙｚとして定義する。本実施形態では、例えば図２に示すように、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚは、超音波診断時に被検体１００が横たわる診察台に対する位置が固定されている。
【００１７】
また、超音波振動子アレイ３１により走査が行われる平面を、ラジアル走査面ＳＰと称するものとする。また、硬性部２１に固定した正規直交基底（各方向の単位ベクトル）Ｖ、Ｖ３、Ｖ１２を図１に示すように定義する。すなわち、基底ベクトルＶを硬性部２１の挿入軸方向と平行、すなわちラジアル走査面ＳＰの法線方向ベクトルとし、超音波振動子２１の所定の走査方向を１２時方向とした場合に、３時方向に向く基底ベクトルをＶ３、１２時方向に向く基底ベクトルをＶ１２とする。なお、ベクトルについては太字のイタリック体で表記するのが一般的であるが、本実施形態においては通常の英数字を用いて標記するものとする。また、超音波振動子アレイ３１が走査を行う面上における超音波振動子アレイ３１による走査範囲を、超音波断層像データの撮像範囲Ｒと称するものとする。
【００１８】
画像位置配向検出用コイル４４は、環状の超音波振動子アレイ３１の中心近傍に、超音波振動子アレイ３１との位置関係が固定されて硬性部２１内に配設されている。画像位置配向検出用コイル４４は、基底ベクトルＶ及びＶ３と平行な軸周りにそれぞれ巻かれた２つのコイルが一体に組み合わされて構成されている。また、該画像位置配向検出用コイル４４の中心を位置Ｏ”とする。なお、図１においては、説明のため、画像位置配向検出用コイル４４と、超音波振動子アレイ３２の中心とを離間して示している。
【００１９】
すなわち、画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”は、超音波振動子アレイ３１の走査中心の位置と略一致するものであり、本実施形態においては超音波断層像データの撮像範囲Ｒの中心位置を示すものである。また、基底ベクトルＶ、Ｖ３、Ｖ１２は、超音波断層像データの配向を示すものである。
【００２０】
検出部である位置配向算出装置４は、超音波内視鏡２の硬性部２１に配設された画像位置配向検出用コイル４４とＡ／Ｄ変換装置４６を介して接続されているとともに、送信アンテナ４１に電気的に接続されている。位置配向算出装置４は、体表検出用コイル４２とＡ／Ｄ変換装置４５を介して接続されている。また、位置配向算出装置４は、例えばＲＳ−２３２Ｃ規格のケーブル等を介して画像処理装置５に電気的に接続されている。
【００２１】
送信アンテナ４１は、図示しないそれぞれ巻線軸の配向が異なる複数個の磁場発生用コイルを具備して構成されており、位置配向算出装置４からの出力に応じて交番磁場を発生する装置である。
【００２２】
送信アンテナ４１は、実空間上において位置が固定されて設置されるものであり、本実施形態では、送信アンテナ４１は、超音波診断時に被検体１００が横たわる診察台に対して位置が固定されている。すなわち、本実施形態では、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上において送信アンテナ４１はその位置が固定されている。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換装置４５及び４６は、入力された信号を増幅する図示しないアンプと、増幅された信号をサンプリングしてデジタルデータへ変換する図示しないアナログデジタル変換回路とを具備して構成されている。
【００２４】
超音波内視鏡２の硬性部２１に配設された画像位置配向検出用コイル４４は、送信アンテナ４１により発生された交番磁場を検出し、位置電気信号に変換してＡ／Ｄ変換装置４６へ出力する。
【００２５】
また、複数の体表検出用コイル４２は、送信アンテナ４１により発生された交番磁場を検出するためのコイルをそれぞれ具備して構成されおり、コイルが検出した交番磁場を位置電気信号に変換してＡ／Ｄ変換装置４５へ出力する。
【００２６】
位置配向算出装置４は、画像位置配向検出用コイル４４及び体表検出用コイル４２からそれぞれ出力されＡ／Ｄ変換装置４５及び４６によりデジタルデータに変換された、位置電気信号に基づいて、画像位置配向検出用コイル４４及び複数の体表検出用コイル４２の、送信アンテナ４１に対するそれぞれの位置及び配向を算出する構成を有するものである。
【００２７】
具体的には、位置配向算出装置４は、基底ベクトルＶ及びＶ３と平行な軸周りにそれぞれ巻かれた２つのコイルからなる画像位置配向検出用コイル４４から出力される位置電気信号に基づいて、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における画像位置配向検出用コイル４４の中心の位置Ｏ”と、基底ベクトルＶ及びＶ３とを算出し、該情報を画像処理装置５へ出力する。
【００２８】
また、位置配向算出装置４は、体表検出用コイル４２から出力される位置電気信号に基づいて、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における体表検出用コイル４２の位置及び配向を算出し、該情報を画像処理装置５へ出力する。
【００２９】
本実施形態では、４個の体表検出用コイル４２が、被検体１００の体表の特徴のある４箇所の点（以下、被検体１００の体表の特徴のある点を、単に標本点と称する）の近傍にテープ、ベルト、バンド、接着剤、負圧吸引等により装着され固定される。
【００３０】
なお、本実施形態においては、４箇所の標本点Ａ１〜Ａ４を以下のように定める。すなわち、標本点Ａ１を「剣状突起」(xiphoid process)、標本点Ａ２を骨盤(pelvis)の左側の「左上前腸骨棘」(left anterior superior iliac spine)、標本点Ａ３を骨盤の右側の「右上前腸骨棘」(right anterior superior iliac spine)、標本点Ａ４を左右の上前腸骨棘の中間で脊椎上の「腰椎椎体棘突起」(spinous process of vertebral body)と定義する（図２参照）。
【００３１】
４点の標本点Ａ１〜Ａ４は同一平面上には存在しない位置関係のものが採用される。このため、図２に示すように、剣状突起（標本点Ａ１）を原点として他の標本点Ａ２〜Ａ４へ向かう３本のベクトルを基本ベクトルとした斜交座標系(un-orthogonal reference frame)を直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上において算出する事が可能である。
【００３２】
なお、４点の標本点Ａ１〜Ａ４は、本実施形態で示したものに限られるものではなく、使用する医用器具の形態及び該医用器具を使用する部位に応じて、適宜に変更されるものである。また、４点の標本点Ａ１〜Ａ４は、被検体１００の骨格の特徴のある箇所であり、術者が触診により位置を特定可能な位置であることが好ましい。
【００３３】
上述した位置配向算出装置４による、画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”及び基底ベクトルＶ、Ｖ３の算出と、４個の体表検出用コイル４２の位置及び配向の算出とは、超音波観測装置３による超音波断層像データの取得タイミングと同期して行われる。
【００３４】
以下、位置配向算出装置４により算出され画像処理装置５へ出力されるデータのうち、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標の値と、基底ベクトルＶのｘ座標成分、ｙ座標成分、ｚ座標成分の値と、基底ベクトルＶ３のｘ座標成分、ｙ座標成分、ｚ座標成分の値と、を「画像位置配向検出用コイル位置配向データ」と称するものとする。
【００３５】
また、位置配向算出装置４により算出され画像処理装置５へ出力されるデータのうち、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における４個の体表検出用コイル４２のそれぞれのｘ座標、ｙ座標及びｚ座標の値を「体表検出用コイル位置データ」と称するものとする。
【００３６】
また、上記「画像位置配向検出用コイル位置配向データ」と「体表検出用コイル位置データ」とを組み合わせたデータを単に「位置配向データ」と称するものとする。
【００３７】
次に画像処理回路５の構成を説明する。画像処理装置５は、図１に示すように、通信回路５１と、参照画像記憶部５２と、検査範囲記憶部５３と、シネメモリ５４と、保存用断層像記憶部５５と、３次元ガイド画像作成回路６５と、混合回路６７と、表示回路６８と、制御回路６０とを具備して構成されている。
【００３８】
制御部である制御回路６０は、演算装置、記憶装置、入出力装置等を具備して構成され、画像処理装置５の動作を制御するものであり、画像処理装置５内の各部や各回路と図示しない信号線を介して電気的に接続されている。また、本実施形態においては、制御回路６０は、超音波観測装置３及び位置配向算出装置４の動作の制御も行うものである。
【００３９】
制御回路６０には、指示部である入力装置１１が電気的に接続されている。本実施形態の入力装置１１は、キーボード１２およびマウス１３により構成されている。制御回路６０は、入力装置１１を介して入力される術者からの指示に基づいて、医用ガイドシステム１の動作を制御する。本実施形態においては、キーボード１２には、断層像１枚像保存キー１２ａ、断層像連続保存キー１２ｂ、走査開始終了キー１２ｃ等からなるスイッチ群が配設されている。
【００４０】
なお、入力装置１１は、本実施形態においてはキーボード１２及びマウス１３により構成されるものとしているが、これは入力装置の一例として挙げたものであり、本実施形態に限られるものではない。入力装置１１は、例えばトラックボール、タッチパネル等のポインティングデバイスや、プッシュスイッチ、ロータリースイッチ等のスイッチにより構成されるものであってもよい。また、入力装置１１は、音声やジェスチャーにより術者が操作指示の入力を行うことが可能なものであってもよい。
【００４１】
参照画像記憶部５２は、大容量のデータを記憶することが可能な例えばフラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、テープドライブ等からなる。参照画像記憶部５２には、人体の解剖学的な３次元の画像情報である参照画像データ群ＧＲＤが記憶されている。
【００４２】
参照画像データ群ＧＲＤは、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置１６、３次元ＭＲＩ装置１５等によりある所定の人体から取得され、外部記憶装置１７に記憶されていた人体の断層像のデータが、ネットワーク１４を介して画像処理装置５に入力されたものである。図３に示すように、参照画像データ群ＧＲＤは、人体の体軸（頭から足に抜ける直線軸）に略直交する断面の一辺数十ｃｍの正方形の領域における断層像ＲＤの集合からなるデータであり、該断層像ＲＤは、体軸に沿って０．５ｍｍ〜数ｍｍピッチで取得されたものである。ここで、図３に示した参照画像データ群ＧＲＤにおいて、図面に正対して図面の下方向が人体の背方向であり、図面の手前から奥方向が人体の頭部方向である。
【００４３】
なお、参照画像データ群ＧＲＤは、被検体１００本人から取得されるものであってもよいし、異なる一人又は複数人の人体から取得されるものであってもよい。また、参照画像データ群ＧＲＤは、身長や体格等の人体の身体的特徴や性別等の条件ごとに、あらかじめ異なる人体から取得されるものであってもよい。また、参照画像データ群ＧＲＤは、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置１６、３次元ＭＲＩ装置１５から、直接ネットワーク１４経由で画像処理装置５に入力され、参照画像記憶部５２に記憶されるものであってもよい。
【００４４】
また、図３に示すように、参照画像データ群ＧＲＤに対して固定された直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’を定義する。ここで、原点Ｏ’を最も脚部側である参照画像データＲＤの左下に定義し、ｘ’軸を横辺に平行、ｙ’軸を縦辺に平行に定義する。すなわち、ｚ’軸は体軸と平行となる。
【００４５】
本実施形態では、一例として参照画像データ群ＧＲＤは、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置１６により取得された、人体の腹部の複数の断層像ＲＤから構成されており、Ｘ線造影剤の作用により、大動脈等の血管１１１は高輝度に、膵臓(pancreas)１１０等の末梢血管を多く含む器官は中輝度に、十二指腸(duodenum)１１２等は低輝度に造影されている。
【００４６】
３次元ガイド画像作成回路６５は、３次元画像処理を高速に行うための演算装置、抽出回路、ボリュームメモリ等を具備して構成されている。
【００４７】
ボリュームメモリは、大容量のデータを格納可能に構成されたメモリである。このボリュームメモリが備える記憶領域の少なくとも一部には、ボクセル空間が割り当てられている。ボクセル空間は、図４に概略的に示すように、参照画像データ群ＧＲＤに設定した直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’に対応するアドレスを持つメモリセル（以下、ボクセル）から構成されている。
【００４８】
抽出回路は、参照画像記憶部５２に記憶された参照画像データ群ＧＲＤから、人体の所定の器官である関心器官のデータを抽出し、ボリュームメモリのボクセル空間に抽出データとして書き出すものである。該抽出データは、ボクセル空間上において関心器官の３次元モデル画像を構成するデータである。
【００４９】
また、詳しくは後述するが、３次元ガイド画像作成回路６５は、実空間における超音波断層像データの撮像範囲Ｒの位置及び配向をボクセル空間上において表現する３次元画像データである指標データを、位置配向データ等に基づいて公知の座標変換等により算出し、さらに該指標データを抽出データと合成した合成データを作成する。
【００５０】
指標データは、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における最新の超音波断層像データの撮像範囲Ｒを示す超音波断層像マーカと、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上において過去において超音波断層像データの取得が行われた領域を示す撮像履歴マーカとの少なくとも一方により構成される画像データである。
【００５１】
そして、３次元ガイド画像作成回路６５は、ボリュームメモリ内のボクセル空間から合成データを読み出し、該合成データに対して陰面消去、陰影付加、視線変換に伴う座標変換等の公知の３次元画像処理を施し、３次元ガイド画像データを作成する構成を有する。
【００５２】
混合回路６７は、超音波観測装置３から出力された超音波断層像データと、３次元ガイド画像作成回路６５から出力された３次元ガイド画像データとを合成した混合データを生成するものである。
【００５３】
表示回路６８は、混合回路６７から出力された混合データをビデオ信号に変換し、表示装置８に出力するものである。また、表示回路６８は、光学観察装置１０から出力された光学像データをビデオ信号に変換し、表示装置８へ出力する構成も有する。
【００５４】
表示装置８は、ブラウン管モニタ、液晶モニタ等の画像表示部を具備し、該画像表示部にビデオ信号に基づいた画像を表示する構成を有するものである。
【００５５】
シネメモリ５４は、高速に読み書き可能な記憶装置であるメモリ等により構成されている。シネメモリ５４は、超音波振動子アレイ３１の連続したラジアル走査により得られる一連の複数の超音波断層像データと、該複数の超音波断層像データのそれぞれの取得に同期して算出した複数の位置配向データと、複数の超音波断層像データのそれぞれに付された通し番号と、を互いに関連付けて記憶するものである。
【００５６】
撮像範囲記憶部５３は、高速に読み書き可能な記憶装置であるメモリ等により構成されている。
【００５７】
保存用断層像記憶部５５は、大容量のデータを記憶することが可能な例えばフラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、テープドライブ等からなる。保存用断層像記憶部５５は、シネメモリ５４に記憶されている複数の超音波断層像データと、該複数の超音波断層像データに関連付けられたデータとのうちの、入力装置１１を介して術者から保存の命令がなされたものを記憶するものである。
【００５８】
ここで、術者からの保存の命令は、超音波内視鏡２の超音波振動子アレイ３１による走査中に、術者がキーボード１２の断層像１枚像保存キー１２ａ又は断層像連続保存キー１２ｂを押下することによりなされるものである。
【００５９】
本実施形態では、術者により断層像１枚像保存キー１２ａが押下された場合には、その時点における最新の１つの超音波断層像データと、該超音波断層像データの取得時の位置配向データとが、シネメモリ５４から読み出されて、静止画像の保存用断層像データとして保存用断層像記憶部５５に記憶される。
【００６０】
また、術者により断層像連続保存キー１２ｂが押下された場合には、断層像連続保存キー１２ｂが押下された時点においてシネメモリ５４に記憶されている全ての超音波断層像データが読み出され、動画像の保存用断層像データとして保存用断層像記憶部５５に記憶される。すなわち、術者により断層像連続保存キー１２ｂが押下された場合には、保存用断層像データは、所定の時間間隔で連続して取得された複数の超音波断層像データにより構成された動画像となる。また、同時にシネメモリ５４に記憶されている全ての超音波断層像データに関連付けられた位置配向データも保存用断層像記憶部５５に記憶される。
【００６１】
次に、上述した構成を有する本実施形態の医用ガイドシステム１の診断時の動作について術者の実際の使用形態に沿って説明する。図５は、医用ガイドシステムの全体の動作を表すメインルーチンのフローチャートである。図６は、超音波断層像及び３次元ガイド画像表示処理のフローチャートである。図７は、撮像範囲データの一例を示す表である。図８は、３次元ガイド画像を説明する図である。図９は、表示装置に表示される混合データを説明する図である。図１０は、保存用断層像記憶部に保存されるファイルの一例を示す表である。図１１は、３次元ガイド画像データ作成処理のフローチャートである。図１２は、関心器官の３次元モデル画像の一例である。図１３は、座標変換の概念を説明する図である。図１４は、撮像履歴再生画像を説明する図である。
【００６２】
なお、以下においては、被検体１００の体腔内に超音波内視鏡２の硬性部２１及び可撓部２２を挿入して診断を行うものとし、診断を行う際の関心器官として膵臓を抽出して表示する場合を例に挙げて説明する。
【００６３】
まず、制御回路６０は、これから診断を行う関心器官の種類を示す関心器官情報を取得する（ステップＳ０１）。ここで、制御回路６０は、術者に人体の器官の選択を促す表示を表示装置８に提示する。そして、術者が、表示装置８に表示された器官の選択肢から、一つ又は複数の関心器官を入力装置１１を介して指定することにより、関心器官情報が制御回路６０に入力される。本実施形態では、上述のように関心器官として膵臓が指定される。
【００６４】
