JP7337519B2 - 超音波プローブガイド装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、超音波プローブガイド装置及びプログラムに関する。

乳癌診断において超音波エラストグラフィー（Elastography）が利用されている。超音波エラストグラフィーとして、オペレータが超音波プローブを介して患者等の被検体に圧を加えるストレイン・エラストグラフィー（Strain Elastography）がある。ストレイン・エラストグラフィーは、オペレータの手動により超音波プローブを被検体に押しつけて圧を加える操作を要するので、オペレータが不慣れであると超音波プローブの操作の再現性を確保し難い。

特開２００９－１８３５６６号公報 特開２０１７－１５９０２７号公報

発明が解決しようとする課題は、超音波プローブの操作の再現性を向上することである。

実施形態に係る超音波プローブガイド装置は、現在の超音波走査に関し超音波プローブの現在の操作内容を表す情報を取得する取得部と、基準の超音波走査に関し超音波プローブの基準の操作内容を表す情報を記憶する記憶部と、前記現在の操作内容が前記基準の操作内容に一致するように前記現在の超音波走査に関する超音波プローブの操作をガイドするガイド部と、を具備する。

図１は、第１実施形態に係る放射線治療システムの構成を示す図である。 図２は、図１の超音波プローブガイド装置の構成を示す図である。 図３は、第１実施形態に係る超音波プローブの操作手法を示す図である。 図４は、図２の記憶回路により記憶される超音波画像と操作内容情報との記憶態様を示す図である。 図５は、第１実施形態に係る超音波プローブガイド装置の処理の典型的な流れを示す図である。 図６は、図５のステップＳＡ５においてディスプレイにより表示される視覚ガイド情報を含む表示画面の一例を示す図である。 図７は、図５のステップＳＡ５においてディスプレイにより表示される視覚ガイド情報を含む他の表示画面の一例を示す図である。 図８は、図５のステップＳＡ５においてディスプレイにより表示される合成画像に関する表示画面の一例を示す図である。 図９は、第２実施形態に係る超音波プローブガイド装置の構成を示す図である。 図１０は、第２実施形態に係る超音波プローブの操作手法を示す図である。 図１１は、第２実施形態に係る超音波プローブガイド装置の処理の典型的な流れを示す図である。 図１２は、応用例に係る放射線治療システムの処理の典型的な流れを示す図である。 図１３は、応用例に係る、腫瘍領域を含むエラスト画像を示す図である。

以下、図面を参照しながら本実施形態に係わる超音波プローブガイド装置、超音波プローブガイドプログラム及び放射線治療システムを説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る放射線治療システム１００の構成を示す図である。図１に示すように、放射線治療システム１００は、治療計画用ＣＴ（Computed Tomography）装置１、治療計画装置２、放射線治療装置３、超音波診断装置４及び超音波プローブガイド装置５を有する。治療計画用ＣＴ装置１、治療計画装置２、放射線治療装置３、超音波診断装置４及び超音波プローブガイド装置５は、互いにネットワークを介して通信可能に接続されている。

治療計画用ＣＴ装置１は、撮像用架台と撮像用寝台とコンソールとを有する。撮像用架台は、Ｘ線管とＸ線検出器とを回転軸回りに回転可能に支持する支持機構を搭載する。撮像用寝台は、患者が載置される撮像用天板と、撮像用天板を移動自在に支持する基台とを有する。撮像用天板は、後述する治療用天板と同様に平面形状を有している。患者の位置決め精度の向上のため、撮像用天板は、治療用天板と同一形状を有しているとよい。ＣＴ撮像時において撮像用架台は、Ｘ線管とＸ線検出器とを高速で回転させながら、Ｘ線管によるＸ線の照射とＸ線検出器によるＸ線の検出とを行うことにより、患者によるＸ線の減弱を示す生データをＸ線検出器により収集する。生データは、コンソールに伝送される。

治療計画用ＣＴ装置２のコンソールは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ、ディスプレイ、入力インタフェース及び通信インタフェースを含むコンピュータを有する。コンソールは、生データに基づいて３次元のＣＴ画像を再構成する。コンソールは、ＣＴ画像として、Ｘ線減弱係数に応じたＣＴ値の空間分布を示す画像を生成してもよいし、ＣＴ値からＸ線減弱係数を算出し、Ｘ線減弱係数の空間分布を示す画像を生成してもよい。ＣＴ画像は、治療計画装置２、放射線治療装置３、超音波診断装置４及び超音波プローブガイド装置５に送信される。

なお、放射線治療システム１００は、治療計画用ＣＴ装置１を有するとしているが、本実施形態はこれに限定されない。すなわち、放射線治療システム１００は、患者の治療計画用の３次元医用画像を生成できる医用画像診断装置であれば、治療計画用ＣＴ装置１の代わりに、コーンビームＣＴ装置や磁気共鳴イメージング装置、核医学診断装置等を有してもよい。しかしながら、以下の説明を具体的に行うため、放射線治療システム１００は、患者の治療計画用の３次元医用画像を生成できる医用画像診断装置として治療計画用ＣＴ装置１を有するものとする。

