情報処理装置、撮影システム、情報処理方法および情報処理をコンピュータに実行させるためのプログラム
【課題】 被検者と３次元画像との位置合わせを効率的かつ精度よく行う。
【解決手段】 第１特徴位置取得部１０２０は、ＭＲＩ画像取得部１０１０が取得したＭＲＩ画像に描出される被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得する。第２特徴位置取得部１０４０は、計測値取得部１０３０が取得した計測値を利用して、被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得する。変換規則算出部１０５０は、第１特徴位置取得部１０２０が取得した情報と、第２特徴位置取得部が取得した情報とに基づき、センサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の位置座標の変換規則を算出する。
【解決手段】 第１特徴位置取得部１０２０は、ＭＲＩ画像取得部１０１０が取得したＭＲＩ画像に描出される被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得する。第２特徴位置取得部１０４０は、計測値取得部１０３０が取得した計測値を利用して、被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得する。変換規則算出部１０５０は、第１特徴位置取得部１０２０が取得した情報と、第２特徴位置取得部が取得した情報とに基づき、センサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の位置座標の変換規則を算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の医用画像撮影装置で撮影した医用画像を処理する情報処理装置、情報処理方法、情報処理をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びに医用画像を撮影する撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の検査や病変部の観察のため、複数の医用画像撮影装置（モダリティ）により得られた画像が用いられている医師により行われている。ここで医用分野において用いられるモダリティとしては単純Ｘ線撮影装置、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ）、核磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）、超音波画像診断装置（ＵＳ）などがあげられる。
【０００３】
このような異なる複数のモダリティで得られる画像同士の位置を対応付けることにより、被検者の同一部位を異なる複数種類の画像で観察することが可能となる。例えば、予め撮影された３次元ＭＲＩ画像から、超音波撮影装置で撮影される超音波画像と対応するＭＲＩ断層画像を取得し、両画像を比較しながら診断することが可能となる。これを実現するための技術として、特許文献１には、位置センサの基準物体と患者が載置されるベッドとの位置関係を設定し、位置センサ付きの超音波探触子で体表上の既定の１点を指定することで超音波画像とＭＲＩ画像とを対応関係を得る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７９２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように位置センサの基準物体と患者が載置されるベッドとの位置関係を設定することは煩雑な作業であり、また被検体の１点で対応関係を得る方法ではベッド上で患者の向きや姿勢の変更に対応できず大きな誤差を生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明の一態様に係る情報処理装置は、３次元画像における被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第１の取得手段と、前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第２の取得手段と、前記第１の取得手段および前記第２の取得手段により取得された複数の位置に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する算出手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被検体において指定しやすい胸骨に基づく複数の位置を指定することで、被検者と３次元画像とで胸骨の位置および向きを合わせるため、被検者と３次元画像との対応関係を効率的かつ精度よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像診断システム１の構成を示す図である。
【図２】画像診断システム１のハードウェア構成を示す図である。
【図３】画像診断システム１の撮影機能の概要を示す図である。
【図４】画像診断システム１に係る被写体の位置を測定する機能の概要を示す図である。
【図５】画像診断システム１による処理の概要を示すフローチャートである。
【図６】座標変換の算出処理を詳細に示すフローチャートである。
【図７】肋骨に基づく位置の座標の取得処理を示すフローチャートである。
【図８】表示制御部１０９０によりモニタ（表示部）１４０に表示される画像を示す図である。
【図９】第１特徴位置取得部１０２０または第２特徴位置取得部１０３０による座標位置の取得処理を判定する判定部１１００の処理を示すフローチャートである。
【図１０】画像診断システム１によるその他の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１１】その他の座標変換の算出処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１２】画像診断システム１によるその他の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１３】その他の座標変換の算出処理を詳細に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態について以下の実施例に分けて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１に基づいて実施例１に係る画像診断システム１の構成を説明する。画像診断システム１は情報処理装置１００、ＭＲＩ画像撮影装置１１０、超音波画像撮影装置１２０、位置姿勢計測装置１３０、表示部１４００、操作部１５００を有する。
ＭＲＩ画像撮影装置１１０は、人体である被検体の内部の３次元領域に関する情報を核磁気共鳴法により取得したＭＲＩ画像を取得する装置である。ここでＭＲＩ画像には基準となる座標系（ＭＲＩ画像座標系）が定められ、その座標系における前記３次元領域の情報は複数の画素により表されるものとする。
【００１１】
超音波画像撮影装置１２０は超音波を送受信する不図示の超音波プローブを被検体に接触させることで、被検体の内部を超音波撮影する。本実施例において、超音波画像撮影装置１２０は、被検体の断面領域を撮影した２次元のＢモード超音波画像を撮影する。
【００１２】
位置姿勢計測装置１３０は３次元空間における前記超音波プローブの位置と姿勢を計測する装置であり、例えば磁気式や光学式の６自由度計測装置を超音波プローブに装着することで構成される。ここで超音波プローブの位置と姿勢とは、超音波プローブを基準として定める座標系（プローブ座標系）と、位置姿勢計測装置１３０が基準として定める座標系（センサ座標系）との間の相対的な位置と姿勢の関係を意味する。プローブ座標系は、超音波プローブの撮影面（被検体と接する面）の中心を原点とし、超音波ビームの放射方向をＹ軸とする。また超音波画像撮影装置１２０が撮影する超音波画像の撮影面に含まれ、前記Ｙ軸と直交する方向をＸ軸とする。そして、Ｘ軸とＹ軸の外積の方向をＺ軸とする。プローブ座標系は上記のようにして定める直交座標系である。センサ座標系は、位置姿勢計測装置１３０が基準として定める直交座標系であり、例えば計測を行う３次元空間に固定して設置される不図示の計測ステーションを基準とする。
【００１３】
情報処理装置１００はＭＲＩ画像取得部１０１０、第１特徴位置取得部１０２０、計測値取得部１０３０、第２特徴位置取得部１０４０、変換規則算出部１０５０、対応面画像生成部１０６０、超音波画像取得部１０７０、表示画像生成部１０８０、表示制御部１０９０、判定部１１００、出力部１１１０を有する。
ＭＲＩ画像取得部１０１０は、ＭＲＩ画像撮影装置１１０が撮影した被検体のＭＲＩ画像を取得する。
【００１４】
第１特徴位置取得部１０２０は、ＭＲＩ画像取得部１０１０が取得したＭＲＩ画像に描出される被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、ＭＲＩ画像座標系（第１の座標系）における胸骨に基づく位置および肋骨に基づく位置の座標として取得する。
【００１５】
計測値取得部１０３０は、位置姿勢計測装置１３０が計測した超音波プローブの位置と姿勢の計測値を、並進と回転により表される４行４列の剛体変換行列として取得する。ただし、前記計測値はセンサ座標系を基準とする。
【００１６】
第２特徴位置取得部１０４０は、計測値取得部１０３０が取得した計測値を利用して、被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、センサ座標系（第２の座標系）における被検体の胸骨に基づく位置および肋骨に基づく位置の座標として取得する。
【００１７】
変換規則算出部１０５０は、第１特徴位置取得部１０２０が取得した情報と、第２特徴位置取得部が取得した情報とに基づき、センサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の位置座標の変換規則を算出する。被検体と３次元画像との位置の対応関係が算出される。
【００１８】
対応断面画像生成部１０６０は、計測値取得部１０３０が取得した超音波プローブの位置と姿勢の情報および、座標変換算出部１０５０が算出した変換規則および、ＭＲＩ画像取得部１０１０が取得したＭＲＩ画像に基づき、対応断面画像を生成する。対応断面画像とは、超音波プローブが撮影する被検体の領域と対応する領域をＭＲＩ画像から切り出した画像である。
【００１９】
超音波画像取得部１０７０は、超音波画像撮影装置１２０が取得した被検体の内部を超音波撮影した超音波画像を取得する。
表示画像生成部１０８０は、対応断面画像生成部１０６０が生成した対応断面画像および、超音波画像取得部１０７０が取得した超音波画像に基づき、表示画像を生成する。
【００２０】
表示制御部１０９０は、生成された表示画像を表示部に表示させる。判定部１１００は、第２特徴位置取得部１０４０が取得する被検体の位置が、変換規則算出部１０５０により変換規則を算出するのに際して不足しているか否か、および精度よく算出するのに適切な位置であるか否かを判定する。出力部１１１０は判定の結果、取得されるべき位置の不足や不適切な位置が取得された場合に表示部１４００に警告を出力させる。なお、必ずしも表示による警告でなくともよく、音声等によるものであってもよい。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る画像診断システムのハードウェア構成を示す図である。本実施形態の画像診断システムは情報処理装置１００、ＭＲＩ画像撮影装置１１０、超音波画像撮影装置１２０、位置姿勢計測装置１３０、モニタ１４０、マウス１５０、キーボード１６０により構成される。
【００２２】
情報処理装置１００は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２１１、主メモリ２１２、磁気ディスク２１３、表示メモリ２１４を有する。また情報処理装置１００はモニタ１４０、マウス１５０、キーボード１６０と接続されている。上述の各構成要素は共通バス２１８により互いに通信可能に接続されている。
【００２３】
ＣＰＵ２１１は、主として情報処理装置１００の各構成要素の動作を制御する。主メモリ２１２は、後述する図５、図６に示すフローチャートに記載の処理を実現するためのプログラムが格納されている。また主メモリ２１２はＣＰＵ２１１によるプログラム実行時の作業領域を提供する。磁気ディスク２１３は、オペレーティングシステム（ＯＳ）、周辺機器のデバイスドライブ、後述する処理等を行うためのプログラムを含む各種アプリケーションソフト等を格納する。表示メモリ２１４は、モニタ１４０のための表示用データを一時記憶する。モニタ１４０は、例えばＣＲＴモニタや液晶モニタ等であり、表示メモリ２１４からのデータと基づいて画像を表示する。マウス１５０およびキーボード１６０はユーザによるポインティング入力および文字やコマンド等の入力をそれぞれ行う。
主メモリ２１２に記憶されたプログラムがＣＰＵ２１１により展開され実行されることにより、情報処理装置１００のハードウェアとソフトウェアが協働して情報処理装置１００は先述の図１に示す機能を有する。例えばモニタ１４０は表示部１４００として機能する。また後述する図５、図６に記載の処理が情報処理装置１００により実現される。
【００２４】
図３に基づいて上述の画像診断システム１の撮影機能を説明する。超音波画像撮影装置１２０には超音波プローブ２０００が備えられ、超音波プローブ２０００の撮影面２０２０を被検体２０３０に接触させて撮影面２０２０を介して被検体２０３０の信号を得ることにより超音波画像撮影装置１２０は被検体２０３０の超音波画像を撮影する。
超音波プローブ２０００には位置姿勢計測装置１３０が備える位置姿勢センサ２０１０が固定して装着される。これにより、位置姿勢計測装置１３０は、位置姿勢計測基準２０４０を基準として超音波プローブ２０００の位置と姿勢を計測する。
【００２５】
被検体３０３０に対して超音波およびＭＲＩの２種類の撮影が行われる。
被検体３０３０の超音波撮影は、超音波画像撮影装置１２０が備える超音波プローブ３０００を被検体の体表に接するように保持することにより行われる。その結果、被検体３０３０における超音波画像撮影領域３１００を撮影した超音波画像２１１０が取得される。超音波画像撮影領域３１００は、超音波プローブ３０００を体表に接触させた場合、被検体３０３０の内部の断層画像が得られる。
この超音波画像３１１０には超音波画像座標系３１２０が定義される。この座標系は例えば超音波画像３１１０の左上の画素の位置を原点とし、横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸、それらの外積方向をＺ軸とする座標系である。
【００２６】
このとき、位置姿勢計測装置１３０は、超音波プローブ３０００の位置と姿勢を位置姿勢計測基準３０４０を基準とした計測値として取得する。これにより超音波プローブ３０００により定まる超音波画像の撮影領域３１００の位置と姿勢も、同様に位置姿勢計測基準３０４０を基準とした計測値として取得される。ここで、位置姿勢計測基準２０４０を基準とする座標系（センサ座標系）と、超音波画像座標系との間の関係は、位置姿勢計測装置１３０の計測結果により一意に定まる。
【００２７】
一方ＭＲＩ撮影では、ＭＲＩ画像撮影装置１２０に撮影領域３２００を設定し、その領域における被検体３０３０の複数のＭＲＩ画像３２１０が得られる。このＭＲＩ画像は被検体３２００の３次元的な構造を撮影して得られる３次元画像である。
ＭＲＩ画像にはＭＲＩ画像座標系３２２０が定義される。この座標系は例えばＭＲＩ画像撮影装置１２０が基準とする座標系である。
ＭＲＩ画像座標系３２２０とセンサ座標系との間の関係を求めることができれば、ＭＲＩ画像座標系３２２０と超音波画像座標系３１２０との間の関係も求めることができる。それにより、ＭＲＩ画像３２１０と超音波画像３１１０の夫々に描出される被検体３０３０の体内の画像を位置を合わせて比較して観察できるようになる。
【００２８】
図４に基づいてＭＲＩ画像座標系３２２０とセンサ座標系との間の関係を求めるための計測処理の概要を説明する。ＭＲＩ画像座標系（第１の座標系）とセンサ座標系（第２の座標系）の夫々の座標系において、人体である被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得し、それらに基づいて前記座標系の間の座標変換を算出する。
【００２９】
被検体３０３０の内部には胸骨４０５０と肋骨４０６０が存在する。検査者は超音波プローブ３０００の撮影面３０２０を被検体３０３０の胸骨上の少なくとも２つの計測点４０７０および肋骨上の少なくとも２つの計測点４０８０に接触させ、そのときの撮影面３０２０の位置と姿勢を計測する。これにより、位置姿勢計測基準３０４０を基準とした被検体３０３０の胸骨上の計測点４０７０の位置と、肋骨上の計測点の位置とを計測する。
【００３０】
胸骨付近の体表の位置を測定することとしているのは、超音波プローブ３０００など体外から非侵襲的に被写体の位置を特定する場合に、胸骨の位置を指定しやすいからである。また被検体が仰向けからうつ伏せまたはその逆へと姿勢を変えても変形しにくいからである。特に胸部の診断を行う場合には胸部に近くかつ検査者が精度良く指定できる胸骨が望ましい。また、胸骨のうち第２肋骨の付け根の部分付近の体表位置は体外からでも特に精度よく指定でき、また被検体への負担も少ない。また別の位置としては、みぞおち付近（胸骨の下端）も精度よく指定することが容易であり、望ましい。
【００３１】
肋骨の位置も、被検体の体外から位置を計測しやすく、また被検体の変形の影響も受けにくいため、３次元画像との位置合わせには好適である。特に、左右の肋骨が被検体の体軸に対して略対象であるという仮定の下、対となる左右の肋骨について、胸骨に対して対称な点をそれぞれ指定することで位置合わせの精度を向上させることができるとともに、位置の指定もしやすくなる。
【００３２】
なお後述するが肋骨の位置を指定することとするのはあくまでも本発明の実施例の１つである。肋骨の位置を指定しない実施例については後に述べる。
【００３３】
上述のように取得された被検体の位置と、ＭＲＩ画像において指定された位置との対応関係を得ることで、超音波プローブによって撮影された超音波画像と、それに対応するＭＲＩ画像の対応領域（対応断面）を得ることができる。これによってＭＲＩ画像と超音波画像の両方を用いて肺や乳房等の胸部の画像診断を精密かつ効率的に行うことができる。
【００３４】
次に、情報処理装置１００が行う処理を図５のフローチャートに従い説明する。上述の通り、主メモリ２１２に格納されている各部の機能を実現するプログラムをＣＰＵ２１１が実行することにより実現される。また以下に説明する情報処理装置１００が行う各処理の結果は、主メモリ２１２に格納することにより記録される。
【００３５】
なお、計測値取得部１０３０は処理のステップに関わらず、位置姿勢計測装置１３０が計測した超音波プローブの位置と姿勢に関する計測値を逐次取得するとともに、その情報を保持し、他の処理部からの要求に応じて最新の計測結果を出力する。また、超音波画像取得部１０７０も同様に処理のステップに関わらず、超音波画像撮影装置１２０が撮影した超音波画像を逐次取得するとともに、その情報を保持し、他の処理部からの要求に応じて最新の超音波画像を出力する。
【００３６】
（ステップＳ５００）
ステップＳ５００において、ＭＲＩ画像取得部１０１０はＭＲＩ撮影装置１１０が被検体を撮影した３次元のＭＲＩ画像を取得する。ＭＲＩ画像は複数の画素により構成され、各画素は輝度値と位置に関する情報を持つものとする。ここで各画素の位置はＭＲＩ画像が基準とする座標系（ＭＲＩ画像座標系）における３次元の位置座標である。
【００３７】
（ステップＳ５１０）
