JP4664623B2 - 画像処理表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、医療に用いられる画像処理表示装置に係り、特に、穿刺針を被検体に刺し入れて患部の組織を採取又は治療する穿刺術の計画及び実際の穿刺術中にその作業を支援するための画像処理表示装置に関する。

現在、国内における３大疾患のうち、癌疾患による死亡率のみが伸びているが、肝癌はこの癌疾患のなかで約１０％を占めしかも増加の傾向にある。けれども、この肝癌の診断においては、超音波診断装置、ＭＲＩ装置，Ｘ線ＣＴ装置等の医用画像診断モダリティの技術、例えば３次元画像表示等の進歩によって、早期発見が可能になってきている。

特に、Ｘ線ＣＴ装置においては、高速回転ヘリカルスキャンと４列、８列、１６列などの並列検出器との組み合わせシステムによる３Ｄ撮像法が、また、ＭＲＩ装置においては、傾斜磁場・高周波磁場系・ＲＦコイル系の性能向上に伴う高速撮像法の性能アップによる息止め下の３Ｄ撮像法が確立してきたため、従来の２Ｄ撮像に比べて格段に診断能が向上してきている。この３Ｄ画像による診断は特に３ＤのＣＴＡ（ＣＴアンギオグラフィ）で顕著に進んでいる。

一方、肝癌の治療法としては、肝動脈内抗癌剤注入療法、肝動脈塞栓療法、低侵襲治療法、開腹外科手術などが知られており、中でも患者への負担が少ない等の理由から低侵襲治療法が最も多く施行される。

低侵襲治療法には、経皮的エタノール注入法（ＰＥＩＴ；Percutaneous Ethanol Injection Technique）やマイクロ波穿刺焼灼法があり、従来から超音波診断装置等によるリアルタイム撮像の下でその穿刺針をモニタして行われてきた。

最近では、上記焼灼治療法の１つとして高周波焼灼法（ＲＦＡ；Radio-Frequency Ablation）が脚光を浴び始め、臨床への適用がかなり進められている。このＲＦＡには単一針であるクールチップ(Cool Tip)や複数展開針のＲＩＴＡがあり、各々現在臨床評価が進められている。これらの穿刺治療は多くの場合、経皮的穿刺によって行われるが腹腔鏡下（ラパログラフィ）で上記と同一の穿刺治具を用いて直接、肝臓表面を見ながら、或いはは特殊な超音波プローブを用いて肝臓表面から肝臓内部を見ながら治療を施す方法も臨床的に行われている。

しかしながら、穿刺治療の計画から治療中、及び治療フォローアップの段階では、３次元診断画像が十分に活用されているとはいえないのが現況である。すなわち、近年臨床においては、３次元画像表示は、独立したワークステーション上で多く活用されているが、細胞穿刺採集（生検）も含めた穿刺治療支援という観点からは、治療医にとって使いやすい表示やユーザインターフェースが十分でないという問題があった。

具体的な臨床サイドのニーズとしては、まず、超音波画像では横隔膜などを含め肝臓全体、及び周辺を一度に観察することができないので、３Ｄ−ＣＴＡの３Ｄ立体画像上で安全な穿刺位置の探索を簡便に行いたい、というものがある。また、超音波撮像下での穿刺治療となるので、上記探索時に穿刺針を含む撮像時の超音波断面を想定した３Ｄ−ＣＴＡ画像断面（仮想超音波画像）を３Ｄ立体画像上に分かりやすく表示して欲しい、決定した穿刺位置を体表及び骨との関係が分かるように表示して欲しい、というものもある。

さらに、狭い治療現場に超音波診断装置の外にワークステーション等を置くスペースがないことが多く、例えば治療直前に治療現場内でＸ線ＣＴ装置の３次元画像を操作して確認することが事実上できないことから、穿刺位置の探索、表示を穿刺治療の直前でも超音波装置上で行いたい、というニーズもある。

このような問題に関しては、３次元ボリュームデータから穿刺超音波プローブの位置及び角度に応じた断面画像を表示する穿刺支援装置が提案されているが（例えば、特許文献１参照）、これによっても、穿刺針進入経路上あるいはその近くに穿刺に不適切な部位があるかどうか判断が難しいという問題が残る。

また、たとえ穿刺位置が決まっても、体表面上どの位置に穿刺すればよいのか、直感的にわかりにくいという問題もあった。

さらに、この問題を解決するために、既に３Ｄ―ＣＴＡ画像上などで仮想超音波断面を探索する方法が種々提案されているが、治療対象がＸ線ＣＴ画像上で見えても超音波診断装置上では見えない、或いは見え難いという問題や、治療対象が複数個ある場合に実際に治療する直前での対応が、術前計画で得た画像を参照するだけでは不十分であるという問題が残されていた。

加えて、治療後において他のモダリティとの画像比較が難しいという問題もある。
特開２００２−１１２９９８号公報

本発明は、このような従来の画像処理表示装置の問題点に鑑みてなされたもので、穿刺位置から患部中心までの穿刺パス及びその近辺に穿刺に不適当な部位があるかどうかを容易に判断可能な画像処理表示装置を提供することを目的とする。

そして、本発明の他の目的は、穿刺位置を直感的に認識し易い態様で表示する画像処理表示装置を提供することにある。

また、本発明の他の目的は、超音波では判別しがたい腫瘍や複数個の腫瘍に対して、治療前に計画された情報を用い、治療直前或いは治療中にそれぞれの腫瘍を簡単に判別することができる画像処理表示装置を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、穿刺治療計画前或いは治療後において他のモダリティとの画像比較が容易に行える画像処理表示装置を提供することにある。

本発明に係る画像処理表示装置は、上述した課題を解決するために、請求項１に記載したように、３次元のボリュームデータを記憶するデータ記憶手段と、前記データ記憶手段に記憶された３次元ボリュームデータを再構成して断面情報を生成する断面情報生成手段と、前記断面情報生成手段により生成された断面情報に基づいて被検体の患部を含む断面画像を表示する画像表示手段と、前記画像表示手段により表示された前記断面画像上の患部中心を回転中心としてロックするロック手段と、前記画像表示手段に表示された、前記ロックされた患部中心を含む断面画像を、任意方向に回転操作する操作手段と、前記画像表示手段に表示された、前記ロックされた患部中心を含む断面画像上に穿刺を行うための穿刺位置が指定されると、前記穿刺位置と前記患部との間を直線で接続して穿刺パスを設定する穿刺パス設定手段と、を備えるものである。

これに対して、上述した課題を解決するために、請求項１７に係る画像処理表示装置は、被検体の患部を含む３次元領域に関する３次元ボリュームデータから、治療及び採取のいずれかを行う一つ以上の患部の概略中心の３次元的な位置を指定位置として設定する位置設定手段と、前記３次元ボリュームデータから穿刺を行うための穿刺位置が指定されると、前記穿刺位置と前記患部との間を直線で接続して穿刺パスを設定する穿刺パス設定手段と、前記指定位置及び前記穿刺パスを含む前記３次元ボリュームデータを基に前記被検体の体表面を含む３Ｄ画像を生成する３Ｄ画像生成手段と、前記被検体内部の撮像対象に対して超音波を送受波する超音波プローブと、前記超音波プローブに装着され前記被検体表面に対する前記超音波プローブの相対位置を検出する位置センサと、前記超音波プローブを表示するためのグラフィックを記憶するプローブグラフィック記憶手段と、前記指定位置を示す位置情報及び前記位置センサにより得られたデータを用いて、超音波撮像画像上に前記指定位置を対応させて表示すると共に、前記３Ｄ画像上の、前記位置センサにより得られたデータを基に計算される前記超音波プローブ位置に、前記プローブグラフィックを重畳表示する画像表示手段と、を備える。

以上述べたように本発明によれば、穿刺位置から患部中心までの穿刺パス及びその近辺に穿刺に不適当な部位があるかどうかを容易に判断可能な画像処理表示装置を得ることができる効果がある。

そして、本発明に係る画像処理表示装置によれば、穿刺位置を直感的に認識し易い態様で表示することが可能となる。

また、本発明に係る画像処理表示装置によれば、超音波では判別しがたい腫瘍や複数個の腫瘍に対して、治療前に計画された情報を用い、治療直前或いは治療中にそれぞれの腫瘍を簡単に判別することが可能となる。

さらに、本発明に係る画像処理表示装置によれば、穿刺治療計画前或いは治療後において他のモダリティとの画像比較が容易に行えるので、鑑別診断や治療効果判定を簡便に行うことが可能となる。

