JP2017153953A - Ultrasonic diagnostic apparatus and image processing program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、超音波診断装置及び画像処理プログラムに関する。 Embodiments described herein relate generally to an ultrasonic diagnostic apparatus and an image processing program.
従来、心臓手術治療において、被検体内の画像を撮像することで治療を支援する技術が種々提案されている。例えば、僧帽弁閉鎖不全症の治療では、大腿部(大腿静脈)の血管から心臓の僧帽弁へカテーテルを挿入し、僧帽弁をクリップ形状の器具で留めることにより、逆流量を減らす治療が行われている。この治療においては、例えば、手術中に撮影されるX線透視像と経食道心エコー(TEE:Transesophageal Echocardiography)図とを用いて、僧帽弁に向かって挿入される器具(カテーテル)の位置を正確に表示する技術が提案されている。また、例えば、手術前に撮影されたCT(Computed Tomography)画像と手術中の画像とを位置合わせすることで、カテーテルの進路を誘導するための画像を表示する技術も提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, various techniques for supporting treatment by taking an image of a subject in cardiac surgery treatment have been proposed. For example, in the treatment of mitral regurgitation, a catheter is inserted from the femoral (femoral vein) vessel into the heart mitral valve, and the mitral valve is clamped with a clip-shaped device to reduce back flow. Treatment is taking place. In this treatment, for example, the position of an instrument (catheter) inserted toward the mitral valve is determined using a fluoroscopic image taken during surgery and a transesophageal echocardiogram (TEE) diagram. Techniques for displaying correctly have been proposed. In addition, for example, a technique for displaying an image for guiding the course of a catheter by aligning a CT (Computed Tomography) image taken before surgery and an image during surgery has been proposed.
また、穿刺針の移動に追従して視野を変える技術が提案されている。 In addition, a technique for changing the visual field following the movement of the puncture needle has been proposed.
本発明が解決しようとする課題は、心臓弁に対する器具の位置と進行方向とを視認可能な表示画像を生成することができる超音波診断装置及び画像処理プログラムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an ultrasonic diagnostic apparatus and an image processing program capable of generating a display image in which the position and the traveling direction of an instrument with respect to a heart valve can be visually recognized.
実施形態の超音波診断装置は、取得部と、決定部と、生成部と、表示制御部とを備える。取得部は、超音波プローブを用いて撮像された、被検体の心臓弁と前記被検体の心腔内に挿入されたカテーテルとを含む領域の3次元医用画像データを取得する。決定部は、前記カテーテルの先端部の形状を表す形状情報、及び、前記先端部の超音波の反射特性を表す反射特性情報のうち少なくとも一方を用いて、前記3次元医用画像データに含まれる前記先端部の位置及び姿勢情報を得ることにより、前記先端部の進行方向を決定する。生成部は、前記先端部の位置及び進行方向に基づいて、前記3次元医用画像データから表示画像を生成する。表示制御部は、前記表示画像を表示させる。 The ultrasonic diagnostic apparatus according to the embodiment includes an acquisition unit, a determination unit, a generation unit, and a display control unit. The acquisition unit acquires three-dimensional medical image data of a region including a heart valve of the subject and a catheter inserted into the heart chamber of the subject, which is imaged using an ultrasonic probe. The determination unit includes at least one of shape information representing a shape of the distal end portion of the catheter and reflection characteristic information representing an ultrasonic reflection characteristic of the distal end portion, and is included in the three-dimensional medical image data. The traveling direction of the tip is determined by obtaining the position and orientation information of the tip. The generation unit generates a display image from the three-dimensional medical image data based on the position and the traveling direction of the tip. The display control unit displays the display image.
以下、図面を参照して、実施形態に係る超音波診断装置及び画像処理プログラムを説明する。 Hereinafter, an ultrasonic diagnostic apparatus and an image processing program according to embodiments will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態に係る超音波診断装置1の例を示す図である。図1に示すように、第1の実施形態に係る超音波診断装置1は、超音波プローブ101と、入力装置102と、ディスプレイ103と、装置本体100とを有する。超音波プローブ101、入力装置102、及びディスプレイ103は、装置本体100と通信可能に接続される。なお、被検体Pは、超音波診断装置1の構成に含まれない。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of an ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the first embodiment includes an
超音波プローブ101は、超音波の送受信を行う。例えば、超音波プローブ101は、複数の圧電振動子(図示せず)を有する。これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体100が有する送受信回路110から供給される駆動信号に基づき超音波を発生する。また、超音波プローブ101が有する複数の圧電振動子は、被検体Pからの反射波を受信して電気信号に変換する。また、超音波プローブ101は、圧電振動子に設けられる整合層(図示せず)と、圧電振動子から後方への超音波の伝播を防止するバッキング材(図示せず)等を有する。なお、超音波プローブ101は、装置本体100と着脱自在に接続される。
The
超音波プローブ101から被検体Pに超音波が送信されると、送信された超音波は、被検体Pの体内組織における音響インピーダンスの不連続面で次々と反射される。反射波は、超音波プローブ101が有する複数の圧電振動子に反射波信号として受信される。受信される反射波信号の振幅は、超音波が反射される不連続面における音響インピーダンスの差に依存する。なお、送信された超音波パルスが、移動している血流や心臓壁等の表面で反射された場合の反射波信号は、ドプラ効果により、移動体の超音波送信方向に対する速度成分に依存して、周波数偏移を受ける。
When ultrasonic waves are transmitted from the
例えば、第1の実施形態に係る超音波プローブ101は、経食道心エコー用超音波(TEE:Transesophageal Echocardiography)プローブである。TEEプローブである超音波プローブ101は、被検体Pの体内に経口で挿入され、食道や胃等の上部消化管に当接される。そして、超音波プローブ101は、複数の圧電振動子を機械的に回転させることにより、任意の断面を撮像したり、3次元超音波画像データ(ボリュームデータ)を撮像したりする。あるいは超音波プローブ101は、複数の超音波振動子がマトリックス状に配置されることで、被検体Pを3次元で超音波走査することが可能な2次元アレイ超音波プローブである場合であってもよい。2次元アレイ超音波プローブは、超音波を電子的に集束して送受信することで、被検体Pを電子的に3次元で走査することが可能である。なお、3次元超音波画像データは、3次元医用画像データの一例である。
For example, the
入力装置102は、マウス、キーボード、ボタン、パネルスイッチ、タッチコマンドスクリーン、フットスイッチ、トラックボール、ジョイスティック等の装置に対応する。入力装置102は、超音波診断装置1の操作者からの各種設定要求を受け付け、受け付けた各種設定要求を装置本体100に対して送信する。
The
ディスプレイ103は、超音波診断装置1の操作者が入力装置102を用いて各種設定要求を入力するためのGUI(Graphical User Interface)や、装置本体100において生成された超音波画像データ等を表示する。
The
装置本体100は、超音波プローブ101が受信した反射波信号に基づいて超音波画像データを生成する。装置本体100により生成される超音波画像データは、2次元の反射波信号に基づいて生成される2次元の超音波画像データであっても、3次元の反射波信号に基づいて生成される3次元の超音波画像データであってもよい。
The apparatus
装置本体100は、図1に例示するように、送受信回路110と、信号処理回路120と、画像処理回路130と、画像メモリ140と、記憶回路150と、処理回路160とを備える。送受信回路110、信号処理回路120、画像処理回路130、画像メモリ140、記憶回路150、及び処理回路160は、互いに通信可能に接続される。
As illustrated in FIG. 1, the
送受信回路110は、後述する処理回路160の指示に基づいて、超音波プローブ101が行う超音波送受信を制御する。送受信回路110は、パルス発生器(図示せず)、送信遅延回路(図示せず)、パルサ(図示せず)等を有し、超音波プローブ101に駆動信号を供給する。パルス発生器は、所定の繰り返し周波数(PRF:Pulse Repetition Frequency)で送信超音波を形成するためのレートパルスを繰り返し発生する。また、送信遅延回路は、超音波プローブ101から発生される超音波をビーム状に集束し、かつ送信指向性を決定するために必要な圧電振動子ごとの遅延時間を、パルス発生器が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサは、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ101に駆動信号(駆動パルス)を印加する。すなわち、送信遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波の送信方向を任意に調整する。
The transmission /
なお、送受信回路110は、後述する処理回路160の指示に基づいて、所定のスキャンシーケンスを実行するために、送信周波数、送信駆動電圧等を瞬時に変更することが可能である。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬時にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路(図示せず)、又は、複数の電源ユニット(図示せず)を電気的に切り替える機構によって実現される。
The transmission /
