WO2014073649A1 - 穿刺支援装置 - Google Patents

穿刺支援装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014073649A1
WO2014073649A1 PCT/JP2013/080283 JP2013080283W WO2014073649A1 WO 2014073649 A1 WO2014073649 A1 WO 2014073649A1 JP 2013080283 W JP2013080283 W JP 2013080283W WO 2014073649 A1 WO2014073649 A1 WO 2014073649A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
puncture
area
target
route
region
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/080283
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
康太 青柳
Original Assignee
株式会社東芝
東芝メディカルシステムズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社東芝, 東芝メディカルシステムズ株式会社 filed Critical 株式会社東芝
Priority to CN201380003706.7A priority Critical patent/CN103987324B/zh
Publication of WO2014073649A1 publication Critical patent/WO2014073649A1/ja
Priority to US14/308,168 priority patent/US20140303662A1/en
Priority to US16/034,678 priority patent/US11864835B2/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods, e.g. tourniquets
    • A61B17/34—Trocars; Puncturing needles
    • A61B17/3403—Needle locating or guiding means
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/48—Other medical applications
    • A61B5/4887—Locating particular structures in or on the body
    • A61B5/489—Blood vessels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/12—Arrangements for detecting or locating foreign bodies
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
    • A61B8/0841—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures for locating instruments
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B90/37—Surgical systems with images on a monitor during operation
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B34/00—Computer-aided surgery; Manipulators or robots specially adapted for use in surgery
    • A61B34/10—Computer-aided planning, simulation or modelling of surgical operations
    • A61B2034/107—Visualisation of planned trajectories or target regions
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B90/00—Instruments, implements or accessories specially adapted for surgery or diagnosis and not covered by any of the groups A61B1/00 - A61B50/00, e.g. for luxation treatment or for protecting wound edges
    • A61B90/36—Image-producing devices or illumination devices not otherwise provided for
    • A61B2090/364—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body
    • A61B2090/366—Correlation of different images or relation of image positions in respect to the body using projection of images directly onto the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/02—Arrangements for diagnosis sequentially in different planes; Stereoscopic radiation diagnosis
    • A61B6/03—Computed tomography [CT]
    • A61B6/032—Transmission computed tomography [CT]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
    • A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
    • A61B6/5211—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving processing of medical diagnostic data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0833—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/48—Diagnostic techniques
    • A61B8/483—Diagnostic techniques involving the acquisition of a 3D volume of data
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a puncture support device.
  • Puncture refers to inserting an injection needle (puncture needle) from outside the body into a blood vessel, body cavity, or internal organ. This puncture treatment is performed to drain fluid or pus accumulated in the patient's body or inject a drug. Puncture is also used to collect tissue in a patient.
  • an operator manually inserts a puncture needle into a patient's body while viewing a real-time image obtained by imaging the patient's body using an ultrasonic diagnostic apparatus.
  • puncture treatment for hepatocellular carcinoma Puncture treatment for hepatocellular carcinoma
  • surgical hepatectomy and local therapy are known as treatment methods for non-progressive hepatocellular carcinoma.
  • Surgical hepatectomy is generally applied to people with good liver function, and medical treatment is generally selected for people with poor liver function.
  • the amount of resection and invasion to the liver vary depending on the size and location of the tumor. Also, because the liver's regenerative ability is high, when the liver reserve ability that shows the function of the liver itself is sufficient, the resection of nearly 80% of the entire liver is tolerated. To return to the original size. However, when the liver function is low, the liver cannot be regenerated after hepatectomy, and the liver may become exhausted and become liver failure.
  • local therapy includes transcutaneous ethanol injection therapy that punctures hepatocellular carcinoma and injects ethanol to kill cancer tissue, and radiofrequency thermocoagulation therapy that gives high frequency to kill cancer tissue, It is mainly done.
  • the liver is rich in blood flow, and if the main blood vessels are damaged by puncture, the blood vessels may damage normal liver tissues other than hepatocellular carcinoma that supplies nutrients.
  • radiofrequency coagulation therapy may transmit heat to the diaphragm and pleura in contact with the liver, causing the risk of thermal damage and complications. Therefore, in local therapy, the planning and implementation of a safe puncture route (puncture route) is very important.
  • an image processing display device for rotating and displaying a cross-sectional image of an object including a puncture target around a puncture target in a three-dimensional image including the puncture target when performing treatment by puncture.
  • an operator can check whether a target to be protected such as a blood vessel is not included in the puncture route while changing the cross-sectional image of the subject to be the target.
  • the purpose is to identify a route that can safely reach a predetermined puncture target.
  • a plurality of candidates may exist.
  • the operator has specified the puncture point of the puncture needle in the puncture route determined by the puncture plan on the body surface of the subject.
  • the schematic block diagram which showed an example of the schematic structure of the puncture system using the workstation which concerns on 1st Embodiment.
  • the functional block diagram which shows the function of the workstation which concerns on 1st Embodiment.
  • the hardware block diagram which shows the structure of the workstation which concerns on 1st Embodiment.
  • the flowchart which showed the puncture penetration point display process which the workstation which concerns on 1st Embodiment displays the candidate area
  • route Explanatory drawing which shows the method by which the puncture path
  • Explanatory drawing which showed the safety degree of each protection object when the safety degree calculation part of the workstation which concerns on 1st Embodiment weighted with respect to distance.
  • Explanatory drawing when the safety degree calculation part of the workstation which concerns on 1st Embodiment weights with respect to distance using a risk degree.
  • Explanatory drawing when the insertion point candidate display control part of the workstation which concerns on 1st Embodiment displays the safety degree map which displayed the safety degree color-coded on the body surface image, and displayed on the display part.
  • Explanatory drawing when the puncture point candidate display control part of the workstation which concerns on 1st Embodiment displays the puncture puncture point of a puncture puncture candidate area
  • the puncture assisting apparatus includes a display means, volume data acquisition means for acquiring three-dimensional volume data, puncture target setting means for setting a puncture target in the acquired volume data, and the acquired volume data.
  • a puncturable area setting means for setting a puncturable area on the body surface image reaching from the body surface to the set puncture target, and puncturing from the puncturable area on the set body surface image to the puncture target
  • a puncture route extracting means for extracting a route, a safety level calculating means for calculating the safety level of the extracted puncture route, and dividing the puncturable area into groups based on the calculated safety level
  • a puncture insertion point candidate region for puncturing the puncture target is set in the puncture available region belonging to the group, and the candidate region is displayed on the display means Comprising the insertion point candidate region display control means for displaying, a.
  • the puncture assisting apparatus displays a plurality of puncture path candidate areas for safely puncturing a puncture target, and displays puncture entry point candidate areas on the body surface image. Can do.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a schematic configuration of a puncture system 600 using the workstation 300 according to the first embodiment.
  • the puncture system 600 includes a modality 100, an image server 200, a workstation 300, an ultrasonic diagnostic apparatus 400, a network 500, and the like.
  • Modality 100 is a medical system name used when classifying an apparatus (imaging apparatus) for imaging a subject.
  • the modality 100 includes an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus, an MRI (Magnetic Resonance Imaging) apparatus (magnetic resonance diagnostic apparatus), and an ultrasonic diagnostic apparatus.
  • An X-ray CT apparatus is an imaging apparatus that scans an object using radiation or the like and processes it using a computer.
  • An MRI apparatus is an apparatus that captures an image of the inside of a subject using a magnetic field and radio waves.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus is an image diagnostic apparatus that applies ultrasonic waves to a subject and visualizes the echoes.
  • any device can be applied as the modality 100 as long as it can capture three-dimensional volume data.
  • the image server 200 is an image management server that constitutes a medical image management system (PACS: Picture Archiving and Communication Communication System). Three-dimensional volume data obtained by imaging a subject (patient) by the modality 100 is obtained. , Storage, browsing and management server.
  • PPS Picture Archiving and Communication Communication System
  • the workstation (puncture support device) 300 performs computer processing on the three-dimensional volume data obtained by imaging the subject with the modality 100 and the three-dimensional volume data stored in the image server 200. This is a device for visualizing a three-dimensional display and performing quantitative analysis. Note that the workstation 300 according to the present embodiment is configured by a medical image processing apparatus. Details of the workstation 300 according to the present embodiment will be described later.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 400 images the affected part of the subject and the position of the puncture needle obtained by the ultrasonic probe at the time of puncture, and displays the imaged part.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 400 is described as an apparatus for performing puncture.
  • an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus may be used as long as it can be used for puncture. .
  • the network 500 is a network for connecting the devices connected to the puncture system 600 to each other.
  • FIG. 2 is a functional block diagram showing functions of the workstation 300 according to the first embodiment.
  • the workstation 300 includes a volume data acquisition unit 310, a puncture target setting unit 312, a puncture possible region setting unit 314, a protection target setting unit 316, a non-puncture region setting unit 318, and a puncture route extraction unit 319.
  • a safety degree calculation unit 320 an insertion point candidate area display control unit 322, a volume data storage unit 330, a display unit 346, and the like.
  • the volume data acquisition unit 310 acquires three-dimensional volume data captured by the modality 100 and stored in the image server 200 (FIG. 1). Then, the volume data acquisition unit 310 stores the acquired volume data in the volume data storage unit 330.
  • the puncture target setting unit 312 sets the puncture target in the acquired volume data.
  • the puncture target setting unit 312 stores the volume data in which the puncture target is set in the volume data storage unit 330.
  • the puncture target setting unit 312 reconstructs volume data as voxel data suitable for three-dimensional image processing by a three-dimensional reconstruction unit (not shown) and then reconstructs the puncture target as a volume rendering image.
  • the puncture target can be extracted from the volume data by software, the puncture target may be automatically set.
  • the puncturable area setting unit 314 sets a puncturable area on the body surface image that reaches the puncture target set from the body surface in the acquired volume data. For example, the puncturable area setting unit 314 uses the puncture needle reachable range with the radius of the puncturable depth of the puncture needle used as a center in the acquired volume data based on the set puncture target. The puncture possible area can be set.
  • the puncturable area setting unit 314 stores the volume data in which the puncturable area is set in the volume data storage unit 330.
  • the protection target setting unit 316 can set a protection target indicating a region to be protected in a region within the reachable range of the puncture needle in the subject.
  • the protection target setting unit 316 can display three-dimensional volume data as a volume rendering image and set a blood vessel, a diaphragm, or the like as a protection target, and can also select a blood vessel, a diaphragm, or the like from the three-dimensional volume data. If the data can be extracted by software, the protection target may be automatically set.
  • the non-puncture area setting unit 318 can set a non-puncture area indicating an area where puncture cannot be performed to an area within the reachable range of the puncture needle in the subject.
  • the non-puncture area setting unit 318 can display the three-dimensional volume data as a volume rendering image, and can set the bone area as a non-puncture area.
  • the bone area can be determined from the three-dimensional volume data by software. If extraction is possible, a non-puncture area may be automatically set.
