JP2019037551A - 超音波診断装置及び医用画像処理プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】超音波エコーガイド下での焼灼済み範囲を容易に確認することができる超音波診断装置及び医用画像処理プログラムを提供すること。【解決手段】実施形態の超音波診断装置は、記憶部と、超音波画像生成部と、特定部と、表示制御部とを有する。記憶部は、医用画像を記憶する。超音波画像生成部は、超音波画像を逐次生成する。特定部は、逐次生成された超音波画像における輝度値に基づいて、焼灼済み範囲を特定する。表示制御部は、特定された焼灼済み範囲を医用画像へ位置合わせし、焼灼済み範囲を医用画像へ重畳して表示する。【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置及び医用画像処理プログラムに関する。

従来、超音波エコーガイド下において、穿刺針の先端を腫瘍等の病変部位へ到達させ、病変部位を焼灼する穿刺術が知られている。このような穿刺術の例としては、ＲＦＡ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ａｂｌａｔｉｏｎ）やＨＩＦＵ（Ｈｉｇｈ Ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ Ｆｏｃｕｓｅｄ Ｕｌｔｒａｓｏｕｎｄ）が挙げられる。

超音波エコーガイド下での穿刺術では、術者は、逐次生成及び表示される超音波画像（リアルタイム画像）を見ながら穿刺針を刺入し、焼灼を行う。またこのとき、事前に取得された過去の医用画像が参照画像としてリアルタイム画像とともに表示される場合がある。例えば、病変部位が超音波画像では描出し難い種類である場合、Ｘ線ＣＴ（Ｃｏｍｐｕｔｅｄ Ｔｏｍｏｇｒａｐｈｙ）画像やＭＲＩ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ Ｉｍａｇｉｎｇ）画像などの医用画像が事前に取得され、超音波診断装置のメモリに記憶される。術者は、リアルタイム画像と参照画像とを目視及び比較しながら穿刺術を行う。この穿刺術の対象臓器としては肝臓、前立腺等が挙げられる。

従来、術者が焼灼済み範囲を同定するためには、術中にリアルタイム画像に描出される輝度変化を目視で確認する方法や、術後に再度超音波画像を取得し観察する方法が用いられている。しかしながら、リアルタイム画像で確認する方法の場合、術者は、輝度が変化するリアルタイム画像と、輝度変化が生じない参照画像（過去画像）との間で視線を移しながら観察することとなり、画像間の比較が困難であった。術後に再度超音波画像を取得し観察する場合、術後の超音波画像に描出される焼灼済み範囲は、術前との輝度の変化が小さく、観察が困難であった。また、超音波画像が３次元画像である場合、複数断面ごとに観察することとなるので作業量が増大していた。

特開２０１２−２２８２８６号公報

本発明が解決しようとする課題は、超音波エコーガイド下での焼灼済み範囲を容易に確認することができる超音波診断装置及び医用画像処理プログラムを提供することである。

実施形態の超音波診断装置は、記憶部と、超音波画像生成部と、特定部と、表示制御部とを有する。記憶部は、医用画像を記憶する。超音波画像生成部は、超音波画像を逐次生成する。特定部は、逐次生成された超音波画像における輝度値に基づいて、焼灼済み範囲を特定する。表示制御部は、特定された焼灼済み範囲を医用画像へ位置合わせし、焼灼済み範囲を医用画像へ重畳して表示する。

実施形態に係る超音波診断装置を示すブロック図。 医用画像に重畳表示された焼灼済み範囲の概略を示す模式図。 実施形態に係る超音波診断装置の動作を示すフローチャート。

以下、実施形態の超音波診断装置及び医用画像処理プログラムについて図面を参照して説明する。

［基本構成］
図１は、実施形態の超音波診断装置１の構成を示すブロック図である。超音波診断装置１は、医用画像装置２と通信可能に接続される。医用画像装置２の例としては、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、及び医用画像データベース等が挙げられる。超音波診断装置１は、送受信回路１１と、エコーデータ処理回路１２と、表示制御回路１３と、記憶回路１４と、システム制御回路１５とを有する。また、超音波診断装置１は、超音波プローブ３、磁気発生器４、ディスプレイ５、及び入力回路６と通信可能に接続される。