（第１の実施形態）
以下、本発明に係る画像処理表示装置の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１に、本実施形態に係る画像処理表示装置を含む診断システム１全体の概略構成を示す。この診断システム１は、３次元データを収集する３次元データ収集装置１１と、この３次元データ収集装置１１で収集された３次元ボリュームデータを伝送する病院内のローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）などのネットワーク１３と、このネットワーク１３により伝送される３次元データを受信し、後述する処理を行いその結果を表示する画像処理表示装置１５と、被検体内に刺入された穿刺針の像をリアルタイムに表示する超音波診断装置１６とを備える。

３次元データ収集装置１１は、例えば、被検体のＸ線による断層像を撮影するＸ線コンピュータ断層撮影装置（Ｘ線ＣＴ装置）１７や、磁気共鳴により被検体の断層像を得る磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ装置）１８、或いは超音波による断層像を得る超音波診断装置１９（以下、総称して「モダリティ」ともいう。）に各々直接或いはネットワークを介して接続される。そして、これらモダリティにより撮像され、得られた３次元ボリュームデータは、直接或いはネットワークを介して３次元データ収集装置１１に伝送される。

この３次元データ収集装置１１は、得られたデータを処理して表示する機能を、内部に備える構成であっても、例えばワークステーションにより構成される画像処理表示装置を外部に接続された構成であってもよい。或いは、３次元データ収集装置１１は、上記各々のモダリティ内に備えられてもよい。

画像処理表示装置１５は、例えば図２に示すように、ネットワーク１３を介して得られた３次元のボリュームデータを記憶する３次元データ記憶部２１と、この記憶部２１に記憶された３次元データを処理し、３次元画像の再構成を行う３次元再構成処理部２２と、この３次元再構成処理部２２において再構成されたデータから断面を含む３次元画像を生成する３次元画像生成部２３と、この３次元画像生成部２３により生成されたデータに基づいて断面を含む３次元画像を表示する３次元画像表示部２４と、この３次元画像表示部２４に表示される断面像上に患部が見えたとき医師等のユーザがその位置を特定すると３次元画像生成部２３にその点の情報を入力する患部位置特定部２５と、穿刺プローブの位置を特定しそのデータを３次元画像情報生成部２３に入力するプローブ位置特定部２６とを備える。このうち、記憶部２１は、半導体メモリ、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、メモリカード等の記録媒体により構成される。

そして、この画像処理表示装置１５は、例えばワークステーションにより構成され、図示しないＣＰＵにより制御される。或いは、斯かる画像処理表示機能を有する超音波診断装置１６内に一体化されていてもよい。

入力部２７は、ユーザが画像処理表示装置１５等の各種入力指示を行うインターフェイスであり、この入力部からは、後述するように、穿刺パスを設定するための種々の指示が入力される。この入力部２７は、画像処理表示装置１５がワークステーションで構成される場合は、例えば、キーボードやマウス等からなり、超音波診断装置１６内に一体化されている場合には、例えば、操作パネル、トラックボール、ＴＣＳ（Touch Command Screen）等からなる。

超音波診断装置１６は、穿刺時において、超音波プローブにより得られた被検体の患部や、穿刺針の位置を撮像し表示する。なお、本実施形態では、穿刺を行うものとして超音波診断装置１６を採用して説明しているが、穿刺に用い得るものであれば、Ｘ線ＣＴ装置或いはＭＲＩ装置であってもよい。

続いて、このように構成された本実施形態に係る画像処理表示装置１５の動作について、図３に示すフローチャートを参照して説明する。

Ｘ線ＣＴ装置１７などのモダリティによって採られたＣＴアンギオなどの３次元ボリュームデータは、一旦３次元データ収集装置１１に集められた後、ネットワーク１３を介して画像処理表示装置１５の３次元データ記憶部２１に送られる（ステップＳ３０１）。

勿論、ネットワークを介さずに、ＭＯ、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒなどの記憶媒体に記録された３次元ボリュームデータを、超音波診断装置１６や画像処理表示装置１５に直接入力することも可能である。

３次元データ記憶部２１に記憶された３次元ボリュームデータは、３次元再構成処理部２２において３次元画像処理に適したボクセルデータとして再構成された後、３次元画像生成部２３により断面やレンダリング画像として再構成され、３次元画像表示部２４に表示される（ステップＳ３０２）。

一般に、３次元ボリュームデータから生成される直交３断面は、体軸に直角なアキシャル断面、被検体の前面と体軸面に直交したサジタル断面、及び被検体の前面に平行で体軸面に直交するコロナル断面と呼ばれるが、ここで初期画像として表示されるプレーンカット面４３は、アキシャル断面とし、そのボリュームレンダリング画像が３次元画像表示部２４に、図４（ａ）に示すように表示される。

また、表示画像は図４（ａ）に示すように、骨を表わすＣＴ値の領域４１とそれ以外の領域４２が、同時に表示されるようにボリュームレンダリングにおける透明度を調整するか、或いは２つの領域を別ボリュームとして２ボリュームの同時表示を行うことができる。４３は暫定的な断面位置を示すプレーンカット面（ＰＣ面）である。

そして、図３に示すステップＳ３０３において、ユーザが、入力部２７の図示しないマウス、トラックボールなどのポインティングデバイスを移動又は回転させて移動量及び移動方向、又は回転方向及び回転量を入力すると、図示しないＣＰＵは、プローブ位置特定部２６に信号を送出して、３次元ボリュームの画像を表示する断面（プレーンカット面）４３を所望の量、方向に回転移動／平行移動させ、その結果を表示させる。

図４（ｂ）は、初期画像として表示されたアキシャル断面を平行移動させたプレーンカット面４３の一例を示す図である。図４（ｃ）は、初期画像として表示されたアキシャル断面をサジタル面となす直角を確保したまま時計回りに回転移動させた一例を示し、同様に、図４（ｄ）は、反時計回りに回転移動させた一例を示している。

ユーザは、表示画像のプレーンカット面４３のこのような平行移動や回転移動を、治療部位である患部４４が見つかるまで繰り返す（ステップＳ３０３〜Ｓ３０４）。

こうして、図４（ｂ）に示すように患部４４が含まれるプレーンカット面４３が得られたならば（ステップＳ３０４：Ｙｅｓ）、ユーザは、図４（ｃ）に示すように、入力部２７の図示しないマウス等を動かして画面上のカーソルをその患部の中心４５まで移動させ、ここでマウスをクリック等することにより信号をＣＰＵに送出すると、ＣＰＵは、図２に示した患部位置特定部２５に指示を送信して、患部４４を特定させる。

これに続き、患部位置特定部２５は、ステップＳ３０５において、患部中心４５がプレーンカット面４３に含まれるようにロックする。これにより、この後プレーンカット面４３を平行移動させることができず、また、回転移動させても、図４（ｄ）に示すように、患部中心４５は常にこのプレーンカット面４３に含まれる。すなわち、本実施形態におけるプローブ位置特定部２６は、本発明におけるロック手段を構成する。

次のステップＳ３０６では、体表からの穿刺プローブによる穿刺位置の仮設定を行う。これは、ユーザが、３次元画像表示部２４に表示されるプレーンカット面４３の体表位置を示すカーソル位置を、入力部２７の図示しないマウス、トラックボールなどのポインティングデバイスを用いて移動させ、クリックすることにより図示しないＣＰＵに信号を送出し、ＣＰＵがプローブ位置特定部２６に対して指示することにより行う。

例えば、図５（ａ）に示すように、まずプレーンカット面４３の縁の穿刺プローブが置かれる可能性のある線５１を設定する。このような線５１の設定は、Ｘ線ＣＴ装置１７による撮像時に肋骨間の線がわかるように撮影し、例えば骨よりＣＴ値が高く高輝度に撮影される線状、又は２点のランドマークが入っている画像をプレーンカット面４３上で見ながら操作することによって行われる。

そして、この線５１上の１点を、ユーザがマウスなどでクリックすることにより、穿刺位置が仮設定される。この点は、例えば図５（ａ）に示すように中心点５２であり、あるいは、図５（ｂ）に示すように穿刺プローブが置かれる可能性のある線５１上の片方の端点５３である。このように、本実施形態におけるプローブ位置特定部２６は、本発明における穿刺パス設定手段をも構成する。

このようにして、プローブの穿刺位置が仮設定されると、ステップＳ３０７において、プローブ位置特定部２６により、この穿刺位置と患部中心４５の間に直線５４が仮想的に引かれ接続される。この直線５４は、上述のように仮設定された位置に穿刺プローブが穿刺されたとき、患部に到達するまでの仮の穿刺パスを意味する。