また、例えば、送受信回路110は、アンプ回路(図示せず)、A/D(Analog/Digital)変換器(図示せず)、加算器(図示せず)、位相検波回路(図示せず)を有し、超音波プローブ101が受信した反射波信号に対して各種処理を行なって反射波データを生成する。アンプ回路は、反射波信号をチャンネルごとに増幅してゲイン補正処理を行う。A/D変換器は、ゲイン補正された反射波信号をA/D変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、A/D変換器によって処理された反射波信号の加算処理を行う。加算器の加算処理により、反射波信号の受信指向性に応じた方向からの反射成分が強調される。位相検波回路は、加算器の出力信号をベースバンド帯域の同相信号(I信号、I:In-phase)と直交信号(Q信号、Q:Quadrature-phase)とに変換する。そして、位相検波回路は、I信号及びQ信号(IQ信号)を後段の信号処理回路120に送る。なお、位相検波回路による処理前のデータは、RF信号とも呼ばれる。以下では、超音波の反射波に基づいて生成された「IQ信号、RF信号」をまとめて、「反射波データ」と記載する。
For example, the transmission /
信号処理回路120は、送受信回路110が反射波信号から生成した反射波データに対して、各種の信号処理を行う。信号処理回路120は、バッファから読み出した反射波データ(IQ信号)に対して、対数増幅、包絡線検波処理、対数圧縮などを行って、多点の信号強度が輝度の明るさで表現されるデータ(Bモードデータ)を生成する。
The
また、信号処理回路120は、反射波データを周波数解析することで、走査範囲内にある移動体のドプラ効果に基づく運動情報を抽出したデータ(ドプラデータ)を生成する。具体的には、信号処理回路120は、移動体の運動情報として、平均速度、平均分散値、平均パワー値等を、複数のサンプル点それぞれで推定したドプラデータを生成する。ここで、移動体とは、例えば、血流や、心壁等の組織、造影剤である。本実施形態に係る信号処理回路120は、血流の運動情報(血流情報)として、血流の平均速度、血流の平均分散値、血流の平均パワー値等を、複数のサンプル点それぞれで推定したドプラデータを生成する。
Further, the
画像処理回路130は、信号処理回路120が生成した各種データから超音波画像データを生成する。画像処理回路130は、信号処理回路120が生成した2次元のBモードデータから反射波の強度を輝度で表した2次元のBモード画像データを生成する。また、画像処理回路130は、信号処理回路120が生成した2次元のドプラデータから血流情報が映像化された2次元のドプラ画像データを生成する。2次元のドプラ画像データは、速度画像データ、分散画像データ、パワー画像データ、又は、これらを組み合わせた画像データである。画像処理回路130は、ドプラ画像データとして、血流情報がカラーで表示されるカラードプラ画像データを生成したり、1つの血流情報がグレースケールで表示されるドプラ画像データを生成したりする。なお、画像処理回路130は、画像生成部の一例である。
The
ここで、画像処理回路130は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビに代表されるビデオフォーマットの走査線信号列に変換(スキャンコンバート)し、超音波画像データを生成する。具体的には、画像処理回路130は、超音波プローブ101による超音波の走査形態に応じて座標変換を行うことで、超音波画像データを生成する。また、画像処理回路130は、スキャンコンバート以外に、種々の画像処理を行ってもよい。例えば、画像処理回路130は、スキャンコンバート後の複数の画像フレームを用いて、輝度の平均値画像を再生成する画像処理(平滑化処理)や、画像内で微分フィルタを用いる画像処理(エッジ強調処理)を行う。また、画像処理回路130は、超音波画像データに、種々のパラメータの文字情報、目盛り、ボディーマーク等を合成する。
Here, the
すなわち、Bモードデータ及びドプラデータは、スキャンコンバート処理前の超音波画像データであり、画像処理回路130が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の超音波画像データである。なお、Bモードデータ及びドプラデータは、生データ(Raw Data)とも呼ばれる。画像処理回路130は、スキャンコンバート処理前の2次元の超音波画像データから、2次元の超音波画像データを生成する。
That is, the B-mode data and Doppler data are ultrasonic image data before the scan conversion process, and the data generated by the
更に、画像処理回路130は、信号処理回路120が生成した3次元のBモードデータに対して座標変換を行うことで、3次元のBモード画像データを生成する。また、画像処理回路130は、信号処理回路120が生成した3次元のドプラデータに対して座標変換を行うことで、3次元のドプラ画像データを生成する。
Further, the
更に、画像処理回路130は、ボリュームデータをディスプレイ103にて表示するための各種の2次元画像データを生成するために、ボリュームデータに対してレンダリング処理を行う。画像処理回路130が行うレンダリング処理としては、例えば、断面再構成法(MPR:Multi Planer Reconstruction)を行ってボリュームデータからMPR画像データを生成する処理がある。また、画像処理回路130が行うレンダリング処理としては、例えば、3次元の情報を反映した2次元画像データを生成するボリュームレンダリング(VR:Volume Rendering)処理がある。
Further, the
画像メモリ140は、画像処理回路130が生成した超音波画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ140は、信号処理回路120や信号処理回路120が生成したデータを記憶することも可能である。画像メモリ140が記憶するBモードデータやドプラデータは、例えば、診断の後に操作者が呼び出すことが可能となっており、画像処理回路130を経由して超音波画像データとなる。また、画像メモリ140は、送受信回路110が出力した反射波データを記憶することも可能である。
The
記憶回路150は、超音波送受信、画像処理及び表示処理を行うための制御プログラムや、診断情報(例えば、患者ID、医師の所見等)や、診断プロトコルや各種ボディーマーク等の各種データを記憶する。また、記憶回路150は、必要に応じて、画像メモリ140が記憶する画像データの保管等にも使用される。また、記憶回路150が記憶するデータは、図示しないインターフェースを経由して、外部装置へ送信することができる。また、記憶回路150は、外部装置から図示しないインターフェースを経由して送信されたデータを記憶することも可能である。
The
処理回路160は、超音波診断装置1の処理全体を制御する。具体的には、処理回路160は、入力装置102を介して操作者から入力された各種設定要求や、記憶回路150から読み込んだ各種制御プログラム及び各種データに基づき、送受信回路110、信号処理回路120、及び画像処理回路130の処理を制御する。
The
また、処理回路160は、画像メモリ140や記憶回路150が記憶する超音波画像データを、表示用の超音波画像としてディスプレイ103にて表示するよう制御する。例えば、処理回路160は、画像処理回路130によって生成されたカラードプラ画像データを、表示用のカラードプラ画像としてディスプレイ103に表示させる。また、例えば、処理回路160は、画像処理回路130によって生成されたBモードデータを、表示用のBモード画像としてディスプレイ103に表示させる。
Further, the
処理回路160は、取得機能161と、推定機能162と、決定機能163と、生成機能164と、表示制御機能165とを実行する。取得機能161、推定機能162、決定機能163、生成機能164、及び表示制御機能165が実行する各処理機能は、例えば、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150に記録されている。処理回路160は、各プログラムを記憶回路150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。各プログラムを記憶回路150から読み出した状態の処理回路160は、図1の処理回路160内に示された各機能を有することとなる。取得機能161、推定機能162、決定機能163、生成機能164、及び表示制御機能165が実行する処理については、後述する。
The
また、本実施形態においては、単一の処理回路160にて、上述した各処理機能が実現されるものとして説明するが、複数の独立したプロセッサを組み合わせて処理回路を構成し、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 the present embodiment, the processing functions described above are described as being realized by a
上記説明において用いた「プロセッサ」という文言は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、GPU(Graphics Processing Unit)、或いは、特定用途向け集積回路(Application Specific Integrated Circuit:ASIC)、プログラマブル論理デバイス(例えば、単純プログラマブル論理デバイス(Simple Programmable Logic Device:SPLD)、複合プログラマブル論理デバイス(Complex Programmable Logic Device:CPLD)、及びフィールドプログラマブルゲートアレイ(Field Programmable Gate Array:FPGA))等の回路を意味する。プロセッサは記憶回路に保存されたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、記憶回路150にプログラムを保存する代わりに、プロセッサの回路内にプログラムを直接組み込むよう構成しても構わない。この場合、プロセッサは回路内に組み込まれたプログラムを読み出し実行することで機能を実現する。なお、本実施形態の各プロセッサは、プロセッサごとに単一の回路として構成される場合に限らず、複数の独立した回路を組み合わせて1つのプロセッサとして構成し、その機能を実現するようにしてもよい。更に、各図における複数の構成要素を1つのプロセッサへ統合してその機能を実現するようにしてもよい。
The term “processor” used in the above description is, for example, a CPU (Central Processing Unit), a GPU (Graphics Processing Unit), an application specific integrated circuit (ASIC), a programmable logic device (for example, It means circuits such as a simple programmable logic device (SPLD), a complex programmable logic device (CPLD), and a field programmable gate array (FPGA). The processor implements a function by reading and executing a program stored in the storage circuit. Instead of storing the program in the
なお、以下の説明では、一例として、本実施形態に係る超音波診断装置1が僧帽弁閉鎖不全症のカテーテル治療で利用される場合を説明する。具体的には、心臓の左心房と左心室とを隔てる僧帽弁を、カテーテルにより挿入されるクリップ形状の器具で留めることにより、逆流量を減らすための治療に適用される場合を説明する。しかしながら、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、左心室と大動脈とを隔てる大動脈弁、右心房と右心室とを隔てる三尖弁、右心室と肺動脈とを隔てる肺動脈弁等、任意の心臓弁の治療についても適用可能である。 In addition, in the following description, the case where the ultrasonic diagnostic apparatus 1 which concerns on this embodiment is utilized by the catheter treatment of mitral regurgitation as an example is demonstrated. Specifically, a case will be described in which the mitral valve that separates the left atrium and the left ventricle of the heart is applied to a treatment for reducing the back flow rate by fastening with a clip-shaped instrument inserted by a catheter. However, the embodiment is not limited to this, for example, an aortic valve that separates the left ventricle and the aorta, a tricuspid valve that separates the right atrium and the right ventricle, a pulmonary valve that separates the right ventricle and the pulmonary artery, etc. It is also applicable to the treatment of other heart valves.
