治療支援システム及び医用画像処理装置
【課題】高密度焦点式超音波療法（ＨＩＦＵ：Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｕｌｔｒａ ｓｏｕｎｄ）における残治療領域を可視化する治療支援システムおよび手術支援方法を提供する。
【解決手段】超音波プローブを有しＨＩＦＵにより被検体の治療を行う超音波プローブ３７と、ＭＲＩ装置１と、ＭＲＩ装置１内部に配置され被検体２４の超音波画像を撮像可能な超音波診断治療装置４０と、超音波音波プローブ３７の位置を検出する三次元位置検出装置を備える治療支援システム１０であって、治療後に、造影前後のＭＲＩ撮像を行ってえられた複数の画像を減算することにより残治療領域を表示する。
【解決手段】超音波プローブを有しＨＩＦＵにより被検体の治療を行う超音波プローブ３７と、ＭＲＩ装置１と、ＭＲＩ装置１内部に配置され被検体２４の超音波画像を撮像可能な超音波診断治療装置４０と、超音波音波プローブ３７の位置を検出する三次元位置検出装置を備える治療支援システム１０であって、治療後に、造影前後のＭＲＩ撮像を行ってえられた複数の画像を減算することにより残治療領域を表示する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、治療支援システム及び医用画像処理装置に係り、特に、高密度焦点式超音波療法（ＨＩＦＵ：Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｕｌｔｒａ ｓｏｕｎｄ）における残治療領域を可視化する手術支援技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＩＦＵは、焦点を高密度に集束した超音波を用いて、侵襲性の低い治療を行うことが可能である。例えば、前立腺は直腸内に配置した超音波発生器を用いて治療可能である。特許文献１には、ＨＩＦＵによる超音波治療装置が開示されている。この超音波治療装置は、治療用の連続波の発生および超音波断層像を得るためのパルス波の発生という二つの役割を併せもつ集束型超音波発生源を含む治療用プローブ、および治療用プローブに接続された超音波診断装置と集束超音波発生用の電源、超音波を反射する尿道用カテーテルから構成され、温熱療法に供せられる。また、ＨＩＦＵ治療領域をモニタリングする手法として、ＭＲＩが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０００−５０７８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に治療前にターゲットとなる病変領域（例えば腫瘍領域）を確認する方法として、造影ＭＲＩ撮像が行われる。造影ＭＲＩ画像は、腫瘍領域のみが高輝度に描出されることから、正常組織との境目が一目で分かる。しかし、ＨＩＦＵ照射領域をＭＲＩでモニタリングする場合においても高輝度で描出されることから、病変領域及びＨＩＦＵ照射領域の双方共に高輝度描出され、造影ＭＲＩ画像で描出される高輝度画像内に埋もれてしまい、治療領域が特定できない問題があった。この問題について、図１３に基づいて更に詳しく説明する。図１３は、従来のＨＩＦＵ治療プロトコルを示す説明図である。例えば、治療前に造影前後のＴ１Ｗ画像１３０１、Ｔ２Ｗ画像１３０３を撮像する。撮像の目的は、造影剤で染色される病変領域（例えば腫瘍領域）１３０２やそれを含む炎症領域１３０４を描出することである。そして、造影ＭＲＩ画像をナビゲーション画像として用いたナビゲーション治療１３０５時において、病変領域（例えば腫瘍領域）腫瘍領域１３０２をターゲットとしてＨＩＦＵ照射を行う。１回に行うＨＩＦＵ照射領域１３０６は小さい範囲なので、複数回の治療（ＨＩＦＵ照射）を繰り返す。治療後には治療前と同様に造影前後のＴ１Ｗ画像１３０８、Ｔ２Ｗ画像１３０９を撮像し、これらを視認することで治療効果を確認する。ここで、ターゲットとなる病変領域（例えば腫瘍領域）及びＨＩＦＵ照射領域が、共に高輝度に検出されるため、残治療領域１３０７が存在したとしてもその抽出・切り分けが困難という問題があった。
【０００５】
本発明は、ＨＩＦＵ照射治療後の被検体画像のように、被検体画像内において治療後領域と病変領域と抽出・切り分けが困難な場合における残治療領域の特定・可視化を容易にする治療支援システムおよび医用画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係る治療支援システムは、被検体の病変部位に対して加熱又は凍結処理を行う治療手段と、及びその治療手段を駆動・制御する駆動手段と、を備えた治療装置と、前記被検体の病変部位を撮像する医用画像撮像装置と、前記医用画像撮像装置により、前記被検体に対して行われた加熱又は凍結処理の結果、組織変性が生じた部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理が施されていない部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第一医用画像と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じた部位及び前記病変部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じていない、前記病変部位の周辺部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第二医用画像と、を撮像し、前記第一医用画像及び前記第二医用画像を差分処理することにより、前記病変部位が撮像された領域のうち、前記加熱又は凍結処理が施された部位を除く領域が描出された差分画像を生成する差分画像生成手段と、前記差分画像を表示する画像表示手段と、を備えることを特徴とする。本明細書でいう「コントラストが相対的に高い」とは、被検体画像中において、コントラストの対比が行われる領域の画素値が、一見して視認できる程度に異なることをいう。
【０００７】
また、本発明に係る医用画像処理装置は、組織変性が生じた部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理が施されていない部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第一医用画像と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じた部位及び前記病変部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じていない、前記病変部位の周辺部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第二医用画像と、を撮像し、前記第一医用画像及び前記第二医用画像を差分処理することにより、前記病変部位が撮像された領域のうち、前記加熱又は凍結処理が施された部位を除く領域が描出された差分画像を生成する差分画像生成手段と、前記差分画像を表示する画像表示手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＨＩＦＵ照射治療後の被検体画像のように、被検体画像内において治療後領域と病変領域と抽出・切り分けが困難な場合であっても、残治療領域の特定・可視化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る治療支援システム１０の全体構成を示す模式図
【図２】超音波診断治療装置４０の構成を示す模式図
【図３】集束超音波を用いた治療の概要を示す説明図であって、（ａ）は、集束超音波３０４がターゲット３０３に集束する様子を示し、（ｂ）は、集束超音波の直径を示し、（ｃ）は、ターゲットの位置を順次移動させながら治療領域全域に集束超音波を照射する状態を示す。
【図４】治療支援システム１０における誘導支援表示機能を示す説明図
【図５】ＭＲＩ、超音波交互撮像時における撮像断面構成図
【図６】治療支援プログラムの構成を示すブロック図
【図７】本実施形態に係る治療支援システム１０における残治療領域の描出・特定方法を示す説明図
【図８】本実施形態に係る治療支援システムの処理の流れを示すフローチャート
【図９】術前シミュレーションのＧＵＩ表示例を示す模式図
【図１０】画像補償に用いられる（拡大・）縮小率の一例を示す模式図
【図１１】手術・治療時のＧＵＩ表示例を示す模式図
【図１２】治療後のＭＲＩ撮像および残治療領域描出のＧＵＩ表示例を示す模式図
【図１３】従来のＨＩＦＵ治療プロトコルを示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。同一機能を有する構成及び同一の処理内容の手順には同一符号を付し、その説明の繰り返しを省略する。
【００１１】
まず、図１に基づいて、本発明の実施形態に係る治療支援システム１０の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る治療支援システムの全体構成を示す模式図である。本実施形態に係る治療支援システム１０は、主に、核磁気共鳴撮像装置（以下、ＭＲＩ装置と称する）１と超音波診断治療装置４０とが、パーソナルコンピュータ１９に連結される。そして、超音波診断治療装置４０に接続された超音波プローブ３７に取り付けられたポインタ２７を位置検出デバイス９が連続的に追随し、ポインタ２７の位置情報を転送することで、ＭＲＩ（またはＣＴ）装置１と超音波プローブ３７の位置とが連結される。パーソナルコンピュータ１９は、ＭＲＩ装置１からのＭＲＩ画像と、超音波診断治療装置４０からの超音波画像と、を取得し、それらを用いたナビゲーション画像を生成・表示する。
【００１２】
パーソナルコンピュータ１９に接続された映像記録装置３４は、術中の動画像（映像信号）を同時記録する。モニタ３８には、超音波診断治療装置４０からの超音波画像が表示される。
【００１３】
図１のＭＲＩ装置１は、例えば、垂直磁場方式永久磁石ＭＲＩ装置であり、垂直な静磁場を発生させる上部磁石３と下部磁石５、これら磁石を連結するとともに上部磁石３を支持する支柱７、位置検出デバイス９、アーム１１、モニタ１３、１４、モニタ支持部１５、基準ツール１７、ＭＲＩ装置１の制御を行う制御部パーソナルコンピュータ１９、ベッド２１、制御部２３などを含んで構成されている。ＭＲＩ装置１の図示しない傾斜磁場発生部は、領斜磁場をパルス的に発生させる。更に、ＭＲＩ装置１は、静磁場中の被検体２４に核磁気共鳴を生じさせるための図示しないＲＦ送信器、被検体２４からの核磁気共鳴信号を受信する図示しないＲＦ受信器を備える。
【００１４】
位置検出デバイス９は、２台の赤外線カメラ２５と、赤外線を発光する図示しない発光ダイオードを含んで構成され、断層面指示デバイスであるポインタ２７の位置及び姿勢を検出するものである。また、位置検出デバイス９は、アーム１１により移動可能に上部磁石３に連結され、ＭＲＩ装置１に対する配置を適宜変更するものである。モニタ１３は、術者２９が把持するポインタ２７により指示された被検体２４の断層面の画像を表示するもので、モニタ支持部１５により、赤外線カメラ２５と同様に上部磁石３に連結されている。基準ツール１７は、赤外線カメラ２５の座標系とＭＲＩ装置１の座標系をリンクさせるもので、３つの反射球３５を備え、上部磁石３の側面に設けられている。パーソナルコンピュータ１９には、赤外線カメラ２５が検出し算出したポインタ２７の情報が、術具位置データとして、例えば、ＲＳ２３２Ｃケーブル３３を介して送信される。制御部２３は、ワークステーションで構成され、図示しないＲＦ送信器、ＲＦ受信器などを制御する。また、制御部２３は、パーソナルコンピュータ１９と接続されている。パーソナルコンピュータ１９では、赤外線カメラ２５が検出し算出したポインタ２７の位置をＭＲＩ装置１での撮像範囲の位置データに変換し、制御部２３へ送信する。位置データは、撮像シーケンスの撮像断面へ反映される。新たな撮像断面で取得されたＭＲＩ画像はモニタ１３に表示される。また、ＭＲＩ画像は映像記録装置３４に同時記録される。例えば断層面指示デバイスであるポインタ２７を穿刺針などにとりつけ、穿刺針のある位置を常に撮像断面とする様に構成した場合、モニタ１３には穿刺針を常に含む断面が表示されることになる。また、本実施形態のように、超音波プローブ３７に取り付けた場合には、超音波プローブ３７から照射される集束超音波の焦点を含む断面が表示される。ポインタ２７の位置検出の方式には、上記に限らず、機械式、光学式、磁気式、超音波式などの方式を用いてもよい。
【００１５】
また、超音波診断治療装置４０はＭＲＩ装置１を制御するパーソナルコンピュータ１９と接続されており、位置を検出するためのポインタ２７が取り付けられた超音波プローブ３７で得られた超音波画像を専用のモニタ３８に映し出すだけでなく、パーソナルコンピュータ１９に超音波画像を転送することで、画像処理が行われる。画像処理された超音波画像もモニタ１３、１４に映し出される。超音波プローブ３７はＭＲＩ装置１の磁場内でも作動可能なセラミックなどの非磁性体で形成されている。
【００１６】
次に、図２に基づいて、上記超音波診断治療装置４０の構成について説明する。図２は、超音波診断治療装置４０の構成を示す模式図である。超音波診断治療装置４０は、被検体２４内に超音波を送受信し得られた反射エコー信号を用いて診断部位について２次元超音波画像或いは３次元超音波画像を形成して表示するとともに、被検体２４に集束超音波を照射して超音波治療を行うものである。超音波診断治療装置４０は、被検体２４に超音波を照射し受信する振動子素子を備えた超音波プローブ３７と、超音波信号を送受信する超音波送受信部２０４と、受信信号に基づいて２次元超音波画像（Ｂモード画像）或いは３次元超音波画像を構成する超音波画像構成部２０５と、超音波画像構成部２０５構成された超音波画像を表示する表示部２０６（図１のモニタ３８に相当する）と、被検体２４に照射する超音波の量を切り換えるＨＩＦＵコントローラ２０９と、各構成要素を制御する制御部２０７と、制御部２０７に指示を与えるコントロールパネル２０８とから構成されている。ＨＩＦＵコントローラ２０９は、診断装置として動作させる場合は被検体２４に照射する超音波の量を弱め、治療装置として動作させる場合は被検体２４に照射する超音波の量を強めるように、照射する超音波の大きさを制御する。なお、この例では、超音波診断装置と超音波治療装置とを一つの超音波診断治療装置として構成したが、超音波診断装置と超音波治療装置を別々の装置として構成しても良い。
【００１７】
次に、超音波診断治療装置４０から照射される集束超音波を用いた治療の概要について、図３を基に説明する。図３は、集束超音波を用いた治療の概要を示す説明図であって、（ａ）は、集束超音波３０４がターゲット３０３に集束する様子を示し、（ｂ）は、集束超音波の直径を示し、（ｃ）は、ターゲットの位置を順次移動させながら治療領域全域に集束超音波を照射する状態を示す。
【００１８】
