JP7198034B2 - 画像診断装置及び画像診断支援方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、画像診断装置及び画像診断支援方法に関する。

近年、関節リウマチをはじめとする関節疾患の進行度の評価に画像診断を行うことが一般的になりつつある。例えば、関節リウマチの進行度は、関節破壊と機能障害の程度から判定される。関節疾患の進行度の評価を行うための画像診断において、例えば、超音波診断装置による超音波ドプラ画像上の血流領域が観察される。

関節リウマチの進行度を評価する場合、周辺の骨に対する、関節リウマチの炎症の達している範囲を視認することができれば、予後の良し悪しを診断可能になる。そのために、関節リウマチの進行度を評価するに当たり、血流と骨の位置関係を確認したいと要望されている。

特開２０１４－０２３９５４号公報

本発明が解決しようとする課題は、関節疾患の進行度の評価を支援できる画像を提供することである。

実施形態に係る画像診断装置は、収容部と、超音波撮影部と、Ｘ線撮影部と、画像処理部とを備える。収容部は、被検体を収容可能である。超音波撮影部は、収容部に収容された被検体の超音波撮影を行う。Ｘ線撮影部は、収容部に収容された被検体のＸ線撮影を行う。画像処理部は、Ｘ線撮影による被検体のＸ線画像と、超音波撮影による被検体の超音波画像とに基づく合成画像を生成して表示部に表示させる。

図１は、実施形態に係る画像診断装置の構成を示す概略図。 図２は、実施形態に係る画像診断装置の外観を示す斜視図。 図３は、実施形態に係る画像診断装置における指の撮影状態を示す側面図及び上面図。 図４は、実施形態に係る画像診断装置の機能を示すブロック図。 図５は、実施形態に係る画像診断装置において、指の超音波画像データの一例を示す模式図。 図６は、実施形態に係る画像診断装置において、指のＸ線画像データの一例を示す模式図。 図７は、実施形態に係る画像診断装置において、指の変換Ｘ線画像データの一例を示す模式図。 図８は、実施形態に係る画像診断装置において、指の合成画像データの一例を示す模式図。 図９は、実施形態に係る画像診断装置における指の撮影動作をフローチャートとして示す図。 図１０は、実施形態に係る画像診断装置において、超音波撮影部、Ｘ線撮影部、及び駆動部の回転に伴う断面及び投影面の変化を示す図。 図１１は、実施形態に係る画像診断装置におけるキャリブレーション時の状態を示す側面図及び上面図。 図１２は、実施形態に係る画像診断装置におけるキャリブレーション動作をフローチャートとして示す図。

以下、図面を参照しながら、画像診断装置及び画像診断支援方法の実施形態について詳細に説明する。

１．実施形態
図１は、実施形態に係る画像診断装置の構成を示す概略図である。図２は、実施形態に係る画像診断装置の外観を示す斜視図である。図３は、実施形態に係る画像診断装置における指の撮影状態を示す側面図及び上面図である。

図１～図３は、実施形態に係る画像診断装置１を示す。画像診断装置１は、超音波撮影部１０と、Ｘ線撮影部２０と、コンソール（画像処理装置）３０と、駆動部６０とを備える。

画像診断装置１は、被検体、例えば、患者の手の指Ｕを収容可能な大きさ及び形状を有する収容部Ｈを有する筐体Ｒに、超音波撮影部１０と、Ｘ線撮影部２０とを備える。画像診断装置１は、筐体Ｒの収容部Ｈに、超音波撮影時の音響インピーダンス整合のための媒体（例えば、水）Ｗが満たされた状態で使用される。なお、被検体が指Ｕの場合について説明するが、その場合に限定されるものではない。例えば、被検体は、関節をもつ部位である腕や足であってもよい。

超音波撮影部１０と、Ｘ線撮影部２０とは、超音波撮影部１０による超音波撮影の撮影断面と、Ｘ線撮影部２０によるＸ線撮影の投影面（検出面）とが略平行になるように筐体Ｒ内で位置関係が調整される。ここで、当該断面及び投影面がつくる２方向をＸ軸方向及びＺ軸方向と定義し、Ｘ軸方向及びＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向と定義する。

超音波撮影部１０は、前面部に複数個の微小な振動子（圧電素子）１１を備え、コンソール３０による制御の下、収容部Ｈに収容された指Ｕの超音波撮影を行う。各振動子１１は電気音響変換素子であり、送信時には電気パルスを超音波パルスに変換し、また、受信時には反射波を電気信号（受信信号）に変換する機能を有する。超音波撮影部１０は小型、軽量に構成されており、ケーブル（又は無線通信）を介してコンソール３０に接続される。

超音波撮影部１０は、いわゆる超音波プローブとして機能する。しかし、超音波撮影部１０は、操作者によって直接的に把持されるものではないので、把持用の筐体は必須の構成ではない。

超音波撮影部１０は、スキャン方式の違いにより、リニア型、コンベックス型、及びセクタ型等の種類に分けられる。また、超音波撮影部１０は、アレイ配列次元の違いにより、アジマス方向に１次元（１Ｄ）的に複数個の振動子１１が配列された１Ｄアレイ型と、アジマス方向かつエレベーション方向に２次元（２Ｄ）的に複数個の振動子１１が配列された２Ｄアレイ型との種類に分けられる。なお、１Ｄアレイ型は、エレベーション方向に少数の振動子１１が配列されたものを含む。