ユーザはこの表示状態で、上記のように設定された仮の穿刺パス５４の近くに、穿刺するに際して危険な血管など不適切な部位がないかを判断する。例えば、穿刺パス５４の近く（例えば１０ｍｍ以内）に血管があると、そのパスを穿刺パス５４とすることは適当でない。この判断は、患部中心４５を含むようにロックされたプレーンカット面４３を任意に回転移動させて行う。

このように仮設定した穿刺パス５４の近くに穿刺に不適切な部位が発見されれば、設定された仮の穿刺パス５４は削除され（ステップＳ３０８：Ｎｏ）、ユーザは、ステップＳ３０６に戻って、仮に設定した穿刺位置を変え、別のところに穿刺位置を再度、仮設定する。このステップは、穿刺パス５４が確定するまで繰り返される。

そして、このように仮の穿刺パス５４の近くに不適切な部位が見あたらない場合には、マウス等を移動することによりカーソルを断面画像表示部２４の画面上の「穿刺パス確定」ボタン上に移動させてそこでクリックする等により、設定された仮の穿刺パス５４確定の指示を画像処理表示装置１５のＣＰＵに送出する。この指示を受けたＣＰＵは、プローブ位置特定部２６に信号を送信して、設定された仮の穿刺パス５４を確定させる（ステップＳ３０８：Ｙｅｓ）。

このように、患部中心と穿刺位置を直線で接続して穿刺パス５４を設定することにより、付近に穿刺に不適切な部位がないかどうかを容易に検出することが可能となる。したがって穿刺手術の直前でも迅速且つ簡易に穿刺に適当な位置を見つけることができる。

しかしながら、これに加えて、さらに穿刺位置の設定を安全確実にするために、以下のステップを追加することもできる。すなわち、次のステップＳ３０９において、ＣＰＵは、ユーザの指示により、３次元画像生成部２３に、図６（ａ）に示すように、仮の穿刺パス５４（直線）を交線とする直交２断面６３，６４と、この交線と直交する断面６５の計３断面の画像を生成させ、この３断面を、図６（ｃ）に示すように、３次元画像表示部２４に表示させるかどうかを選択する（ステップＳ３０９）。ここでこの表示を選択しなければ（ステップＳ３０９：Ｎｏ）、穿刺パス５４は最終的に確定する。

一方、この表示を選択すれば（ステップＳ３０９：Ｙｅｓ）、以下の処理を行う。具体的には、仮穿刺パス５４を中心軸としてこの軸が固定され、この回転軸回りに回動するプレーンカット面４３の軸回転操作モードとなり、マウスなどを用いて肋骨間の線に合うようにプレーンカット面４３を回転させる。

なお、上記のように仮の穿刺パス５４が確定し、仮の穿刺パス５４（直線）を交線とする直交断面６３を仮想的な穿刺超音波断面６６に回転設定したときには、図６（ａ）に示すように、治療で使用する超音波プローブの種類に応じた超音波断面の範囲を表わすＲＯＩ（関心領域：Region Of Interest）６２を合成して表示するようにしてもよい。

また、仮想的な穿刺超音波断面６６上において、穿刺針の穿刺位置の概略位置をユーザがマウスなどでクリックすると、その点と患部中心４５を仮想的な穿刺針として例えば点線で合成表示し、このときのその仮想穿刺針６１の仮想穿刺超音波断面６６上での長さを、同一画面上に表示するようにすることも可能である。

仮想穿刺針６１の表示方法としては、さらに、治療に使用する超音波プローブの穿刺針の固定冶具に応じて超音波プローブ線が設定されたときに自動的に、穿刺パス５４を表示するように構成してもよい。

加えて、仮想穿刺針６１の表示位置が確定したとき、プレーンカット面４３を含むボリュームレンダリング画像は、図６（ｂ）に示すように、別画面あるいは別ウィンドウ上にＲＯＩ６２を含む仮想穿刺超音波断面６６の画像を中心として表示するようにしても良い。

図６（ｃ）は、このように設定された直交３断面の、３次元画像表示部２４での画面表示の一例を示す図である（ステップＳ３１０）。この画面上で、左上には、穿刺パス５４を中心軸として回転させて、仮想穿刺パス５４を交線とする直交２断面６３，６４（図６（ａ）参照。）の一方６３が、ＲＯＩを含む仮想穿刺超音波断面６６に合わせて表示され、右上には、左上の断面像に対して、穿刺パス５４を中心軸として直交する断面６４が表示され、下には、穿刺パス５４に対して直交する断面６５が示されている。また、中心軸を共有する直交２断面６３，６４上には、図９（ａ）に示す、中心軸に垂直な断面６７の位置を示す線６７ａがあり、この線６７ａと中心軸に直交する断面６３，６４とは同期して表示される。

上述した穿刺パス５４の観察段階（ステップＳ３１０）において、上記のような不適切な部位が見あたらない場合には、ユーザは、マウス等を３次元画像表示部２４の画面上の「穿刺パス確定」ボタン上に移動させてクリックする等により、設定された穿刺パス５４確定の指示を画像処理表示装置１５のＣＰＵに送出する。この指示を受けたＣＰＵは、プローブ位置特定部２６に信号を送信して、設定された仮の穿刺パス５４を最終的に確定させる（ステップＳ３１１：Ｙｅｓ）。

一方、上記のような不適切な部位が見つかった場合であって（ステップＳ３１１：Ｎｏ）、設定した穿刺位置を変え、別のところに穿刺位置を再度設定するに際し、現在の仮想穿刺超音波断面６６内での患部中心４５を中心とした回転操作による穿刺パス５４での位置変更で調整を行う、言い換えれば、同一プレーンカット面４３内でのみ穿刺パス５４の位置を変更するときは（ステップＳ３１２：Ｎｏ）、ＣＰＵは、プローブ位置特定部２６に対して、図６（ａ）のプレーンカット面４３を含むボリュームレンダリング画像の画面（ステップＳ３１０）に戻って、ＲＯＩ６２と仮想穿刺針６１を現在のプレーンカット面４３内で同時に回転させて、その回転に同期して図６（ｂ）〜（ｃ）の画像を変更させる。

これに対し、現在の仮想穿刺超音波断面６６内での穿刺パス５４の調整でも障害物（不適当な部位）があるときは（ステップＳ３１２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは、ユーザの指示により、プローブ位置特定部２６に対して、再度、図６（ａ）のプレーンカット面４３を含むボリュームレンダリング画像画面に戻って、別の肋骨間、あるいは肋骨弓下を穿刺挿入位置としてプレーンカット面４３の回転操作を行わせ、仮想穿刺パス５４の位置調整を行わせる。すなわち、ステップＳ３０６に戻って、穿刺位置の仮設定からやり直すことになる。

このように、ステップＳ３０８において設定された穿刺パス５４を、穿刺パス５４を一つの交線とする直交３断面で表示して確認することにより、付近に穿刺に不適切な部位がないかどうかをさらに確実に検出することができる。

（変形例１）
仮想穿刺超音波断面６６の変形例として、異なる肋骨間や肋骨弓下の複数のプレーンカット面４３に対応する仮想穿刺超音波断面６６を、図７に示すように、同時に表示させる構成としてもよい。すなわち、図７（ａ）に示すように、任意のプレーンカット面４３，４３Ａ，４３Ｂを、患部中心４５を含み、各々の断面は異なる肋骨間位置や肋骨弓下に合わせてユーザがその位置（例えばプローブの線位置）を指定することにより決定し設定する。そして、各々のプレーンカット面４３，４３Ａ，４３Ｂに対応する仮想穿刺超音波断面６６，６６Ａ，６６Ｂを、図７（ｂ）に示すように並列表示する。ユーザは、例えばこれらの断面から最適な断面を選択して穿刺針の調整を行うことができる。

（変形例２）
ところで、肝臓は呼吸時相によって横隔膜の位置が異なる。すなわち、腹式呼吸においては吸気時に下がり、呼気時に上がるために、吸気時の息止め状態で撮影されるＸ線ＣＴ画像と、必ずしも吸気時に行われない超音波診断装置を用いた穿刺治療時とは肝臓の肋骨間に対する相対位置が異なる。そのため、同じ肋骨間からの超音波断面が略＋１ｃｍから略−１ｃｍの範囲でシフトする。

