JP2017086819A - Medical image diagnostic apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、医用画像診断装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a medical image diagnostic apparatus.
医用画像診断装置(例えばX線CT(Computed Tomography)装置)はX線を利用して被検体をスキャンし、収集されたデータをコンピュータにより処理することで、被検体の内部を画像化する医用診断装置の一種である。 A medical diagnostic imaging device (for example, an X-ray CT (Computed Tomography) device) scans a subject using X-rays and processes the collected data with a computer, thereby imaging the inside of the subject. It is a kind of device.
X線CT装置は、被検体内のボリュームデータを取得し、このボリュームデータを任意の断面でレンダリングすることによりMPR(Multi Planer Reconstruction)表示を行う。MPR表示された断面画像(以下、「MPR画像」と呼ぶ。)には、例えば、体軸に対する直交断面を示すアキシャル像、体軸に沿って被検体を縦切りした断面を示すサジタル像、体軸に沿って被検体を横切りした断面を示すコロナル像がある。更には、ボリュームデータにおけるアキシャル像、サジタル像、コロナル像の断面以外の任意の角度を持つ断面を再構成したオブリーク像もMPR画像に含まれる。 The X-ray CT apparatus acquires volume data in the subject and renders the volume data in an arbitrary cross section to perform MPR (Multi Planer Reconstruction) display. The MPR-displayed cross-sectional image (hereinafter referred to as “MPR image”) includes, for example, an axial image showing a cross-section orthogonal to the body axis, a sagittal image showing a cross-section of the subject along the body axis, There is a coronal image showing a cross-section across the subject along the axis. Furthermore, an oblique image obtained by reconstructing a cross section having an arbitrary angle other than the cross sections of the axial image, the sagittal image, and the coronal image in the volume data is also included in the MPR image.
このX線CT装置は、通常の検査に加え、X線CT装置によりスキャンを行いながら穿刺治療を行うCT透視下での治療の際にも用いられる。通常、X線CT装置では、CT透視下でのMPR画像上にて、穿刺対象と穿刺針先端の距離や穿刺針の刺入角度を計測することが可能である。オペレータは穿刺治療の前に穿刺針の刺入角度や刺入深さからなる穿刺計画を設定しておく。これによりオペレータは、穿刺中にボリュームデータの撮像を行い、事前に計画した穿刺計画と現状の穿刺針の位置が一致しているか否かを把握することが可能である。 This X-ray CT apparatus is used in the case of treatment under CT fluoroscopy in which a puncture treatment is performed while scanning with the X-ray CT apparatus in addition to a normal examination. Usually, an X-ray CT apparatus can measure the distance between the puncture target and the tip of the puncture needle and the puncture angle of the puncture needle on the MPR image under CT fluoroscopy. The operator sets up a puncture plan consisting of the puncture angle and puncture depth of the puncture needle before the puncture treatment. Thus, the operator can take an image of volume data during puncturing, and can grasp whether or not the puncturing plan planned in advance matches the current puncture needle position.
また、近年のX線CT装置の技術発展に伴い、一回の撮影にて被検体のボリュームデータを撮像することが可能になってきている。このX線CT装置のボリューム撮像機能を用いることで被検体の体軸方向にも角度を伴った穿刺針の刺入経路を計画することや体軸方向に角度を伴った穿刺針をモニタリングすることが可能になってきている。 In addition, along with recent technological development of X-ray CT apparatuses, it has become possible to capture volume data of a subject with a single imaging. By using the volume imaging function of this X-ray CT apparatus, planning the insertion path of the puncture needle with an angle in the body axis direction of the subject and monitoring the puncture needle with an angle in the body axis direction Is becoming possible.
しかし、穿刺針の刺入角度が体軸方向にも角度を伴う場合、刺入すべき穿刺針の角度を3次元的に正確に把握することはオペレータにとって難しい。例えば、被検体内の穿刺対象へ穿刺を行うには穿刺針の刺入角度を体軸方向に対して被検体の腹側または背側の体表面方向と、体表面方向に対して直交する方向の体側面方向の2方向を組み合わせて最終的な刺入角度を把握する必要がある。このような手法ではMPR画像のみを参照してオペレータが穿刺対象に向けた穿刺針の刺入角度を把握することは難しい。そのため、現状の穿刺針の先端位置と穿刺経路にずれが生じた場合に、MPR画像を参照し、穿刺針の刺入角度を修正することはオペレータにとって負担となっている。そこで実施形態は、オペレータが穿刺針の位置を容易に把握することが可能な医用画像診断装置を提供することを目的とする。 However, when the insertion angle of the puncture needle also includes an angle in the body axis direction, it is difficult for the operator to accurately grasp the angle of the puncture needle to be inserted three-dimensionally. For example, in order to puncture the puncture target in the subject, the puncture angle of the puncture needle is perpendicular to the body surface direction on the abdominal side or back side of the subject with respect to the body axis direction. It is necessary to grasp the final insertion angle by combining two directions of the body side direction. In such a method, it is difficult for the operator to grasp the insertion angle of the puncture needle toward the puncture target with reference to only the MPR image. Therefore, it is a burden on the operator to refer to the MPR image and correct the puncture angle of the puncture needle when there is a deviation between the current tip position of the puncture needle and the puncture route. Therefore, an object of the embodiment is to provide a medical image diagnostic apparatus in which an operator can easily grasp the position of a puncture needle.
上記目的を達成するために、実施形態の医用画像診断装置は、被検体のボリュームデータを取得するボリュームデータ取得部と、ボリュームデータに対して、被検体表面における穿刺針の穿刺開始点と被検体内の穿刺対象を結ぶ穿刺経路の設定を行うための入力部と、被検体のボリュームデータの取得位置に対応した位置の光学画像を被検体に対して少なくとも2以上の方向から撮影する光学撮影部と、複数の光学画像と、複数の光学画像の撮影方向に対応した穿刺経路を示す情報とを含んだ穿刺ガイド画像を表示する表示部とを具備する。 In order to achieve the above object, a medical image diagnostic apparatus according to an embodiment includes a volume data acquisition unit that acquires volume data of a subject, a puncture start point of a puncture needle on a subject surface, and a subject for the volume data An input unit for setting a puncture path connecting the puncture target in the optical imaging unit, and an optical imaging unit configured to photograph an optical image at a position corresponding to the acquisition position of the volume data of the subject from at least two directions And a display unit that displays a puncture guide image including a plurality of optical images and information indicating a puncture route corresponding to the imaging direction of the plurality of optical images.
(第1の実施形態)
第1の実施形態について図面を参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment will be described with reference to the drawings.
<装置構成>
図1は、実施形態に係る医用画像診断装置の構成を示したブロック図である。図1の医用画像診断装置100は、架台装置10と、寝台装置30と、コンソール装置40とを含んで構成されている。
<Device configuration>
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a medical image diagnostic apparatus according to an embodiment. A medical image diagnostic apparatus 100 in FIG. 1 includes a
[架台装置]
架台装置10(架台部)は、被検体Pに対してX線を曝射し、被検体Pを通過したX線の検出データを収集する装置である。架台装置10は、X線発生装置11と、X線検出器12と、回転体13と、高電圧発生装置14と、架台駆動装置15と、コリメータ16と、絞り駆動装置17と、データ収集回路18と、光学撮影装置19とを有する。
[Mounting device]
The gantry device 10 (gantry unit) is an apparatus that irradiates the subject P with X-rays and collects detection data of the X-rays that have passed through the subject P. The
X線発生装置11(X線発生部)は、X線を発生させるX線管球(例えば、円錐状や角錐状のX線ビームを発生する真空管。図示なし)を含んで構成されている。発生したX線は被検体Pに対して曝射される。 The X-ray generator 11 (X-ray generator) includes an X-ray tube (for example, a vacuum tube that generates a cone-shaped or pyramid-shaped X-ray beam (not shown)) that generates X-rays. The generated X-rays are exposed to the subject P.
