JP2013150680A - 情報処理装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ３次元空間中の病変領域または病変が存在しうる領域と、超音波断層画像との位置関係が分かりづらかった。
【解決手段】 本発明に係る情報処理装置は、被検体における注目領域の位置を取得する注目領域取得手段と、超音波プローブによって取得される断層画像の位置姿勢を取得する位置姿勢取得手段と、前記注目領域の位置に基づいて定義される処理対象領域を取得する処理対象領域取得手段と、前記断層画像の位置姿勢に基づいて、前記処理対象領域と前記断層画像との交差領域を算出する算出手段と、前記交差領域を表す情報をボディマーク上に表示する表示制御手段とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、モダリティ、撮影体位、撮影日時等の撮影条件が異なる画像間の注目領域に対応する領域を効率良く探索するための情報処理装置及びその制御方法に関する。

医療の分野において、医師は被検体を撮像した医用画像（被検体内部の３次元的な情報を表す断層画像群からなる３次元画像データ）をモニタに表示し、表示された画像を読影して病変部の診断を行う。医用画像を撮像する医用画像収集装置（以下、モダリティと呼ぶ）としては、超音波画像診断装置、磁気共鳴映像装置（以下、ＭＲＩ装置と呼ぶ）、Ｘ線コンピュータ断層撮影装置（以下、Ｘ線ＣＴ装置と呼ぶ）などが挙げられる。

これらの個々のモダリティで撮像された医用画像を観察するだけでは、病変部の状態を正しく診断することは困難である。そこで、複数のモダリティで撮像された夫々の医用画像や、異なる日時に撮像された夫々の医用画像中の病変部を比較することによって、病変部の状態を正しく診断しようとする試みがなされている。

複数種類の医用画像を診断に利用するためには、夫々の医用画像における病変部等を同定する（対応付ける）ことが重要である。モダリティの違いや被検体の変形等の影響で画像処理による同定の自動化が困難であるため、医師等の作業者は画像を見ながら同定の作業を手動で行うことが一般的である。作業者は、一方の医用画像（以下、参照画像）で指摘された注目する病変部（注目病変部）の画像を見て、病変部の形状やその周辺部の見え方等の類似性を検討する。そして作業者は、それらの情報を手がかりにして、その病変部に対応する病変部（対応病変部）を他方の医用画像（以下、対象画像）から探索し同定している。ここで、医用画像を提示する装置が、参照画像の座標系における注目病変部の位置から対象画像の座標系における対応病変部の位置を推定して提示する機能を備えているならば、作業者はその推定位置を手掛かりにして対応病変部の探索を行うことができる。

そこで、超音波プローブの位置と姿勢を計測することで、対象画像である超音波断層画像と参照画像との座標系の関係を求め、超音波断層画像の座標系（超音波座標系）における対応病変部の位置を推定してプローブの操作を誘導する試みがなされている。例えば、現在の超音波断層画像に対して、リファレンス像（ＭＲＩ装置等の３次元断面画像）で設定したターゲット（注目病変部）の中心までの距離と方向を計算し、該距離と方向に基づく３次元の矢印像と数値を表示することが、特許文献１に開示されている。これにより、ユーザは、現在の超音波断層画像からターゲットまでの距離を視覚的に把握できるので、リファレンス像と超音波断層画像との対応（位置関係）を把握することが容易になる。

また、過去の超音波断層画像から選択した画像追跡点（注目病変部）が与えられた場合に、現在の超音波断層画像からの距離と方向に基づく大きさや色の正方形を平面内指示子として該現在の超音波断層画像に重ねて表示することが、特許文献２に開示されている。これにより、甲状腺中の小結節の数や肝臓中の転移の数等を計数する場合に、プローブの角度や位置を変えても、現在視覚化されている構造が新しく識別されたものか、あるいは既に識別されて計数済のものかを判別することができる。

ところで、超音波プローブの位置と姿勢の計測精度は完全ではなく、また、参照画像撮影時と超音波断層画像撮影時の被検体の形状は必ずしも一致していない。そのため、超音波断層画像の座標系における対応病変部の推定位置には誤差が含まれており、実際の対応病変部の位置とは位置ずれしたものとなる。しかしながら、上記特許文献１及び２で開示されている表示には上記位置ずれは考慮されていない。このため、上記位置ずれの程度によっては、ユーザは対応病変部を同定できない（見つけられない）可能性がある。この場合、結局、ユーザが超音波断層画像全体から対応病変部を探索することになり、探索の効率が悪いという課題があった。

そこで、このような課題を解決する技術が本発明者らによって特許文献３に提案されている。この発明によれば、超音波断層画像上において対応病変部が存在しうる範囲（存在範囲）が、位置推定の誤差を考慮することで算出される。そして、ユーザが対応病変部を探索する際の目安として、該存在範囲が超音波断層画像上に提示される。これにより、ユーザは、対応病変部の探索を行うべき範囲（探索範囲）が分かるので、対応病変部を効率良く探索して同定することができる。

一方、探索対象の対応病変部や超音波断層画像の位置を俯瞰的に参照できるようにすることで、探索効率を向上させられる方法として、対象物体の簡略形状を表すボディマーク上に医用画像中の病変部の情報やプローブの位置情報を表示することが行われている。例えば特許文献４には、超音波検査時の患者の乳房上の位置から乳房を表す標準的なボディマーク上への座標変換を行う変換規則を求め、当該ボディマーク上に超音波プローブの位置を（ボディマーク座標系に正規化して）表示する方法が開示されている。また、特許文献５には、Ｘ線ＣＴ装置やＭＲＩ装置で撮像した対象物体のボリュームレンダリングによって３Ｄボディマークを生成し、３Ｄボディマーク上に病変部の位置とプローブの位置を表す図形を重ね合わせて表示する方法が開示されている。この方法によれば、超音波検査時に医師が病変部を検索する際のプローブ操作を支援することができる。