なお、図１～図３において、画像診断装置１が、１個の超音波撮影部１０を備える場合について図示するが、その場合に限定されるものではない。例えば、画像診断装置１は、収容部Ｈを間に挟んで両側に、２個の超音波撮影部１０を備えてもよい。２個の超音波撮影部１０が備えられる場合、２個の超音波撮影部１０をＹ軸の平行方向にずらして配置することで、駆動部６０の配置を省略して、２個の超音波撮影部１０に相当する２断面の超音波画像を生成することができる。又は、２個の超音波撮影部１０が備えられる場合、２個の超音波撮影部１０にそれぞれ対応する２個の駆動部６０を備え、各超音波撮影部１０を使用してＹ軸の平行方向に複数の超音波画像データを生成できるようにしてもよい。

Ｘ線撮影部２０は、高電圧供給装置２１、Ｘ線照射装置２２、及びＸ線検出装置２３を備え、コンソール３０による制御の下、収容部Ｈに収容された指ＵのＸ線撮影を行う。

高電圧供給装置２１は、コンソール３０による制御の下、Ｘ線照射装置２２のＸ線管に高電圧電力を供給する。

Ｘ線照射装置２２は、Ｘ線管（Ｘ線源）及び可動絞り装置を設ける。Ｘ線管は、高電圧供給装置２１から高電圧電力の供給を受けて、高電圧電力の条件に応じてＸ線を発生する。可動絞り装置は、コンソール３０による制御の下、Ｘ線管のＸ線照射口で、Ｘ線を遮蔽する物質から構成された絞り羽根を移動可能に支持する。なお、Ｘ線管の前面に、Ｘ線管によって発生されたＸ線の線質を調整する線質調整フィルタ（図示省略）を備えてもよい。なお、Ｘ線照射装置２２は、Ｘ線照射部の一例である。

Ｘ線検出装置２３は、Ｘ線照射装置２２に対向するように、かつ、その検出面がＸ－Ｚ面と平行になるように設けられる。Ｘ線検出装置２３は、Ｘ線検出器及びＡ／Ｄ（Analog to Digital）変換回路を備える。Ｘ線検出器は、Ｘ線を検出する複数の検出素子を備える。複数の検出素子は、マトリクス状に配置される。Ｘ線検出器は、コンソール３０による制御の下、ＳＩＤ（Source Image Distance）方向に沿って動作、即ち、前後動作を行うことができる。また、Ｘ線検出器は、コンソール３０による制御の下、ＳＩＤ方向を中心とした回転方向に沿って動作、即ち、回転動作を行うことができる。なお、Ｘ線検出装置２３は、Ｘ線検出部の一例である。

コンソール３０は、処理回路３１、メモリ３２、ディスプレイ３３、及び入力インターフェース３４を備える。また、コンソール３０は、超音波撮影部１０を制御して超音波画像を生成するために、超音波撮影制御回路４１、Ｂモード処理回路４２、ドプラ処理回路４３、及び超音波画像生成回路４４を備える。さらに、コンソール３０は、Ｘ線撮影部２０を制御してＸ線画像を生成するために、Ｘ線撮影制御回路５１及びＸ線画像生成回路５２を備える。回路４１～４４，５１，５２は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ:Application Specific Integrated Circuit）等によって構成されるものである。しかしながら、その場合に限定されるものではなく、回路４１～４４，５１，５２の機能の全部又は一部は、処理回路３１がプログラムを実行することで実現されるものであってもよい。

処理回路３１は、画像診断装置１の全体の動作を制御する。処理回路３１は、専用又は汎用のＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＭＰＵ（Micro Processor Unit）、又はＧＰＵ（Graphics Processing Unit）の他、ＡＳＩＣ、及び、プログラマブル論理デバイス等を意味する。プログラマブル論理デバイスとしては、例えば、単純プログラマブル論理デバイス（ＳＰＬＤ：Simple Programmable Logic Device）、複合プログラマブル論理デバイス（ＣＰＬＤ：Complex Programmable Logic Device）、及び、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）等が挙げられる。

また、処理回路３１は、単一の回路によって構成されてもよいし、複数の独立した処理回路要素の組み合わせによって構成されてもよい。後者の場合、メモリ３２は処理回路要素ごとに個別に設けられてもよいし、単一のメモリ３２が複数の処理回路要素の機能に対応するプログラムを記憶するものであってもよい。

メモリ３２は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、ハードディスク、光ディスク等によって構成される。メモリ３２は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ及びＤＶＤ（Digital Video Disk）等の可搬型メディアによって構成されてもよい。メモリ３２は、処理回路３１において用いられる各種処理プログラム（アプリケーションプログラムの他、ＯＳ（Operating System）等も含まれる）や、プログラムの実行に必要なデータを記憶する。また、ＯＳに、操作者に対するディスプレイ３３への情報の表示にグラフィックを多用し、基礎的な操作を入力インターフェース３４によって行うことができるＧＵＩ（Graphic User Interface）を含めることもできる。なお、メモリ３２は、記憶部の一例である。