治療計画装置２は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、ディスプレイ、入力インタフェース、通信インタフェースを含むコンピュータである。治療計画装置２は、治療計画用ＣＴ装置１からＣＴ画像を受信する。治療計画装置２は、ＣＴ画像に基づいて患者に関する治療計画を作成する。

放射線治療装置３は、治療用架台と治療用寝台とコンソールとを有する。治療用架台は、照射ヘッドを回転軸回りに回転可能に支持する。照射ヘッドには、電子銃等により発生された電子等を加速する加速管と、加速管により加速された電子が衝突する金属ターゲットとが搭載される。金属ターゲットに電子が衝突することにより、放射線であるＸ線が発生する。照射ヘッドは、治療計画装置２により同定された治療計画に含まれる照射条件に従い放射線を照射する。照射ヘッドからの放射線のビーム軸と回転軸とが交わる点は、空間的に不動であり、アイソ・センタと呼ばれている。治療用寝台は、患者が載置される治療用天板と、治療用天板を移動自在に支持する基台とを有する。治療用天板は、撮像用天板と同様に平面形状を有している。患者の治療部位がアイソ・センタに一致するように放射線治療装置、治療用寝台及び患者が位置合わせされる。

超音波診断装置４は、超音波プローブ４１、センサ４３及び超音波診断装置本体４５を有する。超音波プローブ４１は、超音波を送受波する。センサ４３は、超音波プローブ４１に取り付けられる。センサ４３は、超音波プローブ４１の操作に関する内容を表す情報を収集する。操作内容としては、例えば、超音波プローブ４１の位置、超音波プローブ４１の移動方向、超音波プローブ４１から患者への圧力を含む。センサ４３は、位置や移動方向を検出するための位置センサ、圧力を検出するための加速度センサや圧力センサを含む。センサ４３は、位置センサ、加速度センサ、圧力センサの出力信号に基づいて位置、移動方向及び圧力に関する情報を生成する演算回路を含む。なお、加速度センサの出力信号から圧力に関する情報を生成可能であれば、圧力センサが設けられる必要はない。

超音波診断装置４の超音波診断装置本体４５は、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭやＲＡＭ等のメモリ、ディスプレイ、入力インタフェース、通信インタフェースを含むコンピュータである。超音波診断装置本体４５は、放射線治療装置３による放射線治療時において超音波プローブ４１を介して患者を超音波で走査して当該患者の治療対象部位を対象とする超音波画像を収集する。収集された超音波画像は、超音波プローブガイド装置５に伝送される。本実施形態に係る超音波画像は、２次元状に配列された複数のピクセルから構成される２次元画像でもよいし、３次元状に配列された複数のボクセルから構成される３次元画像でもよい。

第１実施形態に係る超音波プローブガイド装置５は、オペレータによる超音波プローブ４１の操作をガイドする装置である。図２は、第１実施形態に係る超音波プローブガイド装置５の構成を示す図である。図２に示すように、超音波プローブガイド装置５は、処理回路５１、ディスプレイ５２、通信インタフェース５３、入力インタフェース５４及び記憶回路５５を有する。処理回路５１、ディスプレイ５２、通信インタフェース５３、入力インタフェース５４及び記憶回路５５は、バス等を介して互いに通信可能に接続されている。

処理回路５１は、ハードウェア資源として、ＣＰＵやＧＰＵ等のプロセッサを有する。処理回路５１は、放射線治療支援に関するプログラム（以下、超音波プローブガイドプログラムと呼ぶ）を実行し、操作内容取得機能５１１、オペレータガイド機能５１２及びフュージョン機能５１３の少なくとも１機能を実現する。

操作内容取得機能５１１において処理回路５１は、超音波走査に関し超音波プローブ４１の操作内容を表す情報を取得する。操作内容を表す情報を操作内容情報と呼ぶことにする。操作内容情報は、超音波走査が実行された時期に応じて現在の操作内容情報と基準の操作内容情報とに分類される。現在の操作内容情報は、現在の超音波走査における操作内容情報である。現在の超音波走査は、例えば、放射線治療時において放射線照射に略並行して行われる超音波走査である。基準の操作内容情報は、基準の超音波走査における操作内容情報である。基準の超音波走査は、現在の超音波走査よりも前に行われた超音波走査であって、現在の超音波操作において再現対象になっている超音波走査に規定される。例えば、基準の超音波走査は、実施済みの放射線治療の際に行われた超音波走査でもよいし、放射線治療とは独立して画像診断のために行われた超音波走査でもよいし、治療計画に利用する超音波画像の収集のために行われた超音波走査でもよい。なお、本実施形態に係る放射線治療時とは、放射線治療装置３による放射線照射時だけでなく、治療用寝台に患者が載置されてから放射線照射が行われるまでの準備段階、複数照射角度で放射線照射が行われる場合における放射線照射間をも含むものとする。

