JP6629031B2 - 超音波診断装置及び医用画像診断装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、超音波診断装置及び医用画像診断装置に関する。

従来、被検体の体内の様子を容易に観察するために、体表から体内へ超音波を送信し、その反射波に基づいて超音波画像を表示する超音波診断装置が広く用いられる。例えば、超音波診断装置は、超音波画像を略リアルタイムでモニタに表示できることから、生体組織検査やラジオ波焼灼治療（ＲＦＡ：Radio Frequency Ablation）、不可逆電気穿孔法（ＩＲＥ：Irreversible Electroporation）を用いた治療等、穿刺が行われる場合に利用される。

例えば、生体組織検査では、医師は、穿刺針の針先の位置及び／又は病変部位の位置を超音波画像で確認しながら穿刺針を病変部位まで刺入し、病変部位から組織採取を行う。また、ＲＦＡやＩＲＥを用いた治療では、医師は、針先の位置及び／又は病変部位の位置を確認しながら穿刺針を病変部位まで刺入し、穿刺針からラジオ波を照射させて病変部位を焼灼する。ここで、上述した手技においては、穿刺針の刺入をガイドするためのガイドラインを超音波画像上に表示させて行われる。

特開２００９−６１０７６号公報 特開２０１０−８８５８４号公報

本発明が解決しようとする課題は、手技のワークフローを改善させることができる超音波診断装置及び医用画像診断装置を提供することである。

実施形態の超音波診断装置は、取得部と、算出部と、補正部と、生成部と、表示制御部とを備える。取得部は、超音波画像が収集される空間における穿刺針の位置に基づく穿刺針のガイドラインを示す第１の位置情報と、前記超音波画像に含まれる穿刺針の位置を示す第２の位置情報とを取得する。算出部は、前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報に基づいて、前記穿刺針の曲がりを算出する。補正部は、前記穿刺針の曲がりに基づいて前記ガイドラインを補正する。生成部は、前記穿刺針の先端を視点、刺入方向を視線方向として３次元の超音波画像データを投影することで、穿刺対象と所定の組織を示すマーカーとの位置関係を示す表示情報を生成する。表示制御部は、前記補正部による補正後のガイドラインが超音波画像上に配置された画像と、前記表示情報を表示部に表示させる。前記生成部は、前記穿刺針の先端と前記穿刺対象との距離が閾値よりも長い場合に、前記３次元の超音波画像データを平行投影することで前記表示情報を生成し、前記穿刺針の先端と前記穿刺対象との距離が前記閾値よりも短い場合に、前記３次元の超音波画像データを透視投影することで前記表示情報を生成する。

図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。 図２Ａは、第１の実施形態に係る位置検出システムの一例を説明するための図である。 図２Ｂは、第１の実施形態に係る穿刺針のガイドラインの一例を示す図である。 図２Ｃは、第１の実施形態に係るターゲット及びマーカーの設定を説明するための図である。 図３は、第１の実施形態に係る穿刺針の曲がりの算出の一例を説明するための図である。 図４は、第１の実施形態に係る穿刺針の曲がりの算出の一例を説明するための図である。 図５Ａは、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。 図５Ｂは、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。 図６Ａは、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。 図６Ｂは、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。 図７は、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。 図８は、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。 図９は、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。 図１０Ａは、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。 図１０Ｂは、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。 図１１Ａは、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。 図１１Ｂは、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。 図１２は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理例を説明するためのフローチャートである。 図１３は、第２の実施形態に係る２次元の距離算出処理の一例を説明するための図である。 図１４Ａは、第２の実施形態に係る３次元の距離算出処理の一例を説明するための図である。 図１４Ｂは、第２の実施形態に係る３次元の距離算出処理の一例を説明するための図である。 図１４Ｃは、第２の実施形態に係る３次元の距離算出処理の一例を説明するための図である。

以下、添付図面を参照して、超音波診断装置の実施形態を詳細に説明する。なお、以下の説明において、同様の構成要素には共通の符号を付与するとともに、重複する説明を省略する。

（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構成について説明する。図１は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の構成例を示すブロック図である。図１に例示するように、本実施形態に係る超音波診断装置は、超音波プローブ１と、ディスプレイ２と、入力部３と、装置本体１０とを有する。

超音波プローブ１は、例えば、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１０が有する送受信回路１１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１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１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等を有する。なお、超音波プローブ１は、装置本体１０と着脱自在に接続される。

超音波プローブ１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１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。

ここで、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、超音波により被検体Ｐを２次元で走査するとともに、被検体Ｐを３次元で走査することが可能な超音波プローブである。具体的には、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、一列に配置された複数の圧電振動子により、被検体Ｐを２次元で走査するとともに、複数の圧電振動子を所定の角度（揺動角度）で揺動させることで、被検体Ｐを３次元で走査するメカニカル４Ｄプローブである。或いは、第１の実施形態に係る超音波プローブ１は、複数の圧電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２Ｄプローブである。なお、２Ｄプローブは、超音波を集束して送信することで、被検体Ｐを２次元で走査することも可能である。

そして、第１の実施形態では、超音波プローブ１により超音波走査される領域に位置する組織を対象として、図１に示す穿刺針５を用いた穿刺が行なわれる。図１に示す穿刺針５は、例えば、ラジオ波を発生する電磁針であり、穿刺針５が発生するラジオ波の出力を制御する治療装置と接続される。この治療装置は、穿刺針５の温度や、ラジオ波の出力、焼灼領域のインピーダンスをモニタ可能であり、医師は、治療装置を操作して、穿刺針５を用いたＲＦＡを進める。

また、例えば、図１に示す穿刺針５は、治療対象の組織に電流を流す電極針であり、穿刺針５が発生する電流の出力を制御する治療装置と接続される。ここで、この治療装置には、複数の穿刺針５が接続され、複数の穿刺針間で電流を流すことで穿刺針の間にある治療対象の組織に電流を流して治療を行う。例えば、医師は、事前に収集されたＣＴ画像や、超音波画像を観察して、がん組織に対する治療計画をたてる。ここで、治療計画としては、例えば、がん組織に対してどのように穿刺針５を配置して、どの程度の電圧でどの程度電流を流すかなどの計画がたてられる。そして、医師は、超音波画像を観察しながら、複数の穿刺針５を患部に配置して、治療装置を操作することで、複数の穿刺針５を用いた不可逆電気穿孔法治療を進める。なお、不可逆電気穿孔法治療はナノナイフとも呼ばれる。