ディスプレイ３３は、各種の情報を表示する。例えば、ディスプレイ３３は、超音波画像生成回路４４によって生成された超音波画像データや、Ｘ線画像生成回路５２によって生成されたＸ線画像データや、操作者からの各種操作を受け付けるためのＧＵＩ（Graphical User Interface）等を出力する。例えば、ディスプレイ３３は、液晶ディスプレイやＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイ、ＯＬＥＤ（Organic Light Emitting Diode）ディスプレイ等である。なお、ディスプレイ３３は、表示部の一例である。

入力インターフェース３４は、操作者によって操作が可能な入力デバイスと、入力デバイスからの信号を入力する入力回路とを含む。入力デバイスは、マウス、キーボード、トラックボール、スイッチ、ボタン、ジョイスティック、操作面に触れることで入力操作を行うタッチパッド、表示画面とタッチパッドとが一化されたタッチスクリーン、光学センサを用いた非接触入力回路、音声入力回路等によって実現される。入力デバイスが操作者から入力操作を受け付けると、入力回路は当該入力操作に応じた電気信号を生成して処理回路３１に出力する。入力インターフェース３４の一例として、超音波送受信ボタン３４１、Ｘ線曝射ボタン３４２、ジョイスティック３４３を図２及び図３に図示する。ジョイスティック３４３は、超音波撮影部１０を、超音波撮影の撮影断面の直交方向、つまり、Ｙ軸の平行方向に移動させるための指示を行うものである。なお、入力インターフェース３４は、入力部の一例である。

超音波撮影制御回路４１は、送信回路及び受信回路（図示省略）を有する。超音波撮影制御回路４１は、処理回路３１による制御の下、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、超音波撮影制御回路４１がコンソール３０に設けられる場合について説明するが、超音波撮影制御回路４１は、超音波撮影部１０に設けられてもよい。なお、超音波撮影制御回路４１は、超音波撮影制御部の一例である。

送信回路は、パルス発生回路、送信遅延回路、及びパルサ回路等を有し、超音波振動子に駆動信号を供給する。パルス発生回路は、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。送信遅延回路は、超音波撮影部１０の超音波振動子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、パルス発生回路が発生する各レートパルスに対し与える。また、パルサ回路は、レートパルスに基づくタイミングで、超音波振動子に駆動パルスを印加する。送信遅延回路は、各レートパルスに対し与える遅延時間を変化させることで、圧電振動子面から送信される超音波ビームの送信方向を任意に調整する。

受信回路は、アンプ回路、Ａ／Ｄ（Analog to Digital）変換器、及び加算器等を有し、超音波振動子が受信したエコー信号を受け、このエコー信号に対して各種処理を行ってエコーデータを生成する。アンプ回路は、エコー信号をチャンネル毎に増幅してゲイン補正処理を行う。Ａ／Ｄ変換器は、ゲイン補正されたエコー信号をＡ／Ｄ変換し、デジタルデータに受信指向性を決定するのに必要な遅延時間を与える。加算器は、Ａ／Ｄ変換器によって処理されたエコー信号の加算処理を行ってエコーデータを生成する。加算器の加算処理により、エコー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。

Ｂモード処理回路４２は、処理回路３１による制御の下、受信回路からエコーデータを受信し、対数増幅、及び包絡線検波処理等を行って、信号強度が輝度の明るさで表現されるＸ－Ｚ断面のデータを生成する。このデータは、一般に、Ｂモードデータと呼ばれる。なお、Ｂモード処理回路４２は、Ｂモード処理部の一例である。

ドプラ処理回路４３は、処理回路３１による制御の下、受信回路からのエコーデータから速度情報を周波数解析し、ドプラ効果による速度、分散、パワー等の移動体情報を多点について抽出したＸ－Ｚ断面のデータを生成する。このデータは、一般に、ドプラデータと呼ばれる。

超音波画像生成回路４４は、処理回路３１による制御の下、超音波撮影部１０が受信したエコー信号に基づいて、所定の輝度レンジで表現されたＸ－Ｚ断面の超音波画像データを生成する。例えば、超音波画像生成回路４４は、Ｘ－Ｚ断面の超音波画像データとして、Ｂモード処理回路４２によって生成されたＢモードデータから反射波の強度を輝度にて表したＸ－Ｚ断面のＢモード画像データを生成する。また、超音波画像生成回路４４は、Ｘ－Ｚ断面の超音波画像データとして、ドプラ処理回路４３によって生成されたドプラデータから移動体情報を表す速度画像、分散画像、パワー画像、又は、これらの組み合わせ画像としてのＸ－Ｚ断面のドプラ画像を生成する。さらに、超音波画像生成回路４４は、Ｘ－Ｚ断面の超音波画像データとして、Ｂモード画像データに、カラードプラ画像データ又はパワードプラ画像データを合成したＸ－Ｚ断面の画像データを生成する。なお、超音波画像生成回路４４は、超音波画像生成部の一例である。