超音波プローブ３は、アレイ状に配置された複数の超音波振動子を有する。超音波プローブ３は、これら超音波振動子の振動によって被検体へ超音波を送信し、被検体からの反射波を受信する。超音波プローブは、受信した反射波を示すエコー信号を超音波診断装置１へ出力する。超音波プローブ３には、穿刺針３１と磁気センサ３２とが備えられる。

穿刺針３１は、医師等の操作者の操作によって、被検体へ刺入され、ＲＦＡやＨＩＦＵ等の焼灼治療に用いられる。磁気センサ３２は、磁気発生器４との位置関係に基づいて、超音波プローブ３の位置及び角度に係る磁気を検出する。磁気センサ３２及び磁気発生器４のハードウェアそのものには、例えば、ホール素子や磁気発生コイル等が適宜用いられる。磁気センサ３２は、検出した磁気を示す磁気検出情報を超音波診断装置１へ出力する。

送受信回路１１は、システム制御部１５による制御に基づいて、所定の走査条件で超音波を送信させるための送信信号を超音波プローブ３へ供給する。それにより、超音波プローブ３は超音波を被検体へ送信する。また、送受信回路１１は、超音波プローブ３からのエコー信号に対し、Ａ／Ｄ（Ａｎａｌｏｇ／Ｄｉｇｉｔａｌ）変換、整相加算処理等の信号処理を施し、信号処理後のエコーデータをエコーデータ処理回路１２へ出力する。

エコーデータ処理回路１２は、送受信回路１１からのエコーデータに信号処理を施す。例えば、エコーデータ処理回路１２は、エコーデータに、対数圧縮処理、包絡線検波処理等の処理を施し、Ｂモードデータを生成する。エコーデータ処理回路１２は、Ｂモードデータを表示制御回路１３へ出力する。

表示制御回路１３は、特許請求の範囲における表示制御部の一例である。表示制御回路１３は、逐次生成された超音波画像における輝度値に基づいて、焼灼済み範囲を医用画像へ重畳して表示するプロセッサである（詳細は後述）。表示制御回路１３は、表示画像制御回路１３１と、配置算出回路１３２とを有する。

表示画像制御回路１３１は、エコーデータ処理回路１２からのＢモードデータにスキャンコンバージョン処理を施し、Ｂモードデータが表示用の座標系に走査変換された超音波画像を生成する。表示画像制御回路１３１は、超音波画像をディスプレイ５に表示する。なお、超音波画像は、所定のフレームレートで逐次生成及び表示される。また、表示画像制御回路１３１は、記憶回路１４又は医用画像装置２から医用画像を読み出し、例えば、ＭＰＲ画像等を参照画像としてディスプレイ５に表示する。

配置算出回路１３２は、磁気センサ３からの磁気検出信号に基づいて、磁気発生器４の位置を基準とした３次元空間における超音波プローブ２の位置及び傾きを示すプローブ配置情報を算出する。また、配置算出回路１３２は、プローブ配置情報に基づいて、該３次元空間におけるエコーデータの位置を算出する。それにより、超音波画像における各点（例えば焦点）ごとの位置と該３次元空間における位置とが関連付けられる。

ディスプレイ５は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）やＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）等の表示装置である。入力回路６は、操作者が指示や情報を入力するためのキーボード及びポインティングデバイス等によって構成される。

記憶回路１４は、特許請求の範囲における記憶部の一例である。記憶回路１４は、医用画像を記憶するメモリデバイスである。医用画像の例としては、Ｘ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像が挙げられる。通常、これら医用画像には、被検体の位置を示す位置情報が含まれている。該位置情報の形式そのものは、各種医用情報規格に応じて適宜定められればよい。なお、記憶回路１４に記憶される医用画像は、２次元画像でも３次元画像（ボリュームデータ）でもよい。また、記憶回路１４は、超音波診断装置１の各部を制御するための制御プログラムを記憶する。

システム制御回路１５は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を含んで構成される。システム制御回路１５は、記憶回路１４から制御プログラムを読み出し、超音波診断装置１における各部の機能を制御する。なお、システム制御回路１５は、特定回路１５１を有する。

