CN103987324B - 穿刺辅助装置 - Google Patents

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Abstract

本实施方式所涉及的穿刺辅助装置具备：显示单元；体积数据获取单元，获取三维的体积数据；穿刺对象设定单元，在所述获取的体积数据中设定穿刺对象；可穿刺区域设定单元，在所述获取的体积数据中设定从体表到达所述设定的穿刺对象的体表图像上的可穿刺区域；穿刺路径提取单元，提取从所述设定的体表图像上的可穿刺区域至所述穿刺对象的穿刺路径；安全度计算单元，计算所述提取的穿刺路径的安全度；以及刺入点候选区域显示控制单元，基于所述计算的安全度将所述可穿刺区域分为组，在属于其规定的组的可穿刺区域中设定向所述穿刺对象穿刺的穿刺刺入点的候选区域，使该候选区域显示在所述显示单元上。

Description

穿刺辅助装置
技术领域
本发明的实施方式涉及一种穿刺辅助装置。
背景技术
近年来进行着很多利用穿刺的治疗。穿刺是指，从体外向血管·体腔内或内脏刺入注射针(穿刺针)。该利用穿刺的治疗是为了排出在患者的体内积存的体液、脓或注入药物而进行的。另外，穿刺还用于采取患者体内的组织。而且，当前广泛进行着手术者一边观察使用超声波诊断装置拍摄患者的体内所得的实时图像、一边通过手动向患者的体内插入穿刺针的治疗。
在此，关于使用穿刺的具体治疗法(肝细胞癌的穿刺治疗)进行说明。当前，作为非进展肝细胞癌的治疗方法，已知外科上的肝切除和局部疗法。
一般，外科上的肝切除以肝功能良好的人为应用对象，对于肝功能差的人选择内科上的治疗。肝切除中，根据肿瘤的大小·位置而使切除量·对肝脏产生的创伤发生变化。另外，肝脏的再生能力高，因此在表示肝脏本身的作用的肝储备功能充分时，经受起对整个肝脏的百分之八十左右的切除，通过肝再生能力而其大小通过1年多恢复为原来的大小。然而，在肝功能低的状态下，也有时在肝切除后不能进行肝脏的再生而肝脏衰弱从而成为肝功能衰竭。
另一方面，局部疗法主要进行如下疗法：对肝细胞癌进行穿刺并注入乙醇来使癌组织坏死的经皮乙醇注入疗法；提供高频来使癌组织坏死的无线电波热凝固疗法。
肝脏中血流丰富，当通过穿刺来损坏主要的血管时，有时对由该血管提供养分的肝细胞癌以外的正常肝组织也带来损伤。另外，在肝细胞癌存在于肝脏表面的情况下，在无线电波热凝固疗法中对与肝脏接触的横隔膜、胸膜也传导热，有引起热损伤、起因于此的并发症的危险性。因此，在局部疗法中，安全的穿刺路径(穿刺路线)的规划及其实施变得非常重要。
在此，公开了如下图像处理显示装置：在进行利用穿刺的治疗时，在包括穿刺对象的三维图像中，以穿刺对象为中心来使包括穿刺对象的对象物的剖面图像进行旋转显示。在该图像处理显示装置中，手术者能够一边变更作为对象物的被检体的剖面图像、一边确认在穿刺路径上是否包括血管等应保护的对象(参照专利文献1)。
专利文献1：日本特开2005-169070号公报
发明内容
发明要解决的问题
另外，在以往的穿刺规划中，以确定能够安全到达规定的穿刺对象的路径为目的。然而，能够安全到达规定的穿刺对象的路径不能说只存在1个，在现实中，大多情况下有可能存在多个候选。
另外，在实际的穿刺术中，手术者在被检体的体表上确定通过穿刺规划所决定的穿刺路径中的穿刺针的刺入点。
然而，穿刺规划是在剖面图像上进行穿刺路径的设定，因此对于手术者来说难以知道体表上的穿刺针的刺入点。
即，在以往的穿刺规划中，尽管对穿刺对象安全穿刺的穿刺路径存在多个，但只能确定一个穿刺路径，而且，只能在包括穿刺对象的剖面图像上设定穿刺路径，因此手术者难以知道最佳的穿刺针的刺入点。
附图说明
图1是表示使用第1实施方式所涉及的工作站的穿刺系统的概要结构的一例的概要结构图。
图2是表示第1实施方式所涉及的工作站的功能的功能框图。
图3是表示第1实施方式所涉及的工作站的结构的硬件框图。
图4是表示第1实施方式所涉及的工作站在体表图像上显示穿刺刺入点的候选区域的穿刺刺入点显示处理的流程图。
图5是第1实施方式所涉及的工作站的穿刺对象设定部设定体表图像上的可穿刺区域的情况的说明图。
图6是说明第1实施方式所涉及的工作站的穿刺路径提取部提取穿刺路径的方法的说明图。
图7是表示第1实施方式所涉及的工作站的穿刺路径提取部提取从可穿刺区域至穿刺对象的穿刺路径的方法的说明图。
图8是说明第1实施方式所涉及的工作站的安全度计算部计算从可穿刺区域至穿刺对象的穿刺路径的安全度的安全度计算方法的说明图。
图9是表示第1实施方式所涉及的工作站的安全度计算部对距离加权的情况下的各保护对象的安全度的说明图。