ここで、図１に示すように、超音波プローブ１には位置センサ４が取り付けられ、穿刺針５には位置センサ６が取り付けられる。また、第１の実施形態では、装置本体１０の近傍の任意の位置に、トランスミッター７が配置される。位置センサ４、位置センサ６及びトランスミッター７は、超音波プローブ１の位置情報と穿刺針５の位置情報とを検出するための位置検出システムである。図２Ａは、第１の実施形態に係る位置検出システムの一例を説明するための図である。例えば、位置センサ４は、超音波プローブ１に取り付けられる磁気センサである。位置センサ４は、例えば、図２Ａに示すように、超音波プローブ１の本体の端部に取り付けられる。また、例えば、位置センサ６は、穿刺針５に取り付けられる磁気センサである。位置センサ６は、例えば、図２Ａに示すように、穿刺針５の根元に取り付けられる。また、例えば、トランスミッター７は、自装置を中心として外側に向かって磁場を形成する装置である。

位置センサ４は、トランスミッター７によって形成された３次元の磁場の強度と傾きとを検出する。そして、位置センサ４は、検出した磁場の情報に基づいて、トランスミッター７を原点とする空間における自装置の位置（座標及び角度）を算出し、算出した位置を装置本体１０に送信する。ここで、位置センサ４は、自装置が位置する３次元の座標及び角度を、超音波プローブ１の３次元位置情報として、装置本体１０に送信する。これにより、装置本体１０は、トランスミッター７を原点とする空間における超音波画像の位置を算出することができる。

また、位置センサ６は、トランスミッター７によって形成された３次元の磁場の強度と傾きとを検出する。そして、位置センサ６は、検出した磁場の情報に基づいて、トランスミッター７を原点とする空間における自装置の位置（座標及び角度）を算出し、算出した位置を装置本体１０に送信する。ここで、位置センサ６は、自装置が位置する３次元の座標及び角度を、穿刺針５の３次元位置情報として、装置本体１０に送信する。装置本体１０は、位置センサ６から受信した穿刺針５の３次元位置情報（穿刺針５における位置センサ６が取り付けられた位置の３次元位置情報）と、予め入力された各穿刺針５の形状及びサイズの情報とから、図２Ａに示すように、トランスミッター７を原点とする空間における穿刺針５の針先の位置を算出することができる。

なお、本実施形態は、上記の位置検出システム以外のシステムにより、超音波プローブ１及び穿刺針５の位置情報を取得する場合であっても適用可能である。例えば、本実施形態は、ジャイロセンサや加速度センサ等を用いて、超音波プローブ１及び穿刺針５の位置情報を取得する場合であっても良い。

上述したように、トランスミッター７を原点とする空間における超音波画像の位置と穿刺針５の位置とを算出することにより、超音波画像に対する穿刺針５の位置を算出することができる。そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波画像に対する穿刺針５の位置を算出して、穿刺針５の刺入をガイドするためのガイドラインを超音波画像上に表示することができる。図２Ｂは、第１の実施形態に係る穿刺針のガイドラインの一例を示す図である。ここで、図２Ｂにおいては、図の左側に、超音波画像の断面内に穿刺針がないアウトプレーンの状態でのガイドラインを示す。なお、超音波画像の断面内に穿刺針がある（断面内を穿刺針が進む）インプレーンの状態でもガイドラインを示すことが可能である。

例えば、図２Ｂに示すように、アウトプレーンでの穿刺針ガイドは、現在の針先の位置を示す針先位置ガイドと、針の経路を示す針ガイドとが示される。すなわち、現在の穿刺針がそのまま刺入された場合、穿刺針が針ガイドのように進み、交差点と示された位置で超音波画像断面と交差することが示される。ここで、例えば、超音波画像上に治療の対象となるターゲット（例えば、がん組織など）や、穿刺針によって刺入させたくないもの（例えば、血管など）を示すマーカーなどを予め設定しておくことで、穿刺針ガイドとターゲット及びマーカーを同一画面上に表示させることができる。

図２Ｃは、第１の実施形態に係るターゲット及びマーカーの設定を説明するための図である。例えば、図２Ｃに示すように、超音波画像を観察しながら、ターゲット「Ｔ」を配置した後、超音波プローブを移動させることでターゲットの周辺を観察して、穿刺針によって刺入されたくないものにマーカーを配置する。ここで、ターゲットやマーカーの配置は、超音波画像上だけではなく、超音波画像と位置合わせされたＣＴ画像などによっても行うことができる。例えば、穿刺針を用いた治療では、ＣＴ画像などが事前に収集され、収集されたＣＴ画像を観察しながら、まずターゲットが決められ、治療計画が立てられる。すなわち、ＣＴ画像のボリュームデータの座標系とトランスミッター７を原点とする空間の座標系とを位置合わせすることで、ＣＴ画像上で設定されたターゲットの情報を超音波画像上に反映することができる。

図１に戻って、入力部３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を有し、超音波診断装置の操作者からの各種設定要求を受け付け、装置本体１０に対して受け付けた各種設定要求を転送する。

ディスプレイ２は、超音波診断装置の操作者が入力部３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１０において生成された各種画像データ等を表示したりする。

装置本体１０は、超音波プローブ１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である。例えば、第１の実施形態に係る装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した２次元の反射波データに基づいて２次元の超音波画像データを生成可能な装置である。また、例えば、第１の実施形態に係る装置本体１０は、超音波プローブ１が受信した３次元の反射波データに基づいて３次元の超音波画像データを生成可能な装置である。以下、３次元の超音波画像データを「ボリュームデータ」と記載する。

装置本体１０は、図１に示すように、送受信回路１１と、Ｂモード処理回路１２と、ドプラ処理回路１３と、画像メモリ１４と、処理回路１５と、内部記憶回路１６とを有する。図１に示す超音波診断装置においては、各処理機能がコンピュータによって実行可能なプログラムの形態で内部記憶回路１６へ記憶されている。送受信回路１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３、及び、処理回路１５は、内部記憶回路１６からプログラムを読み出して実行することで各プログラムに対応する機能を実現するプロセッサである。換言すると、各プログラムを読み出した状態の各回路は、読み出したプログラムに対応する機能を有することとなる。

なお、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。

送受信回路１１は、パルス発生器、送信遅延回路、パルサ等を有し、超音波プローブ１に駆動信号を供給する。パルス発生器は、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、送信遅延回路は、超音波プローブ１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１に駆動信号（駆動パルス）を印加する。すなわち、送信遅延部は、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。