駆動制御回路４６は、処理回路３１による制御の下、駆動部６０を駆動させる動力回路である。

Ｘ線撮影制御回路５１は、処理回路３１による制御の下、Ｘ線の照射を制御する。なお、Ｘ線撮影制御回路５１がコンソール３０に設けられる場合について説明するが、Ｘ線撮影制御回路５１は、Ｘ線撮影部２０に設けられてもよい。なお、Ｘ線撮影制御回路５１は、Ｘ線撮影制御部の一例である。

Ｘ線画像生成回路５２は、処理回路３１による制御の下、Ｘ線検出装置２３のＡ／Ｄ変換回路（図示省略）から出力された投影データに対して対数変換処理（ＬＯＧ処理）を行なって必要に応じて加算処理して、Ｘ線画像データを生成する。また、Ｘ線画像生成回路５２は、処理回路３１による制御の下、生成されたＸ線画像データに対して画像処理を施す。画像処理としては、データに対する拡大／階調／空間フィルタ処理や、時系列に蓄積されたデータの最小値／最大値トレース処理、及びノイズを除去するための加算処理等が挙げられる。なお、Ｘ線画像生成回路５２は、Ｘ線画像生成部の一例である。

駆動部６０は、超音波撮影部１０を、超音波撮影の撮影断面の直交方向、つまり、Ｙ軸の平行方向に駆動させる構造を有する。例えば、駆動部６０は、回転運動を直線運動に変換するボールねじ構造を有する。その場合、駆動部６０は、Ｙ軸の平行方向に沿うねじ軸Ｓと、ねじ軸Ｓを軸中心に回転させるモータＭと、ねじ軸Ｓに係合するナットＮとを設ける。モータＭによりねじ軸Ｓが軸中心に回転されると、ナットＮがＹ軸の平行方向に移動する。つまり、ナットＮに超音波撮影部１０を固定することで、モータＭの駆動により、超音波撮影部１０がＹ軸の平行方向に移動する。

続いて、画像診断装置１の機能について説明する。

図４は、画像診断装置１の機能を示すブロック図である。

処理回路３１は、メモリ３２に記憶された、又は、処理回路３１内に直接組み込まれたプログラムを読み出して実行することで、駆動制御機能３１１、変換率算出機能３１２、及び画像処理機能３１３を実現する。以下、機能３１１～３１３がソフトウェア的に機能する場合を例に挙げて説明するが、機能３１１～３１３の全部又は一部は、ＡＳＩＣ等の回路により実現されてもよい。

駆動制御機能３１１は、駆動制御回路４５を制御し、駆動部６０のモータＭを駆動させることで、超音波撮影部１０をＹ軸の平行方向に移動させる機能を含む。なお、駆動制御機能３１１は、駆動制御部の一例である。

変換率算出機能３１２は、超音波画像データ及びＸ線画像データの画像サイズ（大きさ）に基づいて、Ｘ線画像データを超音波画像データの画像サイズに合わせるためのＸ線画像データの変換率を算出する機能を含む。Ｘ線画像データは、１点の焦点から照射されたＸ線に基づく画像データであるため、超音波撮影部１０（又は、超音波断面）のＹ軸方向の位置に応じて、超音波画像データとの画像サイズが変化することになる。

Ｘ線画像データを超音波画像データの画像サイズに合わせるために、画像変換機能３１４は、Ｘ線撮影部２０のＸ線管及びＸ線検出器の位置（ＳＩＤ）と、超音波撮影部１０のＹ軸方向の位置とを取得し、それらの情報と超音波画像データの画素サイズ［ｍｍ／ｐｉｘｅｌ］とに基づいて、Ｘ線画像データの変換率を計算する。変換率算出機能３１２は、Ｘ線照射装置２２（又はＸ線検出装置２３）の位置を、Ｘ線照射装置２２（又はＸ線検出装置２３）をＹ軸の平行方向に移動させる駆動部（図示省略）の回転方向の機械的変位量に基づいて算出すればよいし、超音波撮影部１０のＹ軸方向の位置を、駆動部６０の回転方向の機械的変位量に基づいて算出すればよい。なお、変換率算出機能３１２は、変換率算出部の一例である。

画像処理機能３１３は、超音波撮影制御回路４１による制御により超音波画像生成回路４４によって生成された指Ｕの超音波画像データと、Ｘ線撮影制御回路５１による制御によりＸ線画像生成回路５２によって生成された指ＵのＸ線画像データとを合成することで、指Ｕの合成画像データを生成する機能を含む。指Ｕの超音波画像データの一例を図５に示す。指ＵのＸ線画像データの一例を図６に示す。画像処理機能３１３は、画像変換機能３１４及び画像合成機能３１５を含む。なお、画像処理機能３１３は、画像処理部の一例である。

画像変換機能３１４は、変換率算出機能３１２によって算出された変換率に従ってＸ線画像データを変換処理して、変換処理後のＸ線画像データ（以下、「変換Ｘ線画像データ」と呼ぶ）を生成する機能を含む。指Ｕの変換Ｘ線画像データの一例を図７に示す。なお、Ｘ線画像データを縮小変換すると、画像の分解能が損なわれてしまう。そのため、画像変換機能３１４は、超音波画像データ及びＸ線画像データのうち画素サイズの小さい画像データに合うようにＸ線画像データ又は超音波画像データを変換してもよい。なお、画像変換機能３１４は、画像変換部の一例である。