なお、ステップＳ０１における、表示装置８に表示される関心器官の選択画面は、人体の器官の情報が２次元画像又は３次元画像により表示されるものであって、術者が該画像中から関心器官を視覚的に選択するものであってもよいし、人体の器官が文字列として表示されるものであって、術者が該文字列から選択を行うものであってもよい。
【００６５】
次に、制御回路６０は、術者による指示入力により、または自動的な算出により、参照画像データ群ＧＲＤにおける複数の特徴点Ａ’を設定し、該複数の特徴点Ａ’の直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標を取得する処理を実行する（ステップＳ０２）。参照画像データ群ＧＲＤにおける複数の特徴点Ａ’は、被検体１００の体表もしくは体腔内における複数の標本点Ａに解剖学的に対応した点である。
【００６６】
本実施形態においては、特徴点Ａ’は４箇所の標本点Ａ１〜Ａ４にそれぞれ対応した下記の４点の特徴点Ａ１’〜Ａ４’である。すなわち、特徴点Ａ１’、Ａ２’、Ａ３’及びＡ４’は、それぞれ剣状突起、左上前腸骨棘、右上前腸骨棘及び腰椎椎体棘突起に対応した参照画像データ群ＧＲＤの画素である。
【００６７】
ステップＳ０２においては、例えば、入力装置１１を介した術者からの入力によって、参照画像データ群ＧＲＤにおける複数の特徴点Ａ１’〜Ａ４’に対応する画素が指定され
ることで、複数の特徴点Ａ１’〜Ａ４’のそれぞれの直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標が取得され記憶される。
【００６８】
次に、制御回路６０は、表示装置８に、体表検出用コイル４２の被検体１００への装着を術者に促す表示を行う（ステップＳ０３）。術者は、被検体１００の標本点近傍の体表上に、体位検出用コイル４２を装着し固定する。
【００６９】
本実施形態では、術者によって４個の体表検出用コイル４２が、それぞれ被検体１００の標本点Ａ１（剣状突起）、標本点Ａ２（左上前腸骨棘）、標本点Ａ３（右上前腸骨棘）及び標本点Ａ４（腰椎椎体棘突起）の近傍に装着される。
【００７０】
次に、制御回路６０は、詳しくは後述する超音波断層像及びガイド画像表示処理を実行する（ステップＳ０４）。ステップＳ０４では、術者は超音波内視鏡２の硬性部２１及び可撓部２２を被検体１００の体腔内に挿入し、表示装置８に表示される超音波断層像データと３次元ガイド画像データとを参照しながら診断を行う。
【００７１】
制御回路６０は、術者によりキーボード１２の図示しない検査終了キーが押下されるまでステップＳ０４を繰り返し実行する（ステップＳ０５）。ステップＳ０５において、術者により検査終了キーが押下されたと判定した場合には、制御回路６０は、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０と、保存用断層像記憶部５５に記憶されている超音波断層像データとを関連付け、終了処理を実行する。
【００７２】
次に、図５に示したフローチャートのステップＳ０４における、超音波断層像及び３次元ガイド画像表示処理の詳細について、図６のフローチャートを参照して以下に説明する。
【００７３】
まず、制御回路６０は、キーボード１２の走査開始終了キー１２ｃが術者により押下されラジアル走査を開始する命令がなされるまで待機する（ステップＳ１１）。キーボード１２の走査開始終了キー１２ｃが押下され、ラジアル走査の開始指示が入力されたと判定した場合には、超音波振動子アレイ３１によるラジアル走査を開始するための初期処理を実行し、ステップＳ１２へ移行する。
【００７４】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、位置配向算出装置４から出力された位置配向データを取得する（ステップＳ１２）。位置配向データは、上述のように、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”及び配向のデータと、４個の体表検出用コイル４２のそれぞれの位置のデータと、により構成されている。
【００７５】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、ステップＳ１２において取得した位置配向データに通し番号を付し、該通し番号と位置配向データとを撮像範囲記憶部５３に撮像範囲データ７０として記憶する（ステップＳ１３）。撮像範囲データ７０は、図７の表に示すような行列状のデータである。
【００７６】
撮像範囲データ７０の列方向は、「通し番号７１」、「画像位置配向検出用コイル位置配向データ７２」、「体表検出用コイル位置データ７３」、「断層像１枚保存フラグ７４」及び「断層像連続保存フラグ７５」の５種類のデータで構成されている。
【００７７】
そして、撮像範囲データ７０は、その行方向に、ステップＳ１３が実行されるたびに、上記列方向のデータ種類に関しての最新のものが時系列に追記されていくものである。
【００７８】
通し番号７１は１以上の自然数であり、ラジアル走査の開始指示直後の最初の値を１とし、以降ステップＳ１３が実行されるたびに２、３、４、・・・と１ずつ増加されるデータである。すなわち、通し番号７１は、データの取得順序を示す値である。
【００７９】
画像位置配向検出用コイル位置配向データ７２は、上述のように、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標の値と、基底ベクトルＶのｘ座標成分、ｙ座標成分、ｚ座標成分の値と、基底ベクトルＶ３のｘ座標成分、ｙ座標成分、ｚ座標成分の値が、この表記順に記述されたものである。
【００８０】
体表検出用コイル位置データ７３は、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における４個の体表検出用コイル４２のそれぞれのｘ座標、ｙ座標及びｚ座標の値が記述されたものである。本実施形態では、被検体１００の標本点Ａ１〜Ａ４に装着された体表検出用コイル４２のそれぞれのｘ座標、ｙ座標及びｚ座標の値が、標本点Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の順に記述されたものである。
【００８１】
断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５は、詳しくは後述するが、それぞれ０又は１の２値のデータであり、新たに記述される場合には０が書き込まれる。
【００８２】
具体的には、ステップＳ１３において、３次元ガイド画像作成回路６５は、まず撮像範囲データ７０の通し番号７１の最大の値を読み取る。そして、通し番号７１の最大の値に１を足した値となる新たな通し番号のデータ行を作成して追記し、さらにこの新たな通し番号のデータ行に、直前のステップＳ１２において取得した最新の画像位置配向検出用コイル位置配向データ７２及び体表検出用コイル位置データ７３を書き込む。また、この新たな通し番号のデータ行に、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５をそれぞれの値を０として書き込む。
【００８３】
なお、もしステップＳ１３において、撮像範囲記憶部５３に撮像範囲データ７０が記憶されていなければ、３次元ガイド画像作成回路６５は撮像範囲データ７０のファイルを新たに作成し、この新たな撮像範囲データ７０内に通し番号７１の値が１のデータ行を書き込む。そして通し番号７１の値が１のデータ行に、直前のステップＳ１２において取得した最新の画像位置配向検出用コイル位置配向データ７２及び体表検出用コイル位置データ７３を書き込む。さらに、この通し番号７１の値が１のデータ行に、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５をそれぞれの値を０として書き込む。
【００８４】
次に、混合回路６７は、超音波観測装置３から出力された超音波断層像データを取得する（ステップＳ１４）。超音波断層像データは、上記位置配向データと同期して取得されるものである。
【００８５】
次に、制御回路６０は、ステップＳ１４において混合回路６７が取得した超音波断層像データと、ステップＳ１２において取得した位置配向データと、ステップＳ１３において
位置配向データに付した通し番号と、を関連付けてシネメモリ５４に記憶する（ステップＳ１５）。
【００８６】
すなわち、ステップＳ１５が実行される度に、シネメモリ５４に、超音波断層像データ、画像位置配向検出用コイル位置配向データ、体表検出用コイル位置データ、及び通し番号の４種類のデータが新たな１つの組データとして互いに関連付けられて記憶される。
【００８７】
ステップＳ１５において、新たな組データを記憶するための記憶容量がシネメモリ５４に残されていない場合には、通し番号が一番小さい値である組データを１つ削除した後に上記新たな組データを記憶する。
【００８８】
次に、３次元画像作成回路６５は、詳しくは後述する方法により、図８に示すような３次元ガイド画像データを作成し、混合回路６７へ出力する（ステップＳ１６）。３次元ガイド画像は、概略的に説明すれば、関心器官に対する過去及び最新の超音波断層像データの撮像範囲Ｒの位置を示す３次元画像データである。なお、３次元画像データである３次元ガイド画像データの視点は、術者からの指示入力により任意の位置に設定可能である。
【００８９】
次に、混合回路６７は、ステップＳ１４で取得した超音波断層像データと、ステップＳ１６で入力された３次元ガイド画像データとを合成した、図９に示すような表示用の混合データを作成する。そして、表示回路６８は、混合回路６７により作成された混合データをビデオ信号に変換し、表示装置８に出力する。そして、表示装置８は、このビデオ信号を基に超音波断層像データと３次元ガイド画像データとを並べて表示する（ステップＳ１７）。
【００９０】
次に、制御回路６０は、上記ステップＳ１２からステップＳ１７を実行する間に、術者によりキーボード１２の断層像１枚像保存キー１２ａが押下されたか否かを判定する（ステップＳ１８）。
【００９１】
ステップＳ１８において、断層像１枚像保存キー１２ａは押下されたと判定した場合には、ステップＳ１９へ移行する。一方、ステップＳ１８において、断層像１枚像保存キー１２ａは押下されていないと判定した場合には、ステップＳ２１へ移行する。
【００９２】
ステップＳ１９において、制御回路６０は、シネメモリ５４に記憶されている最新の超音波断層像データと画像位置配向検出用コイル位置配向データと体表検出用コイル位置データとを関連付けて、保存用断層像記憶部５５に保存する。
【００９３】
次に、ステップＳ２０において、制御回路６０は、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０内の、最新のデータ行の断層像１枚保存フラグ７４の値を１に書き換え、撮像範囲データ７０を更新する。言い換えれば、ステップＳ２０では、撮像範囲データ７０内のステップＳ１９において保存用断層像記憶部５５に保存された超音波断層像データに対応する通し番号の値が含まれたデータ行が書き換えられる。そしてステップＳ２１へ移行する。
【００９４】
ステップＳ２１において、制御回路６０は、上記ステップＳ１２からステップＳ１７を実行する間に、術者によりキーボード１２の断層像連続保存キー１２ｂが押下されたか否かを判定する。
【００９５】
ステップＳ２１において、断層像連続保存キー１２ｂは押下されたと判定した場合には、ステップＳ２２へ移行する。一方、ステップＳ２１において、断層像連続保存キー１２ｂは押下されていないと判定した場合には、ステップＳ２４へ移行する。
【００９６】
ステップＳ２２において、制御回路６０は、シネメモリ５４に記憶されている全ての超音波断層像データと画像位置配向検出用コイル位置配向データと体表検出用コイル位置データとを関連付けて、保存用断層像記憶部５５に保存する。
【００９７】
例えば、ステップＳ２２の実行時において、シネメモリ５４には通し番号の値４〜８に対応する５枚の超音波断層像データと、該５枚の超音波断層像に対応する位置配向データが記憶されていた場合、ステップ２２の処理によってこれら全てのデータが保存用断層像記憶部５５に保存される。
【００９８】
この場合、具体的には、５枚の超音波断層像データと共に、該５枚の超音波断層像に対応する通し番号及び位置配向データが記述された図１０に示すような一つのファイルが保存用断層像記憶部５５に保存される。また、５枚の超音波断層像データは、それぞれ対応する通し番号と同じファイル名で保存される。すなわち、超音波断層像データは、ファイル名によって通し番号及び位置配向データとの関連付けがなされる。
【００９９】
次にステップＳ２３において、制御回路６０は、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０の、ステップＳ２２で保存した超音波断層像に対応するデータ行の断層像連続保存フラグ７５の値を１に書き換え、撮像範囲データ７０を更新する。言い換えれば、ステップＳ２３では、撮像範囲データ７０内のステップＳ２２において保存用断層像記憶部５５に保存された超音波断層像データに対応する通し番号の値が含まれたデータ行が書き換えられる。そしてステップＳ２４へ移行する。
【０１００】
次に、ステップＳ２４において、制御回路６０は、上記ステップＳ１２からステップＳ２３を実行する間に、術者によりキーボード１２の走査開始終了キー１２ｃが押下されたか否かを判定する。
【０１０１】
ステップＳ２４において、走査開始終了キー１２ｃは押下されていないと判定した場合には、ステップＳ１２へ戻り、上記処理を繰り返す。
【０１０２】
このように、本実施形態の医用ガイドシステム１は、走査開始終了キー１２ｃが再び押下されるまでの間、ステップＳ１２〜ステップＳ２３を所定の周期で繰り返し実行することにより、逐次新たな３次元ガイド画像データを作成し、新たな超音波断層像データと共に表示装置８の画像表示部にリアルタイムに表示する。
【０１０３】
一方、ステップＳ２４において、走査開始終了キー１２ｃは押下されたと判定した場合には、ステップＳ２５へ移行し、制御回路６０は、超音波振動子アレイ３１によるラジアル走査を停止するための信号を超音波観測装置３へ出力してラジアル走査を終了し、超音波断層像及び３次元ガイド画像表示処理を終了する。
【０１０４】
次に、図６に示したフローチャートのステップＳ１６における、３次元ガイド画像データ作成処理の詳細について、図１１のフローチャートを参照して以下に説明する。
【０１０５】
まず、３次元画像作成回路６５は、参照画像記憶部５２に記憶された参照画像データ群ＧＲＤを読み込む（ステップＳ３１）。
【０１０６】
次に、３次元画像作成回路６５は、参照画像データ群ＧＲＤから関心器官のデータを抽出し、ボリュームメモリのボクセル空間に抽出データとして書き出す（ステップＳ３２）。３次元画像作成回路６５は、例えば図１２に示すような、関心器官である膵臓１１０や血管１１１のみを表示する３次元モデル画像を抽出データとして作成し、ボクセル空間に書き出す。
【０１０７】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、内部に記憶する変数ｉを設定し、変数ｉの値を０に設定する（ステップＳ３３）。
【０１０８】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、内部に記憶している変数ｉに１を足す（ステップＳ３４）。すなわち、ｉ＝ｉ＋１の計算を実行する。
【０１０９】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０から、通し番号７１の値が変数ｉと等しいデータ行を読み込む（ステップＳ３５）。
【０１１０】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、超音波走査レンジの設定値、すなわち正方形である超音波断層像データの１辺の長さの設定値と、ステップＳ３５で読み込んだデータのうちの画像位置配向検出用コイル位置配向データとから、実空間である直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における超音波断層像データの撮像範囲Ｒを算出する（ステップＳ３６）。
【０１１１】
具体的には、ステップＳ３６において、３次元ガイド画像作成回路６５は、画像位置配向検出用コイル位置配向データ、すなわち画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”と画像位置配向検出用コイル４４の配向を示す基底ベクトルＶ及びＶ３とに基づいて、正方形である超音波断層像データの撮像範囲Ｒの４つの頂点Ｒ１〜Ｒ４の直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における座標を算出する。
【０１１２】
ステップ３６においては、まず、基底ベクトルＶとＶ３との外積を求めることにより、基底ベクトルＶ１２が算出される。そして、超音波断層像データの１辺の長さがａであるとして、１つ目の頂点Ｒ１の座標はＯ”＋ａ／２・（Ｖ１２）＋ａ／２・（Ｖ３）、２つ目の頂点Ｒ２の座標はＯ”−ａ／２・（Ｖ１２）＋ａ／２・（Ｖ３）、３つ目の頂点Ｒ３の座標はＯ”＋ａ／２・（Ｖ１２）−ａ／２・（Ｖ３）、４つ目の頂点Ｒ４の座標はＯ”−ａ／２・（Ｖ１２）−ａ／２・（Ｖ３）の計算により算出される。
【０１１３】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、ステップＳ３５で読み込んだデータのうちの、体表検出用コイル位置データ、すなわち複数の体表検出用コイル４２の直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上の座標と、ステップＳ０２において取得した参照画像データ群ＧＲＤにおける複数の特徴点Ａ’の直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標と、に基づいて、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上の座標を直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標へ写像する座標変換式を算出する。そして、図１３に概念的に示すように、該座標変換式を用いて、ステップＳ３６において算出した直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における超音波断層像データの撮像範囲Ｒを、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上に写像する（ステップＳ３７）。
【０１１４】
以下において、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上に写像された撮像範囲Ｒを写像撮像範囲Ｒ’と称するものとする。該写像撮像範囲Ｒ’は、具体的には、ステップＳ３６で算出した４つの頂点Ｒ１〜Ｒ４を座標変換式により直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上に写像した４つの点Ｒ１’〜Ｒ４’により定義される、四辺形状の平面の領域である。
【０１１５】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、ステップＳ３７で直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における写像撮像範囲Ｒ’に対応する領域を示す指標データである撮像履歴マーカ８０を作成し、該撮像履歴マーカ８０をボリュームメモリ内のボクセル空間に書き出し、合成データを作成する（ステップＳ３８）。