X線検出器12(X線検出部)は、X線管球の焦点を中心とした1つの円弧に沿ってチャンネル方向に複数のX線検出素子が配列されたX線検出素子列を複数備える。X線検出器12は、被検体Pを通過したX線を検出する。具体的には、X線検出器12中のX線検出素子は、被検体Pを通過したX線の強度を検出し、X線強度に対応する電流信号をデータ収集回路18に出力する。X線検出器12は、例えば、検出素子が互いに直交する2方向(スライス方向とチャンネル方向)にそれぞれ複数配置されたX線検出器(面検出器)が用いられる。複数のX線検出素子は、例えば、スライス方向に沿って320列設けられている。このように多列のX線検出器を用いることにより、1回転のスキャンでスライス方向に幅を有する3次元の撮影領域を撮影することができる(ボリュームスキャン)。尚、スライス方向は被検体Pの体軸方向に相当し、チャンネル方向はX線発生装置11の回転方向に相当する。
The X-ray detector 12 (X-ray detection unit) includes a plurality of X-ray detection element arrays in which a plurality of X-ray detection elements are arranged in the channel direction along one arc centered on the focal point of the X-ray tube. . The
データ収集回路18(データ収集部)(DAS:Data Acquisition System)は、X線検出器12の各X線検出素子から得られた電流信号をまとめ、X線強度分布を示す検出データを作成する電気回路である。また、データ収集回路18は、作成した検出データを電圧信号に変換し、この電圧信号を周期的に積分して増幅し、デジタル信号に変換する。そして、データ収集回路18は、デジタル信号に変換された検出データをコンソール装置40に送信する。回転体13は、X線発生装置11とX線検出器12とを被検体Pを挟んで対向するように支持するフレームである。回転体13は、スライス方向に貫通した開口領域13aを有する。
The data acquisition circuit 18 (data acquisition unit) (DAS: Data Acquisition System) collects current signals obtained from the X-ray detection elements of the
高電圧発生装置14(高周波発生部)は、X線発生装置11に対して高電圧を印加する電圧発生回路である。(以下、「電圧」とはX線管球におけるアノード−カソード間の電圧を意味する)。X線発生装置11は、高電圧発生装置14からの高電圧によりX線を発生させる。
The high voltage generator 14 (high frequency generator) is a voltage generator circuit that applies a high voltage to the
架台駆動装置15(架台駆動部)は、複数のモータ等の動力源によって構成され、回転体13を回転駆動させる機能を有する。
The gantry driving device 15 (gantry driving unit) is configured by a power source such as a plurality of motors, and has a function of rotating the
コリメータ16(コリメータ部)は、X線を遮蔽する鉛板に、鉛板を動かすためのアクチュエータが取り付けられた装置である。この鉛板が複数枚組み合わさってX線管直下に取り付けられており、この複数枚の鉛板によって構成された隙間(スリット)がX線の照射範囲となる。コリメータ16のアクチュエータが鉛板を駆動させ、スリット幅を変更することでX線の照射範囲を調整することが可能である。
The collimator 16 (collimator unit) is a device in which an actuator for moving a lead plate is attached to a lead plate that shields X-rays. A plurality of the lead plates are combined and attached immediately below the X-ray tube, and a gap (slit) formed by the plurality of lead plates is an X-ray irradiation range. The X-ray irradiation range can be adjusted by driving the lead plate by the actuator of the
絞り駆動装置17(絞り駆動部)は、X線の照射範囲が所定の形状となるようにコリメータ16の鉛板に取り付けられたアクチュエータを動作させる動作信号を出力する電気回路である。
The aperture driving device 17 (aperture driving unit) is an electric circuit that outputs an operation signal for operating an actuator attached to the lead plate of the
光学撮影装置19(光学撮影部)は、被検体Pの体表面画像をリアルタイムで光学的に撮影する撮影装置であり、ビデオカメラ等により構成される。光学撮影装置19により撮影される被検体Pの体表面のリアルタイムの光学画像(以下、光学リアルタイム画像)は被検体Pの体表面と体側面の2方向から撮影を行い取得される。そのため、例えば光学撮影装置19は、被検体Pに対して上側と側面側から撮影可能なように、図2に示す架台装置10の開口領域13aの天井面と一方の側面に取り付けられる。また、光学撮影装置19はX線発生装置11、X線検出器12、データ収集回路18を含む回転体13の近傍の開口領域13aに取り付けられる。架台装置10の開口領域13aに取り付けられた構成により、光学撮影装置19により撮影される光学リアルタイム画像の撮影領域はX線CT装置によるスキャン位置と対応させることが可能になる。撮影された光学リアルタイム画像は表示装置42に表示される。光学撮影装置19は、架台装置10と一体となった構成を有しても良いし、架台装置10とは別体で配置される構成を有しても良い。光学撮影装置19が架台装置10と別体にて構成される場合は、光学撮影装置19と架台装置10の位置関係が固定される構成を有すれば良く、例えば検査室の天井等に取り付けられてもよい。架台装置10内の被検体Pを架台装置10外から撮影する場合で且つ穿刺を架台装置10近傍で行う場合は、被検体Pに対して斜め方向からの撮影になる。このとき、撮影される光学リアルタイム画像は表示制御機能447により台形補正が施され穿刺経路L等の穿刺情報が重畳される。
The optical imaging device 19 (optical imaging unit) is an imaging device that optically images a body surface image of the subject P in real time, and includes a video camera or the like. A real-time optical image (hereinafter referred to as an optical real-time image) of the body surface of the subject P photographed by the
なお、医用画像診断装置100には、X線管球とX線検出器12とが一体として被検体Pの周囲を回転するRotate/Rotate-Type、リング状にアレイされた多数のX線検出素子が固定され、X線管球のみが被検体Pの周囲を回転するStationary/Rotate-Type等様々なタイプがあり、いずれのタイプでも本実施形態へ適用可能である。
In the medical image diagnostic apparatus 100, an X-ray tube and an
[寝台装置]
寝台装置30(寝台部)は、撮影対象の被検体Pを載置・移動させる装置である。寝台装置30は、基台31と、寝台駆動装置32と、寝台天板33とを備えている。基台31は寝台駆動装置32によって寝台天板33を上下方向(被検体Pの体軸方向と直交する方向)に移動することが可能なモータあるいはアクチュエータを持つ筐体である。寝台駆動装置32は、被検体Pが載置された寝台天板33を、回転体13の開口領域13aに対して挿抜するモータあるいはアクチュエータである。寝台天板33は、寝台駆動装置32によって被検体Pの体軸方向及び体軸方向に直交する方向に移動することが可能な被検体Pを載置する天板である。
[Bed equipment]
The bed apparatus 30 (bed section) is an apparatus that places and moves the subject P to be imaged. The
[コンソール装置]
コンソール装置40(コンソール部)は、医用画像診断装置100に対する操作入力に用いられる。また、コンソール装置40は、架台装置10によって収集された検出データから被検体Pの内部形態を表すCT画像データ(断層画像データやボリュームデータ)を再構成する機能等を有している。また、コンソール装置40は再構成したMPR画像を用いて穿刺対象への穿刺経路Lを設定する機能を有する。コンソール装置40は、記憶回路41と、表示装置42と、入力装置43と、処理回路44とを含んで構成されている。
[Console device]
The console device 40 (console unit) is used for operation input to the medical image diagnostic apparatus 100. Further, the console device 40 has a function of reconstructing CT image data (tomographic image data and volume data) representing the internal form of the subject P from the detection data collected by the
記憶回路41(記憶部)は、RAMやROM等の半導体記憶装置によって構成される。記憶回路41は、検出データや、この検出データに後述する前処理を施した投影データ、或いは再構成処理後のCT画像データ、光学撮影装置19により取得された光学リアルタイム画像等を記憶する。
The storage circuit 41 (storage unit) is configured by a semiconductor storage device such as a RAM or a ROM. The
表示装置42(表示部)は、LCD(Liquid Crystal Display)やCRT(Cathode Ray Tube)ディスプレイ等の任意の表示デバイスによって構成される。例えば、表示装置42には、ボリュームデータをレンダリング処理して得られるMPR画像や光学撮影装置19により撮影される被検体Pの光学リアルタイム画像が表示される。
The display device 42 (display unit) includes an arbitrary display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) or a CRT (Cathode Ray Tube) display. For example, the
入力装置43(入力部)は、コンソール装置40に対する各種操作を行う入力デバイスとして用いられる。入力装置43は、例えばキーボード、マウス、トラックボール、ジョイスティック等により構成される。また、入力装置43として、GUI(Graphical User Interface)を用いることも可能である。 The input device 43 (input unit) is used as an input device that performs various operations on the console device 40. The input device 43 is composed of, for example, a keyboard, a mouse, a trackball, a joystick, and the like. Further, a GUI (Graphical User Interface) can be used as the input device 43.