記憶回路150は、カテーテルに関する情報を記憶する。例えば、記憶回路150は、カテーテルの先端の形状を表す形状情報、及び、カテーテルの先端の超音波の反射特性を表す反射特性情報を記憶する。つまり、記憶回路150は、超音波画像データであるボリュームデータにおいて、カテーテルがどのように描出されるかの要因となる要因情報を記憶する。なお、記憶回路150は、記憶部の一例である。また、カテーテルは、器具の一例である。
The
図2は、記憶回路150に記憶される情報の一例を説明するための図である。例えば、記憶回路150は、カテーテルの先端部10に関する情報を記憶する。ここで、カテーテルの先端部10は、例えば、クリップ部11と、管状部12とを含む。クリップ部11は、僧帽弁を留めるための部分である。具体的には、クリップ部11は、僧帽弁を構成する2つの弁を引き合わせることで、僧帽弁の閉鎖不全を改善する。また、管状部12は、先端部10に取り付けられたクリップ部11を僧帽弁まで挿入させるために、カテーテルの操作者(術者)により操作される部分である。僧帽弁を留める場合、クリップ部11は、管状部12から分離され、被検体Pの体内に留置される。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of information stored in the
例えば、記憶回路150は、カテーテルの先端部10の形状情報と、反射特性情報とを記憶する。形状情報は、カテーテルの先端部10の形状を表す情報である。例えば、形状情報は、カテーテルの先端部10に含まれるクリップ部11及び管状部12の3次元的な形状の情報であり、細長さや球形度等に関する特徴量が含まれる。また、反射特性情報は、カテーテルの先端部10の超音波の反射特性を表す情報である。例えば、反射特性情報は、超音波プローブ101からの送信超音波がクリップ部11によって反射された場合の反射波信号の強度と、送信超音波が管状部12によって反射された場合の反射波信号の強度とを含む。反射波信号の強度は、クリップ部11及び管状部12の組成(材質)によって異なる。
For example, the
なお、上記の説明は一例に過ぎない。例えば、記憶回路150は、必ずしも形状情報及び反射特性の双方を記憶していなくてもよく、いずれか一方のみを記憶する場合であってもよい。また、図2では、クリップを用いたカテーテル治療への適用例を示したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、人工弁を用いたカテーテル治療に対しても適用可能である。この場合には、記憶回路150は、例えば、人工弁が先端に取り付けられたカテーテルの形状情報及び反射特性情報を記憶する。言い換えると、カテーテルの先端部は、僧帽弁に留置されるクリップ部又は人工弁を含む。
The above description is merely an example. For example, the
また、本実施形態は、クリップや人工弁に限らず、人工弁輪や人工腱索など、他の器具が用いられる場合にも適用可能である。人工弁輪は、例えば、弁輪が拡大することにより閉鎖不全となった場合に、弁輪の周囲に埋め込んで拡大した弁輪を収縮させるための器具である。また、人工腱索は、例えば、腱索の延長や切断により閉鎖不全となった場合に、弁尖と乳頭筋(若しくは心尖部付近)とを結びつけるための器具である。 Moreover, this embodiment is applicable not only to a clip and an artificial valve but when other instruments, such as an artificial annulus and an artificial chord, are used. An artificial annulus is an instrument for contracting an enlarged annulus embedded in the periphery of an annulus, for example, when the valve annulus becomes incomplete due to expansion. The artificial chord is a device for connecting the leaflet and the papillary muscle (or the vicinity of the apex) in the case where the insufficiency is caused by extension or cutting of the chordae.
取得機能161は、被検体Pの心臓弁と被検体Pの体内に挿入された器具とが超音波プローブ101を用いて撮像された3次元医用画像データを取得する。例えば、取得機能161は、僧帽弁とカテーテルの先端部10とが撮像された時刻のボリュームデータを、画像メモリ140から取得する。なお、取得機能161は、取得部の一例である。言い換えると、取得機能161は、超音波プローブを用いて撮像された、被検体の心臓弁と前記被検体の心腔内に挿入されたカテーテルとを含む領域の3次元医用画像データを取得する。
The
例えば、僧帽弁閉鎖不全症のカテーテル治療において、操作者は、TEEプローブを被検体Pの体内に経口で挿入し、僧帽弁を含む領域の3次元走査を行う。3次元走査により収集された反射波データは、画像処理回路130によりボリュームデータとして生成され、画像メモリ140に格納される。取得機能161は、画像メモリ140に格納されたボリュームデータを取得する。
For example, in catheter treatment of mitral regurgitation, the operator orally inserts a TEE probe into the body of the subject P and performs a three-dimensional scan of the region including the mitral valve. The reflected wave data collected by the three-dimensional scanning is generated as volume data by the
なお、上記の取得機能161の説明は一例に過ぎない。例えば、取得機能161は、他の心臓弁が撮像されたボリュームデータを取得しても良い。また、例えば、取得機能161は、TEEプローブ以外の任意の超音波プローブで心臓弁が撮像されたボリュームデータを取得しても良い。また、取得機能161は、動画像として生成されるボリュームデータを、フレームごとに取得してもよいし、静止画像として生成される1つのボリュームデータを取得してもよい。
The above description of the
推定機能162は、形状情報及び反射特性情報を用いて、3次元医用画像データに含まれる器具の位置及び姿勢を推定する。例えば、推定機能162は、記憶回路150に記憶された形状情報及び反射特性情報を用いて、ボリュームデータに含まれるカテーテルの位置及び姿勢を推定する。なお、推定機能162は、推定部の一例である。また、以下の説明において、位置及び姿勢を包含して「位置姿勢」と表記する場合がある。
The
例えば、推定機能162は、取得機能161により取得されたボリュームデータの座標系において、ボリュームデータに含まれる器具(カテーテル)の位置及び姿勢を推定する。ここで、器具の位置は、例えば、ボリュームデータの座標系における「器具の先端の3次元座標」である。また、器具の姿勢は、例えば、「器具の長手方向を示す方向ベクトル」である。
For example, the
図3は、第1の実施形態に係る推定機能162の処理を説明するための図である。図3には、カテーテルが撮像されたボリュームデータが二値化された二値化画像20を例示する。
FIG. 3 is a diagram for explaining processing of the
図3に示すように、推定機能162は、カテーテルの位置及び姿勢を、画像処理により推定する。例えば、推定機能162は、記憶回路150に記憶されたカテーテルの反射特性情報を用いて、ボリュームデータを二値化する。ここで、超音波画像データから生成された画像上において、心臓付近に挿入されたカテーテルは、心臓領域の輝度に対して比較的高輝度で描出される。つまり、推定機能162は、カテーテルの先端部10によって反射される反射波信号の強度に基づいて、心臓領域とカテーテル領域とを識別可能な輝度の閾値を設定する。そして、推定機能162は、設定した閾値を用いてボリュームデータを二値化して、図3に示す二値化画像20を生成する。なお、二値化画像20の座標系は、ボリュームデータの座標系と同一、若しくは対応付けられている。
As shown in FIG. 3, the
続いて、推定機能162は、記憶回路150に記憶されたカテーテルの形状情報を用いて、二値化画像20からカテーテルの位置及び姿勢を推定する。具体的には、推定機能162は、二値化画像20に含まれる高輝度領域について、細長さや球形度等に関する特徴量を算出する。そして、推定機能162は、算出した特徴量をクリップ部11の形状情報及び管状部12の形状情報のそれぞれと比較することで、二値化画像20におけるクリップ部11の領域及び管状部12の領域をそれぞれ抽出する。そして、推定機能162は、例えば、クリップ部11の領域の重心21の3次元座標を算出し、算出した3次元座標をカテーテルの位置として推定する。また、推定機能162は、例えば、クリップ部11の領域及び管状部12の領域の長軸方向を算出し、算出した長軸方向に対応するベクトルをカテーテルの姿勢として推定する。
Subsequently, the
このように、推定機能162は、カテーテルの位置及び姿勢を推定する。すなわち、推定機能162は、超音波画像データにおいてカテーテルがどのように描出されるかの要因情報を用いて、カテーテルの位置及び姿勢を推定する。
Thus, the
なお、上記の推定機能162の説明は一例に過ぎない。例えば、器具の位置は、クリップ部11の先端の3次元座標であってもよい。また、器具の姿勢は、クリップ部11の領域の方向ベクトルであってもよい。また、例えば、推定機能162は、必ずしも形状情報及び反射特性の双方を利用しなくても良い。例えば、推定機能162は、カテーテルの形状情報のみを用いて、ボリュームデータからカテーテルの位置及び姿勢を推定しても良い。すなわち、推定機能162は、形状情報及び反射特性情報のうち少なくとも一方を用いて、カテーテルの位置及び姿勢を推定しても良い。
Note that the above description of the
また、例えば、推定機能162は、長軸方向に離れた2箇所における異なる特徴(組成)を利用して、カテーテルの位置及び姿勢を推定しても良い。例えば、推定機能162は、クリップ部11及び管状部12のそれぞれの形状情報を用いて、二値化画像20からクリップ部11及び管状部12の領域をそれぞれ抽出する。そして、推定機能162は、抽出したクリップ部11及び管状部12の領域のそれぞれについて、重心を算出する。そして、推定機能162は、管状部12の重心からクリップ部11の重心へ向かう方向ベクトルを、カテーテルの姿勢として推定してもよい。また、例えば、推定機能162は、カテーテルの短軸方向(カテーテルの長軸方向に直行する方向)に離れた2箇所における異なる特徴を利用して、カテーテルの位置及び姿勢を推定しても良い。例えば、管状部12の短軸方向の互いに非対称な位置に、特徴的な反射特性を有する組成(材質)を配置することで、管状部12の外周方向(円周方向)を踏まえた位置及び姿勢を推定可能となる。
In addition, for example, the
決定機能163は、器具の位置及び姿勢に基づいて、器具の進行方向を決定する。例えば、決定機能163は、カテーテルの位置及び姿勢に基づいて、カテーテルの進行方向を決定する。例えば、決定機能163は、カテーテルの位置を原点とし、カテーテルの姿勢に対応するベクトルの方向を、カテーテルの進行方向として決定する。例えば、カテーテルの姿勢に対応するベクトルは、カテーテルの長手方向を示す方向ベクトルである。なお、決定機能163は、決定部の一例である。言い換えると、決定機能163は、カテーテルの先端部の形状を表す形状情報、及び、先端部の超音波の反射特性を表す反射特性情報のうち少なくとも一方を用いて、3次元医用画像データに含まれる先端部の位置及び姿勢情報を得ることにより、先端部の進行方向を決定する。
The
図3の例では、決定機能163は、クリップ部11の重心21の3次元座標を原点として決定する。そして、決定機能163は、決定した原点からカテーテルの姿勢に対応するベクトルの方向を、カテーテルの進行方向として決定する。
In the example of FIG. 3, the
なお、上記の決定機能163の説明は一例に過ぎない。例えば、決定機能163は、クリップ部11及び管状部12の領域の重心をカテーテルの位置として算出する。そして、決定機能163は、算出したクリップ部11及び管状部12の領域の重心を原点としてカテーテルの進行方向を決定してもよい。また、例えば、決定機能163は、管状部12の重心を原点とし、原点からクリップ部11の重心へ向かう方向ベクトルをカテーテルの姿勢として算出する。そして、決定機能163は、算出した方向ベクトルを進行方向として決定してもよい。なお、カテーテル全体としては体内を湾曲しながら進行するため、進行方向はカテーテルの先端領域の位置・姿勢に基づいて求められることが好ましい。
Note that the above description of the
生成機能164は、器具の位置及び進行方向に基づいて、3次元医用画像データから表示画像を生成する。例えば、生成機能164は、器具の位置に基づく位置を視点とし、器具の進行方向を視線とするボリュームレンダリング(VR:Volume Rendering)画像を、表示画像として生成する。なお、生成機能164は、生成部の一例である。言い換えると、生成機能164は、先端部の位置及び進行方向に基づいて、3次元医用画像データから表示画像を生成する。また、表示画像は、3次元医用画像データを3次元的に表現する画像である。 The generation function 164 generates a display image from the three-dimensional medical image data based on the position and the traveling direction of the instrument. For example, the generation function 164 generates, as a display image, a volume rendering (VR) image having a position based on the position of the instrument as a viewpoint and a moving direction of the instrument as a line of sight. The generation function 164 is an example of a generation unit. In other words, the generation function 164 generates a display image from the three-dimensional medical image data based on the position of the tip and the traveling direction. The display image is an image that three-dimensionally represents the three-dimensional medical image data.
