JP6081301B2 - 超音波診断装置及び画像データの補正方法 - Google Patents

Description

本発明の実施の形態は、超音波診断装置及び画像データの補正方法に関する。

従来、超音波診断装置においては、無侵襲な診断装置として、癌へのリスクの高い疾患を有する患者に対しての定期的な観察などに利用されている。例えば、超音波画像診断装置は、肝炎や肝硬変など、肝癌へのリスクが高い疾患を有する患者に対しての定期的な観察などに利用されている。

近年、上述した超音波診断装置による観察と並行して、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置や、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置による検査が実施されている。Ｘ線ＣＴ装置や、ＭＲＩ装置による検査では、例えば、造影剤を用いて実施された検査において、癌の疑いを呈する病巣が検出されることがある。かかる場合、この病巣を超音波画像下での穿刺による細胞診によって確定診断に至るケースが多くなってきている。

そこで、例えば、超音波プローブによってスキャンされる断面と病巣が検出されたＣＴ画像又はＭＲＩ画像とを磁気式の位置センサーを用いて位置合わせし、ＣＴ画像又はＭＲＩ画像を参照画像として、病巣の位置に超音波プローブをナビゲーションする技術を備えた超音波診断装置が知られている。しかしながら、従来技術においては、トランスミッタが動くたびに位置合わせを実行しなければならず、診断効率が低下する場合があった。

特開平１０−１５１１３１号公報

本発明が解決しようとする課題は、トランスミッタが動いた場合であっても位置合わせを不要とすることができ、診断効率を向上させることができる超音波診断装置及び画像データの補正方法を提供することである。

実施の形態の超音波診断装置は、トランスミッタと、位置センサーと、関連付け手段と、検出手段と、補正手段とを備える。トランスミッタは、基準信号を送信する。位置センサーは、前記基準信号を受信することにより、３次元空間上の位置情報を取得する。関連付け手段は、医用画像診断装置によって生成された３次元画像データのうち任意の断面と、超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせに基づいて前記３次元画像データと前記３次元空間とを関連付ける。検出手段は、前記位置センサーが取得した位置情報に基づいて、前記関連付けられた３次元空間上で前記トランスミッタの位置が変化したことを検出する。補正手段は、前記トランスミッタの位置の変化が検出された場合に、当該トランスミッタの位置の変化量に基づいて、前記医用画像の断面と、前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成を説明するための図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係る画像の位置合わせの一例を説明するための図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係る位置合わせされた画像の並列表示の一例を示す図である。 図３は、従来技術に係る課題を説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係る位置情報取得装置及び制御部の構成の一例を説明するための図である。 図５は、第１の実施形態に係る第１の補正処理の一例を説明するための図である。 図６は、第１の実施形態に係る第２の補正処理の一例を説明するための図である。 図７は、第１の実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。 図８は、第２の実施形態に係る位置情報取得装置及び制御部の構成の一例を説明するための図である。 図９は、第２の実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。 図１０は、第３の実施形態に係る補正処理の一例を説明するための図である。 図１１は、第３の実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について、図１を用いて説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の全体構成を説明するための図である。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１１と、入力装置１２と、モニタ１３と、位置情報取得装置１４と、装置本体１００とを有し、ネットワークに接続されている。

超音波プローブ１１は、複数の圧電振動子を有し、これら複数の圧電振動子は、後述する装置本体１００が有する送受信部１１０から供給される駆動信号に基づき超音波を発生し、さらに、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１１は、圧電振動子に設けられる整合層と、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などを有する。例えば、超音波プローブ１１は、セクタ型、リニア型又はコンベックス型などの超音波プローブである。

超音波プローブ１１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、反射波信号として超音波プローブ１１が有する複数の圧電振動子にて受信される。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など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。

なお、本実施形態は、複数の圧電振動子が一列で配置された１次元超音波プローブである超音波プローブ１１により、被検体Ｐを２次元でスキャンする場合であっても、１次元超音波プローブの複数の圧電振動子を機械的に揺動する超音波プローブ１１や複数の圧電振動子が格子状に２次元で配置された２次元超音波プローブである超音波プローブ１１により、被検体Ｐを３次元でスキャンする場合であっても、適用可能である。

入力装置１２は、トラックボール、スイッチ、ボタン、タッチコマンドスクリーンなどを有し、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、装置本体１００に対して受け付けた各種設定要求を転送する。例えば、入力装置１２は、超音波画像と、Ｘ線ＣＴ画像などとの位置合わせに係る各種操作を受付ける。

モニタ１３は、超音波診断装置１の操作者が入力装置１２を用いて各種設定要求を入力するためのＧＵＩ（Graphical User Interface）を表示したり、装置本体１００において生成された超音波画像とＸ線ＣＴ画像などとを並列表示したりする。

位置情報取得装置１４は、超音波プローブ１１の位置情報を取得する。具体的には、位置情報取得装置１４は、超音波プローブ１１がどこに位置するかを示す位置情報を取得する。位置情報取得装置１４としては、例えば、磁気センサーや、赤外線センサー、光学センサー、カメラなどである。

装置本体１００は、超音波プローブ１１が受信した反射波に基づいて超音波画像を生成する装置であり、図１に示すように、送受信部１１０と、Ｂモード処理部１２０と、ドプラ処理部１３０と、画像生成部１４０と、画像メモリ１５０と、制御部１６０と、内部記憶部１７０と、インターフェース部１８０とを有する。

送受信部１１０は、トリガ発生回路、遅延回路およびパルサ回路などを有し、超音波プローブ１１に駆動信号を供給する。パルサ回路は、所定のレート周波数で、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、遅延回路は、超音波プローブ１１から発生される超音波をビーム状に集束して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、パルサ回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、トリガ発生回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波プローブ１１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、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、圧電振動子面からの送信方向を任意に調整する。

また、送受信部１１０は、アンプ回路、Ａ／Ｄ変換器、加算器などを有し、超音波プローブ１１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ない、Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正された反射波信号をＡ／Ｄ変換して受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与え、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なって反射波データを生成する。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。

このように、送受信部１１０は、超音波の送受信における送信指向性と受信指向性とを制御する。なお、送受信部１１０は、後述する制御部１６０の制御により、遅延情報、送信周波数、送信駆動電圧、開口素子数などを瞬時に変更可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更においては、瞬時に値を切り替えることが可能であるリニアアンプ型の発振回路、又は、複数の電源ユニットを電気的に切り替える機構によって実現される。また、送受信部１１０は、１フレームもしくはレートごとに、異なる波形を送信して受信することも可能である。

Ｂモード処理部１２０は、送受信部１１０からゲイン補正処理、Ａ／Ｄ変換処理および加算処理が行なわれた処理済み反射波信号である反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理などを行なって、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。

ドプラ処理部１３０は、送受信部１１０から受信した反射波データから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による血流や組織、造影剤エコー成分を抽出し、平均速度、分散、パワーなどの移動体情報を多点について抽出したデータ（ドプラデータ）を生成する。

画像生成部１４０は、Ｂモード処理部１２０が生成したＢモードデータや、ドプラ処理部１３０が生成したドプラデータから、超音波画像を生成する。具体的には、画像生成部１４０は、超音波スキャンの走査線信号列を、テレビなど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）することで、Ｂモードデータやドプラデータから表示用の超音波画像（Ｂモード画像やドプラ画像）を生成する。また、画像生成部１４０は、後述する制御部１６０の制御のもと、内部記憶部１７０に記憶された他のモダリティのボリュームデータから２次元画像（例えば、ＭＰＲ画像など）を生成する。