図３の（ａ）に示されるように、超音波プローブ３７からの集束超音波３０４は、ある１点のターゲット３０３に集束するように照射が行われる。この集束超音波３０４の１回の照射により焼灼される範囲は、（ｂ）に示すように、直径Φが５〜１０ｍｍである。したがって、集束超音波による治療を行う際は、（ｃ）に示すように、集束超音波の照射位置であるターゲット３０３の位置を順次移動させて、治療対象となる病変領域３０２の全域に集束超音波を照射する。ここで、ＡＲＦＩ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｆｏｒｃｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ）による焦点可視化を行うことで理想的な焼灼領域に対して、生体組織内の実際の影響領域が算出され、三次元計測を行うことで立体的な治療予定領域を算出できる。
【００１９】
次に、本実施形態に係る治療支援システム１０における誘導支援表示機能について図４に基づいて説明する。図４は、治療支援システム１０における誘導支援表示機能を示す説明図である。例えば被検体２４は手術台（図１のベッド２１に相当する）上に固定されており、超音波プローブ３７または治療機器を用いて患部の治療を行う。本例では、治療機器として集束超音波を照射可能な超音波プローブ３７を用いており、非侵襲治療を行っている様子を示している。超音波プローブ３７は、位置検出デバイス９に取り付けられた赤外線カメラ２５にてポインタ２７位置からプローブ位置を検出し、アキシャル（Ａｘｉａｌ）４０４、サジタル（Ｓａｇｉｔｔａｌ）４０５、コロナル（Ｃｏｒｏｎａｌ）４０６の各誘導支援画像上４０４〜４０６にそれぞれ表示される。誘導支援画像４０４〜４０６の他にはＶｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ画像４０７等を任意に設定できる。術者２９は、手術前に、病変領域である特定領域４１４〜４１６および警告領域・マージン４１７〜４１９をＡｘｉａｌ４０４、Ｓａｇｉｔａｌ４０５、Ｃｏｒｏｎａｌ４０６の各誘導支援画像にそれぞれ設定しておく。誘導支援画像４０４〜４０６上には、超音波プローブの位置４０８〜４を重畳表示する。誘導支援画像４０４〜４０６上には、さらに術具に応じた治療予定領域４１１〜４１３を表示する。治療予定領域４１１〜４１３は、中心部（図中の４１４〜４１３内の網掛け部分）が病変領域であり、その周囲の黒丸部分が警告領域・マージン部分を示す。
【００２０】
また、例えば、誘導支援画像４０４〜４０６上の治療予定領域４１１〜４１３が警告領域内に入った場合に、誘導支援画像４０４〜４０６や治療パラメータを自動的に変更する機能も有している。その他、上記条件を手術環境に応じて変更することができる。
【００２１】
次に、図５に基づいて、ＭＲＩ、超音波交互撮像時の処理を説明する。図５は、ＭＲＩ、超音波交互撮像時における撮像断面構成図である。被検体２４に対して術者２９が超音波プローブ３７による画像情報を用いて治療対象（ターゲット）に対して治療が開始される。画像情報はモニタ１３、１４、３８に表示される。ここで、超音波プローブ３７には位置を検出するためのポインタ２７が取り付けられており、位置検出デバイス９を用いてターゲットの位置に追従する。ターゲットの位置情報を用いて超音波プローブ３７及びそれから照射される超音波５０２の位置を追従し、超音波５０２の位置をＭＲＩ装置に送ってその位置におけるＭＲＩ画像を撮像する。これにより、超音波プローブ３７から照射される超音波２０２を含む超音波撮像断面５０１の超音波画像とＭＲＩ画像とを得ることが可能になり、同一被検体の同一断面を撮像した超音波画像とＭＲＩ画像とを得ることができる。これらをそれぞれ交互に撮像を行い画像情報を取得することで、ＭＲＩ装置１によるフルオロスコピー撮像によるリアルタイム動画像の撮像面を、超音波撮像断面５０１と一致させることができる。但し、ＭＲＩ装置１と超音波診断治療装置４０を交互に撮像するシステムは、各装置の撮像時間を干渉することなく規程時間毎に交互に撮像するものである。また、超音波診断治療装置は通常の撮像の他に血流方向を描出する撮像と組織の硬さを計測する方法も必要に応じて併用される。
【００２２】
次に図６に基づいて、本実施形態に係る治療支援システムに用いられる治療支援プログラムについて説明する。図６は、治療支援プログラムの構成を示すブロック図である。治療支援プログラムは、パーソナルコンピュータ１９の図示しない記憶装置に格納され、パーソナルコンピュータ１９に備えられた図示しないメモリにロードされてＣＰＵにより実行されることにより、各プログラムとパーソナルコンピュータ１９を構成するハードウェアとが協働してプログラムが備える機能を実現する。
【００２３】
治療支援プログラムは、被検体２４の３次元ボリュームデータを取得する画像データ取得部１９ａと、３次元ボリュームデータに基づいて３次元ボリューム画像（以下「３Ｄ画像」という）を３次元再構成する画像再構成部１９ｂと、種類が異なる３次元画像の加減算処理する画像加減算処理部１９ｃと、被検体画像から病変部位が撮影された病変領域を含む特定領域を抽出する特定領域抽出部１９ｄと、抽出した特定領域を、予め定められた拡大率又は縮小率に基づいて拡大又は縮小処理を行い画像補償を行う画像補償部１９ｅと、位置検出デバイス９からの位置情報に基づいて、超音波プローブ３７及び被検体２４の実空間上の位置をもとめ、これをＭＲＩ装置１が使用可能な検出空間の座標系に変換し、更に検出空間の座標系を被検体の再構成画像上の座標系に変換して、被検体の再構成画像の座標と、超音波プローブ３７及び被検体２４の実空間上の座標と、を一致させる位置検出処理部１９ｆと、術具の経路、特に本実施形態では、超音波プローブ３７の芯線の延長方向や先端位置（集束超音波の焦点位置）を、位置検出デバイス９が求めたポインタ２７の傾き等のパラメータに基づいて算出したり、実際の治療プローブの位置から集束超音波の予想経路を求めたり、また推奨される集束超音波の経路や治療プローブの位置を算出する経路算出部１９ｇと、被検体の再構成画像に特定領域の位置や超音波プローブ３７の位置を重畳表示したナビゲーション画像を生成するナビゲーション画像生成部１９ｈと、特定領域から治療予定領域がはみ出している場合、及び治療予定領域が組織変性を禁止する禁忌領域と重複している場合に警告を行う警告部１９ｉと、特定領域から治療済領域及び治療予定領域を差分して、残治療領域を算出する差分画像生成部１９ｊと、ナビゲーション画像や再構成画像をモニタ１３、１４へ表示制御する表示制御部１９ｋと、治療経過情報を基にログ情報を生成するログ生成部１９ｌと、そのログ情報を記憶するログ記憶部１９ｍと、禁忌領域の設定を行う禁忌領域設定部１９ｎと、を備える。
【００２４】
本実施形態では、画像データ取得部１９ａは、ＭＲＩ装置１から３次元ボリュームデータを取得し、画像再構成部１９ｂが３Ｄ画像を再構成するが、予め撮像された３次元ボリュームデータを、図示しない記憶装置に格納しておき、画像再構成部１９ｂが記憶された３次元ボリュームデータの再構成処理を行ってもよい。この場合、画像データ取得部１９ａは必須ではない。また、本実施形態では、画像データ取得部１９ａは、超音波診断治療装置４０から２次元のリアルタイム画像データも取得する。
【００２５】
次に、本実施形態に係る治療支援システム１０における残治療領域を描出・特定方法について、図７に基づいて説明する。図７は、本実施形態に係る治療支援システム１０における残治療領域の描出・特定方法を示す説明図である。
【００２６】
例えば、治療前に非造影のＴ１強調画像（Ｔ１Ｗ）７０１、Ｔ２強調画像（Ｔ２Ｗ）７０２を撮像し、病変領域（例えば腫瘍領域）７０３と炎症領域７０４とを描出する。この２つの画像７０１、７０２を加算することでＴ１強調画像７０１に病変領域（腫瘍領域）７０３と炎症領域７０４を重畳した加算画像７０５が得られる。ただし、この加算画像７０５に描出された病変領域及び炎症領域を含む領域７０６は治療領域としては大きすぎる。これは、炎症領域は正常組織であるため、治療必須領域とは必ずしもならないためである。そこで、予め算出しておいた拡大率または縮小率を用いて領域７０６のみを画像拡大又は縮小する。通常、領域７０６に対して治療必須領域は小さいので、画像縮小処理を行うが、これは、負の拡大率を用いて画像拡大処理することと同義である。よって、本実施形態では、（拡大・）縮小率と記載する。Ｔ１強調画像（非造影）＋Ｔ２強調画像７０７をナビゲーション治療７０９に適用し、病変部位（腫瘍）に対する治療を実施する。治療後かつ造影剤の投与前のＴ１強調画像７１０は、造影剤を用いていないことから、ＨＩＦＵ治療範囲７１２のみを描出することができる。その後に造影剤を併用してＴ１強調画像を撮像すると、ＨＩＦＵ治療領域７１２と病変領域（腫瘍領域）７１５の両方を高輝度に描出されたＴ１強調画像７１１を撮像できる。これら２つの画像７１０、７１１の差分画像７１４を生成することで、残治療領域７１３を描出することができる。必要に応じてこの画像をナビゲーションに転送して追加治療を行うこともできる。
【００２７】
次に、図８〜図１２に基づいて、本実施形態に係る治療支援システム１０による処理について説明する。図８は、本実施形態に係る治療支援システム１０の処理の流れを示すフローチャートである。図９は、術前シミュレーションのＧＵＩ表示例を示す模式図である。図１０は、画像補償に用いられる（拡大・）縮小率の一例を示す模式図である。図１１は、手術・治療時のＧＵＩ表示例を示す模式図である。図１２は、治療後のＭＲＩ撮像および残治療領域描出のＧＵＩ表示例を示す模式図である。本実施形態では、被検体２４の病変部位（例えば腫瘍）を、集束超音波により加熱治療を行う場合を例に挙げて説明する。
【００２８】
治療支援システム１０により術前シミュレーションをするときには、モニタ１３、１４には、図９に示す術前シミュレーション時の画面が表示される。図９の画面は、操作ボタンが表示されるボタン領域９０と、被検体２４の画像が表示されるナビゲーション画像表示領域９１と、治療計画情報が表示される治療計画情報領域９２と、と、を含む。
【００２９】
ボタン領域９０には、ＭＲＩ装置１により被検体の３Ｄボリューム撮像を行うためのボタン「３ＤＳｃａｎ（ＭＲＩ）」９０１と、ＭＲＩ装置１及び超音波診断治療装置４０により撮像された各３Ｄ画像のうち、病変部位が撮影された領域である特定領域を検出するためのボタン「特定領域描出（ＭＲＩ）」９０２と、治療パラメータを入力するためのボタン「治療パラメータ入力」９０３と、ＨＩＦＵによる治療計画を立てるためのボタン「ＨＩＦＵ治療計画（プローブ位置計算）」９０４と、治療行為を禁止する被検体領域を登録・表示するための「禁忌情報」ボタン９０５と、術具の初期位置登録（レジストレーション）を行い、術具の位置や集束超音波の進行方向を表示するナビゲーション画像の表示を開始するための「ナビゲーション」ボタン９０６と、が備えられる。各ボタンの機能は、このボタンを用いるステップ内において説明する。以下、図８のフローチャートのステップ順に沿って説明する。
【００３０】
（ステップＳ１０１）
術者２９が「３ＤＳｃａｎ（ＭＲＩ）」９０１を押し下げると、ＭＲＩ装置１は、被検体２４の病変部位を含む領域をＭＲＩ装置１により３次元ボリューム撮像（以下「３Ｄ撮像」という。）を行う。画像データ取得部１９ａが３次元ボリューム画像データ（以下「３Ｄデータ」という。）を読み込む。画像再構成部１９ｂは、３Ｄデータの３次元再構成を行って、アキシャル、サジタル、コロナル、ボリュームレンダリング、の種類毎にＴ１強調画像とＴ２強調画像とを生成する。
【００３１】
（ステップＳ１０２）
画像加減算処理部１９ｃは、ステップＳ１０１で撮像されたＴ１強調画像（図７における７０１）とＴ２強調画像と（図７における７０２）を用いて既述の図７で説明した画像の加減算処理を行い、加減算画像（図７における７０５）を生成する（Ｓ１０２）。加減算画像は、アキシャル画像９１０、サジタル像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３として、ナビゲーション画像表示領域９１内に表示される。
【００３２】
（ステップＳ１０３）
術者２９が「特定領域抽出（ＭＲＩ）」９０２を押し下げると、術者がマウス等のツールを用いることにより、臓器毎のセグメンテーションが行われる。ボリューム情報およびセグメンテーション情報は治療計画情報画面９２０にも表示される。治療対象となるセグメンテーションされた領域情報は、特定領域抽出部１９ｄにより記憶される。または、特定領域抽出部１９ｄは、画像加減算処理部１９ｃがステップＳ１０２で生成した加減算画像からなるアキシャル画像９１０、サジタル像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３から、濃度値や形状を基に自動的に臓器毎のセグメンテーションを行い、治療必須領域となる特定領域の抽出を行ってもよい。
【００３３】
（ステップＳ１０４）
画像補償部１９ｅは、ステップＳ１０３で描出された特定領域のみを、既述の図７に示したように、事前に算出した縮小（又は拡大）率の画像補償を行い、炎症範囲を除く腫瘍領域（治療必須領域の一部）を描出した画像（図７の画像７０７）を生成し、ナビゲーション画像表示領域９１内のアキシャル画像９１０、サジタル像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３を、画像補償された画像に更新表示する（Ｓ１０４）。この画像補償処理に用いられる拡大・縮小率を図１０に基づいて説明する。腫瘍領域を含む炎症領域７０６のみを（拡大）縮小するための（拡大・）縮小率は、手術前日までに造影剤を用いた検査を行い、正確な縮小（拡大）率を算出しておくのが理想的だが、都合により造影検査を事前に実施できないことがある。その場合に、手術前に行われた臨床や実験から得られた測定値を基に設定された（拡大・）縮小率換算表を用いる。縮小（拡大）率換算表は、編集・アップデートが可能である。
【００３４】
（拡大・）縮小率は、筋肉や臓器によって腫瘍の種類や特性が異なるので、拡大・縮小率も腫瘍が発生した部位（臓器、筋肉、骨など）毎に測定し、設定される。図１０では、臓器Ａから臓器Ｆまでの６種類の臓器について、単位腫瘍体積（例えばml）に対する画像の拡大・縮小率を、測定値をフィッティングして得られた６つの曲線１００１〜１００６が定義されている。そして、ステップＳ１０３において描出された特定領域が臓器Fに発現したものであるとすると、画像補償部１９ｅは、ステップＳ１０１の３Ｄ再構成画像に基づいてその特定領域の体積を計測する。その結果、体積値が１００９であるとすると、画像補償部１９ｅは、曲線１００６における（拡大・）縮小率１００８を算出し、この（拡大・）縮小率１００８を用いて抽出された特定領域の画像補償を行う。画像補償部１９ｅは、ステップＳ１０３において、複数の特定領域が抽出された場合には、特定領域毎の発症部位・体積を算出し、臓器と体積と似合った（拡大・）縮小率を算出して画像補償を行う。（拡大・）縮小率１００８をナビゲーション機能とリンクしておくことで、自動的に縮小（または拡大）することも可能となる。アキシャル画像９１０、サジタル画像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３内の特定領域９１４は、画像補償後の大きさにより表示される。
【００３５】