図4は、第1の実施形態に係る生成機能164により生成される表示画像の一例を示す図である。図4には、カテーテルの先端部10の位置を視点とし、カテーテルの進行方向を視線とするVR画像30を例示する。なお、被検体Pの血管内に挿入されたカテーテルの先端部10が視点となるので、VR画像30は、血管内から血管内腔や心臓弁を見たかのように描出される。
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a display image generated by the generation function 164 according to the first embodiment. FIG. 4 illustrates a
図4に示すように、生成機能164は、例えば、取得機能161により取得されたボリュームデータに対してVR処理を行って、VR画像30を生成する。ここで、生成機能164は、VR処理の視点及び視線を、カテーテルの位置及び進行方向に基づいて設定する。例えば、生成機能164は、推定機能162によりカテーテルの先端部10の位置として推定されたクリップ部11の重心21を、VR処理の視点として設定する。また、生成機能164は、決定機能163によりカテーテルの進行方向として決定された方向ベクトルを、VR処理の視線として設定する。そして、生成機能164は、設定したVR処理の視点及び視線を用いて、ボリュームデータに対するVR処理を実行することで、表示画像であるVR画像30を生成する。
As illustrated in FIG. 4, for example, the generation function 164 performs VR processing on the volume data acquired by the
ここで、VR画像30は、カテーテルの先端部10の位置を視点とし、カテーテルの進行方向を視線とする画像であるので、カテーテルの先端部10から進行方向の血管内腔を覗き込んだかのような画像となる。進行方向に僧帽弁が位置している場合には、図4の領域31に示すように、VR画像30に僧帽弁が描出される。なお、カテーテルの進行方向から僧帽弁がずれている場合には、僧帽弁の位置もずれた位置に描出されるか、或いは全く描出されないこととなる。
Here, the
このように、生成機能164は、カテーテルの位置及び進行方向に基づいて、ボリュームデータから表示画像を生成する。なお、上記の生成機能164の説明は一例に過ぎない。例えば、生成機能164は、必ずしもカテーテルの位置そのものをVR処理の視点として設定しなくてもよい。例えば、生成機能164は、カテーテルの位置に基づく任意の位置を、VR処理の視点として設定可能である。例えば、生成機能164は、カテーテルの先端から進行方向に向かって所定距離離れた位置を、VR処理の視点として設定してよい。これにより、カテーテルの進行方向に対して斜め後方の位置を視点とすることで、カテーテル自体がVR画像内に描出されるため、カテーテル先端部と進行方向の心臓の構造との位置関係が把握しやすくなる。また、例えば、カテーテルの位置そのものを視点とすると、カテーテルの動きが激しい場合にVR像の動きも激しくなり、VR像の視認性が著しく低下する可能性があるが、カテーテルの位置そのものを視点としないことで、カテーテルの動きが激しい場合においても、安定したVR像を提供できる。なお、生成機能164により生成される表示画像は、VR画像に限らず、例えば、二値化された画像から検出された僧帽弁などの生体組織の表面位置に関するサーフェスレンダリング画像であってもよい。つまり、表示画像は、ボリュームレンダリング画像又はサーフェスレンダリング画像である。また、これらの表示画像は、先端部の位置に基づく視点と、先端部の進行方向に基づく視線とを用いて生成されたボリュームレンダリング画像又はサーフェスレンダリング画像である。 As described above, the generation function 164 generates a display image from the volume data based on the position and the traveling direction of the catheter. Note that the above description of the generation function 164 is merely an example. For example, the generation function 164 does not necessarily need to set the catheter position itself as the VR processing viewpoint. For example, the generation function 164 can set an arbitrary position based on the position of the catheter as a viewpoint of VR processing. For example, the generation function 164 may set a position away from the distal end of the catheter by a predetermined distance in the traveling direction as the viewpoint of VR processing. As a result, since the catheter itself is depicted in the VR image by using the position obliquely backward with respect to the moving direction of the catheter as a viewpoint, the positional relationship between the distal end of the catheter and the structure of the heart in the moving direction can be grasped. It becomes easy. Further, for example, if the catheter position itself is the viewpoint, the movement of the VR image may become severe when the catheter moves rapidly, and the visibility of the VR image may be significantly reduced. As a result, a stable VR image can be provided even when the movement of the catheter is severe. The display image generated by the generation function 164 is not limited to a VR image, and may be a surface rendering image related to the surface position of a biological tissue such as a mitral valve detected from a binarized image, for example. . That is, the display image is a volume rendering image or a surface rendering image. Further, these display images are volume rendering images or surface rendering images generated using a viewpoint based on the position of the tip and a line of sight based on the traveling direction of the tip.
表示制御機能165は、表示画像を表示させる。例えば、表示制御機能165は、生成機能164により生成されたVR画像30を、ディスプレイ103に表示させる。なお、表示制御機能165は、表示制御部の一例である。ここで、近年ではVR画像に設定された光源が構造物に当たった後方の影を表示することで立体感を高める手法が知られている。本実施形態においては、カテーテルの影が弁や心筋に写るように光源を設定することで、位置関係の把握に付加的な情報を与えることが期待されるので、このような公知技術を併用したVR画像を用いても構わない。
The
なお、上記の表示制御機能165の説明は一例に過ぎない。例えば、表示制御機能165は、VR画像30の他に、ボリュームデータの任意断面における断面像や手術中に撮像されるX線透視像等と同時に表示されてもよい。なお、表示形態の他の例については、他の実施形態若しくは変形例にて後述する。
Note that the above description of the
図5は、超音波診断装置1の処理手順を示すフローチャートである。図5に示す処理手順は、例えば、撮像を開始する旨の指示を操作者から受け付けた場合に開始される。 FIG. 5 is a flowchart showing a processing procedure of the ultrasonic diagnostic apparatus 1. The processing procedure illustrated in FIG. 5 is started when, for example, an instruction to start imaging is received from the operator.