  • the protection target setting unit 316 and the non-puncture area setting unit 318 are arbitrary components, and can be appropriately set according to the user's request. For this reason, it is not always necessary to set both the protection target setting unit 316 and the non-puncture area setting unit 318, and only one of them may be set.
  • the volume data storage unit 330 stores the volume data in which the protection target or non-puncture area is set. ing.
  • the puncture route extraction unit 319 is configured to extract a puncture route from the puncture possible region on the set body surface image to the puncture target. For example, when the protection target is set by the protection target setting unit 316, the puncture route extraction unit 319 removes the protection target from the region of the puncture needle reachable range to the region of the first puncture needle reachable range. Based on this, the puncture route from the puncture possible region on the body surface image to the puncture target is extracted.
  • the puncture route extraction unit 319 removes the non-puncture area from the area within the reachable range of the puncture needle. Based on the possible range area, a puncture route from the puncturable area on the body surface image to the puncture target is extracted. The puncture route extraction unit 319 stores the extracted puncture route in the volume data storage unit 330.
  • the puncture route extraction unit 319 determines the puncture needle reachable range excluding the protection target and the non-puncture area from the puncture needle reachable area. Based on the region, the puncture route from the puncture possible region on the body surface image to the puncture target is extracted.
  • the safety level calculation unit 320 calculates the safety level of the extracted puncture route. For example, the safety level calculation unit 320 sets a set of puncture routes from a puncture possible region to a puncture target on the set body surface image as a puncture route group, and positions of each puncture route and the protection target of the puncture route group A safety degree is calculated based on the relationship. When the safety level calculation unit 320 calculates the safety level of each puncture route, the safety level calculation unit 320 stores the puncture route and its safety level in the volume data storage unit 330.
  • the puncture point candidate area display control unit 322 divides the puncturable area into groups based on the calculated safety level, and puncture puncture point candidate areas for puncturing the puncture target in the puncturable area belonging to the predetermined group Is set and displayed on the display unit 346 described later. For example, the puncture point candidate area display control unit 322 uses the centroid of the puncturable area belonging to a predetermined group as the puncture puncture point and is based on at least one of the area of the puncturable area or the distance of the puncture path. The candidate area for the puncture insertion point is displayed on the display unit 346. The puncture point candidate area display control unit 322 stores the grouped puncture available areas in the volume data storage unit 330.
  • the volume data storage unit 330 stores the three-dimensional volume data acquired by the volume data acquisition unit 310. Each time the above-described settings are made for the volume data acquired by the volume data acquisition unit 310, the set volume data and setting contents are stored in the volume data storage unit 330.
  • FIG. 3 is a hardware block diagram showing the configuration of the workstation 300 according to the first embodiment.
  • the workstation 300 includes a CPU (Central Processing Unit) 341, a ROM (Read Only Memory) 342, a RAM (Random Access Memory) 343, a network interface unit 344, an operation unit 345, a display unit 346, and a storage. 347, an internal bus 348, and the like.
  • CPU Central Processing Unit
  • ROM Read Only Memory
  • RAM Random Access Memory
  • the CPU 341 can implement various program functions by loading various programs stored in the ROM 342 into the RAM 343 and expanding the programs.
  • the RAM 343 is used as a work area (working memory).
  • the ROM 342 stores various programs.
  • the various programs stored in the ROM 342 include programs for realizing each function of the workstation 300 shown in FIG.
  • the network interface unit 344 receives an interface for receiving three-dimensional volume data stored in the storage unit of the image server 200 or receiving volume data from the ultrasonic diagnostic apparatus 400 via the network 500 (FIG. 1). Part.
  • the operation unit 345 sets a puncture target, a protection target, or a non-puncture area, and inputs, edits, and registers a program for the three-dimensional volume data stored in the volume data storage unit 330 of the workstation 300. It is comprised by the input device etc. which perform etc. Specifically, the operation unit 345 is configured by a pointing device such as a keyboard and a mouse.
  • the display unit 346 is configured as a display unit that displays three-dimensional volume data acquired from the image server 200, and displays a volume rendering image when setting a puncture target, a protection target, or a non-puncture area.
  • the display unit 346 is configured by a liquid crystal display, a monitor, or the like.
  • the storage unit 347 is a storage unit that configures a storage memory, and includes a RAM, a hard disk, and the like.
  • the storage unit 347 constitutes a volume data storage unit 330 that stores, for example, three-dimensional volume data.
  • the internal bus 348 is connected to each component so that the CPU 341 controls the entire workstation 300.
  • the storage unit 347 constitutes the volume data storage unit 330, and the functions stored in the ROM 342 are executed so that the functions of the workstation 300 illustrated in FIG. It can be realized.
  • FIG. 4 is a flowchart showing a puncture puncture point display process in which the workstation 300 according to the first embodiment displays a puncture puncture point candidate region on the body surface image.
  • reference numerals with numbers added to S indicate steps in the flowchart.
  • step S 101 the volume data acquisition unit 310 acquires three-dimensional volume data from the image server 200 via the network 500.
  • the volume data acquisition unit 310 stores the acquired three-dimensional volume data in the volume data storage unit 330.
  • step S103 the puncture target setting unit 312 sets a puncture target in the acquired volume data.
  • step S105 the puncture available area setting unit 314 performs the puncture possible area on the body surface image based on the puncture needle reachable range with the puncture depth of the puncture needle to be used as the radius around the set puncture target. Set.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram when the puncture target setting unit 312 of the workstation 300 according to the first embodiment sets a puncturable area on the body surface image.
  • FIG. 5A the captured image of the subject P is shown in a sagittal section.
  • FIG. 5B the captured image of the subject P is shown in an axial cross section.
  • the head of the subject P is located on the left side with respect to the paper surface (FIG. 5A), and the subject P is on the right side with respect to the paper surface (FIG. 5A).
  • the legs are to be located.
  • FIG. 5 (B) shows the cross-sectional image at the axial cross-sectional position in FIG. 5 (A), and the foot is located on the back side of the paper with respect to the paper (FIG. 5 (B)).
  • the head is positioned on the front side of the drawing with respect to the drawing (FIG. 5B).
  • a puncture target OB is set as a puncture target for three-dimensional volume data.
  • the puncture possible area setting unit 314 has a puncture possible area ER on the body surface image of the subject P based on a puncture needle reachable range RN with a puncture depth of the puncture needle to be used as a radius around the puncture target OB. Set.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining a method by which the puncture route extraction unit 319 of the workstation 300 according to the first embodiment extracts a puncture route.
  • the puncture route group PR is added to the content shown in FIG. 5 and displayed.
  • the puncture route extraction unit 319 extracts a puncture route that is a substantially straight line from the puncturable region ER to the puncture target OB, and displays the set of puncture routes as a puncture route group PR. That is, the puncture route group PR indicates that each puncture route is extracted by the puncture route extraction unit 319 and there are a plurality of puncture routes centered on the puncture target OB.
  • FIG. 6A corresponds to FIG. 5A
  • FIG. 6B corresponds to FIG. 5B
  • the puncture path has a three-dimensional positional relationship.
  • step S107 the protection target setting unit 316 can set the protection target indicating the area to be protected in the area of the puncture needle reachable range RN in the subject P.
  • the non-puncture area setting unit 318 can set the non-puncture area indicating the area where the puncture cannot be performed to the area of the puncture needle reachable range RN in the subject P.
  • step S111 the puncture route extraction unit 319 extracts a puncture route from the puncture possible region ER on the body surface image to the puncture target OB.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram illustrating a method by which the puncture route extraction unit 319 of the workstation 300 according to the first embodiment extracts a puncture route from the puncture possible region ER to the puncture target OB.
  • the axial plane is displayed, but the puncture path is assumed to have a three-dimensional positional relationship with the puncture target OB as the center.
  • a protection target PO indicating a blood vessel as a protection target and a bone region BO indicating a non-puncture region are set.
  • the puncture route PR1 is a dangerous route.
  • the puncture route PR2 and the puncture route PR4 have nothing to block in the puncture needle reachable range RN.
  • the puncture route PR2 and the puncture route PR4 are safe routes.
  • the puncture route PR3 includes a bone region BO indicating a non-puncture region. For this reason, the puncture route PR3 is a non-puncturable route that cannot be punctured.
  • the puncture route extraction unit 319 blocks the puncture route such as the protection target PO and the bone region BO from the puncture needle reachable range RN of the subject P in the puncture target OB from the puncture possible region ER. Extract a non-substantially straight safe puncture route.
  • step S113 the safety level calculation unit 320 calculates the safety level of the extracted puncture route.
  • the safety level calculation unit 320 uses a set of puncture routes connecting the puncture possible region ER on the body surface image to the puncture target OB as a puncture route group, and sets each puncture route and protection target of the puncture route group.
  • the safety degree is calculated based on the positional relationship.
  • the safety level calculation unit 320 calculates the safety level of the puncture route from the puncture possible region ER to the puncture target OB.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram illustrating a safety level calculation method in which the safety level calculation unit 320 of the workstation 300 according to the first embodiment calculates the safety level of the puncture route from the puncture possible region ER to the puncture target OB. is there.
  • the puncture route PRm indicates the puncture route from the puncture possible region ER to the puncture target OB, and the safety degree is calculated by the distance from the protection target (PO1 to PO4) to the puncture route PRm.
  • the lowest safety value among all the safety levels for the protection target (PO1 to PO4) can be adopted as a value indicating the safety level of the puncture route.
  • a threshold value is assigned according to the distance from the puncture route to the object to be protected. For example, when the distance is less than 1 cm from the puncture route, the safety degree is “1”, and when the distance is 1 cm or more and less than 2 cm from the puncture route The degree of safety is “2”, and the safety degree is “3” when the distance is 2 cm or more and less than 3 cm (or 2 cm or more) from the puncture route.
  • the safety degree D1 is “1”
  • the protection target PO2 also has a distance from the puncture route PRm of less than 1 cm.
  • the safety degree D2 is “1”. Since the protection target PO3 has a distance of 1 cm or more and less than 2 cm with respect to the puncture route PRm, the safety degree D3 is “2”, and the protection target PO4 has a distance of 2 cm or more with the safety degree D4. Becomes “3”. Therefore, in the case of Example 1, the safety level of the puncture route PRm is “1”.
  • the method of calculating the safety level is not limited to this.
  • the total safety level may be calculated from the safety levels of all the protection targets (PO1 to PO4). Specifically, by taking the reciprocal of the safety level of each protection target, the risk level of each protection target is obtained, and the sum is calculated. And it can be set as a comprehensive safety degree by taking the reciprocal of the sum total of the risk degree.
  • the safety degree when calculating the overall safety level, it may be determined using a threshold value. Further, when calculating the safety degree, the safety degree may be calculated by applying the distance as it is. Moreover, you may make it weight appropriately with respect to a distance and a threshold value.
  • the safety calculation coefficient greater than 1 is set to a distance so that the safety of the blood vessel is relatively higher than the safety of the diaphragm or the heart. Multiply.
  • the safety level of the diaphragm and the heart is lower than that of the blood vessel, the safety level of the diaphragm and the heart is smaller than the safety level of the blood vessel so that the safety level is relatively lower than the safety level of the blood vessel.
  • Each safety factor is multiplied by the distance.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram showing the safety level of each protection target when the safety level calculation unit 320 (FIG. 2) of the workstation according to the first embodiment weights the distance.
