JP2013063253A - 情報処理装置、超音波撮影装置および情報処理方法 - Google Patents
情報処理装置、超音波撮影装置および情報処理方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】 被検体の超音波画像を得る超音波プローブによる撮影を支援するための情報処理装置100は、被検体の内部の位置を指定する注目位置指定部104と、指定された位置に基づく被検体の体表における位置を特定する体表点位置特定部112と、超音波プローブにより得られる超音波画像の撮影位置と特定された位置とを表示部124に表示させる表示制御部120と、を有する。
【選択図】 図1
Description
前記指定された位置に基づく前記被検体の体表における位置を特定する特定手段と、前記超音波プローブにより得られる超音波画像の撮影位置と前記特定された位置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。
図1は、本実施例における超音波撮影システムの構成を示す。同図に示すように、本実施例における情報処理装置100は、第2画像撮像装置182と位置姿勢計測装置184とデータサーバ190とに接続されている。
ステップS3000で三次元医用画像取得部102の処理は、データサーバ190から情報処理装置100へと入力される、仰臥位の乳房のMRI画像900を取得する。
ステップS3010で注目点位置指定部104は、データサーバ190から情報処理装置100へと入力される位置情報に基づいて、注目点904(病変領域903の中心)を指定する。
ステップS3020で表面形状算出部110は、MRI画像900から乳房の表面901の形状データを抽出する。本実施例では、MRI画像900を適切な閾値で2値化して、乳房領域を含む体内領域を表すラベル画像を取得する。そして、ラベル画像のボクセル値が切り替わる境界面におけるボクセルの位置座標ベクトル群として、乳房の表面901の形状を表現する。
ステップS3030で体表点位置特定部112は、被検体の内部の注目点904の位置に基づく被検体の体表面の位置を特定する。MRI画像900中の注目点904から乳房の表面901に伸ばした体表点905の位置を算出することで当該体表点905の位置を特定する。本実施例では、乳房の表面901の形状を表現する位置座標ベクトル群を構成する各位置から注目点904の位置までの距離を夫々算出する。そして、距離が最小となる位置を選択し、選択された位置を体表点905の位置とする。
ステップS3040で3Dボディマーク生成部114の処理は、乳房の表面901の形状データに基づいて3Dボディマーク800を生成する。具体的には、乳房の表面901の形状を表現する位置座標ベクトル群(点群)に基づいて、3Dボディマーク800を生成する。例えば非特許文献1に開示されるような周知のポワソン方程式を利用してメッシュを生成する手法によって3角形メッシュを生成する。
ステップS3050で体表点マーク生成部116の処理は、体表点905の位置に体表点マーク805を生成する。例えば、体表点の位置に半径5mmのメッシュ球を生成し、それを体表点マーク805として用いる。
ステップS3060で断層画像取得部106の処理は、第2画像撮像装置182から情報処理装置100へと逐次入力される、超音波断層画像700を取得する。
ステップS3070で位置姿勢取得部108は、位置姿勢計測装置184から情報処理装置100へと逐次入力される、センサ座標系620における超音波プローブ611の位置姿勢を取得する。
ステップS3080でプローブマーク生成部118は、超音波プローブ611の位置姿勢に応じたプローブマーク811を生成する。例えば、ステップS3070で取得された超音波プローブの位置姿勢に基づいて、予め作成しておいた、超音波プローブ611の形状を近似的に表す直方体モデルの位置姿勢を変換し、それをプローブマーク811として用いる。
ステップS3090で表示制御部120は、3Dボディマーク800上に、体表点マーク805とプローブマーク811を合成する。
ステップS3100で表示制御部120は、超音波プローブ611により得られる超音波画像の撮影位置と特定された体表点905の位置とを表示部124に表示させる。表示制御部120はステップS3090にて合成された画像を表示部124に表示させる。ステップS3060で取得した超音波断層画像700上の所定の位置に、当該3Dボディマーク800を重畳表示する。かかるマーク、画像の表示は超音波プローブの位置が変更されることに応じて表示制御部120により動的に変更される。