ステップＳ５１０において、第１特徴位置取得部１０２０はＭＲＩ画像に描出される被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置をＭＲＩ画像座標系における位置として取得する。被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置とは、例えば被検体の体表の中で、胸骨表面および肋骨の表面位置に空間的に最も近い位置の事を意味する。ここで、胸骨に近接する体表の位置は、被検体の胸骨の上端、および胸骨の下端の位置に夫々近接する体表の位置とすることができる。また、肋骨に近接する体表の位置は、例えば被検体の左右夫々の第２肋骨の位置に近接する体表の位置とすることができる。ここで、肋骨に近接する体表の位置は必ずしも被検体の第２肋骨の位置に近接する体表の位置でなくても良く、例えば被検体の第１肋骨や、第３肋骨など任意の肋骨の位置に近接する体表の位置であっても良い。ただし、後に説明するステップＳ５２０において指標とする被検体の肋骨と同じ肋骨であることが望ましい。胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得は、例えば以下の仕組みにより取得することができる。すなわちモニタ１４０にＭＲＩ画像のアキシャル像、サジタル像、コロナル像など、任意の断面を切り出した画像（断面画像）を表示する。前記断面の位置や姿勢をユーザによるマウス１５０やキーボード１６０等の操作に基づいて切り替える。そして、その断面画像に写る胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、ユーザがマウス１５０の操作などにより指定した位置を取得する。前記断面の位置や姿勢、およびユーザが指定した断面画像上の位置に基づき、胸骨および肋骨に近接する体表のＭＲＩ画像座標系における位置を算出する。
【００３８】
なお、以上の説明では、ユーザがマウス１５０の操作などにより、肋骨および胸骨に近接する体表の位置をＭＲＩ画像上で指定することにより、当該位置を取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、第１特徴位置取得部１０２０はユーザがマウス１５０の操作などにより胸骨および肋骨の位置を指定した情報を取得し、その位置に近接する体表の位置を画像処理等によって算出するようにしても良い。例えば、ＭＲＩ画像を画像処理することで被検体の体表の形状を密な点群などの形態で抽出し、その点群の中から、前記ユーザが指定した位置に近接する点を選択することにより実現できる。
【００３９】
以上の処理により取得した胸骨の上端（第２肋骨の付け根の部分）に近接する体表位置のＭＲＩ画像座標系における位置をｐＭ１として記録する。同様に胸骨の下端に近接する体表位置をｐＭ２、左第２肋骨に近接する体表位置をｐＭ３、右第２肋骨に近接する体表位置をｐＭ４として記録する。ここで、ｐＭ３とｐＭ４は被検体に対して左右対称となる位置であることが望ましい。この理由については後述するステップＳ５３３の処理の説明で詳しく述べる。前記４つの位置は、ユーザが指定を行った順にｐＭ１、ｐＭ２、ｐＭ３、ｐＭ４と記録するようにしても良いし、ユーザによるキーボード１６０入力に基づいて任意の順番で記録するようにしても良い。ここでｐＭ１、ｐＭ２、ｐＭ３、ｐＭ４は、３次元空間における位置を表す拡張ベクトルとして記録する。前記４つの点の全ての位置の入力を終えたらステップＳ５２０へと処理を進める。
【００４０】
以上の説明では、ユーザの入力操作に基づいて被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば前記データを外部の記録装置等に記録しておき、それを情報処理装置１００へ入力するようにして取得しても良い。
【００４１】
（ステップＳ５２０）
ステップＳ５２０において、第２特徴位置取得部１０４０はセンサ座標系における被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得を行う。この処理は例えば以下のように実行される。ユーザは被検体の胸骨の上端位置（第２肋骨の付け根の部分）に近接する体表の位置に超音波プローブの撮影面の中心が触れるように保持する。そして、位置取得の実行命令をユーザによるキーボード１６０の操作等などにより取得した際に、計測値取得部１０３０が取得したセンサ座標系における超音波プローブの位置と姿勢に関する最新の計測結果を取得する。そして、超音波プローブの撮影面の中心位置をｐＵ１として記録する。同様に胸骨の下端に近接する体表の位置をｐＵ２、左第２肋骨に近接する体表の位置をｐＵ３、右第２肋骨に近接する体表の位置をｐＵ４として記録する。ここで、ｐＵ３とｐＵ４は被検体に対して左右対称となる位置であることが望ましい。この理由については後述するステップＳ５３３の処理の説明において詳しく述べる。前記４つの位置は、ユーザが指定を行った順にｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３、ｐＵ４と記録するようにしても良いし、ユーザによるキーボード１６０入力に基づいて任意の順番で記録するようにしても良い。ここでｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３、ｐＵ４は、３次元空間における位置を表す拡張ベクトルとして記録する。
【００４２】
以上の説明では、センサ座標系において位置と姿勢が計測されている超音波プローブを用い、その撮影面の中心の位置を取得することにより被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、超音波プローブではなくスタイラス等の装置を用いても良い。この場合、前記スタイラスの先端をセンサ座標系において計測し、前記被検体の所定の部位に前記スタイラスの先端を接触させたときの、前記スタイラスの先端の位置を取得するようにしても良い。
【００４３】
以上の処理により、第２特徴位置取得部１０４０は胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得を行い、それが終了したら処理をステップＳ５３０へと進める。
【００４４】
（ステップＳ５３０）
ステップＳ５３０において、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の座標変換に関する変換規則の算出を行う。言い換えれば第１特徴位置取得部１０２０が取得した胸骨および肋骨に基づく複数の位置と、第２特徴位置取得部１０４０が取得した胸骨および肋骨に基づく複数の位置との対応関係を算出することにより、被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する。詳細は図６に従い後述する。
【００４５】
（ステップＳ５４０）
ステップＳ５４０において、対応断面画像生成部１０６０は、所定のフレームレートに応じて逐次入力される超音波画像に対応するＭＲＩの対応断面画像を、超音波プローブの位置姿勢と、ステップＳ５３０で取得した変換規則とを利用して生成する。さらに表示画像生成部１０８０は前記対応断面画像と超音波画像とを比較して観察するための表示画像を生成する。より具体的には以下の処理を実行する。まずプローブ座標系における超音波画像の撮影領域を取得する。例えば超音波画像が矩形の場合には、その４隅の位置を取得する。次に、計測値取得部１０３０から超音波プローブの位置と姿勢に関する最新の計測値を取得し、それに基づいて前記４隅の位置のセンサ座標系における位置を算出する。さらに、ステップＳ５３０で算出した変換規則Ｍ４に基づき、前記位置をＭＲＩ画像座標系に変換することで、ＭＲＩ画像座標系における４隅の位置を算出する。そして、その４隅の位置を結ぶＭＲＩ画像座標系における矩形領域を算出し、その領域におけるＭＲＩ画像を切り出すことにより対応断面画像を生成する。そして、表示画像生成部１０８０は超音波画像取得部１０７０が取得した最新の超音波画像を取得する。そして、対応断面画像生成部１０６０が取得した対応断面画像と、前記超音波画像とを比較して観察できるようにした表示画像を生成し、モニタ１４０等に表示する。表示画像の具体例としては対応断面画像と超音波画像とを並べた画像や、両画像の一方に他方を重畳した画像などである。これにより、ユーザが超音波画像と、それに対応するＭＲＩ画像の対応断面画像とを比較して観察できる仕組みが提供される。なお、以上で示したステップＳ５４０の処理は、所定のコマンドをユーザが入力するまで、時々刻々と入力される超音波画像に対して繰り返し実行される。
【００４６】
（ステップＳ５５０）
ステップＳ５５０において情報処理装置１００は、処理を終了するか否かの判定に基づき、終了と判定した場合には処理を終了させ、そうでない場合にはステップＳ５２０に処理を戻す。この判定は、ユーザによるマウス１５０やキーボード１６０による入力操作に基づいて行うことができる。従って、ユーザはステップＳ５４０において情報処理装置１００がモニタ１４０に表示した超音波画像と対応断面画像を観察して、ステップＳ５３０で実行した座標変換が適切に実行されたか否かを判断して、情報処理装置１００の処理を切り替える操作を行うことができる。例えば、座標変換が適切であると判定した場合には処理を終了させ、そうでない場合にはセンサ座標系における胸骨および肋骨の夫々に近接する体表の位置の入力と座標変換の算出をやり直すことができる。
【００４７】
また、座標変換が適切であると判定した場合に処理を終了させるのではなく、さらにＭＲＩ画像と超音波画像とを用いて、被検体の変形に関する補正等も含む、より精密に座標変換を補正する処理をさらに実行するようにしても良い。その場合、ステップＳ５３０で算出した座標変換に関する変換規則を初期値として利用することができる。
【００４８】
図６のフローチャートに従いステップＳ５３０の処理手順を詳細に説明する。
【００４９】
（ステップＳ５３１）
ステップＳ５３１において、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系における胸骨の上端に近接する体表の位置ｐＵ１をＭＲＩ画像座標系における胸骨の上端（第２肋骨の付け根の部分）に近接する体表の位置ｐＭ１とを合わせるような座標変換を求める処理を行う。これは、第２肋骨の付け根の部分は体外から最も精度よくかつ容易に指定できる点であるとして、当該点を優先させた位置合わせを行うためである。
【００５０】
ここで座標変換は剛体変換行列Ｍ１により表す。剛体変換行列Ｍ１は数１の関係となる４行４列の行列である。
ｐＭ１ ＝Ｍ１ｐＵ１ ・・・数１
さらに変換規則算出部１０５０は、剛体変換行列Ｍ１を用いて、センサ座標系における胸骨と肋骨に近接する体表の位置ｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３、ｐＵ４を剛体変換した位置ｐＵ１’、ｐＵ２’、ｐＵ３’、ｐＵ４’を算出する。なお、本実施例に係る変換では、ｐＵ１とｐＵ１’とは同一の位置である。
【００５１】
（ステップＳ５３２）
ステップＳ５３２において、変換規則算出部１０５０はステップＳ５３１で座標変換した胸骨の上端に近接する体表の位置と、胸骨の下端に近接する体表の位置とを結ぶ直線（胸骨軸）を、それに対応するＭＲＩ座標系における胸骨軸に一致させる座標変換を求める処理を行う。具体的には次の処理を行う。まず、ステップＳ５３１で座標変換した胸骨の上端（第２肋骨の付け根の位置）に近接する体表の位置と、胸骨の下端に近接する体表の位置とで定義される胸骨の方向のベクトルｄＵ２を数２の計算により求める。
【００５２】
【数１】
【００５３】
同様にＭＲＩ画像座標系における、胸骨の上端に近接する体表の位置と、胸骨の下端に近接する体表の位置とで定義される胸骨の方向のベクトルｄＭ２を数３の計算により求める。
【００５４】
【数２】
【００５５】
次に、ベクトルｄＵ２（位置姿勢計測装置１３０で計測された被検体の胸骨方向）とベクトルｄＭ２（３次元ＭＲＩ画像において指定された被検体の胸骨方向）の方向を一致させるための回転軸の方向を表すベクトルｄａ２を数４のベクトル同士の外積計算により求める。
【００５６】
【数３】
【００５７】
次に、数４で求めたベクトルｄａ２が表す方向を軸とした回転量（回転角）θ２を数５の計算により求める。
【００５８】
【数４】
【００５９】
そして、ステップＳ５３１で座標変換した胸骨の上端に近接する体表の位置ｐＵ１’を中心とし、ベクトルｄａ２の方向を軸とし、回転量θ２だけ回転させる剛体変換行列Ｍ２を算出する。ここで剛体変換行列Ｍ２は４行４列の行列であり、既知の手法により算出できる。Ｍ２は第１特徴位置取得部１０２０により取得された被検体の第２肋骨の付け根部分に基づく位置と、第２特徴位置取得部１０４０により取得された３次元ＭＲＩ画像における第２肋骨の付け根部分に基づく位置とが合うような被検体と３次元画像との対応関係を示す。
【００６０】
胸骨の上端（第２肋骨の付け根の位置）の計測値をもっとも信用できる値としつつ、次に信用できると考えられる胸骨の下端の位置を用いて胸骨の位置を合わせることで、精度良く位置合わせをすることができる。
【００６１】
さらに変換規則算出部１０５０は、ステップＳ５３１で剛体変換した胸骨と肋骨に近接する体表の位置ｐＵ１’、ｐＵ２’、ｐＵ３’、ｐＵ４’ の夫々をさらに剛体変換行列Ｍ２により剛体変換した位置ｐＵ１”、ｐＵ２”、ｐＵ３”、ｐＵ４”を算出する。なお、本実施例に係る変換では、ｐＵ１とｐＵ１’とｐＵ１”とは同一の位置である。
【００６２】
（ステップＳ５３３）
ステップＳ５３３において変換規則算出部１０５０はＭＲＩ画像座標系における胸骨および肋骨に近接する体表の位置および、ステップＳ５３２で算出した胸骨および肋骨に近接する体表の位置に基づき、胸骨軸周りの回転を補正する座標変換を算出する。
【００６３】
図７はステップＳ５１０で取得した胸骨および肋骨に近接する体表の位置ｐＭ１、ｐＭ３、ｐＭ４、およびステップＳ５２０で取得した胸骨および肋骨に近接する体表の位置ｐＵ１、ｐＵ３、ｐＵ４の概略を示す図である。実際の被検体の前記の位置は３次元空間上に存在するが、ここでは紙面による説明の都合上、被検体のアキシャル断面上に前記位置を投影した図７を用いて説明する。また、ｐＵ１、ｐＵ３、ｐＵ４とｐＭ１、ｐＭ３、ｐＭ４は夫々異なる座標系における位置であるが、ここでは被検体を基準として前記各位置が示す部位を図示する。この図７において、左肋骨に近接する体表７００および右肋骨に近接する体表７１０は被検体の体表７３０の中で、肋骨に近接する部位を表す。図７に示すように被検体の左右の肋骨に近接する体表は、３次元空間中において、被検体の体軸に対して略対称な曲線として捉えることができる。ここで、ステップＳ５１０で取得したｐＭ３およびｐＭ４は、左肋骨に近接する体表７００および右肋骨に近接する体表７１０の夫々の曲線上の何れかの位置である。同様にステップＳ５２０において取得するｐＵ３およびｐＵ４も同様に、左肋骨に近接する体表７００および右肋骨に近接する体表７１０の夫々の曲線上の何れかの位置である。ただし、図示するようにｐＭ３とｐＵ３およびｐＭ４とｐＵ４は必ずしも被検体の同一の部位であるとは限らない。そのため、仮に取得されるｐＭ３、ｐＭ４、ｐＵ３、ｐＵ４が肋骨に近接する体表上で完全な自由度を持つ場合には、これらの点を用いて胸骨軸周りの回転を補正する座標変換を算出するのは容易ではない。そこで、本実施例ではステップＳ５１０およびステップＳ５２０において、左右の肋骨に近接する体表の位置を被検体の体軸に対して略対称となる位置をユーザに取得させることにより簡易な処理で前記座標変換を算出できるようにする。
【００６４】
ステップＳ５３３において変換規則算出部１０５０が行う具体的な処理について説明する。まず、ステップＳ５３２で算出した胸骨の上端に近接する体表の位置、および胸骨の下端に近接する体表の位置、および左第２肋骨に近接する体表の位置を含む平面の法線ｎＵＬを求める。この処理は数６の計算により実行される。
【００６５】
【数５】
【００６６】
同様に、胸骨の上端に近接する体表の位置、および胸骨の下端に近接する体表の位置、および右第２肋骨に近接する体表の位置を含む平面の法線ｎＵＲを数７により求める。
【００６７】
【数６】
【００６８】
さらに、法線ｎＵＬ、法線ｎＵＲの平均ベクトルｎＵを数８により求める。
【００６９】
【数７】
【００７０】
またＭＲＩ画像座標系における胸骨および肋骨に近接する体表位置に基づいて、数９、数１０、数１１の計算により法線ｎＭＲ、ｎＭＲおよび、それらの平均ベクトルｎＲを求める。
【００７１】
【数８】
【００７２】
【数９】
【００７３】
【数１０】
【００７４】
次に、ベクトルｎＵ、およびベクトルｎＲの方向を一致させるための回転の軸ｄａ３と回転量θ３を数１２、数１３の計算により求める。
【００７５】
【数１１】
【００７６】
【数１２】
【００７７】
そして、ステップＳ５３２で座標変換した胸骨の上端に近接する体表の位置ｐＵ１”を中心とし、ベクトルｄａ３の方向を軸とし、回転量θ３だけ回転させる剛体変換行列Ｍ３を算出する。Ｍ３は第１特徴位置取得部１０２０および第２特徴位置取得部１０４０により取得された肋骨に基づく位置の対応関係に基づいて、被検体と３次元ＭＲＩ画像との胸骨を軸とする回転方向の対応関係を示す。剛体変換行列Ｍ２は４行４列の行列であり、既知の手法により算出できる。
【００７８】
（ステップＳ５３４）
ステップＳ５３４において変換規則算出部１０５０は剛体変換行列Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を合成した剛体変換行列Ｍ４を算出する。このＭ４はセンサ座標系における位置座標を、ＭＲＩ画像座標系における対応する位置座標へと変換する剛体変換である。この算出は数１４の計算により行う。
【００７９】
【数１３】
【００８０】
以上に説明したステップＳ５３１からステップＳ５３４の処理により、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系における位置座標を、ＭＲＩ画像座標系における対応する位置座標へと変換する剛体変換Ｍ４を算出する。以上によって、情報処理装置１００の処理が実施される。
【００８１】
ステップＳ５３０ではさらに以下の処理を行うようにしても良い。すなわち、ステップＳ５２０で取得したセンサ座標系における胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、前記Ｍ４を用いて剛体変換した位置を３次元的な位置関係が認識できるようにモニタ１４０などに表示する。さらに、ステップＳ５１０で取得したＭＲＩ画像座標系における被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、前記同様に表示する。これによれば、前記表示した胸骨および肋骨に近接する体表の位置の位置関係をユーザに提示することができ、ステップＳ５３１からステップＳ５３４までの処理が好適に実行されたか否かをユーザが把握できる効果がある。
【００８２】
図８にステップＳ５４０で表示制御部１０９０が表示部１４００に表示させる表示画像８００の例を示す。表示画像８００では、ＭＲＩ断層画像８１０と超音波画像８２０が並べられている。表示画像８００は超音波画像８２０の撮影中に表示部１４００に表示される。変換規則算出部１０５０により算出された被検体と３次元画像との対応関係に基づいて、撮影された超音波画像８２０に対応するＭＲＩ断層画像８１０が生成される。
【００８３】
以上に説明した、本実例における画像診断システム１によれば、煩雑な操作を必要とすることなく、高精度にセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との変換規則を算出できる仕組みを提供できる。
【００８４】
（変形例１−１）
上述の例では３次元画像と被検体との対応関係を得る際に検査者が手動で被検者の体表位置を指定するという作業が生じうる。そこで情報処理装置１００は検査者の負担を軽減するため、計測に対してユーザ支援情報を提示する機能を有する。
【００８５】
図９のフローチャートに従い検査者の作業を支援する処理を説明する。この処理は、先述の図５のステップＳ５２０において第２特徴位置取得部１０４０が被検体の測定位置を取得するたびに行われるものである。
【００８６】
ステップＳ９００で判定部１１００は第２特徴位置取得部１０４０により取得された特徴位置を取得する。
【００８７】
ステップＳ９１０で判定部１１００は取得された位置が閾値よりも大きく外れた位置であるか否かを判定する。１つの例では、既定の位置が取得されたか否かを判定する。上述の例であれば、胸骨（における第２肋骨の付け根と、下端）に基づく２点と、胸骨に対して対称な肋骨上の２点である。取得された特徴位置がいずれかに該当するかを判定する。
【００８８】