图10是第1实施方式所涉及的工作站的安全度计算部使用危险度对距离加权的情况的说明图。
图11是第1实施方式所涉及的工作站的刺入点候选显示控制部使以色彩区分显示了安全度的安全度对应图(map)显示在体表图像上而显示在显示部上的情况的说明图。
图12是第1实施方式所涉及的工作站的刺入点候选显示控制部将穿刺刺入候选区域的穿刺刺入点显示在体表图像上的情况的说明图。
图13是第2实施方式所涉及的工作站将与所指定的穿刺刺入点(或穿刺刺入候选区域)关联的穿刺辅助信息显示在显示部上的情况的说明图。
图14是表示使用第3实施方式所涉及的工作站的穿刺系统的概要结构的一例的概要结构图。
图15是第3实施方式所涉及的工作站的刺入点候选显示部通过未图示的投影仪使图11所示的穿刺刺入点的候选投影到被检体的体表上的情况的说明图。
具体实施方式
本实施方式所涉及的穿刺辅助装置具备：显示单元；体积数据获取单元，获取三维的体积数据；穿刺对象设定单元，在所述获取的体积数据中设定穿刺对象；可穿刺区域设定单元，在所述获取的体积数据中设定从体表到达所述设定的穿刺对象的体表图像上的可穿刺区域；穿刺路径提取单元，提取从所述设定的体表图像上的可穿刺区域至所述穿刺对象的穿刺路径；安全度计算单元，计算所述提取的穿刺路径的安全度；以及刺入点候选区域显示控制单元，基于所述计算的安全度将所述可穿刺区域分为组，在属于其规定的组的可穿刺区域中设定向所述穿刺对象穿刺的穿刺刺入点的候选区域，使该候选区域显示在所述显示单元上。
由此，本实施方式所涉及的穿刺辅助装置能够显示对穿刺对象安全穿刺的多个穿刺路径的候选区域，并且能够显示体表图像上的穿刺刺入点的候选区域。
(第1实施方式)
下面，参照附图来说明第1实施方式所涉及的工作站(穿刺辅助装置)300。
图1是表示使用第1实施方式所涉及的工作站300的穿刺系统600的概要结构的一例的概要结构图。
如图1所示，该穿刺系统600具备医用图像摄影装置(modality)100、图像服务器200、工作站300、超声波诊断装置400、网络500等而构成。
医用图像摄影装置100是在分类用于拍摄被检体的装置(摄像装置)时使用的医用系统名。例如，作为医用图像摄影装置100，有X射线CT(Computed Tomography：计算机断层扫描)装置、MRI(Magnetic Resonance Imaging)装置(磁共振诊断装置)、超声波诊断装置等。此外，X射线CT装置是利用放射线等来扫描物体并使用计算机进行处理的摄影装置。MRI装置是使用磁场和电波拍摄被检体的体内等的图像的装置。超声波诊断装置是将超声波照射到被检体并使其回响影像化的图像诊断装置。在本实施方式中，只要能够拍摄三维的体积数据，则任意装置都能够应用为医用图像摄影装置100。
图像服务器200是构成医疗用图像管理系统(PACS：Picture Archiving andCommunication System)的图像管理服务器，是对由医用图像摄影装置100拍摄被检体(患者)而得到的三维的体积数据进行保管、阅览、管理的服务器。
工作站(穿刺辅助装置)300是对由医用图像摄影装置100拍摄被检体而得到的三维的体积数据、保存在图像服务器200中的三维的体积数据实施计算机处理来实现三维显示的影像化或进行定量分析的装置。此外，设本实施方式所涉及的工作站300由医用图像处理装置构成。另外，后面说明本实施方式所涉及的工作站300的详情。
超声波诊断装置400拍摄在穿刺时由超声波探头得到的被检体的患部、穿刺针的位置，显示该拍摄得到的部位。此外，在本实施方式中，作为进行穿刺的装置采用超声波诊断装置400来进行说明，但是只要能够使用于穿刺，也可以使用X射线CT装置或MRI装置。
网络500是用于将连接于穿刺系统600的各装置相互连接的网络。
接着，详细说明第1实施方式所涉及的工作站300的结构。
图2是表示第1实施方式所涉及的工作站300的功能的功能框图。
如图2所示，该工作站300具备体积数据获取部310、穿刺对象设定部312、可穿刺区域设定部314、保护对象设定部316、不可穿刺区域 设定部318、穿刺路径提取部319、安全度计算部320、刺入点候选区域显示控制部322、体积数据存储部330以及显示部346等而构成。
体积数据获取部310获取由医用图像摄影装置100拍摄并保管在图像服务器200(图1)中的三维的体积数据。然后，体积数据获取部310将所获取的体积数据保存到体积数据存储部330中。
穿刺对象设定部312在所获取的体积数据中设定穿刺对象。穿刺对象设定部312当在体积数据中设定了穿刺对象时，将设定了穿刺对象的该体积数据保存到体积数据存储部330中。