ステップS3110で情報処理装置100は、全体の処理を終了するか否かの判定を行う。例えば、表示部206上に配置された終了ボタンを操作者がマウス205でクリックするなどして、終了の判定を入力する。終了すると判定した場合には、情報処理装置100の処理の全体を終了させる。一方、終了すると判定しなかった場合には、ステップS3060へと処理を戻し、新たに取得される超音波断層画像700および超音波プローブの位置姿勢データに対して、ステップS3060からステップS3100までの処理を再度実行する。
本実施例では、3Dボディマーク800上の体表点の位置に体表点マーク805を表示する場合を、ステップS3090における表示制御部120の処理の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、体表点の位置に体表点マーク805は表示せずに、体表点から注目点までの距離などの情報を表示してもよい。または、体表点マーク805上に体表点から注目点までの距離などの情報を重ねて表示してもよい。
本実施例では、注目点904から乳房の表面901までの距離が最小となる点を体表点905の位置とする場合を、ステップS3030における体表点位置特定部112の処理の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、注目点904からMRI座標系のY軸方向(重力軸方向)に伸ばした線分と乳房の表面901との交点を体表点905の位置としてもよい。この場合、超音波プローブ611の位置を体表点905の位置に合わせて、超音波プローブ611の姿勢をアキシャル断面またはサジタル断面に合わせれば、超音波断層画像700が表す平面内に病変領域703が含まれることになる。
本実施例では、注目点904から乳房の表面901までの距離が最小となる点を体表点905の位置とする場合を例として説明した。しかし、体表点905の位置が例えば乳頭902の位置と略一致する場合には、超音波プローブ611の位置を体表点905の位置に合わせて適切な超音波画像を取得することが困難となる。そこで本変形例では、体表点位置特定部112は、撮影部位または患者情報の少なくともいずれかに対応して記憶された被検体の所定領域の情報を取得する。そのうえで、体表点位置特定部112により特定される被検体の体表上の位置が該所定領域に含まれないように体表上の位置を特定する。
本実施例では、第1画像撮像装置180としてMRI装置を用い、これにより得られるMRI画像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、CT画像を撮影するX線CT装置、光音響トモグラフィ装置、OCT装置、PET/SPECT、3次元超音波装置などを用いることができる。
本実施例では、実施例1の処理に加え、超音波プローブを対象物体の表面に沿って動かすべき方向に関する情報を、3Dボディマーク上に併せて表示する場合について説明する。以下、本実施例に係る情報処理装置について、実施例1との相違部分についてのみ説明する。
ステップS5015で注目点選択部405は、注目点904が複数複数存在する場合に、プローブを誘導する対象となる注目点の選択情報を取得する。例えば、表示部206上に注目点の数だけ配置された選択ボタンを操作者がマウス205でクリックするなどして、注目点の選択情報を入力する。
ステップS5075で誘導方向決定部413は、超音波プローブ611を誘導するための、乳房の表面901に沿った方向を表す3次元ベクトルを算出する。具体的には、まず、超音波プローブの先端の中央部612のMRI座標系910における位置Xcから体表点905の位置Xsに向かう3次元ベクトルVcsを算出する。そして、Xcにおける乳房の表面901の法線ベクトルVcとベクトルVcsとのなす角が90度となるように、プローブ座標系610のX軸周りにベクトルVcsを回転させて、乳房の表面901に沿った方向を表す3次元ベクトルVcs’を算出する。
ステップS5085で矢印マーク生成部419は、超音波プローブ611を誘導する方向を表す3次元ベクトルVcs’に基づいて、矢印マーク1006を生成する。例えば、ベクトルVcs’の方向に合わせて、予め作成しておいた3次元矢印モデルの位置姿勢を変換し、それを矢印マーク1006として用いる。
ステップS5090で表示制御部420は、3Dボディマーク800上に体表点マーク805とプローブマーク811と矢印マーク1006とを合成する。そして、ステップS5060で取得した超音波断層画像700上の所定の位置に、当該3Dボディマーク800を重畳する。