ステップS101において、撮像が開始したか否かを判定する。例えば、入力装置102は、撮像を開始する旨の指示を操作者から受け付け、受け付けた指示を装置本体100の処理回路160へ送信する。処理回路160は、入力装置102により送信された指示を受け付けると、撮像が開始したものと判定し(ステップS101肯定)、ステップS102以降の処理を開始する。なお、撮像が開始されない場合には(ステップS101否定)、ステップS102以降の処理は開始されず、処理回路160の各処理機能は待機状態である。
In step S101, it is determined whether imaging has started. For example, the
ステップS101が肯定されると、ステップS102において、取得機能161は、3次元医用画像データ(ボリュームデータ)を取得する。例えば、取得機能161は、僧帽弁とカテーテルの先端部10とが撮像されたボリュームデータを、画像メモリ140から取得する。
If step S101 is affirmed, in step S102, the
ステップS103において、推定機能162は、カテーテルの位置及び姿勢を推定する。例えば、推定機能162は、記憶回路150に記憶されたカテーテルの形状情報及び反射特性情報を用いて、ボリュームデータに含まれるカテーテルの位置及び姿勢を推定する。具体的には、推定機能162は、カテーテルの反射特性情報を用いてボリュームデータを二値化して、二値化画像20を生成する。そして、推定機能162は、二値化画像20に含まれる高輝度領域について、細長さや球形度等に関する特徴量を算出し、カテーテルの形状情報と比較することで、二値化画像20におけるカテーテルの領域を抽出する。そして、推定機能162は、抽出したカテーテルの領域の3次元座標に基づいて、カテーテルの位置及び姿勢を推定する。
In step S103, the
ステップS104において、決定機能163は、カテーテルの進行方向を決定する。例えば、決定機能163は、推定機能162により推定されたカテーテルの位置及び姿勢に基づいて、カテーテルの姿勢の進行方向を決定する。具体的には、決定機能163は、カテーテルの位置を原点とし、カテーテルの姿勢に対応するベクトルの方向を、カテーテルの進行方向として決定する。
In step S104, the
ステップS105において、生成機能164は、カテーテルの位置及び進行方向に基づいて、表示画像を生成する。例えば、生成機能164は、カテーテルの位置を視点とし、カテーテルの進行方向を視線とするVR処理をボリュームデータに対して実行し、表示画像としてのVR画像30を生成する。
In step S105, the generation function 164 generates a display image based on the position and the traveling direction of the catheter. For example, the generation function 164 performs VR processing on the volume data with the position of the catheter as a viewpoint and the direction of movement of the catheter as a line of sight, and generates a
ステップS106において、表示制御機能165は、表示画像を表示させる。例えば、表示制御機能165は、生成機能164により生成されたVR画像30を、ディスプレイ103に表示させる。
In step S106, the
このように、超音波診断装置1は、ボリュームデータからカテーテルの位置を視点とし、カテーテルの進行方向とするVR画像30を生成し、表示する。なお、図5では、静止画像としてのVR画像30を表示する場合の処理手順を例示したが、動画像として表示する場合にも適用可能である。動画像として表示する場合には、処理回路160は、撮像を終了する旨の指示を受け付けるまで、ステップS102〜ステップS106の処理を繰り返し実行する。
As described above, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 generates and displays the
上述したように、超音波診断装置1において、取得機能161は、僧帽弁(心臓弁)及び器具(カテーテル)が撮像されたボリュームデータを取得する。そして、推定機能162は、器具の形状情報及び反射特性情報を用いて、ボリュームデータに含まれる器具の位置及び姿勢を推定する。そして、決定機能163は、器具の位置及び姿勢に基づいて、器具の姿勢の進行方向を決定する。そして、生成機能164は、器具の位置及び進行方向に基づいて、表示画像を生成する。そして、表示制御機能165は、表示画像を表示させる。これによれば、第1の実施形態に係る超音波診断装置1は、心臓弁に対する器具の位置と進行方向とを視認可能な表示画像を生成することができる。
As described above, in the ultrasound diagnostic apparatus 1, the
すなわち、第1の実施形態に係る超音波診断装置1は、カテーテルの先端部10の位置を視点とし、カテーテルの進行方向を視線とするVR処理によりVR画像30を生成する。これにより、超音波診断装置1は、カテーテルの先端部10から進行方向の血管内腔を覗き込んだかのようなVR画像30を表示することができる。一例としては、超音波診断装置1は、操作者がカテーテルを僧帽弁に向かって移動させる様子をリアルタイムで画像化すると、僧帽弁に向かって血管内腔を進んでいるかのような画像を表示することが可能となる。また、操作者がカテーテルを進めたり戻したりする操作に応じて、血管内腔を描出する視点や視線が変化するので、操作者は、血管内腔におけるカテーテルの動きを直感的に把握することが可能となる。このため、僧帽弁に向かってカテーテルを移動させる場合に、操作者は、あたかも裁縫針の穴に糸を通すかのような感覚でカテーテルを操作することができる。この結果として、操作者は、カテーテルの先端部10に取り付けられたクリップ部11を僧帽弁に留置(留める)することが容易になるので、カテーテル治療に要する時間を削減しつつ治療精度を向上させることができる。
That is, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the first embodiment generates the
また、例えば、第1の実施形態に係る超音波診断装置1は、超音波画像データにおいて器具がどのように描出されるかの要因となる要因情報(形状情報及び反射特性情報)を用いて、画像中の器具の位置姿勢を推定する。このため、超音波診断装置1は、例えば、カテーテルのように器具自体が被検体内で湾曲する性質を有していても、その器具の位置姿勢を正確に推定することができる。具体的には、超音波診断装置1は、先端部10に含まれるクリップ部11及び管状部12のように、器具の長軸方向に離れた2箇所における異なる特徴を利用して、器具の位置姿勢を推定する。このため、超音波診断装置1は、VR処理の視線となる器具の進行方向を正確に決定することができる。
In addition, for example, the ultrasound diagnostic apparatus 1 according to the first embodiment uses factor information (shape information and reflection characteristic information) that is a factor of how an instrument is depicted in ultrasound image data. Estimate the position and orientation of the device in the image. Therefore, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can accurately estimate the position and orientation of the instrument even if the instrument itself has a property of bending in the subject, such as a catheter. Specifically, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 uses the different features at two locations separated in the longitudinal direction of the instrument, such as the
(第1の実施形態の変形例1)
第1の実施形態では、超音波診断装置1が表示画像としてVR画像30を表示する場合を説明したが、実施形態はこれに限定されるものではない。例えば、超音波診断装置1は、断面像(MPR画像)を生成してもよい。
(Modification 1 of the first embodiment)
In the first embodiment, the case where the ultrasound diagnostic apparatus 1 displays the
生成機能164は、器具の進行方向に沿った断面像を表示画像として生成する。例えば、生成機能164は、決定機能163により決定されたカテーテルの進行方向を通る直行2断面の断面像を生成する。
The generation function 164 generates a cross-sectional image along the traveling direction of the instrument as a display image. For example, the generation function 164 generates a cross-sectional image of two orthogonal cross sections that pass through the catheter traveling direction determined by the
図6は、第1の実施形態の変形例1に係る生成機能164により生成される表示画像の一例を示す図である。図6には、カテーテルの進行方向を通る所定方向の断面像40と、進行方向を通り断面像40に直行する断面像41とを例示する。
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a display image generated by the generation function 164 according to the first modification of the first embodiment. FIG. 6 illustrates a
図6に示すように、生成機能164は、断面像40及び断面像41を生成する。ここで、断面像40及び断面像41は、いずれもカテーテルの進行方向を通るので、カテーテル42が描出される。
As shown in FIG. 6, the generation function 164 generates a
そして、表示制御機能165は、生成機能164により生成された断面像40及び断面像41を、表示画像としてディスプレイ103に表示させる。この場合、表示制御機能165は、VR画像30、断面像40、及び断面像41を同時にディスプレイ103に表示してもよいし、VR画像30を表示させずに、断面像40及び断面像41を表示してもよい。
Then, the
このように、超音波診断装置1は、器具の進行方向に沿った断面像を生成し、表示する。これによれば、断面像には器具が描出されることとなるので、超音波診断装置1は、器具と、心臓弁等の構造物との位置関係をわかりやすく表示することができる。 As described above, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 generates and displays a cross-sectional image along the traveling direction of the instrument. According to this, since the instrument is depicted in the cross-sectional image, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can display the positional relationship between the instrument and a structure such as a heart valve in an easily understandable manner.
なお、上記の生成機能164及び表示制御機能165の説明は一例に過ぎない。例えば、生成機能164は、必ずしもカテーテルの進行方向を通る直行2断面を生成しなくてもよい。具体的には、生成機能164により生成される断面像40及び断面像41は、直行断面に限らず、任意の角度で交わる断面であってもよい。また、生成機能164により生成される断面像は、2断面に限らず、任意数の断面であってもよい。また、例えば、生成機能164は、器具の進行方向に沿った断面像に限らず、例えば、心尖四腔(A4C:apical four-chamber)像、心尖二腔(A2C:apical two-chamber )像等であってもよい。
Note that the descriptions of the generation function 164 and the
(第1の実施形態の変形例2)
また、例えば、超音波診断装置1は、カテーテル治療において撮影されるX線画像を、表示画像とともに表示してもよい。
(Modification 2 of the first embodiment)
Further, for example, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 may display an X-ray image captured in catheter treatment together with a display image.
例えば、カテーテル治療においては、TEEプローブによる超音波画像データとともに、X線診断装置を用いて被検体Pの透視が行われる場合が多い。この場合、超音波診断装置1において、表示制御機能165は、被検体Pを透過したX線に基づいて生成されたX線画像を、表示画像と同時に表示させる。具体的には、表示制御機能165は、X線診断装置によって撮影された透視画像(X線画像)を取得し、取得した透視画像をVR画像30や断面像40,41と同時にディスプレイ103に表示させる。
For example, in catheter treatment, the subject P is often seen through an X-ray diagnostic apparatus together with ultrasonic image data from a TEE probe. In this case, in the ultrasonic diagnostic apparatus 1, the
このように、超音波診断装置1は、X線画像を表示画像とともに表示する。カテーテル治療を行う医師は、X線画像を見慣れている場合が多いので、医師による読影効率の向上が期待される。 Thus, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 displays an X-ray image together with a display image. Since doctors who perform catheter treatment are often accustomed to X-ray images, improvement of interpretation efficiency by doctors is expected.
(第1の実施形態の変形例3)
また、第1の実施形態では、超音波診断装置1が一人称視点のVR画像30を生成する場合を説明したが、これに限定されるものではなく、三人称視点のVR画像を生成可能な構成や、一人称視点のVR画像と三人称視点のVR画像とを切り替え可能な構成を備えていてもよい。なお、ここで言う一人称視点とは、器具の位置から見た場合の見え方であり、一般的には器具自体は描出されない。一方、三人称視点とは、器具とは異なる位置から見た場合の見え方であり、器具自体も描出される。この三人称視点は、器具よりも後方の位置を視点とすることで実現される。
(Modification 3 of the first embodiment)
In the first embodiment, the case where the ultrasound diagnostic apparatus 1 generates the first-person
生成機能164は、器具の先端より後方の位置を視点とするVR処理を実行し、VR画像を生成する。例えば、生成機能164は、カテーテルの先端部10から後方に所定距離離れた位置をVR処理の視点として、VR処理を実行する。
The generation function 164 executes a VR process with a position behind the tip of the instrument as a viewpoint, and generates a VR image. For example, the generation function 164 executes the VR process using a position that is a predetermined distance rearward from the
図7は、第1の実施形態の変形例3に係る生成機能164により生成される表示画像の一例を示す図である。図7には、カテーテルの進行方向を視線とし、カテーテルの先端部10から後方に所定距離離れた位置を視点とするVR画像50を例示する。
FIG. 7 is a diagram illustrating an example of a display image generated by the generation function 164 according to the third modification of the first embodiment. FIG. 7 illustrates a
図7に示すように、生成機能164は、カテーテルの進行方向を視線とし、カテーテルの先端部10から後方に所定距離離れた位置を視点とするVR処理を実行して、VR画像50を生成する。この結果、生成機能164は、例えば、カテーテルの先端の画像51が描出されたVR画像50を生成する。
As shown in FIG. 7, the generation function 164 generates a
また、生成機能164は、一人称視点のVR画像を生成する場合と、三人称視点のVR画像を生成する場合とを、操作者による指示に応じて切り替える。すなわち、生成機能164は、操作者の指示に応じて、器具の先端を視点とするVR画像、若しくは器具の先端より後方の位置を視点とするVR画像を生成する。 The generation function 164 switches between generating a first-person viewpoint VR image and generating a third-person viewpoint VR image in accordance with an instruction from the operator. In other words, the generation function 164 generates a VR image with the tip of the instrument as a viewpoint or a VR image with a position behind the tip of the instrument as a viewpoint according to an instruction from the operator.