なお、送受信回路１１は、後述する処理回路１５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可能な機能を有している。特に、送信駆動電圧の変更は、瞬間にその値を切り替え可能なリニアアンプ型の発信回路、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、送受信回路１１は、プリアンプ、Ａ／Ｄ（Analog／Digital）変換器、受信遅延部、加算器等を有し、超音波プローブ１が受信した反射波信号に対して各種処理を行って反射波データを生成する。プリアンプは、反射波信号をチャネル毎に増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅された反射波信号をＡ／Ｄ変換する。受信遅延回路は、受信指向性を決定するために必要な遅延時間を与える。加算器は、受信遅延回路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、受信指向性と送信指向性とにより超音波送受信の総合的なビームが形成される。

第１の実施形態に係る送受信回路１１は、被検体Ｐを２次元走査するために、超音波プローブ１から２次元の超音波ビームを送信させる。そして、第１の実施形態に係る送受信回路１１は、超音波プローブ１が受信した２次元の反射波信号から２次元の反射波データを生成する。また、第１の実施形態に係る送受信回路１１は、被検体Ｐを３次元走査するために、超音波プローブ１から３次元の超音波ビームを送信させる。そして、第１の実施形態に係る送受信回路１１は、超音波プローブ１が受信した３次元の反射波信号から３次元の反射波データを生成する。

なお、送受信回路１１からの出力信号の形態は、ＲＦ（Radio Frequency）信号と呼ばれる位相情報が含まれる信号である場合や、包絡線検波処理後の振幅情報である場合等、種々の形態が選択可能である。

Ｂモード処理回路１２は、送受信回路１１から反射波データを受信し、対数増幅、包絡線検波処理等を行なって、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。

ドプラ処理回路１３は、送受信回路１１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、速度、分散、パワー等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。本実施形態の移動体は、血管内を流動する血液や、リンパ管内を流動するリンパ液等の流体である。

なお、第１の実施形態に係るＢモード処理回路１２及びドプラ処理回路１３は、２次元の反射波データ及び３次元の反射波データの両方について処理可能である。すなわち、Ｂモード処理回路１２は、２次元の反射波データから２次元のＢモードデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のＢモードデータを生成する。また、ドプラ処理回路１３は、２次元の反射波データから２次元のドプラデータを生成し、３次元の反射波データから３次元のドプラデータを生成する。３次元のＢモードデータは、３次元走査範囲の各走査線上で設定された複数の点（サンプル点）それぞれに位置する反射源の反射強度に応じた輝度値が割り当てられたデータとなる。また、３次元のドプラデータは、３次元走査範囲の各走査線上で設定された複数の点（サンプル点）それぞれに、血流情報（速度、分散、パワー）の値に応じた輝度値が割り当てられたデータとなる。

画像メモリ１４は、後述する処理回路１５が生成した表示用の画像データを記憶するメモリである。また、画像メモリ１４は、Ｂモード処理回路１２やドプラ処理回路１３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１４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、処理回路１５を経由して表示用の超音波画像データとなる。

内部記憶回路１６は、超音波送受信、画像処理及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、内部記憶回路１６は、必要に応じて、画像メモリ１４が記憶する画像データの保管等にも使用される。また、内部記憶回路１６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、外部の装置へ転送することができる。

処理回路１５は、超音波診断装置の処理全体を制御する。具体的には、処理回路１５は、図１に示す画像生成機能１５１、制御機能１５２、取得機能１５３、算出機能１５４及び補正機能１５５に対応するプログラムを内部記憶回路１６から読み出して実行することで、種々の処理を行う。例えば、処理回路１５は、入力部３を介して操作者から入力された各種設定要求や、内部記憶回路１６から読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１１、Ｂモード処理回路１２、ドプラ処理回路１３の処理を制御する。また、処理回路１５は、画像メモリ１４や内部記憶回路１６が記憶する表示用の超音波画像データをディスプレイ２にて表示するように制御する。また、処理回路１５は、処理結果をディスプレイ２にて表示するように制御する。例えば、処理回路１５が制御機能１５２に対応するプログラムを読み出して実行することで、装置全体の制御を行い、上述したような処置を制御する。

画像生成機能１５１は、Ｂモード処理回路１２及びドプラ処理回路１３が生成したデータから超音波画像データを生成する。すなわち、画像生成機能１５１は、Ｂモード処理回路１２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にて表したＢモード画像データを生成する。Ｂモード画像データは、超音波走査された領域内の組織形状が描出されたデータとなる。また、画像生成機能１５１は、ドプラ処理回路１３が生成した２次元のドプラデータから移動体情報を表すドプラ画像データを生成する。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。ドプラ画像データは、超音波走査された領域内を流動する流体に関する流体情報を示すデータとなる。

ここで、画像生成機能１５１は、一般的には、超音波走査の走査線信号列を、テレビ等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、表示用の超音波画像データを生成する。具体的には、画像生成機能１５１は、超音波プローブ１による超音波の走査形態に応じて座標変換を行なうことで、表示用の超音波画像データを生成する。また、画像生成機能１５１は、スキャンコンバート以外に種々の画像処理として、例えば、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）等を行なう。また、画像生成機能１５１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。

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、画像生成機能１５１が生成するデータは、スキャンコンバート処理後の表示用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。

更に、画像生成機能１５１は、Ｂモード処理回路１２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なうことで、３次元のＢモード画像データを生成する。また、画像生成機能１５１は、ドプラ処理回路１３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なうことで、３次元のドプラ画像データを生成する。３次元Ｂモードデータ及び３次元ドプラデータは、スキャンコンバート処理前のボリュームデータとなる。すなわち、画像生成機能１５１は、「３次元のＢモード画像データや３次元のドプラ画像データ」を「３次元の超音波画像データであるボリュームデータ」として生成する。

更に、画像生成機能１５１は、ボリュームデータをディスプレイ２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なう。画像生成機能１５１が行なうレンダリング処理としては、断面再構成法（ＭＰＲ：Multi Planer Reconstruction）を行な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、画像生成機能１５１が行なうレンダリング処理としては、ボリュームデータに対して「Curved MPR」を行なう処理や、ボリュームデータに対して「Maximum Intensity Projection」を行なう処理がある。また、画像生成機能１５１が行なうレンダリング処理としては、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。