図３は、超音波プローブ４１の操作手法を示す図である。図３に示すように、超音波プローブ４１には位置センサや加速度センサ等のセンサ４３が取り付けられている。患者の走査対象部位６１を超音波撮像する場合、オペレータは、当該走査対象部位に超音波プローブ４１を押しつける。超音波撮像の種類としては、Ｂモード撮像、ドプラモード撮像、超音波エラストグラフィー等の如何なる走査種にも適用可能である。走査対象部位６１としては、腫瘍６３を含む如何なる部位に適用可能であるが、例えば、患者の乳房等が挙げられる。オペレータは、超音波プローブ４１を移動させながら走査対象部位６１における超音波プローブ４１の当接位置を変えたり、超音波プローブ４１で走査対象部位６１を圧迫又は解放したりすることにより、腫瘍６３が良好に描出される位置を見つけ出す。超音波プローブ４１を操作している間、センサ４３により、超音波プローブ４１の位置、移動方向、圧力等の操作内容情報が収集されている。

腫瘍６３が良好に描出された超音波画像が収集されると、オペレータは、入力機器等を介して記憶指示を行う。例えば、記憶指示は、超音波診断装置本体４５等に設けられた記録ボタン等の押下により行われる。記録ボタン等の押下を契機として、記録ボタン等の押下時に収集された超音波画像と操作内容情報とが互いに関連付けて超音波診断装置本体４５のメモリに登録される。放射線治療時において操作内容情報と超音波画像とは、センサ４３又は超音波診断装置本体４５から通信インタフェース５３を介して超音波プローブガイド装置５に送信される。操作内容情報と超音波画像とは、超音波プローブガイド装置５からの送信要求を受けて送信されてもよいし、自動的に送信されてもよい。

オペレータガイド機能５１２において処理回路５１は、現在の操作内容が基準の操作内容に一致するように、オペレータによる現在の超音波走査に関する超音波プローブ４１の操作をガイドする。具体的には、処理回路５１は、現在の操作内容と基準の操作内容との相違を表す情報を生成し、相違を表す情報をディスプレイ５２に表示する。以下、第１実施形態に係る相違を表す情報を視覚ガイド情報と呼ぶことにする。

フュージョン機能５１３において処理回路５１は、超音波画像と他の医用画像診断装置により収集された医用画像との合成画像を生成する。他の医用画像診断装置により収集された医用画像は、治療計画用ＣＴ装置１により収集されたＣＴ画像でもよいし、治療計画用ＣＴ装置１により収集された医用画像でもよい。合成画像は、フュージョン画像と呼ばれる。フュージョン画像は、ディスプレイ５２に表示される。

ディスプレイ５２は、種々の情報を表示する。ディスプレイ５２は、例えば、ＣＲＴディスプレイや液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ、ＬＥＤディスプレイ、プラズマディスプレイ、又は当技術分野で知られている他の任意のディスプレイが適宜利用可能である。例えば、ディスプレイ５２は、視覚ガイド情報や超音波画像、フュージョン画像等を表示する。

通信インタフェース５３は、図示しない有線又は無線を介して、治療計画用ＣＴ装置１、治療計画装置２、放射線治療装置３、超音波診断装置４等との間でデータ通信を行う。例えば、通信インタフェース５３は、超音波診断装置４から超音波画像や操作内容情報を受信する。また、通信インタフェース５３は、治療計画用ＣＴ装置１や治療計画装置２から治療計画用のＣＴ画像を受信したり、治療計画装置２から治療計画を受信したりする。

入力インタフェース５４は、入力機器を介して受け付けたユーザからの各種指令を入力する。入力機器としては、キーボードやマウス、各種スイッチ等が利用可能である。入力インタフェース５４は、入力機器からの出力信号を、バスを介して処理回路５１に供給する。

記憶回路５５は、種々の情報を記憶するＲＡＭやＲＯＭ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、集積回路記憶装置等の記憶装置である。ハードウェアとして記憶回路５５は、ＣＤ－ＲＯＭドライブやＤＶＤドライブ、フラッシュメモリ等の可搬性記録媒体との間で種々の情報を読み書きする駆動装置等であってもよい。例えば、記憶回路５５は、操作内容情報、超音波画像、治療計画ＣＴ画像、超音波プローブガイドプログラム等を記憶する。

図４は、記憶回路５５により記憶される超音波画像ＩＵと操作内容情報ＣＯとの記憶態様を示す図である。図４に示すように、超音波画像ＩＵと操作内容情報ＣＯとは関連付けて記憶される。例えば、超音波診断装置本体４５等に設けられた記憶ボタンが押下された時点で収集された超音波画像ＩＵと操作内容情報ＣＯとが関連付けられる。換言すれば、略同一時刻に収集された超音波画像ＩＵと操作内容情報ＣＯとが関連付けられる。超音波画像ＩＵと操作内容情報ＣＯとが関連付けられることにより、当該操作内容情報ＣＯは、当該超音波画像ＩＵと同一内容の画像を収集するために必要な超音波プローブ４１の操作内容を表すこととなる。操作内容情報ＣＯは、超音波プローブ４１の位置、移動方向及び圧力を含む。例えば、図４の場合、位置はＰＯ１、移動方向はＤ１、圧力はＰＲ１である。