画像メモリ１５０は、画像生成部１４０によって生成された造影像や組織像などの画像データを記憶する。また、画像メモリ１５０は、画像生成部１４０によって生成された他のモダリティの２次元画像（例えば、ＭＰＲ画像など）データを記憶する。また、画像メモリ１５０は、後述する画像生成部１４０による処理結果を記憶する。さらに、画像メモリ１５０は、送受信部１１０を経た直後の出力信号（ＲＦ：Radio Frequency）や画像の輝度信号、種々の生データ、ネットワークを介して取得した画像データなどを必要に応じて記憶する。画像メモリ１５０が記憶する画像データのデータ形式は、後述する制御部１６０によりモニタ１３に表示されるビデオフォーマット変換後のデータ形式であっても、Ｂモード処理部１２０及びドプラ処理部１３０によって生成されたＲａｗデータである座標変換前のデータ形式でもよい。

制御部１６０は、超音波診断装置１における処理全体を制御する。具体的には、制御部１６０は、入力装置１２を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶部１７０から読込んだ各種制御プログラムおよび各種設定情報に基づき、送受信部１１０、Ｂモード処理部１２０、ドプラ処理部１３０および画像生成部１４０の処理を制御したり、画像メモリ１５０が記憶する超音波画像などをモニタ１３にて表示するように制御したりする。また、制御部１６０は、例えば、ＤＩＣＯＭ（Digital Imaging and Communications in Medicine）規格に則って、他のモダリティ（例えば、Ｘ線ＣＴ装置、ＭＲＩ装置など）の３次元画像データ（ボリュームデータ）を、ネットワークを介して送受信する。さらに、制御部１６０は、医用画像診断装置によって生成された３次元画像データのうち任意の断面と、超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせに基づいて３次元画像データと３次元空間とを関連付ける。なお、３次元画像データと３次元空間との関連付けの詳細については後述する。

内部記憶部１７０は、超音波送受信、画像処理および表示処理を行なうための制御プログラムや、診断情報（例えば、患者ＩＤ、医師の所見など）や、診断プロトコルなどの各種データを記憶する。さらに、内部記憶部１７０は、必要に応じて、画像メモリ１５０が記憶する画像の保管などにも使用される。また、内部記憶部１７０は、制御部１６０の制御によって取得された他のモダリティのボリュームデータを記憶する。また、内部記憶部１７０は、制御部１６０による処理に用いられる各種情報を記憶する。なお、各種情報については、後述する。

インターフェース部１８０は、入力装置１２、位置情報取得装置１４、ネットワークと装置本体１００との間での各種情報のやり取りを制御するインターフェースである。例えは、インターフェース部１８０は、制御部１６０に対する位置情報取得装置１４が取得した位置情報の転送を制御する。

以上、第１の実施形態に係る超音波診断装置の全体構成について説明した。かかる構成のもと、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、以下、詳細に説明する位置情報取得装置１４及び制御部１６０の処理により、トランスミッタが動いた場合であっても位置合わせを不要とすることができ、診断効率を向上させることが可能となるように構成されている。

ここで、まず、ＣＴ画像又はＭＲＩ画像を参照画像として診断を行う場合の画像の位置合わせについて、図２Ａ及び図２Ｂを用いて説明する。図２Ａは、第１の実施形態に係る画像の位置合わせの一例を説明するための図である。図２Ｂは、第１の実施形態に係る位置合わせされた画像の並列表示の一例を示す図である。ここで、図２Ａ及び図２Ｂにおいては、他のモダリティの画像としてＸ線ＣＴ装置によって収集されたボリュームデータから生成されたＭＰＲ画像（以下、ＣＴ画像と記す）を用いる場合について示す。例えば、ＣＴ画像を参照画像として診断や治療が行われる場合には、図２Ａに示すように、超音波プローブに取り付けたセンサーを用いて、Ｘ線ＣＴ装置によって収集されたボリュームデータと超音波画像とが関連付けられる。

例えば、磁気センサーが用いられる場合、まず、トランスミッタによって形成された３次元の磁場における磁気センサーが取り付けられた超音波プローブ１１の３軸（Ｘ、Ｙ、Ｚ）と、ボリュームデータの３軸との軸合わせが行われる。一例を挙げると、磁気センサーが取り付けられた超音波プローブを被検体に対して垂直にあて、その状態でセットボタンを押下することで、その時の磁気センサーの向きを垂直としてセットする。

次に、ＣＴ画像に描出された特徴部分と同一の特徴部分が超音波画像上で描出されるように超音波プローブ１１を移動させて、再度セットボタンを押下することで、その時の磁気センサーの位置（座標）と、ボリュームデータにおける位置（座標）とを関連付ける。特徴部分としては、例えば、血管や、剣状突起などが用いられる。

上述したように磁気センサーの向き及び座標を他のモダリティにおけるボリュームデータの座標と関連付けることで、超音波プローブ１１が現時点の走査面と略同一位置の２次元画像を他のモダリティのボリュームデータから生成することが可能となる。例えば、図２Ｂに示すように、超音波プローブの移動に伴って変化する超音波画像（右側の画像）と同じ断面のＭＰＲ画像（左側の画像）を表示させることが可能になる。そして、例えば、他のモダリティの画像において検出された癌の疑いを呈する病巣を腫瘍範囲（ＲＯＩ）としてＭＰＲ画像上に描画し登録することで、略同一位置の超音波画像上にマークを付与させることができる。或いは、超音波画像上でＲＯＩを描画することで、ＭＰＲ画像の略同一位置にマークを付与することができる。医師は、画像上異なる特性を有する超音波画像とＭＰＲ画像とを見比べながら、両画像に付与されたマークをもとに穿刺を実施することが可能となる。

しかしながら、上述した技術は、位置センサーの位置を定義するための３次元空間を形成するトランスミッタを移動させないことが前提となっている。すなわち、磁気センサーの位置（座標）と、ボリュームデータにおける位置（座標）とを関連付ける位置合わせが実行された後にトランスミッタが移動した場合には、両者の間に位置ずれが発生することとなる。図３は、従来技術に係る課題を説明するための図である。なお、図３においては、Ｘ−Ｙ平面上でトランスミッタが移動した場合について示す。

例えば、図３の（Ａ）に示すように、トランスミッタによって形成された空間における位置センサーの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）と、Ｘ線ＣＴ装置によって収集されたボリュームデータ内の座標（Ｘ´₁，Ｙ´₁）とが位置合わせされたとする。これにより、図３の（Ａ）に示すように、超音波プローブによる走査面と略同一位置のＭＰＲ画像がボリュームデータから生成される。

ここで、例えば、図３の（Ｂ）に示すように、トランスミッタがＸ−Ｙ平面上で移動した場合、トランスミッタによって形成される３次元空間がずれてしまい、実空間上の位置が図３の（Ａ）の位置と同一位置にある（動いていない）超音波プローブ（位置センサー）の３次元空間上での座標が、（Ｘ₂，Ｙ₂）となる。このような位置ずれの結果、ボリュームデータから生成されるＭＰＲ画像が（Ｘ₂，Ｙ₂）に対応する座標（Ｘ´₂，Ｙ´₂）を含む画像となってしまい、実際に超音波プローブによって走査されている面とは異なる位置のＭＰＲ画像が表示されることとなる。