更に、画像生成機能１５１は、他の医用画像診断装置が収集したボリュームデータに対しても、上記の各種レンダリング処理を行なうことができる。かかるボリュームデータは、Ｘ線ＣＴ装置により収集された３次元のＸ線ＣＴ画像データ（Ｘ線ＣＴボリュームデータ）や、ＭＲＩ装置により収集された３次元のＭＲＩ画像データ（ＭＲＩボリュームデータ）である。一例として、画像生成機能１５１は、取得機能１５３が取得した超音波プローブ１の位置情報に基づいて、現時点で生成した２次元の超音波画像の走査断面に対応する断面を用いたＭＰＲ処理により、ボリュームデータから断面画像のＭＰＲ画像データを再構成する。

制御機能１５２は、上述した装置全体における種々の制御を実行する。取得機能１５３は、穿刺針５の位置に関する情報を取得する。算出機能１５４は、穿刺針５の曲がりに関する情報を算出する。補正機能１５５は、穿刺針５の曲がりを補正する。なお、これらの各機能の詳細については、後述する。

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は、例えば、穿刺針５を用いた手技が行われる場合に、手技のワークフローを改善する。上述したように、穿刺針を用いた手技では、穿刺針ガイドを観察しながら穿刺針をターゲットまで進めて、ＲＦＡやＩＲＥが実行される。ここで、穿刺針ガイドは、穿刺針に取り付けられた位置センサによって取得された位置情報をもとに表示される。すなわち、穿刺針ガイドは、現在の穿刺針の端部に取り付けられ、現在使用されている穿刺針の形状やサイズに基づいて穿刺針の先端を算出することで、端部と先端の線分の延長線を針ガイドとして表示する。

しかしながら、穿刺針を用いた手技では、硬い組織によって穿刺針が曲がったり、位置センサやケーブルの重みによって針が撓んでしまったりする。その結果、針ガイドが実際の針の位置からずれて表示されてしまう。このように針ガイドが実際の位置からずれて表示された場合、針ガイドに沿って穿刺針を刺入させたとしても、実際には穿刺針ガイドとは異なる位置に刺入されていくこととなる。かかる場合には、ターゲット付近まで刺入されたとしてもターゲットがないため、穿刺針を再度刺し直すこととなり、手技の効率が低下する。そこで、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、穿刺針の位置から穿刺針の曲がりを算出して、算出した曲がりに基づいて、穿刺針ガイドを補正することで、手技のワークフローを改善させる。以下、第１の実施形態に係る超音波診断装置による処理の詳細について説明する。なお、以下では、位置センサ４及び位置センサ６を用いた一連の位置合わせを行った後の処理について説明する。すなわち、超音波画像を収集する空間（トランスミッター７によって形成される座標空間）における被検体、超音波プローブ１及び穿刺針５の位置が取得できるように位置合わせが事前に行われている。

図１に示す取得機能１５３は、超音波画像が収集される空間における穿刺針５の位置を示す第１の位置情報と、超音波画像に含まれる穿刺針５の位置を示す第２の位置情報とを取得する。具体的には、取得機能１５３は、超音波画像が収集される空間における穿刺針５の位置情報と、超音波画像に示された穿刺針５の位置とを取得する。例えば、取得機能１５３は、超音波プローブ１に取り付けられた位置センサ４と穿刺針５に取り付けられた位置センサ６とから送信された情報に基づいて、超音波画像が収集される空間における穿刺針５の位置情報を取得する。

また、取得機能１５３は、超音波画像上に実際に表示され、操作者によって指定された穿刺針５の位置を取得する。例えば、針ガイドの補正モードに遷移された場合に、制御機能１５２がディスプレイ２に超音波画像上の穿刺針５の位置を指定するように促す画面を表示させる。これにより、操作者は、超音波画像上に穿刺針５が表示されるように超音波プローブ１を移動させ、入力部３を介して超音波画像上に表示された穿刺針５の位置を指定する。取得機能１５３は、操作者によって指定された位置情報を取得する。

なお、超音波画像に表示された穿刺針５の位置情報は、操作者によって指定される以外にも自動抽出する場合であってもよい。かかる場合には、例えば、取得機能１５３は、超音波画像内の高輝度領域を穿刺針５の位置として抽出する。或いは、抽出するまでを自動で行い、その後操作者に選択させる場合であってもよい。例えば、取得機能１５３が超音波画像内から高輝度領域を複数抽出して、抽出した複数の領域の中から操作者に選択させるようにすることもできる。

図１に示す算出機能１５４は、第１の位置情報及び第２の位置情報に基づいて、穿刺針の曲がりを算出する。具体的には、算出機能１５４は、取得機能１５３によって取得された超音波画像の収集空間における穿刺針５の位置と、超音波画像内における穿刺針５の位置とから穿刺針５の曲がり具合を算出する。ここで、算出機能１５４は、上記した位置情報に加えて、穿刺針ガイドの情報を用いる。すなわち、算出機能１５４は、超音波画像の収集空間における穿刺針５の位置に基づいて設定される穿刺針５のガイドラインと、実際の超音波画像内の穿刺針の位置とを用いて穿刺針５の曲がりを算出する。

図３は、第１の実施形態に係る穿刺針５の曲がりの算出の一例を説明するための図である。例えば、体表から刺入された穿刺針５が、硬い組織への刺入、或いは、穿刺針５に接続されたケーブルなどにより穿刺針５が曲がると、図３の（Ａ）に示すように、ガイドライン５１と実際の穿刺針５がずれてしまう。これは、位置センサ６の位置情報と穿刺針の形状及びサイズに基づいて針ガイドの先端が算出されるためであり、穿刺針５が曲がったとしてもその情報が取得されず、ガイドラインと穿刺針とがずれてしまう。

図３の（Ａ）に示す状態で、超音波画像内の穿刺針５の位置情報が取得されると、算出機能１５４は、ガイドラインと、超音波画像内の穿刺針５の位置と、位置センサ６の位置情報とを用いて、穿刺針５の曲がりを算出する。例えば、算出機能１５４は、図３の（Ｂ）に示すように、ガイドライン５１を、超音波画像内の穿刺針５の位置６１と位置センサ６の位置とを通る曲線にすることで、穿刺針５の曲がりを算出する。一例を挙げると、算出機能１５４は、ガイドライン５１と位置６１を含む面内で、位置センサ６を通る曲率半径を無限大からゼロに変化させ、円と位置６１が交差する曲率を穿刺針５の曲がりとして算出する。すなわち、算出機能１５４は、図３の（Ｂ）に示すように、曲率半径が無限大の円から徐々に半径を小さくしていき、位置センサ６と位置６１とを通る円を探索して、探索した円の曲率を穿刺針５の曲がりとして算出する。