【０１１６】
撮像履歴マーカ８０は、ステップＳ３７において算出した４つの点Ｒ１’〜Ｒ４’を頂点とした図８に示すような半透明の四辺形状の平面を表す３次元画像データである。ここで、ボクセル空間には既にステップＳ３２において関心器官の抽出データが書き出されているため、ボクセル空間内の合成データは図８に示すように、関心器官の抽出データに撮像履歴マーカ８０が重ね合わせられたものとなる。
【０１１７】
また、ステップＳ３８において、３次元ガイド画像作成回路６５は、四辺形状の撮像履歴マーカ８０の外辺を示す境界線の線種を、ステップＳ３５で読み込んだデータのうちの「断層像１枚保存フラグ７４」及び「断層像連続保存フラグ７５」の値に応じて異ならせて描画する。
【０１１８】
本実施形態では、図８に示すように、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値がともに０の場合には境界線の線種を点線とし（図８中の符号８１）、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値がともに１の場合には境界線の線種を破線とし（図８中の符号８２）、断層像１枚保存フラグ７４の値が０かつ断層像連続保存フラグ７５の値が１の場合には境界線の線種を鎖線とし（図８中の符号８３）、断層像１枚保存フラグ７４の値が１かつ断層像連続保存フラグ７５の値が０の場合には境界線の線種を実線とする（図８中の符号８４）。
【０１１９】
なお、撮像履歴マーカ８０は、対応する断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値に応じて異なった表示がなされるものであればよく、本実施形態のように線種により区別して表示する形態に限られるものではない。例えば、撮像履歴マーカ８０は、対応する断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値に応じて異なる色により表示される形態であってもよいし、例えば明度差や周期的な明滅により区別して表示されるものであってもよい。
【０１２０】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０の通し番号７１の最大値Ｎと、変数ｉとの大小関係を判定する（ステップＳ３９）。
【０１２１】
ステップＳ３９判定の結果、変数ｉの方が通し番号７１の最大値Ｎよりも小さい場合には、ステップＳ３４に戻り、ステップＳ３４〜ステップＳ３８までの処理を繰り返す。すなわち、撮像範囲データ７０に記述されたデータ行が複数である場合には、ステップＳ３４〜ステップＳ３８までの処理を全てのデータ行について繰り返すことにより、図８に示すような、複数の撮像履歴マーカ８０が、指標データとしてボリュームメモリ内のボクセル空間に書き出される。
【０１２２】
一方、ステップＳ３９判定の結果、変数ｉの方が通し番号７１の最大値Ｎと等しい場合には、ステップＳ４０へ移行する。
【０１２３】
ステップＳ４０においては、３次元ガイド画像作成回路６５は、最後に作成した撮像履歴マーカ８０を撮像領域マーカ８５として強調表示するように変更する。ここで、最後に作成した撮像範囲マーカ８０とは、撮像範囲データ７０の通し番号７１が最大値Ｎであるデータ行に対応した撮像範囲マーカ８０のことである。本実施形態では、３次元ガイド画像作成回路６５は、撮像領域マーカ８５の外辺を示す境界線の線種を太線に変更してボクセル空間に書き出す。
【０１２４】
言い換えれば、ステップＳ４０において作成された撮像領域マーカ８５とは、最新の超音波断層像データの直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における写像撮像範囲Ｒ’を示す指標である。
【０１２５】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、最新の超音波断層像データの直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における写像撮像範囲Ｒ’の配向を示す指標である先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７を作成し、ボリュームメモリ内のボクセル空間に書き出す（ステップＳ４１）。
【０１２６】
先端方向マーカ８６は、上記撮像領域マーカ８５の重心位置から、撮像領域マーカ８５に直交し、かつ直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における硬性部２１の挿入方向に延出する矢印状（錘状）の３次元オブジェクトである。また１２時方向マーカ８７は、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上におけるラジアル走査の１２時方向を示すための、撮像領域マーカ８５と同一平面上に描画された矢印状の画像である。
【０１２７】
具体的には、ステップＳ４１において、３次元ガイド画像作成回路６５は、撮像範囲データ７０の通し番号７１が最大値Ｎであるデータ行の体表検出用コイル位置データと、参照画像データ群ＧＲＤにおける複数の特徴点Ａ’の直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標と、に基づいて、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上の座標を直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標へ写像する座標変換式を算出する。
【０１２８】
そして、３次元ガイド画像作成回路６５は、該座標変換式を用いて、撮像範囲データ７０の通し番号７１が最大値Ｎであるデータ行の、基底ベクトルＶ及びＶ３を、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上に写像した基底ベクトルＶ’及びＶ３’を算出する。そして、該基底ベクトルＶ’とＶ３’との外積を求めることにより、基底ベクトルＶ１２’を算出する。
【０１２９】
そして、３次元ガイド画像作成回路６５は、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上において基底ベクトルＶ’及びＶ１２’の方向を示す矢印状の画像データである先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７を作成し、ボリュームメモリ内のボクセル空間に書き出す。
【０１３０】
なお、上記撮像領域マーカ８５、先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７により、本実施形態の直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における最新の超音波断層像データの撮像範囲Ｒを示す超音波断層像マーカが構成される。
【０１３１】
上記ステップＳ３１からステップＳ４１の処理を実行することにより、３次元ガイド画像作成回路６５により３次元ガイド画像データが作成されるのである。
【０１３２】
次に、本実施形態の医用ガイドシステム１の撮像履歴の再生時の動作を説明する。
【０１３３】
本実施形態の医用ガイドシステム１は、上述したような超音波診断装置による診断時において、被検体の臓器に対する超音波断層像の現在の撮像位置及び過去の撮像位置の履歴を３次元ガイド画像としてリアルタイムに変化させて表示する動作のみでなく、術者が診断後に、超音波断層像とその超音波断層像が撮像された位置とを同時に確認しながら観察できるように、超音波断層像の撮像位置の履歴を再生表示する動作も可能である。
【０１３４】
術者により、キーボード１２の図示しない撮像履歴再生キーが押下された場合、超音波断層像再生部としての画像処理装置５は、図１４に示すような撮像履歴再生画像を作成し、表示装置８の画像表示部に表示する。
【０１３５】
撮像履歴再生画像は、本実施形態では表示装置８の画像表示部の右側に超音波断層像データを表示し、左側には、現在表示中の超音波断層像データの関心器官に対する位置を表示する画像である。
【０１３６】
具体的には、術者によりキーボード１２の撮像履歴再生キーが押下された場合、制御回路６０は、保存用断層像記憶部５５に記憶されている全ての超音波断層像データから、術者により入力装置１１を介して指定された１枚の所定の超音波断層像データを読み出す。
【０１３７】
また、術者によりキーボード１２の撮像履歴再生キーが押下された場合、３次元ガイド画像作成回路６５が、上述したステップＳ３１〜ステップＳ３９と同様の処理を実行し、関心器官の３次元モデル画像と、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０に記録されている全ての全てのデータ行に基づいた複数の撮像履歴マーカ８０とを重畳した撮像履歴画像データを作成する。すなわち、撮像履歴マーカ８０は、診断中に取得された全ての超音波断層像データの撮像範囲の位置及び配向を示す３次元の画像データである。
【０１３８】
そして、３次元ガイド画像作成回路６５は、撮像履歴マーカ８０のうち、術者により指定された１枚の所定の超音波断層像データに対応する撮像履歴マーカ８０の外辺を示す境界線の線種を太線に変更して強調する（図１４中の符号８９）。さらに３次元ガイド画像作成回路６５は、術者により指定された１枚の所定の超音波断層像データの配向を示す先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７を作成する。
【０１３９】
次に、混合回路６７は、制御回路６０により読み出された１枚の所定の超音波断層像データと、３次元ガイド画像作成回路６５により作成された撮像履歴画像データとを図１４に示すように合成した混合データを生成し、出力する。そして、表示装置８は、画像表示部に、混合データを基にした撮像履歴再生画像を表示する。
【０１４０】
本実施形態では、撮像履歴再生画像を表示している状態において、術者により表示中の超音波断層像データを他の超音波断層像データに切替える旨の指示が入力装置１１を介して入力された場合には、３次元ガイド画像作成回路６５は、強調表示しさらに先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７を付加する撮像履歴マーカ８０を、切替により新たに表示される超音波断層像データに対応したものに変更する。
【０１４１】
例えば、本実施形態の医用ガイドシステム１では、撮像履歴再生画像を表示している状態において、術者がキーボード１２の所定のキーを押下する度に、表示装置８の画像表示部には、検査中に保存した時刻順に超音波断層像データが順次が切替表示される。
【０１４２】
そして、この表示する超音波断層像データの切替に応じて、撮像履歴再生画像中の、強調表示されかつ先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７が付加される撮像履歴マーカ８０も切替えられて表示される。ここで、表示中の超音波断層像データが、連続保存による動画像の一部である場合には、術者により図示しない再生キーが押下されることにより、表示装置８の画像表示部においてその動画像が再生表示される。
【０１４３】
なお、撮像履歴再生画像において表示される撮像履歴マーカ８０は、検査中に取得された超音波断層像データ全てに対応したものが表示される形態に限らず、例えば撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０のうちの断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の少なくとも一方の値が１であるデータ行に対応するもののみが表示される形態であってもよい。
【０１４４】
このように、選択的に撮像履歴マーカ８０を表示することにより、表示に必要な処理の負荷を軽減することができる。また、撮像履歴マーカ８０の視認性が向上するため、術者による関心臓器と撮像履歴マーカ８０との位置関係の把握が容易となる。
【０１４５】
以上に説明した本実施形態の医用ガイドシステム１の効果を以下に説明する。
【０１４６】
本実施形態の医用ガイドシステム１では、超音波内視鏡２の超音波走査中において、過去に超音波断層像データの取得が行われた領域の履歴を示す撮像履歴マーカ８０が、関心器官の３次元モデル画像に重畳されて表示される。
【０１４７】
このため、本実施形態の医用ガイドシステム１を使用することにより、術者は、関心器官に対する過去の撮像領域の位置関係、すなわち関心器官にについて既に超音波診断を行った領域の履歴、を視覚的に容易に認識することが可能となり、関心器官に対して見落としのない超音波診断を確実に行うことが可能となる。
【０１４８】
また、本実施形態の医用ガイドシステム１を使用することにより、術者は、関心器官にについて既に超音波診断を行った領域の履歴、を視覚的に容易に認識することが可能となるため、同じ領域を繰り返して走査することが無くなり診断時間が短縮されるため、術者及び被検者の負担が軽減される。
【０１４９】
また、本実施形態の医用ガイドシステム１では、超音波内視鏡２の超音波走査中において、保存用断層像データの撮像位置も撮像履歴マーカ８０として関心器官の３次元モデル画像に重畳されて表示される。
【０１５０】
このため、本実施形態の医用ガイドシステム１を使用することにより、術者は、保存した超音波断層像データの関心器官に対する撮像位置を視覚的に確認することが可能となり、診断に必要な超音波断層像データを忘れることなく確実に保存することが可能となる。
【０１５１】
また、本実施形態の医用ガイドシステム１では、超音波診断を行った領域と保存用断層像データと保存用断層像データの撮像位置は保存され、診断後に撮像履歴再生画像として再生表示される。したがって、術者は診断後にこれらのデータを撮像履歴再生画像として確認することにより、カルテの整理等の作業を容易かつ短時間に行うことが可能となる。
【０１５２】
また、本実施形態の医用ガイドシステム１では、超音波診断を行った領域と保存用断層像データと保存用断層像データの撮像位置は保存され、診断後に撮像履歴再生画像として再生表示される。このため、本実施形態の医用ガイドシステム１を使用することにより、術者は、診断後に撮像履歴再生画像を確認し、超音波断層像データと超音波断層像データの関心器官に対する撮像位置を対比することにより、腫瘍等の病変の位置を立体的に容易に確認することができ、正確な手術計画を立案することが可能となる。
【０１５３】
なお、上述した本実施形態においては、位置配向データと超音波断層像データとの関連付けを、通し番号とファイル名により行っているが、関連付けの方法はこの方法に限られるものではない。例えば、位置配向データと超音波断層像データとの関連付けは、それぞれが取得され生成された時刻のデータにより行われるものであってもよい。
【０１５４】
また、本実施形態においては、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの１辺の長さａは固定された値としている。すなわち撮像範囲Ｒの形状及び面積は固定されたものとして扱っているが、本発明はこの形態に限られるものではない。例えば超音波振動子アレイ３１が送信する超音波ビームの強度や走査範囲を変更することにより超音波断層像データの撮像範囲Ｒの形状及び面積が可変である場合には、走査範囲情報も撮像範囲データ７０として超音波断層像データと関連付けて記憶され、撮像履歴マーカ８０は、超音波ビームの強度や走査範囲の変化に応じた大きさ及び形状により表示されるものとする。
【０１５５】
また、本実施形態では、医用器具である超音波診断装置として電子ラジアル走査型の超音波内視鏡２を用いているが、超音波診断装置の形態は本実施形態に限られるものではない。例えば、超音波診断装置は、機械走査型の超音波内視鏡や、超音波振動子群を扇状に設けた電子コンベックス走査型超音波内視鏡であってもよく、本発明は超音波の走査方式により限定されるものではない。
【０１５６】
また、超音波診断装置は、光学観察窓を具備しない超音波プローブ型のものであってもよいし、カプセル型の超音波ゾンデでもよい。また、超音波診断装置は、被検体の体表面上から体腔内に向けて超音波走査を行ういわゆる体外式の超音波診断装置であってもよい。
【０１５７】
また、本実施形態では位置検出手段として送信アンテナ４１と受信コイルとを用い、磁場で位置と配向とを検出するよう構成、作用させたが、磁場の送受は逆でも良く、また、磁場ではなく加速度や他の手段で位置と配向とを検出するよう構成、作用させても良い。
【０１５８】
また、本実施形態では、画像位置配向検出用コイル４４は、環状の超音波振動子アレイ３１の中心近傍に配設されるものとしているが両者の位置関係はこの形態に限られるものではない。すなわち、画像位置配向検出用コイル４４の位置及び配向から超音波断層像の走査中心の座標と配向を求めるためには、超音波振動子アレイ３１と画像位置配向検出用コイル４４との相対的な位置が固定されたものであればよい。
【０１５９】
また、本実施形態では、参照画像データ群ＧＲＤを構成するデータとして、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置１６、３次元ＭＲＩ装置１５により撮像された複数枚の２次元ＣＴ画像や２次元ＭＲＩ画像を用いるよう構成したが、例えばＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）のような他のモダリティーを用いて事前に取得した３次元画像データを参照画像データ群ＧＲＤとして用いてもよい。また、参照画像データ群ＧＲＤは、体外から超音波走査を行う体外式の超音波診断装置により事前に取得された３次元画像データにより構成されてもよい。
【０１６０】
また、本実施形態では、１軸に巻かれたコイルからなる４個の体表検出用コイル４２を被検体１００の装着し、４箇所の標本点Ａ１〜Ａ４の位置配向データを取得するよう構成したが、被検体１００を左側臥位にした後に、一つの体表検出用コイルを４箇所の標本点Ａ１〜Ａ４に順次接触させて４箇所の標本点Ａ１〜Ａ４の位置配向データを取得するような構成であってもよい。
【０１６１】
また、本実施形態では、位置配向算出装置４は、体表検出用コイル４２に関してはその位置のみを算出するものであるが、位置の代わりに体表検出用コイル４２の巻線軸の方向を算出する構成であってもよい。また、体表検出用コイル４２の位置と巻線軸の方向との両方を算出してもよい。１個の体表検出用コイル４２に関して位置配向算出装置４が算出する自由度が増えることにより、体表検出用コイル４２の個数を減らすことができ、被検体１００に体表検出用コイル４２を装着する際や超音波内視鏡２による診断中の術者や被検体１００の負担を減らすことができる。
【０１６２】
また、本実施の形態では、標本点を剣状突起、左上前腸骨棘、右上前腸骨棘、腰椎椎体棘突起としたが、この例に限らず、胸部体表や胸部体腔内の特徴のある点や他の例でもよい。
【０１６３】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図１５は本実施形態の３次元ガイド画像を説明する図である。
【０１６４】
本実施形態は、第１の実施形態に対して、撮像履歴マーカの表示形態のみが異なるものであり、その他の構成は同一である、よって以下ではこの相違点のみを説明するものとする。
【０１６５】