処理回路44(処理部)は、データ収集回路18から送信された検出データに対して各種処理を実行する。処理回路44は、前処理機能441と、再構成処理機能442と、レンダリング処理機能443と、穿刺情報重畳機能444と、システム制御機能445と、スキャン制御機能446と、表示制御機能447とを含んで構成される。
The processing circuit 44 (processing unit) executes various processes on the detection data transmitted from the
システム制御機能445(システム制御部)は、架台装置10、寝台装置30およびコンソール装置40の動作を制御することによって、医用画像診断装置100の全体制御を行う。
The system control function 445 (system control unit) performs overall control of the medical image diagnostic apparatus 100 by controlling the operations of the
前処理機能441(前処理部)は、X線検出器12で検出された検出データに対して対数変換処理、オフセット補正、感度補正、ビームハードニング補正等の前処理を行い、投影データを作成する。
The pre-processing function 441 (pre-processing unit) creates projection data by performing pre-processing such as logarithmic conversion processing, offset correction, sensitivity correction, and beam hardening correction on the detection data detected by the
再構成処理機能442(再構成処理部)は、前処理機能441で作成された投影データに基づいて、CT画像データ(断層画像データやボリュームデータ)を作成する。断層画像データは被検体Pの特定の断層面の画像データのことであり、ボリュームデータは断層画像データの集合体によって構築される被検体Pの三次元画像データである。断層画像データの再構成には、たとえば、2次元フーリエ変換法、コンボリューション・バックプロジェクション法、逐次近似再構成法等、任意の方法を採用することができる。ボリュームデータは、再構成された複数の断層画像データを補間処理することにより作成される。ボリュームデータの再構成には、例えば、コーンビーム再構成法、マルチスライス再構成法、拡大再構成法等、任意の方法を採用することができる。再構成処理機能442はボリュームデータ取得部の一例である。また、ボリュームデータ取得部は再構成処理機能442に限定されるものではない。例えば、記憶回路41によって予め取得されているボリュームデータを読み出す場合は、記憶回路41がボリュームデータ取得部の機能を有する。また、各断層画像データからアキシャル面の再構成画像を作成しても良い。
The reconstruction processing function 442 (reconstruction processing unit) creates CT image data (tomographic image data and volume data) based on the projection data created by the
レンダリング処理機能443(レンダリング処理部)はボリュームデータに対して所望の方向にレンダリング処理を施すことにより、MPR画像を作成する。MPR画像とは、被検体P内の所望の断面を示す画像である。MPR画像としては、直交三断面であるアキシャル像、サジタル像、コロナル像がある。或いは、レンダリング処理機能443は、アキシャル像、サジタル像、コロナル像の取得断面以外の任意断面を示すオブリーク像をMPR画像として作成しても良い。また、アキシャル面のMPR画像に代えて、アキシャル面の再構成画像を用いることにしても良い。 The rendering processing function 443 (rendering processing unit) creates an MPR image by performing rendering processing on volume data in a desired direction. The MPR image is an image showing a desired cross section in the subject P. MPR images include an axial image, a sagittal image, and a coronal image that are three orthogonal cross sections. Alternatively, the rendering processing function 443 may create an oblique image indicating an arbitrary cross section other than the acquired cross section of an axial image, a sagittal image, and a coronal image as an MPR image. Further, a reconstructed image of the axial plane may be used instead of the MPR image of the axial plane.
穿刺情報重畳機能444(穿刺情報重畳部)は、オペレータがMPR画像を参照して設定した穿刺対象、穿刺開始点、穿刺経路Lを光学撮影装置19により撮影された光学画像と重畳する機能を有する。(以下、重畳された画像を穿刺ガイド画像と呼ぶ。)より詳細には、オペレータは表示装置42に表示されるMPR画像を参照して、穿刺対象部位、穿刺開始点、穿刺経路Lを入力装置43を介して設定する。穿刺情報重畳機能444は入力装置43からの情報と光学撮影装置19によって撮影される光学画像を読み込み、オペレータが設定したコロナル面のMPR画像上に設定された穿刺経路Lと、床面に対応する平面上において体軸と穿刺針PNが成す角αに関する情報をコロナル面の光学画像(第1の光学リアルタイム画像54)に重畳する。同様に、穿刺情報重畳機能444は、オペレータが設定したサジタル面の第1のMPR画像上に設定された穿刺経路Lと、被検体P体内の深さ方向に対して体軸と穿刺針が成す角βに関する情報をサジタル面の光学画像(第2の光学リアルタイム画像55)に重畳する。生成された穿刺ガイド画像は記憶回路41に記憶される。このとき、穿刺情報重畳機能444は、レンダリング処理機能443によって作成された第1のMPR画像と光学撮影装置19を介して撮影された光学リアルタイム画像の位置合わせを行う。架台装置10に光学撮影装置19が予め設置されている場合には、架台装置10と光学撮影装置19の位置座標は既知であるため、これらの位置は対応している。また、第1のMPR画像と光学リアルタイム画像の画像サイズが異なる場合はそれぞれの画像において拡大縮小を行い、画像のピクセルサイズの調整を行う。また、第1のMPR画像の画像中心がFOV(Field Of View)中心からずれた位置の場合は、FOV中心と第1のMPR画像の中心の差分から第1のMPR画像と光学リアルタイム画像の位置合わせを行うことができる。また、体動等により被検体PがFOV中心からずれた場合にも位置合わせのための画像処理を行っても良い。
The puncture information superimposing function 444 (puncture information superimposing unit) has a function of superimposing the puncture target, the puncture start point, and the puncture route L set by the operator with reference to the MPR image with the optical image captured by the
スキャン制御機能446(スキャン制御部)は、X線スキャンに関する各種動作を制御する。例えば、スキャン制御部446は、X線発生装置11に対して高電圧を印加し、X線を発生させるように高電圧発生装置14を制御する。スキャン制御機能446では、回転体13を回転駆動させるよう架台駆動装置15を制御する。また、スキャン制御機能446は、スキャン実行時に寝台天板33を架台装置10内に移動させるよう寝台駆動装置32を制御する。
The scan control function 446 (scan control unit) controls various operations related to the X-ray scan. For example, the
表示制御機能447(表示制御部)は、画像表示に関する各種制御を行う。たとえば、レンダリング処理機能443により作成されたMPR画像や被検体Pの光学リアルタイム画像や光学リアルタイム画像と穿刺経路Lの重畳画像を表示装置42に表示させる制御を行う。また、表示制御機能447は重畳画像上の穿刺経路Lの切替を行う。具体的には、オペレータが入力装置43を介して入力した情報を表示制御機能447が読み込んで、重畳画像上に表示される穿刺経路Lの表示の有無を切り換える。例えば、重畳画像から穿刺経路Lの表示を消去すると、表示装置42上には光学リアルタイム画像のみが表示される。これにより、被検体Pの体表面と穿刺針PNのみを表示させることが可能となる。また、表示装置42に表示される光学画像はリアルタイムでの更新を含む所定の時間間隔にて更新しても良い。また、オペレータからの入力情報を読み込んで表示制御機能447が光学画像を更新することにしても良い。
A display control function 447 (display control unit) performs various controls related to image display. For example, control is performed to display the MPR image created by the rendering processing function 443, the optical real-time image of the subject P, the superimposed image of the optical real-time image and the puncture route L on the