ステップS5100で表示制御部420は上述の処理で合成された画像を表示部124に表示させる。かかるマーク、画像の表示は超音波プローブの位置が変更されることに応じて表示制御部420により動的に変更される。
本実施例では、超音波プローブ611の位置姿勢と注目点904の位置情報と乳房の表面901の形状データに基づいて超音波プローブの誘導方向を表すベクトルを算出する場合を、ステップS5075における誘導方向決定部413の処理の例として説明した。しかし、超音波プローブ611の位置からベクトルの方向に伸ばした直線の上に、例えば乳頭902が存在する場合には、ベクトルに沿って超音波プローブ611を操作しつつ適切な超音波画像を取得することが困難となる。そこで本変形例では、超音波撮像に適さない乳頭902等の位置と上述の直線との距離が所定の距離(例えば20mm)よりも短いかどうかを判定し、所定の距離よりも短い場合には、3次元ベクトルを算出し直す。具体的には、超音波撮像に適さない乳頭902等の位置から超音波プローブ611の位置までの距離が前記所定の距離よりも常に大きくなるような経由点を乳房の表面901の上に設定し、その経由点に向かう3次元ベクトルを算出し直す。
本実施例では、超音波プローブ611を対象物体の表面に沿って動かすべき方向に関する情報を、3Dボディマーク上に併せて表示する場合を例として説明した。本変形例ではこれに限らず、指定された注目点904を適切に撮影するために超音波プローブ611の姿勢を変更させる指示を表示させる。
実施例2の矢印マーク(第1の矢印マーク1006)に加えて、表示制御部120は図11に示すように、体表点905から注目点904へと向かう方向を示す第二の矢印マーク1106を表示部124に表示させる。
本実施例では、現在の超音波プローブ611の位置に応じて体表点905の位置を複数の候補位置から動的に選択する場合を例として説明した。本変形例ではこれに限らず、所定のタイミングの超音波プローブ611の位置に基づいて、体表点905の位置を複数の候補位置から一意に定める。この所定のタイミングは、例えば、表示部206上に配置されたボタンを操作者がマウス205でクリックしたタイミングとすればよい。または、超音波プローブ611が被検体に接触して被検体内部の超音波画像が取得され始めたタイミングとしてもよい。該タイミングは、例えば、超音波プローブ611が被検体に接触していない状態の超音波画像と現在の超音波画像との差分が一定以上か否かで判定すればよい。
上述の実施例では、注目点904及び体表点905を特定することとしていたが、これに限らず、注目する領域、及びこれに基づく体表の領域を指定することとしても良い。
104 注目点位置指定部
106 断層画像取得部
108 位置姿勢取得部
110 表面形状算出部
112 体表点位置特定部
114 3Dボディマーク生成部
116 体表点マーク生成部
118 プローブマーク生成部
120 表示制御部
Claims (18)
- 被検体の超音波画像を得る超音波プローブによる撮影を支援するための情報処理装置であって、
三次元画像における前記被検体の内部の位置を指定する指定手段と、
前記指定された位置に基づく前記被検体の体表における位置を特定する特定手段と、
前記超音波プローブにより得られる超音波画像の撮影位置と前記特定された位置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超音波撮影支援装置。 - 計測手段により計測された前記超音波プローブの撮影位置と前記特定された体表における位置との差に基づいて、前記特定された位置へと前記超音波プローブの撮影位置を変えるために前記体表に沿って前記超音波プローブを動かすべき方向を決定する決定手段をさらに有し、
前記表示制御手段は、前記決定された方向を前記撮影位置と前記体表における前記特定の位置とともに表示させる
ことを特徴とする請求項1に記載の超音波撮影支援装置。 - 前記決定手段は、撮影部位または患者情報の少なくともいずれかに対応させて記憶された被検体の所定領域の情報を取得し、前記所定領域を迂回するように前記超音波プローブを動かすべき方向を決定する
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波撮影支援装置。 - 前記特定手段はさらに、前記指定された位置を超音波プローブの撮像領域におさめるための超音波プローブの姿勢を特定し、
前記決定手段は、前記特定された姿勢へと前記超音波プローブの姿勢を変えるために前記超音波プローブを動かすべき方向を決定する