従って、従来技術においては、トランスミッタが移動するごとに、上述した位置合わせを実施することとなり、診断効率が低下する。例えば、上述した技術を用いて検査や治療が行われる場合、検査・治療開始後に、より精度を高めるためにトランスミッタの位置を変える場合がある。具体的には、トランスミッタが送信する磁場の強度はトランスミッタから遠ざかるほど弱まるため、超音波プローブ１１の位置検出精度は、超音波プローブ１１に取り付けられた磁気センサーがトランスミッタから遠いほど低くなってしまう。

そこで、診断部位とトランスミッタの距離が遠い場合には、事前にトランスミッタを診断部位に近づけておき、超音波プローブ１１（診断部位）とトランスミッタが近い状態で撮像を行うことが好適である。またあるいは、被検体が寝かされるベッドのポールが金属で構成されている場合は、ポールが磁場を乱す原因となってしまうため、トランスミッタをポールから離れた位置に設置して撮像を行うことが好適である。これらの場合に、従来技術では、トランスミッタを移動させるごとに、位置合わせを実行することとなる。そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、トランスミッタの移動に伴う位置合わせを無くすことで、参照画像を参照しながら実施される診断における診断効率を向上させることが可能となるように構成されている。

以下、第１の実施形態に係る位置情報取得装置１４及び制御部１６０の処理について、図４などを用いて説明する。図４は、第１の実施形態に係る位置情報取得装置１４及び制御部１６０の構成の一例を説明するための図である。第１の実施形態に係る位置情報取得装置１４は、図４に示すように、トランスミッタ１４ａと、位置センサー１４ｂと、固定位置センサー１４ｃと、制御装置１４ｄとを有し、図示しないインターフェース部１８０を介して制御部１６０に接続される。

トランスミッタ１４ａは、基準信号を送信する。具体的には、トランスミッタ１４ａは、任意の位置に配置され、自装置を中心として外側に向かって磁場を形成する。位置センサー１４ｂは、基準信号を受信することにより、３次元空間上の位置情報を取得する。具体的には、位置センサー１４ｂは、超音波プローブ１１の表面に装着され、トランスミッタ１４ａによって形成された３次元の磁場を検出して、検出した磁場の情報を信号に変換して、制御装置１４ｄに出力する。

固定位置センサー１４ｃは、基準信号を受信することにより、３次元空間上の位置情報を取得する。具体的には、固定位置センサー１４ｃは、トランスミッタ１４ａによって形成された３次元の磁場を検出して、検出した磁場の情報を信号に変換して、制御装置１４ｄに出力する。ここで、固定位置センサー１４ｃは、３次元の磁場内の任意の位置に固定される。例えば、固定位置センサー１４ｃは、被検体Ｐが横臥するベッドから非金属のアームなどを使って磁場内に配置される。または、固定位置センサー１４ｃは、超音波診断装置１に配置される場合であってもよい。かかる場合には、例えば、固定位置センサー１４ｃは、超音波診断装置１に備えられたトランスミッタ１４ａを支持するアームの非可動部分に配置される場合であってもよく、又は、超音波診断装置１において、磁場内の非磁性体及び非金属部分に配置される場合であってもよい。また、固定位置センサー１４ｃは、トランスミッタ１４ａがポールによって支持された場合に、当該ポールの支柱などの非可動部分に配置される場合であってもよい。

また、固定位置センサー１４ｃは、被検体に配置される場合であってもよい。例えば、固定位置センサー１４ｃは、診断中の患者において、動きのない所定の部分に配置される場合でもよい。かかる場合には、被検体に対する固定位置センサー１４ｃの位置が固定であることから、仮に被検体が移動した場合に、固定位置センサー１４ｃの座標の変化量に基づいて患者の移動量を算出し、算出した移動量を用いて、例えば、ボリュームデータと超音波画像との関連付けを補正することも可能である。上述したように、固定位置センサー１４ｃは、種々の位置に配置することができ、種々の状況に臨機応変に対応することができる。

制御装置１４ｄは、位置センサー１４ｂ及び固定位置センサー１４ｃから受信した信号に基づいて、トランスミッタ１４ａを原点とする空間における位置センサー１４ｂ及び固定位置センサー１４ｃの座標及び向きを算出し、算出した座標及び向きを制御部１６０に出力する。なお、被検体Ｐの診断は、超音波プローブ１１に装着された位置センサー１４ｂが、トランスミッタ１４ａの磁場を正確に検出することが可能な磁場エリア内で行われる。

制御部１６０は、検出部１６１と、補正部１６２と、表示制御部１６３とを有し、図示しないバス又はインターフェース部１８０を介して、位置情報取得装置１４及び内部記憶部１７０と接続される。

内部記憶部１７０は、トランスミッタ１４ａによって形成される磁場における固定位置センサー１４ｃの座標の情報を記憶する。具体的には、内部記憶部１７０は、検出部１６１によって取得され、格納される固定位置センサー１４ｃの座標を記憶する。

検出部１６１は、固定位置センサー１４ｃが取得した位置情報に基づいて、関連付けられた３次元空間上でトランスミッタの位置が変化したことを検出する。すなわち、検出部１６１は、医用画像診断装置によって生成された３次元画像データと、トランスミッタ１４ａによって生成される３次元空間とを関連付けることで、３次元画像データから生成される医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面とが位置合わせされた状態で、トランスミッタ１４ａの位置が変化したことを検出する。具体的には、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａによって生成された３次元空間内の任意の位置に固定された固定位置センサー１４ｃの座標の変化を検出することで、当該トランスミッタ１４ａの位置の変化を検出する。

より具体的には、検出部１６１は、まず、他のモダリティによって収集されたボリュームデータと、超音波プローブ１１の走査面との位置合わせが実行された場合に、トランスミッタ１４ａによって形成された磁場における固定位置センサー１４ｃの座標（以下、初期座標と記す）を制御装置１４ｄから取得して、内部記憶部１７０に格納する。そして、検出部１６１は、所定のタイミングで取得される固定位置センサー１４ｃの座標を取得して、内部記憶部１７０に記憶された初期座標との変化量を算出する。

ここで、検出部１６１は、算出した変化量が所定の閾値を超えていた場合に、トランスミッタ１４ａの位置が変化したと判定する。一方、算出した変化量が所定の閾値を超えていない場合には、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａの位置が変化していないと判定する。すなわち、第１の実施形態に係る検出部１６１は、トランスミッタ１４ａによって形成される磁場内で固定された固定位置センサー１４ｃ座標の変化をトランスミッタ１４ａの位置の変化として検出する。

なお、上述したトランスミッタ１４ａの位置の変化を判定するための閾値は、操作者又は設計者によって任意に設定される。例えば、閾値は、固定位置センサー１４ｃの座標の収集精度に応じて設定される場合であってもよい。一般に、磁気センサーによって検出される位置情報には揺らぎがあるため、これを考慮して閾値が設定されることが望ましい。

補正部１６２は、トランスミッタの位置の変化が検出された場合に、当該トランスミッタ１４ａの位置の変化量に基づいて、医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。具体的には、補正部１６２は、固定位置センサー１４ｃの座標の変化量に基づいて、超音波プローブ１１に取り付けられた位置合わせのための位置センサー１４ｂの座標を変換することで、医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。また、補正部１６２は、固定位置センサー１４ｃの座標の変化量に基づいて、３次元画像データと、３次元空間との関連付けを補正することで、医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。

上述したように、第１の実施形態に係る補正部１６２は、制御装置１４ｄによって位置センサー１４ｂの座標が取得されるごとに、取得された座標に対して検出部１６１によって算出された変化量に基づく座標変換を行うことで位置ずれを補正する第１の補正処理と、ボリュームデータの座標に対して検出部１６１によって算出された変化量に基づく座標変換を行うことで位置ずれを補正する第２の補正処理とを実行する。