また、処理回路44の構成要素、前処理機能441、再構成処理機能442、レンダリング処理機能443、穿刺情報重畳機能444、システム制御機能445、スキャン制御機能446、表示制御機能447にて行われる各処理機能は、コンピュータによって実行可能なプログラムの形態で記憶回路41に記録されている。処理回路44はプログラムを記憶回路から読み出し、実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の処理回路44は、図1の処理回路44内に示された各機能を有することとなる。なお、図1においては単一の処理回路44にて前処理機能441、再構成処理機能442、レンダリング処理機能443、穿刺情報重畳機能444、システム制御機能445、スキャン制御機能446、表示制御機能447にて行われる処理機能が実現されるものとして説明したが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路44を構成し、各プロセッサがプログラムを実行することにより機能を実現するものとしても構わない。
In addition, the components of the processing circuit 44, the
<動作>
次に、図3のフローチャートを参照して、本実施形態に係る医用画像診断装置100の動作について説明する。ここでは、第1のボリュームデータを用いて穿刺経路Lを作成し、その穿刺経路Lを被検体Pの光学リアルタイム画像に重ねて表示し、穿刺経路Lに沿って穿刺を行う際の流れについて説明する。なお、本フローでは光学撮影装置19が図2に示すように架台装置10の開口領域13aに取り付けられ、架台装置10内にてオペレータにより穿刺が実行される場合を例に説明する。
<Operation>
Next, the operation of the medical image diagnostic apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, the flow when creating a puncture route L using the first volume data, displaying the puncture route L superimposed on the optical real-time image of the subject P, and performing puncture along the puncture route L will be described. To do. In this flow, an example in which the
まず、ステップS10では、スキャン制御機能446は架台装置10を介して被検体Pに対してX線スキャンを行う。なお実施形態では、被検体Pに対して穿刺を行う前に行われるX線スキャンを第1スキャンと呼ぶ。具体的には、X線発生装置11が被検体Pに対してX線を照射する。X線検出器12は、被検体Pを通過したX線を検出し、その検出データを取得する。X線検出器12で検出された検出データは、データ収集回路18で収集され、前処理機能441によって処理される。このとき、寝台天板33は架台装置10内に位置している。
First, in step S <b> 10, the
次に、ステップS11では、前処理機能441はS11で取得された検出データに対して、前処理を行い、投影データを作成する。
Next, in step S11, the
ステップS12では、再構成処理機能442はS11で作成された投影データを用いて、スライス位置が異なる複数の断層画像データを作成する。スライス位置が異なる複数の断層画像データは、例えば、寝台天板33を移動させながら回転体13を回転させて被検体Pをらせん状にスキャンするヘリカルスキャンを実行することで取得される。または、被検体Pの位置を固定したままで回転体13を回転させて被検体Pを円軌道にてスキャンするノンヘリカルスキャンを実行することで取得しても構わない。次に、再構成処理機能442は、複数の断層画像データを補間処理することによりボリュームデータを作成する。以下、穿刺前に撮影したボリュームデータを第1ボリュームデータと呼ぶ。
In step S12, the
ステップS13では、レンダリング処理機能443がS12で作成した第1ボリュームデータを任意の方向にレンダリングすることによりMPR画像を作成する。なお、実施形態では、被検体Pに対して穿刺を行う前に得られた第1のボリュームデータを基に生成するMPR画像を第1のMPR画像と呼ぶ。システム制御機能445はオペレータによって入力装置43を介して入力される情報を読み込み、第1MPR画像の中から穿刺針PNの先端を含む第1MPR画像を指定する。表示制御機能447は、指定された第1MPR画像の直交三断面画像(アキシャル像、サジタル像、コロナル像)を表示装置42に表示する。第1のMPR画像の直交三断面画像の表示装置42への表示例は図4に関する記載にて詳述する。
In step S13, the rendering processing function 443 creates an MPR image by rendering the first volume data created in S12 in an arbitrary direction. In the embodiment, the MPR image generated based on the first volume data obtained before puncturing the subject P is referred to as a first MPR image. The
次に、ステップS14では、まずシステム制御機能445は表示装置42上に第1のMPR画像を表示する。次に、システム制御機能445はオペレータによって入力装置43を介して設定された穿刺経路Lおよび穿刺開始点Eを読み込む。第1のMPR画像上での穿刺対象T、穿刺経路L、穿刺開始点Eはシステム制御機能445を介して記憶回路41に保存される。
Next, in step S14, the
ステップS15では、光学撮影装置19は入力装置43を介してオペレータにより入力された情報をシステム制御機能445から読み込んで、被検体Pの光学リアルタイム画像を被検体Pの体表面側と体側面側から撮影する。撮影された光学リアルタイム画像は記憶回路41に記憶される。
In step S15, the
ステップS16では、穿刺情報重畳機能444が、光学撮影装置19で撮影した被検体Pの光学リアルタイム画像とS14で作成された穿刺経路Lを重畳した画像を表示装置42に表示する。穿刺情報重畳機能444はS13にて作成された第1のMPR画像とS15にて撮影された光学リアルタイム画像の位置座標系の位置合わせを行う。表示装置42には、撮影方向の異なる第1の光学リアルタイム画像54と第2の光学リアルタイム画像55に穿刺経路Lがそれぞれ重畳された画像が表示される。次に、架台駆動装置15はシステム制御機能445から信号を読み込んで、被検体Pが横臥された寝台天板33を架台装置10内から引き出し、オペレータによって穿刺が実行される。
In step S16, the puncture
ステップS17では、穿刺対象Tへの穿刺針PNの到達を確認するために、スキャン制御機能446が架台装置10を介して再度X線スキャンを行う。なお実施形態では、被検体に対して穿刺後に行われるX線スキャンを第2スキャンと呼ぶ。架台駆動装置15はシステム制御機能445からの信号を読み込んで、被検体Pが横臥された寝台天板33を架台装置10内に再度移動させる。第2スキャンに要する処理は第1スキャンに要する処理と同様であり、X線検出器12が被検体Pを通過したX線を検出し、データ収集回路18が検出データを取得する。X線検出器12で検出された検出データは、データ収集回路18で収集され、前処理機能441によって処理される。また、第2スキャンは穿刺中にオペレータの所望のタイミングにて任意の回数実施することにしても良い。
In step S <b> 17, the
次に、ステップS18では、前処理機能441がS17で取得された検出データに対して、前処理を行い、投影データを作成する。
Next, in step S18, the
ステップS19では、再構成処理機能442がS18で作成された投影データを用いて、スライス位置が異なる複数の断層画像データを作成する。次に再構成処理機能442は、複数の断層画像データを補間処理することによりボリュームデータを作成する。以下、穿刺後に撮影したボリュームデータを第2ボリュームデータと呼ぶ。
In step S19, the
ステップS20では、第2ボリュームデータをレンダリングすることにより得られるMPR画像(第2のMPR画像)の中から穿刺針PNの先端を含む第2のMPR画像の直交3断面画像がオペレータによって指定される。表示制御機能447は、指定された第2のMPR画像における直交三断面のMPR画像を表示装置42に表示する。
In step S20, the operator designates an orthogonal three-section image of the second MPR image including the tip of the puncture needle PN from the MPR image (second MPR image) obtained by rendering the second volume data. . The
次に、ステップS21において、オペレータにより穿刺針PNが穿刺対象Tへ到達したか否かが確認される。穿刺針PNが穿刺対象Tに到達していない場合は、その旨の入力信号がオペレータによって入力装置43を介して入力され、システム制御機能445が入力信号を受信する。システム制御機能445は再度、穿刺経路Lを作成する旨の通知を表示装置42上に表示させる。表示装置42上の通知がオペレータにより確認されると、再度S14に戻りオペレータにより穿刺経路Lが作成される。オペレータは再度作成された穿刺経路Lと穿刺針PNの穿刺方向を合わせた上で、再度穿刺対象Tへ向けて穿刺針PNを移動させる。穿刺針PNが穿刺対象Tへ到達していることがオペレータにより確認されると、穿刺は終了される(S22)。