このように、超音波診断装置1は、三人称視点のVR画像を生成可能な構成、及び、一人称視点のVR画像と三人称視点のVR画像とを切り替え可能な構成を備えていてもよい。これによれば、例えば、操作者は、見やすいと思う視点を選択して、VR画像を表示することができる。 As described above, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 may include a configuration capable of generating a third-person viewpoint VR image and a configuration capable of switching between a first-person viewpoint VR image and a third-person viewpoint VR image. According to this, for example, the operator can select a viewpoint that is easy to see and display a VR image.
(第2の実施形態)
例えば、超音波診断装置1は、更に、器具が設置されるべき位置及び姿勢に、器具を誘導するための画像を表示可能である。
(Second Embodiment)
For example, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can further display an image for guiding the instrument at a position and posture where the instrument is to be installed.
図8は、第2の実施形態に係る超音波診断装置1の例を示すブロック図である。第2の実施形態に係る超音波診断装置1は、図1に例示した超音波診断装置1と同様の構成を備え、処理回路160が弁位置姿勢推定機能166を更に備える点が相違する。そこで、第2の実施形態では、第1の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第1の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、図1と同一の符号を付し、説明を省略する。
FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the second embodiment. The ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the second embodiment is different from the ultrasonic diagnostic apparatus 1 illustrated in FIG. 1 in that the
弁位置姿勢推定機能166は、心臓弁の位置及び姿勢に対して器具が設置されるべき位置及び姿勢を推定する。なお、心臓弁の位置及び姿勢に対して器具が設置されるべき位置及び姿勢を、「弁の位置姿勢」とも表記する。 The valve position / posture estimation function 166 estimates the position and posture where the device should be installed with respect to the position and posture of the heart valve. Note that the position and posture at which the device should be installed with respect to the position and posture of the heart valve are also referred to as “valve position and posture”.
まず、推定機能162は、3次元医用画像データにおける被検体Pの心臓弁の位置及び姿勢を推定する。例えば、推定機能162は、教師あり機械学習アルゴリズムを用いて、ボリュームデータに含まれる特徴点を抽出する。ここで、教師あり機械学習アルゴリズムは、心臓弁に含まれる複数の特徴点が正しく配置された複数の教師画像を用いて構築されたものである。そして、推定機能162は、心臓弁に含まれる複数の特徴点の3次元的な位置関係を示すモデルと、抽出した特徴点とを比較することで、心臓弁の位置及び姿勢を推定する。
First, the
そして、弁位置姿勢推定機能166は、心臓弁の位置及び姿勢に対して器具が設置されるべき位置及び姿勢(弁の位置姿勢)を推定する。例えば、弁位置姿勢推定機能166は、心臓弁に対して器具が正しく設置された場合の3次元的な位置関係のモデルを用いて、弁の位置姿勢を推定する。具体的には、弁位置姿勢推定機能166は、推定機能162により推定された心臓弁の位置及び姿勢に対して、心臓弁に対して器具が正しく設置された場合の3次元的な位置関係のモデルを当てはめることで、器具が設置されるべき位置及び姿勢を推定する。
Then, the valve position / posture estimation function 166 estimates the position and posture (valve position / posture) at which the device should be installed with respect to the position and posture of the heart valve. For example, the valve position / posture estimation function 166 estimates the position / posture of the valve using a model of a three-dimensional positional relationship when the instrument is correctly installed on the heart valve. Specifically, the valve position / posture estimation function 166 has a three-dimensional positional relationship when the instrument is correctly installed on the heart valve with respect to the position and posture of the heart valve estimated by the
そして、表示制御機能165は、推定機能162により推定された器具の位置及び姿勢が、弁位置姿勢推定機能166により推定された器具が設置されるべき位置及び姿勢に近づく方向ないし離れる方向を表す画像を表示画像と同時に表示させる。
The
図9は、第2の実施形態に係る表示制御機能165により表示される表示画像の一例を示す図である。図9には、現在のカテーテルの位置姿勢が、カテーテルが設置されるべき位置姿勢に近づく方向を表す矢印画像60を例示する。
FIG. 9 is a diagram illustrating an example of a display image displayed by the
図9に示すように、表示制御機能165は、現在のカテーテルの位置姿勢の3次元座標と、器具が設置されるべき位置姿勢の3次元座標とを用いて、現在のカテーテルの位置姿勢が、カテーテルが設置されるべき位置姿勢に近づく方向を決定する。そして、表示制御機能165は、決定した方向を表す矢印画像60を生成し、現在のVR画像30とともに表示する。
As shown in FIG. 9, the
このように、超音波診断装置1は、器具(カテーテル)が設置されるべき位置姿勢に近づく方向を表す画像を表示することができる。このため、操作者は、例えば、カテーテルをポジショニングすべき方向を直感的に把握することができる。なお、図9の例では、矢印画像60が、カテーテルが設置されるべき位置姿勢に近づく方向を表す場合を説明したが、これに限らず、離れる方向を表す場合であってもよい。第1の実施形態及び変形例にて説明した内容は、第2の実施形態においても適用可能である。
As described above, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can display an image representing a direction approaching the position and orientation where the instrument (catheter) is to be installed. For this reason, the operator can grasp | ascertain intuitively the direction which should position a catheter, for example. In the example of FIG. 9, the case where the
(第2の実施形態の変形例)
また、例えば、超音波診断装置1は、実際に器具が移動した方向(移動方向)を、表示画像とともに表示してもよい。
(Modification of the second embodiment)
Further, for example, the ultrasound diagnostic apparatus 1 may display the direction (movement direction) in which the instrument has actually moved together with the display image.
図10は、第2の実施形態の変形例に係る超音波診断装置1の例を示すブロック図である。第2の実施形態の変形例に係る超音波診断装置1は、図1に例示した超音波診断装置1と同様の構成を備え、処理回路160が移動方向決定機能167を更に備える点が相違する。そこで、第2の実施形態の変形例では、第1の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第1の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、図1と同一の符号を付し、説明を省略する。
FIG. 10 is a block diagram illustrating an example of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to a modification of the second embodiment. The ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the modification of the second embodiment is different from the ultrasonic diagnostic apparatus 1 illustrated in FIG. 1 in that the
移動方向決定機能167は、異なる時刻における器具の位置に基づいて、器具の移動方向を決定する。そして、表示制御機能165は、移動方向決定機能167により決定された器具の移動方向を表す画像を、表示画像と同時に表示させる。
The movement
例えば、移動方向決定機能167は、時系列のボリュームデータのそれぞれにおける器具の位置を用いて、ボリュームデータの座標系における器具の移動方向を決定する。具体的には、移動方向決定機能167は、現在のフレームのボリュームデータにおけるカテーテルの先端部10の3次元座標と、1フレーム前のボリュームデータにおけるカテーテルの先端部10の3次元座標とに基づいて、1フレーム前からのカテーテルの先端部10の移動方向を決定する。そして、表示制御機能165は、移動方向決定機能167により決定された器具の移動方向を表す画像を、表示画像と同時に表示させる。なお、移動方向を表す画像は、例えば、図9に例示した矢印画像60と同様であるので、図示を省略する。
For example, the movement
このように、超音波診断装置1は、実際に器具が移動した方向を表示画像とともに表示する。このため、例えば、操作者は、自分が動かしたカテーテルが表示画像内で実際にどのように移動したかを直感的に把握することができる。 Thus, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 displays the direction in which the instrument has actually moved together with the display image. Therefore, for example, the operator can intuitively understand how the catheter that he / she moved actually moved in the display image.
なお、上記の説明は一例に過ぎない。例えば、表示制御機能165は、カテーテルの実際の移動方向を表す画像とともに、カテーテルが設置されるべき位置姿勢に近づく方向を表す画像(図9の矢印画像60)を表示してもよい。これによれば、操作者は、器具をポジショニングすべき方向と、実際の器具の移動方向とが一致しているか否かを、速やかに把握することができる。
The above description is merely an example. For example, the
(第3の実施形態)
例えば、超音波診断装置1は、更に、器具が設置されるべき位置及び姿勢にポジショニングされるまでの移動の軌跡を、術前シミュレーションの結果に基づいて表示可能である。
(Third embodiment)
For example, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can further display the movement trajectory until the instrument is positioned at the position and posture where the instrument is to be installed based on the result of the preoperative simulation.