また別の例では第２特徴位置取得部により取得された胸骨の複数の位置が、胸骨の位置については一般的な被検体の胸骨の大きさを超える範囲で分布している場合には、計測が失敗していると判定する。
【００８９】
また別の例では、ベッドに横になった被検体を測定するという前提の下では胸骨の方向はベッドの方向と略平行か、少なくともベッドと胸骨の方向がなす各は所定の角度範囲に収まると考えられる。そこで判定部１１００は胸骨に基づく複数の位置から得られる胸骨の位置がベッドの水平方向と所定以上の角度をなす場合には計測が失敗していると判定する。
【００９０】
また別の例では、胸骨の３点以上の位置が指定されている場合において、１点が他の点に対して所定の閾値よりも大きく外れていると判定された場合には、計測が失敗していると判定する。計測が失敗していると判定された場合にはステップＳ９２０に進む。計測が失敗していると判定されなかった場合にはステップＳ９２０を飛ばしてステップＳ９３０に進む。
【００９１】
ステップＳ９２０で出力部１１１０は取得された位置が不適切な位置であるとして、表示部１４００に警告を示す旨の表示をさせる。
【００９２】
ステップＳ９３０で、判定部１１００は取得されたすべての特徴位置について判定を行ったか否かを判定する。未だ判定されていない点がある場合にはステップＳ９００に進む。すべての入力された点について判定を終えている場合にはステップＳ９４０に進む。
【００９３】
ステップＳ９４０で判定部１１００は既定のすべての特徴位置が取得されたか否かを判定する。上述の例であれば、胸骨（における第２肋骨の付け根と、下端）に基づく２点と、胸骨に対して対称な肋骨上の２点である。すべて取得済みと判定された場合にはステップＳ９５０を飛ばして処理を終える。すべて取得済みと判定されなかった場合には、ステップＳ９５０に進む。ステップＳ９５０で出力部は、未取得の特徴位置がある旨の警告情報を出力し、表示部１４００は係る情報を表示する。
【００９４】
なお、上述の処理は第２特徴位置取得部１０４０による取得処理に対して行われるだけでなく、第１特徴位置取得部１０２０による取得処理に対して行われることとすれば、検査者が行う３次元画像における特徴位置の指定作業の負担を軽減することができる。
【００９５】
また、ユーザに対する支援情報の提示は前記の例に限らず、例えばｐＵ３とｐＵ４が被検体に対して左右対称な位置としてユーザが取得するのを補助するための支援情報を提示するようにできる。例えば、取得済みのｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３、ｐＵ４の位置情報に基づき、ｐＵ１とｐＵ２とを結ぶ直線とｐＵ３とｐＵ４の夫々の距離を算出し、それらの距離の差が所定の値以上の場合には位置の取得をやり直すことを促すメッセージ等を提示するようにできる。また、ｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３を取得した後にｐＵ４を取得する場面において、ｐＵ１とｐＵ２とを結ぶ直線からｐＵ３までの距離と、ｐＵ１とｐＵ２とを結ぶ直線から超音波プローブの撮影面中心の現在の位置までの距離の差に関する情報を提示してもよい。例えば、前記の距離の差が所定の値以下の場合にビープ音を鳴らすような構成をよってもよいし、ビープ音の間隔を前記の距離の差に応じて制御することで、距離が近いほど短い間隔でビープ音が提示されるようにもできる。
【００９６】
また、これ以外にも、取得済みのｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３、ｐＵ４の位置の関係を３次元的に把握できるような画像等の情報をモニタ１４０に表示するようにしても良い。以上の方法によれば、ｐＵ３とｐＵ４が被検体に対して左右対称な位置としてユーザが取得するのを補助できるため、ステップＳ５３０以降の処理に好適な情報を取得できる効果がある。
【００９７】
また別の例としては、計測処理を実行する際に、第２特徴位置取得部１０４０はユーザに対する支援情報を提示する。例えば、人体の胸部を模したシェーマ図に胸骨および肋骨の位置を記したマークをさらに描画し、その画像をモニタ１４０に表示するようにしても良い。このとき、胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得状況に応じて、前記シェーマ図に描画するマークを切り替えるようにしても良い。例えば、前記位置を所定の順で取得する場合には、現在の取得状況に応じて、次に取得する位置に関するマークの種類を変えて表示するようにしても良い。また前記位置を任意の順で取得する場合には、前記位置の取得に関して取得済みと未取得のものとを区別できるようにマークの種類を変えて表示するようにしても良い。以上の方法によれば、取得すべき胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得をユーザに促すことができる。
【００９８】
（変形例１−２）
実施例１では、ステップＳ５２０の処理において、被検体の肋骨に近接する体表の位置をユーザが左右夫々で１点ずつ指定した位置を取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、左右のいずれか一方の肋骨に近接する体表の位置は、肋骨に近接する体表上の複数の位置をユーザが指定し、それを取得するようにできる。例えば被験者の左側の肋骨に近接する体表位置として複数の位置ｐＵ３ｉ（１≦ｉ≦Ｎ ただしＮは複数の位置の数）をユーザが指定し、それを取得するようにできる。この場合、第２特徴位置取得部は、前記複数の位置ｐＵ３ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の中から座標変換の算出に適した位置を選択するようにできる。例えば、胸骨の上端に近接する体表の位置ｐＵ１と、右側の肋骨に近接する体表の位置ｐＵ４との距離ｄＵ１４を算出する。さらに、前記左側の肋骨に近接する体表の複数の位置の夫々について、胸骨の上端に近接する体表位置ｐＵ１との距離ｄＵ１３ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を算出する。そして、距離ｄＵ１３ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の中から、距離ｄＵ１４にも近いものを選択して、それをｐＵ３とするようにできる。以上の方法によれば、センサ座標系における被検体の肋骨に近接する体表の位置の取得に関して、ユーザが被検体の体軸に対して左右対称な位置を自ら選択する煩雑さを解消できるため、より簡便な操作で処理を実行できる効果がある。
【００９９】
（変形例１−３）
実施例１のステップＳ５１０およびステップＳ５２０では、被検体の胸骨の上端および胸骨の下端にそれぞれ近接する体表の位置を取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、ＭＲＩ画像座標系とセンサ座標系において対応付けができる位置であれば、胸骨の上端または下端に近接する体表の位置でなくてもよい。また、胸骨の下端に近接する体表の位置は、必ずしもＭＲＩ画像座標系とセンサ座標系において対応づけられる位置でなくても良い。
【０１００】
（変形例１−４）
実施例１では、被検体の胸骨と肋骨に近接する体表の位置を用いてセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の座標変換を算出する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、被検体の胸骨と肋骨の位置を用いてセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の座標変換を算出するようにしても良い。この場合、ステップＳ５１０において第１特徴位置取得部は、ユーザによるマウス１５０やキーボード１６０の入力操作等に基づいてＭＲＩ画像における被検体の胸骨と肋骨の位置を取得する。また、ステップＳ５２０において第２特徴位置取得部は、超音波画像取得部１０７０が取得した超音波画像をモニタ１４０に表示すると共に、ユーザによるマウス１５０の入力操作等により胸骨および肋骨の前記超音波画像上での位置を取得する。そして、計測値取得部１０３０が取得した超音波プローブの位置および姿勢に関する計測値と前記超音波画像上で指定された位置とから、センサ座標系における胸骨および肋骨の位置を算出する。以上の方法によれば、実施例１で用いた体表の位置に比べて、撮影環境などによる位置の変動の少ない胸骨および肋骨の位置を直接的に用いることができるため、より精度の高い変換規則が算出できる。
【０１０１】
なお、センサ座標系における胸骨および肋骨の位置を取得する方法は、上記の方法以外であっても良い。例えば、実施例１のステップＳ５２０と同様の処理を実行した後に、超音波プローブの表面から超音波ビームの放射方向に所定の距離だけ離れた位置を胸骨および肋骨の位置として取得するようにしても良い。ここで前記所定の距離は、例えば体表と胸骨および体表と肋骨との間の統計上の平均的な距離を用いるようにしても良い。また被験者の年齢、性別、体重、その他の臨床情報など取得し、それに基づいて定めるようにしても良い。これ以外にも、ＭＲＩ画像における胸骨および肋骨の位置と、夫々に近接する体表の位置との両方を取得し、ＭＲＩ画像における胸骨と近接する体表との距離、および肋骨と近接する体表との距離を求め、それを前記所定の距離として用いるようにしても良い。また、その際に、ＭＲＩ画像の撮影時と、超音波画像の撮影時における被検体の体位等の違いを考慮して前記距離に変更を施す仕組みをさらに加えても良い。以上の方法によれば、超音波画像上でユーザが骨の位置を指定する操作が不要であるから、より簡便な操作で処理を実行できる。また別の観点では、３次元ＭＲＩ画像では特徴的な胸骨の位置を指定し、位置姿勢計測装置１３０を有する超音波プローブでは指定しやすい体表上の位置を指定することで、検査者の位置合わせ作業の負担を軽減することができる。
【実施例２】
【０１０２】
実施例１では、第１特徴位置取得部１０２０および第２特徴位置取得部１０４０が、被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を４個の点群として取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。本実施例では肋骨に近接する体表の位置として、複数の点の集合（点群）を取得する場合を例として説明する。
【０１０３】
本実施例に係る画像診断システムの構成は実施例１と同様のため説明を省略するが、主メモリ２１２に記憶されているプログラムが、図１０および図１１の処理を実現するものである点が異なっている。
【０１０４】
次に、本実施例に係る画像診断システム１が行う全体の処理手順について図１０のフローチャートを用いて詳しく説明する。
【０１０５】
（ステップＳ１０００）
ステップＳ１０００の処理は実施例１のステップＳ５００の処理と同様であるため、説明を省略する。
【０１０６】
（ステップＳ１０１０）
ステップＳ１０１０において、第１特徴位置取得部１０２０はＭＲＩ画像に描出される被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置をＭＲＩ画像座標系における位置として取得する。胸骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様であるため詳しい説明は省略する。ＭＲＩ画像座標系における胸骨の上端および下端に近接する体表位置の位置を夫々、ｐＭ１、ｐＭ２として記録する。
【０１０７】
次に、肋骨に近接する体表の位置の取得について説明する。肋骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様に被検体の左右夫々の第２肋骨の表面の位置に近接する体表の位置を取得するが、複数の点の集合（点群）として取得することが実施例１と異なる。肋骨に近接する体表の位置の点群を取得する仕組みは以下のようにして実現できる。まず、実施例１と同様にモニタ１４０にＭＲＩ画像のアキシャル像、サジタル像、コロナル像など、任意の断面を切り出した画像（断面画像）を表示し、前記断面の位置や姿勢をユーザによるマウス１５０やキーボード１６０等の操作に基づいて切り替える。そして、その断面画像に写る胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、ユーザがマウス１５０の操作などにより指定した位置を取得する。前記断面の位置や姿勢、およびユーザが指定した断面画像上の位置に基づき、胸骨および肋骨に近接する体表のＭＲＩ画像座標系における位置を算出する。ただし、実施例１とは異なり、ユーザがマウス１５０の操作などにより指定する位置を複数個取得できるようにする。以上の処理により取得した左第２肋骨に近接する体表位置の点群をｐＭ３ｉ（１≦ｉ≦ＮＭＬ）右第２肋骨に近接する体表位置の点群をｐＭ４ｊ（１≦ｊ≦ＮＭＲ）として記録する。ただし、ＮＭＬは左第２肋骨に近接する体表位置の点群の数、ＮＭＲは右第２肋骨に近接する体表位置の点群の数である。
【０１０８】
（ステップＳ１０２０）
ステップＳ１０２０において、第２特徴位置取得部１０４０はセンサ座標系における被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得を行う。胸骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様であるため詳しい説明は省略する。センサ座標系における胸骨の上端および下端に近接する体表位置の位置を夫々、ｐＵ１、ｐＵ２として記録する。
【０１０９】
次に、肋骨に近接する体表の位置の取得について説明する。肋骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様に被検体の左右夫々の第２肋骨の表面の位置に近接する体表の位置を取得するが、複数の点の集合（点群）として取得することが実施例１と異なる。肋骨に近接する体表の位置の点群を取得する仕組みは以下のようにして実現できる。まず、ユーザに被検体の左第２肋骨の体軸側に近接する体表の位置に超音波プローブの撮影面の中心が触れるように保持させる。そして、位置の取得開始の実行命令をキーボード１６０の操作等などによりユーザに入力させる。その後、ユーザに左第２肋骨に近接する体表の位置に沿うように超音波プローブを被検体の脇側の方へと移動させる。そして、左第２肋骨の被検体の脇側の端まで超音波プローブが到達したら、キーボード１６０の操作等などによりユーザに位置の取得終了の実行命令を行わせる。第２特徴位置取得部１０４０はユーザによる前記取得開始の実行命令を取得したら、計測値取得部１０３０が取得したセンサ座標系における超音波プローブの位置と姿勢に関する最新の計測結果を逐次取得して記録する処理を繰り返して実行する。そして、ユーザによる前記取得終了の実行命令を取得するまで前記処理を継続する。以上の処理により第２特徴位置取得部１０４０は被検体の左第２肋骨に近接する体表の位置の点群を取得する。取得した左第２肋骨に近接する体表の点群をｐＵ３ｋ（ｉ≦ｋ≦ＮＵＬ）として記録する。ただし、ＮＵＬは左第２肋骨に近接する体表の点群の数である。さらに第２特徴位置取得部１０４０は前記処理と同様にして右第２肋骨に近接する体表の位置の点群を取得し、ｐＵ４ｌ（１≦ｌ≦ＮＵＲ）として記録する。ただし、ＮＵＲは右第２肋骨に近接する体表の点群の数である。
【０１１０】
（ステップＳ１０３０）
ステップＳ１０３０において、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の座標変換に関する変換規則の算出を行う。処理の詳細は図１０に従い後述する。
【０１１１】
ステップＳ１０４０およびステップＳ１０５０の処理は実施例１のステップＳ５４０およびステップＳ５５０の処理と同様であるため、説明を省略する。
【０１１２】
図１１フローチャートに従いステップＳ１０３０の処理の詳細を説明する。
【０１１３】
（ステップＳ１０３１）
ステップＳ１０３１は実施例１のステップＳ５３１と同様の処理により、剛体変換行列Ｍ１を算出する。そして、ステップＳ１０２０で取得した胸骨および肋骨に近接する体表の位置を剛体変換した位置ｐＵ１’、ｐＵ２’、 ｐＵ３ｋ’（ｉ≦ｋ≦ＮＵＬ）、 ｐＵ４ｌ’（１≦ｌ≦ＮＵＲ）を算出する。
【０１１４】
（ステップＳ１０３２）
ステップＳ１０３２は実施例１のステップＳ５３１と同様の処理により、剛体変換行列Ｍ２を算出する。そして、ステップＳ１０３１で取得した胸骨および肋骨に近接する体表の位置を剛体変換した位置ｐＵ１”、ｐＵ２”、 ｐＵ３ｋ”（ｉ≦ｋ≦ＮＵＬ）、 ｐＵ４ｌ”（１≦ｌ≦ＮＵＲ）を算出する。
【０１１５】
（ステップＳ１０３３）
ステップＳ１０３３において、変換規則算出部１０５０はＭＲＩ画像座標系における胸骨および肋骨に近接する体表の位置および、ステップＳ５３２で算出した胸骨および肋骨に近接する体表の位置に基づき、胸骨軸周りの回転を補正する座標変換を算出する。この座標変換は、ｐＵ１”とｐＵ２”を通る直線を軸とし、ｐＵ３ｋ” （ｉ≦ｋ≦ＮＵＬ）とｐＭ３ｉ（１≦ｉ≦ＮＭＬ）、ｐＵ４ｌ” （１≦ｌ≦ＮＵＲ）とｐＭ４ｊ（１≦ｊ≦ＮＭＲ）とを夫々略一致させる回転である。具体的には、ｐＵ１”とｐＵ２”により一意に定まる回転軸に関する回転量をＩＣＰ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｓｔ Ｐｏｉｎｔ）法を用いることにより算出する。回転量の算出はＩＣＰ法以外にも最急降下法やニュートン法などの如何なる最適化方法を用いても良い。
【０１１６】
以上の方法により、ｐＵ３ｋ” （ｉ≦ｋ≦ＮＵＬ）とｐＭ３ｉ（１≦ｉ≦ＮＭＬ）、ｐＵ４ｌ” （１≦ｌ≦ＮＵＲ）とｐＭ４ｊ（１≦ｊ≦ＮＭＲ）とを夫々略一致させる座標変換を剛体変換行列Ｍ３として算出する。
【０１１７】
（ステップＳ１０３４）
ステップＳ１０３４の処理は実施例１のステップＳ５３４と同様であるため説明を省略する。
【０１１８】
以上に説明したステップＳ１０３１からステップＳ１０３４の処理により、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系における位置座標を、ＭＲＩ画像座標系における対応する位置座標へと変換する剛体変換Ｍ４を算出する。
【０１１９】
以上、本実例における画像診断システム１によれば、肋骨に近接する体表の位置を複数の点の集合（点群）として取得して胸骨軸周りの回転を算出することができる。そのため、実施例１で説明した画像診断システムと比較して、より精度の高い座標変換を算出できる効果がある。また、ユーザは肋骨に近接する体表位置を、被検体の体軸に対して左右対称となるよう入力する必要が無いため、より簡便に本画像診断システムを操作できる仕組みを提供できる効果がある。
【０１２０】
（変形例２−１）
実施例２では、ＭＲＩ画像座標系およびセンサ座標系の夫々において、肋骨に近接する体表の位置を点群として取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、ステップＳ１０２０で第２特徴位置取得部１０４０が取得するセンサ座標系における肋骨に近接する体表の位置は、実施例１と同様に、左右の第２肋骨に対して夫々１点の位置ｐＵ３、ｐＵ４であっても良い。この場合、ステップＳ１０３４において変換規則算出部１０５０は、ｐＵ１”とｐＵ２”により一意に定まる回転軸に関する回転量をｐＵ３”とｐＭ３ｉ（１≦ｉ≦ＮＭＬ）、ｐＵ４”とｐＭ４ｊ（１≦ｊ≦ＮＭＲ）とを略一致するように算出することができる。この具体的な方法は、ＩＣＰ法などの公知の方法により算出できる。以上の方法によれば、センサ座標系における肋骨に近接する体表の位置を実施例１と同様に簡便に取得することができ、なおかつ実施例２とほぼ同等の高い精度で座標変換を算出できる効果がある。
【０１２１】
また本発明の実施はこれに限らず、例えば、ステップＳ１０１０で第１特徴位置取得部１０２０が取得するＭＲＩ画像座標系における肋骨に近接する位置を、左右の第２肋骨に対して夫々１点の位置として取得するようにしても良く、前記の方法と同様の効果が期待できる。
【０１２２】