Next, in step S21, the operator confirms whether the puncture needle PN has reached the puncture target T. When the puncture needle PN has not reached the puncture target T, an input signal to that effect is input via the input device 43 by the operator, and the
<画面表示>
図4は第1ボリュームデータから構築した第1MPR画像に対応した直交3断面画像を表示した表示装置42の画面構成の一例を示す図である。表示装置42の表示画面には、例えば第1MPR画像のコロナル像51、アキシャル像52、サジタル像53が並べて表示される。オペレータは表示装置42に表示される被検体Pの直交3断面画像を参照し、入力装置43を介して穿刺対象Tの設定を行い、画面表示を参照しながら穿刺対象T以外の器官への穿刺針PNの接触を避けるように穿刺経路Lを作成し、穿刺対象Tと穿刺開始点Eを結ぶ線分である穿刺経路Lを表示させることができる。穿刺経路Lが体表面と交差する点が穿刺開始点Eとして表示される。また、第1MPR画像に対応した直交3断面画像の内、アキシャル面の第1MPR画像の代わりに、第1のボリュームデータのアキシャル面の再構成画像を表示することにしても良い。
<Screen display>
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a screen configuration of the
次に図5を参照して表示装置42に表示される第1の光学リアルタイム画像54及び第2の光学リアルタイム画像55について説明する。第1の光学リアルタイム画像54及び第2の光学リアルタイム画像55は前述した光学撮影装置19によって撮影された光学リアルタイム画像であり、被検体Pの上側である体表面側と体側面側の2方向から撮影される。第1の光学リアルタイム画像54及び第2の光学リアルタイム画像55には、図5に示す穿刺開始点E、穿刺対象T、穿刺経路Lを表示させる。オペレータが選択できるような構成を有しても良い。
Next, the first optical real-
オペレータは第1の光学リアルタイム画像54上に重畳表示された穿刺開始点E、穿刺対象T、穿刺経路Lを参照することで穿刺を行うことができる。オペレータはまず、表示装置42に表示される穿刺経路Lが重畳された第1の光学リアルタイム画像54および第2の光学リアルタイム画像を参照して穿刺針PNを穿刺開始点Eに合わせる。次に、オペレータは表示装置42に表示される被検体Pを上方から撮影した第1の光学リアルタイム画像54を参照して、穿刺経路Lに沿って、体軸に対して体表面方向の角度αに合うように刺入角度(以下、第1の刺入角度)を調整する。また、オペレータは表示装置42に表示される被検体Pを側面から撮影した第2の光学リアルタイム画像を参照して、体軸に対して体側面方向の偏位角βに合うように刺入角度(以下、第2の刺入角度)を調整する。穿刺針PNの穿刺開始点Eへの調整、第1の刺入角度、及び第2の刺入角度を調整した後、オペレータは穿刺針PNを穿刺対象Tに向かって進行させる。また、表示装置42上に表示させる情報としては、穿刺開始点E、穿刺対象T、穿刺経路Lの他に、第1および第2の刺入角度や穿刺開始点Eから穿刺対象Tまで距離を示す刺入深さに関する数値情報を含んでも良い。
The operator can perform puncturing by referring to the puncture start point E, the puncture target T, and the puncture route L superimposed on the first optical real-
(第2の実施形態)
第2の実施形態では、第1の実施形態において光学リアルタイム画像と重畳表示させた穿刺開始点E、穿刺対象T、穿刺経路Lに加えて、穿刺対象Tを含む第1のMPR画像を重畳表示させる場合について、図6および図7を用いて説明する。第2の実施形態では医用画像診断装置100は第1の実施形態の処理回路44に代えて、処理回路44bを有する。処理回路44bは処理回路44に穿刺針先端位置算出機能448が追加された構成を有する。
(Second Embodiment)
In the second embodiment, in addition to the puncture start point E, the puncture target T, and the puncture route L superimposed on the optical real-time image in the first embodiment, the first MPR image including the puncture target T is superimposed and displayed. The case where it carries out is demonstrated using FIG. 6 and FIG. In the second embodiment, the medical image diagnostic apparatus 100 includes a processing circuit 44b in place of the processing circuit 44 of the first embodiment. The processing circuit 44 b has a configuration in which a puncture needle tip
図6は第2の実施形態に係る医用画像診断装置100の処理回路44bを抜粋したブロック図である。 FIG. 6 is a block diagram excerpting the processing circuit 44b of the medical image diagnostic apparatus 100 according to the second embodiment.
穿刺針先端位置算出機能448(穿刺針先端位置算出部)は、光学撮影装置19から取得された光学リアルタイム画像を解析することで穿刺針PNの先端位置に関する情報を読み込み、表示制御機能447に出力する。具体的には、光学撮影装置19によって取得された第1の光学リアルタイム画像54および第2の光学リアルタイム画像55上において線抽出処理を行うことで穿刺針PNの位置を特定することが可能となる。線抽出処理では光学画像上において同一のピクセル値を有する線状の範囲が存在すると、穿刺針先端位置算出機能448がその範囲を穿刺針PNとして検出する。光学リアルタイム画像上において穿刺針PNの被検体P内への刺入深さは被検体P外に露出している穿刺針PNの長さを解析することで算出される。また、穿刺針PNの先端位置の特定のために光学撮影装置19を用いる代わりに穿刺針PNの両端に取り付けられた位置情報センサを用いて、穿刺針PNの位置や角度等を算出することにしても良い。
The puncture needle tip position calculation function 448 (puncture needle tip position calculation unit) reads information on the tip position of the puncture needle PN by analyzing the optical real-time image acquired from the
図7は第1の光学リアルタイム画像54上に穿刺対象Tを含む断面の第1のMPR画像のコロナル像56と、第2の光学リアルタイム画像55上に穿刺対象Tを含む断面の第1のMPR画像のサジタル像57を重畳表示させた表示装置42の表示の一例を示す図である。実施形態の医用画像診断装置100は、第1及び第2の光学リアルタイム画像に穿刺対象Tを含む断面の第1のMPR画像のコロナル像56及びサジタル像57を表示させ、第1のMPR画像の表示を穿刺が終了するまで維持し続けても良い。あるいは、穿刺針PNの先端位置を穿刺針先端位置算出機能448が読み込んで、穿刺針PNの先端位置が含まれるように第1のMPR画像の断面位置を追従するように表示させても良い。また、穿刺対象Tを含む第1のMPR画像のコロナル像の代わりに、穿刺開始点Eと穿刺対象Tを含むオブリーク面の第1のMPR画像を別途表示しても良い。
FIG. 7 shows a
(第3の実施形態)
第3の実施形態では、第1の実施形態において光学リアルタイム画像と重畳表示させる穿刺開始点E、穿刺対象T、穿刺経路Lに加えて、穿刺対象Tを含むセグメント表示画像を重畳表示させる場合について、図8および図9を用いて説明する。第3の実施形態では医用画像診断装置100は第1の実施形態の処理回路44に代えて、処理回路44cを有する。処理回路44cは処理回路44に穿刺針先端位置算出機能448とセグメンテーション機能449が追加された構成を有する。
(Third embodiment)
In the third embodiment, in addition to the puncture start point E, the puncture target T, and the puncture route L that are superimposed on the optical real-time image in the first embodiment, a segment display image including the puncture target T is superimposed and displayed. This will be described with reference to FIGS. In the third embodiment, the medical image diagnostic apparatus 100 includes a processing circuit 44c instead of the processing circuit 44 of the first embodiment. The processing circuit 44 c has a configuration in which a puncture needle tip
図8は第3の実施形態に係る医用画像診断装置100の処理回路44cを抜粋したブロック図である。 FIG. 8 is a block diagram excerpting the processing circuit 44c of the medical image diagnostic apparatus 100 according to the third embodiment.