此外，作为一例，穿刺对象设定部312在通过未图示的三维重构部将体积数据重构为适于三维图像处理的体素数据之后重构为体积绘制(volume rendering)图像来设定穿刺对象，但是在能够通过软件从体积数据提取穿刺对象的情况下，也可以自动设定穿刺对象。
可穿刺区域设定部314在所获取的体积数据中设定从体表到达所设定的穿刺对象的体表图像上的可穿刺区域。例如，可穿刺区域设定部314能够在所获取的体积数据中，通过以所设定的穿刺对象为中心并以使用的穿刺针所能够穿刺的深度为半径的穿刺针可到达范围，来设定体表图像上的可穿刺区域。然后，可穿刺区域设定部314当在体积数据中设定了可穿刺区域时，将设定了可穿刺区域的该体积数据保存到体积数据存储部330中。
保护对象设定部316能够将表示应保护的区域的保护对象设定在被检体中的穿刺针可到达范围的区域中。例如，保护对象设定部316通过体积绘制图像来显示三维的体积数据，能够将血管、横隔膜等设定为保护对象，而且，在能够通过软件从该三维的体积数据提取血管、横隔膜等的情况下，也可以自动设定保护对象。
不可穿刺区域设定部318能够将表示无法穿刺的区域的不可穿刺区域设定在被检体中的穿刺针可到达范围的区域中。例如，不可穿刺区域设定部318通过体积绘制图像来显示三维的体积数据，能够将骨区 域设为不可穿刺区域，而且，在能够通过软件从该三维的体积数据提取骨区域的情况下，也可以自动设定不可穿刺区域。
在此，保护对象设定部316和不可穿刺区域设定部318是任意的结构要素，能够根据用户的期望适当地进行设定。因此，不需要始终设定保护对象设定部316和不可穿刺区域设定部318这两方，也可以仅设定某一方。而且，保护对象设定部316和不可穿刺区域设定部318当设定了保护对象或不可穿刺区域时，将设定了保护对象或不可穿刺区域的体积数据保存到体积数据存储部330中。
穿刺路径提取部319提取从所设定的体表图像上的可穿刺区域至穿刺对象的穿刺路径。例如，在由保护对象设定部316设定了保护对象的情况下，穿刺路径提取部319基于从穿刺针可到达范围的区域去除该保护对象后的第1穿刺针可到达范围的区域提取从体表图像上的可穿刺区域至穿刺对象的穿刺路径。
另外，例如在由不可穿刺区域设定部318设定了不可穿刺区域的情况下，穿刺路径提取部319基于从穿刺针可到达范围的区域去除该不可穿刺区域后的第2穿刺针可到达范围的区域提取从体表图像上的可穿刺区域至穿刺对象的穿刺路径。然后，穿刺路径提取部319将所提取的穿刺路径保存到体积数据存储部330中。
此外，在设定了保护对象和不可穿刺区域这两方的情况下，穿刺路径提取部319基于从穿刺针可到达范围的区域去除该保护对象和不可穿刺区域后的穿刺针可到达范围的区域提取从体表图像上的可穿刺区域至穿刺对象的穿刺路径。
安全度计算部320计算所提取的穿刺路径的安全度。例如，安全度计算部320将连接从所设定的体表图像上的可穿刺区域至穿刺对象的穿刺路径的集合设为穿刺路径群，基于该穿刺路径群的各穿刺路径与保护对象的位置关系计算安全度。然后，安全度计算部320当计算出各穿刺路径的安全度时，将穿刺路径及其安全度保存到体积数据存储 部330中。
刺入点候选区域显示控制部322基于所计算出的安全度将可穿刺区域分为组，在属于其规定的组的可穿刺区域中设定向穿刺对象穿刺的穿刺刺入点的候选区域，并显示在后述的显示部346上。例如，刺入点候选区域显示控制部322将属于规定的组的可穿刺区域的重心作为穿刺刺入点，基于该可穿刺区域的面积和该穿刺路径的距离中的至少某一个来使穿刺刺入点的候选区域显示在显示部346上。然后，刺入点候选区域显示控制部322将分组后的可穿刺区域保存到体积数据存储部330中。
体积数据存储部330保存在体积数据获取部310中获取的三维的体积数据。另外，每次对由体积数据获取部310获取的体积数据进行上述的各设定时，该设定的体积数据、设定内容被保存到体积数据存储部330中。
接着，说明本实施方式所涉及的工作站300的硬件结构。
图3是表示第1实施方式所涉及的工作站300的结构的硬件框图。
如图3所示，工作站300具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)341、ROM(Read Only Memory：只读存储器)342、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)343、网络接口部344、操作部345、显示部346、存储部347、内部总线348等而构成。