  • the safety level calculation unit 320 performs weighting by multiplying the distance from the puncture route by a predetermined safety level calculation coefficient, The degree of safety with respect to the distance of each protection target is calculated.
  • the blood vessels are weighted so as to be about twice as safe as the diaphragm, and weighted so as to be about three times as safe as the heart.
  • the safety level calculation unit 320 indicates that the safety level differs depending on the protection target even if the distance from the puncture route to the protection target is the same, and the safety level is safety level 1. ⁇ Safety degree 2 ⁇ Safety degree 3 ⁇ Safety degree 4 It is shown that weighting is performed.
  • the safety level calculation unit 320 may represent the safety level of the puncture route using a risk level that is the reciprocal of the safety level in order to calculate the safety level.
  • FIG. 10 is an explanatory diagram when the safety level calculation unit 320 (FIG. 2) of the workstation according to the first embodiment weights the distance using the risk level.
  • FIG. 10 as an example, when the safety level calculation unit 320 weights the distance in the same manner as in FIG. 9, the risk level with respect to the distance of each protection target is shown.
  • the heart shows a higher risk than the diaphragm and blood vessels, and the diaphragm shows a higher risk than the blood vessels. Since the risk level is represented by a relationship that is the reciprocal of the safety level, the safety level has an inversely proportional relationship.
  • the puncture point candidate area display control unit 322 divides the puncturable area ER into groups based on the calculated safety level, and displays the puncture safety level in a color-coded manner on the body surface image.
  • a high safety level area with high safety level is blue
  • a medium safety level medium level safety area is yellow
  • a high risk level (low safety level) high risk level area is red
  • a non-puncturable area cannot be punctured
  • the safety degree is displayed in a color-coded manner on the body surface image in gray or the like.
  • the insertion point candidate area display control unit 322 of the workstation 300 displays a safety degree map in which the safety degree is color-coded on the body surface image and causes the display unit 346 to display the safety degree map.
  • the insertion point candidate area display control unit 322 has a high safety degree area AA with a high safety degree in blue, a medium safety degree area BB with a medium safety degree in yellow, and a high degree of danger.
  • the high risk level area NN (low safety level) is displayed in red, and the non-puncturable area XX where puncture is not possible is displayed in gray on the body surface image.
  • the high risk area NN having a high risk level indicates an area including a protection target such as the heart, the diaphragm, and a blood vessel, and the non-puncturable area XX where puncture is not possible. Indicates a non-puncture area such as a bone area.
  • the puncture point candidate area display control unit 322 displays a puncture puncture point candidate area for puncturing a puncture target in a puncture possible area belonging to a predetermined group.
  • the puncture point candidate area display control unit 322 extracts a puncture puncture candidate area from among the puncture possible areas belonging to the group of the high safety level high area AA, and calculates the center of gravity of the puncture puncture candidate area.
  • puncture puncture point candidate areas that is, puncture puncture candidate areas
  • FIG. 12 is an explanatory diagram when the puncture point candidate area display control unit 322 of the workstation 300 according to the first embodiment displays the puncture point of the puncture candidate area on the body surface image. .
  • the puncture point candidate area display control unit 322 performs puncture based on at least one of the area of each puncturable area or the distance of the puncture path from the group of high safety areas AA.
  • the insertion candidate areas CA1 and CA2 and the puncture insertion points are displayed on the body surface image.
  • the area of the punctureable area is relatively large, it is considered that the risk of damaging the protection target is low even if there is an error in the puncture insertion point during puncture planning and actual puncture execution.
  • the distance of the puncture path from the puncture insertion point to the puncture target is relatively short, the depth of puncture becomes shallow, so it is considered that the burden on the operator and the subject is reduced.
  • a set of points in the group of the high safety area AA of the puncturable area ER is connected by adjacent points and divided into a plurality of clusters.
  • the puncture point candidate area display control unit 322 treats each cluster as a puncture puncture candidate area (for example, CA1, CA2), and punctures the target from the area of each puncture candidate area and the center of gravity of each puncture candidate area. The distance to OB is calculated.
  • the puncture point candidate area display control unit 322 assigns a high score when the calculated area of the puncture candidate area is relatively large, while the area of the puncture candidate area is relatively large. If it is small, it is assigned so that the score is low.
  • the puncture point candidate area display control unit 322 assigns a high score when the distance from the centroid of the puncture candidate area to the puncture target is relatively short, while the centroid of the puncture candidate area When the distance from the puncture target to the puncture target is relatively long, a low score is assigned.
  • the puncture point candidate area display control unit 322 performs the puncture puncture candidate based on at least one of the area of each puncture candidate area or the distance from the center of gravity of each puncture candidate area to the puncture target. Regions can be presented to the surgeon in order of score.
  • the puncture candidate area with the highest score is displayed as puncture candidate area CA1
  • the puncture candidate area with the second highest score is displayed as puncture candidate area CA2.
  • the puncture point candidate area display control unit 322 presents the center of gravity of each puncture candidate area to the operator as the puncture point (x in the figure).
  • the workstation 300 acquires three-dimensional volume data from the image server 200 via the network 500, and sets the puncture target OB in the volume data.
  • the workstation 300 can set the protection target PO and the non-puncture area (bone area BO) in the volume data, and extracts the puncture route from the puncture possible area ER to the puncture target OB.
  • the workstation 300 calculates the safety level for the extracted puncture route, divides the puncturable area into groups based on the calculated safety level, and punctures the puncture target in the puncturable area belonging to the predetermined group
  • the candidate area for the insertion point is displayed.
  • the workstation 300 can display the puncture insertion point candidate area (that is, the puncture puncture candidate area) in the puncture possible area belonging to the predetermined group.
  • a plurality of puncture insertion point candidate areas with a high degree of safety can be easily listed on the body surface image, and the puncture point candidate areas can be most safely punctured.
  • a possible puncture point can be selected.
  • the safety degree calculation unit 320 performs safety.
  • the degree is calculated, but the present embodiment is not limited to this.
  • the puncture route extraction unit 319 performs the puncture possible region on the body surface image.
  • a puncture route from the ER to the puncture target OB may be extracted, and the safety level calculation unit 320 may calculate the safety level according to only the distance to the puncture target OB in the extracted puncture route.
  • the insertion point candidate area display control unit 322 of the workstation 300 determines the area of the puncturable area belonging to the group of the high safety area AA or the distance of the puncture path. Based on at least one of them, a puncture insertion point candidate area (that is, a puncture puncture candidate area) is displayed on the body surface image.
  • the puncture puncture is performed. Puncturing support information related to the candidate area for entry is displayed on the display unit 346.
  • the puncture support information includes information related to the puncture insertion point or the puncture puncture candidate area, and the puncture route and cross-sectional image from the puncture insertion point to the puncture target are other than the body surface image (for example, FIG. 12). It means the information displayed by the image.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram when the workstation 300 according to the second embodiment displays the puncture support information related to the designated puncture insertion point (or puncture candidate area) on the display unit 346.
  • symbol shall be attached
  • the puncture insertion point SP and the puncture are used as puncture support information.
  • a cross-sectional image including the puncture route PR5 connecting the target OB is displayed.
  • the protection target PO that is the basis for calculating the safety level when the safety level is calculated is included in the cross-sectional image
  • the cross-sectional image including the protection target PO is automatically selected and displayed. The information is displayed on the part 346.
  • an assumed virtual puncture route may be displayed by graphic display, and the protection target PO may be highlighted.
  • the display form of the cross-sectional image in the second embodiment is not limited to the volume rendering image as shown in FIG. 13, and may be a cross-sectional view displayed in two dimensions.
  • the operator easily visually recognizes not only the puncture insertion point SP of the puncture insertion candidate area CA3 displayed on the body surface image but also a cross-sectional image when puncturing from the puncture insertion point SP. Therefore, it is possible to select and determine the optimal puncture insertion point and puncture puncture candidate area.
  • the puncture point candidate area display control unit 322 of the workstation 300 punctures a puncture target area (ie, puncture point) into a puncture target area belonging to a predetermined group.
  • puncture support information for example, a cross-sectional image corresponding to the puncture insertion point SP is displayed.
  • a projector projection apparatus that projects the puncturable area ER on the body surface image onto the subject P is further provided.
  • the puncture point candidate area display control unit 322 (FIG. 2) can project the puncture puncture point candidate area (that is, the puncture puncture candidate area) directly onto the body surface of the subject P by the projector. it can.
  • the third embodiment will be described with reference to the drawings.
  • FIG. 14 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a schematic configuration of a puncture system 610 using the workstation 300 according to the third embodiment.
  • the puncture system 610 includes a modality 100, an image server 200, a workstation 300, an ultrasonic diagnostic apparatus 400, a projector 410, a network 500, and the like.
  • the third embodiment is different from the first embodiment in that a projector 410 is further provided. For this reason, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the projector 410 is configured to project, for example, a puncturable region on the body surface image, three-dimensional volume data, or a cross-sectional image displayed on the display unit 346 of the workstation 300 onto the subject P.
  • FIG. 15 shows the puncture point candidate area display control unit 322 of the workstation 300 according to the third embodiment on the body surface of the subject P using the projector 410 to display the puncture point candidate area shown in FIG. It is explanatory drawing at the time of making it project.
  • the same members as those in FIG. 13 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
  • the puncture possible area ER including the puncture puncture candidate area CA3 shown in FIG. 13 is projected onto the body surface of the subject P, and the puncture puncture point SP and the puncture direction guide SG are projected. ing.
  • the insertion direction guide SG is a projection of the direction of insertion at the puncture insertion point SP, and the puncture target guide OG places the puncture target OB (FIG. 13) at a position on the body surface. This is what was projected.
  • the puncture puncture candidate areas CA1 and CA2 (FIG. 12) can be projected, and the puncture point candidate area display control unit 322 has a high risk high area NN. Or a non-puncturable area XX that cannot be punctured can be projected.
  • the positional deviation between the non-puncture area XX due to the rib and the actual rib can be corrected visually.
  • a feature such as Hatoo, which is an example of a sword-like projection, is specified in three-dimensional volume data for puncture planning, and the feature is projected onto the body surface to correct the visual misalignment. You can also.
  • the information to be projected is not limited to these.
  • the depth from the body surface to the puncture target OB is displayed as a length, or the insertion angle is displayed on the body surface. You may make it project.
  • the length and insertion angle may be displayed numerically, the length may be projected in a pseudo manner, or the insertion angle may be projected in a pseudo manner.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 400 when a puncture insertion point SP is determined from a plurality of puncture insertion points, the position information of the puncture insertion point SP and the puncture target OB is used.
  • the ultrasonic diagnostic apparatus 400 When the ultrasonic diagnostic apparatus 400 can be automatically arranged on the subject P, the ultrasonic diagnostic apparatus 400 may be automatically arranged.
  • each step of the flowchart shows an example of processing that is performed in time series in the order described.
  • the process to be executed is also included.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Nuclear Medicine (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