セグメンテーション機能449(セグメンテーション部)は、オペレータによって指定されたボリュームデータに対して対象物の領域を特定する処理を行う。セグメンテーション機能449は入力装置43からセグメンテーション処理(領域特定)を実行する旨の命令を受信すると、記憶回路41からボリュームデータを読み込んで、ボリュームデータにセグメンテーション処理を実行する。セグメンテーション処理を行うことにより、被検体P内の穿刺対象や非穿刺対象の生体器官の領域のみを特定することが可能になる。次に、セグメンテーション機能449が実行する閾値処理の一例を説明する。まず、セグメンテーション機能449は各領域のボクセルの中で、最もボクセル値が高いボクセルをシードポイント(特徴点)として抽出する。若しくはオペレータが入力装置43を介してシードポイントを指定する。そして、セグメンテーション機能449はシードポイントに連結し、かつ、各領域に対応したボリュームデータのボクセル値の閾値よりもボクセル値が大きいという条件を満たすボクセルを抽出することを逐次的に繰り返すリージョングローイング(Region Growing)法を用いて特定領域のみを抽出することでセグメンテーション処理を実行する。これにより、ボリュームデータによって表示された領域、すなわちオペレータが観察できる領域の中から特定の領域が特定される。これにより、被検体P内の穿刺対象Tや非穿刺対象の生体器官の領域のみを特定したボリュームレンダリング画像を表示装置42に表示させることが可能になる。
The segmentation function 449 (segmentation unit) performs processing for specifying the region of the object for the volume data designated by the operator. When the
図9は第1の光学リアルタイム画像54上に穿刺対象Tを含むセグメント表示画像のコロナル像58と、第2の光学リアルタイム画像55上に穿刺対象Tを含むセグメント表示画像のサジタル像59を重畳表示させた表示装置42の表示画面構成の一例を示す図である。実施形態の医用画像診断装置100は、MPR画像を重畳表示させる場合と同様に、第1及び第2の光学リアルタイム画像上に穿刺対象Tを含む断面のコロナル像56及びサジタル像57をセグメント表示画像として穿刺が終了するまで表示させ続けても良い。あるいは、穿刺針PNの先端位置を穿刺針先端位置算出機能448が読み込んで、穿刺針PNの先端位置が含まれるようにセグメント画像の断面の位置を更新して表示させても良い。また、穿刺対象Tを含むセグメント表示画像のコロナル像の代わりに、穿刺開始点Eと穿刺対象Tを含むオブリーク面のセグメント表示画像を別途表示しても良い。
9 superimposes a
(第4の実施形態)
第4の実施形態では、穿刺針PNの位置が穿刺経路Lからずれた場合や、穿刺開始点Eと異なる位置から穿刺が開始された場合にオペレータに対して警告を行なう場合について、図10、図11、図12を用いて説明する。第4の実施形態では医用画像診断装置100は実施形態の処理回路44に代えて、処理回路44dを有する。処理回路44dは処理回路44に穿刺針先端位置算出機能448と警告機能450が追加された構成を有する。第2の実施形態の処理回路44bに穿刺針先端位置算出機能448と警告機能450が追加された構成として説明するが、穿刺針先端位置算出機能448と警告機能450は第3の実施形態に追加されることにしても良い。
(Fourth embodiment)
In the fourth embodiment, with respect to the case where the operator is warned when the position of the puncture needle PN deviates from the puncture path L or when puncture is started from a position different from the puncture start point E, FIG. This will be described with reference to FIGS. In the fourth embodiment, the medical image diagnostic apparatus 100 includes a processing circuit 44d instead of the processing circuit 44 of the embodiment. The processing circuit 44d has a configuration in which a puncture needle tip
図10は第4の実施形態に係る医用画像診断装置100の処理回路44dを抜粋したブロック図である。 FIG. 10 is a block diagram excerpting the processing circuit 44d of the medical image diagnostic apparatus 100 according to the fourth embodiment.
警告機能450(警告部)は、第1の光学リアルタイム画像54及び第2の光学リアルタイム画像55から、穿刺経路Lと現状の穿刺針PNとの間にずれが生じていると判断した場合に表示装置42に警告画面を表示させる。より詳細には、穿刺針先端位置算出機能448は、光学撮影装置19を解析して取得された穿刺針PNの先端位置に関する情報を読み込む。警告機能450は穿刺針PNの先端位置に関する情報を受け取り、穿刺経路Lと穿刺針PNの先端位置にずれが生じている場合は、警告を行う。警告方法としては、表示装置42上に警告画面を表示しても良いし、音声による警告を行っても良い。また、穿刺針PNと穿刺経路Lとの一致度合いを音声の変化によって通知しても良い。例えば、穿刺針PNと穿刺経路Lのずれの大きさに比例して音声の大きさを変化させても良いし、穿刺針PNと穿刺経路Lの位置がずれていない場合も音声を通知しておき、ずれが生じた場合に音声を大きくして位置ずれを通知しても良い。
The warning function 450 (warning unit) is displayed when it is determined from the first optical real-
次に、図11のフローチャートを参照して、第4の実施形態に係る医用画像診断装置100の動作について説明する。ここでは、第1の光学リアルタイム画像54及び第2の光学リアルタイム画像55から、穿刺経路Lと現状の穿刺針PNとの間にずれが生じていると判断した場合に表示装置42に警告画面を表示させる際の流れについて説明する。
Next, the operation of the medical image diagnostic apparatus 100 according to the fourth embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Here, a warning screen is displayed on the
ステップS30からステップS34は前述したステップS12からステップS16と同一である。 Steps S30 to S34 are the same as steps S12 to S16 described above.
ステップS35において第1の光学リアルタイム画像54及び第2の光学リアルタイム画像55に表示される現状の穿刺針PNの先端位置と、穿刺経路Lの間のズレを穿刺針先端位置算出機能448が検出する。穿刺針PNの刺入角度や刺入深さが穿刺経路Lとずれている場合は、次のステップS36にて警告される。
In step S35, the puncture needle tip
ステップS36では、S35において穿刺針先端位置算出機能448が穿刺針PNと穿刺経路Lのずれを検出すると、警告機能450は表示装置42上に警告画面を表示する。
In step S36, when the puncture needle tip
ステップS37において、穿刺針先端位置算出機能448は穿刺針PNと穿刺経路Lとの間のずれが修正されたか否かを検出する。ずれの修正が確認されると、警告機能450は警告表示を表示装置42の表示画面から消去する旨の命令を表示装置42に伝達する。ずれの修正が確認されない場合には、警告表示は表示され続ける。
In step S37, the puncture needle tip
ステップS38からステップS42は前述したステップS17からステップS22と同一である。 Steps S38 to S42 are the same as steps S17 to S22 described above.