特開２００８−２４６２６４号公報 特開２００８−２１２６８０号公報 特願２０１１−０８４４９５ 特開２００８−０８６７４２号公報 特開２００８−２７９２７２号公報

しかしながら、特許文献３では、対応病変部の３次元の存在範囲の一断面を表示しているだけなので、３次元の存在範囲のどの場所を切り出したものなのかを容易に把握することが出来なかった。例えば、３次元の存在範囲が球形状で与えられる場合には、超音波断層画像が３次元の存在範囲のどの部分と交差していても、断層画像上における２次元の存在範囲は常に円形状で表示される。従って、球の大きさを知らないユーザにとっては、現在の交差位置が球の中心に近い部分なのか、球の端に近い部分なのかを把握することが容易ではないという課題があった。また、超音波断層像が存在範囲と交差していない場合に、超音波プローブをどれだけ動かせば存在範囲に辿りつけるかを、容易に把握することはできなかった。

一方、特許文献４では２Ｄボディマーク上での病変部の位置は分からないため、探索を効率化するのは難しい。また、特許文献５では、通常医師が見慣れた２Ｄボディマークとは異なり、医師が見慣れない３Ｄボディマーク上で超音波断層画像と病変部の位置関係を把握しなければならず、探索の効率が落ちる可能性があった。さらに、特許文献４と特許文献５に基づいて、２Ｄボディマーク上に超音波断層画像と病変部の位置を表示したとしても、超音波断層画像と対応病変部の、ボディマークの奥行き方向を含めた３次元的な位置関係までは分からない。そのため、超音波プローブをどれだけ動かせば対応病変部を写しだせるかを正確に知ることはできなかった。

このように、従来技術では、対応病変部、或いは対応病変部に基づいて定義される領域と、超音波断層画像との位置関係を容易に把握することができなかった。

本発明の一側面に係る情報処理装置は、
被検体における注目領域の位置を取得する注目領域取得手段と、
超音波プローブによって取得される断層画像の位置姿勢を取得する位置姿勢取得手段と、
前記注目領域の位置に基づいて定義される処理対象領域を取得する処理対象領域取得手段と、
前記断層画像の位置姿勢に基づいて、前記処理対象領域と前記断層画像との交差領域を算出する算出手段と、
前記交差領域を表す情報をボディマーク上に表示する表示制御手段と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、病変部位置の存在領域や同一面領域などの処理対象領域と表示中の超音波断層画像との交差領域を、ボディマーク上に表示することができる。これにより、操作者は、ボディマーク上で超音波断層画像に対する対応病変部またはその存在領域の位置関係を容易に把握できるため、効率良く対応病変部を探索し同定することができる。

第１の実施形態に係る情報処理装置の構成を示す図。 第１の実施形態に係る情報処理装置の処理手順を示すフロー図。 乳房のボディマークを示す図。 第１の実施形態における交差領域を重畳させた超音波断層画像を示す図。 第１の実施形態における存在領域と超音波断層画像、及びその交差領域を示す図。 第１の実施形態における乳房の合成ボディマークを示す図。 第２の実施形態に係る情報処理装置の構成を示す図。 第２の実施形態に係る情報処理装置の処理手順を示すフロー図。 第２の実施形態における存在領域と超音波断層画像、及びその交差領域を示す図。 第２の実施形態における交差領域を重畳させた超音波断層画像を示す図。 第２の実施形態における乳房の合成ボディマークを示す図。 第３の実施形態に係る情報処理装置の処理手順を示すフロー図。

＜第１の実施形態＞
本実施形態に係る情報処理システムは、３次元画像データ（参照画像）中の注目領域（例えば、注目病変部）に対応する対応領域（対応病変部）が存在し得る領域（存在領域）を処理対象領域とする。そして、求めた３次元の存在領域と実時間で撮影している超音波断層画像（対象画像）との交差領域を算出し、算出した交差領域を該存在領域とともにボディマーク上に投影させて表示する。これにより、ユーザ（医師や技師）が超音波断層画像上で対応領域を探索する際、表示中の超音波断層画像が３次元の存在領域のどの場所に位置しているかを、ボディマーク上の表示情報から容易に把握できるようにする。その結果、操作者は探索すべき存在領域が後どの程度残されているかを容易に把握し、対応病変部を効率良く探索して同定できるようになる。以下、本実施形態に係る情報処理システムについて説明する。

図１は、本実施形態に係る情報処理システムの構成を示す。同図に示すように、本実施形態における情報処理装置１０は、注目領域取得部１１０、誤差取得部１２０、ボディマーク取得部１３０、ボディマーク変換規則算出部１４０、断層画像取得部１５０を備える。情報処理装置１０は、更に、位置姿勢取得部１６０、存在領域算出部（処理対象領域取得部とも呼ぶ）１７０、交差領域算出部１８０、画像合成部１９０、ボディマーク合成部２００、表示制御部２１０、表示部２２０を備える。そして、情報処理装置１０は、第１医用画像収集装置２０から収集された３次元画像データや後に記述する誤差要因情報等を保持するデータサーバ３０に接続されている。また、情報処理装置１０は、被検体の超音波断層画像を撮像する第２医用画像収集装置４０としての超音波画像診断装置にも接続されている。