本実施形態の医用ガイドシステムは、図１５に示すように、３次元ガイド画像データ中において、超音波走査が行われた領域を示すための撮像履歴マーカ９０を、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡として表示する。
【０１６６】
本実施形態の撮像履歴マーカ９０は、第１の実施形態と同様の方法により作成された複数の四辺形状の平面である撮像履歴マーカ８０の輪郭線を繋げることにより形成される立体形状である。
【０１６７】
本実施形態の撮像履歴マーカ９０は、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡を表す立体形状の輪郭線であるワイヤフレームで表現される。
【０１６８】
そして、本実施形態の撮像履歴マーカ９０のワイヤフレーム及び該ワイヤフレーム内側の領域は、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値の変化に応じて、異なる透過率及び色の画素により着色される。
【０１６９】
すなわち、本実施形態の撮像領域マーカ９０は、その色の変化により、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡と、超音波断層像データが１枚保存された領域と、超音波断層像データが連続保存された領域と、を区別して表現するものである。
【０１７０】
例えば、超音波走査は行われたが超音波断層像データの保存が行われていない領域においては、撮像履歴マーカ９０のワイヤフレーム及びその内側の領域は、半透明の白色として表現される。また、超音波断層像データが１枚保存された領域においては、撮像履歴マーカ９０のワイヤフレーム及びその内側の領域は、緑色として表現される（図１５中の符号９１）。また、超音波断層像データが連続枚保存された領域においては、撮像履歴マーカ９０のワイヤフレーム及びその内側の領域は、水色として表現される（図１５中の符号９２）。
【０１７１】
さらに、最新の超音波断層像データの撮像範囲Ｒの位置に相当する領域は、黒色の太線で強調された四辺形の枠として表現される（図１５中の符号９３）。
【０１７２】
上記撮像履歴マーカ９０の透過率及び輝度は、関心器官の３次元モデル画像との位置関係の把握を容易とするために、術者の操作により任意の透過率及び輝度に変更可能である。
【０１７３】
上述した本実施形態の医用ガイドシステムは、第１の実施形態と同様の効果を有することに加え、さらに、３次元ガイド画像データの撮像履歴マーカの表現がより簡素なものとなるため、術者は直感的に素早く、関心器官にについて既に超音波診断を行った領域の履歴を認識することが可能となる。
【０１７４】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。図１６は、本実施形態の３次元ガイド画像を説明する図である。
【０１７５】
本実施形態は、第２の実施形態に対して、撮像履歴マーカの表示形態のみが異なるものであり、その他の構成は同一である、よって以下ではこの相違点のみを説明するものとする。
【０１７６】
本実施形態の医用ガイドシステムは、第２の実施形態と同様に、３次元ガイド画像データ中において、超音波走査が行われた領域を示すための撮像履歴マーカ９０ａを、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡として表示する。
【０１７７】
本実施形態の撮像履歴マーカ９０ａは、第２の実施形態と同様に、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡を表す立体形状の輪郭線であるワイヤフレームで表現される。また、第２の実施形態と同様に、撮像履歴マーカ９０ａのワイヤフレーム及び該ワイヤフレーム内側の領域は、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値の変化に応じて、異なる透過率及び色の画素により着色される。
【０１７８】
さらに、本実施形態の撮像履歴マーカ９０ａは、所定の枚数の超音波断層像データを取得する期間中に撮像範囲Ｒが移動した距離に応じて、ワイヤフレーム及び該ワイヤフレーム内側の領域が異なる色に着色される。
【０１７９】
すなわち、本実施形態の撮像履歴マーカ９０ａは、その色の変化により、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡と、超音波断層像データが１枚保存された領域と、超音波断層像データが連続保存された領域と、を区別して表現すると共に、さらに取得した超音波断層像データの取得間隔の粗密を表現するものである。
【０１８０】
例えば、超音波観測装置３が超音波断層像データをフレームレートを１０Ｈｚとして作成している場合には、超音波断層像データは、１秒間に１０枚取得される。３次元ガイド画像作成回路６５は、１秒間に撮像範囲Ｒが動いた距離、すなわち画像位置配向検出用コイル４４の位置及び配向の変化量と、撮像範囲Ｒの面積とから、１秒間に超音波走査が行われた領域の体積を算出する。
【０１８１】
３次元ガイド画像作成回路６５は、１秒間に超音波走査が行われた領域の体積が予め与えられた所定のしきい値以上であった場合には、撮像履歴マーカ９０ａの該当する領域を赤色に着色する。
【０１８２】
すなわち、本実施形態においては、取得した超音波断層像データの取得距離間隔が大きい場合、つまり、超音波断層像データのフレームレートに対して超音波振動子アレイ３１の移動速度が高すぎる場合に、術者に対する警告として撮像履歴マーカ９０ａのワイヤフレーム及びその内側の領域が、赤色として表現される（図１６中の符号９４）。
【０１８３】
以上のように構成された本実施形態の医用ガイドシステムによれば、第２の実施形態と同様の効果に加え、さらに、術者は超音波断層像データが取得された間隔が粗い領域を素早く認識することが可能となるため、診断時の見落としを防止することが可能となる。
【０１８４】
超音波内視鏡による診断においては、診断中に硬性部（超音波振動子アレイ）が一瞬で大きく移動してしまう場合がある。例えば、超音波内視鏡を引きながら十二指腸球部を観察していて、そのまま引いていくと、十二指腸球部と胃を隔てている幽門に硬性部が引っかかる。そのままさらに引いていくと幽門から硬性部が抜け、その反動で硬性部が大きく移動してしまうことがある。
【０１８５】
本実施形態の医用ガイドシステムによれば、このように超音波振動子アレイが短時間に大きく移動してしまった場合において、術者は、その短時間の大きな移動が関心臓器に対してどの位置で発生したか、さらにどの位置から再度超音波走査を行えばよいのか、を素早く容易に把握することが可能となるため、診断時間を短縮することができる。すなわち、術者及び被検者の負担が軽減される。
【０１８６】
なお、本実施形態の撮像履歴マーカ９０ａは、超音波断層像データが保存された領域と、超音波断層像データが取得された間隔の粗密とを、同時に色の違いにより表現するものであるが、両者はそれぞれ単独に表現され、術者の指示により切替えられて表示されるものであってもよい。
【０１８７】
また、撮像履歴マーカ９０ａは、超音波断層像データが保存された領域を線種の違いのみにより表現し、超音波断層像データが取得された間隔の粗密を、色の違いにより表現する形態であってもよい。
【０１８８】
また、本実施形態においては、超音波断層像データが取得された間隔の粗密の判定を、１つのしきい値により行う形態としているが、しきい値は２つ以上設定されるものであって、撮像履歴マーカ９０ａの色分けが３色以上とされる形態であってもよい。
【０１８９】
また、超音波断層像データが取得された間隔の粗密の判定は、超音波振動子アレイの単位時間当たりの移動量ではなく、超音波振動子アレイの単位時間当たりの配向の変化量、すなわち角速度を用いて行われるものであってもよい。また、超音波断層像データが取得された間隔の粗密の判定は、超音波振動子アレイの移動速度及び角速度の双方に基づいて行われてもよい。
【０１９０】
上述した実施形態に基づいて、以下の構成を提案することができる。すなわち、
（付記１）
生体内へ超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波断層像を作成する超音波断層像作成手段と、
前記超音波断層像の位置および／または配向を検出する検出手段と、
人体の３次元データからなる参照データを保持する参照データ保持手段と、
を具備したことを特徴とする超音波診断装置において、
超音波検査中に作成した超音波断層像の前記位置および／または配向を用いて、前記参照データ上に、超音波検査中に作成した超音波断層像の解剖学的な位置および／または配向を示す検査完了範囲画像を作成する検査完了範囲画像作成手段と、
前記検査完了範囲画像を表示する表示手段と、
を設けたことを特徴とした超音波診断装置。
【０１９１】
（付記２）
超音波検査中に作成した超音波断層像の前記位置および／または配向を検査範囲データとして保存できるようにしたことを特徴とした付記１に記載の超音波診断装置。
【０１９２】
（付記３）
検査完了範囲画像作成手段が前期検査範囲データを用いて、前記検査完了範囲画像を作成できることを特徴とした付記２に記載の超音波診断装置。
【０１９３】
（付記４）
生体内へ超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波断層像を作成する超音波断層像作成手段と、
前記超音波断層像の位置および／または配向を検出する検出手段と、
人体の３次元データからなる参照データを保持する参照データ保持手段と、
前記超音波断層像の保存を指示する操作手段と、
を具備したことを特徴とする超音波診断装置において、
前記操作手段により保存を指示された超音波断層像の前記位置および／または配向を用いて、前記参照データに基づき、前記操作手段により保存を指示された超音波断層像の解剖学的な位置および／または配向を示す保存領域画像を作成する保存領域画像作成手段と、
前記保存領域画像を表示する表示手段と、
を設けたことを特徴とした超音波診断装置。
【０１９４】
（付記５）
前記操作手段の指示に基づき、超音波断層像を前記位置および／または配向と関連付けて保存することを特徴とした付記４に記載の超音波診断装置。
【０１９５】
（付記６）
前記操作手段の指示に基づき、複数の超音波断層像を、ぞれぞれの前記位置および／または配向と関連づけて保存したことを特徴とする付記４に記載の超音波診断装置。
【０１９６】
（付記７）
前記複数の超音波断層像に対する前記位置および／または配向を１つのファイルとして保存したことを特徴とする付記６に記載の超音波診断装置。
【０１９７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う医用ガイドシステムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【０１９８】
例えば気管支内視鏡や腹腔鏡等の内視鏡による診断や手術、さらには体外式の超音波診断装置にも本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】医用ガイドシステムの構成を示す図である。
【図２】被検体の標本点に装着された４個の体表検出用コイルを示す図である。
【図３】参照画像記憶部に記憶されている参照画像データを概念的に示す図である。
【図４】ボクセル空間の構成を示す図である。
【図５】医用ガイドシステムの全体の動作を表すメインルーチンのフローチャートである。
【図６】超音波断層像及び３次元ガイド画像表示処理のフローチャートである。
【図７】撮像範囲データの一例を示す表である。
【図８】３次元ガイド画像を説明する図である。
【図９】表示装置に表示される混合データを説明する図である。
【図１０】保存用断層像記憶部に保存されるファイルの一例を示す表である。
【図１１】３次元ガイド画像データ作成処理のフローチャートである。
【図１２】関心器官の３次元モデル画像の一例である。
【図１３】座標変換の概念を説明する図である。
【図１４】撮像履歴再生画像を説明する図である。
【図１５】第２の実施形態の撮像履歴マーカを説明する図である。
【図１６】第３の実施形態の撮像履歴マーカを説明する図である。
【符号の説明】
【０２００】
１ 医用ガイドシステム、 ２ 超音波内視鏡、 ３ 超音波観測装置、 ４ 位置配向算出装置、 ５ 画像処理装置、 ８ 表示装置、 １０ 光学観察装置、 １１ 入力装置、 １４ ネットワーク、 １５ ３次元ＭＲＩ装置、 １６ Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置、 ３１ 超音波振動子アレイ、 撮像装置 ２７、 ４１ 送信アンテナ、 ４２ 体表検出用コイル、 ４４ 画像位置配向検出用コイル、 ５２、参照画像記憶部、 ５３ 撮像範囲記憶部、 ５５ 保存用断層像記憶部、 ５４ シネメモリ、 ６０ 制御回路、 ６５ ３次元ガイド画像作成回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、器官に対する超音波断層像の位置を示すガイド画像を作成する医用ガイドシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、超音波診断装置においては、超音波振動子を用いて生成された現在の超音波断層像や記録後の超音波断層像が被検体のどの部位の走査によって得られたものであるかを術者等に認識させる技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特開２００４−１２１４８８号公報には、位置センサを搭載した超音波プローブを用い、検査中に取得した超音波断層像を３次元座標上に配置して表示させる技術が開示されている。また、特開２００６−１４９４８１号公報には、位置センサを搭載した超音波プローブを使用し、位置センサにより検出した超音波断層像位置を超音波断層像マーカとして、人体の模式図データから作成した立体画像上に合成して表示させる技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００４−１２１４８８号公報
【特許文献２】特開２００６−１４９４８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特開２００４−１２１４８８号公報の超音波断層像を３次元座標上に配置する表示では、配置された一連の超音波断層像の位置関係を補助として、術者が超音波断層像を解釈することで、初めて超音波断層像と臓器の位置関係を知ることが可能である。そのため、検査対象部位の全体を見落とし無く検査できたかを確認するためには、取得した超音波断層像からボリュームデータを作成して画像の解釈をする必要があり、検査時間が長くなってしまうという問題点があった。
【０００５】
また、特開２００６−１４９４８１号公報の立体画像上に超音波断層像マーカを合成表示する方法では、表示されている１枚の超音波断層像の位置しか表示されないため、超音波検査開始からこれまでに検査した範囲を確認することができない。そのため、検査中に超音波検査を行った範囲を判断することができず、検査対象部位の全体を見落とし無く、短時間で検査するのが困難であった。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、診断中もしくは診断後に、術者が超音波走査を行った範囲を容易に確認することが可能な医用ガイドシステムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る医用ガイドシステムは、被検体との間で超音波の送受信を行う超音波振動子を具備し、該超音波振動子から出力される超音波信号に基づいて超音波断層像を撮像する超音波診断装置の、前記超音波振動子の位置及び配向の少なくとも一方を検出し出力する検出部と、人体の器官の解剖学的な位置情報を有する参照画像データを記憶する参照画像記憶部と、前記検出部からの出力と前記参照画像データとに基づいて、人体の器官の解剖学的なモデル画像と、該モデル画像に対する最新の前記超音波断層像の位置及び配向の少なくとも一方を示す超音波断層像マーカと、前記モデル画像に対する過去において前記超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方を示す撮像履歴マーカと、からなるガイド画像を作成し表示装置に出力するガイド画像作成部と、を具備することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態においては、医用器具として超音波内視鏡を使用し、医用ガイドシステムは該超音波内視鏡の操作の支援を行うガイド画像を生成するものとして、説明を行う。
【０００９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図１４を参照して説明する。図１は医用ガイドシステムの構成を示すブロック図である。図２は被検体の標本点に装着された４個の体表検出用コイルを示す図である。図３は、参照画像記憶部に記憶されている参照画像データを概念的に示す図である。図４は、ボクセル空間の構成を示す図である。
【００１０】
本実施形態の医用ガイドシステム１は、医用器具としての超音波内視鏡２による診断操作を支援するためのガイドを行うシステムである。本実施形態の医用ガイドシステム１は、超音波内視鏡２と、超音波観測装置３と、位置配向算出装置４と、画像処理装置５と、表示装置８と、光学観察装置１０と、入力装置１１とを備えてなり、各装置は有線又は無線の通信手段により接続されている。
【００１１】
また、医用ガイドシステム１は、該医用ガイドシステム１の外部に設けられた光ファイバ、電気ケーブル、無線通信等を用いたネットワーク１４に接続されている。該ネットワーク１４には、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置（Ｘ−ｒａｙ ３−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｃｏｍｐｕｔｅｄ ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ ｓｙｓｔｅｍ）１６、３次元ＭＲＩ装置（３−ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ）１５、外部記憶装置１７が接続されている。医用ガイドシステム１は、ネットワーク１４を介して、３次元ＭＲＩ装置１５、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置１６及び外部記憶装置１７とデータの授受が可能である。
【００１２】
医用器具としての超音波内視鏡２は、食道、胃、十二指腸などの体腔内に挿入される挿入部の先端に配設されステンレス等の硬質な材料で構成された硬性部２１と、硬性部２１の基端側に配設され可撓性のある材料で構成された長尺の可撓部２２と、可撓部２２の基端側に配設され硬質な材料で構成された操作部２３とからなる。術者は、該操作部２３を把持して超音波内視鏡２の操作を行う。また、超音波内視鏡２は、超音波観測装置３、光学観察装置１０、及び位置配向算出装置４に図示しない接続コネクタを介して電気的に接続されている。
【００１３】
硬性部２１は、撮像装置２７と、超音波振動子アレイ３１と、画像位置配向検出用コイル４４を具備して構成されている。撮像装置２７は、撮像素子としてのＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）２６と、該ＣＣＤ２６の受光面上に被写体像を結像するレンズ２５等を具備してなり、ガラス製の光学観察窓２４を介して体腔内を光学的に撮像する装置である。硬性部２１には、該撮像装置２７の視野方向に照明光を照射する図示しない照明装置が配設されており、撮像装置２７は、照明装置により照明された体腔内の光学的な画像を取得し、ＣＣＤ信号として光学観察装置１０へ出力する。