以下、第１の実施形態に係る補正部１６２によって実行される第１の補正処理及び第２の補正処理の一例について図５及び図６を用いて説明する。図５は、第１の実施形態に係る第１の補正処理の一例を説明するための図である。また、図６は、第１の実施形態に係る第２の補正処理の一例を説明するための図である。なお、図５及び図６において、Ｘ−Ｙ平面上のトランスミッタ１４ａの位置が変化した場合の例について示す。

まず、第１の補正処理の場合について説明する。かかる場合、例えば、図５の（Ａ）に示すように、トランスミッタ１４ａによって形成された空間における位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）と、Ｘ線ＣＴ装置によって収集されたボリュームデータ内の座標（Ｘ´₁，Ｙ´₁）とが位置合わせされたとする。これにより、超音波プローブ１１による走査面と略同一位置のＭＰＲ画像がボリュームデータから生成される。

ここで、第１の実施形態に係る超音波診断装置１においては、上述したように、固定位置センサー１４ｃが磁場内に固定されており、図５の（Ａ）に示すように、固定位置センサー１４ｃの座標（Ｘ₃，Ｙ₃）が取得される。検出部１６１は、位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）と、ボリュームデータ内の座標（Ｘ´₁，Ｙ´₁）とが位置合わせされた際の固定位置センサー１４ｃの座標（Ｘ₃，Ｙ₃）を取得して、内部記憶部１７０に格納する。

そして、例えば、図５の（Ｂ）に示すように、トランスミッタ１４ａがＸ−Ｙ平面上で位置が変化した場合、トランスミッタ１４ａによって形成される３次元空間がずれ、位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）が（Ｘ₂，Ｙ₂）となる。ここで、第１の実施形態においては、図５の（Ａ）に示すように、固定位置センサー１４ｃの座標（Ｘ₃，Ｙ₃）も（Ｘ₄，Ｙ₄）と変化する。検出部１６２は、固定位置センサー１４ｃの座標（Ｘ₄，Ｙ₄）を取得して、内部記憶部１７０に記憶された固定位置センサーの初期座標（Ｘ₃，Ｙ₃）からの変化量を算出する。ここで、算出した変化量が所定の閾値を超えていた場合に、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａの位置が変化したと判定する。

そして、補正部１６２は、検出部１６１によってトランスミッタ１４ａの位置が変化したと判定された場合に、検出部１６１によって算出された変化量を用いて位置ずれを補正する。すなわち、補正部１６２は、図５の（Ｂ）に示すように、固定位置センサー１４ｃの座標（Ｘ₄，Ｙ₄）を初期座標（Ｘ₃，Ｙ₃）に変換するための変換係数「Ｍ₁」を位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₂，Ｙ₂）にかけることで位置センサー１４ｂの座標を（Ｘ₁，Ｙ₁）に変換する。これにより、トランスミッタ１４ａの位置が変化した後に取得される位置センサー１４ｂの座標を、トランスミッタ１４ａの位置が変化する前の座標に戻すことができ、超音波プローブ１１による走査面と略同一位置のＭＰＲ画像をボリュームデータから生成することができる。

次に、第２の補正処理の場合について説明する。かかる場合、第１の補正処理と同様に、検出部１６１によってトランスミッタ１４ａの位置の変化が検出される。そして、補正部１６２は、検出部１６１によって算出された変化量を用いて位置ずれを補正する。例えば、図６の（Ａ）に示すように、トランスミッタ１４ａによって形成された空間における位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）と、Ｘ線ＣＴ装置によって収集されたボリュームデータ内の座標（Ｘ´₁，Ｙ´₁）とが位置合わせされ、固定位置センサー１４ｃの座標（Ｘ₃，Ｙ₃）が取得されるとする。

そして、図５と同様にトランスミッタ１４ａの位置が変化した後、補正部１６２は、図６の（Ｂ）に示すように、固定位置センサー１４ｃの初期座標（Ｘ₃，Ｙ₃）を座標（Ｘ₄，Ｙ₄）に変換するための変換係数「Ｍ₂」を位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）にかけることで座標（Ｘ₂，Ｙ₂）を算出する。そして、補正部１６２は、算出した座標（Ｘ₂，Ｙ₂）とボリュームデータ内の座標（Ｘ´₁，Ｙ´₁）とを再度位置合わせする。これにより、トランスミッタ１４ａの位置が変化した後の磁場における座標と、ボリュームデータとを再度関連付けることができる。すなわち、第２の補正処理では、位置センサー１４ｂの座標が取得されるごとに補正処理を行う必要がなく、処理負荷の増大を抑止することができる。

図４に戻って、表示制御部１６３は、他のモダリティのボリュームデータから生成された２次元画像（例えば、ＭＰＲ画像など）と、超音波画像とをモニタ１３にて並列表示する。例えば、表示制御部１６３は、超音波プローブ１１による走査面と略同一位置のＭＰＲ画像をモニタ１３にて並列表示する。

また、表示制御部１６３は、検出部１６１によってトランスミッタ１４ａの位置が変化したと判定された場合に、モニタ１３にメッセージを表示する。例えば、表示制御部１６３は、「トランスミッタが移動しました」とする警告メッセージをモニタ１３に表示する。また、例えば、表示制御部１６３は、「トランスミッタの移動による位置ずれを補正しました」とするメッセージをモニタ１３に表示する。

また、例えば、表示制御部１６３は、「トランスミッタが移動しました」とする警告メッセージとともに、ユーザに対して「トランスミッタの位置を修正してください」とするメッセージをモニタ１３に表示する。そして、ユーザによってトランスミッタ１４ａが正しい位置に戻された場合に、表示制御部１６３は、「トランスミッタが正常な位置に戻りました」とするメッセージをモニタ１３に表示する。ここで、表示制御部１６３は、元の位置とユーザが動かした位置との一致率（トランスミッタ１４ａがどの程度正しい位置に戻っているかを示す指標）をモニタ１３に表示することも可能である。これにより、ユーザは、一致率を確認しながら、トランスミッタ１４ａを手動で動かし、より正確な位置に戻すことが可能である。なお、表示制御部１６３によって表示される一致率は、数値（％）であってもよい。或いは、表示制御部１６３によって表示される一致率は、トランスミッタ１４ａの元の位置（位置合わせされた位置）を原点とするＸＹ平面のグラフを表示して、トランスミッタ１４ａの現在の位置をグラフ上にプロットしたものであってもよい。かかる場合には、ユーザは、プロットされた点が原点と重なるようにトランスミッタ１４ａを移動させればよい。また、Ｘ軸を示すバーと、Ｙ軸を示すバーとを表示し、それぞれの軸方向におけるトランスミッタの移動量を表示してもよい。すなわち、ユーザは、それらのバーを確認しながら、トランスミッタをＸ軸及びＹ軸方向に移動させればよい。

次に、第１の実施形態に係る超音波診断装置１の処理について説明する。図７は、第１の実施形態に係る超音波診断装置１による処理の手順を示すフローチャートである。なお、図７においては、位置センサー１４ｂ及び固定位置センサー１４ｃがトランスミッタ１４ａの磁場を正確に検出することが可能な磁場エリア内にある場合の処理について示す。

図７に示すように、第１の実施形態に係る超音波診断装置１においては、ボリュームデータの座標と磁場の座標とが位置合わせされると（ステップＳ１０１肯定）、検出部１６１が、固定位置センサー１４ｃの位置情報（磁場における座標）を取得して（ステップＳ１０２）、内部記憶部１７０に格納する。