そこで、図７と同様に図８に示すように、初期のプレーンカット面４３に対応する仮想超音波断面６６を中心として、異なる呼吸時相毎に想定される肋骨間位置や肋骨弓下に合わせて、患部中心を含む一定間隔の角度を有する複数のプレーンカット面４３Ｃ，４３Ｄを設定し、これら４３Ｃ，４３Ｄに対応する仮想超音波断面６６Ｃ，６６Ｄを同時に並列表示する。ユーザは、例えば超音波診断装置１６に表示されるリアルタイム画像と見比べながら、これらの中の一断面から最適な断面を選択して穿刺針の調整を行う。

このように、複数の仮想穿刺超音波断面を並列表示することは、呼吸時相の影響を低減させる場合に特に有効である。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態は、第１の実施形態の図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３０５の患部中心４５を固定した後の表示方法の他の例、すなわち、直交３断面ＭＰＲ（Multi Planar Reconstruction）とその中の１断面をボリューム画像として表示するものである。したがって、本実施形態に係る画像処理表示装置１５の概略構成は、第１の実施形態におけるものと実質的に同じであり、説明を省略する。

すなわち、ユーザによっては、３次元ボリューム画像で見るよりも、ＭＰＲで見た方が、より見易く、患部の発見が容易である場合がある。本実施形態は、斯かるニーズに答えるためのものである。

図９は、３次元画像表示部２４に表示される直交３断面ＭＰＲ画像を示すものであり、（ａ）面はある方向における断面画像、（ｂ）面は（ａ）面の断面画像上の患部中心４５を通る軸１０２の直交断面画像であり、（ｃ）面は（ａ）面の断面画像上の患部中心４５を通る軸１０３を通る直交断面画像である。また、（ｄ）面は３次元ボリュームデータに基づく胸郭全体の画像であり、参照画像として表示される。

図９の（ａ）（ｂ）（ｃ）面に示した断面の平行移動操作、及び／又は患部中心４５を固定した回転操作を行うことにより、少なくとも（ａ）面に示す断面において、例えば単一針の穿刺針先端、すなわち患部中心４５がほぼ中央に表示されるようにする。またこのＭＰＲ断面の画像操作に同期して（ｄ）面に示す参照画像のプレーンカット面４３も更新して表示される。またこの参照画像上には（ａ）面の上下、左右を示す方向指示表示１０４が合成表示される。

図９の（ａ）面に示す断面上で、穿刺針先端を治療中心ロック点（患部中心４５）としてユーザがマウスなどでクリックして３次元空間の１点を指定する。この時点で第１の実施形態と同様に指定点を固定（ロック）して以後のプレーンカット面４３の回転操作において、この患部中心４５を含んだプレーンカット面４３の設定を行う（図３のステップＳ３０５）。

次に、図１０において、（ａ）面に示す断面上で、患部中心４５を中心とした回転操作を行い、第１の実施形態における場合と同様に、超音波プローブ位置を指定して、仮想穿刺超音波断面６６を決定し、さらに第１の実施形態における場合と同様に、ＲＯＩ６２及び仮想穿刺針６１を合成して表示する。図１０の（ｂ）（ｃ）（ｄ）面は、図９の（ｂ）（ｃ）（ｄ）面と同様の図である。仮想穿刺超音波断面６６の位置調整などの操作は患部中心４５を中心とした回転操作で行う。

仮想穿刺針６１の穿刺する位置が決定した段階で、図１１において（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）面に示すように、仮想穿刺針６１を垂直にした断面像、仮想穿刺針６１を含むプレーンカット面４３との直交断面画像、仮想穿刺針６１の直交断面画像、及び参照画像が表示されることになる（図３のステップＳ３１０）。

なお、この実施形態の変形例として、図１０において示した（ａ）（ｂ）（ｃ）面の３断面ＭＰＲ及びプレーンカット面４３の表示はそのままとして、図１２に示すように、仮想穿刺針６１を含むプレーンカット面４３との直交断面画像である（ｅ）面（図１１における（ｂ）面）と、仮想穿刺針６１に対する垂直断面画像である（ｆ）面（図１１における（ｃ）面）とを追加して、別ウィンドウとして表示するようにしてもよい。

このように本実施形態では、穿刺パス５４の設定をＭＰＲを見ながら行えるので、臨床の多様なニーズに答えることが可能となる。

（第３の実施形態）
次に、本発明に係る画像処理表示装置の第３の実施形態について、図を参照して説明する。本実施形態は、第１の実施形態の図３に示すフローチャートにおいて、ステップＳ３０５の患部中心４５を指定する表示方法の他の例を表示するものである。したがって、本実施形態に係る画像処理表示装置１５の概略構成は、第１の実施形態におけるものと実質的に同じであり、説明を省略する。

図１３は、患部中心４５（すなわち、治療中心ロック点）を指定する方法の変形例として、ＭＰＲ断面ではなく、例えばボリュームレンダリングの１表示方法である最大値投影法の画像や、透明度を設定できるボリュームレンダリング表示を用いる。

一般に、超音波による画像は、他の医療用診断機器と比較してコントラストが低く、通常のボリュームレンダリングによる表示では、表示対象である胆嚢、腫瘍、血管等がはっきり見えない場合がある。この様なコントラストの低い画像を補う手段として、レンダリング処理において、レイ上のボクセル値の濃度値をパラメータとして調節することで、投影像のコントラストを調節する方法が考えられる。以上のボクセル値の最大値を撮影する方法は、特に最大値投影法と呼ばれる。

画像処理表示装置１５の３次元画像生成部２３は、一のボリュームデータに対して、最大値投影法によるレンダリング処理を行う。最大値投影法は、レイ上に存在する（レイが通過する）ボリュームデータのボクセル値の最大値を、投影像のピクセル値とするレンダリング処理である。一般に、エコー強度が大きいほど対応するボクセル値も大きくなる。従って、エコー強度の高い組織や組織境界面を取り出した投影画像を得ることができる。

図１３（ａ）に示す観測時点での画像上で、治療対象部位の中心点（患部中心４５）を治療中心点としてユーザがクリックすると、３次元画像生成部２３は、現在のボリュームを見ている視線方向Ｖでクリック点を含む直線１６２を表わすグラフィック或いは最大画素輝度を有する３次元画素（ボクセル）データをオリジナルのボリュームデータ内に埋め込む。その点１６１は、図１３（ｂ）に示すように、例えば最大輝度の点１６１として表示される。

次いで、図１３（ｃ）に示すように、そのボリュームレンダリング画像を回転させると、直線グラフィック１６２或いは最大輝度線が直線１６２として見える状態になり、この状態でその画面上で再度治療対象部位の中心点４５を治療中心点としてユーザがクリックし、３次元空間内の１点を患部中心４５として指定する。

なお、この変形例として、初めから例えば９０度異なる視点から見たボリューム画像を２画面として表示しておいて、片方の画像上で患部中心４５を最初に指定した後、直ちにもう一方の画像上に、直線グラフィック１６２あるいは最大輝度直線を表示するようにしてもよい。

このように本実施形態では、穿刺パスの設定に際し、最大値投影法の画像や、透明度を設定できるボリュームレンダリング表示を用いているので、超音波による画像等、コントラストが低く、通常のボリュームレンダリングによる表示では、表示対象である胆嚢、腫瘍、血管等がはっきり見えない場合でも容易に穿刺パスを設定することができる。

（第４の実施形態）
次に、本発明に係る画像処理表示装置の第４の実施形態について、図を参照して説明する。本実施の形態の画像処理表示装置は、第１の実施形態における穿刺パス設定方法に追加して、さらに精密に患部を設定するステップを有する点で、第１の実施形態におけるものと基本的に相違し、他のステップは第１の実施形態と実質的に同じであるので、先行するステップについては説明を省略する。

図６（ａ）に示す、穿刺パスを一つの交線とする直交３断面が表示された後（図３のステップＳ３１０）、ユーザにより、マウス等を用いて中心軸に垂直な断面６５がドラッグ＆ドロップされると、その情報を受けたＣＰＵは、プローブ位置特定部２６に指示を送出して、図１４に示すように、この中心軸に垂直な断面６５を患部中心４５から穿刺位置までの穿刺パス５４に沿ってドラッグ量に見合った量だけ平行移動さる（ステップＳ４０１）。

ユーザは、このように中心軸に垂直な断面６５を平行移動させながら、近くに肺や横隔膜、主幹血管など不適切な部位がないかどうか、観察、確認する。そして、このような平行移動を、仮想穿刺パス５４を交線とする直交２断面６３，６４についても行い、近くに肺や横隔膜、主幹血管など不適切な部位がないかどうか、観察、確認する。