なお、図３に示す算出方法は、あくまでも一例であり、その他の算出方法により穿刺針５の曲がりを算出する場合であってもよい。例えば、実際の超音波画像上の位置を１点だけではなく、複数点取得して、取得した複数の点に対して楕円やベジエ補間を適用することで穿刺針５の曲がりを算出する場合であってもよい。例えば、組織の硬さによる曲がりや、センサやケーブルの重さによる撓みは、円で曲がるわけではないことから、上述した複数点を用いた算出方法によるより精度の高い曲がりを算出することができる可能性が高い。

また、図３に示す算出方法は、穿刺針５が全体に渡って曲がっている場合を想定して、曲がりを算出したが、体内では穿刺針５が直線を保っていると仮定して、穿刺針５の曲がりを算出する場合であってもよい。図４は、第１の実施形態に係る穿刺針の曲がりの算出の一例を説明するための図である。図４においては、穿刺針５において体表に出ている部分のみが曲がった場合を例に示す。かかる場合に、算出機能１５４は、図４に示すように、ガイドライン５１の体内の部分を直線の状態のまま、体表から外に出ているガイドラインの部分と位置６１を含む面内で、位置センサ６を通る曲率半径を無限大からゼロに変化させ、円と位置６１が交差する曲率を穿刺針５の曲がりとして算出する。

図１に戻って、補正機能１５５は、第１の位置情報に基づいて推定される超音波画像に対する穿刺針の位置を補正する。具体的には、補正機能１５５は、算出機能１５４によって算出された穿刺針５の曲がりを用いて、穿刺針５のガイドラインを補正する。例えば、補正機能１５５は、算出機能１５４によって算出された曲率の曲がり（ベンド）があるとして固定した穿刺針のガイドラインを表示する。すなわち、補正機能１５５は、既に算出され、表示されたガイドラインを算出機能１５４によって算出された曲線の曲がりで補正する。

上述したように、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、穿刺針５の曲がりを算出して穿刺針のガイドラインを補正することができる。これにより、補正後のガイドラインを参照して手技を進めることができ、手技のワークフローを改善させることができる。次に、補正したガイドラインを用いた表示情報の例を説明する。

例えば、図１に示す制御機能１５２は、補正機能１５５による補正後の穿刺針の位置に基づく情報をディスプレイ２に表示させる。以下、図５Ａ〜図１１Ｂを用いて、表示情報の例を示す。図５Ａ〜図１１Ｂは、第１の実施形態に係る表示情報の一例を示す図である。例えば、制御機能１５２は、図５Ａに示すように、超音波画像に対して補正済みの針ガイドを表示させる。ここで、制御機能１５２は、図５Ａに示すように、超音波画像との交点までと、交点から先とで針ガイドの色を変えることで、超音波画像に対する針ガイドの配置状態を見やすい画像を表示させる。例えば、図５Ａに示すように、超音波画像上にターゲット「Ｔ」が表示されている場合には、操作者は針ガイドと超音波画像との交点にターゲット「Ｔ」がくるように穿刺針５を操作する。

ここで、制御機能１５２は、図５Ａに示すように、超音波画像とともに、インジケータを表示させることもできる。かかるインジケータは、例えば、針先を視点として、ターゲット及びマーカーの位置が見えるようなものが表示される。例えば、制御機能１５２は、プローブに対して穿刺針５をどちらに傾ければよいかをわかりやすくするために、投影領域をプローブ基準としてインジケータを生成して表示する。一例を挙げると、制御機能１５２は、インジケータの「ＴＯＰ（上側）」と「ＲＩＧＨＴ（右側）」の定義をプローブ断面（超音波画像）を基準にして設定する。例えば、制御機能１５２は、プローブ断面に対して奥側をインジケータの「ＴＯＰ」とし、プローブ断面に対して右をインジケータの「ＲＩＧＨＴ」として設定する。

例えば、図５Ｂに示す３次元空間における穿刺針５に関するインジケータを作成する場合、制御機能１５２は、穿刺針の針先を視点として、針の進行方向を視線方向とする。すなわち、制御機能１５２は、穿刺針５が刺入されて進んでいくと、前に進んでいくようなインジケータを表示する。ここで、制御機能１５２は、穿刺針５から超音波画像の方向（超音波画像の断面の奥方向）をインジケータの上側にし、超音波画像に向かって右側がインジケータの右側になるように表示する。

ここで、図５Ｂに示す３次元空間を平行投影することでインジケータを生成した場合、３次元空間内のターゲット及びマーカーのサイズは変わらず、透視投影することでインジケータを生成した場合、３次元空間内のターゲット及びマーカーのサイズは針先との距離に応じて変化することとなる。例えば、制御機能１５２は、ターゲットまでの距離が長い場合には、平行投影したインジケータを表示させ、ターゲットまでの距離が短くなった場合に、透視投影したインジケータを表示させる。これにより、ターゲットまでの距離が短い場合でもターゲットの方向を見失わず、近くなった場合にはターゲットまでの距離を感覚的に把握することができる。例えば、操作者は、インジケータの中心にターゲットがくるように穿刺針５を操作することで、穿刺針５をターゲットまで正確に刺入させることができる。

また、例えば、制御機能１５２は、インジケータの中に実際の臓器などのボディーマークや画像などを表示させることもできる。例えば、インジケータにターゲットとマーカーのみの場合、実際の体内のどの部分を通過しているかがわからないが、臓器などを穿刺針の動きに連動して表示させることで、穿刺針５の体内での位置関係を把握することができる。また、制御機能１５２、インジケータ内に補正後のガイドラインを表示させることもできる。

また、制御機能１５２は、直交３断面の超音波画像とインジケータとをディスプレイ２に表示させることもできる。例えば、制御機能１５２は、図６Ａに示すように、直交３断面の超音波画像上に補正後の針ガイドをそれぞれ表示させるとともに、インジケータを表示させることもできる。これらの表示情報を表示させることで、穿刺針５を刺入しやすくすることができ、手技のワークフローを改善することができる。

また、制御機能１５２は、他のモダリティの画像上に補正後の針ガイドを表示させることもできる。例えば、制御機能１５２は、図６Ｂに示すように、補正後の針ガイドを示した超音波画像とともに、この超音波画像と位置合わせされたＣＴ画像やＭＲＩ画像に補正後の針ガイドを表示させることもできる。

また、制御機能１５２は、インジケータを使って、穿刺針５の刺入方向を補助することもできる。例えば、制御機能１５２は、図７の１段目の図に示すように、針ガイドと共に表示させるインジケータ内にターゲットの方向を示す矢印を表示させる。ここで、インジケータ内の矢印が左下を指していることから、ターゲットがプローブ断面に対して手前にあって、左側にあることがわかる。そこで、操作者は、穿刺針５の先端がプローブ断面の手前及び左側に向くように操作することで、穿刺針５をターゲット方向に向けることができる。