［焼灼済み範囲の特定］
特定回路１５１は、特許請求の範囲における特定部の一例である。特定回路１５１は、逐次生成された超音波画像における輝度値に基づいて、焼灼済み範囲を特定するプロセッサである。例えば、特定回路１５１は、輝度値のピーク値に基づいて、焼灼済み範囲を特定する。

特定回路１５１は、生成された超音波画像を表示制御回路１３から逐次読み出し、画素ごと又は画素群ごとの輝度値のピーク値と基準輝度値とを比較する。基準輝度値は、プリセットされてもよく、操作者による操作入力によって定められてもよい。画素は、超音波画像における点状の位置に相当し、画素群は、超音波画像における面状の範囲に相当する。特定回路１５１は、焼灼開始後、画素ごと又は画素群ごとの輝度値をピークホールドすることによって、各々の輝度値のピーク値を求め、ピーク値が基準輝度値を超えた画素又は画素群の位置又は範囲を焼灼済み範囲と特定する。焼灼前、焼灼中、及び焼灼後のうち、輝度値が高い順は、焼灼中、焼灼後、焼灼前、である。それにより、特定回路１５１は、輝度値をピークホールドすることによって焼灼済み範囲を特定することができる。

また、特定回路１５１は、輝度値の時間変化量に基づいて、焼灼済み範囲を特定してもよい。このとき、特定回路１５１は、生成された超音波画像を表示制御回路１３から逐次読出し、画素ごと又は画素群ごとの輝度値の時間変化量と基準時間変化量とを比較する。基準時間変化量は、プリセットされてもよく、操作者による操作入力によって定められてもよい。特定回路１５１は、焼灼開始後、画素ごと又は画素群ごとの輝度値を複数時相に亘って取得することによって、時間変化量を求め、時間変化量が基準時間変化量を超えた画素又は画素群の位置又は範囲を焼灼済み範囲と特定する。特定回路１５１は、特定した焼灼済み範囲に相当する画素又は画素群の位置情報を表示制御回路１３へ逐次出力する。

表示制御回路１３は、特定回路１５１からの位置情報を医用画像に位置合わせし、焼灼済み範囲を医用画像へ重畳して逐次表示する。このとき、配置算出部１３２は、磁気発生器４の位置を基準とした３次元空間における超音波プローブ２の位置及び傾きを示すプローブ配置情報を算出しているので、焼灼済み範囲を示す位置情報と３次元空間における位置とが関連付けられる。

また、配置算出部１３２は、磁気センサ４よって求められた３次元空間と参照画像として表示している医用画像の位置とを関連付ける。この関連付けは、例えば、医用画像に付帯されている位置情報（ＤＩＣＯＭ等に準拠する付帯情報や、操作入力等による付帯情報）と磁気センサ４よって求められた３次元空間とが照合されることによって行なわれる。このように、焼灼済み範囲と参照画像として表示されている医用画像の位置とが関連付けられる。表示画像制御回路１３１は、関連付けられた位置関係に基づいて、焼灼済み範囲を医用画像の対応位置に重畳表示する。

なお、焼灼済み範囲の特定処理、並びに、焼灼済み範囲と医用画像との位置合わせ処理及び重畳表示処理は、所定の時間間隔で逐次行われる。この時間間隔は、プリセットされてもよく、操作者による操作入力によって適宜設定されてもよい。それにより、穿刺術と同時並行的に焼灼範囲を特定し、医用画像の対応位置に重畳表示することができる。

図２は、医用画像Ｐ１に重畳表示された焼灼済み範囲の概略を示す模式図である。例えば、表示画像制御回路１３１は、超音波画像Ｐ２の断面に対応する医用画像Ｐ１を逐次並列表示する。この並列表示において、超音波プローブ３の移動に連動して、超音波画像Ｐ２の断面に対応する医用画像Ｐ１がディスプレイ５に表示される。操作者は、ディスプレイ５に表示された超音波画像Ｐ２及び医用画像Ｐ１を視認しながら穿刺術を行なう。この穿刺術と並行して、表示画像制御回路１３１は、所定の時間間隔で逐次行われる焼灼済み範囲の特定処理、並びに、焼灼済み範囲と医用画像Ｐ１との位置合わせ処理に基づいて、焼灼済み範囲を示すマーカＭを超音波画像Ｐ２及び医用画像Ｐ１に重畳表示する。