上述した穿刺パス５４の観察段階（ステップＳ４０１）において、不適切な部位が見あたらない場合には、ユーザは、マウス等を３次元画像表示部２４の画面上の「穿刺パス確定」ボタン上に移動させてクリックする等により、設定された穿刺パス５４確定の指示を画像処理表示装置１５のＣＰＵに送出する。この指示を受けたＣＰＵは、プローブ位置特定部２６に信号を送信して、設定された仮の穿刺パス５４を最終的に確定させる（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）。

一方、上記のような不適切な部位が見つかった場合であって（ステップＳ４０２：Ｎｏ）、設定した穿刺位置を変え、別のところに穿刺位置を再度設定するに際し、現在の仮想穿刺超音波断面６６内での患部中心４５を中心とした回転操作による穿刺パス５４での位置変更で調整を行う、言い換えれば、同一プレーンカット面４３内でのみ穿刺パス５４の位置を変更するときは（ステップＳ４０３：Ｎｏ）、ＣＰＵは、プローブ位置特定部２６に対して、図６（ａ）のプレーンカット面４３を含むボリュームレンダリング画像の画面（図３のステップＳ３１０）に戻って、ＲＯＩ６２と仮想穿刺針６１を現在のプレーンカット面４３内で同時に回転させて、その回転に同期して図６（ｂ）〜（ｃ）の画像を変更させる。

これに対し、現在の仮想穿刺超音波断面６６内での穿刺パス５４の調整でも障害物（不適当な部位）があるときは（ステップＳ４０２：Ｙｅｓ）、ＣＰＵは、ユーザの指示により、プローブ位置特定部２６に対して、再度、図６（ａ）のプレーンカット面４３を含むボリュームレンダリング画像画面に戻って、別の肋骨間、あるいは肋骨弓下を穿刺挿入位置としてプレーンカット面４３の回転操作を行わせ、仮想穿刺パス５４の位置調整を行わせる。すなわち、図３のステップＳ３０６に戻って、穿刺位置の仮設定からやり直すことになる。

以下に、このように直交３断面を平行移動させる場合の、患部４４の見え方、平行移動の範囲について、詳細を説明する。図１６は、上述のように平行移動させた場合の、仮想穿刺パスを交線とする直交断面６３，６４、及び交線と直交する断面６５の画像（図６（ｃ）参照）中の、患部４４を模式的に拡大したものである。

仮想穿刺パスを交線とする直交断面６３は、平行移動されていない状態、すなわち、患部中心４５を含む断面を示す。したがって、患部４４は、最大の状態で見えている。それに対し、仮想穿刺パスを交線とする直交断面６４、及び交線と直交する断面６５は、それぞれ６４ａ及び６５ａに平行移動されているので、断面が患部を切断する部分が見えることになり、患部中心４５を含む断面よりも小さく見える。

この仮想超音波断面上には、患部中心４５を中心とし、患部４４よりも大きい球の円殻（焼灼範囲）７１が合成して表示される。この球殻７１の大きさは、球の直径、半径、又は体積を特定することによって指定する。この球殻７１を指定するパラメータは直交３断面の平行移動に連動して表示される。上記円殻７１によってユーザはＲＦＡの焼灼範囲の確認を行うことができる。

この場合、直交３断面の平行移動は、球殻７１の直径を超えてはできないように制限することができる。これにより、必要以上に直交３断面が移動する無駄を省くことができる。なお、本実施形態では、このシフト可能範囲を球殻７１の大きさに合わせて、球状に設定されているが、これに限られず、患部４４の形状等に合わせて、立方体や直方体、或いは紡錘形とすることができる。

上記ＲＦＡの焼灼範囲の３次元的な領域を確認するために、図１６に示すように仮想超音波断面をこの球表面に接する範囲で平行移動できるモードにおいて観察する。このとき、各仮想超音波断面上では、球殻７１の位置に対応して球の円殻の大きさが変わる。前記仮想穿刺パス５４上で患部中心４５を移動することにより、上記ＲＦＡの焼灼範囲の３次元的な領域が同期して更新表示される。このとき、仮想穿刺軸に垂直な断面が患部中心に位置していた場合は、患部中心４５を、平行移動に同期して仮想穿刺軸に垂直な断面も更新表示されるようになっていてもよい。

また、第２の実施形態において説明したＭＰＲを用いて穿刺パスを設定する場合においても、治療範囲を表わす球殻７１を上述と同様の方法で指定し、図１１における（ａ）（ｂ）（ｃ）面の断面上にその球殻７１を合成表示するようにしてもよい。

本実施形態においては、第１の実施形態における手段に加えて穿刺パス５４が直交３断面のうちの２断面の交差線となる断面画像及び穿刺パス５４と直交する断面画像の平行移動した画像も調べるので、付近に穿刺に不適切な部位がないかどうかをより精密に検出することができる。

（第５の実施形態）
次に、本発明に係る画像処理表示装置の第５の実施形態について、図を参照して説明する。本実施の形態の画像処理表示装置１５は、第１の実施形態において穿刺パスが設定された後に、斯かる３次元画像に体表面を表す画像等を重畳して表示する点で、第１の実施形態におけるものと基本的に相違し、他のステップは第１の実施形態と実質的に同じであるので、先行するステップについては説明を省略する。

図１７は、本実施形態に係る画像処理表示装置の動作を説明するフローチャートである。穿刺パスが確定されると（図３のステップＳ３１１：Ｙｅｓ）、画像処理表示装置１５の入力部２７にある図示しない操作パネル上のボタン或いはキーボードのキーの押下等によって、撮像された全体ボリューム画像を対象にして、画像処理表示装置１５の３次元画像生成部２３において、サーフェス（表面表示用）レンダリングにより被検体の体表面のみの画像を作成するとともに（ステップＳ５０１）、ステップＳ５０２において、被検体の骨の位置及び形状が確認できる３次元画像をボリュームレンダリングにより作成する。すなわち、本実施形態に係る３次元画像生成部２３は、本発明における体表面画像生成手段を構成する。

そして、次のステップＳ５０３においては、仮想穿刺超音波断面６６の位置及び仮想穿刺針６１を図形的に示す図形データを作成する。

ステップＳ５０４においては、このようにして得られた体表面画像と３次元画像を重畳して表示する。図１８（ａ）において、６１は仮想穿刺針であり、６６は仮想穿刺超音波断面を示しているが、図１８（ｂ）に示すように体表面７３の画像と、骨４１の位置、形状が表示される画像が得られ、仮想穿刺超音波断面６６の位置及び仮想穿刺針６１の位置を示す図形も表示される。

仮想穿刺超音波断面位置６６の位置や穿刺針６１の図形が表示されると見難くなるような場合には、これらを表示しないようにすることもできる。図１９（ａ）は、図１８（ａ）と同様な仮想穿刺針６１と仮想超音波断面６６を示す３次元画像を示す図であり、図１９（ｂ）は、仮想穿刺針６１は表示しているが、仮想穿刺超音波断面６６の位置の図形、及び患部４４を消した状態を表示している。

本実施形態では、仮想穿刺針６１による穿刺位置が定まってから仮想穿刺超音波断面位置６６の位置を表示する場合について説明した。しかし、本実施形態の変形例として、穿刺位置を決定する前、すなわち、例えば図３のフローチャートで言えば、ステップＳ３０８の穿刺パスが最初に設定された段階で、図１８と同様に、３次元画像の表示と同期して、仮想穿刺超音波断面位置６６や仮想穿刺針６１の図形を表示することもできる。

このように、穿刺位置決定の段階で仮想穿刺超音波断面位置６６や仮想穿刺針６１の図形を表示すれば、具体的にどの位置に穿刺を行うことを仮定しているかを確認することができる。また、３次元画像と体表面画像を同期して表示することも可能である。

また、図２０に示すように、体表の輪郭抽出を行い、その情報に基づき、胸骨、肋骨の解剖学的な指標として、例えば剣状突起や中腋下線上の７番目又は８番目の肋骨間の位置が、マウスなどの位置指定デバイスを用いてユーザにより画面上で指定されると、体表面上のその指標２０２とその指標２０２を通る正中線２０１が図形表示されるように構成することも可能である。その後その指標２０２から穿刺点までの体表上の曲線距離を自動測定して表示することもできる。