CPU341将保存在ROM342中的各种程序加载到RAM343中并展开该程序，由此能够实现各种程序的功能。RAM343被用作工作区域(作业用存储器)。ROM342保存各种程序。保存在ROM342中的各种程序中包括用于实现图2所示的工作站300的各功能的程序。
网络接口部344是用于经由网络500(图1)接收保存在图像服务器200的存储部中的三维的体积数据或者从超声波诊断装置400接收体积数据的接口部。
操作部345由对保存在工作站300的体积数据存储部330中的三维 的体积数据进行穿刺对象、保护对象或不可穿刺区域的设定或者进行程序的输入、编辑、登记等的输入装置等构成。具体地说，操作部345由键盘、鼠标等指示设备构成。
显示部346构成为显示从图像服务器200获取的三维的体积数据或显示在设定穿刺对象、保护对象或不可穿刺区域时的体积绘制图像的显示部。该显示部346由液晶显示器、监视器等构成。
存储部347是构成存储器的存储部，由RAM、硬盘等构成。在本实施方式中，存储部347例如构成保存三维的体积数据的体积数据存储部330。
内部总线348连接于各结构要素使得由CPU341对工作站300整体进行总括控制。
这样，在本实施方式中，存储部347构成体积数据存储部330，而且，通过执行保存在ROM342中的程序来能够实现图2所示的工作站300的各功能。
(穿刺刺入点显示处理)
接着，说明由第1实施方式所涉及的工作站300进行的穿刺刺入点显示处理的动作。
图4是表示第1实施方式所涉及的工作站300在体表图像上显示穿刺刺入点的候选区域的穿刺刺入点显示处理的流程图。在图4中，对S附加了数字的符号表示流程图的各步骤。
首先，在步骤S101中，体积数据获取部310经由网络500从图像服务器200获取三维的体积数据。体积数据获取部310将所获取的三维的体积数据保存到体积数据存储部330中。
在步骤S103中，穿刺对象设定部312在所获取的体积数据中设定穿刺对象。
在步骤S105中，可穿刺区域设定部314通过以所设定的穿刺对象为中心并以使用的穿刺针所能够穿刺的深度为半径的穿刺针可到达范 围来设定体表图像上的可穿刺区域。
图5是第1实施方式所涉及的工作站300的穿刺对象设定部312设定体表图像上的可穿刺区域的情况的说明图。
在图5的(A)中，以矢状剖面示出被检体P的摄像图像。另外，在图5的(B)中，以轴向剖面示出被检体P的摄像图像。在图5的(A)所示的矢状剖面像中，相对于纸面(图5的(A))在左侧存在被检体P的头，相对于纸面(图5的(A))在右侧存在被检体P的脚。
另一方面，在图5的(B)所示的轴向剖面像中，示出图5的(A)的轴向剖面位置处的剖面像，相对于纸面(图5的(B))在纸面深侧存在脚，相对于纸面(图5的(B))在纸面跟前侧存在头。
在图5的(A)和(B)的例子中，对三维的体积数据设定有穿刺对象OB作为穿刺对象。可穿刺区域设定部314通过以穿刺对象OB为中心并以使用的穿刺针所能够穿刺的深度为半径的穿刺针可到达范围RN来设定被检体P的体表图像上的可穿刺区域ER。
在此，作为一例，说明提取从所设定的体表图像上的可穿刺区域ER至穿刺对象OB的穿刺路径的方法。
图6是说明第1实施方式所涉及的工作站300的穿刺路径提取部319提取穿刺路径的方法的说明图。
在图6中，在图5所示的内容上附加显示穿刺路径群PR。具体地说，穿刺路径提取部319提取从可穿刺区域ER至穿刺对象OB的大致直线的穿刺路径，将该穿刺路径的集合作为穿刺路径群PR进行显示。即，穿刺路径群PR表示由穿刺路径提取部319提取各穿刺路径并以穿刺对象OB为中心的穿刺路径存在多个。
此外，设图6的(A)与图5的(A)对应，并且图6的(B)与图5的(B)对应。另外，设穿刺路径具有三维的位置关系。
在步骤S107中(图4)，保护对象设定部316能够将表示应保护的区域的保护对象设定在被检体P中的穿刺针可到达范围RN的区域中。
在步骤S109中，不可穿刺区域设定部318能够将表示无法穿刺的区域的不可穿刺区域设定在被检体P中的穿刺针可到达范围RN的区域中。
在步骤S111中，穿刺路径提取部319提取从体表图像上的可穿刺区域ER至穿刺对象OB的穿刺路径。
在此，使用附图来说明在设定了步骤S107和109中说明的保护对象和不可穿刺区域的情况下穿刺路径提取部319提取怎样的穿刺路径。
图7是表示第1实施方式所涉及的工作站300的穿刺路径提取部319提取从可穿刺区域ER至穿刺对象OB的穿刺路径的方法的说明图。此外，在图7中显示了轴向面，但是设穿刺路径具有以穿刺对象OB为中心的三维的位置关系。