　本実施形態に係る穿刺支援装置は、表示手段と、３次元のボリュームデータを取得するボリュームデータ取得手段と、前記取得したボリュームデータにおいて穿刺対象を設定する穿刺対象設定手段と、前記取得したボリュームデータにおいて体表から前記設定された穿刺対象まで到達する体表画像上の穿刺可能領域を設定する穿刺可能領域設定手段と、前記設定された体表画像上の穿刺可能領域から前記穿刺対象までの穿刺経路を抽出する穿刺経路抽出手段と、前記抽出された穿刺経路の安全度を算出する安全度算出手段と、前記算出された安全度に基づいて、前記穿刺可能領域をグループに分けて、その所定のグループに属する穿刺可能領域において前記穿刺対象に穿刺する穿刺刺入点の候補領域を設定し、その候補領域を前記表示手段に表示させる刺入点候補領域表示制御手段と、を備える。

Description

穿刺支援装置
　本発明の実施形態は、穿刺支援装置に関する。
　近年、穿刺による治療が多々行われている。穿刺とは、体外から血管・体腔内や内臓に注射針（穿刺針）を刺すことをいう。この穿刺による治療は、患者の体内に溜まった体液や膿を排出したり、薬物を注入するために行われる。また、穿刺は、患者体内の組織の採取にも用いられている。そして、現在では、超音波診断装置を使用して患者の体内を撮像したリアルタイム画像を見ながら、術者が手動で患者の体内に穿刺針を挿入する治療が、広く行われている。
　ここで、穿刺を用いた具体的な治療法（肝細胞癌の穿刺治療）について説明する。現在、非進行肝細胞癌の治療方法には、外科的肝切除と局所療法とが知られている。
　外科的肝切除は、肝機能の良い人が適用対象となり、肝機能の悪い人には内科的治療が選択されることが一般的である。肝切除は、腫瘍の大きさ・場所により切除量・肝臓に与える侵襲が変わってくる。また、肝臓の再生能力は高いので、肝臓自体の働きを示す肝予備能が十分なときは、肝臓全体の８割近くの切除を耐術し、肝再生能力によりその大きさは、１年あまりで元の大きさに戻る。しかしながら、肝機能の低い状態では、肝切除後、肝臓の再生ができず、肝臓が疲弊し肝不全になることもある。
　一方、局所療法は、肝細胞癌に対して穿刺を行い、エタノールを注入して癌組織を死滅させる経皮的エタノール注入療法と、高周波を与えて癌組織を死滅させるラジオ波熱凝固療法が、主に行われている。
　肝臓は血流が豊富であり、穿刺によって主要な血管を損傷すると、その血管が栄養分を供給する肝細胞癌以外の正常肝組織にもダメージを与えてしまうことがある。また、肝細胞癌が肝臓表面に存在する場合は、ラジオ波熱凝固療法では、肝臓と接する横隔膜や胸膜にも熱が伝わり、熱損傷やそれによる合併症を引き起こす危険性がある。そのため、局所療法においては、安全な穿刺経路（穿刺ルート）の計画とその実施が非常に重要となっている。
　ここで、穿刺による治療を行う際に、穿刺対象を含む３次元画像において、穿刺対象を中心として、穿刺対象を含む対象物の断面画像を回転表示させる画像処理表示装置が開示されている。この画像処理表示装置では、術者が対象物となる被検体の断面画像を変更しながら、穿刺経路上に血管などの保護すべき対象が含まれていないか確認することができるようになっている（特許文献１参照）。
特開２００５－１６９０７０号公報
　ところで、従来の穿刺計画では、所定の穿刺対象に安全に到達できる経路を特定することを目的としていた。しかしながら、所定の穿刺対象に安全に到達できる経路は１つのみ存在するとは言えず、現実には、多くの場合、複数の候補が存在し得る。
　また、実際の穿刺術において、術者は、穿刺計画で決定された穿刺経路における穿刺針の刺入点を被検体の体表上で特定していた。
　しかしながら、穿刺計画は、穿刺経路の設定を断面画像上で行っているため、体表上の穿刺針の刺入点が術者にとって分かりづらかった。
　すなわち、従来の穿刺計画では、穿刺対象に対して安全に穿刺する穿刺経路が複数存在するにも関わらず、１つの穿刺経路を特定することしかできず、また、穿刺対象を含んだ断面画像上でしか穿刺経路を設定することができなかったので、術者は、最適な穿刺針の刺入点が分かりづらかった。
第１の実施形態に係るワークステーションを用いた穿刺システムの概略の構成の一例を示した概略構成図。 第１の実施形態に係るワークステーションの機能を示す機能ブロック図。 第１の実施形態に係るワークステーションの構成を示すハードウエアブロック図。 第１の実施形態に係るワークステーションが、体表画像上に穿刺刺入点の候補領域を表示する穿刺刺入点表示処理を示したフローチャート。 第１の実施形態に係るワークステーションの穿刺対象設定部が、体表画像上の穿刺可能領域を設定する場合の説明図。 第１の実施形態に係るワークステーションの穿刺経路抽出部が、穿刺経路を抽出する方法について説明する説明図。 第１の実施形態に係るワークステーションの穿刺経路抽出部が、穿刺可能領域から穿刺対象までの穿刺経路を抽出する方法を示す説明図。 第１の実施形態に係るワークステーションの安全度算出部が、穿刺可能領域から穿刺対象までの穿刺経路の安全度を算出する安全度算出方法を説明する説明図。 第１の実施形態に係るワークステーションの安全度算出部が、距離に対して重み付けを行った場合の各保護対象の安全度を示した説明図。 第１の実施形態に係るワークステーションの安全度算出部が、危険度を用いて、距離に対して重み付けを行った場合の説明図。 第１の実施形態に係るワークステーションの刺入点候補表示制御部が、安全度を色分け表示した安全度マップを体表画像上に表示させて、表示部に表示させた場合の説明図。 第１の実施形態に係るワークステーションの刺入点候補表示制御部が、穿刺刺入候補領域の穿刺刺入点を体表画像上に表示した場合の説明図。 第２の実施形態に係るワークステーションが、指定された穿刺刺入点（または穿刺刺入候補領域）に関連する穿刺支援情報を表示部に表示した場合の説明図。 第３の実施形態に係るワークステーションを用いた穿刺システムの概略の構成の一例を示した概略構成図。 第３の実施形態に係るワークステーションの刺入点候補表示部が、図示しないプロジェクタによって、図１１で示した穿刺刺入点の候補を被検体の体表上に投影させた場合の説明図。
実施形態
　本実施形態に係る穿刺支援装置は、表示手段と、３次元のボリュームデータを取得するボリュームデータ取得手段と、前記取得したボリュームデータにおいて穿刺対象を設定する穿刺対象設定手段と、前記取得したボリュームデータにおいて体表から前記設定された穿刺対象まで到達する体表画像上の穿刺可能領域を設定する穿刺可能領域設定手段と、前記設定された体表画像上の穿刺可能領域から前記穿刺対象までの穿刺経路を抽出する穿刺経路抽出手段と、前記抽出された穿刺経路の安全度を算出する安全度算出手段と、前記算出された安全度に基づいて、前記穿刺可能領域をグループに分けて、その所定のグループに属する穿刺可能領域において前記穿刺対象に穿刺する穿刺刺入点の候補領域を設定し、その候補領域を前記表示手段に表示させる刺入点候補領域表示制御手段と、を備える。
　これにより、本実施形態に係る穿刺支援装置は、穿刺対象に対して安全に穿刺する複数の穿刺経路の候補領域を表示するとともに、体表画像上の穿刺刺入点の候補領域を表示することができる。
（第１の実施形態）
　以下、第１の実施形態に係るワークステーション（穿刺支援装置）３００について、添付図面を参照して説明する。
　図１は、第１の実施形態に係るワークステーション３００を用いた穿刺システム６００の概略の構成の一例を示した概略構成図である。
　図１に示すように、この穿刺システム６００は、モダリティ１００、画像サーバ２００、ワークステーション３００、超音波診断装置４００、ネットワーク５００などを備えて構成されている。
　モダリティ１００は、被検体を撮像するための装置（撮像装置）を分類するときに使用される医用システム名である。例えば、モダリティ１００として、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置、ＭＲＩ（Magnetic Resonance Imaging）装置（磁気共鳴診断装置）、超音波診断装置などがある。なお、Ｘ線ＣＴ装置は、放射線などを利用して物体を走査しコンピュータを用いて処理する撮影装置である。ＭＲＩ装置は、磁場と電波を用いて被検体の体内などの画像を撮影する装置である。超音波診断装置は、超音波を被検体に当てて、その反響を映像化する画像診断装置である。本実施形態では、３次元のボリュームデータを撮像できれば、いずれの装置でもモダリティ１００として適用することができる。
　画像サーバ２００は、医療用画像管理システム（ＰＡＣＳ：Picture Archiving and Communication System）を構成する画像管理サーバであり、モダリティ１００によって被検体（患者）を撮像することにより得られた３次元のボリュームデータを、保管、閲覧、管理するサーバである。
　ワークステーション（穿刺支援装置）３００は、モダリティ１００によって被検体を撮影することにより得られた３次元のボリュームデータや画像サーバ２００に格納されている３次元のボリュームデータに対して、コンピュータ処理を施すことによって３次元表示の映像化を図ったり、定量解析を行う装置である。なお、本実施形態に係るワークステーション３００は、医用画像処理装置により構成されているものとする。また、本実施形態に係るワークステーション３００の詳細については、後述する。
　超音波診断装置４００は、穿刺時において超音波プローブにより得られる被検体の患部や穿刺針の位置を撮像し、その撮像した部位を表示するようになっている。なお、本実施形態では、穿刺を行う装置として超音波診断装置４００を採用して説明しているが、穿刺に用い得ることが可能であれば、Ｘ線ＣＴ装置あるいはＭＲＩ装置を用いてもよい。
　ネットワーク５００は、穿刺システム６００に接続されている各装置を相互に接続するためのネットワークである。
　次に、第１の実施形態に係るワークステーション３００の構成について、詳細に説明する。
　図２は、第１の実施形態に係るワークステーション３００の機能を示す機能ブロック図である。
　図２に示すように、このワークステーション３００は、ボリュームデータ取得部３１０、穿刺対象設定部３１２、穿刺可能領域設定部３１４、保護対象設定部３１６、穿刺不可領域設定部３１８、穿刺経路抽出部３１９、安全度算出部３２０、刺入点候補領域表示制御部３２２、ボリュームデータ記憶部３３０および表示部３４６などを備えて構成されている。