次に、図２のフローチャートを利用して、本実施形態における情報処理装置１０の各部の動作の説明と処理手順を説明する。

（Ｓ２０００：データの入力）
Ｓ２０００において、注目領域取得部１１０は、データサーバ３０から注目領域を表す情報を取得し、存在領域算出部１７０に出力する。ここで、注目領域を表す情報とは、例えば、３次元画像データとしてのＭＲＩ画像における、注目病変部の位置（領域の重心位置）や、注目病変部の領域境界に位置する点群の座標である。以下の説明では、注目領域を表す情報は、ＭＲＩ装置座標系で表されているものとする。

（Ｓ２０１０：誤差要因情報の入力）
Ｓ２０１０において、誤差取得部１２０は、誤差推定値の算出に用いる各種の誤差要因情報をデータサーバ３０から取得する。ここで、誤差要因情報とは、超音波断層画像上における対応領域の存在領域を算出するための情報である。例えば、超音波プローブの位置姿勢を計測する位置姿勢センサの種別（例えば、センサＡ、センサＢなど）を表す情報を、誤差要因情報としてデータサーバ３０から取得する。

（Ｓ２０２０：誤差推定値の取得）
Ｓ２０２０において、誤差取得部１２０は、Ｓ２０１０で取得した各種の誤差要因情報（誤差の算出に用いる各種データ）に基づいて、誤差推定値を算出し、存在領域算出部１７０に出力する。

誤差推定値を算出する処理は、例えば、第２医用画像収集装置４０の超音波プローブの位置姿勢を計測する位置姿勢センサの特性等に基づいて実行することができる。位置姿勢センサの計測方式毎に予め誤差の基準値を定めておき、使用するセンサの計測方式に応じて値を選択するようにできる。例えば、Ｓ２０１０で入力した誤差要因情報が光学式センサであるセンサＡを使用しているという情報の場合、磁気式センサであるセンサＢを使用している場合に比べて小さい値として誤差推定値を算出するようにできる。なお、誤差を推定する処理は、他の処理であっても良い。

（Ｓ２０３０：ボディマーク情報の取得）
Ｓ２０３０において、ボディマーク取得部１３０は、データサーバ３０から乳房の概略形状を表すボディマークを取得する。

図３は乳房のボディマークを示す図である。図３において、ＢＭは右乳房のボディマークを表している。本実施形態では、図３に示すように、乳頭３００、乳房上端３０１、乳房下端３０２、乳房内端３０３、乳房外端３０４をボディマークＢＭの特徴点とする。そして、それらの位置Ｘ_Ik ^Bodymark（１≦Ｉ_k≦Ｉ_N）が予め取得されて、ボディマークＢＭに付帯しているものとする。なお、これらの特徴点は、ボディマーク座標系ＢＣ（ボディマークを含む平面をＸＹ平面とし、それと直交する軸をＺ軸として定義した座標系）で表されるものとし、本実施形態では、ＸＹ平面上のみに存在するものとする。

（Ｓ２０４０：ボディマーク変換規則の算出）
Ｓ２０４０において、ボディマーク変換規則算出部１４０は、乳房形状が図３におけるボディマークＢＭの形状と略一致するように変換するボディマーク変換規則を算出する。具体的には、乳房の特徴点の位置Ｘ_Ik ^SupineとボディマークＢＭの特徴点の位置Ｘ_Ik ^Bodymarkとが対応するように変換する規則を、例えば特許文献４に開示されている手法で算出する。このボディマーク変換規則は、乳房上の各点の、ボディマーク座標系におけるＸＹ平面上の対応位置までの移動量を表す３次元変位ベクトル群で表現される。

（Ｓ２０５０：断層画像の取得）
Ｓ２０５０において、断層画像取得部１５０は、第２医用画像収集装置４０から超音波断層画像を取得する。また、位置姿勢取得部１６０は、上記超音波断層画像を撮像した際の超音波プローブの位置姿勢の計測値を第２医用画像収集装置４０から取得する。そして、既知の値として予め記憶している校正データを利用して、該計測値からＭＲＩ装置座標系における超音波断層画像の位置姿勢を算出する。そしてこれを、存在領域算出部１７０、交差領域算出部１８０、及びボディマーク合成部２００に出力する。なお、第２医用画像収集装置４０としての超音波画像診断装置は、被検体の超音波断層画像を実時間で撮像する。また、超音波プローブの位置姿勢は不図示の位置姿勢センサで計測される。ここで、超音波プローブの位置姿勢は、例えば被検体を基準とした基準座標系における位置姿勢で表されているものする。

（Ｓ２０６０：存在領域の取得）
Ｓ２０６０において、存在領域算出部１７０は、超音波座標系上における対応領域の存在領域を算出し、交差領域算出部１８０とボディマーク合成部２００へ出力する。ここで超音波座標系とは、超音波断層画像を基準とした３次元座標系であり、例えば、該断層画像上の１点を原点として、該断層画像の平面上にｘ軸とｙ軸を設定し、該平面に直交する方向にｚ軸を設定した座標系として定義できる。

具体的には、存在領域算出部１７０は、まず、超音波座標系における注目領域に対する対応領域を推定する。例えば、注目領域を表す情報として注目病変部の位置が与えられている場合には、対応領域を表す情報として、超音波座標系上における対応病変部の位置を推定する。この推定は、Ｓ２０５０で算出したＭＲＩ装置座標系における超音波断層画像の位置姿勢に基づいて行うことができる。