超音波走査としてストレイン・エラストグラフィーが行われる場合、エラスト画像を再現するためには圧力も重要な因子であるので、ベストプラクティスのエラスト画像に操作内容情報を関連付けておくことが有益である。

次に、第１実施形態に係る超音波プローブガイド装置５の動作例について説明する。図５は、第１実施形態に係る超音波プローブガイド装置５の処理の典型的な流れを示す図である。なお、図５の処理は、放射線治療時に行われるものとする。超音波走査種は、超音波エラストグラフィーのうちのストレイン・エラストグラフィーであるとする。

図５に示すように、超音波プローブガイド装置５の処理回路５１は、まず、基準の超音波エラストグラフィーの操作内容情報を記憶回路５５から読み出す（ステップＳＡ１）。基準の超音波エラストグラフィーの操作内容情報は、例えば、治療対象部位である腫瘍等が明瞭に描出された超音波画像に関連付けられた操作内容情報である。読み出し対象の操作内容情報は、オペレータにより入力インタフェース５４を介して指定されてもよいし、自動的に指定されてもよい。この際、基準の操作内容情報に関連付けられた超音波画像も読み出してもよい。

ステップＳＡ１が行われると、放射線治療時において超音波診断装置４により超音波エラストグラフィーが開始される（ステップＳＡ２）。オペレータは、超音波プローブ４１を患者の治療対象部位近傍の体表に押し付けたり離したりする。その間、超音波プローブ４１は、超音波を送信し、体内からの反射を受信し、受信された超音波をエコー信号に変換する。エコー信号は、超音波診断装置本体４５に供給される。超音波診断装置本体４５は、エコー信号に基づいてエラスト画像を生成する。例えば、超音波プローブ４１を押し付けている状態のＢモード画像と離している状態のＢモード画像とに基づいて硬さの空間分布を表現する画像を生成する。硬さを示す指標としては変位や弾性率等の硬さに応じて変化する如何なるパラメータでもよい。硬さの空間分布は、Ｂモード画像の全体領域に対して計算されてもよいし、Ｂモード画像に設定された局所の関心領域に対して計算されてもよい。空間分布を表現する画像はエラスト画像と呼ばれる。エラスト画像は、超音波診断装置本体４５のディスプレイ又は超音波プローブガイド装置５のディスプレイ５２に表示される。

超音波エラストグラフィーの開始後、処理回路５１は、操作内容取得機能５１１を実行する（ステップＳＡ２）。ステップＳＡ２において処理回路５１は、現在の超音波エラストグラフィーに関する操作内容情報を、超音波診断装置４からリアルタイムで取得する。

ステップＳＡ２が行われると処理回路５１は、オペレータガイド機能５１２を実行する（ステップＳＡ３）。ステップＳＡ３において処理回路５１は、基準の操作内容から現在の操作内容への相違値を算出する。操作内容情報に含まれるパラメータ毎に相違値が算出される。具体的には、基準の操作内容に含まれる位置がＰＯ１、現在の操作内容に含まれる位置がＰＯ２である場合、相違値としてＰＯ２－ＰＯ１が算出され、基準の操作内容に含まれる移動方向がＤ１、現在の操作内容に含まれる移動方向がＤ２である場合、相違値としてＤ２－Ｄ１が算出され、基準の操作内容に含まれる圧力がＰＲ１、現在の操作内容に含まれる圧力がＰＲ２である場合、相違値としてＰＲ２－ＰＲ１が算出される。

ステップＳＡ３が行われると処理回路５１は、オペレータガイド機能５１２において、相違値に基づいて視覚ガイド情報を生成し（ステップＳＡ４）、ステップＳＡ４において生成された視覚ガイド情報をディスプレイ５２に表示する（ステップＳＡ５）。視覚ガイド情報は、相違値を視覚的に表現する文字や図形、画像等である。

図６は、ステップＳＡ５においてディスプレイ５２に表示される視覚ガイド情報を含む表示画面Ｉ１の一例を示す図である。図６に示すように、表示画面Ｉ１には現在の超音波画像（エラスト画像）ＩＵ１が表示される。超音波画像ＩＵ１の上方には押下ガイド矢印ＡＰ１が表示される。押下ガイド矢印ＡＰ１は、視覚ガイド情報の一種である。押下ガイド矢印ＡＰ１は、超音波画像ＩＵ１の走査面内での基準の移動方向から現在の移動方向の相違を表す。より詳細には、押下ガイド矢印ＡＰ１は、基準の超音波エラストグラフィーにおける押下又は解放のための超音波プローブ４１の移動方向から現在の超音波エラストグラフィーにおける押下又は解放のための超音波プローブ４１の移動方向へのずれ方向を表す。押下ガイド矢印ＡＰ１の大きさは、基準の圧力から現在の圧力を得るために必要な圧力の大きさを表す。すなわち、押下ガイド矢印ＡＰ１の大きさは、基準の圧力から現在の圧力の相違値に応じて変化する。押下ガイド矢印ＡＰ１を観察することによりオペレータは、基準の超音波画像の収集時と同等の操作内容を実現するために必要な押下方向及び圧力を知ることができる。