　ボリュームデータ取得部３１０は、モダリティ１００によって撮像され、画像サーバ２００（図１）に保管されている３次元のボリュームデータを取得するようになっている。そして、ボリュームデータ取得部３１０は、取得したボリュームデータをボリュームデータ記憶部３３０に格納するようになっている。
　穿刺対象設定部３１２は、取得したボリュームデータにおいて穿刺対象を設定するようになっている。穿刺対象設定部３１２は、ボリュームデータにおいて穿刺対象を設定すると、穿刺対象が設定されたそのボリュームデータをボリュームデータ記憶部３３０に格納するようになっている。
　なお、穿刺対象設定部３１２は、一例として、図示しない３次元再構成部によりボリュームデータが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、ボリュームレンダリング画像として再構成されて穿刺対象を設定するようになっているが、ボリュームデータからソフトウエアにより穿刺対象を抽出できる場合には、自動的に穿刺対象を設定するようにしてもよい。
　穿刺可能領域設定部３１４は、取得したボリュームデータにおいて、体表から設定された穿刺対象まで到達する体表画像上の穿刺可能領域を設定するようになっている。例えば、穿刺可能領域設定部３１４は、取得したボリュームデータにおいて、設定された穿刺対象を中心として、使用する穿刺針の穿刺可能な深さを半径とする穿刺針到達可能範囲により、体表画像上の穿刺可能領域を設定することができる。そして、穿刺可能領域設定部３１４は、ボリュームデータにおいて穿刺可能領域を設定すると、穿刺可能領域が設定されたそのボリュームデータをボリュームデータ記憶部３３０に格納するようになっている。
　保護対象設定部３１６は、保護すべき領域を示す保護対象を、被検体における穿刺針到達可能範囲の領域に設定することができるようになっている。例えば、保護対象設定部３１６は、３次元のボリュームデータをボリュームレンダリング画像によって表示させ、血管や横隔膜などを保護対象として設定することができ、また、その３次元のボリュームデータから血管や横隔膜などをソフトウエアによって抽出することができる場合には、自動的に保護対象を設定するようにしてもよい。
　穿刺不可領域設定部３１８は、穿刺することのできない領域を示す穿刺不可領域を、被検体における穿刺針到達可能範囲の領域に設定することができるようになっている。例えば、穿刺不可領域設定部３１８は、３次元のボリュームデータをボリュームレンダリング画像によって表示させ、骨領域を穿刺不可領域とすることができ、また、その３次元のボリュームデータから骨領域をソフトウエアによって抽出することができる場合には、自動的に穿刺不可領域を設定するようにしてもよい。
　ここで、保護対象設定部３１６と穿刺不可領域設定部３１８は、任意の構成要素であり、ユーザの所望により、適宜、設定することができる。このため、保護対象設定部３１６と穿刺不可領域設定部３１８は、常に両方設定する必要はなく、いずれか一方のみを設定するようにしてもよい。そして、保護対象設定部３１６と穿刺不可領域設定部３１８は、保護対象または穿刺不可領域を設定すると、保護対象または穿刺不可領域が設定されたボリュームデータをボリュームデータ記憶部３３０に格納するようになっている。
　穿刺経路抽出部３１９は、設定された体表画像上の穿刺可能領域から穿刺対象までの穿刺経路を抽出するようになっている。例えば、保護対象設定部３１６により保護対象が設定された場合には、穿刺経路抽出部３１９は、穿刺針到達可能範囲の領域からその保護対象を除いた第１の穿刺針到達可能範囲の領域に基づいて、体表画像上の穿刺可能領域から穿刺対象までの穿刺経路を抽出する。
　また、例えば、穿刺不可領域設定部３１８により穿刺不可領域が設定された場合には、穿刺経路抽出部３１９は、穿刺針到達可能範囲の領域からその穿刺不可領域を除いた第２の穿刺針到達可能範囲の領域に基づいて、体表画像上の穿刺可能領域から穿刺対象までの穿刺経路を抽出する。そして、穿刺経路抽出部３１９は、抽出した穿刺経路をボリュームデータ記憶部３３０に格納するようになっている。
　なお、保護対象と穿刺不可領域の両方が設定された場合には、穿刺経路抽出部３１９は、穿刺針到達可能範囲の領域から、その保護対象と穿刺不可領域を除いた穿刺針到達可能範囲の領域に基づいて、体表画像上の穿刺可能領域から穿刺対象までの穿刺経路を抽出する。
　安全度算出部３２０は、抽出された穿刺経路の安全度を算出するようになっている。例えば、安全度算出部３２０は、設定された体表画像上の穿刺可能領域から穿刺対象までを結ぶ穿刺経路の集合を穿刺経路群として、その穿刺経路群の各穿刺経路と保護対象との位置関係に基づいて、安全度を算出する。そして、安全度算出部３２０は、各穿刺経路の安全度を算出すると、穿刺経路とその安全度をボリュームデータ記憶部３３０に格納するようになっている。
　刺入点候補領域表示制御部３２２は、算出した安全度に基づいて、穿刺可能領域をグループに分けて、その所定のグループに属する穿刺可能領域において穿刺対象に穿刺する穿刺刺入点の候補領域を設定し、後述する表示部３４６に表示させるようになっている。例えば、刺入点候補領域表示制御部３２２は、所定のグループに属する穿刺可能領域の重心を穿刺刺入点をとして、その穿刺可能領域の面積またはその穿刺経路の距離の少なくともいずれかに基づいて、穿刺刺入点の候補領域を表示部３４６に表示させる。そして、刺入点候補領域表示制御部３２２は、グループ分けした穿刺可能領域を、ボリュームデータ記憶部３３０に格納するようになっている。
　ボリュームデータ記憶部３３０は、ボリュームデータ取得部３１０において取得した３次元のボリュームデータを格納するようになっている。また、ボリュームデータ取得部３１０で取得したボリュームデータに対して上述した各設定が行われる度に、その設定されたボリュームデータや設定内容がボリュームデータ記憶部３３０に格納される。
　次に、本実施形態に係るワークステーション３００のハードウエアの構成について説明する。
　図３は、第１の実施形態に係るワークステーション３００の構成を示すハードウエアブロック図である。
　図３に示すように、ワークステーション３００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３４１、ＲＯＭ（Read Only Memory）３４２、ＲＡＭ（Random Access Memory）３４３、ネットワークインターフェース部３４４、操作部３４５、表示部３４６、記憶部３４７、内部バス３４８などを備えて構成されている。
　ＣＰＵ３４１は、ＲＯＭ３４２に格納されている各種プログラムをＲＡＭ３４３にロードして、そのプログラムを展開することにより、各種プログラムの機能を実現することできるようになっている。ＲＡＭ３４３は、ワークエリア（作業用メモリ）として利用されるようになっている。ＲＯＭ３４２は、各種プログラムを格納するようになっている。ＲＯＭ３４２に格納されている各種プログラムには、図２で示したワークステーション３００の各機能を実現するためのプログラムが含まれる。
　ネットワークインターフェース部３４４は、ネットワーク５００（図１）を介して、画像サーバ２００の記憶部に格納された３次元のボリュームデータを受信したり、超音波診断装置４００からボリュームデータを受信するためのインターフェース部である。
　操作部３４５は、ワークステーション３００のボリュームデータ記憶部３３０に格納されている３次元のボリュームデータに対して、穿刺対象、保護対象または穿刺不可領域の設定を行ったり、プログラムの入力、編集、登録などを行う入力装置などにより構成されている。具体的には、操作部３４５は、キーボードやマウスなどのポインティングデバイスにより構成されている。
　表示部３４６は、画像サーバ２００から取得した３次元のボリュームデータを表示したり、穿刺対象、保護対象または穿刺不可領域を設定する際のボリュームレンダリング画像を表示する表示部として構成されている。この表示部３４６は、液晶ディスプレイやモニタなどにより構成されている。
　記憶部３４７は、記憶メモリを構成する記憶部であり、ＲＡＭやハードディスクなどによって構成されている。本実施形態では、記憶部３４７は、例えば、３次元のボリュームデータを格納するボリュームデータ記憶部３３０を構成するようになっている。
　内部バス３４８は、ＣＰＵ３４１がワークステーション３００全体を統括制御するように、各構成要素に接続されている。
　このように、本実施形態では、記憶部３４７は、ボリュームデータ記憶部３３０を構成し、また、ＲＯＭ３４２に格納されているプログラムを実行することにより、図２に示したワークステーション３００の各機能を実現することができるようになっている。
（穿刺刺入点表示処理）
　次に、第１の実施形態に係るワークステーション３００による穿刺刺入点表示処理の動作について説明する。
　図４は、第１の実施形態に係るワークステーション３００が、体表画像上に穿刺刺入点の候補領域を表示する穿刺刺入点表示処理を示したフローチャートである。図４において、Ｓ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している。
　まず、ステップＳ１０１では、ボリュームデータ取得部３１０が、ネットワーク５００を介して画像サーバ２００から３次元のボリュームデータを取得する。ボリュームデータ取得部３１０は、取得した３次元のボリュームデータをボリュームデータ記憶部３３０に格納する。
　ステップＳ１０３では、穿刺対象設定部３１２が、取得したボリュームデータにおいて穿刺対象を設定する。
　ステップＳ１０５では、穿刺可能領域設定部３１４が、設定された穿刺対象を中心として、使用する穿刺針の穿刺可能な深さを半径とする穿刺針到達可能範囲により、体表画像上の穿刺可能領域を設定する。
　図５は、第１の実施形態に係るワークステーション３００の穿刺対象設定部３１２が、体表画像上の穿刺可能領域を設定する場合の説明図である。
　図５（Ａ）では、被検体Ｐの撮像画像をサジタル断面で示している。また、図５（Ｂ）では、被検体Ｐの撮像画像をアキシャル断面で示している。図５（Ａ）に示すサジタル断面像では、紙面（図５（Ａ））に対して左側に被検体Ｐの頭が位置し、紙面（図５（Ａ））に対して右側に被検体Ｐの足が位置するようになっている。