次に、存在領域算出部１７０は、上記で推定した対応領域とＳ２０２０で取得した誤差推定値とに基づいて、超音波座標系上における対応領域の３次元の存在領域を算出する。例えば、推定した対応病変部の位置が中心で、誤差推定値が半径である球として存在領域を算出する。

（Ｓ２０７０：存在領域と断層画像の交差領域の算出）
Ｓ２０７０において、交差領域算出部１８０は、存在領域の情報及び超音波断層画像の位置姿勢の情報を用いて、本実施形態の処理対象領域である存在領域と断層画像との交差領域を算出する。そしてこれを、画像合成部１９０とボディマーク合成部２００へと出力する。存在領域が球の場合、交差領域は当該球と当該断層画像とが交差する領域（球の断面）である円として定義される。したがって、交差領域算出部１８０は、超音波断層画像上におけるこの円の中心位置と半径を交差領域として算出する。なお、３次元空間中で定義される球と平面との交差領域の算出方法は周知のものであるので、その説明は省略する。なお、当該球と当該断層画像が交差しない場合には、「断面上に存在範囲はない」という情報が保存される。

（Ｓ２０８０：断層画像に交差領域を描画）
Ｓ２０８０において、画像合成部１９０は、交差領域算出部１８０から取得した円の中心位置と半径を用いて、超音波断層画像上に交差領域を重畳した画像を生成し、表示制御部２１０へ出力する。但し、Ｓ２０７０において「断面上に交差領域は存在しない」と判定された場合には、超音波断層画像をそのまま表示制御部２１０へ出力する。そして、表示制御部２１０は、取得した画像を表示部２２０に表示する。また、必要に応じて、不図示のＩ／Ｆを介してこれを外部へと出力し、さらに、他のアプリケーションから利用可能な状態として不図示のＲＡＭ上に格納する。

図４は、交差領域を重畳した超音波断層画像を示す図である。図４において、Ｔは超音波断層画像、Ｄは対応病変部、Ｃは交差領域を表す。このとき、交差領域Ｃは超音波断層画像Ｔ上における対応病変部の２次元の存在領域を表すものであり、図４において、対応病変部Ｄは交差領域Ｃ内に存在することが分かる。

（Ｓ２０９０：ボディマーク上に取得領域を描画）
Ｓ２０９０において、ボディマーク合成部２００は、Ｓ２０５０で算出した超音波断層画像の位置姿勢情報と、Ｓ２０６０で算出した存在領域の情報と、Ｓ２０７０で算出した交差領域の情報とを、ボディマーク座標系に変換する。そして、変換された情報を、Ｓ２０３０で取得したボディマーク上に重畳させた表示物（以降、合成ボディマークと呼ぶ）を生成し、表示制御部２１０へ出力する。最後に、表示制御部２１０は、取得した画像を表示部２２０に表示する。以下に、合成ボディマークを生成するまでの具体的な方法を示す。

本実施形態では、まず、超音波断層画像の上端の線分領域、つまり超音波プローブが体表と触れているプローブ位置を超音波断層画像の位置姿勢情報から取得する。次に、超音波断層画像上の交差領域の重心位置（円領域の中心点）を取得する。そして、交差領域の重心を通り、超音波断層画像の横軸に平行であって、交差領域の境界を両端点とするような線分を求める。

図５は、超音波座標系における超音波断層画像と存在領域及びその交差領域を示す図である。図５において、ＵＣは超音波座標系のｘｙｚ軸、Ｔは超音波断層画像、Ｐはプローブ位置、Ｒは存在領域、Ｃは交差領域、Ｇは交差領域の重心位置、Ｌは交差領域の重心を通る線分を表す。

次に、プローブ位置Ｐ、存在領域Ｒ、線分Ｌ、重心位置Ｇの夫々を、Ｓ２０４０で算出したボディマーク変換規則に基づいて、図４における超音波座標系ＵＣから図３におけるボディマーク座標系ＢＣに変換する。そして、変換された領域情報をボディマークに重畳させることで合成ボディマークを得る。

図６は、合成ボディマークを示す図である。図６（ａ）において、ＢＭ、ＢＣは図３と同様のものを表す。Ｐ_Bは変換後のプローブ位置、Ｒ_Bは変換後の存在領域、Ｇ_Bは変換後の交差領域の重心位置、Ｌ_Bは変換後の交差領域の重心を通る線分を表す。図６（ａ）から、ボディマークを観察したときに、超音波プローブが体表に触れている位置と存在領域との位置関係が分かる。さらに、超音波断層画像が存在領域におけるどの場所で交差しているのかが容易に把握できる。

また、合成ボディマークの生成方法はこの方法に限らない。例えば、線分Ｌの代わりに交差領域Ｃ自体をボディマーク座標系に変換して重畳させるようにしても良い。また、超音波断層画像上の交差領域の位置姿勢を分かり易くするために、超音波断層画像Ｔの外形形状も変換して重畳させるようにしてもよい。また、外形形状ではなく超音波断層画像Ｔそのものを変換して重畳させるようにしてもよい。

図６（ｂ）において、Ｐ_BとＲ_Bは図６（ａ）と同様のものを表す。また、Ｃ_Bは変換後の交差領域、Ｔ_Bは変換後の超音波断層画像の外形形状を表す。図６（ｂ）から、ボディマークを観察したときに、超音波断層画像が存在領域におけるどの場所で交差しているのかが分かるとともに、超音波断層画像の傾きも容易に把握することができる。