如图7所示，在被检体P的穿刺针可到达范围RN中设定了表示作为保护对象的血管的保护对象PO和表示不可穿刺区域的骨区域BO。在图7的例子中，在穿刺路径PR1中存在表示血管的保护对象PO。因此，穿刺路径PR1成为危险的路径。另一方面，穿刺路径PR2和穿刺路径PR4中在穿刺针可到达范围RN中没有遮挡之物。因此，穿刺路径PR2和穿刺路径PR4成为安全的路径。与此相对，在穿刺路径PR3中存在表示不可穿刺区域的骨区域BO。因此，穿刺路径PR3成为无法穿刺的不能穿刺路径。
因而，穿刺路径提取部319，关于从可穿刺区域ER至穿刺对象OB，从被检体P的穿刺针可到达范围RN的区域中提取没有保护对象PO、骨区域BO等遮挡穿刺路径之物的大致直线的安全的穿刺路径。
在步骤S113(图4)中，安全度计算部320计算所提取的穿刺路径的安全度。
具体地说，安全度计算部320将连接从体表图像上的可穿刺区域ER至穿刺对象OB的穿刺路径的集合设为穿刺路径群，基于该穿刺路径群的各穿刺路径与保护对象的位置关系计算安全度。
在此，作为一例，说明安全度计算部320计算从可穿刺区域ER至穿刺对象OB的穿刺路径的安全度的安全度计算方法。
图8是说明第1实施方式所涉及的工作站300的安全度计算部320计算从可穿刺区域ER至穿刺对象OB的穿刺路径的安全度的安全度计算方法的说明图。
如图8所示，穿刺路径PRm表示从可穿刺区域ER至穿刺对象OB的穿刺路径，根据从保护对象(PO1至PO4)至穿刺路径PRm的距离计算安全度。例如在穿刺路径PRm中，能够将对于保护对象(PO1至PO4)的所有安全度中安全度最低的值采用为表示该穿刺路径的安全度的值。
在此，在图8中，根据从穿刺路径至保护对象的距离分配阈值，例如在距穿刺路径小于1cm的情况下设为安全度“1”，在距穿刺路径为1cm以上且小于2cm的情况下设为安全度“2”，在距穿刺路径为2cm以上且小于3cm(或2cm以上)的情况下设为安全度“3”。
在图8的情况下，保护对象PO1由于与穿刺路径PRm的距离小于1cm，因此安全度D1为“1”，保护对象PO2也由于与穿刺路径PRm的距离小于1cm，因此安全度D2为“1”。保护对象PO3由于与穿刺路径PRm的距离为1cm以上且小于2cm，因此安全度D3为“2”，保护对象PO4由于与穿刺路径PRm的距离为2cm以上，因此安全度D4为“3”。因而，在例1的情况下，穿刺路径PRm的安全度为“1”。
此外，安全度的计算方法并不限定于此。例如也可以根据所有保护对象(PO1至PO4)的安全度计算综合安全度。具体地说，通过取保护对象各自的安全度的倒数来求出保护对象各自的危险度，计算其总和。然后，通过取该危险度的总和的倒数，能够设为综合安全度。
另外，在计算综合安全度时，也可以使用阈值进行判别。另外，在计算安全度时，也可以直接应用距离来计算安全度。另外，也可以对距离、阈值适当加权。
例如，由于血管的安全度比横隔膜或心脏等高，因此以使血管的安全度与横隔膜、心脏的安全度相比相对高的方式对距离相乘大于1的安全度计算系数。
在该情况下，由于横隔膜、心脏的安全度比血管低，因此以使横隔膜、心脏的安全度与血管的安全度相比安全度相对低的方式对距离分别相乘比血管的安全度计算系数小的安全度系数。
图9是表示第1实施方式所涉及的工作站的安全度计算部320(图2)对距离进行加权的情况下的各保护对象的安全度的说明图。
在图9中，作为一例，在保护对象为血管、横隔膜、心脏的情况下，安全度计算部320对离穿刺路径的距离分别相乘规定的安全度计算系数来进行加权，计算各保护对象对于距离的安全度。例如，关于血管，以相对于横隔膜来说安全度高到约2倍左右的方式进行加权，并且，以相对于心脏来说安全度高到约3倍左右的方式进行加权。
因而，关于安全度计算部320，在图9中表示即使从穿刺路径至保护对象的距离为相同距离、但根据保护对象而安全度不同，并且表示以安全度成为安全度1<安全度2<安全度3<安全度4的方式进行加权。
另外，在本实施方式中，安全度计算部320为了计算安全度，也可以使用作为安全度的倒数的危险度来表示穿刺路径的安全度。
图10是第1实施方式所涉及的工作站的安全度计算部320(图2)使用危险度对距离进行加权的情况的说明图。
在图10中，作为一例，表示安全度计算部320对距离进行与图9相同的加权的情况下各保护对象对于距离的危险度。在该情况下，表示心脏的危险度比横隔膜、血管高，并且表示横隔膜的危险度比血管高。此外，危险度以成为安全度的倒数的关系来表示，因此与安全度具有反比例的关系。