そして、位置情報取得装置１４によって所定のタイミングで固定位置センサー１４ｃの位置情報が取得される。ここで、固定位置センサー１４ｃの位置情報を取得するタイミングは、任意に設定することができる。例えば、スキャンを実行している場合には、常時、固定位置センサー１４ｃの位置情報を取得するように設定してもよい。また、フリーズボタンが押下された場合に、取得を中断して、フリーズが解除された際に位置情報を取得するようにしてもよい。或いは、補正モードのＯＮ、ＯＦＦをボタン操作で実行するようにし、補正モードがＯＮになっている場合には、常時取得されるようにしてもよい。

上述したタイミングで固定位置センサー１４ｃの位置情報が取得されると、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａが移動したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ここで、トランスミッタ１４ａが移動したと判定した場合には（ステップＳ１０３肯定）、検出部１６１は、固定位置センサー１４ｃの座標の変化量を算出する（ステップＳ１０４）。そして、補正部１６２は、固定位置センサー１４ｃの変化量に基づいて、超音波プローブ１１の位置、すなわち、位置センサー１４ｂによって取得される座標を補正する（ステップＳ１０５）。

一方、トランスミッタ１４ａが移動していないと判定した場合には（ステップＳ１０３否定）、検出部１６１は、継続してトランスミッタ１４ａが移動したか否かを判定する（ステップＳ１０３）。なお、上述した処理の手順では、第１の補正処理を実行する場合について示しているが、第２の補正処理が実行される場合には、ステップＳ１０５において、固定位置センサー１４ｃの位置の変化量に基づいて、ボリュームデータにおける座標と磁場における座標との関連付けが補正される。

上述したように、第１の実施形態によれば、トランスミッタ１４ａは、基準信号を送信する。位置センサー１４ｂ及び固定位置センサー１４ｃは、基準信号を受信することにより、３次元空間上の位置情報を取得する。制御部１６０は、医用画像診断装置によって生成された３次元画像データのうち任意の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置合わせに基づいて３次元画像データと３次元空間とを関連付ける。検出部１６１は、固定位置センサー１４ｃが取得した位置情報に基づいて、関連付けられた３次元空間上でトランスミッタ１４ａの位置が変化したことを検出する。補正部１６２は、トランスミッタ１４ａの位置の変化が検出された場合に、当該トランスミッタ１４ａの位置の変化量に基づいて、医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、トランスミッタの移動に伴う位置合わせを無くすことができ、参照画像を参照しながら実施される診断における診断効率を向上させることを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａによって生成された３次元空間内の任意の位置に固定された固定位置センサー１４ｃの座標の変化を検出することで、当該トランスミッタ１４ａの位置の変化を検出する。そして、補正部１６２は、固定位置センサー１４ｃの座標の変化量に基づいて、超音波プローブ１１に取り付けられた位置合わせのための位置センサー１４ｂの座標を変換することで、医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、固定位置センサー１４ｃを用いる簡単な構成で、トランスミッタ１４ａの移動に伴う位置合わせを無くすことを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、補正部１６２は、固定位置センサー１４ｃの座標の変化量に基づいて、ボリュームデータと、３次元空間との関連付けを補正することで、医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、位置センサー１４ｂの座標をその都度補正することなく、超音波プローブ１１による走査面と略同一位置の２次元画像をボリュームデータから生成することを可能にする。その結果、第１の実施形態に係る超音波診断装置１は、処理負荷を低減することを可能にする。

（第２の実施形態）
上述した第１の実施形態では、トランスミッタ１４ａの位置の変化の検出を固定位置センサー１４ｃによって実行する場合について説明した。第２の実施形態では、トランスミッタ１４ａの位置の変化の検出を固定トランスミッタで検出する場合について説明する。図８は、第２の実施形態に係る位置情報取得装置１４及び制御部１６０の構成の一例を説明するための図である。なお、第２の実施形態に係る位置情報取得装置１４及び制御部１６０は、第１の実施形態に係る位置情報取得装置１４及び制御部１６０と比較して、固定位置センサー１４ｃが省略される点と、固定トランスミッタ１４ｅを新たに有する点と、及び検出部１６１による処理内容が異なる。以下、これらを中心に説明する。

固定トランスミッタ１４ｅは、任意の位置に配置され、自装置を中心として外側に向かって磁場を形成する。具体的には、固定トランスミッタ１４ｅは、超音波プローブ１１が走査される位置に磁場が形成される位置に配置される。ここで、固定トランスミッタ１４ｅは、トランスミッタ１４ａによって形成される磁場と干渉しないように、磁場を形成する。例えば、固定トランスミッタ１４ｅは、トランスミッタ１４ａによって形成される磁場と重ならないように、磁場発生のタイミングをずらしたり、送信周波数を変えたりして、磁場を発生させる。なお、これらの制御は、操作者や設計者によって任意に設定され、制御装置１４ｄに実行される。

第２の実施形態に係る検出部１６１は、トランスミッタ１４ａによって生成された３次元空間における超音波プローブ１１に取り付けられた位置合わせのための位置センサー１４ｂの座標と、トランスミッタ１４ａとは異なる補正用の固定トランスミッタ１４ｅによって生成された３次元空間における位置センサー１４ｂの座標との対応関係の変化を検出する。

具体的には、検出部１６１は、まず、他のモダリティによって収集されたボリュームデータと、超音波プローブ１１の走査面との位置合わせが実行された場合に、トランスミッタ１４ａによって形成された磁場における位置センサー１４ｂの座標と、固定トランスミッタ１４ｅによって形成された磁場における位置センサー１４ｂの座標とを制御装置１４ｄから取得して、２つの座標の対応関係を算出する。例えば、検出部１６１は、２つの座標間の距離などを算出して、内部記憶部１７０に格納する。そして、検出部１６１は、所定のタイミングで取得される位置センサー１４ｂの２つの座標を取得して、座標間の距離を算出して、内部記憶部１７０に記憶された距離との変化量を算出する。

ここで、検出部１６１は、算出した変化量が所定の閾値を超えていた場合に、トランスミッタ１４ａの位置が変化したと判定する。一方、算出した変化量が所定の閾値を超えていない場合には、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａの位置が変化していないと判定する。すなわち、第２の実施形態に係る検出部１６１は、トランスミッタ１４ａによって形成される磁場内の位置センサー１４ｂの座標と、固定トランスミッタ１４ｅによって形成される磁場内の位置センサー１４ｂの座標との位置関係の変化をトランスミッタ１４ａの位置の変化として検出する。

なお、上述したトランスミッタ１４ａの位置の変化を判定するための閾値は、操作者又は設計者によって任意に設定される。例えば、閾値は、位置センサー１４ｂの座標の収集精度に応じて設定される場合であってもよい。

第２の実施形態に係る補正部１６２は、検出部１６１によってトランスミッタ１４ａの位置が変化したと判定された場合に、検出部１６１によって算出された対応関係の変化量に基づいて、ボリュームデータと、３次元空間との関連付けを補正することで、医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。

例えば、補正部１６２は、検出部１６１によって算出された２つの座標間の距離が内部記憶部１７０によって記憶された距離になるように、トランスミッタ１４ａによって形成される磁場の座標を変換することで、位置ずれを補正する。