（Ｓ２１００：全体の処理を終了するか否かの判定）
Ｓ２１００において、情報処理装置１０は、全体の処理を終了するか否かの判定を行う。例えば、不図示のキーボードの所定のキー（終了キー）を操作者が押すなどして入力した終了の指示を取得する。終了すると判定した場合には、情報処理装置１０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、Ｓ２０５０へと処理を戻し、新たに撮像される超音波断層画像に対して、Ｓ２０５０以降の処理を再度実行する。

以上のように、本実施形態に係る情報処理装置は、表示中の超音波断層画像と処理対象領域である対応病変部の存在領域との交差領域をボディマーク上に表示する。また、存在領域やプローブ位置の情報もこれに合わせてプローブ上に表示する。これにより、ユーザは存在領域に対する超音波断層画像の現在位置を容易に把握することができる。従って、操作者は探索すべき存在範囲が後どの程度残されているかを容易に把握でき、対応病変部を効率良く探索して同定することができる。

＜第２の実施形態＞
第１の実施形態に係る情報処理システムでは、対応病変部の推定位置（以降、推定病変位置と呼ぶ）が正確とは見なせない場合に、対応病変部を探索すべき範囲を示すことを目的としていた。それに対し、本実施形態に係る情報処理システムでは、推定病変位置が正確であると見なせる場合を前提とする。そして、この前提のもと、プローブの操作を推定病変位置までナビゲートするための表示を行うことを目的とする。すなわち、超音波断層画像と推定病変位置との位置関係をユーザが把握するのを支援する情報を提供することを目的とする。より具体的には、本実施形態では、ボディマーク上に表示される誘導図形が推定病変位置と一致するようにプローブを操作すると、超音波断層画像内に推定病変位置が含まれるようになるような誘導図形の表示を行う。そのために、本実施形態では、推定病変位置を同一面内に含むような、推定病変位置と同じ深さの面領域（同一面領域）として、処理対象領域を定義する。そして、該同一面領域と超音波断面との交差領域を算出して、該交差領域を表す誘導図形を推定病変位置とともにボディマーク上に表示する。推定病変位置と同じ深さの超音波断層画像上の位置を表す誘導図形を、常にボディマーク上で把握できるようにすることで、超音波プローブをどの程度移動させれば推定病変位置に到達できるかを、正確に把握できるようにする。

図７は、本実施形態に係る情報処理システムの構成を示す。同図に示すように、本実施形態における情報処理装置７０は、注目領域取得部１１０、ボディマーク取得部１３０、ボディマーク変換規則算出部１４０、断層画像取得部１５０を備える。情報処理装置７０は、更に、位置姿勢取得部１６０、同一面算出部（処理対象領域取得部とも呼ぶ）７７０、交差領域算出部７８０、画像合成部７９０、ボディマーク合成部８００、表示制御部２１０、表示部２２０を備える。そして、３次元画像データや後に記述するボディマーク等を保持するデータサーバ３０に接続されている。また、情報処理装置７０は、被検体の超音波断層画像を撮像する第２医用画像収集装置４０としての超音波画像診断装置にも接続されている。

次に、図８のフローチャートを利用して、本実施形態における情報処理装置７０の各部の動作の説明と処理手順を説明する。但し、Ｓ８０００、Ｓ８０３０、Ｓ８０４０、Ｓ８０５０、Ｓ８１００はそれぞれ、図２のフローチャートにおける、Ｓ２０００、Ｓ２０３０、Ｓ２０４０、Ｓ２０５０、Ｓ２１００の処理と同様であるため、説明は省略する。

（Ｓ８０６０：同一面領域の取得）
Ｓ８０６０において、同一面算出部７７０は、処理対象領域として後述の同一面領域を算出し、交差領域算出部７８０とボディマーク合成部８００へ出力する。さらに、同一面取得の過程で推定される超音波座標系における対応病変部の位置情報（推定病変位置）をボディマーク合成部８００へ出力する。ここで超音波座標系は、第１の実施形態と同様のものを表す。

具体的には、同一面算出部７７０は、まず、超音波座標系における対応病変部の位置を推定する。次に、同一面算出部７７０は、超音波座標系において人体の正面に平行な平面を決定する。これにより、人体の正面に平行な平面上に並ぶことが自明であるような体表上の少なくとも３つの特徴点の位置の組み合わせを取得することで決定できる。例えば、胸骨に近い体表点の位置を３点以上取得することで決定できる。そして、決定された平面に平行であり、かつ人体を正面から見たときの奥行き方向において推定病変位置と同じ深さになる（推定病変位置を通る）平面を、同一面領域として算出する。本実施形態では、この同一面領域を、超音波断層画像を対応病変が写る位置に導くための補助領域として位置づける。なお、同一面領域の取得方法はこれに限られるものではなく、推定病変位置を同一面内に含むような、推定病変位置と同じ深さの面領域を取得できる方法であれば他の方法であってもよい。たとえば、超音波座標系における推定病変位置のｙ座標（深さ方向の座標）をＰｙとしたときに、ｙ＝Ｐyで定義される平面を同一面領域として取得してもよい。