在步骤S115中(图4)，刺入点候选区域显示控制部322基于所计算的安全度将可穿刺区域ER分为组，在体表图像上将穿刺的安全度以色 彩区分显示。例如，安全度高的安全度高区域利用蓝色，安全度为中程度的安全度中区域利用黄色，危险度高(安全度低)的危险度高区域利用红色，无法穿刺的不可穿刺区域利用灰色等，来在体表图像上将安全度以色彩区分显示。
图11是第1实施方式所涉及的工作站300的刺入点候选区域显示控制部322使以色彩区分显示了安全度的安全度对应图显示在体表图像上而显示在显示部346上的情况的说明图。
如图11所示，刺入点候选区域显示控制部322使安全度高的安全度高区域AA利用蓝色、使安全度为中程度的安全度中区域BB利用黄色、使危险度高的(安全度低的)危险度高区域NN利用红色、使无法穿刺的不可穿刺区域XX利用灰色来显示在体表图像上。
在图11的例子中，危险度高的(安全度低的)危险度高区域NN表示包括心脏、横隔膜以及血管等保护对象的区域，而且，无法穿刺的不可穿刺区域XX表示骨区域等不可穿刺区域。
在步骤S117中(图4)，刺入点候选区域显示控制部322在属于规定的组的可穿刺区域中显示向穿刺对象穿刺的穿刺刺入点的候选区域。例如，刺入点候选区域显示控制部322从隶属于安全度高的安全度高区域AA的组的可穿刺区域中提取穿刺刺入候选区域，以该穿刺刺入候选区域的重心为穿刺刺入点，基于各穿刺刺入候选区域的面积和该穿刺路径的距离中的至少某一个，按得分顺序显示穿刺刺入点的候选区域(即，穿刺刺入候选区域)。
图12是第1实施方式所涉及的工作站300的刺入点候选区域显示控制部322将穿刺刺入候选区域的穿刺刺入点显示在体表图像上的情况的说明图。
如图12所示，刺入点候选区域显示控制部322从安全度高区域AA的组中，基于各可穿刺区域的面积和该穿刺路径的距离中的至少某一个，将穿刺刺入候选区域CA1、CA2和该穿刺刺入点显示在体表图像 上。
在此，在可穿刺区域的面积相对大的情况下，认为即使在穿刺规划时与实际的穿刺执行时之间在穿刺刺入点上存在误差，弄伤保护对象的危险性也低。另外，在从穿刺刺入点至穿刺对象的穿刺路径的距离相对短的情况下，穿刺的深度变浅，因此认为对于手术者还是对于被检体来说都会减轻负担。
因此，例如对于可穿刺区域ER的安全度高区域AA的组中的点的集合，将邻接的点彼此连结，分割为多个群集。刺入点候选区域显示控制部322将各群集作为穿刺刺入候选区域(例如CA1、CA2)来处理，计算各穿刺刺入候选区域的面积以及从各穿刺刺入候选区域的重心至穿刺对象OB的距离。
然后，刺入点候选区域显示控制部322在所计算的穿刺刺入候选区域的面积相对大的情况下以成为高得分的方式进行分配，另一方面，在穿刺刺入候选区域的面积相对小的情况下以成为低得分的方式进行分配。另外，刺入点候选区域显示控制部322在从穿刺刺入候选区域的重心至穿刺对象的距离相对短的情况下以成为高得分的方式进行分配，另一方面，在从穿刺刺入候选区域的重心至穿刺对象的距离相对长的情况下以成为低得分的方式进行分配。
这样，刺入点候选区域显示控制部322能够基于各穿刺刺入候选区域的面积和从各穿刺刺入候选区域的重心至穿刺对象的距离中的至少某一个，将穿刺刺入候选区域按得分的顺序提示给手术者。
此外，在图12中，将得分最高的穿刺刺入候选区域显示为穿刺刺入候选区域CA1，将得分次高的穿刺刺入候选区域显示为穿刺刺入候选区域CA2。另外，刺入点候选区域显示控制部322将各穿刺刺入候选区域的重心作为穿刺刺入点(图中的×记号)提示给手术者。
如以上所说明的那样，本实施方式所涉及的工作站300经由网络500从图像服务器200获取三维的体积数据，在该体积数据中设定穿刺 对象OB。工作站300能够在体积数据中设定保护对象PO和不可穿刺区域(骨区域BO)，提取从可穿刺区域ER至穿刺对象OB的穿刺路径。工作站300对所提取的穿刺路径计算安全度，基于所计算的安全度将可穿刺区域分为组，在属于规定的组的可穿刺区域中显示向穿刺对象穿刺的穿刺刺入点的候选区域。
这样，本实施方式所涉及的工作站300能够在属于规定的组的可穿刺区域中显示穿刺刺入点的候选区域(即，穿刺刺入候选区域)，因此手术者能够在体表图像上容易地一览安全度高的多个穿刺刺入点的候选区域，并且能够从该多个穿刺刺入点的候选区域中选择能够最安全地穿刺的穿刺刺入点。
此外，本实施方式所涉及的工作站300在由保护对象设定部316和不可穿刺区域设定部318设定保护对象PO和不可穿刺区域(骨区域BO)之后，安全度计算部320计算安全度，但是本实施方式并不限定于此。