さらにまた、図２１に示すように、胸骨、肋骨の解剖学的な指標２０２として例えば各々、剣状突起や中腋下線上の７番目又は８番目の肋骨間の位置にＣＴ，ＭＲＩなどの撮像方法に対応したランドマーカ２０３を置いて撮像し、そのマーカ２０３を自動的にＣＴ値などから認識し体表面上のその指標２０２とその指標２０２を通る正中線２０１を図形表示し、その指標２０２から穿刺点までの体表上の曲線距離を自動測定し表示するようにすることも可能である。

本実施形態に斯かる画像処理表示装置によれば、ボリュームレンダリングにより得られた３次元画像、サーフェスレンダリングにより得られた体表面画像及び仮想超音波断面位置を示す図形等を重畳表示することができるので、穿刺位置をより直感的に認識することが可能となる。

（第６の実施形態）
続いて、本発明に係る画像処理表示装置の第６の実施形態について、図を参照して説明する。上述の実施形態におけるものが主に穿刺計画立案時に使用されることを前提とするのに対し、本実施形態におけるものは、穿刺術中に使用されることを前提とする点で基本的に相違し、他の構成は第１の実施形態と実質的に同じであり、同じ符号を付して説明を省略する。

すなわち、本実施形態に係る画像処理表示装置１５は、穿刺治療現場において穿刺直前の段階あるいは穿刺中における仮想穿刺超音波断面を観察する目的で、超音波診断装置１６の画面上に仮想穿刺超音波断面と超音波のライブ画像を同時に表示する。

図２２に示すように、１画面を左右２つに分け、右画面に超音波によるライブ画像（ａ）を表示し、左画面に穿刺計画立案時に得られた画像、例えば左上部に前述の実施形態における操作で得られた仮想穿刺超音波断面画像（ｂ）、その下にＣＴボリュームレンダリング上での参照画像（ｃ）を表示する。超音波によるライブ画像には、実際の患部４４と実際の穿刺針８１が表示される。

また、図２２に示すような３画面表示に換えて、図２３に示すように、右画面には超音波によるライブ画像（ａ）を表示する一方、左画面には、右に表示されたライブ画像のピクセルと同一のピクセルの大きさとなる、仮想穿刺超音波診断画像（ｂ）を表示するようにすることもできる。右画面に表示されたライブ画像（ａ）と仮想穿刺超音波断面画像（ｂ）を同時に表示した上で、穿刺直前の場合にはライブ画像を見ながら、これから穿刺するパスを予想したライブ画像を止め（フリーズ）て、そのフリーズ断面画像とほぼ同一の仮想穿刺超音波断面画像を、前記画像操作により表示する。

或いは、例えば複数回穿刺を行う場合に、１回前の穿刺中のライブ画像を見ながら、次に行う穿刺針先端のシフト位置を決めるために、穿刺中のライブ画像をフリーズして、そのフリーズ断面画像とほぼ同一の仮想穿刺超音波断面を前記の画像操作により表示するようにすることもできる。

このように、仮想穿刺超音波断面と超音波のライブ画像を同時に表示することにより、両者を見比べて、計画した穿刺パス通りに施術されているか、又は計画した穿刺パスに誤りはないかを確認しながら施術することができる。

（第７の実施形態）
次に、本発明に係る画像処理表示装置の第７の実施形態について、図を参照して説明する。図２４は、本実施形態に係る超音波画像診断システム２の概略図である。

超音波装置本体２１１は、超音波撮像に関わる超音波送受信や受信信号の処理の外、画像処理表示機能を有しており、その本体２１１に対して超音波プローブ２１２、超音波プローブに装着される３次元位置センサ２１３、及び入力装置２１４としてのキーボード、トラックボールや、操作パネル２１５が接続されている。超音波画像、及び超音波以外の他モダリティ画像はモニタ２１６に表示される。

超音波プローブ２１２には、通常の１次元アレイプローブの外に、１次元アレイプローブ部分を機械的に揺動させて複数の超音波断面を収集するメカ４Ｄプローブ、或いは２次元アレイによるリアルタイム３Ｄプローブも含まれる。

治療患部組織を含む３次元領域に関する３次元ボリュームデータはＸ線コンピュータ断層撮影装置（以下、「ＣＴ」という。）、又は磁気共鳴診断装置（ＭＲＩ）、又はＸ線システム等の診断モダリティ２１７を用いて収集されたもので、そのデータはＤＩＣＯＭなどのフォーマットで超音波診断装置本体２１１に直接、あるいはＤＩＣＯＭサーバなどを介して間接的に超音波本体に転送、あるいはＣＤ−Ｒなどの記録メディアによって超音波診断装置本体２１１に取り込まれる。

なお、本実施形態における超音波装置本体２１１、超音波プローブ２１２、３次元位置センサ２１３、入力装置２１４、操作パネル２１５及びモニタ２１６が本発明に係る画像処理表示装置を構成し、以下に説明する処理は、超音波装置本体２１１内の図示しないＣＰＵの制御の下に行われる。

本実施形態では、肝癌の穿刺治療において、３次元ボリュームデータはＣＴにて収集され、仮想穿刺超音波画像は、モニタ２１６上に表示されることを想定する。以下に、図２５に示す本実施形態の代表的なワークフローに添って説明する。

先ず、図２６（ａ）に示すように、対象の３Ｄ−ＣＴ画像をモニタ２１６上に、例えば骨が表示されるようなＶＲ（ボリュームレンダリング）表示を行い（ステップＳ７０１）、超音波で撮像できるランドマーク２１８となる構造物（肋骨先端など）３点をトラックボールなどのポインティングデバイスによってマーキングする（ステップＳ７０２）。このマーキングによって３Ｄ−ＣＴ撮像空間座標内での１断面が指定されることになる。

次いで、位置センサ付き超音波プローブ２１２にて上記ランドマーク２１８を通常のリアルタイム撮像で撮像し（ステップＳ７０３）、図２６（ｂ）に示すように、その３点を上記のＣＴ画像上での対応付けが出来るように各々の超音波断面画像上でマーキングする（ステップＳ７０４）。このマーキングによって、３Ｄ−ＣＴ撮像空間座標と超音波撮像座標とを概略対応させる。

この超音波画像上での３点マーキングは、３点を３Ｄ走査の対象領域となるように３Ｄ走査して得られた３次元ボリュームデータを例えばＭＰＲ表示して、その断面上で行っても良い。

そして、メカ４Ｄ／リアルタイム３Ｄプローブを用いる場合はそれらの走査ボリューム形状２１９を、それ以外の場合には、術前計画で探索した既知の腫瘍治療中心位置及び焼灼領域情報から計算可能な焼灼領域に外接するＦａｎ走査で想定できるボリューム形状を、図２７に示すように、ＣＴ画像上に重畳表示する（ステップＳ７０５）。このとき、図２７において、体表での超音波プローブ２１２の接触位置２２０から見込む走査ボリュームの表示位置は、事前に計画されたプローブ位置、あるいは実際にその部分に超音波プローブ２１２を当てその時に得られる位置センサ受診部２１３からの情報に対応して計算される位置とする。

こうして求めた３Ｄ超音波走査ボリューム形状２１９に、図２８に示すように、現在撮像されている２次元撮像断面２２１が入っていることを位置センサ情報に基づいて計算する（ステップＳ７０６）。そして、３Ｄ超音波走査ボリューム形状２１９内にこの断面２２１が入っている場合には（ステップＳ７０７：Ｙｅｓ）、断面２２１を、図２８に示すように、ＣＴ画面（ａ）上に重畳表示し、また、３Ｄ超音波走査ボリューム形状２１９に断面２２１が入っていることを、リアルタイム超音波画像（ｂ）側に、例えば青色・円形状のインジケータ２２３を点灯させること等により表示する（ステップＳ７０８）。

上記の３Ｄ超音波走査ボリューム形状２１９に現在撮像されている断面２２１が入っている場合には、同時に計画された焼灼領域２２４を、図２９に示すＣＴ画像断面（ａ）及びリアルタイム超音波撮像画像（ｂ）上に重畳表示する（ステップＳ７０９）。

ＣＴ画像断面とリアルタイム超音波画像が十分に一致していない場合（ステップＳ７０７：Ｎｏ）、ある時点のＣＴ画像断面を一旦フリーズして、リアルタイム超音波画像側を変えてフリーズしたＣＴ画像断面と合わせたところでフリーズ解除して、再び同期表示を行う。この操作により二つの空間座標のズレを補正する（ステップＳ７１０〜Ｓ７１２）。