ここでは、超音波画像Ｐ２及び医用画像Ｐ１それぞれの焼灼済み範囲に対応する位置に、内部が塗りつぶされた楕円状のマーカＭが示されている様子を示す。マーカＭの具体的な形状や表示態様は、輪郭表示など適宜設定されればよい。また、医用画像が３次元画像のレンダリング表示である場合のマーカＭの表示態様も透過表示、色調表示など適宜設定されればよい。

このように、焼灼済み範囲を示すマーカＭが、穿刺術での焼灼の進行に連動して、超音波画像Ｐ２及び医用画像Ｐ１に重畳表示される。それにより、操作者は、穿刺術を行いながら、医用画像Ｐ１の対応位置に反映された焼灼済み範囲を確認することができる。なお、図２では、マーカＭが超音波画像Ｐ２及び医用画像Ｐ１双方に重畳表示される例を示したが、操作者の操作入力によってマーカＭが一方の画像のみに重畳表示されるように適宜設定可能に構成されてもよい。

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。さらに、実施形態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。例えば、実施形態におけるいずれかの記憶回路は、以下の医用画像処理プログラムを記憶し、実行する。

図３は、実施形態の超音波診断装置の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１０１：記憶回路１４は、医用画像を記憶する。医用画像の例としては、Ｘ線ＣＴ画像やＭＲＩ画像のボリュームデータが挙げられる。通常、これら医用画像には、被検体の位置を示す位置情報が含まれている。ステップＳ１０１は、特許請求の範囲における記憶ステップの一例に相当する。

ステップＳ１０２：操作者は、超音波プローブ３を用いて被検体の超音波画像を生成するための操作を行う、超音波プローブ３、送受信回路１１、及びエコーデータ処理回路１２は、超音波画像を生成するための通常動作によって超音波画像を逐次生成する。表示画像制御回路１３１は、超音波画像を逐次表示する。また、表示画像制御回路１３１は、記憶回路１４又は医用画像装置２から医用画像を読み出し、参照画像としてディスプレイ５に表示する。ステップＳ１０２は、特許請求の範囲における超音波画像生成ステップの一例に相当する。

ステップＳ１０３：配置算出回路１３２は、磁気センサ３からの磁気検出信号に基づいて、磁気発生器４の位置を基準とした３次元空間における超音波プローブ２の位置及び傾きを示すプローブ配置情報を算出する。また、配置算出回路１３２は、プローブ配置情報に基づいて、該３次元空間におけるエコーデータの位置を算出する。配置算出部１３２は、算出された位置と、医用画像に付帯されている座標系とを参照し、超音波画像と医用画像とを位置合せする。表示画像制御回路１３１は、位置合わせされた超音波画像及び医用画像をディスプレイ５に並列表示する。

ステップＳ１０４：操作者は、表示された超音波画像及び医用画像を見ながら、穿刺位置を判断し、その穿刺位置に超音波プローブ３を配置する。

ステップＳ１０５：術者は、逐次生成及び表示される超音波画像（リアルタイム画像）を見ながら穿刺針を刺入し、焼灼を開始する。

ステップＳ１０６：特定回路１５１は、逐次生成された超音波画像における輝度値に基づいて、焼灼済み範囲を特定する。例えば、特定回路１５１は、生成された超音波画像を表示制御回路１３から逐次読み出し、画素ごと又は画素群ごとの輝度値のピーク値と基準輝度値とを比較する。特定回路１５１は、焼灼開始後、画素ごと又は画素群ごとの輝度値をピークホールドすることによって、各々の輝度値のピーク値を求め、ピーク値が基準輝度値を超えた画素又は画素群の位置又は範囲を焼灼済み範囲と特定する。なお、特定回路１５１は、輝度値の時間変化量に基づいて、焼灼済み範囲を特定してもよい。ステップＳ１０６は、特許請求の範囲における特定ステップの一例に相当する。