例如，在保护对象设定部316和不可穿刺区域设定部318中既没有设定保护对象PO也没有设定骨区域BO的情况下，穿刺路径提取部319也可以提取从体表图像上的可穿刺区域ER至穿刺对象OB的穿刺路径，安全度计算部320仅根据该提取的穿刺路径的离穿刺对象OB的距离来计算安全度。
(第2实施方式)
在上述的第1实施方式中，本实施方式所涉及的工作站300的刺入点候选区域显示控制部322基于属于安全度高区域AA的组的可穿刺区域的面积和该穿刺路径的距离中的至少某一个，将穿刺刺入点的候选区域(即，穿刺刺入候选区域)显示在体表图像上。
在第2实施方式中，在第1实施方式的基础上，当由手术者通过操作部345(假想穿刺受理单元)指定了显示在体表图像上的穿刺刺入点的候选区域时，将与该穿刺刺入点的候选区域有关的穿刺辅助信息显示在显示部346上。
在此，穿刺辅助信息是指，包含与穿刺刺入点或穿刺刺入候选区域有关的信息、且通过体表图像(例如图12)以外的图像显示从穿刺刺入点至穿刺对象的穿刺路径、剖面图像的信息。接着，使用附图来说明第2实施方式。
图13是第2实施方式所涉及的工作站300将与所指定的穿刺刺入点(或穿刺刺入候选区域)关联的穿刺辅助信息显示在显示部346上的情况的说明图。此外，对同一构件附加同一符号，省略说明。
如图13所示，在手术者指定了存在于被检体P的体表图像上的穿刺刺入点SP或穿刺刺入候选区域CA3的情况下，作为穿刺辅助信息显示包括将该穿刺刺入点SP与穿刺对象OB连接的穿刺路径PR5的剖面图像。在该情况下，在计算安全度时成为安全度的计算依据的保护对象PO包含于剖面图像的情况下，自动选择包含该保护对象PO的剖面图像并显示在显示部346上。
在该情况下，既可以将所设想的假想的穿刺路径通过绘图(graphic)显示来进行显示，而且也可以将保护对象PO强调显示。另外，第2实施方式中的剖面图像的显示方式不限定于如图13那样的体积绘制图像，也可以是以二维来显示的剖面图。
这样，手术者不仅能够视觉识别显示在体表图像上的穿刺刺入候选区域CA3的穿刺刺入点SP，还能够容易地视觉识别从该穿刺刺入点SP穿刺的情况下的剖面图像，因此能够选择并决定最佳的穿刺刺入点、穿刺刺入候选区域。
(第3实施方式)
在上述的第1实施方式中，工作站300的刺入点候选区域显示控制部322在属于规定的组的可穿刺区域中显示向穿刺对象穿刺的穿刺刺入点的候选区域(即，穿刺刺入候选区域)，另外，在第2实施方式中，显示与穿刺刺入点SP对应的穿刺辅助信息(例如剖面图像)。
在第3实施方式中，在第1和第2实施方式的基础上，还具备将体 表图像上的可穿刺区域ER向被检体P进行投影的投影仪(投影装置)。由此，刺入点候选区域显示控制部322(图2)能够通过投影仪使穿刺刺入点的候选区域(即，穿刺刺入候选区域)直接投影到被检体P的体表上。在此，使用附图来说明第3实施方式。
图14是表示使用第3实施方式所涉及的工作站300的穿刺系统610的概要结构的一例的概要结构图。
如图14所示，该穿刺系统610具备医用图像摄影装置100、图像服务器200、工作站300、超声波诊断装置400、投影仪410、网络500等而构成。第3实施方式与第1实施方式的不同之处在于还具备投影仪410。因此，对与第1实施方式相同的结构附加同一符号，省略其说明。
投影仪410将显示在工作站300的显示部346上的例如体表图像上的可穿刺区域、三维的体积数据或剖面图像等向被检体P进行投影。
图15是第3实施方式所涉及的工作站300的刺入点候选区域显示控制部322通过投影仪410使图13所示的穿刺刺入点的候选区域投影到被检体P的体表上的情况的说明图。此外，对与图13相同的构件附加同一符号，省略说明。
在图15中，向被检体P的体表上投影包括图13所示的穿刺刺入候选区域CA3的可穿刺区域ER，并且投影穿刺刺入点SP和刺入方向导向符(guide)SG。
在此，刺入方向导向符SG是对向穿刺刺入点SP刺入的方向进行投影所得的，另外，穿刺对象导向符OG是将穿刺对象OB(图13)投影到体表上的位置所得的。
另外，在第3实施方式中，还能够投影穿刺刺入候选区域CA1、CA2(图12)，另外，刺入点候选区域显示控制部322还能够投影危险度高的危险度高区域NN、无法穿刺的不可穿刺区域XX。
由此，能够通过目视来校正例如肋骨导致的不可穿刺区域XX与实际的肋骨之间的位置偏移。另外，还能够在穿刺规划用的三维的体 积数据中确定作为剑状突起的一例的剑突下(胸口)等特征物，将该特征物投影到体表，由此通过目视来校正位置偏移。
另外，在第3实施方式中，投影的信息并不限定于这些，例如也可以将从体表至穿刺对象OB的深度利用长度来显示，或者将刺入角度投影到体表上。在该情况下，长度、刺入角度也可以以数值来显示，另外，也可以将长度模拟地投影，或者将刺入角度模拟地投影。