なお、これらのステップで仮想穿刺超音波断面が確定すると、治療で使用する超音波プローブの種類に応じた超音波断面範囲を表すＲＯＩを合成表示するようにしてもよい。

本実施形態によれば、超音波診断装置を用いた穿刺治療計画支援のために事前に得られた他モダリティの３Ｄ画像を参照し、超音波では判別しがたい腫瘍や複数個の腫瘍に対して、治療前に計画された情報を用い、治療直前或いは治療中にそれぞれの腫瘍を簡単に判別できるので、より確実で迅速な穿刺治療が可能となる。

本実施形態の変形例として、図３０に示すように、位置センサからの情報に基づいて、超音波プローブの被検体上における位置を模式的に表示する、プローブマーク２２６を伴ったボディマーク２２５を付加して表示することも可能である。これにより、表示されている超音波画像が被検体のどの位置を走査しているのかを一目で知ることができる。

或いは、図３１に示すように、モニタ２１６に表示される、サーフェスレンダリングにより得られた体表面画像上に、超音波プローブのグラフィック（形状を表す図形や写真等）２２７を重畳表示させるようにしてもよい。

この重畳表示は、超音波診断装置本体２１１内に、超音波プローブのグラフィックを記憶するプローブグラフィック記憶手段と、超音波診断装置本体２１１内の図示しない３次元画像生成部２３に、第５の実施形態において説明した、３次元ボリュームデータからサーフェスレンダリングにより前記被検体の体表面画像を生成する体表面画像生成手段とを設け、前記位置センサ受信部２１３により得られたデータから計算される体表での超音波プローブの接触位置２２０上にプローブグラフィック２２７を合成することにより得られる。

なお、超音波プローブのグラフィック２２７は、３次元画像表示部２４に表示されるプレーンカット面４３を取得するために必要な体表位置（例えばＣＰＵがプローブ位置特定部２６に対して指示した位置）に表示される。プローブグラフィック記憶手段は、特定される体表位置に応じてプローブのグラフィックが切り替わるように複数角度のプローブのグラフィックを記憶してもよいし、登録又は選択したプローブの種類によってグラフィックが切り替わるように複数種のプローブのグラフィックを記憶してもよい。またプローブグラフィック記憶手段は、複数のグラフィックを記憶せず、代表的な１つの超音波プローブのグラフィックを記憶してもよい。

さらに、他の変形例として、上記のステップＳ７０１〜Ｓ７０４で行う、ＣＴ撮像座標と超音波撮像座標の座標合わせを行なわずに、例えば図３２の（ａ）において表示されるような、術前計画で既知の断面、及び図２７に示すような想定されるボリューム形状を表示させることも可能である。この時点では、術前計画で既知の断面は位置センサ情報とは連動せず、静止画表示状態とする。

次に、図２９の（ｂ）に示すリアルタイム超音波にて、図３２の（ａ）に示す術前計画で既知の断面と一致、或いは近傍の画像を出した段階で、（ａ）と（ｂ）とを連動させる。そして、連動時に計画された焼灼領域を図３２の（ｂ）のリアルタイム超音波撮像画像上に重畳表示する。

この方法によれば、簡便にＣＴ撮像座標と超音波撮像座標の座標合わせを行うことができる。

以上に説明した実施態様は説明のためのものであり、本発明の範囲を制限するものではない。従って、当業者であればこれらの各要素もしくは全要素をこれと均等なものによって置換した実施態様を採用することが可能であるが、これらの実施態様も本発明の範囲に含まれる。例えば、上述の実施形態では、穿刺治療計画前及び穿刺治療中での適用を説明したが、治療後に他のモダリティとの画像比較を簡単にするために適用してもよい。

本発明に係る画像処理表示装置の第１の実施形態を含む診断システム全体の概略構成を示す図。 第１の実施形態に係る画像処理表示装置の概要構成を示す図。 本実施形態に係る画像処理表示装置の動作を説明するフローチャート。 本実施形態において表示される３次元画像の例を示す図であり、（ａ）はプレーンカット面を設定した図、（ｂ）は斯かるプレーンカット面を平行移動させた図、（ｃ）は時計回りに回転移動させた図、（ｄ）は同反時計回りに回転移動させた図。 穿刺位置の指定により穿刺パスが設定される様子を説明する図であり、（ａ）は穿刺プローブが置かれる可能性のある線の中心点に穿刺位置が仮設定された図、（ｂ）は同端点に設定された図。 穿刺パスが含まれる断面画像の一例を説明する図であり、（ａ）はプレーンカット面を含むボリュームレンダリング画像を示す図、（ｂ）はＲＯＩを含む仮想穿刺超音波断面の画像を中心として表示する図、（ｃ）は穿刺パスを含み相互に直交する３断面を表示する図。 （ａ）は穿刺パスを含む複数のプレーンカット面の一例を示す図、（ｂ）は対応する仮想穿刺超音波断面を表示する図。 （ａ）は、異なる呼吸時相毎に想定される、穿刺パスを含む複数のプレーンカット面の例を示す図、（ｂ）はこれらプレーンカット面間の位置関係を説明する図、（ｃ）は対応する仮想穿刺超音波断面を表示する図。 第２の実施形態に係る画像処理表示装置において、患部中心を含むプレーンカット面の設定を、ＭＰＲを用いた場合の表示例を示す図。 前図において、仮想超音波断面を決定して、ＲＯＩ及び仮想穿刺針を合成して表示した図。 仮想穿刺針を垂直にした断面像を含むＭＰＲを表示した図。 図１０及び図１１のそれぞれの画面を並列表示した一例を示す図。 第３の実施形態に係る画像処理表示装置において、患部中心を含むプレーンカット面の設定を、最大値投影法の画像又は透明度を設定できるボリュームレンダリング表示を用いた場合の表示例を示す図であって、（ａ）は観測時点での画像を示す図、（ｂ）は最大画素輝度を有する３次元画素（ボクセル）データをオリジナルのボリュームデータ内に埋め込んだ図、（ｃ）はボリュームレンダリング画像を回転させた図。 第４の実施形態に係る画像処理表示装置において、穿刺パスを一つの交線とする直交３断面の平行移動を説明する図。 本実施形態に係る画像処理表示装置の動作を説明するフローチャート。 直交３断面を平行移動させた場合の患部の見え方、及び平行移動の範囲について説明する図。 第５の実施形態に係る画像処理表示装置の動作を説明するフローチャート。 （ａ）はボリュームレンダリングにより得られた３次元画像を示す図、（ｂ）は（ａ）にサーフェスレンダリングにより得られた体表面画像及び仮想超音波断面位置を示す図形等を重畳表示した図。 （ａ）はボリュームレンダリングにより得られた３次元画像を示す図、（ｂ）は（ａ）にサーフェスレンダリングにより得られた体表面画像を重畳表示した図。 第５の実施形態に係る画像処理表示装置の変形例として、被検体の体中線が表示される例を示す図。 第５の実施形態に係る画像処理表示装置の他の変形例として、被検体の体表面の指標及び体中線が表示される例を示す図。 第５の実施形態に係る画像処理表示装置の表示例−超音波によるライブ画像、仮想穿刺超音波断面画像、及びＣＴボリュームレンダリング上での参照画と−が表示される図。 第５の実施形態に係る画像処理表示装置の他の表示例−超音波によるライブ画像、及び仮想穿刺超音波断面画像−が表示される図。 第６の本実施形態に係る画像処理表示装置を含む超音波画像診断システムの概略図。 本実施形態に係る画像処理表示装置の動作を説明するフローチャート。 （ａ）は３Ｄ−ＣＴのＶＲ画像での３点ポイントの概念を説明する図、（ｂ）は超音波によるこの３点のマーキングを説明する図。 走査ボリューム形状の３Ｄ−ＣＴのＶＲ画像上への重畳表示を示す図。 位置センサ情報に基づいて計算された２次元撮像断面位置を重畳表示する図。 ＣＴ断面図とリアルタイム超音波画像とを並列表示する図。 図２９上にプローブマークを伴ったボディマークを付加して表示する例を示す図。 体表面画像上に超音波プローブのグラフィックを重畳表示する例を示す図。 本実施形態の変形例に係るＣＴ断面図とリアルタイム超音波画像とを並列表示する図。