次に、第２の実施形態に係る超音波診断装置１による処理の手順を説明する。図９は、第２の実施形態に係る超音波診断装置による処理の手順を示すフローチャートである。なお、図９においては、位置センサー１４ｂがトランスミッタ１４ａ及びトランスミッタ１４ｅの磁場を正確に検出することが可能な磁場エリア内にある場合の処理について示す。

図９に示すように、第２の実施形態に係る超音波診断装置１においては、ボリュームデータの座標と磁場の座標とが位置合わせされると（ステップＳ２０１肯定）、検出部１６１が、トランスミッタ１４ａ及び固定トランスミッタ１４ｅによって形成された３次元空間（磁場）それぞれにおける位置センサー１４ｂの位置情報（座標）を取得する（ステップＳ２０２）。そして、検出部１６１は、２つの座標の対応関係を内部記憶部１７０に格納する。

そして、位置情報取得装置１４によって所定のタイミングで、トランスミッタ１４ａ及び固定トランスミッタ１４ｅによって形成された磁場それぞれにおける位置センサー１４ｂの位置情報が取得される。ここで、位置センサー１４ｂの位置情報を取得するタイミングは、第１の実施形態と同様に、任意に設定することができる。

上述したタイミングで位置センサー１４ｂの位置情報が取得されると、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａが移動したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。ここで、トランスミッタ１４ａが移動したと判定した場合には（ステップＳ２０３肯定）、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａ及び固定トランスミッタ１４ｅによって形成された磁場それぞれにおける移動前後の位置センサー１４ｂの対応関係からトランスミッタ１４ａの変化量を算出する（ステップＳ２０４）。そして、補正部１６２は、トランスミッタ１４ａの変化量に基づいて、トランスミッタ１４ａの位置を補正する（ステップＳ２０５）。

一方、トランスミッタ１４ａが移動していないと判定した場合には（ステップＳ２０３否定）、検出部１６１は、継続してトランスミッタ１４ａが移動したか否かを判定する（ステップＳ２０３）。

上述したように、第２の実施形態によれば、検出部１６１、トランスミッタ１４ａによって生成された３次元空間における超音波プローブ１１に取り付けられた位置合わせのための位置センサー１４ｂの座標と、トランスミッタ１４ａとは異なる補正用の固定トランスミッタ１４ｅによって生成された３次元空間における位置センサー１４ｂの座標との対応関係の変化を検出することで、トランスミッタ１４ａの位置の変化を検出する。そして、補正部１６２は、対応関係の変化量に基づいて、ボリュームデータと、３次元空間との関連付けを補正することで、医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。従って、第２の実施形態に係る超音波診断装置１は、固定トランスミッタ１４ｅを用いる簡単な構成で、トランスミッタ１４ａの移動に伴う位置合わせを無くすことを可能にする。

（第３の実施形態）
上述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、トランスミッタ１４ａの位置の変化の検出を、固定位置センサー１４ｃ又は固定トランスミッタ１４ｅによって実行する場合について説明した。第３の実施形態では、新たに固定位置センサー１４ｃ及び固定トランスミッタ１４ｅを用いることなく、トランスミッタ１４ａの位置の変化を検出する場合について説明する。なお、第３の実施形態に係る位置情報取得装置１４及び制御部１６０の構成は、第１の実施形態に係る位置情報取得装置１４及び制御部１６０の構成（図４参照）から固定位置センサー１４ｃを除いたものであることから、図示を省略する。

第３の実施形態に係る超音波診断装置１では、第１の実施形態に係る固定位置センサー１４ｃの役割を位置センサー１４ｂに持たせたものである。すなわち、第３の実施形態では、位置センサー１４ｂを磁場内で固定させた状態で、トランスミッタ１４ａの位置を変化させ、位置センサー１４ｂの座標の変化量を用いて補正する。本手法は、例えば、検査・治療開始後に、より精度を高めるために、操作者によってトランスミッタの位置を変える場合などに用いることができる。例えば、入力装置１２は、トランスミッタ１４ａの位置の変化の開始及び終了を示す入力操作を受け付ける。そして、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａの位置の変化の開始を示す入力操作が受け付けられた時点において位置センサー１４ｂが取得した位置情報と、トランスミッタ１４ａの位置の変化の終了を示す入力操作が受け付けられた時点において位置センサー１４ｂが取得した位置情報とからトランスミッタ１４ａの位置の変化量を算出する。そして、補正部１６２は、検出部１６１によって算出されたトランスミッタ１４ａの位置の変化量に基づいて、位置ずれを補正する。

図１０は、第３の実施形態に係る補正処理の一例を説明するための図である。なお、図１０においては、Ｘ−Ｙ平面上のトランスミッタ１４ａの位置が変化した場合の例について示す。例えば、図１０の（Ａ）に示すように、トランスミッタ１４ａによって形成された空間における位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）と、Ｘ線ＣＴ装置によって収集されたボリュームデータ内の座標（Ｘ´₁，Ｙ´₁）とが位置合わせされたとする。これにより、超音波プローブ１１による走査面と略同一位置のＭＰＲ画像がボリュームデータから生成される。

ここで、より精度を高めるために、操作者がトランスミッタ１４ａの位置を変化させたいと所望した場合、操作者は、例えば、入力装置１２に備えられた補正ボタンを押下する。補正ボタンが押下されると、表示制御部１６３は、例えば、モニタ１３に「トランスミッタを移動させるので超音波プローブ（位置センサー）を固定してください」とするメッセージを表示して、操作者に超音波プローブ１１を固定させる。

ここで、第３の実施形態に係る検出部１６１は、例えば、図１０の（Ａ）に示すように、位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）を取得して、内部記憶部１７０に格納する。位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）が記憶されると、表示制御部１６３は、例えば、モニタ１３に「トランスミッタを移動させてください」とするメッセージを表示して、操作者にトランスミッタ１４ａを移動させる。

そして、検出部１６１は、例えば、図１０の（Ｂ）に示すように、トランスミッタ１４ａがＸ−Ｙ平面上で位置が変化した後の位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₂，Ｙ₂）を取得する。ここで、検出部１６２は、取得した位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₂，Ｙ₂）と、内部記憶部１７０に記憶された座標（Ｘ₁，Ｙ₁）との変化量を算出する。

そして、第３の実施形態に係る補正部１６２は、検出部１６１によって算出された変化量を用いて位置ずれを補正する。例えば、補正部１６２は、図１０の（Ｂ）に示すように、位置センサー１４ｂの座標（Ｘ₁，Ｙ₁）を座標（Ｘ₂，Ｙ₂）に変換するための変換係数「Ｍ」を算出する。そして、補正部１６２は、算出した変換係数「Ｍ」を用いて補正を実行する。これにより、トランスミッタ１４ａの位置が変化した後の磁場における座標と、ボリュームデータとを再度関連付けることができる。

次に、第３の実施形態に係る超音波診断装置１による処理の手順を説明する。図１１は、第３の実施形態に係る超音波診断装置１による処理の手順を示すフローチャートである。なお、図１１においては、位置センサー１４ｂがトランスミッタ１４ａの磁場を正確に検出することが可能な磁場エリア内にある場合の処理について示す。

図１１に示すように、第３の実施形態に係る超音波診断装置１においては、補正ボタンが押下されると（ステップＳ３０１肯定）、表示制御部１６３が、超音波プローブ１１の固定メッセージをモニタ１３に表示する（ステップＳ３０２）。そして、検出部１６１が、移動前の位置センサー１４ｂの位置情報（座標）を取得する（ステップＳ３０３）。そして、検出部１６１は、取得した座標を内部記憶部１７０に格納する。