画像合成機能３１５は、画像変換機能３１４によって生成された指Ｕの変換Ｘ線画像データと、超音波撮影制御回路４５による制御により超音波画像生成回路４４によって生成された指Ｕの超音波画像データとを合成して、合成画像データを生成する機能を含む。指Ｕの合成画像データの一例を図８に示す。また、画像合成機能３１５は、合成画像データを合成画像としてディスプレイ３３に表示させる機能と、合成画像データをメモリ３２に記憶させる機能とを含む。なお、画像合成機能３１５は、画像合成部の一例である。

続いて、画像診断装置１の動作について説明する。

図９は、画像診断装置１における指の撮影動作をフローチャートとして示す図である。図９において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

まず、操作者は、患者の指を筐体Ｒの収容部Ｈに挿入させ、収容部Ｈを水Ｗで満たす。

操作者により超音波送受信ボタン３４１が押圧されることで、超音波撮影制御回路４１は、超音波撮影部１０を制御して、収容部Ｈ内の患者の指Ｕに対して超音波撮影を開始し、超音波画像生成回路４４は、超音波画像データ（例えば、Ｂモード画像及びパワードプラ画像の合成画像データ）の収集を開始する（ステップＳＴ１）。超音波画像生成回路４４は、超音波画像データを生成し、超音波画像データを超音波画像としてディスプレイ３３にライブ表示させる（ステップＳＴ２）。

また、超音波撮影中、操作者によりジョイスティック３４３がＹ軸方向に左側又は右側に倒されることで、駆動制御機能３１１は、駆動制御回路４５を介してモータＭを駆動させ、超音波撮影部１０をＹ軸の平行方向にスライド移動させる（ステップＳＴ３）。操作者は、任意の位置で超音波撮影部１０のスライド移動を停止させる。超音波撮影制御回路４１は、操作者により超音波送受信ボタン３４１が再び押圧されたか、つまり、超音波画像データの収集を終了（フリーズ）するか否かを判断する（ステップＳＴ４）。

ステップＳＴ４の判断にてＮＯ、つまり、超音波画像データの収集を終了しないと判断される場合、超音波撮影制御回路４１は、操作者により超音波送受信ボタン３４１が再び押圧されるまで超音波撮影部１０をスライド移動させる（ステップＳＴ３）。一方で、ステップＳＴ４の判断にてＹＥＳ、つまり、超音波画像データの収集を終了すると判断される場合、超音波撮影制御回路４１は、超音波画像データの収集を終了し（ステップＳＴ５）、終了直前の超音波画像データをメモリ３２に保存する（ステップＳＴ６）。

操作者によりＸ線曝射ボタン３４２が押圧されることで、Ｘ線撮影制御回路５１は、Ｘ線撮影部２０等を制御して、収容部Ｈ内の患者の指Ｕに対してＸ線撮影を実行し、Ｘ線画像生成回路５２は、Ｘ線画像データを生成する（ステップＳＴ７）。変換率算出機能３１２は、ステップＳＴ６によりメモリ３２に保存された超音波画像データの画像サイズと、ステップＳＴ７によって生成されたＸ線画像データの画像サイズとに基づいて、Ｘ線画像データを超音波画像データの画像サイズに合わせるためのＸ線画像データの変換率を算出する（ステップＳＴ８）。Ｘ線画像データの変換率は、メモリ３２に保存された超音波画像データが生成された場合の、超音波撮影部１０のＹ軸の平行方向の位置に対応するものである。

画像変換機能３１４は、ステップＳＴ７によって生成されたＸ線画像データを、ステップＳＴ８によって算出された変換率に従って変換処理して、変換Ｘ線画像データを生成する（ステップＳＴ９）。画像合成機能３１５は、ステップＳＴ９によって生成された変換Ｘ線画像データと、ステップＳＴ６によりメモリ３２に保存された超音波画像データとを合成して、合成画像データを生成する（ステップＳＴ１０）。

画像合成機能３１５は、ステップＳＴ１０によって生成された合成画像データを合成画像としてディスプレイ３３に表示させる（ステップＳＴ１１）。つまり、画像合成機能３１５は、ステップＳＴ１１において、図８に示す合成画像データを合成画像としてディスプレイ３３に表示させる。なお、画像合成機能３１５は、ステップＳＴ１１において、図８に示す合成画像データと共に、図５に示す超音波画像データや、図６又は図７に示すＸ線画像データを画像としてディスプレイ３３に表示させてもよい。

画像診断装置１によれば、超音波画像データとＸ線画像データとが高精度で合成された合成画像データの表示により、血流と骨との位置関係、つまり、骨及び軟骨の破壊部分への血液の侵入の有無を明瞭に視認できる画像データを操作者に提供することができる。操作者は、表示された合成画像を視認することで、リウマチの早期診断において有用な骨に入っていく血管の有無を診断することができる。