（Ｓ８０７０：存在領域と断層画像の交差領域の算出）
Ｓ８０７０において、交差領域算出部７８０は、同一面領域の情報及び超音波断層画像の位置姿勢の情報を用いて、本実施形態における処理対象領域である同一面領域と断層画像との交差領域を算出する。そしてこれを、画像合成部７９０とボディマーク合成部８００へと出力する。本実施形態では、同一面領域は平面領域として定義されるので、交差領域は当該平面（無限の領域を持つ平面）と当該断層画像（有限の領域を持つ平面）とが交差する領域（平面と平面の交線）である線分領域として定義される。したがって、交差領域算出部７８０は、超音波断層画像上におけるこの線分領域の両端位置を交差領域として算出する。なお、３次元空間中で定義される平面と平面との交差領域の算出方法は周知のものであるので、その説明は省略する。なお、「同一面領域と当該断層画像が交差しない」と判定された場合には、超音波断層画像を超音波座標系におけるｙ軸正の方向（深さ方向）に無限遠に延長させた平面領域と、同一面領域との交線を交差領域として算出する。

図９は、同一面領域と超音波断層画像及びその交差領域を示す図である。図９において、ＵＣ、Ｔ、Ｐは、図５と同様のものを表す。また、図９において、Ｅ１は推定病変位置、Ｆは同一面領域、ＣＬは超音波断層画像Ｔと同一面領域Ｆの交線である線分を表す。また、ＶＬは推定病変位置Ｅ１から線分ＣＬに下ろした垂線、Ｅ２は線分ＣＬと垂線ＶＬの交点、つまり交線ＣＬ上への推定病変位置Ｅ１の投影位置（以降、推定病変投影位置と呼ぶ）を表す。本実施形態では、推定病変投影位置Ｅ２も交差領域の情報に含めて算出するものとする。なお、垂線ＶＬの長さが所定の値より小さい場合に、超音波断層画像Ｔに推定病変位置Ｅ１が含まれていると判断し、その情報を保存しておく。

（Ｓ８０８０：断層画像に交差領域を描画）
Ｓ８０８０において、画像合成部７９０は、交差領域算出部７８０から取得した線分領域の両端位置及び推定病変投影位置を用いて、超音波断層画像上に交差領域を重畳した画像を生成し、表示制御部２１０へ出力する。なお、Ｓ８０７０において断層画像上に推定病変位置が含まれると判断された場合（この場合その位置は推定病変投影位置と一致する）には、それがユーザに分かるよう推定病変投影位置の表示態様を変更する（例えば色を変更する）ことが好ましい。但し、Ｓ８０７０において「存在平面と超音波断層画像が交差しない」と判定された場合には、超音波断層画像をそのまま表示制御部２１０へ出力する。そして、表示制御部２１０は、取得した画像を表示部２２０に表示する。また、必要に応じて、不図示のＩ／Ｆを介してこれを外部へと出力し、さらに、他のアプリケーションから利用可能な状態として不図示のＲＡＭ上に格納する。

図１０は、交差領域を重畳した超音波断層画像を示す図である。図１０において、Ｔ、ＣＬ、Ｅ２は図９と同様のものを表す。図１０において、超音波断層画像Ｔ上に表示された存在平面と超音波断層画像Ｔとの交線ＣＬを参照することで、推定病変位置が体表からどの程度の深さに存在するかが分かる。それと同時に、超音波断層画像Ｔが人体の正面に平行な平面に対してどの程度傾いているのかも分かる。さらに、推定病変投影位置Ｅ２を参照することで、超音波プローブの姿勢を固定した状態で、人体の正面に対して平行に超音波断層画像を前後方向に平行移動させたときに、どの位置に対応病変部が現れるかを知ることができる。

（Ｓ８０９０：ボディマーク上に取得領域を描画）
Ｓ８０９０において、ボディマーク合成部８００は、以下の情報をボディマーク座標系に変換する。
・Ｓ８０５０で算出した超音波断層画像の位置姿勢情報。
・Ｓ８０６０で推定された推定病変位置の情報。
・Ｓ８０７０で算出した交差領域の情報。そして、変換された情報を、Ｓ８０３０で取得したボディマーク上に重畳させた表示物（以降、合成ボディマークと呼ぶ）を生成し、表示制御部２１０へ出力する。最後に、表示制御部２１０は、取得した画像を表示部２２０に表示する。以下に、合成ボディマークを生成するまでの具体的な方法を示す。

本実施形態では、図９におけるプローブ位置Ｐおよび超音波断層画像Ｔの外形形状を、Ｓ８０４０で算出したボディマーク変換規則に基づいて、図９における超音波座標系ＵＣから図３におけるボディマーク座標系ＢＣに変換する。また同様にして、推定病変位置Ｅ１、交線ＣＬ、そして、推定病変投影位置Ｅ２の領域を、超音波座標系ＵＣからボディマーク座標系ＢＣに変換する。そして、変換された領域情報をボディマークに重畳することで合成ボディマークを得る。このとき、超音波断層画像Ｔの外形形状ではなく、超音波断層画像Ｔそのもの（を変換した結果）をボディマーク上に重畳するようにしてもよい。

図１１は、合成ボディマークを示す図である。図１１において、ＢＭ、ＢＣ、Ｐ_B、Ｔ_Bは図６と同様のものを表す。また、Ｅ１_Bは変換後の推定病変位置、ＣＬ_Bは変換後の交線、Ｅ２_Bは変換後の推定病変投影位置を表す。Ｐ_BとＥ１_Bの位置関係から、ボディマークを観察したときに、超音波プローブが体表に触れている位置と推定病変位置との位置関係が分かる。さらに、ＣＬ_BとＥ１_Bの位置関係から、人体の正面方向から見たとき（すなわちボディマークの奥行き方向に見たとき）に推定病変位置と同じ深さになる平面上において、超音波断層画像の対応位置が、推定病変位置からどの程度離れているかが分かる。つまり、超音波プローブの姿勢を固定した状態で、ボディマーク平面に対して平行にプローブを平行移動させたときに、どの程度で推定病変位置に到達できるのかが分かる。図１１において、Ｅ１_BとＥ２_Bが重なるようにプローブを移動させれば、超音波断層画像上に対応病変位置を写しだすことができる。