また前記回転量の算出処理では、肋骨に近接する体表の位置に関する左右夫々の情報を同等の重みで扱うようにしても良いし、それらの重みの差をつけて扱うようにしても良い。重みづけの差は、例えばｐＵ３とｐＵ１との間の距離と、ｐＵ４とｐＵ１との間の距離に基づいて定めるようにできる。このとき、ｐＵ３とｐＵ１との間の距離がｐＵ４とｐＵ１との間の距離よりも大きい場合には前記回転量の算出の処理において、左肋骨に関する位置の情報により大きい重みを付け、そうでない場合には右肋骨に関する位置の情報により大きい重みを付けるようにできる。これによれば、胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得に関する誤差を考慮し、より信頼できる情報を重要視した処理ができるため、前記回転量をより好適に算出できる効果がある。
【０１２３】
（変形例２−２）
本発明は以下のように実施することができる。すなわち、第１特徴位置取得部１０２０および第２特徴位置取得部１０４０の夫々が、肋骨に近接する体表の位置を、左右１点ずつ、もしくは点群、のいずれかを取得する処理を切り替えて実行できるようにしても良い。そして、第１特徴位置取得部１０２０と第２特徴位置取得部１０４０の両方が肋骨に近接する体表の位置を左右１点ずつ取得した場合には、実施例１のステップＳ５３０からステップＳ５５０の処理を実行するようにできる。また第１特徴位置取得部１０２０と第２特徴位置取得部１０４０の両方が肋骨に近接する体表の位置を点群として取得した場合には実施例２のステップＳ１０３０からステップＳ１０５０の処理を実行するようにできる。また、第１特徴位置取得部１０２０と第２特徴位置取得部１０４０のいずれか一方が肋骨に近接する体表の位置を左右１点ずつ取得し、他方が点群として取得した場合に変形例２−１で説明した処理を実行するようにできる。
【０１２４】
以上の方法によれば、肋骨に近接する体表位置の入力の手間と、座標変換の算出の精度の両方の観点において、ユーザが望む好適な処理方法を選択して実行できる仕組みを提供できる。
【実施例３】
【０１２５】
実施例１および実施例２では、ＭＲＩ画像座標系およびセンサ座標系の夫々の座標系において、被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得して前記座標系間の関係（座標変換）を算出する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、被検体の肋骨に近接する体表の位置は必ずしも取得しなくても良い。
【０１２６】
本実施例では、ＭＲＩ画像座標系およびセンサ座標系の夫々の座標系において、被検体の胸骨に近接する体表の位置、および被検体の前方方位を取得して前記座標系間の関係（座標変換）を算出する場合を例として説明する。
【０１２７】
本実施例に係る処理システムの構成は実施例１と同様のため説明を省略するが、主メモリ２１２に記憶されているプログラムが図１２および図１３のフローチャートの処理を実行するためのプログラムである点が異なっている。
図１２のフローチャートに従い画像診断システム１の処理を説明する。
【０１２８】
（ステップＳ１２００）
実施例１におけるステップＳ５００と同様の処理であるため、説明を省略する。
【０１２９】
（ステップＳ１２１０）
ステップＳ１２１０において、第１特徴位置取得部１０２０はＭＲＩ画像に描出される被検体の胸骨に近接する体表の位置および被検体の前方方位を取得する。胸骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様であるため詳しい説明は省略する。ＭＲＩ画像座標系における胸骨の上端および下端に近接する体表位置の位置を夫々、ｐＭ１、ｐＭ２として記録する。
【０１３０】
次に、被検体の前方方位の取得について説明する。被検体の前方方位は、被検体の後方から前方に向かう方位であり、被検体の姿勢に対して正しく撮影されたアキシャル断面画像における上方へ向かう方向である。アキシャル断面において、被検体としての人体は、通常、被検体の中心を通り、前方方位に向かう直線に対して左右にほぼ対称（鏡像）となる。本実施例において、前方方位は、ＭＲＩ断面画像をユーザが観察し、その方位をマウス１５０などにより取得する。ここで前方方位はＭＲＩ画像座標系における単位ベクトルｖＭとして取得し、記録する。この時、被検体の前方方位は必ずしもユーザの入力操作に基づいて取得する必要はなく、例えばＭＲＩ画像に描出される被検体の姿勢をＭＲＩ画像に付随するＤＩＣＯＭヘッダなどの情報から取得し、それに基づいて被検体の前方方位を取得するようにしても良い。
【０１３１】
（ステップＳ１２２０）
ステップＳ１２２０において、第２特徴位置取得部１０４０はセンサ座標系における被検体の胸骨に近接する体表の位置および被検体の左右対称軸を取得する。胸骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様であるため詳しい説明は省略する。センサ座標系における胸骨の上端および下端に近接する体表位置の位置を夫々、ｐＵ１、ｐＵ２として記録する。
【０１３２】
次に、被検体の左右対称軸の取得について説明する。センサ座標系において、被検体の前方方位は例えば、前記胸骨に近接する体表の位置を取得する際の超音波プローブの姿勢に基づいて取得することができる。すなわち、胸骨に近接する体表位置にユーザが超音波プローブを接触させる際に、超音波プローブから放射される超音波ビームの放射方向（プローブ座標系におけるｙ軸）を被検体の体表に対してほぼ垂直になるように接触させる。この時の、プローブ座標系におけるｙ軸の方向をセンサ座標系に変換し、変換後の方向をセンサ座標系における方位を表す単位ベクトルｖＵとして取得し、記録する。この時、被検体の前方方位は必ずしも超音波プローブの姿勢に基づいて取得する必要はない。例えば、被検体が仰臥位となる検査時において、被検体が寝るベッドの上方向と位置姿勢計測装置１３０の計測基準の任意の軸方向とを予め一致させておく。これにより、超音波プローブの位置および姿勢に関する計測値によらず、前記任意の軸方向の単位ベクトルをｖＵとして取得するようにしても良い。
【０１３３】
（ステップＳ１２３０）
ステップＳ１２３０において、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の座標変換に関する変換規則の算出を行う。
【０１３４】
（ステップＳ１２４０）
実施例１におけるステップＳ５４０と同様の処理であるため、説明を省略する。
【０１３５】
（ステップＳ１２５０）
実施例１におけるステップＳ５５０と同様の処理であるため、説明を省略する。
【０１３６】
図１３のフローチャートに従いステップＳ１２３０の処理の詳細を説明する。
【０１３７】
（ステップＳ１２３１）
ステップＳ１２３１は実施例１のステップＳ５３１と同様の処理により、剛体変換行列Ｍ１を算出する。そして、ステップＳ１２２０で取得した胸骨に近接する体表の位置ｐＵ１、ｐＵ２を剛体変換した位置ｐＵ１’、ｐＵ２’を算出する。
【０１３８】
（ステップＳ１２３２）
ステップＳ１２３２は実施例１のステップＳ５３２と同様の処理により、剛体変換行列Ｍ２を算出する。そして、ステップＳ１２３１で取得した胸骨に近接する体表の位置ｐＵ１’、ｐＵ２’を剛体変換した位置ｐＵ１”、ｐＵ２” および被検体の前方方位ｖＵを剛体変換した方位ｖＵ”算出する。
【０１３９】
（ステップＳ１２３３）
ステップＳ１２３３において、変換規則算出部１０５０は以下の処理を実行する。すなわち、ＭＲＩ画像座標系における胸骨に近接する体表の位置および被検体の前方方位と、ステップＳ１２３２で算出した胸骨および肋骨に近接する体表の位置および被検体の前方方位に基づき、胸骨軸周りの回転を補正する座標変換を算出する。この座標変換は、ｐＵ１”とｐＵ２”を通る直線を軸とし、ｖＵ”とｖＭとを略一致させる回転であり、公知の非線形最適化の方法により実行できる。
【０１４０】
以上の方法により算出した座標変換を剛体変換行列Ｍ３として算出する。
【０１４１】
（ステップＳ１２３４）
ステップＳ１２３４の処理は実施例１のステップＳ５３４と同様であるため説明を省略する。
【０１４２】
以上に説明した、本実施例における処理システムによれば、被検体の肋骨に近接する体表の位置の取得に関する処理を必要としないため、より簡便な方法でセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との変換規則を算出できる仕組みを提供できる。
【０１４３】
（変形例３−１）
実施例３では、ＭＲＩ画像座標系とセンサ座標系の夫々における、胸骨に近接する体表の位置と、被検体の前方方位とを取得し、それらを略一致させるように両座標系間の座標変換を算出する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、第１特徴位置取得部１０２０および第２特徴位置取得部１０４０は、必ずしもＭＲＩ画像座標系およびセンサ座標系における被検体の前方方位を取得しなくても良い。この場合、ステップＳ１２３３において変換規則算出部１０５０は、ＭＲＩ画像と超音波画像とを取得し、それらの画像に描出される解剖学的な特徴や輝度値の統計的などに基づいて胸骨軸周りの回転に関する座標変換を算出するようにしても良い。この方法によれば、ＭＲＩ画像座標系およびセンサ座標系における被検体の前方方位を取得する必要がないため、よりそれを取得する際に混入する恐れのある誤差の影響を低減することができる効果がある。
【０１４４】
（その他の実施例）
上述の実施例では３次元医用画像の一例としてＭＲＩ画像を用いる場合を説明したが、被検体の３次元画像であればよく、たとえばＸ線ＣＴ画像やＰＥＴ画像などであってもよい。
【０１４５】
上述の実施例では、ＭＲＩ画像座標系とセンサ座標系との変換規則を算出することにより、ＭＲＩ画像と、センサ座標系において位置と姿勢が計測された超音波画像とを比較して観察できる仕組みを提供する場合を一例として示した。しかし、本発明の実施はこれに限らない。本発明の本質は、人体の解剖学的な特徴である胸骨の構造を指標として、人体を撮影して得た画像や、人体を計測して得た計測値や、人体を模擬して得た図などのデータ同士またはデータ間の空間的な対応を求めることにある。従って本発明の実施は以下に例示するように様々な形態が考えられる。
【０１４６】
例えば、実施例１における超音波プローブに代えて、センサ座標系において位置と姿勢が計測された穿刺装置を用いても良い。この場合、例えばＭＲＩ画像において穿刺のターゲットとなる位置を定めておき、そのターゲットに対する穿刺装置の位置や姿勢を提示するようにできる。また、位置姿勢が測定できる３次元ポインティングデバイスであってもよい。
【０１４７】
また、例えば、ＭＲＩ画像とＸ線ＣＴ画像等の他の３次元医用画像とを比較して観察することを目的として、ＭＲＩ画像座標系と、他の３次元医用画像が基準とする座標系との変換規則を算出するようにもできる。この場合、実施例１で取得する、センサ座標系における被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置に代えて、前記他の３次元医用画像に描出される被検体における胸骨および肋骨に近接する体表の位置を用いるようにできる。
【０１４８】
また、例えば、ＭＲＩ画像と標準的な人体の概略形状等を記したシェーマ図との空間的な対応付けを行う場合にも適用できる。この場合、前記シェーマ図が基準とする座標系において、胸骨および肋骨の位置に関する情報を取得することにより、ＭＲＩ画像とシェーマ図との空間的な対応関係を取得することができる。この場合、例えばＭＲＩ画像座標系において病変等の注目領域を取得し、それに対応する領域をシェーマ図上に提示するようにできる。
【０１４９】
上述の実施例では本発明をソフトウェアとコンピュータのハードウェアにより実現する例を示したが、この場合当該ソフトウェアを記憶した記憶媒体も本発明を構成することは言うまでもない。
【０１５０】
上述の情報処理装置１００はＣＰＵを含む電子計算機（コンピュータ）とソフトウェアとの協働によって実現されるが、情報処理装置１００の各機能ブロックの一部を回路、一部をソフトウェアにより実装してもよい。回路のまとまりは機能ブロック単位に限定されることはなく、機能の一部のみを回路として実装することとしてもよい。
【０１５１】
また、情報処理装置１００の各機能を複数の装置に分散させた情報処理し須ｔ眼右とすることも可能である。
【０１５２】
上述の実施例はあくまで実施形態を例示したものであり、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１５３】
１ 画像診断システム
１００ 情報処理装置
１０２０ 第１特徴位置取得部
１０３０ 計測値取得部
１０４０ 第２特徴位置取得部
１０５０ 変換規則算出部
１０６０ 対応面画像生成部
１０９０ 表示制御部
１４００ 表示部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の医用画像撮影装置で撮影した医用画像を処理する情報処理装置、情報処理方法、情報処理をコンピュータに実行させるためのプログラム、並びに医用画像を撮影する撮影システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の検査や病変部の観察のため、複数の医用画像撮影装置（モダリティ）により得られた画像が用いられている医師により行われている。ここで医用分野において用いられるモダリティとしては単純Ｘ線撮影装置、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ）、核磁気共鳴映像装置（ＭＲＩ）、超音波画像診断装置（ＵＳ）などがあげられる。
【０００３】
このような異なる複数のモダリティで得られる画像同士の位置を対応付けることにより、被検者の同一部位を異なる複数種類の画像で観察することが可能となる。例えば、予め撮影された３次元ＭＲＩ画像から、超音波撮影装置で撮影される超音波画像と対応するＭＲＩ断層画像を取得し、両画像を比較しながら診断することが可能となる。これを実現するための技術として、特許文献１には、位置センサの基準物体と患者が載置されるベッドとの位置関係を設定し、位置センサ付きの超音波探触子で体表上の既定の１点を指定することで超音波画像とＭＲＩ画像とを対応関係を得る技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２７９２７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように位置センサの基準物体と患者が載置されるベッドとの位置関係を設定することは煩雑な作業であり、また被検体の１点で対応関係を得る方法ではベッド上で患者の向きや姿勢の変更に対応できず大きな誤差を生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
そこで本発明の一態様に係る情報処理装置は、３次元画像における被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第１の取得手段と、前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第２の取得手段と、前記第１の取得手段および前記第２の取得手段により取得された複数の位置に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する算出手段と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、被検体において指定しやすい胸骨に基づく複数の位置を指定することで、被検者と３次元画像とで胸骨の位置および向きを合わせるため、被検者と３次元画像との対応関係を効率的かつ精度よく得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像診断システム１の構成を示す図である。
【図２】画像診断システム１のハードウェア構成を示す図である。
【図３】画像診断システム１の撮影機能の概要を示す図である。
【図４】画像診断システム１に係る被写体の位置を測定する機能の概要を示す図である。
【図５】画像診断システム１による処理の概要を示すフローチャートである。
【図６】座標変換の算出処理を詳細に示すフローチャートである。
【図７】肋骨に基づく位置の座標の取得処理を示すフローチャートである。
【図８】表示制御部１０９０によりモニタ（表示部）１４０に表示される画像を示す図である。
【図９】第１特徴位置取得部１０２０または第２特徴位置取得部１０３０による座標位置の取得処理を判定する判定部１１００の処理を示すフローチャートである。
【図１０】画像診断システム１によるその他の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１１】その他の座標変換の算出処理を詳細に示すフローチャートである。
【図１２】画像診断システム１によるその他の処理の概要を示すフローチャートである。
【図１３】その他の座標変換の算出処理を詳細に示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態について以下の実施例に分けて説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１に基づいて実施例１に係る画像診断システム１の構成を説明する。画像診断システム１は情報処理装置１００、ＭＲＩ画像撮影装置１１０、超音波画像撮影装置１２０、位置姿勢計測装置１３０、表示部１４００、操作部１５００を有する。
ＭＲＩ画像撮影装置１１０は、人体である被検体の内部の３次元領域に関する情報を核磁気共鳴法により取得したＭＲＩ画像を取得する装置である。ここでＭＲＩ画像には基準となる座標系（ＭＲＩ画像座標系）が定められ、その座標系における前記３次元領域の情報は複数の画素により表されるものとする。
【００１１】
超音波画像撮影装置１２０は超音波を送受信する不図示の超音波プローブを被検体に接触させることで、被検体の内部を超音波撮影する。本実施例において、超音波画像撮影装置１２０は、被検体の断面領域を撮影した２次元のＢモード超音波画像を撮影する。
【００１２】
位置姿勢計測装置１３０は３次元空間における前記超音波プローブの位置と姿勢を計測する装置であり、例えば磁気式や光学式の６自由度計測装置を超音波プローブに装着することで構成される。ここで超音波プローブの位置と姿勢とは、超音波プローブを基準として定める座標系（プローブ座標系）と、位置姿勢計測装置１３０が基準として定める座標系（センサ座標系）との間の相対的な位置と姿勢の関係を意味する。プローブ座標系は、超音波プローブの撮影面（被検体と接する面）の中心を原点とし、超音波ビームの放射方向をＹ軸とする。また超音波画像撮影装置１２０が撮影する超音波画像の撮影面に含まれ、前記Ｙ軸と直交する方向をＸ軸とする。そして、Ｘ軸とＹ軸の外積の方向をＺ軸とする。プローブ座標系は上記のようにして定める直交座標系である。センサ座標系は、位置姿勢計測装置１３０が基準として定める直交座標系であり、例えば計測を行う３次元空間に固定して設置される不図示の計測ステーションを基準とする。
【００１３】
情報処理装置１００はＭＲＩ画像取得部１０１０、第１特徴位置取得部１０２０、計測値取得部１０３０、第２特徴位置取得部１０４０、変換規則算出部１０５０、対応面画像生成部１０６０、超音波画像取得部１０７０、表示画像生成部１０８０、表示制御部１０９０、判定部１１００、出力部１１１０を有する。
ＭＲＩ画像取得部１０１０は、ＭＲＩ画像撮影装置１１０が撮影した被検体のＭＲＩ画像を取得する。
【００１４】
第１特徴位置取得部１０２０は、ＭＲＩ画像取得部１０１０が取得したＭＲＩ画像に描出される被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、ＭＲＩ画像座標系（第１の座標系）における胸骨に基づく位置および肋骨に基づく位置の座標として取得する。
【００１５】
計測値取得部１０３０は、位置姿勢計測装置１３０が計測した超音波プローブの位置と姿勢の計測値を、並進と回転により表される４行４列の剛体変換行列として取得する。ただし、前記計測値はセンサ座標系を基準とする。
【００１６】
第２特徴位置取得部１０４０は、計測値取得部１０３０が取得した計測値を利用して、被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、センサ座標系（第２の座標系）における被検体の胸骨に基づく位置および肋骨に基づく位置の座標として取得する。