　一方、図５（Ｂ）に示すアキシャル断面像では、図５（Ａ）のアキシャル断面位置での断面像を示しており、紙面（図５（Ｂ））に対して紙面奥側に足が位置し、紙面（図５（Ｂ））に対して紙面手前側に頭が位置するようになっている。
　図５（Ａ）および（Ｂ）の例では、３次元のボリュームデータに対し、穿刺対象として穿刺対象ＯＢを設定している。穿刺可能領域設定部３１４は、穿刺対象ＯＢを中心として、使用する穿刺針の穿刺可能な深さを半径とする穿刺針到達可能範囲ＲＮによって、被検体Ｐの体表画像上の穿刺可能領域ＥＲを設定する。
　ここで、一例として、設定された体表画像上の穿刺可能領域ＥＲから穿刺対象ＯＢまでの穿刺経路を抽出する方法について説明する。
　図６は、第１の実施形態に係るワークステーション３００の穿刺経路抽出部３１９が、穿刺経路を抽出する方法について説明する説明図である。
　図６では、図５で示した内容に、穿刺経路群ＰＲが付加して表示されている。具体的には、穿刺経路抽出部３１９が、穿刺可能領域ＥＲから穿刺対象ＯＢまでの略直線となる穿刺経路を抽出し、その穿刺経路の集合を穿刺経路群ＰＲとして表示している。すなわち、穿刺経路群ＰＲは、穿刺経路抽出部３１９により各穿刺経路が抽出され、穿刺対象ＯＢを中心とする穿刺経路が複数あることを示している。
　なお、図６（Ａ）は、図５（Ａ）に対応するとともに、図６（Ｂ）は、図５（Ｂ）に対応するものとする。また、穿刺経路は、３次元的な位置関係を有しているものとする。
　ステップＳ１０７では（図４）、保護対象設定部３１６が、保護すべき領域を示す保護対象を、被検体Ｐにおける穿刺針到達可能範囲ＲＮの領域に設定することができる。
　ステップＳ１０９では、穿刺不可領域設定部３１８が、穿刺することのできない領域を示す穿刺不可領域を、被検体Ｐにおける穿刺針到達可能範囲ＲＮの領域に設定することができる。
　ステップＳ１１１では、穿刺経路抽出部３１９が、体表画像上の穿刺可能領域ＥＲから穿刺対象ＯＢまでの穿刺経路を抽出する。
　ここで、ステップＳ１０７と１０９で説明した保護対象と穿刺不可領域を設定した場合、穿刺経路抽出部３１９がどのような穿刺経路を抽出するか、図面を用いて説明する。
　図７は、第１の実施形態に係るワークステーション３００の穿刺経路抽出部３１９が、穿刺可能領域ＥＲから穿刺対象ＯＢまでの穿刺経路を抽出する方法を示す説明図である。なお、図７では、アキシャル面を表示しているが、穿刺経路は、穿刺対象ＯＢを中心として３次元的な位置関係を有しているものとする。
　図７に示すように、被検体Ｐの穿刺針到達可能範囲ＲＮに、保護対象である血管を示す保護対象ＰＯと穿刺不可領域を示す骨領域ＢＯとが設定されている。図７の例では、穿刺経路ＰＲ１には血管を示す保護対象ＰＯが存在する。このため、穿刺経路ＰＲ１は危険な経路となる。一方、穿刺経路ＰＲ２と穿刺経路ＰＲ４には穿刺針到達可能範囲ＲＮにおいて遮るものがない。このため、穿刺経路ＰＲ２と穿刺経路ＰＲ４は安全な経路となる。これに対して、穿刺経路ＰＲ３には穿刺不可領域を示す骨領域ＢＯが存在する。このため、穿刺経路ＰＲ３は穿刺ができない穿刺不能経路となる。
　したがって、穿刺経路抽出部３１９は、穿刺可能領域ＥＲから穿刺対象ＯＢにおいて、被検体Ｐの穿刺針到達可能範囲ＲＮの領域の中から、保護対象ＰＯや骨領域ＢＯなどの穿刺経路を遮るものがない略直線の安全な穿刺経路を抽出する。
　ステップＳ１１３（図４）では、安全度算出部３２０が、抽出された穿刺経路の安全度を算出する。
　具体的には、安全度算出部３２０は、体表画像上の穿刺可能領域ＥＲから穿刺対象ＯＢまでを結ぶ穿刺経路の集合を穿刺経路群として、その穿刺経路群の各穿刺経路と保護対象との位置関係に基づいて、安全度を算出する。
　ここで、一例として、安全度算出部３２０が、穿刺可能領域ＥＲから穿刺対象ＯＢまでの穿刺経路の安全度を算出する安全度算出方法について、説明する。
　図８は、第１の実施形態に係るワークステーション３００の安全度算出部３２０が、穿刺可能領域ＥＲから穿刺対象ＯＢまでの穿刺経路の安全度を算出する安全度算出方法を説明する説明図である。
　図８に示すように、穿刺経路ＰＲｍは、穿刺可能領域ＥＲから穿刺対象ＯＢまでの穿刺経路を示しており、保護対象（ＰＯ１からＰＯ４）から穿刺経路ＰＲｍまでの距離により安全度が算出される。例えば、穿刺経路ＰＲｍにおいて、保護対象（ＰＯ１からＰＯ４）に対する全ての安全度のうち最も安全度の低い値を、その穿刺経路の安全度を示す値として採用することができる。
　ここで、図８において、穿刺経路から保護対象までの距離に応じて閾値を割り当て、例えば、穿刺経路から１ｃｍ未満の場合は安全度「１」とし、穿刺経路から１ｃｍ以上２ｃｍ未満の場合は安全度「２」とし、穿刺経路から２ｃｍ以上３ｃｍ未満（または、２ｃｍ以上）の場合は安全度「３」とする。
　図８の場合、保護対象ＰＯ１は、穿刺経路ＰＲｍとの距離が１ｃｍ未満であるため、安全度Ｄ１は「１」となり、保護対象ＰＯ２も、穿刺経路ＰＲｍとの距離が１ｃｍ未満であるため、安全度Ｄ２は「１」となる。保護対象ＰＯ３は、穿刺経路ＰＲｍとの距離が１ｃｍ以上２ｃｍ未満であるため、安全度Ｄ３は「２」となり、保護対象ＰＯ４は、穿刺経路ＰＲｍとの距離が２ｃｍ以上であるため、安全度Ｄ４は「３」となる。したがって、例１の場合には、穿刺経路ＰＲｍの安全度は「１」となる。
　なお、安全度の算出方法は、これに限定されるものではない。例えば、全ての保護対象（ＰＯ１からＰＯ４）の安全度から、総合的な安全度を算出するようにしてもよい。具体的には、保護対象それぞれの安全度の逆数を取ることにより、保護対象それぞれの危険度を求め、その総和を算出する。そして、その危険度の総和の逆数を取ることにより、総合的な安全度とすることができる。
　また、総合的な安全度を算出する際も、閾値を用いて判別するようにしてもよい。また、安全度を算出する際に、距離をそのまま適用して、安全度を算出するようにしてもよい。また、距離や閾値に対して、適宜、重み付けをするようにしてもよい。
　例えば、血管は、横隔膜または心臓などよりも安全度が高いため、血管の安全度が横隔膜や心臓の安全度よりも相対的に高くなるように、距離に対して１より大きい安全度算出係数を乗算する。
　この場合、横隔膜や心臓は、血管よりも安全度が低いので、横隔膜や心臓の安全度が血管の安全度よりも相対的に安全度が低くなるように、血管の安全度算出係数よりも小さい安全度係数を、距離に対してそれぞれ乗算する。
　図９は、第１の実施形態に係るワークステーションの安全度算出部３２０（図２）が、距離に対して重み付けを行った場合の各保護対象の安全度を示した説明図である。
　図９では、一例として、保護対象が、血管、横隔膜、心臓の場合において、安全度算出部３２０が、穿刺経路からの距離に対してそれぞれ所定の安全度算出係数を乗算して重み付けを行い、各保護対象の距離に対する安全度を算出している。例えば、血管は、横隔膜に対して、約２倍程度安全度が高くなるように重み付けがされているとともに、心臓に対して、約３倍程度安全度が高くなるように重み付けがされている。
　したがって、安全度算出部３２０は、図９において、穿刺経路から保護対象までの距離が同一の距離であっても、保護対象によっては安全度が異なることを示すとともに、安全度が、安全度１＜安全度２＜安全度３＜安全度４となるように重み付けがされていることを示している。
　また、本実施形態では、安全度算出部３２０は、安全度を算出するために、安全度の逆数である危険度を用いて、穿刺経路の安全度を表すようにしてもよい。
　図１０は、第１の実施形態に係るワークステーションの安全度算出部３２０（図２）が、危険度を用いて、距離に対して重み付けを行った場合の説明図である。
　図１０では、一例として、安全度算出部３２０が、距離に対して図９と同様な重み付けを行った場合において、各保護対象の距離に対する危険度を示している。この場合、心臓は、横隔膜や血管よりも危険度が高いことを示すともに、横隔膜は、血管よりも危険度が高いことを示している。なお、危険度は、安全度の逆数となる関係で表されるため、安全度とは反比例の関係を有している。
　ステップＳ１１５では（図４）、刺入点候補領域表示制御部３２２が、算出された安全度に基づいて、穿刺可能領域ＥＲをグループに分けて、体表画像上に穿刺の安全度を色分け表示する。例えば、安全度の高い安全度高領域は青色、安全度の中程度の安全度中領域は黄色、危険度の高い（安全度の低い）危険度高領域は赤色、穿刺ができない穿刺不可領域は灰色などにより、体表画像上に安全度を色分け表示する。
　図１１は、第１の実施形態に係るワークステーション３００の刺入点候補領域表示制御部３２２が、安全度を色分け表示した安全度マップを体表画像上に表示させて、表示部３４６にさせた場合の説明図である。
　図１１に示すように、刺入点候補領域表示制御部３２２は、安全度の高い安全度高領域ＡＡを青色で、安全度の中程度の安全度中領域ＢＢを黄色で、危険度の高い（安全度の低い）危険度高領域ＮＮを赤色で、穿刺ができない穿刺不可領域ＸＸを灰色で、体表画像上に表示させている。
　図１１の例では、危険度の高い（安全度の低い）危険度高領域ＮＮは、心臓、横隔膜および血管などの保護対象が含まれる領域を示しており、また、穿刺ができない穿刺不可領域ＸＸは、骨領域などの穿刺不可領域を示している。
　ステップＳ１１７では（図４）、刺入点候補領域表示制御部３２２が、所定のグループに属する穿刺可能領域において穿刺対象に穿刺する穿刺刺入点の候補領域を表示させる。例えば、刺入点候補領域表示制御部３２２は、安全度の高い安全度高領域ＡＡのグループに属する穿刺可能領域の中から穿刺刺入候補領域を抽出し、その穿刺刺入候補領域の重心を穿刺刺入点として、各穿刺刺入候補領域の面積またはその穿刺経路の距離の少なくともいずれかに基づいて、得点順に穿刺刺入点の候補領域（すなわち、穿刺刺入候補領域）を表示させる。
　図１２は、第１の実施形態に係るワークステーション３００の刺入点候補領域表示制御部３２２が、穿刺刺入候補領域の穿刺刺入点を体表画像上に表示した場合の説明図である。
　図１２に示すように、刺入点候補領域表示制御部３２２は、安全度高領域ＡＡのグループの中から、各穿刺可能領域の面積またはその穿刺経路の距離の少なくともいずれかに基づいて、穿刺刺入候補領域ＣＡ１、ＣＡ２とその穿刺刺入点とを、体表画像上に表示させている。