本実施形態では、加減算画像を生成してから一旦表示し、そのあと、特定領域の抽出処理の指示入力を行うことにより、加減算画像内の特定領域の画像補償を行って更新表示したが、加減算画像を生成した後、特定領域の抽出を特定領域抽出部１９ｄにより自動抽出し、抽出された特定領域の画像補償を行った後に、加減算画像からなるアキシャル画像９１０、サジタル画像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３を表示してもよい。これにより、初めから画像補償された特定領域を含むナビゲーション画像を表示させることができる。
【００３６】
（ステップＳ１０５）
術者２９は「治療パラメータ入力」９０３を押し下げ、治療に必要なパラメータを入力する。治療に必要なパラメータとは、例えば、集束超音波の照射治療時間、治療インターバルタイム（集束超音波による加熱部位の冷却待機時間）、特定領域の周辺に位置する正常組織のうち、特定領域と共に治療対象とする領域を定義づけるマージン率などである。
【００３７】
次に、術者２９は、特定領域のうち、集束超音波の照射ターゲットとなる位置を指定することにより、ＨＩＦＵ治療計画の作成時において、治療必須領域となる病変領域だけでなく、それらの病変領域を含む正常組織からなるマージン領域を、治療予定領域として設定する。治療予定領域の設定は、術者２９が、ナビゲーション画像（アキシャル画像９１０、サジタル画像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３）上において、ステップＳ１０３で抽出された複数の特定領域のうち、治療対象となる特定領域をターゲット９１４として設定することにより行う。
【００３８】
更に術者２９は、ターゲット９１４にアプローチするための仮プローブ位置９１５の位置を、ナビゲーション画像上において行う。
【００３９】
経路算出部１９ｇは、ターゲット９１４の位置と、仮プローブ位置９１５の位置と、を基に、仮プローブ位置９１５から照射される集束超音波の照射経路を算出し、ナビゲーション画像上に照射経路９１６として重畳表示する。ここで、既に入力された治療パラメータ応じて仮プローブ位置９１５を術者２９が補正し、これに応じて照射経路９１６も補正され、その結果がＧＵＩ上に表示される。
【００４０】
入力された治療パラメータや、ボリューム情報およびセグメンテーション情報は治療計画情報画面９２に表示される。治療計画情報画面９２は、指定された治療予定領域が表示される画面９２０と、治療情報を表示する領域９２４とを含む。この治療予定領域には、画像補償された特定領域９２３と、それらを含むマージン領域９２２とが含まれる。画面９２０はｘｙｚの３軸の方向を指定することで、別視点/角度からみた画面９２０へ切り替えることができる。更に、治療計画情報画面９２０は、実際の手術時には手術の経過を表示することができ、情報画面９２４に治療経過・生体情報の他にログとして腫瘍領域と治療領域の差も情報としてリアルタイム表示することができる。
【００４１】
（ステップＳ１０６）
術者２９は、「ＨＩＦＵ治療計画（プローブ位置計算）」９０４の押下げ、これに応動して、位置検出処理部１９ｆが、術具（本実施形態における超音波プローブ３７）とその初期位置の登録処理（レジストレーションという）を行う（Ｓ１０６）。
【００４２】
位置検出処理部１９ｆは、ポインタ２７の実空間上のＭＲＩ装置１に対する相対的な座標を、基準ツール１７を基準に算出する。位置検出処理部１９ｆは、位置検出デバイス９の各カメラ２５、２５の撮影した各画像中の基準ツール１７のマーカ３５の位置の変位より各マーカ３５の、位置検出デバイス９に対して初期的に定義された検出空間上の座標を求める。そして、この各マーカ３５の座標を基準に、検出空間の定義を、ＭＲＩ装置１において定義されている検出空間に一致するよう修正する。すなわち、同じ実空間の座標に対応する、位置検出処理部１９ｆの検出する検出空間上の座標と、ＭＲＩ装置１が用いる検出空間上の座標とが一致するようにする。
【００４３】
次に、位置検出処理部１９ｆは、位置検出デバイス９の各カメラ２５、２５の撮影した各画像中のポインタ２７の位置の変位より各ポインタ２７の検出空間上の座標や、ポインタ２７先端の座標を算出する。また、本実施形態では、位置検出処理部１９ｉにおいて、各マーカ２７の検出空間上の座標よりポインタ２７の指示方向、すなわちポインタ２７の向きをも算出する。経路算出部１９ｇは、ポインタ２７の向きから集束超音波の中心軸（ｚ軸）方向を算出して照射経路を求める。
【００４４】
次に、位置検出処理部１９ｆは、被検体２４上に置かれた被検体マーカ（腹部撮像の場合は例えば被検体の剣状突起上に位置させておく）を指示している状態に対して算出したポインタ２７の先端の検出空間の座標より、ボリュームデータ記憶部１９ｈに記憶されているボリュームデータの画像系の座標と検出空間上の座標との関係式、すなわち、検出空間上の現在の被検体の剣状突起がある位置と、ボリュームデータ中において被検体２４の剣状突起が写り込んだ位置（画像系の座標）と、を対応づける関係式を求め、これをレジストレーション結果として記憶する。より具体的には、たとえば、その時点でポインタ２７の先端で指示している被検体マーカのボリュームデータ中の座標への、算出したポインタ２７の先端の検出空間の座標の変換を行う、または、その逆の変換を行う座標変換式を求め、これをレジストレーション結果として記憶する。検出空間の座標は、モニタ２０に表示される画像における画像上の座標に変換される。
【００４５】
被検体マーカの被検体２４に対する位置が不変であれば、ステップＳ１０１において、ＭＲＩ装置１とは異なる装置、例えばＸ線ＣＴ装置により被検体マーカを装着した被検体２４を撮像してもよい。異なる装置で得た３次元ボリューム画像にも、被検体マーカが写り込んでいるため、ベッド２１に載置した被検体２４の被検体マーカをポインタ２７の先端で指して位置を検出することにより、ベッド２１に載置した被検体２４の実空間座標と、Ｘ線ＣＴ装置で撮像したときに被検体２４の実空間座標とが異なっていても、ベッド２１に載置した被検体２４の被検体マーカの実空間座標を検出空間上の座標に変換し、変換後の座標と３次元ボリューム画像に写り込んだ被検体マーカの画像上の座標とを一致させることができ、３次元ボリューム画像上にポインタ２７から得られる画像を、画像上の座標を一致させて表示することができる。Ｘ線ＣＴ装置から得た３次元ボリューム画像を用いる場合には、特定領域抽出部１９ｄは、ＣＴ値を基に、特定領域の自動抽出を行ってもよい。
【００４６】
また、被検体２４にポインタを取り付けられない場合は、レーザを用いたサーフェススキャン法を用いてもよい。このサーフェススキャン法では、術前にレーザによるサーフェススキャンを行って被検体形状を取得・記録し、そのデータを基にレジストレーションを行い、手術中は随時レーザにより被検体形状を取得し続けることによりポインタ装着と同じ効果が得られる。これにより、被検体２４の呼吸動・体動による位置ズレが生じた場合でも、レーザによるサーフェス再スキャンの結果に基づいて撮像断面を自動追従・補正することで、常に三次元空間と画像画素の位置関係を一定に保つことができる。
【００４７】
「ＨＩＦＵ治療計画（プローブ位置計算）」９０４の付加機能として、未（残）治療領域に対する治療の経路を算出する機能があり、このボタンの押下げに応動して、経路算出部１９ｇが、未（残）治療領域へのアプローチ経路を算出する。算出された経路は、後述の図１１における１１３８のように、ナビゲーション画像上に重畳表示される。
【００４８】
治療予定領域の周辺に、重要な血管のように、治療不可な領域（以下「禁忌領域」）がある場合には、術者２９はナビゲーション画像上において図示しないマウスなどのポインティングデバイスを用いて禁忌領域を指定し、「禁忌情報」ボタン９０５を押し下げて禁忌領域の登録を行う。禁忌領域設定部１９ｎは、指定された領域を禁忌領域として登録し、後述する集束超音波の進路と禁忌領域とが重複すると、警告部１９ｉが警告表示または警告音を発生する。
【００４９】
（ステップＳ１０７）
術者２９は、被検体２４の生体情報を取得するためのモニタ（同期ユニット）を装着し、生体情報（例：血圧・心拍数・発汗・体温等の異常上昇や意識の喪失）の術中モニタリングを開始する（Ｓ１０７）。
【００５０】
（ステップＳ１０８）
術者２９は「ナビゲーション」ボタン９０６を押し下げ、ナビゲーション機能を起動する。位置検出処理部１９ｆによる超音波プローブ３７のトラッキング（位置検出の連続実行）と、ナビゲーション画像生成部１９ｈによるナビゲーション画像の更新表示とが開始する（Ｓ１０８）。「ナビゲーション」ボタン９０６を押し下げると、画面は、図１１に示す術中画面に遷移する。図１１の画面は、各種ボタンが配列されるボタン領域１１０と、リアルタイム画像を表示するリアルタイム画像領域１１１と、ナビゲーション画像を表示するナビ画像領域１１３と、を備える。
【００５１】
ボタン領域１１０には、「手術開始」ボタン１１０１、「生体情報」ボタン１１０２、「ＵＳ ＳＣＡＮ」ボタン１１０３、「ＡＲＦＩ（治療予定領域）」ボタン１１０４、「領域（範囲）情報１１０５、「治療開始」ボタン１１０６、「画像情報」ボタン１１０７、「治療経過」ボタン１１０８、「ログ」ボタン１１０９、及び「治療確認」ボタン１１１０が備えられる。
【００５２】
リアルタイム画像表示領域１１１では、治療前の超音波画像１１１１、治療中の超音波画像１１１３、治療後の超音波画像（リアルタイム画像）１１１８、被検体情報や手術情報の表示領域１１２４が含まれる。
【００５３】
治療後の超音波画像１１１８画像では、生体１１２１に対してＨＩＦＵ経路１１２２が描写されているが、このＨＩＦＵ経路１１２２は、一つ前の治療領域１１２３に対する現在の治療領域１１１９をターゲットとしている。一つ前の治療領域１１２３と現在の治療領域１１１９との間の距離１１２０は、予め設定された距離になるようＧＵＩ上で誘導する。ここでいう「ＧＵＩ上で誘導」とは、例えば、距離１１２０を超える場合に、術者２９に対して現在の治療領域１１１９の再設定を促す警告を警告部１９ｉが行うことをいう。警告がされると、術者２９が再度現在の治療領域（特定領域）１１１９を設定し、この治療領域１１１９に対するＨＩＦＵ経路１１２２を経路算出部１９ｇが算出することで、ＧＵＩ上での誘導が可能となる。
【００５４】
一方、ナビ画像領域１１２には、３軸断面１１３１、１１３２、１１３３と、ボリュームレンダリング画像１１３４とが表示される。これらの画像１１３１、１１３２、１１３３、１１３４上には、超音波プローブの位置を示すマーク１１３５を重畳表示することもできる。さらに超音波プローブの位置に応じた治療予定領域（マージン含む）１１３６も表示することができる。ナビゲーション画像は、画像誘導用と治療用の画像を変更することもできる。また、マージンを含む治療予定領域１１３６を設定しておくことで、３軸断面１１３１〜１１３３に重畳表示することができ、実空間と画像情報を用いて手術をすることなる。
【００５５】
３軸断面１１３１〜１１３３およびボリュームレンダリング画像１１３４上には治療経過画像が表示されており、ナビゲーション画像上における特定領域（治療領域等）、警告領域（マージン）に対して、治療済み領域および未（残）治療領域が重畳表示されているほか、直前（最近）の治療領域１１３７が重畳表示されている。
【００５６】
（ステップＳ１０９）
術者は、「手術開始」ボタン１１０１を押し下げ、手術を開始する（Ｓ１０９）。「手術開始」ボタン１１０１の押下に応動して、ＭＲＩ装置１の撮影が開始し、超音波診断治療装置４０等の接続された機器の主電源がＯＮになる。更に、「手術開始」ボタン１１０１の押下に応動して、「ＵＳ ＳＣＡＮ」ボタン１１０３もＯＮになる。
【００５７】
「ＵＳ ＳＣＡＮ」ボタン１１０３がＯＮになると、治療前の超音波画像１１１１、治療中（リアルタイム）の超音波画像１１１３、治療後（リアルタイム）１１１８画像の撮像及び表示の他、深度や周波数等の各種パラメータの表示処理が開始する。超音波画像上では、治療前の特定領域１１１２から治療中の領域１１１５と残治療領域１１１７が分かるようになっている。この特定領域１１１２は予め算出した縮小（拡大）率によって縮小（または拡大）されている。
【００５８】
さらに、術者２９は、治療開始直前に「ＡＲＦＩ（治療予定領域抽出）」ボタン１１０４を押下することで治療予定領域１１１９が描出され、深度や周波数等の情報が事前に描出される。
【００５９】
必要があれば、術者２９は、「生体情報」ボタン１１０２を押し下げ、画面１１２４内に、随時モニタリングして得られるリアルタイムの被検体２４の情報、例えば、脈、呼吸、血圧情報等の被検体情報や、手術経過時間及び治療経過情報を表示して確認する。画面１１２４には、手術に関するリアルタイム情報、例えば術具種類、術具の状態（使用中／停止等）情報、治療割合（％）、加熱治療に伴う治療部位の拡張（膨張）率が表示される。画面１１２４は、図１１ではリアルタイム画像領域１１１に表示したが、表示箇所はこれに限らず、適宜変更可能である。また生体情報の表示は、本ステップに限らず、随時「生体情報」ボタン１１０２を押し下げることにより行うことができる。
【００６０】
また、「領域情報」ボタン１１０５を押下することで、リアルタイム超音波画像上１１１８に各種警告情報を表示することもできる。例えば、画面１１２４に予定している治療予定領域を越えている場合や被検体に異常が生じた場合等が考えられる。また、現在治療領域１１１５を中心とした規程範囲１１１６を表示している。これは、生体に間接的に影響する範囲を描写したものであり、正常組織に極力触れないようにする指標として術者が使用するものである。
【００６１】
また、オプション機能として、本実施形態に係る治療支援システム１０に、図５により説明したＩＳＣ機能を持たせてもよい。図１１のボタン領域１１０内に図示しない「ＩＳＣ」ボタンを備えておく。そして、ＭＲＩ１内部で治療を行う場合には、「ＩＳＣ」ボタンを押し下げると、制御部２３からＭＲＩ装置１に対して、超音波断面画像の撮像面の位置情報が送信され、その位置情報を基に超音波断面画像と同断面のＭＲＩ画像をＭＲＩ装置１により撮像することができる。撮像されたＭＲＩ画像は、超音波断面画像とは別画面に表示される。このＭＲＩ画像上には、超音波断面画像と同様、病変領域（腫瘍領域）及びマージン領域を含む特定領域と、ＡＲＦＩによる治療予定領域とが表示される。これにより、超音波断面画像及びそれと同一断面のＭＲＩ画像には、組織コントラストの異なる画像が表示され、同一断面を異なるモダリティで撮像した画像が表示され、視認性（診断能）の向上に寄与することができる。これら超音波断面画像及び同一断面のＭＲＩ画像からなる直前の治療画像を、術者が目視して術具の移動と追加治療を行うことができる。
【００６２】
（ステップＳ１１０）
術者２９が超音波プローブ３７の位置を移動させると、位置検出デバイス９及び位置検出処理部１９ｄが超音波プローブ３７のリアルタイム位置を追従して検出し、ナビゲーション画像生成部１９ｆが、ナビゲーション画像１１３１〜１１３４上に超音波プローブ３７の位置を重畳表示する（Ｓ１１０）。
【００６３】
（ステップＳ１１１）
術者２９は、ＧＵＩ及び数値情報を用いて超音波プローブ３７を目的位置へ誘導する（Ｓ１１１）。術者２９による超音波プローブ３７の位置の移動に応じて、経路算出部１９ｇが手術経路（本実施形態では集束超音波の中心軸の経路）を算出（補正）し、更新表示する。
【００６４】
（ステップＳ１１２）