【００１７】
変換規則算出部１０５０は、第１特徴位置取得部１０２０が取得した情報と、第２特徴位置取得部が取得した情報とに基づき、センサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の位置座標の変換規則を算出する。被検体と３次元画像との位置の対応関係が算出される。
【００１８】
対応断面画像生成部１０６０は、計測値取得部１０３０が取得した超音波プローブの位置と姿勢の情報および、座標変換算出部１０５０が算出した変換規則および、ＭＲＩ画像取得部１０１０が取得したＭＲＩ画像に基づき、対応断面画像を生成する。対応断面画像とは、超音波プローブが撮影する被検体の領域と対応する領域をＭＲＩ画像から切り出した画像である。
【００１９】
超音波画像取得部１０７０は、超音波画像撮影装置１２０が取得した被検体の内部を超音波撮影した超音波画像を取得する。
表示画像生成部１０８０は、対応断面画像生成部１０６０が生成した対応断面画像および、超音波画像取得部１０７０が取得した超音波画像に基づき、表示画像を生成する。
【００２０】
表示制御部１０９０は、生成された表示画像を表示部に表示させる。判定部１１００は、第２特徴位置取得部１０４０が取得する被検体の位置が、変換規則算出部１０５０により変換規則を算出するのに際して不足しているか否か、および精度よく算出するのに適切な位置であるか否かを判定する。出力部１１１０は判定の結果、取得されるべき位置の不足や不適切な位置が取得された場合に表示部１４００に警告を出力させる。なお、必ずしも表示による警告でなくともよく、音声等によるものであってもよい。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る画像診断システムのハードウェア構成を示す図である。本実施形態の画像診断システムは情報処理装置１００、ＭＲＩ画像撮影装置１１０、超音波画像撮影装置１２０、位置姿勢計測装置１３０、モニタ１４０、マウス１５０、キーボード１６０により構成される。
【００２２】
情報処理装置１００は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）２１１、主メモリ２１２、磁気ディスク２１３、表示メモリ２１４を有する。また情報処理装置１００はモニタ１４０、マウス１５０、キーボード１６０と接続されている。上述の各構成要素は共通バス２１８により互いに通信可能に接続されている。
【００２３】
ＣＰＵ２１１は、主として情報処理装置１００の各構成要素の動作を制御する。主メモリ２１２は、後述する図５、図６に示すフローチャートに記載の処理を実現するためのプログラムが格納されている。また主メモリ２１２はＣＰＵ２１１によるプログラム実行時の作業領域を提供する。磁気ディスク２１３は、オペレーティングシステム（ＯＳ）、周辺機器のデバイスドライブ、後述する処理等を行うためのプログラムを含む各種アプリケーションソフト等を格納する。表示メモリ２１４は、モニタ１４０のための表示用データを一時記憶する。モニタ１４０は、例えばＣＲＴモニタや液晶モニタ等であり、表示メモリ２１４からのデータと基づいて画像を表示する。マウス１５０およびキーボード１６０はユーザによるポインティング入力および文字やコマンド等の入力をそれぞれ行う。
主メモリ２１２に記憶されたプログラムがＣＰＵ２１１により展開され実行されることにより、情報処理装置１００のハードウェアとソフトウェアが協働して情報処理装置１００は先述の図１に示す機能を有する。例えばモニタ１４０は表示部１４００として機能する。また後述する図５、図６に記載の処理が情報処理装置１００により実現される。
【００２４】
図３に基づいて上述の画像診断システム１の撮影機能を説明する。超音波画像撮影装置１２０には超音波プローブ２０００が備えられ、超音波プローブ２０００の撮影面２０２０を被検体２０３０に接触させて撮影面２０２０を介して被検体２０３０の信号を得ることにより超音波画像撮影装置１２０は被検体２０３０の超音波画像を撮影する。
超音波プローブ２０００には位置姿勢計測装置１３０が備える位置姿勢センサ２０１０が固定して装着される。これにより、位置姿勢計測装置１３０は、位置姿勢計測基準２０４０を基準として超音波プローブ２０００の位置と姿勢を計測する。
【００２５】
被検体３０３０に対して超音波およびＭＲＩの２種類の撮影が行われる。
被検体３０３０の超音波撮影は、超音波画像撮影装置１２０が備える超音波プローブ３０００を被検体の体表に接するように保持することにより行われる。その結果、被検体３０３０における超音波画像撮影領域３１００を撮影した超音波画像２１１０が取得される。超音波画像撮影領域３１００は、超音波プローブ３０００を体表に接触させた場合、被検体３０３０の内部の断層画像が得られる。
この超音波画像３１１０には超音波画像座標系３１２０が定義される。この座標系は例えば超音波画像３１１０の左上の画素の位置を原点とし、横方向をＸ軸、縦方向をＹ軸、それらの外積方向をＺ軸とする座標系である。
【００２６】
このとき、位置姿勢計測装置１３０は、超音波プローブ３０００の位置と姿勢を位置姿勢計測基準３０４０を基準とした計測値として取得する。これにより超音波プローブ３０００により定まる超音波画像の撮影領域３１００の位置と姿勢も、同様に位置姿勢計測基準３０４０を基準とした計測値として取得される。ここで、位置姿勢計測基準２０４０を基準とする座標系（センサ座標系）と、超音波画像座標系との間の関係は、位置姿勢計測装置１３０の計測結果により一意に定まる。
【００２７】
一方ＭＲＩ撮影では、ＭＲＩ画像撮影装置１２０に撮影領域３２００を設定し、その領域における被検体３０３０の複数のＭＲＩ画像３２１０が得られる。このＭＲＩ画像は被検体３２００の３次元的な構造を撮影して得られる３次元画像である。
ＭＲＩ画像にはＭＲＩ画像座標系３２２０が定義される。この座標系は例えばＭＲＩ画像撮影装置１２０が基準とする座標系である。
ＭＲＩ画像座標系３２２０とセンサ座標系との間の関係を求めることができれば、ＭＲＩ画像座標系３２２０と超音波画像座標系３１２０との間の関係も求めることができる。それにより、ＭＲＩ画像３２１０と超音波画像３１１０の夫々に描出される被検体３０３０の体内の画像を位置を合わせて比較して観察できるようになる。
【００２８】
図４に基づいてＭＲＩ画像座標系３２２０とセンサ座標系との間の関係を求めるための計測処理の概要を説明する。ＭＲＩ画像座標系（第１の座標系）とセンサ座標系（第２の座標系）の夫々の座標系において、人体である被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得し、それらに基づいて前記座標系の間の座標変換を算出する。
【００２９】
被検体３０３０の内部には胸骨４０５０と肋骨４０６０が存在する。検査者は超音波プローブ３０００の撮影面３０２０を被検体３０３０の胸骨上の少なくとも２つの計測点４０７０および肋骨上の少なくとも２つの計測点４０８０に接触させ、そのときの撮影面３０２０の位置と姿勢を計測する。これにより、位置姿勢計測基準３０４０を基準とした被検体３０３０の胸骨上の計測点４０７０の位置と、肋骨上の計測点の位置とを計測する。
【００３０】
胸骨付近の体表の位置を測定することとしているのは、超音波プローブ３０００など体外から非侵襲的に被写体の位置を特定する場合に、胸骨の位置を指定しやすいからである。また被検体が仰向けからうつ伏せまたはその逆へと姿勢を変えても変形しにくいからである。特に胸部の診断を行う場合には胸部に近くかつ検査者が精度良く指定できる胸骨が望ましい。また、胸骨のうち第２肋骨の付け根の部分付近の体表位置は体外からでも特に精度よく指定でき、また被検体への負担も少ない。また別の位置としては、みぞおち付近（胸骨の下端）も精度よく指定することが容易であり、望ましい。
【００３１】
肋骨の位置も、被検体の体外から位置を計測しやすく、また被検体の変形の影響も受けにくいため、３次元画像との位置合わせには好適である。特に、左右の肋骨が被検体の体軸に対して略対象であるという仮定の下、対となる左右の肋骨について、胸骨に対して対称な点をそれぞれ指定することで位置合わせの精度を向上させることができるとともに、位置の指定もしやすくなる。
【００３２】
なお後述するが肋骨の位置を指定することとするのはあくまでも本発明の実施例の１つである。肋骨の位置を指定しない実施例については後に述べる。
【００３３】
上述のように取得された被検体の位置と、ＭＲＩ画像において指定された位置との対応関係を得ることで、超音波プローブによって撮影された超音波画像と、それに対応するＭＲＩ画像の対応領域（対応断面）を得ることができる。これによってＭＲＩ画像と超音波画像の両方を用いて肺や乳房等の胸部の画像診断を精密かつ効率的に行うことができる。
【００３４】
次に、情報処理装置１００が行う処理を図５のフローチャートに従い説明する。上述の通り、主メモリ２１２に格納されている各部の機能を実現するプログラムをＣＰＵ２１１が実行することにより実現される。また以下に説明する情報処理装置１００が行う各処理の結果は、主メモリ２１２に格納することにより記録される。
【００３５】
なお、計測値取得部１０３０は処理のステップに関わらず、位置姿勢計測装置１３０が計測した超音波プローブの位置と姿勢に関する計測値を逐次取得するとともに、その情報を保持し、他の処理部からの要求に応じて最新の計測結果を出力する。また、超音波画像取得部１０７０も同様に処理のステップに関わらず、超音波画像撮影装置１２０が撮影した超音波画像を逐次取得するとともに、その情報を保持し、他の処理部からの要求に応じて最新の超音波画像を出力する。
【００３６】
（ステップＳ５００）
ステップＳ５００において、ＭＲＩ画像取得部１０１０はＭＲＩ撮影装置１１０が被検体を撮影した３次元のＭＲＩ画像を取得する。ＭＲＩ画像は複数の画素により構成され、各画素は輝度値と位置に関する情報を持つものとする。ここで各画素の位置はＭＲＩ画像が基準とする座標系（ＭＲＩ画像座標系）における３次元の位置座標である。
【００３７】
（ステップＳ５１０）
ステップＳ５１０において、第１特徴位置取得部１０２０はＭＲＩ画像に描出される被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置をＭＲＩ画像座標系における位置として取得する。被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置とは、例えば被検体の体表の中で、胸骨表面および肋骨の表面位置に空間的に最も近い位置の事を意味する。ここで、胸骨に近接する体表の位置は、被検体の胸骨の上端、および胸骨の下端の位置に夫々近接する体表の位置とすることができる。また、肋骨に近接する体表の位置は、例えば被検体の左右夫々の第２肋骨の位置に近接する体表の位置とすることができる。ここで、肋骨に近接する体表の位置は必ずしも被検体の第２肋骨の位置に近接する体表の位置でなくても良く、例えば被検体の第１肋骨や、第３肋骨など任意の肋骨の位置に近接する体表の位置であっても良い。ただし、後に説明するステップＳ５２０において指標とする被検体の肋骨と同じ肋骨であることが望ましい。胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得は、例えば以下の仕組みにより取得することができる。すなわちモニタ１４０にＭＲＩ画像のアキシャル像、サジタル像、コロナル像など、任意の断面を切り出した画像（断面画像）を表示する。前記断面の位置や姿勢をユーザによるマウス１５０やキーボード１６０等の操作に基づいて切り替える。そして、その断面画像に写る胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、ユーザがマウス１５０の操作などにより指定した位置を取得する。前記断面の位置や姿勢、およびユーザが指定した断面画像上の位置に基づき、胸骨および肋骨に近接する体表のＭＲＩ画像座標系における位置を算出する。
【００３８】
なお、以上の説明では、ユーザがマウス１５０の操作などにより、肋骨および胸骨に近接する体表の位置をＭＲＩ画像上で指定することにより、当該位置を取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、第１特徴位置取得部１０２０はユーザがマウス１５０の操作などにより胸骨および肋骨の位置を指定した情報を取得し、その位置に近接する体表の位置を画像処理等によって算出するようにしても良い。例えば、ＭＲＩ画像を画像処理することで被検体の体表の形状を密な点群などの形態で抽出し、その点群の中から、前記ユーザが指定した位置に近接する点を選択することにより実現できる。
【００３９】
以上の処理により取得した胸骨の上端（第２肋骨の付け根の部分）に近接する体表位置のＭＲＩ画像座標系における位置をｐＭ１として記録する。同様に胸骨の下端に近接する体表位置をｐＭ２、左第２肋骨に近接する体表位置をｐＭ３、右第２肋骨に近接する体表位置をｐＭ４として記録する。ここで、ｐＭ３とｐＭ４は被検体に対して左右対称となる位置であることが望ましい。この理由については後述するステップＳ５３３の処理の説明で詳しく述べる。前記４つの位置は、ユーザが指定を行った順にｐＭ１、ｐＭ２、ｐＭ３、ｐＭ４と記録するようにしても良いし、ユーザによるキーボード１６０入力に基づいて任意の順番で記録するようにしても良い。ここでｐＭ１、ｐＭ２、ｐＭ３、ｐＭ４は、３次元空間における位置を表す拡張ベクトルとして記録する。前記４つの点の全ての位置の入力を終えたらステップＳ５２０へと処理を進める。
【００４０】
以上の説明では、ユーザの入力操作に基づいて被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば前記データを外部の記録装置等に記録しておき、それを情報処理装置１００へ入力するようにして取得しても良い。
【００４１】
（ステップＳ５２０）
ステップＳ５２０において、第２特徴位置取得部１０４０はセンサ座標系における被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得を行う。この処理は例えば以下のように実行される。ユーザは被検体の胸骨の上端位置（第２肋骨の付け根の部分）に近接する体表の位置に超音波プローブの撮影面の中心が触れるように保持する。そして、位置取得の実行命令をユーザによるキーボード１６０の操作等などにより取得した際に、計測値取得部１０３０が取得したセンサ座標系における超音波プローブの位置と姿勢に関する最新の計測結果を取得する。そして、超音波プローブの撮影面の中心位置をｐＵ１として記録する。同様に胸骨の下端に近接する体表の位置をｐＵ２、左第２肋骨に近接する体表の位置をｐＵ３、右第２肋骨に近接する体表の位置をｐＵ４として記録する。ここで、ｐＵ３とｐＵ４は被検体に対して左右対称となる位置であることが望ましい。この理由については後述するステップＳ５３３の処理の説明において詳しく述べる。前記４つの位置は、ユーザが指定を行った順にｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３、ｐＵ４と記録するようにしても良いし、ユーザによるキーボード１６０入力に基づいて任意の順番で記録するようにしても良い。ここでｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３、ｐＵ４は、３次元空間における位置を表す拡張ベクトルとして記録する。
【００４２】
以上の説明では、センサ座標系において位置と姿勢が計測されている超音波プローブを用い、その撮影面の中心の位置を取得することにより被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、超音波プローブではなくスタイラス等の装置を用いても良い。この場合、前記スタイラスの先端をセンサ座標系において計測し、前記被検体の所定の部位に前記スタイラスの先端を接触させたときの、前記スタイラスの先端の位置を取得するようにしても良い。
【００４３】
以上の処理により、第２特徴位置取得部１０４０は胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得を行い、それが終了したら処理をステップＳ５３０へと進める。
【００４４】
（ステップＳ５３０）
ステップＳ５３０において、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の座標変換に関する変換規則の算出を行う。言い換えれば第１特徴位置取得部１０２０が取得した胸骨および肋骨に基づく複数の位置と、第２特徴位置取得部１０４０が取得した胸骨および肋骨に基づく複数の位置との対応関係を算出することにより、被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する。詳細は図６に従い後述する。
【００４５】
（ステップＳ５４０）
ステップＳ５４０において、対応断面画像生成部１０６０は、所定のフレームレートに応じて逐次入力される超音波画像に対応するＭＲＩの対応断面画像を、超音波プローブの位置姿勢と、ステップＳ５３０で取得した変換規則とを利用して生成する。さらに表示画像生成部１０８０は前記対応断面画像と超音波画像とを比較して観察するための表示画像を生成する。より具体的には以下の処理を実行する。まずプローブ座標系における超音波画像の撮影領域を取得する。例えば超音波画像が矩形の場合には、その４隅の位置を取得する。次に、計測値取得部１０３０から超音波プローブの位置と姿勢に関する最新の計測値を取得し、それに基づいて前記４隅の位置のセンサ座標系における位置を算出する。さらに、ステップＳ５３０で算出した変換規則Ｍ４に基づき、前記位置をＭＲＩ画像座標系に変換することで、ＭＲＩ画像座標系における４隅の位置を算出する。そして、その４隅の位置を結ぶＭＲＩ画像座標系における矩形領域を算出し、その領域におけるＭＲＩ画像を切り出すことにより対応断面画像を生成する。そして、表示画像生成部１０８０は超音波画像取得部１０７０が取得した最新の超音波画像を取得する。そして、対応断面画像生成部１０６０が取得した対応断面画像と、前記超音波画像とを比較して観察できるようにした表示画像を生成し、モニタ１４０等に表示する。表示画像の具体例としては対応断面画像と超音波画像とを並べた画像や、両画像の一方に他方を重畳した画像などである。これにより、ユーザが超音波画像と、それに対応するＭＲＩ画像の対応断面画像とを比較して観察できる仕組みが提供される。なお、以上で示したステップＳ５４０の処理は、所定のコマンドをユーザが入力するまで、時々刻々と入力される超音波画像に対して繰り返し実行される。
【００４６】
（ステップＳ５５０）
ステップＳ５５０において情報処理装置１００は、処理を終了するか否かの判定に基づき、終了と判定した場合には処理を終了させ、そうでない場合にはステップＳ５２０に処理を戻す。この判定は、ユーザによるマウス１５０やキーボード１６０による入力操作に基づいて行うことができる。従って、ユーザはステップＳ５４０において情報処理装置１００がモニタ１４０に表示した超音波画像と対応断面画像を観察して、ステップＳ５３０で実行した座標変換が適切に実行されたか否かを判断して、情報処理装置１００の処理を切り替える操作を行うことができる。例えば、座標変換が適切であると判定した場合には処理を終了させ、そうでない場合にはセンサ座標系における胸骨および肋骨の夫々に近接する体表の位置の入力と座標変換の算出をやり直すことができる。
【００４７】
また、座標変換が適切であると判定した場合に処理を終了させるのではなく、さらにＭＲＩ画像と超音波画像とを用いて、被検体の変形に関する補正等も含む、より精密に座標変換を補正する処理をさらに実行するようにしても良い。その場合、ステップＳ５３０で算出した座標変換に関する変換規則を初期値として利用することができる。
【００４８】
図６のフローチャートに従いステップＳ５３０の処理手順を詳細に説明する。
【００４９】
（ステップＳ５３１）
ステップＳ５３１において、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系における胸骨の上端に近接する体表の位置ｐＵ１をＭＲＩ画像座標系における胸骨の上端（第２肋骨の付け根の部分）に近接する体表の位置ｐＭ１とを合わせるような座標変換を求める処理を行う。これは、第２肋骨の付け根の部分は体外から最も精度よくかつ容易に指定できる点であるとして、当該点を優先させた位置合わせを行うためである。