図６に示すように、超音波画像ＩＵ１の横にはプローブ位置ガイドＧ１が表示される。プローブ位置ガイドＧ１は、視覚ガイド情報の一種である。プローブ位置ガイドＧ１は、基準の位置と現在の位置との関係を図示する。例えば、プローブ位置ガイドＧ１は、撮像対象部位を模式的に示すシェーマＳ１を含む。シェーマＳ１には、基準の位置を示すマークＭ１と現在の位置を示すマークＭ２とが表示される。また、マークＭ１とマークＭ２との近傍には位置ガイド矢印ＡＤ１が表示される。位置ガイド矢印ＡＤ１は、基準の位置から現在の位置のずれ、すなわち、ベクトルを示す。オペレータは、マークＭ１やマークＭ２、位置ガイド矢印ＡＤ１を観察することにより、基準の位置に超音波プローブ４１を移動させるための方向及び距離を知ることができる。

図７は、ステップＳＡ５においてディスプレイ５２に表示される視覚ガイド情報を含む表示画面Ｉ２の一例を示す図である。図７に示すように、表示画面Ｉ２には現在の超音波画像ＩＵ２と基準の超音波画像ＩＵ３とが並べて表示される。現在の超音波画像ＩＵ２の情報には押下ガイド矢印ＡＰ２が表示され、現在の超音波画像ＩＵ２と基準の超音波画像ＩＵ３との下方には位置ガイド矢印ＡＤ１が表示される。このように押下ガイド矢印ＡＰ２や位置ガイド矢印ＡＤ１が表示されつつ、現在の超音波画像ＩＵ２と基準の超音波画像ＩＵ３とが並べて表示されることにより、オペレータは、現在の超音波画像ＩＵ２の走査面の位置が基準の超音波画像ＩＵ３の走査面の位置に近づいているか否かを確認することができる。

図７に示すように、現在の超音波画像ＩＵ２の上方には表示欄ＤＰ１と基準の超音波画像ＩＵ３の上方には表示欄ＤＰ２とが表示される。表示欄ＤＰ１と表示欄ＤＰ２とは、視覚ガイド情報の一種である。表示欄ＤＰ１には現在の操作内容に含まれる現在の圧力を示す数値が表示される。表示欄ＤＰ２には基準の操作内容に含まれる基準の圧力を示す数値が表示される。例えば、表示欄ＤＰ１には１５ｋＰａと表示され、表示欄ＤＰ２には１０ｋＰａと表示される。このように現在の圧力を示す数値と基準の圧力を示す数値とが表示されることにより、オペレータは、現在の圧力を基準の圧力に近づけるための手がかりを得ることができる。

現在の操作内容が基準の操作内容に略一致した状態で現在の超音波画像が収集された場合、オペレータは、当該現在の超音波画像と基準の超音波画像とを比較して放射線照射による腫瘍の変化の様子を確認したりする。

なお、上記説明において処理回路５１は、単に超音波画像を表示するとした。しかしながら、本実施形態はこれに限定されない。処理回路５１は、超音波画像を表示する際、フュージョン機能５１３を実行してもよい。フュージョン機能５１３において処理回路５１は、患者に関する３次元のＣＴ画像に基づいて、現在の超音波画像の走査面（表示断面）と略同一の断面に関する２次元のＣＴ画像を生成する。そして処理回路５１は、２次元のＣＴ画像に現在の超音波画像を位置整合して合成する。２次元のＣＴ画像と現在の超音波画像との合成画像は、ディスプレイ５２に表示される。

図８は、図５のステップＳＡ５においてディスプレイにより表示される合成画像に関する表示画面Ｉ３の一例を示す図である。図８に示すように、表示画面Ｉ３には、２次元のＣＴ画像ＩＣＴと現在の超音波画像ＩＵ４との合成画像が表示される。超音波画像ＩＵ４では描出できない細かい形態をＣＴ画像で補うことができるので、患者の体内の様子をより鮮明に把握することができる。

処理回路５１は、オペレータガイド機能５１２の終了指示がなされることを待機している（ステップＳＡ６）。終了指示がなされるまで処理回路５１によるステップＳＡ２からステップＳＡ６が繰り返される。オペレータは、オペレータガイド機能５１２の終了をさせる場合、例えば、入力インタフェース５４を介して終了指示を入力する。終了指示が入力されたことを契機として（ステップＳＡ６：ＹＥＳ）、処理回路５１は、オペレータガイド機能５１２を終了する。

以上により、第１実施形態に係る超音波プローブガイド装置５の処理の流れの説明を終了する。

上記の通り、第１実施形態によれば、ベストプラクティスである基準の超音波走査に従い、現在の超音波走査におけるオペレータによる超音波プローブ４１の操作をガイドすることができるので、超音波プローブ４１の再現性を向上させることができる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態に係る超音波プローブガイド装置５は、オペレータによる超音波プローブ４１の操作をガイドするものとした。第２実施形態に係る超音波プローブガイド装置５は、ロボットアームによる超音波プローブ４１の操作をガイドする。以下、第２実施形態に係る超音波プローブガイド装置５について詳細に説明する。なお以下の説明において、第１実施形態と略同一の機能を有する構成要素については、同一符号を付し、必要な場合にのみ重複説明する。