【００１４】
超音波振動子アレイ３１は、いわゆる電子ラジアル走査型の超音波振動子アレイであり、硬性部２１を体腔内に挿入する方向に沿う挿入軸周りに環状に配設された、複数の超音波振動子により構成されている。超音波振動子アレイ３１は、挿入軸に直交する平面上において超音波ビームを放射方向に所定の時間間隔で走査しながら送受することにより、超音波断層像を得るために必要なエコー信号を取得し、超音波観測装置３へ出力する。
【００１５】
超音波振動子アレイ３１は、超音波観測装置３に電気的に接続されている。超音波観測装置３は、超音波振動子アレイ３１が送信する超音波ビームの強度、角度、フォーカス等を制御すると共に、超音波振動子アレイ３１により取得されたエコー信号から走査面における超音波断層像データを生成し、出力する。
【００１６】
なお、以下において、実空間において固定された座標系を直交座標軸Ｏ−ｘｙｚとして定義する。本実施形態では、例えば図２に示すように、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚは、超音波診断時に被検体１００が横たわる診察台に対する位置が固定されている。
【００１７】
また、超音波振動子アレイ３１により走査が行われる平面を、ラジアル走査面ＳＰと称するものとする。また、硬性部２１に固定した正規直交基底（各方向の単位ベクトル）Ｖ、Ｖ３、Ｖ１２を図１に示すように定義する。すなわち、基底ベクトルＶを硬性部２１の挿入軸方向と平行、すなわちラジアル走査面ＳＰの法線方向ベクトルとし、超音波振動子２１の所定の走査方向を１２時方向とした場合に、３時方向に向く基底ベクトルをＶ３、１２時方向に向く基底ベクトルをＶ１２とする。なお、ベクトルについては太字のイタリック体で表記するのが一般的であるが、本実施形態においては通常の英数字を用いて標記するものとする。また、超音波振動子アレイ３１が走査を行う面上における超音波振動子アレイ３１による走査範囲を、超音波断層像データの撮像範囲Ｒと称するものとする。
【００１８】
画像位置配向検出用コイル４４は、環状の超音波振動子アレイ３１の中心近傍に、超音波振動子アレイ３１との位置関係が固定されて硬性部２１内に配設されている。画像位置配向検出用コイル４４は、基底ベクトルＶ及びＶ３と平行な軸周りにそれぞれ巻かれた２つのコイルが一体に組み合わされて構成されている。また、該画像位置配向検出用コイル４４の中心を位置Ｏ”とする。なお、図１においては、説明のため、画像位置配向検出用コイル４４と、超音波振動子アレイ３２の中心とを離間して示している。
【００１９】
すなわち、画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”は、超音波振動子アレイ３１の走査中心の位置と略一致するものであり、本実施形態においては超音波断層像データの撮像範囲Ｒの中心位置を示すものである。また、基底ベクトルＶ、Ｖ３、Ｖ１２は、超音波断層像データの配向を示すものである。
【００２０】
検出部である位置配向算出装置４は、超音波内視鏡２の硬性部２１に配設された画像位置配向検出用コイル４４とＡ／Ｄ変換装置４６を介して接続されているとともに、送信アンテナ４１に電気的に接続されている。位置配向算出装置４は、体表検出用コイル４２とＡ／Ｄ変換装置４５を介して接続されている。また、位置配向算出装置４は、例えばＲＳ−２３２Ｃ規格のケーブル等を介して画像処理装置５に電気的に接続されている。
【００２１】
送信アンテナ４１は、図示しないそれぞれ巻線軸の配向が異なる複数個の磁場発生用コイルを具備して構成されており、位置配向算出装置４からの出力に応じて交番磁場を発生する装置である。
【００２２】
送信アンテナ４１は、実空間上において位置が固定されて設置されるものであり、本実施形態では、送信アンテナ４１は、超音波診断時に被検体１００が横たわる診察台に対して位置が固定されている。すなわち、本実施形態では、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上において送信アンテナ４１はその位置が固定されている。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換装置４５及び４６は、入力された信号を増幅する図示しないアンプと、増幅された信号をサンプリングしてデジタルデータへ変換する図示しないアナログデジタル変換回路とを具備して構成されている。
【００２４】
超音波内視鏡２の硬性部２１に配設された画像位置配向検出用コイル４４は、送信アンテナ４１により発生された交番磁場を検出し、位置電気信号に変換してＡ／Ｄ変換装置４６へ出力する。
【００２５】
また、複数の体表検出用コイル４２は、送信アンテナ４１により発生された交番磁場を検出するためのコイルをそれぞれ具備して構成されおり、コイルが検出した交番磁場を位置電気信号に変換してＡ／Ｄ変換装置４５へ出力する。
【００２６】
位置配向算出装置４は、画像位置配向検出用コイル４４及び体表検出用コイル４２からそれぞれ出力されＡ／Ｄ変換装置４５及び４６によりデジタルデータに変換された、位置電気信号に基づいて、画像位置配向検出用コイル４４及び複数の体表検出用コイル４２の、送信アンテナ４１に対するそれぞれの位置及び配向を算出する構成を有するものである。
【００２７】
具体的には、位置配向算出装置４は、基底ベクトルＶ及びＶ３と平行な軸周りにそれぞれ巻かれた２つのコイルからなる画像位置配向検出用コイル４４から出力される位置電気信号に基づいて、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における画像位置配向検出用コイル４４の中心の位置Ｏ”と、基底ベクトルＶ及びＶ３とを算出し、該情報を画像処理装置５へ出力する。
【００２８】
また、位置配向算出装置４は、体表検出用コイル４２から出力される位置電気信号に基づいて、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における体表検出用コイル４２の位置及び配向を算出し、該情報を画像処理装置５へ出力する。
【００２９】
本実施形態では、４個の体表検出用コイル４２が、被検体１００の体表の特徴のある４箇所の点（以下、被検体１００の体表の特徴のある点を、単に標本点と称する）の近傍にテープ、ベルト、バンド、接着剤、負圧吸引等により装着され固定される。
【００３０】
なお、本実施形態においては、４箇所の標本点Ａ１〜Ａ４を以下のように定める。すなわち、標本点Ａ１を「剣状突起」(xiphoid process)、標本点Ａ２を骨盤(pelvis)の左側の「左上前腸骨棘」(left anterior superior iliac spine)、標本点Ａ３を骨盤の右側の「右上前腸骨棘」(right anterior superior iliac spine)、標本点Ａ４を左右の上前腸骨棘の中間で脊椎上の「腰椎椎体棘突起」(spinous process of vertebral body)と定義する（図２参照）。
【００３１】
４点の標本点Ａ１〜Ａ４は同一平面上には存在しない位置関係のものが採用される。このため、図２に示すように、剣状突起（標本点Ａ１）を原点として他の標本点Ａ２〜Ａ４へ向かう３本のベクトルを基本ベクトルとした斜交座標系(un-orthogonal reference frame)を直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上において算出する事が可能である。
【００３２】
なお、４点の標本点Ａ１〜Ａ４は、本実施形態で示したものに限られるものではなく、使用する医用器具の形態及び該医用器具を使用する部位に応じて、適宜に変更されるものである。また、４点の標本点Ａ１〜Ａ４は、被検体１００の骨格の特徴のある箇所であり、術者が触診により位置を特定可能な位置であることが好ましい。
【００３３】
上述した位置配向算出装置４による、画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”及び基底ベクトルＶ、Ｖ３の算出と、４個の体表検出用コイル４２の位置及び配向の算出とは、超音波観測装置３による超音波断層像データの取得タイミングと同期して行われる。
【００３４】
以下、位置配向算出装置４により算出され画像処理装置５へ出力されるデータのうち、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標の値と、基底ベクトルＶのｘ座標成分、ｙ座標成分、ｚ座標成分の値と、基底ベクトルＶ３のｘ座標成分、ｙ座標成分、ｚ座標成分の値と、を「画像位置配向検出用コイル位置配向データ」と称するものとする。
【００３５】
また、位置配向算出装置４により算出され画像処理装置５へ出力されるデータのうち、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における４個の体表検出用コイル４２のそれぞれのｘ座標、ｙ座標及びｚ座標の値を「体表検出用コイル位置データ」と称するものとする。
【００３６】
また、上記「画像位置配向検出用コイル位置配向データ」と「体表検出用コイル位置データ」とを組み合わせたデータを単に「位置配向データ」と称するものとする。
【００３７】
次に画像処理回路５の構成を説明する。画像処理装置５は、図１に示すように、通信回路５１と、参照画像記憶部５２と、検査範囲記憶部５３と、シネメモリ５４と、保存用断層像記憶部５５と、３次元ガイド画像作成回路６５と、混合回路６７と、表示回路６８と、制御回路６０とを具備して構成されている。
【００３８】
制御部である制御回路６０は、演算装置、記憶装置、入出力装置等を具備して構成され、画像処理装置５の動作を制御するものであり、画像処理装置５内の各部や各回路と図示しない信号線を介して電気的に接続されている。また、本実施形態においては、制御回路６０は、超音波観測装置３及び位置配向算出装置４の動作の制御も行うものである。
【００３９】
制御回路６０には、指示部である入力装置１１が電気的に接続されている。本実施形態の入力装置１１は、キーボード１２およびマウス１３により構成されている。制御回路６０は、入力装置１１を介して入力される術者からの指示に基づいて、医用ガイドシステム１の動作を制御する。本実施形態においては、キーボード１２には、断層像１枚像保存キー１２ａ、断層像連続保存キー１２ｂ、走査開始終了キー１２ｃ等からなるスイッチ群が配設されている。
【００４０】
なお、入力装置１１は、本実施形態においてはキーボード１２及びマウス１３により構成されるものとしているが、これは入力装置の一例として挙げたものであり、本実施形態に限られるものではない。入力装置１１は、例えばトラックボール、タッチパネル等のポインティングデバイスや、プッシュスイッチ、ロータリースイッチ等のスイッチにより構成されるものであってもよい。また、入力装置１１は、音声やジェスチャーにより術者が操作指示の入力を行うことが可能なものであってもよい。
【００４１】
参照画像記憶部５２は、大容量のデータを記憶することが可能な例えばフラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、テープドライブ等からなる。参照画像記憶部５２には、人体の解剖学的な３次元の画像情報である参照画像データ群ＧＲＤが記憶されている。
【００４２】
参照画像データ群ＧＲＤは、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置１６、３次元ＭＲＩ装置１５等によりある所定の人体から取得され、外部記憶装置１７に記憶されていた人体の断層像のデータが、ネットワーク１４を介して画像処理装置５に入力されたものである。図３に示すように、参照画像データ群ＧＲＤは、人体の体軸（頭から足に抜ける直線軸）に略直交する断面の一辺数十ｃｍの正方形の領域における断層像ＲＤの集合からなるデータであり、該断層像ＲＤは、体軸に沿って０．５ｍｍ〜数ｍｍピッチで取得されたものである。ここで、図３に示した参照画像データ群ＧＲＤにおいて、図面に正対して図面の下方向が人体の背方向であり、図面の手前から奥方向が人体の頭部方向である。
【００４３】
なお、参照画像データ群ＧＲＤは、被検体１００本人から取得されるものであってもよいし、異なる一人又は複数人の人体から取得されるものであってもよい。また、参照画像データ群ＧＲＤは、身長や体格等の人体の身体的特徴や性別等の条件ごとに、あらかじめ異なる人体から取得されるものであってもよい。また、参照画像データ群ＧＲＤは、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置１６、３次元ＭＲＩ装置１５から、直接ネットワーク１４経由で画像処理装置５に入力され、参照画像記憶部５２に記憶されるものであってもよい。
【００４４】
また、図３に示すように、参照画像データ群ＧＲＤに対して固定された直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’を定義する。ここで、原点Ｏ’を最も脚部側である参照画像データＲＤの左下に定義し、ｘ’軸を横辺に平行、ｙ’軸を縦辺に平行に定義する。すなわち、ｚ’軸は体軸と平行となる。
【００４５】
本実施形態では、一例として参照画像データ群ＧＲＤは、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置１６により取得された、人体の腹部の複数の断層像ＲＤから構成されており、Ｘ線造影剤の作用により、大動脈等の血管１１１は高輝度に、膵臓(pancreas)１１０等の末梢血管を多く含む器官は中輝度に、十二指腸(duodenum)１１２等は低輝度に造影されている。
【００４６】
３次元ガイド画像作成回路６５は、３次元画像処理を高速に行うための演算装置、抽出回路、ボリュームメモリ等を具備して構成されている。
【００４７】
ボリュームメモリは、大容量のデータを格納可能に構成されたメモリである。このボリュームメモリが備える記憶領域の少なくとも一部には、ボクセル空間が割り当てられている。ボクセル空間は、図４に概略的に示すように、参照画像データ群ＧＲＤに設定した直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’に対応するアドレスを持つメモリセル（以下、ボクセル）から構成されている。
【００４８】
抽出回路は、参照画像記憶部５２に記憶された参照画像データ群ＧＲＤから、人体の所定の器官である関心器官のデータを抽出し、ボリュームメモリのボクセル空間に抽出データとして書き出すものである。該抽出データは、ボクセル空間上において関心器官の３次元モデル画像を構成するデータである。
【００４９】
また、詳しくは後述するが、３次元ガイド画像作成回路６５は、実空間における超音波断層像データの撮像範囲Ｒの位置及び配向をボクセル空間上において表現する３次元画像データである指標データを、位置配向データ等に基づいて公知の座標変換等により算出し、さらに該指標データを抽出データと合成した合成データを作成する。
【００５０】
指標データは、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における最新の超音波断層像データの撮像範囲Ｒを示す超音波断層像マーカと、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上において過去において超音波断層像データの取得が行われた領域を示す撮像履歴マーカとの少なくとも一方により構成される画像データである。
【００５１】
そして、３次元ガイド画像作成回路６５は、ボリュームメモリ内のボクセル空間から合成データを読み出し、該合成データに対して陰面消去、陰影付加、視線変換に伴う座標変換等の公知の３次元画像処理を施し、３次元ガイド画像データを作成する構成を有する。
【００５２】
混合回路６７は、超音波観測装置３から出力された超音波断層像データと、３次元ガイド画像作成回路６５から出力された３次元ガイド画像データとを合成した混合データを生成するものである。
【００５３】
表示回路６８は、混合回路６７から出力された混合データをビデオ信号に変換し、表示装置８に出力するものである。また、表示回路６８は、光学観察装置１０から出力された光学像データをビデオ信号に変換し、表示装置８へ出力する構成も有する。
【００５４】
表示装置８は、ブラウン管モニタ、液晶モニタ等の画像表示部を具備し、該画像表示部にビデオ信号に基づいた画像を表示する構成を有するものである。
【００５５】
シネメモリ５４は、高速に読み書き可能な記憶装置であるメモリ等により構成されている。シネメモリ５４は、超音波振動子アレイ３１の連続したラジアル走査により得られる一連の複数の超音波断層像データと、該複数の超音波断層像データのそれぞれの取得に同期して算出した複数の位置配向データと、複数の超音波断層像データのそれぞれに付された通し番号と、を互いに関連付けて記憶するものである。
【００５６】
撮像範囲記憶部５３は、高速に読み書き可能な記憶装置であるメモリ等により構成されている。
【００５７】
保存用断層像記憶部５５は、大容量のデータを記憶することが可能な例えばフラッシュメモリ、ハードディスクドライブ、テープドライブ等からなる。保存用断層像記憶部５５は、シネメモリ５４に記憶されている複数の超音波断層像データと、該複数の超音波断層像データに関連付けられたデータとのうちの、入力装置１１を介して術者から保存の命令がなされたものを記憶するものである。
【００５８】
ここで、術者からの保存の命令は、超音波内視鏡２の超音波振動子アレイ３１による走査中に、術者がキーボード１２の断層像１枚像保存キー１２ａ又は断層像連続保存キー１２ｂを押下することによりなされるものである。
【００５９】
本実施形態では、術者により断層像１枚像保存キー１２ａが押下された場合には、その時点における最新の１つの超音波断層像データと、該超音波断層像データの取得時の位置配向データとが、シネメモリ５４から読み出されて、静止画像の保存用断層像データとして保存用断層像記憶部５５に記憶される。
【００６０】
また、術者により断層像連続保存キー１２ｂが押下された場合には、断層像連続保存キー１２ｂが押下された時点においてシネメモリ５４に記憶されている全ての超音波断層像データが読み出され、動画像の保存用断層像データとして保存用断層像記憶部５５に記憶される。すなわち、術者により断層像連続保存キー１２ｂが押下された場合には、保存用断層像データは、所定の時間間隔で連続して取得された複数の超音波断層像データにより構成された動画像となる。また、同時にシネメモリ５４に記憶されている全ての超音波断層像データに関連付けられた位置配向データも保存用断層像記憶部５５に記憶される。
【００６１】
次に、上述した構成を有する本実施形態の医用ガイドシステム１の診断時の動作について術者の実際の使用形態に沿って説明する。図５は、医用ガイドシステムの全体の動作を表すメインルーチンのフローチャートである。図６は、超音波断層像及び３次元ガイド画像表示処理のフローチャートである。図７は、撮像範囲データの一例を示す表である。図８は、３次元ガイド画像を説明する図である。図９は、表示装置に表示される混合データを説明する図である。図１０は、保存用断層像記憶部に保存されるファイルの一例を示す表である。図１１は、３次元ガイド画像データ作成処理のフローチャートである。図１２は、関心器官の３次元モデル画像の一例である。図１３は、座標変換の概念を説明する図である。図１４は、撮像履歴再生画像を説明する図である。