【００５０】
ここで座標変換は剛体変換行列Ｍ１により表す。剛体変換行列Ｍ１は数１の関係となる４行４列の行列である。
ｐＭ１ ＝Ｍ１ｐＵ１ ・・・数１
さらに変換規則算出部１０５０は、剛体変換行列Ｍ１を用いて、センサ座標系における胸骨と肋骨に近接する体表の位置ｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３、ｐＵ４を剛体変換した位置ｐＵ１’、ｐＵ２’、ｐＵ３’、ｐＵ４’を算出する。なお、本実施例に係る変換では、ｐＵ１とｐＵ１’とは同一の位置である。
【００５１】
（ステップＳ５３２）
ステップＳ５３２において、変換規則算出部１０５０はステップＳ５３１で座標変換した胸骨の上端に近接する体表の位置と、胸骨の下端に近接する体表の位置とを結ぶ直線（胸骨軸）を、それに対応するＭＲＩ座標系における胸骨軸に一致させる座標変換を求める処理を行う。具体的には次の処理を行う。まず、ステップＳ５３１で座標変換した胸骨の上端（第２肋骨の付け根の位置）に近接する体表の位置と、胸骨の下端に近接する体表の位置とで定義される胸骨の方向のベクトルｄＵ２を数２の計算により求める。
【００５２】
【数１】
【００５３】
同様にＭＲＩ画像座標系における、胸骨の上端に近接する体表の位置と、胸骨の下端に近接する体表の位置とで定義される胸骨の方向のベクトルｄＭ２を数３の計算により求める。
【００５４】
【数２】
【００５５】
次に、ベクトルｄＵ２（位置姿勢計測装置１３０で計測された被検体の胸骨方向）とベクトルｄＭ２（３次元ＭＲＩ画像において指定された被検体の胸骨方向）の方向を一致させるための回転軸の方向を表すベクトルｄａ２を数４のベクトル同士の外積計算により求める。
【００５６】
【数３】
【００５７】
次に、数４で求めたベクトルｄａ２が表す方向を軸とした回転量（回転角）θ２を数５の計算により求める。
【００５８】
【数４】
【００５９】
そして、ステップＳ５３１で座標変換した胸骨の上端に近接する体表の位置ｐＵ１’を中心とし、ベクトルｄａ２の方向を軸とし、回転量θ２だけ回転させる剛体変換行列Ｍ２を算出する。ここで剛体変換行列Ｍ２は４行４列の行列であり、既知の手法により算出できる。Ｍ２は第１特徴位置取得部１０２０により取得された被検体の第２肋骨の付け根部分に基づく位置と、第２特徴位置取得部１０４０により取得された３次元ＭＲＩ画像における第２肋骨の付け根部分に基づく位置とが合うような被検体と３次元画像との対応関係を示す。
【００６０】
胸骨の上端（第２肋骨の付け根の位置）の計測値をもっとも信用できる値としつつ、次に信用できると考えられる胸骨の下端の位置を用いて胸骨の位置を合わせることで、精度良く位置合わせをすることができる。
【００６１】
さらに変換規則算出部１０５０は、ステップＳ５３１で剛体変換した胸骨と肋骨に近接する体表の位置ｐＵ１’、ｐＵ２’、ｐＵ３’、ｐＵ４’ の夫々をさらに剛体変換行列Ｍ２により剛体変換した位置ｐＵ１”、ｐＵ２”、ｐＵ３”、ｐＵ４”を算出する。なお、本実施例に係る変換では、ｐＵ１とｐＵ１’とｐＵ１”とは同一の位置である。
【００６２】
（ステップＳ５３３）
ステップＳ５３３において変換規則算出部１０５０はＭＲＩ画像座標系における胸骨および肋骨に近接する体表の位置および、ステップＳ５３２で算出した胸骨および肋骨に近接する体表の位置に基づき、胸骨軸周りの回転を補正する座標変換を算出する。
【００６３】
図７はステップＳ５１０で取得した胸骨および肋骨に近接する体表の位置ｐＭ１、ｐＭ３、ｐＭ４、およびステップＳ５２０で取得した胸骨および肋骨に近接する体表の位置ｐＵ１、ｐＵ３、ｐＵ４の概略を示す図である。実際の被検体の前記の位置は３次元空間上に存在するが、ここでは紙面による説明の都合上、被検体のアキシャル断面上に前記位置を投影した図７を用いて説明する。また、ｐＵ１、ｐＵ３、ｐＵ４とｐＭ１、ｐＭ３、ｐＭ４は夫々異なる座標系における位置であるが、ここでは被検体を基準として前記各位置が示す部位を図示する。この図７において、左肋骨に近接する体表７００および右肋骨に近接する体表７１０は被検体の体表７３０の中で、肋骨に近接する部位を表す。図７に示すように被検体の左右の肋骨に近接する体表は、３次元空間中において、被検体の体軸に対して略対称な曲線として捉えることができる。ここで、ステップＳ５１０で取得したｐＭ３およびｐＭ４は、左肋骨に近接する体表７００および右肋骨に近接する体表７１０の夫々の曲線上の何れかの位置である。同様にステップＳ５２０において取得するｐＵ３およびｐＵ４も同様に、左肋骨に近接する体表７００および右肋骨に近接する体表７１０の夫々の曲線上の何れかの位置である。ただし、図示するようにｐＭ３とｐＵ３およびｐＭ４とｐＵ４は必ずしも被検体の同一の部位であるとは限らない。そのため、仮に取得されるｐＭ３、ｐＭ４、ｐＵ３、ｐＵ４が肋骨に近接する体表上で完全な自由度を持つ場合には、これらの点を用いて胸骨軸周りの回転を補正する座標変換を算出するのは容易ではない。そこで、本実施例ではステップＳ５１０およびステップＳ５２０において、左右の肋骨に近接する体表の位置を被検体の体軸に対して略対称となる位置をユーザに取得させることにより簡易な処理で前記座標変換を算出できるようにする。
【００６４】
ステップＳ５３３において変換規則算出部１０５０が行う具体的な処理について説明する。まず、ステップＳ５３２で算出した胸骨の上端に近接する体表の位置、および胸骨の下端に近接する体表の位置、および左第２肋骨に近接する体表の位置を含む平面の法線ｎＵＬを求める。この処理は数６の計算により実行される。
【００６５】
【数５】
【００６６】
同様に、胸骨の上端に近接する体表の位置、および胸骨の下端に近接する体表の位置、および右第２肋骨に近接する体表の位置を含む平面の法線ｎＵＲを数７により求める。
【００６７】
【数６】
【００６８】
さらに、法線ｎＵＬ、法線ｎＵＲの平均ベクトルｎＵを数８により求める。
【００６９】
【数７】
【００７０】
またＭＲＩ画像座標系における胸骨および肋骨に近接する体表位置に基づいて、数９、数１０、数１１の計算により法線ｎＭＲ、ｎＭＲおよび、それらの平均ベクトルｎＲを求める。
【００７１】
【数８】
【００７２】
【数９】
【００７３】
【数１０】
【００７４】
次に、ベクトルｎＵ、およびベクトルｎＲの方向を一致させるための回転の軸ｄａ３と回転量θ３を数１２、数１３の計算により求める。
【００７５】
【数１１】
【００７６】
【数１２】
【００７７】
そして、ステップＳ５３２で座標変換した胸骨の上端に近接する体表の位置ｐＵ１”を中心とし、ベクトルｄａ３の方向を軸とし、回転量θ３だけ回転させる剛体変換行列Ｍ３を算出する。Ｍ３は第１特徴位置取得部１０２０および第２特徴位置取得部１０４０により取得された肋骨に基づく位置の対応関係に基づいて、被検体と３次元ＭＲＩ画像との胸骨を軸とする回転方向の対応関係を示す。剛体変換行列Ｍ２は４行４列の行列であり、既知の手法により算出できる。
【００７８】
（ステップＳ５３４）
ステップＳ５３４において変換規則算出部１０５０は剛体変換行列Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を合成した剛体変換行列Ｍ４を算出する。このＭ４はセンサ座標系における位置座標を、ＭＲＩ画像座標系における対応する位置座標へと変換する剛体変換である。この算出は数１４の計算により行う。
【００７９】
【数１３】
【００８０】
以上に説明したステップＳ５３１からステップＳ５３４の処理により、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系における位置座標を、ＭＲＩ画像座標系における対応する位置座標へと変換する剛体変換Ｍ４を算出する。以上によって、情報処理装置１００の処理が実施される。
【００８１】
ステップＳ５３０ではさらに以下の処理を行うようにしても良い。すなわち、ステップＳ５２０で取得したセンサ座標系における胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、前記Ｍ４を用いて剛体変換した位置を３次元的な位置関係が認識できるようにモニタ１４０などに表示する。さらに、ステップＳ５１０で取得したＭＲＩ画像座標系における被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、前記同様に表示する。これによれば、前記表示した胸骨および肋骨に近接する体表の位置の位置関係をユーザに提示することができ、ステップＳ５３１からステップＳ５３４までの処理が好適に実行されたか否かをユーザが把握できる効果がある。
【００８２】
図８にステップＳ５４０で表示制御部１０９０が表示部１４００に表示させる表示画像８００の例を示す。表示画像８００では、ＭＲＩ断層画像８１０と超音波画像８２０が並べられている。表示画像８００は超音波画像８２０の撮影中に表示部１４００に表示される。変換規則算出部１０５０により算出された被検体と３次元画像との対応関係に基づいて、撮影された超音波画像８２０に対応するＭＲＩ断層画像８１０が生成される。
【００８３】
以上に説明した、本実例における画像診断システム１によれば、煩雑な操作を必要とすることなく、高精度にセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との変換規則を算出できる仕組みを提供できる。
【００８４】
（変形例１−１）
上述の例では３次元画像と被検体との対応関係を得る際に検査者が手動で被検者の体表位置を指定するという作業が生じうる。そこで情報処理装置１００は検査者の負担を軽減するため、計測に対してユーザ支援情報を提示する機能を有する。
【００８５】
図９のフローチャートに従い検査者の作業を支援する処理を説明する。この処理は、先述の図５のステップＳ５２０において第２特徴位置取得部１０４０が被検体の測定位置を取得するたびに行われるものである。
【００８６】
ステップＳ９００で判定部１１００は第２特徴位置取得部１０４０により取得された特徴位置を取得する。
【００８７】
ステップＳ９１０で判定部１１００は取得された位置が閾値よりも大きく外れた位置であるか否かを判定する。１つの例では、既定の位置が取得されたか否かを判定する。上述の例であれば、胸骨（における第２肋骨の付け根と、下端）に基づく２点と、胸骨に対して対称な肋骨上の２点である。取得された特徴位置がいずれかに該当するかを判定する。
【００８８】
また別の例では第２特徴位置取得部により取得された胸骨の複数の位置が、胸骨の位置については一般的な被検体の胸骨の大きさを超える範囲で分布している場合には、計測が失敗していると判定する。
【００８９】
また別の例では、ベッドに横になった被検体を測定するという前提の下では胸骨の方向はベッドの方向と略平行か、少なくともベッドと胸骨の方向がなす各は所定の角度範囲に収まると考えられる。そこで判定部１１００は胸骨に基づく複数の位置から得られる胸骨の位置がベッドの水平方向と所定以上の角度をなす場合には計測が失敗していると判定する。
【００９０】
また別の例では、胸骨の３点以上の位置が指定されている場合において、１点が他の点に対して所定の閾値よりも大きく外れていると判定された場合には、計測が失敗していると判定する。計測が失敗していると判定された場合にはステップＳ９２０に進む。計測が失敗していると判定されなかった場合にはステップＳ９２０を飛ばしてステップＳ９３０に進む。
【００９１】
ステップＳ９２０で出力部１１１０は取得された位置が不適切な位置であるとして、表示部１４００に警告を示す旨の表示をさせる。
【００９２】
ステップＳ９３０で、判定部１１００は取得されたすべての特徴位置について判定を行ったか否かを判定する。未だ判定されていない点がある場合にはステップＳ９００に進む。すべての入力された点について判定を終えている場合にはステップＳ９４０に進む。
【００９３】
ステップＳ９４０で判定部１１００は既定のすべての特徴位置が取得されたか否かを判定する。上述の例であれば、胸骨（における第２肋骨の付け根と、下端）に基づく２点と、胸骨に対して対称な肋骨上の２点である。すべて取得済みと判定された場合にはステップＳ９５０を飛ばして処理を終える。すべて取得済みと判定されなかった場合には、ステップＳ９５０に進む。ステップＳ９５０で出力部は、未取得の特徴位置がある旨の警告情報を出力し、表示部１４００は係る情報を表示する。
【００９４】
なお、上述の処理は第２特徴位置取得部１０４０による取得処理に対して行われるだけでなく、第１特徴位置取得部１０２０による取得処理に対して行われることとすれば、検査者が行う３次元画像における特徴位置の指定作業の負担を軽減することができる。
【００９５】
また、ユーザに対する支援情報の提示は前記の例に限らず、例えばｐＵ３とｐＵ４が被検体に対して左右対称な位置としてユーザが取得するのを補助するための支援情報を提示するようにできる。例えば、取得済みのｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３、ｐＵ４の位置情報に基づき、ｐＵ１とｐＵ２とを結ぶ直線とｐＵ３とｐＵ４の夫々の距離を算出し、それらの距離の差が所定の値以上の場合には位置の取得をやり直すことを促すメッセージ等を提示するようにできる。また、ｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３を取得した後にｐＵ４を取得する場面において、ｐＵ１とｐＵ２とを結ぶ直線からｐＵ３までの距離と、ｐＵ１とｐＵ２とを結ぶ直線から超音波プローブの撮影面中心の現在の位置までの距離の差に関する情報を提示してもよい。例えば、前記の距離の差が所定の値以下の場合にビープ音を鳴らすような構成をよってもよいし、ビープ音の間隔を前記の距離の差に応じて制御することで、距離が近いほど短い間隔でビープ音が提示されるようにもできる。
【００９６】
また、これ以外にも、取得済みのｐＵ１、ｐＵ２、ｐＵ３、ｐＵ４の位置の関係を３次元的に把握できるような画像等の情報をモニタ１４０に表示するようにしても良い。以上の方法によれば、ｐＵ３とｐＵ４が被検体に対して左右対称な位置としてユーザが取得するのを補助できるため、ステップＳ５３０以降の処理に好適な情報を取得できる効果がある。
【００９７】
また別の例としては、計測処理を実行する際に、第２特徴位置取得部１０４０はユーザに対する支援情報を提示する。例えば、人体の胸部を模したシェーマ図に胸骨および肋骨の位置を記したマークをさらに描画し、その画像をモニタ１４０に表示するようにしても良い。このとき、胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得状況に応じて、前記シェーマ図に描画するマークを切り替えるようにしても良い。例えば、前記位置を所定の順で取得する場合には、現在の取得状況に応じて、次に取得する位置に関するマークの種類を変えて表示するようにしても良い。また前記位置を任意の順で取得する場合には、前記位置の取得に関して取得済みと未取得のものとを区別できるようにマークの種類を変えて表示するようにしても良い。以上の方法によれば、取得すべき胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得をユーザに促すことができる。
【００９８】
（変形例１−２）
実施例１では、ステップＳ５２０の処理において、被検体の肋骨に近接する体表の位置をユーザが左右夫々で１点ずつ指定した位置を取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、左右のいずれか一方の肋骨に近接する体表の位置は、肋骨に近接する体表上の複数の位置をユーザが指定し、それを取得するようにできる。例えば被験者の左側の肋骨に近接する体表位置として複数の位置ｐＵ３ｉ（１≦ｉ≦Ｎ ただしＮは複数の位置の数）をユーザが指定し、それを取得するようにできる。この場合、第２特徴位置取得部は、前記複数の位置ｐＵ３ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の中から座標変換の算出に適した位置を選択するようにできる。例えば、胸骨の上端に近接する体表の位置ｐＵ１と、右側の肋骨に近接する体表の位置ｐＵ４との距離ｄＵ１４を算出する。さらに、前記左側の肋骨に近接する体表の複数の位置の夫々について、胸骨の上端に近接する体表位置ｐＵ１との距離ｄＵ１３ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）を算出する。そして、距離ｄＵ１３ｉ（１≦ｉ≦Ｎ）の中から、距離ｄＵ１４にも近いものを選択して、それをｐＵ３とするようにできる。以上の方法によれば、センサ座標系における被検体の肋骨に近接する体表の位置の取得に関して、ユーザが被検体の体軸に対して左右対称な位置を自ら選択する煩雑さを解消できるため、より簡便な操作で処理を実行できる効果がある。
【００９９】
（変形例１−３）
実施例１のステップＳ５１０およびステップＳ５２０では、被検体の胸骨の上端および胸骨の下端にそれぞれ近接する体表の位置を取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、ＭＲＩ画像座標系とセンサ座標系において対応付けができる位置であれば、胸骨の上端または下端に近接する体表の位置でなくてもよい。また、胸骨の下端に近接する体表の位置は、必ずしもＭＲＩ画像座標系とセンサ座標系において対応づけられる位置でなくても良い。
【０１００】
（変形例１−４）
実施例１では、被検体の胸骨と肋骨に近接する体表の位置を用いてセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の座標変換を算出する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、被検体の胸骨と肋骨の位置を用いてセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の座標変換を算出するようにしても良い。この場合、ステップＳ５１０において第１特徴位置取得部は、ユーザによるマウス１５０やキーボード１６０の入力操作等に基づいてＭＲＩ画像における被検体の胸骨と肋骨の位置を取得する。また、ステップＳ５２０において第２特徴位置取得部は、超音波画像取得部１０７０が取得した超音波画像をモニタ１４０に表示すると共に、ユーザによるマウス１５０の入力操作等により胸骨および肋骨の前記超音波画像上での位置を取得する。そして、計測値取得部１０３０が取得した超音波プローブの位置および姿勢に関する計測値と前記超音波画像上で指定された位置とから、センサ座標系における胸骨および肋骨の位置を算出する。以上の方法によれば、実施例１で用いた体表の位置に比べて、撮影環境などによる位置の変動の少ない胸骨および肋骨の位置を直接的に用いることができるため、より精度の高い変換規則が算出できる。
【０１０１】
なお、センサ座標系における胸骨および肋骨の位置を取得する方法は、上記の方法以外であっても良い。例えば、実施例１のステップＳ５２０と同様の処理を実行した後に、超音波プローブの表面から超音波ビームの放射方向に所定の距離だけ離れた位置を胸骨および肋骨の位置として取得するようにしても良い。ここで前記所定の距離は、例えば体表と胸骨および体表と肋骨との間の統計上の平均的な距離を用いるようにしても良い。また被験者の年齢、性別、体重、その他の臨床情報など取得し、それに基づいて定めるようにしても良い。これ以外にも、ＭＲＩ画像における胸骨および肋骨の位置と、夫々に近接する体表の位置との両方を取得し、ＭＲＩ画像における胸骨と近接する体表との距離、および肋骨と近接する体表との距離を求め、それを前記所定の距離として用いるようにしても良い。また、その際に、ＭＲＩ画像の撮影時と、超音波画像の撮影時における被検体の体位等の違いを考慮して前記距離に変更を施す仕組みをさらに加えても良い。以上の方法によれば、超音波画像上でユーザが骨の位置を指定する操作が不要であるから、より簡便な操作で処理を実行できる。また別の観点では、３次元ＭＲＩ画像では特徴的な胸骨の位置を指定し、位置姿勢計測装置１３０を有する超音波プローブでは指定しやすい体表上の位置を指定することで、検査者の位置合わせ作業の負担を軽減することができる。