図９は、第２実施形態に係る超音波プローブガイド装置５の構成を示す図である。図９に示すように、第２実施形態に係る超音波プローブガイド装置５は、処理回路５１、ディスプレイ５２、通信インタフェース５３、入力インタフェース５４、記憶回路５５、ロボットアーム５６及び駆動回路５７を有する。

図１０は、第２実施形態に係る超音波プローブ４１の操作手法を示す図である。図１０に示すように、超音波プローブ４１は、ロボットアーム５６に取り付けられている。ロボットアーム５６は、放射線治療装置３や超音波診断装置４が設置される治療室に設置される。ロボットアーム５６は、例えば、略端部に超音波プローブ４１を取り付け可能な多関節アームにより実現される。より詳細には、ロボットアームは、複数のアームを有し、当該複数のアームのうちの隣り合うアームが回転関節により回転可能に接続されている。床面側のアームは基台に設置され、先端側のアームには超音波プローブ４１が着脱可能に取り付けられる。当該構造によりロボットアーム５６は、超音波プローブ４１を移動自在に支持することができる。

図９に示すように、処理回路５１は、操作内容取得機能５１１とフュージョン機能５１３とに加え、ロボットアームガイド機能５１４を実現する。ロボットアームガイド機能５１４において処理回路５１は、現在の操作内容が基準の操作内容に一致するように、ロボットアーム５６による現在の超音波走査に関する超音波プローブ４１の操作をガイドする。具体的には、処理回路５１は、基準の操作内容を実現するために、現在の操作内容と基準の操作内容との相違に従い駆動回路５７を制御する。ロボットアーム５６は、駆動回路５７からの駆動信号の供給を受けて作動する。より詳細には、駆動回路５７は、各回転関節に各駆動信号を供給することにより、所定の位置及び向きに超音波プローブ４１を移動する。

次に、第２実施形態に係る超音波プローブガイド装置５の動作例について説明する。図１１は、第２実施形態に係る超音波プローブガイド装置５の処理の典型的な流れを示す図である。なお、図１１の処理は、放射線治療時に行われるものとする。超音波走査種はストレイン・エラストグラフィーであるとする。

図１１に示すように、超音波プローブガイド装置５の処理回路５１は、まず、基準の超音波エラストグラフィーの操作内容情報を記憶回路５５から読み出す（ステップＳＢ１）。基準の超音波エラストグラフィーは、ロボットアーム５６が超音波プローブ４１を操作することにより行われたものでも、オペレータが超音波プローブ４１を操作することにより行われたものでもよい。操作内容情報は、第１実施形態と略同一である。

ステップＳＢ１が行われると、放射線治療時においてロボットアーム５６を用いた超音波診断装置４による超音波エラストグラフィーが開始される（ステップＳＢ２）。超音波エラストグラフィーの開始時点においてロボットアーム５６は初期位置に配置されているものとする。超音波エラストグラフィーの開始後、処理回路５１は、操作内容取得機能５１１を実行する（ステップＳＢ２）。ステップＳＢ２において処理回路５１は、現在の超音波エラストグラフィーに関する操作内容情報を、超音波診断装置４からリアルタイムで取得する。

ステップＳＢ２が行われると処理回路５１は、ロボットアームガイド機能５１４において、基準の操作内容から現在の操作内容への相違値を算出し、相違値に基づいてロボットアームガイド情報を生成する（ステップＳＢ４）。ロボットアームガイド情報は、基準の操作内容から現在の操作内容への相違値に基づき生成され、ロボットアーム５６に基準の操作内容を再現させるための情報である。具体的には、ロボットアームガイド情報は、相違値に対応する距離及び方向に超音波プローブ４１を移動させるための、駆動回路５７への制御信号に対応する。

ステップＳＢ４が行われると処理回路５１は、ロボットアームガイド機能５１４において、ロボットアームガイド情報に従いロボットアーム５６を駆動する（ステップＳＢ５）。ステップＳＢ５において処理回路５１は、ロボットアームガイド情報に従い駆動回路５７を制御する。駆動回路５７の制御によりロボットアーム５６は、基準の位置と同一位置に超音波プローブ４１を配置し、基準の移動方向及び圧力と同一方向及び圧力で超音波プローブ４１を圧迫又は解放する。これにより、基準の超音波エラストグラフィーに関する操作内容を、現在の超音波エラストグラフィーにおいて再現することができる。

ロボットアーム５６により超音波プローブ４１が操作されている間、超音波プローブ４１は、超音波を送信し、体内からの反射を受信し、受信された超音波をエコー信号に変換する。エコー信号は、超音波診断装置本体４５に供給される。超音波診断装置本体４５は、エコー信号に基づいてエラスト画像を生成する。エラスト画像は、超音波診断装置本体４５のディスプレイ又は超音波プローブガイド装置５のディスプレイ５２に表示される。