以上のように、本実施形態に係る情報処理装置は、推定病変位置と同じ深さの超音波断層画像上の対応位置を、推定病変位置とともにボディマーク上に表示することにより、ユーザは推定病変位置に対する超音波断層画像の現在位置を容易に把握することができる。従って、ユーザは超音波断層画像の位置をどの程度移動させれば推定病変位置に到達できるかを正確に把握できるようにする。

＜第３の実施形態＞
第１の実施形態では対応病変部が存在しうる領域として定義される存在領域（第一の処理対象領域と呼ぶ）と超音波断層画像との交差領域（第一の交差領域と呼ぶ）をボディマーク上に表示していた。一方、第２の実施形態では対応病変部の推定位置と同じ深さの平面領域として定義される同一面領域（第二の処理対象域と呼ぶ）と超音波断層画像との交差領域（第二の交差領域と呼ぶ）をボディマーク上に表示していた。それに対して、本実施形態に係る情報処理システムでは、超音波断層画像が第一の処理対象領域と交差するときは第一の交差領域を、交差しないときは第二の交差領域を、ボディマーク上に表示するように切り替える。本実施形態に係る情報処理システムの構成は図１と同様であるが、同一面算出部７７０、交差領域算出部１８０、画像合成部１９０、ボディマーク合成部２００の処理の一部のみが第１の実施形態とは異なっている。以下、本実施形態に係る情報処理システムについて、第１の実施形態との相違部分についてのみ説明する。

次に、図１２のフローチャートを利用して、本実施形態における情報処理装置８０の各部の動作の説明と処理手順を説明する。但し、Ｓ１２０００、Ｓ１２０１０、Ｓ１２０２０はそれぞれ、図２のＳ２０００、Ｓ２０１０、Ｓ２０２０の処理と同様である。また、Ｓ１２０３０、Ｓ１２０４０、Ｓ１２０５０、Ｓ１２１００はそれぞれ、図２のＳ２０３０、Ｓ２０４０、Ｓ２０５０、Ｓ２１００の処理と同様である。そのため、これらの説明は省略する。

（Ｓ１２０６０：第一と第二の処理対象領域の取得）
Ｓ１２０６０において、存在領域算出部１７０は、超音波座標系上における対応領域の存在領域（第一の処理対象領域）を、第１の実施形態におけるＳ２０６０と同様の方法で算出する。また、存在領域算出部１７０は、超音波座標系上における対応領域の同一面領域（第二の処理対象領域）を、第２の実施形態におけるＳ８０６０と同様の方法で算出する。

（Ｓ１２０７０：存在領域と断層画像の交差判定）
Ｓ１２０７０において、交差領域算出部１８０は、Ｓ１２０６０で算出した存在領域の情報、及びＳ１２０５０で算出した超音波断層画像の位置姿勢の情報に基づき、超音波断層画像が存在領域と交差するか否かを判定する。そして、「交差する」と判定された場合は、Ｓ１２０８０へと遷移し、「交差しない」と判定された場合は、Ｓ１２０９０へと遷移する。

（Ｓ１２０８０：第一の交差領域の取得と描画）
Ｓ１２０８０において、交差領域算出部１８０は、第一の交差領域を取得し、画像合成部１９０とボディマーク合成部２００へ出力する。そして、画像合成部１９０は取得した第一の交差領域の情報を超音波断層画像に重畳させた第一の合成画像を生成し、表示制御部２１０は画像合成部１９０から取得した第一の合成画像を表示する。次に、ボディマーク合成部２００は、Ｓ１２０５０で算出した超音波断層画像の位置姿勢情報と、Ｓ１２０６０で算出した第一の存在領域の情報と、Ｓ１２０８０で算出した第一の交差領域の情報とを、ボディマークに合成した第一の合成ボディマークを生成する。そして、表示制御部２１０はボディマーク合成部２００から取得した第一の合成ボディマークを表示部２２０に表示する。Ｓ１２０８０の処理は、第1の実施形態におけるＳ２０７０、Ｓ２０８０、Ｓ２０９０の３つを組み合わせた処理に等しいため、具体的な説明は省略する。

（Ｓ１２０９０：第二の交差領域の取得と描画）
Ｓ１２０９０において、交差領域算出部１８０は、第二の交差領域を取得し、画像合成部１９０とボディマーク合成部２００へ出力する。そして、画像合成部１９０は取得した第二の交差領域の情報を超音波断層画像に重畳させた第二の合成画像を生成し、表示制御部２１０は画像合成部１９０から取得した第二の合成画像を表示する。次に、ボディマーク合成部２００は、以下の情報をボディマークに合成した第二の合成ボディマークを生成する。
・Ｓ１２０５０で算出した超音波断層画像の位置姿勢情報。
・Ｓ１２０６０で推定された推定病変位置の情報。
・本ステップＳ１２０９０で算出した第二の交差領域の情報。

そして、表示制御部２１０はボディマーク合成部２００から取得した第二の合成ボディマークを表示部２２０に表示する。本ステップＳ１２０９０の処理は、第２の実施形態におけるＳ８０７０、Ｓ８０８０、Ｓ８０９０の３つを組み合わせた処理に等しいため、具体的な説明は省略する。