ステップＳ１０７：配置算出部１３２は、特定された焼灼済み範囲と参照画像として表示している医用画像の位置とを関連付ける。この関連付けは、例えば、医用画像に付帯されている位置情報と磁気センサ４よって求められた３次元空間とが照合されることによって行なわれる。

ステップＳ１０８：表示画像制御回路１３１は、関連付けられた位置関係に基づいて、焼灼済み範囲を医用画像の対応位置に重畳表示する。ステップＳ１０８は、特許請求の範囲における表示制御ステップの一例に相当する。それにより、穿刺術による焼灼に連動してディスプレイ５に表示される画像が更新される。穿刺術中、ステップＳ１０６〜ステップＳ１０８の処理が繰り返される。

以上述べた少なくともひとつの実施形態の超音波診断装置及び医用画像処理プログラムによれば、超音波画像と参照画像としての医用画像との間で視線をその都度移すことなく、超音波エコーガイド下での焼灼済み範囲を容易に確認することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、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。

１ 超音波診断装置
２ 医用画像装置
３ 超音波プローブ
４ 磁気発生器
５ ディスプレイ
６ 入力回路
１１ 送受信回路
１２ エコーデータ処理回路
１３ 表示制御回路
１４ 記憶回路
１５ システム制御回路
３１ 穿刺針
３２ 磁気センサ
１３１ 表示画像制御回路
１３２ 配置算出回路
１５１ 特定回路

Claims (8)

1. 医用画像を記憶する記憶部と、
   超音波画像を逐次生成する超音波画像生成部と、
   逐次生成された前記超音波画像における輝度値に基づいて、焼灼済み範囲を特定する特定部と、
   特定された前記焼灼済み範囲を前記医用画像へ位置合わせし、前記焼灼済み範囲を前記医用画像へ重畳して表示する表示制御部と、
   を有する超音波診断装置。
2. 前記記憶部は、２次元画像を前記医用画像として記憶し、
   前記特定部は、前記輝度値のピーク値に基づいて、前記焼灼済み範囲を特定し、
   前記表示制御部は、前記焼灼済み範囲を前記２次元画像へ位置合わせし、前記焼灼済み範囲を前記２次元画像へ重畳して表示する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記記憶部は、２次元画像を前記医用画像として記憶し、
   前記特定部は、前記輝度値の時間変化量に基づいて、前記焼灼済み範囲を特定し、
   前記表示制御部は、前記焼灼済み範囲を前記２次元画像へ位置合わせし、前記焼灼済み範囲を前記２次元画像へ重畳して表示する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 前記表示制御部は、前記超音波画像の断面の変化に連動して、当該断面に対応する前記医用画像を表示しながら、前記焼灼済み範囲を前記２次元画像へ位置合わせする請求項２又は３に記載の超音波診断装置。
5. 前記記憶部は、３次元画像を前記医用画像として記憶し、
   前記特定部は、前記輝度値のピーク値に基づいて、前記焼灼済み範囲を特定し、
   前記表示制御部は、前記焼灼済み範囲を前記３次元画像へ位置合わせし、前記焼灼済み範囲を前記３次元画像へ重畳して表示する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
6. 前記記憶部は、３次元画像を前記医用画像として記憶し、
   前記特定部は、前記輝度値の時間変化量に基づいて、前記焼灼済み範囲を特定し、
   前記表示制御部は、前記焼灼済み範囲を前記３次元画像へ位置合わせし、前記焼灼済み範囲を前記３次元画像へ重畳して表示する、
   請求項１に記載の超音波診断装置。
7. 前記表示制御部は、前記超音波画像の断面の変化に連動して、当該断面に対応する前記医用画像を表示しながら、前記焼灼済み範囲を前記３次元画像へ位置合わせする請求項５又は６に記載の超音波診断装置。
8. 医用画像を記憶する記憶ステップと、
   超音波画像を逐次生成する超音波画像生成ステップと、
   逐次生成された前記超音波画像における輝度値に基づいて、焼灼済み範囲を特定する特定ステップと、
   特定された前記焼灼済み範囲を前記医用画像へ位置合わせし、前記焼灼済み範囲を前記医用画像へ重畳して表示する表示制御ステップと、
   を有する医用画像処理プログラム。

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