　ここで、穿刺可能領域の面積が相対的に大きい場合には、穿刺計画時と実際の穿刺実行時に穿刺刺入点に誤差があったとしても保護対象を傷つける危険性が低いと考えられる。また、穿刺刺入点から穿刺対象までの穿刺経路の距離が相対的に短い場合には、穿刺の深さが浅くなるので、術者にとっても被検体にとっても負担が軽減されると考えられる。
　そこで、例えば、穿刺可能領域ＥＲの安全度高領域ＡＡのグループにおける点の集合を、隣接する点同士で連結し、複数のクラスタに分割する。刺入点候補領域表示制御部３２２は、各クラスタを穿刺刺入候補領域（例えば、ＣＡ１、ＣＡ２）として扱い、各穿刺刺入候補領域の面積と、各穿刺刺入候補領域の重心から穿刺対象ＯＢまでの距離とを算出する。
　そして、刺入点候補領域表示制御部３２２は、算出した穿刺刺入候補領域の面積が相対的に大きい場合には高得点となるように割り当てる一方、穿刺刺入候補領域の面積が相対的に小さい場合には低得点となるように割り当てる。また、刺入点候補領域表示制御部３２２は、穿刺刺入候補領域の重心から穿刺対象までの距離が相対的に短い場合には高得点となるように割り当てる一方、穿刺刺入候補領域の重心から穿刺対象までの距離が相対的に長い場合には低得点となるように割り当てる。
　このように、刺入点候補領域表示制御部３２２は、各穿刺刺入候補領域の面積または各穿刺刺入候補領域の重心から穿刺対象までの距離の少なくともいずれかに基づいて、穿刺刺入候補領域を、得点の順に術者に提示することができる。
　なお、図１２では、得点の一番高い穿刺刺入候補領域を穿刺刺入候補領域ＣＡ１として表示し、その次に得点の高い穿刺刺入候補領域を穿刺刺入候補領域ＣＡ２として表示している。また、刺入点候補領域表示制御部３２２は、各穿刺刺入候補領域の重心を穿刺刺入点（図中の×印）として、術者に提示している。
　以上説明したように、本実施形態に係るワークステーション３００は、ネットワーク５００を介して画像サーバ２００から３次元のボリュームデータを取得して、そのボリュームデータに穿刺対象ＯＢを設定する。ワークステーション３００は、ボリュームデータにおいて保護対象ＰＯと穿刺不可領域（骨領域ＢＯ）を設定することができ、穿刺可能領域ＥＲから穿刺対象ＯＢまでの穿刺経路を抽出する。ワークステーション３００は、抽出した穿刺経路に対して安全度を算出し、算出した安全度に基づいて、穿刺可能領域をグループに分けて、所定のグループに属する穿刺可能領域において穿刺対象に穿刺する穿刺刺入点の候補領域を表示させる。
　このように、本実施形態に係るワークステーション３００は、所定のグループに属する穿刺可能領域において穿刺刺入点の候補領域（すなわち、穿刺刺入候補領域）を表示させることができるので、術者は、安全度の高い複数の穿刺刺入点の候補領域を体表画像上で容易に一覧することができるとともに、その複数の穿刺刺入点の候補領域の中から、最も安全に穿刺することができる穿刺刺入点を選択することができる。
　なお、本実施形態に係るワークステーション３００は、保護対象設定部３１６と穿刺不可領域設定部３１８によって保護対象ＰＯと穿刺不可領域（骨領域ＢＯ）が設定された後に、安全度算出部３２０が安全度を算出するようになっていたが、本実施形態はこれに限定されるものではない。
　例えば、保護対象設定部３１６と穿刺不可領域設定部３１８とにおいて、保護対象ＰＯと骨領域ＢＯのいずれも設定しなかった場合には、穿刺経路抽出部３１９は、体表画像上の穿刺可能領域ＥＲから穿刺対象ＯＢまでの穿刺経路を抽出し、安全度算出部３２０は、その抽出された穿刺経路における穿刺対象ＯＢまでの距離のみに応じて安全度を算出するようにしてもよい。
（第２の実施形態）
　上述した第１の実施形態では、本実施形態に係るワークステーション３００の刺入点候補領域表示制御部３２２は、安全度高領域ＡＡのグループに属する穿刺可能領域の面積またはその穿刺経路の距離の少なくともいずれかに基づいて、穿刺刺入点の候補領域（すなわち、穿刺刺入候補領域）を体表画像上で表示するようになっていた。
　第２の実施形態では、第１の実施形態に加え、体表画像上に表示された穿刺刺入点の候補領域を術者が操作部３４５（仮想穿刺受付手段）によって指定すると、その穿刺刺入点の候補領域に関する穿刺支援情報を表示部３４６に表示するようになっている。
　ここで、穿刺支援情報とは、穿刺刺入点または穿刺刺入候補領域に関する情報を含み、穿刺刺入点から穿刺対象までの穿刺経路や断面画像が、体表画像（例えば、図１２）以外の画像によって表示される情報のことをいうものとする。次に、第２の実施形態について、図面を用いて説明する。
　図１３は、第２の実施形態に係るワークステーション３００が、指定された穿刺刺入点（または穿刺刺入候補領域）に関連する穿刺支援情報を表示部３４６に表示した場合の説明図である。なお、同一の部材については同一の符号を付すこととし、説明を省略する。
　図１３に示すように、術者が被検体Ｐの体表画像上にある穿刺刺入点ＳＰまたは穿刺刺入候補領域ＣＡ３を指定した場合、穿刺支援情報として、その穿刺刺入点ＳＰと穿刺対象ＯＢを結ぶ穿刺経路ＰＲ５を含む断面画像を表示する。この場合、安全度を算出する際に安全度の算出の根拠となった保護対象ＰＯが断面画像に含まれる場合には、その保護対象ＰＯが含まれる断面画像を自動的に選択して、表示部３４６に表示させるようになっている。
　この場合、想定される仮想的な穿刺経路をグラフィック表示により表示してもよく、また、保護対象ＰＯを強調表示するようにしてもよい。また、第２の実施形態における断面画像の表示形態は、図１３のようなボリュームレンダリング画像に限定されるものではなく、２次元で表示される断面図であってもよい。
　このように、術者は、体表画像上に表示された穿刺刺入候補領域ＣＡ３の穿刺刺入点ＳＰだけでなく、その穿刺刺入点ＳＰから穿刺した場合の断面画像も容易に視認することができるので、最適な穿刺刺入点や穿刺刺入候補領域を選択し、決定することができる。
（第３の実施形態）
　上述した第１の実施形態では、ワークステーション３００の刺入点候補領域表示制御部３２２が、所定のグループに属する穿刺可能領域に、穿刺対象に穿刺する穿刺刺入点の候補領域（すなわち、穿刺刺入候補領域）を表示させ、また、第２の実施形態では、穿刺刺入点ＳＰに対応する穿刺支援情報（例えば、断面画像）を表示させるようになっていた。
　第３の実施形態では、第１および第２の実施形態に加え、体表画像上の穿刺可能領域ＥＲを、被検体Ｐに投影するプロジェクタ（投影装置）をさらに備えるようになっている。これにより、刺入点候補領域表示制御部３２２（図２）は、プロジェクタによって穿刺刺入点の候補領域（すなわち、穿刺刺入候補領域）を被検体Ｐの体表上に直接投影させることができる。ここで、第３の実施形態について、図面を用いて説明する。
　図１４は、第３の実施形態に係るワークステーション３００を用いた穿刺システム６１０の概略の構成の一例を示した概略構成図である。
　図１４に示すように、この穿刺システム６１０は、モダリティ１００、画像サーバ２００、ワークステーション３００、超音波診断装置４００、プロジェクタ４１０、ネットワーク５００などを備えて構成されている。第３の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、プロジェクタ４１０をさらに備えていることである。そのため、第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付すこととし、その説明を省略する。
　プロジェクタ４１０は、ワークステーション３００の表示部３４６に表示された、例えば、体表画像上の穿刺可能領域や３次元のボリュームデータまたは断面画像などを被検体Ｐに投影するようになっている。
　図１５は、第３の実施形態に係るワークステーション３００の刺入点候補領域表示制御部３２２が、プロジェクタ４１０によって、図１３で示した穿刺刺入点の候補領域を被検体Ｐの体表上に投影させた場合の説明図である。なお、図１３と同一の部材については同一の符号を付すこととし、説明を省略する。
　図１５では、図１３に示した穿刺刺入候補領域ＣＡ３を含む穿刺可能領域ＥＲを被検体Ｐの体表上に投影するとともに、穿刺刺入点ＳＰと、刺入方向ガイドＳＧとを投影している。
　ここで、刺入方向ガイドＳＧは、穿刺刺入点ＳＰに刺入する方向を投影したもののことであり、また、穿刺対象ガイドＯＧは、穿刺対象ＯＢ（図１３）を体表上の位置に投影したもののことをいう。
　また、第３の実施形態では、穿刺刺入候補領域ＣＡ１、ＣＡ２（図１２）を投影することもでき、また、刺入点候補領域表示制御部３２２は、危険度の高い危険度高領域ＮＮや穿刺ができない穿刺不可領域ＸＸも投影させることができる。
　これにより、例えば、肋骨による穿刺不可領域ＸＸと実際の肋骨との位置ずれを目視により補正することができる。また、剣状突起の一例である鳩尾（みぞおち）などの特徴物を穿刺計画用の３次元のボリュームデータにおいて特定し、この特徴物を体表に投影することにより目視による位置ずれを補正することもできる。
　また、第３の実施形態では、投影する情報はこれらに限定されるものではなく、例えば、体表から穿刺対象ＯＢまでの深さを長さで表示したり、刺入角度を体表上に投影するようにしてもよい。この場合、長さや刺入角度は、数値で表示してもよく、また、長さを擬似的に投影したり、刺入角度を擬似的に投影してもよい。
　また、第１から第３の実施形態において、例えば、複数の穿刺刺入点の中から穿刺刺入点ＳＰを決定した場合であって、その穿刺刺入点ＳＰと穿刺対象ＯＢの位置情報から被検体Ｐに対して超音波診断装置４００を自動的に配置することができる場合には、自動的に超音波診断装置４００を配置するようにしてもよい。
　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。
　また、本発明の実施形態では、フローチャートの各ステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理の例を示したが、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別実行される処理をも含むものである。