【００６２】
なお、以下においては、被検体１００の体腔内に超音波内視鏡２の硬性部２１及び可撓部２２を挿入して診断を行うものとし、診断を行う際の関心器官として膵臓を抽出して表示する場合を例に挙げて説明する。
【００６３】
まず、制御回路６０は、これから診断を行う関心器官の種類を示す関心器官情報を取得する（ステップＳ０１）。ここで、制御回路６０は、術者に人体の器官の選択を促す表示を表示装置８に提示する。そして、術者が、表示装置８に表示された器官の選択肢から、一つ又は複数の関心器官を入力装置１１を介して指定することにより、関心器官情報が制御回路６０に入力される。本実施形態では、上述のように関心器官として膵臓が指定される。
【００６４】
なお、ステップＳ０１における、表示装置８に表示される関心器官の選択画面は、人体の器官の情報が２次元画像又は３次元画像により表示されるものであって、術者が該画像中から関心器官を視覚的に選択するものであってもよいし、人体の器官が文字列として表示されるものであって、術者が該文字列から選択を行うものであってもよい。
【００６５】
次に、制御回路６０は、術者による指示入力により、または自動的な算出により、参照画像データ群ＧＲＤにおける複数の特徴点Ａ’を設定し、該複数の特徴点Ａ’の直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標を取得する処理を実行する（ステップＳ０２）。参照画像データ群ＧＲＤにおける複数の特徴点Ａ’は、被検体１００の体表もしくは体腔内における複数の標本点Ａに解剖学的に対応した点である。
【００６６】
本実施形態においては、特徴点Ａ’は４箇所の標本点Ａ１〜Ａ４にそれぞれ対応した下記の４点の特徴点Ａ１’〜Ａ４’である。すなわち、特徴点Ａ１’、Ａ２’、Ａ３’及びＡ４’は、それぞれ剣状突起、左上前腸骨棘、右上前腸骨棘及び腰椎椎体棘突起に対応した参照画像データ群ＧＲＤの画素である。
【００６７】
ステップＳ０２においては、例えば、入力装置１１を介した術者からの入力によって、参照画像データ群ＧＲＤにおける複数の特徴点Ａ１’〜Ａ４’に対応する画素が指定され
ることで、複数の特徴点Ａ１’〜Ａ４’のそれぞれの直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標が取得され記憶される。
【００６８】
次に、制御回路６０は、表示装置８に、体表検出用コイル４２の被検体１００への装着を術者に促す表示を行う（ステップＳ０３）。術者は、被検体１００の標本点近傍の体表上に、体位検出用コイル４２を装着し固定する。
【００６９】
本実施形態では、術者によって４個の体表検出用コイル４２が、それぞれ被検体１００の標本点Ａ１（剣状突起）、標本点Ａ２（左上前腸骨棘）、標本点Ａ３（右上前腸骨棘）及び標本点Ａ４（腰椎椎体棘突起）の近傍に装着される。
【００７０】
次に、制御回路６０は、詳しくは後述する超音波断層像及びガイド画像表示処理を実行する（ステップＳ０４）。ステップＳ０４では、術者は超音波内視鏡２の硬性部２１及び可撓部２２を被検体１００の体腔内に挿入し、表示装置８に表示される超音波断層像データと３次元ガイド画像データとを参照しながら診断を行う。
【００７１】
制御回路６０は、術者によりキーボード１２の図示しない検査終了キーが押下されるまでステップＳ０４を繰り返し実行する（ステップＳ０５）。ステップＳ０５において、術者により検査終了キーが押下されたと判定した場合には、制御回路６０は、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０と、保存用断層像記憶部５５に記憶されている超音波断層像データとを関連付け、終了処理を実行する。
【００７２】
次に、図５に示したフローチャートのステップＳ０４における、超音波断層像及び３次元ガイド画像表示処理の詳細について、図６のフローチャートを参照して以下に説明する。
【００７３】
まず、制御回路６０は、キーボード１２の走査開始終了キー１２ｃが術者により押下されラジアル走査を開始する命令がなされるまで待機する（ステップＳ１１）。キーボード１２の走査開始終了キー１２ｃが押下され、ラジアル走査の開始指示が入力されたと判定した場合には、超音波振動子アレイ３１によるラジアル走査を開始するための初期処理を実行し、ステップＳ１２へ移行する。
【００７４】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、位置配向算出装置４から出力された位置配向データを取得する（ステップＳ１２）。位置配向データは、上述のように、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”及び配向のデータと、４個の体表検出用コイル４２のそれぞれの位置のデータと、により構成されている。
【００７５】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、ステップＳ１２において取得した位置配向データに通し番号を付し、該通し番号と位置配向データとを撮像範囲記憶部５３に撮像範囲データ７０として記憶する（ステップＳ１３）。撮像範囲データ７０は、図７の表に示すような行列状のデータである。
【００７６】
撮像範囲データ７０の列方向は、「通し番号７１」、「画像位置配向検出用コイル位置配向データ７２」、「体表検出用コイル位置データ７３」、「断層像１枚保存フラグ７４」及び「断層像連続保存フラグ７５」の５種類のデータで構成されている。
【００７７】
そして、撮像範囲データ７０は、その行方向に、ステップＳ１３が実行されるたびに、上記列方向のデータ種類に関しての最新のものが時系列に追記されていくものである。
【００７８】
通し番号７１は１以上の自然数であり、ラジアル走査の開始指示直後の最初の値を１とし、以降ステップＳ１３が実行されるたびに２、３、４、・・・と１ずつ増加されるデータである。すなわち、通し番号７１は、データの取得順序を示す値である。
【００７９】
画像位置配向検出用コイル位置配向データ７２は、上述のように、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”のｘ座標、ｙ座標及びｚ座標の値と、基底ベクトルＶのｘ座標成分、ｙ座標成分、ｚ座標成分の値と、基底ベクトルＶ３のｘ座標成分、ｙ座標成分、ｚ座標成分の値が、この表記順に記述されたものである。
【００８０】
体表検出用コイル位置データ７３は、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における４個の体表検出用コイル４２のそれぞれのｘ座標、ｙ座標及びｚ座標の値が記述されたものである。本実施形態では、被検体１００の標本点Ａ１〜Ａ４に装着された体表検出用コイル４２のそれぞれのｘ座標、ｙ座標及びｚ座標の値が、標本点Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４の順に記述されたものである。
【００８１】
断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５は、詳しくは後述するが、それぞれ０又は１の２値のデータであり、新たに記述される場合には０が書き込まれる。
【００８２】
具体的には、ステップＳ１３において、３次元ガイド画像作成回路６５は、まず撮像範囲データ７０の通し番号７１の最大の値を読み取る。そして、通し番号７１の最大の値に１を足した値となる新たな通し番号のデータ行を作成して追記し、さらにこの新たな通し番号のデータ行に、直前のステップＳ１２において取得した最新の画像位置配向検出用コイル位置配向データ７２及び体表検出用コイル位置データ７３を書き込む。また、この新たな通し番号のデータ行に、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５をそれぞれの値を０として書き込む。
【００８３】
なお、もしステップＳ１３において、撮像範囲記憶部５３に撮像範囲データ７０が記憶されていなければ、３次元ガイド画像作成回路６５は撮像範囲データ７０のファイルを新たに作成し、この新たな撮像範囲データ７０内に通し番号７１の値が１のデータ行を書き込む。そして通し番号７１の値が１のデータ行に、直前のステップＳ１２において取得した最新の画像位置配向検出用コイル位置配向データ７２及び体表検出用コイル位置データ７３を書き込む。さらに、この通し番号７１の値が１のデータ行に、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５をそれぞれの値を０として書き込む。
【００８４】
次に、混合回路６７は、超音波観測装置３から出力された超音波断層像データを取得する（ステップＳ１４）。超音波断層像データは、上記位置配向データと同期して取得されるものである。
【００８５】
次に、制御回路６０は、ステップＳ１４において混合回路６７が取得した超音波断層像データと、ステップＳ１２において取得した位置配向データと、ステップＳ１３において
位置配向データに付した通し番号と、を関連付けてシネメモリ５４に記憶する（ステップＳ１５）。
【００８６】
すなわち、ステップＳ１５が実行される度に、シネメモリ５４に、超音波断層像データ、画像位置配向検出用コイル位置配向データ、体表検出用コイル位置データ、及び通し番号の４種類のデータが新たな１つの組データとして互いに関連付けられて記憶される。
【００８７】
ステップＳ１５において、新たな組データを記憶するための記憶容量がシネメモリ５４に残されていない場合には、通し番号が一番小さい値である組データを１つ削除した後に上記新たな組データを記憶する。
【００８８】
次に、３次元画像作成回路６５は、詳しくは後述する方法により、図８に示すような３次元ガイド画像データを作成し、混合回路６７へ出力する（ステップＳ１６）。３次元ガイド画像は、概略的に説明すれば、関心器官に対する過去及び最新の超音波断層像データの撮像範囲Ｒの位置を示す３次元画像データである。なお、３次元画像データである３次元ガイド画像データの視点は、術者からの指示入力により任意の位置に設定可能である。
【００８９】
次に、混合回路６７は、ステップＳ１４で取得した超音波断層像データと、ステップＳ１６で入力された３次元ガイド画像データとを合成した、図９に示すような表示用の混合データを作成する。そして、表示回路６８は、混合回路６７により作成された混合データをビデオ信号に変換し、表示装置８に出力する。そして、表示装置８は、このビデオ信号を基に超音波断層像データと３次元ガイド画像データとを並べて表示する（ステップＳ１７）。
【００９０】
次に、制御回路６０は、上記ステップＳ１２からステップＳ１７を実行する間に、術者によりキーボード１２の断層像１枚像保存キー１２ａが押下されたか否かを判定する（ステップＳ１８）。
【００９１】
ステップＳ１８において、断層像１枚像保存キー１２ａは押下されたと判定した場合には、ステップＳ１９へ移行する。一方、ステップＳ１８において、断層像１枚像保存キー１２ａは押下されていないと判定した場合には、ステップＳ２１へ移行する。
【００９２】
ステップＳ１９において、制御回路６０は、シネメモリ５４に記憶されている最新の超音波断層像データと画像位置配向検出用コイル位置配向データと体表検出用コイル位置データとを関連付けて、保存用断層像記憶部５５に保存する。
【００９３】
次に、ステップＳ２０において、制御回路６０は、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０内の、最新のデータ行の断層像１枚保存フラグ７４の値を１に書き換え、撮像範囲データ７０を更新する。言い換えれば、ステップＳ２０では、撮像範囲データ７０内のステップＳ１９において保存用断層像記憶部５５に保存された超音波断層像データに対応する通し番号の値が含まれたデータ行が書き換えられる。そしてステップＳ２１へ移行する。
【００９４】
ステップＳ２１において、制御回路６０は、上記ステップＳ１２からステップＳ１７を実行する間に、術者によりキーボード１２の断層像連続保存キー１２ｂが押下されたか否かを判定する。
【００９５】
ステップＳ２１において、断層像連続保存キー１２ｂは押下されたと判定した場合には、ステップＳ２２へ移行する。一方、ステップＳ２１において、断層像連続保存キー１２ｂは押下されていないと判定した場合には、ステップＳ２４へ移行する。
【００９６】
ステップＳ２２において、制御回路６０は、シネメモリ５４に記憶されている全ての超音波断層像データと画像位置配向検出用コイル位置配向データと体表検出用コイル位置データとを関連付けて、保存用断層像記憶部５５に保存する。
【００９７】
例えば、ステップＳ２２の実行時において、シネメモリ５４には通し番号の値４〜８に対応する５枚の超音波断層像データと、該５枚の超音波断層像に対応する位置配向データが記憶されていた場合、ステップ２２の処理によってこれら全てのデータが保存用断層像記憶部５５に保存される。
【００９８】
この場合、具体的には、５枚の超音波断層像データと共に、該５枚の超音波断層像に対応する通し番号及び位置配向データが記述された図１０に示すような一つのファイルが保存用断層像記憶部５５に保存される。また、５枚の超音波断層像データは、それぞれ対応する通し番号と同じファイル名で保存される。すなわち、超音波断層像データは、ファイル名によって通し番号及び位置配向データとの関連付けがなされる。
【００９９】
次にステップＳ２３において、制御回路６０は、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０の、ステップＳ２２で保存した超音波断層像に対応するデータ行の断層像連続保存フラグ７５の値を１に書き換え、撮像範囲データ７０を更新する。言い換えれば、ステップＳ２３では、撮像範囲データ７０内のステップＳ２２において保存用断層像記憶部５５に保存された超音波断層像データに対応する通し番号の値が含まれたデータ行が書き換えられる。そしてステップＳ２４へ移行する。
【０１００】
次に、ステップＳ２４において、制御回路６０は、上記ステップＳ１２からステップＳ２３を実行する間に、術者によりキーボード１２の走査開始終了キー１２ｃが押下されたか否かを判定する。
【０１０１】
ステップＳ２４において、走査開始終了キー１２ｃは押下されていないと判定した場合には、ステップＳ１２へ戻り、上記処理を繰り返す。
【０１０２】
このように、本実施形態の医用ガイドシステム１は、走査開始終了キー１２ｃが再び押下されるまでの間、ステップＳ１２〜ステップＳ２３を所定の周期で繰り返し実行することにより、逐次新たな３次元ガイド画像データを作成し、新たな超音波断層像データと共に表示装置８の画像表示部にリアルタイムに表示する。
【０１０３】
一方、ステップＳ２４において、走査開始終了キー１２ｃは押下されたと判定した場合には、ステップＳ２５へ移行し、制御回路６０は、超音波振動子アレイ３１によるラジアル走査を停止するための信号を超音波観測装置３へ出力してラジアル走査を終了し、超音波断層像及び３次元ガイド画像表示処理を終了する。
【０１０４】
次に、図６に示したフローチャートのステップＳ１６における、３次元ガイド画像データ作成処理の詳細について、図１１のフローチャートを参照して以下に説明する。
【０１０５】
まず、３次元画像作成回路６５は、参照画像記憶部５２に記憶された参照画像データ群ＧＲＤを読み込む（ステップＳ３１）。
【０１０６】
次に、３次元画像作成回路６５は、参照画像データ群ＧＲＤから関心器官のデータを抽出し、ボリュームメモリのボクセル空間に抽出データとして書き出す（ステップＳ３２）。３次元画像作成回路６５は、例えば図１２に示すような、関心器官である膵臓１１０や血管１１１のみを表示する３次元モデル画像を抽出データとして作成し、ボクセル空間に書き出す。
【０１０７】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、内部に記憶する変数ｉを設定し、変数ｉの値を０に設定する（ステップＳ３３）。
【０１０８】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、内部に記憶している変数ｉに１を足す（ステップＳ３４）。すなわち、ｉ＝ｉ＋１の計算を実行する。
【０１０９】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０から、通し番号７１の値が変数ｉと等しいデータ行を読み込む（ステップＳ３５）。
【０１１０】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、超音波走査レンジの設定値、すなわち正方形である超音波断層像データの１辺の長さの設定値と、ステップＳ３５で読み込んだデータのうちの画像位置配向検出用コイル位置配向データとから、実空間である直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における超音波断層像データの撮像範囲Ｒを算出する（ステップＳ３６）。
【０１１１】
具体的には、ステップＳ３６において、３次元ガイド画像作成回路６５は、画像位置配向検出用コイル位置配向データ、すなわち画像位置配向検出用コイル４４の位置Ｏ”と画像位置配向検出用コイル４４の配向を示す基底ベクトルＶ及びＶ３とに基づいて、正方形である超音波断層像データの撮像範囲Ｒの４つの頂点Ｒ１〜Ｒ４の直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における座標を算出する。
【０１１２】
ステップ３６においては、まず、基底ベクトルＶとＶ３との外積を求めることにより、基底ベクトルＶ１２が算出される。そして、超音波断層像データの１辺の長さがａであるとして、１つ目の頂点Ｒ１の座標はＯ”＋ａ／２・（Ｖ１２）＋ａ／２・（Ｖ３）、２つ目の頂点Ｒ２の座標はＯ”−ａ／２・（Ｖ１２）＋ａ／２・（Ｖ３）、３つ目の頂点Ｒ３の座標はＯ”＋ａ／２・（Ｖ１２）−ａ／２・（Ｖ３）、４つ目の頂点Ｒ４の座標はＯ”−ａ／２・（Ｖ１２）−ａ／２・（Ｖ３）の計算により算出される。
【０１１３】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、ステップＳ３５で読み込んだデータのうちの、体表検出用コイル位置データ、すなわち複数の体表検出用コイル４２の直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上の座標と、ステップＳ０２において取得した参照画像データ群ＧＲＤにおける複数の特徴点Ａ’の直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標と、に基づいて、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上の座標を直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標へ写像する座標変換式を算出する。そして、図１３に概念的に示すように、該座標変換式を用いて、ステップＳ３６において算出した直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上における超音波断層像データの撮像範囲Ｒを、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上に写像する（ステップＳ３７）。