２．第１の変形例
前述の実施形態では、超音波撮影部１０は筐体Ｒ内をＹ軸の平行方向にのみスライド移動でき、Ｘ線撮影部２０は筐体Ｒに固定されるものとして説明した。しかし、その場合に限定されるものではない。例えば、超音波撮影部１０、Ｘ線撮影部２０、及び駆動部６０を一体として、Ｘ線撮影中心を中心として回転できるような第２の駆動部（図示省略）を備え、駆動制御回路４５が、第２の駆動部の動作を制御する構成を備えてもよい。ここで、Ｘ線撮影中心とは、Ｘ線管のＸ線焦点と、Ｘ線検出器の検出面の中心とを結ぶ線分上であって、当該線分の中心を意味する。この構成により、超音波画像データとして任意の断面の画像データを得ることができ、かつ、Ｘ線画像データとも合成可能な画像データを得ることができる。

図１０は、超音波撮影部１０、Ｘ線撮影部２０、及び駆動部６０の回転に伴う断面及び投影面の変化を示す図である。図１０（Ａ），（Ｂ）は、Ｘ－Ｚ面内で超音波撮影部１０、Ｘ線撮影部２０、及び駆動部６０が一体としてＸ線撮影中心を中心として回転する場合の超音波断面及びＸ線投影面の変化を示す。図１０（Ｃ），（Ｄ）は、Ｙ－Ｚ面内で超音波撮影部１０、Ｘ線撮影部２０、及び駆動部６０が一体としてＸ線撮影中心を中心として回転する場合の超音波断面及びＸ線投影面の変化を示す。

図１０（Ａ）は、超音波画像データの断面と、Ｘ線画像データの投影面とを表す。駆動制御回路４５が、Ｘ－Ｚ面内で超音波撮影部１０、Ｘ線撮影部２０、及び駆動部６０を一体としてＸ線撮影中心を中心として回転させると、Ｘ－Ｚ面内で、超音波画像データの断面と、Ｘ線画像データの投影面とが回転する（図１０（Ｂ）に図示）。

図１０（Ｃ）は、超音波画像データの断面と、Ｘ線画像データの投影面とを表す。駆動制御回路４５が、Ｙ－Ｚ面内で超音波撮影部１０、Ｘ線撮影部２０、及び駆動部６０を一体としてＸ線撮影中心を中心として回転させると、Ｙ－Ｚ面内で、超音波画像データの断面と、Ｘ線画像データの投影面とが回転する（図１０（Ｄ）に図示）。

図１０（Ｂ），（Ｄ）に示すように、駆動制御回路４５が、超音波撮影部１０、Ｘ線撮影部２０、及び駆動部６０を一体としてＸ線撮影中心を中心として回転させることで、オブリーク断面の超音波画像データと、そのオブリーク断面と平行な投影面のＸ線画像データとを生成することができる。

画像診断装置１の第１の変形例によれば、前述の効果に加え、超音波画像データとしてオブリーク断面の画像を得ることができ、かつ、Ｘ線画像データとも合成可能な画像データを提供することができる。

３．第２の変形例
合成画像データを生成するために、超音波撮影部１０及びＸ線撮影部２０の機械的な位置関係を精度よく認識していなければならない。そのために、Ｘ線照射装置２２をＸ－Ｙ面上でＸ線撮影中心を中心として回転できるような第３の駆動部（図示省略）を備え、駆動制御回路４５が、第３の駆動部の動作を制御する構成を備えてもよい。つまり、Ｘ線撮影部２０は、Ｘ線照射装置２２の回転により、Ｘ線の照射角度の異なる複数のＸ線撮影、つまり、トモシンセシスによる撮影を行うことができる。この構成により、超音波画像データに合成する任意の断面のＸ線画像データを得ることができ、かつ、超音波画像データにも合成可能な画像データを得ることができる。

Ｘ線撮影部２０によるトモシンセシスの撮影により、Ｘ線画像生成回路５２は、複数のＸ線画像データを生成する。画像処理機能３１３は、複数のＸ線画像データの中から、超音波画像データの断面に合うＸ線パスに基づくＸ線画像データを選択する。そして、画像処理機能３１３は、超音波撮影制御回路４１による制御により超音波画像生成回路４４によって生成された超音波画像データと、選択されたＸ線画像データとを合成することで、合成画像データを生成する。

又は、画像処理機能３１３は、トモシンセシスの撮影により得られた複数のＸ線画像データに基づいてボリュームデータを生成し、超音波画像データの断面に合うＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction）断面の画像データを生成してもよい。そして、画像処理機能３１３は、超音波撮影制御回路４１による制御により超音波画像生成回路４４によって生成された超音波画像データと、ＭＰＲ画像データとを合成することで、合成画像データを生成する。

画像診断装置１の第２の変形例によれば、前述の効果に加え、超音波画像データとＸ線画像データとの合成の精度が向上する。

４．第３の変形例
第３の変形例を用いて前述したように、合成画像データを生成するために、超音波撮影部１０及びＸ線撮影部２０の機械的な位置関係を精度よく認識していなければならない。そのために、任意のタイミングにおいて、変換率のキャリブレーション（校正）を行うこともできる。