Claims (9)

  1. 　表示手段と、
    　３次元のボリュームデータを取得するボリュームデータ取得手段と、
    　前記取得したボリュームデータにおいて穿刺対象を設定する穿刺対象設定手段と、
    　前記取得したボリュームデータにおいて体表から前記設定された穿刺対象まで到達する体表画像上の穿刺可能領域を設定する穿刺可能領域設定手段と、
    　前記設定された体表画像上の穿刺可能領域から前記穿刺対象までの穿刺経路を抽出する穿刺経路抽出手段と、
    　前記抽出された穿刺経路の安全度を算出する安全度算出手段と、
    　前記算出された安全度に基づいて、前記穿刺可能領域をグループに分けて、その所定のグループに属する穿刺可能領域において前記穿刺対象に穿刺する穿刺刺入点の候補領域を設定し、その候補領域を前記表示手段に表示させる刺入点候補領域表示制御手段と、
    　を備える穿刺支援装置。
  2. 　前記穿刺可能領域設定手段は、
    　前記取得したボリュームデータにおいて、前記設定された穿刺対象を中心として、使用する穿刺針の穿刺可能な深さを半径とする穿刺針到達可能範囲により、前記体表画像上の穿刺可能領域を設定する
    　請求項１に記載の穿刺支援装置。
  3. 　保護すべき領域を示す保護対象を、前記穿刺針到達可能範囲の領域に設定する保護対象設定手段をさらに備え、
    　前記穿刺経路抽出手段は、
    　前記穿刺針到達可能範囲の領域において前記保護対象が設定され、穿刺針到達可能範囲の領域からその保護対象を除いた第１の穿刺針到達可能範囲の領域に基づいて、前記体表画像上の穿刺可能領域から前記穿刺対象までの前記穿刺経路を抽出し、
    　前記安全度算出手段は、
    　その抽出された穿刺経路の安全度を算出する
    　請求項２に記載の穿刺支援装置。
  4. 　穿刺することのできない領域を示す穿刺不可領域を、前記穿刺針到達可能範囲の領域に設定する穿刺不可領域設定手段をさらに備え、
    　前記穿刺経路抽出手段は、
    　前記穿刺針到達可能範囲の領域において前記穿刺不可領域が設定され、穿刺針到達可能範囲の領域からその穿刺不可領域を除いた第２の穿刺針到達可能範囲の領域に基づいて、前記体表画像上の穿刺可能領域から前記穿刺対象までの前記穿刺経路を抽出し、
    　前記安全度算出手段は、
    　その抽出された穿刺経路の安全度を算出する
    　請求項２または３に記載の穿刺支援装置。
  5. 　前記安全度算出手段は、
    　前記設定された体表画像上の穿刺可能領域から前記穿刺対象までを結ぶ穿刺経路と前記保護対象との位置関係に基づいて、前記安全度を算出する
    　請求項２から４のいずれか１項に記載の穿刺支援装置。
  6. 　前記刺入点候補領域表示制御手段は、
    　前記所定のグループに属する穿刺可能領域の重心を前記穿刺刺入点として、その穿刺可能領域の面積またはその穿刺経路の距離の少なくともいずれかに基づいて、前記穿刺刺入点の候補領域を表示させる
    　請求項１から５のいずれか１項に記載の穿刺支援装置。
  7. 　前記安全度算出手段は、
    　前記穿刺経路と前記保護対象との距離に基づいて、前記安全度を算出する
    　請求項１から６のいずれか１項に記載の穿刺支援装置。
  8. 　前記表示された穿刺刺入点の候補領域の中から仮想的に穿刺する仮想穿刺刺入点の入力を受け付ける仮想穿刺受付手段を備え、
    　前記刺入点候補領域表示制御手段は、
    　前記仮想穿刺刺入点の入力を受け付けたときは、その仮想穿刺刺入点に対応付けられた穿刺支援情報を前記表示手段に表示させる
    　請求項１から７のいずれか１項に記載の穿刺支援装置。
  9. 　前記体表画像上の穿刺可能領域を被検体に投影する投影装置をさらに備え、
    　前記刺入点候補領域表示制御手段は、
    　前記穿刺刺入点の候補領域を前記投影装置によって前記被検体の体表上に投影させる
    　請求項１から８のいずれか１項に記載の穿刺支援装置。
PCT/JP2013/080283 2012-11-09 2013-11-08 穿刺支援装置 WO2014073649A1 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380003706.7A CN103987324B (zh) 2012-11-09 2013-11-08 穿刺辅助装置
US14/308,168 US20140303662A1 (en) 2012-11-09 2014-06-18 Puncture support device
US16/034,678 US11864835B2 (en) 2012-11-09 2018-07-13 Puncture support device for determining safe linear puncture routes by puncture region classification and superimposing of images

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012247702 2012-11-09
JP2012-247702 2012-11-09

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US14/308,168 Continuation US20140303662A1 (en) 2012-11-09 2014-06-18 Puncture support device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014073649A1 true WO2014073649A1 (ja) 2014-05-15

Family

ID=50684740

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/080283 WO2014073649A1 (ja) 2012-11-09 2013-11-08 穿刺支援装置

Country Status (4)

Country Link
US (2) US20140303662A1 (ja)
JP (1) JP2014111083A (ja)
CN (1) CN103987324B (ja)
WO (1) WO2014073649A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016116747A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 テルモ株式会社 血管穿刺用補助装置、及びこれを用いた血管穿刺装置

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5920746B1 (ja) * 2015-01-08 2016-05-18 学校法人早稲田大学 穿刺支援システム
JP6605212B2 (ja) * 2015-03-20 2019-11-13 学校法人慶應義塾 画像処理装置、画像処理方法及び画像処理プログラム
JP6078134B1 (ja) * 2015-10-15 2017-02-08 株式会社日立製作所 医療システム
CN106344151B (zh) * 2016-08-31 2019-05-03 北京市计算中心 一种手术定位系统
CN109788991B (zh) 2016-09-29 2022-11-08 皇家飞利浦有限公司 用于规划和执行介入流程的系统
JP6965049B2 (ja) * 2017-07-14 2021-11-10 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 医用画像診断装置、医用情報処理装置及び医用情報処理プログラム
JP6959612B2 (ja) * 2017-10-04 2021-11-02 株式会社島津製作所 診断画像システム
CN107928791A (zh) * 2017-12-07 2018-04-20 上海钛米机器人科技有限公司 一种机器人辅助穿刺方法、系统及装置
WO2019129606A1 (en) * 2017-12-28 2019-07-04 Koninklijke Philips N.V. Apparatus and method for assisting puncture planning
US20200345325A1 (en) * 2018-01-19 2020-11-05 Koninklijke Philips N.V. Automated path correction during multi-modal fusion targeted biopsy
US11123139B2 (en) * 2018-02-14 2021-09-21 Epica International, Inc. Method for determination of surgical procedure access
WO2019182917A1 (en) * 2018-03-17 2019-09-26 Canon U.S.A., Inc. Method for virtual device positioning on skin surface in 3d medical image data
JP7313359B2 (ja) * 2018-09-04 2023-07-24 富士フイルム株式会社 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法
JP7355514B2 (ja) * 2019-03-28 2023-10-03 ザイオソフト株式会社 医用画像処理装置、医用画像処理方法、及び医用画像処理プログラム
CN110025379B (zh) * 2019-05-07 2024-08-20 新博医疗技术有限公司 一种超声图像与ct图像融合实时导航系统及方法
JP7366360B2 (ja) * 2019-05-15 2023-10-23 株式会社日本マイクロニクス 血管特定装置及び血管特定方法
JP2022544625A (ja) * 2019-08-16 2022-10-19 マサチューセッツ インスティテュート オブ テクノロジー 可搬型の超音波誘導下カニューレ挿入のためのシステム及び方法
JP7015605B2 (ja) * 2019-12-27 2022-02-03 株式会社Rainbow 頭蓋内に安全に細胞を投与するための総合システム
JP2022080023A (ja) * 2020-11-17 2022-05-27 キヤノンメディカルシステムズ株式会社 穿刺情報処理装置、超音波腹腔鏡穿刺システム、穿刺情報処理方法、及びプログラム
DE102021112230A1 (de) * 2021-05-11 2022-11-17 Theodoros Theodoridis Vorrichtung und Verfahren zum optisch unterstützten Landmarking
JP2024060247A (ja) * 2022-10-19 2024-05-02 富士フイルム株式会社 超音波診断装置および超音波診断装置の制御方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005169070A (ja) * 2003-06-27 2005-06-30 Toshiba Corp 画像処理表示装置及びその制御方法
JP2007130287A (ja) * 2005-11-11 2007-05-31 Hitachi Medical Corp 医用画像表示装置
JP2009125280A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Toshiba Corp 超音波診断装置及び穿刺支援用制御プログラム
JP2010099193A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Toshiba Corp 医用画像処理装置、超音波診断装置、及び医用画像処理プログラム
JP2012066148A (ja) * 2000-06-05 2012-04-05 Toshiba Corp インターベンショナルｍｒｉ用の磁気共鳴イメージング装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8102392B2 (en) * 2003-06-27 2012-01-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Image processing/displaying apparatus having free moving control unit and limited moving control unit and method of controlling the same
JP5495593B2 (ja) * 2009-03-23 2014-05-21 株式会社東芝 超音波診断装置及び穿刺支援用制御プログラム

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012066148A (ja) * 2000-06-05 2012-04-05 Toshiba Corp インターベンショナルｍｒｉ用の磁気共鳴イメージング装置
JP2005169070A (ja) * 2003-06-27 2005-06-30 Toshiba Corp 画像処理表示装置及びその制御方法
JP2007130287A (ja) * 2005-11-11 2007-05-31 Hitachi Medical Corp 医用画像表示装置
JP2009125280A (ja) * 2007-11-22 2009-06-11 Toshiba Corp 超音波診断装置及び穿刺支援用制御プログラム
JP2010099193A (ja) * 2008-10-22 2010-05-06 Toshiba Corp 医用画像処理装置、超音波診断装置、及び医用画像処理プログラム

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016116747A (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 テルモ株式会社 血管穿刺用補助装置、及びこれを用いた血管穿刺装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11864835B2 (en) 2024-01-09
US20180325600A1 (en) 2018-11-15
CN103987324A (zh) 2014-08-13
US20140303662A1 (en) 2014-10-09
JP2014111083A (ja) 2014-06-19
CN103987324B (zh) 2017-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2014073649A1 (ja) 穿刺支援装置
US20240206760A1 (en) System and method for lung visualization using ultrasound
EP3291736B1 (en) Microwave ablation planning and procedure systems
US8295913B2 (en) Method and device for planning and/or monitoring an interventional high-frequency thermoablation
US8548562B2 (en) System and method of guided treatment within malignant prostate tissue
US9147289B2 (en) Method for visualizing the quality of an ablation process
US11288803B2 (en) Ablation result validation system
JP2009061035A (ja) 医用画像診断装置
JP5269543B2 (ja) 医用画像処理装置、超音波診断装置、及び医用画像処理プログラム
US20240216069A1 (en) Systems and methods for calculating tissue resistance and determining optimal needle insertion path
CN102609620A (zh) 一种带有影像分割装置的消融治疗影像引导设备
KR20230013042A (ko) 영상 분석을 통해 병변의 재발을 예측하는 방법
Kreiser et al. Visually supporting multiple needle placement in irreversible electroporation interventions
CN102819657A (zh) 一种用于消融治疗的影像引导设备
CN102609622A (zh) 一种带有影像测量装置的消融治疗影像引导设备
JP2021505330A (ja) Ｃｔ画像からの自動切除アンテナセグメンテーション
US20240090866A1 (en) System and method for displaying ablation zone progression

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13852991

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13852991

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1