【０１１４】
以下において、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上に写像された撮像範囲Ｒを写像撮像範囲Ｒ’と称するものとする。該写像撮像範囲Ｒ’は、具体的には、ステップＳ３６で算出した４つの頂点Ｒ１〜Ｒ４を座標変換式により直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上に写像した４つの点Ｒ１’〜Ｒ４’により定義される、四辺形状の平面の領域である。
【０１１５】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、ステップＳ３７で直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における写像撮像範囲Ｒ’に対応する領域を示す指標データである撮像履歴マーカ８０を作成し、該撮像履歴マーカ８０をボリュームメモリ内のボクセル空間に書き出し、合成データを作成する（ステップＳ３８）。
【０１１６】
撮像履歴マーカ８０は、ステップＳ３７において算出した４つの点Ｒ１’〜Ｒ４’を頂点とした図８に示すような半透明の四辺形状の平面を表す３次元画像データである。ここで、ボクセル空間には既にステップＳ３２において関心器官の抽出データが書き出されているため、ボクセル空間内の合成データは図８に示すように、関心器官の抽出データに撮像履歴マーカ８０が重ね合わせられたものとなる。
【０１１７】
また、ステップＳ３８において、３次元ガイド画像作成回路６５は、四辺形状の撮像履歴マーカ８０の外辺を示す境界線の線種を、ステップＳ３５で読み込んだデータのうちの「断層像１枚保存フラグ７４」及び「断層像連続保存フラグ７５」の値に応じて異ならせて描画する。
【０１１８】
本実施形態では、図８に示すように、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値がともに０の場合には境界線の線種を点線とし（図８中の符号８１）、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値がともに１の場合には境界線の線種を破線とし（図８中の符号８２）、断層像１枚保存フラグ７４の値が０かつ断層像連続保存フラグ７５の値が１の場合には境界線の線種を鎖線とし（図８中の符号８３）、断層像１枚保存フラグ７４の値が１かつ断層像連続保存フラグ７５の値が０の場合には境界線の線種を実線とする（図８中の符号８４）。
【０１１９】
なお、撮像履歴マーカ８０は、対応する断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値に応じて異なった表示がなされるものであればよく、本実施形態のように線種により区別して表示する形態に限られるものではない。例えば、撮像履歴マーカ８０は、対応する断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値に応じて異なる色により表示される形態であってもよいし、例えば明度差や周期的な明滅により区別して表示されるものであってもよい。
【０１２０】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０の通し番号７１の最大値Ｎと、変数ｉとの大小関係を判定する（ステップＳ３９）。
【０１２１】
ステップＳ３９判定の結果、変数ｉの方が通し番号７１の最大値Ｎよりも小さい場合には、ステップＳ３４に戻り、ステップＳ３４〜ステップＳ３８までの処理を繰り返す。すなわち、撮像範囲データ７０に記述されたデータ行が複数である場合には、ステップＳ３４〜ステップＳ３８までの処理を全てのデータ行について繰り返すことにより、図８に示すような、複数の撮像履歴マーカ８０が、指標データとしてボリュームメモリ内のボクセル空間に書き出される。
【０１２２】
一方、ステップＳ３９判定の結果、変数ｉの方が通し番号７１の最大値Ｎと等しい場合には、ステップＳ４０へ移行する。
【０１２３】
ステップＳ４０においては、３次元ガイド画像作成回路６５は、最後に作成した撮像履歴マーカ８０を撮像領域マーカ８５として強調表示するように変更する。ここで、最後に作成した撮像範囲マーカ８０とは、撮像範囲データ７０の通し番号７１が最大値Ｎであるデータ行に対応した撮像範囲マーカ８０のことである。本実施形態では、３次元ガイド画像作成回路６５は、撮像領域マーカ８５の外辺を示す境界線の線種を太線に変更してボクセル空間に書き出す。
【０１２４】
言い換えれば、ステップＳ４０において作成された撮像領域マーカ８５とは、最新の超音波断層像データの直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における写像撮像範囲Ｒ’を示す指標である。
【０１２５】
次に、３次元ガイド画像作成回路６５は、最新の超音波断層像データの直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における写像撮像範囲Ｒ’の配向を示す指標である先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７を作成し、ボリュームメモリ内のボクセル空間に書き出す（ステップＳ４１）。
【０１２６】
先端方向マーカ８６は、上記撮像領域マーカ８５の重心位置から、撮像領域マーカ８５に直交し、かつ直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における硬性部２１の挿入方向に延出する矢印状（錘状）の３次元オブジェクトである。また１２時方向マーカ８７は、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上におけるラジアル走査の１２時方向を示すための、撮像領域マーカ８５と同一平面上に描画された矢印状の画像である。
【０１２７】
具体的には、ステップＳ４１において、３次元ガイド画像作成回路６５は、撮像範囲データ７０の通し番号７１が最大値Ｎであるデータ行の体表検出用コイル位置データと、参照画像データ群ＧＲＤにおける複数の特徴点Ａ’の直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標と、に基づいて、直交座標軸Ｏ−ｘｙｚ上の座標を直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上の座標へ写像する座標変換式を算出する。
【０１２８】
そして、３次元ガイド画像作成回路６５は、該座標変換式を用いて、撮像範囲データ７０の通し番号７１が最大値Ｎであるデータ行の、基底ベクトルＶ及びＶ３を、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上に写像した基底ベクトルＶ’及びＶ３’を算出する。そして、該基底ベクトルＶ’とＶ３’との外積を求めることにより、基底ベクトルＶ１２’を算出する。
【０１２９】
そして、３次元ガイド画像作成回路６５は、直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上において基底ベクトルＶ’及びＶ１２’の方向を示す矢印状の画像データである先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７を作成し、ボリュームメモリ内のボクセル空間に書き出す。
【０１３０】
なお、上記撮像領域マーカ８５、先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７により、本実施形態の直交座標軸Ｏ’−ｘ’ｙ’ｚ’上における最新の超音波断層像データの撮像範囲Ｒを示す超音波断層像マーカが構成される。
【０１３１】
上記ステップＳ３１からステップＳ４１の処理を実行することにより、３次元ガイド画像作成回路６５により３次元ガイド画像データが作成されるのである。
【０１３２】
次に、本実施形態の医用ガイドシステム１の撮像履歴の再生時の動作を説明する。
【０１３３】
本実施形態の医用ガイドシステム１は、上述したような超音波診断装置による診断時において、被検体の臓器に対する超音波断層像の現在の撮像位置及び過去の撮像位置の履歴を３次元ガイド画像としてリアルタイムに変化させて表示する動作のみでなく、術者が診断後に、超音波断層像とその超音波断層像が撮像された位置とを同時に確認しながら観察できるように、超音波断層像の撮像位置の履歴を再生表示する動作も可能である。
【０１３４】
術者により、キーボード１２の図示しない撮像履歴再生キーが押下された場合、超音波断層像再生部としての画像処理装置５は、図１４に示すような撮像履歴再生画像を作成し、表示装置８の画像表示部に表示する。
【０１３５】
撮像履歴再生画像は、本実施形態では表示装置８の画像表示部の右側に超音波断層像データを表示し、左側には、現在表示中の超音波断層像データの関心器官に対する位置を表示する画像である。
【０１３６】
具体的には、術者によりキーボード１２の撮像履歴再生キーが押下された場合、制御回路６０は、保存用断層像記憶部５５に記憶されている全ての超音波断層像データから、術者により入力装置１１を介して指定された１枚の所定の超音波断層像データを読み出す。
【０１３７】
また、術者によりキーボード１２の撮像履歴再生キーが押下された場合、３次元ガイド画像作成回路６５が、上述したステップＳ３１〜ステップＳ３９と同様の処理を実行し、関心器官の３次元モデル画像と、撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０に記録されている全ての全てのデータ行に基づいた複数の撮像履歴マーカ８０とを重畳した撮像履歴画像データを作成する。すなわち、撮像履歴マーカ８０は、診断中に取得された全ての超音波断層像データの撮像範囲の位置及び配向を示す３次元の画像データである。
【０１３８】
そして、３次元ガイド画像作成回路６５は、撮像履歴マーカ８０のうち、術者により指定された１枚の所定の超音波断層像データに対応する撮像履歴マーカ８０の外辺を示す境界線の線種を太線に変更して強調する（図１４中の符号８９）。さらに３次元ガイド画像作成回路６５は、術者により指定された１枚の所定の超音波断層像データの配向を示す先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７を作成する。
【０１３９】
次に、混合回路６７は、制御回路６０により読み出された１枚の所定の超音波断層像データと、３次元ガイド画像作成回路６５により作成された撮像履歴画像データとを図１４に示すように合成した混合データを生成し、出力する。そして、表示装置８は、画像表示部に、混合データを基にした撮像履歴再生画像を表示する。
【０１４０】
本実施形態では、撮像履歴再生画像を表示している状態において、術者により表示中の超音波断層像データを他の超音波断層像データに切替える旨の指示が入力装置１１を介して入力された場合には、３次元ガイド画像作成回路６５は、強調表示しさらに先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７を付加する撮像履歴マーカ８０を、切替により新たに表示される超音波断層像データに対応したものに変更する。
【０１４１】
例えば、本実施形態の医用ガイドシステム１では、撮像履歴再生画像を表示している状態において、術者がキーボード１２の所定のキーを押下する度に、表示装置８の画像表示部には、検査中に保存した時刻順に超音波断層像データが順次が切替表示される。
【０１４２】
そして、この表示する超音波断層像データの切替に応じて、撮像履歴再生画像中の、強調表示されかつ先端方向マーカ８６及び１２時方向マーカ８７が付加される撮像履歴マーカ８０も切替えられて表示される。ここで、表示中の超音波断層像データが、連続保存による動画像の一部である場合には、術者により図示しない再生キーが押下されることにより、表示装置８の画像表示部においてその動画像が再生表示される。
【０１４３】
なお、撮像履歴再生画像において表示される撮像履歴マーカ８０は、検査中に取得された超音波断層像データ全てに対応したものが表示される形態に限らず、例えば撮像範囲記憶部５３に記憶されている撮像範囲データ７０のうちの断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の少なくとも一方の値が１であるデータ行に対応するもののみが表示される形態であってもよい。
【０１４４】
このように、選択的に撮像履歴マーカ８０を表示することにより、表示に必要な処理の負荷を軽減することができる。また、撮像履歴マーカ８０の視認性が向上するため、術者による関心臓器と撮像履歴マーカ８０との位置関係の把握が容易となる。
【０１４５】
以上に説明した本実施形態の医用ガイドシステム１の効果を以下に説明する。
【０１４６】
本実施形態の医用ガイドシステム１では、超音波内視鏡２の超音波走査中において、過去に超音波断層像データの取得が行われた領域の履歴を示す撮像履歴マーカ８０が、関心器官の３次元モデル画像に重畳されて表示される。
【０１４７】
このため、本実施形態の医用ガイドシステム１を使用することにより、術者は、関心器官に対する過去の撮像領域の位置関係、すなわち関心器官にについて既に超音波診断を行った領域の履歴、を視覚的に容易に認識することが可能となり、関心器官に対して見落としのない超音波診断を確実に行うことが可能となる。
【０１４８】
また、本実施形態の医用ガイドシステム１を使用することにより、術者は、関心器官にについて既に超音波診断を行った領域の履歴、を視覚的に容易に認識することが可能となるため、同じ領域を繰り返して走査することが無くなり診断時間が短縮されるため、術者及び被検者の負担が軽減される。
【０１４９】
また、本実施形態の医用ガイドシステム１では、超音波内視鏡２の超音波走査中において、保存用断層像データの撮像位置も撮像履歴マーカ８０として関心器官の３次元モデル画像に重畳されて表示される。
【０１５０】
このため、本実施形態の医用ガイドシステム１を使用することにより、術者は、保存した超音波断層像データの関心器官に対する撮像位置を視覚的に確認することが可能となり、診断に必要な超音波断層像データを忘れることなく確実に保存することが可能となる。
【０１５１】
また、本実施形態の医用ガイドシステム１では、超音波診断を行った領域と保存用断層像データと保存用断層像データの撮像位置は保存され、診断後に撮像履歴再生画像として再生表示される。したがって、術者は診断後にこれらのデータを撮像履歴再生画像として確認することにより、カルテの整理等の作業を容易かつ短時間に行うことが可能となる。
【０１５２】
また、本実施形態の医用ガイドシステム１では、超音波診断を行った領域と保存用断層像データと保存用断層像データの撮像位置は保存され、診断後に撮像履歴再生画像として再生表示される。このため、本実施形態の医用ガイドシステム１を使用することにより、術者は、診断後に撮像履歴再生画像を確認し、超音波断層像データと超音波断層像データの関心器官に対する撮像位置を対比することにより、腫瘍等の病変の位置を立体的に容易に確認することができ、正確な手術計画を立案することが可能となる。
【０１５３】
なお、上述した本実施形態においては、位置配向データと超音波断層像データとの関連付けを、通し番号とファイル名により行っているが、関連付けの方法はこの方法に限られるものではない。例えば、位置配向データと超音波断層像データとの関連付けは、それぞれが取得され生成された時刻のデータにより行われるものであってもよい。
【０１５４】
また、本実施形態においては、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの１辺の長さａは固定された値としている。すなわち撮像範囲Ｒの形状及び面積は固定されたものとして扱っているが、本発明はこの形態に限られるものではない。例えば超音波振動子アレイ３１が送信する超音波ビームの強度や走査範囲を変更することにより超音波断層像データの撮像範囲Ｒの形状及び面積が可変である場合には、走査範囲情報も撮像範囲データ７０として超音波断層像データと関連付けて記憶され、撮像履歴マーカ８０は、超音波ビームの強度や走査範囲の変化に応じた大きさ及び形状により表示されるものとする。
【０１５５】
また、本実施形態では、医用器具である超音波診断装置として電子ラジアル走査型の超音波内視鏡２を用いているが、超音波診断装置の形態は本実施形態に限られるものではない。例えば、超音波診断装置は、機械走査型の超音波内視鏡や、超音波振動子群を扇状に設けた電子コンベックス走査型超音波内視鏡であってもよく、本発明は超音波の走査方式により限定されるものではない。
【０１５６】
また、超音波診断装置は、光学観察窓を具備しない超音波プローブ型のものであってもよいし、カプセル型の超音波ゾンデでもよい。また、超音波診断装置は、被検体の体表面上から体腔内に向けて超音波走査を行ういわゆる体外式の超音波診断装置であってもよい。
【０１５７】
また、本実施形態では位置検出手段として送信アンテナ４１と受信コイルとを用い、磁場で位置と配向とを検出するよう構成、作用させたが、磁場の送受は逆でも良く、また、磁場ではなく加速度や他の手段で位置と配向とを検出するよう構成、作用させても良い。
【０１５８】
また、本実施形態では、画像位置配向検出用コイル４４は、環状の超音波振動子アレイ３１の中心近傍に配設されるものとしているが両者の位置関係はこの形態に限られるものではない。すなわち、画像位置配向検出用コイル４４の位置及び配向から超音波断層像の走査中心の座標と配向を求めるためには、超音波振動子アレイ３１と画像位置配向検出用コイル４４との相対的な位置が固定されたものであればよい。
【０１５９】
また、本実施形態では、参照画像データ群ＧＲＤを構成するデータとして、Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置１６、３次元ＭＲＩ装置１５により撮像された複数枚の２次元ＣＴ画像や２次元ＭＲＩ画像を用いるよう構成したが、例えばＰＥＴ（Ｐｏｓｉｔｒｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）のような他のモダリティーを用いて事前に取得した３次元画像データを参照画像データ群ＧＲＤとして用いてもよい。また、参照画像データ群ＧＲＤは、体外から超音波走査を行う体外式の超音波診断装置により事前に取得された３次元画像データにより構成されてもよい。
【０１６０】
また、本実施形態では、１軸に巻かれたコイルからなる４個の体表検出用コイル４２を被検体１００の装着し、４箇所の標本点Ａ１〜Ａ４の位置配向データを取得するよう構成したが、被検体１００を左側臥位にした後に、一つの体表検出用コイルを４箇所の標本点Ａ１〜Ａ４に順次接触させて４箇所の標本点Ａ１〜Ａ４の位置配向データを取得するような構成であってもよい。
【０１６１】
また、本実施形態では、位置配向算出装置４は、体表検出用コイル４２に関してはその位置のみを算出するものであるが、位置の代わりに体表検出用コイル４２の巻線軸の方向を算出する構成であってもよい。また、体表検出用コイル４２の位置と巻線軸の方向との両方を算出してもよい。１個の体表検出用コイル４２に関して位置配向算出装置４が算出する自由度が増えることにより、体表検出用コイル４２の個数を減らすことができ、被検体１００に体表検出用コイル４２を装着する際や超音波内視鏡２による診断中の術者や被検体１００の負担を減らすことができる。