第3の実施形態に係る超音波診断装置1は、図1に例示した超音波診断装置1と同様の構成を備え、処理回路160の処理内容が一部相違する。そこで、第3の実施形態では、第1の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第1の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、図示を省略する。
The ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the third embodiment has the same configuration as the ultrasonic diagnostic apparatus 1 illustrated in FIG. 1, and the processing contents of the
取得機能161は、被検体Pに対する術前シミュレーションの結果から、器具が被検体Pの心臓弁に設置されるまでの移動の軌跡を取得する。ここで、術前シミュレーションとは、カテーテル治療に先んじて実行されるシミュレーションであり、例えば、事前に撮影されたCT(Computed Tomography)画像を用いて行われる。術前シミュレーションの結果、例えば、カテーテルが被検体Pの僧帽弁に設置されるまでの移動の軌跡が出力される。取得機能161は、術前シミュレーションの結果から、カテーテルが被検体Pの僧帽弁に設置されるまでの移動の軌跡を取得する。なお、この移動の軌跡は、術前シミュレーションで用いられたCT画像の座標系で示される情報である。
The
表示制御機能165は、3次元医用画像データに対する移動の軌跡の位置合わせを行って、器具の進路誘導を行うための画像を表示させる。例えば、表示制御機能165は、術前シミュレーションで用いられたCT画像と、TEEプローブにより撮像されたボリュームデータとの位置合わせを行って、移動の軌跡の座標系をボリュームデータの座標系に変換する。そして、表示制御機能165は、座標変換後の移動の軌跡を用いて、器具の進路誘導を行うための画像を生成する。一例としては、表示制御機能165は、器具の進路誘導を行うための画像として、移動の軌跡を表す線の画像(若しくは破線の画像)を、図4に示したVR画像30上に重畳表示する。また、他の例としては、表示制御機能165は、器具の進路誘導を行うための画像として、移動の軌跡を表す線の画像を、図6に示した断面像40,41上に重畳表示する。
The
このように、超音波診断装置1は、器具の進路誘導を行うための画像を表示する。これに依れば、操作者は、器具が設置されるべき位置及び姿勢にポジショニングされるまでの移動の軌跡を閲覧することが可能となる。 As described above, the ultrasound diagnostic apparatus 1 displays an image for guiding the path of the instrument. According to this, the operator can view the trajectory of movement until the instrument is positioned at the position and posture where the instrument is to be installed.
(第3の実施形態の変形例)
例えば、超音波診断装置1は、更に、器具の留置に適切な度合いを判定し、報知可能である。
(Modification of the third embodiment)
For example, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can further determine and notify a degree appropriate for the placement of the instrument.
図11は、第3の実施形態の変形例に係る超音波診断装置1の例を示すブロック図である。第3の実施形態の変形例に係る超音波診断装置1は、図1に例示した超音波診断装置1と同様の構成を備え、処理回路160が判定機能168及び報知機能169を更に備える点が相違する。そこで、第3の実施形態の変形例では、第1の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第1の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、図1と同一の符号を付し、説明を省略する。
FIG. 11 is a block diagram illustrating an example of an ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to a modification of the third embodiment. The ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the modification of the third embodiment has the same configuration as the ultrasonic diagnostic apparatus 1 illustrated in FIG. 1, and the
判定機能168は、被検体に対する術前シミュレーションにより得られる心臓弁の動きのモデルに基づいて、器具の留置位置がどの程度適切であるかの度合いを判定する。ここで、術前シミュレーションでは、例えば、心臓弁の動きの軌跡を動きモデルとして事前に算出される場合がある。この心臓弁の動きモデルは、心拍に伴って動く被検体Pの心臓弁の動きのモデルであり、例えば、心臓弁が閉じた状態や開いた状態等、心臓の動きに伴う様々な状態のパターンが含まれる。
The
例えば、判定機能168は、TEEプローブにより撮像されたボリュームデータと、心臓弁の動きモデルとをパターン認識処理によって比較する。そして、判定機能168は、心臓弁が閉じた状態のパターンに対する尤度(類似度)を算出する。
For example, the
報知機能169は、判定機能168による判定結果を報知する。例えば、報知機能169は、判定機能168によって算出された心臓弁が閉じた状態のパターンに対する尤度に基づいて、器具の留置に適切な度合いを報知する。例えば、報知機能169は、算出された尤度を器具の留置に適切な度合いとしてディスプレイ103に表示させる。また、例えば、報知機能169は、算出された尤度の大きさに応じたスコア(評価)をディスプレイ103に表示させる。また、例えば、報知機能169は、尤度が閾値を超えた場合に、所定の音を報知する。
The
このように、超音波診断装置1は、器具(カテーテル)の留置に適切な度合いを判定し、報知することができる。これによれば、操作者は、例えば、器具の留置に適切なタイミングを掴むことができる。 In this way, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can determine and notify a degree appropriate for placement of the instrument (catheter). According to this, the operator can grasp | ascertain a suitable timing for placement of an instrument, for example.
(第4の実施形態)
例えば、超音波診断装置1は、更に、操作者にとってわかりやすい座標系で器具の操作方向を表示可能である。
(Fourth embodiment)
For example, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can further display the operation direction of the instrument in a coordinate system that is easy for the operator to understand.
図12は、第4の実施形態に係る超音波診断装置1の例を示すブロック図である。第4の実施形態に係る超音波診断装置1は、図1に例示した超音波診断装置1と同様の構成を備え、処理回路160が検知機能170を更に備える点が相違する。そこで、第4の実施形態では、第1の実施形態と相違する点を中心に説明することとし、第1の実施形態において説明した構成と同様の機能を有する点については、図1と同一の符号を付し、説明を省略する。
FIG. 12 is a block diagram illustrating an example of the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the fourth embodiment. The ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the fourth embodiment is different from the ultrasonic diagnostic apparatus 1 illustrated in FIG. 1 in that the
検知機能170は、3次元医用画像データの3次元空間における位置を検知する。例えば、第4の実施形態において、TEEプローブである超音波プローブ101には、ジャイロセンサ等の加速度センサが取り付けられる。超音波プローブ101に取り付けられた加速度センサは、被検体Pの体内に挿入する前に、3次元空間(例えば、グローバル座標系)における3次元座標が登録される。例えば、加速度センサは、被検体Pの食道に挿入される直前、つまり被検体Pの口の位置の3次元座標が登録される。そして、加速度センサは、超音波プローブ101が被検体Pの食道に挿入されると、挿入による位置の変化を検知する。例えば、検知機能170は、超音波プローブ101が被検体Pの体内に挿入される前に登録された3次元座標と、加速度センサによって検知された位置の変化とに基づいて、超音波プローブ101の現在の位置の3次元座標を検知する。
The detection function 170 detects the position of the three-dimensional medical image data in the three-dimensional space. For example, in the fourth embodiment, an acceleration sensor such as a gyro sensor is attached to the
また、例えば、検知機能170は、被検体Pが撮影されたX線画像に超音波プローブ101が描出される場合には、このX線画像に基づいて、3次元空間における超音波プローブ101の位置の3次元座標を検知する。具体的には、検知機能170は、X線画像における超音波プローブ101の位置と、このX線画像の撮影に用いられたX線発生器及びX線検出器の3次元空間における位置とに基づいて、超音波プローブ101の位置の3次元座標を検知する。
Further, for example, when the
このように、検知機能170は、加速度センサ及びX線画像のうち少なくとも一方の情報を用いて、3次元空間における超音波プローブ101の位置の3次元座標を検知する。
As described above, the detection function 170 detects the three-dimensional coordinates of the position of the
そして、表示制御機能165は、検知機能170により検知された3次元空間における位置と、3次元空間に対する被検体Pの位置とに基づいて、被検体Pの座標系における器具の操作方向を表示させる。ここで、3次元空間に対する被検体Pの位置は、被検体Pが横臥する寝台の位置等から取得される。
The
これにより、表示制御機能165は、カテーテルの操作方向を、被検体Pの座標系で表示させる。例えば、表示制御機能165は、カテーテルの操作方向を、被検体の頭部側、脚部側、腹部側、背中側、左腕側、右腕側等、被検体Pの身体の部位を基準とした表現で表示することができる。
Thereby, the
(第4の実施形態の変形例1)
また、例えば、第4の実施形態に係る超音波診断装置1は、操作者の座標系における器具の操作方向を表示してもよい。
(Modification 1 of 4th Embodiment)
Further, for example, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the fourth embodiment may display the operation direction of the instrument in the operator's coordinate system.
例えば、表示制御機能165は、検知機能170により検知された3次元空間における位置と、3次元空間に対する操作者の位置とに基づいて、操作者の座標系における器具の操作方向を表示させる。ここで、3次元空間に対する操作者の位置は、操作者が存在する室内(手術室内)をカメラで撮影することにより取得される。
For example, the
これにより、表示制御機能165は、カテーテルの操作方向を、操作者の座標系で表示させる。例えば、表示制御機能165は、カテーテルの操作方向を、操作者から見た上方向、下方向、右方向、左方向等の表現で表示することができる。
As a result, the
(第4の実施形態の変形例2)
また、例えば、第4の実施形態に係る超音波診断装置1は、X線画像の座標系における器具の操作方向を表示してもよい。
(Modification 2 of the fourth embodiment)
For example, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 according to the fourth embodiment may display the operation direction of the instrument in the coordinate system of the X-ray image.
例えば、表示制御機能165は、検知機能170により検知された3次元空間における位置と、3次元空間に対するX線画像の位置とに基づいて、X線画像の座標系における器具の操作方向を表示させる。ここで、3次元空間に対するX線画像の位置は、X線画像の撮影に用いられたX線発生器及びX線検出器の3次元空間における位置に基づいて取得される。
For example, the
これにより、表示制御機能165は、カテーテルの操作方向を、X線画像の座標系で表示させる。例えば、表示制御機能165は、カテーテルの操作方向を、X線画像上で上方向、下方向、右方向、左方向等の表現で表示することができる。
Thereby, the
(その他の実施形態)
上述した実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてもよい。
(Other embodiments)
In addition to the above-described embodiment, various other forms may be implemented.