図12は表示装置42が警告表示を表示させる際の表示形式の一例を示す図である。例えば、図12に示すように表示装置42の一部に、警告表示61のような警告マークを出力する。警告マークの形式としては、警告表示61のような形式でなくても、「穿刺エラー」の様な文字による画面表示を行っても良いし、先述したように音声による警告を行う形式にしてもよい。オペレータに穿刺針PNと穿刺経路Lの間にずれが生じていることを通知するのであれば、列挙した形式に限定されない。また、第1の刺入角度αと第2の刺入角度βに対して、偏位角度がそれぞれγ、δの場合に図10に示すように偏位角度の情報を数値と矢印等の画像情報の形式で表示装置42上に表示させても良い。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a display format when the
穿刺針PNと穿刺経路Lとの間のずれの検出方法は、先にS38で述べた光学画像を処理回路44の穿刺情報重畳機能444が読み込んで検出する構成に限定されない。例えば、穿刺時において経時的にCT画像の撮影を行い、穿刺針PNを含むMPR画像を読み込んでMPR画像情報を用いて穿刺針PNと穿刺経路Lとの間のずれを穿刺針先端位置算出機能448が検出しても良い。また、穿刺針PNに位置情報を検出するセンサを取り付けておき、センサ情報を読み込んで穿刺針先端位置算出機能448が穿刺針PNと穿刺経路Lとの間のずれを検出するようにしても良い。
The method for detecting the deviation between the puncture needle PN and the puncture route L is not limited to the configuration in which the puncture
第4の実施形態において、穿刺針PNの位置を把握するために光学撮影装置19からの光学リアルタイム画像を用いることで、X線を曝射せずに穿刺針PNの穿刺位置を検出することが可能になる。これにより、検査の効率化および被曝量を低減させることが可能になる。
In the fourth embodiment, by using the optical real-time image from the
本実施形態では、X線CT装置を対象とした医用画像診断装置について述べたが、本実施形態は医用画像診断装置であれば図1のブロック図で示したX線CT装置に限定されず、例えば歯科用のCT等にも適用しても良い。また、本実施形態は他のモダリティであるCアーム型X線診断装置、MR装置、超音波診断装置等の他モダリティでも適用することが可能である。また、他モダリティによって取得された画像データを外部のサーバ等に記憶しておき、その画像データを用いて穿刺経路L、穿刺開始点E、穿刺対象T等を設定することにしても良い。また、Cアーム型X線診断装置にてボリュームデータを取得する場合には、Cアームを回転動することにより順次出力されるX線投影データに対して再構成処理を施すことでボリュームデータが生成され、当該ボリュームデータを記憶回路41に記憶する。このワークフローの中の処理全体をボリュームデータ取得部としても良いし、再構成処理までの撮像からの一連の処理に関わった構成要素をボリュームデータ取得部としても良いし、再構成処理を行う構成要素をボリュームデータ取得部としても良い。更には、記憶回路41からボリュームデータを読み出す処理に係る構成要素をボリュームデータ取得部としても良い。また、MR装置では、MR撮像により取得されたMRデータに対してフーリエ変換等の再構成処理を行うことでボリュームデータが生成され、当該ボリュームデータを記憶回路41に記憶する。このワークフローの中の処理全体をボリュームデータ取得部としても良いし、再構成処理までの撮像からの一連の処理に関わった構成要素をボリュームデータ取得部としても良いし、再構成処理を行う構成要素をボリュームデータ取得部としても良い。更には、記憶回路41からボリュームデータを読み出す処理に係る構成要素をボリュームデータ取得部としても良い。また、超音波診断装置では、複数枚の2次元超音波画像とその取得位置に関するデータから画像の再構成を行い、ボリュームデータの生成を行う。各処理にて生成されたボリュームデータは記憶回路41に記憶される。これらのワークフローの中の処理全体をボリュームデータ取得部としても良いし、再構成処理までの一連の処理に関わった構成要素をボリュームデータ取得部としても良いし、再構成処理を行う構成要素をボリュームデータ取得部としても良い。更には、記憶回路41からボリュームデータを読み出す処理に係る構成要素をボリュームデータ取得部としても良い。本実施形態では穿刺針PNが一本で、異なる2方向から光学リアルタイム画像を撮影する場合について述べたが、2以上の方向から光学リアルタイム画像が撮影されても良い。例えば、複数の穿刺針PNを有する構成においては、穿刺が現状実行されている穿刺針PNはオペレータによって入力装置43を介して指定される。入力装置43からの入力情報をシステム制御機能445が受け、光学撮影装置19にオペレータにより指定された穿刺針PNに焦点位置を合わせる旨の信号を伝達する。穿刺を実行している穿刺針PNの指定方法は、オペレータが指定することにしても良いし、第2の実施形態、第3の実施形態、及び第4の実施形態では穿刺針先端位置算出機能448が穿刺中の穿刺針PNを検出しても良い。また、穿刺針PNの位置に応じて、2以上の異なる方向から光学リアルタイム画像を撮影しても良い。例えば、第1の穿刺針PN1と第2の穿刺針PN2を有する構成においては、穿刺針毎に撮影を行う光学撮影装置19を複数体有する構成にしても良いし、同一の光学撮影装置19によって同一方向から第1の穿刺針PN1と第2の穿刺針PN2に順番に焦点位置を合わせて撮影を行うようにしても良い。
In the present embodiment, the medical image diagnostic apparatus for the X-ray CT apparatus has been described. However, the present embodiment is not limited to the X-ray CT apparatus shown in the block diagram of FIG. For example, it may be applied to dental CT. The present embodiment can also be applied to other modalities such as C-arm type X-ray diagnostic apparatus, MR apparatus, and ultrasonic diagnostic apparatus. Alternatively, image data acquired by other modalities may be stored in an external server or the like, and puncture route L, puncture start point E, puncture target T, and the like may be set using the image data. In addition, when acquiring volume data with a C-arm X-ray diagnostic apparatus, volume data is generated by performing reconstruction processing on the X-ray projection data sequentially output by rotating the C-arm. Then, the volume data is stored in the
また本実施形態では、ボリュームデータ取得時のみ被検体Pが横臥された寝台天板33を架台装置10内に位置させるという前提で説明したが、穿刺は架台装置10内で行われるものとしても良い。これにより、穿刺時の被検体Pの光学リアルタイム画像だけでなく、穿刺針PNの先端位置に対応したMPR画像を表示させることが可能になる。
Further, in the present embodiment, the description has been made on the assumption that the
以上説明した実施形態によれば、MPR画像等の参照画像に代えて、被検体Pの少なくとも2方向からの光学リアルタイム画像上に穿刺計画を重畳させることによって、オペレータは被検体Pに対して穿刺を行う際、2方向からの画像を参照することにより、穿刺針PNの刺入角度を2方向から決定でき、容易に穿刺針PNの先端位置と穿刺経路Lの位置合せを行うことが可能である。また、穿刺途中に穿刺経路Lから穿刺針PNの先端位置がずれた場合の修正もMPR画像を参照する場合と比較して、刺入角度の調整に、光学リアルタイム画像を参照して二方向に調整するだけで済むためオペレータの負担を軽減することが可能であり、これにより検査時間の短縮及び被曝量の低減を実現することが可能である。 According to the embodiment described above, the operator punctures the subject P by superimposing the puncture plan on the optical real-time image from at least two directions of the subject P instead of the reference image such as the MPR image. Referring to the images from two directions, the insertion angle of the puncture needle PN can be determined from the two directions, and the tip position of the puncture needle PN and the puncture route L can be easily aligned. is there. Also, when the tip position of the puncture needle PN is shifted from the puncture path L during puncture, the correction of the puncture angle is performed in two directions with reference to the optical real-time image, compared with the case of referring to the MPR image. Since only adjustment is required, it is possible to reduce the burden on the operator. This makes it possible to reduce the inspection time and the exposure dose.