誘導後は超音波画像やＭＲＩ画像にてターゲットの位置を確認後、集束超音波による治療が行われる（Ｓ１１２）。
【００６５】
術者は、「治療開始」ボタン１１０６を押し下げし、これに連動して「画像情報」ボタン１１０７、「治療経過」ボタン１１０８、「ログ」ボタン１１０９がＯＮとなるが、必要に応じて手動でＯＦＦとすることもできる。この機能により、治療前情報と治療中およびその差分情報（治療経過情報、残治療領域等）が画像情報として表示される。「ログ」１１０９ボタンがＯＮとなると、ログ生成部１９ｌがログを生成し、ログ記憶部１９ｍへのログ情報の記録を開始する。ログ情報は、過去に行った治療経過内容を見直すために使用されることとなる。この状態で、超音波プローブ３７から集束超音波を照射する。
【００６６】
本ステップでは、治療時の画像モニタ（ＭＲＩ、超音波他）は必ず実施する。画像モニタ情報から治療効果（キャビテーション）が確認できたら、次のステップへ進む。
【００６７】
（ステップＳ１１３）
術者は、追加（残）治療領域があるかどうか判断する（Ｓ１１３）。残治療領域が存在する場合には、ステップＳ１１０へもどり、超音波プローブ３７の位置追随（Ｓ１１１）から繰り返す。ナビゲーションによる治療が終了したら、「治療確認」ボタン１１１０を押し下げ、画面が図１２の治療効果確認画面に遷移し、ステップＳ１１４へ進む。
【００６８】
図１２に、治療後のＭＲＩ撮像および残治療領域描出のＧＵＩ表示例を示す。図１２に示す治療後のＭＲＩ撮像および残治療領域描出時の画面には、各種ボタンが表示されたボタン領域１２０と、治療後の画像を表示する画像表示領域１２１と、ＭＲＩ画像のセグメンテーション領域および治療領域を拡大表示画面が備えられた画像表示領域１２２とが含まれる。
【００６９】
ボタン領域１２０には、「３Ｄ Ｓｃａｎ（ＭＲＩ）」」ボタン１２０１と、造影後の３次元ＭＲＩ画像の撮像又は読出し・表示を行う「造影剤（ＭＲＩ）」」ボタン１２０２と、「被検体情報」ボタン１２０３、「手術情報」ボタン１２０４、「差分（残治療領域描出）」ボタン１２０５、「再治療計画」ボタン１２０６、「追加治療」ボタン１２０７、及び「終了」ボタン１２０８とが含まれる。各ボタンの機能は、このボタンを用いるステップ内において説明する。
【００７０】
（ステップＳ１１４）
造影剤を被検体２４に投与し、造影前／後の画像を取得して病変領域を描出する（Ｓ１１４）。「３Ｄ Ｓｃａｎ（ＭＲＩ）」」ボタン１２０１を押下することで、造影前の３次元ＭＲＩ画像の撮像又は読出し・表示を行い、Ａｘｉａｌ断面１２１１、Ｓａｇｉｔｔａｌ断面１２１２、Ｃｏｒｏｎａｌ断面１２１３、Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ画面１２１４に再構成・表示される。
【００７１】
また、「造影剤」ボタン１２０２を押下することで、造影ＭＲＩ画像が得られる。表示されるＭＲＩ画像は予め算出した治療計画（セグメンテーション）領域１２１５と実際に治療した領域１２１６がそれぞれ表示される。Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ像１２１７は、任意の回転が可能なだけでなく周辺組織の消去（または透明化）をすることで見やすくする機能を有している。
【００７２】
（ステップＳ１１５）
当該画像から特定領域と造影（腫瘍）領域の差分による治療効果判定を行う（Ｓ１１５）。これより、治療範囲特定と残治療領域の可視化が可能となる。
【００７３】
術者２９が「患者情報」ボタン１２０３ボタンを押下することで、治療前後の被検体特有の情報（脈、呼吸、血圧情報、手術経過時間、治療経過情報等）が情報表示画面１２２９内に表示される。同様に、「手術情報」ボタン１２０４を押下することで、手術情報として過去の治療ログ（治療回数、治療時間、治療割合（％）、残治療回数）が情報表示画面１２２９内に表示される。
【００７４】
画像表示領域１２２には、ＭＲＩ画像のセグメンテーション領域および治療領域を拡大表示画面が設けられており、ＭＲＩ造影前のセグメンテーション領域および治療領域の拡大画像１２２１と造影後の同拡大画像１２２３がそれぞれ表示される。ＭＲＩ造影前１２２１の画像は、ＨＩＦＵによる治療領域１２２２が高信号に描出され、造影後１２２３画像では、腫瘍領域１２２５と、ＨＩＦＵによる治療領域１２２２と、が高信号に描出される。
【００７５】
ここで、「差分（残治療領域描出）」ボタン１２０５を押下することで、差分画像生成部１９ｊは、２つの領域、すなわち腫瘍領域１２２５とＨＩＦＵによる治療領域１２２２との差分処理を行い、差分領域１２２６、１２２８が算出・表示される。
【００７６】
（ステップＳ１１６）
術者２９は、この差分画像１２２７と情報表示画面１２２９内の手術情報から再治療を行うかどうか判断する（Ｓ１１６）。必要と判断した場合には「再治療計画」ボタン１２０６を押下する。そのときには、ステップＳ１１１へ戻り、ナビゲーション画像生成部１９ｈが、差分画像生成部１９ｊから差分領域１２２６，１２２８の位置情報を取得し、差分領域１２２６、１２２８が新たに重畳表示されたＡｘｉａｌ断面１２１１、Ｓａｇｉｔｔａｌ断面１２１２、Ｃｏｒｏｎａｌ断面１２１３、Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ画面１２１４に更新表示される。差分領域１２２６、１２２８が新ターゲットとして表示（図示を省略）され、新ターゲット１２２８における追加治療のためのプローブ位置と照射経路が、経路算出部１９ｇにより自動的に計算されＧＵＩ上に描写される。ここでも、治療パラメータに応じて仮ＨＩＦＵプローブおよび照射経路の補正が行われ、結果がＧＵＩ上に表示される。問題なければ「追加治療」ボタン１２０７を押し下げ、再治療に必要な機器をＯＮにしたり、ログ情報の収集の再開をしたりなど、再治療に必要な諸準備を整え、手術・治療開始となる。
【００７７】
残治療領域がない、又は仮に残治療領域が存在してもさまざまな条件を考慮して追加治療を実施しない場合には、「終了」ボタン１２０８を押下して手術・治療終了となる。
【００７８】
本実施形態に係る治療支援システムによれば、造影前に撮像された病変領域が撮像された画像と、造影後に撮像された病変領域と治療済領域とが表示された画像と、の差分画像を生成することにより、残治療領域を明瞭に表示することができる。この残治療領域情報を基に、治療支援システムの制御部（経路算出部１９ｇ）から超音波プローブの設置位置を算出し、術者に提示する再治療フィードバック機能を有することで、追加治療の要否判断に資する情報を提供することができる。
【００７９】
本実施形態では、残治療領域の描出のために、治療後かつ造影前のＭＲＩ画像と造影後かつ造影後のＭＲＩ画像とを差分して残治療領域が描出された差分画像を生成したが、この差分画像の生成は、治療済領域と周辺領域とが区別されて描出された画像と、治療済領域及び病変領域を含む領域と周辺領域とが区別されて描出された画像と、であれば、上記造影前のＭＲＩ画像と造影後かつ造影後のＭＲＩ画像に限定されることはない。
【００８０】
また、本実施形態では、治療後に造影剤を投与するため、治療前のナビゲーション画像として造影剤を用いずにＭＲＩ撮像をしたＴ１Ｗ画像（周辺領域と病変領域及び炎症領域とが判別しにくい画像）と、Ｔ２Ｗ画像（周辺領域と病変領域及び炎症領域とが判別しやすい画像）とを加減算処理し、さらに、炎症領域が病変領域に含まれないように画像補償を行ったが、ナビゲーション画像は、本実施形態に記載したものには限らず、造影剤を用いることなく病変領域が描出され、その３次元的位置が把握できる画像であれば、画像の種類は問わない。
【００８１】
更に、本実施形態では、ＨＩＦＵを用いた加熱治療時における治療支援システムを例に説明したが、加熱治療装置は、ＨＩＦＵに限らず、例えば、被検体内の病変部位に穿刺を行い、その穿刺針に一対の電極を用いるモノポーラ方式や展開針方式を用いた温熱治療装置を接続し、穿刺針による加熱治療を行う術式でもよい。また、本実施形態では、術式として加熱治療を例に説明するが、凍結治療にも本実施形態は適用できる。例えば、ジュール・トムソン効果を利用した凍結と解凍ができるＭＲ対応冷凍治療器を備え、病変部位、例えば腫瘍に穿刺したプローブ内においてアルゴンガスなどの凍結ガス及びヘリウムガスなどの解凍ガスの噴出・停止をすることにより、腫瘍領域を凍結治療する装置を用いた凍結治療に本実施形態に係る治療支援システムを適用してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１…ＭＲＩ装置、３…上部磁石、５…下部磁石、７…支柱、９…位置検出デバイス、１１…アーム、１３、１４…モニタ、１５…モニタ支持部、１７…基準ツール、１９…パーソナルコンピュータ、２１…ベッド、２３…制御部、２４…被検体、２５…赤外線カメラ（位置検出デバイス）、２７…ポインタ、２９…術者、３３…ＲＳ２３２Ｃケーブル、３４…映像記録装置、３５…反射球、３７…超音波プローブ、３８…モニタ、４０…超音波診断治療装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、治療支援システム及び医用画像処理装置に係り、特に、高密度焦点式超音波療法（ＨＩＦＵ：Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｕｌｔｒａ ｓｏｕｎｄ）における残治療領域を可視化する手術支援技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＨＩＦＵは、焦点を高密度に集束した超音波を用いて、侵襲性の低い治療を行うことが可能である。例えば、前立腺は直腸内に配置した超音波発生器を用いて治療可能である。特許文献１には、ＨＩＦＵによる超音波治療装置が開示されている。この超音波治療装置は、治療用の連続波の発生および超音波断層像を得るためのパルス波の発生という二つの役割を併せもつ集束型超音波発生源を含む治療用プローブ、および治療用プローブに接続された超音波診断装置と集束超音波発生用の電源、超音波を反射する尿道用カテーテルから構成され、温熱療法に供せられる。また、ＨＩＦＵ治療領域をモニタリングする手法として、ＭＲＩが用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特表２０００−５０７８５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に治療前にターゲットとなる病変領域（例えば腫瘍領域）を確認する方法として、造影ＭＲＩ撮像が行われる。造影ＭＲＩ画像は、腫瘍領域のみが高輝度に描出されることから、正常組織との境目が一目で分かる。しかし、ＨＩＦＵ照射領域をＭＲＩでモニタリングする場合においても高輝度で描出されることから、病変領域及びＨＩＦＵ照射領域の双方共に高輝度描出され、造影ＭＲＩ画像で描出される高輝度画像内に埋もれてしまい、治療領域が特定できない問題があった。この問題について、図１３に基づいて更に詳しく説明する。図１３は、従来のＨＩＦＵ治療プロトコルを示す説明図である。例えば、治療前に造影前後のＴ１Ｗ画像１３０１、Ｔ２Ｗ画像１３０３を撮像する。撮像の目的は、造影剤で染色される病変領域（例えば腫瘍領域）１３０２やそれを含む炎症領域１３０４を描出することである。そして、造影ＭＲＩ画像をナビゲーション画像として用いたナビゲーション治療１３０５時において、病変領域（例えば腫瘍領域）腫瘍領域１３０２をターゲットとしてＨＩＦＵ照射を行う。１回に行うＨＩＦＵ照射領域１３０６は小さい範囲なので、複数回の治療（ＨＩＦＵ照射）を繰り返す。治療後には治療前と同様に造影前後のＴ１Ｗ画像１３０８、Ｔ２Ｗ画像１３０９を撮像し、これらを視認することで治療効果を確認する。ここで、ターゲットとなる病変領域（例えば腫瘍領域）及びＨＩＦＵ照射領域が、共に高輝度に検出されるため、残治療領域１３０７が存在したとしてもその抽出・切り分けが困難という問題があった。
【０００５】
本発明は、ＨＩＦＵ照射治療後の被検体画像のように、被検体画像内において治療後領域と病変領域と抽出・切り分けが困難な場合における残治療領域の特定・可視化を容易にする治療支援システムおよび医用画像処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係る治療支援システムは、被検体の病変部位に対して加熱又は凍結処理を行う治療手段と、及びその治療手段を駆動・制御する駆動手段と、を備えた治療装置と、前記被検体の病変部位を撮像する医用画像撮像装置と、前記医用画像撮像装置により、前記被検体に対して行われた加熱又は凍結処理の結果、組織変性が生じた部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理が施されていない部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第一医用画像と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じた部位及び前記病変部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じていない、前記病変部位の周辺部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第二医用画像と、を撮像し、前記第一医用画像及び前記第二医用画像を差分処理することにより、前記病変部位が撮像された領域のうち、前記加熱又は凍結処理が施された部位を除く領域が描出された差分画像を生成する差分画像生成手段と、前記差分画像を表示する画像表示手段と、を備えることを特徴とする。本明細書でいう「コントラストが相対的に高い」とは、被検体画像中において、コントラストの対比が行われる領域の画素値が、一見して視認できる程度に異なることをいう。
【０００７】
また、本発明に係る医用画像処理装置は、組織変性が生じた部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理が施されていない部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第一医用画像と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じた部位及び前記病変部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じていない、前記病変部位の周辺部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第二医用画像と、を撮像し、前記第一医用画像及び前記第二医用画像を差分処理することにより、前記病変部位が撮像された領域のうち、前記加熱又は凍結処理が施された部位を除く領域が描出された差分画像を生成する差分画像生成手段と、前記差分画像を表示する画像表示手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ＨＩＦＵ照射治療後の被検体画像のように、被検体画像内において治療後領域と病変領域と抽出・切り分けが困難な場合であっても、残治療領域の特定・可視化が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る治療支援システム１０の全体構成を示す模式図