(留置後の表示)
例えば、上記の実施形態では、カテーテルのクリップ部11を僧帽弁に留置させるまでの表示について説明したが、留置後の表示を制御することも可能である。
(Display after placement)
For example, in the above embodiment, the display until the
例えば、表示制御機能165は、器具が留置された場合に、器具を含む断面像を表示させる。例えば、表示制御機能165は、器具が留置されたことを検知する。具体的には、表示制御機能165は、上記の二値化画像20において、カテーテルのクリップ部11と管状部12とが離れた場合に、クリップ部11が留置されたことを検知する。そして、表示制御機能165は、クリップ部11が留置されたことを検知すると、留置直前のカテーテルの進行方向に沿った断面像40,41を生成し、表示する。
For example, the
このように、超音波診断装置1は、器具が留置された場合においても、器具を含む断面像を表示させることができる。 Thus, the ultrasonic diagnostic apparatus 1 can display a cross-sectional image including the instrument even when the instrument is indwelled.
また、図示した各装置の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を、各種の負荷や使用状況等に応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。更に、各装置にて行なわれる各処理機能は、その全部又は任意の一部が、CPU及び当該CPUにて解析実行されるプログラムにて実現され、或いは、ワイヤードロジックによるハードウェアとして実現され得る。 Further, each component of each illustrated apparatus is functionally conceptual, and does not necessarily need to be physically configured as illustrated. In other words, the specific form of distribution / integration of each device is not limited to the one shown in the figure, and all or a part of the distribution / integration is functionally or physically distributed in arbitrary units according to various loads or usage conditions. Can be integrated and configured. Further, all or a part of each processing function performed in each device may be realized by a CPU and a program analyzed and executed by the CPU, or may be realized as hardware by wired logic.
また、上記の実施形態及び変形例において説明した各処理のうち、自動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を手動的に行なうこともでき、或いは、手動的に行なわれるものとして説明した処理の全部又は一部を公知の方法で自動的に行なうこともできる。この他、上記文書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各種のデータやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。 In addition, among the processes described in the above embodiments and modifications, all or a part of the processes described as being automatically performed can be manually performed, or can be manually performed. All or part of the described processing can be automatically performed by a known method. In addition, the processing procedure, control procedure, specific name, and information including various data and parameters shown in the above-described document and drawings can be arbitrarily changed unless otherwise specified.
また、上記の実施形態及び変形例で説明した超音波イメージング方法は、予め用意された超音波イメージングプログラムをパーソナルコンピュータやワークステーション等のコンピュータで実行することによって実現することができる。この超音波イメージング方法は、インターネット等のネットワークを介して配布することができる。また、この超音波イメージング方法は、ハードディスク、フレキシブルディスク(FD)、CD−ROM、MO、DVD等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録され、コンピュータによって記録媒体から読み出されることによって実行することもできる。 In addition, the ultrasonic imaging method described in the above-described embodiments and modifications can be realized by executing a prepared ultrasonic imaging program on a computer such as a personal computer or a workstation. This ultrasonic imaging method can be distributed via a network such as the Internet. The ultrasonic imaging method may be executed by being recorded on a computer-readable recording medium such as a hard disk, a flexible disk (FD), a CD-ROM, an MO, or a DVD, and being read from the recording medium by the computer. it can.
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、心臓弁に対する器具の位置と進行方向とを視認可能な表示画像を生成することができる。 According to at least one embodiment described above, it is possible to generate a display image in which the position of the instrument relative to the heart valve and the traveling direction can be visually recognized.
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は意図していない。これら実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。 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 embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1 超音波診断装置
160 処理回路
161 取得機能
162 推定機能
163 決定機能
164 生成機能
165 表示制御機能
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic
Claims (19)
前記カテーテルの先端部の形状を表す形状情報、及び、前記先端部の超音波の反射特性を表す反射特性情報のうち少なくとも一方を用いて、前記3次元医用画像データに含まれる前記先端部の位置及び姿勢情報を得ることにより、前記先端部の進行方向を決定する決定部と、
前記先端部の位置及び進行方向に基づいて、前記3次元医用画像データから表示画像を生成する生成部と、
前記表示画像を表示させる表示制御部と、
を備える、超音波診断装置。 An acquisition unit for acquiring three-dimensional medical image data of a region including a heart valve of a subject and a catheter inserted into the heart chamber of the subject, imaged using an ultrasonic probe;
The position of the distal end portion included in the three-dimensional medical image data using at least one of shape information representing the shape of the distal end portion of the catheter and reflection characteristic information representing an ultrasonic reflection characteristic of the distal end portion And a determination unit that determines a traveling direction of the tip by obtaining posture information;
A generating unit that generates a display image from the three-dimensional medical image data based on the position and the traveling direction of the tip;
A display control unit for displaying the display image;
An ultrasonic diagnostic apparatus comprising:
請求項1に記載の超音波診断装置。 The tip includes a clip or an artificial valve that is placed in the mitral valve,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 1.
請求項1〜5のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 The generation unit generates a cross-sectional image along the traveling direction of the tip as the display image.
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1-5.
請求項1〜6のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 A valve position / posture estimation unit that estimates a position and posture where the catheter is to be installed with respect to the position and posture of the heart valve;
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1-6.
請求項7に記載の超音波診断装置。 The display control unit is an image representing a direction in which the position and posture of the catheter estimated by the estimation unit approaches or moves away from a position and posture where the catheter should be installed estimated by the valve position and posture estimation unit. Is displayed simultaneously with the display image,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 7.
前記表示制御部は、前記移動方向決定部により決定された前記カテーテルの移動方向を表す画像を前記表示画像と同時に表示させる、
請求項1〜8のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 A moving direction determining unit that determines the moving direction of the catheter based on the position of the catheter at different times;
The display control unit displays an image representing the movement direction of the catheter determined by the movement direction determination unit simultaneously with the display image;
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1-8.
請求項1〜9のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 The display control unit displays an X-ray image generated based on X-rays transmitted through the subject simultaneously with the display image;
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1-9.
前記表示制御部は、前記3次元医用画像データに対する前記移動の軌跡の位置合わせを行って、前記カテーテルの進路誘導を行うための画像を表示させる、
請求項1〜10のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 The acquisition unit acquires a trajectory of movement until the catheter is installed on a heart valve of the subject from a result of preoperative simulation on the subject,
The display control unit performs alignment of the trajectory of the movement with respect to the three-dimensional medical image data, and displays an image for guiding the course of the catheter.
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1-10.
前記判定部による判定結果を報知する報知部と、
を更に備える、
請求項1〜11のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 A determination unit that determines how appropriate the indwelling position of the distal end portion is based on a model of the movement of the heart valve obtained by preoperative simulation on the subject; and
An informing unit for informing a determination result by the determining unit;
Further comprising
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1-11.
前記表示制御部は、前記検知部により検知された前記3次元空間における位置と、前記3次元空間に対する被検体の位置とに基づいて、前記被検体の座標系における前記カテーテルの操作方向を表示させる、
請求項1〜12のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 A detector that detects a position of the three-dimensional medical image data in a three-dimensional space;
The display control unit displays an operation direction of the catheter in the coordinate system of the subject based on the position in the three-dimensional space detected by the detection unit and the position of the subject with respect to the three-dimensional space. ,
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1-12.
前記表示制御部は、前記検知部により検知された前記3次元空間における位置と、前記3次元空間に対する操作者の位置とに基づいて、前記操作者の座標系における前記カテーテルの操作方向を表示させる、
請求項1〜12のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 A detector that detects a position of the three-dimensional medical image data in a three-dimensional space;
The display control unit displays an operation direction of the catheter in the coordinate system of the operator based on the position in the three-dimensional space detected by the detection unit and the position of the operator with respect to the three-dimensional space. ,
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1-12.
前記表示制御部は、前記検知部により検知された前記3次元空間における位置と、前記3次元空間に対する前記X線画像の位置とに基づいて、前記X線画像の座標系における前記カテーテルの操作方向を表示させる、
請求項10に記載の超音波診断装置。 A detector that detects a position of the three-dimensional medical image data in a three-dimensional space;
The display control unit is configured to operate the catheter in the X-ray image coordinate system based on the position in the three-dimensional space detected by the detection unit and the position of the X-ray image with respect to the three-dimensional space. To display,
The ultrasonic diagnostic apparatus according to claim 10.
請求項1〜15のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 The generation unit generates a volume rendering image with the tip portion as a viewpoint or a volume rendering image with a position behind the tip portion as a viewpoint according to an instruction from an operator.
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1-15.
請求項1〜16のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 The three-dimensional medical image data is data imaged by transesophageal echocardiography, which is the ultrasonic probe.
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1-16.
請求項1〜17のいずれか一つに記載の超音波診断装置。 The display control unit displays a cross-sectional image including the tip when the tip is placed.
The ultrasonic diagnostic apparatus as described in any one of Claims 1-17.
前記カテーテルの先端部の形状を表す形状情報、及び、前記先端部の超音波の反射特性を表す反射特性情報のうち少なくとも一方を用いて、前記3次元医用画像データに含まれる前記先端部の位置及び姿勢情報を得ることにより、前記先端部の進行方向を決定し、
前記先端部の位置及び進行方向に基づいて、前記3次元医用画像データから表示画像を生成し、
前記表示画像を表示させる、
各処理をコンピュータに実行させる、画像処理プログラム。 Acquiring three-dimensional medical image data of a region including a heart valve of a subject and a catheter inserted into the heart chamber of the subject, imaged using an ultrasonic probe;
The position of the distal end portion included in the three-dimensional medical image data using at least one of shape information representing the shape of the distal end portion of the catheter and reflection characteristic information representing an ultrasonic reflection characteristic of the distal end portion And determining the traveling direction of the tip by obtaining posture information,
Generating a display image from the three-dimensional medical image data based on the position of the tip and the traveling direction;
Displaying the display image;
An image processing program that causes a computer to execute each process.
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