第３の変形例の場合、変換率算出機能３１２は、前述したＸ線画像データの変換率を算出する機能に加え、校正用ファントムを撮影して生成された超音波画像データ及びＸ線画像データに基づいて、変換率の補正値を算出する機能を含む。

画像変換機能３１４は、変換率算出機能３１２によって算出された変換率を補正値により補正し、補正後の変換率に従ってＸ線画像データを変換処理して、変換Ｘ線画像データを生成する機能を含む。

図１１は、実施形態に係る画像診断装置におけるキャリブレーション時の状態を示す側面図及び上面図である。

図１１に示すように、操作者が、筐体Ｒの収容部Ｈの中に、少なくとも３個（例えば、３個）の金属の球体Ｂを挿入することで、収容部Ｈは３個の金属の球体Ｂを収容する。この状態で、変換率のキャリブレーションが行われる。筐体Ｒの収容部Ｈの撮影領域にのみ３個の金属の球体Ｂが収容されればよい。

図１２は、画像診断装置１におけるキャリブレーション動作をフローチャートとして示す図である。図１２において、「ＳＴ」に数字を付した符号はフローチャートの各ステップを示す。

まず、操作者は、３個の金属の球体Ｂを筐体Ｒの収容部Ｈに挿入させ、収容部Ｈを水Ｗで満たす。

操作者によりＸ線曝射ボタン３４２が押圧されることで、Ｘ線撮影制御回路５１は、Ｘ線撮影部２０等を制御して、収容部Ｈ内の３個の球体Ｂに対してＸ線撮影を実行し、Ｘ線画像生成回路５２は、Ｘ線画像データを生成する（ステップＳＴ２１）。変換率算出機能３１２は、Ｘ線画像データに基づいて、３個の球体ＢのＸ－Ｚ投影面内の座標を計測する（ステップＳＴ２２）。

操作者により超音波送受信ボタン３４１が押圧されることで、超音波撮影制御回路４１は、超音波撮影部１０を制御して、収容部Ｈ内の３個の球体Ｂに対して超音波撮影を開始し、超音波画像生成回路４４は、超音波画像データ（例えば、Ｂモード画像及びパワードプラ画像の合成画像データ）の収集を開始する（ステップＳＴ２３）。超音波画像生成回路４４は、超音波画像データを生成し、超音波画像データを超音波画像としてディスプレイ３３にライブ表示させる（ステップＳＴ２４）。

また、超音波撮影中、操作者によりジョイスティック３４３がＹ軸方向に左側又は右側に倒されることで、駆動制御機能３１１は、駆動制御回路４５を介してモータＭを駆動させ、超音波撮影部１０をＹ軸の平行方向にスライド移動させる（ステップＳＴ２５）。操作者は、任意の位置で超音波撮影部１０のスライド移動を停止させる。超音波撮影制御回路４１は、操作者により超音波送受信ボタン３４１が再び押圧されたか、つまり、超音波画像データの収集を終了（フリーズ）するか否かを判断する（ステップＳＴ２６）。

ステップＳＴ２６の判断にてＮＯ、つまり、超音波画像データの収集を終了しないと判断される場合、超音波撮影制御回路４１は、操作者により超音波送受信ボタン３４１が再び押圧されるまで超音波撮影部１０をスライド移動させる（ステップＳＴ２５）。一方で、ステップＳＴ２６の判断にてＹＥＳ、つまり、超音波画像データの収集を終了すると判断される場合、超音波撮影制御回路４１は、超音波画像データの収集を終了し（ステップＳＴ２７）、ステップＳＴ２３の撮影開始からステップＳＴ２７の撮影終了直前までの各超音波画像データをメモリ３２に保存する（ステップＳＴ２８）。つまり、超音波撮影制御回路４１は、超音波撮影部１０のＹ軸の平行方向の各位置について、超音波画像データを生成及び保存することができる。変換率算出機能３１２は、各超音波画像データに基づいて、３個の球体ＢのＸ－Ｚ断面内の座標を計測する（ステップＳＴ２９）。

変換率算出機能３１２は、ステップＳＴ２２によって計測されたＸ線画像データによる球体Ｂの座標を、超音波撮影部１０のＹ軸の平行方向の各位置に応じた変換率に従って変換する。そして、変換率算出機能３１２は、変換処理後の球体Ｂの座標が、ステップＳＴ２９によって計測された超音波画像データによる球体Ｂの座標に一致するような、変換率の補正値を算出する（ステップＳＴ３０）。変換率算出機能３１２は、ステップＳＴ３０によって算出された変換率の補正値をメモリ３２に保存する（ステップＳＴ３１）。

このように、変換率の補正値をメモリ３２に保存することで、図９のステップＳＴ９において、画像変換機能３１４は、ステップＳＴ８によって算出された変換率を当該補正値により補正し、補正後の変換率に従ってＸ線画像データを変換処理して、変換Ｘ線画像データを生成することができる。