【図２】超音波診断治療装置４０の構成を示す模式図
【図３】集束超音波を用いた治療の概要を示す説明図であって、（ａ）は、集束超音波３０４がターゲット３０３に集束する様子を示し、（ｂ）は、集束超音波の直径を示し、（ｃ）は、ターゲットの位置を順次移動させながら治療領域全域に集束超音波を照射する状態を示す。
【図４】治療支援システム１０における誘導支援表示機能を示す説明図
【図５】ＭＲＩ、超音波交互撮像時における撮像断面構成図
【図６】治療支援プログラムの構成を示すブロック図
【図７】本実施形態に係る治療支援システム１０における残治療領域の描出・特定方法を示す説明図
【図８】本実施形態に係る治療支援システムの処理の流れを示すフローチャート
【図９】術前シミュレーションのＧＵＩ表示例を示す模式図
【図１０】画像補償に用いられる（拡大・）縮小率の一例を示す模式図
【図１１】手術・治療時のＧＵＩ表示例を示す模式図
【図１２】治療後のＭＲＩ撮像および残治療領域描出のＧＵＩ表示例を示す模式図
【図１３】従来のＨＩＦＵ治療プロトコルを示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。同一機能を有する構成及び同一の処理内容の手順には同一符号を付し、その説明の繰り返しを省略する。
【００１１】
まず、図１に基づいて、本発明の実施形態に係る治療支援システム１０の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係る治療支援システムの全体構成を示す模式図である。本実施形態に係る治療支援システム１０は、主に、核磁気共鳴撮像装置（以下、ＭＲＩ装置と称する）１と超音波診断治療装置４０とが、パーソナルコンピュータ１９に連結される。そして、超音波診断治療装置４０に接続された超音波プローブ３７に取り付けられたポインタ２７を位置検出デバイス９が連続的に追随し、ポインタ２７の位置情報を転送することで、ＭＲＩ（またはＣＴ）装置１と超音波プローブ３７の位置とが連結される。パーソナルコンピュータ１９は、ＭＲＩ装置１からのＭＲＩ画像と、超音波診断治療装置４０からの超音波画像と、を取得し、それらを用いたナビゲーション画像を生成・表示する。
【００１２】
パーソナルコンピュータ１９に接続された映像記録装置３４は、術中の動画像（映像信号）を同時記録する。モニタ３８には、超音波診断治療装置４０からの超音波画像が表示される。
【００１３】
図１のＭＲＩ装置１は、例えば、垂直磁場方式永久磁石ＭＲＩ装置であり、垂直な静磁場を発生させる上部磁石３と下部磁石５、これら磁石を連結するとともに上部磁石３を支持する支柱７、位置検出デバイス９、アーム１１、モニタ１３、１４、モニタ支持部１５、基準ツール１７、ＭＲＩ装置１の制御を行う制御部パーソナルコンピュータ１９、ベッド２１、制御部２３などを含んで構成されている。ＭＲＩ装置１の図示しない傾斜磁場発生部は、領斜磁場をパルス的に発生させる。更に、ＭＲＩ装置１は、静磁場中の被検体２４に核磁気共鳴を生じさせるための図示しないＲＦ送信器、被検体２４からの核磁気共鳴信号を受信する図示しないＲＦ受信器を備える。
【００１４】
位置検出デバイス９は、２台の赤外線カメラ２５と、赤外線を発光する図示しない発光ダイオードを含んで構成され、断層面指示デバイスであるポインタ２７の位置及び姿勢を検出するものである。また、位置検出デバイス９は、アーム１１により移動可能に上部磁石３に連結され、ＭＲＩ装置１に対する配置を適宜変更するものである。モニタ１３は、術者２９が把持するポインタ２７により指示された被検体２４の断層面の画像を表示するもので、モニタ支持部１５により、赤外線カメラ２５と同様に上部磁石３に連結されている。基準ツール１７は、赤外線カメラ２５の座標系とＭＲＩ装置１の座標系をリンクさせるもので、３つの反射球３５を備え、上部磁石３の側面に設けられている。パーソナルコンピュータ１９には、赤外線カメラ２５が検出し算出したポインタ２７の情報が、術具位置データとして、例えば、ＲＳ２３２Ｃケーブル３３を介して送信される。制御部２３は、ワークステーションで構成され、図示しないＲＦ送信器、ＲＦ受信器などを制御する。また、制御部２３は、パーソナルコンピュータ１９と接続されている。パーソナルコンピュータ１９では、赤外線カメラ２５が検出し算出したポインタ２７の位置をＭＲＩ装置１での撮像範囲の位置データに変換し、制御部２３へ送信する。位置データは、撮像シーケンスの撮像断面へ反映される。新たな撮像断面で取得されたＭＲＩ画像はモニタ１３に表示される。また、ＭＲＩ画像は映像記録装置３４に同時記録される。例えば断層面指示デバイスであるポインタ２７を穿刺針などにとりつけ、穿刺針のある位置を常に撮像断面とする様に構成した場合、モニタ１３には穿刺針を常に含む断面が表示されることになる。また、本実施形態のように、超音波プローブ３７に取り付けた場合には、超音波プローブ３７から照射される集束超音波の焦点を含む断面が表示される。ポインタ２７の位置検出の方式には、上記に限らず、機械式、光学式、磁気式、超音波式などの方式を用いてもよい。
【００１５】
また、超音波診断治療装置４０はＭＲＩ装置１を制御するパーソナルコンピュータ１９と接続されており、位置を検出するためのポインタ２７が取り付けられた超音波プローブ３７で得られた超音波画像を専用のモニタ３８に映し出すだけでなく、パーソナルコンピュータ１９に超音波画像を転送することで、画像処理が行われる。画像処理された超音波画像もモニタ１３、１４に映し出される。超音波プローブ３７はＭＲＩ装置１の磁場内でも作動可能なセラミックなどの非磁性体で形成されている。
【００１６】
次に、図２に基づいて、上記超音波診断治療装置４０の構成について説明する。図２は、超音波診断治療装置４０の構成を示す模式図である。超音波診断治療装置４０は、被検体２４内に超音波を送受信し得られた反射エコー信号を用いて診断部位について２次元超音波画像或いは３次元超音波画像を形成して表示するとともに、被検体２４に集束超音波を照射して超音波治療を行うものである。超音波診断治療装置４０は、被検体２４に超音波を照射し受信する振動子素子を備えた超音波プローブ３７と、超音波信号を送受信する超音波送受信部２０４と、受信信号に基づいて２次元超音波画像（Ｂモード画像）或いは３次元超音波画像を構成する超音波画像構成部２０５と、超音波画像構成部２０５構成された超音波画像を表示する表示部２０６（図１のモニタ３８に相当する）と、被検体２４に照射する超音波の量を切り換えるＨＩＦＵコントローラ２０９と、各構成要素を制御する制御部２０７と、制御部２０７に指示を与えるコントロールパネル２０８とから構成されている。ＨＩＦＵコントローラ２０９は、診断装置として動作させる場合は被検体２４に照射する超音波の量を弱め、治療装置として動作させる場合は被検体２４に照射する超音波の量を強めるように、照射する超音波の大きさを制御する。なお、この例では、超音波診断装置と超音波治療装置とを一つの超音波診断治療装置として構成したが、超音波診断装置と超音波治療装置を別々の装置として構成しても良い。
【００１７】
次に、超音波診断治療装置４０から照射される集束超音波を用いた治療の概要について、図３を基に説明する。図３は、集束超音波を用いた治療の概要を示す説明図であって、（ａ）は、集束超音波３０４がターゲット３０３に集束する様子を示し、（ｂ）は、集束超音波の直径を示し、（ｃ）は、ターゲットの位置を順次移動させながら治療領域全域に集束超音波を照射する状態を示す。
【００１８】
図３の（ａ）に示されるように、超音波プローブ３７からの集束超音波３０４は、ある１点のターゲット３０３に集束するように照射が行われる。この集束超音波３０４の１回の照射により焼灼される範囲は、（ｂ）に示すように、直径Φが５〜１０ｍｍである。したがって、集束超音波による治療を行う際は、（ｃ）に示すように、集束超音波の照射位置であるターゲット３０３の位置を順次移動させて、治療対象となる病変領域３０２の全域に集束超音波を照射する。ここで、ＡＲＦＩ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｆｏｒｃｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ）による焦点可視化を行うことで理想的な焼灼領域に対して、生体組織内の実際の影響領域が算出され、三次元計測を行うことで立体的な治療予定領域を算出できる。
【００１９】
次に、本実施形態に係る治療支援システム１０における誘導支援表示機能について図４に基づいて説明する。図４は、治療支援システム１０における誘導支援表示機能を示す説明図である。例えば被検体２４は手術台（図１のベッド２１に相当する）上に固定されており、超音波プローブ３７または治療機器を用いて患部の治療を行う。本例では、治療機器として集束超音波を照射可能な超音波プローブ３７を用いており、非侵襲治療を行っている様子を示している。超音波プローブ３７は、位置検出デバイス９に取り付けられた赤外線カメラ２５にてポインタ２７位置からプローブ位置を検出し、アキシャル（Ａｘｉａｌ）４０４、サジタル（Ｓａｇｉｔｔａｌ）４０５、コロナル（Ｃｏｒｏｎａｌ）４０６の各誘導支援画像上４０４〜４０６にそれぞれ表示される。誘導支援画像４０４〜４０６の他にはＶｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ画像４０７等を任意に設定できる。術者２９は、手術前に、病変領域である特定領域４１４〜４１６および警告領域・マージン４１７〜４１９をＡｘｉａｌ４０４、Ｓａｇｉｔａｌ４０５、Ｃｏｒｏｎａｌ４０６の各誘導支援画像にそれぞれ設定しておく。誘導支援画像４０４〜４０６上には、超音波プローブの位置４０８〜４を重畳表示する。誘導支援画像４０４〜４０６上には、さらに術具に応じた治療予定領域４１１〜４１３を表示する。治療予定領域４１１〜４１３は、中心部（図中の４１４〜４１３内の網掛け部分）が病変領域であり、その周囲の黒丸部分が警告領域・マージン部分を示す。
【００２０】
また、例えば、誘導支援画像４０４〜４０６上の治療予定領域４１１〜４１３が警告領域内に入った場合に、誘導支援画像４０４〜４０６や治療パラメータを自動的に変更する機能も有している。その他、上記条件を手術環境に応じて変更することができる。
【００２１】
次に、図５に基づいて、ＭＲＩ、超音波交互撮像時の処理を説明する。図５は、ＭＲＩ、超音波交互撮像時における撮像断面構成図である。被検体２４に対して術者２９が超音波プローブ３７による画像情報を用いて治療対象（ターゲット）に対して治療が開始される。画像情報はモニタ１３、１４、３８に表示される。ここで、超音波プローブ３７には位置を検出するためのポインタ２７が取り付けられており、位置検出デバイス９を用いてターゲットの位置に追従する。ターゲットの位置情報を用いて超音波プローブ３７及びそれから照射される超音波５０２の位置を追従し、超音波５０２の位置をＭＲＩ装置に送ってその位置におけるＭＲＩ画像を撮像する。これにより、超音波プローブ３７から照射される超音波２０２を含む超音波撮像断面５０１の超音波画像とＭＲＩ画像とを得ることが可能になり、同一被検体の同一断面を撮像した超音波画像とＭＲＩ画像とを得ることができる。これらをそれぞれ交互に撮像を行い画像情報を取得することで、ＭＲＩ装置１によるフルオロスコピー撮像によるリアルタイム動画像の撮像面を、超音波撮像断面５０１と一致させることができる。但し、ＭＲＩ装置１と超音波診断治療装置４０を交互に撮像するシステムは、各装置の撮像時間を干渉することなく規程時間毎に交互に撮像するものである。また、超音波診断治療装置は通常の撮像の他に血流方向を描出する撮像と組織の硬さを計測する方法も必要に応じて併用される。
【００２２】
次に図６に基づいて、本実施形態に係る治療支援システムに用いられる治療支援プログラムについて説明する。図６は、治療支援プログラムの構成を示すブロック図である。治療支援プログラムは、パーソナルコンピュータ１９の図示しない記憶装置に格納され、パーソナルコンピュータ１９に備えられた図示しないメモリにロードされてＣＰＵにより実行されることにより、各プログラムとパーソナルコンピュータ１９を構成するハードウェアとが協働してプログラムが備える機能を実現する。
【００２３】
治療支援プログラムは、被検体２４の３次元ボリュームデータを取得する画像データ取得部１９ａと、３次元ボリュームデータに基づいて３次元ボリューム画像（以下「３Ｄ画像」という）を３次元再構成する画像再構成部１９ｂと、種類が異なる３次元画像の加減算処理する画像加減算処理部１９ｃと、被検体画像から病変部位が撮影された病変領域を含む特定領域を抽出する特定領域抽出部１９ｄと、抽出した特定領域を、予め定められた拡大率又は縮小率に基づいて拡大又は縮小処理を行い画像補償を行う画像補償部１９ｅと、位置検出デバイス９からの位置情報に基づいて、超音波プローブ３７及び被検体２４の実空間上の位置をもとめ、これをＭＲＩ装置１が使用可能な検出空間の座標系に変換し、更に検出空間の座標系を被検体の再構成画像上の座標系に変換して、被検体の再構成画像の座標と、超音波プローブ３７及び被検体２４の実空間上の座標と、を一致させる位置検出処理部１９ｆと、術具の経路、特に本実施形態では、超音波プローブ３７の芯線の延長方向や先端位置（集束超音波の焦点位置）を、位置検出デバイス９が求めたポインタ２７の傾き等のパラメータに基づいて算出したり、実際の治療プローブの位置から集束超音波の予想経路を求めたり、また推奨される集束超音波の経路や治療プローブの位置を算出する経路算出部１９ｇと、被検体の再構成画像に特定領域の位置や超音波プローブ３７の位置を重畳表示したナビゲーション画像を生成するナビゲーション画像生成部１９ｈと、特定領域から治療予定領域がはみ出している場合、及び治療予定領域が組織変性を禁止する禁忌領域と重複している場合に警告を行う警告部１９ｉと、特定領域から治療済領域及び治療予定領域を差分して、残治療領域を算出する差分画像生成部１９ｊと、ナビゲーション画像や再構成画像をモニタ１３、１４へ表示制御する表示制御部１９ｋと、治療経過情報を基にログ情報を生成するログ生成部１９ｌと、そのログ情報を記憶するログ記憶部１９ｍと、禁忌領域の設定を行う禁忌領域設定部１９ｎと、を備える。
【００２４】
本実施形態では、画像データ取得部１９ａは、ＭＲＩ装置１から３次元ボリュームデータを取得し、画像再構成部１９ｂが３Ｄ画像を再構成するが、予め撮像された３次元ボリュームデータを、図示しない記憶装置に格納しておき、画像再構成部１９ｂが記憶された３次元ボリュームデータの再構成処理を行ってもよい。この場合、画像データ取得部１９ａは必須ではない。また、本実施形態では、画像データ取得部１９ａは、超音波診断治療装置４０から２次元のリアルタイム画像データも取得する。
【００２５】
次に、本実施形態に係る治療支援システム１０における残治療領域を描出・特定方法について、図７に基づいて説明する。図７は、本実施形態に係る治療支援システム１０における残治療領域の描出・特定方法を示す説明図である。
【００２６】