【実施例２】
【０１０２】
実施例１では、第１特徴位置取得部１０２０および第２特徴位置取得部１０４０が、被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を４個の点群として取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。本実施例では肋骨に近接する体表の位置として、複数の点の集合（点群）を取得する場合を例として説明する。
【０１０３】
本実施例に係る画像診断システムの構成は実施例１と同様のため説明を省略するが、主メモリ２１２に記憶されているプログラムが、図１０および図１１の処理を実現するものである点が異なっている。
【０１０４】
次に、本実施例に係る画像診断システム１が行う全体の処理手順について図１０のフローチャートを用いて詳しく説明する。
【０１０５】
（ステップＳ１０００）
ステップＳ１０００の処理は実施例１のステップＳ５００の処理と同様であるため、説明を省略する。
【０１０６】
（ステップＳ１０１０）
ステップＳ１０１０において、第１特徴位置取得部１０２０はＭＲＩ画像に描出される被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置をＭＲＩ画像座標系における位置として取得する。胸骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様であるため詳しい説明は省略する。ＭＲＩ画像座標系における胸骨の上端および下端に近接する体表位置の位置を夫々、ｐＭ１、ｐＭ２として記録する。
【０１０７】
次に、肋骨に近接する体表の位置の取得について説明する。肋骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様に被検体の左右夫々の第２肋骨の表面の位置に近接する体表の位置を取得するが、複数の点の集合（点群）として取得することが実施例１と異なる。肋骨に近接する体表の位置の点群を取得する仕組みは以下のようにして実現できる。まず、実施例１と同様にモニタ１４０にＭＲＩ画像のアキシャル像、サジタル像、コロナル像など、任意の断面を切り出した画像（断面画像）を表示し、前記断面の位置や姿勢をユーザによるマウス１５０やキーボード１６０等の操作に基づいて切り替える。そして、その断面画像に写る胸骨および肋骨に近接する体表の位置を、ユーザがマウス１５０の操作などにより指定した位置を取得する。前記断面の位置や姿勢、およびユーザが指定した断面画像上の位置に基づき、胸骨および肋骨に近接する体表のＭＲＩ画像座標系における位置を算出する。ただし、実施例１とは異なり、ユーザがマウス１５０の操作などにより指定する位置を複数個取得できるようにする。以上の処理により取得した左第２肋骨に近接する体表位置の点群をｐＭ３ｉ（１≦ｉ≦ＮＭＬ）右第２肋骨に近接する体表位置の点群をｐＭ４ｊ（１≦ｊ≦ＮＭＲ）として記録する。ただし、ＮＭＬは左第２肋骨に近接する体表位置の点群の数、ＮＭＲは右第２肋骨に近接する体表位置の点群の数である。
【０１０８】
（ステップＳ１０２０）
ステップＳ１０２０において、第２特徴位置取得部１０４０はセンサ座標系における被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得を行う。胸骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様であるため詳しい説明は省略する。センサ座標系における胸骨の上端および下端に近接する体表位置の位置を夫々、ｐＵ１、ｐＵ２として記録する。
【０１０９】
次に、肋骨に近接する体表の位置の取得について説明する。肋骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様に被検体の左右夫々の第２肋骨の表面の位置に近接する体表の位置を取得するが、複数の点の集合（点群）として取得することが実施例１と異なる。肋骨に近接する体表の位置の点群を取得する仕組みは以下のようにして実現できる。まず、ユーザに被検体の左第２肋骨の体軸側に近接する体表の位置に超音波プローブの撮影面の中心が触れるように保持させる。そして、位置の取得開始の実行命令をキーボード１６０の操作等などによりユーザに入力させる。その後、ユーザに左第２肋骨に近接する体表の位置に沿うように超音波プローブを被検体の脇側の方へと移動させる。そして、左第２肋骨の被検体の脇側の端まで超音波プローブが到達したら、キーボード１６０の操作等などによりユーザに位置の取得終了の実行命令を行わせる。第２特徴位置取得部１０４０はユーザによる前記取得開始の実行命令を取得したら、計測値取得部１０３０が取得したセンサ座標系における超音波プローブの位置と姿勢に関する最新の計測結果を逐次取得して記録する処理を繰り返して実行する。そして、ユーザによる前記取得終了の実行命令を取得するまで前記処理を継続する。以上の処理により第２特徴位置取得部１０４０は被検体の左第２肋骨に近接する体表の位置の点群を取得する。取得した左第２肋骨に近接する体表の点群をｐＵ３ｋ（ｉ≦ｋ≦ＮＵＬ）として記録する。ただし、ＮＵＬは左第２肋骨に近接する体表の点群の数である。さらに第２特徴位置取得部１０４０は前記処理と同様にして右第２肋骨に近接する体表の位置の点群を取得し、ｐＵ４ｌ（１≦ｌ≦ＮＵＲ）として記録する。ただし、ＮＵＲは右第２肋骨に近接する体表の点群の数である。
【０１１０】
（ステップＳ１０３０）
ステップＳ１０３０において、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の座標変換に関する変換規則の算出を行う。処理の詳細は図１０に従い後述する。
【０１１１】
ステップＳ１０４０およびステップＳ１０５０の処理は実施例１のステップＳ５４０およびステップＳ５５０の処理と同様であるため、説明を省略する。
【０１１２】
図１１フローチャートに従いステップＳ１０３０の処理の詳細を説明する。
【０１１３】
（ステップＳ１０３１）
ステップＳ１０３１は実施例１のステップＳ５３１と同様の処理により、剛体変換行列Ｍ１を算出する。そして、ステップＳ１０２０で取得した胸骨および肋骨に近接する体表の位置を剛体変換した位置ｐＵ１’、ｐＵ２’、 ｐＵ３ｋ’（ｉ≦ｋ≦ＮＵＬ）、 ｐＵ４ｌ’（１≦ｌ≦ＮＵＲ）を算出する。
【０１１４】
（ステップＳ１０３２）
ステップＳ１０３２は実施例１のステップＳ５３１と同様の処理により、剛体変換行列Ｍ２を算出する。そして、ステップＳ１０３１で取得した胸骨および肋骨に近接する体表の位置を剛体変換した位置ｐＵ１”、ｐＵ２”、 ｐＵ３ｋ”（ｉ≦ｋ≦ＮＵＬ）、 ｐＵ４ｌ”（１≦ｌ≦ＮＵＲ）を算出する。
【０１１５】
（ステップＳ１０３３）
ステップＳ１０３３において、変換規則算出部１０５０はＭＲＩ画像座標系における胸骨および肋骨に近接する体表の位置および、ステップＳ５３２で算出した胸骨および肋骨に近接する体表の位置に基づき、胸骨軸周りの回転を補正する座標変換を算出する。この座標変換は、ｐＵ１”とｐＵ２”を通る直線を軸とし、ｐＵ３ｋ” （ｉ≦ｋ≦ＮＵＬ）とｐＭ３ｉ（１≦ｉ≦ＮＭＬ）、ｐＵ４ｌ” （１≦ｌ≦ＮＵＲ）とｐＭ４ｊ（１≦ｊ≦ＮＭＲ）とを夫々略一致させる回転である。具体的には、ｐＵ１”とｐＵ２”により一意に定まる回転軸に関する回転量をＩＣＰ（Ｉｔｅｒａｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｓｔ Ｐｏｉｎｔ）法を用いることにより算出する。回転量の算出はＩＣＰ法以外にも最急降下法やニュートン法などの如何なる最適化方法を用いても良い。
【０１１６】
以上の方法により、ｐＵ３ｋ” （ｉ≦ｋ≦ＮＵＬ）とｐＭ３ｉ（１≦ｉ≦ＮＭＬ）、ｐＵ４ｌ” （１≦ｌ≦ＮＵＲ）とｐＭ４ｊ（１≦ｊ≦ＮＭＲ）とを夫々略一致させる座標変換を剛体変換行列Ｍ３として算出する。
【０１１７】
（ステップＳ１０３４）
ステップＳ１０３４の処理は実施例１のステップＳ５３４と同様であるため説明を省略する。
【０１１８】
以上に説明したステップＳ１０３１からステップＳ１０３４の処理により、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系における位置座標を、ＭＲＩ画像座標系における対応する位置座標へと変換する剛体変換Ｍ４を算出する。
【０１１９】
以上、本実例における画像診断システム１によれば、肋骨に近接する体表の位置を複数の点の集合（点群）として取得して胸骨軸周りの回転を算出することができる。そのため、実施例１で説明した画像診断システムと比較して、より精度の高い座標変換を算出できる効果がある。また、ユーザは肋骨に近接する体表位置を、被検体の体軸に対して左右対称となるよう入力する必要が無いため、より簡便に本画像診断システムを操作できる仕組みを提供できる効果がある。
【０１２０】
（変形例２−１）
実施例２では、ＭＲＩ画像座標系およびセンサ座標系の夫々において、肋骨に近接する体表の位置を点群として取得する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、ステップＳ１０２０で第２特徴位置取得部１０４０が取得するセンサ座標系における肋骨に近接する体表の位置は、実施例１と同様に、左右の第２肋骨に対して夫々１点の位置ｐＵ３、ｐＵ４であっても良い。この場合、ステップＳ１０３４において変換規則算出部１０５０は、ｐＵ１”とｐＵ２”により一意に定まる回転軸に関する回転量をｐＵ３”とｐＭ３ｉ（１≦ｉ≦ＮＭＬ）、ｐＵ４”とｐＭ４ｊ（１≦ｊ≦ＮＭＲ）とを略一致するように算出することができる。この具体的な方法は、ＩＣＰ法などの公知の方法により算出できる。以上の方法によれば、センサ座標系における肋骨に近接する体表の位置を実施例１と同様に簡便に取得することができ、なおかつ実施例２とほぼ同等の高い精度で座標変換を算出できる効果がある。
【０１２１】
また本発明の実施はこれに限らず、例えば、ステップＳ１０１０で第１特徴位置取得部１０２０が取得するＭＲＩ画像座標系における肋骨に近接する位置を、左右の第２肋骨に対して夫々１点の位置として取得するようにしても良く、前記の方法と同様の効果が期待できる。
【０１２２】
また前記回転量の算出処理では、肋骨に近接する体表の位置に関する左右夫々の情報を同等の重みで扱うようにしても良いし、それらの重みの差をつけて扱うようにしても良い。重みづけの差は、例えばｐＵ３とｐＵ１との間の距離と、ｐＵ４とｐＵ１との間の距離に基づいて定めるようにできる。このとき、ｐＵ３とｐＵ１との間の距離がｐＵ４とｐＵ１との間の距離よりも大きい場合には前記回転量の算出の処理において、左肋骨に関する位置の情報により大きい重みを付け、そうでない場合には右肋骨に関する位置の情報により大きい重みを付けるようにできる。これによれば、胸骨および肋骨に近接する体表の位置の取得に関する誤差を考慮し、より信頼できる情報を重要視した処理ができるため、前記回転量をより好適に算出できる効果がある。
【０１２３】
（変形例２−２）
本発明は以下のように実施することができる。すなわち、第１特徴位置取得部１０２０および第２特徴位置取得部１０４０の夫々が、肋骨に近接する体表の位置を、左右１点ずつ、もしくは点群、のいずれかを取得する処理を切り替えて実行できるようにしても良い。そして、第１特徴位置取得部１０２０と第２特徴位置取得部１０４０の両方が肋骨に近接する体表の位置を左右１点ずつ取得した場合には、実施例１のステップＳ５３０からステップＳ５５０の処理を実行するようにできる。また第１特徴位置取得部１０２０と第２特徴位置取得部１０４０の両方が肋骨に近接する体表の位置を点群として取得した場合には実施例２のステップＳ１０３０からステップＳ１０５０の処理を実行するようにできる。また、第１特徴位置取得部１０２０と第２特徴位置取得部１０４０のいずれか一方が肋骨に近接する体表の位置を左右１点ずつ取得し、他方が点群として取得した場合に変形例２−１で説明した処理を実行するようにできる。
【０１２４】
以上の方法によれば、肋骨に近接する体表位置の入力の手間と、座標変換の算出の精度の両方の観点において、ユーザが望む好適な処理方法を選択して実行できる仕組みを提供できる。
【実施例３】
【０１２５】
実施例１および実施例２では、ＭＲＩ画像座標系およびセンサ座標系の夫々の座標系において、被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置を取得して前記座標系間の関係（座標変換）を算出する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、被検体の肋骨に近接する体表の位置は必ずしも取得しなくても良い。
【０１２６】
本実施例では、ＭＲＩ画像座標系およびセンサ座標系の夫々の座標系において、被検体の胸骨に近接する体表の位置、および被検体の前方方位を取得して前記座標系間の関係（座標変換）を算出する場合を例として説明する。
【０１２７】
本実施例に係る処理システムの構成は実施例１と同様のため説明を省略するが、主メモリ２１２に記憶されているプログラムが図１２および図１３のフローチャートの処理を実行するためのプログラムである点が異なっている。
図１２のフローチャートに従い画像診断システム１の処理を説明する。
【０１２８】
（ステップＳ１２００）
実施例１におけるステップＳ５００と同様の処理であるため、説明を省略する。
【０１２９】
（ステップＳ１２１０）
ステップＳ１２１０において、第１特徴位置取得部１０２０はＭＲＩ画像に描出される被検体の胸骨に近接する体表の位置および被検体の前方方位を取得する。胸骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様であるため詳しい説明は省略する。ＭＲＩ画像座標系における胸骨の上端および下端に近接する体表位置の位置を夫々、ｐＭ１、ｐＭ２として記録する。
【０１３０】
次に、被検体の前方方位の取得について説明する。被検体の前方方位は、被検体の後方から前方に向かう方位であり、被検体の姿勢に対して正しく撮影されたアキシャル断面画像における上方へ向かう方向である。アキシャル断面において、被検体としての人体は、通常、被検体の中心を通り、前方方位に向かう直線に対して左右にほぼ対称（鏡像）となる。本実施例において、前方方位は、ＭＲＩ断面画像をユーザが観察し、その方位をマウス１５０などにより取得する。ここで前方方位はＭＲＩ画像座標系における単位ベクトルｖＭとして取得し、記録する。この時、被検体の前方方位は必ずしもユーザの入力操作に基づいて取得する必要はなく、例えばＭＲＩ画像に描出される被検体の姿勢をＭＲＩ画像に付随するＤＩＣＯＭヘッダなどの情報から取得し、それに基づいて被検体の前方方位を取得するようにしても良い。
【０１３１】
（ステップＳ１２２０）
ステップＳ１２２０において、第２特徴位置取得部１０４０はセンサ座標系における被検体の胸骨に近接する体表の位置および被検体の左右対称軸を取得する。胸骨に近接する体表の位置の取得は、実施例１と同様であるため詳しい説明は省略する。センサ座標系における胸骨の上端および下端に近接する体表位置の位置を夫々、ｐＵ１、ｐＵ２として記録する。
【０１３２】
次に、被検体の左右対称軸の取得について説明する。センサ座標系において、被検体の前方方位は例えば、前記胸骨に近接する体表の位置を取得する際の超音波プローブの姿勢に基づいて取得することができる。すなわち、胸骨に近接する体表位置にユーザが超音波プローブを接触させる際に、超音波プローブから放射される超音波ビームの放射方向（プローブ座標系におけるｙ軸）を被検体の体表に対してほぼ垂直になるように接触させる。この時の、プローブ座標系におけるｙ軸の方向をセンサ座標系に変換し、変換後の方向をセンサ座標系における方位を表す単位ベクトルｖＵとして取得し、記録する。この時、被検体の前方方位は必ずしも超音波プローブの姿勢に基づいて取得する必要はない。例えば、被検体が仰臥位となる検査時において、被検体が寝るベッドの上方向と位置姿勢計測装置１３０の計測基準の任意の軸方向とを予め一致させておく。これにより、超音波プローブの位置および姿勢に関する計測値によらず、前記任意の軸方向の単位ベクトルをｖＵとして取得するようにしても良い。
【０１３３】
（ステップＳ１２３０）
ステップＳ１２３０において、変換規則算出部１０５０はセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との間の座標変換に関する変換規則の算出を行う。
【０１３４】
（ステップＳ１２４０）
実施例１におけるステップＳ５４０と同様の処理であるため、説明を省略する。
【０１３５】
（ステップＳ１２５０）
実施例１におけるステップＳ５５０と同様の処理であるため、説明を省略する。
【０１３６】
図１３のフローチャートに従いステップＳ１２３０の処理の詳細を説明する。
【０１３７】
（ステップＳ１２３１）
ステップＳ１２３１は実施例１のステップＳ５３１と同様の処理により、剛体変換行列Ｍ１を算出する。そして、ステップＳ１２２０で取得した胸骨に近接する体表の位置ｐＵ１、ｐＵ２を剛体変換した位置ｐＵ１’、ｐＵ２’を算出する。
【０１３８】
（ステップＳ１２３２）
ステップＳ１２３２は実施例１のステップＳ５３２と同様の処理により、剛体変換行列Ｍ２を算出する。そして、ステップＳ１２３１で取得した胸骨に近接する体表の位置ｐＵ１’、ｐＵ２’を剛体変換した位置ｐＵ１”、ｐＵ２” および被検体の前方方位ｖＵを剛体変換した方位ｖＵ”算出する。
【０１３９】
（ステップＳ１２３３）
ステップＳ１２３３において、変換規則算出部１０５０は以下の処理を実行する。すなわち、ＭＲＩ画像座標系における胸骨に近接する体表の位置および被検体の前方方位と、ステップＳ１２３２で算出した胸骨および肋骨に近接する体表の位置および被検体の前方方位に基づき、胸骨軸周りの回転を補正する座標変換を算出する。この座標変換は、ｐＵ１”とｐＵ２”を通る直線を軸とし、ｖＵ”とｖＭとを略一致させる回転であり、公知の非線形最適化の方法により実行できる。
【０１４０】
以上の方法により算出した座標変換を剛体変換行列Ｍ３として算出する。
【０１４１】
（ステップＳ１２３４）
ステップＳ１２３４の処理は実施例１のステップＳ５３４と同様であるため説明を省略する。
【０１４２】
以上に説明した、本実施例における処理システムによれば、被検体の肋骨に近接する体表の位置の取得に関する処理を必要としないため、より簡便な方法でセンサ座標系とＭＲＩ画像座標系との変換規則を算出できる仕組みを提供できる。
【０１４３】
（変形例３−１）
実施例３では、ＭＲＩ画像座標系とセンサ座標系の夫々における、胸骨に近接する体表の位置と、被検体の前方方位とを取得し、それらを略一致させるように両座標系間の座標変換を算出する場合を例として説明したが、本発明の実施はこれに限らない。例えば、第１特徴位置取得部１０２０および第２特徴位置取得部１０４０は、必ずしもＭＲＩ画像座標系およびセンサ座標系における被検体の前方方位を取得しなくても良い。この場合、ステップＳ１２３３において変換規則算出部１０５０は、ＭＲＩ画像と超音波画像とを取得し、それらの画像に描出される解剖学的な特徴や輝度値の統計的などに基づいて胸骨軸周りの回転に関する座標変換を算出するようにしても良い。この方法によれば、ＭＲＩ画像座標系およびセンサ座標系における被検体の前方方位を取得する必要がないため、よりそれを取得する際に混入する恐れのある誤差の影響を低減することができる効果がある。
【０１４４】
（その他の実施例）
上述の実施例では３次元医用画像の一例としてＭＲＩ画像を用いる場合を説明したが、被検体の３次元画像であればよく、たとえばＸ線ＣＴ画像やＰＥＴ画像などであってもよい。
【０１４５】
上述の実施例では、ＭＲＩ画像座標系とセンサ座標系との変換規則を算出することにより、ＭＲＩ画像と、センサ座標系において位置と姿勢が計測された超音波画像とを比較して観察できる仕組みを提供する場合を一例として示した。しかし、本発明の実施はこれに限らない。本発明の本質は、人体の解剖学的な特徴である胸骨の構造を指標として、人体を撮影して得た画像や、人体を計測して得た計測値や、人体を模擬して得た図などのデータ同士またはデータ間の空間的な対応を求めることにある。従って本発明の実施は以下に例示するように様々な形態が考えられる。
【０１４６】