画像診断装置１の第３の変形例によれば、前述の効果に加え、超音波画像データとＸ線画像データとの合成の精度が向上する。

なお、駆動制御機能３１１は、駆動制御部の一例である。変換率算出機能３１２は、変換率算出部の一例である。画像処理機能３１３は、画像処理部の一例である。画像変換機能３１４は、画像変換部の一例である。画像合成機能３１５は、画像合成部の一例である。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、関節疾患の進行度の評価を支援できる画像を提供することができる。

なお、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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。

１ 画像診断装置
１０ 超音波撮影部
２０ Ｘ線撮影部
３０ コンソール
３１ 処理回路
４１ 超音波撮影制御回路
５１ Ｘ線撮影制御回路
６０ 駆動部
３１１ 駆動制御機能
３１２ 変換率算出機能
３１３ 画像処理機能
３１４ 画像変換機能
３１５ 画像合成機能

Claims (12)

1. 被検体を収容可能な収容部と、
   前記収容部に収容された前記被検体の超音波撮影を行う超音波撮影部と、
   前記収容部に収容された前記被検体のＸ線撮影を行うＸ線撮影部と、
   前記Ｘ線撮影による前記被検体のＸ線画像と、前記超音波撮影による前記被検体の超音波画像とに基づく合成画像を生成して表示部に表示させる画像処理部と、
   を備え、
   前記超音波撮影部及び前記Ｘ線撮影部は、前記収容部を有する筐体内に、前記超音波撮影の撮影断面と、前記Ｘ線撮影の投影面とが略平行になるように設けられる、
   画像診断装置。
2. 前記超音波画像及び前記Ｘ線画像の画像サイズに基づいて、前記Ｘ線画像を超音波画像の画像サイズに合わせるための前記Ｘ線画像の変換率を算出する変換率算出部をさらに設け、
   前記画像処理部は、前記変換率に従って前記Ｘ線画像を変換処理し、変換処理後のＸ線画像と、前記超音波画像とを合成して、前記合成画像を生成する、
   請求項１に記載の画像診断装置。
3. 前記超音波撮影部を、前記超音波撮影の撮影断面の直交方向に移動させる駆動部をさらに備える、
   請求項２に記載の画像診断装置。
4. 前記超音波撮影部の前記直交方向への移動を指示する入力部をさらに備える、
   請求項３に記載の画像診断装置。
5. 前記変換率算出部は、前記超音波撮影部の前記直交方向の位置に応じた前記Ｘ線画像の変換率を算出し、
   前記画像処理部は、前記超音波撮影部の前記直交方向の位置に応じた前記変換率に従って前記Ｘ線画像を変換処理する、
   請求項３又は４に記載の画像診断装置。
6. 前記超音波撮影部、前記Ｘ線撮影部、及び前記駆動部を、前記Ｘ線撮影の撮影中心を中心として回転させる第２の駆動部をさらに備える、
   請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載の画像診断装置。
7. 前記Ｘ線撮影部のＸ線照射部を、前記Ｘ線撮影の撮影中心を中心として回転させる第３の駆動部をさらに備え、
   前記Ｘ線撮影部は、Ｘ線の照射角度の異なる複数のＸ線撮影を行って複数のＸ線画像を生成させ、
   前記画像処理部は、前記複数のＸ線画像から選択された画像を前記Ｘ線画像とする、
   請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載の画像診断装置。
8. 前記Ｘ線撮影部のＸ線照射部を、前記Ｘ線撮影の撮影中心を中心として回転させる第３の駆動部をさらに備え、
   前記Ｘ線撮影部は、Ｘ線の照射角度の異なる複数のＸ線撮影を行って複数のＸ線画像を生成させ、
   前記画像処理部は、前記複数のＸ線画像からボリュームデータを生成し、前記ボリュームデータに基づくＭＰＲ（Multi-Planar Reconstruction）断面の画像を前記Ｘ線画像とする、
   請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載の画像診断装置。
9. 前記変換率算出部は、校正用ファントムを撮影して生成された前記超音波画像及び前記Ｘ線画像に基づいて、前記変換率の補正値を算出し、
   前記画像処理部は、前記変換率を前記補正値により補正し、補正後の変換率に従って前記Ｘ線画像を変換処理して、前記変換処理後のＸ線画像を生成する、
   請求項３乃至５のうちいずれか１項に記載の画像診断装置。
10. 前記収容部は、前記超音波撮影部及び前記Ｘ線撮影部を備える筐体に、手の指を収容可能な大きさ及び形状で設けられる、
    請求項１乃至９のうちいずれか１項に記載の画像診断装置。
11. 被検体を収容可能な収容部に収容された前記被検体の超音波撮影を行い、
    Ｘ線撮影の投影面が前記超音波撮影の撮影断面と略平行になるように、前記収容部に収容された前記被検体の前記Ｘ線撮影を行い、
    前記Ｘ線撮影による前記被検体のＸ線画像と、前記超音波撮影による前記被検体の超音波画像とに基づく合成画像を生成して表示部に表示させる、
    画像診断支援方法。
12. 前記超音波撮影を行う超音波撮影部を、前記超音波撮影の撮影断面の直交方向に移動させながら前記被検体の超音波撮影を行う、
    請求項１１に記載の画像診断支援方法。

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