另外，在第1至第3实施方式中，例如在从多个穿刺刺入点中决定了穿刺刺入点SP、且能够根据该穿刺刺入点SP和穿刺对象OB的位置信息对被检体P自动配置超声波诊断装置400的情况下，也可以自动配置超声波诊断装置400。
说明了本发明的几个实施方式，但是这些实施方式是作为例子来提示的，目的并不是限定发明的范围。这些实施方式能够以其它各种方式来实施，在不脱离发明的宗旨的范围内能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式、其变形包含在发明的范围、宗旨，与此同样地包含在权利要求书所记载的发明及其均等的范围。
另外，在本发明的实施方式中，示出了流程图的各步骤按照所记载的顺序按时间序列进行的处理的例子，但是未必按时间序列处理，还包括并行或个别地执行的处理。

Claims (8)

1.一种穿刺辅助装置，具备：
显示单元；
体积数据获取单元，获取三维的体积数据；
穿刺对象设定单元，在所述获取的体积数据中设定穿刺对象；
可穿刺区域设定单元，在所述获取的体积数据中设定从体表到达所述设定的穿刺对象的体表图像上的多个可穿刺区域；
穿刺路径提取单元，提取从所述设定的体表图像上的各可穿刺区域至所述穿刺对象的穿刺路径；
安全度计算单元，计算所述提取的穿刺路径的安全度；以及
刺入点候选区域显示控制单元，基于所述计算的安全度将所述多个可穿刺区域分为安全度不同的组，在属于规定的安全度的组的可穿刺区域中设定向所述穿刺对象穿刺的穿刺刺入点的候选区域，使该候选区域显示在所述显示单元上，
所述安全度计算单元根据从所述穿刺路径至应保护的保护对象的距离和每个所述保护对象的系数，计算每个所述保护对象的安全度，使用该每个保护对象的安全度，计算所述穿刺路径的安全度。
2.根据权利要求1所述的穿刺辅助装置，其特征在于，
所述可穿刺区域设定单元在所述获取的体积数据中通过以所述设定的穿刺对象为中心并以使用的穿刺针所能够穿刺的深度为半径的穿刺针可到达范围来设定所述体表图像上的可穿刺区域。
3.根据权利要求2所述的穿刺辅助装置，其特征在于，
还具备保护对象设定单元，该保护对象设定单元将表示应保护的区域的保护对象设定在所述穿刺针可到达范围的区域中，
所述穿刺路径提取单元基于在所述穿刺针可到达范围的区域中设定有所述保护对象并从穿刺针可到达范围的区域去除该保护对象后的第1穿刺针可到达范围的区域，提取从所述体表图像上的可穿刺区域至所述穿刺对象的所述穿刺路径，
所述安全度计算单元计算该提取的穿刺路径的安全度。
4.根据权利要求2或3所述的穿刺辅助装置，其特征在于，
还具备不可穿刺区域设定单元，该不可穿刺区域设定单元将表示不能穿刺的区域的不可穿刺区域设定在所述穿刺针可到达范围的区域中，
所述穿刺路径提取单元基于在所述穿刺针可到达范围的区域中设定有所述不可穿刺区域并从穿刺针可到达范围的区域去除该不可穿刺区域后的第2穿刺针可到达范围的区域，提取从所述体表图像上的可穿刺区域至所述穿刺对象的所述穿刺路径，
所述安全度计算单元计算该提取的穿刺路径的安全度。
5.根据权利要求2或3所述的穿刺辅助装置，其特征在于，
所述安全度计算单元基于连接从所述设定的体表图像上的可穿刺区域至所述穿刺对象的穿刺路径与所述保护对象的位置关系计算所述安全度。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的穿刺辅助装置，其特征在于，
所述刺入点候选区域显示控制单元以属于所述规定的组的可穿刺区域的重心为所述穿刺刺入点，基于该可穿刺区域的面积和该穿刺路径的距离中的至少某一个显示所述穿刺刺入点的候选区域。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的穿刺辅助装置，其特征在于，
具备假想穿刺受理单元，该假想穿刺受理单元受理从所述显示的穿刺刺入点的候选区域中假想地穿刺的假想穿刺刺入点的输入，
所述刺入点候选区域显示控制单元在受理了所述假想穿刺刺入点的输入时，使与该假想穿刺刺入点相对应的穿刺辅助信息显示在所述显示单元上。
8.根据权利要求1至3中的任一项所述的穿刺辅助装置，其特征在于，
还具备投影装置，该投影装置将所述体表图像上的可穿刺区域向被检体进行投影，
所述刺入点候选区域显示控制单元通过所述投影装置使所述穿刺刺入点的候选区域投影到所述被检体的体表上。
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