そして、表示制御部１６３は、トランスミッタ１４ａの移動メッセージをモニタ１３に表示させる（ステップＳ３０４）。その後、検出部１６１は、補正終了ボタンが押下されたか否かを判定する（ステップＳ３０５）。ここで、補正終了ボタンが押下された場合に（ステップＳ３０５肯定）、検出部１６１は、移動後の位置センサー１４ｂの位置情報を取得する（ステップＳ３０６）。そして、補正部１６２は、移動前後の位置センサー１４ｂの変化量に基づいて、超音波プローブ１１の位置を補正する（ステップＳ３０７）。

一方、補正終了ボタンが押下されていないと判定した場合には（ステップＳ３０５否定）、検出部１６１は、継続して補正終了ボタンが押下されたか否かを判定する（ステップＳ３０５）。

上述したように、第３の実施形態によれば、第３の実施形態に係る超音波診断装置１は、固定位置センサー１４ｃ及び固定トランスミッタ１４ｅを用いずに、トランスミッタ１４ａの移動に伴う補正を実行する。従って、第３の実施形態に係る超音波診断装置１は、既存の位置情報取得装置を用いて、診断効率を向上させることを可能にする。

（第４の実施形態）
さて、これまで第１、第２及び第３の実施形態について説明したが、上述した第１、第２及び第３の実施形態以外にも、種々の異なる形態にて実施されてよいものである。

（１）トランスミッタの位置の変化の検出
上述した第１の実施形態及び第２の実施形態では、固定位置センサー１４ｃ及び固定トランスミッタ１４ｅをそれぞれ用いて、トランスミッタ１４ａの位置の変化を検出する場合について説明した。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、トランスミッタ１４ａを固定するアーム部分の移動を機械的に測定することでトランスミッタ１４ａの位置の変化を検出する場合であってもよい。

かかる場合には、例えば、トランスミッタを固定するアームの可動域にギアを配置し、ギアがどれくらい動いたかを検出する検出装置をセットする。そして、検出部１６１は、検出装置から、アームの移動に伴うギアの動きを取得して、取得したギアの動きをトランスミッタ１４ａの位置の変化として検出する。補正部１６２は、ギアの移動量に基づいて、医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。

また、例えば、カメラを用いた画像処理によってトランスミッタ１４ａの位置の変化を検出する場合であってもよい。かかる場合には、超音波診断装置１は、トランスミッタ１４ａと基準点とを撮影するためのカメラをさらに備える。例えば、カメラは複数設けられ、トランスミッタ１４ａ及び基準点を複数の視点から撮影する。ここで、基準点は固定されたものであればどのようなものであってもよい。そして、検出部１６１は、各カメラによって撮影された映像から画像認識のパターンマッチングによりトランスミッタ１４ａと基準点との相対的な位置関係を特定する。そして、検出部１６１は、特定したトランスミッタ１４ａと基準点との対応関係（例えば、距離など）の変化により、トランスミッタ１４ａの位置の変化を検出する。

補正部１６２は、検出部１６１によって検出されたトランスミッタ１４ａと基準点との対応関係の変化量に基づいて、医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。

（２）位置センサー
上述した第１、第２及び第３の実施形態では、位置センサーとして磁気センサーを用いる場合について説明した。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、赤外線センサーを用いる場合であってもよい。

（３）補正対象
上述した第１、第２及び第３の実施形態では、トランスミッタ１４ａが２次元（Ｘ−Ｙ平面）で移動した際の補正について説明した。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、３次元で移動した場合の補正も上記と同様に実行することができる。

（４）自動補正
上述した第１、第２及び第３の実施形態では、トランスミッタ１４ａが手動で移動する場合の実施形態について説明した。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、トランスミッタ１４ａが自動で移動するアーム上に配置された場合にも同様に補正することが可能である。かかる場合には、トランスミッタ１４ａの位置の変化を検出した場合に、自動で位置を元に戻すように制御してもよい。

（５）固定トランスミッタ
上述した第２の実施形態では、２つのトランスミッタのうち、一方をボリュームデータとの位置合わせに用いるトランスミッタとし、他方を固定トランスミッタとして用いる場合について説明した。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、トランスミッタの精度に応じて、２つのトランスミッタが切り替えられる場合であってもよい。例えば、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａ及び固定トランスミッタ１４ｅによって生成された３次元空間それぞれの精度に基づいて、トランスミッタ１４ａと固定トランスミッタ１４ｅとを切り替えて用いる。

一例を挙げると、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａ及び固定トランスミッタ１４ｅによってそれぞれ発生された磁場の歪（例えば、クオリティ値など）を監視し、固定トランスミッタ１４ｅによって発生された磁場の歪がトランスミッタ１４ａによって発生された磁場の歪よりも歪が小さい場合に、各トランスミッタを切り替えて用いる。すなわち、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａによって形成された磁場における位置センサー１４ｂの座標と、固定トランスミッタ１４ｅによって形成された磁場における位置センサー１４ｂの座標とを制御装置１４ｄから取得して、２つの座標の対応関係を算出する。そして、検出部１６１は、所定のタイミングで取得される位置センサー１４ｂの２つの座標を取得して、座標間の距離を算出し、算出した変化量が所定の閾値を超えていた場合に、固定トランスミッタ１４ｅの位置が変化したと判定する。一方、算出した変化量が所定の閾値を超えていない場合には、検出部１６１は、固定トランスミッタ１４ｅの位置が変化していないと判定する。すなわち、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａによって形成される磁場内の位置センサー１４ｂの座標と、トランスミッタ１４ｅによって形成される磁場内の位置センサー１４ｂの座標との位置関係の変化を固定トランスミッタ１４ｅの位置の変化として検出する。

そして、補正部１６２は、検出部１６１によって検出された固定トランスミッタ１４ｅの位置の変化量に応じて、位置ずれを補正する。なお、上記したトランスミッタの切り替えを行なう場合、医用画像診断装置によって収集されたボリュームデータと超音波画像との位置合わせの段階で、トランスミッタ１４ａにおける超音波画像とボリュームデータとの対応関係、及び、固定トランスミッタ１４ｅにおける超音波画像とボリュームデータとの対応関係が予め記憶される。そして、補正部１６２は、予め記憶されたどちらかの対応関係に対して補正処理を実行する。これにより、本願の超音波診断装置１は、より正確な位置合わせと補正を行なうことを可能にする。

また、上記したトランスミッタの切り替えは、随時実行される場合であってもよいが、例えば、操作者によってフリーズボタンが押下された場合に、実行されるようにしてもよい。かかる場合には、操作者によってフリーズボタンが押下された場合に、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａ及び固定トランスミッタ１４ｅによってそれぞれ発生された磁場の歪を比較して、歪が小さいほうのトランスミッタをボリュームデータと超音波画像との位置合わせに用いるように、切り替える。これにより、本願の超音波診断装置１は、診断中に切り替えが発生することを抑止し、処理負荷を低減して、スムーズな切り替えを可能にする。