【０１６２】
また、本実施の形態では、標本点を剣状突起、左上前腸骨棘、右上前腸骨棘、腰椎椎体棘突起としたが、この例に限らず、胸部体表や胸部体腔内の特徴のある点や他の例でもよい。
【０１６３】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照して説明する。図１５は本実施形態の３次元ガイド画像を説明する図である。
【０１６４】
本実施形態は、第１の実施形態に対して、撮像履歴マーカの表示形態のみが異なるものであり、その他の構成は同一である、よって以下ではこの相違点のみを説明するものとする。
【０１６５】
本実施形態の医用ガイドシステムは、図１５に示すように、３次元ガイド画像データ中において、超音波走査が行われた領域を示すための撮像履歴マーカ９０を、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡として表示する。
【０１６６】
本実施形態の撮像履歴マーカ９０は、第１の実施形態と同様の方法により作成された複数の四辺形状の平面である撮像履歴マーカ８０の輪郭線を繋げることにより形成される立体形状である。
【０１６７】
本実施形態の撮像履歴マーカ９０は、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡を表す立体形状の輪郭線であるワイヤフレームで表現される。
【０１６８】
そして、本実施形態の撮像履歴マーカ９０のワイヤフレーム及び該ワイヤフレーム内側の領域は、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値の変化に応じて、異なる透過率及び色の画素により着色される。
【０１６９】
すなわち、本実施形態の撮像領域マーカ９０は、その色の変化により、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡と、超音波断層像データが１枚保存された領域と、超音波断層像データが連続保存された領域と、を区別して表現するものである。
【０１７０】
例えば、超音波走査は行われたが超音波断層像データの保存が行われていない領域においては、撮像履歴マーカ９０のワイヤフレーム及びその内側の領域は、半透明の白色として表現される。また、超音波断層像データが１枚保存された領域においては、撮像履歴マーカ９０のワイヤフレーム及びその内側の領域は、緑色として表現される（図１５中の符号９１）。また、超音波断層像データが連続枚保存された領域においては、撮像履歴マーカ９０のワイヤフレーム及びその内側の領域は、水色として表現される（図１５中の符号９２）。
【０１７１】
さらに、最新の超音波断層像データの撮像範囲Ｒの位置に相当する領域は、黒色の太線で強調された四辺形の枠として表現される（図１５中の符号９３）。
【０１７２】
上記撮像履歴マーカ９０の透過率及び輝度は、関心器官の３次元モデル画像との位置関係の把握を容易とするために、術者の操作により任意の透過率及び輝度に変更可能である。
【０１７３】
上述した本実施形態の医用ガイドシステムは、第１の実施形態と同様の効果を有することに加え、さらに、３次元ガイド画像データの撮像履歴マーカの表現がより簡素なものとなるため、術者は直感的に素早く、関心器官にについて既に超音波診断を行った領域の履歴を認識することが可能となる。
【０１７４】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照して説明する。図１６は、本実施形態の３次元ガイド画像を説明する図である。
【０１７５】
本実施形態は、第２の実施形態に対して、撮像履歴マーカの表示形態のみが異なるものであり、その他の構成は同一である、よって以下ではこの相違点のみを説明するものとする。
【０１７６】
本実施形態の医用ガイドシステムは、第２の実施形態と同様に、３次元ガイド画像データ中において、超音波走査が行われた領域を示すための撮像履歴マーカ９０ａを、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡として表示する。
【０１７７】
本実施形態の撮像履歴マーカ９０ａは、第２の実施形態と同様に、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡を表す立体形状の輪郭線であるワイヤフレームで表現される。また、第２の実施形態と同様に、撮像履歴マーカ９０ａのワイヤフレーム及び該ワイヤフレーム内側の領域は、断層像１枚保存フラグ７４及び断層像連続保存フラグ７５の値の変化に応じて、異なる透過率及び色の画素により着色される。
【０１７８】
さらに、本実施形態の撮像履歴マーカ９０ａは、所定の枚数の超音波断層像データを取得する期間中に撮像範囲Ｒが移動した距離に応じて、ワイヤフレーム及び該ワイヤフレーム内側の領域が異なる色に着色される。
【０１７９】
すなわち、本実施形態の撮像履歴マーカ９０ａは、その色の変化により、超音波断層像データの撮像範囲Ｒの移動した軌跡と、超音波断層像データが１枚保存された領域と、超音波断層像データが連続保存された領域と、を区別して表現すると共に、さらに取得した超音波断層像データの取得間隔の粗密を表現するものである。
【０１８０】
例えば、超音波観測装置３が超音波断層像データをフレームレートを１０Ｈｚとして作成している場合には、超音波断層像データは、１秒間に１０枚取得される。３次元ガイド画像作成回路６５は、１秒間に撮像範囲Ｒが動いた距離、すなわち画像位置配向検出用コイル４４の位置及び配向の変化量と、撮像範囲Ｒの面積とから、１秒間に超音波走査が行われた領域の体積を算出する。
【０１８１】
３次元ガイド画像作成回路６５は、１秒間に超音波走査が行われた領域の体積が予め与えられた所定のしきい値以上であった場合には、撮像履歴マーカ９０ａの該当する領域を赤色に着色する。
【０１８２】
すなわち、本実施形態においては、取得した超音波断層像データの取得距離間隔が大きい場合、つまり、超音波断層像データのフレームレートに対して超音波振動子アレイ３１の移動速度が高すぎる場合に、術者に対する警告として撮像履歴マーカ９０ａのワイヤフレーム及びその内側の領域が、赤色として表現される（図１６中の符号９４）。
【０１８３】
以上のように構成された本実施形態の医用ガイドシステムによれば、第２の実施形態と同様の効果に加え、さらに、術者は超音波断層像データが取得された間隔が粗い領域を素早く認識することが可能となるため、診断時の見落としを防止することが可能となる。
【０１８４】
超音波内視鏡による診断においては、診断中に硬性部（超音波振動子アレイ）が一瞬で大きく移動してしまう場合がある。例えば、超音波内視鏡を引きながら十二指腸球部を観察していて、そのまま引いていくと、十二指腸球部と胃を隔てている幽門に硬性部が引っかかる。そのままさらに引いていくと幽門から硬性部が抜け、その反動で硬性部が大きく移動してしまうことがある。
【０１８５】
本実施形態の医用ガイドシステムによれば、このように超音波振動子アレイが短時間に大きく移動してしまった場合において、術者は、その短時間の大きな移動が関心臓器に対してどの位置で発生したか、さらにどの位置から再度超音波走査を行えばよいのか、を素早く容易に把握することが可能となるため、診断時間を短縮することができる。すなわち、術者及び被検者の負担が軽減される。
【０１８６】
なお、本実施形態の撮像履歴マーカ９０ａは、超音波断層像データが保存された領域と、超音波断層像データが取得された間隔の粗密とを、同時に色の違いにより表現するものであるが、両者はそれぞれ単独に表現され、術者の指示により切替えられて表示されるものであってもよい。
【０１８７】
また、撮像履歴マーカ９０ａは、超音波断層像データが保存された領域を線種の違いのみにより表現し、超音波断層像データが取得された間隔の粗密を、色の違いにより表現する形態であってもよい。
【０１８８】
また、本実施形態においては、超音波断層像データが取得された間隔の粗密の判定を、１つのしきい値により行う形態としているが、しきい値は２つ以上設定されるものであって、撮像履歴マーカ９０ａの色分けが３色以上とされる形態であってもよい。
【０１８９】
また、超音波断層像データが取得された間隔の粗密の判定は、超音波振動子アレイの単位時間当たりの移動量ではなく、超音波振動子アレイの単位時間当たりの配向の変化量、すなわち角速度を用いて行われるものであってもよい。また、超音波断層像データが取得された間隔の粗密の判定は、超音波振動子アレイの移動速度及び角速度の双方に基づいて行われてもよい。
【０１９０】
上述した実施形態に基づいて、以下の構成を提案することができる。すなわち、
（付記１）
生体内へ超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波断層像を作成する超音波断層像作成手段と、
前記超音波断層像の位置および／または配向を検出する検出手段と、
人体の３次元データからなる参照データを保持する参照データ保持手段と、
を具備したことを特徴とする超音波診断装置において、
超音波検査中に作成した超音波断層像の前記位置および／または配向を用いて、前記参照データ上に、超音波検査中に作成した超音波断層像の解剖学的な位置および／または配向を示す検査完了範囲画像を作成する検査完了範囲画像作成手段と、
前記検査完了範囲画像を表示する表示手段と、
を設けたことを特徴とした超音波診断装置。
【０１９１】
（付記２）
超音波検査中に作成した超音波断層像の前記位置および／または配向を検査範囲データとして保存できるようにしたことを特徴とした付記１に記載の超音波診断装置。
【０１９２】
（付記３）
検査完了範囲画像作成手段が前期検査範囲データを用いて、前記検査完了範囲画像を作成できることを特徴とした付記２に記載の超音波診断装置。
【０１９３】
（付記４）
生体内へ超音波を送受して得られる超音波信号に基づき超音波断層像を作成する超音波断層像作成手段と、
前記超音波断層像の位置および／または配向を検出する検出手段と、
人体の３次元データからなる参照データを保持する参照データ保持手段と、
前記超音波断層像の保存を指示する操作手段と、
を具備したことを特徴とする超音波診断装置において、
前記操作手段により保存を指示された超音波断層像の前記位置および／または配向を用いて、前記参照データに基づき、前記操作手段により保存を指示された超音波断層像の解剖学的な位置および／または配向を示す保存領域画像を作成する保存領域画像作成手段と、
前記保存領域画像を表示する表示手段と、
を設けたことを特徴とした超音波診断装置。
【０１９４】
（付記５）
前記操作手段の指示に基づき、超音波断層像を前記位置および／または配向と関連付けて保存することを特徴とした付記４に記載の超音波診断装置。
【０１９５】
（付記６）
前記操作手段の指示に基づき、複数の超音波断層像を、ぞれぞれの前記位置および／または配向と関連づけて保存したことを特徴とする付記４に記載の超音波診断装置。
【０１９６】
（付記７）
前記複数の超音波断層像に対する前記位置および／または配向を１つのファイルとして保存したことを特徴とする付記６に記載の超音波診断装置。
【０１９７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う医用ガイドシステムもまた本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【０１９８】
例えば気管支内視鏡や腹腔鏡等の内視鏡による診断や手術、さらには体外式の超音波診断装置にも本発明を適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１９９】
【図１】医用ガイドシステムの構成を示す図である。
【図２】被検体の標本点に装着された４個の体表検出用コイルを示す図である。
【図３】参照画像記憶部に記憶されている参照画像データを概念的に示す図である。
【図４】ボクセル空間の構成を示す図である。
【図５】医用ガイドシステムの全体の動作を表すメインルーチンのフローチャートである。
【図６】超音波断層像及び３次元ガイド画像表示処理のフローチャートである。
【図７】撮像範囲データの一例を示す表である。
【図８】３次元ガイド画像を説明する図である。
【図９】表示装置に表示される混合データを説明する図である。
【図１０】保存用断層像記憶部に保存されるファイルの一例を示す表である。
【図１１】３次元ガイド画像データ作成処理のフローチャートである。
【図１２】関心器官の３次元モデル画像の一例である。
【図１３】座標変換の概念を説明する図である。
【図１４】撮像履歴再生画像を説明する図である。
【図１５】第２の実施形態の撮像履歴マーカを説明する図である。
【図１６】第３の実施形態の撮像履歴マーカを説明する図である。
【符号の説明】
【０２００】
１ 医用ガイドシステム、 ２ 超音波内視鏡、 ３ 超音波観測装置、 ４ 位置配向算出装置、 ５ 画像処理装置、 ８ 表示装置、 １０ 光学観察装置、 １１ 入力装置、 １４ ネットワーク、 １５ ３次元ＭＲＩ装置、 １６ Ｘ線３次元ヘリカルＣＴ装置、 ３１ 超音波振動子アレイ、 撮像装置 ２７、 ４１ 送信アンテナ、 ４２ 体表検出用コイル、 ４４ 画像位置配向検出用コイル、 ５２、参照画像記憶部、 ５３ 撮像範囲記憶部、 ５５ 保存用断層像記憶部、 ５４ シネメモリ、 ６０ 制御回路、 ６５ ３次元ガイド画像作成回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体との間で超音波の送受信を行う超音波振動子を具備し、該超音波振動子から出力される超音波信号に基づいて超音波断層像を撮像する超音波診断装置の、前記超音波振動子の位置及び配向の少なくとも一方を検出し出力する検出部と、
人体の器官の解剖学的な位置情報を有する参照画像データを記憶する参照画像記憶部と、
前記検出部からの出力と前記参照画像データとに基づいて、人体の器官の解剖学的なモデル画像と、該モデル画像に対する最新の前記超音波断層像の位置及び配向の少なくとも一方を示す超音波断層像マーカと、前記モデル画像に対する過去において前記超音波断層像データが撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方を示す撮像履歴マーカと、からなるガイド画像を作成し表示装置に出力するガイド画像作成部と、
を具備することを特徴とする医用ガイドシステム。
【請求項２】
前記超音波診断装置は、連続して前記超音波断層像を撮像するものであって、
前記ガイド画像作成部は、前記検出部からの出力に基づいて前記超音波振動子の移動速度を算出し、該移動速度が所定の値以上である場合には警告となる指標を作成して前記撮像履歴マーカ上に重畳することを特徴とする請求項１に記載の医用ガイドシステム。
【請求項３】
前記モデル画像に対する全ての前記超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方の情報からなる撮像範囲データを記憶する撮像範囲記憶部を具備し、
前記ガイド画像作成部は、診断後において前記撮像範囲データに基づいて、前記モデル画像に対する全ての前記超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方を示す撮像履歴画像を作成し前記表示装置に出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の医用ガイドシステム。
【請求項４】
少なくとも１つの前記超音波断層像と、該超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方の情報とを関連付けて記憶する保存用断層像記憶部と、
診断後において前記保存用断層像記憶部から所定の１つの前記超音波断層像を選択して読み出して再生し前記表示装置に出力する超音波断層像再生部と、を具備し、
前記ガイド画像作成部は、前記モデル画像に対する前記超音波断層像再生部が再生している前記所定の１つの前記超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方を示す指標を作成し前記撮像履歴画像上に重畳することを特徴とする請求項３に記載の医用ガイドシステム。
【請求項１】
被検体との間で超音波の送受信を行う超音波振動子を具備し、該超音波振動子から出力される超音波信号に基づいて超音波断層像を撮像する超音波診断装置の、前記超音波振動子の位置及び配向の少なくとも一方を検出し出力する検出部と、
人体の器官の解剖学的な位置情報を有する参照画像データを記憶する参照画像記憶部と、
前記検出部からの出力と前記参照画像データとに基づいて、人体の器官の解剖学的なモデル画像と、該モデル画像に対する最新の前記超音波断層像の位置及び配向の少なくとも一方を示す超音波断層像マーカと、前記モデル画像に対する過去において前記超音波断層像データが撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方を示す撮像履歴マーカと、からなるガイド画像を作成し表示装置に出力するガイド画像作成部と、
を具備することを特徴とする医用ガイドシステム。
【請求項２】
前記超音波診断装置は、連続して前記超音波断層像を撮像するものであって、
前記ガイド画像作成部は、前記検出部からの出力に基づいて前記超音波振動子の移動速度を算出し、該移動速度が所定の値以上である場合には警告となる指標を作成して前記撮像履歴マーカ上に重畳することを特徴とする請求項１に記載の医用ガイドシステム。
【請求項３】
前記モデル画像に対する全ての前記超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方の情報からなる撮像範囲データを記憶する撮像範囲記憶部を具備し、
前記ガイド画像作成部は、診断後において前記撮像範囲データに基づいて、前記モデル画像に対する全ての前記超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方を示す撮像履歴画像を作成し前記表示装置に出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の医用ガイドシステム。
【請求項４】
少なくとも１つの前記超音波断層像と、該超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方の情報とを関連付けて記憶する保存用断層像記憶部と、
診断後において前記保存用断層像記憶部から所定の１つの前記超音波断層像を選択して読み出して再生し前記表示装置に出力する超音波断層像再生部と、を具備し、
前記ガイド画像作成部は、前記モデル画像に対する前記超音波断層像再生部が再生している前記所定の１つの前記超音波断層像が撮像された領域の位置及び配向の少なくとも一方を示す指標を作成し前記撮像履歴画像上に重畳することを特徴とする請求項３に記載の医用ガイドシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−３４２２５（Ｐ２００９−３４２２５Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９９７４４（Ｐ２００７−１９９７４４）
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（３０４０５０９２３）オリンパスメディカルシステムズ株式会社 (1,905)
【Ｆターム（参考）】
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