処理回路５１は、ロボットアームガイド機能５１４の終了指示がなされることを待機している（ステップＳＢ６）。終了指示がなされるまで処理回路５１によるステップＳＢ２からステップＳＢ６が繰り返される。オペレータは、ロボットアームガイド機能５１４の終了をさせる場合、例えば、入力インタフェース５４を介して終了指示を入力する。終了指示が入力されたことを契機として（ステップＳＢ６：ＹＥＳ）、処理回路５１は、ロボットアームガイド機能５１４を終了する。

上記の通り、第２実施形態によれば、ベストプラクティスである基準の超音波走査に従い、現在の超音波走査におけるロボットアーム５６による超音波プローブ４１の操作をガイドすることができるので、超音波プローブ４１の再現性を向上させることができる。

（応用例）
上記第１及び第２実施形態の応用例について説明する。応用例に係る放射線治療システム１００は、エラスト画像を悪性腫瘍に対するブースト照射の治療計画に役立てる。

図１２は、応用例に係る放射線治療システム１００の処理の典型的な流れを示す図である。図１２に示す処理は、放射線治療の再計画のために行われ、複数日に亘り行われる放射線治療の期間のうちの任意の日に行われる。

図１２に示すように、まず、放射線治療期間において超音波診断装置４により超音波エラストグラフィーが実行される（ステップＳＣ１）。ステップＳＣ１においては超音波プローブガイド装置５により基準の操作内容情報及びエラスト画像が取得される。エラスト画像は、治療計画装置２に伝送される。

ステップＳＣ１が行われると治療計画装置２は、治療計画機能を実行する（ステップＳＣ２）。ステップＳＣ２において治療計画装置２は、エラスト画像を利用して悪性腫瘍位置を特定する。

図１３は、腫瘍に対応する画像領域（以下、腫瘍領域と呼ぶ）を含むエラスト画像を示す図である。ストレイン・エラストグラフィーにおいて収集された超音波画像ＩＵ５はＢモード画像である。超音波走査の撮像対象は腫瘍であるので、超音波画像ＩＵ５には腫瘍領域ＲＴが含まれる。超音波画像ＩＵ５のうちの腫瘍領域ＲＴを含む局所的な関心領域ＲＯＩについて、超音波診断装置４等によりエラスト画像が生成される。関心領域ＲＯＩは、オペレータ等のユーザにより指定されてもよいし、画像処理により自動的に設定されてもよい。

治療計画装置２は、エラスト画像に含まれる腫瘍領域ＲＴの位置を、悪性腫瘍位置として特定する。悪性腫瘍位置の特定方法は如何なる方法でもよい。治療計画装置２は、画像処理により特定してもよいし、ユーザによりエラスト画像に対して指定された位置を悪性腫瘍位置として特定してもよい。画像処理による特定方法としては、例えば、閾値処理が挙げられる。悪性腫瘍は当該悪性腫瘍が生じている組織の正常部に比して硬くなる性質を有する。従って治療計画装置２は、エラスト画像に、悪性腫瘍と正常組織との境を閾値とする閾値処理を施して腫瘍領域ＲＴを抽出することができる。また、治療計画装置２は、セグメント処理、領域生成処理、機械学習等の画像処理により悪性腫瘍位置を特定してもよい。

ステップＳＣ２が行われると治療計画装置２は、治療計画機能において、治療計画の再計画と悪性腫瘍位置を対象とするブースト照射のための付加的な治療計画とを作成する（ステップＳＣ３）。ステップＳＣ３において治療計画装置２は、別途、放射線治療期間内において治療計画用ＣＴ装置１において収集されたＣＴ画像に基づいて再計画を作成する。悪性腫瘍の大きさ等の変化が前回の治療計画から比較的小さい場合、前回の治療計画を修正することにより再計画を作成してもよい。次に治療計画装置２は、ステップＳＣ２において特定された悪性腫瘍位置に対してブースト照射のための付加的な治療計画を作成する。ブースト照射に関する線量分布は、既存のアルゴリズムにより計算されればよい。治療計画の再計画とブースト照射の治療計画とは放射線治療装置３に伝送される。

ステップＳＣ４において放射線治療装置３は、治療計画の再計画とブースト照射の治療計画とに従い放射線治療を施す（ステップＳＣ４）。ステップＳＣ４において超音波プローブガイド装置５は、上記第１及び第２実施形態と同様、超音波プローブ４１のガイドを行ってもよい。この際、基準の超音波走査に関する操作内容情報として、ステップＳＣ１において行われた超音波走査に関する操作内容情報が用いられるとよい。これにより、再計画に使用されたエラスト画像のための超音波プローブ４１の操作を、ステップＳＣ４における超音波走査において再現することができる。

以上により、応用例に係る放射線治療システム１００の処理の流れの説明を終了する。なお、ステップＳＣ２において悪性腫瘍位置が特定されなかった場合、ブースト照射は計画されなくてもよい。

上記の通り、応用例によれば、が硬さの空間分布を表現するエラスト画像を利用して、悪性腫瘍に対するブースト照射の治療計画を作成することができる。よって、応用例に係る放射線治療システム１００は、エラスト画像を悪性腫瘍に対するブースト照射の治療計画に役立てることができる。