（６）固定位置センサー
上述した第１の実施形態では、固定位置センサー１４ｃを新たに設ける場合について説明したが、実施形態はこれに限定されるものではなく、例えば、操作されていない超音波プローブに取り付けられた位置センサーを固定位置センサー１４ｃとして用いる場合であってもよい。かかる場合には、例えば、位置センサーは、位置センサー１４ａとしての第１のプローブ位置センサーと、固定位置センサー１４ｃとしての第２のプローブ位置センサーが用いられる。そして、例えば、検出部１６１は、トランスミッタ１４ａによって生成された３次元空間内の任意の位置に配置された操作されていない超音波プローブに取り付けられた第２のプローブ位置センサーの座標の変化を検出することで、トランスミッタ１４ａの位置の変化を検出する。そして、補正部１６２は、第２のプローブ位置センサーの座標の変化量に基づいて、操作されている超音波プローブ１１に取り付けられた位置合わせのための第１のプローブ位置センサーの座標を変換することで、医用画像の断面と、超音波プローブ１１によってスキャンされる断面との位置ずれを補正する。

なお、第２のプローブ位置センサーを用いる補正処理は、上述したように変化量に基づく座標変換を行うことで位置ずれを補正する場合（第１の実施形態における第１の補正処理）であってもよく、或いは、ボリュームデータの座標に対して検出部１６１によって算出された変化量に基づく座標変換を行うことで位置ずれを補正する場合（第１の実施形態における第２の補正処理）であってもよい。また、上述した第２のプローブ位置センサーを用いる場合には、第２のプローブ位置センサーが取り付けられる操作されていない超音波プローブは、プローブホルダに置かれている場合であってもよく、或いは、所定の固定場所に配置される場合であってもよい。ここで、いずれの場合であっても、配置場所は、磁場内において磁性体及び金属が近くにない場所となる。

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によれば、トランスミッタが動いた場合であっても位置合わせを不要とすることができ、診断効率を向上させることが可能となる。

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。

１ 超音波診断装置
１１ 超音波プローブ
１２ 入力装置
１４ 位置情報取得装置
１４ａ トランスミッタ
１４ｂ 位置センサー
１４ｃ 固定位置センサー
１４ｄ 制御装置
１００ 装置本体
１６０ 制御部
１６１ 検出部
１６２ 補正部
１６３ 表示制御部

Claims (13)

1. 基準信号を送信するトランスミッタと、
   前記基準信号を受信することにより、３次元空間上の位置情報を取得する位置センサーと、
   医用画像診断装置によって生成された３次元画像データのうち任意の断面と、超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせに基づいて前記３次元画像データと前記３次元空間とを関連付ける関連付け手段と、
   前記位置センサーが取得した位置情報に基づいて、前記関連付けられた３次元空間上で前記トランスミッタの位置が変化したことを検出する検出手段と、
   前記トランスミッタの位置の変化が検出された場合に、当該トランスミッタの位置の変化量に基づいて、前記医用画像の断面と、前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正する補正手段と、
   を備えたことを特徴とする超音波診断装置。
2. 前記位置センサーは、少なくとも固定位置センサーとプローブ位置センサーとを含み、
   前記検出手段は、前記トランスミッタによって生成された３次元空間内の任意の位置に固定された固定位置センサーの座標の変化を検出することで、当該トランスミッタの位置の変化を検出し、
   前記補正手段は、前記固定位置センサーの座標の変化量に基づいて、前記超音波プローブに取り付けられた位置合わせのためのプローブ位置センサーの座標を変換することで、前記医用画像の断面と、前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記補正手段は、前記固定位置センサーの座標の変化量に基づいて、前記３次元画像データと、前記３次元空間との関連付けを補正することで、前記医用画像の断面と、前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正することを特徴とする請求項２に記載の超音波診断装置。
4. 前記固定位置センサーは、被検体が横臥するベッド、装置本体、前記トランスミッタを支持するポール、又は、前記被検体上に配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の超音波診断装置。
5. 前記位置センサーは、少なくともプローブ位置センサーを含み、
   前記検出手段は、前記トランスミッタによって生成された３次元空間における前記超音波プローブに取り付けられた位置合わせのためのプローブ位置センサーの座標と、前記トランスミッタとは異なる補正用の固定トランスミッタによって生成された３次元空間における前記プローブ位置センサーの座標との対応関係の変化を検出することで、前記トランスミッタの位置の変化を検出し、
   前記補正手段は、前記対応関係の変化量に基づいて、前記３次元画像データと、前記３次元空間との関連付けを補正することで、前記医用画像の断面と、前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
6. 前記検出手段は、前記トランスミッタ及び前記固定トランスミッタによって生成された３次元空間それぞれの精度に基づいて、前記トランスミッタと前記固定トランスミッタとを切り替えて用いることを特徴とする請求項５に記載の超音波診断装置。
7. 前記トランスミッタの位置の変化の開始及び終了を示す入力操作を受け付ける受け付け手段をさらに備え、
   前記検出手段は、前記トランスミッタの位置の変化の開始を示す入力操作が受け付けられた時点において前記位置センサーが取得した位置情報と、前記トランスミッタの位置の変化の終了を示す入力操作が受け付けられた時点において前記位置センサーが取得した位置情報とから前記トランスミッタの位置の変化量を算出し、
   前記補正手段は、検出手段によって算出された前記トランスミッタの位置の変化量に基づいて、前記位置ずれを補正することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
8. 前記位置センサーは、少なくとも第１のプローブ位置センサーと第２のプローブ位置センサーとを含み、
   前記検出手段は、前記トランスミッタによって生成された３次元空間内の任意の位置に配置された操作されていない超音波プローブに取り付けられた第２のプローブ位置センサーの座標の変化を検出することで、前記トランスミッタの位置の変化を検出し、
   前記補正手段は、前記第２のプローブ位置センサーの座標の変化量に基づいて、操作されている超音波プローブに取り付けられた位置合わせのための第１のプローブ位置センサーの座標を変換することで、前記医用画像の断面と、前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
9. 前記位置センサーは、少なくともプローブ位置センサーを含み、
   前記検出手段は、前記トランスミッタを固定する固定器具の移動を検出することで、前記トランスミッタの位置の変化を検出し、
   前記補正手段は、前記固定器具の移動量に基づいて、前記超音波プローブに取り付けられた位置合わせのためのプローブ位置センサーの座標を変換することで、前記医用画像の断面と、前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
10. 前記位置センサーは、少なくともプローブ位置センサーを含み、
    前記検出手段は、映像に含まれる前記トランスミッタの位置情報に基づいて、当該プローブ位置センサーの位置の変化を検出し、
    前記補正手段は、前記トランスミッタの位置の変化量に基づいて、前記超音波プローブに取り付けられた位置合わせのためのプローブ位置センサーの座標を変換することで、前記医用画像の断面と、前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正することを特徴とする請求項１に記載の超音波診断装置。
11. 前記補正手段は、前記３次元画像データと、前記３次元空間との関連付けに用いられた変換係数を補正することで、前記医用画像の断面と、前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
12. 前記補正手段は、前記プローブ位置センサーによって検出された位置情報を補正することで、前記医用画像の断面と、前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の超音波診断装置。
13. 画像データを補正するコンピュータによって実行される補正方法であって、
    医用画像診断装置によって生成された３次元画像データのうち任意の断面と、超音波プローブによってスキャンされる断面との位置合わせに基づいて前記３次元画像データと、トランスミッタによって送信される基準信号に基づく３次元空間とを関連付ける関連付け工程と、
    前記基準信号を受信することにより、３次元空間上の位置情報を取得する位置センサーが取得した位置情報に基づいて、前記関連付けられた３次元空間上で前記トランスミッタの位置が変化したことを検出する検出工程と、
    前記トランスミッタの位置の変化が検出された場合に、当該トランスミッタの位置の変化量に基づいて、前記医用画像の断面と、前記超音波プローブによってスキャンされる断面との位置ずれを補正する補正工程と、
    を含んだことを特徴とする画像データの補正方法。

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