ターゲットまでの距離が短くなった場合、制御機能１５２は、図７の上から２段目の図に示すように、ターゲットの方向を示す矢印を短くする。これを見ながら操作者は、穿刺針５の先端がさらにプローブ断面の手前及び左側に向くように操作することで、図７の３段目、４段目とインジケータ内にターゲットをもってくることができる。操作者は、ターゲットがインジケータの中心になるように操作することで、超音波画像で観察しながら、穿刺針５をターゲットに向けることができる。

なお、インジケータの「ＴＯＰ」及び「ＬＩＧＨＴ」をプローブ断面に対してどのように定義するかは任意に設定することができる。例えば、「ＴＯＰ」をプローブ断面の奥側とし、「ＬＩＧＨＴ」をプローブ断面の左側とする場合であってもよい。また、インジケータに示すターゲット及びマーカーは球形に限らず、複数断面でトレースした情報に基づいてベジエ補間などにより補間された３次元領域が示される場合であってもよい。

また、制御機能１５２は、ターゲット及びマーカーにカラードプラを用いて収集した血管情報を投影して表示することもできる。例えば、制御機能１５２は、図８に示すように、インジケータ内のマーカー部分に対応する血管を投影したインジケータを表示させることもできる。

また、制御機能１５２は、上述した針先を中心としたインジケータだけではなく、ターゲットを中心としたインジケータを表示させることもできる。すなわち、上述した例では、穿刺針５の向きを変化させることでインジケータ内にターゲットが入ってくるインジケータであったが、上記したインジケータは、インジケータ内に入ってくるインジケータである。例えば、制御機能１５２は、図９に示すように、インジケータの中心をターゲットとしたインジケータを表示する。操作者は、図９に示すように、穿刺針５の交差点を示す点をインジケータの中心にもってくるように穿刺針を操作する。

また、制御機能１５２は、上述した２次元のインジケータだけではなく、３次元のインジケータを表示することもできる。例えば、肝ガンの局所治療にマルチニードル（例えば、Ｃｅｌｏｎの場合など）を用いる場合、複数の穿刺針で腫瘍を挟んでＲＦＡが行われるが、２次元で穿刺針間の位置関係を正確に把握することは難しい。それぞれの穿刺針の位置関係とターゲットとの位置関係をインジケータで表示してもよい。

例えば、制御機能１５２は、図１０Ａに示すように、針１と針２との位置関係を３次元で示したインジケータを表示させる。ここで、３次元のインジケータでは、任意の方向から穿刺針の位置関係を確認することができるように、回転操作を行うことができるように生成される。すなわち、操作者は入力部３を介した操作により、例えば、図１０Ａに示す３次元のインジケータを任意の方向に回転させて、任意の方向から針１と針２との位置関係を観察することができる。ここで、制御機能１５２は、さらに、インジケータに針間の最短距離「Ｄ」を表示させることができる。例えば、複数の穿刺針を用いた治療では、単に平行に並べた穿刺針５によって治療がおこなわれるだけではなく、複数の穿刺針をねじるように配置することによって、より効果的に焼灼できる手技もある。このような場合に、焼灼領域の目安として針間の距離「Ｄ」をインジケータ内に表示させる。或いは、距離「Ｄ」を直径とした球を穿刺針間に表示させるようにしてもよい。なお、針間の距離は、針ガイド（又は、実際の針）の座標間の距離により算出される。

また、制御機能１５２は、図１０Ｂに示すように、例えば、穿刺針が３本以上になった場合、各穿刺針間で最短距離となる線分をそれぞれ抽出して、各線分を直径とする３つの球の重心を中心とした球を穿刺針間に表示させるようにしてもよい。なお、図１０Ｂに示す例においても、３次元のインジケータを任意の方向に回転させて任意の方向から穿刺針の位置関係を観察することができる。

上述したインジケータの例として、穿刺針５の進行方向をインジケータの視線方向とする場合を例に挙げて説明した。しかしながら、インジケータの視線方向は任意の方向に設定することができる。例えば、穿刺針５を横から見た場合のインジケータを表示する場合であってもよい。例えば、制御機能１５２は、図１１Ａに示すように、穿刺針５の進行方向（穿刺針の長手方向）をインジケータの視線方向とした「Ｖｅｒｔｉｃａｌ表示」と、穿刺針５の長手方向に直交する方向（水平方向）をインジケータの視線方向とした「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ表示」を行うことができる。

以下、「Ｖｅｒｔｉｃａｌ表示」と「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ表示」とを用いたインジケータの使用例を図１１Ｂを用いて説明する。なお、図１１Ｂにおいては、２本の穿刺針５でターゲットを挟んで治療する際の穿刺針の配置について示す。例えば、制御機能１５２は、図１１Ｂに示すように、「Ｖｅｒｔｉｃａｌ表示」及び「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ表示」を含むインジケータを表示させる。ここで、例えば、操作者は、図１１Ｂの（Ａ）に示すように、「Ｖｅｒｔｉｃａｌ表示」においてターゲットがインジケータの中心に接し、「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ表示」において穿刺針１がターゲットの下端を超える程度（穿刺針の焼灼部分がターゲットに対してうまく配置する程度）に穿刺針１を刺入させる。

次に、操作者が２本目の穿刺針２の刺入を開始した場合、制御機能１５２は、図１１Ｂの（Ｂ）に示すように、穿刺針間の最短の距離を直径とする球（内部にある組織が焼灼される領域を示す球）をインジケータ内に表示させる。すなわち、操作者は、この球の中にターゲットが入るように穿刺針２の刺入を行う。例えば、図１１Ｂの（Ｂ）に示すように、穿刺針２を配置した場合、「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ表示」では、球の内部にターゲットが入っているが、「Ｖｅｒｔｉｃａｌ表示」においてターゲット全体が球に入っていないことを確認することができる。

そこで、操作者は、再度穿刺針２を操作して（刺入しなおして）、図１１Ｂの（Ｃ）に示すように、「Ｖｅｒｔｉｃａｌ表示」及び「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ表示」の両方において、ターゲットが球に入っていることを確認する。これにより、間違いなくターゲット全体を焼灼することができる。なお、これらの表示の場合、制御機能１５２は、図１１Ｂに示すように、穿刺針の位置が確定するまで最短距離基準の球を点線で示す。