上記説明の通り、以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、超音波プローブガイド装置５は、処理回路５１と記憶回路５５とを有する。処理回路５１は、少なくとも操作内容取得機能５１１とオペレータガイド機能５１２又はロボットアームガイド機能５１４とを有する。操作内容取得機能５１１において処理回路５１は、現在の超音波走査に関し超音波プローブ４１の現在の操作内容情報を取得する。記憶回路５５は、基準の超音波走査に関し超音波プローブ４１の基準の操作内容情報を記憶する。オペレータガイド機能５１２又はロボットアームガイド機能５１４において処理回路５１は、現在の操作内容が基準の操作内容に一致するように現在の超音波走査に関する超音波プローブ４１の操作をガイドする。

上記構成により、超音波プローブガイド装置５は、現在の操作内容が基準の操作内容に一致するように、オペレータ又はロボットアーム５６による現在の超音波走査に関する超音波プローブ４１の操作をガイドすることができる。

以上説明した少なくとも１つの実施形態によれば、超音波プローブ４１の操作の再現性を向上することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、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 治療計画用ＣＴ装置
２ 治療計画装置
３ 放射線治療装置
４ 超音波診断装置
５ 超音波プローブガイド装置
４１ 超音波プローブ
４３ センサ
４５ 超音波診断装置本体
５１ 処理回路
５２ ディスプレイ
５３ 通信インタフェース
５４ 入力インタフェース
５５ 記憶回路
５６ ロボットアーム
５７ 駆動回路
１００ 放射線治療システム
５１１ 操作内容取得機能
５１２ オペレータガイド機能
５１３ フュージョン機能
５１４ ロボットアームガイド機能

Claims (8)

1. 現在の超音波走査に関し超音波プローブの現在の操作内容を表す情報を取得する取得部と、
   基準の超音波走査に関し超音波プローブの基準の操作内容を表す情報を記憶する記憶部と、
   前記現在の操作内容が前記基準の操作内容に一致するように前記現在の超音波走査に関する超音波プローブの操作をガイドするガイド部と、
   前記基準の超音波走査において超音波プローブにより収集されたエコー信号に基づくエラスト画像から腫瘍に対応する画像領域を特定し、前記画像領域に基づいて前記腫瘍に対するブースト照射のための付加的な治療計画を作成する治療計画部と、
   を具備し、
   前記現在の超音波走査は、前記ブースト照射に係る放射線治療における超音波走査である、
   超音波プローブガイド装置。
2. 前記ガイド部は、前記現在の操作内容と前記基準の操作内容との相違を表す情報を生成し、前記相違を表す情報をディスプレイに表示する、請求項１記載の超音波プローブガイド装置。
3. 前記操作内容は、超音波プローブの移動方向及び圧力であり、
   前記相違を表す情報は、向きにより前記現在の超音波走査における超音波プローブの移動方向から前記基準の超音波走査における超音波プローブの移動方向へのずれ方向を表し且つ大きさにより前記現在の超音波走査における超音波プローブによる圧力から前記基準の超音波走査における超音波プローブによる圧力を得るために必要な圧力の大きさを表す矢印であり、
   前記ガイド部は、前記矢印をディスプレイに表示する、
   請求項２記載の超音波プローブガイド装置。
4. 前記ガイド部は、前記現在の超音波走査において超音波プローブにより収集されたエコー信号に基づく超音波画像と、前記超音波画像と略同一断面のＣＴ画像との合成画像をディスプレイに表示する、請求項２記載の超音波プローブガイド装置。
5. 超音波プローブを移動自在に保持するロボットアームと、
   前記ロボットアームを駆動する駆動部と、を更に備え、
   前記ガイド部は、前記基準の操作内容を実現するために前記現在の操作内容と前記基準の操作内容との相違に従い前記駆動部を制御する、
   請求項１記載の超音波プローブガイド装置。
6. 前記現在の超音波走査と前記基準の超音波走査とは、超音波エラストグラフィーである、請求項１記載の超音波プローブガイド装置。
7. 前記記憶部は、オペレータによる入力インタフェースを介した記憶指示を契機として前記基準の操作内容を表す情報と前記基準の操作内容に対応する基準の超音波画像とを関連付けて記憶する、請求項１記載の超音波プローブガイド装置。
8. コンピュータに、
   現在の超音波走査に関し超音波プローブの現在の操作内容を表す情報を取得する機能と、
   前記現在の操作内容が、基準の超音波走査における超音波プローブの基準の操作内容に一致するように前記現在の超音波走査に関する超音波プローブの操作をガイドする機能と、
   前記基準の超音波走査において超音波プローブにより収集されたエコー信号に基づくエラスト画像から腫瘍に対応する画像領域を特定し、前記画像領域に基づいて前記腫瘍に対するブースト照射のための付加的な治療計画を作成させる機能と、
   を実現させ、
   前記現在の超音波走査は、前記ブースト照射に係る放射線治療における超音波走査である、
   超音波プローブガイドプログラム。