ことを特徴とする請求項3に記載の超音波撮影支援装置。 - 前記計測された超音波プローブの撮影位置と前記特定された体表における位置との間の距離が所定以下になったか否かを判定する判定手段をさらに有し、
前記表示制御手段は、前記判定の結果に応じて前記姿勢を変えるために超音波プローブを動かす方向を表示させる
ことを特徴とする請求項4に記載の超音波撮影支援装置。 - 前記表示制御手段は、前記体表に沿って前記超音波プローブを動かす方向を表示するとともに、前記超音波プローブにより所定のフレームレートで撮影される前記被検体の超音波画像を順次表示させる
ことを特徴とする請求項2に記載の超音波撮影支援装置。 - 前記特定手段は、撮影部位または患者情報の少なくともいずれかに対応して記憶された被検体の所定領域の情報を取得し、前記特定手段により特定される前記被検体の体表上の位置が該所定領域に含まれないように前記体表上の位置を特定する
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の超音波撮影支援装置。 - 前記撮影部位の1つは乳房であり、乳房に対応する前記所定領域は乳頭に基づく領域であることを特徴とする請求項3または7に記載の超音波撮影支援装置。
- 前記特定手段は、前記指定された位置と、計測手段により計測された前記超音波プローブの位置または姿勢とに基づいて前記体表における位置を特定する
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の超音波撮影支援装置。 - 前記特定手段は、前記計測された前記超音波プローブの姿勢を維持したままで前記指定された位置が前記超音波プローブの撮像範囲に含まれるような前記超音波プローブと前記体表との目標接触位置を特定する
ことを特徴とする請求項9に記載の超音波撮影支援装置。 - 前記特定手段は、前記指定された位置と前記超音波プローブの状態とに基づいて前記被検体の体表における位置を複数の候補位置から選択することで特定する
ことを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の超音波撮影支援装置。 - 前記特定手段は、前記指定された位置に対応する複数の体表面の候補位置を取得し、前記候補位置のうち、前記超音波プローブの位置に最も近い位置を前記表示対象とする体表面の位置として特定することを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の超音波撮影支援装置。
- 前記特定手段は、前記指定された位置が体表面の略法線方向となるような複数の体表面の位置のうち、前記指定された位置までの距離が閾値よりも小さくなる位置を前記表示手段により表示対象とする体表面の位置の候補位置として特定することを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の超音波撮影支援装置。
- 前記決定手段は、前記指定された位置と前記特定された位置との関係に基づいて、前記前記特定された位置から前記指定された位置へと向かう方向を決定し、
前記表示制御手段は、前記撮影位置と前記特定された位置と前記決定された方向とを表示させる
ことを特徴とする請求項2乃至13のいずれか1項に記載の超音波撮影支援装置。 - 前記表示制御手段は、前記超音波画像の撮影位置と前記特定された前記被検体の体表面の位置とを、被検体のボディマークの画像または被検体を撮影して得られた画像の少なくともいずれかに重畳して表示させる
ことを特徴とする請求項1乃至14のいずれか1項に記載の超音波撮影支援装置。 - 前記被検体のMRI画像またはCT画像のいずれかを、前記被検体を撮影して得られた画像として取得する取得手段
をさらに有することを特徴とする請求項15に記載の超音波撮影支援装置。 - 請求項1乃至16のいずれか1項に記載の超音波撮影支援装置と、
前記超音波プローブと、
前記超音波プローブの位置姿勢を計測する計測手段と、
前記表示部と、
を有することを特徴とする超音波撮影装置。 - 被検体の超音波画像を得る超音波プローブによる撮影を支援するための情報処理方法であって、
前記被検体の内部の位置を指定するステップと、
前記被検体の内部の位置に基づく前記被検体の体表面の位置を特定するステップと、
前記超音波プローブにより得られる超音波画像の撮影位置と前記特定された位置とを表示部に表示させるステップと、
を有することを特徴とする情報処理方法。
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