符号の説明

１，２ 診断システム
１１ ３次元データ収集装置
１３ ネットワーク
１５ 画像処理表示装置
１６，１９ 超音波診断装置
１７ Ｘ線ＣＴ装置
１８ ＭＲＩ装置
２１ ３次元データ記憶部
２２ ３次元再構成処理部
２３ ３次元画像生成部
２４ ３次元画像表示部
２５ 患部位置特定部
２６ プローブ位置特定部
２７ 入力部
４１ 骨を表わすＣＴ値の領域
４２ 骨を表わすＣＴ値の領域以外の領域
４３ プレーンカット面
４４ 患部
４５ 患部中心
５１ 穿刺プローブが置かれる可能性のある線
５２ 中心点
５３ 端点
５４ 穿刺パス
５５ 穿刺位置
６１ 仮想穿刺針
６２ ＲＯＩ
６３，６４ 仮想穿刺パスを交線とする直交断面
６５ 交線と直交する断面
６６ 仮想穿刺超音波断面
６７ 中心軸に垂直な断面
７１ 球殻（焼灼範囲）
７３ 体表面
８１ 穿刺針
９１，９２，９３ ＭＰＲ画像
１０２，１０３ 軸
１０４ 方向指示表示
１６１ 最大輝度点
１６２ 直線グラフィック
２０１ 正中線
２０２ 指標
２１１ 超音波診断装置本体
２１２ 超音波プローブ
２１３ 位置センサ受信部
２１４ 入力装置
２１５ 操作パネル
２１６ モニタ
２１７ 診断モダリティ
２１８ ランドマーク
２１９ 走査ボリューム形状
２２０ 体表での超音波プローブの接触位置
２２１ ２次元撮像断面
２２２ 患部を示す形状
２２３ インジケータ
２２４ 焼灼領域
２２５ ボディマーク
２２６ プローブマーク
２２７ プローブグラフィック
Ｖ 視線方向

Claims (22)

1. ３次元のボリュームデータを記憶するデータ記憶手段と、
   前記データ記憶手段に記憶された３次元ボリュームデータを再構成して断面情報を生成する断面情報生成手段と、
   前記断面情報生成手段により生成された断面情報に基づいて被検体の患部を含む断面画像を表示する画像表示手段と、
   前記画像表示手段により表示された前記断面画像上の患部中心を回転中心としてロックするロック手段と、
   前記画像表示手段に表示された、前記ロックされた患部中心を含む断面画像を、任意方向に回転操作する操作手段と、
   前記画像表示手段に表示された、前記ロックされた患部中心を含む断面画像上に穿刺を行うための穿刺位置が指定されると、前記穿刺位置と前記患部との間を直線で接続して穿刺パスを設定する穿刺パス設定手段と、
   を備えることを特徴とする画像処理表示装置。
2. 前記穿刺パス設定手段は、前記画像表示手段に表示された、前記ロックされた患部中心を含む断面画像上の複数の穿刺位置候補から前記穿刺位置が指定されることで、前記穿刺パスを設定することを特徴とする請求項１に記載の画像処理表示装置。
3. 前記画像表示手段は、前記穿刺パスの所定範囲内において、前記穿刺パスを交線とする直交２断面画像及び前記穿刺パスと直交する断面画像を所定距離移動した範囲内の断面画像を表示することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理表示装置。
4. 前記画像表示手段は、前記穿刺パスと仮想的な穿刺超音波断面領域とを合成して表示することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像処理表示装置。
5. 前記画像表示手段は、ボリュームレンダリングにより生成された３次元画像を表示し、
   前記穿刺パス設定手段は、前記３次元画像に基づいて前記穿刺位置を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像処理表示装置。
6. 前記画像表示手段は、任意の断面及び直交３断面のＭＰＲ画面のいずれかを表示し、
   前記穿刺パス設定手段は、前記任意の断面及び直交３断面のＭＰＲ画面のいずれかに基づいて前記穿刺位置を設定することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像処理表示装置。
7. 前記画像表示手段は、前記穿刺パスを含む断面画像と、前記穿刺パスを含み前記断面画像と直交する断面画像と、前記穿刺パスに直交する断面画像と、ボリュームレンダリングにより生成された３次元画像とを表示することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像処理表示装置。
8. 前記画像表示手段は、前記穿刺パスを含むボリュームレンダリングにより生成された３次元画像と仮想的な超音波断面画像の合成画像と、超音波診断装置により撮像されたライブ画像とを表示することを特徴とする請求項１または２に記載の画像処理表示装置。
9. 前記穿刺パス設定手段は、これらの断面画像に穿刺を行うのに不適切な部位が表示されたとき指定された穿刺位置を変更可能に構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像処理表示装置。
10. 前記データ記憶手段は、Ｘ線３Ｄ装置、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置、超音波診断装置および核医学診断装置の少なくとも１つから３次元ボリュームデータを取得することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の画像処理表示装置。
11. 前記データ記憶手段により記憶された３次元ボリュームデータからサーフェスレンダリングにより前記被検体の体表面画像を生成する体表面画像生成手段をさらに備え、
    前記画像表示手段は、前記体表面画像を前記３次元画像に重畳表示することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像処理表示装置。
12. 前記データ記憶手段に記憶された３次元ボリュームデータから仮想超音波断面の位置及び穿刺針のいずれかの図形データを生成する図形データ生成手段をさらに備え、
    前記画像表示手段は、前記図形データに基づく図形を前記３次元画像に重畳表示することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理表示装置。
13. 前記データ記憶手段に記憶された３次元ボリュームデータから仮想超音波断面の位置及び穿刺針のいずれかの図形データを生成する図形データ生成手段をさらに備え、
    前記画像表示手段は、前記図形データに基づく図形を前記３次元画像に重ねて表示することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像処理表示装置。
14. 前記画像表示手段は、前記３次元画像に重ねて表示される前記図形を消去可能に表示することを特徴とする請求項１３に記載の画像処理表示装置。
15. 前記画像表示手段は、前記３次元画像上に前記被検体の体表上の指標点を重畳表示することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理表示装置。
16. 前記画像表示手段は、前記３次元画像上に前記被検体の体中線を重畳表示することを特徴とする請求項１１に記載の画像処理表示装置。
17. 被検体の患部を含む３次元領域に関する３次元ボリュームデータから、治療及び採取のいずれかを行う一つ以上の患部の概略中心の３次元的な位置を指定位置として設定する位置設定手段と、
    前記３次元ボリュームデータから穿刺を行うための穿刺位置が指定されると、前記穿刺位置と前記患部との間を直線で接続して穿刺パスを設定する穿刺パス設定手段と、
    前記指定位置及び前記穿刺パスを含む前記３次元ボリュームデータを基に前記被検体の体表面を含む３Ｄ画像を生成する３Ｄ画像生成手段と、
    前記被検体内部の撮像対象に対して超音波を送受波する超音波プローブと、
    前記超音波プローブに装着され前記被検体表面に対する前記超音波プローブの相対位置を検出する位置センサと、
    前記超音波プローブを表示するためのグラフィックを記憶するプローブグラフィック記憶手段と、
    前記指定位置を示す位置情報及び前記位置センサにより得られたデータを用いて、超音波撮像画像上に前記指定位置を対応させて表示すると共に、前記３Ｄ画像上の、前記位置センサにより得られたデータを基に計算される前記超音波プローブ位置に、前記プローブグラフィックを重畳表示する画像表示手段と、
    を備えることを特徴とする画像処理表示装置。
18. 前記３Ｄ画像生成手段は、前記指定位置及び前記穿刺パスを含む前記３次元ボリュームデータを基にサーフェスレンダリングにより前記３Ｄ画像を生成することを特徴とする請求項１７に記載の画像処理表示装置。
19. 前記超音波プローブは、１次元アレイ、２次元アレイ、および１次元アレイを機械的に走査するメカニカルプローブのいずれかであることを特徴とする請求項１７に記載の画像処理表示装置。
20. 前記画像表示手段は、前記患部の治療領域と体表での１次元アレイの超音波プローブ位置から、３Ｄ走査するボリューム形状を、前記指定位置を含む３Ｄ画像上に重畳表示することを特徴とする請求項１７に記載の画像処理表示装置。
21. 前記画像表示手段は、２次元アレイ及びメカニカルプローブのいずれかで３Ｄ走査するボリューム形状を、前記指定位置を含む３Ｄ画像上に重畳表示することを特徴とする請求項１７に記載の画像処理表示装置。
22. 前記画像表示手段は、前記被検体の形状を表すボディマークと、前記超音波プローブの前記被検体の体表に接する位置を、前記位置センサからの情報に基づいて前記ボディマーク上に示すプローブマークとを表示することを特徴とする請求項１７に記載の画像処理表示装置。

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