例えば、治療前に非造影のＴ１強調画像（Ｔ１Ｗ）７０１、Ｔ２強調画像（Ｔ２Ｗ）７０２を撮像し、病変領域（例えば腫瘍領域）７０３と炎症領域７０４とを描出する。この２つの画像７０１、７０２を加算することでＴ１強調画像７０１に病変領域（腫瘍領域）７０３と炎症領域７０４を重畳した加算画像７０５が得られる。ただし、この加算画像７０５に描出された病変領域及び炎症領域を含む領域７０６は治療領域としては大きすぎる。これは、炎症領域は正常組織であるため、治療必須領域とは必ずしもならないためである。そこで、予め算出しておいた拡大率または縮小率を用いて領域７０６のみを画像拡大又は縮小する。通常、領域７０６に対して治療必須領域は小さいので、画像縮小処理を行うが、これは、負の拡大率を用いて画像拡大処理することと同義である。よって、本実施形態では、（拡大・）縮小率と記載する。Ｔ１強調画像（非造影）＋Ｔ２強調画像７０７をナビゲーション治療７０９に適用し、病変部位（腫瘍）に対する治療を実施する。治療後かつ造影剤の投与前のＴ１強調画像７１０は、造影剤を用いていないことから、ＨＩＦＵ治療範囲７１２のみを描出することができる。その後に造影剤を併用してＴ１強調画像を撮像すると、ＨＩＦＵ治療領域７１２と病変領域（腫瘍領域）７１５の両方を高輝度に描出されたＴ１強調画像７１１を撮像できる。これら２つの画像７１０、７１１の差分画像７１４を生成することで、残治療領域７１３を描出することができる。必要に応じてこの画像をナビゲーションに転送して追加治療を行うこともできる。
【００２７】
次に、図８〜図１２に基づいて、本実施形態に係る治療支援システム１０による処理について説明する。図８は、本実施形態に係る治療支援システム１０の処理の流れを示すフローチャートである。図９は、術前シミュレーションのＧＵＩ表示例を示す模式図である。図１０は、画像補償に用いられる（拡大・）縮小率の一例を示す模式図である。図１１は、手術・治療時のＧＵＩ表示例を示す模式図である。図１２は、治療後のＭＲＩ撮像および残治療領域描出のＧＵＩ表示例を示す模式図である。本実施形態では、被検体２４の病変部位（例えば腫瘍）を、集束超音波により加熱治療を行う場合を例に挙げて説明する。
【００２８】
治療支援システム１０により術前シミュレーションをするときには、モニタ１３、１４には、図９に示す術前シミュレーション時の画面が表示される。図９の画面は、操作ボタンが表示されるボタン領域９０と、被検体２４の画像が表示されるナビゲーション画像表示領域９１と、治療計画情報が表示される治療計画情報領域９２と、と、を含む。
【００２９】
ボタン領域９０には、ＭＲＩ装置１により被検体の３Ｄボリューム撮像を行うためのボタン「３ＤＳｃａｎ（ＭＲＩ）」９０１と、ＭＲＩ装置１及び超音波診断治療装置４０により撮像された各３Ｄ画像のうち、病変部位が撮影された領域である特定領域を検出するためのボタン「特定領域描出（ＭＲＩ）」９０２と、治療パラメータを入力するためのボタン「治療パラメータ入力」９０３と、ＨＩＦＵによる治療計画を立てるためのボタン「ＨＩＦＵ治療計画（プローブ位置計算）」９０４と、治療行為を禁止する被検体領域を登録・表示するための「禁忌情報」ボタン９０５と、術具の初期位置登録（レジストレーション）を行い、術具の位置や集束超音波の進行方向を表示するナビゲーション画像の表示を開始するための「ナビゲーション」ボタン９０６と、が備えられる。各ボタンの機能は、このボタンを用いるステップ内において説明する。以下、図８のフローチャートのステップ順に沿って説明する。
【００３０】
（ステップＳ１０１）
術者２９が「３ＤＳｃａｎ（ＭＲＩ）」９０１を押し下げると、ＭＲＩ装置１は、被検体２４の病変部位を含む領域をＭＲＩ装置１により３次元ボリューム撮像（以下「３Ｄ撮像」という。）を行う。画像データ取得部１９ａが３次元ボリューム画像データ（以下「３Ｄデータ」という。）を読み込む。画像再構成部１９ｂは、３Ｄデータの３次元再構成を行って、アキシャル、サジタル、コロナル、ボリュームレンダリング、の種類毎にＴ１強調画像とＴ２強調画像とを生成する。
【００３１】
（ステップＳ１０２）
画像加減算処理部１９ｃは、ステップＳ１０１で撮像されたＴ１強調画像（図７における７０１）とＴ２強調画像と（図７における７０２）を用いて既述の図７で説明した画像の加減算処理を行い、加減算画像（図７における７０５）を生成する（Ｓ１０２）。加減算画像は、アキシャル画像９１０、サジタル像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３として、ナビゲーション画像表示領域９１内に表示される。
【００３２】
（ステップＳ１０３）
術者２９が「特定領域抽出（ＭＲＩ）」９０２を押し下げると、術者がマウス等のツールを用いることにより、臓器毎のセグメンテーションが行われる。ボリューム情報およびセグメンテーション情報は治療計画情報画面９２０にも表示される。治療対象となるセグメンテーションされた領域情報は、特定領域抽出部１９ｄにより記憶される。または、特定領域抽出部１９ｄは、画像加減算処理部１９ｃがステップＳ１０２で生成した加減算画像からなるアキシャル画像９１０、サジタル像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３から、濃度値や形状を基に自動的に臓器毎のセグメンテーションを行い、治療必須領域となる特定領域の抽出を行ってもよい。
【００３３】
（ステップＳ１０４）
画像補償部１９ｅは、ステップＳ１０３で描出された特定領域のみを、既述の図７に示したように、事前に算出した縮小（又は拡大）率の画像補償を行い、炎症範囲を除く腫瘍領域（治療必須領域の一部）を描出した画像（図７の画像７０７）を生成し、ナビゲーション画像表示領域９１内のアキシャル画像９１０、サジタル像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３を、画像補償された画像に更新表示する（Ｓ１０４）。この画像補償処理に用いられる拡大・縮小率を図１０に基づいて説明する。腫瘍領域を含む炎症領域７０６のみを（拡大）縮小するための（拡大・）縮小率は、手術前日までに造影剤を用いた検査を行い、正確な縮小（拡大）率を算出しておくのが理想的だが、都合により造影検査を事前に実施できないことがある。その場合に、手術前に行われた臨床や実験から得られた測定値を基に設定された（拡大・）縮小率換算表を用いる。縮小（拡大）率換算表は、編集・アップデートが可能である。
【００３４】
（拡大・）縮小率は、筋肉や臓器によって腫瘍の種類や特性が異なるので、拡大・縮小率も腫瘍が発生した部位（臓器、筋肉、骨など）毎に測定し、設定される。図１０では、臓器Ａから臓器Ｆまでの６種類の臓器について、単位腫瘍体積（例えばml）に対する画像の拡大・縮小率を、測定値をフィッティングして得られた６つの曲線１００１〜１００６が定義されている。そして、ステップＳ１０３において描出された特定領域が臓器Fに発現したものであるとすると、画像補償部１９ｅは、ステップＳ１０１の３Ｄ再構成画像に基づいてその特定領域の体積を計測する。その結果、体積値が１００９であるとすると、画像補償部１９ｅは、曲線１００６における（拡大・）縮小率１００８を算出し、この（拡大・）縮小率１００８を用いて抽出された特定領域の画像補償を行う。画像補償部１９ｅは、ステップＳ１０３において、複数の特定領域が抽出された場合には、特定領域毎の発症部位・体積を算出し、臓器と体積と似合った（拡大・）縮小率を算出して画像補償を行う。（拡大・）縮小率１００８をナビゲーション機能とリンクしておくことで、自動的に縮小（または拡大）することも可能となる。アキシャル画像９１０、サジタル画像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３内の特定領域９１４は、画像補償後の大きさにより表示される。
【００３５】
本実施形態では、加減算画像を生成してから一旦表示し、そのあと、特定領域の抽出処理の指示入力を行うことにより、加減算画像内の特定領域の画像補償を行って更新表示したが、加減算画像を生成した後、特定領域の抽出を特定領域抽出部１９ｄにより自動抽出し、抽出された特定領域の画像補償を行った後に、加減算画像からなるアキシャル画像９１０、サジタル画像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３を表示してもよい。これにより、初めから画像補償された特定領域を含むナビゲーション画像を表示させることができる。
【００３６】
（ステップＳ１０５）
術者２９は「治療パラメータ入力」９０３を押し下げ、治療に必要なパラメータを入力する。治療に必要なパラメータとは、例えば、集束超音波の照射治療時間、治療インターバルタイム（集束超音波による加熱部位の冷却待機時間）、特定領域の周辺に位置する正常組織のうち、特定領域と共に治療対象とする領域を定義づけるマージン率などである。
【００３７】
次に、術者２９は、特定領域のうち、集束超音波の照射ターゲットとなる位置を指定することにより、ＨＩＦＵ治療計画の作成時において、治療必須領域となる病変領域だけでなく、それらの病変領域を含む正常組織からなるマージン領域を、治療予定領域として設定する。治療予定領域の設定は、術者２９が、ナビゲーション画像（アキシャル画像９１０、サジタル画像９１１、コロナル画像９１２、ボリュームレンダリング画像９１３）上において、ステップＳ１０３で抽出された複数の特定領域のうち、治療対象となる特定領域をターゲット９１４として設定することにより行う。
【００３８】
更に術者２９は、ターゲット９１４にアプローチするための仮プローブ位置９１５の位置を、ナビゲーション画像上において行う。
【００３９】
経路算出部１９ｇは、ターゲット９１４の位置と、仮プローブ位置９１５の位置と、を基に、仮プローブ位置９１５から照射される集束超音波の照射経路を算出し、ナビゲーション画像上に照射経路９１６として重畳表示する。ここで、既に入力された治療パラメータ応じて仮プローブ位置９１５を術者２９が補正し、これに応じて照射経路９１６も補正され、その結果がＧＵＩ上に表示される。
【００４０】
入力された治療パラメータや、ボリューム情報およびセグメンテーション情報は治療計画情報画面９２に表示される。治療計画情報画面９２は、指定された治療予定領域が表示される画面９２０と、治療情報を表示する領域９２４とを含む。この治療予定領域には、画像補償された特定領域９２３と、それらを含むマージン領域９２２とが含まれる。画面９２０はｘｙｚの３軸の方向を指定することで、別視点/角度からみた画面９２０へ切り替えることができる。更に、治療計画情報画面９２０は、実際の手術時には手術の経過を表示することができ、情報画面９２４に治療経過・生体情報の他にログとして腫瘍領域と治療領域の差も情報としてリアルタイム表示することができる。
【００４１】
（ステップＳ１０６）
術者２９は、「ＨＩＦＵ治療計画（プローブ位置計算）」９０４の押下げ、これに応動して、位置検出処理部１９ｆが、術具（本実施形態における超音波プローブ３７）とその初期位置の登録処理（レジストレーションという）を行う（Ｓ１０６）。
【００４２】
位置検出処理部１９ｆは、ポインタ２７の実空間上のＭＲＩ装置１に対する相対的な座標を、基準ツール１７を基準に算出する。位置検出処理部１９ｆは、位置検出デバイス９の各カメラ２５、２５の撮影した各画像中の基準ツール１７のマーカ３５の位置の変位より各マーカ３５の、位置検出デバイス９に対して初期的に定義された検出空間上の座標を求める。そして、この各マーカ３５の座標を基準に、検出空間の定義を、ＭＲＩ装置１において定義されている検出空間に一致するよう修正する。すなわち、同じ実空間の座標に対応する、位置検出処理部１９ｆの検出する検出空間上の座標と、ＭＲＩ装置１が用いる検出空間上の座標とが一致するようにする。
【００４３】
次に、位置検出処理部１９ｆは、位置検出デバイス９の各カメラ２５、２５の撮影した各画像中のポインタ２７の位置の変位より各ポインタ２７の検出空間上の座標や、ポインタ２７先端の座標を算出する。また、本実施形態では、位置検出処理部１９ｉにおいて、各マーカ２７の検出空間上の座標よりポインタ２７の指示方向、すなわちポインタ２７の向きをも算出する。経路算出部１９ｇは、ポインタ２７の向きから集束超音波の中心軸（ｚ軸）方向を算出して照射経路を求める。
【００４４】
次に、位置検出処理部１９ｆは、被検体２４上に置かれた被検体マーカ（腹部撮像の場合は例えば被検体の剣状突起上に位置させておく）を指示している状態に対して算出したポインタ２７の先端の検出空間の座標より、ボリュームデータ記憶部１９ｈに記憶されているボリュームデータの画像系の座標と検出空間上の座標との関係式、すなわち、検出空間上の現在の被検体の剣状突起がある位置と、ボリュームデータ中において被検体２４の剣状突起が写り込んだ位置（画像系の座標）と、を対応づける関係式を求め、これをレジストレーション結果として記憶する。より具体的には、たとえば、その時点でポインタ２７の先端で指示している被検体マーカのボリュームデータ中の座標への、算出したポインタ２７の先端の検出空間の座標の変換を行う、または、その逆の変換を行う座標変換式を求め、これをレジストレーション結果として記憶する。検出空間の座標は、モニタ２０に表示される画像における画像上の座標に変換される。
【００４５】
被検体マーカの被検体２４に対する位置が不変であれば、ステップＳ１０１において、ＭＲＩ装置１とは異なる装置、例えばＸ線ＣＴ装置により被検体マーカを装着した被検体２４を撮像してもよい。異なる装置で得た３次元ボリューム画像にも、被検体マーカが写り込んでいるため、ベッド２１に載置した被検体２４の被検体マーカをポインタ２７の先端で指して位置を検出することにより、ベッド２１に載置した被検体２４の実空間座標と、Ｘ線ＣＴ装置で撮像したときに被検体２４の実空間座標とが異なっていても、ベッド２１に載置した被検体２４の被検体マーカの実空間座標を検出空間上の座標に変換し、変換後の座標と３次元ボリューム画像に写り込んだ被検体マーカの画像上の座標とを一致させることができ、３次元ボリューム画像上にポインタ２７から得られる画像を、画像上の座標を一致させて表示することができる。Ｘ線ＣＴ装置から得た３次元ボリューム画像を用いる場合には、特定領域抽出部１９ｄは、ＣＴ値を基に、特定領域の自動抽出を行ってもよい。
【００４６】
また、被検体２４にポインタを取り付けられない場合は、レーザを用いたサーフェススキャン法を用いてもよい。このサーフェススキャン法では、術前にレーザによるサーフェススキャンを行って被検体形状を取得・記録し、そのデータを基にレジストレーションを行い、手術中は随時レーザにより被検体形状を取得し続けることによりポインタ装着と同じ効果が得られる。これにより、被検体２４の呼吸動・体動による位置ズレが生じた場合でも、レーザによるサーフェス再スキャンの結果に基づいて撮像断面を自動追従・補正することで、常に三次元空間と画像画素の位置関係を一定に保つことができる。
【００４７】
「ＨＩＦＵ治療計画（プローブ位置計算）」９０４の付加機能として、未（残）治療領域に対する治療の経路を算出する機能があり、このボタンの押下げに応動して、経路算出部１９ｇが、未（残）治療領域へのアプローチ経路を算出する。算出された経路は、後述の図１１における１１３８のように、ナビゲーション画像上に重畳表示される。
【００４８】
治療予定領域の周辺に、重要な血管のように、治療不可な領域（以下「禁忌領域」）がある場合には、術者２９はナビゲーション画像上において図示しないマウスなどのポインティングデバイスを用いて禁忌領域を指定し、「禁忌情報」ボタン９０５を押し下げて禁忌領域の登録を行う。禁忌領域設定部１９ｎは、指定された領域を禁忌領域として登録し、後述する集束超音波の進路と禁忌領域とが重複すると、警告部１９ｉが警告表示または警告音を発生する。