例えば、実施例１における超音波プローブに代えて、センサ座標系において位置と姿勢が計測された穿刺装置を用いても良い。この場合、例えばＭＲＩ画像において穿刺のターゲットとなる位置を定めておき、そのターゲットに対する穿刺装置の位置や姿勢を提示するようにできる。また、位置姿勢が測定できる３次元ポインティングデバイスであってもよい。
【０１４７】
また、例えば、ＭＲＩ画像とＸ線ＣＴ画像等の他の３次元医用画像とを比較して観察することを目的として、ＭＲＩ画像座標系と、他の３次元医用画像が基準とする座標系との変換規則を算出するようにもできる。この場合、実施例１で取得する、センサ座標系における被検体の胸骨および肋骨に近接する体表の位置に代えて、前記他の３次元医用画像に描出される被検体における胸骨および肋骨に近接する体表の位置を用いるようにできる。
【０１４８】
また、例えば、ＭＲＩ画像と標準的な人体の概略形状等を記したシェーマ図との空間的な対応付けを行う場合にも適用できる。この場合、前記シェーマ図が基準とする座標系において、胸骨および肋骨の位置に関する情報を取得することにより、ＭＲＩ画像とシェーマ図との空間的な対応関係を取得することができる。この場合、例えばＭＲＩ画像座標系において病変等の注目領域を取得し、それに対応する領域をシェーマ図上に提示するようにできる。
【０１４９】
上述の実施例では本発明をソフトウェアとコンピュータのハードウェアにより実現する例を示したが、この場合当該ソフトウェアを記憶した記憶媒体も本発明を構成することは言うまでもない。
【０１５０】
上述の情報処理装置１００はＣＰＵを含む電子計算機（コンピュータ）とソフトウェアとの協働によって実現されるが、情報処理装置１００の各機能ブロックの一部を回路、一部をソフトウェアにより実装してもよい。回路のまとまりは機能ブロック単位に限定されることはなく、機能の一部のみを回路として実装することとしてもよい。
【０１５１】
また、情報処理装置１００の各機能を複数の装置に分散させた情報処理し須ｔ眼右とすることも可能である。
【０１５２】
上述の実施例はあくまで実施形態を例示したものであり、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【符号の説明】
【０１５３】
１ 画像診断システム
１００ 情報処理装置
１０２０ 第１特徴位置取得部
１０３０ 計測値取得部
１０４０ 第２特徴位置取得部
１０５０ 変換規則算出部
１０６０ 対応面画像生成部
１０９０ 表示制御部
１４００ 表示部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元画像における被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第１の取得手段と、
前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第２の取得手段と、
前記第１の取得手段および前記第２の取得手段により取得された複数の位置に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記第２の取得手段は、位置姿勢計測装置で計測された被検体の体表の位置に基づいて
前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記第２の取得手段は、位置姿勢計測装置により位置姿勢が計測されている前記超音波プローブの撮影面が前記被検体に接触する位置に基づいて、前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する
ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
超音波プローブの撮影面が前記被検体に接触することで得られる信号に基づいて得られる超音波画像に対応する断層画像を前記３次元画像から前記算出された対応関係に基づいて生成する画像生成手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記得られた超音波画像と前記生成された断層画像とを表示部に表示させる表示制御手段と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記第１の取得手段は、前記被検体の３次元画像における該被検体の胸骨のうち第２肋骨の付け根部分に基づく位置を少なくとも取得し、
前記第２の取得手段は前記被検体における該被検体の胸骨のうち第２肋骨の付け根部分に基づく位置を少なくとも取得し、
前記算出手段は、前記第１の取得手段により取得された前記被検体の第２肋骨の付け根部分に基づく位置と、前記第２の取得手段により取得された前記３次元画像における第２肋骨の付け根部分に基づく位置とが合うように前記被検体と前記３次元画像との対応関係を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記第１の取得手段は更に、前記被検体の３次元画像における該被検体の胸骨の下端に基づく位置を少なくとも取得し、
前記第２の取得手段は前記被検体における該被検体の胸骨の下端に基づく位置を少なくとも取得し、
前記算出手段は更に、前記３次元画像における前記第２肋骨の付け根部分に基づく位置と前記胸骨の下端に基づく位置とにより定義される方向と、前記被検体における前記第２肋骨の付け根部分に基づく位置と前記胸骨の下端に基づく位置とにより定義される方向とが合うように前記被検体と前記３次元画像との対応関係を算出する
ことを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記第１の取得手段は更に、前記被検体の３次元ＭＲＩ画像における該被検体の肋骨に基づく複数の位置を取得し、
前記第２の取得手段は更に、前記被検体における該被検体の肋骨に基づく複数の位置を取得し、
前記算出手段は、前記第１の取得手段が取得した前記胸骨および肋骨に基づく複数の位置と、第２の取得手段が取得した前記胸骨および肋骨に基づく複数の位置との対応関係を算出することにより、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記算出手段は、前記第１の取得手段および第２の取得手段により取得された胸骨に基づく位置の対応関係に基づいて前記被検体と前記３次元画像との胸骨の位置の対応関係を算出し、前記第１の取得手段および第２の取得手段により取得された肋骨に基づく位置の対応関係に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との胸骨を軸とする回転方向の対応関係を算出する
ことを特徴とする請求項８に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記第２の取得手段は、少なくとも左右１対の肋骨のそれぞれに基づく複数の位置を取得し、
前記取得された肋骨のそれぞれに基づく複数の位置の少なくとも１組が前記取得された胸骨に基づく位置に対して対称な位置にあるか否かを判定する判定手段と、
前記対称な位置にないと判定された場合に警告を出力する出力手段と、
を更に有することを特徴とする請求項８に記載の情報処理装置。
【請求項１１】
前記第２の取得手段により胸骨に基づく複数の位置と、左右１対の肋骨のそれぞれに基づく複数の位置とが取得されたか否かを判定する判定手段と、
前記取得されていないと判定された場合に警告を出力する出力手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１２】
前記第２の取得手段は、前記被検体における該被検体の胸骨付近の体表の位置を複数取得する
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１３】
前記第１の取得手段は、被検体の３次元画像における胸骨の位置を複数取得し、
前記算出手段は、前記取得された体表の位置と前記被検体の３次元画像とに基づいて前記被検体の胸骨の位置を算出し、
前記算出手段は更に、前記算出された前記被検体の胸骨の位置と前記第１の取得手段により取得された胸骨の位置とに基づいて前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する
ことを特徴とする請求項１２に記載の情報処理装置。
【請求項１４】
前記被検体のＭＲＩ画像、ＣＴ画像、ＰＥＴ画像のいずれかを前記被検体の３次元画像として取得する取得手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１５】
第１の座標系における被検体の胸骨上の複数の位置を取得する第１の取得手段と、
第２の座標系における被検体の胸骨上の複数の位置を取得する第２の取得手段と、
前記第１の座標系および第２の座標系の夫々における前記位置に基づき、前記第１の座標系と前記第２の座標系の相対関係を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項１６】
接触した被検体の位置からの信号を得る超音波プローブと、
超音波プローブが得る信号に基づいて超音波画像を得る撮像部と、
前記算出された対応関係に基づいて、前記生成される超音波画像に対応する断層画像を前記３次元画像から生成する画像生成手段と、
被検体の３次元画像における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第１の取得手段と、
前記超音波プローブが前記被検体に接触する位置に基づいて、前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第２の取得手段と、
前記第１の取得手段および前記第２の取得手段により取得された複数の位置に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする撮影システム。
【請求項１７】
被検体の３次元画像における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得するステップと、
前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得するステップと、
前記取得された３次元画像における複数の位置および前記取得された被検体における複数の位置に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出するステップと、
を有することを特徴とする情報処理方法。
【請求項１８】
被検体の３次元画像における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第１の取得処理と、
前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第２の取得手段と、
前記第１の取得処理および前記第２の取得処理により取得された複数の位置に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する算出処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１】
３次元画像における被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第１の取得手段と、
前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第２の取得手段と、
前記第１の取得手段および前記第２の取得手段により取得された複数の位置に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項２】
前記第２の取得手段は、位置姿勢計測装置で計測された被検体の体表の位置に基づいて
前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項３】
前記第２の取得手段は、位置姿勢計測装置により位置姿勢が計測されている前記超音波プローブの撮影面が前記被検体に接触する位置に基づいて、前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する
ことを特徴とする請求項２に記載の情報処理装置。
【請求項４】
超音波プローブの撮影面が前記被検体に接触することで得られる信号に基づいて得られる超音波画像に対応する断層画像を前記３次元画像から前記算出された対応関係に基づいて生成する画像生成手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項５】
前記得られた超音波画像と前記生成された断層画像とを表示部に表示させる表示制御手段と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の情報処理装置。
【請求項６】
前記第１の取得手段は、前記被検体の３次元画像における該被検体の胸骨のうち第２肋骨の付け根部分に基づく位置を少なくとも取得し、
前記第２の取得手段は前記被検体における該被検体の胸骨のうち第２肋骨の付け根部分に基づく位置を少なくとも取得し、
前記算出手段は、前記第１の取得手段により取得された前記被検体の第２肋骨の付け根部分に基づく位置と、前記第２の取得手段により取得された前記３次元画像における第２肋骨の付け根部分に基づく位置とが合うように前記被検体と前記３次元画像との対応関係を算出する
ことを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
【請求項７】
前記第１の取得手段は更に、前記被検体の３次元画像における該被検体の胸骨の下端に基づく位置を少なくとも取得し、
前記第２の取得手段は前記被検体における該被検体の胸骨の下端に基づく位置を少なくとも取得し、
前記算出手段は更に、前記３次元画像における前記第２肋骨の付け根部分に基づく位置と前記胸骨の下端に基づく位置とにより定義される方向と、前記被検体における前記第２肋骨の付け根部分に基づく位置と前記胸骨の下端に基づく位置とにより定義される方向とが合うように前記被検体と前記３次元画像との対応関係を算出する
ことを特徴とする請求項６に記載の情報処理装置。
【請求項８】
前記第１の取得手段は更に、前記被検体の３次元ＭＲＩ画像における該被検体の肋骨に基づく複数の位置を取得し、
前記第２の取得手段は更に、前記被検体における該被検体の肋骨に基づく複数の位置を取得し、
前記算出手段は、前記第１の取得手段が取得した前記胸骨および肋骨に基づく複数の位置と、第２の取得手段が取得した前記胸骨および肋骨に基づく複数の位置との対応関係を算出することにより、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項９】
前記算出手段は、前記第１の取得手段および第２の取得手段により取得された胸骨に基づく位置の対応関係に基づいて前記被検体と前記３次元画像との胸骨の位置の対応関係を算出し、前記第１の取得手段および第２の取得手段により取得された肋骨に基づく位置の対応関係に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との胸骨を軸とする回転方向の対応関係を算出する
ことを特徴とする請求項８に記載の情報処理装置。
【請求項１０】
前記第２の取得手段は、少なくとも左右１対の肋骨のそれぞれに基づく複数の位置を取得し、
前記取得された肋骨のそれぞれに基づく複数の位置の少なくとも１組が前記取得された胸骨に基づく位置に対して対称な位置にあるか否かを判定する判定手段と、
前記対称な位置にないと判定された場合に警告を出力する出力手段と、
を更に有することを特徴とする請求項８に記載の情報処理装置。
【請求項１１】
前記第２の取得手段により胸骨に基づく複数の位置と、左右１対の肋骨のそれぞれに基づく複数の位置とが取得されたか否かを判定する判定手段と、
前記取得されていないと判定された場合に警告を出力する出力手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１２】
前記第２の取得手段は、前記被検体における該被検体の胸骨付近の体表の位置を複数取得する
ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１３】
前記第１の取得手段は、被検体の３次元画像における胸骨の位置を複数取得し、
前記算出手段は、前記取得された体表の位置と前記被検体の３次元画像とに基づいて前記被検体の胸骨の位置を算出し、
前記算出手段は更に、前記算出された前記被検体の胸骨の位置と前記第１の取得手段により取得された胸骨の位置とに基づいて前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する
ことを特徴とする請求項１２に記載の情報処理装置。
【請求項１４】
前記被検体のＭＲＩ画像、ＣＴ画像、ＰＥＴ画像のいずれかを前記被検体の３次元画像として取得する取得手段と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の情報処理装置。
【請求項１５】
第１の座標系における被検体の胸骨上の複数の位置を取得する第１の取得手段と、
第２の座標系における被検体の胸骨上の複数の位置を取得する第２の取得手段と、
前記第１の座標系および第２の座標系の夫々における前記位置に基づき、前記第１の座標系と前記第２の座標系の相対関係を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする情報処理装置。
【請求項１６】
接触した被検体の位置からの信号を得る超音波プローブと、
超音波プローブが得る信号に基づいて超音波画像を得る撮像部と、
前記算出された対応関係に基づいて、前記生成される超音波画像に対応する断層画像を前記３次元画像から生成する画像生成手段と、
被検体の３次元画像における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第１の取得手段と、
前記超音波プローブが前記被検体に接触する位置に基づいて、前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第２の取得手段と、
前記第１の取得手段および前記第２の取得手段により取得された複数の位置に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する算出手段と、
を有することを特徴とする撮影システム。
【請求項１７】
被検体の３次元画像における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得するステップと、
前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得するステップと、
前記取得された３次元画像における複数の位置および前記取得された被検体における複数の位置に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出するステップと、
を有することを特徴とする情報処理方法。
【請求項１８】
被検体の３次元画像における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第１の取得処理と、
前記被検体における該被検体の胸骨に基づく複数の位置を取得する第２の取得手段と、
前記第１の取得処理および前記第２の取得処理により取得された複数の位置に基づいて、前記被検体と前記３次元画像との位置の対応関係を算出する算出処理と、
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２１３５５７（Ｐ２０１２−２１３５５７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８１９９３（Ｐ２０１１−８１９９３）
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月８日（２０１２．１１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１日（２０１１．４．１）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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