上述したように、制御機能１５２は、種々のインジケータを表示させることができる。また、制御機能１５２は、再補正の通知も行うことができる。例えば、複数の穿刺針を用いた手技時に、配置済み（刺入が終わりロック器具によって固定された後）の穿刺針においてベンド率が変化してしまった場合、再度補正を行うように制御する。例えば、制御機能１５２は、補正した２つ以上の穿刺針の位置センサの位置関係が、補正した時点の位置関係から変化した場合、補正し直しを通知する。

一例を挙げると、制御機能１５２は、補正を行う穿刺針が出た場合、対象の穿刺針のガイドラインの色を変えたり、点滅表示にしたり、精度数値表示（信頼値）を変更させたりする。或いは、制御機能１５２は、所定の閾値以上の位置情報の変化があった場合、対象の穿刺針の補正をキャンセルして通知する。

次に、図１２を用いて、第１の実施形態に係るＸ線診断装置１の処理について説明する。図１２は、第１の実施形態に係る超音波診断装置の処理例を説明するためのフローチャートである。図１２に示すステップＳ１０１は、処理回路１５が内部記憶回路１６から制御機能１５２に対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップＳ１０１では、処理回路１５が、針ガイド補正モードに遷移されたか否かを判定する。ステップＳ１０２及びステップＳ１０３は、処理回路１５が内部記憶回路１６から取得機能１５３に対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップＳ１０２では、針ガイド補正モードであると判定された場合に（ステップＳ１０１肯定）、処理回路１５が、画像上の針の位置を取得する。また、ステップＳ１０３では、処理回路１５が、針の位置情報を取得する。

図１２のステップＳ１０４は、処理回路１５が内部記憶回路１６から算出機能１５３に対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップＳ１０４では、処理回路１５が針の曲がりを算出する。図１２のステップＳ１０５は、処理回路１５が内部記憶回路１６から補正機能１５５に対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップＳ１０５では、処理回路１５が、針ガイドを補正する。

図１２のステップＳ１０６は、処理回路１５が内部記憶回路１６から制御機能１５２に対応するプログラムを読み出して実行されるステップである。ステップＳ１０６では、処理回路１５が、ターゲットと補正後のガイドラインを表示する。

上述したように、第１の実施形態によれば、取得機能１５３が、超音波画像が収集される空間における穿刺針の位置を示す第１の位置情報と、超音波画像に含まれる穿刺針の位置を示す第２の位置情報とを取得する。算出機能１５４が、第１の位置情報及び第２の位置情報に基づいて、穿刺針の曲がりを算出する。補正機能１５５は、第１の位置情報に基づいて推定される超音波画像に対する前記穿刺針の位置を補正する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、穿刺針の曲がりに応じて穿刺針のガイドラインを補正することができ、手技のワークフローを改善することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、制御機能１５２が、操作中の穿刺針の先端を視点、進行方向を視線方向とし、超音波プローブの断面を基準として上下及び左右方向を決定した画像に、操作後の穿刺針及び関心領域を配置した表示画像をディスプレイ２に表示させる。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、超音波画像と穿刺針との位置関係を感覚的に把握させることができ、手技のワークフローを改善することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、制御機能１５２が、複数の穿刺針と関心領域との３次元的な位置関係を示す３次元画像を表示部に表示させる。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、複数の穿刺針を用いる手技にも対応することができ、手技のワークフローを改善することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、制御機能１５２が、補正機能１５５による補正後の穿刺針の位置が変化した場合に、補正機能１５５による補正を促す通知を出力する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、手技中に生じたベンドに対しても対応することができ、手技のワークフローを改善することを可能にする。

また、第１の実施形態によれば、算出機能１５４は、第１の位置情報によって示される位置及び第２の位置情報によって示される位置に通過する円の曲率を、穿刺針の曲がりとして算出する。従って、第１の実施形態に係る超音波診断装置は、穿刺針の曲がりを容易に推定することを可能にする。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、穿刺針間の距離を計測する場合について説明する。なお、第２の実施形態においては、第１の実施形態と比較して、算出機能１５４及び制御機能１５２による処理のみが異なる。以下、これらを中心に説明する。

第２の実施形態に係る超音波診断装置においては、算出機能１５４が、補正機能１５５によって位置が補正された複数の穿刺針間の距離を算出する。図１３は、第２の実施形態に係る２次元の距離算出処理の一例を説明するための図である。ここで、図１３においては、「Ｖｅｒｔｉｃａｌ表示」及び「Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ表示」を含むインジケータを表示させる場合を示す。すなわち、第２の実施形態では、複数の穿刺針間、或いは、穿刺針とターゲットとの距離を２次元で算出する場合について説明する。

例えば、穿刺針１の配置後、穿刺針２をターゲットに対して配置している際、算出機能１５４は、実際の穿刺針１の座標と、穿刺針２の針ガイドの座標とから、図１３の（Ａ）に示すように、最短の穿刺針間の距離「２．５ｃｍ」を算出する。ここで、穿刺針間の距離が最短となる位置に穿刺針２が到達していないため、制御機能１５２は、距離を示す線を点線で表示する。そして、穿刺針２が穿刺針間の距離が最短となる位置に到達すると、制御機能１５２は、図１３の（Ｂ）に示すように、距離を示す線を実線で表示する。

次に、穿刺針間の距離を３次元で表示する場合について、図１４Ａ〜図１４Ｃを用いて説明する。図１４Ａ〜図１４Ｃは、第２の実施形態に係る３次元の距離算出処理の一例を説明するための図である。ここで、図１４Ａ〜図１４Ｃにおいては、３本の穿刺針をターゲットに対して配置する場合について説明する。

例えば、制御機能１５２は、図１４Ａに示すように、穿刺針１及び穿刺針２が配置され、現在穿刺針３の配置をしている場合、穿刺針３のラインに垂直な断面で、ターゲットの中心を通る断面のインジケータを表示する。ここで、算出機能１５４は、この断面上での穿刺針間の距離を算出して、制御機能１５２は算出された距離をインジケータに表示する。

また、制御機能１５２は、図１４Ｂに示すように、穿刺針１、穿刺針２及び穿刺針３とターゲットとの位置関係を３次元で表示し、任意の位置にマークされた位置間の距離を表示することもできる。ここで、３次元で表示する場合は、３次元のレンダリング画像として表示することもできる。また、上記した３次元のインジケータと同様に、任意の方向への回転や、ＰＡＮ、ズームを行うことができる。また、立体視可能な３Ｄモニタにて表示させてもよい。