なお、本実施形態において「部」として説明した構成要素は、その動作がハードウェアによって実現されるものであっても良いし、ソフトウェアによって実現されるものであっても良いし、ハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実現されるものであっても良い。 Note that the components described as “units” in this embodiment may be realized by hardware, software, or hardware and software. It may be realized by a combination.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
10…架台装置、11…X線発生装置、12…X線検出器、13…回転体、13a…開口領域、14…高電圧発生装置、15…架台駆動装置、16…コリメータ、17…絞り駆動装置、18…データ収集回路、19…光学撮影装置、30…寝台装置、31…基台、32…寝台駆動装置、33…寝台天板、40…コンソール装置、41…記憶回路、42…表示装置、43…入力装置、44…処理回路、44b…処理回路、441…前処理機能、442…再構成処理機能、443…レンダリング処理機能、444…特定機能、445…システム制御機能、446…スキャン制御機能、447…表示制御機能、448…穿刺針先端位置算出機能、449…セグメンテーション機能、450…警告機能、51…コロナル像、52…アキシャル像、53…サジタル像、54…第1の光学リアルタイム画像、55…第2の光学リアルタイム画像、56…MPR画像のコロナル像、57…MPR画像のサジタル像、58…セグメント画像のコロナル像、59…セグメント画像のサジタル像、61…警告表示、100…医用画像診断装置
DESCRIPTION OF
Claims (15)
前記ボリュームデータに対して、前記被検体表面における穿刺針の穿刺開始点と前記被検体内の穿刺対象を結ぶ穿刺経路の設定を行うための入力部と、
前記ボリュームデータの前記被検体における位置に対応した位置の光学画像を前記被検体に対して少なくとも2以上の方向から撮影する光学撮影部と、
前記複数の光学画像と、前記複数の光学画像の撮影方向に対応した前記穿刺経路を示す情報とを含んだ穿刺ガイド画像を表示する表示部と、
を有する医用画像診断装置。 A volume data acquisition unit for acquiring volume data of the subject;
For the volume data, an input unit for setting a puncture path connecting a puncture start point of a puncture needle on the subject surface and a puncture target in the subject;
An optical imaging unit that images an optical image of a position corresponding to the position of the volume data in the subject from at least two directions with respect to the subject;
A display unit for displaying a puncture guide image including the plurality of optical images and information indicating the puncture route corresponding to the imaging direction of the plurality of optical images;
A medical image diagnostic apparatus.
前記穿刺針先端位置算出部によって算出された穿刺針の位置情報に基づいて前記穿刺経路との位置ずれを検出し、前記位置ずれに関する情報に基づいて警告表示等の制御を行う警告部と、
を更に有する請求項1に記載の医用画像診断装置。 A puncture needle tip position calculating unit for calculating position information of the puncture needle tip;
A warning unit that detects a positional deviation from the puncture path based on the position information of the puncture needle calculated by the puncture needle tip position calculation unit, and controls a warning display or the like based on the information about the positional deviation;
The medical image diagnostic apparatus according to claim 1, further comprising:
前記穿刺経路は、前記ボリュームデータから生成されるMPR画像に基づいて設定される請求項1又は請求項2に記載の医用画像診断装置。 A rendering processing unit that creates an MPR image that is a cross-sectional image of the subject based on the volume data;
The medical image diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the puncture path is set based on an MPR image generated from the volume data.
前記穿刺経路は、前記再構成画像に基づいて設定される請求項1又は請求項2に記載の医用画像診断装置。 A reconstruction processing unit for creating a reconstruction image of the axial surface of the volume data;
The medical image diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the puncture path is set based on the reconstructed image.
前記穿刺ガイド画像は、前記処理部によって前記穿刺経路と前記光学画像に加え前記MPR画像が更に重畳表示された画像である請求項2に記載の医用画像診断装置。 A processing unit for receiving input information from the input device;
The medical image diagnostic apparatus according to claim 2, wherein the puncture guide image is an image in which the MPR image is further superimposed and displayed in addition to the puncture route and the optical image by the processing unit.
入力装置からの入力情報を受け付ける処理部を更に有し、
前記穿刺ガイド画像は、前記処理部によって前記穿刺経路と前記光学画像に加え前記セグメント画像が更に重畳表示された画像である請求項2に記載の医用画像診断装置。 A segmentation unit that creates a segment image by performing extraction of a contour part of the part excluding the puncture target or the puncture target based on the volume data;
A processing unit for receiving input information from the input device;
The medical image diagnostic apparatus according to claim 2, wherein the puncture guide image is an image in which the segment image is further superimposed and displayed in addition to the puncture route and the optical image by the processing unit.
穿刺時に前記被検体内に刺入する穿刺針が複数本存在する場合において、前記処理部は、複数の前記穿刺針の内、何れか一方の前記穿刺針に焦点位置を合わせるように前記光学撮影部を制御することで複数の前記穿刺針を撮影する請求項1に記載の医用画像診断装置。 A processing unit for receiving input information from the input device;
When there are a plurality of puncture needles to be inserted into the subject at the time of puncturing, the processing unit performs the optical imaging so that a focal position is adjusted to any one of the puncture needles. The medical image diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the plurality of puncture needles are imaged by controlling a unit.
穿刺時に前記被検体内に刺入する前記穿刺針が複数本存在する場合において、前記処理部は複数の前記穿刺針を同一方向から同一の前記光学撮影部にて撮影し、前記光学撮影部の焦点位置を順次切り換えることで複数の前記穿刺針を撮影する請求項1又は請求項2に記載の医用画像診断装置。 A processing unit for receiving input information from the input device;
When there are a plurality of the puncture needles to be inserted into the subject at the time of puncturing, the processing unit images the plurality of puncture needles from the same direction with the same optical imaging unit, and the optical imaging unit The medical image diagnostic apparatus according to claim 1 or 2, wherein the plurality of puncture needles are photographed by sequentially switching a focal position.
前記入力部からの入力情報に基づいて、前記処理部は前記穿刺ガイド画像に表示される前記穿刺経路の表示の有無を切り換える請求項1又は請求項2に記載の医用画像診断装置。 A processing unit for receiving input information from the input device;
The medical image diagnostic apparatus according to claim 1 or 2, wherein the processing unit switches whether to display the puncture route displayed in the puncture guide image based on input information from the input unit.
前記光学画像は、前記処理部によって所定の時間間隔にて更新され、前記表示部に表示される請求項1または請求項2に記載の医用画像診断装置。 A processing unit for receiving input information from the input device;
The medical image diagnosis apparatus according to claim 1, wherein the optical image is updated at predetermined time intervals by the processing unit and displayed on the display unit.
前記光学画像は、前記入力部からの入力情報に基づいて更新され、前記処理部によって前記表示部に表示される請求項1又は請求項2に記載の医用画像診断装置。 A processing unit for receiving input information from the input device;
The medical image diagnostic apparatus according to claim 1, wherein the optical image is updated based on input information from the input unit and displayed on the display unit by the processing unit.
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