以上のように、本実施形態に係る情報処理装置は、超音波断層画像が対応病変部の存在領域と交差するときは、該領域と超音波断層画像が交差する第一の交差領域をボディマーク上に表示する。一方、超音波断層画像が存在領域と交差しないときは、推定病変位置と同じ深さの同一面領域と超音波断層画像が交差する第二の交差領域を、ボディマーク上に表示するように切り替える。従って、超音波断層画像が対応病変部の存在領域の外側に位置する時は、ユーザは推定病変位置に対する超音波断層画像の現在位置を容易に把握でき、効率良く推定病変位置付近へ超音波プローブを操作することができる。そして、超音波断層画像が対応病変部の存在領域の内側に位置する時は、ユーザは該領域に対する超音波断層画像の現在位置を容易に把握することができ、推定病変位置付近において対応病変部を効率良く探索して同定することができる。

（その他の実施形態）
また、本発明は、以下の処理を実行することによっても実現される。即ち、上述した実施形態の機能を実現するソフトウェア（プログラム）を、ネットワーク又は各種記憶媒体を介してシステム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）がプログラムを読み出して実行する処理である。

Claims (11)

1. 被検体における注目領域の位置を取得する注目領域取得手段と、
   超音波プローブによって取得される断層画像の位置姿勢を取得する位置姿勢取得手段と、
   前記注目領域の位置に基づいて定義される処理対象領域を取得する処理対象領域取得手段と、
   前記断層画像の位置姿勢に基づいて、前記処理対象領域と前記断層画像との交差領域を算出する算出手段と、
   前記交差領域を表す情報をボディマーク上に表示する表示制御手段と、
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
2. 前記表示制御手段は、更に、前記超音波プローブまたは前記断層画像の位置を表す情報を前記ボディマーク上に表示することを特徴とする請求項１に記載の情報処理装置。
3. 前記処理対象領域は、前記注目領域の存在しうる領域を示す存在領域であって、
   前記表示制御手段は、更に、前記存在領域を前記ボディマーク上に表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の情報処理装置。
4. 前記処理対象領域は、前記注目領域の位置を通る同一面領域であって、
   前記表示制御手段は、更に、前記注目領域を前記ボディマーク上に表示することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の情報処理装置。
5. 前記処理対象領域は、前記注目領域の存在しうる領域を示す存在領域および前記注目領域の位置を通る同一面領域であって、
   前記表示制御手段は、
   前記断層画像が前記存在領域と交差する場合には、該断層画像と該存在領域との交差領域を表す情報を前記ボディマーク上に表示し、
   前記断層画像が前記存在領域と交差しない場合には、該断層画像と前記同一面領域との交差領域を前記ボディマーク上に表示する
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の情報処理装置。
6. 被検体における注目領域の推定位置を取得する注目領域取得手段と、
   超音波プローブによって取得される断層画像の位置姿勢を取得する位置姿勢取得手段と、
   前記注目領域の推定位置に基づいて前記注目領域の存在しうる領域を示す存在領域を取得する処理対象領域取得手段と、
   前記存在領域と、前記超音波プローブまたは前記断層画像の位置を表す情報をボディマーク上に表示する表示制御手段と、
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
7. 被検体における３次元の処理対象領域を取得する処理対象領域取得手段と
   超音波プローブによって取得される断層画像の位置姿勢を取得する位置姿勢取得手段と、
   前記断層画像の位置姿勢に基づいて、前記処理対象領域と前記断層画像との交差領域を算出する算出手段と、
   前記処理対象領域と、前記超音波プローブまたは前記断層画像の位置を表す情報と、前記交差領域を表す情報とをボディマーク上に表示する表示制御手段と、
   を備えることを特徴とする情報処理装置。
8. 情報処理装置の制御方法であって、
   注目領域取得手段が、被検体における注目領域の位置を取得するステップと、
   位置姿勢取得手段が、超音波プローブによって取得される断層画像の位置姿勢を取得するステップと、
   処理対象領域取得手段が、前記注目領域の位置に基づいて定義される処理対象領域を取得するステップと、
   算出手段が、前記断層画像の位置姿勢に基づいて、前記処理対象領域と前記断層画像との交差領域を算出するステップと、
   表示制御手段が、前記交差領域を表す情報をボディマーク上に表示するステップと、
   を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。
9. 情報処理装置の制御方法であって、
   注目領域取得手段が、被検体における注目領域の推定位置を取得するステップと、
   位置姿勢取得手段が、超音波プローブによって取得される断層画像の位置姿勢を取得するステップと、
   処理対象領域取得手段が、前記注目領域の推定位置に基づいて前記注目領域の存在しうる領域を示す存在領域を取得するステップと、
   表示制御手段が、前記存在領域と、前記超音波プローブまたは前記断層画像の位置を表す情報をボディマーク上に表示するステップと、
   を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。
10. 情報処理装置の制御方法であって、
    処理対象領域取得手段が、被検体における３次元の処理対象領域を取得するステップと、
    位置姿勢取得手段が、超音波プローブによって取得される断層画像の位置姿勢を取得するステップと、
    算出手段が、前記断層画像の位置姿勢に基づいて、前記処理対象領域と前記断層画像との交差領域を算出するステップと、
    表示制御手段が、前記処理対象領域と、前記超音波プローブまたは前記断層画像の位置を表す情報と、前記交差領域を表す情報とをボディマーク上に表示するステップと、
    を有することを特徴とする情報処理装置の制御方法。
11. コンピュータを、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の情報処理装置が有する各手段として機能させるためのプログラム。

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