【００４９】
（ステップＳ１０７）
術者２９は、被検体２４の生体情報を取得するためのモニタ（同期ユニット）を装着し、生体情報（例：血圧・心拍数・発汗・体温等の異常上昇や意識の喪失）の術中モニタリングを開始する（Ｓ１０７）。
【００５０】
（ステップＳ１０８）
術者２９は「ナビゲーション」ボタン９０６を押し下げ、ナビゲーション機能を起動する。位置検出処理部１９ｆによる超音波プローブ３７のトラッキング（位置検出の連続実行）と、ナビゲーション画像生成部１９ｈによるナビゲーション画像の更新表示とが開始する（Ｓ１０８）。「ナビゲーション」ボタン９０６を押し下げると、画面は、図１１に示す術中画面に遷移する。図１１の画面は、各種ボタンが配列されるボタン領域１１０と、リアルタイム画像を表示するリアルタイム画像領域１１１と、ナビゲーション画像を表示するナビ画像領域１１３と、を備える。
【００５１】
ボタン領域１１０には、「手術開始」ボタン１１０１、「生体情報」ボタン１１０２、「ＵＳ ＳＣＡＮ」ボタン１１０３、「ＡＲＦＩ（治療予定領域）」ボタン１１０４、「領域（範囲）情報１１０５、「治療開始」ボタン１１０６、「画像情報」ボタン１１０７、「治療経過」ボタン１１０８、「ログ」ボタン１１０９、及び「治療確認」ボタン１１１０が備えられる。
【００５２】
リアルタイム画像表示領域１１１では、治療前の超音波画像１１１１、治療中の超音波画像１１１３、治療後の超音波画像（リアルタイム画像）１１１８、被検体情報や手術情報の表示領域１１２４が含まれる。
【００５３】
治療後の超音波画像１１１８画像では、生体１１２１に対してＨＩＦＵ経路１１２２が描写されているが、このＨＩＦＵ経路１１２２は、一つ前の治療領域１１２３に対する現在の治療領域１１１９をターゲットとしている。一つ前の治療領域１１２３と現在の治療領域１１１９との間の距離１１２０は、予め設定された距離になるようＧＵＩ上で誘導する。ここでいう「ＧＵＩ上で誘導」とは、例えば、距離１１２０を超える場合に、術者２９に対して現在の治療領域１１１９の再設定を促す警告を警告部１９ｉが行うことをいう。警告がされると、術者２９が再度現在の治療領域（特定領域）１１１９を設定し、この治療領域１１１９に対するＨＩＦＵ経路１１２２を経路算出部１９ｇが算出することで、ＧＵＩ上での誘導が可能となる。
【００５４】
一方、ナビ画像領域１１２には、３軸断面１１３１、１１３２、１１３３と、ボリュームレンダリング画像１１３４とが表示される。これらの画像１１３１、１１３２、１１３３、１１３４上には、超音波プローブの位置を示すマーク１１３５を重畳表示することもできる。さらに超音波プローブの位置に応じた治療予定領域（マージン含む）１１３６も表示することができる。ナビゲーション画像は、画像誘導用と治療用の画像を変更することもできる。また、マージンを含む治療予定領域１１３６を設定しておくことで、３軸断面１１３１〜１１３３に重畳表示することができ、実空間と画像情報を用いて手術をすることなる。
【００５５】
３軸断面１１３１〜１１３３およびボリュームレンダリング画像１１３４上には治療経過画像が表示されており、ナビゲーション画像上における特定領域（治療領域等）、警告領域（マージン）に対して、治療済み領域および未（残）治療領域が重畳表示されているほか、直前（最近）の治療領域１１３７が重畳表示されている。
【００５６】
（ステップＳ１０９）
術者は、「手術開始」ボタン１１０１を押し下げ、手術を開始する（Ｓ１０９）。「手術開始」ボタン１１０１の押下に応動して、ＭＲＩ装置１の撮影が開始し、超音波診断治療装置４０等の接続された機器の主電源がＯＮになる。更に、「手術開始」ボタン１１０１の押下に応動して、「ＵＳ ＳＣＡＮ」ボタン１１０３もＯＮになる。
【００５７】
「ＵＳ ＳＣＡＮ」ボタン１１０３がＯＮになると、治療前の超音波画像１１１１、治療中（リアルタイム）の超音波画像１１１３、治療後（リアルタイム）１１１８画像の撮像及び表示の他、深度や周波数等の各種パラメータの表示処理が開始する。超音波画像上では、治療前の特定領域１１１２から治療中の領域１１１５と残治療領域１１１７が分かるようになっている。この特定領域１１１２は予め算出した縮小（拡大）率によって縮小（または拡大）されている。
【００５８】
さらに、術者２９は、治療開始直前に「ＡＲＦＩ（治療予定領域抽出）」ボタン１１０４を押下することで治療予定領域１１１９が描出され、深度や周波数等の情報が事前に描出される。
【００５９】
必要があれば、術者２９は、「生体情報」ボタン１１０２を押し下げ、画面１１２４内に、随時モニタリングして得られるリアルタイムの被検体２４の情報、例えば、脈、呼吸、血圧情報等の被検体情報や、手術経過時間及び治療経過情報を表示して確認する。画面１１２４には、手術に関するリアルタイム情報、例えば術具種類、術具の状態（使用中／停止等）情報、治療割合（％）、加熱治療に伴う治療部位の拡張（膨張）率が表示される。画面１１２４は、図１１ではリアルタイム画像領域１１１に表示したが、表示箇所はこれに限らず、適宜変更可能である。また生体情報の表示は、本ステップに限らず、随時「生体情報」ボタン１１０２を押し下げることにより行うことができる。
【００６０】
また、「領域情報」ボタン１１０５を押下することで、リアルタイム超音波画像上１１１８に各種警告情報を表示することもできる。例えば、画面１１２４に予定している治療予定領域を越えている場合や被検体に異常が生じた場合等が考えられる。また、現在治療領域１１１５を中心とした規程範囲１１１６を表示している。これは、生体に間接的に影響する範囲を描写したものであり、正常組織に極力触れないようにする指標として術者が使用するものである。
【００６１】
また、オプション機能として、本実施形態に係る治療支援システム１０に、図５により説明したＩＳＣ機能を持たせてもよい。図１１のボタン領域１１０内に図示しない「ＩＳＣ」ボタンを備えておく。そして、ＭＲＩ１内部で治療を行う場合には、「ＩＳＣ」ボタンを押し下げると、制御部２３からＭＲＩ装置１に対して、超音波断面画像の撮像面の位置情報が送信され、その位置情報を基に超音波断面画像と同断面のＭＲＩ画像をＭＲＩ装置１により撮像することができる。撮像されたＭＲＩ画像は、超音波断面画像とは別画面に表示される。このＭＲＩ画像上には、超音波断面画像と同様、病変領域（腫瘍領域）及びマージン領域を含む特定領域と、ＡＲＦＩによる治療予定領域とが表示される。これにより、超音波断面画像及びそれと同一断面のＭＲＩ画像には、組織コントラストの異なる画像が表示され、同一断面を異なるモダリティで撮像した画像が表示され、視認性（診断能）の向上に寄与することができる。これら超音波断面画像及び同一断面のＭＲＩ画像からなる直前の治療画像を、術者が目視して術具の移動と追加治療を行うことができる。
【００６２】
（ステップＳ１１０）
術者２９が超音波プローブ３７の位置を移動させると、位置検出デバイス９及び位置検出処理部１９ｄが超音波プローブ３７のリアルタイム位置を追従して検出し、ナビゲーション画像生成部１９ｆが、ナビゲーション画像１１３１〜１１３４上に超音波プローブ３７の位置を重畳表示する（Ｓ１１０）。
【００６３】
（ステップＳ１１１）
術者２９は、ＧＵＩ及び数値情報を用いて超音波プローブ３７を目的位置へ誘導する（Ｓ１１１）。術者２９による超音波プローブ３７の位置の移動に応じて、経路算出部１９ｇが手術経路（本実施形態では集束超音波の中心軸の経路）を算出（補正）し、更新表示する。
【００６４】
（ステップＳ１１２）
誘導後は超音波画像やＭＲＩ画像にてターゲットの位置を確認後、集束超音波による治療が行われる（Ｓ１１２）。
【００６５】
術者は、「治療開始」ボタン１１０６を押し下げし、これに連動して「画像情報」ボタン１１０７、「治療経過」ボタン１１０８、「ログ」ボタン１１０９がＯＮとなるが、必要に応じて手動でＯＦＦとすることもできる。この機能により、治療前情報と治療中およびその差分情報（治療経過情報、残治療領域等）が画像情報として表示される。「ログ」１１０９ボタンがＯＮとなると、ログ生成部１９ｌがログを生成し、ログ記憶部１９ｍへのログ情報の記録を開始する。ログ情報は、過去に行った治療経過内容を見直すために使用されることとなる。この状態で、超音波プローブ３７から集束超音波を照射する。
【００６６】
本ステップでは、治療時の画像モニタ（ＭＲＩ、超音波他）は必ず実施する。画像モニタ情報から治療効果（キャビテーション）が確認できたら、次のステップへ進む。
【００６７】
（ステップＳ１１３）
術者は、追加（残）治療領域があるかどうか判断する（Ｓ１１３）。残治療領域が存在する場合には、ステップＳ１１０へもどり、超音波プローブ３７の位置追随（Ｓ１１１）から繰り返す。ナビゲーションによる治療が終了したら、「治療確認」ボタン１１１０を押し下げ、画面が図１２の治療効果確認画面に遷移し、ステップＳ１１４へ進む。
【００６８】
図１２に、治療後のＭＲＩ撮像および残治療領域描出のＧＵＩ表示例を示す。図１２に示す治療後のＭＲＩ撮像および残治療領域描出時の画面には、各種ボタンが表示されたボタン領域１２０と、治療後の画像を表示する画像表示領域１２１と、ＭＲＩ画像のセグメンテーション領域および治療領域を拡大表示画面が備えられた画像表示領域１２２とが含まれる。
【００６９】
ボタン領域１２０には、「３Ｄ Ｓｃａｎ（ＭＲＩ）」」ボタン１２０１と、造影後の３次元ＭＲＩ画像の撮像又は読出し・表示を行う「造影剤（ＭＲＩ）」」ボタン１２０２と、「被検体情報」ボタン１２０３、「手術情報」ボタン１２０４、「差分（残治療領域描出）」ボタン１２０５、「再治療計画」ボタン１２０６、「追加治療」ボタン１２０７、及び「終了」ボタン１２０８とが含まれる。各ボタンの機能は、このボタンを用いるステップ内において説明する。
【００７０】
（ステップＳ１１４）
造影剤を被検体２４に投与し、造影前／後の画像を取得して病変領域を描出する（Ｓ１１４）。「３Ｄ Ｓｃａｎ（ＭＲＩ）」」ボタン１２０１を押下することで、造影前の３次元ＭＲＩ画像の撮像又は読出し・表示を行い、Ａｘｉａｌ断面１２１１、Ｓａｇｉｔｔａｌ断面１２１２、Ｃｏｒｏｎａｌ断面１２１３、Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ画面１２１４に再構成・表示される。
【００７１】
また、「造影剤」ボタン１２０２を押下することで、造影ＭＲＩ画像が得られる。表示されるＭＲＩ画像は予め算出した治療計画（セグメンテーション）領域１２１５と実際に治療した領域１２１６がそれぞれ表示される。Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ像１２１７は、任意の回転が可能なだけでなく周辺組織の消去（または透明化）をすることで見やすくする機能を有している。
【００７２】
（ステップＳ１１５）
当該画像から特定領域と造影（腫瘍）領域の差分による治療効果判定を行う（Ｓ１１５）。これより、治療範囲特定と残治療領域の可視化が可能となる。
【００７３】
術者２９が「患者情報」ボタン１２０３ボタンを押下することで、治療前後の被検体特有の情報（脈、呼吸、血圧情報、手術経過時間、治療経過情報等）が情報表示画面１２２９内に表示される。同様に、「手術情報」ボタン１２０４を押下することで、手術情報として過去の治療ログ（治療回数、治療時間、治療割合（％）、残治療回数）が情報表示画面１２２９内に表示される。
【００７４】
画像表示領域１２２には、ＭＲＩ画像のセグメンテーション領域および治療領域を拡大表示画面が設けられており、ＭＲＩ造影前のセグメンテーション領域および治療領域の拡大画像１２２１と造影後の同拡大画像１２２３がそれぞれ表示される。ＭＲＩ造影前１２２１の画像は、ＨＩＦＵによる治療領域１２２２が高信号に描出され、造影後１２２３画像では、腫瘍領域１２２５と、ＨＩＦＵによる治療領域１２２２と、が高信号に描出される。
【００７５】
ここで、「差分（残治療領域描出）」ボタン１２０５を押下することで、差分画像生成部１９ｊは、２つの領域、すなわち腫瘍領域１２２５とＨＩＦＵによる治療領域１２２２との差分処理を行い、差分領域１２２６、１２２８が算出・表示される。
【００７６】
（ステップＳ１１６）
術者２９は、この差分画像１２２７と情報表示画面１２２９内の手術情報から再治療を行うかどうか判断する（Ｓ１１６）。必要と判断した場合には「再治療計画」ボタン１２０６を押下する。そのときには、ステップＳ１１１へ戻り、ナビゲーション画像生成部１９ｈが、差分画像生成部１９ｊから差分領域１２２６，１２２８の位置情報を取得し、差分領域１２２６、１２２８が新たに重畳表示されたＡｘｉａｌ断面１２１１、Ｓａｇｉｔｔａｌ断面１２１２、Ｃｏｒｏｎａｌ断面１２１３、Ｖｏｌｕｍｅ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ画面１２１４に更新表示される。差分領域１２２６、１２２８が新ターゲットとして表示（図示を省略）され、新ターゲット１２２８における追加治療のためのプローブ位置と照射経路が、経路算出部１９ｇにより自動的に計算されＧＵＩ上に描写される。ここでも、治療パラメータに応じて仮ＨＩＦＵプローブおよび照射経路の補正が行われ、結果がＧＵＩ上に表示される。問題なければ「追加治療」ボタン１２０７を押し下げ、再治療に必要な機器をＯＮにしたり、ログ情報の収集の再開をしたりなど、再治療に必要な諸準備を整え、手術・治療開始となる。
【００７７】
残治療領域がない、又は仮に残治療領域が存在してもさまざまな条件を考慮して追加治療を実施しない場合には、「終了」ボタン１２０８を押下して手術・治療終了となる。
【００７８】
本実施形態に係る治療支援システムによれば、造影前に撮像された病変領域が撮像された画像と、造影後に撮像された病変領域と治療済領域とが表示された画像と、の差分画像を生成することにより、残治療領域を明瞭に表示することができる。この残治療領域情報を基に、治療支援システムの制御部（経路算出部１９ｇ）から超音波プローブの設置位置を算出し、術者に提示する再治療フィードバック機能を有することで、追加治療の要否判断に資する情報を提供することができる。
【００７９】
本実施形態では、残治療領域の描出のために、治療後かつ造影前のＭＲＩ画像と造影後かつ造影後のＭＲＩ画像とを差分して残治療領域が描出された差分画像を生成したが、この差分画像の生成は、治療済領域と周辺領域とが区別されて描出された画像と、治療済領域及び病変領域を含む領域と周辺領域とが区別されて描出された画像と、であれば、上記造影前のＭＲＩ画像と造影後かつ造影後のＭＲＩ画像に限定されることはない。
【００８０】
また、本実施形態では、治療後に造影剤を投与するため、治療前のナビゲーション画像として造影剤を用いずにＭＲＩ撮像をしたＴ１Ｗ画像（周辺領域と病変領域及び炎症領域とが判別しにくい画像）と、Ｔ２Ｗ画像（周辺領域と病変領域及び炎症領域とが判別しやすい画像）とを加減算処理し、さらに、炎症領域が病変領域に含まれないように画像補償を行ったが、ナビゲーション画像は、本実施形態に記載したものには限らず、造影剤を用いることなく病変領域が描出され、その３次元的位置が把握できる画像であれば、画像の種類は問わない。