ここで、算出機能１５４は、穿刺針間で任意の位置間の距離を算出することができる。例えば、ナノナイフに用いられる穿刺針の場合、通電するための電極が穿刺針にそれぞれ設置される。算出機能１５４は、例えば、電極の中心間の距離を計算することもできる。例えば、図１４Ｃに示すように、制御機能１５２は、穿刺針にそれぞれ配置された電極（＋）と電極（−）の中心間の距離を表示してもよい。ここで、電極の位置は、針種ごとに決まっている。例えば、穿刺針の先端から２ｃｍの所に電極（−）があり、さらに２ｃｍの所に電極（＋）がある。そこで、算出機能１５４は、現在使用されている穿刺針の針種の情報を取得して、取得した針種の電極の位置に基づいて、電極の中心の位置間の距離を算出する。制御機能１５２は、算出された距離を３次元のレンダリング画像に表示させる。

上記した距離は、自動で算出するように設定することもできる。例えば、算出機能１５４は、補正された針ガイド間の距離を自動で算出して、制御機能１５２が各針間の距離を参照情報として表示する。ここで、指定した点を針間の距離自動計測ポイントに設定することができる。或いは、制御機能１５２が針種を選択するＧＵＩをディスプレイ２に表示させ、操作者によって針種を選択させることで、電極の中心間の距離を自動で算出して表示することも可能である。ここで、距離の算出対象となる穿刺針は任意に選択することができる。例えば、実際に通電させる電極のみを対象とするように設定してもよい。なお、実際の針間距離を見る計測点（例えば、電極の中心）で曲がりの補正をすることにより、オート計測部分の精度は上げることができる。

制御機能１５２は、算出機能１５４によって算出された距離の値を治療装置に送信することで、治療に用いる出力値を設定させることも可能である。例えば、制御機能１５２は、算出した値をナノナイフ装置に入力して、計画した範囲を治療するために最適な通電時間や出力を決定することができる。

また、算出した値が予め計画された値と異なっていた場合に、警告を出力することも可能である。例えば、制御機能１５２は、治療計画で計画された穿刺針間の距離と比較して、算出機能１５４によって算出された穿刺針間の距離が大きく異なっていた場合に、警告を出力する。

上述した実施形態では、超音波診断装置が穿刺針の曲がりを算出して針ガイドを補正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、Ｘ線ＣＴ装置などの他のモダリティで実行される場合であってもよい。

なお、上記の実施形態の説明で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および当該ＣＰＵにて解析実行されるプログラムにて実現され、あるいは、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。

また、上述した実施形態で説明した処理方法は、あらかじめ用意された処理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。この処理プログラムは、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、この処理プログラムは、ハードディスク、フレキシブルディスク（ＦＤ）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ及びＳＤカードメモリ等のＦｌａｓｈメモリ等のコンピュータで読み取り可能な非一時的な記録媒体に記録され、コンピュータによって非一時的な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。

以上、説明したとおり、実施形態によれば、手技のワークフローを改善させることができる。

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。

１５３ 取得機能
１５４ 算出機能
１５５ 補正機能

Claims (8)

1. 超音波画像が収集される空間における穿刺針の位置に基づく穿刺針のガイドラインを示す第１の位置情報と、前記超音波画像に含まれる穿刺針の位置を示す第２の位置情報とを取得する取得部と、
   前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報に基づいて、前記穿刺針の曲がりを算出する算出部と、
   前記穿刺針の曲がりに基づいて前記ガイドラインを補正する補正部と、
   前記穿刺針の先端を視点、刺入方向を視線方向として３次元の超音波画像データを投影することで、穿刺対象と所定の組織を示すマーカーとの位置関係を示す表示情報を生成する生成部と、
   前記補正部による補正後のガイドラインが超音波画像上に配置された画像と、前記表示情報を表示部に表示させる表示制御部と、
   を備え、
   前記生成部は、前記穿刺針の先端と前記穿刺対象との距離が閾値よりも長い場合に、前記３次元の超音波画像データを平行投影することで前記表示情報を生成し、前記穿刺針の先端と前記穿刺対象との距離が前記閾値よりも短い場合に、前記３次元の超音波画像データを透視投影することで前記表示情報を生成する、超音波診断装置。
2. 前記算出部は、複数の穿刺針間の距離及び刺入済みの穿刺針と前記ガイドラインとの距離のうち少なくとも１つを算出し、
   前記表示制御部は、前記算出部によって算出された距離を表示させる、請求項１に記載の超音波診断装置。
3. 前記表示制御部は、超音波プローブの断面を基準として、前記表示情報の上下及び左右方向を決定する、請求項１に記載の超音波診断装置。
4. 刺入済みの前記穿刺針の位置が変化した場合に、位置関係の補正を促す通知を出力する出力部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
5. 前記穿刺針の穿刺計画と前記穿刺針の刺入位置との誤差を算出し、算出した誤差が所定の閾値を上回った場合に、穿刺針の刺入位置の修正を促す通知を出力する出力部をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
6. 前記表示制御部は、刺入済みの複数の穿刺針間の距離に基づいて、前記穿刺針による治療のための出力条件を表示部に表示させる、請求項２に記載の超音波診断装置。
7. 前記算出部は、前記第１の位置情報によって示される位置及び前記第２の位置情報によって示される位置を通過する円の曲率を、前記穿刺針の曲がりとして算出する、請求項１〜６のいずれか１つに記載の超音波診断装置。
8. 医用画像が収集される空間における穿刺針の位置に基づく穿刺針のガイドラインを示す第１の位置情報と、前記医用画像に含まれる穿刺針の位置を示す第２の位置情報とを取得する取得部と、
   前記第１の位置情報及び前記第２の位置情報に基づいて、前記穿刺針の曲がりを算出する算出部と、
   前記穿刺針の曲がりに基づいて前記ガイドラインを補正する補正部と、
   前記穿刺針の先端を視点、刺入方向を視線方向として３次元の医用画像データを投影することで、穿刺対象と所定の組織を示すマーカーとの位置関係を示す表示情報を生成する生成部と、
   前記補正部による補正後のガイドラインが医用画像上に配置された画像と、前記表示情報を表示部に表示させる表示制御部と、
   を備え、
   前記生成部は、前記穿刺針の先端と前記穿刺対象との距離が閾値よりも長い場合に、前記３次元の医用画像データを平行投影することで前記表示情報を生成し、前記穿刺針の先端と前記穿刺対象との距離が前記閾値よりも短い場合に、前記３次元の医用画像データを透視投影することで前記表示情報を生成する、医用画像診断装置。

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