【００８１】
更に、本実施形態では、ＨＩＦＵを用いた加熱治療時における治療支援システムを例に説明したが、加熱治療装置は、ＨＩＦＵに限らず、例えば、被検体内の病変部位に穿刺を行い、その穿刺針に一対の電極を用いるモノポーラ方式や展開針方式を用いた温熱治療装置を接続し、穿刺針による加熱治療を行う術式でもよい。また、本実施形態では、術式として加熱治療を例に説明するが、凍結治療にも本実施形態は適用できる。例えば、ジュール・トムソン効果を利用した凍結と解凍ができるＭＲ対応冷凍治療器を備え、病変部位、例えば腫瘍に穿刺したプローブ内においてアルゴンガスなどの凍結ガス及びヘリウムガスなどの解凍ガスの噴出・停止をすることにより、腫瘍領域を凍結治療する装置を用いた凍結治療に本実施形態に係る治療支援システムを適用してもよい。
【符号の説明】
【００８２】
１…ＭＲＩ装置、３…上部磁石、５…下部磁石、７…支柱、９…位置検出デバイス、１１…アーム、１３、１４…モニタ、１５…モニタ支持部、１７…基準ツール、１９…パーソナルコンピュータ、２１…ベッド、２３…制御部、２４…被検体、２５…赤外線カメラ（位置検出デバイス）、２７…ポインタ、２９…術者、３３…ＲＳ２３２Ｃケーブル、３４…映像記録装置、３５…反射球、３７…超音波プローブ、３８…モニタ、４０…超音波診断治療装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体の病変部位に対して加熱又は凍結処理を行う治療手段と、及びその治療手段を駆動・制御する駆動手段と、を備えた治療装置と、
前記被検体の病変部位を撮像する医用画像撮像装置と、
前記医用画像撮像装置により、前記被検体に対して行われた加熱又は凍結処理の結果、組織変性が生じた部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理が施されていない部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第一医用画像と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じた部位及び前記病変部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じていない、前記病変部位の周辺部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第二医用画像と、を撮像し、前記第一医用画像及び前記第二医用画像を差分処理することにより、前記病変部位が撮像された領域のうち、前記加熱又は凍結処理が施された部位を除く領域が描出された差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記差分画像を表示する画像表示手段と、
を備えることを特徴とする治療支援システム。
【請求項２】
請求項１に記載の治療支援システムにおいて、
前記医用画像撮像装置は、磁気共鳴イメージング装置であり、
前記第一医用画像は、前記磁気共鳴イメージング装置により、造影剤を用いることなく前記被検体の前記病変部位を撮像したＴ１強調画像であり、
前記第二医用画像は、前記磁気共鳴イメージング装置により、造影剤注入後の前記被検体の前記病変部位を撮像したＴ１強調画像である、
ことを特徴とする治療支援システム。
【請求項３】
請求項１に記載の治療支援システムにおいて、
前記医用画像撮像装置により撮像した前記病変部位及びその周囲に位置する炎症部位と、前記病変部位及び炎症部位の周辺に位置する周辺正常部位と、のコントラストが相対的に低い第三医用画像と、前記医用画像撮像装置により撮像した前記病変部位及び前記炎症部位と、前記周辺正常部位と、のコントラストが相対的に高い第四医用画像と、を読込み、前記第三医用画像と前記第四医用画像とを加減算処理することにより、前記周辺正常部位に対して、前記病変部位及び前記炎症部位のコントラストが相対的に高い加減算画像を生成する画像加減算処理手段と、
前記治療手段の位置情報を検出する位置検出処理手段と、
前記治療手段の位置情報に基づいて、前記加減算画像に前記治療手段の位置を重畳表示したナビゲーション画像を生成するナビゲーション画像生成手段と、を更に備える、
ことを特徴とする治療支援システム。
【請求項４】
請求項３に記載の治療支援システムにおいて、
前記医用画像撮像装置は、磁気共鳴イメージング装置であり、
前記第三医用画像は、前記磁気共鳴イメージング装置により、造影剤を用いることなく前記被検体を撮像したＴ１強調画像であり、
前記第四医用画像は、前記磁気共鳴イメージング装置により、造影剤を用いることなく前記被検体を撮像したＴ２強調画像である、
ことを特徴とする治療支援システム。
【請求項５】
請求項３に記載の治療支援システムにおいて、
前記病変部位が発症した前記被検体の臓器種類又は前記病変部位の体積の少なくとも一つに応じて設定された画像拡大又は縮小率を算出し、前記加減算画像に含まれる前記病変部位及び前記炎症部位が撮像された領域に対し、前記算出した画像拡大又は縮小率に応じて画像の拡大又は縮小処理を行う画像補償手段を更に備える、
ことを特徴とする治療支援システム。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一つに記載の治療支援システムにおいて、
ユーザにより指定された前記治療手段による治療予定部位と、前記治療手段により既に加熱又は凍結処理された部位との距離が閾値以下になると警告を行う警告手段を更に備える、
ことを特徴とする治療支援システム。
【請求項７】
組織変性が生じた部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理が施されていない部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第一医用画像と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じた部位及び前記病変部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じていない、前記病変部位の周辺部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第二医用画像と、を撮像し、前記第一医用画像及び前記第二医用画像を差分処理することにより、前記病変部位が撮像された領域のうち、前記加熱又は凍結処理が施された部位を除く領域が描出された差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記差分画像を表示する画像表示手段と、
を備えたことを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の医用画像処理装置において、
前記第一医用画像は、磁気共鳴イメージング装置により、造影剤を用いることなく前記被検体の前記病変部位を撮像したＴ１強調画像であり、
前記第二医用画像は、前記磁気共鳴イメージング装置により、造影剤注入後の前記被検体の前記病変部位を撮像したＴ１強調画像である、
ことを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項１】
被検体の病変部位に対して加熱又は凍結処理を行う治療手段と、及びその治療手段を駆動・制御する駆動手段と、を備えた治療装置と、
前記被検体の病変部位を撮像する医用画像撮像装置と、
前記医用画像撮像装置により、前記被検体に対して行われた加熱又は凍結処理の結果、組織変性が生じた部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理が施されていない部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第一医用画像と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じた部位及び前記病変部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じていない、前記病変部位の周辺部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第二医用画像と、を撮像し、前記第一医用画像及び前記第二医用画像を差分処理することにより、前記病変部位が撮像された領域のうち、前記加熱又は凍結処理が施された部位を除く領域が描出された差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記差分画像を表示する画像表示手段と、
を備えることを特徴とする治療支援システム。
【請求項２】
請求項１に記載の治療支援システムにおいて、
前記医用画像撮像装置は、磁気共鳴イメージング装置であり、
前記第一医用画像は、前記磁気共鳴イメージング装置により、造影剤を用いることなく前記被検体の前記病変部位を撮像したＴ１強調画像であり、
前記第二医用画像は、前記磁気共鳴イメージング装置により、造影剤注入後の前記被検体の前記病変部位を撮像したＴ１強調画像である、
ことを特徴とする治療支援システム。
【請求項３】
請求項１に記載の治療支援システムにおいて、
前記医用画像撮像装置により撮像した前記病変部位及びその周囲に位置する炎症部位と、前記病変部位及び炎症部位の周辺に位置する周辺正常部位と、のコントラストが相対的に低い第三医用画像と、前記医用画像撮像装置により撮像した前記病変部位及び前記炎症部位と、前記周辺正常部位と、のコントラストが相対的に高い第四医用画像と、を読込み、前記第三医用画像と前記第四医用画像とを加減算処理することにより、前記周辺正常部位に対して、前記病変部位及び前記炎症部位のコントラストが相対的に高い加減算画像を生成する画像加減算処理手段と、
前記治療手段の位置情報を検出する位置検出処理手段と、
前記治療手段の位置情報に基づいて、前記加減算画像に前記治療手段の位置を重畳表示したナビゲーション画像を生成するナビゲーション画像生成手段と、を更に備える、
ことを特徴とする治療支援システム。
【請求項４】
請求項３に記載の治療支援システムにおいて、
前記医用画像撮像装置は、磁気共鳴イメージング装置であり、
前記第三医用画像は、前記磁気共鳴イメージング装置により、造影剤を用いることなく前記被検体を撮像したＴ１強調画像であり、
前記第四医用画像は、前記磁気共鳴イメージング装置により、造影剤を用いることなく前記被検体を撮像したＴ２強調画像である、
ことを特徴とする治療支援システム。
【請求項５】
請求項３に記載の治療支援システムにおいて、
前記病変部位が発症した前記被検体の臓器種類又は前記病変部位の体積の少なくとも一つに応じて設定された画像拡大又は縮小率を算出し、前記加減算画像に含まれる前記病変部位及び前記炎症部位が撮像された領域に対し、前記算出した画像拡大又は縮小率に応じて画像の拡大又は縮小処理を行う画像補償手段を更に備える、
ことを特徴とする治療支援システム。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか一つに記載の治療支援システムにおいて、
ユーザにより指定された前記治療手段による治療予定部位と、前記治療手段により既に加熱又は凍結処理された部位との距離が閾値以下になると警告を行う警告手段を更に備える、
ことを特徴とする治療支援システム。
【請求項７】
組織変性が生じた部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理が施されていない部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第一医用画像と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じた部位及び前記病変部位が撮影された領域と、前記加熱又は凍結処理により組織変性が生じていない、前記病変部位の周辺部位が撮影された領域と、のコントラストが相対的に高い第二医用画像と、を撮像し、前記第一医用画像及び前記第二医用画像を差分処理することにより、前記病変部位が撮像された領域のうち、前記加熱又は凍結処理が施された部位を除く領域が描出された差分画像を生成する差分画像生成手段と、
前記差分画像を表示する画像表示手段と、
を備えたことを特徴とする医用画像処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の医用画像処理装置において、
前記第一医用画像は、磁気共鳴イメージング装置により、造影剤を用いることなく前記被検体の前記病変部位を撮像したＴ１強調画像であり、
前記第二医用画像は、前記磁気共鳴イメージング装置により、造影剤注入後の前記被検体の前記病変部位を撮像したＴ１強調画像である、
ことを特徴とする医用画像処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図６】
【図８】
【図１０】
【図４】
【図５】
【図７】
【図９】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２２８２８６（Ｐ２０１２−２２８２８６Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９６６６５（Ｐ２０１１−９６６６５）
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 発行者名 日本コンピュータ外科学会 刊行物名 日本コンピュータ外科学会誌 第１２巻 第３号 第１９回日本コンピュータ外科学会大会特集号 発行日 平成２２年１１月２日
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２２年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「戦略的国際標準化推進事業／標準化フォローアップ／集束超音波治療装置に関する国際標準化」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【出願人】（５９１１７３１９８）学校法人東京女子医科大学 (48)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２５日（２０１１．４．２５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り 発行者名 日本コンピュータ外科学会 刊行物名 日本コンピュータ外科学会誌 第１２巻 第３号 第１９回日本コンピュータ外科学会大会特集号 発行日 平成２２年１１月２日
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２２年度、独立行政法人新エネルギー・産業技術総合開発機構「戦略的国際標準化推進事業／標準化フォローアップ／集束超音波治療装置に関する国際標準化」委託研究、産業活力再生特別措置法第３０条の適用を受ける特許出願）
【出願人】（０００１５３４９８）株式会社日立メディコ (1,613)
【出願人】（５９１１７３１９８）学校法人東京女子医科大学 (48)
【Ｆターム（参考）】
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